JP2000134866A - 発電機の回転軸の浮上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受けに対する回転軸の摩擦抵抗を少なく
し、よって、回転軸を回転させる駆動モータ、自然力等
の消費エネルギーを極力小さく抑えることができるこ
と。 【解決手段】 発電機の基台１の上面１ａに固定された
第１磁性体２と、一方、前記基台１の上方に支持部材７
を介して水平状態に設けられた固定子支持台１６及びこ
の固定子支持台１６の上方に水平状態に設けられた駆動
モータ用支持台１２に軸支された垂直の回転軸３１の下
端部に一体的に取付けられ、かつ、前記第１磁性体２の
極性に対応して反発浮上する第２の磁性体３６とから成
る発電機の回転子の浮上装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電機の回転軸の浮
上装置に関する。特に本発明は永久磁石型発電機の回転
軸の浮上装置として使用されるのに適合する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開昭５８−５４８５９号に発電
機の一例が記載されている。この発電機Ｙは、基台７１
に設けられた左右の側壁板７２、７３に回転軸７４が横
設軸架されている。回転軸７４には筒状軸部７５及び円
板部７６を介して円筒部７７が一体的に設けられてい
る。前記筒状軸部７５と円筒部７７の対向する内壁面に
は、複数個の磁石７８が周方向に配設されている。

【０００３】しかして、発電機Ｙの固定子８０は、右側
壁板７３の内壁に第１固着具８１を介して固定された軸
受け部材８２と、この軸受け部材８２に第２固着具８３
を介して固定され、かつ、前記磁石を有する筒状軸部７
５及び円筒部７７の間隙部に入り込んだ透磁性の円筒体
８４と、この透磁性円筒体８４の内外面に重ね巻き、或
いは波巻きされた発電コイル８５とから構成されてい
る。

【０００４】上記発電機Ｙに於いては、回転軸７４に回
転子（筒状軸部７５、円板部７６，円筒部７７）の重量
がそのまま掛かる。したがって、左右の軸受け８６、８
７に対する回転軸７４の摩擦抵抗が大きくなる。それ故
に、回転軸７４を駆動モータの駆動力で回転させ、か
つ、発電機Ｙから所望する電力を得ようとする場合に
は、当該駆動モータの消費エネルギーを小さく抑えるこ
とができないと言う欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来の欠点に鑑み、第１の目的は、軸受けに対する回転
軸の摩擦抵抗を少なくし、よって、回転軸を回転させる
駆動モータ、自然力等の消費エネルギーを極力小さく抑
えることができることである。第２の目的は、磁性体の
反発力を大きくさせることができることである。第３の
目的は、磁性体を構成する固定ヨークの内壁底面に磁石
を正確かつ容易に固定することができることである。そ
の他製作の容易化、発電量の効率化、発電機の軽量化、
発電機の小型化、コギング現象の防止等に寄与すること
ができることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の発電機の回転子
の浮上装置は、発電機の基台１の上面１ａに固定された
第１磁性体２と、一方、前記基台１の上方に支持部材７
を介して水平状態に設けられた固定子支持台１６及びこ
の固定子支持台１６の上方に水平状態に設けられた駆動
モータ用支持台１２に軸支された垂直の回転軸３１の下
端部に一体的に取付けられ、かつ、前記第１磁性体２の
極性に対応して反発浮上する第２の磁性体３６とから成
る。

【０００７】上記の構成に於いて、第１磁性体２は、断
面凹所状の固定ヨーク３と、この固定ヨーク３の内壁底
面３ｄに固定された円盤状磁石４とから成り、前記固定
ヨーク３の突壁状環状部３ｂは先細り状周端部３ｃを有
し、また円盤状磁石４と固定ヨーク３の内壁周面との間
には多少の間隙５があり、さらに、前記先細り状周端部
３ｃは、磁石４の上面４ａよりも多少突出していること
を特徴とする。また、第１磁性体２の固定ヨーク３の内
壁底面３ｄには、磁石４が嵌合する位置決め用の浅い凹
所３ｅが形成されていることを特徴とする。さらに、駆
動モータ用支持台１２には駆動モータ３２が固定的に配
設され、垂直の回転軸３１はこの駆動モータ３２の駆動
力により回転することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を永久磁石型発電機
Ｘに利用した場合で説明する。図１及び図２は永久磁石
型発電機Ｘの基本的構成を示した概略説明図である。

