JP4782303B2

JP4782303B2 - Permanent magnet generator

Info

Publication number: JP4782303B2
Application number: JP2001120301A
Authority: JP
Inventors: 東男坂本; 昭男中西; 幸久前田; 正興坂本; 孝一廣林
Original assignee: 株式会社スカイ電子
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: JP2002320364A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石発電機に関し、より詳しくは、低流速の流体を動力源として発電する場合であっても十分な発電能力を発揮する永久磁石発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型風力発電機や小型水力発電機は日本ではあまり普及していないが、欧米では数多く使用されている。
特に、欧米では翼型風力発電機が実用性の高いものとして知られている。この翼型風力発電機は一般的に、その主要部が、永久磁石と、その周りに回転可能に配置されたコイルとからなり、このコイルは、電磁鋼板製コアに電線を分布巻きした構造となっている。
【０００３】
しかしながら、この翼型風力発電機は、風速１２．５ｍ／ｓの風を受けて定格電力（４００ｗ）を発生するように設計されており、風速１２．５ｍ／ｓというかなり強い風が安定して吹く場所でなければ有効な発電をすることができない。
欧米に比べて強い風力を得難い日本では、風力の比較的強い場所でも３ｍ／ｓ程度の風しか得られないので、この翼型風力発電機を使用することは実質的に困難である。
更に、この翼型風力発電機は、コア有りコイルを用いているので起動時に大きな磁場引力が生じ、これによってコギングトルクと呼ばれる大抵抗が生じる。このため、低風速では有効な発電をすることができない。
尚、翼型風力発電機の一例ではコア無しコイルを使用しているものもあるが、フェライト永久磁石を使用したものであるため、発電能力が小さく、風力発電には不向きである。
また、特開平１１−２９９２０２号公報には、風力発電機に関する開示があるが、この風力発電機は発電能力において利用者が十分に満足できるものではなかった。この風力発電機は、風力により回転する伝達軸に固定された円盤状の基盤と、この基盤の片面にドーナツ状に並べられた複数個の永久磁石と、前記基盤を収容する本体と、この本体の内面片側に設けられ前記永久磁石に対向するようにドーナツ状に並べられた複数個のコイルとからなるものである。
しかしながら、この風力発電機は、基盤の片面にしか永久磁石を設けていないため、コイルの中に十分な密度の磁束を形成することができず、その結果、発電能力が今ひとつ十分ではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、低流速の流体を動力源として発電する場合であっても十分な発電能力を発揮する永久磁石発電機の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、流体力により回転する羽根が連結され固定軸に回転自在に支持された回転ケースと、このケース内において前記固定軸に固定される円盤状の基盤と、この基盤の外周に沿ってリング状に並べられ夫々が両面を露出させた状態で該基盤に固定される複数個のコア無しコイルと、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの一方の面に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第１永久磁石と、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの他方の面に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第２永久磁石とからなり、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相互に向かい合う位置関係で設けられるとともにこれらの間には前記コア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成されることを特徴とする永久磁石発電機である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、流体力により回転する羽根が連結された回転軸と、この回転軸を回転自在に保持するケースと、このケース内において前記回転軸に固定される円盤状の基盤と、この基盤の外周に沿ってリング状に並べられ夫々が両面を露出させた状態で該基盤に固定される複数個のコア無しコイルと、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの一方の面に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第１永久磁石と、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの他方の面に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第２永久磁石とからなり、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相互に向かい合う位置関係で設けられるとともにこれらの間には前記コア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成されることを特徴とする永久磁石発電機である。
【０００７】
請求項３記載の発明は、前記第１永久磁石と前記コア無しコイルの数の比、及び、前記第２永久磁石と前記コア無しコイルの数の比は、共に４対３であることを特徴とする請求項１又は２記載の永久磁石発電機である。
【０００８】
