(57)【要約】【課題】発電機に於いて、微弱な入力であっても効率よく直流発電できるようにする。【解決手段】モノポール構成発電機１は、中空シャフト２７に対して回転可能に設けられた円板状のロータ１２と、Ｎ極が全て片面を向くようにロータ１２に設置された６個の磁石１１と、これら６個の磁石１１に近接し、かつ、ロータ１２に対して垂直に配置された固定子のコアレスコイル２１とを備える。コアレスコイル２１はコアを備えていないので、磁石１１との間で磁気吸引力が働かない。更に磁石１１のＮ極は、全てコアレスコイル２１側に向いているので、ロータ１２が回転したときに、コアレスコイル２１には直流電流が発生する。よって、モノポール構成発電機１は、コギングトルクを極めて小さくすることができ、微小な力でも回転を開始することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心に対して回転可能に設けられた円板状のロータと、
同一の極が片面を向くように前記ロータに設置される複数の磁石と、
前記複数の磁石に近接し、かつ、前記ロータに対して垂直に配置される固定子のコアレスコイルと、
を備えることを特徴とするモノポール構成の発電機。
【請求項２】
前記コアレスコイルは、前記ロータの回転方向を向くように設置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【請求項３】
前記複数の磁石は、回転対称に設置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【請求項４】
前記コアレスコイルは、ポピンに巻かれる、
ことを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【請求項５】
前記コアレスコイルは、カバーケースに格納される、
ことを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【請求項６】
前記コアレスコイルは、前記ロータの回転中心に対して放射状に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【請求項７】
前記コアレスコイルは、前記ロータの回転中心に対して回転対称に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【請求項８】
前記コアレスコイルの周囲を覆い、回転中心に対して回転可能に設けられ、前記ロータを備えるハウジング、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【請求項９】
前記コアレスコイルを格納するコイルシュラウドを更に有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【請求項１０】
前記コアレスコイルおよび前記ロータの周囲を覆うハウジング、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のモノポール構成の発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノポール構成の発電機に関し、特に、微弱な駆動力での発電に好適なモノポール構成の発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電は、脱原発の救世主として注目されている安全な再生エネルギのひとつである。従来の風力発電装置は、大型の風車によって大電力を発電するものが一般的である。大電力を発電するため、風力発電装置の風車は、ベーン、ブレード共に大きなものである必要があった。このような大型の風車では、躯体が大きいが故に、バードストライクによる鳥への被害、倒壊、過大入力などの懸案事項が多く、更にその高さと空中権の問題により設置場所が制約される虞があった。
【０００３】
近年のセンサや街路灯などに代表される各種デバイスの省電力化に伴い、小型で簡素な風力発電装置のニーズが高まってきた。例えば、トンネルの壁面や天井付近の疲労を監視するトンネル壁面疲労監視システムに対し、停電などが発生しても継続的にデータを取得可能なロバスト性を持たせるため、各センサは、独立電源でバックアップすることが望ましい。トンネルには太陽光が射さないため、太陽光発電装置をセンサのバックアップ電源とすることはできない。しかし、トンネル内では風が吹くことから、風力発電装置をセンサのバックアップ電源とすることが考えられる。これにより、トンネル壁面疲労監視システムに、ロバスト性を持たせることが可能となる。
【０００４】
小型で簡素な風力発電装置を実現する上で、発電機のコギングトルクの問題がある。永久磁石による発電機では、外部から駆動されているときに、電気的負荷を掛けることにより発電が行われる。このような永久磁石による発電機に於いて、電機子巻線に電流を流さない状態で軸を回した際には、引っかかるような力が働き、脈動を感じる。これはコギングトルクと呼ばれている。コギングトルクとは、非励磁状態で回転子を動かした際に発生する磁気吸引力のことである。
