JP2001095214A - 永久磁石式発電機を組み込んだディスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３．５″フロッピー（登録商標）ディスクな
どのディスケット内に組み込むことができる永久磁石式
発電機の出力を大きくする。 【解決手段】 ディスケットのハブの回転を永久磁石式
発電機の回転子に伝える機構として、２〜１０倍に増速
のできるものを用いる。増速しているので、磁気特性の
低い永久磁石を回転子に用いることができる。その場
合、ボンドＮｄＦｅＢ磁石のように表面磁束密度分布が
ほぼサインカーブをしているものを用いることができ、
その場合コギングトルクを低くすることができる。固定
子磁極相互を電気角で約９０°ずらし、また補助磁極を
持った固定子とすることによって更にコギングトルクを
低減することができる。このようにコギングトルクを低
減することができたので、回転子の回転数を増やすこと
ができて、発電機出力を増加することができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石式発電機に
関し、特にフロッピーディスクドライブに挿入取り付け
られるディスケットに組み込むことができるとともに、
そのディスケットに磁気カードなどメモリーを組み込ん
だときに、そのメモリーの入出力電源とすることのでき
る永久磁石式発電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】個人の健康診断結果などの情報をＩＣカ
ードに蓄積しておき、そのＩＣカードを持って医療機関
などを訪れたときに、ＩＣカードに入っている情報を基
にして医療を行うことができ、また医療を施したときの
カルテの内容をＩＣカードに保管することができる。ま
た、電子マネーとしてＩＣカードを使うことも検討され
ている。すなわち、ＩＣカードに使用する人の銀行口
座、暗証番号、必要により口座の残高を記憶させてお
き、お金を使うたびにＩＣカードを経由して銀行口座と
の通信決済を行うというものである。

【０００３】またデジタルカメラの撮像情報は比較的情
報量が多いので、容量の大きいフラッシュメモリーに保
管することが提案されている。フラッシュメモリーは数
メガバイトから１０メガバイトの容量を持っているので
デジタルカメラの撮像情報をフラッシュメモリーに保管
しておき、そのフラッシュメモリーをパソコンに接続す
ることによって、パソコンで処理を行うことができ、そ
の結果をフラッシュメモリーに蓄積することでＭＯのよ
うな追加の外部記憶装置を必要としないというものであ
る。

【０００４】これらのＩＣカードにしてもフラッシュメ
モリーにしても、それらの入出力装置として独自の機器
が必要であり、この必要性のために普及が妨げられてい
る。コンピュータ、特に広く用いられているパソコンの
入出力装置としてはフロッピーディスクドライブ特に
３．５″フロッピーディスクドライブが一般である。
３．５″フロッピーディスクドライブを用いて、ＩＣカ
ードやフラッシュメモリーの入出力が行なえると普及に
はずみが付くものと考えられる。３．５″フロッピーデ
ィスクドライブを用いてＩＣカードやフラッシュメモリ
ーなどの入出力を行うことも考えられており、３．５″
フロッピーディスクドライブに挿入組み込むことのでき
るアダプターも提案されている。しかし、３．５″フロ
ッピーディスクドライブはそれに挿入する３．５″ディ
スケット（通常の３．５″フロッピーディスケット）と
の間には情報の入出力用の磁気ヘッドと、フロッピーデ
ィスクを３００ｒｐｍで回転させるための駆動シャフト
は付いているが、給電端子は付いていない。そこで、デ
ィスケット形状をしたアダプターに組み込まれているＣ
ＰＵの電源として、ボタン型の電池をアダプター内に組
み込んで使われている。電池は使用するのに伴い消耗す
るので、長くとも数ヶ月毎にその取替えが必要である。

【０００５】そこで、このディスケット内に発電機を組
み込んでおき、３．５″フロッピーディスクドライブの
駆動シャフトの回転を用いてその発電機を働かすことが
できれば、極めて有用なものとなり、ＩＣカードなどが
広く利用されるようになるものと考えられる。事実、発
電機を３．５″ディスケット内に組み込むことは既に提
案されており、日本の特許公報特公平7-86912 号やＰＣ
Ｔの国際公表公報特表平7-500238号に記載されている。

【０００６】特公平7-86912 号公報には、３．５″ディ
スケット内に発電機を組み込むことと、その発電機は回
転子と固定子とレギュレータを持つと示されているが、
その詳しい構成は示されていない。また、特表平7-5002
38号公報には、３．５″ディスケットに組み込まれた発
電機としてはハブとともに回転する永久磁石が付けられ
ていて、この永久磁石の付いたハブはフロッピーディス
クドライブの駆動シャフトによって回転させられること
が示されている。またこの永久磁石は円筒形をしてお
り、円筒端面に多数の磁極があるように回転軸方向に磁
化されている。固定子ヨークの磁極はこの円筒形永久磁
石を挟むように配置されていて、円筒形永久磁石の両側
の固定子ヨークの間に固定子コイルが設けられている。
また、この円筒形永久磁石の円周面に磁極を設けた例も
示されていて、その場合固定子ヨークの磁極はクローポ
ール型をしている。

【０００７】特表平7-500238号公報に開示されているよ
うな３．５″フロッピーディスケットに組み込むことの
できる大きさをした永久磁石式発電機で、その円筒形を
した回転子永久磁石で円筒端面に多数の磁極を持つよう
に回転軸方向に磁化されているものを考えてみる。この
場合、円筒端面の両側に小さな磁気空隙を介して固定子
磁極が配置されている。発電機に許される厚さは２．０
〜２．５ｍｍなので永久磁石の厚みとしては０．５〜
０．８ｍｍしか許されない。このように磁極間寸法の短
い磁石では保磁力の大きなものを使っても起磁力の小さ
なものとなってしまう。また、磁石の厚さを大として起
磁力を大きくした場合、固定子磁極に許される厚さが薄
くなって磁束を十分に通すことができなくなってしま
う。

【０００８】また、同公報に示されている円筒状永久磁
石の円周面に磁極を設けて、それに対向する固定子ヨー
クをクローポール型とした永久磁石式発電機の場合、ク
ローポールの両磁極の端部ヨークが発電機に許された
２．０〜２．５ｍｍの厚さのなかで対向して設けられ
て、その両端ヨークの間の永久磁石外側に固定子巻線を
施すことになる。固定子巻線に許される長さは永久磁石
厚みよりも少し長い１ｍｍ以下であり、十分な巻線数を
入れることができないために、出力電圧の低いものとな
る。

【０００９】発電機の出力をできるだけ大きくして、歪
みのないものとするには、円筒型永久磁石の円周面の磁
極が等角間隔で配置されているとともに、固定子ヨーク
の磁極数を回転子永久磁石の磁極数と同じにして、固定
子磁極が永久磁石磁極と対向するようにしておく必要が
あると考えられる。

【００１０】ディスケットをＩＣカードなど磁気ストラ
イプを持ったメモリーカードとの間で情報の入出力装置
とするには、メモリーカードを入れるためのスペースを
ディスケットに設ける必要がある。メモリーカードの大
きさは通常長さ８５ｍｍ、幅５４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ
であり、この厚さはエンボスを無視した厚さなので実際
はもう少し厚くなる。このメモリーカードを入れるスペ
ースと永久磁石式発電機をディスケット内に設けると、
それらが重なるので、３．５″ディスケットの厚さ３．
５ｍｍのなかで、両面のカバーの厚さ０．２ｍｍが２枚
とすると、メモリーカードの厚さが０．８ｍｍで、それ
の出し入れするための余裕を持たせると、発電機の厚さ
は２．０ｍｍ以下とする必要がある。

