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公開番号2021129424
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210902
出願番号2020022911
出願日20200213
発明の名称発電機
出願人個人
代理人個人
主分類H02K 21/24 20060101AFI20210806BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減させることが可能な発電機を提供することを目的とする。
【解決手段】第1の磁石と、第1の磁石と磁極の向きを逆にした第2の磁石とからなり、両磁石の磁極面が同一面を構成するよう形成された磁石本体と、磁石本体の一方の磁極面に隣接して配設され、第1の磁石及び前記第2の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板を有する、回転可能な円盤状の駆動側制御盤と、駆動側制御盤を挟んで磁石本体と逆側に配設される導体コイルと、駆動側制御盤を回転させる回転動力を生成する動力生成器と、を備えたことを特徴とする発電機。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
第1の磁石と、前記第1の磁石と磁極の向きを逆にした第2の磁石とからなり、前記第1の磁石の磁極面と前記第2の磁石の磁極面が同一面を構成するよう形成された磁石本体と、
前記磁石本体の一方の磁極面に隣接して配設され、当該駆動側制御盤の回転に応じて前記第1の磁石及び前記第2の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板を有する、回転可能な円盤状の駆動側制御盤と、
前記駆動側制御盤を挟んで前記磁石本体と逆側に配設される導体コイルと、
前記駆動側制御盤を回転させる回転動力を生成する動力生成器と、
を備えたことを特徴とする発電機。
続きを表示(約 690 文字)【請求項2】
前記駆動側制御盤に連結される回転軸と、前記動力生成器が有する出力軸とを接続するラチェット型カップリングを備えた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の磁石及び前記第2の磁石はいずれも中空円柱状の磁石であって、
前記第2の磁石の半径は、前記第1の磁石の中空部半径と略同一長であり、
前記第2の磁石は、前記第1の磁石の中空部に挿入され固着されることを特徴とする請求項1に記載の発電機。
【請求項4】
前記鉄板は、前記駆動側制御盤の側面円周方向に所定間隔毎に設けられることを特徴とする請求項1に記載の発電機。
【請求項5】
前記磁石本体の他方の磁極面に隣接して配設され、当該反駆動側制御盤の回転に応じて前記第1の磁石及び前記第2の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板を有する、回転可能な円盤状の反駆動側制御盤を更に備え、
前記導体コイルは、更に、前記反駆動側制御盤を挟んで前記磁石本体と逆側に配設され、
前記反駆動側制御盤は、前記駆動側制御盤に接続され、前記駆動側制御盤とともに回転することを特徴とする請求項1に記載の発電機。
【請求項6】
前記反駆動側制御盤が備える鉄板は、前記反駆動側制御盤の側面円周方向に所定間隔毎に設けられることを特徴とする請求項5に記載の発電機。
【請求項7】
前記駆動側制御盤が備える鉄板と、前記反駆動側制御盤が備える鉄板とは交互に前記磁石本体に吸着されることを特徴とする請求項6に記載の発電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、発電機に関する。
続きを表示(約 4,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、永久磁石等の磁石を利用した発電機が広く知られている。磁石を利用した発電機とは、コイルと磁石とを近傍に配置し、磁石を動かして磁界を変化させたときに電磁誘導によりコイルに流れる誘導電流を利用して発電を行う発電機である。このような発電機に関し、各種の発明がなされてきた(例えば特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1には、永久磁石発電機の回転子に関し、回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円周方向に接合されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外周に固定された複数の非磁性部材とを備えた回転子に係る技術が開示されている。
【0004】
特許文献1に係る技術によれば、回転子の外形寸法に応じて任意に磁性板の形状、細部を変えるだけで、小形、大形の回転子に共通の板状の永久磁石を利用可能にし、かつこの永久磁石を外側から被って、治具等の衝突による割れなどを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開平4−138042号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のように、磁石を利用した従来の発電機は、磁石又はコイルの少なくともいずれか一方を回転等させて動かすことで発電を行うことが一般的であった。しかしながら、磁石やコイルを動かすためには少なからずトルクを必要とするものであり、このようなトルクを低減させることが好ましかった。
【0007】
本願発明者は、各種の実験試作等を通して、効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減可能な発電機を発明した。
【0008】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減させることが可能な発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するために、本発明に係る発電機は、第1の磁石と、前記第1の磁石と磁極の向きを逆にした第2の磁石とからなり、前記第1の磁石の磁極面と前記第2の磁石の磁極面が同一面を構成するよう形成された磁石本体と、前記磁石本体の一方の磁極面に隣接して配設され、当該駆動側制御盤の回転に応じて前記第1の磁石及び前記第2の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板を有する、回転可能な円盤状の駆動側制御盤と、前記駆動側制御盤を挟んで前記磁石本体と逆側に配設される導体コイルと、前記駆動側制御盤を回転させる回転動力を生成する動力生成器と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本実施形態に係る発電機の全体構成例を示す図である。
