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公開番号2020188605
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201119
出願番号2019092270
出願日20190515
発明の名称回転式板状体発電機
出願人個人
代理人個人
主分類H02K 21/24 20060101AFI20201023BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】永久磁石とコイルを用いた回転式発電機の効率を増大する手段を提供する。
【解決手段】本発明は、複数の永久磁石が配置された永久磁石搭載板状体、および複数のコイルが配置されたコイル搭載板状体を含み、永久磁石搭載板状体に配置された永久磁石の磁極(磁極面)とコイル搭載板状体に配置されたコイルの端面とは略平行に配置され、隣接する2つのコイル搭載板状体の間に永久磁石搭載板状体が配置されており、永久磁石搭載板状体またはコイル搭載板状体がその中心のまわりに回転することによって、コイル搭載板状体に配置されたコイルに誘導電圧を発生させて発電し、回転式板状体発電機の両外側にコイル搭載板状体が配置されており、外側に配置されたコイル搭載板状体において、永久磁石搭載板状体の底面と反対側のコイルの端面に近接または接触して磁性体板状体が配置されていることを特徴とする回転式板状体発電機である。


【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
複数の永久磁石が配置された永久磁石搭載板状体、および複数のコイルが配置されたコイル搭載板状体を含む回転式板状体発電機であって、
前記永久磁石搭載板状体に配置された前記永久磁石の磁極(磁極面)と前記コイル搭載板状体に配置された前記コイルの端面とは略平行に配置されているか、および/または、前記永久磁石の軸の方向(垂直磁界方向)が前記コイルの軸の方向と略同じとなるように配置されており、
隣接する2つの前記コイル搭載板状体の間に前記永久磁石搭載板状体が配置されており、
前記永久磁石搭載板状体または前記コイル搭載板状体がその中心のまわりに回転することによって、前記コイル搭載板状体に配置された前記コイルに誘導電圧を発生させて発電し、
前記回転式板状体発電機の両外側の少なくとも一つに前記コイル搭載板状体が配置されており、前記外側に配置されたコイル搭載板状体において、前記永久磁石搭載板状体の底面と反対側のコイルの端面に近接または接触して磁性体材料の板状体(磁性体板状体)が配置されていることを特徴とする、回転式板状体発電機。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
複数の永久磁石が配置された永久磁石搭載板状体、および複数のコイルが配置されたコイル搭載板状体を含む回転式板状体発電機であって、
前記永久磁石搭載板状体に配置された前記永久磁石の磁極(磁極面)と前記コイル搭載板状体に配置された前記コイルの端面とは略平行に配置されているか、および/または、前記永久磁石の軸の方向(垂直磁界方向)が前記コイルの軸の方向と略同じとなるように配置されており、
隣接する2つの前記永久磁石搭載板状体の間に前記コイル搭載板状体が配置されており、
前記永久磁石搭載板状体または前記コイル搭載板状体がその中心のまわりに回転することによって、前記コイル搭載板状体に配置された前記コイルに誘導電圧を発生させて発電し、
前記回転式板状体発電機の両外側の少なくとも一つに前記永久磁石搭載板状体が配置されており、前記外側に配置された永久磁石搭載板状体において、前記コイル搭載板状体の底面と反対側の永久磁石の端面に近接または接触して磁性体材料の板状体(磁性体板状体)が配置されていることを特徴とする、回転式板状体発電機。
【請求項3】
前記永久磁石搭載板状体および前記コイル搭載板状体は複数配置されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の回転式板状体発電機。
【請求項4】
前記コイル搭載板状体の両底面側を向いた2つの永久磁石搭載板状体に搭載された永久磁石の磁極(磁極面)は対向しているとともに互いに逆極であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかの項に記載の回転式板状体発電機。
【請求項5】
前記永久磁石搭載板状体に配置された複数の永久磁石は、1つの略円または2つ以上の略同心円上に少なくとも配置され、前記1つの略円または2つ以上の略同心円の円周上に配置された隣接する永久磁石の前記永久磁石搭載板状体の底面側にある磁極は互いに逆極であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかの項に記載の回転式板状体発電機。
【請求項6】
前記永久磁石搭載板状体が回転するときは、前記回転式板状発電機を構成する前記複数の永久磁石搭載板状体は同軸で結合しており、前記複数の永久磁石は同時に回転することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかの項に記載の回転式板状体発電機。
【請求項7】
前記永久磁石搭載板状体の底面とコイル搭載板状体の底面とは略平行に配置されており、前記コイル搭載板状体に配置された複数のコイルは、1つの略円または2つ以上の略同心円上に少なくとも配置されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかの項に記載の回転式板状体発電機。
【請求項8】
前記磁性体板状体の磁性体材料は、鉄系またはフェライト系材料であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかの項に記載の回転式板状体発電機。
【請求項9】
前記コイルにはコア(磁心)が配置されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかの項に記載の回転式板状体発電機。
【請求項10】
流体の力を受けて回転する板状体(これを流体力回転板状体という)、前記流体力回転板状体と直接的にまたは間接的に同軸に取り付けた歯車(大歯車)に直接的にまたは間接的に噛み合わせて接続した小歯車、前記小歯車に接続した請求項1〜9に記載の回転式板状体発電機を含む流体式発電機であって、
前記流体力回転板状体および前記大歯車および小歯車が流体力により回転することによって、前記永久磁石搭載板状体または前記コイル搭載板状体が回転して、
隣接する2つの永久磁石搭載板状体の間に生じる磁界がコイル内で変化することにより、前記コイルに誘導電圧を発生させて前記回転式板状体発電機が発電することを特徴とする、流体式発電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、永久磁石およびコイルを用いた回転式発電機に関する。
続きを表示(約 21,000 文字)【背景技術】
【0002】
