JPH084374B2 - インバータ式エンジン発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、インバータ式エンジン発電機に関し、特
に、発電機をエンジンよりも高速で回転させることによ
り発電機及びエンジン発電機の小型化を図るとともに、
潤滑系を簡単に構成できるようにした、インバータ式エ
ンジン発電機に関するものである。

＜従来の技術＞ 一般に、エンジン発電機として、エンジンのクランク
ケースに発電機のケーシングを固定し、前記発電機のロ
ータをエンジンのクランク軸に連動連結したものがあ
る。この従来のエンジン発電機では、発電機のロータ軸
がエンジンのクランク軸に直結される。従って、エンジ
ンの定格回転数と発電機の定格回転数は等しくなり、発
電周波数はエンジンの定格回転数と発電機の極数によっ
て決定される。

＜発明が解決しようとする課題＞ 発電機の大きさは、要求される発電能力によって決定
される磁気回路数、発電コイルの巻き数等に依存してい
るので、発電機の小型化を図ることには、要求発電能力
に対応して自ずから限界があると考えられてきた。

ところで、発電機のロータの回転数を多くすると、発
電周波数が大きくなり、発電力もそれに対応して大きく
なることが知られている。

このことから、上記の限界を越えて発電機の小型化を
図るためには発電機の回転数を高めることにより、磁気
回路の極数や発電コイルの巻数を減少させることが有効
であることが分かる。

そこで、エンジンのクランク軸と発電機のロータ軸と
の間に増速装置を介在させ、エンジン回転数に対して発
電機の回転数を高めて発電機を小型化することを試みて
みた。

しかしながら、発電機の回転数を高めると周波数が高
くなるので、持続される端末機器とのマッチングが問題
となる。

例えば、電気溶接機を接続する場合には、周波数の増
大により発熱量が大きくなり過ぎ、溶接すべきところを
溶断してしまうことがある。また、灯火を接続する場合
には、フィラメントが短期間内に焼損して断線すること
がある。

従って、単純にエンジンのクランク軸と発電機のロー
タ軸との間に増速装置を介在させ、エンジン回転数に対
して発電機の回転数を高める構成を採用することは実用
的ではない。

そこで、更に研究した結果、エンジンのクランク軸と
発電機のロータ軸との間に増速装置を介在させ、エンジ
ン回転数に対して発電機の回転数を高める一方、発電機
が発電した電流をインバータ装置を介して取り出すよう
に構成したインバータ式エンジン発電機を発明した。前
記インバータ装置は発電機の発電コイルから出力される
交流を直流に変換するコンバータと、コンバータが出力
する直流を所要の周波数の交流に変換するインバータと
を備える。

この先行発明に係るインバータ式エンジン発電機にお
いては、上記のように発電機の小型化を図ることができ
る上、インバータ装置が発電機の発電コイルから出力さ
れる交流を直流に変換するコンバータと、コンバータが
出力する直流を所要の周波数の交流に変換するインバー
タとを備えるので、エンジン回転数及び発電機回転数に
関係なく所要の周波数の交流を取り出すことができる。

しかしながら、この先行発明に係るインバータ式エン
ジン発電機においては、エンジンのクランク軸と発電機
のロータ軸との間に増速装置を介在させることによりエ
ンジンと発電機との間隔が大きくなるので、エンジン発
電機全体としての小型化を図る上では不利になる。ま
た、増速装置を潤滑するために、エンジンから増速装置
に潤滑油を循環させる循環油路を設ける必要があり、潤
滑系が複雑になるという問題もある。

本発明は、上記の諸事情を鑑みてなされたものであ
り、発電機をエンジンよりも高速で回転させることによ
り発電機及びエンジン発電機全体の小型化を図るととも
に、潤滑系を簡単に構成できるようにした、インバータ
式エンジン発電機を提供することを目的とするものであ
る。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、例えば第１図に示すように、発電機（３）
のロータ（５）をエンジン（１）のクランク軸（６）に
連動連結し、発電機（３）のステータ（７）にインバー
タ装置（８）を介して電力取出器（９）を接続したイン
バータ式エンジン発電機において、上記の目的を達成す
るために、次のような手段を講じている。

