JP2003333815A - 低速回転でも発電量の多い多極同期発電機 - Google Patents
低速回転でも発電量の多い多極同期発電機Info
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- JP2003333815A JP2003333815A JP2002135552A JP2002135552A JP2003333815A JP 2003333815 A JP2003333815 A JP 2003333815A JP 2002135552 A JP2002135552 A JP 2002135552A JP 2002135552 A JP2002135552 A JP 2002135552A JP 2003333815 A JP2003333815 A JP 2003333815A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】同期発電機における、電機子と界磁極の相対運
動をより効率良くして誘導起電力の発生を促し、低速な
回転しか得られなくとも、発電量の多い多極同期発電機
を提供する。 【解決手段】ドラム１の内壁に界磁極を設け、ドラム１
の内側に電機子４を設けて形成した同期発電機におい
て、同期発電機を軸支したシャフトを内シャフト６及び
ドラム１を軸支したシャフトを外シャフトとしてこれら
を二重構造に設け、磁性体から成るドラム１の内壁に多
数のセグメント磁石２を円周方向に異極で交互に設け、
ドラム１の内側で内シャフト６により電機子４を回転自
在に軸支し、ドラム１を、内シャフト６により回転自在
に軸支した外シャフトで支持し、内シャフト６及び外シ
ャフトにより、セグメント磁石２を内壁に設けたドラム
１と電機子４を相互に逆回転させて発電させる低速回転
でも発電量の多い多極同期発電機とした。
動をより効率良くして誘導起電力の発生を促し、低速な
回転しか得られなくとも、発電量の多い多極同期発電機
を提供する。 【解決手段】ドラム１の内壁に界磁極を設け、ドラム１
の内側に電機子４を設けて形成した同期発電機におい
て、同期発電機を軸支したシャフトを内シャフト６及び
ドラム１を軸支したシャフトを外シャフトとしてこれら
を二重構造に設け、磁性体から成るドラム１の内壁に多
数のセグメント磁石２を円周方向に異極で交互に設け、
ドラム１の内側で内シャフト６により電機子４を回転自
在に軸支し、ドラム１を、内シャフト６により回転自在
に軸支した外シャフトで支持し、内シャフト６及び外シ
ャフトにより、セグメント磁石２を内壁に設けたドラム
１と電機子４を相互に逆回転させて発電させる低速回転
でも発電量の多い多極同期発電機とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高速回転が得ら
れない同期発電機であっても、高速回転の場合に劣らず
発電ができる、低速回転でも発電量の多い多極同期発電
機に関するものである。
れない同期発電機であっても、高速回転の場合に劣らず
発電ができる、低速回転でも発電量の多い多極同期発電
機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水力発電や火力発電では、同期発電機を
使用して安定した電力を生産している。この同期発電機
は、電機子と界磁極の相対運動によって誘導起電力を生
じさせるものであり、一般には電機子を固定子とし、界
磁極を回転子とした回転界磁型のものが用いられてい
る。この様な同期発電機では、１分間の回転数Ｎ（ｒｐ
ｍ，同期速度）、設置される極数（ｐ）、交流電源の周
波数ｆ（Ｈｚ）との間には、Ｎ＝１２０ｆ／ｐという関
係がある。例えば火力発電所などで、周波数５０Ｈｚ、
２極ロータによるタービン発電では、毎分３，０００回
転もの高速回転が必要と成る。
使用して安定した電力を生産している。この同期発電機
は、電機子と界磁極の相対運動によって誘導起電力を生
じさせるものであり、一般には電機子を固定子とし、界
磁極を回転子とした回転界磁型のものが用いられてい
る。この様な同期発電機では、１分間の回転数Ｎ（ｒｐ
ｍ，同期速度）、設置される極数（ｐ）、交流電源の周
波数ｆ（Ｈｚ）との間には、Ｎ＝１２０ｆ／ｐという関
