JP2009284645A - Magnetogenerator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、フライホイールの回転で磁石と電機子巻線との電磁誘導作用により発電する磁石発電機に関するものである。 The present invention relates to a magnet generator that generates power by electromagnetic induction between a magnet and an armature winding by rotation of a flywheel.
磁石発電機は回転子と固定子により構成される。回転子は円筒部を有するフライホイールの円筒部内壁にNS交互に複数個の磁石が配置されている。固定子は複数枚の薄板鋼板が積層された鉄心の外周に突出する複数個のティースに、コイルが巻かれている。
フライホイールはエンジンのクランクシャフトに締結され、固定子はフライホイールに設置された磁石に固定子鉄心が対向するようにエンジン側に固定されている。フライホイールが回転することにより、磁石と対向した固定子のコイルに電流が発生する。
近年は電装品の増加に伴い総消費電力が増加し、発電量の増加が求められている。
従来発電機の発電量の増加方法として、特許文献1に示すようにクランクシャフトの先端にフライホイールを回転軸方向に2列並べて、各々に対応する独立した固定子を設置しているものがある。
The magnet generator is composed of a rotor and a stator. In the rotor, a plurality of magnets are alternately arranged NS on the inner wall of a cylindrical portion of a flywheel having a cylindrical portion. In the stator, a coil is wound around a plurality of teeth protruding on the outer periphery of an iron core in which a plurality of thin steel plates are laminated.
The flywheel is fastened to the crankshaft of the engine, and the stator is fixed on the engine side so that the stator core faces a magnet installed on the flywheel. As the flywheel rotates, a current is generated in the stator coil facing the magnet.
In recent years, the total power consumption has increased with the increase in electrical components, and there is a demand for an increase in power generation.
As a method of increasing the amount of power generated by a conventional generator, there is a method in which two rows of flywheels are arranged in the direction of the rotation axis at the tip of a crankshaft as shown in
従来のようにクランクシャフトの軸方向に並んで位置する一対のフライホイールと、それに対応する固定子を2個ずつ取り付ける場合、発電量増加の要求は満足されるが、必要なスペースが大幅に増加するという問題がある。さらに、発電機の重量が増加し、回転子の重量増加に伴ってクランクシャフトヘの負担も増加してしまう。また、発電機の部品数、工数も増加するといった問題があった。 When installing two pairs of flywheels and two corresponding stators located side by side in the axial direction of the crankshaft as before, the requirement for increased power generation is satisfied, but the required space is greatly increased. There is a problem of doing. Furthermore, the weight of the generator increases, and the burden on the crankshaft increases as the weight of the rotor increases. There is also a problem that the number of parts and man-hours of the generator increase.
この発明は、スペースや重量の増加を伴わず、低コストで発電量を増加することのできる発電機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a generator that can increase the amount of power generation at low cost without increasing space and weight.
この発明にかかる磁石発電機では、円筒部を有し回転軸の周りに回転するフライホイールと、前記円筒部の内周に配置され前記フライホイールとともに回転する複数の磁石と、外周に突出する複数個のティースを有し前記複数個の磁石と対向する第1の固定子鉄心および第2の固定子鉄心と、前記各ティースに巻かれた発電コイルとを備えた磁石発電機において、前記第1の固定子鉄心と第2の固定子鉄心は回転軸方向に層状に配置され、第1の固定子鉄心に設けられたティースと第2の固定子鉄心に設けられたティースを、回転方向に対してずらせて配置するようにした。 In the magnet generator according to the present invention, a flywheel having a cylindrical portion and rotating around a rotation shaft, a plurality of magnets arranged on the inner periphery of the cylindrical portion and rotating together with the flywheel, and a plurality of protrusions protruding to the outer periphery A magnet generator comprising a first stator core and a second stator core that have teeth and face the plurality of magnets, and a power generation coil wound around each of the teeth. The stator core and the second stator core are arranged in layers in the direction of the rotation axis, and the teeth provided on the first stator core and the teeth provided on the second stator core are arranged with respect to the rotation direction. It was arranged so that it was shifted.
この発明を適用することで、第1、第2の固定子鉄心に巻かれたコイルの干渉がなくなるため、第1、第2の固定子鉄心の間隔を極端に小さくでき、磁石発電機の軸長を短縮することが可能であり、小型化が図れる。このため、スペースの縮小、クランクシャフトヘの負担軽減の効果が得られる。 By applying the present invention, interference between the coils wound around the first and second stator cores is eliminated, so that the interval between the first and second stator cores can be extremely reduced, and the shaft of the magnet generator The length can be shortened and the size can be reduced. For this reason, the effect of reducing space and reducing the burden on the crankshaft can be obtained.
実施の形態1.
