特許 7692641 船舶用発電機、船舶用発電機の取付方法及び船舶用発電機の輸送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-06

(45)【発行日】2025-06-16

(54)【発明の名称】船舶用発電機、船舶用発電機の取付方法及び船舶用発電機の輸送方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/18 20060101AFI20250609BHJP

【ＦＩ】

H02K7/18 B

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2024062331

(22)【出願日】2024-04-08

【審査請求日】2024-04-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000208123

【氏名又は名称】大洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001782

【氏名又は名称】弁理士法人ライトハウス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 茂雄

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／２１７９００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２０４６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０７８２６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－１５３２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３２８６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１９３５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２０８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４７－０４１６８５（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特許第７２２５４０７（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子と、回転子とを備え、エンジンに取り付けられる船舶用発電機であって、
前記固定子が、
前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、
固定子コイルと、
前記回転子が回転する回転軸の軸中心部に向かって径方向に沿って延びるクランプと、
前記軸中心部を中心とする円環状を有する固定子コアと
を含み、
前記回転子が、
前記エンジンに取り付けられる底部と、
前記軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、
前記枠部に取り付けられる永久磁石と、
前記枠部に取り付けられ、前記軸中心部から離れるように前記径方向に延びるライナーと
を含み、
前記回転子が前記エンジンの回転に応じて回転することで発電し、
前記底部に、１以上の孔、及び、前記回転子を前記エンジンに取り付けるための取付孔が設けられ、
前記孔が、前記取付孔よりも外周側に設けられ、
前記軸中心部に向かって延びた前記クランプの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、
前記クランプが前記固定子コアと接触する、又は、前記クランプが前記固定子コアを挟み込み、
前記径方向に延びた前記ライナーの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、
前記クランプと前記ライナーが、径方向において対向する、
船舶用発電機。

【請求項2】

固定子と、回転子とを備え、エンジンに取り付けられる船舶用発電機であって、
前記固定子が、
前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、
固定子コイルと、
前記回転子が回転する回転軸の軸中心部に向かって径方向に沿って延びるクランプと
前記軸中心部を中心とする円環状を有する固定子コアと
を含み、
前記回転子が、
前記エンジンに取り付けられる底部と、
前記軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、
前記枠部に取り付けられる永久磁石と、
前記枠部に取り付けられ、前記軸中心部から離れるように前記径方向に延びるライナーと
を含み、
前記回転子が前記エンジンの回転に応じて回転することで発電し、
前記底部に、１以上の孔、及び、前記回転子を前記エンジンに取り付けるための取付孔が設けられ、
前記孔が、前記取付孔よりも外周側に設けられ、
前記軸中心部に向かって延びた前記クランプの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、
前記クランプの外周の形状が、前記固定子コアの外周の形状と略一致し、
前記径方向に延びた前記ライナーの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、
前記クランプと前記ライナーが、径方向において対向する、
船舶用発電機。

【請求項3】

前記孔の直径が、１８０ｍｍ～３５０ｍｍである、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項4】

前記軸中心部から、前記固定子コアの外周端部までの距離が７００ｍｍ～２０００ｍｍである、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項5】

前記固定子が、
１以上の前記固定子コイルと電気的に接続するリング部
を含み、
前記固定子コイルと前記リング部とが、柔軟性及び電導性を有する接続部材によって接続される、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項6】

前記固定子が、
１以上の前記固定子コイルと電気的に接続するリング部と電気的に接続する導電部
を含み、
前記リング部と前記導電部とが、柔軟性及び電導性を有する接続部材によって接続される、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項7】

前記回転軸が延びる方向を前後方向とし、
前記ライナーが前記枠部の前端部、及び／又は、後端部に位置する、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項8】

前記ライナーが前記径方向に突出した形状を有する、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項9】

前記ライナーが前記枠部から前記径方向に延びる長さが、前記永久磁石が前記枠部から前記径方向に延びる長さよりも長い、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項10】

前記クランプと前記ライナーの間に挿入されるスペーサを備える、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項11】

固定子と、回転子とを備え、エンジンに取り付けられる船舶用発電機であって、
前記固定子が、
前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、
固定子コイルと
を含み、
前記回転子が、
前記エンジンに取り付けられる底部と、
前記回転子が回転する回転軸の軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、
前記枠部に取り付けられる永久磁石と
を含み、
前記回転子が前記エンジンの回転に応じて回転することで発電し、
前記底部に、１以上の孔、及び、前記回転子を前記エンジンに取り付けるための取付孔が設けられ、
前記孔が、前記取付孔よりも外周側に設けられ、
前記固定子が、前記回転子を固定するための回転子固定部を含み、
前記回転子が、前記固定子を固定するための固定子固定部を含む、船舶用発電機。

【請求項12】

前記固定子の上部に取り付けられ、気体を循環して冷却するクーラユニットと、
前記クーラユニットの上部に取り付けられ、気体の吸気、及び、冷却された気体を前記固定子及び前記回転子に排出を促進するためのモータと
を備える、請求項１又は２に記載の船舶用発電機。

【請求項13】

前記固定子が、外部から気体を吸気又は排気可能な開口が設けられた固定子カバー部と、該開口を覆うカバー部とを含み、
前記クーラユニットが、外部から気体を吸気又は排気可能な開口に設置されるクーラカバー部を含み、
前記カバー部と、前記クーラカバー部とが、取り外し可能である、請求項１２に記載の船舶用発電機。

