WO1995019064A1 - Generateur de courant - Google Patents

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WO1995019064A1
WO1995019064A1 PCT/JP1995/000005 JP9500005W WO9519064A1 WO 1995019064 A1 WO1995019064 A1 WO 1995019064A1 JP 9500005 W JP9500005 W JP 9500005W WO 9519064 A1 WO9519064 A1 WO 9519064A1
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WO
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winding
magnetic field
phase
power generator
primary winding
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PCT/JP1995/000005
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English (en)
French (fr)
Inventor
Chung Hyun
Original Assignee
Hyun Laboratory Co., Ltd.
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Publication date
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Priority to AU13919/95A priority patent/AU1391995A/en
Priority to EP95905229A priority patent/EP0739081A4/en
Priority to EE9600125A priority patent/EE9600125A/xx
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Priority to MX9602644A priority patent/MX9602644A/es
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Priority to FI20070541A priority patent/FI20070541L/fi

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K53/00—Alleged dynamo-electric perpetua mobilia
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H02K99/10—Generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means

Definitions

  • the present invention relates to a power generator, and more particularly, to a power generator as a source of electric energy for supplying electric energy to, for example, a converter, a food intake circuit, and the like by self-power generation.
  • a hydroelectric power plant that uses the energy of falling ice to generate electrical energy.
  • Thermal power generation equipment that generates electrical energy using the thermal energy of fuels such as coal, heavy oil, and combustible gas.
  • a solar power generator that generates electrical energy using solar thermal energy or solar energy.
  • a wind frost device that uses wind energy to generate electrical energy.
  • a chemical power generation device a so-called battery, that uses chemical energy to generate electrical energy based on the occurrence of a chemical reaction that gives a product with a low energy content.
  • the hydroelectric generator has a natural environment due to the construction of the dam, In addition to the natural environment based on air pollution by exhaust gases such as carbon dioxide, NC, and S ⁇ , the nuclear power plant has a natural environment due to nuclear accidents and nuclear waste. Batteries have a natural environmental problem due to the disposal of heavy metals such as mercury, nickel, and force-dones used in chemical reactions.
  • the present invention aims to solve such problems, and provides a stable and reliable supply of electric energy without breaking down the natural environment. It is to provide a power generation device based on the principle.
  • the power generating apparatus includes a primary winding that generates a traveling magnetic field in addition to an alternating magnetic field, and a primary winding that links the alternating magnetic field and the traveling magnetic field generated by the primary winding. And a secondary winding arranged in the vehicle.
  • the alternating magnetic field and the traveling magnetic field generated by the alternating magnetic flux due to the exciting current flowing through the primary winding cause the secondary winding to generate an electromotive force due to the alternating magnetic field, and furthermore due to the traveling magnetic field.
  • An electromotive force is induced.
  • the electromotive force induced in the secondary winding based on the alternating magnetic field is almost equal to the power supplied to supply the exciting current to the primary winding with copper loss. Some loss such as iron loss is subtracted.
  • an electromotive force larger than the power supplied to the primary winding is induced in the secondary winding together with the electromotive force induced based on the rotating magnetic field, and the self-generated power ⁇ .
  • the alternating magnetic field generated by the primary winding and the traveling magnetic field including the rotating magnetic field can be generated from a multiphase alternating current including a direct current, a single-phase alternating current, a two-phase alternating current, or a three-phase alternating current.
  • the traveling magnetic field is, for example, a rotating magnetic field
  • the number of alternations of the alternating magnetic field and the number of rotations of the rotating magnetic field generated by the polyphase alternating current including the direct current, single-phase alternating current, two-phase alternating current, or three-phase alternating current
  • the period of the intermittent DC is shortened
  • the period of the AC is shortened and increased.
  • the electromotive force induced in the winding becomes large.
  • the primary winding force is configured to be a multi-phase symmetrical winding including three phases and a multi-pole winding including a 4-pole winding
  • the number of phases of the multi-phase winding and the number of poles of the multi-pole winding As the number increases, the electromotive force induced in the secondary winding increases.
  • the secondary winding in this case, the primary ⁇ and correct preferred that a phase number of the symmetrical winding t Incidentally, if the traveling magnetic field is different from the rotating magnetic field also can be said similar.
  • the voltage and current of the electromotive force induced in the secondary winding are adjusted by the turns ratio of the primary winding and the secondary winding.
  • the primary winding and the secondary winding are arranged on the same magnetic circuit. Further, each corresponding winding part of the primary winding and the secondary winding is close to an iron core constituting the same magnetic circuit. It is preferable that they are arranged in the same way.
  • a rotor having a rotating shaft in a rotating shaft core of the rotating magnetic field and having the primary winding and the secondary winding side as a stator and driven to rotate based on a current induced by the rotating magnetic field.
  • the primary winding and the secondary winding have a rotation axis around a rotation axis of the rotating magnetic field. If a rotator is provided with a stator that drives the rotator to rotate based on the current induced by the rotating magnetic field, the rotator can be used as an induction motor in addition to the power generator.
  • the primary winding and the secondary winding are set as primary sides, and a secondary side relatively moved with respect to the primary side based on a current induced by the traveling magnetic field is provided. It can also be used as a linear motor in addition to a power generator.
  • FIGS. 1 to 7 are drawings for explaining a first embodiment of a power generation device according to the present invention.
  • Figure 1 is a cross-sectional perspective view
  • Figure 2 is a cross-sectional view
  • Fig. 3 (a), (b) and (c) are circuit diagrams and winding diagrams
  • Figure 4 is a diagram of the generation of a rotating magnetic field.
  • FIGS. 5 (a), (b) and (c) are cross-sectional views corresponding to FIG. 2 of the first embodiment and winding diagrams corresponding to FIGS. 3 (b) and (c).
  • FIG. 6 is a diagram showing the generation of a rotating magnetic field according to the first embodiment
  • FIGS. 7 (a), (b) and (c) are cross-sectional views corresponding to FIG. 2 of the second embodiment and winding diagrams corresponding to FIGS. 3 (b) and (c).
  • FIGS. 8 to 11 show modified examples in which the power generator of the first embodiment is also used as an induction motor.
  • FIGS. 8 and 9 are a vertical sectional view and a cross sectional view ⁇
  • FIGS. 10 and 11 are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view of a second modification
  • FIGS. 12 and 13 are drawings for explaining a first embodiment of a power generator according to the present invention.
  • Figures 12 (a), (b) and (c) are cross-sectional views corresponding to Figure 2 and winding diagrams corresponding to Figures 3 (b) and (c).
  • Figure 13 is the circuit diagram
  • FIGS. 14 to 17 are diagrams for explaining a third embodiment of the power generator according to the present invention.
  • Figure 14 is a plan view
  • FIG. 15 is the circuit diagram
  • FIG. 16 is a plan external view of the first embodiment
  • FIG. 17 is a circuit diagram of the second embodiment example
  • FIG. 18 is a plan external view as a modification corresponding to the first embodiment when the power generator of the third embodiment is also used as an induction motor,
  • FIGS. 19 to 22 are drawings for explaining a fourth embodiment of the power generator according to the present invention.
  • Figure 19 is a longitudinal section
  • Figure 20 is a perspective view of the iron core
  • Figure 21 is the circuit diagram
  • Figure 22 is a winding layout diagram
  • FIG. 23 and FIG. 24 are drawings for explaining a modification in which the power generator of the fourth embodiment is also used as an induction motor
  • Figure 23 is a longitudinal section
  • FIG. 24 is a cross-sectional view taken along line A—A ′ in FIG.
  • FIGS. 25 and 26 (a) and (b) are drawings for explaining a fifth embodiment of the power generator according to the present invention.
  • Figure 25 is a cross-sectional view corresponding to Figure 2
  • Figs. 26 (a) and (b) are winding diagrams corresponding to Figs. 3 (b) and (c)
  • Fig. 27 is a longitudinal section when the generator of the fifth embodiment is also used as a linear motor.
  • the iron core 10 has a cylindrical core portion 10 A and the cylindrical core portion 10 A fitted into the hollow portion thereof and the cylindrical core portion 10 A magnetically mutually. It is composed of an annular cylindrical iron core portion 10B to be joined.
  • the columnar core 1OA is made by laminating circular thin steel plates, and has six slots 11 formed at equal intervals in the circumferential direction and along its axial direction on the outer peripheral surface side. ing.
  • the annular cylindrical core portion 10B is similarly formed by laminating annular thin plates, and has a cylindrical shape along the axial direction at equal intervals on the inner peripheral surface side in the circumferential direction.
  • the inner side of the cylindrical core 10 A in the slot 11 is connected to a three-phase AC power supply 14 as shown in FIG. 3 (a).
  • Certain U 1 phase windings 15 A, VI phase windings 15 B and W 1 phase windings 15 C are arranged as shown in Fig. 3 (b) with three-phase symmetric windings of Y connection. It is inserted.
  • the secondary winding 16 shown in FIG. 3 (a) is a U-phase winding 16 A, V 2 B and W 2-phase winding 16 C
  • the three-phase symmetrical winding with Y connection is arranged and fitted.
