(57)【要約】【課題】安定性に優れ、調整し易い無接触軸受が設けられた発電機を提供する。【解決手段】発電機１は、第１マグネットリング３０、及びこれに対して磁気により浮上する第２マグネットリング３２を有する下無接触軸受６と、第３マグネットリング５０、及びこれに対して磁気により浮上する第４マグネットリング５２を有する上無接触軸受１０と、前記下無接触軸受６及び前記上無接触軸受１０により回転可能に支持される回転体７２と、回転体７２に固定される下マグネット４０及び上マグネット６６と、下マグネット４０及び上マグネット６６に対して隣接可能に設けられたコイル２２と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１マグネットリング、及びこれに対して磁気により浮上する第２マグネットリングを有する下無接触軸受と、
第３マグネットリング、及びこれに対して磁気により浮上する第４マグネットリングを有する上無接触軸受と、
前記下無接触軸受及び前記上無接触軸受により回転可能に支持される回転体と、
前記回転体に固定されるマグネットと、
前記マグネットに対して隣接可能に設けられたコイルと、
を備えている
ことを特徴とする発電機。
【請求項２】
前記第１マグネットリング及び前記第２マグネットリングにおける第１対向面及び第２対向面は、何れも傾斜面であり、
前記第３マグネットリング及び前記第４マグネットリングにおける第３対向面及び第４対向面は、何れも傾斜面である
ことを特徴とする請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
更に、前記第１マグネットリングの位置及び姿勢の少なくとも一方を調整する下軸受調整手段を備えている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電機。
【請求項４】
前記コイルは、コイル支持体に固定されており、
前記コイル支持体は、メインシャフトに固定されており、
前記メインシャフトには、弾性体が保持されており、
前記回転体は、弾性体により上方に付勢されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の発電機。
【請求項５】
更に、前記弾性体の付勢力を調整する付勢力調整手段が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の発電機。
【請求項６】
前記弾性体と前記回転体との間に、ボールが介装されている
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の発電機。
【請求項７】
前記回転体は、レーザーセンサのレーザーをそれぞれ受入可能な孔を上下に有しており、
各前記孔は、前記コイル、及び前記コイルを支持するコイル支持体の少なくとも一方に向かっている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の発電機。
【請求項８】
無接触軸受によって回転可能に支持される回転体と、
前記回転体に固定されるマグネットと、
前記マグネットに対して隣接可能に設けられており前記回転体内に配置されているコイルと、
を備えた発電機における、前記マグネットと前記コイルとのギャップを調整する方法であって、
前記コイル、及び前記コイルを支持するコイル支持体の少なくとも一方について、前記回転体に対する距離を測定し、その距離に基づいて前記ギャップを調整する
ことを特徴とする発電機の調整方法。
【請求項９】
前記距離は、複数測定される
ことを特徴とする請求項８に記載の発電機の調整方法。
【請求項１０】
前記回転体は、上下に孔を有しており、
前記距離は、レーザーセンサにより各前記孔を通じて測定される
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の発電機の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電、水力発電、バイオ発電、太陽熱発電等に利用可能な発電機、及びその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電機として、下記特許文献１に記載のものが知られている。この発電機は、磁気浮上軸受を備えている。当該磁気浮上軸受は、Ｎ極の面として水平面及びそこから上方へ突出する傾斜面を有する凸型リングマグネットと、この凸型リングマグネットの上側に配置されており、Ｎ極の面として水平面及びそこから上方へ凹む傾斜面を有する凹型リングマグネットと、を１組備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１７４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記発電機では、凸型リングマグネット及び凹型リングマグネットが１組設けられるため、回転体の支持がこれらのマグネットの磁力のみで行われることとなり、安定性に向上の余地がある。
