(57)【要約】【課題】回転力が小さくても回転子が回転する発電効率が高い発電機を提供する。【解決手段】発電機１は、コア１ａにコイル巻線１ｂが巻き付けられた偶数個の固定極Ａが固定極支持部材２にリング状に等間隔に配置されている固定子３と、偶数個の永久磁石Ｂが永久磁石支持部材４にリング状に等間隔に配置されている回転子５と、固定子３の固定極Ａと回転子５の永久磁石Ｂとを向かい合う位置に保持するとともに、回転子５に回転力を伝えるための回転軸６と、を備え、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とは倍数関係とならない偶数であって固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数との差を２個とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアにコイル巻線が巻き付けられた偶数個の固定極が固定極支持部材にリング状に等間隔に配置されている固定子と、
偶数個の永久磁石が永久磁石支持部材にリング状に等間隔に配置されている回転子と、
前記固定子の前記固定極と前記回転子の前記永久磁石とを向かい合う位置に保持するとともに、前記回転子に回転力を伝えるための回転軸と、を備え、
前記固定極の個数と前記永久磁石の個数とは倍数関係とならない偶数であって前記固定極の個数と前記永久磁石の個数との差が２個である、
発電機。
【請求項２】
前記永久磁石の個数が前記固定極の個数よりも大きい、請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
前記コアの形状は凸型形状をし、前記凸型形状の底面が前記固定極支持部材に固着され、前記凸型形状のでっぱり部に前記コイル巻線が巻きつけられている、請求項１または請求項２に記載の発電機。
【請求項４】
前記回転軸を通過する直線上に配される２個の前記固定極の前記コイル巻線を並列接続または直列接続する、請求項１ないし請求項３の１項に記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電機は、回転力を電気エネルギーに変換する装置であって、火力発電、水力発電、原子力発電及び風力発電等で広く使用されている。本願の願書に記載の発明者（以下、発明者と省略する）は、特に風力発電に用いる平面型発電機の研究を鋭意重ねてきた。発明者が既に出願した特許文献１に記載の発電機１０'は、図３８の平面図に示されるように、鉄心コア１１ａにコイル巻線１１ｂが巻き付けられた複数個の固定極Ａ'が固定極支持部材１２にリング状に配置される固定子１３を具備する。固定極支持部材１２の中心には回転軸１６が貫通する孔１６'と軸受１７と連結されるボス１８を配している。また、発電機１０'は、図３９の平面図に示されるように、複数個の永久磁石Ｂが永久磁石支持部材１４にリング状に配置する回転子１５を具備する。永久磁石支持部材１４の中心には回転軸１６が固着される。図４０の縦断側面図に示されるように、永久磁石支持部材１４と共に回転可能となっている回転軸１６は、固定極支持部材１２に対し回転自在となるように回転軸保持部材１９に配される軸受１７'と固定子１３に配されるボス１８とによって保持される。発電機１０'は、複数個の固定極Ａと複数個の永久磁石Ｂとが互いに向かい合い、永久磁石支持部材１４は、回転軸１６と共に回転する一方、固定極支持部材１２は、軸受１７を介して回転軸１６に取り付けられているので回転しない。
【０００３】
発明者は、このように複数個の固定極と永久磁石とが設けられている発電機において、発電機の回転子を小さな回転力で回転させることができるほど、発電効率が高くなることに着目した。そして、固定極と永久磁石との数の関係をどのようにすれば、回転軸１６を回転させる回転力（トルク）を小さくできるかを鋭意研究して特許文献１には、発明者の研究成果が記載されている。まず、固定極と永久磁石との数を同一にすると、回転軸を回転させるのに大きな回転力を必要とすることに発明者は気がついた。そこで、発明者は、固定極及び永久磁石のうちのいずれか一方の数を偶数個としてその他方の数を奇数個とすることによって、固定極と永久磁石との数が同一である場合に比べてより小さな回転力で発電機を回転させることができる発電機を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８９３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来は電力を得ることができなかった外部から加えられる回転力（例えば、風力発電に際しては、微風による回転力）でも回転子を回転でき発電が可能になれば大きな発電効率の改善効果が得られる。そこで、本発明は、従来に比べて、さらに、小さな回転力で回転子を回転させることができる発電機を提供することをその解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発電機は、コアにコイル巻線が巻き付けられた偶数個の固定極が固定極支持部材にリング状に等間隔に配置されている固定子と、偶数個の永久磁石が永久磁石支持部材にリング状に等間隔に配置されている回転子と、前記固定子の前記固定極と前記回転子の前記永久磁石とを向かい合う位置に保持するとともに、前記回転子に回転力を伝えるための回転軸と、を備え、前記固定極の個数と前記永久磁石の個数とは倍数関係とならない偶数であって前記固定極の個数と前記永久磁石の個数との差が２個である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発電機によれば、回転子と固定子との相対回転角度の変化に応じて変化する回転子と固定子との間の引き合う力を小さくして、小さな回転力によって回転軸を回転させることができ、発電効率が高い発電機の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の発電機の固定子の一例を示す平面図である。
【図２】実施形態の発電機の回転子の一例を示す平面図である。
【図３】実施形態の発電機の一例を示す縦断側面図である。
【図４】比較例の発電機の固定極の個数と永久磁石の個数とが同数の場合を示す図である。
【図５】図４に示す固定極と永久磁石との配置において微小角度だけ放射線上の永久磁石と固定極との回転角度がずれた場合に働く力を示す図である。
【図６】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差０）を示す図である。
【図７】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差π／１２）を示す図である。
【図８】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×２）を示す図である。
【図９】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×３）を示す図である。
【図１０】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×４）を示す図である。
【図１１】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×５）を示す図である。
【図１２】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×６）を示す図である。
【図１３】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×７）を示す図である。
【図１４】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×８）を示す図である。
【図１５】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×９）を示す図である。
【図１６】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×１０）を示す図である。
【図１７】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×１１）を示す図である。
【図１８】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／１２）×１２）を示す図である。
【図１９】実施形態の発電機における回転角度に対する回転子と固定子との間に働く力との関係を示す図である。
【図２０】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差０）を示す図である。
【図２１】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／６））を示す図である。
【図２２】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（２×π／６））を示す図である。
【図２３】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（３×π／６））を示す図である。