請求項４記載の発明は、前記第１永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さく、且つ、前記第２永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さくなっており、これにより、各永久磁石とコア無しコイルの位置関係に係わらず全てのコア無しコイルに流れる電流の向きが相互に同一となることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機である。
【０００９】
請求項５記載の発明は、前記コア無しコイルは３相に結線されているとともに、各コア無しコイルは夫々一層巻きとされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機である。
これらの発明を提供することにより上記課題を悉く解決する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る永久磁石発電機の第１実施形態を示す断面図である。図２は、図１に示す発電機をＡ方向から見た矢視図であり、一方のケース半体を取り去った状態で示す図である。
尚、図２に示す斜線部は、或る瞬間における各永久磁石の位置を示している。
【００１１】
本発明に係る永久磁石発電機（１）は、主として風力発電や水力発電等の流体力を利用した発電に用いられるものである。
第１実施形態に係る永久磁石発電機（１）は、固定軸（２）と、回転ケース（３）と、基盤（４）と、複数個のコア無しコイル（５）と、複数個の第１永久磁石（６）と、複数個の第２永久磁石（７）とからなる。
以下、これら構成要素について順次、詳説する。
【００１２】
固定軸（２）は、基盤（４）を不動状態で支持するとともに回転ケース（３）を回転自在に支持するものであり、永久磁石発電機（１）の取付場所にその一端が固定されている。
【００１３】
回転ケース（３）は、ベアリング（８）を介して固定軸（２）の先端部に回転自在に支持されている。回転ケース（３）には、流体力により回転する羽根が連結されており、回転ケース（３）はこの羽根から受けた力により回転するようになっている。回転ケース（３）は、円盤状のケース半体（９）を２枚組み合わせた構造となっており、組み合わせた状態でその間に収容空間（１０）が形成されるようになっている。収容空間（１０）内には、固定軸（２）の先端部が収容される他、基盤（４）、コア無しコイル（５）、第１永久磁石（６）、及び第２永久磁石（７）が収容される。
【００１４】
基盤（４）は、回転ケース（３）内において固定軸（２）の先端部に固定される円盤状の部材である。基盤（４）は回転ケース（３）の収容空間（１０）に収容される。回転ケース（３）は流体力によって回転するが、基盤（４）は回転しないので、これらは相対運動することになる。
基盤（４）の外周に沿って複数のコイル収容孔（１１）（図３参照）が貫通状態で形成されており、これらコイル収容孔（１１）は基盤（４）の外周に沿ってリング状に並んでいる。
【００１５】
コア無しコイル（５）は複数個有る。これらは、基盤（４）の外周に沿ってリング状に並べられ、夫々が両面を露出させた状態で設けられている。具体的には、基盤（４）に形成したコイル収容孔（１１）に個々に収容固定されている。
コア無しコイル（５）は、巻線部（１３）の周囲が合成樹脂で固められているとともに、コアを有さず、内側に空心部（１２）を有している。
合成樹脂で固めることにより、確実に絶縁することができる。また、コア無しコイルとすることにより、起動時における磁場引力が小さくなり、コギングトルクと称する抵抗が小さくなる。その結果、低流速の流体、例えば低流速の風を動力源として容易に起動することができる。
【００１６】
コア無しコイル（５）は３の倍数個すなわち３ｎ個（ｎは任意の自然数）設けられており、図示例では２４個とされている。また、コア無しコイル（５）は３相に結線されているとともに、各コア無しコイル（５）は夫々一層巻きとされている。３相結線とした場合、３相交流を得ることができ、この場合、２相結線及び単相結線とした場合よりも整流後の有効電力が大きいという利点がある。
また、各コア無しコイル（５）を夫々一層巻きとすることで、製造が容易となる。
【００１７】
コア無しコイル（５）の巻き形状は特に限定されないが、図示例の如く略三角形状とするか、或いは略台形状とすることが好ましい。このような形とした場合、略長方形状、略正方形状とする場合よりも磁束通過面積が大きくなるので、起電力を大きくすることができる。
【００１８】
第１永久磁石（６）は複数個有る（図４参照）。これらは、ケース（３）の内面に固定され、コア無しコイル（５）の一方の面に臨むようにリング状に並べて配置される。第１永久磁石（６）は希土類系永久磁石とされるが、これは、この系の永久磁石が他の系の永久磁石に比して格段に磁力が強いためである。希土類系永久磁石のうち、好ましくは、希土類・鉄・ボロン系永久磁石が用いられ、希土類としては、特にネオジウム（Ｎｄ）が好適に使用される。希土類系永久磁石としては、現在世界最強の磁力を有するとされるＮＥＯＭＡＸ（商品名，住友特殊金属製）を最も好適に使用することができる。
希土類系永久磁石を使用することで、高密度の磁束をコア無しコイル（５）に作用させ、大きな起電力を発生することができる。
【００１９】
第２永久磁石（７）は複数個有る。これらは、ケース（３）の内面に固定され、コア無しコイル（５）の他方の面に臨むようにリング状に並べて配置される。第２永久磁石（７）も希土類系永久磁石とされており、その具体例については第１永久磁石（６）と同様とすることができる。
【００２０】
第１永久磁石（６）と第２永久磁石（７）は同数個とされ、互いに向かい合う位置に配置される。第１永久磁石（６）と第２永久磁石（７）の対向面は互いに反対の極性とされる。これにより、第１永久磁石（６）から第２永久磁石（７）へ、或いは、第２永久磁石（７）から第１永久磁石（６）へ向けて磁力線が形成される。この磁力線は、コア無しコイル（５）の空心部（１２）を貫くことができる。