【００１１】この永久磁石式発電機を持ったディスケッ
トを本出願人は既に特願平10-224051 号として出願して
いる。この出願しているディスケットを図１９に示して
いる。図のディスケット９はその中央にあるハブ９１１
の周りに永久磁石式発電機９０が組み込まれており、外
周面に磁極を持った円環状の永久磁石９１２がハブとと
もに回転できるようになっている。発電機の固定子９２
は、回転子９１の永久磁石９１２の外周で、永久磁石９
１２の外周面の磁極との間に磁気空隙を持って設けられ
ており、ディスケット内部に取り付けられている。ディ
スケット９は、ＩＣカードあるいはメモリーカードなど
の入出力装置として使われるものなので、メモリーカー
ドを挿入するためのスペース９５があり、またメモリー
カードとの間で情報をやり取りするためのカードコンタ
クト端子９６が設けられている。このディスケットとフ
ロッピーディスクドライブの磁気ヘッドとの間で情報の
やり取りをするための入出力ターミナル９７が、磁気ヘ
ッドが入り込むために開けられた開口９３のところに設
けられている。入出力ターミナル９７とカードコンタク
ト端子９６の間で情報を処理するために必要によりＣＰ
Ｕ９８が設けられている。永久磁石式発電機９０はＣＰ
Ｕ９８の駆動およびカードコンタクト端子９６などの駆
動用電源として用いられる。駆動用電源として、発電機
の出力がディスケット内の安定化電源回路９９を経由す
るのが通常である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】特願平10-224051 号で
出願している永久磁石式発電機は、円環状の永久磁石の
外周面に磁極を持った永久磁石式回転子を持ち、その回
転子磁極と対向できる位置に固定子磁極が円周内面に並
べられており、その各固定子磁極から外方に向かって延
びている固定子磁極歯を持っている。その永久磁石式発
電機の出力大きくするために、使用している永久磁石と
しては保磁力と残留磁束密度のできるだけ大きなもの、
好ましくは異方性の焼結ＮｄＦｅＢ磁石を用いている。
また各固定子磁極歯に巻いているコイルも合計で６００
０ターンと多いものである。

【００１３】しかし、回転子を回転させるのにフロッピ
ーディスクドライブの回転をそのまま用いているために
通常３００ｒｐｍと回転が小さい。そのために、出力は
せいぜい２０ｍＷであった。

【００１４】また、この出力を大きくするために磁気特
性の良い焼結ＮｄＦｅＢ磁石を用いると、それを用いた
磁石回転子の周りでの磁束密度分布がほとんど矩形波と
なるので、磁極と磁極との間での磁束密度分布が急峻と
なって、コギングトルクが大きくなる傾向があった。フ
ロッピーディスクドライブで永久磁石式発電機の回転子
を滑らかに回転させるには、回転子のコギングトルクを
大きくとも２．５ｍＮｍ以下にする必要がある。そこ
で、コギングトルクを低くするために、固定子磁極間を
閉スロットとすることも行われていた。閉スロットにす
ると磁石回転子からの磁束の一部が固定子磁極間で短絡
するので、出力が更に低くなることがあった。

【００１５】また、出力が小さいために、上に述べたよ
うに固定子コイルの巻数を増やしていたが、ディスケッ
トの狭いスペースの中でこのように多くの巻線を施して
いたので、細い巻線を用いる必要があり発電機の内部抵
抗の増加が避けられないものであった。また、固定子磁
極歯に多くの巻線を巻くために、磁極歯を長くする必要
があり、それが磁気抵抗を増やすとともに、狭いディス
ケット内で多くのスペースを占めるということになって
いた。

【００１６】これらのことはすべてディスケットに使用
する永久磁石式発電機の原価を上昇させることにつなが
ってもいた。

【００１７】そこで、本発明は上記した欠点を軽減ある
いは解消し発電出力の大きな永久磁石式発電機を組み込
んだディスケットを提供することを目的としている。

【００１８】また、本発明の他の目的はコギングトルク
の小さな永久磁石式発電機とすることによって、その発
電出力を大きくしたものを組み込んだディスケットを提
供することである。

【００１９】本発明の更なる目的はメモリーカード挿入
スペースと永久磁石式発電機とがオーバーラップしない
ディスケットを提供することにより、発電機あるいはそ
れに用いている磁石の厚さを大きくすることのできるも
のである。

【００２０】また本発明の更に他の目的は製造原価の安
い永久磁石式発電機を組み込んだディスケットを提供す
ることである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の永久磁石式発電
機を組み込んだディスケットは、磁気ディスク形状をし
たディスケットケースと、その内部に設けられ、外部駆
動機構によって駆動させられるハブと、ディスケットケ
ース内部に設けられ、前記ハブによって回転させられる
回転子を持った永久磁石式発電機とを有するものにおい
て、前記永久磁石式発電機は、回転することのできる
（好ましくは、円環状）永久磁石を持ち、この永久磁石
はその円周上に並んだ複数の磁極を持ち、これらの磁極
は円周方向に互いに違った極性をしている回転子と、一
端に前記回転子磁極と磁気空隙を介して対向することが
できる位置に固定子磁極を持ち、この固定子磁極から回
転子外方に延びていて、固定子コイルを巻いてある固定
子磁極歯を複数個持っている固定子とを有しており、前
記回転子と前記固定子とは全体として平板状に構成され
ている、また前記ディスケットケース内には、前記ハブ
と前記永久磁石式発電機の回転子とを連結している回転
連結機構が設けられているとともに、この回転連結機構
は増速機構であることを特徴とするものである。

【００２２】本発明の永久磁石式発電機を組み込んだデ
ィスケットにおいて、前記回転連結機構は２倍から１０
倍に増速する増速機構であることが好ましい。ハブの回
転軸と回転子の回転軸とは、同軸あるいは偏芯している
ことができる。回転連結機構として、無端ベルト式、歯
車式、ゴムローラ式のものを用いることができる。ハブ
の回転軸と回転子の回転軸とが同軸の場合に、回転連結
機構を同軸回転連結機構とすると、この同軸回転連結機
構は遊星式同軸回転連結機構であることが好ましい。

【００２３】本発明の永久磁石式発電機を組み込んだデ
ィスケットは、磁気ディスク形状をしたディスケットケ
ースと、その内部に設けられ、外部駆動機構によって駆
動させられるハブと、ディスケットケース内部に設けら
れ、前記ハブによって回転させられる回転子を持った永
久磁石式発電機とを有するものにおいて、前記永久磁石
式発電機は、回転することのできる（好ましくは、円環
状）永久磁石を持ち、この永久磁石はその円周上に並ん
だ複数の磁極を持ち、これらの磁極は円周方向に互いに
違った極性をしている回転子と、一端に前記回転子磁極
と磁気空隙を介して対向することができる位置に固定子
磁極を持ち、この固定子磁極から回転子外方に延びてい
て、固定子コイルを巻いてある固定子磁極歯を複数個持
っている固定子とを有しており、前記回転子と前記固定
子とは全体として平板状に構成されている、また前記デ
ィスケットケース内には、前記ハブと前記永久磁石式発
電機の回転子とを連結している回転連結機構が設けられ
ているとともに、前記ハブの回転軸(axis)と前記回転子
の回転軸(axis)とは偏芯（同一軸上にない）しているこ
とを特徴とするものである。またその場合、前記ディス
ケットケース内にはメモリーカード挿入スペースを有し
ており、そのスペースと前記永久磁石式発電機とはディ
スケットケース内で平面的には重なっていないことがよ
い。

【００２４】本発明の永久磁石式発電機を組み込んだデ
ィスケットで前記永久磁石式発電機の空隙磁束密度分布
はほぼサインカーブとなっていることが好ましい。その
場合、前記永久磁石式発電機の（円環状）永久磁石はボ
ンド磁石であることがよい。