【図２４】実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（４×π／６））を示す図である。
【図２５】他の実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差０）を示す図である。
【図２６】他の実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（π／２０））を示す図である。
【図２７】他の実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（２×π／２０））を示す図である。
【図２８】他の実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（３×π／２０））を示す図である。
【図２９】他の実施形態の発電機における固定極の位置と永久磁石の位置との関係（位相差（４×π／２０））を示す図である。
【図３０】実施形態の発電機における回転子の回転角度（ラジアン）に対する回転子と固定子との間に働く力Ｆの関係を示す図である（固定極の数＞永久磁石の数の場合）。
【図３１】実施形態の発電機における回転子の回転角度（ラジアン）に対する回転子と固定子との間に働く力Ｆの関係を示す図である（永久磁石の数＞固定極の数の場合）。
【図３２】固定極の個数が４個であり永久磁石の個数が２個の場合を示す図である。
【図３３】実施形態の発電機における固定極の構造を示す図である。
【図３４】Ｅ型形状のコアに替えて凸型形状のコアを用いる場合の回転子の回転角度（ラジアン）に対する回転子と固定子との間に働く力の関係を示す図である（永久磁石の数＞固定極の数の場合）。
【図３５】実施形態の発電機（固定極の個数が１０個であり永久磁石の個数が８個）におけるコイル巻線の配置を示す図である。
【図３６】実施形態の発電機におけるコイル巻線（１０個のコイル巻線）の種々の結線を示す図である。
【図３７】実施形態の発電機におけるコイル巻線（１０個のコイル巻線）の起電圧を示す図である。
【図３８】背景技術の発電機の固定子を示す平面図である。
【図３９】背景技術の発電機の回転子を示す平面図である。
【図４０】背景技術の発電機を示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態の発電機は、コアにコイル巻線が巻き付けられた偶数個の固定極が固定極支持部材にリング状に等間隔に配置されている固定子と、偶数個の永久磁石が永久磁石支持部材にリング状に等間隔に配置されている回転子と、固定子の固定極と回転子の永久磁石とを向かい合う位置に保持するとともに、回転子に回転力を伝えるための回転軸と、を備え、固定極の個数と永久磁石の個数とは倍数関係とならない偶数であって固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個である。
【００１０】
例えば、固定極の個数が６個で永久磁石の個数が８個としてもよい。ここで、固定極の個数と永久磁石の個数とを入れ替えても、同一の技術思想は保たれるので、固定極の個数が８個で永久磁石の個数が６個であるとしてもよい。しかしながら、永久磁石の個数を固定極の個数よりも大きくする場合により小さな回転力で回転子５を回転させることができるので、永久磁石の個数を固定極の個数よりも大きくすることが望ましい。
【００１１】
コアの形状は凸型形状、またはＥ型形状としてもよく、凸型形状の場合には、凸型形状のコアの底面が固定極支持部材に固着され、凸型形状のでっぱり部にボビンを介して、または、ボビンを介さずにコイル巻線を巻きつけてもよい。このように、コアの形状を凸型形状とすることによって、コアの形状をＥ型形状とする場合に比べ、回転子と固定子との相対回転角度の変化に応じて変化する回転子と固定子との間の引き合う力をより小さくできる。その結果として、より小さな回転力で回転子５を回転させることができるので、コアの形状は凸型形状とすることがより望ましい。
【００１２】
以下図面を参照してより詳細に実施形態の発電装置について説明をする。
【００１３】
（実施形態の発電機の構造）
図１は、実施形態の発電機の固定子の一例を示す平面図である。
【００１４】
図１に示す実施形態の発電機の固定子の一例である固定子３は、コア１ａにコイル巻線１ｂ（図１には図示せず、図３を参照）が巻き付けられた６個の固定極Ａと、固定極Ａがリング状に配置されて固定されている円盤状の固定極支持部材２と有している。
【００１５】
固定極支持部材２の中心に示される小さな円は回転軸６が通る孔を示す。この孔を囲んでリング状に示されているボス８は固定極支持部材２に固着される。また、凸型形状をしたコア１ａのでっぱり部にはボビン１ｃが挿入されている。ボビン１ｃにはコア１ａのでっぱり部を巻回するコイル巻線１ｂが施され、コイル巻線１ｂの一端１ｂ１とコイル巻線１ｂの他端１ｂ２とが引き出されている。
【００１６】
図２は、実施形態の発電機の回転子の一例を示す平面図である。
【００１７】
図２に示す実施形態の発電機の回転子の一例である回転子５は、固定子３と組み合わせて用いられる。回転子５は、８個の直方体状の永久磁石Ｂとこれらの永久磁石Ｂがリング状に配置されて固定されている円盤状の永久磁石支持部材４とを有している。永久磁石支持部材４の中心にボス８'が配されている。
【００１８】
図３は、実施形態の発電機の一例を示す縦断側面図である。
【００１９】
図３に示す実施形態の発電機の一例である発電機１は、コア１ａにコイル巻線１ｂが巻き付けられた偶数個の固定極Ａが固定極支持部材２にリング状に等間隔に配置されている固定子３と、偶数個の永久磁石Ｂが永久磁石支持部材４にリング状に等間隔に配置されている回転子５と、固定子３の固定極Ａと回転子５の永久磁石Ｂとを向かい合う位置に保持するとともに、回転子５に回転力を伝えるための回転軸６と、を備える。固定子３と回転子５とは、外筐としての回転軸保持部材９の中に収まるように回転軸６によって保持される。回転軸６は、回転軸保持部材９に配される軸受７'と固定子３に配される軸受７とによって、回転軸保持部材９および固定子３に対して回転可能となるように保持される。一方、固定子３は外筐としての回転軸保持部材９に固着される。回転子５は、ボス８'によって回転軸６に固着されるので回転軸６とともに回転する。一方、固定子３は、軸受７を介しボス８によって回転軸６に固着されるので回転軸６が回転しても回転力は固定子３には伝わらない。固定極Ａのコア１ａは凸型形状であっても、Ｅ型形状であってもよく、図３では凸型形状の場合が図示されている。以下の説明においては、背景技術と実施形態の技術との違いを明確にするためにＥ型形状のコア１ａを用いる場合について説明をし、最後に凸型形状コア１ａを用いる場合についてまとめて説明をする。
【００２０】
このように構成される実施形態の発電機１は、例えば、風力発電機の場合においては回転軸６を介して風車（図示しない）に回転子５が連結される。風車に生じる回転力が回転軸６を介して回転子５に伝達され、各々のコイル巻線１ｂの一端１ｂ１と他端１ｂ２との間に電力を発生させる。
【００２１】
（実施形態の発電機の要部および発電機の動作原理）
実施形態の発電機の特徴は、固定極の個数と永久磁石の個数とは倍数関係とならない偶数であって固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個である点にある。ここで、倍数関係とならない偶数とは、倍数関係となる偶数である２個と４個の組み合わせを除外する趣旨である。固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数との差が２個である場合に何故、小さな回転力によって回転軸を回転させることができるかについて以下、具体的に詳述する。
【００２２】
まず、比較例として、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが同数の場合と、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが倍数関係の場合とについて説明をした後、実施形態の具体例として固定極Ａの個数が６個、永久磁石Ｂの個数が８個の場合について説明をする。
【００２３】
＜比較例：固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが同数の場合＞
比較例として従来の構造である、固定極Ａの個数が８個、永久磁石Ｂの個数が８個の場合、すなわち、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが同数の場合、について簡単に説明する。
【００２４】
図４は、比較例の固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが同数の場合の模式図である。
【００２５】
図４に示す（●）黒丸（０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓ、６Ｎ、７Ｓの各符号を付す）は永久磁石Ｂの配置を示す。０Ｎ、２Ｎ、４Ｎ、６Ｎの各符号を付す永久磁石Ｂは、固定極Ａに向かい合う面がＮ極の永久磁石Ｂである。１Ｓ、３Ｓ、５Ｓ、７Ｓの各符号を付す永久磁石Ｂは、固定極Ａに向かい合う面がＳ極の永久磁石Ｂである。
【００２６】