図1にこの発明の実施の形態1による磁石発電機を示す。図1(a)は磁石発電機の平面図、図1(b)は図1(a)のA−A断面を示す説明図、図1(c)は図1(a)のB−B断面を示す説明図である。
図1において、1は円筒部を有するフライホイール、2はフライホイールの円筒部内壁に配置された複数個の磁石、3はフライホイール1が締結されるクランクシャフトである。4a,4bは磁石2に対向しかつ軸方向に上下に配置された第1固定子鉄心及び第2固定子鉄心である。また、5a,5bは第1の固定子鉄心4a,第2の固定子鉄心4bからそれぞれ突出しコイルを巻くための第1のティース及び第2のティースである。第1の固定子鉄心4aと第2の固定子鉄心4bは、図1(c)にその詳細を示すように、第1の固定子鉄心4aに設けられた複数個の第1のティース5aの間に、第2の固定子鉄心4bに設けられた複数個の第2のティース5bがくるように固定設置されている。第1のティース5aには第1のコイル6aが巻回され、第2のティース5bには第2のコイル6bが巻回されている。
FIG. 1 shows a magnet generator according to
In FIG. 1, 1 is a flywheel having a cylindrical portion, 2 is a plurality of magnets arranged on the inner wall of the cylindrical portion of the flywheel, and 3 is a crankshaft to which the
クランクシャフト3に締結されたフライホイール1が回転することにより第1,第2の固定子鉄心4a,4bに各々巻かれた第1,第2のコイル6a,6bに起電力が発生し、これらのコイル6a、6bに接続された引き出し線7により外部に電力を供給する。
なお、第1の固定子鉄心4aはコイルの引き出し線7を外部に接続する端子(図示せず)の近くに配置され、第2の固定子鉄心4bは端子から遠くに配設されている。
When the
The
図2は第1,第2の固定子のティース5a,5bと各ティースに巻回されたコイル6a,6bの配置の一例を説明する図である。この図2のように軸方向に固定子2個のティース5a,5bが重なるように配置した場合、コイル同士の干渉が生じ、これを避けるために両者の間隔dを空けざるをえなかった。このため、軸方向の長さが大きくなってしまうという問題点がある。
これに対し、図1に示す実施例では、第1の固定子鉄心4aに巻かれた第1のコイル6aと、第2の固定子鉄心4bに巻かれた第2のコイル6bとは軸方向で重なり合うことがないので、お互いの干渉を避けることができる。このため、固定子を軸方向に殆ど間隔を空けずに配置することができ、軸長を短縮し、省スペース化を図ることができる。
また、第1の固定子と第2の固定子を一体にして間隔を空けずに連続して構成すれば、各々独立させて配置する場合と比べ、一括して取付が可能であり、固定子も一個で良いため、部品数減や工数減により低コスト化が望める。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the arrangement of the first and
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, the
In addition, if the first stator and the second stator are integrated and configured continuously without any interval, they can be attached together as compared to the case where they are arranged independently. The cost can be reduced by reducing the number of parts and man-hours.
実施の形態2.
図3にこの発明の実施の形態2による磁石発電機の固定子を示す。なお、図3(a)は図1(a)と同様の平面図であるが、説明に必要な部分のみ示している。図3(b)は図3(a)のC−C断面を示す説明図である。
第1の固定子鉄心4aに設けられた第1のティース5aの数は、第2の固定子鉄心4bに設けられた第2のティース5bの数よりも少なく構成されている。これによりできたスペースSに、第2のコイル6bに接続された引き出し線7を配置するようにしている。
図3に示す実施例によれば、コイルの引き出し線の端子から遠くに配置された第2のコイル6bに発生する電力を外部に供給する引き出し線7の設置を容易に行うことができる。
FIG. 3 shows a stator of a magnet generator according to
The number of
According to the embodiment shown in FIG. 3, it is possible to easily install the
実施の形態3.
図4にこの発明の実施の形態3による磁石発電機を示す。なお、図4(a)は図1(a)と同様の平面図であるが、説明に必要な部分のみ示している。図4(b)は図4(a)のD−D断面を示す説明図、図4(c)は図4(a)のE−E断面を示す説明図である。
フライホイール1には、第1及び第2の固定子鉄心4a,4bに各々対向した第1及び第2の磁石2a,2bが回転軸方向に2列に配置されている。第1の磁石2aと第2の磁石2bは、各々固定子鉄心4a,4bに設けられた第1のティース5a,第2のティース5bの回転方向のずれと同じ角度分だけずらして配置されている。
FIG. 4 shows a magnet generator according to
In the
以下、図4に示す実施例について、各ティースと磁石の位置関係を説明する図5及び磁石発電機の各系統の出力電圧波形を示す図6を用いて説明する。
図5(a)は第1の磁石2aと第2の磁石2bとが回転方向において一致して配設された例を示す。この図5(a)のような配置では、図6(a)に示すように、U1相とU2相の位相がずれてしまい、第1の固定子鉄心のコイル出力端と第2の固定子鉄心のコイル出力端を結合した場合に、電圧低下をきたすことになる。
一方、図5(b)のように、第1の磁石2aと第2の磁石2bは、各々固定子鉄心4a,4bに設けられた第1のティース5a,第2のティース5bの回転方向のずれと同じ角度分だけずらして配置されているので、第1のコイル6aのU1 #相・V1 #相・W1 #相と第1の磁石2aの位置関係と、第2のコイル6bのU2 #相・V2 #相・W2 #相と第2の磁石2bの位置関係が同じになり、図6(b)に示すように、U1 #相、U2 #相に発生する電圧が同位相となる。このため、第一の固定子鉄心のコイル出力端と、第二の固定子鉄心のコイル出力端を結合した場合においても、電圧低下を伴うことなく出力することができる。
なお、図4に示す実施例では、固定子のティース数3nに対して、磁極数2nの関係であるが、ティース数と磁極数との関係が異なる場合、例えばティース数3nに対して、磁極数4nの場合でも同様の効果がある。
The embodiment shown in FIG. 4 will be described below with reference to FIG. 5 for explaining the positional relationship between each tooth and the magnet and FIG. 6 for showing the output voltage waveform of each system of the magnet generator.