【請求項14】

固定子と回転子とを備える船舶用発電機をエンジンに取り付ける取付方法であって、
前記固定子が、
前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、
固定子コイルと、
前記回転子が回転する回転軸の軸中心部に向かって径方向に沿って延びるクランプと
を含み、
前記回転子が、
前記エンジンに取り付けられる底部と、
前記軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、
前記枠部に取り付けられる永久磁石と、
前記枠部に取り付けられ、前記軸中心部から離れるように前記径方向に延びるライナーと
を含み、
前記軸中心部に向かって延びた前記クランプの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、
前記径方向に延びた前記ライナーの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、
前記固定子と前記回転子とを前記エンジンに仮固定した状態で、前記ライナーと前記クランプの間の距離を測定する測定ステップと、
測定ステップにおいて測定した結果をもとに、前記固定子と前記回転子とを前記エンジンに固定する固定ステップと
を有する取付方法。

【請求項15】

固定子と回転子とを備える船舶用発電機の輸送方法であって、
前記固定子が、
エンジンに取り付けられる固定子取付部と、
固定子コイルと、
前記回転子が回転する回転軸の軸中心部に向かって径方向に沿って延びるクランプと
を含み、
前記回転子が、
前記エンジンに取り付けられる底部と、
前記軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、
前記枠部に取り付けられる永久磁石と、
前記枠部に取り付けられ、前記軸中心部から離れるように前記径方向に延びるライナーと
を含み、
前記軸中心部に向かって延びた前記クランプの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、
前記径方向に延びた前記ライナーの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、
前記ライナーと前記クランプの間にスペーサを挿入する挿入ステップと、
挿入ステップの後に、前記船舶用発電機を輸送する輸送ステップと
を有する輸送方法。

【請求項16】

前記固定子が、前記回転子を固定するための固定子固定部を含み、
前記回転子が、前記固定子を固定するための回転子固定部を含み、
前記固定子固定部と前記回転子固定部とを、固定部材を利用して連結する固定ステップと、
輸送ステップが、挿入ステップ及び固定ステップの後に、前記船舶用発電機を輸送する、
請求項１５に記載の輸送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶用発電機、船舶用発電機の取付方法及び船舶用発電機の輸送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶において、エンジンはシャフトに動力を提供し、シャフトの回転によって、プロペラが駆動される。プロペラを駆動するシャフトの回転を利用して、発電する発電機は軸発電装置と呼ばれている。例えば、エンジンとプロペラの間に設置される軸発電装置が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１の船舶の軸発電装置は、船舶のメインエンジンと船舶のプロペラの間の主軸に接続される。このような軸発電装置は、中間軸型の軸発電装置といわれている。

【0003】

特許文献１の軸発電装置のように、エンジンとプロペラの間の主軸に軸発電装置が設置される場合、エンジンとプロペラの間に軸発電装置を設置するためのスペースを確保する必要があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－６０３９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の少なくとも１つの目的は、新規な船舶用発電機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の課題は、
［１］固定子と、回転子とを備え、エンジンに取り付けられる船舶用発電機であって、前記固定子が、前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、固定子コイルとを含み、前記回転子が、前記エンジンに取り付けられる底部と、前記回転子が回転する回転軸の軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、前記枠部に取り付けられる永久磁石とを含み、前記回転子が前記エンジンの回転に応じて回転することで発電する、船舶用発電機；
［２］前記固定子が、前記軸中心部を中心とする円環状を有する固定子コアを含み、前記軸中心部から、前記固定子コアの外周端部までの距離が７００ｍｍ～２０００ｍｍである、前記［１］に記載の船舶用発電機；
［３］前記固定子が、１以上の前記固定子コイルと電気的に接続するリング部を含み、前記固定子コイルと前記リング部とが、柔軟性及び電導性を有する接続部材によって接続される、前記［１］又は［２］に記載の船舶用発電機；
［４］前記固定子が、１以上の前記固定子コイルと電気的に接続するリング部と電気的に接続する導電部を含み、前記リング部と前記導電部とが、柔軟性及び電導性を有する接続部材によって接続される、前記［１］～［３］のいずれかに記載の船舶用発電機；
［５］前記固定子が、前記軸中心部に向かって径方向に沿って延びるクランプを含み、前記回転子が、前記枠部に取り付けられ、前記軸中心部から前記径方向に延びるライナーを含み、前記軸中心部に向かって延びた前記クランプの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、前記軸中心部から径方向に延びた前記ライナーの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有する、前記［１］～［４］のいずれかに記載の船舶用発電機；
［６］前記クランプと前記ライナーの間に挿入されるスペーサを備える、前記［５］に記載の船舶用発電機；
［７］前記底部に１以上の孔が設けられる、前記［１］～［６］のいずれかに記載の船舶用発電機；
［８］前記固定子が、前記回転子を固定するための回転子固定部を含み、前記回転子が、前記固定子を固定するための固定子固定部を含む、前記［１］～［７］のいずれかに記載の船舶用発電機；
［９］前記固定子の上部に取り付けられ、気体を循環して冷却するクーラユニットと、前記クーラユニットの上部に取り付けられ、気体の吸気、及び、冷却された気体を前記固定子及び前記回転子に排出を促進するためのモータとを備える、前記［１］～［８］のいずれかに記載の船舶用発電機；
［１０］前記固定子が、外部から気体を吸気又は排気可能な開口が設けられた固定子カバー部と、該開口を覆うカバー部とを含み、前記クーラユニットが、外部から気体を吸気又は排気可能な開口に設置されるクーラカバー部を含み、前記カバー部と、前記クーラカバー部とが、取り外し可能である、前記［９］に記載の船舶用発電機；
［１１］固定子と回転子とを備える船舶用発電機をエンジンに取り付ける取付方法であって、前記固定子が、前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、固定子コイルと、前記軸中心部に向かって径方向に沿って延びるクランプとを含み、前記回転子が、前記エンジンに取り付けられる底部と、前記回転子が回転する回転軸の軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、前記枠部に取り付けられる永久磁石と、前記枠部に取り付けられ、前記軸中心部から前記径方向に延びるライナーとを含み、前記軸中心部に向かって延びた前記クランプの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、径方向に延びた前記ライナーの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、前記固定子と前記回転子とを前記エンジンに仮固定した状態で、前記ライナーと前記クランプの間の距離を測定する測定ステップと、測定ステップにおいて測定した結果をもとに、前記固定子と前記回転子とを前記エンジンに固定する固定ステップとを有する取付方法；
［１２］固定子と回転子とを備える船舶用発電機の輸送方法であって、前記固定子が、前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、固定子コイルと、前記軸中心部に向かって径方向に沿って延びるクランプとを含み、前記回転子が、前記エンジンに取り付けられる底部と、前記回転子が回転する回転軸の軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、前記枠部に取り付けられる永久磁石と、前記枠部に取り付けられ、前記軸中心部から前記径方向に延びるライナーとを含み、前記軸中心部に向かって延びた前記クランプの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、前記軸中心部から径方向に延びた前記ライナーの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、前記ライナーと前記クランプの間にスペーサを挿入する挿入ステップと、挿入ステップの後に、前記船舶用発電機を輸送する輸送ステップとを有する輸送方法；
［１３］前記固定子が、前記回転子を固定するための固定子固定部を含み、前記回転子が、前記固定子を固定するための回転子固定部を含み、前記固定子固定部と前記回転子固定部とを、固定部材を利用して連結する固定ステップと、輸送ステップが、挿入ステップ及び固定ステップの後に、前記船舶用発電機を輸送する、前記［１２］に記載の輸送方法；
［１４］固定子と、回転子とを備え、エンジンに取り付けられる船舶用発電機の前記固定子の製造方法であって、前記固定子が、前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、固定子コアと、少なくとも一部が、該固定子コアに設けられたスロットに収められる固定子コイルとを含み、前記固定子コイルを真空含浸するステップと、真空含浸した前記固定子コイルを、前記固定子コアに設けられた前記スロットに収めるステップとを有する、製造方法；
により解決することができる。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、新規な船舶用発電機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態に係る発電機の取付位置の概略図である。

