(57)【要約】 【課題】  モーター又は発電機に於いては多数の品種があり、この多品種の中から要求性能に合致した品種を選んで使っていたが、要求性能に合致した品種が見つからない時は、その都度設計製造していたため不便、不経済であった。【解決手段】  固定子と回転子からなる一対の電磁力発生素子的構造を、多数固連結して目的性能のモーター又は発電機を構成する。基本構造としての電磁力発生素子であって、これを任意個数、多段連結する機械的電気的結合構造を有する事により、任意性能のモーター又は発電機を容易に得る事を可能にする。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導に与る導線を放射状に配置してこれらを結線した環状の固定子と、この導線に対応させて放射状に配された磁石を有する回転子のと一対からなる電磁力発生素子構造であって、固定子にはこの固定子同士の機械的結合と結合配線の電気的結合とがなされる結合構造を有し、回転子にはこの回転子同士の機械的結合がなされる結合構造を有し、これにより固定子の環内に回転子の回転軸を貫通して本発明同士が任意個数、近接対向して多段結合する事が可能な電磁力発生素子構造。
【請求項２】
導線又は巻き線を機械的及び電気的に結合するための結合構造を放射状に配置してこれらを結線した環状の固定子と、この導線に対応させて放射状に配された磁石を有する回転子のと一対からなる電磁力発生素子構造であって、固定子にはこの固定子同士の機械的結合と結合配線の電気的結合とがなされる結合構造を有し、回転子にはこの回転子同士の機械的結合がなされる結合構造を有し、これにより固定子の環内に回転子の回転軸を貫通して本発明同士が任意個数、近接対向して多段結合する事が可能な電磁力発生素子構造。  
【請求項３】
有芯コイルを放射状に配置してこれらを結線した環状の固定子と、有芯コイルの芯断面に対向して放射状に配された磁石を有する回転子との一対からなる電磁力発生素子構造であって、固定子にはこの固定子同士の機械的結合と結合配線の電気的結合とがなされる結合構造を有し、回転子にはこの回転子同士の機械的結合がなされる結合構造を有し、これにより固定子の環内に回転子の回転軸を貫通して本発明同士が任意個数、近接対向して多段結合する事が可能な電磁力発生素子構造。
【請求項４】
回転軸が中空である請求項１〜請求項３記載の電磁気力発生素子構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁誘導により得られる電磁気力を利用した電動モーター又は発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動モーター（以下モーターと称する）または発電機は、多岐にわたる仕様要求を満たすため、多数の性能の機種が存在していて、使用する際には、この多数の機種の中から最適な機種を選択して使用していた。
【０００３】
モーターまたは発電機を製造する際に於いては、個々の仕様毎に巻き線と磁石と筐体等の各部品を独自に設計製作し、組み立てていた。
【０００４】
製造に際しても、使用に際しても、従来の様に目的の性能毎に多品種のモーターまたは発電機が存在する事は非効率であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した様な非効率を排し、基本素子構造としてのモーターまたは発電機を、必要に応じて任意個数、多段連結接続して、目的の性能を得ることを可能にするものである。
【０００６】
つまり、基本素子構造としてのモーターまたは発電機を多段接続する事により、必要とする仕様性能のモーターまたは発電機が実現出来る様にするものであり、本発明は電磁気力発生の基本素子構造と云う事が出来るのである。
【０００７】
モーターまたは発電機に於いて、多段接続に付いて触れているものも多々あるが、これらは単に出力を増大させるために、段数を２段や３段に固定的に多段接続してケーシングしたものであり、本発明の様に、電磁力発生素子構造としての発想は無く、電気的、機械的な連結構造については、全く触れていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
