JP3184318U - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた発電効率を発揮する発電装置を提供する。
【解決手段】本体１と軸２と発電ユニット３を含む。本体１は、周囲壁１２を延伸させる底面１１を含み、底面１１と周囲壁１２とにより収納空間１３を形成する。発電ユニット３が含むＮ＋１個の回転子３２は周囲壁１２に固定し、Ｎ個の固定子３１は軸２に固定し、固定子３１には複数の穴を設ける。回転子３２には一つ以上のネオジム磁石３２２を備え、固定子３１の穴はネオジム磁石３２２に対応し、コイル３１３を固定子３１上の穴に挿入して固定する。本体１が回転する時、連動する回転子３２は軸２に相対して回転し磁力線カットを生じさせ、これにより、固定子３１のコイル３１３上に誘導起動力が生じ、電力が発生する。
【選択図】図１

Description

本考案は、発電装置に係り、特に回転子が回転すると回転子上のネオジム磁石に磁力線カットが生じ、回転子横の固定子上のコイルに誘導起動力が生じて電力を発生させる発電装置に関する。

現在の発電装置には特許文献１に開示されている「磁力発電機」があり、この「磁力発電機はハブ、車軸、発電ユニットを含む。そのうち、発電ユニットは、固定子、コイル、二つの回転子を備える。固定子は車軸上に固定し、コイルは固定子上に繞設し、二つの回転子はハブ上に固定し、並びに、二つの回転子にはさらに、各回転子上に設置する一つ以上のネオジム磁石を含む。自動車の走行時、ハブに連動する回転子が車軸に相対して回転して磁力線カットを生じさせ、固定子のコイル上に誘導起動力が発生して出力される。

台湾実用新案公告第M409643号明細書

しかし、上記の特許文献１には、以下のような問題点があり、改善の余地が残されている。
（１）上記の「磁力発電機」は二つの回転子を一つの固定子に係合させる方式で発電ユニットを組み立てるため、タイヤ回転時に粘性抵抗が生じて発電効率が悪い。
（２）上記の「磁力発電機」のコイルは固定子の外周に設置する。該設置方式でのコイルは数が少ないため、発生する電力量が小さくなり発電効率も悪い。
（３）上記の発電ユニットの数量が少なすぎる。タイヤの左右両側それぞれに発電ユニットを設置しても、発生する電力量はやはり低く、使用分野に制限がある。
（４）上記の回転子が低回転数である時、発生電力が少ないため、電動車に供給する電力量には制限が設けられる。
（５）上記の発電装置の構造に生じる電力量が比較的低いため、電動車に使用する場合はバッテリーに対して充電を行なえるだけで、余分な電力量を電動車のモータに直接供給できない。

そこで、本考案者は上記の「磁力発電機」の発電効率が良好でない問題点を解決することができる、発電装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本考案の発電装置は、本体と、軸と、発電ユニットと、を含む。前記本体は、周囲壁を延伸させる底面を含み、底面と周囲壁とにより収納空間を形成し、底面には第一穿孔を設ける。前記軸は本体の第一穿孔に軸着する。前記発電ユニットは収納空間内に配置し、N個の固定子とN+1個の回転子を含む。前記回転子と前記固定子は間隔をあけて交互に配列し、且つ回転子は本体の周囲壁に固定し、固定子は軸上に固定し、そのうち、回転子は一つ以上のネオジム磁石を含み、固定子はネオジム磁石に対応する複数の穴を含み、穴内にはコイルを挿入する。本体と軸が対応して回転することにより、回転子と固定子が対応して回転し、電力を生じさせる。

本考案は、下記のような効果を有する。
（１）本考案の発電ユニットの回転子と固定子の組数と配列方式は電力発生時、粘性抵抗が生じにくいため、発電効率を向上させることができる。
（２）本考案は固定子上に複数の穴を設け、且つ三相を備えたコイルを穴内に挿入する。該コイル数は公知の発電装置より多いため、生じる発電量が大きく発電効率を向上させることができる。
（３）本考案の発電ユニットの構造は簡単で、製造では余分なコストをかけずに電力を発生でき、耐用性が良好で、容易に発熱しないため、更に多くの効果を作り出すことができると同時に、空気汚染や地球温暖化等の問題を引き起こすことはない。
（４）本考案の発電装置は応用できる分野が幅広く、本体が回転するだけで自動的に電力を発生させることができる。
（５）本考案の発電装置の発電効率は良好であるため、発電装置を電動車のタイヤに結合して発電輪を形成し、該発電輪の回転によって電力を生じさせ、該電力をモータに直接供給して使用するため、バッテリーの負担を減少させ、バッテリーの使用寿命を延ばすことができる。また、モータはバッテリーが提供する電力に頼ることが減り、バッテリーの容量を縮小できるため、電動車は競争力を備えたものとなる。
（６）本考案の発電装置は電動車の発電輪として構成されるため、電動車自体の設計を改善する必要がなく、電動車上に直接取り付けるため、各種形式の電動車に適用可能である。

