(57)【要約】      （修正有）【課題】銅線を通過する磁界を一定にすることと、発電の規模や特性を容易に拡張しやすくすること。【解決手段】第一発明は、永久磁石３，４を中心部と外周部に、極の向きが交互になるように配置し磁力線の方向を回転円の中心法線方向に配置して、銅線５内に同時に同方向に起電力が発生することを特徴とする交流発電機である。また、第二発明は、配置された永久磁石による磁束を円筒面に沿って縫う様に銅線が配置された交流発電機である。第三発明は、銅線部は中心から外側へ向けた磁束に対して垂直となる様に配置し、隣接する反対方向の磁束に対してはこれと逆方向になるように配置することを特徴とする交流発電機である。第四発明は、銅線部において、円筒面に沿って縫う様に巻き回された銅線の代わりに、両端を半田などで接合した銅線の束に置き換え、異なった出力特性の製品の多様化に容易に対応でき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】
円柱面上軸方向に配置した内側の永久磁石と外側の永久磁石との間を、この間を通る円柱面上にジグザグに巻き回された銅線が通ることによって電力を得る交流発電機
【請求項２】
円柱面上に巻き回された銅線の代わりに、両端を半田の様な導電性の物質でまとめて束ねた銅線をこの発電機に使用すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は、起電力発生部位にコア（鉄心）を用いない仕組みに関する。
【背景技術】
【０００２】従来の交流発電機には起電力発生部にコア（鉄心）を用いるため、起電力により発生する鉄心内部の磁界と外部磁石による磁界との影響で、コッキングが発生し、これが発電時の抵抗となって大きな駆動力を必要としていたが、このコッキングを解消し、駆動時の負荷を軽減するために考案されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２３８５０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、以上の技術によれば、外周付近と中心付近で銅線を通る磁界の速度に差が生じ、起電力にムラが発生する恐れがある。
また、発電機を拡張するためには、永久磁石自体の大きさを変えなければならず、多様なニーズに対応できない。
そこで、この発明は銅線を通過する磁界を一定にすることと、発電の規模や特性を容易に拡張しやすくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】以上の課題を解決するために、第一発明は、永久磁石を中心部と外周部
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法線方向に配置して、銅線内に同時に同方向に起電力が発生することを特徴とする交流発電機である。
また、第二発明は、配置された永久磁石による磁束を円筒面に沿って縫う様に銅線が配置された交流発電機である。
第三発明は、銅線部は中心から外側へ向けた磁束に対して垂直となる様に配置し、隣接する反対方向の磁束に対してはこれと逆方向になるように配置することを特徴とする交流発電機である。
第四発明は、銅線部において、円筒面に沿って縫う様に巻き回された銅線の代わりに、両端を半田などで接合した銅線の束に置き換え、異なった出力特性の製品の多様化に容易に対応できることを特徴とする交流発電機である。
【発明の効果】
【０００６】第一発明、または第二発明、および第三発明・第四発明によれば、各磁石間の磁束を横切る銅線各部の速度は一定となって、全体の出力が安定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の一実施形態を示す斜視図である。異なる二つの円筒上に永久磁石を配置（１）し、外側の永久磁石３と内側の永久磁石４の間に、銅線５を巻き回した円筒２を挿入し、永久磁石の円筒１か銅線を巻き回した円筒２のどちらかが回転して発電を行う。
【図２】永久磁石の円筒１と銅線を巻き回した円筒２を組み合わせた際の、円筒の軸に垂直な面で切った時の断面図である。放射状に配置された永久磁石３および４は、両隣の磁石と極の方向が必ず反対になるように配置してある。つまり外側の永久磁石３と内側の永久磁石４による磁束６は常に両隣の磁束７および７‘と反対向きとなる。外側の永久磁石３と内側の永久磁石４との間には適当な間隙が空くようにしてあり、この間隙を銅線５が通過することにより、フレミングの右手法則に基づいて銅線５に電流が発生する。
【図３】永久磁石の円筒１と銅線を巻き回した円筒２を組み合わせた際の、円筒の中心を通って軸方向に切った際の断面図である。（図２のＡ‐Ａ′断面図）。永久磁石は二つの円筒面上にすべて軸と並行に配置される。銅線５を配置する円筒面はこれら二つの円筒の間に位置し、外側の永久磁石１と内側の永久磁石２との間の隙間を、別の円筒面上に沿って縫う様に巻き回された銅線５が連続的に通過し、隣り合う磁束の向きがお互いに反対向きになるように配置された永久磁石による磁束を通過することにより、軸と平行になっている銅線５に電流が発生する。
【図４】永久磁石部と銅線部の一部を抜き出して、この交流発電機の作動原理を説明したものである。永久磁石部と銅線部は、軸を中心にしてどちらかが回転して、図４‐ａ）と図４‐ｂ）の状態を交互に繰り返し、銅線端部に交流電流を発生させる。
