JP2007295711A - エンジン式発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボビンの成形が容易になり、かつ誤作動を防止できるエンジン式発電機を提供すること。
【解決手段】 エンジン１４と発電機２０で構成されるエンジン式発電機１０の発電機２０を、鉄心３３、一対の端部巻枠３４、４個のボビン３５を備えた回転子３０と、回転子３０の外周側に設けられた固定子２３とで構成した。また、鉄心３３を、ロータ軸２１を中心として回転可能な回転体の周面に、両端部が軸周り方向に所定角度捻られた状態で軸方向に延びる巻線巻回部３６ｂ等を形成して構成した。一対の端部巻枠３４は、ボビン取付部４３ｂ等が形成された非電導材料で構成し、鉄心３３の両端部に取り付けた。ボビン３５は、非電導材料からなる下部材４４と上部材４５で樋状に形成し、ボビン取付部４３ｂ等に両端部を位置決めした状態で鉄心３３の巻線巻回部３６ｂ等の内部に取り付けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンの作動により発電するエンジン式発電機に関する。

従来から、エンジンによって発電機を作動させて電力を発生させるエンジン式発電機が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このエンジン式発電機には、固定子と回転子とが備わっており、固定子の内周部分には、円周方向に並んで設けられたスロットに出力巻線とコンデンサ巻線とが収容され、回転子には界磁巻線が設けられている。また、界磁巻線は、回転子のコア部分を構成する鉄心に取り付けられたボビンを介して巻き付けられている。
特開平７−３０３３５８号公報

しかしながら、前述した従来のエンジン式発電機では、各ボビンが鉄心の軸に平行に取り付けられているため、回転子が回転する際に、固定子に対して回転子による界磁巻線が巻かれた部分と巻かれていない部分とが断続的に対向するようになる。このため、電圧の波形にひずみが生じて発電機から電力を供給される装置に誤作動が生じることがある。この問題を回避するため、界磁巻線を巻回するボビンに捻れを設けて電圧の波形に乱れが生じることを防止したエンジン式発電機も開発されている。しかしながら、一般にボビンは二つに分割され、それぞれが鉄心の両端部に取り付けられた一対の端部巻枠の一方と一体成形により形成されている。そして、双方の成形体は、互いに組み付けられるようにして鉄心に取り付けられるため、ボビンに捻れを設ける場合には、各端部巻枠とボビンの一部とからなる成形体の成形が難しくなる。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、ボビンの成形が容易になり、かつ誤作動を防止できるエンジン式発電機を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係るエンジン式発電機の構成上の特徴は、エンジンの出力軸と発電機の回転軸とを連結し、エンジンの作動によって発電機を発電させるエンジン式発電機において、回転軸を中心として回転可能な回転体からなり周面における両側部分に、回転軸に沿った一端側部分が他端側部分に対して回転軸の軸周り方向に所定角度捻られた状態で回転軸に沿って延びる溝状の巻線巻回部がそれぞれ形成された鉄心と、鉄心の両端部に取り付けられ巻線巻回部に対応する部分に巻線巻回部を延長するボビン取付部が形成された非電導材料からなる一対の端部巻枠と、一対の端部巻枠のボビン取付部に両端部を位置決めした状態で鉄心の巻線巻回部内に巻線巻回部の捻れた溝状に沿って取り付けられた非電導材料からなり、両端部が、長手方向の中心部を中心として鉄心の軸周り方向で異なる方向に捻られた形状に予め形成された樋状のボビンと、ボビンに巻き付けられた界磁巻線とからなる回転子を発電機の回転軸に取り付け、回転子の外周側に回転子と所定の間隔を保って出力巻線を備えた固定子を設けたことにある。

本発明に係るエンジン式発電機では、ボビンの一端側部分が他端側部分に対して鉄心の軸周り方向に捻れた状態に形成されている。したがって、固定子に対して回転子が回転する際に、固定子の各部分から見ると回転子による界磁巻線が巻かれた部分が連続的に対向するようになる。これによって、電圧の波形はひずみの少ないものとなる。また、一対の端部巻枠と複数のボビンとはそれぞれ別部材で構成されている。したがって、ボビンに捻れを設けても非電導材料からなる各部材の成形は容易になる。

