JPS6245787B2

JPS6245787B2 -

Info

Publication number: JPS6245787B2
Application number: JP59143713A
Authority: JP
Inventors: Enakichi Hayasaka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1987-09-29
Also published as: JPS6043052A

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及びその
製造方法に係り、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エ
ネルギ差を大にとり、発電効率を向上せしめ得る
発電機を提供することを目的とする。

先ず、本願発明の要点を略記する。(イ)磁性体中
にフエライト系永久磁石を移動させた場合、フエ
ライト系永久磁石は一般に反磁気の影響を受けに
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図に示す如く、端部
が開かれた導体１の領域Ａ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ｆ方向に移動させると、領域Ａでは原磁気３
に対して反磁気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
f′方向に移動させると起電力が発生する。次に、
第２図に示す如く、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Ｃ内には夫々方向性を有
する２次元の起電力を誘起する。(ロ)磁束と捲線と
の鎖交によつて発電作動がなされるもので、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)本願発明では第２図に示す
２方向性作動とするため、同性磁極とする。(ホ)励
磁力の変化により磁束密度の増減を得るため、ヒ
ステリシス特性の第１象限内の変化即ちマイナー
ループ内のBr変化とし、磁性体を加熱処理する
ことで大きなBf作動とする。

以上の要点を総括した実施例を図面と共に以下
に説明する。

第３図Ａは本発明による磁気制御同性磁極誘導
発電機の一実施例（横動形発電機）の一部縦断側
面図、同図Ｂ乃至Ｄは夫々同図ＡのＢ−Ｂ線、Ｃ
−Ｃ線及びＤ−Ｄ線に沿つた縦断正面図を示す。
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に固着されている。回転子コア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，８ｃ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の大径コア部８ａの外周面上に機械角
90゜（電気角で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極に夫々着
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９
ａ，９ｂの円周面に対応した円周を有する扇部１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ及びそれと機械角
90゜離間して設けられた切欠部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。

１５ａ〜１５ｄはコアで、夫々機械角90゜の円
弧をもつ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
図に示す如く、相互い間隔ｇをもつてコア１５ａ
と１５ｃとが対向し、コア１５ａと１５ｄとが対
向して、しかもコア１５ａ及び１５ｃとコア１５
ｂ及び１５ｄとが駆動軸７の軸方向上互い違いに
ずれて配置されている。コア１５ａ〜１５ｄの長
さは回転子磁石９ａ，９ｂの端部に対向する位置
より磁極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
で、回転子磁石９ａ，９ｂと磁極１０ａ，１０ｂ
との間において、コア１５ａ〜１５ｄの内周面に
固着されている。２３ａ，２３ｂはソレノイド発
電捲線（以下、捲線という）で、ソレノイド発電
捲線ホルダ２２ａ，２２ｂの内周面に小径コア部
８ｂ，８ｃに当接しないよう巻回固着されてい
る。

次に本発明の動作を第３図Ａ〜Ｄ及び第６図
Ａ，Ｂと共に説明する。

第６図Ａ，Ｂの状態において、回転子磁石９ａ
のＮ極よりの磁束はコア１５ａ、磁極１０ｂの扇
部１１ｃ、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。同様にして、回転子磁石９ｂのＮ極よ
りの磁束はコア１５ｃ、磁極１０ｂの扇部１１
ｄ、小径コア部８ｃ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３３を形成す
る。この時、磁路３２，３３における磁束は捲線
２３ｂと鎖交する。

ここで、駆動軸７の回転により回転子磁石９
ａ，９ｂが矢印方向に回転すると、回転子磁石９
ａはコア１５ａより退去してコア１５ｂ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に示す位
置に変位する。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１１
ａ、小径コア部８ｂ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（図示せず）
を形成する。同様にして、回転子磁石９ｂのＮ極
よりの磁束はコア１５ｄ、収磁極１０ａの扇部１
１ｂ、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（図示せ
ず）を形成する。この時、上記磁路（図示せず）
における磁束は捲線２３ａと鎖交する。

このようにして回転子磁石９ａ，９ｂが第６図
Ａ，Ｂに示す位置から第３図Ａ，Ｂに示す位置ま
で機械角９０゜回転する際、回転子磁石９ａ，９
ｂよりの磁束がコア１５ｂ，１５ｄに進入する時
に捲線２３ａと鎖交する磁束によつて矩形波起電
力が発生されると同時に、回転磁石９ａ，９ｂよ
りの磁束がコア１５ａ，１５ｃより退去する時に
捲線２３ｂと鎖交する磁束によつて矩形波起電力
が発生される。

従つて、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サイクル分の矩形
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
去工程における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と、上記進
入及び退去の運動は反力により速度を加減する時
定数を与えることがないことで駆動回転を極めて
安定に行なう。

