JPH10223457A - 静止磁石型発電機 - Google Patents
静止磁石型発電機Info
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- JPH10223457A JPH10223457A JP9026457A JP2645797A JPH10223457A JP H10223457 A JPH10223457 A JP H10223457A JP 9026457 A JP9026457 A JP 9026457A JP 2645797 A JP2645797 A JP 2645797A JP H10223457 A JPH10223457 A JP H10223457A
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- magnetic flux
- magnetic path
- magnetic
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Electromagnets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動や騒音を発生することのない発電機を提
供すること。 【解決手段】 永久磁石１と、永久磁石１の異極間を連
結して閉磁路を形成する第１のコア２と、閉磁路に薄膜
の常磁性体を介して連結して開磁路を形成する第２のコ
ア３と、第１のコア２の閉磁路のみが形成されている部
分に巻回された磁化コイル４と、第２のコア３に巻回さ
れた誘導コイル５とからなり、磁化コイル４に交番電圧
を印加することにより閉磁路の磁束の方向を変化させ、
閉磁路の磁束の方向の変化により誘起する開磁路の磁束
の変化により、前記誘導コイル５に電磁誘導による起電
力を発生させる。
供すること。 【解決手段】 永久磁石１と、永久磁石１の異極間を連
結して閉磁路を形成する第１のコア２と、閉磁路に薄膜
の常磁性体を介して連結して開磁路を形成する第２のコ
ア３と、第１のコア２の閉磁路のみが形成されている部
分に巻回された磁化コイル４と、第２のコア３に巻回さ
れた誘導コイル５とからなり、磁化コイル４に交番電圧
を印加することにより閉磁路の磁束の方向を変化させ、
閉磁路の磁束の方向の変化により誘起する開磁路の磁束
の変化により、前記誘導コイル５に電磁誘導による起電
力を発生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は誘導コイルを通る磁
束を変化させて電磁誘導による起電力を発生させる発電
機に関し、詳しくは電機子や電磁石を回転させることな
く誘導コイルを通る磁束を変化させる静止磁石型発電機
に関するものである。
束を変化させて電磁誘導による起電力を発生させる発電
機に関し、詳しくは電機子や電磁石を回転させることな
く誘導コイルを通る磁束を変化させる静止磁石型発電機
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、実用化されている発電機は誘導コ
イルを通る磁束を変化させて電磁誘導による起電力を発
生させる構成となっている。このようにして発電を行う
発電機は水力発電所、火力発電所あるいは原子力発電所
などの発電所で使われる大型のものから、ディーゼルエ
ンジンを備えた小型発電機などの小さなものまで多種多
様に渡っている。そして、上記のいずれの発電機も誘導
コイルを通る磁束を変化させるために電機子や電磁石を
回転させ、これにより電磁誘導による起電力を誘導コイ
ルに発生させいる。例えば、水力発電においては水車の
回転力、火力発電や原子力発電では蒸気タービンの回転
力、そして小型発電機ではディーゼルエンジンの回転力
によって電機子や電磁石を回転させている。
イルを通る磁束を変化させて電磁誘導による起電力を発
生させる構成となっている。このようにして発電を行う
発電機は水力発電所、火力発電所あるいは原子力発電所
などの発電所で使われる大型のものから、ディーゼルエ
ンジンを備えた小型発電機などの小さなものまで多種多
様に渡っている。そして、上記のいずれの発電機も誘導
コイルを通る磁束を変化させるために電機子や電磁石を
回転させ、これにより電磁誘導による起電力を誘導コイ
ルに発生させいる。例えば、水力発電においては水車の
回転力、火力発電や原子力発電では蒸気タービンの回転
力、そして小型発電機ではディーゼルエンジンの回転力
によって電機子や電磁石を回転させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように電磁誘導
による起電力を発生させる発電機は、その発電機の大小
に関わらず、誘導コイルを通る磁束を変化させるために
電機子や電磁石を回転させているが、この回転が振動や
騒音を発生するといった問題がある。本発明は上記の各
種問題を解決するため回転力付与手段などの可動部分が
なく、振動や騒音を発生することのない静止磁石型発電
機を提供することを目的とする。
による起電力を発生させる発電機は、その発電機の大小
に関わらず、誘導コイルを通る磁束を変化させるために