また、ボビンは、両端部が、ボビンの長手方向の中心部を中心として鉄心の軸周り方向で異なる方向に捻られた形状に予め形成されているため、ボビンを長手方向の中心部を中心として点対象に形成することができ、回転子の界磁巻線をバランスよく形成することができる。この結果、回転子の回転がスムーズになる。

また、本発明に係るエンジン式発電機のさらに他の構成上の特徴は、ボビンの断面形状が、鉄心の中心軸側に位置する側面が鉄心の周面を結ぶ仮想周面における最短距離の部分に対して略直交する面に形成され、鉄心の中心軸から離れた部分に位置する側面が鉄心の周面に沿うような傾斜面に形成されて、ボビンの底部側の幅よりも開口側の幅が小さくなっていることにある。これによると、ボビンに巻き付ける界磁巻線の量を多くすることができるとともに、界磁巻線がボビンから外れ難くなる。なお、この場合の仮想周面とは、鉄心における巻線巻回部が設けられていない周面部分を延長して鉄心を真円状の円筒体と仮定したときに形成される周面をいう。

また、本発明に係るエンジン式発電機のさらに他の構成上の特徴は、ボビンを一方の側面部と下底面部を備えた下部材と、他方の側面部と上底面部とを備えた上部材とで構成し、上底面部を樋状の内部側に位置させた状態で下底面部と上底面部とを重ねることにより下部材と上部材とを組み付けて樋状のボビンを形成したことにある。

これによると、ボビンを複雑な形状の成形品で構成する場合であっても、その成形が容易になる。たとえば、ボビンを、一体成形により底部側の幅よりも開口側の幅が小さくなった樋状に形成するときには、押出し加工等を用いることが必要になるが、ボビンを下部材と上部材との二つの部材で構成することにより、各部材をそれぞれ固定型と移動型とを備えた単純な構造の金型によっても成形することができるようになる。また、ボビンに界磁巻線を巻回したときには、界磁巻線が両部材の重なり合った両底面部を締め付けるようになるため、ボビンは安定した状態を維持できる。

また、本発明に係るエンジン式発電機のさらに他の構成上の特徴は、上部材の上底面部の先端縁部を、下部材の下底面部と一方の側面部との角部に位置させた状態で下部材と上部材とを組み付けたことにある。これによると、下部材と上部材との組付け位置を設定どおりにすることができる。また、ボビンの外側に位置する下底面部の先端縁部は、ボビンの凹部の内側に位置する上底面部とその上底面部と一体的に形成された他方の側面部との角部の近傍に位置させることが好ましい。これによると、ボビンに界磁巻線を巻き付けたときに、上底面部が下底面部の先端縁部に押し付けられて曲がってしまうことを防止できる。

また、本発明に係るエンジン式発電機のさらに他の構成上の特徴は、一対の端部巻枠およびボビンを樹脂材料からなる成形体で構成したことにある。これによると、一対の端部巻枠およびボビンの成形が容易になるとともに、回転子の軽量化を図れる。

以下、本発明の一実施形態に係るエンジン式発電機を図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係るエンジン式発電機１０を示している。このエンジン式発電機１０の外郭部はフレーム部１１で構成されており、このフレーム部１１は、左右一対の上部フレーム１１ａと前後一対の下部フレーム１１ｂ（後部の下部フレーム１１ｂは図示せず）とで構成されている。一対の上部フレーム１１ａは、略四角アーチ状に形成された同形のパイプで構成され、一対の下部フレーム１１ｂは、上部フレーム１１ａの上下を逆向きにして左右方向の長さをやや長くしたこと以外は上部フレーム１１ａと略同形の同じパイプで構成されている。

また、一対の上部フレーム１１ａの前部における上下方向の中央よりもやや上部側の部分の間と、一対の上部フレーム１１ａの後部（図示せず）における上下方向の中央よりもやや上部側の部分の間とにはそれぞれ、左右に延びるパイプからなる支持部材１２が掛け渡されている。さらに、図示していないが、一対の下部フレーム１１ｂの下部における左端近傍の部分の間と、一対の下部フレーム１１ｂの下部における右端からやや中央側に偏った部分の間にはそれぞれ前後に延びるパイプからなる支持部材が掛け渡されている。この一対の上部フレーム１１ａと一対の下部フレーム１１ｂとからなるフレーム部１１は、支持部材１２等に支持されて強固な矩形の枠状に形成されている。

