(57)【要約】【課題】  電磁誘導を利用した発電機において、発電機効率を向上させる。【解決手段】  発電機１であって、距離をおいて同極が対向するように配置された一対の磁石１５を含む磁石対１７と、所定の軸線Ｘを有し、少なくとも一部が磁石対間を通過するコイル５とを有し、磁石対間をコイルが通過するときに、磁石対の対向方向Ｙと、コイルの軸線と、コイル及び磁石対の相対移動方向Ｚとが互いになす角度がそれぞれ９０°±２０°となり、磁石対の対向方向に沿った方向から見て、磁石がコイルの相対移動軌跡Ｃと重ならない領域１５Ｂを有する。【選択図】    図１
2017006522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離をおいて同極が対向するように配置された一対の磁石を含む磁石対と、
所定の軸線を有し、少なくとも一部が前記磁石対間を通過するコイルとを有し、
前記磁石対間を前記コイルが通過するときに、前記磁石対の対向方向と、前記コイルの軸線と、前記コイル及び前記磁石対の相対移動方向とが互いになす角度がそれぞれ９０°±２０°となり、前記磁石対の対向方向に沿った方向から見て、前記磁石が前記コイルの相対移動軌跡と重ならない領域を有することを特徴とする発電機。
【請求項２】
前記磁石対の対向方向に沿った方向から見て、前記コイルの一端は前記磁石の中心付近を通過することを特徴とする請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
前記磁石は、前記磁石対の対向方向に沿った方向から見て円形であ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】
前記磁石対の対向方向に沿った方向から見て、前記コイルの軸線と前記磁石の中心とが重なるときに、前記コイルは前記磁石の中心と重なり、かつ前記コイルの一端が前記磁石の前記コイルの軸線と平行な径方向における半径の１／２の位置を通過することを特徴とする請求項３に記載の発電機。
【請求項５】
前記磁石対は、所定の回転軸線を有するロータに、前記磁石対の対向方向が前記回転軸線と略平行になるように支持され、
前記コイルは、前記コイルの軸線が前記回転軸線の径方向に延びるようにステータに固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の発電機。
【請求項６】
前記磁石対は、所定の回転軸線を有するロータに、前記磁石対の対向方向が前記回転軸線の径方向を向くように支持され、
前記コイルは、前記コイルの軸線が前記回転軸線と略平行にステータに固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の発電機。
【請求項７】
前記磁石対の各対向面は、平面に形成され、
前記コイルは、前記磁石対の各対向面と平行に対向する２つの外側面を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つの項に記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導を利用した発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導を利用した発電機は、ロータ及びステータの一方に設けられた磁石と、他方に設けられたコイルとを有し、ステータに対してロータを相対回転させ、コイルに加わる磁界を変化させ、電磁誘導によってコイルに誘導電流を生じさせる。このような発電機には、磁石の一方の極と筒状のコイルの端面とがロータの回転軸に対する径方向に隙間を介して対向するように配置されたラジアルギャップ型や、磁石の一方の極と筒状のコイルの端面とが、ロータの回転軸と平行な方向に隙間を介して対向するように配置されたアキシャルギャップ型等がある。しかしながら、これらの発電機は、誘導電流によりコイルに発生する磁界によって、磁石及びコイルが互いに接近するときに反発力が生じ、磁石及びコイルが互いに離れるときに吸着力（吸引力）が生じる。これらの反発力及び吸引力は、発電機効率（ロータへの入力に対するコイルの出力の割合）を低下させる要因となる。【０００３】