【０００５】
従来の永久磁石による発電機では、コイルを通過する磁束密度を増やすため、磁束を導く珪素鋼鈑などのコアを備えていた。よって、コアと永久磁石との間に発生する磁気吸引力によって、比較的大きなコギングトルクが発生していた。
発電機は、コギングトルクが大きいと、負荷に対して入力が小さいときに発電しなくなる。コギングトルクは、外部入力に対する外乱となるため、できる限り小さくすべきである。従来の風力発電装置では、発電機のコギングトルクを乗り越えて発電するため、風車を大型に構成しており、小型で簡素な風力発電装置の実現は難しいとされてきた。
【０００６】
特許文献１，２には、コギングトルクを小さくした発電機に関する技術が提案されている。特許文献１の要約書には、課題として、「低流速の流体を動力源として発電する場合であっても十分な発電能力を発揮する永久磁石発電機の提供。」と記載されている。特許文献１の段落００２０には、「第１永久磁石（６）と第２永久磁石（７）は同数個とされ、互いに向かい合う位置に配置される。第１永久磁石（６）と第２永久磁石（７）の対向面は互いに反対の極性とされる。これにより、第１永久磁石（６）から第２永久磁石（７）へ、或いは、第２永久磁石（７）から第１永久磁石（６）へ向けて磁力線が形成される。この磁力線は、コア無しコイル（５）の空心部（１２）を貫くことができる。また、第１永久磁石（６）は、隣り合う磁石の極性が同じ側の面で互いに反対の極性とされ、第２永久磁石（７）においても同様とされる。」と記載されている。
【０００７】
特許文献２の要約書には、課題として、「風力エネルギーを電気エネルギーに変換する風力発電装置において、増速機を使用しないで微風でも発電が可能で低速回転時における発電効率が高く構造の簡単な風力発電装置を提供することを目的とする。」と記載されている。
特許文献２の段落００２７には、「コイル１１Ａの空心部１４を扇形状に形成し、コイル１１Ａに対面する永久磁石９Ａの形状を、径方向は空心部１４と同一とし、周方向は空心部１４より拡げ、巻線部１５の略中間に延在する大きさの扇形状に形成した構成とする。」と記載されている。特許文献２の段落００３０には、「永久磁石９ＢをＮ極１６とＳ極１７の２個の磁石を組にしたユニット１８に分割して形成する。」と記載されている。
【０００８】
特許文献１に記載の技術は、発電機にコア無し（コアレス）コイルを用いている。特許文献２に記載の技術は、発電機に同様な空芯の（コアレス）コイルを用いている。これらの技術によれば、コギングトルクを抑えて、比較的小さな入力でも発電させることができる。特許文献１，２に記載の発電機は、磁性を交互に配置するバイポール配列により発電されていた。
図１１（ａ），（ｂ）は、比較例に於けるバイポール配列の発電機１Ｂの構成と動作とを示す図である。図１１（ａ）に発電機１Ｂの平面図を示し、図１１（ｂ）に発電機１Ｂの動作を示している。
図１１（ａ）に示すように、発電機１Ｂは、回転中心に対して回転可能に設けられた円板状のロータ１２と、このロータ１２に固定された合計６個のネオジム磁石である磁石１１ｂ，１１ｃと、横置きの５個のリッツ線のコイル２１Ｂとを備えている。コイル２１Ｂは固定子であり、ロータ１２は、コイル２１Ｂに対して回転する。
３個の磁石１１ｂは、コイル２１Ｂの方向がＮ極である。３個の磁石１１ｃは、コイル２１Ｂの方向がＳ極である。磁石１１ｂと磁石１１ｃとは、ロータ１２上に交互に６０度の角度で設置され、かつ、各コイル２１Ｂに軸方向に近接して配置されている。
図１１（ｂ）に示すように、ロータ１２が矢印方向に回転することにより、このロータ１２に交互に設置された磁石１１ｂ，１１ｃは、各コイル２１Ｂに交互に軸方向に近接する。磁石１１ｂのＮ極と磁石１１ｃのＳ極とが交互に軸方向に近接することにより、各コイル２１Ｂには、交流電力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３２０３６４号公報
【特許文献２】特開平１１−２９９２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記したように、従来の永久磁石による発電機では、コイルを通過する磁束密度を増やすため、磁束を導く鉄心（コア）を備えていた。よって、鉄心と永久磁石との吸引および反発によるコギングトルクの影響により、負荷に対して入力が微弱な場合には回転せず、発電できないものが多かった。
【００１１】
特許文献１，２に記載の技術は、発電機にコアレスコイルを用いている。これらの技術によれば、コギングトルクを抑えて、比較的小さな入力でも発電させることができる。しかし、特許文献１，２に記載の技術は、Ｎ極とＳ極とを交互に配置したバイポール配列の発電機である。この発電機の各コイルに流れる電流は、周期的に反転を繰り返す。よって、電力を取り出していない状態でも、エネルギロスが発生すると共に、コギングトルクが発生していた。或る程度以上の大きさの風車であれば、このコギングトルクを乗り越えて持続的に回転することが可能である。しかし、小型で簡素な風力発電装置に設けられた小さな風車では、微風を受けて回りだそうとする際に、コギングトルクを乗り越えられず、よって持続的な回転ができなくなる虞があった。