【図2A】本発明の実施の形態に係る船舶用発電機の構成を一部省略して示す斜視図である。

【図2B】本発明の実施の形態に係る船舶用発電機の構成を一部省略して示す斜視図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る固定子と回転子の構成を一部省略して示す図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る固定子と回転子の一部構成を拡大して示す斜視図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る固定子と回転子の一部構成を示す断面概略図である。

【図6】本発明の実施の形態に係る固定子の一部構成を拡大して示す斜視図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る船舶用発電機の構成を一部省略して示す斜視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明をするが、本発明の趣旨に反しない限り、本発明は以下の実施の形態に限定されない。また、効果に関する記載は、本発明の実施の形態の効果の一側面であり、ここに記載するものに限定されない。

【0010】

図１は、本発明の実施の形態に係る船舶用発電機の取付位置の概略図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る船舶用発電機１は、エンジン２に取り付けられる。エンジン２は、シャフト３を回転させることで、プロペラ４を駆動する。プロペラ４は、船舶を推進させるための推進器である。船舶用発電機１は、エンジン２に対して、プロペラ４を駆動するシャフト３とは反対側に取り付けられる。船舶用発電機１は、いわゆるオーバーハング型の軸発電装置である。エンジン２は、船舶用発電機１の各機構を回転させる。エンジン２は、例えば、ディーゼルエンジンやガスタービンエンジン等である。

【0011】

図１に示すように、船舶用発電機１は、固定子１００と、回転子２００とを備える。回転子２００がエンジン２の回転に応じて回転することで、船舶用発電機１は発電する。なお、本実施の形態において、船舶用発電機１は、船舶に用いられる発電機である。船舶用発電機１は、例えば、三相交流発電機である。船舶は、特に限定されないが、例えば、大型船、中型船、及び、小型船のいずれであってもよい。また、船舶用発電機１は、船舶用に限られず、エンジン２に取り付けられて発電するものであれば、特に限定されない。例えば、船舶用発電機１は、車両や航空機に利用されてもよい。船舶用発電機１は、回転電機である。

【0012】

なお、以下では、回転子２００の回転軸が延びる方向を前後方向と定義する。上下方向は、船舶用発電機１の上下方向を意味する。前後方向は、上下方向に直交している。前後方向及び上下方向に直交する方向を左右方向と定義する。なお、左右方向及び前後方向は、説明の便宜上定義した方向である。従って、左右方向及び前後方向は、船舶用発電機１の使用時の左右方向及び前後方向と一致していなくてもよい。左方向と右方向とが入れ替わってもよく、前方向と後方向とが入れ替わってもよい。また、回転子２００が回転する回転軸の中心部を軸中心部Ａｘとし、回転子２００が回転する方向を周方向Ｄｃとする。前後方向から見た際に軸中心部Ａｘから離れる方向を外周方向とし、前後方向から見た際に軸中心部Ａｘに近づく方向を内周方向とする。また、前後方向と直交し、内周方向及び外周方向とに沿う方向を径方向Ｄｄとする。また、径方向Ｄｄにおいて、軸中心部Ａｘに近い側を内周側とし、軸中心部Ａｘから遠い側を外周側とする。

【0013】

また、本明細書において、部材が上方向に延びるとは、部材が上方向と平行である場合及び部材が上方向に対して傾いている場合も含む。この場合、部材と上方向とが形成する角度は、４０度以下である。

【0014】

図２Ａは、本発明の実施の形態に係る船舶用発電機の構成を一部省略して示す斜視図である。図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る船舶用発電機の構成を一部省略して示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る固定子と回転子の構成を一部省略して示す図である。図３は、クランプと回転子を前から後方向に目視した図である。なお、図３では、クランプの外周辺の外側には、固定子のフレームが存在するが省略する。

