(57)【要約】【課題】磁場利用回転機器に特有のコギングを小さくして起動トルクを低減した高効率小型の低起動トルク発電機を提供する。【解決手段】本発明の低起動トルク発電機は、永久磁石部材を備えたロータと該ロータの外周側に固定されたステータとからなる永久磁石を用いたコアタイプの発電機において、ステータを構成するステータコア部材（１０ａ〜１０ｄ）は全周に略均等に配置され、ステータコア部材を構成するコア鋼板は隣接するコア鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて外周側に隙間を生じさせられ、ステータコア部材の隣接部におけるステータコイル１５を巻く部分の隙間（１３ａ，１３ｂ）がコア鋼板の連続的な湾曲変形により確保されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石部材を備えたロータと該ロータの外周側に固定されたステータとからなる永久磁石を用いたコアタイプの発電機において、前記ステータを構成するステータコア部材は全周に略均等に配置され、前記ステータコア部材を構成するコア鋼板は隣接するコア鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて外周側に隙間を生じさせられ、前記ステータコア部材の隣接部におけるステータコイルを巻く部分の隙間が前記コア鋼板の変形により確保されたことを特徴とする低起動トルク発電機。
【請求項２】
請求項１の低起動トルク発電機において、前記コア鋼板の変形は連続的な湾曲変形であることを特徴とする低起動トルク発電機。
【請求項３】
請求項１の低起動トルク発電機において、隣接する前記コア鋼板の間の隙間に絶縁材を設けたことを特徴とする低起動トルク発電機。
【請求項４】
請求項１又は２の低起動トルク発電機において、隣接する前記コア鋼板を扇状に開けるものと、開けないものとを混在させたことを特徴とする低起動トルク発電機。
【請求項５】
請求項１又は２の低起動トルク発電機において、隣接する前記コア鋼板の扇状の開き角度が所定角度に調整され、起動トルクが所定値に調整されたことを特徴とする低起動トルク発電機。
【請求項６】
請求項１又は２の低起動トルク発電機において、隣接する前記コア鋼板の扇状の開き角度が所定角度に調整され、隣接する前記コア鋼板の間の隙間により、磁束の変化によりコア鋼板に生じる渦電流の相互干渉が抑制されてエネルギー損失が減少されたことを特徴とする低起動トルク発電機。
【請求項７】
請求項１又は２の低起動トルク発電機を用いた発電機出力制御方法であって、隣接する前記コア鋼板の扇状の開き角度が制御される工程を備えたもの。
【請求項８】
請求項１又は２の低起動トルク発電機を用いた起動トルク制御方法であって、隣接する前記コア鋼板の扇状の開き角度が制御される工程を備えたもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場利用回転機器に特有のコギングを小さくして、起動トルクを低減した高効率小型発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、日本の年間発電量は約9,500億ＫＷｈである。この発電量のうちの９０％近くが原子力発電および火力発電によって発電されている。これらの発電方法は多大な電力を供給できる反面、放射性物質による環境汚染や二酸化炭素による地球温暖化につながる恐れが指摘されている。そのため、環境に害のないクリーンな自然エネルギーを用いた発電方法が注目されているところである。その方法の一つに風力発電がある。
しかし、現在主流の大型風車を利用した風力発電では、騒音や設置場所が限定されてしまうといった問題があり、風力発電システム全体の小型化が必要とされている。風力発電システム全体の小型化の一つのアプローチとして、小型風車を利用したシステムがある。かかる小型風車は、一般に回転始動時のトルク（起動トルク）が小さく、回転数が高くないため、発電機に供給できる動力も小さくなるといった特質がある。そのため、小型風車用の発電機は、起動トルクが小さく、低回転数で効率が高く、かつ出力も大きいことが要望されている。すわなち、小型風車を利用したシステムにおいて、低起動トルクの高効率発電機が要望されているのである。
【０００３】
ところで、小型風車用の発電機は、永久磁石を用いたコアレスタイプのものが多く用いられている。永久磁石を用いた発電機は、一般に構造が簡単で出力が大きい反面、低回転数で余り大きなトルクを出すことができない特質がある。また、コアレスタイプの発電機は、コギングがなく起動性に優れているので、起動トルクの小さい小型風車にとって有利となる。しかしながら、コアレスタイプの発電機は、低回転数で高出力の発電をするためには、永久磁石のサイズを大きくするか、磁石の数を増やす必要があり、発電機自体のサイズや重量が大きくなり、またコストも高くなるといった問題がある。
