(57)【要約】  全ての巻線に同方向の起電力を発生させ、磁界による回転子板の回転力低下を防ぎ、且つ、回路負担を伴わない高効率の発電機を提供する。  固定されたリング状コア５に複数に分割され互いの逆方向に巻かれた第１巻線１５−１〜４と、第１巻線と同じ構成で第１巻線に対し４５度ずらして巻かれた第２巻線と、第１及び第２巻線の各一端に接続されたキャパシタ８０−１、２と、リング状のコア５の両面に対向して設置された第１永久磁石４０−１〜４を有する第１回転子板３０と第２永久磁石４５−１〜４を有する第２の回転子板３５とを有し、第１及び第２回転子板３０、３５は同一磁極を対向させて駆動軸５０に設置されて回転し、キャパシタ８０−１、２を介して第１及び第２巻線１５−１〜４、２５−１〜４に発生する電力を取り出す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１巻線が施されて固定されたリング状コアと、前記リング状コアを挟んで対向して駆動軸に設置された第１及び第２回転子板とを有し、
前記第１及び第２回転子板の対向面には、複数の永久磁石の磁極が互いに異なるように交互に配列されて設置され、且つ、前記第１及び第２回転子板は、前記配列された複数の永久磁石の同一磁極が対向するよう前記駆動軸に設置され、
前記第１巻線は、巻線方向が互いに逆方向となるよう複数に分割されて前記リング状コアに巻かれ、且つ、前記第１巻線の一端にキャパシタが接続されていることを特徴とする発電機。
【請求項２】
前記第１及び第２回転子板の永久磁石の数と、前記第１巻線の分割数とが同じ数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巻線と同一構成の第２巻線の巻き始め部が、前記第１巻線の巻き始め部に対して４５度ずれて前記第１巻線上に巻かれていることを特徴とする請求項１又は請求項２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、互いの巻線の起電力を同方向とし、且つ、起電力の位相を調整して逆回転トルクの発生を防止し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４ａ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４ｂ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５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。【０００７】
また、逆相の起電力をカットするため、ホールセンサ（１２）、第１のトライアック（Ｔ１）および第２のトライアック（Ｔ２）を設置する必要があり、回路負担を伴うことになっていた。さらに、各巻線に発生する起電力による逆回転トルクの発生により、回転子板の回転力の低下を来たし、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】
【０００８】
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、全ての巻線に同方向の起電力を発生させると共に、起電力による逆回転トルクの発生を防止することにより、回路負担が少なく、且つ、発電効率が高い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】
【０００９】
本発明の発電機は、第１巻線が施されて固定されたリング状コアと、リング状コアを挟んで対向して駆動軸に設置された第１及び第２回転子板とを有し、第１及び第２回転子板の対向面には、複数の永久磁石の磁極が互いに異なるように交互に配列されて設置され、且つ、第１及び第２回転子板は、配列された複数の永久磁石の同一磁極が対向するよう駆動軸に設置され、第１巻線は、巻線方向が互いに逆方向となるよう複数に分割されてリング状コアに巻かれ、且つ、第１巻線の一端にキャパシタが接続されていることを特徴とする。【００１０】
本発明の発電機は、第１及び第２回転子板の永久磁石の数と、第１巻線の分割数とが同じ数であることを特徴とする。【００１１】
本発明の発電機は、第１巻線と同一構成の第２巻線の巻き始め部が、第１巻線の巻き始め部に対して４５度ずれて第１巻線上に巻かれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発電機によれば、全ての巻線に同方向の起電力を発生させることが可能となり、且つ、起電力による逆方向の回転トルクの発生を防止することができるため、回路負担を伴わない高効率の発電機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の発電機の構成を示す構成図である。
【図２】本発明によるリング状コアの巻線分解図である。
【図３】本発明による永久磁石の配列構成図である。
【図４】従来の発電装置の正面及び側面図である。
【図５】従来の発電装置の電気的接続を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１４】
５    リング状コア
１５−１〜４    第１巻線
２５−１〜４    第２巻線
３０    第１回転子板
３５    第２回転子板
４０−１〜４    第１永久磁石
４５−１〜４    第２永久磁石
５０    駆動軸
６０    固定子
７０−１、２    軸受
７５−１、２    支持板
８０−１、２    キャパシタ
９０    台座
９２−１、２    巻き始め部
１１０    発電機
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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１ａにおいて、発電機１１０の固定子６０は、台座９０に固定され、リング状コア５は、第１巻線１５−１〜４と第２巻線２５−１〜４とが巻かれた状態で、固定子６０に設置されている。第１回転子板３０と第２回転子板３５とは、駆動軸５０を介してそれぞれ支持板７５−１、７５−２を有する軸受７０−１、７０−２に設置され、軸受７０−１、７０−２は台座９０に固定されている。また第１回転子板３０と第２回転子板３５とは、第１永久磁石４０−１〜４及び第２永久磁石４５−１〜４をそれぞれ有している。駆動軸５０は、外部から回転駆動トルクを得て（図示せず）、第１回転子板３０と第２回転子板３５とを回転させ、回転磁界を発生させる。【００１６】
