JP2012115130A

JP2012115130A - 非磁性回転子内外固定子発電機の構造

Info

Publication number: JP2012115130A
Application number: JP2011234594A
Authority: JP
Inventors: Tai-Liang Chen; 陳泰良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2012-06-14
Also published as: DE102011116619A1; KR20120057531A; US20120133228A1; KR101276000B1; TWM403842U; US8610325B2

Abstract

【課題】本発明は、電気エネルギーの出力を大幅に高めることができる非磁性回転子内外固定子発電機の構造を提供する。
【解決手段】外ケースと、非磁性回転子と、内ケースと、外固定子と、内固定子と、によって構成する。前記外ケース内壁面には、複数の外固定子が設けられ、外ケース内には、収容空間を形成する非磁性回転子が設けられ、非磁性回転子の表面には、前記外固定子に対応する複数のコイルが巻かれ、非磁性回転子には軸心が穿設・固定され、その軸心は、前記外ケースの両端に枢設される。内ケースの収容空間には、前記軸心に枢設される複数のベアリングが設けられ、内ケースの表面には、複数の内固定子が設けられ、各内固定子と外固定子は相互に吸いついて固定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、内外固定子の固定磁場を用いることで、磁場に逆らう必要がなく、電気エネルギーの出力を大幅に高めることができる非磁性回転子内外固定子発電機の構造に関する。

現代人が日常生活の中で使用する電力は、ほとんどが、太陽光、風力、水力、位置エネルギー、熱エネルギー、核エネルギー等から作り出している。上述の各種エネルギー源を、エネルギー変換することにより、人類が使用できる電力に変換している。

今の科学技術では、交流電流を貯蔵することは未だできず、バッテリー電池に貯蔵して、後に他の装置で利用したい場合は、直流電流に変換する必要がある。また、電気エネルギーの変換の比率は固定ではないため、変換システムの効率の高さが極めて重要となる。現在、一般的なエネルギーを電気エネルギーに変換する際には、発電機を媒介とする。従って、発電機の効率が、生じるエネルギーの多さを決定する。

また、いわゆる発電機は、直接エネルギーを変換するわけではなく、運動エネルギーを利用し、コイルで磁場を切ることにより、電気エネルギーを発生させる。従って、磁場の大きさ、コイルの多さ、及び、必要とするトルクの大きさが、発電機の効率に影響を与える主な要因となる。

従来の発電機の磁路は、一般的に、固定子の磁場の一極から、回転子を経た別の一極までで、Ｎ→Ｓ或いはＳ←Ｎを形成する。さらに、巻かれたコイルで磁場を切ることにより、電流を発生させる。この時の回転子は、磁場を通過するため、回転子を回転させるためには、磁場に逆らう十分なエネルギーが必要である。磁場が大きくなればなるほど、ロスは大きくなるため、現在の市場にある一般的な発電機の效率はいずれもよくなく、その主な原因は、エネルギー変換時のロスが多すぎることである。

磁極が単極でない基本構造の場合、フレミング右手の法則によって、コイルで磁場を切ることにより電流が発生するという発電機の原理を説明することができ、左手の法則によって、電気エネルギーを利用して運動エネルギーを発生させる電動機の関連原理を説明することができる。それらによると、一般の直流発電機は、いずれも、直流モーターと逆方向に回転させる。しかしながら、発電機と電動機は、逆方向に回転させることができるもの、その構造を調整しないと、発電効率が悪くなる。

そこで、本発明は、前記軸心が回転する時、前記外固定子と前記内固定子は、磁極が相互に異なることにより相互に吸いついて固定され、この時、前記軸心に連動した前記非磁性回転子は回転し、前記コイルが磁力線を切ることによって電力出力の性能が向上する、非磁性回転子内外固定子発電機の構造を提供することを目的とする。

また、本発明は、乗り物に使用すると、乗り物が移動する際の慣性状態を利用して効率的に発電することができ、普通の走行状態でも十分な電力出力が生じ利用することができる、非磁性回転子内外固定子発電機の構造を提供することを目的とする。

また、本発明は、電気エネルギーを生じさせる効率を大幅に高めることができるため、発電、電力供給設備、電気で動く乗り物に幅広く用いることができ、しいては、石油化学燃料を利用して電力を供給している現在の状況をいち早く改善し、環境保護に役立てることができる、非磁性回転子内外固定子発電機の構造を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明による非磁性回転子内外固定子発電機の構造は、外ケースと、非磁性回転子と、内ケースと、外固定子と、内固定子と、によって構成する。前記外ケース内壁面には、複数の外固定子が設けられ、外ケース内には、収容空間を形成する非磁性回転子が設けられ、非磁性回転子の表面には、前記外固定子に対応する複数のコイルが巻かれ、非磁性回転子には軸心が穿設・固定され、その軸心は、前記外ケースの両端に枢設される。内ケースの収容空間には、前記軸心に枢設される複数のベアリングが設けられ、内ケースの表面には、複数の内固定子が設けられ、各内固定子と外固定子は相互に吸いついて固定される。