社会生活に必要な電気は、電力会社の火力発電所や原子力発電所等において大型タービンを回した発電機から得られている。これらの発電所で得られた電気は、高圧にして送電線を通して消費地に運ばれる。しかしこの発電および送電システムは長距離の送電線を通して行なわれるので、送電ロスが大きくエネルギー効率が余り良くない。さらに、近年の原子力発電所の事故を起因とした原子力発電所等の停止からも分かるように、1か所の発電所が問題を起こすと、広範な地域において大きな影響を及ぼす。このような問題を回避し、循環型社会を実現するために、近年スマートグリッドの構築が叫ばれている。このスマートグリッドは、電気という問題に限れば、限定された領域で小規模の発電を行ない、発生した電気をその地域内に供給しその地域内で消費し、他の地域からの電気の供給を受けないというものである。逆に多数の地域でスマートグリッドを構築しそれらの間を接続しておけば、一部の地域のスマートフリッドに問題が発生した場合にも他の地域から電気供給を受けることもでき、また相互に融通しあえるので、電気の安定供給という課題も実現できる。
【0003】
本発明者は、以前水流を利用して発電を行なう揚水式のマイクロ発電システムを提案した。(特許文献1)この揚水式のマイクロ発電システムは、水を貯留する貯水槽と、貯水槽の下方に配置され、一端が貯水槽に連通し他端に向かって下降している導水管と、一端が導水管の他端に連通しており、他端に向かって上昇している復水管と、導水管の途中に設けられ、導水管を流れる水流を利用して発電する複数の発電ユニットと、復水管の他端に接続されており、復水管内の水を貯水槽内に排出するポンプと、複数の発電ユニットに接続されており、複数の発電ユニットからの電力によって充電されると共にポンプに電力を供給する電源装置とを備えている。特にこの発明によれば、ポンプが復水管内の水を排出することによって生じる吸引力により、復水管及び導水管内に一様な吸引流を発生させ、導水管を流れる上述の水流を形成するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2012−193730
特開2018−126047
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に使用される発電機は、「複数の第1の極性の永久磁石を有する回転磁石板と、これら複数の第1の極性の永久磁石の一部に対向し静止している複数の第1の極性の永久磁石と、一端が回転磁石板のC永久磁石の一部に対向し静止している複数の磁心付コイルと、複数の磁心付コイルの他端に対向し静止している複数の第2の極性の永久磁石とを備えている」と記載されているが、具体的にどのような構造の発電機か明確にされていない。そこで、本出願人は永久磁石とコイルを用いた具体的な回転式発電機を提供した。(特許文献2)そこでは、永久磁石を搭載した永久磁石搭載板状体およびコイルを搭載したコイル搭載板状体を交互に平行に配置して、永久磁石搭載板状体またはコイル搭載板状体を互いに一方に対して相対的に回転させて、コイルを横切る磁界が変化することによって、コイルに誘導起電力(誘導電流)を発生させて発電するシステムを提案した。
【0006】
図6は、従来の発電機を示す図であり、特許文献2の図1と同じ図であるが、水や風の力を受けて羽根車212が回転すると、羽根車212と一体となった連結回転体211およびその回転軸213が回転し、さらに回転軸213と一体となった大歯車214.224が回転する。大歯車214、224にはそれぞれ小歯車215、225が噛み合っており、大歯車214、224の回転に伴い小歯車215、225が急速回転する。小歯車215、225にはそれぞれ一体となった回転軸216、226が備わり、それらの回転軸216、226には発電機217、244、231が取り付けられている。発電機217、244、231では、永久磁石搭載円板体(220、230)とコイル搭載円板体(219、229)がそれらの底面同士がほぼ平行に対面して交互に配置されている。
【0007】
図6では、隣接する永久磁石搭載円板体(220、230)同士の対面する永久磁石の極性が逆(N極に対してS極)になっており、また同じ永久磁石搭載円板体(220、230)においては永久磁石が同心円状に配置されているとともに、同心円状に配置された永久磁石において隣接する永久磁石の極性は逆極となっている。従って、隣接する永久磁石搭載円板体(220、230)同士の間では、磁界が永久磁石搭載円板体(220、230)の底面に垂直方向に発生しており、さらにその磁界方向が永久磁石ごとに180度変化している。永久磁石搭載円板体(220、230)は回転軸(216、226)と一体となって回転しているので、隣接する永久磁石搭載円板体(220、230)同士が作る磁界の向きが1回転につき同心円状に配置された永久磁石の数だけ変化する。これらの隣接する永久磁石搭載円板体(220、230)の間にはコイル搭載円板体(219、229)が固定して配置されているので、コイル搭載円板体(219、229)に配置されたコイルを横切る磁界が最大の磁界(たとえば、N→S方向磁界)が最小の磁界(たとえば、S→N方向磁界)までサイクル的に大きく変化し、コイルに誘導起電力(誘導電流)が発生し発電することができる。
【0008】
発電機217において、最外側に配置された永久磁石搭載円板体220の外側にはコイルを搭載したコイル搭載円板体は配置されていないので、最大限効率の良い発電がされているわけではない。一方、発電機244のように最外側に配置された永久磁石搭載円板体220の外側にコイルを搭載したコイル搭載円板体222(222−1、2)を配置すると最外側に配置された永久磁石搭載円板体220を最大限活用しているが、発電機サイズが大きくなり、その分のコストおよび永久磁石のコストも高くなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の目的な、永久磁石とコイルを用いた従来の回転式発電機の発電効率を高める手段を提供することである。その概要は、最外側に配置された永久磁石搭載円板体の外側にコイル搭載円板体を配置しない場合は、最外側に配置された永久磁石搭載円板体の外側に面した永久磁石に磁性体材料を近接して配置するか付着する。たとえば、鉄板、フェライト板等の板材を永久磁石搭載円板体の外側全体に配置して、それに永久磁石を近接させるか付着させる。また、最外側にコイル搭載円板体を配置する場合は、コイル搭載円板体に搭載するコイルの端面外側に磁性体材料を近接して配置するかコイル端面に付着させる。さらに具体的には以下の特徴を有する。
【0010】
(1)本発明は、複数の永久磁石が配置された永久磁石搭載板状体、および複数のコイルが配置されたコイル搭載板状体を含む回転式板状体発電機であって、前記永久磁石搭載板状体に配置された前記永久磁石の磁極(磁極面)と前記コイル搭載板状体に配置された前記コイルの端面とは略平行に配置されているか、および/または、前記永久磁石の軸の方向(垂直磁界方向)が前記コイルの軸の方向と略同じとなるように配置されており、隣接する2つの前記コイル搭載板状体の間に前記永久磁石搭載板状体が配置されており、前記永久磁石搭載板状体または前記コイル搭載板状体がその中心のまわりに回転することによって、前記コイル搭載板状体に配置された前記コイルに誘導電圧を発生させて発電し、
