JP2018538779A - 分散型電磁裝置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、磁気ストレスの発生を抑え、エネルギー損失を抑える分散型電磁裝置を提供する。
【解決手段】誘導コイルユニット及び磁気ユニットからなり、誘導コイルユニットは磁気体を備えるとともに、両端に等間隔があいた２つ以上のヨーク歯がそれぞれ突出して形成され、磁気ユニットはコイルの両端に１つ以上の磁性部品を設けてなり、２つの相対する磁性部品は異極性相対方式で設置される。磁性部品の中心はコイル軸に対応し、両側の磁性部品の中心は、磁気体に対応し隣り合う２つのヨーク歯の中心点の間に位置する。磁性部品における相対する両側のヨーク歯の磁気ストレスは逆向き斜め力を形成することで、両側の水平分力は逆向きに互いに打ち消し、両側の垂直分力を弱め、微力で駆動する目的が達成されると同時に、磁気ストレスの発生が抑制され、効果的にエネルギー損失が抑制され、エネルギー変換効率が向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁の技術分野に関し、特に、垂直吸引力を弱めることにより、静止時の始動力を抑制するとともに、運動時に磁気抵抗が生じるのを抑え、負荷下において生じた磁気ストレスによるエネルギーの損失を抑えることで、エネルギー変換効率が向上する分散型電磁裝置に関する。

図１に示す通り、一般的な電磁裝置は、誘導コイルユニット１０及び磁気ユニット２０からなり、そのうち、誘導コイルユニット１０はコイル１１を備え、磁気ユニット２０のコイル１１軸の両端には、磁性部品２１、磁性部品２２がそれぞれ設けられる。前記磁気ユニット２０の２つの磁性部品である磁性部品２１、磁性部品２２は、異極で磁極が相対しており、磁気ユニット２０の２つの磁性部品である磁性部品２１、磁性部品２２と誘導コイルユニット１０のコイル１１は、ロータ及びステータとそれぞれ定義することができる。相対する線形運動または回転運動により、磁気ユニットの磁力線が切断されることで誘導コイルユニット１０のコイル１１が電圧を生成し、発電の目的が達成される。

図１に示す通り、静止時、２つの磁性部品である磁性部品２１、磁性部品２２は、単一方向の吸引点をそれぞれ備え、その静磁気吸引効果における垂直方向の力は大きいことで、起動の遮断を促す磁気吸引作用が生じ、容易に起動できず、微力で駆動し発電することができない。

さらに、前記電磁裝置は、動作負荷下において、図２Ａから図２Ｃに示す通り、磁気ユニット２０が変位し誘導コイルユニット１０（図２Ａに図示）に入ろうとする場合、前記誘導コイルユニット１０におけるコイル１１の両端の極性は、誘導励起され磁気ユニット２０における磁性部品２１、磁性部品２２の極性と同じになる。さらに、同極反発逆転作用が形成されるとともに、その垂直反発力と水平分力は、どちらも逆力であることで、磁気抵抗が生成され、電磁裝置はエネルギー損失の影響を受け、その回転速度は低下する。さらに、磁気ユニット２０における磁性部品２１、磁性部品２２の磁極の中央がコイル１１の軸に対応する場合（図２Ｂに図示）、分力は生成されず、すべて垂直方向の吸引力であり、逆力であることにより、磁気抵抗が生成され、電磁裝置もエネルギー損失の影響を受ける。磁気ユニット２０が変位しコイル１１から離れる場合（図２Ｃに図示）、前記誘導コイルユニット１０におけるコイル１１の両端の極性は、誘導励起され磁気ユニット２０における磁性部品２１、磁性部品２２の極性と異なってしまい、さらに、異極吸引逆引作用が形成されるとともに、その垂直吸引力と水平分力はすべて逆力であるため、磁気抵抗が生成され、電磁裝置は、依然としてエネルギー損失の影響を受け、その回転速度は低下する。

