JP6346385B2 - 回転発電機 - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
図3は、第1の実施形態にかかる発電機を説明する分解組立図であり、図4は、図3に示す永久磁石が埋設された回転子16を説明する図であり、図5は、図3に示す電機子17を説明する図であり、図6は、図3に示す軟磁性体18を説明する図である。
図10は、本発明に係る第2の実施形態を示している。図3に示した実施形態は、電機子の内側で回転子が回転する、磁石回転子内転型(インナーロータタイプ)に構成したものであるが、本実施形態は、電機子の外側で回転子(ロータ)が回転する磁石回転子外回転型(アウターロータタイプ)に構成したものである。
図13は、図2で説明した本願発明に係る発電機をさらに詳細に説明した図である。以下、図13を参照しながら本実施形態に係る構造を詳細に説明する。本実施形態の発電機は、円柱状の回転子42とその回転子42に配置された円環状の永久磁石41とを有し、永久磁石の磁束方向と回転軸とが直交する型の回転発電機である。
第一の部材43は、直径幅が永久磁石41の内円幅より小さく、高さ幅が前記永久磁石の高さ幅より大きい軟磁性体からなる。第二の部材は、第一の部材の高さ幅と前記永久磁石の高さ幅の差よりも小さい直径の円筒状の軟磁性体からなる部材であり、発電コイルを巻き、電機子17として用いる。第一の部材43は、永久磁石41と空隙を介して配置され、電機子17は、前記第一の部材の前記永久磁石とが対抗する領域から偏寄した位置の前記第一の部材の内側に当接される。また、本実施の形態に係る空隙は44であり、本実施の形態における回転軌跡は45である。
図14は、本願発明に係る第4の実施の形態を示している。図13に示した実施形態では、回転発電機が、電機子の内側で回転子が回転する、磁石回転子内転型(インナーロータタイプ)に構成したものであるが、本実施形態では、回転子が、電機子の外側で回転子(ロータ)が回転する磁石回転子外回転型(アウターロータタイプ)に構成したものである。
第一の部材47は、直径幅が永久磁石46の内円幅より小さく、高さ幅が前記永久磁石の高さ幅より大きい軟磁性体からなる。第二の部材は、第一の部材の高さ幅と前記永久磁石の高さ幅の差よりも小さい直径の円筒状の軟磁性体からなる部材であり、発電コイルを巻回し、電機子17として用いる。第一の部材47は、永久磁石46と空隙を介して配置され、第二の部材17は、前記第一の部材の前記永久磁石とが対抗する領域から偏寄した位置の前記第一の部材の内側に当接される。また、本実施の形態に係る空隙は48であり、本実施の形態における回転軌跡は45である。
図15、16は、本願発明に係る第5の実施の形態を示している。図15及び16を参照しながら本願発明に係る発電機に係る構造を詳細に説明する。まず、回転軸49及び支柱50を台(図示せず)に立設させる。次いで、回転子51の中心52を回転軸49に貫通させ固定する。次いで、第一の部材である円板状の軟磁性体53を前記回転子51と空隙を介して支柱50に固定する。次いで、回転子55の中心56を回転軸49に、接続部材54を介して貫通させ、軟磁性体53と空隙を介して固定する。このとき、回転子51と回転子55の磁石のN極とN極、及びS極とS極を向かい合わせて固定する。次いで、軟磁性体53を介して電機子57を固定する。このとき、永久磁石58と軟磁性体53との距離並びに永久磁石59と軟磁性体53との距離がそれぞれ空隙60となる。空隙の大きさは、概ね1mm以下であればよく、小さい程好ましい。なお、回転子には、永久磁石の直径と略等しく貫設された孔にN極とS極が交互となるように永久磁石が嵌め込まれている。本実施の形態に係る永久磁石の数は12個であるが、特には制限されない。
前述のように、永久磁石と第一の部材との間には、空隙が存在するから、発電機には、常に電機子のインピーダンスに応じた一定の回転抵抗を生じることとなる。したがって、本実施例に係る回転抵抗の軽減方法は発電機の性能向上に資することとなる。
さらに、デジタル式トルクドライバー(TONE株式会社製 型番:DBDT3S)にて、停止時からの回転抵抗を測定したところ、回転抵抗を測定することができなかった。本デジタル式トルクドライバーの測定下限値は、30cN・mであるから停止時からの回転抵抗はこの値よりも小さい値であるといえる。
図18は、本願発明に係る第6の実施の形態を示している。本実施形態では、直線状の型に配列された回転子が、直線運動をすることにより、第一の部材の磁束の変化を電機子が受け取り、電機子に起電力が励起され、電機子から交流出力を得ることができるリニア型発電機に構成したものである。
