発電機

【課題】ローターの回転方向と逆方向にステーターを回転させ、発電機の出力向上を図る。
【解決手段】外力によって回転し、ローター２０を固定した主軸１０に対し、ステーター６０を少なくとも２個の軸受４１，５７を介して同心状で回転可能に支承し、主軸に固定した主歯車２５と、ステーターに対して固定関係にあるインナーリングギヤ３２との間に、ピニオン歯車４３を配置し、主軸が正転したときピニオン歯車及びシンナーリングギヤ３２によってステーターが逆転する如く構成する。ステーターと共に回転する後カバー７１に同心状に２個のスリップ環４ａ，４ｂを設けると共に、ステーターコイル５の出力回路６ａ，６ｂ，６ｃを整流回路６２を介してスリップ環４ａ，４ｂに接続する。基台５０に対して位置不動の後基材５５にスリップ環に接触するスリップ環用ブラシ７ａ，７ｂを設け、スリップ環用ブラシから出力を取出す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いられる小型の発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、バッテリー充電用および電装用として小型の発電機が搭載されている。この発電機は、エンジン等からの外力によって回転するローターと、このローターを囲むようにして固定状態で設けられたステーターとで構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の発電機は、ローターのみを回転させて発電するので、発電効率に改善の余地がある。そこで、本発明は、ローターの回転方向とは逆方向にステーターを回転させることにより、発電機の出力向上を図ることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
図１乃至図７を参考にして説明する。この発明に係る発電機は、外力によって回転し、且つローター２０を固定した主軸１０に対し、ステーター６０を少なくとも２個の軸受４１，５７を介して同心状に且つ回転可能に支承し、前記主軸１０に固定した主歯車２５と、前記ステーター６０に対して固定関係にあるリングギヤ３２との間に、中心軸位置不動のピニオン歯車４３を挿入配置し、前記主軸１０が正転したとき前記ピニオン歯車４３及びインナーリングギヤ３２によってステーター６０が逆転する如く構成している。
【０００５】
また、前記ステーター６０と共に回転する後カバー７１に同心状に２個のスリップ環４ａ，４ｂを設けると共に、ステーターコイル５の出力回路６ａ，６ｂ，６ｃを整流回路６２を介して前記スリップ環４ａ，４ｂに接続している。さらに、基台５０に対して位置不動の後基材５５に前記スリップ環４ａ，４ｂに接触するスリップ環用ブラシ７ａ，７ｂを設け、前記スリップ環用ブラシ７ａ，７ｂから出力を取出すようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
上記構成とした本発明に係る発電機は、主軸１０が外力（例えばエンジン）によって正回転すると、それと共に主歯車２５が正回転し、その正回転がピニオン歯車４３及びインナーリングギヤ３２によって逆転し、ステーター６０を逆回転させる。従って、ローター２０の回転数を上昇させることなく、ステーター６０に対するローター２０の回転数が実質的に上昇させることができる。その結果、ステーター２０からの出力が向上し、従来技術のようにステーターを固定した場合と比較して、大きな電力を効率的に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施形態に係る発電機を、自動車用三相交流発電機を例にして説明する。この発電機９は、主軸１０の中間部分に、ローターコイル１を有する略厚肉円筒状のローター２０をギザギザ状凸条を配して嵌装固定している。
【０００８】
また、主軸１０のローター２０後側には、２個のスリップリング２ａ，２ｂを設置し、ローターコイル１の導線の両端１ａ，１ｂをそれぞれ接続するようにしている。スリップリング２ａ，２ｂには、整流回路６２に接続されたブラシ３ａ，３ｂが摺接しており、ローターコイル１に励磁電流を流して、ローターコアにＮ極とＳ極を形成する。
【０００９】
ローター２０の前側の主軸１０には軸受４１を配して前カバー４０が嵌装されている。前カバー４０の全面には、同心にインナーリングギヤ３２が固定されている。
【００１０】
前カバー用軸受４１の前側の主軸１０は、キー２５ａを配して主歯車２５が嵌合固定され、主歯車２５とインナーリングギヤ３２とは同心で同一平面上に位置している。
【００１１】
主歯車２５の前側の主軸１０は、軸受５２を配して前基材５１に枢支されている。
【００１２】
前基材５１に軸受４４を配して枢支されたピニオン軸４２の後端には、キ−４３ａを配してピニオン歯車４２が嵌合固定されている。ピニオン歯車４２は、主歯車２５とインナーリングギヤ３２の両者に噛合っている。
【００１３】
前カバー４０の後面外周に設けられた段部４０ａに前外筒３１の前端が嵌合固定している。前外筒３１の後側には、略円筒状をしたステーターコア部６１，後外筒７０，後外筒嵌合用段部付後カバー７１が順次配置され前カバー４０の外周から後方に向け挿込んだ長ボルト７３を後カバー７１に通し、締付ナット７３ａを締付けることによって、前カバー４０，前外筒３１，ステーターコア部６１を一体化するようになっている。後カバー７１の後側に配置した後基材５５には前方に向かう筒部５６が突設してあり、後カバー７１の中心に挿入された筒部５６は、軸受５７を介して後カバー７１を回動可能に支持している。
【００１４】