言い換えると、従来の電磁裝置は、静止時か動作時かに関わらず、その磁気ストレスは、すべて逆力であることによって、磁気抵抗が生成され、電磁裝置は、すべてエネルギー損失の影響を受け、その回転速度は低下するとともに、起動が困難である等の問題が存在するため、前記電磁裝置におけるロータを動かす力を大きくしない限り、微力による発電の運用を実行することができない。よって、上述の問題をいかに解決するかが、業界が開発者に強く期待している方向性である。

よって、本発明者は、上述の従来の電磁裝置の応用において直面している問題について深く研究するとともに、関連業界に従事した長年の経験をもとに、積極的に解決の道を探り、研究と試作の努力を重ねた結果、ついに分散型電磁裝置の開発に成功し、従来の電磁裝置における逆向き磁気ストレスによって引き起こされる悩みと損失を克服することができた。

本発明は、水平分力を無くすことができ、容易に起動できることで、微力で駆動する效果が達成され、エネルギー利用率を向上させる分散型電磁裝置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、主に、順方向の磁気アシストを生成することができ、逆向き磁気ストレスを抑制することで、エネルギーの損失を抑えるとともに、運動エネルギーを向上させることができ、さらに、エネルギー変換効率を向上させる分散型電磁裝置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の解決方法は、以下の通りである。

分散型電磁裝置は、ステータまたはロータと定義される誘導コイルユニットと、ロータまたはステータと定義される磁気ユニットと、からなる。

前記誘導コイルユニットは、磁気体を備えるとともに、磁気体の外周には、コイルが設けられ、前記コイルの磁気体上における円の延在方向は、ロータの運動方向に対して垂直である。前記磁気体の両端には、間隔があいた２つ以上のヨーク歯がそれぞれ突出して形成され、前記各ヨーク歯の幅と高さはすべて同じであり、隣り合うヨーク歯の間には歯の谷部が形成され、各歯の谷部の幅と深さはすべて同じである。

前記磁気ユニットは、前記コイルの両端に間隔があいた１つ以上の磁性部品を設けてなるとともに、２つの相対する磁性部品は、異極性相対方式で設置され、中央の磁性部品の中心は上述のコイル軸に対応し、両側の磁性部品の中心は、磁気体に対応し隣り合う２つのヨーク歯の中心点の間に位置し、同側の各前記磁性部品は、均等に間隔があいており、各前記磁性部品の大きさは同じである。

前記誘導コイルユニットの磁気体は、軸の両側に等間隔且つ平均して分散された４つのヨーク歯を両端にそれぞれ備え、磁気ユニットのコイル両端には３つの磁性部品がそれぞれ設けられ、そのうち、中央の磁性部品の中心は、コイル軸に対応し、両側の磁性部品の中心は、対応し隣り合う２つのヨーク歯の中心点の間に位置する。

分散型電磁裝置は、ステータまたはロータと定義される誘導コイルユニットと、ロータまたはステータと定義される磁気ユニットと、からなる。

前記の誘導コイルユニットは、磁気体を備えるとともに、磁気体の外周にはコイルが設けられ、前記コイルの磁気体上における円の延在方向は、ロータの運動方向に対して垂直である。前記磁気体の両端には、間隔があいた２つのヨーク歯がそれぞれ突出して形成されるとともに、各前記ヨーク歯の幅と高度はすべて同じであり、２つのヨーク歯の間には歯の谷部が形成される。

前記磁気ユニットは、前記コイル両端にそれぞれ設けられる１つの磁性部品からなるととも、相対する磁性部品は、異極性相対方式で設置され、磁性部品の中心は上述のコイル軸に対応し、両側の磁性部品の大きさは同じである。

