JP3208090U - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さい駆動力で発電構造の回転子を簡単に回転させることができ、力を効率的に電力に交換することができる、磁力により駆動する発電装置を提供する。【解決手段】発電装置は、発電構造１０と、磁気補助駆動機構２０と、外殻部材３０と、補助駆動ユニット４０と、電気接続するバッテリ５０を有し、発電構造は、固定子１１及び回転子１２を備え、磁気補助駆動機構は、発電構造の一側に設置され、外部永久磁性部材２１及び内部永久磁性部材２２を備え、外殻部材は、発電構造に取り付けられ、補助駆動ユニットは、発電構造の回転子と連接するように外殻部材の内部に設置され、バッテリは、外殻部材の内部に設置されると共に、発電構造及び補助駆動ユニットと電気接続し、磁気補助駆動機構における外部永久磁性部材と内部永久磁性部材とは、同一の磁極が対応するように配列され、回転子の心軸と外れた方向への反発力を発生する。【選択図】図１

Description

本考案は、特に磁力により駆動する発電装置に関するものである。

既存の発電装置は、固定子及び回転子からなり、該回転子にコイルが巻回され、該固定子に永久磁石リングが取り付けられ、該回転子が回転可能に固定子の内部に取り付けられ、その回転子を固定子に対して回転させる場合、回転子のコイルが固定子の永久磁石リングの両極（Ｎ極-Ｓ極）の間で回転するため、誘導起電力を発生することができる。

前記既存の発電装置によれば、小型発電装置の発電効率が低下することから、発電効率を向上させるために、発電装置を大きくするが、この構成では、体積が大きくなると共に、重さも重くなってしまう。このように、発電装置を大きくすると、外部からの回転子の回転に必要な力も大きくなる。故に、既存の発電装置においては、如何にして外部からの力を用いて効率的に電力に交換するかが課題である。

本考案の発電装置は、
固定子及び、心軸を備えると共に、該固定子に対して回転して発電する回転子を備える、発電構造と、
前記発電構造の一側に設置される外部永久磁性部材及び、該発電構造の回転子の心軸と連動するように、回転可能に外部永久磁性部材の内部に配置される内部永久磁性部材を備え、また、該外部永久磁性部材と内部永久磁性部材とは、同一の磁極が対応するように配列されると共に、回転子の心軸と外れた方向への反発力を発生する、磁気補助駆動機構と、
一端が前記発電構造の固定子に固定されると共に、該発電構造の回転子の心軸が貫設される、外殻部材と、
前記発電構造の回転子の心軸と連接するように外殻部材の内部に設置されると共に、モータ及び伝動歯車ユニットを備え、該モータが外殻部材の内側壁に固定され、更に、駆動軸を備え、該伝動歯車ユニットが、発電構造の回転子の心軸とモータの駆動軸との間に連接される、補助駆動ユニットと、
前記外殻部材の内部に設置されると共に、前記発電構造及び前記補助駆動ユニットのモータと電気接続するバッテリと、を有するものである。

かかる発電装置において、前記バッテリと電気接続するように、外殻部材の内部に設置される放熱扇風機を有することが好ましい。

かかる発電装置において、前記発電構造の回転子の心軸と連接するように外殻部材の外側に設置されるタービンベンチレータを有することが好ましい。

かかる発電装置において、前記バッテリと電気接続するように外殻部材の内部に設置される放熱扇風機を有し、
前記発電構造の回転子の心軸と連接するように、外殻部材の外側に設置されるタービンベンチレータを有することが好ましい。

かかる発電装置において、
前記外部永久磁性部材は、固定座及び複数の外部永久磁石を備え、該固定座の中心に円形の回転空間が形成され、該複数の外部永久磁石がそれぞれ、同一の磁極を固定座に面するように固定座に配列され、
前記内部永久磁性部材は、回転可能に固定座の回転空間に配置され、円形の回転座及び複数の内部永久磁石を備え、該複数の内部永久磁石は、回転座の外周面に配列され、それぞれの外側に面する磁極が外部永久磁石の回転空間に面する磁極と同一であり、
また、該固定座の回転空間の周壁に設置される外部永久磁石の数量が、回転座の外周面に設置する内部永久磁石の数量よりも少ないことが好ましい。

