JP2013255408A - Highly efficient power generation apparatus and power generation method with less cogging force - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide highly efficient power generation apparatus and power generation method with less cogging force.SOLUTION: A power generation apparatus includes: a rotor having a magnetic body unit comprised of a ring-shaped magnetic body having at least one or more openings disposed along the outer periphery of a column-shaped nonmagnetic body so that a magnetization direction matches with a circumferential direction; and a stator having at least one or more coils disposed around the rotor so that a coil axial direction matches with the magnetization direction of the magnetic body unit. The rotor is configured to rotate relative to the stator, and the magnetic body unit is configured to pass through the coils to generate power in the coils.

Description

本発明は発電装置及び発電方法に係り、特に電磁誘導により発電を行う発電装置及び発電方法に関するものである。  The present invention relates to a power generation device and a power generation method, and more particularly to a power generation device and a power generation method for generating power by electromagnetic induction.

従来の発電機の例として小型携帯用の発電機がある。その一例として非常用懐中電灯は図２に示すように磁石をコイル内で振動させて電磁誘導により電流を発生させ、コンデンサーに充電する振動発電機である。これは、コイルの巻線方向に対しほぼ直角に磁石の磁力線が横切るため１動作当たりの発電量は高いが、磁石が往復直線運動をするためコイルを横切る速度には低い限界があり、高い電圧が望めない。（特許文献１を参照）  A small portable generator is an example of a conventional generator. As an example, an emergency flashlight is a vibration generator that charges a capacitor by generating a current by electromagnetic induction by vibrating a magnet in a coil as shown in FIG. This is because the magnetic field lines of the magnet cross almost perpendicular to the coil winding direction, so the power generation amount per operation is high, but the speed of crossing the coil is low because the magnet reciprocates linearly, and the high voltage I can't hope. (See Patent Document 1)

また、従来の発電機の別の例として、図３に示すように風力発電などに用いられている発電機で、コイルの開口面を磁石が横切るように回転し、コイルの中には磁力線の磁束密度を増加させるために透磁率の高い鉄などが鉄芯として用いられている。１動作当たりの発電量は前記程ではないが、回転運動とコイルや磁石の配置を密にすることにより、磁石がコイルを通過する時間を短くし電圧を高くしている。しかし、同時に磁石と鉄芯の吸引によるコギング力が発生しエネルギー損失を生じる。（特許文献２を参照）  As another example of a conventional generator, a generator used for wind power generation as shown in FIG. 3 rotates so that the magnet crosses the opening surface of the coil, and there is no line of magnetic force in the coil. In order to increase the magnetic flux density, iron having a high magnetic permeability is used as the iron core. Although the amount of power generation per operation is not as much as described above, the time required for the magnet to pass through the coil is shortened and the voltage is increased by densely arranging the rotational motion and the coil and magnet. However, at the same time, cogging force is generated by attracting the magnet and the iron core, resulting in energy loss. (See Patent Document 2)

特許公開Ｈ１１−２６２２３４号公報Patent Publication H11-262234 特許公開２００４−１７３４１５号公報Japanese Patent Publication No. 2004-173415

従来の発電機では、前記振動発電機のように１動作当たりの発電量が高いものは、１動作当たりの時間が長く、前記回転式の発電機のように１動作当たりの時間が短いものは、１動作当たりの発電量は低く、これらを解決する１動作当たりの発電量が高く１動作当たりの時間が短い発電効率の良い発電機が望まれる。  In a conventional generator, a generator with a high power generation amount per operation like the vibration generator has a long time per operation, and a generator with a short time per operation like the rotary generator. There is a demand for a generator with high power generation efficiency that has a low power generation amount per operation, a high power generation amount per operation that solves these problems, and a short time per operation.