又、これらのマグネットを互いに無接触状態で対向させるための調整が困難である。
そこで、本発明の主な目的は、安定性に優れた軸受を有する発電機を提供することである。
又、調整し易い無接触軸受が設けられた発電機の調整方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、発電機において、第１マグネットリング、及びこれに対して磁気により浮上する第２マグネットリングを有する下無接触軸受と、第３マグネットリング、及びこれに対して磁気により浮上する第４マグネットリングを有する上無接触軸受と、前記下無接触軸受及び前記上無接触軸受により回転可能に支持される回転体と、前記回転体に固定されるマグネットと、前記マグネットに対して隣接可能に設けられたコイルと、を備えていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、上記発明にあって、前記第１マグネットリング及び前記第２マグネットリングにおける第１対向面及び第２対向面は、何れも傾斜面であり、前記第３マグネットリング及び前記第４マグネットリングにおける第３対向面及び第４対向面は、何れも傾斜面であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、上記発明にあって、更に、前記第１マグネットリングの位置及び姿勢の少なくとも一方を調整する下軸受調整手段を備えていることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、上記発明にあって、前記コイルは、コイル支持体に固定されており、前記コイル支持体は、メインシャフトに固定されており、前記メインシャフトには、弾性体が保持されており、前記回転体は、弾性体により上方に付勢されていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、上記発明にあって、更に、前記弾性体の付勢力を調整する付勢力調整手段が設けられていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、上記発明にあって、前記弾性体と前記回転体との間に、ボールが介装されていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、上記発明にあって、前記回転体は、レーザーセンサのレーザーをそれぞれ受入可能な孔を上下に有しており、各前記孔は、前記コイル、及び前記コイルを支持するコイル支持体の少なくとも一方に向かっていることを特徴とするものである。
【０００６】
請求項８に記載の発明は、発電機の調整方法において、無接触軸受によって回転可能に支持される回転体と、前記回転体に固定されるマグネットと、前記マグネットに対して隣接可能に設けられており前記回転体内に配置されているコイルと、を備えた発電機における、前記マグネットと前記コイルとのギャップを調整する方法であって、前記コイル、及び前記コイルを支持するコイル支持体の少なくとも一方について、前記回転体に対する距離を測定し、その距離に基づいて前記ギャップを調整することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、上記発明にあって、前記距離は、複数測定されることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、上記発明にあって、前記回転体は、上下に孔を有しており、前記距離は、レーザーセンサにより各前記孔を通じて測定されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の主な効果は、安定性に優れた軸受を有する発電機が提供されることである。
又、調整し易い無接触軸受が設けられた発電機の調整方法が提供されることである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る発電機の縦中央断面図である。
【図２】図１の上部拡大図である。
【図３】図１の発電機における下軸受載置部の下面図である。
【図４】調整手段が合わせて示された図２のＥ部拡大図である。
