JP2015195708A - 回転式円板状発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石とコイルを用いた回転型発電機を提供する。
【解決手段】内側の一部または全部が円板状にくり抜かれた形状の円環体１１、および円環体１１の内周面から一定間隙を有して、円環体内側の円板状空洞に入り込んだ円板体１２を含み、複数の永久磁石１４が円環体１１の内部に配置、固定され、永久磁石１４の一方の磁極（Ａ極とする）が、円板体１２の外周面と対向するように配置され、複数の永久磁石１３が円板体１２の内部に配置、固定され、永久磁石１３の一方の磁極（Ｂ極とする）が、円環体の内周面と対向するように配置され、Ａ極とＢ極は逆極であり、Ａ極およびＢ極の間に導線を巻いたコイル１５が配置され、コイル１５の軸の方向は半径方向であり、円環体１１または円板体１２は、それぞれ円板体１２または円環体１１に対して回転することにより、コイル１５に誘導電圧を発生させて発電することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

特開２０１２−１９３７３０

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。

本発明の目的は、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することであり、特許文献１に使用される発電機の構造を明確にするものである。本発明は、具体的には以下の特徴を有する。
（１）本発明は、内側の一部または全部が円板状にくり抜かれた形状の円環体、および前記円環体の内周面から一定間隙を有して、前記円環体内側の円板状空洞に入り込んだ円板体を含む発電機であって、複数の永久磁石が前記円環体の内部に配置され前記円環体に固定されており、前記永久磁石の一方の磁極（Ａ極とする）が、前記円板体の外周面と対向するように配置され、複数の永久磁石が前記円板体の内部に配置され前記円板体に固定されており、前記永久磁石の一方の磁極（Ｂ極とする）が、前記円環体の内周面と対向するように配置され、Ａ極とＢ極は逆極であり、Ａ極およびＢ極の間に導線を巻いたコイルが配置され、前記コイルの軸の方向は半径方向であり、前記円環体または前記円板体は、それぞれ前記円板体または前記円環体に対して回転することによって、前記コイルに誘導電圧を発生させて発電することを特徴とする回転式円板状発電機である。

（２）本発明は、上記の（１）に加えて、前記コイルは前記円板体内に配置・固定され、前記円板体は固定されており、Ａ極は前記円環体の内周面と一致または近接して配置され、前記コイルの一方の端面は前記円板体の外周面と一致または近接して配置されていることを特徴とする。
（３）本発明は、上記に加えて、前記Ａ極は前記円環体の内周面方向に離間して配置されており、および／または、前記Ａ極は、前記円環体の幅方向に離間して配置されており、あるいは、前記円環体の幅方向に連続して配置されていることを特徴とする。
（４）本発明は、上記に加えて、前記コイルは、前記円板体の外周面方向に離間して配置されており、さらに前記円板体の外周面方向に離間して配置されたコイルの間に、永久磁石の一方の極（Ｃ極とする）が前記円環体の内周面と対向するように配置され、Ｃ極は前記円板体の外周面と一致または近接して配置されており、Ｃ極はＡ極と同極であることを特徴とする。
（５）本発明は、上記に加えて、前記コイルは前記円板体の幅方向に離間して配置されており、さらに前記円板体の幅方向に離間して配置されたコイルの間に、永久磁石の一方の極（Ｄ極とする）が前記円環体の内周面と対向するように配置され、Ｃ極は前記円板体の外周面と一致または近接して配置されており、Ｃ極はＡ極と同極であることを特徴とする。あるいは、本発明は、前記コイルは前記円板体の幅方向に連続して一体的に配置されていることを特徴とする。ここで、Ａ極、Ｂ極およびＣ極は、永久磁石のＳ極またはＮ極である。
（６）本発明は、内側が円板状にくり抜かれた形状の円環体、および前記円環体の内周面から一定間隙を有して、前記円環体内側の円板状空洞に入り込んだ円板体を含む発電機であって、複数の永久磁石が前記円板体に配置されており、前記円板体に配置された前記永久磁石の一方の磁極（Ａ極とする）が、前記円環体の内周面と対向するように配置され、
複数の永久磁石が前記円環体に配置されており、前記円環体に配置された前記永久磁石の一方の磁極（Ｂ極とする）が、前記円板体の外周面と対向するように配置され、Ａ極とＢ極とは逆極であり、Ａ極およびＢ極の間に導線を巻いたコイルが前記円環体に配置され、前記コイルの軸方向は半径方向であり、Ａ極は前記円板体の外周面と一致または近接して配置されており、前記コイルの一方の端面は前記円環体の内周面と一致または近接して配置されており、Ｂ極は前記コイルの他端面に近接して配置されており、前記円環体または前記円板体は、それぞれ前記円板体または前記円環体に対して回転することによって、前記コイルに誘導電圧を発生させて発電することを特徴とする、回転式円板状発電機である。
（７）本発明は、（６）に加えて、前記円環体に配置された前記コイルおよび永久磁石、並びに前記円板体に配置された前記永久磁石は、円周方向に複数配置されており、さらに厚み（幅）方向にも複数配置され、前記円環体の内周方向および／または厚み方向において、隣接する前記コイルの間にさらに１つまたは複数の永久磁石が配置されるとともに、当該永久磁石の一方の磁極（Ｃ極とする）が、前記円板体の外周面と対面するように配置され、Ｃ極は、Ａ極と同極であるとともに前記円環体の内周面と一致または近接して配置されていることを特徴とする回転式円板状発電機であり、さらに、前記円環体（第１円環体）の外周面から一定間隙を有して第２円環体が配置され、第２円環体に複数の羽根板が固定して取り付けられており、前記羽根板に流体が衝突することによって第２円環体が固定された第１円環体の回りを回転することを特徴とし、前記円板体の略中心に取り付けた回転軸と前記第２円環体が連結されており、第２円環体の回転に従い前記回転軸および前記円板体が第１円環体に対して回転することを特徴とする回転式円板状発電機である。
（８）本発明は、（７）に加えて、前記羽根板および第２円環体の幅（厚さ）は第１円環体の幅（厚さ）よりも小さく、前記回転式円板状発電機は、流体が流れる流体管の側面を開口して取り付けた設置ボックス内に取り付けられ、前記設置ボックスの外壁は前記羽根板および第２円環体を取り囲み、前記第１円環体の外周面に接続し、その結果流体管および設置ボックス内の流体が第１円環体の底面側外側に漏れない構造となっており、前記第２円環体と前記回転軸を連結する連結回転板が備わり、前記第１円環体は幅方向に少なくとも２つに分割されており、分割された前記第１円環体同士の間に前記連結回転板が配置されているとともに、前記連結回転板と前記第１円環体との間にシールベアリングが配置されていることにより、前記回転円板体側に流体が浸入しない構造となっており、設置ボックス内に配置された第２円環体の下側の一部が流体中に浸漬し、前記羽根板は、回転しながら流体に浸漬し、流体の力を受けてさらに回転することを特徴とする回転式円板状発電機である。
（９）本発明は、内側の一部または全部が円板状にくり抜かれた形状の円環体、および前記円環体の内周面から一定間隙を有して、前記円環体内側の円板状空洞に入り込んだ円板体を含む発電機であって、複数の永久磁石が前記円環体の内部に配置されており、前記永久磁石の一方の磁極（Ｄ極とする）が、前記円板体の外周面と対向するように配置され、複数の永久磁石が前記円板体の内部に配置されており、前記永久磁石の一方の磁極（Ｅ極とする）が、前記円環体の内周面と対向するように配置され、Ｄ極とＥ極とは逆極であり、
Ｄ極およびＥ極の間に導線を巻いたコイルが配置され、前記コイルの軸の方向は半径方向であり、Ｄ極は前記円環体の内周面と一致または近接して配置されており、前記コイルは前記円板体内に配置されるとともに、前記コイルの一方の端面は前記円板体の外周面と一致または近接して配置されており、Ｅ極は前記コイルの他端面に近接して配置されており、前記円環体または前記円板体は、それぞれ前記円板体または前記円環体に対して回転することによって、前記コイルに誘導電圧を発生させて発電することを特徴とする、回転式円板状発電機である。
（１０）本発明は、（９）に加えて、前記円環体に配置された永久磁石、並びに前記円板体に配置された前記コイルおよび永久磁石は、円周方向に複数配置されており、さらに厚み（幅）方向にも複数配置され、前記円板体の内周方向および／または厚み方向において、隣接する前記コイルの間に永久磁石が配置され、当該永久磁石の一方の磁極（Ｆ極とする）が、前記円板体の外周面と対面するように配置され、Ｆ極は、Ｄ極と同極であるとともに前記円環体の内周面と一致または近接して配置されていることを特徴とし、さらに、前記円環体の外周面に複数の羽根板が取り付けられており、前記羽根板に流体が衝突することによって前記円環体が固定された円板体の回りを回転することを特徴とする回転式円板状発電機である。
（１１）本発明は、複数の永久磁石が固定配置された回転円板体、並びに複数のコイルおよび複数の永久磁石が固定配置された固定板状体を含む回転式円板状発電機であって、前記回転円板体の底面と固定板状体の底面とは一定間隙を有して対向配置しており、前記回転円板体の略中心に回転軸が取り付けられており、前記回転軸の回転に伴い前記回転円板体が回転し、前記回転円板体の永久磁石の一方の磁極（Ｇ極とする）が、前記回転円板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永久磁石の軸の方向は前記回転円板体の軸（厚さ）方向になるように配置され、前記固定板状体のコイルの一端面（Ｊ端面）は前記固定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軸の方向は前記固定板状体の厚さ方向になるように配置されており、前記固定板状体のコイルの他端面（Ｋ端面）に接近して前記永久磁石の一方の磁極（Ｈ極とする）が前記固定板状体に配置され、前記固定板状体に配置された永久磁石の軸は前記固定板状体の厚み方向になるように配置されており、Ｇ極とＨ極とは逆極であり、前記回転円板体が回転することによって、前記コイルに誘導電圧を発生させて発電することを特徴とする回転式円板状発電機である。
（１２）本発明は、（１１）に加えて、前記固定板状体に配置された隣接する前記コイルの間に永久磁石が配置されるとともに、当該永久磁石の一方の磁極（Ｉ極とする）が、前記固定板状体の底面と一致または近接して配置され、Ｉ極は対面する前記回転円板体の底面に配置されたＧ極と同極であることを特徴とし、さらに前記回転円板体の底面に配置された複数の永久磁石のＩ極は前記回転円板体の底面の回転中心に対して１つの円周上または複数の同心円上に配置されており、前記固定板状体の底面に配置された複数のコイルのＪ端面および複数の永久磁石のＩ極は、１つの円周上または複数の同心円上に配置されており、前記回転円板体の１つの円周または複数の同心円の大きさは前記固定板状体の１つの円周または複数の同心円の大きさとほぼ同じであるとともに、それらの中心はほぼ一致することを特徴とする回転式円板状発電機である。

