专利名称：发电机的制作方法
技术领域：
本发明是关于发电机，详细点说，是关于借助于供给磁场的装置吸引磁轭发生的所谓齿槽扭矩使得减少给予旋转轴影响的发电机。
背景技术：
如果以工作原理分类发电机的话，就分为同步发电机、感应发电机、直流发电机。尽管任何方式，也都通过对线材缠绕了的线圈给予磁场，使线圈产生电动势。
作为小型的同步发电机而一般地出名的自行车照明用发电机，使N极和S极交替配置的永久磁铁旋转，设置了横切线圈方式的铁片被磁化，使线圈产生电动势。
这样设于线圈的铁片，因为有效地把磁场给予线圈保持与永久磁铁短的间隙间接近。尽管，为了给线圈高强度的磁场，如以永久磁铁的磁力产生高强度的磁场的话，就会在这个接近的铁片和永久磁铁之间，造成永久磁铁吸持铁片的巨大的引力作用。把这一引力波及旋转轴的力称作齿槽扭矩。这个齿槽扭矩很大的话，旋转扭矩的变动、反常振动或噪音等问题就会发生。例如，在自行车的发电机方面就使车轮旋转产生大的负荷。而且，在用于风力发电等的发电机方面，如齿槽扭矩很大的话，旋转翼开始移动的起动扭矩增大。而且，用于连续旋转旋转翼的阻力也变大。因而，微风的状态下难以发电。
发明内容
在本发明方面，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、电气上绝缘的绕线管上缠绕的线圈、以及对上述永久磁铁相对地旋转，把上述永久磁铁的磁通量施加于上述线圈的多个金属片的发电机，包括具备对旋转轴成放射状配置，由上述永久磁铁磁化的多个被吸持片的引力装置，上述引力装置的各被吸持片，采用配置在和上述各金属片不同的位置的结构。
而且，在本发明方面，是包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、电气上绝缘的绕线管上缠绕的线圈、以及对上述永久磁铁相对地旋转，把上述永久磁铁的磁通量施加于上述线圈的多个金属片的发电机，包括对旋转轴成放射状配置，具备由上述永久磁铁所磁化的多个被吸持片的引力装置，上述引力装置的各被吸持片，采用配置在等分上述各金属片之间位置的结构。
而且，在本发明方面，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁和电气上绝缘的绕线管上缠绕的线圈、以及对上述永久磁铁相对地旋转，把上述永久磁铁的磁通量施加于上述线圈的多个金属片形成组的2组线圈装置，上述一方的线圈装置的各金属片，采用配置在和上述另一方线圈装置的各金属片不同位置的结构。
而且，在本发明方面，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁和电气上绝缘的绕线管上缠绕的线圈、以及对上述永久磁铁相对地旋转，把上述永久磁铁的磁通量施加于上述线圈的多个金属片形成组的2组线圈装置，上述一方的线圈装置的各金属片，采用配置在等分上述另一方线圈装置的各金属片之间位置的结构。
而且，在本发明方面，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、电气上绝缘的绕线管上缠绕的线圈、以及对上述永久磁铁相对地旋转，把上述永久磁铁的磁通量施加于上述线圈的多个金属片形成组的多组发电装置，上述任一组发电装置的各金属片，采用配置在和其它组发电装置的各金属片不同的位置的构成。
而且，在本发明方面，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、电气上绝缘的绕线管上缠绕的线圈、以及对上述永久磁铁相对地旋转，把上述永久磁铁的磁通量施加于上述线圈的多个金属片形成组的多组发电装置，上述任一组发电装置的各金属片，采用配置在等分其它组发电装置的各金属片之间位置的结构。
而且，在本发明方面，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、电气上绝缘的绕线管上缠绕的线圈、以及对上述永久磁铁相对地旋转，把上述永久磁铁的磁通量施加于上述线圈的多个金属片形成组的多组发电装置，上述任一组发电装置的各磁极，采用配置在和其它组发电装置的各磁极不同的位置的结构。
而且，在本发明方面，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、电气上绝缘的绕线管上缠绕的线圈、以及对上述永久磁铁相对地旋转，把上述永久磁铁的磁通量施加于上述线圈的多个金属片形成组的多组发电装置，上述任一组发电装置的各磁极，采用配置在等分其它组发电装置的各磁极之间位置的结构。
而且，在本发明方面，上述永久磁铁是，对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的圆筒形状，上述多个各金属片，接近上述永久磁铁的外周，上述引力装置的各被吸持片，采用接近上述永久磁铁的外周的结构。
而且，在本发明方面，上述永久磁铁是，对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的圆筒形状，上述多个各金属片，采用接近上述永久磁铁的外周的结构。
而且，在本发明方面，上述永久磁铁是，对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的环状，上述多个各金属片，接近上述环状永久磁铁的内周，上述引力装置的各被吸持片，采用接近上述环状永久磁铁的内周的结构。
