JPH05505089A - 動力発生および電力発生回転機械の磁気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路ならびに磁気誘導方法 技術分野 本発明は、電気的エネルギーを使用して機械的回転動力を発生させると共に機械 的回転動力を電気的エネルギーで転換されるようにした動力発生及び電力発生用 回転装置に関し、電気的エネルギーを使用して回転動力を得る場合には、電気的 エネルギーを磁気的エネルギーに一旦変換させ、磁力の吸入力及び反撥力を利用 して高い効率の機械的エネルギーを得るようにした回転装置と、機械的エネルギ ーにより界磁の磁束が電気子に誘導されて電気子の捲線と鎖交することにより、 電気的エネルギーで転換することのできるようにした動力発生及び電力発生用回 転装置の磁気回路ならびに磁気誘導方法に関する。

背景技術 現在に至るまで使用されている回転器としては、電気的エネルギーを受けて回転 動力を発生させる電動機（いわゆる、モータ）と、機械的動力を受けて電力を発 生させる発電機があり、電動機及び発電機を機械的に連結して構成させた電動発 電機（いわゆる、ダイナモーフ）と、同−電気子に入力と出力捲線をして入力捲 線側は電動機として動作され、出力捲線側は発電機として動作されるようにした 発電電動機などがある。本発明の回転装置の磁気回路は磁極片が電力を受けて機 械的動力と電力を同時に発生させる観点において、電動機及び発電機の磁気回路 と相異し、磁極片の機械動力発生装置と電力発生装置が一つの磁気回路に構成さ れている観点では、電動発電機と相異し、かつ磁極片に機械動力発生用電気子と 電力発生用電気子が各々形成される観点では、発電電動機とは相異する。

従って、本発明の回転機磁気回路は機能面や、構造面において、従来の回転機磁 気回路と異なる特徴を持ち、本発明の磁気回路を利用した回転装置は一定量の電 力消耗で機械的動力と電力が同時に発生するために回転装置から発生された電力 を再び回転装置の消耗電力で転換させることにより外部の電気的エネルギー消耗 を極小化させることができるため、エネルギー節減効果が非常に良くなる。

本発明の目的は外部電力により機械的回転動力を得て、機械的エネルギーとして 界磁の磁束が電気子へ誘導されるようにして電気的エネルギーを得ることのでき る動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路を提供するものである。

また、他の目的は、前記動力発生及び電力発生用回転装置に磁気の流れを誘導さ せて電気的エネルギーに変換させることのできる磁気誘導方法を提供するもので ある。

発明の開示 このような目的を達成さるため本発明の特徴は、磁界の吸入力及び反撥力により 回転する回転界磁と、磁極面に多数個のスロット形の導体が形成され、コイルが 捲線された一つ以上の機械動力発生用電気子を含み、前記回転界磁に回転磁界を 加えられる機械動力発生手段と、導体と形成され前記回転界磁の回転時発生され る磁束を受ける一つ以上の電力発生用電気子と、前記電力発生用電気子に捲線さ れた電力発生用コイルが含まれる電力発生手段と、前記回転界磁の回転位置によ り循環される磁束の流れを制御する一つ以上の誘導電磁石と、前記誘導電磁石に 誘導される磁束を循環させるための循環導体を含む磁束循環誘導手段と、から形 成される動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路に関するものである。

そして、本発明の他の特徴は前記動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路に 誘導される磁束の磁気誘導方法を提供するものである。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の基本的な回転装置の磁気回路を示す平面図であり、図２は、本 発明の基本的な回転装置の磁気回路から発生される磁界の流れを示す平面図であ り、図３　（Ａ）　、図３（Ｂ）は、本発明の回転装置の磁気回路図に対する他 の実施例であり、図４は、本発明から使用されるスイッチング電源供給回路図で あり、図５は、本発明の実施例を示す回転装置の分解斜視図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を添付された図面により詳細に説明する。

図１は、本発明の基本的な回転装置を示す平面図である。本発明は大きく分けて 機械動力発生手段、電力発生手段、磁束循環誘導手段とから成る。

前記手段の中心には回転軸１に固定された回転界磁２が設けられる。前記回転界 磁２はコイルによって励磁される電磁石あるいは永久磁石から構成される。

機械動力発生手段は前記回転界磁２と、一つ以上の機械動力発生用電気子３から 構成される。前記機械動力発生用電気子３の磁極面には多数個のスロット形３ａ 、３ｂの導体を作り絶縁をした後コイル３Ｃを捲線させて回転界磁２に磁界を加 えられるように構成する。多数個の機械動力発生用電気子３は各々同一な構造を 持ち対称に構成された第１電気子３−１．第２電気子３−２．第３電気子３−３ ．第４電気子３−４とから成る。

