(57)【要約】【目的】  従来の発電機は磁石の回転に発電電力の負荷に比例した多大な動力を要した。本発明は変圧器形発電機で発電電力の負荷に関係なく回転子の回転を低動力とした。【構成】  回転子の磁石を固定子に対して回転子の回転方向に磁石をスライド動作させない。【選択図】図２
2009261204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器形発電機において回転子に設けられた回転磁石を回転子とは逆方向に自転させることを特徴とするロール形発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は変圧器形発電機の回転子に関する。
【背景技術】  自転車のタイヤ駆動の発電ランプ。特願２００８−６８５００等。【０００２】  従来の変圧器形発電機は固定子の渦電流、及び回転磁石の回転に伴い磁気を受ける固定子から磁石が離れる際に磁気の吸引力の大きな回転抵抗が生じていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明は従来の磁力線の増減と磁力線の方向変化の変圧器形発電機の固定子の渦電流、及び固定子から回転磁石の引き離し等の回転抵抗が生じていたものを極力少なくして回転子の軸受等の最小の回転抵抗で駆動可能な発電機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  固定子の内面と回転子の磁石の位置が相対的に同じであるよう回転子内で磁極を逆回転方向に自転させ、固定子に対する磁石のスライド作用を防止する。
【発明の効果】
【０００５】  以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１〜図３は８極のロール形単相発電機を示す。外筒８の両端に固着されたカバー７の中心に設けられている軸受２に支持された磁気に反応しない材質（非金属材料）の回転子の回転軸１、及び回転軸１に固着された軸受１１等を設け、軸受１１の間に永久磁石の４極の回転磁石１４を対角に設ける。
回転磁石１４に固着された回転軸９の先に固着され略図で示されたタイミングプーリ１０はカバー７に固着され略図で示された２連固定タイミングプーリ４と同径であり図２に示すように略図で示されたタイミングベルト１５で連結されている状態で回転軸１を回転させると回転磁石１４は逆方向に同じ回転数で回転する。【０００６】  図２の回転軸１を図示されていない何らかの手段で回転させると図４、図５に示す発電コイル１８が省略された固定子１３から回転磁石１４が離れ、次の固定子１３に移る。また互いの回転磁石１４の回転軸１を挟んだ互いの磁気の影響を少なくするため回転磁石１４の外周が小さくなっているため、回転子の公転と回転磁石１４の自転の差が生じて小さくした外周分、図２では約３０％スライドするが、この程度では固定子１３の渦電流による回転子の回転抵抗は僅か。
また回転磁石１４のスライド作用をなくして滑らかな回転を求め大径にすると回転軸１に近づき互いに逆の磁力のため引き離し作用が生じ回転子の回転抵抗となるため許される範囲で大径にすると滑らかに回転する。【０００７】  固定子１３には回転磁石１４のスライド作用がないことから渦電流も発生しないため磁気回路の鉄芯１２を含め従来のケイ素鋼板を使用する必要もなく軟鋼等で良い。
また磁気回路の鉄芯１２を図示されていない軟鋼製等の外筒８に兼用し軟鋼製等の固定子１３をネジで外筒８に固定することも可能。
図２の回転磁石１４の外周は４極の永久磁石であり対角の回転磁石１４とは異極になっていて磁気回路の鉄芯１２を磁力が通過して図１、図２の固定子１３には図示されていない、図４、図５に示す発電コイル１８に磁気に比例した電圧が発生する。【０００８】  図２の対角の固定子１３の図示されていない発電コイル１８は図４に示すように対角の発電コイル１８を直列に配線して電圧を２倍に、これが４組並列に順次発電する。
これを並列に結線すると他の発電コイルに電流が流れて消費するため図３に示すように発電された発電コイル１８のみ接続するため、回転軸１に固着されたカム３と発電している発電コイル１８の位置に来るとセレクトスイッチ５がカム３で回路接続になる位置に設け、回転子の回転に伴い順次発電コイル１８を接続する。【０００９】  図４にセレクトスイッチ５と発電コイル１８の回路図を示す。この発電コイル１８は交流の半サイクルのみ発電のためスイッチ時間は５０Ｈｚの場合１００分の１秒と極めて短時間のため図示されていない通常半導体（サイリスタ等）のスイッチを用いる。【００１０】  図１、図２は単相の発電機であり、これで３相発電を行う場合は図示されていない同じ発電機を３台設け、回転子を互いに電気角で１２０度（図示の例では機械的角度３０度）ずらして回転軸１を３台直結すれば３相発電機になる。【００１１】  図５はロール形発電機を直流発電機とする場合の手段を示し、セレクトスイッチ５の代わりにダイオードを用い、整流回路を４回路設けることで両波整流の直流ロール形発電機となる。