【００２５】本発明の永久磁石式発電機を組み込んだデ
ィスケットは、その発電機回転子の複数の固定子磁極の
うちの幾つかの固定子磁極は同時に前記回転子磁極と対
向することができる位置に配置されているとともに、前
記複数の固定子磁極のうち残りの固定子磁極は前記幾つ
かの固定子磁極から電気角でほぼ９０度ずれた位置に配
置されていることがコギングトルクを低減させる上から
好ましい。その幾つかの固定子磁極の数は前記複数の固
定子磁極の数のほぼ半数であることが好ましい。また、
前記幾つかの固定子磁極の各々から回転子外方に延びて
いて固定子コイルを巻いてある固定子磁極歯はその外側
端で互いに、軟磁性体から成るバックヨークで結合され
ているとともに、前記残りの固定子磁極の各々から回転
子外方に延びていて固定子コイルを巻いてある固定子磁
極歯はその外側端で互いに、軟磁性体から成るバックヨ
ークで結合されていることをが好ましい。

【００２６】本発明に用いている固定子は、更に前記回
転子磁極と磁気空隙を介して対向することができる位置
に複数の補助磁極を持ち、その複数の補助磁極の各々は
固定子コイルを持たないで、補助磁極同士は軟磁性体か
ら成るバックヨークで結合されていることが、コギング
トルクを更に低減させる上から好ましく、その複数の補
助磁極のピッチは、前記回転子磁極間のピッチの１／２
であることが好ましい。また、前記複数の補助磁極の数
は多くとも前記複数の固定子磁極の数であることがよ
い。

【００２７】本発明のディスケットを上に述べた構成と
することによって、永久磁石式発電機の発電出力を従来
対比で２倍以上、特に回転連結機構でもって発電機回転
子の回転数を約６倍とすることで、その出力を約６倍に
上昇している。この発電機はそのコギングトルクを小さ
くしているので、回転子の回転を回転連結機構によって
６倍としても、回転トルクがフロッピーディスクドライ
ブの許容最大トルクを上まわることがないので、発電機
の回転が滑らかであり、大きな発電出力を得ることがで
きるものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の永久磁石式発電機および
それを組み込んだディスケットの構造をまず説明する。
ここでは最も広く用いられている３．５″フロッピーデ
ィスクドライブに取り付けられる構造をしたディスケッ
トを用いて説明するが、それ以外のサイズあるいは構造
をしたディスケットについても応用できることは以下の
説明から明らかとなるであろう。３．５″ディスケット
（通常、３．５″フロッピーディスクと呼ばれているも
の）１は、図１に平面図（底面図）で示している構造を
しており、その大きさは長さ９４ｍｍ、幅９０ｍｍ、厚
さが３．５ｍｍのプラスチックケースとなっている。こ
の裏板を取り除いた状態の平面図を図２に示している。
ケースの一端に入出力用の磁気ヘッドが入り込むための
開口１３があり、フロッピーディスクドライブに取り付
けられる前方の部分にはスライドできるカバー１４が付
いており開閉できるようになっている。ケースの略中央
部にフロッピーディスクドライブの駆動シャフトの回転
を伝えられるようになっているハブ１１があり、フロッ
ピーディスクの場合、このハブと同軸にフロッピーディ
スクが取り付けられており、回転できるようになってい
る。

【００２９】本発明の第一実施態様による永久磁石式発
電機を組み込んだディスケット１においては、ディスケ
ット１のほぼ中央のハブ１１と、永久磁石式発電機２
と、回転連結機構３とが組み込まれており、発電機２の
回転子２１には、ハブ１１の回転が回転連結機構３で増
速されて伝えられるようになっている。発電機の回転子
２１はその回転軸の周りに回転できるようになった円環
状の永久磁石２１２を持っている。発電機の固定子２２
は、回転子永久磁石２１２の外周に、永久磁石２１２の
外周面との間に磁気空隙を持って設けられている。図２
に示しているディスケット１は、メモリーカードの入出
力装置として使われるものなので、メモリーカードを挿
入できるスペース１５があり、またメモリーカードとの
間で情報をやり取りするためのカードコンタクト端子１
６が設けられている。このディスケットとフロッピーデ
ィスクドライブの磁気ヘッドとの間で情報のやり取りを
するための入出力ターミナル１７が、磁気ヘッドが入り
込むために開けられた開口１３のところに設けられてい
る。入出力ターミナル１７とカードコンタクト端子１６
の間で情報を処理するために必要によりＣＰＵ１８が設
けられている。永久磁石式発電機２はＣＰＵ１８の駆動
およびカードコンタクト端子１６などの駆動用電源とし
て用いられるが、発電機からの出力電力にはリップル等
を含んでいることがあり、整流と安定化を必要としてお
り、安定化電源回路１９がディスケット内に設けられた
発電機２の出力ラインに組み込まれている。

【００３０】永久磁石式発電機２の回転子２１は、ディ
スケットのハブ１１がフロッピーディスクドライブの駆
動シャフトと係合して、駆動シャフトが回転したとき
に、その回転が回転連結機構３によって伝えられて、回
転子２１が回転させられる。３．５″フロッピーディス
クドライブの場合通常はその回転数は３００ｒｐｍであ
る。このようにハブ１１がフロッピーディスクドライブ
の駆動シャフトと係合するので、ハブ１１と駆動シャフ
トとの係合部分の構造は通常のディスケットのハブの構
造と同じにしておくことが好ましい。

【００３１】回転連結機構３として本発明では増速機構
を用いていて、好ましい増速比は２倍から１０倍であ
る。ハブ１１の回転が３００ｒｐｍの時に、増速比を２
倍から１０倍とすることによって、永久磁石式発電機２
の回転子２１は６００ｒｐｍから３０００ｒｐｍの回転
となる。６００ｒｐｍ以上とすることで発電出力が４０
ｍＷ以上となり増速した効果が得られる。また、増速比
を１０倍以下としたのは、１０倍を超えて増速比を設定
すると大きな回転トルクを必要とするので１０倍以下と
している。

【００３２】回転連結機構３として図２に示しているの
はハブ１１とともに回転するプーリー１１１と、回転子
２１とともに回転するプーリー２１５とを持ち、それら
プーリー間を無端ベルト３１で繋いだものである。これ
以外の回転連結機構として、数個の歯車や摩擦ローラを
組み合わせたものも用いることができる。

【００３３】メモリーカードとしては、ＩＣカードや通
常の磁気カードのように、クレジットカードと同じサイ
ズをした長さ８５ｍｍ、幅５４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの
ものを用いることができる。またスマートメディア（登
録商標）と呼ばれているものも用いることができる。

【００３４】図２には永久磁石式発電機２、ハブ１１、
回転連結機構３、メモリーカード挿入スペース１５の位
置関係を示している。ここで永久磁石式発電機の回転子
２１の回転軸とハブ１１の回転軸とは偏芯した位置にあ
り、すなわち同一軸上にはない。このように発電機とハ
ブの位置をずらすことによって、永久磁石式発電機の厚
さを厚くすることができる。またメモリーカードの挿入
スペース１５は、ハブや永久磁石式発電機とは平面的に
は重ならない様になっている。ここで示しているメモリ
ーカード挿入スペース１５はスマートメディアに対応し
た大きさを示している。

【００３５】永久磁石式発電機の固定子ヨーク２２１の
外周が完全な円となっていると、固定子ヨーク２２１の
外周と入出力ターミナルやカードコンタクト端子、ある
いはハブとが干渉するおそれがある。そこで固定子ヨー
ク２２１の外周をこれらの部分で切り欠く、あるいはこ
れらのものと干渉する固定子ヨークの部分をなくした、
長方形としておくことが好ましい。

【００３６】上に述べたように、永久磁石式発電機とメ
モリーカード挿入スペースとが平面的には重ならないと
ころに設けられている場合には、ディスケットが３．
５″ディスケットと同じ大きさとするとその厚さは３．
５ｍｍなので、ディスケットのケースカバーに必要とす
る厚さ０．２ｍｍが２枚とすると、永久磁石式発電機の
厚さを３．０ｍｍまで厚くすることができる。また、メ
モリーカードのように磁気ストライプを持ったカードと
発電機とが重ならないので、従来メモリーカードスペー
スと発電機との間に必要としていた磁気シールド板を設
ける必要がなくなり、発電機の回転子に用いられている
永久磁石の磁力線を短絡して磁力を低下させるおそれが
なくなる。