また、第１永久磁石（６）は、隣り合う磁石の極性が同じ側の面で互いに反対の極性とされ、第２永久磁石（７）においても同様とされる。
【００２１】
第１永久磁石（６）とコア無しコイル（５）の数の比、及び、第２永久磁石（７）とコア無しコイル（５）の数の比は、共に４対３とされている。この比率を採用することにより、コア無しコイル（５）を３相結線することができるので、上記したように、整流後の有効電力を大きくすることができる。
【００２２】
また、図５に示す如く、第１永久磁石（６）の幅（ｗ２）はコア無しコイル（５）の幅（ｗ１）よりも若干小さく、且つ、第２永久磁石（７）の幅（ｗ２）はコア無しコイル（５）の幅（ｗ１）よりも若干小さくなっている。尚、ここで言う幅は、基盤（４）の周方向に沿った長さである。
このような構成とすることにより、各永久磁石（６），（７）とコア無しコイル（５）の位置関係に係わらずコア無しコイル（５）に流れる電流の向きが、全てのコア無しコイル（５）において相互に同一となり、常に安定した起電力を得ることができる。
【００２３】
第１実施形態に係る永久磁石発電機（１）は、羽根が流体力を受けることで羽根と共に回転ケース（３）が回転し、これによってコア無しコイル（５）に誘導電流が流れ、発電を行うことができる。第１実施形態に係る永久磁石発電機（１）は、起動時にコア無しコイルからコギングトルクと称する抵抗を受けることが殆ど無く、また、安定した起電力を効率良く発生するので、低速の風或いは流速が小さい水流からでも十分な発電をすることができる。
【００２４】
次に、本発明の第２実施形態に係る永久磁石発電機について説明する。
上記した第１実施形態では、ケースが回転し、基盤が不動であったが、第２実施形態では逆に、基盤が回転し、ケースが不動である。
図６に示す如く、第２実施形態に係る永久磁石発電機（１）は、回転軸（２０）と、ケース（３０）と、基盤（４０）と、複数個のコア無しコイル（５０）と、複数個の第１永久磁石（６０）と、複数個の第２永久磁石（７０）とからなる。
【００２５】
回転軸（２０）には、風力、水力等の流体力により回転する羽根（図示せず）が連結されている。回転軸（２０）は、流体力によって羽根と共に回転し、その回転力を基盤（４０）に伝達することができる。
【００２６】
ケース（３０）は、ベアリング（８０）を介して回転軸（２０）を回転自在に保持する。また、ケース（３０）は、円盤状のケース半体（９０）を２枚組み合わせた構造となっており、組み合わせた状態でその間に収容空間（１００）が形成されるようになっている。収容空間（１００）内には、回転軸（２）の先端部が収容される他、基盤（４０）、コア無しコイル（５０）、第１永久磁石（６０）、及び第２永久磁石（７０）が収容される。
【００２７】
基盤（４０）は、ケース（３０）内において回転軸（２）の先端部に固定される円盤状の部材である。基盤（４０）はケース（３０）の収容空間（１００）に回転可能に収容される。基盤（４０）の外周に沿って複数のコイル収容孔（図示せず）が貫通状態で形成されており、これらコイル収容孔は基盤（４０）の外周に沿ってリング状に並んでいる。
【００２８】
コア無しコイル（５０）、第１永久磁石（６０）、第２永久磁石（７０）の構造、取り付け方については、第１実施形態の場合と同様とすることができるので、その説明を省略する。
【００２９】
第２実施形態に係る永久磁石発電機（１）は、羽根が流体力を受けることで羽根と共に基盤（４０）が回転し、これによってコア無しコイル（５０）に誘導電流が流れ、発電を行うことができる。第２実施形態においても、起動時にコア無しコイルからコギングトルクと称する抵抗を受けることが殆ど無く、また、安定した起電力を効率良く発生するので、低速の風或いは流速が小さい水流からでも十分な発電をすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の発明によれば、起動時にコア無しコイルからコギングトルクと称する抵抗を受けることが殆ど無く、また、安定した起電力を効率良く発生するので、低流速の流体を動力源として発電する場合であっても十分な発電能力を発揮することができる。
【００３１】
請求項３記載の発明は、前記第１永久磁石と前記コア無しコイルの数の比、及び、前記第２永久磁石と前記コア無しコイルの数の比は、共に４対３であることを特徴とする請求項１又２に記載の永久磁石発電機であるから、以下の効果を奏する。
すなわち、コア無しコイルを３相結線することができるので、整流後の有効電力を大きくすることができる。
【００３２】
請求項４記載の発明は、前記第１永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さく、且つ、前記第２永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さくなっており、これにより、各永久磁石とコア無しコイルの位置関係に係わらず全てのコア無しコイルに流れる電流の向きが相互に同一となることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機であるから、常に安定した起電力を得ることができる。
【００３３】
請求項５記載の発明は、前記コア無しコイルは３相に結線されているとともに、各コア無しコイルは夫々一層巻きとされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機であるから、以下の効果を奏する。
すなわち、３相結線とすることで３相交流を得ることができ、２相結線及び単相結線とした場合よりも整流後の有効電力が大きくなる。また、各コア無しコイルを夫々一層巻きとすることで、製造が容易であるという利点が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る永久磁石発電機を示す断面図である。
【図２】図１に示す発電機のＡ方向矢視図であり、一方のケース半体を取り去った状態で永久磁石とコア無しコイルの位置関係を示す図である。
【図３】図１に示す発電機のＡ方向矢視図であり、一方のケース半体を取り去った状態で示す図である。
