JPH0855714A - 発電コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静止型の発電コイル装置における入出力の変
換効率を大幅に改善する。 【構成】 平面ほぼ日の字形の環状の磁路を有する変圧
器鉄芯11と、変圧器鉄芯の内側脚部110 に沿って対向す
る一対の第１の外側脚部111 および第２の外側脚部112
にそれぞれ対応して巻回された第１の一次コイル21およ
び第２の一次コイル22と、内側脚部に巻回された二次コ
イル23と、第１の外側脚部の長さ方向の両端部あるいは
その近傍に当接する一対のＮ極およびＳ極を有する第１
の外部磁石１と、第２の外側脚部の長さ方向の両端部あ
るいはその近傍に当接する一対のＮ極およびＳ極を有
し、その極性の向きが第１の外部磁石のＮ極およびＳ極
の極性の向きとは逆方向になるように設定されている第
２の外部磁石２とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電コイル装置に関す
る。さらに詳しくは、一次コイルと二次コイルが変圧器
鉄芯に巻回された変圧器および変圧器鉄芯の一部に当接
して配設された外部磁石を有し、入出力の変換効率を改
善し得る発電コイル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電圧変換用の変圧器により昇圧する場
合、通常は、一次コイルの巻数N1よりも二次コイルの巻
数N2を大きくしなければならず、変圧器全体が大型化す
る。したがって、変圧器全体が大きくなれば重量も大き
くなるので、その取扱い・運搬等が困難になり、また、
コストも高くなるという問題があった。このような問題
を解決すべく、本願発明者は、新規な静止型の発電コイ
ル装置を特願平５−１１７６８１号により提案した。上
記提案にかかる静止型の発電コイル装置は、変圧器鉄芯
の別々の脚部鉄芯に一次コイルと二次コイルとが巻回さ
れた変圧器と、上記一次コイル側脚部鉄芯の両端部（あ
るいはその近傍）にそれぞれＮ極およびＳ極が当接して
配置された外部磁石とを備え、上記一次コイルに流す入
力電流の向きを、一次コイル側脚部鉄芯内に発生する磁
束の方向が上記外部磁石のＮ極からＳ極に直線的に向か
う磁束の方向とは逆方向となるように設定することを特
徴とするものである。

【０００３】この発電コイル装置の動作原理は、一次コ
イルに断続的に入力電圧を供給するものとすると、入力
電圧の非供給期間には外部磁石のＮ極からＳ極に向かう
磁束は、ほぼ全てが一次コイル側脚部鉄芯内を通り、二
次コイル側脚部鉄芯内を迂回する磁束は殆んど生じな
い。これに対して、入力電圧の供給期間には、一次コイ
ルによって発生する磁束が一次コイル側脚部鉄芯内から
変圧器鉄芯内を経て二次コイル側脚部鉄芯内を循環する
ように通過する。この場合、一次コイル側脚部鉄芯はほ
ぼ磁気飽和状態になり、外部磁石からみて一次コイル側
脚部鉄芯内の磁気抵抗が高くなるので、外部磁石のＮ極
からＳ極に向かう磁束は、ほぼ全てが二次コイル側脚部
鉄芯内を迂回する。したがって、一次コイルに断続的に
入力電流が流れることに伴って二次コイルと交差する磁
束の変化量は外部磁石の磁束分だけ実質的に増大し、こ
の磁束変化に応じた起電力が二次コイルに誘導される。
なお、一次コイル側脚部鉄芯内を通過する磁束は、一次
コイルに通電した場合に飽和状態となることが望まし
い。すなわち、一次コイルの通電によって一次コイル側
脚部鉄芯の磁束が飽和状態となると、外部磁石によって
発生する磁束はすべて二次コイル側脚部鉄芯内を通過す
ることになり、外部磁石による磁束を有効に利用するこ
とができるからである。このためには、鉄芯が同一材質
からなるものとすれば、一次コイル側脚部鉄芯の断面積
がその他の部分の断面積よりも小さくなるように形成し
ておくことが望ましい。