而且，在本发明方面，上述永久磁铁是，对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的环状，上述多个各金属片，采用接近上述环状永久磁铁的内周的结构。
图1是对本发明第1实施例的发电机斜视图。
图2是对本发明第1实施例的发电机分解斜视图。
图3是构成本发明第1实施例磁轭20的第1磁轭和第2磁轭的斜视图。
图4是表示对本发明第1实施例发电机的磁场铁片和永久磁铁与被吸持片的位置关系剖面图，随旋转轴的旋转，典型地表现永久磁铁的磁极和磁场铁片与吸持片的距离。
图5是典型地表示在本发明第2实施例的发电机剖面图。
图6是典型地表现在本发明第3实施例的发电机剖面的图。
图7是在本发明第4实施例的发电机斜视图。
图8是表现在本发明第4实施例的发电机磁场铁片的位置关系的剖面图。
图9是表现随旋转轴的旋转变化对本发明第4实施例的发电机磁场铁片和永久磁铁磁极的位置关系样子的剖面图。在从(a)到(c)，上段为A-A剖面图，下段为B-B剖面图。
图10是对本发明第5实施例的发电机分解斜视图。
图11是对本发明第5实施例的发电机剖面图。
具体实施例方式
利用
本发明的第1实施例。图1是第1实施例的发电机10的整体斜视图，图2是该发电机10的分解斜视图。这一发电机10，由对传递外部来的旋转力的旋转轴12放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁14、电气上绝缘的绕线管31上缠绕的线圈30、由永久磁铁14发生的磁通量施加到线圈30的磁轭20、对旋转轴12放射状配置，具备由永久磁铁14所磁化的多个被吸持片18的引力装置19而构成。以图1所示的箭头R表示旋转轴的旋转方向。
在本实施例中，以磁轭20、线圈30、和引力装置19为定子，以永久磁铁14为转子。但是，将永久磁铁14作为定子，磁轭20、线圈30、和引力装置19转子也行。
首先说明有关永久磁铁14。如图2所示，形成有适当厚度的圆板状永久磁铁14，由旋转轴12固定其永久磁铁14的中心。该永久磁铁14，以旋转轴12为中心隔开45度角进行分段的大致扇形状N极和S极交替配置。该圆板状永久磁铁14，在厚方向的对面形成相反的磁极。
而且，该永久磁铁14的各个磁极的体积和磁通量密度是各自相等。在本实施例中构成永久磁铁14的材料方面使用铁氧体。而且，以后，永久磁铁14方面，和磁轭20接近一侧面表现为正面，把接近引力装置19的另一侧面表现为背面。
在本实施例中，使用圆板形状的永久磁铁14，然而只要对旋转轴12放射状配置磁极，就不限定永久磁铁14的形状。例如可以采用对旋转轴12放射状配置各自独立的长方形永久磁铁的形状。
该永久磁铁14的磁通量密度，一般认为各自磁极表面中央最强，说明永久磁铁14的位置的时候，以磁极表面中央位置作为间距的标准。而且，关于后述的磁场铁片26和被吸持片18也在各自面积的中央，从旋转轴12放射状延伸的间距线作为说明各自位置时的标准。
其次，用图3说明磁轭20。图3是构成磁轭20的第1磁轭20a和第2磁轭20b的斜视图。第1磁轭20a，在旋转轴12的轴周边22b成为整体的4块长板22a，采用将末端部弯曲成L字状的办法，形成第1铁片22。设法使该第1铁片22和永久磁铁14正面平行接近永久磁铁14。永久磁铁14和第1铁片22的间隙距离是大约2毫米。这样的4块长板22a，以旋转轴12为中心放射状以90度角间距展开，进而从外侧被覆线圈30。因而以旋转轴12为中心90度的角度间距配置第1铁片22。
第2磁轭20b，采用以绕线管31的中空部分(贯通旋转轴12的部分)而成为整体的4块短板24a，在末端部弯曲成L字状的办法，形成第2铁片24。设法使该第2铁片24与磁铁14的正面平行接近永久磁铁14。这4块短板24a以旋转轴12为中心放射状隔开90度的角度间距展开。即，第2铁片24以旋转轴12为中心隔开90度的角度间距进行配置。
该第1铁片22和第2铁片24互相以旋转轴12为中心错开45度角互相连接。而且，第1铁片22和第2铁片24在旋转轴12上通过轴承66可旋转连接。在这里第1铁片22和第2铁片24的形状是矩形的，然而为了以更加宽广的面积和永久磁铁14接近，也可以采用和永久磁铁14的磁极形状相同的大致扇子形的形状。以后，关于第1铁片22和第2铁片24没有特别事先说明的限制，表现为磁场铁片26。本实施例中，该磁场铁片26由矽钢片形成。
其次参照图1说明线圈30。线圈30是以合成树脂被形成的电绝缘性环状绕线管31上缠绕铜线来形成的。而且，通过在该线圈30上，固定第1磁轭20a和第2磁轭20b形成定子。旋转轴12通过轴承66把成为整体的定子以旋转轴12作为中心被固定，以便可自如地旋转。
其次参照图2说明引力装置19。引力装置19由固定台36和8块被吸持片18构成。如图2所示，永久磁铁14的背面一侧，有适当厚度的圆板状固定台36以旋转轴12为中心进行支承。该固定台36以非磁性体形成，不会受永久磁铁14磁化。在本实施例中，由合成树脂形成。
在该固定台36的永久磁铁14侧表面，配置有由和磁场铁片26相同的材质形成的合计8块矩形被吸持片18。该被吸持片18，在和磁场铁片26的各个铁片间隔分为2部分的位置对应的位置，对固定台36进行固定，以便对旋转轴12放射状扩大。固定台36，通过轴承66连接到旋转轴12。因此，固定台36就以旋转轴12为中心旋转自如。
