JP2014087127A - Generator and power generation system - Google Patents

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三四郎 荻野
Han Che Lee
漢▲徹▼ 李
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a generator which is capable of sufficiently attaining suppression of cogging without complicating the structure thereof.SOLUTION: A motor 1 comprises: a rotor yoke 4 including a cylindrical hollow portion 5 and grooves towards the hollow portion 5, the grooves being as many as a multiple of 2; a rotor part 2 including rotor-side permanent magnets 6U and 6L, protrusions 8U, 9 and 8L, and a winding wire portion 18 circumferentially wound around the hollow portion 5; and a stator part 3 in which stator members formed from stator yokes 12U and 12L, permanent magnets 15U and 15L opposing permanent magnets 7U and 7L, protrusions 16U, 16U, 16 Land 16 L, and winding wire portions 17U and 17L which are circumferentially wound oppositely to the permanent magnets 15U and 15L at a side opposing the rotor part 2 are included in such a manner that the protrusions 16Uand 16Uand the protrusions 16 Land 16 Lare deviated by a half pitch from each other between axially neighboring stator members.

Description

本発明は、発電機および発電システムに関する。   The present invention relates to a generator and a power generation system.

永久磁石等の磁石を有するロータ(回転子)と、コイルを有するステータ(固定子)とを有する発電機においては、コイルの巻数が多いほど発電機の発電効率の向上を図ることができる。しかしながら、コイルの巻数を増やした場合には、発電機の大型化を招くことになる。   In a generator having a rotor (rotor) having a magnet such as a permanent magnet and a stator (stator) having a coil, the power generation efficiency of the generator can be improved as the number of turns of the coil increases. However, when the number of turns of the coil is increased, the generator is increased in size.

一方、たとえば、特許文献1には、ロータ側の磁石とステータ側のコイルとを所定の位置関係に配設することにより、小型化と出力の向上とが図られたモータが開示されている。したがって、かかるモータの磁石とコイルの位置関係を発電機に採用すれば、発電効率が高い発電機を得ることができると考えられる。   On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses a motor that is reduced in size and improved in output by arranging a rotor-side magnet and a stator-side coil in a predetermined positional relationship. Therefore, it is considered that a generator with high power generation efficiency can be obtained by adopting the positional relationship between the magnet and coil of the motor in the generator.

また、上記のような発電機においては、ロータが回転する際に、コアとの間にコギングトルクが発生することが知られている。このコギングトルクは、ロータとコアの磁極との間に生じている引力または斥力に起因するもので、ロータの回転にコギングを発生させる原因となるものである。したがって、コギングトルクによりロータの回転が不安定なものとなる。かかる点に関し、たとえば、特許文献2には、ロータの磁石を取り付ける部分の形状を所定の形状とすることにより、ロータが回転する際の磁束の変化を穏やかにし、コギングを抑制する手段が開示されている。   Moreover, in the above generators, it is known that cogging torque is generated between the rotor and the core when the rotor rotates. This cogging torque is caused by attractive force or repulsive force generated between the rotor and the magnetic pole of the core, and causes cogging in the rotation of the rotor. Therefore, the rotation of the rotor becomes unstable due to the cogging torque. With regard to this point, for example, Patent Document 2 discloses means for suppressing the cogging by making the shape of the portion to which the magnet of the rotor is attached have a predetermined shape, so that the change in magnetic flux when the rotor rotates is moderated. ing.

特開2006−340425号公報(要約等参照)Japanese Patent Laying-Open No. 2006-340425 (see abstract, etc.) 特開2006−101695号公報(要約等参照)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-101695 (see abstract, etc.)

しかしながら、上述の従来技術は、いずれも構造が複雑であるとともに、コギングについてもその抑制は不十分なものであるという問題がある。   However, each of the above-described conventional techniques has a problem in that the structure is complicated and the cogging is not sufficiently suppressed.

そこで、本発明は、複雑な構造となることなく、コギングの抑制も十分に図られると共に、大きな発電電力を得ることができる発電機および発電システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a generator and a power generation system that can sufficiently suppress cogging without obtaining a complicated structure and can obtain large generated power.

本発明の発電機は、軟磁性体からなり、円筒状の非磁性体部と非磁性体部に向かう2の倍数の溝とを備えるロータヨークと、各溝に配置され、軸方向にNS着磁がなされたリング状のロータ側永久磁石と、ロータ側永久磁石よりもステータ部側に突出し、ロータ側永久磁石をはさんで互いに離れた位置に一直線状で定ピッチにて配置される複数のロータ側突出部と、非磁性体部に、周方向に巻き回されるロータ側コイルと、を有するロータ部と、軟磁性体からなり、ステータヨークと、ロータ側永久磁石と対向し軸方向にロータ側永久磁石とは逆極性に着磁されたリング状のステータ側永久磁石と、ステータ側永久磁石よりもロータ部側に突出し、ステータ側永久磁石をはさんで互いに離れた位置に一直線状で定ピッチにて配置されるステータ側突出部と、ステータ側永久磁石のロータ部と対向する側とは反対側に、周方向に巻き回されるステータ側コイルと、からなるステータ部材を、軸方向に隣接するステータ部材間でステータ側突出部が互いに半ピッチずれるようにしたステータ部と、を有するものである。   The generator according to the present invention is made of a soft magnetic material, and includes a rotor yoke having a cylindrical nonmagnetic material portion and a multiple of 2 grooves toward the nonmagnetic material portion, and NS magnetizing in the axial direction. Ring-shaped rotor-side permanent magnets, and a plurality of rotors that protrude toward the stator side of the rotor-side permanent magnets and that are arranged at a fixed pitch in a straight line at positions spaced apart from each other across the rotor-side permanent magnets The rotor part which has a side protrusion part, the rotor side coil wound by the circumferential direction around a nonmagnetic body part, and a rotor which consists of a soft magnetic body, opposes a stator yoke and a rotor side permanent magnet, and is an axial direction rotor. A ring-shaped stator side permanent magnet magnetized in the opposite polarity to the side permanent magnet, and protrudes toward the rotor side of the stator side permanent magnet, and is fixed in a straight line at positions spaced apart from each other across the stator side permanent magnet. Stays arranged at the pitch A stator member comprising a side protrusion and a stator side coil wound in the circumferential direction on the side opposite to the side facing the rotor part of the stator side permanent magnet, between the stator members adjacent in the axial direction. And a stator portion in which the side protrusions are shifted from each other by a half pitch.

本発明の発電機では、非磁性体部が倍数の数だけ設置され、各非磁性体部はロータ側永久磁石の隣接する2つの間を結ぶように軸方向に伸びその長さが当該両ロータ側永久磁石の軸方向両外端間の距離以上とすることが好ましい。   In the generator of the present invention, a non-magnetic body portion is installed in a multiple, and each non-magnetic body portion extends in the axial direction so as to connect two adjacent rotor-side permanent magnets, and the length of the non-magnetic body portions corresponds to the two rotors. It is preferable that the distance is greater than or equal to the distance between both outer ends in the axial direction of the side permanent magnet.

また、別の本発明の発電機は、軟磁性体からなり、円筒状の非磁性体部と非磁性体部に向かう2の倍数の溝とを備えるロータヨークと、各溝に配置され、軸方向にNS着磁がなされたリング状のロータ側永久磁石と、ロータ側永久磁石よりもステータ部側に突出し、ロータ側永久磁石をはさんで互いに離れた位置に配置される複数のロータ側突出部であって2つのロータ側永久磁石の間に配置されるロータ側突出部は、その軸方向の長さを2等分する位置で互いに半ピッチずれるようにしたロータ側突出部と、非磁性体部に、周方向に巻き回されるロータ側コイルと、を有するロータ部と、軟磁性体からなり、ステータヨークと、ロータ側永久磁石と対向し軸方向にロータ側永久磁石とは逆極性に着磁されたリング状のステータ側永久磁石と、ステータ側永久磁石よりもロータ部側に突出し、ステータ側永久磁石をはさんで互いに離れた位置に一直線状で定ピッチにて配置されるステータ側突出部と、ステータ側永久磁石のロータ部と対向する側とは反対側に、周方向に巻き回されるステータ側コイルと、からなるステータ部材を、軸方向に隣接するステータ部材間でステータ側突出部が一直線状で定ピッチにて配置されるようにしたステータ部と、を有するものである。   Another generator of the present invention is made of a soft magnetic material, and includes a rotor non-magnetic material portion and a multiple of two grooves toward the non-magnetic material portion, and a rotor yoke disposed in each groove and axially Ring-shaped rotor-side permanent magnets which are magnetized in NS, and a plurality of rotor-side projecting portions which protrude toward the stator side with respect to the rotor-side permanent magnets and are spaced apart from each other across the rotor-side permanent magnets And the rotor-side protrusion arranged between the two rotor-side permanent magnets is shifted by a half pitch from each other at a position that divides the axial length into two equal parts, and a non-magnetic material The rotor part has a rotor side coil wound in the circumferential direction on the part, and is made of a soft magnetic material. The stator yoke and the rotor side permanent magnet are opposed to the rotor side permanent magnet in the axial direction. A magnetized ring-shaped stator side permanent magnet and A stator-side protruding portion that protrudes toward the rotor portion side of the stator-side permanent magnet and that is arranged at a fixed pitch in a straight line at positions spaced from each other across the stator-side permanent magnet, and opposite to the rotor portion of the stator-side permanent magnet A stator member comprising a stator side coil wound in the circumferential direction on the opposite side to the side to be operated is arranged with a stator side protruding portion in a straight line at a constant pitch between stator members adjacent in the axial direction. And a stator portion as described above.

この別の本発明の発電機においても、非磁性体部が倍数の数だけ設置され、各非磁性体部はロータ側永久磁石の隣接する2つの間を結ぶように軸方向に伸びその長さが当該両ロータ側永久磁石の軸方向両外端間の距離以上とすることが好ましい。   Also in this another generator according to the present invention, the nonmagnetic body portions are installed in multiples, and each nonmagnetic body portion extends in the axial direction so as to connect two adjacent rotor-side permanent magnets, and its length. Is preferably equal to or greater than the distance between both outer ends in the axial direction of the rotor-side permanent magnets.

また、上述の本発明の2つの発電機では、ロータ側突出部とステータ側突出部とが対向する部分の面積と、対向しない部分の面積は、ロータ部とステータ部との回転方向の位置関係に係わらずそれぞれ一定であるように設定されることが好ましい。   In the two generators of the present invention described above, the area of the portion where the rotor side protruding portion and the stator side protruding portion face each other and the area of the portion which does not face each other are the positional relationship in the rotational direction between the rotor portion and the stator portion. Regardless of the case, it is preferable to set each constant.

さらに別の本発明の発電機は、上述の本発明の2つの発電機におけるステータ側永久磁石に代えて、非磁性体部を設けた構成とすることもできる。   Still another generator according to the present invention may be configured such that a non-magnetic part is provided instead of the stator-side permanent magnet in the two generators according to the present invention described above.

本発明の他の観点は、発電システムとしての観点である。本発明の発電システムは、上述の本発明の発電機と、発電機のステータ側コイルの発電電力を入力する第1のコンバータと、発電機のロータ側コイルの発電電力を入力する第2のコンバータと、第1のコンバータの出力と第2のコンバータの出力とを並列に入力し、交流電力を出力するインバータと、を有するものである。   Another aspect of the present invention is a viewpoint as a power generation system. The power generation system of the present invention includes the above-described generator of the present invention, a first converter that inputs the generated power of the stator side coil of the generator, and a second converter that inputs the generated power of the rotor side coil of the generator. And an inverter that inputs the output of the first converter and the output of the second converter in parallel and outputs AC power.

あるいは、本発明の発電システムは、上述の本発明の発電機と、発電機のステータ側コイルに接続される第1の機器の接続手段と、発電機のロータ側コイルに接続される第2の機器の接続手段と、を有するものである。   Alternatively, the power generation system according to the present invention includes the above-described generator according to the present invention, the connection means of the first device connected to the stator side coil of the generator, and the second connected to the rotor side coil of the generator. Device connection means.

本発明によれば、複雑な構造となることなく、コギングの抑制も十分に図られると共に、大きな発電電力を得ることができる発電機および発電システムを実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a generator and a power generation system capable of sufficiently suppressing cogging without obtaining a complicated structure and obtaining large generated power.

本発明の実施の形態に係る発電機の要部をロータ部の中心軸を含む断面で示す図である。It is a figure which shows the principal part of the generator which concerns on embodiment of this invention in the cross section containing the central axis of a rotor part. 図1の発電機のステータ部の構成を示す一部切欠斜視図であり、ロータ部とその挿入方向も併せて示す図である。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a configuration of a stator portion of the generator of FIG. 1, and also shows a rotor portion and its insertion direction. 図1の発電機のロータ部の構成を示す一部切欠斜視図である。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a configuration of a rotor portion of the generator of FIG. 1. 図1のロータ部のロータ側突出部(実線)と図2のステータ部のステータ側突出部(破線)との周方向(回転方向)の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the circumferential direction (rotation direction) of the rotor side protrusion part (solid line) of the rotor part of FIG. 1, and the stator side protrusion part (broken line) of the stator part of FIG. 図1のロータ部のロータ側突出部(実線)と図2のステータ部のステータ側突出部(破線)との所定の位置関係S1を示す図である。It is a figure which shows the predetermined positional relationship S1 of the rotor side protrusion part (solid line) of the rotor part of FIG. 1, and the stator side protrusion part (broken line) of the stator part of FIG. 図5の所定の位置関係である状態S1における発電機内の磁路の状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state of the magnetic path in a generator in state S1 which is the predetermined positional relationship of FIG. 図1のロータ部のロータ側突出部(実線)と図2のステータ部のステータ側突出部(破線)との所定の位置関係である状態S2を示す図である。It is a figure which shows state S2 which is the predetermined positional relationship of the rotor side protrusion part (solid line) of the rotor part of FIG. 1, and the stator side protrusion part (broken line) of the stator part of FIG. 図7の所定の位置関係である状態S2における発電機内の磁路の状態を図7のA−A線で切断して模式的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing a state of a magnetic path in the generator in a state S2 having a predetermined positional relationship in FIG. 7 cut along a line AA in FIG. 図1のロータ部のロータ側突出部(実線)と図2のステータ部のステータ側突出部(破線)との所定の位置関係である状態S3を示す図である。It is a figure which shows state S3 which is the predetermined positional relationship of the rotor side protrusion part (solid line) of the rotor part of FIG. 1, and the stator side protrusion part (broken line) of the stator part of FIG. 図9の所定の位置関係である状態S3における発電機内の磁路の状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state of the magnetic path in a generator in state S3 which is the predetermined positional relationship of FIG. 図1のロータ部のロータ側突出部(実線)と図2のステータ部のステータ側突出部(破線)との時間の経過(時刻t1〜t5)に伴う位置関係の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the positional relationship with progress of time (time t1-t5) of the rotor side protrusion part (solid line) of the rotor part of FIG. 1, and the stator side protrusion part (broken line) of the stator part of FIG. 図11の時間の経過(時刻t1〜t5)における発電機内の2つのステータ側巻線部における脈流電流の発生状態を、2つのステータ側巻線部を直列に接続して得られる交流電流の波形と共に模式的に示す図である。The generation state of the pulsating current in the two stator side windings in the generator in the passage of time (time t1 to t5) in FIG. 11 shows the AC current obtained by connecting the two stator side windings in series. It is a figure typically shown with a waveform. 図11の時間の経過(時刻t1〜t5)における発電機内のロータ側巻線部における交流電流の波形を、2つのステータ側巻線部を直列に接続して得られる交流電流の波形と比較しながら模式的に示す図である。The waveform of the alternating current in the rotor side winding part in the generator in the passage of time (time t1 to t5) in FIG. 11 is compared with the waveform of the alternating current obtained by connecting two stator side winding parts in series. FIG. 比較例としてロータ部側のヨークにバイパス部を有する場合の発電機内の磁路の状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state of the magnetic path in a generator in case a bypass part is provided in the yoke by the side of a rotor part as a comparative example. その他の実施の形態に係る発電機のロータ部およびステータ部の構成を示す一部切欠斜視図である。It is a partially notched perspective view which shows the structure of the rotor part and stator part of the generator which concern on other embodiment. その他の実施の形態に係る発電機の要部をロータ部の中心軸を含む断面で示す図である。It is a figure which shows the principal part of the generator which concerns on other embodiment with the cross section containing the central axis of a rotor part.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、磁束は、磁力線の束であり、磁路は、磁力線の通り道である。また、磁束によって磁路が形成されるという表記は、磁力線によって磁路が形成されると置き換えてもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the magnetic flux is a bundle of magnetic lines of force, and the magnetic path is a path of magnetic lines of force. Further, the expression that a magnetic path is formed by magnetic flux may be replaced when a magnetic path is formed by magnetic lines of force.

