(57)【要約】【課題】増速比を高くすることができ、かつ、小型化が可能な発電装置を提供する。【解決手段】発電装置１０は、羽根車８と、羽根車８の回転を増速する増速部１と、増速部１により増速された回転を用いて発電する発電部９を備える。増速部１は、第１の回転軸３と、内歯車６と、外歯車５と、第２の回転軸４と、ステータ部１３とを有する。第１の回転軸３は、発電部９に連結される。内歯車６は、第１の回転軸３に同軸に連結された内側筒４１と、内側筒４１の外周部に取り付けられた複数の内側磁石片４２とを有する。外歯車５は、内歯車６が配置される筒孔３１ａを有する外側筒３１と、外側筒３１の内周部に取り付けられた複数の外側磁石片３２とを有する。第２の回転軸４は、外側筒３１に同軸に連結され、羽根車８が接続されている。ステータ部１３は、内歯車６の複数の内側磁石片４２と外歯車５の複数の外側磁石片３２との間に配置される。【選択図】図１
2014017983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車と、
前記羽根車の回転を増速する増速部と、
前記増速部により増速された回転を用いて発電する発電部と、備え、
前記増速部は、
前記発電部に連結される第１の回転軸と、
前記第１の回転軸に同軸に連結された内側筒と、前記内側筒の外周部に取り付けられた複数の内側磁石片とを有する内歯車と、
前記内歯車が配置される筒孔を有する外側筒と、前記外側筒の内周部に取り付けられた複数の外側磁石片とを有する外歯車と、
前記外側筒に同軸に連結され、前記羽根車が接続された第２の回転軸と、
前記内歯車の複数の内側磁石片と前記外歯車の複数の外側磁石片との間に配置されるステータ部と、を有する
発電装置。
【請求項２】
前記ステータ部を含んで構成され、前記内歯車及び前記発電部が配置される第１収納室と、前記外歯車が配置される第２収納室とを遮断して区画するケースを備える
請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記ステータ部は、
前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸と平行な方向に複数の磁性片を積層することにより形成され、所定の間隔をあけて前記外歯車の前記外側筒と同心円状に並ぶ複数の磁性歯部と、
前記複数の磁性歯部の間を埋めた非磁性材料からなる複数の補強部と、
前記複数の補強部に連続して形成され、前記複数の磁性歯部の前記外側磁石片に対向する面又は前記内側磁石片に対向する面を覆った非磁性材料からなる被覆部と、を有する
請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記複数の磁性歯部には、隣り合う磁性歯部に対向する面に凹部が形成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項５】
前記発電部は、
前記第１の回転軸に固定されるコイル又は磁石と、
前記第１収納室に配設される磁石又はコイルと、を有し、
前記コイルと前記磁石は、前記第１の回転軸の径方向において対向する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項６】
羽根車と、
前記羽根車の回転を増速する増速部と、
前記増速部により増速された回転を用いて発電する発電部と、備え、
前記増速部は、
前記発電部に連結される第１の回転軸と、
前記第１の回転軸に同軸に連結された第１内側筒と、前記第１内側筒の外周部に取り付けられた複数の第１磁石片とを有する第１内歯車と、
前記第１内歯車が配置される筒孔を有する第２内側筒と、前記第２内側筒の内周部に取り付けられた複数の第２磁石片と、前記第２内側筒の外周部に取り付けられた複数の第３磁石片とを有する第２内歯車と、
前記第２内歯車が配置される筒孔を有する外側筒と、前記外側筒の内周部に取り付けられた複数の第４磁石片とを有する外歯車と、
前記複数の第１磁石片と前記複数の第２磁石片との間に配置される複数の第１磁性歯部と、
前記複数の第３磁石片と前記複数の第４磁石片との間に配置される複数の第２磁性歯部と、
前記複数の第２磁性歯部又は前記外歯車が固定され、前記羽根車が接続された第２の回転軸と、を有する
発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、トルクを大きくとるために羽根車が大きくなる。羽根車の回転速度は、一般的に数十ｒｐｍであり、効率良く発電を行うには、羽根車によって入力される回転を少なくとも１５倍以上に増速する必要がある。そこで、風力発電装置では、倍速機を用いて羽根車の回転を増速することが行われる。
【０００３】
一般的な機械式増速機は、歯車を備えており、歯車の歯と歯が噛み合うことで動力を伝達する。そのため、歯車の歯と歯の間で摩擦抵抗が生じて機械効率が低下する。また、機械式増速機を用いた小型の風力発電装置あるいは小型の水力発電装置では、風速あるいは流速が小さい場合に、入力トルクが摩擦トル以下となることがある。その結果、羽根車を回転させることができなくなり、発電できないことがある。
【０００４】
さらに、一般的な機械式増速機は、過大なトルクが作用したときに歯車の歯が破損してしまう虞がある。そのため、風力発電装置あるいは水力発電装置に用いる増速機は、過大なトルクが作用したときにそのトルクを遮断（動力伝達を遮断）するトルクリミッタ機能を有するものが要求される。
【０００５】
機械式増速機を用いない発電装置としては、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１には、隔壁動力伝達装置が記載されている。この隔壁動力伝達装置は、非磁性体で仕切られ、この間の動力を伝達する伝達手段として、永久磁石の磁気的吸引・反発に基づく磁気的な噛み合いを利用する磁気盤を採用している。その結果、磁気盤間に摩擦抵抗が生じないが、軸力が大きくなり、軸と軸受間にスラスト摩擦が発生する。
【０００６】
また、隔壁動力伝達装置では、磁気的吸引・反発に基づく磁気的な噛み合いを利用するため、トルクリミッタ機能を備える構成とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３３６６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された隔壁動力伝達装置では、円盤状の２つの磁気盤を、隔壁を介して対向する位置に配置して、一方の磁気盤の回転を他方の磁気盤に非接触で伝える構造（磁気カップリング構造）になっている。このように、２つの磁気盤を対向させて回転を伝える構成では、増速比を高くすることが難しく、軸力による摩擦力も大きいので、発電装置に採用する構造としては不向きであった。
また、倍速比を高くするには、磁気盤を大型化する必要があり、装置が大型化してしまう。
【０００９】
本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、摩擦抵抗を小さくし、増速比を高くすることができ、かつ、小型化が可能な発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明の発電装置は、羽根車と、羽根車の回転を増速する増速部と、増速部により増速された回転を用いて発電する発電部を備えている。
増速部は、第１の回転軸と、内歯車と、外歯車と、第２の回転軸と、ステータ部とを有する。
第１の回転軸は、発電部に連結される。
内歯車は、第１の回転軸に同軸に連結された内側筒と、内側筒の外周部に取り付けられた複数の内側磁石片とを有する。
外歯車は、内歯車が配置される筒孔を有する外側筒と、外側筒の内周部に取り付けられた複数の外側磁石片とを有する。
第２の回転軸は、外側筒に同軸に連結され、羽根車が接続されている。
ステータ部は、内歯車の複数の内側磁石片と外歯車の複数の外側磁石片との間に配置される。
【００１１】
上記構成の発電装置は、内歯車に設けた複数の内側磁石片と、外歯車に設けた複数の外側磁石片が、それぞれ第１の回転軸の周方向に並べられている。そして、複数の内側磁石片と複数の外側磁石片とは、第１の回転軸の径方向において対向する。これにより、複数の内側磁石片と複数の外側磁石片との個数を異ならせることにより、容易に増速比を高くすることができる。
【００１２】
また、内歯車及び外歯車の径を大きくしなくても、複数の内側磁石片と複数の外側磁石片との個数を異ならせれば、増速比を高めることができる。さらに、上記構成の発電装置では、第１及び第２の回転軸の軸方向に磁気吸引力が発生せず、かつ第１及び第２の回転軸の径方向（ラジアル方向）の磁気吸引力のバランスが保たれる。これにより、磁気吸引力によって作用する軸受荷重をキャンセルさせることができ、軸受摩擦を極端に小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発電装置によれば、摩擦抵抗を小さくし、増速比を高くすることができ、かつ、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の発電装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の発電装置の第１の実施形態に係る内歯車の分解斜視図である。
【図４】本発明の発電装置の第１の実施形態に係るステータ部の斜視図である。
【図５】図４に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】図４に示すＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図７】図７Ａは本発明の発電装置の第１の実施形態に係るステータ部を製造する際に用いる磁性部材の平面図、図７Ｂは図７Ａに示す磁性部材を積層して形成された磁性歯部品を示す側面図、図７Ｃは図７Ｂに示す磁性歯部品と合成樹脂を一体成形して補強部及び被覆部を形成した状態を示す側面図である。
【図８】本発明の発電装置の第１の実施形態に係る内歯車における所定の内側磁石片の中央部がステータ部における所定の磁性歯部の中央部に内歯車の径方向で一致した状態の説明図である。
【図９】図８に示す状態から第２の回転軸を回転させた状態を示す説明図である。
【図１０】図９に示す状態から第２の回転軸を回転させた状態を示す説明図である。
【図１１】図１０に示す状態から第２の回転軸を回転させた状態を示す説明図である。
【図１２】図１１に示す状態から第２の回転軸を回転させた状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の発電装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【図１４】図１３に示すＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１５】本発明の発電装置の第２の実施形態に係る第２内歯車における所定の第３磁石片の中央部が第１の回転軸の径方向において外歯車の第４磁石片の中央部に一致した状態の説明図である。
【図１６】図１５に示す状態から第２の回転軸が回転した状態を示す説明図である。
【図１７】図１６に示す状態から第２の回転軸が回転した状態を示す説明図である。
【図１８】図１７に示す状態から第２の回転軸が回転した状態を示す説明図である。
【図１９】本発明の発電装置の第２の実施形態に係る第１内歯車における所定の第１磁石片の中央部が第１の回転軸の径方向において所定の第１磁性歯部の中央部に一致した状態の説明図である。
【図２０】図１９に示す状態から第２内歯車が回転した状態を示す説明図である。
【図２１】図２０に示す状態から第２内歯車が回転した状態を示す説明図である。
【図２２】図２１に示す状態から第２内歯車が回転した状態を示す説明図である。
【図２３】本発明の発電装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【図２４】図２３に示すＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の発電装置を実施するための形態について、図１〜図２４を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
【００１６】
１．発電装置の第１の実施形態の構成
まず、本発明の発電装置の第１の実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の発電装置の第１の実施形態の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、発電装置１０は、羽根車８と、羽根車８の回転を増速させる増速部（磁気歯車）１と、増速部１によって増速された回転を用いて発電する発電部９と、ケース２とを備える。
増速部１は、第１の回転軸３と、第２の回転軸４と、外歯車５と、内歯車６とを備えている。外歯車５は、第２の回転軸４に固定され、内歯車６は、第１の回転軸３に固定されている。
【００１８】
ケース２は、中空部を有する箱状のケース本体１１と、ケース本体１１の内部に配置された軸支持部１２及びステータ部１３とを有している。ケース本体１１は、両端が開口された円筒状の筒部１４と、筒部１４の一方の端部に接合される略筒状の中間部１５と、中間部１５の開口を塞ぐ第１蓋部１６と、筒部１４の他方の開口を塞ぐ第２蓋部１７から構成されている。
【００１９】
ケース本体１１の中間部１５は、筒部１４と同軸の筒状に形成された中間部本体１５ａと、中間部本体１５ａの内周面から突出する固定片１５ｂとを有している。中間部本体１５ａの軸方向の一端部は、第１蓋部１６に液密又は気密に接合され、他端部は、筒部１４の軸方向の一端部に接合されている。また、中間部本体１５ａの内周部には、発電部９の後述する磁石２７が固定されている。