该永久磁铁14与被吸持片18之间间隙的距离，和磁场铁片26与永久磁铁14之间间隙的距离相同。例如，在本实施例中，是大约2毫米。而且，被吸持片18的面积，和磁场铁片26的面积相同。而且，被吸持片18的形状和面积，和磁场铁片26同一形状、同一面积的是理想的。
其次，参照图2，详细地说明磁场铁片26和被吸持片18的位置关系。8块磁场铁片26是以旋转轴12为中心把圆周8等分后的45度角间距隔开均等配置的。而且，8块被吸持片18也以旋转轴12为中心把圆周8等分的45度角间距均等地配置的。然后，8块磁场铁片26和8块被吸持片18是错开二等分45度后的22.5度角进行配置的。
磁轭20和线圈30成为整体的定子和固定被吸持片18的固定台36，用覆盖发电机10的图未示出的机壳固定。因此，磁场铁片26和被吸持片18的位置没有变动，错开22.5度角固定起来。
说明本实施例的作用。在这种发电机10中，由磁铁14加到磁场铁片26的磁通量，通过轴方向横切线圈30而在线圈30中产生电动势。而且，采用永久磁铁14和旋转轴12一起旋转的办法，加到磁场铁片26的磁极交替变化，由于轴向横切线圈30的磁通量方向交替反转，使线圈30连续地产生电动势。
图4简略表示第1实施例的发电机10剖面，将磁场铁片26和被吸持片18固定后的状态，永久磁铁14正在旋转。永久磁铁14的旋转方向是沿图1中表示的箭头R的方向。图4中，该永久磁铁14的旋转，通过永久磁铁14从下到上移动表现出来。
图4(4a)表示磁铁14给磁场铁片26带来强大引力的状态。图4(b)表示，永久磁铁14从(a)的状态，以旋转轴12为中心，将22.5度二等分后的11.25度，使之旋转的状态。图4(c)表示，从(b)的状态更进一步把永久磁铁14等分为11.25度，使之旋转的状态。图4(d)表示从(c)的状态更进一步把永久磁铁14以11.25度，使之旋转的状态。以下，说明图4中以斜线表示的永久磁铁14、磁场铁片26和被吸持片18的位置关系。
图4(a)中，设磁场铁片26相互的跨距为d，则磁场铁片26和被吸持片18的跨距为d/2。而且，设永久磁铁14在(a)的位置时的永久磁铁14与被吸持片18的间隙距离为u，永久磁铁14与磁场铁片26的间隙距离为t。而且，设永久磁铁14在(b)的位置时的磁场铁片26及被吸持片18与永久磁铁14的间隙距离为r。在这里，距离t、r、u的各自的长度是t最短，u是最长的距离。
在图4(a)的状态，磁场铁片26相距永久磁铁14的N极为距离t，对磁场铁片26来说，作为相反极性的影像磁极的S极分布强。而且，永久磁铁14的S极相距被吸持片18为距离u，所以从永久磁铁14角度来看，在两侧的被吸持片18作为相反极性的影像磁极的N极分布弱。
在图4(b)的状态，磁场铁片26因相距永久磁铁14的N极为距离r，对磁场铁片26的一方来说作为相反极性的影像磁极的S极分布弱。而且，被吸持片18因相距永久磁铁14的S极为距离r，对被吸持片18的一方来说作为相反极性的影像磁极的N极分布弱。这种状态下，永久磁铁14给磁场铁片26带来的引力和永久磁铁14给被吸持片18带来的引力相平衡。
在图4(c)的状态，永久磁铁14因相距磁场铁片26为距离u，从永久磁铁14的N极角度来看，在两侧的磁场铁片26作为相反极性的影像磁极的S极分布弱。而且，被吸持片18因和永久磁铁14的S极相离距离t，对被吸持片18来说，作为相反极性的影像磁极的N极分布就强。
在图4(d)的状态，磁铁片26因和永久磁铁14的N极相离距离r，对磁场铁片26的一方来说作为相反极性的影像磁极的S极分布弱。而且，被吸持片18因和永久磁铁14的S极相离距离r，对被吸持片18的一方来说作为相反极性的影像磁极的N极分布弱。在这种状态下，永久磁铁14给磁场铁片26带来的引力和永久磁铁14给被吸持片18带来的引力相平衡。
说明有关从图4(a)转移到(b)的状态时的旋转轴12所受到的引力。永久磁铁14，从使磁铁片26受到强大引力的状态，稍微使旋转轴12旋转的话，永久磁铁14使磁场铁片26受到的引力减少，永久磁铁14使被吸持片18受到的引力就增加。这时，从永久磁铁14使磁场铁片26受到最强引力的状态，稍微使旋转轴12旋转的话，被吸持片18上发生的相反极性影像磁极的N极就会在牵引永久磁铁14的S极方向的牵引力起作用。因此，由于永久磁铁14的N极某种程度抵消给磁场铁片26带来的引力，所以作为旋转轴12耗费引力的齿槽扭矩就减少。换句话说，旋转轴12耗费的齿槽扭矩的最大值没减少，然而旋转轴12对旋转成为阻碍，采用在被吸持片18和永久磁铁14互拉的方向使引力起作用的办法，可减少永久磁铁14使磁场铁片26受到的引力。因此，永久磁铁14以强大引力牵引磁场铁片26的时间缩短。
说明有关从图4(b)转移到(c)的状态时的旋转轴12所受到的引力。永久磁铁14从在磁场铁片26与被吸持片18之间的位置稍微使旋转轴12旋转的话，由于永久磁铁14与被吸持片18的距离在缩短，所以永久磁铁14吸引被吸持片18的方向的引力增大了。随之，永久磁铁14与磁场铁片26的距离扩大，因而永久磁铁14吸引磁场铁片26的方向的引力减少。
说明有关从图4(c)转移到(d)的状态时的旋转轴12所受到的引力。从永久磁铁14使被吸持片18受到强大引力的状态，稍微使旋转轴12旋转的话，永久磁铁14使磁场铁片26受到的引力增加，永久磁铁14使被吸持片18受到的引力就减少。这时，从永久磁铁14使被吸持片18遭受最强引力的状态，稍微使旋转轴12旋转的话，在磁场铁片26上发生的相反极性影像磁极的S极，在牵引永久磁铁14的N极的方向力就起作用。因此，由于永久磁铁14的S极就某种程度上抵消被吸持片18受到的引力，所以作为旋转轴12遭受引力的齿槽扭矩就会减少。
