(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線（１０Ａ）回りに回転可能に設けられ、軸線（１０Ａ）方向から見て円形の回転体（１０）と、
この回転体（１０）の周方向に沿って配置された複数個の回転子対（２０）と、
前記回転体（１０）と複数個の回転子対（２０）との間において、回転体（１０）の周方向に回転体（１０）と一体に設けられた絶縁部（１１）と、
を備え、
各回転子対（２０）は、
前記絶縁部（１１）を介し回転体１０と当接して回転する導体（２１ｃ）と、この導体（２１ｃ）の軸線（２１Ａ）方向においてこの導体（２１ｃ）に隣接して設けられた磁石（２１ｍ）とを有する、導体（２１ｃ）の軸線（２１Ａ）方向から見て円形の第１回転子（２１）と、
前記第１回転子（２１）の軸線（２１Ａ）と平行な軸線（２２Ａ）回りに回転可能な導体（２２ｃ）と、この導体（２２ｃ）の軸線（２２Ａ）方向においてこの導体（２２ｃ）に隣接して設けられた磁石（２２ｍ）とを有し、前記回転体（１０）には当接せず、前記第１回転子（２１）との導体外周面（２１ｄ、２２ｄ）同士が当接することで回転する、導体（２２ｃ）の軸線（２２Ａ）方向から見て円形の第２回転子（２２）と、
を備え、
相隣接する回転子対（２０）における第１回転子（２１）の中心部（２１ｇ）と第２回転子（２２）の中心部（２２ｇ）とが電気的に接続（３０）されていることを特徴とする単極誘導発電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記絶縁部（１１）は摩擦材料からなることを特徴とする単極誘導発電機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１回転子（２１）の導体（２１ｃ）の外径（Ｄ２）は磁石（２１ｍ）の外径（Ｄ１）より大きく、前記第２回転子（２２）の導体（２２ｃ）の外径（Ｄ２’）は磁石（２２ｍ）の外径（Ｄ１’）より大きいことを特徴とする単極誘導発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単極誘導発電機に関するものである。より詳しくは発電力を大きくすることができる単極誘導発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に見られるように、
「外周の集電部に頻繁に交換が必要なブラシを用いないことにより、保守・点検を容易にし、また、外周の集電部での摩擦損をなくした単極発電機を提供することを目的とし」
「単極発電機において、２つの導体円盤を用いて、導体円盤同士を周速差がないように接触させ、外周の集電部にブラシを用いない構造とする」（同文献要約欄）
単極発電機が知られている。
【０００３】
しかし、この単極発電機は、２つの導体円盤を用いているので、発電力を大きくすることは困難である。
【０００４】
また、従来、例えば特許文献２に見られるように、
「発電効率を高め、大電流を得ることができる単極発電機を得る」ことを課題とし、
「磁性体からなる回転軸６Ａと、回転軸６Ａに支持された導体からなる円板状の回転子１と、回転子１の両面を挟み、回転子１と一体的に回転するように設けられた一対の磁石８Ａ，８Ｂと、一対の磁石８Ａ，８Ｂの外側の磁極面を覆い、回転子１を貫いた磁束を回転軸６Ａを通して周回させる磁路Ｌを構成するための、回転子１と一体的に回転するように設けられたヨーク９Ａ，９Ｂとを備えた」（同文献要約欄）
単極発電機が知られている。
【０００５】
しかし、この単極発電機は、１つの回転子１を用いているので、発電力を大きくすることは困難である。
【０００６】
なお、この特許文献２の０００８段落には、
「図６は単極誘導の原理を説明する原理図である。」「ここで、上述した起電圧は、回転子１を回転させるだけでなく、回転子１とともに永久磁石８を回転させても同様に発生されることが知られている。」
との記述がある。
【０００７】
また、従来、例えば特許文献３に見られるように、
「基となる単極誘導発電機の欠点である低電圧を改善し、磁石から直接電気エネルギーを取り出すことのできる効率のよい、コイルレスマグネット発電機を提供すること」を課題とし、
「単極発電機の磁石であるローターを複数に分割成層し、絶縁体を用い円盤状として回動軸に固着、同様の物を同軸上に併設し、内側の極性が反発するように設置して、それぞれの分割磁石の週縁部には、材質構成を分割磁石と同様として分割磁石の回動と共に、分割磁石の週縁面に対し適当なプレス圧を保ち回動し、それぞれ接続の極性は併設に対しても週設に対しても、反発するように設置した回動ブラシを具備し、併設する分割磁石の接続は各々対角する磁石の中心部同士を接続、上記の如く発電機を構成することにより、磁石内部の磁場作用を利用することにより、電圧を上げることができ逆トルクを軽微にすることがでる」（同文献要約欄）