前記回転式板状体発電機の両外側の少なくとも一つに前記コイル搭載板状体が配置されており、前記外側に配置されたコイル搭載板状体において、前記永久磁石搭載板状体の底面と反対側のコイルの端面に近接または接触して磁性体材料の板状体(磁性体板状体)が配置されていることを特徴とする、回転式板状体発電機である。
【0011】
上記(1)の本発明の場合、磁性体板状体が配置されているコイル搭載板状体とは、コイルが配置されたコイル搭載板状体と磁性体板状体が空間を挟んで離間していることも含む。さらに、コイル搭載板状体に配置された磁性体板状体の外側に永久磁石搭載板状体やコイル搭載板状体が配置されている場合は、それらの永久磁石搭載板状体やコイル搭載板状体は別の発電機等(発電機能はないダミーの場合もある)であるので、この場合も本発明に含まれる。
【0012】
(2)本発明は、複数の永久磁石が配置された永久磁石搭載板状体、および複数のコイルが配置されたコイル搭載板状体を含む回転式板状体発電機であって、前記永久磁石搭載板状体に配置された前記永久磁石の磁極(磁極面)と前記コイル搭載板状体に配置された前記コイルの端面とは略平行に配置されているか、および/または、前記永久磁石の軸の方向(垂直磁界方向)が前記コイルの軸の方向と略同じとなるように配置されており、隣接する2つの前記永久磁石搭載板状体の間に前記コイル搭載板状体が配置されており、前記永久磁石搭載板状体または前記コイル搭載板状体がその中心のまわりに回転することによって、前記コイル搭載板状体に配置された前記コイルに誘導電圧を発生させて発電し、前記回転式板状体発電機の両外側の少なくとも一つに前記永久磁石搭載板状体が配置されており、前記外側に配置された永久磁石搭載板状体において、前記コイル搭載板状体の底面と反対側の永久磁石の端面に近接または接触して磁性体材料の板状体(磁性体板状体)が配置されていることを特徴とする、回転式板状体発電機である。
【0013】
上記(2)の本発明の場合、磁性体板状体が配置されている永久磁石搭載板状体とは、永久磁石が配置された永久磁石搭載板状体と磁性体板状体が空間を挟んで離間していることも含む。さらに、永久磁石搭載板状体に配置された磁性体板状体の外側に永久磁石搭載板状体やコイル搭載板状体が配置されている場合は、それらの永久磁石搭載板状体やコイル搭載板状体は別の発電機等(発電機能はないダミーの場合もある)であるので、この場合も本発明に含まれる。
【0014】
(3)本発明は、(1)または(2)に加えて、前記永久磁石搭載板状体および前記コイル搭載板状体は複数配置されており、前記コイル搭載板状体の両底面側を向いた2つの永久磁石搭載板状体に搭載された永久磁石の磁極(磁極面)は対向しているとともに互いに逆極であり、前記永久磁石搭載板状体が回転するときは、前記回転式板状発電機を構成する前記複数の永久磁石搭載板状体は同軸で結合しており、前記複数の永久磁石は同時に回転し、前記永久磁石搭載板状体の底面とコイル搭載板状体の底面とは略平行に配置されていることを特徴とする。
【0015】
上記(3)の本発明の場合、磁性体板状体が配置されている永久磁石搭載板状体とは、永久磁石が配置された永久磁石搭載板状体と磁性体板状体が空間を挟んで離間していることも含む。さらに、永久磁石搭載板状体に配置された磁性体板状体の外側に永久磁石搭載板状体やコイル搭載板状体が配置されている場合は、それらの永久磁石搭載板状体やコイル搭載板状体は別の発電機等(発電機能はないダミーの場合もある)であるので、この場合も本発明に含まれる。
【0016】
(4)本発明は、(1)〜(3)に加えて、前記永久磁石搭載板状体に配置された複数の永久磁石は、1つの略円または2つ以上の略同心円上に少なくとも配置され、前記1つの略円または2つ以上の略同心円の円周上に配置された隣接する永久磁石の前記永久磁石搭載板状体の底面側にある磁極は互いに逆極であり、前記コイル搭載板状体に配置された複数のコイルは、1つの略円または2つ以上の略同心円上に少なくとも配置されており、前記永久磁石搭載板状体の永久磁石が配置された前記1つの円または2つ以上の同心円の中心および半径と前記コイル搭載板状体のコイルが配置された前記1つの円または2つ以上の同心円の中心および半径はほぼ同じであることを特徴とし、さらに、前記磁性体板状体の磁性体材料は、鉄系またはフェライト系材料であり、前記コイルにはコア(磁心)が配置されており、前記コア(磁心)と前記磁性体板状体の磁性体材料は接触していることを特徴とする。
【0017】
(5)本発明は、(1)〜(4)に加えて、前記永久磁石搭載板状体に配置された永久磁石の磁極(磁極面)は前記永久磁石搭載板状体の底面に略一致または近接して配置されるとともに、前記永久磁石の軸の方向(垂直磁界方向)は前記永久磁石搭載板状体の底面と略垂直方向になるように配置されており、前記コイル搭載板状体の両底面側を向いた2つの永久磁石搭載板状体に搭載された永久磁石の磁極(磁極面)は対向しているとともに互いに逆極であり、前記コイル搭載板状体のコイルの端面は前記コイル搭載板状体の底面に一致または近接して配置されるとともに、前記コイルの軸(コイル中心軸)の方向は前記コイル搭載板状体の底面と略垂直方向になるように配置され、さらに、前記永久磁石搭載板状体に配置された永久磁石は前記永久磁石搭載板状体の厚み方向において前記永久磁石搭載板状体を貫いて配置されており、また、前記コイル搭載板状体に配置されたコイルは前記コイル搭載板状体の厚み方向において前記コイル搭載板状体を貫いて配置されており、前記コイル搭載板状体に配置されたコイルにはコア(磁心)が存在することを特徴とする。
【0018】
(6)本発明は、(1)〜(5)に加えて、流体の力を受けて回転する板状体(これを流体力回転板状体という)、前記流体力回転板状体と直接的にまたは間接的に同軸に取り付けた歯車(大歯車)に直接的にまたは間接的に噛み合わせて接続した小歯車、前記小歯車に接続した請求項1〜18に記載の回転式板状体発電機を含む流体式発電機であって、前記流体力回転板状体および前記大歯車および小歯車が流体力により回転することによって、前記永久磁石搭載板状体または前記コイル搭載板状体が回転して、隣接する2つの永久磁石搭載板状体の間に生じる磁界がコイル内で変化することにより、前記コイルに誘導電圧を発生させて前記回転式板状体発電機が発電することを特徴とする、流体式発電機であり、大歯車は前記流体力回転円板体の両側に配置され、当該2つの大歯車にそれぞれ小歯車、および同軸の回転式板状体発電機が接続され、小歯車およびそれに取り付けた回転式板状体発電機からなる小歯車回転式発電機は大歯車に複数配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明の回転式板状体発電機は、永久磁石、およびコイルを用いた簡単な構造で発電効率の高い手段を提供することができる。