係がある。例えば火力発電所などで、周波数５０Ｈｚ、
２極ロータによるタービン発電では、毎分３，０００回
転もの高速回転が必要と成る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な高速回転を行うことは、上記火力発電などの大規模な
発電機では可能であるが、低速な回転しか得られない発
電機においては、困難なことである。また一方で上記回
転界磁型の同期発電機において、電磁石の代わりに永久
磁石を使用すれば、多極化も可能となり、回転数を下げ
ることも可能である。しかし、高速な回転が望めず、別
に増速機などを設けて回転数を増速させているような発
電機では、必要とする回転数のさらなる減少が望まれ
る。
な高速回転を行うことは、上記火力発電などの大規模な
発電機では可能であるが、低速な回転しか得られない発
電機においては、困難なことである。また一方で上記回
転界磁型の同期発電機において、電磁石の代わりに永久
磁石を使用すれば、多極化も可能となり、回転数を下げ
ることも可能である。しかし、高速な回転が望めず、別
に増速機などを設けて回転数を増速させているような発
電機では、必要とする回転数のさらなる減少が望まれ
る。
【０００４】この発明は、これらの点に鑑みて為された
もので、同期発電機における、電機子と界磁極の相対運
動をより効率良くして誘導起電力の発生を促し、低速な
回転しか得られなくとも、発電量の多い多極同期発電機
を提供するものである。
もので、同期発電機における、電機子と界磁極の相対運
動をより効率良くして誘導起電力の発生を促し、低速な
回転しか得られなくとも、発電量の多い多極同期発電機
を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ドラ
ムの内壁に界磁極を設け、当該ドラムの内側に電機子を
設けて形成した同期発電機において、上記同期発電機を
軸支したシャフトを内シャフト及び上記ドラムを軸支し
たシャフトを外シャフトとしてこれらを二重構造に設
け、磁性体から成る上記ドラムの内壁に多数の永久磁石
を円周方向に異極で交互に設け、上記ドラムの内側で上
記内シャフトにより電機子を回転自在に軸支し、上記ド
ラムを、上記内シャフトにより回転自在に軸支した外シ
ャフトで支持し、上記内シャフト及び外シャフトによ
り、永久磁石を内壁に設けた上記ドラムと上記電機子を
相互に逆回転させて発電させる低速回転でも発電量の多
い多極同期発電機とした。
ムの内壁に界磁極を設け、当該ドラムの内側に電機子を
設けて形成した同期発電機において、上記同期発電機を
軸支したシャフトを内シャフト及び上記ドラムを軸支し
たシャフトを外シャフトとしてこれらを二重構造に設
け、磁性体から成る上記ドラムの内壁に多数の永久磁石
を円周方向に異極で交互に設け、上記ドラムの内側で上
記内シャフトにより電機子を回転自在に軸支し、上記ド
ラムを、上記内シャフトにより回転自在に軸支した外シ
ャフトで支持し、上記内シャフト及び外シャフトによ
り、永久磁石を内壁に設けた上記ドラムと上記電機子を
相互に逆回転させて発電させる低速回転でも発電量の多
い多極同期発電機とした。
【０００６】請求項２の発明は、上記電機子の数を複数
個とし、上記ドラムの内側に配置する永久磁石の数を上
記電機子の数の２倍以上の倍数とした上記請求項１に記
載の低速回転でも発電量の多い多極同期発電機とした。
個とし、上記ドラムの内側に配置する永久磁石の数を上
記電機子の数の２倍以上の倍数とした上記請求項１に記
載の低速回転でも発電量の多い多極同期発電機とした。
【０００７】
【実施の形態】以下この発明の実施の形態例を図に基づ
いて説明する。この実施の形態例の多極同期発電機Ａ
は、図１及び図２に示すように、鉄製のドラム１の内周
壁に界磁極として永久磁石である、平板状のセグメント
磁石２を、円周方向に２４個、その磁力により貼り付け
て設けている。また隣接するセグメント磁石２は、ドラ
ム１の中心に向いた面がＳ極、Ｎ極と交互になるように
配している。
いて説明する。この実施の形態例の多極同期発電機Ａ
は、図１及び図２に示すように、鉄製のドラム１の内周
壁に界磁極として永久磁石である、平板状のセグメント
磁石２を、円周方向に２４個、その磁力により貼り付け
