【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機に係わり、更に詳しくは、水力や風力等の自然エネルギ−を利用して発電することができる機構が極めて簡単な発電機の構造に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年地球温暖化の影響を受けて自然エネルギーを利用して発電する思想が浸透している。風力発電、波力発電、ソーラー発電等、すでにいくつかは実用化されているが、自然エネルギーを動力源として利用するものはいずれも発電機が必要である。
【０００３】
【特許文献１】
たとえば特開昭６０−１７４０３０号には、風力、水力等の自然力で発電機を駆動して蓄電池に充電する機構が記載されている。
【０００４】
【特許文献２】
特開平５−１８３４７号には、自然力を利用して揚水し、この水を落下させて水力発電することが記載されているが、いずれも発電機そのものは従来機構のものである。
自然エネルギーは本来、経時的な変動が激しいので、そのままの形で安定した動力源として利用することはできない。又従来構造の発電機は安定した動力源で回転させることを前提にした構造であり、不安定な動力源を使って効率よく安定して発電できる構造ではない。時として発電不能に陥る場合もある。
従って、自然エネルギーをそのままの形で使用して効率よく電力を取り出すことができる安価で単純な構造の発電機が求められているのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題点にかんがみてなされたもので、本発明の目的は、▲１▼自然エネルギーをそのままの形で利用でき、▲２▼構造が極めて簡単、▲３▼製造コストが極めて安価な新しい発電機の構造を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題に関して鋭意研究を行い、下記（１）〜（５）の手段で問題を解決できることを見出した。
すなわち、
（１）回転する円板に固定された永久磁石と、該円板に対向する側の該永久磁石の磁束を横切る位置に固定された電磁誘導コイルの組み合わせからなることを特徴とする発電機。
（２）上記永久磁石は、上記回転する円板の軸から等距離の位置に、そのＮＳ極の方向が回転軸方向に配向されて複数個環状に配列固定されてなることを特徴とする上記（１）に記載の発電機。
（３）上記電磁誘導コイルは、上記永久磁石に対向する位置に複数個環状に配列固定されてなり、各電磁誘導コイルの中心軸が永久磁石のＮＳ方向に整列されてなることを特徴とする上記（１）あるいは（２）に記載の発電機。
（４）上記電磁誘導コイルは、上記回転する円板を間に挟んで前後に２個配列配置されてなることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の発電機。
（５）上記電磁誘導コイルの中に鉄芯を入れてなることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の発電機。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面によって本発明の作用、機能を説明する。
図１は本発明発電機の代表的な構造を説明した図である。
回転軸４には円板３が固定されており、風力、水力等の自然エネルギーで回転する。円板には複数の永久磁石が等間隔、環状に配列固定されており、円板の回転に伴って回転する。
永久磁石のＮＳ方向は、回転軸の軸方向に向けられている。
【０００８】
回転する円板３の対向面に、距離を離してコイル盤が配置されており、コイル盤には複数の電磁誘導コイルが環状に配列固定されている。
電磁誘導コイルの軸方向は、図２に示すように、回転軸の軸方向に向けられ、丁度永久磁石に対向する位置に固定されている。
コイル盤は動かず固定されており、円板３が回転して永久磁石が電
磁誘導コイルの周りを回転して永久磁石の磁束を電磁誘導コイルが切り、コイルに起電力が誘起されることとなる。
【０００９】
円板３に対向するコイル盤は片面１枚だけでもよいが、円板３を挟むように前後に２個配置すると、各々のコイル盤の電磁誘導コイルに起電力が誘起され、より高い発電電力が得られる。
【００１０】
発電効率を高くするためには、電磁誘導コイルと永久磁石はできるだけ接近して配置するほうが良い。又円板、コイル盤の材料は、ともに非磁性材料で製作することが好ましい。
【００１１】
永久磁石の極性は、図１の様に片面すべて同極でも良いが、図３の様に隣り合う永久磁石の極が異極になるように配置しても良い。
発電電圧を高くするためには電磁誘導コイルに鉄芯を入れることが好ましい。
図３は鉄芯を入れた時の代表的な構造を説明した図である。
鉄芯の断面は、丸、多角形、形状は問わず使用できる。これらの棒材を切断して電磁誘導コイルに単に挿入しただけでも良いし、あるいは隣り合うコイルにまたがってＵ字型の鉄芯を差し込む構造、あるいは図４に示すように、異なるコイル盤の相対するコイルに外回りの鉄芯を差し込んで連結する構造、あるいは隣同士をＵ字型鉄芯でつなぎ、図４の構造を併用する構造等々、種々の組み合わせが有効である。