【0015】

図４は、本発明の実施の形態に係る固定子と回転子の一部構成を拡大して示す斜視図である。図４は、図２Ｂに示す領域Ｘを拡大した斜視図である。図４では、ライナー及び永久磁石の一部が省略されている。図５は、本発明の実施の形態に係る固定子と回転子の一部構成を拡大して示す断面図である。図５は、図３に示す斜視図におけるＢ－Ｂ断面図である。

【0016】

以下、船舶用発電機１の各構成について、説明する。

【0017】

［固定子］
固定子１００は、固定子取付部１１０と、固定子コイル１２０と、固定子コア１３０と、リング部１４０と、導電部１５０と、クランプ１６０と、回転子固定部１７０と、固定子カバー部１８０と、カバー部１８４とを含む。

【0018】

固定子取付部１１０は、エンジン２に取り付けられる。固定子取付部１１０をエンジン２に取り付けることで、固定子１００がエンジン２に取り付けられる。固定子取付部１１０には、複数の孔が設けられる。固定子取付部１１０に設けられた孔と、エンジン２に設けられた孔を利用して、固定子１００をエンジン２に取り付ける。

【0019】

固定子コア１３０は、軸中心部Ａｘを中心とする円環状を有する。固定子コア１３０は、軸中心部Ａｘを中心とする円環状の電磁鋼板を前後方向に積層したものである。固定子コア１３０は、固定子コイル１２０を収めるためのスロットが設けられている（図２Ｂ、図４参照）。スロットは、前後方向に延び、かつ、固定子コア１３０の内周端部から外周方向に延びる溝である。なお、図２Ｂには、円環状の固定子コア１３０の一部が表されている。

【0020】

軸中心部Ａｘから、固定子コア１３０の外周端部までの距離をＬａとすると、Ｌａは７００ｍｍ～２０００ｍｍであることが好ましく、８００ｍｍ～１５００ｍｍであることがより好ましく、９００ｍｍ～１１００ｍｍであることがさらに好ましい。つまり、Ｌａは、７００ｍｍ以上であることが好ましく、８００ｍｍ以上であることがより好ましく、９００ｍｍ以上であることがさらに好ましい。Ｌａは、２０００ｍｍ以下であることが好ましく、１５００ｍｍ以下であることがより好ましく、１１００ｍｍ以下であることがさらに好ましい。なお、図３に示すように、クランプ１６０の外周の形状と、固定子コア１３０の外周の形状は一致していている。

【0021】

図５に示すように、前後方向において、固定子コア１３０の間には、ダクトピース１３２が設置されている。ダクトピース１３２は、径方向Ｄｄに対して傾斜する棒状部材である。ダクトピース１３２によって、冷却媒体が径方向Ｄｄに流通され得る冷媒ダクトが形成される。

【0022】

クランプ１６０は、前後方向に積層された電磁鋼板である固定子コア１３０を固定する。クランプ１６０の材質は、特に限定されないが、精度良く加工が可能なものであることが好ましく、例えば、鉄、ステンレス等である。図５に示すように、固定子１００は、クランプ１６０ａとクランプ１６０ｂとを含む。クランプ１６０ａは、固定子コア１３０の前面に設けられる。クランプ１６０ｂは、固定子コア１３０の後面に設けられる。クランプ１６０ａとクランプ１６０ｂとで、固定子コア１３０を挟み込んでいる。なお、クランプ１６０ａと、クランプ１６０ｂとは、同一の形状であるため、クランプ１６０ａとクランプ１６０ｂとを区別せず、クランプ１６０と表す場合がある。

【0023】

クランプ１６０は、軸中心部Ａｘに向かって径方向Ｄｄに沿って延びる。クランプ１６０は、軸中心部Ａｘを中心とする円環状を有する。クランプ１６０は、軸中心部Ａｘを中心とする円環状の部材を前後方向に積層したものであってもよい。クランプ１６０の外周の形状と、固定子コア１３０の外周の形状は一致していてもよい。クランプ１６０は、固定子コイル１２０を収めるためのスロットが設けられている。前から後方向に見て、クランプ１６０のスロットの形状と、固定子コア１３０のスロットの形状は、同様な形状をしている（完全には一致していなくても良い）（図２Ｂ、図４参照）。また、図３に示すように、前から後方向に見て、クランプ１６０の形状と、固定子コア１３０の形状は、同様な形状をしている（完全には一致していなくても良い）。

【0024】

クランプ１６０の前後方向の厚み（Ｌｂ）は、１０ｍｍ～２５ｍｍであることが好ましく、１５ｍｍ～２０ｍｍであることがより好ましい。つまり、Ｌｂは、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以上であることがより好ましい。Ｌｂは、２５ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましい。

【0025】

軸中心部Ａｘに向かって延びたクランプ１６０の内周端部の形状が、軸中心部Ａｘを中心とする円弧状を有する。また、径方向Ｄｄにおいて、クランプ１６０の外周端部から内周端部までの距離は、固定子コア１３０の外周端部から内周端部までの距離と同じでもよく、該距離よりも長くてもよい。

【0026】

リング部１４０は、１以上の固定子コイル１２０と電気的に接続する。図６は、本発明の実施の形態に係る固定子の一部構成を拡大して示す斜視図である。図６は、図２Ｂに示す領域Ｙを拡大し、固定子１００のフレームを透過した斜視図である。図６では、固定子コイル１２０、固定子コア１３０及びクランプ１６０が省略されている。

