JPH11275809A - エンジン発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価かつ少数の部品で構成できると共に、面
倒な圧入作業や締着作業を減少できる一方、ロータとク
ランクシャフトとを回転方向において強固かつ容易に係
止させることができるエンジン発電機を提供する。 【解決手段】 エンジンＥのクランクシャフト４を回動
自在に支持する単一の軸受け部８を設けてなる椀状のス
テータ収納ケース２と、ステータ収納ケース２の内面に
固定されたステータ６と、クランクシャフト４に嵌挿さ
れ、外面がステータ６の内面から微小間隙ｇを介して保
持されたロータ５と、単一のロータボルト１３によって
クランクシャフト４の外端部に固定されるロータファン
７と、ロータファン７を覆うカバー１３とを備えると共
に、クランクシャフト４とロータ５の各々の嵌合面にキ
ー溝４ｃ１，５ａ２を形成し、各キー溝にキー９を挿入
することによりクランクシャフト４とロータ５との相対
的な回転を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの駆動に
よって回転するクランクシャフトに伴ってロータを回転
させ、そのロータの回転によってステータに電力を発生
させるようにしたエンジン発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、一般に使用されているエンジン発
電機としては、例えば図１２に示すようなものがある。
ここに示すエンジン発電機２０は、クランクケースＣの
側端部に固定された内外のハウジング２１，２２と、こ
の両ハウジング２１，２２の間に保持されたステータ２
３と、前記外側のハウジング２１の外端部を覆うジェネ
レータカバー２４とによりその外殻が構成され、その内
方には、一方のハウジング２１の底部における中心部に
設けたベアリング２５によってエンジンｅのクランクシ
ャフト３４が回動自在に支持され、他方のハウジング２
２の中心部に固定されたベアリング２６には、パイプ状
のロータシャフト２７の一端部が回動自在に支持されて
いる。

【０００３】また、前記ロータシャフト２７の他端部に
は先端部に向かうに従って拡径するテーパ状の嵌合面２
７ａが形成され、この嵌合面２７ａには前記クランクシ
ャフト３４が嵌合している。そして、前記両シャフト２
７，３４は、前記ロータシャフト２７の外端部から挿入
した長尺なボルト２８を前記クランクシャフト３４の一
端部に形成したネジ穴３４ａに螺合させることによって
連結され、クランクシャフト３４と共に回転するものと
なっている。また、前記ロータシャフト２７にはロータ
２９が固定されており、このロータ２９の外面が前記ス
テータ２３の内面と所定の間隙を介して対向している。

【０００４】さらに、前記両ハウジング２１，２２は、
複数本（ここでは３本）の長尺なステータボルト３０に
よって互いに連結されており、各ステータボルト３０を
締着することによりステータ２３が両ハウジング２１，
２２によって挟持され、強固に保持されるようになって
いる。また、ロータシャフト２７の一端部外周には、環
状のロータファンブラケット３２が圧入・固定されてお
り、このロータファンブラケット３２に複数本のねじ３
３でロータファン３１が固定されている。

【０００５】上記構成を有する発電機では、エンジンｅ
が駆動されると、ピストンｐの往復動がコンロッドｒを
介してクランクシャフト３４の回転に変換され、このク
ランクシャフト３４に連結されたロータシャフト２７が
回転してロータ２９が回転し、これに対向するステータ
２３に電力を発生させるようになっている。またこのと
き、ロータシャフト２７の回転によってロータファン３
１が回転し、カバー２４から導入された外部空気がステ
ータ２３などへ送給され、ハウジング２１から排出され
るようになっており、これによって発電時に発生した熱
は、このロータファン３１から送給される空気によって
冷却される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のエンジン発電機２０にあっては、構造が複雑であ
り、部品点数が多く、組み立て作業が困難なため、製造
コストが高くなるという問題があった。すなわち、クラ
ンクシャフト３４の回転は、ロータシャフト２７を介し
てロータ２９に伝達されるものとなっているため、両シ
ャフト２７，３４の連結部分には高精度を要求されると
共に、両シャフト２７，３４の締着・固定には、規格外
の長尺なボルト２８，３０を必要としており、こうした
特殊部品の製造には多くのコストがかかり、装置全体の
コストを大幅に増大させるという問題があった。