本発明の実施の形態に係る発電機1は、図1〜図3に示すように、ロータ部2とステータ部3とを有している。ロータ部2は、円柱形状の軟磁性体からなるロータヨーク4を備えている。ロータヨーク4内には、断面四角の円筒状の中空部5と、ロータヨーク4の外周面aから中空部5まで貫通すると共に、周方向に設けられた2つの溝6U,6Lとが設けられている。この溝6Uの壁面に挟まれるようにして、リング状の永久磁石7Uが設けられ、溝6Lの壁面に挟まれるようにして同じくリング状の永久磁石7Lが設けられている。中空部5は永久磁石7U,7Lの隣接する2つの間を結ぶように軸方向に伸びその長さは当該両永久磁石7U,7Lの軸方向両外端間の距離以上である。   The generator 1 which concerns on embodiment of this invention has the rotor part 2 and the stator part 3, as shown in FIGS. The rotor unit 2 includes a rotor yoke 4 made of a cylindrical soft magnetic material. In the rotor yoke 4, there are provided a cylindrical hollow portion 5 having a square cross section, and two grooves 6 </ b> U and 6 </ b> L provided in the circumferential direction while penetrating from the outer peripheral surface “a” of the rotor yoke 4 to the hollow portion 5. . A ring-shaped permanent magnet 7U is provided so as to be sandwiched between the wall surfaces of the groove 6U, and a ring-shaped permanent magnet 7L is also provided so as to be sandwiched between the wall surfaces of the groove 6L. The hollow portion 5 extends in the axial direction so as to connect two adjacent permanent magnets 7U and 7L, and the length thereof is equal to or greater than the distance between both outer ends of the permanent magnets 7U and 7L in the axial direction.

ロータヨーク4は、永久磁石7Uの図1〜図3の各軸方向上側に磁性体からなる直方体状の複数の突出部8Uを有し、永久磁石7Lの図1〜図3の各軸方向下側に磁性体からなる直方体状の複数の突出部8Lを有し、永久磁石7U,7Lの間に磁性体からなる直方体状の複数の突出部9を有している。突出部8U,9,8Lの各外周面は、このロータヨーク4の外周面aとなっている。突出部8U,9,8Lは、ロータヨーク4の中心軸Cに関してそれぞれ等角度間隔をなすように、かつ軸方向に直線状となるように配置されている。   The rotor yoke 4 has a plurality of rectangular parallelepiped protrusions 8U made of a magnetic material on the upper side in the axial direction of the permanent magnet 7U in FIGS. 1 to 3, and the lower side of the permanent magnet 7L in the axial direction in FIGS. A plurality of rectangular parallelepiped protrusions 8L made of a magnetic material are provided, and a plurality of rectangular parallelepiped protrusions 9 made of a magnetic material are provided between the permanent magnets 7U and 7L. The outer peripheral surfaces of the protrusions 8U, 9, 8L are the outer peripheral surface a of the rotor yoke 4. The protrusions 8U, 9, 8L are arranged so as to be equiangularly spaced with respect to the central axis C of the rotor yoke 4 and to be linear in the axial direction.

また、ロータヨーク4の中心には、回転軸10が設けられている。ロータヨーク4と回転軸10とが接する部分は接合されており、回転軸10が回転するのに伴って、ロータヨーク4も一体的に回転する。各突出部8U,9,8Lの外周面aの軸方向から見た形状は円弧状になっている。図1〜図3の例では、1段のロータヨーク4が例示されているが、軸方向に複数のロータヨーク4が積み重ねられてもよい。これにより、溝6U,6Lを一組とすると、2組、3組のように、整数倍分設置され(すなわち、溝6U,6Lは2の倍数設置される。)、中空部5が2つ、3つとなるように、整数倍分の数だけ設置される。また、これに伴って、後述するステータヨーク12U,12Lの対も複数対、積み重ねられる。   A rotation shaft 10 is provided at the center of the rotor yoke 4. The portions where the rotor yoke 4 and the rotating shaft 10 are in contact are joined together, and the rotor yoke 4 also rotates as the rotating shaft 10 rotates. The shape seen from the axial direction of the outer peripheral surface a of each protrusion 8U, 9, 8L is circular. Although the one-stage rotor yoke 4 is illustrated in the example of FIGS. 1 to 3, a plurality of rotor yokes 4 may be stacked in the axial direction. As a result, when the grooves 6U and 6L are made into one set, they are installed by an integral multiple as in two sets and three sets (that is, the grooves 6U and 6L are set in multiples of 2), and two hollow portions 5 are provided. The number is set to an integral multiple so that there are three. Accordingly, a plurality of pairs of stator yokes 12U and 12L, which will be described later, are stacked.

図1〜図3では、発電機1の筐体の図示は省略するが、筐体内には、ロータ部2の突出部8U,9,8Lと、後述するステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2とが僅かなギャップを保持するようにしてロータ部2とステータ部3が収容されている。また、筐体からは回転軸10が直接に、または歯車輪列などを介して間接的に外部に出ており、この回転軸10に外部から回転トルクが与えられと、ロータ部2は、ステータ部3の内部で回転軸10と共に回転する。なお、突出部8U,9,8Lは、ロータヨーク4の本体部と一体成形により製造され、また後述する突出部16U1,16U2,16L1,16L2もステータヨーク12U,12Lとそれぞれ一体成形により製造されている。 In FIGS. 1 to 3 are omitted illustration of the housing of the generator 1, the housing, the protrusion 8U rotor portion 2, 9,8L and protrusions 16U 1 of the stator portion 3, which will be described later, 16U The rotor part 2 and the stator part 3 are accommodated so that 2 , 16L 1 and 16L 2 maintain a slight gap. In addition, the rotating shaft 10 protrudes directly from the casing or indirectly through a toothed wheel train, and when the rotating torque is applied to the rotating shaft 10 from the outside, the rotor portion 2 It rotates with the rotating shaft 10 inside the part 3. The protrusions 8U, 9, and 8L are manufactured by integral molding with the main body of the rotor yoke 4, and the protrusions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , and 16L 2 described later are also integrally molded with the stator yokes 12U and 12L, respectively. It is manufactured.

ロータ部2は、図1〜図3の例においては、上側の永久磁石7Uの上端面がN極であり、下端面がS極であり、下側の永久磁石7Lの上端面がS極であり、下端面がN極となるように構成されている。すなわち、リング状の永久磁石7U,7Lは共に軸方向にNS着磁が施されているものであり、2つの永久磁石7U,7Lの対向する面が同極となるように配置されている。   In the example of FIGS. 1 to 3, the rotor unit 2 has an upper end surface of the upper permanent magnet 7 </ b> U having an N pole, a lower end surface having an S pole, and an upper end surface of the lower permanent magnet 7 </ b> L having an S pole. Yes, and the lower end surface is an N pole. That is, the ring-shaped permanent magnets 7U and 7L are both NS magnetized in the axial direction, and are arranged so that the opposing surfaces of the two permanent magnets 7U and 7L have the same polarity.

ロータ部2を単体とした場合、上側の永久磁石7Uの磁束は、突出部8Uを通り、突出部9に流れ、S極に戻るものである。また同時に、下側の永久磁石7Lの磁束は、突出部8Lを通り、突出部9に流れ、S極に戻るものである。   When the rotor unit 2 is a single unit, the magnetic flux of the upper permanent magnet 7U passes through the protruding part 8U, flows to the protruding part 9, and returns to the S pole. At the same time, the magnetic flux of the lower permanent magnet 7L passes through the protrusion 8L, flows into the protrusion 9, and returns to the S pole.

このような構成の本発明の実施の形態によるロータ部2においては、磁束は、常に突出部8U,8Lから放射され、突出部9に入射する。このような突出部8U,9,8Lを形成することで、磁束の密度を上げ、吸引力を高めることができる。   In the rotor unit 2 according to the embodiment of the present invention having such a configuration, the magnetic flux is always radiated from the projecting portions 8U and 8L and enters the projecting portion 9. By forming such protrusions 8U, 9, and 8L, the density of magnetic flux can be increased and the attractive force can be increased.

ロータ部2の中空部5内には、周方向にワイヤが巻回された巻線部18が設けられている。図示は省略するが、巻線部18のワイヤの端部は、外部に取り出され、外部の機器またはバッテリなどと電気的に接続可能な構成である。このような構成を実現するためには、既存のどのような技術を適用してもよい。その一例を挙げると、回転軸10を中空のパイプ状部材により構成する。巻線部18のワイヤの端部を、中空の回転軸10の内部を通して外部に引き出す。中空の回転軸10を通って外部に引き出されたワイヤの端部は、静止体と回転体との間で電力を伝達することのできるスリップリングを介し、外部から電気的に接続可能な状態にする。これにより、巻線部18のワイヤからは発電機1で発生した電力が外部に導出される。   In the hollow portion 5 of the rotor portion 2, a winding portion 18 around which a wire is wound in the circumferential direction is provided. Although illustration is omitted, the end portion of the wire of the winding portion 18 is taken out to the outside and can be electrically connected to an external device or a battery. In order to realize such a configuration, any existing technique may be applied. If the example is given, the rotating shaft 10 will be comprised with a hollow pipe-shaped member. The end of the wire of the winding part 18 is pulled out through the inside of the hollow rotary shaft 10. The end of the wire drawn to the outside through the hollow rotating shaft 10 can be electrically connected from the outside via a slip ring that can transmit electric power between the stationary body and the rotating body. To do. Thereby, the electric power generated in the generator 1 is led out from the wire of the winding part 18 to the outside.

また、ステータ部3は、ロータ部2を入れるための円柱状の孔部11を中心部に備えた円筒形状の軟磁性体からなるステータヨーク12U,12Lを軸方向に積み重ねた2段重ね構造となっている。なお、本明細書では、説明の便宜上、ステータヨーク12U,12Lを「2段重ねの構造」として説明するが、実際には、一つのヨーク部材からステータヨーク12Uに相当する部分とステータヨーク12Lに相当する部分を形成してもよいし、実際に、別体に形成された2つのステータヨーク12Uとステータヨーク12Lとを2段重ねに接合してもよい。また、前述したように、ロータヨーク4が軸方向に複数段積み重ねられている場合には、ステータヨーク12U,12Lの対も軸方向に複数対、積み重ねられる。   The stator portion 3 has a two-stage stacked structure in which stator yokes 12U and 12L made of a cylindrical soft magnetic body having a columnar hole 11 for inserting the rotor portion 2 at the center are stacked in the axial direction. It has become. In the present specification, for convenience of explanation, the stator yokes 12U and 12L are described as “two-layered structure”. However, in practice, a portion corresponding to the stator yoke 12U and the stator yoke 12L are connected to one yoke member. Corresponding portions may be formed, or two stator yokes 12U and stator yokes 12L formed separately may be actually joined in two stages. Further, as described above, when the rotor yoke 4 is stacked in a plurality of stages in the axial direction, a plurality of pairs of the stator yokes 12U and 12L are stacked in the axial direction.

ステータ部3のステータヨーク12U,12L内には、それぞれ断面四角のリング状の中空部13U,13Lと、ステータヨーク12U,12Lの内周面(孔部11側)から中空部13U,13Lまで貫通するとともに円周状に設けられたリング状の溝14U,14Lとが設けられている。ステータヨーク12Uの溝14Uには、リング状の永久磁石15Uが装着され、ステータヨーク12Lの溝14Lには、リング状の永久磁石15Lが装着されている。永久磁石15U,15Lは、これに対向するロータ部2の永久磁石7U,7Lとは逆極性に着磁されている。すなわち、ロータ部2の永久磁石7U,7Lが図の上からN,S,S,Nと着磁されているのに対し、ステータ部3の永久磁石15U,15Lは図の上からS,N,N,Sと着磁されている。   In the stator yokes 12U and 12L of the stator part 3, ring-shaped hollow parts 13U and 13L each having a square cross section, and through the inner peripheral surface (hole 11 side) of the stator yokes 12U and 12L to the hollow parts 13U and 13L In addition, ring-shaped grooves 14U and 14L provided in a circumferential shape are provided. A ring-shaped permanent magnet 15U is mounted in the groove 14U of the stator yoke 12U, and a ring-shaped permanent magnet 15L is mounted in the groove 14L of the stator yoke 12L. The permanent magnets 15U and 15L are magnetized with a polarity opposite to that of the permanent magnets 7U and 7L of the rotor portion 2 facing the permanent magnets 15U and 15L. That is, the permanent magnets 7U and 7L of the rotor portion 2 are magnetized as N, S, S, and N from the top of the figure, whereas the permanent magnets 15U and 15L of the stator portion 3 are S and N from the top of the figure. , N, and S are magnetized.

孔部11、すなわち、ステータヨーク12U,12Lの内側面には、永久磁石15U,15Lを軸方向に挟み込むように、縦方向に2つずつ2段に並んだ磁性体からなる突出部16U1,16U2,16L1,16L2が設けられている。各突出部16U1,16U2,16L1,16L2の内周面bは、ロータヨーク4の外周面aと対向するように構成されている。なお、ロータ部2の各突出部8U,9,8Lの軸方向から見た先端形状は凸形状の円弧状になっているため、ステータ部3の各突出部16U1,16U2,16L1,16L2の軸方向から見た先端形状は、突出部8U,9,8Lの円弧状突出面を受けるように、凹形状の円弧状になっている。 On the inner surface of the hole 11, that is, the stator yokes 12U and 12L, the projecting portions 16U 1 made of magnetic bodies arranged in two stages in the vertical direction so as to sandwich the permanent magnets 15U and 15L in the axial direction. 16U 2 , 16L 1 and 16L 2 are provided. The inner peripheral surface b of each protrusion 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 is configured to face the outer peripheral surface a of the rotor yoke 4. Incidentally, since each protrusion 8U of the rotor portion 2, the tip shape as viewed in the axial direction of 9,8L has an arcuate convex shape, the protruding portions of the stator unit 3 16U 1, 16U 2, 16L 1, The tip shape seen from the axial direction of 16L 2 is a concave arc shape so as to receive the arc-shaped projecting surfaces of the projecting portions 8U, 9 and 8L.

