(57)【要約】【課題】従来技術においては、高い出力電力を安定して発電することが望まれる。【解決手段】走行路に沿って走行する走行部１０１と、走行路１０１に沿って固定され、前記走行部が通過可能に配置された固定部１０２と備えた発電装置である。走行部１０１又は固定部１０２のうちの一方は、磁束を発生する磁束発生部１４０と、誘導コイル部１５０を有し、磁束が鎖交するように磁束発生部１４０に対向して配置された誘導コイル部１５０とを備える。走行部１０１又は固定部１０２のうちの他方は、磁束発生部１４０から誘導コイル部１５０への磁束による磁路を通過するように配置され、前記磁束を変化させるための磁束変化部１１１を備える。走行部１０１が走行したときに、前記磁束が通過する空間を磁束変化部１１１が横切ることで前記磁束の磁束密度が変化し、前記磁束密度の変化に応じて、前記誘導コイル部に起電力が誘起される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行路に沿って走行する走行部と、
前記走行路に沿って固定され、前記走行部が通過可能に配置された固定部と備えた発電装置であって、
前記走行部又は前記固定部のうちの一方は、
磁束を発生する磁束発生部と、
巻線コイルを有し、前記磁束が鎖交するように前記磁束発生部に対向して配置された誘導コイル部と、
を備え、
前記走行部又は前記固定部のうちの他方は、
前記磁束発生部から前記誘導コイル部への磁束による磁路を通過するように配置され、前記磁束を変化させるための磁束変化部を備え、
前記走行部が走行したときに、前記磁束が通過する空間を前記磁束変化部が横切ることで前記磁束の磁束密度が変化し、前記磁束密度の変化に応じて、前記誘導コイル部に起電力が誘起される、
発電装置。
【請求項２】
複数の前記磁束変化部を備えた、
請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
複数の前記磁束発生部と、
前記各磁束発生部からの磁束を鎖交するように対向してそれぞれ配置された複数の前記誘導コイル部とを備えた、
請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記磁束変化部は導体板に設けられた開口部である、
請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項５】
前記磁束変化部は前記開口部に磁性体が設けられて構成された、
請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
前記磁束変化部は絶縁体板に設けられた磁性体である、
請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項７】
前記磁束発生部から前記誘導コイル部への磁束による磁路を、前記磁束発生部に導くように構成されたヨークを備えた、
請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項８】
前記走行部は車輪部で構成され、
前記磁束変化部は車輪部に設けられ、
前記車輪部が回転することで前記走行部は走行する、
請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項９】
走行路に沿って走行する走行部と、
前記走行路に沿って固定され、前記走行部が固定部を通過可能に配置された固定部と備えた発電システムであって、
請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の発電装置を備えた、
発電システム。
【請求項１０】
前記固定部は、前記走行部が減速する位置に配置される、
請求項９に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発電装置及び発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、運動方向に直交する方向に着磁され隣接同士で逆極性となっている複数個の平板上の永久磁石からなる可動子と、該可動子の両側に間隙を有して挟むように配置される鉄心及び鉄心に可動子の運動方向に巻回されるコイルからなる固定子とを備えた回転機を開示している。
【０００３】
特許文献２は、電機子巻線及び界磁巻線を巻回した電機子鉄心と、磁気的突極を有する誘導子からなる回転子とを備えた回転機を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−０３７５８２号公報
【特許文献２】特開２００３−１８００５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、従来技術に比較して高い出力電力を安定して発電する発電装置及び発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る発電装置は、
走行路に沿って走行する走行部と、
前記走行路に沿って固定され、前記走行部が通過可能に配置された固定部と備えた発電装置であって、
前記走行部又は前記固定部のうちの一方は、
磁束を発生する磁束発生部と、
巻線コイルを有し、前記磁束が鎖交するように前記磁束発生部に対向して配置された誘導コイル部と、
を備え、
前記走行部又は前記固定部のうちの他方は、