说明有关从图4(d)转移到(a)的状态时的旋转轴12所受到的引力。永久磁铁14从在磁场铁片26与被吸持片18之间的位置稍微使旋转轴12旋转的话，由于永久磁铁14与磁场铁片26的距离在缩短，所以永久磁铁14吸引磁场铁片26的方向的引力增大了。随之，永久磁铁14与被吸持片18的距离扩大，因而永久磁铁14吸引被吸持片18的方向的引力在减少。
与没有被吸持片18情况比较，由于配置被吸持片18，就会增加新齿槽扭矩发生的位置。但是，妨碍旋转轴12旋转方向的齿槽扭矩的最大值是同样的话，出现的位置就增加1倍。换句话说，与没有被吸持片18情况比较，齿槽扭矩的发生周期缩短一半。
而且，在从图4(a)转移到(b)的情况下，配置于磁场铁片26之间的被吸持片18随着积极地和永久磁铁14牵引，使永久磁铁14和磁场铁片26之间作用的引力减少。而且，在从图4(c)转移到(d)的情况下，配置于被吸持片18之间的磁场铁片26，随着积极地和永久磁铁14牵引，使永久磁铁14和被吸持片18之间作用的引力减少。
因此，受到旋转轴12的齿槽扭矩最大值不变，然而齿槽扭矩给旋转轴12强大影响的时间缩短，所以与齿槽扭矩的周期减半相依，旋转轴12就能平稳旋转。
在第1的实施例中，磁极使用了8磁极的永久磁铁14，在设计上允许的范围内，也能更进一步多极化。随着永久磁铁14的多极化，磁场铁片26和被吸持片18也和磁极数同数增加。
而且，在第1实施例中，在永久磁铁14的背面设置被吸持片18，然而也可以配置给另外的线圈施加磁通量的磁轭来代替该被吸持片18。
其次，说明配置给另外的线圈施加磁通量的磁轭来代替该被吸持片18的第2实施例。如图5所示，在第2实施例中，在固定于1根旋转轴12的圆板状永久磁铁14的两面，以对置方式配置线圈装置17a、17b。线圈装置17a、17b由磁场铁片26a、26b和线圈30a、30b构成。线圈装置17a和线圈装置17b为相同结构。在二等分构成一方线圈装置17a的磁场铁片26a之间的位置，配置构成另一方线圈装置17b的磁场铁片26b。永久磁铁14、磁场铁片26a、26b和线圈30a、30b一起，和第1实施例的磁场铁片26和线圈30相同构成。
详细地说，如图5所示，构成线圈装置17a的磁场铁片26a的位置，与构成线圈装置17b的磁场铁片26b错开22.5度进行配置。这是和第1实施例的发电机10的磁场铁片26和被吸持片18的位置关系相同。
因此，和第1的实施例同样，旋转轴12所遭受的齿槽扭矩周期减半，从齿槽扭矩最大受到的位置，稍微旋转旋转轴12，通过其它磁场铁片26吸引永久磁铁14，将促进旋转轴12的旋转，就能使旋转轴12平稳旋转。
这里，说明有关磁场铁片26a和磁场铁片26b之间的角度相距22.5度配置的情况下的线圈30a和线圈30b的合成电压。把线圈30a和线圈30b串联连接的情况下，合成相位偏移后的正弦波，并产生合成电压。在第2实施例中，磁极为8极。而且，永久磁铁14旋转1次的话，向线圈30a，30b输出4周期的电压。但是，就从线圈30a输出的电压和从线圈30b输出的电压来说，就成为电角度90度相位偏差。因此，合成电压的最大值就是线圈30发电电压的2倍。第2实施例中，在2等分磁场铁片26a的位置配置磁场铁片26b，然而这在极数为8极的情况，将按电角度错开90度配置的办法，技术思想是相同的。即，在8极方面，按机械角错开22.5度，就是按电角度错开90度。
也就是，在第2实施例中，通过用2个线圈装置17a、17b共用永久磁铁14，不会使齿槽扭矩的最大值增加，而使旋转轴12平稳旋转。这时，电压值也是把2个线圈装置17a、17b串联连接后的情况，变成1个线圈装置的电压最大值的2倍。换句话说，和使用1个线圈装置的情况比较，以相同的力使旋转轴12旋转，可使发电的电压的最大值为2倍。这些是在没有考虑惯性力矩等加到旋转轴12的情况。
而且，在第2实施例中，虽然在1根旋转轴12上固定圆板状永久磁铁14的两侧面配置线圈装置17a、17b，但是线圈装置17和永久磁铁14的个数不限定于此。在1根旋转轴12上配置多个永久磁铁14和在多个永久磁铁14的两侧面上配置2组线圈装置17的发电机也包括在发明的范围内。
设置了多个线圈装置17的情况下，要这样配置磁场铁片的位置，使得多个线圈装置17串联连接时的合成电压相位，和作为基准的1个线圈17比较，以电角度偏移45度是理想的。换句话说，例如，在把4个线圈装置17连接到1根旋转轴的情况下，构成各自线圈装置17的磁场铁片26的位置互相等间隔，以15度角偏移三等分被配置是理想的。这时，前提是2个永久磁铁14的磁极位置为相同位置。
用图6说明本发明的第3实施例。图6是典型地表现了对本发明第3实施例的发电机10的剖面图。在第3的实施例中，说明有关在旋转轴12上，连接2组的发电装置16(线圈30、磁场铁片26、永久磁铁14、被吸持片18、固定台36的组合)的构造方面，使旋转轴12的旋转平稳为目的的发电机10。在图6中，左边表现发电装置16a，右边表现发电装置16b。
用旋转轴12连接2组的发电装置16a、16b的时候，对旋转轴12在相同位置固定这2组发电装置16a、16b的磁场铁片26和永久磁铁14的话，齿槽扭矩的最大值就成为2倍。这是不考虑摩擦阻力等要因时的值。
