JP2002320364A - 永久磁石発電機 - Google Patents
永久磁石発電機Info
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- Hydraulic Turbines (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低流速の流体を動力源として発電する場合で
あっても十分な発電能力を発揮する永久磁石発電機の提
供。 【解決手段】 流体力により回転する羽根が連結され固
定軸に回転自在に支持された回転ケースと、このケース
内において前記固定軸に固定される円盤状の基盤と、こ
の基盤の外周に沿ってリング状に並べられ夫々が両面を
露出させた状態で該基盤に固定される複数個のコア無し
コイルと、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコ
イルの一方の面に臨むようにリング状に並べて配置され
る複数個の希土類系第１永久磁石と、前記ケースの内面
に固定され前記コア無しコイルの他方の面に臨むように
リング状に並べて配置される複数個の希土類系第２永久
磁石とからなり、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相
互に向かい合う位置関係で設けられるとともにこれらの
間には前記コア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成
されることを特徴とする。
あっても十分な発電能力を発揮する永久磁石発電機の提
供。 【解決手段】 流体力により回転する羽根が連結され固
定軸に回転自在に支持された回転ケースと、このケース
内において前記固定軸に固定される円盤状の基盤と、こ
の基盤の外周に沿ってリング状に並べられ夫々が両面を
露出させた状態で該基盤に固定される複数個のコア無し
コイルと、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコ
イルの一方の面に臨むようにリング状に並べて配置され
る複数個の希土類系第１永久磁石と、前記ケースの内面
に固定され前記コア無しコイルの他方の面に臨むように
リング状に並べて配置される複数個の希土類系第２永久
磁石とからなり、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相
互に向かい合う位置関係で設けられるとともにこれらの
間には前記コア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成
されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石発電機に
関し、より詳しくは、低流速の流体を動力源として発電
する場合であっても十分な発電能力を発揮する永久磁石
発電機に関する。
関し、より詳しくは、低流速の流体を動力源として発電
する場合であっても十分な発電能力を発揮する永久磁石
発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】小型風力発電機や小型水力発電機は日本
ではあまり普及していないが、欧米では数多く使用され
ている。特に、欧米では翼型風力発電機が実用性の高い
ものとして知られている。この翼型風力発電機は一般的
に、その主要部が、永久磁石と、その周りに回転可能に
配置されたコイルとからなり、このコイルは、電磁鋼板
製コアに電線を分布巻きした構造となっている。
ではあまり普及していないが、欧米では数多く使用され
ている。特に、欧米では翼型風力発電機が実用性の高い
ものとして知られている。この翼型風力発電機は一般的
に、その主要部が、永久磁石と、その周りに回転可能に
配置されたコイルとからなり、このコイルは、電磁鋼板
製コアに電線を分布巻きした構造となっている。
【０００３】しかしながら、この翼型風力発電機は、風
速１２．５ｍ／ｓの風を受けて定格電力（４００ｗ）を
発生するように設計されており、風速１２．５ｍ／ｓと
いうかなり強い風が安定して吹く場所でなければ有効な
発電をすることができない。欧米に比べて強い風力を得
難い日本では、風力の比較的強い場所でも３ｍ／ｓ程度
の風しか得られないので、この翼型風力発電機を使用す
ることは実質的に困難である。更に、この翼型風力発電
機は、コア有りコイルを用いているので起動時に大きな
磁場引力が生じ、これによってコギングトルクと呼ばれ
る大抵抗が生じる。このため、低風速では有効な発電を
することができない。尚、翼型風力発電機の一例ではコ
ア無しコイルを使用しているものもあるが、フェライト
永久磁石を使用したものであるため、発電能力が小さ
く、風力発電には不向きである。また、特開平１１−２
９９２０２号公報には、風力発電機に関する開示がある
が、この風力発電機は発電能力において利用者が十分に
満足できるものではなかった。この風力発電機は、風力
により回転する伝達軸に固定された円盤状の基盤と、こ
の基盤の片面にドーナツ状に並べられた複数個の永久磁
石と、前記基盤を収容する本体と、この本体の内面片側
に設けられ前記永久磁石に対向するようにドーナツ状に
並べられた複数個のコイルとからなるものである。しか