図４に示す（○）白丸（０Ｃ、１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、４Ｃ、５Ｃ、６Ｃ、７Ｃの各符号を付す）は固定極Ａの配置を示す。固定極Ａと永久磁石Ｂとは向かい合うので、各々の黒丸の位置は、各々の白丸と同半径の位置にあるが、見易くするために図４においては、黒丸を白丸の内側に書いている。
【００２７】
各々の永久磁石Ｂは、各々の固定極Ａに対して回転するので回転角度に応じて各々の永久磁石Ｂと各々の固定極Ａとの相対的位置は変化する。図４に示す配置においては、各々の永久磁石Ｂと各々の固定極Ａとの距離が最小となるので、各々の永久磁石Ｂが各々の固定極Ａのコア１ａを引く力は、最大となる。この場合には、強い回転力を永久磁石Ｂが配される回転子５に与えなければ回転子５は回転を開始しない。図４に示す永久磁石Ｂが各々の固定極Ａのコア１ａを引く力が最大となる配置は、回転子５の１回転の間に、固定極Ａの個数、すなわち、永久磁石Ｂの個数と同じ回数生じる。しかも、すべての固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で引き合う力が発生し、その引き合う力の方向は同じ回転方向である。
【００２８】
図５は、図４に示す配置において微小角度だけ放射線上の永久磁石Ｂと固定極Ａとの回転角度がずれた場合に働く力Ｆを示す図である。
【００２９】
図５（ａ）は、微小角度δが正の場合であり、矢印の方向が力Ｆの働く方向である。すべての固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で力Ｆと同方向の同じ強さの力が働き、その総和が力Ｆである。よって、力Ｆは各々の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で働く力の８倍となる。
【００３０】
図５（ｂ）は、微小角度−δが負の場合であり、矢印の方向が力Ｆの働く方向である。すべての固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で力Ｆと同方向の同じ強さの力が働き、その総和が力Ｆである。よって、力Ｆは各々の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で働く力の８倍となる。
【００３１】
＜比較例：固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが倍数関係の場合＞
固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数との関係が倍数関係である場合には、固定極Ａの個数または永久磁石Ｂの個数の中で少ない方の個数に該当する数の固定極Ａと永久磁石Ｂとが、同一の半径上の同一の回転角度に配置する。よって、強い回転力を永久磁石Ｂが配される回転子５に与えなければ回転子５は回転を開始しない。その他の倍数関係においても同様である。例えば、８個と４個の組み合わせにおいては、少ない方の個数である４個に対応し、４か所で固定極Ａと永久磁石Ｂとが、同一の半径上の同一の回転角度に配置して強い引き合う力が生じ、強い回転力を永久磁石Ｂが配される回転子５に与えなければ回転子５は回転を開始しない。また、固定極Ａの個数が４個、永久磁石Ｂの個数が２個の場合、または、固定極Ａの個数が２個、永久磁石Ｂの個数が４個の場合についても、４個の中少ない方の数である２個については固定極Ａと永久磁石Ｂとが、同一の半径上の同一の回転角度に配置するので強い回転力を回転子５に与えなければ回転子５は回転を開始しない。
【００３２】
固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数との関係が倍数関係である場合について、固定極Ａの個数をＮ、永久磁石Ｂの個数をＭとして、以下により詳しく説明をする。
【００３３】
Ｋを２以上の正整数（２、・・・）として、Ｎ＝Ｋ×Ｍ、または、Ｍ＝Ｋ×Ｎの関係が倍数関係である。Ｎ＝Ｋ×Ｍの場合には、Ｍが奇数であればＮは奇数偶数のいずれの可能性もあり、Ｍが偶数であればＮは偶数である。Ｍ＝Ｋ×Ｎの場合には、Ｎが奇数であればＭは奇数偶数のいずれの可能性もあり、Ｎが偶数であればＭは偶数である。
【００３４】
固定極Ａと永久磁石Ｂとは、いずれもリング状に円周方向に等間隔に配置されている。固定極Ａは、回転軸６の位置から外周方向に放射する放射線の上に配置され、隣接する放射線の角度は２π／Ｎ（ラジアン）である。これらの放射線は、２π／Ｎ（ラジアン）毎に０（ラジアン）、２π／Ｎ（ラジアン）、（２π／Ｎ）×２（ラジアン）、（２π／Ｎ）×３（ラジアン）・・・・（（２π／Ｎ）×（Ｎ−１））（ラジアン）と等角度のＮ本の線であり、この線上にＮ個の固定極Ａが配置されている。
【００３５】
永久磁石Ｂは、回転軸６の位置から外周方向に放射する放射線の上に配置され、隣接する放射線の角度は２π／Ｍ（ラジアン）である。これらの放射線は、２π／Ｍ（ラジアン）毎に０（ラジアン）、２π／Ｍ（ラジアン）、（２π／Ｍ）×２（ラジアン）、（２π／Ｍ）×３（ラジアン）・・・・（（２π／Ｍ）×（Ｍ−１））（ラジアン）と等角度のＭ本の線であり、この線上にＭ個の永久磁石Ｂが配置されている。
【００３６】
固定極Ａと永久磁石Ｂの位置とが一致する場合、すなわち、固定極Ａの角度（固定極Ａがその上に配置される放射線の角度）と永久磁石Ｂの角度（永久磁石Ｂがその上に配置される放射線の角度）とが一致するときに強い力で固定極Ａと永久磁石Ｂとは引き合う。よって、Ｎ＝Ｋ×Ｍの場合には回転子５が１回転する間に（２π／Ｎ）×Ｋ（ラジアン）毎にＭ回、Ｍ個の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で同方向の同じ強さの力が働きく。よって、回転子５と固定子３との間に働く力Ｆは各々の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で働く力のＭ倍となる。
【００３７】
一方、Ｍ＝Ｋ×Ｎの場合には回転子５が１回転する間に（２π／Ｍ）×Ｋ（ラジアン）毎にＮ回、Ｎ個の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で同方向の同じ強さの力が働く。よって、回転子５と固定子３との間に働く力Ｆは各々の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間で働く力のＮ倍となる。
【００３８】
＜実施形態：固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とがともに偶数、個数の差が２個の場合＞
図６ないし図１８は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置（白丸）と永久磁石Ｂの位置（黒丸）との関係を示す図である。固定極Ａと永久磁石Ｂとは向かい合うので、各々の黒丸の位置は、白丸と同一半径である半径Ｒの位置にあるが、見易くするために図６ないし図１８においては、黒丸を白丸の内側に書いている。なお、固定極Ａと永久磁石Ｂとを入れ替えた場合も以下の説明は妥当する。
【００３９】
図６は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差０）を示す図である。
【００４０】
図７は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差π／１２）を示す図である。
【００４１】
図８は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×２）を示す図である。
【００４２】
図９は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×３）を示す図である。
【００４３】
図１０は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×４）を示す図である。
【００４４】
図１１は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×５）を示す図である。
【００４５】
図１２は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×６）を示す図である。
【００４６】
図１３は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×７）を示す図である。
【００４７】
図１４は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×８）を示す図である。
【００４８】
図１５は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×９）を示す図である。
【００４９】
図１６は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×１０）を示す図である。
【００５０】
図１７は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×１１）を示す図である。
【００５１】