上記の形式と異なる発電機として、例えば、隙間を介して同極が互いに向き合うように一対の磁石を配置し、コイルが自身の軸線方向に沿って一対の磁石間を通過するように配置した発電機がある（例えば、特許文献１）。同極が向き合った各磁石の磁界の磁力線は、両磁石の中央において互いに反発して、両磁石の対向方向に対して放射状に延びる。そのため、コイルは、磁石間を通過するときに前半部と後半部で磁界の向きが逆転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１８４２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の発電機は、コイル及び磁石が接近するときに生じる反発力及び離れるときに生じる吸着力が十分に低減されているとは言い難く、発電機効率の改善の余地がある。【０００６】
本発明は、以上の背景を鑑み、電磁誘導を利用した発電機において、発電機効率を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、発電機（１）であって、距離をおいて同極が対向するように配置された一対の磁石（１５）を含む磁石対（１７）と、所定の軸線（Ｘ）を有し、少なくとも一部が前記磁石対間を通過するコイル（５）とを有し、前記磁石対間を前記コイルが通過するときに、前記磁石対の対向方向（Ｙ）と、前記コイルの軸線と、前記コイル及び前記磁石対の相対移動方向（Ｚ）とが互いになす角度がそれぞれ９０°±２０°となり、前記磁石対の対向方向に沿った方向から見て、前記磁石が前記コイルの相対移動軌跡（Ｃ）と重ならない領域（１５Ｂ）を有することを特徴とする。磁石は、永久磁石及び電磁石の少なくとも一方を含む。【０００８】
この態様によれば、コイル及び磁石対が互いに接近するときには、磁石対の対向方向に沿った方向から見て、磁石のコイルの移動軌跡と重ならない領域に生じる磁界の向きと、誘導電流によってコイルに生じる磁界の向きとが一致し、コイル及び磁石対間に引力が発生する。一方、コイル及び磁石対が互いに離れるときには、磁石対の対向方向に沿った方向から見て、磁石のコイルの移動軌跡と重ならない領域に生じる磁界の向きと、誘導電流によってコイルに生じる磁界の向きとが逆になり、コイル及び磁石対間に斥力が発生する。すなわち、コイル及び磁石対の相対移動方向にアシスト力が加わるようになる。これにより、磁石対及びコイルの相対移動を妨げる抵抗力が低下し、発電機効率が向上する。【０００９】
また、上記の態様において、前記磁石対の対向方向に沿った方向から見て、前記コイルの一端は前記磁石の中心付近を通過するとよい。【００１０】
この態様によれば、発電機効率を一層向上させることができる。磁石対の対向方向に沿った方向から見て、各磁石が発生する磁界の磁力線は、磁石の中心から放射方向に延びる。そのため、磁石対の対向方向に沿った方向から見て、コイルの移動軌跡が磁石の中心と重なる場合、コイルに作用する磁界の一部は互い逆向きになるため、発生する誘導電流が減少する。また、磁石対の対向方向に沿った方向から見て、コイルの移動軌跡が磁石の中心と重ならない場合、コイルに作用する磁界が弱くなり、発生する誘導電流が減少する。そのため、磁石対の対向方向に沿った方向から見て、コイルの一端が磁石の中心付近を通過するように配置することで、コイルに生じる誘導起電力を最大化することができる。【００１１】
また、上記の態様において、前記磁石は、前記磁石対の対向方向に沿った方向から見て円形であるとよい。【００１２】
この態様によれば、同極が対向した磁石対では、磁力線は互いに反発することによって対向方向を中心とした放射状に延びるため、各磁石が円形に形成されることによって、各磁石から生じる磁界が磁石の中心に対して対称形になる。【００１３】
また、上記の態様において、前記磁石対の対向方向に沿った方向から見て、前記コイルの軸線と前記磁石の中心とが重なるときに、前記コイルは前記磁石の中心と重なり、かつ前記コイルの一端が前記磁石の前記コイルの軸線と平行な径方向における半径の１／２の位置を通過するとよい。【００１４】