しながら、この風力発電機は、基盤の片面にしか永久磁
石を設けていないため、コイルの中に十分な密度の磁束
を形成することができず、その結果、発電能力が今ひと
つ十分ではなかった。
速１２．５ｍ／ｓの風を受けて定格電力（４００ｗ）を
発生するように設計されており、風速１２．５ｍ／ｓと
いうかなり強い風が安定して吹く場所でなければ有効な
発電をすることができない。欧米に比べて強い風力を得
難い日本では、風力の比較的強い場所でも３ｍ／ｓ程度
の風しか得られないので、この翼型風力発電機を使用す
ることは実質的に困難である。更に、この翼型風力発電
機は、コア有りコイルを用いているので起動時に大きな
磁場引力が生じ、これによってコギングトルクと呼ばれ
る大抵抗が生じる。このため、低風速では有効な発電を
することができない。尚、翼型風力発電機の一例ではコ
ア無しコイルを使用しているものもあるが、フェライト
永久磁石を使用したものであるため、発電能力が小さ
く、風力発電には不向きである。また、特開平１１−２
９９２０２号公報には、風力発電機に関する開示がある
が、この風力発電機は発電能力において利用者が十分に
満足できるものではなかった。この風力発電機は、風力
により回転する伝達軸に固定された円盤状の基盤と、こ
の基盤の片面にドーナツ状に並べられた複数個の永久磁
石と、前記基盤を収容する本体と、この本体の内面片側
に設けられ前記永久磁石に対向するようにドーナツ状に
並べられた複数個のコイルとからなるものである。しか
しながら、この風力発電機は、基盤の片面にしか永久磁
石を設けていないため、コイルの中に十分な密度の磁束
を形成することができず、その結果、発電能力が今ひと
つ十分ではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
実情に鑑みてなされたもので、低流速の流体を動力源と
して発電する場合であっても十分な発電能力を発揮する
永久磁石発電機の提供を目的とする。
実情に鑑みてなされたもので、低流速の流体を動力源と
して発電する場合であっても十分な発電能力を発揮する
永久磁石発電機の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
流体力により回転する羽根が連結され固定軸に回転自在
に支持された回転ケースと、このケース内において前記
固定軸に固定される円盤状の基盤と、この基盤の外周に
沿ってリング状に並べられ夫々が両面を露出させた状態
で該基盤に固定される複数個のコア無しコイルと、前記
ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの一方の面
に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土
類系第１永久磁石と、前記ケースの内面に固定され前記
コア無しコイルの他方の面に臨むようにリング状に並べ
て配置される複数個の希土類系第２永久磁石とからな
り、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相互に向かい合
う位置関係で設けられるとともにこれらの間には前記コ
ア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成されることを
特徴とする永久磁石発電機である。
流体力により回転する羽根が連結され固定軸に回転自在
に支持された回転ケースと、このケース内において前記
固定軸に固定される円盤状の基盤と、この基盤の外周に
沿ってリング状に並べられ夫々が両面を露出させた状態
で該基盤に固定される複数個のコア無しコイルと、前記
ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの一方の面
に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土
類系第１永久磁石と、前記ケースの内面に固定され前記
コア無しコイルの他方の面に臨むようにリング状に並べ
て配置される複数個の希土類系第２永久磁石とからな
り、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相互に向かい合
う位置関係で設けられるとともにこれらの間には前記コ
ア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成されることを
特徴とする永久磁石発電機である。
【０００６】請求項２記載の発明は、流体力により回転
する羽根が連結された回転軸と、この回転軸を回転自在
に保持するケースと、このケース内において前記回転軸
に固定される円盤状の基盤と、この基盤の外周に沿って
リング状に並べられ夫々が両面を露出させた状態で該基
盤に固定される複数個のコア無しコイルと、前記ケース
の内面に固定され前記コア無しコイルの一方の面に臨む
ようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第
１永久磁石と、前記ケースの内面に固定され前記コア無
しコイルの他方の面に臨むようにリング状に並べて配置
される複数個の希土類系第２永久磁石とからなり、前記
第１永久磁石と第２永久磁石は相互に向かい合う位置関
係で設けられるとともにこれらの間には前記コア無しコ
