JP2001095220A - Dc generator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、整流子のない直流
発電機に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC generator without a commutator.
【0002】[0002]
【従来の技術】直流及び交流発電機の起電力は、電機子
と界磁極との相対運動により生じる誘導起電力である。
この誘導起電力により電機子電流が生じる。そして、こ
の電機子電流により電機子磁束が生じて、いわゆる電機
子反作用を引き起こす。例えば交流電流をACジェネレ
ーター・レギュレーターで直流に変換し、電圧調整する
オルターネータ発電機を定格回転速度(同期速度)で運
転し、対称三相負荷を接続すると、電機子巻線には対称
三相電流が流れる。この三相電機子電流が発生すると同
時に電機子反作用によって作られる回転磁界は、磁極の
作る磁束に対して一定の位相差(遅れ)をもって、同期
速度で回転する。この結果、磁極には回転方向とは逆向
きの電磁トルクが加わり、原動機よりロータ軸を通して
回転子に加えられる機械的動力と平衡する。従来の直流
及び交流発電機は、機構上、界磁極が電機子コイルに直
接的に交差するため、上記電機子反作用によって生ずる
機械的動力負荷を効果的に低減させることができなかっ
た。2. Description of the Related Art The electromotive force of a DC or AC generator is an induced electromotive force generated by relative movement between an armature and a field pole.
This induced electromotive force generates an armature current. Then, an armature magnetic flux is generated by the armature current, and causes a so-called armature reaction. For example, if an alternating current is converted to direct current by an AC generator / regulator and the alternator generator for adjusting the voltage is operated at the rated rotation speed (synchronous speed) and a symmetric three-phase load is connected, the symmetric three-phase Electric current flows. At the same time that the three-phase armature current is generated, the rotating magnetic field generated by the armature reaction rotates at a synchronous speed with a certain phase difference (lag) with respect to the magnetic flux generated by the magnetic poles. As a result, an electromagnetic torque in a direction opposite to the rotational direction is applied to the magnetic poles, and the magnetic poles are balanced with mechanical power applied to the rotor from the prime mover through the rotor shaft. Conventional DC and AC generators cannot mechanically reduce the mechanical power load caused by the armature reaction because the field poles directly intersect the armature coil due to the mechanism.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た電機子電流(負荷電流)に基づく電機子反作用によっ
て生ずる機械的動力負荷を低減できれば、機械的動力エ
ネルギーから電気エネルギーへの変換効率を高めること
ができる。本発明は上記した点に着目し、磁界遅れによ
る位相差を利用してなされたもので、機械的動力エネル
ギーから電気エネルギーへの変換効率を高めた整流子の
ない直流発電機を提供することを目的とするものであ
る。However, if the mechanical power load generated by the armature reaction based on the above-mentioned armature current (load current) can be reduced, the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be increased. it can. The present invention focuses on the above points, and has been made by utilizing a phase difference due to a magnetic field delay, and provides a commutator-less DC generator with improved conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy. It is the purpose.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明に係る直流発電機は、左右に伸びた
ロータ軸の外周に界磁極を形成するN極とS極の磁極部
を各々等角度間隔で配置し、且つ、ロータ軸方向左右に
ほぼ同位相で、前記N極とS極の磁極部を向かい合わせ
て一対としたツイン磁極部をX個配置して形成したロー
タと、前記ロータ軸を軸受けする左右のエンドフレーム
と共に外枠を形成する筒状の固定フレームと、その固定
フレームの内周上に等角度間隔でY個配置したステータ
コアにステータコイルを巻装させたステータと、各ステ
ータコイルの巻装両端と接続されている全波整流回路と
を有し、前記磁極部と対設したステータコアとの間に空
隙を設け、更にツイン磁極部の個数Xとステータの個数
Yとの関係をX>Y、又は、X<Yであって、X/Y若
しくはY/Xの値がいずれも整数とならないようにした
ことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a DC generator, comprising N and S poles forming a field pole on the outer periphery of a rotor shaft extending left and right. A rotor formed by arranging X pieces of twin magnetic poles in a pair with the magnetic poles of the N-pole and the S-pole facing each other at substantially the same phase in the left and right directions of the rotor axis. A stator having a tubular fixed frame forming an outer frame together with left and right end frames bearing the rotor shaft, and a stator core wound around Y stator cores arranged at equal angular intervals on the inner periphery of the fixed frame. And a full-wave rectifier circuit connected to both winding ends of each stator coil, a gap is provided between the magnetic pole portion and the opposed stator core, and the number X of twin magnetic pole portions and the number of stators are further provided. X> Y Or, an X <Y, wherein the value of X / Y or Y / X is prevented from becoming either an integer.
【0005】この構成は、X>Y、又はX<Yであっ
て、X/Y若しくはY/Xの値がいずれも整数とならな
いようにしたため、独立した個々のステータで生じた交
流を、総合合流させて合成交流を作ることが出来ず、従
って各ステータ毎に全波整流回路を設けて、平滑直流に
変換させている。そして、ロータを回転させると個々独
立したステータのステータコイル(電機子巻線)に独立
した交流電流(負荷電流)が誘起されると共に、この交
流電流による磁界はロータの回転に対して電機子反作用
により一定の位相差(遅れ)をもって生じる。本機はこ
の磁界遅れを利用する。この発生磁界により、ステータ
コアの磁界磁力と磁極部の励磁磁力(界磁主磁束)とが
引っ張り合う場合の合成磁力(吸引磁力)と、前記両磁
力が反発する場合の反発磁力は、ロータの回転方向へ作
用するプラストルクと、逆方向へ作用するマイナストル
クとに分かれる。また、この発生磁界は、ステータコア
に対する磁極部の位置により、ロータの回転方向へ引っ
張り作用を及ぼすプラス合成磁力ゾーン、ロータの回転
方向とは逆方向へブレーキ作用するマイナス合成磁力ゾ
ーンと、マイナス反発磁力ゾーン、ステータコアと磁極
部の位相が略合致して反発磁力発生ゾーンの一部、又は
吸引磁力発生ゾーンの一部を無力化させる磁力無作用化
ゾーン、及びロータの回転方向へ押し出し作用をするプ
ラス反発磁力ゾーンに区別(図7,図8,図14参照)
され、ステータコアを通過する磁極部の位置に応じて順
次発生する。そして、この各ゾーンの大きさはステータ
コアに誘起される磁界の遅れ位相量(磁界発生起点の位
置)に応じて異なる。[0005] In this configuration, since X> Y or X <Y, and the values of X / Y or Y / X are not integers, the alternating current generated by each independent stator is integrated. A combined AC cannot be produced by merging, so a full-wave rectifier circuit is provided for each stator to convert the DC to a smooth DC. When the rotor is rotated, independent AC currents (load currents) are induced in the stator coils (armature windings) of the independent stators, and the magnetic field due to the AC current causes an armature reaction to the rotation of the rotor. This causes a certain phase difference (delay). This machine uses this magnetic field delay. Due to this generated magnetic field, the combined magnetic force (attractive magnetic force) when the magnetic field magnetic force of the stator core and the exciting magnetic force (field main magnetic flux) of the magnetic pole portion are pulled, and the repulsive magnetic force when the two magnetic forces are repelled, are determined by the rotation of the rotor. It is divided into a positive torque acting in the direction and a negative torque acting in the opposite direction. The generated magnetic field is divided into a positive combined magnetic force zone that exerts a pulling action in the rotation direction of the rotor, a negative combined magnetic force zone that performs a braking action in a direction opposite to the rotation direction of the rotor, and a negative repulsive magnetic force, depending on the position of the magnetic pole portion with respect to the stator core. A zone, a magnetic force inactivation zone in which the phase of the stator core and the magnetic pole portion substantially match and a part of the repulsive magnetic force generation zone or a part of the attraction magnetic force generation zone is inactivated, and a plus that pushes out in the rotation direction of the rotor. Distinguishing between repulsive magnetic force zones (see FIGS. 7, 8, and 14)
Then, it is generated sequentially according to the position of the magnetic pole portion passing through the stator core. The size of each zone differs depending on the amount of delay phase of the magnetic field induced in the stator core (the position of the magnetic field generation start point).