【００２０】
固定片１５ｂは、筒部１４及び中間部本体１５ａと同軸のリング状に形成されている。この固定片１５ｂには、ステータ部１３が液密又は気密に接合される。
【００２１】
ケース本体１１の第１蓋部１６は、適当な厚みを有する板状に形成されており、筒部１４の軸方向に略直交する平面を有している。この第１蓋部１６の一方の平面には、中間部１５における中間部本体１５ａの軸方向の一端部が液密又は気密に接合されている。また、第１蓋部１６は、中間部本体１５ａの外周面よりも突出する鍔片１６ａを有している。この鍔片１６ａは、例えば、発電装置１０の設置部（不図示）に、ねじなどの固定部材を用いて固定される。
【００２２】
さらに、第１蓋部１６には、第１の回転軸３が貫通する貫通孔が設けられている。第１蓋部１６の貫通孔には、軸受２１が配置されている。この軸受２１は、第１蓋部１６に固定されており、第１の回転軸３を回転可能に支持する。
【００２３】
ケース本体１１の第２蓋部１７は、適当な厚みを有する板状に形成されており、筒部１４の軸方向に略直交する平面を有している。この第２蓋部１７は、筒部１４の内側に嵌合され、筒部１４と接合されている。
【００２４】
また、第２蓋部１７には、第２の回転軸４が貫通する貫通孔が設けられている。第２蓋部１７の貫通孔には、軸受２２が配置されている。この軸受２２は、第２蓋部１７に固定されており、第２の回転軸４を回転可能に支持する。
【００２５】
軸支持部１２は、筒部１４の内部において第１蓋部１６と第２蓋部１７の中間部よりも第２蓋部１７側に配置されている。この軸支持部１２は、適当な厚みを有する円板状に形成されており、第１蓋部１６に対向する第１平面１２ａと、第２蓋部１７に対向する第２平面１２ｂとを有している。
【００２６】
軸支持部１２の第１平面１２ａ及び第２平面１２ｂには、それぞれ凹部が設けられている。第１平面１２ａの凹部には、軸受２３が配置されている。この軸受２３は、軸支持部１２に固定されており、第１の回転軸３を回転可能に支持する。また、第２平面１２ｂの凹部には、軸受２４が配置されている。この軸受２４は、軸支持部１２に固定されており、第２の回転軸４を回転可能に支持する。
【００２７】
ステータ部１３は、略円筒状に形成されている。このステータ部１３の一端部は、中間部１５における固定片１５ｂに液密又は気密に接合されている。また、ステータ部１３の他端部は、軸支持部１２に嵌合され、軸支持部１２と液密又は気密に接合されている。
【００２８】
軸支持部１２、ステータ部１３及び中間部１５は、ケース本体１１の内部空間を第１収納室１８と、第２収納室１９に区画する。これら第１収納室１８と第２収納室１９は、互いに液密又は気密に遮断されている。
【００２９】
第１収納室１８は、軸支持部１２、ステータ部１３、中間部１５及び第１蓋部１６に囲まれた空間であり、第２収納室１９は、軸支持部１２、ステータ部１３、筒部１４、中間部１５及び第２蓋部１７に囲まれた空間である。第１収納室１８には内歯車６及び発電部９が配置され、第２収納室１９には外歯車５が配置されている。そして、第１収納室１８に配置された内歯車６と、第２収納室１９に配置された外歯車５との間には、ステータ部１３が介在されている。
【００３０】
ケース本体１１（筒部１４、中間部１５、第１蓋部１６及び第２蓋部１７）と、軸支持部１２は、防錆および磁束漏れを防止のため、腐食に強い非磁性材料によって形成することが望ましい。これらケース本体１１及び軸支持部１２の材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム、銅等の金属、又は合成樹脂を挙げることができる。
なお、ステータ部１３の材料及び構成については、後で図４〜図６を参照して説明する。
【００３１】
第１の回転軸３及び第２の回転軸４は、防錆および磁束漏れを防止のため、ケース本体１１及び軸支持部１２と同様に、腐食に強い非磁性材料から形成することが望ましい。第１の回転軸３の軸心及び第２の回転軸４の軸心は、第１蓋部１６と第２蓋部１７が対向する方向と平行であって、互いに一致している。
【００３２】
第１の回転軸３は、ケース２の第１蓋部１６を貫通しており、内歯車６に連結されている。この第１の回転軸３は、内歯車６と同軸に配置されている。そして、第１の回転軸３は、軸受２１，２３によって第１蓋部１６と軸支持部１２に回転可能に取り付けられている。
【００３３】
第２の回転軸４は、第１軸部４ａと、第１軸部４ａの先端に設けられた円板部４ｂと、円板部４ｂの第１軸部４ａと反対側に設けられた第２軸部４ｃから構成されている。第１軸部４ａは、第２蓋部１７を貫通しており、軸受２２によって第２蓋部１７に回転可能に取り付けられている。この第１軸部４ａには、羽根車８が挿入される嵌合穴４ｄが形成されている。羽根車８は、第１軸部４ａに嵌合することによって、第２の回転軸４に同軸に接続されている。
【００３４】
第２の回転軸４の円板部４ｂには、外歯車５が連結されており、第２の回転軸４は、外歯車５と同軸に配設されている。また、第２軸部４ｃの軸心は、第１軸部４ａの軸心と一致している。この第２軸部４ｃは、軸受２４によって軸支持部１２に回転可能に取り付けられている。
【００３５】
軸受２１，２２，２３及び２４は、それぞれ転動体２１ａ，２２ａ，２３ａ及び２４ａを有する転がり軸受（ボールベアリング）である。第１の回転軸３を回転可能に支持する軸受２１，２３は、潤滑剤を用いた金属製の軸受を適用することが好ましい。この金属製の軸受は、第１の回転軸３の高速回転に耐える強度を有する。
【００３６】
一方、第２の回転軸４を回転可能に支持する軸受２２，２４は、潤滑剤を使用しない樹脂製やセラミック製の軸受を適用することが好ましい。これにより、オイルミストの発生を防止して、第２の回転軸４及び外歯車５が配置される側の領域を清潔な空間にすることができる。
【００３７】
また、樹脂製やセラミック製の軸受は、金属製の軸受よりも強度が低くて高速回転に適していない。しかし、羽根車８が接続される第２の回転軸４は、入力側であり、第１の回転軸３よりも回転速度が遅いため、第２の回転軸４を支持する軸受２２，２４を樹脂製やセラミック製にすることが可能である。
【００３８】
なお、本発明に係る軸受は、転がり軸受に限定されるものではなく、例えば、すべり軸受、流体軸受等を適用することもできる。
【００３９】
［発電部］
次に、発電部９について図１を参照して説明する。
発電部９は、ケース２の中間部１５に固定された複数の磁石２７と、第１の回転軸３に固定されたコイル２８と、コイル２８が接続された不図示のスリップリングと、スリップリングに接触する複数のブラシとを備える。
【００４０】
複数の磁石２７は、中間部１５における中間部本体１５ａの内周部に固定されており、第１の回転軸３の径方向においてコイル２８に対向している。コイル２８が第１の回転軸３と一緒に回転することにより、コイル２８に電流が発生する。コイル２８に発生した電流は、不図示のスリップリング及びブラシを介して交流として出力される。
このように、本実施の形態の発電部９は、一般的な発電機に用いる構成を採用することができる。
【００４１】
また、本発明に係る発電部としては、コイルがケース２の中間部１５に固定され、磁石が、第１の回転軸３に固定されていてもよい。また、本発明に係る発電部としては、直流を出力するものであってもよい。この場合は、スリップリングに替えて整流子を用いる。
【００４２】
［外歯車］
次に、外歯車５の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図２では、ケース２の筒部１４を省略している。
【００４３】
外歯車５は、第２の回転軸４の円板部４ｂに固定された外側筒３１と、外側筒３１の内周部に取り付けられた複数の外側磁石片３２から構成されている。
【００４４】
外側筒３１は、円形の筒孔３１ａを有している。この外側筒３１は、例えば、電磁鋼板、電磁軟鉄などの磁性材料からなる複数の板状部材を積層することにより形成されている。なお、磁性材料からなる複数の板状部材は、カシメ、溶接、接着剤などの固着方法により固着されて一体に形成されている。
【００４５】
このように、磁性材料からなる複数の板状部材を積層して外側筒３１を形成すると、重なり合う板状部材間の微細な間隙が抵抗になり、外側筒３１の軸方向に流れる渦電流を遮断することができる。そのため、外側筒３１は、磁性材料からなる複数の板状部材を積層して形成することが好ましい。なお、渦電流の遮断をより確実にするために、重なり合う板状部材間に電流絶縁材あるいは電流絶縁塗膜を介在させてもよい。
【００４６】
複数の外側磁石片３２は、複数の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂから構成されている。複数の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ筒孔３１ａの軸方向に細長い略棒状に形成された永久磁石である。これら複数の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂは、筒孔３１ａの径方向に磁化されている。
【００４７】
外側磁石片３２Ａと外側磁石片３２Ｂは、筒孔３１ａの周方向に交互に並べられている。外側磁石片３２Ａは、外側筒３１側がＳ極であり、ステータ部１３の後述する磁性歯部５５側がＮ極である。一方、外側磁石片３２Ｂは、外側筒３１側がＮ極であり、ステータ部１３の後述する磁性歯部５５側がＳ極である。したがって、複数の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂは、異なる磁極が筒孔３１ａの周方向に隣り合うように並べられている。
【００４８】
本実施の形態では、複数の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂを磁性材料からなる外側筒３１に貼り付けることにより、外側筒３１の磁気モーメントを揃えて、大きな表面磁束密度を得ることができる。また、複数の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂは、磁気吸引力によって外側筒３１の内周部に吸着させることができるため、複数の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂを外側筒３１の内周部に簡単に取りつけることができる。
【００４９】
［内歯車］
次に、内歯車６について図２及び図３を参照して説明する。
図３は、内歯車６の分解斜視図である。
【００５０】
図２に示すように、内歯車６は、外歯車５の筒孔３１ａ内であって、第１収納室１８内に配置されている。この内歯車６は、円形の外周部を有する内側筒４１と、内側筒４１の外周部に取り付けられた複数の内側磁石片４２から構成されている。
【００５１】
図３に示すように、内側筒４１は、第１の回転軸３が嵌合される円形の筒孔４１ａを有する円筒状に形成されている。この内側筒４１は、例えば、電磁鋼板、電磁軟鉄などの磁性材料からなる複数の板状のリング部材４１Ａを積層することにより形成されている。複数のリング部材４１Ａは、カシメ、溶接、接着剤などの固着方法により固着されて一体成形されている。このように、磁性材料からなる複数のリング部材４１Ａを積層して内側筒４１を形成することにより、内側筒４１の軸方向に流れる渦電流を遮断することができる。そのため、内側筒４１は、磁性材料からなる複数のリング部材４１Ａを積層して形成することが好ましい。
【００５２】
複数の内側磁石片４２は、それぞれ内側筒４１（筒孔４１ａ）の軸方向に長い略長方形の板状に形成された永久磁石である。これら複数の内側磁石片４２は、内側筒４１（筒孔４１ａ）の径方向に磁化されている。そして、複数の内側磁石片４２は、磁化された方向が互いに反対である複数の内側磁石片４２Ａ，４２Ｂから構成されている。
【００５３】
図２に示すように、内側磁石片４２Ａと内側磁石片４２Ｂは、内側筒４１の周方向に交互に並べられている。内側磁石片４２Ａは、内側筒４１側がＮ極であり、ステータ部１３の後述する磁性歯部５５側ががＳ極である。一方、内側磁石片４２Ｂは、内側筒４１側がＳ極であり、ステータ部１３の後述する磁性歯部５５側がＮ極である。したがって、複数の内側磁石片４２Ａ，４２Ｂは、異なる磁極が内側筒４１（筒孔４１ａ）の周方向に隣り合うように並べられている。
【００５４】
［ステータ部］
次に、ステータ部１３について図４〜図６を参照して説明する。
図４は、ステータ部１３の斜視図である。図５は、図４に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図６は、図５に示すＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００５５】
図４及び図５に示すように、ステータ部１３は、円筒状に形成されている。このステータ部１３は、円筒体であるステータ本体５１と、このステータ本体５１の軸方向の一端部に連続する中間部側接合部５２と、ステータ本体５１の軸方向の他端部に連続する支持部側接合部５３とを備えている。
【００５６】
ステータ本体５１は、外歯車５の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂと、内歯車６の内側磁石片４２Ａ，４２Ｂとの間に配置される（図１参照）。このステータ本体５１は、第１の回転軸３の周方向に沿って所定の間隔をあけて配置された複数の磁性歯部５５と、複数の磁性歯部５５の間を埋めた補強部５６と、磁性歯部５５の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂに対向する面を覆う被覆部５７とを有している。