図１８は、実施形態の発電機における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差（π／１２）×１２）を示す図である。
【００５２】
図６ないし図１８は、固定極Ａを配する固定子３の位置と永久磁石Ｂを配する回転子５の位置が、図６に示す基準位置（位相差０）から図１８に示す半回転した位置であるπ（ラジアン）までの範囲を、各々の図によってπ／１２（ラジアン）回転毎の固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置とを図示するものである。（π／１２）×１３ないし２π（１回転）までの図、および、π／１２毎の中間にある固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との位置関係を表す図は省略する。それらの位置関係は、図６ないし図１８から容易に理解できることと、これらの位置における固定子３と回転子５との間に働く力も図６ないし図１８から容易に理解できることが、図面を省略した理由である。
【００５３】
図６は、発電機１における固定極Ａの位置と永久磁石Ｂの位置との関係（位相差０）を示す。回転角度の基準線は、回転軸６と符号０Ｃを付した白丸で示す固定極Ａを結ぶ直線である。基準線上にある符号０Ｃを付した白丸で示す固定極Ａと基準線上にある符号０Ｎを付した黒丸で示す永久磁石Ｂとは同一位置にあり、符号０Ｃを付した固定極Ａと符号０Ｎを付した永久磁石Ｂとの位相差は０である。
【００５４】
回転軸６と符号０Ｃを付した固定極Ａとを結ぶ放射線と、符号１Ｃを付した固定極Ａとを結ぶ放射線とのなす角度は、π／４（ラジアン）である。同様に、その他の回転軸６と固定極Ａとを結ぶ複数本の放射線において、隣接する放射線のなす角度はπ／４（ラジアン）である。
【００５５】
回転軸６と符号０Ｎを付した永久磁石Ｂとを結ぶ放射線と符号１Ｓを付した永久磁石Ｂとを結ぶ放射線とのなす角度は、π／３（ラジアン）である。同様に、その他の回転軸６と永久磁石Ｂとを結ぶ複数本の放射線において、隣接する放射線のなす角度はπ／３（ラジアン）である。
【００５６】
ここで、実施形態において永久磁石Ｂの個数を偶数個に限った理由は、永久磁石Ｂの個数が奇数個であれば、リング状にＮ極とＳ極とが交互に並ぶことがなく磁界の均一性が崩れるからである。図６に示すように永久磁石Ｂの個数が偶数個であれば、リング状にＮ極とＳ極とが交互に並び、磁界の均一性を保つことができる。
【００５７】
図６に示す基準位置における回転子５と固定子３との間に発生する力について以下が成り立つ。回転子５と固定子３との間に発生する力は、各々の永久磁石Ｂに働く力の総和である。固定極Ａと永久磁石Ｂとの間に働く力の源泉は、固定極Ａのコア１ａと永久磁石Ｂとが引き合う力である。固定極Ａと永久磁石Ｂとの間に働く力の大きさは、固定極Ａと永久磁石Ｂとの離間距離の２乗に反比例する。隣接する固定極Ａと永久磁石Ｂとの間における力のみが支配的である。固定極Ａと永久磁石Ｂとが同一放射線上に位置するときは、当該固定極Ａと当該永久磁石Ｂとの間の力のみが支配的である。以下において、各々の永久磁石Ｂに働く力を求め、それらの力の総和である回転子５を回転させる力を求める。
【００５８】
０Ｎに働く力
＊０Ｎと０Ｃ間の力
ｆ／ｄ２
（０Ｎと０Ｃ間の微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。ｄは回転軸６の伸びる方向の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間の距離である。）
【００５９】
１Ｓに働く力
＊１Ｓと１Ｃ間の力
−ｆ／｛ｄ２＋Ｒ２×（π／３−π／４）２｝
（Ｒ２×（π／３−π／４）２は円周に沿う方向の固定極Ａと永久磁石Ｂと間の距離の２乗であり、ｄ２は回転軸６の伸びる方向の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間の距離の２乗であり、両者の和は固定極Ａと永久磁石Ｂと間の距離の２乗である。）
＊１Ｓと２Ｃ間の力
＋ｆ／｛ｄ２＋Ｒ２×（π／２−π／３）２｝
（Ｒ２×（π／２−π／３）２は円周に沿う固定極Ａと永久磁石Ｂと間の距離の２乗であり、ｄ２は回転軸６の伸びる方向の固定極Ａと永久磁石Ｂとの間の距離の２乗であり、両者の和は固定極Ａと永久磁石Ｂと間の距離の２乗である。）
【００６０】
２Ｎに働く力
＊２Ｎと２Ｃ間の力
−ｆ／｛ｄ２＋Ｒ２×（π／２−π／３）２｝
＊２Ｎと３Ｃ間の力
＋ｆ／｛ｄ２＋Ｒ２×（π／３−π／４）２｝
【００６１】
３Ｓに働く力
＊３Ｓと４Ｃ間の力
ｆ／ｄ２
（３Ｓと４Ｃ間の微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
【００６２】
４Ｎに働く力
＊４Ｎと５Ｃ間の力
−ｆ／｛ｄ２＋Ｒ２×（π／３−π／４）２｝
＊４Ｎと６Ｃ間の力
＋ｆ／｛ｄ２＋Ｒ２×（π／２−π／３）２｝
【００６３】
５Ｓに働く力
＊５Ｓと６Ｃ間の力
−ｆ／｛ｄ２＋Ｒ２×（π／２−π／３）２｝
＊５Ｓと７Ｃ間の力
＋ｆ／｛ｄ２＋Ｒ２×（π／３−π／４）２｝
【００６４】
以上の０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号０Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号３Ｓを付した永久磁石Ｂと符号４Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００６５】
図７に示すπ／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号２Ｎを付した永久磁石Ｂと符号３Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号５Ｓを付した永久磁石Ｂと符号７Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００６６】
図８に示す２×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号１Ｓを付した永久磁石Ｂと符号２Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号４Ｎを付した永久磁石Ｂと符号６Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００６７】
図９に示す３×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号１Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号３Ｓを付した永久磁石Ｂと符号５Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００６８】
図１０に示す４×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号２Ｎを付した永久磁石Ｂと符号４Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号５Ｓを付した永久磁石Ｂと符号０Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００６９】
図１１に示す５×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号１Ｓを付した永久磁石Ｂと符号３Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号４Ｎを付した永久磁石Ｂと符号１Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００７０】
図１２に示す６×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号２Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号３Ｓを付した永久磁石Ｂと符号６Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００７１】
図１３に示す７×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号５Ｓを付した永久磁石Ｂと符号１Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号２Ｎを付した永久磁石Ｂと符号５Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００７２】
図１４に示す８×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号１Ｓを付した永久磁石Ｂと符号４Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号４Ｎを付した永久磁石Ｂと符号０Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００７３】