すなわち、コイル搭載板状体の両底面側に永久磁石搭載板状体が配置されており、永久磁石搭載板状体間で磁界の向きが交互に変化しており、コイル搭載板状体または永久磁石搭載板状体が回転してコイル搭載板状体に配置されるコイルに磁界変化がサイクル的に起こる。従って、本発明の回転式円板状発電機は小さな力で回転でき大きな発電を行なうことが可能である。また、永久磁石搭載板状体に配置されている永久磁石は、永久磁石搭載板状体の底面において隣接する永久磁石の磁極(面)は逆極で配列されているので、コギングトルクが軽減されており、すなわち、コギングトルク低減機構を使用しているので、さらに効率の良い発電を実現できる。さらに、回転式板状体発電機の最外側にコイル搭載板状体を配置する場合、コイル搭載板状体に搭載されたコイルの外側にコイル端面に近接して鉄板等の磁性体材料板を配置するので、コイルを横切る磁界強度が増大して誘導起電力(誘導電流)が増大して発電効率を高めることができる。あるいは、回転式板状体発電機の最外側に永久磁石搭載板状体を配置する場合、永久磁石搭載板状体に搭載された永久磁石の外側に永久磁石に近接して鉄板等の磁性体材料板を配置するので、隣接する永久磁石搭載板状体の間に配置されたコイル搭載板状体に搭載されたコイルを横切る磁界強度が増大して誘導起電力(誘導電流)が増大して発電効率を高めることができる。これらの鉄板等の磁性体材料板は材料費も安いので、発電効率を高めながらコストも低減できる。すなわち、コストパフォーマンスが良い。本発明は小型から大型の発電機構まで対応できるので、適用範囲が広く、種々の自然エネルギーや自動車等で使用する回転エネルギーを利用して発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1は、羽根板212を外側に取り付けた連結回転体211に対して複数の発電機を取り付けて、発電効率を高めた本発明の発電機の実施形態の一例を示す図である。
図2は、本発明の回転式円板体発電機の構造を示す図である。
図3は、本発明の回転式円板体発電機の別の構造を示す図である。
図4は、本発明の回転円板体発電機の軽量化した構造を示す図である。
図5は、本発明の回転円板体発電機の軽量化した別の構造を示す図である。
図6は、従来の発電機を示す図である。
図7は、羽根板および連結回転体を連結した状態を示す一実施形態である。
図8は、本発明の鉄板等の磁性体材料板を配置した回転式発電機を搭載した発電機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明の目的は、簡単な構造で自然エネルギーから発電する発電機を提供することである。その目的を実現するために、本発明は、簡単な構造で回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回転体を用いた発電機であり、複数の永久磁石が配置された永久磁石搭載板状体、および複数のコイルが配置されたコイル搭載板状体を含む回転式板状体発電機であり、コイル搭載板状体の両底面に配置された永久磁石搭載板状体(永久磁石搭載板状体A、永久磁石搭載板状体B)がコイル搭載板状体に対して相対的に回転することによって、コイル搭載板状体に搭載されたコイルを横切る磁界が変化することによって、コイルに発生する誘導電流を利用して発電する発電機に関する。本発明は、本発明者が発明した特願2017−200087(特許文献2)の発明を改良して、さらに効率的に発電する発電機を提供するものであり、特許文献2に記載の内容は本発明に矛盾しない限り適用できるものとする。
【0022】
図1は、羽根板212を外側に取り付けた連結回転体211に対して複数の発電機を取り付けて、発電効率を高めた本発明の流体式(回転式)発電機1の実施形態の一例を示す図であり、特願2017−200087に記載された図1(すなわち、図6)と一部部分類似する図であり、図6と同じ機能を示す部分については同じ符号を付している。図1は、本発明の回転式発電機を回転する円板体の底面に垂直方向から見た図である。連結回転体211は回転軸213と連結しており、羽根板212が流体(水、風、潮、波等)の力(水力、風力、潮力、波力等)を受けて回転すると、羽根板212と一緒に連結回転体211も回転し、連結回転体211の軸である回転軸213が回転する。回転軸213の左右両側に回転歯車214、224が連結している(これらは一体で動く)ので、羽根板212および回転軸213の回転に合わせて回転歯車214、224も回転する。回転歯車(大歯車と称する)214、224に対して、それらよりも半径の小さな(歯数の小さな)歯車215、225が噛み合って接続し、これらの小歯車の回転軸216、226に発電機217に備わる複数の永久磁石を搭載した永久磁石搭載円環体(円板体、板状体としても良い)220、230が取り付けられており、回転軸216、226と永久磁石搭載円環体(円板体、板状体としても良い)220、230は一体となって回転する。尚、ここでは、小歯車215、225が大歯車214、224に直接噛み合って接続しているが、これらの間に段階的に歯数を小さくした歯車を介在させても良い。この場合は、小歯車215、225が大歯車214、224に間接的に(噛み合って)接続している。
【0023】
発電機5は、発電機筐体(ケース)218(218−1、2、3、4)内に収納され、複数の(発電用)コイルを搭載した発電用コイル搭載円環体(円板体、円板状体、または板状体と記載して良い)219および永久磁石搭載円環体220を備えている。発電用コイル搭載円環体219は、複数の発電用コイルを搭載しており、発電機筐体(ケース)218に固定されており、発電用コイル搭載円環体219の中心部には小歯車回転軸216を通す穴があいている。小歯車回転軸216は発電用コイル搭載円環体219には接触せず回転する。永久磁石搭載円環体220は、小歯車回転軸216と一緒に回転し、発電用コイル搭載円環体219に対して回転し、発電用コイル搭載円環体219に搭載されたコイルで発電できる。
ここで、回転軸216は、コギングトルクを減少させるために、樹脂系材料や非磁性体材料で作製することもできる。回転軸216が鉄系材料等の磁性体材料の場合、永久磁石の磁力によりコギングトルクが発生する場合があるが、回転軸216が樹脂系材料や非磁性体材料で作製した場合は、回転軸216は永久磁石の磁力に引きつけられないため、コギングトルクが発生しない。また、回転軸に使用するベアリングにも同様に鉄系材料等の磁性体材料に代えて樹脂系材料や非磁性体材料を使用することによって、コギングトルクを低減できる。
【0024】
発電機筐体(ケース)218(218−1、2、3、4)内部は外部環境の影響を受けないように気密状態になっていることが望ましい。たとえば、外部環境に存在する湿気や水分、ゴミ、埃等の異物、汚染気体等は発電機を劣化させる恐れがあるので、これらが発電機筐体(ケース)218(218−1、2、3、4)内部へ侵入しないようにする。小歯車回転軸216が通る発電機筐体壁218−1および発電機筐体壁218−4の部分には、穴が空いているが、スムーズに回転しかつ外部環境と遮断できるようにボールベアリング等のシール部材221が配置されている。