かかる発電装置において、
前記複数の内部永久磁石は、発電構造の回転子に対して時計回り方向に向かって斜めに回転座の外周面に嵌め込まれると共に、前記複数の外部永久磁石は、発電構造の回転子の時計回り方向に向かって斜めに固定座の回転空間に周壁に嵌め込まれ、
また、外部永久磁石中心線と心軸の中心から該外部永久磁石中心線の中間点までの連接線との間に、３０乃至６０度の夾角θ１を有すると共に、内部永久磁石中心線と心軸の中心から該内部永久磁石中心線の中間点との間に、３０乃至６０度の夾角θ２を有することが好ましい。

かかる発電装置において、前記外部永久磁石中心線と心軸の中心から該外部永久磁石中心線の中間点までの連接線との間に、４５度の夾角θ１を有すると共に、前記内部永久磁石中心線と心軸の中心から該内部永久磁石中心線の中間点との間に、４５度の夾角θ２を有することが好ましい。

上述したように、本考案の発電装置は、磁気補助駆動機構の外部永久磁性部材と内部永久磁性部材との反磁性によって、回転子の心軸の中心と外れた方向への反発力が生じるため、磁気補助駆動機構の回転子の心軸と連接する内部永久磁性部材の重さを支えると共に、発電構造の回転子の心軸の回転負荷を軽減し、回転子に補助的な回転力を提供することから、発電構造の回転子を簡単に回転させることができると共に、バッテリが発電構造から発生する電力を蓄えることができる。

また、本考案の発電装置は、補助駆動ユニットを有することから、発電構造の回転子を駆動させた時、或いは、回転子を回転させた時に回転力が足りない場合、回転子に補助の回転力を提供することができる。

さらに、その磁気補助駆動機構の外部永久磁性部材及び内部永久磁性部材はそれぞれ、回転子に対して時計回り方向に沿って斜めに設置されるため、外部永久磁性部材と内部永久磁性部材との反磁性によって発生する反発力が回転子の心軸の一側に外れてトルクが大きくなる。この構成によれば、小さな駆動力で発電構造の回転子を簡単に回転させることができるため、力を効率的に電力に交換することができる。

本考案の発電装置は、放熱扇風機を有することから、気流を流して発電構造の熱を放出することができ、或いは、気流を流して発電構造及び補助駆動ユニットのモータの熱を放出することができる。

また、本考案の発電装置がさらに、タービンベンチレータを有する場合には、風力による駆動であることから、風力を用いて発電構造の回転子を駆動して回転させることができる。

本考案に係る発電装置の実施例の断面説明図である。 図１における発電構造及び磁気補助駆動機構の下面視斜視図である。 図１及び図２における外殻部材の平面図である。 図１及び図２において、磁気補助駆動機構が発電構造の回転子の心軸と同時に回転する状態を示す平面図である。 本考案に係る発電装置の他の実施例において、放熱扇風機及びタービンベンチレータを設置した状態を示す側面視断面図である。

以下、添付図面を参照して本考案の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、下記実施例は、本考案の好適な実施の形態を示したものにすぎず、本考案の技術的範囲は、下記実施例そのものに何ら限定されるものではない。

図１に示すように、本考案の発電装置の実施例は、発電構造１０と、磁気補助駆動機構２０と、外殻部材３０と、補助駆動ユニット４０と、バッテリ５０を有する。

図１及び図２に示すように、前記発電構造１０は、固定子１１及び回転子１２を備え、該回転子１２は、固定子１１に対して回転し、心軸１２１を備える。また、前記発電構造１０は、既存の発電機であり、例えば、回転子にコイルが巻回され、固定子に永久磁石リングが取り付けられ、該回転子が回転可能に固定子の内部に取り付けられる。この構成によれば、前記回転子が固定子に対して回転した場合、該回転子のコイルが固定子の永久磁石リングの両極（Ｎ極-Ｓ極）の間で回転するため、誘導起電力を発生することができる。