電力発生手段は機械的回転運動をする前記回転界磁２と、前記回転界磁２の回転 時磁束を受けて電力を発生させる一つ以上の電力発生用電気子４とから成る。多 数個の電力発生用電気子４の磁極面にはスロット形あるいは平面で作ることがで き、絶縁をした後電力発生用コイル４−３が捲線されるようにする。前記電力発 生用電気子４は第１電力発生用電気子４−１及び第２電力発生用電気子４−２と から成る。

磁束循環誘導手段は前記機械動力発生手段の機械動力発生用電気子３と一つの導 体から成り、また、電力発生手段の電力発生用電気子４とも一つの導体とから成 る。

磁束循環誘導手段は前記機械動力発生用電気子３及び電力発生用電気子４のよう に強磁性体で磁束循環用誘導電磁石５が形成されるようにし、前記磁束循環用誘 導電磁石５が各々の機械動力発生用電気子３と電力発生用電気子４とは捲線５− ３．５−４を通って連結されるように構成される。前記磁束循環用誘導電磁石５ には第１誘導電磁石５−１及び第２誘導電磁石５−２が含まれる。ここで、磁束 循環用誘導電磁石５は棒形、三角形１円形。

凹凸形、Ｔ形、Ｈ形、Ｙ形で形成させることができる。

そして、磁束循環誘導手段は前記磁束循環用誘導電磁石５に誘導される磁束を循 環させるための一つ以上の循環導体６を有する。前記循環導体６は強磁性体から 成り、第１循環導体６−１．第２循環導体６−２が含まれる。

このように本発明の回転界磁２は回転軸１を中心に左右が対称に構成され、右側 のみを見ると次のような構成を持つ。即ち、電力発生手段に含まれる電力発生電 気子４−１に捲線されたコイル４−３から出力線Ｐ１を引出させて前記コイル４ −３に磁束が鎖交されるとき、誘導電力が発生されるように構成する。そして、 磁束循環誘導手段を形成する磁束循環用誘導電磁石の第１誘導電磁石及び第２誘 導電磁石５−１．５−２にはコイル５−３゜５−４が一定な方向で捲線されて同 一磁界が形成されるようにし、各々のコイル５−３．５−４から引出させて入力 線Ｐ３．Ｐ４になるようにして電力が供給されるように構成する。ここで、左右 が対称であるため、１個の出力線ＰＬ、Ｐ２及び２個の入力線Ｐ３．Ｐ４、入力 線Ｐ５．Ｐ６を持つ。このように構成された本発明で回転界磁２が永久磁石から 成り、１８０°角に永久磁石のＮ極が位置し、０＠角に永久磁石のＳ極が位置し ていることが仮定された状態において、人力線Ｐ３．Ｐ４ヘスイツチング電源が 入力されると磁束循環誘導手段の磁束循環用節１及び第２誘導電磁石５−１．５ −２に捲回されたコイル５−３．５−４は励磁される。この時、誘導電磁石５− １．５−２により形成される磁界を図２で見ると、次の通りである。

図２は本発明の基本的な回転装置から発生される磁界の流れを示す図面であり、 図１と同一な構成は簡略している。

即ち、コイル５−３．５−４は同一な方向で捲線されてあって、電流が流れるよ うになると右ねじの法則により磁極片の中心部ａにはＮ極が形成され、磁極片の 中心部すにはＳ極が形成されると、磁束循環用第２誘導電磁石５−１．５−２に 一体に形成された電力発生用電気子４の中心磁極片の中心部ｅには磁極片の中心 部ｄに対する相対的なＳ極が形成される。この時、電力発生用電気子３−１と一 体に形成された磁束循環用第１誘導電磁石５−１の磁極片の中心部ＣにはＮ極が 形成されている状態で外部スイッチング電源が図１の端子Ｐ１．１．Ｐ１２を通 ってスロット３ａ、３ｂに捲回されたコイル３Ｃに電源を供給させると、同一方 向に捲線された機械発生用電気子３−１のスロットは右ねじの法則により磁極片 の中心部ｆにはＮ極、磁極片の中心部ｇにはＳ極が誘導され、回転界磁２の磁極 と同一な磁束により回転界磁２が反撥するようになる。

従って、回転界磁２は第１電気子３−１の反撥力と電力発生用電気子４の磁極片 の中心部ｅから生じるＳ極の磁界による第１電力発生用電気子４−１の吸引力に より回転するようになる。この時、左側に図示された第３電気子３−３は回転界 磁２が反撥力を形成し、第２電力発生用電気子４−２にはＮ極による吸引力が発 生される。

