JP2007306700A - Magnetic power generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石の磁力を利用して大容量の発電を効率的に行い得る磁力発電装置に関し、特に半永久的に磁力回転駆動して発電機能を有する磁力回転式モータ発電機を介し、より大容量の電力を小型装置で効率的に取り出すことができるようにした磁力発電装置に関する。 The present invention relates to a magnetic power generator that can efficiently generate a large amount of power by using the magnetic force of a permanent magnet, and more particularly, through a magnetic rotating motor generator having a power generation function by semi-permanently rotating the magnetic force. The present invention relates to a magnetic power generator capable of efficiently taking out a large amount of power with a small device.
一般に、電力は水力、風力、火力、あるいは原子力等の自然界のエネルギーを利用して発電機を回転させることによリ得られる。しかし、水力発電や風力発電は自然現象に依存するために常に安定したエネルギーを確保することが困難であり、火力発電では石油や石炭等の燃焼により大気汚染や地球温暖化を引き起こすと共に熱効率が悪く、また、原子力発電では設備費や安全面、環境の面で問題がある。 In general, electric power can be obtained by rotating a generator using natural energy such as hydropower, wind power, thermal power, or nuclear power. However, hydropower and wind power generation depend on natural phenomena, so it is difficult to ensure stable energy at all times. Thermal power generation causes air pollution and global warming due to combustion of oil, coal, etc. and has poor thermal efficiency. Moreover, nuclear power generation has problems in terms of equipment costs, safety, and environment.
一方、従来電気エネルギーで駆動される電磁石と永久磁石や磁性材料との磁力を利用し、電気エネルギーを動力に変換する装置としてモータが広く知られている。すなわち、モータは、直流又は交流の電力を供給してステータに回転磁力を発生させ、その回転磁力に永久磁石や磁性材料で成るロータを追従させる電磁吸引力によってロータを回転させるように構成されている。かかるモータに永久磁石等で成る発電機を機械的に連結して発電すれば安全や環境の問題は解消されるが、熱や振動の発生、摩擦等によりエネルギーが消失され、モータの入力電力に対して発電機の出力電力が小さくなり、不経済、非効率で実用化は困難である。 On the other hand, a motor is widely known as a device for converting electric energy into motive power by using a magnetic force between an electromagnet driven by electric energy and a permanent magnet or a magnetic material. That is, the motor is configured to rotate the rotor by an electromagnetic attractive force that supplies DC or AC power to generate a rotating magnetic force in the stator and causes the rotating magnetic force to follow the rotor made of a permanent magnet or a magnetic material. Yes. If such a motor is mechanically connected to a generator made of permanent magnets to generate electricity, safety and environmental problems will be resolved, but energy will be lost due to heat, vibration, friction, etc. On the other hand, the output power of the generator is small, which is uneconomical and inefficient and difficult to put into practical use.
ここにおいて、本発明者らの創造的革新的な研究により、環境汚染や大気汚染、発熱の問題もなく、製作コストも嵩むことなく、クリーンでモータ機能と発電機機能を同時に実現した斬新な磁力回転式モータ発電機が特許文献1及び特許文献2に提案されている。
Here, the authors' creative and innovative research has resulted in a novel magnetic force that realizes both a clean motor function and a generator function without environmental pollution, air pollution, heat generation problems, and high production costs. A rotary motor generator is proposed in
すなわち、特許文献1及び特許文献2に記載の磁力回転式モータ発電機は、周縁に所定角度傾斜した永久磁石群が埋設された非磁性体で成る回転部と、永久磁石群に対向するように回転部に近接して配設された電磁石群と、永久磁石群の位置を検知する位置センサと、位置センサの検知信号に基づいて電磁石に電流を印加するコントローラと、電磁石のコイルから電力を取り出す発電部とを設け、回転モードと発電モードとの繰り返しにより、モータ機能を行いながら発電を行い得るようにしたものである。
特許文献1に記載の磁力回転式モータ発電機によれば、永久磁石と電磁石の反発作用を利用すると共に、電磁石に供給される電流をできるだけ小さくして電磁エネルギーを回転力として取り出すようにしていることから、電磁石に供給される電気エネルギーを必要最小限に留めることができ、永久磁石から回転エネルギーを効率的に取り出すことができると共に、回転と同時に電磁石(コイル)から電力が出力される。また、1つの回転機構造体で同時にモータと発電機の機能を得ることができるので、小型化が可能であると共に、騒音や振動を少なくしてモータの回転駆動力を得ることができ、同時にクリーンで発熱のない電力を効率的に得ることができる。
According to the magnetic rotating motor generator described in
しかしながら、磁力回転式モータ発電機の発電モードで出力される電力はさほど大きなものではなく、発電機としての使用においては、より大容量の出力が強く望まれている。 However, the electric power output in the power generation mode of the magnetic rotating motor generator is not so large, and a larger capacity output is strongly desired for use as a generator.