回転軸を中心に放射状に磁石を有する回転子と、この磁石の磁力線の運動より電磁誘導に与る電線（以下導線と記す）を放射状に配し、これらを結合線で結線した環状の固定子とを回転自在に近接対向させた一対を、電磁力発生素子構造として、任意個数、多段結合して回転子を回転させ、これにより任意の出力性能を得る事が出来、モーターに於いては目的のトルク、回転数を、発電機に於いては目的の電力を得ることが可能になる。
【０００９】
回転軸を中心に放射状に磁石を有する回転子と、この磁石の磁力線の運動より電磁誘導に与る電線（以下導線と記す）を放射状に配した環状の固定子とを回転自在に近接対向させた一対を、電磁力発生素子構造として、任意個数、多段結合して回転子を回転させ、これにより任意の出力性能を得る事が出来、モーターに於いては目的のトルク、回転数を、発電機に於いては目的の電力を得ることが可能になる。
【００１０】
更に、この導線を取り替え可能にして、結合線との結合部を嵌合結合構造にすれば、太さの違う導線を選んでこれに結合すれば、発生するローレンツ力を任意にする事が可能になる。また、導線を巻き線にして結合する事も出来るので更に任意性の高い電磁力発生構造として利用可能になるのである。
【００１１】
多段接続する際に於いて、回転子の回転軸は、環状の固定子の環内を貫通して次段の回転子と結合が容易になされる様に回転力結合構造を有し、固定子は次段の固定子と結合が容易になされ、且つこの固定子の導線又は巻き線の電気的接続が容易になされる様に、電気ソケットを兼ねる結合突起を有し、これにより回転子の回転力接続と固定子の電気的接続とがなされた多段接続が可能になる。
【００１２】
上記した様に、回転自在な回転子と固定子からなる一対を多段接続してより大きな磁気力を得るのであり、目的の出力要求に対応する多段接続を行ない、回転子に於いては初段の回転軸と最終段の回転軸とにベアリングを介して筐体に回転可能に固定し、固定子に於いては各段を筐体に固定してケーシングする事により、目的性能のモーター又は発電機を実現するのである。
【発明の効果】
【００１３】
モーターに於いては任意の回転力を得るために本発明を任意個数連結するだけで目的の回転性能のモーターが、発電機に於いては本発明を任意個数連結するだけで目的の発電性能の発電器を簡単に作る事が出来るのである。
【００１４】
また出力性能だけでなく、形状の自由度も高く、例えば小口径、小出力の本発明を多数固、多段連結すれば、軸方向に細長いモーター又は発電器が実現できるし、大口径、大出力の本発明を少数固、多段接続すれば扁平で大口径のモーター又は発電器が実現できるのである。
【００１５】
回転軸を中空にした本発明に於いては、この中空回転軸内のスペースに電池を設置したモーターにすれば、より小型のホイルインモーター自動車が実現する。これは、回転力をより有効に使用するためには、回転慣性モーメントを利用する事が有効であると云う観点から、外周側を重く、内周側は軽くすると云う事であり、理に叶った手段であると言える。
【００１６】
この中空回転軸内に風車を取り付ければ風力発電機として使用可能になり、更にこれを入れ子構造にすれば、微風の時は、内側の小さな風車だけが回転して発電するので、現在の風力発電機の様に、一定以上の風力を必ずしも必要としなくなり、高効率な風力発電を実現する。
【００１７】
本発明は、多段に連結して使用する事を想定し、容易に結合が可能な結合手段を有するものであるが、勿論、基本素子構造の一対のみで使用する事も可能であり、磁力の強度、導線の太さ等を適切に選択して、例えば超ミニチュアモーター等に、基本素子構造の一対のみで目的の出力を得て、これを使用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図を使って、導線を固定子に配置し、磁石を回転子に配置した中空回転軸の本発明の実施例について説明する。
【００１９】
本発明は一対の電磁力発生用の素子構造であって、この一対を多数固結合して使用するのであり、図１〜図３はこの一対構成を示した図であり、アクリル素材を使用している例である。
【００２０】
この一対構造の、一方の構成要素であるところの固定子１００は、結合構造である結合スタッド１８０を有し、両端部は結合凸部１８６と結合凹部１８４となっていて、固定子１００同士を結合する際はこの部分が嵌合し、簡単に多段連結する事が出来るのである。