て設けている。また隣接するセグメント磁石２は、ドラ
ム１の中心に向いた面がＳ極、Ｎ極と交互になるように
配している。
【０００８】セグメント磁石２の磁力線は、図３に示す
ように隣接する異極のセグメント磁石２に向かって、ド
ラム１の内側方向に伸びている（図３では矢印で示
す。）。このドラム１の中心軸位置にシャフト６を設
け、このシャフト６の外周に一定厚の円板状の鉄心取付
金具３をその中心を当該シャフト６で貫通して設け、こ
の鉄心取付金具３の側面に円周方向に等間隔で８つの電
機子４を放射状に取り付けピン５により取付けている。
ように隣接する異極のセグメント磁石２に向かって、ド
ラム１の内側方向に伸びている（図３では矢印で示
す。）。このドラム１の中心軸位置にシャフト６を設
け、このシャフト６の外周に一定厚の円板状の鉄心取付
金具３をその中心を当該シャフト６で貫通して設け、こ
の鉄心取付金具３の側面に円周方向に等間隔で８つの電
機子４を放射状に取り付けピン５により取付けている。
【０００９】これらの電機子４は、電機子鉄心に電機子
巻線を巻き回して形成されたものである。ここで電機子
４の数を８とし、界磁極の数を２４としたのは、後述す
る、火力発電などの大規模ではない比較的小型の発電機
において、誘導起電力を発生させるために、電機子４に
巻かれた巻線の表面積を出来るだけ多くし、回転のため
のバランスや効率などを考えた場合の最適な数値であ
る。
巻線を巻き回して形成されたものである。ここで電機子
４の数を８とし、界磁極の数を２４としたのは、後述す
る、火力発電などの大規模ではない比較的小型の発電機
において、誘導起電力を発生させるために、電機子４に
巻かれた巻線の表面積を出来るだけ多くし、回転のため
のバランスや効率などを考えた場合の最適な数値であ
る。
【００１０】この多極同期発電機Ａにおける回転軸であ
るシャフトは、内外の二重構造に成っており、上記電機
子４を取付けた鉄心取付金具３を軸支した内シャフト６
は、ドラム１の両端外側部で夫々ベアリング（図４参
照）を介して外シャフト７に支持されており、ドラム１
は内シャフト６の外周にある外シャフト７により、内シ
ャフト６に回転自在に軸支されている。
るシャフトは、内外の二重構造に成っており、上記電機
子４を取付けた鉄心取付金具３を軸支した内シャフト６
は、ドラム１の両端外側部で夫々ベアリング（図４参
照）を介して外シャフト７に支持されており、ドラム１
は内シャフト６の外周にある外シャフト７により、内シ
ャフト６に回転自在に軸支されている。
【００１１】次にこの実施の形態例の多極同期発電機の
具体例を説明する。この多極同期発電機Ｂは、図４に示
すように、最も外側にある円筒形状のケース８とこのケ
ース８の内側にあって、鉄製のドラム１と一体な外シャ
フト７及び、このドラム１の内側で、電機子４を軸支し
た内シャフト６とから成る。この多極同期発電機Ｂは、
支持台Ｃにより支持されている。
具体例を説明する。この多極同期発電機Ｂは、図４に示
すように、最も外側にある円筒形状のケース８とこのケ
ース８の内側にあって、鉄製のドラム１と一体な外シャ
フト７及び、このドラム１の内側で、電機子４を軸支し
た内シャフト６とから成る。この多極同期発電機Ｂは、
支持台Ｃにより支持されている。
【００１２】多極同期発電機Ｂは、外側のケース８の前
後の両端部において、セグメント磁石２を貼り付けたド
ラム１をベアリング７ａを介して外シャフト７で回転自
在に軸支しており、さらにこのドラム１の両端の外シャ
フト７において、電機子４を設けた鉄心取付金具３をベ
アリング６ａを介して内シャフト６で回転自在に軸支し
ている。この鉄心取付金具３には、放射状に８個の電機
子４を設けており、内シャフト６には、図４に示すよう
に上記鉄心取付金具３を三個串刺し状に設け、この様な
８個の電機子４を設けた回転子を三組備え、三相発電機
と成っている。
後の両端部において、セグメント磁石２を貼り付けたド
ラム１をベアリング７ａを介して外シャフト７で回転自
在に軸支しており、さらにこのドラム１の両端の外シャ
フト７において、電機子４を設けた鉄心取付金具３をベ
アリング６ａを介して内シャフト６で回転自在に軸支し
ている。この鉄心取付金具３には、放射状に８個の電機
子４を設けており、内シャフト６には、図４に示すよう