【0006】上記プラストルク量とマイナストルク量
は、ロータの回転方向へ作用する磁力を受ける位置、磁
力量、磁力を受けるゾーン及びロータの回転方向と逆方
向へ作用する磁力を受ける位置、磁力量、磁力を受ける
ゾーン、そして作用を受けるゾーンの数によって異な
る。前記磁界の遅れ位相量が磁極部の円周方向コア幅
と、ステータコアの円周方向コア幅とが異なる大きさの
場合、いずれか小幅側のコア幅に相当するα遅れ角度か
ら2α遅れ角度までの範囲内においては、ロータの回転
方向とは逆方向へブレーキ作用するマイナス合成磁力量
と磁力、及びマイナス反発磁力量と磁力を受けるゾーン
が減少、又は0になる。そして、ロータの回転方向へ作
用するプラス合成磁力量と磁力を受けるゾーン、及びロ
ータの回転方向のみ作用するプラス反発磁力量と磁力を
受けるゾーンがともに増加する。従って、前記プラス合
成磁力量とプラス反発磁力量及び各磁力を受ける各ゾー
ンと、ツイン磁極部の個数Xとステータの個数Yとの関
係を、X>Y又はX<Yであって、X/Y若しくはY/
Xの値がいずれも整数とならないようにしたため、各磁
極部及びステータコアの全体でバランスさせてゼロに近
づけ、又はゼロ、若しくはプラストルクを増大させるこ
とにより、機械的動力負荷を大幅に削減させて機械的動
力エネルギーから電気エネルギーへの変換効率を高める
ことができる。The positive torque amount and the negative torque amount are defined as the position receiving the magnetic force acting in the direction of rotation of the rotor, the amount of magnetic force, the zone receiving the magnetic force, the position receiving the magnetic force acting in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor, and the amount of magnetic force. , The number of zones subject to magnetic forces and the number of zones affected. When the delay phase amount of the magnetic field is different from the circumferential core width of the magnetic pole portion and the circumferential core width of the stator core, from the α delay angle corresponding to the core width on the smaller width side to the 2α delay angle. In the range, the zone receiving the negative combined magnetic force and the magnetic force and the negative repulsive magnetic force and the magnetic force acting in the reverse direction to the rotation direction of the rotor decreases or becomes zero. Then, both the zone receiving the positive combined magnetic force and the magnetic force acting in the rotation direction of the rotor and the zone receiving the positive repulsive magnetic force and the magnetic force acting only in the rotation direction of the rotor increase. Therefore, the relation between the number of the twin magnetic pole portions X and the number of the stators Y and the zones receiving the positive combined magnetic force amount, the positive repulsive magnetic force amount, and the respective magnetic forces is X> Y or X <Y, and X / Y Y or Y /
Since the value of X was not set to an integer, the balance of each magnetic pole portion and the stator core was balanced to be close to zero, or the zero or plus torque was increased to greatly reduce the mechanical power load. The conversion efficiency from mechanical power energy to electrical energy can be increased.
【0007】独立した各ステータで生ずる交流電流によ
る磁界については、小幅側コア幅を発電に支障のない限
度内で小幅にし、ステータコイルの太さを適正限度内で
細くし、巻き量を多く(同期インピーダンスを大きく)
して、応答時間(磁界遅れ時間)を長くするとともに、
ロータの回転を最適な発電周速度の限度内で速くするこ
とにより、相互誘導作用時の磁気誘導と応答時間が一定
であることから、その遅れ位相を適正に大きくすること
ができる。そして、電機子電流による磁界の遅れ位相を
1.5α遅れ角度に近づく程、磁極部とステータコア間
で生じるプラス合成磁力量とプラス反発磁力量が増加し
て、ロータの回転方向への引っ張り作用と、反発による
押し出し作用を増大させる。そのため、遅れ位相を特に
α遅れ角度から2α遅れ角度範囲内の最適角度にするこ
とで、機械的動力エネルギーから電気エネルギーへの変
換効率を高めることができる。[0007] With respect to the magnetic field due to the alternating current generated in each independent stator, the narrow side core width is reduced within a range that does not hinder power generation, the thickness of the stator coil is reduced within an appropriate limit, and the winding amount is increased ( Increase synchronous impedance)
To increase the response time (magnetic field delay time)
By increasing the rotation speed of the rotor within the limit of the optimum power generation peripheral speed, since the magnetic induction and the response time during the mutual induction action are constant, the delay phase can be appropriately increased. As the delay phase of the magnetic field due to the armature current approaches the 1.5α delay angle, the amount of positive combined magnetic force and the amount of positive repulsive force generated between the magnetic pole portion and the stator core increase, and the pulling action in the rotation direction of the rotor is increased. , The pushing action by repulsion is increased. Therefore, the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be increased by setting the delay phase to an optimum angle within a range of 2α delay angle from α delay angle.
【0008】一方、磁極部の界磁主磁束は、ステータコ
アに磁界が生じていない場合でも、ステータコアの鉄心
に対して吸着力を及ぼしているが、ツイン磁極部の個数
Xとステータの個数Yとの関係を、X>Y又はX<Yで
あって、X/Y若しくはY/Xの値がいずれも整数とな
らないようにしたため、この吸着力はロータの回転方向
へ引っ張る作用と、回転方向とは逆方向へ引っ張る作用
とが拮抗して全体としてバランスがとれてゼロに近づく
かゼロとなる。このため、吸着力による動力損失に対す
る影響は、ロータのいかなる位相においても極めて少な
いか生じない。On the other hand, the field main magnetic flux of the magnetic pole portion exerts an attractive force on the iron core of the stator core even when no magnetic field is generated in the stator core. Is set so that X> Y or X <Y, and none of the values of X / Y or Y / X is an integer. Is opposed to the action of pulling in the opposite direction, and the balance is balanced as a whole and approaches zero or becomes zero. Therefore, the influence on the power loss due to the attraction force is extremely small or not generated at any phase of the rotor.
【0009】従って、磁界の遅れ位相量を特にα遅れ角
度(小幅側のコア幅)から2α遅れ角度の範囲内にすれ
ば、ロータの回転方向に対して磁界が逆方向に作用する
マイナス・トルクだけを磁力無作用化ゾーンで低減又は
消滅させてプラス・トルクのみを磁極部にモータ作用さ
せることができ、電機子反作用によって生ずる機械的動
力負荷を大幅に低減でき、機械的動力エネルギーから電
気エネルギーへの変換効率をより一層高めることができ
る。Therefore, if the amount of the delay phase of the magnetic field is set particularly within the range of 2α delay angle from the α delay angle (the core width on the small width side), the negative torque in which the magnetic field acts in the direction opposite to the rotation direction of the rotor. Only the positive torque can be made to act on the magnetic pole part by reducing or extinguishing in the magnetic force deactivation zone, and the mechanical power load caused by the armature reaction can be greatly reduced. Conversion efficiency can be further increased.