三つの固定子と四つの回転子を車輪フレームの収納空間中に結合固定する本考案の立体分解図である。 固定子上の穴にコイルを挿入した状態の本考案の一部の部品模式図である。 本考案の図１の組立模式図である。 本考案の図３の組立断面図である。 本考案の実施操作図である。 四つの固定子と五つの回転子を含む発電ユニットを示した本考案のもう一つの実施例の組立断面図である。

本考案の技術特徴と向上した効果については、下記の図面を組み合わせた好ましい実施例ではっきりと示されている。まず、図１乃至図４に示すとおり、本考案の発電装置は、本体1と軸2と発電ユニット3とを含む。

該本体1は、周囲壁12を延伸させる底面11を含み、底面11と周囲壁12とにより収納空間13を形成し、底面11の中心箇所には第一穿孔14を設ける。本実施例では、発電装置を電動車上に応用し、且つ電動車の発電輪をなす。よって、本体1は車輪フレームであり、車輪フレームの外側にはタイヤAを包覆する。

軸2は輪軸であり、該輪軸は第一穿孔14を貫通して軸着し、本体1を軸2に相対して回転させる。

発電ユニット3は前記収納空間13内に配置し、並びに収納空間13を閉じて発電輪を形成する。そのうち、発電ユニット3はN個の固定子31とN+1個の回転子32を含む。さらに説明すると、一組の発電ユニット3には、一つの固定子31と二つの回転子32を含み、その配列方式は回転子、固定子、回転子である。二組の発電ユニット3には、二つの固定子31と三つの回転子32を含み、その配列方式は回転子、固定子、回転子、固定子、回転子である。三組の発電ユニット3には、三つの固定子31と四つの回転子32を含み、その配列方式は回転子、固定子、回転子、固定子、回転子、固定子、回転子…このように類推する。

そのうち、一組と二組の発電ユニット3は発生する電力が比較的小さい故、本実施例では、三組の発電ユニット3として説明を行なう。該固定子31には第一穿孔14に対応する第二穿孔311を含み、しかも固定子31上には複数の穴312を備え、好ましくは該穴312を21個とする。コイル313は固定子31上の穴312内を塞ぐ形態で固定し、コイル313は好ましくは三相コイルとする（図示せず）。コイル313は穴312内を塞ぐ形態で固定する設計によって、コイルの数量を増やし、磁力線カット時の誘導起動力増加に役立つ（図２参照）。

回転子32は第一穿孔14に対応する第三穿孔321を備え、しかも回転子32上には穴312に対応する一つ以上のネオジム磁石322を設置する。その設置数量と形状は好ましくは28個の台形形状のネオジム磁石322であり、組み立て時、第一の回転子32の第三穿孔321を輪軸に通し収納空間13内に収め、回転子32を周囲壁12上に固定させる。また、第一の固定子31の第二穿孔311を輪軸に通し収納空間13内に収め、輪軸上に固定し、順に各回転子32と固定子31を取り付けると、発電ユニット3は、回転子32、固定子31、回転子32、固定子31、回転子32、固定子31、回転子32の配列形態となる。

固定子31と回転子32間の距離は0.3mm乃至0.5mm間とするがこれに制限されないものとし、さらに二つの結合片Bそれぞれで本体1の両側を塞ぐ。詳細すると、結合片Bは第一穿孔14に対応する第四穿孔B1を含み、結合片Bの第四穿孔B1を輪軸それぞれの両側に通し、ワッシャー21とナット22で輪軸に固着し、発電ユニット3は前記収納空間13内を塞ぐ形態でその中に配置し、さらに二つのボルトCそれぞれで結合片Bを車輪フレーム上に螺着する。

