(57)【要約】【課題】逆起電力防止機能を有した発電機構を２つに独立して分割し、互いの位相を完全にずらして発電させることで回転駆動力を増強する構成とすることにより、より一層発電効率を高めた発電機を提供することにある。【解決手段】一方の側に複数個からなる第１の固定永久磁石４５を有し、他方の側に複数個と同数の第２の固定永久磁石５０を有する固定子板５５と、固定された第１のリング状コア５に第１のスイッチング用巻線１５と第１の出力用巻線２５と第１の逆起電力防止巻線２７とを有する第１の電機子３２と、固定された第２のリング状コア１２に第２のスイッチング用巻線２２と第２の出力用巻線３０と第２の逆起電力防止巻線３１とを有する第２の電機子３４と、互いに駆動軸６０で連結された、第１の回転永久磁石３７を有する第１の回転子板３５と、第２の回転永久磁石４２を有する第２の回転子板４０とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の側に複数個からなる第１の固定永久磁石を有し、他方の側に前記複数個と同数の第２の固定永久磁石を有し、前記複数個の第１、第２の固定永久磁石の互いに対向する磁極が異極となるよう配備された固定子板と、
前記第１の固定永久磁石側に配備され、固定された第１のリング状コアに第１のスイッチング用巻線と巻線部と間隙部とに分割された分割和が前記複数個と同数に分割され、且つ、前記巻線部と間隙部の各中央部が前記複数個の第１の固定永久磁石がそれぞれ互いに接する隣接部に対向して巻かれた第１の出力用巻線と、前記第１の出力用巻線の前記間隙部に巻かれた第１の逆起電力防止用巻線とを有する第１の電機子と、
前記第２の固定永久磁石側に配備され、固定された第２のリング状コアに第２のスイッチング用巻線と前記間隙部に巻線部が対向し前記巻線部に間隙部が対向して、巻線部と間隙部とに分割された分割和が前記複数個と同数に分割され、且つ、前記巻線部と間隙部の各中央部が前記複数個の第２の固定永久磁石がそれぞれ互いに接する隣接部に対向して巻かれた第２の出力用巻線と、前記第２の出力用巻線の前記間隙部に巻かれた第２の逆起電力防止用巻線とを有する第２の電機子と、
互いに駆動軸で連結された、前記第１の電機子に対向した前記複数個と同数の第１の回転永久磁石を有する第１の回転子板と、前記第２の電機子に対向した前記第１の回転永久磁石と同極に対向した前記複数個と同数の第２の回転永久磁石を有する第２の回転子板と、を有し、
前記第１、第２のスイッチング用巻線は、それぞれ第１、第２の電源部と第１、第２のスイッチ部とを有し、
前記第１の逆起電力防止用巻線の一端はキャパシタの一端に接続され、前記第２の逆起電力防止用巻線の一端はキャパシタの他端に接続され、前記第１の逆起電力防止用巻線の他端と前記第２の逆起電力防止用巻線の他端とが互いに接続され、
前記第１、第２の回転板の回転により前記第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に前記第１、第２のスイッチ部が動作することにより前記起電力を取り出すことを特徴とする発電機。
【請求項２】
前記第１、第２の出力用巻線、及び前記第１、第２の逆起電力防止用巻線の巻線方向が同一であり、前記第１、第２の出力用巻線の巻き線数が同一であり、前記第１、第２の逆起電力防止用巻線の巻き線数が同一であり、前記第１、第２のスイッチング用巻線の巻き線数と巻き線方向が同一であることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
前記第１、第２の出力用巻線の巻き線方向と前記第１、第２のスイッチング用巻線の巻き線方向とが同一方向である場合は、前記第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に前記第１、第２のスイッチ部がオンし、前記第１、第２の電源部は、前記起電力による電流と同方向に電流を供給し、前記第１、第２の出力用巻線の巻き線方向と前記第１、第２のスイッチング用巻線の巻き線方向とが逆方向である場合は、前記第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に前記第１、第２のスイッチ部がオンし、前記第１、第２の電源部は、前記起電力による電流とは逆方向に電流を供給することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の発電機。
【請求項４】