発電ではフレミングの右手の法則によると、導線が磁界の方向に対し直角に運動したとき導線内に電流が流れる。磁界の方向と運動の方向と電流の方向は互いに直角になっている。従って、磁石の移動方向と磁力線の方向、コイルの巻線方向が夫々直角になった時に発電効率が最も良い。本発明は、前記２つの従来の発電方式の長所に注目し、磁石の磁力線がコイルの巻線方向にほぼ直角に横切るようにし、かつコイルを通過する時間を短くすることで発電効率を良くし、かつ鉄芯をなくすことによりコギング力を抑えた発電機である。  In power generation, according to Fleming's right-hand rule, current flows in the conductor when the conductor moves perpendicular to the direction of the magnetic field. The direction of the magnetic field, the direction of motion, and the direction of current are perpendicular to each other. Therefore, the power generation efficiency is best when the moving direction of the magnet, the direction of the lines of magnetic force, and the winding direction of the coil are perpendicular to each other. The present invention pays attention to the advantages of the above two conventional power generation methods, improves the power generation efficiency by making the magnetic field lines of the magnet cross substantially perpendicular to the winding direction of the coil and shortening the time passing through the coil. And it is the generator which suppressed the cogging force by eliminating the iron core.

一般に、コイルに生じる誘導起電力Ｖは、下記の数式１によって求まることがすでにわかっている。  In general, it is already known that the induced electromotive force V generated in the coil is obtained by the following Equation 1.

数式１Formula 1

Ｖ＝−ｎ（ｄφ／ｄｔ）＝−ｎＳ（ｄＢ／ｄｔ）
上記の数式において、ｎはコイルの巻数（回）、φは磁束（Ｗｂ）、Ｓはコイルの断面積（ｍ^２）、Ｂは磁界の磁束密度（Ｔ）、ｔは時間（ｓ）である。このｎ・Ｓ・Ｂは材料条件で決定してしまう値であり、手段により良い状態が得られる。これらは起電力に比例しているが、時間は反比例している。したがって、１動作当たりの発電量を好条件にし、変位時間を小さくすれば良い結果につながる。V = −n (dφ / dt) = − nS (dB / dt)
In the above formula, n is the number of turns of the coil (turns), φ is the magnetic flux (Wb), S is the coil cross-sectional area (m ² ), B is the magnetic flux density (T), and t is the time (s). . This n · S · B is a value determined by the material conditions, and a good state can be obtained by means. These are proportional to the electromotive force, but the time is inversely proportional. Therefore, a good result can be obtained by setting the amount of power generation per operation as a favorable condition and reducing the displacement time.

（構成１） 構成１は、請求項１に対応している。
磁石の磁力線がコイルの巻線方向にほぼ直角に横切るようにし、鉄芯を必要としない構成としては、前述の振動発電機のように磁石がコイルの中を通過するものが良い。磁石をコイルの中ですばやく動かすには、磁石がある軸を中心に回転運動すれば良いが、図４に示すように磁石を保持するアームがコイルに当たってしまう。このアームが通過する間隙をコイルに設けるのは困難であるので、図５のようにコイルの外周をリング状磁石が通過するように逆の配置にし、コイル軸とリング状磁石の磁化方向が同一になるようにする。図６のようにコイルにコイル保持部を設け、リング状磁石にその通過する間隙分をスリット加工する。これは、リング状磁石のＮ極から発してリングの内側を通ってＳ極へ入る磁力線を利用し、コイルの巻線にほぼ直角になるようにしている。磁石単品にスリット加工を施すと、円周上の同極の排斥力により自己破壊し磁力のロスが生じる。この解決方法として図７のように、リング状磁石３１の厚み半分が収まる掘り込み加工した非磁性体のホルダー３２をリング状磁石３１の両側から挟みこんで接着後、コイル保持部が通過する間隙をスリット加工する。(Configuration 1) Configuration 1 corresponds to claim 1.
As a configuration in which the magnetic lines of force of the magnet cross substantially perpendicular to the winding direction of the coil and no iron core is required, it is preferable that the magnet passes through the coil as in the above-described vibration generator. In order to quickly move the magnet in the coil, the magnet may be rotated about a certain axis, but as shown in FIG. 4, the arm holding the magnet hits the coil. Since it is difficult to provide the coil with a gap through which the arm passes, the arrangement is reversed so that the ring magnet passes through the outer periphery of the coil as shown in FIG. To be. As shown in FIG. 6, the coil is provided with a coil holding portion, and the gap passing through the ring magnet is slit. This utilizes magnetic lines of force emanating from the north pole of the ring-shaped magnet and entering the south pole through the inside of the ring so as to be substantially perpendicular to the winding of the coil. When a single magnet is slit, self-destruction occurs due to the same-pole exclusion force on the circumference, resulting in a loss of magnetic force. As a solution to this problem, as shown in FIG. 7, a gap through which the coil holding portion passes after the non-magnetic holder 32 that has been dug into which the half of the thickness of the ring magnet 31 fits is sandwiched from both sides of the ring magnet 31. Is slit.

