JPS6043052A - 磁気制御同性磁極誘導発電機及びその製造方法 - Google Patents

磁気制御同性磁極誘導発電機及びその製造方法

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JPS6043052A
JPS6043052A JP14371384A JP14371384A JPS6043052A JP S6043052 A JPS6043052 A JP S6043052A JP 14371384 A JP14371384 A JP 14371384A JP 14371384 A JP14371384 A JP 14371384A JP S6043052 A JPS6043052 A JP S6043052A
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magnetic
rotor
core
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magnetic flux
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Enakichi Hayasaka
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (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】 本発明は磁気制御同性磁極誘導発電機に係り、残留磁気
の無い磁性体を用いて固定子磁性体と回転子磁極との間
の磁気変化の1ネルギ差を人にどり、発電効率を向上ゼ
しめ得る発電機を提供(ることを目的とりる。
′先ず、本願発明の要点を略記づる。(イ)磁性体中に
フェライト系永久磁石を移動させた場合、フェライト系
永久磁石は一般に反磁気の影響を受りにくいので、磁束
変化の増分及び減分の双方の電磁誘導を達成する。即ち
、第1図に承り如く、端部が1iflかれた導体1の領
域へを強磁界中に設置し、かつ、領域Bを弱磁界(空隙
)中に設置して、棒2は[方向に移動させると、領域へ
では原磁気3に対しで反磁気4が発生して原磁気3と反
磁気4とが相殺されて起電力は殆ど発生せず、棒2をr
′力方向移動させると起電力が発生ずる。次に、第2図
に承り”如く、強磁界内に両端を閉じられた導体5を設
置してその上に棒2をf方向に移動させると領域A内及
び領域B内には夫々方向性を右Jる2次元の起電力を誘
起”りる。(日)磁束と捲線との鎖交によって発電作動
がなされるので、発電波形は回転角のグレード変化とは
ならない。
(ハ)一般にはN極とS極と交互に作動するのに対し、
本願発明では同性磁極を用いて作動の速度及び電気角を
夫々倍にする。(ニ)2方向性作動どりるため、同性I
j極とする。(ホ)励磁力の変化により磁束密度の増減
を1りるため、ヒステリシス特f1の第1象限内の変化
即ちマイナーループ内の3r変化とし、磁性体を加熱処
理することで大きな3r作動どする。
以上の要点を総括した実施例を図面と共に以下に説明J
る。
第3図(A)は本発明になる(社気制御同性f11極誘
導発電機の一実施例(横動形発電機)の一部組断側面図
、同図(B)乃至(D)は夫々同図(八)(7)B−B
線、c−c線及1cFD−D線に沿ツタ、1lli正面
図を承り。各図中、7は非磁性体よりなる駆動軸で、磁
性体よりなる回転子磁性体(以下回転子コアという)8
に固着されでいる。回転子」ア8は中央に円筒状の大径
コア部8aと左右端部に円筒状の小径コア部8b 、8
cとよりなる。9a。
9bは回転子磁石で、同図(B)及び第4図より明らか
な如く、回転−子コア8の大径27部8aの一外周面上
に機械角90° (電気角r 360°)の範囲に亘る
円弧を有し、互いに対向して固着されてい′る。回転子
磁石9a 、9bは、その内周部即ち回転子コア8に固
着されている側がS極に、外周部がN極に夫々誉−磁さ