【０００４】このように、上記一次コイルが、二次コイ
ルに起電力を誘導するための役割および外部磁石によっ
て発生する磁束の方向を切り替えるスイッチの役割とを
持つことにより、外部磁石による磁束を有効に利用して
電気エネルギーの形で取り出す静止型の発電コイル装置
を実現することが可能になる。したがって、巻数比N2／
N1を大きくすることなく昇圧することが可能になる。勿
論、巻数比を大きくすれば、一層の昇圧が可能である。
ところで、上記したような発電コイル装置において、一
次コイル側脚部鉄芯内および二次コイル側脚部鉄芯内を
断続的に通過する磁束の方向は一方向であり、鉄芯のヒ
ステリシス現象による残留磁気の影響を受ける。これに
より、励磁電流波形に歪みが生じ、鉄損電流による鉄損
が生じ、入出力の変換効率の向上が阻害されることにな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うに現在提案されている発電コイル装置は残留磁気の影
響を受けるという問題点を解決すべくなされたもので、
入出力の変換効率を大幅に改善し得る静止型の発電コイ
ル装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の発電コイル装置
は、平面ほぼ日の字形の環状の磁路を有する変圧器鉄芯
と、上記変圧器鉄芯の内側脚部に沿って対向する一対の
第１の外側脚部および第２の外側脚部にそれぞれ対応し
て巻回された第１の一次コイルおよび第２の一次コイル
と、前記内側脚部に巻回された二次コイルと、前記変圧
器鉄芯の外部に配設され、前記第１の外側脚部の長さ方
向の両端部あるいはその近傍に当接する一対のＮ極およ
びＳ極を有する第１の外部磁石と、同じく前記変圧器鉄
芯の外部に配設され、前記第２の外側脚部の長さ方向の
両端部あるいはその近傍に当接する一対のＮ極およびＳ
極を有し、その極性の向きが上記第１のＮ極およびＳ極
の極性の向きとは逆方向になるように設定されている第
２の外部磁石とを具備することを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の発電コイル装置の使用に際しては、第
１の一次コイルおよび第２の一次コイルは、交互に入力
電流が供給され、第１の一次コイルは、第１の外部磁石
のＮ極からＳ極に最短磁路を経由して向かう磁束の方向
とは逆方向の磁束を外側脚部内に発生する向きに入力電
流が供給され、第２の一次コイルは、第２の外部磁石の
Ｎ極からＳ極に最短磁路を経由して向かう磁束の方向と
は逆方向の磁束を外側脚部内に発生する向きに入力電流
が供給されるものとする。第１の一次コイルにのみ入力
電流を流した時には、第１の一次コイルにより発生する
第１の磁束が第１の外側脚部内から内側脚部内を循環す
るように通過する。この場合、第１の外側脚部はほぼ磁
気飽和状態になり、第１の外部磁石からみて第１の外側
脚部内の磁気抵抗が高くなるので、第１の外部磁石のＮ
極からＳ極に向かう磁束は、ほぼ全てが内側脚部内を迂
回する。この時、第２の一次コイルは磁束を発生しない
ので、第２の外部磁石からみて第２の外側脚部内の磁気
抵抗が低くなるので、第２の外部磁石のＮ極からＳ極に
向かう磁束はほぼ全てが第２の外側脚部内を通ってＮ極
からＳ極に最短磁路を経由して向かう。これに対して、
第２の一次コイルにのみ入力電流を流した時には、第２
の一次コイルにより発生する第２の磁束が第２の外側脚
部内から内側脚部内を循環するように通過する。この場
合、第２の外側脚部はほぼ磁気飽和状態になり、第２の
外部磁石からみて第２の外側脚部内の磁気抵抗が高くな
るので、第１の外部磁石のＮ極からＳ極に向かう磁束
は、ほぼ全てが内側脚部内を迂回する。この時、第１の
一次コイルは磁束を発生しないので、第１の外部磁石か
らみて第１の外側脚部内の磁気抵抗が低くなるので、第
１の外部磁石のＮ極からＳ極に向かう磁束はほぼ全てが
第１の外側脚部内を通ってＮ極からＳ極に最短磁路を経
由して向かう。