  • symbols 1 to 6 indicate slot numbers.
  • the U 1 phase winding 15 A, VI phase winding 15 B and W 1 phase winding 15 C which are the primary windings 15, are supplied with exciting current from the three-phase AC power supply 14.
  • each of the alternating magnetic field 17 and the rotating magnetic field 18 is connected to a secondary winding 16 by a U-phase winding 16 A, a V-phase winding 16 B and a W-phase winding 16 C.
  • the electromotive force induced by the alternating magnetic field 17 and the rotating magnetic field 18 is induced in these U 2-phase winding 16 A, V 2-phase winding 16 B and W 2-phase winding 16 C.
  • the balanced three-phase alternating current i »2, iba, ica flows.
  • the electromotive force induced in the secondary winding 16 is composed of the alternating magnetic field 17 caused by the primary winding 15 and the induced electromotive force induced by the rotating magnetic field 18. Based on this, the electromotive force induced in the secondary winding 16 subtracts some loss such as copper loss and iron loss from the power of the balanced three-phase alternating current i al , i bl , i cl flowing to the primary winding 15. Therefore, self-power generation is performed with a power larger than the power supplied to the primary winding 15.
  • the primary winding 15 ′ in the lap winding is U 1 phase winding 15 A ′, V 1 phase winding 15 B ′ and W 1 phase winding 1 5 C 'and U 2 phase winding which is secondary winding 1 &'
  • the 16 6 ', V two-phase winding 16 6' and the W two-phase winding 16C 'are arranged a four-pole concentrated (all sections) winding is obtained, as shown in Fig. 6.
  • a pole-rotating magnetic field 18 ' is generated, and one rotation is made clockwise during two cycles of the balanced three-phase alternating current i a ii, i cl .
  • a rotating magnetic field of 6 poles or more can be obtained. If the rotating magnetic field is multipole in this way, the more the number of poles, the greater the electromotive force induced in the secondary windings 16 and 16 '.
  • annular cylindrical core 21 is provided coaxially in a cylindrical stator frame 20 having upper and lower walls and fixed to the stator frame 20 coaxially.
  • 36 slots 22 are formed at equal intervals in the circumferential direction and along the axial direction.
  • the primary winding 23 is arranged on the back side
  • the secondary winding 24 is arranged on the front side
  • the three-phase AC four-pole distribution (all sections) winding is arranged as described above.
  • the primary winding 23 and the secondary winding 24 are arranged in symmetric winding and lap winding.
  • each bearing 25 is provided in each of the holes 25, 26 provided on the upper and lower walls of the stator frame 20 located at the axis of the rotating magnetic field.
  • Rotary shaft rotatably supported via 7, 28
  • a cylindrical conductor 30 having 29 is provided.
  • the annular tubular core 21 is used as a stator, and the cylindrical conductor 30 is used as a rotor.
  • the rotating magnetic field generated by the secondary winding 23 creates a rotating magnetic field on the surface of the cylindrical conductor 30.
  • the cylindrical conductor 30 as a rotor is rotated by an electromagnetic force generated by the rotating magnetic field and the induced magnetic field by the induced magnetic field based on the induced current. It goes without saying that an electromotive force larger than the electric power supplied to the primary winding 23 is induced in the secondary winding 24 as described above.
  • annular cylindrical core 2 is coaxially fixed to the lower wall of the stator 20 ′ in a cylindrical stator frame 20 ′. 1 ′, and an annular cylindrical conductor 30 0 ′ which is loosely fitted in an annular cylindrical space between the outer peripheral surface of the annular cylindrical core 2 1 ′ and the inner peripheral surface of the stator frame 20 ′. May be provided.
  • a slot 2 2 ′ is formed on the outer peripheral surface side of the annular tubular core 21 ′,
  • the rotation shaft 29 'of the 30' is positioned at the axis of the rotating magnetic field in the hollow portion of the annular core 2 1 ', for example, as described above.
  • the slots 11 1, 11 1 ′, 11 1 ”, 22, Primary windings 15, 15 ', 15 “, 23 are arranged on the inner side of 22', and secondary windings 16, 16 ', 16", 2 are arranged on the front side.
  • the primary windings 15, 15 ', 15 ", 23 may be arranged on the near side
  • the secondary windings 16' 16 ', 16", 24 may be arranged on the back side.
  • the primary windings 15, 15 ′ 15 ”, 23 and the secondary windings 16, 16 ′, 16”, 24 may be arranged without distinction between the near side and the far side.
  • the iron cores 10, 10 ′, ⁇ 0 ′′, 21, 21 ′ were made by laminating thin plates, but they may be rolled or made in a lump,
  • the ferrite may be made by sintering, and it may be made of any material as long as it is made of a magnetic material.
  • the iron core 40 is the same as in the first embodiment.
  • the inner side of the 16 slots 41 formed at equal intervals in the circumferential direction and along the axial direction on the outer peripheral surface side of the cylindrical core portion 40 A is shown in FIG. 13.
  • the primary winding 43 connected to the single-phase AC power supply 42 is a single-phase winding main winding 43 A and the auxiliary winding 43 B having the capacitor 44 is two relative windings.
  • the main winding 43A and the auxiliary winding 43B are arranged so that there is an electrical phase angle of 90 'between the main winding 43A and the auxiliary winding 43B as shown in FIG. It is inserted.
  • the front side of the slot 41 is shown in Fig. 13.
  • the main winding 45 A of the single-phase winding, which is the secondary winding 45, and the auxiliary winding 45 B having the capacitor 46 also have a two-phase symmetric winding, a lap winding, and a full-pitch winding.
  • the main winding 45 A and the auxiliary winding 45 B are electrically arranged and fitted so as to have a phase angle of 90 ′.
  • the primary winding 4 3 is switched from the single-phase AC power supply 42 to the single-phase AC power i!
  • the current i> a , i lb produces a rotating magnetic field that makes one rotation during one cycle of the single-phase AC i 1 due to the phase difference of i lb.
  • the main winding 45 A and the auxiliary winding 45 B of the single-phase winding, which is the secondary winding 45, are interlinked by the alternating magnetic field and the rotating magnetic field, and the electromotive force is induced to cause the single winding.
  • Phase current i a flows.
  • an electromotive force larger than the power supplied to the primary winding 43 is induced in the secondary winding 45.
  • the primary winding bran 43 and the secondary winding 45 are placed in the slot 41, and conversely, the primary winding 43 is brought forward.
  • the secondary winding 45 may be arranged on the back side, or may be arranged without distinction on the front side and the back side.
  • the case of lap winding has been described, but it may be wave winding or chain winding, and the case of full section winding may be described as short section winding. In other words, any winding method may be used.
  • the iron core 40 may be formed by laminating thin plates as in the first embodiment, may be formed by winding, may be formed in a lump, and may be formed by hardening ferrite. Any material may be used as long as it is made of a magnetic material.
  • the power generator can be used as an induction motor by adopting a similar configuration.
  • the rotating magnetic field due to the difference in the reactance between the main winding and the auxiliary winding without using a capacitor, or the two-phase alternating current with a phase angle of 90 ' is also different from the single-phase AC capacitor split type described above.
  • an alternating magnetic field and a rotating magnetic field are generated, and an electromotive force larger than the power supplied to the primary winding is induced in the secondary winding, and it can be used as an induction motor. .
  • the iron core 50 is fitted into a hollow portion between the U-shaped iron core portion 50A and the rain end side of the U-shaped iron core portion 50A to form the U-shaped iron core portion 50A.
  • the U-shaped core 5OA and the X-shaped core 50B are formed by laminating U-shaped and X-shaped thin plates, and On each inner side at both end sides, two notch grooves 51 into which the tip side of the X-shaped iron core 50B is fitted are formed. In this manner, both ends of the U-shaped core 5OA are fitted while the respective distal ends of the X-shaped core 50B are fitted along the cut grooves 51 of the U-shaped core 50A.
  • the iron core 50 is assembled by fitting the X-shaped iron core 50B into the hollow portion between them.
  • a primary winding 53 connected to a single-phase AC power supply 52 is wound around the middle M side of the U-shaped iron core 50A.
  • the X-shaped iron core 50B is arranged such that the first and second windings 54A and 54B, which are the secondary windings 54 shown in FIG. 15, cross each other. It is wound. Further, the X-shaped iron core 50B is formed so that a rotating magnetic field rotating counterclockwise is generated in the X-shaped iron core 50B in FIG. 5, 56 are arranged as shown.
  • an iron core composed of a U-shaped iron core 50A and an X-shaped iron core 50B has been described.
  • the core 50 ′ is deformed into a hollow shape between the two ends of the U-shaped core 50A ′ and the ends of the deformed U-shaped core 50A ′.
  • U-shaped core portion 5 OA be' B 'is deformed U-shaped and circular thin ⁇ A primary winding 53 'is wound around the middle side of the deformed U-shaped core 50A', and a circular (pillar) core 50B 'is
  • the first and second windings 54 ⁇ ,, 54 ⁇ ′, which are the next windings 54 ′, are wound so as to intersect each other, for example, in the same manner as described above.
