JP2008220138A

JP2008220138A - 永久磁石発電装置

Info

Publication number: JP2008220138A
Application number: JP2007089376A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Tanaka; 保久田中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】地球温暖化防止に対し二酸化炭素の削減に有効な永久磁石発電装置を提供する。
【解決手段】３つ以上の脚部を持つ鉄心４の１つの脚部に２個の永久磁石１の異磁極を一組にして一組以上取り付け、その脚部の片端または両端に磁束コントロールコイル２を２個巻きつけた磁路長が短い並列の磁路を設け、２個の磁束コントロールコイル２は磁束の方向が脚部を通る永久磁石の磁束と反対になるよう直列に接続し、さらに、他の脚部のすべてに出力コイル３を巻きつけ、それぞれの出力コイル３を永久磁石の磁束による誘導起電力が加算される向きになるように直列接続したものであって、磁束コントロールコイル２に交流電流を半波整流か全波整流したものかパルス電流を流し、出力コイル３を巻いた脚部に流れる永久磁石１の磁束を増減させ出力コイル３に誘導起電力を発生させて出力を取り出せる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄心を流れる永久磁石の磁束をコントロールしてコイルに電磁誘導による誘導起電力を発生させ発電をする永久磁石発電装置に関するものである。

従来、永久磁石を使用した発電には永久磁石の吸引力または反発力を利用する方法と電磁誘導作用を利用した発電機があった。

しかしながら、地球温暖化防止に対し二酸化炭素の削減が要望されている中、二酸化炭素の発生を極力少なくした天候に左右されない効率の良い発電方法が必要となっている。電磁誘導作用を利用した発電では、入力側コイルの磁束を利用して永久磁石の磁束を変化させ、入力側コイルによる磁束と永久磁石の磁束が鎖交する出力側コイルに誘導起電力を発生させ電力を得る方法があるが、出力電流を流すと出力側コイルの自己誘導により出力側コイルに流れる電流が少なくなるという問題があった、この影響は出力側コイルの巻数が増加するほど大きくなる。また、二酸化炭素の発生を少なくするためには入力側コイルの入力を少なくして効率よく出力側コイルから大きな出力を得る必要がある。

発明を解決するための手段

３つ以上の脚を持つ鉄心の１つの脚部に２個の永久磁石の異磁極側を一組にして一組以上を取り付けて、その脚部の片端または両端に磁束コントロールコイル２個を巻きつけた磁路長の短い並列磁路を設け、２個の磁束コントロールコイルはそれぞれの磁束の方向が脚部を流れる永久磁石の磁束の流れと反対になる向きになるように直列に接続する。さらに、他の脚部すべてに出力コイルを巻きつけ、それぞれを永久磁石の磁束変化による誘導起電力が加算される向きになるように直列に接続した永久磁石発電装置を提供することにより上記課題を解決したものである。
鉄心の１つの脚部に異磁極を一組にした永久磁石を一組以上取り付けて他の脚部に永久磁石の磁束が多く流れ込むようにするが、この時は磁束が変化していないので出力コイルには誘導起電力は発生しない。次に磁束コントロールコイルに交流電流を半波整流したものか全波整流したもの、またはパルス電流を流し、永久磁石の磁束の流れの方向と反対方向の大きさの変化する一方向の磁束を流すと、２個の磁束コントロールコイルを巻きつけた並列磁路を大きさの変化する磁束が循環して流れるため、この部分を流れていた永久磁石の磁束が増減する。それにより他の脚部に巻きつけた出力コイルに流れ込む永久磁石の磁束が増減するため出力コイルに誘導起電力が発生する。また、２個の磁束コントロールコイルを巻きつけた並列磁路には２個の磁束コントロールコイルの磁束が打ち消し合う方向に流れるため、自己誘導と相互誘導による合成インダクタンスが小さくなり、低電圧や高周波の電源もしくは磁束コントロールコイルの巻数を増やしても大きな磁束を流すことが出来る。次に出力コイルに負荷を接続して出力電流を流すと出力コイルに磁束が発生するが、この磁束は永久磁石と磁束コントロールコイルにさえぎられ永久磁石を取り付けた脚部には流れ込まないで、互いに他の出力コイルを巻きつけた脚部を通って戻る。そのため、出力コイル内で発生した磁束と他の出力コイルから流れ込む磁束が打ち消し合う方向となり自己誘導と相互誘導による合成インダクタンスが小さくなるため大きな出力電流が流れ大きな出力を取り出せる。また、出力コイルの巻数を増やして出力電圧を上げても合成インダクタンスが小さいため大きな出力電流を流すことができる。そのため、磁束コントロールコイルの入力に対し大きな出力が取り出せる。