このように各々の第１．第３電気子３−１．３−３に捲回されたコイル３Ｃにス イッチング電源を供給した後、第２．第４電気子３−２．３−４に捲回されたコ イル３Ｃにスイッチング電源を供給する順で回転界磁２に吸引力と反撥力を加え ると、回転機械動力が得られる。この時、第１乃至第４電気子３−１．３−４に 供給される電源を第１電気子３−１．第２電気子３−２．第３電気子３−３．第 ４電気子３−４の順で一定間隔を隔てて供給して回転界磁２を回転させることも てきる。

このように回転界磁２か回転することにより生しる電気的エネルギーを発生させ る過程を見ると次の通りである。

現在、入力線Ｐ３．Ｐ４へ交流電源が入力された状態で磁束循環用第１誘導電磁 石５−１に捲線されたコイル５−３が励磁されて磁極片の中心部ａにはＮ極、磁 極片の中心部すにはＳ極が形成され、磁極片の中心部ＣにはＮ極が形成されると 、循環導体６−１の磁極片の中心部りにはＳ極が誘導されるので磁束がＮ極から Ｓ極へ流れるようになり磁極片の中心部ｉを通って再び磁束循環用誘導電磁石５ −１へ循環誘導される。

結局、循環される磁束は点線のような矢印方向へ流れるようになり全ての磁束は 電力発生用電気子４の第１電力用電気子４−１の磁極片の中心ｊに集中されて流 れるようになり、この時回転界磁２が回転して回転界磁２のＮ極磁界が電力発生 用電気子４の磁極片の中心部ｅのＳ極磁界側へ磁束が流れるようになり、全て磁 束は電力発生用電気子４−１の磁極片の中心部ｊへ集中されて流れるため電力発 生用電気子４の第１電力用電気子４−１に捲線されたコイル４−３に直角方向へ 磁束が鎖交することにより誘導起電力を発生させる。この時、電力発生用電気子 ４の磁極片中心部ｅのＳ極が高い磁束を形成する場合、回転界磁２の回転運動を 妨害することができるため電力発生用電気子４の磁極片の中心部ｅのＳ極に対す る磁束を任意に減らすことができる。このように第１電力用電気子４−１からの 誘導起電力の発生時、第２電力用電気子４−２には反対方向の誘導起電力が発生 するので、コイル４−３．４−４の出力線ＰＩ、Ｐ２には前記誘導起電力による 電流が流れるようになる。換言すれば、磁束循環用節１及び第２誘導電磁石５− １．５−２を通って磁束が流れるもので図１から磁束循環用節１及び第２誘導電 磁石５−１．５−２のコイル５−３．５−４はトランスの１次側がコイルになり 、電力発生用節１及び第２電気子、１１−１．４−２に捲線されたコイル４−３ ゜４−４はトランスの２次側のようになって誘導された電流が流れると共に、回 転界磁２の回転時に流れる磁束の量が増えてより多い起電力が得られ、出力線Ｐ Ｉ、Ｐ２で電力を引出すことができるようになる。

図３　（Ａ）　、図３（Ｂ）は磁束循環誘導手段に含まれる磁束循環用誘導電磁 石５の構造と、誘導される磁束を循環させるための循環導体６の構造が変更され た実施例として、本発明の回転装置の駆動状態を示している。ここで、機械動力 発生のための第１．第２．第３．第４電気子３−１．３−２．３−３．３−４と 、電力発生のための第１電力発生用電気子４−１及び第２電力発生用電気子４− ２と、磁束循環のための第１誘導電磁石５−１及び第２誘導電磁石５−２と、循 環導体を形成する第１循環導体６−１及び第２循環導体６−２の基本的な構造は 同一である。この時の動作を見ると、初めに回転界磁２のＮ極が０６地点に位置 し、Ｓ極が１８０”地点に位置している時、別に図示された回転位相検出手段か ら検出された回転界磁２の位相が図４のスイッチング電源供給回路に印加される とスイッチング電源供給回路は回転装置１０の機械動力発生用電気子３及び磁束 循環誘導電磁石５に電源を供給させるようになる。

例えば、図３（Ａ）のように左側下端機械動力発生用第３電気子３−３にはＳ極 を、左側磁束循環用第３誘導電磁石５−５にＮ極が誘導されるようにし、右側上 端機械動力発生用第１電気子３−１にはＮ極を、右側磁束循環用第２誘導電磁石 ５−２にＳ極を誘導させると、回転界磁２を吸引するようになる。逆に、左側上 端機械動力発生用第４電気子３−４にＳ極を誘導させ、右側下端機械動力発生用 第２電気子３−２をＮ極で誘導させると回転界磁２と反撥するため回転運動をす るようになる。