に上記鉄心取付金具３を三個串刺し状に設け、この様な
８個の電機子４を設けた回転子を三組備え、三相発電機
と成っている。
【００１３】また内シャフト６の先端は、前方に突出さ
せており、その先端付近でこの内シャフト６に回転駆動
力を伝える器具を取付ける構成となっている。さらに外
シャフト７の一方の先端部７ｂには、この外シャフト７
に回転駆動力を伝える器具を取付ける構成となってい
る。そしてこれらの器具は、内シャフト６及び外シャフ
ト７を夫々相互に反対の方向に回転させるように設けら
れる。
せており、その先端付近でこの内シャフト６に回転駆動
力を伝える器具を取付ける構成となっている。さらに外
シャフト７の一方の先端部７ｂには、この外シャフト７
に回転駆動力を伝える器具を取付ける構成となってい
る。そしてこれらの器具は、内シャフト６及び外シャフ
ト７を夫々相互に反対の方向に回転させるように設けら
れる。
【００１４】つまり内シャフト６が上記器具により時計
方向の回転をしたならば、外シャフト７の器具は当該外
シャフト７を反時計方向の回転をするようになってい
る。これにより内シャフト６に設けられた放射状の電機
子４も時計方向の回転をし、外シャフト７の内周壁に設
けたセグメント磁石２は反時計方向の回転をする。
方向の回転をしたならば、外シャフト７の器具は当該外
シャフト７を反時計方向の回転をするようになってい
る。これにより内シャフト６に設けられた放射状の電機
子４も時計方向の回転をし、外シャフト７の内周壁に設
けたセグメント磁石２は反時計方向の回転をする。
【００１５】実際に可動させた場合の回転数（Ｎ）は、
交流電源の周波数を５０Ｈｚ、界磁極の設置極数は２４
であり、さらに界磁極と電機子が互いに同じ速度で逆回
転するので、Ｎ＝１２０×５０／２４×２となり、定格
出力を得るのに１分間の必要な回転数は１２５となる。
よって、低速の回転に依存した発電機であっても、わず
か１分間に１２５回転（１秒間に約２回転）でよく、低
速回転で定格出力が得られる事が分かる。
交流電源の周波数を５０Ｈｚ、界磁極の設置極数は２４
であり、さらに界磁極と電機子が互いに同じ速度で逆回
転するので、Ｎ＝１２０×５０／２４×２となり、定格
出力を得るのに１分間の必要な回転数は１２５となる。
よって、低速の回転に依存した発電機であっても、わず
か１分間に１２５回転（１秒間に約２回転）でよく、低
速回転で定格出力が得られる事が分かる。
【００１６】この実施の形態例の多極同期発電機Ａ，Ｂ
によれば、ドラム１の内周壁にセグメント磁石２をその
磁力を利用して貼り付けているので、別途接着剤などを
用意する必要が無く、簡単に着脱が出来る。
によれば、ドラム１の内周壁にセグメント磁石２をその
磁力を利用して貼り付けているので、別途接着剤などを
用意する必要が無く、簡単に着脱が出来る。
【００１７】上記の実施例の形態例では、磁性体のドラ
ム１として、鉄製のものを使用しているが、ドラム１は
磁性体ならば鉄製に限定するものではなく、また永久磁
石としてセグメント磁石２を使用しているが永久磁石と
しては、セグメント磁石２に限定するものではない。ま
たドラム１が磁性体のため各永久磁石から出る磁力線が
多くなっている。
ム１として、鉄製のものを使用しているが、ドラム１は
磁性体ならば鉄製に限定するものではなく、また永久磁
石としてセグメント磁石２を使用しているが永久磁石と
しては、セグメント磁石２に限定するものではない。ま
たドラム１が磁性体のため各永久磁石から出る磁力線が
多くなっている。
【００１８】
【発明の効果】請求項１及び請求項２の各発明によれ
ば、磁性体により設けたドラムの内壁に多数の永久磁石
を円周方向に異極で交互に設けたので、各電機子が一回
転する際多数の磁力線を切ることとなり、発電量が多く
なるものである。また磁性体のドラムの内周壁に永久磁
石をその磁力により貼り付けて界磁極を設けているの
で、別途接着剤などを使用する必要がなく、さらに永久
磁石の磁力線も多くなり、減磁もし難い。
ば、磁性体により設けたドラムの内壁に多数の永久磁石
を円周方向に異極で交互に設けたので、各電機子が一回
転する際多数の磁力線を切ることとなり、発電量が多く
なるものである。また磁性体のドラムの内周壁に永久磁
石をその磁力により貼り付けて界磁極を設けているの