前記第１、第２の出力用巻線の一端が接地され、他端が第１、第２の整流器の正極に接続され、
前記第１、前記第２の整流器の負極が、キャパシタの一端に接続され、
前記キャパシタの他端が接地され、
前記キャパシタの前記一端から電力を取り出すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から加えられる回転力により永久磁石を回転させて発電する発電機に係り、詳しくは、発電機構を２つに独立して分割してそれぞれの逆起電力を防止し、且つ、回転駆動力を増強することにより、より一層発電効率を高めた発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、外部から加えられる回転力により永久磁石を回転させて発電する発電装置について記載されている。図１０ａにおいて該発電装置（１００）は、固定子ケース（２０）に保持された固定子（１０）の両側に、左回転子板（５Ｌ）と右回転子板（５Ｒ）とを具備している。左回転子板（５Ｌ）には、固定子（１０）と対向する方向に着磁された半円形の永久磁石（６ＮＬ）が、Ｎ極を固定子（１０）に向けて接着されている。また、固定子（１０）と対向する方向に着磁された半円形の永久磁石（６ＳＬ）が、Ｓ極を固定子（１０）に向けて接着されている。同様に、右回転子板（５Ｒ）には、固定子（１０）と対向する方向に着磁された半円形の永久磁石（６ＮＲ）が、Ｎ極を固定子（１０）に向けて接着されている。また、固定子（１０）と対向する方向に着磁された半円形の永久磁石（６ＳＲ）が、Ｓ極を固定子（１０）に向けて接着されている。
【０００３】
図１０ｂにおいて固定子（１０）は、リングコア（１１）に、トロイダル巻きした巻線（Ｌ１）〜巻線（Ｌ１２）を等角度に設けたものである。また、巻線（Ｌ１２）と巻線（Ｌ１）の間には、ホールセンサ１２が設けられている。図１１において巻線（Ｌ１）〜巻線（Ｌ６）は、整流器（Ｄ１）〜整流器（Ｄ５）を介して、直列接続されている。また、巻線（Ｌ６）は、整流器（Ｄ６）を介して、第１のトライアック（Ｔ１）の第１端に接続されている。一方、巻線（Ｌ７）〜巻線（Ｌ１２）は、整流器（Ｄ７）〜整流器（Ｄ１１）を介して、直列接続されている。また、巻線（Ｌ１２）は、整流器（Ｄ１２）を介して、第２のトライアック（Ｔ２）の第１端に接続されている。また、各整流器（Ｄ１〜Ｄ１２）には、それぞれ蓄電回路（Ｈ１〜Ｈ１２）が設けてある。第１及び第２のトライアック（Ｔ１、Ｔ２）の第２端は、電流制限抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して、コンデンサ（Ｃ）に接続されている。
【０００４】
左回転子板（５Ｌ）および右回転子板（５Ｒ）が回転すると、やがてホールセンサ（１２）が検知する磁束の極性がＳ極からＮ極へ反転する。これにより、第１のトライアック（Ｔ１）がオンになり、第２のトライアック（Ｔ２）がオフになる。左回転子板（５Ｌ）および右回転子板（５Ｒ）がさらに回転すると、巻線（Ｌ１）〜巻線（Ｌ６）で、整流器（Ｄ１）〜整流器（Ｄ６）の順方向に起電力が発生し、蓄電回路（Ｈ１）〜（Ｈ６）が充電される。このとき、蓄電回路（Ｈ１）〜（Ｈ６）の電圧が加算される。そして、蓄電回路（Ｈ６）の電圧で、第１のトライアック（Ｔ１）および電流制限抵抗（Ｒ１）を介して、コンデンサ（Ｃ）が充電され、コンデンサ（Ｃ）の両端から直流が出力される。
【０００５】
左回転子板（５Ｌ）および右回転子板（５Ｒ）がさらに回転すると、やがてホールセンサ（１２）が検知する磁束の極性がＮ極からＳ極へ反転する。これにより、第１のトライアック（Ｔ１）がオフになり、第２のトライアック（Ｔ２）がオンになる。左回転子板（５Ｌ）および右回転子板（５Ｒ）がさらに回転すると、巻線（Ｌ７）〜巻線（Ｌ１２）で、整流器（Ｄ７）〜整流器（Ｄ１２）の順方向に起電力が発生し、蓄電回路（Ｈ７）〜（Ｈ１２）が充電される。このとき、蓄電回路（Ｈ７）〜（Ｈ１２）の電圧が加算される。そして、蓄電回路（Ｈ１２）の電圧で、第２のトライアック（Ｔ２）および電流制限抵抗（Ｒ２）を介して、コンデンサ（Ｃ）が充電され、コンデンサ（Ｃ）の両端から直流が出力される。
【０００６】
