JP2016025818A5

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Publication number: JP2016025818A5
Application number: JP2014150771A
Authority: JP
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2034-07-24

Description

前記課題を解決するために、本発明に係る発電機は、コアレスのコイルの可動範囲内に発生させた磁界に前記コイルの少なくとも一部分が鎖交するように前記コイルがリニア駆動されて発電する発電機であって、電気的に接続された複数のコイルと、前記複数のコイルを離間して支持する非磁性体からなるコイル支持体と、を備え、前記コイル支持体は前記複数のコイルをコイルの軸方向に支持しており、前記コイル毎に、前記コイルの周方向の外側から内側へ向いて前記コイルの一領域と鎖交する向きの磁界と、前記コイルの周方向の内側から外側へ向いて前記コイルの他領域と鎖交する向きの磁界とを当該コイルの可動範囲内に発生させ、対向した２つの前記コイルにおいて、一方のコイルの所定領域に発生させた磁界の向きと、前記一方のコイルの所定領域に対向した他方のコイルの所定領域に発生させた磁界の向きとは逆向きであり、複数の前記磁界は定常的であって、隣り合う前記磁界の向きが交互になった磁界同士によってループ状の磁気回路が複数形成されるように構成されており、前記コイル支持体に支持された前記各コイルが前記磁界中を前記コイルの軸方向に駆動することで発電することを特徴とする。
また、本発明に係る発電機は、前記コイルの振動周波数と同等の周波数で発電するようにしてもよい。
また、本発明に係る発電機は、前記コイルの可動範囲内に磁界を発生させる手段として、前記各コイルの外側にそれぞれ配置された外側磁石と、前記各コイルの内側にそれぞれ配置された内側磁石と、を備え、さらに、前記内側磁石が前記外側磁石と対向する位置になるように固定された柱状の軸ヨークと、前記外側磁石が前記内側磁石と対向する位置にて対向するもの同士が異極性となるように固定された外部ヨークと、を備え、軸方向に隣り合う２つの前記外側磁石は、隣同士の極性を逆にして配置され、前記外側磁石が、前記コイルを周方向に取り囲むように配設されているようにしてもよい。

また、本発明に係る発電機は、前記コイルの軸方向において隣り合って磁界の向きが互いに逆向きの２つの前記磁界同士の間の距離を所望の長さＬ（Ｌ＞０）とし、かつ、前記各コイルの振動の片振幅をｌとして決定している場合、前記コイルの軸方向における前記磁界の幅Ｗと、前記各コイルの軸方向の幅ｗとが、下記式（１）の関係を満たすように構成されていることが好ましい。
Ｌ≧ｌ＋ｗ／２−Ｗ／２ … 式（１）

発電機１は、固定された磁石２０，３０間にてコアレスのコイル１０がリニア駆動されて発電するものである。
発電機１は、電気的に接続された複数のコイル１０と、各コイル１０の外側にそれぞれ配置された外側磁石２０と、各コイル１０の内側にそれぞれ配置された内側磁石３０と、内側磁石３０が外側磁石２０と対向する位置になるように固定された軸ヨーク４０と、外側磁石２０が内側磁石３０と対向する位置にて対向するもの同士が異極性となるように固定された外部ヨーク５０と、コイル支持体６０（図５参照）と、を備えている。
図３及び図４に示すように、発電機１では、移動方向である左右方向の軸上に２つのコイル１０ａ，１０ｂが離間させて支持されている。なお、説明の都合上、図５以外の図面ではコイル支持体を省略している。また、図３において寸法を表す記号の説明については後記する。なお、軸ヨーク４０は軸内部まで詰まった形状で図示したが、中心部を軸方向に空洞にした円筒形状でも良い。

＜磁石＞
外側磁石２０は、図３及び図４に示すように、内側磁石３０と対向する位置にて対向するもの同士が異極性となるように配置されている。つまり、外側磁石２０についての内側磁石３０と対向する面の側がＳ極ならば、内側磁石３０についての外側磁石２０と対向する面の側がＮ極である。
また、図３及び図４に示すように、軸方向に隣り合う２つの外側磁石２０は、隣同士の極性を逆にして配置されている。
さらに、外側磁石２０は、図１及び図２に示すように、コイル１０ａ，１０ｂを周方向に取り囲むように配設されている。
外側磁石２０についてのコイルの軸方向の長さは予め定められており、以下、これを磁石の幅Ｗ（図３及び図６参照）ともいう。
コイルの軸方向に隣り合う２つの外側磁石２０の間の距離は予め定められている。以下、この距離を軸方向磁石間距離Ｌ（図３及び図６参照）とも呼ぶ。

Claims

コアレスのコイルの可動範囲内に発生させた磁界に前記コイルの少なくとも一部分が鎖交するように前記コイルがリニア駆動されて発電する発電機であって、
電気的に接続された複数のコイルと、
前記複数のコイルを離間して支持する非磁性体からなるコイル支持体と、を備え、
前記コイル支持体は前記複数のコイルをコイルの軸方向に支持しており、
前記コイル毎に、前記コイルの周方向の外側から内側へ向いて前記コイルの一領域と鎖交する向きの磁界と、前記コイルの周方向の内側から外側へ向いて前記コイルの他領域と鎖交する向きの磁界とを当該コイルの可動範囲内に発生させ、
対向した２つの前記コイルにおいて、一方のコイルの所定領域に発生させた磁界の向きと、前記一方のコイルの所定領域に対向した他方のコイルの所定領域に発生させた磁界の向きとは逆向きであり、
複数の前記磁界は定常的であって、隣り合う前記磁界の向きが交互になった磁界同士によってループ状の磁気回路が複数形成されるように構成されており、
前記コイル支持体に支持された前記各コイルが前記磁界中を前記コイルの軸方向に駆動することで発電することを特徴とする発電機。
前記コイルの振動周波数と同等の周波数で発電することを特徴とする請求項１に記載の発電機。
前記コイルの可動範囲内に磁界を発生させる手段として、
前記各コイルの外側にそれぞれ配置された外側磁石と、
前記各コイルの内側にそれぞれ配置された内側磁石と、を備え、さらに、
前記内側磁石が前記外側磁石と対向する位置になるように固定された柱状の軸ヨークと、
前記外側磁石が前記内側磁石と対向する位置にて対向するもの同士が異極性となるように固定された外部ヨークと、を備え、
軸方向に隣り合う２つの前記外側磁石は、隣同士の極性を逆にして配置され、
前記外側磁石は、前記コイルを周方向に取り囲むように配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電機。
前記外部ヨークは前記軸ヨークを周方向に取り囲むように筒状に形成されており、
前記外側磁石は、前記外部ヨークの筒内周面を周方向に第１所定間隔をあけて取り囲む所定数の磁石で形成され、
前記内側磁石は、前記軸ヨークの外周面を周方向に第２所定間隔をあけて取り囲む前記所定数と同数の磁石で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の発電機。
前記コイルの軸方向において隣り合って磁界の向きが互いに逆向きの２つの前記磁界同士の間の距離を所望の長さＬ（Ｌ＞０）とし、かつ、前記各コイルの振動の片振幅をｌとして決定している場合、前記コイルの軸方向における前記磁界の幅Ｗと、前記各コイルの軸方向の幅ｗとが、下記式（１）の関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の発電機。
Ｌ≧ｌ＋ｗ／２−W／２ … 式（１）