発明の効果

上述したように磁束コントロールコイルを巻きつけた並列磁路は磁路の長さも短く、磁束コントロールコイルの自己誘導と相互誘導による合成インダクタンスが小さくなるため、低電圧や高周波の電源もしくは磁束コントロールコイルの巻数を増やしても大きな磁束を流すことが出来る。また、出力コイルは自己誘導と相互誘導による合成インダクタンスが小さくなるため大きな出力電流が流れ大きな出力を取り出せる。また、出力コイルの巻数を増やして出力電圧を上げても大きな出力電流を流すことが出来る。そのため、磁束コントロールコイルの入力に対し大きな出力が得られる。また、天候に左右されなく二酸化炭素を発生しないで発電できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

３つの脚部を持つ鉄心４の１つの脚部には２個の永久磁石１の異磁極を一組にしたものが二組取り付けられており、その脚部の片端には磁束コントロールコイル２が２個巻かれている磁路長の短い並列磁路が設けられており、鉄心４の他の２つの脚部には出力コイル３が巻きつけられている。

磁束コントロールコイル２は電流を流した時、それぞれの磁束の方向が、脚部を流れる永久磁石１の磁束の流れと反対になる向きになるように直列に接続されている。

２つの出力コイル３は、それぞれの誘導起電力が加算される向きになるように直列に接続されている。

以下、上記構成の動作を説明する。永久磁石１の磁束は磁束コントロールコイル２に一番近い永久磁石１のＮ極から流れ出て出力コイル３を巻いた２つの脚部を通り磁束コントロールコイル２から一番遠い永久磁石のＳ極に戻る。この時、磁束コントロールコイル２の磁束の方向が永久磁石１の磁束の方向と反対になるように磁束コントロールコイル２に電流を流すと２個の磁束コントロールコイル２に発生したそれぞれの磁束は磁束コントロールコイル２を巻いた並列磁路を循環する。このため、永久磁石１の磁束が通りにくくなり、磁束コントロールコイル２の電流の大きさにより永久磁石１の磁束の流れる量をコントロールすることが出来る。また、磁束コントロールコイル２を巻いた並列磁路を２個の磁束コントロールコイル２の磁束が互いに打ち消し合う方向に流れるため自己誘導と相互誘導による合成インダクタンスが小さくなり低電圧で高周波の電源でも大きな電流が流れ、大きな磁束を流すことができる。そして、永久磁石１の磁束をコントロールして出力コイル３を巻いた脚部に流れ込む永久磁石１の磁束を変化させると出力コイル３に誘導起電力が発生する。出力コイル３の端子に負荷を接続して出力電流を流すと出力コイル３に磁束が発生する。この磁束は永久磁石１と磁束コントロールコイル２にさえぎられ永久磁石１を取り付けた脚部には流れ込まないで、互いに他の出力コイル３を巻きつけた脚部を通って戻るが、それぞれの出力コイル３の内部では発生した磁束と他の出力コイル３から流れ込む磁束が打ち消し合う方向となり自己誘導と相互誘導による合成インダクタンスが小さくなるため大きな出力電流を流すことが出来、大きな出力を取り出すことが出来る。

実施例１として磁束コントロールコイル２に正弦波交流を半波整流や全波整流した電流を流した時、出力コイル３と鎖交する永久磁石１の磁束が増減するため出力コイル３に発生する誘導起電力の極性がサイクルごとに入れ替わり出力コイル３に負荷を接続して電流を流すと出力コイル３に発生する磁束の極性も変わる。このため、出力コイル３の磁束の極性が永久磁石１の磁束の流れと同じ方向になった時の磁束コントロールコイル２のコントロール性能をアップさせる方法として、図５のように磁束コントロールコイル２を２個巻いた並列磁路を、永久磁石１を取り付けた脚部の両端に設けて、磁束コントロールコイル２の磁束の方向が出力コイル３の磁束の方向と反対になる向きに並列に接続することで出力コイル３の磁束が永久磁石１を取り付けた脚部に流れこみにくくなる。また、出力コイル３の磁束の方向が磁束コントロールコイル２の磁束の方向と同じになった時は、永久磁石１の磁束の流れとは反対になり永久磁石１を取り付けた脚部に流れ込みにくくなる。

