(57)【要約】【課題】水力や風力等の自然エネルギ−を利用して発電することができる機構が極めて簡単な発電機の構造に係わる。【解決方法】回転軸方向に配向させた複数の単位コイルを環状に配列、固定した構造からなる電磁誘導コイルを複数組、回転軸から一定距離離れた位置に取り付けて回転軸と一体的に回転する構造にしてなると共に、該環状配列の中心部の軸芯に、該環状配列した個々の単位コイルの中心軸を横切る様に、永久磁石を回動自在に懸吊した構造からなることを特徴とする・【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に配向させた複数の単位コイルを環状に配列、固定した構造からなる電磁誘導コイルを複数組、回転軸から一定距離離れた位置に取り付けて回転軸と一体的に回転する構造にしてなると共に、該環状配列の中心部の軸芯に、該環状配列した個々の単位コイルの中心軸を横切る様に、永久磁石を回動自在に懸吊した構造からなることを特徴とする発電機。
【請求項２】
上記電磁誘導コイルは、上記回転軸の軸方向で位置をずらせてそれぞれ一対づつ配置し、上記永久磁石は上記一対のコイルの間を回転する構造にしてなることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
上記対向する一対の単位コイル中に外回り方向の鉄芯をいれてなることを特徴とする請求項２に記載の発電機。
【請求項４】
上記回転軸に風車を連結してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発電機。
【請求項５】
上記回転軸に水車を連結してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機に係わり、更に詳しくは、水力や風力等の自然エネルギ−を利用して発電することができる機構が極めて簡単な発電機の構造に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年地球温暖化の影響を受けて自然エネルギーを利用して発電する思想が浸透している。風力発電、波力発電、ソーラー発電等、すでにいくつかは実用化されているが、自然エネルギーを動力源として利用するものはいずれも発電機が必要である。
【０００３】
【特許文献１】
たとえば特開昭６０−１７４０３０号には、風力、水力等の自然力で発電機を駆動して蓄電池に充電する機構が記載されている。
【０００４】
【特許文献２】
特開平５−１８３４７号には、自然力を利用して揚水し、この水を落下させて水力発電することが記載されているが、いずれも発電機そのものは従来機構のものである。
自然エネルギーは本来、経時的な変動が激しいので、そのままの形で安定した動力源として利用することはできない。又従来構造の発電機は安定した動力源で回転させることを前提にした構造であり、不安定な動力源を使って効率よく安定して発電できる構造ではない。時として発電不能に陥る場合もある。
従って、自然エネルギーをそのままの形で使用して効率よく電力を取り出すことができる安価で単純な構造の発電機が求められているのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題点にかんがみてなされたもので、本発明の目的は、▲１▼自然エネルギーをそのままの形で利用でき、▲２▼構造が極めて簡単、▲３▼製造コストが極めて安価な新しい発電機の構造を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題に関して鋭意研究を行い、下記（１）〜（５）の手段で問題を解決できることを見出した。
すなわち、
（１）  回転軸方向に配向させた複数の単位コイルを環状に配列、固定した構造からなる電磁誘導コイルを複数組、回転軸から一定距離離れた位置に取り付けて回転軸と一体的に回転する構造にしてなると共に、該環状配列の中心部の軸芯に、該環状配列した個々の単位コイルの中心軸を横切る様に、永久磁石を回動自在に懸吊した構造からなることを特徴とする発電機。
（２）  上記電磁誘導コイルは、上記回転軸の軸方向で位置をずらせてそれぞれ一対づつ配置し、上記永久磁石は上記一対のコイルの間を回転する構造にしてなることを特徴とする上記（１）に記載の発電機。
（３）  上記対向する一対の単位コイル中に外回り方向の鉄芯をいれてなることを特徴とする上記（２）に記載の発電機。
（４）上記回転軸に風車を連結してなることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の発電機。
（５）上記回転軸に水車を連結してなることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の発電機。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面によって本発明の作用、機能を説明する。
図１は本発明の電磁誘導コイルの構造を説明した図である。
一組の電磁誘導コイルは、単位コイル１を複数個組み合わせて環状に配列した構造からなり、個々の単位コイルは、その中心軸の方向を回転軸と同じ方向に配向させられている。
【０００８】
図２は本発明発電機の全体構造を説明した図である。
支柱に発電機の回転軸４が取り付けられ、回転軸には羽根と電磁誘導コイルが取り付けられている。
電磁誘導コイルは、図２のＡ−Ａ断面図に示すように、回転軸から一定距離離して、回転軸の周りを環状に取り囲むように等間隔で複数個取り付けられ、回転軸の回転に伴って一体的に回転する。
【０００９】
単位コイルを環状に配列した個々の電磁誘導コイルの中心軸には、永久磁石が回動自在に懸吊されており、永久磁石は個々の単位コイルの中心軸を横切る位置まで吊り下げられている。つまり永久磁石の磁束が単位コイルの中心軸と交差する様に吊り下げられている。
【００１０】
