(57)【要約】【課題】  電動機や発電機の回転子固定子の空隙部の磁束密度や磁束分布が特に同期電機の性能向上に直接関係することに着目して、従来の回転力にその数倍の回転力を付加することを目的とする。【解決手段】  コの字型鉄心に代表されるボビン式鉄心や在来の回転電機の固定子鉄心に各相独立巻線を施した固定子と磁石、巻線乃至磁石と巻線を組み合わせて磁極を形成し、磁極の回転方向の後端部に主極中央部の磁力に匹敵する強い磁力を形成した回転子にて構成した回転電機において、出力一定の場合は入力が数分の１に低下でき、過負荷状態にては出力が入力の数倍に出来る回転電機を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コの字型（多数の構成要素にて形成したものを含む）鉄心や在来回転電機の各相独立した固定子鉄心に各相独立した巻線を施した固定子と、磁石や巻線乃至磁石と巻線の組み合わせにて磁極を形成し、回転方向の後端部に主極中央部の磁力に匹敵する強い磁力を形成した回転子にて構成した回転電機において、出力一定時は入力が数分の１に低下し、過負荷状態においては出力が入力を数倍上回るようにしたことを特徴とする。
【請求項２】
請求項１において、磁石からなる回転子の磁極形状は角度等分配置でなく角度ピッチ巾を変化して、電磁結合からなる固定子の磁極に対して、相対的に角度位置を偏位させスキューなしでもコギングを無くすと同時に空隙部の磁束低下を防ぎ、該回転子における磁石を挿入する上で、放射状に配置した磁石およびリング状に配置した磁石を設けた構成とし、該回転子のリング状に配置した磁石の磁束を直接該回転子の磁石に戻らないようにすると同時に、他の磁石により磁界形成に悪影響をうける場合に、該磁石の周辺に空隙または非磁性体部を設け、同期速度にて運転し、回転子の磁極の後端部（放射状に配置した磁石の外周に磁石を挿入した部分）が回転中常に固定子磁極との相対位置を保ち、回転子の磁極の後端部前後に対峙する固定子前後の磁極により常時吸引および反撥力を働かせるようにしたことを特徴とする。
【請求項３】
請求項１において、回転子における磁石を挿入する上で放射状やリング状に配置した磁石を設けた構成とし、該回転子の軸方向に細分複数化し、回転子の構成の列の一部を回転子の磁極の後端部として独立強化し、同期速度にて運転し、回転子の磁極の後端部が回転中常に固定子磁極との相対位置を保ち、回転子の磁極の後端部前後に対峙する固定子前後の磁極により回転中常時吸引および反撥力を働かせるようにしたことを特徴とする。
【請求項４】
請求項１、２、３において、磁石からなる回転子における磁石を挿入する上で、電磁結合による鉄心からなる固定子の軸方向の長さより長い部分の磁石からなる回転子のはみ出し部分においては、放射状に配置した磁石とリング状に配置した磁石の相対する内側を同極とし、電磁結合による鉄心からなる固定子の軸方向の長さより短い部分の磁石からなる回転子のはみ出さない部分においては放射状に配置した磁石とリング状に配置した磁石との相対する内側を異極とし、空隙部の磁束をはみ出し量に応じて向上したことを特徴とする。
【請求項５】
請求項１、２、３、４において回転子磁石部を超伝導の電磁巻き線に置き換えて大容量の機器やリニアモーターなどの移動機に適用拡大したことを特徴とする。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、５において、放射やリング状に配置した磁石を一部除去したり、一部磁力の異なる磁石を用いたりして、該回転子に設けた非対称形状の磁極部の磁界を調整するようにしたことを特徴とする
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５、６において固定子と回転子を逆の構成にして、固定子側を回転可能にして回転子とし、一方固定子と対峙する磁石にて磁極を形成していた回転子側を固定子としたものにおいて、電気をスリップリングにより外部より回転子に供給し、同期速度にて駆動するようにしたことを特徴とする。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、７において固定子の磁極を磁石にて構成し、回転可能にして他の原動機にて同期速度にて駆動するようにしたことを特徴とする。
【請求項９】