  • Reference numeral 57 denotes an air gap
  • reference numerals 58 and 59 denote shading coils.
  • the secondary windings 54, 54 ' are composed of the first to third windings 54', 54 ', 54C',
  • the primary winding 5 3, 5 3 'above or below the primary winding 5 4 C "wound around the middle side of the U-shaped core 5 0 ⁇ or the modified U-shaped core 5 OA'
  • the electromotive force based on the alternating magnetic field generated by the primary windings 53, 53' is generated. Is efficiently guided in the winding 5 4 C "
  • the core 60 is formed by laminating the deformed U-shaped thin plates in the same manner as described above, and in the hollow portion between both ends of the deformed U-shaped core 60.
  • a rotating shaft 6 arranged vertically to the drawing and having both ends rotatably supported via, for example, bearings (not shown).
  • first and second windings 64 A and 64 B which are the secondary windings 64, are arranged so as to cross each other.
  • the current induced on the surface side of the cylindrical conductor 62 by the rotating magnetic field generated by the primary winding 63 with the iron core 60 as the stator and the cylindrical conductor 62 as the rotor is similar to the case of the above-described modification, and the electric power supplied to the primary winding 63 The same applies to the case described above, for example, in which a larger electromotive force is induced in the secondary winding 64.
  • the secondary winding 64 is composed of first to third windings, and the first winding is wound above or below the primary winding 63.
  • the iron cores 50, 50 ', and 60 are formed by laminating thin plates.
  • the iron cores 50, 50', and 60 may be in the form of a lump, May be baked, and it may be anything as long as it is composed of a magnetic material.
  • the iron core 70 is composed of, for example, two disk-shaped core portions 7 OA and 7 OB that are made by sintering a filament.
  • the disc-shaped core portions 70 A and 70 B have annular grooves 71 A and (71 B) formed coaxially on one surface side, and have A through hole 72A, (72B) is formed in the core portion.
  • ⁇ By the way, in the annular groove 71A of one disk-shaped core portion 70A, as shown in FIG.
  • three windings 75 A which are primary windings 75 connected to a DC power supply 74 through a switch circuit 73 composed of six SC i ⁇ s forces.
  • 75 B and 75 C are arranged as shown in FIG.
  • the three windings 75 A, 75 B and 75 C which are the primary windings 75, have respective SCRs in the switch circuit 73 as excitation power from the DC power supply 74.
  • the DC current i a i, ibi, i ci flows intermittently sequentially due to the on / off action of the current, the alternating magnetic flux generated by these direct currents iai, ibi, i ci causes each alternating magnetic field to flow sequentially.
  • direct current iai, i, and a rotating magnetic field rotates once by one size of i cl caused to be.
  • three windings 76 A, 76 B and 76 C which are secondary windings 76 are interlinked with these alternating magnetic field and rotating magnetic field, and these windings 76 A,
  • the electromotive forces due to the alternating magnetic field and the rotating magnetic field are induced in 76 B and 76 C with their phases shifted from each other, and DC currents i aa and i ba> ic 3 flow intermittently. In this way, an electromotive force that is larger than the power supplied to the primary winding 75 is induced in the secondary winding 76.
  • FIGS. 23 and 24 a cylindrical stator frame having an upper wall
  • the primary winding 81 and the secondary winding 82 arranged in an annular shape as described above are provided on the upper surface, which are vertically laminated and fixed.
  • a circular lower wall 83 as an iron core made by hardening is fitted.
  • Each of the primary winding 81 and the secondary winding 82 is composed of three windings as described above, and is arranged by direct current two-pole concentrated winding.
  • an upper wall and a circular lower wall portion 83 of the stator frame 80 are provided at the axis of the rotating magnetic field.
  • Each bearing 8 6, 8 5 A disc-shaped conductor 89 having a rotating shaft 88 supported rotatably via 87 is provided between the upper wall of the stator frame 80 and the primary winding 81. .
  • the primary winding 81 and the secondary winding 82 are used as stators, and the disk-shaped conductor 89 is used as a rotor, and the rotating magnetic field generated by the primary winding 81 serves as a stator.
  • the disc-shaped conductor 89 is rotated in the same manner as in the above-described modified example, and the power supplied to the primary winding 81 is applied to the secondary winding 82 as described above. An electromotive force larger than that is induced.
  • the primary winding 81 and the secondary winding 82 are used as the stator, and the disk-shaped conductor 89 is used as the rotor.
  • the primary winding 81 and the secondary winding 8 are used. It is also possible to use the rotor on the 2nd side and the stator on the disc-shaped conductor 89 side.
  • the primary windings 75, 81 are disposed on the upper side and the secondary windings 76, 82 are disposed on the lower side.
  • the primary windings 75, 81 are disposed on the lower side.
  • the lines 76 and 82 may be arranged on the upper side.
  • the lap winding is described, but it may be a wave winding or a chain winding, and the case of a full winding is described, but a short winding may be used. Any winding method including winding may be used.
  • the iron core 70 and the circular lower wall portion 83 are formed by solidifying a light, but may be made of any magnetic material.
  • the iron core 90 has a first core part 9OA having slots 91 formed at equal intervals in the left-right direction on the lower surface side and perpendicular to the drawing, and a left-right direction on the upper surface side. Notched grooves 93 are formed at regular intervals and perpendicular to the drawing, into which the leading ends of the protrusions 92 between the slots 91 of the first iron core 90 A are fitted. 2 iron core 9 0 B Are magnetically coupled to each other. These first and second core portions 90A and 90B are made by, for example, laminating thin plates or by hardening ferrite. In this way, the core 90 is assembled by fitting the protrusion 92 of the first core 90A into the cut groove 93 of the second core 90B.
  • a U-phase winding 94 which is a primary winding 94 connected to a three-phase AC source (not shown) is provided.
  • the A and VI phase windings 94 B and W 1 phase windings 94 C are arranged and inserted in sequence as shown in FIG. 26 (a).
  • the secondary winding 95 shown in Fig. 26 (b) that is, the U two-phase winding 95A, V two-phase winding 95B And W two-phase winding 95 C are similarly arranged in sequence and inserted.
  • the symbols 1 to ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ in FIGS. 25 and 26 (a) and (b) indicate the slot numbers.
  • the U 1 phase windings 94 A, V 1 phase windings 94 B and W 1 phase windings 94 C which are primary windings 94 are balanced as exciting currents from a three-phase AC power supply (not shown).
  • the alternating magnetic flux generated by these balanced three-phase alternating currents i al , ibi, i cl causes each alternating magnetic field 96 as shown in FIG.
  • the traveling magnetic field 97 moves in the direction of the arrow shown in FIG. Incidentally, such an alternating magnetic field 9 6 in FIG. 2.
  • each of the alternating magnetic field 96 and the traveling magnetic field 97 causes the secondary winding 95 to become a U 2-phase winding 95 A, a V 2-phase winding 95 B, and a W 2-phase winding 95 C.
  • an induced electromotive force larger than the power supplied to the primary winding 94 is induced and the balanced three-phase AC current is increased as shown in Fig. 26 (b).
  • the iron core 100 as the primary side is manufactured by laminating thin plates or sintering the ferrite in the same manner as described above, and the lower surface side of the iron core 100. Are formed with slots 101 at equal intervals in the left-right direction.
  • the primary winding 102 is a U 1 phase winding 102 A, a V 1 phase winding 102 and a W 1 phase winding.
  • 102 C are sequentially arranged and inserted.
  • the secondary winding 103 is also a U-phase winding 103 A, V-phase winding 103 and a W-phase winding 103. 103 C are sequentially arranged and inserted.
  • a conductor plate 104 as a secondary side is disposed below the iron core 100 along the iron core 100.
  • the conductor plate 100 is moved by the traveling magnetic field generated by the primary winding 102 in the direction of the arrow shown in the figure.
  • the conductive plate 104 moves in the direction of the arrow due to the electromagnetic force generated by the traveling magnetic field and the induced magnetic field due to the induced magnetic field based on the current induced on the surface side of 4. Further, the electromotive force larger than the electric power supplied to the primary winding 102 is induced in the secondary winding 103 in the same manner as described above.
  • the core 100 is the fixed side, and the conductor plate 104 is the movable side, but the core 100 is the movable side, and the conductor plate 104 is the fixed side. Is also good.
  • the primary windings 94, 102 are arranged on the back side in the slots 91, 101, and the secondary windings 95, 103 are arranged on the front side.
  • the primary windings 94 and 102 may be arranged on the near side
  • the secondary windings 95 and 103 may be arranged on the back side, or may be arranged without distinction on the near side and the back side.
  • the iron cores 90 and 10.0 are made by laminating thin plates or sintering the fiber.
  • any iron cores made of a magnetic material can be used. It may be something.
  • the traveling magnetic field includes a moving magnetic field that reversibly moves in the front-rear direction in addition to the rotating magnetic field described above.
  • self-power generation which can supply electric energy stably without destroying the natural environment can be performed, and furthermore, there is no need to supply external electric energy except at the time of initial startup.
