JPH0823663A - 発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動時に必要なロータの回転トルクを低減し
て容易に始動できる発電機を提供する。 【構成】 駆動軸６の一方向への回転により、駆動軸６
のおねじ６ａと支持プレート７のめねじ７ａとが螺合
し、駆動軸６の他方向への回転により駆動軸６のおねじ
６ａと支持プレート７のめねじ７ａとの螺合が外れるよ
うになっている。そして、駆動軸６のおねじ６ａと支持
プレート７のめねじ７ａとが螺合する方向へ駆動軸６が
回転するようにハンドル９を回転してロータ２をステー
タ１から離反する位置に保持すれば、ロータ２とステー
タ１との間の磁気吸着力が低下し、この状態で駆動軸６
のおねじ６ａと支持プレート７のめねじ７ａとの螺合が
外れる方向へ駆動軸６が回転するようにハンドル９を回
転して始動すれば、始動時に必要なロータ２の回転トル
クが低減されるようになっている。

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が
当該ロータの軸方向へ平行に対向する発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の発電機では、ステータとロータ
とが一定間隔で対向し、その一方には複数の永久磁石が
ロータの軸線回りに等間隔に固着され、他方には各永久
磁石と対向するように複数の鉄心がロータの軸線回りに
等間隔に形成されているとともにコイルが巻装されてい
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、
永久磁石と鉄心との働きにより磁気吸着力が作用してロ
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
大きな回転トルク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ないので、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
きな回転トルク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ト
ルクを低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
ータとが当該ロータの軸方向へ平行に対向する発電機で
あって、ロータを回転可能に支持する支持部材には、ロ
ータを発電位置と当該発電位置よりもステータから離反
する離反位置とに選択的に保持可能であり、かつ離反位
置からはロータをその回転動作により発電位置に変位さ
せるロータ保持機構が設けられていることを特徴として
いる。

【０００７】ロータ保持機構としては、例えば、ロータ
の駆動軸の一方向への回転により当該駆動軸と螺合して
ロータを離反位置に保持するとともに離反位置からはロ
ータの駆動軸の他方向への回転によりロータの駆動軸と
の螺合が外れてロータを発電位置に変位させるめねじ
と、ロータの駆動軸をその軸方向へ付勢してロータの駆
動軸とめねじとの螺合が外れたときにロータを発電位置
に保持する付勢手段とを有するもの、あるいはロータの
駆動軸と係合してロータを発電位置に保持するとともに
ロータの回転時にロータの駆動軸と共回りしかつロータ
が離反位置に変位する方向へのロータの駆動軸の軸方向
への移動を許容する中空の回転輪と、当該回転輪の内部
でロータの駆動軸と係合して回転輪を介してロータを離
反位置に保持するとともに離反位置からは回転輪の回転
速度が所定速度に達したときに遠心力でロータの駆動軸
との係合が外れてロータを発電位置に変位させる球とを
有するものが適用可能である。

【０００８】

【作用】本発明によれば、ロータ保持機構により、ロー
タを離反位置に保持すれば、ロータがステータから離反
してロータとステータとの間の磁気吸着力が低下し、こ
の状態で始動すれば、始動時に必要なロータの回転トル
クが低減されてロータにそれ程大きな回転トルクを付与
しなくともロータを回転できる。

【０００９】

【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に示されるよう
にステータ１とロータ２とがロータ２の軸方向へ平行に
対向し、ロータ２には複数の永久磁石３がロータ２の軸
線回りに等間隔に固着され、ステータ１には各永久磁石
３と対向する複数の鉄心４がロータ２の軸線回りに等間
隔に形成されているとともにコイル５が巻装されてい
る。そして、ロータ２を回転すると、永久磁石３の磁束
と鉄心４との相対運動により、ロータ２の回転エネルギ
がコイル５を通じて電気エネルギに変換されるようにな
っている。

【００１０】ステータ１はロータ２の下方で図示しない
ベースに固定されており、上部に各鉄心４が突出形成さ
れ、各鉄心４の連結部にコイル５が巻装されている。

【００１１】ロータ２はステータ１の上方に位置し、そ
の下面に各永久磁石３の取り付けられている。ロータ２
には、その軸心部に上方へ延出する駆動軸６が同軸的に
固着され、この駆動軸６を介してロータ２の上方に位置
する支持部材としての支持プレート７に回転可能に軸支
されている。