【００１２】
特許文献１，２に記載の技術では、発電機が発電するのは交流電力である。風力発電の出力電力の不安定さを補うには、発電した電力を蓄電装置に充電して平準化する必要がある。よって、蓄電装置に充電するためには、交流を直流に整流する必要があった。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、微弱な入力でも効率よく直流発電することが可能なモノポール構成の発電機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、モノポール構成の発電機であって、回転中心に対して回転可能に設けられた円板状のロータと、同一の極が片面を向くように前記ロータに設置される複数の磁石と、前記複数の磁石に近接し、かつ、前記ロータに対して垂直に配置される固定子のコアレスコイルとを備えるものである。
この発明によれば、発電機のコギングトルクを極めて小さくすることにより、微小な入力でも発電することができる。また、直流電力を発電することにより、バッテリやコンデンサなどの蓄電手段に容易に充電可能である。それに加えて、発電機を小型に構成することができるため、この発電機を備えた発電装置は、設置場所を選ばず、実装が容易となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成の発電機であって、前記コアレスコイルは、前記ロータの回転方向を向くように設置されるものである。
この発明によれば、磁石が回転したときに、最も多くの磁束がコアレスコイルを横切るので、発電効率を向上できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成の発電機であって、前記複数の磁石は、回転対称に設置されるものである。
この発明によれば、コギングトルクを最小化して、微小な入力によっても発電が可能である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成の発電機であって、前記コアレスコイルは、ポピンに巻かれるものである。
この発明によれば、コアレスコイルの変形や破壊を防ぐことができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成の発電機であって、前記コアレスコイルは、カバーケースに格納されるものである。
この発明によれば、磁石との接触を防ぎ、よってコアレスコイルの破壊を防止できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成の発電機であって、前記コアレスコイルは、前記ロータの回転中心に対して放射状に配置されるものである。
この発明によれば、磁石が回転したときに、最も多くの磁束がコアレスコイルを横切るようにすることができ、発電効率を向上できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成であって、前記コアレスコイルは、前記ロータの回転中心に対して回転対称に配置されるものである。
この発明によれば、コギングトルクを最小化して、微小な入力によっても発電が可能である。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成の発電機であって、前記コアレスコイルの周囲を覆い、回転中心に対して回転可能に設けられ、前記ロータを備えるハウジングを更に備えるものである。
この発明によれば、コアレスコイルを外力から防護すると共に、このハウジングにシャフトや羽根などを設けて、風車のシャフトとすることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成の発電機であって、前記コアレスコイルを格納するコイルシュラウドを更に有するものである。
この発明によれば、コイルシュラウドは、コアレスコイルを外力から防護し、モノポール構成発電機の組立性を向上させることができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載のモノポール構成の発電機であって、前記コアレスコイルおよび前記ロータの周囲を覆うハウジングを更に備えるものである。