前記磁束発生部から前記誘導コイル部への磁束による磁路を通過するように配置され、前記磁束を変化させるための磁束変化部を備え、
前記走行部が走行したときに、前記磁束が通過する空間を前記磁束変化部が横切ることで前記磁束の磁束密度が変化し、前記磁束密度の変化に応じて、前記誘導コイル部に起電力が誘起される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、従来技術に比較して高い出力電力を安定して発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る発電装置１００の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の発電装置１００のシミュレーションモデルを示す断面図である。
【図３】図２のシミュレーションモデルのシミュレーション結果であって、磁束分布の一例を示す平面図である。
【図４】図３の磁束分布を得る瞬間において、コイル４０の位置ｙ１での磁束密度分布を示すグラフである。
【図５】実施形態２に係る発電装置２００の概略構成を示す斜視図である。
【図６】実施形態３に係る発電装置３００の概略構成を示す斜視図である。
【図７】実施形態４に係る発電装置４００の概略構成を示す斜視図である。
【図８Ａ】実施形態５に係る発電装置５００の概略構成を示す正面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＡ−Ａ’線について矢印方向に見た縦断面図である。
【図８Ｃ】図８ＡのＢ−Ｂ’線について矢印方向に見た横断面図である。
【図９Ａ】実施形態５の変形例に係る発電装置５００Ａの概略構成を示す正面図である。
【図９Ｂ】図９ＡのＣ−Ｃ’線について矢印方向に見た縦断面図である。
【図９Ｃ】図９ＡのＤ−Ｄ’線について矢印方向に見た横断面図である。
【図１０】図９Ａの発電装置５００Ａにおける、走行部５０１と固定部５０２との位置関係を示す正面図である。
【図１１Ａ】実施形態６に係る発電装置７００の概略構成を示す正面図である。
【図１１Ｂ】図１１ＡのＥ−Ｅ’線について矢印方向に見た縦断面図である。
【図１２Ａ】実施形態７に係る発電装置７００の概略構成を示す正面図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＦ−Ｆ’線について矢印方向に見た縦断面図である。
【図１３】実施形態８に係る発電システム１０００の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１０】
（発明者の着眼点）
リニア発電機は、移動体の走行速度が高速なものほど、高い出力を得られる。しかし、高速走行により、軸受け又はブラシの磨耗による故障の発生、及び、振動騒音などが発生する。一方で、出力を上げるためには、動作磁束密度を高くする方法がある。
【００１１】
例えば、特許文献１のような永久磁石からなる可動子を用いるリニア発電機では、磁力が高い磁石を用いることで、動作磁束密度が高められる。しかし、磁力が高い磁石として、一般的にコストが高い磁石（例えば、希土類の磁性材料を用いた磁石）が、必要となる。一方で、特許文献２のような界磁巻線を用いる回転機では、電機子コイルの巻回数を多くすることで、起磁力を上げる。もしくは、界磁巻線を用いる回転機では、太いマグネットコイルの利用などによりコイルに流す電流を多くすることで、起磁力を上げる。これらにより、動作磁束密度が高められる。しかし、これらの対策をリニア発電機に適用すると、電機子自体が、大きくなり、かつ、重くなる。
【００１２】
以上の課題認識に基づいて、本発明者は、下記の実施形態に示される構成を創作するに至った。
【００１３】
（実施形態１）
図１は実施形態１に係る発電装置１００の概略構成を示す斜視図である。図１において、実施形態１に係る発電装置１００は、走行路１０と、走行部１０１と、固定部１０２とを備えて構成される。
【００１４】
図１において、走行部１０１は、例えば平行平板にてなる支持フレーム部１１０と、その上に配置された磁束変化部１１１とを備え、走行路１０に沿って走行方向２０（正の方向および負の方向）で移動する。固定部１０２は、磁束発生部１４０と、誘導コイル部１５０とを備え、走行路１０に沿って磁束発生部１４０及び誘導コイル部１５０を所定の固定支持部材を用いて固定して支持される。固定部１０２は、走行部１０１が磁束発生部１４０と誘導コイル部１５０との間を通過可能に配置される。
【００１５】
磁束発生部１４０は例えば永久磁石にて構成され、磁束を発生する。誘導コイル部１５０は誘導コイルの巻線を備え、磁束発生部１４０に対向する位置に配置される。支持フレーム部１１０上の磁束変化部１１１は、磁束発生部１４０と誘導コイル部１５０との間に形成される磁束φによる磁路を通過するように配置される。
【００１６】
以上のように構成された発電装置１００において、走行部１０１が走行路１０に沿って移動することにより、誘導コイル部１５０の巻線と鎖交する磁束φが通過する空間を磁束変化部１１１が横切ることで、誘導コイル部１５０の巻線と鎖交する磁束φの磁束密度が変化する。この磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部１５０に起電力が誘起される。
【００１７】
