(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータの始動力、及び駆動力を軽減し、配線回路などで生ずるロスを減少し発電や電動機の性能向上を図る。【解決手段】回転子と固定子の数を異数とし、一定の法則で組み合わせると共に、磁石を片面同極に揃えて配置し、コキングを減少させるための磁性体金物を円滑補助材として組み込む。【選択図】図２
2020156309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの磁石を片面同極に揃える
【請求項２】
固定子と回転子の数をＹ＝Ｘ（１．５＋ａ）としＹは固定子の有芯コイル、Ｘは回転子の磁石の数とし、ａ≧０の整数とする。
【請求項３】
固定子と固定子のの間に随時磁性体金物を円滑補助材として設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、回転時の起動力と、回転中の駆動力を軽減すると共に、整流回路などを最小限に抑え効率よい交流発電と交流電動機を作る方法である。
【背景技術】
【０００２】  人力のようなポテンシャルの低い領域のエネルギーを利用した発電機は存在するが日常的に利用できるものは少ない。市場ではコアレス方式も存在するが、軽くコキングもないが発電量など課題も多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようする課題】
【０００３】  近年温暖化や、資源、食料を含む様々な問題が論じられるが、世界は真逆の方向に流れ、エネルギー消費は増大の極みで、環境保護、保全は唱えられるがこれといった優れた術は見当たらない。
ホットなニュースで台風を利用する発電機を目にしたが、台風も気まま故、利用可能なものは年間１０個あるか無いかで、今後増えるにしても、それに期待をするのも喜劇でしか無く、そこで私なりに一案を提案したい。
【０００４】  例えば、風速１０ｍの風ではなく５ｍの風でも十分発電できる装置などの開発、それが完成し、その原理で省エネができれば、現在利用されているエネルギーでも多くの電力を作り、人力発電の夢へ道筋ができ、環境への負荷軽減も期待できる。
【０００５】  従来型有芯コイルを利用する発電機ではポテンシャルの低いエネルギー利用は限界で、そのためにコアレス方式も試されていると思うのだが、それぞれ長所短所があり技術的には完成の領域にあるようみられるが、有芯コイルを使用しポテンシャルの低いエネルギーでも効率よく発電できる方法を提案したい。
【０００６】  有芯コイルのコキングを減らす方法として回転子と固定子の数を異数にすることは広く利用されているが、数種類の波形ずれが生じ複数の整流回路を通し電気をつくるがロスが多く、しかも直流が生まれる。交流が必要な場合は再度整流しなければならない。だが今回の提案は最初自動的にできる交流を作り、その後必要があれば直流に変換する方法で、整流は最後に一回路だけである。
【０００７】  問題解決に一か所の有芯コイルに作用する磁石を、Ｎ，Ｓ交互でなくＮ，ＮあるいはＳ，Ｓと同じ極が来るようにロータに配置しＮ，ＮあるいはＳ，Ｓの間に生ずる反対極の誘導磁界を利用し交流電気をる。ただし隣同士の有芯コイルの電気は相殺し合うので配線方法で直列に結線すれば改善できロスが少ない。
【０００８】  ステータとロータの数を違え、正対する固定子の数と、同じ数の正対しない固定子を対の回転子が等距離で挟むように配置し、次の方程式が成立するように配置する。
方程式は、Ｙ＝Ｘ（１．５＋ａ）でＹは有芯コイルの数、Ｘは磁石の数、ａ≧０  とする。
【０００９】  ステータの固定子の間に、磁性体金物を円滑補助材として設け有芯コイルの欠点である引力の斑で生ずるコキングを軽減する。
【発明の効果】
【００１０】  ロータの磁石を一方向に揃えることで、揃えずにＮ、Ｓが交互に回転するものより、誘導磁界を利用する分、駆動力は同じでも周期は２倍になり発電効率があがる。