図１５に示す９×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号３Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号３Ｓを付した永久磁石Ｂと符号７Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００７４】
図１６に示す１０×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号５Ｓを付した永久磁石Ｂと符号２Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号２Ｎを付した永久磁石Ｂと符号６Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００７５】
図１７に示す１１×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号４Ｎを付した永久磁石Ｂと符号１Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号１Ｓを付した永久磁石Ｂと符号５Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００７６】
図１８に示す１２×π／１２回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号４Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号３Ｓを付した永久磁石Ｂと符号０Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００７７】
以上のように、他のπ／１２×正整数、回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
【００７８】
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２となる理由は以下である。第１の理由は、永久磁石Ｂの個数と固定極Ａの個数がともに偶数であり、２個異なるので、２π／Ｍ−２π／Ｎ（ラジアン）毎に永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が一致し、その一致する永久磁石Ｂと固定極Ａの組みの数は２組だけであり、その２組の永久磁石Ｂと固定極Ａの間に働く力は同一回転方向であり加算され、１個の永久磁石Ｂと１個の固定極Ａの間に働く力が２倍となることである。第２の理由は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が一致しないその他（その２組の永久磁石Ｂと固定極Ａ以外）の永久磁石Ｂと固定極Ａとの間に働く力はキャンセルして０（回転力が０）になることである。
【００７９】
図１９は、回転角度（ラジアン）に対する回転子と固定子との間に働く力Ｆの関係を示す図である。図１９（ａ）ないし図１９（ｄ）の各々の図の縦軸は力Ｆ、横軸は回転角度である。各々の図の縦軸は、仮にすべての永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が一致したとする場合に発生する力を１として規格化している。力Ｆは（＋）正方向（図６のＦＦを参照）、（−）負方向（図６のＦＲを参照）に働く。
【００８０】
図１９（ａ）ないし図１９（ｄ）に示す各々の発電機で得られる起電力の大きさを同じにするために、各々の発電機における永久磁石Ｂの磁力の総和が同じであるであるとして対比する。図１９（ｃ）の永久磁石Ｂの個数と固定極Ａの個数とが同数である場合の磁力の総和を基準にして、この場合に回転子５と固定子３との間に働く力を１として比較する。永久磁石Ｂの１個当たりの磁力の強さは、図１９（ｃ）の８個を基準にすれば、図１９（ａ）の６個の場合は、８／６倍、図１９（ｄ）の４個の場合は、８／４倍となる。
【００８１】
図１９（ａ）は、実施形態の永久磁石Ｂの個数が６個、固定極Ａの個数が８個の発電機１の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が８個中２個一致するので、（８／６）×（２／８）＝１／３である。
【００８２】
図１９（ｂ）は、図６に示す固定極Ａと永久磁石の配置を入れ替え、永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が６個の発電機１の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が８個中２個一致するので、（８／８）×（２／８）＝１／４である。
【００８３】
図１９（ｃ）は、比較例である永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が８個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が８個中８個一致するので１である。
【００８４】
図１９（ｄ）は、別の比較例である永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が４個の倍数関係にある発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が８個中４個一致するので、（８／４）×（４／８）＝１である。
【００８５】
永久磁石Ｂと固定極Ａとの間で引き合う力について図１９（ａ）ないし図１９（ｄ）を対比する。実施形態の発電機１（永久磁石Ｂの個数が６個、固定極Ａの個数が８個の２個の差）においては、永久磁石Ｂが２個以外は、無いと同じように引き合う力については作用する。一方、比較例の発電機（永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が８個の同数）においては、すべての永久磁石Ｂと固定極Ａとの間で引き合う力が発生する。また、別の比較例の発電機（永久磁石Ｂの個数が４個、固定極Ａの個数が８個の倍数関係）においては、永久磁石Ｂと固定極Ａとの個数が小さい方の個数に対応する引き合う力が発生する。よって、図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、実施形態の発電機１が最も小さな回転力によって回転する。
【００８６】
永久磁石Ｂの個数と固定極Ａの個数とを入れ替えた場合にも、実施形態の発電機１、比較例の発電機（永久磁石Ｂの個数と固定極Ａの個数とが同数）、別の比較例の発電機（永久磁石Ｂの個数と固定極Ａの個数とが倍数関係）における永久磁石Ｂと固定極Ａとの間の引き合う力の及ぶ関係は配置に関しては同様になる。しかしながら、永久磁石Ｂの個数を少なくした場合には、その分、永久磁石Ｂの磁力を強くしなければ同じ起電力を得られない。そのために、同じ２個の差であっても、図１９（ｂ）に示すように永久磁石Ｂの個数が固定極Ａの個数よりも大きい方の組み合わせが、図１９（ａ）に示すように永久磁石Ｂの個数が固定極Ａの個数よりも小さい方の組み合わせよりも小さな回転力によって回転する。
【００８７】
＜他の実施形態：固定極Ａの個数が６個、永久磁石Ｂの個数が４個の場合＞
図２０ないし図２３を参照して、固定極Ａの個数が６個、永久磁石Ｂの個数が４個の場合について説明をする。この場合にも、固定極の個数と永久磁石の個数とは倍数関係とならない偶数であって固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個である。固定極Ａはπ／３（ラジアン）毎に配され、永久磁石Ｂはπ／２（ラジアン）毎に配されている。よって、回転子５の回転にともない、π／２−π／３＝１／６π（ラジアン）毎に２組の固定極Ａと永久磁石Ｂとは回転の中心である回転軸６からの距離と半径方向の回転角度とが同一となる。図２０ないし図２３は、位相差が０からπ／２（ラジアン）までを示す図である。その他の位相差の図面および説明は省略する。
【００８８】
図２０は、固定極Ａと永久磁石Ｂの位相差が０のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【００８９】
位相差が０における回転子５と固定子３との間に発生する力は、０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓに働く力の総和である力Ｆである。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号０Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号２Ｎを付した永久磁石Ｂと符号３Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００９０】
図２１は、固定極Ａと永久磁石Ｂの位相差がπ／６のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【００９１】
図２１に示すπ／６回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号１Ｓを付した永久磁石Ｂと符号２Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号３Ｓを付した永久磁石Ｂと符号５Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００９２】
