JP2008289339A - 発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から供給される回転力が比較的小さくても回転軸を容易に回転させることができる、特に風力又は水力で発電させるのに便利な発電機を提供する。
【解決手段】鉄心コアにコイル巻線が巻き付けられた複数個の固定極が固定極支持部材にリング状に配置されている固定子と、複数個の永久磁石が永久磁石支持部材にリング状に配置されている回転子とが、これらの固定極と永久磁石とが互いに向かい合った状態で設けられ、そして、前記永久磁石支持部材に一体に結合してこの永久磁石支持部材と共に回転可能となっている回転軸が、前記の固定極支持部材に対し回転自在に、この固定極支持部材に取り付けられている平面型発電機において、前記の固定極及び永久磁石のうちのいずれか一方の数を偶数個又は奇数個とし、かつ、その他方の数を、前記の偶数個に対して奇数個とし、そして前記の奇数個に対して偶数個とすることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は発電機、詳しくは平面型発電機に関するものである。

発電機は、周知の通り、回転力を電気エネルギーに変換する装置であって、例えば、火力発電、水力発電、原子力発電及び風力発電等で広く使用されている。

上記のような発電で用いられる発電機としては、構造から見て幾つかの種類があるが、例えば、図４の平面図に示されるような、珪素鋼板のような鋼板からなる鉄心コア１ａにコイル巻線１ｂが巻き付けられた複数個（この図に示されるものでは７個）の固定極Ａが固定極支持部材２にリング状に配置された固定子３と、図５の平面図に示されるような、前記の固定極Ａと同じ数、すなわち７個の永久磁石Ｂが永久磁石支持部材４にリング状に配置された回転子５とが設けられている平面型の発電機が従来知られている。図５の中の６は回転軸を示し、そして図４の中の６’は回転軸６が通る孔を示ている。

そして、この発電機１０では、図６の縦断側面図に示されるように、前記の複数個の固定極Ａと複数個の永久磁石Ｂとが互いに向かい合い、かつ、前記の永久磁石支持部材４と前記の固定極支持部材２とが互いに平行な状態で、それぞれ同一の回転軸（ロータ軸）６に結合し、そして、前記の永久磁石支持部材４は、回転軸６と一体になってそれと共に回転するように、この回転軸６に結合している一方、前記の固定極支持部材２は、この回転軸６の回転に伴って回転することがないように、軸受７を介して回転軸６に取り付けられている。この図６において、７’は回転軸保持部材９に取り付けられた回転軸６のための軸受であり、そして８及び８’は固定極支持部材２及び永久磁石支持部材４においてそれぞれ回転軸６の周りに設けられたボスを示している。

この発電機１０において、水力、火力、電力、風力等の力によって回転軸６を回転させると、前記のコイル巻線１ｂの両端部の間に起電力を生じ、それによって、この発電機は電力（電気エネルギー）を発生させる。

このように複数個の固定極と永久磁石とが設けられている発電機では、従来、互いに同一の数の固定極と永久磁石とが設けられていたが、この固定極と永久磁石との数を同一にすると、前記の回転軸を回転させるのに比較的大きな回転力（トルク）を必要とするという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような比較的大きな回転力を必要としないで、比較的小さな回転力で回転軸を回転させることができる発電機を提供することを課題としている。

本発明者は、上記の課題を解決することを目的として種々研究を進めた結果、
鉄心コアにコイル巻線が巻き付けられた複数個の固定極が固定極支持部材にリング状に 配置されている固定子と、複数個の永久磁石が永久磁石支持部材にリング状に配置され ている回転子とが、これらの固定極と永久磁石とが互いに向かい合った状態で設けられ 、そして、前記永久磁石支持部材に一体に結合してこの永久磁石支持部材と共に回転可 能となっている回転軸が、前記の固定極支持部材に対し回転自在に、この固定極支持部 材に取り付けられている前記のような平面型発電機において、前記の固定極及び永久磁 石のうちのいずれか一方の数を偶数個又は奇数個とし、かつ、その他方の数を、前記の 偶数個に対して奇数個とし、そして前記の奇数個に対して偶数個とすると、これらの固 定極及び永久磁石の数を同一とした従来の平面型発電機と比べて、同じ回転速度で、回 転軸を回転させるのに、特に、静止状態にある回転軸を回転させるのに、比較的小さな 回転力で足りること、
を見出した。