本発明の回転式円板状発電機は、円環体、円板体、２組または３組の永久磁石、およびコイルを用いた簡単な構造で効率的な発電を行なうことができる。本発明の回転式円板状発電機の移動体（回転体）側である円環体または円板体は、永久磁石だけを搭載するものとすることができるので軽量化が可能であり、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。さらにコギングトルク低減機構を使用することもできるので、さらに効率の良い発電を実現できる。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１は、本発明の回転式円板状発電機の構造を示す図である。 図２は、図１に示す本発明の回転式円板状発電機の幅方向について断面構造の一例を示す図である。 図３は、図１および図２に示す回転式円板状発電機の円周面方向について、円環体の内周面および円板体の外周面を平面的に示した図である。 図４は、図１に示す本発明の回転式円板状発電機の円周面方向について、円環体の内周面および円板体の外周面を平面的に示した別の実施形態を示す図である。 図５は、図１に示す本発明の回転式円板状発電機の幅方向について、断面構造の別の実施例を示す図である。 図６は、図５に示す本発明の回転式円板状発電機の円周面方向について、円環体の内周面および円板体の外周面を平面的に示した状態を示す図である。 図７は、本発明の発電機の電気発生の原理を示す図である。 図８は、本発明の回転式円板状発電機の別の実施形態を示す図である。 図９は、図８に示す本発明の回転式円板状発電機の円板の幅方向における断面図である 図１０は、図９において回転軸５１と連結回転体の連結中央部分Ｘを含むＡ１−Ａ２断面例を示す図である 図１１は、本発明の回転式円板状発電機を流体管に設置した状態を示す図である。 図１２は、図１１で一点鎖線Ｂ１−Ｂ２で示す部分の断面を示す図である。 図１３は、本発明の回転式円板状発電機の別の実施形態を示す図である。 図１４は、固定円板体および回転円板体の底面におけるコイルと永久磁石の配置状態を示す図である。 図１５は、固定円板体および回転円板体の底面におけるコイルと永久磁石の配置状態を示す図である。 図１６は、固定円板体および回転円板体の底面におけるコイルと永久磁石の配置状態を示す図である。 図１７は、固定円板体および回転円板体の底面におけるコイルと永久磁石の配置状態を示す図である。 図１８は、コイルを配置した固定円板体と永久磁石のみを配置した回転円板体の底面同士が対向して配列する方式の回転式円板状発電機を、流体を用いて回転させることが可能な一実施形態を示す図である。 図１９は、羽根板および連結回転体を連結した状態を示す図である。

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る。図７は、本発明の発電機の電気発生の原理を示す図である。発電機１００は、固定板１０１および移動板１０２が一定の離間距離ｍ２を有して対向して配置され、移動板１０２に永久磁石１０４が複数配列されている（１０４−１〜４、・・・）。永久磁石１０４のＳ極が移動板１０２の片面１０２−Ｓに近接して（距離ｍ３）配置されている。（図７では、Ｓ極のみ記載しているが、Ｎ極は片面１０２−Ｓに対してＳ極とは逆側に配置されている。）固定板１０１の片面１０１−Ｓは、移動板１０２の片面１０２−Ｓと対面（対面距離ｍ２）しており、永久磁石１０３が片面１０１−Ｓから離間して（離間距離ｍ１）複数配列されている（１０３−１〜４、・・・）。永久磁石１０３のＮ極は、固定板１０１の片面１０１−Ｓ側を向いているので、永久磁石１０３のＮ極と永久磁石１０３のＳ極が対面している。（図７では、Ｎ極のみ記載しているが、Ｓ極は片面１０１−Ｓに対してＳ極とは逆側に配置されている。

永久磁石１０３と固定板１０１の片面１０１−Ｓとの間にコイル１０５が配置されており、複数の永久磁石１０３（１０３−１〜４、・・・）に対応して複数のコイル１０５（１０５−１〜４、・・・）が配列している。コイル１０５の軸の方向は、永久磁石１０３のＮ極の垂直磁界方向、あるいは永久磁石１０３のＮ極から固定板１０１の片面１０１−Ｓとの距離方向（ｍ１方向）である。また、コイル１０５の導線の向きは、永久磁石１０３のＮ極の垂直磁界方向、あるいは永久磁石１０３と固定板１０１の片面１０１−Ｓとの距離方向（ｍ１方向）対してほぼ直交する方向である。従って、移動板１０２が移動して磁石１０４のＳ極がこの距離方向にあるときには、磁石１０４のＳ極面と永久磁石１０３のＮ極面は対面している（そろったときに）ので、コイル１０５の導線は磁石１０３と磁石１０４の間で生じる磁界に略直角方向に巻かれている。尚、永久磁石の垂直磁界方向やコイルの軸方向はある程度のバラツキ等があることを考慮する必要がある。それを考慮すれば、永久磁石の垂直磁界方向とコイルの軸方向は±１５度以内、好適には±１０度以内、最適には±５度以内でそろっていれば良い。（以下同様である。）