ステータヨーク12Uの突出部16U1,16U2とステータヨーク12Lの突出部16L1,16L2とは、ステータヨーク12U,12Lの中心軸に対して周方向に、互いに半ピッチずれるように配置されている。また、突出部16U1,16U2は、ステータヨーク12Uの内側面に沿って周方向にステータヨーク12Uの中心軸に関して、等角度間隔をなすように、かつ各突出部16U1,16U2の内周面bの幅長と同一の長さの間隔を持つように隣接した突出部16U1,16U2が形成されるように配置されている。突出部16L1,16L2も突出部16U1,16U2と同様に形成されているが突出部16L1,16L2と突出部16U1,16U2とは上述したように半ピッチずれて形成されている。さらに、中空部13U,13L内には、周方向にワイヤが巻回された巻線部17U,17Lがそれぞれ設けられている。この巻線部17Uは、周方向にワイヤが多重巻きされ、その両端(図示省略)がステータヨーク12Uから外方に引き出される。巻線部17Lも同様に、ワイヤが多重に巻かれ、その両端(図示省略)がステータヨーク12Lから外方に引き出されている。各ワイヤからは発電機1の巻線部17U,17Lで発生した電力が外部に導出される。 The protrusions 16U 1 and 16U 2 of the stator yoke 12U and the protrusions 16L 1 and 16L 2 of the stator yoke 12L are arranged so as to be shifted from each other by a half pitch in the circumferential direction with respect to the central axis of the stator yokes 12U and 12L. Yes. Further, the protrusions 16U 1 and 16U 2 are arranged at equiangular intervals with respect to the central axis of the stator yoke 12U in the circumferential direction along the inner surface of the stator yoke 12U, and within the protrusions 16U 1 and 16U 2 . protrusions adjacent to have the width equal length intervals and length of the peripheral surface b 16U 1, 16U 2 are arranged to be formed. The protrusions 16L 1 and 16L 2 are formed in the same manner as the protrusions 16U 1 and 16U 2 , but the protrusions 16L 1 and 16L 2 and the protrusions 16U 1 and 16U 2 are formed so as to be shifted by a half pitch as described above. ing. Furthermore, winding portions 17U and 17L around which wires are wound in the circumferential direction are provided in the hollow portions 13U and 13L, respectively. The winding portion 17U has multiple wires wound in the circumferential direction, and both ends (not shown) are drawn outward from the stator yoke 12U. Similarly, the winding portion 17L is wound with multiple wires, and both ends (not shown) are drawn outward from the stator yoke 12L. Electric power generated in the winding portions 17U and 17L of the generator 1 is led out from each wire.

図1、図2の例においては、ステータヨーク12Uの永久磁石15Uの上端面がS極であり、下端面がN極となるように構成されている。仮に、ロータ部2が孔11に未挿入の状態におけるステータヨーク12Uにおいては、通常は、永久磁石15Uの下端面のN極から、ステータヨーク12Uの内周面および内部を通って、ステータヨーク12Uの下側に向かい、ステータヨーク12Uとステータヨーク12Lとの境目付近から折れ曲がって、ステータヨーク12Uの中心から外側に向かい、外周側の位置で折れ曲がって、外周面に沿って、および外周側の内部を通って上昇し、上端側の位置で折れ曲がって、上端面に沿って、および上端の内部を通って半径方向内側に向かい、内周側の位置で折れ曲がって再び下降し、永久磁石15UのS極に戻る磁路が形成されている(図示省略)。この磁路に加え、磁束の一部は、永久磁石15UのN極付近のステータヨーク12Uから孔11側に出射し、永久磁石15UのS極付近のステータヨーク12Uに戻っていく磁路を形成する。   In the example of FIGS. 1 and 2, the upper end surface of the permanent magnet 15U of the stator yoke 12U is an S pole and the lower end surface is an N pole. In the stator yoke 12U in a state where the rotor portion 2 is not inserted into the hole 11, normally, the stator yoke 12U passes through the inner peripheral surface and the inside of the stator yoke 12U from the N pole on the lower end surface of the permanent magnet 15U. Bent from the vicinity of the boundary between the stator yoke 12U and the stator yoke 12L, bent outward from the center of the stator yoke 12U, bent at a position on the outer peripheral side, along the outer peripheral surface, and inside the outer peripheral side. Rises through the upper end, bends at the position on the upper end side, goes radially inward along the upper end surface and through the inside of the upper end, bends again at the position on the inner peripheral side, and descends again. A magnetic path returning to the pole is formed (not shown). In addition to this magnetic path, a part of the magnetic flux is emitted from the stator yoke 12U near the north pole of the permanent magnet 15U to the hole 11 side and forms a magnetic path returning to the stator yoke 12U near the south pole of the permanent magnet 15U. To do.

また同時に、図1、図2の例においては、ステータヨーク12Lの永久磁石15Lの下端面がS極であり、上端面がN極となるように構成されている。仮に、ロータ部2が孔11に未挿入の状態におけるステータヨーク12Lにおいては、通常は、永久磁石15Lの上端面のN極から、ステータヨーク12Lの内周面および内部を通って、ステータヨーク12Lの上側に向かい、ステータヨーク12Lとステータヨーク12Uとの境目付近から折れ曲がって、ステータヨーク12Lの中心から外側に向かい、外周側の位置で折れ曲がって、外周面に沿って、および外周側の内部を通って下降し、下端側の位置で折れ曲がって、下端面に沿って、および下端の内部を通って半径方向内側に向かい、内周側の位置で折れ曲がって再び上昇し、永久磁石15LのS極に戻る磁路が形成されている(図示省略)。この磁路に加え、磁束の一部は、永久磁石15LのN極付近のステータヨーク12Lから孔11側に出射し、永久磁石15LのS極付近のステータヨーク12Lに戻っていく磁路を形成する。   At the same time, in the example of FIGS. 1 and 2, the lower end surface of the permanent magnet 15L of the stator yoke 12L is an S pole and the upper end surface is an N pole. Temporarily, in the stator yoke 12L in a state where the rotor portion 2 is not inserted into the hole 11, the stator yoke 12L normally passes from the N pole on the upper end surface of the permanent magnet 15L through the inner peripheral surface and the inside of the stator yoke 12L. Is bent from the vicinity of the boundary between the stator yoke 12L and the stator yoke 12U, bent outward from the center of the stator yoke 12L, bent at a position on the outer peripheral side, along the outer peripheral surface, and inside the outer peripheral side. Descends, bends at the position on the lower end side, goes radially inward along the lower end surface and through the inside of the lower end, bends at the position on the inner peripheral side and rises again, and the S pole of the permanent magnet 15L A magnetic path to return to is formed (not shown). In addition to this magnetic path, a part of the magnetic flux is emitted from the stator yoke 12L near the N pole of the permanent magnet 15L to the hole 11 side and forms a magnetic path that returns to the stator yoke 12L near the S pole of the permanent magnet 15L. To do.

図1において示したステータ部3の突出部16U1,16U2は、ロータ部2の突出部8U,9と対向していない(このとき図1では、突出部16U1,16U2のステータヨーク12Uとの付け根を実線で示している)。一方、図1において示したステータ部3の突出部16L1,16L2は、ロータ部2の突出部9,8Lと対向している(このとき図1では、突出部16L1,16L2のステータヨーク12Lとの付け根を破線で示している)。このように発電機1では、ロータ部2の突出部8U,9,8Lは、ステータヨーク12Lの突出部16L1,16L2と完全に対向しているときには、ステータヨーク12Uの突出部16U1,16U2とは対向している部分が全くない状態となる。 The protrusions 16U 1 and 16U 2 of the stator part 3 shown in FIG. 1 are not opposed to the protrusions 8U and 9 of the rotor part 2 (at this time, in FIG. 1, the stator yoke 12U of the protrusions 16U 1 and 16U 2 ) Is shown by a solid line). On the other hand, the protrusions 16L 1 and 16L 2 of the stator part 3 shown in FIG. 1 are opposed to the protrusions 9 and 8L of the rotor part 2 (at this time, in FIG. 1, the stators of the protrusions 16L 1 and 16L 2 are The root of the yoke 12L is indicated by a broken line). In the generator 1 Thus, the rotor portion 2 protrusion 8U, 9,8L, when you are completely opposed to the protrusion 16L 1, 16L 2 of the stator yoke 12L is protruded portion 16U 1 of the stator yoke 12U, There is no portion facing 16U 2 at all.

発電機1は、図4に示すように、ロータ部2のロータヨーク4が回転軸10の回転に伴い回転することにより、ロータ部2の突出部8U,9,8Lがステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2を周方向に横切りながら通過する。この際に生じる磁束の変化によって、ステータ部3の巻線部17U,17Lおよびロータ部18の巻線部18にはそれぞれ電流が流れて発電が行われる。巻線部17U,17Lおよび巻線部18に流れる電流を適宜取り出すことによって、発電機1は蓄電を行ったり、負荷を駆動させることができる。なお、ロータ部2の突出部8U,9,8Lとステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2とが対向する部分の面積と、対向しない部分の面積は、ロータ部2とステータ部3との回転方向の位置関係に係わらずそれぞれ一定である。 As shown in FIG. 4, the generator 1 rotates the rotor yoke 4 of the rotor portion 2 with the rotation of the rotary shaft 10, so that the protruding portions 8 U, 9, 8 L of the rotor portion 2 become the protruding portions 16 U of the stator portion 3. 1 , 16 U 2 , 16 L 1 , 16 L 2 passing through the circumferential direction. Due to the change in magnetic flux generated at this time, current flows through the winding portions 17U and 17L of the stator portion 3 and the winding portion 18 of the rotor portion 18 to generate power. By appropriately taking out the current flowing through the winding portions 17U and 17L and the winding portion 18, the generator 1 can store power or drive a load. The area of the portion where the protrusions 8U, 9, 8L of the rotor portion 2 and the protrusions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 of the stator portion 3 face each other and the area of the portion which does not face the rotor portion 2 Regardless of the positional relationship between the stator portion 3 and the stator portion 3 in the rotational direction, they are constant.

たとえば、図5に示すように、ステータ部3の突出部16U1,16U2がロータ部2の突出部8U,9,8Lのいずれとも対向しておらず、ロータ部2の突出部9の下半分がステータ部3の突出部16L1と対向し、ロータ部2の突出部8Lがステータ部3の突出部16L2と対向している状態をS1とする。 For example, as shown in FIG. 5, the protrusions 16U 1 , 16U 2 of the stator part 3 are not opposed to any of the protrusions 8U, 9, 8L of the rotor part 2, and are below the protrusions 9 of the rotor part 2. half facing the protrusion 16L 1 of the stator portion 3, the protruding portion 8L of the rotor portion 2 and the state is opposed to the protrusion 16L 2 of the stator portion 3 S1.

このような状態S1のときには、図6に示すように、ステータ部3のステータヨーク12Uは、ロータ部2の突出部8U,9の吸引力の影響をさほど受けないので、ステータヨーク12Uの永久磁石15Uの多くの磁束は、永久磁石15UのN極から中空部13Uの周囲を通って永久磁石15UのS極に戻る磁路M1(一点鎖線で図示)を形成する。また、このときロータ部2の永久磁石7Uの磁束の多くは、ステータ部3のステータヨーク12Uの突出部16U1,16U2よりもロータ部2の外周面aにより近い位置となるステータ部3の内周面bを有するステータヨーク12Lの突出部16L1,16L2の影響を強く受けるので、ステータヨーク12LのS極側に流される。また、ステータ部3の突出部16L1,16L2の内周面bと、ロータ部2の突出部9,8Lの外周面aとが非常に近付くため、ロータ部2の永久磁石7Lの磁束のほとんどがロータ部2の突出部9,8Lからステータヨーク12L側に流れ込むと共に、ステータ部3の永久磁石15Lの磁束ほとんどがロータ部2に流れ込む。 In such a state S1, as shown in FIG. 6, the stator yoke 12U of the stator portion 3 is not significantly affected by the attractive force of the projecting portions 8U and 9 of the rotor portion 2, and thus the permanent magnet of the stator yoke 12U. Many magnetic fluxes of 15U form a magnetic path M1 (shown by a one-dot chain line) that returns from the N pole of the permanent magnet 15U to the S pole of the permanent magnet 15U through the periphery of the hollow portion 13U. At this time, most of the magnetic flux of the permanent magnet 7U of the rotor part 2 is closer to the outer peripheral surface a of the rotor part 2 than the protrusions 16U 1 and 16U 2 of the stator yoke 12U of the stator part 3. Since it is strongly influenced by the protrusions 16L 1 and 16L 2 of the stator yoke 12L having the inner peripheral surface b, it flows to the S pole side of the stator yoke 12L. Further, since the inner peripheral surface b of the projecting portions 16L 1 and 16L 2 of the stator portion 3 and the outer peripheral surface a of the projecting portions 9 and 8L of the rotor portion 2 are very close to each other, the magnetic flux of the permanent magnet 7L of the rotor portion 2 is reduced. Most of the magnetic flux of the permanent magnet 15L of the stator portion 3 flows into the rotor portion 2 while almost flowing into the stator yoke 12L side from the protruding portions 9 and 8L of the rotor portion 2.

これにより図6に示すように、ロータ部2側では、永久磁石7Uの上端面のN極から中空部5をロータヨーク4の上端部付近から周回してロータヨーク4の下端部付近でステータヨーク12L側にいったん入り、ステータヨーク12Lの上端部付近で再びロータ部2側に入って永久磁石7Uの下端面のS極に戻る磁路M2が形成される。また、ステータ部3のステータヨーク12Lの永久磁石15Lの磁束の多くは、ロータ部2の突出部9に流れ込むと共に、ロータ部2の永久磁石7Lの多くの磁束は、ステータ部3の突出部16L2に流れ込み磁路M3が形成される。このように磁路M2が形成されるので、ロータ部2の永久磁石7Uの磁束は、ステータ部3側にほとんど影響を与えず、またロータ部2の永久磁石7Lとステータ部3の永久磁石15Lとの間での磁路M3の流れが効率化される。 As a result, as shown in FIG. 6, on the rotor portion 2 side, the hollow portion 5 circulates from the vicinity of the upper end portion of the rotor yoke 4 from the N pole on the upper end surface of the permanent magnet 7 </ b> U and the stator yoke 12 </ b> L side near the lower end portion of the rotor yoke 4 Is formed, and a magnetic path M2 is formed near the upper end portion of the stator yoke 12L and again enters the rotor portion 2 side and returns to the S pole on the lower end surface of the permanent magnet 7U. Further, much of the magnetic flux of the permanent magnet 15L of the stator yoke 12L of the stator portion 3 flows into the protruding portion 9 of the rotor portion 2, and much of the magnetic flux of the permanent magnet 7L of the rotor portion 2 is increased by the protruding portion 16L of the stator portion 3. 2 flows into the magnetic path M3. Since the magnetic path M2 is thus formed, the magnetic flux of the permanent magnet 7U of the rotor part 2 hardly affects the stator part 3 side, and the permanent magnet 7L of the rotor part 2 and the permanent magnet 15L of the stator part 3 The flow of the magnetic path M3 between the two is made efficient.

このように状態S1では、巻線部17U,17Lにおいて、状態S1の直前まで巻線部17Lの周囲を通っていた永久磁石15Lの磁束の多くがロータ部2側に吸引されて弱まる変化が生じ、また、状態S1の直前までロータ部2側に放射されていた永久磁石15Uの磁束がステータ部3の巻線部17Uに戻って強まる変化が生じる。これにより巻線部17U,17Lには、この変化を妨げる方向に磁力線を発生させる電流がそれぞれ流れる。なお、巻線部17U,17Lに流れる電流については詳しく後述する。   As described above, in the state S1, a change occurs in the winding portions 17U and 17L, in which much of the magnetic flux of the permanent magnet 15L that has passed around the winding portion 17L until just before the state S1 is attracted to the rotor portion 2 side and weakens. Further, a change occurs in which the magnetic flux of the permanent magnet 15U radiated to the rotor portion 2 side immediately before the state S1 returns to the winding portion 17U of the stator portion 3 and becomes stronger. As a result, currents that generate lines of magnetic force flow through the winding portions 17U and 17L in a direction that prevents this change. The current flowing through the winding portions 17U and 17L will be described in detail later.

また、状態S1では、上述のような磁束の変化に伴って、巻線部18においても磁束の変化を妨げる方向に磁力線を発生させる電流が流れる。なお、巻線部18に流れる電流については、巻線部17U,17Lに流れる電流と共に詳細を後述する。   Further, in the state S1, along with the change of the magnetic flux as described above, a current that generates lines of magnetic force flows in the winding portion 18 in a direction that prevents the change of the magnetic flux. Details of the current flowing through the winding portion 18 will be described later together with the current flowing through the winding portions 17U and 17L.