【図５】図４の調整手段の出力が模式的に示されるグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態の例、及び変更例が、適宜図面に基づいて説明される。
尚、当該形態は、下記の例及び変更例に限定されない。
【００１０】
［構成等］
図１は、本発明に係る発電機１の縦中央断面図である。
発電機１は、上下方向に延びる円筒形状のメインシャフト２と、メインシャフト２に固定される水平な円盤状のコイル保持部４と、メインシャフト２に対して下無接触軸受６を介して回転可能に支持される下回転体８と、メインシャフト２に対して上無接触軸受１０を介して回転可能に支持される上回転体１２と、を備えている。
メインシャフト２は、基礎あるいは水力発電装置のベース等に対して、適宜柱脚１４等を介して固定される。
【００１１】
図２は、発電機１の上部拡大図である。
コイル保持部４は、エポキシ樹脂製の円盤状のコイル支持体２０と、その外周部に固定された複数のコイル２２とを備えている。尚、コイル２２は、１個でも良い。
各コイル２２は、上下方向の磁束が通過可能であるように、上下方向の中心軸の周りで巻かれている。
複数のコイル２２は、周方向に並べられている。
各コイル２２は、コイル支持体２０及びメインシャフト２内を通る引出導線Ｌ（ここでは３相）によって、図示されない出力部に電気的に接続されている。
【００１２】
下無接触軸受６（粗調整）は、水平なリング状の永久磁石である第１マグネットリング３０と、その上側に配置される、水平なリング状の永久磁石である第２マグネットリング３２とを有する。
【００１３】
第１マグネットリング３０の上部はＳ極であり、第１マグネットリング３０の下部はＮ極である。
第１マグネットリング３０の上面（第２マグネットリング３２に対する第１対向面３０Ｆ）は、傾斜面となっており、水平面（平坦面）を備えていない。傾斜面は、径方向外方が高く、径方向内方に行くに従い低くなるものとされている。尚、傾斜面は、径方向外方が低く、径方向内方に行くに従い高くなるものとされていても良い。
第１マグネットリング３０の下面は、水平面となっている。
【００１４】
メインシャフト２には、上面の少なくとも一部に水平部を有する下軸受載置部３４が固定されており、当該水平部に、第１マグネットリング３０が載せられている。
図３にも示されるように、下軸受載置部３４は、上下方向に延びる下粗調整ボルト３６（下軸受調整手段）を、複数（３個）備えている。各下粗調整ボルト３６は、周方向で等間隔に（１２０°毎に）配置されている。各下粗調整ボルト３６は、下端部の頭部を回すことで、第１マグネットリング３０の下面に接触可能な上端部の位置を調整可能である。第１マグネットリング３０の上下位置、及び第１マグネットリング３０の仮想的な水平面からの傾き（姿勢）は、各下粗調整ボルト３６における上端部の位置の調整によって、調節可能である。各下粗調整ボルト３６には、ナット３７が入れられている。各ナット３７は、調整後の下粗調整ボルト３６をロックして、下粗調整ボルト３６の位置を保持する。尚、下軸受調整手段は、第１マグネットリング３０の位置及び姿勢の何れか一方のみを調整するものであっても良い。
【００１５】
第２マグネットリング３２の上部はＮ極であり、第２マグネットリング３２の下部はＳ極である。尚、互いに対向する第１マグネットリング３０の上部と第２マグネットリング３２の下部とが反発し合うように互いに同極であれば良く、よって第１マグネットリング３０の上部及び第２マグネットリング３２の下部が、双方ともＮ極であっても良い。
第２マグネットリング３２の下面（第１マグネットリング３０に対する第２対向面３２Ｆ）は、第１マグネットリング３０の上面と同様な傾斜角を有する傾斜面となっており、水平面を備えていない。第１対向面３０Ｆ及び第２対向面３２Ｆは、傾斜面が互いに同等の傾斜角度を有するよう、誤差の極めて少ない精度の良好な状態で精密に加工されている。かような精密な加工は、第１対向面３０Ｆ及び第２対向面３２Ｆが傾斜面に加えて水平面を有する場合に比べると、水平面の加工及び精度出しを行う必要がないため、より簡単に行うことができる。又、第１対向面３０Ｆ（傾斜面）における仮想的な水平面に対する角度θを調整することで、第２マグネットリング３２に及ぼす磁力（反発力）の上下方向（鉛直方向）の分力の大きさを調整することができ、下回転体８及び上回転体１２の重量に応じた下無接触軸受６が簡単に提供される。下回転体８及び上回転体１２の重量と、上記角度θとの関係は、計算により求めることができる。
第２マグネットリング３２は、下回転体８に固定されている。
第２マグネットリング３２は、磁気により第１マグネットリング３０に対して浮上し、無接触状態で第１マグネットリング３０に回転可能に支持される（磁気浮上式）。
【００１６】