移動板１０２を固定板１０１に対して上下１０８の方向に移動させると、コイル１０５に印加される磁界が変化する。この磁界の変化によりコイル１０５に誘導起電力が発生し電流（誘導電流）が流れる。いわゆる電磁誘導現象であるが、電流の大きさに寄与するのはコイルの導線に対して垂直方向の磁界である。たとえば永久磁石１０３−２およびコイル１０５−２に着目すると、移動板１０２が上方に移動し永久磁石１０４−３が永久磁石１０３−２およびコイル１０５−２に近づいて来た場合、コイル１０５−２を横切る磁界が増大し、コイルに電流が流れる。永久磁石１０３−２のＮ極および永久磁石１０４−３のＳ極が対面したとき、コイル１０５−２を横切る磁界（コイル１０５−２の導線に直角方向の磁界）が最も大きくなるが磁界の変化量は小さく、電流発生量はほぼゼロ（０）となる。さらに移動板１０２が上方に移動するとコイル１０５−２を横切る磁界が減少していくので、磁界が増大する場合とは逆方向の電流が流れる。このように移動板（すなわち、永久磁石１０４）の移動によって、コイル内に電流（交流）が流れる。

磁力の強い永久磁石を用いると磁界の強さが大きくなるので、磁界の変化量が大きくできコイルに発生する誘導起電力による電流（誘導電流）も大きくなる。たとえば、永久磁石１０３や１０４としてサマリウムコバルトやネオジム磁石のような強力な磁石を用いることができる。また、コイルの導線の巻き数を多くすることによってコイルに発生する電流も大きくなる。コイルの大きさ（直径）を大きくし、それに対応した永久磁石を用いることによってもコイルに発生する電流も大きくなる。ただし、コイルの長さを長くするとコイルの導線の巻き数を多くすることができるが、永久磁石１０３と永久磁石１０４の距離（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３）も長くなり磁界が弱くなるので、適宜選定する必要がある。コイルの導線の多重巻きも巻き数を増加できる。

移動板１０２の移動に支障がなければ（たとえば、移動板１０２と固定板１０１との接触）、ｍ２は小さいほど他方の永久磁石１０３およびコイル１０６に近づくので誘起電流が大きくなる。永久磁石１０４のＳ極は移動板１０２の片面１０２−Ｓに近い方が好ましいので、ｍ３は小さいほど良く、ゼロ（０）でも良い。あるいは、移動板１０２の移動に支障がなければ（たとえば、移動板１０２と固定板１０１との接触）、ｍ３＜０でも良い。さらに、コイル１０５内に鉄、鉄系合金、フェライト、パーマロイ、ケイ素鋼等のコア（磁芯）１０６を挿入しておけば、磁界が強くなり磁界変化も大きくなるので、発生する電流の大きさも大きくなる。移動板１０２の移動速度は大きければ、磁界の変化速度が大きくなるので、電流発生量が多くなる。しかし、余り大きすぎると磁界の変化が追随できなくなるので、磁界の変化が追随可能な速度以下とすることが望ましい。

隣接するコイル１０５間の距離をｔ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・）とする。たとえば、コイル１０５−１と１０５−２との距離をｔ_１、コイル１０５−ｉと１０５−ｉ＋１との距離をｔ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・）とする。コイル１０５の半径をＲ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・）とすると、コイル１０５間の中心間距離ｖ_ｉ（コイル１０５−ｉと１０５−ｉ＋１との中心間距離）はｔ_ｉ＋（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｉ＋１）／２となる。また、隣接する永久磁石１０４間の距離をｕ_ｉ（ｉ＝１、、・・・）とする。たとえば、永久磁石１０４−１と１０４−２との距離をｕ_１、永久磁石１０４−ｉと１０４−ｉ＋１との距離をｕ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・）とする。また、永久磁石１０４の大きさ（縦方向のサイズ）をｗ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・）とすると、永久磁石１０４間の中心間距離ｘ_ｉ（永久磁石１０４−ｉと１０５−ｉ＋１との中心間距離）はｕ_ｉ＋（ｘ_ｉ＋ｘ_ｉ＋１）／２となる。

ここで、図７の状態から移動板１０２が上方に移動した場合、永久磁石１０４−２がコイル１０５−２から離れていくので磁界が減少するが、永久磁石１０４−３がコイル１０５−２に近づいて来るので磁界が増大するので、これらの合算による実際の磁界の変化は１つの永久磁石による変化分より小さくなるから、電流の発生量も小さくなる。従って、永久磁石１０４間の距離ｕ_ｉは互いの磁界の変化に影響しない程度（多くとも２０％程度）の長さとする。コイル１０５間の距離ｔｉが小さくなる（永久磁石１０３間の距離が小さくなることも意味する）と磁界の変化が小さくなるので、コイル１０５間の距離ｔ_ｉは磁界の変化に影響しない程度（多くとも２０％程度）の大きさとする。

移動板１０２において、永久磁石１０４間に逆（図７ではＮ極）極の永久磁石が固定板１０１の片面１０１−Ｓに対面するように配置することによって、コイルに印加される磁界の変化が大きくなる。しかし、これらの永久磁石を余り近づけるとコイル１０５における永久磁石１０４と１０３との間で生じる磁界と干渉するので、干渉しない程度の距離とし、また逆向きの永久磁石の強さも調整することが望ましい。さらに、ここに配置したＮ極の永久磁石と固定板側に配置した永久磁石１０３のＮ極は反発し、反発力（斤力）が生じる。一方、移動板１０２に配置した永久磁石１０４のＳ極と固定板側に配置した永久磁石１０３のＮ極は引力が作用し（特にコイル１０５に磁芯を挿入したときに引力はさらに大きくなる）、この引力は移動板１０２の移動を抑制する方向に作用する。従って、これらの引力と斤力が相殺されて、引力を小さくすることができる（引力と斤力の和をゼロとすることもできる）ので、移動板１０２を小さな力で移動できるようになる。これらに加えて、さらに固定板１０１の片面１０１−Ｓ側に接近または一致させて、移動板１０２の片面１０２−Ｓに対面するように、隣接するコイル１０５の間に永久磁石のＮ極を配置すると、移動板側に配置したＮ極と固定板１０１板側に配置したＮ極が反発するので、斤力をさらに大きくすることができ、より移動しやすくすることができる。尚、斤力が引力よりも大きくなるとこんどは斤力による反発力が移動板１０２の移動を抑制するので、斤力は余り大きくならないようにすることが望ましい。

あるいは、固定板１０１において、隣接するコイル１０５間に永久磁石１０３とは逆極（図７ではＳ極）の永久磁石（図７ではＳ極）が固定板１０１の片面１０１−Ｓ側（移動板１０２の片面１０２−Ｓ側）に接近して配置する。従って永久磁石１０３側にはＮ極が配置されるので、永久磁石１０３と永久磁石１０４の作る磁界はコイル１０５に集中するので、磁界の変化量が大きくなる。さらに、この永久磁石は永久磁石１０４とは同極（図７ではＳ極）同士が対向するので、反発力（斤力）を生じる。一方永久磁石１０３および永久磁石１０４の間では引力が生じるので、移動板１０２の移動に対して抑制力として作用する。従って、これらの斤力と引力が相殺されるので斤力と引力の和を小さくでき（たとえば、ゼロとすることもできる）、移動板１０２は小さな力で移動させることができるようになる。ｍ２≪（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３）であるから、この磁石の磁力は小さくても良い。

コイル１０５−ｉに発生する電流をＩｉとして、多数のコイル１０５−ｉ（ｉ＝１、２、・・・）を単純に並列にして電流Ｉｉを加えた全電流Ｉtotal＝ΣＩｉは、各コイル１０５−ｉに生じる電流は交流となるので、｜Ｉtotal｜（Itotalの絶対値）＜Σ｜Iｉ｜となり、条件によっては、｜Ｉtotal｜はかなり小さくなる。図７で示すように、コイル１０５間の中心間距離ｖ_ｉをすべて等しくし（すなわち、ｖ_ｉ＝一定）、かつ永久磁石１０４間の中心間距離ｘｉをすべて等しくし（すなわち、ｘ_ｉ＝一定）、各永久磁石１０３−ｉ、各コイル１０５−ｉ、各永久磁石１０４−ｉ等の性能を同程度とすれば、各コイル１０５−ｉと各永久磁石１０４−ｉとの関係はすべて同程度となり、移動板１０２の移動速度はどこでも同じであるから、各コイル１０５−ｉに流れる電流の向きと大きさは同じとなるので、｜Ｉtotal｜（Itotalの絶対値）≒Σ｜Iｉ｜となる。しかし、この状態は理想状態であるから、実際に実現することは困難である。そこで、たとえば各コイル１０５−ｉに整流素子を接続して、各コイル１０５−ｉに発生する電流を整流し、電流の向きを一定方向に揃えることによって｜Ｉtotal｜（Itotalの絶対値）≒Σ｜Iｉ｜とすることができる。このようにコイル１０５に誘起される電流の向きを一方向に整流することによって、各コイル１０５−ｉの特性、各永久磁石１０３−ｉの特性、各永久磁石１０４−ｉの特性、これらの部品の配置を厳密にそろえる必要はなくなるので、発電機の製造が簡単となり、コストを低減することもできる。