本発明は上述したような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、環境汚染や安全面、設備費等の面での問題がなく、半永久的に大容量の電力を小型装置で効率的に取り出すことができるモータ駆動式の磁力発電装置を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and the object of the present invention is that there is no problem in terms of environmental pollution, safety, equipment costs, etc., and that a large amount of power can be produced semi-permanently with a small device. It is an object of the present invention to provide a motor-driven magnetic power generator that can be taken out automatically.
本発明は、環境汚染や安全面、設備費等の面での問題がなく、半永久的に大容量の電力を小型装置で効率的に取り出すことができるモータ駆動式の磁力発電装置に関し、本発明の上記目的は、永久磁石と電磁石の磁力利用により回転モードと発電モードを繰り返しながら回転して第1電力を出力する磁力回転式モータ発電機と、前記磁力回転式モータ発電機に回転軸を介して連結され、ロータに等間隔に埋設された永久磁石群に対向して配設されたステータ側のコイル群より第2電力を出力する増設発電機とで成り、前記第1電力及び第2電力を合算して出力することにより達成される。 The present invention relates to a motor-driven magnetic power generator that can efficiently extract large-capacity electric power with a small device without problems in terms of environmental pollution, safety, and equipment costs. The above-described object of the present invention is to provide a magnetic rotating motor generator that outputs the first power by rotating while repeating the rotation mode and the power generation mode by using the magnetic force of the permanent magnet and the electromagnet, and the magnetic rotating motor generator via the rotating shaft. And an additional generator that outputs second power from a stator coil group disposed opposite to a permanent magnet group embedded at equal intervals in the rotor. The first power and the second power This is achieved by summing and outputting.
また、本発明の上記目的は、前記磁力回転式モータ発電機と前記増設発電機との間に非磁性材のスペーサを設けることにより、或いは前記永久磁石群を強磁性永久磁石によって構成することにより、或いは前記永久磁石群の各永久磁石を前記ロータの回転軸方向に長形状をなし、かつ径方向において前記ロータに埋設し得る最大限の断面積をもって形成することにより、或いは前記コイル群を空心コイルによって構成することにより、或いは前記コイル群を直列に接続して前記第2電力を出力することにより、或いは前記コイル群を並列に接続して前記第2電力を出力することにより、或いは前記磁力回転式モータ発電機を複数層の構造にすることにより、より効率的に達成される。 Also, the object of the present invention is to provide a non-magnetic spacer between the magnetic rotating motor generator and the additional generator, or to configure the permanent magnet group with a ferromagnetic permanent magnet. Alternatively, each permanent magnet of the group of permanent magnets has a long shape in the direction of the rotation axis of the rotor and has a maximum cross-sectional area that can be embedded in the rotor in the radial direction, or By configuring with coils, connecting the coil groups in series and outputting the second power, connecting the coil groups in parallel and outputting the second power, or the magnetic force This is achieved more efficiently by making the rotary motor generator a multi-layer structure.