ステーター６０は、Ｙ結線のステーターコイル５ａ，５ｂ，５ｃを有し、ローター２０の外周に僅かな隙間６３を介して配置してある。このステーター６０とローター２０とで、発電機の心臓部を形成している。
【００１５】
ステーター６０の後方に位置する後外筒７０の内周面には、円環状の中間壁６５を設け、中間壁６５に整流回路６２を取付けている。主軸１０の後部は、中間壁６５と筒部５６とに接触することなく貫通し、後基材５５に、軸受５８を介して枢支されている。
【００１６】
後カバー７１の後面には、筒部５６と同心に大小二つのスリップ環４ａ，４ｂを設け、そのスリップ環４ａ，４ｂに、整流回路の出力側８ａ，８ｂを接続している。また、このスリップ環４ａ，４ｂにはスリップ環用ブラシ７ａ、７ｂを摺接させて、ステーターコイル５ａ，５ｂ，５ｃで発生した電力を出力回路６ａ，６ｂ，６ｃを経てダイオード８０を有する整流回路６２を介して出力し、バッテリー８１や電装品８２に供給している。前基材５１と後基材５５はいずれも基台上５０に立設している。
【００１７】
本実施形態に係る発電機においては、エンジンの外力によって、プーリー１１を介して主軸１０を回転させると、ローター２０が正転すると共に、前外筒３１、後外筒７０、前カバー４０、後カバー７１が逆方向に回転する。これにより、前外筒３１と後外筒７０に固定されているステーター６０を回転させて、ステーターコイル５ａ，５ｂ，５ｃに電流を発生させ、その電流を、スリップ環用ブラシ７ａ，７ｂから取出す。
【００１８】
この際、ローター２０のみでなく、ステーター６０も同時に、かつ逆方向に回転するので、ローター２０のステーター６０に対する回転数が大幅に増加する。そのため、この回転するステーター６０に、従来の固定型ステーターと比較して、大きな電力を効率的に発生させることができる。
【００１９】
なお、電力を効率的に発生させることができるため、従来技術より低速回転で同等の電力をえることができ、省エネルギーに貢献することもできる。例えば、従来の発電機では所定量の電力を得るためにローター２０を１２００回転させる必要があったが、上記実施形態に係る発電機では７００回転程度で足りる。
【００２０】
本発明に係る発電機は、各部材同士を組み立てた後、それらを組付けて構成することができる。また、上記実施形態では、三つのピニオン歯車４３を使用しているが、本発明はこれに限定されず、三つ以外のピニオン歯車４３を使用することができる。さらに、本発明の自家発電式の発電機として他の物にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、自動車走行用電池専用充電発電機として利用出来る。大型風力発電から家庭用風力発電に利用出来る。家庭用風力発電は翼を円同型などでコンパクト化することが出来る。また、工業用から家庭用発電及び非常用発電として利用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る発電機を示す一部切欠縦断正面図、図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図２】図１の略Ｒ−Ｒ視側面図である。
【図３】図１のＰ−Ｑ範囲の略Ｓ−Ｓ視図である。
【図４】図１のＰ−Ｑ範囲の略Ｔ−Ｔ視図である。
【図５】図１のＰ−Ｑ範囲の略Ｕ−Ｕ視図である。
【図６】図１の略Ｗ−Ｗ視図である。
【図７】図１に示す発電機の結線図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ローターコイル
１ａ，１ｂローターコイルの両端
２ａ，２ｂスリップリング
３ａ，３ｂスリップリング用ブラシ
４ａ，４ｂスリップ環
５ａ，５ｂ，５ｃステーターコイル
６ａ，６ｂ，６ｃステーターコイルの出力回路
７ａ，７ｂスリップ環用ブラシ
８ａ，８ｂ整流回路の出力側
９発電機
１０主軸
１０ａギザギザ凸条
１１プーリー
１１ａプーリー用キー
２０ローター
２５主歯車
２５ａ軸受（主歯車用の）
３１前外筒
３２リングギヤ
４０前カバー
４０ａ前カバーの段部
４１軸受（前カバーの）
４２ピニオン軸
４３ピニオン歯車
４３ａキー（ピニオン歯車用の）
５０基台
５１前基材
５２軸受（前基材に対する主軸の）
５５後基材
５６筒部
５７軸受（後カバーの筒部に対する）
５８軸受（後基材と主軸との間の）
６０ステーター
６１ステーターコア部
６２整流回路
６３隙間
６５中間壁
７０後外筒
７１後カバー
７３長ボルト
７３ａ締付ナット
８０ダイオード
８１バッテリー
８２電装品

【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力によって回転し，且つローター（２０）を固定した主軸（１０）に対し，ステーター（６０）を少なくとも２個の軸受（４１，５７）を介して同心状に且つ回転可能に支承し、前記主軸に固定した主歯車（２５）と，前記ステーターに対して固定関係にあるリングギヤ（３２）との間に，中心軸位置不動のピニオン歯車（４３）を挿入配置し、前記主軸が正転したとき前記ピニオン歯車（４３）及びインナーリングギヤ（３２）によってステーターが逆転する如く構成し、前記ステーターと共に回転する後カバー（７１）に同心状に２個のスリップ環（４ａ，４ｂ）を設けると共に，ステーターコイル（５）の出力回路（６ａ，６ｂ，６ｃ）を整流回路（６２）を介して前記スリップ環に接続し、基台（５０）に対して位置不動の後基材（５５）に前記スリップ環に接触するスリップ環用ブラシ（７ａ，７ｂ）を設け，前記スリップ環用ブラシから出力を取出すことを特徴とする発電機。

【図１】