そして、左側第２電力発生用電気子４−２には左側磁束循環用第３誘導電磁石５ −５からＮ極を受ける状態において、回転界磁２の磁束Ｎ極が左側第２電力発生 用電気子４−２のＳ極に沿って流れるようになり、右側第１電力発生用電気子４ −〕、右側磁束循環用第２誘導電磁石５−２からＳ極を受ける状態において回転 界磁２の磁束Ｓ極を受けるようになることにより左側電力発生用電気子４−２に 捲線されたコイル４−４と右側電力発生用電気子のコイル４−３が磁束を鎖交す ることにより誘導起電力を発生させる。

一方、図３（Ｂ）のように回転界磁２のＮ極が回転慣性で９５″地点に接近し、 回転界磁２のＳ極が２７５゜地点に接近すると、後述する回転位相検出手段は回 転界磁２の位相を検出して電源スイッチング回路から回転界磁２か回転されるこ とのできるように各々の電気子、誘導電磁石などの電極を変換させて、左側下端 機械動力発生用第３電気子３−３ではＮ極が誘導されるようにし、左側上端機械 動力発生用第４電気子３−４にはＳ極か誘導されるようにする。逆に右側下端機 械動力発生用第２電気子３−２ではＮ極が誘導され、右側上端機械動力発生用第 １電気子３−１ではＮ極が誘導され、右側上端機械動力発生用第１電気子３−１ にはＳ極が誘導されることにより回転界磁２は続けて回転をするようになる。こ のように磁束循環用筆１及び第２誘導電磁石５−１．５−２は回転界磁２の位相 が約１８０＠毎に磁極が変わるようになり、機械動力発生用電気子３は回転界磁 ２０位相が約９０°毎に磁極が変わるようになっているが、この角度は調整する ことができる。この時、磁束循環用筆１及び第２誘導電磁石５〜１．５−２は回 転界磁２の位相か約１８０ｍ毎に磁束を変えなければならない。機械動力発生用 電気子３−１．３−２．３−３．３−４は回転界磁２の位相が９０＃変更される 時毎に磁極を変更させるため図４のようなスイッチング回路を使用する。

即ち、図４は回転装置にスイッチング電源を供給するスイッチング回路図の一例 を示しているもので、回転界磁２の位相が約１８０６毎に磁極が変わるようにス イ・ノチングさせているものである。この回路から回転界磁２の回転位相を感知 する回転界磁位相感知部２０は、フォトダイオードＰＤ及びフォトトランジスタ ＰＱとから構成された光センサ３１とから構成され、フォトダイオードＰＤ及び フォトトランジスタＰ０間には回転界磁の軸１に連結された第１及び第２位相検 出板（図４参照）の回転角を感知するように構成される。フォトトランジスタＰ Ｑの出力側には基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較器ＣＰと連結されるようにした 後、出力反転用インノく一夕１１．１２を通ってノードｎｌ、ｎ２側へ２個の相 異な出力が供給されるように構成する。前記スイッチング回路３０は本発明の回 転装置間にスイッチング電源供給用第１及び第２スイツチング部Ｔ３１．Ｔ３２ と、前記第１及び第２スイツチング部Ｔ３１．Ｔ３２と逆駆動される第３及び第 ４スイツチング部７３３．Ｔ３４が含まれる。各々のスイッチング部Ｔ３１．Ｔ ３２．Ｔ３３．Ｔ３４は全て同一な構成を持っているもので、第１スイッチング 部Ｔ３１はダーリントントランジスタＱｌ、Ｑ２と、電圧分配用抵抗Ｒ１，Ｒ２ と、スイッチング逆起電力防止用ダイオードＤＩ、Ｄ２とから構成される。そし て第１スイッチング部Ｔ３１のトランジスタＱｌ、Ｑ２と、第２スイッチング部 Ｔ３２のトランジスタＱ７．Ｑ８は同一な時点に動作され、第３スイッチング部 ７３３のトランジスタＱ３．Ｑ４と第４スイッチング部Ｔ３４のトランジスタＱ ５．Ｑ６は同一な時点から動作されるように構成されて回転装置！１０にスイッ チングノくルス電圧が１８０°位相を持ち、供給されるように構成される。