以上の構成によれば、小さい起磁力の部材を用いる場合であっても、高い出力電力を安定して発電することができる。すなわち、本実施形態１によれば、磁束変化部１１１によって、磁束発生部１４０から発生する磁束φの磁束密度よりも大きな磁束密度の磁束を、誘導コイル部１５０に与えることができる。これにより、磁束発生部１４０としては、小さい起磁力の部材（例えば、磁化の小さな磁石）を用いることができる。従って、磁束発生部１４０を従来技術に比較して小型化でき、かつ、発電装置１００全体を小型化することができる。さらに、起磁力を増加させるために、コストが高い部材（例えば、希土類の磁性材料を用いた磁石、など）を用いる必要がなくなる。
【００１８】
また、以上の構成によれば、大型で重い部材（誘導コイル、又は、磁束発生用の部材）を走行部１０１に搭載せずに発電を行うことができる。すなわち、比較的簡易かつ軽量に構成することができる支持フレーム部１１０及び磁束変化部１１１を移動させることにより、発電を行うことができる。これにより、特に高速走行時に顕著に発生しうる、走行時のトラブル及び機械損などを低減することができる。
【００１９】
また、以上の構成によれば、ブラシを用いずに、発電装置１００を構成することができる。これにより、ブラシの磨耗による故障などの発生を抑止できる。
【００２０】
なお、実施形態１に係る発電装置１００においては、支持フレーム部１１０は磁束φを遮断可能な導体板で構成される。この場合において、導体板に渦電流を生じさせることができる。これにより、磁束発生部１４０から発生する磁束φを、導体板の移動方向２０の前方に、集中させることができる。その結果、磁束発生部１４０から発生する磁束φの磁束密度よりも大きな磁束密度の磁束をより効率的に生成することができる。
【００２１】
また、実施形態１に係る発電装置１００において、磁束変化部１１１は、導体板に設けられた開口部であってもよい。ここで、磁束変化部１１１を開口部として、部材を備えない部分とすることができるので、走行部１０１をさらに軽量化することができる。さらに、実施形態１に係る発電装置１００においては、上述の開口部に、磁性体を設けてもよい。この場合において、磁束変化部１１１による磁束密度の変化に加えて、当該磁性体による磁束密度の増加が実現できる。これにより、より効率的に、誘導コイル部１５０における誘導起電圧を上昇させることができる。
【００２２】
さらに、実施形態１に係る発電装置１００において、支持フレーム部１１０は、絶縁体板であってもよい。このとき、磁束変化部１１１は、絶縁体板に設けられた磁性体であってもよい。この場合において、絶縁体を用いることで渦電流が流れないので、損失を低減することができる。
【００２３】
以上の構成では、絶縁体板に設けられた磁性体により、誘導コイル部１５０の巻線を鎖交する磁束量が変化する。これにより、誘導コイル部１５０において誘導起電圧を得ることができる。
【００２４】
また、実施形態１に係る発電装置１００は、ヨーク（例えば、磁性体ヨーク）を備えていてもよい。このとき、当該ヨークは、巻線と鎖交する磁束が磁束発生部１４０に周回する磁路を形成してもよい。この場合において、磁束発生部１４０から発生する磁束φを、ヨークを介して、再び、磁束発生部１４０に導くことができる。従って、誘導コイル部１５０に向かう磁束φをより強めることができる。
【００２５】
なお、図１に示される実施形態では、支持フレーム部１１０は、磁束変化部１１１を保持する保持部を備える構成を有する。ここで、支持フレーム部１１０の形状は、これに限られない。すなわち、支持フレーム部１１０は矩形形状の板部材であってもよいし、もしくは、円盤形状などであってもよい。
【００２６】
また、実施形態１において、磁束発生部１４０は例えば磁石により構成され、もしくは、コイルと磁性体コアからなる電磁石を用いて構成してもよい。この場合、実施形態１に係る発電装置１００であれば、作用磁界を励起するための電磁石の起磁力を小さくすることが可能である。その結果、コイルに流す電流を小さくできる。このため、コイルの軽量化を実現でき、かつ、銅損も小さくすることができる。
【００２７】
なお、本実施形態１においては、固定部１０２が磁束発生部１４０と誘電コイル部１５０とを備え、走行部１０１が支持フレーム部１１０と磁束変化部１１１とを備えている。しかしながら、これとは逆に、走行部１０１が磁束発生部１４０と誘電コイル部１５０とを備え、固定部１０２が支持フレーム部１１０と磁束変化部１１１とを備えるように構成してもよい。これについては、以下に述べる他の実施形態においても同様である。
【００２８】
以下では、移動導体の前方における磁束の集中についてシミュレーションを行う。図２は、図１の発電装置１００のシミュレーションモデルを示す斜視図である。このシミュレーションモデルは２次元磁界解析のモデルであり、横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸はｙ方向の位置を示す。図２において、磁性体ヨーク部に対応する磁極７０と、誘導コイル４０と、磁石３０とはｙ方向に並んで配置され、走行部１０１に対応する移動導体１０ｍは磁石３０とコイル４０との間の空間をｘ方向の移動方向（走行方向）２０に所定の間隔で繰り返し移動するように設けられる。磁石３０は磁化方向Ｍｄに磁化され、その磁束密度は１．２Ｔである。磁極７０はケイ素鋼材からなり、移動導体１０ｍはアルミニウムからなる。また、移動導体１０ｍの長手方向の長さをＬ１とし、移動導体１０ｍの繰り返し移動の所定の間隔をＬ２とする場合、Ｌ１：Ｌ２は約３：１０である。
