(57)【要約】【課題】発電に必要な動力を低減できる発電機の提供を課題とする。【解決手段】回転軸１まわりに、コイル２、コイル２を挟んで同極同士が対向し合う１対の磁石３、３、コイル２及び磁石３、３間にそれらと近接して位置し磁石３からコイル２に及ぶ磁界、磁力に対する透過部４ａ、遮断部４ｂを回転軸１まわりに交互に有し且つ透過部４ａと遮断部４ｂが対向し合う１対の磁力制御部材４を備え、コイル２及び磁石３の組と磁力制御部材４との回転軸１まわりの相対回転により、コイル２に対してその両側の磁石３、３からの磁界、磁力が１対の磁力制御部材４、４の位相差をもって通過する透過部４ａを通じ交互に及ぶようにして発電する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸まわりに、コイルと、このコイルを挟んで同極同士が対向し合う１対の磁石と、これらコイル及び磁石間にそれらと近接して位置し磁石からコイルに及ぶ磁界、磁力に対する透過部及び遮断部を回転軸まわりに交互に有し且つ透過部と遮断部が対向し合う１対の磁力制御部材とを備え、コイル及び磁石の組と磁力制御部材との回転軸まわりの相対回転により、コイルに対してその両側の磁石からの磁界、磁力が１対の磁力制御部材の位相差をもって通過する透過部を通じ交互に及ぶようにして発電することを特徴とする発電機。
【請求項２】
磁力制御部材を回転駆動する駆動手段を備えた請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
駆動手段は、手動駆動手段、電動駆動手段、自然力を利用する駆動手段の１つである請求項２に記載の発電機。
【請求項４】
磁石は回転軸と同心に配置されたリング型である請求項１〜３の何れか１項に記載の発電機。
【請求項５】
コイルは回転軸まわりに複数ある請求項１〜４の何れか１項に記載の発電機。
【請求項６】
コイル、磁石、磁力制御部材の組は複数あり、隣接する組同士は１つの磁石を共有し、それぞれの磁力制御部材は１つの回転軸によって駆動される請求項１〜５の何れか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、磁石とコイルを利用した発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁石とコイルを利用した発電機は種々提供されており、その大半は磁石とコイルとを半径方向の外側と内側とに配置し、一方を回転駆動することによって発電するものである（例えば特許文献１参照）。また回転軸まわりに配した磁石とコイルとを回転軸方向に対向させて一方を回転駆動することにより発電するものも知られている（例えば非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５７４２６号公報
【非特許文献１】「エアーギャップ方式発電機の製作」（http://ww1.tiki.ne.jp/~mamoru-y/eagyapu.htm）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし従来の磁石とコイルを利用した発電機は、何れも磁石とコイルとを直接、近接対向させて、その磁石とコイルとの一方を回転させることにより発電する方式であるため、磁石により一旦引き寄せたコイルの鉄芯を引き離すという繰り返し運動が必須であり、磁石またはコイルを回転させるのに大きな動力を要した。
【０００４】
そこで本発明者は、このような問題につき種々に実験し、検討を重ねた結果、磁石によって一旦引き寄せたコイルの鉄芯を引き離す余分な動力を軽減した状態で、磁石とコイル間での発電を行うことができることを見出した。
本発明は、そのような新たな知見に基づき、発電に必要な動力を低減できる発電機の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の発電機は、回転軸まわりに、コイルと、このコイルを挟んで同極同士が対向し合う１対の磁石と、これらコイル及び磁石間にそれらと近接して位置し磁石からコイルに及ぶ磁界、磁力に対する透過部及び遮断部を回転軸まわりに交互に有し且つ透過部と遮断部が対向し合う１対の磁力制御部材とを備え、コイル及び磁石の組と磁力制御部材との回転軸まわりの相対回転により、コイルに対してその両側の磁石からの磁界、磁力が１対の磁力制御部材の位相差を持って通過する透過部を通じ交互に及ぶようにして発電することを第１の特徴としている。
このような第１の特徴によれば、コイルとその両側の１対の磁石とが組となって、それらの間の１対の磁力制御部材と相対回転することにより、磁石とコイルとの相対回転なく、即ち磁石を一旦引き寄せたコイルの鉄芯から引き離すような大きな動力を要する動作なしに、コイルの両側で同極同士が対向し合う磁石からの磁界、磁力が、それらの間を１対の磁力制御部材の磁界、磁力に対する透過部が位相差を持って通過することにより交互に及び、コイルが誘導起電されて発電することができる。
