JPS6020756A - 発電機及び発電機に用いるコイルの製造方法 - Google Patents

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】 本発明は脈動式発電機に関し、特に自由ピストン直線発
電機に関する。

連接棒を使用しない自由ピストン熱機関で機械的仕事次
電力に変換するために二重の円筒形コイル誘導子と、直
線路に沿って誘導子内を運動Ｊ°る可動磁気リングを有
する単一ピストンとからなる発電機を使用することは公
知である。

１９７　！ｉづｌ　Ｇ　）〕９日出願の仏画特許第７５
１９９０５号には、２つの位置の間を動くピストンの磁
気リングとともにピストン変位に応じた長さの空隙を形
成する磁気回路により巻゛回された少なくとも１つのコ
イルからなる脈動交流発電機が記載されている。

コイルの端部は、脈動装置により制御される２っの電子
ゲートを介して定電圧電源の正及び負の端子にそれぞれ
接続され、またコイルの各端部と電源の逆の端子との間
には単方向性接続が設けられている。

本発明は、各サイクル毎に変換される仕事と上記磁気リ
ングとの比を従来よりも改善した磁気コイルを提供する
。

磁気リングの直線変位の任意の１行程で変換される仕事
の量は誘導子と可動磁気リングとの間に働く機械力に比
例し、特に運動方向と平行な力の成分に比例する。磁性
体の所与の断面ではこの成分は、主たる空隙内に形成さ
れる磁界つまり磁気リングの変位により掃引される体積
に比例する。

かかる強い磁界は、コイルを囲繞し主たる空隙内に有効
な磁界を局在化する強磁性体を飽和さけることなくコイ
ルに電流を流すことで得られねばならない。このことか
らコイルの固定磁気回路自体は飽和させずにリングの磁
性体は飽和させねばならないことになる。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、さらに」−記の
特清に記載された種類の直線発電機の重量及び費用を減
少することにある。

本発明によれば、発電機は半径方向に配設され厚さ及び
幅が一様な強磁性体板からなる磁気リングの形状をした
可動部分からなる。板の幅は、磁気板がリングの中心軸
近くでは互いにごく接近しコイル近くでは互いに規則的
に離間するよう定められている。

また本発明によれば、残留空隙近くでは板の間の間隔は
、この部分での強磁性体の割合が誘導子の磁気回路中の
板の割合の５０〜８０％であるようにされている。

また本発明は、前もって切断屈曲された板を型枠内に各
板の屈曲部が隣り合う板の屈曲部に関し対称となるよう
置かれて得られる磁気リングを製造覆る方法に関する。

以下図面を参照するに、第１図及び第２図は本発明にＪ
ζる発電機を概略的に示す図である。発電機の各コイル
Ｉａ、１ｂは、積層強磁性体板よりなるリング形状の可
動部３とともに可動部の変位に応じ幅が変化する空隙４
を形成する積層鉄板からなる誘導子２又は磁気回路によ
り囲繞されている。

第３図は、可動部３を形成する磁気リングの部分断面図
である。磁気リングは、絶縁部材６により離間された強
磁性体の半径方向板５により構成されている。

本発明によれぽ、磁気リング３の板５は、一様な厚さ及
び幅を有し半径方向に配設されている。

磁気リング３の板５は、板５が磁気リングの中心軸近く
では互いにごく接近し誘導子の近くでは互いに規則的に
離間するよう幅を定められている。

°残留空隙７の近くでは板５間の間隔は、この部分の強
磁性体の割合は誘導子２の磁気回路内の板の割合の５０
〜８０％であるようにされている。

電流が流されるコイル１ａ、ｉｂのそばの磁気リング３
の板５の一部が適切に飽和されるように、各板５の幅は
残留空隙７の近くの固定磁気回路の板の幅と略一致する
。よって飽和される鉄の断面は、上述の如く半径方向に
取付けられうる板の数をかＩ−Ｊられたリングの各板の
一定の断面に等しい。

リング３の磁性体の前面断面と残留空隙７のそばの誘導
子の各アームの磁性体の展開面面積との比により、誘導
子２の磁気回路を飽和させることなしに主！こる空隙４
内に局在化される最大磁界を評価づることができる。