【００２９】
このシミュレーションモデルでは、磁石３０と磁極７０とによりｙ方向に静磁界が形成され、移動方向２０に移動する移動導体１０ｍが当該静磁界中を通過するときの磁束及び磁束密度の変化を解析した。なお、このシミュレーションモデルでは、磁石３０と磁極７０との寸法などのパラメータを変更して、シミュレーションを行うこともできる。
【００３０】
図３は、図２のシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示す磁束分布図である。図３は、移動導体１０ｍが静磁界中を横切る瞬間の磁束φの分布を示す。なお、図３における横軸及び縦軸は図２の横軸及び縦軸に対応する。また、図３では、磁束φを明確に示すために、断面を示すハッチングを省略する。
【００３１】
図４は、図３の磁束分布を得る瞬間において、コイル４０の位置ｙ１での磁束密度分布を示すグラフである。図４において、横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸は磁束密度のｙ成分を示す。図４は、移動導体１０ｍの速度Ｖｍｃを最大値から零まで減速したときのコイル４０の位置ｙ１での磁束密度分布を示す。なお、移動導体１０ｍの速度Ｖｍｃは、回転速度１００ｒｐｍで正規化した値である。移動導体１０ｍ、磁石３０、コイル４０及び磁極７０の寸法パラメータは一定である。
【００３２】
以上のシミュレーション結果から分かるように、移動導体１０ｍが静磁界中を通過することで、その速度に応じた誘導起電力が移動導体１０ｍ中に生じる。このとき、その誘導起電力によって移動導体１０ｍ中に渦電流が流れ、この渦電流は移動導体１０ｍ中を通過する磁束を阻止する方向に流れる。このため、図３に示されるように、移動導体１０ｍの前方に磁束φが集中する。
【００３３】
このように、静磁界中を移動導体１０ｍが移動することで、移動導体１０ｍの速度と移動導体１０ｍの位置とに応じて、磁束密度の高低が発生する。従って、この磁束密度の変化量に応じて、コイル４０に誘導起電圧が発生する。
【００３４】
以上によれば、例えば、磁石３０から発生する磁束φの磁束密度よりも大きな磁束密度の磁束を、コイル４０の設置位置に生じさせることができ、磁石として、小さい起磁力の部材、例えば磁化の小さな磁石を用いる場合であっても、高い出力電力を安定して発電することができる。
【００３５】
（実施形態２）
図５は実施形態２に係る発電装置２００の概略構成を示す斜視図である。図５の実施形態２に係る発電装置２００は、図１の実施形態１に係る発電装置１００に比較して、走行部１０１に代えて、３個の磁束変化器２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃを備える磁束変化部２１１を備えた走行部２０１を備えたことを特徴とする。以下、前記相違点について詳述する。
【００３６】
図５において、固定部２０２は、図１の固定部１０２と同様に、磁束発生部２４０及び誘導コイル部２５０を備えて構成される。走行部２０１は、支持フレーム部２１０と、その上に設けられた磁束変化部２１１とを備えて構成される。磁束変化部２１１は、走行方向２０に沿って並置された３個の磁束変化器２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃを備えて構成される。
【００３７】
以上のように構成された実施形態２によれば、走行部２０１が固定部２０２を通過することにより、１つの誘導コイル部２５０に、３個の磁束変化器２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃにより３回の起電力を誘起させることができる。従って、１つの走行部２０１の走行運動から、効率的に、より多くの出力電力を得ることができる。
【００３８】
なお、実施形態２に係る発電装置２００においては、支持フレーム部２１０は、２つ又は４個以上の複数の磁束変化器を備えていてもよい。
【００３９】
また、図５に示される構成例では、支持フレーム部２１０は矩形形状の平行平板部材にてなるが、支持フレーム部２１０の形状は、これに限られない。すなわち、支持フレーム部２１０は、円盤形状などであってもよい。もしくは、支持フレーム部２１０は、複数の磁束変化器を保持する保持部を複数備える構成であってもよい。
【００４０】
さらに、実施形態２においては、上述の実施形態１にて説明された付加的な構成が、適宜、採用されうる。
【００４１】
（実施形態３）
図６は実施形態３に係る発電装置３００の概略構成を示す斜視図である。図６の実施形態３に係る発電装置３００は、図５の実施形態２に係る発電装置２００に比較して以下の点が異なる。
（１）発電装置３００は、走行路１０と、走行部３０１と、固定部３０２とを備える。
（２）固定部２０２に代えて、互いに対向する磁束発生部３４０及び誘導コイル部３５０を備えた固定部３０２を備えた。ここで、固定部３０２は所定の固定支持部材を用いて磁束発生部３４０及び誘導コイル部３５０を固定して支持する。磁束発生部３４０は例えば３個の磁束発生器３４０ａ，３４０ｂ，３４０ｃが走行路１０に沿って並置されて構成される。また、誘導コイル部３５０は例えば３個の誘導コイル３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃが走行路１０に沿ってかつそれぞれ磁束発生器３４０ａ，３４０ｂ，３４０ｃに対向するように並置されて構成される。