【００２１】
導線１５０は、透明アクリル製の環状で円盤状を呈するこの固定子１００に放射状に配され、この両端は結合線１５５で直列に結線されて結合電極端子１５９で終端されていて、電気ソケットを兼ねる電気ソケット兼結合スタッド１９０の内部を貫通し次段の結合電極端子１５９を介して次段の導線１５０と電気的接続がなされる。
【００２２】
他方の構成要素であるところの回転子２００も、アクリル製の透明円盤状であり、これに磁石２５０が上記導線１５０に対応して放射状に取り付けられている。      
【００２３】
そしてこの回転軸２８０は中空状であり、キー溝の付いた回転軸結合凹部２８４と結合キーを有する回転軸結合凸部２８６とを両端部に有する事により、回転伝達可能に結合が簡単になされるのである。
【００２４】
そして、回転子２００の回転軸２８０は環状の固定子１００の環内を貫通し、両者は可能な限り近接して回転自在に対向して一対と成り、電磁力発生素子となるのである。
【００２５】
この様な構成の本発明を発電機として使うため、回転子２００を回転させると、磁石２５０の磁力線が導線１５０を垂直に貫通しつつ横切るので、これによりローレンツ力が作用してこの導線１５０にはフレミングの法則に従った起電力が発生し、結合電極端子１５９には一定電圧が現れる。
【００２６】
この回転を継続させると交流電圧が継続的に発生するので、実用的な交流発電機として機能するのである。
【００２７】
本発明をモーターとして使うためには、結合電極端子１５９に電力を供給すると、導線１５０には電気が流れ、電気力線が磁石２５０を貫通するので、これによりローレンツ力が作用して回転子の磁石にはフレミングの法則に従った力が発生し、回転子を回転せしめるのである。
【００２８】
この電力供給の際には、磁気センサーで磁石２５０と導線１５０との近接を検出して、タイミング良く印加電圧を反転させて交流電圧を継続して供給する事により、連続的回転が得られるので実用的な交流モーターとして機能するのである。
【００２９】
図４は本発明同士を結合した図であるが、本発明の固定子１００同士は結合電極端子１５９及び結合スタッド１８０の嵌合により機械的結合と電気的結合が簡単になされ、回転子２００同士は回転軸結合凹部２８４と回転軸結合凸部２８６が嵌合してキー溝により回転伝達可能に、環状の固定子１００の環内を貫通して簡単に結合されるのである。
【００３０】
図５は数多段結合した本発明を筐体５００でケーシングした図である。固定子１００同士は任意個数多段連結され、初段と終段の結合スタッド１８０をネジ止め等で筐体５００に固定される。回転子２００同士も同様に任意個数多段連結されて、初段と終段に延長回転軸が取り付けられ、ベアリング４００を介し、スラスト負荷対策等を考慮して、筐体５００に回転自在に支承されて、アッセンブルが完了し、目的性能の電磁気力発生装置が完成するのである。
【００３１】
本説明に於ける回転子には、磁石２５０が導線１５０に対して、一つおきに配置されているが、これは磁極の向きを同一にして配置しているためで、磁石２５０と導線１５０を一対一に対応させたい場合には、隣り合う磁石２５０の磁極の向きを互いに逆にして磁石を配置すればよい。
【００３２】
次に、図６〜図７に示す様に有芯コイル１６０を放射状に配置した固定子と、この芯断面に対応させて磁石２５０を取り付けた回転子からなる本発明の例について説明する。
【００３３】
透明で環状のアクリル円板の固定子１００には、凹型のコアに巻き線した有芯コイル１６０が放射状に配置され、それぞれが結合線１５５で直列に結線され、結合用電極端子１５９で終端されている。  
【００３４】
回転子２００には、上記有芯コイル１６０の芯断面に対向する凹型の永久磁石２６０が放射状に配置されている。
【００３５】
固定子の環内に回転子の回転軸２６０が貫通して、両者は可能な限り回転自在に近接し一対構成の素子構造となり、これにより磁石２５０の磁極面と有芯コイル１６０芯断面も近接対面する。
【００３６】
そして回転子が回転すると上記説明したと同様の経緯で電磁誘導によるローレンツ力が発生するのであり、この様な有芯コイル１６０からなる本発明も、多数固多段結合されて目的の出力性能が得られるのである。