すなわち、エンジン（１）のクランクケース（２）内
で、クランク軸（６）に増速装置（10）を介して高速回
転軸（11）を連動連結し、高速回転軸（11）の一端側を
クランクケース（２）外に突出させ、その中間部をクラ
ンクケース（２）の軸受ボス（12）で回転自在に支持さ
せ、高速回転軸（11）の一端部に発電機（３）のロータ
（５）を固定し、発電機（３）のステータ（７）をクラ
ンクケース（２）に固定する、という手段を講じてい
る。

＜作用＞ 本発明においては、増速装置（10）がクランクケース
（２）内に配置されているため、クランクケース（２）
の前壁（17）と発電機（３）のケーシング（４）との間
に増速装置（10）を配置する必要がない。

しかも、本発明では、クランクケース（２）の前壁
（17）が発電機（３）のケーシング（４）の後半部を兼
用しているため、別体のケーシング後半部を設ける必要
がない。

このため、本発明によればエンジン発電機全体の横幅
寸法を小さくできる。

また、本発明では、増速装置（10）はクランクケース
（２）内に配置されているため、その潤滑は、クランク
ケース（２）内でミスト状あるいは飛沫状になっている
潤滑油を利用して行うことができる。

このため、増速装置（10）の潤滑のために別途循環油
路を設ける必要がない。

また、本発明においては、増速装置（10）によって高
速回転される高速回転軸（11）に発電機（３）のロータ
（５）を固定してあるので、所要の電力を発電するため
に必要とされる発電機（３）の極数あるいはコイル巻数
を減少させることができる。

更に、ステータ（発電コイル）（７）の出力をインバ
ータ装置（８）を介して電力取出器（９）に取り出すの
で、エンジン回転数及び発電機回転数に関係なく所定の
周波数の交流を得ることができる。

＜実 施 例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るインバータ式エンジ
ン発電機の縦断面図である。

この実施例に係るエンジン発電機のエンジン１として
は４サイクル汎用横軸エンジンが使用され、そのクラン
クケース２の前端部に発電機３のケーシング４が複数の
ボルト14によって固定される。

このケーシング４はクランクケース２の前側で発電機
３を収納する発電機収納部15とこれの上方に連続して形
成される電気部品収納部16とを備え、発電機収納部15に
配置される発電機３は、クランクケース２の前壁17に固
定されたステータ７と、後述するようにしてエンジン１
のクランク軸６に連動連結されるロータ５とを備えてい
る。このロータ５は横軸の円形皿状に形成され、その周
壁部18の内周面に多数の磁気回路（磁石）19が固定され
ている。また、ステータ７は磁気回路19の内側に配置さ
れた複数の発電コイル７で構成される。

更に、この発電機３の発電コイル７は、ケーシング４
内の上部、即ち、電気部品収納部16に収納されたインバ
ータ装置８を介してソケットからなる電力取出器９に接
続される。

さて、エンジン１のクランクケース２の前壁17には軸
受ボス12が形成され、この軸受ボス12を貫通するボス孔
20に高速回転軸11が回転自在に挿通される。

そして、この高速回転軸11にクランクケース２外で発
電機３のロータ５を固定する一方、この高速回転軸11を
クランクケース２内に配置した増速装置10を介してクラ
ンク軸６に連動連結することにより、ロータ５をエンジ
ン１のクランク軸６に連動連結してある。そして、前記
発電コイル（ステータ）７はクランクケース２の前壁17
に固定される。

前記増速装置10の構成はクランク軸６の回転を増速し
て高速回転軸11に伝達するように構成してあれば特に限
定されないが、この実施例では、クランク軸６から高速
回転軸11への伝動効率を高めるとともに、増速装置10の
設置スペースを小さくするため、増速装置10をクランク
軸６固定した大歯車21と、高速回転軸11に固定された小
歯車22とで構成してある。

なお、上記ロータ５の前端面には冷却ファン23が一体
的に連設され、ロータ５の回転に伴い冷却ファン23で外
気をケーシング４の前面に開口した吸風口24からケーシ
ング４内に吸入して冷却風を起こし、この冷却風を電気
部品収納部16に送風してインバータ装置８、電力取出器
９等の電気部品を冷却させた後、ケーシング４の上部に
形成した排風口25から冷却排風を排出させるように構成
してある。

また、上記インバータ装置８は、発電機３の発電コイ
ル７から出力される交流を直流に変換するコンバータ
と、このコンバータが出力する直流を所要の周波数の交
流に変換するインバータとを備え、ケーシング４の後壁
に支持させてある。