（３）走行部３０１は、走行部２０１と同様に、支持フレーム部３１０及び磁束変化部３１１を備えて構成される。ここで、磁束変化部３１１は、走行路１０に沿って並置された例えば３個の磁束変化器３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃを備えて構成される。
以下、前記相違点について詳述する。
【００４２】
図６において、走行部３０１は磁束発生部３４０と誘導コイル部３５０との間を走行路１０に沿って走行方向２０で通過可能に配置される。走行部３０１の支持フレーム部３１０は、磁束発生器３４０ａと誘導コイル３５０ａとの間、磁束発生器３４０ｂと誘導コイル３５０ｂとの間、及び磁束発生器３４０ｃと誘導コイル３５０ｃとの間を通る各磁束の磁路を通過するように配置される。
【００４３】
以上のように構成された実施形態３において、走行部３０１が移動することにより、磁束発生部３４０と誘導コイル部３５０との間で鎖交する磁束が通過する空間を磁束変化部３１１が横切ることにより、前記鎖交する磁束の磁束密度が変化し、これにより、誘導コイル部３５０の誘導コイル３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃに起電力が誘起される。
【００４４】
以上の構成を有する実施形態３によれば、上述の実施形態１及び２と同様の作用効果を有する。また、走行部３０１が固定部３０２を通過することにより、複数の誘導コイル３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃに複数の起電力を誘起させることができる。従って、１つの走行部３０１の走行運動から、効率的に、複数の出力電力を得ることができる。
【００４５】
なお、実施形態３に係る発電装置３００は、２つ又は４個以上の複数の誘導コイルと、当該複数の誘導コイルに対向する複数の磁束発生器とを備えていてもよい。また、支持フレーム部３１０は１個又は複数の磁束変化部を備える構成であってもよい。
【００４６】
また、図６に示される構成例では、磁束発生部３４０の各磁束発生器３４０ａ，３４０ｂ，３４０ｃは複数の個別の磁束発生用の部材により構成される。このとき、複数の磁束発生用の部材のそれぞれは、互いに同じ強さの磁束を発生する部材であってもよい。もしくは、複数の磁束発生用の部材のそれぞれは、互いに異なる強さの磁束を発生する部材であってもよい。
【００４７】
さらに、実施形態３において、上述の実施形態１及び実施形態２にて説明された付加的な構成が、適宜採用されうる。
【００４８】
（実施形態４）
図７は実施形態４に係る発電装置４００の概略構成を示す斜視図である。図７の実施形態４に係る発電装置４００は、図１の実施形態１に係る発電装置１００に比較して、磁束変化部１１１を有する支持フレーム部１１０を固定部４０２として固定する一方、磁束発生部４４０及び誘導コイル部４５０を備えた走行部４０１を走行路１０に沿って走行方向２０で走行させることを特徴とする。以下、前記相違点について詳述する。
【００４９】
図７において、実施形態４に係る発電装置４００は、走行路１０と、走行部４０１と、固定部４０２とを備える。ここで、走行部４０１は、磁束発生部４４０と、走行台部４９０上に配置された誘導コイル部４５０とを備える。走行部４０１において、誘導コイル部４５０は磁性体ヨーク部４６０に巻線コイルを巻回して構成され、例えば磁性体ヨーク部４６０は誘導コイル部４５０と磁束発生部４４０とを連結して固定することで走行部４０１を構成する。固定部４０２は、支持フレーム部４１０と、その上に配置された磁束変化部４１１とを備え、走行路１０に沿って固定され、走行部４０１が走行したときに、走行部４０１の誘導コイル部４５０と磁束発生部４４０との間に固定部４０２を挟設して通過するように配置される。
【００５０】
以上のように構成された実施形態４に係る発電装置４００において、走行部４０１が移動することにより、誘導コイル部４５０と鎖交する磁束が通過する空間を磁束変化部４１１が横切ることにより、誘導コイル部４５０と鎖交する磁束の磁束密度が変化する。この磁束の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部４５０に起電力が誘起される。
【００５１】
以上の実施形態４によれば、上述の実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００５２】
なお、実施形態４に係る発電装置４００において、支持フレーム部４１０は、複数の磁束変化器を有する磁束変化部を備えていてもよい。また、発電装置４００は、複数の誘導コイルを備えた誘導コイル部を備えていてもよい。
【００５３】
さらに、磁性体ヨーク部４６０を磁性体で構成しているので、誘導コイル部４５０と鎖交する磁束が磁束発生部４４０に周回する磁路を形成することができる。また、磁束発生部４４０から発生する磁束を誘導コイル部４５０及び磁性体ヨーク部４６０を介して、再び、磁束発生部４４０に導くことができる。従って、誘導コイル部４５０に向かう磁束の一部を閉路とすることで磁束をより強めることができる。
【００５４】