この態様によれば、磁石対からコイルに作用する磁界の強さと、コイル及び磁石対の相対移動方向に作用するアシスト力の大きさとが両立し、発電機効率が最大になる。【００１５】
また、上記の態様において、前記磁石対は、所定の回転軸線（Ａ）を有するロータ（３）に、前記磁石対の対向方向（Ｙ）が前記回転軸線と略平行になるように支持され、前記コイルは、前記コイルの軸線（Ｘ）が前記回転軸線の径方向に延びるようにステータ（２）に固定されているとよい。或は、前記磁石対（２１１）は、所定の回転軸線（Ａ２）を有するロータ（２０２）に、前記磁石対の対向方向（Ｙ２）が前記回転軸線の径方向を向くように支持され、前記コイル（２０５）は、前記コイルの軸線（Ｘ２）が前記回転軸線と略平行にステータ（２０１）に固定されているとよい。【００１６】
これらの態様によれば、磁石対の対向方向と、コイルの軸線と、コイル及び磁石対の相対移動方向とが互いに９０°±２０°の角度をなす発電機を簡素な構成で形成することができる。【００１７】
また、上記の態様において、前記磁石対の各対向面（１５Ａ）は、平面に形成され、前記コイルは、前記磁石対の各対向面と平行に対向する２つの外側面（５Ｂ）を有するとよい。【００１８】
この態様によれば、コイル及び磁石間のギャップを小さくして、コイルに作用する磁界を強くすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上の態様によれば、電磁誘導を利用した発電機において、発電機効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る発電機の（Ａ）斜視図、（Ｂ）断面図
【図２】第１実施形態に係る発電機の断面図
【図３】磁石とコイルの位置関係を示す（Ａ）回転軸線Ａの径方向に沿って見た側面図、（Ｂ）磁石対の対向方向Ｙに沿って見た平面図
【図４】第１実施形態に係る発電機において、コイルに対して磁石が相対移動するときに作用する力を示す説明図であって、（Ａ）接近時、（Ｂ）正対時、（Ｃ）離脱時を示す
【図５】比較例に係る発電機の断面図
【図６】比較例に係る発電機において、コイルに対して磁石が相対移動するときに磁石に生じる力を示す説明図であって、（Ａ）接近時、（Ｂ）正対時、（Ｃ）離脱時を示す
【図７】第１実施形態の変形例に係る発電機の（Ａ）斜視図、（Ｂ）断面図
【図８】第１実施形態の他の変形例に係る発電機の断面図
【図９】第２実施形態に係る発電機の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の発電機の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、発電機１は、ステータとしてのハウジング２と、ハウジング２に回転可能に支持されたロータ３とを有する。
【００２３】
ハウジング２は、軸線Ａを中心とした円筒形に形成されている。ハウジング２の内周面には、少なくとも１つのコイル５が設けられている。コイル５は、エナメル等の絶縁被膜によって覆われた巻線５Ａを環状に巻き回したものであり、その中央に鉄心６が設けられている。本実施形態では、鉄心６が四角柱状に形成され、鉄心６の外周に巻き回れたコイル５は四角筒形に形成されている。コイル５の軸線Ｘが軸線Ａの径方向と一致するように、コイル５はハウジング２の内周面に配置されている。コイル５は、軸線Ａを中心とした径方向における外端においてハウジング２の内周面に支持されており、径方向における内端がハウジング２の内周面から軸線Ａ側に突出している。本実施形態では、２つのコイル５が軸線Ａを中心として１８０°の間隔をおいて配置されている。コイル５の軸線Ａ方向における一側及び他側における外側面５Ｂは、軸線Ａと直交する平面と平行に配置されている。
【００２４】
ロータ３は、軸線Ａを回転軸線としたロータ軸１１と、ロータ軸１１から径方向に突出した第１アーム１２及び第２アーム１３とを有する。ロータ軸１１の一端は、動力源に接続される。第１アーム１２は、ロータ軸１１から軸線Ａを中心として互いに相反する径方向に延びている。第２アーム１３は、第１アーム１２と軸線Ａ方向に距離をおいて配置され、第１アーム１２と同じ方向に延びている。