在第3实施例中，关于这2组发电装置16a、16b的连接，1组发电装置16a是在齿槽扭矩变成最小值的位置的状态定位永久磁铁14，另1组发电装置16b是在齿槽扭矩变成最大值的位置的状态定位永久磁铁14，然后连接到旋转轴12。
由图6表示的左边发电装置16a，正好在磁场铁片26和被吸持片18的距离d/2的中间(d/4)定位永久磁铁14。这个位置是对于发电装置16a的齿槽扭矩变成最小值的位置。而且，由图6表示的右边发电装置16b要这样定位永久磁铁14，使得磁场铁片26最靠近永久磁铁14的磁极。这个位置是对于发电装置16b齿槽扭矩变成最大值的位置。
也就是，在2组发电装置16a、16b中磁场铁片26和被吸持片18的位置处于隔开固定台36相对置位置的状态，各自永久磁铁14的位置象一方是在齿槽扭矩的最小值发生的位置，另一方是在齿槽扭矩的最大值发生的位置那样错开位置，并与旋转轴12连接起来。
在第3实施例中，对2组发电装置16a、16b的齿槽扭矩的最大值发生的位置各自不同。因此，和2组发电装置16a、16b为相同位置(磁场铁片26、被吸持片18、永久磁铁14的位置在以固定台36为中心对置的位置)的情况比较的话，使2组发电装置16同时旋转时发生的齿槽扭矩最大值减少。而且，旋转轴12旋转时，齿槽扭矩最大值发生的周期，比起2组发电装置16a、16b处于相同位置时减少一半。
而且，在第3实施例中，设法使一方发电装置16a象齿槽扭矩成为最大值那样定位永久磁铁14，使另一方发电装置16b象齿槽扭矩成为最小值那样定位永久磁铁14，与旋转轴12连接起来。这就跟第1实施例中的磁场铁片26与被吸持片18的关系相同。也就是，一方发电装置16a，从齿槽扭矩为最大的位置旋转轴12即使稍微旋转，吸引另一方发电装置16b方向的引力增加，一方发电装置16a发生的，使旋转轴12受到的引力就减少。因此，齿槽扭矩给旋转轴12带来巨大影响的时间缩短，所以与齿槽扭矩的周期减半相依，就使旋转轴12平稳旋转。
在第3实施例中，虽然说明以相同旋转轴12连接2组发电装置16，但是连接的发电装置16不限定于2组。把3组以上发电装置16连接到旋转轴12的情况下，只要齿槽扭矩最大值发生的位置成为因各自的发电装置而不同位置那样的连接就行。至于变为不同位置的连接方法，如第3实施例那样，即使错开永久磁铁14的位置的方法也行，而且，可以采用错开磁场铁片26的位置的方法也行。
而且，在第3实施例中设置多个发电装置16的情况下，配置多个发电装置16，以便串联连接各个发电装置16发电电压的合成电压相位，对一個发电装置16的电压相位以电角度偏移45度是理想的。
用图7说明本发明的第4实施例。图7是本发明第4实施例的发电机10总体斜视图。在第4实施例中，对于2组发电装置(永久磁铁、线圈、磁扼的组合)28a、28b连接到旋转轴12的结构，说明使旋转轴12平稳旋转为目的的发电机10。
该发电机10由用外部来的力传递旋转力的旋转轴12、固定于该旋转轴12作为磁场装置的第1永久磁铁40和第2永久磁铁42、用该第1永久磁铁40施加磁通量的8块铁片构成的第1磁扼44、用该第1磁轭44施加磁通量的第1线圈32、用上述第2永久磁铁42施加磁通量的8块铁片构成的第2磁扼46、以及用该第2磁轭46施加磁通量的第2线圈34而构成。
形成圆筒状第1永久磁铁40和第2永久磁铁42，在第1永久磁铁40和第2永久磁铁42的中心固定着旋转轴12。该第1永久磁铁40和第2永久磁铁42是沿着外周交替8极配置N极和S极。换句话说，成为与外周侧的磁极对置的磁极，设置在内侧的旋转轴12侧。而且，将第1永久磁铁40和第2永久磁铁42配置为，使其各自永久磁铁的不同磁极彼此之间对置。但是，为了第1永久磁铁40和第2永久磁铁42没有合并影响，由非磁性体板(图未示出)进行隔离。
用第1永久磁铁40施加磁通量的第1磁轭44，由4块长板状第1长铁片48和4块短板状第1短铁片50构成。在这里，第1长铁片48的长度大致等于第1线圈32和第1永久磁铁40的轴向长度相加的长度。第1短铁片50的长度，大致等于第1永久磁铁40的轴向长度。
4块第1长铁片48形成为长板状，将其4块长板状铁片的一端部延长，在旋转轴12四周各自结合成为整体。该第1长铁片48的长板状另一端部接近第1线圈32和第1永久磁铁40的外周。以旋转轴12为中心相距90度角的间距，设置这4块长板状的另一端部。同样，4块第1短铁片50，将其板状的一端部延长，在旋转轴12四周各自结合成为整体。
该第1短铁片50板状的一端部接近第1永久磁铁40的外周，另一端部接近第1线圈32的内侧。以旋转12为中心相距90度角的间距设置该4块板状的另一端部。以旋转轴12为中心旋转自如地固定该第1长铁片48和第1短铁片50。
4块第1长铁片48和第1短铁片50的位置关系，是交替地以旋转轴12为中心，放射状配置第1长铁片48和第1短铁片50。因而，第1长铁片48和第1短铁片50是以旋转轴12为中心偏移45度进行配置的。
用第2永久磁铁42施加磁通量的第2磁轭46，与上述的第1磁扼44相同，由4块长板状第2长铁片52和4块短板状第2短铁片54构成。第2长铁片52和第2短铁片54的构造参照第1磁轭44。
其次说明第1磁扼44和第2磁轭46的位置关系。以旋转轴12为中心交替配置构成第1磁轭44的第1长铁片48和第1短铁片50和构成第2磁扼46的第2长铁片52和第2短铁片54。例如，第1磁轭44的第1长铁片48和第2磁轭46的第2长铁片52就是以旋转轴12为中心错开22.5度进行配置的。这和第1实施例的磁场铁片26与被吸持片18的关系相同。