【図４】本発明における永久磁石の、ケース半体への取付状態を示す図である。
【図５】本発明におけるコア無しコイルを示す図（ａ）と、永久磁石を示す図（ｂ）である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る永久磁石発電機を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・永久磁石発電機
２・・・・・固定軸
２０・・・・回転軸
３・・・・・回転ケース
３０・・・・ケース
４，４０・・基盤
５，５０・・コア無しコイル
６，６０・・第１永久磁石
７，７０・・第２永久磁石[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet generator, and more particularly to a permanent magnet generator that exhibits sufficient power generation capability even when power is generated using a low flow rate fluid as a power source.
[0002]
[Prior art]
Small wind power generators and small hydropower generators are not very popular in Japan, but many are used in Europe and the United States.
In particular, in Europe and the United States, wing-type wind power generators are known as highly practical. In general, the main part of the wing type wind power generator is composed of a permanent magnet and a coil rotatably arranged around the coil, and the coil has a structure in which electric wires are wound around a core made of a magnetic steel sheet. It has become.
[0003]
However, this wing-type wind power generator is designed to generate a rated power (400 w) in response to wind with a wind speed of 12.5 m / s, and a fairly strong wind with a wind speed of 12.5 m / s is stable. Effective power generation is not possible unless it is in a blowing area.
In Japan, where it is difficult to obtain a strong wind force compared to Europe and the United States, it is practically difficult to use this wing-type wind power generator because only a wind of about 3 m / s can be obtained even in a relatively strong wind field.
Furthermore, since this wing-type wind power generator uses a coil with a core, a large magnetic attractive force is generated at the time of start-up, thereby generating a large resistance called a cogging torque. For this reason, effective power generation cannot be performed at low wind speeds.
Although an example of a wing-type wind power generator uses a coreless coil, since it uses a ferrite permanent magnet, the power generation capacity is small and it is not suitable for wind power generation.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-299202 discloses a wind power generator, but this wind power generator is not satisfactory for users in terms of power generation capacity. The wind power generator includes a disk-shaped base fixed to a transmission shaft that is rotated by wind power, a plurality of permanent magnets arranged in a donut shape on one side of the base, a main body that houses the base, and the main body And a plurality of coils arranged in a donut shape so as to face the permanent magnet.