そして、一対の下部フレーム１１ｂに取り付けられた支持部材の上面にブラケット１３ａ，１３ｂが取り付けられ、ブラケット１３ａ，１３ｂを介してエンジン１４等の後述する各装置が設置されている。すなわち、フレーム部１１内における下部側部分には、図２に示したようにエンジン１４および発電機２０が並んで配置され、その上部側に燃料タンク１５が配置されている。燃料タンク１５の上端部中央には燃料供給口が設けられており、この燃料供給口にタンクキャップ１５ａが着脱可能に取り付けられている。

また、エンジン式発電機１０内の下部における図１および図２の右側部分には、外気を吸引するための吸気ファン部（図示せず）が取り付けられ、吸気ファン部の前方には、エアクリーナ１６が設置されている。そして、エンジン１４とエアクリーナ１６との間には、エアクリーナ１６と隣接してキャブレター１７が設置されている。エアクリーナ１６はエンジン１４の吸気側に位置しており、外気を導入して清浄したのちにキャブレター１７に送る。キャブレター１７には、エアクリーナ１６から空気が送られる空気パイプの他、燃料タンク１５から延びてくる燃料パイプ（図示せず）の先端部も接続されている。

このため、燃料タンク１５からキャブレター１７に供給される燃料は、エアクリーナ１６からキャブレター１７に供給される空気と混合されて、混合気となってエンジン１４に供給される。また、エンジン１４には点火プラグ１８が設けられ、エンジン１４の排気側部分における発電機２０の前側には、マフラー１９が設けられている。点火プラグ１８は、キャブレター１７から供給される混合気を点火してエンジン１４内で爆発させることにより、エンジン１４を作動させる。そして、エンジン１４から排出される排気ガスは、マフラー１９に送られマフラー１９で消音された状態で外部に放出される。なお、図２は、図１におけるマフラー１９を取り除いた状態を示している。

発電機２０は、エンジン１４から突出して発電機２０側に延びるクランク軸（図示せず）の先端部側にロータ軸２１を介して連結されており、クランク軸の回転力が伝達されるロータ軸２１の回転によって発電する構成になっている。すなわち、発電機２０は、外郭部を構成するカバー部材２２を備えており、カバー部材２２の内部に、図２および図３に示したように、固定子２３と回転子３０とを配置して構成されている。固定子２３は、略リング状の鉄心２４の内周面に軸方向に延びる複数のスロット２４ａを円周方向に等間隔で形成し、各スロット２４ａの内部に、出力巻線およびコンデンサ励磁巻線からなる巻線２５を収容して構成されている。

回転子３０は、エンジン１４のクランク軸に連結されたロータ軸２１の外周面に取り付けられており、図４に示したように、ロータ軸２１におけるクランク軸側の端部には、固定子２３および回転子３０を冷却するためのファン２６が取り付けられている。また、回転子３０は、図５に示したように構成されており、ロータ軸２１の回転に伴ってロータ軸２１を中心として回転する。そして、この回転子３０は、図６および図７に示した回転子本体３１の所定部分に界磁巻線３２を巻回して構成されており、回転子本体３１は、図８に示した鉄心３３の両端部に図９および図１０に示した端部巻枠３４をそれぞれ取り付けるとともに、鉄心３３の周面に図１１ないし図１３に示したボビン３５を取り付けて構成されている。

鉄心３３は、平面状の電磁鋼板を複数個積層して構成され鉄心３３の本体部分を構成するコア部３６と、図１４に示した制動部材３７とで構成されている。コア部３６は、略円柱体の中心部にロータ軸２１を通すための中心軸穴３６ａを形成するとともに、略円柱体の周面における両側部分に、それぞれ溝状の一対の巻線巻回部３６ｂ，３６ｃおよび一対の巻線巻回部３６ｄ，３６ｅを形成した形状に形成されている。この巻線巻回部３６ｂ等の溝状のそれぞれ中心軸穴３６ａ側に位置する側面は、コア部３６の仮想周面（コア部３６の周面を巻線巻回部３６ｂ等を形成するために切り欠かれた部分に延長したと仮定した場合の周面）における最短距離の近傍部分に対して略直交する平面に形成されている。

