[发明专利]磁控制同性磁极感应发电机

说明书

本发明涉及利用电磁感应原理的发电机，特别是适合于自行车灯用的发电机。

发电机的发电原理大致有两种，一种是利用弗莱明右手定则，另一种是利用根据楞次定律的电磁感应。

把利用上述电磁感应原理的发电机作为适用于自行车发电机的一个例子，提出了直流发电机（特公昭29-4364号公报），这种直流发电机具有由转子5和定子10构成的基本结构，转子5包括转轴4和以该转轴4为中心排列成圆周状的多个磁极1;定子10包括基板8、从该基板8延伸设置并与上述磁极1相对形成的圆周状极靴7和绕在上述基板8上的励磁线圈9。

另外，还提出了磁控制同性磁极感应发电机（特公昭59-49784号公报和特公昭62-45787号公报），该磁控制同性磁极感应发电机具有由在圆周上等间隔设置的4个磁性体构成的定子，还具有把以与上述磁性体相同的角度间隔设置的铁氧体永久磁铁在圆周上、以同极性排列开来的磁极、同时，把上述磁极夹在转轴上、定子的螺旋管发电线圈分别以滑动状态缠绕的转子组成的基本结构，在该磁控制同性磁极感应发电机中，设置有辅助磁极和反向励磁用的小永久磁铁，该辅助磁极在定子的磁性体与该转子的磁极结束相对、离开的一瞬间接触，反向励磁用的小永久磁铁在该辅助磁极相互接触时在磁路中产生和该转子的永久磁铁的磁通方向相反的磁通，用以积极地减小上述磁性体的剩磁;或者，不使用上述辅助磁极和小永久磁铁，而使用没有剩磁的材料来制作上述磁性体。

但是，上述特公昭29-4364号公报和特公昭59-49784号公报记载的发电机，结构非常复杂，使得体积庞大，难以适用于像自行车用灯对于体积小、重量轻以及振动等耐久性的要求。另外，特公昭62-45787号公报记载的发电机要求选用没有剩磁的材料乃至制造操作和高难度的技术，从而招致成本很高。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供具有简易的定子和转子结构、电动势大、小型化、耐久和耐震性优良，同时，廉价的磁控制同性磁极感应发电机。

本发明的磁控制同性磁极感应发电机包括定子、转子、线圈和转轴，定子由在圆周上以相同的角度等间隔接连配置的4个磁性体构成;转子具有第1磁极和第2磁极，第1磁极由以与该磁性体相同的角度间隔设置在圆周上、以相互反极性排列开来的磁铁构成，第2磁极由在与该第1磁极相同的角度位置上、并且，在轴线方向上相距指定间隔、与第1磁极反极性排列开来的磁铁构成;线圈是利用该转子的转动增减磁通密度的上述磁性体的一部分，使该线圈在上述第1、第2磁极之间的位置上与该磁通交链;转轴由旋转支持上述转子的非磁性体构成。

按照本发明，转子转动后，第1、第2磁极转向与定子的某一磁性体相对的位置上，由于第1、第2磁极是反极性排列的，所以，形成了第1磁极、上述那一磁性体、第2磁极、与上述那一磁性体相对的另一磁性体和第1磁极这样的磁路。该磁路的磁通随时间而增大。因此，这时，绕在上述那一磁性体和与之相对的磁性体上的线圈中，由于电磁感应而有电流流通。并且，当第1、第2磁极继续旋转，离开上述那一磁性体和与之相对的磁性体时，磁通量随时间从其最大值减小下去。所以，这时，在上述同一磁路中，在同一线圈中感应电流沿反方向流通。这种现象使得磁极每转动90°。便顺序与相邻的磁性体相对、形成新的磁路，产生电流。由于相邻线圈中产生的电流方向相反，所以，若将这样的线圈相互反向连接，所产生的电流便可叠加。或者，把各个线圈并联连接时，所产生的电压便可叠加。总之，不论用哪一种方式连接，都能获得相同的电动势。并且，可将该电动势直接或滤波后供给自行车的电灯泡等使用。

图1是本发明发电机的结构简图，图（a）是定子，图（b）是转子;

图2是构成定子的磁性体的详细结构图;

图3是支持转轴22及定子各磁性体1-4的支持部件的斜视图，图（a）是其一端的支持部件，图（b）是另一端的支持部件，转轴22从其中穿过;

图4是定子和转子安装在一起的侧剖面图;

图5是轴向剖面图，图（a）是转子位于图4所示状态下的情况，图（b）是从图（a）状态转动了90°时的状态;

图6是磁性体、辅助磁性体的磁滞特性曲线。

1～4-磁性体

11～14-线圈

1a～4a-辅助磁性体

11a～14a-线圈骨架

20，21-基部

20a～21b-磁铁

22-转轴

23-圆筒部件

24-转矩作用部件

4，5-支持部件

6-磁路