図１ｂにおいて、第１巻線１５−１〜４と第２巻線２５−１〜４とが巻かれたリング状コア５は、固定子６０にはめ込まれて設置されている。図２は、図１ｂのリング状のコア５に第１巻線１５−１〜４と第２巻線２５−１〜４とが巻かれた状態をさらに詳しく説明するリング状コアの巻線分解図である。図２ａにおいて、第１巻線１５−１〜４は、互いに９０度の角度を成し、第１巻線１５−１と１５−３とが対向し、１５−２と１５−４とが対向するようにリング状コア５に巻かれている。巻線方向は、第１巻線１５−１及び１５−３の巻線方向と、１５−２及び１５−４の巻線方向とは互いに逆方向になるように巻かれている。また、第１巻線１５−１の巻き始め部９５−１の先端にはキャパシタ８０−１が接続されている。【００１７】
図２ｂにおいて、第２巻線２５−１〜４は、互いに９０度の角度を成し、第２巻線２５−１と２５−３とが対向し、２５−２と２５−４とが対向している。第２巻線の巻き始め部９５−２は、第１巻線の巻き始め部９５−１に対して４５度ずれて巻き始められ、第１の巻線１５−１〜４の上に重ね巻きされている。第２巻線２５−１〜４の巻線方向は、第１巻線１５−１〜４の巻線方向と同じ方向に巻かれている。また、第２巻線２５−１の巻き始め部９５−２の先端にはキャパシタ８０−２が接続されている。【００１８】
図３は、第１回転子板と第２回転子板とに設置された第１及び第２永久磁石の配列をより詳しく説明する配列構成図である。ただし、図１ａの駆動軸５０に接続されている第１回転子板３０と第２回転子板３５とは、省略されている。図３ａにおいて、第１永久磁石４０−１〜４０−４は、互いに９０度の角度を成すように配列され、第１永久磁石４０−１と４０−３とが対向し、４０−２と４０−４とが対向するように第１回転子板３０に配置されている。同様に、第２永久磁石４５−１〜４５−４は、互いに９０度の角度を成すように配列され、第２永久磁石４５−１と４５−３とが対向し、４５−２と４５−４とが対向するように第２回転子板３５に配置されている。第１回転子板３０の第１永久磁石４０−１と４０−３及び第２回転子板３５の第２永久磁石４５−１と４５−３の対向面は、同じ磁極を有してそれぞれが対向し、図ではＮ極となっている。また、第１永久磁石４０−２と４０−４及び第２永久磁石４５−２と４５−４の対向面は、他の同じ磁極を有してそれぞれが対向し、Ｓ極となっている。各々の永久磁石は、互いに９０度の角度を保っていれば間隔を空けて配列されても良く、密着して配列されなくても良い。【００１９】
図３ｂは、配列された第１及び第２永久磁石の側面を、図面の手前側から見た場合の図である。第１永久磁石４０−１、４０−３及び第２永久磁石４５−１、４５−３の対向面側のＮ極から出た磁束は、それぞれ、自分自身及び第１永久磁石４０−２、４０−４のＳ極、また、自分自身及び第２永久磁石４５−２、４５−４のＳ極へ入って磁路を形成する。同様に、第１永久磁石４０−２、４０−４及び第２永久磁石４５−２、４５−４の対向面の反対側のＮ極から出た磁束は、それぞれ、自分自身及び第１永久磁石４０−１、４０−３のＳ極、また、自分自身及び第２永久磁石４５−１、４５−３のＳ極へ入って磁路を形成する。また、Ａは磁束が密な部分を示し、Ｂは磁束が粗な部分を示す。【００２０】
再び図１において、駆動軸５０が外部から回転駆動トルクを得て回転すると、第１回転子板３０及び第２回転子板３５も同様に回転し、図３ｂの対向面側に発生した磁束が回転磁界となり、第１巻線１５−１〜４と第２巻線２５−１〜４に起電力を発生する。図２で説明したとおり、第１巻線１５−１〜４と第２巻線２５−１〜４のそれぞれの巻線方向は、互いに反対方向であるため、図３ｂのＮ極で発生した磁束の方向が、自分自身及び隣接するＳ極に戻ることで反対方向に変わるのと、巻線の方向が変わるのとが、回転に同期して切り換わるため、各巻線に発生する交流起電力は常に同相の起電力となり、互いに打ち消すことはない。このため、逆方向の起電力をカットする回路負担を伴わない発電機を提供することが可能となる。この場合、第１巻線と第２巻線には、互いに４５度位相のずれた交流起電力が発生している。【００２１】
第１回転子板３０及び第２回転子板３５は、通常、発生した起電力による電流と磁束により、逆方向の回転トルクを受けることになる。ところが、発生した交流起電力による交流電流は、キャパシタ８０−１、２により位相がそれぞれ９０度進められている。これにより、各巻線に交流電流のピークが流れるとき、各巻線は磁束が粗な部分Ｂを通過するため、巻線の動きは磁束と平行となり磁束をカットしない。このため、回転と逆方向の力は発生しない。交流電流が流れていないとき、各巻線は磁束が密な部分Ａを通過するため磁束をカットするが、電流が流れていないため逆方向の力は発生しない。このため外部から与えられた回転駆動トルクは、損なわれることなく第１回転子板３０及び第２回転子板３５に伝えられるため、発電効率の高い発電機を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上説明したように本発明によると、全ての巻線に同相の起電力を発生させることが可能となるため、逆方向の起電力をカットするための電子回路が不要となり、回路が簡単な発電機を提供することが可能となる。また、交流起電力により巻線に流れる交流電流は、キャパシタにより９０度位相が進められて、逆回転方向の回転トルクが発生しないため、外部からの回転駆動トルクが損なわれることがなくなり、発電効率の高い発電機を提供することが可能となる。
【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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【国際調査報告】
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