JP2018107915A - 発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発電機は発電電力を効果的に得られる発電機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の発電機は、一方の側に複数個からなる第一の隣り合う固定永久磁石を有した回転子と、他方の側に同数の固定永久磁石を有した回転子があり、第一第二の隣り合う固定永久磁石は等間隔で異極となるように配し、第一の回転子と第二の回転子の間に固定されたリング状コアに電磁コイルＡ１〜８と電磁コイルＢ１〜８を交互に同じ幅で巻いていて、回転子に配置した固定永久磁石の表面積は面する電磁コイルＡ１〜Ａ８と電磁コイルＢ１〜Ｂ８と同じであり、巻き線Ａ１とＡ２の出力線を直列に接続し、巻き線Ｂ１、Ｂ２の出力線をと直列に接続し、Ａ出力はＢ出力別々にブリッチダイオードとコンデンサにより直流に整流し起電力を取り出すことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、高効率の省エネ型発電機に関するものである。

現在の発電機は直流発電機と同期交流発電機、エアギャップ発電機等の発電機がある。
上記発電機はコイルに磁石が通過する時に発電を行う装置である。

現在の発電機は使用電力に対して発電効率の悪いものとなっている。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、発電電力を効果的に
得られる発電機を提供することを目的とする。

本発明の発電機は、一方の側に複数個からなる第一の隣り合う固定永久磁石を有した回転子と、
他方の側に同数の固定永久磁石を有した回転子があり、第一第二の隣り合う固定永久磁石は異極となるように配し、
第一の回転子と第二の回転子の間に固定されたリング状コアに複数の巻き線Ａと複数の巻き線Ｂを交互に巻いて電磁コイルとし、
電磁コイルＡの出力線を直列に接続、電磁コイルＢの出力線を直列に接続し、Ａ出力とＢ出力別々にブリッチダイオード
とコンデンサにより直流に整流し起電力を取り出すことを特徴とする。

リング状コアに巻いた電磁コイルＡと電磁コイルＢの巻き線の巻き幅は同一であり、
回転子に配置した固定永久磁石の表面積は面する電磁コイルＡ及び電磁コイルＢ表面積と同じであり、かつ
固定永久磁石は等間隔で一つ置きに、異極で配置することを特徴とする。

図５のグラフにあるＣ点は発電電力と発電機の軸にかかる回転負荷電力が同じとなる点であって、この点を
発電効率１００パーセントとし、発電出力４５パーセント以内になるように出力電力を制御することを特徴とする。

本発明によれば発電機に於いて、回転子の固定永久磁石に対して電磁コイルに発生する
磁気の吸引と反発の率を等しくすることで、回転子の回転が増強され効率よく発電できるようになる。

本発明の実形態における発電部の断面図である。 固定子ヨークと回転子の立体図である。 円盤状の電磁鋼板に装着した永久磁石Ｎ極が電磁コイルを移動する際の電圧と電流と磁気の関係を示した図である。 円盤状の電磁鋼板に装着した永久磁石Ｓ極が電磁コイルを移動する際の電圧と電流と磁気の関係を示した図である。 発電電力と発電機の軸にかかる負荷電力の関係を示したグラフである。 永久磁石と面する電磁コイルの表面積が同じであることを示した図である。 永久磁石を等間隔で１つ置きに配置、永久磁石と面する電磁コイル、永久磁石を設置していない部分の表面積が等しいことを示した図である。

以下、本発明の実施形態に係る発電装置について説明する。

図１は永久磁石５を電磁鋼板に組み付けた回転子４をベアリング３を装着して回転軸に組み付ける。
電磁コイルを取り付けたリング状コア７に固定金具６を使用して本体ケース１に固定した断面図である。

図２は一方の側に複数個からなる第一の隣り合う固定永久磁石を電磁鋼板に取り付けた回転子４と、
他方の側に同数の固定永久磁石５を有した回転子４があり、第一第二の隣り合う固定永久磁石５は異極であって１つ置きに等間隔に配し、第一の回転子と第二の回転子の間に固定されたリング状コアに電磁コイルＡ１〜Ａ８と電磁コイルＢ１〜Ｂ８を交互に巻いていて、
電磁コイルＡ１〜Ａ８の出力線を直列に接続し、電磁コイルＢ１〜Ｂ８の出力線をと直列に接続し、Ａ１〜Ａ８出力はＢ１〜Ｂ８出力別々にブリッジダイオードとコンデンサにより直流に整流し起電力を取り出す。