なお、図７に示される構成例では、走行台部４９０は誘導コイル部４５０を保持する構成を有する。しかし、走行部４０１の構成は、これに限られない。すなわち、走行台部４９０は磁束発生部４４０を保持し、元の磁束発生部４４０の位置に誘導コイル部４５０を設けてもよい。もしくは、走行台部４９０は磁性体ヨーク部４６０を保持してもよい。
【００５５】
また、実施形態４においては、上述の実施形態１〜３にて説明された付加的な構成が、適宜採用されうる。
【００５６】
（実施形態５）
図８Ａは実施形態５に係る発電装置５００の概略構成を示す正面図である。また、図８Ｂは図８ＡのＡ−Ａ’線についての縦断面図である。さらに、図８Ｃは図８ＡのＢ−Ｂ’線についての横断面図である。図８Ａ〜図８Ｃの実施形態５に係る発電装置５００は、図１の実施形態１に係る発電装置１００に比較して、特に、車輪部を構成する走行部５０１の支持フレーム部５１０を、円形のリング形状（円筒形状）の外輪部５１０ａとその内周に設けた円形状の内輪部５１０ｂとを備えて構成されたことを特徴とする。以下、前記相違点について詳述する。
【００５７】
図８Ａ〜図８Ｃにおいて、発電装置５００は、走行路１０と、走行部５０１と、固定部５０２とを備える。走行部５０１は支持フレーム部５１０と磁束変化部５１１とを備え、走行路１０に沿って走行方向２０で移動する。支持フレーム部５１０は、上述のように、外輪部５１０ａと、内輪部５１０ｂとを備え、内輪部５１０ｂの中央部に車軸５７０を有し、内輪部５１０ｂの円板内に複数の磁束変化器を有する磁束変化部５１１を有する。なお、外輪部５１０ａは、走行方式に適した部材が選択され、例えばゴムなどの弾性部材、もしくは鉄であってもよい。また、内輪部５１０ｂは例えば導体材料にてなり、磁束変化部５１１の各磁束変化器は内輪部５１０ｂに設けられた開口部に嵌挿される。
【００５８】
固定部５０２は、例えば磁石にてなる磁束発生部５４０と、磁束発生部５４０に対向して配置された誘導コイル部５５０とを備え、走行路１０に沿って固定され、走行部５０１の少なくとも磁束変化部５１１が磁束発生部５４０と誘導コイル部５５０との間を通過可能に配置される。図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、磁束発生部５４０と誘導コイル部５５０とを、走行路１０の直下に配置された磁性体ヨーク部５６０により連結される。ここで、誘導コイル部５５０は複数の誘導コイルを備えてもよい。そして、固定部５０２の磁束発生部５４０と誘導コイル部５５０とは、走行部５０１の走行時において、磁束変化部５１１を挟設するように磁性体ヨーク部５６０により連結されて固定される。
【００５９】
以上の構成によれば、上述の実施形態１〜４と同様の作用効果を有する。実施形態５において、車輪部を構成する走行部５０１の車軸５７０が回転することで、走行部５０１は走行する。このとき、走行部５０１の磁束変化部５１１が固定部５０２の磁束発生部５４０と誘導コイル部５５０との間の磁束による磁路を横切ることで誘導コイル部５５０に起電力を発生させる。
【００６０】
図８Ａ〜図８Ｃの実施形態５に係る発電装置５００において、磁束発生部５４０は、走行方向２０と垂直な方向の磁化方向Ｍｄを有し、支持フレーム部５１０に対して走行方向２０と垂直な磁界を印加する。磁束発生部５４０からの磁束は例えば磁束変化部５１１を介して誘導コイル部５５０に印加され、その磁束は磁性体ヨーク部５６０を介して磁束発生部５４０に戻るような閉じた周回磁路を形成することができる。
【００６１】
（実施形態５の変形例）
図９Ａは実施形態５の変形例に係る発電装置５００Ａの概略構成を示す正面図である。また、図９Ｂは図９ＡのＣ−Ｃ’線についての縦断面図である。さらに、図９Ｃは図９ＡのＤ−Ｄ’線についての横断面図である。図１０は図９Ａの発電装置５００Ａにおける、走行部５０１と固定部５０２との位置関係を示す正面図である。図９Ａ〜図９Ｃの実施形態５の変形例に係る発電装置５００Ａは、図８Ａ〜図８Ｃの実施形態５に係る発電装置５００に比較して以下の点が異なる。
（１）発電装置５００Ａは、車軸５７０の下側の磁束発生部５４０、誘導コイル部５５０及び磁性体ヨーク部５６０を有する固定部５０２に加えて、車軸５７０の上側にも、同様の構成を有する磁束発生部５４０、誘導コイル部５５０及び磁性体ヨーク部５６０を有する固定部５０２を備えたこと。
（２）また、図１０に示すように、それぞれ磁束発生部５４０（図１０において図示せず）、誘導コイル部５５０及び磁性体ヨーク部５６０をそれぞれ有する複数の固定部５０２を走行路１０に沿って所定の間隔で備えてもよい。
以下、前記相違点について詳述する。
【００６２】
以上のように構成された実施形態５の変形例によれば、図１０に示されるように、走行部５０１の車輪が転がりながら走行するとき、走行部５０１の磁束変化部５１１はサイクロイド曲線を描き、磁束変化部５１１が最高点に達したときに固定部から見た速度が最大となる。
【００６３】
また、図１０の構成例では、磁束変化部５１１のうち少なくとも１つの磁束変化部５１１により発生される最高点近傍の磁束φｃが複数の固定部５０２を通過することで、磁束密度の変化量をより大きくすることができる。これにより、効率的に、より多くの出力電力を得ることができる。
【００６４】
（実施形態６）