在图8中，该第1磁轭44和第2磁轭46的各铁片位置以旋转轴12作为中心而如何进行定位或典型地表现出来。在图8(a)，表示以旋转轴12为中心的间距线，用实线表示的是构成第1磁轭44的铁片的间距线，用虚线线表示的是构成第2磁轭46的铁片的间距线。而且，图8(b)是典型地表现第4实施例发电机10的剖面图。即，第1磁扼44的铁片彼此之间以旋转轴12为中心相距45度角度间距。而且，第1磁扼44的铁片和第2磁扼46的铁片偏移22.5度。
说明第4实施例的作用。如图8(b)所示，构成第1磁轭44的第1铁片48是磁化为S极。这样一来，第1短磁铁50被磁化为N极。也就是，从第1短铁片50到第1长铁片48方向流动磁力线，发生在旋转轴12方向横切第1线圈32的磁场。
图9是典型地表现了发电装置28a的A-A剖面图、发电装置28b的B-B剖面图、沿图7所示箭头R方向使旋转轴12旋转情况下，永久磁铁14、第1磁扼44和第2磁扼46的位置关系。通过旋转旋转轴12，如(a)～(c)的那样，表现永久磁铁14、第1磁扼44和第2磁轭46的位置关系变化的样子。上段为A-A剖面图，下段为B-B剖面图。
图9(a)的上段A-A剖面图中，构成第1磁轭44的铁片(第1长铁片48，第1短铁片50)，定位于第1永久磁铁40最大磁通量密度的地方(N极，S极的中心)。在这个位置对构成第1磁扼44的铁片起强大的引力作用，在固定第1永久磁铁40的旋转轴12上发生强大的齿槽扭矩。
另一方面，如图9(a)下段的B-B剖面图所示那样构成第2磁轭46的铁片(第2长铁片52，第2短铁片54)，定位于第2永久磁铁42磁极边界(N极和S极的边界)的地方。在这个位置，在构成第2磁轭46的铁片只有弱引力起作用，在固定第2永久磁铁42的旋转轴12上发生弱的齿槽扭矩。
固定于旋转轴12的第1永久磁铁40和第2永久磁铁42绕旋转轴12中心旋转的话(从a图状态转移到b图状态的过程)，第1永久磁铁40给旋转轴12带来的齿槽扭矩徐徐变弱，相反第2永久磁铁42给旋转轴12带来的齿槽扭矩徐徐增强。图9(b)的角度在各自的永久磁铁移动前继续这种状态。
在图9(b)，如下段表示的B-B剖面图，构成第2磁扼46的铁片，位于第2永久磁铁42最大磁通量密度的地方。应该在该位置给构成第2磁轭46的铁片强大的引力作用，在固定第2永久磁铁42的旋转轴12上发生强大的齿槽扭矩。另一方面，构成第1磁轭44的铁片，位于第1永久磁铁40磁极边界的地方。在该位置构成第1磁轭44的铁片上只有弱的引力作用，固定第1永久磁铁40旋转轴12上就该发生弱的齿槽扭矩。
齿槽扭矩的强弱，由于永久磁铁吸引铁片的引力而决定。换句话说，所谓吸引铁片的力强，就是齿槽扭矩强。相反，所谓吸引铁片的力弱，就是齿槽扭矩弱。
作用于第1永久磁铁40的引力，随固定于旋转轴12的第2永久磁铁42作用的引力而减弱。因此，旋转轴12传递的齿槽扭矩最大值，和2个发电机处于相同位置的情况比较的话，其值变小。
固定于旋转轴12的第1永久磁铁40和第2永久磁铁42还继续旋转的话(从b图转移到c图的状态)，对第2永久磁铁42作用的引力向除々变弱，相反，对第1永久磁铁40作用的引力徐徐增强。这是图9(c)的角度直到各自的永久磁铁移动前继续该状态。这时，作用于第2永久磁铁42的引力，随作用于固定在旋转轴12的第1永久磁铁40的引力而减弱。因此，旋转轴12传递的齿槽扭矩最大值，和2个发电机为相同位置的状态比较的话，就变小。
在第4实施例中，2组发电装置28a、28b的齿槽扭矩最大值发生的位置各自不同。因此，和2组发电装置28a～28b相同位置的情况比较的话，同时旋转时可使2组发电装置28发生的齿槽扭矩最大值减少。而且，旋转轴12旋转时，齿槽扭矩最大值发生的周期，比2组发电装置28a、28b在相同位置的时减半。
而且，在第4实施例中，设法使一方的发电装置28a象齿槽扭矩成为最大值一样定位第1磁轭44，使另一方的发电装置28b象齿槽扭矩成为最小值一样定位第2磁扼46，并与旋转轴12连接起来。这就是，和第1的实施例中的磁场铁片26与被吸持片18的关系相同。即，一方的发电装置28a，从齿槽扭矩成为最大的位置开始旋转轴12稍微旋转的话，就给另一方的发电装置28b，吸引方向的引力就增加，一方发电装置28a发生的，使旋转轴12受到的引力减少。因此，齿槽扭矩给旋转轴12带来巨大影响的时间缩短，因而与齿槽扭矩的周期减半相依，旋转轴12就能平稳旋转。
第4实施例中，说明了用相同旋转轴12连接2组发电装置28的情况，然而连接的发电装置28不限定于2组。在旋转轴12上连接3组以上发电装置28的情况下，只要对各个发电装置不同的位置连接齿槽扭矩最大值发生的位置就行。就成为不同的位置方式的连接方法来说，如第4实施例那样，即使错开磁轭位置的方法也行，而且，可以采用错开永久磁铁位置的方法。
而且，在第4实施例中设置多个发电装置28的情况，这样配置多个发电装置28，使得各个发电装置28串联连接发电的电压后的合成电压相位对一个发电装置28的电压相位以电角度偏移45度是理想的。
图10是表示有关本发明的第5实施例发电机10。图11是第5实施例发电机10的剖面图。第5实施例的发电机10由固定于旋转轴12的第1线圈56和第2线圈58、由沿着该第1线圈56和第2线圈58的外周配置的多个铁片构成的第1磁轭66和第2磁扼68、以及沿着该第1磁轭66和第2磁轭68的外周配置的永久磁铁64而构成。将该第1线圈56和第1磁轭66的组合和第2线圈58和第2磁轭68的组合固定轴旋转轴12上。