【0025】
発電機5において、固定された発電用コイル搭載円環体219の両側に永久磁石搭載円環体220が配置され、それらが繰り返し多数配置される。連結回転円板体211に大きな負荷を与えて回転が発電できないくらいに遅くならない限り、多数の発電用コイル搭載円環体219および永久磁石搭載円環体220を配置して、大きな発電ができるようにすることが望ましい。(尚、発電機5の最小は、両外側の永久磁石搭載円環体11、16とそれらの間に配置するコイル搭載円環体219であり、発電機6の最小は、両外側のコイル搭載円環体22、26、およびそれらの間に配置されるコイル搭載円環体219、並びにそれらの間に配置される2つの永久磁石搭載円環体220である。)
【0026】
また、同じ構造の発電機5を回転させる小歯車215を大歯車214の他の場所に噛み合わせて接続することもできる。図1では右側の上下に2つ(5、6)配置しているが、連結回転円板体211に大きな負荷を与えて回転が発電できないくらいに遅くならない限り、配置可能な場所に配置して、大きな発電ができるようにすることが望ましい。尚、多数の発電機5、6を配置しておき、連結回転円板体211の回転力が大きい時には多数の発電機5、6を回転できるようにし、連結回転円板体211の回転力が小さくなったときには、その回転力に対応して、大歯車214に接続する小歯車215の幾つかを大歯車214から外して回転させないようにすることもできる。これらは、連結回転円板体211の回転力を計測しておきコンピューター等で自動制御しても良い。
【0027】
連結回転円板体211と大歯車214の間に遮蔽板(遮蔽ケース)241を配置して、水分や湿気等が大歯車214側へ侵入しないようにしても良い。それらの侵入をできるだけ防止するために、連結回転円板体211の回転軸213を通る遮蔽板(遮蔽ケース)241に空いた穴に、スムーズに回転しかつ外部環境と遮断できるようにボールベアリング等のシール部材221を配置することもできる。
【0028】
図1の左側の小歯車225に通り付けられた発電機7、8も、発電機5、6と同様な構造であり、発電用コイル搭載円環体229の両側に永久磁石搭載円環体230配置されたものが多数並べて、発電効率を高めている。発電用コイル搭載円環体229は発電機筐体壁228に固定されており、その中央部に空いた穴に小歯車225の回転軸226が通り、その小歯車回転軸226に永久磁石搭載円環体230が取り付けられており、小歯車回転軸226と一緒に回転する。発電機231も発電機筐体壁228の内部に気密に収納されており、外部環境の影響を受けないようになっている。大歯車224に複数の小歯車225および小歯車回転軸226および発電機231も複数配置して、さらに発電能力を高めている。また、大歯車224、小歯車225、発電機231を含む全体が、保護ケース232の内部に気密に収納されており、これらの発電機システム全体が、外部環境の影響を受けないようになっている。図1の左側に取り付けた大歯車224は右側に取り付けた大歯車214より小型であるが、連結回転円板体211の回転力に対応して大歯車214および224のサイズを決定して、最適化すれば良い。また、小歯車225に通り付けられた発電機231システムの大きさや配置する数も適宜選択することができる。
【0029】
大歯車224の半径をR1、歯数をN1、小歯車215の半径をr1、n1とする。大歯車224と小歯車215は噛み合っているので、歯車のピッチは同じとすれば、R1/N1=r1/n1となる。大歯車224が1回転すると、小歯車はN1/n1=R1/r1回転する。たとえば、R1=10r1とすれば、大歯車224が1回転すると小歯車は10回転する。すなわち連結回転円板体211の回転数が少なくても連結する歯車や接続する歯車のサイズを変えることによって発電機側の永久磁石搭載円環体の回転数を大きくすることができ、発電能力を増大することができる。図1では、小歯車回転軸に取り付けた回転体は永久磁石搭載円環体(または円板体)であるが、永久磁石搭載円環体(または円板体)を固定(例えば、発電筐体(ケース)に)して、コイル搭載円環体(または円板体)を小歯車回転軸に取り付けて、小歯車回転軸と一緒にコイル搭載円環体(または円板体)を回転させても良い。永久磁石搭載円環体(または円板体)とコイル搭載円環体(または円板体)のうち、トータルで重量が軽い方を小歯車回転軸に取り付けることが望ましい、同じ小歯車の回転力に対して発電力を高めることができる。永久磁石も重量当たりの磁力の大きなものを採用することが望ましい。
【0030】
尚、図1の発電機システムでは歯車で接続する回転調整機構を用いたが、歯車以外の回転調整機構でも良い。たとえば、ベルト接続でも良い。すなわち、連結回転円板体211に連結した大きな円板体(半径R3)にベルトを巻き付け、発電機側の小さな円板体(半径r3)に同じベルトを巻き付けることによって、それぞれの円板体の半径比に応じた回転数を得ることができる。すなわち、連結回転円板体211の1回転に対して、発電機側の円板体の回転はR3/r3となり、大きな回転を得ることができる。これらは円環体や円板体と称しているが、板状体でも良いし、その外形形状は回転に支障がない限り、三角形、四角形、多角形、円形、楕円形、任意の曲線形状等種々の形状を取ることができる。
【0031】
発電用コイル搭載円環体の構造はコイル端面が発電用コイル搭載円環体の底面に近接して底面側を向いて配置されており、コイル軸が発電用コイル搭載円環体の底面に略垂直方向を向いている。永久磁石搭載円環体の構造は永久磁石の磁極面が永久磁石搭載円環体の底面側を向き、かつ永久磁石搭載円環体の底面に近接して配置され、永久磁石の軸の方向(垂直磁界方向)は永久磁石搭載円環体の底面と略垂直方向になるように配置される。永久磁石搭載円環体に搭載された永久磁石の中心は永久磁石搭載円環体の回転中心軸に対して(図1では、たとえば小歯車の回転軸216)略同心円上に複数配列される。発電用コイル搭載円環体の底面は永久磁石搭載円環体の底面と略平行に配置されており、永久磁石搭載円環体が回転しても発電用コイル搭載円環体に接触しない。また、本発明では発電用コイル搭載円環体の両底面(底面は2つある)側に配置される2つの永久磁石搭載円環体の間で磁界が生じているが、これら2つの永久磁石搭載円環体の距離が近いほど磁界が強いので、永久磁石搭載円環体と発電用コイル搭載円環体の距離も、回転による接触がない限り小さい方が望ましい。
【0032】