図１１Ａは実施形態６に係る発電装置７００の概略構成を示す正面図である。また、図１１Ｂは図１１ＡのＥ−Ｅ’線についての縦断面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂの実施形態６に係る発電装置７００は、図８Ａ〜図８Ｃの実施形態５に係る発電装置５００に比較して、円形状の走行部５０１に代えて、平行平板形状の支持フレーム部７１０を有する走行部７０１を車体７７０の直下に設け、いわゆる懸垂型モノレール形式で構成されたことを特徴とする。以下、前記相違点について詳述する。
【００６５】
図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、複数の固定部７０２はそれぞれ、磁束発生部７４０、誘導コイル部７５０及び磁性体ヨーク部７６０を備え、走行路に沿って所定の間隔で配置される。一方、走行部７０１は支持フレーム部７１０と磁束変化部７１１とを備える。ここで、車体７７０の下側に例えば平行平板形状の支持フレーム部７１０を設け、支持フレーム部７１０において走行方向２０に沿って所定の間隔で複数の磁束変化器７１１ａ，７１１ｂ，７１１ｃを備えて磁束変化部７１１を構成する。車体７７０が走行方向２０で走行するときに、支持フレーム部７１０に設けられた複数の磁束変化器７１１ａ〜７１１ｃを、複数の固定部７０２の磁束発生部７４０と誘導コイル部７５０が挟設して、各磁束変化器７１１ａ〜７１１ｃが磁束発生部７４０から誘導コイル部７５０への磁束を横切ることで誘導コイル部７５０に起電力を発生させる。
【００６６】
以上のように構成された実施形態６においては、上述の実施形態５と同様の作用効果を有する。
【００６７】
（実施形態７）
図１２Ａは実施形態７に係る発電装置８００の概略構成を示す正面図である。また、図１２Ｂは図１２ＡのＦ−Ｆ’線についての縦断面図である。図１２Ａ及び図１２Ｂの実施形態７に係る発電装置８００は、図１１Ａ及び図１１Ｂの実施形態６に係る発電装置７００に比較して、車体８７０に複数の走行部８０１を備える一方、支持フレーム部８１０及び磁束変化部８１１により固定部８０２を構成し、いわゆる跨座型モノレール形式で構成したことを特徴とする。以下、前記相違点について詳述する。
【００６８】
図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、支持フレーム部８１０及び、複数の磁束変化器８１１ａ，８１１ｂ，８１１ｃを有する磁束変化部８１１は車体８７０ではなく、走行路に固定されて固定部８０２を構成する。一方、車体８７０には複数の走行部８０１を備える。各走行部８０１は、磁束発生部８４０と、誘導コイル部８５０と、磁性体ヨーク部８６０とを備える。ここで、磁性体ヨーク部８６０は、磁束発生部８４０と誘導コイル部８５０とを連結しかつ車体８７０の下側に配置される。そして、複数の走行部８０１の磁束発生部８４０と誘導コイル部８５０との間で発生される磁束を、固定部８０２の磁束変化部８１１により横切って磁束の変化を発生させ、これにより誘導コイル部８５０に起電力を発生させる。
【００６９】
以上のように構成された実施形態７においては、上述の実施形態６と同様の作用効果を有する。なお、上述の実施形態１から７に記載の構成は、それぞれ互いに適宜組み合わされてもよい。
【００７０】
（実施形態８）
図１３は実施形態８に係る発電システム１０００の概略構成を示す平面図である。図１３の発電システム１０００は、実施形態６及び７に係る１つ又は複数の走行部７０１，８０１である走行部１００１が、走行路１０に沿って設けられた１つ又は複数の固定部７０２，８０２である固定部１００２を通過することで各固定部１００２で発電することを特徴とする。以下、本実施形態の構成例について説明する。
【００７１】
図１３において、走行部１００１は走行路１０に沿って移動する。固定部１００２は、走行路１０に沿って固定され、走行部１００１が固定部１００２の横側又は挟設部を通過可能に分散配置される。なお、走行路１０上に走行部１００１が一時的に停止する停止場所１１１０を設けてもよい。
【００７２】
以上説明したように実施形態８によれば、走行部１００１が固定部１００２を通過することで各固定部１００２で発電することができる。
【００７３】
なお、固定部１００２は、走行路１０のカーブ部分、停止場所１１１０の手前など、走行部１００１の減速が必要な箇所のみに配置されていてもよい。これにより、走行部１００１が減速を必要としない箇所での引きずり抵抗を無くし、エネルギーの損失を抑制することができる。
【００７４】
また、走行部１００１もしくは固定部１００２に支持フレーム部と磁束変化部とを備える場合、支持フレーム部を導体板とすることができる。これにより、コイル断線などの故障時にも該導体板に渦電流を発生させ、走行部１００１を減速することができ、走行時の安全性を高めることができる。すなわち、例えば走行部１００１が減速する場所に停止場所１１１０又は固定部１００２が設けられる。
【００７５】
さらに、実施形態８においては、上述の実施形態１〜７にて説明された発電装置の構成が、適宜採用されうる。
【００７６】
（実施形態のまとめ）
第１の態様に係る発電装置は、
走行路に沿って走行する走行部と、
前記走行路に沿って固定され、前記走行部が通過可能に配置された固定部と備えた発電装置であって、
前記走行部又は前記固定部のうちの一方は、
磁束を発生する磁束発生部と、
巻線コイルを有し、前記磁束が鎖交するように前記磁束発生部に対向して配置された誘導コイル部と、
を備え、
前記走行部又は前記固定部のうちの他方は、