ここで、回転子磁石９、回転子コア８、磁極１
０ａ，１０ｂ、コア１５ａ〜１５ｄ等の磁性体に
おける磁界について第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。曲線は初磁化曲線、曲線
及びは減磁化曲線及び逆方向磁化曲線図を示
す。第８図は第７図の第１、第２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
0.35Oeに於いて磁束密度13.5Kgauss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象限に移つて磁界0.3Oe
で残留磁気零となり曲線を巡環する。

以上の如き特性はN.S.磁極式の場合には何ら支
障ない。しかしながら、同性磁極式の場合におい
ては、第８図に示す如く、進入工程の際の磁束密
度Bmに比較して退去工程の際の磁束密度Brが高
過ぎ、第２象限の作動角線Ｎに至つた際にもなお
磁束密度Br′を保持するため、次の着磁点はBr′点
が始発点となり、磁束の変化量は退去工程でBm
−Ｍ−Br、進入工程でBm−Ｍ−Br′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
て悪化する。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′とな
るにすぎないため、磁束の総変化量はBm−Ｍ−
Br′にて囲まれた領域におけるエネルギとなるに
過ぎないので磁束変化の働きが極めて悪化する。
更に磁路に空隙がない場合や、進入工程と退去工
程とが連動する場合の磁束の総変化量はBm−Ｍ
−Br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する。

曲線がBr点に達し、磁路の空隙が大になり
透磁率が減少すると磁束密度は作動角線Ｎと曲線
との交点Br′になるが、これは空隙を飛越すだ
けのエネルギを有する磁化力（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磁束密度はBr′になる。そ
こで、若し空隙を更に大に設定すると、磁化特性
曲線は曲線″を描いて磁束密度はBr″（見かけ
上の残留磁気点）になる。これら残留磁気は磁化
された分子の残留によつて生じるので、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Br″の如く極力低くするには磁性体を加熱処理
することで達成できる。

そこで、本実施例は、回転子磁石９、磁極１０
ａ，１０ｂ、回転子コア８、コア１５ａ〜１５ｄ
等に磁性体を用い、これらを加熱処理することに
よ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するに、先ず、純鉄あ
るいは低炭素鉄にフエローシリコン、アルミニウ
ム、ニツケル等の非鉄溶融性の金属を雑分として
数％加えて溶融せしめ、この磁気材料鉄鋼をキユ
リー点（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ていたが、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℃〜300℃）ま
で再び加熱してしかる後徐冷する。このようにし
てできた磁性体の磁化曲線は第９図に示す如く、
曲線となり、残留磁気を大幅に低下せしめ得る。
従つて、回転子磁石９、磁極１０ａ，１０ｂ、回
転子コア８及びコア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図に示す零近傍
になるので、進入工程及び退去工程における両者
間の磁気変化のエネルギ差を極めて大きくとり得
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
性体から成る円定子と、磁性体と同角で間飛び設
置されたフエライト永久磁石を１円周上において
同極性に位置せしめた磁極を有する回転子と、回
転子の回転により磁束密度を増減する部分の磁性
体に磁束と鎖交する如く巻回されたソレノイド発
電捲線とより成り、残留磁気の無に磁性体を用い
てなるため、進入工程及び退去工程における作用
により機械角180゜にて１サ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ため、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度を加減する時定数を与え
ることがないことで駆動回路を極めて安定に行な
い得、更に、本発明になる製造方法は、残留磁気
の低い磁性体を、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ユリー点まで
加熱し、しかる後常温まで急冷して更に再加熱す
ることにより製造しているため、磁束変化のエネ
ルギ差を極めて大きくとり得、発電効率を向上せ
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４図は第３図Ａ乃至Ｄに示す回転子磁石及
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
曲線を説明するための図である。１，５……導体、２……棒、３……原磁気、
４，６，６′……反磁気、７……駆動軸、８……
回転子コア、８ａ……大径コア部、８ｂ，８ｃ…
…小径コア部、９ａ，９ｂ……回転子磁石、１０
ａ，１０ｂ……磁極、１１ａ〜１１ｄ……扇部、
２２ａ，２２ｂ……ソレノイド発電捲線ホルダ、
２３ａ，２３ｂ……ソレノイド発電捲線、３２，
３３……磁路、３４……ケース。

Claims

【特許請求の範囲】１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、該磁性体と同角で間飛び設置され
たフエ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する回転子と、該回転
子の回転により磁束密度を増減する部分の磁性体
に該磁束と鎖交す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する磁気制御同性磁極誘導発
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た磁性体から
成る固定子と、該磁性体と同角で間飛び設置され
たフエ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する回転子と、該回転
子の回転により磁束密度を増減する部分の磁性体
に該磁束と鎖交する如く巻回されたソレノイド発
電捲線とより成り、該磁性体を、低炭素鉄に非鉄
溶融性金属を雑分として数％加えて溶融せしめ、
該磁気材料鉄鋼をキユリー点まで加熱し、次いで
常温までの急冷の後再び該磁気材料鉄鋼に応じた
適温まで加熱してから徐冷して形成して残留磁気
を無くすことを特徴とする磁気制御同性磁極誘導
発電機の製造方法。