【０００４】
一方、発電機には、永久磁石を用いたコアタイプのものが存在する。このコアタイプの発電機は、一般に磁石能力の利用効率が高く、低回転数で効率が高いという特質がある。しかしながら、コアタイプの発電機は、始動時にコギングが発生するため、起動トルクが非常に大きくなることから、小型風車用の発電機として利用することは困難とされている。
【０００５】
上記のコアタイプの発電機について少し詳細に説明する。一般的に、コアタイプの発電機では、エアーギャップ型のコイルの芯にコアが入っている構造である。かかる構造では、コアは連続的ではなく離散的な配置とされ、各コアの位置でコギングが発生することになる。三相交流発電の場合、コイルの数と磁石の数は一致させないが、その場合でも、コアタイプの発電機は、起動にかなり大きな起動トルクを必要とするのである。
【０００６】
市場にあるコアタイプの発電機で、例えば、マグネットの配置を特殊にすることで直接矩形波を発生させ得る錦正技研製のものが知られている。この錦正技研製のコアタイプの発電機は、低回転数で効率は優れているが、起動トルクが極めて大きい発電機であることから、風車用の発電機には適していない。
具体的に説明する。従来のコアタイプの発電機（錦正技研製）のステータ部分の外観斜視図を図１７に、ステータ部分とロータ部分の断面模式図を図１８に示す。図１７および図１８で示されるように、ステータ部分は４つのコア部（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）で形成される。これら４つのコア部で形成される４角にできた空間によるコアの不均一に起因して、各コアの位置で強烈なコギングが発生している（図１８中の矢印）。錦正技研製のコアタイプの発電機は、かかるコギングの発生により起動に極めて大きな起動トルクを必要とするため、回転始動時のトルクが小さい小型風車では回すことが困難なのである。
【０００７】
また、永久磁石部材とステータコアとの間に配置した制御円筒部材をステータコアに対して相対移動させ、コギングの発生を防止すると共に高速時低トルク化を図る発電機が知られている（特許文献１）。これは、永久磁石を用いた発電機は比較的構造が簡単であり、高出力を出すことができる反面、回転数が小さい時には余り大きなトルクを出すことができない点と、また、高速時の磁束を現象させることができないことから、高速では高トルク，高出力になり易い一方で、磁力により逆方向の電流が流れて、発電機で生じるトルク変動および回転速度の周期的変動といったコギングが発生し、機械装置に精度上の問題を起こす点に鑑みたものである。特許文献１に開示されている発電機は、全周が鉄製円筒体中で磁石式回転体を回転させた場合に、コギング現象が起こらないことに着眼し、ステータコアの内周面に透磁部と非透磁部とが順次隣接する構造を持つ制御円筒部材を配置し、運転時と停止させる時とで制御円筒部材のステータコアに対する相対位置を変更し、運転時には制御円筒部材の透磁部とステータコアの歯部とを整合させるのに対し、回転子を停止させる時には制御円筒部材をその透磁部とステータコアの歯部とで全周に磁路が存在する位置に移動させて磁束が全周で均一に分散して流れるようにして回転子の回転をスムースにし、コギング現象の発生を防止して所定の場所で回転子を停止させたものである。
【０００８】
また、回転子に透磁部材を設けて半径方向の磁力をスムースに流し，低速トルクを増大すると共に高速トルクを抑制できる発電機が知られている（特許文献２）。これは、通常のモータシステムでは、低速でのトルクを増加すると、起動性が向上して極めて良好な状況をつくり出すことができるので、如何に低速トルクを増大させるかに着眼してものである。特許文献２に開示されている発電機は、回転子に設けた透磁部材を回転軸の外周面から永久磁石部材の外周面に至るまで周方向に隔置して配設し、残留磁力と永久磁石の磁力を重ねて磁力増加させると共に磁力の流れがスムースになるように構成して低速トルクをアップさせ、場合によっては回転子の両側に電磁石を設け、低速の時には電磁石を働かせて電磁石で発生する磁力を永久磁石の磁力に加算することによって、低速時の軸トルクを大幅に増加させると共に、電磁石に低速時とは逆方向に通電して前記永久磁石部材の磁力を減じて高速トルクを抑制するものである。
【０００９】
上記の従来のコアタイプの発電機（錦正技研製）や、特許文献１や特許文献２に開示されている発電機では、いずれも、起動に大きな起動トルクを必要とするため、回転始動時のトルクが小さい小型風車では回すことが困難である。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２６１９８８号公報