【0010】また、磁極部及びステータコアの幅や、各
コア間のピッチを適正な寸法に形成することで、α遅れ
角度から2α遅れ角度の範囲内を最適角度にすることが
でき、更に電機子誘導リアクタンスを極小とすることが
可能となり、電気損失を低減して機械的動力エネルギー
から電気エネルギーへの変換効率をさらに高めることが
できる。特に一段と変換効率を高めるためには、磁極部
の幅をステータコアの幅より相当に広く、若しくはステ
ータコアの幅をポールコアの幅より相当に広くして磁力
無作用化ゾーンを作ることで、磁界による前記ロータに
対するブレーキ作用を減少、又は削減させることができ
るので、総合して電機子反作用によって生ずる機械的動
力負荷を大幅に減少させることができる。Further, by forming the widths of the magnetic pole portion and the stator core and the pitch between the cores to appropriate dimensions, the range from the α delay angle to the 2α delay angle can be set to the optimum angle. The inductive reactance can be minimized, and the electric loss can be reduced, and the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be further increased. In particular, in order to further increase the conversion efficiency, the width of the magnetic pole part is considerably wider than the width of the stator core, or the width of the stator core is considerably wider than the width of the pole core to create a magnetic force inactivation zone, so that the magnetic field is reduced. Since the braking action on the rotor can be reduced or reduced, the mechanical power load caused by the armature reaction can be significantly reduced as a whole.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を基に詳細に説明する。図1は本発明に係る
直流発電機の1例を示す正面図であり、上半分を断面図
で示している。図2は図1の断面図を示し、右半分がA
−A矢示断面図、左半分がB−B矢示断面図である。ま
た、図4は原理を示す模式図を示している。そして、図
3は第2の実施の形態を示し、図2と同様の位置での断
面図であり、そして、図5及び図6はそれぞれの実施の
形態の発電波形図であり、図7及び図8は第1の実施の
形態の作動説明図、図9は第2の実施の形態の作動説明
図である。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing an example of a DC generator according to the present invention, and shows an upper half in a sectional view. FIG. 2 shows a sectional view of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the arrow A, and the left half is a sectional view taken along the line BB. FIG. 4 is a schematic diagram showing the principle. FIG. 3 shows a second embodiment, and is a cross-sectional view at the same position as FIG. 2, and FIGS. 5 and 6 are power generation waveform diagrams of the respective embodiments. FIG. 8 is an operation explanatory view of the first embodiment, and FIG. 9 is an operation explanatory view of the second embodiment.
【0012】直流発電機1のケーシング2を構成する左
右のエンドフレーム3,4には、軸承部5,6が形成さ
れている。該軸承部5,6により2組のランデル形の磁
極ロータ7a,7bを一対とするロータ7が支承されて
いる。ロータ7のロータ軸8の外周には、2対の巻線枠
9(9a,9b,9c,9d)が嵌着されている。該巻
線枠9には励磁コイル10が右巻に巻装されている。そ
して、励磁コイル10の巻装端部10a,10bは、ロ
ータ軸8の一端部に嵌着した一対のスリップリング11
a,11bに接続されている。スリップリング11a,
11bには、付勢バネ12a,12bの付勢力により弾
出するブラシ13a,13bが摺接している。Bearings 5 and 6 are formed on left and right end frames 3 and 4 constituting the casing 2 of the DC generator 1. The bearings 5 and 6 support a rotor 7 having a pair of two Landel-type magnetic pole rotors 7a and 7b. Two pairs of winding frames 9 (9a, 9b, 9c, 9d) are fitted around the outer periphery of the rotor shaft 8 of the rotor 7. An exciting coil 10 is wound right-handed around the winding frame 9. The winding ends 10 a and 10 b of the exciting coil 10 are connected to a pair of slip rings 11 fitted to one end of the rotor shaft 8.
a, 11b. Slip ring 11a,
Brushes 13a and 13b which project by the urging force of the urging springs 12a and 12b are in sliding contact with 11b.
【0013】ロータ軸8に嵌着した2対の巻線枠9は軸
方向左右外周にN極,S極が交互に計14個づつの歯形
部14(14a,14b,14c,14d)として、等
角度間隔で、配置されて左右の磁極ロータ7a,7bを
形成している。各歯形部14には、先端部を軸方向内向
きに屈曲させて左右異極を対向させたツイン磁極部15
を形成する磁極部のポールコア15a,15bと、先端
部を軸方向外向きに屈曲させたポールコア15c,15
dが交互に略同位相で形成されている。これにより、2
対のポールコア15a,15bと15c,15dからな
るツイン磁極部15が14組形成され、一対の界磁極を
有するロータ7が形成される。また、左右のエンドフレ
ーム3,4間には、円筒状の固定フレーム16が配設さ
れケーシング2を構成し、固定フレーム16の内周に
は、等角度間隔に12個のステータコア17を、設けた
ステータ18が形成されている。The two pairs of winding frames 9 fitted to the rotor shaft 8 form a tooth profile portion 14 (14a, 14b, 14c, 14d) having a total of 14 N poles and S poles alternately on the left and right outer circumferences in the axial direction. The left and right magnetic pole rotors 7a and 7b are arranged at equal angular intervals. Each tooth profile portion 14 has a twin magnetic pole portion 15 having a tip portion bent inward in the axial direction so that left and right opposite poles face each other.
Pole cores 15a, 15b forming poles, and pole cores 15c, 15 having distal ends bent axially outward.
d are alternately formed in substantially the same phase. This gives 2
Fourteen sets of twin magnetic pole portions 15 each including a pair of pole cores 15a and 15b and 15c and 15d are formed, and the rotor 7 having a pair of field poles is formed. A cylindrical fixed frame 16 is disposed between the left and right end frames 3 and 4 to form the casing 2, and twelve stator cores 17 are provided on the inner periphery of the fixed frame 16 at equal angular intervals. Stator 18 is formed.
【0014】尚、各ステータコア17が独立した電機子
電流を発生させるため、また、磁界を独立に作用させて
発電効率を高めるために、ステータ18と固定フレーム
16の間を磁気絶縁する必要があり、固定フレーム16
の材質をアルミ等の非磁性材料で形成している。また、
ポールコア15a,15bの個数Xとステータコア17
の個数Yの関係は、上記の場合、X=14、Y=12で
あり、X/Y若しくはY/Xの値がいずれも整数となら
ないようにしたX>Yであるが、X<Yであっても良
い。また、磁力無作用化ゾーンを作るために、第1の実
施の形態では図2に示すようにポールコア15a,15
b,15c,15dの幅をステータコアの幅より発電に
支障をきたさない範囲で適正に大きくしている。また、
第2の実施の形態では図3に示すように逆に同様な理由
でステータコアの幅をポールコアの幅より適正に大きく
している。It is necessary to provide magnetic insulation between the stator 18 and the fixed frame 16 so that each stator core 17 generates an independent armature current, and in order to increase the power generation efficiency by applying a magnetic field independently. , Fixed frame 16
Is formed of a non-magnetic material such as aluminum. Also,
Number X of pole cores 15a and 15b and stator core 17
In the above case, the relation of the number Y is X = 14, Y = 12, and X> Y such that none of the values of X / Y or Y / X is an integer. There may be. In the first embodiment, the pole cores 15a and 15a are formed as shown in FIG.
The widths of b, 15c, and 15d are appropriately larger than the width of the stator core within a range that does not hinder power generation. Also,
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the width of the stator core is set appropriately larger than the width of the pole core for the same reason.
【0015】ステータコア17は、軸方向で左右に分割
され、コア部17a,17bからなり、各分割コア部1
7a,17bをポールコア15a,15b,15c,1
5dの外周に空隙を設けて対応させている。各分割コア
部17a,17bには、ステータコイル19が巻装され
る。ステータコイル19は、分割コア部17bに対して
はポールコア15b側から見て右巻に巻装されている。
そして、右巻に巻装したステータコイル19は、分割コ
ア部17aに対しては、ポールコア15aに向かって右
巻の延長に巻装されている。The stator core 17 is divided into left and right parts in the axial direction and includes core portions 17a and 17b.
7a, 17b are replaced with pole cores 15a, 15b, 15c, 1
A gap is provided on the outer periphery of 5d to correspond. A stator coil 19 is wound around each of the divided core portions 17a and 17b. The stator coil 19 is wound clockwise around the split core portion 17b when viewed from the pole core 15b side.
