(57)【要約】【課題】コイルと磁石の配置を最適化するとともに、回転子が回転する際の摩擦によるエネルギーロスを最小限に抑えることによって、例えば自動車用の発電電動機として好適に使用可能な高効率の誘導発電機を提供すること。【解決手段】内部にコイルを有する円筒状のハウジングと、永久磁石を有し該ハウジング内にて回転する回転子とを備え、回転子はハウジングの半径方向に伸びる円板状の基部と該基部から上下方向に延出された延出部を備え、延出部はハウジングの半径方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の環状部分からなり、各環状部分の内周面及び／又は外周面にはそれぞれ永久磁石が取り付けられ、ハウジングは延出部同士の隙間にコイルが配置され、延出部の最内周面及び最外周面に位置する磁石と対向する位置に該磁石と反対の極性が対向する永久磁石が配置されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にコイルを有する円筒状のハウジングと、永久磁石を有し該ハウジング内にて回転する回転子とを備え、前記コイルが永久磁石の磁界を横切ることによりコイルに起電力を発生させる誘導発電機であって、前記回転子はハウジングの半径方向に伸びる円板状の基部と該基部から上下方向に延出された延出部を備え、該延出部はハウジングの半径方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の環状部分からなるとともに、各環状部分の内周面及び／又は外周面にはそれぞれ前記永久磁石が取り付けられ、前記ハウジングは前記延出部同士の隙間にコイルが配置されてなるとともに、前記延出部の最内周面及び最外周面に位置する磁石と対向する位置に該磁石と反対の極性が対向する永久磁石が配置されてなることを特徴とする高効率誘導発電機。
【請求項２】
前記回転子の延出部の最外周面に位置する永久磁石と、この永久磁石に対向するように前記ハウジングに配置された永久磁石とは、共に四角錐形状とされ、それぞれの永久磁石は錐の頂点同士を対向させて配置されてなることを特徴とする請求項１記載の高効率誘導発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高効率誘導発電機に関し、より詳しくは自動車用の発電電動機として好適に使用可能な高効率の誘導発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内部にコイルを有するハウジングと、永久磁石を有し該ハウジング内にて回転する回転子とを備え、コイルが永久磁石の磁界を横切ることによりコイルに起電力を発生させる誘導発電機は存在しており、例えば自動車用の発電電動機として使用されている。
しかしながら、このような従来使用されている自動車用の発電電動機は、コイルと磁石の配置の問題や、回転子が回転する際の摩擦によるエネルギーロス等の問題によって、その発電効率は限界値に近づいているのが現状であり、業界では発電効率を大幅にアップすることができる新しい発電機の創出が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであって、コイルと磁石の配置を最適化するとともに、回転子が回転する際の摩擦によるエネルギーロスを最小限に抑えることによって、例えば自動車用の発電電動機として好適に使用可能な高効率の誘導発電機を提供せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、内部にコイルを有する円筒状のハウジングと、永久磁石を有し該ハウジング内にて回転する回転子とを備え、前記コイルが永久磁石の磁界を横切ることによりコイルに起電力を発生させる誘導発電機であって、前記回転子はハウジングの半径方向に伸びる円板状の基部と該基部から上下方向に延出された延出部を備え、該延出部はハウジングの半径方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の環状部分からなるとともに、各環状部分の内周面及び／又は外周面にはそれぞれ前記永久磁石が取り付けられ、前記ハウジングは前記延出部同士の隙間にコイルが配置されてなるとともに、前記延出部の最内周面及び最外周面に位置する磁石と対向する位置に該磁石と反対の極性が対向する永久磁石が配置されてなることを特徴とする高効率誘導発電機に関する。