れている。10a、10bは磁性体よりなる磁極で、第
4図より明らかな如く、回転子磁石9a、9bの円周面
に対応した円周を有づる胴部11a 、 111) 、
 11c 、 11d及びそれと機械角90°離間して
設けられ1=切欠部12a、12bよりなり、回転子コ
ア8の小径コア部8b、8cの両端に固着されている。
158〜15dはコアで、夫々機械角90’の円弧をも
って非磁性体よりなるケース34の内周面に固着されて
いる。各コア15a〜15dは第5図に承り如く、相互
に間隔りをもってコア15aと150とが対向し、コア
15aと156とが対向して、しかもコア15a及び1
5Cとコア151+及び15dとが駆動軸7の軸方向1
互い違いにずれC配Piされ−(いる。コア158〜1
5dの長さは回転子磁石9a 、9bの端部に対向する
位置より11極10a、10bの外端に対向する位置ま
で延在する長さとされている。
22a及び22bはソレノイド発電捲線ホルダC1回゛
転子磁石9a、9bど磁極10a、10t+どの間にお
いて、コア15a〜15dの内周面に固着され−Cいる
。2..3a、231+はソレノイド発電捲線(以下、
捲線という)ぐ、ソレノイド発電捲線ホルダ22a、2
2bの内周面に小径コア部sb、acに当接しないにう
巻回固着されている。
次に本発明の動作を第3図(△)〜(D)及び第6図(
A>、(B)と共に説明りる。
第6図(A>、(13)の状態において、回転子磁石9
aのN極よりの磁束はコア15a、磁極10bの両部1
1C1小径コア部8C及び大径コア部8aを介して回転
子磁石9aのS極に達し、磁路32を形成する。同様に
し−C1回転子磁石91)のN極よりの磁束はコア15
C,磁極101)の胴部1’jd 、小径コア部8C及
び大径117部8aを介して回転子磁石9bのS極に達
し、磁路33を形成する。この時、磁路32..33に
お()る磁束は捲a23bと鎖交する。
ここで、駆動軸7の回転により回転子磁石9a。
9−bが矢印方向に回転づると、回転子讃に石9aはコ
ア15aより退去してコア′l 511に進入し、同時
に回転子磁石9bはコア15Cより退去してコア15d
に進入して第3図(A>、(B)に示り゛位置に変位り
る。このため、回転子磁石9aのN極よりの磁束はコア
15b、磁極10aの扇部11a、小径コア部811及
び大径コア部8aを介して回転子磁石9aのS極に達し
、隘路(図示せず)を形成りる。同様にし°C1回転子
磁石9bのN極J、りの磁束はコア15d1収量極10
aの両部11b、小径コア部8b及び大径コア部8aを
介して回転子磁石9bのS極に達し、磁路(図示μず)
を形成りる。口の時、上記磁路(図示せず)にお1ノる
磁束は捲線23aと鎖交Jる。
このようにして回転子磁石9a 、9bが第6図(Δ)
、(B)に示1位置から第3図(A)。
(B )に示J位置まで機械角90’回転覆る際、回転
子磁石9a 、9bよりの髄振束が]ア15b。
15dに進入りる時に捲線23aと鎖交する磁束によつ
−C矩形波起電力が発生されると同時に、回転子磁石9
a 、 91)よりの1111束がコア’15a。
15cより退去づ−る時に捲線23bと鎖交づる磁束に
よつC矩形波起電力が発生される。
従つ−C1上記進入工程及び退去工程における両作用に
より機械角180°にて1リイクル分の矩形波起電力を
発生する。また、逆起電力の発生がロータに与える影響
が小さいため、上記進入及び退去工程におりる2方向作
用の磁気変化分を共に発電に利用して極めて利用率の高
い発電ど、上記進入及び退去の運動は反力により速度を
加減りる時定数を与えることがないことで駆動回転を橋
めて安定に行なう。
ここで、回転子磁石9、回転子コア8、磁極10a、1
0b、D715a 〜15d等(7) 14i性体にお
ける磁界についで第7図及び第8図と共に説明する。第
7図は硅素鋼(3%)の磁化特性(空隙なし)曲線図を
示す。曲線Iは初乗化曲線、曲線■及び■は減磁化曲線
及び逆°方向磁化曲線図を示ず。第8図は第7図の第1