【０００７】また、ロータ２９とステータ２３との間に
は微小な間隙を維持する必要があるため、ロータ２９の
保持には高精度を要求される。ところが、上記従来技術
ではロータ２９とベアリング２５との間にロータファン
３１が介在しており、ベアリング２５からロータ２９に
至る距離間隔が大きくなっているため、エンジンｅの振
動などに伴ってロータシャフト２７及びクランクシャフ
ト３４に振動が発生し易い。このため、その振動を抑え
る上でシャフト２７，３４を２個所で保持しなければな
らず、高価なベアリングが２個必要となるため、これが
コスト増大を招く要因となっていた。さらに、ロータフ
ァン３１の固定には、ブラケット３２と複数本のボルト
３３が用いられているため部品点数が多く、これもコス
ト増大を招く要因となっていた。

【０００８】また、組み立て工程においては、まず、ロ
ータシャフト２７に対するロータ２９の圧入作業の外、
２個のベアリング２５，２６の各ハウジング２１，２２
への圧入、各ベアリング２５，２６に対するクランクシ
ャフト３４及びロータシャフト２７の圧入、及びロータ
シャフト２７へのロータファンブラケット３２の圧入な
どといった面倒な圧入作業を多数回行う必要があり、し
かも、締着作業を行うべきボルト数も多いため、組み立
て工程が煩雑化するという問題があった。また、ロータ
２９はロータシャフト２７に圧入することによって固定
するものとなっているため、ロータシャフト２７とロー
タ２９とを回転方向において強固に係止させることが困
難であった。

【０００９】本発明は、上記従来技術の課題に着目して
なされたもので、安価かつ少数の部品で強固に構成する
ことができると共に、面倒な圧入作業や締着作業を削減
することができる生産性に優れたエンジン発電機の提供
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため次の構成を有する。すなわち、本発明は、エ
ンジンの駆動によって回転するクランクシャフトを回動
自在に支持する軸受け部を備えた椀状のステータ収納ケ
ースと、前記ステータ収納ケースの内面に固定された環
状のステータと、前記ステータの内方に延出するクラン
クシャフトを緩挿させる貫通孔を有し、外面が前記ステ
ータの内面から所定の微小間隙を介して保持されたロー
タと、前記クランクシャフトの外端部に螺合する単一の
ロータボルトによって中心部が締着されたロータファン
と、前記ロータファンを覆うよう前記ステータ収納ケー
スの開口部端縁に締着されるカバーと、前記ロータとク
ランクシャフトの回転方向における相対的回転を阻止す
る回転防止手段とを備え、前記回転防止手段は、クラン
クシャフトに形成した異形の外周面と、前記クランクシ
ャフトの外周面と略同形をなすよう前記ロータの中央部
に形成した貫通孔とにより構成したものである。また、
前記回転防止手段としては、例えばクランクシャフトの
円周面の少なくとも一箇所に形成した平面部と、前記ク
ランクシャフトの円周面及び平面部と略同一の形状をな
すよう前記ロータの中央部に形成した貫通孔とにより構
成することが考えられる。

【００１１】上記構成を有する本発明においては、ステ
ータ収納ケースに設けた単一の軸受け部によって片持ち
に支持されたクランクシャフトに対し、外方へ向けてロ
ータ、ロータファンを順次設けてあるため、ロータファ
ンと軸受け部との間の距離間隔を最小限に抑えることが
でき、ロータファンを片持ちに支持させても、エンジン
の振動など影響されることなくロータとステータとの間
隙を適正に維持することができるため、ロータとステー
タとの干渉を防止することができ、安定した動作が得ら
れる。また、クランクシャフトを片持ちに支持させたた
め、従来に比べてベアリング８の数を減少することがで
き、ベアリング８に要する圧入作業工程も削減すること
ができる。