請求項１から８までの回転電機を発電や機械動力として利用する場合に、回転電機の駆動側動力軸と負荷側の動力軸とを分離独立させる動力伝達手段を用い、回転電機で発生した動力を有効に負荷側に伝達するようにしたことを特徴とする。
【請求項１０】
請求項１から９までの回転電機を発電や機械動力として利用する場合に、単機の回転電機の駆動軸乃至複数の回転電機間の軸と負荷側の動力軸とを分離独立させる動力伝達手段を用い、回転電機で発生した動力を有効に負荷側に伝達するようにしたことを特徴とする。
【請求項１１】
請求項１から１０までの回転電機を構成する場合に鉄心と磁石以外の部品を全て非磁性体の材料にて構成したことを特徴とする。
【請求項１２】
請求項１から１１までの回転電機に用いる巻線は外皮を硬質アルマイト処理した電線を用いたことを特徴とする。
【請求項１３】
請求項１から１２までの回転電機に用いる巻線と鉄心間の絶縁体に硬質アルマイト処理したアルミシートかアルミダイキャスト品乃至耐熱性シリコーン樹脂にて強化したガラス繊維シートを用いたことを特徴とする。
【請求項１４】
請求項１から１３までの回転電機に固定子巻線の外部回路にコンデンサーやリアクターを接続して、駆動力の増減調整や大幅な増加を可能にしたことを特徴とする。
【請求項１５】
請求項１から１４までの回転電機に用いるハウジングは薄い肉厚にするか、円周の軸方向の一部にスリットを設けるなどして、軟構造にしたことを特徴とする。
【請求項１６】
請求項１から１５までの回転電機に用いるシャフトは軸端部のねじり強度を動力供給側は強く、動力受給側は弱くして動力の伝達を円滑に行えるようにしたことを特徴とする。
【請求項１７】
請求項１から１６までの回転電機において、回転電機の動力受給側のシャフトと、駆動動力部との間に動力需給制限を設けたクラッチやカップリングを用いたことを特徴とする。
【請求項１８】
請求項１から１７までの回転電機において、鉄心に０．３ｔ以下のケイ素鋼板か鉄粉を主体とする焼結材を用いたことを特徴とする。
【請求項１９】
請求項１から１８までの回転電機において、該回転電機の使用回転数を許容使用温度内で効率の良い低速回転にて運転し、動力伝達手段を用いて必要回転数を得るようにしたことを特徴とする。
【請求項２０】
請求項１から１９までの回転電機において、固定子の各相コイルを二つ以上設け、主コイルにてトルク発生に必要な励磁を行い、副コイルにて動力取り出しに必要なブレーキをかけておき、このブレーキを外しながら動力供給側に動力を供給していくことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機や移動電機としての電動機や発電機を用いて小さい入力で大きな出力を発生させる動力発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁石を使った回転電機としての電動機や発電機においては、高効率化は磁石を用いて９７％は達成しているが１００％を超えるものは実現していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１８１８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年地球温暖化を阻止したり、本来あるべき地球環境に回復するためには温室効果ガスの排出が少なくて大きなエネルギーを発生可能な動力発生機の出現が焦眉の急の状況にある。
本願発明は、電動機や発電機の回転子と固定子の空隙部の磁束密度の向上はもとより、固定子の回転磁界と回転子の磁石の配置が、特に同期電機が性能向上に直接関係することに着目して、従来の回転力にその数倍の新たな駆動力を付加的に発生させる課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記の目的を達成する為に課題の解決手段を順を追って説明する。
