JP2018157733A

JP2018157733A - 発電装置

Info

Publication number: JP2018157733A
Application number: JP2017054934A
Authority: JP
Inventors: 竜司櫻井; Ryuji Sakurai
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: CN108631466A; JP6813401B2; CN108631466B

Abstract

【課題】コイル部分とステータとが端セクした場合でも、ステータからエンジンへの短絡経路の形成を確実に防止することのできる発電装置を提供する。【解決手段】エンジン１１のクランク軸１２により回転駆動され、ロータヨーク４２の内周面に永久磁石４３を配置してなるロータ４０と、複数枚の電磁鋼板を積層してなり、ロータ４０の永久磁石４３に対向する複数のステータコア３１に巻線を巻回してなるコイル３３を備えたステータ３０と、ステータ３０の内周に配置されたベース部材３４とを備え、ベース部材３４を絶縁材料により形成した。【選択図】図３

Description

本発明は、発電装置に係り、特に、ステータとエンジンとの絶縁を図ることを可能とした発電装置に関するものである。

従来から、エンジンのクランク軸の回転により発電を行う発電装置が知られている。
このような発電装置として、従来、例えば、樹脂ボス８の端面に重ねてメタル軸受９に接触する導通板１６を設け、導通板１６は樹脂ボス８を軸線方向に貫通するメタルネジ１５でメタル取付けプレート１２に導通接続するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５−１９８４２０号公報

前記従来の技術では、樹脂ボス内にメタル軸受やメタル回転軸が配置されていても、メタル回転軸はメタル軸受に電気的につながり、メタル軸受は導通板とメタルネジとメタル取付けプレートを経てアースされており、樹脂ボス内のメタル軸受やメタル回転軸が帯電するのを防止できる。
しかしながら、前記従来の技術では、磁路以外を樹脂に置き換え、軽量化を図っているが、完全に絶縁することはできず、経年劣化などによりコイルとステータとが短絡した場合、コイルからエンジンに短絡経路が形成され、接続負荷の状態により感電しやすい状態となるおそれがある。
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、コイル部分とステータとが端セクした場合でも、ステータからエンジンへの短絡経路の形成を確実に防止することのできる発電装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、エンジンのクランク軸により回転駆動され、ロータヨークの内周面に永久磁石を配置してなるロータと、複数枚の電磁鋼板を積層してなり、前記ロータの前記永久磁石に対向する複数のステータコアに巻線を巻回してなるコイルを備えたステータと、前記ステータの内周に配置されたベース部材とを備え、前記ベース部材を絶縁材料により形成したことを特徴とする。
本発明によれば、ステータをエンジンに取付ける際に、ステータのコイルとエンジンとの間に絶縁材料からなるベース部材を設けるようにしているので、ステータコアのコイル部分と、エンジンとを完全に絶縁することができる。

前記構成において、前記絶縁材料は、樹脂であることを特徴とする。
本発明によれば、ベース部材を軽量な樹脂で形成しているので、ステータからエンジンへの短絡経路の発生を防止するとともに、ステータの軽量化を図ることができる。

前記構成において、前記ステータの内周面に、前記ベース部材の回転防止用の突起を形成したことを特徴とする。
本発明によれば、ベース部材がステータに対して回転してしまうことを防止することができ、ベース部材の位置精度を高く保持することができる。

前記構成において、前記ベース部材の内周面に、金属材料からなる補強リングを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、ベース部材を樹脂により形成した場合でも、ベース部材の機械的な強度を確保することができる。

前記構成において、前記補強リングの外周面に、回転防止用の突起を形成したことを特徴とする。
本発明によれば、補強リングの外周面に突起を形成するようにしているので、ベース部材に対して補強リングが回転してしまうことを防止することができ、ベース部材の位置精度を高く保持することができる。

前記構成において、前記ベース部材に、前記クランク軸の軸方向に貫通するカラーを形成したことを特徴とする。
本発明によれば、ステータをカラーを介してエンジンに取付けることができ、ステータの位置決めを行うことができ、さらに、ステータコアのコイル部分と、エンジンとを完全に絶縁することができる。

前記構成において、前記カラーの内周面に、金属材料からなる補強部材を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、カラー自体の機械的な強度を確保することができ、カラーを介してステータを精度良く位置決めすることができる。

本発明によれば、コイルの絶縁が破壊して、磁路への短絡が発生した場合であっても、ステータコアからエンジンに至る短絡経路が形成されてしまうことを防止することができる。その結果、例え発電装置の使用者がエンジンあるいは筐体に触れた場合でも、使用者が感電してしまうことを確実に防止することができる。

本発明に係る発電装置の実施形態を示す外観図である。本実施形態の発電装置の断面図である。本実施形態のステータの斜視図である。本実施形態のステータの正面図である。本実施形態のステータの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る発電装置の外観を示す斜視図である。図２は発電装置の断面図である。
図１に示すように、発電装置１は、略直方体の筐体１０を備えており、図２に示すように、筐体１０の内部に下方には、エンジン１１が収容されている。