個々の電磁誘導コイルは回転軸４と一体となって回転するが、永久磁石は電磁誘導コイルの軸芯に回動自在に懸吊されているだけであるので、回転軸４と一緒に回転しない。回転軸４の回転スピードが遅い場合、つまり永久磁石に働く遠心力が小さい場合、永久磁石は垂直に懸吊された位置のまま動かない場合もありうる。図３は一つの単位コイルに注目して、回転軸が回転した時コイルと永久磁石の位置関係がどのように変化するかを説明した図である。本例は永久磁石に働く遠心力が小さく、回転軸が回転しても永久磁石は垂直に懸吊された位置のまま動かない場合を説明したものである。このような場合でも単位コイルは動いているので単位コイルと永久磁石の間に速度の相対的な差が発生して、コイルに起電力が誘起されることとなる。つまり本発明は回転軸４の回転速度が遅い場合でも起電力が発生する。
【００１１】
図４は、回転軸４のスピードが早くなり、永久磁石に働く遠心力が大きくなって永久磁石の位置が動く場合を説明したものである。この場合でも角度によって単位コイルと永久磁石の間に速度の相対的な差が発生して、コイルに起電力が誘起されることとなる。つまり本発明は回転軸４の回転速度が遅い場合でも早い場合でも起電力が発生する。
【００１２】
本発明で起電力を大きくするためには、単位コイルと永久磁石の間の速度の相対的な差をより大きくすることが必要である。そのためには永久磁石が遠心力の影響を受けて動きにくい構造にする必要がある。
永久磁石の重量を重くする、永久磁石を懸吊する軸心との摩擦をより小さくすることが必要となる。
【００１３】
電磁誘導コイルと永久磁石の組み合わせで、一組の誘導コイルに１個の永久磁石の組み合わせ（図２の様に）でも良いが、図５の様に、２組の電磁誘導コイルを向い合せに配置し、永久磁石は２組の電磁誘導コイルが共用するようにする時、発電効率がより向上する。
【００１４】
又電磁誘導コイルの軸芯に鉄芯を入れると起電力が高くなる。一組の誘導コイルに１個の永久磁石の組み合わせ（図２の構造）では、隣り合う単位コイルの軸芯にＵ字型の鉄芯を差し込む構造が良い。
図５の様に、２組の電磁誘導コイルを向い合せに配置し、永久磁石は２組の電磁誘導コイルが共用する構造では、図６に示すように、１本の鉄芯を向かい合う二つの電磁誘導コイルの軸芯に外回りで差し込む構造が良い。
【００１５】
鉄芯には高透磁率材料が良い。高透磁率材料としては、電磁軟鉄、珪素鋼板、パーマロイ、センダスト、Ｆｅ−Ａｌ合金、アモルファス合金、軟磁性フェライト等、通常この種の用途に使用されている材料は全て使用できる。
【００１６】
本発明に使用するコイルは巻き線型のコイルからシート状のコイルまで形状に何ら制約を受けることなく使用できる。コイル形状は、丸、四角、楕円形状等いかなる形状でも良い。
【００１７】
永久磁石は、鋳造磁石、焼結磁石、永久磁石粒子をプラスチックで固めた磁石等、いかなる製法のものでも使用することができる。
永久磁石の形状は円板状からリング状まで適宜採用できる。
磁化方向は、厚み方向、直径方向でＮ，Ｓいずれでも良いが、直径方向、つまり電磁誘導コイルの軸方向でＮ，Ｓが最も良い。極数は、単極、いずれでも使用できる。
【００１８】
本発明の発電機は、目的用途に応じてより小さく、又より大きく、自在に対応できるものであり、又複数組組み合わせることによって
より大きな発電量を得ることができる。
【００１９】
【実施例】
実施例１
図５の構造の発電機を試作した。
【００２０】
単位コイル
内径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの樹脂製ボビンに線径０．２ｍｍのエナメル被覆銅線を３０００回巻いたものを使用した。
電磁誘導コイル
直径１００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの樹脂円板外周部に直径２５ｍｍの穴を等間隔に６個あけてこの穴に上記単位コイルを６個嵌め込んで接着固定した。
【００２１】
永久磁石
上記直径１００ｍｍの円板の中心に直径３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの永久磁石（フェライト磁石）を吊り下げた。着磁方向は、厚さ方向でＮＳとした。
【００２２】
電磁誘導コイル
上記電磁誘導コイル８個を直径８００ｍｍの羽根車の上に図５の様な配列で取り付けた。又回転軸方向で距離を開けて、向かい合わせにもう一組、永久磁石から１ｍｍ距離を離して、電磁誘導コイルを取り付けた。
【００２３】
鉄芯
直径４．５ｍｍの軟鉄棒を図６の様に外回りで単位コイルの軸芯に差し込んで固定した。
【００２４】
電力の取り出し
各電磁誘導コイルの中で単位コイルは直列に接続し、各電磁誘導コイルは互いに並列に接続して、これを回転軸に取り付けたスリップリングに接続して発電電力を外部に取り出した。
発電テスト
風車として使用して発電テストした。
そよ風程度の風速で２Ｗの電力を取り出すことができた。
強風で、瞬間的に１２Ｗの電力を取り出すことができた。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明は構造が極めて簡単な発電機で、風力、水力等の自然エネルギーを利用して簡便安価に発電することができるものであり、省エネに多大な貢献をなすものである。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の電磁誘導コイルの構造を説明した図である。
【図２】図２は、本発明発電機の全体構造を説明した図である。
【図３】図３は、一つの単位コイルに注目して、回転軸が回転した時コイルと永久磁石の位置関係がどのように変化するかを説明した図である。
【図４】図４は、回転軸４のスピードが早くなり、永久磁石に働く遠心力が大きくなって永久磁石の位置が動く場合を説明したものである。
【図５】図５は、２組の電磁誘導コイルを向い合せに配置した時の説明図である。
【図６】図６は、外回りで鉄芯を入れた時の説明図である。
【符号の説明】
１…単位コイル            ２…電磁誘導コイル
３…永久磁石              ４…回転軸
【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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