【００２５】
第１アーム１２及び第２アーム１３の各突出端には、磁石１５が設けられている。磁石１５は、永久磁石や電磁石であってよい。本実施形態では、磁石１５に永久磁石が使用されている。磁石１５は、円板状に形成され、その軸線が軸線Ａと平行に配置されている。各磁石１５の軸線Ａ方向における一側及び他側における端面は、軸線Ａと直交する平面に形成されている。第１アーム１２及び第２アーム１３の互いに対向する突出端にそれぞれ設けられた磁石１５は軸線Ａ方向において中心Ｂが一致するように配置され、磁石対１７を形成している。磁石対１７を形成する磁石１５は、互いの対向面１５Ａが所定の距離をおき、同極となっている。磁石対１７の対向方向Ｙ（磁石対１７を形成する各磁石１５の中心Ｂを通る方向）は、軸線Ａと平行となっている。
【００２６】
コイル５の内端部は、磁石対１７の間を通過可能に配置されている。図１（Ｂ）に示すように、磁石対１７の対向方向Ｙに沿った方向から見て、磁石１５はコイル５の相対移動軌跡Ｃと重ならない領域を、軸線Ａを中心とした径方向における内側に有する。すなわち、各磁石１５の軸線Ａを中心とした径方向における内側部分１５Ｂはコイル５の相対移動軌跡Ｃと重ならず、各磁石１５の軸線Ａを中心とした径方向における外側部分１５Ｃはコイル５の相対移動軌跡Ｃと重なるようになっている。本実施形態では、磁石対１７の対向方向Ｙに沿った方向から見て、コイル５の内端縁が磁石１５の中心Ｂを通過するように磁石１５及びコイル５の位置が設定されている。本実施形態では、コイル５の外端は、磁石１５よりも軸線Ａを中心とした径方向外方に突出している。
【００２７】
なお、コイル５の内端縁は、磁石１５の中心Ｂ付近を通過するように磁石１５及びコイル５の位置が設定されているとよい。他の実施形態では、例えば、磁石対１７の対向方向Ｙに沿った方向から見て、コイル５の軸線Ｘと磁石１５の中心Ｂとが重なる（一致する）ときに、コイル５は磁石１５の中心Ｂと重なり、かつコイル５の内端縁（一端）が磁石１５のコイル５の軸線Ｘと平行な径方向における半径の１／２の位置を通過してもよい。
【００２８】
磁石対１７が軸線Ａを回転軸とするロータ３に支持されているため、磁石対１７間をコイル５が通過するときの磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚは、軸線Ａを中心とした円の接線方向になる。コイル５の軸線Ｘ、磁石対１７の対向方向Ｙ、及び磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚは、互いに９０°の角度をなす。なお、他の実施形態では、コイル５の軸線Ｘ、磁石対１７の対向方向Ｙ、及び磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚが、互いになす角度はそれぞれ略９０°であればよく、例えば９０°±２０°であってもよい。
【００２９】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、磁石対１７を構成する各磁石１５が発生する磁界の向きを表す磁力線ＭＬは、各磁石１５の対向面１５Ａ間の中央に位置して各対向面１５Ａと平行な仮想面３１を境界として、互いに反発して屈曲し、磁石対１７の対向方向Ｙを中心とした放射方向に延びる。これにより、磁力線ＭＬは、軸線Ａの径方向（コイル５の軸線Ｘ方向）において内方を向く成分と、外方を向く成分とを有する。
【００３０】
次に図４〜図６を参照して、磁石対１７及びコイル５が相対移動するときに、磁石１５及びコイル５に作用する力について説明する。最初に、図５及び図６を参照して比較例として従来のラジアルギャップ型発電機１００の作用について説明する。図５に示すように、ラジアルギャップ型発電機１００は、軸線Ａ１を中心とした円筒形のハウジング１０１の内周面にコイル１０２が設けられ、軸線Ａ１を回転軸線としたロータ１０３の外周面に永久磁石である磁石１０４が設けられている。コイル１０２の軸線Ｘ１及び磁石１０４の軸線Ｙ１は軸線Ａ１を中心とした径方向に延在し、コイル１０２及び磁石１０４の相対移動方向Ｚ１は、軸線Ａ１を中心とした円の接線方向、すなわちコイル１０２の軸線Ｘ１及び磁石１０４の軸線Ｙ１に対して直交する方向となっている。