【0027】

リング部１４０は、固定子コイル１２０にて発生した電流を導電部１５０に流すための円環状の部材である。船舶用発電機１では、回転子２００に含まれる永久磁石２３０が回転することで、固定子コイル１２０に電流が発生する。導電部１５０は、リング部１４０と電気的に接続する。固定子コイル１２０とリング部１４０とが、柔軟性及び電導性を有する接続部材４００によって接続される。また、図６に示すように、リング部１４０と導電部１５０とは、柔軟性及び電導性を有する接続部材４００によって接続される。

【0028】

接続部材４００は、端子４０２、４０４と、接続部４０６とを含む。図６に示すように、端子４０２が導電部１５０に接続し、端子４０４がリング部１４０に接続する。また、端子４０２と端子４０４は、接続部４０６で連結されている。接続部４０６は、複数の細い金属線を編んで形成される導線であってもよく、例えば、細い銅線を平面状に編んだ平編銅線である。

【0029】

接続部材４００が柔軟性を有するため、固定子１００をエンジン２へ取り付ける際に、リング部１４０、固定子コイル１２０、及び／又は、導電部１５０の位置に応じて、接続部材４００を接続することができる。

【0030】

回転子固定部１７０は、固定子１００に対して、回転子２００を固定する部位である。回転子固定部１７０は、固定子カバー部１８０に設けられている（図２Ａ参照）。回転子固定部１７０は、後述の開口１８２よりも内周側に、周方向Ｄｃに沿って８個設けられている。回転子固定部１７０には、孔が設けられてもよく、ナットが取り付けられてもよい。

【0031】

固定子カバー部１８０は、固定子１００の前面に設けられている（図２Ａ、図７参照）。固定子カバー部１８０は、固定子１００内部に設置された回転子２００を覆っている。より具体的には、固定子カバー部１８０は、底部２１０の少なくとも一部と、枠部２２０と、を覆っている。固定子カバー部１８０は、円板状の前面と、前面から後方向に延びる円筒状の部材とを含む。円板状の前面の中心部には、孔が設けられていてもよい。

【0032】

また、固定子カバー部１８０には、外部から気体を吸気又は排気可能な開口１８２が設けられている。図２Ａでは、開口１８２が周方向Ｄｃに沿って、８個設けられている。図２Ａに示すように、カバー部１８４は、開口１８２を覆っている。カバー部１８４は、例えば、ボルトとナットで固定子カバー部１８０に取り付けられている。カバー部１８４は、取り外し可能である。船舶用発電機１の通常運転時において、全ての開口１８２は、カバー部１８４で覆われている。

【0033】

［回転子］
回転子２００は、底部２１０と、枠部２２０と、永久磁石２３０と、ライナー２４０と、固定子固定部２６０とを含む。

【0034】

底部２１０は、エンジン２に取り付けられる。底部２１０をエンジン２に取り付けることで、回転子２００がエンジン２に取り付けられる。底部２１０には、回転子２００をエンジン２に取り付けるための複数の孔２１２が設けられる。複数の孔２１２は、底部２１０の内周側に、周方向Ｄｃに沿って、所定の間隔で設けられている。孔２１２と、エンジン２に設けられた孔を利用して、回転子２００をエンジン２に取り付ける。

【0035】

底部２１０は、円環状を有する。また、底部２１０に１以上の孔２５０が設けられる。図３に示すように、底部２１０には、周方向Ｄｃに沿って、所定の間隔で、孔２５０ａ～２５０ｈが設けられている。孔２５０ａ～２５０ｈは、孔２１２よりも外周側に位置している。

【0036】

孔２５０ａ～２５０ｈの直径（Ｌｃ）は、人の腕が通るサイズであれば特に限定されないが、例えば、１８０ｍｍ～３５０ｍｍであることが好ましく、２２０ｍｍ～２８０ｍｍであることがより好ましい。つまり、Ｌｃは、１８０ｍｍ以上であることが好ましく、２２０ｍｍ以上であることがより好ましい。Ｌｃは、３５０ｍｍ以下であることが好ましく、２８０ｍｍ以下であることがより好ましい。

【0037】

孔２５０ａ～２５０ｈの直径が、１８０ｍｍ以上であることで、人の腕を通すことができる、後述の回転子２００のエンジン２への取り付けが容易となる。また、回転子２００の重さを軽減し、船舶用発電機１の発電効率を上げることができる。また、孔２５０ａ～２５０ｈから気体を循環させることができるため、固定子１００を効率よく冷却することができる。

【0038】

枠部２２０は、軸中心部Ａｘを中心とする円環柱状を有する（図２Ｂ参照）。枠部２２０の後辺は、底部２１０の外周端部と接続している。

【0039】

永久磁石２３０は、枠部２２０に取り付けられる（図２Ｂ参照）。永久磁石２３０は、周方向Ｄｃに沿って、枠部２２０の全周に所定の間隔で取り付けられている。周方向Ｄｃに沿って並ぶ永久磁石２３０の磁極は、隣り合う永久磁石２３０同士で交互になるように設置される。なお、図２Ｂ、図４には、永久磁石２３０の一部が表されている。

【0040】

また、図５に示すように、永久磁石２３０は、前後方向に複数設置される。前後方向に並ぶ永久磁石の磁極は、隣り合う永久磁石２３０同士で同じになるように設置される。永久磁石２３０は、プレート２３２の上に、固定されている。固定方法は特に限定されず、永久磁石２３０は、例えば、接着剤などで固定される。永久磁石２３０は、磁石カバー２３４で覆われている。プレート２３２及び磁石カバー２３４は、上から下方向に見て、長方形状を有している。