イルの空心部を貫く磁力線が形成されることを特徴とす
る永久磁石発電機である。
する羽根が連結された回転軸と、この回転軸を回転自在
に保持するケースと、このケース内において前記回転軸
に固定される円盤状の基盤と、この基盤の外周に沿って
リング状に並べられ夫々が両面を露出させた状態で該基
盤に固定される複数個のコア無しコイルと、前記ケース
の内面に固定され前記コア無しコイルの一方の面に臨む
ようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第
１永久磁石と、前記ケースの内面に固定され前記コア無
しコイルの他方の面に臨むようにリング状に並べて配置
される複数個の希土類系第２永久磁石とからなり、前記
第１永久磁石と第２永久磁石は相互に向かい合う位置関
係で設けられるとともにこれらの間には前記コア無しコ
イルの空心部を貫く磁力線が形成されることを特徴とす
る永久磁石発電機である。
【０００７】請求項３記載の発明は、前記第１永久磁石
と前記コア無しコイルの数の比、及び、前記第２永久磁
石と前記コア無しコイルの数の比は、共に４対３である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の永久磁石発電機
である。
と前記コア無しコイルの数の比、及び、前記第２永久磁
石と前記コア無しコイルの数の比は、共に４対３である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の永久磁石発電機
である。
【０００８】請求項４記載の発明は、前記第１永久磁石
の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さく、且
つ、前記第２永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よ
りも若干小さくなっており、これにより、各永久磁石と
コア無しコイルの位置関係に係わらず全てのコア無しコ
イルに流れる電流の向きが相互に同一となることを特徴
とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機である。
の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さく、且
つ、前記第２永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よ
りも若干小さくなっており、これにより、各永久磁石と
コア無しコイルの位置関係に係わらず全てのコア無しコ
イルに流れる電流の向きが相互に同一となることを特徴
とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機である。
【０００９】請求項５記載の発明は、前記コア無しコイ
ルは３相に結線されているとともに、各コア無しコイル
は夫々一層巻きとされていることを特徴とする請求項１
又は２に記載の永久磁石発電機である。これらの発明を
提供することにより上記課題を悉く解決する。
ルは３相に結線されているとともに、各コア無しコイル
は夫々一層巻きとされていることを特徴とする請求項１
又は２に記載の永久磁石発電機である。これらの発明を
提供することにより上記課題を悉く解決する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図面
を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る永久磁石
発電機の第１実施形態を示す断面図である。図２は、図
１に示す発電機をＡ方向から見た矢視図であり、一方の
ケース半体を取り去った状態で示す図である。尚、図２
に示す斜線部は、或る瞬間における各永久磁石の位置を
示している。
を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る永久磁石
発電機の第１実施形態を示す断面図である。図２は、図
１に示す発電機をＡ方向から見た矢視図であり、一方の
ケース半体を取り去った状態で示す図である。尚、図２
に示す斜線部は、或る瞬間における各永久磁石の位置を
示している。
【００１１】本発明に係る永久磁石発電機（１）は、主
として風力発電や水力発電等の流体力を利用した発電に
用いられるものである。第１実施形態に係る永久磁石発
電機（１）は、固定軸（２）と、回転ケース（３）と、
基盤（４）と、複数個のコア無しコイル（５）と、複数
個の第１永久磁石（６）と、複数個の第２永久磁石
（７）とからなる。以下、これら構成要素について順
次、詳説する。
として風力発電や水力発電等の流体力を利用した発電に
用いられるものである。第１実施形態に係る永久磁石発
電機（１）は、固定軸（２）と、回転ケース（３）と、
基盤（４）と、複数個のコア無しコイル（５）と、複数
個の第１永久磁石（６）と、複数個の第２永久磁石
（７）とからなる。以下、これら構成要素について順
次、詳説する。
【００１２】固定軸（２）は、基盤（４）を不動状態で
支持するとともに回転ケース（３）を回転自在に支持す
るものであり、永久磁石発電機（１）の取付場所にその
一端が固定されている。
支持するとともに回転ケース（３）を回転自在に支持す