.f12象限の拡大図である。第8図より明らかな如く
立上りは磁界0−.350eに於−C磁束密度13.5
kgaussと高いが、磁界を零に戻した時の磁束密度
は12.7kgaussと殆ど低下しないでいわゆる残
留磁気となる。以後逆方向起磁力が掛り第2象限に移っ
て磁界0.30cで残留磁気零となり曲線■を連環りる
以上の如き特性はN、S、磁極式の場合には伺ら支障な
い。しかしながら、同性磁極式の場合においでは、第8
図に承り如く、進入工程の際の磁束密度BIIlに比較
して退去工程の際の磁束密度B rが高過ぎ、第2象限
の作動角線Nに至っIC際にもなa55乗畜度Br’ 
を保持りるため、次の着磁点は131゛’点が始梵点と
なり、磁束の変化用は進入工程でBm −M−Br、進
入■稈でBm −M13r’ にて囲まれた領域のエネ
ルギとなり、磁束変化の働きが極めて悪化リ−る。また
、磁路に小空隙がある場合においても磁化特性曲線は高
々第8図の曲線■′どなるにづぎないため、磁束の総変
化但はB13.−M−31” にて囲まれた領域におり
るJネルギとなるに過ぎないので磁束変化の動きが極め
て悪化する。史に磁路に空隙がない場合や、進入工程と
退去工程とが連動りる場合の磁束の総変化■はBm−M
−B、rにて囲まれた領域におけるエネルギとなり、更
に磁束変化の働きが悪化りる。
曲線■がBr点に達し、磁路の空隙が大になり透磁率が
減少りると磁束密度は作動角線Nと曲線■との交点Br
′になるが、これは空隙を飛越りだ番ノのエネルギを有
する磁イヒカ(クーロンの法則による距離の2乗の関数
)が殆どないからである。
この場合の空隙内の10束密度はBr’ になる。
そこで、若し空隙を更に大に設定りると、1k(し特性
曲線は曲線II Oを描い゛C磁束密度はBr″ (児
かi〕上の残留磁気点)になる。これら残留磁気1ま磁
化された分子の残留によって生じるので、磁気抵抗を高
くし殆ど磁化力とならないように、残留磁気を3 r 
I+の如く極力低く覆るには磁性体を加熱処理Jること
で達成できる。
そこで、本実施例は、回転子磁石9、磁44i10a。
10b1回転子コア8、]コア 5a 〜15d等に磁
性体を用い、これらを加熱処理づることににり残′留磁
気を極力低下せしめるものである。
磁性体を加熱してその磁性体′の残留磁気を低下せしめ
る方法について説明覆るに、先ず、純鉄あるいは低炭桑
鉄にフェロ−シリコン、アルミニウム、ニッケル等の非
鉄溶融性の金属を雄弁として数%加え′(溶融せしめ、
この磁気材料鉄鋼をキ1リ一点く750℃〜900℃)
迄加熱する。従来の方法ではしかる後徐冷して完成した
いたが、本実施例においては、しかる後常温まで急冷(
焼入れ)し、磁気材鉄鋼に応じた適温(200℃〜30
0℃)まぐ再び加熱してしかる後徐冷“りる。このよう
にしてできた磁性体の磁化曲線は第9図に示づ如く、曲
線どなり、残留磁気を大幅に低下uしめ得る。
従って、回転子磁石9、磁極10a、10b、回転子]
’/’8及び]ア15a〜15d等全部あるいはその一
部にこの方法にて作成された磁性体を用いれば、磁化曲
線の始発点が第8図に示1零近傍になるので、進入工程
及び退去工程における両者間の磁気変化の1ネルギ差を
極めて大きくとり1qる。
上述の如く、本発明になる磁気制御同性磁極誘導発電機
は、特定の電気角180°に設定された磁極を1円周上
に同角で順次等間隔に配置された磁性体から成る固定子
と、磁性体と同角で間飛び設置されたフコ−ライト系永
久磁石を1円周上において同極性に位置せしめた磁極を
有Jる回転子と、回転子の回転により磁束密度を増減す
る部分の磁性体に磁束と鎖交り−る如く巻回されたソレ
ノイド発電捲線とより成り、残留磁気の無い磁性体を用
いてなるため、進入工程及び退去■稈にお()る作用に
より機械角180°にて1リイクル分の矩形波起電力を
発生せしめ得、また、逆起電力の発生がロータに与える
影響が小さいIこめ、進入及び退去工程における2方向
作用の磁束変化分を共に発電に利用して極めて利用率の