この発明によれば、ハウジングによってコアレスコイルとロータとを外力から防護して耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、微弱な入力でも効率よく直流発電することが可能なモノポール構成発電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に於けるモノポール構成発電機の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に於けるモノポール構成発電機の構成と動作を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に於けるモノポール構成発電機の外観図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に於けるモールディングコイルの外観を示す斜視図（その１）である。
【図５】本発明の第１の実施形態に於けるモールディングコイルの外観を示す斜視図（その２）である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に於けるモールディングコイルの外観を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に於けるコイルと磁石の構成を示す断面図、平面図、下面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に於けるモノポール構成発電機の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に於けるコイルシュラウドの外観を示す背面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に於けるコイルシュラウドの外観を示す斜視図である。
【図１１】比較例に於けるバイポール配列の発電機の構成と動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、図面中の各要素は、発明の理解を容易にするために、適宜拡大、縮小または簡略化されて描かれることがある。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施形態に於けるモノポール構成発電機１の断面図である。
図１に示すように、第１の実施形態のモノポール構成発電機１は、回転子である円板状のロータ１２と、同一の極が片面を向くようにロータ１２に設置された６個の磁石１１と、これら磁石１１に軸方向に近接し、かつ、ロータ１２に対して垂直に配置された固定子であるコアレスコイル２１とを有するものである。
【００２８】
磁石１１は、ロータ１２の回転中心に対して回転対称に設置されている、ロータ１２は、ギャップ調整リング１３を介して円形の上部ハウジング１４の内側の下面に接着されている。すなわち、上部ハウジング１４は、ロータ１２を備えている。この上部ハウジング１４は、円筒形の側面ハウジング１５の上にネジで固定されている。側面ハウジング１５の下側には、円形の下部ハウジング１６がネジで固定されている。上部ハウジング１４の中央および下部ハウジング１６の中央には、ボールベアリング１７が設置されて中空シャフト２７と接している。このボールベアリング１７によって、上部ハウジング１４と下部ハウジング１６とは、中空シャフト２７に対して回転可能である。上部ハウジング１４、側面ハウジング１５、および、下部ハウジング１６は、コアレスコイル２１の周囲を覆い、外力から防護して耐久性を向上させている。
【００２９】
羽根部３は、その上部支持部３１によって上部ハウジング１４にネジで固定され、下部支持部３３によって下部ハウジング１６にネジで固定されている。上部支持部３１と下部支持部３３とは、羽根３２を支持している。この羽根３２が風を受けて回転することにより、羽根部３は上部ハウジング１４と下部ハウジング１６とを回転駆動する。これにより上部ハウジング１４、側面ハウジング１５、および、下部ハウジング１６は、風車のシャフトとして機能することができる。
中空シャフト２７は、筒型であり、固定台４に垂直に固定されている。中空シャフト２７の内部には、コイル線２６が通っている。中空シャフト２７には、モールディングコイル２０を支持するコイル台固定フランジ２５が固定されている。
【００３０】
モールディングコイル２０は、円形のコイルケース２４の上に、各コアレスコイル２１を固定するコイルベース２３が接着されている。各コアレスコイル２１は、注入樹脂２２によってコイルベース２３に固定されている。モールディングコイル２０の構造については、後記する図４、図５で詳細に説明する。
固定子であるコアレスコイル２１は、回転子であるロータ１２の回転方向を向くように設置されている。
【００３１】
図２（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態に於けるモノポール構成発電機１の構成と動作とを示す図である。図２（ａ）にモノポール構成発電機１の構成を示し、図２（ｂ）にモノポール構成発電機１の動作を示している。
図２（ａ）に示すように、モノポール構成発電機１は、回転中心に対して回転可能に設けられた円板状のロータ１２と、このロータ１２に固定された合計６個のネオジム磁石である磁石１１と、縦置きの１０個のリッツ線のコアレスコイル２１とを備えている。