Then, the stator coil 19 wound rightward is wound on the split core portion 17a so as to extend rightward toward the pole core 15a.
【0016】図4に示すように、各ステータコイル19
の巻装端19a,19bは、それぞれ4個のダイオード
からなる全波整流回路20の入力端子に接続される。全
波整流回路20の出力端子には、平滑コンデンサ21を
並列に介装した負荷回路22が接続される。また、上記
ブラシ13aは直流電源回路23のプラス側端子に、ブ
ラシ13bはマイナス側端子にそれぞれ接続される。直
流電源回路23は、開閉スイッチ24及び可変抵抗器2
5が直列に介装されている。As shown in FIG. 4, each stator coil 19
Are connected to the input terminals of a full-wave rectifier circuit 20 composed of four diodes, respectively. A load circuit 22 having a smoothing capacitor 21 interposed in parallel is connected to an output terminal of the full-wave rectifier circuit 20. The brush 13a is connected to a positive terminal of the DC power supply circuit 23, and the brush 13b is connected to a negative terminal. The DC power supply circuit 23 includes an open / close switch 24 and a variable resistor 2.
5 are interposed in series.
【0017】上記構成の直流発電機1の作用について説
明する。直流電源回路23の開閉スイッチ24を閉じる
とともに、可変抵抗器25を調節して所定の直流電源を
励磁コイル10に印加する。そして、ロータ7を回転さ
せる。励磁コイル10は右巻に巻装されているため、右
ねじの法則に基づきポールコア15a,15d側がS極
となりポールコア15b、15c側がN極となって、界
磁主磁束Φは図4に示す方向に生じる。この界磁主磁束
Φは、ステータ18の分割コア部17a,17bを順次
サークルで交差する。The operation of the DC generator 1 having the above configuration will be described. The on / off switch 24 of the DC power supply circuit 23 is closed, and the variable resistor 25 is adjusted to apply a predetermined DC power supply to the exciting coil 10. Then, the rotor 7 is rotated. Since the exciting coil 10 is wound right-handed, the pole cores 15a and 15d become S poles and the pole cores 15b and 15c become N poles based on the right-handed screw rule, and the field main magnetic flux Φ is in the direction shown in FIG. Occurs. This field main magnetic flux Φ sequentially crosses the divided core portions 17a and 17b of the stator 18 in a circle.
【0018】そして、ポールコア15a,15b,15
c,15dが回転して、磁力線がステータコア17に対
して増大方向へ変化すると共に、ほぼ同時に回転方向前
方の異極ポールコアによる磁力線が反比例して減少方向
へ変化する場合は、ファラデーの電磁誘導の法則及びレ
ンツの法則に基づき、両極複合による相互誘導作用によ
りステータコイル19に複合効果のプラスの起電力が発
生してプラス電流が流れ、ポールコア15a,15b,
15c,15dとステータコア17との位相が略合致し
て、磁力線の変化が停止すると起電力が消滅する。The pole cores 15a, 15b, 15
When c and 15d rotate and the magnetic force lines change in the increasing direction with respect to the stator core 17 and the magnetic force lines due to the different pole cores forward in the rotating direction change in the inverse direction almost simultaneously, the Faraday electromagnetic induction is reduced. Based on the law of law and Lenz's law, a positive electromotive force due to the combined effect is generated in the stator coil 19 by the mutual induction action by the bipolar combination, and a plus current flows, and the pole cores 15a, 15b,
When the phases of 15c and 15d and the stator core 17 substantially match, and the change of the lines of magnetic force stops, the electromotive force disappears.
【0019】また、磁力線がステータコア17に対し
て、減少方向へ変化すると共に、ほぼ同時に回転方向後
方の異極ポールコアによる磁力線が入って、反比例して
増加方向へ変化する場合は、両極複合による相互誘導作
用によりステータコイル19に複合効果のマイナスの起
電力が発生してマイナス電流が流れる。このように、ポ
ールコア15a,15b,15c,15dが個々独立し
たステータコア17を通過する毎に交流が発生する。発
生した交流は、各々ステータ18毎に全波整流回路20
により整流されて負荷回路22に流れる。In the case where the lines of magnetic force change in the decreasing direction with respect to the stator core 17 and at the same time the lines of magnetic force due to the different pole cores rearward in the rotation direction enter and change in the increasing direction in inverse proportion, the mutual combination by the bipolar composite Due to the induction action, a negative electromotive force of the combined effect is generated in the stator coil 19, and a negative current flows. Thus, an alternating current is generated each time the pole cores 15a, 15b, 15c, 15d pass through the independent stator core 17. The generated alternating current is supplied to the full-wave rectifier circuit 20 for each stator 18.
And flows to the load circuit 22.
【0020】ステータコイル19にプラス電流及びマイ
ナス電流が交互に流れると、N極とS極の界磁主磁束Φ
における正逆交互の流れ方向に対して、それぞれ逆の方
向へ磁界磁力が生じ、通過するポールコア15a,15
b,15c,15dの界磁主磁束Φに対して僅かに遅れ
て吸引力若しくは反発力として作用する。ポールコア1
5a,15bの組と15c,15dの組とが各7個、ス
テータコア17が12個形成されているため、ポールコ
ア15a,15b,15c,15dの励磁磁力とステー
タコア17の分割コア部17a,17bの磁界磁力との
間の合成磁力(吸引磁力)と反発磁力が、ロータ7の回
転方向に作用するプラストルクと、逆方向に作用するマ
イナストルクに分かれる。When a positive current and a negative current alternately flow through the stator coil 19, the field main magnetic flux Φ of the N pole and the S pole
The magnetic field magnetic force is generated in the opposite direction to the forward and reverse alternating flow directions at
B, 15c and 15d act as attractive force or repulsive force with a slight delay with respect to the field main magnetic flux Φ. Pole core 1
Since there are seven pairs of 5a and 15b and seven pairs of 15c and 15d and 12 stator cores 17, the exciting magnetic force of the pole cores 15a, 15b, 15c and 15d and the split core portions 17a and 17b of the stator core 17 are formed. The combined magnetic force (attraction magnetic force) and the repulsive magnetic force between the magnetic field magnetic force are divided into a plus torque acting in the rotation direction of the rotor 7 and a minus torque acting in the opposite direction.
【0021】更に、図5,図6の発電波形説明図に示す
ステータコイル19に誘起される電流による磁界発生起
点の遅れを0とした場合の磁界磁力は、相互誘導作用に
よりステータコイル19にプラスの起電力が発生してプ
ラス電流が流れると、ポールコア15a,15b(15
c,15d)の励磁磁力とステータコア17の分割コア
部17a,17bの磁界磁力が反発作用をする反発磁力
発生ゾーンと、相互誘導作用によりステータコイル19
にマイナスの起電力が発生してマイナス電流が流れる
と、ポールコア15a,15b(15c,15d)の励
磁磁力とステータコア17の分割コア部17a,17b
の磁界磁力が吸引作用をする吸引磁力発生ゾーンとに分
かれる。そして、磁界遅れ位相量がポールコアの円周方
向幅とステータコアの円周方向幅のいずれか小幅側のコ
ア幅に相当するα遅れ角度から2α遅れ角度の範囲内
〈図7(b),図8(c)(d)〉においては、回転す
るポールコア15a,15b(15c,15d)のロー
タ回転方向の前部が、ステータコア17のロータ回転方
向の後部に掛かった位置となっていると、ロータ回転方
向に対して前方のポールコアが作った磁界遅れの吸引磁
力発生ゾーンの吸引作用がロータ7の回転方向へのトル
クを発生してモータ作用を生ずる。また、ほぼ同時にロ
ータの回転方向に対して前方(異極)のポールコア15
c,15d(15a,15b)の後部が分割コア部17
a,17bの一部に掛かっていると、異極には反発作用
となって働き、ロータ7は複合効果で更にモータ作用が
増す。Furthermore, the magnetic field magnetic force when the delay of the magnetic field generation starting point due to the current induced in the stator coil 19 shown in FIGS. 5 and 6 is zero is positively applied to the stator coil 19 due to the mutual induction action. Of the pole cores 15a and 15b (15
c, 15d) and the repulsive magnetic force generating zone in which the magnetic field magnetic force of the split core portions 17a and 17b of the stator core 17 repels the stator coil 19 by mutual induction.