【００５７】
複数の磁性歯部５５は、ステータ本体５１の軸方向に延びる略棒状に形成されている。つまり、複数の磁性歯部５５は、第１の回転軸３及び第２の回転軸４と平行な方向に延びる棒状に形成されている。そして、各磁性歯部５５は、ステータ本体５１の軸方向（第１の回転軸３及び第２の回転軸４と平行な方向）に複数の磁性片６３を積層することにより形成されている。この磁性片６３の材料としては、例えば、電磁鋼板を挙げることができる。
【００５８】
後述するように、本実施の形態の増速部１では、外歯車５と内歯車６が互いに反対方向に回転する。したがって、ステータ本体５１の磁性歯部を連続した１本の棒状に形成すると、磁性歯部の中で渦電流が発生する。そして、磁性歯部に渦電流が発生すると、レンツの法則により外歯車５及び内歯車６の回転に抗する電磁ブレーキが生じてトルク損失となる。
そこで、本実施の形態では、磁性歯部５５を複数の磁性片６３を積層して形成し、渦電流を遮断している。
【００５９】
図６に示すように、各磁性歯部５５は、隣り合う磁性歯部５５に対向する面に凹部５９を有している。この凹部５９は、磁性歯部５５の長手方向（ステータ本体５１の軸方向）に延びる溝状に形成されている。
【００６０】
補強部５６及び被覆部５７は、非磁性材料によって一体に形成されている。本実施の形態では、複数の磁性片６３を積層することで磁性歯部５５を形成しているため、複数の磁性片６３間には、僅かな間隙が形成されている。そこで、磁性歯部５５の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂ（図１参照）に対向する面を被覆部５７で覆うことにより、ステータ本体５１の内側の空間と外側の空間を遮断する。その結果、第１収納室１８と第２収納室１９（図１参照）は、互いに液密又は気密に区画される。
【００６１】
なお、磁性歯部５５の内側磁石片４２Ａ，４２Ｂに対向する面は、非磁性材料によって覆われずに露出されている。しかし、本発明に係るステータ部としては、磁性歯部の内側磁石片に対向する面を非磁性材料によって覆ってもよい。
【００６２】
本実施の形態では、磁性歯部５５に凹部５９を形成している。そのため、磁性歯部５５がステータ部１３の径方向にずれて補強部５６から外れないようにすることができる。
【００６３】
図５に示すように、中間部側接合部５２は、ステータ本体５１と同軸の円筒状に形成されている。中間部側接合部５２の外径及び内径は、ステータ本体５１の外径及び内径と略等しく設定されている。この中間部側接合部５２は、ケース２の中間部１５と液密又は気密に接合されている（図１参照）。
【００６４】
支持部側接合部５３は、中間部側接合部５２と同様に、ステータ本体５１と同軸の円筒状に形成されている。支持部側接合部５３の外径及び内径は、ステータ本体５１の外径及び内径と略等しく設定されている。この支持部側接合部５３は、ケース２の軸支持部１２と液密又は気密に接合されている（図１参照）。
【００６５】
本実施の形態では、中間部側接合部５２を中間部１５に接着剤を用いて接合し、支持部側接合部５３を軸支持部１２と一体成形している。なお、支持部側接合部５３は、接着剤を用いて軸支持部１２に接合してもよい。また、中間部側接合部５２を中間部１５と一体成形してもよい。
【００６６】
また、中間部側接合部５２と中間部１５の接合及び支持部側接合部５３と軸支持部１２の接合は、接着剤を用いることに限定されず、両者を液密又は気密に接合するその他の方法を用いてもよい。その他の方法としては、例えば、一方に雄ねじ部を設け、他方に雌ねじ部を設けて両者をねじ結合する方法や、両者をテーパ嵌合させる方法を挙げることができる。
【００６７】
中間部側接合部５２及び支持部側接合部５３は、ステータ本体の補強部５６及び被覆部５７と同様に非磁性材料によって形成されており、補強部５６及び被覆部５７と共に磁性歯部５５を固定する。これら中間部側接合部５２、支持部側接合部５３、補強部５６及び被覆部５７の材料としては、合成樹脂が好ましい。これにより、ステータ部１３を樹脂と金属の一体成形で簡単に製造することができる。
【００６８】
［ステータ部の製造方法］
次に、ステータ部１３の製造方法について、図７を参照して説明する。
図７Ａは、ステータ部１３を製造する際に用いる磁性部材の平面図である。図７Ｂは、磁性部材を積層して形成された磁性歯部品を示す側面図である。図７Ｃは、磁性歯部品と合成樹脂を一体成形して補強部及び被覆部を形成した状態を示す側面図である。
【００６９】
まず、磁性歯部５５を形成する磁性部材６１について説明する。
図７Ａに示すように、磁性部材６１は、例えば、電磁鋼板、電磁軟鉄などの磁性材料からなり、中央部に円形の貫通孔を有する円環状に形成されている。
【００７０】
磁性部材６１は、円環状の連結片６２と、連結片６２の外周部に連続する複数の磁性片６３とを有している。複数の磁性片６３は、それぞれ連結片６２の径方向の外側に突出しており、連結片６２の周方向に所定の間隔をあけて配置されている。各磁性片６３は、略長方形の板状に形成されており、一方の短辺が連結片６２に連続している。各磁性片６３の２つの長辺には、それぞれ切欠き６３ａが形成されている。切欠き６３ａは、略半円状に形成されている。なお、本発明に係る磁性片の切欠きは、略半円状に限定されず、三角形や四角形など任意の形状にすることができる。
【００７１】
次に、ステータ部１３の製造工程について説明する。
ステータ部１３を製造するには、まず、上述した磁性部材６１を軸方向に積層し、数点をカシメ、溶接、接着剤などの固着方法により固着して一体に仮形成する。これにより、図７Ｂに示す磁性歯部品６５が組み立てられる。磁性歯部品６５では、複数の磁性片６３が磁性部材６１の軸方向に積み重なって磁性歯部５５を形成し、複数の切欠き６３ａが磁性部材６１の軸方向に積み重なって凹部５９を形成する。
【００７２】
続いて、金属製の磁性歯部品６５と非磁性材料である合成樹脂とを不図示の型を用いて一体成形する。その結果、図７Ｃに示すように、中間部側接合部５２、支持部側接合部５３、補強部５６（図６参照）及び被覆部５７が形成される。このとき、非磁性材料である合成樹脂が磁性歯部５５の凹部５９に入り込んで補強部５６の一部を形成する。そのため、磁性歯部５５と補強部５６との結合を強固にすることができ、磁性歯部５５が補強部５６から外れないようにすることができる。
なお、本実施の形態では、中間部側接合部５２、支持部側接合部５３、補強部５６（図６参照）及び被覆部５７と一緒に、軸支持部１２を一体成形する。
【００７３】
その後、連結片６２を切削する。これにより、複数の磁性歯部５５がそれぞれ独立して設けられた状態になり、円筒状のステータ部１３が完成する。
【００７４】
本実施の形態では、渦電流を遮断するために、複数の磁性片６３を積層して磁性歯部５５を形成する。本実施の形態では、複数の磁性片６３と連結片６２からなる磁性部材６１を積層して複数の磁性歯部５５を形成した。これにより、円状に並ぶ複数の磁性歯部５５を効率良く形成することができる。
【００７５】
一方、磁性歯部５５が連結片６２によって一体に繋がっていると、磁性歯部全体に磁束が通ることになる。また、磁極の固有振動数を歯車の回転数の数倍にするためには、ステータ部１３の磁性歯部５５に剛性が必要となる。そのため、ステータ部１３の磁性歯部５５は、剛性があり、且つ、独立して形成されていることが好ましい。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、隣り合う磁性歯部５５間を補強部５６で埋めて磁性歯部５５の剛性を高めた。これにより、磁性歯部５５の変形を防止することができる。
また、連結片６２を切削して複数の磁性歯部５５を独立して形成した。これにより、磁性歯部５５の長手方向に流れる渦電流が遮断され、トルク損失を軽減することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、磁性歯部５５の材料として、電磁鋼板を採用したが、本発明に係る磁性歯部は、これに限定されない。本発明に係る磁性歯部としては、例えば圧粉磁心を用いてもよい。圧粉磁心は、鉄粉同士が絶縁されているため、電気抵抗が高い。
【００７８】
圧粉磁心によって磁性歯部を形成した場合は、磁性歯部の電気抵抗が高くなるため、磁性歯部に渦電流が流れにくくなる。その結果、増速部１におけるトルク損失を軽減することができる。また、圧粉磁心は安価であるため、圧粉磁心により磁性歯部を形成すると材料費のコストを低減することができる。さらに、圧粉磁心は成形性がよいため、連結片と磁性片から構成される磁性部材を容易に製造することができる。
【００７９】
２．発電装置の第１の実施形態の動作
次に、発電装置１０の動作について図８〜図１２を参照して説明する。
図８は、内歯車６における内側磁石片４２Ａａ，４２Ａｂの中央部が、ステータ部１３における磁性歯部５５Ａ，５５Ｂの中央部に内歯車６の径方向で一致した状態の説明図である。
【００８０】
図８に示す状態におけるステータ部１３の磁性歯部５５Ａ，５５Ｂに注目すると、外歯車５における外側磁石片３２Ａａ，３２Ａｂの中央部に対向する側がＳ極となり、反対側がＮ極となっている。そして、磁性歯部５５Ａ，５５ＢのＮ極は、内歯車６における内側磁石片４２Ａａ，４２Ａｂの中央部に対向している。
【００８１】
したがって、外側磁石片３２Ａａと磁性歯部５５Ａとの間、及び外側磁石片３２Ａｂと磁性歯部５５Ｂとの間に生じる磁気吸引力は、半径方向のみならず周方向にも釣り合っている。また、磁性歯部５５Ａと内側磁石片４２Ａａとの間、及び磁性歯部５５Ｂと内側磁石片４２Ａｂとの間に生じる磁気吸引力は、半径方向のみならず周方向にも釣り合っている。
【００８２】
図８に示す状態から第２の回転軸４を矢印Ｒ１方向に回転させると、第２の回転軸４と共に外歯車５が矢印Ｒ１方向に回転する。そして、外歯車５における外側磁石片３２Ｂａ，３２Ｂｂの中央部が、ステータ部１３における磁性歯部５５Ｃ，５５Ｄの中央部に外歯車５の径方向で一致する。
なお、矢印Ｒ１方向は、第１の回転軸３の軸心を中心とした回転方向である。
【００８３】
図９は、外歯車５における外側磁石片３２Ｂａ，３２Ｂｂの中央部が、磁性歯部５５Ｃ，５５Ｄの中央部に外歯車５の径方向で一致した状態の説明図である。
【００８４】
外側磁石片３２Ｂａ，３２Ｂｂの中央部が、磁性歯部５５Ｃ，５５Ｄの中央部に外歯車５の径方向で一致すると、磁性歯部５５Ｃ，５５Ｄにおける外側磁石片３２Ｂａ，３２Ｂｂに対向する側がＮ極となり、反対側がＳ極となる。このとき、磁気吸引力の釣り合いが崩れ、磁性歯部５５Ｃと内歯車６の内側磁石片４２Ｂａとの間、及び磁性歯部５５Ｄと内側磁石片４２Ｂｂとの間に周方向の磁気吸引力が生じる。
【００８５】
これにより、内歯車６が矢印Ｒ２方向に回転し、内歯車６の内側磁石片４２Ｂａ，４２Ｂｂの中央部と、磁性歯部５５Ｃ，５５Ｄの中央部が内歯車６の径方向で一致する。その結果、増速部１は、図９に示すような釣り合い状態になる。
なお、矢印Ｒ２方向は、第１の回転軸３の軸心を中心とした回転方向であり、矢印Ｒ１方向と反対の方向である。
【００８６】
図９に示す状態から第２の回転軸４及び外歯車５を矢印Ｒ１方向に回転させると、外歯車５の外側磁石片３２Ａｃ，３２Ａｄの中央部が、ステータ部１３における磁性歯部５５Ｅ，５５Ｆの中央部に外歯車５の径方向で一致する。
【００８７】
図１０は、外歯車５における外側磁石片３２Ａｃ，３２Ａｄの中央部が、磁性歯部５５Ｅ，５５Ｆの中央部に外歯車５の径方向で一致した状態の説明図である。
【００８８】
外側磁石片３２Ａｃ，３２Ａｄの中央部が、磁性歯部５５Ｅ，５５Ｆの中央部に外歯車５の径方向で一致すると、磁性歯部５５Ｅ，５５Ｆにおける外側磁石片３２Ａｃ，３２Ａｄに対向する側がＳ極となり、反対側がＮ極となる。このとき、磁気吸引力の釣り合いが崩れ、磁性歯部５５Ｅと内歯車６の内側磁石片４２Ａｃとの間、及び磁性歯部５５Ｆと内側磁石片４２Ａｄとの間に周方向の磁気吸引力が生じる。
【００８９】
これにより、内歯車６が矢印Ｒ２方向に回転し、内歯車６の内側磁石片４２Ａｃ，４２Ａｄの中央部と、磁性歯部５５Ｅ，５５Ｆの中央部が内歯車６の径方向で一致する。その結果、増速部１は、図１０に示すような釣り合い状態になる。
【００９０】
図１０に示す状態から第２の回転軸４及び外歯車５を矢印Ｒ１方向に回転させると、外歯車５の外側磁石片３２Ｂｃ，３２Ｂｄの中央部が、ステータ部１３における磁性歯部５５Ｇ，５５Ｈの中央部に外歯車５の径方向で一致する。
【００９１】
図１１は、外歯車５における外側磁石片３２Ｂｃ，３２Ｂｄの中央部が、磁性歯部５５Ｇ，５５Ｈの中央部に外歯車５の径方向で一致した状態の説明図である。
【００９２】
外側磁石片３２Ｂｃ，３２Ｂｄの中央部が、磁性歯部５５Ｇ，５５Ｈの中央部に外歯車５の径方向で一致すると、磁性歯部５５Ｇ，５５Ｈにおける外側磁石片３２Ｂｃ，３２Ｂｄに対向する側がＮ極となり、反対側がＳ極となる。このとき、磁気吸引力の釣り合いが崩れ、磁性歯部５５Ｇと内歯車６の内側磁石片４２Ｂｃとの間、及び磁性歯部５５Ｈと内側磁石片４２Ｂｄとの間に周方向の磁気吸引力が生じる。
【００９３】
これにより、内歯車６が矢印Ｒ２方向に回転し、内歯車６の内側磁石片４２Ｂｃ，４２Ｂｄの中央部と、磁性歯部５５Ｇ，５５Ｈの中央部が内歯車６の径方向で一致する。その結果、増速部１は、図１１に示すような釣り合い状態になる。
【００９４】
図１１に示す状態から第２の回転軸４及び外歯車５を矢印Ｒ２方向に回転させると、外歯車５の外側磁石片３２Ａｅ，３２Ａｆの中央部が、ステータ部１３における磁性歯部５５Ｉ，５５Ｊの中央部に内歯車６の径方向で一致する。
【００９５】
図１２は、外歯車５における外側磁石片３２Ａｅ，３２Ａｆの中央部が、磁性歯部５５Ｉ，５５Ｊの中央部に外歯車５の径方向で一致した状態の説明図である。
