JPH11122885A - 永久磁石発電機 - Google Patents

永久磁石発電機

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JPH11122885A
JPH11122885A JP29789097A JP29789097A JPH11122885A JP H11122885 A JPH11122885 A JP H11122885A JP 29789097 A JP29789097 A JP 29789097A JP 29789097 A JP29789097 A JP 29789097A JP H11122885 A JPH11122885 A JP H11122885A
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JP
Japan
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permanent magnet
armature
generator
magnet generator
rotate
Prior art date
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Application number
JP29789097A
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English (en)
Inventor
Noboru Aoki
登 青木
Kazuyoshi Yamamoto
和義 山本
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一の大きさの発電機で出力と冷却を向上さ
せることができる外転型及び内転型の永久磁石発電機を
提供すること。 【解決手段】 永久磁石1を電機子2の外周側に配置
し、該永久磁石1が該電機子2の外周を回転するように
構成した外転型の永久磁石発電機において、電機子2を
永久磁石1と反対方向に回転させるように構成した。ま
た、永久磁石を電機子の内周側に配置し、該永久磁石が
該電機子の内周を回転するように構成した内転型の永久
磁石発電機において、電機子を永久磁石と反対方向に回
転させるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は小型風水力発電等に
おいて使用される永久磁石発電機、即ち永久磁石により
電機子を励磁する形式の永久磁石発電機に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来この種の小型の交流発電機には、電
機子を内側に配置固定し、該電機子の外側に永久磁石を
配置し、外部より該永久磁石を回転させる構成を採って
いるものがある。この構成では永久磁石は回転による遠
心力によって磁石が脱落しないように回転するフレーム
の内側に取り付けられている。この様に電機子の励磁部
を電機子の外側で回転させるタイプを外転型と呼ぶ。
【0003】図3は上記外転型の永久磁石発電機の概略
構造を示す図である。同図において、101は電機子
(直径D、軸方向長さL)102の外側に配置した永久
磁石であり、該永久磁石101は回転フレーム104の
内側に取り付けられている。電機子102は電機子巻線
103を有し固定シャフト105に固定されている。1
06は軸受107−2を支持するブラケット、108は
電機子102の電機子巻線103で発電された電力を取
り出す電力ケーブルであり、固定シャフト105の内の
一部より外部へ出ている。回転フレーム104はその両
端を軸受107−1及びブラケット106を介して軸受
107−2で回転自在に支持され、固定シャフト105
の回りを回転することにより、永久磁石101は電機子
102の回りを回転する。
【0004】また、永久磁石を電機子の内径側に配置
し、外部より該永久磁石を回転させる構成を採っている
永久磁石発電機もある。この構成では永久磁石が回転す
る遠心力によって脱落しないように、高速機では保護テ
ープ又は金属保護管で補強している。この様に電機子の
励磁部を電機子の内側で回転させるタイプを内転型と呼
ぶ。
【0005】図4は上記内転型の永久磁石発電機の概略
構造を示す図である。同図において、201は電機子
(直径D、軸方向長さL)202の内側に配置した永久
磁石であり、該永久磁石201は回転シャフト205に
取り付けられている。電機子202は電機子巻線203
を有し固定フレーム204に取り付けられている。20
6は軸受207−2を支持するブラケットである。回転
シャフト205は軸受207−1及び軸受207−2で
回転自在に支持されている。208は電機子202の電
機子巻線で発電された電力を取り出す電力ケーブルであ
り、固定フレーム204の一部より外部へ出ている。回
転シャフト205が回転することにより、永久磁石20
1は電機子202の内側で回転する。
【0006】一般的な発電機の大きさは電機子の外径
D、軸方向の長さをL、回転数をnとすれば、出力Pは
定数をσとし、 P=σ×D2×L×n (1) で表わすことができる。従来は永久磁石を回転数nで外
部から回転させて体積D2×Lの発電機で出力Pを得
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記出力Pを向上させ
るには体積D2×Lを大きくするか、回転数nを上げる
