(57)【要約】【課題】  構造が容易で、発電効率の良い発電機を提供することにある。【解決手段】  円盤状の回転盤で、回転盤の盤面の中心から盤面に垂直に突出する回転軸を有し、盤面に回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で複数の磁石が極性を交互にして埋設された回転体と、円柱又は円筒状の芯材に導線が巻装され、芯材の端部が回転体の回転盤の磁石に対向するように回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で設けられた複数のコイルと、回転体の回転軸を回転させる回転駆動手段とを備え、回転軸が略水平になるように回転体が配置され、回転盤が起立した状態で回転させられることを特徴とする。【選択図】図１
2015116055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の回転盤で、該回転盤の盤面の中心から該盤面に垂直に突出する回転軸を有し、該盤面に該回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で複数の磁石が極性を交互にして埋設された回転体と、
円柱又は円筒状の芯材に導線が巻装され、該芯材の端部が該回転体の該回転盤の該磁石に対向するように該回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で設けられた複数のコイルと、
該回転体の該回転軸を回転させる回転駆動手段とを備え、
該回転軸が略水平になるように該回転体が配置され、該回転盤が起立した状態で回転させられることを特徴とする発電機。
【請求項２】
前記回転体及び前記コイルの芯材が、非磁性材料であることを特徴とする請求項１記載の発電機。
【請求項３】
前記回転体の回転盤の盤面の両面に前記磁石が埋設され、該回転盤の両面の該磁石に対向するように前記コイルが配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発電機。
【請求項４】
前記回転体の回転軸が、前記回転盤の双方の盤面から突出し、
２つの前記回転駆動手段が、該回転軸のそれぞれを独立して回転させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発電機。
【請求項５】
前記回転体の回転盤の回転の運動エネルギーを補助する回転補助手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発電機。
【請求項６】
前記回転補助手段が、
前記回転体の回転盤に平行に、前記回転軸と同軸で回転する円盤であって、円盤面に該回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で複数の回転側磁石が極性を交互にして埋設された回転磁石盤と、
該回転側磁石に対向して該回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で極性を交互にして設けられた複数の固定側磁石とを有することを特徴とする請求項５記載の発電機。
【請求項７】
前記回転補助手段が、フライホイールであることを特徴とする請求項５記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体構造を有する発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁石が設けられた円盤を回転させ、該磁石の近傍に固定的に設けられたコイルによる発電を行う発電機が、提案されている。例えば、特許文献１に示される発電機は、外側面と内側面がＮ，Ｓ磁極に着磁された円環状のマグネット回転子と、マグネット回転子の回転軸を回動自在に支持する軸承を設けた外筐と、マグネット回転子のＮ，Ｓ磁極を挟持してその磁路となるように外筐に固定された円環状の磁性体と、磁性体の挟持部に捲着された電機子コイルと、マグネット回転子を外力により駆動回転して電機子コイルより直流発電力を得る手段とにより構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９７３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の発電機では、構造が複雑な上、発電効率が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、構造が容易で、発電効率の良い発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発電機は、円盤状の回転盤で、回転盤の盤面の中心から盤面に垂直に突出する回転軸を有し、盤面に回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で複数の磁石が極性を交互にして埋設された回転体と、円柱又は円筒状の芯材に導線が巻装され、芯材の端部が回転体の回転盤の磁石に対向するように回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で設けられた複数のコイルと、回転体の回転軸を回転させる回転駆動手段とを備え、回転軸が略水平になるように回転体が配置され、回転盤が起立した状態で回転させられることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発電機は、回転体及びコイルの芯材が、非磁性材料であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発電機は、回転体の回転盤の盤面の両面に磁石が埋設され、回転盤の両面の磁石に対向するようにコイルが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発電機は、回転体の回転軸が、回転盤の双方の盤面から突出し、２つの回転駆動手段が、回転軸のそれぞれを独立して回転させることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発電機は、回転体の回転盤の回転の運動エネルギーを補助する回転補助手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発電機は、回転補助手段が、回転体の回転盤に平行に、回転軸と同軸で回転する円盤であって、円盤面に回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で複数の回転側磁石が極性を交互にして埋設された回転磁石盤と、回転側磁石に対向して回転軸を中心とする同心円上に所定の間隔で極性を交互にして設けられた複数の固定側磁石とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発電機は、回転補助手段が、フライホイールであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、磁石とコイルとが対向した位置関係で磁石を有する回転体を回転させることによって発電を行うことから、構造が容易である。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、回転体及びコイルの芯材が、非磁性材料であることから、発電効率を上げることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、回転体の回転盤の盤面の両面に磁石が埋設され、回転盤の両面の磁石に対向するようにコイルが配置されていることから、１つの回転体で２つの発電系を構成でき、発電効率がよい。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、回転体の回転軸が、回転盤の双方の盤面から突出し、２つの回転駆動手段が、回転軸のそれぞれを独立して回転させることから、回転体を回転させるための駆動力のロスを抑え、発電効率を上げることができる。
【００１７】
請求項５〜請求項７に記載の発明によれば、回転体の回転盤の回転の運動エネルギーを補助する回転補助手段を備えることから、回転駆動手段の駆動力を抑えつつ、発電効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る第１の実施例における発電機の構成の一例を示す構成図である。
【図２】同第１の実施例における発電機の構造を示す説明図である。
【図３】同第１の実施例における発電機の磁石の配置を示す説明図である。
【図４】同第１の実施例における発電機のコイルの構造及び巻装を示す説明図である。
【図５】同第１の実施例における発電機の配線構成を示す説明図である。
【図６】本発明に係る第２の実施例における発電機の構成の一例を示す構成図である。
【図７】同第２の実施例における発電機の構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本願に係る発電機は、コイルと磁石とによる回転体構造を有し、電磁誘導を用いた発電機である。以下、具体的な実施例を用いて、本願に係る発電機の説明を行う。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施例１について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係る第１の実施例における発電機の構成の一例を示す構成図である。図２は、同第１の実施例における発電機の構造を示す説明図である。図３は、同第１の実施例における発電機の磁石の配置を示す説明図である。図４は、同第１の実施例における発電機のコイルの構造及び巻装を示す説明図である。図５は、同第１の実施例における発電機の配線構成を示す説明図である。
【００２１】
