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公開番号2022087897
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-14
出願番号2020200026
出願日2020-12-02
発明の名称回転装置
出願人アシスト株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 21/24 20060101AFI20220607BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】エネルギ損失を低減し効率を向上できる回転装置を提供する。
【解決手段】回転体10と、複数個のコイルユニット40と、コイルユニットの駆動コイル42に電流を流し第1のコア411に電磁石を形成する電源装置50と、回転体10に備えられた永久磁石21、31を備える。電磁石を形成した第1のコア411と永久磁石の駆動用磁極の作用により、回転体10の回転駆動力を発生させる。回転体の回転時に、コイルユニット40の充電コイル43と充電用磁極の作用により、充電コイル43に誘導起電力を生じさせ電源装置50に電力を還元し、かつ第2のコア412に発生した磁束を第1のコア411に導き、駆動コイル42と駆動用磁極の間に補助的な回転駆動力を発生させる。駆動コイル42に電磁石を形成する際の電流により第1のコア411に発生した磁束を第2のコア412に導き、充電コイル43に補助的な誘導起電力を生じさせる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
回転体と、
第1のコア及び第2のコアと、前記第1のコアに巻かれた前記回転体の駆動用の駆動コイルと、前記第2のコアに巻かれた充電コイルと、前記第1のコアと第2のコアを磁気的に連結する連結部と、を備えた複数個のコイルユニットと、
前記コイルユニットの駆動コイルに電流を流して、前記第1のコアに電磁石を形成するための電源装置と、
S極とN極を有する複数個の永久磁石であって、前記回転体に備えられ、電磁石が形成された前記第1のコアと前記S極またはN極からなる駆動用磁極との間で作用して、前記回転体の回転駆動力を発生させ、前記回転駆動力が発生して回転体が回転したときに、前記コイルユニットにおける前記充電コイルと前記駆動用磁極とは異なる極性の充電用磁極との間で作用して、充電コイルに誘導起電力を生じさせる複数個の永久磁石と、
を備え、
前記充電コイルに生じた誘導起電力に基づく電力を前記電源装置に還元すると共に、誘導起電力に基づく電流が充電コイルに流れることにより前記第2のコアに発生した磁束を、前記連結部を介して前記第1のコアに導くことによって、前記第1のコアと前記永久磁石の間に回転体に対する補助的な回転駆動力を発生させ、
前記第1のコアに電磁石を形成する際に駆動コイルに流す電流によって前記第1のコアに発生した磁束を、前記連結部を介して前記第2のコアに導くことによって、前記充電コイルに補助的な誘導起電力を生じさせることを特徴とする回転装置。
続きを表示(約 770 文字)【請求項2】
前記回転体は回転プレートであり、前記永久磁石は、それぞれ前記回転プレートの半径方向の2カ所の位置において、周方向に間隔を開けて環状に配設されており、
前記コイルユニットは、それらの各駆動コイルが、前記回転プレートの一方の環状配置の永久磁石の駆動用磁極に対向し、各充電コイルが、前記回転プレートの他方の環状配置の永久磁石の充電用磁極に対向するように配置されている請求項1に記載の回転装置。
【請求項3】
前記永久磁石は、駆動用磁極が前記回転プレートの厚さ方向の一面に現れ、充電用磁極が厚さ方向の他面に現れるように配置され、前記コイルユニットは、前記回転プレートの厚さ方向の両側に配置されている請求項2に記載の回転装置。
【請求項4】
前記コイルユニットは、前記回転プレートの回転軸心を中心として点対称位置に複数対配置されており、点対称のコイルユニット同士が同期して動作する請求項2または3に記載の回転装置。
【請求項5】
全ての前記コイルユニットが同一のタイミングで永久磁石に正対しないように、コイルユニットの周方向の間隔と永久磁石の周方向の間隔が非同期に設定されることにより、前記回転プレートの回転駆動力を連続的に発生可能となされている請求項2~4のいずれかに記載の回転装置。
【請求項6】
前記コイルユニットにおける前記第1のコアの前記回転体側の端部に、前記永久磁石の駆動用磁極と反発する態様で、反発用永久磁石が備えられている請求項1~5のいずれかに記載の回転装置。
【請求項7】
前記充電コイルの前記回転体側の端部の位置は、前記第2のコアの前記回転体側の端部の位置よりも回転体側に突出している請求項1~6のいずれかに記載の回転装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、永久磁石を備えた回転体を電源装置の電源により回転駆動させる際に、充電コイルに誘導起電力を生じさせて前記電源を充電しながら回転体を回転させる回転装置に関する。
続きを表示(約 3,000 文字)【背景技術】
【0002】
この種の回転装置として、特許文献1には、回転時に永久磁石がコアから受ける抵抗が小さく、ロータの回転負荷トルクを減少させて発電効率を向上させ、ステータコイル間の干渉を防ぎ、コイル毎に生じた電力を加算して大きな発電出力を得るために、回転軸に取り付けられたロータと、ロータの回転方向に沿って端面の磁極が交互に異なるように永久磁石が複数配置された第一界磁部と、永久磁石の端面に固着された第一磁束遮断部材と、端部に第一磁束遮断部材とギャップを介して対向する第一対向面を有し各々が磁気的に絶縁された複数のコアと、コアに巻回されたコイル毎又は同位相の交流起電力が発生するコイル群毎に変圧器又は整流器に接続されたステータコイルと、を備えた発電機と、ステータコイルと変圧器又は整流器との間に並列に接続されステータコイルを短絡する第一のリレースイッチと、変圧器又は整流器の出力電圧を入力して蓄電する蓄電池と、を備えた回転装置が開示されている。