しか方法がない。また、電機子は電機子巻線を有し、電
流による抵抗損失が発生するが、回転しない構造である
ため熱放散率は、永久磁石からなる励磁部を電機子の外
側で回転させる外転型で16W/m2℃程度、永久磁石
からなる励磁部を電機子の内側で回転させる内転型で2
0W/m2℃程度と低く、電機子の冷却効率が悪いとい
う問題があった。
【0008】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を解決し、同一の大きさの発電機で出力
と冷却を向上させることができる外転型及び内転型の永
久磁石発電機を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1に記載の発明は、永久磁石を電機子の外周側に
配置し、該永久磁石が該電機子の外周を回転するように
構成した外転型の永久磁石発電機において、電機子を永
久磁石と反対方向に回転させるように構成したことを特
徴とする。
【0010】また、請求項2に記載の発明は、永久磁石
を電機子の内周側に配置し、該永久磁石が該電機子の内
周を回転するように構成した内転型の永久磁石発電機に
おいて、電機子を永久磁石と反対方向に回転させるよう
に構成したことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図1は請求項1に記載の発明に
係る永久磁石発電機の概略構造を示す図である。同図に
おいて、1は永久磁石、2は電機子である。永久磁石1
は回転フレーム4の内側に固定されている。電機子2は
電機子巻線3を有し回転シャフト5に固定され、該回転
シャフト5の回転により回転する電機子回転子となって
いる。また、回転シャフト5は軸受6−1及び軸受6−
2により回転自在に支持され、該軸受6−1及び軸受6
−2はそれぞれブラケット7−1及びブラケット7−2
に支持されている。
【0012】回転フレーム4もその両端が該ブラケット
7−1及びブラケット7−2に支持され、該ブラケット
7−1及びブラケット7−2は固定フレーム9に支持さ
れた軸受8−1及び軸受8−2により回転自在に支持さ
れている。永久磁石1は回転フレームで電機子2の回り
を回転可能な永久磁石回転子となっている。回転シャフ
ト5の延長部には絶縁体からなる集電リング支持部材1
1が設けられ、集電リング支持部材11に集電リング1
0が取り付けられている(図では、3相分)。
【0013】電機子2の電機子巻線3で発電される電力
を取り出す電力ケーブル12は回転シャフト5の延長部
内を通って集電リング10に接続されている。また、固
定フレーム9の延長部に絶縁体からなるブラシ支持部材
13が設けられ、該ブラシ支持部材13にブラシ14が
取り付けられている(図では、3相分)。ブラシ14は
集電リング10に摺接し、発電電力は電力取出口15よ
り外部に取り出すことができるようになっている。
【0014】外部からの駆動力により回転シャフト5を
所定の方向に所定の回転数で回転させることにより、電
機子2もその方向に所定の回転をする。また、外部から
の駆動力により、ブラケット7−1、7−2及び回転フ
レーム4を回転シャフト5の回転方向とは反対方向に該
回転シャフト5の回転数と同一回転数で回転させる。こ
れにより、永久磁石1と電機子2は互いに反対方向に同
一回転数で回転することになる。
【0015】上記のように、永久磁石1と電機子2は互
いに反対方向に同一回転数で回転させることにより、上
記(1)式において、相対回転数は丁度2倍になり、出
力Pも2倍となる。また、電機子2が回転するから電機
子巻線3の冷却も向上する。この熱放散率αは、 α=21×Vr0.67W/m2℃ で近似される。ここでVrは電機子2の周速m/sであ
る。
【0016】例えば、電機子2の外径寸法を150m
m、回転数を1500rpmとすると周速VrはVr=
11.7m/s、熱放散率αはα=110W/m2℃に
達し、図3に示す従来の外転型の永久磁石発電機に比較
し、約7倍の冷却性が良くなり、永久磁石発電機の小型
化が可能となる。
【0017】図2は請求項2に記載の発明に係る永久磁
石発電機の概略構造を示す図である。同図において、2
1は永久磁石、22は電機子である。永久磁石21は回
転シャフト24に固定され、該回転シャフト24は軸受
25−1及び軸受25−2により回転自在に支持されて
いる。即ち、永久磁石21は回転可能な永久磁石回転子
である。電機子22は電機子巻線23を有し、回転フレ
ーム26の内側に固定されている。回転フレーム26は
ブラケット27−1及びブラケット27−2に支持され
ている。更にブラケット27−1及びブラケット27−
2はそれぞれ固定フレーム29に支持された軸受28−
1及び軸受28−2に回転自在に支持されている。即
ち、電機子22も回転可能な電機子回転子となってい
る。
【0018】ブラケット27−2の延長部には絶縁体か
らなる集電リング支持部材30が設けられ、集電リング
支持部材30に集電リング31が取り付けられている
(図では、3相分)。電機子22の電機子巻線23で発
電される電力を取り出す電力ケーブル32はブラケット
27−2の延長部内を通って集電リング31に接続され
ている。
【0019】固定フレーム29の延長部に絶縁体からな
るブラシ支持部材33が設けられ、該ブラシ支持部材3
3にブラシ34が取り付けられている(図では、3相
分)。ブラシ34は集電リング31に摺接し、発電電力
は電力取出口35より外部に取り出すことができるよう
になっている。