るものであり、永久磁石発電機（１）の取付場所にその
一端が固定されている。
【００１３】回転ケース（３）は、ベアリング（８）を
介して固定軸（２）の先端部に回転自在に支持されてい
る。回転ケース（３）には、流体力により回転する羽根
が連結されており、回転ケース（３）はこの羽根から受
けた力により回転するようになっている。回転ケース
（３）は、円盤状のケース半体（９）を２枚組み合わせ
た構造となっており、組み合わせた状態でその間に収容
空間（１０）が形成されるようになっている。収容空間
（１０）内には、固定軸（２）の先端部が収容される
他、基盤（４）、コア無しコイル（５）、第１永久磁石
（６）、及び第２永久磁石（７）が収容される。
介して固定軸（２）の先端部に回転自在に支持されてい
る。回転ケース（３）には、流体力により回転する羽根
が連結されており、回転ケース（３）はこの羽根から受
けた力により回転するようになっている。回転ケース
（３）は、円盤状のケース半体（９）を２枚組み合わせ
た構造となっており、組み合わせた状態でその間に収容
空間（１０）が形成されるようになっている。収容空間
（１０）内には、固定軸（２）の先端部が収容される
他、基盤（４）、コア無しコイル（５）、第１永久磁石
（６）、及び第２永久磁石（７）が収容される。
【００１４】基盤（４）は、回転ケース（３）内におい
て固定軸（２）の先端部に固定される円盤状の部材であ
る。基盤（４）は回転ケース（３）の収容空間（１０）
に収容される。回転ケース（３）は流体力によって回転
するが、基盤（４）は回転しないので、これらは相対運
動することになる。基盤（４）の外周に沿って複数のコ
イル収容孔（１１）（図３参照）が貫通状態で形成され
ており、これらコイル収容孔（１１）は基盤（４）の外
周に沿ってリング状に並んでいる。
て固定軸（２）の先端部に固定される円盤状の部材であ
る。基盤（４）は回転ケース（３）の収容空間（１０）
に収容される。回転ケース（３）は流体力によって回転
するが、基盤（４）は回転しないので、これらは相対運
動することになる。基盤（４）の外周に沿って複数のコ
イル収容孔（１１）（図３参照）が貫通状態で形成され
ており、これらコイル収容孔（１１）は基盤（４）の外
周に沿ってリング状に並んでいる。
【００１５】コア無しコイル（５）は複数個有る。これ
らは、基盤（４）の外周に沿ってリング状に並べられ、
夫々が両面を露出させた状態で設けられている。具体的
には、基盤（４）に形成したコイル収容孔（１１）に個
々に収容固定されている。コア無しコイル（５）は、巻
線部（１３）の周囲が合成樹脂で固められているととも
に、コアを有さず、内側に空心部（１２）を有してい
る。合成樹脂で固めることにより、確実に絶縁すること
ができる。また、コア無しコイルとすることにより、起
動時における磁場引力が小さくなり、コギングトルクと
称する抵抗が小さくなる。その結果、低流速の流体、例
えば低流速の風を動力源として容易に起動することがで
きる。
らは、基盤（４）の外周に沿ってリング状に並べられ、
夫々が両面を露出させた状態で設けられている。具体的
には、基盤（４）に形成したコイル収容孔（１１）に個
々に収容固定されている。コア無しコイル（５）は、巻
線部（１３）の周囲が合成樹脂で固められているととも
に、コアを有さず、内側に空心部（１２）を有してい
る。合成樹脂で固めることにより、確実に絶縁すること
ができる。また、コア無しコイルとすることにより、起
動時における磁場引力が小さくなり、コギングトルクと
称する抵抗が小さくなる。その結果、低流速の流体、例
えば低流速の風を動力源として容易に起動することがで
きる。
【００１６】コア無しコイル（５）は３の倍数個すなわ
ち３ｎ個（ｎは任意の自然数）設けられており、図示例
では２４個とされている。また、コア無しコイル（５）
は３相に結線されているとともに、各コア無しコイル
（５）は夫々一層巻きとされている。３相結線とした場
合、３相交流を得ることができ、この場合、２相結線及
び単相結線とした場合よりも整流後の有効電力が大きい
という利点がある。また、各コア無しコイル（５）を夫
々一層巻きとすることで、製造が容易となる。
ち３ｎ個（ｎは任意の自然数）設けられており、図示例
では２４個とされている。また、コア無しコイル（５）
は３相に結線されているとともに、各コア無しコイル
（５）は夫々一層巻きとされている。３相結線とした場
合、３相交流を得ることができ、この場合、２相結線及
び単相結線とした場合よりも整流後の有効電力が大きい
という利点がある。また、各コア無しコイル（５）を夫
々一層巻きとすることで、製造が容易となる。
【００１７】コア無しコイル（５）の巻き形状は特に限
定されないが、図示例の如く略三角形状とするか、或い
は略台形状とすることが好ましい。このような形とした
場合、略長方形状、略正方形状とする場合よりも磁束通
過面積が大きくなるので、起電力を大きくすることがで
きる。
定されないが、図示例の如く略三角形状とするか、或い
は略台形状とすることが好ましい。このような形とした
場合、略長方形状、略正方形状とする場合よりも磁束通
過面積が大きくなるので、起電力を大きくすることがで
きる。
【００１８】第１永久磁石（６）は複数個有る（図４参
照）。これらは、ケース（３）の内面に固定され、コア
