交換部品が廃盤になったディーゼル発電機の修理方法
今回はディーゼル発電機の修理が完了したので修理の内容と原因を説明したいと思います。
発電機の修理で困っている人のヒントになれば幸いです。
また、今回の修理は、交換部品が廃盤になってしまい、部品が手に入らない中で考えた、通常では行わないような DIY 的な修理となっています。
そういった特殊な内容も開設できたらと思います。
故障内容と原因
ディーゼル発電機の状態
まず、このディーゼル発電機の壊れていた時の状態を簡単に説明します。
（以下、ご依頼いただいたからのメールです。）
エンジンウェルダーYSW280WSを天ぷら廃油で動かして発電や溶接、炭電池にも使ってみたいと思い購入しました。
ところが店頭で確認してエンジンも調子良く電灯も着いたのを見て安心していたところ、いざ自宅で使おうとしても100vは電気工具のモーターがなんとか回るくらい、200vの溶接も線香花火みたいな火は飛ぶのですが鉄は何もひっつかない位の電圧でした。
エンジンも調子良かったので近くの電装屋に修理に持ち込んだのですが故障の原因が分からず、次にヤンマーの販売修理店に見てもらったのですがブラシなどは問題無いとのことで、原因が分からず、基盤など取り替えてみたいが型が古いので出来ないと言われました。
それならと基盤の修理店をネットで探して担当の方に聞いてみましたら、その症状ならオルタネーターのショートが原因じゃないか？そこを調べてから基盤を調べた方が良いとのことでした。
もう私にはお手上げで現状はこの様なのですか、有安さんのところはこういった機械の修理のお願いは出来ますか？
と、こういう経緯でご依頼を頂きました。
要するにエンジンは回るけども発電がうまくできないという症状ですね。
では何が原因だったかというのを次に解説していきたいと思います。
故障の原因
原因を大まかに言うと 界磁巻線に直流の電気が流れていないため、溶接の電気や交流の電気が作られていなかったというものです。
では、なぜ界磁巻線に直流の電気が流れていないのか？
ここは100%の原因をつかみきれていませんがおそらく AVR と言う部品が原因です。
AVRとは
AVRはAutomatic Voltage Regulatorを略したもので、自動電圧調整器と呼ばれています。
AVRは自動的に電圧を安定化させるための装置で、入力側（発電側）の電圧が変動したり、AVRの出力側（負荷側）に流れる電流が変動しても、出力電圧を一定に保つように動作する部品のことです。
この AVR から電気が出てこないため、界磁巻線に電気が運ばれていませんでした。
つまり、この界磁巻線に電気を流し混んでいる調整役のような装置から、電気が出力されないので、負荷へ電気が供給されないというわけです。
なので、この AVR を交換すればよい、という考えに なりますが、実際には部品が廃盤になっていました。
そこで、 AVR を修理するかもしくは、 AVR の代わりになるものを取り付けて強制的に発電させるかという二つの考えが浮かびました。
同じような機種の部品を流用？とか考えたのですが、やはり、発電機のモーターやエンジン仕様などが違い、また、AVRが壊れたら、意味ないな、、と私は思いました。
修理をすることも考えましたが AV R 本体の基盤が シリコンで覆われていたため、修理は断念しました。
最後の手段として、本来は AVR から界磁巻線に向かって出てくる界磁電流を、別の装置で作って流すことにより発電機として使えるようにしました。
考えた解決策
その別の装置というのが昇圧型の直流変圧器です。
この装置を使って発電機に最初から搭載されている補機バッテリーの12v を36v に昇圧してそれを界磁電流として流し込む、というアイディアです。
そうすれば、誘導電流が起きて交流の電気が発電されるはずです。
発電機の仕組み
原因と修理方法について、より具体的にイメージするには発電機の仕組みをある程度理解しておく必要があります。
少しだけ発電機の仕組みを簡単に説明したいと思います。