【００１１】  固定子と回転子の数を違えることで起動力、駆動力が減少し波形のずれは生じるが、２種類しかなく、それも半波のずれなので、複雑な整流回路など必要とせず、配線の工夫だけで交流を作れるのでロスが少なく、安価なものになる。
【００１２】  正対する固定子を半分にすることで起動力は半減し、回転子はａが０の場合でも一回転で１．５倍になり発電量は増し、電動機の場合は正対数は半分なので操作も簡単で少ない電力で駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】  上段（ａ）は方程式Ｙ＝Ｘ（１．５＋ａ）を説明するための一例で図３  表１の中の▲３▼のＸ＝８  ａ＝０でＹ＝１２とした方程式をもとに、図式化したものであるが、間にコキングを減らす対策として、引力の斑を少なくする為の磁性体金属を配置してある。下段（ｂ）は上段（ａ）と対をなすロータに１２個の磁石の配置を並べ表した図であり、αは有芯コイル間の角度で、βは磁石間の角度を示す。
【００１４】
【図２】  上段（ｃ）は［図１］の上段と下段の有芯コイルと磁石の位置関係が分かり易いように便宜上合成した図です。正対する箇所が半分でも、一回転当たりの発電量はａ＝０の場合でも固定子８個、回転子８個の場合より１．５倍の発電量となり，更に固定子と回転子の数を変え、固定子の有芯コイル間に磁性体金具を配置し、コキングが減少するのでエネルギー効率は増す。下段（ｄ）はラジアルタイプでもこの理論が成立することを表した図です。
【００１５】
【図３】  上部は［図２］（ｃ）のローターとステータの関係を説明上、一点鎖線７の一部断面を線形に図化したもので、下段矢印で表しているのは１５°回転させた場合ステータの磁力線がどのように変化するかを表した図である。図形で、ステータは８個なので間隔は４５°ロータは１２個なので３０°と距離でなく角度での表現とし、配線は直列になるようにＮからＳに、ＳからＮに繋いだものである。下部の表１は方程式の一部分を具体的な数字にしたもので、この発明の根幹をなす重要な部分で、方程式の意味を理解し易くするために書いたものです。
【００１６】
【図４】  方程式が成り立つロータとステータの組み合わせパターンを、８種類選んで簡略し図形化したものです。特にａの意味を理解してもらうためにａ＝０を４面、ａ＝１を２面、ａ＝２を２面書いてあります。
【００１７】  磁石の性能に合わせ、ａを変えることでギヤなど変速機の依存を減らし効率の良い発電をすることができる。【００１８】  次に本発明を添付図を交えてもう少し具体的に説明します。
図１の（ａ）、（ｂ）は図は、方程式に図３の表１の▲３▼行、Ｘ＝８、ａ＝０、Ｙ＝１２を当てはめ、分かりやすくするために選択した一例の図です。
ステータ（ａ）図と，ロータ（ｂ）図の、位置関係がわかるように合成したのが図２の（ｃ）で、磁石と有芯コイルが４ケ所で正対し、正対していない残り４個は電磁誘導で発生した磁界に同期していることを現し、ロータにＮ極とＳ極が交互に配置した場合の回転子が固定子に２倍作用すること表します。【００１９】  磁石と有芯コイルの数を違えコキングを少なくする方法は、磁石の性能や組み方によっては利点となるが、整流回路が必要になる短所を伴いロスが生まれ効率的とは言えない。その短所を改善するために、円滑補助材を配し効率を上げる。【００２０】  正対する固定子と回転子を半分にし起動力を減らしても整流回路など必要なく、固定子を直列に繋ぐだけで効率の良い交流発電ができ、この原理では固定子が２グループだけなので制御が簡単で電動機にも応用ができる。【００２１】  この原理は、アキシャルギャップ式のようにステータを中央にし、ロータを両脇に配置するもの、或いはステータが両サイドでロータを中央で回転させ発電形式のものから、ラジアル軽式でも応用可能で、［図２］（ｄ）はそのラジアル形式の基本形を描いたものです。
【符号の説明】
【００２２】１：有芯コイル
２：円滑補助材
３：磁石
４：ステータ
５：回転軸
６：ベアリング
７：ロータ