電機子や電磁石を回転させているが、この回転が振動や
騒音を発生するといった問題がある。本発明は上記の各
種問題を解決するため回転力付与手段などの可動部分が
なく、振動や騒音を発生することのない静止磁石型発電
機を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明はその構成を以下のようにした。すなわち、少な
くとも１つの永久磁石と、該永久磁石の異極間を連結し
て閉磁路を形成する軟磁性体からなる第１のコアと、前
記閉磁路に常磁性体を介して連結して開磁路を形成する
軟磁性体からなる第２のコアと、前記第１のコアの閉磁
路のみが形成されている部分に巻回された磁化コイル
と、前記第２のコアに巻回された誘導コイルとからな
り、前記磁化コイルに交番電圧を印加することにより前
記閉磁路の磁束の方向を変化させ、前記閉磁路の磁束の
方向の変化により誘起する前記開磁路の磁束の変化によ
り、前記誘導コイルに電磁誘導による起電力を発生させ
ることを特徴とする。また、少なくとも１つの永久磁石
と、該永久磁石の異極間を連結して閉磁路を形成する軟
磁性体からなる第１のコアと、前記第１のコアの任意の
２ヵ所を互いに接近する方向に延長して常磁性体を介し
て連結して開磁路を形成するコア延長部と、前記第１の
コアの閉磁路のみが形成されている部分に巻回された磁
化コイルと、前記コア延長部に巻回された誘導コイルと
からなり、前記磁化コイルに交番電圧を印加することに
より前記閉磁路の磁束の方向を変化させ、前記閉磁路の
磁束の方向の変化により誘起する前記開磁路の磁束の変
化により、前記誘導コイルに電磁誘導による起電力を発
生させることを特徴とする。
本発明はその構成を以下のようにした。すなわち、少な
くとも１つの永久磁石と、該永久磁石の異極間を連結し
て閉磁路を形成する軟磁性体からなる第１のコアと、前
記閉磁路に常磁性体を介して連結して開磁路を形成する
軟磁性体からなる第２のコアと、前記第１のコアの閉磁
路のみが形成されている部分に巻回された磁化コイル
と、前記第２のコアに巻回された誘導コイルとからな
り、前記磁化コイルに交番電圧を印加することにより前
記閉磁路の磁束の方向を変化させ、前記閉磁路の磁束の
方向の変化により誘起する前記開磁路の磁束の変化によ
り、前記誘導コイルに電磁誘導による起電力を発生させ
ることを特徴とする。また、少なくとも１つの永久磁石
と、該永久磁石の異極間を連結して閉磁路を形成する軟
磁性体からなる第１のコアと、前記第１のコアの任意の
２ヵ所を互いに接近する方向に延長して常磁性体を介し
て連結して開磁路を形成するコア延長部と、前記第１の
コアの閉磁路のみが形成されている部分に巻回された磁
化コイルと、前記コア延長部に巻回された誘導コイルと
からなり、前記磁化コイルに交番電圧を印加することに
より前記閉磁路の磁束の方向を変化させ、前記閉磁路の
磁束の方向の変化により誘起する前記開磁路の磁束の変
化により、前記誘導コイルに電磁誘導による起電力を発
生させることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は永久磁石を１つ使用した場合の静
止磁石型発電機の基本構成を示す図、図２、図３および
図４は図１の静止磁石型発電機の発電をする作用を説明
するための図である。
して説明する。図１は永久磁石を１つ使用した場合の静
止磁石型発電機の基本構成を示す図、図２、図３および
図４は図１の静止磁石型発電機の発電をする作用を説明
するための図である。
【０００６】図に示すように、永久磁石１と永久磁石１
の異極間を環状に連結するように形成された第１のコア
２により、閉磁路が形成されている。そして、この閉磁
路に厚み１０μｍから５ｍｍまでの常磁性体を介して第
２のコア３が設けられている。これにより、永久磁石１
と第１のコアの一部と常磁性体と第２のコア３とからな
る開磁路が形成される。第１のコア２の閉磁路のみが形
成されている部分には磁化コイル４が巻かれている。そ
して、第２のコア３には電磁誘導により起電力を発生す
るための誘導コイル５が巻かれている。
の異極間を環状に連結するように形成された第１のコア
２により、閉磁路が形成されている。そして、この閉磁
路に厚み１０μｍから５ｍｍまでの常磁性体を介して第
２のコア３が設けられている。これにより、永久磁石１
と第１のコアの一部と常磁性体と第２のコア３とからな
る開磁路が形成される。第１のコア２の閉磁路のみが形
成されている部分には磁化コイル４が巻かれている。そ
して、第２のコア３には電磁誘導により起電力を発生す
るための誘導コイル５が巻かれている。
【０００７】ここで、永久磁石１は発電効率を上げるた
めに残留磁束密度が高く、保磁力が大きく、そして最大
エネルギー積の大きい磁石を使用する。例えば、ネオジ
ウムホウ素鉄マグネット（Ｎｄ2 Ｆｅ14Ｂ）、サマリウ
ムコバルトマグネット（Ｓｍ 2 Ｃｏ17）あるいは窒化サ
マリウム鉄マグネット（Ｓｍ2 Ｆｅ17Ｎ2 ）などを使用
する。また、第１のコア２と第２のコア３は磁路の磁束
を発電に有効に活用するために初透磁率や最大透磁率な
どの透磁率が高く、残留磁束密度や飽和磁化が高く、そ