無しコイル（５）の一方の面に臨むようにリング状に並
べて配置される。第１永久磁石（６）は希土類系永久磁
石とされるが、これは、この系の永久磁石が他の系の永
久磁石に比して格段に磁力が強いためである。希土類系
永久磁石のうち、好ましくは、希土類・鉄・ボロン系永
久磁石が用いられ、希土類としては、特にネオジウム
（Ｎｄ）が好適に使用される。希土類系永久磁石として
は、現在世界最強の磁力を有するとされるＮＥＯＭＡＸ
（商品名，住友特殊金属製）を最も好適に使用すること
ができる。希土類系永久磁石を使用することで、高密度
の磁束をコア無しコイル（５）に作用させ、大きな起電
力を発生することができる。
照）。これらは、ケース（３）の内面に固定され、コア
無しコイル（５）の一方の面に臨むようにリング状に並
べて配置される。第１永久磁石（６）は希土類系永久磁
石とされるが、これは、この系の永久磁石が他の系の永
久磁石に比して格段に磁力が強いためである。希土類系
永久磁石のうち、好ましくは、希土類・鉄・ボロン系永
久磁石が用いられ、希土類としては、特にネオジウム
（Ｎｄ）が好適に使用される。希土類系永久磁石として
は、現在世界最強の磁力を有するとされるＮＥＯＭＡＸ
（商品名，住友特殊金属製）を最も好適に使用すること
ができる。希土類系永久磁石を使用することで、高密度
の磁束をコア無しコイル（５）に作用させ、大きな起電
力を発生することができる。
【００１９】第２永久磁石（７）は複数個有る。これら
は、ケース（３）の内面に固定され、コア無しコイル
（５）の他方の面に臨むようにリング状に並べて配置さ
れる。第２永久磁石（７）も希土類系永久磁石とされて
おり、その具体例については第１永久磁石（６）と同様
とすることができる。
は、ケース（３）の内面に固定され、コア無しコイル
（５）の他方の面に臨むようにリング状に並べて配置さ
れる。第２永久磁石（７）も希土類系永久磁石とされて
おり、その具体例については第１永久磁石（６）と同様
とすることができる。
【００２０】第１永久磁石（６）と第２永久磁石（７）
は同数個とされ、互いに向かい合う位置に配置される。
第１永久磁石（６）と第２永久磁石（７）の対向面は互
いに反対の極性とされる。これにより、第１永久磁石
（６）から第２永久磁石（７）へ、或いは、第２永久磁
石（７）から第１永久磁石（６）へ向けて磁力線が形成
される。この磁力線は、コア無しコイル（５）の空心部
（１２）を貫くことができる。また、第１永久磁石
（６）は、隣り合う磁石の極性が同じ側の面で互いに反
対の極性とされ、第２永久磁石（７）においても同様と
される。
は同数個とされ、互いに向かい合う位置に配置される。
第１永久磁石（６）と第２永久磁石（７）の対向面は互
いに反対の極性とされる。これにより、第１永久磁石
（６）から第２永久磁石（７）へ、或いは、第２永久磁
石（７）から第１永久磁石（６）へ向けて磁力線が形成
される。この磁力線は、コア無しコイル（５）の空心部
（１２）を貫くことができる。また、第１永久磁石
（６）は、隣り合う磁石の極性が同じ側の面で互いに反
対の極性とされ、第２永久磁石（７）においても同様と
される。
【００２１】第１永久磁石（６）とコア無しコイル
（５）の数の比、及び、第２永久磁石（７）とコア無し
コイル（５）の数の比は、共に４対３とされている。こ
の比率を採用することにより、コア無しコイル（５）を
３相結線することができるので、上記したように、整流
後の有効電力を大きくすることができる。
（５）の数の比、及び、第２永久磁石（７）とコア無し
コイル（５）の数の比は、共に４対３とされている。こ
の比率を採用することにより、コア無しコイル（５）を
３相結線することができるので、上記したように、整流
後の有効電力を大きくすることができる。
【００２２】また、図５に示す如く、第１永久磁石
（６）の幅（ｗ２）はコア無しコイル（５）の幅（ｗ
１）よりも若干小さく、且つ、第２永久磁石（７）の幅
（ｗ２）はコア無しコイル（５）の幅（ｗ１）よりも若
干小さくなっている。尚、ここで言う幅は、基盤（４）
の周方向に沿った長さである。このような構成とするこ
とにより、各永久磁石（６），（７）とコア無しコイル
（５）の位置関係に係わらずコア無しコイル（５）に流
れる電流の向きが、全てのコア無しコイル（５）におい
て相互に同一となり、常に安定した起電力を得ることが
できる。
（６）の幅（ｗ２）はコア無しコイル（５）の幅（ｗ
１）よりも若干小さく、且つ、第２永久磁石（７）の幅
（ｗ２）はコア無しコイル（５）の幅（ｗ１）よりも若
干小さくなっている。尚、ここで言う幅は、基盤（４）
の周方向に沿った長さである。このような構成とするこ
とにより、各永久磁石（６），（７）とコア無しコイル
（５）の位置関係に係わらずコア無しコイル（５）に流
れる電流の向きが、全てのコア無しコイル（５）におい
て相互に同一となり、常に安定した起電力を得ることが
できる。
【００２３】第１実施形態に係る永久磁石発電機（１）
は、羽根が流体力を受けることで羽根と共に回転ケース
（３）が回転し、これによってコア無しコイル（５）に
誘導電流が流れ、発電を行うことができる。第１実施形
態に係る永久磁石発電機（１）は、起動時にコア無しコ
イルからコギングトルクと称する抵抗を受けることが殆
