JP3011994U - ブラシレス自励型発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンのクランク軸に連結され、界磁を発
生させる界磁巻線にダイオードを接続したロータを、発
電巻線と９０度異なる位置の励磁巻線にコンデンサを接
続したステータの周囲で回転させて、ロータのエンジン
側フライホイールとの兼用を図り、エンジン発電機全体
を小型軽量化したブラシレス自励型発電機を提供する。 【構成】 発電巻線とこれに電気角で９０度異なる位置
に巻装され両端にコンデンサを接続した励磁巻線を有す
るステータの周囲に、エンジンのクランク軸に連結され
る椀状の支持部の内面でダイオードが接続されて閉回路
を形成する界磁巻線を略円柱状のロータコアの円弧部に
環状に巻装してこのロータコアを樹脂を介して固着した
ロータを回転させ、回転部の慣性質量を大にする。ロー
タコアを固着する際にロータの端面に樹脂で冷却フィン
を一体的に形成し、ステータとエンジンを風冷する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、小型のポータブルエンジン発電機に用いられるブラシレス自励型発 電機、特に発電巻線とこれと電気角でほぼ９０度異なる位置に巻装されコンデン サを接続した励磁巻線を有するステータと、エンジンのクランク軸に連結され、 ダイオードが接続されて閉回路を形成する界磁巻線で界磁を発生させるロータを 有するブラシレス自励型発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から図４に示されているような回路構成を有するブラシレス自励型発電機 が知られている。図４においてはロータ５１、界磁巻線５２、ダイオード５３、 発電巻線５４、励磁巻線５５を示し、該発電巻線５４と励磁巻線５５とは電気角 で９０度の位相差をもつようにステータ５６に巻回されている。 また、励磁巻線５５にはコンデンサ５７が接続され、発電巻線５４には外部負荷 ５８が接続されている。

【０００３】 ステータ５６は公知の円筒形をしており、その内径にスロットを配し発電巻線 ５４と励磁巻線５５を巻回し、ロータ５１は両端にダイオード５３を接続した界 磁巻線５２が巻装され、ステータの内側を微小エアギャップをもって回転自在に 保持され、エンジンのクランク軸により駆動されている。

【０００４】 このような界磁巻線５２がロータ５１に巻装される界磁回転型のブラシレス自 励型発電機は界磁巻線５２はダイオード５３を接続しただけで、また励磁巻線５ ５もコンデンサ５７を接続したのみであるので、構造が比較的簡単であり、また コストも安く、ポータブルな小型エンジン発電機としては充分な性能を有してい るが、発電機のロータ５１だけでは慣性効果が小さいので回転変動による発電機 出力の電圧・周波数等の影響を受けやすくエンジン側のクランク軸に別体のフラ イホイールが装備されていた。また、エンジンの冷却のためクランク軸には冷却 ファンが別体で設けられていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、かかる事情に鑑みてなされたもので、エンジン側に発電機のロータ とは別体にフライホイールを設けることなくエンジンの回転変動による発電機出 力の電圧・周波数等の影響を軽減し、かつエンジン発電機全体を小型軽量するブ ラシレス自励型発電機を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案はロータがステータを外囲する環状に形成 され、界磁巻線をロータの円弧部に環状に巻装したことを第１の特徴とする。ま た、ロータの端面に冷却フィンを一体的に形成し、ステータとエンジンを風冷す ることを第２の特徴とする。また、ロータは椀状に形成された支持部の内面に略 円柱状のロータコアを配設し、このロータコアの外周ほぼ全面に亘って非磁性体 を介して固着するとともに、冷却フィンを非磁性体で一体に形成することを第３ の特徴とする。さらに、この非磁性体は樹脂であることを第４の特徴とする。

【０００７】

【実施例】

以下、図面により本考案の実施例について説明する。

【０００８】 図１及び図２は本考案に係るブラシレス自励型発電機であり、この発電機のハ ウジング２１は、エンジンのクランクケース２２に固着されて構成される。この クランクケース２２の一側に、ハウジング２１内に端部を突入させるエンジンの クランク軸５が軸受２３を介して支承され、このクランク軸５の端部にロータ６ が連結される。一方、クランク軸５の延長線外周にハウジング２１によりステー タ４が固定的に支持される。