【００１２】さらに、ロータの長さに対応して前後方向
へと延出させたロータ収納ケースと、その開口部端縁に
定着したカバーとによりステータ及びロータファンを収
納する外殻構造を形成するようにしたため、２個のブラ
ケットとジェネレータカバー及びステータとにより外殻
を形成していた従来に比べ、外殻構造も簡略化すること
ができる。また、ロータを締着するボルトなども短尺な
もので済むため、規格品を使用することができ、安価に
構成することができる。そして、上記のような回転防止
手段を用いれば、ロータとクランクシャフトとを回転方
向において強固に係止させることができる。

【００１３】この外、回転防止手段としては、クランク
シャフトの円周状の外周面に長手方向に沿って形成した
キー溝と、前記キー溝に嵌合したキーと、前記クランク
シャフトの外周面と略同一形状をなす貫通孔に前記キー
と嵌合し得るよう形成したキー溝とにより形成すること
も考えられ、これによれば、クランクシャフトとロータ
とを強固に係止させることができると共に、ごく一般的
な横断面円形のクランクシャフト及び貫通孔を用いれば
良く、安価かつ容易に製造することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に
係る発電機１の説明図である。同図に示すように、この
実施の形態における発電機は、エンジンＥのクランクケ
ースＣの側方に一体的に突設された椀状のステータ収納
ケース２と、このステータ収納ケース２の開口部に設け
られるジェネレータカバー３とにより、中空体構造をな
す外殻が形成されており、その外殻構造の内方には、ク
ランクシャフト４、ロータ５、ステータ６及びロータフ
ァン７等が次のように設けられている。

【００１５】すなわち、前記ステータ収納ケース２の底
部中央には、ベアリング挿入口２ｂが形成され、ここに
ベアリング８が圧入固定されている。そして、このベア
リング（軸受け部）８にはエンジン駆動時のピストンＰ
の昇降運動によって回転するクランクシャフト４が圧入
されており、内方に突出している。このクランクシャフ
ト４には、大径部４ａ、中径部４ｂ、小径部４ｃの３種
類の径を有する周面部分が同心に形成されている。そし
て、前記ベアリング８には中径部４ｂが圧入され、大径
部４ａの端面が前記ベアリング８の端面に当接し、長手
方向の位置が決定されている。

【００１６】また、前記クランクシャフト４は、その外
端部（小径部４ｃの前端部）がステータ収納ケース２の
開口部２ａの端縁にまで延出している。そして、このク
ランクシャフト４の小径部４ｃの周面には、図１、図５
及び図６に示すように、前端部から長手方向（中心軸線
方向）に沿って所定の長さ及び深さを有するキー溝４ｃ
１が形成されており、このキー溝４ｃ１にストレートキ
ー９が挿入されてるようになっている。さらにこのクラ
ンクシャフト４の外端部には、ロータボルト１３を螺合
させる螺孔４ｃ２が形成されている。

【００１７】また、前記ステータ６は、図１及び図３に
示すように環状をなす鉄芯６ａに導線を巻装して環状の
コイル６ｂを形成したものとなっており、前記鉄芯６ａ
は、ステータ収納ケース２の内面に形成した係止段部２
ｃと、ステータ収納ケース２の開口部２ａの端縁にボル
ト１０により固定された２枚のステータ固定板１１，１
１とによってその前後両端部を挟持され、固定されるよ
うになっている。この固定板１１，１１は図２に示すよ
うに、円弧形状をなし、ステータ収納ケース２の開口部
２ａの端縁に外方へ向けて突設した２個の円弧状をなす
突出部２ｄに、ボルト１０によって固定されている。

【００１８】また、前記ロータ５は、図１及び図４に示
すように、一対の円弧形状をなす外周面を備えた鉄芯５
ａとこの鉄芯５ａに導線を巻装してなるコイル５ｂとに
より構成されており、前記鉄芯５ａの中心部に形成され
る貫通孔５ａ１には前記クランクシャフト４の小径部４
ｃが挿入され、貫通孔５ａ１の開口部端縁が前記クラン
クシャフト４の中径部４ｂの端面４ｂ１に当接して中径
部４ｂ側への移動を阻止するようになっている。また、
前記鉄芯５ａの内周面には、その中心軸線方向に沿って
キー溝５ａ２が形成されており、このキー溝５ａ２が、
前記クランクシャフト４の小径部４ｃのキー溝４ｃ１に
挿入されたストレートキー９に嵌合している。このた
め、ロータ５とクランクシャフト４とは前記ストレート
キー９を介して回動方向において掛止されており、両者
は一体的に回転する。そしてまた、このロータ５の鉄芯
５ａの外周面は、前記ステータ６の鉄芯６ａの内周面に
対し微小な間隙ｇを介して対向している。なお、前記キ
ー溝４ｃ１，５ａ２、及びストレートキー９によって回
転防止手段が構成されている。