して保磁力が小さい高透磁率の軟磁性材料を使用する。
例えば、パーマロイ系合金などである。さらに、常磁性
体としては比透磁率が真空とほぼ同じもの、例えば空
気、銅、アルミなどを使用する。そして、常磁性体とし
て空気を使う場合、つまり第１のコア２と第２のコア３
の間にギャップＧを設ける場合は第２のコア３を固体の
常磁性体で保持する。図ではギャップＧを設けた場合を
示し、第２のコア３を保持するための固体の常磁性体は
図示していない。
めに残留磁束密度が高く、保磁力が大きく、そして最大
エネルギー積の大きい磁石を使用する。例えば、ネオジ
ウムホウ素鉄マグネット（Ｎｄ2 Ｆｅ14Ｂ）、サマリウ
ムコバルトマグネット（Ｓｍ 2 Ｃｏ17）あるいは窒化サ
マリウム鉄マグネット（Ｓｍ2 Ｆｅ17Ｎ2 ）などを使用
する。また、第１のコア２と第２のコア３は磁路の磁束
を発電に有効に活用するために初透磁率や最大透磁率な
どの透磁率が高く、残留磁束密度や飽和磁化が高く、そ
して保磁力が小さい高透磁率の軟磁性材料を使用する。
例えば、パーマロイ系合金などである。さらに、常磁性
体としては比透磁率が真空とほぼ同じもの、例えば空
気、銅、アルミなどを使用する。そして、常磁性体とし
て空気を使う場合、つまり第１のコア２と第２のコア３
の間にギャップＧを設ける場合は第２のコア３を固体の
常磁性体で保持する。図ではギャップＧを設けた場合を
示し、第２のコア３を保持するための固体の常磁性体は
図示していない。
【０００８】上記構成の静止磁石型発電機が発電をする
作用について以下に説明する。まず、静止磁石型発電機
は磁化コイル４に電圧が印加されていない状態では、第
１のコア２には永久磁石１のＮ極からＳ極へ向かう方向
に第１の磁束１１が形成される。この状態ではギャップ
Ｇを介して連結された第２のコア３には磁束が形成され
ない。
作用について以下に説明する。まず、静止磁石型発電機
は磁化コイル４に電圧が印加されていない状態では、第
１のコア２には永久磁石１のＮ極からＳ極へ向かう方向
に第１の磁束１１が形成される。この状態ではギャップ
Ｇを介して連結された第２のコア３には磁束が形成され
ない。
【０００９】磁化コイル４に電圧を印加する形態として
は、以下に説明する３種類の印加形態が考えられる。第
１の印加形態では、図２に示すように、まず永久磁石１
による第１のコア２の第１の磁束と反発し合う向きに、
つまり第１の磁束１１と逆の方向に第２の磁束１２が発
生するように磁化コイル４に直流電圧を印加する。これ
により、第１の磁束１１と第２の磁束１２は反発し合う
ので閉磁路から磁束が漏れやすい状態となる。閉磁路か
ら漏れやすい状態となった第１の磁束１１と第２の磁束
１２はギャップＧを飛び越えて第２のコア３に入り込
み、第２のコア３に第３の磁束１３が誘起する。そし
て、この第３の磁束１３の誘起により誘導コイル５を通
る磁束に変化が生じるので、誘導コイル５に起電力Ｖ１
が発生して発電が行われる。
は、以下に説明する３種類の印加形態が考えられる。第
１の印加形態では、図２に示すように、まず永久磁石１
による第１のコア２の第１の磁束と反発し合う向きに、
つまり第１の磁束１１と逆の方向に第２の磁束１２が発
生するように磁化コイル４に直流電圧を印加する。これ
により、第１の磁束１１と第２の磁束１２は反発し合う
ので閉磁路から磁束が漏れやすい状態となる。閉磁路か
ら漏れやすい状態となった第１の磁束１１と第２の磁束
１２はギャップＧを飛び越えて第２のコア３に入り込
み、第２のコア３に第３の磁束１３が誘起する。そし
て、この第３の磁束１３の誘起により誘導コイル５を通
る磁束に変化が生じるので、誘導コイル５に起電力Ｖ１
が発生して発電が行われる。
【００１０】つぎに、磁化コイル４に印加されている直
流電圧を取り去ると、第１のコア２は図１に示す第１の
磁束１１のみが形成された状態に戻ろうとする。このと
き、第２のコア３には第３の磁束１３を打ち消そうとし
て第３の磁束１３と逆方向の磁束、つまり図４に示す第
４の磁束１４が誘起される。そして、この第４の磁束１
４の誘起により誘導コイル５を通る磁束に変化が生じる
ので、誘導コイル５に起電力Ｖ２が発生して発電が行わ
れる。この第１の印加形態の発電では、本発明の静止磁
石型発電機の他に磁化コイル４に直流電圧を印加するた
めの直流電源と、この直流電圧をオン／オフするスイッ
チング回路があれば実施可能となる。スイッチング回路
としては半導体スイッチング素子、例えばサイリスタな
どを使用すれば無接点のスイッチング回路が製作でき
る。
流電圧を取り去ると、第１のコア２は図１に示す第１の
磁束１１のみが形成された状態に戻ろうとする。このと
き、第２のコア３には第３の磁束１３を打ち消そうとし
て第３の磁束１３と逆方向の磁束、つまり図４に示す第
４の磁束１４が誘起される。そして、この第４の磁束１
４の誘起により誘導コイル５を通る磁束に変化が生じる
ので、誘導コイル５に起電力Ｖ２が発生して発電が行わ
れる。この第１の印加形態の発電では、本発明の静止磁
石型発電機の他に磁化コイル４に直流電圧を印加するた
めの直流電源と、この直流電圧をオン／オフするスイッ