請求項２に係る発明は、前記回転子の延出部の最外周面に位置する永久磁石と、この永久磁石に対向するように前記ハウジングに配置された永久磁石とは、共に四角錐形状とされ、それぞれの永久磁石は錐の頂点同士を対向させて配置されてなることを特徴とする請求項１記載の高効率誘導発電機に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高効率誘導発電機の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係る発電機を縦方向に半分に切断した斜視図である。
本発明に係る発電機は、円筒状のハウジング（１）と、このハウジング（１）内にて回転する回転子（２）とを備えており、回転子（２）の回転によって回転子（２）に取り付けられた永久磁石（５）の磁界をハウジング（１）の内部に設けられたコイル（３）が横切ることで、コイル（３）に起電力を発生するように構成されている。
【０００６】
図２は回転子（２）の縦断面図である。
回転子（２）は、ハウジング（１）の半径方向に伸びる円板状の基部（４）と、この基部（４）から上下方向にそれぞれ延出された延出部（６）を備えている。延出部（６）は、ハウジング（１）の半径方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の環状部分からなり、各環状部分の内周面及び／又は外周面にはそれぞれ永久磁石（５）が取り付けられている。
但し、本発明においては、全ての環状部分の内周面及び外周面にそれぞれ永久磁石（５）を取り付ける構成も好ましく採用できる。
これらの永久磁石（５）のうち、最外周面に位置する永久磁石（５Ａ）と、最内周面に位置する永久磁石（５Ｂ）とは、回転子（２）の回転を磁力によって補助する役割を果たし、残りの磁石は発電のために用いられる。
延出部（６）の数は図示例では４つとされているが、３つ或いは５つ以上としてもよく、本発明においては特に限定されない。
また、回転子（２）の延出部（６）の上端部及び下端部には、永久磁石（１５）が取り付けられている。これらの永久磁石（５）は、回転子（２）をハウジング（１）内に浮かせて保持するための役割を果たす。
【０００７】
図３はハウジング（１）の縦断面図である。
ハウジング（１）は、回転子（２）の上部及び下部をそれぞれ覆う円板状の上板部（７）及び下板部（８）と、回転子（２）の内周面及び外周面をそれぞれ覆う内周板部（９）及び外周板部（１０）とからなり、全体として上下が塞がれた略中空の円筒形状をなしている。
そして、上板部（７）にはその下面から下方向に延出された下方延出部（１１）が、下板部（８）にはその上面から上方向に延出された上方延出部（１２）が、それぞれ形成されており、これらの延出部（１１）（１２）には巻回されたワイヤーからなるコイル（３）が設けられている。
これらの延出部（１１）（１２）、即ちコイル（３）は、前記延出部（６）同士の隙間にそれぞれ配置される。そのため、延出部（１１）（１２）の数は延出部（６）の数引く１（図示例では４−１＝３）となる。
この配置によって、永久磁石（５）とコイル（３）とが極僅かな隙間をもって対向するようになる。
【０００８】
上記したハウジング（１）に設けられたコイル（３）のうち、内周側に位置する延出部に形成された上下１組のコイル（３Ａ）は、外部のバッテリー（図示せず）と接続されており、このバッテリーから供給される電力によって回転子（２）を回転駆動させる始動モータとしての機能を果たし、一旦回転が始まった後は発電のために作用する。
また、残りのコイル（３Ｂ）は、全て発電のために作用する。
そして、これら全てのコイル（３）は、外部のコンデンサー（図示せず）と接続されており、発電された電力は一旦コンデンサーに蓄えられる。
【０００９】
また、ハウジング（１）の内周板部（９）及び外周板部（１０）の内面には、それぞれ永久磁石（１３）（１４）が取り付けられている。
これらの永久磁石（１３）（１４）は、回転子（２）の延出部（６）の最内周面及び最外周面に位置する永久磁石（５）と反対の極性（Ｎ極同士）が対向するように配置されている。
これによって、ハウジング（１）と回転子（２）とは、僅かな隙間をもって非接触状態に保持されるとともに、磁石の反発力によって回転子（２）の回転がアシストされるので、回転子（２）の回転を効率良く少ないエネルギーロスで行うことが可能となる。
【００１０】
さらに、ハウジング（３）の上板部（７）の下面及び下板部（８）の上面には、回転子（２）に取り付けられた永久磁石（１５）と対向する位置に、該永久磁石（１５）と反対の極性（Ｎ極同士）が対向するように、永久磁石（１６）が取り付けられている。