固定于旋转轴12上的第1线圈56和第2线圈58是采用铜线缠绕到由合成树脂形成的圆筒形绕线管(图未示出)而形成的。这些第1线圈56和第2线圈58固定在贯通绕线管中央的旋转轴12上。因此，随着旋转轴12旋转，这些第1线圈56和第2线圈58就旋转。
配置于第1线圈56的外周的第1磁轭66，由14块铁片以旋转轴12为中心放射状均匀配置的第1铁片60和相同14块铁片，以旋转轴12为中心放射状均匀配置的第2铁片62构成。这些28块铁片的长度具有与第1线圈56的轴向厚度大致相同长度。第1铁片60是这样配置14块铁片，使其盖住第1线圈56的外周，固定在旋转轴12上。
而且，第2铁片62是从与第1铁片60相反的侧面盖住第1线圈56的外周，配置14块铁片，固定在旋转轴12上。即，从第1线圈56的两侧面，用第1铁片60和第2铁片62夹住第1线圈56的样子盖上的。
第2线圈58也和第1线圈56同样，以合计28块第1铁片60和第2铁片62覆盖起来。构成第1线圈56的第1铁片60的14块铁片，把各自和永久磁铁64接近的表面中心作为基准的话，就以旋转轴12为中心，相距14等分圆周后的大约25.7度角间距进行设置。
而且，在构成第1铁片60的14块铁片彼此之间配置构成第2铁片62的14块铁片。即，构成第1铁片60的14块铁片和构成第2铁片62的14块铁片是相距28等分圆周后的大约12.9度角间距接近。而且，即使在第2线圈58方面，也覆盖该第2线圈58的28块铁片同样相距大约12.9度角间距接近。
说明盖住第1线圈56的第1磁扼66和盖住第2线圈58的第2磁扼68的位置关系。盖住该第1线圈56的28块铁片，虽然各自以旋转轴12为中心相距大约12.9度角间距进行配置，但是这28块铁片彼此之间对盖住第2线圈58的28块铁片各自中心进行定位。
即，第1磁轭66和第2磁扼68，旋转轴12为中心错开56等分圆周后的大约6.4度进行定位。换句话说，盖住第1线圈56的铁片和盖住第2线圈58的铁片，大约偏移6.4度以旋转轴12为中心固定。
接近环状永久磁铁64的内周，设置第1铁片60和第2铁片62。该永久磁铁64交替配置14个N极和14个S极，总计有28极的磁极。该永久磁铁64的磁极要和旋转轴12的轴向平行配置。
这个永久磁铁64，如图10所示，通过组合4个4等分圆周后的弓形状永久磁铁，采用第1线圈56和第2线圈58各自盖上第1铁片60和第2铁片62的外周的构造。
设于该第1线圈56和第2线圈58的外周的永久磁铁64，对第1铁片60和第2铁片62供给磁场。旋转轴12旋转的话，借助于对这个永久磁铁64交替配置的磁极，向第1铁片60和第2铁片62交替供给不同的磁极的磁场，就交替转换横切第1线圈56和第2线圈58的磁通量方向。因此，使第1线圈56和第2线圈58连续产生电动势。旋转轴12转1次期间，横切第1线圈56和第2线圈58的磁通量方向的变化进行28次。
而且，永久磁铁64，和盖住这个永久磁铁64的图未示出的外壳一起通过图未示出的轴承固定在旋转轴12上。这时，定子是永久磁铁64，转子是第1线圈56和第1磁轭66，以及第2线圈58和第2磁扼68的组合而成。
说明第5实施例的作用。在第5实施例中，在对旋转轴12不同的位置固定各自的铁片。铁片被永久磁铁64磁化而发生的齿槽扭矩，其齿槽扭矩最大值发生的位置就是互相不同的位置。
因此，和盖住第1线圈56和第2线圈58的，在第1磁轭66和第2磁扼68的各个铁片位置相同的情况比较的话，在第5实施例的发电机10方面，齿槽扭矩的最大值应该减少。此外，因为齿槽扭矩最大值发生周期减少一半，就会更平稳地使旋转轴12旋转。
在本第5实施例中，采用错开盖住第1线圈56和第2线圈58的铁片位置的办法，错开齿槽扭矩的最大值发生的位置，然而代替错开铁片的位置，而错开永久磁铁64磁极的位置向盖住第1线圈56和第2线圈58的铁片供给磁通量也行。而且，与相同旋转轴12连接的线圈和铁片的组合数也不限于2组。在设计上许可的范围内也可以增加线圈与盖住该线圈的铁片的组合数量。
在发明实施例方面，举出5例说明了实施例，本发明不限于上述实施例。本发明在不脱离其宗旨的范围内基于本领域技术人员的知识加以各种的改进，修改，变形的方式也能实施。
如以上那样在本发明中，对线圈上施加磁场的各个磁场铁片之间设置被吸持片，通过利用永久磁铁对被吸持片产生的引力，能促进旋转轴旋转。因此，由旋转轴传递的齿槽扭矩阻力将减缓。而且，齿槽扭矩给旋转轴影响的时间缩短，因而发电机的异常振动或噪音等减少。因此，在自行车的发电机方面使用本发明的发电机的话，可使车轮平稳旋转。
而且，通过设置被吸持片，使齿槽扭矩最大值发生的周期缩短，和齿槽扭矩值的变动减少相依，可使旋转轴平稳旋转。
而且，在本发明中，可以设置多个线圈装置(磁场铁片和线圈的组合)。这时，应该以一方线圈装置和另一方线圈装置调换磁场铁片和被吸持片的关系。即，例如，采用以2个线圈装置共用1个永久磁铁，以等间隔错开一方线圈装置的铁片和另一方线圈装置的铁片的位置的办法，在不增加齿槽扭矩最大值下，可使旋转轴平稳旋转。这时，电压值在串联连接2个线圈装置的情况下，也等于1个线圈装置的电压最大值的2倍。换句话说，和使用1个线圈装置的情况比较，用一样力使旋转轴旋转，可使发电的电压最大值为2倍。