【０００９】まず１は円板状の基台である。２はこの基
台１の上面１ａの中央部に複数個の固着具６を介して固
設された第１磁性体である。この第１磁性体２は、断面
凹所状の鉄製固定ヨーク３と、この固定ヨーク３の内壁
底面３ｄの浅い凹所３ｅに固定された円盤状磁石４とか
ら成る。本実施例では、前記磁石４の上面側はＳ極で、
一方、下面側はＮ極である。したがって、磁石４の極性
（Ｎ極）の影響を受け、かつ、磁気を形成する機能を有
する固定ヨーク３の先細り状周端部３ｃはＮ極である。

【００１０】ところで、前記固定ヨーク３は、円板状の
ベース部３ａと，このベース部３ａから突壁状に連設す
る環状部３ｂとから成る。そして、環状部３ｂの内周壁
は垂直であるのに対し、外周壁はテーパー状になってい
る。

【００１１】したがって、環状部３ｂは、回転子の浮上
装置の基本的な構成図（図５乃至図８）で示すようにベ
ース部３ａから先細り状周端部（又は周端面）３ｃに至
るにしたがって小径になっている。

【００１２】また円盤状磁石４と固定ヨーク３の内壁周
面との間には多少の間隙５がある。また前記固定ヨーク
３の先細り状周端部３ｃは、強力な磁力の効果を得るた
めに円板磁石４の上面４ａよりも多少（例えば１ｍｍ程
度）突出させている。さらに、固定ヨーク３の内壁底面
３ｄには、磁石４が遊嵌合する位置決め用の浅い凹所３
ｅが形成されていると共に、前述した固着具６が螺合す
るメネジ孔３ｆが複数個（例えば４個）形成されてい
る。

【００１３】次に７は基台１に一体的に立設された複数
本の支持部材である。これらの支持部材７は、本実施例
では基台１の周端部に所定間隔を有して合計６個設けら
れている。

【００１４】そこで、１つの支持部材７の構成について
説明する。８は両端部にオネジを有する支持棒で、この
支持棒８は基台１の周端部に形成されたメネジに固定的
に螺合する。９は支持棒８の下端部側にスライド嵌合し
た下部支持パイプである。一方、１０は後述する固定子
の支持台を介して前記支持棒８の上端部側に嵌合した上
部支持パイプである。

【００１５】１１は基台１の上方に対向配設された駆動
モータ用支持台１２を前記上部支持パイプ１０に固定す
る止めナットで、この止めナット１１は支持棒８の突出
上端部に螺着している。

【００１６】次に固定子１５について説明する。固定子
１５は、支持部材７に固定的に支持された非磁性の円形
固定子支持台１６と、この固定子支持台１６の上面に所
要間隔を有して放射状、かつ、円周方向（環状）に配設
された非磁性の導体取付け片１７と、複数個の導体取付
け片１７にそれぞれ固定的に組み込まれたボビンレス固
定巻線（全体として１つの発電コイル）１８とから構成
されている。

【００１７】しかして、前記固定子支持台１６は、本実
施例では基台１の上面１ａに対して水平状態に対向する
木製の下部支持台１６ａと、この下部支持台１６ａの上
面に一体的に固定された合成樹脂製の上部支持台１６ｂ
とから成る。固定子支持台１６は支持部材７の下部支持
パイプ９の上端に支持されるように支持棒８に嵌着して
いる。また固定子支持台１６の第１中心孔には第１玉軸
受１９が設けられている。また上部支持台１６ｂの上面
には、放射状、かつ、周方向にそれぞれ所定間隔を有し
て多数の導体取付け片用係止溝２０が形成されている。