また、リング状磁石の内側の磁力線を利用するため、内側に磁力線が十分存在しなくてはならない。図８のように厚みが薄いと異極が近いため十分に磁力線が得られるが、図９のように厚いと異極が遠く、同極の排斥により内側を通過する磁力線は少ない。よって、リング状磁石の厚みは、図１４指示の磁性体回転直径の１／１０以下になっている。  In addition, in order to use the magnetic lines of force inside the ring-shaped magnet, there must be sufficient magnetic lines of force inside. When the thickness is small as shown in FIG. 8, the magnetic poles are sufficiently obtained because the different poles are close to each other. However, when the thickness is thick as shown in FIG. Therefore, the thickness of the ring-shaped magnet is 1/10 or less of the magnetic body rotation diameter indicated in FIG.

一方、発電におけるリング状磁石とコイルの位置関係は図１０のようになっており、リング状磁石がコイルを通過する過程でコイルの端面にリング状磁石の中心がきた時に最大の電圧となり、コイルの中心線とリング状磁石のものが重なった時に電圧はほぼ０となる。さらに移動しコイルのもう１つの端面にリング状磁石の中心がきた時に負に最大の電圧となる。コイルの長さがリング状磁石より厚いと逆極性の磁束領域にコイルの一部が入り逆の電圧を生じ全体の電圧を引き下げてしまう。また、リング状磁石がコイルを通過する時間が大きくなってしまう。長いコイルを用いるより、短いコイルを多数分散することが良い。よって、本構成においてはコイルの長さはリング状磁石の厚みの１，５倍以下になっている。  On the other hand, the positional relationship between the ring-shaped magnet and the coil in power generation is as shown in FIG. 10, and the maximum voltage is obtained when the center of the ring-shaped magnet comes to the end face of the coil while the ring-shaped magnet passes through the coil. When the center line overlaps with the ring magnet, the voltage is almost zero. When it moves further and the center of the ring-shaped magnet comes to the other end face of the coil, it becomes a negative maximum voltage. If the length of the coil is thicker than that of the ring-shaped magnet, a part of the coil enters the reverse polarity magnetic flux region to generate a reverse voltage and lower the entire voltage. Moreover, the time for the ring-shaped magnet to pass through the coil increases. It is better to disperse many short coils than using long coils. Therefore, in this configuration, the length of the coil is not more than 1.5 times the thickness of the ring magnet.

（構成２） 構成２は、請求項２に対応している。
リング状磁石の同極同士を対向させることにより、効率よく磁力線の密度を増加することができる。互いに対向する極から発せられた磁力線は、交差することなく斥けあって自身の異極に向かう。対向する距離が小さいほど磁力線の密度が増加し、発電量増加に貢献する。また、従来の回転式発電機に比べ、磁石の配置を密にすることができる。図１１に示すように、直径１５ｍｍ・厚み５ｍｍの磁石を横にして配置した場合と本発明のように縦にして配置した場合を比較すると、縦にして配置した場合が多くなり配置の構成の利点がある。磁石の数を多く配置できることは、磁石がコイルを通過する時間を短くすること可能になり、出力の増加になる。また、本構成においてはコイルの長さはリング状磁石の取り付けピッチ以下にしている。(Configuration 2) Configuration 2 corresponds to claim 2.
By making the same poles of the ring-shaped magnets face each other, the density of the magnetic field lines can be increased efficiently. The lines of magnetic force emitted from the poles facing each other are generated without crossing and heading toward their own different poles. The smaller the facing distance, the higher the density of magnetic lines of force, contributing to an increase in power generation. Moreover, compared with the conventional rotary generator, the magnets can be arranged more densely. As shown in FIG. 11, when a magnet with a diameter of 15 mm and a thickness of 5 mm is arranged horizontally and a case where it is arranged vertically as in the present invention, there are many cases where the magnet is arranged vertically and the arrangement configuration is large. There are advantages. Being able to arrange a large number of magnets makes it possible to shorten the time for the magnets to pass through the coil, resulting in an increase in output. In this configuration, the length of the coil is set to be equal to or less than the mounting pitch of the ring-shaped magnet.