１０個のコアレスコイル２１は固定子であり、ロータ１２は、コアレスコイル２１に対して回転する。１０個のコアレスコイル２１は、３６度の角度で、ロータの回転中心に対して放射状に設置されている。
各磁石１１は、ロータ１２上に交互に６０度の角度で設置され、かつ、各コアレスコイル２１に軸方向に近接して配置されている。各コアレスコイル２１と各磁石１１とは、それぞれ回転対称に設置されているので、コギングトルクを最小化して、微風による微小な入力でも発電可能である。
【００３２】
以下、このモノポール構成発電機１の動作を説明する。全てがＮ極の永久磁石が設置されたロータ１２を金属板と隣接して回転することで、アラゴの円板の効果が発生する。アラゴの円板とは、磁石と非磁性の金属板とが隣接して並んでいるとき、この磁石を回転させると、金属板が、非磁性にも関わらず磁石と同方向に回転する効果のことをいう。その原理は、磁石の回転の電磁誘導により、金属板中に渦電流が生じ、それが磁石と作用し合って電磁推進により回転するというものである。この渦電流を電気として取り出せれば、発電機として動作可能である。
【００３３】
第１の実施形態では、前記した円板をコアレスコイル２１に置き換えて縦置きにして、Ｎ極のみがコアレスコイル２１の方向に向いた磁石１１が回転することで、フレミングの法則により、コアレスコイル２１に直流電流が発生するようにしている。
コアレスコイル２１を縦置きにすることにより、コイルを横置きする場合よりも密集して多く設置することができるので、更に多くの電力を発電することができる。
コアレスコイル２１は更に、ロータ１２の回転方向を向くように設置されている。これにより、ロータ１２および磁石１１の回転により、最も多くの磁束がコアレスコイル２１を横切るので、最も多くの電流を発生させることができる。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、ロータ１２が回転することにより、このロータ１２に設置された磁石１１は、順番に各コアレスコイル２１に軸方向に近接する。各磁石１１は、コアレスコイル２１の方向がＮ極である。各磁石１１が軸方向に近接することにより、各コアレスコイル２１には、直流電流が発生する。
【００３５】
コイルに珪素鋼鈑などのコアを設けた発電機は、比較的大きなコギングトルクが発生していた。そのため、風車を大型に構成する必要があった。第１の実施形態のコアレスコイル２１は、珪素鋼板などのコアを設けていないため、各磁石１１には磁気吸引力が働かず、よってコギングトルクを抑えることができる。
永久磁石のＮ極とＳ極とが回転子に交互に設置された発電機は、コイルに交流電流が発生し、電気を取り出していない状態でも、電荷の方向を逆転させるエネルギロスが発生すると共に、コギングトルグが発生する。それに対し、第１の実施形態のモノポール構成発電機１は、コアレスコイル２１に直流電流が発生するので、電荷の方向を逆転させるエネルギロスが発生せず、かつ、電荷の方向の逆転に伴うコギングトルクが発生しない。これにより、小型で簡素な風力発電装置に設けられた小さな風車でも、モノポール構成発電機１のロータ１２を持続的に回転させて、効率よく発電することができる。また、モノポール構成発電機１は、直流電力を発電することにより、バッテリやコンデンサなどの蓄電手段に容易に充電可能である。
微風でも発電できるという特徴に加えて、モノポール構成発電機１を小型に構成することができるため、このモノポール構成発電機１を備えた発電装置は、設置場所を選ばず、実装が容易となる。
【００３６】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に於けるモノポール構成発電機１の外観図である。図３（ａ）は、モノポール構成発電機１の平面図を示している。図３（ｂ）は、モノポール構成発電機１を斜め上から見た外観図である。図３（ｃ）は、モノポール構成発電機１を斜め下から見た外観図である。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、モノポール構成発電機１は、破線で示す中空シャフト２７を中心に、上部ハウジング１４が回転可能に取り付けられている。上部ハウジング１４には、５個の上部支持部３１が取り付けられて、５個の羽根部３を支持している。図に示すＡ−Ａ線は、前記した図１の断面を示す図である。
モノポール構成発電機１は、奇数枚の羽根部３を備えている。これにより、風力エネルギが微小なときであっても、時計回り方向の力と反時計回り方向の力が釣り合うことなく回転を開始することができる。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、モノポール構成発電機１は、円形の上部ハウジング１４に５個の上部支持部３１が取り付けられている。上部ハウジング１４は、円筒形の側面ハウジング１５の上に固定されている。下部ハウジング１６に５個の下部支持部３３が取り付けられている。下部ハウジング１６は、円筒形の側面ハウジング１５の下に固定されている。上部支持部３１と下部支持部３３との間には、反時計方向に湾曲した羽根３２が取り付けられている。羽根３２が風を受けて反時計方向に回転することにより、上部ハウジング１４、側面ハウジング１５、および、下部ハウジング１６が反時計方向に回転する。