【００１８】前記非磁性導体取付け片１７は、本実施例
では全体として上下の端面が台形或いはやや扇状の縦長
ブロックに形成されている。そこで、図３を参照に１つ
の導体取付け片１７の構成について説明する。２５は後
述する回転軸３１を基準にした場合に於いて、半径方向
（正面１７ａから背面１７ｂ）に貫通状態に形成された
垂直長孔である。この垂直長孔２５は導体取付け片１７
の略中央部に形成されている。２６は台形状上面１７ｃ
から前記垂直長孔２５に向かって形成された貫通孔であ
る。この貫通孔２６は垂直長孔２５と交差状態に連通す
る。２７は導体取付け片１７の台形状下面１７ｄに突出
形成され、かつ、前述した固定子支持台１６の係止溝２
０と係合する凸係合部である。

【００１９】前記ボビンレス固定巻線１８は、本実施例
では両端面がトラック状に形成された長筒状体（ボビン
レスコイル）である。この長筒状体１８は、導体取付け
片１７の垂直長孔２５に嵌入し、かつ、貫通孔２６に差
し込まれた固定ピン２８により固定されている。したが
って、ボビンレス固定巻線１８は貫通状態の空洞部１８
ａを有する。

【００２０】なお、非磁性の導体取付け片１７は、本実
施例では軽量化を図るために合成樹脂材で形成されてい
る。また、ここで「非磁性」とは、非鉄金属（例えばチ
タン、ステンレス等）及び非金属（合成樹脂、セラミッ
クス、布、紙、木材等）を問わず、コギング現象を防ぐ
と言う発明の目的との関係で、弱磁性体（磁性体が殆ど
存在しない物質）であり、鉄よりも軽い材料を言う。

【００２１】次に前述した駆動モータ用支持台１２は、
支持部材７の支持棒８に嵌着し、かつ、支持棒８の上端
部に螺合した止めナット１１で固定されている。この駆
動モータ用支持台１２の第２中心孔には、第２玉軸受３
０が設けられている。

【００２２】次に３１は固定子支持台１６の第１玉軸受
１９及び駆動モータ用支持台１２の第２玉軸受３０にそ
れぞれ軸支された回転軸である。この回転軸３１の下端
部３１ａは固定子支持台１６の第１中心孔を貫通し、第
１磁性体２の磁石４の近傍まで突出している。一方、回
転軸の上端部３１ｂは駆動モータ用支持台１２の第２中
心孔を貫通し、支持板３４を介して縦方向に配設された
駆動モータ３２の出力軸３３に一体的に連結されてい
る。

【００２３】ところで、回転軸の突出下端部３１ａに
は、基台１の第１磁性体２の極性に対応して反発浮上す
る第２磁性体３６が水平状態に取付けられている。この
第２磁性体３６の構成は、前述した第１磁性体２と同一
である。したがって、第２磁性体３６は、断面逆凹所状
の鉄製浮上ヨーク３７と、この鉄製浮上ヨーク３７の内
壁面に固定された偏平状の浮上磁石３８とから成る。な
お、第１磁性体２と同一の部分には同一の符号を付し、
重複する説明を省略する。

【００２４】さて、図５で示すように、第２磁性体３６
は、回転軸３１の下端部３１ａが固定的に嵌入する筒状
軸受け部材１３及び第２固着具１４を介し、回転軸３１
に一体的に設けられている。したがって、第２磁性体３
６は回転軸３１と共に回転する。

【００２５】また本実施例では、浮上磁石の３８の下面
３８ａ側がＳ極で、一方、上面側がＮ極である。また浮
上磁石３８の極性（Ｎ極）の影響を受け、かつ、磁気を
形成する機能を有する鉄製浮上ヨーク３７の先細り状周
端部３ｃはＮ極である。また浮上磁石３８と鉄製浮上ヨ
ーク３７の内壁周面との間には多少の間隙３９がある。
さらに、前記鉄製浮上ヨーク３７の先細り状周端部３ｃ
は円盤状浮上磁石３８の下面３８ａよりも多少突出して
いる。