（構成３） 構成３は、請求項３に対応している。
内側の磁力線を充実させる手段として、図１２のようにリング状磁石の両側にコイル通過孔が開いた強磁性体を接着させたものが好適である。磁石から発した磁力線は、鉄などの強磁性体の内部を通過し、表面の曲面形状に直角の向きで空気中に出ていき、周りの磁力線の応力を受けながら最寄りの異極に向かう。リング状磁石の磁力線は通常では外側と内側は、互いに応力を及ぼしながらバランスのとれた状態でＮ極からＳ極に向かうが、曲面形状の強磁性体を装着することで内側に回り込む磁力線増加させることが可能になる。製作方法としては、図７に示した例と同様であり、リング状磁石の両側を強磁性体ではさみこむ構成となる。強磁性体の鉄などをＮＣ旋盤で曲面加工後コイル保持板が通過する間隙を機械加工し、リング状磁石を挟み込み接着後、リング状磁石にスリット加工を施す。前記磁性体ユニットに比べ小型化することが可能で、リング状磁石の両側に強磁性体が接着されているため同極の排斥力による自己破壊も防止できる。また、表面が平らなプレートを使用しても磁力線の集中効果は薄れるが、コンパクト化が可能になり同極の排斥力による自己破壊も防止できる。(Configuration 3) Configuration 3 corresponds to claim 3.
As a means for enhancing the inner lines of magnetic force, a material in which a ferromagnetic material having coil passage holes is bonded to both sides of a ring-shaped magnet as shown in FIG. 12 is suitable. The magnetic lines of force emitted from the magnet pass through the inside of a ferromagnetic material such as iron, exit into the air in a direction perpendicular to the curved surface shape of the surface, and go to the nearest different pole while receiving the stress of the surrounding magnetic field lines. The magnetic field lines of a ring-shaped magnet are normally directed from the N pole to the S pole in a balanced state while exerting stress on each other. However, by attaching a curved ferromagnetic material, the magnetic field lines that circulate inward are increased. It becomes possible. The manufacturing method is the same as the example shown in FIG. 7, and the structure is such that both sides of the ring-shaped magnet are sandwiched between ferromagnetic materials. After machining a curved surface of ferromagnetic iron or the like with an NC lathe, the gap through which the coil holding plate passes is machined, the ring magnet is sandwiched and bonded, and then the ring magnet is slit. Compared with the magnetic body unit, it is possible to reduce the size, and since the ferromagnetic body is bonded to both sides of the ring-shaped magnet, self-destruction caused by the same-polarized exclusion force can be prevented. Even if a plate with a flat surface is used, the effect of concentrating the lines of magnetic force is diminished, but it is possible to reduce the size and prevent self-destruction caused by the same-pole exclusion force.

（構成４） 構成４は、請求項４に対応している。
磁性体ユニットの磁性体とコイルは互いに回転運動をするため、周方向に直線形状であると、回転による干渉を避けるため双方の間隙を大きくする必要がある。この改善として、回転半径に相当する曲がりを磁性体とコイルに設けることによって、間隙を小さくでき性能向上につながる。(Configuration 4) Configuration 4 corresponds to claim 4.
Since the magnetic body and the coil of the magnetic body unit rotate with respect to each other, if they are linear in the circumferential direction, it is necessary to enlarge both gaps in order to avoid interference due to rotation. As an improvement, by providing a bend corresponding to the radius of rotation in the magnetic body and the coil, the gap can be reduced, leading to improved performance.