【特許文献２】特開２０００−２６１９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
小型風力発電は、風速１〜３m／sの低風力を利用するため、起動トルクを低くしなければならない。また起動トルクが低くなることで風車の動力が小さくなるため、動力を効率よく発電電力に変換しなければならない。
上述したように、小型風車を利用したシステムにおいて、低起動トルクの高効率発電機が要望されており、現在多く用いられているコアレスタイプの発電機よりも、コアタイプの発電機の方が磁石能力の利用効率が高いことから、コアタイプの発電機における起動トルクの低減が課題とされている。
本発明は、磁場利用回転機器に特有のコギングを小さくして起動トルクを低減した高効率小型の低起動トルク発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の低起動トルク発電機は、永久磁石部材を備えたロータと該ロータの外周側に固定されたステータとからなる永久磁石を用いたコアタイプの発電機において、ステータを構成するステータコア部材は全周に略均等に配置され、ステータコア部材を構成するコア鋼板は隣接するコア鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて外周側に隙間を生じさせられ、ステータコア部材の隣接部におけるステータコイルを巻く部分の隙間が前記コア鋼板の変形により確保された構成とされる。
【００１３】
上記構成によれば、特有のコギングを小さくして起動トルクを低減した高効率小型発電機を提供することができる。一般的にコギングが存在する方が大きな発電量となるが、風車への利用を鑑みた場合、起動トルクはできるたけ小さくしなければならないため、コギングの偏在をなくし、またコギングの発生を抑制できる構成とする。
【００１４】
すなわち、本発明の特徴点は下記である。
先ず、ステータコア部材を全周に略均等に配置させることにより、磁場の不均一をなくし、コギングの発生を抑制して、起動トルクを小さくすることができる。
次に、ステータコア部材を構成するコア鋼板を隣接するコア鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて外周側に隙間を生じさせることにより、コギングの偏在が無くなりコギングを分散させることができ、起動トルクを大幅に低減できる。コギングの偏在が無くなることで、ロータの振動の低減が図ることができる。
上述したように、本発明の低起動トルク発電機では、ステータコア部材を全周に略均等に配置させることから、ステータコア部材に巻きつけるコイルの隙間が無いという問題がある。そのため、ステータコア部材の隣接部におけるステータコイルを巻く部分の隙間を確保すべく、コア鋼板を変形して切り込み部分を設けるのである。
【００１５】
また、上記の本発明の低起動トルク発電機において、特に、コア鋼板の変形は連続的な湾曲変形であることが好ましい。コア鋼板の変形を連続的な湾曲変形とすることにより、コギングの発生を大幅に抑制でき、かつ磁束通路面積の減少をなくすことができる。
コア鋼板の変形を連続的な湾曲変形とすることにより、不連続、すなわち、コア鋼板をカッティングしたような場合と比較して、回転トルクをより小さくすることができるのである。
【００１６】
また、上記の本発明の低起動トルク発電機において、隣接するコア鋼板の間の隙間に絶縁材を設けることが好ましい。
上述したように、ステータコア部材を構成するコア鋼板を隣接するコア鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて外周側に隙間を生じさせるのであるが、隣接するコア鋼板の間の隙間に絶縁材を設けることにより、扇状形状を安定させることが容易となる。
【００１７】
なお、本発明の低起動トルク発電機におけるコア鋼板は、好適には方向性珪素鋼板を用いる。コア鋼板に方向性珪素鋼板を用いることにより、無方向性珪素鋼板を用いるよりも、最大発電効率が改善できる。
【００１８】
また、上記の本発明の低起動トルク発電機において、隣接するコア鋼板を扇状に開けるものと、開けないものとを混在させることも可能である。
かかる場合、隣接するコア鋼板を扇状に開けるものと開けないものが混在することで、コギングが発生することになる。上述したように、コギングが存在する方が大きな発電量となる。起動トルクを小さくした状態で、更に発電量を増大すべく、適度にコギングを発生させるのである。
【００１９】
また、上記の本発明の低起動トルク発電機において、隣接するコア鋼板の扇状の開き角度を所定角度に調整し、起動トルクを所定値に調整することも可能である。
