JP2000253634A - 発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】磁石とコイルがアキシャル方向のギャップを介
して配置された構造の手動発電機において、大きな出力
が得られるようにする。 【解決手段】外部から与えられた回転を増速する増速機
構４と、この増速機構により、高速回転される磁石１５
を有するロータ部と、このロータ部の磁石１５とアキシ
ャル方向のギャップを介して磁気回路を構成するコイル
１８を有するステータ部と、を備えてなる発電機１にお
いて、上記、磁石１５を上記ステータ部を挟むように上
記コイル１８の両側に配置した発電機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電機に関し、特に
手動の小型発電機における大出力化構造に係るものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在一般に実用化されている手動の小型
発電機は、外部から人力などで与えられた回転もしくは
直線運動を変換した回転を増速する増速機構と、この増
速機構により高速回転される磁石を有するロータ部と、
このロータ部の磁石と対向して配されるコイルを有する
ステータ部と、を備えて構成されている。

【０００３】増速機構は複数のギアを組み合わせてな
り、外部から与えられた回転を数十倍に増速してロータ
部に伝達する。

【０００４】ロータ部の磁石はその回転方向にＮ極とＳ
極が交互に着磁されており、一方ステータ部のコイルは
磁石の回転方向に複数個が配置され、磁石との間で磁気
回路を構成している。

【０００５】そして増速機構により磁石が高速回転され
ると、磁石とコイルとの間の磁気作用によってコイルに
起電圧が生じて発電が行なわれるものである。

【０００６】ところで、このような手動の小型発電機
は、携帯性などの面から薄型化が望まれている。この薄
型化を図るために従来は、ロータ部の磁石とステータ部
のコイルとをアキシャル方向（回転軸方向）のギャップ
を介して対向させるように配置した構造のものが提案さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに磁石とコイルとをアキシャル方向のギャップを介し
て配置した構造は、パーミアンス係数が小さいために大
きな出力を得ることができない。これを解決するために
はエネルギー積の大きな磁石を用いればよいが、このよ
うな磁石は高価であるためコストアップに繋がるという
問題があった。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、磁石とコイルとをアキシャル方向のギャップを介し
て配置した小型発電機において大きな出力の得られる構
造を提供し、上記の問題点を解消することを課題として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、外部から与えられた回転を増速する増速
機構と、この増速機構により高速回転される磁石を有す
るロータ部と、このロータ部の磁石とアキシャル方向の
ギャップを介して磁気回路を構成するコイルを有するス
テータ部と、を備えてなる発電機において、ローター部
の磁石を、ステータ部を挟むようにコイルの両側に配置
した構造としてなるものである。

【００１０】このような構造としたことにより本発明の
発電機は、コイルに与えられる磁界エネルギーが大きく
なるので、大きな発電出力を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について詳細に説明する。

【００１２】図１〜図５は本発明の代表的な実施の形態
例を示している。図１及び図２において１は本発明によ
る手動の小型発電機を全体として示し、２はその基盤と
なるベース板で、このベース板２上に、外部から与えら
れた回転を増速する増速機構と、この増速機構により高
速回転される磁石を有するロータ部と、このロータ部の
磁石とアキシャル方向のギャップを介して磁気回路を構
成するコイルを有するステータ部と、が備えられてい
る。

【００１３】先ず増速機構について説明すると、この増
速機構は回転入力ギア３と増速ギア４とを有して構成さ
れる。この回転入力ギア３と増速ギア４は、夫々ベース
板２に立設固定された固定軸５と６に回転可能に軸支さ
れている。

【００１４】回転入力ギア３には操作部材としてのハン
ドル７が一体的に組み付けられている。このハンドル７
は連結ベース８と、この連結ベース８から外周方向に延
びるレバー９とによりなり、このレバー９の先端部には
ツマミ１０が設けられている。

【００１５】連結ベース８は回転入力ギア３の上に載置
される状態で一体的に組み付けられると共に、連結凸部
８ａが回転入力ギア３の連結穴部３ａと係合して連結さ
れており、これによってハンドル７の回転力がそのまま
回転入力ギア３に伝わり、即ちハンドル７と一体に回転
入力ギア３が回転されるようになっている。

【００１６】尚、このハンドル７においてレバー９は、
連結ベース８に対し軸１１を支点として１８０°折り返
しが可能であり、これによってツマミ１０の部分を収納
可能な構造となされている。

【００１７】増速ギア４は小径ギア部４ａと大径ギア部
４ｂとが一体に形成されてなり、小径ギア部４ａは回転
入力ギア３と噛合し、一方大径ギア部４ｂはロータ部の
ギアと噛合して、回転入力ギア３の回転を増速してロー
タ部に伝達する働きを有している。