また永久磁石搭載円環体の底面側にある磁極において、同心円上に複数配列された隣接する磁極は逆極になるように配置するのが良い。また、発電用コイル搭載円環体を挟んでその両側にある永久磁石搭載円環体に配置された永久磁石の磁極も逆極になるように配置される。この状態は図1に示され、またたとえば図2に詳細に示されている。発電用コイル搭載円環体に複数搭載されたコイル(図1では、たとえば236)も同心円上に複数配列される。この同心円の中心は永久磁石搭載円環体の永久磁石の同心円の中心とほぼ一致するように配列するのが良い。この状態は図1に示され、またたとえば図2に詳細に示されている。永久磁石搭載円環体(図1では、たとえば220)が回転軸216と一緒に回転すると永久磁石(図1では、たとえば235)は発電用コイル搭載円環体(図1では、たとえば219)に複数搭載されたコイルの端面を横切るように回転する。発電用コイル搭載円環体を挟んでその両側にある永久磁石搭載円環体に配置された永久磁石同士による磁界方向は、隣接する永久磁石同士で逆になっているので、発電用コイル搭載円環体に搭載されたコイルに生じる磁界方向は正方向から逆方向へサイクル的に変化する。従って、コイルには誘導起電力が発生しコイルにサイクル的に電流が流れる。すなわち、発電する。
【0033】
本発明では、最外側に永久磁石搭載円環体が配置される場合は、図1の発電機5または発電機8に示すように、磁性体材料板13、17を永久磁石12、13に付着配置する。これにより磁性体材料板13、17を配置しない場合に比べて発電効率が高くなる。また、本発明では、最外側にコイル搭載円環体が配置される場合は、図1の発電機6または発電機7に示すように、磁性体材料板23、27をコイルの外側端面に近接して配置する。これにより磁性体材料板23、27を配置しない場合に比べて発電効率が高くなる。
【0034】
永久磁石搭載円環体に搭載される隣接する永久磁石の磁極は逆極になっているので、コイル搭載円板体を挟んだ両側の永久磁石搭載円板体の間で、向かい合った永久磁石間(たとえば、永久磁石A、Bとする)では引力が働くが、その永久磁石(たとえば、永久磁石A)と、それと向かい合った永久磁石(たとえば、永久磁石Aに対して永久磁石B)に隣接する永久磁石(これを永久磁石B−1、B−2とする)との間では斥力が働くので、両側の永久磁石搭載円板体で見れば、全体としてこれらの引力または斥力が相殺し合い、両側の永久磁石搭載円板体の間には永久磁石による力は非常に小さくなる。すなわち、コギングトルクが軽減され、永久磁石搭載円板はスムーズに回転し、発電効率が向上する。
【0035】
尚、発電用コイル搭載円環体219にはコイル236が多数配置されている。両側の発電用コイル搭載円環体22、26の中央付近には回転軸216が通る軸穴が空いている。発電機5と8はそれらの構造が少し異なっているが、当然同じ構造の発電機を搭載しても良い。尚、発電用コイル搭載円環体を回転軸216に取り付けて回転させて、永久磁石搭載円環体を固定するようにしても(すなわち、発電用コイル搭載円環体と永久磁石搭載円環体の関係を逆にしても)、コイルに電流が発生することも言うまでもない。
【0036】
磁芯は鉄等の軟磁性材料が望ましい。コアが軟磁性体材料であれば、コイルで発生する磁束は増大する。たとえば、コア材料は鉄、純鉄、鉄系合金、フェライト、パーマロイ、ケイ素鋼、アモルファス磁性合金、センダスト等である。透磁率の高い材料ほどコイル内の磁束密度が大きくなる。
【0037】
本発明では、図2に示すように永久磁石搭載円板体で配置される永久磁石は同心円上で隣接する永久磁石の磁極(面)は底面で逆極になっている。たとえば、図2において、永久磁石搭載円板体460に配置される永久磁石463のコイル搭載円板体の側の磁極(N極)は、対面する永久磁石搭載円板体470に配置される永久磁石473のコイル搭載円板体側の磁極(S極)は、逆極同士である。従って、永久磁石463と永久磁石473の間には引力が作用する。永久磁石搭載円板体460に配置される永久磁石463の隣接する2つの永久磁石464は永久磁石463と逆極(コイル搭載円板体の側の磁極はS極)であるから、永久磁石473とこれらの永久磁石463との間では斥力(反発力)が作用する。同様に、永久磁石463と、永久磁石搭載円板体470における永久磁石73の隣接する2つの永久磁石474との間では斥力(反発力)が作用する。すなわち、対面する永久磁石間では引力が作用し、それらの永久磁石と、対面する永久磁石の隣接する永久磁石の間では斥力が作用しているので、引力と斥力が相殺され、全体としてコイル搭載円板体を挟んだ永久磁石搭載円板体では永久磁石による引力または斥力は非常に小さくなる。従って、コギングトルクが軽減されて、永久磁石の回転が抑制されずスムーズになるので、発電効率が高まる。
【0038】
図2は、本発明の回転式円板体発電機の構造を示す図である。図2(a)は、図1に示す回転円板体発電機5、8に類似した回転円板体発電機を示す図である。(図1とは一部の符号を変えている。)回転軸は破線494で示され、永久磁石搭載円板体457、458の略中心部に固定されて取り付けられている。コイル搭載円板体(または円環体)459は発電機筐体(ケース)218等に固定されて動かないようになっている。本実施形態では、コイル490は、そのコイル軸がコイル搭載円板体459の底面に直角方向になるように、配置されている。他の言い方をすれば、コイル490の両底面はコイル搭載円板体459の底面に平行である。また、コイル搭載円板状体459には永久磁石は配置していない。コイル490の両底面(端面)は永久磁石に近い方が良いので(永久磁石間の距離が小さくなり磁界の強度が大きくなるので、回転するときに磁界の強度変化が大きくなり、コイルの発電量が増大する)コイル端面はコイル搭載円板体の底面に略平行であり、コイル搭載円板体の底面に一致するか近接することが望ましい。
【0039】
永久磁石搭載円板体457、458において、永久磁石491、492、493の磁極面は永久磁石搭載円板体457、458の底面に平行に配置されている。永久磁石搭載円板体457、458の底面はコイル搭載円板状体459の底面と平行であるから、永久磁石491、492、493の磁極面は、コイル搭載円板状体459の底面に平行である。永久磁石は、コイル搭載円板状体を向いて、互いに向かい合った永久磁石(底面側)の磁極が交互に逆になるように配置されている。すなわち、永久磁石491と永久磁石493はそれらの磁極が逆となっている。また、同じ永久磁石搭載円板体では、隣接する永久磁石の磁極は交互に逆になるように配置されている。すなわち、永久磁石491と永久磁石492はそれらの磁極が逆となっている。永久磁石搭載円板体457と永久磁石搭載円板体458は、それらの磁極面が互いに逆に(S極に対してはN極、N極に対してはS極)になるように配置され、回転軸に固定されていて同時に回転するので、回転軸が回転しても永久磁石搭載円板体457の磁極と永久磁石搭載円板体458磁極の関係は変化しない。
【0040】