個々の風車の特性に合わせて、起動トルクを調整する要求がある場合、隣接するコア鋼板の扇状の開き角度を調整することにより、コギングを適度に発生させて起動トルクを調整するのである。
【００２０】
また、上記の本発明の低起動トルク発電機において、隣接するコア鋼板の扇状の開き角度を所定角度に調整し、隣接するコア鋼板間の隙間により、磁束の変化によりコア鋼板に生じる渦電流の相互干渉が抑制させ、エネルギー損失を減少させることも可能である。
【００２１】
また、上記の本発明の低起動トルク発電機を用いることにより、発電機の出力制御も可能である。その制御方法は、上記の本発明の低起動トルク発電機において、隣接するコア鋼板の扇状の開き角度が制御される工程を備えるものである。
隣接するコア鋼板の扇状の開き角度を制御することで、コギングを適度に発生させて発電量を増大させるのである。
【００２２】
また、上記の本発明の低起動トルク発電機を用いることにより、起動トルクの制御も可能である。その制御方法は、上記の本発明の低起動トルク発電機において、隣接するコア鋼板の扇状の開き角度が制御される工程を備えるものである。
隣接するコア鋼板の扇状の開き角度を制御することで、コギングを適度に発生させて起動トルクを制御するのである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の低起動トルク発電機は、コギングの偏在がなく分散させることができ、またコギングの発生を抑制し、エネルギー損失を減少させ磁石能力を効率的に引き出し、かつ、起動トルクを大幅に低減できるといった効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の低起動トルク発電機の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。
【実施例１】
【００２５】
実施例１の低起動トルク発電機は、永久磁石部材を備えたロータと該ロータの外周側に固定されたステータとからなる永久磁石を用いたコアタイプの発電機であって、ステータを構成するステータコア部材は１／４周のドーナツ状の部材を４つ隙間無く隣接させて概ね均等に配置させたものであり、またステータコア部材を構成するコア鋼板は隣接するコア鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて外周側に隙間を生じさせたものであり、更にステータコア部材の隣接部におけるステータコイルを巻く部分の隙間はコア鋼板の連続的な湾曲変形に加工することにより確保したものである。
【００２６】
図１は実施例１の低起動トルク発電機のステータ部分の外観斜視図を、図２は実施例１の低起動トルク発電機のステータ部分とロータ部分の断面模式図を示している。
図２に示すように、実施例１の低起動トルク発電機のステータ部分は４つのコア部（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）で形成される。各コア部はコア鋼板を扇形に重ねて構成し、各コア部は１つのブロックがドーナツ状円筒の１／４円周分の形状をしている。
【００２７】
具体的には、発電機の大きさは長さ２２６ｍｍ，幅１５０ｍｍで構成されており、ステータ部分の１つのコア部の大きさは外径１２７ｍｍ，内径７１ｍｍ，高さ１７０ｍｍであり、各コア部は板厚０．３５ｍｍの珪素鋼板を扇形に重ねて構成している。
また、ロータ１２は、直径５０ｍｍの円柱を加工しており、材料はステンレスを使用している。ロータの半径方向に厚さ１０ｍｍのネオジウム磁石を接着させている。
【００２８】
図３はコア鋼板を扇形に重ねて構成しているコア部の断面拡大模式図を示している。コア鋼板には珪素鋼板を用いている。図３に示すように、板厚０．３５ｍｍの珪素鋼板１１は、隣接する珪素鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて、外周側に隙間を作っている。
【００２９】
珪素鋼板は、鉄に珪素を適量に添加したもので、渦電流損を少なくし，材料の透磁率を高め，ヒステリシス損を小さくできる電磁機械に好適な磁性材料である。珪素鋼はブロック材としてではなく，薄板状にした珪素鋼板が一般的で、ステータコア部材として用いられる場合は、一般的に積層鉄心の形で用いられる。また、渦電流損は板の厚さの自乗に比例するため，また積層板間の絶縁が十分であれば渦電流損は低くなるため、珪素鋼板には表面に絶縁皮膜を形成する処理が施されているのが一般的である。
【００３０】
本低起動トルク発電機では、コア鋼板は隣接するコア鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて外周側に隙間を設けていることから、積層板間の絶縁が十分であり、磁束の変化によりコア鋼板に生じる渦電流の相互干渉が抑制され、エネルギー損失を減少できることになる。また、珪素鋼板の表面に絶縁皮膜を形成する処理が不要となる。