【００１８】ロータ部は、ベース板２に立設固定された
固定軸１２に回転可能に軸支され上記増速ギア４の大径
ギア部４ｂと噛合するギア１３と、このギア１３と一体
に回転される円板状の回転ヨーク板１４と、この回転ヨ
ーク板１４に固定されるリング状の磁石１５と、により
構成されている。

【００１９】ここで磁石１５はその回転方向にＮ極とＳ
極が交互に数極着磁されており、この磁石とアキシャル
方向（回転軸方向）に対向してステータ部が配置されて
いる。

【００２０】このステータ部は、固定ヨーク板１６の上
面側に貼り付けられた配線基板１７の上に、上記磁石１
５とアキシャル方向のギャップを介して磁気回路を構成
するコイル１８を備えてなる。このコイル１８は、磁石
１５の回転方向に複数個が配置されている。

【００２１】この構成において特に本例の発電機では、
図２で明らかな如く、ロータ部の磁石１５を、ステータ
部を上下から挟むようにコイル１８の両側に配置した構
造が採られている。

【００２２】即ちロータ部は、ステータ部の上下に２枚
の回転ヨーク板１４を設け、この上下の回転ヨーク板１
４に夫々ステータ部のコイル１８とアキシャル方向に対
向する磁石１５を固定してある。

【００２３】尚、このロータ部において上下の回転ヨー
ク板１４の間にはスリーブ１９が介挿されており、これ
によって上下の磁石１５の間の距離が決められるように
なっている。

【００２４】またステータ部の固定ヨーク板１６は、上
下の磁石１５に挟まれる位置において支柱２０を介して
ベース板２に固定支持されている。

【００２５】さらにこの構成において本例では、各コイ
ル１８の中心に、磁気効率を高めるための凸状の収束ヨ
ーク部２１が設けられている。この収束ヨーク部２１は
固定ヨーク板１６に一体に突出形成されているもので、
この収束ヨーク部２１を巻芯としてその回りにコイル１
８が巻回されるものである。

【００２６】そしてここでは、収束ヨーク部２１を通る
磁束の方向性を規定するための特別な構造が採られてい
る。即ち固定ヨーク板１６は例えば鉄などの磁性材を混
入した樹脂材で成形されており、この樹脂材の中の磁性
材を例えば図５に示すような針状の磁性材２２とし、こ
れをコイル１８の巻回方向と直交する方向に整列させた
状態で樹脂を固めて固定ヨーク板１６を成形してある。

【００２７】これは、例えばコイル１８と固定ヨーク板
１６をインサート成形等によって一体成形するように
し、その際に樹脂が固まる前の状態でコイル１８に電流
を流して磁界中で磁性材２２を整列させるようにするこ
とで実施が可能である。

【００２８】さらに図４に示す如く固定ヨーク板１６に
は、各凸部２１の間に溝２３が形成されており、これに
よって各コイル間での磁路の短絡を防止する構造として
ある。

【００２９】また上記構成においては、ロータ部の磁石
１５の着磁極数とステータ部のコイル１８の個数は任意
に設定することが可能であり、一般的には磁石の着磁極
数とコイルの個数とが同数である構造、磁石が６極着磁
でコイルが４個である構造、磁石が２極着磁でコイルが
３個である構造、磁石が２極着磁でコイル６個である構
造などがあるが、特に本例ではコギングを低減するため
の構造として、磁石を８極着磁とし、コイルを９個とし
てある。

【００３０】以上の如く構成される本例の発電機１にお
いて、ハンドル７のツマミ１０を手で摘んで回すと、そ
の回転が増速機構の回転入力ギア３から増速ギア４を介
してロータ部に数十倍に増速して伝達され、磁石１５が
高速回転される。こうして磁石１５が回転されると、磁
石１５とコイル１８との間の磁気作用によってコイル１
８に起電圧が生じて発電が行なわれる。尚、この発電に
おいては、９個のコイル構成により３相発電が行なわれ
る。

【００３１】そして特に本例の発電機１では、コイル１
８の両側に磁石１５を配置した構造により、コイル１８
に与えられる磁界エネルギーが大きくなるので、大きな
発電出力を得ることができる。

【００３２】また本例の発電機１においては、各コイル
１８の中心に収束ヨーク部２１を設けたことにより、磁
石１５との間で磁束を効果的に収束できて磁気効率を高
めることができるので、磁石を高い動作点で使うことが
でき、より大きな出力が得られるものである。

【００３３】またこの収束ヨーク部２１は、樹脂に混入
される針状の磁性材２２がコイル１８の巻回方向と直交
する方向に整列した構造を有するため、収束ヨーク部２
１を通る磁束の方向性がこの磁性材２２の整列方向に確
実に規定されるので、渦電流による損失を減らすことが
でき、安定した出力が得られる。