【００３１】
図６（Ａ）に示すように、コイル１０２に対して磁石１０４が接近するときには、コイル１０２に作用する磁石１０４の磁界が強くなるため、電磁誘導によってコイル１０２には誘導電流が発生し、誘導電流によって磁石１０４の磁界と反対向きの磁界４１が発生する。これにより、コイル１０２と磁石１０４との間には斥力、すなわち相対移動方向においてコイル１０２に対して磁石１０４の接近を妨げる力４２、４３が発生する。
【００３２】
図６（Ｂ）に示すように、磁石１０４の中心がコイル１０２の軸線Ｘ１上に到達した後は、図６（Ｃ）に示すように、コイル１０２に対して磁石１０４が離れ、コイル１０２に作用する磁石１０４の磁界が弱くなるため、電磁誘導によってコイル１０２には誘導電流が発生し、誘導電流によって磁石１０４の磁界と同じ向きの磁界４５が発生する。これにより、コイル１０２と磁石１０４との間には引力、すなわち相対移動方向においてコイル１０２に対して磁石１０４の離脱を妨げる力４６、４７が発生する。
【００３３】
このように、コイル１０２に対する磁石１０４の接近時及び離脱時には、コイル１０２及び磁石１０４の相対移動を妨げる抵抗力が作用する。そのため、ロータ１０３に入力されるエネルギーの一部が抵抗力によって消費され、発電機効率が低下する。
【００３４】
一方、本実施形態に係る発電機１では、動力源によってロータ３が回転すると、磁石対１７は軸線Ａを中心として回転し、コイル５に対して相対移動する。図４（Ａ）に示すように、コイル５に対して磁石対１７が接近し、磁石対１７間にコイル５が進入するときには、磁石対１７の対向方向Ｙから見て磁石１５の外側部分１５Ｃとコイル５の内端部が重なる。これによりコイル５の内端部には磁石対１７によって径方向外向きの磁界が作用する。コイル５に対して磁石対１７が接近するときには、コイル５に作用する径方向外向きの磁界が強くなるため、電磁誘導によってコイル５には誘導電流が発生し、誘導電流によって径方向内向きの磁界５１が発生する。コイル５が発生する磁界５１は、磁石１５の外側部分１５Ｃが発生する径方向外向きの成分と逆方向になり、コイル５及び磁石対１７に斥力５２、すなわち相対移動方向Ｚにおいてコイル５に対して磁石１５の接近を妨げる力を発生させる。一方、コイル５が発生する磁界５１は、磁石１５の内側部分１５Ｂが発生する径方向内向きの成分と同方向となるため、コイル５及び磁石対１７に引力５３、すなわち相対移動方向Ｚにおいてコイル５に対して磁石対１７の接近を促進する力（アシスト力）を発生させる。コイル５は、磁石１５の内側部分１５Ｂよりも外側部分１５Ｃとの距離が近いため、磁石１５に生じる斥力５２は引力５３よりも大きくなる。コイル５には、斥力５２及び引力５３を合成した力に対する反力５４（斥力）が発生する。磁石１５に生じる引力５３は、コイル５及び磁石対１７間に生じる斥力を低減させるため、コイル５及び磁石対１７の接近に要する力が低減される。
【００３５】
図４（Ｂ）に示すように、磁石１５の中心Ｂがコイル５の軸線Ｘ上に到達した後は、図４（Ｃ）に示すように、コイル５に対して磁石対１７が離れる方向に移動する。コイル５に対して磁石対１７が離れるときには、コイル５に作用する径方向外向きの磁界が弱くなるため、電磁誘導によってコイル５には誘導電流が発生し、誘導電流によって径方向外向きの磁界５５が発生する。コイル５が発生する磁界５５は、磁石１５の外側部分１５Ｃが発生する径方向外向きの成分と同方向となるため、コイル５及び磁石対１７に引力５６、すなわち相対移動方向Ｚにおいてコイル５に対して磁石１５の離脱を妨げる力を発生させる。一方、コイル５が発生する磁界５５は、磁石１５の内側部分１５Ｂが発生する径方向内向きの成分と逆方向になり、コイル５及び磁石対１７に斥力５７、すなわち相対移動方向Ｚにおいてコイル５に対して磁石１５の離脱を促進する力（アシスト力）を発生させる。