前記磁束発生部から前記誘導コイル部への磁束による磁路を通過するように配置され、前記磁束を変化させるための磁束変化部を備え、
前記走行部が走行したときに、前記磁束が通過する空間を前記磁束変化部が横切ることで前記磁束の磁束密度が変化し、前記磁束密度の変化に応じて、前記誘導コイル部に起電力が誘起される。
【００７７】
第２の態様に係る発電装置は、第１の態様に係る発電装置において、
複数の前記磁束変化部を備えた。
【００７８】
第３の態様に係る発電装置は、第１又は第２の態様に係る発電装置において、
複数の前記磁束発生部と、
前記各磁束発生部からの磁束を鎖交するように対向してそれぞれ配置された複数の前記誘導コイル部とを備えた。
【００７９】
第４の態様に係る発電装置は、第１〜第３の態様のうちのいずれか１つに係る発電装置において、
前記磁束変化部は導体板に設けられた開口部である。
【００８０】
第５の態様に係る発電装置は、第４の態様に係る発電装置において、
前記磁束変化部は前記開口部に磁性体が設けられて構成された。
【００８１】
第６の態様に係る発電装置は、第１〜第３の態様のうちのいずれか１つに係る発電装置において、
前記磁束変化部は絶縁体板に設けられた磁性体である。
【００８２】
第７の態様に係る発電装置は、第１〜第６の態様のうちのいずれか１つに係る発電装置において、
前記磁束発生部から前記誘導コイル部への磁束による磁路を、前記磁束発生部に導くように構成されたヨークを備えた。
【００８３】
第８の態様に係る発電装置は、第１〜第７の態様のうちのいずれか１つに係る発電装置において、
前記走行部は車輪部で構成され、
前記磁束変化部は車輪部に設けられ、
前記車輪部が回転することで前記走行部は走行する。
【００８４】
第９の態様に係る発電システムは、
走行路に沿って走行する走行部と、
前記走行路に沿って固定され、前記走行部が固定部を通過可能に配置された固定部と備えた発電システムであって、
第１〜第８の態様のうちのいずれか１つに係る発電装置を備える。
【００８５】
第１０の態様に係る発電システムは、第９の態様に係る発電システムにおいて、
前記固定部は、前記走行部が減速する位置に配置される。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本開示の発電装置及び発電システムは、例えば、車両用発電システム又は充電用発電システムなどに適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０  走行路
２０  走行方向
１００，２００，３００，４００，５００，５００Ａ，７００，８００  発電装置
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，７０１，８０１，１００１  走行部
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，７０２，８０２，１００２  固定部
１１０，２１０，３１０，４１０，７１０，８１０  支持フレーム部
１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，７１１，８１１  磁束変化部
１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，７４０，８４０  磁束発生部
１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，７５０，８５０  誘導コイル部
２１１ａ，３１１ａ，７１１ａ，８１１ａ，２１１ｂ，３１１ｂ，７１１ｂ，８１１ｂ，２１１ｃ，３１１ｃ，７１１ｃ，８１１ｃ  磁束変化器
３４０ａ，３４０ｂ，３４０ｃ  磁束発生器
３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ  誘導コイル
４９０  走行台部
４６０，５６０，７６０，８６０  磁性体ヨーク部
５１０ａ  外輪部
５１０ｂ  内輪部
１０００  発電システム
１００１  走行部  
１００２  固定部  
【図１】
2017208956.tif 000003
【図２】
2017208956.tif 000004
【図３】
2017208956.tif 000005
【図４】
2017208956.tif 000006
【図５】
2017208956.tif 000007
【図６】
2017208956.tif 000008
【図７】
2017208956.tif 000009
【図８Ａ】
2017208956.tif 000010
【図８Ｂ】
2017208956.tif 000011
【図８Ｃ】
2017208956.tif 000012
【図９Ａ】
2017208956.tif 000013
【図９Ｂ】
2017208956.tif 000014
【図９Ｃ】
2017208956.tif 000015
【図１０】
2017208956.tif 000016
【図１１Ａ】
2017208956.tif 000017
【図１１Ｂ】
2017208956.tif 000018
【図１２Ａ】
2017208956.tif 000019
【図１２Ｂ】
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【図１３】
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