【００３１】
そして、図２に示すように、これら４つのコア部の隣接部は、極力隙間に無いように配置させている。ステータコア部材を構成するコア鋼板を扇形に配置することにより、磁場空間を均一にすることができ、コギングと呼ばれるロータの回転時に発生する断続的な抵抗を低減できるのである。コギングを低減させることで、ロータのトルクを小さくすることができ、小さな外力で発電機を始動回転させることが可能となるのである。すなわち、本低起動トルク発電機の場合、回転始動時のトルクが小さい小型風車でも回すことが可能なのである。
【００３２】
ステータコア部材を全周に略均等に配置させることから、ステータコア部材に巻きつけるコイルの隙間が無いという問題を回避すべく、ステータコア部材の隣接部におけるステータコイルを巻く部分の隙間を確保するためにコア鋼板を変形する。図４は実施例１のステータコア部材の平面図を示している。図４に示すように、ステータコア部材１０の隣接部におけるステータコイルを巻く部分（図中のＡの領域）の隙間は、コア鋼板の連続的な湾曲変形により確保されている。すなわち、ステータコア部材の隣接部付近に位置するコア鋼板において、ステータコイルを巻く部分がステータコイルを巻かない部分よりも、その扇形の開き角が小さくなるように連続的に曲げ加工されている。
【００３３】
図５にステータコア部材（１０ａ〜１０ｄ）の隣接部におけるステータコイルを巻く部分の隙間（１３ａ，１３ｂ）を設けてステータコイル１５を巻きつけた様子を示す。また、図６に実施例１の発電機の軸方向の断面模式図を示す。図６に示すように、ロータに取付けられた永久磁石により、ステータコア部材の中に磁束の流れが生じ、ステータコイルに誘導電流が発生するのである。図７は図６におけるＡ−Ａ’断面における断面模式図を示している。図７に示されるように、４つのコア部材は相互に隙間が生じないように隣接しているが、ステータコイルを巻きつける中央部においては（Ａ−Ａ’断面）、コイルを巻きつける隙間が設けられている。
【００３４】
（性能評価）
次に、実施例１の低起動トルク発電機の起動トルクや効率に関してデータを示しながら説明する。結論から述べると、従来の製品である錦正技研製のコアタイプの発電機と比べて、効率が殆ど変わらずに、起動トルクが約３０％まで低減することができている。
【００３５】
図８は性能評価の実験システムの概要図を示している。実験に使用した装置について以下に列挙する。
・電動モータ（Motor）：Nidec 3-phase induction motor
・トルク検出器（Torque detector）：小野測器 SS-050
・トルク計測器（Torque meter）：sanwa PC500-4
・電圧計（Voltmeter）：sanwa PC5000-1
・電流計（Ampere
meter）：sanwa PC510-3
【００３６】
性能評価実験方法の手順は下記の通りである。
１．負荷抵抗５７を設定する。
２．電動モータ５３をコントローラ５８で制御し、トルク検出器（Torque detector）５２から検知された回転速度をトルク計測器（Torque
meter）５４で読み取り設定する。
３．設定した回転速度におけるトルク，電圧，電流をそれぞれトルク計測器（Torque meter）５４，電圧計（Volt meter）５５，電流計（Ampere meter）５６で設定する。
【００３７】
電動モータ５３の動力（Ｐｉｎ）、実施例１の発電機の発電電力（Ｐｏｕｔ）および発電効率の計算は、それぞれ下記数式（１），数式（２），数式（３）を用いて行う。
【００３８】
【数１】
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【００３９】
従来のコアタイプの発電機の一例として紹介した錦正技研製の発電機（製品名：ユニ・エースポール）と、実施例１の発電機との間で、起動トルク，発電効率の比較を行った。実験方法および負荷抵抗は同様に行った。各発電機の回転数に対する最高効率と開放状態での回転トルクを示した図を、それぞれ図９および図１０に示す。
図中、錦正技研製の発電機のデータは、従来製品で示している。
【００４０】
なお、実施例１の発電機は、別の予備実験の結果で最大発電効率を計測したギャップが１．３ｍｍのものである。ロータとステータコア部材とのギャップを狭めることで、より多くの磁束を通すことから、回転トルクが大きくなって発電効率が下がる要因となる。また反対に、ロータとステータコア部材とのギャップを広げることで磁束が漏れてしまうことから、発電効率が下がる要因となる。このことから、発電効率の最適化するキャップが存在し、実施例１の発電機の場合は、ギャップが１．３ｍｍであった。実施例１の発電機の条件を下記表１にまとめる。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