【０００８】したがって、第１の一次コイルに入力電流
が流れることに伴って二次コイルと交差する第１の磁束
の向きと第２の一次コイルに入力電流が流れることに伴
って二次コイルと交差する第２の磁束の向きとは逆向き
になり、しかも、二次コイルと交差する磁束は第１の外
部磁石の磁束分あるいは第２の外部磁石の磁束分だけ実
質的に増大し、これらの磁束変化に応じた起電力が二次
コイルに誘導され、交流出力が得られる。これにより、
二次コイルと交差する磁束の変化量は、１つの一次コイ
ルに断続的に入力電流が流れる場合に二次コイルと交差
する磁束の変化量の２倍程度に大きくなるので、巻数比
N2／N1を大きくすることなく昇圧することが可能にな
る。

【０００９】また、上記したように第１の一次コイルお
よび第２の一次コイルが交互に駆動されることに伴っ
て、内側脚部内を通過する第１の磁束と第２の磁束とは
逆向きになる。また、第１の一次コイルの駆動時に第１
の外側脚部内を通過する第１の磁束と第２の一次コイル
の駆動時に第１の外部磁石のＮ極からＳ極に最短磁路を
経由して向かって第１の外側脚部内を通過する磁束とは
逆向きになる。同様に、第２の一次コイルの駆動時に第
２の外側脚部内を通過する第２の磁束と第１の一次コイ
ルの駆動時に第２の外部磁石のＮ極からＳ極に最短磁路
を経由して向かって第２の外側脚部内を通過する磁束と
は逆向きになる。これにより、変圧器鉄芯のヒステリシ
ス現象による残留磁気の影響を殆んど受けなくなり、励
磁電流波形の歪みを低減し、鉄損電流による鉄損を抑制
し、入出力の変換効率を改善することが可能になる。す
なわち、現在提案されている本願発明者の発明にかかる
静止型の発電コイル装置の動作原理を利用し、入出力の
変換効率を大幅に改善することが可能になる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る発電コイ
ル装置の構成を示しており、変圧器部分を取り出して図
２に示している。この発電コイル装置は、変圧器10と第
１の外部磁石１と第２の外部磁石２とから構成されてい
る。

【００１１】上記変圧器10は、平面ほぼ日の字形の環状
の磁路を有する変圧器鉄芯11と、上記変圧器鉄芯11の内
側脚部110 に沿って対向する一対の第１の外側脚部111
および第２の外側脚部112 にそれぞれ対応して巻回され
た第１の一次コイル21および第２の一次コイル22と、前
記内側脚部110 に巻回された二次コイル23とからなる。

【００１２】上記変圧器鉄芯11は、内側脚部110 、第１
の外側脚部111 、第２の外側脚部112 を別々の部材で形
成して組み合わせることが望ましい。また、第１の外側
脚部111 および第２の外側脚部112 がその他の部分と同
一材質からなるものとすると、第１の外側脚部111 およ
び第２の外側脚部112 の断面積を、上記第１の外側脚部
111 から前記内側脚部110 に連なる脚部、上記第２の外
側脚部112 から上記内側脚部110 に連なる脚部および上
記内側脚部110 の断面積よりも小さく形成しておくこと
が望ましい。

【００１３】前記第１の外部磁石１は、上記変圧器鉄芯
11の外部に配設され、前記第１の外側脚部111 の長さ方
向の両端部（あるいはその近傍）に当接する一対のＮ極
およびＳ極を有する。前記第２の外部磁石２は、同じく
上記変圧器鉄芯11の外部に配設され、前記第２の外側脚
部112 の長さ方向の両端部（あるいはその近傍）に当接
する一対のＮ極およびＳ極を有し、その極性の向きが上
記第１の外部磁石１のＮ極およびＳ極の極性の向きとは
逆方向になるように設定されている。

【００１４】本例では、上記各外部磁石１、２は、取扱
い容易の観点からとしてそれぞれたとえばほぼ馬蹄形の
永久磁石を使用している。この場合、第１の永久磁石１
のＮ極とＳ極の対向間隔および第２の永久磁石２のＮ極
とＳ極の対向間隔はそれぞれ前記変圧器鉄芯11の第１の
外側脚部111 および第２の外側脚部112 の長さＬと等し
い。前記変圧器鉄芯11は、たとえば薄いケイ素鋼板を積
み重ねた構造を有し、組み立ての容易性、構造上の強度
などを考慮して適切な形状の複数枚のケイ素鋼板を組み
合わせて積み重ねた成層構造が採用される。