上述の方法を採用することにより、本発明の分散型電磁裝置は、磁気ユニットにおける磁性部品及び磁気体両側のヨーク歯の間における逆向きの２つの磁気ストレスによって、磁力安定化と浮遊現象の形成における設計を打破し、磁性部品の相対する両側のヨーク歯における磁気ストレスが逆向きの斜め力を形成するようにし、両側の水平分力が逆向きに互いに打ち消すようにすると同時に、両側の垂直分力を弱める。このように、その静磁気吸引力は従来に比べてはるかに小さい。容易に起動できる効果を備えることで、微力で駆動する目的が達成され、効果的にエネルギー利用率を高めることができると同時に、生成される磁気ストレスを抑え、順方向の磁気アシストを生成することができ、効果的にエネルギーの損失を抑えることができる上、エネルギー変換効率が向上することで、その付加価値は大幅に高まるとともに、経済効率が向上する。

従来の電磁裝置の構造を示した図である。 従来の電磁裝置の動作時における磁気ストレスの影響を示した図である。 従来の電磁裝置の動作時における磁気ストレスの影響を示した図である。 従来の電磁裝置の動作時における磁気ストレスの影響を示した図である。 本発明の分散型電磁裝置における好ましい実施例の構造を示した図であり、静止下の磁気ストレスの状態を説明する。 本発明の分散型電磁裝置の動作時における磁気ストレスの影響を示した図である。 本発明の分散型電磁裝置の動作時における磁気ストレスの影響を示した図である。 本発明の分散型電磁裝置の動作時における磁気ストレスの影響を示した図である。 本発明の分散型電磁裝置における別の好ましい実施例の構造を示した図である。

本発明の技術案についてさらに詳しく説明するため、以下に具体的な実施例を挙げて本発明について詳述する。説明すべき点として、付属図に例示された本発明の具体的な実施例及びその構成部品における、前と後ろ、左と右、頂部と底部、上部と下部、水平と垂直に関するすべての參考例は、説明しやすくするためのみに用いられるものであって、本発明を制限するものではないとともに、その構成部品は、いかなる位置または空間方向にも制限されない。図と説明書において指定された寸法は、本発明の特許請求の保護範囲内から離れない場合、本発明の具体的な実施例の設計と必要に基づいて変更することができるものとする。

本発明の分散型電磁裝置の構造は、図３に示す通り、誘導コイルユニット５０と、磁気ユニット６０と、からなるとともに、前記誘導コイルユニット５０と前記磁気ユニット６０はステータとロータとそれぞれ定義され、誘導コイルユニット５０と磁気ユニット６０には回転性または線形の相対運動が生じるとともに、磁力線が切断されることで、電磁裝置には発電作用が生じる。

本発明の特徴的な構造として、前記誘導コイルユニット５０は磁気体５１を備えるとともに、磁気体５１の外周にはコイル５５が設けられ、前記コイル５５の磁気体５１上における円の延在方向は、ロータである磁気ユニット６０の運動方向に対して垂直である。さらに、前記磁気体５１の両端には、間隔があいた２つ以上ヨーク歯５２がそれぞれ突出して形成され、各前記ヨーク歯５２の幅と高度はすべて同じであり、隣り合うヨーク歯５２の間には歯の谷部５３が形成され、各歯の谷部５３の幅と深さはすべて同じである。

前記の磁気ユニット６０は、前記コイル５５の両端に間隔があいた１つ以上の磁性部品６１、磁性部品６２を設けてなるとともに、２つの相対する磁性部品６１、磁性部品６２は、異極性相対方式で設置され、中央の磁性部品６１、磁性部品６２の中心は、上述のコイル５５の軸に対応する。両側の磁性部品６１、磁性部品６２の中心は、磁気体５１に対応する隣り合う２つのヨーク歯５２の中心点の間に位置し、同側の各前記磁性部品６１、磁性部品６２は、均等に間隔があいており、各前記磁性部品６１、磁性部品６２の大きさは同じである。

