JP6044808B2

JP6044808B2 - 発電機作動の際に発生する磁力抵抗を最小限に抑える磁石の形を提供

Info

Publication number: JP6044808B2
Application number: JP2015105870A
Authority: JP
Inventors: 斎藤　博史; 博史斎藤
Original assignee: 斎藤　博史; 博史斎藤
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: JP2016214049A

Description

本発明は、発電機内の回転子ローター磁石のそれぞれＮ極およびＳ極をある特別な形にすることにより、ローター磁石がその周りの固定子コイル導線の横位置を通過しながら回転する際、その回転を妨げるよう発生する磁力抵抗を最小限に抑えることを可能にする磁石の形を提供するものである。

一般に磁石の磁力線が存在するその中でコイルを移動させると、コイル内に起電力（電圧）が発生し、コイル内を電流が流れる。発電機は電磁誘導の法則を利用して磁石のエネルギーを電気エネルギーに変換する機械であり、電動機とは逆の原理である。

現在、発電機内の回転子ローター磁石が回転しその外側の固定子コイルの横を通過する際、固定子コイル内に発生する電流によりコイルの周りに磁力線が生じ、その磁力線が回転子ローター磁石から出る磁力線と互いに反対方向にぶつかり合う形で反発力を、あるいは同方向に重なり合う形で吸引力を発生させ、いずれの場合もそれらの力が回転子ローター磁石の動きを止める作用として働いてしまう。その作用力が磁力抵抗である（図２を参照）。

特に無し

発電機が作動する際に発生磁力抵抗はローター磁石の回転を止める作用として働き、またその磁力抵抗の力が大きい為、発電機を止めずにそのままローター磁石を回転させるのに外からの大きな力、例えば原子力、火力、水力などの力を借りて蒸気タービンを回しその力で、あるいは小型発電機の場合はガソリン・エンジンなどの力を借りてその力で発電機を作動させねばならず、その結果一定の出力電力を得るのに多大の外部エネルギーが必要になり、その為のコストもそれに応じてかかってしまっていると言うのが現状である。

従来、発電機内の回転子ローター磁石のそれぞれＮ極、Ｓ極の形は原則いわゆる棒磁石の形、あるいは多少その先端が凸形に湾曲している程度の形になっている。それであると図２に示されているようにその回転子ローター磁石の磁力線は固定子コイルに発生した磁力線ともろ正面衝突する形でぶつかり合い、または同方向で重なり合ってしまい、結果として回転子ローター磁石が大きな磁力抵抗を受けてしまうこととなっている。

一方、磁石から出る磁力線はその磁石の表面部分においては表面から垂直方向に出る。そしてその磁力線が外部の磁力線と互いに正面衝突する向きでぶつかり合うと互いに反発力を及ぼし、また互いに同方向に向いていると互いに吸引力を及ぼす。換言すれば、その磁力線が磁石の表面の位置で互いに垂直に作用し合う場合は反発力も吸引力も発生しないと言うことである。例え互いに垂直に作用しなくてもお互いが垂直に近くなればなるほど互いの反発力あるいは吸引力も弱くなるということである。

当発明では、その事実を利用し、回転子ローター磁石が固定子コイルに発生する電流の作る磁力線から受ける磁力抵抗を最小限に抑える磁石の形を提供する。その形は図１で示されている。

その磁石の各極の形は図１にあるように、その先端上部を固定子コイル周囲に発生する磁力線の曲率に出来るだけ合わせる形で凹形に湾曲させてやるものである。この場合、回転子ローター磁石の極の先端上部の表面から垂直に出る磁力線の向きは固定子コイル周りに発生する磁力線の向きと互いに垂直、あるいは垂直に近くなるので互いの影響、即ち回転子ローター磁石がその表面の位置でコイルの磁力線により受ける磁力抵抗は最小限に抑えられる結果となる。

また、回転子ローター磁石の先端から回転方向に見てすぐ横下両脇部分も同様に、固定子コイルから発生する磁力線の曲率にできるだけ近くなるようこの部分は図１で言うと下側において凸形に湾曲させてやる。それによりその磁石表面部分から垂直に出る磁力線はやはり固定子コイルから発生する磁力線と出来るだけ垂直関係になり、結果として回転子ローター磁石がその表面で受ける磁力抵抗はその両脇部分でも最小限に抑えられることになる。

結果として回転子ローター磁石の形は英文字の「Ｙ」の形に近くなる（図１参照）。その磁石作成に於いては極の先端から延びたＹ字の上部両腕の部分全体に電圧をかけ、その表面の隅々まで磁石の強さが現れるよう作成する。その上部両腕部分の長さは発電機と固定子コイルの幅次第で適度に決めれば良いが、その長さは必ずしも長い方が良いということではなく、それよりも斜め横に延びたその腕の上部および下部傾きが固定子コイルから発生する磁力線の曲率に出来るだけ一致するように湾曲させてやる方がより重要である。さらに、その上部両腕の先端は、それぞれ固定子コイルから出ている磁力線と正面衝突を避けその磁力線間を擦り抜けるようにするのが良く、その為図１で示しているように先が尖った感じになるし、そうした方が良い。また図１は平面図であり、実際の発電機で使用する場合は必要に応じて発電機の厚さに合わせた厚みを持った磁石にし、相応の磁束密度を得るものにする。

当発明によれば、回転子ローター磁石が回転する際、固定子コイルに発生した磁力から受ける磁力抵抗を最小限に抑えられる為、回転子ローターを回転させる為の外部エネルギー使用量をも最小限に抑えられ、同時にその為のコストも最小限に抑えられることになる。換言すれば、もし今までと同じ大きさの外部エネルギーを使って回転子ローター磁石を回転させるのであれば、今までに比べてより大きな出力電力を得ることが可能になる。

「当発明の回転子ローター磁石が固定子コイル横を丁度通過する時の磁力線相関平面図」「従来の回転子ローター磁石と磁力線の相関平面図」

既存の、あるいは新規の発電機において回転子ローター磁石を本発明の形にしてやるだけで、発電機の運用エネルギーおよびコストを低減させることが出来る。技術的に見ても容易に実現出来、結果的にコスト効率を増大させることが出来る。

既存の発電機内の回転子ローター磁石を本発明の形のものに置き換えるだけでさらなるパワーアップを計るか、またはその形の磁石を使って今までと同じパワーを得るのであれば回転子ローター磁石を磁力抵抗に抗して回転させるに必要な外部エネルギー量を削減させ、結果としてコスト削減につなげることを可能にする。結果、コスト効率アップの効果が得られる。

発電に必要な外部エネルギーの量およびその作成コストを削減し、またはそのまま今までと同じ量の外部エネルギーを使うのであれば発電の更なるパワーアップを実現可能にする。それだけでなく、それに伴い外部エネルギー作成の為の使用資源量を抑えることが出来るため、その結果不要な熱やガス産出の削減が可能になり、環境改善にも多大の貢献が出来ることになる。

特に無し

Claims

発電機内の回転子ローター磁石の磁極を所謂英文字の「Ｙ」の頭部のような形にしてやることにより、その磁極先端上部およびその回転方向で見た両横脇腕の下部を、磁極がその外側に位置する固定子コイルと対向する位置にある場合において、その外側に位置する固定子コイル周りに発生する磁力線と出来るだけ曲率が一致するように湾曲させてやることにより、回転子ローター磁石が回転する際に固定子コイルに発生する磁力線から受ける磁力抵抗を最小限に抑え、その結果、より小さな力でローター磁石を回転させるのを可能にすることを特徴として持つ回転子ローター磁石。