【００１２】駆動軸６は支持プレート７を軸方向へ摺動
可能に貫通してその上方に突出し、その先端には円板状
の回転輪８が同軸的に固着されている。回転輪８の上面
には、その軸心部から離反した部位にハンドル９が固設
され、発電時にはハンドル９を把持して回転輪８を回転
すると、回転輪８から駆動軸６を介してロータ２に回転
力が伝達されてロータ２が回転するようになっている。

【００１３】支持プレート７は図示しないベースに固定
されているとともに回転輪８との間に付勢手段としての
圧縮コイルスプリング１０が介在され、この圧縮コイル
スプリング１０のばね力により回転輪８を介して駆動軸
６の落下が阻止されてロータ２を図１に示される位置に
保持し、発電時にはロータ２がこの位置で回転するよう
になっている。

【００１４】この支持プレート７には、駆動軸６の貫通
孔の下部に大径部が形成されて当該大径部の内周に圧縮
コイルスプリング１０とでロータ保持機構を構成するめ
ねじ７ａが駆動軸６と螺合可能に形成され、このめねじ
７ａと圧縮コイルスプリング１０とによりロータ２を図
１の発電位置と当該発電位置よりもステータ１から離反
する図２の離反位置とに選択的に保持可能となっている
とともに、図２の離反位置からはロータ２をその回転動
作により図１の発電位置に変位させるようになってい
る。

【００１５】すなわち、駆動軸６のロータ２との連結部
付近に太径部が部分的に形成されて当該太径部の外周に
おねじ６ａが形成され、駆動軸６の一方向への回転によ
り、駆動軸６のおねじ６ａと支持プレート７のめねじ７
ａとが螺合し、駆動軸６の他方向への回転により駆動軸
６のおねじ６ａと支持プレート７のめねじ７ａとの螺合
が外れるようになっている。そして、駆動軸６のおねじ
６ａと支持プレート７のめねじ７ａとの螺合が外れた状
態では、圧縮コイルスプリング１０のばね力で駆動軸６
のおねじ６ａの上端が支持プレート７のめねじ７ａの下
端に押圧されてロータ２が図１の発電位置に保持され、
駆動軸６のおねじ６ａと支持プレート７のめねじ７ａと
が螺合した状態では、両者の螺合によりロータ２が図２
の離反位置に保持されるようになっている。また、ロー
タ２が図２の離反位置に保持された状態からは、駆動軸
６のおねじ６ａと支持プレート７のめねじ７ａとの螺合
が外れる方向へ駆動軸６を回転すると、駆動軸６の回転
に伴ってロータ２が回転しつつ下降し、駆動軸６の所定
回転後に駆動軸６のおねじ６ａと支持プレート７のめね
じ７ａとの螺合が外れてロータ２が図１の発電位置に変
位し、その後は圧縮コイルスプリング１０のばね力で駆
動軸６のおねじ６ａの上端が支持プレート７のめねじ７
ａの下端に押圧されてロータ２が図１の発電位置に保持
されつつ回転し、ロータ２が図１の発電位置に保持され
た状態からは、駆動軸６のおねじ６ａと支持プレート７
のめねじ７ａとが螺合する方向へ駆動軸６を回転する
と、駆動軸６のおねじ６ａと支持プレート７のめねじ７
ａとが螺合し、駆動軸６の回転に伴ってロータ２が回転
しつつ上昇して図２の離反位置に変位するようになって
いる。

【００１６】上記の構成によれば、駆動軸６のおねじ６
ａと支持プレート７のめねじ７ａとが螺合する方向へ駆
動軸６が回転するようにハンドル９を回転してロータ２
を図２の離反位置に保持すれば、ロータ２がステータ１
から離反してロータ２とステータ１との間の磁気吸着力
が低下し、この状態で駆動軸６のおねじ６ａと支持プレ
ート７のめねじ７ａとの螺合が外れる方向へ駆動軸６が
回転するようにハンドル９を回転して始動すれば、始動
時に必要なロータ２の回転トルクが低減されてロータ２
にそれ程大きな回転トルクを付与しなくともロータ２を
回転でき、容易に始動できる。