チング回路があれば実施可能となる。スイッチング回路
としては半導体スイッチング素子、例えばサイリスタな
どを使用すれば無接点のスイッチング回路が製作でき
る。
【００１１】第２の印加形態では、第１の磁束１１と逆
方向に第２の磁束１２が発生するように磁化コイル４に
直流電圧を印加して第３の磁束１３を第２のコア３に誘
起させ、第３の磁束１３の誘起によって誘導コイル５に
起電力Ｖ１を発生させて発電を行うまでは第１の印加形
態と同じである。つぎに、磁化コイル４に印加していた
直流電圧の極性を切り換えると、第１のコア２に永久磁
石１による第１の磁束１１に加えて磁化コイル４によっ
て第１の磁束と同じ方向の第５の磁束１５が発生する。
ここで、第１の磁束１１に第５の磁束１５が加わるの
で、第２のコア３には図４に示すような第４の磁束１４
に加えて第４の磁束１４と同じ方向で第６の磁束１６が
誘起される。そして、この第４の磁束１４と第６の磁束
１６の誘起により誘導コイル５を通る磁束に変化が生じ
るので、誘導コイル５に起電力Ｖ２より大きい起電力Ｖ
３を発生させて発電が行われる。
方向に第２の磁束１２が発生するように磁化コイル４に
直流電圧を印加して第３の磁束１３を第２のコア３に誘
起させ、第３の磁束１３の誘起によって誘導コイル５に
起電力Ｖ１を発生させて発電を行うまでは第１の印加形
態と同じである。つぎに、磁化コイル４に印加していた
直流電圧の極性を切り換えると、第１のコア２に永久磁
石１による第１の磁束１１に加えて磁化コイル４によっ
て第１の磁束と同じ方向の第５の磁束１５が発生する。
ここで、第１の磁束１１に第５の磁束１５が加わるの
で、第２のコア３には図４に示すような第４の磁束１４
に加えて第４の磁束１４と同じ方向で第６の磁束１６が
誘起される。そして、この第４の磁束１４と第６の磁束
１６の誘起により誘導コイル５を通る磁束に変化が生じ
るので、誘導コイル５に起電力Ｖ２より大きい起電力Ｖ
３を発生させて発電が行われる。
【００１２】この第２の印加形態での発電では、第１の
印加形態の磁化コイル４に印加する直流電圧をオン／オ
フするスイッチング回路に代えて直流電圧の極性を切り
換える極性切り換え回路が必要となる。この極性切り換
え回路は第１の印加形態のスイッチング回路と同様に半
導体スイッチング素子を使用して製作することができ
る。
印加形態の磁化コイル４に印加する直流電圧をオン／オ
フするスイッチング回路に代えて直流電圧の極性を切り
換える極性切り換え回路が必要となる。この極性切り換
え回路は第１の印加形態のスイッチング回路と同様に半
導体スイッチング素子を使用して製作することができ
る。
【００１３】第３の印加形態では、第２の印加形態で磁
化コイル４に直流電圧をその極性を切り換えて印加する
ことに代えて、磁化コイル４に交流電圧を印加する。磁
化コイル４に交流電圧を加えることにより発生する磁束
は、図２における第２の磁束１２と図４における第５の
磁束１５を交互に繰り返す交番磁束となる。そして、第
２のコア３に誘起される磁束は第２の磁束１２が発生し
ているときは図２における第３の磁束１３であり、第５
の磁束１５が発生しているときは図４における第６の磁
束１６と第３の磁束１３を打ち消そうとする第４の磁束
１４である。つまり、当然ながら第２のコア３に誘起さ
れる磁束も交番磁束となる。
化コイル４に直流電圧をその極性を切り換えて印加する
ことに代えて、磁化コイル４に交流電圧を印加する。磁
化コイル４に交流電圧を加えることにより発生する磁束
は、図２における第２の磁束１２と図４における第５の
磁束１５を交互に繰り返す交番磁束となる。そして、第
２のコア３に誘起される磁束は第２の磁束１２が発生し
ているときは図２における第３の磁束１３であり、第５
の磁束１５が発生しているときは図４における第６の磁
束１６と第３の磁束１３を打ち消そうとする第４の磁束
１４である。つまり、当然ながら第２のコア３に誘起さ
れる磁束も交番磁束となる。
【００１４】この第３の印加形態の発電では、磁化コイ
ル４に交流電圧を印加するので第１の印加形態および第
２の印加形態で必要であったスイッチング回路あるいは
極性切り換え回路が不要となり装置が簡略化される。さ
らに、第１のコア２および第２のコア３に誘起される磁
束は交流電圧による交番磁束となり、発電機としての機
能の他に第１のコア２と第２のコア３との間にギャップ
Ｇを有する変圧器としての機能をも発揮する。したがっ
て、電磁誘導によって誘導コイル５に発生する起電力Ｖ
をさらに大きくすることが可能である。
ル４に交流電圧を印加するので第１の印加形態および第
２の印加形態で必要であったスイッチング回路あるいは
極性切り換え回路が不要となり装置が簡略化される。さ
らに、第１のコア２および第２のコア３に誘起される磁
束は交流電圧による交番磁束となり、発電機としての機
能の他に第１のコア２と第２のコア３との間にギャップ
Ｇを有する変圧器としての機能をも発揮する。したがっ
て、電磁誘導によって誘導コイル５に発生する起電力Ｖ
をさらに大きくすることが可能である。
【００１５】つぎに、本発明の静止磁石型発電機の発電
効率について説明する。静止磁石型発電機は永久磁石１
