JP2011083150A - 加速型発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】一回転軸の回転で同時に永久磁石と電磁コイルを相互に逆向きに回転させ、相対移動量を高めることで起電効率を増加できる加速型発電機を提供する。
【解決手段】台座１に固定した板面が平行な両軸承板２ａ、２ｂに、該板面略中央を垂直に貫通して回転可能に軸承した中心回転軸４と、両軸承板２ａ、２ｂの外周縁に固定した円筒状のケース３と、該ケース３の内側に回転可能に装着された回転円筒体１０と、中心回転軸１に固定した永久磁石３と、該永久磁石３に近接するように回転円筒体１０の内面に固定した電磁コイル４と、該回転円筒体１０内の永久磁石３及び電磁コイル４を避けた空間内において、中心回転軸４に固定した中心歯車５と、回転円筒体１０の内側に固定した中心回転軸４と同心の内歯歯車７と、中心歯車５と内歯歯車７に噛合するとともに軸承板２ａ、２ｂに突設した歯車軸１３に回転フリーに軸承した中間歯車とから成る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、風力発電などに使用する発電機に関する。

一般の発電機は、永久磁石と電磁コイルとを円周上に対面させて、回転により相互にすれ違うときに生じる起電力で発電されるものなので、永久磁石と電磁コイルのうち一方をケース側に他方を回転軸側に固定して中心軸を回転させて起電させているが、下記特許文献１には、ケース側と回転軸側とを相互に逆回転させて永久磁石と電磁コイルと相対速度を高める手法が提案されている。この提案ではケース側に設けた回転軸と中心軸側の回転軸の２軸から別々に回転エネルギーを得られるので１軸の回転で得るよりも大きな電力が得られる利点がある。

実用新案登録第３１４５２３３号公報

しかしながら、上記特許文献１は、ケース側に設けた回転軸と中心軸側の回転軸の２軸が逆回転方向となるように両回転軸を逆方向に突出させてその２軸を逆回転させる構造としている。このため従来の一般的な発電機と比較して装置全体が複雑化するので風力発電など用途が大幅に限られてしまい汎用性に欠けるという難点があった。

そこで、本発明は、一軸で同時にケース側と回転軸側とに逆向きの回転を発生させ、永久磁石と電磁コイルとの相対移動量を高めることで発電効率を高めることが可能となる加速型発電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の加速型発電機は、台座に固定した板面が平行な両軸承板に、該板面略中央を垂直に貫通して回転可能に軸承した中心回転軸と、
該中心回転軸が同心となるように前記両軸承板の外周縁に固定した円筒状のケースと、
該ケースの内側に回転支持体を介して該ケースと同心に回転可能に装着された回転円筒体と、
前記中心回転軸に固定した永久磁石と、該永久磁石に近接するように前記回転円筒体の内面に固定した電磁コイルと、
前記回転円筒体内の前記永久磁石及び電磁コイルを避けた空間内において、前記中心回転軸に固定した中心歯車と、前記回転円筒体の内側に固定した前記中心回転軸と同心の内歯歯車と、前記中心歯車と内歯歯車に噛合するとともに前記軸承板に突設した歯車軸に回転フリーに軸承した中間歯車と、
前記電磁コイルの両極に電気的に接続して前記回転円筒体の外周面に平行に形成した輪状の円周接続端子と、
外部電線に接続するとともに前記円周接続端子と接触可能に前記ケースの内側に突設した接触接続端子とから成る。
そして、前記中心回転軸の一方向の回転で前記中間歯車を介して前記回転円筒体が逆方向に回転して前記永久磁石と前記電磁コイルとの相対移動量を高め、起電効率の増加を可能としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明にあっては、上記発明において、前記回転支持体がベアリングであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明にあっては、上記各発明において、前記中間歯車を、中心回転軸を中心として等分度間隔の位置に複数配設し、且つその各中間歯車を同径且つ同歯数としたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明にあっては、上記各発明において、前記中間歯車を軸承する歯車軸を、基端部は軸承板に固定し、先端部は前記中心歯車よりも内側において前記中心回転軸に回転フリーに支持された支持板に固定したことを特徴とする。

本発明の加速型発電機は、一つの中心回転軸の一方向回転で、中心回転軸に固定した中心歯車は一方向に回転し、これと噛合した中間歯車が逆方回転し、さらに該中間歯車の外側の該中間歯車に内接して噛合した内歯歯車が中間歯車と同方向、即ち中心歯車とは逆方向に回転する。
該内歯歯車は電磁コイルを内側に備えた回転円筒体と一体となっているので回転円筒体が前記中心回転軸とは逆向きの回転をし、前記中心回転軸が回転をしたとき、前記回転円筒体は逆方向に前記中心歯車と内歯歯車との歯数の比に応じた回転をする。
このため、前記中心回転軸に固定された永久磁石と、前記回転円筒体に固定された電磁コイルとが相互のすれ違の相対移動量が、中心回転軸を同回転数とした場合には電磁コイルの逆回転がない場合の発電機よりも大きくなり、その結果、起電効率も増加させることが可能となる。