本実施例の図１〜図５における発電機１は、回転体構造を有する発電機である。具体的には、発電機１は、磁石１６を有する回転体１０、コイル２０、回転駆動手段であるモータ３０等から構成されている。
【００２２】
回転体１０は、円盤状の回転盤１２で、回転盤１２の盤面の中心から盤面に垂直に突出する回転軸１４を有している。そして、回転体１０の回転盤１２には、図３に示すように、盤面に回転軸１４を中心とする同心円上に所定の間隔で複数の磁石１６が極性を交互にして埋設されている。尚、回転体１０の材質としては、発電効率を考慮し、金属や樹脂のうち非磁性材料を用いることが望ましく、木材であってもよい。
【００２３】
尚、本実施例の回転体１０は、回転盤１２の盤面の両面に磁石１６が埋設されているが、片面であってもかまわない。また、回転体１０の回転軸１４が、回転盤１２の双方の盤面から突出しているが、これも片方であってもかまわない。
【００２４】
コイル２０は、円柱や円筒状の芯材２２に導線２８を、巻装したものである。芯材２２は、円柱でも円筒でもかまわないが、芯材２２に導線２８を巻装している様子を示す図４にあるように、本実施例では円筒状のものを用いている。芯材２２の材質としては、発電効率を考慮し、金属や樹脂のうち非磁性材料を用いることが望ましく、木材であってもよい。
【００２５】
コイル２０の作り方としては、まず、図４に示すように、一端に鍔２２ｂを有した円筒の芯材本体２２ａの他端に、円盤状の板材の中央に螺旋突起２６ａを有する補助板２６を芯材２２の孔２２ｄに螺嵌してボビン状にする。そして、このボビン状にした芯材２２の芯材表面２２ｃに導線２８を巻装していく。導線２８を巻装し終えた段階で、補助板２６を芯材本体２２ａから分離することで、コイル２２が完成する。
【００２６】
発電機１は、このような回転体１０及びコイル２０を配置することにより構成されている。具体的には、コイル２０が板状のコイル盤２４に、中央の貫通孔２４ａを中心に同心円上に所定の間隔で複数固定されている。このとき、コイル２０がコイル盤２４に接する側は、芯材２２の鍔２２ｂである。このコイル２０を有するコイル盤２４は、２枚用意され、その２枚のコイル盤２４の間に、回転体１０が配置される。コイル２０を有する面が回転体１０に向かう方向で、回転体１０の回転軸１４が、コイル盤２４の貫通孔２４ａから、コイル盤２４の外側に突出する。
【００２７】
尚、コイル２０の端面と回転体１０の磁石１６との間には、回転体１０の回転を妨げない最低限の隙間が設けられている。このように回転体１０とコイル盤２４を配置することにより、コイル２０の芯材２２の端部が回転体１０の回転盤１２の磁石１６に対向するように回転軸１４を中心とする同心円上に所定の間隔で配置されたことになる。
【００２８】
コイル盤２４の貫通孔２４ａから突出した回転体１０の回転軸１４の端部は、カプラ３２を介してモータ３０のモータ軸３０ａが連結される。尚、本実施例では、回転体１０の回転軸１４が、回転盤１２の双方の盤面から突出し、２つの回転駆動手段であるモータ３０が、回転軸１４のそれぞれを独立して回転させる構成となっているが、回転軸１４の片方のみの駆動であってもかまわない。
【００２９】
そして、図に示すように、発電機１は、回転軸１４が略水平になるように回転体１０が配置され、回転盤１２が起立した状態で回転させられる配置となっている。
【００３０】
電気配線的な構成としては、図５に示すように、電源コントローラ４、モータコントローラ６及び発電コントローラ８等から構成されている。具体的には、電源コントローラ４は、発電機１のモータ３０に電源を供給しつつ、発電された電力を外部に出力するものである。電源コントローラ４としては、具体的には、例えば無停電電源のように充電機能を有するものを用いることが可能である。
【００３１】
モータコントローラ６は、モータ３０の駆動・回転を制御するものである。但し、モータコントローラ６は、２つのモータ３０を、それぞれ独立して制御する構成である。発電コントローラ８は、コイル２０の導線２８から供給される電気を、整流等を行って電源コントローラ４に送るもので、電源コントローラ４が充電機能を有するような場合には、充電制御も行うことになる。
【００３２】
尚、本実施の形態では、電源コントローラ４、モータコントローラ６及び発電コントローラ８による構成としたが、モータ３０を回転させて回転体１０を回転させることが可能であれば、構成が限定されることはない。また、本実施の形態では、回転体１０の回転駆動手段としてモータ３０を示しているが、必ずしもモータである必要はなく、回転体１０を回転させることができれば、どのような駆動手段であってもよい。
【００３３】
このような構成の発電機１によれば、磁石１６とコイル２０とが対向した位置関係で磁石１６を有する回転体１０を回転させることによって発電を行うことから、構造が容易である。また、回転体１０及びコイル２０の芯材２２を非磁性材料にすることで、発電効率を上げることができる。