を取り除くとギャップＧを有すると変圧器として考える
ことができる。変圧器においてはコアの渦電流損失Ｗ
ｖ、ヒステリシス損失Ｗｈおよびコイルの電気抵抗分に
よる損失Ｗｒがあり、 全損失Ｗ１＝Ｗｖ＋Ｗｈ＋Ｗｒ ………… （１） となる。そして、入力：Ｗin、出力：Ｗo とするとき、
Ｗinは全損失と同じになるから変圧器としての変換効率
は、 Ｅff＝Ｗo ／Ｗin＝Ｗo ／（Ｗｖ＋Ｗｈ＋Ｗｒ）＜１ ………… （２） となる。
効率について説明する。静止磁石型発電機は永久磁石１
を取り除くとギャップＧを有すると変圧器として考える
ことができる。変圧器においてはコアの渦電流損失Ｗ
ｖ、ヒステリシス損失Ｗｈおよびコイルの電気抵抗分に
よる損失Ｗｒがあり、 全損失Ｗ１＝Ｗｖ＋Ｗｈ＋Ｗｒ ………… （１） となる。そして、入力：Ｗin、出力：Ｗo とするとき、
Ｗinは全損失と同じになるから変圧器としての変換効率
は、 Ｅff＝Ｗo ／Ｗin＝Ｗo ／（Ｗｖ＋Ｗｈ＋Ｗｒ）＜１ ………… （２） となる。
【００１６】実際には図１において、第１のコア２で形
成する閉磁路には永久磁石１が介在しており、この永久
磁石１の磁束が発電に寄与する。したがって、図１にお
いて、入力：Ｗin2 、出力：Ｗo2とすると、 Ｗo2＝Ｗｐ＋αＷin2 ………… （３） となる。ここで、Ｗｐは永久磁石１の磁束が発電に寄与
することによって得られる電力であり、αはギャップＧ
を有する変圧器として考えたときの変換効率である。し
たがって、発電効率は、 Ｅff＝Ｗo2／Ｗin2 ＝（Ｗｐ＋αＷin2 ）／Ｗin2 ＝（Ｗｐ／Ｗin2 ）＋α ………… （４） となる。ここで、α＜１であるから、Ｗｐ／Ｗin2 ＞
１、すなわち磁化コイル４に供給する発電用の電力より
も永久磁石１の磁束が発電に寄与することによって得ら
れる電力が大きければ発電効率は１以上となり、発電機
としての機能を発揮することができる。
成する閉磁路には永久磁石１が介在しており、この永久
磁石１の磁束が発電に寄与する。したがって、図１にお
いて、入力：Ｗin2 、出力：Ｗo2とすると、 Ｗo2＝Ｗｐ＋αＷin2 ………… （３） となる。ここで、Ｗｐは永久磁石１の磁束が発電に寄与
することによって得られる電力であり、αはギャップＧ
を有する変圧器として考えたときの変換効率である。し
たがって、発電効率は、 Ｅff＝Ｗo2／Ｗin2 ＝（Ｗｐ＋αＷin2 ）／Ｗin2 ＝（Ｗｐ／Ｗin2 ）＋α ………… （４） となる。ここで、α＜１であるから、Ｗｐ／Ｗin2 ＞
１、すなわち磁化コイル４に供給する発電用の電力より
も永久磁石１の磁束が発電に寄与することによって得ら
れる電力が大きければ発電効率は１以上となり、発電機
としての機能を発揮することができる。
【００１７】そこで、図２に示す第３の磁束１３を誘起
させる際に永久磁石１の磁束がどの程度寄与しているか
を以下のようにして調べた。まず、図１に示す基本構成
の静止磁石型発電機において、永久磁石１を備えたもの
と永久磁石１を取り除いたものを用意する。そして、そ
れぞれの第２のコア３に同じ磁束密度の磁束を誘起させ
るために必要な電力、すなわち磁化コイル４に供給する
電力を比べた。その結果、永久磁石１を備えたものでは
磁化コイル４に供給する電力は非常に小さくて済み、試
験条件によって異なるが、永久磁石１を取り除いたもの
に対して１／４０以下になることが確認されている。し
たがって、本発明の静止磁石型発電機ではＷｐに比べて
Ｗin2 を十分に小さくできるので、Ｗｐ／Ｗin2 ＞１と
することは可能と考える。
させる際に永久磁石１の磁束がどの程度寄与しているか
を以下のようにして調べた。まず、図１に示す基本構成
の静止磁石型発電機において、永久磁石１を備えたもの
と永久磁石１を取り除いたものを用意する。そして、そ
れぞれの第２のコア３に同じ磁束密度の磁束を誘起させ
るために必要な電力、すなわち磁化コイル４に供給する
電力を比べた。その結果、永久磁石１を備えたものでは
磁化コイル４に供給する電力は非常に小さくて済み、試
験条件によって異なるが、永久磁石１を取り除いたもの
に対して１／４０以下になることが確認されている。し
たがって、本発明の静止磁石型発電機ではＷｐに比べて
Ｗin2 を十分に小さくできるので、Ｗｐ／Ｗin2 ＞１と
することは可能と考える。
【００１８】つぎに、第１の実施例として基本構成の静
止磁石型発電機を２つ組み合わせた形態の静止磁石型発
電機について図５を参照して説明する。図５（Ａ）にお
いて静止磁石型発電機は、２つの永久磁石１と一方の永
久磁石１と他方の永久磁石１の異極間を環状に連結する
ように形成された２つの第１のコア２とから閉磁路が形
成される。そして、この閉磁路にギャップＧを介して第
２のコア３が設けられている。これにより、永久磁石１
と第１のコアの一部と常磁性体と第２のコア３とからな
る開磁路が形成される。この開磁路を構成する形態は２
種類あり、一つは、図５（Ａ）に示すように、２つの永
久磁石１と２つの第２のコアとから１つの開磁路を形成
する形態と、図５（Ｂ）に示すように、１つの永久磁石
１と１つの第２のコア２とから１つずつ開磁路を形成す