本発明の磁力発電装置によれば、モータ発電機に供給する電流をできるだけ小さくして電磁エネルギーを回転力として取り出すと同時に、電力を出力する磁力回転式モータ発電機に新型構成の発電機を増設して連結しているので、モータ発電機の電磁石に供給する電気エネルギーを必要最小限に留めることができ、磁力回転式モータ発電機及び連結された発電機の両方から大きな電力を効率的に取り出すことができる。しかも装置が小型であり、コストを抑制することができ、熱の発生や騒音、環境等の問題もない。 According to the magnetic power generator of the present invention, the current supplied to the motor generator is reduced as much as possible to extract electromagnetic energy as rotational force, and at the same time, a new configuration generator is added to the magnetic rotating motor generator that outputs electric power. Therefore, the electric energy supplied to the electromagnet of the motor generator can be kept to the minimum necessary, and large electric power can be efficiently extracted from both the magnetic rotating motor generator and the connected generator. be able to. Moreover, the apparatus is small in size, can reduce costs, and does not have problems such as heat generation, noise, and environment.
磁力回転式モータでは回転と同時に電力が出力され、この回転により駆動される増設発電機からは更に大きな電力が出力されるので、磁力回転式モータに対して電力回生を行うことによって半永久的なモータ回転が得られ、エネルギーを消費する装置を始め、駆動機構を有する全ての装置に有効活用することができる。 In a magnetic rotating motor, electric power is output simultaneously with the rotation, and an additional generator driven by this rotation outputs a larger amount of electric power. Therefore, a semi-permanent motor is obtained by performing power regeneration on the magnetic rotating motor. Rotation can be obtained, and it can be effectively used for all devices having a drive mechanism, including devices that consume energy.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る磁力発電装置100の外観を示す斜視図であり、図2は図1のA−A横断面図、図3は図2のB−B側断面図、図4は図2のC−C側断面図、図5は図2のD−D側断面図、図6は図2のE−E平面図である。
1 is a perspective view showing an external appearance of a magnetic
磁力発電装置100は、矩形板状の基台110の上部を被覆するように設けられたハウジング120の内部に磁力回転式モータ発電機130が装備される一方、ハウジング120と並設されたハウジング140の内部に増設発電機150が装備され、更に磁力回転式モータ発電機130と増設発電機150との間にはスペーサ160が介在され、この三者が同一の回転軸170によって一体的に連結されて構成されている。
The magnetic
図2に示すように、基台110の左右端部側には側板111A、111Bがネジ112A、112Bを介して基台110に立設されており、この側板111A、111Bの略中央部には孔113A、113Bが透設されている。この孔113A、113Bには軸受114A、114Bが嵌着されており、この軸受114A、114Bにより回転軸170が回転自在に支持されている。
As shown in FIG. 2, side plates 111A and 111B are erected on the
磁力回転式モータ発電機130は、左側ロータ131Aと、右側ロータ131Bと、両者間に介在された非磁性材で成るスペーサ131Cとから成るモータ側ロータ131を具備すると共に、左側ロータ131Aの外周に近接して配設された左側電磁石132Aと、右側ロータ131Bの外周に近接して配設された右側電磁石132Bとから成る電磁石132を具備して構成されている。
The magnetic rotating