このように、左回転子板（５Ｌ）では、永久磁石（６ＮＬ）から永久磁石（６ＳＬ）に向けて磁界が発生し、右回転子板（５Ｒ）では、永久磁石（６ＮＲ）から永久磁石（６ＳＲ）に向けて磁界が発生し、左回転子板（５Ｌ）および右回転子板（５Ｒ）が回転することにより、巻線（Ｌ１）〜巻線（Ｌ６）および巻線（Ｌ７）〜巻線（Ｌ１２）に互いに逆相の起電力を発生している。このため、固定子（１０）のリングコア（１１）のトロイダル巻線（Ｌ１）〜巻線（Ｌ１２）の、巻線（Ｌ１）〜巻線（Ｌ６）から電力を取り出している時は、巻線（Ｌ７）〜巻線（Ｌ１２）からは取り出せないという問題があった。また、巻線（Ｌ１）〜巻線（Ｌ６）および巻線（Ｌ７）〜巻線（Ｌ１２）に発生する逆起電力による逆回転トルクが、回転子板に与えられる回転トルクを減少させるため、発電効率の低下となっていた。
【特許文献１】特許第３７８３１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、逆起電力防止機能を有した発電機構を２つに独立して分割し、互いの位相を完全にずらして発電させることで回転駆動力を増強する構成とすることにより、より一層発電効率を高めた発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発電機は、一方の側に複数個からなる第１の固定永久磁石を有し、他方の側に該複数個と同数の第２の固定永久磁石を有し、複数個の第１、第２の固定永久磁石の互いに対向する磁極が異極となるよう配備された固定子板と、第１の固定永久磁石側に配備され、固定された第１のリング状コアに第１のスイッチング用巻線と巻線部と間隙部とに分割された分割和が前記複数個と同数に分割され、且つ、前記巻線部と間隙部の各中央部が前記複数個の第１の固定永久磁石がそれぞれ互いに接する隣接部に対向して巻かれた第１の出力用巻線と、第１の出力用巻線の間隙部に巻かれた第１の逆起電力防止用巻線とを有する第１の電機子と、第２の固定永久磁石側に配備され、固定された第２のリング状コアに第２のスイッチング用巻線と間隙部に巻線部が対向し巻線部に間隙部が対向して、巻線部と間隙部とに分割された分割和が前記複数個と同数に分割され、且つ、前記巻線部と間隙部の各中央部が前記複数個の第２の固定永久磁石がそれぞれ互いに接する隣接部に対向して巻かれた第２の出力用巻線と、第２の出力用巻線の間隙部に巻かれた第２の逆起電力防止用巻線とを有する第２の電機子と、互いに駆動軸で連結された、第１の電機子に対向した前記複数個と同数の第１の回転永久磁石を有する第１の回転子板と、第２の電機子に対向した第１の回転永久磁石と同極に対向した前記複数個と同数の第２の回転永久磁石を有する第２の回転子板と、を有し、第１、第２のスイッチング用巻線は、それぞれ第１、第２の電源部と第１、第２のスイッチ部とを有し、第１の逆起電力防止用巻線の一端はキャパシタの一端に接続され、第２の逆起電力防止用巻線の一端はキャパシタの他端に接続され、第１の逆起電力防止用巻線の他端と第２の逆起電力防止用巻線の他端とが互いに接続され、第１、第２の回転板の回転により第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に第１、第２のスイッチ部が動作することにより起電力を取り出すことを特徴とする。
【０００９】
本発明の発電機の第１、第２の出力用巻線、及び第１、第２の逆起電力防止用巻線の巻線方向が同一であり、第１、第２の出力用巻線の巻き線数が同一であり、第１、第２の逆起電力防止用巻線の巻き線数が同一であり、第１、第２のスイッチング用巻線は、巻き線数と巻き線方向が同一であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の発電機の第１、第２の出力用巻線の巻き線方向と第１、第２のスイッチング用巻線の巻き線方向とが同一方向である場合は、第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に第１、第２のスイッチ部がオンし、第１、第２の電源部は、起電力による電流と同方向に電流を供給し、第１、第２の出力用巻線の巻き線方向と第１、第２のスイッチング用巻線の巻き線方向とが逆方向である場合は、第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に第１、第２のスイッチ部がオンし、第１、第２の電源部は、起電力による電流とは逆方向に電流を供給することを特徴とする。
【００１１】
