(57)【要約】【課題】コイルと磁石のそれぞれの回転面の間隔はもとより、コイルの両側に設けた磁石と磁石のそれぞれの回転面の間隔が変動することなく回転し得るとともに、効率の良い発電ができる発電機を提供する。【解決手段】回転軸１に軸受け４を介して設けられ且つ間にコイル６を固定して有する非磁性材からなるコイル固定板２と、コイル固定板のそれぞれの外側に回転軸１に固定して設けられ且つＮ極とＳ極が隣り合うように偶数のフラット磁石１６を回転軸周りに円を描くように非磁性材１４を介在せしめて有する磁石固定板３とを備える発電機であって、磁石固定板３に設けられたフラット磁石１６が、磁石固定板３，３間ではＮ極とＳ極が対向するように設けられ、またコイル固定板２が、コイル固定板２，２間の間隔を保持する保持部材９を外周部に備えるとともに、外側の磁石固定板３との間に間隔を保持する回転体１１を備えてなる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸に軸受けを介して設けられ且つ間にコイルを固定して有する非磁性材からなるコイル固定板と、このコイル固定板のそれぞれの外側に回転軸に固定して設けられ且つＮ極とＳ極が隣り合うように偶数のフラット磁石を回転軸周りに円を描くように非磁性材を介在せしめて有する磁石固定板とを備えてなる発電機であって、前記磁石固定板に設けられたフラット磁石が、磁石固定板間ではＮ極とＳ極が対向するように設けられ、また前記コイルを間に有するコイル固定板が、コイル固定板間の間隔を保持する保持部材を外周部に備えるとともに、外側の磁石固定板との間に間隔を保持する回転体を備えてなることを特徴とする発電機。
【請求項２】
コイル固定板が回転軸に固定して設けられ、磁石固定板が回転軸に軸受けを介して設けられてなる請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
フラット磁石が、円形に形成されたものである請求項１又は２に記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機に関し、特には風力発電用に適した発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、風力発電が実用の域に達し、風車や発電機の改善がなされている。例えば、特開平１１−２９９２０２号公報、特許第３０４７１８０号公報には改善された発電機が見られる。
【０００３】
上記特開平１１−２９９２０２号公報に記載の発電機では、磁石を設けた基盤が、コイルを設けたフレームに対して相対的に回転する。また、特許第３０４７１８０号公報では、波形部をもつように環状の平板形状に巻かれたコアレスの電気子コイルが、平板形状の磁石を設けた磁石固定盤に対して相対的に回転する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の発電機における磁石とコイルの構造は、発電機全体が薄くできる利点を有するものの、前者（特開平１１−２９９２０２号公報）においては磁石のコイル側の回転面とコイルの磁石側の回転面との間は間隔が小さい。このため、磁石を設けた基盤が少しでも歪をもつ場合にはその間隔が変動し、効率的な発電が得にくい。また、磁石がコイルに当たるといったトラブルが懸念される。一方、後者（特許第３０４７１８０号公報）においても同様のことが言え、波形部をもつように環状の平板形状に巻かれたコアレスの電気子コイルが歪を有する場合には、電気子コイルとこの電気子コイルの両側の磁石との間で、間隔が変動し、効率的な発電が得にくい。また、磁石がコイルに当たるといったトラブルが懸念される。
【０００５】
