JP5764681B2

JP5764681B2 - 電磁誘導回転装置

Info

Publication number: JP5764681B2
Application number: JP2014011669A
Authority: JP
Inventors: 公明岩谷
Original assignee: 公明岩谷
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: JP2015139354A

Description

本発明は、モータ，発電機等の回転中枢部として構成され回転運動に電磁誘導が関連される電磁誘導回転装置に係る技術分野に属する。

最近、小型軽量化を指向してインバータレスタイプの電磁誘導回転装置が各種提案されている。特に、コイルとマグネットとが平面で対面されるアキシャルギャップ構造の電磁誘導回転装置では、コイルの巻線構造を改良してステータ側に配置することが試みられている。

従来、コイルの巻線構造を改良してステータ側に配置することを指向した電磁誘導回転装置としては、例えば、特許文献１，２に記載のものが知られている。

特許文献１，２には、コイルがステータの扇形のヨークに形成された溝に巻線収容されたインバータレスタイプのアキシャルギャップ構造の直流モータからなる電磁誘導回転装置が記載されている。

特許文献１，２に係る電磁誘導回転装置は、コイルをヨークの溝に収容してステータとロータとのエアギャップの増大を避けることで、コイルの巻線量の増大に伴う大型化を回避しようとするものである。

特許第４７０２５２３号公報特許第４７８４７２６号公報

特許文献１，２に係る電磁誘導回転装置では、ステータにコイルが巻回されるヨークを備えることが構成要件となるため、小型軽量化に限界があるという問題点がある。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、インバータレスタイプであって飛躍的な小型軽量化が可能な電磁誘導回転装置を提供することを課題とする。

前述の課題を解決するため、本発明に係る電磁誘導回転装置は、特許請求の範囲の各請求項に記載の手段を採用する。

即ち、請求項１では、コイルとマグネットとが平面で対面されるアキシャルギャップ構造の電磁誘導回転装置において、コイルは間隔を介して平行な２つの面をもつように線材が両面に交互に連続して巻線され各面の中心には巻線軸と直交するように配設されるロータシャフトを挿通できる挿通孔が形成されるように線材が各面の中心の外側方向へ変位され、コイルの両面の間に形成された空間にロータシャフトに固定されマグネットが取付けられたディスクを収容したことを特徴とする。

この手段では、ヨークを備えない箱形の空芯コイルとされたコイルの内部にロータの主要部分が収容され、コイルの内部からロータシャフトが引出された構造となる。

また、請求項２では、請求項１の電磁誘導回転装置において、コイルは線材が平板状に巻線された２つの平板部と両平板部を間隔を介して平行に組付けるスペーサと両平板部の線材を接続するピン状の接続用線材とからなることを特徴とする。

この手段では、箱形の空芯コイルを平板部，スペーサ，接続用線材で組付け接続してコイルを構成することで、コイルの巻線工作を容易化することができる。

また、請求項３では、請求項１または２の電磁誘導回転装置において、ロータシャフトに駆動力が付与される発電体として構成され、コイルは線材の巻線始端末と巻線終端末とに加えて線材の巻線途中にもリード線が接続されていることを特徴とする。

この手段では、電圧調整器においてリード線の接続を選択することにより、コイルよりの出力電圧を可変することができる。

本発明に係る電磁誘導回転装置は、ヨークを備えない箱形の空芯コイルとされたコイルの内部にロータの主要部分が収容され、コイルの内部からロータシャフトが引出された構造となるため、ステータにヨークが不要とされ、インバータレスタイプであって飛躍的な小型軽量化が可能になる効果がある。

さらに、請求項２として、箱形の空芯コイルを平板部，スペーサ，接続用線材で組付け接続してコイルを構成することで、コイルの巻線工作を容易化することができるため、コイルの製造コストが安価となる効果がある。

さらに、請求項３として、電圧調整器においてリード線の接続を選択することにより、コイルよりの出力電圧を可変することができるため、発電体としての有用性が高くなる効果がある。

本発明に係る電磁誘導回転装置を実施するための形態の一部を透視した斜視図である。図１の詳細な縦断面図である。図２の要部の正面図である。図３の電気回路図である。

以下、本発明に係る電磁誘導回転装置を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

この形態では、発電体として構成されたものを示してある。

この形態は、図１に示すように、ステータであるコイル１とロータ２とからなる。

コイル１は、図２，図３に詳細に示されるように、２枚の平板部１１，１２とスペーサ１３と接続用線材１４とからなる。平板部１１，１２は、プリント，エッチング，プレス等の技術で線材が巻線された配列になるように平板状に形成されている。この平板部１１，１２は、図示の上下端部がスリーブ形のスペーサ１３によって連結され、間隔を介して平行な２つの面となるように組付けられている。両平板部１１，１２の線材は、スペーサ１３に挿入されるピン状の接続用線材１４によって接続され、両平板部１１，１２の間で交互に連続して巻線されるようになっている。このようなコイル１の巻線構造は、巻線工作を容易化することができて、コイル２の製造コストを安価にする。