図3に示すように、モータ側ロータ131を構成する左側ロータ131Aは、非磁性円柱体131Arの外周に左側ロータ131Aの回転軸方向に長形状をなす板状の永久磁石131Amが軸心に対し所定の角度θをもって埋設されて成っている。なお、本実施形態ではこの永久磁石131Amは4個使用されているが、この数は必要に応じ適宜増減可能である。また、角度θは非磁性円柱体131Arの半径及びこの非磁性円柱体131Arの外周に配設される永久磁石131Amの数によって適宜設定される。更に、磁界を有効利用する観点から、非磁性円柱体131Ar上では各永久磁石131Amは、N極が外側に向けられて配設されている。非磁性円柱体131Arの周縁には、各永久磁石131Amの回転位置を検知するための識別部材131Atが各永久磁石に対応して配設されている。左側ロータ131Aの外側には、ブラケット181を介してハウジング120に固定された非接触式の位置センサ180が近接して設けられている。
As shown in FIG. 3, the left-
ハウジング120の内側の永久磁石131Amが近接して対向する位置には、それぞれ電磁石132Aがネジ121を介して固定されている。なお、電磁石132Aの固定はボルト、ナット等によっても良い。電磁石132Aには所定のタイミングでパルス電流が印加され、これにより永久磁石131Amの対向磁極と反対の磁極を発生するようになっている。永久磁石131Amの磁極(例えばN極)と反対の磁極(例えばS極)をパルス的に電磁石132Aで発生させることにより、ロータ131Aが回転することは前記特許文献2(特許第2968918号公報)に記載の通りである。
Electromagnets 132A are fixed via
また、図4に示すようにモータ側ロータ131を構成する右側ロータ131Bは、上述した左側ロータ131Aと同様に、非磁性円柱体131Brの外周に板状の4個の永久磁石131Bmが、軸心に対し所定の角度θをもって埋設されて成っている。なお、磁界を有効利用する観点から、非磁性円柱体131Br上では左側ロータ131Aの場合とは逆に、各永久磁石131BmはS極が外側に向けられて配設されている。非磁性円柱体131Brの周縁には各永久磁石131Bmの回転位置を検知するための識別部材131Btが各永久磁石に対応して配設されている。
Further, as shown in FIG. 4, the
ハウジング120の内側の永久磁石131Bmが近接して対向する位置には、それぞれ電磁石132Bがネジ121を介して固定されている。なお、電磁石132Bの固定はボルト、ナット等によっても良い。電磁石132Bには所定のタイミングでパルス電流が印加され、これにより永久磁石131Bmの対向磁極と反対の磁極を発生するように構成されている。
なお、本実施形態では、上述した各電磁石132A及び電磁石132Bには、線径が0.2mm程度の銅線をコアに200回程巻回したものが使用されている。また、永久磁石131Amと電磁石132Aの対向関係、永久磁石131Bmと電磁石132Bの対向関係を同じにすれば、電磁石132Aと電磁石132Bのパルス状電流の印加を同じにすることができるので、識別部材131Bt又は131Atの一方を設ければ良い。 In the present embodiment, the electromagnet 132A and the electromagnet 132B described above are each formed by winding a copper wire having a wire diameter of about 0.2 mm around a core about 200 times. Further, if the facing relationship between the permanent magnet 131Am and the electromagnet 132A and the facing relationship between the permanent magnet 131Bm and the electromagnet 132B are made the same, the application of the pulsed current of the electromagnet 132A and the electromagnet 132B can be made the same, so the identification member 131Bt Alternatively, one of 131 At may be provided.
更に、モータ側ロータ131を構成するスペーサ131Cは、左側ロータ131A及び右側ロータ131Bと略同一の径を有する樹脂材等の非磁性円柱体若しくは非磁性円盤体によって形成され、両者間に介在されて、両者を磁性的に分離する機能を有している。永久磁石131Am及び131Bmはそれぞれロータ131A及び131Bの回転によって、外方に脱落しない構造で固定されている。本実施形態ではスペーサ131Cを挟んだ2層構造になっているが、更に多くの多層構造とすることにより、より強力な回転を得ることができる。
Further, the
一方、増設発電機150は図2に示すように、回転軸170に固定された円柱状の発電機側ロータ151と、この発電機側ロータ151の外周面に均等間隔に近接して配設された電磁誘導用のコイル152(152−1〜152−8)とによって構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
