JP2000324786A - 複数分割磁性導体一体型単極誘導発電機 - Google Patents

複数分割磁性導体一体型単極誘導発電機

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JP2000324786A
JP2000324786A JP11161485A JP16148599A JP2000324786A JP 2000324786 A JP2000324786 A JP 2000324786A JP 11161485 A JP11161485 A JP 11161485A JP 16148599 A JP16148599 A JP 16148599A JP 2000324786 A JP2000324786 A JP 2000324786A
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conductor
conductors
magnetic
divided
induction generator
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JP11161485A
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Jiro Ikeda
二郎 池田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の単極誘導発電機の欠点であった低電圧
(0,6〜0,7V)を改善し、この発電機の長所であ
る大きな電流を小型の装置で得ることのできる発電機を
供給するものである。 【構成】単極誘導発電機のローター(円盤)(1)の両
側面に絶縁した複数の円盤か分割導体(2〜13)を固
着し、導体(1)と分割導体(2〜13)の周縁部には
回動体(中心導体と分割導体の一体の物)の回転に伴い
適当な圧力を持って接触回転し、その中心部から接触ブ
ラシ(21)を用いて電気を取り出すようにした、摺接
回動ブラシ(A〜L)(M1〜M3)を複数有し、また
上記の各導体の材質を磁性導体(金属磁石)とし全ての
分割導体(2〜13)と導体(1)を直列結線すること
により全ての発生電圧がプラスされ高い電圧となり、ま
た励磁用磁石(14)を電磁石か超伝導磁石に変更し液
体金属ブラシを設置して、小型で大きな電流を使用でき
る単極誘導発電機。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用の分野】この発明は単極誘導発電機に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】この単極誘導発電機は1832年にマイ
ケル ファラデーにより最初に検討されたものである。
統一された磁場のなかに置かれた導体(円盤)を回動さ
せると円盤の周縁部と中心部の間に電圧が生じる。接触
ブラシを周縁部と中心部に設け接続し負荷を掛けると電
流が流れる。電流の流れはN極面から見て右回転の場
合、中心部にプラスが現れ周縁部にマイナスの極性が現
れる。逆回転ではその極性は中心部にマイナスが周縁部
にプラスの極性が現れる。導体と共に磁石を回動しても
磁石を固定し導体だけを回動しても発生電圧に変化はな
い。導体を固定し磁石だけを回動しても電圧は発生しな
い。発生電圧の大きさは回動導体の半径の二乗と回動導
体を貫く磁力線の数と回動速度に比例する。
【0003】
【発明が解決しょうとする課題】上記の単極誘導発電機
は発生電流は大きいのであるが、発生電圧が低い。
(0.6V〜0.7V) 回動導体の回動速度が速く周
縁部に接触ブラシを配置し電圧を取り出す段階で、ブラ
シの摩擦熱による電圧降下が著しく扱が非常に難しく、
使用範囲が限定され現在では殆ど使われていないのが現
状である。この発明で解決しょうとする課題はこの単極
誘導発電機の持っている大きな潜在能力の大きな電流を
引き出すために電圧を上げることと、回動導体の周縁部
回動速度に対する摩擦熱による電圧降下を抑制し得るブ
ラシの考案である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明を、図面について