また、図7に示すように、ロータ部2の突出部8U,9,8Lの周方向からみた半分がステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2の同じく周方向からみた半分とそれぞれ対向している状態をS2とする。このような状態S2のときには、図7のA−A線で切断した断面図である図8に示すように、状態S1に比べてステータヨーク12Uの永久磁石15Uの磁束の一部がロータ部2側に流れ込むと共に、ステータ部3の突出部16U2からロータ部2側に放射される。一方、ロータ部2の永久磁石7Uの磁束の多くがステータ部3側に流れ込む。すなわちロータ部2側の突出部8Uからステータ部3側に流れ込む。その結果、ロータ部2側の永久磁石7UのN極からステータ部3側の永久磁石15UのS極に向かい、ステータ部3側の永久磁石15UのN極からロータ部2側の永久磁石7UのS極に向かう磁路M4が形成される。また、これに伴って、巻線部17Uの周囲を通る磁路M5の磁束は状態S1の磁路M1に比べて弱められる(S1:太い一点鎖線→S2:細い一点鎖線として図示)。 Further, as shown in FIG. 7, half of the protrusions 8U, 9, and 8L of the rotor portion 2 viewed from the circumferential direction are viewed from the same circumferential direction of the protrusions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , and 16L 2 of the stator portion 3. Let S2 be the state facing each half. In such a state S2, as shown in FIG. 8 which is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 7, a part of the magnetic flux of the permanent magnet 15U of the stator yoke 12U is part of the rotor portion 2 as compared to the state S1. In addition, the air flows into the rotor portion 2 and is radiated from the protruding portion 16U 2 of the stator portion 3 to the rotor portion 2 side. On the other hand, most of the magnetic flux of the permanent magnet 7U of the rotor part 2 flows into the stator part 3 side. That is, it flows into the stator portion 3 side from the protruding portion 8U on the rotor portion 2 side. As a result, the N pole of the permanent magnet 7U on the rotor part 2 side is directed to the S pole of the permanent magnet 15U on the stator part 3 side, and the N pole of the permanent magnet 15U on the stator part 3 side is changed to the permanent magnet 7U on the rotor part 2 side. A magnetic path M4 toward the S pole is formed. Along with this, the magnetic flux of the magnetic path M5 passing around the winding portion 17U is weakened compared to the magnetic path M1 in the state S1 (S1: thick one-dot chain line → S2: illustrated as a thin one-dot chain line).

また、状態S2のときには、状態S1でステータ部3のステータヨーク12L側に放射されていたロータ部2の永久磁石7Lの磁束の一部が中空部5を経由してロータ部2側に戻る。また、ステータ部3の永久磁石15Lの磁束も一部が巻線部17Lの周囲を通るものとなる。すなわち、状態S1のときに比べ、弱い磁力線によって、ロータ部2側の永久磁石7LのN極からステータ部3側の永久磁石15LのS極に向かい、ステータ部3側の永久磁石15LのN極からロータ部2側の永久磁石7LのS極に向かう磁路M6が形成される。この磁路M6は先の磁路M3に比べ弱い磁路となる。また、巻線部17Lの周囲を通る磁路M7の磁束は状態S1に比べて強められる(S1:一点鎖線無し→S2:細い一点鎖線として図示)。なお、先ほどの磁路M2は、ステータ部3の突出部16L1,16L2と対向しているロータ部2で生じているが、その強さは弱くなっている。また、後述する磁路M9を発生しているが、その強さは徐々に強くなっていく途中となっている。 Further, in the state S2, a part of the magnetic flux of the permanent magnet 7L of the rotor part 2 radiated to the stator yoke 12L side of the stator part 3 in the state S1 returns to the rotor part 2 side via the hollow part 5. Further, part of the magnetic flux of the permanent magnet 15L of the stator portion 3 also passes around the winding portion 17L. That is, compared with the state S1, the N magnetic pole of the permanent magnet 15L on the stator portion 3 side is directed from the N pole of the permanent magnet 7L on the rotor portion 2 side to the S pole of the permanent magnet 15L on the stator portion 3 side by weak magnetic lines of force. A magnetic path M6 is formed from the permanent magnet 7L toward the south pole of the rotor portion 2 side. This magnetic path M6 is weaker than the previous magnetic path M3. Further, the magnetic flux of the magnetic path M7 passing around the winding portion 17L is strengthened as compared with the state S1 (S1: no alternate long and short dashed line → S2: illustrated as a thin alternate long and short dashed line). Note that the magnetic path M2 is generated in the rotor portion 2 facing the projecting portions 16L 1 and 16L 2 of the stator portion 3, but its strength is weakened. Further, although a magnetic path M9 described later is generated, its strength is in the middle of gradually increasing.

このように、状態S2では、状態S1と比べ、巻線部17Uの周囲を通っていた磁束が弱められる変化が生じ、巻線部17Lの周囲を通る磁束が強められる変化が生じるので、巻線部17U,17Lには、この変化を妨げる方向に磁力線を発生させる電流がそれぞれ流れる。なお、ロータ部2の永久磁石7U,7Lは、向かい合う部分が異極とされ、しかも中空部5が両者の間をつなぐようにされているので、状態S2では、各永久磁石7U,7Lの磁束が効率良くステータ部3に流れる。   Thus, in the state S2, compared to the state S1, there is a change in which the magnetic flux that has passed around the winding portion 17U is weakened, and a change in which the magnetic flux that passes around the winding portion 17L is strengthened. In the portions 17U and 17L, currents that generate magnetic lines of force flow in a direction that prevents this change. The permanent magnets 7U and 7L of the rotor portion 2 have opposite polarities, and the hollow portion 5 is connected between the two, so that in the state S2, the magnetic flux of each permanent magnet 7U and 7L. Efficiently flows to the stator portion 3.

また、状態S2では、上述のような磁束の変化に伴って、巻線部18においても磁束の変化を妨げる方向に磁力線を発生させる電流が流れる。   Further, in the state S2, along with the change of the magnetic flux as described above, a current that generates magnetic lines of force flows in the winding portion 18 in a direction that prevents the change of the magnetic flux.

また、図9に示すように、ステータ部3の突出部16L1,16L2がロータ部2の突出部8U,9,8Lのいずれとも対向しておらず、ロータ部2の突出部9の上半分がステータ部3の突出部16U2と対向し、ロータ部2の突出部8Uがステータ部3の突出部16U1と対向している状態をS3とする。 Further, as shown in FIG. 9, the protrusions 16L 1 , 16L 2 of the stator part 3 are not opposed to any of the protrusions 8U, 9, 8L of the rotor part 2, and the upper part of the protrusion part 9 of the rotor part 2 half facing the protrusion 16U 2 of the stator portion 3, the protrusion 8U of the rotor portion 2 and the state is opposed to the protrusion 16U 1 of the stator portion 3 S3.

このような状態S3のときには、図10に示すように、図6に示した状態S1と天地が反転したような状態になる。すなわち、ステータ部3のステータヨーク12Lは、ロータ部2の突出部9,8Lの吸引力の影響をさほど受けないので、永久磁石15LのN極からの磁束は、中空部13Lの周囲を通って永久磁石15LのS極に戻る磁路M8(一点鎖線で図示)を形成する。また、このときロータ部2の永久磁石7Lの磁束は、ステータ部3のステータヨーク12Lの突出部16L1,16L2よりもステータヨーク12Uの突出部16U1,16U2の影響を強く受けるので、ロータ部2の磁束の多くがステータヨーク12U側に放射される。また、ステータ部3の突出部16U1,16U2とロータ部2の突出部8U,9とが非常に近づくので、ロータ部2の永久磁石7Uの磁束は、ロータ部2の突出部8Uからステータヨーク12U側にほとんどが流れ込む。これにより図10に示すように、ロータ部2側では、永久磁石7Lの下端面のN極から中空部5をロータヨーク4の下端部付近から周回してロータヨーク4の上端部付近でステータヨーク12U側にいったん入り、ステータヨーク12Uの下端部付近で再びロータ部2側に入って永久磁石7Lの上端面のS極に戻る磁路M9が形成される。 In such a state S3, as shown in FIG. 10, the state S1 and the top shown in FIG. 6 are reversed. That is, since the stator yoke 12L of the stator portion 3 is not significantly affected by the attractive force of the protrusions 9 and 8L of the rotor portion 2, the magnetic flux from the N pole of the permanent magnet 15L passes through the periphery of the hollow portion 13L. A magnetic path M8 (illustrated by an alternate long and short dash line) that returns to the south pole of the permanent magnet 15L is formed. At this time, the magnetic flux of the permanent magnet 7L of the rotor portion 2 is more strongly affected by the protrusions 16U 1 and 16U 2 of the stator yoke 12U than the protrusions 16L 1 and 16L 2 of the stator yoke 12L of the stator portion 3. Most of the magnetic flux of the rotor part 2 is radiated to the stator yoke 12U side. Further, since the protrusions 16U 1 and 16U 2 of the stator part 3 and the protrusions 8U and 9 of the rotor part 2 are very close to each other, the magnetic flux of the permanent magnet 7U of the rotor part 2 is transferred from the protrusion part 8U of the rotor part 2 to the stator. Mostly flows into the yoke 12U side. As a result, as shown in FIG. 10, on the rotor portion 2 side, the hollow portion 5 circulates from the vicinity of the lower end portion of the rotor yoke 4 from the N pole on the lower end surface of the permanent magnet 7L, and the stator yoke 12U side in the vicinity of the upper end portion of the rotor yoke 4 Is formed, and the magnetic path M9 is formed near the lower end portion of the stator yoke 12U and again enters the rotor portion 2 side and returns to the S pole on the upper end surface of the permanent magnet 7L.

また、ステータ部3のステータヨーク12Uの永久磁石15Uの磁束は、ロータ部2の突出部9に流れ込み、ロータ部2の永久磁石7Uの磁束は、ロータ部2の突出部8Uからステータ部3の突出部16U1に流れ込むという磁路M10が形成される。 Further, the magnetic flux of the permanent magnet 15U of the stator yoke 12U of the stator portion 3 flows into the protruding portion 9 of the rotor portion 2, and the magnetic flux of the permanent magnet 7U of the rotor portion 2 is changed from the protruding portion 8U of the rotor portion 2 to the stator portion 3. A magnetic path M10 that flows into the protrusion 16U 1 is formed.

このように状態S3では、巻線部17U,17Lにおいて、状態S3の直前まで巻線部17Uの周囲を通っていた永久磁石15Uの磁束の多くがロータ部2側に吸引されて弱まる変化が生じ、また、状態S3の直前までロータ部2側に放射されていた永久磁石15Lの磁束がステータ部3の巻線部17Lの周囲を通る磁路に戻って強まり、磁路M8となる変化が生じる。これによれば巻線部17U,17Lには、この変化を妨げる方向に磁力線を発生させる電流がそれぞれ流れる。   As described above, in the state S3, in the winding portions 17U and 17L, a change occurs in which much of the magnetic flux of the permanent magnet 15U that has passed through the periphery of the winding portion 17U until just before the state S3 is attracted to the rotor portion 2 side and weakens. Further, the magnetic flux of the permanent magnet 15L radiated to the rotor part 2 side immediately before the state S3 returns to the magnetic path passing around the winding part 17L of the stator part 3 and becomes stronger, and a change to the magnetic path M8 occurs. . According to this, currents that generate lines of magnetic force flow through the winding portions 17U and 17L in a direction that prevents this change.

また、状態S3では、上述のような磁束の変化に伴って、巻線部18においても磁束の変化を妨げる方向に磁力線を発生させる電流が流れる。なお、巻線部18における状態S3は、図6に示す状態S1とは、天地を逆にした状態であり、磁束の方向が異なるが同様の状態といえる。   Further, in the state S3, along with the change of the magnetic flux as described above, a current that generates magnetic lines of force flows in the winding portion 18 in a direction that prevents the change of the magnetic flux. Note that the state S3 in the winding portion 18 is the same as the state S1 shown in FIG. 6 except that the top and bottom are reversed and the direction of the magnetic flux is different.

図11は、ロータ部2の突出部8U,9,8Lとステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2との位置関係を、上述した状態S1,S2,S3がS1→S2→S3と遷移する過程について時刻t1〜t5の経過と共に示している。また、図12の上段および中段の図は、図11に示す時刻t1〜t5のそれぞれの時点における発電機1の巻線部17U,17Lに発生する電流の状態を示している。さらに、図12の下段の図には、巻線部17U,17Lを直列に接続することによって得られる交流電流の波形を示す。ただし、図12の上段の図では、上がプラス側で下がマイナス側になっているのに対し、図12の中段の図では、上がマイナス側で下がプラス側になっている。なお、ここでは説明の便宜上、発電機1の巻線部17U,17Lから出力される電流に着目して説明を行い、電圧についての説明は省略する。 11 shows the positional relationship between the protrusions 8U, 9, 8L of the rotor portion 2 and the protrusions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 of the stator portion 3, and the above-described states S1, S2, S3 are S1 → The process of transition from S2 to S3 is shown with the passage of time t1 to t5. Further, the upper and middle diagrams of FIG. 12 show states of currents generated in the winding portions 17U and 17L of the generator 1 at the respective times from time t1 to time t5 shown in FIG. Further, the lower diagram of FIG. 12 shows a waveform of an alternating current obtained by connecting the winding portions 17U and 17L in series. However, in the upper diagram of FIG. 12, the upper side is the plus side and the lower side is the minus side, whereas in the middle diagram of FIG. 12, the upper side is the minus side and the lower side is the plus side. Here, for convenience of explanation, description will be made by paying attention to the current output from the winding portions 17U and 17L of the generator 1, and description of the voltage will be omitted.

図12の上段および中段の図に示すように、ロータ部2が一定の回転速度で回転することによって、巻線部17U,17Lには、それぞれ電流方向が一定の脈動する電流(以下では、これを脈流と称する。)が発生する。これは巻線部17U,17Lを囲む磁束は、時刻t1〜t5の間で強弱の変化を繰り返すもののそれぞれ常に同じ方向を向いているからである。図12の上段および中段の図の例では、巻線部17U,17Lには互いに電流方向が逆方向の脈流が発生している。これは巻線部17U,17Lにおける巻線方向が同一であり、巻線部17U,17Lにおける磁力線の方向が互いに反対向きであるためである。これにより巻線部17Uと巻線部17Lとでは、脈流の位相が互いに逆になっている。すなわち、巻線部17Uで最大電流値となるタイミング(W11)には、巻線部17Lには電流が流れていない(W21)。同様に、巻線部17Lで最大電流値となるタイミング(W22)には、巻線部17Uには電流が流れていない(W12)。このような巻線部17Uと巻線部17Lとを直列に接続することにより、図12の下段の図に示すように、電流方向が周期的に変化する交流電流を得ることができる。   As shown in the upper and middle diagrams of FIG. 12, when the rotor unit 2 rotates at a constant rotational speed, each of the winding units 17U and 17L has a pulsating current with a constant current direction (hereinafter referred to as this). Is referred to as a pulsating flow). This is because the magnetic flux surrounding the winding portions 17U and 17L is always directed in the same direction, although it repeatedly changes in strength between times t1 and t5. In the example of the upper and middle stages in FIG. 12, pulsating currents having opposite current directions are generated in the winding portions 17U and 17L. This is because the winding directions in the winding portions 17U and 17L are the same, and the directions of the magnetic lines of force in the winding portions 17U and 17L are opposite to each other. Thereby, the phase of the pulsating flow is reversed between the winding part 17U and the winding part 17L. That is, no current flows through the winding portion 17L (W21) at the timing (W11) at which the winding portion 17U reaches the maximum current value. Similarly, no current flows through the winding portion 17U (W12) at the timing (W22) at which the winding portion 17L reaches the maximum current value. By connecting the winding portion 17U and the winding portion 17L in series, an alternating current whose current direction changes periodically can be obtained as shown in the lower diagram of FIG.