FIG. 5A shows an example in which the
On the other hand, as shown in FIG. 5B, the
In the embodiment shown in FIG. 4, the number of magnetic poles is 2n with respect to the number of teeth 3n of the stator. However, when the relationship between the number of teeth and the number of magnetic poles is different, for example, with respect to the number of teeth 3n, Even in the case of Equation 4n, the same effect is obtained.
実施の形態4.
図7にこの発明の実施の形態4による磁石発電機を示す。なお、図7(a)は図1(a)と同様の平面図であるが、説明に必要な部分のみ示している。図7(b)は図7(a)のF−F断面を示す説明図である。
第1の固定子鉄心8aに設けられた第1のティース9aと、第2の固定子鉄心8bに設けられた第2のティース9bは、互いの固定子鉄心が対面する側のティースの回転方向の幅が小さくなっている。
この図7に示す実施例について、図8により説明する。
図8(b)は、同じティース幅Bで回転方向の幅が一定なティース13a,13bの例を示す。この場合には、各ティースの間隔が狭いため、各ティース13a,13bに巻回するコイルの巻き線幅aは大きくできない。
これに対して、図7の実施例では、図8(a)に示すように、ティース11a,11bに巻かれたコイル12a,12b間のスペースに余裕ができ、図8(b)に示した同じティース幅Bで回転方向の幅が一定なティース13a,13bに巻かれたコイル14a,14bよりも巻き数の増加または線径のアップが可能となる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 shows a magnet generator according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 7A is a plan view similar to FIG. 1A, but shows only the portions necessary for the description. FIG.7 (b) is explanatory drawing which shows the FF cross section of Fig.7 (a).
The
The embodiment shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
FIG. 8B shows an example of the
On the other hand, in the embodiment of FIG. 7, as shown in FIG. 8 (a), the space between the
以上のとおり、この発明を適用することで第1、第2の固定子鉄心に巻かれたコイルの干渉がなくなるため、磁石発電機の軸長を短縮することが可能であり、スペースの縮小、クランクシャフトヘの負担軽減の効果が得られる。
さらに第1、第2の固定子鉄心に各々対応した磁石を配置することで、第1の固定子鉄心に巻かれたコイルと、第2の固定子鉄心に巻かれたコイルに発生する電圧が同位相となり、第1の固定子鉄心の出力端と、第2の固定子鉄心の出力端を結合した場合においても、出力電圧を低下することなく外部に電力を供給できる。
さらに第1の固定子鉄心と、第2の固定子鉄心が対面する側のティースの回転方向の幅を小さくすることで、第1、第2の固定子鉄心に巻かれたコイル間のスペースに余裕ができ、巻き数の増加または線径のアップが可能となる。
As described above, application of the present invention eliminates interference of the coils wound around the first and second stator cores, so that the axial length of the magnet generator can be shortened, space reduction, The effect of reducing the burden on the crankshaft can be obtained.
Furthermore, by arranging magnets respectively corresponding to the first and second stator cores, the voltage generated in the coil wound around the first stator core and the coil wound around the second stator core is increased. Even when the output end of the first stator core and the output end of the second stator core are coupled to each other, electric power can be supplied to the outside without reducing the output voltage.
Furthermore, by reducing the width in the rotation direction of the teeth on the side where the first stator core and the second stator core face each other, the space between the coils wound around the first and second stator cores is reduced. There is room, increasing the number of turns or increasing the wire diameter.
1 フライホイール、2 磁石、2a 第1の磁石 、2b 第2の磁石、3 クランクシャフト、4a,8a 第1の固定子鉄心、4b,8b 第2の固定子鉄心、5a,9a,11a,13a 第1のティース、5b,9b,11b,13b 第2のティース、6a,10a,12a,14a 第1のコイル、6b,10b,12b,14b 第2のコイル、7 電流引き出し線。
DESCRIPTION OF
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008133718A JP2009284645A (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Magnetogenerator |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014209832A (en) * | 2013-03-26 | 2014-11-06 | 株式会社ミツバ | Hub dynamo |
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JPS6474051A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-20 | Toshiba Corp | Radial gap type motor |
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2008
- 2008-05-22 JP JP2008133718A patent/JP2009284645A/en active Pending
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