第１の発明は、この字型鉄心に代表されるボビン式鉄心や在来の回転電機の固定子に各相独立した巻線を施した固定子と、磁石や巻線乃至磁石と巻線の組み合わせにて磁極を形成し、磁極の回転方向の後端部に主極中央部の磁力にほぼ匹敵する強い磁力を形成した回転子にて構成した回転電機において、出力一定の場合は入力を数分の１に低下をし、過負荷状態にては後端部に主極中央部の磁力にほぼ匹敵する強い磁力と固定子の磁極との間に大きな駆動力を創生し、出力が入力を数倍上回るようにしたことを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、磁石を用いた回転電機において、磁石からなる回転子の磁極形状は角度等分配置でなく角度ピッチ巾を変化して、電磁結合からなる固定子の磁極に対して、相対的に角度位置を偏位させスキューを施さなくてもコギングをなくし、該回転子における磁石を挿入する上で、放射状に配置した磁石およびリング状に配置した磁石を設けた構成とし、該回転子のリング状に配置した磁石の磁束を直接該回転子の磁石に戻らないように該全ての磁石の主磁束形成以外の側面周辺に、空隙または非磁性体部を設け空隙部の磁束を飛躍的に増加させ、同期速度にて運転することにより、回転子の磁極の後端部が回転中常に固定子磁極との相対位置を保ち、回転子の磁極の後端部前後に対峙する固定子の磁極により回転中常時吸引および反撥力を働かせるようにして回転駆動力を付加的に増加させるように構成したことを特徴する。
【０００７】
第３の発明は、磁石を用いた回転電機において、回転子における磁石を挿入する上で放射状やリング状に配置した磁石を設けた構成とし、該回転子の軸方向に輪切り状などの列に細分複数化し、回転子の構成の列の一部を回転子の磁極の後端部のみとして独立強化し、同期速度にて運転し、回転子の磁極の後端部が回転中常に固定子磁極との相対位置を保ち、回転子の磁極の後端部前後に対峙する固定子の磁極により常時吸引および反撥力をより強力に働かせるようにし、回転駆動力を付加的、数倍増加させるようにしたことを特徴する。
【０００８】
第４の発明は、磁石からなる回転子における磁石を挿入する上で、電磁結合による鉄心からなる固定子の軸方向の長さより長い部分の磁石からなる回転子のはみ出し部分においては、放射状の磁石とリング状に配置した磁石の相対する内側を同極とし、電磁結合による鉄心からなる固定子の軸方向の長さより短い部分の磁石からなる回転子のはみ出さない部分においては、放射状に配置した磁石とリング状に配置した磁石との相対する内側を異極とした構成をすることにより、回転子鉄心端部に配した回転子磁極後端部の空隙の磁束を飛躍的に向上し、同期速度にて運転し、回転子の磁極の後端部が回転中常に固定子磁極との相対位置を保ち、回転子の磁極の後端部前後に対峙する固定子の磁極により常時吸引および反撥力をより強力に働かせるようにし、回転駆動力を付加的、可及的に増加させるようにしたことを特徴する。
【０００９】
第５の発明は、発明１、２、３、４において、回転子磁石部を超伝導などの電磁コイルに置き換えて大容量の機器やリニアモーターなどの移動機に適用拡大した構成としたことを特徴とする。
【００１０】
第６の発明は、発明１、２、３、４、５において、放射やリング状に配置した磁石部の磁石を一部除去したり、磁力を調節した磁石により、該回転子に設けた非対称形状の磁極部の磁界を調整するようにして一層特性改善を可能にした構成としたことを特徴とする。
【００１１】
第７の発明は、発明１、２、３、４、５、６において固定子と回転子を逆の構成にして、固定子側を回転可能にして回転子とし、一方固定子と対峙する磁石にて磁極を形成していた回転子側を固定子としたものにおいて、電気をスリップリングにより外部より回転子に供給し、同期速度にて駆動するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
第８の発明は、発明１、２、３、４、５、６において固定子の磁極を磁石にて構成し、回転可能にして他の原動機にて同期速度にて駆動するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
第９の発明は、発明１から８までの回転電機を発電や機械動力として利用する場合に、回転電機の駆動側動力軸と負荷側の動力軸とを分離独立させる動力伝達手段を用い、回転電機で発生した動力を有効に負荷側に伝達するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
第１０の発明は、発明１から９までの回転電機を発電や機械動力として利用する場合に、単機の回転電機の駆動軸乃至複数の回転電機間の軸と負荷側の動力軸とを分離独立させる動力伝達手段を用い、回転電機で発生した動力を有効に負荷側に伝達するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