【００９６】
外側磁石片３２Ａｅ，３２Ａｆの中央部が、磁性歯部５５Ｉ，５５Ｊの中央部に外歯車５の径方向で一致すると、磁性歯部５５Ｉ，５５Ｊにおける外側磁石片３２Ａｅ，３２Ａｆに対向する側がＳ極となり、反対側がＮ極となる。このとき、磁気吸引力の釣り合いが崩れ、磁性歯部５５Ｉと内歯車６の内側磁石片４２Ａａとの間、及び磁性歯部５５Ｊと内側磁石片４２Ａｂとの間に周方向の磁気吸引力が生じる。
【００９７】
これにより、内歯車６が矢印Ｒ２方向に回転し、内歯車６の内側磁石片４２Ａａ，４２Ａｂの中央部と、磁性歯部５５Ｉ，５５Ｊの中央部が内歯車６の径方向で一致する。その結果、増速部１は、図１２に示すような釣り合い状態になる。
【００９８】
磁性歯部５５Ｉ，５５Ｊは、矢印Ｒ２方向で磁性歯部５５Ａ，５５Ｂに隣り合う。そして、図８に示す状態から図１２に示す状態になるまでに、内側磁石片４２Ａａ，４２Ａｂ（内歯車６）は、矢印Ｒ２方向へ磁性歯部５５の１ピッチ角度だけ回転する。このとき、外歯車５は、矢印Ｒ１方向へ磁性歯部５５の１ピッチ角度よりも小さい角度だけ回転する。したがって、発電部９が連結された第１の回転軸３の回転は、外歯車５が固定された第２の回転軸４の回転に対して増速される。
【００９９】
本実施の形態の発電装置１０は、増速部１の外歯車５と内歯車６が非接触で回転を伝えるため、機械式増速部を用いる場合よりも機械効率を向上させることができる。また、増速部１の振動や騒音を小さくすることがでる。
【０１００】
また、本実施の形態の発電装置１０では、内歯車６と外歯車５を第１の回転軸３の径方向に間隙をあけて重ねる構造とした。内歯車６に設けた複数の内側磁石片４２と、外歯車５に設けた複数の外側磁石片３２は、それぞれ第１の回転軸３の周方向に並べられている。そして、複数の内側磁石片４２と複数の外側磁石片３２とは、第１の回転軸３の径方向において対向する。これにより、複数の内側磁石片４２と複数の外側磁石片３２との個数を異ならせることにより、容易に増速比を高くすることができる。
【０１０１】
また、内歯車６及び外歯車５の径を大きくしなくても、複数の内側磁石片４２と複数の外側磁石片３２との個数を異ならせれば、増速比を高めることができる。したがって、本実施の形態の発電装置１０によれば、発電に必要な増速比を確保することができ、かつ、小型化を図ることができる。
【０１０２】
増速部（磁気歯車）１の増速比をＩ１、内歯車６の外径をｄ（図１参照）、コイル２８の外径をＤ（図１参照）とすると、発電装置１０の増速費Ｉは、以下の式で表される。
Ｉ＝Ｉ１（Ｄ／ｄ）
【０１０３】
例えば、増速部（磁気歯車）１の増速比Ｉ１が１０であり、Ｄ／ｄ＝２である場合に、発電装置１０の増速比Ｉは、２０になる（Ｉ＝２０）。このように、発電装置１０では、機械式増速部（機械式歯車）を用いずに大きな増速比を確保することができ、羽根車８の回転速度が数十ｒｐｍである（遅い）場合でも発電を行うことができる。
【０１０４】
また、本実施の形態の発電装置１０では、磁気吸引力を用いた歯車である増速部１を備えるため、トルクリミッタ機能を有する。これにより、羽根車８が過負荷で回転した場合に、増速部１の第２の回転軸４が空転することになり、発電装置１０に破損が生じないようにすることができる。
【０１０５】
また、本実施の形態の発電装置１０では、内歯車６及び発電部９が配置される第１収納室１８と、外歯車５が配置される第２収納室１９とを遮断して区画するケース２を備えている。第１の回転軸３は、内歯車６の内側筒４１に接続され、第２の回転軸４は、外歯車５の外側筒３１に接続されている。そして、内歯車６の内側磁石片４２Ａ，４２Ｂと外歯車５の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂは、ケース２のステータ部１３を介して対向している。
【０１０６】
第１の回転軸３及び内歯車６の回転は、ステータ部１３を介して外歯車５及び第２の回転軸４に伝達される。したがって、外歯車５及び第２の回転軸４が配置される側（例えば、入力側）と、内歯車６及び第１の回転軸３が配置される側（例えば、出力側）との間で気体や液体が出入りすることを防止することができる。
【０１０７】
また、本実施の形態の発電装置１０は、第１収納室１８と第２収納室１９とを遮断して区画するケース２を備えているため、環状パッキンを用いる必要が無く、長時間使用しても、第１収納室１８と第２収納室１９との間で気体や液体が出入りすることが無い。また、外歯車５と内歯車６は非接触で回転を伝達するため、外歯車５及び内歯車６が磨耗することが無い。したがって、増速部１は、半永久的にメンテナンスを必要としない。
【０１０８】
また、環状パッキンを用いないため、潤滑剤を使用する必要が無く、内歯車６及び第１の回転軸３が配置される側（例えば、入力側）と、外歯車５及び第２の回転軸４が配置される側（例えば、出力側）のうちの少なくとも一方を清潔で衛生的な環境にすることができる。さらに、環状パッキンを用いる場合よりも、第１及び第２の回転軸３，４の回転損失を小さくすることができ、機械効率を向上させることができる。
【０１０９】
また、第１収納室１８と第２収納室１９とを遮断するケース２が固定される部材である（回転する部分では無い）ため、第１収納室１８と第２収納室１９との間の気密性或いは液密性を容易に高めることができる。
【０１１０】
また、本実施の形態の発電装置１０では、回転軸３，４の軸方向に磁気吸引力が発生せず、かつ回転軸３，４の径方向（ラジアル方向）の磁気吸引力のバランスが保たれる（釣り合った状態になる）。これにより、磁気吸引力によって作用する軸受荷重をキャンセルさせることができる。その結果、外歯車５と内歯車６との間に隔壁（ステータ部１３）を設ける構成であっても、軸受摩擦を極端に小さくすることができる。
【０１１１】
また、本実施の形態の発電装置１０では、外歯車５の外側筒３１及び内歯車６の内側筒４１を磁性材料によって形成した。これにより、複数の外側磁石片３２Ａ，３２Ｂ及び複数の内側磁石片４２Ａ，４２Ｂで外側筒３１及び内側筒４１の磁気モーメントを揃えて、大きな表面磁束密度を得ることができる。
【０１１２】
しかし、増速部１では、内歯車６から外歯車５に、又は外歯車５から内歯車６にステータ部１３の磁性歯部５５を介して磁場が作用する。そこで、増速部１では、外側筒３１及び内側筒４１を磁性材料からなる複数の板状部材を積層することにより形成した。これにより、外側筒３１及び内側筒４１の軸方向に流れる渦電流を遮断して、トルク損失（渦電流損）を軽減することができる。
【０１１３】
３．発電装置の第２の実施形態の構成
次に、本発明の発電装置の第２の実施形態の構成について、図１３及び図１４を参照して説明する。
図１３は、本発明の発電装置の第２の実施形態の断面図である。図１４は、図１３に示すＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【０１１４】
図１３に示すように、発電装置２１０は、羽根車２０８と、羽根車２０８の回転を増速させる増速部（磁気歯車）１０１と、増速部１０１によって増速された回転を用いて発電する発電部２０９と、ケース１０２とを備える。
【０１１５】
増速部１０１は、第１の回転軸１０３と、第２の回転軸１０４と、第１内歯車１０５と、第２内歯車１０６と、外歯車１０７と、複数の第１磁性歯部１０８と、複数の第２磁性歯部１０９とを備えている。第１の回転軸１０３には、第１内歯車１０５が固定され、第２の回転軸１０４には、第２磁性歯部１０９が固定されている。
【０１１６】
［ケース］
次に、ケース１０２について説明する。
図１３に示すように、ケース１０２は、中空部を有する箱状に形成されている。ケース１０２は、両端が開口された筒状の外装筒１１４と、外装筒１１４の一方の端部に接合される略筒状の中間部１１５と、中間部１１５の開口を塞ぐ第１蓋部１１６と、外装筒１１４の他方の開口を塞ぐ第２蓋部１１７から構成されている。なお、図１４では、外装筒１１４を省略している。
【０１１７】
中間部１１５は、外装筒１１４と同軸の筒状に形成された中間部本体１１５ａと、中間部本体１１５ａの内周面から突出する固定片１１５ｂとを有している。中間部本体１１５ａの軸方向の一端部は、第１蓋部１１６に接合され、他端部は、外装筒１１４の軸方向の一端部に接合されている。また、中間部本体１１５ａの内周部には、発電部２０９の後述する磁石２２７が固定されている。
【０１１８】
固定片１１５ｂは、外装筒１１４及び中間部本体１１５ａと同軸のリング状に形成されている。この固定片１１５ｂには、第１の回転軸１０３が貫通する貫通孔と、軸受取り付け部１１５ｃが設けられている。軸受取り付け部１１５ｃは、固定片１１５ｂの第２蓋部１１７に対向する面に設けられている。
【０１１９】
軸受取り付け部１１５ｃは、中間部１１５における貫通孔の周囲に形成された円形の凹部である。この軸受取り付け部１１５ｃには、軸受１２１が取り付けられる。そして、軸受１２１には、第２内歯車１０６が固定されている。
また、固定片１１５ｂの第２蓋部１１７に対向する面には、複数の第１磁性歯部１０８が固定されている。複数の第１磁性歯部１０８は、貫通孔と軸受取り付け部１１５ｃとの間に配置されている。
【０１２０】
第１蓋部１１６は、適当な厚みを有する板状に形成されており、外装筒１１４の軸方向に略直交する２つの平面を有している。この第１蓋部１１６は、中間部本体１１５ａの軸方向の一端部に接合されている。また、第１蓋部１１６には、第１の回転軸３が貫通する貫通孔と、軸受取り付け部１１６ａが設けられている。
【０１２１】
軸受取り付け部１１６ａは、第１蓋部１１６の第２蓋部１１７に対向する面に設けられている。軸受取り付け部１１６ａは、第１蓋部１１６における貫通孔の周囲に形成された円形の凹部である。この軸受取り付け部１１６ａには、軸受１２２が取り付けられる。そして、軸受１２２には、第１の回転軸１０３が固定されている。
【０１２２】
第２蓋部１１７は、適当な厚みを有する板状に形成されており、外装筒１１４の軸方向に略直交する２つの平面を有している。この第２蓋部１１７は、外装筒１１４の軸方向の他端部に接合されている。また、第２蓋部１１７には、第２の回転軸１０４が貫通する貫通孔と、軸受取り付け部１１７ａが設けられている。
【０１２３】
軸受取り付け部１１７ａは、第２蓋部１１７の第１蓋部１１６に対向する面に設けられている。この軸受取り付け部１１７ａは、第２蓋部１１７における貫通孔の周囲に形成された円形の凹部である。軸受取り付け部１１７ａには、軸受１２３が取り付けられる。そして、軸受１２３には、第２の回転軸１０４が固定されている。
【０１２４】
ケース１０２（外装筒１１４、中間部１１５、第１蓋部１１６及び第２蓋部１１７）は、防錆および磁束漏れを防止のため、腐食に強い非磁性材料によって形成することが望ましい。ケース１０２の材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム、銅等の金属、又は合成樹脂を挙げることができる。
【０１２５】
［第１の回転軸及び第２の回転軸］
次に、第１の回転軸１０３及び第２の回転軸１０４について説明する。
第１の回転軸１０３及び第２の回転軸１０４は、防錆および磁束漏れを防止のため、ケース１０２と同様に、腐食に強い非磁性材料から形成することが望ましい。図１に示すように、第１の回転軸１０３の軸心及び第２の回転軸１０４の軸心は、第１蓋部１１６と第２蓋部１１７が対向する方向と平行であって、互いに一致している。
【０１２６】
第１の回転軸１０３は、ケース１０２の中間部１１５及び第１蓋部１１６を貫通しており、第１内歯車１０５に連結されている。この第１の回転軸１０３は、第１内歯車１０５と同軸に配置されている。
【０１２７】
第２の回転軸１０４は、軸部１０４ａと、軸部１０４ａの先端に設けられた円板部１０４ｂと、円板部１０４ｂに設けられた軸受取り付け部１０４ｃ，１０４ｄを有している。軸部１０４ａは、第２蓋部１１７を貫通しており、軸受１２３に固定されている。つまり、第２の回転軸１０４は、軸受１２３を用いて第２蓋部１１７に回転可能に取り付けられている。また、軸部１０４ａには、羽根車２０８が挿入される嵌合穴１０４ｅが形成されている。羽根車２０８は、軸部１０４ａに嵌合することによって、第２の回転軸１０４に同軸に接続されている。
【０１２８】
軸部１０４ａは、円板部１０４ｂの中心部に連続している。円板部１０４ｂは、ケース１０２の内部に配置されており、外装筒１１４の軸方向に略直交する２つの平面を有している。円板部１０４ｂの一方の平面は、第２蓋部１１７に対向し、他方の平面は、第１蓋部１１６に対向している。
【０１２９】
軸受取り付け部１０４ｃ，１０４ｄは、円板部１０４ｂの他方の平面に設けられている。軸受取り付け部１０４ｃは、円板部１０４ｂの中央部に形成された円形の凹部である。この軸受取り付け部１０４ｃには、軸受１２４が取り付けられる。そして、軸受１２４には、第１の回転軸１０３が固定されている。つまり、第１の回転軸１０３は、軸受１２２，１２４を用いて第１蓋部１１６及び第２の回転軸１０４に回転可能に支持されている。
【０１３０】
軸受取り付け部１０４ｄは、軸受取り付け部１０４ｃの周囲に形成された環状の凹部である。この軸受取り付け部１０４ｄには、軸受１２５が取り付けられる。そして、軸受１２５には、第２内歯車１０６が固定されている。
【０１３１】
軸受１２１，１２２，１２３，１２４及び１２５は、それぞれ転動体１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ，１２４ａ及び１２５ａを有する転がり軸受（ボールベアリング）である。これら軸受１２１〜１２５の転動体１２１ａ〜１２５ａは、非磁性材料または炭素含有量が多い材料によって形成することが好ましい。通常使用される転がり軸受は、硬度を確保するための焼き入れを行うため、炭素含有量は多い。したがって、そのような通常の転がり軸受を用いてもよい。