また、巻線巻回部３６ｂ等の溝状のそれぞれコア部３６の外周側に位置する側面は、コア部３６の周面に沿うように傾斜した傾斜面に形成されている。したがって、各巻線巻回部３６ｂ等の幅（両側面部間の長さ）は、それぞれ底面部側が大きく、開口部に近づくほど小さくなっている。また、コア部３６は、軸周り方向に捻れた形状に形成されており、このためコア部３６の両端面の位置は、互いに中心軸穴３６ａを中心として所定角度、例えば、８．６度ずれた状態になっている。そして、図８の状態のコア部３６の上下両側に形成された周面部３８ａ，３８ｂの軸方向に沿った両側縁部もコア部３６の捻れに沿って捻れて巻線巻回部３６ｂ等と平行している。

制動部材３７はアルミダイカストからなる立体の枠状部材で構成されており、コア部３６の両端面に配置される側面部３７ａ，３７ｂと、側面部３７ａ，３７ｂ間に掛け渡されて側面部３７ａ，３７ｂを連結する８本の丸棒状の制動バー３７ｃとで構成されている。側面部３７ａ，３７ｂは、コア部３６の端面の輪郭部に略沿う平面枠状に形成されており、図１５に示したようにコア部３６と一体になった鉄心３３を軸方向から見ると、側面部３７ａ，３７ｂはコア部３６の両端面とともに捻れて互いに中心軸穴３６ａを中心として所定角度ずれた状態になっている。

そして、８本の制動バー３７ｃは、それぞれ２本ずつが一組となって、側面部３７ａ，３７ｂのそれぞれ２箇所に形成された円弧状の外周縁部の両側部分における対向する部分に掛け渡されている。この８本の制動バー３７ｃは、側面部３７ａ，３７ｂの互いに捻れた状態を維持させるようにして、側面部３７ａ，３７ｂを連結している。すなわち、８本の制動バー３７ｃのうちの側面部３７ａ，３７ｂの一方の外周縁部の対向する部分を連結する４本の制動バー３７ｃは互いに平行に配置され、側面部３７ａ，３７ｂの他方の外周縁部の対向する部分を連結する４本の制動バー３７ｃも互いに平行に配置されている。

ところが、側面部３７ａ，３７ｂの一方の外周縁部の対向する部分を連結する４本の制動バー３７ｃと、側面部３７ａ，３７ｂの他方の外周縁部の対向する部分を連結する４本の制動バー３７ｃとは、それぞれ対向する位置に配置された制動バー３７ｃどうしが平面視（図１４の状態で上方から見下ろした状態）で交差するように配置されている。このため、側面部３７ａ，３７ｂは、８本の制動バー３７ｃによって軸周り方向に位置ずれした状態に維持される。また、この制動部材３７は、コア部３６と一体に形成されている。この場合、ダイカスト成形機（図示せず）の金型内に、制動部材３７の形状の成形用空間を形成するようにして、コア部３６を金型内にインサートし、金型の成形用凹部とコア部３６とで形成される空間内にアルミ二ウムの溶湯を圧入することによりコア部３６と制動部材３７とからなる鉄心３３が形成される。

端部巻枠３４は、図９および図１０に示した形状からなる非電導性の樹脂材料で構成されており、図９は表面を示し、図１０は鉄心３３の端面に沿う裏面を示している。この端部巻枠３４は、鉄心３３の端面の形状と略等しい形状の略板状体で構成されており、中央部にロータ軸２１を通すための挿通穴４１が形成され、表面における両側部分に略溝状の巻線巻回部４２ａ，４２ｂが形成されている。巻線巻回部４２ａは、端部巻枠３４を鉄心３３の端面に設置したときに巻線巻回部３６ｂ，３６ｅ間に位置し、巻線巻回部４２ｂは、巻線巻回部３６ｃ，３６ｄ間に位置する。