このロール形発電機を図示されていない４極の発電機にすると回転磁石１４が２極（１８０度）となり次の固定子１３に移る際に磁気の引き離しが発生、これが回転子の回転抵抗となる。これとは逆に極数を多くするとより滑らかに回転し、隣接の固定子１３が発電を行い直流発電には都合が良い。【００１２】  図１、図２には互いの回転磁石１４の回転軸１側に回転軸１を回転軸にする図示されていない回転磁石１４と同じ長さの軟鋼製等のフリーローラを設けるのは任意。
フリーローラの外径は回転磁石１４とは僅かな透き間を設けると図示されていない完全な直列の磁気回路が構成され、永久磁石の磁力も２倍になり回転軸１と同じ回転方向で回転して発電出力も増大し、フリーローラのため回転磁石１４の磁気の力で任意に回転し回転子の回転抵抗の渦電流の発生も僅かである。【００１３】  また、弱小の回転力で回転可能で、回転力と発電出力は無関係なため直流発電には都合が良く遠心破壊の危険回転以外何ら制御する必要がない。
このため回転子を回せるものであれば何でも利用可能で出力電力の一部で駆動、また河川の水流、潮流の水車、また風速計の風車等も利用可能。【００１４】  本発明は回転子の駆動手段、及び交流発電の電圧のサインカーブ、電圧、周波数制御等については考慮されていない。このため他の電力と平行運転の場合は図示されていないインバーター等で変換する必要があるため図５に示す直流発電を行う方が都合が良い。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  変圧器と同じ性質の発電機で図１、図２の回転軸１の駆動手段は任意なため本発明の発電機の応用範囲は玩具等から宇宙船等に至るまで多種多様であり、電池類、及び石油、石炭、可燃ガス類、原子力動力等の代用を含め家庭、農業、産業、船舶、自動車、列車、航空機等安価で公害のない電力、及び動力源が得られ普及することで地球の温暖化等環境に広く貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】８極単相発電機の側面図
【図２】８極単相発電機の概念図
【図３】８極単相発電機の交流出力のセレクトスイッチ図
【図４】交流出力の回路図
【図５】直流出力の回路図
【符号の説明】
【００１７】  １  回転軸
２  回転軸の軸受
３  カム
４  ２連固定タイミングプーリ
５  セレクトスイッチ
６  ブラケット
７  カバー
８  外筒
９  回転軸
１０  タイミングプーリ
１１  軸受
１２  磁気回路の鉄芯
１３  固定子
１４  回転磁石
１５  タイミングベルト
１６  回転磁石のＮ極
１７  回転磁石のＳ極
１８  発電コイル
１９  出力端子
２０  ダイオード
２１  ＋
２２  −
【図１】
2009261204.tif 000003
【図２】
2009261204.tif 000004
【図３】
2009261204.tif 000005
【図４】
2009261204.tif 000006
【図５】
2009261204.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月22日(2008.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は変圧器形発電機の回転子に関する。
【背景技術】
自転車のタイヤ駆動の発電ランプのダイナモ。
バイク、及び小型内燃機関のフライホイール内のダイナモ等。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】  固定子の内面と回転子の磁石の位置が相対的に同じであるよう回転子内で回転磁石を逆回転方向に自転させ、固定子に対する磁気のスライド作用をなくして固定子の渦電流の発生を防ぎ、また回転子の回転抵抗を防ぐため磁極が次の固定子に移る回転磁石の引き寄せの磁気力と引き離しの磁気力を相殺する。