で、別途接着剤などを使用する必要がなく、さらに永久
磁石の磁力線も多くなり、減磁もし難い。
【００１９】さらに同期発電機を回転自在に軸支したシ
ャフトを内シャフト及び外シャフトの二重構造に設け、
内シャフトにより当該ドラムの内側で電機子を回転自在
に軸支し、当該ドラムを、内シャフトにより回転自在に
軸支した外シャフトに軸支した構成とし、内シャフト及
び外シャフトにより、永久磁石を内壁に設けた上記ドラ
ムと上記電機子を相互に逆回転させて発電させているの
で、通常の同期発電機の二倍の回転数が得られ、界磁極
と電機子の相対運動の効果が極めて高いものである。こ
れにより低い回転数であっても、定格出力を安定して得
ることができる。
ャフトを内シャフト及び外シャフトの二重構造に設け、
内シャフトにより当該ドラムの内側で電機子を回転自在
に軸支し、当該ドラムを、内シャフトにより回転自在に
軸支した外シャフトに軸支した構成とし、内シャフト及
び外シャフトにより、永久磁石を内壁に設けた上記ドラ
ムと上記電機子を相互に逆回転させて発電させているの
で、通常の同期発電機の二倍の回転数が得られ、界磁極
と電機子の相対運動の効果が極めて高いものである。こ
れにより低い回転数であっても、定格出力を安定して得
ることができる。
【００２０】またこれらの効果に加えて上記請求項２の
発明では、永久磁石の数を電機子の数の２倍以上の倍数
とし、界磁極の数を電機子の数で割り切れる数としたの
で、火力発電などの大規模ではない比較的小型の風力発
電機において、回転の際のバランスに優れ、界磁極ＮＳ
が作るエアギャップによる起電力の誘導が極めて良好に
行われる。
発明では、永久磁石の数を電機子の数の２倍以上の倍数
とし、界磁極の数を電機子の数で割り切れる数としたの
で、火力発電などの大規模ではない比較的小型の風力発
電機において、回転の際のバランスに優れ、界磁極ＮＳ
が作るエアギャップによる起電力の誘導が極めて良好に
行われる。
【図１】この発明の実施の形態例における多極同期発電
機の側面の断面説明図である。
機の側面の断面説明図である。
【図２】この発明の実施の形態例における多極同期発電
機の正面の断面説明図である。
機の正面の断面説明図である。
【図３】この発明の実施の形態例において、ドラムの内
周壁に隣接して設けたセグメント磁石の磁力線の流れを
示す説明図である。
周壁に隣接して設けたセグメント磁石の磁力線の流れを
示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態例における具体例として
の多極同期発電機の正面の断面説明図である。
の多極同期発電機の正面の断面説明図である。
Ａ 多極同期発電機 Ｂ 多極同期発電
機 １ ドラム ２ セグメント磁
石 ４ 電機子 ６ 内シャフト ７ 外シャフト
機 １ ドラム ２ セグメント磁
石 ４ 電機子 ６ 内シャフト ７ 外シャフト
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 有高 悟
千葉県千葉市中央区新千葉三丁目16番11号
(72)発明者 紺世 元治
北海道札幌市中央区宮の森三条３丁目２番
８号105
Ｆターム(参考） 5H607 BB02 BB07 BB14 BB18 CC01
DD04 FF26 GG08
5H621 BB02 GA01 GA04
Claims (2)
- 【請求項１】ドラムの内壁に界磁極を設け、当該ドラム
の内側に電機子を設けて形成した同期発電機において、
上記同期発電機を軸支したシャフトを内シャフト及び上
記ドラムを軸支したシャフトを外シャフトとしてこれら
を二重構造に設け、磁性体から成る上記ドラムの内壁に
多数の永久磁石を円周方向に異極で交互に設け、上記ド
ラムの内側で上記内シャフトにより電機子を回転自在に
軸支し、上記ドラムを、上記内シャフトにより回転自在
に軸支した外シャフトで支持し、上記内シャフト及び外
シャフトにより、永久磁石を内壁に設けた上記ドラムと
上記電機子を相互に逆回転させて発電させることを特徴
とする、低速回転でも発電量の多い多極同期発電機。 - 【請求項２】上記電機子の数を複数個とし、上記ドラム
の内側に配置する永久磁石の数を上記電機子の数の２倍