そして、巻線巻回部４２ａの長手方向の両端部には、巻線巻回部３６ｂ，３６ｅの両端部と同形の凹部からなるボビン取付部４３ｂ，４３ｅが形成され、巻線巻回部４２ｂの長手方向の両端部には、巻線巻回部３６ｃ，３６ｄの両端部と同形の凹部からなるボビン取付部４３ｃ，４３ｄが形成されている。また、この端部巻枠３４としては、一対の端部巻枠３４ａ，３４ｂが用いられ、図６および図７に示したように、鉄心３３におけるエンジン１４側の端面に端部巻枠３４ａが配置され、その反対側の端面に端部巻枠３４ｂが配置される。

ボビン３５は、図１１ないし図１３に示したように、下部材４４と上部材４５との二つの部材を組み付けて構成されている。下部材４４は、図１６に示したように外側面部４４ａと下底面部４４ｂとで構成されており、外側面部４４ａと下底面部４４ｂとは、巻線巻回部３６ｂ等のコア部３６の外周側に位置する側面と底面部との形状に沿うような鋭角の角度に保って形成されている。また、下部材４４は、巻線巻回部３６ｂ等と同じ角度に捻られて形成されている。そして、下底面部４４ｂの一端部における幅方向の中央には位置合わせ用の凹部４４ｃが形成されている。

また、上部材４５は、図１７に示したように内側面部４５ａと上底面部４５ｂとで構成されており、内側面部４５ａと上底面部４５ｂとは、巻線巻回部３６ｂ等のコア部３６の中心側に位置する側面と底面部との形状に沿うような略直角の角度を保って形成されている。また、上部材４５は、巻線巻回部３６ｂ等と同じ角度に捻られて形成されている。さらに、上底面部４５ｂの一端部における幅方向の略中央には位置合わせ用の凹部４５ｃが形成されている。そして、下部材４４と上部材４５とは、凹部４４ｃと凹部４５ｃとを合わせた状態で下底面部４４ｂの上面に上底面部４５ｂを重ねて組み付けられる。その際、上底面部４５ｂの先端縁部は、下部材４４における外側面部４４ａと下底面部４４ｂとの角部に位置決めされる。これによって、下部材４４と上部材４５とは常に同じ位置関係になるように組み付けられる。

このボビン３５としては、４個のボビン３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが用いられ、図６および図７に示したように、鉄心３３における巻線巻回部３６ｂ等にそれぞれボビン３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄのいずれかが取り付けられる。また、各ボビン３５の両端部は、図１８に示したように、端部巻枠３４のボビン取付部４３ｂ等と係合している。すなわち、各ボビン３５の端部４６は、先端側が徐々に薄肉になるように内面側が傾斜面に形成され、ボビン取付部４３ｂ等の端部４７は、先端側が徐々に薄肉になるように外面側が傾斜面に形成されて楔状に形成されている。そして、各ボビン３５の端部４６の内側にボビン取付部４３ｂ等の端部４７を差し込むようにして各ボビン３５の両端部と端部巻枠３４のボビン取付部４３ｂ等とが係合している。

また、図３に示したように、コア部３６の両側に形成された周面部３８ａ，３８ｂの外周部には凹部が形成され、その凹部に磁石４８ａ，４８ｂが取り付けられている。そして、このように構成された回転子本体３１の各ボビン３５の内部および端部巻枠３４の巻線巻回部４２ａ，４２ｂに界磁巻線３２を巻回して回転子３０が構成される。このためクランク軸の回転に伴い、ロータ軸２１とともに回転子３０が回転することにより固定子２３に起電力が生じて発電が行われる。

また、ロータ軸２１には、ファン２６が取り付けられて、ロータ軸２１の回転により、発電機２０内の空気を外部に放出できるように構成されている。なお、図示していないがこのエンジン式発電機１０には、コンセントや各種のスイッチ、燃料供給用のコック操作部、燃料濃度調節用のチョーク操作部、リコイルハンドル等が設けられている。リコイルハンドルを引っ張ることによりリコイルスタータがクランク軸を回転させてエンジン１４を始動させる。また、固定子２３の巻線２５におけるコンデンサ励磁巻線にはコンデンサが接続され、回転子３０には整流器が備わっている。