第１１の発明は、発明１から１０までの回転電機を構成する場合に鉄心や磁石以外の部品を全て非磁性体の材料にて構成したことを特徴とする。
【００１６】
第１２の発明は、発明１から１１までの回転電機に用いる巻線は外皮を硬質アルマイト処理した電線を用いたことを特徴とする。
【００１７】
第１３の発明は、発明１から１２までの回転電機に用いる巻線と鉄心間の絶縁体に硬質アルマイト処理したアルミシートかアルミダイキャスト品乃至耐熱性シリコーン樹脂にて強化したガラス繊維シートを用い耐熱性を５００度Ｃまで高めたことを特徴とする。
【００１８】
第１４の発明は、発明１から１３までの回転電機の固定子巻線の外部回路にコンデンサーやリアクターを接続して、駆動力の増減調整や大幅な増加を可能にしたことを特徴とする。
【００１９】
第１５の発明は、発明１から１４までの回転電機に用いるハウジングは薄い肉厚にするか、円周の軸方向の一部にスリットを設けるなどして、軟構造にして回転電機の駆動力発生をより確実にしたことを特徴とする。
【００２０】
第１６の発明は、発明１から１５までの回転電機に用いるシャフトは軸端部のねじり強度を動力供給側は強く、動力受給側は弱くして動力の伝達を円滑に行えるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
第１７の発明は、発明１から１６までの回転電機において、回転電機の動力受給側のシャフトと駆動動力部との間に動力需給制限を設けたクラッチやカップリングを用いて動力の伝達を円滑に行えるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
第１８の発明は、発明１から１７までの回転電機において、鉄心に０．３ｔ以下のケイ素鋼板か鉄粉を主体とする焼結材を用いて鉄心部の温度を適正な温度に保つようにしたことを特徴とする。
【００２３】
第１９の発明は、発明１から１８までの回転電機において、該回転電機の使用回転数を許容使用温度内で効率の良い回転にて運転し、動力伝達手段を用いて負荷の回転数を得るようにしたことを特徴とする。
【００２４】
第２０の発明は、発明１から１９までの回転電機において、固定子の各相コイルを二つ以上設け、主コイルにてトルク発生に必要な励磁を行い、副コイルにて動力取り出しに必要なブレーキをかけておき、このブレーキを外しながら負荷に動力を供給するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の効果として、第１の発明は、この字型鉄心に代表されるボビン式鉄心や在来の回転電機の固定子に各相独立した巻線を施した固定子と、磁石や巻線乃至磁石と巻線の組み合わせにて磁極を形成し、磁極の回転方向の後端部に主極中央部の磁力にほぼ匹敵する強い磁力を形成した回転子にて構成した回転電機において、過負荷状態にても後端部に主極中央部の磁力にほぼ匹敵する強い磁力と固定子の磁極との間に大きな駆動力を創生し、出力が一定の場合には入力の低下を図れ、入力が一定の場合には出力が入力を数倍上回る駆動力を発現できる画期的な効果が得られる。
【００２６】
第２の発明は、磁石を用いた回転電機において、磁石からなる回転子の磁極形状は角度等分配置でなく角度ピッチ巾を変化して、電磁結合からなる固定子の磁極に対して、相対的に角度位置を偏位させスキューを施さなくてもコギングをなくし、該回転子における磁石を挿入する上で、放射状およびリング状に配置した磁石を設けた構成とし、該回転子のリング状に配置した磁石の磁束を直接該回転子の磁石に戻らないように該全ての磁石の磁極面以外の周辺に空隙または非磁性体部を設け、空隙部の磁束を飛躍的に増加させ、同期速度にて運転することにより、回転子の磁極の後端部が回転中常に固定子磁極との相対位置を保ち、回転子の磁極の後端部前後に対峙する固定子の磁極により回転中常時吸引および反撥力を働かせるようにして過負荷状態にても後端部に主極中央部の磁力にほぼ匹敵する強い磁力と固定子の磁極との間に大きな駆動力を創生し、出力が一定の場合にはより一層の入力の低下を図れ、入力が一定の場合には出力が入力を第一の発明をより一層上回る駆動力を発現できる画期的な効果が得られる。
【００２７】