（構成５） 構成５は、請求項５に対応している。
磁性体の例には、フェライト磁石・ネオジム磁石・サマリウムコバルト磁石などがあるが、保磁力が夫々ほぼ一定のため出力の制御は回転子の回転数によるものになる。これに代わって電磁石を用いると磁力の増減ができ、発電機の出力を制御することが容易になる。図１３に示すように、鉄芯に巻線を施した電磁石３４を複数並べカバー３６で覆い、両側にプレート３５で接着した電磁石ユニット３７を磁性体ユニットの代わりに使用する。界磁電流は、ブラシにより外部電源から得て、夫々の電磁石に供給される。界磁電流の強さを変えると電磁石の強さが変わり、電圧の制御をすることができる。(Configuration 5) Configuration 5 corresponds to claim 5.
Examples of the magnetic material include a ferrite magnet, a neodymium magnet, and a samarium cobalt magnet. However, since the coercive force is almost constant, the output is controlled by the rotational speed of the rotor. If an electromagnet is used instead, the magnetic force can be increased or decreased, and the output of the generator can be easily controlled. As shown in FIG. 13, an electromagnet unit 37 in which a plurality of electromagnets 34 wound on an iron core are covered with a cover 36 and bonded on both sides with plates 35 is used instead of a magnetic body unit. The field current is obtained from an external power source by a brush and is supplied to each electromagnet. When the strength of the field current is changed, the strength of the electromagnet is changed, and the voltage can be controlled.

（構成６） 構成６は、請求項６に対応している。
以上述べた単位を複数連動することにより出力を上げることが可能である。(Configuration 6) Configuration 6 corresponds to claim 6.
The output can be increased by interlocking a plurality of units described above.

発明の効果Effect of the invention

磁石の磁力線がコイルの巻線方向にほぼ直角に横切るようにし良い発電状態を保ち、かつ磁石がコイルを通過する時間を小さくすることにより、高い電圧が得られる。  A high voltage can be obtained by maintaining a good power generation state by causing the magnetic field lines of the magnet to cross substantially perpendicular to the winding direction of the coil and reducing the time for the magnet to pass through the coil.

本発明の代表的な例を示す。The typical example of this invention is shown. 従来の振動発電機の断面を示す。The cross section of the conventional vibration generator is shown. 従来の回転式発電機の断面と使用例を示す。A cross section of a conventional rotary generator and an example of use are shown. 従来の構成での課題点を示す。Problems in the conventional configuration will be described. 本発明のイメージを示す。The image of this invention is shown. 本発明の基本構成を示す。1 shows a basic configuration of the present invention. 磁性体ユニットの製作方法を示す。The manufacturing method of the magnetic body unit is shown. 薄いリング状磁石の磁力線イメージ図を示す。The magnetic line figure figure of a thin ring magnet is shown. 厚いリング状磁石の磁力線イメージ図を示す。An image of magnetic field lines of a thick ring magnet is shown. コイルとリング状磁石の位置と電圧の関係を示す。The relationship between the position of a coil and a ring-shaped magnet and a voltage is shown. 磁石の配置比較を示す。The arrangement comparison of a magnet is shown. リング状磁石と強磁性体の複合体を示す。A composite of a ring magnet and a ferromagnetic material is shown. 電磁石ユニットを示す。An electromagnet unit is shown. 実施例１の斜視図と断面図を示す。The perspective view and sectional drawing of Example 1 are shown. 実施例１の固定子のコイル取り付け仕様を示す。The stator coil attachment specification of Example 1 is shown. 実施例１の組立て仕様を示す。The assembly specification of Example 1 is shown. 実施例２のコイルと磁性体ユニットの位置関係を示す。The positional relationship of the coil of Example 2 and a magnetic body unit is shown. 実施例３の磁性体ユニットを示す。The magnetic body unit of Example 3 is shown. 実施例４のコイルと断面を示す。The coil of Example 4 and a cross section are shown. 実施例５の電磁石ユニットと断面を示す。The electromagnet unit of Example 5 and a cross section are shown.

以下、本発明を図の具体例を用いて説明する。  Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples of the drawings.