実施例２として出力コイル３を巻きつけた脚部に永久磁石１の磁束を多く流す方法として図６のように鉄心４にギャップを設けて、そのギャップに永久磁石１のずれ止め用として間座５を差し込み２個の永久磁石１の異磁極側をそれぞれ鉄心４に取り付ける方法がある。これは、ギャップの透磁率が鉄心４の透磁率よりも小さいため永久磁石１のＮ極から出た磁束はギャップを通らないで出力コイル３を巻いた脚部を通ってＳ極に戻るようにする方法である。磁束コントロールコイル２に電流を流した時は永久磁石１の磁束は出力コイル３を巻いた脚部に流れ出にくくなりギャップ間を通るようになる。

実施例３として出力コイル３を巻きつけた脚部に永久磁石１の磁束を多く流す方法として永久磁石１の取り付け方法を図７のようにする方法で、永久磁石１のＮ極同士とＳ極同士がそれぞれ並べて鉄心４に取り付けてあるためＮ極から出た磁束は隣にＮ極があるため出力コイル３を巻きつけた脚部側を通ってＳ極に戻るが、磁束コントロールコイル２に電流を流した時は永久磁石１の磁束は出力コイル３を巻いた脚部に流れ出にくくなる。

実施例４として図８のように出力コイル３を巻いた脚部を増やし、それぞれに発生する誘導起電力が加算されるように直列に接続することで、出力コイル３の巻数を分散させ、出力電流を流した時に発生する出力コイル３の磁束を弱めて永久磁石１を取り付けた脚部に磁束が流れ込みにくくさせる事と、出力コイル３の巻数を多くしたい時に分散して巻きつけることが出来る。

地球温暖化防止のため天候に左右されなく、二酸化炭素を発生しない発電装置として使用できる。また、使用方法としては車両などの電池に夜間や未使用時充電用として使用することや直接電源として使用することが出来る。

本発明にかかる永久磁石発電装置の構成を示す外観図本発明の永久磁石の磁束の流れ図本発明の磁束コントロールコイルの磁束の流れ図本発明の出力コイルにより発生した磁束の流れ図本発明の実施例１の斜視図本発明の実施例２の斜視図本発明の実施例３の斜視図本発明の実施例４の斜視図

符号の説明

１永久磁石
２磁束コントロールコイル
３出力コイル
４鉄心
５間座

Claims

３つ以上の脚を持つ鉄心の１つの脚部に２個の永久磁石の異磁極側を一組にして一組以上を取りつけ、その脚部の片端または両端に２個の磁束コントロールコイルを巻きつけた並列の磁路を有し、２個の磁束コントロールコイルは電流を流したとき、それぞれの磁束の方向が脚部を流れる永久磁石の磁束の流れと反対になる向きになるように直列に接続され、さらに他の脚部すべてに出力コイルを巻きつけ、それぞれの出力コイルは永久磁石の磁束変化による誘導起電力が加算される向きになるように直列に接続した永久磁石発電装置。
磁束コントロールコイルに交流電流の半波整流か全波整流したものか、パルス電流を流して磁束コントロールコイルに永久磁石の磁束の流れの方向と反対方向の大きさの変化する一方向の磁束を発生させ、出力コイルを巻きつけた脚部に流れ込む永久磁石の磁束を増減し出力コイルに誘導起電力を発生させ電力を取り出すもので、磁束コントロールコイルに電流を流して発生した磁束が互いに他の磁束コントロールコイルの並列の磁路に打ち消し合う方向に流れるため、それぞれの磁束コントロールコイル内の自己誘導と相互誘導による合成インダクタンスが小さくなる。各出力コイルでは永久磁石の磁束により発生する誘導起電力による出力電流を流した時に、各出力コイルに発生した磁束が永久磁石と磁束コントロールコイルでさえぎられ永久磁石を取り付けた脚部には磁束が流れないで、互いに他の出力コイルを巻きつけた脚部を通って戻るため打ち消し合う方向に流れることになり各出力コイル内の自己誘導と相互誘導による合成インダクタンスが小さくなることを特徴とする請求項１記載の永久磁石発電装置。