第３の発明は、磁石を用いた回転電機において、回転子における磁石を挿入する上で放射状やリング状に配置した磁石を設けた構成とし、該回転子の軸方向に輪切り状などの列に細分複数化し、回転子の構成の列の一部を回転子の磁極の後端部のみとして独立強化し、同期速度にて運転し、回転子の磁極の後端部が回転中常に固定子磁極との相対位置を保ち、回転子の磁極の後端部前後に対峙する固定子の磁極により常時吸引および反撥力をより強力に働かせるようにし、出力が一定の場合にはより一層の入力の低下を図れ、入力が一定の場合には出力が入力を第一の発明をより一層上回る駆動力を発現できる画期的な効果が得られる。
【００２８】
第４の発明は、磁石からなる回転子における磁石を挿入する上で、電磁結合による鉄心からなる固定子の軸方向の長さより長い部分の磁石からなる回転子のはみ出し部分においては、放射状の磁石とリング状の磁石の相対する内側を同極とし、電磁結合による鉄心からなる固定子の軸方向の長さより短い部分の磁石からなる回転子のはみ出さない部分においては、放射状の磁石とリング状の磁石との相対する内側を異極とした構成をすることにより、回転子鉄心端部に配した回転子磁極後端部の空隙の磁束を飛躍的に向上し、同期速度にて運転し、回転子の磁極の後端部が回転中常に固定子磁極との相対位置を保ち、回転子の磁極の後端部前後に対峙する固定子の磁極により常時吸引および反撥力をより強力に働かせるようにし、出力が一定の場合にはより一層の入力の低下を図れ、入力が一定の場合には出力が入力を第一の発明をより一層上回る駆動力を発現できる画期的な効果が得られる。
【００２９】
第５の発明は、発明１、２、３、４において、回転子磁石部を超伝導などの電磁コイルに置き換えて大容量の機器やリニアモーターなどの移動機に適用拡大した構成とし、地球温暖化抑止効果をより一層促進出来る。
【００３０】
第６の発明は、発明１、２、３、４、５において、放射やリング状に配置した磁石部の磁石を一部除去したり、磁力の異なる磁石を用いて、該回転子に設けた非対称形状の磁極部の磁界を調整するようにして一層特性改善を図れる。
【００３１】
第７の発明は、発明１、２、３、４、５、６において固定子と回転子を逆の構成にして、固定子側を回転可能にして回転子とし、一方固定子と対峙する磁石にて磁極を形成していた回転子側を固定子としたものにおいて、電気をスリップリングにより外部より回転子に供給し、同期速度にて駆動するように構成し、外転型機器への応用が可能になる。
【００３２】
第８の発明は、発明１、２、３、４、５、６において固定子の磁極を磁石にて構成し、回転可能にして他の原動機にて同期速度にて駆動するようにし、高温雰囲気での使用や、耐熱性の向上を図ることが可能になる。
【００３３】
第９の発明は、発明１から８までの回転電機を発電や機械動力として利用する場合に、回転電機の駆動側動力軸と負荷側の動力軸とを分離独立させる動力伝達手段を用い、回転電機で発生した動力を有効に負荷側に的確に動力を伝達することが可能になる。
【００３４】
第１０の発明は、発明１から９までの回転電機を発電や機械動力として利用する場合に、単機の回転電機の駆動軸乃至複数の回転電機間の軸と負荷側の動力軸とを分離独立させる動力伝達手段を用い、回転電機で発生した動力を有効に的確に負荷に伝達することが可能になる。
【００３５】
第１１の発明は、発明１から１０までの回転電機を構成する場合に鉄心や磁石以外の部品を全て非磁性体の材料にて構成し、回転子や固定子に装着した磁石の磁力の低下を防止でき安定的な機器を実現可能となる。
【００３６】
第１２の発明は、発明１から１１までの回転電機に用いる巻線は外皮を硬質アルマイト処理した電線を用いることにより、耐熱温度の向上と高価な銅線の代替が図れる。
【００３７】
第１３の発明は、発明１から１２までの回転電機に用いる巻線と鉄心間の絶縁体に硬質アルマイト処理したアルミシートかアルミダイキャスト品乃至耐熱性シリコーン樹脂にて強化したガラス繊維シートを用い、現在２５０度Ｃが限度の耐熱性を５００度Ｃまで高めことが出来る。
【００３８】
第１４の発明は、発明１から１３までの回転電機の固定子巻線の外部回路にコンデンサーやリアクターを接続して、駆動力の増減調整や大幅な増加が可能になる。
【００３９】
第１５の発明は、発明１から１４までの回転電機に用いるハウジングは薄い肉厚にするか、円周の軸方向の一部にスリットを設けるなどして、軟構造にして回転電機の駆動力発生をより確実にすることが可能になる。
