JPH08149754A - 発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動時に必要なロータの回転力を軽減して容
易に始動できる発電機を提供する。 【構成】 永久磁石３が鉄心部５の湾曲面５ａよりもロ
ータ２の軸方向に長く、且つロータ２の軸方向への変位
により鉄心部５の湾曲面５ａとの対向面積が変化するよ
うに形成されている。そして、始動時には、ハンドル８
を押し下げてロータ２をその軸方向に押し下げ、この押
し下げ状態を維持しながらハンドル８に回転力を付与す
れば、ロータ２の軸方向への押し下げにより永久磁石３
と鉄心部５との磁気吸引力が低下して始動時に必要なロ
ータ２の回転力が軽減し、ハンドル８にそれ程大きな回
転力を付与しなくともロータ２を始動でき、始動後はハ
ンドル８を回転操作したままハンドル８に押し下げ力を
付与するのをやめれば、永久磁石３と鉄心部５との間に
所定の磁気吸引力が作用して所定の発電効率を維持でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステータとロータとを
有し、ロータの回転エネルギを電気エネルギに変換する
手動式発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の発電機では、ステータとロータ
との一方には複数の永久磁石がロータの軸回りに等間隔
で設けられ、その他方には永久磁石とロータの半径方向
に対向し、かつコイルを巻装した複数の鉄心部がロータ
の軸回りに等間隔で設けられている。そして、ロータを
回転すると、永久磁石の磁束と鉄心部との相対運動によ
りロータの回転エネルギがコイルを通じて電気エネルギ
に変換されるようになっている。

【０００３】ところで、ロータとステータとの間には、
永久磁石と鉄心部との働きにより磁気吸引力が作用し、
この吸引力がロータの回転抵抗となるが、発電時にはロ
ータの回転に伴ってロータに慣性力が付加されるので、
ロータにそれ程大きな回転力を付与しなくともロータを
回転できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、始動時に
は、ロータに慣性力が付加されず、その分だけ発電時に
比べてロータの回転抵抗が大となり、ロータに大きな回
転力を付与しなければ、ロータを回転できず、始動が困
難であった。

【０００５】本発明は、始動時に必要なロータの回転力
を軽減して容易に始動できる発電機を得ることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステータとロ
ータとを有し、その一方には複数の永久磁石がロータの
軸回りに等間隔で設けられ、その他方には永久磁石とロ
ータの半径方向に対向し、かつコイルを巻装した複数の
鉄心部がロータの軸回りに等間隔で設けられる発電機で
あって、ロータをその軸方向へ変位させる移動手段が設
けられているとともに、永久磁石と鉄心部との一方が他
方よりもロータの軸方向に長く、且つロータの軸方向へ
の変位により両者間の対向面積が変化するように形成さ
れていることを特徴としている。

【０００７】永久磁石と鉄心部との一方をロータの軸方
向への変位により両者間の対向面積が変化するように形
成するには、その対向端面の幅をロータの軸方向片側か
ら他側に向けて徐々に幅狭とすることが望ましい。

【０００８】

【作用】本発明によれば、移動手段によりロータをその
軸方向へ変位させると、永久磁石と鉄心部との対向面積
が小さくなってロータとステータとの間に作用する磁気
吸引力が小さくなり、これによってロータの回転抵抗が
小さくなる。

【０００９】したがって、始動時には、移動手段により
ロータをその軸方向であってかつロータの回転抵抗が小
さくなる方向へ変位させれば、ロータにそれ程大きな回
転力を付与しなくともロータを回転でき、始動後は移動
手段によりロータを対向面積が大きくなる方向へ変位さ
せれば、ロータとステータとの間に所定の磁気吸引力を
作用させて所定の発電効率を維持できる。

【００１０】また、永久磁石と鉄心部との一方をロータ
の軸方向への変位により両者間の対向面積が変化するよ
うにその対向端面の幅をロータの軸方向片側から他側に
向けて徐々に幅狭とすれば、ロータをその軸方向へ変位
させたときに永久磁石と鉄心部との対向面積が徐々に変
化してロータとステータとの磁気吸引力が徐々に変化
し、ロータの回転抵抗も徐々に変化する。これにより、
始動後にロータをその軸方向であってかつロータの回転
抵抗が大きくなる方向へ変位させたときに、ロータの回
転抵抗が急激に増大することがなく、ロータを円滑に回
転できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明が適用された発電機を図面に基
づいて説明する。この発電機では、図１、図２に示され
るようにステータ１と円柱状のロータ２とを有し、ロー
タ２には外周に複数の永久磁石３がロータ２の軸回りに
等間隔で設けられ、ステータ１には永久磁石３とロータ
２の半径方向に対向し、かつコイル４を巻装した複数の
鉄心部５がロータ２の軸回りに等間隔で設けられ、ロー
タ２を回転すると、永久磁石３の磁束と鉄心部５との相
対運動によりロータ２の回転エネルギがコイル４を通じ
て電気エネルギに変換されるようになっている。