本実施形態に係る発電機の全体構成例を示す斜視図である。
本実施形態に係る磁石本体の一例を示す図である。
本実施形態に係る磁石本体の特性を説明するための図である。
本実施形態に係る駆動側制御盤及び反駆動側制御盤の一例を示す図である。
本実施形態に係るコギングトルクの発生防止効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0013】
[発電機の全体構成例]
図1は、本実施形態に係る発電機の全体構成例を示す図である。図2は、本実施形態に係る発電機の全体構成例を示す斜視図である。図1では、本実施形態に係る発電機1を横方向から見た図を例示している。図2では、説明の便宜上、一部の構成要素を省略して図示している。
【0014】
図1及び図2に示す発電機1は、磁石本体2、駆動側制御盤3、反駆動側制御盤4、回転軸5、固定軸6、複数の導体コイル7、コイル枠8、補助コイル枠9、動力生成器10、カップリング11、補強リング12、配線13、蓄電装置14、土台部15等を有する。この発電機1は、動力生成器10の駆動させたときに生じる磁石本体2の磁界変化に伴い、電磁誘導により導体コイル7に流れる誘導電流を利用して交流発電を行う発電機である。
【0015】
磁石本体2は、永久磁石等の磁石からなる磁石本体部分であり、円柱状に構成される。詳細については図3及び図4を用いて後述する。なお、この磁石本体2は固定軸6に連結されて固定されており、不動である。
【0016】
駆動側制御盤3は、磁石本体2の片側の側面に隣接して配設される回転可能な円盤状の薄板である。この駆動側制御盤3は回転軸5に連結されて回転軸5の回転に伴い回転し、この駆動側制御盤3と磁石本体2との作用により、磁石本体2の磁極(磁界)変化を作り出す第1の磁極(磁界)変化手段である。
【0017】
反駆動側制御盤4は、磁石本体2の駆動側制御盤3側と逆側の側面に隣接して配設される回転可能な円盤状の薄板である。この反駆動側制御盤4は駆動側制御盤3と連結されて駆動側制御盤3の回転に伴い回転し、この反駆動側制御盤4と磁石本体2との作用により、磁石本体2の磁極(磁界)変化を作り出す第2の磁極(磁界)変化手段である。
【0018】
このように駆動側制御盤3及び反駆動側制御盤4は、磁石本体2を挟んで対向するよう配設される。なお、円盤状の駆動側制御盤3と反駆動側制御盤4とは、外周縁近傍がボルトナット等により接続される(図5参照)。これら駆動側制御盤3及び反駆動側制御盤4が磁石本体2の両面側で同時に回転することによって、磁石本体2の磁界変化を作り出す。詳細については図5等を用いて後述する。
【0019】
回転軸5は、駆動側制御盤3を回転させる例えばS35〜45C等の機械構造用炭素鋼やステンレスで形成された棒状体である。この回転軸5の一端は駆動側制御盤3に連結されており、他端はカップリング11を介して動力生成器10に連結されている。この回転軸5は、軸振れ防止機能を有する不図示のダブルベアリング等を介して駆動側制御盤3側のコイル枠8及び補助コイル枠9を軸通する。
【0020】
固定軸6は、例えばS35〜45C等の機械構造用炭素鋼やステンレスで形成された棒状体であり、一端が磁石本体2に連結される。この固定軸6は、不図示のナット・ワッシャー等により反駆動側制御盤4側のコイル枠8及び補助コイル枠9を連通・固定される。なお、固定軸6の一端側にはベアリング6aが配設され、ベアリング6aの外輪が反駆動側制御盤4に取り付けられる。これにより、ベアリング6aは反駆動側制御盤4とともに回転する。
【0021】
導体コイル7は、駆動側制御盤3よりも図1では右側及び反駆動側制御盤4よりも図1では左側においてそれぞれ設けられ、回転軸5や固定軸6の軸方向に平行に延びる不図示の鉄心周りに、例えば直径0.2mm、長さ100mのエナメル線等が螺旋状に巻回されて作製された横長のコイルである。
【0022】
複数の導体コイル7の各々の断面形状は、図2に示すように、コイル枠8や補助コイル枠9の切り抜かれた領域に応じた形状となるよう構成される。本実施形態では、コイル枠8や補助コイル枠9の切り抜かれた領域の個数である24個の導体コイル7が、駆動側制御盤3を挟んで磁石本体2と逆側、反駆動側制御盤4を挟んで磁石本体2と逆側にそれぞれ配設される。
【0023】
また、複数の導体コイル7の各々には、電気配線である配線13等が接続されており、配線13を介して電気を蓄電する蓄電装置14に接続される。
【0024】
コイル枠8は、複数の導体コイル7の各々を支持するために磁石本体2の両側面から所定距離離間して土台部15に立設され、例えばアルミニウム板等の非磁性体板により形成された側面正方形状の枠体である。
【0025】
このコイル枠8には、複数の導体コイル7が連通するための外側連通穴8a、内側連通穴8bが形成されている。外側連通穴8a及び内側連通穴8bの形状や個数については、図5の説明の際に併せて説明する。
【0026】
補助コイル枠9は、コイル枠8による複数の導体コイル7の各々の支持を補助するためにコイル枠8から所定距離離間して土台部15に立設され、例えばアルミニウム板等の非磁性体板により形成された側面正方形状の枠体である。
【0027】
この補助コイル枠9には、複数の導体コイル7が連通するための外側連通穴9a、内側連通穴9bが形成されている。外側連通穴9a及び内側連通穴9bの形状や個数については、図5の説明の際に併せて説明する。
【0028】
動力生成器10は、使用者がハンドル10aを回転させて内部の増速歯車(不図示)により増速させる手廻し増速器である。この動力生成器10の出力軸(不図示)はカップリング11に接続される。すなわち、動力生成器10は、カップリング11を介して駆動側制御盤3を回転させる回転軸5の回転動力を生成する。
【0029】
カップリング11は、回転軸5と動力生成器10の出力軸とを接続することによって、動力生成器10の出力を回転軸5の回転動力とする動力伝達部品である。
【0030】
このカップリング11は、例えばラチェット型カップリングが好ましい。なぜならば、動力生成器10の出力軸の回転が一時的に中断しても、回転軸5を空転させて発電状態を維持することができるからである。すなわち、手廻し増速器である動力生成器10のハンドル10aを最高回転速度近辺まで回転させて使用者が手を離した場合であっても、動力生成器10が惰性で回転することによる惰性力を利用して、回転軸5を空転させて発電状態を維持することができる。
(【0031】以降は省略されています)

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