即ち、コイル１は、ヨークを備えていないコアレスの内部に空間を有した箱形の空芯コイルとされている。このコイル１の平板部１１，１２の中心には、ロータ２のロータシャフト２１が挿通される挿通孔１５が設けられている。挿通孔１５は、線材の巻線軸Ｘと直交する方向にロータ２のロータシャフト２１が配設されるように、線材の巻線の配列を中心の外側方向へ変位させることで形成されている（図３参照）。

ロータ２は、両面にセグメント板形のマグネット２２が取付けられたディスク２３がロータシャフト２１に同軸に固定されている。マグネット２２は、Ｎ極，Ｓ極がディスク２３に１８０度を介して１個ずつ配置され、簡素な２極構造とされている。ディスク２３（マグネット２２）は、コイル１の内部に形成された空間に収容されている。従って、マグネット２２がコイル１の平板部１１，１２に平面で対面されるアキシャルギャップ構造が形成されている。この結果、ロータ２のロータシャフト２１がコイル１の内部から引出された格好となっている。

さらに、この形態では、図２に示すように、複数（図面では２個）のコイル１がステータベース３に支持ピン４で積層固定されている。そして、コイル１の両側には、平板部１１，１２を介してロータ２（マグネット２２，ディスク２３）に対面するように補助ロータ５が介装されている。補助ロータ５は、ロータ２と同様のマグネット，ディスクを備えてロータ２のロータシャフト２１に同軸に固定されている。なお、ロータ２のマグネット２２と補助ロータ５のマグネットとは、Ｎ極，Ｓ極を異極で対面させ、コイル１を通過する強力な磁力線の流れを形成させてコイル１の周囲に形成される磁界を強化させるのが好ましい。この結果、補助ロータ５によって電磁誘導の効率性が高度化される。

さらに、この形態では、図３，図４に示すように、コイル１の線材の巻線始端末と巻線終端末とに加えて線材の巻線途中にもリード線６が接続されている。そして、リード線６にリード線６の接続を選択することのできる電圧調整器７を接続して、実質的にコイル１の巻線量を可変させてコイル１よりの出力電圧を可変することができるようになっている。ちなみに、図４では、Ａ−Ａ−Ａ−Ａの接続で高電圧、Ｂ−Ｂ−Ｂ−Ｂの接続で中電圧、Ｃ−Ｃ−Ｃ−Ｃの接続で低電圧となる。この結果、発電体としての有用性が高くなる。なお、図４に示すように、複数個のコイル１が並列に接続されると、インバータレスでも電圧の安定化を図ることができるようになる。

この形態によると、ヨークを備えない箱形の空芯コイルとされたコイル１の内部にロータ２の主要部分が収容され、コイル１の内部からロータ２のロータシャフト２１が引出された構造となる。この結果、ステータにヨークが不要とされ、インバータレスタイプであって飛躍的な小型軽量化が可能になる。

さらに、コイル１，ロータ２が極めて薄性に組付けられるため、既存のエンジン発電機の発電体と簡単に交換設備することができる。また、小型軽量で薄性であることは、小規模の風力発電や潮力発電に極めて有効である。

以上、図示した形態の外に、コイル１をスペーサ１３，接続用線材１４を用いずに共通の線材で連続的に巻線することも可能である。

さらに、コイル１の巻線を複数相とすることも可能である。

さらに、図２位示すように積層された複数個のコイル１を並列ではなく直列に接続することも可能である。

本発明に係る電磁誘導回転装置は、コイル１に通電してロータ２を回転させるモータとしても実施することが可能である。

１コイル
１１，１２平板部
１３スペーサ
１４接続用線材
１５挿通孔
２ロータ
２１ロータシャフト
２２マグネット
２３ディスク
６リード線
Ｘ巻線軸

Claims

コイルとマグネットとが平面で対面されるアキシャルギャップ構造の電磁誘導回転装置において、コイルは間隔を介して平行な２つの面をもつように線材が両面に交互に連続して巻線され各面の中心には巻線軸と直交するように配設されるロータシャフトを挿通できる挿通孔が形成されるように線材が各面の中心の外側方向へ変位され、コイルの両面の間に形成された空間にロータシャフトに固定されマグネットが取付けられたディスクを収容したことを特徴とする電磁誘導回転装置。
請求項１の電磁誘導回転装置において、コイルは線材が平板状に巻線された２つの平板部と両平板部を間隔を介して平行に組付けるスペーサと両平板部の線材を接続するピン状の接続用線材とからなることを特徴とする電磁誘導回転装置。
請求項１または２の電磁誘導回転装置において、ロータシャフトに駆動力が付与される発電体として構成され、コイルは線材の巻線始端末と巻線終端末とに加えて線材の巻線途中にもリード線が接続されていることを特徴とする電磁誘導回転装置。