この構成において、エンジン式発電機１０を作動させる際には、まず、コック操作部を開操作して、キャブレター１７に燃料タンク１５の燃料を供給可能な状態にする。つぎに、チョーク操作部を引っ張って、エアクリーナ１６からキャブレター１７に供給される空気量を減少させてエンジン１４に送られる燃料の濃度を濃くする。これによって、エンジン１４を始動させ易くなる。その状態で、リコイルハンドルを引っ張ってエンジン１４を始動させる。ついで、エンジン１４が起動して暖まると、チョーク操作部を元の状態に戻してエンジン１４に供給される燃料の濃度を通常のエンジン１４の作動に適した濃度にする。そして、コンセントにコードを接続することによりエンジン式発電機１０が発電した電力を他の機器等で使用することができる。

このエンジン式発電機１０が作動している間、発電機２０の回転子３０は、エンジン１４のクランク軸の回転にともなって回転するロータ軸２１とともに回転する。そして、回転子３０が回転すると巻線２５のコンデンサ励磁巻線に電圧が発生し、この電圧がコンデンサに印加されることによりコンデンサ励磁巻線に電流が流れる。この電流の増磁作用により自己励磁現象が生じ、コンデンサ励磁巻線に磁気が発生する。つぎに、この磁気によって、回転子３０の界磁巻線３２に電圧が発生し、この電圧が整流器で整流されて界磁巻線３２に流れ回転子３０を発電可能な磁石にする。そして、回転子３０が磁化されると巻線２５における出力巻線とコンデンサ励磁巻線との電圧が急激に増加して所定の電圧が発生する。

この場合、回転子３０に制動部材３７が備わっているとともに、回転子３０には捻れが設けられているため、エンジン式発電機１０は、電圧の波形が正弦波に近い形状になった適正な状態で作動する。すなわち、発電機２０においては、回転子３０の界磁巻線３２が、固定子２３の巻線２５の部分を通過する際に電圧が発生するが、エンジン式発電機１０では、界磁巻線３２に捻れを設けているため、固定子２３に対して回転子３０が回転する際に、界磁巻線３２と巻線２５が連続的に対向するようになる。これによって、固定子２３に発生する電圧の波形はひずみの少ないものとなり、エンジン式発電機１０から電力を供給される装置に誤作動が生じ難くなる。

つぎに、本実施形態に係るエンジン式発電機１０と、従来のエンジン式発電機として、制動巻線（制動部材３７）を用いていないエンジン式発電機（比較例１とする）および制動巻線を用いたが回転子に捻り（スキュー）が設けられていないエンジン式発電機（比較例２とする）との作動時における電圧の波形を比較するテストを行った。その結果を、図１９ないし図２４に示した。

すなわち、図１９は比較例１のエンジン式発電機の無負荷の状態のときの電圧の波形を示しており、図２０は比較例１のエンジン式発電機に定格負荷（２ＫＶＡ）をかけて作動させたときの電圧の波形を示している。この場合、図１９に示した電圧の波形よりも図２０に示した電圧の波形の方が滑らかな曲線になっているが、どちらの波形にも谷になった部分を含む歪波になっている。また、図１９の波形では歪率は１９．５％で、図２０の波形では歪率は２２．５％であった。このため、比較例１のエンジン式発電機から電力を供給される装置には、誤作動が生じ易くなる。

図２１は比較例２のエンジン式発電機の無負荷の状態のときの電圧の波形を示しており、図２２は比較例２のエンジン式発電機に２ＫＶＡの定格負荷をかけて作動させたときの電圧の波形を示している。この場合、どちらの波形も正弦波に近い形状にはなっているが、ともに小刻みに振動した波形になっている。また、図２１の波形では歪率は１５．７％で、図２２の波形では歪率は７．０％であった。このため、比較例２のエンジン式発電機は、比較例１のエンジン式発電機と比較すると、電力が供給される装置に誤作動が生じ難くなる。

図２３は本実施形態に係るエンジン式発電機１０の無負荷の状態のときの電圧の波形を示しており、図２４は本実施形態に係るエンジン式発電機１０に２ＫＶＡの定格負荷をかけて作動させたときの電圧の波形を示している。この場合、どちらの波形もひずみの少ない極めて正弦波に近い形状になっている。また、図２３の波形では歪率は４．９％で、図２４の波形では歪率は５．０％であった。このため、本実施形態に係るエンジン式発電機１０は、比較例１，２のエンジン式発電機と比較する高性能であることが分かる。

