JPH02262866A - リニア発電機 - Google Patents

リニア発電機

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JPH02262866A
JPH02262866A JP8189089A JP8189089A JPH02262866A JP H02262866 A JPH02262866 A JP H02262866A JP 8189089 A JP8189089 A JP 8189089A JP 8189089 A JP8189089 A JP 8189089A JP H02262866 A JPH02262866 A JP H02262866A
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JP
Japan
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mover
stator
stators
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stroke
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JP8189089A
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JP2867414B2 (ja
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Takanori Hamashima
浜島 孝徳
Yukio Inaguma
幸雄 稲熊
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Toyota Central R&D Labs Inc
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot 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
    • F02G1/0435Hot 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes

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  • 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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
する磁束量がカ 変化し、コイルに起電榛が生じる。
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脹空間と圧縮空間を両
足するデイスプレーサビストンの動きとは直交する方向
に向い合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0jl
N!7J士の・仕俣劾は、固定子のコイルに起電嘗セ庄
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に
は全てバネ糸の共振回路となっており、通常はそのバネ
糸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。
■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、ノ\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
の中心はフラツジと変わり、−トローツが小さくてもピ
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
との合計長より短い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は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個の磁石からなり、可動子4と固定子1の長
さとを同じとする。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に鎖り 交する磁束量を変化させ、コイル3に起電≠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i・ローフの中心の
フラッキは無い。
第2図に第1図の例の可動子4に作用するバネ(デイテ
ント)力を示す。
可動子4の長さとそのストロークとの合計長が、固定子
1の長さより必ず長くするが、第3図の例は、この条件
を満たすよう可動子4の長さを最小にした例である。こ
の場合、可動子4を固定子1の中央部に戻す力即ちバネ
力は、第4図の如く、弱い。この例からも明らかな如く
、可動子に作用力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。
第5図の例は、固定子1の磁極7.8をその側端方向に
いくに従い、巾広くなるようにしたものである。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。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一例の正面図、第2図と第4図は可動
子の動きとバネ力の関係を示すグラフ図、第3図と第5
図は別の例の正面図である。 図中:l・・・固定子、2・・・固定鉄心、3・・・コ
イル、4・・・可動子、5.6・・・永久磁石。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (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いことを特徴とする
    リニア発電機。
  2. (2)永久磁石が複数個有し、各永久磁石の極を逆向き
    に配した請求項(1)のリニア発電機。
  3. (3)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請求項(1)のリニ
    ア発電機。
  4. (4)可動子をスターリングエンジンにより往復動させ
    るパワーピストンとした請求項(1)のリニア発電機。
JP1081890A 1989-03-31 1989-03-31 リニア発電機 Expired - Lifetime JP2867414B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006288088A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニア型アクチュエータ
EP3396818A1 (en) 2017-04-28 2018-10-31 Mitsumi Electric Co., Ltd. Small generator and electronic device using the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (2)

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EP3396818A1 (en) 2017-04-28 2018-10-31 Mitsumi Electric Co., Ltd. Small generator and electronic device using the same

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