(57)【要約】【課題】従来の発電機は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する際、回転子の軸により回転方向が制限されている。このため、単一方向の運動エネルギーしか電気エネルギーに変換できない。また、多方向の回転運動が可能でも、単一方向の成分しかエネルギーとして取り出せないといった問題がある。また、多方向のへの振動から電気エネルギーを取り出す方法もあるが、回転することができないので、効率的に発電できない。【解決手段】本発明は、上記従来の事情に鑑みて案出されたものであり、回転子を球状にし、球表面に均一に永久磁石を配置し、固定子に電磁石を密に配置することで、軸の回転方向の制限を回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に取り付ける永久磁石の取り付け位置を多面体の頂点位置に配置することで回転軸の制限を回避した発電機
【請求項２】
回転子を球状とすることで回転軸の制限を回避した発電機
【請求項３】
回転子に取り付ける永久磁石の取り付け位置を多面体の頂点位置である請求項２の発電機
【請求項４】
固定子を半球状とし、電磁石を多面体の頂点位置に配置した請求項３の発電機
【請求項５】
前記回転子の表面に配置された永久磁石と、前記電磁石を配置した前記固定子を有する発電機
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力の回転軸に制限がなく、全方向の運動エネルギーを電気エネルギーに変換可能な発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般的に使用されている発電機は、単方向の回転運動を電気エネルギーに変換している。しかし、その軸方向以外の回転からは電気エネルギーを得ることができない。様々な方向の回転をもとに発電したい場合は使用できない。
【０００３】
単方向以外の運動から電気エネルギーを得られる発電機として、半球面発電機（特許文献１）がある。この発電機は、半球面状の可動子ヨーク6の表面には永久磁石5が取り付けられており、支持用ポール7を介してケース8と連結されている。振動によって可動子ヨーク６が、支持用ポール７がケース８と連結されている点を中心に様々な方向に回転することで半球状のコイル３に起電力を発生させ、発電するものである。この発電機では、どこか１点が外部と繋がっておらねばならず、支持用ポール７が邪魔となり可動子ヨーク６が回転することはできない。また、入力は多方向の振動に限られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在一般的に使用されている発電機では、１軸、または複数軸での回転運動によって得られる運動エネルギーを電磁誘導により電気エネルギーとして取り出している。しかし、回転させる軸が１軸、または複数軸であると、その軸周りに回転させることのできる外力の方向が固定、または制限されてしまうので、効率的に電気エネルギーとして取り出すことができない。
【０００６】
特許文献１の発電機では、固定子ヨーク４と可動子ヨーク６が支持用ポール７とケース８を介して連結されているため、ケース８が等速運動している場合では発電することができない。また、可動子ヨーク６が回転することもできないため、入力が多方向の振動エネルギーのみに制限される。そのため、振動が発生する場面でしか発電することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の手段は、上記従来の事情に鑑みて案出されたものであり、第一発明では回転子に取り付ける永久磁石の位置を多面体の頂点位置に配置する。第二発明では回転子を球状とする。第三発明では回転子を球状にして、さらに永久磁石を多面体の頂点の位置に配置する。第四発明では第三発明の回転子を使用し、固定子を半球状にして、電磁石を多面体の頂点に配置する。これらの手段を用いることで回転子の回転軸方向の制限を回避したものである。第五発明では、回転子に配置する永久磁石を正２０面体と正１２面体を組み合わせた頂点位置に配置し、半球状の固定子の半球面に対して格子状に電磁石を配置することで回転子の回転軸方向の制限を回避したものである。
【発明の効果】
【０００８】
第一、第二、第三、第四、第五発明により、回転軸の制約を回避することができ、単一方向、多方向を問わず、全方向の運動エネルギーを電気エネルギーに変換できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例における球状発電機の全体構造である
【図２】永久磁石の配置位置
【図３】球面発電機の平面図である
【図４】回転子の回転前後の球面発電機の平面図である
【発明を実施するための形態】
【００１０】
球状発電機を実施するためには、発電機の回転子を球状にするとともに、内部に取り付ける永久磁石の配置を球表面に均一に配置する。永久磁石の極は、実施形態に応じて変更する。また、発電機の固定子に取り付ける電磁石に関しても、どの方向に回転子が回転しても電気エネルギーを取り出せるように球表面に均一に配置する必要がある。しかし、回転子に外力を与えるためのスペースが必要であるため、固定子を球状にせず半球状とする。以下では、球状発電機の１例を説明する。
【実施例】
【００１１】
図１が実施例の球状発電機１の全体構造である。実施例の球状発電機１は球状の回転子２０と半球状の固定子３０で構成される。球状の回転子２０の内側に取り付ける永久磁石２１は、すべてN極が回転子の外側向きになるように取り付けている。また、永久磁石の配置位置は、図２で示すように正多面体である正一二面体２２と正二十面体２３を組み合わせ、各頂点が同一球面上になるように調整した図形２４の頂点に永久磁石を配置している。この配置方法が特許請求範囲の永久磁石を多面体の頂点位置に配置する項目に相当する。実施例での永久磁石の数は３２個である。図３は実施例の平面図であり、小さい黒丸が電磁石３１の位置、複数の灰色の円が永久磁石２１の位置を表している。実施例での固定子３０に取り付ける電磁石３１の位置は、半球面に対して格子状に配置している。実施例では半球をx方向とy方向それぞれ１３等分して格子を作り、その格子点に電磁石を配置している。実施例での電磁石の数は８４個である。この配置方法が特許請求範囲の電磁石を半球状に配置する項目に相当する。
【００１２】
実施例における発電を図４を基に説明する。図４は、回転子が図の右方向に移動した時の移動前の永久磁石位置２５と、移動後の永久磁石位置２６を表している。このように電磁石上を永久磁石が通過することで、電磁石の鎖交磁束が変化し、起電力Eq1、Eq2、・・・が生じる。実施例では、永久磁石の数３２個に対して電磁石の数は８４個あり、永久磁石に対して電磁石の密度が大きいため、この起電力は回転子がどの方向に回転しても、永久磁石位置に近い電磁石に生じる。その結果、回転子の回転方向に制約を受けずに電気エネルギーを得ることができる。
【符号の説明】
【００１３】
１０       実施例の球状発電機
２０       球状回転子
２１       永久磁石
２２       正十二面体
２３       正二十面体
２４       正十二面体と正二十面体を組み合わせ調整した図形
２５       移動前の永久磁石位置
２６       移動後の永久磁石位置
３０       半球状固定子
３１       電磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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