  • Self-generation can be performed. Therefore, instead of conventional hydroelectric power generation, thermal power generation, nuclear power generation, solar power generation, wind power generation, batteries, etc. It is possible to supply the compressing energy, and it is very useful especially for all electric appliances including the consumer use that drives the motor with the electric energy.

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Description

明 細 書 発電装置 技術分野
本発明は、 発電装置に関し、 より詳しく は自己発電により電気工 ネルギーを、 例えば変換器， 食荷回路などに供給する電気工ネルギ 一源としての発電装置に関するものである。
背景技術
従来、 この種の発電装置と しては、 次のようなものがある。
a ) 髙ぃ所にある氷の落下エネルギーを利用して電気エネルギーを 生じさせる水力発電装置。
b ) 石炭、 重油、 可燃ガスのような燃料の熱エネルギーを利用して 電気エネルギーを生じさせる火力発電装置。
c ) 核分裂の過程の反応のよる放出エネルギーを利用して電気エネ ルギーを生じさせる原子力発電装置。
d ) 太陽熱エネルギーまたは太陽光エネルギーの太陽エネルギーを 利用して電気エネルギーを生じさせる太陽発電装置。
e ) 風力エネルギーを利用して電気エネルギーを生じさせる風力発 霜装置。
f ) 低エネルギー含量の生成物を与える化学反応が起こることにも とづく化学エネルギーを利用して電気エネルギーを生じさせる化 学発電装置、 いわゆる電池。
発明の開示
しかしながら、 前述された各発電装置においては、 次のような問 題点がある。
水力発電装置にはダム建設による自然環境上の、 また火力発電装 置には二酸化炭素， N C , S Ο κ のような排気ガスによる大気汚 染にもとづく 自然環境上の、 更には原子力発電装置には核事故およ び核廃棄物による自然環境上の、 加えて電池には化学反応に用いる 水銀， ニッケル， 力 ドニゥムなどの重金属の廃棄処理にもとづく 自 然環境上の問題点がある。
—方、 太陽発電装置および風力発電装置は、 自然環境には悪影響 を えないが、 太陽発電装置では年間において利用できる日数が制 限されるために、 また風力発電装置では風力エネルギーの間欠性の ために電気エネルギーの安定供袷上の問題点がある。
本発明は、 このような問題点を解決することを目的して、 自然環 境を破壌することなくかつ安定して電気エネルギーを供袷すること ができ、 しかもコンパク ト化が可能な新規な原理にもとづく発電装 置を提供することにある。
本発明による発電装置は、 前述された目的を達成するために、 交 番磁界に加えて進行磁界を生じさせる一次卷線と、 この一次巻線に より生じる交番磁界および進行磁界に鎖交するように配される二次 巻線とを具えることである。
このように構成すれば、 一次巻線に流れる励磁電流による交番磁 束によつて生じる交番磁界および進行磁界により、 二次巻線にはそ の交番磁界による起電力と、 更にはその進行磁界による起電力とが 誘導される。 しかも、 交番磁界にもとづき二次巻線に誘導される起 電力は、 一次巻線に励磁電流を流すために供袷された電力から銅損. 鉄損などの若干の損失を差引いたものとほぼ等しく なることから、 二次卷線には回転磁界にもとづき誘導される起電力とも相俟って一 次巻線に供給された電力より も大なる起電力が誘導され、 自己発電 力 <行われる。
したがって、 自然環境を破壊することなくかつ安定して電気エネ ルギーを供給することができ、 しかもコンパク ト化が可能である。 前記二次巻線に誘導される起電力の少なく とも一部を前記一次巻 線に供袷するように構成すれば、 初期の始動時を除き外部からの電 気エネルギーの供給を必要とすることなく 自己発電が行われる。
なお、 前記一次卷線により生じる交番磁界、 および回転磁界合む 進行磁界は、 直流， 単相交流， 二相交流， または三相交流を合む多 相交流より生じ得る。
ところで、 前記進行磁界が例えば回転磁界であると して、 前記直 流， 単相交流， 二相交流， または三相交流を合む多相交流によって 生じる交番磁界の交番数および回転磁界の回転数を、 例えば直流の 場合は断続的に流す直流の周期を短く して、 また単相交流， 二相交 流および多相交流の場合はその交流の周期を短く して大とすれば、 前記二次卷線に誘導される起電力が大となる。 また、 前記一次巻線 力、'、 三相を舍む多相の対称巻でかつ 4極巻を含む多極巻であるよう に構成すれば、 多相卷の相数および多極巻の極数が増すにつれて前 記二次卷線に誘導される起電力が大となる。 なお、 この場合に前記 二次巻線は、 前記一次卷線と同相数の対称巻であることが好ま しい t なお、 進行磁界が回転磁界と異なる場合も同様のことが言える。
また、 前記二次巻線に誘導される起電力の電圧 . 電流は、 前記一 次巻線および二次巻線の巻数比によつて調節することが好ま しい。 なお、 前記一次卷線および二次卷線は同一磁気回路に配設され、 更 には前記一次卷線および二次巻線の各対応する卷線部分が前記同一 磁気回路を構成する鉄心に近接して配設されることが好ま しい。
なお、 前記回転磁界の回転軸芯に回転軸を有して前記一次卷線お よび二次巻線側を固定子としその回転磁界により誘導される電流に もとづき回転駆動される回転子を設けるように、 または前記一次卷 線および二次巻線側を前記回転磁界の回転軸芯に回転軸を有する冋 転子と し、 この回転子を前記回転磁界により誘導される電流にもと づき回転駆動させる固定子を設けるように構成すれば、 発電装置に 加えて誘導電動機としても用いるこ とができる。 また、 前記一次巻 線および二次卷線を一次側とし、 前記進行磁界により誘導される電 流にもとづき前記一次側に対して相対的に移動される二次側を設け るように構成すれば、 発電装置に加えてリニァモータとしても用い るこ とができる。
本発明の他の目的は、 後述される詳細な説明から明らかにされる < しかしながら、 詳細な説明および具体的実施例は最も好ま しい実施 態様について説明するが、 本発明の精神および範囲内の種々の変更 および変形はその詳細な説明から当業者にとって明らかであること から、 具体的例としてのみ述べるものである。
図面の簡単な説明
図 1乃至図 7 は本発明による発電装置の第 1実施例を説明するた めの図面であつて、
図 1 は横断面斜視図、
図 2 は横断面図、
図 3 ( a ) ， ( b ) , ( c ) は回路図および卷線図、
図 4 は回転磁界の発生図、
図 5 ( a ) , ( b ) ， ( c ) は第 1態様例の図 2に対応する横断 面図および図 3 ( b ) , ( c ) に対応する卷線図、
図 6は第 1態様例の回転磁界の発生図、
図 7 ( a ) , ( b ) , ( c ) は第 2態様例の図 2 に対応する横断 面図および図 3 ( b ) , ( c ) に対応する巻線図、
図 8乃至図 1 1 は、 第 1実施例の発電装置を誘導電動機としても 用いる場合の変形例であって、
図 8および図 9 は第 1 変形例の縦断面図および横断面^、 図 1 0および図 1 1 は第 2変形例の縦断面図および横断面図、 図 1 2および図 1 3 は本発明による発電装置の第 I実施例を說明 するための図面であって、
図 1 2 ( a ) , ( b ) , ( c ) は図 2 に対応する横断面図および 図 3 ( b ) , ( c ) に対応する卷線図、
図 1 3 は回路図、
図 1 4乃至図 1 7 は本発明による発電装置の第 3実施例を説明す るための図面であって、
図 1 4 は平面外観図、
図 1 5 は回路図、
図 1 6 は第 1態様例の平面外観図、
図 1 7 は第 2態様例の回路図、
図 1 8 は第 3実施例の発電装置を誘導電動機としても用いる場合 の第 1態様例に対応する変形例としての平面外観図、
図 1 9乃至図 2 2 は本発明による発電装置の第 4実施例を説明す るための図面であって、
図 1 9 は縦断面図、
図 2 0は鉄心部の斜視図、
図 2 1 は回路図、
図 2 2 は卷線配置図、
図 2 3および図 2 4 は第 4実施例の発電装置を誘導電動機として も用いる場合の変形例を說明するための図面であって、
図 2 3 は縦断面図、
図 2 4 は図 2 3における線 A— A ' における横断面図、