説明すれば、単極誘導発電機のローター(1)の材質を
金属磁石(アルニコマグネット係)にし、その両側面に
絶縁導体円盤か絶縁磁性導体円盤もしくは分割し絶縁し
た導体か絶縁磁性導体(金属磁石)(2〜13)を複数
固着する。(以降分割導体とする)分割導体と中心導体
の周縁部には接触しながら回転しその中心部より接触ブ
ラシ(20)(21)にて電圧を取り出すようにした円
形導体か円形磁性導体(金属磁石)で成る摺動回動型磁
性導体ブラシ(A〜L)(M1〜M3)を複数配置す
る。(以降回動ブラシとする)
【0005】この発電機の回路を図面(1)について説
明すれば各分割磁性導体(2〜13)の周縁部には適当
な圧力を持って各導体に摺接回動する回動ブラシ(A〜
L)を配置し、その中心に接触ブラシ(21)を設け電
圧を取り出すようにする。分割導体を固着したN極面と
S極面の両側面の中心部には、分割導体数に見合った数
の接触ブラシが適当な圧力で各分割導体に摺接するよう
にした、接触ブラシホルダー(23)を分割導体に近接
固定する。回動ブラシ(A)の中心ブラシ(21)と導
体(3)の中心接触ブラシ(b)を結線し、この配線を
回動ブラシ(B〜E)と(c〜f)まで上記同様に結線
する。
【0006】分割導体(7)の回動ブラシとS極面分割
導体(8)の中心ブラシ(g)を結線する。同様の配線
をブラシ(G〜K)と(h〜l)を上記と同様に結線
し、回転ブラシ(L)と発電機の中心導体(1)の中心
部に接触ブラシ(P)で接続する。発電機の中心ロータ
ー(1)の周縁部にも上記同様の回動ブラシ(M1〜M
3)を複数設置し、その中心軸の接触ブラシ(20)と
N極面の中心ブラシ(a)との電位差を利用する発電機
である。
【0007】この磁性回動体の励磁を目的とする強力な
磁石(14)(希土類係マグネット)を分割動体に近接
固定する。この励磁用固定磁石(14)を電磁石か超伝
導磁石にし、使用目的に応じてこれらを選択する。この
大きな電流を引き出す目的を持って内部抵抗を減らすた
め液体金属ブラシ(ウッド メタル)を使用する。この
発電機全体を構成する外枠(18)を磁性体とし磁気回
路とする。各回転体を支持するベアリングは非磁性導体
ベアリング(セラミック ボール ベアリング)とす
る。以上のような構成をなす複数分割磁性導体一体型単
極誘導発電機。
【0008】
【作用】上述のように構成して、シャフトを外部動力で
回動すると中心導体(1)と各分割導体(2〜13)は
磁性導体(金属磁石)である(以降回動体とする)こと
と、励磁用磁石(14)の磁力線の中に置かれているの
で回動ブラシ(A〜L)の摺接面と、各中心部接触ブラ
シ(a〜l)の間に電圧が生じる。N極面から見て右回
転の場合、中心導体(1)と各分割導体(2〜13)の
中心部に(+)の極性が現れ、電流は中心部から周縁部
に向かって流れる。中心導体(1)と各分割導体(2〜
13)の周縁部にはその数に見合った、または複数の回
動ブラシ(A〜L)(M1〜M3)が絶縁され敵当な圧
力を持って各分割導体と中心導体に摺動回動するよう設
置してある。(16a〜16c)(M1〜M3)
【0009】上記の回動ブラシも磁性導体(金属磁石)
でありその極性は、N極面から見て回動導体本体と同じ
ようにN極とし、本体がN極面から見て右回転すると摺
動回動する回動ブラシは左回転となり、現れる電気的極
性は中心が(−)となり周縁部が(+)となる。これに
より各分割磁性導体(2〜13)と回動ブラシ(A〜
L)は電気的に直列につながり、昇圧した電圧は各回動
ブラシの中心部に設置した接触ブラシ(21)により隣
接する分割導体の中心部の接触ブラシ(a〜l)に結線
する。
【0010】この現象は各分割導体(2〜13)と回動
ブラシ(A〜L)の間に於いて同時に発生し、また全て
の分割導体(2〜13)と回動ブラシ(A〜L)が同時
に直列接続するので電圧は高いものとなる。各分割導体
(2〜13)で昇圧した電圧は発電機中心ローター
(1)の中心部ブラシ(P)に接続し、周縁部に設置し
た複数の回動ブラシ(M1〜M3)から接触ブラシ(2
0)を用いて取り出す電圧は、今までの単極誘導発電機
では実現出来なかった高い電圧を取り出すことができ
る。
【0011】各回動ブラシ(A〜L)(M1〜M3)の