たとえば、図12において、時刻t1は、図6に示す状態S1に対応している。時刻t1は、ロータ部2の突出部9の下半分および突出部8Lとステータ部3の突出部16L1,16L2とが対向し、巻線部17Uの周囲の磁束は最大となり、その後、減少していくため、その変化を妨げる方向の磁力線を発生させる電流がワイヤをある方向に流れ始める。この方向を仮にプラスとすると、プラス電流が流れ始める。この点は、図12では、W11として示される。一方、巻線部17Lの周囲の磁束は最小となり、その後は増加していくため、その変化を妨げる方向の磁力線を発生させる電流がワイヤを流れる。その流れる方向は巻線部17Uとは逆方向になる。この方向は上述のプラスに対してマイナスとなる。この点は、図12ではW21として示される。このとき、ロータ部2の下方部分はステータ部3との間で、最大の吸引力を発生させている。 For example, in FIG. 12, time t1 corresponds to state S1 shown in FIG. At time t1, the lower half of the protruding portion 9 of the rotor portion 2 and the protruding portion 8L and the protruding portions 16L 1 and 16L 2 of the stator portion 3 face each other, and the magnetic flux around the winding portion 17U becomes maximum, and then decreases. Therefore, a current that generates magnetic field lines in a direction that prevents the change starts to flow in a certain direction through the wire. If this direction is positive, positive current starts to flow. This point is shown as W11 in FIG. On the other hand, since the magnetic flux around the winding portion 17L is minimized and then increases, a current that generates magnetic lines in a direction that prevents the change flows through the wire. The flowing direction is opposite to the winding portion 17U. This direction is negative with respect to the above-mentioned positive. This point is shown as W21 in FIG. At this time, the lower portion of the rotor portion 2 generates the maximum suction force with the stator portion 3.

よって、時刻t1では、図12に示すように、巻線部17U,17Lにおいて、電流の増減の逆転が発生する。これにより、時刻t1では、図12に示すように、巻線部17Uではプラス方向の電流値が最大となり、巻線部17Lではマイナス方向の電流値が最小となる(最小の電流値=0アンペア)。   Therefore, at time t1, as shown in FIG. 12, inversion of current increase / decrease occurs in the winding portions 17U and 17L. Thus, at time t1, as shown in FIG. 12, the current value in the positive direction is maximum in the winding portion 17U, and the current value in the negative direction is minimum in the winding portion 17L (minimum current value = 0 amperes). ).

また、図12において、時刻t5は、図10に示す状態S3に対応している。時刻t5は、ロータ部2の突出部9の上半分および突出部8Uとステータ部3の突出部16U1,16U2とが対向し、巻線部17Lの周囲の磁束は最大となり、その後、減少していくため、その変化を妨げる方向の磁力線を発生させる電流がワイヤをある方向に流れ始める。この点は、図12では、W22として示される。一方、巻線部17Uの周囲の磁束は最小となり、その後は増加していくため、その変化を妨げる方向の磁力線を発生させる電流がワイヤを流れる。その流れる方向は巻線部17Lとは逆方向になる。この点は、図12ではW12として示される。このとき、ロータ部2の上方部分はステータ部3との間で、最大の吸引力を発生させている。 In FIG. 12, the time t5 corresponds to the state S3 shown in FIG. At time t5, the upper half of the protruding portion 9 of the rotor portion 2 and the protruding portion 8U and the protruding portions 16U 1 and 16U 2 of the stator portion 3 face each other , and the magnetic flux around the winding portion 17L becomes maximum, and then decreases. Therefore, a current that generates magnetic field lines in a direction that prevents the change starts to flow in a certain direction through the wire. This point is shown as W22 in FIG. On the other hand, since the magnetic flux around the winding portion 17U is minimized and then increases, a current that generates magnetic lines in a direction that prevents the change flows through the wire. The flowing direction is opposite to that of the winding portion 17L. This point is shown as W12 in FIG. At this time, the upper portion of the rotor portion 2 generates the maximum suction force with the stator portion 3.

よって、時刻t5では、図12の上段および中段の図に示すように、巻線部17Uにおいて、プラス側の最小の電流値(0アンペア)(W12)となり、巻線部17Lにおいて、マイナス側の最大の電流値(W22)の電流が発生する。   Therefore, at time t5, as shown in the upper and middle diagrams in FIG. 12, the minimum current value on the positive side (0 ampere) (W12) is obtained in the winding portion 17U, and the negative side is obtained in the winding portion 17L. A current having the maximum current value (W22) is generated.

時刻t3は、図8に示す状態S2に対応している。時刻t3は、ロータ部2の突出部8U,9,8Lの周方向の半分とステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2の周方向の半分とが対向している。時刻t3は、状態S1からS3に遷移する過程の中間点である。よって、時刻t3では、図12の上段および中段の図に示すように、巻線部17U,17Lにおいて、正側および負側での最大値と最小値(=0アンペア)の中間の電流が発生している。 Time t3 corresponds to state S2 shown in FIG. At time t3, the circumferential half of the protrusions 8U, 9, and 8L of the rotor portion 2 and the circumferential half of the protrusions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , and 16L 2 of the stator portion 3 face each other. Time t3 is an intermediate point in the process of transition from state S1 to S3. Therefore, at time t3, as shown in the upper and middle diagrams of FIG. 12, a current intermediate between the maximum value and the minimum value (= 0 amperes) on the positive and negative sides is generated in the winding portions 17U and 17L. doing.

時刻t2,t4は、それぞれ状態S1からS2、S2からS3に遷移する過程である。よって、時刻t2では、図12の上段および中段の図に示すように、巻線部17U,17Lにおいて、それぞれ状態S1で発生する電流値(0アンペア)と状態S2で発生する電流値との中間の値の電流が発生する。また、時刻t4では、図12の上段および中段の図に示すように、巻線部17U,17Lにおいて、それぞれ状態S2で発生する電流値と状態S3で発生する電流値との中間の値の電流が発生する。   Times t2 and t4 are processes of transition from states S1 to S2 and from S2 to S3, respectively. Therefore, at the time t2, as shown in the upper and middle diagrams of FIG. 12, in the winding portions 17U and 17L, intermediate current values (0 amperes) generated in the state S1 and current values generated in the state S2, respectively. Current of the value of. Further, at time t4, as shown in the upper and middle diagrams of FIG. 12, in the winding portions 17U and 17L, currents having intermediate values between the current value generated in the state S2 and the current value generated in the state S3, respectively. Will occur.

このようにして、時刻t1〜t5では、巻線部17U,17Lで発生する脈流波形のうちの2分の1周期分の電流が発生する。すなわち、発電機1の回転軸10が一定の回転速度で回転している場合、時刻t1〜t5の時間の2倍の時間で、巻線部17U,17Lで発生する脈流波形の1周期分が終了する。これを直列に接続された巻線部17U,17Lで発生する交流電流の波形としてみると、時刻t1〜t5の時間の2倍の時間で1周期分が終了する。   In this way, at times t1 to t5, a current corresponding to one half of the pulsating waveform generated in the winding portions 17U and 17L is generated. That is, when the rotating shaft 10 of the generator 1 is rotating at a constant rotational speed, one cycle of the pulsating current waveform generated in the winding portions 17U and 17L is twice as long as the time t1 to t5. Ends. When this is viewed as a waveform of the alternating current generated in the winding portions 17U and 17L connected in series, one cycle is completed in a time twice as long as the time t1 to t5.

また、図13の上段の図は、図11に示す時刻t1〜t5のそれぞれの時点における発電機1の巻線部18に発生する電流の状態を示している。なお、図13の下段の図は、上段の図との比較のため、巻線部17U,17Lを直列に接続して得られる交流電流の波形を示す。   Further, the upper diagram in FIG. 13 shows a state of current generated in the winding portion 18 of the generator 1 at each of the times t1 to t5 shown in FIG. The lower diagram of FIG. 13 shows the waveform of the alternating current obtained by connecting the winding portions 17U and 17L in series for comparison with the upper diagram.

図11に示すように、ロータ部2が一定の回転速度で回転することによって、巻線部18には、図13の上段の図に示すように交流の電流波形が発生する。   As shown in FIG. 11, when the rotor unit 2 rotates at a constant rotational speed, an alternating current waveform is generated in the winding unit 18 as shown in the upper diagram of FIG.

たとえば、図6に示す状態S1では、ロータ部2の磁束は、ステータヨーク12L側に引っ張られてはいるものの多くの磁束が巻線部18を通っている。   For example, in the state S1 shown in FIG. 6, the magnetic flux of the rotor portion 2 passes through the winding portion 18 although it is pulled toward the stator yoke 12L.

図8に示す状態S2では、ロータ部2の磁束は、ステータヨーク12U,12Lの双方に引っ張られることにより、巻線部18を通る磁束は殆ど無くなる。   In the state S2 shown in FIG. 8, the magnetic flux of the rotor portion 2 is pulled by both of the stator yokes 12U and 12L, so that almost no magnetic flux passes through the winding portion 18.

図10に示す状態S3では、ロータ部2の磁束は、ステータヨーク12U側に引っ張られてはいるものの多くの磁束が巻線部18を通っている。   In the state S <b> 3 shown in FIG. 10, the magnetic flux of the rotor portion 2 passes through the winding portion 18 although it is pulled toward the stator yoke 12 </ b> U.

このようにして、巻線部18を通る磁束は、状態S1で最多→状態S2で最少→状態S3で最多と変化する。すなわち、巻線部18では、状態S1から状態S2までの磁束の変化と、状態S2から状態S3までの磁束の変化は、変化の方向は反対方向になるものの同じ変化が2回繰り返されている。これにより、巻線部18では、状態S1から状態S2までの間と、状態S2から状態S3までの間で、磁束の変化を妨げようとする逆方向、且つ同レベルの電流がそれぞれ発生して発電が行われる。図13の上段の図に示す巻線部18で発生する電流波形の位相は、図13の下段の図に示す巻線部17U,17Lを直列に接続して得られる交流電流の位相と比べると、4分の1周期分ずれている。   In this way, the magnetic flux passing through the winding portion 18 changes from the maximum in the state S1 to the minimum in the state S2 to the maximum in the state S3. That is, in the winding part 18, the change of the magnetic flux from the state S1 to the state S2 and the change of the magnetic flux from the state S2 to the state S3 are repeated twice although the direction of change is opposite. . As a result, in the winding section 18, a current in the reverse direction and at the same level is generated between the state S1 and the state S2 and between the state S2 and the state S3 so as to prevent the magnetic flux from changing. Power generation is performed. The phase of the current waveform generated in the winding section 18 shown in the upper diagram of FIG. 13 is compared with the phase of the alternating current obtained by connecting the winding sections 17U and 17L shown in the lower diagram of FIG. 13 in series. It is shifted by a quarter cycle.

このようにして、ロータ部2が回転することにより、ロータ部2の巻線部18とステータ部3の巻線部17U,17Lとでそれぞれ発電が行われる。すなわち、発電機1では、3系統の巻線部17U,17L,18によって、同時に発電が実施される。これによれば、ロータ側またはステータ側のいずれか一方のみで発電を行う従来の発電機と比較してより大きい発電電力を得ることができる。しかもステータヨーク12U,12Lは、2段重ねになっているため、一段のステータヨークのみの従来の発電機と比較してもより大きい発電電力を得ることができる。さらに、ステータヨーク12U,12Lの段数を増加させれば、さらに大きな発電電力を得ることができる。また、このときには、ロータ部2の巻線部18についてもステータヨーク12U,12Lの倍数の数だけ設置される。これにより、ステータヨーク12U,12Lの段数の増加により、巻線部18による発電電力も増加させることができる。   In this way, when the rotor portion 2 rotates, power is generated by the winding portion 18 of the rotor portion 2 and the winding portions 17U and 17L of the stator portion 3 respectively. That is, in the generator 1, power generation is simultaneously performed by the three systems of winding portions 17 </ b> U, 17 </ b> L, and 18. According to this, it is possible to obtain larger generated power as compared with a conventional generator that generates power only on either the rotor side or the stator side. In addition, since the stator yokes 12U and 12L are stacked in two stages, a larger amount of generated power can be obtained compared to a conventional generator having only one stage of stator yoke. Furthermore, if the number of stages of the stator yokes 12U and 12L is increased, a larger generated power can be obtained. At this time, the winding portions 18 of the rotor portion 2 are also installed in a number that is a multiple of the stator yokes 12U and 12L. Thereby, the electric power generated by the winding portion 18 can be increased by increasing the number of stages of the stator yokes 12U and 12L.

しかしながら図13で説明したように、ステータ部3の巻線部17U,17Lを直列に接続して得られる交流電流の位相とロータ部2の巻線部18で得られる交流電流の位相とは互いに4分の1周期分ずれている。このため、巻線部17U,17L,18をそのまま単純に並列または直列に接続して利用すると、巻線部17U,17Lで発生する交流電力と巻線部18で発生する交流電力とが互いに相殺される現象が発生する。そこで、巻線部17U,17Lと巻線部18の発電電力の位相の相違を解消するための発電システムの構成例を以下に示す。   However, as explained in FIG. 13, the phase of the alternating current obtained by connecting the winding portions 17U and 17L of the stator portion 3 in series and the phase of the alternating current obtained by the winding portion 18 of the rotor portion 2 are mutually different. It is shifted by a quarter cycle. For this reason, when the winding parts 17U, 17L, 18 are simply connected in parallel or in series as they are, the AC power generated in the winding parts 17U, 17L and the AC power generated in the winding part 18 cancel each other. Phenomenon occurs. Therefore, a configuration example of a power generation system for eliminating the difference in phase of the generated power between the winding portions 17U and 17L and the winding portion 18 is shown below.

たとえば発電機1と、発電機1の巻線部17U,17Lの発電電力を入力する第1のコンバータと、発電機1の巻線部18の発電電力を入力する第2のコンバータと、第1のコンバータの出力と第2のコンバータの出力とを並列に入力し、交流電力を出力するインバータと、を有する発電システムを構成する。   For example, the generator 1, a first converter that inputs the generated power of the winding portions 17U and 17L of the generator 1, a second converter that inputs the generated power of the winding portion 18 of the generator 1, and a first The output of the converter and the output of the second converter are input in parallel, and an inverter that outputs AC power is configured.

たとえば巻線部17U,17Lによって発生する交流電力と、巻線部18によって発生する交流電力とをそれぞれ異なる2つのコンバータに入力して2系統の直流電力に変換し、この2つのコンバータからそれぞれ出力された2系統の直流電力を並列に入力して1系統の交流電力の出力に変換するインバータを用いればよい。あるいは、上記の2つのコンバータからそれぞれ出力された2系統の直流電力によって充電される1つのバッテリを用い、このバッテリを直流電源として利用することもできる。その他にも前記の2つのコンバータからそれぞれ出力される2系統の直流電力をそれぞれ別個に利用してもよい。   For example, AC power generated by the winding portions 17U and 17L and AC power generated by the winding portion 18 are input to two different converters to be converted into two systems of DC power, and output from these two converters, respectively. What is necessary is just to use the inverter which inputs the direct-current power of two lines which were performed in parallel, and converts it into the output of one line of alternating current power. Alternatively, a single battery that is charged with two systems of DC power output from the two converters described above can be used, and this battery can be used as a DC power source. In addition, the two systems of DC power output from the two converters may be used separately.

もしくは、発電機1と、発電機1の巻線部17U,17Lに接続される第1の機器の接続手段と、発電機1の巻線部18に接続される第2の機器の接続手段と、を有する発電システムを構成してもよい。このとき接続手段として、たとえば巻線部17U,17Lの出力周波数が表示された端子と巻線部18の出力周波数が表示された端子とを発電機1の出力側にそれぞれ設ければよい。これによりユーザは、出力周波数の表示を目視確認し、その出力周波数に適合する機器を端子に接続して利用することができる。なお、端子に代えて、コネクタやコンセントなど、どのような接続手段を設けるかは自由である。   Alternatively, the generator 1, the connection means of the first device connected to the winding portions 17U and 17L of the generator 1, and the connection means of the second device connected to the winding portion 18 of the generator 1. , A power generation system may be configured. At this time, for example, a terminal displaying the output frequency of the winding portions 17U and 17L and a terminal displaying the output frequency of the winding portion 18 may be provided on the output side of the generator 1 as connection means. As a result, the user can visually check the display of the output frequency, and connect and use a device suitable for the output frequency to the terminal. Note that any connection means such as a connector or an outlet can be provided in place of the terminal.