【００１７】そして、始動後は、駆動軸６の回転に伴っ
てロータ２が回転しつつ下降し、駆動軸６の所定回転後
に駆動軸６のおねじ６ａと支持プレート７のめねじ７ａ
との螺合が外れてロータ２が図１の発電位置に変位し、
その後は圧縮コイルスプリング１０のばね力で駆動軸６
のおねじ６ａの上端が支持プレート７のめねじ７ａの下
端に押圧されてロータ２が図１の発電位置に保持されつ
つ回転し、このときの永久磁石３の磁束と鉄心４との相
対運動によりロータ２の回転エネルギがコイル５を通じ
て電気エネルギに変換される。この発電時には、始動時
と比較すると、ロータ２がステータ１に接近してロータ
２とステータ１との間の磁気吸着力が増大するが、この
ときにはロータ２に慣性力が付加されるので、ロータ２
にそれ程大きな回転トルクを付与しなくともロータ２を
回転できる。

【００１８】次に、本発明の第２実施例を図３および図
４に基づいて説明する。この実施例では、支持プレート
７の上面に座ぐり孔１１が形成されているとともに座ぐ
り孔１１に中空の回転輪１２が回転可能に挿置され、こ
の回転輪１２を介して駆動軸６が支持プレート７に回転
可能に支持されている。駆動軸６はその断面形状が矩形
状に形成されて回転輪１２に共回り可能かつ軸方向へ移
動可能に挿通され、その上端には上方へ引上げ可能とす
るノブ６ｂが形成されている。

【００１９】回転輪１２は駆動軸６の中間部と係合して
ロータ２を図３に示される位置に保持し、発電時にはロ
ータ２がこの位置で回転するようになっている。すなわ
ち、駆動軸６の中間部には、回転輪１２の内部で回転輪
１２の底壁に当接するつば部６ｃが形成され、このつば
部６ｃによって駆動軸６の落下が阻止されてロータ２が
図３に示される位置に保持されている。また、回転輪１
２の上面には、軸心部から離反した部位にハンドル１３
が固設され、発電時にはハンドル１３を把持して回転輪
１２を回転すると、回転輪１２から駆動軸６を介してロ
ータ２に回転力が伝達されてロータ２が回転するように
なっている。

【００２０】回転輪１２の内部には、当該回転輪１２と
でロータ保持機構を構成する複数の球１４が転動可能に
挿置され、これらの球１４と回転輪１２とでロータ２を
図３に図示の発電位置と当該発電位置よりもステータ１
から離反する図４に図示の離反位置との両位置に選択的
に保持可能となっている。すなわち、つば部６ｃと回転
輪１２の底壁との間に球１４が係合離脱可能となってい
る。そして、つば部６ｃと回転輪１２の底壁との間から
球１４が離脱した状態では、つば部６ｃが回転輪１２の
底壁に当接してロータ２が図３の発電位置に保持され、
つば部１５と回転輪１２の底壁との間に球１４が係合し
た状態では、つば部６ｃと回転輪１２の底壁との間に球
１４が介在されてロータ２が図４の離反位置に保持され
るようになっている。

【００２１】球１４は駆動軸６をその軸方向へ引き上げ
たときにつば部６ｃと回転輪１２の底壁との間に係合
し、この係合状態からは回転輪１２の回転速度が所定速
度に達したときにつば部６ｃと回転輪１２の底壁との間
から離脱するようになっている。すなわち、回転輪１２
の底壁がその軸心部へ向けて下り勾配となっており、駆
動軸６をその軸方向に引き上げると、球１４が回転輪１
２の底壁の軸心部に向けて転動してつば部６ｃと回転輪
１２の底壁との間に球１４が係合するようになってい
る。そして、つば部６ｃと回転輪１２の底壁との間に球
１４が係合した状態からは、回転輪１２の回転速度が所
定速度に達したときにその遠心力で球１４が転動してつ
ば部６ｃと回転輪１２の底壁との間から離脱するように
なっている。