When a negative current flows due to the generation of a negative electromotive force, the exciting magnetic force of the pole cores 15a, 15b (15c, 15d) and the split core portions 17a, 17b of the stator core 17
Is divided into an attraction magnetic force generation zone where an attraction action is performed. The magnetic field delay phase amount is within the range of 2α delay angle from α delay angle corresponding to the core width on the smaller width side of either the circumferential width of the pole core or the circumferential width of the stator core (FIGS. 7B and 8). In (c) and (d)>, if the front portions of the rotating pole cores 15a and 15b (15c and 15d) in the rotor rotation direction are positioned at the rear of the stator core 17 in the rotor rotation direction, the rotor rotation The attraction action of the attraction magnetic force generation zone with a magnetic field delay generated by the pole core in front of the direction generates a torque in the rotation direction of the rotor 7 to generate a motor action. Almost simultaneously, the pole core 15 (different pole) in the front (different pole) with respect to the rotation direction of the rotor
The rear part of c, 15d (15a, 15b) is divided core part 17
If it is applied to a part of a and 17b, the opposite pole acts as a repulsive action, and the rotor 7 further increases the motor action by a combined effect.
【0022】更に回転移動するポールコア15a,15
b(15c,15d)のロータ回転方向の後部が、ステ
ータコア17に全部又は一部に掛かった位置となってい
ると、磁界遅れの反発磁力発生ゾーンの反発作用がロー
タ7の回転方向へのトルクを発生しモータ作用を生ず
る。また、ほぼ同時にロータの回転方向に対して後ろ
(異極)のポールコア15c,15d(15a,15
b)の前部が分割コア部17a,17bの後方に掛かっ
ていると異極には吸引作用となって働き、ロータ7は複
合効果で更にモータ作用が増す。The pole cores 15a and 15 which further rotate and move.
If the rear part of the rotor b (15c, 15d) is completely or partially applied to the stator core 17, the repulsive action of the repulsive magnetic force generation zone with a magnetic field delay causes the torque in the rotational direction of the rotor 7 to be increased. To generate a motor action. At the same time, the pole cores 15c and 15d (15a,
If the front part b) is hung behind the split core parts 17a and 17b, the different poles work as a suction function, and the rotor 7 further increases the motor function due to the combined effect.
【0023】上記を詳細に説明すると、図7,図8,図
9の作動説明図に示すように、磁界の遅れ時において、
ステータコア17を通過する際のポールコア15a,1
5b,15c,15dの位置により、ロータ7の回転方
向へ引っ張り作用を及ぼすプラス合成(吸引)磁力ゾー
ンZ1、ロータの回転方向とは逆方向へブレーキ作用す
るマイナス反発磁力ゾーンZ2、ステータコアとポール
コアの位相が略合致し、反発磁力発生ゾーンの一部、又
は吸引磁力発生ゾーンの一部を無力化させる磁力無作用
化ゾーンZ3、ロータの回転方向へ押し出し作用を及ぼ
すプラス反発磁力ゾーンZ4、ロータの回転方向とは逆
方向へブレーキ作用するマイナス合成磁力ゾーンZ5が
順次生じる。また、ポールコア15a,15bと15
c,15dとは同じサイクルで回り、交互に連続作用す
る。To explain the above in detail, as shown in the operation explanatory diagrams of FIGS. 7, 8 and 9, when the magnetic field is delayed,
Pole cores 15a, 1 when passing through stator core 17
Depending on the positions of 5b, 15c and 15d, a positive combined (attraction) magnetic force zone Z1 exerting a pulling action in the rotation direction of the rotor 7, a negative repulsion magnetic force zone Z2 exerting a braking action in a direction opposite to the rotation direction of the rotor, and a stator core and a pole core. The phases are substantially matched, and a magnetic force inactivation zone Z3 for neutralizing a part of the repulsive magnetic force generating zone or a part of the attracting magnetic force generating zone, a positive repulsive magnetic force zone Z4 exerting a pushing action in the rotation direction of the rotor, Negative combined magnetic force zones Z5 that sequentially brake in the direction opposite to the rotation direction are sequentially generated. The pole cores 15a, 15b and 15
C and 15d rotate in the same cycle and operate alternately and continuously.
【0024】そして、この各ゾーンZ1〜Z5の大きさ
はステータコア17に誘起される磁界の遅れ位相量(磁
界発生起点の位置)に応じて異なる。図7(b),図8
(c)(d),図9(b)に示すように、ステータコア
17に誘起される磁界の遅れ位相量が特にα遅れ角度か
ら2α遅れ角度の範囲内においては、ロータ7の回転方
向へ引っ張り作用を及ぼすプラス合成磁力ゾーンZ1と
ロータの回転方向へ押し出し作用を及ぼすプラス反発磁
力ゾーンZ4が大きくなるとともに、図7(b),図8
(c)(d),図9(b)の交流波形の斜線に示すよう
に磁力量も増加する。逆にロータの回転方向とは逆方向
へブレーキ作用するマイナス反発磁力ゾーンZ2が減少
又は消滅する。The size of each of the zones Z1 to Z5 differs depending on the amount of delay of the magnetic field induced in the stator core 17 (the position of the starting point of the magnetic field). FIG. 7 (b), FIG.
(C) As shown in FIG. 9 (d) and FIG. 9 (b), when the delay phase amount of the magnetic field induced in the stator core 17 is in the range of the α delay angle to the 2α delay angle, in particular, the rotor 7 is pulled in the rotation direction. The positive combined magnetic force zone Z1 exerting the action and the positive repulsive magnetic force zone Z4 exerting the pushing action in the rotational direction of the rotor are increased, and FIGS.
(C), (d), and the amount of magnetic force also increases as shown by the oblique lines of the AC waveforms in FIG. 9 (b). Conversely, the minus repulsive magnetic force zone Z2, which acts in a direction opposite to the rotation direction of the rotor, decreases or disappears.
【0025】ツイン磁極部15の個数Xとステータ18
の個数Yとの関係が、X>Y又はX<Yであって、X/
Y若しくはY/Xの値がいずれも整数とならないように
したことによって、合成(吸引)磁力量と反発磁力量及
び各ゾーンとを、各ポールコア15a,15b,15
c,15d及びステータコア17全体でバランスさせて
ゼロに近づけ、又はゼロ、若しくはプラストルクを増大
させることにより、機械的動力エネルギーから電気エネ
ルギーへの変換効率を高めることができる。また、ポー
ルコア15a,15b,15c,15d及びステータコ
ア17の幅や、各コア間のピッチを適正な寸法に形成す
ることができ、これにより電機子誘導リアクタンスを極
小とすることが可能となり、電気損失を低減して機械的
動力エネルギーから電気エネルギーへの変換効率をさら
に高めることができる。The number X of the twin magnetic pole portions 15 and the stator 18
The relationship with the number Y is X> Y or X <Y, and X / Y
By preventing any value of Y or Y / X from being an integer, the combined (attracted) magnetic force, the repulsive magnetic force, and each zone are set to the respective pole cores 15a, 15b, 15
The efficiency of conversion from mechanical power energy to electric energy can be increased by balancing c, 15d and the entire stator core 17 to approach zero or increase zero or positive torque. In addition, the width of the pole cores 15a, 15b, 15c, 15d and the stator core 17 and the pitch between the cores can be formed to appropriate dimensions, whereby the armature induction reactance can be minimized, and the electric loss can be reduced. And the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be further increased.