この結果から、エンジン式発電機に制動部材３７を用いることによって、発生する電圧の波形を歪波から正弦波に近い状態にすることができることが分かる。さらに、制動部材３７を用いることに加えて、回転子３０に捻りを設けることによって、滑らかな曲線からなる正弦波に極めて近い電圧の波形を得ることができることが分かる。また、同じエンジン式発電機を用いた場合には、無負荷のときより定格負荷をかけたときのほうがより好ましい波形を得ることができる。なお、このようなエンジン式発電機においては、波形の歪率を５％以下にすることが好ましい。

このように、本実施形態に係るエンジン式発電機１０では、鉄心３３における巻線巻回部３６ｂ等の両端部を鉄心３３の軸周り方向に所定角度捻った位置に位置させるとともに、その捻れた巻線巻回部３６ｂ等の内部に、巻線巻回部３６ｂ等の形状に沿うように捻って形成されたボビン３５をそれぞれ設置している。そして、その状態のボビン３５等に界磁巻線３２を巻回している。したがって、回転子３０が回転する際に、界磁巻線３２が固定子２３の巻線２５に対して連続的に対向するようになる。これによって、固定子２３に発生する電圧の波形はひずみのないものとなり、電力が供給される装置に誤作動を生じさせない適正なエンジン式発電機１０が得られるようになる。

また、一対の端部巻枠３４ａ，３４ｂと複数のボビン３５とはそれぞれ別部材で構成されている。したがって、ボビン３５に捻れを設けても非電導材料からなる各部材の成形が容易になる。さらに、ボビン３５が、底部側の幅よりも開口側の幅が小さくなった溝状に形成されているため、ボビン３５に巻き付ける界磁巻線３２の量を多くすることができるとともに、界磁巻線３２をボビン３５から外れ難くすることができる。また、ボビン３５を下部材４４と、上部材４５との二つの部材で構成したため、ボビン３５を複雑な形状の成形品で構成する場合でも、その成形が容易になる。

さらに、ボビン３５に界磁巻線３２を巻回したときには、界磁巻線３２が、下部材４４の下底面部４４ｂと、上部材４５の上底面部４５ｂの重なり合った部分を締め付けるようになるため、ボビン３５は安定した状態を維持できる。また、下部材４４と上部材４５とを組み付けたときに、上底面部４５ｂの先端縁部は、下部材４４における外側面部４４ａと下底面部４４ｂとの角部に位置決めされる。これによって、下部材４４と上部材４５との組付け位置を設定どおりにすることができる。

また、下部材４４における下底面部４４ｂの先端縁部が、上部材４５における内側面部４５ａと上底面部４５ｂとの角部の近傍に位置しているため、ボビン３５に界磁巻線３２を巻き付けたときに、上底面部４５ｂが下底面部４４ｂの先端縁部に押し付けられて曲がってしまうことを防止できる。さらに、一対の端部巻枠３４ａ，３４ｂおよびボビン３５を樹脂材料からなる成形体で構成したため、一対の端部巻枠３４ａ，３４ｂおよびボビン３５の成形が容易になるとともに、回転子３０の軽量化が図れる。