図 2 5および図 2 6 ( a ) , ( b ) は本発明による発電装置の第 5実施例を説明するための図面であって、
図 2 5 は図 2 に対応する横断面図、 図 2 6 ( a ) , ( b ) は図 3 ( b ) , ( c ) に対応する巻線図、 図 2 7 は第 5実施例の発電装置をリニアモータと しても用いる場 合の縦断面図である。
発明を実施するための最良の形態
次に、 本発明による発電装置の具体的各実施例につき順次に図面 を参照しつつ説明する。
〔第 1実施例一三相交流 2極集中 （全節） 巻〕
図 1 および図 2 において、 鉄心 1 0 は、 円柱状鉄心部 1 0 Aと、 この円柱状鉄心部 1 0 Aがその中空部に嵌合されその円柱状鉄心部 1 0 Aと互いに磁気的に結合される円環筒状鉄心部 1 0 Bとより構 成されている。 この円柱状鉄心部 1 O Aは、 円形状薄鋼板を積層し て造られているとともに、 外周面側には周方向に等間隔にかつその 軸線方向に沿う 6個のスロッ ト 1 1が形成されている。 また、 円環 筒状鉄心部 1 0 Bは、 同様に円環状薄鐧板を積層して造られている とともに、 内周面側には周方向に等間隔にかつその軸線方向に沿い 円柱状鉄心部 1 0 Aのスロ ッ 卜 1 1間 おける突出部 1 2の先端側 が嵌入される 6個の切込溝 1 3が形成されている。 こう して、 円柱 状鉄心部 1 0 Aの突出部 1 2を円環筒状鉄心 1 0 Bの切込溝 1 3 に 沿って嵌入させながら円環筒状鉄心部 1 0 Bの中空部に円柱状鉄心 部 1 0 Aを嵌合させることで鉄心 1 0が組立られている。
前記円柱状鉄心部 1 0 Aのスロッ ト 1 1 内における奥側には、 図 3 ( a ) に示されているように三相交流電源 1 4 に接続されている —次卷線 1 5である U 1 相卷線 1 5 A , V I 相卷線 1 5 Bおよび W 1 相巻線 1 5 Cが Y結線の三相対称巻でもって図 3 ( b ) に示さ れているように配され嵌入されている。 また、 スロ ッ ト 1 1 内にお ける手前側には、 図 3 ( a ) に示されている二次巻線 1 6 である U 2相巻線 1 6 A, V 2栢卷線 1 6 Bおよび W 2相卷線 1 6 Cが同 様に Y結線の三相対称巻でもって図 3 ( c ) に示されているように 配され嵌入されている。 なお、 図 2および図 3 ( b ) ' ( c ) にお ける符号①〜⑥はスロッ ト番号を示している。
こ う して、 一次巻線 1 5 である U 1 相卷線 1 5 A, V I 相卷線 1 5 Bおよび W 1相卷線 1 5 Cに三相交流電源 1 4から励磁電流と して平衡三相交流 i a l, i b I, i c lを流すと、 これら平衡三相交流 i al, i b i. i によって生じる交番磁束により図 4 に示されてい るように各交番磁界 1 7 と、 平衡三相交流 i a i b l, i c lの 1 サ ィクルの間に時計方向に 1回転する進行磁界の一種である回転磁界 1 8 とが生じる。 一方、 これら各交番磁界 1 7および回転磁界 1 8 に二次巻線 1 6である U 2相卷線 1 6 A, V 2相卷線 1 6 Bおよび W 2相巻線 1 6 Cが鎖交され、 これら U 2相巻線 1 6 A, V 2相巻 線 1 6 Bおよび W 2相卷線 1 6 Cには各交番磁界 1 7および回転磁 界 1 8 による起電力が誘導されて図 3 ( a ) , ( c ) に示されてい るように平衡三相交流 i » 2, i b a, i caが流れる。
このように、 二次卷線 1 6 に锈導される起電力は、 一次巻線 1 5 による交番磁界 1 7、 更には回転磁界 1 8 による誘導起電力が相加 わり、 しかも交番磁界 1 7 にもとづき二次巻線 1 6 に誘導される起 電力は一次卷線 1 5 に流した平衡三相交流 i al, i b l, i clの電力 から銅損、 鉄損などの若干の損失を差引いたものとほぼ等しく なる ことから、 一次巻線 1 5 に供給した電力より も大となって自己発電 が行われる。
なお、 本実施例においては 2極集中 （全節） 巻の場合について説 明したが、 2倍の個数のスロッ ト 1 1 ' にしてそれらスロッ ト 1 1 ' に図 5 ( a ) , ( b ) , ( c ) に示されているように例えば重ね巻 で一次卷線 1 5 ' である U 1相卷線 1 5 A' , V 1相卷線 1 5 B' および W 1 相卷線 1 5 C ' と二次卷線 1 & ' である U 2相卷線 1 6 Α' , V 2相巻線 1 6 Β ' および W 2相卷線 1 6 C ' とを配す れば 4極集中 （全節） 卷となり、 図 6 に示されているように 4極回 転磁界 1 8 ' を生じ、 平衡三相交流 i a i i, i c lの 2サイクル の間に時計方向に 1 回転する。 同様にして 6極以上の回転磁界を得 ることができる。 このように回転磁界を多極にすれば、 多極にすれ ばする程二次巻線 1 6 , 1 6 ' に誘導される起電力は大となる。
本実施例においては集中 （全節） 卷の場合を説明したが分布 （全 節） 卷の場合には、 例えば 4極分布 （全節） 巻においては 3 6個の スロッ ト 1 1 " に図 7 ( a ) , ( b ) , ( c ) に示されているよう に例えば重ね巻で一次巻線 1 5 " である U 1相卷線 1 5 A" , V I 相巻線 1 5 B " および W 1相卷線 1 5 C " 、 更には二次巻線 1 6 " である U 2相巻線 1 6 A" , V 2相卷線 1 6 B " および W 2相巻線
1 6 C " を配すれば良い。 他は、 前述と同様である。
なお、 図 5 ( a ) , ( b ) , ( c ) および図 7 ( a ) , ( b ) ,
( c ) における符号①〜⑫， ①〜 ®は、 同様にスロッ ト番号を示し ている。
〔変形例〕
次に、 前述の三相交流 4極分布 （全節） 卷の発電装置を例にして, この発電装置を誘導電動機としても用いる場合について説明する。 図 8 および図 9 において、 上下壁を有する円筒形状の固定子枠 2 0 内に同軸状にその固定子枠 2 0 に固定されて円環筒状鉄心 2 1 が設けられている。 この円環筒状鉄心 2 1 の内周面側には、 周方向 に等間隔にかつその軸線方向に沿って 3 6個のスロ ッ ト 2 2が形成 されている。 これらスロッ ト 2 2 内における奥側に一次巻線 2 3を 配し、 手前側に二次卷線 2 4を配して前述の通りに三相交流 4極分 布 （全節） 巻の三相対称巻でかつ重ね巻でそれら一次巻線 2 3およ び二次巻線 2 4が配設されている。 ところで、 円環筒状鉄心 2 1 内の中空部には、 回転磁界の軸芯に 位置して固定子枠 2 0の上下壁に設けられている各孔 2 5 , 2 6 に 各ベアリ ング 2 7 , 2 8を介して回転自在に支持されている回転軸
2 9を有する円柱状導体 3 0が設けられている。 こう して、 円環筒 状鉄心 2 1側を固定子と し、 また円柱状導体 3 0側を回転子として —次巻線 2 3 により生ずる回転磁界によってその円柱状導体 3 0の 表面側に誘導される電流にもとづく誘導磁界によりそれら回転磁界 と誘導磁界とによる電磁力でもって回転子と しての円柱状導体 3 0 が回転される。 なお、 二次卷線 2 4 には前述の通りに一次卷線 2 3 に供袷した電力より も大なる起電力が誘導されることは言うまでも ない。
また、 図 1 0および図 1 1 に示されているように、 円筒形状の固 定子枠 2 0 ' 内に同軸状にその固定子 2 0 ' の下壁に固定される 円環筒状鉄心 2 1 ' を設け、 この円環筒状鉄心 2 1 ' の外周面と固 定子枠 2 0 ' の内周面との間の円環筒状空間に遊嵌される円環筒状 導体 3 0 ' を設けるようにしても良い。 この場合に、 円環筒状鉄心 2 1 ' の外周面側にスロッ ト 2 2 ' が形成される他は円環筒状導体
3 0 ' の回転軸 2 9 ' が円環筒状鉄心 2 1 ' の中空部において回転 磁界の軸芯に位置されるなどは前述と同様である。
なお、 3相交流 4極分布 （全節） 巻の場合を例にして説明したが. 前述の 3相交流 2極集中 （全節） 巻、 4極集中 （全節） であっても 良いことは言うまでもない。 また、 円環筒状鉄心 2 1 , 2 1 ' 側を 固定子とし、 円柱状導体 3 0 , 円環筒状導体 3 0 ' 側を回転子とし て説明したが、 円環筒状鉄心 2 1 , 2 1， に回転軸を有させてその 円環筒状鉄心 2 1 , 2 1 ' 側を回転子とし、 円柱状導体 3 0 , 円環 筒状導体 3 0 ' 側を固定子と しても良い。