【０００９】 クランク軸５の端部にテーパ部２４が形成されており、該テーパ部２４には、 これに対応する円錐孔２５を有するロータ６の支持部１０が嵌挿され、テーパ部 ２４の先端にはおねじ部２６が突設される。支持部１０はハウジング２１側に向 かうにつれて半径方向に拡大するように湾曲して椀状に形成される。このような 支持部１０に挿通されたおねじ部２６にナット２７を螺合して締付けることによ り、クランク軸５に一体的に連結される。

【００１０】 ロータ６は支持部１０によってクランク軸５に実質的に一体化される。支持部 １０の内面には略円筒状のロータコア１１が配置され、このロータコア１１は薄 板状の電磁鋼板が積層されたもので、その軸心に関して対称位置に中心角αを有 する部分だけ切欠かれた一対の円弧部２８が設けられており、これらの円弧部２ ８にはボビンを介して一対の界磁巻線８がそれぞれ環状に巻装され、各界磁巻線 ８はボビンに係止された一対のダイオード７と接続されて閉回路を形成する。

【００１１】 支持部１０の内面には数個の膨出部２９が形成されており、膨出部２９の内接 円直径とロータコア１１の外径はほぼ等しくしてロータコア１１が支持部１０に 嵌挿されるようになっている。膨出部２９は径方向に数ヶ所配置され、その円弧 方向長はロータコアの位置決めに支障のない範囲で、できる限り小さく形成する ことが望ましく、支持部１０を磁性材料で形成した場合のロータコア１１との磁 気的隔絶が図られ、電気的性能の低下が防止できる。従って膨出部２９の高さの 分だけ支持部１０の内径とロータコア１１の外径の間には所定の間隙が設けられ る。

【００１２】 支持部１０とロータコア１１の間隙には、樹脂等の非磁性体１２が充填され、 支持部１０とロータコア１１が固着される。その際、軸方向の位置決めは治具で 行なうか、支持部１０からボス等を立ててもよい。これにより、ロータコア１１ の外周ほぼ全面に亘り非磁性体１２を介して支持部１０と固着され、一体化され たロータ６を得ることができる。また、樹脂等の非磁性体１２が充填されるとき に、ロータ６の端面には冷却フィン９が同材料で一体的に形成される。

【００１３】 ハウジング２１の先端部には、クランク軸５方向に円筒状に折曲げられ中心穴 ３０が形成される。中心穴３０にはステータ４がインロー結合される。この固定 状態において、ステータ４はその外周がロータコア１１の内面に対向するように 配置されている。

【００１４】 図３をあわせて参照して、ステータ４には、進相用のコンデンサ２に接続され て閉回路を構成する励磁巻線３と、発電巻線１とが、電気角で９０度の位相差を もつように巻装される。ロータ６には前述のようにダイオード７で閉回路を形成 する一対の界磁巻線８がその中心位置において１８０度の角度で設けられる。

【００１５】 この実施例の作用について説明する。ロータ６がクランク軸５とともに回転す ると、ロータコア１１の残留磁束によって励磁巻線３に進相電流が流れ、この電 機子反作用による逆相分回転磁界によって界磁巻線８に誘起する２倍周波数の交 流電圧をダイオード７で半波整流することにより、簡単に界磁の自励を得ること ができる。また、負荷時には、負荷電流の増加とともにコンデンサ２の電流と負 荷電流との合成電機子電流による単相電機子反作用は増大し、正相分の進相電流 による起磁力と、逆相分の電流に起因する界磁電流の起磁力がともに増大するた め、界磁の自励効果が増し、結果的に発電機はコンデンサ２の電流による分巻効 果に負荷電流の直巻効果が加わり、複巻特性即ち負荷の大きさにかかわらず、略 一定電圧が得られる。また、ロータ６の端面に一体的に設けられた冷却フィン９ がロータ６の回転とともに中心穴３０から空気を吸入し、ステータ４の内径およ びステータ４に巻回された発電巻線１と励磁巻線３のコイルエンド、ステータ４ の歯先を通過してステータ４を冷却し、さらにハウジング２１に導かれてエンジ ンのクランクケース２２に達してエンジンをも風冷する。