本発明の発電機は、第１、第２の出力用巻線の一端が接地され、他端が第１、第２の整流器の正極に接続され、第１及び第２の整流器の負極が、キャパシタの一端に接続され、キャパシタの他端が接地され、キャパシタの一端から電力を取り出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発電機によれば、２つに独立して分割された発電機構により発電された起電力は、それぞれのスイッチング巻線及び逆起電力防止用巻線により逆起電力による回転ブレーキ作用を防止し、且つ、互いの位相を完全にずらして出力されることにより、２つの独立して分割された発電機構には、モータ作用による回転駆動力が交互に発生し、回転子板の回転を増強することが可能となるため、より一層発電効率を高めた発電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明の発電機の構成を示す構成図である。図１において、発電機２００は、一方の側に８個からなる第１の固定永久磁石４５を有し、他方の側に該８個と同数の第２の固定永久磁石５０を有し、該８個の第１、第２の固定永久磁石の互いに対向する磁極が異極となるよう配備された固定子板５５を有している。
【００１４】
また、第１の固定永久磁石４５側に配備され、固定された第１のリング状コア５に巻かれた第１のスイッチング用巻線１５と、その上に巻線部と間隙部とがそれぞれ４つに分割されて同方向に巻かれた第１の出力用巻線２５と、第１の出力用巻線２５の間隙部に同方向に巻かれた第１逆起電力防止用巻線２７とを有する第１の電機子３２と、第２の固定永久磁石５０側に配備され、固定された第２のリング状コア１２に巻かれた第２のスイッチング用巻線２２と、その上に前記間隙部に巻線部が対向し、前記巻線部に間隙部が対向して同様に分割されて同方向に巻かれた第２の出力用巻線３０と、第２の出力用巻線３０の間隙部に同方向に巻かれた第２逆起電力防止用巻線３１とを有する第２の電機子３４とを有している。
【００１５】
さらに、互いに駆動軸６０で連結された、第１の電機子３２に対向した前記８個と同数の第１の回転永久磁石３７を有する第１の回転子板３５と、第２の電機子３４に対向した前記８個と同数の第２の回転永久磁石４２を有する第２の回転子板４０とを有している。第１の回転永久磁石３７と第２の回転永久磁石４２との対向する磁極は、互いに同極となるように配置されている。なお、固定永久磁石の数、出力用巻線の巻線部と間隙部との総和を示す分割数、及び回転永久磁石の数が８の場合について説明しているが、同数であれば、２以上の任意の数であっても良い。
【００１６】
固定子板５５と第１の電機子３２と第２の電機子３４とは、固定子カバー６５により台座９５に固定されている。回転軸６０は、軸受７０−１、７０−２により支持され、軸受支持板７５−１、７５−２を介して、台座９５に固定されている。第１の出力用巻線２５に接続された第１のスイッチ部８０、及び第２の出力用巻線３０に接続された第２のスイッチ部８５は、それぞれ回転軸６０に固定され、且つ、それぞれの電源部９０−１、９０−２に接続されている。次に、発電機２００の詳細な構成について説明する。
【００１７】
図２は、本発明による固定子板の構成を示す固定子板構成図である。固定子板５５の一方の側に８個の第１の固定永久磁石４５を有し、他方の側に同数の８個の第２の固定永久磁石５０を有し、第１、第２の固定永久磁石４５、５０の対向する８個の磁極が互いに異極となるよう配備されている。この固定子板５５は、固定子カバー６５により台座９５に固定されている。
【００１８】
図３は、本発明による電機子と固定カバーとの組立構成を示す組立図である。第１の電機子３２と第２の電機子３４とは、互いに固定子板５５（図示されず）を挟んで両側に配置されて同一の固定子カバー６５に固定され、且つ固定子カバー６５は台座９５に固定されている。
【００１９】
図４は、本発明によるリング状コアと巻線との構成を示す電機子構成図である。図４ａにおいて、第１のリング状コア５には第１のスイッチング用巻線１５が、第２のリング状コア１２には第２のスイッチング用巻線２２が、同一方向に所定の同一巻線数だけ巻かれている。第１のスイッチング用巻線１５の両端には、第１の電源部９０−１、第１のスイッチ部８０、及び逆流防止用ダイオード１３０−１が直列に接続されて、閉回路を構成している。第２のスイッチング用巻線２２の両端には、第２の電源部９０−２、第２のスイッチ部８５、及び逆流防止用ダイオード１３０−２が直列に接続されて、閉回路を構成している。
【００２０】