【００１２】ステータ１はコ字状に形成され、その中間
部がベース６（図２に図示）に固定されてその両端部が
上方に向けて平行に立ち上がる鉄心部５となっており、
これらの各鉄心部５の中間部にそれぞれコイル４が巻装
されている。各鉄心部５の先端部は、互いに接近する方
向へ向けて屈曲され、その先端間がロータ２の直径より
も大きく離間されているとともにその先端面には両者の
間を中心としてロータ２の外周面の曲率中心と同一の湾
曲面５ａが形成されている。

【００１３】ロータ２はその外周面がステータ１の各鉄
心部５の各湾曲面５ａに対して半径方向に一定間隔で対
向するようにステータ１の各鉄心部５の間に上下方向を
軸方向として挿置されている。ロータ２には、回転軸７
が同軸的に固着され、この回転軸７を介して回転自在か
つその軸方向としての上下方向へ変位自在に支持されて
いる。回転軸７は上下方向に延伸し、その下端部が図２
に示されるようにステータ１の中間部を貫通してステー
タ１の下方でベース６に回転自在、かつその軸方向とし
ての上下方向へ変位自在に支持され、その中間部にロー
タ２が同軸的に固着されている。回転軸７には、ロータ
２の上方部分に移動手段としての円板状のハンドル８が
同軸的に固着されているとともに、ロータ２の下方部分
に圧縮コイルスプリング９が巻装されている。ハンドル
８には、その上面の偏心した部位にノブ１０が突設さ
れ、このノブ１０を把持して回転操作可能となってい
る。圧縮コイルスプリング９はロータ２とステータ１と
の間に介在されてロータ２にその軸方向への押し上げ力
を付与し、このばね力を受けてロータ２と回転軸７とハ
ンドル８とが所定の高さ位置に保持されている。すなわ
ち、ノブ１０を把持してハンドル８に回転力を付与する
と、ロータ２が回転軸７を介してハンドル８と一体回転
するようになっている。また、ハンドル８に押し下げ力
を付与すると、図３に示されるようにロータ２が回転軸
７を介してハンドル８と共に圧縮コイルスプリング９の
ばね力に抗してその軸方向に押し下げられ、ハンドル８
に押し下げ力を付与するのをやめると、圧縮コイルスプ
リング９のばね力を受けてロータ２、回転軸７およびハ
ンドル８の各部材が図２に示されるようにその軸方向に
押し上げられて所定の高さ位置に復帰し、ハンドル８の
押し下げの有無によりロータ２がその軸方向である上下
方向に変位するようになっている。

【００１４】永久磁石３は鉄心部５に対応して２個設け
られ、これらはロータ２の外周に各鉄心部５の各湾曲面
５ａと対向するように埋設されている。永久磁石３は鉄
心部５の湾曲面５ａよりもロータ２の軸方向に長く、且
つロータ２の軸方向への変位により鉄心部５の湾曲面５
ａとの対向面積が変化するように形成されている。すな
わち、ロータ２の軸方向長さＬ（図１に図示）が鉄心部
５の湾曲面５ａの高さ寸法Ｈ（図１に図示）よりも大き
く設定され、永久磁石３がロータ２の軸方向全域に亘っ
て埋設されて鉄心部５の湾曲面５ａよりもロータ２の軸
方向に長く設けられているとともに、鉄心部５の湾曲面
５ａの永久磁石３との対向端面の幅寸法Ｂ（図１に図
示）がロータ２の軸方向に一定に設定されているのに対
し、永久磁石３の湾曲面５ａとの対向端面の幅がロータ
２の軸方向下側から上側に向けて徐々に幅狭となってい
る。そして、ハンドル８に押し下げ力を付与してロータ
２をその軸方向に押し下げると、図３に示されるように
鉄心部５の湾曲面５ａに永久磁石３の幅狭部が対向し、
ハンドル８に押し下げ力を付与するのをやめてロータ２
が圧縮コイルスプリング９のばね力でその軸方向に押し
上げられ所定の高さ位置に復帰すると、図２に示される
ように鉄心部５の湾曲面５ａに永久磁石３の幅広部が対
向し、ハンドル８に押し下げ力を付与してロータ２をそ
の軸方向に押し下げたときに鉄心部５の湾曲面５ａと永
久磁石３との対向面積が小さくなる構成となっている。

【００１５】発電時には、ノブ１０を把持してハンドル
８に回転力を付与すれば、ロータ２が回転軸７を介して
ハンドル８と一体回転し、永久磁石３の磁束と鉄心部５
との相対運動によりロータ２の回転エネルギ、すなわち
ハンドル８の回転エネルギがコイル４を通じて電気エネ
ルギに変換される。