还有，在本发明中，采用在旋转轴连接多个错开了齿槽扭矩最大值发生位置的发电装置(线圈、磁扼、永久磁铁的组合)的办法，缩短齿槽扭矩给旋转轴巨大影响的时间，因而可使旋转轴平稳旋转。而且，由于齿槽扭矩最大值发生的周期缩短，能更加平稳地使旋转轴旋转。
而且，因为把本发明的发电机用于风速发电的场合，由于齿槽扭矩给旋转轴的影响减少，所以微风下也能启动旋转翼。而且，因为在微风下也能持续旋转旋转翼，所以作为微风地区风力发电的发电机是有效的。
权利要求
1.一种发电机，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁，缠绕到电绝缘绕线管上的线圈，以及对所述永久磁铁相对地旋转，给所述线圈施加所述永久磁铁的磁通量的多个金属片，其特征是包括对旋转轴成放射状配置，具备由所述永久磁铁磁化的多个被吸持片的引力装置，所述引力装置的各被吸持片配置在与所述各金属片不同的位置。
2.一种发电机包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁，缠绕到电绝缘绕线管上的线圈，以及对所述永久磁铁相对地旋转，给所述线圈施加所述永久磁铁的磁通量的多个金属片，其特征是包括对旋转轴成放射状配置，具备由所述永久磁铁磁化的多个被吸持片的引力装置，所述引力装置的各被吸持片配置在等分所述各金属片之间间距的位置。
3.一种发电机，包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁，以及把缠绕到电绝缘的绕线管上的线圈和对所述永久磁铁相对地旋转，给所述线圈施加所述永久磁铁的磁通量的多个金属片构成组的2组线圈装置，所述一方线圈装置的各金属片，配置在与所述另一方线圈装置的金属片不同的位置。
4.一种发电机包括对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁，以及把缠绕到电绝缘的绕线管上的线圈和对述永久磁铁相对地旋转，给所述线圈施加所述永久磁铁的磁通量的多个金属片构成组的2组线圈装置，所述一方线圈装置的各金属片，配置在等分所述另一方线圈装置的各金属片之间间距的位置。
5.一种发电机，包括把对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、缠绕到电绝缘的绕线管上的线圈、和对所述永久磁铁相对地旋转，给所述线圈施加所述永久磁铁磁通量的多个金属片构成组的多组发电装置，所述任意1组发电装置的各金属片，配置在与其余组发电装置的各金属片不同的位置。
6.一种发电机，包括把对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、缠绕到电绝缘的绕线管上的线圈、和对所述永久磁铁相对地旋转，给所述线圈施加所述永久磁铁磁通量的多个金属片构成组的多组发电装置，所述任意1组发电装置的各金属片，配置在等分其余组发电装置的各金属片之间间距的位置。
7.一种发电机，包括把对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、缠绕到电绝缘的绕线管上的线圈、和对所述永久磁铁相对地旋转，给所述线圈施加所述永久磁铁磁通量的多个金属片构成组的多组发电装置，所述任意1组发电装置的各磁极，配置在与其余组发电装置的各磁极不同的位置。
8.一种发电机，包括把对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的永久磁铁、缠绕到电绝缘的绕线管上的线圈、和对所述永久磁铁相对地旋转，给所述线圈施加所述永久磁铁磁通量的多个金属片构成组的多组发电装置，所述任意1组发电装置的各磁极，配置在等分其余组发电装置的各磁极之间间距的位置。
9.按照权利要求1或2所述的发电机，其特征是所述永久磁铁是对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的圆筒形状，所述多个各金属片接近所述永久磁铁的外周，所述引力装置的各被吸持片接近所述永久磁铁的外周。
10.按照权利要求3到8中任一项所述的发电机，其特征是所述永久磁铁是对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的圆筒形状，所述多个各金属片接近所述永久磁铁的外周。
11.按照权利要求1或2所述的发电机，其特征是所述永久磁铁是对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的环状，所述多个各金属片接近所述环状永久磁铁的内周，所述引力装置的各被吸持片接近所述环状永久磁铁的内周。
12.按照权利要求3到8中任一项所述的发电机，其特征是所述永久磁铁是对旋转轴成放射状，且沿着圆周方向交替配置磁极的环状，所述多个各金属片接近所述环状永久磁铁的内周。
全文摘要
本发明发电机10由永久磁铁14、线圈30和磁轭20构成，包括对旋转轴12放射状配置，由通过永久磁铁14磁化的多个被吸持片18构成的引力装置19，将永久磁铁14、线圈30、磁轭20、和引力装置19连接到同一旋转轴12上，构成引力装置19的各吸持片18，通过采用配置在构成磁轭20的各金属片之间等分位置的构成，减少给旋转轴带来的齿槽扭矩。
文档编号H02K1/14GK1615572SQ0282744
公开日2005年5月11日 申请日期2002年12月25日 优先权日2001年12月25日
发明者平松敬司 申请人:平松敬司