前記スイッチング回路は回転界磁２の位相が約１８０°位相で変更される毎に磁 束循環用筆１及び第２誘導電磁石５−１．５−２に加えられる電流の流れが変わ るようにしており、機械動力発生用の各電気子３−１．３−２．３−３．３−４ に回転界磁２が９０″ずつ変更される毎に供給されるスイッチング電流は前記ス イッチング回路３０をそのまま応用して実施することができる。この場合、単イ こ回転界磁位相感知部２０から感知される第２位相検出板とから構成されるスイ ッチング回路を制御させて達成させることができ、第２位相検出板は９０＠毎に 光センサとして検出される。このように構成されたスイッチング回路の回転界磁 位相感知部２０の比較器ＣＰは反転入力端子−に印加される基準電圧Ｖｒｅｆと 非反転入力端子牛に印加される光センサ３１の比較電圧を比較するようになる。

光センサ３１は回転界磁の軸に連結された第１位相検出板（図４参照）の回転角 を感知してフォトダイオードＦＤの光が通過するとき、フォトトランジスタＰＱ がターンオンされて非反転入力端子牛に低電圧状懸（Ｌレベル）信号が印加され 、第１位相検出板によりフォトダイオードＰＤの光が遮断される場合には高電圧 状聾（Ｈレベル）の電源Ｂ＋が印加される。

現在比較器ＣＰの出力がＬレベル状態と仮定すると、インバータ１１．Ｉ２を通 ったＬレベルの状態信号はインバータＩ３から再び反転されたＨレベル状態信号 になり、この状態信号が第１スイッチング部Ｔ３１及び第２スイッチング部Ｔ３ ２をターンオンさせて回転装置１０に電流が流れるようになる。この時、第１ス イッチング部Ｔ３１に印加されるＨレベルの状態信号はトランジスタＱ１．Ｑ２ をターンオンさせ、ここでダイオードＤＩ。

Ｄ２は逆起電力を防止するようになる。そしてインバータ１１を通ったＨレベル の状態信号はインバータＩ４を通ってＬレベルの状態信号になって第３スイッチ ング部Ｔ３３及び第４スイッチング部Ｔ３４に印加されるので第３及び第４スイ ツチング部７３３．７３４は遮断状態が維持される。

反対に、比較器ＣＰの出力がＨレベル状態になる場合にはインバータ１１．１２ を通ったＨレベルの状態信号がインバータＩ３から反転されてＬレベルの状態信 号テ第１スイッチング部Ｔ３１及び第２スイッチング部Ｔ３２に入力されるので 第１及び第２スイッチング部Ｔ３１゜Ｔ３２は遮断状態をそのまま維持し、イン バータＩＩ。

Ｉ４を通ったＨレベルの状態信号が第３スイッチング部Ｔ３３及び第４スイッチ ング部Ｔ３４に人力されて第３及び第４スイツチング部７３３．Ｔ３４が動作さ れて回転装置１０に電流を流れるようにするもので、前記第１及び第２スイッチ ング部の駆動時以外は反対方向の電流を回転装置１０に供給するようになる。前 記回路は回転位相検出手段に使用され位相感知部２０が図５の第１位相検出板の 角度を感知するのに使用される場合には、回転界磁２が１８０’変わる毎にスイ ッチングされて供給される矩形波の電流を回転装置の２対の入力線Ｐ３．Ｐ４と Ｐ５．Ｐ６に交互に供給するようになる。

図５は本発明の一実施例を示す回転装置に関するもので、回転界磁２はコイルが 捲線された電磁石あるいは永久磁石から構成され、中央が貫通されて回転軸が挿 入される。そして前記回転軸１には回転界磁の位相を検出する第１位相検出板１ １と、第２位相検出板１２が各々構成され、第１位相検出板１１は磁束循環用第 １誘導電磁石４−１及び第２誘導電磁石４−２の捲線されたコイル４−３．４− ４に印加される電流の方向を選択してＮ。

Ｓ極の磁極が発生されるようにする。第２位相検出板１２は機械動力発生用の各 電気子３−１．３−２．３−３゜３−４のうちのスロット３ａに捲線されたコイ ル３ｃに流れる電流の供給を制御する。

従って、前記第１及び第２位相検出板１１．１２が所定の角度だけ回転するよう に構成して、光センサの透過時間が調節されるようにする。そして前記第１位相 検出板１１の左右には光センサが付着される第１光センサフレーム２１が装設さ れ、前記第２位相検出板１２の左右には光センサが付着される第２光センサフレ ーム２２が装設される。前記第１及び第２光センサフレーム２１゜２２は下駄形 状に形成される。ここで、１５は電源が供給される電線である。

従って、回転位相検出手段は前記第１及び第２位を目検出板１１．１２と、第１ 及び第２光センサフレーム２１゜２２と、光センサフレームに付着される光セン サが含まれる。