【０１３２】
なお、本実施形態に係る軸受は、転がり軸受に限定されるものではなく、例えば、すべり軸受、流体軸受等を適用することもできる。
【０１３３】
［発電部］
次に、発電部２０９について図１を参照して説明する。
発電部２０９は、ケース１０２の中間部１１５に固定された複数の磁石２２７と、第１の回転軸１０３に固定されたコイル２２８と、コイル２２８が接続された不図示のスリップリングと、スリップリングに接触する複数のブラシとを備える。
【０１３４】
複数の磁石２２７は、中間部１１５における中間部本体１１５ａの内周部に固定されており、第１の回転軸１０３の径方向においてコイル２２８に対向している。コイル２２８が第１の回転軸１０３と一緒に回転することにより、コイル２２８に電流が発生する。コイル２２８に発生した電流は、不図示のスリップリング及びブラシを介して交流として出力される。
このように、本実施の形態の発電部２０９は、一般的な発電機に用いる構成を採用することができる。
【０１３５】
また、本発明に係る発電部としては、コイルがケース１０２の中間部１１５に固定され、磁石が、第１の回転軸１０３に固定されていてもよい。また、本発明に係る発電部としては、直流を出力するものであってもよい。この場合は、スリップリングに替えて整流子を用いる。
【０１３６】
［第１内歯車］
次に、第１内歯車１０５について説明する。
図１及び図２に示すように、第１内歯車１０５は、円形の外周部を有する第１内側筒１３１と、第１内側筒１３１の外周部に取り付けられた複数の第１磁石片１３２とを備えている。
【０１３７】
第１内側筒１３１は、第１の回転軸１０３が嵌合される円形の筒孔１３１ａを有する円筒状に形成されている。つまり、第１内歯車１０５は、第１の回転軸１０３と同軸に連結されている。第１内側筒１３１は、例えば、電磁鋼板、電磁軟鉄などの磁性材料からなる板状の複数のリング部材１３３を積層することにより形成されている（図１３参照）。
【０１３８】
複数のリング部材１３３は、カシメ、溶接、接着剤などの固着方法により固着されて一体成形されている。このように、磁性材料からなる複数のリング部材１３３を積層して第１内側筒１３１を形成することにより、第１内側筒１３１の軸方向に流れる渦電流を遮断することができる。そのため、第１内側筒１３１は、磁性材料からなる複数のリング部材１３３を積層して形成することが好ましい。
【０１３９】
複数の第１磁石片１３２は、それぞれ第１内側筒１３１（筒孔１３１ａ）の軸方向に長い略長方形の板状に形成された永久磁石である。これら複数の第１磁石片１３２は、第２内歯車１０６の後述する複数の第２磁石片１４２と対向している。
複数の第１磁石片１３２は、第１内側筒１３１の径方向に磁化されている。そして、複数の第１磁石片１３２は、磁化された方向が互いに反対である複数の第１磁石片１３２Ａ，１３２Ｂから構成されている。
【０１４０】
第１磁石片１３２Ａと第１磁石片１３２Ｂは、第１内側筒１３１の外周部に沿って交互に並べられている。つまり、複数の第１磁石片１３２Ａ，１３２Ｂは、異なる磁極が第１内側筒１３１の周方向に沿って隣り合うように並べられている。第１磁石片１３２Ａは、第１内側筒１３１側がＮ極であり、第２内歯車１０６の後述する第２磁石片１４２側がＳ極である。一方、第１磁石片１３２Ｂは、第１内側筒１３１側がＳ極であり、第２磁石片１４２側がＮ極である。
【０１４１】
［第２内歯車］
次に、第２内歯車１０６について図１３及び図１４を参照して説明する。
図１３及び図１４に示すように、第２内歯車１０６は、第１内歯車１０５が配置される筒孔１４１ａを有する第２内側筒１４１と、第２内側筒１４１の内周部に取り付けられた複数の第２磁石片１４２と、第２内側筒１４１の外周部に取り付けられた複数の第３磁石片１４３とを備えている。
【０１４２】
第２内側筒１４１は、軸受１２１，１２５に固定されており、第１の回転軸１０３及び第１内歯車１０５と同軸に配置されている。つまり、第２内歯車１０６は、軸受１２１，１２５を用いて中間部１１５及び第２の回転軸１０４に回転可能に支持されている。
第２内側筒１４１は、例えば、電磁鋼板、電磁軟鉄などの磁性材料からなる板状の複数のリング部材不図示を積層することにより形成されている。これにより、第２内側筒がヨークとなり、高磁束密度を得ることができる。
【０１４３】
複数の第２磁石片１４２は、それぞれ第２内側筒１４１（筒孔１４１ａ）の軸方向に長い略長方形の板状に形成された永久磁石である。これら複数の第２磁石片１４２は、第１内歯車１０５の複数の第１磁石片１３２と対向している。複数の第２磁石片１４２の個数は、複数の第１磁石片１３２の個数よりも多く設定されている。
【０１４４】
第１内歯車１０５の回転は、複数の第１磁石片１３２と複数の第１磁性歯部１０８との間、及び複数の第２磁石片１４２と複数の第１磁性歯部１０８との間に生じる磁気吸引力により、第２内歯車１０６に伝達される。したがって、複数の第２磁石片１４２の個数を複数の第１磁石片１３２の個数よりも多くすることにより、第１内歯車１０５の回転角度に対する第２内歯車１０６の回転角度を小さくすることができる。その結果、第２内歯車１０６の回転速度を、第１内歯車１０５の回転速度に対して減速させることができる。
【０１４５】
複数の第２磁石片１４２は、それぞれ第２内側筒１４１の径方向に磁化されている。そして、複数の第２磁石片１４２は、磁化された方向が互いに反対である複数の第２磁石片１４２Ａ，１４２Ｂから構成されている。
【０１４６】
第２磁石片１４２Ａと第２磁石片１４２Ｂは、第２内側筒１４１の内周部に沿って交互に並べられている。つまり、複数の第２磁石片１４２Ａ，１４２Ｂは、異なる磁極が第２内側筒１４１の内周部に沿って隣り合うように並べられている。第２磁石片１４２Ａは、第２内側筒１４１側がＳ極であり、第１磁石片１３２側がＮ極である。一方、第２磁石片１４２Ｂは、第２内側筒１４１側がＮ極であり、第１磁石片１３２側がＳ極である。
【０１４７】
複数の第３磁石片１４３は、それぞれ第２内側筒１４１（筒孔１４１ａ）の軸方向に長い略長方形の板状に形成された永久磁石である。これら複数の第３磁石片１４３は、外歯車１０７の後述する複数の第４磁石片１５２に対向している。
複数の第３磁石片１４３は、それぞれ第２内側筒１４１の径方向に磁化されている。そして、複数の第３磁石片１４３は、磁化された方向が互いに反対である複数の第３磁石片１４３Ａ，１４３Ｂから構成されている。
【０１４８】
第３磁石片１４３Ａと第３磁石片１４３Ｂは、第２内側筒１４１の外周部に沿って交互に並べられている。つまり、複数の第３磁石片１４３Ａ，１４３Ｂは、異なる磁極が第２内側筒１４１の外周部に沿って隣り合うように並べられている。第３磁石片１４３Ａは、第２内側筒１４１側がＳ極であり、外歯車１０７の後述する第４磁石片１５２側がＮ極である。一方、第３磁石片１４３Ｂは、第２内側筒１４１側がＮ極であり、外歯車１０７の第４磁石片１５２側がＳ極である。
【０１４９】
［外歯車］
次に、外歯車１０７について図１３及び図１４を参照して説明する。
図１３及び図１４に示すように、外歯車１０７は、第２内歯車１０６が配置される筒孔１５１ａを有する外側筒１５１と、外側筒１５１の内周部に取り付けられた複数の第４磁石片１５２とを備えている。
【０１５０】
外側筒１５１は、ケース１０２における外装筒１１４の内周部に固定されており、第１の回転軸１０３、第１内歯車１０５及び第２内歯車１０６と同軸に配置されている。外側筒１５１は、例えば、電磁鋼板、電磁軟鉄などの磁性材料からなる板状の複数のリング部材１５３を積層することにより形成されている（図１３参照）。
【０１５１】
複数のリング部材１５３は、カシメ、溶接、接着剤などの固着方法により固着されて一体成形されている。このように、磁性材料からなる複数のリング部材１５３を積層して外側筒１５１を形成することにより、外側筒１５１の軸方向に流れる渦電流を遮断することができる。そのため、外側筒１５１は、磁性材料からなる複数のリング部材１５３を積層して形成することが好ましい。
【０１５２】
複数の第４磁石片１５２は、それぞれ外側筒１５１（筒孔１５１ａ）の軸方向に長い略長方形の板状に形成された永久磁石である。これら複数の第４磁石片１５２は、第２内歯車１０６の複数の第３磁石片１４３と対向している。複数の第４磁石片１５２の個数は、複数の第３磁石片１４３の個数よりも多く設定されている。
【０１５３】
第２内歯車１０６の回転は、複数の第３磁石片１４３と複数の第２磁性歯部１０９との間、及び複数の第４磁石片１５２と複数の第２磁性歯部１０９との間に生じる磁気吸引力により、第２の回転軸１０４（複数の第２磁性歯部１０９）に伝達される。したがって、複数の第４磁石片１５２の個数を複数の第３磁石片１４３の個数よりも多くすることにより、第２内歯車１０６の回転角度に対する第２の回転軸１０４の回転角度を小さくすることができる。その結果、第２の回転軸１０４の回転速度を、第２内歯車１０６の回転速度に対して減速させることができる。
【０１５４】
複数の第４磁石片１５２は、外側筒１５１の径方向に磁化されている。そして、複数の第４磁石片１５２は、磁化された方向が互いに反対である複数の第４磁石片１５２Ａ，１５２Ｂから構成されている。
【０１５５】
第４磁石片１５２Ａと第４磁石片１５２Ｂは、外側筒１５１の内周部に沿って交互に並べられている。つまり、複数の第４磁石片１５２Ａ，１５２Ｂは、異なる磁極が外側筒１５１の内周部に沿って隣り合うように並べられている。第４磁石片１５２Ａは、外側筒１５１側がＮ極であり、第３磁石片１４３側がＳ極である。一方、第４磁石片１５２Ｂは、外側筒１５１側がＳ極であり、第３磁石片１４３側がＮ極である。
【０１５６】
［第１磁性歯部］
次に、複数の第１磁性歯部１０８について図１３及び図１４を参照して説明する。
図１３に示すように、複数の第１磁性歯部１０８は、ケース１０２の中間部１１５に取り付けられており、第１内歯車１０５の複数の第１磁石片１３２と、第２内歯車１０６の複数の第２磁石片１４２との間に配置されている。
【０１５７】
複数の第１磁性歯部１０８は、第１の回転軸１０３の周方向に沿って所定の間隔をあけて並んでいる。複数の第１磁性歯部１０８は、第１の回転軸１０３の軸方向と平行な方向に延びる略棒状に形成されている。第１磁性歯部１０８は、板状の複数の磁性片１６１（図１３参照）を長手方向（第１の回転軸１０３の軸方向に平行な方向）に積層することにより形成されている。この磁性片１６１の材料としては、例えば、電磁鋼板を挙げることができる。
【０１５８】
後述するように、本実施の形態の増速部１では、第１内歯車１０５と第２内歯車１０６が互いに反対方向に回転する。したがって、第１磁性歯部１０８を１つの磁性材料によって棒状に形成すると、磁性歯部に渦電流が発生する。そして、磁性歯部に渦電流が発生すると、レンツの法則により第１内歯車１０５及び第２内歯車１０６の回転に抗する電磁ブレーキが生じてトルク損失となる。
そこで、本実施の形態では、複数の磁性片１６１を積層して第１磁性歯部１０８を形成し、渦電流が第１磁性歯部１０８の長手方向に流れることを遮断している。
【０１５９】
複数の第１磁性歯部１０８の長手方向の一端部は、中間部１１５に接合されている。また、複数の第１磁性歯部１０８の長手方向の他端部には、環状部材１６２が接合されている（図１参照）。環状部材１６２は、非磁性材料により形成されており、複数の第１磁性歯部１０８における他端部の変位を拘束する。これにより、複数の第１磁性歯部１０８の強度を高めることができると共に、複数の第１磁性歯部１０８の振動を抑制あるいは防止することができる。
【０１６０】
環状部材１６２の材料としては、合成樹脂が好ましい。環状部材１６２と第１磁性歯部１０８との接合は、例えば、接着剤を用いてもよく、樹脂と金属の一体成形で接合してもよい。また、第１磁性歯部１０８と第１蓋部１１６との接合は、例えば、接着剤を用いてもよく、カシメ、溶接などの固着方法を用いてもよい。
【０１６１】
［第２磁性歯部］
次に、複数の第２磁性歯部１０９について図１３及び図１４を参照して説明する。
図１３及び図１４に示すように、複数の第２磁性歯部１０９は、第２の回転軸１０４に取り付けられており、第２内歯車１０６の複数の第３磁石片１４３と、外歯車１０７の複数の第４磁石片１５２との間に配置されている。
【０１６２】
複数の第２磁性歯部１０９は、第２の回転軸１０４の周方向に沿って所定の間隔をあけて並んでいる。複数の第２磁性歯部１０９は、第２の回転軸１０４の軸方向と平行な方向に延びる略棒状に形成されている。第２磁性歯部１０９は、板状の複数の磁性片１６５（図１３参照）を長手方向（第１の回転軸１０３の軸方向に平行な方向）に積層することにより形成されている。この磁性片１６５の材料としては、例えば、電磁鋼板を挙げることができる。
【０１６３】
後述するように、本実施の形態の増速部１０１では、第２内歯車１０６と複数の第２磁性歯部１０９が互いに反対方向に回転する。したがって、第２磁性歯部１０９を１つの磁性材料によって棒状に形成すると、磁性歯部に渦電流が発生する。そして、磁性歯部に渦電流が発生すると、レンツの法則により第２内歯車１０６と第２磁性歯部１０９の回転に抗する電磁ブレーキが生じてトルク損失となる。
そこで、本実施の形態では、複数の磁性片１６５を積層して第２磁性歯部１０９を形成し、渦電流が第２磁性歯部１０９の長手方向に流れることを遮断している。
【０１６４】
第２磁性歯部１０９の長手方向の一端部には、環状部材１６６が接合されている（図１３参照）。環状部材１６６は、第１磁性歯部１０８に接合した環状部材１６２と同様に、非磁性材料により形成されており、複数の第２磁性歯部１０９における一端部の変位を拘束する。これにより、複数の第２磁性歯部１０９の強度を高めることができると共に、複数の第２磁性歯部１０９の振動を抑制あるいは防止することができる。