また、本発明に係るエンジン式発電機は、前述した実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、ボビン３５を、下部材４４と上部材４５との二つの部材で構成しているが、このボビン３５は一体からなる成形品で構成してもよい。また、ボビン３５の形状は、底面部側の幅が大きく開口側の幅が小さな樋状に限らず、底面部側と開口側の幅を同じにしてもよいし、逆に、底面部側の幅を小さくして開口側の幅を大きくすることもできる。また、前述した実施形態では、コア部３６やボビン３５等の軸周り方向の捻れ角度を８．６度にしているが、この所定角度としては、８．６度以外でもよく、固定子２３および回転子３０の構成に応じて適宜設定することができる。さらに、エンジン式発電機１０のそれ以外の部分の構成等についても、本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン式発電機を示した正面図である。 図１のエンジン式発電機からマフラーを取り除いて発電機を示した正面図である。 発電機の断面図である。 回転子と回転子のロータ軸に連結されたファンとを示した側面図である。 回転子を示した側面図である。 回転子本体をエンジン側から見た状態示した斜視図である。 回転子本体を図６と反対の方向から見た状態示した斜視図である。 鉄心を示した斜視図である。 端部巻枠の表面側を示した斜視図である。 端部巻枠の裏面側を示した斜視図である。 ボビンを一方上方から見た状態を示した斜視図である。 ボビンを他方上方から見た状態を示した斜視図である。 ボビンを一方下方から見た状態を示した斜視図である。 制動部材を示した斜視図である。 鉄心を示した正面図である。 ボビンの下部材を示しており、（ａ）は底面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。 ボビンの上部材を示しており、（ａ）は底面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。 ボビンと端部巻枠との係合部を拡大して示した斜視図である。 比較例１のエンジン式発電機の無負荷の状態のときの電圧の波形を示したグラフである。 比較例１のエンジン式発電機に２ＫＶＡの負荷をかけて作動させたときの電圧の波形を示したグラフである。 比較例２のエンジン式発電機の無負荷の状態のときの電圧の波形を示したグラフである。 比較例２のエンジン式発電機に２ＫＶＡの負荷をかけて作動させたときの電圧の波形を示したグラフである。 実施形態に係るエンジン式発電機の無負荷の状態のときの電圧の波形を示したグラフである。 実施形態に係るエンジン式発電機に２ＫＶＡの負荷をかけて作動させたときの電圧の波形を示したグラフである。

符号の説明

１０…エンジン式発電機、１４…エンジン、２０…発電機、２１…ロータ軸、２３…固定子、２５…巻線、３０…回転子、３２…界磁巻線、３３…鉄心、３４，３４ａ，３４ｂ…端部巻枠、３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ…ボビン、３６…コア部、３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ…巻線巻回部、４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ…ボビン取付部、４４…下部材、４４ａ…外側面部、４４ｂ…下底面部、４５…上部材、４５ａ…内側面部、４５ｂ…上底面部。

Claims (5)

1. エンジンの出力軸と発電機の回転軸とを連結し、前記エンジンの作動によって前記発電機を発電させるエンジン式発電機において、
   前記回転軸を中心として回転可能な回転体からなり周面における両側部分に、前記回転軸に沿った一端側部分が他端側部分に対して前記回転軸の軸周り方向に所定角度捻られた状態で前記回転軸に沿って延びる溝状の巻線巻回部がそれぞれ形成された鉄心と、
   前記鉄心の両端部に取り付けられ前記巻線巻回部に対応する部分に前記巻線巻回部を延長するボビン取付部が形成された非電導材料からなる一対の端部巻枠と、
   前記一対の端部巻枠のボビン取付部に両端部を位置決めした状態で前記鉄心の巻線巻回部内に巻線巻回部の捻れた溝状に沿って取り付けられた非電導材料からなり、両端部が、長手方向の中心部を中心として前記鉄心の軸周り方向で異なる方向に捻られた形状に予め形成された樋状のボビンと、
   前記ボビンに巻き付けられた界磁巻線とからなる回転子を前記発電機の回転軸に取り付け、
   前記回転子の外周側に回転子と所定の間隔を保って出力巻線を備えた固定子を設けたことを特徴とするエンジン式発電機。
2. 前記ボビンの断面形状が、前記鉄心の中心軸側に位置する側面が前記鉄心の周面を結ぶ仮想周面における最短距離の部分に対して略直交する面に形成され、前記鉄心の中心軸から離れた部分に位置する側面が前記鉄心の周面に沿うような傾斜面に形成されて、前記ボビンの底部側の幅よりも開口側の幅が小さくなっている請求項１に記載のエンジン式発電機。
3. 前記ボビンを一方の側面部と下底面部を備えた下部材と、他方の側面部と上底面部とを備えた上部材とで構成し、前記上底面部を樋状の内部側に位置させた状態で前記下底面部と前記上底面部とを重ねることにより前記下部材と前記上部材とを組み付けて前記樋状のボビンを形成した請求項１または２に記載のエンジン式発電機。
4. 前記上部材の上底面部の先端縁部を、前記下部材の下底面部と前記一方の側面部との角部に位置させた状態で前記下部材と前記上部材とを組み付けた請求項３に記載のエンジン式発電機。
5. 前記一対の端部巻枠および前記ボビンを樹脂材料からなる成形体で構成した請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載のエンジン式発電機、
   

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