下無接触軸受６とメインシャフト２との間には、円筒状の下スペーサ３８が挿入されている。
下スペーサ３８は、下軸受載置部３４に載せられている。
下スペーサ３８は、メインシャフト２、下無接触軸受６及び下軸受載置部３４に対して固着されていない。
【００１７】
下回転体８は、上向き皿状の円盤である。
下回転体８の周縁部内には、永久磁石である下マグネット４０が、複数、周方向に並ぶように保持されている。尚、下マグネット４０は、１個設けられても良い。
各下マグネット４０は、上面を露出した状態で保持されている。
各下マグネット４０は、所定の隙間（下ギャップＧＤ）を置いて、各コイル２２の下側を通過可能に、即ち各コイル２２に隣接可能に配置されている。当該下ギャップＧＤは、下マグネット４０とコイル２２とが衝突しない範囲でなるべく小さいことが好ましく、例えば１ｍｍ（ミリメートル）前後である。
下回転体８の周縁部であって、各下マグネット４０の径方向外側には、上下方向に延びる下孔４２が、複数（３箇所）開けられている。各下孔４２の上方には、コイル２２の外周縁又はコイル支持体２０の外周縁が位置しており、各下孔４２は、コイル２２又はコイル支持体２０に向かっている。各下孔４２は、常態では、図示されないネジによって塞がれている。着脱可能な蓋としてのネジにより、各下孔４２からの雨水及び塵埃等の進入が防止される。
【００１８】
上無接触軸受１０（微調整）は、下無接触軸受６と同様に成り、水平なリング状の永久磁石である第３マグネットリング５０と、その上側に配置される、水平なリング状の永久磁石である第４マグネットリング５２とを有する。
第３マグネットリング５０の上面である第３対向面５０Ｆ、及び第４マグネットリング５２の下面である第４対向面５２Ｆは、傾斜面のみとなっており、互いに同極となっている。第３対向面５０Ｆ及び第４対向面５２Ｆは、傾斜面が同等の傾斜角度を有するよう、誤差の極めて少ない精度の良好な状態で精密に加工されている。
第３マグネットリング５０は、コイル支持体２０の上側に固定されている。
第４マグネットリング５２は、上回転体１２に固定されている。
第４マグネットリング５２は、磁気により第３マグネットリング５０に対して浮上し、無接触状態で第３マグネットリング５０に回転可能に支持される（磁気浮上式）。
上無接触軸受１０とメインシャフト２との間には、円筒状の上スペーサ５８が、下スペーサ３８と同様に挿入されている。
【００１９】
上回転体１２は、下向き皿状の円盤である。
上回転体１２の中央部には、他の部分に対して更に上方に窪む窪み部８ａが設けられており、窪み部８ａに、第４マグネットリング５２が嵌め込まれている。窪み部８ａの径方向内方には、メインシャフト２の上端部が位置している。メインシャフト２の上端部内には、弾性体であるスプリング６０が、上下方向に延びるように設けられている。スプリング６０の上端部には、ボール６２が設けられている。ボール６２は、メインシャフト２の中心に配置されている。スプリング６０は、下端部がメインシャフト２に対して固定されることで、上端部の下降によって圧縮され、上方へ付勢力を与える。
上回転体１２の中心（回転中心）には、上下方向に延びる上微調整ボルト６４（上軸受調整手段，付勢力調整手段）が設けられている。上微調整ボルト６４の下端部は、ボール６２に接触している。上微調整ボルト６４は、上端部の頭部を回すことで、ボール６２に対する上回転体１２の位置を調整可能である。スプリング６０の圧縮度合即ち付勢力の大きさ、及び第３マグネットリング５０の第３対向面５０Ｆと第４マグネットリング５２の第４対向面５２Ｆとの間隔は、上微調整ボルト６４における下端部の位置の調整によって、調節可能である。上微調整ボルト６４には、ナット６５が入れられている。ナット６５は、調整後の上微調整ボルト６４をロックして、上微調整ボルト６４の位置を保持する。
上微調整ボルト６４は、上回転体１２に入れられるため、上回転体１２の一部とみることができる。ボール６２は、上回転体１２（上微調整ボルト６４）とスプリング６０との間に介装されている。
【００２０】
上回転体１２の周縁部内には、永久磁石である上マグネット６６が、下マグネット４０と同様に設けられている。
各上マグネット６６は、下面を露出した状態で保持されている。
各上マグネット６６は、所定の隙間（上ギャップＧＵ）を置いて、各コイル２２の上側を通過可能に、即ち各コイル２２に隣接可能に配置されている。当該上ギャップＧＵは、下ギャップＧＤと同様であり、好ましくは下ギャップＧＤと同一値とされる。
各上マグネット６６は、対応する下マグネット４０と向かい合っており、これらの間において上下方向の磁場が発生している。