図5に示すように発電機側ロータ151は、断面形状が扇形若しくは台形をなす長形状の永久磁石151m(151m−1〜151m−8)が非磁性円柱体151rの外周面の軸方向に等間隔に埋設されて成っている。なお、本実施形態では、この永久磁石151mが8個使用されているが、この数は必要に応じ適宜な数に設定される。また、本実施形態では、この永久磁石151mに、フェライト永久磁石、サマリウムコバルト永久磁石、ネオジウム永久磁石(商品名ネオマックス)等の1500〜5000Gを有する強磁性磁石が使用されるが、とくに強い磁力を有するネオジウム永久磁石が好ましく使用される。さらにまた、この永久磁石151mは、発電機側ロータ151の回転軸方向に長形状をなすと共に、径方向において発電機側ロータ151に埋設し得る目一杯の断面積、すなわち図6に部分断面図で示すように、隣り合う永久磁石151m(151m−1〜151m−8)がそれぞれ互いに接することがなく、かつその内側片が回転軸170に接することなく埋設し得る最大限の断面積をもって形成されていることが好ましい。永久磁石151mをこのように構成することにより発電効率を最大限にアップすることができる。発電機用ロータ151の外側の、永久磁石151m(151m−1〜151m−8)が近接して対向する位置にはそれぞれコイル152(152−1〜152−8)が配設されている。このコイル152は、ハウジング140の内側に設けられた側面視が8角形のフレーム141にネジ142を介して固定されていると共に、永久磁石151m−1〜151m−8の形状に沿って長形状に巻回されている。従って、永久磁石151m−1〜151m−8とコイル152−1〜152−8が対向した状態では、永久磁石151m−1〜151m−8の磁力作用を有効に受けるようになっている。
As shown in FIG. 5, in the generator-
なお、本実施形態では、コイル152には、線径が0.2mm程度の銅線が800回程巻回して成る空心コイルが使用されている。このコイル152を従来一般に使用されている鉄心コイルで構成すると、回転時に鉄心が磁力により引っ張られてしまい、発電機側ロータ151がスムーズに回転できなくなるが、本実施形態ではこのような問題がなく、回転効率をアップすることができる。スペーサ160は樹脂材等の非磁性円柱体によって形成され、磁力回転式モータ発電機130と増設発電機150との間に介在され、両者を磁性的に分離する機能を有している。
In this embodiment, the
以上のように構成された磁力発電装置100(磁力回転式モータ発電機130と増設発電機150)のロータ部分を平面的に見た構造を図7に示す。増設発電機150は、回転軸170方向に磁力回転式モータ発電機130とほぼ同一の長さを有しており、永久磁石151mの形状に沿ってコイル152が巻回され配設されている。
FIG. 7 shows a structure in which the rotor portion of the magnetic power generator 100 (the magnetic
ここで、本発明で使用する磁力回転式モータ発電機130の動作原理を説明する。
Here, the principle of operation of the magnetic
図8は磁力回転式モータ発電機130の基本原理を示す断面機構図であり、モータと発電機の2機能を備えた回転機構造体130−100となっている。すなわち、回転軸130−101には円柱状若しくは円板の非磁性体で成る回転部130−110が取付けられており、回転部130−110の周縁部4箇所に永久磁石130−111〜130−114がそれぞれ所定の傾斜(特許文献2、特許第2968918号公報、参照)をもって配設されていると共に、永久磁石130−111〜130−114に近接して対向するように、パルス電流を所定のタイミングで印加される電磁石130−121〜130−124が配設されている。電磁石130−121〜130−124で発生される磁極は、永久磁石130−111〜130−114の対向磁極と反対になっている。
FIG. 8 is a sectional mechanism diagram showing the basic principle of the magnetic
なお、停止状態においては、永久磁石130−111〜130−114の磁極と電磁石130−121〜130−124のヨークとが磁力吸引の関係となるので、図8に示すように永久磁石130−111〜130−114の磁極と電磁石130−121〜130−124とが対向する位置関係になっている。 In the stopped state, the magnetic poles of the permanent magnets 130-1111 to 130-114 and the yokes of the electromagnets 130-121 to 130-124 are in a magnetic attractive relationship, so that the permanent magnets 130-111 are shown in FIG. To 130-114 and the electromagnets 130-121 to 130-124 are opposed to each other.