本発明による磁気リングを製造するｌこめに、所望の磁
気リングの寸法より僅かに大なる寸法に裁断された矩形
磁気板が使用される。一実施例では、厚さ０．２ｍ１ｌ
ｌのコバルト鉄板が１２．２ｍ１ｌｌＸ　６２．４ｍｍ
の矩形に裁断される。板は僅かに屈曲され、隣り合う板
では板の屈曲方向が反転するようにして適当な１法の型
枠内に入れられる。こうして得られるばね効果のため板
は第３図で概略的に示した如き、伯の方法では困難な半
径方向の配置をなす。全ての板が型枠内に納められると
、硬化すると第３図の絶縁部材６となり板を接合して磁
気リングを所望の寸法に仕上げる絶縁接着剤が注入され
る。

使用される強磁性体は上述のコバルト鉄合金又はコバル
ト鉄合金より重いが安価な有向グレインを有するケイ素
鉄であるのが好ましい。

第４８及び４ｂ図は、本発明による発電機の一実施例を
示す２つの図である。

第４ａ及び４ｂ図の発電機は、２つの円柱形可動部１１
及び１２が内部を動く単一の熱シリンダ１０からなる。

熱シリンダ１０は、入口間口１３及び１４．出口開口１
５及び１６．中央ノズル１７を有する。

可動部１１及び１２は、可動部のピストンの裏面が２つ
の復帰弾性液圧装置のＷ１７ａ及び１７１）内の液体を
圧縮する位置である外死点（第４ａ図）と、ピストンの
作動面が作動面間に形成された可変体積中間室１８内に
導かれた混合気を圧縮し混合気がピストンを復帰させる
前の約２ｍ１ｌｌの間隔をなして停止する内死点（第４
ｂ図）との間を対称的に運動する。図面では、復帰液体
を受容する室１７ａ及び１７ｂは、液体源１９に接続さ
れるよう概略的に示されている。

各可動部１１，１２は、第１，２図の磁気リング３と同
様な磁気リング２０及び２１をそれぞれ有する。磁気リ
ング２０及び２１は非磁性体２２゜２３内に形成されて
Ｊ３す、第１．２図の誘導子２と同様な積層環状誘導子
２４．２５のそれぞれの前面で可動部１１．１２が往復
運動する開運動する。コイル１ａ及び１ｂに関し第１．
２図で概略的に示した如く、コイル２’６．２７及び２
８゜２９は誘導子２４及び２９の磁気回路の切欠内に並
列して取イ］けられている。図示の如く、可動部１１に
関係する磁気リング２０がコイ゛ル２６及び２７の一方
の前にきた時、使方のコイルの前には非磁性体がくる。

磁気リング２１とコイル２８及び２９との関係にも同じ
ことがいえる。

磁気リング２０及び２１と協働するコイル２６゜２７及
び２８．２９は、往復運動の一方向及び他方向に進む可
動部から発電機の動きにより得られる電力源どなる他、
発電機の動作の始動手段及び可動部１１及び１２の対称
的変位の同期手段となる。

上記仏画特許第７５１９９０５号に記載されているのと
同様な方法で、全ての発電機は、コイル端が脈動装置に
より制御される電子ゲートを介して定電流源の正反゛び
負端子へそれぞれ接続され、さらにコイルの各端と電流
源の逆の端子との間に単方向性接続が設置ノられている
概略的に示された装置３０により励起さ・れる。

例えば第４８．４ｂ図を参照するに、本発明による発電
機は磁気リング２０．２１の行程（第２図の之〉は５０
ａ＋ｍ、誘導子２４．２５の長さは１１２ｍｍ　、コイ
ル２６．２７及び２８．２９はそれぞれ３８ｍｍ、従っ
て誘導子２４．２５の各アームの長さは１１２＋ｎｍ　
−２，ｘ　３８　ｍｍの１／３．つまり１２ｍｍとする
ことができる。この場合磁気リング２０．２１の長さは
、コイルの長さ３８ｍｍにアームの幅１２ｍｍを加えた
ものに対応する６２ｍｍになる。また例えば、本発明に
よる磁気リング２０゜２１は、半径方向に配設されそれ
ぞれ断面が厚さ０．２１１１ｍ高さ１２ｍｍであり第３
図の板５の如ぎ一定数の強磁性体板から作られる。