発電機にもいろいろな仕組みがありますので、今回は修理したヤンマーのディーゼル発電機のタイプに近いものを想定して説明します。
そもそも発電機とは
発電機はエンジンを使って燃料を燃焼させ回転エネルギーを作り出し、その回転エネルギーを電気エネルギーに変える機械です。
図のように、発電の原理は、磁場中で導体が運動するときに、その導体内に電磁誘導により電力が発生する現象を利用しています。
発電のメカニズム
難しく聞こえますが、この図のように外側にコイルを用意し、中のコイルに直流の電気を流して回転させることにより外側のコイルに電気の流れが発生する現象を利用して発電しています。
回転させる力がエンジン発電機の場合はエンジンです。
エンジンの力でこの回転子を回します。
そして、この回転子に回転させながら、直流の電気を流すことにより、回転子が電磁石となり、外側の固定子に交流の電気が発生するというからくりです。
この赤い矢印に流す電気が先ほどから出ている界磁電流となります。
この界磁電流が流れていなかったので、回転子が回る（エンジンは回る）けども、電磁石となっておらず固定子に電気が発生していなかった、と言うのが今回の故障の原因ですね。
修理時に参考にしたページ
発電機の詳しい原理を知りたい方は、私が参考にしたページのリンクを貼っておきますので、そちらよりご覧ください。
・同期発電機の仕組み：発電機の基礎知識3 – ものづくり&まちづくり BtoB情報サイト「Tech Note」
・新電気 2010年4月 特集 同期機 原理・構造と制御方法
診断の流れ
ここからは診断した流れや正常に動くまでの経緯を簡単に説明したいと思います。
まずチェックするところ
この回転子に回転させながら直流の電気を流す箇所がスリップリングと言われる部品です。
ここの接点であるブラシが消耗していて故障の原因になることが多いです。
しかし今回の発電機は正常なレベルでした。
そこで界磁電流に流れる直流の電気を作るブリッジダイオードも調べてみましたが異常はありませんでした。
界磁電流は流れているか？
そこでスリップリングに実際どれぐらいの電気が流れているかを調べました。
スリップリングには６V０．７Aの電気が来ていることを確認できました。
このスリップリングに流れる電圧や電流値が低すぎるのではないかという仮説を立て、この電気を強制的に引き上げてみて変化を見てみることにしました。
仮説をもとにして出力電圧が出るかを確認していく
ただ、正常な界磁電圧の数字がわからないので、
躊躇しつつも、界磁電圧を６V→１１Vへ変化させることにより、もともと交流４５V台だったコンセント出力が７０V台にまで上げることができました。
推測の域を得ないですが、この方向性で少しずつ電圧を上げて正常な界磁電圧を見つけることにしました。
そして、この界磁電圧を直流安定化電源を使って作ることにしてみました。
界磁巻線へ直流３０V６A程を流し込むことによって、交流１００V電源が使えるようになりました！
ただ、この直流安定化電源はコンセントがないと使えないため、発電機に組み込んでも意味がないので、補機バッテリーの12v を36v に昇圧して界磁電流として流し込めるように、昇圧型の直流変圧器を組み込むことにしました。
ファンの下にスペースがあったのでそこに組み込みました、ファンの下にあるのでエンジンの熱もあまり 回って来なさそうなので好都合でした、
溶接作業も依頼主さんから使えるようにして欲しいと言う依頼があったので溶接もできるかも確認しました。
修理前の時は、界磁電流がなかったため3相200Vも、溶接の直流電流も出ていなかったようですが、界磁電流を正常に流すことにより、これらの電気も使えるようになりました。
動画でもご覧にいただけます。
まとめ
修理完了したディーゼル発電機は無事に依頼主さんの所へ帰って行きました 。
天ぷら油での電気の自給なども考えられているみたいです。
修理を諦めていたようで、本当に喜んでもらえて、いい仕事ができたな、と嬉しかった(^o^)
困った修理も請け負っています。質問やアイディアが浮かんだらぜひ、
コメントしてみてください。
ありがとうございました。