更に、ケーシング４の前面上部にはパネル取付孔26を
開口させ、このパネル取付孔26にコントロールパネル27
に嵌め込んでケーシング４に固定し、コントロールパネ
ル27に前記電力取出器９を固定してある。

このインバータ式エンジン発電機においては、エンジ
ン１は汎用回転領域で運転されるが、発電機３のロータ
５の回転数は増速装置10によってエンジン１の汎用回転
領域よりも高速になる。従って、要求される電力を出力
するために要する磁気回路19の数や発電コイル７の巻数
を減少させることができるので、磁気回路19の数や発電
コイル７の巻数を減少させることにより、発電機３を小
型にすることができる。

また、発電機の発電周波数は回転数が増大するだけ高
くなるが、インバータ装置によって一旦直流化した後に
所要の周波数に変換されるので、エンジン回転数の変動
率を大きくすることが可能になり、エンジンの回転数制
御装置の制御精度を低くすることができる。

更に、前記増速装置10がクランクケース２内に設けら
れるので、クランクケース２と発電機３との間隔を必要
最小限まで短縮することができ、エンジン発電機全体と
しても小型化を図ることができるとともに、増速装置10
を例えばクランクケース２内のミスト状のオイルや、ク
ランクケース２内に設けた飛沫潤滑装置により跳掛けら
れた潤滑油飛沫によって簡単に潤滑することができ、ク
ランクケース２から増速装置10に潤滑油を循環させる循
環油路を設ける必要がなく、潤滑系の構成を簡単にする
ことができる。

加えて、この実施例では、ケーシング４内に発電機
３、インバータ装置８、電力取出器９等の電気部品及び
電気部品を冷却する冷却ファン23をコンパクトに組み込
んだので、エンジン発電機全体が一層小型化されるとい
う利点がある。

＜発明の効果＞ 以上のように、本発明によれば、増速装置がクランク
ケース内に配置されているため、クランクケースの前壁
と発電機のケーシングとの間に増速装置を配置する必要
がない。従って、まず第１に、この点で、エンジン発電
機全体の横幅寸法を短くできる。

第２に、本発明では、クランクケースの前壁が発電機
のケーシングの後半部を兼用しているため、別体のケー
シング後半部を設ける必要がない。従って、この点にお
いても、エンジン発電機全体の横幅寸法を短くできる。

このように、本発明によれば、上記した２つの理由に
より、エンジン発電機全体の横幅寸法を短くできるの
で、その分、エンジン発電機の小型化が図れる利点があ
る。

しかも、増速装置はクランクケース内に配置されてい
るため、その潤滑は、クランクケース内でミスト状ある
いは飛沫状になっている潤滑油を利用して行うことがで
きる。

このため、増速装置の潤滑のために別途循環油路を設
ける必要がないので、エンジン発電機全体の潤滑系の構
成が非常に簡単なもので済む。

また、発電機の発電周波数は回転数が増大するだけ高
くなるが、インバータ装置によって一旦直流化した後所
要の周波数に変換されるので、エンジン回転数の変動率
を大きくすることが可能になり、エンジンの回転数制御
装置の制御精度を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るインバータ式エンジン
発電機の要部の縦断面図である １……エンジン、２……クランクケース、３……発電
機、４……ケーシング、５……ロータ、６……クランク
軸、７……ステータ（発電コイル）、８……インバータ
装置、９……電力取出器、10……増速装置、11……高速
回転軸、12……軸受ボス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発電機（３）のロータ（５）をエンジン
   （１）のクランク軸（６）に連動連結し、発電機（３）
   のステータ（７）にインバータ装置（８）を介して電力
   取出器（９）を接続したインバータ式エンジン発電機に
   おいて、 エンジン（１）のクランクケース（２）内で、クランク
   軸（６）に増速装置（10）を介して高速回転軸（11）を
   連動連結し、 高速回転軸（11）の一端側をクランクケース（２）外に
   突出させ、その中間部をクランクケース（２）の軸受ボ
   ス（12）で回転自在に支持させ、 高速回転軸（11）の一端部に発電機（３）のロータ
   （５）を固定し、 発電機（３）のステータ（７）をクランクケース（２）
   に固定することを特徴とする、インバータ式エンジン発
   電機。