ど無く、また、安定した起電力を効率良く発生するの
で、低速の風或いは流速が小さい水流からでも十分な発
電をすることができる。
は、羽根が流体力を受けることで羽根と共に回転ケース
（３）が回転し、これによってコア無しコイル（５）に
誘導電流が流れ、発電を行うことができる。第１実施形
態に係る永久磁石発電機（１）は、起動時にコア無しコ
イルからコギングトルクと称する抵抗を受けることが殆
ど無く、また、安定した起電力を効率良く発生するの
で、低速の風或いは流速が小さい水流からでも十分な発
電をすることができる。
【００２４】次に、本発明の第２実施形態に係る永久磁
石発電機について説明する。上記した第１実施形態で
は、ケースが回転し、基盤が不動であったが、第２実施
形態では逆に、基盤が回転し、ケースが不動である。図
６に示す如く、第２実施形態に係る永久磁石発電機
（１）は、回転軸（２０）と、ケース（３０）と、基盤
（４０）と、複数個のコア無しコイル（５０）と、複数
個の第１永久磁石（６０）と、複数個の第２永久磁石
（７０）とからなる。
石発電機について説明する。上記した第１実施形態で
は、ケースが回転し、基盤が不動であったが、第２実施
形態では逆に、基盤が回転し、ケースが不動である。図
６に示す如く、第２実施形態に係る永久磁石発電機
（１）は、回転軸（２０）と、ケース（３０）と、基盤
（４０）と、複数個のコア無しコイル（５０）と、複数
個の第１永久磁石（６０）と、複数個の第２永久磁石
（７０）とからなる。
【００２５】回転軸（２０）には、風力、水力等の流体
力により回転する羽根（図示せず）が連結されている。
回転軸（２０）は、流体力によって羽根と共に回転し、
その回転力を基盤（４０）に伝達することができる。
力により回転する羽根（図示せず）が連結されている。
回転軸（２０）は、流体力によって羽根と共に回転し、
その回転力を基盤（４０）に伝達することができる。
【００２６】ケース（３０）は、ベアリング（８０）を
介して回転軸（２０）を回転自在に保持する。また、ケ
ース（３０）は、円盤状のケース半体（９０）を２枚組
み合わせた構造となっており、組み合わせた状態でその
間に収容空間（１００）が形成されるようになってい
る。収容空間（１００）内には、回転軸（２）の先端部
が収容される他、基盤（４０）、コア無しコイル（５
０）、第１永久磁石（６０）、及び第２永久磁石（７
０）が収容される。
介して回転軸（２０）を回転自在に保持する。また、ケ
ース（３０）は、円盤状のケース半体（９０）を２枚組
み合わせた構造となっており、組み合わせた状態でその
間に収容空間（１００）が形成されるようになってい
る。収容空間（１００）内には、回転軸（２）の先端部
が収容される他、基盤（４０）、コア無しコイル（５
０）、第１永久磁石（６０）、及び第２永久磁石（７
０）が収容される。
【００２７】基盤（４０）は、ケース（３０）内におい
て回転軸（２）の先端部に固定される円盤状の部材であ
る。基盤（４０）はケース（３０）の収容空間（１０
０）に回転可能に収容される。基盤（４０）の外周に沿
って複数のコイル収容孔（図示せず）が貫通状態で形成
されており、これらコイル収容孔は基盤（４０）の外周
に沿ってリング状に並んでいる。
て回転軸（２）の先端部に固定される円盤状の部材であ
る。基盤（４０）はケース（３０）の収容空間（１０
０）に回転可能に収容される。基盤（４０）の外周に沿
って複数のコイル収容孔（図示せず）が貫通状態で形成
されており、これらコイル収容孔は基盤（４０）の外周
に沿ってリング状に並んでいる。
【００２８】コア無しコイル（５０）、第１永久磁石
（６０）、第２永久磁石（７０）の構造、取り付け方に
ついては、第１実施形態の場合と同様とすることができ
るので、その説明を省略する。
（６０）、第２永久磁石（７０）の構造、取り付け方に
ついては、第１実施形態の場合と同様とすることができ
るので、その説明を省略する。
【００２９】第２実施形態に係る永久磁石発電機（１）
は、羽根が流体力を受けることで羽根と共に基盤（４
０）が回転し、これによってコア無しコイル（５０）に
誘導電流が流れ、発電を行うことができる。第２実施形
態においても、起動時にコア無しコイルからコギングト
ルクと称する抵抗を受けることが殆ど無く、また、安定
した起電力を効率良く発生するので、低速の風或いは流
速が小さい水流からでも十分な発電をすることができ
る。
は、羽根が流体力を受けることで羽根と共に基盤（４
０）が回転し、これによってコア無しコイル（５０）に
誘導電流が流れ、発電を行うことができる。第２実施形
態においても、起動時にコア無しコイルからコギングト
ルクと称する抵抗を受けることが殆ど無く、また、安定
した起電力を効率良く発生するので、低速の風或いは流
速が小さい水流からでも十分な発電をすることができ
る。
【００３０】
【発明の効果】請求項１及び２記載の発明によれば、起
動時にコア無しコイルからコギングトルクと称する抵抗
を受けることが殆ど無く、また、安定した起電力を効率
良く発生するので、低流速の流体を動力源として発電す
る場合であっても十分な発電能力を発揮することができ
る。
動時にコア無しコイルからコギングトルクと称する抵抗
を受けることが殆ど無く、また、安定した起電力を効率
良く発生するので、低流速の流体を動力源として発電す