このようにして、3系統の巻線部17U,17L,18によって、同時に発電された電力を適宜に有効利用することができる。   In this manner, the power generated at the same time by the three winding portions 17U, 17L, and 18 can be effectively used as appropriate.

さらに別の発電システムの例として、巻線部17U,17Lを直列に接続して交流電力を得るのではなく、巻線部17Uおよび巻線部17Lをそれぞれ単独で2系統の脈流(すなわち直流)の電源として利用することもできる。あるいは、巻線部17Uと巻線部17Lとで、ワイヤの巻き方向を互いに反対方向としたり、または、巻線部17Uと巻線部17Lとを直列に接続する際の接続方法を変えるなどにより、巻線部17Uと巻線部17Lとで発生する電流方向を一致させ、直流電力を発電させてもよい。この場合、巻線部18からは交流電力が得られるので、交流と直流とを1つの発電機1で発電することができる交直両用の発電システムとなる。   As another example of the power generation system, the winding portions 17U and 17L are not connected in series to obtain AC power, but the winding portion 17U and the winding portion 17L are each independently provided with two pulsating flows (that is, direct current). ) Can also be used as a power source. Alternatively, the winding portion 17U and the winding portion 17L have the wire winding directions opposite to each other, or the connection method when the winding portion 17U and the winding portion 17L are connected in series is changed. The direction of current generated in the winding portion 17U and the winding portion 17L may be matched to generate DC power. In this case, AC power is obtained from the winding section 18, so that the AC / DC power generation system can generate AC and DC with one generator 1.

さらに、発電機1は、以下に説明するように、コギングを抑えることができる。これによっても発電機1は、効率の良い発電を行い大きな発電電力を得ることができる。   Furthermore, the generator 1 can suppress cogging as described below. Also by this, the generator 1 can generate electric power efficiently and can obtain large generated electric power.

ここで、一般的な発電機でコギングが発生する原因を考えてみると、ロータ側とステータ側との間の吸引力もしくは反発力がロータの位置によって変化することが原因である。これに対し、発電機1では、時刻t1〜t5のいずれの時刻に示すロータ部2とステータ部3との位置関係においてもロータ部2の突出部8U,9,8Lとステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2との間の吸引力は常に一定になる。これは前述したように、ロータ部2の突出部8U,9,8Lとステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2とが対向する部分の面積と、対向しない部分の面積は、ロータ部2とステータ部3との回転方向の位置関係に係わらずそれぞれ一定であるからである。 Here, considering the cause of cogging in a general generator, the cause is that the attractive force or the repulsive force between the rotor side and the stator side changes depending on the position of the rotor. On the other hand, in the generator 1, the protrusions 8U, 9, 8L of the rotor part 2 and the protrusions of the stator part 3 in the positional relationship between the rotor part 2 and the stator part 3 shown at any time from time t1 to t5. The suction force between 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 and 16L 2 is always constant. As described above, this is because the protruding portions 8U, 9, 8L of the rotor portion 2 and the protruding portions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 of the stator portion 3 are opposed to each other and are not opposed to each other. This is because the rotor part 2 and the stator part 3 are constant regardless of the positional relationship in the rotational direction.

たとえば、時刻t1(状態S1)においては、ロータ部2の突出部9の下半分および突出部8Lとステータ部3の突出部16L1,16L2とは全面的に対向して最大の吸引力で引き合っている。その一方で、ステータ部3の突出部16U1,16U2は、ロータ部2のいずれの突出部8U,9,8Lとも対向しておらず互いの吸引力は最小である。このことからロータ部2側の突出部8U,9,8Lとステータ部3側の突出部16U1,16U2,16L1,16L2との間の吸引力の強さは、ロータ部2側の突出部8U,9,8Lとステータ部3側の突出部16U1,16U2,16L1,16L2との間の対向面積部分の強さと非対向面積部分の強さの合計に依存すると考えることができる。 For example, at time t1 (state S1), the lower half of the projecting portion 9 of the rotor portion 2 and the projecting portion 8L and the projecting portions 16L 1 and 16L 2 of the stator portion 3 face each other with the maximum suction force. I am inquiring. On the other hand, the protrusions 16U 1 and 16U 2 of the stator part 3 are not opposed to any of the protrusions 8U, 9 and 8L of the rotor part 2, and the mutual attractive force is minimum. Therefore, the strength of the suction force between the protrusions 8U, 9, 8L on the rotor part 2 side and the protrusions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 on the stator part 3 side is Considering that it depends on the sum of the strength of the opposing area portion and the strength of the non-opposing area portion between the protruding portions 8U, 9, 8L and the protruding portions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 on the stator 3 side. Can do.

そこでステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1、または16L2がロータ部2の突出部8U,9,8Lと対向する際の面積の最大値をQcm2(平方センチメートル)とし、1cm2単位当たりの吸引力の強さをP1とすると、時刻t1において、ロータ部2の突出部9の下半分とステータ部3の突出部16L1との間の対向面積はQcm2で吸引力はQ×P1となる。また、ロータ部2の突出部8Lとステータ部3の突出部16L2との間の対向面積もQcm2で吸引力はQ×P1となる。また、ロータ部2の突出部8Uとステータ部3の突出部16U1との間の非対向面積およびロータ部2の突出部9の上半分とステータ部3の突出部16U2との間の非対向面積はそれぞれQcm2で非対向部分の1cm2単位当たりの吸引力の強さをP2とすると吸引力はそれぞれQ×P2となる。よって、時刻t1におけるロータ部2とステータ部3との間の各突出部8U,9,8L,16U1,16U2,16L1,16L2の吸引力は「2Q×P1+2Q×P2=2Q(P1+P2)」である。 Therefore protrusions 16U 1 of the stator portion 3, 16U 2, 16L 1, or 16L 2 are protrusions 8U rotor portion 2, the maximum value of the area at the time of facing the 9,8L and Qcm 2 (square centimeter), 1 cm 2 When the strength of the suction force per unit is P1, the facing area between the lower half of the protrusion 9 of the rotor portion 2 and the protrusion 16L 1 of the stator portion 3 is Qcm 2 and the suction force is Q at time t1. × P1. Further, in also Qcm 2 attraction opposing area between the projecting portions 16L 2 of the protruding portion 8L and the stator portion 3 of the rotor portion 2 becomes Q × P1. The non between the non-opposing area and the projection 16U 2 of the upper half and the stator portion 3 of the protrusion 9 of the rotor portion 2 between the protrusions 16U 1 of the protrusion 8U and the stator portion 3 of the rotor part 2 The opposing area is Qcm 2 , and the suction force per 1 cm 2 unit of the non-opposing part is P2, and the suction force is Q × P2. Thus, each projecting portion between the rotor portion 2 and a stator portion 3 at time t1 8U, 9,8L, 16U 1, 16U 2, 16L 1, the suction force of 16L 2 is "2Q × P1 + 2Q × P2 = 2Q (P1 + P2 ) ”.

同じように、時刻t2においては、ロータ部2の突出部8Uの周方向の4分の1とステータ部3の突出部16U1の周方向の4分の1とが対向し、ロータ部2の突出部9の上半分の周方向の4分の1とステータ部3の突出部16U2の周方向の4分の1とが対向し、ロータ部2の突出部9の下半分の周方向の4分の3とステータ部3の突出部16L1の周方向の4分の3とが対向し、ロータ部2の突出部8Lの周方向の4分の3とステータ部3の突出部16L2の周方向の4分の3とが対向して互いに引き合っている。 Similarly, at time t2, a quarter in the circumferential direction of the protruding portion 8U of the rotor portion 2 and a quarter in the circumferential direction of the protruding portion 16U 1 of the stator portion 3 face each other, and the rotor portion 2 A quarter in the circumferential direction of the upper half of the projecting portion 9 and a quarter in the circumferential direction of the projecting portion 16U 2 of the stator portion 3 are opposed to each other in the circumferential direction of the lower half of the projecting portion 9 of the rotor portion 2. Three-quarters and three-fourths of the circumferential direction of the protruding portion 16L 1 of the stator portion 3 face each other, and three-fourths of the circumferential direction of the protruding portion 8L of the rotor portion 2 and the protruding portion 16L 2 of the stator portion 3 Are opposite each other and attract each other.

ここで、ロータ部2の突出部8Uとステータ部3の突出部16U1およびロータ部2の突出部9の上半分とステータ部3の突出部16U2との間の対向面積はそれぞれ(1/4)Qcm2、ロータ部2の突出部9の下半分とステータ部3の突出部16L1およびロータ部2の突出部8Lとステータ部3の突出部16L2との間の対向面積はそれぞれ(3/4)Qcm2である。よって、時刻t2におけるロータ部2とステータ部3との間の各突出部8U,9,8L,16U1,16U2,16L1,16L2の対向する部分の吸引力の総和は、
(1/4)Qcm2×P1+(1/4)Qcm2×P1+(3/4)Qcm2×P1+(3/4)Qcm2×P1
=(8/4)Qcm2×P1
=2Qcm2×P1
である。一方、非対向部分の吸引力は、同様に計算して、2Qcm2×P2となる。よって時刻t2においても吸引力は、時刻t1と同じように「2Q×P1+2Q×P2=2Q(P1+P2)」となる。
Here, the opposing area between the protrusions 16U 2 of the upper half and the stator portion 3 rotor portion projecting part 16U 1 of 2 protrusions 8U and the stator unit 3 and the projection 9 of the rotor portion 2, respectively (1 / 4) Qcm 2 , the lower half of the protruding portion 9 of the rotor portion 2 and the protruding portion 16L 1 of the stator portion 3 and the opposing areas between the protruding portion 8L of the rotor portion 2 and the protruding portion 16L 2 of the stator portion 3 are ( 3/4) is a Qcm 2. Thus, each projecting portion between the rotor portion 2 and a stator portion 3 at time t2 8U, 9,8L, 16U 1, 16U 2, 16L 1, the suction force of the sum of the opposing portions of 16L 2 is
(1/4) Qcm 2 × P1 + (1/4) Qcm 2 × P1 + (3/4) Qcm 2 × P1 + (3/4) Qcm 2 × P1
= (8/4) Qcm 2 × P1
= 2Qcm 2 × P1
It is. On the other hand, the suction force of the non-facing portion is calculated in the same manner and becomes 2Qcm 2 × P2. Accordingly, the suction force at time t2 is “2Q × P1 + 2Q × P2 = 2Q (P1 + P2)” as at time t1.

同じように、時刻t3においては、ロータ部2の突出部8Uの周方向の2分の1とステータ部3の突出部16U1の周方向の2分の1とが対向し、ロータ部2の突出部9の上半分の周方向の2分の1とステータ部3の突出部16U2の周方向の2分の1とが対向し、ロータ部2の突出部9の下半分の周方向の2分の1とステータ部3の突出部16L1の周方向の2分の1とが対向し、ロータ部2の突出部8Lの周方向の2分の1とステータ部3の突出部16L2の周方向の2分の1とが対向して互いに強く引き合っている。 Similarly, at time t3, a half in the circumferential direction of the protruding portion 8U of the rotor portion 2 and a half in the circumferential direction of the protruding portion 16U 1 of the stator portion 3 face each other, and the rotor portion 2 A half in the circumferential direction of the upper half of the protruding portion 9 and a half in the circumferential direction of the protruding portion 16U 2 of the stator portion 3 are opposed to each other in the circumferential direction of the lower half of the protruding portion 9 of the rotor portion 2. One half and one half in the circumferential direction of the protruding portion 16L 1 of the stator portion 3 face each other, and one half in the circumferential direction of the protruding portion 8L of the rotor portion 2 and the protruding portion 16L 2 of the stator portion 3 Are opposed to each other and strongly attract each other.

ここで、ロータ部2の突出部8Uとステータ部3の突出部16U1、ロータ部2の突出部9の上半分とステータ部3の突出部16U2、ロータ部2の突出部9の下半分とステータ部3の突出部16L1、およびロータ部2の突出部8Lとステータ部3の突出部16L2との間の対向面積は、それぞれ(1/2)Qcm2である。よって、時刻t3におけるロータ部2とステータ部3との間の各突出部8U,9,8L,16U1,16U2,16L1,16L2の対向する部分の吸引力の総和は、
(1/2)Qcm2×P1+(1/2)Qcm2×P1+(1/2)Qcm2×P1+(1/2)Qcm2×P1
=(4/2)Qcm2×P1
=2Qcm2×P1
である。一方、非対向部分、すなわちステータ部3の各突出部16U1,16U2,16L1,16L2ではない部分とロータ部2の各突出部8U,9,8Lが対向している部分の吸引力はその面積が2Qcm2となるので、2Qcm2×P2となる。よって、時刻t3においての吸引力の総和は時刻t1,t2と同じように2Q(P1+P2)となる。
Here, the protruding part 8U of the rotor part 2 and the protruding part 16U 1 of the stator part 3, the upper half of the protruding part 9 of the rotor part 2, the protruding part 16U 2 of the stator part 3, and the lower half of the protruding part 9 of the rotor part 2 And the projecting portion 16L 1 of the stator portion 3 and the facing areas between the projecting portion 8L of the rotor portion 2 and the projecting portion 16L 2 of the stator portion 3 are (1/2) Qcm 2 , respectively. Thus, each projecting portion between the rotor portion 2 and a stator portion 3 at time t3 8U, 9,8L, 16U 1, 16U 2, 16L 1, the suction force of the sum of the opposing portions of 16L 2 is
(1/2) Qcm 2 × P1 + (1/2) Qcm 2 × P1 + (1/2) Qcm 2 × P1 + (1/2) Qcm 2 × P1
= (4/2) Qcm 2 × P1
= 2Qcm 2 × P1
It is. On the other hand, the suction force of the non-opposing portion, that is, the portion where each protruding portion 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 of the stator portion 3 is not opposed to each protruding portion 8U, 9, 8L of the rotor portion 2 is opposed. Since its area is 2Qcm 2 , 2Qcm 2 × P2. Therefore, the total sum of the attractive forces at time t3 is 2Q (P1 + P2), similar to times t1 and t2.

同じように、時刻t4においては、ロータ部2の突出部8Uの周方向の4分の3とステータ部3の突出部16U1の周方向の4分の3とが対向し、ロータ部2の突出部9の上半分の周方向の4分の3とステータ部3の突出部16U2の周方向の4分の3とが対向し、ロータ部2の突出部9の下半分の周方向の4分の1とステータ部3の突出部16L1の周方向の4分の1とが対向し、ロータ部2の突出部8Lの周方向の4分の1とステータ部3の突出部16L2の周方向の4分の1とが対向して互いに強く引き合っている。 Similarly, at time t4, the protrusion 8U of the rotor portion 2 circumferentially of 3 and 3 and the opposing quarter of the circumferential direction of the protruding portions 16U 1 of the stator portion 3 of 4 minutes, of the rotor portion 2 on 3 and the opposing quarter of the circumferential direction of the 3 and the stator portion 3 of the protrusions 16U 2 quarters of the circumferential direction of the half of the protruding portion 9, the lower half of the protrusion 9 of the rotor portion 2 circumferentially of One-fourth and one-fourth in the circumferential direction of the protruding portion 16L 1 of the stator portion 3 face each other, and one-fourth in the circumferential direction of the protruding portion 8L of the rotor portion 2 and the protruding portion 16L 2 of the stator portion 3 Are opposed to each other and strongly attract each other.