上回転体１２の周縁部であって、各上マグネット６６の径方向外側には、上下方向に延びる上孔６８が、複数（３箇所）開けられている。各上孔６８は、何れかの下孔４２と対向するように配置されている。即ち、各上孔６８と、対応する下孔４２とは、上下方向の仮想的な同一の軸上で並べられている。各上孔６８は、コイル２２又はコイル支持体２０に向かっている。
各上孔６８は、常態では、着脱可能な蓋としてのネジ（図示略）によって塞がれている。
【００２１】
下回転体８と上回転体１２とは、それぞれの外周部において複数組設けられたボルト止め部に対してボルト７０がそれぞれ通されることにより、互いに固定される。
よって、下回転体８及び上回転体１２は、一体で回転する（回転体７２）。
【００２２】
［調整等］
下無接触軸受６における第１対向面３０Ｆと第２対向面３２Ｆとの隙間、及び上無接触軸受１０における第３対向面５０Ｆと第４対向面５２Ｆとの隙間は、全体として一定でなければ、第１マグネットリング３０に対して第２マグネットリング３２が径方向の力を受けてずれを生じたり、第３マグネットリング５０に対して第４マグネットリング５２が径方向の力を受けてずれを生じたりする等、下無接触軸受６及び上無接触軸受１０が無接触状態でうまく作動しない可能性がある。
そこで、発電機１の設置時（組立後）に、回転体７２の下無接触軸受６及び上無接触軸受１０による支持が、例えば次のように調整される（発電機１の調整方法）。
【００２３】
即ち、上孔６８及び下孔４２のネジが外れた状態で、上孔６８の上側にレーザーセンサＡが設置され、下孔４２の下側にレーザーセンサＢが設置される（図４）。レーザーセンサＡは、上孔６８を通過するレーザーにより、自身からコイル２２の上面あるいはコイル支持体２０の上面までの距離に関する情報を出力するものである。レーザーセンサＢは、下孔４２を通過するレーザーにより、自身からコイル２２の下面あるいはコイル支持体２０の下面までの距離に関する情報を出力するものである。上孔６８及び下孔４２は、レーザーセンサＡ，Ｂのレーザーを受入可能である。レーザーセンサＡ，Ｂは、互いの出力を演算するために、情報を入出力可能な接続部Ｄによって接続されている。接続部Ｄあるいはこれに接続された機器において、レーザーセンサＡ，Ｂの出力の差分等が適宜演算される。レーザーセンサＡ，Ｂ及び接続部Ｄは、回転体７２に対して径方向内方へ近づけることで取り付けられ、回転体７２に対して径方向外方へ遠ざけることで取り外される。レーザーセンサＡ，Ｂ及び接続部Ｄは、上下方向において、測定位置における中心（コイル２２，コイル支持体２０からレーザーセンサＡ，Ｂが等距離となる位置）にセットされる（ゼロセット）。
レーザーセンサＡ，Ｂは、３箇所の上孔６８及び下孔４２に応じて、３組設置される。以下、レーザーセンサＡ，Ｂの各出力が順にＡ，Ｂとされる。尚、レーザーセンサＡ，Ｂは、１組若しくは２組、又は４組以上設置されても良い。又、レーザーセンサＡ，Ｂの何れか一方のみが設置されても良い。
【００２４】
回転体７２が３組のレーザーセンサＡ，Ｂと共に試験的に回転され、その際の双方の出力Ａ，Ｂ及びコイル２２の肉厚Ｃから、次に示される式（１）により、ギャップＧ（上ギャップＧＵ，下ギャップＧＤ）が算出される。
尚、好ましくは、コイル２２（及びコイル支持体２０）の厚みの公差は、±０．１ｍｍ以内とされる。
【００２５】
【数１】
2020156288.tif 000003
【００２６】
このようなギャップＧは、３組のレーザーセンサＡ，Ｂにより３種演算される（ギャップＧ１，Ｇ２，Ｇ３）。これらのギャップＧ１〜Ｇ３は、回転体７２の回転により、図５で示されるような時間変化となるところ、出力のピークが揃っていれば、全体として上ギャップＧＵ及び下ギャップＧＤが一定となっている。
よって、かような出力を把握しながら、各下粗調整ボルト３６が調整され、下無接触軸受６（第２マグネットリング３２に対する第１マグネットリング３０の位置及び姿勢）が調節される（粗調整，第１調整）。各下粗調整ボルト３６の調整は、ギャップＧ１〜Ｇ３の出力の表示がなされたモニタを見た作業者により手動で行われても良いし、受信した当該出力に基づいて３つのボルト回し部（サーボ機構）を制御するロボットにより自動で行われても良い。
尚、粗調整は、２種以下あるいは４種以上のギャップにより行われても良いし、回転体７２が静止している状態で行われても良いし、レーザーセンサＡ，Ｂの少なくとも一方が所定出力（所定距離）を示すことに基づいて行われても良い。
【００２７】
粗調整によりギャップＧ１〜Ｇ３のピークが所定程度以上に揃ったら、上微調整ボルト６４の調整により上無接触軸受１０等を調節する（微調整，第２調整）。当該微調整は、粗調整と同様に、手動あるいは自動で行われても良い。