る場合であっても十分な発電能力を発揮することができ
る。
【００３１】請求項３記載の発明は、前記第１永久磁石
と前記コア無しコイルの数の比、及び、前記第２永久磁
石と前記コア無しコイルの数の比は、共に４対３である
ことを特徴とする請求項１又２に記載の永久磁石発電機
であるから、以下の効果を奏する。すなわち、コア無し
コイルを３相結線することができるので、整流後の有効
電力を大きくすることができる。
と前記コア無しコイルの数の比、及び、前記第２永久磁
石と前記コア無しコイルの数の比は、共に４対３である
ことを特徴とする請求項１又２に記載の永久磁石発電機
であるから、以下の効果を奏する。すなわち、コア無し
コイルを３相結線することができるので、整流後の有効
電力を大きくすることができる。
【００３２】請求項４記載の発明は、前記第１永久磁石
の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さく、且
つ、前記第２永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よ
りも若干小さくなっており、これにより、各永久磁石と
コア無しコイルの位置関係に係わらず全てのコア無しコ
イルに流れる電流の向きが相互に同一となることを特徴
とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機であるか
ら、常に安定した起電力を得ることができる。
の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さく、且
つ、前記第２永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よ
りも若干小さくなっており、これにより、各永久磁石と
コア無しコイルの位置関係に係わらず全てのコア無しコ
イルに流れる電流の向きが相互に同一となることを特徴
とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機であるか
ら、常に安定した起電力を得ることができる。
【００３３】請求項５記載の発明は、前記コア無しコイ
ルは３相に結線されているとともに、各コア無しコイル
は夫々一層巻きとされていることを特徴とする請求項１
又は２に記載の永久磁石発電機であるから、以下の効果
を奏する。すなわち、３相結線とすることで３相交流を
得ることができ、２相結線及び単相結線とした場合より
も整流後の有効電力が大きくなる。また、各コア無しコ
イルを夫々一層巻きとすることで、製造が容易であると
いう利点が生じる。
ルは３相に結線されているとともに、各コア無しコイル
は夫々一層巻きとされていることを特徴とする請求項１
又は２に記載の永久磁石発電機であるから、以下の効果
を奏する。すなわち、３相結線とすることで３相交流を
得ることができ、２相結線及び単相結線とした場合より
も整流後の有効電力が大きくなる。また、各コア無しコ
イルを夫々一層巻きとすることで、製造が容易であると
いう利点が生じる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る永久磁石発電機を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】図１に示す発電機のＡ方向矢視図であり、一方
のケース半体を取り去った状態で永久磁石とコア無しコ
イルの位置関係を示す図である。
のケース半体を取り去った状態で永久磁石とコア無しコ
イルの位置関係を示す図である。
【図３】図１に示す発電機のＡ方向矢視図であり、一方
のケース半体を取り去った状態で示す図である。
のケース半体を取り去った状態で示す図である。
【図４】本発明における永久磁石の、ケース半体への取
付状態を示す図である。
付状態を示す図である。
【図５】本発明におけるコア無しコイルを示す図（ａ）
と、永久磁石を示す図（ｂ）である。
と、永久磁石を示す図（ｂ）である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る永久磁石発電機を
示す断面図である。
示す断面図である。
１・・・・・永久磁石発電機 ２・・・・・固定軸 ２０・・・・回転軸 ３・・・・・回転ケース ３０・・・・ケース ４，４０・・基盤 ５，５０・・コア無しコイル ６，６０・・第１永久磁石 ７，７０・・第２永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 501158103 有限会社坂本技研 高知県南国市明見898−25 (71)出願人 501158114 株式会社スカイ電子 高知県高岡郡窪川町香月ケ丘４−７ (72)発明者 坂本 東男 高知県香美郡土佐山田町宮ノ口185 学校 法人高知工科大学内 (72)発明者 中西 昭男 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 前田 幸久 高知県南国市比江48−１ 有限会社エムエ ムエス製作所内 (72)発明者 坂本 正興 高知県南国市明見898−25 有限会社坂本 技研内 (72)発明者 廣林 孝一 高知県高岡郡窪川町香月ケ丘４−７ 株式 会社スカイ電子内 Ｆターム(参考） 3H072 AA02 AA27 BB08 CC42 3H078 AA26 BB11 BB13 BB19 BB21 CC22 5H604 BB05 BB13 CC04 CC20 DB30 5H621 AA03 BB06 GB01 HH01 HH09 JK02 JK08 JK19