８：断面展開位置
α：固定子（有芯コイル）間の角度
β：回転子（磁石）間の角度
【図１】
2020156309.tif 000003
【図２】
2020156309.tif 000004
【図３】
2020156309.tif 000005
【図４】
2020156309.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月7日(2019.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの磁石を片面同極に揃える
【請求項２】
固定子と回転子の数をＹ＝Ｘ（１．５＋ａ）としＹは固定子の有芯コイル、Ｘは回転子の磁石の数とし、ａ≧０の整数とする。
【請求項３】
固定子と固定子との間に随時磁性体金物を円滑補助材として設ける。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、回転時の起動力と、回転中の駆動力を軽減すると共に、整流回路などを最小限に抑え効率よく交流発電と交流電動機を作る方法である。
【背景技術】
【０００２】  人力のようなポテンシャルの低い領域のエネルギーを利用した発電機は存在するが日常的に利用できるものは少ない。市場ではコアレス方式も存在するが、軽くコキングもないが発電量など課題も多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようする課題】
【０００３】  近年温暖化や、資源、食料を含む様々な問題が論じられるが、世界は真逆の方向に流れ、エネルギー消費は増大の極みで、環境保護、保全は唱えられるがこれといった優れた術は見当たらない。
ホットなニュースで台風を利用する発電機を目にしたが、台風も気まま故、利用可能なものは年間１０個あるか無いかで、今後増えるにしても、それに期待をするのも悲劇でしか無く、そこで私なりに一案を提案したい。
【０００４】  例えば、風速１０ｍの風ではなく５ｍの風でも十分発電できる装置などの開発、それが完成し、その原理で省エネができれば、現在利用されているエネルギーでも多くの電力を作り、人力発電の夢へ道筋ができ、環境への負荷軽減も期待できる。
【０００５】  従来型有芯コイルを利用する発電機ではポテンシャルの低いエネルギー利用は限界で、そのためにコアレス方式も試されているが、それぞれ長所短所があり技術的には完成の域に到達しているよう見受けられるが、有芯コイルを使用しコアレスのように、低いポテンシャルのエネルギーでも効率よく発電できる方法を提案したい。
【０００６】  有芯コイルのコキングを減らす方法として回転子と固定子の数を異数にする方法は広く知られているが、波形ずれが生じ複数の整流回路で電気をつくるが直流でロスが多く交流の場合は再度整流し交流に変換しなければならない。
だが本提案は直接できる交流をそのまま利用し、直流が必要なら場合は最終的に変換する方式で、整流回路は一組で済み効率が良い。
【０００７】  問題解決に一か所の有芯コイルに作用する磁石を、Ｎ，Ｓ交互でなくＮ、ＮあるいはＳ，Ｓと同じ極が来るようにロータに配置しＮ，ＮあるいはＳ，Ｓの間に生ずる反対極の誘導磁界を利用し交流電気を作る。ただし隣同士の有芯コイルの電気は相殺し合うので配線方法で直列に結線すれば改善できロスが少ない。
【０００８】固定子と回転子の数を違え、正対する固定子の数と、同じ数の正対しない固定子を対の回転子が等距離で挟むように配置し、次の方程式が成立するように配置する。
方程式は、Ｙ＝Ｘ（１．５＋ａ）でＹは有芯コイルの数、Ｘは磁石の数、ａ≧０とする。
【０００９】  ステータの固定子の間に、磁性体金物を円滑補助材として設け、引力の斑で生じるコキングを軽減する。
【発明の効果】
【００１０】  ロータの磁石を片面に揃えることで、揃えずにＮ、Ｓが交互に回転するものより、誘導磁界を利用する分、駆動力は同じでも周期は２倍になり発電効率があがる。