エンジン１１は、シリンダ、燃焼室およびクランク室（いずれも図示せず）を備えており、シリンダには図示しないピストンが往復動可能に収容され、クランク室には、クランク軸１２が回転可能に収容されている。ピストンとクランク軸１２とは、図示しないコンロッドによって互いに連結されている。そして、エンジン１１を駆動することによりクランク軸１２を回転駆動させることができるように構成されており、エンジン１１の一側には、クランク軸１２の一端が突出されている。クランク軸１２は、軸受１３によって回転可能に支持されている。
エンジン１１のクランク軸１２側には、カバー部材１４が取り付けられており、カバー部材１４の内部には、オルタネータ１５が収容されている。

また、筐体１０の内部上方には、燃料タンク２０が収容されており、筐体１０の内部であって燃料タンク２０の下方には、インバータ２１が収容されている。
筐体１０の一側面には、電源コンセント２２や操作ボタン２３などが配置されたコントロールパネル２４が装着されている。
さらに、筐体１０の上面には、取っ手２５が設けられており、筐体１０の下面には、筐体１０を支持する複数の脚２６が取り付けられている。

次に、オルタネータ１５について説明する。
図２に示すように、オルタネータ１５は、エンジン１１のクランク軸１２の外周側に設置されたステータ３０を備えている。
図３、はステータ３０の斜視図である。図４は、ステータ３０の正面図である。図５は、ステータ３０の断面図である。

ステータ３０は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されており、図３から図５に示すように、ステータ３０の外周には、放射状に突出する複数のステータコア３１が周方向に沿って所定間隔で設けられている。各ステータコア３１の外周には、例えば、樹脂などからなるコイルボビン３２が装着されている。コイルボビン３２の外周には、巻線を巻回してなるコイル３３が設けられている。

ステータ３０の中心には、円筒状のベース部材３４が設けられている。ベース部材３４は、絶縁材料から構成されており、本実施形態においては、ベース部材３４は、例えば、樹脂により構成されている。また、ベース部材３４には、クランク軸１２の軸方向に貫通する複数の通風孔３５およびエンジン１１に取付けるための断面円形状のカラー３６が形成されている。

また、ステータ３０の内周面には、ベース部材３４の回転防止用の複数の突起５０が形成されている。この突起５０は、ベース部材３４の外周面に食い込むように形成されている。
また、ベース部材３４の内周面には、金属材料からなる補強リング５１が設けられている。本実施形態においては、補強リング５１は、例えば、アルミニウムにより形成されている。補強リング５１の外周面には、ベース部材３４の回転防止用の複数の突起５２が形成されている。この突起５２は、ベース部材３４の内周面に食い込むように形成されている。
また、ベース部材３４のカラー３６の内周面には、金属材料からなる補強部材５３が設けられている。本実施形態においては、補強部材５３は、例えば、アルミニウムにより形成されている。

本実施形態においては、ステータ３０は、複数枚の電磁鋼板を積層した状態で打抜き加工することで製造される。そして、このステータ３０の内周側に、補強リング５１および補強部材５３を設置した状態で、樹脂材料を射出成型することにより、ステータ３０、補強リング５１、補強部材５３およびベース部材３４を一体に形成するようになっている。
このとき、本実施形態においては、ステータ３０の内周面および補強リング５１の外周面に突起５０，５２を形成するようにしているので、ベース部材３４がステータ３０に対して回転してしまうことを防止することができ、ベース部材３４の位置精度を高く保持することができる。

また、図２に示すように、オルタネータ１５は、エンジン１１のクランク軸１２に取付けられたロータ４０を備えている。
ロータ４０は、ステータ３０の側面に対向する略円板状の基部４１と、基部４１の外周縁からステータコア３１の外周面に沿って延在するロータヨーク４２とを備えている。ロータ４０は、基部４１とロータヨーク４２とにより、ステータ３０を被覆するように断面形状略コ字状に形成されている。
ロータヨーク４２の内周面には、ステータコア３１の外周面に対向する複数の永久磁石４３が、ロータヨーク４２の周方向に沿って略等間隔に配置されている。

そして、エンジン１１を駆動してクランク軸１２を回転させ、永久磁石４３が取り付けられたロータ４０をステータ３０の外周で回転させることにより、各コイル３３に電流が誘起され、これが電力として出力され、発電が行われる。
また、ロータ４０の基部４１には、冷却ファン４４が取り付けられている。クランク軸１２の回転によりロータ４０が回転駆動されると、冷却ファン４４も同時に回転駆動され、これにより、ステータ３０に対してクランク軸１２に沿った方向の気流を発生させることが可能となる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においては、エンジン１１を駆動してクランク軸１２を回転させ、ロータ４０をステータ３０の外周で回転させることにより、各コイル３３に電流が誘起され、これが電力として出力され、発電が行われる。