図４ｂにおいて、第１のスイッチング用巻線１５の上に、第１の出力用巻線２５が、第２のスイッチング用巻線２２の上に、第２の出力用巻線３０が、互いに各４つずつの巻線部と間隙部とに分かれてそれぞれ巻線部と間隙部とが対向するように、且つ、それぞれの巻線部と間隙部の各中央部が複数個の固定永久磁石４５、５０がそれぞれ互いに接する隣接部に対向して、スイッチング用巻線１５、２２と同一方向に所定の巻線数だけ巻かれている。第１の出力用巻線２５、及び第２の出力用巻線３０に誘起される起電力の高電位側の巻線端には、第１の整流器１０５−１、及び第２の整流器１０５−２の陽極端がそれぞれ接続されている。
【００２１】
図４ｃにおいて、第１の逆起電力防止用巻線２７が、第１の出力用巻線２５の各間隙部に第１の出力用巻線２５と同一方向に所定の巻線数だけ巻かれている。また、第２の逆起電力防止用巻線３１が、第２の出力用巻線３０の各間隙部に第２の出力用巻線３０と同一方向に所定の巻線数だけ巻かれている。第１の逆起電力防止用巻線２７の一端（巻き始め）はキャパシタ１１２の一端に接続され、第２の逆起電力防止用巻線３１の一端（巻き始め）はキャパシタ１１２の他端に接続され、第１の逆起電力防止用巻線２７の他端（巻き終わり）と第２の逆起電力防止用巻線３１の他端（巻き終わり）とが互いに接続されている。
【００２２】
図５は、本発明による回転子板の構成を示す回転子板構成図である。図５において、図３に示される第１の電機子３２と第２の電機子３４とにそれぞれ対向した８個の第１の回転永久磁石３７を有する第１の回転子板３５と、８個の第２の回転永久磁石４２を有する第２の回転子板４０とが、互いに駆動軸６０で連結されている。第１の回転永久磁石３７と第２の回転永久磁石４２は、互いに同極に対向して配置されている。回転軸６０は、図１における軸受７０−１、７０−２により支持され、軸受支持板７５−１、７５−２を介して、台座９５に固定されている。
【００２３】
図６は、ロータリースイッチと駆動軸との接続を示す接続図である。図６ａ、ｂは、第１のスイッチ部８０と第２のスイッチ部８５とがロータリースイッチで構成され、駆動軸６０に接続されている。第１のスイッチ部８０と第２のスイッチ部８５として機能する各ロータリースイッチは、図４ａ、ｂに示されるように、第１の電源部９０−１、及び逆流防止用ダイオード１３０−１と直列に接続されて第１のスイッチング用巻線１５と閉回路を構成し、同様に、第２の電源部９０−２、及び逆流防止用ダイオード１３０−２と直列に接続されて、第２のスイッチング用巻線２２と閉回路を構成している。ロータリースイッチの端子間には、スパーク吸収用のコンデンサー１１５−１、１１５−２がそれぞれ接続されている。このロータリースイッチは、駆動軸６０の回転角に応じてオン、オフする。
【００２４】
図７は、電子スイッチによる回路結線図である。図６の機械式スイッチであるロータリースイッチは、電子式スイッチであるパワーＭＯＳ１２０−１、１２０−２にそれぞれ置き替えられても良い。図７ａ、ｂにおいて、図５に示される第１及び第２の回転子板の回転角を検出する第１及び第２のホールセンサ（図示せず）の出力が、抵抗１２５−１、１２５−２を介してパワーＭＯＳ１２０−１、１２０−２のゲートにそれぞれ入力され、スイッチング素子として機能する。また、第１の電源部９０−１、第２の電源部９０−２、及び逆流防止用ダイオード１３０−１，１３０−２とそれぞれ直列に接続されて第１のスイッチング用巻線１５、及び第２のスイッチング用巻線２２と閉回路を構成している。パワーＭＯＳ１２０−１、１２０−２の一端と接地間には、スパーク吸収用コンデンサー１１５−１、１１５−２がそれぞれ接続されている。
【００２５】
図８は、出力用巻線の接続を示す回路接続図である。図８において、巻線部と間隙部とがそれぞれ４つに分割されて巻かれた第１、第２の出力用巻線２５−１〜４、３０―１〜４の一端が接地され、他端が第１、第２の整流器１０５−１、１０５−２の正極に接続され、第１、第２の整流器１０５−１、１０５−２の負極が、キャパシタ１１０の一端に接続され、キャパシタ１１０の他端が接地されている。キャパシタ１１０は、第１、第２の出力用巻線２５、３０に誘起された起電力が第１、第２の整流器１０５−１、１０５−２を介して充電され、電力が取り出される。次に、発電機２００の動作について説明する。
【００２６】
再び図１において、回転軸６０に接続されたモータ（図示せず）が回転を開始すると、第１及び第２の回転子板３５、４０が回転して、図に示す位置に来たとすると、第１の回転永久磁石３７と第１の固定永久磁石４５との間には、第１のリング状コア５を介して、破線矢印で示される磁束のループが生じる。この発生した磁束は、第１の出力用巻線２５のコイル内を貫通することができないため、起電力は誘起されない。この時、第２の回転永久磁石４２と、第２の固定永久磁石５０との位置関係は、同極の磁極が対向しているため、破線矢印で示されるように発生磁束は第２の出力用巻線３０のコイル内と第２の逆起電力防止巻線３１のコイル内とを貫通し、それぞれに第２の起電力ｅ２−１、ｅ２−２が誘起される。