【００１１】  固定子と回転子の数を違えることで起動力、駆動力が減少し、波形のずれは生じるが、２種類の半波ずれなので、複雑な整流回路など必要とせず、配線の工夫だけで交流が作れるのでロスが少なく、安価なものになる。
【００１２】磁石と正対する固定子は半分で起動及び駆動力は減少し、回転子ａが０の場合でも固定子、回転子８個の時と比べ一回転当たり１．５倍の発電量で、電動機の場合もこの原理は応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】上段（ａ）は方程式Ｙ＝Ｘ（１．５＋ａ）を説明するための一例で図３表１の中の▲３▼のＸ＝８ａ＝０でＹ＝１２とした方程式をもとに、図式化したものであるが、間にコキングを減らす対策として、引力の斑を少なくする為の磁性体金属を配置してある。下段（ｂ）は上段（ａ）と対をなすロータに１２個の磁石の配置を並べ表した図であり、αは有芯コイル間の角度で、βは磁石間の角度を示す。
【００１４】
【図２】上段（ｃ）は［図１］の上段と下段の有芯コイルと磁石の位置関係が分かり易いように便宜上合成した図です。正対する箇所が半分でも、一回転当たりの発電量はａ＝０の場合でも固定子８個、回転子８個の場合より１．５倍の発電量となり，更に固定子、回転子の数を違え、固定子間に磁性体を円滑補助材として配置し、コキングを軽減するのでエネルギー効率は増す。下段（ｄ）はラジアルタイプでもこの理論が応用可能であることを表した図です。
【００１５】
【図３】上部は［図２］（ｃ）のローターとステータの関係を説明上、一点鎖線８の一部断面を線形に図化したもので、下段矢印で表しているのは１５°回転させた場合ステータの磁力線がどのように変化するかを表した図である。図形で、ステータは８個なので間隔は４５°ロータは１２個なので３０°と距離でなく角度での表現とし、配線は直列になるようにＮからＳに、ＳからＮに繋いだものである。下部の表１は方程式の一部分を具体的な数字にしたもので、この発明の根幹をなす重要な部分で、方程式の意味を理解し易くするために書いたものです。
【００１６】
【図４】［０００８］で示した方程式が成り立つロータとステータの組み合わせを、８種類選んで簡略化し図形にしたもので、特にａの意味を理解し易いようａ＝０を４面、ａ＝１を２面、ａ＝２を２面書いてあります。
【００１７】  磁石の性能に合わせ、ａを変えることでギヤなど変速機の依存を減らし効率の良い発電をすることができる。【００１８】  次に本発明を添付図を交えてもう少し具体的に説明します。
図１の（ａ）、（ｂ）は図は、方程式に図３の表１の▲３▼行、Ｘ＝８、ａ＝０、Ｙ＝１２を当てはめ、分かりやすくするために選択した図の一例です。
ステータ（ａ）図と，ロータ（ｂ）図の、位置関係がわかるように合成したのが図２の（ｃ）で、磁石と有芯コイルが４ケ所で正対し、正対していない残り４個は電磁誘導で発生した磁界に同期していることを現し、一回転当たりロータ片面にＮ極とＳ極が交互に配置した場合より固定子に回転子が２倍作用します。【００１９】  磁石と有芯コイルの数を違えコキングを少なくする方法は、磁石の性能や組み方によっては長所となる事もあるが、整流回路が複数必要でロスが生まれ効率的でないが、それを改善るために、円滑補助材を配置する。【００２０】  正対する固定子と回転子を半分にし起動力を減らしても整流回路など必要なく、固定子を直列に繋ぐだけで効率の良い交流発電ができ、この原理では固定子が２グループだけなので制御が簡単で電動機にも応用ができる。【００２１】  この原理は、アキシャルギャップ式のようにステータを中央にし、ロータを両脇に配置するもの、或いはステータが両サイドでロータを中央で回転させ発電形式のものから、ラジアル形式でも応用可能で、［図２］（ｄ）はそのラジアル形式の基本形を描いたものです。
【符号の説明】
【００２２】１：有芯コイル
２：円滑補助材
３：磁石
４：ステータ
５：回転軸
６：ベアリング
７：ロータ
８：断面展開位置
α：固定子（有芯コイル）間の角度
β：回転子（磁石）間の角度