JPH01164256A - リニア発電機 - Google Patents

リニア発電機

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JPH01164256A
JPH01164256A JP62318506A JP31850687A JPH01164256A JP H01164256 A JPH01164256 A JP H01164256A JP 62318506 A JP62318506 A JP 62318506A JP 31850687 A JP31850687 A JP 31850687A JP H01164256 A JPH01164256 A JP H01164256A
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JP
Japan
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permanent magnet
magnetic
linear generator
magnetic poles
magnetic pole
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Pending
Application number
JP62318506A
Other languages
English (en)
Inventor
Takanori Hamashima
浜島　孝徳
Yukio Inaguma
幸雄 稲熊
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Toyota Central R&D Labs Inc
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は、可動子速度に比例した電圧が得られ且つ可動
子の動きを滑らかにしているリニア発電機に関する。
従来の技術 米国特許明細書筒４．５００，８２７号に記される如く
、従来のリニア発電機は、往復動する軸にヨークと永久
磁石を固定して可動子とし、該永久磁石と対向させて磁
極、ホビン及びコイルを配して固定子とする構成とする
。この場合、１個の永久磁石の長さは軸のストロークの
半分とし、各磁石を軸のストローク分離して且つ極性を
変えて並置させている。又、磁極とコイルの巾は永久磁
石の長さと同じとしている。
本発明が解決しようとする問題点 永久磁石からみた磁気抵抗は、該磁石と磁極とが対向し
た変位で最っとも小さく、磁石とコイルが対向した変位
で最っとも大きい。従って、前述した如〈従来の磁石、
磁極、コイルの配列は、磁石の変位により磁気抵抗が大
きく変化し、磁石と磁極間のエアギャップに貯えられる
磁気エネルギーが大きく変化し、大きなコギング力が発
生する。
ここで、コギング力とは無負荷時の推力をいう。
このため、可動子を駆動する力のピークは大きく、高い
推力の駆動源を必要としている。
それ故、本発明は、前述した従来技術の不具合を解消さ
せることを解決すべき課題とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、前述した問題点を解決するために、軸に固定
されたヨーク、該ヨークの外面に固定された複数個の永
久磁石を有し、該永久磁石が軸の長手方向に直交する方
向に着磁され且づ隣接同志で逆極性となっている第１の
部分と：永久磁石と隙間を介して対向する複数個の磁極
、磁極の外側に位置し且つ非磁性体のホビンに巻回され
たコイル、コイルを包囲するハウジングとを有する第２
の部分とからなり；１個の永久磁石の長手方向の長さを
、一方の部分の他方の部分に対する往復動のストローク
とはソ゛同じとしているリニア発電機を提供する。
作用 磁石より発生する磁束の磁路が、第１の部分と第２の部
分との相対的変位により変化し、コイルに鎖交する磁束
量が変化し、コイルに電圧を誘起する。そして、第１の
部分と第２の部分との相対的変位速度に比例した電圧が
得られ、正弦波状の速度で駆動すれば良好な無歪の交流
出力が得られる。又、可動部分の動きが滑らかで駆動源
の最大推力を小さ（できる。
実施例 第１図を参照する。図示しないスターリングエンジンの
往復動するロッドに結合される軸１をベアリング２を介
してホルダー３に支承する。軸１、ベアリング２及びホ
ルダー３を非磁性体とする。
軸１には、磁性体のヨーク４を介して複数個の永久磁石
５を並置する。この軸ｌ、ヨーク４及び永久磁石５が可
動子６を構成し、１個の永久磁石５の長さを、可動子６
の直線往復動のストローク７と同じとし、永久磁石５は
互いに密接する形に並べられ、且つ隣り合う永久磁石同
志の逆性を互いに逆とする。
互いに離間するように配された複数個の磁極８を、永久
磁石５に対向させる。磁極８の数は、永久磁石５の数よ
り１つ多くし、且つ磁石５の全長を磁極８の全長より、
可動子６の往復動ストローク７分の長さだけ短くしてい
る。磁極８間の小さな隙間は、中立時、永久磁石５のほ
り中央に位置し、永久磁石５の側端が磁極８のほゞ中央
に位置する。磁極８の長さは永久磁石５の長さの８０％
〜９５％とする。この結果、可動子６の往復動中、磁石
５は、常に、磁極８と対向して移動し、磁石５と磁極８