コイルレスマグネット発電機が知られている。
【０００８】
しかしこのコイルレスマグネット発電機は、上記のように、
「それぞれの分割磁石の週縁部には、材質構成を分割磁石と同様として分割磁石の回動と共に、分割磁石の週縁面に対し適当なプレス圧を保ち回動し、それぞれ接続の極性は併設に対しても週設に対しても、反発するように設置した回動ブラシを具備」しているものであるから、適当なプレス圧を付与するための、「図１０で示す８のようなプレス機構」（同文献０００５段落）が必要となる。
分割磁石と回動ブラシとは、反発する極性同士が接触する構造であり、全ての回動ブラシが分割磁石に接触する構造であるため、適当なプレス圧を付与するためのプレス機構は強固なものにならざるを得ないと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２８６１１７号公報
【特許文献２】特開平９−２３８４５８号公報
【特許文献３】特開２００３−４７２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、発電力を大きくすることができ、強固なプレス機構も必要としない単極誘導発電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明の単極誘導発電機は、
軸線回りに回転可能に設けられ、軸線方向から見て円形の回転体と、
この回転体の周方向に沿って配置された複数個の回転子対と、
前記回転体と複数個の回転子対との間において、回転体の周方向に回転体と一体に設けられた絶縁部と、
を備え、
各回転子対は、
前記絶縁部を介し回転体と当接して回転する導体と、この導体の軸線方向においてこの導体に隣接して設けられた磁石とを有する、導体の軸線方向から見て円形の第１回転子と、
前記第１回転子の軸線と平行な軸線回りに回転可能な導体と、この導体の軸線方向においてこの導体に隣接して設けられた磁石とを有し、前記回転体には当接せず、前記第１回転子との導体外周面同士が当接することで回転する、導体の軸線方向から見て円形の第２回転子と、
を備え、
相隣接する回転子対における第１回転子の中心部と第２回転子の中心部とが電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
この単極誘導発電機は、上記の構成となっているので、次のような作用効果が得られる。
【００１３】
回転体を軸線回りに回転させると、回転体の周方向に沿って配置された複数個の回転子対における第１回転子が、回転体の絶縁部に従動して回転するとともに、第２回転子が第１回転子に従動して回転する。
第１回転子および第２回転子は、いずれも、回転する導体とこの導体の軸線方向において導体に隣接して設けられた磁石とを有しているので、導体外周部と導体中心部との間には、前述した単極誘導の原理に従って直流電圧（起電圧）ｅが発生する。
そして、回転体の周方向に沿って配置された複数個の回転子対における第１回転子同士は前記絶縁部によって絶縁されており、第１回転子と第２回転子とは両者の導体外周面同士が当接することで回転し（すなわち、両者の導体同士が導通し）、相隣接する回転子対における第１回転子の中心部と第２回転子の中心部とが電気的に接続されているので、各回転子に発生した直流電圧ｅは累積されることとなる。
したがって、発電力を大きくすることが可能となる。
なお、回転体には第１回転子だけが接触するので、仮に回転体が磁石であったとしても強固なプレス機構は不要である。
【００１４】
以上のように、この単極誘導発電機によれば、発電力を大きくすることができ、強固なプレス機構も必要としないという効果が得られる。
【００１５】
なお、絶縁部は、回転体と別体のものを回転体と一体に設けてもよいし、回転体自体を絶縁体で構成することで絶縁部を構成しても良い。いずれにしても上述した作用効果が得られる。
【００１６】
この単極誘導発電機においては、
前記絶縁部は摩擦材料からなる構成とすることができる。
このように構成すると、回転体と回転子対の第１回転子との回転力の伝達を高効率で行うことができ、発電効率を高めることができる。
【００１７】
この単極誘導発電機においては、
前記第１回転子の導体の外径は磁石の外径より大きく、前記第２回転子の導体の外径は磁石の外径より大きい構成とすることができる。
このように構成すると、第１回転子と第２回転子との導体外周面同士の当接を確実かつ円滑にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る単極誘導発電機の実施の形態を示す平面図。
【図２】回転子対を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図。
【図３】図１における複数個の回転子対２０の展開図。