【0020】外部からの駆動力により回転シャフト24
を所定の方向に所定の回転数で回転させることにより、
永久磁石21も同一方向に同一回転数で回転する。ま
た、外部からの駆動力により、ブラケット27−1及び
ブラケット27−2を回転させることにより、回転フレ
ーム26を介して電機子22と永久磁石21の回転方向
とは反対方向に該永久磁石の回転数と同一回転数で回転
する。これにより、永久磁石21と電機子22は互いに
反対方向に同一回転数で回転することになる。
【0021】上記のように、永久磁石21と電機子22
は互いに反対方向に同一回転数で回転させることによ
り、上記(1)式において、相対回転数は丁度2倍にな
り、出力Pも2倍となる。また、電機子22が回転すれ
ば電機子巻線23の冷却も向上する。この熱放散率α
は、 α=21×Vr0.67W/m2℃ で近似される。ここでVrは電機子22の周速m/sで
ある。
【0022】例えば、電機子22の外径寸法を160m
m、回転数を1500rpmとすると周速VrはVr=
11.78m/s、熱放散効率αはα=115W/m2
℃に達し、図4に示す従来の内転型の永久磁石発電機に
比較し、約6倍の冷却性が良くなり、永久磁石発電機の
小型化が可能となる。
【0023】上記のように、外転型の永久磁石発電機又
は内転型の永久磁石発電機において、永久磁石と電機子
を互いに反対回転させることにより、相対回転数は丁度
2倍になり、同一の大きさでは出力の向上が、また出力
が同じであれば小型化が可能となる。なお、図1及び図
2に示す永久磁石発電機の構造は一例であり、請求項1
又は2に記載の発明はこれに限定されるものではなく、
要は電機子と永久磁石を互いに反対方向に回転させるよ
うに構成すればよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に記載の発
明によれば、外転型の永久磁石発電機において、電機子
を永久磁石と反対方向に回転させるように構成したの
で、同一の大きさの永久磁石発電機で出力と冷却を向上
させることができると共に、小型化を向上させることが
できるという優れた効果が得られる。
【0025】また、請求項2に記載の発明によれば、内
転型の永久磁石発電機において、電機子を永久磁石と反
対方向に回転させるように構成したので、同一の大きさ
の永久磁石発電機で出力と冷却を向上させることができ
ると共に、小型化を向上させることができるという優れ
た効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に記載の発明に係る永久磁石発電機の
概略構造を示す図である。
【図2】請求項2に記載の発明に係る永久磁石発電機の
概略構造を示す図である。
【図3】従来の外転型の永久磁石発電機の概略構造を示
す図である。
【図4】従来の内転型の永久磁石発電機の概略構造を示
す図である。
【符号の説明】
1 永久磁石 2 電機子 3 電機子巻線 4 回転フレーム 5 回転シャフト 6−1 軸受 6−2 軸受 7−1 ブラケット 7−2 ブラケット 8−1 軸受 8−2 軸受 9 固定フレーム 10 集電リング 11 集電リング支持部材 12 電力ケーブル 13 ブラシ支持部材 14 ブラシ 15 電力取出口 21 永久磁石 22 電機子 23 電機子巻線 24 回転シャフト 25−1 軸受 25−1 軸受 26 回転フレーム 27−1 ブラケット 27−2 ブラケット 28−1 軸受 28−2 軸受 29 固定フレーム 30 集電リング支持部材 31 集電リング 32 電力ケーブル 33 ブラシ支持部材 34 ブラシ 35 電力取出口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石を電機子の外周側に配置し、該
    永久磁石が該電機子の外周を回転するように構成した外
    転型の永久磁石発電機において、 前記電機子を前記永久磁石と反対方向に回転させるよう
    に構成したことを特徴とする永久磁石発電機。
  2. 【請求項2】 永久磁石を電機子の内周側に配置し、該
    永久磁石が該電機子の内周を回転するように構成した内
    転型の永久磁石発電機において、 前記電機子を前記永久磁石と反対方向に回転させるよう
    に構成したことを特徴とする永久磁石発電機。
JP29789097A 1997-10-15 1997-10-15 永久磁石発電機 Pending JPH11122885A (ja)

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JP29789097A JPH11122885A (ja) 1997-10-15 1997-10-15 永久磁石発電機

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012011765A3 (ko) * 2010-07-23 2012-05-10 Park Gye-Jeung 전기자동차용 전기모터
JP2015126696A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 志鴻 魏 流体発電装置
US9599097B2 (en) 2014-03-04 2017-03-21 Chih-Hung Wei Fluid power generating apparatus

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