ここで、ロータ部2の突出部8Uの4分の3とステータ部3の突出部16U1の4分の3およびロータ部2の突出部9の上半分の4分の3とステータ部3の突出部16U2の4分の3との間の対向面積は、それぞれ(3/4)Qcm2であり、ロータ部2の突出部9の下半分の4分の1とステータ部3の突出部16L1の4分の1およびロータ部2の突出部8Lの4分の1とステータ部3の突出部16L2の4分の1との間の対向面積は、それぞれ(1/4)Qcm2である。よって、時刻t4におけるロータ部2とステータ部3との間の各突出部8U,9,8L,16U1,16U2,16L1,16L2の完全に対向している部分の面積の総和は、
(3/4)Qcm2+(3/4)Qcm2+(1/4)Qcm2+(1/4)Qcm2
=(8/4)Qcm2
=2Qcm2
である。このため突出部同士が対向していることによる吸引力は「2Q×P1」となる。一方、ロータ部2の突出部8U,9,8Lがステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2と対向している部分の面積はやはり2Qcm2となり、全体の吸引力は時刻t1,t2,t3と同じく「2Q(P1+P2)」となる。
Here, a quarter of the protrusion 8U of the rotor portion 2 3 and 4 minutes in the upper half of the protrusion 9 of the stator section three quarters of protrusions 16U 1 of 3 and the rotor part 2 3 and the stators 3 The opposing areas between the projecting portions 16U 2 and three-quarters are (3/4) Qcm 2 , respectively, the lower half of the projecting portion 9 of the rotor portion 2 and the projecting portion of the stator portion 3 The opposing areas between 1/4 of 16L 1 and 1/4 of the protrusion 8L of the rotor part 2 and 1/4 of the protrusion 16L2 of the stator part 3 are (1/4) Qcm 2 , respectively. is there. Therefore, the sum of the areas of the portions of the protrusions 8U, 9, 8L, 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , and 16L 2 that completely face each other between the rotor portion 2 and the stator portion 3 at time t4 is:
(3/4) Qcm 2 + (3/4) Qcm 2 + (1/4) Qcm 2 + (1/4) Qcm 2
= (8/4) Qcm 2
= 2Qcm 2
It is. Therefore, the suction force due to the protrusions facing each other is “2Q × P1”. On the other hand, the area of the portion where the protrusions 8U, 9 and 8L of the rotor part 2 are opposed to the protrusions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 and 16L 2 of the stator part 3 is 2Qcm 2 , and the overall suction force is It is “2Q (P1 + P2)”, similar to the times t1, t2, and t3.

同じように、時刻t5(状態S3)においては、ロータ部2の突出部9の上半分および突出部8Uとステータ部3の突出部16U1,16U2とは対向して互いに強く引き合っているが、ステータ部3の突出部16L1,16L2は、ロータ部2のいずれの突出部8U,9,8Lとも対向していない。このときのロータ部2の突出部9の上半分とステータ部3の突出部16U2およびロータ部2の突出部8Uとステータ部3の突出部16U1との間の対向面積は、それぞれQcm2である。よって、時刻kt5におけるロータ部2とステータ部3との間の各突出部8U,9,8L,16U1,16U2,16L1,16L2の完全に対向している部分の面積の総和は、
Qcm2+Qcm2=2Qcm2
である。このため突出部同士が対向していることによる吸引力は「2Q×P1」となる。一方、ロータ部2の突出部8U,9,8Lがステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2と対向している部分の面積はやはり2Qcm2となり、全体の吸引力は時刻t1,t2,t3,t4と同じく「2Q(P1+P2)」となる。
Similarly, at time t5 (state S3), the upper half of the protruding portion 9 of the rotor portion 2 and the protruding portion 8U and the protruding portions 16U 1 and 16U 2 of the stator portion 3 face each other and strongly attract each other. The protrusions 16L 1 and 16L 2 of the stator part 3 are not opposed to any of the protrusions 8U, 9 and 8L of the rotor part 2. At this time, the opposing area between the upper half of the protrusion 9 of the rotor 2 and the protrusion 16U 2 of the stator 3 and between the protrusion 8U of the rotor 2 and the protrusion 16U 1 of the stator 3 is Qcm 2. It is. Therefore, the total sum of the areas of the projecting portions 8U, 9, 8L, 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 between the rotor portion 2 and the stator portion 3 at time kt5 is completely opposite to each other.
Qcm 2 + Qcm 2 = 2Qcm 2
It is. Therefore, the suction force due to the protrusions facing each other is “2Q × P1”. On the other hand, the area of the portion where the protrusions 8U, 9 and 8L of the rotor part 2 are opposed to the protrusions 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 and 16L 2 of the stator part 3 is 2Qcm 2 , and the overall suction force is Like time t1, t2, t3, t4, “2Q (P1 + P2)” is obtained.

このように、図11、図12における時刻t1〜t5のいずれの時刻においてもロータ部2とステータ部3との間の各突出部8U,9,8L,16U1,16U2,16L1,16L2での吸引力の総和は、「2Qcm2×(P1+P2)」であり変わらない。時刻t1〜t5で発生する電流波形は、巻線部17U,17Lで発生する正弦波状の電流波形のうちの4分の1周期分の電流波形であるが、正弦波は、この4分の1周期分の電流波形が増減方向および正負方向を変えながら連続するものである。したがって、巻線部17U,17Lで発生する正弦波状の電流波形のいずれの部位においてもロータ部2の突出部8U,9,8Lとステータ部3の突出部16U1,16U2,16L1,16L2との間の吸引力は常に一定になることは自明である。このことは、ロータ部2とステータ部3との位置関係がどのようであってもロータ部2とステータ部3との間の吸引力は常に一定であることを意味している。これにより発電機1においては、コギングは発生しないことがわかる。 Thus, FIG. 11, each protrusion between the rotor portion 2 and the stator unit 3 at any time in the time t1~t5 in FIG 12 8U, 9,8L, 16U 1, 16U 2, 16L 1, 16L the sum of the suction force in the 2, does not change is the "2Qcm 2 × (P1 + P2)". The current waveform generated at times t1 to t5 is a current waveform corresponding to a quarter cycle of the sinusoidal current waveforms generated in the winding portions 17U and 17L. The sine wave is a quarter of this current waveform. The current waveform for a period is continuous while changing the increase / decrease direction and the positive / negative direction. Therefore, the winding unit 17U, the projecting portion of the rotor portion 2 at any site of the sinusoidal current waveform generated in 17L 8U, protrusions 16U 1 of 9,8L and the stator unit 3, 16U 2, 16L 1, 16L It is obvious that the suction force between 2 is always constant. This means that the attractive force between the rotor unit 2 and the stator unit 3 is always constant regardless of the positional relationship between the rotor unit 2 and the stator unit 3. Thus, it can be seen that no cogging occurs in the generator 1.

また、このようにコギングが発生しない発電機1では、外部から回転軸10に加えられる回転トルクが、コギングトルクによって減ぜられることなく、そのほとんどが発電のためのトルクとして使用されるため、効率の高い発電を行うことができる。   Further, in the generator 1 in which cogging does not occur in this way, most of the rotational torque applied to the rotary shaft 10 from the outside is not reduced by the cogging torque, but most of it is used as torque for power generation. High power generation.

また、発電機1では、ロータ部2の中空部5が2つの永久磁石7U,7Lにわたって連通している。これによれば、図6、図10に示すように、ロータ部2の2つの永久磁石7U,7Lのそれぞれの磁束が分割されることなく、一つの磁路M2またはM9を形成し、一体的にステータ部3に入射するので巻線部17Uまたは巻線部17Lの周囲を通る磁束をほとんど完全に無くすと共にステータ部3に入射しない側では、その入射はほとんどなくなり巻線部17Uまたは巻線部17Lの周囲をとおる磁束を最大限近くにできる。この結果、発電の効率をさらに高めることができる。   Moreover, in the generator 1, the hollow part 5 of the rotor part 2 is connected over two permanent magnets 7U and 7L. According to this, as shown in FIG. 6 and FIG. 10, the magnetic fluxes of the two permanent magnets 7U and 7L of the rotor portion 2 are not divided, so that one magnetic path M2 or M9 is formed and integrated. Is incident on the stator portion 3, so that the magnetic flux passing through the winding portion 17U or the winding portion 17L is almost completely eliminated, and on the side not incident on the stator portion 3, the incidence is almost eliminated and the winding portion 17U or the winding portion. The magnetic flux passing around 17L can be made as close as possible. As a result, the power generation efficiency can be further increased.

図14に、比較例として、2つの中空部5U,5Lを有するロータ部2Aを示す。また、2つの中空部5U,5Lには、2つの巻線部18U,18Lを有する。図14は、図6と同じく状態S1の例であるが、図14に示す比較例では、ロータ部2Aの永久磁石7Uの磁束によるループと永久磁石7Lの磁束によるループとが互いに分割されて別個の閉じたループである磁路M11,M12がそれぞれ形成される。これに伴い、巻線部17Uの周囲に磁路M13が発生し、巻線部17Lの周囲に磁路M14が発生する。これは図11に示す時刻t1〜t5のいずれの状態でもほとんど変化しない。このため巻線部17U,17Lの周囲に発生する磁路の強さの最大と最小の差が小さくなり、発電機1Aは発電機として十分機能しないことがわかる。しかしながら、この構成においてもある程度の磁束は発生するので、この構成を採用してもよい。   FIG. 14 shows a rotor portion 2A having two hollow portions 5U and 5L as a comparative example. The two hollow portions 5U and 5L have two winding portions 18U and 18L. FIG. 14 shows an example of the state S1 as in FIG. 6, but in the comparative example shown in FIG. 14, the loop due to the magnetic flux of the permanent magnet 7U and the loop due to the magnetic flux of the permanent magnet 7L of the rotor portion 2A are separated from each other. Magnetic paths M11 and M12, which are closed loops, are formed. Accordingly, a magnetic path M13 is generated around the winding part 17U, and a magnetic path M14 is generated around the winding part 17L. This hardly changes in any state from time t1 to time t5 shown in FIG. For this reason, the difference between the maximum and minimum of the strength of the magnetic path generated around the winding portions 17U and 17L becomes small, and it can be seen that the generator 1A does not function sufficiently as a generator. However, since a certain amount of magnetic flux is generated even in this configuration, this configuration may be adopted.

(その他の実施の形態)
上述した実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。たとえば、中空部5は、巻線部18を配設した後は、非磁性体、たとえばアルミや樹脂材を埋め込む構成としてもよい。また、各突出部8U,9,8Lはヨーク4の本体と一体成形され、各突出部16U1,16U2,16L1,16L2はヨーク12U,12Lと一体成形されているとして説明したが、各突出部は一体成形とせず、別部材として各本体に接着などで固定するようにしてもよい。
(Other embodiments)
The above-described embodiment can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, the hollow portion 5 may be configured to embed a non-magnetic material such as aluminum or a resin material after the winding portion 18 is disposed. Further, each protrusion 8U, 9,8L is body and integrally molded of the yoke 4, each of the protrusions 16U 1, 16U 2, 16L 1 , 16L 2 yoke 12U, has been described as being integrally molded and 12L, Each projecting portion may not be integrally molded, but may be fixed to each main body by bonding or the like as a separate member.

また、図15に示すように、ロータ部2Bとして軸方向に4つの突出部8U1,8U2,8L1,8L2を有し、この突出部8U1,8U2と突出部8L1,8L2とは、軸方向に互いに半ピッチずれて配置されている。これに対し、ステータ部3Bは、軸方向に同一ピッチの3つの突出部16U,16M,16Lを有する。このような発電機1Bを構成しても上述した実施の形態における発電機1と同様の機能を有する発電機1Bを実現することができる。 As shown in FIG. 15, the rotor portion 2B has four projecting portions 8U 1 , 8U 2 , 8L 1 , 8L 2 in the axial direction, and these projecting portions 8U 1 , 8U 2 and projecting portions 8L 1 , 8L. 2 are arranged so as to be shifted from each other by a half pitch in the axial direction. On the other hand, the stator portion 3B has three projecting portions 16U, 16M, and 16L having the same pitch in the axial direction. Even if such a generator 1B is configured, the generator 1B having the same function as the generator 1 in the above-described embodiment can be realized.

この場合、ロータ部2Bは、中心軸方向に同一ピッチの突出部8U1,8U2を有するロータ部材と、中心軸方向に一直線状となると共に同一ピッチの突出部8L1,8L2を有するロータ部材とを、突出部8U1,8U2と突出部8L1,8L2とが互いに半ピッチずれるように2段に重ねて配置することで構成することができる。また、ステータ部3Bについても中心軸方向に一直線状となると共に同一ピッチの突出部16Uと突出部16M1を有するステータ部材と中心軸方向に一直線状となると共に同一ピッチの突出部16M2と突出部16Lを有するロータ部材とを、突出部16U,16M1,16M2,16Lとが一直線状となると共に互いに同一ピッチになるように2段に重ねて配置することで構成することができる。なお、ロータ部2Bおよび/またはステータ部3Bを1つのヨーク部材から削り出しなどによって構成してもよい。 In this case, the rotor portion 2B includes a rotor member having protrusions 8U 1 and 8U 2 having the same pitch in the central axis direction, and a rotor having protrusions 8L 1 and 8L 2 having a straight line in the central axis direction and the same pitch. The members can be configured by overlapping the protrusions 8U 1 , 8U 2 and the protrusions 8L 1 , 8L 2 in two stages so as to be shifted from each other by a half pitch. Further, the stator portion 3B is also straight in the central axis direction, and is a straight line in the central axis direction with the stator member having the protruding portions 16U and 16M 1 having the same pitch, and the protruding portion 16M 2 having the same pitch. The rotor member having the portion 16L can be configured by arranging the protruding portions 16U, 16M 1 , 16M 2 , and 16L in a straight line and overlapping each other in two steps. In addition, you may comprise the rotor part 2B and / or the stator part 3B by cutting out from one yoke member.

また、発電機1,1Bは、2段重ね構造のステータヨーク12U,12Lからなるステータ部3を有するとして説明したが、積み重ねる段数については偶数段であればどのような段数であってもよい。この場合、ロータ部2は、図15に示すものを軸方向に重ねる構造のものとするのが好ましい。また、同様に、発電機1Bは、2段重ね構造のロータ部材からなるロータ部2Bを有するとして説明したが、同じ構造のロータ部2Bを積み重ねるのが好ましく、積み重ねる段数については偶数段であればどのような段数であってもよい。   In addition, the generators 1 and 1B have been described as having the stator portion 3 composed of the stator yokes 12U and 12L having a two-stage stacked structure, but the number of stages to be stacked may be any number as long as it is an even number. In this case, it is preferable that the rotor unit 2 has a structure in which those shown in FIG. 15 are stacked in the axial direction. Similarly, the generator 1B has been described as having the rotor part 2B made of a rotor member having a two-stage stack structure. However, it is preferable to stack the rotor parts 2B having the same structure, and the number of stages to be stacked is an even number. Any number of stages may be used.

また、上述の発電機1,1Bは、インナーロータ型のものとしているが、アウターロータ型のものとしてもよい。また、ロータヨーク4、ステータヨーク12U,12Lは軟磁性体が好ましいが単なる磁性体としてもよい。また、溝6U,6L,14U,14Lはそれぞれ永久磁石と一体成形されるときは溝が形成されないが、そのような一体形成の場合を含めて溝と称する。また、非磁性体部となる中空部5は、その軸方向長さが永久磁石7Uと永久磁石7Lの軸方向両外端間の距離以上に長くされているが軸方向両外端間の距離と同一またはやや長くしたり、もしくはやや短くしたりしてもよい。また、コギングをゼロにするには突出部の幅と突出部間の幅とが同一であるのが好ましいが他の要請により両者の幅を同一とせず、わずかに異なるようにしてもよい。   The generators 1 and 1B described above are of the inner rotor type, but may be of the outer rotor type. The rotor yoke 4 and the stator yokes 12U and 12L are preferably soft magnetic materials, but may be simple magnetic materials. Further, the grooves 6U, 6L, 14U, and 14L are not formed when they are integrally formed with the permanent magnet, but are referred to as grooves including the case of such integral formation. In addition, the hollow portion 5 serving as the non-magnetic body portion has an axial length that is longer than the distance between the axial outer ends of the permanent magnet 7U and the permanent magnet 7L, but the distance between the axial outer ends. It may be the same, slightly longer, or slightly shorter. In order to make cogging zero, it is preferable that the width of the protruding portion and the width between the protruding portions are the same, but the widths of both may not be the same and may be slightly different due to other requirements.