本発明は、このような知見に基づいて発明されたもので、
鉄心コアにコイル巻線が巻き付けられた複数個の固定極が固定極支持部材にリング状に 配置されている固定子と、複数個の永久磁石が永久磁石支持部材にリング状に配置され ている回転子とが、これらの固定極と永久磁石とが互いに向かい合った状態で設けられ 、そして、前記永久磁石支持部材に一体に結合してこの永久磁石支持部材と共に回転可 能となっている回転軸が、前記の固定極支持部材に対し回転自在に、この固定極支持部 材に取り付けられている前記のような平面型発電機において、前記の固定極及び永久磁 石のうちのいずれか一方の数が偶数個又は奇数個であり、かつ、その他方の数が、前記 の偶数個に対して奇数個であり、そして前記の奇数個に対して偶数個であることを特徴 とする、前記平面型発電機、
に係わるものである。

本発明の発電機においては、同じ速さ、すなわち、同じ回転数で、回転軸を回転させるのに、特に静止状態にある回転軸を回転させるのに、従来のものに比べて比較的小さな回転力で足りるので、本発明によれば、従来のものに比べて外部から与えられる回転力が比較的小さくても、回転子、すなわち回転軸を比較的容易に回転させることができる平板型発電機が提供される。

図１は本発明による平面型発電機の一例で用いられる固定子１３を示す平面図であって、この固定子１３は、鉄心コア１１ａにコイル巻線１１ｂが巻き付けられた７個の固定極Ａ’と、これらの固定極Ａ’がリング状に配置されて固定されている円盤状の固定極支持部材１２とを含んでいて、この固定極支持部材１２の中心に示される小さな円１６’は回転軸１６が通る孔を示し、そして、この孔１６’を囲んでリング状に示されている１８の部分は固定極支持部材１２に設けられたボスを示しており、また、鉄心コア１１ａと共に図示されている１１ｃはボビンを示している。図１では、この固定極支持部材１２は丸い形で示されているが、固定極支持部材１２は必ずしも円盤状である必要はなく、例えば、その他の形の平板状であってもよい。

図２は、図１に示される固定子１３と組み合わせて用いられる回転子の一例を示す平面図であって、この回転子１５は、６個の直方体状の永久磁石Ｂ’とこれらの永久磁石Ｂ’がリング状に配置されて固定されている円盤状の永久磁石支持部材１４とを含んでいて、この永久磁石支持部材１４の中心に示される小さな円１６は回転軸を示している。

上記の図１に示される固定子１３と図２に示される回転子１５とを、それぞれ固定極支持部材１２及び永久磁石支持部材１４に固定させて支持させた上記の固定極Ａ’と永久磁石Ｂ’とが互いに向き合うように、互いに平行な状態で回転軸１６に取り付けて、これらの部材が回転軸保持部材１９の中に収まるように回転軸１６を回転軸保持部材１９に保持させた本発明の平板型発電機１０’を縦断側面図で示すと、図３のようになる。

図３に示される平板型発電機１０’においては、回転子１５が回転軸１６と一体になって共に回転するように、回転子１５は回転軸１６に結合している一方、固定子１３は、この回転軸１６の回転に伴って回転することがないように、軸受１７を介して回転軸１６に取り付けられるとともに、この回転軸１６は、その回転が妨げられないように、軸受１７’を介して回転軸保持部材１９に保持されている。図３の中の１８は固定極支持部材１２に設けられた前記のボスを示しており、また、１８’は永久磁石支持部材１４に設けられたボスを示している。

上記のように構成される本発明の発電機１０’においては、それの回転子１５を手で回すと、固定極及び永久磁石の数が共に７個である前述のような従来の発電機の回転子５を手で回す場合に比べて、比較的小さな力でこの回転子１５、したがって回転軸１６を回転させることができる。