図２２は、固定極Ａと永久磁石Ｂの位相差が２×π／６のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【００９３】
図２２に示す２×π／６回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号１Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号２Ｎを付した永久磁石Ｂと符号４Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００９４】
図２３は、固定極Ａと永久磁石Ｂの位相差が３×π／６のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【００９５】
図２３に示す３×π／６回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号３Ｓを付した永久磁石Ｂと符号０Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号１Ｓを付した永久磁石Ｂと符号３Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００９６】
図２４は、固定極Ａと永久磁石Ｂの位相差が４×π／６のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【００９７】
図２４に示す４×π／６回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号２Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号２Ｎを付した永久磁石Ｂと符号５Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【００９８】
なお、永久磁石Ｂの個数が４個、固定極Ａの個数が６個の場合も、永久磁石Ｂの個数が６個、固定極Ａの個数が４個の場合と同様の配置関係において力が働く。しかしながら、上述したように、同一の起電力を得るためには、永久磁石Ｂの個数が４個の場合には、永久磁石Ｂの個数が６個の場合に比べて、１個当たりの磁力をより大きくしなければならない。
【００９９】
＜他の実施形態：固定極Ａの個数が１０個、永久磁石Ｂの個数が８個の場合＞
図２５ないし図３０を参照して、固定極Ａの個数が１０個、永久磁石Ｂの個数が８個の場合について説明をする。この場合にも、固定極の個数と永久磁石の個数とは倍数関係とならない偶数であって固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個である。固定極Ａはπ／５（ラジアン）毎に配され、永久磁石Ｂはπ／４（ラジアン）毎に配されている。よって、回転子５の回転にともない、π／４−π／５＝１／２０π（ラジアン）毎に２組の固定極Ａと永久磁石Ｂとは回転の中心である回転軸６からの距離と半径方向の位置とが同一となる。図２５ないし図３０は、位相差が０からπ／５（ラジアン）までを示す図である。他の位相差の図面は省略する。
【０１００】
図２５は、固定極Ａと永久磁石Ｂとの位相差が０のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【０１０１】
図２５に示す固定極Ａと永久磁石Ｂとの位相差が０における回転子５と固定子３との間に発生する力は、０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓ、６Ｎ、７Ｓに働く力の総和である力Ｆである。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号０Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号４Ｎを付した永久磁石Ｂと符号５Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【０１０２】
図２６は、固定極Ａと永久磁石Ｂとの位相差がπ／２０のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【０１０３】
図２６に示すπ／２０回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓ、６Ｎ、７Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号３Ｓを付した永久磁石Ｂと符号４Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号７Ｓを付した永久磁石Ｂと符号９Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【０１０４】
図２７は、固定極Ａと永久磁石Ｂとの位相差が２×π／２０のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【０１０５】
図２７に示す２×π／２０回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓ、６Ｎ、７Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号２Ｎを付した永久磁石Ｂと符号３Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号６Ｎを付した永久磁石Ｂと符号８Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【０１０６】
図２８は、固定極Ａと永久磁石Ｂとの位相差が３×π／２０のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【０１０７】
図２８に示す３×π／２０回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓ、６Ｎ、７Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号１Ｓを付した永久磁石Ｂと符号２Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号５Ｓを付した永久磁石Ｂと符号７Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【０１０８】
図２９は、固定極Ａと永久磁石Ｂとの位相差が４×π／２０のときの回転子５と固定子３との位置関係を示す図である。
【０１０９】
図２９に示す４×π／２０回転した位置における回転子５と固定子３との間に発生する力についても同様に０Ｎ、１Ｓ、２Ｎ、３Ｓ、４Ｎ、５Ｓ、６Ｎ、７Ｓに働く力の総和である力Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝２×ｆ／ｄ２
（微小角度δが正であればＦＲ（−）方向、負であればＦＦ（＋）方向の回転力が働く。）
ここで、符号０Ｎを付した永久磁石Ｂと符号１Ｃを付した固定極Ａとの間の力、符号４Ｎを付した永久磁石Ｂと符号６Ｃを付した固定極Ａとの間の力のみが有効で、その他の力の和は０となる。
【０１１０】
なお、永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が１０個の場合も、永久磁石Ｂの個数が１０個、固定極Ａの個数が８個の場合と同様の配置関係において力が働く。しかしながら、上述したように、同一の起電力を得るためには、永久磁石Ｂの個数が４個の場合には、永久磁石Ｂの個数が６個の場合に比べて、１個当たりの磁力をより大きくしなければならない。
【０１１１】
図３０は、回転子５の回転角度（ラジアン）に対する回転子５と固定子３との間に働く力Ｆの関係を示す図である。
【０１１２】
図３０（ａ）ないし図３０（ｃ）に示す各々の実施形態は、永久磁石Ｂの個数が固定極Ａの個数よりも小さい場合である。図（ａ）は永久磁石Ｂの個数が４個、固定極Ａの個数が６個、図（ｂ）は永久磁石Ｂの個数が６個、固定極Ａの個数が８個、図（ｃ）は永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が１０個の場合である。
【０１１３】
図１９における比較結果とも整合し、図３０と図１９との対比もできるように、図１９におけると同様に、永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が８個の場合に働く力Ｆを基準値である１として比較検討が可能なように図示する。
【０１１４】
図３０（ａ）ないし図３０（ｃ）の各々の図の縦軸は力Ｆ、横軸は回転角度である。各々の図の縦軸は、力を規格化している。力Ｆは（＋）正方向（図６のＦＦを参照）、（−）負方向（図６のＦＲを参照）に働く。
【０１１５】
図３０（ａ）は、他の実施形態である永久磁石Ｂの個数が４個、固定極Ａの個数が６個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が６個中２個一致するので、（８／４）×（２／６）＝２／３である。ここで（８／４）は、上述した磁力の強さを規格化する係数である。