上述の通り、容易に起動できるとともに、エネルギーの損失を抑えることのできる分散型電磁裝置は構成される。

本発明の分散型電磁裝置を実際に使用する場合、図３及び図４Ａから図４Ｃに示す通り、本実施例では、磁気ユニット６０をロータとし、誘導コイルユニット５０をステータとして説明する。初めに、静止下を例とする。参照する図３に示す通り、誘導コイルユニット５０におけるコイル５５の両端の磁気ユニット６０における磁性部品６１、磁性部品６２はコイル５５の軸に対応するため、磁気体５１の両側のヨーク歯５２と等間隔である。これにより、磁性部品６１、磁性部品６２における相対する両側のヨーク歯５２の磁気引力は、逆向きの斜め力を形成することで、両側の水平分力は、逆向きに互いに打ち消すと同時に、両側の垂直分力を弱める。このように、その静磁気吸引力は従来に比べてはるかに小さい。容易に起動できる効果を備えることで、微力で駆動する目的が達成され、効果的に、エネルギー利用率を向上させることができる。

さらに、磁気ユニット６０が誘導コイルユニット５０に相対して変位する動作の場合、磁気ユニット６０の磁性部品６１、磁性部品６２が誘導コイルユニット５０のコイル５５に入ろうとするとともに、コイル５５の軸に向かって変位する場合（図４Ａに図示）、前記コイル５５の両端の極性は、誘導励起され磁性部品６１、磁性部品６２の極性と同じになり、斜め向きに磁気反発力が生成される。その逆向きの水平分力は、互いに打ち消すことができ、それにより、生じた磁気ストレスを抑制することができるとともに、磁性部品６１、磁性部品６２の近端に位置するヨーク歯５２の反発力は、遠距離のヨーク歯５２の反発力より大きい。このように、順方向の磁気アシストを生成することができることで、エネルギーの損失が抑制される。さらに、磁性部品６１、磁性部品６２がコイル５５の軸に対応する場合（図４Ｂに図示）、磁性部品６１、磁性部品６２における相対する両側のヨーク歯５２の磁気引力は、逆向きの斜め力を形成することで、両側の水平分力は、逆向きに互いに打ち消すと同時に、両側の垂直分力を弱めることにより、生じた磁気抵抗を抑えるとともに、エネルギーの損失を抑制する。磁性部品６１、磁性部品６２がコイル５５の軸を越えるとともに、コイル５５の軸から離れる場合（図４Ｃに図示）、前記コイル５５の両端の極性は、誘導励起され磁性部品６１、磁性部品６２の極性と異なることで、逆向きの斜め力が生成される。その逆向きの水平分力は互いに打ち消すことができることで、生じた磁気抵抗が抑えられるとともに、磁性部品６１、磁性部品６２の近端に位置するヨーク歯５２の順方向の吸引力は、遠距離のヨーク歯５２の反発力より大きい。このように、順方向の磁気アシストを生成することができるとともに、エネルギーの損失が抑制される。

本発明の分散型電磁裝置は、別の好ましい実施例を備える。図５では、前記の誘導コイルユニット５０の磁気体５１が、軸の両側に等間隔且つ平均して分散された４つのヨーク歯５２を両端にそれぞれ備えている例を示している。また、前記磁気ユニット６０は、コイル５５の両端に３つの磁性部品６１、磁性部品６２がそれぞれ設けられるものを例とする。そのうち、中央の磁性部品６１、磁性部品６２の中心は、コイル５５の軸に対応し、両側の磁性部品６１、磁性部品６２の中心は、対応し隣り合う２つのヨーク歯５２の中心点の間に位置する。