図１４が構成１に対応している。
図１４を参照し説明すると、１は回転軸に装着した回転子、２・３は夫々軸受けを有する一対の側板、５・６は固定子４を支持し側板２・３を繋ぐ枠板、７は回転子コア大、８は回転子コア小、９は磁性体ユニット１０を固定する蓋、１１・１２は端子である。
固定子４を図１５に参照して説明すると、コイル保持板２２に周方向にコイル２０の軸を合わせるように装着する。この例では、コイル２０にコイル軸２１を設けコイル保持板２２に溝を加工しこれに嵌合している。取り付ける間隔および配線は、生成したい電圧の相により決定される。図示２３は、組付けの際の磁性体ユニット１０の挿入の逃がしである。
磁性体ユニット１０の構造は、図７で説明したので省略し、取り付けに関して図１６を参照し説明する。回転子コア大７を回転軸に取り付け後，固定子４を枠板５に固定し、回転子コア小８を回転軸に挿入し回転子コア大７と合わせて両者を固定する。この時点で、回転子コア大７・小８は、枠板５と固定子４に対し回転軸を中心に回転できる状態になっている。回転子コア大７と回転子コア小８は、固定子４の通る固定子通過空間２４が設けられている。また、磁性体ユニット１０の挿入可能な空間が両者に施されており、回転子コア大７には磁性体ユニット挿入袋状空間２５、回転子コア小８には磁性体ユニット挿入貫通空間２６があり、磁性体ユニット１０は、磁性体ユニット挿入逃がし部２３と磁性体ユニット挿入袋状空間２５と磁性体ユニット挿入貫通空間２６を合わせて挿入し、回転子コアに固定する。回転子コアを１ピッチ回転させ、同様に磁性体ユニット１０を挿入し固定する。この取り付ける間隔は、異極を対向するように装着する場合は直近の異極と引き合わないような距離をとる必要がある。磁性体ユニット１０をすべて挿入後、蓋９を取り付ける。
よって、図１４で回転子１が回転軸を中心に回転し、磁性体ユニット１０がコイル２０を通過する時に磁力線が横切りコイル内に電圧を発生させ、これを端子１１・１２で取り出す。FIG. 14 corresponds to Configuration 1.
Referring to FIG. 14, 1 is a rotor mounted on a rotating shaft, 2 and 3 are a pair of side plates each having a bearing, 5 and 6 are frame plates that support the stator 4 and connect the side plates 2 and 3, 7 Is a large rotor core, 8 is a small rotor core, 9 is a lid for fixing the magnetic unit 10, and 11 and 12 are terminals.
The stator 4 will be described with reference to FIG. 15. The stator 4 is mounted on the coil holding plate 22 so that the axis of the coil 20 is aligned in the circumferential direction. In this example, a coil shaft 21 is provided in the coil 20, a groove is formed in the coil holding plate 22, and the coil holding plate 22 is fitted thereto. The mounting interval and wiring are determined by the phase of the voltage to be generated. In FIG. 23, the insertion of the magnetic unit 10 during assembly is escaped.
Since the structure of the magnetic body unit 10 has been described with reference to FIG. 7, it will be omitted, and the attachment will be described with reference to FIG. After the rotor core large 7 is attached to the rotating shaft, the stator 4 is fixed to the frame plate 5, the rotor core small 8 is inserted into the rotating shaft, and both are fixed together with the rotor core large 7. At this time, the rotor core large 7 and small 8 are in a state of being able to rotate around the rotation axis with respect to the frame plate 5 and the stator 4. The rotor core large 7 and the rotor core small 8 are provided with a stator passage space 24 through which the stator 4 passes. In addition, a space in which the magnetic unit 10 can be inserted is provided on both sides. The rotor core large 7 has a magnetic unit insertion bag-like space 25, and the rotor core small 8 has a magnetic unit insertion insertion space 26. The magnetic body unit 10 is inserted together with the magnetic body unit insertion escape portion 23, the magnetic body unit insertion bag-like space 25, and the magnetic body unit insertion through space 26, and is fixed to the rotor core. The rotor core is rotated by one pitch, and the magnetic unit 10 is similarly inserted and fixed. In the case where the different polarities are mounted so as to face each other, it is necessary to take a distance so as not to attract the latest different polarities. After all the magnetic body units 10 are inserted, the lid 9 is attached.
Therefore, in FIG. 14, the rotor 1 rotates around the rotation axis, and when the magnetic body unit 10 passes through the coil 20, the lines of magnetic force cross and generate a voltage in the coil, which is taken out by the terminals 11 and 12.