すなわち、永久磁石搭載円板体457の磁極と永久磁石搭載円板体458磁極との間で磁界が発生するが、隣接する永久磁石では、磁界の方向が逆になっている。永久磁石搭載円板体は回転するから、それらの間にあるコイル搭載円板状体459に配置されたコイル490内の磁界が正常磁界から逆磁界へと変化し、さらに逆磁界から正常磁界へサイクル的に変化する。従って、コイルに誘導起電力が発生し、コイル配線に電気(電力)が生じ、発電する。複数のコイルに発生する電流(電力)を集めることによって、大きな電流(電力)を発生させることができる。これまでに説明したように、コイルにコア(磁芯)を挿入することにより発生する磁界を大きくすることができ、発生する電流も増大させることができる。特に、コアは軟磁性体材料が望ましく、たとえば、コア材料は鉄、純鉄、鉄系合金、フェライト、パーマロイ、ケイ素鋼、アモルファス磁性合金、センダスト等である。透磁率の高い材料ほどコイル内の磁束密度が大きくなる。また、前述したように、コイルにコアが挿入されている場合、コアの外端面(底面)はコイル端面から離して内側に留めるのが望ましい。
【0041】
図4(b)は、コイル搭載円板体の一方の底面に面した永久磁石搭載円板体の底面の状態を示す図である。たとえば、コイル搭載円板体459の左側の底面側に向いた永久磁石搭載円板体457の底面の状態を示す図である。永久磁石搭載円板体460はその中心に回転軸462に固定されており、永久磁石搭載円板体460の底面461において、その中心部に取り付けた回転軸462を中心とした同心円465、466、467上に永久磁石463、464が(好適には等間隔に)配置されている。また、同心円状に配置された永久磁石において、隣接する永久磁石463、464は磁極が逆になっている。すなわち、コイル搭載円板体左側の底面側に向いた永久磁石搭載円板体460の底面461において、隣接する永久磁石は逆極の磁極が交互に配列している。当然、永久磁石搭載円板体460の他方の底面(裏底面)側の表面を向いた永久磁石は逆極になるので、永久磁石搭載円板体460の他方の底面(裏底面)側の多数の永久磁石も同心円状に配列され、隣接する永久磁石も逆極の磁極が交互に配列している。
【0042】
図4(c)は、コイル搭載円板体の底面の状態を示す図である。たとえば、コイル搭載円板体459の底面の状態であり、両底面(底面は2つある)とも同じ状態であり、コイル搭載円板体480の底面481において、その中心部は円形状の中心部穴483が空いており、その中に回転軸482が通っている。この回転軸482は回転軸462と同じである。(図4(a)の回転軸494とも同じ。)コイル搭載円板体480の底面481において、コイルの底面(端面)484も同心円状(485、486、487)に(好適には、等間隔に)配置されている。この同心円の半径(485、486、487)は永久磁石搭載円板体460の底面461における同心円(465、466、467)とほぼ同じ半径であり、回転軸462(482)を中心に永久磁石搭載円板体460が回転すると、永久磁石搭載円板体460に配置された永久磁石463、464がコイルの底面484に配置されたコイルの底面(端面)上を動く。回転軸482はコイル搭載円板体の底面の中心部にあって回転するので、中心部穴483もコイル搭載円板体の底面の中心を中心として回転軸482の大きさよりも大きなサイズで空いているので、回転軸482がコイル搭載円板体に接触することはない。コイルには磁芯が挿入されていても良い。磁芯が存在すると生じる磁界が大きくなり、コイルに発生する電流も大きくなる。
【0043】
図4(d)は、コイル搭載円板体の他方の底面に面した永久磁石搭載円板体の底面の状態を示す図である。たとえば、コイル搭載円板体459の右側の底面側に向いた永久磁石搭載円板体458の底面の状態を示す図である。永久磁石搭載円板体470はその中心に回転軸472に固定されており、永久磁石搭載円板体470の底面471において、その中心部に取り付けた回転軸472を中心とした同心円475、476、477上に永久磁石473、474が(好適には等間隔に)配置されている。また、同心円状に配置された永久磁石において、隣接する永久磁石473、474は磁極が逆になっている。すなわち、コイル搭載円板体の右側の底面側に向いた永久磁石搭載円板体470の底面471において、隣接する永久磁石は逆極の磁極が交互に配列している。図4(b)に示す永久磁石搭載円板体460の反対底面の状態が図4(d)に示す永久磁石搭載円板体470の底面の状態と考えて良い。すなわち、図4(b)に示す永久磁石搭載円板体460の底面461における永久磁石463(N極)の逆極が図4(d)に示す永久磁石搭載円板体470の底面471における永久磁石473(S極)となっている。図4(b)に示す永久磁石搭載円板体460の底面461における永久磁石464(S極)の逆極が図4(d)に示す永久磁石搭載円板体470の底面471における永久磁石474(N極)となっている。また、回転軸472は回転軸462(482、494)とほぼ(略)同じであり、同心円475、476、477の半径も同心円465、466、467、および同心円485、486、487の半径とほぼ(略)同じである。図4(b)、(d)では、底面側の永久磁石の形状は矩形(長方形または正方形)で記載しているが、他の形状でも良い。たとえば、矩形以外の四辺形、円形、三角形、多角形、楕円形である。当然厚みがあるので、これらは柱状となる。たとえば、矩形や角形であれば角型(角柱)であり、円形であれば円柱形状である。また、隣接する永久磁石は離間して配置しているが、隙間なく配置しても良い。尚、離間して配置した方が斥力と引力のバランスを取り易いのでコギングトルクを低減できる。永久磁石搭載円板体が所望の回転数で回転できれば、コイルの数は多い方が発電力は大きくなるので、同心円の数も多い方が望ましい。永久磁石の種類は種々あるので発電機の能力やサイズなどに応じてそれらを適宜選択すれば良い。たとえば、アルニコ磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、KS鋼、MK鋼である。
【0044】
また、図4(b)および図4(d)に記載しているように、同心円で配列している永久磁石について、隣接する同心円(たとえば、図4(b)では465、466、467、図4(d)では475、476、477)同士の間でも隣接する永久磁石の磁極も(できるだけ)逆極になるように配置することが望ましい。このように配置することによって、コイル搭載円板体を挟んだ両側の永久磁石搭載円板体の間で、向かい合った永久磁石間(たとえば、永久磁石A、Bとする)では引力が働くが、その永久磁石(たとえば、永久磁石A)と、向かい合った永久磁石(たとえば、永久磁石Aに対して永久磁石B)に隣接する永久磁石(これを永久磁石B−1、B−2とする)との間では斥力が働くので、両側の永久磁石搭載円板体で見れば、全体としてこれらの引力または斥力が相殺し合い、両側の永久磁石搭載円板体の間には永久磁石による力は殆ど働かなくなる。すなわち、コギングトルクが軽減され、永久磁石搭載円板はスムーズに回転することができる。
【0045】
