JPWO2019077780A1 - 複式発電機 - Google Patents

Abstract

２本以上の永久磁石をＮ極の隣がＳ極となるよう組み合わせ、前記永久磁石を開空部を付けて２等分して回転軸に平行して固着した回転体は、回転軸方向の中間部分のコイルと両端側に固定配置したコイルを巻いた固定電機子で、前記回転自在の永久磁石をギャップを付けた状態で挟んだ構造の複式発電機で、従来の発電機と違って電機子等のコイルに流れる電流の向きがが回転軸と平行であり、従来の発電機よりも構造が単純であり、永久磁石の極数を増やした回転体にしても、前記請求項に記載の通り、固定した中間部分のコイルおよび固定電機子コイル等の数を増やすことにより、同様の効果が得られる複式発電機である。

Description

本発明発電機は、棒状永久磁石２本以上を回転軸上の中間部分で２等分にした状態で回転軸と平行に固着した回転自在の回転体を、回転軸と平行向の鉄芯を用いた固定電機子やコイル等で、ギャップを設けた回転軸方向の両側に前記永久磁石回転体を挟み、前記２等分にした永久磁石の中間部分にも電機子を固定配置した構造で、外部からの力を受けて永久磁石回転体を回転させ、永久磁石回転体が回転することにより、両側と中間部分に配置した固定電機子のコイルに起電し回転軸と平行向きに電流が流れ発電する、直列励磁発電機である。

従来の発電機は回転体外円周囲部に発生する磁場や磁束を利用する構造のものが主流であり、外円周部に固定電機子等を配置して内側の回転体を回す構造であるのが常識であり、回転体の外円周部等の磁束や磁場を捉えるための工夫を積み重ねて今日に至っております。

２本以上の回転自在の永久磁石を２等分にして並列に並んた永久磁石は逆相になるよう回転体を回転軸に固定し、前記回転軸の軸延長の、前記永久磁石回転体の両側にギャップを開け挟んで鉄芯にコイルを巻いた固定電機子を配置し、中間部分永久磁石間にも固定したコイルを巻いた電機子を配置することで、従来の外円周部分で発電するものより発電効率の良い複式発電機である。
発明が解決しようとする課題

従来の発電機と違って永久磁石回転体の外円周囲部に固定電機子を配置せず、回転軸に固着した２本の棒磁石の１本はＮ極の反対側はＳ極であり、回転軸に沿い並列に固着した、もう１本の永久磁石は、前記の棒磁石の隣側の１本は逆のＮ極の隣はＳ極で、Ｓ極の隣はＮ極で、それぞれ反対の極に組み合わせ中間部分で２等分して固着した状態である。前記の構造の永久磁石回転体の両側回転軸方向にギャップを開け固定配置した両端の１組ずつと、中間部分の１組の電機子コイルには、外部からの回転力で回転軸が回転し永久磁石回転体のＮ極Ｓ極とが回転変化することで、それら電機子コイルに交互に向きの異なる電流が回転軸と平行に流れ発電を始める。前記永久磁石回転体の中間部分に固定配置する棒状形態の鉄芯にコイルを巻くと抵抗が大きくなり過ぎる難点があります。
課題を解決するための手段

複式発電機の永久磁石回転体の間隔を開けた中間部分の位置に固定配置するコイルは、帯磁し難いステンレスか耐熱性に優れた部材の棒状形態のものに巻き付ければ、回転の妨げになる抵抗が少なくなり発電効果は劣らないと考えます。
発明の効果

回転体の軸方向で発電すると永久磁石回転体と電機子やコイルの形状を単純化できるのと、永久磁石回転体の中間にも電機子を配置が可能で平面でギャップをつけられ、ギャップの幅が均一で従来の発電機より優れています。従来の発電機より構造が簡単で製造しやすい。狭い箇所に使える発電機を提供できます。基礎的な作動形態などは全て従来の発電機と変わらないが、回転軸延長に固定した電機子のコイルに流れる電流の向きは 回転軸と平行に流れる構造で、従来の発電機とは電流の流れる方向が違うが発電効率が優れた複式発電機です。