図１７が構成２に対応している。
図１７は、実施例１の磁性体ユニットとコイルについて特記している。磁性体ユニット１０は同極を対向して装着し、固定子のコイル２０は得られる電圧の相に従い配置・接続される。同極同士対向しているため、磁力線の密度を高められ高い出力になる。図示の例では、磁性体ユニット４８個とコイル３６個で３相の平準化した電圧を生成するものである。FIG. 17 corresponds to configuration 2.
FIG. 17 specifically describes the magnetic body unit and the coil according to the first embodiment. The magnetic unit 10 is mounted with the same poles facing each other, and the stator coil 20 is arranged and connected according to the phase of the obtained voltage. Since the same poles are opposed to each other, the density of magnetic lines of force can be increased and the output can be increased. In the illustrated example, 48 magnetic substance units and 36 coils generate a three-phase leveled voltage.

図１８が構成３に対応している。
図１８は実施例１の回転子を簡略化し磁性体ユニットの部分の一部を示している。強磁性体３３にリング状磁石３１が挟み込まれている構造で、強磁性体には鉄などが用いられていて、その表面には中央の孔に磁力線を集めるために曲面形状が施されている。内側の磁束密度が増加するとともに回転子のコンパクト化につながる。FIG. 18 corresponds to configuration 3.
FIG. 18 shows a part of the magnetic unit by simplifying the rotor of the first embodiment. The ring-shaped magnet 31 is sandwiched between the ferromagnetic bodies 33, and iron or the like is used for the ferromagnetic bodies. The surface of the ferromagnetic body 33 is curved in order to collect magnetic lines of force in the central hole. . As the inner magnetic flux density increases, the rotor becomes compact.

図１９が構成４に対応している。
図１９を参照し説明すると、回転半径と同一の環状に銅線を巻きコイルを作ることにより、コイルの外形が回転半径に準ずる曲率を持ち、磁性体ユニットにも同じ処置を施すことにより、コイルと磁性体ユニットの間隙を小さくでき、性能が向上する。FIG. 19 corresponds to configuration 4.
Referring to FIG. 19, by making a coil by winding a copper wire in the same ring shape as the turning radius, the outer shape of the coil has a curvature corresponding to the turning radius, and the magnetic body unit is subjected to the same treatment, so that the coil And the gap between the magnetic body unit can be reduced and the performance is improved.

図２０が構成５に対応している。
図２０は実施例１の回転子を簡略化し磁性体ユニットの部分の一部を示している。磁性体ユニット１０の代わりに電磁石ユニット３７を用い、これは鉄芯に巻線を施した電磁石３４を複数個図のように並べカバー３６で覆い、両側をプレート３５で接着したものである。
界磁電流は、外部電源からブラシ３８を通過し、夫々の電磁石に供給される。界磁電流の強さを変えると電磁石の強さが変わり、電圧の制御をすることができる。FIG. 20 corresponds to configuration 5.
FIG. 20 shows the rotor of Example 1 in a simplified manner and shows a part of the magnetic unit. Instead of the magnetic unit 10, an electromagnet unit 37 is used, in which a plurality of electromagnets 34 with windings on iron cores are covered with a cover 36 as shown in the figure, and both sides are bonded with plates 35.
The field current passes through the brush 38 from an external power source and is supplied to each electromagnet. When the strength of the field current is changed, the strength of the electromagnet is changed, and the voltage can be controlled.