そして起電効率に高い相互逆回転による発電手法が、状来の二軸を方向に回転させて永久磁石と電磁コイルを相互に逆回転させる場合では従来の一般的な発電機と比較して装置全体が複雑化するとともに用途が大幅に限られてしまい汎用性に欠ける問題があったが、本発明では一つの中心回転軸の一方向回転で永久磁石と電磁コイルを相互に逆回転することが可能となったことで、コンパクト化が実現して広範な用途に利用することが可能となる。

請求項２に記載の発明にあっては、前記回転支持体にベアリングを採用することで、無理のない安定して円滑な回転を得ることが可能となる。

請求項３に記載の発明にあっては、中心歯車と内歯歯車とに複数も中間歯車が等分度間隔で均一な状態で歯合し、しれらに均一に回転負荷が分散して懸かるようになるため、安定した回転の伝達が行われ、使用寿命を延ばし長期間使用が可能となる。

請求項４に記載の発明にあっては、前記中間歯車を軸承する歯車軸が、両軸承板と支持板とで前記中間歯車の両側から支えられるので、これに回転フリーに支持される前記中間歯車の軸の振れない安定した回転が可能となる。そして、中心歯車から内歯歯車へと安定した回転の伝達が行われ、使用寿命を延ばし長期間使用が可能となる。

一方の軸承板を外した状態を示す斜視図である。 歯車部分の縦断側面図である。

本発明の加速型発電機は、図１に示すように、ケース３内に納めた回転円筒体１０内側の内歯歯車７と中心回転軸４外側の中心歯車５との間に回転伝達する中間歯車６を配設して前記中心回転軸４の一軸で、同時に前記回転円筒体１０を前記中心回転軸４とは逆向きに回転させ、中心回転軸４の固定した永久磁石３と回転円筒体１０に設けた電磁コイル４との相対移動量を高めて起電効率を増加させようとするものである。
以下本発明を、実施例を示す図１及び図２に基づいて詳しく説明する。

本発明は、図１及び図２に示すように、台座１に間隔を置いて固定した板面が平行な円形の両軸承板２ａ、２ｂに、該板面略中央を垂直に貫通した両軸受孔２３を設け、この両軸受孔２３に該板面略中央を貫通して回転可能とした中心回転軸４を軸承する。
そして、該中心回転軸４が同心となるように前記両軸承板２ａ、２ｂの外周縁に円筒状のケース３を固定し、該ケース３の内側に回転支持体１１を介して該ケース３と同心に回転可能に回転円筒体１０を装着する。
また、前記中心回転軸１には永久磁石３を固定し、また該永久磁石３に近接するように前記回転円筒体１０の内面には電磁コイル４を固定する。

そして、前記該回転円筒体１０内の前記永久磁石３及び電磁コイル４を避けた空間内に、前記中心回転軸４にピン３０で中心歯車５を固定し、また前記回転円筒体１０の内側に前記中心回転軸４と同心の内歯歯車７を固定し、さらに、前記中心歯車５と内歯歯車７に噛合するとともに前記軸承板２ａ、２ｂに歯車軸１３を突設して、該歯車軸１３に回転フリーに中間歯車６を軸承する。

また、前記電磁コイル４の両極に電気的に接続して前記回転円筒体１０の外周面に平行に輪状の円周接続端子１６を形成し、また外部電線に接続するとともに前記円周接続端子１６と接触可能に前記ケース３の内側に接触接続端子１７を突設する。

そして、前記中心回転軸１の一方向の回転で前記中間歯車７を介して前記回転円筒体１０が逆方向に回転して前記永久磁石３と前記電磁コイル４との相対移動量を高め、起電効率の増加を可能としたことを特徴とする。

上記構成の本発明の回転伝達については、中心回転軸４の一方向回転で、中心回転軸４に固定した中心歯車５は一方向に回転し、これと噛合した中間歯車６が逆方回転し、さらに該中間歯車６の外側の該中間歯車６に内接して噛合した内歯歯車７が中間歯車６と同方向、即ち中心歯車５とは逆方向に回転する。
そして、該内歯歯車７は電磁コイル４を内側に備えた回転円筒体１０と一体となっているので回転円筒体１０が前記中心回転軸４とは逆向きの回転をし、前記中心回転軸４が一回回転したとき、前記回転円筒体１は逆方向に前記中心歯車５と前記内歯歯車７との歯数の比に応じた回転をする。
このため、前記中心回転軸４に固定された永久磁石３と、前記回転円筒体１０に固定された電磁コイルとが相互のすれ違いの移動距離が、電磁コイルの逆回転がない場合の発電機よりも大きくなり、その結果、起電効率を増加させることが可能となる。
例えば、前記中心回転軸４が１回転した場合、電磁コイルの逆回転がない場合の発電機では相互のすれ違いの移動距離は１周分であるが、本発明では、すれ違いの移動距離は１周分に前記回転円筒体１０の逆回転分で移動した距離分が加わることになる。この意味で前記中心回転軸４の１回転あたりのすれ違い移動速度が高められること、即ち加速されることとなる。