【０１６５】
また、複数の第２磁性歯部１０９の長手方向の他端部には、ブラケット１６７が接合されている。このブラケット１６７は、非磁性材料によって円環状に形成されている。ブラケット１６７の軸方向の一方の面には、複数の第２磁性歯部１０９が接合されており、他方の面は第２の回転軸１０４に固定されている。つまり、複数の第２磁性歯部１０９は、ブラケット１６７を介して第２の回転軸１０４に取り付けられている。
【０１６６】
環状部材１６６及びブラケット１６７の材料としては、合成樹脂が好ましい。環状部材１６６及びブラケット１６７と第２磁性歯部１０９との接合は、例えば、接着剤を用いてもよく、樹脂と金属の一体成形で接合してもよい。
【０１６７】
４．発電装置の第２の実施形態の動作
次に、発電装置２１０の動作について説明する。
まず、第２の回転軸４（第２磁性歯部１０９）の回転に応じた第２内歯車１０６の回転について、図１５〜図１８を参照して説明する。
図１５は、第２磁性歯部１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において外歯車１０７の第４磁石片１５２Ａａ，１５２Ａｂ，１５２Ａｃの中央部に一致した状態の説明図である。
【０１６８】
図１５に示す状態では、第２内歯車１０６の第３磁石片１４３Ａａ，１４３Ａｂ，１４３Ａｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第２磁性歯部１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃの中央部に一致している。図１５に示す状態の第２磁性歯部１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃに注目すると、第３磁石片１４３Ａａ，１４３Ａｂ，１４３Ａｃの中央部に対向する側がＳ極となり、反対側がＮ極となっている。そして、第２磁性歯部１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９ＣのＮ極は、第４磁石片１５２Ａａ，１５２Ａｂ，１５２ＡｃのＳ極に対向している。
【０１６９】
したがって、第２磁性歯部１０９Ａと第４磁石片１５２Ａａとの間、第２磁性歯部１０９Ｂと第４磁石片１５２Ａｂとの間、及び第２磁性歯部１０９Ｃと第４磁石片１５２Ａｃとの間に生じる磁気吸引力は、半径方向のみならず周方向にも釣り合っている。また、第２磁性歯部１０９Ａと第３磁石片１４３Ａａとの間、第２磁性歯部１０９Ｂと第３磁石片１４３Ａｂとの間、及び第２磁性歯部１０９Ｃと第３磁石片１４３Ａｃとの間に生じる磁気吸引力は、半径方向のみならず周方向にも釣り合っている。
【０１７０】
図１５に示す状態から第２の回転軸１０４（図１３参照）が矢印Ｒ１方向に回転すると、第２の回転軸１０４と共に複数の第２磁性歯部１０９が矢印Ｒ１方向に回転する。そして、第２磁性歯部１０９Ｄ，１０９Ｅ，１０９Ｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において外歯車１０７の第４磁石片１５２Ｂａ，５２Ｂｂ，５２Ｂｃの中央部に一致する。
なお、矢印Ｒ１方向は、第１の回転軸１０３の軸心を中心とした回転方向である。
【０１７１】
図１６は、第２磁性歯部１０９Ｄ〜１０９Ｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第４磁石片１５２Ｂａ〜５２Ｂｃの中央部と一致した状態の説明図である。
【０１７２】
第２磁性歯部１０９Ｄ〜１０９Ｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第４磁石片１５２Ｂａ〜５２Ｂｃの中央部に一致すると、第３磁石片１４３Ｂａ〜１４３Ｂｃと第２磁性歯部１０９Ｄ〜１０９Ｆとの間に生じる磁気吸引力の釣り合いが崩れる。これにより、第３磁石片１４３Ｂａ〜１４３Ｂｃと第２磁性歯部１０９Ｄ〜１０９Ｆとの間には、周方向に作用する磁気吸引力が生じる。
【０１７３】
したがって、第２内歯車１０６が矢印Ｒ２方向に回転し、第３磁石片１４３Ｂａ〜１４３Ｂｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において、第２磁性歯部１０９Ｄ〜１０９Ｆの中央部に一致する。その結果、増速部１０１は、図１６に示すように、磁気吸引力が釣り合った状態になる。
なお、矢印Ｒ２方向は、矢印Ｒ１方向と同じ方向である。
【０１７４】
図１６に示す状態から第２磁性歯部１０９（第２の回転軸１０４）が矢印Ｒ１方向に回転すると、第２磁性歯部１０９Ｇ，１０９Ｈ，１０９Ｉの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第４磁石片１５２Ａｄ，１５２Ａｅ，１５２Ａｆの中央部に一致する。
【０１７５】
図１７は、第２磁性歯部１０９Ｇ〜１０９Ｉの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第４磁石片１５２Ａｄ〜１５２Ａｆの中央部と一致した状態の説明図である。
【０１７６】
第２磁性歯部１０９Ｇ〜１０９Ｉの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第４磁石片１５２Ａｄ〜１５２Ａｆの中央部に一致すると、第３磁石片１４３Ａａ〜１４３Ａｃと第２磁性歯部１０９Ｇ〜１０９Ｉとの間に生じる磁気吸引力の釣り合いが崩れる。これにより、第３磁石片１４３Ａａ〜１４３Ａｃと第２磁性歯部１０９Ｇ〜１０９Ｉとの間には、周方向に作用する磁気吸引力が生じる。
【０１７７】
したがって、第２内歯車１０６が矢印Ｒ２方向に回転し、第３磁石片１４３Ａａ〜１４３Ａｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において、第２磁性歯部１０９Ｇ〜１０９Ｉの中央部に一致する。その結果、増速部１０１は、図１７に示すように、磁気吸引力が釣り合った状態になる。
【０１７８】
図１７に示す状態から第２磁性歯部１０９（第２の回転軸１０４）が矢印Ｒ１方向に回転すると、第２磁性歯部１０９Ｊ，１０９Ｋ，１０９Ｌの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第４磁石片１５２Ｂｄ，１５２Ｂｅ，１５２Ｂｆの中央部に一致する。
【０１７９】
図１８は、第２磁性歯部１０９Ｊ〜１０９Ｌの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第４磁石片１５２Ｂｄ〜１５２Ｂｆの中央部と一致した状態の説明図である。
【０１８０】
第２磁性歯部１０９Ｊ〜１０９Ｌの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第４磁石片１５２Ｂｄ〜１５２Ｂｆの中央部に一致すると、第３磁石片１４３Ｂａ〜１４３Ｂｃと第２磁性歯部１０９Ｊ〜１０９Ｌとの間に生じる磁気吸引力の釣り合いが崩れる。これにより、第３磁石片１４３Ｂａ〜１４３Ｂｃと第２磁性歯部１０９Ｊ〜１０９Ｌとの間には、周方向に作用する磁気吸引力が生じる。
【０１８１】
したがって、第２内歯車１０６が矢印Ｒ２方向に回転し、第３磁石片１４３Ｂａ〜１４３Ｂｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において、第２磁性歯部１０９Ｊ〜１０９Ｌの中央部に一致する。その結果、増速部１０１は、図１８に示すように、磁気吸引力が釣り合った状態になる。
【０１８２】
図１５に示す状態から図１７に示す状態になるまでに、第２内歯車１０６は、矢印Ｒ２方向へ複数の第２磁性歯部１０９における１ピッチ角度だけ回転する。このとき、複数の第２磁性歯部１０９は、複数の第２磁性歯部１０９における１ピッチ角度よりも小さい角度（本例では、第２磁性歯部１０９の１ピッチ角度の１／６程度）だけ矢印Ｒ１方向へ回転する。したがって、第２内歯車１０６の回転は、複数の第２磁性歯部１０９が固定された第２の回転軸１０４の回転に対して増速される。
【０１８３】
次に、第２内歯車１０６の回転に応じた第１内歯車１０５（第１の回転軸１０３）の回転について、図１９〜図２２を参照して説明する。
図１９は、第２内歯車１０６における第２磁石片１４２Ａａ，１４２Ａｂ，１４２Ａｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃの中央部に一致した状態の説明図である。なお、図１９に示す状態は、図１５に示す状態と同じである。
【０１８４】
図１９に示す状態では、第１内歯車１０５の第１磁石片１３２Ａａ，１３２Ａｂ，１３２Ａｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃの中央部に一致している。図１９に示す状態の第１磁性歯部１０８Ａ〜１０８Ｃに注目すると、第２磁石片１４２Ａａ〜１４２Ａｃの中央部に対向する側がＳ極となり、反対側がＮ極となっている。そして、第１磁性歯部１０８Ａ〜１０８ＣのＮ極は、第１内歯車１０５の第１磁石片１３２Ａａ〜１３２ＡｃのＳ極に対向している。
【０１８５】
したがって、第１磁性歯部１０８Ａと第２磁石片１４２Ａａとの間、第１磁性歯部１０８Ｂと第２磁石片１４２Ａｂとの間、及び第１磁性歯部１０８Ｃと第２磁石片１４２Ａｃとの間に生じる磁気吸引力は、半径方向のみならず周方向にも釣り合っている。また、第１磁石片１３２Ａａと第１磁性歯部１０８Ａとの間、第１磁石片１３２Ａｂと第１磁性歯部１０８Ｂとの間、及び第１磁石片１３２Ａｃと第１磁性歯部１０８Ｃとの間に生じる磁気吸引力は、半径方向のみならず周方向にも釣り合っている。
【０１８６】
図１９に示す状態から複数の第２磁性歯部１０９（第２の回転軸１０４）が矢印Ｒ３方向に回転すると、第２内歯車１０６が矢印Ｒ２方向に回転する。そして、第２内歯車１０６の第２磁石片１４２Ｂａ，１４２Ｂｂ，１４２Ｂｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｄ，１０８Ｅ，１０８Ｆの中央部と一致する。
【０１８７】
図２０は、第２内歯車１０６における第２磁石片１４２Ｂａ〜１４２Ｂｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｄ〜８Ｆの中央部と一致した状態の説明図である。
【０１８８】
第２磁石片１４２Ｂａ〜１４２Ｂｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｄ〜１０８Ｆの中央部に一致すると、第１磁性歯部１０８Ｄ〜１０８Ｆにおける第２磁石片１４２Ｂａ〜１４２Ｂｃに対向する側がＮ極となり、反対側がＳ極となる。
【０１８９】
これにより、第１内歯車１０５の第１磁石片１３２Ｂａ，１３２Ｂｂ，１３２Ｂｃと第１磁性歯部１０８Ｄ，１０８Ｅ，１０８Ｆとの間に生じる磁気吸引力の釣り合いが崩れる。そして、第１磁性歯部１０８Ｄと第１磁石片１３２Ｂａとの間、第１磁性歯部１０８Ｅと第１磁石片１３２Ｂｂとの間、第１磁性歯部１０８Ｆと第１磁石片１３２Ｂｃとの間には、周方向に作用する磁気吸引力が生じる。
【０１９０】
したがって、第１内歯車１０５（第１の回転軸１０３）が矢印Ｒ３方向に回転し、第１磁石片１３２Ｂａ〜１３２Ｂｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｄ〜１０８Ｆの中央部に一致する。その結果、増速部１０１は、図２０に示すように、磁気吸引力が釣り合った状態になる。
なお、矢印Ｒ３方向は、第１の回転軸１０３の軸心を中心とした回転方向であり、矢印Ｒ２方向と反対の方向である。
【０１９１】
図２０に示す状態から第２内歯車１０６が矢印Ｒ２方向に回転すると、第２内歯車１０６の第２磁石片１４２Ａｄ，１４２Ａｅ，１４２Ａｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｇ，１０８Ｈ，１０８Ｉの中央部と一致する。
【０１９２】
図２１は、第２内歯車１０６における第２磁石片１４２Ａｄ〜１４２Ａｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｇ〜１０８Ｉの中央部と一致した状態の説明図である。
【０１９３】
第２磁石片１４２Ａｄ〜１４２Ａｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｇ〜１０８Ｉの中央部に一致すると、第１磁性歯部１０８Ｇ〜１０８Ｉにおける第２磁石片１４２Ａｄ〜１４２Ａｆに対向する側がＳ極となり、反対側がＮ極となる。
【０１９４】
これにより、第１内歯車１０５の第１磁石片１３２Ａａ，１３２Ａｂ，１３２Ａｃと第１磁性歯部１０８Ｇ，１０８Ｈ，１０８Ｉとの間に生じる磁気吸引力の釣り合いが崩れる。そして、第１磁性歯部１０８Ｇと第１磁石片１３２Ａａとの間、第１磁性歯部１０８Ｈと第１磁石片１３２Ａｂとの間、第１磁性歯部１０８Ｉと第１磁石片１３２Ａｃとの間には、周方向に作用する磁気吸引力が生じる。
【０１９５】
したがって、第１内歯車１０５（第１の回転軸１０３）が矢印Ｒ３方向に回転し、第１磁石片１３２Ａａ〜１３２Ａｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｇ〜１０８Ｉの中央部に一致する。その結果、増速部１０１は、図２１に示すように、磁気吸引力が釣り合った状態になる。
【０１９６】
図２１に示す状態から第２内歯車１０６が矢印Ｒ２方向に回転すると、第２内歯車１０６の第２磁石片１４２Ｂｄ，１４２Ｂｅ，１４２Ｂｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｊ，１０８Ｋ，１０８Ｌの中央部と一致する。