However, since this wind power generator is provided with a permanent magnet only on one side of the base, it is not possible to form a magnetic flux having a sufficient density in the coil. As a result, the power generation capacity is not sufficient.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a permanent magnet generator that exhibits sufficient power generation capability even when power is generated using a low flow rate fluid as a power source.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a rotating case in which blades rotating by a fluid force are connected and rotatably supported by a fixed shaft, a disk-shaped base fixed to the fixed shaft in the case, A plurality of coreless coils which are arranged in a ring shape along the outer periphery and are fixed to the base with both surfaces exposed, and are fixed to the inner surface of the case so as to face one surface of the coreless coil A plurality of rare earth-based first permanent magnets arranged in a ring shape and a plurality of rare earth-based magnets arranged in a ring shape so as to face the other surface of the coreless coil fixed to the inner surface of the case The first permanent magnet and the second permanent magnet are provided in a positional relationship facing each other, and magnetic lines of force penetrating through the core of the coreless coil are formed between them. A permanent magnet generator according to claim.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotating shaft to which blades rotating by a fluid force are connected, a case for rotatably holding the rotating shaft, and a disk-shaped base fixed to the rotating shaft in the case. A plurality of coreless coils which are arranged in a ring shape along the outer periphery of the base and are fixed to the base with both surfaces exposed, and one of the coreless coils fixed to the inner surface of the case A plurality of rare earth-based first permanent magnets arranged in a ring so as to face the surface, and a plurality of rare earth-based first permanent magnets arranged in a ring so as to face the other surface of the coreless coil fixed to the inner surface of the case Each rare earth-based second permanent magnet, and the first permanent magnet and the second permanent magnet are provided in a positional relationship facing each other, and a magnetic field line penetrating the air core of the coreless coil is formed between them. A permanent magnet generator characterized in that it is.
[0007]
The invention according to claim 3 is characterized in that the ratio of the number of the first permanent magnet and the coreless coil and the ratio of the number of the second permanent magnet and the coreless coil are both 4 to 3. The permanent magnet generator according to claim 1 or 2.
[0008]
The width of the first permanent magnet is slightly smaller than the width of the coreless coil, and the width of the second permanent magnet is slightly smaller than the width of the coreless coil. Accordingly, the directions of the currents flowing through all the coreless coils are the same regardless of the positional relationship between each permanent magnet and the coreless coil, and the permanent magnet generator according to claim 1 or 2, It is.
[0009]
The invention according to claim 5 is characterized in that the coreless coils are wired in three phases, and each coreless coil is wound in one layer, respectively. Machine.
By providing these inventions, the above problems can be solved.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a permanent magnet generator according to the present invention. FIG. 2 is an arrow view of the generator shown in FIG. 1 as viewed from the direction A, and shows a state where one case half is removed.
2 indicate the position of each permanent magnet at a certain moment.
[0011]
The permanent magnet generator (1) according to the present invention is mainly used for power generation using fluid power such as wind power generation or hydroelectric power generation.
The permanent magnet generator (1) according to the first embodiment includes a fixed shaft (2), a rotating case (3), a base (4), a plurality of coreless coils (5), and a plurality of first coils. It consists of one permanent magnet (6) and a plurality of second permanent magnets (7).
Hereinafter, these components will be described in detail.
[0012]
The fixed shaft (2) supports the base (4) in a stationary state and supports the rotating case (3) in a rotatable manner. One end of the fixed shaft (2) is fixed to the mounting location of the permanent magnet generator (1). Yes.
[0013]
The rotating case (3) is rotatably supported at the tip of the fixed shaft (2) via a bearing (8). The rotating case (3) is connected to a blade rotating by a fluid force, and the rotating case (3) is rotated by a force received from the blade. The rotating case (3) has a structure in which two disk-like case halves (9) are combined, and an accommodation space (10) is formed between them in the combined state. In the accommodation space (10), the tip of the fixed shaft (2) is accommodated, the base (4), the coreless coil (5), the first permanent magnet (6), and the second permanent magnet (7). ) Is housed.
[0014]
The base (4) is a disk-like member that is fixed to the tip of the fixed shaft (2) in the rotating case (3). The base (4) is housed in the housing space (10) of the rotating case (3). The rotating case (3) rotates due to fluid force, but the base (4) does not rotate, so that they move relative to each other.