【００４０】
第１６の発明は、発明１から１５までの回転電機に用いるシャフトは軸端部のねじり強度を動力供給側は強く、動力受給側は弱くして負荷への動力の伝達を円滑に行えるようになる。
【００４１】
第１７の発明は、発明１から１６までの回転電機において、回転電機の動力受給側のシャフトと駆動動力部との間に動力需給制限を設けたクラッチやカップリングを用いて負荷への動力の伝達が円滑に行えるようになる。
【００４２】
第１８の発明は、発明１から１７までの回転電機において、鉄心に０．３ｔ以下のケイ素鋼板か鉄粉を主体とする焼結材を用いて鉄心部の温度を適正な温度に保つようにし、かさ上げ磁石の劣化を防止し、駆動力の発生をより確実に出来る。
【００４３】
第１９の発明は、発明１から１８までの回転電機において、該回転電機の使用回転数を許容使用温度内で効率の良い回転にて運転し、動力伝達手段を用いて負荷の回転数を得るようにすることにより実用化の範囲を拡大できる。
【００４４】
第２０の発明は、発明１から１９までの回転電機において、固定子の各相コイルを二つ以上設け、主コイルにてトルク発生に必要な励磁を行い、副コイルにて動力取り出しに必要なブレーキをかけておき、このブレーキを外しながら負荷に動力を供給するようにし、負荷への動力の移動をより確実に出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明実施例１の回転電機
【図２Ａ】本発明実施例１の回転子２１の図
【図２Ｂ】本発明実施例１の回転子２１の図
【図３】従来の回転子の例の図
【図４】本発明実施例２の回転子２２の図
【図５】従来の回転子の他の例の図
【図６Ａ】本発明実施例３の回転子２３の図
【図６Ｂ】本発明実施例３の回転子２３の図
【図７】本発明実施例４の回転子２４ａ、２４ｂの磁束、および固定子３の磁束
【図８】本発明実施例４の回転子２４ａの図
【図９】本発明実施例１の回転電機の駆動力を応用した発電特性の図
【図１０Ａ】本発明回転電機の駆動力を調整、特性改善の一例を示す図
【図１０Ｂ】本発明回転電機の駆動力を調整、特性改善の一例を示す図
【図１１Ａ】本発明実施例１の固定子３の１相分の詳細図
【図１１Ｂ】本発明実施例１の固定子３の１相分の詳細図
【図１２】本発明実施例４の回転子２４ａの図
【図１３Ａ】本発明実施例１の回転電機のハウジング６０を示す図
【図１３Ｂ】本発明実施例１の回転電機のハウジング６２を示す図
【図１３Ｃ】本発明実施例１の回転電機のハウジング６３を示す図
【図１４Ａ】本発明実施例１の回転子のシャフト１５を示す図
【図１４Ｂ】本発明実施例１の回転子のシャフト１５を示す図
【図１５Ａ】本発明実施例１の動力制限伝達機８０を示す図
【図１５Ｂ】本発明実施例１の動力制限伝達機８０を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００４７】
本発明の実施例１、実施例２、実施例３、実施例４の回転電機１を同時に図１に示す。２１、２２、２３、２４、２４ｂは回転子、３は固定子、１５は回転軸、１６は巻き線を示す。
本発明の実施例１を図２に示す。２１は回転子、４１は回転子２１の電磁鋼板からなる鉄心の磁極、５は回転子２１の磁石を示す。磁極４１には放射状に磁石５を配置する形状となっている。６は溝を示し、７は取付け穴を示す。
参考までに図３は従来の放射状に磁石を設けた回転子の形状の一例を示す。
回転子２１の磁極４１には放射状に磁石５を配置される形状において、回転子２１の磁極４１の形状の一部８は「突起形状」を非対称に設けてある。従来は図３に示すように対象形状となっている。さらに回転子２１の取付け穴７を介して反転して回転子２１を重ねることが可能となる。従って実質的に回転子２１の磁極４１の角度はさらに広がることになる。この結果、固定子３の磁極に対して、相対的に同極（または異極）に対応するのみならず異極（または同極）に対応する位置までの広がりをもっていることになる。