【００１５】本例では、図３（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、それぞれ平面コ字形の一対のケイ素鋼板31、32で平
面Ｉ形の１個のケイ素鋼板33を同一面上で挟んだ層と、
それぞれ平面コ字形の一対のケイ素鋼板34、35で平面Ｈ
形の１個のケイ素鋼板36を同一面上で挟んだ層とを、図
３（ｃ）に示すように交互に積み重ねた成層構造を採用
している。

【００１６】図４（ａ）、（ｂ）は、図１中の変圧器鉄
芯11の組立て構造の他の例を示している。この変圧器鉄
芯は、それぞれ平面コ字形の一対のケイ素鋼板41、42で
平面コ字形の１個のケイ素鋼板43の開口面側と背面側と
を同一面上で挟んだ層と、それぞれ平面コ字形の一対の
ケイ素鋼板44、45で平面コ字形の１個のケイ素鋼板46を
上記とは逆向きに同一面上で挟んだ層とを、図４（ｃ）
に示すように交互に積み重ねた成層構造を採用してい
る。

【００１７】つぎに、上記実施例の発電コイル装置の動
作原理について、上記発電コイル装置をたとえばＤＣ／
ＡＣインバータとして使用する場合を例にとり図５およ
び図６を参照しながら説明する。

【００１８】上記実施例の発電コイル装置は、第１の一
次コイル21の巻き方および励磁電流を流す方向によって
第１の外側脚部内111 に発生する第１の磁束φ１の方向
を自在に設定可能であり、同様に、第２の一次コイル22
の巻き方および励磁電流を流す方向によって第２の外側
脚部内112 に発生する第２の磁束φ２の方向を自在に設
定可能であるが、その使用に際しては、たとえばパルス
電圧または半波整流電圧を第１の一次コイル21および第
２の一次コイル22に交互に供給するものとする。本例で
は、図１中に示したように、乾電池４の出力電極を第１
の一次コイル21および第２の一次コイル22に交互に接続
するように切り換えスイッチ回路５によりたとえば１／
１２０秒毎に切り換えることにより、第１の一次コイル
21および第２の一次コイル22に交互にパルス電圧を印加
する。

【００１９】この場合、第１の一次コイル21に入力電圧
を供給する第１のサイクルでは、第１の一次コイル21に
よって第１の外側脚部111 内に発生する第１の磁束φ１
が、第１の外部磁石１のＮ極からＳ極に最短磁路を経由
して（本例では直線的に）向かう磁束Φ１の方向とは逆
方向となるように第１の一次コイル21の入力電流の向き
を設定する。また、第２の一次コイル22に入力電圧を供
給する第２のサイクルでは、第２の一次コイル22によっ
て第２の外側脚部112 内に発生する第２の磁束φ２が、
第２の外部磁石２のＮ極からＳ極に最短磁路を経由して
（本例では直線的に）向かう磁束Φ２の方向とは逆方向
となるように第２の一次コイル22の入力電流の向きを設
定する。

【００２０】すなわち、図５に示すように、例えば第１
の一次コイル21にのみパルス電圧を印加して入力電流を
流した時には、第１の一次コイル21により発生する第１
の磁束φ１のほぼ全てが第１の外側脚部111 内から内側
脚部110 内を循環するように通過する（なお、漏れ磁束
は無視するものとする）。この場合、第１の外側脚部11
1 はほぼ磁気飽和状態になり、第１の外部磁石１からみ
て第１の外側脚部111 内の磁気抵抗が高くなるので、第
１の外部磁石１のＮ極からＳ極に向かう磁束Φ１は、ほ
ぼ全てが内側脚部110 内を迂回する。

【００２１】ここで、上記磁束φ１およびΦ１が合成さ
れた量の大きな磁束が通る脚部は、この磁束（φ１＋Φ
１）よりも小さい範囲で飽和することのないように、そ
の断面積が第１の外側脚部111 の断面積よりも大きく形
成しておくことが望ましい。

