JP2867414B2 - リニア発電機 - Google Patents
リニア発電機Info
- Publication number
- JP2867414B2 JP2867414B2 JP1081890A JP8189089A JP2867414B2 JP 2867414 B2 JP2867414 B2 JP 2867414B2 JP 1081890 A JP1081890 A JP 1081890A JP 8189089 A JP8189089 A JP 8189089A JP 2867414 B2 JP2867414 B2 JP 2867414B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mover
- stator
- spring
- piston
- center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/0435—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、リニア発電機に関する。
（従来の技術） リニア発電機は、永久磁石からなる可動子と、固定鉄
心と該固定鉄心に巻回されたコイルからなる固定子とを
有し、対の固定子間に可動子を配する構成となってい
る。可動子の磁石から出た磁束は、固定鉄心を通り、コ
イルに鎖交する。可動子を、往復動させると、コイルに
鎖交する磁束量が変化し、コイルに起電力が生じる。
心と該固定鉄心に巻回されたコイルからなる固定子とを
有し、対の固定子間に可動子を配する構成となってい
る。可動子の磁石から出た磁束は、固定鉄心を通り、コ
イルに鎖交する。可動子を、往復動させると、コイルに
鎖交する磁束量が変化し、コイルに起電力が生じる。
この可動子の往復動のために、スターリングエンジン
の利用が提案されている。このスターリングエンジンを
利用した例は、たとえば、1987年７月７、８日、宇宙科
学研究所で開催された第５回宇宙利用シンポジウムで発
表された如く、膨脹空間と圧縮空間を画定するディスプ
レーサピストンの動きとは直交する方向に向い会ったパ
ワーピストンを配し、パワーピストンのヘッド部を圧縮
室に連通させている。対のパワーピストンは圧縮室の圧
力変化に対応して往復動するフリーピストンとなってお
り、円筒状の永久磁石を有する可動子となっている。ス
ターリングエンジンによる可動子の往復動は、固定子の
コイルに起電力を生じさせ、リニア発電機として機能す
る。
の利用が提案されている。このスターリングエンジンを
利用した例は、たとえば、1987年７月７、８日、宇宙科
学研究所で開催された第５回宇宙利用シンポジウムで発
表された如く、膨脹空間と圧縮空間を画定するディスプ
レーサピストンの動きとは直交する方向に向い会ったパ
ワーピストンを配し、パワーピストンのヘッド部を圧縮
室に連通させている。対のパワーピストンは圧縮室の圧
力変化に対応して往復動するフリーピストンとなってお
り、円筒状の永久磁石を有する可動子となっている。ス
ターリングエンジンによる可動子の往復動は、固定子の
コイルに起電力を生じさせ、リニア発電機として機能す
る。
このようなフリーピストンスターリングエンジンで
は、フリーピストンの一方側を圧縮室に通じるパワーピ
ストン室とし、他方側を作動ガスを導入したガスバネ室
とし、このガスバネ室のガスをガスバネとしてフリーピ
ストンに作用させ、フリーピストンのストロークの基準
点、言い換えれば、ピストンの動きの中心を定めるよう
にしている。
は、フリーピストンの一方側を圧縮室に通じるパワーピ
ストン室とし、他方側を作動ガスを導入したガスバネ室
とし、このガスバネ室のガスをガスバネとしてフリーピ
ストンに作用させ、フリーピストンのストロークの基準
点、言い換えれば、ピストンの動きの中心を定めるよう
にしている。
（本発明が解決しようとする課題） 前述した如き、フリーピストンスターリングエンジン
は、全てバネ系の共振回路となっており、通常はそのバ
ネ系の共振周波数で運転する。そのバネには前述したガ
スバネを使用する。ここでガスバネを使用するがために
パワーピストンの動きの中心がずれる問題が生じる。パ
ワーピストンの中心（センター）がずれる問題は次の２
点から生じるものと考えられる。
は、全てバネ系の共振回路となっており、通常はそのバ
ネ系の共振周波数で運転する。そのバネには前述したガ
スバネを使用する。ここでガスバネを使用するがために
パワーピストンの動きの中心がずれる問題が生じる。パ
ワーピストンの中心（センター）がずれる問題は次の２
点から生じるものと考えられる。
ガスバネが機械式のスプリングと完全に等価ではな
い。即ち、パワーピストン室とガスバネ室との間での作
動ガスの移動が生じ、ガスバネの力は一定とならない。
い。即ち、パワーピストン室とガスバネ室との間での作
動ガスの移動が生じ、ガスバネの力は一定とならない。
パワーピストンにピストンリングを設けるため等価
回路と異なり、作動ガスの漏れがあり、バネの自由長
（バネ力のゼロ時）が一定しない。エンジンにガスバネ