要約すると、本発明は、静止時、誘導コイルユニット５０におけるコイル５５の両端の磁気ユニット６０における磁性部品６１、磁性部品６２は、軸に対応し、磁気体５１の両側のヨーク歯５２と等間隔であることによって、磁性部品６１、磁性部品６２における相対する両側のヨーク歯５２の磁気引力は、逆向きの斜め力を形成することで、両側の水平分力は、逆向きに互いに打ち消すと同時に、両側の垂直分力を弱める。このように、その静磁気吸引力は従来に比べてはるかに小さい。容易に起動できる効果を備えることで、微力で駆動する目的が達成され、効果的にエネルギー利用率を高めることができる。同時に、動作時に、前記コイル５５の両端の極性は、誘導励起され相対する磁性部品６１、磁性部品６２は、斜め向きの磁気ストレスを生成する。その逆向きの水平分力が互いに打ち消すことができることで、生じた磁気抵抗が抑えられるとともに、順方向の磁気アシストを生成することができ、効果的にエネルギーの損失を抑えることができる上、その運動エネルギーが向上することにより、順方向の磁気アシストによって運転速度が速められ、さらにそのエネルギー変換効率が向上する。

本発明は、創意工夫に富む創作であり、従来技術が直面していた問題を効果的に解決するだけでなく、さらに大幅に効果を高めるとともに、同じ技術分野において同じまたは類似した製品がまだ見られない場合の製品創作または公開使用においても、効果が促進されることを理解できるものとする。

１０ 誘導コイルユニット
１１ コイル
２０ 磁気ユニット
２１ 磁性部品
２２ 磁性部品
５０ 誘導コイルユニット
５１ 磁気体
５２ ヨーク歯
５３ 歯の谷部
５５ コイル
６０ 磁気ユニット
６１ 磁性部品
６２ 磁性部品

Claims (3)

1. ステータまたはロータと定義される誘導コイルユニットと、ロータまたはステータと定義される磁気ユニットと、からなる分散型電磁裝置であって、
   前記誘導コイルユニットは、磁気体を備えるとともに、磁気体の外周にはコイルが設けられ、前記コイルの磁気体上における円の延在方向とロータの運動方向は垂直であり、前記磁気体の両端には、間隔があいた２つ以上のヨーク歯がそれぞれ突出して形成され、前記各ヨーク歯の幅と高さはすべて同じであり、隣り合うヨーク歯の間には歯の谷部が形成され、各歯の谷部の幅と深さはすべて同じであり、
   前記磁気ユニットは、前記コイルの両端に間隔があいた１つ以上の磁性部品を設けてなるとともに、２つの相対する磁性部品は、異極性相対方式で設置され、中央の磁性部品の中心は上述のコイル軸に対応し、両側の磁性部品の中心は、磁気体に対応し隣り合う２つのヨーク歯の中心点の間に位置し、同側の各前記磁性部品は、均等に間隔があいており、各前記磁性部品の大きさは同じである
   ことを特徴とする、分散型電磁裝置。
2. 前記誘導コイルユニットの磁気体は、軸の両側に等間隔且つ平均して分散された４つのヨーク歯を両端にそれぞれ備え、磁気ユニットにおけるコイルの両端には３つの磁性部品がそれぞれ設けられ、そのうち、中央の磁性部品の中心は、コイル軸に対応し、両側の磁性部品の中心は、対応し隣り合う２つのヨーク歯の中心点の間に位置する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の分散型電磁裝置。
3. ステータまたはロータと定義される誘導コイルユニットと、ロータまたはステータと定義される磁気ユニットと、からなる分散型電磁裝置であって、
   前記の誘導コイルユニットは、磁気体を備えるとともに、磁気体の外周にはコイルが設けられ、前記コイルの磁気体上における円の延在方向は、ロータの運動方向に対して垂直であり、前記磁気体の両端には、間隔があいた２つのヨーク歯がそれぞれ突出して形成されるとともに、各前記ヨーク歯の幅と高度はすべて同じであり、２つのヨーク歯の間には歯の谷部が形成され、
   前記磁気ユニットは、前記コイル両端にそれぞれ設けられる１つの磁性部品からなるととも、相対する磁性部品は、異極性相対方式で設置され、磁性部品の中心は上述のコイル軸に対応し、両側の磁性部品の大きさは同じである
   ことを特徴とする、分散型電磁裝置。