A plurality of coil receiving holes (11) (see FIG. 3) are formed in a penetrating manner along the outer periphery of the base (4), and these coil receiving holes (11) are ring-shaped along the outer periphery of the base (4). Are lined up.
[0015]
There are a plurality of coreless coils (5). These are arranged in a ring shape along the outer periphery of the base (4), and are provided with both surfaces exposed. Specifically, it is individually accommodated and fixed in a coil accommodation hole (11) formed in the base (4).
The coreless coil (5) has the periphery of the winding part (13) hardened with synthetic resin, does not have a core, and has an air core part (12) inside.
By hardening with synthetic resin, insulation can be ensured. Moreover, by using a coil without a core, the magnetic field attractive force at the time of starting becomes small, and the resistance called cogging torque becomes small. As a result, a low flow rate fluid, for example, a low flow rate wind, can be easily activated as a power source.
[0016]
The number of coreless coils (5) is a multiple of 3, that is, 3n (n is an arbitrary natural number), and is 24 in the illustrated example. The coreless coil (5) is wired in three phases, and each coreless coil (5) is wound in one layer. In the case of the three-phase connection, a three-phase alternating current can be obtained. In this case, there is an advantage that the effective power after rectification is larger than that in the case of the two-phase connection and the single-phase connection.
Moreover, manufacture becomes easy by winding each coreless coil (5) one layer each.
[0017]
Although the winding shape of the coreless coil (5) is not particularly limited, it is preferably a substantially triangular shape as shown in the drawing or a substantially trapezoidal shape. In the case of such a shape, the magnetic flux passage area becomes larger than that in the case of a substantially rectangular shape or a substantially square shape, so that the electromotive force can be increased.
[0018]
There are a plurality of first permanent magnets (6) (see FIG. 4). These are fixed to the inner surface of the case (3) and arranged side by side in a ring shape so as to face one surface of the coreless coil (5). The first permanent magnet (6) is a rare earth permanent magnet because the permanent magnet of this system is much stronger than the permanent magnets of other systems. Of the rare earth permanent magnets, a rare earth / iron / boron permanent magnet is preferably used, and neodymium (Nd) is particularly preferably used as the rare earth. As the rare earth-based permanent magnet, NEOMAX (trade name, manufactured by Sumitomo Special Metals), which is said to have the world's strongest magnetic force, can be most suitably used.
By using the rare earth-based permanent magnet, a high-density magnetic flux can be applied to the coreless coil (5) and a large electromotive force can be generated.
[0019]
There are a plurality of second permanent magnets (7). These are fixed to the inner surface of the case (3) and arranged side by side in a ring shape so as to face the other surface of the coreless coil (5). The second permanent magnet (7) is also a rare earth permanent magnet, and a specific example thereof can be the same as that of the first permanent magnet (6).
[0020]
The number of the first permanent magnets (6) and the number of the second permanent magnets (7) are the same, and are arranged at positions facing each other. The opposing surfaces of the first permanent magnet (6) and the second permanent magnet (7) have opposite polarities. Thereby, a magnetic force line is formed from the first permanent magnet (6) to the second permanent magnet (7) or from the second permanent magnet (7) to the first permanent magnet (6). This magnetic field line can penetrate the air core (12) of the coreless coil (5).
The first permanent magnet (6) has opposite polarities on the same side of the adjacent magnets, and the same applies to the second permanent magnet (7).
[0021]
The ratio of the number of the first permanent magnet (6) and the coreless coil (5) and the ratio of the number of the second permanent magnet (7) and the coreless coil (5) are both 4 to 3. By adopting this ratio, the coreless coil (5) can be three-phased, so that the effective power after rectification can be increased as described above.
[0022]
As shown in FIG. 5, the width (w2) of the first permanent magnet (6) is slightly smaller than the width (w1) of the coreless coil (5) and the width (w2) of the second permanent magnet (7). ) Is slightly smaller than the width (w1) of the coreless coil (5). In addition, the width said here is the length along the circumferential direction of the base | substrate (4).
By adopting such a configuration, the direction of the current flowing through the coreless coil (5) regardless of the positional relationship between the permanent magnets (6), (7) and the coreless coil (5) In (5), they are mutually the same, and a stable electromotive force can always be obtained.