【００１９】前記ロータファン７は、図１及び図７に示
すように形成されており、その中央部には、円柱状の取
付部７ａから順次外方に向かうに従って拡径するホーン
状の板体７ｂの外面にフィン７ｃを突設したものとなっ
ており、その取付部７ａの中心にはねじ挿通孔７ａ１が
形成され、ここに挿通した単一のロータボルト１３を前
記クランクシャフト４の先端部に形成した螺孔４ｃ２に
螺合させることにより、締着・固定されるようになって
いる。なお、７ｄは前記ロータファン７の中心部端面に
形成した凹部に嵌合するリング状のロータ係止板であ
り、ロータファン７の取付時においてクランクシャフト
４の小径部４ｃの外端面に当接するようになっている。
このため、前記ロータファン７のロータ係止板７ｄとク
ランクシャフト４の中径部４ｂの端面との間に挟持さ
れ、軸方向への位置が決定される。また、前記ジェネレ
ータカバー３は、図８に示すように側面部に排気口３ａ
を形成してなる容器状の部材によって構成されており、
図外のねじによってステータ６の開口部端縁に締着・固
定されている。

【００２０】上記構成を有するエンジン発電機におい
て、ピストンＰの往復動により、コンロッドＲを介して
クランクシャフト４が回転すると、クランクシャフト４
にキー９によって係合しているロータ５が共に回転し、
ステータ６に電力が発生する。ロータ５とベアリング８
との間には、なんら部材が介在せず、ロータ５はベアリ
ング８に最大限近づけた状態で配置されているため、エ
ンジンＥに発生する振動など、周囲に振動が発生したと
してもこれに影響されることはなく、ロータ５とステー
タ６との間に形成される微小間隙ｇは常に一定に保た
れ、ロータ５がステータ６に干渉する虞れはない。

【００２１】また、ロータ５の回転に伴ってロータファ
ン７も回転し、発電機内のステータ６等で加熱された空
気がジェネレータカバー３の排気口３ａから排出される
一方、ステータ収納ケース２内へは低温の外部空気が導
入され、その空気がステータ６、またロータ５に吹き付
けられるため、ステータ６、またロータ５は確実に冷却
される。しかも、この実施の形態においては、ロータ５
より外方（前方）にロータファン７を設けたため、ステ
ータ収納ケース２などの寸法形状などに影響されること
なく、必要とする風量に応じてロータファン７の外径、
及びフィン７ｃの高さなどを設定することができ、所望
の冷却性能を得ることができる。

【００２２】また、上記のように、この実施形態におけ
るエンジン発電機１では、その内方に突出するクランク
シャフト４が片持ち状態で支持されているため、従来に
比べて極めて安価で少数の部品により構成することがで
きると共に、組み立ても容易に行うことができる。すな
わち、組み立てに際しては、ステータ収納ケース２のベ
アリング挿通孔２ｂにベアリング８を嵌合させると共
に、そのベアリング８内にクランクシャフト４を圧入
し、ステータ収納ケース２をクランクシャフト４に保持
させる。次いで、ステータ収納ケース２内にステータ６
を挿入し、ステータ固定板１１をねじ１０にて固定する
ことによりステータ６を固定する。この後、キー溝５ａ
２にストレートキー９を挿入し、そのストレートキー９
をキー溝５ａ２に係合させつつクランクシャフト４の小
径部４ｃにロータ５を挿入する。ここで、ロータファン
７及びロータ５をクランクシャフト４にロータボルト１
３で共締めし、固定する。そして最後にファンカバーを
締着する。

