JP2014131456A - 重層して構成した発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】此の発明は再生可能な自然エネルギー、既ち小水力、特に流水や風力、更には波浪エネルギー等の広く分布して、しかも比較的密度の低いエネルギーに対して、低回転でも効率良く電気的エネルギーとして取出すことができるように考えられたもので、現在一般に使われている強力な磁力を持つ希土類を使ったものではなく、国内の酸化鉄等による其の他の磁石を磁極に使った発電機でも充分に其の目的を達成せしむるように考えられたものである。
【解決手段】平面に展開された、複数の磁極を円板の円周上に配置されたローターと、同じく平面に展開された、磁極に対応したコイルを配置されたステーターとから成る発電機を複数回転軸上に積重ねた構造を持ち、それによって磁極とコイルとを飛躍的に多くとることができ、低回転でも希望する電気的エネルギーを取出すことができる。
【選択図】図４

Description

低回転でも発電できる発電機に関する。

此の発明は再生可能な自然エネルギー、既ち水力、特に流水や風力、更には波浪等の広く分布して、しかも比較的密度の低いエネルギーに対して、低回転でも効率よく、電気的エネルギーとして取り出すことができるように考えられたものである。

又此の種の発電機に使用される磁石は、輸入に頼らざるを得ない希土類を使用したものがほとんどであったが、これを酸化鉄等、国内産を使用するほかの磁石のみを使用しても、充分にその目的を達成せしむるように考えられたものである。

此の発明の一例について図を以て説明する。磁極盤（ａ）は発電機のローターである。円盤状の磁性体で作られた磁極保持板（ｂ）の外周に添って、両面に棒状の磁石を放射状に設置されたもので、これが磁極（ｃ）を形成する。その極性は設置面に対して垂直方向であり、隣同士は反対の磁性である。
此の磁極盤（ａ）は、中心の回転軸孔（ｅ）の指標（ｆ）に合わせて各層毎に間隔板（ｄ）を挟んでローターの回転軸（ｐ）に嵌め込まれる。
磁極盤（ａ）の両面に設置された磁極（ｃ）は、それぞれ隣接する別々の発電機に対応する。

コイル盤（ｋ）は発電機のステーターである。磁極盤（ａ）の磁極に対応した位置に扁平状に形成されたコイル（ｊ）が配置され、強化樹脂（ｍ）等で整形固化されて作られる。何ヶ所かの指標（Ｌ）に合わせて積み重ねるのに都合がよくできて居り、（図２）に其の断面を示す通り、コイルの部分は薄く、扁平なコイルを強化樹脂が補強する構造を持っている。指標（Ｌ）は此の発電機全体を支える構造体の柱が入る孔でもある。

此の種の発電機は磁極から発生する磁力線をコイルが直角に横切る事により、電圧が発生し、その大きさは磁力が強い程大きく、又一定の時間にコイルが磁極を横切る幾会が多い程大きくなるわけである。
此の場合輸入に頼らざるを得ない希土類を使った強力な磁石で無くとも酸化鉄等を使う其の他の磁石を使った磁極でも、コイルを横切る幾会が飛躍的に大きくなれば充分に其の目的を達成することができる。

本発明の発電機は正にその現象を応用したものである。磁極盤（ａ）とコイル盤（ｋ）は共に平面に展開した構造を持っているので、極数を増設するのに都合がよく、更に両者を１組として組合わされた発電機の厚さも薄く製作できるので、同じものを幾重にも積み重ねて行く事により同じ部品の積み重ねだけであるから、作業も単純で更に何倍にも何十倍にも容易に極数を増設した発電機を作る事ができる。

此のように磁極が多くなった場合は、１回転だけでも磁極がコイルを横切る幾会が飛躍的に大きくなり、それにより磁力自体はそれ程強力でなくとも必要な電圧を発生させることができる。その場合のコイルは１回巻き、既ち１本で、これは板状の導体を折り曲げて波状にプレスで打抜いた状態のもので、その断面積も大きく、従って電流容量も大きくとれる。こちらもコイルの場合と同様に強化樹脂等に埋め込んでコイル盤に整形した場合には丈夫で製作も容易である。

以上のようにして積み重ねた複数の独立した発電機は積み重ねた各層毎に出力端子（ｇ）を設け、更に磁極の極性も各層全部を同じ位置に揃えて設置することにより、発生する出力の波形も同じになり、位相も一致しているから各出力端子（ｇ）を直列接続や並列接続、更には直並列接続等も可能となり、交流出力のままで、あたかも科学電池の接続のように、任意の電圧や電流を取出すことができる。