回転電機１が発電機作用または電動機作用において、固定子３と回転子２１とが同極（または異極）が主たる位置の場合は反発（引込み）の作用があり、同時に隣接する固定子３と回転子２１とが異極の一部の位置において引込み（反発）作用があり、固定子３と回転子２１との相対的作用によるつながりが良くなる。これを同期速度で回した場合、回転子後端磁極部８と磁極４１と対峙する固定子磁極で常時吸引力が働き、更に後方の固定子磁極とは常時反発力を発生させることができ、回転電機１の駆動力を付加的に発生させ、過負荷状態にても後端部に主極中央部の磁力にほぼ匹敵する強い磁力と固定子の磁極との間に大きな駆動力を創生し、出力が一定の場合には入力の低下を図れ、入力が一定の場合には出力が入力を数倍上回る駆動力を発現できる画期的な効果が得られ、トルクのコギング現象を減らし、振動を抑制する効果が得られる。
【実施例２】
【００４８】
本発明の実施例２を図４に示す。２２は回転子、４２は回転子２２の電磁鋼板からなる鉄心の磁極、５は回転子２２の磁石を示す。さらに、磁極４２には放射状に磁石５を配置する形状とするとともにリング状に磁石９を配置する形状とし、さらに磁極４２に溝１０、１１を設けてある。参考までに図５は従来のリング状に磁石を設けた回転子の形状を示す。
該回転子２２のリング状の磁石９は磁束を直接該回転子２２の磁石９に戻らないように該磁石９の周辺の溝１０、１１には空隙または非磁性体部を設ける。係る構成によって、回転子２２と固定子３との空隙部の磁束の大幅な増加を図っている。
【００４９】
さらに、磁石５は相対する隣の磁石に対して同極で対面して設置されている。回転子２１の磁極５は、例えば６極の場合、６０度の角度の等分配置でなく５極は一極ずつ６０度×（１８０〜１８６）／１８０の角度ピッチとしてある。残りの一極は１８０度―５度×６０（１８０〜１８６）／１８０として配置されている。一方の固定子３の磁極はこの６極の場合６０度に等分割されている。従って、電磁的結合からなる固定子３の磁極に対して、相対的に位置を偏位させ回転子の極巾を広くしている。
係る構成にすることによって、これを同期速度で回した場合、回転子後端磁極部８と磁極４１と対峙する固定子磁極で回転中常時吸引力が働き、更に後方の固定子磁極とは常時反発力を発生させることができ、回転電機１の駆動力を付加的に発生させることができ、出力が一定の場合には入力の低下を図れ、入力が一定の場合には出力が入力を数倍上回る駆動力を発現できる画期的な効果が得られ、トルクのコギング現象を減らし、振動を抑制する効果が得られる。
【００５０】
なお、各磁極鉄心の磁極４１、４２に磁石５を挿入する放射状のスロットを設け磁石５が放射方向に長さを調整できるようにしてあり、磁石５が放射方向に長さを調整できるようにし、また磁石５を挿入する放射状のスロットを設けてあるので、特に磁束を強くする時は強い磁石やスロットいっぱいの磁石を使うようにする。また磁石５、９を着脱自在の構造にすることにより、電動機や発電機の特性の変更や調整を容易にすることが可能となる。
【実施例３】
【００５１】
本発明の実施例３を図６Ａ及び図６Ｂに示す。２３は４極の回転子、４３は回転子２３の電磁鋼板からなる鉄心の磁極を示す。
図６Ａにおいて、回転子２３の磁極４３には、放射状に磁石１５を配置し、リング状に磁石群１９を配置し、磁石１９の周辺の空間１１には空隙または非磁性体部が設けられている。
本構成は磁石のみで磁極４３を構成している例である。この磁極４３は固定子磁極の巾より広く構成すると同時に、後端部に強力な磁界を形成する磁石を直接配して、回転子２３と固定子３との空隙部の磁束の大幅な増加を図っているとともに、回転子２３と固定子３の磁極間の結合を偏位、一部重なりを形成している。
これを固定子の磁極巾を少なくすることを併用するとより効果的であることは明らかである。
係る構成にすることによって、これを同期速度で回転した場合、回転子後端磁極部８と磁極４１と対峙する固定子磁極で常時吸引力が働き、更に後方の固定子磁極とは常時反発力を発生させることができ、回転電機１の駆動力を付加的、飛躍的に発生させ大幅な性能向上を図り、トルクのコギング現象を減らし、振動を抑制する効果が得られる。
図６Ｂは図６Ａの磁石１５にて形成している回転子磁極４５の後端部８の磁界をより強化するために専用の独立した鉄心２３で磁石群１５により構成されている。図６Ａの鉄心２３と組み合わせて軸方向に種々編成することにより、出力が一定の場合には入力の低下を図れ、入力が一定の場合には出力が入力を数倍上回る駆動力を発現できる画期的な効果が得られ、トルクのコギング現象を減らし、振動を抑制する効果が得られる。