以上の倍数としたことを特徴とする、上記請求項１に記
載の低速回転でも発電量の多い多極同期発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002135552A JP2003333815A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 低速回転でも発電量の多い多極同期発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002135552A JP2003333815A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 低速回転でも発電量の多い多極同期発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003333815A true JP2003333815A (ja) | 2003-11-21 |
Family
ID=29697851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002135552A Pending JP2003333815A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 低速回転でも発電量の多い多極同期発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003333815A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012060493A1 (ko) * | 2010-11-03 | 2012-05-10 | Sun Sang-Kyu | 개량된 형태의 저속발전기 |
| JP2012516128A (ja) * | 2009-01-23 | 2012-07-12 | ソクホ ジャン | 発電効率と回転力が向上した発電装置 |
| JP2013538540A (ja) * | 2010-07-09 | 2013-10-10 | スマートモーター アーエス | 水中用電気機械とエネルギ変換システム |
| CN106712418A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-24 | 威灵（芜湖）电机制造有限公司 | 无机械差速共轴反转动力装置 |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002135552A patent/JP2003333815A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012516128A (ja) * | 2009-01-23 | 2012-07-12 | ソクホ ジャン | 発電効率と回転力が向上した発電装置 |
| JP2013538540A (ja) * | 2010-07-09 | 2013-10-10 | スマートモーター アーエス | 水中用電気機械とエネルギ変換システム |
| WO2012060493A1 (ko) * | 2010-11-03 | 2012-05-10 | Sun Sang-Kyu | 개량된 형태의 저속발전기 |
| CN106712418A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-24 | 威灵（芜湖）电机制造有限公司 | 无机械差速共轴反转动力装置 |
| CN106712418B (zh) * | 2017-01-18 | 2019-05-24 | 威灵（芜湖）电机制造有限公司 | 无机械差速共轴反转动力装置 |
| US11088602B2 (en) | 2017-01-18 | 2021-08-10 | Guangdong Welling Motor Manufacturing Co., Ltd. | Non-mechanical differential coaxial counter-rotating power device |
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