また、回転軸１においてスリップリング１３にブラシ１４が接続されるように構 成させて回転界磁２に励磁されるコイルに流れる電流の方向が制御されるように 構成される。円筒鋳鉄２５に固定される電力発生用電気子４は第１電力発生用電 気子４−１及び第２電力発生用電気子４−２とから分けられて各々ねじ１６．１ ７として固定される。前記電気子４−１．４−２には各々電力発生用コイル４− ３．４−４が捲線されている。そして機械動力発生用電気子３の磁極片はスロッ ト３ａ、３ｂ形の導体を作って絶縁した後コイル３ｃを捲線し円筒鋳鉄２５にね じにより固定される。ここで機械動力発生用電気子３は円筒鋳鉄２５に対称に装 設される第１電気子及び第４電気子３−１．３−４を含んでいる。磁束循環用誘 導電磁石５は前記機械動力発生用電気子３あるいは電力発生用電気子４のように 連結された強磁性体から構成されて（図１参照）円筒鋳鉄２５に固定される。こ こで円筒鋳鉄２５は図１の循環導体６になる。このように円筒鋳鉄２５に機械動 力発生用電気子３．電力発生用電気子４、磁束循環用誘導電磁石５が固定される と回転界磁２が中心に挿入された後、回転位相検出手段を固定する。

二の時、回転軸１の左右はベアリング２６．２８が挿入された左、右ハウジング ２７．２９が結合されて回転界磁２の位置を固定させた後ねじで締結すると回転 装置１０が完成される。

従って回転装置１０に電源が供給されると、先ず回転位相検出手段によって回転 界磁２により回転される第１位相検出板１１及び第２位相検出板１２により位相 検出信号が図４のスイッチング回路に供給されるようになる。

前記スイッチング回路によって上述したように回転界磁２の位置により機械動力 発生用電気子３と、磁束循環用誘導電磁石５に磁界が形成されるようにする。

この磁界が回転界磁２の吸引力及び反撥力を加えて回転界磁か回転して機械的動 力が回転軸１を通り得られる。

そして、磁束循環用誘導電磁石５へ流れる磁束と機械動力発生時回転される前記 回転界磁２から流れる磁束が電力発生用電気子４へ全て流れるようにして捲線さ れたコイルに直角方向で鎖交されて誘導起電力を発生させると機械動力と同時に 電力が得られる。

従って必要なエネルギーを得るために、必然的に一定なエネルギーを消耗しなけ ればならない回転装置の欠点を改善させた本発明では、入力対出力の比率が１： １のエネルギー還収率はないものの界磁磁束の約２０９６を電気的エネルギーに 還収することができ、エネルギー還収に得られる電力により外部から印加される 電力を大きく減らすことができる。　このような装置は電気自動車のエンジン、 船舶エンジン、飛行機エンジンなど重装備されたもののエンジン及び制御、動力 伝達用、各種医療機器の制御用モータ、重水器家電製品の回転機、ロボット制御 用モータ、磁気ブレーキなどに広く使用することができる。本発明から磁気誘導 の過程を再び見ると、電源投入の時回転界磁２が位置している角を位相検出手段 により判断した後一つ以上の動力発生用電気子３と一つ以上の磁束循環用誘導電 磁石５に電流が流れる方向を選択して電源を供給するようになる。このように電 気子及び電磁石に電流が供給されると、電力発生用電気子３−１．３−２．３− ３．３−４が順次励磁されて回転界磁２に吸引力及び反撥力を加えて回転する機 械動力を得られる。かつ、一つ以上の各誘導電磁石５−１．５−２゜５−５．５ −６に電流が流れるようになると一定な順方向へ増加された磁束と、前記回転動 力により回転する回転界磁２から発生される磁束が電力発生用電気子４に集中さ れて誘導起電力による電力を発生させるようになる。

従って、各誘導電磁石５−１．５−２．５−５．５−６と、前記誘導電磁石に誘 導された磁束が流れる通路を形成させる第１及び第２循環導体６−１．６−２に は磁束の効率を高めるために図２のように各誘導電磁石５−１．５−２．５−５ ．５−６に究極ＸＩ、Ｘ２．Ｘ３゜Ｘ４を置き磁気抵抗が発生するようにして一 定方向へ誘導された磁束が循環されて効率を高めることができる。

かつ、第１及び第２循環導体６−１．６−２にも究極Ｙ１、Ｙ２．Ｙ３．Ｙ４． Ｙ５．Ｙ６を形成させて一定な方向へ誘導される磁束の循環効率を高めることが でき、前記究極ＸＩ、Ｘ２．Ｘ３．Ｘ４．Ｙ１．、Ｙ２．Ｙ３゜Ｙ４．Ｙ５．Ｙ ６は一定距離たけ誘導電磁石及び導体を給断させて形成することもてきる。そし て前記究極ＸＩ。