【００３４】さらに本例の発電機１では、磁石を８極着
磁とし、コイルの数を９個とした構造を有するため、コ
ギングが少ない。即ちこの構造では、磁石１５の着磁極
数とコイル１８の数との最小公倍数が大きいため、磁石
１５の回転において磁石１５とコイル１８との間で磁力
が釣り合う点が殆どなく、従って磁石１５はコギングが
生じることが少なくスムーズに回転されるので、より安
定した出力を得ることができるものである。

【００３５】図６及び図７は本発明による発電機の使用
例を示している。この例は携帯電話機３０の緊急充電に
用いる携帯型の充電器３１に本発明を適用したもので、
即ちこの充電器３１は携帯電話機３０にワンタッチで装
着できる形を有し、その内部に前述した本発明による発
電機１が組み込まれている。

【００３６】この充電器３１には携帯電話機３０の底部
に設けられた充電端子部に対応して発電機の出力端子で
あるコネクタ３２が設けられており、充電器３１を携帯
電話機３０に装着した状態ではこのコネクタ３２が携帯
電話機３０の充電端子部に接続されるようになってい
る。

【００３７】そしてこの状態で発電機１のハンドル７の
ツマミ１０を手で回すことにより発電機１で発電が行な
われ、その電流がコネクタ３２を介して携帯電話機３０
に供給されて充電が行なわれるものである。

【００３８】尚、この充電器３１には、ハンドル７のレ
バー９を折り返して収納状態としたときにツマミ１０が
入る穴部３３が設けられており、携帯に便利な構造とな
っている。

【００３９】以上のように本発明による発電機１を組み
込んだ充電器３１によれば、外出先等で携帯電話機のバ
ッテリーが切れた場合などでも手動で簡単に充電を行な
うことができる。

【００４０】また図８は、携帯電話機の通常の充電に用
いる据置型の充電器３４に本発明による発電機１を組み
込んだ例である。即ちこの充電器３４は、凹穴部３５に
携帯電話機を差し込んで立てた状態で家庭用の１００Ｖ
電源から充電を行なうものであるが、この充電器３４の
内部に本発明による発電機１を組み込むことにより、家
庭用の１００Ｖ電源が停電した場合でもハンドル７のツ
マミ１０を手で回すことによって携帯電話機に充電を行
なえるものである。

【００４１】以上、本発明の実施の形態例及び使用例に
ついて説明したが、本発明はこれらの例に限ることなく
他にも種々の実施形態を採ることができ、またあらゆる
用途に使用することができる。

【００４２】例えば、上記の例ではハンドルを回して発
電を行なう構造としてあるが、直線運動を回転に変換し
て発電を行なう構造としてもよい。

【００４３】また磁石１５の着磁極数とコイル１８の個
数は、例示した構成以外も任意に設定することが可能で
ある。

【００４４】さらに本発明は、携帯電話機の充電器に限
ることなく、その他各種機器の充電器やそれ以外の用途
として例えば電灯用の発電機などにも幅広く使用できる
ものである。

【００４５】

【発明の効果】以上に説明した如く本発明は、磁石とコ
イルとがアキシャル方向のギャップを介して配置された
構造の発電機において、磁石を、ステータ部を挟むよう
にコイルの両側に配置したことにより、大きな出力を得
ることができる。従って、安価な磁石でも充分な出力が
得られるので、低価格で高性能の発電機を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による発電機の実施の形態例を示す平面
図である。

【図２】同、縦断側面図である。

【図３】同、ステータ部の平面図である。

【図４】同、ステータ部の固定ヨーク板の平面図であ
る。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】本発明による発電機の使用例を示す斜視図であ
る。

【図７】同、断面図である。

【図８】本発明による発電機の他の使用例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１‥‥発電機、２‥‥ベース板、３‥‥回転入力ギア、
４‥‥増速ギア（増速機構）、１５‥‥磁石、１８‥‥
コイル、２１‥‥収束ヨーク部、２２‥‥磁性材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から与えられた回転を増速する増速
   機構と、 この増速機構により高速回転される磁石を有するロータ
   部と、 このロータ部の磁石とアキシャル方向のギャップを介し
   て磁気回路を構成するコイルを有するステータ部と、 を備えてなる発電機において、 上記磁石を、上記ステータ部を挟むように上記コイルの
   両側に配置したことを特徴とする発電機。
2. 【請求項２】 上記コイルの中心に、磁気効率を高める
   ための凸状のヨーク部を設けたことを特徴とする請求項
   １に記載の発電機。
3. 【請求項３】 上記凸状のヨーク部は、上記コイルの巻
   回方向と直交する方向に磁束の方向性を規定する構造で
   あることを特徴とする請求項２に記載の発電機。
4. 【請求項４】 上記磁石が８極着磁で上記コイルの数が
   ９個であることを特徴とする請求項１に記載の発電機。