[0023]
In the permanent magnet generator (1) according to the first embodiment, when the blade receives fluid force, the rotating case (3) rotates together with the blade, whereby an induced current flows through the coreless coil (5), and power is generated. It can be carried out. The permanent magnet generator (1) according to the first embodiment hardly receives a resistance referred to as cogging torque from the coreless coil at the time of start-up, and generates a stable electromotive force efficiently. Sufficient power can be generated even from a stream with a low flow velocity.
[0024]
Next, a permanent magnet generator according to a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, the case rotates and the base does not move. In the second embodiment, on the contrary, the base rotates and the case does not move.
As shown in FIG. 6, the permanent magnet generator (1) according to the second embodiment includes a rotating shaft (20), a case (30), a base (40), and a plurality of coreless coils (50). The plurality of first permanent magnets (60) and the plurality of second permanent magnets (70).
[0025]
The rotating shaft (20) is connected to a blade (not shown) that rotates by a fluid force such as wind power or hydraulic power. The rotating shaft (20) rotates together with the blades by fluid force, and the rotating force can be transmitted to the base (40).
[0026]
The case (30) rotatably holds the rotating shaft (20) via the bearing (80). In addition, the case (30) has a structure in which two disk-shaped half cases (90) are combined, and in the combined state, an accommodation space (100) is formed therebetween. The accommodation space (100) accommodates the tip of the rotating shaft (2), as well as the base (40), the coreless coil (50), the first permanent magnet (60), and the second permanent magnet (70). ) Is housed.
[0027]
The base (40) is a disk-like member that is fixed to the tip of the rotating shaft (2) in the case (30). The base (40) is rotatably accommodated in the accommodating space (100) of the case (30). A plurality of coil receiving holes (not shown) are formed in a penetrating manner along the outer periphery of the base (40), and these coil receiving holes are arranged in a ring shape along the outer periphery of the base (40).
[0028]
The structure and attachment method of the coreless coil (50), the first permanent magnet (60), and the second permanent magnet (70) can be the same as in the case of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. .
[0029]
In the permanent magnet generator (1) according to the second embodiment, when the blade receives fluid force, the base (40) rotates together with the blade, whereby an induced current flows through the coreless coil (50) to generate power. be able to. Also in the second embodiment, there is almost no resistance referred to as cogging torque from the coil without core at the time of startup, and a stable electromotive force is efficiently generated. It can generate electricity.
[0030]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the present invention, the resistance without the cogging torque is hardly received from the coreless coil at the time of starting, and a stable electromotive force is efficiently generated. As a result, sufficient power generation capability can be exhibited.
[0031]
The invention according to claim 3 is characterized in that the ratio of the number of the first permanent magnet and the coreless coil and the ratio of the number of the second permanent magnet and the coreless coil are both 4 to 3. Since it is the permanent magnet generator of Claim 1 or 2, it has the following effects.
That is, since the coreless coil can be three-phase connected, the effective power after rectification can be increased.
[0032]
The width of the first permanent magnet is slightly smaller than the width of the coreless coil, and the width of the second permanent magnet is slightly smaller than the width of the coreless coil. Accordingly, the directions of the currents flowing through all the coreless coils are the same regardless of the positional relationship between each permanent magnet and the coreless coil, and the permanent magnet generator according to claim 1 or 2, Therefore, a stable electromotive force can always be obtained.
[0033]
The invention according to claim 5 is characterized in that the coreless coils are wired in three phases, and each coreless coil is wound in one layer, respectively. Since it is a machine, it has the following effects.
That is, a three-phase alternating current can be obtained by using a three-phase connection, and the effective power after rectification becomes larger than when a two-phase connection and a single-phase connection are used. Moreover, the advantage that manufacture is easy arises by winding each coreless coil one layer each.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a permanent magnet generator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view in the direction of the arrow A of the generator shown in FIG. 1, and shows a positional relationship between a permanent magnet and a coreless coil with one case half removed.
3 is a view in the direction of the arrow A of the generator shown in FIG. 1, and shows a state in which one case half is removed. FIG.
FIG. 4 is a view showing a state in which a permanent magnet according to the present invention is attached to a case half.
FIG. 5A is a diagram showing a coreless coil in the present invention, and FIG. 5B is a diagram showing a permanent magnet.