【００３９】
図３（ｃ）に示すように、モノポール構成発電機１は、固定台４の上に回転可能に取り付けられている。この固定台４を固定して風を導くことにより、モノポール構成発電機１の回転子を回転させて発電することができる。
【００４０】
図４は、本発明の第１の実施形態に於けるモールディングコイル２０の外観と構成とを示す斜視図である。
図４（ａ）に示すように、コイルポピン２１２は、例えばプラスティックなどの非磁性体で構成され、更に導電性の脚部２１３，２１４を備えている。コイルポピン２１２に、リッツ線２１１を巻き付けて、その両端を脚部２１３，２１４にそれぞれ電気的に接続することにより、コアレスコイル２１を作成することができる。
これにより、コアレスコイル２１は、コイルポピン２１２の剛性により、磁石１１の磁気吸引力や磁気反発力を受けた場合であっても、自らの変形を防ぐことができる。
【００４１】
図４（ｂ）は、コアレスコイル２１のコイルベース２３への取り付け方法を示す斜視図である。
コイルベース２３は、例えばビアホールが穿たれている円形の基板である。コイルベース２３のビアホールにコアレスコイル２１の脚部２１３，２１４を差し込み、半田付けなどで固定することにより、コアレスコイル２１を取り付けることができる。
【００４２】
図４（ｃ）は、コアレスコイル２１を取り付けたコイルベース２３を示す斜視図である。
各コアレスコイル２１は、コイルベース２３に対して垂直に取り付けられている。１０個のコアレスコイル２１は、コイルベース２３の中心に対して放射状かつ回転対称に取り付けられている。
【００４３】
図５は、本発明の第１の実施形態に於けるモールディングコイル２０の外観と構成とを示す斜視図である。
図５（ａ）は、コイルベース２３をコイルケース２４に取り付ける方法を示す斜視図である。
コイルケース２４は、円板状であり、コイルベース２３よりもやや大きく、中央部に穴が穿たれ、外周に突起部が設けられている。コイルベース２３は、コイルケース２４の突起部の内側に嵌まるように構成されている。
【００４４】
図５（ｂ）は、モールディングコイル２０の外観図である。このようにコイルベース２３をコイルケース２４に嵌めることにより、モールディングコイル２０を作成することができる。
【００４５】
図５（ｃ）は、モールディングコイル２０を中空シャフト２７に設置したときの外観を示す図である。この中空シャフト２７には図示しない孔が穿たれ、コイル線２６が導かれている。これらコイル線２６を介して、コアレスコイル２１に発生した直流電力を取り出すことができる。
【００４６】
図６は、本発明の第１の実施形態の変形例に於けるモールディングコイル２０の外観と構成とを示す斜視図である。
この変形例に於いて、各コアレスコイル２１は、略直方体であり下部が開放されたカバーケース２８で覆われている。これにより、磁石１１とコアレスコイル２１との接触を防ぎ、よって、各コアレスコイル２１の断線や変形を防ぐことができる。
【００４７】
図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に於けるコアレスコイル２１と磁石１１の構成を示す断面図、平面図、下面図である。
図７（ａ）の断面図と、図７（ｂ）の平面図に示すように、回転子である円形のロータ１２の下部には、６個の磁石１１が回転対称に設けられている。各磁石１１は、同一の極が片面を向くようにロータ１２に設置されている。
【００４８】
図７（ｃ）の平面図と、図７（ｄ）の断面図に示すように、円形のコイルベース２３の上部には、固定子である１０個のコアレスコイル２１が回転対象に設けられている。
図７（ｅ）の平面図は、コアレスコイル２１と磁石１１とが軸方向に近接している様子を示した図である。各コアレスコイル２１は、ロータ１２に対して垂直に配置されている。
ロータ１２が回転することにより、各コアレスコイル２１に直流電流が生じる。よって、モノポール構成発電機１は、直流電力を発電することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に於けるモノポール構成発電機１Ａの断面図である。
図８に示すように、第２の実施形態のモノポール構成発電機１Ａは、第１の実施形態と同様に、回転子である円板状のロータ１２と、同一の極が片面を向くようにロータ１２に設置された６個の磁石１１と、これら磁石１１と軸方向に近接し、かつ、ロータ１２に対して垂直に配置された固定子であるコアレスコイル２１とを有するものである。固定子であるコアレスコイル２１は、回転子であるロータ１２の回転方向を向くように設置されている、このコアレスコイル２１は、コイルシュラウド２２Ａによって固定されている。コイルシュラウド２２Ａは、コアレスコイル２１を外力から防護する。これにより、コイルシュラウド２２Ａに、回転シャフト２７Ａ、ロータ１２、第１ハウジング１４Ａ、側面ハウジング１５Ａ、および、第２ハウジング１６Ａを容易に装着することができ、モノポール構成発電機１Ａの組立性を向上させることができる。