【００２７】
回転軸６０がさらに回転すると、第２の回転永久磁石４２と、第２の固定永久磁石５０との位置関係は、第１の回転永久磁石３７と、第１の固定永久磁石４５との位置関係に近づき、発生磁束は第２の出力用巻線３０のコイル内を貫通できないため、起電力は誘起されなくなる。この時、第２の出力用巻線３０には、第２の起電力ｅ２と等価で、極性が反対の逆起電力が誘起される。この逆起電力により生じる磁束は、第２の回転子板４０の第２の回転永久磁石４２に作用し、第２の回転子板４０の回転を妨げるブレーキとなる。このブレーキによりモータの回転駆動力が弱くなり、発電効率が下がることになる。
【００２８】
これを防止するため、第２のスイッチング用巻線２２と回路を構成している第２のスイッチ部８５が、磁束のループが生じる回転角に対応してオンし、第２の電源部９０−２から電流が供給される。この電流は、スイッチング用巻線と出力用巻線が同方向に巻かれている場合は、出力用巻線の起電力により生じる電流方向と同じ方向に供給され、逆方向に巻かれている場合は、逆方向に供給される。この説明においては、第１、第２の出力用巻線２５、３０の巻き線数と巻き線方向は、同一であり、第１、第２のスイッチング用巻線１５、２２の巻き線数と巻き線方向は同一である場合を説明している。
【００２９】
第２のスイッチング用巻線２２に供給された電流により発生する磁界は、第２の出力用巻線３０に生じた逆起電力を打ち消すように作用する。このため第２のスイッチ部８５は、誘起される起電力のタイミングを基に、この逆起電力を打ち消すように所定の時間遅延してオンし電流を供給するよう、第２の回転板４０の回転角に対応して調整されている。これにより、逆起電力によるモータの回転駆動力の低下は無くなり、発電効率が向上することになる。
【００３０】
さらに、図１に示されるように、第２の逆起電力防止巻線３１を貫通する磁束の方向は、第２の出力用巻線３０を貫通する磁束の方向とは逆方向である。このため、第２の逆起電力防止巻線３１に誘起された第２の起電力ｅ２−２は、第２の出力用巻線３０に誘起された第２の起電力ｅ２−１とは逆極性の状態でキャパシタ１１２を充電する。このキャパシタ１１２に充電された電流は、第２の出力用巻線３０に第２の起電力ｅ２−１と等価で極性が反対の逆起電力が誘起される時点で、第２の逆起電力防止巻線３１に流れ出して磁界を発生し、第２の出力用巻線３０に生じた逆起電力を打ち消すように作用する。この時同様に第１の逆起電力防止巻線２７に流れる電流により発生する磁界により、第１の出力用巻線２５に起電力が誘起されるが、極性が逆であるため第１の整流器１０５−１により阻止され、出力に現れることは無い。これにより、逆起電力による出力電圧の低下が更に解消され、発電効率が一層向上することになる。
【００３１】
回転軸６０がさらに回転し、第１の回転永久磁石３７と第１の固定永久磁石４５との位置関係が、上記第２の回転永久磁石４２と第２の固定永久磁石５０との位置関係となり、第２の回転永久磁石４２の場合と同様に、第１の回転永久磁石３７の発生磁束は第１の出力用巻線２５のコイル内を貫通し、第１の電機子３２の第１の出力用巻線２５には、第１の起電力ｅ１−１が誘起される。また、この場合における逆起電力も同様に処理される。
【００３２】
ところで、回転軸６０が回転し、第２の回転永久磁石４２と第２の固定永久磁石５０との位置関係が、第１の回転永久磁石３７と第１の固定永久磁石４５との位置関係に変わる過程において、同極で対向していた第２の回転永久磁石４２と、第２の固定永久磁石５０との位置関係がずれて、第２の回転永久磁石４２の発生磁束は、第２のリング状コア１２を介し、第２の固定永久磁石５０の異極に向かって強く吸引される。これによるモータ作用により回転駆動力が生じ、回転軸６０の回転駆動力は増強される。このため、当初のモータによる回転駆動力が増強され、発電効率はさらに向上することになる。この時、第１の回転永久磁石３７と第１の固定永久磁石４５との関係においては、磁束のループが第１の出力用巻線２５のコイル内を貫通するように変化し起電力を発生するよう作用するため、第１の回転永久磁石３７と第１の固定永久磁石４５との間で反発力は発生せず、回転力に悪影響を与えることは無い。