したがって、上記のように構成される本発明による発電機１０’の回転軸１６に、手動の力に代えて、例えば水力又は風力によって供給される回転力を与えると、上記の固定子１３と回転子１５の数を共に７個とした点だけを相違させた従来の同様な発電機よりも、小さな回転力で回転軸を同じ回転速度で回転させることができる。

上記の固定子１３と回転子１５とを組み合わせて含む本発明の発電機１０’は、この回転によって、従来のものの場合と同様に、コイル巻線１１ｂの両端１１ｂ_１と１１ｂ_２との間に電力、すなわち電気エネルギーを発生させる。

本発明による平面型発電機の一例として挙げられた発電機１０’では、固定子１３及び回転子１５に取り付けられる固定極及び永久磁石はそれぞれ７個及び６個としたが、例えば、この数を逆にして、それぞれ６個及び７個としてもよいし、あるいは、その他の奇数個と偶数個の組み合わせ、又はその他の偶数個と奇数個の組み合わせにしてもよい。

本発明で特定される条件を満たすならば、上記の固定極及び永久磁石の数は、一般にどのような数でもよいが、従来の発電機で採用されていたような範囲に入る数であるのが通常好ましく、例えば、前記の奇数個が３〜２５個のうちの奇数個であるのに対して、前記の偶数個が４〜２６個のうちの偶数個であるのが好ましく、また、前記の奇数個と偶数個の数の差に余り隔たりのないのが好ましく、例えば、その差が１〜５のうちの奇数個であるのが概して好ましい。

以上述べたことから明らかなように、本発明による平面型発電機では、比較的小さな回転力でも回転軸を容易に、特に静止状態にある回転軸を容易に回転させることができるので、この本発明による平面型発電機は、例えば、この回転軸に供給される水力又は風力のような機械的エネルギーが比較的弱い場合でも運転できるので、比較的小規模の設備又は利用形態においても広範囲に利用することができる。

本発明の平面型発電機で用いられる固定子の一例を示す平面図である。 図１に示される固定子と組み合わせて用いられる回転子の一例を示す平面図である。 図１の固定子と図２の回転子とが組み合わされた本発明による平面型発電機の一例を示す縦断側面図である。 従来の平面型発電機で用いられる固定子の一例を示す平面図である。 図４に示される固定子と組み合わせて用いられる回転子の一例を示す平面図である。 図４の固定子と図５の回転子とが組み合わされた従来の平面型発電機の一例を示す縦断側面図である。

符号の説明

１ａ，１１ａ ・・・・・鉄心コア
１ｂ，１１ｂ ・・・・・コイル巻線
１ｃ，１１ｃ ・・・・・ボビン
２，１２ ・・・・・固定極支持部材
３，１３ ・・・・・固定子
４，１４ ・・・・・永久磁石支持部材
５，１５ ・・・・・回転子
６，１６ ・・・・・回転軸
６’，１６’ ・・・・・孔
７，７’，１７，１７’ ・・・・・軸受
８，８’，１８，１８’ ・・・・・ボス
９，１９ ・・・・・回転軸保持部材
１０，１０’ ・・・・・発電機
Ａ，Ａ’ ・・・・・固定極
Ｂ，Ｂ’ ・・・・・永久磁石

Claims (3)

1. 鉄心コアにコイル巻線が巻き付けられた複数個の固定極が固定極支持部材にリング状に配置されている固定子と、複数個の永久磁石が永久磁石支持部材にリング状に配置されている回転子とが、これらの固定極と永久磁石とが互いに向かい合った状態で設けられ、そして、前記永久磁石支持部材に一体に結合してこの永久磁石支持部材と共に回転可能となっている回転軸が、前記の固定極支持部材に対し回転自在に、この固定極支持部材に取り付けられている平面型発電機において、前記の固定極及び永久磁石のうちのいずれか一方の数が偶数個又は奇数個であり、かつ、その他方の数が、前記の偶数個に対して奇数個であり、そして前記の奇数個に対して偶数個であることを特徴とする、前記平面型発電機。
2. 前記の奇数個が３〜２５個のうちの奇数個であり、そして前記の偶数個が４〜２６個のうちの偶数個である、請求項１記載の発電機。
3. 前記の奇数個と前記の偶数個の数の差が１〜５のうちの奇数個である、請求項１又は２に記載された発電機。

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