このとき、本実施形態においては、ステータ３０をエンジン１１に取付ける際に、カラー３６を介してエンジン１１に取付けるが、ステータ３０のコイル３３とカラー３６およびエンジン１１との間に絶縁材料からなるベース部材３４を設けるようにしているので、ステータコア３１のコイル３３部分と、エンジン１１とを完全に絶縁することができる。
そのため、コイル３３の絶縁が破壊して、磁路への短絡が発生した場合であっても、ステータコア３１からエンジン１１に至る短絡経路が形成されない。

以上述べたように、本実施形態においては、エンジン１１のクランク軸１２により回転駆動され、ロータヨーク４２の内周面に永久磁石４３を配置してなるロータ４０と、複数枚の電磁鋼板を積層してなり、ロータ４０の永久磁石４３に対向する複数のステータコア３１に巻線を巻回してなるコイル３３を備えたステータ３０と、ステータ３０の内周に配置されたベース部材３４とを備え、ベース部材３４を絶縁材料により形成した。

これにより、ステータ３０をエンジン１１に取付ける際に、ステータ３０のコイル３３とエンジン１１との間に絶縁材料からなるベース部材３４を設けるようにしているので、ステータコア３１のコイル３３部分と、エンジン１１とを完全に絶縁することができる。
その結果、コイル３３の絶縁が破壊して、磁路への短絡が発生した場合であっても、ステータコア３１からエンジン１１に至る短絡経路が形成されてしまうことを防止することができる。その結果、例え発電装置の使用者がエンジン１１あるいは筐体１０に触れた場合でも、使用者が感電してしまうことを確実に防止することができる。

また、本実施形態においては、絶縁材料は、樹脂である。
これにより、ベース部材３４を軽量な樹脂で形成しているので、ステータ３０からエンジン１１への短絡経路の発生を防止するとともに、ステータ３０の軽量化を図ることができる。

また、本実施形態においては、ステータ３０の内周面に、ベース部材３４の回転防止用の突起５０を形成した。
これにより、ベース部材３４がステータ３０に対して回転してしまうことを防止することができ、ベース部材３４の位置精度を高く保持することができる。

また、本実施形態においては、ベース部材３４の内周面に、金属材料からなる補強リング５１を設けた。
これにより、ベース部材３４を樹脂により形成した場合でも、ベース部材３４の機械的な強度を確保することができる。

また、本実施形態においては、補強リング５１の外周面に、回転防止用の突起５２を形成した。
これにより、補強リング５１の外周面に突起５２を形成するようにしているので、ベース部材３４に対して補強リング５１が回転してしまうことを防止することができ、ベース部材３４の位置精度を高く保持することができる。

また、本実施形態においては、ベース部材３４に、クランク軸１２の軸方向に貫通するカラー３６を形成し。
これにより、ステータ３０をカラー３６を介してエンジン１１に取付けることができ、ステータ３０の位置決めを行うことができ、さらに、ステータコア３１のコイル３３部分と、エンジン１１とを完全に絶縁することができる。

また、本実施形態においては、カラー３６の内周面に、金属材料からなる補強部材５３を設けた。
これにより、カラー３６自体の機械的な強度を確保することができ、カラー３６を介してステータ３０を精度良く位置決めすることができる。

なお、本発明は前記実施形態に記載のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

１発電装置
１０筐体
１１エンジン
１２クランク軸
１３軸受
１４カバー部材
１５オルタネータ
３０ステータ
３１ステータコア
３３コイル
３４ベース部材
３５通風孔
３６ヒートシンク
４０ロータ
４１基部
４２ロータヨーク
４３永久磁石
４４冷却ファン
５０，５２突起
５１補強リング
５３補強部材

Claims

エンジンのクランク軸により回転駆動され、ロータヨークの内周面に永久磁石を配置してなるロータと、
複数枚の電磁鋼板を積層してなり、前記ロータの前記永久磁石に対向する複数のステータコアに巻線を巻回してなるコイルを備えたステータと、
前記ステータの内周に配置されたベース部材とを備え、
前記ベース部材を絶縁材料により形成したことを特徴とする発電装置。
前記絶縁材料は、樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
前記ステータの内周面に、前記ベース部材の回転防止用の突起を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電装置。
前記ベース部材の内周面に、金属材料からなる補強リングを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電装置。
前記補強リングの外周面に、回転防止用の突起を形成したことを特徴とする請求項４に記載の発電装置。
前記ベース部材に、前記クランク軸の軸方向に貫通するカラーを形成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発電装置。
前記カラーの内周面に、金属材料からなる補強部材を設けたことを特徴とする請求項６に記載の発電装置。