【００３７】もちろん、ディスケットの形状が３．５″
ディスケットよりも少し厚くなる場合、たとえば４．０
〜４．５ｍｍになれば、発電機に許される厚さは３．５
〜４．０ｍｍとすることができる。

【００３８】本発明の第一実施態様に用いている永久磁
石式発電機２の平面図を図３に示している。永久磁石式
発電機２はディスケットケースの表板と裏板の間に設け
られたハウジング２３の中に設置されている。発電機は
その中央に平板状の回転子２１と、回転子外周に回転子
外周との間に磁気空隙を持って設けられた平板状の固定
子２２とからなっていて、固定子２２と回転子２１とが
全体として平板状の構成をなしている。平板状の固定子
２２はハウジング２３の内側に固定されている。ハウジ
ング２３の中央には回転子を軸支するためのシャフト２
３２が付いている。回転子２１のボス２１１はこのシャ
フト２３２に対して回転できるように、銅合金粉末など
を焼結して作った含油軸受２１３で支えられている。ボ
スには従動用のプーリー２１５が同軸に固定して設けら
れている。ボスの外周には円環状の永久磁石２１２が固
定されていて、ボスとともに回るようになっている。永
久磁石２１２は図４に斜視図で示すように、その外周円
周面上に複数個の磁極を持ち、これらの磁極は円周方向
に互いに違った極性、すなわちＮＳＮＳ………と並んで
いる。

【００３９】固定子２２は、一端に回転子磁極と磁気空
隙を介して対向することができる位置に固定子磁極を持
ち、その固定子磁極から回転子外方に平面状に延びてい
る複数個の磁極歯２２３を持っている。磁極歯２２３の
外側の端部にはバックヨーク２２４、２２４が固定され
ている。

【００４０】磁極歯２２３の外周端をつないでいるバッ
クヨーク２２４、２２４と、各磁極歯２２３の間の磁気
抵抗はできるだけ小さくすることが必要である。本発明
の永久磁石式発電機２の好ましい実施態様においては、
バックヨーク２２４，２２４から回転子外周面に向かっ
て延びた複数個の磁極歯２２３が一体に突出した固定子
ヨーク２２１を用いている。このような固定子ヨーク２
２１を用いた場合、予め巻いて作っておいた固定子コイ
ル２２５を磁極歯２２３の内側から挿入することができ
るので、組み立てが容易となる。

【００４１】固定子２２の磁極歯２２３、バックヨーク
２２４ともに軟磁性体で作られている。飽和磁束密度Ｂ
ｓが大きいことは、部品の断面積を小さくして、発電機
全体の大きさを小さくする上から好ましいことなので、
飽和磁束密度Ｂｓが１．２Ｔ以上の軟鉄、電磁軟鉄、圧
粉磁心、４〜６％Ｓｉを含む珪素鋼板を使うことができ
る。各磁極歯２２３には出力を取り出すための固定子コ
イル２２５が巻かれている。この発電機２は全体として
平板状をしており、最も厚いところでも３ｍｍ以下にす
る必要があるので、磁極歯２２３に巻いた固定子コイル
２２５の最外径、すなわち回転軸方向での厚さを３ｍｍ
以下にすることが必要である。

【００４２】ＩＣカードよりも小さなスマートメディア
をメモリーカードとして用いる場合は、上に説明したよ
うにメモリーカード挿入スペース１５と発電機とは重な
らないようにすることができるので、発電機の回転軸方
向厚さを（増速機構も含めて）３ｍｍ程度まで厚くする
ことができるが、ＩＣカードなどをメモリーカードとし
て用いる場合には、発電機とカード挿入スペースとが重
ならざるを得ない。その場合発電機の回転軸方向厚さは
２ｍｍ以下となる。

【００４３】回転子２１に用いている永久磁石２１２と
しては円環状の永久磁石が好ましい。この永久磁石２１
２はボス２１１の外周に接着剤などで固定されている。
この円環状の永久磁石は、回転軸方向に適当な長さ、す
なわち厚さを持っている。永久磁石厚さは厚くとも３．
０ｍｍであり、０．８〜３．０ｍｍで使用することがで
きるが、好ましくは１．０〜２．５ｍｍである。しかし
この寸法は使われるディスケットの寸法や、一緒に組み
込まれる機器の構成によって変わってくることは明らか
である。永久磁石２１２は図４の斜視図で示すように外
周面上に磁極が現われている。

【００４４】円環状永久磁石２１２は磁化方向の厚さが
できるだけ厚いことは起磁力の観点からは望ましいこと
である。図５（ａ）に示すラジアル異方性を持つ場合、
ボス２１１を強磁性材料で作っておくと、円周面上の隣
り合った磁極から磁石の半径方向に入った磁力線が強磁
性体のボス２１１の中で反対極性の磁極から半径方向に
入った磁力線に結び付く。図５（ｂ）に示す極異方性の
場合、磁石内部で反対極性の磁極同士を磁力線が結んで
いる。いずれの場合も、永久磁石２１２の半径方向の厚
さは磁極間距離の１／３〜１／４以上の厚さがあればよ
いが、２ｍｍ以上あることが好適である。

【００４５】永久磁石の特性としては回転子円周表面に
沿った磁束密度分布がほぼサインカーブをしていること
が好ましい。この磁束密度分布は磁化した回転子永久磁
石の円周表面に沿ってガウスメータなどで測定すること
ができる。固定子と回転子とを組み合わせて、固定子上
にガウスメータのプローブを置いて、回転子を回転させ
ることによって、閉磁路での磁束密度分布を測定するこ
とができる。固定子を用いないで測定したものが開磁路
での磁束密度分布である。回転子円周表面に沿った磁束
密度分布の例として図６にほぼサインカーブをしている
ものを示しており、その図の（ａ）は閉磁路での測定
値、（ｂ）は開磁路での測定値である。また図７には矩
形波カーブをしているものを示しており、その図で
（ａ）は閉磁路での測定値、（ｂ）は開磁路での測定値
である。

【００４６】図６に示すように磁束密度分布がほぼサイ
ンカーブをしている場合は、回転子の磁極と磁極の間で
の磁束密度の急峻な変化がないので回転子のコギングト
ルクが小さくなる。

【００４７】磁束密度分布をこのようにほぼサインカー
ブとするには用いる永久磁石として等方性あるいは極異
方性を持つものがよい。等方性および極異方性の永久磁
石ではいずれも、円周面上にある隣り合った磁極上でそ
の中心付近が最も強く磁化されてそこから離れるに従っ
て徐々に弱くなり、異極性の二つの磁極間中心に磁化反
転点（磁束密度の径方向成分がほぼゼロのところ）があ
るように磁化される。すなわち、磁束密度分布はほぼサ
インカーブとなる。固定子磁極と回転子磁極との吸引力
がこの磁力によって決められるために、サインカーブ状
となっている磁束密度分布によってコギングトルクを小
さくすることができる。

【００４８】他方、ラジアル異方性を持った永久磁石の
場合、図７に示す矩形波カーブとなった磁束密度分布を
示し、コギングトルクが大きくなる。

【００４９】また磁束密度や保磁力の大きさなどから考
えると焼結磁石が好ましく、特に焼結ＮｄＦｅＢ磁石が
よい。焼結ＮｄＦｅＢ磁石とボンドＮｄＦｅＢ磁石の磁
気特性は図８に例示するように、ボンド磁石は焼結磁石
の２／３程度となっている。焼結ＮｄＦｅＢ磁石は異方
性なので円筒形永久磁石の場合は、ラジアル異方性（図
５（ａ）に示す）と極異方性（図５（ｂ）に示す）があ
るが、極異方性の焼結ＮｄＦｅＢ磁石がもっとも好まし
いものといえる。