また、図16に示すように、ステータ部3Cに、永久磁石15U,15Lを有さないステータヨーク12CU,12CLを備える発電機1Cを構成することもできる。すなわち、発電機1Cは、発電機1のステータ部3から永久磁石15U,15Lを取り去った後の空間を非磁性体部として利用するようにしたものである。なお、ステータ部3から永久磁石15U,15Lを取り去った後の空間には、樹脂を充填したり、非磁性体であるアルミニュウムなどを充填してもよい。発電機1Cは、上述した実施の形態に係る発電機1,1Bと同様に動作するが、ステータ部3Cに永久磁石15U,15Lを有さないので、図12に示す電流の波形は、巻線部17U,17Lでそれぞれ反転する。   Moreover, as shown in FIG. 16, the generator 1C provided with the stator yoke 3CU which does not have the permanent magnets 15U and 15L in the stator part 3C can also be comprised. That is, the generator 1C uses the space after removing the permanent magnets 15U, 15L from the stator portion 3 of the generator 1 as a non-magnetic body portion. Note that the space after the permanent magnets 15U and 15L are removed from the stator portion 3 may be filled with a resin or with a non-magnetic material such as aluminum. The generator 1C operates in the same manner as the generators 1 and 1B according to the above-described embodiment. However, since the stator 3C does not have the permanent magnets 15U and 15L, the current waveform shown in FIG. Inverted at the portions 17U and 17L.

たとえば、図16に示す状態は、発電機1における図6に示した状態S1に対応している。発電機1において、図6に示した状態S1の場合を考えてみると、発電機1では、ステータヨーク12Lに永久磁石15Lを有するため、永久磁石15Lの磁束がロータ部2側に吸引されるので、巻線部17Lの周囲の磁束は弱くなる。これに対し、発電機1Cでは、ステータヨーク12CLに永久磁石15Lが無いため、ロータ部2の永久磁石7Lの磁束が対向している突出部9,8Lと突出部16L1,16L2とを介してステータヨーク12CL側に入り込む。これにより、磁路M15が形成されて巻線部17Lの周囲の磁束は強くなる。 For example, the state shown in FIG. 16 corresponds to the state S1 shown in FIG. Considering the state of the generator 1 in the state S1 shown in FIG. 6, since the generator 1 has the permanent magnet 15L in the stator yoke 12L, the magnetic flux of the permanent magnet 15L is attracted to the rotor portion 2 side. Therefore, the magnetic flux around the winding portion 17L becomes weak. On the other hand, in the generator 1C, since there is no permanent magnet 15L in the stator yoke 12CL, the protrusions 9 and 8L and the protrusions 16L 1 and 16L 2 are opposed to each other by the magnetic flux of the permanent magnet 7L of the rotor portion 2. To enter the stator yoke 12CL side. Thereby, the magnetic path M15 is formed and the magnetic flux around the winding portion 17L becomes strong.

同様に、発電機1では、ステータヨーク12Uに永久磁石15Uを有するため、状態S1の場合、永久磁石15Uの磁束によって巻線部17Uの周囲には磁路M1が形成されるので巻線部17Uの周囲の磁束は強くなっている。これに対し、発電機1Cでは、ステータヨーク12CUに永久磁石15Uが無いため、ロータ部2の永久磁石7Uの磁束がステータヨーク12CU側に入り込んで磁路M16を形成するものの、ステータ部3C側の突出部16U1,16U2は、ロータ部2の突出部8U,9と対向していないため、巻線部17Uの周囲の磁束は弱くなる。 Similarly, in the generator 1, since the stator yoke 12U includes the permanent magnet 15U, in the state S1, the magnetic path M1 is formed around the winding portion 17U by the magnetic flux of the permanent magnet 15U, and thus the winding portion 17U. The magnetic flux around is strong. On the other hand, in the generator 1C, since the stator yoke 12CU does not have the permanent magnet 15U, the magnetic flux of the permanent magnet 7U of the rotor part 2 enters the stator yoke 12CU side to form the magnetic path M16, but the stator part 3C side Since the protruding portions 16U 1 and 16U 2 are not opposed to the protruding portions 8U and 9 of the rotor portion 2, the magnetic flux around the winding portion 17U becomes weak.

このように、発電機1と発電機1Cとを比較すると、巻線部17U,17Lにおける磁束の強弱の状態が逆転していることがわかる。よって、発電機1と発電機1Cとでは、図12に示す電流の波形は、巻線部17U,17Lでそれぞれ反転する。また、同様に、巻線部18で発生する電流の波形についても発電機1と発電機1Cとでは、図13の上図に示す電流の波形は反転する。   Thus, when the generator 1 and the generator 1C are compared, it can be seen that the strength of the magnetic flux in the winding portions 17U and 17L is reversed. Therefore, in the generator 1 and the generator 1C, the waveform of the current shown in FIG. 12 is inverted at the winding portions 17U and 17L, respectively. Similarly, with respect to the waveform of the current generated in the winding section 18, the waveform of the current shown in the upper diagram of FIG. 13 is reversed between the generator 1 and the generator 1C.

また、中空部5にワイヤを入れず、完全な中空にしてもよいし、非磁性体のものを中空部5に詰め込んでもよい。これによれば、発電機1は、巻線部17U,17Lのみによって発電するものとなるが、発電機1は、コギングを無くしたものであると共に、2つの巻線部17U,17Lを有するので、コギングを有し、1つの巻線部からなる従来の発電機と比較して効率の良い発電を行うことができる。   Further, the hollow portion 5 may be completely hollow without inserting a wire, or a non-magnetic material may be packed in the hollow portion 5. According to this, the generator 1 generates power only by the winding portions 17U and 17L. However, since the generator 1 has no cogging and has two winding portions 17U and 17L. As compared with a conventional generator having cogging and having a single winding portion, it is possible to generate power more efficiently.

1,1A,1B,1C…発電機、2…ロータ部、3…ステータ部、4…ロータヨーク(ロータ部材)、5…中空部(非磁性体部)、6U,6L,14U,14L…溝、7U,7L…永久磁石(ロータ側永久磁石)、15U,15L…永久磁石(ステータ側永久磁石)、8U,9,8L,8U1,8U2,8L1,8L2…突出部(ロータ側突出部)、11…孔(ロータ部の挿入孔)、12U,12L…ステータヨーク(ステータ部材の一部)、13U,13L…中空部、16U1,16U2,16L1,16L2,16U,16M,16L…突出部(ステータ側突出部)、17U,17L,18…巻線部 1, 1A, 1B, 1C ... generator, 2 ... rotor part, 3 ... stator part, 4 ... rotor yoke (rotor member), 5 ... hollow part (non-magnetic body part), 6U, 6L, 14U, 14L ... groove, 7U, 7L ... permanent magnet (rotor side permanent magnets), 15U, 15L ... permanent magnet (stator side permanent magnets), 8U, 9,8L, 8U 1 , 8U 2, 8L 1, 8L 2 ... protrusion (rotor-side protruding Part), 11 ... hole (insertion hole of the rotor part), 12U, 12L ... stator yoke (part of the stator member), 13U, 13L ... hollow part, 16U 1 , 16U 2 , 16L 1 , 16L 2 , 16U, 16M , 16L ... projecting portion (stator side projecting portion), 17U, 17L, 18 ... winding portion

Claims (8)

軟磁性体からなり、円筒状の非磁性体部と前記非磁性体部に向かう2の倍数の溝とを備えるロータヨークと、前記各溝に配置され、軸方向にNS着磁がなされたリング状のロータ側永久磁石と、前記ロータ側永久磁石よりもステータ部側に突出し、前記ロータ側永久磁石をはさんで互いに離れた位置に一直線状で定ピッチにて配置される複数のロータ側突出部と、前記非磁性体部に、周方向に巻き回されるロータ側コイルと、を有するロータ部と、
軟磁性体からなり、ステータヨークと、前記ロータ側永久磁石と対向し軸方向に前記ロータ側永久磁石とは逆極性に着磁されたリング状のステータ側永久磁石と、前記ステータ側永久磁石よりも前記ロータ部側に突出し、前記ステータ側永久磁石をはさんで互いに離れた位置に一直線状で定ピッチにて配置されるステータ側突出部と、前記ステータ側永久磁石の前記ロータ部と対向する側とは反対側に、周方向に巻き回されるステータ側コイルと、からなるステータ部材を、軸方向に隣接する前記ステータ部材間で前記ステータ側突出部が互いに半ピッチずれるようにしたステータ部と、
を有する、
ことを特徴とする発電機。
A rotor yoke made of a soft magnetic material and having a cylindrical non-magnetic material portion and a groove that is a multiple of 2 toward the non-magnetic material portion, and a ring shape that is arranged in each of the grooves and is NS magnetized in the axial direction The rotor-side permanent magnets and a plurality of rotor-side projecting portions that protrude toward the stator portion from the rotor-side permanent magnet and are arranged in a straight line at a constant pitch across the rotor-side permanent magnet A rotor side coil wound around the non-magnetic body portion in the circumferential direction;
A stator-like permanent magnet made of a soft magnetic material, opposite to the rotor-side permanent magnet and magnetized in the opposite direction to the rotor-side permanent magnet in the axial direction, and the stator-side permanent magnet Projecting toward the rotor portion side, facing the rotor portion of the stator side permanent magnet, and a stator side projection portion arranged at a fixed pitch with a straight line at positions spaced apart from each other with the stator side permanent magnet interposed therebetween. A stator member comprising a stator side coil wound in the circumferential direction on the opposite side to the stator side, wherein the stator side protrusions are shifted from each other by a half pitch between the stator members adjacent in the axial direction When,
Having
A generator characterized by that.
請求項1記載の発電機において、
前記非磁性体部が前記倍数の数だけ設置され、各非磁性体部は前記ロータ側永久磁石の隣接する2つの間を結ぶように軸方向に伸びその長さが当該両ロータ側永久磁石の軸方向両外端間の距離以上としたことを特徴とする発電機。
The generator according to claim 1,
The nonmagnetic body portions are installed in the number of the multiples, and each nonmagnetic body portion extends in the axial direction so as to connect two adjacent rotor side permanent magnets, and the length of the nonmagnetic body portions is the length of the rotor side permanent magnets. A generator characterized by a distance greater than or equal to the distance between both outer ends in the axial direction.
軟磁性体からなり、円筒状の非磁性体部と前記非磁性体部に向かう2の倍数の溝とを備えるロータヨークと、前記各溝に配置され、軸方向にNS着磁がなされたリング状のロータ側永久磁石と、前記ロータ側永久磁石よりもステータ部側に突出し、前記ロータ側永久磁石をはさんで互いに離れた位置に配置される複数のロータ側突出部であって2つの前記ロータ側永久磁石の間に配置される前記ロータ側突出部は、その軸方向の長さを2等分する位置で互いに半ピッチずれるようにしたロータ側突出部と、前記非磁性体部に、周方向に巻き回されるロータ側コイルと、を有するロータ部と、
軟磁性体からなり、ステータヨークと、前記ロータ側永久磁石と対向し軸方向に前記ロータ側永久磁石とは逆極性に着磁されたリング状のステータ側永久磁石と、前記ステータ側永久磁石よりも前記ロータ部側に突出し、前記ステータ側永久磁石をはさんで互いに離れた位置に一直線状で定ピッチにて配置されるステータ側突出部と、前記ステータ側永久磁石の前記ロータ部と対向する側とは反対側に、周方向に巻き回されるステータ側コイルと、からなるステータ部材を、軸方向に隣接する前記ステータ部材間で前記ステータ側突出部が一直線状で定ピッチにて配置されるようにしたステータ部と、
を有する、
ことを特徴とする発電機。
A rotor yoke made of a soft magnetic material and having a cylindrical non-magnetic material portion and a groove that is a multiple of 2 toward the non-magnetic material portion, and a ring shape that is arranged in each of the grooves and is NS magnetized in the axial direction The rotor-side permanent magnets, and a plurality of rotor-side projecting portions that protrude to the stator portion side relative to the rotor-side permanent magnet and are disposed at positions separated from each other across the rotor-side permanent magnet. The rotor-side protrusions arranged between the side permanent magnets are arranged around the rotor-side protrusions and the non-magnetic body parts, which are offset from each other by a half pitch at a position that bisects the axial length thereof. A rotor part having a rotor side coil wound in a direction;
A stator-like permanent magnet made of a soft magnetic material, opposite to the rotor-side permanent magnet and magnetized in the opposite direction to the rotor-side permanent magnet in the axial direction, and the stator-side permanent magnet Projecting toward the rotor portion side, facing the rotor portion of the stator side permanent magnet, and a stator side projection portion arranged at a fixed pitch with a straight line at positions spaced apart from each other with the stator side permanent magnet interposed therebetween. A stator member comprising a stator side coil wound in the circumferential direction on the opposite side to the side, and the stator side protrusions are arranged in a straight line at a constant pitch between the stator members adjacent in the axial direction. A stator part adapted to,
Having
A generator characterized by that.
請求項3記載の発電機において、
前記非磁性体部が前記倍数の数だけ設置され、各非磁性体部は前記ロータ側永久磁石の隣接する2つの間を結ぶように軸方向に伸びその長さが当該両ロータ側永久磁石の軸方向両外端間の距離以上としたことを特徴とする発電機。
The generator according to claim 3,
The nonmagnetic body portions are installed in the number of the multiples, and each nonmagnetic body portion extends in the axial direction so as to connect two adjacent rotor side permanent magnets, and the length of the nonmagnetic body portions is the length of the rotor side permanent magnets. A generator characterized by a distance greater than or equal to the distance between both outer ends in the axial direction.
請求項1から4のいずれか1項に記載の発電機において、
前記ロータ側突出部と前記ステータ側突出部とが対向する部分の面積と、対向しない部分の面積は、前記ロータ部と前記ステータ部との回転方向の位置関係に係わらずそれぞれ一定であるように設定される、
ことを特徴とする発電機。
The generator according to any one of claims 1 to 4,
The area of the portion where the rotor-side protruding portion and the stator-side protruding portion face each other and the area of the non-facing portion are constant regardless of the positional relationship in the rotational direction between the rotor portion and the stator portion. Set,
A generator characterized by that.
請求項1または3項に記載の発電機において、
前記ステータ側永久磁石に代えて、非磁性体部を設けた、
ことを特徴とする発電機。
The generator according to claim 1 or 3,
In place of the stator-side permanent magnet, a non-magnetic part is provided,
A generator characterized by that.
請求項1から6のいずれか1項に記載の発電機と、
前記発電機の前記ステータ側コイルの発電電力を入力する第1のコンバータと、
前記発電機の前記ロータ側コイルの発電電力を入力する第2のコンバータと、
前記第1のコンバータの出力と前記第2のコンバータの出力とを並列に入力し、交流電力を出力するインバータと、
を有する、
ことを特徴とする発電システム。
The generator according to any one of claims 1 to 6,
A first converter for inputting the generated power of the stator side coil of the generator;
A second converter for inputting the generated power of the rotor side coil of the generator;
An inverter that inputs the output of the first converter and the output of the second converter in parallel and outputs AC power;
Having
A power generation system characterized by that.
請求項1から6のいずれか1項に記載の発電機と、
前記発電機の前記ステータ側コイルに接続される第1の機器の接続手段と、
前記発電機の前記ロータ側コイルに接続される第2の機器の接続手段と、
を有する、
ことを特徴とする発電システム。
The generator according to any one of claims 1 to 6,
Connection means of a first device connected to the stator side coil of the generator;
Connection means of a second device connected to the rotor side coil of the generator;
Having
A power generation system characterized by that.
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