コイル５は、磁石１５の内側部分１５Ｂよりも外側部分１５Ｃとの距離が近いため、磁石１５に生じる引力５６は斥力５７よりも大きくなる。コイル５には、引力５６及び斥力５７を合成した力に対する反力５８（引力）が発生する。磁石１５に生じる斥力５７は、コイル５及び磁石対１７間に生じる引力を低減させるため、コイル５及び磁石対１７が離れるために要する力が低減される。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係る発電機１では、コイル５に対して磁石対１７が接近するときにコイル５及び磁石対１７に引力５３が作用し、コイル５に磁石対１７が離脱するときにコイル５及び磁石対１７に斥力５７が作用するため、ロータ３の回転抵抗が低減され、発電機効率（＝コイル５の出力／ロータ３への入力）が向上する。
【００３７】
第１実施形態に係る発電機１は、摩擦や鉄損等の影響を除いた場合、計算上、発電機効率を９９％まで向上させることができる。なお、図５及び図６に示した比較例に係る発電機１００は、計算上、発電機効率は９０％程度である。
【００３８】
また、コイル５は、軸線Ａ方向における両側に、各磁石１５の対向面１５Ａと平行な平面状の外側面５Ｂを有するため、コイル５及び各磁石１５のギャップを小さくして、磁石１５からコイル５に作用する磁界を強くすることができる。
【００３９】
以上のように構成した第１実施形態に係る発電機１は、コイル５及び磁石対１７の数を任意に変更することができる。例えば、図７に示すように、コイル５の数を３、磁石対１７の数を６としてもよい。６つの磁石対１７を支持するために、第１アーム１２及び第２アーム１３は平板状に形成され、その外周部に磁石１５が軸線Ａを中心として等間隔に配置されるとよい。
【００４０】
また、図７に記載の実施形態では、磁石対１７の対向方向Ｙに沿った方向から見て、コイル５の軸線Ｘと磁石１５の中心Ｂとが重なる（一致する）ときに、コイル５は磁石１５の中心Ｂと重なり、かつコイル５の内端縁（一端）が磁石１５のコイル５の軸線Ｘと平行な径方向における半径の１／２の位置を通過している。このようにコイル５及び磁石対１７を配置すると、磁石対１７からコイル５に作用する磁界の強さと、コイル５及び磁石対１７の相対移動方向に作用するアシスト力の大きさとが両立し、発電機効率が最大になる。
【００４１】
コイル５の軸線Ｘ、磁石対１７の対向方向Ｙ、及び磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚが、互いになす角度はそれぞれ９０°±２０°の角度であればよく、コイル５の軸線Ｘと磁石対１７の対向方向Ｙとがなす角度と、磁石対１７の対向方向Ｙと磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚとがなす角度と、磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚとコイル５の軸線Ｘとなす角度とは、互いに同一であってよく、互いに相違していてもよい。例えば、図８に示すように、コイル５の軸線Ｘと磁石対１７の対向方向Ｙとがなす角度を９０°、磁石対１７の対向方向Ｙと磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚとがなす角度を９０°、磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚとコイル５の軸線Ｘとなす角度が７５°のように設定してもよい。この場合、ロータ３の軸線Ａの径方向Ｒに対してコイル５の軸線Ｘが傾斜する。
【００４２】
他の実施形態では、コイル５の軸線Ｘと磁石対１７の対向方向Ｙとがなす角度、及び磁石対１７の対向方向Ｙと磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚとがなす角度もそれぞれ独立して任意に９０°から変化させてもよい。この場合、対向方向Ｙが軸線Ａに対して傾斜するように磁石対１７をロータ３に配置してもよい。なお、コイル５の軸線Ｘと磁石対１７の対向方向Ｙとがなす角度と、磁石対１７の対向方向Ｙと磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚとがなす角度と、磁石対１７及びコイル５の相対移動方向Ｚとコイル５の軸線Ｘとなす角度とは、それぞれが９０°に近づくほど、発電機効率が向上することが計算上確認されている。