【００２６】次に４０は固定子支持台１６と駆動モータ
用支持台１２との間に形成された空間部４１内に位置す
るように前記回転軸３１に固定された回転子である。

【００２７】この回転子４０は、本実施例では回転軸３
１の上端部寄りの部位に固定された水平状態の回転板４
２と、この回転板４２の下面中央部に固定的に設けら
れ、かつ、回転軸３１に嵌着した筒状部４３と、この筒
状部４３を中心（同心円）にして回転板４２の下面に一
体的に設けられ、かつ、固定子１５の導体取付け片１７
を２個づつ挟むことができる所要空間を有して入れ子状
に配設された複数個（合計４個）の環状鉄板４４と、こ
れらの環状鉄板４４と相俟って導体取付け片１７のボビ
ンレス固定巻線１８に非接触状態で交互に対向するよう
に回転板４２の下面に一体的に設けられた環状永久磁石
４５とから構成されている。

【００２８】したがって、各導体取付け片１７の間に
は、複数個の環状永久磁石４５と環状鉄板４４が、順番
に入れ替わって入り込んでいる。

【００２９】ところで、回転板４２の下面に同心円に配
設された環状永久磁石４５は、特に符号を示さないが、
複数個の湾曲状の永久磁石板が、円周方向等にＮ極とＳ
極が交互に成るように組合わせられている。

【００３０】なお、前述した駆動モータ３２は、本実施
例では、回転軸３１と同軸上に配設されているが、必ず
しも駆動モータ３２の出力軸３３と回転軸３１とを一体
的に連結する必要はない。例えば回転軸３１の上端部３
１ｂの近傍に駆動モータ３２を縦方向に配設し、適当な
歯車列を構成し、駆動モータ３２の駆動力を回転軸３１
に伝達しても良い。この場合回転軸３１の上端部３１ｂ
を尖端状に形成し、かつ、適当な軸受部材で受けるのが
望ましい。

【００３１】上記構成に於いては、垂直の回転軸３１
は、極性に基づいて互いに反発し合う第１磁性体２及び
第２磁性体３６を介して常時上方に付勢されている。

【００３２】そこで、永久磁石型発電機Ｘの駆動モータ
３２が起動すると回転軸３１が回転する。回転軸３１
は、前述したように第２磁性体３６が第１磁性体２の極
性に対応して反発しているので多少浮上（例えば８ｍｍ
前後）している。また回転軸３１は、第１玉軸受け１９
及び第２玉軸受け３０にそれぞれ支承されながら回転す
る。

【００３３】したがって、回転子３１の重量は、前記玉
軸受け１９、３０にはかからない。これらの玉軸受け１
９、３０には、回転軸３１の周方向における接線状態の
摩擦力が加わるだけである。

【００３４】しかして、回転軸３１が回転すると、回転
子４０の各環状鉄板４４及び各環状永久磁石４５の磁界
が固定子１５の各導体取付け片１７のボビンレス固定巻
線１８に対して交差方向に横切ることになるから、誘起
電圧が発生し、該固定巻線１８から電気を取出すことが
できる。

【００３５】

【実施例】図５乃至図８に示した第１磁性体２及び第２
磁性体３６は、図１乃至図４に示したそれらよりも半径
が短い。図５乃至図８は、回転子の浮上装置の基本的な
構成を示す概略説明図だからである。第１磁性体２及び
第２磁性体３６の半径は、例えば図４で示すように固定
子支持台１６の上面に半径方向に配設された導体取付け
片１７の数が増えるにしたがって大きくなる。

【００３６】また固定ヨーク３の凹所の内壁底面には浅
い凹所３ｅを形成しているが、この浅い凹所３ｅは磁石
４の位置決めのために形成したものであるから、付随的
な構成である。なお、磁石４は接着層を介して固定ヨー
ク３の内壁底面に固定される。