回転体７２の荷重は、上無接触軸受１０及び下無接触軸受６、並びにスプリング６０によって支持される。回転体７２は、スプリング６０の付勢力（反力）の分、軽くなる。上無接触軸受１０及び下無接触軸受６、並びにスプリング６０における支持する荷重の割合は、好ましくは上無接触軸受１０及び下無接触軸受６：スプリング６０＝９０：１０、あるいはこの割合から９５：５の割合までの間の割合である。又、好ましくは、上無接触軸受１０及び下無接触軸受６が負担する荷重の比率は、１：１（同等）程度とされる。そして、好ましくは、かような割合がまかなえるように、第１〜第４マグネットリング３０〜５２の磁力、並びにスプリング６０のバネ定数が選択される。
回転体７２は、上微調整ボルト６４のボール６２に対する点接触により、一点のみの接触において支持される。
微調整は、ギャップＧ１〜Ｇ３の出力を例えばオシロスコープ、シンクロスコープ、デジタルスコープ、又はこれらのレコーダー等で把握しながら行われ、ギャップＧ１〜Ｇ３の波形における振幅（ピークの大きさ）が揃ったら（図５における一点鎖線の直線参照）、調整が完了する。ここでの出力は、粗調整の場合と同様に変更されても良い。
粗調整後において、各ナット３７により下粗調整ボルト３６がロックされ、微調整後において、各ナット６５により上微調整ボルト６４がロックされる。
尚、粗調整及び微調整は、繰り返し行われても良い。又、上述の粗調整及び微調整は、他の発電機にも適用可能である。被災後又はメンテナンス時等において、上述の粗調整及び微調整が行われることが好ましい。
【００２８】
［動作例等］
このような発電機１は、例えば次のように動作する。
回転体７２には、例えば、風車又は水車からの回転力が、適宜方向変換及び増減速の少なくとも何れかを経て伝達される。発電機１は、風車と組み合わせられると風力発電装置となり、水車と組み合わせられると水力発電装置となる。
回転体７２が回転すると、コイル保持部４の各コイル２２が、各上マグネット６６と下マグネット４０との間に発生している磁場を相対的に通過し、各コイル２２に起電力が生じる。当該起電力による電力は、上述の出力部から出力される。各上マグネット６６及び各下マグネット４０が各コイル２２に近接しているため、当該電力は、効率良く生起され、発電機１のサイズに比して極めて大きなものとなる。尚、各コイル２２は、鉄芯を備えず（コアレス）、よって各コイル２２ひいては発電機１が軽量化される。
【００２９】
回転体７２は、上無接触軸受１０及び下無接触軸受６によって回転可能に支持されるため、１つの軸受で支持される場合に比べて、より安定した回転が可能となっている。
又、回転体７２は、各上マグネット６６と各コイル２２とのギャップＧＵが一定に調整され、又各下マグネット４０と各コイル２２とのギャップＧＤが一定に調整されているため、各上マグネット６６及び各下マグネット４０が各コイル２２に隣接した状態であっても、コイル保持部４に衝突することなく、仮想的な水平面に対する振れがなく水平に安定して回転する。
【００３０】
［効果等］
以上の発電機１は、第１マグネットリング３０、及びこれに対して磁気により浮上する第２マグネットリング３２を有する下無接触軸受６と、第３マグネットリング５０、及びこれに対して磁気により浮上する第４マグネットリング５２を有する上無接触軸受１０と、前記下無接触軸受６及び前記上無接触軸受１０により回転可能に支持される回転体７２と、回転体７２に固定される下マグネット４０及び上マグネット６６と、下マグネット４０及び上マグネット６６に対して隣接可能に設けられたコイル２２と、を備えている。よって、下無接触軸受６及び上無接触軸受１０により回転体７２が安定して回転する発電機１が提供される。
又、第１マグネットリング３０及び第２マグネットリング３２における第１対向面３０Ｆ及び第２対向面３２Ｆは、何れも傾斜面であり、第３マグネットリング５０及び第４マグネットリング５２における第３対向面５０Ｆ及び第４対向面５２Ｆは、何れも傾斜面である。よって、下無接触軸受６及び上無接触軸受１０が、対向面に水平面を含む場合に比べて容易に形成可能である。
更に、第１マグネットリング３０の位置及び姿勢を調整する各下粗調整ボルト３６を備えている。よって、発電機１は調整し易い下無接触軸受６を有するものとなり、又調整により回転体７２の回転が十分に安定する。
又、各コイル２２は、コイル支持体２０に固定されており、コイル支持体２０は、メインシャフト２に固定されており、メインシャフト２には、スプリング６０が保持されており、回転体７２は、スプリング６０により上方に付勢されている。よって、発電機１における回転体７２の回転が十分に安定する。