る形態とがある。図５（Ａ）と図５（Ｂ）の静止磁石型
発電機はこの開磁路を構成するパターンが異なるのみで
作用効果の点では特に差異はない。そして、それぞれの
第１のコア２の閉磁路のみが形成されている部分には磁
化コイル４が巻かれている。さらに、それぞれの第２の
コア３には電磁誘導により起電力を発生する誘導コイル
５が巻かれている。
止磁石型発電機を２つ組み合わせた形態の静止磁石型発
電機について図５を参照して説明する。図５（Ａ）にお
いて静止磁石型発電機は、２つの永久磁石１と一方の永
久磁石１と他方の永久磁石１の異極間を環状に連結する
ように形成された２つの第１のコア２とから閉磁路が形
成される。そして、この閉磁路にギャップＧを介して第
２のコア３が設けられている。これにより、永久磁石１
と第１のコアの一部と常磁性体と第２のコア３とからな
る開磁路が形成される。この開磁路を構成する形態は２
種類あり、一つは、図５（Ａ）に示すように、２つの永
久磁石１と２つの第２のコアとから１つの開磁路を形成
する形態と、図５（Ｂ）に示すように、１つの永久磁石
１と１つの第２のコア２とから１つずつ開磁路を形成す
る形態とがある。図５（Ａ）と図５（Ｂ）の静止磁石型
発電機はこの開磁路を構成するパターンが異なるのみで
作用効果の点では特に差異はない。そして、それぞれの
第１のコア２の閉磁路のみが形成されている部分には磁
化コイル４が巻かれている。さらに、それぞれの第２の
コア３には電磁誘導により起電力を発生する誘導コイル
５が巻かれている。
【００１９】この静止磁石型発電機は磁化コイル４に電
圧が印加されていない状態にて、第１のコア２に永久磁
石１のＮ極からＳ極へ向かう方向へ第１の磁束１１が形
成されている。そして、磁化コイル４に電圧を印加し
て、誘導コイル５に電磁誘導による起電力が発生して発
電をする作用については基本構成の静止磁石型発電機と
同様である。上記永久磁石１を２つ使用した場合の静止
磁石型発電機は磁路がバランスして構成されており、永
久磁石１の磁束を有効に活用できるので、発電効率が基
本構成の静止磁石型発電機よりも良くなる。
圧が印加されていない状態にて、第１のコア２に永久磁
石１のＮ極からＳ極へ向かう方向へ第１の磁束１１が形
成されている。そして、磁化コイル４に電圧を印加し
て、誘導コイル５に電磁誘導による起電力が発生して発
電をする作用については基本構成の静止磁石型発電機と
同様である。上記永久磁石１を２つ使用した場合の静止
磁石型発電機は磁路がバランスして構成されており、永
久磁石１の磁束を有効に活用できるので、発電効率が基
本構成の静止磁石型発電機よりも良くなる。
【００２０】第１の実施例は基本構成の静止磁石型発電
機を２つ組み合わせた静止磁石型発電機であるが、同様
にして３つ以上の基本構成の静止磁石型発電機を組み合
わせた静止磁石型発電機を作ることもできる。この場合
も第１の実施例と同様に開磁路を構成する形態として２
種類ある。すなわち、すべての永久磁石１を第２のコア
３で連結して１つの開磁路を形成する形態と、それぞれ
の永久磁石１のＮ極側とＳ極側と第２のコア３で連結し
て永久磁石と同じ数の開磁路を形成する形態とがある。
機を２つ組み合わせた静止磁石型発電機であるが、同様
にして３つ以上の基本構成の静止磁石型発電機を組み合
わせた静止磁石型発電機を作ることもできる。この場合
も第１の実施例と同様に開磁路を構成する形態として２
種類ある。すなわち、すべての永久磁石１を第２のコア
３で連結して１つの開磁路を形成する形態と、それぞれ
の永久磁石１のＮ極側とＳ極側と第２のコア３で連結し
て永久磁石と同じ数の開磁路を形成する形態とがある。
【００２１】ついで、本願発明の第２の実施例を図６
に、第３実施例を図７に、第４実施例を図８に示す。こ
れらの実施例において、磁化コイル４に電圧を印加し
て、誘導コイル５に電磁誘導による起電力が発生して発
電をする作用については基本構成の静止磁石型発電機と
同様である。図６と図７に示した第２の実施例と第３の
実施例はその基本的な構成は第１の実施例と同じである
が、それぞれ第１のコア２の形状が大きく異なってい
る。第２の実施例では第２のコア３の端部と対向する部
分が第２のコア３の端部に向けて突出した形となってい
る。これにより、第１のコア２に発生する第１の磁束１
１と第２の磁束１２との反発による漏れ磁束がギャップ
Ｇを飛び越えて第２のコア３に入り込みやすくなる。第
３の実施例では第２のコア３を連結する部位を第１のコ
ア２の最も永久磁石１よりにし、さらに開磁路が短くな
るように２つの永久磁石が近づいた形状となっている。
磁束はより短い距離で閉磁路を形成しようとする性質が
あるので、第１のコア２に発生する第１の磁束１１と第
２の磁束１２との反発による漏れ磁束がギャップＧを飛
び越えて第２のコア３に入り込みやすくなる。
に、第３実施例を図７に、第４実施例を図８に示す。こ
れらの実施例において、磁化コイル４に電圧を印加し
て、誘導コイル５に電磁誘導による起電力が発生して発
電をする作用については基本構成の静止磁石型発電機と
同様である。図６と図７に示した第２の実施例と第３の
実施例はその基本的な構成は第１の実施例と同じである