Ｘ２．Ｘ３．Ｘ４．Ｙｌ、Ｙ２．Ｙ３．Ｙ４．Ｙ５．Ｙ６の距離には非磁性体あ るいは反磁性体を挿入させて究極効率を高めることができ、非磁性体９反磁性体 １強磁性体などを成層に挿入させることもできる。そして各々の機械動力発生用 電気子３及び電力発生用電気子４のように強磁性体により構成されて磁束循環用 誘導電磁石５が形成され、この時にも前記磁束循環用誘導電磁石５に前記のよう な究極Ｚｌ、Ｚ２を置き、誘導される磁束の循環効率を高めることができる。

このように機械動力発生用電気子３．電力発生用電気子４．磁束循環用誘導電磁 石５は捲線されたコイルに流れる電流の方向に磁界を誘導するようにするため、 前記電気子及び電磁石は強磁性体素材により形成される。

この時、強磁性体の素材を硅素張板、フェライト、パーマロイ、アモルファスな どで使用する場合において鉄心の浸透性を高めて強い磁界を誘導させることがで きる。

そして電力発生用電気子４の磁極片の中心部ｅのＳ極が高い磁束を形成する場合 、回転界磁２の回転運動を妨害することとなるため、電力発生用電気子４の磁極 後に、究極Ｚ１．Ｚ２を置き電力発生用電気子４の磁極片の中心部ｅのＳ極に対 する磁束を任意に減らすことかできる。

そして、電力発生用電気子４の磁極片の中心部ｅには超伝導用合金が付着される ようにし、回転界磁２から発生される磁束を受ける時漏洩磁束が生しることを防 止するとともに回転界磁２がより円滑に回転することができるようになる。

産業上の利用可能性 以上のように本発明は、回転装置に供給されるスイ・ソチング電源により一つ以 上の動力発生用電気子から回転界磁を回転させることのできる回転界磁を形成さ せ、磁束循環用誘導電磁石及び循環導体を通って流れる磁束と、前記回転界磁か ら発生される磁束が電力発生用電気子に供給されるようにして、回転動力の発生 とともに電力が発生されることのできるもので、一定量の電力の消耗で機械動力 と電力を同時に発生させることができ、回転装置から発生された電力を再び回転 装置の消耗電力で転換させることにより外部の電気エネルギー消耗を極小化させ ることができる特徴を持つようになる。このような本発明の回転装置は、主に２ 極４相方式で記述されているが、２極３＄ｆＪあるいは多極を持つ回転装置にそ のまま応用することもでき、このような技術内容はこの分野の専門家が本発明を 利用することにより容易に変更実施することができる。