採用は回動体(分割磁性体と中心導体一体の物)の回動
速度が速く周縁速度に至っては、超高速となり接触ブラ
シを使用した場合その摩擦熱による電圧降下で出力が消
えてしまう。回動ブラシ(A〜L)(M1〜M3)の採
用により摺動面は常に適当な圧力で密着しておりそこに
摩擦熱は発生しないのである。一般的な単極誘導発電機
に使用されている接触ブラシ(黒鉛ブラシ)による摩擦
抵抗も、回動ブラシの採用により軽減でき回動ブラシの
中心部より接触ブラシで電圧を取り出すことにより、摩
擦熱による電圧降下も少なく摩擦抵抗による外部動力の
消費エネルギーも軽減できるのである。
【0012】これらの回動ブラシの材質は磁性導体(金
属磁石)であるから、自らが回動すると周縁部の摺動面
と中心部のブラシ(20)(21)間に電圧が生じ発電
機全体の出力増大に貢献しているのである。固定磁石
(14)は既に磁石である回動体(分割導体と中心導体
が一体となったもの)を更に励磁し、磁束密度を上げ発
電能力向上の目的をもって設置するものである。この発
電機全体を構成する外枠(18)は磁性体とすることで
磁気回路とし、磁力線の拡散を極力抑えまた磁力の減磁
を最小限に抑える目的で構成するものである。
【0013】回動ブラシ ホルダー(16a〜16c)
で支持する回動ブラシは対峙する回動ブラシとは絶縁し
てあり、上記の全ての回動体を支持するボールベアリン
グのボールは非磁性導体とし、磁力線によるボールの回
転を妨げる現象の抑制と、各回動ブラシ(A〜L)(M
1〜M3)と各導体との絶縁が目的である。
【0014】液体金属ブラシの液体金属(ウッド メタ
ル)は融点が70度Cであるから、ヒーターで加熱し液
体の状態を保ち合成プラスチックシールを使用し回動体
の摺動面に直接摺接設置する。これにより電流の発生が
大きい中心ローター(1)の摺接面に設置すると摺接面
積が拡大し、電気抵抗少なく大電流を損失することなく
取り出すことができるのである。
【0015】
【実施例】他の実施例として上記の発電機の励磁を目的
とするところの固定磁石を、超伝導磁石に変更し使用し
た場合の実施例を説明する。今現在、希土類系マグネッ
トの磁束密度最高値は1.2テスラ(1テスラ=100
00ガウス)くらいであるが、超伝導に至っては10〜
30テスラの物が数多く作られている。10テスラくら
いの小型機を超伝導状態に保持し続けるには、超伝導コ
イルを4.2Kにヘリウムを使用し冷却しなければなら
ないが、今現在の冷凍技術をもってすれば冷凍機に使用
する電力は1KW〜1.5KWですむのである。この超
伝導を利用した大型(50メガボルトアンペア〜100
0メガボルトアンペア)機が世界で開発中である。
【0016】この内容を調べてみると、超伝導コイルの
超強力な磁力を利用できるため 、発電機全体の大きさ
や重量をいままでの2/1〜3/1にする事が出来る。
しかし、発電機全体の効率を計算すると全体で約1%の
効率改善にしかならないと言う。その理由は、超伝導コ
イルが発生する膨大な磁力線の数に起因し、発電機全体
の質量が小さくなっても発電機を回転させる外部動力の
消費エネルギーは以前とあまり変わらないと言うことで
ある。巨大な励磁磁力と回転子の間には巨大な作用反作
用の物理法則が働くからである。磁束を横切るコイルに
はその磁力に比例する電流が発生し、励磁磁束に対する
反作用が発生する。これ故に全体の効率として消費エネ
ルギー的に1%前後の効率改善にしかならないのであ
る。
【0017】そこで上記の本発明である、回動導体(分
割導体と中心導体が一体の物)(以降回動導体とする)
をこの10テスラ位の強磁場の中に設置した場合を考え
てみる。超伝導コイルの特徴として、今までのコイルの
ように鉄心を使用していないところである。鉄は2.2
テスラで飽和してしまい10テスラまでの磁束密度を必
要としない。コイル中心は空芯でありそこに上記の回動
導体の材質を非磁性体導体とし、最強磁場の位置に回動
導体を近接設置し外部動力で回動すると、上記発電機の
ように逆トルクが大きく掛からないのである。作用反作
用の法則はこの発電機ついて言えばその発生は最小限に
抑えられている。回動導体の位置する全体が均一な磁場
の中に置かれているため、回動導体の内部に作用反作用