【００５０】しかし、本発明のように回転子の回転数を
大きくすることができる場合には、出力も大きくなるの
で、ボンドＮｄＦｅＢ磁石を使うことができて、その場
合は価格も安くまたコギングトルクを小さくすることが
できる。

【００５１】本発明の永久磁石式発電機の永久磁石とし
て、ＮｄＦｅＢ磁石以外に、（１）窒化物磁石例えばＳ
ｍＦｅＮ磁石、（２）交換スプリング磁石と呼ばれてい
るＳｍＦｅＮにα鉄を含む磁石、ＮｄＦｅＢにα鉄を含
む磁石やＮｄＦｅＢにＦｅ₃Ｂを含む磁石等、（３）Ｎ
ｄＦｅＢやＳｍＦｅＮなどのＨＤＤＲ（水素化・分解・
脱水素・再結合）磁石、（４）ＳｍＣｏ磁石なども、要
求される特性との兼ね合いで使用することができる。

【００５２】図４や図５（ａ）（ｂ）においては、円環
状永久磁石２１２の外周面上に２４極の磁極を持ったも
のを示しているが、本発明においては極数として１２〜
２４極とすることが好ましく、１６〜２０極とすること
は更に好ましいことである。極数が少ないと、１極当た
りの磁束量は大きくなるが、発電機の出力の最も大きく
なるのが１６〜２４極である。しかし、極数を多くして
いくと、固定子の半径方向に延びた磁極歯間の空間が小
さくなる。その上、固定子の製作に困難が伴い、また出
力の電圧波形に歪みが生じるなどの問題があるので、１
６〜２０極が最適である。

【００５３】外方向に延びた固定子磁極歯の磁極は、回
転子永久磁石の磁極と磁気空隙を介して対向できるよう
に、同じ角度間隔であることが好ましい。

【００５４】半径方向に延びた固定子磁極歯２２３の磁
極厚さは、永久磁石２１２の回転軸方向長さ、すなわち
厚さよりも小さくすることが必要である。このように固
定子磁極歯２２３の厚さを永久磁石厚さよりも小さくす
ることによって、発電機２として大きな出力が得られ
る。しかし、この固定子磁極歯２２３の磁極厚さは永久
磁石２１２から出る磁力線によって飽和しないだけの厚
みを持っている必要がある。これは固定子２２を構成し
ている半径方向に延びた磁極歯２２３の中に永久磁石２
１２の磁極から出た磁束をできるだけ導くとともに、磁
極歯内の磁束密度を大きくするためである。永久磁石２
１２の持っている磁束密度と、固定子２２の飽和磁束密
度を比較してみると、既に述べたように固定子２２は軟
磁性材料で作られていて、その飽和磁束密度は１．２Ｔ
以上であるのに対して、永久磁石２１２は最も磁力の強
い焼結ＮｄＦｅＢ磁石であってもその残留磁束密度が
１．２〜１．３Ｔなので作動点での磁束密度は１．０Ｔ
程度である。後に示す本発明の実施例にある永久磁石式
発電機の回転子に使っている永久磁石は、発電機に組み
込む前のパーミアンス係数は２、組み込んだ状態で５程
度なので、最大の磁束密度は１．０２Ｔである。固定子
２２の半径方向に延びた磁極歯２２３の厚みを小さくし
て、その断面積を絞ることによって、磁極歯２２３を通
る磁束密度を大きくする。焼結したＮｄＦｅＢ磁石を回
転子永久磁石２１２として用いて、１．２Ｔ以上の飽和
磁束密度を持った固定子２２を用いている場合、永久磁
石厚みの３０％〜７０％の厚さを持った磁極歯２２３が
好ましい。

【００５５】半径方向に延びた磁極歯２２３には固定子
コイル２２５が巻かれていて、磁極歯内の交番磁界によ
って固定子コイル２２５に起電力が発生する。各磁極歯
２２３に巻かれた固定子コイル２２５は直列に結線して
おくことが好ましい。固定子コイル２２５の線径として
は０．１〜０．２５ｍｍのものが好適であり、より好ま
しくは０．１２〜０．１８ｍｍのものであるが、固定子
コイル２２５の抵抗をできるだけ小さくするために径の
大きなコイル２２５を使用することが好ましい。

【００５６】図３に平面図で示す永久磁石式発電機の固
定子２２はこの図で左と右の部分には磁極歯２２３があ
るが、上と下の部分には磁極歯が設けられていない。こ
れは図１，図２に示すディスケット１のように入出力タ
ーミナル１７やハブ１１を設けたり、発電機２をディス
ケットの端部に位置しているために、磁極歯を取り除い
て、入出力ターミナル１７，ハブ１１，ディスケットの
端壁との干渉を無くしている。このように磁極歯の数は
それだけ少なくなっている。しかし、残りの磁極歯２２
３は回転子永久磁石２１２の磁極と同時に対向すること
ができるように実質的に等角度間隔で設けられている。
切り欠かれて少なくなっている固定子磁極歯２２３があ
る場合にはその数は少なくとも１極であり、通常２から
４極である。

【００５７】図９に本発明の第二実施態様による永久磁
石式発電機を組み込んだディスケット４の裏板を取り除
いた状態の平面図を示している。この図に示しているデ
ィスケット４は図１，２に示しているものと本質的には
同じであり、同じ部品については同一符号で示してい
る。この図にある永久磁石式発電機５は図１０に平面図
で示している。回転連結機構３は図２に示しているもの
と同じで、ハブ１１とともに回転するプーリー１１１
と、回転子２１とともに回転するプーリー２１５とを持
ち、それらプーリー間を無端ベルト３１で繋いだもの
で、好ましい増速比は２〜１０倍である。

【００５８】図１０に示している永久磁石式発電機５は
ディスケットケースの表板と裏板の間に設けられたハウ
ジング５３の中に設置されている。発電機５はその中央
に平板状の回転子２１と、回転子外周に回転子外周との
間に磁気空隙を持って設けられた平板状の固定子から成
っていて、固定子と回転子２１とが全体として平板状の
構成をなしている。平板状の固定子はハウジング５３の
内側に固定されている。ハウジング５３の中央には回転
子２１を軸支するためのシャフト２３２が付いていて、
回転子のボス２１１はこのシャフト２３２に対して回転
できるようになっている。回転子２１の構造は第一実施
態様で用いたものと同じなので、詳しい説明は省略す
る。前に述べたように、回転子２１の永久磁石２１２は
その外周円周上に複数個の回転子磁極を持ち、これらの
磁極による磁束密度分布は図６に示したようなほぼサイ
ンカーブをしていることが好ましい。

【００５９】固定子は、複数の磁極歯から成る磁極歯の
第一グループ５１を図１０では回転子２１の右側に、複
数の磁極歯から成る磁極歯の第二グループ５２を回転子
２１の左側に有している。この図では、磁極歯の各グル
ープは５本の磁極歯を有している。磁極歯第一グループ
の５本の磁極歯はほぼ平行に並んでいて、各磁極歯には
固定子コイル５１５が巻かれている。その各磁極歯は一
端に固定子磁極５１３を持ち、第一グループ５１の磁極
５１３は空隙を介して回転子磁極と同時に対向すること
ができる位置に配置されている。各磁極歯の反対側端部
は互いにバックヨーク５１４で連結されている。また、
磁極歯第二グループ５２の５本の磁極歯はほぼ平行に並
んでいて、各磁極歯には固定子コイル５１５が巻かれて
いる。その各磁極歯は一端に固定子磁極５２３を持ち、
第二グループ５２の磁極５２３は空隙を介して回転子磁
極と同時に対向することができる位置に配置されてい
る。各磁極歯の反対側端部は互いにバックヨーク５２４
で連結されている。