さらに、前記軸2（輪軸）は空心形態とするため、固定子31上のコイル313は輪軸内に通すことで発生する電力量を出力できる。

作動時、図４及び図５に示すとおり、電動車の走行時、車輪が回転するとそれに連動する回転子32も回転し、輪軸に固定する固定子31は動かない。これにより、回転子32上のネオジム磁石322は回転子32の回転によって磁力線カットを生じさせ、固定子31のコイル313には誘導起動力が生じて電力を起こす。

図６に示すとおり、それは四組の発電ユニット3Aを備えた発電装置であり、4つの固定子31Aと5つの回転子32Aを含み、順に、回転子32A、固定子31A、回転子32A、固定子31A、回転子32A、固定子31A、回転子32A、固定子31A、回転子32Aの配列形態を形成し、並びに、収納空間13A内に収める。作動は上述した通りであり、それがもたらす発電効率は、三組の発電ユニットより良好であり、このように類推し、五組、六組、或いは六組以上の発電ユニットもまた可能な方式である。よって、発電ユニットの組数は本考案の技術特徴に制約を加えないものとする。

重要な点であるが、本考案の発電装置は電動車への使用に限らず、その他分野、例えば風力発電や水力発電上にも応用可能である。本考案では電動車だけを例として発電装置の実施方式の一つを説明したが、本体の回転が回転子を回転させて磁力線カットを生じさせ、固定子に電力を起こす構造であるなら全て、本考案が包含する技術特徴に属するものとする。

1：本体
11：底面
12：周囲壁
13：収納空間
14：第一穿孔
2：軸
21：ワッシャー
22：ナット
3：発電ユニット
31：固定子
311：第二穿孔
312：穴
313：コイル
32：回転子
321：第三穿孔
322：ネオジム磁石
13A：収納空間
3A：発電ユニット
31A：固定子
32A：回転子
A：タイヤ
B：結合片
B1：第四穿孔
C：ボルト

Claims (10)

1. 周囲壁を延伸させる底面を含み、底面と周囲壁とにより収納空間を形成し、底面には第一穿孔を設ける本体と、
   本体の第一穿孔に軸着する軸と、
   収納空間内に収め入れ、N個の固定子とN+1個の回転子を含み、前記回転子と前記固定子は間隔をあけて交互に配列し、且つ前記回転子は本体の周囲壁に固定し、前記固定子は軸上に固定し、そのうち、前記回転子は一つ以上のネオジム磁石を含み、前記固定子はネオジム磁石に対応する複数の穴を含み、前記穴内にはコイルを挿入し、本体と軸が対応して回転することにより、回転子と固定子が対応して回転し、電力を生じさせる発電ユニットと、により構成されることを特徴とする発電装置。
2. 前記固定子は第二穿孔を含み、固定子の第二穿孔を軸に通して軸に固定し、回転子は第三穿孔を含み、回転子の第三穿孔を軸に通して周囲壁に固定し、並びに、回転子、固定子、回転子と交互に配列することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
3. 前記N=2であり、発電ユニットは2つの固定子と3つの回転子を含み、回転子、固定子、回転子、固定子、回転子の順に交互に配列することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
4. 前記N=3であり、発電ユニットは3つの固定子と4つの回転子を含み、回転子、固定子、回転子、固定子、回転子、固定子、回転子の順に交互に配列することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
5. 前記固定子上の穴は21個であり、各穴内にコイルを挿入し、回転子上のネオジム磁石は28個であることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
6. 前記軸は空心形態をなし、固定子のコイルを通して電力を出力することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
7. 前記本体は車輪フレームであり、前記軸は輪軸であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の発電装置。
8. 前記発電装置は、二つの結合片をさらに含み、前記結合片には第四穿孔を設け、前記第四穿孔にはそれぞれ軸を通し本体両側に固定することで収納空間を閉じることを特徴とする請求項７に記載の発電装置。
9. N個の固定子とN+1個の回転子を含み、回転子と固定子は間隔をあけて交互に配列し、回転子には一つ以上のネオジム磁石を含み、固定子は前記ネオジム磁石に対応する複数の穴を含み、前記穴内にはコイルを挿入し、回転子と固定子が対応して回転することで電力を生じさせることを特徴とする発電装置。
10. 前記回転子と前記固定子は薄状体であり、その対応する回転には、回転子の回転、固定子の不動、回転子の不動、固定子の回転、及び回転子と固定子の相反方向回転を含むことを特徴とする請求項９に記載の発電装置。