の原因となる渦電流の発生が発現しないのである。
【0018】
【考案の効果】上述のようにこの発電機の最大の特徴
は、励磁磁界が強力でも、電機子に掛かる作用反作用の
現象が極めて小さく超伝導コイルの特徴を最大限に活用
することができる発電機を供給するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図
【図2】本発明の実施例を示す正面外枠断面図一部回路
【図3】本発明の実施例を示す側面外枠断面図一部カッ
ト図
【図4】本発明の実施例を示す側面外枠断面図及び一部
部品撤去図(回動ブラシホルダー16a 16c M
3)
【図5】本発明の実施例を示す外枠断面斜視図一部回路
【符号の説明】
1は単極誘導発電機の磁性導体円盤 2〜7はN極面分割磁性導体 8〜13はS極面分割磁性導体 14は励磁用固定磁石 15は発電機固定用ボルトナット 16a〜16cは分割磁性導体用回動ブラシホルダー 17は磁気回路を通る磁力線 18は発電機外枠 19は磁石固定用ネジ穴 20はM1〜M3用接触ブラシ 21は摺接接触回動ブラシ(A〜L)用接触ブラシ 22は分割導体中心部接触ブラシ用端子 23は各分割導体中心部接触ブラシ用ホルダー 24は磁石固定用ボルト A〜FはN極用G〜LはS極用分割導体周縁部回動ブラ
シ a〜fはN極用g〜lはS極用分割導体中心部接触ブラ
シ M1〜M3は中心導体用摺接触回動ブラシ Pは中心導体円盤用接触ブラシ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単極誘導発電機のローター(導体円盤)
    (1)の両側面に絶縁した複数の導体円盤か分割し絶縁
    した複数の導体(2〜13)を固着し回動体と成し全て
    の導体の周縁部と中心部に接触ブラシ(a〜1)(P)
    もしくは回動体に適当な圧力を持って接触しながら回動
    体の回動と共に回動しその中心部に接触ブラシを設置し
    電気を取り出す摺接接触回動ブラシ(A〜L)(M1〜
    M3)を複数有し全ての導体を直列結線することを特徴
    とした複数分割磁性導体一体型単極誘導発電機。
  2. 【請求項2】上記の複数分割磁性導体一体型単極誘導発
    電機のローター(導体円盤)(1)とその両側面に固着
    した複数の絶縁導体円盤か複数の絶縁分割導体(2〜1
    3)の材質を磁性導体(金属磁石)にし磁性導体回動体
    としその励磁を目的とする磁石(14)を回動体に近接
    固定し磁気回路(18)を有することを特徴とした複数
    分割磁性導体一体型単極誘導発電機。
  3. 【請求項3】上記の複数分割磁性導体一体型単極誘導発
    電機のローター(円盤)(1)と複数分割磁性導体(2
    〜13)と一体と成ったなった回動体の励磁を目的とす
    るところの励磁用磁石(14)を電磁石もしくは超伝導
    磁石にしその磁場のなかでこの回動体を回動させその周
    縁部から液体金属ブラシ(ウッド メタル)を使用し電
    力を得ることを特徴とした複数分割磁性導体一体型単極
    誘導発電機。
JP11161485A 1999-04-30 1999-04-30 複数分割磁性導体一体型単極誘導発電機 Pending JP2000324786A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6822361B1 (en) * 2002-09-30 2004-11-23 Energy & Propulsion Systems Llc Orbiting multi-rotor homopolar system
JP2008172235A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Siemens Magnet Technology Ltd 超伝導磁石のための緊急消磁ユニット
JP2009296869A (ja) * 2008-05-02 2009-12-17 Isamu Takehara 発電電動機

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