【００４３】
図９は、第２実施形態に係る発電機２００を示す。ステータ２０１は、平板状に形成され、軸線Ａ２を回転中心としてロータ２０２のロータ軸２０３を回転可能に支持している。ステータには、２つのコイル２０５が支持されている。２つのコイル２０５は、円筒形に形成され、コイル２０５の軸線Ｘ２が軸線Ａと平行になり、軸線Ａ２を中心とした仮想円上に配置されている。コイル５の内側には鉄心２０７が配置されている。
【００４４】
ロータ軸２０３には、軸線Ａ２を中心として径方向に互いに相反する方向に延びるアーム２０８が設けられている。アーム２０８の両端部には、それぞれ２つの磁石２１０からなる磁石対２１１が設けられている。磁石対２１１を構成する各磁石２１０は、面が軸線Ａ２を中心とした径方向を向き、径方向に互いに距離を置いて配置されている。磁石対２１１を構成する各磁石２１０の距離は、コイル２０５の外径よりも大きく形成され、両磁石２１０間をコイル２０５が通過可能になっている。磁石対２１１を構成する各磁石２１０の互いに対向する面には、同極が配置されている。磁石対２１１を構成する各磁石２１０が発生する磁界の向きを表す磁力線は、互いに反発して屈曲し、磁石対２１１の対向方向Ｙ２（軸線Ａの径方向）を中心とした放射方向に延びる。
【００４５】
ロータ２０２がステータ２０１に対して回転すると、磁石対２１１は軸線Ａ２を中心とした周方向に移動し、コイル２０５に対して相対回転する。磁石対２１１間をコイル２０５が通過するときに、コイル２０５に対する磁石対２１１の相対移動方向Ｚ２は、軸線Ａを中心とした円の接線方向になる。コイル２０５の軸線Ｘ２、磁石対２１１の対向方向Ｙ２、及び磁石対２１１及びコイル２０５の相対移動方向Ｚ２は、互いに９０°の角度をなす。
【００４６】
第２実施形態に係る発電機２００は、磁石対２１１及びコイル２０５が相対移動するときに、図４に示す第１実施形態に係る発電機１と同様に、磁石対２１１及びコイル２０５にアシスト力が作用し、ロータ３の回転抵抗が低減され、発電機効率が向上する。
【００４７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記の実施形態では、コイル５の中央に鉄心６を配置した例を示したが、鉄心６は省略してもよい。また、コイル５の内端及び磁石１５の中心Ｂの位置関係は、任意に変更することができる。コイル５の内端及び磁石１５の中心Ｂの位置関係は、磁石対１７の対向方向Ｙに沿った方向から見て、磁石１５がコイル５の相対移動軌跡Ｃと重ならない領域を有していればよく、コイル５の内端は、磁石１５の中心Ｂよりも軸線Ａを中心とした径方向内方又は径方向外方を通過してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１      ：発電機
２      ：ハウジング（ステータ）
３      ：ロータ
５      ：コイル
５Ｂ    ：外側面
１５    ：磁石
１５Ａ  ：対向面
１５Ｂ  ：内側部分
１５Ｃ  ：外側部分
１７    ：磁石対
２００  ：発電機
２０１  ：ステータ
２０２  ：ロータ
２０５  ：コイル
２１０  ：磁石
２１１  ：磁石対
Ａ、Ａ１、Ａ２：軸線（回転軸線）
Ｂ      ：磁石の中心
Ｃ      ：相対移動軌跡
ＭＬ    ：磁力線
Ｘ、Ｘ１、Ｘ２：コイルの軸線
Ｙ、Ｙ１、Ｙ２：磁石対の対向方向
Ｚ、Ｚ１、Ｚ２：コイル及び磁石対の相対移動方向
【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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【国際調査報告】
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