【００１２】
鉄芯には高透磁率材料が良い。高透磁率材料としては、電磁軟鉄、珪素鋼板、パーマロイ、センダスト、Ｆｅ−Ａｌ合金、アモルファス合金、軟磁性フェライト等、通常この種の用途に使用されている材料は全て使用できる。
【００１３】
本発明に使用するコイルは巻き線型のコイルからシート状のコイルまで形状に何ら制約を受けることなく使用できる。コイル形状は、丸、四角、楕円形状等いかなる形状でも良い。
【００１４】
永久磁石は、鋳造磁石、焼結磁石、永久磁石粒子をプラスチックで固めた磁石等、いかなる製法のものでも使用することができる。
永久磁石の形状は円板状からリング状まで適宜採用できる。
【００１５】
本発明の発電機は、目的用途に応じてより小さく、又より大きく、自在に対応できるものであり、又複数組組み合わせることによって
より大きな発電量を得ることができる。又回転方向を一定にすることができるので直流電圧を取り出すことができる。
【００１６】
【実施例】
実施例１
図１の構造の発電機を試作した。
【００１７】
電磁誘導コイル
内径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの樹脂製ボビンに線径０．２ｍｍのエナメル被覆銅線を３０００回巻いたものを使用した。
コイル盤と電磁誘導コイル
外径１００ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さ２０ｍｍの樹脂製コイル盤の外周部に直径２５ｍｍの穴を等間隔に６個あけてこの穴に上記電磁誘導コイルを６個嵌め込んで接着固定した。
【００１８】
円板と永久磁石
上記直径１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのステンレス製円板の中心に軸径１５ｍｍの鋼製の軸を固定した。
円板の外周部に直径２５ｍｍ、厚さ１５ｍｍの永久磁石（フェライト磁石）を６個、丁度コイル盤のコイルに対向する位置に等間隔環状に、配列固定した。
【００１９】
組立て
コイル盤は２個、円板を挟んで取り固定した。
コイルと永久磁石は２ｍｍ離して取り付けた。
【００２０】
円板の回転軸に風車を接続して円板を回転させた。
【００２１】
電力の取り出し
同じコイル盤に固定された電磁誘導コイルは直列に接続し、もう一方のコイル盤の電磁誘導コイルと並列に接続して、これを外部に取り出した。
発電テスト
風車を回して発電テストした。
そよ風程度の風速で５Ｗの電力を取り出すことができた。
強風では、瞬間的に２０Ｗの電力を取り出すことができた。
【００２２】
実施例２
実施例１のコイルに図４で示した構造の鉄芯を差し込んで発電テストした。
鉄芯には外径４ｍｍの軟鉄を使用して図の様に差し込んだ。
発電テスト
風車を回して発電テストした。
そよ風程度の風速で１０Ｗの電力を取り出すことができた。
強風では、瞬間的に５０Ｗの電力を取り出すことができた。
鉄芯を入れると発電電圧を高くすることに著効があることを確認できた。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明は構造が極めて簡単な発電機で、風力、水力等の自然エネルギーを利用して簡便安価に発電することができるものであり、省エネに多大な貢献をなすものである。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明発電機の代表的な構造を説明した図である。
【図２】図２は、コイルの軸方向を説明した図である。
【図３】図３は、本発明発電機の別の構造を説明した図である。
【図４】図４は、鉄芯の構造を説明したものである。
【符号の説明】
１…電磁誘導コイル ２…永久磁石
３…円板 ４…回転軸
５…鉄芯[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a generator, and more particularly, to a generator having a very simple mechanism capable of generating power using natural energy such as hydraulic power and wind power.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the idea of using natural energy to generate power under the influence of global warming has permeated. Some have already been put into practical use, such as wind power, wave power, and solar power, but any generator that uses natural energy as a power source requires a generator.