永久磁石搭載円板体460および永久磁石搭載円板体470は回転軸462(472)と一体となり回転するので、永久磁石搭載円板体460、470は軽い方が良い。また、永久磁石搭載円板体の重量は小さい方が回転しやすいから、永久磁石の重量当たりの永久磁石の磁力の強さは大きい方がよい。従って、永久磁石を搭載する部分以外の材料は軽い方が良く、極端に言えばなくても良い。また、永久磁石以外の永久磁石搭載円板体(円環状体)の材料は軽くて強度が高い材料が望ましい。たとえば、木材、FRP等のプラスチック、セルロースナノファイバー(CNF)、炭素系材料等の軽い材料や、金属であればアルミニウムやチタニウムやこれらの各種合金が良い。軽量になれば少ない力で回転させることができるので、多数の円板体を小歯車に搭載できる。また、永久磁石搭載円板体(円環状体)の外側形状は必ずしも円形でなくとも良く、多角形や楕円形等の曲線形状、これらの組合せ形状でも良く、一まとめで言えば板状体でも良い。ただし、この板状体は回転するので、回転モーメントが均一な方が良いので、円形形状や対称形状が望ましい。
【0046】
また、回転中に外側ケース等に接触しないようにすることは言うまでもない。また、コイル搭載円板体は回転せず固定しているので、必ずしも円板体である必要はなく任意の形状の各種板状体でも良い。材料節約や軽量化のためには、コイルを搭載する部分およびそれらを支持する部分があれば良いので、その他の部分は敢えて備えなくても良い。すなわち穴空き板状体でも良い。たとえば、円環体やフレーム体(フレームでコイルが固定されている)でも良い。尚、永久磁石搭載円板体(円環状体、板状体)を固定して、コイル搭載円板体を回転するようにしても良い。その場合、コイル搭載円板体(円環状体、板状体)や永久磁石搭載円板体(円環状体、板状体)についても上記と同様である。尚、本明細書の図1〜図7に示した円環体や円板体と記載したものについても、固定されているものも回転するものに関しても特に問題(たとえば、回転に支障が出ることなど)がなければ任意の形状の板状体で良く、その板状体は強度に問題なければ隙間(空間)が空いていても良い。(ここで板状体は、望ましくは厚みがほぼ一定のものである。)
【0047】
本発明は、図1の発電機5および図2(a)に示すように、最外側(図中の左右)に配置されている永久磁石搭載円板体12、16において、永久磁石11の外側に磁性体材料板13、17が配置することを特徴とする。磁性体材料は、強磁性体材料または軟磁性体材料である。強磁性体材料として、鉄、ニッケル、コバルト、これらの合金等が挙げられる。また、軟磁性体材料として、鉄、純鉄、鉄系合金、フェライト、パーマロイ、ケイ素鋼、アモルファス磁性合金、センダスト、電磁ステンレス、Fe-Si-Al合金、パーメンジュール、ナノクリスタル等が挙げられる。
【0048】
最外側(図1、2において右側)に配置されたコイル搭載円板体459−1の外側底面に面した永久磁石搭載円板体12の面側には永久磁石11の磁極面が面している。(たとえば、図2(b)の永久磁石搭載円板体460、図2(d)の永久磁石搭載円板体470)これに対して、永久磁石搭載円板体12に配置された永久磁石11の反対磁極には磁性体材料板13が付着している。永久磁石搭載円板体12に磁性体材料板13をこのように配置することによって、コイル搭載円板体459−1を間に挟んだ隣接する永久磁石搭載円板体458−1に配置された永久磁石491と永久磁石搭載円板体12に配置された永久磁石11との間で発生する磁界が強くなるので、コイル搭載円板体459−1に搭載されたコイル490を横切る磁界変化量も大きくなり、コイル490に発生する誘導電力(誘導電流)が大きくなる。すなわち、発電効率が高まる。
【0049】
磁性体材料板13は永久磁石11に密着して付着しても良いし、少し離間して配置しても良い。尚、密着した方が磁界強度は高い。13は、磁性体材料板であるから永久磁石11が容易に付着するので、特に接着剤を使用する必要はないが、完全に固定するために接着剤を使用しても良い。磁性体材料板13の厚みは特に限定されないが、余り厚くすると永久磁石搭載円板体12の重量が大きくなるので、永久磁石搭載円板体12の回転に支障を及ぼすので、10mm以下、好適には3〜5mm以下が良い。尚、軽量化のために、永久磁石11の周囲だけを少し厚くして、永久磁石11の間を薄くする方法もある。あるいは、永久磁石11の周囲だけに磁性体材料板を配置しても良い。永久磁石搭載円板体と磁性体材料板を離間する場合は、その離間距離は1cm以下、好適には5mm以下が望ましい。さらにこの離間部分は空間となっていても良い。尚、ここに示したサイズは限定されたものではなく、発電機のサイズやコイル搭載円板体(板状体)や永久磁石搭載円板体(板状体)のサイズに応じて適宜変更することができる。図2(a)に示すように、永久磁石搭載円板体12において、磁性体材料板13の内側部分(図2(a)の左側部分、永久磁石11の配置部分)を12−1、磁性体材料板13の外側部分(図2(a)の右側部分)を12−2としたとき、磁性体材料板13の外側部分(図2(a)の右側部分)12−2は、磁性体材料板13を永久磁石搭載円板体12に固定し、また保護する部分であるが、この磁性体材料板13の外側部分(図2(a)の右側部分)12−2がなくても磁性体材料板13の固定が十分であり、保護する必要もなければ、軽量化のために省略しても良い。永久磁石搭載円板体12において、永久磁石11、磁性体材料13以外の部分は、非磁性体材料である。たとえば非磁性体材料として、FRP等のプラスチック、セラミック、木材、紙類、非磁性体金属材料(たとえば、非磁性ステンレス、チタン系材料、アルミニウム系材料、銅系材料やこれらの合金)、これらの複合材料等が挙げられる。
【0050】
最外側(図1、2において左側)に配置されたコイル搭載円板体459−2の外側底面に面した永久磁石搭載円板体16の面側には永久磁石15の磁極面が面している。(たとえば、図2(b)の永久磁石搭載円板体460、図2(d)の永久磁石搭載円板体470)これに対して、永久磁石搭載円板体16に配置された永久磁石15の反対磁極には磁性体材料板17が付着している。図2(a)に示すように、永久磁石搭載円板体16において、磁性体材料板17の内側部分(図2(a)の右側部分、永久磁石15の配置部分)を16−1、磁性体材料板17の外側部分(図2(a)の左側部分)を16−2としたとき、磁性体材料板17の外側部分(図2(a)の右側部分)16−2は、磁性体材料板17を永久磁石搭載円板体16に固定し、また保護する部分である。これらについても、永久磁石搭載円板体12において説明したことと同様であり、磁性体材料板17の配置により、コイル搭載円板体459−2を挟んだ永久磁石搭載円板体12に搭載された永久磁石16と永久磁石搭載円板体458−2に搭載された永久磁石493との間で発生する磁界強度が大きくなるので、コイル搭載円板体459−2に配置されたコイル490に発生する誘導電力(誘導電流)が大きくなり、発電効率が増大する。磁性体材料は、強磁性体材料または軟磁性体材料である。強磁性体材料として、鉄、ニッケル、コバルト、これらの合金等が挙げられる。また、軟磁性体材料として、鉄、純鉄、鉄系合金、フェライト、パーマロイ、ケイ素鋼、アモルファス磁性合金、センダスト、電磁ステンレス、Fe-Si-Al合金、パーメンジュール、ナノクリスタル等が挙げられる。
(【0051】以降は省略されています)

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