【００６０】ここで、第一グループ５１の固定子磁極５
１３と、第二グループ５２の固定子磁極５２３とは、回
転子磁極に対して電気角でほぼ９０°ずれて設けられて
いる。すなわち、第一グループの磁極５１３が回転子磁
極と対向しているときに、第二グループの磁極５２３は
回転子磁極の極間と対向している。ここで５極の固定子
磁極がずれて配置されているので、全体の固定子磁極数
の半数がずれていることになる。ほぼ９０°ずれている
固定子磁極の数は全体の数のほぼ半数であることがコギ
ングトルクを減少させる上から望ましいことである。

【００６１】第一グループ５１と第二グループ５２の磁
極によるコギングトルクは、一方の磁極をほぼ９０°ず
らすことによって、相殺されて小さくなるので、一方の
グループの磁極数が極端に多くなるとコギングトルクを
減少させる効果が小さくなる。しかし、少々多くなって
も許容できるものである。

【００６２】図１０において、回転子外周面上で、固定
子磁極５１３，５２３と対向していない部分に補助磁極
５４，５４′が設けられている。補助磁極の各々が回転
子磁極と磁気空隙を介して対向することができる位置に
ある。複数個の補助磁極は、その反対側端部で軟磁性体
からなるバックヨーク５４４で結合されている。これら
の補助磁極には固定子コイルが巻回されていない。

【００６３】ここで補助磁極５４，５４′は主固定子磁
極（コイルの巻回されている第一と第二グループの固定
子磁極）５１３，５２３の半分の周期、すなわち補助磁
極のピッチを回転子磁極のピッチ（主固定子磁極のピッ
チと同じであるが）の半分としておくことが好ましい。

【００６４】第一グループと第二グループの固定子磁極
５１３，５２３によるコギングトルクを合成したもの
は、これらの磁極５１３，５２３がほぼ９０°ずれてい
ることから、固定子磁極や回転子磁極の周期の半分の周
期となっている。補助磁極５４，５４′のピッチを固定
子磁極５１３，５２３のピッチの半分とすることによっ
て、補助磁極によるコギングトルクを固定子磁極による
合成コギングトルクと相殺するようにできる。主固定子
磁極による合成コギングトルクと相殺することが出来る
ように、補助磁極５４，５４′の数を主固定子磁極数と
ほぼ同じとすることが好ましい。これは発電機回転子に
許容されるコギングトルクの大きさとのかねあいで、数
を決めることができる。しかし、補助磁極数は多くとも
主固定子磁極数とする必要がある。

【００６５】図１０に示す永久磁石式発電機回転子のコ
ギングトルクを以下に説明する。図１１に理想的なコギ
ングトルクを説明するグラフ、図１２に現実的なコギン
グトルクを説明するグラフ、図１３に補助磁極を用いて
コギングトルクを減少させた場合を説明するグラフを示
している。

【００６６】第一グループと第二グループの固定子磁極
５１３，５２３すべてが同時に回転子磁極と対向するよ
うになっていると仮定した場合、理想的にはコギングト
ルクはサインカーブとなるので、図１１のカーブａのト
ルクとなる。このときの最大トルクを、本発明の発電機
で第一グループと第二グループの固定子磁極すべてが同
時に回転子磁極と対向するようにして作ったときに測定
された最大トルクを用いて、２．２５ｍＮｍとしてい
る。第一グループの５極の固定子磁極５１３をそのまま
として、第二グループの５極の固定子磁極５２３をそれ
らから電気角９０°ずらして図１０に示すような発電機
としたときの、第一グループの５極の固定子磁極による
コギングトルクは図１１のカーブｂに示すように、カー
ブａと同じ位相であるがその振幅が半分となっている。
このときの第二グループの５極の固定子磁極によるコギ
ングトルクは、第一グループから９０°ずれているため
に、図１１のカーブｃに示すようになる。カーブｂとカ
ーブｃとは位相が９０°ずれているので、これらの合成
したカーブｄはトルクがゼロとなる。このように理想的
には電気角で９０°ずらした磁極を設けることによっ
て、コギングトルクをゼロにできることになる。

【００６７】図１１のカーブａはサインカーブ状に示し
ているが、現実のコギングトルクは電気角４５°を境に
左右対称とはならず、同じ構成ですべての固定子磁極が
同時に回転子磁極と対向することができるようにした発
電機のコギングトルクは図１２のカーブａの如くにな
る。このとき第一グループの５極の固定子磁極によるコ
ギングトルクは図１２のカーブｂのように、カーブａと
同じ位相であるがその振幅が半分となったものとなる。
一方第二グループの５極の固定子磁極を第一グループの
それから電気角９０°ずらして設けたときの、第二グル
ープの５極の固定子磁極によるコギングトルクは、第一
グループのコギングトルクカーブから９０°ずれてい
て、図１２のカーブｃに示すようになる。カーブｂとカ
ーブｃの合成トルクはカーブｄに示すようになる。カー
ブｄに示すように、半数の固定子磁極の位相を電気角９
０°ずらすことによって、そのコギングトルクの最大値
を約半分とすることができるということを理解できるで
あろう。電気角で９０°ずらす角度は正確に９０°であ
る必要はなく、コギングトルクの最大値を約半分とする
ことができる程度の精度でよい。

【００６８】ピッチを主固定子磁極ピッチの半分にした
補助磁極を設けた場合のコギングトルクを図１３に示し
ている。同図でカーブａ、カーブｄは図１２のカーブ
ａ、カーブｄと同じものである。補助磁極は固定子磁極
の周期の半分なので、コギングトルクの周期も半分とな
り、図１３のカーブｘのようになる。このカーブｘと合
成トルクカーブｄとが相殺されて、これらの合成トルク
はカーブｙのように小さくなる。補助磁極の数、大きさ
をカーブｙに示す合成トルクが小さくなるように決める
ことによって、発電機の回転子によるコギングトルクを
小さくすることができる。

【００６９】本発明のディスケットにおいては、上に詳
しく説明したようにコギングトルクを小さくすることが
出来た発電機を用いているので、一般に用いられている
フロッピーディスクドライブの駆動装置によって回転子
の増速を図ることができる。その結果、大きな発電出力
を得ることができる。

【００７０】図１４に本発明の第三実施態様による永久
磁石式発電機を組み込んだディスケット６の裏板を取り
除き、発電機の一部を切り欠いた状態の平面図を示して
いる。この図に示しているディスケット６は図２，図９
に示したものと本質的には同じであり、同じ部品につい
ては同一符号で示している。この図にある永久磁石式発
電機５は図９，図１０に示した発電機５と同じ構成をし
たものである。ここで用いられている回転連結機構７
は、ディスケット６のほぼ中央部に設けられたハブ６１
の外周に設けられた歯車７１２と、その歯車７１２と組
み合わさって回される小歯車７２４，この小歯車７２４
と同軸に回転する大歯車７２６，この大歯車７２６と組
み合わさって回される歯車７２８からできている。最終
段の歯車７２８は発電機５の回転子２１と同軸に設けら
れていて、歯車７２８によって回転子２１を回転させる
ようになっている。第一段の歯車７１２から最終段の歯
車７２８への回転数は２〜１０倍に増速するようになっ
ている。この増速回転連結機構７は歯車式なので、その
詳細な説明は必要ないと思われるので、これ以上の説明
は省略する。

【００７１】ここで回転連結機構７を歯車を連結した例
で説明したが、歯車をゴムローラーにしても同じ効果を
得ることができる。図１４では、図９にある永久磁石式
発電機５を用いているが、これに代えて図３にある永久
磁石式発電機２を用いることができることはいうまでも
ない。