磁気リング２０．２１の半径方向板が第３図の絶縁部材
６の如き絶縁部材でそれぞれ分離される場合、その厚さ
は中心軸に近い部分での０．０１ｍｍから誘導子に近い
部分での０．１３ｍｍまで変化する。

磁気リングの内径は４２ｍｍで外径は６６ｍｍであり、
誘導子２４．２５の内径は磁気リング２．Ｏ，，２１の
直線運動が可能なように６６．３ｍｍである。

強磁性体の前面断面は（例えば飽和誘導が２．３テスラ
であるコバルト鉄の場合）４２π／　０．２１−６２８
枚の板である。各板の断面積は０．２Ｘ、１２（ｍ１１
１２）だから６２８枚の板の断面積は０．２Ｘ　１２Ｘ
　６２８　＝１５０７ｍｌｌ１２である。

−１’ｊ、誘導子２４．２５＜長さ１２ｍｕ＋、直径６
６．３ｍｍ＞の各アームの展開面積は６６．３π×１２
＝２５００　ＩＩＩ　ＩＩＩ　２である。

誘導子の断面積２５００ＩＩＩＩ１１２の各アームを通
る最大誘ηは１．８テスラに制限されるから、最大磁束
は１．８ｘ　２５（ＩＯＸ　１０−６＝　０．００４５
つＪ−バー（１０′１、ＬｓＩ系に対応する係数）にな
る。従って、磁気リング２０．２１の板への誘導は略０
．００４５　／１５０７ｘ　１０’−”　＝　２．９８
６テスラになる。板の飽和誘）９は２．３アスラである
から、最大磁界は２，９８６−２．３＝　０．６８６テ
スラの誘導に対応し、その値は０．６８６／　４πＸ１
０’−７，（４πｘ　１０−’は８１系に対応する係数
）、つまり誘導子２４．２５のアームの所望の最大誘導
１．８テスラを超過することな（５４８８００アンペア
／メートルになる。

半サイクルの間に発電機により変換される電ツノ吊はア
ンペア／ターンの数と当該回路の部分の磁束の変化との
積に等しい。アンペア／ターンの数は、上記の最大磁界
５４８８００アンペア／メートルに達する最大数、つま
り５４８８００Ｘ　０．０３８＝　２０８５４アンペア
／ターン（Ｑ、０３Ｂはノー１〜ルを単位としＩＣコイ
ルの長さ）である。平均値は上記の（直の略６０％つま
り　１２５１２アンペア／ターンである。各コイル２６
．２７及び２８．２９中の磁束の変化は、鉄の誘導と磁
気リング２０．２１のコノ＼ルト鉄合金の前面断面積つ
まり２，３Ｘ　１５０７ｘ　１０−６−〇、００３４６
６　ウェーバ−に等しい。従って１サイクルで変換され
る仕事の量は、リングの強磁性体の質量０．６２　ｘ’
　０．１５０７　ｘ　８．１２　＝　０．７５９ｋｇ　
（０，１５０７は上記の６２８枚の板の断面積をｄｍ２
単位ζ゛表わした数、８．１２はリングの板の比重。

０．６２はｄｍ単位で表わしにリングの長さである）に
対し、２　Ｘ　１２５１２Ｘ、　０．００３４６６−約
８７ジユールＣあり、この０．７５９ｋｇの質量は各半
サイクルで２＝５０ｍｍ移動覆る。

第４ａ及び４１）図に示した発雷機の如き直線発電機で
は、０．７５９ｋ（ｌの磁気リングの一体的質吊にＪ、
す、周波数１５０ヘルツで振動する約１．８’ｋ　１７
の一体的り“）Ｗをイｊづる可動部１１及び１２を構成
しうる。Ｊζつ−（，２つの磁気リングにより変換され
る仕事は８７　Ｘ　２　Ｘ　１５０＝　２６０００ワツ
ト（約）に達Ｊる。