【図４】他の実施の形態を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る単極誘導発電機の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図において、同一部分ないし相当する部分には、同一の符号を付してある。
【００２０】
図１に示す実施の形態の単極誘導発電機１は、
軸線１０Ａ回りに回転可能に設けられ、軸線方向から見て円形の回転体１０と、
この回転体１０の周方向に沿って配置された複数個（図示のものは２０Ａ〜２０Ｆの６個）の回転子対２０と、
前記回転体１０と複数個の回転子対２０との間において、回転体１０の周方向に回転体１０と一体に設けられた絶縁部１１と、
を備えている。
【００２１】
図１および図２に示すように、各回転子対２０（Ａ〜Ｆ）は、
前記絶縁部１１を介し回転体１０と当接して回転する導体２１ｃと、この導体２１ｃの軸線方向（図２（ｂ）において上下方向）においてこの導体２１ｃに隣接して設けられた磁石２１ｍ、２１ｍとを有する、導体２１ｃの軸線方向から見て円形の第１回転子２１と、
第１回転子２１の軸線２１Ａと平行な軸線２２Ａ回りに回転可能な導体２２ｃと、この導体２２ｃの軸線方向においてこの導体２２ｃに隣接して設けられた磁石２２ｍ、２２ｍとを有し、前記回転体１０には当接せず、前記第１回転子２１との導体外周面２１ｄ、２２ｄ同士が当接することで回転する、導体２２ｃの軸線方向から見て円形の第２回転子２２と、
を備えている。
【００２２】
そして、図１、図３に示すように、相隣接する回転子対２０における第１回転子２１の中心部２１ｇと第２回転子の中心部２２ｇとが電気的に接続されている。電気的接続部を符号３０で示す。
【００２３】
この単極誘導発電機１は、上記の構成となっているので、次のような作用効果が得られる。
【００２４】
図１において、回転体１０を軸線１０Ａ回りに（例えば反時計方向Ｒ２方向に）回転させると、回転体１０の周方向に沿って配置された複数個の回転子対２０における第１回転子２１が、回転体１０の絶縁部１１に従動して（例えば時計方向Ｒ１方向に）回転するとともに、第２回転子２２が第１回転子２１に従動して（例えば反時計方向Ｒ２方向に）回転する。
【００２５】
第１回転子２１および第２回転子２２は、いずれも、回転する導体２１ｃ、２２ｃとこの導体２１ｃ、２２ｃの軸線方向において導体に隣接して設けられた磁石２１ｍ、２２ｍとを有しているので、導体外周部２１ｄ（２２ｄ）と導体中心部２１ｇ（２２ｇ）との間には、前述した単極誘導の原理に従って直流電圧（起電圧）ｅが発生する。
【００２６】
そして、回転体１０の周方向に沿って配置された複数個の回転子対２０における第１回転子２１同士は前記絶縁部１１によって絶縁されており、第１回転子２１と第２回転子２２とは両者の導体外周面２１ｄ、２２ｄ同士が当接することで回転し（すなわち、両者の導体２１ｃ、２２ｃ同士が導通し（図２（ａ）の「接点」参照））、相隣接する回転子対２０における第１回転子２１の中心部２１ｇと第２回転子２２の中心部２２ｇとが電気的に接続（３０）されているので、各回転子２１，２２，２１，２２，・・・に発生した直流電圧ｅは累積されることとなる。
したがって、発電力を大きくすることが可能となる。
【００２７】
なお、回転体１０には第１回転子２１だけが接触するので、仮に回転体１０が磁石であったとしても強固なプレス機構は不要である。
【００２８】
以上のように、この単極誘導発電機１によれば、発電力を大きくすることができ、強固なプレス機構も必要としないという効果が得られる。
【００２９】
なお、絶縁部１１は、回転体１０と別体のものを回転体１０と一体に設けてもよいし、回転体１０自体を絶縁体で構成することで絶縁部１１を構成しても良い。いずれにしても上述した作用効果が得られる。
【００３０】
前記絶縁部１１は摩擦材料からなる構成とすることが望ましい。
このように構成すると、回転体１０と回転子対２０の第１回転子２１との回転力の伝達を高効率で行うことができ、発電効率を高めることができる。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、第１回転子２１の導体２１ｃの外径Ｄ２は磁石２１ｍの外径Ｄ１より大きく、第２回転子２２の導体２２ｃの外径Ｄ２’は磁石２２ｍの外径Ｄ１’より大きい構成とすることが望ましい。
このように構成すると、第１回転子２１と第２回転子２２との導体外周面２１ｄ、２２ｄ同士の当接を確実かつ円滑にすることが可能となる。
【００３２】
回転体１０は、適宜の材料（例えば、金属、合成樹脂、セラミックス等）で構成でき、軸線方向から見て円形の任意の形状、例えば、円板状、円柱状、円筒状に構成することができる。
【００３３】
回転体１０を回転可能に支持する構造は、公知の適宜の構造を採用することができる。例えば、図１に示すような軸１２を設け、この軸１２を軸受部材（図示せず）で回転可能に支持することで、図示しないフレームやケーシングに回転可能に設けることができる。