Claims (5)
- 【請求項１】 流体力により回転する羽根が連結され固
定軸に回転自在に支持された回転ケースと、このケース
内において前記固定軸に固定される円盤状の基盤と、こ
の基盤の外周に沿ってリング状に並べられ夫々が両面を
露出させた状態で該基盤に固定される複数個のコア無し
コイルと、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコ
イルの一方の面に臨むようにリング状に並べて配置され
る複数個の希土類系第１永久磁石と、前記ケースの内面
に固定され前記コア無しコイルの他方の面に臨むように
リング状に並べて配置される複数個の希土類系第２永久
磁石とからなり、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相
互に向かい合う位置関係で設けられるとともにこれらの
間には前記コア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成
されることを特徴とする永久磁石発電機。 - 【請求項２】 流体力により回転する羽根が連結された
回転軸と、この回転軸を回転自在に保持するケースと、
このケース内において前記回転軸に固定される円盤状の
基盤と、この基盤の外周に沿ってリング状に並べられ夫
々が両面を露出させた状態で該基盤に固定される複数個
のコア無しコイルと、前記ケースの内面に固定され前記
コア無しコイルの一方の面に臨むようにリング状に並べ
て配置される複数個の希土類系第１永久磁石と、前記ケ
ースの内面に固定され前記コア無しコイルの他方の面に
臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類
系第２永久磁石とからなり、前記第１永久磁石と第２永
久磁石は相互に向かい合う位置関係で設けられるととも
にこれらの間には前記コア無しコイルの空心部を貫く磁
力線が形成されることを特徴とする永久磁石発電機。 - 【請求項３】 前記第１永久磁石と前記コア無しコイル
の数の比、及び、前記第２永久磁石と前記コア無しコイ
ルの数の比は、共に４対３であることを特徴とする請求
項１又は２記載の永久磁石発電機。 - 【請求項４】 前記第１永久磁石の幅が前記コア無しコ
イルの幅よりも若干小さく、且つ、前記第２永久磁石の
幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さくなってお
り、これにより、各永久磁石とコア無しコイルの位置関
係に係わらず全てのコア無しコイルに流れる電流の向き
が相互に同一となることを特徴とする請求項１又は２に
記載の永久磁石発電機。 - 【請求項５】 前記コア無しコイルは３相に結線されて
いるとともに、各コア無しコイルは夫々一層巻きとされ
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁
石発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001120301A JP4782303B2 (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 永久磁石発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001120301A JP4782303B2 (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 永久磁石発電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002320364A true JP2002320364A (ja) | 2002-10-31 |
| JP4782303B2 JP4782303B2 (ja) | 2011-09-28 |
Family
ID=18970366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001120301A Expired - Lifetime JP4782303B2 (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 永久磁石発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4782303B2 (ja) |
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-
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- 2001-04-18 JP JP2001120301A patent/JP4782303B2/ja not_active Expired - Lifetime
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