【0041】

ライナー２４０は、枠部２２０に取り付けられ、軸中心部Ａｘから径方向Ｄｄに延びる。ライナー２４０の材質は、特に限定されないが、精度良く加工が可能なものであることが好ましく、例えば、鉄、ステンレス等である。図５に示すように、回転子２００は、ライナー２４０ａとライナー２４０ｂとを含む。ライナー２４０ａは、枠部２２０の前端部に設けられ、ライナー２４０ｂは、枠部２２０の後端部に設けられる。なお、ライナー２４０ａと、ライナー２４０ｂとは、同一の形状であるため、ライナー２４０ａとライナー２４０ｂとを区別せず、ライナー２４０と表す場合がある。

【0042】

ライナー２４０は、上部に突出した形状を有している（図３、４参照）。軸中心部Ａｘから径方向Ｄｄに延びたライナー２４０の端部の形状が、軸中心部Ａｘを中心とする円弧状を有する。つまり、ライナー２４０の外周端部により形成される円弧の中心と、クランプ１６０の内周端部により形成される円弧の中心とは、同一である。また、径方向Ｄｄにおいて、ライナー２４０の内周端部から外周端部までの距離は、永久磁石２３０の内周端部から外周端部までの距離、又は、プレート２３２の内周端部から磁石カバー２３４の外周端部からの距離よりも長い。

【0043】

ライナー２４０の前後方向の厚み（Ｌｄ）は、１０ｍｍ～２５ｍｍであることが好ましく、１５ｍｍ～２０ｍｍであることがより好ましい。つまり、Ｌｄは、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以上であることがより好ましい。Ｌｄは、２５ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましい。

【0044】

ライナー２４０は、前後方向に並ぶ磁石の磁極ごとに、設けられている。本実施の形態において、回転子２００の前面には、ライナー２４０は、周方向Ｄｃに沿って、枠部２２０に３６個形成される。同様に、回転子２００の後面には、ライナー２４０が、周方向Ｄｃに沿って、枠部２２０に３６個形成される。ライナー２４０は、それぞれ同じ形状を有する。

【0045】

径方向Ｄｄにおける、ライナー２４０の上端部からクランプ１６０の下端部までの距離（Ｌｅ）は、後述のスペーサ５００を挿入することができる距離である。例えば、Ｌｅは、４ｍｍ～８ｍｍであることが好ましい。つまり、Ｌｅは、４ｍｍ以上であることが好ましい。Ｌｅは、８ｍｍ以下であることが好ましい。

【0046】

図５に示すように、クランプ１６０ａ、ライナー２４０ａ及び枠部２２０の前面は同一面上に位置する。また、クランプ１６０ｂ、ライナー２４０ｂ及び枠部２２０の後面は同一面上に位置する。

【0047】

固定子固定部２６０は、回転子２００に対して、固定子１００を固定する部位である。固定子固定部２６０は、底部２１０に設けられている。固定子固定部２６０は、孔２５０よりも外周側に、周方向Ｄｃに沿って８個設けられている。固定子固定部２６０は、回転子固定部１７０と対応するように設けられる。固定子固定部２６０には、孔が設けられてもよく、ナットが取り付けられてもよい。

【0048】

船舶用発電機１は、スペーサ５００を備えてもよい。図５に示すように、スペーサ５００は、クランプ１６０とライナー２４０の間に挿入される。スペーサ５００の材質は、特に限定されないが、剛性を有するものであることが好ましく、例えば、ステンレス、鉄、銅等である。

【0049】

スペーサ５００は、板形状を有する。スペーサ５００の厚みは、クランプ１６０と、ライナー２４０の間の長さよりも短い。より具体的には、径方向Ｄｄにおける、クランプ１６０の内側端部から、ライナー２４０の外側端部までの距離よりも、スペーサ５００の厚みが短い。また、スペーサ５００の前後方向の長さは、クランプ１０６ａとクランプ１０６ｂの間の長さ又はライナー２４０ａとライナー２４０ｂの間の長さよりも長い。

【0050】

なお、スペーサ５００は、軸中心部Ａｘを中心とする円環柱状を有していてもよい。スペーサ５００は、円環柱状の部材を複数に分割したものであってもよい。

【0051】

［クーラユニット及びモータ］
図７は、本発明の実施の形態に係る船舶用発電機の構成を一部省略して示す斜視断面図である。図７は、図２Ａの斜視図におけるＡ－Ａ斜視断面図である。図２Ａ、図２Ｂ、及び図７に示すように、船舶用発電機１は、クーラユニット３００と、モータ３２０とを備える。クーラユニット３００は、固定子１００の上部に取り付けられる。

【0052】

クーラユニット３００は、クーラ本体３０６と、フィン３０８と、クーラカバー部３０４ａ、３０４ｂとを含む。クーラ本体３０６には、冷却媒体である気体を冷却する水を入れることができる。クーラユニット３００は、気体を循環して冷却する。クーラユニット３００内の気体は、クーラ本体３０６の下部に設けられた第１領域３１０から吸気され、クーラ本体３０６を通過し、クーラ本体３０６の上部に設けられた第２領域３１２から排出され、固定子１００及び回転子２００内に流通される。具体的には、第１領域３１０から吸気された気体は、クーラ本体３０６の左部から上部を通過する。クーラ本体３０６の上部を通過することで冷却された気体は、第２領域３１２からフィン３０８を通過し、固定子１００内部に流通される。固定子１００内部を流通した気体は、第１領域３１０から吸気される。なお、クーラユニット３００内の気体は、第２領域３１２から吸気され、クーラ本体３０６を通過し、第１領域３１０から排出され、固定子１００及び回転子２００内に流通されてもよい。

【0053】

クーラカバー部３０４ａは、外部から気体を吸気又は排気可能な開口３０２ａに設置される。同様に、クーラカバー部３０４ｂは、外部から気体を吸気又は排気可能な開口３０２ｂに設置される。クーラカバー部３０４ａ、３０４ｂは、クーラユニット３００から取り外し可能である。船舶用発電機１の通常運転時において、開口３０２ａ、３０２ｂは、クーラカバー部３０４ａ、３０４ｂで覆われている。