【0026】一方、ポールコア15a,15b,15
c,15dの界磁主磁束Φは、ステータコア17に磁界
が生じていない場合でも、ステータコア17の分割コア
部17a,17bに対して吸着力を及ぼしている。しか
しながら、この吸着作用は、ロータ7の回転方向へ引っ
張るものと、回転方向とは逆方向へ引っ張るものとが拮
抗してトータルバランスをとり、ロータ7がいかなる位
相でも打ち消され実質上ゼロに近づくかゼロとなる。On the other hand, the pole cores 15a, 15b, 15
The field main magnetic fluxes Φ of c and 15d exert an attractive force on the divided core portions 17a and 17b of the stator core 17 even when no magnetic field is generated in the stator core 17. However, in this suction action, the pulling action in the rotation direction of the rotor 7 and the pulling action in the direction opposite to the rotation direction antagonize to achieve a total balance, so that the rotor 7 is canceled out at any phase and approaches substantially zero. It becomes zero.
【0027】図5,図6は、上記実施の形態で説明した
直流発電機1により個々のステータ18で独立に発電し
た交流電流を、全波整流回路20により、直流に整流し
た状態(但し、ステータコイル19に誘起される電流に
よる磁界発生起点の遅れを0とした場合)を説明したも
ので、ポールコア15a,15b又は15c,15dが
1ピッチ移動する間に、12個のステータコア17で起
電力が誘起されることにより、12個の整流波形が生じ
る様子を示している。そして、図7,図8,図9に示す
マイナス反発磁力ゾーンZ2とマイナス合成磁力ゾーン
Z5とを狭く、又は0にし、プラス合成磁力ゾーンZ1
とプラス反発磁力ゾーンZ4とを広くすることによっ
て、回転するロータ7にプラス・トルクが生じ、又は増
大して、機械的動力エネルギーから電気エネルギーへの
変換効率を高めることができる。FIGS. 5 and 6 show a state in which an AC current independently generated by each of the stators 18 by the DC generator 1 described in the above embodiment is rectified to DC by a full-wave rectifier circuit 20 (however, FIG. In the case where the delay of the magnetic field generation starting point due to the current induced in the stator coil 19 is set to 0), the electromotive force is generated by the twelve stator cores 17 while the pole cores 15a, 15b or 15c, 15d move by one pitch. Are induced to generate twelve rectified waveforms. Then, the minus repulsive magnetic force zone Z2 and the minus combined magnetic force zone Z5 shown in FIGS. 7, 8 and 9 are narrowed or set to 0, and the plus combined magnetic force zone Z1 is set.
By increasing the positive repulsion zone Z4 and the positive repulsive force zone Z4, positive torque can be generated or increased in the rotating rotor 7 to increase the efficiency of converting mechanical power energy into electrical energy.
【0028】図10〜図14は第3の実施の形態を示し
ている。図10は上半分を断面で示した正面説明図であ
り、図11は図10の断面図を示し、右半分がC−C矢
示断面図、左半分がD−D矢示断面図、図12は原理を
示す模式図、図13は発電波形説明図、図14は作動説
明図である。この実施の形態と上記第1,第2の実施の
形態との違いは、ロータ7に設けた磁極ロータ7cは1
個であり、左右に伸びたロータ軸の左右にN極とS極を
完全分離し、ロータ軸方向左外周にS極歯車形のポール
コア15eと右外周にN極歯車形のポールコア15fを
略同位相で向かい合わせにして配設している。また、ポ
ールコア15e,15fの合計個数X=9、ステータ1
8の個数Y=12と異なる。FIGS. 10 to 14 show a third embodiment. 10 is a front explanatory view showing the upper half in cross section, FIG. 11 is a cross sectional view of FIG. 10, the right half is a cross sectional view taken along the line CC, and the left half is a cross sectional view taken along the line DD. 12 is a schematic diagram showing the principle, FIG. 13 is an explanatory diagram of a power generation waveform, and FIG. 14 is an operational explanatory diagram. The difference between this embodiment and the first and second embodiments is that the magnetic pole rotor 7c provided on the rotor 7 is
The N pole and the S pole are completely separated on the left and right sides of the rotor shaft extending left and right, and the S pole gear-shaped pole core 15e on the left outer periphery in the rotor axis direction and the N pole gear pole core 15f on the right outer periphery are substantially the same. They are arranged facing each other in phase. Further, the total number X of pole cores 15e and 15f = 9, the stator 1
8 is different from Y = 12.
【0029】図12を基に作用を説明すると、ロータ7
を回転させると界磁主磁束Φにより、上記実施の形態と
同様に、ファラデーの電磁誘導の法則及びレンツの法則
に基づき、両極をロータ軸方向へ完全分離したことによ
る相互誘導作用によりステータコイルに起電力が発生す
る。そして、図13,図14に示すようにポールコア1
5e,15fと分割コア部(ステータコア)17a,1
7bの幅に適正な差異を設け、磁力無作用化ゾーンを形
成している。このように、磁極ロータ7cは1個でも良
い。磁極ロータ7cは、本実施の形態の励磁コイル式で
なく永久磁石式としても良い。また、ポールコア15
e,15fの幅を分割コア部17a,17bの幅より適
正に狭くしても良い。The operation will be described with reference to FIG.
When the is rotated, based on the field main magnetic flux Φ, as in the above embodiment, based on the Faraday's law of electromagnetic induction and Lenz's law, mutual induction action by completely separating both poles in the rotor axial direction causes An electromotive force is generated. Then, as shown in FIG. 13 and FIG.
5e, 15f and split core part (stator core) 17a, 1
An appropriate difference is provided in the width of 7b to form a magnetic force inactivation zone. Thus, the number of the magnetic pole rotor 7c may be one. The magnetic pole rotor 7c may be of a permanent magnet type instead of the exciting coil type of the present embodiment. Also, the pole core 15
The widths of e and 15f may be appropriately narrower than the widths of the divided core portions 17a and 17b.
【0030】更に図15〜図17は他の実施の形態を示
し、図15,図16は上記第1,第2の実施の形態の変
形例で、図15はポールコア15g,15h,15i,
15jを永久磁石としている。また図16は、ステータ
コア17e,17fをロータ軸に並行に設けてステータ
コイル19を巻装し、左右からステータコア17e,1
7fを挟む形で一対のポールコア15k,15l,15
m,15nを設けている。また、図15と同様にポール
コアは永久磁石としているが、励磁コイル式でもよい。
図17は、電機子部のステータコア17g,17hを軸
心から放射状へ、軸形の固定フレーム16aに取り付
け、その外周をロータ7dが碗状で包み、内周に界磁極
のN極とS極を交互に配置したポールコア15o,15
p,15q,15rを設けて回転させる機構、即ちポー
ルコアとステータコアの位置を内外周逆にした機構とな
っている。またポールコアは永久磁石としているが励磁
コイル式でもよい。FIGS. 15 to 17 show another embodiment. FIGS. 15 and 16 show modifications of the first and second embodiments. FIG. 15 shows pole cores 15g, 15h, 15i, and 15i.
15j is a permanent magnet. FIG. 16 shows a state in which stator cores 17e, 17f are provided in parallel with the rotor shaft, and a stator coil 19 is wound thereon.
A pair of pole cores 15k, 15l, 15 sandwiching 7f
m and 15n. Although the pole core is a permanent magnet as in FIG. 15, an excitation coil type may be used.