此の発電機の磁極盤は盤に垂直方向の極性を持ち、棒状の磁石が磁極保持板（ｂ）の外周に放射状に設置したものであるが、隣り合わせの磁極と極性が異なるために磁極同士に強い吸引力が発生する。そのために一定の間隔が必要であり、少なくとも磁極の幅以上の間隔をとって配置される。従ってこれに合わせたコイルも一定の間隔があるわけであるが、此の間隔を利用してもう一つの同じコイルを配置すれば、これは第２相コイルとなり、本来のコイル、既ち第１相コイルと電気的に９０度の位相差を持った更にもう一つの同じ出力を取出すことができる、という利点が生じる。（図３）にそのコイルを示す。（ｑ）は本来の第１相コイル（ｒ）は第２相コイルである。

又此の発電機はコイルに鉄芯を用いていないために回転に際していわゆるゴキングが少なく、弱い力に対してもそれなりに回転させることができる。

更に此の発電機は、そのまま逆に外部から交流電流を入れることにより、電動機としても使用することができる。此の場合は、９０度遅れに設置したコイルは電動機の補助巻線となり、回転方向を決めるのにも都合が良い。

以上述べたように本発明は、構成部の１組（ｓ）に示すようなコイル盤（ｋ）と磁極盤（ａ）を間隔板（ｄ）を挟んで形成された発電機を、１本の回転軸上に多数積み重ねて１体となしたもので、磁極数を極端に多くすることができるから、僅か１回転でも磁極がコイルを横切る機会が飛躍的に多く取ることができる。それによって希土類を使用しない其の他の磁石でも更には低回転でも必要な出力を得ることができる。
又各層の発電機の磁極の位置を揃えて設置することにより、発生する電圧の波形も位相も同じであるから、各層毎に設けた独立した出力端子（ｇ）は、あたかも化学電池と同じように、直列接続や並列接続又は直並列接続等も可能で、それにより同じ回転速度で発生する電圧をいろいろと接続することにより、希望する電圧を取出すことができる。

発明の実施例

本発明の一実施例を（図４）に示す。
図は５層に積重ねた発電機で、（図１）に示す磁極盤（ａ）とコイル盤（ｋ）とが、間隔板（ｄ）を挟んで１組となった発電機構成部（ｓ）を、回転軸（ｐ）上に５層組込まれている。コイル盤（ｋ）は、本体発電機の構造体を支える柱が入る孔を指標（Ｌ）として、積重ねられて本機のステーターを構成する。磁極盤（ａ）はローターである。隣接するコイル盤（ａ）の間に挟み込まれた形で、僅かの間隔を保って回転する構造を持っている。各層はそれぞれ独立した発電機となり、出力もそれぞれ独立した出力端子（ｇ）に接続されている。
一実施例は概略以上のような構造を持っている。

本発明の主要構成部分を示す斜視図である。 主要構成部の一つであるコイル盤の対角線上の断面を示す。コイルは所定位置を保って強化樹脂等で成形固化されて作られる。斜線で示す部位が断面である。 コイル盤のコイルの間隔に、更に別のコイルを組込まれた図で、全体の中の一部を示す。 本発明の一実施例を示す。正面から見る中央断面図である。図は５層積重ねたものである。

ａ 磁極盤
ｂ 磁極保持板
ｃ 磁極
ｄ 間隔板
ｅ 回転軸孔
ｆ 回転軸の指標
ｇ 出力端子
ｊ コイル
ｋ コイル盤
Ｌ コイル盤の指標。発電機全体を支える構造体の柱が入る孔
ｍ 強化樹脂
ｐ 回転軸
ｑ 第１相コイル
ｒ 第２相コイル

Claims (4)

1. 平面に展開された複数の磁極を塔載した磁極盤（ａ）に示すローターと、同じく平面に展開された当該磁極に対応した複数のコイルを塔載するコイル盤（ｋ）に示すステーターとが、組合わされた回転体はそれ自体で独立した発電機を構成するけれども、
2. 上記の発電機を複数組、１本の回転軸上に重ね合わせて１体となるように構成された発電機。
3. 重ね合わせた複数の発電機には、それぞれ独立して、１層毎に出力端子を設けることを特徴とする。請求項１の発電機
4. 各層の発電機の磁極数と磁極の設置位置を、すべて同じ位置に揃えて設置することを特徴とする請求項１の発電機。

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