第一の部材61の形態は特に制限されないが、少なくとも、前記回転子の高さ方向よりも高い部分を有し、かつ、当該部分に電機子を接続するための充分な面積を有する必要がある。具体的な形状をあげれば、長方形である。図17に第一の部材が長方形である場合の第一の部材を示す。第一の部材61は、前記一対の直線状の回転子と空隙を介する位置に固定され、電機子62は、前記第一の部材61と前記一対の回転子64の永久磁石とが対抗する領域から偏寄した位置の前記第一の部材61の両面に固定される。 なお、図17において、一か所に電機子が固定されているものであるが、永久磁石と対抗する領域から偏寄した位置であれば、どの位置に固定してもよい。また、本実施の形態に係る空隙は65であり、本実施の形態における回転軌跡は符号63である。
なお、前記一対の回転子に配置された永久磁石は、一方の回転子の磁極に対して他方の回転子の同一の磁極を向い合せるように設置するとより好ましい。
Claims (9)
- 回転子とその回転子に配置された円筒状の永久磁石とを有し、前記永久磁石の長手方向と永久磁石の磁束方向と前記回転子の回転軸の軸方向が一致する回転発電機において、
軟磁性体からなる一対の平面状の第一の部材と、
軟磁性体からなる複数の円筒状の第二の部材と、を有し、
前記第一の部材は、前記回転子の前記永久磁石の長手方向延長線と平面とが交差する態様で前記永久磁石と空隙を介して配置され、前記第二の部材は、前記第一の部材の平面に円筒両端を当設させて、前記回転軸方向と平行となるように配置されることを特徴とする回転発電機 - 前記永久磁石は、複数の永久磁石を用いることを特徴とする請求項1に記載の回転発電機
- 前記複数の永久磁石は、回転子に等間隔に配置されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回転発電機
- 前記第一の部材は、回転子の直径よりも大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一の請求項に記載の回転発電機、
- 円柱状の回転子とその回転子に配置された円環状の永久磁石とを有し、永久磁石の磁束方向と回転軸とが直交する回転発電機において、
直径幅が前記永久磁石の外円幅より大きく、高さ幅が前記永久磁石の高さ幅より大きい軟磁性体からなる円筒状の第一の部材と、
第一の部材の高さ幅と前記永久磁石の高さ幅の差よりも小さい直径の円筒状の複数の軟磁性体からなる第二の部材と、を有し、
前記第一の部材は、前記永久磁石と空隙を介して配置され、前記第二の部材は、前記第一の部材の前記永久磁石とが対抗する領域から偏寄した位置の前記第一の部材の外側に当接されることを特徴とする回転発電機 - 円環状の回転子とその回転子に配置された円環状の永久磁石とを有し、永久磁石の磁束方向と回転軸とが直交する回転発電機において、
直径幅が前記永久磁石の内円幅より小さく、高さ幅が前記永久磁石の高さ幅より大きい軟磁性体からなる円筒状の第一の部材と、
第一の部材の高さ幅と前記永久磁石の高さ幅の差よりも小さい直径の円筒状の複数の軟磁性体からなる第二の部材と、を有し、
前記第一の部材は、前記永久磁石と空隙を介して配置され、前記第二の部材は、前記第一の部材の前記永久磁石とが対抗する領域から偏寄した位置の前記第一の部材の内側に当接されることを特徴とする回転発電機 - 回転子とその回転子に配置された円筒状の永久磁石とを有し、前記永久磁石の長手方向と永久磁石の磁束方向と前記回転子の回転軸の軸方向が一致する回転発電機において、
一対の前記回転子と、
軟磁性体からなる平面状の第一の部材と、
軟磁性体からなる複数の円筒状の第二の部材と、を有し、
前記第一の部材は、前記回転子の前記永久磁石の長手方向延長線と平面とが交差する態様で前記一方の回転子と他の一方の回転子との間に空隙を介して配置され、
前記第二の部材は、前記第一の部材の両面に対にして固定され、
前記回転軸方向と平行となるように配置されることを特徴とする回転発電機 - 前記第二の部材は、発電コイルを巻回させ電機子として用いることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一の請求項に記載の回転発電機
- 請求項1乃至8に記載の空隙は1mm以下であることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一の請求項に記載の回転発電機
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