【００３７】さらに、回転子４０の永久磁石４６のＢＨ
ｍａｘは、例えば４１．１ＭＧＯｅのネオジウム系磁石
が用いられる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にあっては次に列挙するような効果がある。 （１）軸受けに対する回転軸の摩擦抵抗を少なくし、よ
って、回転軸を回転させる駆動モータ、自然エネルギー
等の消費エネルギーを極力小さく抑えることができる。 （２）磁性体の反発力を大きくさせることができる。 （３）磁性体を構成する固定ヨークの内壁底面に磁石を
正確かつ容易に固定することができる。 （４）その他発電機の製作の容易化、発電量の効率化、
発電機の軽量化、発電機の小型化、コギング現象の防止
等に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

図１乃至図４は発明の実施の形態を示す各説明図。図５
乃至図８は本願発明の基本的な構成を示す各概略説明図
である。

【図１】発電機の正面からの説明図。

【図２】発電機の主要部の分解説明図。

【図３】固定子の構成を示す分解説明図。

【図４】発電機の概略縦断面説明図。

【図５】本願発明の主要部の概略縦断面説明図。

【図６】本願発明の第１磁性体（第２磁性体も同じ）斜
視図。

【図７】本願発明の第１磁性体の平面図。

【図８】図７の８−８線断面図。

【図９】従来の発電機の一例を示す説明図。

【符号の説明】

Ｘ…永久磁石型発電機、１…基台、２…第１磁性体、３
…鉄製固定ヨーク、３ａ…ベース部、３ｂ…環状部、３
ｃ…周端部、３ｄ…内壁底面、３ｅ…浅い凹所、３ｆ…
メネジ孔、４…磁石、５…間隙、６…固着具、７…支持
部材、１２…駆動モータ用支持台、１３…軸受け部材、
１４…第２固着具、１５…固定子、１６…固定子支持
台、１７…導体取付け片、１８…ボビンレス固定巻線、
１９…第１玉軸受、２０…係止溝、２５…垂直長孔、２
６…貫通孔、２７…凸係合部、２８…固定ピン、３０…
第２玉軸受、３１…回転軸、３１ａ…回転軸の下端部、
３１ｂ…回転軸の上端部、３２…駆動モータ、３６…第
２磁性体、３７…鉄製浮上ヨーク、３７ａ…先細り状周
壁部、３８…浮上磁石、４０…回転子、４１…空間部、
４２…回転板、４３…筒状部、４４…環状鉄板、４５…
永久磁石。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電機の基台１の上面１ａに固定された
   第１磁性体２と、一方、前記基台１の上方に支持部材７
   を介して水平状態に設けられた固定子支持台１６及びこ
   の固定子支持台１６の上方に水平状態に設けられた駆動
   モータ用支持台１２に軸支された垂直の回転軸３１の下
   端部に一体的に取付けられ、かつ、前記第１磁性体２の
   極性に対応して反発浮上する第２の磁性体３６とから成
   る発電機の回転子の浮上装置。
2. 【請求項２】 請求項１に於いて、第１磁性体２は、断
   面凹所状の固定ヨーク３と、この固定ヨーク３の内壁底
   面３ｄに固定された円盤状磁石４とから成り、前記固定
   ヨーク３の突壁状環状部３ｂは先細り状周端部３ｃを有
   し、また円盤状磁石４と固定ヨーク３の内壁周面との間
   には多少の間隙５があり、さらに、前記先細り状周端部
   ３ｃは、磁石４の上面４ａよりも多少突出していること
   を特徴とする発電機の回転子の浮上装置。
3. 【請求項３】 請求項１に於いて、第１磁性体２の固定
   ヨーク３の内壁底面３ｄには、磁石４が嵌合する位置決
   め用の浅い凹所３ｅが形成されていることを特徴とする
   発電機の回転子の浮上装置。
4. 【請求項４】 請求項１に於いて、駆動モータ用支持台
   １２には駆動モータ３２が固定的に配設され、垂直の回
   転軸３１はこの駆動モータ３２の駆動力により回転する
   ことを特徴とする発電機の回転子の浮上装置。