【００３４】
絶縁部１１は、回転体１０の周方向に回転体１０と一体に（すなわち一緒に回転するように）設けられればそれでよく、別体のリング状の絶縁部１１を回転体１０の外周に固定・固着しても良いし、回転体１０自体を絶縁材料で構成することで絶縁部１１を構成しても良い。
【００３５】
絶縁体１１は、ゴム、高摩擦ゴム、高摩擦樹脂等、絶縁性を有する公知の高摩擦材で構成することができる。
【００３６】
回転体１０は、人力、風力、水力等によって回転させることができ、発電された電力（上述したようにして累積された電力）は、例えば、図１，図３に示すように、（始端の）回転子対２０Ａの第１回転子２１と（終端の）回転子対２０Ｆの第２回転子２２との間に電力取り出し部（集電部）３１，３１を設けて取り出すことができる。図３において、４０は集電部３１，３１に接続される負荷である。
【００３７】
図２に示すように、各回転子対２０の導体２１ｃ、２２ｃは、いずれも適宜の公知の導体（例えば銅等の金属）で構成することができ、軸線方向から見て円形の任意の形状、例えば、円板状、円柱状に構成することができる。
【００３８】
導体２１ｃ、２２ｃを回転可能に支持する構造は、公知の適宜の構造を採用することができる。例えば、図２に示すように、軸２１ｊ、２２ｊを設け、この軸２１ｊ、２２ｊをそれぞれ軸受部材（例えばベアリング）２１ｂ、２２ｂで回転可能に支持することで、フレーム２３やケーシングに回転可能に設けることができる。
【００３９】
フレーム２３は導電性を有しない（あるいは極めて小さい）合成樹脂等で構成する。
２４はフレームを構成する、図において上下の板体２３ｂ、２３ｂを連結する連結部材としてのボルトナットである。
る。
【００４０】
この実施の形態の磁石２１ｍ、２２ｍは、いずれも片面がＮ極、他面がＳ極となっている円板状の磁石であり、導体の円板部２１ｆ、２２ｆを挟むように一対設けられている。
この実施の形態の磁石２１ｍ、２２ｍは、いずれも導体２１ｃ、２２ｃに固定されていて、導体２１ｃ、２２ｃと一緒に回転するようになっているが、フレーム２３側に固定するようにしてもよい。
【００４１】
相隣接する回転子対２０における第１回転子２１の中心部２１ｇと第２回転子の中心部２２ｇとを電気的に接続する電気的接続部３０は、公知の適宜の構成を採用することができる。図において、２１ｋ、２２ｋは、それぞれ導体の軸端に接触するブラシである。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。例えば、
【００４３】
上記の実施の形態では、回転子対２０は回転体１０に対して外接する構成としたが、例えば図４に示すように内接する構成とすることもできる。
【００４４】
上記の実施の形態では、集電部３１，３１から電力を取り出しているが、集電部３１，３１から電力を発電機１に供給することもでき、その場合、発電機１の回転部材（例えば回転体１０）は供給される電力によって回転駆動されることとなる。
したがって、本願において（各請求項を含め）、「発電機」は「モーター」と読み替えることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１：    単極誘導発電機
１０：    回転体
１０Ａ：  軸線
２０：    回転子対
１１：    絶縁部
２１：    第１回転子
２１Ａ：  軸線
２１ｃ：  導体
２１ｇ：  中心部
２１ｍ：  磁石
２２：    第２回転子
２２Ａ：  軸線
２２ｃ：  導体
２２ｇ：  中心部
２２ｍ：  磁石
【要約】
【課題】発電力を大きくすることができる単極誘導発電機を提供する。
【解決手段】軸線回りに回転可能に設けられ、軸線方向から見て円形の回転体１０と、回転体１０の周方向に沿って配置された複数個の回転子対２０と、回転体１０と複数個の回転子対２０との間において回転体１０の周方向に回転体１０と一体に設けられた絶縁部１１とを備え、各回転子対２０は、絶縁部１１を介し回転体１０と当接して回転する導体と、この導体の軸線方向においてこの導体に隣接して設けられた磁石とを有する、導体の軸線方向から見て円形の第１回転子２１と、第１回転子２１の軸線と平行な軸線回りに回転可能な導体と、この導体の軸線方向においてこの導体に隣接して設けられた磁石とを有し、回転体１０には当接せず、第１回転子２１との導体外周面同士が当接することで回転する、導体の軸線方向から見て円形の第２回転子２２とを備え、相隣接する回転子対２０における第１回転子２１の中心部と第２回転子２２の中心部とが電気的に接続されている。
【選択図】図１【図１】
0006947953.tif 000002
【図２】
0006947953.tif 000003
【図３】
0006947953.tif 000004
【図４】
0006947953.tif 000005