が、それぞれ第１のコア２の形状が大きく異なってい
る。第２の実施例では第２のコア３の端部と対向する部
分が第２のコア３の端部に向けて突出した形となってい
る。これにより、第１のコア２に発生する第１の磁束１
１と第２の磁束１２との反発による漏れ磁束がギャップ
Ｇを飛び越えて第２のコア３に入り込みやすくなる。第
３の実施例では第２のコア３を連結する部位を第１のコ
ア２の最も永久磁石１よりにし、さらに開磁路が短くな
るように２つの永久磁石が近づいた形状となっている。
磁束はより短い距離で閉磁路を形成しようとする性質が
あるので、第１のコア２に発生する第１の磁束１１と第
２の磁束１２との反発による漏れ磁束がギャップＧを飛
び越えて第２のコア３に入り込みやすくなる。
【００２２】図８に示した第４の実施例は基本構成の静
止磁石型発電機に対し、閉磁路が複数の永久磁石１を磁
束の向きを合わせて円環状に並べた第１のループと、磁
化コイル４が巻かれ第１のループの内側に設けられた第
２のループとから構成されている。さらに、第１のコア
２が第１のループと第２のループを連結している部位同
士は所定の間隔を隔てて互いに突出した形となってい
る。そして、この第１のコア２の突出した部位同士をギ
ャップＧを介して第２のコア３で連結して開磁路を形成
している。これにより、永久磁石１の磁束をより強力な
ものにし、かつ第１のコア２に発生する第１の磁束１１
と第２の磁束１２との反発による漏れ磁束がギャップＧ
を飛び越えて第２のコア３に入り込みやすくなる。
止磁石型発電機に対し、閉磁路が複数の永久磁石１を磁
束の向きを合わせて円環状に並べた第１のループと、磁
化コイル４が巻かれ第１のループの内側に設けられた第
２のループとから構成されている。さらに、第１のコア
２が第１のループと第２のループを連結している部位同
士は所定の間隔を隔てて互いに突出した形となってい
る。そして、この第１のコア２の突出した部位同士をギ
ャップＧを介して第２のコア３で連結して開磁路を形成
している。これにより、永久磁石１の磁束をより強力な
ものにし、かつ第１のコア２に発生する第１の磁束１１
と第２の磁束１２との反発による漏れ磁束がギャップＧ
を飛び越えて第２のコア３に入り込みやすくなる。
【００２３】以上、本発明の静止磁石型発電機の構成に
ついて開磁路が第２のコア３の両端にて常磁性体を介し
て第１のコア２に接続する形態について説明したが、本
発明はこの形態に限定されるものではない。つまり、図
９に示すように、開磁路は第１のコア２の任意の２ヵ所
を互いに接近する方向に延長してコア延長部６とし、こ
のコア延長部６同士を常磁性体を介して連結してなる形
態としてもよい。この形態は上述の実施例の全てに適用
することができる。
ついて開磁路が第２のコア３の両端にて常磁性体を介し
て第１のコア２に接続する形態について説明したが、本
発明はこの形態に限定されるものではない。つまり、図
９に示すように、開磁路は第１のコア２の任意の２ヵ所
を互いに接近する方向に延長してコア延長部６とし、こ
のコア延長部６同士を常磁性体を介して連結してなる形
態としてもよい。この形態は上述の実施例の全てに適用
することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明の静止磁
石型発電機は永久磁石と閉磁路を形成する第１のコア
と、常磁性体を介して開磁路を形成する第２のコアと、
第１のコアの閉磁路のみが形成されている部分に巻回さ
れた磁化コイルと、第２の磁路に巻回された誘導コイル
とからなり、磁化コイルに交番電圧を印加することによ
り第１のコアの磁束の方向を変化させ、第１のコアの磁
束の方向の変化により誘起する第２のコアの磁束の変化
により、誘導コイルに電磁誘導による起電力を発生させ
る。このことにより、回転力付与手段などの可動部分が
なくても誘導コイルを通る磁束を変化させることがで
き、誘導コイルに電磁誘導による起電力を発生すること
ができるので、振動や騒音を発生することなく、発電を
することができる。
石型発電機は永久磁石と閉磁路を形成する第１のコア
と、常磁性体を介して開磁路を形成する第２のコアと、
第１のコアの閉磁路のみが形成されている部分に巻回さ
れた磁化コイルと、第２の磁路に巻回された誘導コイル
とからなり、磁化コイルに交番電圧を印加することによ
り第１のコアの磁束の方向を変化させ、第１のコアの磁
束の方向の変化により誘起する第２のコアの磁束の変化
により、誘導コイルに電磁誘導による起電力を発生させ
る。このことにより、回転力付与手段などの可動部分が
なくても誘導コイルを通る磁束を変化させることがで
き、誘導コイルに電磁誘導による起電力を発生すること
ができるので、振動や騒音を発生することなく、発電を
することができる。
【図１】本発明の静止磁石型発電機の基本構成を示す図
である。
である。
【図２】磁化コイルに永久磁石の磁束と逆向きの磁束が
発生した状態を示す図である。
発生した状態を示す図である。
【図３】磁化コイルに永久磁石の磁束と逆向きの磁束が
消滅した状態を示す図である。
消滅した状態を示す図である。
【図４】磁化コイルに永久磁石の磁束と同じ向きの磁束