また本発明の発電機は、上記第１の特徴に加えて、磁力制御部材を回転駆動する駆動手段を備えたことを第２の特徴としている。
この第２の特徴によれば、軽量化できる磁力制御部材を駆動手段により回転駆動して、重量化する磁石及びコイルの組と相対回転させ、発電することができる。
また本発明の発電機は、上記第１の特徴に加えて、駆動手段は、手動駆動手段、電動駆動手段、自然力を利用する駆動手段の１つであることを第３の特徴としている。
また本発明の発電機は、上記第１〜第３の何れかの特徴に加えて、磁石は、回転軸と同心に配置されたリング型であることを第４の特徴としている。
この第４の特徴によれば、１つの磁石にて、回転軸まわりの全周域で同じ磁極作用を発揮させることができる。
また本発明の発電機は、上記第１〜第４の何れかの特徴に加えて、コイルが回転軸まわりに複数あることを第５の特徴としている。
この第５の特徴によれば、回転軸まわりの磁石の回転による発電回数をコイル数に比例して増大することができる。
また本発明の発電機は、上記第１〜第５の何れかの特徴に加えて、コイル、磁石、磁力制御部材の組は複数あり、隣接する組同士は１つの磁石を共有し、それぞれの磁力制御部材は１つの回転軸によって駆動されることを第６の特徴としている。
この第６の特徴によれば、動力の増大割合を小さくし且つ発電量を高めることができ、また隣接のものが磁石を共用することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の発電機によれば、簡単且つ安価な構造で、磁石を一旦引き寄せたコイルの鉄芯から引き離すような大きな動力を要することなしに発電することが可能となり、発電効率が向上する。
軽量な磁力制御部材の側を回転駆動して重量化する磁石及びコイル側に対し相対回転させて発電することができ、発電効率が更に高まる。
駆動手段としては、手動駆動手段、電動駆動手段、自然力を利用する駆動手段の１つを利用して発電することができる。
磁石を回転軸と同心に配置されたリング型として、１つの磁石により回転軸まわりの全周域で同じ磁極作用を発揮させることができ、回転軸まわりに複数のコイルを設けて起電するのに好適である。
コイルが回転軸まわりに複数あることにより、磁石の回転による回転軸まわりの発電回数をコイル数に比例して増大することができる。
コイル、磁石、磁力制御部材の組を複数設けることにより、動力の増大割合を小さくして、それ以上に発電量を高めることができ、また隣接する組が磁石を共用する分コンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る発電機について説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載の内容を限定するものではない。
【０００８】
図１に示すように、本発明の発電機は回転軸１のまわりに、コイル２と、このコイル２を挟んで同極同士が対向し合う１対の磁石３、３と、これらコイル２及び磁石３間にそれらと近接して位置する１対の磁力制御部材４、４とを少なくとも１組備えている。
磁力制御部材４は、磁石３からコイル２に及ぶ磁界、磁力に対する透過部４ａ及び遮断部４ｂを回転軸１まわりに交互に有する。
【０００９】
コイル２及び磁石３の組と、磁力制御部材４、４とが、回転軸１まわりにおいて、図４〜図７に示すような相対回転を行うことにより、コイル２に対して両側の磁石３、３からの磁界、磁力が、１対の磁力制御部材４、４の位相差をもって通過する透過部４ａを通じて及び、発電が行われる（図４〜図７参照）。
このようにして、コイル２とその両側の１対の磁石３、３との組に対して、それらの間に介在されて配置される１対の磁力制御部材４、４とで相対回転させることにより、磁石３による磁界、磁力を、１対の磁力制御部材４の透過部４ａを介して位相差をもって通過させることができる。そして、これによってコイル２の両側の磁石３、３から磁界、磁力をコイル２に対して交互に及ぼして誘導起電し、発電することができる。
【００１０】
ここでコイル２は、鉄芯２ａやコイル２自体の材質や巻き数などによって発電効率を高めるように配慮するのが好適である。
磁石３はフェライト磁石、ネオジウム磁石などの永久磁石を採用することができ、強磁性のものほど発電効率の面で有利であるが、電磁石を利用する励磁式のものとすることもできる。
磁力制御部材４の磁力に対する遮断部４ｂは、原理的には超伝導部材を適用するのが好適であるが、防磁程度の材料を用いるのが現実的で、鋼板、純鉄、珪素鋼板、ＰＢパーマロイ、ＰＣパーマロイなどが知られ、これらの間ではＰＣパーマロイが磁気シールド効果が大とされている。
なお磁力制御部材４の形状は、本実施形態では円板状としているが、円板の周縁部を磁石３側へ鍔状に折り曲げて磁石３の側周を覆うようにした断面コ形の形状としてもよい。
【００１１】
また発電効率は回転軸１自体の回転負荷が影響するので、軸受構造や回転軸１自体の重量なども考慮するのが好適である。