【００２３】このように、この実施形態においては、ベ
アリング８に拘わる２回の圧入作業、及びロータボルト
１３によるロータファン７とロータ５との共締め作業に
よって行うことができる。これに対し、従来のエンジン
発電機にあっては、２個のベアリング８に拘わる４回の
圧入作業が必要であり、締着作業もロータ２９の固定
と、ロータファン３１の固定の各作業について行う必要
があるため、これに比べてこの実施形態によれば、大幅
に作業が簡略化され、作業に要する労力及び時間も大幅
に削減される。

【００２４】また、この実施形態では、発電機の外殻が
ステータ収納ケース２とジェネレータカバー３の２部品
によって構成されているため、従来のように内外のハウ
ジング２１,２２及びジェネレータカバー２４によって
外殻が構成されるものに比べ、まず外殻構造において部
品点数が削減されており、さらに、内部構造としては、
ベアリング８の数が従来の２個から１個へと削減され、
使用されるねじの数も前述のように削減され、従来必要
とされていたロータシャフトも不要となるため、安価に
構成することができる。また、この実施形態に用いるね
じは、全て短尺なもので済み、規格の範囲内のものを使
用することができるため、ねじ自体のコストも低減され
る。

【００２５】さらに、この実施形態においては、ロータ
５とクランクシャフト４との係合がストレートキー９を
介して行われるため、回転方向において両者を強固に係
合させることができ、ロータ５と共に完全に一体化して
回転させることができる。また、クランクシャフト４の
外周面、及びロータ５の貫通孔５ａ１の内周面は、いず
れも横断面円形のごく一般的な形状に形成すれば良いた
め、極めて容易に製造することができる。

【００２６】また、上記実施形態においては、クランク
シャフトとロータとの回転を阻止する回転防止手段を、
キー溝５ａ２、４ｃ２及びストレートキー９によって構
成したが、この回転係止手段としては、クランクシャフ
トに形成した異形の外周面と、前記クランクシャフトの
外周面と略同形をなすよう前記ロータの中央部に形成し
た貫通孔とにより構成することも可能である。例えば、
図９ないし図１１に示す本発明の第２の実施形態のよう
に構成することも可能である。なお、各図中、上記第１
の実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付
す。

【００２７】この第２の実施の形態では、クランクシャ
フト４の小径部４ｃにおける外周面４１を一対の円弧面
４２と平面部４３とにより形成する一方、ロータ５の貫
通孔５ａ１を前記クランクシャフト４の外周面４１と同
一の形状をなす円弧面５２と平面部５３とにより形成
し、クランクシャフト４の小径部４ｃを前記ロータ５の
貫通孔５ａ１に隙間なく嵌挿させ得るものとなってお
り、前記外周面４１の平面部４３と貫通孔５ａ１の平面
部５３とが当接することにより、クランクシャフト４と
ロータ５とが回転方向において互いに係止されるものと
なっており、これにより回転防止手段が構成されてい
る。この第２の実施形態において、クランクシャフト４
には、外周面４１の２箇所に平面部４３を形成するだけ
で良いため、容易に加工することができ、製造コストを
低減することができる。

【００２８】なお、回転防止手段を構成するためのクラ
ンクシャフトの外周面、及びロータの貫通孔の異形形状
としては、上記実施形態に示した形状以外の形状、例え
ば、多角形、楕円など、その他の非円形形状を採用する
こともでき、本発明は特に上記実施形態に限定されるも
のではない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り本願請求項１及び２記
載の本発明は、エンジンの駆動力によって回転するクラ
ンクシャフトをステータ収納ケースと共に延長し、単一
の軸受け部によって片持ちに保持させたクランクシャフ
トにロータ、ロータファンを順次保持させ、これらを前
記ステータ収納ケースとその開口部端縁に設けたカバー
によって覆うようにすると共に、クランクシャフトに対
するロータの回転防止手段を、クランクシャフトに形成
した異形の外周面と、前記クランクシャフトの外周面と
略同一形状をなすよう前記ロータの中央部に形成した貫
通孔とにより構成したため、ロータとクランクシャフト
とを容易かつ確固に係止させることができる。また、部
品点数を大幅に削減することができると共に各部品に規
格品などを多数使用することができるため、極めて安価
かつ容易に構成することができる。さらに、組み立て作
業における圧入作業や締着作業を大幅に削減することが
できるため、優れた生産性を得ることができる。また、
本願請求項３記載の発明のように、クランクシャフトと
ロータの各々の嵌合面にキー溝を形成し、そのキー溝に
キーを挿入してクランクシャフトとロータとの相対的な
回転を阻止するようにすれば、クランクシャフトの外周
面及びロータの内周面にそれぞれ円形の横断面を有する
一般的なものを用いることができ、より安価かつ容易に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す縦断側面図である。