【００７２】図１５に本発明の第四実施態様による永久
磁石式発電機を組み込んだディスケット８の裏板を取り
除いた状態の平面図を示している。この図に示している
ディスケット８は図２，図９、図１４に示したものと本
質的には同じであり、同じ部品については同一符号で示
している。この図にある永久磁石式発電機５は図９，図
１０に示した発電機５と同じ構成をしたものであるが、
ここではハブ８１と回転子２１とが同軸に構成されてお
り、ハブ８１の回転が遊星式同軸回転連結機構８０を介
して回転子２１に増速して伝わるようになっている。こ
こでも、ハブ８１の回転は遊星式同軸回転連結機構８０
によって２〜１０倍の回転を回転子２１に伝えることが
できる。永久磁石式発電機５の構成と働きは既に詳しく
上で述べたのでここでは説明を省略する。

【００７３】遊星式同軸回転連結機構８０を、図１６に
示している。図１５の１６−１６断面図と、図１７に示
す歯車（あるいはゴムローラー）相互の関係を示す説明
図を参照しながら説明する。ハブ８１はその円筒内面に
内歯車８２を持っていて、フロッピーディスクドライブ
の駆動シャフトの動力によって、その軸の周りに回転さ
せられるようになっている。永久磁石式発電機５の回転
子２１は、ハブ８１と同じ軸の周りに回転できるように
なっていて、その回転軸の周りに小さな外歯車８７を持
っている。外歯車８７と回転子２１の環状永久磁石２１
２とはボス２１１によって一体に組み立てられていて、
一緒に回転するようになっている。外歯車８７と内歯車
８２の間に、この図では３個の遊星歯車８３が設けられ
ていて、内歯車８２の回転を外歯車８７に伝えている。
ここで遊星歯車８３はその回転軸８４をブラケット８５
によって、ディスケット８に固定されている。

【００７４】遊星式同軸回転連結機構８０による増速比
は、内歯車８２の歯数すなわち直径と、外歯車８７の歯
数すなわち直径との比であるから、この比を２〜１０倍
とすることによって、増速比も２〜１０倍とすることが
できる。例えば、ハブ８１の内歯車８２の直径を２０ｍ
ｍ、回転子２１の外歯車８７の直径を７ｍｍとすると、
その間に直径６．５ｍｍの遊星歯車８３を介在させるこ
とができて、その増速比を約２．９倍とすることができ
る。ハブ８１がフロッピーディスクドライブの駆動シャ
フトで３００ｒｐｍで回転させると、回転子２１の回転
数は８５７ｒｐｍとなる。

【００７５】ここで内歯車８２，外歯車８７、遊星歯車
８３をいずれも歯車として説明したが、ゴムローラやロ
ーラの周りにゴムを付けたものでも同じ効果がある。

【００７６】

【実施例】本発明の永久磁石式発電機を組み込んだディ
スケットを以下の実験によって更に詳しく説明するとと
もにその実施条件を明らかにする。

【００７７】実験１

【００７８】

【表１】

【００７９】表１に示す設計条件に基づいて作成した永
久磁石式発電機を組み込んだディスケットについて、回
転子回転数を６倍にしたときのその出力と、コギングト
ルクを測定した結果を表２に示す。表２で、回転子永久
磁石欄、固定子磁極欄に示しているものは表１の各々に
対応するものである。

【００８０】

【表２】

【００８１】表２に示すように、焼結ＮｄＦｅＢ永久磁
石を用いた場合の出力は極めて大きくなり、従来３００
ｒｐｍの場合２０ｍＷ程度であったものが約６倍となっ
た。ボンドＮｄＦｅＢ永久磁石を用いた場合でも、出力
が８０ｍＷと大きなものとなった。

【００８２】しかしコギングトルクは焼結ＮｄＦｅＢ極
異方性とボンドＮｄＦｅＢの場合はラジアル異方性と比
較して極めて小さくできて、２．５ｍＮｍ以下とするこ
とができた。しかしラジアル異方性の場合はかなり大き
くなっている。

【００８３】これは極異方性の場合とボンドの場合は回
転子永久磁石の回りの磁束密度分布がサインカーブとな
っているのでコギングトルクを小さくすることができて
いるものと考えられる。更に、固定子磁極数の半分（５
極）をほぼ９０°他のものからずらして、ピッチが半分
となっている補助磁極を固定子磁極の数と同じだけ設け
ることによって、６倍速の時でさえもコギングトルクが
０．３６ｍＮｍと小さくすることができた。ラジアル異
方性の場合、コギングトルクを２．５ｍＮｍ以下とする
には、固定子磁極歯先端を閉スロットとする必要があ
る。

【００８４】実験２ 実験１で用いた焼結ＮｄＦｅＢ極異方性永久磁石を持っ
た発電機について回転子の回転数を３００〜１８００ｒ
ｐｍまで変えた場合の負荷電流と出力電圧の関係を図１
８に示している。この図から明らかなように３００ｒｐ
ｍでは２０ｍＷであったものが、９００ｒｐｍでは６４
ｍＷ、１８００ｒｐｍでは１１２ｍＷとなった。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の永久磁石式
発電機を組み込んだディスケットでは、発電機の出力を
大きくすることができた。そのために、特性の低い、安
価なボンドＮｄＦｅＢ永久磁石を回転子に使用しても従
来よりも大きな出力が得られるようになった。

【００８６】また、回転子永久磁石の表面における磁束
密度分布をサインカーブに近い特性を示すものを使用
し、固定子磁極相互を電気角で約９０°ずらし、また補
助磁極を持った固定子とすることによってコギングトル
クを小さくすることができ、磁極歯を閉スロットにする
必要がなくなり、更に大きな出力が得られるようになっ
た。

【００８７】また更に、フロッピーディスクドライブの
駆動軸と係合して回転を受けるハブの回転軸と永久磁石
式発電機の回転軸を違った位置にすることによって永久
磁石式発電機の厚さを厚くすることもできるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施態様による永久磁石式発電機
を組み込んだディスケットの平面図である。

【図２】本発明の第一実施態様による永久磁石式発電機
を組み込んだディスケットで裏板を取り除いた状態の平
面図である。

【図３】本発明の第一実施態様に使用している永久磁石
式発電機の平面図である。

【図４】本発明に使用している永久磁石の斜視図であ
る。

【図５】本発明に使用している永久磁石の磁化を説明す
る図である。

【図６】本発明に使用している永久磁石式発電機の回転
子表面の磁束密度分布を示す図である。

【図７】本発明に使用している永久磁石式発電機の回転
子表面の磁束密度分布を示す図である。

【図８】本発明に使用している永久磁石の磁気特性図で
ある。

【図９】本発明の第二実施態様による永久磁石式発電機
を組み込んだディスケットで裏板を取り除いた状態の平
面図である。

【図１０】本発明の第二実施態様に使用している永久磁
石式発電機の平面図である。

【図１１】図１０に示す永久磁石式発電機における理想
的なコギングトルクを説明するグラフである。

【図１２】図１０に示す永久磁石式発電機における現実
的なコギングトルクを説明するグラフである。

【図１３】図１０に示す永久磁石式発電機に於いて、補
助磁極を考慮したときの現実的なコギングトルクを説明
するグラフである。

【図１４】本発明の第三実施態様による永久磁石式発電
機を組み込んだディスケットで裏板を取り除き、発電機
の一部を切り欠いた状態の平面図である。

【図１５】本発明の第四実施態様による永久磁石式発電
機を組み込んだディスケットで裏板を取り除いた状態の
平面図である。

【図１６】本発明の第四実施態様のディスケットで、図
１５の１６−１６断面を拡大して、遊星式同軸回転連結
機構の部分を示す図である。

【図１７】図１６の遊星式同軸回転連結機構の歯車（ゴ
ムローラ）相互の関係を示す説明図である。

【図１８】本発明に使用している永久磁石式発電機の出
力を示す図である。

【図１９】既出願の永久磁石式発電機を持ったディスケ
ットを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は１９Ｂ−１
９Ｂ断面図、（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図である。