【００３３】
図９は、本発明による発電機の出力波形を示す出力波形図である。図９ａにおいて、第１の起電力ｅ１−１と第２の起電力ｅ２−１とが、図８に示される点Ｐに、９０度の位相差を持って交互に出力され、キャパシタ１１０に充電される。図９ｂは、この起電力がキャパシタ１１０に充電され、平滑化された出力電圧を示している。
【００３４】
以上説明したように本発明によると、２つに独立して分割された発電機構により発電された起電力は、それぞれのスイッチング巻線及び逆起電力防止用巻線により逆起電力による回転ブレーキ作用を防止し、且つ、互いの位相を完全にずらして出力されることにより、２つの独立して分割された発電機構には、モータ作用による回転駆動力が交互に発生し、回転子板の回転を増強することが可能となるため、より一層発電効率を高めた発電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の発電機の構成を示す構成図。
【図２】本発明による固定子板の構成を示す固定子板構成図。
【図３】本発明による電機子と固定カバーとの組立構成を示す組立図。
【図４】本発明によるリング状コアと巻線との構成を示す電機子構成図。
【図５】本発明による回転子板の構成を示す回転子板構成図。
【図６】ロータリースイッチと駆動軸との接続を示す接続図。
【図７】電子スイッチによる回路結線図。
【図８】出力用巻線の接続を示す回路接続図。
【図９】本発明による発電機の出力波形を示す出力波形図。
【図１０】従来の発電装置の固定子を示す正面断面図および側面図。
【図１１】従来の発電装置の電気的接続を示す回路図。
【符号の説明】
【００３６】
５  第１のリング状コア
１２  第２のリング状コア
１５  第１のスイッチング用巻線
２２  第２のスイッチング用巻線
２５  第１の出力用巻線
２７  第１の逆起電力防止巻線
３０  第２の出力用巻線
３１  第２の逆起電力防止巻線
３２  第１の電機子
３４  第２の電機子
３５  第１の回転子板
３７  第１の回転永久磁石
４０  第２の回転子板
４２  第２の回転永久磁石
４５  第１の固定永久磁石
５０  第２の固定永久磁石
５５  固定子板
６０  駆動軸
６５  固定子カバー
７０−１、２  軸受
７５−１、２  軸受支持板
８０  第１のスイッチ部
８５  第２のスイッチ部
９０−１  第１の電源部
９０−２  第２の電源部
９５  台座
１０５−１  第１の整流器
１０５−２  第２の整流器
１１０  キャパシタ
１１５−１、２  スパーク吸収用コンデンサー
１２０  パワーＭＯＳ
１２５−１、２  抵抗
１２６−１、２  抵抗
１３０−１、２  逆流防止用ダイオード
２００  発電機
ｅ１−１  第１の起電力
ｅ２−１  第２の起電力
ｅ２−２  第２の逆起電力防止巻線に発生する第２の起電力
【図１】
2010115096.tif 000003
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月20日(2009.1.20)
【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】
一方の側に互いの磁極が異極となるよう隣接して配備された複数個からなる第１の固定永久磁石を有し、他方の側に同様に前記複数個と同数の第２の固定永久磁石を有し、前記複数個の第１、第２の固定永久磁石の互いに対向する磁極が異極となるよう配備された固定子板と、
前記第１の固定永久磁石側に配備され、固定された第１のリング状コアに対して全体的に巻かれた第１のスイッチング用巻線と、前記第１のスイッチング用巻線の上部から、巻線部と間隙部とに分割された分割和が前記複数個と同数に分割され、且つ、前記巻線部と間隙部の各中央部が前記複数個の第１の固定永久磁石がそれぞれ互いに接する隣接部に対向して巻かれた第１の出力用巻線と、前記第１の出力用巻線の前記間隙部に巻かれた第１の逆起電力防止用巻線とを有する第１の電機子と、
前記第２の固定永久磁石側に配備され、固定された第２のリング状コアに対して全体的に巻かれた第２のスイッチング用巻線と、前記第２のスイッチング用巻線の上部から、前記間隙部に巻線部が対向し前記巻線部に間隙部が対向して、巻線部と間隙部とに分割された分割和が前記複数個と同数に分割され、且つ、前記巻線部と間隙部の各中央部が前記複数個の第２の固定永久磁石がそれぞれ互いに接する隣接部に対向して巻かれた第２の出力用巻線と、前記第２の出力用巻線の前記間隙部に巻かれた第２の逆起電力防止用巻線とを有する第２の電機子と、