【図２】図１に示したステータ収納ケース及び係止板を
示す正面図である。

【図３】図１におけるステータを示す正面図である。

【図４】図１におけるロータを示す正面図である。

【図５】図４に示したロータファンとクランクシャフト
及びストレートキーの嵌合状態を示すＡ−Ａ線断面図で
ある。

【図６】図１に示したクランクシャフトの小径部とキー
とを示す説明斜視図である。

【図７】図１におけるロータファンを示す正面図であ
る。

【図８】図１におけるジェネレータカバーの内面を示す
正面図である。

【図９】本発明の第２の実施形態におけるクランクシャ
フトの小径部の形状を示す斜視図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態における要部縦断側
面図である。

【図１１】本発明のＢ−Ｂ線縦断側面図である。

【図１２】従来のエンジン発電機を示す縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

Ｅ エンジン Ｃ クランクシャフト １ エンジン発電機 ２ ステータ収納ケース ３ カバー ４ クランクシャフト ４ｃ１ キー溝 ５ ロータ ５ａ２ キー溝 ６ ステータ ７ ロータファン ８ ベアリング ９ キー １３ ロータボルト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの駆動によって回転するクラン
   クシャフトを回動自在に支持する軸受け部を備えた椀状
   のステータ収納ケースと、 前記ステータ収納ケースの内面に固定された環状のステ
   ータと、 前記ステータの内方に延出するクランクシャフトを嵌挿
   させる貫通孔を有し、外面が前記ステータの内面から所
   定の微小間隙を介して保持されたロータと、 前記クランクシャフトの外端部に螺合する単一のロータ
   ボルトによって中心部を締着してなるロータファンと、 前記ロータファンを覆うよう前記ステータ収納ケースの
   開口部端縁に締着されるカバーと、 前記ロータとクランクシャフトの回転方向における相対
   的回転を阻止する回転防止手段とを備え、 前記回転防止手段は、クランクシャフトに形成した異形
   の外周面と、前記クランクシャフトの外周面と略同形を
   なすよう前記ロータの中央部に形成した貫通孔とにより
   構成したことを特徴とするエンジン発電機。
2. 【請求項２】 回転防止手段は、クランクシャフトの円
   周面の少なくとも一箇所に形成した平面部と、前記クラ
   ンクシャフトの円周面及び平面部と略同一の形状をなす
   ロータの貫通孔とにより構成したことを特徴とする請求
   項１記載のエンジン発電機。
3. 【請求項３】 エンジンの駆動によって回転するクラン
   クシャフトを回動自在に支持する軸受け部を備えた椀状
   のステータ収納ケースと、 前記ステータ収納ケースの内面に固定された環状のステ
   ータと、 前記ステータの内方に延出するクランクシャフトを嵌挿
   させる貫通孔を有し、外面が前記ステータの内面から所
   定の微小間隙を介して保持されたロータと、 前記クランクシャフトの外端部に螺合する単一のロータ
   ボルトによって中心部を締着してなるロータファンと、 前記ロータファンを覆うよう前記クランクケースの開口
   部端縁に締着されるカバーと、 前記ロータとクランクシャフトの回転方向における相対
   的回転を阻止する回転防止手段とを備え、 前記回転防止手段は、クランクシャフトの円周状の外周
   面に長手方向に沿って形成したキー溝と、前記キー溝に
   嵌合するキーと、前記ロータの貫通孔に前記キーを嵌合
   し得るよう形成したキー溝とにより構成したことを特徴
   とするエンジン発電機。