が発生した状態を示す図である。
が発生した状態を示す図である。
【図５】本発明の静止磁石型発電機の第１の実施例を示
す図である。
す図である。
【図６】本発明の静止磁石型発電機の第２の実施例を示
す図である。
す図である。
【図７】本発明の静止磁石型発電機の第３の実施例を示
す図である。
す図である。
【図８】本発明の静止磁石型発電機の第４の実施例を示
す図である。
す図である。
【図９】開磁路を形成する他の実施形態を示す図であ
る。
る。
１ 永久磁石 ２ 第１のコア ３ 第２のコア ４ 磁化コイル ５ 誘導コイル ６ コア延長部 Ｇ ギャップ
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも１つの永久磁石と、 該永久磁石の異極間を連結して閉磁路を形成する軟磁性
体からなる第１のコアと、 前記閉磁路に常磁性体を介して連結して開磁路を形成す
る軟磁性体からなる第２のコアと、 前記第１のコアの閉磁路のみが形成されている部分に巻
回された磁化コイルと、 前記第２のコアに巻回された誘導コイルとからなり、 前記磁化コイルに交番電圧を印加することにより前記閉
磁路の磁束の方向を変化させ、前記閉磁路の磁束の方向
の変化により誘起する前記開磁路の磁束の変化により、
前記誘導コイルに電磁誘導による起電力を発生させるこ
とを特徴とする静止磁石型発電機。 - 【請求項２】 少なくとも１つの永久磁石と、 該永久磁石の異極間を連結して閉磁路を形成する軟磁性
体からなる第１のコアと、 前記第１のコアの任意の２ヵ所を互いに接近する方向に
延長して常磁性体を介して連結して開磁路を形成するコ
ア延長部と、 前記第１のコアの閉磁路のみが形成されている部分に巻
回された磁化コイルと、 前記コア延長部に巻回された誘導コイルとからなり、 前記磁化コイルに交番電圧を印加することにより前記閉
磁路の磁束の方向を変化させ、前記閉磁路の磁束の方向
の変化により誘起する前記開磁路の磁束の変化により、
前記誘導コイルに電磁誘導による起電力を発生させるこ
とを特徴とする静止磁石型発電機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9026457A JPH10223457A (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | 静止磁石型発電機 |
| DE19804277A DE19804277C2 (de) | 1997-02-10 | 1998-02-04 | Vorrichtung mit statischem Magneten zum Erzeugen einer elektromotorischem Kraft durch Ändern der Flussrichtung in einem Magnetkreis |
| CN98103804A CN1190820A (zh) | 1997-02-10 | 1998-02-09 | 静态磁铁发电机 |
| US09/021,169 US5926083A (en) | 1997-02-10 | 1998-02-10 | Static magnet dynamo for generating electromotive force based on changing flux density of an open magnetic path |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9026457A JPH10223457A (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | 静止磁石型発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223457A true JPH10223457A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12194046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9026457A Pending JPH10223457A (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | 静止磁石型発電機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5926083A (ja) |
| JP (1) | JPH10223457A (ja) |
| CN (1) | CN1190820A (ja) |
| DE (1) | DE19804277C2 (ja) |
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- 1998-02-10 US US09/021,169 patent/US5926083A/en not_active Expired - Fee Related
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