Ｎ・Ｓ極が逆相になるように棒状の２本の永久磁石を並列に並べたものを中間部分で２等分し間隔を開けた状態の、中央の位置に回転軸を固着し、並列に挟んだ棒磁石の永久磁石回転体の両先端部、回転軸方面にギャップを設け固定した電機子コイルと中間部分の電機子コイルは、外部からの回転力に回転軸をつなぐだけで、永久磁石回転体が回転したときに発電し始める。永久磁石回転体の回転面外円周囲部に固定電機子等を配置しないので外周面積を小さくできる。両端部分の固定電機子の鉄芯の形状は変形的なＵ字形の電磁石の形であり、永久磁石回転体を両側から挟んだ状態であり、中間部分の固定電機子は２本の棒状である。回転体の磁極面と固定電機子の鉄芯等の先端部で永久磁石からの励磁を平面回転で捉えるので、微弱な風でも回転力を得やすい風力発電機等に利用したり、小さい川などの流れで発電するのにも使える比較的に低コストで製造することが可能な複式発電機です。

図１は実施例１の発電機の横断面図と、右側正面から見た概略説明図および概略電機子コイル結線図である。

半月形に整形した２本の棒状の永久磁石を２等分にして間隔を開け、並列に並んだ永久磁石面はＮ・Ｓ極が逆相なるようにして中芯に回転軸を挟んで固着した構造の永久磁石回転体（６）と、同永久磁石回転体の棒磁石の左右両軸受け方向外側に固定電機子コイルを各１組、中間部分に棒状電機子コイルを固定配置した構造であるが、両側から永久磁石回転体に挟まれ抵抗が大きくなるのでコイルを巻く中間部棒状のものは帯磁し難いステンレスか耐熱性に優れた材質のものが適している。コイルの巻き線方向は全て回転軸と平行である。
図１の状態で永久磁石回転体の左右に、ギャップを開けた位置に固着した、Ｕ字型鉄芯の電機子コイル６−１ａから隣のコイルに流れ、導線で繋がっている中間部分の７−３ｃコイルを通じコイル６−２ｂを経て７−３ｄに流れる。それぞれが永久磁石回転体の磁極の回転に併せて、電流の流れる方向を変化させながら発電する、単純な構造の複式発電機であります。

従来の発電機よりも構造が単純で、従来の発電機より比較的に効率の高い発電機を提供することが可能な複式発電機である。
また、構造的に比較的磁力の弱い磁性体の永久磁石の利用でも、電機子コイル巻線の量を増やすこと等でも、効果を得ることが可能である。

１ 発電機ハウジング
２ 両端部固定電機子
２− 中間部分固定電機子
３ 永久磁石回転子
４ 回転軸
５ 軸受とボール
６−１ａ、 ６−２ｂ 両端部電機子コイル
７ 中間部棒状形態を固定する部品
７−３ｃ、 ７−３ｄ 中間部コイル

Claims (1)

1. 永久磁石２本をＮ極とＳ極が逆相になるよう並列に並べ、前記永久磁石回転体を２等分し間隔を開けて、それらを回転軸に固着した状態で、回転体の回転軸方向の両端側固定電機子と、前記間隔を開けた永久磁石回転体の中間部分に棒状形態にコイルを巻いたものの双方で挟んだ構造の発電機で、コイルを巻いた両端側鉄芯や棒状形態に巻いたコイルは回転軸と平行に電流が流れる仕組みであり、永久磁石回転体が外部の力を受けて回転すると同時に磁極の変化に伴い電流の流れる向きを変化させながら、永久磁石回転体による磁力で電機子等コイルに起電し発電する複式発電機であり、永久磁石の本数や極数を増やす場合は、それぞれ永久磁石の位置に合うようＮ極とＳ極のセット１組に対し同じ率で中間部分に棒状形態のコイルを１組固定設置し、回転軸方向の両端側に電機子コイルを１組追加し固定配置することにより同様の励磁発電する複式発電機であります。

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