FIG. 17 shows a state in which the stator cores 17g and 17h of the armature portion are mounted radially from the shaft center on a shaft-shaped fixed frame 16a, and a rotor 7d wraps the outer periphery of the stator frame 16a in a bowl shape. Pole cores 15o and 15 in which
This is a mechanism in which p, 15q, and 15r are provided and rotated, that is, a mechanism in which the positions of the pole core and the stator core are reversed between the inner and outer circumferences. The pole core is a permanent magnet, but may be an excitation coil type.
【0031】また更に、第3の実施の形態の機構を内外
周逆にして構成しても良いし、第1,第2,第3の実施
の形態のように、ロータの各磁極部の円周方向幅とステ
ータコアの円周方向幅とが異なる大きさではなく同じ幅
にして、各極磁極部の同極ポールコア・ピッチ(円周方
向)を適正な間隔に設けてもよい。そして、ロータの形
状はポールコアのN極及びS極を回転方向へ交互に配置
させたランデル形の他、セーレント形及び風車形並びに
永久磁石式の円盤形、碗形、ローラ形等であってもよ
い。また、ステータコイルは必ずしもロータ軸方向へ左
右分離型にする必要はない。また、実施態様では単相回
路により説明したが三相回路であってもよい。尚、励磁
コイルは右ねじの法則に従って巻装する。また励磁回路
は、他励式としているが自励式などでもよい。Further, the mechanism of the third embodiment may be configured with the inner and outer circumferences reversed, or the circle of each magnetic pole portion of the rotor may be formed as in the first, second, and third embodiments. The circumferential width and the circumferential width of the stator core may be the same width instead of different sizes, and the same pole core pitch (circumferential direction) of each pole piece may be provided at an appropriate interval. The shape of the rotor is not limited to a Landel shape in which N poles and S poles of a pole core are alternately arranged in the rotation direction, a sailing shape, a windmill shape, a permanent magnet type disk shape, a bowl shape, a roller shape, and the like. Good. Further, the stator coil does not necessarily need to be of a left-right separated type in the rotor axis direction. In the embodiment, a single-phase circuit has been described, but a three-phase circuit may be used. The exciting coil is wound according to the right-hand rule. The excitation circuit is of a separately excited type, but may be a self-excited type.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ツイン磁極部の個数Xとステータの個数Yとの関係を、
X>Y又はX<Yであって、X/Y若しくはY/Xの値
がいずれも整数とならないようにしたことによって、ロ
ータがいかなる位相でもトータル・バランスをとり、そ
して第1,第2,第3の実施の形態のようにロータの各
磁極部の円周方向幅とステータコアの円周方向幅とを異
なる大きさとしてロータ回転の際に磁力無作用化となる
領域を設け、或いは、各磁極部とステータコアの円周方
向幅を略同じにした場合、各極磁極部の同極ポールコア
・ピッチを適正な間隔に設けて遅れ磁界に対応し、それ
ぞれ磁界遅れの位相差を利用して、電機子反作用によっ
て生ずる機械的動力負荷を大幅に減少させることがで
き、機械的動力エネルギーから電気エネルギーへの変換
効率を高めることができる。As described in detail above, according to the present invention,
The relationship between the number X of twin magnetic pole portions and the number Y of stators is
By ensuring that X> Y or X <Y and that none of the values of X / Y or Y / X are integers, the rotor balances in any phase, and the first, second, and As in the third embodiment, by setting the circumferential width of each magnetic pole portion of the rotor and the circumferential width of the stator core to be different from each other, a region where magnetic force is rendered ineffective at the time of rotor rotation is provided, or When the circumferential width of the magnetic pole portion and the stator core is made substantially the same, the same pole core pitch of each magnetic pole portion is provided at an appropriate interval to correspond to the delayed magnetic field, and the phase difference of the magnetic field delay is used, respectively. The mechanical power load generated by the armature reaction can be greatly reduced, and the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be increased.
【図1】本発明に係る直流発電機の1例を示す正面図説
明で、上半分を断面図で示している。FIG. 1 is an explanatory front view showing an example of a DC generator according to the present invention, in which an upper half is shown in a sectional view.
【図2】図1を正面図とする第1の実施の形態を示す縦
断面図で、右半分はA−A矢示断面図、左半分はB−B
矢示断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the first embodiment with FIG. 1 as a front view, in which the right half is a sectional view taken along the line AA and the left half is BB.
It is arrow sectional drawing.
【図3】図1を正面図とする第2の実施の形態を示す縦
断面図で、右半分はA−A矢示断面図、左半分はB−B
矢示断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment with FIG. 1 as a front view, wherein the right half is a sectional view taken along the arrow AA and the left half is BB.
It is arrow sectional drawing.
【図4】図1の直流発電機の発電原理を説明する模式図
である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a power generation principle of the DC generator of FIG.
【図5】図2の直流発電機の個々独立したステータに生
ずる交流電流と、整流波形を示した説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an AC current generated in each independent stator of the DC generator of FIG. 2 and a rectified waveform.
【図6】図3の直流発電機の個々独立したステータに生
ずる交流電流と、整流波形を示した説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an AC current generated in each independent stator of the DC generator of FIG. 3 and a rectified waveform.
【図7】図2に示す第1の実施の形態の作用を示し、
(a)は遅れ位相が小さい場合、(b)は遅れ位相が大
きい場合の説明図である。FIG. 7 shows the operation of the first embodiment shown in FIG. 2,
(A) is an explanatory diagram when the lag phase is small, and (b) is an explanatory diagram when the lag phase is large.
【図8】図2に示す第1の実施の形態の作用を示し、
(c)は遅れ位相が更に大きい場合、(d)は遅れ位相
が最も大きい場合の説明図である。FIG. 8 shows the operation of the first embodiment shown in FIG. 2,
(C) is an explanatory diagram when the lag phase is even larger, and (d) is an explanatory diagram when the lag phase is the largest.
【図9】図3に示す第2の実施の形態の作用を示し、
(a)は遅れ位相が小さい場合、(b)は遅れ位相が大
きい場合の説明図である。9 shows the operation of the second embodiment shown in FIG. 3,
(A) is an explanatory diagram when the lag phase is small, and (b) is an explanatory diagram when the lag phase is large.
【図10】本発明の第3の実施の形態を示す正面説明図
で、上半分を断面で示している。FIG. 10 is an explanatory front view showing a third embodiment of the present invention, in which an upper half is shown in cross section.
【図11】図10の断面図を示し、右半分がC−C矢示
断面図、左半分がD−D矢示断面図である。11 shows a cross-sectional view of FIG. 10, wherein the right half is a cross-sectional view taken along the line CC and the left half is a cross-sectional view taken along the line DD.
【図12】図10の直流発電機の発電原理を説明する模
式図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the power generation principle of the DC generator of FIG.
【図13】図10の直流発電機の個々独立したステータ
に生ずる交流電流と、整流波形を示した説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an AC current generated in an independent stator of the DC generator of FIG. 10 and a rectified waveform.
【図14】図10に示す第3の実施の形態の作用を示
し、(a)は遅れ位相が小さい場合、(b)は遅れ位相
が大きい場合の説明図である。14A and 14B are diagrams illustrating the operation of the third embodiment illustrated in FIG. 10, wherein FIG. 14A is a diagram illustrating a case where the delay phase is small, and FIG. 14B is a diagram illustrating a case where the delay phase is large.
【図15】本発明の第4の実施の形態を示す概略説明図
である。FIG. 15 is a schematic explanatory view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第5の実施の形態を示す概略説明図
である。FIG. 16 is a schematic explanatory view showing a fifth embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第6の実施の形態を示す概略説明図
である。FIG. 17 is a schematic explanatory view showing a sixth embodiment of the present invention.