更に、スプリング６０の付勢力を調整する上微調整ボルト６４が設けられている。よって、発電機１は、微調整により調整し易い上無接触軸受１０を有するものとなり、又微調整により回転体７２の回転が十分に安定する。
又更に、スプリング６０と回転体７２との間に、ボール６２が介装されている。よって、回転体７２は、スプリング６０に点接触し、略無接触で回転可能に支持されて、より安定して支持される。
又、回転体７２は、レーザーセンサＡ，Ｂのレーザーをそれぞれ受入可能な各下孔４２及び各上孔６８を有しており、各下孔４２及び各上孔６８は、コイル２２、又はコイル２２を支持するコイル支持体２０に向かっている。よって、回転体７２がコイル２２に対して極めて精度良く調整可能となり、かような調整により回転体７２の回転が十分に安定する。
【００３１】
加えて、以上の発電機１の調整方法は、下無接触軸受６及び上無接触軸受１０によって回転可能に支持される回転体７２と、回転体７２に固定される下マグネット４０及び上マグネット６６と、下マグネット４０及び上マグネットに対して隣接可能に設けられており回転体７２内に配置されているコイル２２と、を備えた発電機１における、下マグネット４０及び上マグネット６６とコイル２２とのギャップＧ（ＧＵ，ＧＤ）を調整する方法であって、コイル２２又はコイル２２を支持するコイル支持体２０について、回転体７２に対する距離を測定し、その距離に基づいてギャップＧを調整するものである。よって、下無接触軸受６及び上無接触軸受１０により回転可能に支持された発電機１の回転体７２が、十分に安定して回転可能に調整される。
又、前記距離は、複数（３箇所）測定される。よって、安定した回転のための下無接触軸受６及び上無接触軸受１０の調整の精度が、より良好になる。
更に、回転体７２は、各下孔４２及び各上孔６８を有しており、前記距離は、レーザーセンサＡ，Ｂにより各下孔４２及び各上孔６８を通じて測定される。よって、回転体７２内にコイル２２が配置されるような発電機１において、ギャップＧが適切に調整可能となり、回転体７２が十分に安定して回転可能に調整される。
【００３２】
［変更例］
尚、上述の形態の例あるいは変更例を更に変更して成る、本発明の他の形態が次に例示される。
コイル保持部４は、回転体７２と反対の方向に回転（反転）されても良い。
下マグネット４０及び上マグネット６６の何れか一方は、省略されても良い。
各種の永久磁石は、電磁石とされても良い。
レーザーセンサＡ，Ｂ以外の距離測定手段により、上述の距離が測定されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る発電機は、回転体が無接触軸受により支持されるため、回転体が浮上して支持されて無重力状態となり、トルクが従来の１／１０〜１／２０程度に大幅に低減可能となり、又軸受を潤滑するためのオイルは不要であり、摺動による摩擦及び摩耗が発生せず、メンテナンスフリーで半永久的に使用可能である。更に、無接触軸受が上下に設けられるので、無給油無重力状態で支持される回転体の回転が極めて安定する。よって、本発明に係る発電機では、従来の１／３〜１／５程度である毎分７５回転での超低回転における作動が可能となり、河川、湖流、海流あるいは潮流における水力発電装置、及び従来避けられていた風の弱い場所に設置される風力発電装置等に搭載して、自然エネルギーを利用して極めて効率良く長期的に発電することが可能となる。
又、無接触軸受における浮上のバランス点は非常にクリティカルであるところ、上述の各種調整手段及びギャップ調整の少なくとも何れか等により、当該バランス点を確保することが可能となり、無給油、無重力である無接触軸受による回転体の安定した回転が実現され、優れた効率及び動作安定性を有する発電機が提供される。
【符号の説明】
【００３４】
１・・発電機、２・・メインシャフト、６・・下無接触軸受、１０・・上無接触軸受、２０・・コイル支持体、２２・・コイル、３０・・第１マグネットリング、３０Ｆ・・第１対向面、３２・・第２マグネットリング、３２Ｆ・・第２対向面、３６・・下粗調整ボルト（下軸受調整手段）、４０・・下マグネット、４２・・下孔（孔）、５０・・第３マグネットリング、５０Ｆ・・第３対向面、５２・・第４マグネットリング、５２Ｆ・・第４対向面、６０・・スプリング（弾性体）、６２・・ボール、６４・・上微調整ボルト（上軸受調整手段）、６６・・上マグネット、６８・・上孔（孔）、７２・・回転体、Ａ，Ｂ・・レーザーセンサ、Ｇ（ＧＵ，ＧＤ）・・ギャップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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