図９に示される各発電機の回転数に対する最高効率の実験結果から、実施例１の発電機の最高効率は７４％であることが確認できる。従来のコアタイプの発電機と比べても発電効率はほぼ同じとなることが確認できる。また、図１０に示される各発電機の回転数に対する開放状態での回転トルクの実験結果から、実施例１の発電機は低回転域における回転トルクが小さく、従来のコアタイプの発電機と比べると約０．５倍小さくなったことが確認できる。
【００４３】
また、図１１は各発電機の開放状態での起動トルクを示している。図１１は、５(Ｎｍ)を１０(Ｖ)に換算した電圧をオシロスコープで測定したものであり、図の波形の縦軸は電圧で示されている。図１１中のカーソル１を参照すると、従来のコアタイプの発電機が最大で１．９８（Ｖ）となり、これは設定より０．９９（Ｎｍ）となる。すなわち、従来のコアタイプの発電機の場合、０．９９（Ｎｍ）の起動トルクが必要であることが示されている。これに対して、実施例１の発電機では、同様に最大で６０４（ｍＶ）＝０．３（Ｎｍ）のトルクで起動するようになり、起動トルクを約０．３倍小さくすることができたことが確認でき、起動性が向上していることがわかる。
【００４４】
上記の性能評価実験結果から、実施例１の発電機は、従来のコアタイプの発電機と比べて発電効率はあまり変わらなかったものの、回転トルクと起動トルクは共に小さくすることができ、特に起動トルクが０．３（Ｎｍ）にまで大幅に低減できたことがわかる。実施例１の発電機の起動トルクは、従来のコアタイプの発電機と比べて、約０．３倍に小さくすることができ、十分にトルクの小さい小型風車を利用したシステムに適用可能であることがわかる。
【実施例２】
【００４５】
次に、実施例２の低起動トルク発電機について説明する。実施例２の低起動トルク発電機が、実施例１の低起動トルク発電機と異なる部分は、ステータコア部材の隣接部におけるステータコイルを巻く部分の隙間の確保のために行う、コア鋼板の変形の仕方である。
図１２は実施例２のコア鋼板の変形の様子を示している（図１２（１）を参照）。比較のために、実施例１のコア鋼板の変形の様子を並べている（図１２（２）を参照）。実施例２のコア鋼板の変形は、実施例１のコア鋼板の連続的な湾曲変形と異なり、隣接部のステータコア部材２０においてコイルを巻きつける隙間を形成するために、コア鋼板をカッティングしている（図１２のＢの領域）。
【００４６】
実施例２の低起動トルク発電機において、コア鋼板の変形の仕方以外、ステータを構成するステータコア部材は１／４周のドーナツ状の部材を４つ隙間無く隣接させて概ね均等に配置させた点、またステータコア部材を構成するコア鋼板は隣接するコア鋼板に対して内周側を中心角とし扇状に開けて外周側に隙間を生じさせたものである点は、実施例１と同様である。
【００４７】
（性能評価）
実施例２の低起動トルク発電機の起動トルクや効率に関してデータを示しながら説明する。結論から述べると、従来の製品である錦正技研製のコアタイプの発電機と比べて、効率が殆ど変わらずに、起動トルクが約４８％まで低減することができている。
性能評価の実験システムおよび実験方法の手順については、実施例１と同様であるので、説明を割愛する。
また、実施例２の発電機の条件も、実施例１と同様であり、上述した表１に示す通りである。
【００４８】
従来のコアタイプの発電機の一例として紹介した錦正技研製の発電機（製品名：ユニ・エースポール）と、実施例２の発電機との間で、起動トルク，発電効率の比較を行った結果について以下に説明する。各発電機の回転数に対する最高効率と開放状態での回転トルクを示した図を、それぞれ図１３および図１４に示す。
図中、錦正技研製の発電機のデータは、従来製品で示している。
【００４９】
図１３に示される各発電機の回転数に対する最高効率の実験結果から、実施例２の発電機の最高効率は７３％であることが確認できる。従来のコアタイプの発電機と比べても発電効率はほぼ同じとなることが確認できる。また、図１４に示される各発電機の回転数に対する開放状態での回転トルクの実験結果から、実施例２の発電機は低回転域における回転トルクが小さく、従来のコアタイプの発電機と比べると約０．７５倍小さくなったことが確認できる。
【００５０】