本発明は、上記の如き問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、コイルと磁石のそれぞれの回転面の間隔はもとより、コイルの両側に設けた磁石と磁石のそれぞれの回転面の間隔が変動することなく回転し得るとともに、効率の良い発電ができる発電機を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る発電機は、回転軸と、この回転軸に軸受けを介して設けられ且つ間にコイルを固定して有する非磁性材からなるコイル固定板と、このコイル固定板のそれぞれの外側に回転軸に固定して設けられ且つＮ極とＳ極が隣り合うように偶数のフラット磁石を回転軸周りに円を描くように非磁性材を介在せしめて有する磁石固定板とを備えてなる発電機であって、前記磁石固定板に設けられたフラット磁石が、磁石固定板間ではＮ極とＳ極が対向するように設けられ、また前記コイルを間に有するコイル固定板が、コイル固定板間の間隔を保持する保持部材を外周部に備えるとともに、外側の磁石固定板との間に間隔を保持する回転体を備えてなるものである。
【０００７】
上記構成では、磁石固定板に設けられたフラット磁石が、磁石固定板間ではＮ極とＳ極が対向するように設けられ且つ隣り合うフラット磁石の間は非磁性材で仕切られているので、磁石固定板間で磁束密度が高く得られる。また、コイルはコイル固定板の間に置かれ、しかも、コイル固定板間にはその間隔を保持する保持部材が外周部に設けられるとともに、外側の磁石固定板との間に間隔を保持する回転体が設けられているので、コイルとフラット磁石のそれぞれの回転面の間隔はもとより、コイルの両側に設けたフラット磁石同士のそれぞれの回転面の間隔も変動することがないので、高い磁束密度の中をコイルが回転することになり、効率の良い発電ができる。また更に、コイル固定板と磁石固定板との間隔が保持されることから、これらを個々に回転軸に取付けて間隔を保持する時のような取付け精度を必要としないため、取付けが容易になる。
【０００８】
上記請求項１において、コイルと磁石の回転は相対的なものであり、コイル固定板が回転軸に固定して設けられ、磁石固定板が回転軸に軸受けを介して設けられて構成されてあってもよい（請求項２）。このように構成しても、上記請求項１の発明と同様の作用効果が得られる。
【０００９】
また、本発明において、フラット磁石の形状は、平板形状であれば特に限定するものではないが、円形に形成されたものが好ましい（請求項３）。このように円形のフラット磁石であれば、コイルが円形に形成されたものとの対応で、磁力による吸引、反発が円滑にでき、円滑な回転ができる。なお、平板の厚みも、特に限定するものではないが、円形の場合、半径よりも薄いものであればよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る発電機の説明図であって、ａは正面図、ｂはａの要部分解斜視図である。図において、１は回転軸、２はコイル固定板、３は磁石固定板である。
【００１１】
回転軸１は、金属製の丸棒材からなる。
【００１２】
コイル固定板２は、非磁性材で構成され、本例では正方形の樹脂板を用いた。このコイル固定板２の中心には、軸受け４を介して回転軸１を回転可能に取付けるための貫通孔５が設けられ、回転軸１が回転可能に取付けられている。また、貫通孔５の外周には、コイル６の鉄心７を装着するための貫通孔８が等間隔に４つ設けられ、コイル６が取付けられている。また、貫通孔８の外周には、このコイル固定板２の２枚を間隔を保持して連結するための連結棒９を取付けるための貫通孔１０が６つ設けられ、連結棒９が取付けられている。また更に、貫通孔８の外周には、コイル固定板２の外側（２枚のコイル固定板２の間を内側とする）に取付けられる磁石固定板３との間隔を保持するための回転自在なローラ１１を取付けるための貫通孔１２が３つ設けられ、それらの貫通孔にローラ１１が取付けられている。
【００１３】
磁石固定板３は、磁性材で構成され、本例では円形の鋼板１３を用い、その内側に非磁性の円形の樹脂板１４を接合固定して形成した。この磁石固定板３の中心には、回転軸１を固定して取付けるための貫通孔１５が設けられ、回転軸１が取付けられている。また、樹脂板１４の貫通孔１５の外周には、フラット磁石１６を装着するための貫通孔１７が等間隔に６つ設けられ、円形のフラット磁石１６がＮ極とＳ極が隣り合うように取付けられている。そして更に、コイル固定板２のそれぞれの外側に取付けられた磁石固定板３間では、フラット磁石１６のＮ極とＳ極が対向するように設けられている。なお、磁石固定板３における上記ローラ１１の転動する位置は鋼板１３の内側面である。従って、樹脂板１４の外径は鋼板１３の外径より小径に形成されている。