本発明の好ましい実施例を示した斜視図である。本発明の好ましい実施例を示した断面図である。本発明の好ましい実施例の動作を示した前から見た断面図１である。本発明の好ましい実施例の動作を示した前から見た断面図２である。本発明の好ましい実施例の磁力線を示した概略図である。

図１と図1Ａを参照する。図１は、本発明の好ましい実施例を示した斜視図であり、図1Ａは、本発明の好ましい実施例を示した断面図である。図から分かるように、本発明による非磁性回転子内外固定子発電機の構造において、この発電機１は、主に、外ケース１０と、非磁性回転子１２と、内ケース１４と、外固定子１０２と、内固定子１４０とによって構成する。その内、外ケース１０の内壁面には、複数の外固定子１０２が設けられる。また、外ケース１０の内部には、収容空間１２０を備える非磁性回転子１２が設けられる。この非磁性回転子１２の表面には、外固定子１０２に対応する複数のコイル１２２が巻かれ、また、非磁性回転子１２には、軸心１６が穿設・固定される。軸心１６は外ケース１０の両端に枢設され、非磁性回転子１２内の収容空間１２０には内ケース１４が設けられ、内ケース１４の所定の箇所には、軸心１６に枢設される複数のベアリング１８が設けられ、内ケース１４の表面には、複数の内固定子１４０が固定され、各内固定子１４０を利用して、内ケース１４は、各外固定子１０２と相互に吸いつく状態になる。以上により、軸心１６が回転する時、外固定子１０２と内固定子１４０は、磁極が異なることにより相互に吸いついて固定される。この時、軸心１６に連動した非磁性回転子１２も回転し、コイル１２２が磁力線を切り、軸心１６に接触する複数のカーボンブラシ２により電力が導かれ、それにより、電力出力の性能が向上する。

上述の構造と組み合わせによる本発明を使用した際の動作について以下に説明を行う。図２と図３と図４を同時に参照する。図２は、本発明の好ましい実施例の動作を示した前から見た断面図１であり、図３は、本発明の好ましい実施例の動作を示した前から見た断面図２であり、図４は、本発明の好ましい実施例の磁力線を示した概略図である。図から分かるように、まず、軸心１６には非磁性回転子１２が固定されているため、非磁性回転子１２は、軸心１６と一緒に回転する。また、非磁性回転子１２の収容空間１２０には内ケース１４が設けられ、この内ケース１４は、複数のベアリング１８によって軸心１６に枢設されている。ベアリング１８の内側部分は軸心１６の外壁面に固定されており、ベアリング１８の外側部分は内ケース１４に固定されており、内ケース１４には複数の内固定子１４０が設けられているため、各内固定子１４０により、内ケース１４は外ケース１０内壁面に設けられた各外固定子１０２と相互に吸いついて固定される。軸心１６が回転する時、非磁性回転子１２も連動し、この時、ベアリング１８の関係により、内ケース１４は磁力線によって固定されて、回転しない。

以上のように、外固定子１０２と内固定子１４０の間に生じる異なる磁極が相互に吸い寄せられる作用により、磁場が更に強くなる。非磁性回転子１２が回転して、その外側に設けられたコイル１２２が磁力線を切る時、磁場の吸引力に抵抗する必要がないため、電気エネルギーの出力効率が大幅に向上する。

各外固定子１０２と各内固定子１４０は、磁極が異なり相互に吸いつくように設けられており、図４からその磁力線分布状態がはっきり分かる。外ケース１０と内ケース１４の間の磁性分布は、非磁性回転子１２が相互に排斥しあう状況にはならないため、非磁性回転子１２は、磁場に引っ張られることなく回転することができ、当然、低トルクで、更に大きなエネルギーを生じさせることができる。

１発電機
１０外ケース
１０２外固定子
１２非磁性回転子
１２０収容空間
１２２コイル
１４内ケース
１４０内固定子
１６軸心
１８ベアリング
２カーボンブラシ

Claims

外ケースと、非磁性回転子と、内ケースと、複数の内固定子と、によって構成する非磁性回転子内外固定子発電機の構造であって、
前記外ケース内壁面には、複数の外固定子が設けられ、
前記非磁性回転子は、収容空間を備え、前記非磁性回転子の表面には、前記外固定子に対応する複数のコイルが巻かれ、前記非磁性回転子には軸心が穿設・固定され、前記軸心は、前記外ケースの両端に枢設され、
前記内ケースは、前記収容空間に配置され、前記内ケースの所定の箇所には、前記軸心に枢設される複数のベアリングが設けられ、
各前記内固定子は、前記内ケースの表面に設けられるとともに、前記外固定子と相互に吸いつき固定されることを特徴とする、非磁性回転子内外固定子発電機の構造。
前記非磁性回転子内外固定子発電機の構造は、前記軸心に接触する複数のカーボンブラシを備えることを特徴とする、請求項１に記載の非磁性回転子内外固定子発電機の構造。