図１は、本発明の回転式円板状発電機の構造を示す図である。この回転式円板状発電機１０は、図７に示し上述した平板状発電機１００を円板状にしたものと考えると良い。図１に示す発電機は、中央の円板（体）１２（半径ｒ１）、この円板１２とギャップ１７（一定の間隙距離ｄ１）を有して離間した円環体１１を含み、円板（体）１２は円環体１１のくり抜かれた内側（円環体内側）の円板状空洞に入り込み、円板１２および円環体１１は同心円状に組立てられている。円板１２は固定され、円環体１１は円板１１の周囲を回転できるように配置され、組立てられる。
ここで円板（体）とは、円形状の平板（体）であり、一定の幅（厚み）を有している。この幅で一周する外側の面が円板（体）の外周面である。また円環体とは、平板体の中央部分から円板（上の例であれば、半径ｒ１＋ｄ１の円板）を一部または完全にくり抜いたものであり、この平板体自体（平板体の外側形状）は種々の形状（三角状、矩形状、多角形状、楕円状等）でもかまわないが、ここでは円板状として展開する。すなわち、図１等で説明する円環体は、円板体からそれより半径の小さな円板（体）を１部または完全にくり抜いた形状であり、外側が円形体であり、その内側が半径ｒ１＋ｄ１の円板状の空洞があいている形状である。従って、この円板（体）をくり抜いた後の円環体の内側は一定幅を有し一周する面となっており、この面が円環体の内周面である。

円環体１１の内周面１１Ｓ側に永久磁石１４が複数｛１４−ｉ（ｉ＝１、２、３、・・・・）｝配置され固定されており、永久磁石１４のＳ極は内周面１２Ｓおよびギャップ１７に面している。あるいは、永久磁石１４のＳ極は、対向する円板体１２の外周面に対面している。この永久磁石１４のＳ極は円板体１２の外周面１２Ｓに近い方が良いので、永久磁石１４のＳ極表面は円環体１１の内周面１１Ｓに近接するか、一致していることが望ましい。円環体１１が円板体１２の外周面を回転するときに、接触等の問題がなければ、永久磁石１４のＳ極表面がギャップ１７に出っ張っていて（食みだして）も良い。永久磁石１４は、円環体１１内に組み込まれていても良いし、円環体１１の外側の平面部分に配置されていても良いが、円環体１１に固定されており、円環体１１と一体で回転する。円環体１１内に組み込む方法の一例として、円環体１１が骨組み（フレーム）だけで構成される場合は、骨組みの内側のフレームに永久磁石１４を配置固定することは簡単にできる。円環体１１がプラスチックや樹脂やセラミック等で作製されている場合は、プラスチック等を流し込み固化する前に永久磁石１４を配置しておけば良い。あるいは作製後円環体１１の内周面１１Ｓに穴をあけるか、穴が空いている状態で作製しておき、その穴へ永久磁石１４を入れて固定すれば良い。この場合永久磁石１４は内周面側がＳ極であり、反対側がＮ極である。円環体１１の外側外周面には羽根板１９が複数取り付けられており、この羽根板１９に水流や風等を当てて力を与えると、円環体１１は回転するようになっている。尚、円環体１１の外周面から内側に羽根板状のものを組み込んだり、溝等を形成したりしても良い。

円板（体）１２内および／または円板１２の外側の平面上において半径方向に永久磁石１３が配置固定されて取り付けられる。永久磁石１３のＮ極は円板１２の外周面１２Ｓを向いている。従って、図１におけるように、円板１２および円環体１１の半径方向に永久磁石１３および永久磁石１４が整列したときには、永久磁石１３のＮ極から永久磁石１４のＳ極に向かう磁界（または磁力線）はほぼ半径方向となる。あるいは、永久磁石１３および１４の垂直方向磁界は、同心円体となっている円板体１２および円環体１１の中心Ｏを向いている。永久磁石１３は円板１２の外周面から半径方向に一定距離離れて配置されている。永久磁石１３−ｉ（ｉ＝１、２、３、・・・・）のＮ極の表面と円板１２の外周面１２（の接平面）との半径方向距離をｍｉ（ｉ＝１、２、３、・・・・）とする。永久磁石１３を円板１２内に組み込む方法の一例として、円板１２が骨組み（フレーム）だけで構成する場合は、骨組みの内側のフレームに永久磁石１３を配置固定することは簡単にできる。円板１２がプラスチックや樹脂等で作製されている場合は、プラスチック等を流し込み固化する前に永久磁石１３を配置しておけば良い。あるいは作製後穴をあけるか、穴が空いている状態で作製しておき、その穴へ永久磁石１３を入れて固定すれば良い。

円板１２内および／または円板１２の平面上において、永久磁石１３と円板１２の外周面との間にコイル１５（１５−ｉ｛ｉ＝１、２、３、・・・・｝）が配置され、コイル１５の軸は、円板１２の半径方向を向いていて、軸の延長線は永久磁石１３のＮ極の表面のほぼ中心を通っていることが望ましい。あるいは、コイル１５の軸は永久磁石１３のＮ極の垂直磁界方向である。従って、コイル１５の巻き線方向は円板１２の半径方向に対して直角方向となっている。コイル１５は長いほど巻き線を増やせるので、同じ磁界変化であればコイル１５は長いほど電流の発生量は大きくなる。従って、コイル１５は最大ｍｉの長さまで長くするのが望ましい。ただし、ｍｉを大きくすると永久磁石１３のＮ極と永久磁石１４のＳ極が離れ過ぎて磁界が弱くなるので、コイル１５の電流発生量を最大にする条件を選定することが望ましい。コイル１５内には鉄芯等の磁芯１６を入れることによって磁界の大きさを強くすることができる。