との間の磁気抵抗を一定とさせ、エアギャップで貯えら
れた磁気エネルギーの変化が少なく、コギング力も小さ
い。
磁極８の外側にホビン９を介してコイル１ｏを配す。コ
イルｌＯは、永久磁石５に対向して配され、且つコイル
間にヨーク１）を配す。又、ヨーク１）の外側にハウジ
ング１２を配し、ハウジング１２とホルダー３とにより
外形を作る。磁極８、ヨーク１）、コイル１０及びハウ
ジング１２とが固定子１３を作る。尚、固定子１３は、
ホビン９以外磁性体とする。
第３図に本発明の別の例を示す。第３図の例は、永久磁
石５の全長を、磁極８の全長より、可動子６の往復動の
ストローク７分だけ長くし、可動子６の往復動中、磁石
５が磁極８に対向しない部分を作った以外、第１図の例
と同じなので、その構造説明はここでは省略する。この
例では、作動中永久磁石５が磁極８と対向しない部分が
あり、磁気抵抗が変化するため磁気エネルギーが変化し
、コギング力が発生する。このコギング力は、力の方向
が軸１の中心方向となる求心力であり、バネと同じ特性
を示す。従って、第３図の例は、磁気バネの効果を用い
、発電とバネの２つの機能を有す。
前述した実施例の記載からも明らかなように、本発明に
よるリニア発電機は、「（１）逆方向に着座した永久磁
石５を隣接配置する。（２）永久磁石に対向する磁極の
巾（Ｌ）を第４図に示す如く、可能な限り広くする、」
の構成を有す。この場合、可動子としての永久磁石５が
磁極８に対向する位置にくると、永久磁石よって作られ
る磁束φは、コイル１０を鎖交する成分φ、と隣の磁極
に直接波る成分φ２とに分れて流れる。発電に有効に作
用する磁束はφ１であり、φ２は鉄心の磁気飽和、無駄
な可動子推力の発生等の原因となるので磁力小さく抑え
る必要がある。磁極８の巾（Ｌ）を広くし過ぎると、Ｗ
間の磁気抵抗の減少によりφ２が増加し、Ｗ＝Ｏに達す
ると、φの大半がφ２になり、発電機の性能が悪くなる
。ψ２の発生を抑えるためしの値を小さくすると、前記
（２）の主張に反することになり、有害なコギング力が
増加する。
そこで、φ２／φ１≦０．４以下として発電機としての
性能を確保すると、Ｗ／Ｌ＝０．０５〜０．２０となり
、好ましくは、０．１〜０．１５とする。この好ましい
範囲では、コギング力は負荷推力の１０％以下に抑えら
れるがＷ／Ｌ＝０．３とすると、５０％程度に上昇する
ので０．２０以下とする。
効果 本発明によれば、可動子の速度に比例した電圧が得られ
るので、速度センサーとして、発電機を用いることがで
きる。又、可動子全面に磁石を置（ことができるので、
体積当り、質量当りの出力が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一例の断面図、第２図は可動子の側面
図、第３図は本発明の別の例の断面図、第４図は各部品
の寸法関係を示す部分断面図である。 図中：１・・・軸、４・・・ヨーク、５・・・永久磁石
、６・・・可動子、７・・・ストローク、８・・・磁極
、９・・・ホビン、１０・・・コイル、１）・・・ヨー
ク、１２・・・ハウジング、１３・・・固定子。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）軸に固定されたヨーク、該ヨークの外面に固定さ
    れた複数個の永久磁石を有し、該永久磁石が軸の長手方
    向に直交する方向に着磁され且つ隣接同志で逆極性とな
    っている第１の部分と；永久磁石と隙間を介して対向す
    ると共に各々所定の距離を隔てて離間した複数個の磁極
    、磁極の外側に位置し且つ非磁性体のホビンに巻回され
    たコイル、コイルを包囲するハウジングとを有する第２
    の部分とからなり；１個の永久磁石の長手方向の長さを
    、一方の部分の他方の部分に対する往復動のストローク
    とほゞ同じとしているリニア発電機。
  2. （２）永久磁石の数が磁極の数より少く、永久磁石の全
    長が磁極の全長より両部分間での往復動のストローク分
    少くとも短くし、永久磁石が常に磁極と対向している請
    求範囲第（１）項のリニア発電機。
  3. （３）永久磁石の数が磁極の数より多く、永久磁石の全
    長が磁極の全長より両部分間での往復動のストローク分
    少くとも長くし、永久磁石の一部が磁極と対向しない請
    求範囲第（１）項のリニア発電機。
  4. （４）軸がスターリング機関のピストンに固定されたロ
    ッドに結合されている請求範囲第（２）項又は第（３）
    項のリニア発電機。
  5. （５）前記離間した各磁極間が中立時、各永久磁石のほ
    ゞ中央部に対向する請求範囲第（４）項のリニア発電機
    。
  6. （６）軸をほゞ一定ストロークで往復動させ、第１の部
    分を可動子とし、第２の部分を固定子とさせている請求
    範囲第（１）項のリニア発電機。
  7. （７）前記長手方向における、前記各磁極を隔てる距離
    と各磁極の永久磁石に対向する面の長さとの比が、０．
    ０５ないし０．２である請求範囲第（１）項のリニア発
    電機。
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