【０１９７】
図２２は、第２内歯車１０６における第２磁石片１４２Ｂｄ〜１４２Ｂｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｊ〜１０８Ｌの中央部と一致した状態の説明図である。
【０１９８】
第２磁石片１４２Ｂｄ〜１４２Ｂｆの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｊ〜１０８Ｌの中央部に一致すると、第１磁性歯部１０８Ｊ〜１０８Ｌにおける第２磁石片１４２Ｂｄ〜１４２Ｂｆに対向する側がＮ極となり、反対側がＳ極となる。
【０１９９】
これにより、第１内歯車１０５の第１磁石片１３２Ｂａ，１３２Ｂｂ，１３２Ｂｃと第１磁性歯部１０８Ｊ，１０８Ｋ，１０８Ｌとの間に生じる磁気吸引力の釣り合いが崩れる。そして、第１磁性歯部１０８Ｊと第１磁石片１３２Ｂａとの間、第１磁性歯部１０８Ｋと第１磁石片１３２Ｂｂとの間、第１磁性歯部１０８Ｌと第１磁石片１３２Ｂｃとの間には、周方向に作用する磁気吸引力が生じる。
【０２００】
したがって、第１内歯車１０５（第１の回転軸１０３）が矢印Ｒ３方向に回転し、第１磁石片１３２Ｂａ〜１３２Ｂｃの中央部が、第１の回転軸１０３の径方向において第１磁性歯部１０８Ｊ〜１０８Ｌの中央部に一致する。その結果、増速部１０１は、図２２に示すように、磁気吸引力が釣り合った状態になる。
【０２０１】
図１９に示す状態から図２１に示す状態になるまでに、第１内歯車１０５（第１の回転軸１０３）は、複数の第１磁性歯部１０８における１ピッチ角度だけ矢印Ｒ３方向へ回転する。このとき、第２内歯車１０６は、複数の第１磁性歯部１０８における１ピッチ角度よりも小さい角度（本例では、第１磁性歯部１０８の１ピッチ角度の１／６程度）だけ矢印Ｒ２方向へ回転する。したがって、第１内歯車１０５（第１の回転軸１０３）の回転は、第２内歯車１０６の回転に対して増速される。
【０２０２】
本実施の形態の発電装置２１０では、羽根車２０８に接続された第２の回転軸１０４の回転が、複数の第２磁性歯部１０９から第２内歯車１０６に非接触で伝達される。このとき、第２内歯車１０６の回転速度は、第２の回転軸１０４の回転速度に対して増速される。また、第２内歯車１０６の回転は、第１内歯車１０５が取り付けられた第１の回転軸１０３に非接触で伝達される。このとき、第１の回転軸１０３の回転速度は、第２内歯車１０６に対して増速される。これにより、１組の歯車ユニット（例えば、ハイスピードロータとロースピードロータ）を備える発電装置よりも、増速比を大きくすることができる。
【０２０３】
その結果、発電装置２１０では、機械式増速部（機械式歯車）を用いずに大きな増速比を確保することができ、羽根車２０８の回転速度が遅い場合でも発電を行うことができる。また、機械式増速部を用いる場合よりも機械効率を向上させることができると共に、増速部１の振動や騒音を小さくすることがでる。
【０２０４】
また、本実施の形態の発電装置２１０では、複数の第１磁石片１３２よりも複数の第２磁石片１４２の個数を多くすると共に、複数の第３磁石片１４３よりも複数の第４磁石片１５２の個数を多くした。これにより、増速部１０１の増速比を高めることができる。したがって、発電に必要な増速比を確保することができ、かつ、小型化を図ることができる。
【０２０５】
また、本実施の形態の発電装置２１０では、磁気吸引力を用いた歯車である増速部１０１を備えるため、トルクリミッタ機能を有する。そのため、羽根車２０８が過負荷で回転した場合に、増速部１０１の第２の回転軸１０４が空転することになり、発電装置２１０に破損が生じないようにすることができる。
【０２０６】
また、発電装置で発生するトルクは、一般的に、歯車ユニットの径の長さに比例する。本実施の形態の発電装置２１０では、第１内歯車１０５、第２内歯車１０６、外歯車１０７の順に径が長くなるため、入力側となる第２の回転軸１０４のトルクを十分に確保することができる。
【０２０７】
また、本実施の形態の増速部１０１は、筒状に形成された第１内歯車１０５、第２内歯車１０６及び外歯車１０７を第１の回転軸１０３の径方向に重ねる構造にした。そのため、増速部１０１は、第１の回転軸１０３に平行な方向に大型化することなく、増速比を大きくすることができる。
【０２０８】
また、本実施の形態の発電装置２１０では、回転軸１０３，１０４の軸方向に磁気吸引力が発生せず、かつ回転軸１０３，１０４の径方向（ラジアル方向）の磁気吸引力のバランスが保たれる（釣り合った状態になる）。これにより、磁気吸引力によって作用する軸受荷重をキャンセルさせることができ、軸受摩擦を極端に小さくすることができる。
【０２０９】
また、本実施の形態の増速部１０１では、第１内歯車１０５の第１内側筒１３１及び外歯車１０７の外側筒１５１を磁性材料によって形成した。これにより、複数の第１磁石片１３２Ａ，１３２Ｂ及び複数の第４磁石片１５２Ａ，５２Ｂで第１内側筒１３１及び外側筒１５１の磁気モーメントを揃えて、大きな表面磁束密度を得ることができる。
【０２１０】
また、本実施の形態の増速部１０１では、第２内歯車１０６が第１内歯車１０５と外歯車１０７との間に配置され、複数の第２磁性歯部１０９が取り付けられた第２の回転軸１０４の回転を第１内歯車１０５（第１の回転軸１０３）に伝える。これにより、第２内側筒１４１が第２内歯車１０６の出力軸と第１内歯車１０５の入力軸を兼ねる構成となるため、部品点数を削減することができる。
【０２１１】
本実施の形態の増速部１０１では、第１内歯車１０５から第２内歯車１０６に、又は第２内歯車１０６から第１内歯車１０５に第１磁性歯部１０８を介して磁場が作用する。また、第２内歯車１０６から外歯車１０７に、又は外歯車１０７から第２内歯車１０６に第２磁性歯部１０９を介して磁場が作用する。そこで、増速部１０１は、第１内側筒１３１及び外側筒１５１を磁性材料からなる複数の板状部材を積層して形成する構成とした。これにより、第１内側筒１３１及び外側筒１５１の軸方向に流れる渦電流を遮断して、トルク損失（渦電流損）を軽減することができる。
【０２１２】
５．発電装置の第３の実施形態の構成
次に、本発明の発電装置の第３の実施形態の構成について、図２３及び図２４を参照して説明する。
図２３は、本発明の発電装置の第３の実施形態の断面図である。図２４は、図２３に示すＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【０２１３】
第３の実施形態の発電装置３１０は、第２の実施形態の発電装置２１０（図１３参照）と同様の構成を有している。発電装置３１０の発電装置２１０と異なる構成は、ケース３０２と、第２の回転軸３０４と、外歯車３０７である。そのため、ここでは、ケース３０２、第２の回転軸３０４、外歯車３０７について説明する。
【０２１４】
図２３及び図２４に示すように、発電装置３１０は、羽根車２０８と、羽根車２０８の回転を増速させる増速部（磁気歯車）３０１と、増速部３０１によって増速された回転を用いて発電する発電部２０９と、ケース３０２とを備える。
【０２１５】
増速部３０１は、第１の回転軸１０３と、第２の回転軸３０４と、第１内歯車１０５と、第２内歯車１０６と、外歯車３０７とを備えている。第１の回転軸１０３には、第１内歯車１０５が固定され、第２の回転軸３０４には、外歯車３０７が固定されている。
第１の回転軸１０３、第１内歯車１０５及び第２内歯車１０６は、第２の実施形態の増速部１０１に適用したものと同じである。
【０２１６】
［ケース］
次に、ケース３０２について説明する。
図２３に示すように、ケース３０２は、中空部を有する箱状のケース本体３１１と、ケース本体３１１の内部に配置された軸支持部３１２、第１ステータ部３０８及び第２ステータ部３０８とを有している。ケース本体３１１は、両端が開口された円筒状の筒部３１４と、筒部３１４の一方の端部に接合される略筒状の中間部３１５と、中間部３１５の開口を塞ぐ第１蓋部３１６と、筒部３１４の他方の開口を塞ぐ第２蓋部３１７から構成されている。
【０２１７】
中間部３１５は、筒部３１４と同軸の筒状に形成された中間部本体３１５ａと、中間部本体３１５ａの内周面から突出する固定片３１５ｂとを有している。中間部本体３１５ａの軸方向の一端部は、第１蓋部３１６に接合され、他端部は、筒部３１４の軸方向の一端部に接合されている。また、中間部本体３１５ａの内周部には、発電部２０９の磁石２２７が固定されている。
【０２１８】
固定片３１５ｂは、筒部３１４及び中間部本体３１５ａと同軸のリング状に形成されている。この固定片３１５ｂには、第１の回転軸１０３が貫通する貫通孔と、軸受取り付け部３１５ｃが設けられている。軸受取り付け部３１５ｃは、固定片３１５ｂの第２蓋部１１７に対向する面に設けられている。
【０２１９】
軸受取り付け部３１５ｃは、中間部３１５における貫通孔の周囲に形成された円形の凹部である。この軸受取り付け部３１５ｃには、軸受３２１が取り付けられる。そして、軸受３２１には、第２内歯車１０６が固定されている。
【０２２０】
また、固定片３１５ｂの第２蓋部３１７に対向する面には、第１ステータ部３０８と、第２ステータ部３０９が固定されている。第１ステータ部３０８は、貫通孔と軸受取り付け部３１５ｃとの間に配置されている。第２ステータ部３０９は、軸受取り付け部３１５ｃの周囲を囲うように配置されており、固定片３１５ｂに液密又は気密に接合されている。
【０２２１】
第１蓋部３１６は、適当な厚みを有する板状に形成されており、筒部３１４の軸方向に略直交する２つの平面を有している。この第１蓋部３１６は、中間部本体３１５ａの軸方向の一端部に液密又は気密に接合されている。また、第１蓋部３１６には、第１の回転軸１０３が貫通する貫通孔と、軸受取り付け部３１６ａが設けられている。
【０２２２】
軸受取り付け部３１６ａは、第１蓋部３１６の第２蓋部３１７に対向する面に設けられている。軸受取り付け部３１６ａは、第１蓋部３１６における貫通孔の周囲に形成された円形の凹部である。この軸受取り付け部３１６ａには、軸受３２２が取り付けられる。そして、軸受３２２には、第１の回転軸１０３が固定されている。
【０２２３】
第２蓋部３１７は、適当な厚みを有する板状に形成されており、筒部３１４の軸方向に略直交する２つの平面を有している。この第２蓋部３１７は、筒部３１４の軸方向の他端部に接合されている。また、第２蓋部３１７には、第２の回転軸３０４が貫通する貫通孔と、軸受取り付け部３１７ａが設けられている。
【０２２４】
軸受取り付け部３１７ａは、第２蓋部３１７の第１蓋部３１６に対向する面に設けられている。この軸受取り付け部３１７ａは、第２蓋部３１７における貫通孔の周囲に形成された円形の凹部である。軸受取り付け部３１７ａには、軸受３２３が取り付けられる。そして、軸受３２３には、第２の回転軸３０４が固定されている。
【０２２５】
軸支持部３１２は、筒部３１４の内部において第１蓋部３１６と第２蓋部３１７の中間よりも第２蓋部３１７側に配置されている。この軸支持部３１２は、適当な厚みを有する円板状に形成されており、第１蓋部３１６に対向する第１平面３１２ａと、第２蓋部３１７に対向する第２平面３１２ｂとを有している。
【０２２６】
軸支持部３１２の第１平面１２ａには、軸受用突部３１２ｃが設けられている。この軸受用突部３１２ｃには、軸受３２４が配置される凹部が設けられている。軸受３２４は、軸受用突部３１２ｃに固定されており、第１の回転軸１０３を回転可能に支持する。また、軸受用突部３１２ｃの外周部には、軸受３２５が固定されている。この軸受３２５は、第２内歯車１０６を回転可能に支持する。
【０２２７】
軸支持部３１２の第２平面３１２ｂには、それぞれ凹部が設けられている。この凹部には、軸受３２６が配置されている。この軸受３２６は、軸支持部３１２に固定されており、第２の回転軸３０４を回転可能に支持する。
【０２２８】
第１ステータ部３０８及び第２ステータ部３０９は、略円筒状に形成されている。ステータ部３０８の軸方向の一端部は、第１蓋部３１５の第２蓋部３１７に対向する面に接合されている。この第１ステータ部３０８は、第１内歯車５の複数の第１磁石片３２Ａ，３２Ｂと第２内歯車６の第２磁石片４２Ａ，４２Ｂとの間に配置されている。
【０２２９】
第２ステータ部３０９の軸方向の一端部は、第１蓋部３１５の第２蓋部３１７に対向する面に液密又は気密に接合されている。また、第２ステータ部３０９の他端部は、軸支持部３１２に嵌合され、軸支持部３１２と液密又は気密に接合されている。この第２ステータ部３０９は、第２内歯車６の第３磁石片４３Ａ，４３Ｂと外歯車７の第４磁石片５２Ａ，５２Ｂとの間に配置されている。
【０２３０】
軸支持部３１２、第２ステータ部３０９、中間部３１５は、ケース本体３１１の内部空間を第１収納室３１８と、第２収納室３１９に区画する。これら第１収納室３１８と第２収納室３１９は、互いに液密又は気密に遮断されている。
【０２３１】
第１収納室３１８は、軸支持部３１２、第２ステータ部３０９、中間部３１５及び第１蓋部３１６に囲まれた空間であり、第２収納室３１９は、軸支持部３１２、第２ステータ部３０９、筒部３１４、中間部３１５及び第２蓋部３１７に囲まれた空間である。第１収納室３１８には第１内歯車１０５、第２内歯車１０６及び発電部２０９が配置され、第２収納室３１９には外歯車３０７が配置されている。そして、第１収納室３１８に配置された第２内歯車１０６と、第２収納室３１９に配置された外歯車３０７との間には、第２ステータ部３０９が介在されている。
【０２３２】
ケース本体３１１（筒部３１４、中間部３１５、第１蓋部３１６及び第２蓋部３１７）と、軸支持部３１２は、防錆および磁束漏れを防止のため、腐食に強い非磁性材料によって形成することが望ましい。これらケース本体３１１及び軸支持部３１２の材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム、銅等の金属、又は合成樹脂を挙げることができる。