また、前記回転支持体１１は円滑に回転させるものであり、一般的なボールベアリングやローラーベアリングなどが使用できる。
そして、そのようなベアリングを採用することで、回転を伝達する歯車や軸体などの部品を無理のなく安定して円滑な回転をさせることが可能となる。

さらに、前記中間歯車６を、中心回転軸４を中心として等分度間隔の位置に複数配設し、且つその各中間歯車６を同径且つ同歯数とすることが可能である。
これによって、前記中心歯車５と内歯歯車７とに複数の中間歯車６が等分度間隔で均一な状態で歯合し、これらに均一に回転負荷が分散して懸かるようになるため、安定した回転の伝達が行えるようになるとともに、使用寿命を延ばして長期間の使用が可能となる。

また、前記中間歯車６を軸承する歯車軸１３を、基端部は軸承板２ａ、２ｂに固定し、先端部は前記中心歯車５よりも内側において前記中心回転軸４に回転フリーに支持された支持板２３に固定することも可能である。この形態の場合、前記中間歯車６を軸承する歯車軸１３が、両軸承板２ａと支持板２３とで前記中間歯車６の両側から支えられるので、 これに回転フリーに支持される前記中間歯車６の軸の振れが防止されて、各歯車の安定した回転が可能となる。この結果、中心歯車５から内歯歯車７へと回転の伝達が円滑化され、使用寿命の延長が可能となる。

本発明の加速型発電機は風力発電や水力発電などの発電機の他に、回転軸をエンジンの出力軸に接続してハイブリッド型エンジンの発電部として使用することが可能である。

１ 台座
２ 軸承板
２ａ 軸承板
２ｂ 軸承板
３ ケース
４ 中心回転軸
５ 中心歯車
６ 中間歯車
７ 内歯歯車
８ 永久磁石
９ 電磁コイル
１０ 回転円筒体
１１ 回転支持体
１３ 歯車軸
１２ 回転支持部
１４ 回転支持部
１５ａ プラス電極電線
１５ｂ マイナス電極電線
１６ａ プラス円周接続端子
１６ｂ マイナス円周接続端子
１７ａ プラス接触接続端子
１７ｂ マイナス接触接続端子
１８ａ プラス接触接続端子支持体
１８ｂ マイナス接触接続端子支持体
１９ａ プラス電線
１９ｂ マイナス電線
２０ ベアリング
２１ ベアリング
２２ ベアリング
２３ 中間歯車支持板
２４ ベアリング
２５ ベアリング
２６ 歯車軸固定孔
２７ 回転円筒体固定ネジ
２８ ケース固定ネジ
２９ ネジ孔
３０ 固定ピン

Claims (4)

1. 台座に固定した板面が平行な両軸承板に、該板面略中央を垂直に貫通して回転可能に軸承した中心回転軸と、
   該中心回転軸が同心となるように前記両軸承板の外周縁に固定した円筒状のケースと、
   該ケースの内側に回転支持体を介して該ケースと同心に回転可能に装着された回転円筒体と、
   前記中心回転軸に固定した永久磁石と、該永久磁石に近接するように前記回転円筒体の内面に固定した電磁コイルと、
   前記回転円筒体内の前記永久磁石及び電磁コイルを避けた空間内において、前記中心回転軸に固定した中心歯車と、前記回転円筒体の内側に固定した前記中心回転軸と同心の内歯歯車と、前記中心歯車と内歯歯車に噛合するとともに前記軸承板に突設した歯車軸に回転フリーに軸承した中間歯車と、
   前記電磁コイルの両極に電気的に接続して前記回転円筒体の外周面に平行に形成した輪状の円周接続端子と、
   外部電線に接続するとともに前記円周接続端子と接触可能に前記ケースの内側に突設した接触接続端子とから成り、
   前記中心回転軸の一方向の回転で前記中間歯車を介して前記回転円筒体が逆方向に回転して前記永久磁石と前記電磁コイルとの相対移動量を高め、起電効率を増加可能としたことを特徴とする加速型発電機。
2. 回転支持体がベアリングであることを特徴とする請求項１に記載の加速型発電機。
3. 中間歯車を、中心回転軸を中心として等分度間隔の位置に複数配設し、且つその各中間歯車を同径且つ同歯数としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加速型発電機。
4. 中間歯車を軸承する歯車軸を、基端部は軸承板に固定し、先端部は前記中心歯車よりも内側において前記中心回転軸に回転フリーに支持された支持板に固定したことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の加速型発電機。

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