【0003】
また、特許文献2には、1台の電気回転機で1個のロータを共用して電動態様と発電態様とを同時に採って、持続的に発電することができるようにした電気回転機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2010-288336号公報
特開2015-173584号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載された回転装置は、エネルギ損失が大きく、効率の面で改善の余地があった。
【0006】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、エネルギ損失を低減し効率を向上できる回転装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的は以下の手段によって達成される。
(1)回転体と、
第1のコア及び第2のコアと、前記第1のコアに巻かれた前記回転体の駆動用の駆動コイルと、前記第2のコアに巻かれた充電コイルと、前記第1のコアと第2のコアを磁気的に連結する連結部と、を備えた複数個のコイルユニットと、
前記コイルユニットの駆動コイルに電流を流して、前記第1のコアに電磁石を形成するための電源装置と、
S極とN極を有する複数個の永久磁石であって、前記回転体に備えられ、電磁石が形成された前記第1のコアと前記S極またはN極からなる駆動用磁極との間で作用して、前記回転体の回転駆動力を発生させ、前記回転駆動力が発生して回転体が回転したときに、前記コイルユニットにおける前記充電コイルと前記駆動用磁極とは異なる極性の充電用磁極との間で作用して、充電コイルに誘導起電力を生じさせる複数個の永久磁石と、
を備え、
前記充電コイルに生じた誘導起電力に基づく電力を前記電源装置に還元すると共に、誘導起電力に基づく電流が充電コイルに流れることにより前記第2のコアに発生した磁束を、前記連結部を介して前記第1のコアに導くことによって、前記第1のコアと前記永久磁石の間に回転体に対する補助的な回転駆動力を発生させ、
前記第1のコアに電磁石を形成する際に駆動コイルに流す電流によって前記第1のコアに発生した磁束を、前記連結部を介して前記第2のコアに導くことによって、前記充電コイルに補助的な誘導起電力を生じさせることを特徴とする回転装置。
(2)前記回転体は回転プレートであり、前記永久磁石は、それぞれ前記回転プレートの半径方向の2カ所の位置において、周方向に間隔を開けて環状に配設されており、
前記コイルユニットは、それらの各駆動コイルが、前記回転プレートの一方の環状配置の永久磁石の駆動用磁極に対向し、各充電コイルが、前記回転プレートの他方の環状配置の永久磁石の充電用磁極に対向するように配置されている前項(1)に記載の回転装置。
(3)前記永久磁石は、駆動用磁極が前記回転プレートの厚さ方向の一面に現れ、充電用磁極が厚さ方向の他面に現れるように配置され、前記コイルユニットは、前記回転プレートの厚さ方向の両側に配置されている前項(2)に記載の回転装置。
(4)前記コイルユニットは、前記回転プレートの回転軸心を中心として点対称位置に複数対配置されており、点対称のコイルユニット同士が同期して動作する前項(2)または(3)に記載の回転装置。
(5)全ての前記コイルユニットが同一のタイミングで永久磁石に正対しないように、コイルユニットの周方向の間隔と永久磁石の周方向の間隔が非同期に設定されることにより、前記回転プレートの回転駆動力を連続的に発生可能となされている前項(2)~(4)のいずれかに記載の回転装置。
(6)前記コイルユニットにおける前記第1のコアの前記回転体側の端部に、前記永久磁石の駆動用磁極と反発する態様で、反発用永久磁石が備えられている前項(1)~(5)のいずれかに記載の回転装置。
(7)前記充電コイルの前記回転体側の端部の位置は、前記第2のコアの前記回転体側の端部の位置よりも回転体側に突出している前項(1)~(6)のいずれかに記載の回転装置。
【発明の効果】
【0008】
前項(1)に記載の発明によれば、コイルユニットの駆動コイルに電源装置から電流を流して、第1のコアに電磁石を形成することにより、回転体に備えられた複数個の永久磁石のS極またはN極からなる駆動用磁極と第1のコアとの間で回転駆動力を発生させ、回転体は回転駆動される。回転体が回転したときに、複数個の永久磁石の充電用磁極が作用して、コイルユニットの充電コイルに誘導起電力が生じる。充電コイルに生じた誘導起電力に基づく電力は電源装置に還元される。また、誘導起電力に基づく電流が充電コイルに流れることにより第2のコアに発生した磁束を、連結部を介して第1のコアに導くことによって、第1のコアを磁化し第1のコアと永久磁石の間に回転体に対する補助的な回転駆動力を発生させる。一方、第1のコアに電磁石を形成する際に駆動コイルに流す電流によって第1のコアに発生した磁束を、連結部を介して第2のコアに導くことによって、充電コイルに補助的な誘導起電力を生じさせる。
【0009】
このように、充電コイルに生じた誘導起電力に基づいて第2のコアに発生した磁束を利用して、第1のコアと永久磁石の間に回転体に対する補助的な回転駆動力を発生させ、第1のコアに電磁石を形成する際の駆動コイルの電流によって第1のコアに発生した磁束を利用して、充電コイルに補助的な誘導起電力を生じさせるから、第1のコアや第2のコアに生じた磁束を無駄なく有効に利用することができる。その結果、エネルギ損失を抑制して効率を向上することができる。
【0010】
前項(2)に記載の発明によれば、回転プレートの回転により充電コイルに生じた誘導起電力に基づいて第2のコアに発生した磁束や、駆動コイルの電流によって第1のコアに発生した磁束を、無駄なく有効に利用することができる構成を、確実に実現することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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