図8に示す状態では、永久磁石130−111〜130−114と電磁石130−121〜130−124とがそれぞれ対向しており、電磁石130−121〜130−124にパルス電流が印加されることにより永久磁石130−111〜130−114との間にそれぞれ磁界の反発作用が生じ、回転モードになって回転部130−110が矢印A方向に回転され、図9に示すような状態を経て、図10の状態になる。そして、図10の状態で同様に電磁石130−121、130−122、130−123、130−124にパルス電流を印加すると、永久磁石130−114、130−111、130−112、130−113との間にそれぞれ磁界の反発作用が生じ、矢印A方向に回転する。ここにおいて、例えば永久磁石130−111が、図8の電磁石130−121の位置から図10の電磁石130−122の位置に達するまでの間、例えば電磁石130−121に巻回されているコイルに対して永久磁石130−111の磁力線が作用し、コイルから電流が発生される。永久磁石130−112〜130−113についても同様な作用が生じ、電磁石130−122〜130−124からそれぞれ永久磁石130−111〜130−114の電磁誘導作用による電流が発生され、発電モードとなる。図10の状態に達すると、電磁石130−121、130−122、130−123、130−124にパルス電流を印加することにより、永久磁石130−114、130−111、130−112、130−113との間に反発作用が生じ回転モードとなり、上述のような矢印A方向への回転力を生じる。そして、永久磁石130−114、130−111、130−112、130−113がそれぞれ電磁石130−121、130−122、130−123、130−124位置から電磁石130−122、130−123、130−124、130−121位置に達するまでの間は発電モードとなり、電磁石130−121〜130−124に巻回されているコイルから電流が出力される。 In the state shown in FIG. 8, the permanent magnets 130-11 to 130-114 and the electromagnets 130-121 to 130-124 are opposed to each other, and a pulse current is applied to the electromagnets 130-121 to 130-124. Repulsive action of the magnetic field is generated between each of the permanent magnets 130-1111 to 130-114, and the rotating portion 130-110 is rotated in the direction of the arrow A in the rotation mode, and the state shown in FIG. It becomes the state of 10. Similarly, when a pulse current is applied to the electromagnets 130-121, 130-122, 130-123, 130-124 in the state of FIG. 10, the permanent magnets 130-114, 130-111, 130-112, 130-113 and The magnetic field repulsive action occurs during each of the rotations in the direction of arrow A. Here, for example, for the coil wound around the electromagnet 130-121 until the permanent magnet 130-111 reaches the position of the electromagnet 130-122 in FIG. 10 from the position of the electromagnet 130-121 in FIG. Thus, the magnetic lines of force of the permanent magnets 130-111 act and a current is generated from the coil. The same action occurs for the permanent magnets 130-112 to 130-113, and currents are generated from the electromagnets 130-122 to 130-124 by the electromagnetic induction action of the permanent magnets 130-1111 to 130-114, respectively, and the power generation mode is set. . When the state of FIG. 10 is reached, by applying a pulse current to the electromagnets 130-121, 130-122, 130-123, 130-124, permanent magnets 130-114, 130-111, 130-112, 130-113 are applied. A repulsive action occurs between the two and the rotation mode, and the rotational force in the direction of arrow A as described above is generated. And the permanent magnets 130-114, 130-111, 130-112, 130-113 are electromagnets 130-122, 130-123, 130- from the positions of the electromagnets 130-121, 130-122, 130-123, 130-124, respectively. The power generation mode is set until the positions 124 and 130-121 are reached, and current is output from the coils wound around the electromagnets 130-121 to 130-124.