【符号の説明】

１，４，６，８，９ ディスケット １１，６１，８１，９１１ ハブ １１１ プーリー １３，９３ 開口 １４ カバー １５，９５ メモリーカード挿入スペース １６，９６ カードコンタクト端子 １７，９７ 入出力ターミナル １８，９８ ＣＰＵ １９，９９ 安定化電源回路 ２，５，９０ 永久磁石式発電機 ２１，９１ 回転子 ２１１ ボス ２１２，９１２ 永久磁石 ２１３ 含油軸受 ２１５ プーリー ２２，９２ 固定子 ２２１ 固定子ヨーク ２２３ 磁極歯 ２２４，５１４，５４４ バックヨーク ２２５，５１５ 固定子コイル ２３，５３ ハウジング ２３２ シャフト ３，７，８０ 回転連結機構 ３１ 無端ベルト ５１，５２ 磁極歯グループ ５１３，５２３ 固定子磁極 ５４，５４′ 補助磁極 ７１２，７２４，７２６，７２８，８２，８３，８７
歯車 ８４ 回転軸 ８５ ブラケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 文雄 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (72)発明者 高橋 俊子 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (72)発明者 三田 正裕 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (72)発明者 橘田 謙一 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 高橋 武博 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 Ｆターム(参考） 5H607 BB02 BB09 BB14 CC03 DD07 DD17 EE24 EE28 HH03 5H621 AA03 GA02 GA04 GA11 GB03 GB11 HH01 JK07 JK15 5H622 CA01 CA05 DD02 DD04 DD05 PP19 QA04 QB05

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ディスク形状をしたディスケットケ
   ースと、 その内部に設けられ、外部駆動機構によって駆動させら
   れるハブと、 ディスケットケース内部に設けられ、前記ハブによって
   回転させられる回転子を持った永久磁石式発電機とを有
   するディスケットにおいて、前記永久磁石式発電機は、 回転することのできる永久磁石を持ち、この永久磁石は
   その円周上に並んだ複数の磁極を持ち、これらの磁極は
   円周方向に互いに違った極性をしている回転子と、 一端に前記回転子磁極と磁気空隙を介して対向すること
   ができる位置に固定子磁極を持ち、この固定子磁極から
   回転子外方に延びていて、固定子コイルを巻いてある固
   定子磁極歯を複数個持っている固定子とを有しており、 前記回転子と前記固定子とは全体として平板状に構成さ
   れている、 また前記ディスケットケース内には、前記ハブと前記永
   久磁石式発電機の回転子とを連結している回転連結機構
   が設けられているとともに、この回転連結機構は増速機
   構であることを特徴とする永久磁石式発電機を組み込ん
   だディスケット。
2. 【請求項２】 前記回転連結機構は２倍から１０倍に増
   速する増速機構であることを特徴とする請求項１記載の
   永久磁石式発電機を組み込んだディスケット。
3. 【請求項３】 前記ハブの回転軸と前記回転子の回転軸
   とは偏芯していることを特徴とする請求項１あるいは２
   記載の永久磁石式発電機を組み込んだディスケット。
4. 【請求項４】 前記ハブの回転軸と前記回転子の回転軸
   とは同軸となっていて、前記回転連結機構は同軸回転連
   結機構であることを特徴とする請求項１あるいは２記載
   の永久磁石式発電機を組み込んだディスケット。
5. 【請求項５】 前記同軸回転連結機構は遊星式同軸回転
   連結機構であることを特徴とする請求項４記載の永久磁
   石式発電機を組み込んだディスケット。
6. 【請求項６】 前記永久磁石式発電機の空隙磁束密度分
   布はほぼサインカーブとなっていることを特徴とする請
   求項１〜５のいずれか記載の永久磁石式発電機を組み込
   んだディスケット。
7. 【請求項７】 前記永久磁石式発電機の永久磁石はボン
   ド磁石であることを特徴とする請求項６記載の永久磁石
   式発電機を組み込んだディスケット。
8. 【請求項８】 前記複数の固定子磁極のうちの幾つかの
   固定子磁極は同時に前記回転子磁極と対向することがで
   きる位置に配置されているとともに、前記複数の固定子
   磁極のうち残りの固定子磁極は前記幾つかの固定子磁極
   から電気角でほぼ９０度ずれた位置に配置されているこ
   とを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載の永久磁石
   式発電機を組み込んだディスケット。
9. 【請求項９】 前記幾つかの固定子磁極の数は前記複数
   の固定子磁極の数のほぼ半数であることを特徴とする請
   求項８記載の永久磁石式発電機を組み込んだディスケッ
   ト。
10. 【請求項１０】 前記幾つかの固定子磁極の各々から回
    転子外方に延びていて固定子コイルを巻いてある固定子
    磁極歯はその外側端で互いに、軟磁性体から成るバック
    ヨークで結合されているとともに、 前記残りの固定子磁極の各々から回転子外方に延びてい
    て固定子コイルを巻いてある固定子磁極歯はその外側端
    で互いに、軟磁性体から成るバックヨークで結合されて
    いることを特徴とする請求項９記載の永久磁石式発電機
    を組み込んだディスケット。
11. 【請求項１１】 前記固定子は、更に前記回転子磁極と
    磁気空隙を介して対向することができる位置に複数の補
    助磁極を持ち、その複数の補助磁極の各々は固定子コイ
    ルを持たないで、補助磁極同士は軟磁性体から成るバッ
    クヨークで結合されていることを特徴とする請求項１〜
    １０記載の永久磁石式発電機を組み込んだディスケッ
    ト。
12. 【請求項１２】 前記複数の補助磁極のピッチは、前記
    回転子磁極間のピッチの１／２であることを特徴とする
    請求項１１記載の永久磁石式発電機を組み込んだディス
    ケット。
13. 【請求項１３】 前記複数の補助磁極の数は多くとも前
    記複数の固定子磁極の数であることを特徴とする請求項
    １２記載の永久磁石式発電機を組み込んだディスケッ
    ト。
14. 【請求項１４】 磁気ディスク形状をしたディスケット
    ケースと、 その内部に設けられ、外部駆動機構によって駆動させら
    れるハブと、 ディスケットケース内部に設けられ、前記ハブによって
    回転させられる回転子を持った永久磁石式発電機とを有
    するディスケットにおいて、前記永久磁石式発電機は、 回転することのできる永久磁石を持ち、この永久磁石は
    その円周上に並んだ複数の磁極を持ち、これらの磁極は
    円周方向に互いに違った極性をしている回転子と、 一端に前記回転子磁極と磁気空隙を介して対向すること
    ができる位置に固定子磁極を持ち、この固定子磁極から
    回転子外方に延びていて、固定子コイルを巻いてある固
    定子磁極を複数個持っている固定子とを有しており、 前記回転子と前記固定子とは全体として平板状に構成さ
    れている、 また前記ディスケットケース内には、前記ハブと前記永
    久磁石式発電機の回転子とを連結している回転連結機構
    が設けられているとともに、前記ハブの回転軸と前記回
    転子の回転軸とは偏芯していることを特徴とする永久磁
    石式発電機を組み込んだディスケット。
15. 【請求項１５】 前記回転連結機構は無端ベルト式の増
    速機構であることを特徴とする請求項１４記載の永久磁
    石式発電機を組み込んだディスケット。
16. 【請求項１６】 前記回転連結機構はギアあるいはゴム
    ローラ伝達式の増速機構であることを特徴とする請求項
    １４記載の永久磁石式発電機を組み込んだディスケッ
    ト。
17. 【請求項１７】 前記ディスケットケース内にはメモリ
    ーカード挿入スペースを有しており、そのスペースと前
    記永久磁石式発電機とはディスケットケース内で平面的
    には重なっていないことを特徴とする請求項１４〜１６
    のいずれか記載の永久磁石式発電機を組み込んだディス
    ケット。