本実施例において、前記磁気補助駆動機構２０は、外部永久磁性部材２１及び内部永久磁性部材２２を備え、そのうち、外部永久磁性部材２１の磁力は、内部永久磁性部材２２よりも大きいことが好ましい。図１乃至図３に示すように、前記外部永久磁性部材２１は、発電構造１０の一側に設置され、固定座２１１及び複数の外部永久磁石２１２を備え、該固定座２１１の中心に円形の回転空間２１０が形成され、前記複数の外部永久磁石２１２はそれぞれ、同一の磁極が固定座２１１に面するように固定座２１１に配列される。前記内部永久磁性部材２２は、回転可能に固定座２１１の回転空間２１０に配置されると共に、発電構造１０の回転子１２の心軸１２１と連動するように連接され、円形の回転座２２１及び複数の内部永久磁石２２２を備える。

前記複数の内部永久磁石２２２は、回転座２２１の外周面に配列され、それぞれの外側に面する磁極が外部永久磁石２１２の回転空間２１０に面する磁極と同一であるので、内部永久磁性部材２２と外部永久磁性部材２１とが回転子１２の中心と外れた方向への反発力を発生することができる。尚、前記外部永久磁性部材２１の回転空間２１０の周壁に設置される外部永久磁石２１２の数量は、内部永久磁性部材２２の外周面に設置される内部永久磁石２２２の数量よりも少ないことが好ましい。

図１乃至図３に示すように、本実施例において、前記複数の内部永久磁石２２２は、発電構造１０の回転子１２に対して時計回り方向に向かって斜めに回転座２２１の外周面に嵌め込まれると共に、前記複数の外部永久磁石２１２は、発電構造１０の回転子１２の時計回り方向に向かって斜めに固定座２１１の回転空間２１０に周壁に嵌め込まれる。

そのうち、前記外部永久磁石２１２に外部永久磁石中心線Ｃ１が定義されると共に、該外部永久磁石中心線Ｃ１の中央に中間点Ｐ１が定義され、該外部永久磁石中心線Ｃ１と該心軸１２１の中心から外部永久磁石中心線Ｃ１の中間点Ｐ１までの連接線Ｌ１との間に、３０乃至６０度の夾角θ１を有し、更に、前記内部永久磁石２２２に内部永久磁石中心線Ｃ２が定義されると共に、該内部永久磁石中心線Ｃ２の中央に中間点Ｐ２が定義され、該内部永久磁石中心線Ｃ２と該心軸１２１の中心から内部永久磁石中心線Ｃ２の中間点Ｐ２との間に、３０乃至６０度の夾角θ２を有する。尚、前記夾角θ１及び夾角θ２は、４５度であることが好ましい。

図１に示すように、前記外殻部材３０は中空状の部材であり、その一端が発電構造１０の固定子１１に固定され、発電構造１０の回転子１２の心軸１２１が貫設される。

図１に示すように、前記補助駆動ユニット４０は、発電構造１０の回転子１２の心軸１２１と連接するように外殻部材３０の内部に設置され、モータ４１及び伝動歯車ユニット４２を備え、該モータ４１は、外殻部材３０の内側壁に固定されると共に、駆動軸を備え、該伝動歯車ユニット４２は、発電構造１０の回転子１２の心軸１２１とモータ４１の駆動軸との間に連接される。尚、本実施例における伝動歯車ユニット４２は、はずば歯車である。

図１に示すように、前記バッテリ５０は、外殻部材３０の内部に設置されて、発電構造１０及び補助駆動ユニット４０のモータ４１と電気接続され、発電構造１０から発生する電力を蓄えると共に、モータ４１に電力を出力するものである。