これは変圧器形の発電機において固定子に対して磁気をどのように近づけ、またどのように引き離そうと手段は任意である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】  図２の回転軸１を図示されていない何らかの手段で回転させると図４、図５に示す発電コイル１８が省略された固定子１３から回転磁石１４が離れ、次の固定子１３に移る。また互いの回転磁石１４の回転軸１を挟んだ互いの磁気の影響を少なくする目的で回転磁石１４の直径を固定子の内径の２分の１より小さくしているため、回転子の公転と回転磁石１４の自転の差が生じて回転磁石１４を小さくした外周分、図２では約３０％スライドするが、この程度では固定子１３の渦電流による回転子の回転抵抗は僅か。
また回転磁石１４のスライド作用をなくして滑らかな回転を求め大径にすると回転軸１に近づき互いに逆の磁力のため引き離し作用が生じ回転子の回転抵抗となるため許される範囲で大径にすると回転子は底トルクで滑らかに回転する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】  図４にセレクトスイッチ５と発電コイル１８の回路図を示す。この発電コイル１８は交流の半サイクルのみ発電のためスイッチ時間は５０Ｈｚの場合１００分の１秒と極めて短時間のため図示されていない半導体の近接スイッチ５と（サイリスタ、トライアック等）のスイッチを用いる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】  図５はロール形発電機を直流発電機とする場合の手段を示し、セレクトスイッチ５の代わりにタイオードを用い、整流回路を４回路設けることで両波整流の直流ロール形発電機となる。
このロール形発電機を図示されていない４極の発電機にすると回転磁石１４が２極（１８０度）となり次の固定子１３に移る際に磁気の引き離しが発生、これが回転子の回転抵抗となる。これとは逆に極数を多くするとより滑らかに回転し、隣接の固定子１３が発電を行い直流発電には都合が良い。
また、発電機の極数は固定子１３を偶数にしてこれを２分の１にした回転磁石１４の極数を偶数にする必要から固定子１３は６、１０、１４、１８極等は利用できない。
このため回転子の滑らかな回転を求め極数を一段多くする場合は固定子１３を１２極、回転磁石１４を６極。発電出力は回転子１回転で６サイクルになり、回転子の回転数は５０Ｈｚの場合５００回転／分になる。
このロール形発電機の回転磁石１４は対角に２個用いられているが、これを図示されていない回転軸１をクランク形に曲げバランスウエイトを設け、回転磁石１４を一個にして直径を固定子１３の内径の６０〜７０％位にして固定子１３と同じ数の磁極で偏芯して設け、タイミングプーリ１０、タイミンクベルト１５等で相対的位置を固定され個々の固定子１３に接近して向かい合う回転磁石１４の磁極１６、１７は常に同じになり、図５に示す直流発電の場合、一個の発電コイル１８に対してダイオード２０は一個で良いことになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】  図１、図２には互いの回転磁石１４の回転軸１側に回転軸１を回転軸にする回転磁石１４と同じ長さの図示されていない軟鋼製等のフリーローラを設けるのは任意。
このフリーローラの外径は回転磁石１４とは任意な透き間を設けると図示されていない完全な直列の磁気回路が構成され、回転磁石１４の任意に決めた回転磁石のＮ極１６と回転磁石のＳ極１７の磁力も２倍近くになりフリーローラは回転軸１と同じ回転方向で回転して発電出力も増大し、フリーローラのため回転磁石１４の磁気の力で任意に回転し回転子の回転抵抗になるフリーローラの渦電流の発生も僅かである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】  本発明のロール形発電機で交流発電の他の発電機との同期運転の場合、発電負荷に無関係の回転子は平行運転の相手の発電機の周波数に合わせるためのモーター作用（同期運転作用）はないため、本発明の発電機は誘導電動機にはならない。
また電圧のサインカーブ、電圧、周波数制御、回転子の回転制御等については考慮されていない。このため他の発電機と平行運転で位相がずれ、逆相になった場合は短絡の危険があり、この場合は図示されていないインバーター等で変換する必要があるため図５に示す直流発電が都合が良い。
また電圧制御に関しては回転軸１、９等の構造が複雑（配線とスリップリング等）になるが回転磁石１４の個々の回転磁石のＮ極、及び回転磁石のＳ極の凸部分に図示されていない磁気コイルを任意に巻き付け回転磁石１４の磁気強度を制御するため任意の直流電流を流し回転磁石１４の永久磁石の磁気の強さを増減すれば多少は電圧制御が可能である。