【００２２】また、この時、第２の一次コイル22は磁束
を発生しないので、第２の外部磁石２からみて第２の外
側脚部112 内の磁気抵抗が低くなるので、第２の外部磁
石２のＮ極からＳ極に向かう磁束Φ２は、ほぼ全てが第
２の外側脚部112 内を通って直線的に向かう。

【００２３】これに対して、図６に示すように、第２の
一次コイル22にのみパルス電圧を印加して入力電流を流
した時には、第２の一次コイル22により発生する第２の
磁束φ２のほぼ全てが第２の外側脚部112 内から内側脚
部110 内を循環するように通過する（なお、漏れ磁束は
無視するものとする）。この場合、第２の外側脚部112
はほぼ磁気飽和状態になり、第２の外部磁石２からみて
第２の外側脚部112 内の磁気抵抗が高くなるので、第２
の外部磁石２のＮ極からＳ極に向かう磁束Φ２は、ほぼ
全てが内側脚部110 内を迂回する。

【００２４】ここで、上記磁束φ２およびΦ２が合成さ
れた量の大きな磁束が通る脚部は、この磁束（φ２＋Φ
２）よりも小さい範囲で飽和することのないように、そ
の断面積が第２の外側脚部112 の断面積よりも大きく形
成しておくことが望ましい。

【００２５】また、この時、第１の一次コイル21は磁束
を発生しないので、第１の外部磁石１からみて第１の外
側脚部111 内の磁気抵抗が低くなるので、第１の外部磁
石１のＮ極からＳ極に向かう磁束Φ１は、ほぼ全てが第
１の外側脚部111 内を通って直線的に向かう。

【００２６】したがって、第１の一次コイル21に入力電
流が流れることに伴って二次コイル23と交差する第１の
磁束φ１の向きと第２の一次コイル22に入力電流が流れ
ることに伴って二次コイル23と交差する第２の磁束φ２
の向きとは逆向きになり、しかも、二次コイル20と交差
する磁束は第１の外部磁石１の磁束Φ１分あるいは第２
の外部磁石２の磁束Φ２分だけ実質的に増大し、これら
の磁束変化に応じた起電力が二次コイル23に誘導され、
交流出力が得られる。この場合、二次コイル23と交差す
る磁束の変化量は、１つの一次コイル21あるいは22に断
続的に入力電流が流れる場合に二次コイル23と交差する
磁束φ１あるいはφ２の変化量の２倍程度に大きくな
る。

【００２７】また、上記したように第１の一次コイル21
および第２の一次コイル22が交互に駆動されることに伴
って、内側脚部110 内を通過する第１の磁束φ１と第２
の磁束φ２とは逆向きになる。また、第１の一次コイル
21の駆動時に第１の外側脚部111 内を通過する第１の磁
束φ１と第２の一次コイル22の駆動時に第１の外部磁石
１のＮ極からＳ極に直線的に向かって第１の外側脚部内
111 を通過する磁束Φ１とは逆向きになる。同様に、第
２の一次コイル22の駆動時に第２の外側脚部112 内を通
過する第２の磁束φ２と第１の一次コイル21の駆動時に
第２の外部磁石２のＮ極からＳ極に直線的に向かって第
２の外側脚部112 内を通過する磁束Φ２とは逆向きにな
る。

【００２８】これにより、現在提案されている本願発明
者の発明にかかる静止型の発電コイル装置の動作原理を
利用しつつ、変圧器鉄芯11のヒステリシス現象による残
留磁気の影響を殆んど受けなくなり、励磁電流波形の歪
みを低減し、鉄損電流による鉄損を抑制し、入出力の変
換効率を改善することが可能になる。

【００２９】なお、上記動作に際して、内側脚部110 、
第１の外側脚部111 、第２の外側脚部112 を別々の部材
で形成しておき、一次コイル側の鉄芯と二次コイル側の
鉄芯とを材質的に縁を切っておくことにより、第１の外
部磁石１の磁束Φ１が第２の外側脚部112 に向かう量は
少なくなり、第２の外部磁石２の磁束Φ２が第１の外側
脚部111 に向かう量は少なくなる。これにより、磁束Φ
１、Φ２を有効に活用でき、変換効率の向上に寄与する
ことができる。