前記の発電装着を使用する時は、図１及び図４に示すように、発電構造１０の心軸１２１を直接または間接的に駆動構造と連接する。尚、前記駆動構造は風力駆動装置や水力駆動装置など、如何なる駆動装置であってもよいが、風力装置や水力装置などの自然エネルギーを利用するものであることが好ましい。すなわち、自然エネルギーを利用する駆動構造によって発電装置の発電構造１０を回転させる力を生み出せば、エコや省エネを達成することができる。また、外部からの駆動構造の回転力が大きければ、駆動構造が直接に発電構造１０の回転子１２を駆動して回転させる。一方、外部からの駆動構造の回転力が足りなければ、補助駆動ユニット４０のモータ４１を駆動して伝動歯車ユニット４２を介して発電構造１０の回転子１２に補助的回転力を与え、回転子１２を正常に回転させると、補助駆動ユニット４０からの補助的な回転力を出さなくても外部からの回転力だけで回転子１２を回転させることができる。更に、その回転子１２の回転スピードが遅くなると、補助駆動ユニット４０のモータ４１がもう一度駆動して回転子１２に補助的回転力を与える。

前記の発電構造１０の回転子１２を回転させる場合は、主に磁気補助駆動機構２０の内部永久磁性部材２２と外部永久磁性部材２１との反磁性によって発生する反発力を用いて、磁気補助駆動機構２０の回転子１２の心軸１２１と連接する内部永久磁性部材２２の重さを支えると共に、発電構造１０の回転子１２の心軸１２１の回転負荷を軽減し、回転子１２に補助的な回転子を提供する。この構成によれば、単に発電構造１０の回転子１２の駆動により回転させる力よりも小さい回転力で発電構造１０の回転子１２を回転させることができる。

本実施例における磁気補助駆動機構２０の外部永久磁性部材２１及び内部永久磁性部材２２はそれぞれ、回転子１２に対して時計回り方向に沿って斜めに設置されるため、外部永久磁性部材２１と内部永久磁性部材２２との反磁性によって発生する反発力が回転子１２の心軸１２１と外れた方向へのトルクを生じる。この構成によれば、発電構造１０の回転子１２を回転させる外部からのトルクが、発電構造１０の回転子１２を回転させるトルクよりも小さくなる。つまり、磁気補助駆動機構２０の反磁性によって発生する反発力を用いれば、小さい力により、発電構造１０の回転子１２を簡単に回転させて発電することができる。

図５に示すように、本考案の発電装置の他の実施例では、さらに熱排出扇風機６０を有し、該熱排出扇風機６０は、バッテリ５０と電気接続するように外殻部材３０の内部に設置され、気流を流して発電構造１０の熱を放出することができ、或いは、気流を流して発電構造１０及び補助駆動ユニット４０のモータ４１の熱を放出することができる。

図５に示す発電装置の実施例では、タービンベンチレータ７０を有し、該タービンベンチレータ７０は、発電構造１０の回転子１２の心軸１２１と連接するように外殻部材３０の外側に設置され、風力により駆動するものであることから、風力を用いて発電構造１０の回転子１２を駆動して回転させる。

上述したように、本考案の発電装置は、磁気補助駆動機構２０の外部永久磁性部材２１と内部永久磁性部材２２との反磁性によって回転子１２の心軸１２１と外れた方向への反発力を生じるため、磁気補助駆動機構２０の回転子１２の心軸１２１と連接する内部永久磁性部材２２の重さを支えると共に、発電構造１０の回転子１２の心軸１２１の回転負荷を軽減し、回転子１２に補助の回転力を提供することから、発電構造１０の回転子１２を簡単に回転させることができると共に、発電構造１０から発生する電力をバッテリ５０に蓄えることができる。

また、本考案の発電装置は、補助駆動ユニット４０を有することから、発電構造１０の回転子１２を駆動させる場合、或いは、回転子１２を回転させても回転力が足りない場合に、回転子１２に補助の回転力を与えることができる。

さらに、その磁気補助駆動機構２０の外部永久磁性部材２１及び内部永久磁性部材２２はそれぞれ、回転子１２に対して時計回り方向に沿って斜めに設置されるため、外部永久磁性部材２１と内部永久磁性部材２２との反磁性によって発生する反発力が、回転子１２の心軸１２１と外れた方向へのトルクを生じる。この構成によれば、小さい駆動力で発電構造１０の回転子１２を簡単に回転させることができるので、力を効率的に電力に交換することができる。