透過部４ａは合成樹脂等とすることができるが、単なる切り欠き部や窓部としても有効であるし、回転駆動する負荷の軽減にも好適である。
また発電効率のために、磁力制御部材４は可能な限り薄くして、コイル２と磁石３との間のギャップをできるだけ小さくするのが好適である。
また磁力制御部材４の透過部４ａが、遮断部４ｂに対して軽量または重量の無い空間であるのを利用して、透過部４ａの遮断部４ｂに対する回転軸１まわりの占有比率を可能な限り高めることにより、それを回転駆動する負荷を最大限小さくすることができ、発電効率を高めるのに好適である。
【００１２】
コイル２及び磁石３の組と磁力制御部材４とを相対回転させるのに、図１に示すように、磁力制御部材４を回転駆動する駆動手段５を備えたものとすると、軽量化できる磁力制御部材４を駆動手段５により回転駆動して、重量化する磁石３及びコイル４の組と相対回転させて、より軽負荷で効率よく発電することができる。この駆動手段５は、図１では電動モータとしてあり、直流モータでも交流モータでもよいが、効率の高い方を採用するのが好適である。しかし、これに限定されることはなく、手動駆動手段、水力などの自然力を利用する駆動手段などであってもよい。
【００１３】
図３に示すように、磁石３は回転軸１と同心に配置されたリング型としてあり、１つの磁石３にて、回転軸１まわりの全周域で同じ磁極作用を発揮することができ、図１、図４〜図７に示すように、回転軸１まわりに複数設けたコイル２に働かせるのに好適である。コイル２の巻き数に応じて発電量を高められるし、回転軸１まわりに複数あることにより、磁石３の回転による発電回数がコイル数に比例して増大し、発電量を高められる。更に磁力制御部材４の透過部４ａと遮断部４ｂとによる１回転当たりのコイル２に対する透磁作用と遮磁作用との切替回数を増大しても発電量を高められる。
しかもコイル２、磁石３、磁力制御部材４の組は回転軸１の方向に複数あり、それぞれの組の磁力制御部材４は１つの回転軸によって駆動され、動力の増大割合が小さくても発電量を高められるし、隣接のものが磁石３を共用する分だけコンパクト化させることができる。
【００１４】
なおリング型の磁石３は平面の丸型にして外軸にすることができるし、コイル２は交流で発電しているが、ブラシを使ったり、ＩＣレギュレータを使うなどして直流で出力することができる。また１つの組の回転軸まわりのコイル２を、磁石３からの磁力線が交互に逆向きとなるように配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、コイルと磁石による発電に実用して、簡単な構造にて発電効率を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る発電機を示し、（Ａ）は概略側面図、（Ｂ）は一部の拡大図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発電機の磁力制御部材を示す正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る発電機の磁石を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る発電機における磁力制御部材による磁石からコイルへの１つの磁力透過状態を示す図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は磁力制御部材とコイルの鉄芯との関係図である。
【図５】本発明の実施形態に係る発電機における磁力制御部材による磁石からコイルへの磁力透過状態を示す図で、（Ａ）は図４の状態から磁力制御部材が９０度回転した状態を示す側面図、（Ｂ）は図４の状態から磁力制御部材が９０度回転した状態での磁力制御部材とコイルの鉄芯との関係図である。
【図６】本発明の実施形態に係る発電機における磁力制御部材による磁石からコイルへの磁力透過状態を示す図で、（Ａ）は図４の状態から磁力制御部材が１８０度回転した状態を示す側面図、（Ｂ）は図４の状態から磁力制御部材が１８０度回転した状態での磁力制御部材とコイルの鉄芯との関係図である。
【図７】本発明の実施形態に係る発電機における磁力制御部材による磁石からコイルへの磁力透過状態を示す図で、（Ａ）は図６の状態から磁力制御部材が９０度回転した状態を示す側面図、（Ｂ）は図６の状態から磁力制御部材が９０度回転した状態での磁力制御部材とコイルの鉄芯との関係図である。
【符号の説明】
【００１７】
１      回転軸
２      コイル
２ａ    鉄芯
３      磁石
４      磁力制御部材
４ａ    透過部
４ｂ    遮断部
５      駆動手段
【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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