また、図１５は各発電機の開放状態での起動トルクを示している。図１５は、５(Ｎｍ)を１０(Ｖ)に換算した電圧をオシロスコープで測定したものであり、図の波形の縦軸は電圧で示されている。図１５中のカーソル１を参照すると、従来のコアタイプの発電機が最大で１．９８（Ｖ）で、０．９９（Ｎｍ）の起動トルクが必要であることが示されている。これに対して、実施例２の発電機では、同様に最大で９４０（ｍＶ）＝０．４７（Ｎｍ）のトルクで起動するようになり、起動トルクを約０．５倍小さくすることができたことが確認でき、起動性が向上していることがわかる。
実施例２の発電機も、実施例１の発電機と同様、ステータコア部材を扇状にすることで動力を低下させることができ、その分の起動トルクが低減できたのである。
【００５１】
上記の性能評価実験結果から、実施例２の発電機は、従来のコアタイプの発電機と比べて発電効率はあまり変わらなかったものの、回転トルクと起動トルクは共に小さくすることができ、特に起動トルクが０．４７（Ｎｍ）にまで大幅に低減できたことがわかる。実施例２の発電機の起動トルクは、従来のコアタイプの発電機と比べて、約０．５倍に小さくすることができ、十分にトルクの小さい小型風車を利用したシステムに適用可能であることがわかる。
【００５２】
図１６は実施例１の発電機および実施例２の発電機の性能評価実験をまとめたもので、各発電機の回転数に対する最高効率と開放状態でのトルクを示した図である。図１６（ａ）から実施例１の発電機の最高効率は７４％であり、従来のコアタイプの発電機（錦正技研製ユニ・エースポール）の最高効率にはとどかなかったものの、実施例２の発電機と比べると低回転域で若干の改善がみられたことが確認できる。また、実施例１の発電機の開放状態での回転トルクは、実施例２の発電機と比べさらに小さくすることができ、従来のコアタイプの発電機と比べると０．５倍ほど小さくなることがわかる。
【００５３】
上述したように、開放状態での起動トルクに関しては、従来のコアタイプの発電機が最大で０．９９（Ｎｍ）のトルクが必要なのに対して、実施例１の発電機では０．３（Ｎｍ）のトルクで起動するようになり、０．３倍ほど起動トルクを小さくすることができた。実施例２の発電機の場合、起動トルクは０．４７（Ｎｍ）であったことから、実施例１の発電機の方が実施例２の発電機よりも、小型風車を利用したシステムにより適切であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の低起動トルク発電機は、起動トルクが小さく、自然風を用いて発電する小型風車の風力発電システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１の低起動トルク発電機のステータ部分の外観斜視図
【図２】実施例１の低起動トルク発電機のステータ部分とロータ部分の断面模式図
【図３】コア鋼板を扇形に重ねて構成しているコア部の断面拡大模式図
【図４】実施例１のステータコア部材の平面図
【図５】ステータコア部材の隣接部におけるステータコイルを巻く部分の隙間を設けてコイルを巻きつけた様子を示す模式図
【図６】実施例１の発電機の軸方向の断面模式図
【図７】図６におけるＡ−Ａ’断面における断面模式図
【図８】性能評価の実験システムの概要図
【図９】実施例１の発電機の性能評価実験結果１（トルク特性）
【図１０】実施例１の発電機の性能評価実験結果２（発電効率特性）
【図１１】実施例１の発電機の性能評価実験結果３（開放状態での起動トルク特性）
【図１２】実施例２のコア鋼板の変形の様子を示す図
【図１３】実施例２の発電機の性能評価実験結果１（トルク特性）
【図１４】実施例２の発電機の性能評価実験結果２（発電効率特性）
【図１５】実施例２の発電機の性能評価実験結果３（開放状態での起動トルク特性）
【図１６】発電機の性能評価実験をまとめたもの
【図１７】従来のコアタイプの発電機（錦正技研製）のステータ部分の外観斜視図
【図１８】従来のコアタイプの発電機のステータ部分とロータ部分の断面模式図
【符号の説明】
【００５６】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  実施例１のステータコア部材
１１  コア鋼板
１２，３２  ロータ
１３ａ，１３ｂ  隣接部の隙間
１５  ステータコイル
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  実施例２のステータコア部材
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ  従来例の発電機のステータコア部材
５１  発電機
５２  トルク検出器
５３  電動モータ
５４  トルク計測器
５５  電圧計
５６  電流計
５７  抵抗
５８  コントローラ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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