【実施例４】
【００５２】
本発明の実施例４を図７、図８に示す。１は回転電機、２４、２４ａ、２４ｂは回転子、３は固定子、４４は回転子２４ａ、２４ｂの電磁鋼板からなる鉄心の磁極を示す。回転電機１において、磁石５、９からなる回転子２４における磁石５，９を挿入する上で、巻き線１６の電磁結合による鉄心からなる固定子３の軸方向の長さより長い部分の磁石５、９からなる回転子２４の「はみ出し部分」２４ａにおいては放射状の磁石５とリング状の磁石９の相対する内側を同極とし、電磁結合による鉄心からなる固定子３の軸方向の長さより短い部分の磁石５、９からなる回転子２４の「はみ出さない部分」２４ｂにおいては放射状の磁石５とリング状の磁石９との相対する内側を異極とした構成とされている。
係る構成により、回転子２４の「はみ出し部分」２４ａの磁束は矢印の方向となり、回転子２４の「はみ出さない部分」２４ｂの磁束は矢印の方向となっている。
従って回転子２４の「はみ出し部分」２４ａの磁束と「はみ出さない部分」２４ｂの磁束は重畳される。係る構成の結果、「はみ出し部分」２４ａの長さにほぼ比例して回転子２４と固定子３の空隙部の磁束の大幅な増加を図ることを可能とし、回転電機１の格段と性能向上をより大幅に図り、トルクのコギング現象を減らし、振動を抑制し、より一層大きな効果が得られる。これを実施例の回転子磁極４５の後端部８の磁界をより強化するために専用の独立した鉄心２３を固定子の鉄心部に対峙する軸方向の端部に配して、はみ出し部から磁束を付加的に強化すれば同期回転時の付加的駆動力の飛躍的に向上し、出力が一定の場合には入力の低下を図れ、入力が一定の場合には出力が入力を数倍上回る駆動力を発現できる画期的な効果が得られ、トルクのコギング現象を減らし、振動を抑制する効果が得られる。
【００５３】
図１２は回転子２４ｂの鉄心の例を示す図で磁石５の強い磁石による磁界の影響をなくすため、磁石５４の側面に空間１１を設けている。
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃは本発明回転電機の剛性を柔らけるためのハウジングの構造の例示している。これが大きな駆動力発生の要素となっている。
図１４Ａ、図１４Ｂは本発明回転電機のシャフトで図面に示すように両サイドの剛性を大きく差異を設けることにより、回転電機で発生した動力の取出しに差異を設けることが可能になる。駆動動力を減らして、負荷動力を増加することが可能になる。
図１５Ａ、図１５Ｂは動力伝達に上限を設けて動力伝達を制御可能にするもので、本発明の動力伝達の有用な手段となる。本案発明の回転電機と駆動原動機の間の動力伝達手段に用いると、駆動原動機の入力を大幅に抑えて、負荷動力を数倍増すことが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の活用例として、一般産業用機器、家庭用電機器、自動車・車両用機器、医療機器、風力・水力・火力等の電機器等、応用範囲は極めて広く利用されうる。
【符号の説明】
【００５５】
１：回転電機
３、４：コの字鉄心と巻線を持つ固定子
５、１５、５２、５３、５４：磁石
６：溝
７：取付け穴
８：突起形状
９、１９：磁石
１０：溝
１１：空間
１５：シャフト
１６、１６ｂ、６１：巻線
１７：シャフトに設けた溝
２１：回転子
２２：回転子
２３：回転子
２４：回転子
２４ａ：回転子
２４ｂ：回転子
３１、３９：固定子側板
３２、３３、３４：固定子鉄心
３５：絶縁体
４１：磁極
４２：磁極
４３：磁極
４４：磁極
４５：磁極
６０、６２、６３：ハウジング
６５：スリット
７０、７１：シャフト
７２：鋼球
７３：ばね
７４：スリット
８０：フレーム
８１：流体継ぎ手用液
８５、８６：羽根
Ｎ、Ｓ：磁石の極性
Ａ、Ｂ：鉄心保持孔
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３：コンデンサー
Ｌ：リアクター
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図９】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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