図11は、上記動作を電磁石130−121〜130−124と永久磁石130−111〜130−114の位置関係で示すものであり、電磁石130−121〜130−124はそれぞれ図11(A)〜(D)の位置関係にある。それに対し、永久磁石130−111〜130−114は最初図11(E)の状態にあり、この状態で電磁石130−121〜130−124をパルス駆動すると磁力反発によって回転モードとなり、例えば図11(F)の状態となって電磁誘導作用による発電モードとなる。発電モードの間においても回転部130−110は回転を続けるので、遂には図11(G)の状態となる。図11(G)の状態となったときに電磁石130−121〜130−124をパルス駆動すれば再び磁力反発によって回転モードとなり、回転が強められると共に電磁誘導作用によって発電モードとなる。このような回転モードと発電モードを交互に繰り返すことにより、回転と発電を同時に得ることができる。 FIG. 11 shows the above operation by the positional relationship between the electromagnets 130-121 to 130-124 and the permanent magnets 130-1111 to 130-114. The electromagnets 130-121 to 130-124 are respectively shown in FIGS. (D) is in the positional relationship. On the other hand, the permanent magnets 130-111-130-114 are initially in the state shown in FIG. 11E. When the electromagnets 130-121-130-124 are pulse-driven in this state, they enter the rotation mode due to magnetic repulsion. F) is brought into a power generation mode by electromagnetic induction. Since the rotating unit 130-110 continues to rotate even during the power generation mode, the state shown in FIG. If the electromagnets 130-121 to 130-124 are pulse-driven when the state shown in FIG. 11G is reached, the rotation mode is again caused by magnetic repulsion, and the rotation is strengthened and the power generation mode is established by electromagnetic induction. By repeating such rotation mode and power generation mode alternately, rotation and power generation can be obtained simultaneously.
図12は磁力回転式モータ発電機130の結線の一例を示しており、電磁石130−121〜130−124内にはそれぞれコイル130−121C〜130−124Cが巻回されており、パルス電流が印加されたときに対向した永久磁石130−111〜130−114に対して磁力反発作用を生じる磁界を発生するようになっている。回転部130−110の周縁には、永久磁石130−111〜130−114の回転位置を検知するための識別部材130−115A〜130−115Dが永久磁石130−111〜130−114に対応して配設されており、回転部130−110の外側には近接して非接触式の位置センサ(例えばホールセンサ)130−130が設けられている。
FIG. 12 shows an example of connection of the magnetic
電磁石130−121〜130−124及び位置センサ130−130はコントローラ130−150に接続されており、コントローラ130−150はバッテリ(例えば24V)BTで駆動される。バッテリBTはダイオードD1を経て電磁石130−121〜130−124のコイル130−121Cに接続され、更にスイッチング手段としてパルス電流を生成するFETトランジスタTr、フューズF及び電源スイッチSWを経て接続されている。また、位置センサ130−130にもバッテリBTの電源が供給され、位置センサ130−130の検知信号によってトランジスタTrをオン/オフするようになっている。更に、電源ラインとトランジスタTrのゲートラインとの間には抵抗R1が接続され、電源ラインとトランジスタTrの出力ラインとの間にはダイオードD2が接続されている。 The electromagnets 130-121 to 130-124 and the position sensor 130-130 are connected to a controller 130-150, and the controller 130-150 is driven by a battery (for example, 24V) BT. The battery BT is connected to the coils 130-121C of the electromagnets 130-121 to 130-124 via the diode D1, and further connected via a FET transistor Tr, a fuse F, and a power switch SW that generate a pulse current as switching means. The position sensor 130-130 is also supplied with power from the battery BT, and the transistor Tr is turned on / off by a detection signal from the position sensor 130-130. Further, a resistor R1 is connected between the power supply line and the gate line of the transistor Tr, and a diode D2 is connected between the power supply line and the output line of the transistor Tr.