【００３０】つぎに、上記実施例の発電コイル装置の入
出力の変換効率の改善度を具体的に説明する。図７は、
上記入出力の変換効率を測定した時の測定系統の一例を
示している。この測定系統において、二次コイル23に負
荷抵抗71を接続した状態で、商用交流電源であるたとえ
ば６０Ｈｚ、１００Ｖを交流アダプタ72および２個の整
流器73、74を利用して半波整流して得た電圧を第１の一
次コイル21および第２の一次コイル22に交互に印加し
た。この測定に際して、負荷抵抗71の値を数点変化させ
た場合に、それぞれたとえば第１の一次コイル21の入力
電流および入力電圧を電流計75および電圧計76で測定し
た結果、二次コイル23の出力電流および出力電圧を電流
計77および電圧計78で測定した結果、入力電力、出力電
力、入出力の変換効率についての計算結果を一覧にして
図８に示した。

【００３１】なお、比較のために外部磁石（第１の外部
磁石１および第２の外部磁石２）を除去した場合につい
ても測定結果および計算結果を示した。図９は、図８中
の負荷抵抗対入力電流の測定結果を示す特性図である。
図１０は、図８中の負荷抵抗対出力電圧の測定結果を示
す特性図である。図１１は、図８中の負荷抵抗対出力電
流の測定結果を示す特性図である。図１２は、図８中の
入力電力対出力電力の計算結果を示す特性図である。図
１３（ａ）、（ｂ）は、上記測定に際して、入力波形、
出力波形を確認するためにオシロスコープで観測した結
果の一例を示した。

【００３２】上記結果から、本実施例の発電コイル装置
によれば、外部磁石を使用しない場合と比べて、入出力
の変換効率がほぼ２５０％以上も大幅に改善されている
ことが分かる。また、上記実施例の発電コイル装置の構
造によれば、平行な３本の脚部（鉄芯）111 、110 、11
2 に別々にコイル21、22、23が巻回され、外側の２本の
脚部にそれぞれ向かってほぼ馬蹄形の永久磁石１、２が
対向するように当接しているので、全体としてコンパク
トである。

【００３３】なお、上記実施例における外部磁石１、２
は、永久磁石以外に超伝導電磁石などの各種の磁石を使
用することも可能である。また、上記実施例における変
圧器鉄芯11の形状は、平面が厳密に日の字形でなくても
よく、日の字形の一部が湾曲している場合とか、日の字
形の一部に突出部を有する場合も含むものであり、本発
明における変圧器鉄芯の形状は、２つの環状磁路の各一
部が連なっていればよい。

【００３４】また、上記実施例では、第１の外側脚部11
1 および第２の外側脚部112 のそれぞれほぼ全領域にそ
れぞれ第１の一次コイル21および第２の一次コイル22を
巻回した例を示したが、これに限らず、図１４に示すよ
うに、第１の外側脚部111 および第２の外側脚部112 の
それぞれ一部の領域に、それぞれ交互に入力電流が供給
された時に対応する第１の外部磁石１および第２の外部
磁石２の磁束を遮断するのに必要な量だけ巻回するよう
に変更してもよい。

【００３５】また、上記各実施例では、変圧器鉄芯の第
１の外側脚部および第２の外側脚部として内側脚部に沿
う一対の対向辺を使用した例を示したが、これに限ら
ず、変圧器鉄芯の内側脚部の両側における各外側脚部の
一部を第１の外側脚部および第２の外側脚部として使用
する場合にも、第１の外側脚部における第１の一次コイ
ルの両端部近傍に第１の外部磁石の一対のＮ極およびＳ
極を当接させ、第２の外側脚部における第２の一次コイ
ルの両端部近傍に第２の外部磁石の一対のＮ極およびＳ
極を当接させるようにすれば、上記実施例と同様の動作
原理により、上記実施例とほぼ同様の効果が得られる。
但し、この場合、第１の一次コイルに入力電流を供給し
た時に第１の外部磁石のＮ極からＳ極に最短経路を経由
して向かう磁束の方向とは逆方向の磁束を第１の外側脚
部内に発生し、第２の一次コイルに入力電流を供給した
時に第２の外部磁石のＮ極からＳ極に最短磁路を経由し
て向かう磁束の方向とは逆方向の磁束を第２の外側脚部
内に発生し、かつ、第１の一次コイルによって発生した
磁束が内側脚部を通る方向と第２の一次コイルによって
発生した磁束が内側脚部を通る方向とが逆になるように
第１の一次コイルと第２の一次コイルとを配置する必要
がある。