得られる仕事と磁気リングの比は、（２６０００１０，
７５９）　Ｘ　１　／　２　＝　１７１２８ワット／ｋ
ｇ（約）であり、可動部の平均速度が理論上（１５０Ｈ
ｚで５０ｍＩＩｌの行程を動くから）　０．０５　Ｘ２
Ｘ　１５０＝　１５メ一トル／秒にＪざ４ｆいことを考
えれば、これは非常に注目Ｊべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による発電機の概略半断面図、第２図は
第１図の線Ｉ−Ｉに沿った発電機の縦断面図、第３図は
第１図に示した磁気リングの拡大部分断面図、第４ａ図
及び第４ｂ図はそれぞれ本発明による発電機の特徴的な
位置を示す発電機の２つの半縦断面図である。 １ａ、１ｂ・・・コイル、２・・・誘導子、３・・・可
動部、４・・・空隙、訃・・板、６・・・絶縁部拐、７
・・・残留空隙、１ｏ・・・熱シリンダ、１１．１２・
・・可動部、１３゜１４・・・入口開口、１５．１６・
・・出口開口、１７・・・中央ノズル、１’７ａ、１７
ｂ・・・室、１８・・・中間室、１９・・・液体源、２
０．−２１・・・磁気リング、２２゜２３・・・非磁性
体、２４．２５・・・誘導子、２６゜２７．２８．２９
・・・コイル、３０・・・装置、２・・・行程。 ＱＩ　Ｒ１ｆ出願人　ジＡ７ツク　アンリ　ジャレ同　
ジャン　マリ−バプテイスト 手続ネ市正書（方式） 昭和５９年８月２日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第８１０１７号 ２、発明の名称 発電機及び発電機に用いるコイルの製造方法３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 住　所　フランス国　イヴリン　７８４３０　ルーヴシ
エンヌアレ　デ　スニダン　３２番地 氏　名　ジャック　アンプ　ジャー　（ばか１名）（国
籍　フランス国） ４、代理人 住　所　〒１０２　東京都千代田区麹町５丁目７番地６
、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄、図面。 ７、補正の内容 （１）明細書中、第１４頁第３行記載の［第４ａ図及び
第４ｂ図はそれぞれ］を「第４図は」と補正する。 ■　図面中、第４図を別紙図面写しに朱書きする通り補
正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電力を取り出す誘導子■の磁気回路に囲繞される
   少なくとも１つのコイル（Ｉａ、　ｌｂ’）からなり、
   該磁気回路は２つの位置の間を往復運動りる可動部■と
   ともに空隙（４）を形成し、該空隙（４）は可動部の変
   位に応じて変化する長さを有し、１１復可動部は一様な
   厚さ及び幅を有し半径す向に配設された強磁性体の板６
   ）で構成された磁気リングの形状をしており、板は磁気
   板がリングの中心ｑ１＋近くの部分では互いに非常に接
   近し誘導子の磁気回路近くの部分では互いに規則的に離
   間り−るような幅を右し、磁気リングは残留空隙近傍で
   の板間の間隔が残留空隙領域での強磁性体の割合が誘導
   子の磁気回路での板の割合（７）　５０〜８０％である
   如き間隔とされている発電機。 ２、該可動部の２つの運動方向にある可動部がら仕事を
   得るよう誘導子の磁気回路の切欠に並列に配置されて発
   生電流の連続性を改善した２つのコイルから枇−ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発電機。 ３、　可動部は自由ピストン熱機関の磁気可動部に対応
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発電
   機。 ４、　矩形断面で前もって裁断屈曲された板６）が、そ
   れぞれ隣りあう板の屈曲部分に関し対称的になるよう型
   枠内に置かれ、全ての板が型枠内に置かれた際磁気リン
   グを適当な寸法に仕上げるよう硬化して板を接合する絶
   縁接着剤（６）が注入されて、電力を取り出す誘導子■
   の磁気回路に囲繞され、該磁気回路は２つの位置の間を
   往復運動する可動部■とともに空隙（４）を形成し、該
   空隙（４）は可動部の変位に応じて変化する長さを有し
   、往復可動部は一様な厚さ及び幅を有し半径方向に配設
   された強磁性体の板６）で構成された磁気リングの形状
   をしており、板は磁気板がリングの中心軸近くの部分で
   は互いに非常に接近し誘導子の磁気回路近くの部分ては
   互いに規則的に離間するような幅を有し、磁気リングは
   残留空隙近傍での板間の間隔が残留空隙領域での強磁性
   体の割合が誘導子の磁気回路での板の割合の５０〜８０
   ％である如き間隔とされている磁気コイルを製造する方
   法。