本実施例においては、 スロ ッ ト 1 1 , 1 1 ' , 1 1 " , 2 2 , 2 2 ' 内における奥側に一次巻線 1 5 , 1 5 ' , 1 5 " , 2 3を配 し、 手前側に二次卷線 1 6 , 1 6 ' , 1 6 " , 2 を配したが、 逆 に一次卷線 1 5 , 1 5 ' , 1 5 " , 2 3を手前側に二次卷線 1 6 ' 1 6 ' , 1 6 " , 2 4を奥側に配しても良く、 一次巻線 1 5 , 1 5 ' 1 5 " , 2 3および二次卷線 1 6 , 1 6 ' , 1 6 " , 2 4を手前側， 奥側に区別なく配しても良い。 また、 Y結線の三相対称巻の場合に ついて説明したが△結線の三相対称巻であっても良い。 さらに、 重 ね巻の場合について説明したが波卷または鎖卷であっても良く、 ま た全節卷の場合について説明したが短節巻であっても良く、 言うな れば如何なる巻線方法であつても良い。
本実施例においては、 鉄心 1 0 , 1 0 ' , ί 0 " , 2 1 , 2 1 ' を薄鐧板を積層して造ったが、 巻いて造っても良く、 塊状であって も良く、 フェライ トを焼固して造っても良く、 言うなれば磁性体で 構成されるものであれば如何なるものであつても良い。
〔第 2実施例一単相交流コンデンサ分相形 4極分布 （全節） 卷〕 図 1 2 ( a ) , ( b ) , ( c ) において、 鉄心 4 0 は、 第 1実施 例の場合と同様に円柱状鉄心部 4 0 Aと、 この円柱状鉄心部 4 0 A がその中空部に嵌合されその円柱状鉄心部 4 0 Aと互いに磁気的に 結合される円環筒状鉄心部 4 0 Bとより構成されている。 この円柱 状鉄心部 4 0 Aの外周面側に周方向に等間隔にかつその軸線方向に 沿って形成されている 1 6個のスロッ ト 4 1 内における奥側には、 図 1 3 において示されているように単相交流電源 4 2に接続されて いる一次卷線 4 3である単相巻線の主卷線 4 3 Aとコンデンサ 4 4 を有する補助卷線 4 3 Bとが 2相対称卷、 重ね巻かつ全節巻でもつ て図示されているように両主卷線 4 3 Aおよび補助巻線 4 3 B間に 電気的に 9 0 ' の位相角があるようにして配され嵌入されている。 また、 スロッ ト 4 1 内における手前側には、 図 1 3 に示されている 二次巻線 4 5である単相巻線の主卷線 4 5 Aとコンデンサ 4 6を有 する補助卷線 4 5 Bとが同様に二相対称卷， 重ね巻かつ全節卷でも つて雨主卷線 4 5 Aおよび補助卷線 4 5 Bに電気的に 9 0 ' の位相 角があるように配され嵌入されている。
こう して、 一次巻線 4 3 に単相交流電源 4 2から励磁電源として 単相交流 i ！ を流すと主巻線 4 3 Aおよび補助巻線 4 3 Bに流れる 各電流 i l a , i l bによって生じる交番磁束により各交番磁界と、 両 主巻線 4 3 Aおよび補助巻線 4 3 B間の電流 i > a , i l bの位相差に より単相交流 i 1 の 1 サイクル間に 1 回転する回転磁界が生じる。 一方、 これら各交番磁界および回転磁界により二次卷線 4 5である 単相卷線の主卷線 4 5 Aおよ ^補助卷線 4 5 Bが鎖交され、 起電力 が誘導されて単相交流 i a が流れる。 このようにして、 第 1 実施例 の場合と同様に一次巻線 4 3 に供袷した電力より も大となる起電力 が二次巻線 4 5 に誘導される。
なお、 本実施例においても、 第 1実施例の場合と同様に、 一次卷 糠 4 3および二次卷線 4 5をスロッ ト 4 1 内において、 逆に一次卷 線 4 3を手前側に、 また二次卷線 4 5を奥側に配しても良く、 手前 側， 奥側に区別なく配しても良い。 また、 重ね巻の場合について説 明したが波巻または鎖巻であっても良く、 また全節巻の場合につい て説明したが短節卷であつても良く、 言うなれば如何なる卷線方法 であっても良い。 また、 鉄心 4 0を、 第 1実施例と同様に薄鐧板を 積層して造っても良く、 巻いて造っても良く、 また塊状であっても 良く、 更にはフェライ トを焼固して造っても良く、 言うなれば磁性 体で構成されるものであれば如何なるものであっても良い。
と ころで、 単相交流コンデンサ分相形においても、 第 1実施例に おける変形例において説明したように、 同様の構成にすることによ り発電装置を誘導電動機として用いることができる。 なお、 コンデンサを用いずに主巻線および補助巻線におけるリァ クタ ンスに差を設けることによる、 あるいは 9 0 ' の位相角がある 2相交流による回転磁界も前述の単相交流コンデンサ分相形と同じ ように交番磁界および回転磁界が生じ、 一次巻線に供袷した電力よ り も大なる起電力が二次巻線に誘導されるとともに、 誘導電動機と しても用いることができることは言うまでもない。
〔第 3実施例一単相交流く まとりコイル形 2極卷]
図 1 4 において、 鉄心 5 0 は、 U字状鉄心部 5 0 Aと、 この U字 状鉄心部 5 0 Aの雨端辺部間の中空部に嵌合されてその U字状鉄心 部 5 0 Aと互いに磁気的に結合される X字状鉄心部 5 0 Bとより構 成されている。 これら U字状鉄心部 5 O Aおよび X字状鉄心部 5 0 Bは、 U字状および X字状の薄鐧板を積層して造られていると ともに、 U字状鉄心部 5 0 Aの両端辺部における各内側には X字状 鉄心部 5 0 Bの先端側が嵌入される各 2個の切込溝 5 1 が形成され ている。 こ う して、 X字状鉄心部 5 0 Bの各先端側を U字状鉄心部 5 0 Aの各切込溝 5 1 に沿って嵌入させながら U字状鉄心部 5 O A の両端辺部間の中空部に X字状鉄心部 5 0 Bを嵌合させることで鉄 心 5 0が組立てられている。
前記 U字状鉄心部 5 0 Aの中 M辺部には図 1 5 に示されているよ うに単相交流電源 5 2に接続されている一次巻線 5 3が巻回されて いる。
また、 X字状鉄心部 5 0 Bには、 図 1 5 に示されている二次卷線 5 4である第 1 および第 2の卷線 5 4 A , 5 4 Bが互いに交差する ように卷回されている。 さらに、 X字状鉄心部 5 0 Bには、 図 1 5 においてその X字状鉄心部 5 0 Bに反時計方向に回転する回転磁界 が生じるように、 例えば銅製の一対のく まとりコイル 5 5 , 5 6が 図示されるように配設されている。 こう して、 一次卷線 5 3 に単相交流電源 5 2から単相交流 i ： を 流すと、 この単相交流 によって生じる交番磁束により交番磁界 と、 一対のく ま とりコイル 5 5 , 5 6による磁束を遅らす作用とが 相俟って単相交流 i , の 1サイクル間に 1 回転する回転磁界が生じ る。 一方、 これら交番磁界および回転磁界により二次巻線 5 4であ る第 1 および第 2 の巻線 5 4 A, 5 4 Bが鎖交され、 起電力が誘導 されて単相交流 i 3a, i 3bが流れる。 このよう.にして、 第 1 および 第 2実施例の場合と同様に一次巻線 5 3 に供給した電力より も大と なる起電力が二次卷線 5 4 に誘導される。
なお、 本実施例においては、 U字状鉄心部 5 0 Aおよび X字状鉄 心部 5 0 Bより構成されている鉄心.5 0の場合について説明したが、 図 1 6 に示されているように鉄心 5 0 ' を変形 U字状鉄心部 5 0 A' と、 この変形 U字状鉄心部 5 0 A' の両端辺部間の中空部に遊嵌状 態 配設される円形 （柱） 状鉄心部 5 0 B' とより構成しても良い c これら変形 U字状鉄心部 5 O A' および円形 （柱） 状鉄心部 5 0 B ' は変形 U字状および円形状の薄鐧板を積層して造られ、 また変形 U 字状鉄心部 5 0 A' の中間辺部に一次巻線 5 3 ' が卷回され、 更に は円形 （柱） 状鉄心部 5 0 B ' には二次卷線 5 4 ' である第 1 およ び第 2 の巻線 5 4 Α， ， 5 4 Β ' が互いに交差するように巻回され ているなどは、 前述の場合と同様である。 なお、 符号 5 7 は空隙で あるとともに、 符号 5 8 , 5 9 はく まとりコイルである。
ところで、 二次巻線 5 4 , 5 4 ' を図 1 7 に示されているように 第 1乃至第 3の卷線 5 4 Α" , 5 4 Β " , 5 4 C " より構成して第 1 の卷線 5 4 C " を U字状鉄心部 5 0 Αまたは変形 U字状鉄心部 5 O A' の中間辺部に卷回されている一次卷線 5 3 , 5 3 ' 上また は下に卷回し、 第 2および第 3の卷線 5 4 A" , 5 4 B " を前述の 第 1 および第 2の卷線 5 4 A , 5 4 B , 5 4 A ' , 5 4 Β ' と同様 に X字状鉄心部 5 0 Bまたは円形 （柱） 状鉄心部 5 0 B ' に互いに 交差するように巻回すれば、 一次巻線 5 3 , 5 3 ' による交番磁界 にもとづく起電力が第 1の卷線 5 4 C " において効率良く誘導され