【0054】

モータ３２０は、クーラユニット３００の上部に取り付けられ、固定子１００及び回転子２００内に流通する気体の吸気及び排出を促進する。モータ３２０は、モータ本体３２２ａ、３２２ｂと、羽根車３２４とを含む。モータ３２０は、上下方向に平行な軸を中心に回転する。

【0055】

次に、本発明の実施の形態に係る船舶用発電機１をエンジンに取り付ける方法について説明する。本発明の実施の形態に係る船舶用発電機１は、回転子２００に永久磁石２３０を含むため、回転子２００が固定子１００に挿入された状態で取り付けが行われる。

【0056】

まず、技術者は、固定子１００と回転子２００とをエンジン２に仮固定した状態で、ライナー２４０とクランプ１６０の間の距離を測定する。ライナー２４０とクランプ１６０の間の距離を測定する方法は特に限定されないが、例えば、テーパ状のギャップゲージをライナー２４０とクランプ１６０の間に挿入することで、ライナー２４０とクランプ１６０の間の距離を測定してもよい。

【0057】

技術者は、測定した結果をもとに、固定子１００と回転子２００とをエンジン２に固定する。具体的には、技術者は、取り付けられた複数のライナー２４０において、ライナー２４０とクランプ１６０の間の距離の測定を繰り返す。技術者は、複数のライナー２４０において測定したライナー２４０とクランプ１６０の間の距離が、所定の距離の範囲内になるように、回転子２００又は固定子１００の左右方向又は上下方向の位置を調整する。ライナー２４０とクランプ１６０の間の距離が所定の距離の範囲内であることを確認し、固定子１００と回転子２００とをエンジン２に固定する。

【0058】

ここで、回転子２００のエンジン２への取り付けは、例えば、以下のように実行できる。回転子２００の底部２１０をエンジン２のフランジに接触させる。技術者は、底部２１０の前面から孔２５０に腕を通す。そして、エンジン２のフランジに設けられた孔から孔２１２に、ナットを取り付けたスタットボルトをフランジの裏面から差し込む。そして、孔２１２から突出するスタッドボルトにナットを取り付け、ボルトテンショナーでスタットボルトを引っ張っている間にナットを締めつける。孔２１２のそれぞれでボルトの固定を繰り返すことで、回転子２００をエンジン２に取り付けることができる。

【0059】

次に、本発明の実施の形態に係る船舶用発電機１を輸送する方法について説明する。本発明の実施の形態に係る船舶用発電機１は、回転子２００に永久磁石２３０を含むため、回転子２００と固定子１００とを一体として輸送する。

【0060】

まず、技術者は、ライナー２４０とクランプ１６０の間にスペーサ５００を挿入する。次に、技術者は、スペーサ５００を挿入後、船舶用発電機１を輸送する。なお、スペーサ５００は、船舶用発電機１を船内等の設置場所に輸送し、エンジン２に取り付けた後に、取り除かれる。

【0061】

また、船舶用発電機１を輸送する方法は、以下のように実行されてもよい。まず、技術者は、固定子固定部２６０と回転子固定部１７０とを、固定部材を利用して連結する。これにより、固定子１００が回転子２００に対して固定され、且つ、回転子２００が固定子１００に対して固定される。次に、技術者は、固定部材によって、固定子１００と回転子２００とを固定した後に、船舶用発電機１を輸送する。固定部材は、特に限定されないが、例えば、ボルトとナットである。

【0062】

なお、スペーサ５００の挿入及び固定子固定部２６０と回転子固定部１７０との固定を実施した後に、船舶用発電機１を輸送してもよい。

【0063】

次に、本発明の実施の形態に係る船舶用発電機１の固定子１００を製造する方法について説明する。まず、固定子コイル１２０が含浸樹脂内で真空含浸される。真空含浸することで、固定子コイル１２０が絶縁される。次に、技術者は、真空含浸した固定子コイル１２０を、図４に示すように、固定子コア１３０及びクランプ１６０に設けられたスロットに収める。なお、図４には、一部の固定子コイル１２０が表されている。

【0064】

これにより、固定子コイル１２０を固定子コア１３０のスロットに収めた状態で真空含浸する場合と比較して、真空含浸する対象物のサイズを小さくすることができる。そのため、船舶用発電機１のサイズを大型化することができる。

【0065】

なお、真空含浸された固定子コイル１２０は、乾燥させた後に固定子コア１３０のスロットに収められてもよく、固定子コア１３０のスロットに収められた後に乾燥されてもよい。

【0066】

なお、上記では、ライナー２４０は、回転子２００の前面において、枠部２２０の全周に３６個設けられていたが、ライナー２４０の数は特に限定されない。例えば、ライナー２４０は、枠部２２０において、軸中心部Ａｘと対称となるように配置されればよい。

【0067】

なお、船舶用発電機１に設けられる回転子固定部１７０、開口１８２、孔２１２、孔２５０、及び／又は、固定子固定部２６０の数は、特に限定されず、船舶用発電機１の大きさや形状に応じて適宜設計可能である。

【0068】

このように、固定子と、回転子とを備え、エンジンに取り付けられる船舶用発電機であって、前記固定子が、前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、固定子コイルとを含み、前記回転子が、前記エンジンに取り付けられる底部と、前記回転子が回転する回転軸の軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、前記枠部に取り付けられる永久磁石とを含み、前記回転子が前記エンジンの回転に応じて回転することで発電することで、新規な船舶用発電機を提供することができる。また、回転子が永久磁石を含むため、発電する際に回転子に界磁電流を流すことを省略でき、発電に係るエネルギー消費を軽減することができる。また、船舶用発電機がエンジンに取り付けられるため、エンジンとプロペラの間に発電機を設けるスペースを確保する必要がなく、船舶の形状の設計の自由度を高めることができる。