【００３６】

【発明の効果】上述したように本発明の発電コイル装置
によれば、入出力の変換効率を大幅に改善できるので、
家庭用、産業用等あらゆる分野に利用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかわる発電コイル装置
を示す構成説明図。

【図２】図１中の変圧器部分を取り出して示す斜視図。

【図３】図１中の変圧器鉄芯の組立て構造の一例を示す
平面図および側面図。

【図４】図１中の変圧器鉄芯の組立て構造の他の例を示
す平面図および側面図。

【図５】図１の発電コイル装置の動作状態における第１
のサイクルでの磁束の流れを説明するために示す図。

【図６】図１の発電コイル装置の動作状態における第２
のサイクルでの磁束の流れを説明するために示す図。

【図７】図１の発電コイル装置の入出力の変換効率を測
定した時の測定系統の一例を示す回路図。

【図８】図７の測定系統により得られた測定結果および
計算結果の一例を一覧にして示す図。

【図９】図８中の負荷抵抗対入力電流の測定結果を示す
特性図。

【図１０】図８中の負荷抵抗対入力電圧の測定結果を示
す特性図。

【図１１】図８中の負荷抵抗対出力電流の測定結果を示
す特性図。

【図１２】図８中の入力電力対出力電力の計算結果を示
す特性図。

【図１３】図７の測定系統による測定に際して観測した
入力波形および出力波形の一例を示す波形図。

【図１４】図１の発電コイル装置の変形例を示す平面
図。

【符号の説明】

１ 第１の外部磁石 ２ 第２の外
部磁石 10 変圧器 11 変圧器鉄
芯 110 内側脚部 111 第１の外
側脚部 112 第２の外側脚部 21 第１の一
次コイル 22 第２の一次コイル 23 二次コイ
ル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面ほぼ日の字形の環状の磁路を有する変
   圧器鉄芯と、 上記変圧器鉄芯の内側脚部に沿って対向する一対の第１
   の外側脚部および第２の外側脚部にそれぞれ対応して巻
   回された第１の一次コイルおよび第２の一次コイルと、 前記内側脚部に巻回された二次コイルと、 前記変圧器鉄芯の外部に配設され、前記第１の外側脚部
   の長さ方向の両端部あるいはその近傍に当接する一対の
   Ｎ極およびＳ極を有する第１の外部磁石と、 同じく前記変圧器鉄芯の外部に配設され、前記第２の外
   側脚部の長さ方向の両端部あるいはその近傍に当接する
   一対のＮ極およびＳ極を有し、その極性の向きが上記第
   １の外部磁石のＮ極およびＳ極の極性の向きとは逆方向
   になるように設定されている第２の外部磁石とを具備す
   ることを特徴とする発電コイル装置。
2. 【請求項２】前記第１の一次コイルおよび第２の一次コ
   イルは、交互に入力電流が供給され、前記第１の一次コ
   イルは、前記第１の外部磁石のＮ極からＳ極に最短経路
   を経由して向かう磁束の方向とは逆方向の磁束を前記第
   １の外側脚部内に発生する向きに入力電流が供給され、
   前記第２の一次コイルは、前記第２の外部磁石のＮ極か
   らＳ極に最短磁路を経由して向かう磁束の方向とは逆方
   向の磁束を前記第２の外側脚部内に発生する向きに入力
   電流が供給されることを特徴とする請求項１記載の発電
   コイル装置。
3. 【請求項３】前記変圧器鉄芯は、前記第１の外側脚部お
   よび第２の外側脚部の断面積が、上記第１の外側脚部か
   ら前記内側脚部に連なる脚部および上記第２の外側脚部
   から上記内側脚部に連なる脚部および上記内側脚部の断
   面積よりも小さく形成されていることを特徴とする請求
   項１または２記載の発電コイル装置。