【００３７】
尚、上記説明に於いては透明アクリル素材を使用しているが、強度が必要な場合等は非磁性の金属等を使用する事も考えられる。更に、例えば薄板状の基板等に、銅箔をエッチングして導線を形成する等した固定子を使用して軽量化することにより、マイクロサイズの発電機、又はモーターを実現する事も可能になる。
【００３８】
図８は導線を交換可能なように、結合線１５５に導線の結合構造１５８を有する例である。この結合構造１５８は導線１５０を機械的及び電気的に結合可能にする構造になっていて、図９に示す様に、この導線結合構造１５８に巻き線を結合する事も可能であり、これにより、柔軟性に富んだ電磁力発生装置が実現できる。
【００３９】
図１０〜図１３は、導線１５０と結合線１５５が、銅板を打ち抜いて作られていて、磁石２５０は回転子の腕木２２０に取り付けられ、回転軸２８０が中空ではない本発明の例である。
【００４０】
放射状に配された導線１５０とこれらを結線する結合線１５５は一体的に銅板を打ち抜いて作られ星型環状を呈している。回転子は、腕木２２０を介して磁石２５０が上記導線１５０に対応して放射状に取り付けられていて、回転軸２８０は中空ではなく円柱状となっている。この様な構造であるから、強度が大きく、大電力用の電磁発生機としての使用に耐えうるのである。
【００４１】
上記例に於いては、放射状に配置した導線又は有芯コイルのそれぞれを直列接続した例であるが、勿論それぞれを並列接続する事も可能であり、更に磁石の配置も目的に応じて、導線又は有芯コイル毎に一対一にしたり、数個置きに配置する等すれば、更に多彩なバリエーションの出力性能を得る事が可能となるのである。
【００４２】
更にまた、上記説明に於いては、回転子が磁石であり、個定子が導線である構成の例を述べているが、回転子が磁石で固定子が導線であっても、上記説明した様な経緯により電磁力が発生するのは当然であって、その様な構成の本発明に於いては回転する導線の集電又は給電を摺動電極で行う等の考慮する。
【００４３】
また本発明の一対のみを、筐体でケーシングして製品化し、これを任意個連結する様にすれば、完成部品としての本発明のモーター又は発電機を多段接続にして任意の出力性能を得る事が可能になる。これにより目的個数連結した固定子と回転子をアッセンブルし筐体でケーシングする作業が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の上面図
【図２】本発明のＩ−Ｉ’間の断面図
【図３】本発明の斜視図
【図４】本発明を２個結合した断面図
【図５】本発明を多段結合して筐体にケーシングした断面図
【図６】有芯コイルを配置した固定子の斜視図
【図７】導線結合構造を有する固定子の断面図
【図８】導線結合構造に巻き線を結合した断面図
【図９】有芯コイルを固定子に配置した断面図
【図１０】導線が銅板を打ち抜いて作られた上面図
【図１１】導線が銅板を打ち抜いて作られた本発明のＩ−Ｉ’間の斜視図
【図１２】銅導線が銅板を打ち抜いて作られた斜視図
【図１３】導線が銅板を打ち抜いて作られた本発明を多段連結してーシングした斜視図
【符号の説明】
【００４５】
１００    固定子
１５０    導線  
１５５    結合線
１５８    導線結合構造
１５９    結合電極端子
１６０    有芯コイル
１８０    結合スタッド
１８４    結合スタッド凹部
１８６    結合スタッド凸部
１９０    電気ソケット兼結合スタッド
２００    回転子
２２０    腕木
２５０    磁石
２８０    回転軸
２８４    回転子結合凹部
２８６    回転子結合凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010239807.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2010239807.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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