円環体１１は円板１２の周りを回転すると、コイル１５を通る磁界が大きく変化するので、コイル１５に電流が発生する。たとえば、図１に示すコイル１５−３に着目する。図１の状態で円環体１１が矢印１８の方向へ回転すると、永久磁石１４−３（のＳ極）が永久磁石１３―３（のＮ極）から離れていくので、磁界が弱く（小さく）なる方向に変化するから、電磁誘導の法則によりコイル１５−３内に電流（Ｉ_３−ｂ）が誘起される。永久磁石１３（のＮ極）がある程度離れると磁界の変化は小さくなるから電流の発生は小さくなる。一方、永久磁石１４−２（のＳ極）が永久磁石１３―３（のＮ極）に近づいて来ると、これによる磁界が強くなる方向に変化するから、電磁誘導の法則によりコイル１５−３内に電流（Ｉ_３−ａ）が誘起される。電流（Ｉ_３−ｂ）と電流（Ｉ_３−ａ）の向きは逆であるから、相殺されて電流はゼロ（０）となり、さらに永久磁石１４−２（のＳ極）が永久磁石１３―３（のＮ極）に近づくと｜Ｉ_３−ａ｜＞｜Ｉ_３−ｂ｜となるので、電流（Ｉ_３−ｂ）とは逆向きの電流（Ｉ_３−ａ）が流れる。磁界の変化が最も大きい所でコイル１５−３内の電流（Ｉ_３−ａ）が最大になる。その後の回転によって電流（Ｉ_３−ａ）は小さくなり、永久磁石１４−２（のＳ極）が永久磁石１３―３（のＮ極）と半径方向に揃うと磁界の変化はほぼゼロになる（磁界の大きさは最大となる）ので、コイル１５−３内の電流はゼロとなる。これらの繰り返しでコイル１５に電流（交流）が誘起される。円板体１２内には多数のコイル１５（１５−ｉ｛ｉ＝１、２、３、・・・｝が配置されているので、これらの電流を集めることによって大きな電流を発生させることができる。その他、図７に記載した内容は、本発明の回転式円板状発電機にも適用できる。
図１において、隣接するコイル１５（たとえば、１５−ｉと１５−ｉ＋１、ｉ＝１、２、・・・）の間に永久磁石７を１つまたは複数配置して、コギングトルクを低減することもできる。この永久磁石７の一方の磁極（図１ではＳ極）はコイル１５の一端面と同様に円板１２の外周面に一致するか接近して（あるいは円環体１１と接触しなければ食みだしても良い）配置される。この永久磁石７の一方の磁極は円環体１１の内周面に配置された永久磁石１４の磁極（図１ではＳ極）と同極である。永久磁石１３と永久磁石１４は逆極が対面しているので、互いに引き合っているので、回転力を抑制する方向に働くが、永久磁石７を配置することによって、永久磁石１４と永久磁石７は同極が対面しているので、反発力が作用して、永久磁石１３と永久磁石１４の引力を弱める方向に働くので、回転力を抑制する力が小さくなる。また、図１に示すように、円環体１１側にも永久磁石８を隣接する永久磁石１４の間に配置して、さらにコギングトルクの提言を調整することもできる。この永久磁石８の一方の磁極（図１ではＳ極）は永久磁石１４の一方の磁極（（図１ではＳ極）と同様に円環体１１の内周面に一致するか接近して（あるいは円板体１２やコイル１５と接触しなければ食みだしても良い）配置される。尚、永久磁石１３とコイル１５の数は同数であるが、永久磁石１４の数は円環体１１または円板体１２の回転速度に合わせて、コイル１５に発生する発電能力が最大（または最適）になるように調整されるので、永久磁石８の配置の仕方や数は、コイル１５に発生する発電能力に影響を与えないように選択される。

図２は、図１に示す本発明の回転式円板状発電機の幅方向について断面構造の一例を示す図である。すなわち、図２は、図１において紙面に垂直な方向の断面図であり、回転式円板状発電機１０の半径方向の上半分の断面を示しており、２０は円板１２の中心線（図１におけるＯと一致）である。従って、回転式円板状発電機１０の半径方向の下半分の断面も図２の対称形となる。（ただし、永久磁石１３、１４、コイル１５等の位置は対称形にならない場合もある。）円環体１１と円板１２の両側にそれぞれ溝部２１が形成され、その溝部にベアリング等の回転球や回転車が入り込んでおり、円環体１１は円板の中心線２０を中心として、円板１２の外周面１２Ｓの周りを回転する（たとえば、回転方向は矢印１８で示す）。円環体１１と円板体１２との間にギャップ１７があるので、ベアリング等が回転しながら、円環体１１は固定された円板体１２の周りをスムーズに回転できる。

図３は、図１および図２に示す回転式円板状発電機の円周面方向について、円環体１１の内周面および円板（体）１２の外周面を平面的に示した図である。図３（ａ）は円環体１１の内周面１１Ｓを平面的・模式的に示した図である。図３（ｂ）は円板１２の外周面１２Ｓを平面的・模式的に示した図である。Ｗは円環体１１および円板１２の幅方向、Ｐは円周方向である。図２および図３に示すようにＷ方向において、円環体１１の内周面１１Ｓ側に永久磁石１４のＳ極が離間して配置されている。Ｐ方向においても、図１および図３に示すように、円環体１１の内周面１１Ｓ側に永久磁石１４のＳ極が離間して配置されている。すなわち、円環体１１の内周面１１Ｓ側において永久磁石１４のＳ極がマトリックス状に配列している。

また、図２および図３に示すようにＷ方向において、円板１２の外周面１２Ｓ側にコイル１５（Ｃで示す）の片端面側が離間して配置されている。Ｐ方向においても、図１および図３に示すように、円板１２の外周面１２Ｓ側にコイル１５（Ｃで示す）の片端面側が離間して配置されている。このように円板１２の外周面１２Ｓ側においてコイル１５（Ｃで示す）の片端面側がマトリックス状に配列している。

円環体１１の内周面１１Ｓにおいて、Ｐ方向における隣接する永久磁石１４のＳ極の間の中心間距離（ピッチ）をＡｉ、Ｗ方向における隣接する永久磁石１４のＳ極の間の中心間距離（ピッチ）をＢｉとする。ここで、添え字ｉを用いているのは各永久磁石１４の中心間距離は異なっていても良いことを意味する。また、円板１２の外周面１２Ｓにおいて、Ｐ方向における隣接するコイル１５の間の中心間距離（ピッチ）をＤｉ、Ｗ方向における隣接するコイル１５の間の中心間距離（ピッチ）をＥｉとする。（ここで、添え字ｉを用いているのは各コイル１５および永久磁石１３の中心間距離は異なっていても良いことを意味する。）

円環体１１がＰ方向に移動（回転）したとき、コイル１５の片端面側を永久磁石１４のＳ極が対面して通過する必要があるから、Ｂｉ＝Ｅｉである。Ｗ方向について各コイル１５に印加される磁界を同程度にすれば各コイルに発生する電流も同程度になるので、Ｂｉ＝Ｅｉ＝一定とすることが望ましい。Ｐ方向においても、ＡｉやＤｉは一定でなくても良いが、永久磁石１３、１４およびコイル１５の特性からＡｉやＤｉを一定として、各コイル１５で発生する電流の大きさを最大にすることが望ましい。図１においてはＡｉ＝Ｄｉとしている（１つの永久磁石１４がコイル１５の片端面と揃うと、他の永久磁石１４もコイル１５の片端面と揃う）が、最適値を決めた場合、必ずしもＡｉ＝Ｄｉとなる分けではないことに注意する。すなわち、Ａｉ≠Ｄｉでも良い。

図３に示す実施形態の変形例として、円環体１１における永久磁石１４の列を隣接する列からＰ方向にずらすこともできる。たとえば、１列おきに永久磁石１４の列をＡｉ／２だけずらせば、１つおきの永久磁石１４の対角線位置に隣接する永久磁石１４が配置されるので、隣接する永久磁石１４の間の中心間距離が離れるので隣接する永久磁石１４の影響を受けにくくなるというメリットがある。同様に円板１２にコイル１５の列を隣接する列からＰ方向にずらすこともできる。たとえば、１列おきにコイル１５の列をＤｉ／２だけずらせば、１つおきのコイル１５の対角線位置に隣接するコイル１５が配置されるので、隣接する永久磁石１３（コイル１５の下側に配置される）の間の中心間距離が離れるので隣接する永久磁石１３の影響を受けにくくなるというメリットがある。

図４は、図１に示す本発明の回転式円板状発電機の円周面方向について、円環体１１の内周面１１Ｓおよび円板（体）１２の外周面１２Ｓを平面的に示した別の実施形態を示す図である。この実施形態では、永久磁石１４のＳ極はＷ方向に細長い磁石となり、それに対応してコイル１５もＷ方向に細長くなっている。すなわち、コイルはＷ方向に細長い略矩形形状に導線が巻かれている。図３においてコイル１５がＷ方向に隙間なく配置された場合と考えても良い。コイル１５のもう一方の側（紙面の下方で、円板１２の中心方向）に近接して永久磁石１３のＮ極が配置されるので、永久磁石１３のＮ局もＷ方向に細長い磁石となる。尚、永久磁石１３のＳ極および永久磁石のＮ極はコイル１５の端面よりも大きい方が磁界の変化量が大きくなる。従って、図４に示す場合も、Ｗ方向に細長い矩形形状を有するコイル片端面よりも、永久磁石１３のＳ極および１４のＮ極の面を大きくすることが望ましい。このようなＷ方向に細長いコイル１５等を用いると、コイル１５の面積が大きくなるので、より大きな電流を誘起することができる。尚、円環体１１の回転方向Ｐ側については、図３に示す場合と同様である。