【0069】

また、このように、前記固定子が、前記軸中心部を中心とする円環状を有する固定子コアを含み、前記軸中心部から、前記固定子コアの外周端部までの距離が７００ｍｍ～２０００ｍｍであることで、船舶用発電機のサイズを大きくすることができる。

【0070】

また、このように、前記固定子が、１以上の前記固定子コイルと電気的に接続するリング部、又は、前記リング部と電気的に接続する導電部を含み、前記固定子コイルと前記リング部とが、又は、前記リング部と前記導電部とが、柔軟性及び電導性を有する接続部材によって接続されることで、固定子をエンジンに取り付ける際にリング部の取り付けが容易となる。

【0071】

また、このように、前記固定子が、前記軸中心部に向かって径方向に沿って延びるクランプを含み、前記回転子が、前記枠部に取り付けられ、前記軸中心部から前記径方向に延びるライナーを含み、前記軸中心部に向かって延びた前記クランプの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有し、前記軸中心部から径方向に延びた前記ライナーの端部の形状が、前記軸中心部を中心とする円弧状を有することで、固定子と回転子との間の距離が均等となるように、固定子と回転子とをエンジンに取り付けることができる。これにより、固定子に取り付けられた複数の固定子コイルにおいて、それぞれの固定子コイルで発生する電力を均等にすることができる。

【0072】

また、このように、前記クランプと前記ライナーの間に挿入されるスペーサを備えることで、船舶用発電機を輸送する際に、固定子と回転子とを固定することができる。さらに、固定子と回転子とを固定するために、前記固定子が、前記回転子を固定するための回転子固定部を含み、前記回転子が、前記固定子を固定するための固定子固定部を含むことが好ましい。これにより、輸送時の振動等により固定子と回転子が接触して、固定子や回転子が破損することを防ぐことができる。

【0073】

また、このように、前記底部に１以上の孔が設けられることで、回転子をエンジンに取り付けることが容易となる。

【0074】

また、このように、前記固定子の上部に取り付けられ、気体を循環して冷却するクーラユニットと、前記クーラユニットの上部に取り付けられ、気体の吸気、及び、冷却された気体を前記固定子及び前記回転子に排出を促進するためのモータとを備えることで、固定子及び回転子を冷却できる。

【0075】

船舶用発電機１の通常運転時において、全ての開口１８２は、カバー部１８４に覆われ、且つ、開口３０２ａ、３０２ｂは、クーラカバー部３０４ａ、３０４ｂで覆われている。そのため、船舶用発電機１の冷却には、固定子１００内部の気体が利用される。船舶用発電機１が設置される機関室の空気は、炭素等の汚れを含むが、上記のように冷却することにより、永久磁石２３０に汚れが付着することを軽減できる。また、このように、前記固定子が、外部から気体を吸気又は排気可能な開口が設けられた固定子カバー部と、該開口を覆うカバー部とを含み、前記クーラユニットが、外部から気体を吸気又は排気可能な開口に設置されるクーラカバー部を含み、前記カバー部と、前記クーラカバー部とが、取り外し可能であることで、クーラユニットの部材が故障した場合においても、回転子及び固定子を冷却することができる。

【0076】

例えば、クーラ本体３０６が故障した場合、技術者は、カバー部１８４及びクーラカバー部３０４ａ、３０４ｂを取り外す。これにより、開口１８２から気体が吸気され、開口３０２ａ、３０２ｂから気体が排気される。或いは、開口３０２ａ、３０２ｂから気体が吸気され、開口１８２から気体が排気される。このように、故障時においても固定子１００内部を冷却することができる。なお、モータ３２０は、開口１８２からの気体の吸気及び開口３０２ａ、３０２ｂからの気体の排出、又は、開口３０２ａ、３０２ｂからの気体の吸気及び開口１８２からの気体の排出を促進してもよい。

【符号の説明】

【0077】

１ 船舶用発電機 ２ エンジン ３ シャフト ４ プロペラ
１００ 固定子
１１０ 固定子取付部 １２０ 固定子コイル
１３０ 固定子コア １３２ ダクトピース
１４０ リング部 １５０ 導電部 １６０ クランプ
１７０ 回転子固定部 １８０ 固定子カバー部 １８２ 開口 １８４ カバー部
２００ 回転子
２１０ 底部 ２１２ 孔 ２２０ 枠部
２３０ 永久磁石 ２３２ プレート ２３４ 磁石カバー
２４０ ライナー ２５０ａ～２５０ｈ 孔 ２６０ 固定子固定部
３００ クーラユニット
３０２ａ、３０２ｂ 開口 ３０４ａ、３０４ｂ クーラカバー部
３０６ クーラ本体 ３０８ フィン
３１０ 第１領域 ３１２ 第２領域
３２０ モータ ３２２ａ、３２２ｂ モータ本体 ３２４ 羽根車
４００ 接続部材 ４０２ 端子 ４０４ 端子 ４０６ 接続部
５００ スペーサ

【要約】

【課題】
新規な船舶用発電機を提供する。
【解決手段】
固定子と、回転子とを備え、エンジンに取り付けられる船舶用発電機である。前記固定子が、前記エンジンに取り付けられる固定子取付部と、固定子コイルとを含む。前記回転子が、前記エンジンに取り付けられる底部と、前記回転子が回転する回転軸の軸中心部を中心とする円環柱状を有する枠部と、前記枠部に取り付けられる永久磁石とを含む。前記回転子が前記エンジンの回転に応じて回転することで発電する。
【選択図】 図１

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】