１０ 発電構造
１１ 固定子
１２ 回転子
１２１ 心軸
２０ 磁気補助駆動機構
２１ 外部永久磁性部材
２１０ 回転空間
２１１ 固定座
２１２ 外部永久磁石
２２ 内部永久磁性部材
２２１ 回転座
２２２ 内部永久磁石
Ｃ１ 外部永久磁石中心線
Ｐ１ 中間点
Ｌ１ 連接線
θ１ 夾角
Ｃ２ 内部永久磁石中心線
Ｐ２ 中間点
θ２ 夾角
３０ 外殻部材
４０ 補助駆動ユニット
４１ モータ
４２ 伝動歯車ユニット
５０ バッテリ
６０ 熱排出扇風機
７０ タービンベンチレータ

Claims (7)

1. 固定子及び、心軸を備えると共に、該固定子に対して回転して発電する回転子を備える、発電構造と、
   前記発電構造の一側に設置される外部永久磁性部材及び、該発電構造の回転子の心軸と連動するように、回転可能に外部永久磁性部材の内部に配置される内部永久磁性部材を備え、また、該外部永久磁性部材と内部永久磁性部材とは、同一の磁極が対応するように配列されると共に、回転子の心軸と外れた方向への反発力を発生する、磁気補助駆動機構と、
   一端が前記発電構造の固定子に固定されると共に、該発電構造の回転子の心軸が貫設される、外殻部材と、
   前記発電構造の回転子の心軸と連接するように外殻部材の内部に設置されると共に、モータ及び伝動歯車ユニットを備え、該モータが外殻部材の内側壁に固定され、更に、駆動軸を備え、該伝動歯車ユニットが、発電構造の回転子の心軸とモータの駆動軸との間に連接される、補助駆動ユニットと、
   前記外殻部材の内部に設置されると共に、前記発電構造及び前記補助駆動ユニットのモータと電気接続するバッテリと、を有することを特徴とする発電装置。
2. 前記バッテリと電気接続するように、外殻部材の内部に設置される放熱扇風機を有することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
3. 前記発電構造の回転子の心軸と連接するように外殻部材の外側に設置されるタービンベンチレータを有することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
4. 前記バッテリと電気接続するように外殻部材の内部に設置される放熱扇風機を有し、
   前記発電構造の回転子の心軸と連接するように、外殻部材の外側に設置されるタービンベンチレータを有することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
5. 前記外部永久磁性部材は、固定座及び複数の外部永久磁石を備え、該固定座の中心に円形の回転空間が形成され、該複数の外部永久磁石がそれぞれ、同一の磁極を固定座に面するように固定座に配列され、
   前記内部永久磁性部材は、回転可能に固定座の回転空間に配置され、円形の回転座及び複数の内部永久磁石を備え、該複数の内部永久磁石は、回転座の外周面に配列され、それぞれの外側に面する磁極が外部永久磁石の回転空間に面する磁極と同一であり、
   また、該固定座の回転空間の周壁に設置される外部永久磁石の数量が、回転座の外周面に設置する内部永久磁石の数量よりも少ないことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の発電装置。
6. 前記複数の内部永久磁石は、発電構造の回転子に対して時計回り方向に向かって斜めに回転座の外周面に嵌め込まれると共に、前記複数の外部永久磁石は、発電構造の回転子の時計回り方向に向かって斜めに固定座の回転空間に周壁に嵌め込まれ、
   また、外部永久磁石中心線と心軸の中心から該外部永久磁石中心線の中間点までの連接線との間に、３０乃至６０度の夾角θ１を有すると共に、内部永久磁石中心線と心軸の中心から該内部永久磁石中心線の中間点との間に、３０乃至６０度の夾角θ２を有することを特徴とする請求項５に記載の発電装置。
7. 前記外部永久磁石中心線と心軸の中心から該外部永久磁石中心線の中間点までの連接線との間に、４５度の夾角θ１を有すると共に、前記内部永久磁石中心線と心軸の中心から該内部永久磁石中心線の中間点との間に、４５度の夾角θ２を有することを特徴とする請求項６に記載の発電装置。
   
   

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