FIG. 6 is a sectional view showing a permanent magnet generator according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Permanent magnet generator 2 ... Fixed shaft 20 ... Rotary shaft 3 ... Rotary case 30 ... Case 4, 40 ... Base 5,50 ... Coreless coil 6, 60 .. First permanent magnet 7, 70 .. Second permanent magnet

Claims

流体力により回転する羽根が連結され固定軸に回転自在に支持された回転ケースと、このケース内において前記固定軸に固定される円盤状の基盤と、この基盤の外周に沿ってリング状に並べられ夫々が両面を露出させた状態で該基盤に固定される複数個のコア無しコイルと、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの一方の面に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第１永久磁石と、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの他方の面に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第２永久磁石とからなり、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相互に向かい合う位置関係で設けられるとともにこれらの間には前記コア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成され、
前記コア無しコイルは３相に結線されているとともに、各コア無しコイルは夫々一層巻きとされていることを特徴とする永久磁石発電機。A rotating case in which blades rotating by a fluid force are connected and supported rotatably on a fixed shaft, a disk-shaped base fixed to the fixed shaft in the case, and a ring shape along the outer periphery of the base A plurality of coreless coils fixed to the base with both surfaces exposed, and arranged in a ring shape so as to be fixed to the inner surface of the case and face one surface of the coreless coil. A plurality of rare earth-based first permanent magnets, and a plurality of rare earth-based second permanent magnets arranged in a ring shape so as to face the other surface of the coreless coil fixed to the inner surface of the case, The first permanent magnet and the second permanent magnet are provided in a positional relationship facing each other, and a magnetic force line penetrating the air core of the coreless coil is formed between them .
The permanent magnet generator is characterized in that the coreless coils are connected in three phases, and each coreless coil is wound in one layer .

流体力により回転する羽根が連結された回転軸と、この回転軸を回転自在に保持するケースと、このケース内において前記回転軸に固定される円盤状の基盤と、この基盤の外周に沿ってリング状に並べられ夫々が両面を露出させた状態で該基盤に固定される複数個のコア無しコイルと、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの一方の面に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第１永久磁石と、前記ケースの内面に固定され前記コア無しコイルの他方の面に臨むようにリング状に並べて配置される複数個の希土類系第２永久磁石とからなり、前記第１永久磁石と第２永久磁石は相互に向かい合う位置関係で設けられるとともにこれらの間には前記コア無しコイルの空心部を貫く磁力線が形成され、
前記コア無しコイルは３相に結線されているとともに、各コア無しコイルは夫々一層巻きとされていることを特徴とする永久磁石発電機。A rotating shaft coupled with blades that rotate by fluid force, a case that rotatably supports the rotating shaft, a disk-shaped base that is fixed to the rotating shaft in the case, and an outer periphery of the base A plurality of coreless coils that are arranged in a ring shape and are fixed to the base with both surfaces exposed, and a ring shape that is fixed to the inner surface of the case and faces one surface of the coreless coil A plurality of rare earth based first permanent magnets arranged side by side and a plurality of rare earth based second permanent magnets arranged in a ring shape so as to face the other surface of the coreless coil fixed to the inner surface of the case The first permanent magnet and the second permanent magnet are provided in a positional relationship facing each other, and a magnetic field line penetrating the air core of the coreless coil is formed between them ,
The permanent magnet generator is characterized in that the coreless coils are connected in three phases, and each coreless coil is wound in one layer .

前記第１永久磁石と前記コア無しコイルの数の比、及び、前記第２永久磁石と前記コア無しコイルの数の比は、共に４対３であることを特徴とする請求項１又は２記載の永久磁石発電機。3. The ratio of the number of the first permanent magnet and the coreless coil and the ratio of the number of the second permanent magnet and the coreless coil are both 4 to 3, respectively. Permanent magnet generator.

前記第１永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さく、且つ、前記第２永久磁石の幅が前記コア無しコイルの幅よりも若干小さくなっており、これにより、各永久磁石とコア無しコイルの位置関係に係わらず全てのコア無しコイルに流れる電流の向きが相互に同一となることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石発電機。The width of the first permanent magnet is slightly smaller than the width of the coreless coil, and the width of the second permanent magnet is slightly smaller than the width of the coreless coil. 3. The permanent magnet generator according to claim 1, wherein directions of currents flowing through all the coreless coils are the same regardless of the positional relationship of the coreless coils.