を組み込み、その自由高さはパワーピストンのストロー
クの中心が発電機の中心と一致させるようにしたい。そ
うすればピストンは常に発電機の中心位置を基準にスト
ロークし、オーバーストロークしない限りピストンが端
面に当たることはない。しかし、ガスバネの自由高さが
一定とはならないため、ストロークの中心はフラフラと
変わり、ストロークが小さくてもピストンが端面に当た
ってしまう。このピストンの不安定をなくし常に中心に
拘束させることをピストンのセンタリングと呼ぶが、こ
のピストンのセンタリングを効率良くし、簡単な構成で
（リニア発電機の磁気バネ力を使う）行う事を本発明の
解決すべき課題とする。
回路と異なり、作動ガスの漏れがあり、バネの自由長
（バネ力のゼロ時）が一定しない。エンジンにガスバネ
を組み込み、その自由高さはパワーピストンのストロー
クの中心が発電機の中心と一致させるようにしたい。そ
うすればピストンは常に発電機の中心位置を基準にスト
ロークし、オーバーストロークしない限りピストンが端
面に当たることはない。しかし、ガスバネの自由高さが
一定とはならないため、ストロークの中心はフラフラと
変わり、ストロークが小さくてもピストンが端面に当た
ってしまう。このピストンの不安定をなくし常に中心に
拘束させることをピストンのセンタリングと呼ぶが、こ
のピストンのセンタリングを効率良くし、簡単な構成で
（リニア発電機の磁気バネ力を使う）行う事を本発明の
解決すべき課題とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、前述した課題を解決するために、固定鉄心
と、該固定鉄心に巻回したコイルを有する対の離間した
固定子、固定子間を往復動する永久磁石からなる可動子
とを含み、固定子の長さが可動子の長さとそのストロー
クとの合計長より短く、かつ固定子の磁極にテーパを付
け、固定子の端部と可動子との間のギャップを大きくし
たことを特徴とするリニア発電機を提供する。
と、該固定鉄心に巻回したコイルを有する対の離間した
固定子、固定子間を往復動する永久磁石からなる可動子
とを含み、固定子の長さが可動子の長さとそのストロー
クとの合計長より短く、かつ固定子の磁極にテーパを付
け、固定子の端部と可動子との間のギャップを大きくし
たことを特徴とするリニア発電機を提供する。
（作用） 本発明による発電機の可動子の磁石により発生するバ
ネ力はメカバネと等価で、バネの自由高さは常に発電機
の中心に一定であり、パワーピストンは常に発電機の中
心方向に拘束される力を受けセンタリングされる。バネ
の力の特性は磁気回路（磁極、磁石形状、寸法）で決定
される。バネの特性は非線形な特性になりやすいが用途
に応じて選択すればよい。
ネ力はメカバネと等価で、バネの自由高さは常に発電機
の中心に一定であり、パワーピストンは常に発電機の中
心方向に拘束される力を受けセンタリングされる。バネ
の力の特性は磁気回路（磁極、磁石形状、寸法）で決定
される。バネの特性は非線形な特性になりやすいが用途
に応じて選択すればよい。
（実施例） 第１図に示す例は固定子１を、積層した山の字状の固
定鉄心２と中央の片に巻回したコイル３を有する構成と
し、対の固定子１を離間させて配す。可動子４としての
永久磁石５、６は、その極性を逆向きに配した２個の磁
石からなる。可動子４はフリーピストンとして、スター
リングエンジンにより往復動自在とさせる。可動子４の
往復動は、永久磁石５、６からの固定鉄心２を通りコイ
ル３に鎖交する磁束量を変化させ、コイル３に起電力を
生じさせる。
定鉄心２と中央の片に巻回したコイル３を有する構成と
し、対の固定子１を離間させて配す。可動子４としての
永久磁石５、６は、その極性を逆向きに配した２個の磁
石からなる。可動子４はフリーピストンとして、スター
リングエンジンにより往復動自在とさせる。可動子４の
往復動は、永久磁石５、６からの固定鉄心２を通りコイ
ル３に鎖交する磁束量を変化させ、コイル３に起電力を
生じさせる。
可動子４の端部が固定子１の端部から、そのストロー
ク中はみ出すと、磁力により可動子４を固定子１の中央
部に戻す力（バネ力）が働き、この力ははみ出し量が大
きければ大きい程強い。このため、可動子４のストロー
クの中心は常に一定で、可動子４のストロークの中心の
フラツキは無い。
ク中はみ出すと、磁力により可動子４を固定子１の中央
部に戻す力（バネ力）が働き、この力ははみ出し量が大
きければ大きい程強い。このため、可動子４のストロー
クの中心は常に一定で、可動子４のストロークの中心の
フラツキは無い。
可動子４の長さとそのストロークとの合計長を、固定
子１の長さより必ず長くするが可動子に作用するバネ力
を弱くする時は、可動子の長さを短くすればよい。
子１の長さより必ず長くするが可動子に作用するバネ力
を弱くする時は、可動子の長さを短くすればよい。
固定子１の磁極７、８をその側端方向にいくに従い、
幅広くなるようにする。このため、可動子４と磁極７、
８との間のギャップはその側端で中央部より大きくな