高い発電と進入及び退去の運動は反力により速麿を加減
覆る時定数を与えることがないことで駆動回転を極めて
安定に行ない得、更に、純鉄あるいは低炭素鉄に非鉄溶
融性金属を加えて溶融せしめた後キュリ一点まで加熱し
、しかる後常温まで急冷して更に再加熱するこ′とによ
り製造され残留磁気の低い磁性体を、上記回転磁性体及
びコアの少なくとしその一方に用いた構成としているた
め、磁束変化の1ネルギ差を極めて大きくどり得、発電
効率を白土Vしめ得る等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明発電機の発電原理を説明する
た、めの図、第3図(A)乃至(D)は本発明光電機の
一実施例の一部縦断側面図及び一部縦断正面図、第4図
は第3図(A)乃至(D)に示1回転子磁石及び磁極等
の斜視図、第5図は第3図(A)乃至(’ D )に示
すコアの斜視図、第6図(A)、(B)は本発明発電機
の一実施例の一部縦断側面図及び一部縦断正面図、第7
図乃至第9図は本発明発電機の磁性体の磁化曲線を説明
りるための図である。 1.5・・・導体、2・・・棒、3・・・反磁気、4,
6゜6′・・・反磁気、7・・・駆動軸、8・・・回転
子コア、8 a・・・大径コア部、8b、8c・・・小
径コア部、9a、、91)−・・回転子磁石、10.a
 、 101+ ・If!極、11 a 〜11 d−
・・用品、22a、221]−・・ソレノイド光電捲線
ホルダ、23a 、231+・・・ツレノーイド発電1
i線、32.33・・・磁路、34・・・ケース。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)特定の電気角180°に設定されに磁極を1円周
    上に同角で順次等間隔に配置された磁性体から成る固定
    子と、該磁性体と同角C間飛び設置されたフェライト系
    永久磁石を1円周上において同極↑1に位置けしめた磁
    極を右りる回転子と、該回転子の回転により磁束密度を
    増減Jる部分の磁ta体に該磁束と鎖交゛りる如く巻回
    されたソレノイド発電捲線とより成り、残留磁気の無い
    磁性体を用いてなることを特徴とづる磁気制御I同性磁
    極誘導発電機。 (2特定の、電気角180°に設定された磁極を1円周
    上に同角で順次等間隔に配置され/j I4&性体から
    成る固定子ど、@磁性体と同角で間飛び設置されたフェ
    ライト系永久磁石を1円周上におい゛C同極性に位置u
    しめた磁極を有する回転子と、該回転子の回転により磁
    束密度を増減J゛る部分の磁性体に該磁束と鎖交する如
    く巻回されたソレノイド発′iH捲線とJ:り成り、該
    111i性体を、低炭素鉄に非鉄溶融性金属を雄弁とし
    ゛C数%加えて溶融せ゛しめ、該磁気材料鉄鋼をキコー
    リ一点まで加熱し、次いで常温まで急冷の後出び該磁気
    材料鉄鋼に応じた適温まぐ加熱してから徐冷して形成し
    て残留磁気を無くりごとを特徴とりる磁気制御同性磁極
    誘導発電機i機。
JP14371384A 1984-07-11 1984-07-11 磁気制御同性磁極誘導発電機及びその製造方法 Granted JPS6043052A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0279701A2 (en) * 1987-02-19 1988-08-24 Enakichi Hayasaka Homopole type AC generator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0279701A2 (en) * 1987-02-19 1988-08-24 Enakichi Hayasaka Homopole type AC generator

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