【図５】銅線５を、セル化（５′）した時の説明図である。これにより、永久磁石の間を通らず電力を発生しない場所の銅線が不要となり、使用する銅線を節約できる。また、組立に際して円筒上に銅線を巻き回さずに、磁束が当たる場所にのみ配置してそれぞれの端部同士をつなぎ合わせれば、セル５′に含まれる本数分だけ円筒に巻き回した時と同じ効果を得られる。発電機の組立が容易になるばかりでなく、ユニットの増設が容易になることから、発電機の構成に多様性を持たせ、発電性能の多様化を実現することができる。
【図６】この交流発電機は、永久磁石２組４個と、内側と外側の永久磁石１組の間をこの一組の磁石によって構成される磁束を横切る銅線の束２束を１ユニットとして、このユニット単位で構成の変更が可能である。
【図７】ユニットの増設は円周方向だけでなく、第一発明・第二発明・第三発明・第四発明を満たすあらゆる方向に増設が可能となるその一例を示す。増設は、磁束とそれを通過する銅線の増加を目的とするものであり、異なる円筒面に増設する場合は、既存の円筒面にある永久磁石の磁力を利用することが可能であるため、このような増設の仕方も可能である。この時、性能計算の際、それぞれの銅線の回転半径が異なるので、注意が必要である。
【図８】セル間の配線方法は、交流発電機として要求される仕様に応じて、様々な応用が可能となる、その一例を示す図である。基本的には図８‐ａのように直列に配線をするが、使用回転数に幅がある場合、電圧も回転数に比例して上下するため、回転数帯によってセルの配線形態を全体的（図８‐ｂ）もしくは部分的（図８‐ｃ）に並列化することにより、取り出す電圧を調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】この発明の一実施形態を、図１に示す。
発電機の電流発生部は、円筒面に円周方向に縫う様に配置された銅線５であり、電流発生が制止した時の磁石の位置に対応するように、電力を発生する部分の銅線が配置される（図２）。図３は、図２のＡ‐Ａ′断面図である。
永久磁石部１には外側と内側に同数の永久磁石がそれぞれ一つの磁束を構成するように配置されており、この時隣り合う磁束の向きは常に反対となる（図２の７−６−７′）。これらの磁束により、別の円筒上に縫う様に這わされた銅線５に発生する起電力は隣同士で逆向きとなり、ある時点における起電力の向きは銅線の全ての部分において常に同じ方向となる（図４‐ａ）。
永久磁石部１が銅線部２に対しこの永久磁石１個分移動（回転）すると、永久磁石に挟まれた銅線を貫く磁束の向きは反転するので、銅線に発生する起電力も反転する（図４‐ａ）。銅線の全ての部分において、これを貫く磁束は同時に反転するため、銅線の端部に現れる起電力は交流となる。
この時、この交流起電力の周波数は、永久磁石部１に対する銅線部２の回転数をｒ［ｒｐｍ］、配置する永久磁石の組をｎ［組］とすると、電流の向きは１回転につきｎ／２［回］反転するので、ｒ×ｎ／２［Ｈｚ］となる。
例えば、永久磁石８組、永久磁石部に対する銅線部の回転数が１０００［ｒｐｍ］のとき、この発電機が発生する電流の周波数は４０００［Ｈｚ］となる。
このままでは周波数が高くて使用できないので、実使用時は、発生電流を一度整流器で直流に変換して、インバーターで交流に再変換して使用する。
この発電機は、内側と外側の永久磁石１個ずつを１対として２対の永久磁石と、１対の永久磁石に挟まれて２対で往復する銅線部の構成を１ユニットとして、このユニット単位での増設が可能であり、増設により発電機としての出力性能の調整が可能である（図５）。
また銅線５を、両端を半田などで接合したエナメル線の束（セルと呼ぶ）（図６）にして、これを永久磁石の間に挟んで使用することにより、機器の組立の簡素化と、増設による製品群の多様化に対応することが容易となる。
上記の増設ユニットは、２個のセルとこれを通る方向の異なる磁束を構成するものであるから、前述のユニット単位でなくとも、円筒面を追加する多段式とすること（図７）でも増設は可能である。
セル（５′）同士の接続は、基本的には直列（図８‐ａ）であるが、永久磁石部１に対する銅線部２の回転数に比例して電圧も変化することから、場合に応じて全体劇もしくは部分的に並列（図８−ｂ、８‐ｃ）とすることで、様々な駆動条件に対応が可能である。【０００９】「実施形態の効果」
この実施形態によれば、磁束を横切る銅線の速度はどの場所においても常に同じとなり、フレミングの右手法則により起電力は速度に比例するため、発生する起電力にムラが生じない。
「他の実施形態」
図１の実施形態では、銅線を円筒上に巻回しているが、磁束を横切る部分だけ銅線の本数を多く（セル化）し、各セル部を１本の銅線で接続することで、巻回す銅線を少量としたものでも良い。
【符号の説明】
【００１０】１  永久磁石を二つの円筒面上に配置したもの
２  永久磁石の二つの円筒の間に位置する円筒面に巻き回された銅線部
３  外側の円筒面上の永久磁石
４  内側の円筒面上の永久磁石
５  永久磁石の二つの円筒の間に位置する円筒面に巻き回された銅線
６  ある一対の永久磁石によって発生する磁束
７および７′  ６の両隣に発生する、６とは向きが逆になる磁束
【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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