【０２３３】
第１ステータ部３０８は、第２の実施形態の第１磁性歯部１０８と、環状部材１６２から構成されている。また、第２ステータ部３０９は、第１の実施の形態のステータ部１３と同じ構成である。
【０２３４】
［第２の回転軸］
次に、第２の回転軸３０４について説明する。
第２の回転軸３０４は、防錆および磁束漏れを防止のため、ケース本体３１１と同様に、腐食に強い非磁性材料から形成することが望ましい。図２３に示すように、第１の回転軸１０３の軸心及び第２の回転軸３０４の軸心は、第１蓋部３１６と第２蓋部３１７が対向する方向と平行であって、互いに一致している。
【０２３５】
第２の回転軸３０４は、第１軸部３０４ａと、第１軸部３０４ａの先端に設けられた円板部３０４ｂと、円板部３０４ｂの第１軸部３０４ａと反対側に設けられた第２軸部３０４ｃから構成されている。第１軸部３０４ａは、第２蓋部３１７を貫通しており、軸受３２３によって第２蓋部３１７に回転可能に取り付けられている。この第１軸部３０４ａには、羽根車２０８が挿入される嵌合穴３０４ｄが形成されている。羽根車２０８は、第１軸部３０４ａに嵌合することによって、第２の回転軸３０４に同軸に接続されている。
【０２３６】
第２の回転軸３０４の円板部３０４ｂには、外歯車３０７が連結されており、第２の回転軸３０４と外歯車３０７とが同軸に配設されている。また、第２軸部３０４ｃの軸心は、第１軸部３０４ａの軸心と一致している。この第２軸部３０４ｃは、軸受３２６によって軸支持部３１２に回転可能に取り付けられている。
【０２３７】
軸受３２１，３２２，３２３，３２４，３２５及び３２６は、それぞれ転動体３２１ａ，３２２ａ，３２３ａ，３２４ａ，３２５ａ及び３２６ａを有する転がり軸受（ボールベアリング）である。第１の回転軸１０３を回転可能に支持する軸受３２２，３２４と、第２内歯車１０６を回転可能に支持する軸受３２１，３２５は、潤滑剤を用いた金属製の軸受を適用することが好ましい。この金属製の軸受は、第１の回転軸１０３の高速回転に耐える強度を有する。
【０２３８】
一方、第２の回転軸３０４を回転可能に支持する軸受３２３，３２６は、潤滑剤を使用しない樹脂製やセラミック製の軸受を適用することが好ましい。これにより、オイルミストの発生を防止して、第２の回転軸３０４及び外歯車３０７が配置される第２収納室３１９と、第２収納室３１９に連通する領域を清潔な空間にすることができる。
【０２３９】
［外歯車］
外歯車３０７は、第２の回転軸３０４の円板部３０４ｂに固定された外側筒３１と、外側筒３１の内周部に取り付けられた複数の第４磁石片１５２から構成されている。
【０２４０】
外側筒３１は、第１の実施形態に係る増速部１に適用したもの同じである。また、複数の第４磁石片１５２は、第２の実施形態に係る増速部１０１に適用したものと同じであり、磁化された方向が互いに反対である複数の第４磁石片１５２Ａ，１５２Ｂから構成されている。
【０２４１】
６．発電装置の第３の実施形態の動作
本実施の形態の発電装置３１０では、羽根車２０８に接続された第２の回転軸３０４の回転が、外歯車３０７から第２内歯車１０６に非接触で伝達される。このとき、第２内歯車１０６の回転速度は、第２の回転軸１０４の回転速度に対して増速される。また、第２内歯車１０６の回転は、第１内歯車１０５が取り付けられた第１の回転軸１０３に非接触で伝達される。このとき、第１の回転軸１０３の回転速度は、第２内歯車１０６に対して増速される。これにより、１組の歯車ユニット（例えば、ハイスピードロータとロースピードロータ）を備える発電装置よりも、増速比を大きくすることができる。
【０２４２】
その結果、発電装置３１０では、機械式増速部（機械式歯車）を用いずに大きな増速比を確保することができ、羽根車２０８の回転速度が遅い場合でも発電を行うことができる。また、機械式増速部を用いる場合よりも機械効率を向上させることができると共に、増速部３０１の振動や騒音を小さくすることがでる。
【０２４３】
また、本実施の形態の発電装置３１０では、第１内歯車１０５、第２内歯車１０６及び発電部２０９が配置される第１収納室３１８と、外歯車３０７が配置される第２収納室３１９とを遮断して区画するケース２を備えている。第１の回転軸１０３は、第１内歯車１０５の内側筒１４１に接続され、第２の回転軸３０４は、外歯車３０７の外側筒３１に接続されている。そして、第２内歯車１０６の第３磁石片１４３Ａ，１４３Ｂと外歯車３０７の第４磁石片１５２Ａ，１５２Ｂは、ケース３０２の第２ステータ部３０９を介して対向している。
【０２４４】
これにより、外歯車３０７及び第２の回転軸３０４が配置される側（例えば、入力側）と、第１内歯車１０５，第２内歯車１０６及び第１の回転軸１０３が配置される側（例えば、出力側）との間で気体や液体が出入りすることを防止することができる。したがって、環状パッキンを回転軸１０３，３０４に取り付けて入力側と出力側との間をシールする必要が無い。これにより、第１及び第２の回転軸１０３，３０４の回転損失を小さくすることができ、機械効率を向上させることができる。そして、外歯車３０７、第１内歯車１０５及び第２内歯車１０６は非接触で回転を伝達するため、磨耗することが無い。したがって、増速部３０１は、半永久的にメンテナンスを必要としない。
【０２４５】
また、第１収納室３１８と第２収納室３１９とを遮断するケース３０２は、固定される部材である（回転する部分では無い）ため、第１収納室３１８と第２収納室３１９との間の気密性或いは液密性を容易に高めることができる。
【０２４６】
７．変形例
以上、本発明の発電装置の実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の発電装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０２４７】
例えば、上述の第１の実施形態では、第１の回転軸３を挟んで対向する２つの内側磁石片を１組として、各組の内側磁石片における中央部を所定の磁性歯部５５の中央部に内歯車６の径方向で順番に一致させる構成とした。しかしながら、本発明の発電装置としては、内側磁石片の中央部を１つずつ順番に磁性歯部５５の中央部に一致させる構成であってもよい。
【０２４８】
また、上述の第１の実施形態では、磁性歯部５５に凹部５９を設けて、磁性歯部５５がステータ部１３の径方向にずれて補強部５６から外れないようにした。しかし、本発明に係る磁性歯部としては、隣り合う磁性歯部に向かって突出する突部が形成されていてもよい。これにより、磁性歯部の突部が補強部に入り込むため、磁性歯部がステータ部の径方向にずれて補強部から外れないようにすることができる。
【０２４９】
また、磁性歯部に形成する突部の形状としては、例えば、磁性歯部の長手方向に延びる突条にしてもよい。しかし、磁性歯部に形成する突部としては、突条に限定されるものではなく、形状を適宜設定できる。例えば、突起を有する磁性部材６１と、突起を有していない磁性部材を交互に積層することにより磁性歯部を形成してもよい。
【０２５０】
また、上述の第１の実施形態では、磁性片６３を第１及び第２の回転軸３，４の軸方向に積層してステータ部１３の磁性歯部５５を形成した。また、上述の第２の実施形態では、磁性片１６１を第１の回転軸１０３の軸方向に積層して第１磁性歯部１０８を形成し、磁性片１６５を第１の回転軸１０３の軸方向に積層して第２磁性歯部１０９を形成した。しかし、本発明に係る磁性歯部は、磁性片を積層して形成することに限定されるものではなく、１つの棒状部材から形成してもよい。
【０２５１】
また、上述の第１の実施形態では、円環状の複数の磁性部材６１をその軸方に積層して磁性歯部５５を形成した。しかし、本発明に係る磁性歯部としては、複数の磁性部材６１を周方向に徐々にずらしながらその軸方に積層して形成してもよい。この場合は、磁性歯部がステータ部の軸方向に対してスキューされる。すなわち、磁性歯部は、ステータ部の中心軸回りに回転するように捻れた形状になる。
【０２５２】
これにより、磁気回路がステータ部の周方向にずれて配置され、磁性歯部を通る磁束の急激な変化を抑制することができる。また、ステータ部と、外歯車の外側磁石片及び内歯車の内側磁石片との引力及び斥力を小さく抑えることができる。その結果、増速部のコギングトルクを小さくすることができる。
【０２５３】
また、上述の第１の実施形態では、外側筒３１及び内側筒４１を円筒状に形成した。しかしながら、本発明に係る外側筒は、円形の筒孔を有していればよく、外径は三角形や四角形などの多角形にしてもよい。また、本発明に係る内側筒は、円形の外周部を有していればよく、筒孔は三角形や四角形などの多角形であってもよい。
【０２５４】
また、上述の第１の実施形態では、複数の板状部材を積層することにより、外側筒３１及び内側筒４１を形成した。しかしながら、本発明に係る外側筒及び内側筒は、板状部材を積層して形成することに限定されず、例えば、一様な円筒部材であってもよく、また、２つ以上の筒状部材を軸方向に接合して形成してもよい。
【０２５５】
また、上述の第１の実施形態では、外歯車５に外側磁石片３２Ａ，３２Ｂを設け、内歯車６に内側磁石片４２Ａ，４２Ｂを設ける構成とした。また、上述の第２の実施形態では、第１内側筒１３１、第２内側筒１４１及び外側筒１５１を円筒状に形成した。しかし、本発明に係る磁石片としては、磁束が集中する磁束収束部を有するものであってもよい。このような構成にすることにより、各歯車間に生じる磁気吸引力を増大させることができる。その結果、大きな伝達トルクを得ることができ、かつ、機械効率を向上させることができる。
【０２５６】
上述の第２及び第３の実施形態では、第１内側筒１３１の周方向に沿って１つ置きに配置された３つの第１磁石片１３２を１組とした。そして、各組の第１磁石片１３２における中央部を第１の回転軸１０３の径方向において所定の第１磁性歯部１０８の中央部に順番に一致させる構成とした。しかしながら、本発明に係る増速部としては、第１磁石片の中央部を１つずつ順番に第１磁性歯部１０８の中央部に一致させる構成であってもよい。また、２つの第１磁石片を１組としてもよく、４つ以上の第１磁石片を１組としてもよい。
【０２５７】
また、上述の第２及び第３の実施形態では、第２内側筒１４１の周方向に沿って１つ置きに配置された３つの第３磁石片１４３を１組とした。そして、各組の第３磁石片１４３における中央部を第１の回転軸１０３の径方向において所定の第４磁石片１５２の中央部に順番に一致させる構成とした。しかしながら、本発明の増速部としては、第３磁石片の中央部を１つずつ順番に第４磁石片１５２の中央部に一致させる構成であってもよい。また、２つの第３磁石片を１組としてもよく、４つ以上の第３磁石片を１組としてもよい。
【０２５８】
また、上述の第２の実施形態では、第１内側筒１３１、第２内側筒１４１及び外側筒１５１を円筒状に形成した。しかしながら、本発明に係る外側筒は、第２内歯車が配置される円形の筒孔を有していればよく、外径は三角形や四角形などの多角形にしてもよい。また、本発明に係る第１内側筒は、円形の外周部を有していればよく、筒孔は三角形や四角形などの多角形であってもよい。
【０２５９】
上述の第２の実施形態では、第１内歯車１０５と、第２内歯車１０６と、外歯車１０７を備える構成とした。また、上述の第３の実施形態では、第１内歯車１０５と、第２内歯車１０６と、外歯車３０７を備える構成とした。しかしながら、本発明に係る増速部としては、複数の磁石片が取り付けられた４つ以上の歯車を第１の回転軸の径方向に重ね合わせる構成にしてもよい。
【０２６０】
つまり、本発明に係る増速部は、第１の回転軸と、内歯車と、複数の中間歯車と、外歯車と、内側磁性歯部と、中間磁性歯部と、外側磁性歯部と、第２の回転軸とを備えていてもよい。
内歯車は、第１の回転軸に同軸に連結された内側筒と、内側筒の外周部に取り付けられた複数の磁石片とを有する。
複数の中間歯車は、内歯車が配置される筒孔を有する中間筒と、中間筒の内周部に取り付けられた複数の磁石片と、中間筒の外周部に取り付けられた複数の磁石片とを有し、第１の回転軸の径方向に間隙をあけて重ね合わされる。
外歯車は、複数の中間歯車が配置される筒孔を有する外側筒と、外側筒の内周部に取り付けられた複数の磁石片とを有する。
複数の内側磁性歯部は、内歯車と、複数の中間歯車のうちの最内周の中間歯車との間に配置される。
複数の中間磁性歯部は、複数の中間歯車間に配置される。
複数の外側磁性歯部は、複数の中間歯車のうちの最外周の中間歯車と、外歯車との間に配置される。
第２の回転軸には、複数の外側磁性歯部が固定される。
【符号の説明】
【０２６１】
１…増速部、  ２…ケース、  ３…第１の回転軸、  ４…第２の回転軸、  ５…外歯車、  ６…内歯車、  ８…羽根車、  ９…発電部、  １０…発電装置、  １１…ケース本体、  １２…軸支持部、  １３…ステータ部、  １４…筒部、  １５…中間部、  １６…第１蓋部、  １７…第２蓋部、  １８…第１収納室、  １９…第２収納室、  ２１，２２，２３，２４…軸受、  ３１…外側筒、  ３１ａ…筒孔、  ３２Ａ，３２Ｂ…外側磁石片、  ４１…内側筒、  ４１ａ…筒孔、  ４２Ａ，４２Ｂ…内側磁石片、  ５１…ステータ本体、  ５２…蓋部側接合部、  ５３…支持部側接合部、  ５５…磁性歯部、  ５６…補強部、  ５７…被覆部、  ５９…凹部、  ６１…磁性部材、  ６２…連結片、  ６３…磁性片、  ６３ａ…切欠き、  ６５…磁性歯部品
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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