これによって、ハウジング（１）と回転子（２）とは、僅かな隙間をもって非接触状態に保持され、従来の発電機において生じる回転摩擦等によるエネルギーロスを大幅に低減することが可能となる。
【００１１】
上記した回転子（２）及びハウジング（１）に取り付けられた永久磁石のうち、回転子（２）の延出部（６）の最外周面に位置する永久磁石（５Ａ）と、この永久磁石（５Ａ）に対向するようにハウジング（１）に配置された永久磁石（１４）とは、共に四角錐形状とされており、それぞれの永久磁石（５Ａ）（１４）は、錐の頂点同士を対向させて配置されている。
永久磁石（５Ａ）（１４）をこのような形状及び配置とすることにより、回転時における永久磁石同士の接触の可能性を極力低下させることができ、仮に接触したとしても接触面積が小さくなるため、長時間にわたって抵抗の少ない円滑な回転を維持することが可能となる。
【００１２】
以下、本発明に係る発電機の動作について説明する。
先ず、外部のバッテリー（図示せず）からハウジング（１）に設けられた内周側のコイル（３Ａ）に通電すると、このコイル（３Ａ）の内外周側に永久磁石（５）が配置されていることにより回転力が生じて回転子（２）が回転する。
こうして一旦回転子（２）が回転すると、回転子（２）とハウジング（１）の間の磁石による非接触保持と反発力によって、回転子（２）はエネルギーロスが殆ど生じない状態で回転を続ける。
そして、回転子（２）が回転すると、ハウジング（１）に設けられた永久磁石（５）の磁力線を回転子（２）のコイル（３）が繰り返し横切ることによって、コイル（３）に起電力が継続的に発生する。
このとき、コイルと永久磁石の配置が複数の層構造とされているので、１回の回転で大きな発電量を極めて効率良く得ることができる。
そして、発電された電力は一旦コンデンサーに蓄えられて、所要の目的に利用される。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明は、内部にコイルを有する円筒状のハウジングと、永久磁石を有し該ハウジング内にて回転する回転子とを備え、前記コイルが永久磁石の磁界を横切ることによりコイルに起電力を発生させる誘導発電機であって、前記回転子はハウジングの半径方向に伸びる円板状の基部と該基部から上下方向に延出された延出部を備え、該延出部はハウジングの半径方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の環状部分からなるとともに、各環状部分の内周面及び／又は外周面にはそれぞれ前記永久磁石が取り付けられ、前記ハウジングは前記延出部同士の隙間にコイルが配置されてなるとともに、前記延出部の最内周面及び最外周面に位置する磁石と対向する位置に該磁石と反対の極性が対向する永久磁石が配置されてなることを特徴とする高効率誘導発電機であるから、以下に述べる効果を奏する。
すなわち、コイルと永久磁石の配置が複数の層構造とされているので、１回の回転で大きな発電量を効率良く得ることができて極めて高い発電効率が得られ、しかも、回転子が回転する際のエネルギーロスを最小限に抑えることができるので、自動車用の発電電動機等に好適に使用可能な高効率の誘導発電機となる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記回転子の延出部の最外周面に位置する永久磁石と、この永久磁石に対向するように前記ハウジングに配置された永久磁石とは、共に四角錐形状とされ、それぞれの永久磁石は錐の頂点同士を対向させて配置されてなることを特徴とする請求項１記載の高効率誘導発電機であるから、回転時における永久磁石同士の接触の可能性を極力低下させることができ、長時間にわたって抵抗の少ない円滑な回転を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発電機を縦方向に半分に切断して示す概略図である。
【図２】回転子の縦断面図である。
【図３】ハウジングの縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　ハウジング
２　　　回転子
３　　　コイル
４　　　ハウジングの基部
５　　　回転子に取り付けられた永久磁石
６　　　ハウジングの延出部
１３　　ハウジングに取り付けられた永久磁石
１４　　ハウジングに取り付けられた永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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