【００１６】ここで、ハンドル８に押し下げ力を付与し
てロータ２をその軸方向に押し下げると、図３に示され
るように鉄心部５の湾曲面５ａに永久磁石３の幅狭部が
対向して永久磁石３と鉄心部５との磁気吸引力が低下
し、ロータ２の回転抵抗が低下する。そして、ハンドル
８に押し下げ力を付与するのをやめてロータ２が圧縮コ
イルスプリング９のばね力でその軸方向に押し上げられ
所定の高さ位置に復帰すると、図２に示されるように鉄
心部５の湾曲面５ａに永久磁石３の幅広部が対向して永
久磁石３と鉄心部５との間に所定の磁気吸引力が作用す
る。

【００１７】したがって、始動時には、図３に示される
ようにハンドル８を押し下げてロータ２をその軸方向に
押し下げ、この押し下げ状態を維持しながらノブ１０を
把持してハンドル８に回転力を付与すれば、ロータ２の
回転抵抗が低下してハンドル８にそれ程大きな回転力を
付与しなくともロータ２を円滑に始動でき、始動後はノ
ブ１０を把持してハンドル８を回転操作したままハンド
ル８に押し下げ力を付与するのをやめれば、永久磁石３
と鉄心部５との間に所定の磁気吸引力が作用して所定の
発電効率を維持できる。

【００１８】また、永久磁石３の鉄心部５の湾曲面５ａ
との対向端面の幅がロータ２の軸方向下側から上側に向
けて徐々に幅狭となっているので、ハンドル８に押し下
げ力を付与するのをやめてロータ２が圧縮コイルスプリ
ング９のばね力でその軸方向に押し上げられ所定の高さ
位置に復帰するときには永久磁石３と鉄心部５の湾曲面
５ａとの対向面積が徐々に増加して両者間の磁気吸引力
も徐々に増加することとなる。このため、始動後にノブ
１０を把持してハンドル８を回転操作したままハンドル
８に押し下げ力を付与するのをやめても、ロータ２の回
転抵抗が急激に増大することがなく、ロータ２を円滑に
回転できる。

【００１９】なお、上記実施例では、永久磁石３を鉄心
部５の湾曲面５ａよりもロータ２の軸方向に長く形成
し、かつその幅をロータ２の軸方向下側から上側に向け
て徐々に幅狭としたが、これに限らず、永久磁石３の幅
をロータ２の軸方向上側で部分的に幅狭にしてもよく、
あるいは永久磁石３の幅をロータ２の軸方向に一定とす
るとともに鉄心部５の湾曲面５ａを永久磁石３よりもロ
ータ２の軸方向に長く形成し、かつその幅をロータ２の
軸方向上側から下側に向けて徐々に幅狭に構成する等し
てもよい。

【００２０】また、上記実施例では、ロータ２をその軸
方向に変位させるハンドル８をロータ２の回転用ハンド
ルとしても兼用したが、これに限らず、ロータ２を回転
させる専用のハンドルを別途設けるようにしてもよい。

【００２１】また、上記実施例では、ステータ１に鉄心
部５を設け、ロータ２に永久磁石３を設けたが、これに
限らず、ステータ１に永久磁石３を設け、ロータ２に鉄
心部５を設けるようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る発電機
では、ロータをその軸方向へ変位させる移動手段を設け
るとともに、永久磁石と鉄心部との一方を他方よりもロ
ータの軸方向に長く、且つロータの軸方向への変位によ
り両者間の対向面積が変化するように形成したので、ロ
ータをその軸方向へ変位させて永久磁石と鉄心部との対
向面積を小さくすることにより、始動時に必要なロータ
の回転力を不都合なく軽減して容易に始動できる。ま
た、永久磁石と鉄心部との一方をロータの軸方向への変
位により両者間の対向面積が変化するように形成するの
にその対向端面の幅をロータの軸方向片側から他側に向
けて徐々に幅狭とすれば、始動後にロータの回転抵抗が
急激に増大することがなく、ロータを円滑に回転できる
という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された発電機の概略構造を示す斜
視図である。

【図２】概略構造を示す正面図である。

【図３】始動時の正面図である。

【符号の説明】

１ ステータ ２ ロータ ３ 永久磁石 ４ コイル ５ 鉄心部 ８ ハンドル（移動手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータとロータとを有し、その一方に
   は複数の永久磁石が上記ロータの軸回りに等間隔で設け
   られ、その他方には上記永久磁石と上記ロータの半径方
   向に対向し、かつコイルを巻装した複数の鉄心部が上記
   ロータの軸回りに等間隔で設けられる発電機であって、 上記ロータをその軸方向へ変位させる移動手段が設けら
   れているとともに、上記永久磁石と上記鉄心部との一方
   が他方よりも上記ロータの軸方向に長く、且つ上記ロー
   タの軸方向への変位により両者間の対向面積が変化する
   ように形成されていることを特徴とする発電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記一方の上記永久
   磁石または上記鉄心部の対向端面の幅は、上記ロータの
   軸方向片側から他側に向けて徐々に幅狭となっているこ
   とを特徴とする発電機。