【００１４】
そして、上記構成の回転軸１、コイル固定板２、磁石固定板３を組付けた構成のものを、コイル固定板２を非回転に固定してハウジングＨなどに組付けることで発電機として構成される。
【００１５】
上記構成の発電機においては、磁石固定板３に設けられたフラット磁石１６が、磁石固定板３，３間ではＮ極とＳ極が対向するように設けられ且つ隣り合うフラット磁石１６，１６の間は非磁性の樹脂板１４で仕切られているので、磁石固定板３，３間では磁束密度が高く得られる。また、コイル６はコイル固定板２，２の間に設けられ、しかも、コイル固定板２，２間にはその間隔を保持する連結棒９が外周部に設けられるとともに、外側の磁石固定板３との間に間隔を保持するローラ１１が設けられているので、コイル６とフラット磁石１６のそれぞれの回転面の間隔はもとより、コイル６の両側に設けたフラット磁石１６同士のそれぞれの回転面の間隔も変動することがないので、高い磁束密度の中をコイルが回転することになり、効率の良い発電ができる。
【００１６】
なお、上記例では、フラット磁石１６の形状として円形に形成したものを例に説明したが、図２に示すように矩形、台形や扇形などであってもよいが、円形のフラット磁石１６であれば、コイル６が円形に形成されたものとの対応で、磁力による吸引、反発が円滑にでき、円滑な回転ができるためである。また、上記例では、フラット磁石６の数を片側６極、コイル６の数を４コイルとし、６極４コイルを例としたが、このようにコイル６がフラット磁石１６より少ない数であれば、回転初期の駆動力が比較的小さくて回転させることができるので、６極５コイル、８極４コイル、１０極４コイル、１０極７コイルなどであってもよく、特に限定するものではない。
【００１７】
因みに、上記図１に示す構成の発電機で、下記の仕様の発電機を対象に、回転軸１にプーリを取付けベルト駆動して回転数と出力の関係を調査した。なお、比較には自転車用のダイナモを用いた。調査結果を下記の符号を対応させて図３に示す。
【００１８】
（１）発電機の形式：６極４コイル
磁石の仕様　：円形、直径２９．５ｍｍ×厚み６．５ｍｍ、９００ガウス
コイルの仕様：線径０．６ｍｍ×長さ２０ｍ、鉄心径２２ｍｍ、スパン３０ｍｍ
（２）発電機の形式：６極４コイル
磁石の仕様　：円形、直径３０ｍｍ×厚み８ｍｍ、１１００ガウス
コイルの仕様：線径０．６ｍｍ×長さ２０ｍ、鉄心径２２ｍｍ、スパン３０ｍｍ
（３）発電機の形式：６極４コイル
磁石の仕様　：台形、上辺８０ｍｍ×下辺４０ｍｍ×厚み８ｍｍ、１２００ガウス
コイルの仕様：線径０．６ｍｍ×長さ２０ｍ、鉄心径２２ｍｍ、スパン５０ｍｍ
（４）発電機の形式：自転車用（市販品）、磁石形状：矩形
【００１９】
図３から明らかなように、本発明例（１）〜（３）のものは、回転数の増加に伴い出力が円滑に増加していることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る発電機によれば、コイルと磁石のそれぞれの回転面の間隔はもとより、コイルの両側に設けた磁石と磁石のそれぞれの回転面の間隔が変動することなく回転でき、これにより効率の良い発電ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発電機の説明図であって、ａは正面図、ｂはａの要部分解斜視図である。
【図２】本発明に係るフラット磁石の形状例を示す説明図で、ａは矩形、ｂは台形、ｃは扇形の例である。
【図３】発電機の回転数と発生出力の関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１：回転軸　　　　　　　２：コイル固定板　　　　３：磁石固定板
４：軸受け　　　　　　　５：貫通孔　　　　　　　６：コイル
７：鉄心　　　　　　　　８：貫通孔　　　　　　　９：連結棒
１０：貫通孔　　　　　　１１：ローラ　　　　　　１２：貫通孔
１３：鋼板　　　　　　　１４：樹脂板　　　　　　１５：貫通孔
１６：フラット磁石　　　　Ｈ：ハウジング
【図１】
2004015913.tif 000003
【図２】
2004015913.tif 000004
【図３】
2004015913.tif 000005