【００３４】
さらに、回転体１０の回転盤１２の盤面の両面に磁石１６を埋設し、回転盤１２の両面の磁石１６に対向するようにコイル２０を配置することで、１つの回転体で２つの発電系を構成でき、発電効率がよい。
【００３５】
さらに、回転体１０の回転軸１４が回転盤１２の双方の盤面から突出し、２つの回転駆動手段であるモータ３０で、回転軸１４のそれぞれを独立して回転させることで、回転体１０を回転させるための駆動力のロスを抑え、発電効率を上げることができる。尚、本実施例１では、回転体１０とコイル２０（コイル盤２４）とを、１組しか設けていないが、１本の回転軸１４で、複数の回転体１０とコイル２０（コイル盤２４）とを連結させることも可能である。
【実施例２】
【００３６】
以下、本発明の実施例２について図面を参照しながら具体的に説明する。図６は、本発明に係る第２の実施例における発電機の構成の一例を示す構成図である。図７は、同第２の実施例における発電機の構造を示す説明図である。
【００３７】
実施例２では、実施例１の発電機１に回転補助手段４０を追加した構造を説明する。回転補助手段４０は、回転体１０の回転盤１２の回転の運動エネルギーを補助するものである。尚、図６及び図７で、実施例１と同一の符号が付されたものは、上述と同様であるので、説明を省略する。実施例２は、実施例１と違い、回転体１０の回転軸１４が長く、コイル盤２４とモータ３０との間に、回転補助手段４０を備えている。尚、左右に回転補助手段４０を備えているが、片方でもかまわない。
【００３８】
回転補助手段４０は、回転体１０の回転軸１４の回転の運動エネルギーを蓄積する慣性回転体からなるフライホイールのようなものでもよいが、本実施例２では、フライホイールとしての機能も有しつつ、磁力で回転体１０の回転を補うことができる回転補助手段４０を説明する。
【００３９】
図６及び図７に示す回転補助手段４０は、回転磁石盤４２及び固定側磁石盤５０とで構成されている。回転磁石盤４２は、回転体１０の回転盤１２に平行に、回転軸１４と同軸で回転する円盤であって、円盤面に回転軸１４を中心とする同心円上に所定の間隔で複数の回転側磁石４４が極性を交互にして埋設されている。すなわち、回転体１０の回転軸１４が、回転磁石盤４２の貫通孔４２ａを通過し、回転磁石盤４２自体は回転軸１０に固定されている。尚、本実施の形態では、回転磁石盤４２の両面に回転側磁石４４を埋設させているが、片方でもかまわない。
【００４０】
固定側磁石盤５０は、回転磁石盤４２を挟むように２枚設けられ、回転側磁石４４に対向して回転軸１４を中心とする同心円上に所定の間隔で極性を交互にして設けられた複数の固定側磁石５２を有する。回転体１０の回転軸１４は、固定側磁石盤５０の貫通孔５０ａを通過しているが、回転軸１４は貫通孔５０ａに対してフリーであり、自在に回転可能である。回転側磁石４４と固定側磁石５２との間には、回転磁石盤４２の回転を妨げない最低限の隙間が設けられている。尚、固定側磁石盤５０を片方だけ設けるようにしてもかまわない。
【００４１】
本実施例の発電機２によれば、実施例１の発電機１の効果に加え、回転体１０の回転盤１２の回転の運動エネルギーを補助する回転補助手段４０を備えることで、回転駆動手段であるモータ３０の駆動力を抑えつつ、発電効率を上げることができる。特に、回転側磁石４４と固定側磁石５２との吸引・反発を繰り返すことで、回転体１０の回転の運動エネルギーをより一層補うことができる。尚、回転補助手段４０をより多く連結させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明によれば、構造が容易で、発電効率の良い発電機を提供することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・・・発電機
２・・・・・発電機
４・・・・・電源コントローラ
６・・・・・モータコントローラ
８・・・・・発電コントローラ
１０・・・・回転体
１２・・・・回転盤
１４・・・・回転軸
１６・・・・磁石
２０・・・・コイル
２２・・・・芯材
２２ａ・・・芯材本体
２２ｂ・・・鍔
２２ｃ・・・芯材表面
２２ｄ・・・孔
２４・・・・コイル盤
２４ａ・・・貫通孔
２６・・・・補助板
２６ａ・・・螺嵌突起
２８・・・・導線
３０・・・・モータ
３０ａ・・・モータ軸
３２・・・・カプラ
４０・・・・回転補助手段
４２・・・・回転磁石盤
４２ａ・・・貫通孔
４４・・・・回転側磁石
５０・・・・固定側磁石盤
５０ａ・・・貫通孔
５２・・・・固定側磁石
【図１】
2015116055.tif 000003
【図２】
2015116055.tif 000004
【図３】
2015116055.tif 000005
【図４】
2015116055.tif 000006
【図５】
2015116055.tif 000007
【図６】
2015116055.tif 000008
【図７】
2015116055.tif 000009