【０１１６】
図３０（ｂ）は、実施形態である永久磁石Ｂの個数が６個、固定極Ａの個数が８個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が８個中２個一致するので、（８／６）×（２／８）＝１／３である。ここで（８／６）は、上述した磁力の強さを規格化する係数である。
【０１１７】
図３０（ｃ）は、別の他の実施形態である永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が１０個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が１０個中２個一致するので、（８／８）×（２／１０）＝１／５である。ここで（２／１０）は、上述した磁力の強さを規格化する係数である。
【０１１８】
永久磁石Ｂと固定極Ａとの間で引き合う力について図３０（ａ）ないし図３０（ｃ）を対比する。すべての実施形態の発電機においては、永久磁石Ｂが２個以外は、力Ｆに関しては無いと同じように作用する。図３０（ａ）では、力Ｆの最大値は２／３であり、図３０（ｂ）では、力Ｆの最大値は１／３であり、図３０（ａ）では、力Ｆの最大値は１／５である。このように永久磁石Ｂの磁力の総和を一定とする場合には、永久磁石Ｂの個数が大きくなるほど、小さな回転力によって回転子５を回転させることができる。
【０１１９】
図３１は、永久磁石Ｂの個数と固定極Ａの個数とを入れ替えた場合について図３０と対比する図である。
【０１２０】
図３１（ａ）は、永久磁石Ｂの個数が６個、固定極Ａの個数が４個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が６個中２個一致するので、（８／６）×（２／６）＝１／２である。ここで（８／６）は、上述した磁力の強さを規格化する係数である。
【０１２１】
図３１（ｂ）は、実施形態である永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が６個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が８個中２個一致するので、（８／８）×（２／８）＝１／４である。ここで（８／８）は、上述した磁力の強さを規格化する係数である。
【０１２２】
図３１（ｃ）は、永久磁石Ｂの個数が１０個、固定極Ａの個数が８個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が１０個中２個一致するので、（８／１０）×（２／１０）＝４／２５である。ここで（８／１０）は、上述した磁力の強さを規格化する係数である。
【０１２３】
図３１と図３０とを対比すれば、永久磁石Ｂの個数と固定極Ａの個数とを、固定極Ａの個数＞永久磁石Ｂの個数から、永久磁石Ｂの個数＞固定極Ａの個数と入れ替えることによって、力Ｆの最大値は以下のように変化する。図３０（ａ）の２／３が図３１（ａ）の１／２に、図３０（ｂ）の１／３が図３１（ｂ）の１／４に、図３０（ｃ）の１／５が図３１（ｃ）の４／２５になる。永久磁石Ｂの個数＞固定極Ａの個数とする方が、同一起電力を得る場合においては、軽い回転力で回転子５を回転させることができる。永久磁石Ｂの個数／固定極Ａの個数の値が大きい程、永久磁石Ｂの個数＞固定極Ａの個数とする場合の改善効果が大きい。永久磁石Ｂの個数／固定極Ａの個数の値が１に近づく程、永久磁石Ｂの個数＞固定極Ａの個数とする場合の力Ｆをより小さくする改善効果が乏しくなる。
【０１２４】
図３２は、固定極Ａの個数が４個であり永久磁石Ｂの個数が２個の場合を示す図である。
【０１２５】
固定極Ａの個数が４個であり永久磁石Ｂの個数が２個、または、固定極Ａの個数が２個であり永久磁石Ｂの個数が４個である場合は、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが偶数であって固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個である特別な場合であるので詳述する。
【０１２６】
図３２（ａ）に示す配置は固定極Ａと永久磁石Ｂとの位相差が０であり、図３２（ａ）ないし図３２（ｅ）まで、順次、π／４（ラジアン）、すなわち、９０°ずつ固定極Ａと永久磁石Ｂとの位相差が増加する。
【０１２７】
固定極Ａの個数が４個であり永久磁石Ｂの個数が２個の場合は、固定極Ａと永久磁石Ｂとがともに偶数であり、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数との差が２個である。しかしながら、この２個の永久磁石Ｂは、力がキャンセルする一点である３２（ｂ）、３２（ｄ）、３２（ｆ）以外のどのような位置にあっても、回転子５の回転を妨げる方向に力Ｆを及ぼす。他の実施形態のように、永久磁石Ｂの回転力のキャンセル効果は生じない。すなわち、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが２個と４個の場合には実施形態特有の効果が生じない。固定極Ａの個数が２個であり永久磁石Ｂの個数が４個の場合も同様である。ここで、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数との関係は、倍数関係である。固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数との差が２個でありながら、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数が倍数関係となるのは、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とが２個と４個の場合だけである。
【０１２８】
図３３は、実施形態の発電機における固定極Ａの構造を示す図である。
【０１２９】
ここまでの説明は、特許文献１にも記載されたＥ型形状のコアを固定極Ａに用いて場合について説明をしてきた。Ｅ型形状のコアに替えて凸型形状のコアを用いることによって、さらに、小さな回転力で回転子を回転させることができるのでこの点について説明をする。
【０１３０】
図３３（ａ）、図３３（ｂ）は、特許文献１に記載されたと同様のＥ型形状のコアを用いる固定極Ａの構造を示す図である。図３３（ａ）は平面図、図３３（ｂ）は正面図である。図３３（ａ）、図３３（ｂ）に示す構造の固定極Ａは、Ｅ型形状のコア１ａ、コイル巻線１ｂ、ボビン１ｃ、コイル巻線の一端１ｂ１および他端１ｂ２を有する。
【０１３１】
図３３（ｃ）、図３３（ｄ）は、本実施形態に用いるにより好適な凸型形状のコアを用いる固定極Ａの構造を示す図である。図３３（ｃ）は平面図、図３３（ｄ）は正面図である。図３３（ｃ）、図３３（ｄ）に示す構造の固定極Ａは、凸型形状のコア１ａ、コイル巻線１ｂ、ボビン１ｃ、コイル巻線の一端１ｂ１および他端１ｂ２を有する。
【０１３２】
図３３（ｅ）は、永久磁石Ｂからの磁束がＥ型形状のコア１ａにどのように入るかを示す模式図である。図３３（ｆ）は、永久磁石Ｂからの磁束が凸型形状のコア１ａにどのように入るかを示す模式図である。
【０１３３】
図３３（ｅ）に示すように永久磁石Ｂからの磁束Ｍｂは、Ｅ型形状のコア１ａの３本のでっぱり部に磁束Ｍｂ１、磁束Ｍｂ２、磁束Ｍｂ３と分流する。ここで、磁束Ｍｂ１はコイル巻線１ｂに鎖交するので起電力の発生に寄与するが、磁束Ｍｂ２、磁束Ｍｂ３はコイル巻線１ｂに鎖交しないので起電力の発生に何ら寄与しない。一方、磁束Ｍｂ１、磁束Ｍｂ２、磁束Ｍｂ３のすべてが永久磁石Ｂとコア１ａとの引き合う力に寄与する。よって、例えば、３本のでっぱり部の磁束Ｍｂに垂直方向の断面積が同じであるとすれば、磁束Ｍｂの１／３しか起電力に寄与しないこととなる。
【０１３４】
図３３（ｆ）に示すように永久磁石Ｂからの磁束Ｍｂは、凸型形状のコア１ａのでっぱり部を通過する。ここで、磁束Ｍｂはすべてコイル巻線１ｂに鎖交するので起電力の発生に寄与する。一方、磁束Ｍｂが永久磁石Ｂとコア１ａとの引き合う力に寄与する。
【０１３５】
よって、凸型形状のコア１ａを用いる場合には、Ｅ型形状のコア１ａを用いる場合と同じ起電力を得るためには、永久磁石Ｂから発生する磁束は、例えば、１／３でよいこととなる。このことは、凸型形状のコア１ａと永久磁石Ｂとの引き合う力は、Ｅ型形状のコア１ａとＥ型形状のコア１ａとを用いる場合の１／３とできることを意味する。
【０１３６】
図３４は、Ｅ型形状のコア１ａに替えて凸型形状のコア１ａを用いる場合の回転子の回転角度（ラジアン）に対する回転子と固定子との間に働く力Ｆの関係を示す図である（永久磁石の数＞固定極の数の場合）。
【０１３７】
図３４は図３１と対比する図である。図３１を得るに用いたＥ型形状のコア１ａに替えて、図３４を得るために凸型形状のコア１ａを用いた。それとともに、図３１を得る場合の永久磁石Ｂの磁束を、図３４を得る場合には１／３にした。上述したように永久磁石Ｂの磁束を１／３にしても発電機から得られる起電力は変化せず、回転子と固定子との間に働く力Ｆの大きさは、図３１における１／３とできる。
【０１３８】