【００５０】
磁石１１は、ロータ１２の回転中心に対して回転対称に設置されている、ロータ１２は、回転シャフト２７Ａに固定されている。回転シャフト２７Ａは、ボールベアリング１７を介して、第１ハウジング１４Ａおよび第２ハウジング１６Ａに回転可能に接している。
第１ハウジング１４Ａは、側面ハウジング１５Ａにネジで固定されている。側面ハウジング１５Ａには、第２ハウジング１６Ａがネジで固定されている。第１ハウジング１４Ａおよび第２ハウジング１６Ａには、ボールベアリング１７が設置されて回転シャフト２７Ａと接している。このボールベアリング１７によって、回転シャフト２７Ａは、第１ハウジング１４Ａおよび第２ハウジング１６Ａに対して回転可能である。
更に側面ハウジング１５Ａは、コイルシュラウド２２Ａを固定している。コイルシュラウド２２Ａの構造については、後記する図９、図１０で詳細に説明する。
第１ハウジング１４Ａ、側面ハウジング１５Ａ、および、第２ハウジング１６Ａは、コアレスコイル２１（コイルシュラウド２２Ａ）とロータ１２の周囲を覆い、外力から防護して、耐久性を向上させている。
【００５１】
図９は、本発明の第２の実施形態に於けるコイルシュラウド２２Ａの外観を示す背面図である。
コイルシュラウド２２Ａは、例えば樹脂などの非磁性体かつ非導電体であり、回転対称に配置された複数のコアレスコイル２１を内部に格納している。第１実施形態のモールディングコイル２０よりも構成が簡単であり、かつ、製造が簡単である。
このコイルシュラウド２２Ａは、下部が広く張り出している。コイルシュラウド２２Ａの下部を、側面ハウジング１５Ａに固定することにより、モノポール構成発電機１Ａを横置きに適した形状とすることができる。
【００５２】
図１０（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に於けるコイルシュラウド２２Ａの外観を示す斜視図である。
図１０（ａ）に示すように、コイルシュラウド２２Ａの内部には、複数のコアレスコイル２１を格納する空間が形成されている。これらの空間にコアレスコイル２１を格納すればよいので、第１の実施形態のモールディングコイル２０よりも容易かつ簡便に、コイルシュラウド２２Ａを製造することができる。
このコイルシュラウド２２Ａは、各コアレスコイル２１を外力から防護する。これにより、モノポール構成発電機１Ａの組立性を向上させることができる。
【００５３】
図１０（ｂ）に示すように、コイルシュラウド２２Ａは、複数の磁石１１との対向面が平面状に構成されている。これにより、コイルシュラウド２２Ａは、発電時に各磁石１１と接触した場合であっても、内部のコアレスコイル２１を物理的に防護して、変形や破壊を防ぐことができる。
【００５４】
（変形例）
以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
【００５５】
（ａ）  モノポール構成発電機１，１Ａが発電した電力をコンデンサや二次電池などの蓄電手段に蓄えて平準化したのちに供給してもよい。これにより、風力の変動によって変動する電力を平準化し、均一な電力を負荷に供給することができる。
【００５６】
（ｂ）  モノポール構成発電機１，１Ａが発電した電力をコンデンサや二次電池などの蓄電手段に蓄え、これら蓄電手段を持ち出して、電力を使用するようにしてもよい。
【００５７】
（ｃ）  磁石１１の数は、６個に限定されない。同様に、コアレスコイル２１の数は、１０個に限定されない。
【符号の説明】
【００５８】
１，１Ａ  モノポール構成発電機
１Ｂ  発電機
１１，１１ｂ，１１ｃ  磁石
１２  ロータ
１３  ギャップ調整リング
１４  上部ハウジング
１４Ａ  第１ハウジング
１５，１５Ａ  側面ハウジング
１６  下部ハウジング
１６Ａ  第２ハウジング
１７  ボールベアリング
２０  モールディングコイル
２１  コアレスコイル
２１Ｂ  コイル
２１１  リッツ線
２１２  コイルポピン  （ポピン）
２１３  脚部
２１４  脚部
２２  注入樹脂
２２Ａ  コイルシュラウド
２３  コイルベース
２４  コイルケース
２５  コイル台固定フランジ
２６  コイル線
２７  中空シャフト
２７Ａ  回転シャフト
２８  カバーケース
３  羽根部
３１  上部支持部
３２  羽根
３３  下部支持部
４  固定台
【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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