互いに駆動軸で連結された、前記第１の電機子に対向し、互いの磁極が異極となるよう隣接して配備された前記複数個と同数の第１の回転永久磁石を有する第１の回転子板と、前記第２の電機子に対向し、前記第１の回転永久磁石と同極に対向した前記複数個と同数の第２の回転永久磁石を有する第２の回転子板と、を有し、
前記第１、第２のスイッチング用巻線は、それぞれ第１、第２の電源部と第１、第２のスイッチ部とを有し、
前記第１の逆起電力防止用巻線の一端はキャパシタの一端に接続され、前記第２の逆起電力防止用巻線の一端はキャパシタの他端に接続され、前記第１の逆起電力防止用巻線の他端と前記第２の逆起電力防止用巻線の他端とが互いに接続され、
前記第１、第２の回転板の回転により前記第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に前記第１、第２のスイッチ部が動作することにより前記起電力を取り出すことを特徴とする発電機。
【請求項２】
前記第１、第２の出力用巻線、及び前記第１、第２の逆起電力防止用巻線の巻線方向が同一であり、前記第１、第２の出力用巻線の巻き線数が同一であり、前記第１、第２の逆起電力防止用巻線の巻き線数が同一であり、前記第１、第２のスイッチング用巻線の巻き線数と巻き線方向が同一であることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
前記第１、第２の出力用巻線の巻き線方向と前記第１、第２のスイッチング用巻線の巻き線方向とが同一方向である場合は、前記第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に前記第１、第２のスイッチ部がオンし、前記第１、第２の電源部は、前記起電力による電流と同方向に電流を供給し、前記第１、第２の出力用巻線の巻き線方向と前記第１、第２のスイッチング用巻線の巻き線方向とが逆方向である場合は、前記第１、第２の出力用巻線に発生する起電力のタイミングを基に前記第１、第２のスイッチ部がオンし、前記第１、第２の電源部は、前記起電力による電流とは逆方向に電流を供給することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の発電機。
【請求項４】
前記第１、第２の出力用巻線の一端が接地され、他端が第１、第２の整流器の正極に接続され、
前記第１、前記第２の整流器の負極が、キャパシタの一端に接続され、
前記キャパシタの他端が接地され、
前記キャパシタの前記一端から電力を取り出すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
再び図１において、回転軸６０に接続されたモータ（図示せず）が回転を開始すると、第１及び第２の回転子板３５、４０が回転して、図に示す位置に来たとすると、第１の回転永久磁石３７と第１の固定永久磁石４５との間には、第１のリング状コア５を介して、破線矢印で示される磁束のループが生じる。この発生した磁束は、第１の出力用巻線２５のコイル内で相殺されるため、起電力は誘起されない。この時、第２の回転永久磁石４２と、第２の固定永久磁石５０との位置関係は、同極の磁極が対向しているため、破線矢印で示されるように発生磁束は第２の出力用巻線３０のコイル内と第２の逆起電力防止巻線３１のコイル内とを貫通し、それぞれに第２の起電力ｅ２−１、ｅ２−２が誘起される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
回転軸６０がさらに回転すると、第２の回転永久磁石４２と、第２の固定永久磁石５０との位置関係は、第１の回転永久磁石３７と、第１の固定永久磁石４５との位置関係に近づき、発生磁束は第２の出力用巻線３０のコイル内において上記の場合と同様に相殺されるため、起電力は誘起されなくなる。この時、第２の出力用巻線３０には、第２の起電力ｅ２と等価で、極性が反対の逆起電力が誘起される。この逆起電力により生じる磁束は、第２の回転子板４０の第２の回転永久磁石４２に作用し、第２の回転子板４０の回転を妨げるブレーキとなる。このブレーキによりモータの回転駆動力が弱くなり、発電効率が下がることになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010115096.tif 000014