図５は、図１に示す本発明の回転式円板状発電機の幅方向について、断面構造の別の実施例を示す図である。すなわち、図５は、図１において紙面に垂直な方向の断面図であり、回転式円板状発電機１０の半径方向の上半分の断面を示しており、２０は円板１２の中心線（図１におけるＯと一致）である。従って、回転式円板状発電機１０の半径方向の下半分の断面も図２の対称形となる。（ただし、永久磁石１３、１４、コイル１５等の位置は対称形にならない場合もある。）円環体１１と円板１２の両側にそれぞれ溝部２１が形成され、その溝部にベアリング等の回転球や回転車が入り込んでおり、円環体１１は円板の中心線２０を中心として、円板１２の外周面１２Ｓの周りを回転する。

図２に示す回転式円板状発電機は、円板１２の幅方向においてコイル１５が離間して配置されているが、図５に示す回転式円板状発電機は、隣接するコイル１５の間に永久磁石２２のＳ極が円板１２の外周面１２Ｓを向いて（あるいは、円環体１１の内周面１１Ｓと対面して）配置されている（永久磁石２２のＮ極はＳ極の下方（円板の中心側）にある）。永久磁石２２のＳ極は、円環体１１の内周面と一致または近接して配置されている。従って、永久磁石１３のＮ極から永久磁石１４のＳ極へ向かう磁界はコイル１５の近傍に集中するので、磁界の変化が大きくなり、電流の発生も大きくなる。さらに、円環体１１が回転すると、円板１２の永久磁石２２のＳ極に対して、円環体１１の永久磁石１４のＳ極が対面するので、反発する力（斥力）が働く。一方、隣接するコイル１５の場合には円板１２の磁石１３のＮ極と円環体１１の永久磁石１４のＳ極が対面するので、吸着する力（引力）が働く。（この引力はコイル１５内に鉄芯等の磁芯１６が挿入されると強まる。）この引力は円環体の回転を抑制する方向に働くが、斥力が働くと全体の引力が弱くなるので、円環体１１が回転しやすくなる。従って、コイル１５の間に永久磁石２２を配置することによって、円環体１１の回転を補助できるので、弱い力（たとえば、小水流）で円環体１１を回転させることができる。永久磁石２２は永久磁石１３より永久磁石１４にかなり近いので、磁力の小さな永久磁石でも効果がある。尚、図７においても説明したように、斥力が引力より大きくなると、斥力が円環体１１の回転を抑制する方向に作用する。従って、斥力＋引力の和の絶対値（｜斥力＋引力｜）をできるだけ小さくすることが望ましい。また、円環体１１の内周面１１ＳのＷ方向における永久磁石１４のＳ極のピッチと、円板体１２の外周面１２ＳのＷ方向におけるコイル１５および永久磁石２２のＳ極のピッチは一致することが望ましいが、円環体１１のＰ方向におけるこれらのピッチと、円板体１２のＰ方向におけるこれらのピッチは必ずしも一致する必要はない。何故なら、円環体１１の回転により円環体１１の永久磁石１４のＳ極は、円板体１２のコイル１５または永久磁石２２と対面するからである。

図５（ａ）に示す永久磁石１３、１４、２２、コイル１５等の配置を離間してそのまま円周面方向に配置していくこともできるが、図５（ｂ）のように配置することもできる。図５（ｂ）は、図５（ａ）における円板１２の状態の円周面方向における隣接するコイル１５の配列状態の一例を示した図である。図５（ｂ）におけるコイル１５と永久磁石２２の配列は、図５（ａ）におけるコイル１５と永久磁石２２の配列と逆になっている。すなわち、円環体１１が回転すると交互にコイル１５と永久磁石２２の位置が入れ替わる。

図６は、図５に示す本発明の回転式円板状発電機の円周面方向について、円環体１１の内周面１１Ｓ（図６（ａ））および円板（体）１２の外周面１２Ｓ（図６（ｂ））を平面的に示した状態を示す図であり、円環体１１が回転すると交互にコイル１５と永久磁石２２の位置が入れ替わることが分かる。すなわち、円環体１１の内周面１１Ｓには永久磁石１４のＳ極がマトリックス状に配置されている。これに対応して、円板１２の外周面１２Ｓには永久磁石２２のＳ極とコイル２２の片面が交互にマトリックス状に配置される。このように、円板１２の外周面１２ＳのＰ方向においても、隣接するコイル１５の間に永久磁石２２のＳ極が配置されている。このように配置することによって、円板１２と円環体１１との間で作用する力（すなわち、斤力と引力、およびこれらの和）を均等に分散することができるので、円環体１１全体に無理な力がかからないようにすることが可能となる。この結果、円環体１１の強度を大きくする必要がなくなるので、より軽量な材料を円環体１１に使用することができ、円環体１１を容易に回転できる。従って、少ない力で速く回転できるので、電流発生量を増大させることができる。さらに、コイル１５（その下方に永久磁石１３のＮ極が配置されている）は永久磁石２２（上方にＳ極、下方にＮ極がある）に囲まれているので、コイル１５にかかる磁界の変化が大きくなり、コイル１５に誘起される電流も大きくなる。

尚、図５や図６においては、円環体１１の内周面１１Ｓにおいて、永久磁石１４のＳ極のみが配置しているが、永久磁石１４の隣接するＳ極の間に永久磁石のＮ極を配置することもできる。この場合、このＮ極に対面する側にはＮ極のみが来るように配置すれば、斤力を生じさせることができる。この場合、円環体１１の内周面１１Ｓにおいて、隣接するＳ極の間ではなく、たとえば２つのＳ極の間にＮ極を配置するという風にして、ｉ個（ｉ＝１、２、・・・）のＳ極を並べた後に、ｊ個（ｊ＝１、２、・・・）のＮ極を並べるということも可能である。基本的には、これらの引力および斤力の総和を（絶対値で）できるだけ小さくし、円環体１１を小さな力で速く回転できるようにすることが重要である。また、図５や図６においては、円板体１２の外周面１２Ｓにおいて、隣接するコイル１５の間に永久磁石のＳ極を配置する場合について説明したが、隣接するコイル１５の間ではなく、たとえば２つのコイルの間に永久磁石のＳ極を配置するという風にして、ｉ個（ｉ＝１、２、・・・）のコイルを並べた後に、ｊ個（ｊ＝１、２、・・・）のＳ極を並べるということも可能である。基本的には、これらの引力および斤力の総和を（絶対値で）できるだけ小さくし、円環体１１を小さな力で速く回転できるようにすることが重要である。

円環体１１の外周には羽根板１９が多数付設されており、この羽根板１９に水流や風等の力を与えることによって、円環体１１は円周方向（たとえば、図１等に示す矢印１８の方向）へ回転し、円板１２の周りを回ることができる。水流として、川や滝の流れ等の自然エネルギーを用いれば、ＣＯ_２等の排出しないクリーンで環境に負荷を与えない発電を実現できる。また、本発明の回転式円板状発電機は、両方向の回転に対しても発電が可能であるから、波を利用した効率的な発電もできる。円環体１１や円板体１２の材料を炭素繊維やＦＲＰ、その他の高強度プラスチックや樹脂等で構成することによって、軽くて強度の大きい円環体１１を作製でき、小さい力で回転し、また回転速度も上げることができるので、本発明の発電機の発電能力を高めることができる。

上記の説明において、矛盾が無い限り永久磁石のＮ極とＳ極は逆でも良い。また、これまで円板体１２を固定して円環体１１を移動体（回転体）として説明してきたが、これらは逆でも良い。この場合、円板体１２の方にコイル１５があると重量が大きくなるので、固定する円環体１１の方にコイル１５を配置することができる。このときは、円板体１２の永久磁石１３を円板体１２の外周面１２Ｓに近接させ、円環体１１の永久磁石１４は内部の方に配置し、コイル１５の片端面を円環体１１の内周面１１Ｓに近接させる。