また、コントローラ130−150には、コイル130−121C〜130−124Cの電磁誘導作用による電力の出力を得るための出力部160が接続されている。出力部130−160は、印加パルスが入力しないようにするダイオードD3、負荷抵抗Roで構成されている。
The controller 130-150 is connected to an
このような構成において、電源スイッチSWをオンし、位置センサ130−130が識別部材130−115A〜130−115Dのいずれかを検知するとトランジスタTrがオンし、ダイオードD1を経て電磁石130−121〜130−124のコイル130−121C〜130−124Cに電流が流れ、電磁石130−121〜130−124から磁力が発生されることにより永久磁石130−111〜130−114との間に磁力の反発を生じ、回転モードとなって矢印A方向に回転部130−110が回転する。この回転により永久磁石130−111〜130−114がそれぞれ電磁石130−121〜130−124位置から電磁石130−122、130−123、130−124、130−121位置方向へ回転し、その間に発電モードとなって電磁誘導作用による発電を行う。そして、永久磁石130−111、130−112、130−113、130−114がそれぞれ磁石130−122、130−123、130−124、130−121位置に達すると発電モードから回転モードになり、以降上記回転モード及び発電モードを交互に繰り返す。 In such a configuration, when the power switch SW is turned on and the position sensor 130-130 detects any of the identification members 130-115A to 130-115D, the transistor Tr is turned on, and the electromagnets 130-121 to 130 are passed through the diode D1. Current flows through the coils 130-121C to 130-124C of -124, and magnetic force is generated from the electromagnets 130-121 to 130-124, thereby causing repulsion of the magnetic force between the permanent magnets 130-111 to 130-114. In the rotation mode, the rotating unit 130-110 rotates in the arrow A direction. This rotation causes the permanent magnets 130-111-130-114 to rotate from the positions of the electromagnets 130-121 to 130-124 to the positions of the electromagnets 130-122, 130-123, 130-124, 130-121, respectively. The power is generated by electromagnetic induction. When the permanent magnets 130-111, 130-112, 130-113, and 130-114 reach the positions of the magnets 130-122, 130-123, 130-124, and 130-121, respectively, the power generation mode is changed to the rotation mode. The rotation mode and the power generation mode are alternately repeated.
図13は本発明の一実施形態に係る磁力発電装置100の結線例を、図14は磁力発電装置100の磁力回転式モータ発電機130側の制御回路例を示したものである。図13に示すように、増設発電機150の発電機側ロータ151の周縁表面には永久磁石151m(151m−1〜151m−8)が8個埋設されており、各永久磁石151m−1〜151m−8に対向するように8個のコイル152−1〜152−8が配設され、各コイル152−1〜152−8が直列に接続され、その出力電力が出力部130−160に入力されている。図14はこの出力電力の流れを示すもので、太線で示すように、コイルから発電された電力がコンデンサーに蓄えられ、再びコイルを駆動させる電力として循環するように構成されている。このとき、外部の電源からのパルスは減少する。
FIG. 13 shows a connection example of the
以上のような構成の磁力発電機100によれば、磁力回転式モータ発電機130にコントローラ130−150より電力を供給し、回転モードで回転軸170を回転させることにより前述のように発電モードと回転モードが交互に繰り返され、発電モード時の電力が出力部130−160に入力される。また、回転モードの回転は回転軸170を介して増設発電機150の発電機側ロータ151に伝えられ、発電機側ロータ151が回転することにより永久磁石151mとコイル152−1〜152−8との間に電磁誘導作用が生じてコイル152−1〜152−8に電力が誘起され、コイル152−1〜152−8の各電力が加算された大きな電力が得られる。電力は出力部130−160に入力され、磁力回転式モータ発電機130の出力電力と加算されて出力される。
According to the
図15は本発明の一実施形態に係る磁力発電装置100の実施例データ例を示したものである。本磁力発電装置100によれば、図15(A)に示すように、電力0.426W(平均電圧0.499V、平均電流0.852A)の入力に対して、負荷6.5Ωのとき、図15(B)に示すように、電力7.261W(平均電圧43.078V、平均電流0.168A)を出力し、入力電力に対し約17倍の出力電力が得られた。が得られた。
FIG. 15 shows an example data of the magnetic
なお、上述では増設発電機150のコイル152を直列に接続しているが、並列若しくは直列、並列の混合の結線であっても良い。
In addition, although the
100 磁力発電装置
110 基台
120、140 ハウジング
130 磁力回転式モータ発電機
131 モータ側ロータ
131A 左側ロータ
131B 右側ロータ
131C、160 スペーサ
131Am、131Bm 永久磁石
131Ar、13Br 非磁性円柱体
131At、131Bt 識別部材
132 電磁石
132A 左側電磁石
132B 右側電磁石
141 フレーム
150 増設発電機
151 発電機側ロータ
151m(151m−1〜151m−8) 永久磁石
151r 非磁性円柱体
152(152−1〜152−8) コイル
170 回転軸
180 位置センサ
181 ブラケット
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