JP2006320184A

JP2006320184A - 多極励磁型の電動発電機。

Info

Publication number: JP2006320184A
Application number: JP2005167430A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Ando; 英敏安藤
Original assignee: SYSTEM GIKEN KK
Current assignee: SYSTEM GIKEN KK
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【目的】電動発電機において、固定子構造を必要最小限に構成し、軸方向の多極化を図り、発電機の直径を、最も小さく設定することにより、コギングの少ない、低回転から高回転（数百回転〜数千回転）までの発電機を実現する。特に、風車のように、発電機の直径が効率に、大きく影響するような発電機に適している。軸方向への多極化により、コギングの少ない、低回転から高回転（数百回転〜数千回転）の、ダイレクトドライブ型の風車用発電機も可能となる。ギア比も小さく設定可能となり、増速機ギアボックスも含めての小型化が、容易となる。
【構成】固定子構造を必要最小限に構成し、軸方向の多極化を図り、発電機の直径を、最も小さく設定する。回転軸の円周上に配置した磁束経路は、仕様に合わせて、個別に調整出来るので、高密度の磁束が実現でき、風車に必要な低い回転数から高い回転数まで対応できる発電機の構成が可能となる
【選択図】図２

Description

本発明は、電気機械に関して、特に電動発電機に関する。
電動発電機は、電動機または、発電機として動作出来るので以下、ここでは、単に発電機と称する。

発電機は、さまざまな分野で利用され、特に風車で使用される場合には、ケース直径のサイズは、翼が、風を受ける面積に直接に影響を及ぼす為、結果的に風車の効率を下げてしまう結果になる。
従って、風車の効率改善の為には、発電機の直径方向のケース外径寸法は、極力小さく押さえる必要が有る。

それを達成するためには、出来るだけ直径方向が小さい発電機が必要となる。風車の直径に対して、発電機が占めるスペースを少なくする為である。従来の磁束発生器に基づいた発電機は、図１に示すように、固定子構造が、回転子を取り囲み、発電機の直径が大きくなっている。本１図では、スロットに３層のコイルを挿入している１例である。

本発明では、固定子構造を必要最小限に構成し、軸方向の多極化を図り、発電機の直径を、最も小さくする方法を実現する。

この構成により、発電機の直径を最小に押さえる事が可能となり、風車の直径が小さく構成できる。磁束経路は、仕様に合わせて、個別に設定出来るので、高密度の磁束が実現でき、風車に必要な低い回転数から高い回転数まで対応できる発電機が構成可能となる。
従って、ギア比が小さく設定可能となり、増速機ギアボックスも小型化が、容易となる。

軸方向の多極化は任意に構成でき、固定子コイルは、周囲に０〜９０度の値で設定が可能である。また、マグネット、コイルにより磁界の強度コントロールが可能である。

図２にその１実施例を示す。
７ケース外径を小さく抑える為、固定子側の構成は、極力、薄く構成する。この例は、固定子側の構成として、単層コイルを使用している。２回転軸には、１マグネットを固定し、回転子を構成する。勿論、マグネットは、永久磁石でなくても良く、磁界発生手段としては、コイルを巻き付けた電磁石タイプでも良い。その場合、５整流子が必要となる。回転子外周と、一定のギャップを保つように、ケース内側には、４固定子コイルを、円周方向に配置する。固定子コイルは、この例では、円周方向に、４５度ステップで順次、等間隔に配置してある。必要な仕様に合わせて配置角度（０〜９０度）を分割することが、可能である。

風車は、翼の直径の大きさにより、風の受ける面積が変わり、最終的には、発電出力に大きく影響してくる。発電機の直径面積を小さくして、翼以外の面積を最少に構成すると、結果的には、風車の効率を大幅に、改善することが、可能となる。許される限り、軸方向に長く延長すれば、コギングの少ない、低回転から高回転（数百回転〜数千回転）までの、ダイレクトドライブ型の風車用発電機も可能となる。

は、一般的に用いられている従来の多層コイル構造の発電機の断面構造である。この例では、固定子部分が、３層となっている分最大外径寸法が大きくなる。は、軸方向の多極化構造の発電機の１実施例の構造である。固定子部分の構成を極力、薄くし、回転軸方向に延長して、極数を増やしている例である。

符号の説明

１マグネット
２回転軸
３スロット
４固定子コイル
５整流子
６軸受け
７ケース

Claims

回転軸を有する軸に固定された回転子と、回転子の間に形成されたギャップを有する固定子を１組として、磁束回路の１部、すなわち複数の極を構成している電気機械。
請求項１記載の電気機械であって、その磁束回路の１部、すなわち極を、回転軸方向に、ある角度をなして、１以上の複数個を、配列する電気機械。
請求項１、２記載の電気機械であって、磁界発生装置は電流巻き線すなわちコイルは、固定子内に配列されている電気機械。
請求項１、２記載の電気機械であって、マグネット、または、磁界発生装置は、回転子の外周側に配列されている電気機械。
請求項１、２記載の電気機械であって、回転軸に対して、円周上に、任意の角度にそのコイルを配列した電気機械。
請求項５記載の電気機械であって、前記角度は、０度以上で、９０度以下である電気機械。