以下、図３１と対比して説明する。図３４（ａ）は、永久磁石Ｂの個数が６個、固定極Ａの個数が４個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が６個中２個一致するので、（８／６）×（２／６）×（１／３）＝１／６である。ここで（８／６）は、上述した磁力の強さを規格化する係数であり、（１／３）は凸型形状のコアを用いることによる磁束の削減係数である。
【０１３９】
図３４（ｂ）は、実施形態である永久磁石Ｂの個数が８個、固定極Ａの個数が６個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が８個中２個一致するので、（８／８）×（２／８）×（１／３）＝１／１２である。ここで（８／８）は、上述した磁力の強さを規格化する係数であり、（１／３）は凸型形状のコアを用いることによる磁束の削減係数である。
【０１４０】
図３１（ｃ）は、永久磁石Ｂの個数が１０個、固定極Ａの個数が８個の発電機の回転角度（ラジアン）と力Ｆとの関係を示す図である。力Ｆの最大値は、永久磁石Ｂと固定極Ａとの位置が１０個中２個一致するので、（８／１０）×（２／１０）×（１／３）＝４／７５である。ここで（８／１０）は、上述した磁力の強さを規格化する係数であり、（１／３）は凸型形状のコアを用いることによる磁束の削減係数である。
【０１４１】
（実施形態の発電機の起電力）
実施形態の発電機の回転子を小さな力で回転可能とする技術について、以上において説明をしてきた。以下においては、実施形態の発電機の起電力について説明をする。実施形態の発電機においては、固定極Ａの個数と永久磁石Ｂの個数とがともに偶数であり、その個数の差は２個である。このような固定極Ａのコイル巻線から得られる起電圧は特別な特徴を有している。
【０１４２】
図３５は、実施形態の発電機（固定極の個数が１０個であり永久磁石の個数が８個）におけるコイル巻線の配置を示す図である。
【０１４３】
図３６は、実施形態の発電機におけるコイル巻線（１０個のコイル巻線）の種々の結線を示す図である。
【０１４４】
図３７は、実施形態の発電機におけるコイル巻線（１０個のコイル巻線）の起電圧を示す図である。
【０１４５】
図３５、図３６、図３７を参照して、固定極の個数が１０個であり永久磁石の個数が８個の発電機について具体的に説明をする。
【０１４６】
図３５は、図２５に記載した白丸の位置に、コイル巻線０Ｃないしコイル巻線９Ｃの各々が配置されていることを示す。永久磁石Ｂの円周上の間隔が広い場合には、永久磁石Ｂの回転にともない各々のコイル巻線に発生する起電圧はパルス形状となる。永久磁石Ｂの円周上の間隔を適宜に定めると、各々のコイル巻線に発生する起電圧は正弦波形状となるので、起電圧は正弦波形状であるとして説明をする。
【０１４７】
図３６は、コイル巻線０Ｃないしコイル巻線９Ｃの各々の接続方法を示す図である。コイル巻線は偶数個であるので、図３６（ａ）ないし図３６（ｄ）の４種類の接続が実施例として可能である。図３６（ａ）は、コイル巻線毎に起電力を出力する接続方法である。図３６（ｂ）は、コイル巻線の起電圧が同位相となる２つのコイル巻線（回転軸６を中心としてπ（ラジアン）、すなわち、１８０°回転させたときに重なる位置にあるコイル巻線）を並列接続するものである。起電圧は同じであるが取り出せる電流の大きさは２倍になる。図３６（ｄ）は、コイル巻線の起電圧が同位相となる２つのコイル巻線を直列接続するものである。起電圧は２倍となるが、取り出せる電流の大きさは同じである。図３６（ｄ）は、図３６（ａ）と同様にコイル巻線毎に起電力を出力する接続方法である。図３６（ｄ）に示す接続方法によれば、起電圧φ５ないし起電圧φ９の各々は、起電圧φ０ないし起電圧φ４の各々と位相が１８０°異なるので、異なる位相の起電圧を１０種類得ることができる。ここで、一般的には巻線コイルの個数をＮとすれば、図３６（ｄ）に示す接続方法によれば、Ｎ個の異なる位相の起電力を得ることができる。
【０１４８】
図３７は、コイル巻線０Ｃないしコイル巻線９Ｃの各々から得られる起電圧φ０ないし起電圧φ９の各々を示す。ここで、図３７は、コイル巻線の接続方法は、図３６（ａ）に示す接続を用いた場合である。
【０１４９】
回転子５が１回転（２πラジアン、３６０°）すると各々のコイル巻線から４周期の正弦波形状の起電圧が得られる。ここで４周期であるのは永久磁石Ｂの個数を２で割った数である。一般的には、永久磁石Ｂの個数がＭであれば、回転子１回転すればＭ／２周期の正弦波形状の起電圧が得られる。
【０１５０】
起電圧φ０を基準とすると、起電圧φ１はπ／５遅れ、起電圧φ２は２×π／５遅れ、起電圧φ３は３×π／５遅れ、起電圧φ４は４×π／５遅れる。起電圧φ５は起電圧φ０と同位相であり、起電圧φ６は起電圧φ１と同位相であり、起電圧φ７は起電圧φ２と同位相であり、起電圧φ８は起電圧φ３と同位相であり、起電圧φ９は起電圧φ４と同位相である。ここで、一般的には、コイル巻線の個数がＮである場合には、各々のコイル巻線間の位相はπ／（２×Ｎ）異なる。そして、起電圧φ０と起電圧φ（Ｎ／２）の位相は同位相であり、起電圧φ（０＋ｉ）と起電圧φ（（Ｎ／２）＋ｉ）である、（ｉ＝１、２、・・Ｍ／２）。このように、同位相の起電圧が必ず２個発生し、回転軸６を通過する直線上に配される２個の固定極Ａの各々のコイル巻線を並列接続または直列接続することができる理由は、コイル巻線の数が偶数だからである。
【０１５１】
例えば、２相の商用交流電力系統と実施形態の発電機とを同期運転して、交流電力系統に電力を送るためには、コイル巻線の個数は４個とし、３相の商用交流電力系統と実施形態の発電機とを同期運転して、交流電力系統に電力を送るためには、コイル巻線の個数は６個とする。発電機から得られる起電力を直流電力に変換して用いる場合には、多相整流回路を用いて整流特性が良好な直流電力を得ることができる。
【０１５２】
（実施形態の発電機の要部のまとめ）
実施形態の発電機は、コアにコイル巻線が巻き付けられた偶数個の固定極が固定極支持部材にリング状に等間隔に配置されている固定子と、偶数個の永久磁石が永久磁石支持部材にリング状に等間隔に配置されている回転子と、固定子の固定極と回転子の永久磁石とを向かい合う位置に保持するとともに、回転子に回転力を伝えるための回転軸と、を備える発電機である。実施形態の発電機の要部は、以下である。
【０１５３】
実施形態の発電機は、固定極の個数と永久磁石の個数とは倍数関係とならない偶数であって固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個である。ここで、固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個でありながら倍数関係が成立する場合は、固定極の個数が２個で永久磁石の個数が４個、または、固定極の個数が４個で永久磁石の個数が２個の場合である。この場合には、一方の個数が２個であるところから、実施形態から除外される。
【０１５４】
偶数であって固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個であることによって以下の効果が生じる。まず、永久磁石の個数が偶数であることによって、必ず、Ｎ極とＳ極とを交互に配置できるので永久磁石が発生する磁界が均一になる。次に、固定極と永久磁石の個数がともに偶数であり、固定極の個数と永久磁石の個数との差が２個であることから、（１）固定極と永久磁石とが向かい合う配置の態様は、一定の回転角度毎に周期的に同じ配置関係が生じる。（２）固定極と永久磁石とが向かい合う配置は、２箇所で同時に発生し、その位置はπ（ラジアン）、すなわち、１８０°の角度差（位相差）を有する。（３）固定極と永久磁石とが向かい合う配置となる２箇所では同じ回転方向に固定極と永久磁石とが引き合う力が働き、その他の位置にある固定極と永久磁石とが引き合う力の総和は０である。よって、上述した一定の角度周期毎に回転子を回転させる力が最大となるが、その力の大きさは、１個の固定極と１個の永久磁石とが引き合う力の２倍を超えることはない。
【０１５５】
固定極の個数よりも永久磁石の個数が２個大きい場合の方が、永久磁石の個数よりも固定極の個数が２個大きい場合よりも、より小さな回転力で回転子を回転させることができる。固定極と永久磁石の個数のいずれが大きいかによる回転子を回転させる力の差は、固定極および永久磁石の個数の増加にともない小さくなる。
【０１５６】
固定極の形状については、凸型形状のコアを用いる場合の方が、Ｅ型形状のコアを用いる場合よりも、より小さな回転力で回転子を回転させることができる。
【０１５７】
本発明は、上述した実施形態に限らず同一の技術的思想の範囲に及ぶ。また、実施形態は、上述した実施形態のみならずこれらを組み合わせた実施形態も可能である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  発電機、  １ａ  コア、  １ｂ  コイル巻線、  １ｃ  ボビン、  ２  固定極支持部材、  ３  固定子、  ４  永久磁石支持部材、  ５  回転子、  ６  回転軸、  ７，  ７'  軸受、  ８，  ８'  ボス、  ９  回転軸保持部材、  Ａ  固定極、  Ｂ  永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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