電気エネルギーは他のエネルギーに比べ効率が良く伝送が容易なため、社会では広く利用されており、本発明はその電気を効率よく発生するものであり、風力発電などの新エネルギーや既存の発電所の省化石燃料化またはハイブリッド自動車の発電機の高効率化など産業上の幅広い分野で利用される可能性を有する。  Since electric energy is more efficient and easier to transmit than other energies, it is widely used in society, and the present invention efficiently generates the electricity, such as new energy such as wind power generation and existing power plants. It has the potential to be used in a wide range of industrial fields such as fossil fuel savings and high efficiency generators for hybrid vehicles.

１ 回転子
２、３ 側板
４ 固定子
５、６ 枠板
７ 回転子コア大
８ 回転子コア小
９ 蓋
１０ 磁性体ユニット
１１、１２ 端子
２０ コイル
２１ コイル軸
２２ コイル保持板
２３ 磁性体ユニット挿入逃がし部
２４ 固定子通過空間
２５ 磁性体ユニット挿入袋状空間
２６ 磁性体ユニット挿入貫通空間
３１ リング状磁石
３２ ホルダー
３３ 曲面形状付き強磁性体
３４ 電磁石
３５ プレート
３６ カバー
３７ 電磁石ユニット
３８ ブラシDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor 2, 3 Side plate 4 Stator 5, 6 Frame plate 7 Rotor core large 8 Rotor core small 9 Lid 10 Magnetic body unit 11, 12 Terminal 20 Coil 21 Coil shaft 22 Coil holding plate 23 Magnetic unit insertion escape Part 24 Stator passage space 25 Magnetic unit insertion bag-like space 26 Magnetic unit insertion through space 31 Ring magnet 32 Holder 33 Curved ferromagnetic material 34 Electromagnet 35 Plate 36 Cover 37 Electromagnet unit 38 Brush

Claims (8)

円柱状非磁性体物の外周に沿って周方向に磁化方向を合わせて配置された少なくとも１個以上の開口部の有するリング状磁性体からなる磁性体ユニットを持つ回転子と、該回転子の周囲に該磁性体ユニットの磁化方向にコイル軸方向を合わせて配置された少なくとも１個以上のコイルを持つ固定子からなり、該回転子が該固定子に対し回転し、該磁性体ユニットが該コイルを通過することによって該コイルに発電させる装置。  A rotor having a magnetic unit composed of a ring-shaped magnetic body having at least one opening arranged in the circumferential direction along the outer circumference of the cylindrical non-magnetic body, and the rotor A stator having at least one coil arranged around the direction of magnetization of the magnetic body unit in the direction of the coil axis, the rotor rotating relative to the stator, and the magnetic body unit A device that causes the coil to generate electricity by passing through the coil. 請求項１記載の装置において、該磁性体ユニットが同極対向に配置された発電装置。  The power generator according to claim 1, wherein the magnetic unit is disposed opposite to the same pole. 請求項１から２の記載の装置において、該磁性体ユニットが磁力線を集めるために表面を曲面形状にした強磁性体と開口部の有するリング状磁性体との複合体である発電装置。  3. The power generator according to claim 1, wherein the magnetic body unit is a composite of a ferromagnetic body having a curved surface and a ring-shaped magnetic body having an opening to collect magnetic lines of force. 請求項１から３の記載の装置において、該磁性体ユニットおよび該コイルに周方向に回転半径と同じ曲がりがある発電装置。  4. The power generation device according to claim 1, wherein the magnetic body unit and the coil have the same bend as the rotation radius in a circumferential direction. 5. 請求項１から４の記載の装置において、該磁性体ユニットが電磁石である発電装置。  5. The power generator according to claim 1, wherein the magnetic body unit is an electromagnet. 請求項１から５の記載の装置において、前記構成が複数連なる発電装置。  6. The power generator according to claim 1, wherein a plurality of the configurations are connected. 請求項１から６の記載の装置において、前記発電装置を搭載した輸送手段。  7. The transportation device according to claim 1, wherein the power generator is mounted. 開口部を有するリング状磁性体の内側の磁力線を利用し、該リング状磁性体がコイルを通過することによって発電させる方法。  A method of generating power by using a magnetic line of force inside a ring-shaped magnetic body having an opening and passing the ring-shaped magnetic body through a coil.

Images