本発明の発電機は、コイルの大きさを自由に選定できるので、半径の小さな円板体および円環体を作製することができ、非常に小型の発電機も実現できる。また、円板体１２のサイズを大きくすれば搭載できるコイルの数やコイルの大きさを増大できるので、円環体１１の回す力を得さえすれば１台の回転式円板状発電機で大きな発電を行なうことができる。このように、本発明の発電機は自然力の大きさによって自由に発電機の大きさを選定でき、かつ有害ガスやＣＯ２を出さないので。循環型社会の実現に貢献できる。尚、上記の説明において、矛盾が無い限りＮ極とＳ極は逆でも良い。また、図１〜図６の説明においては、円板体１２を固定して円環体１１を移動体（回転体）として説明してきたが、これらは逆でも良い。この場合、円板体１２の方にコイル１５があると重量が大きくなるので、固定する円環体１１の方にコイル１５を配置することができる。このときは、円板体１２の永久磁石１３を円板体１２の外周面１２Ｓに近接させ、円環体１１の永久磁石１４は内部の方に配置し、コイル１５の片端面を円環体１１の内周面１１Ｓに近接させる。

図８は、本発明の回転式円板状発電機の別の実施形態を示す図である。図８の回転式円板状発電機では、内側の円板体が最外側の羽根板と一緒に回転する。図８は回転式円板状発電機を回転中心軸方向（円板体の底面側）から見た図である。回転中心軸５１に回転円板体（ロータ部分）４１が取り付けられ、回転中心軸５１と一緒に回転円板体４１が回転する。回転円板体４１の外側に一定間隔の空間（隙間）であるギャップｇ１を隔て固定円環体３５が配置される。固定円環体３５は回転せず固定配置されている。

固定円環体３５の外側に一定間隔の空間（隙間）であるギャップｇ２を隔て羽根板支持円環体３１および羽根板支持円環体３１に取り付けられた羽根板３２が配置される。羽根板支持円環体３１と回転中心軸５１は連結している（たとえば、図９に示すような構造により）ので、水流や風等の流体Ｐが羽根板を押して羽根板支持円環体３１が回転すると同時に回転中心軸５１も回転する。回転中心軸５１と回転円板体（ロータ）４１は連結しているので、回転中心軸５１が回転すると同時に回転円板体（ロータ）４１も回転する。

固定円環体３５において、複数のコイル３６がその軸方向が固定円環体３５の半径方向になるように配置される。コイル３６の一端面は固定円環体３５の内側の内面に沿って回転円板体（ロータ）４１の外周側面に面しかつ接近して配置される。また、固定円環体３５において、コイル３６の他端面に接近して永久磁石３７が配置され、この永久磁石軸方向はコイル３６の軸方向と一致させるように配置することが望ましい。すなわち、永久磁石３７の軸方向は固定円環体３５の半径方向と一致する。従って、コイル３６の他端面には永久磁石３７の一方の磁極（Ｎ極またはＳ極）面が配置される。尚、コイル３６に磁芯を入れて発生する電流発生量を多くすることもできる。コイル３６は鉄芯等の磁芯を挿入すると磁界の変化が大きくなり、発電能力が増大する。

回転円板体（ロータ）４１の外周側面には複数の永久磁石４４の一方の磁極（Ｓ極またはＮ極）面が配置され、永久磁石軸方向は回転円板体（ロータ）４１の半径方向に一致させるように配置することが望ましい。固定円環体３５に固定配置される永久磁石３７と回転円板体（ロータ）４１に配置される永久磁石４４の（コイル３６を挟んで）対面する磁極は反対磁極になるようにする。

羽根板３２が流体の力Ｐを受けて羽根板支持円環体３１が回転すると回転円板体（ロータ）４１が回転するので、永久磁石３７と永久磁石４４の間の磁界が周期的に変化する。この磁界の変化によりコイル３６に起電力が発生し、コイル３６に電流が流れ、発電する。永久磁石３７、コイル３６、および永久磁石４４はより接近していた方が、磁界が強くなり磁界の変化率も大きくなりコイルの発電能力も高まるので、コイル３６は、回転する回転円板体（ロータ）４１や永久磁石に接触しない程度に、ギャップｇ１内に食み出ても良いし、ギャップｇ１を小さくしても良い。あるいは、回転する永久磁石４４も、固定円環体３５やコイル３６に接触しない程度に、ギャップｇ１内に食み出ても良い。

羽根板３２は流体Ｐを受けて効率良く羽根板支持円環体３１を回転させる回転力に変換できるような形状にすることが望ましい。たとえば、図８に示すように、羽根板３２の先端側が曲がることにより、流体を貯め込み、回転により流体を吐き出すような形状が挙げられる。羽根板３２は流体から力を常に受けているので、破壊しない強度と耐久性が必要であり、かつ回転効率を高めるために軽い方が良い。羽根板３２を取り付けた羽根板支持円環体３１も回転しやすいように、強度および耐久性があり、軽量な方が望ましい。たとえば、羽根板支持円環体３１の構造を格子状のフレーム構造が挙げられ、流体が羽根板支持円環体３１に滞留しないので回転に対する抵抗を低減することができる。ギャップｇ２は羽根板支持円環体３１が回転中に固定円環体３５に接触しない程度の適度な距離にする

回転円板体（ロータ）４１は外周側面に多数の永久磁石が配置されているが、全体の重量は回転しやすいように軽量である方が良い。構成材料をプラスチック等の軽い材料にするとともに、強度や耐久性を維持することができる程度に材料を少なくすると良い。たとえば、図８に示すように回転円板体（ロータ）４１内に空間４６を形成し不要な部分を取り除いた構造とする。図８に示す回転円板体（ロータ）４１は、回転軸５１との連結する連結部４２、永久磁石４４を配置する領域である外周側面部４５、それらを連結する連結部（スポーク）４３、および空間（隙間）４６からなる。

回転円板体（ロータ）４１の外周側面には多数の永久磁石４４が配置されており、回転円板体（ロータ）４１と対向する固定円環体３５には多数の永久磁石３７が配置されており、これらの永久磁石４４および永久磁石３７は互いに逆極性の磁極が対向しているので引力が働き回転を阻害するいわゆるコギングトルクが大きくなっている。このコギング力を低減するために、コイル３６同士の間に永久磁石４４の極性と同極（図８ではＳ極）が対向するように永久磁石３８を固定円環体３５の内周側面に配置することにより。コギングトルクを低減することができる。図８では、コイル３６同士の間に1個の永久磁石３８を配置しているが、必要に応じて複数配置しても良いし、磁力強度を適宜変更した１個または複数の（同極性が対向するように）永久磁石を配置しても良い。

図８に示す本発明の回転式円板状発電機３０は、内側の回転する回転円板体（ロータ）４１とその外側の固定した固定円環体３５、羽根板３２を取り付けた羽根板支持円環体３１から構成される。外側の固定円環体３５の方が内側の回転する回転円板体（ロータ）４１より通常は面積（体積）が大きいが、回転する部分は軽い方が、回転効率が良いし、また、円環体３５や円板体４１の主材料をプラスチック等の軽材料で構成しても、コイル３６等も重量が大きいので、図８に示すように内側の円板体が回転する方が良い。さらに、コギングトルク低減化のために永久磁石３８を隣接するコイル３６の間に１つまたは複数配置すると円環体３５の重量は大きくなるので、内側の円板体が回転する方が良い。しかし、羽根板支持円環体３１は最外側にあるので羽根板支持円環体３１と内側の回転する回転円板体（ロータ）４１を連結する連結部が必要になるので、構造が少し複雑になる。従って、図８に示す構造でも、図１に示すように外側の円環体と最外側の羽根板支持円環体３１を結合して外側の円環体を回転させるようにすることも可能である。