〔変形例〕
次に、 前述の変形 U字状鉄心部 5 O A ' および円形 （柱） 状鉄心 部 5 0 B ' より構成される鉄心 5 0 ' を有する発電装置を例にして、 この発電装置を诱導電動機と しても用いる場合について説明する。 図 1 8 において、 前述と同様に変形 U字状の薄鐧板を積層して鉄 心 6 0が造られているとともに、 この変形 U字状の鉄心 6 0の両端 辺部間の中空部に、 前述の円形 （柱） 状鉄心部 5 0 B ' に替えて、 図面に対して垂直状態に配されかつ両端部が例えば図示されない各 ベアリ ングを介して回転自在に支持されている回転軸 6 1 を有しか つその回転軸 6 1 に対して同軸状の円柱状導体 6 2が遊嵌状態に配 されている。 また、 変形 U字状の鉄心 6 0の中間辺部には一次巻線 6 3が卷回されているとともに、 円柱状導体 6 2にその円柱状導体 6 2が回動可能に卷回するようにして二次巻線 6 4である第 1 およ び第 2 の巻線 6 4 A , 6 4 Bが互いに交差するように配設されてい る。 こう して、 鉄心 6 0側を固定子とし、 また円柱状導体 6 2側を 回転子として一次卷線 6 3 により生じる回転磁界によつてその円柱 状導体 6 2の表面側に誘導される電流にもとづく誘導磁界によりそ れら回転磁界と誘導磁界とによる電磁力でもって円柱状導体 6 2が 回転されることは前述の変形例の場合と同様で、 また一次巻線 6 3 に供給した電力より も大なる起電力が二次卷線 6 4に誘導されるな ども前述の場合と同様である。 なお、 図 1 7 に示されているように 二次巻線 6 4を第 1乃至第 3の巻線より構成して第 1 の卷線を一次 巻線 6 3上または下に卷回し、 第 2および第 3の巻線を前述の第 1 および第 2の巻線 6 4 A , 6 4 Bと同様に円柱状導体 6 2を巻回す るようにして交差するように配すれば、 同様に—次巻線 6 3 による 交番磁界にもとづく起電力が第 1 の巻線において効率良く誘導され る。 他は前述と同様である。
本実施例においては、 鉄心 5 0 , 5 0 ' , 6 0を薄鐧板を積層し て造ったが、 第 1 および第 2の実施例と同様に、 塊状であっても良 く、 フェライ トを焼固しても良く、 言うなれば磁性体で構成される ものであれば如何なるものであつも良い。
〔第 4実施例一直流 2極集中 （全節） 巻〕
図 1 9において、 鉄心 7 0 は、 例えばフヱライ トを焼固して造ら れている 2個の円盤状鉄心部 7 O A, 7 O Bより構成されている。 これら円盤状鉄心部 7 0 A, 7 0 Bは、 図 2 0 に示されているよう に一面側に同軸状に円環状溝 7 1 A, ( 7 1 B ) が形成されている とともに、 軸芯部には貫通孔 7 2 A, ( 7 2 B ) が形成されている《 ところで、 一方の円盤状鉄心部 7 0 Aの円環状溝 7 1 A内には、 図 2 1 に示されているように 6個の S C i~s 力、ら構成されるスィ ッ チ回路 7 3を介して直流電源 7 4 に接続されている一次巻線 7 5で ある 3個の巻線 7 5 A, 7 5 B , 7 5 Cが重ね巻でかつ全節卷で図 2 2 に示されているように配されて円環状溝 7 1 Aに対して榭脂な どによ り接着され固定されている。 また、 他方の円盤状鉄心部 7 0 Bの円瑷状溝 7 1 B内には、 図 2 1 に されている二次巻線 7 6である 3個の卷線 7 6 A, 7 6 B ,: 7 6 Cが同様に重ね巻でか つ全節巻で図 2 2 に示されているように配されて円環状溝 7 1 Bに 対して榭脂などにより接着され固定されている。 こう して、 両巻線 7 5 , 7 6 をサ ン ドイ ッ チ状にかつ相対応する各巻線 7 5 A , 7 5 B , 7 5 C , 7 6 A , 7 6 B , 7 6 Cが合致して重なるように 挟み込むようにして雨円盤状鉄心部 7 0 A, 7 0 Bを互いに対向さ せ両貫通孔 7 2 A, 7 2 Bにボルト 7 7を挿通し、 ナッ ト 7 8で締 着することにより鉄心 7 0は組立てられている。 .
こ う して、 一次卷線 7 5 である 3 個の卷線 7 5 A , 7 5 B , 7 5 Cに直流電源 7 4から励磁電源と してスィ ツチ回路 7 3 におけ る各 S C R s のオン · オフ作用により順次に断続的に直流電流 i ai, i b i, i ciを流すと、 これら直 ^電流 i a i, i b i, i ciによ つて生じる交番磁束により各交番磁界と、 順次に流される直流電流 i a i, i ， i c lの一回りにより 1 回転する回転磁界とが生じる。 —方、 これら交番磁界および回転磁界に二次巻線 7 6である 3個の 巻線 7 6 A , 7 6 B , 7 6 Cが鎖交され、 これら各卷線 7 6 A,
7 6 B , 7 6 Cには各交番磁界および回転磁界による起電力が互い に位相のずれた状態で誘導されて断続的に直流電流 i aa, i ba > i c3が流れる。 このようにして、 二次卷線 7 6 には、 一次巻線 7 5 に供給した電力より も大となる起電力が誘導される。
〔変形例〕
次に、 前述の直流 2極集中 （全節） 卷の発電装置を例にして、 こ の発電装置を誘導電動機として用いる場合について説明する。
図 2 3および図 2 4 において、 上壁を有する円筒形状の固定子枠
8 0の下端側には、 前述のように円環状に配列されている一次巻線 8 1 および二次卷線 8 2が上面に上下に積層ざれ固定されて設けら れ、 例えばフ ライ トを焼固して造られている鉄心としての円形状 下壁部 8 3が嵌設されている。 これら一次卷線 8 1 および二次巻線 8 2 は、 前述の通りに各 3個の巻線から構成され直流 2極集中巻で 配設されている。
ところで、 円環状の一次卷線 8 1および二次巻線 8 2の中空部に は、 回転磁界の軸芯に位置して固定子枠 8 0の上壁および円形状下 壁部 8 3 に設けられている各孔 8 4 , 8 5 に各べァ リ ング 8 6 , 8 7を介して回転自在に支持されている回転軸 8 8を有する円盤状 導体 8 9が、 固定子枠 8 0の上壁と一次卷線 8 1 との間に配されて 設けられている。 こう して、 一次卷線 8 1 および二次卷線 8 2側を 固定子と し、 また円盤状導体 8 9側を回転子として一次巻線 8 1 に よって生ずる回転磁界によりその円盤状導体 8 9の表面側に流れる 電流にもとづき、 前述の変形例と同様に円盤状導体 8 9が回転され るとともに、 前述のように二次巻線 8 2 には一次巻線 8 1 に供給し た電力よりも大なる起電力が誘導される。
なお、 本実施例においては、 一次卷線 8 1 および二次巻線 8 2側 を固定子とし、 円盤状導体 8 9側を回転子としたが、 一次卷線 8 1 および二次巻線 8 2側を回転子、 円盤状導体 8 9側を固定子として も良い。
本実施例においては、 一次卷線 7 5 , 8 1 を上側に二次巻線 7 6 , 8 2 を下側に配設したが、 一次卷線 7 5 , 8 1 を下側に二次巻線 7 6 , 8 2を上側に配設しても良い。 また、 前述の各実施例と同様 に重ね巻について説明したが、 波卷または鎖巻であって良く、 また 全節卷の場合について説明したが短節巻であっても良く、 言うなれ ば分布巻を含み如何なる巻線方法であっても良い。
本実施例においては、 鉄心 7 0 , 円形状下壁部 8 3 はフヱライ ト を暁固して造られているが、 磁性体で構成されるものであれば如何 なる ものでも良い。
〔第 5実施例一三相交流単相 （全節） 巻〕
図 2 5 において、 鉄心 9 0 は、 下面側に左右方向に等間隔でかつ 図面に対して垂直方向にスロッ ト 9 1が形成されている第 1 の鉄心 部 9 O Aと、 上面側に左右方向に等間隔でかつ図面に対して垂直方 向に第 1 の鉄心部 9 0 Aのスロッ ト 9 1間における突出部 9 2の先 端側が嵌入される切込溝 9 3が形成されている第 2の鉄心部 9 0 B とが互いに磁気的に結合されることで構成されている。 これら第 1 および第 2の鉄心部 9 0 A, 9 0 Bは、 例えば薄鐧板を積層するこ とで、 またはフェライ トを焼固するなどして造られている。 こう し て、 第 1 の鉄心部 9 O Aの突出部 9 2を第 2 の鉄心部 9 0 Bの切込 溝 9 3 に嵌入させることで鉄心 9 0が組立てられている。