1・・直流発電機 2・・ケーシング 3,4・・エンドフレーム 5,6・・軸承部 7・・ロータ 7a,7b,7c,7d・・磁極ロータ 8・・ロータ軸 9・・巻線枠 10・・励磁コイル 10a,10b・・巻装端部 11a,11b・・スリップリング 12a,12b・・付勢バネ 13a,13b・・ブラシ 14a〜14d・・歯形部 15・・ツイン磁極部 15a〜15r・・ポールコア(磁極部) 16・・固定フレーム 17,17e〜17h・・ステータコア 17a,17b・・分割コア部 18・・ステータ 19・・ステータコイル(電機子巻線) 19a,19b・・巻装端 20・・全波整流回路 21・・平滑コンデンサ 22・・負荷回路 23・・直流電源回路 24・・開閉スイッチ 25・・可変抵抗器 Φ・・界磁主磁束 1, DC generator 2, casing 3, 4, end frame 5, 6, shaft bearing 7, rotor 7a, 7b, 7c, 7d, magnetic pole rotor 8, rotor shaft 9, winding frame 10. Excitation coil 10a, 10b Wound end 11a, 11b Slip ring 12a, 12b Urging spring 13a, 13b Brush 14a to 14d Toothed part 15, Twin magnetic pole part 15a to 15r Pole core (magnetic pole part) 16 Fixed frame 17, 17e to 17h Stator core 17a, 17b Split core part 18 Stator 19 Stator coil (armature winding) 19a, 19b Mounting end 20 Full-wave rectifier circuit 21 Smoothing capacitor 22 Load circuit 23 DC power supply circuit 24 On-off switch 25 Variable resistor Φ Field magnetic flux
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成12年4月18日(2000.4.1
8)[Submission date] April 18, 2000 (2004.1.
8)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明に係る直流発電機は、左右に伸びた
ロータ軸の外周に界磁極を形成するN極とS極の磁極部
を各々等角度間隔で配置し、且つ、ロータ軸方向左右に
ほぼ同位相で、前記N極とS極の磁極部を向かい合わせ
て一対としたツイン磁極部をX個配置して形成したロー
タと、前記ロータ軸を軸受けする左右のエンドフレーム
と共に外枠を形成する筒状の固定フレームと、その固定
フレームの内周上に等角度間隔でステータコアをY個配
置し、前記ステータコアはロータ軸方向で左右に分割さ
れたコア部からなり、そのステータコアにステータコイ
ルを巻装させた個々独立したステータと、各ステータコ
イルの巻装両端と接続されている全波整流回路とを有
し、前記個々独立したステータと固定フレームの間を磁
気絶縁し、また前記磁極部と対設したステータコアとの
間に空隙を設け、更にツイン磁極部の個数Xとステータ
の個数Yとの関係をX>Y、又は、X<Yであって、X
/Y若しくはY/Xの値がいずれも整数とならないよう
にしたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a DC generator, comprising N and S poles forming a field pole on the outer periphery of a rotor shaft extending left and right. A rotor formed by arranging X pieces of twin magnetic poles in a pair with the magnetic poles of the N-pole and the S-pole facing each other at substantially the same phase in the left and right directions of the rotor axis. A cylindrical fixed frame forming an outer frame together with left and right end frames bearing the rotor shaft, and Y stator cores arranged at equal angular intervals on the inner periphery of the fixed frame, and the stator core is arranged in the rotor axial direction. It has a core part divided into right and left, and has an independent stator in which a stator coil is wound around the stator core, and a full-wave rectifier circuit connected to both ends of the winding of each stator coil. did A magnetic insulation is provided between the stator and the stator, and a gap is provided between the magnetic pole portion and the opposed stator core. Further, the relationship between the number X of the twin magnetic pole portions and the number Y of the stator is expressed as X> Y, or X <Y and X
A characteristic is that none of the values of / Y or Y / X is an integer.
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0032[Correction target item name] 0032
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0032】[0032]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ロータ軸方向左右にほぼ同位相で、前記N極とS極の磁
極部を向かい合わせて一対としたツイン磁極部をロータ
にX個配置するとともに、ロータ軸方向で左右に分割さ
れたコア部からなるステータコアをY個配置し、且つ、
X>Y、又はX<Yであって、X/Y若しくはY/Xの
値がいずれも整数とならないようにしたことによって、
ロータがいかなる位相でもトータル・バランスをとり、
そして第1,第2,第3の実施の形態のようにロータの
各磁極部の円周方向幅とステータコアの円周方向幅とを
異なる大きさとしてロータ回転の際に磁力無作用化とな
る領域を設け、或いは、各磁極部とステータコアの円周
方向幅を略同じにした場合、各極磁極部の同極ポールコ
ア・ピッチを適正な間隔に設けて遅れ磁界に対応し、そ
れぞれ磁界遅れの位相差を利用して、電機子反作用によ
って生ずる機械的動力負荷を大幅に減少させることがで
き、機械的動力エネルギーから電気エネルギーへの変換
効率を高めることができる。As described in detail above, according to the present invention,
The rotor is provided with X twin magnetic poles, which are paired with the N pole and the S pole facing each other in substantially the same phase on the left and right sides in the rotor axis direction, and from the core part which is divided right and left in the rotor axis direction. Y stator cores are arranged, and
X> Y or X <Y, and the value of X / Y or Y / X is not an integer.
The rotor takes total balance in any phase,
Then, as in the first, second, and third embodiments, the circumferential width of each magnetic pole portion of the rotor and the circumferential width of the stator core are set to be different from each other, so that no magnetic force is generated during rotation of the rotor. When the regions are provided, or when the circumferential widths of the magnetic pole portions and the stator core are substantially the same, the same pole core pitch of each magnetic pole portion is provided at an appropriate interval to cope with the lagging magnetic field, and the respective magnetic field lags are reduced. By utilizing the phase difference, the mechanical power load generated by the armature reaction can be significantly reduced, and the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be increased.
Claims (1)
形成するN極とS極の磁極部を各々等角度間隔で配置
し、且つ、ロータ軸方向左右にほぼ同位相で、前記N極
とS極の磁極部を向かい合わせて一対としたツイン磁極
部をX個配置して形成したロータと、前記ロータ軸を軸
受けする左右のエンドフレームと共に外枠を形成する筒
状の固定フレームと、その固定フレームの内周上に等角
度間隔でY個配置したステータコアにステータコイルを
巻装させたステータと、各ステータコイルの巻装両端と
接続されている全波整流回路とを有し、前記磁極部と対
設したステータコアとの間に空隙を設け、更にツイン磁
極部の個数Xとステータの個数Yとの関係をX>Y、又
は、X<Yであって、X/Y若しくはY/Xの値がいず
れも整数とならないようにしたことを特徴とする直流発
電機。An N-pole and an S-pole, which form field poles on the outer periphery of a rotor shaft extending left and right, are arranged at equal angular intervals, and are substantially in phase with each other in the left and right directions in the rotor axis. A rotor formed by arranging X pairs of twin magnetic pole portions in which a pair of magnetic pole portions of a pole and an S pole face each other, and a cylindrical fixed frame forming an outer frame together with left and right end frames bearing the rotor shaft. A stator in which Y stator coils are wound around stator cores arranged at equal angular intervals on the inner periphery of the fixed frame, and a full-wave rectifier circuit connected to both winding ends of each stator coil, An air gap is provided between the magnetic pole portion and the opposed stator core, and the relationship between the number X of the twin magnetic pole portions and the number Y of the stator is X> Y or X <Y, and X / Y or Y None of the values of / X are integers A DC generator characterized by the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26431099A JP2001095220A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Dc generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26431099A JP2001095220A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Dc generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001095220A true JP2001095220A (en) | 2001-04-06 |
Family
ID=17401414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26431099A Pending JP2001095220A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Dc generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001095220A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7768240B2 (en) | 2004-12-09 | 2010-08-03 | Toshio Takekawa | Power generator |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26431099A patent/JP2001095220A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7768240B2 (en) | 2004-12-09 | 2010-08-03 | Toshio Takekawa | Power generator |
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