図３は円盤状の電磁鋼板に装着した永久磁石５のＮ極が電磁コイル８部を移動する際の電圧と電流と電磁コイル８に発生する磁気の関係を示した図である。
発電電力使用時の電磁コイル８と永久磁石５のＮ極との関係は以下の通りとなる。
永久磁石５のＮ極が電磁コイル８のa1位置からc1に移動の際、電磁コイル８から電磁誘導作用により電圧１１が出力される。
同時にa1の位置にＮ極、b1の位置にＳ極の磁気が発生する。永久磁石５のＮ極は異極同士のためb1方向に吸引される。
c1位置からb1位置に移動の際電磁コイル８から電磁誘導作用により電圧１０が出力される。同時にa1の位置にＳ極、
b1の位置にＮ極の磁気が発生する。永久磁石５Ｎ極は同極の同士の反発ためb1位置から押し出される。
よって永久磁石５Ｎ極が電磁コイル８を移動する際に起きる吸引と反発は等しくなる。

図４は円盤状の電磁鋼板に装着した永久磁石５のＳ極が電磁コイル８を移動する際の電圧と電流と電磁コイル８に発生する磁気の関係を示した図である。
発電電力使用時の電磁コイル８と永久磁石５のＳ極との関係は以下の通りとなる。
永久磁石５のＳ極が電磁コイル８のa1位置からc1に移動の際、電磁コイル８から電磁誘導作用により電圧１０が出力される。同時にa1の位置にＳ極、b1の位置にＮ極の磁気が発生する。永久磁石５のＳ極は異極同士のためb1方向に吸引される。
c1位置からb1位置に移動の際、電磁コイル８から電磁誘導作用により電圧１０が出力される。同時にa1の位置にＮ極、
b1の位置にＳ極の磁気が発生する。永久磁石５のＳ極は同極の同士の反発ためb1位置から押し出される。
よって永久磁石５のＳ極が電磁コイル８を通過する際に起きる吸引と反発は等しくなる。

図５は発電電力と発電機の軸にかかる負荷電力の関係を示したグラフである。
Ｘ軸方向は発電電力、Ｙ軸方向は発電機の回転軸にかかる負荷電力である。電力負荷は発電機の回転数とトルクから算出したものである。Ｃ点は発電電力と発電機の軸にかかる回転負荷電力が同じとなる点である。
Ｃ点の電力出力が２２０Ｗである。この点を発電効率１００パーセントとし、もっとも発電効率の良くなる発電出力４５パーセント以内になるように出力電力を制御する。

リング状コアに巻いた電磁コイルＡ１〜Ａ８と電磁コイルＢ１〜Ｂ８の巻き幅は同一にする。

図６に示すように回転子に配置した固定永久磁石５のＳ極またはＮ極１つの表面積は、面するリング状コア７に巻いた電磁コイルＡ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８といずれも表面積を等しくする。

図７に示すように永久磁石５を等間隔で１つ置きに配置、永久磁石５と面する電磁コイルＡ１の表面積を等しくする。
電磁コイルＡ２〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８も同様に面する永久磁石５と表面積は同じである。

１ 本体ケース
２ シャフト
３ ベアリング
４ 回転子
５ 永久磁石
６ 固定金具
７ リング状コア
８ 電磁コイル
９ プーリー
１０ 電圧
１１ 電流
１２ 磁力線
１３ 電気角
１４ 電力値
１５ 電流値
１６ 発電電力
１７ 発電機の回転軸にかかる負荷電力(回転数とトルクから算出)
１８ 永久磁石を設置していない部分
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８
電磁コイル

Claims (3)

1. 一方の側に複数個からなる第一の隣り合う固定永久磁石を有した回転子と、
   他方の側に同数の固定永久磁石を有した回転子があり、第一第二の隣り合う固定永久磁石は等間隔で一つ置きに異極となるように配し、
   第一の回転子と第二の回転子の間に固定されたリング状コアに電磁コイルＡ１〜Ａ８と電磁コイルＢ１〜Ｂ８を交互に同じ巻き幅で巻いていて、
   回転子に配置した固定永久磁石の表面積は面する電磁コイルＡ１〜Ａ８及び電磁コイルＢ１〜Ｂ８表面積と同じであり、
   電磁コイルＡ１、Ａ２の出力線を直列に接続し、電磁コイルＢ１、Ｂ２の出力線を直列に接続し、Ａ出力とＢ出力は別々にブリッチダイオードとコンデンサにより
   直流に整流し起電力を取り出すことを特徴とした発電機。
2. 発電電力と発電機の軸にかかる回転負荷電力が同じとなる電力を１００パーセントとし、
   発電電力が４５パーセント以内になるように出力電力を制御する請求項１記載の発電機。
3. 回転子がリング状コアの内転または外転する請求項１乃至請求項２記載の発電機。