【００２２】この実施例によれば、駆動軸６をその軸方
向へ引き上げることにより、つば部６ｃと回転輪１２の
底壁との間に球１４を係合してロータ２を図４の離反位
置に保持すれば、ロータ２がステータ１から離反してロ
ータ２とステータ１との間の磁気吸着力が低下し、この
状態でハンドル１３を回転して始動すれば、始動時に必
要なロータ２の回転トルクが低減されてロータ２にそれ
程大きな回転トルクを付与しなくともロータ２を回転で
き、始動が容易となる。

【００２３】そして、始動後は、駆動軸６の回転に伴っ
て回転輪１２が駆動軸６と共回りし、回転輪１２の回転
速度が所定速度に達すると、その遠心力で球１４が転動
してつば部６ｃと回転輪１２の底壁との間から離脱し、
この離脱によりつば部６ｃが回転輪１２の底壁に当接し
てロータ２が図３に図示の発電位置に保持されつつ回転
し、このときの永久磁石３の磁束と鉄心４との相対運動
によりロータ２の回転エネルギがコイル５を通じて電気
エネルギに変換される。この発電時には、始動時と比較
すると、ロータ２がステータ１に接近してロータ２とス
テータ１との間の磁気吸着力が増大するが、このときに
はロータ２に慣性力が付加されるので、ロータ２にそれ
程大きな回転トルクを付与しなくともロータ２を回転で
きる。

【００２４】なお、上記実施例では、ステータ１に鉄心
４を設け、ロータ２に永久磁石３を取り付けたが、これ
に限らず、ステータ１に永久磁石３を取り付け、ロータ
２に鉄心４を設けるようにしてもよい。

【００２５】

【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、ロータを回転可能に支持する支持部材にはロータ
を発電位置と当該発電位置よりもステータから離反する
離反位置とに選択的に保持可能であり、かつ離反位置か
らはロータをその回転動作により発電位置に変位させる
ロータ保持機構が設けられているので、始動時に必要な
ロータの回転トルクを低減して容易に始動できるという
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要部断面図であ
る。

【図２】始動時の状態を示す要部断面図である。

【図３】第２実施例を示す要部断面図である。

【図４】第２実施例における始動時の状態を示す要部断
面図である。

【符号の説明】

１ ステータ ２ ロータ ７ 支持プレート（支持部材） ７ａ めねじ（ロータ保持機構） １０ 圧縮コイルスプリング（ロータ保持機構） １２ 回転輪（ロータ保持機構） １４ 球（ロータ保持機構）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータとロータとが当該ロータの軸方
   向へ平行に対向する発電機であって、 上記ロータを回転可能に支持する支持部材には、上記ロ
   ータを発電位置と当該発電位置よりも上記ステータから
   離反する離反位置とに選択的に保持可能であり、かつ上
   記離反位置からは上記ロータをその回転動作により上記
   発電位置に変位させるロータ保持機構が設けられている
   ことを特徴とする発電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記ロータ保持機構
   は、上記ロータの駆動軸の一方向への回転により当該駆
   動軸と螺合して上記ロータを上記離反位置に保持すると
   ともに上記離反位置からは上記駆動軸の他方向への回転
   により上記駆動軸との螺合が外れて上記ロータを上記発
   電位置に変位させるめねじと、上記駆動軸をその軸方向
   へ付勢して上記駆動軸と上記めねじとの螺合が外れたと
   きに上記ロータを上記発電位置に保持する付勢手段とを
   有していることを特徴とする発電機。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記ロータ保持機構
   は、上記ロータの駆動軸と係合して上記ロータを上記発
   電位置に保持するとともに上記ロータの回転時に上記駆
   動軸と共回りしかつ上記ロータが上記離反位置に変位す
   る方向への上記駆動軸の軸方向への移動を許容する中空
   の回転輪と、当該回転輪の内部で上記駆動軸と係合して
   上記回転輪を介して上記ロータを上記離反位置に保持す
   るとともに上記離反位置からは上記回転輪の回転速度が
   所定速度に達したときに遠心力で上記駆動軸との係合が
   外れて上記ロータを上記発電位置に変位させる球とを有
   していることを特徴とする発電機。