[0003]
[Patent Document 1]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-174030 discloses a mechanism for charging a storage battery by driving a generator by natural power such as wind power or hydraulic power.
[0004]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-18347 describes that water is pumped using natural power, and this water is dropped to generate hydroelectric power. In either case, the generator itself is of a conventional mechanism.
Natural energy naturally fluctuates over time, and cannot be used as it is as a stable power source. Further, the generator having the conventional structure is a structure on the premise that the generator is rotated by a stable power source, and is not a structure that can generate power efficiently and stably using an unstable power source. Occasionally, power generation becomes impossible.
Accordingly, there is a need for an inexpensive and simple generator that can efficiently extract power using natural energy as it is.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such problems, and the objects of the present invention are: (1) natural energy can be used as it is, (2) the structure is extremely simple, and (3) the production cost is extremely low. It is intended to provide a new generator structure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted intensive studies on the above problems and found that the problems can be solved by the following means (1) to (5).
That is,
(1) A generator comprising a combination of a permanent magnet fixed to a rotating disk and an electromagnetic induction coil fixed to a position opposite to the disk and across a magnetic flux of the permanent magnet.
(2) The plurality of permanent magnets are arranged and fixed in a ring shape at a position equidistant from the axis of the rotating disk with their NS poles oriented in the direction of the rotation axis. The generator according to (1).
(3) A plurality of the electromagnetic induction coils are arranged and fixed in a ring shape at positions facing the permanent magnets, and the central axes of the respective electromagnetic induction coils are aligned in the NS direction of the permanent magnets. The generator according to the above (1) or (2).
(4) The generator according to any one of (1) to (3), wherein two of the electromagnetic induction coils are arranged back and forth with the rotating disk interposed therebetween.
(5) The generator according to any one of (1) to (4), wherein an iron core is placed in the electromagnetic induction coil.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The operation and function of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a typical structure of the generator of the present invention.
The disk 3 is fixed to the rotating shaft 4 and rotates with natural energy such as wind power and hydraulic power. A plurality of permanent magnets are arranged and fixed at equal intervals in an annular shape on the disk, and rotate with the rotation of the disk.
The NS direction of the permanent magnet is oriented in the axial direction of the rotating shaft.
[0008]
A coil board is arranged on the opposing surface of the rotating disk 3 at a distance, and a plurality of electromagnetic induction coils are annularly arranged and fixed on the coil board.
As shown in FIG. 2, the axial direction of the electromagnetic induction coil is oriented in the axial direction of the rotating shaft, and is fixed at a position just opposite to the permanent magnet.
The coil board is fixed without moving, the disk 3 rotates, the permanent magnet rotates around the electromagnetic induction coil, the magnetic induction coil cuts off the magnetic flux of the permanent magnet, and an electromotive force is induced in the coil. Become.
[0009]
The coil board facing the disc 3 may be only one on one side. However, if two discs are arranged before and after so as to sandwich the disc 3, an electromotive force is induced in the electromagnetic induction coil of each coil board, and higher generated power Is obtained.
[0010]
To increase the power generation efficiency, it is better to arrange the electromagnetic induction coil and the permanent magnet as close as possible. It is preferable that both the disk and the coil disk are made of a non-magnetic material.
[0011]
The polarities of the permanent magnets may be the same on one side as shown in FIG. 1, or they may be arranged such that the poles of adjacent permanent magnets have different polarities as shown in FIG.
In order to increase the generated voltage, it is preferable to put an iron core in the electromagnetic induction coil.