前記第 1 の鉄心部 9 0 Aのスロッ ト 9 1 内における奥側には、 図 示されていない三相交流菴源に接続されている一次卷線 9 4である U 1相巻線 9 4 A, V I相巻線 9 4 Bおよび W 1相巻線 9 4 Cが図 2 6 ( a ) に示されているように順次に配され嵌入されている。 ま た、 スロッ ト 9 1 内における手前側には、 図 2 6 ( b ) に示されて いる二次巻線 9 5である U 2相巻線 9 5 A, V 2相卷線 9 5 Bおよ び W 2相卷線 9 5 Cが同様に順次に配されて嵌入されている。 なお, 図 2 5 , 図 2 6 ( a ) , ( b ) における符号①〜⑩はス口ッ ト番号 を示している。
こう して、 一次卷線 9 4である U 1 相卷線 9 4 A , V 1 相卷線 9 4 Bおよび W 1相巻線 9 4 Cに図示されない三相交流電源から励 磁電流として平衡三相交流電流 i a i ， i C Iを流すと、 これら 平衡三相交流電流 i a l, i b i , i c lによって生じる交番磁束により 図 2 5 に示されているように各交番磁界 9 6 と、 図示されている矢 印方向に進む進行磁界 9 7 とが生じる。 なお、 図 2 5 における交番 磁界 9 6などは、 U 1相巻線 9 4 Aに平衡三犀交流電流 i a l, i b l, i c lのうち電流 i a lが最大に流れているときを示している。 一方、 これら各交番磁界 9 6および進行磁界 9 7 により二次卷線 9 5であ る U 2相卷線 9 5 A, V 2相巻線 9 5 Bおよび W 2相卷線 9 5 Cに は、 前述のように一次巻線 9 4 に供給した電力より も大なる起電力 が誘導されて図 2 6 ( b ) に示されているように平衡三相交流電流
1 2, 1 2 « l eaが流れる。 [変形例〕
次に、 前述の三相交流単相 （全節） 巻の発電装置を例にして、 こ の発電装置を誘導電動機として、 いわゆるリニアモータとしても用 いる場合について説明する σ
図 2 7 において前述と同様に薄鐦板を積層して、 またはフェライ トを焼固するなどして一次側としての鉄心 1 0 0が造られていると ともに、 この鉄心 1 0 0の下面側には左右方向に等間隔にスロッ ト 1 0 1 が形成されている。 このスロッ ト 1 0 1 内における奥側には、 前述のように一次巻線 1 0 2である U 1相巻線 1 0 2 A , V 1 相巻 線 1 0 2 Βおよび W 1 相卷線 1 0 2 Cが順次に配され嵌入されてい る。 また、 スロッ ト 1 0 1 内における手前側には、 同様に二次巻線 1 0 3である U 2相巻線 1 0 3 A , V 2相卷線 1 0 3 Βおよび W 2 相巻線 1 0 3 Cが順次に配されて嵌入されている。
—方、 鉄心 1 0 0の下方側にはその鉄心 1 0 0 に沿うように二次側 としての導体板 1 0 4が配設されている。
こう して、 鉄心 1 0 0側を固定側とし、 導体板 1 0 4側を可動側 とすれば、 一次卷線 1 0 2 によって生じる図示されている矢印方向 に進む進行磁界により導体板 1 0 4の表面側に誘導される電流にも とづく誘導磁界によつてそれら進行磁界と誘導磁界とによる電磁力 でも って導体板 1 0 4 が矢印方向に移動する。 また、 一次卷線 1 0 2 に供給した電力よりも大なる起電力が二次巻線 1 0 3 に誘導 されるなどは前述の場合と同様である。
なお、 前述においては、 鉄心 1 0 0側を固定側と し、 導体板 1 0 4側を可動側としたが、 鉄心 1 0 0側を可動側、 導体板 1 0 4 を固定側と しても良い。
本実施例においては、 三相交流の単相卷で全節巻の場合について 説明したが二相巻， 重ね卷、 また波卷または鎖巻、 更には短節卷で
1 Θ あっても良く、 言うなれば如何なる卷線方法であっても良い。
本実施例においては、 一次卷線 9 4， 1 0 2をス ロ ッ ト 9 1 , 1 0 1 内における奥側に， 二次卷線 9 5 , 1 0 3を手前側に配した が、 一次巻線 9 4 , 1 0 2を手前側に、 また二次巻線 9 5 , 1 0 3 を奥側に配しても良く、 手前側、 奥側に区別なく配しても良い。
本実施例においては、 鉄心 9 0 , 1 0. 0は薄鐧板を積層して、 ま たはフヱライ トを焼固して造られているが、 磁性体で構成されるも のであれば如何なるものであっても良い。
前述の各実施例および各変形例において二次卷線に誘導される起 電力の少なく とも一部を一次巻線に供給すれば、 初期の始動時を除 き外部からの電気エネルギーの供給を必要とすることなく 自己発電, 更には誘導電動機， リニアモータとして^機能を有する。 また、 一 次巻線に流れる電流の周期を短く して交番磁界の交番数および回転 磁界の回転数を大とすれば、 また多相巻の相数が增すにつれて二次 巻線に誘導される起電力は大となることは言うまでもない。 また、 進行磁界には、 前述の回転磁界などの他、 前後方向に可逆的に移動 する移動磁界をも含むものとする。
以上に銳明したように、 本発明は、 種々に変更可能なことは明ら かである。 このような変更は本発明の精神および範囲に反すること なく、 また当業者にとって明瞭な全てのそのような変形、 変更は請 求の範囲に含まれるものである。
産業上の利用可能性
本発明によれば、 自然環境を破壊することなくがつ安定して電気 エネルギーを供給し得る自己発電ができ、 しかも初期の始動時を除 き外部からの電気エネルギーの供給を必要とすることなく 自己発電 が行い得る。 したがって、 従来の水力発電装置， 火力発電装置， 原 子力発電装置， 太陽発電装置， 風力発電装置、 電池などに替わって 罨気エネルギーを供給することができることは勿論、 特にその電気 エネルギーでもってモータを駆動させているような民生用を含め全 ての電気機器において極めて有用である。

Claims

請求の範囲
. 交番磁界に加えて進行磁界を生じさせる—次卷線と、 この一次 巻線により生ずる交番磁界および進行磁界に鎖交するように配さ れる二次卷線とを具えることを特徴とする発電装置。
. 前記二次卷線に誘導される起電力の少なく とも一部を前記一次 卷線に供袷することを特徴とする請求項 1 に記載の発電装置。
. 前記一次巻線により生じる交番磁界および進行磁界は、 直流， 単相交流， 二相交流， または三相交流を含む多相交流より生じる ことを特徴とする請求項 1 または 2 に記載の発電装置。
. 前記一次卷線および二次卷線は、 同一磁気回路に配設されるこ とを特徴とする請求項 1 または 2 に記載の堯電装置。
5 . 前記一次卷線および二次巻線の卷数比によって、 この二次巻線 に誘導される起電力の電圧 ' 電流を調節することを特徴とする請 求項 1 または 2 に記載の発電装置。
6 . 前記一次巻線および二次巻線を一次側とし、 前記進行磁界によ り誘導される電流にもとづき前記一次側に対して相対的に移動さ れる二次側を設けることを特徴とする請求項 1 または 2に記載の 発電装置。
7 . 前記進行磁界は、 回転磁界であることを特徴とする請求項 1 に 記載の発電装置。
8 . 前記一次卷線により生じる交番磁界および回転磁界は、 直流， 単相交流， 二相交流， または三相交流を含む多相交流により生じ ることを特徴とする請求項 7 に記載の発電装置。
9 . 前記一次卷線は、 三相を含む多相の対称巻でかつ 4極巻を含む 多極巻であることを特徴とする請求項 7 に記載の発電装置。
10. 前記直流， 単相交流， 二相交流， または三相交流を含む多相交 流によつて生じる交番磁界の交番数および回転磁界の回転数を大 とすることを特徴とする請求項 8 に記載の発電装置。
11. 前記二次卷線は、 前記一次卷線と同相数の対称巻であることを 特徴とする It求項 9 に記載の発電装置。
12. 前記多相交流の周期を短く して前記交番磁界の交番数および回 転磁界の回転数を大とすることを特徴とする請求項 9 に記載の発
7C IS1 0
13. 前記一次卷線および二次巻線は、 同一磁気回路に配設されるこ とを特徴とする請求項 1 1 に記載の発電装置。
14. 前記一次卷線および二次巻線の各対応する卷線部分は、 前記同 —磁気回路を構成する鉄心に近接して配設されることを特徴とす る諳求項 1 3 に記載の発電装置。
15. 前記回転磁界の回転軸芯に回転軸を有して前記一次巻線および 二次巻線側を固定子としその回転磁界により誘導される電流にも とづき回転駆動される回転子を設けることを特徴とする請求項 7 乃至 1 4 のうちのいずれかに記載の発電装置。
16. 前記一次卷線および二次巻線側を前記回転磁界の回転軸芯に回 転軸を有する回転子とし、 この回転子を前記回転磁界により誘導 される電流にもとづき回転駆動させる固定子を設けることを特徴 とする請求項 7乃至 1 4のうちのいずれかに記載の発電装置 n
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