■ ロー ＦＩＧ、３ （Ａ） ぽ） 国際調査報告

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．磁界の吸引力及び反接により回転する回転界磁と、磁極面に多数個のスロッ ト形の導体が形成され、コイルが捲線された一つ以上の機械動力発生用電気子を 含み、前記回転界磁に回転磁界を加える機械動力発生手段と、導体と形成され、 前記回転界磁の回転時発生される磁束を受ける一つ以上の電力発生用電気子と、 前記電力発生用電気子に捲線された電力発生用コイルが含まれる電力発生手段と 、 前記回転界磁の回転位置により循環される磁束の流れを制御する一つ以上の誘導 電磁石と、 前記誘導電磁石に誘導される磁束を循環させるための循環導体を含まれる磁束循 環誘導手段とから形成される動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路。
2. ２．回転界磁は、永久磁石あるいはコイルにより励磁される電磁石とから構成さ れる請求項１記載の動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路。
3. ３．磁束循環誘導手段を構成する誘導電磁石は、第１誘導電磁石乃至第４誘導電 磁石を含み、前記一つ以上の機械動力発生用電気子と一つ以上の電力発生用電気 子に共に付着され、一つの導体で形成されるようにした請求項１記載の動力発生 及び電力発生用回転装置の磁気回路。
4. ４．一つ以上の電力発生用電気子に含まれる第１及び第２電力発生用電気子に捲 線された電力発生用コイルから出力線を引出し、一つ以上の誘導電磁石が含まれ る第１及び第２誘導電磁石に捲線されたコイルから入力線を引出し、第３及び第 ４誘導電磁石に捲線されたコイルから入力線がもっと引出されるようにした請求 項１記載の動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路。
5. ５．電力発生用コイルを持ち、強磁性体により形成される回転界磁の磁束を受け る第１及び第２電力発生用電気子に磁束が誘導される側には超伝導用合金が付着 されるように前記電気子を構成させた請求項１記載の動力発生及び電力発生用回 転装置の磁気回路。
6. ６．磁束循環誘導手段を構成する第１誘導電磁石乃至第４誘導電磁石は棒形，三 角形，円形，凹凸形，Ｔ形，Ｈ形，Ｙ形中の一つから形成されるようにした請求 項１あるいは２記載の動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路。
7. ７．磁束循環誘導手段を構成する第１誘導電磁石乃至第４誘導電磁石に磁気抵抗 用空極を形成させて必要な部分に磁力を増減させることのできるようにした請求 項１あるいは２記載の動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路。
8. ８．磁束循環を誘導する第１及び第２循環導体に磁気抵抗用空極を形成させて磁 束の流れが制御されるようにした請求項１あるいは３記載の動力発生及び電力発 生用回転装置の磁気回路。
9. ９．磁束が誘導循環される誘導電磁石を形成させる一つ以上の機械動力発生用電 気子と、一つ以上の電力発生用電気子間に各々の磁気抵抗用空極を形成させた請 求項１あるいは３記載の動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路。
10. １０．電力発生手段である一つ以上の電力発生用電気子の磁極後端に磁気抵抗用 空極を形成させた請求項１あるいは４記載の動力発生及び電力発生用回転装置の 磁気回路。
11. １１．誘導電磁石あるいは循環導体に形成される空極に非磁性体，反磁性体，強 磁性体を成層で挿入させて磁気抵抗の効率を向上させた請求項１あるいは２ある いは３あるいは７あるいは８あるいは９あるいは１０記載の動力発生及び電力発 生用回転装置の磁気回路。
12. １２．磁界の吸引力及び反接力により回転する回転界磁と、 磁極面に多数個のスロット形の導体が形成され、コイルが捲線された一つ以上の 機械動力発生用電気子を含み前記回転界磁に回転磁界を加える機械動力発生手段 と、導体と形成され前記回転界磁の回転時発生される磁束を受ける一つ以上の電 力発生用電気子と、前記電力発生用電気子に捲線された電力発生用コイルが含ま れる電力発生手段と、 前記回転界磁の回転位置により循環される磁束の流れを制御する一つ以上の誘導 電磁石と、 前記誘導電磁石に誘導される磁束を循環させるための循環導体を含まれる磁束循 環誘導手段とを持ち、前記回転界磁の回転位置を感知して前記機械動力発生手段 及び前記磁束循環誘導手段にスイッチング電源を供給するための回転位相検出手 段がもっと含まれるようにした動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路。
13. １３．回転位相検出手段は、フォトダイオード及びフォトトランジスタとから構 成される光センサと、光センサの比較電圧及び基準電圧を比較する比較器と、前 記比較器の出力により回転装置に供給されるスイッチング電源を供給するスイッ チング回路とから構成された請求項１２記載の動力発生及び電力発生用回転装置 の磁気回路。
14. １４．磁極片にスロットが形成された後コイルが捲線された機械動力発生用電気 子と、 前記回転界磁の回転時発生する磁束を受ける電力発生用界磁と、 前記回転界磁の回転位置により循環される磁束の流れを制御する誘導電磁石が円 筒鋳鉄内に固定部材として固定されるようにし、回転軸に固定された回転界磁と 、前記回転軸に固定して設げられた第１及び第２位相検出板と、 前記各々の第１及び第２の位相検出の間に装設される第１及び第２光センサフレ ームが円筒鋳鉄内に挿入される時ベアリングが装設された左右ハウジング間に供 給されて円筒鋳鉄内に挿入されるようにした動力発生及び電力発生用回転装置の 磁気回路。
15. １５．円筒鋳鉄は、磁束循環用循環導体と形成されたことを特徴とする請求項１ ４記載の動力発生及び電力発生用回転装置の磁気回路。
16. １６．コイルに捲線された電磁石とから構成される回転界磁と、 前記回転界磁の磁極を変更させるため回転軸に形成されるスリップリングと、 前記スリップリングが接続されて電流を加えるブラシとから構成された請求項１ ４記載の動力発生及び電力発生用回転装置。
17. １７．電源投入時現在回転界磁の位置を判断して動力発生用電気子と磁束循環用 誘導電磁石に電流が流れる方向を選択して電流を供給し、磁束循環用第１乃至第 ４誘導電磁石に流れる磁束を第１及び第２循環導体を使用して電力発生用コイル に捲線された電力発生用第１及び第２電力発生電気子に磁束の流れが集中的に誘 導されるようにした動力発生及び電力発生用回転装置の磁気誘導方法。