FIG. 3 is a diagram illustrating a typical structure when an iron core is inserted.
The cross section of the iron core can be used irrespective of round, polygon, or shape. These rods may be cut and simply inserted into an electromagnetic induction coil, or a structure in which a U-shaped iron core is inserted across adjacent coils, or as shown in FIG. Various combinations are effective, such as a structure in which an outer iron core is inserted and connected to a coil to be connected, or a structure in which adjacent structures are connected by a U-shaped iron core and the structure in FIG. 4 is used in combination.
[0012]
A high permeability material is good for the iron core. As the high magnetic permeability material, all materials usually used for this kind of application, such as electromagnetic soft iron, silicon steel sheet, permalloy, sendust, Fe-Al alloy, amorphous alloy, and soft magnetic ferrite, can be used.
[0013]
The coil used in the present invention can be used without any limitation in shape from a wound coil to a sheet coil. The coil shape may be any shape such as a circle, a square, and an ellipse.
[0014]
The permanent magnet may be of any production method, such as a cast magnet, a sintered magnet, or a magnet obtained by solidifying permanent magnet particles with plastic.
The shape of the permanent magnet can be appropriately adopted from a disk shape to a ring shape.
[0015]
The generator according to the present invention is smaller and larger depending on the intended use, and can be freely adapted. A larger amount of power can be obtained by combining a plurality of sets. Further, since the rotation direction can be fixed, a DC voltage can be obtained.
[0016]
【Example】
Example 1
A generator having the structure shown in FIG. 1 was prototyped.
[0017]
An electromagnetic induction coil used was a resin bobbin having an inner diameter of 5 mm and a length of 20 mm in which an enamel-coated copper wire having a wire diameter of 0.2 mm was wound 3000 times.
Six holes of 25 mm in diameter are made at regular intervals on the outer periphery of a coil plate and an electromagnetic induction coil made of a resin coil having an outer diameter of 100 mm, an inner diameter of 25 mm and a thickness of 20 mm. It was adhesively fixed.
[0018]
Disc and Permanent Magnet A steel shaft having a shaft diameter of 15 mm was fixed to the center of a stainless steel disc having a diameter of 100 mm and a thickness of 10 mm.
Six permanent magnets (ferrite magnets) having a diameter of 25 mm and a thickness of 15 mm were fixed to the outer periphery of the disk at equal intervals at a position just opposite to the coil of the coil board.
[0019]
Two coil boards were assembled and fixed with a disk interposed therebetween.
The coil and the permanent magnet were mounted at a distance of 2 mm.
[0020]
The disk was rotated by connecting a windmill to the rotation axis of the disk.
[0021]
Power extraction An electromagnetic induction coil fixed to the same coil board was connected in series, connected in parallel with the electromagnetic induction coil of the other coil board, and taken out.
A power generation test was performed by turning a wind turbine.
5 W of power could be taken out at a wind speed of a gentle breeze.
In a strong wind, 20 W of electric power could be taken out instantaneously.
[0022]
Example 2
A power generation test was performed by inserting the iron core having the structure shown in FIG. 4 into the coil of Example 1.
As the iron core, soft iron having an outer diameter of 4 mm was used and inserted as shown in the figure.
A power generation test was performed by turning a wind turbine.
It was possible to extract 10 W of power at a wind speed of a gentle breeze.
In a strong wind, 50 W of power could be taken out instantaneously.
It was confirmed that adding an iron core had a significant effect on increasing the generated voltage.
[0023]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention is a generator having a very simple structure, which can easily and inexpensively generate power using natural energy such as wind power and hydraulic power, and greatly contributes to energy saving. is there.
[0024]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a typical structure of a generator according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an axial direction of a coil.
FIG. 3 is a diagram illustrating another structure of the generator of the present invention.
FIG. 4 illustrates the structure of an iron core.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnetic induction coil 2 ... Permanent magnet 3 ... Disc 4 ... Rotating shaft 5 ... Iron core