る。このギャップの広がりは、磁石の磁気により可動子
４に対するバネ力を作り、可動子４を固定子１の中央部
へ吸引させる働きを作る。
幅広くなるようにする。このため、可動子４と磁極７、
８との間のギャップはその側端で中央部より大きくな
る。このギャップの広がりは、磁石の磁気により可動子
４に対するバネ力を作り、可動子４を固定子１の中央部
へ吸引させる働きを作る。
（効果） 本発明は、可動子の往復動中、可動子の側端が固定子
よりはみ出し可能な長さにする寸法を選択し、固定子の
磁極にテーパを付け、固定子の端部と可動子との間のギ
ャップを大きくするのみで、可動子にバネ力を与えるた
め、作動ガス等を利用しないので構造が簡単である。本
発明をスターリングエンジンと組合せてもスターリング
エンジンの出力低下はない。
よりはみ出し可能な長さにする寸法を選択し、固定子の
磁極にテーパを付け、固定子の端部と可動子との間のギ
ャップを大きくするのみで、可動子にバネ力を与えるた
め、作動ガス等を利用しないので構造が簡単である。本
発明をスターリングエンジンと組合せてもスターリング
エンジンの出力低下はない。
本発明では、磁気バネを利用しているため、パワーピ
ストンにメカバネを付ける作業もなく、又、非接触のた
め抵抗が少ない。又、バネの占有スペースが小さいの
で、発電機のコンパクト化に有効である。
ストンにメカバネを付ける作業もなく、又、非接触のた
め抵抗が少ない。又、バネの占有スペースが小さいの
で、発電機のコンパクト化に有効である。
第１図は本発明の一例の正面図である。 図中:1……固定子、２……固定鉄心、３……コイル、４
……可動子、 ５、６……永久磁石。
……可動子、 ５、６……永久磁石。
Claims (1)
- 【請求項１】固定鉄心と、該固定鉄心に巻回したコイル
を有する対の離間した固定子、固定子間を往復動する永
久磁石からなる可動子とを含み、固定子の長さが可動子
の長さとそのストロークとの合計長より短く、かつ固定
子の磁極にテーパを付け、固定子の端部と可動子との間
のギャップを大きくしたことを特徴とするリニア発電
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1081890A JP2867414B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | リニア発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1081890A JP2867414B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | リニア発電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02262866A JPH02262866A (ja) | 1990-10-25 |
| JP2867414B2 true JP2867414B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=13759040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1081890A Expired - Lifetime JP2867414B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | リニア発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867414B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4789497B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-10-12 | パナソニック株式会社 | リニア型アクチュエータ |
| JP6908830B2 (ja) | 2017-04-28 | 2021-07-28 | ミツミ電機株式会社 | 発電装置および電子デバイス |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5867982U (ja) * | 1981-10-31 | 1983-05-09 | 三菱電機株式会社 | 波浪発電装置 |
| JPH01164256A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-28 | Aisin Seiki Co Ltd | リニア発電機 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1081890A patent/JP2867414B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02262866A (ja) | 1990-10-25 |
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