【００１６】

【考案の効果】

以上のように本考案の第１の特徴である、ロータがステータを外囲する環状に 形成され、界磁巻線をロータの円弧部に環状に巻装したので、界磁巻線が施する 円弧部の長さを比較的大にして磁路を長くすることができ、従って大きな残留磁 束を確保することができるようになり、初期電圧の立上がり特性が改善される。 また、ロータがステータの周囲で回転するので、回転部の慣性質量を大にするこ とができ、その結果、エンジンのフライホイールを省略することが可能となり、 エンジン全体の小型、軽量化に寄与することができ、コストも低減される。さら に、ステータはロータ内に位置するので比較的小型になり、従って励磁巻線およ び発電巻線の全長が短くなり、銅損を減少させて発電効率を向上させることがで きる。また、第２の特徴である、ロータの端面に冷却フィンを一体的に形成して ステータとエンジンを風冷するので、エンジン冷却ファンを別体に設けることが ないとともに、クランク軸長を短くしてエンジン全体の小型、軽量化に寄与する ことができ、コストも低減される。また、第３の特徴である、ロータの椀状に形 成された支持部の内面に略円柱状のロータコアを配設し、このロータコアの外周 ほぼ全面に亘って非磁性体を介して固着するとともに、冷却フィンを非磁性体で 一体に形成したので、ロータ支持部を鉄などの磁性材料によって形成してもロー タコアと支持部が磁気的に隔絶され、電気的性能を低下させることがない。さら に、第４の特徴である、非磁性体に樹脂を用いることにより、さらに軽量化が図 られコストも低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るブラシレス自励型発電機一実施例
の正面要部断面図。

【図２】本考案に係るブラシレス自励型発電機一実施例
の縦断面図。

【図３】本考案に係るブラシレス自励型発電機一実施例
の回路構成図。

【図４】従来のブラシレス自励型発電機の回路図構成。

【符号の説明】

１・・・・・発電巻線 ２・・・・・コンデンサ ３・・・・・励磁巻線 ４・・・・・ステータ ５・・・・・クランク軸 ６・・・・・ロータ ７・・・・・ダイオード ８・・・・・界磁巻線 ９・・・・・冷却ファン １０・・・・支持部 １１・・・・ロータコア １２・・・・非磁性体

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電巻線（１）と該発電巻線（１）と電
   気角でほぼ９０度異なる位置に巻装され両端にコンデン
   サ（２）を接続した励磁巻線（３）を有するステータ
   （４）と、エンジンのクランク軸（５）に連結されるロ
   ータ（６）にはダイオード（７）が接続されて閉回路を
   形成する界磁巻線（８）が施されるブラシレス自励型発
   電機において、前記ロータ（６）は前記ステータ（４）
   を外囲する環状に形成され、前記界磁巻線（８）は前記
   ロータ（６）の円弧部に環状に巻装されたことを特徴と
   するブラシレス自励型発電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、ロータ（６）の端面
   に冷却フィン（９）を一体的に形成し、ステータ（４）
   とエンジンを風冷することを特徴とするブラシレス自励
   型発電機。
3. 【請求項３】 請求項２において、ロータ（６）は椀状
   に形成された支持部（１０）の内面に略円柱状のロータ
   コア（１１）を配設し、前記ロータコア（１１）の外周
   ほぼ全面に亘って非磁性体（１２）を介して固着すると
   ともに、冷却フィン（９）を前記非磁性体（１２）で一
   体に形成することを特徴とするブラシレス自励型発電
   機。
4. 【請求項４】 請求項３において、非磁性体（１２）は
   樹脂であることを特徴とするブラシレス自励型発電機。