図９は、図８に示す本発明の回転式円板状発電機３０の中心を含む回転軸方向（円板の厚み（幅）方向）における断面を示す図である。回転軸５１の両側は、固定基台（回転軸受け台）５３のベアリング５４が配置された軸穴に挿入されており、回転軸５１は固定基台５３の軸穴内で自由に回転可能である。羽根板３２は羽根板支持円環体３１に取り付けられている。本発明の回転式円板状発電機３０は、回転軸５１方向が円柱形状（または、円筒形状と言っても良い）であり、その略中央部分において固定円環体３５が分割されており、その分割された部分で羽根板支持円環体３１と回転軸５１は連結回転体５２により連結されている。羽根板支持円環体３１には羽根板３２が取り付けられ、羽根板３２には流体の力Ｐが加わり、互いに連結した羽根板３２、羽根板支持円環体３１、連結回転体５２、および回転軸５１が回転する。図９において、羽根板３２に加わる流体の力Ｐは、紙面に対して垂直方向に加わり、羽根板３２の全面積に加わるようにすれば、大きな回転力を生じる。従って、流体の量が多く流体の面積が大きければ、それに応じて面積の広い羽根板３２を取り付ければ良い。羽根板３２の面積は概略（羽根板３２の回転軸５１の方向長さ×羽根板３２の回転式円板の直径方向長さｈ）で与えられる。

連結回転体５２は円板状または円板状のフレーム構造、あるいは放射状に配置された複数の棒状構造である。連結回転体５２の両側にコイル３６および永久磁石３７を配置した固定円環体３５が配置される。連結回転体５２は回転するので、固定円環体３５と接触しないようにすることが望ましい。しかし、羽根板３２に流体の力Pの方向や強度が常に安定しているわけではないので、連結回転体５２が振動したり弾性限度内で変形する可能性もある。連結回転体５２と固定円環体３５との接触を防止するために、これらの間の隙間距離（ギャップ）ｇ４を大きくすれば良いが、装置サイズが大きくなること、どの程度のｇ４にすれば良いか予想が困難である。そこで、連結回転体５２と固定円環体３５との間にベアリング５６を配置しておき、このベアリング５６で接触を和らげて摩擦を少なく回転させるようにすれば良い。また、過度の力が加わって連結回転体５２が振動したり変形したりしてもベアリング５６で変形を押さえながら、その変形力も回転力へ変換でき、連結回転体５２のスムーズな回転を得ることができる。

また、羽根板３２には流体が当たるので、羽根板支持円環体３１と固定円環体３５との間の隙間ｇ２より流体が侵入し、さらに連結回転体５２と固定円環体３５との隙間ｇ４へ流体が侵入するが、この流体侵入によって回転抵抗力が増大するので、流体侵入を極力防止することが望ましい。たとえば、連結回転体５２と固定円環体３５との間に配置されたベアリング５６により連結回転体５２と固定円環体３５との隙間ｇ４への流体侵入を防止することができる。ベアリング５６をシールベアリング機構にすればさらに隙間ｇ４への流体侵入を抑えられる。（流体の浸入を防止するために、シールベアリング５６を配置する連結回転体部分は、流体が入る空間をなくすことが望ましい。）さらに、羽根板３２および羽根板支持円環体３１も流体により変形するので、羽根板３２および羽根板支持円環体３１と固定円環体３５との接触を防止するために、羽根板３２および羽根板支持円環体３１と固定円環体３５との間にベアリング機構５７を配置することもできる。これにより、羽根板３２および羽根板支持円環体３１の変形による固定円環体３５との過度の接触がなくなり、羽根板３２および羽根板支持円環体３１等の破損や摩耗がなくなるとともに、流体のギャップｇ２への侵入も防止でき、さらにスムーズな回転も実現できる。

連結回転体５２の両側における回転軸５１には、回転円板体（ロータ）４１が連結され、回転軸５１の回転により回転円板体（ロータ）４１が回転する。回転円板体４１は固定円環体３５の内周側面に対して一定距離の隙間（ギャップｇ１）を有して配置されているので、回転軸５１および回転円板体（ロータ）４１が回転しても固定円環体３５の内周側面に接触することはない。回転円板体（ロータ）４１の回転軸５１方向（厚み、または幅方向）にも、回転円板体（ロータ）４１の外周側面に、一方の極性（図９ではＳ極）が固定円環体３５の内周側面に対向するように永久磁石４４が複数配置される。また、固定円環体３５の内周側面に、コイルの一端面が回転円板体（ロータ）４１の外周側面に対向するようにコイル３６が複数配置される。さらに、コイル軸は固定円環体３５の径方向に一致するようにコイルが配置され、またコイルの他端面に接近して永久磁石３７のＮ極が配置される。回転軸５１方向に配置される永久磁石４４、コイル３６、および永久磁石３７の数は同数である。図９では片側３個ずつ配置されているが、これらの数は回転円板体や固定円環体の大きさ、回転力、発電能力等によって決定する。これらの円周方向の配置状態は図８に示した場合と同様である。このように回転軸５１方向にも複数配置することによって、発電能力を大きくすることができる。図９に示す本発明の回転円板状発電機３０に回転軸方向（幅方向、または厚み方向）においても、トギングトルクを低減するために隣接するコイルの間に、１つまたは複数の永久磁石９１の一方の磁極（Ｓ極）が回転円板体４１の外周面に対向するように固定円環体３５の内周面に一致または近接して配置させることができる。この場合、Ｓ極同士の反発力を適正化するために、回転円板体の外周面にも１つまたは複数の永久磁石９２の一方の磁極（Ｓ極）が固定円環体３５内周面に対向するように回転円板体４１の外周面に一致または近接して配置させることができる。尚回転軸方向においては、コイルの外側にも１つまたは複数の永久磁石９１を固定円環体の内周面近傍に配置することもでき、この場合、それらの永久磁石９１に対面する回転円板体４１の外周面近傍に永久磁石９２を配置することもできる。また、当然円周方向についてもこれらの永久磁石９１や９２を同様に配置する。これらの永久磁石９１や９２の配置する数や永久磁石の強さはコギングトルクおよび発電能力等を最適化するように選択される。これらの永久磁石４４、９１、９２、コイル３６、および永久磁石３７の向きは回転円板体や固定円板体３５の径方向にそろうように配置する。

回転円板体（ロータ）４１の隙間ｇ１にも流体が入らないようにすることが望ましい。流体が隙間ｇ１に入ると、回転円板体（ロータ）４１の回転の抵抗体となって好ましくない。また固定円環体３５、回転円板体４１の材料が変質したり劣化したりする恐れがある。さらに永久磁石４４、３７やコイル３６も変質したり劣化したりする可能性がある。そこで、連結回転体５２の側面側をギャップｇ４を隔てて隔壁３９を配置し、隔壁３９の内側に空間（ギャップｇ３）を作り回転円板体（ロータ）４１を配置するようにする。隔壁３９は固定円環体３５と連結（一体）しておくことによって、回転円板体（ロータ）４１の配置される空間はギャップｇ４から分離されるので、たとえ、ギャップｇ４に流体が侵入しても回転円板体（ロータ）４１の配置される空間に流体が浸入することはない。隔壁３９を含む固定円環体３５はすべて連結しているので、回転軸５１を挿入する穴９３を固定円環体３５の中央部分（径方向の）に設けてその中にベアリング５５を配置して、そのベアリング機構５５に回転軸５１を通せば、回転軸５１の回転を摩擦等の抵抗も小さくスムーズに行なうことができ、また流体の侵入をベアリング５５で防止することもできる。特にシールベアリングにすればさらに流体防止を完全に実現できる。

流体は回転円板体４１の外側からも侵入する可能性があるので、固定円環体３５の外側を防水ケース５９で被うことにより、流体の侵入を防止できる。防水ケース５９に乾燥機構を接続しておけば、回転円板体４１および固定円環体３５を湿気や水分から遮断することができ、これらの機構の劣化や故障を防止することができる。あるいは、防水ケースを使用せずに回転円板体４１を固定円環体３５で囲んでしまうという方法もある。この場合、回転軸受け台５３および回転軸５１の両端も固定円環体３５で外側を取り囲むようにしても良いし、回転軸受け台５３と固定円環体３５を一体にすることもできる。回転円板体４１を軽量化してより小さな力で回転円板体４１を回転するために、回転円板体４１の強度を保持しながら空間９４を適宜設けることもできる。

図８では羽根板支持円環体３１は名称通りに連結回転体５２円周方向に連続した輪（環）として描いているが、図１０に示すように不連続、すなわち放射状に配置された複数の棒状構造でも良い。図１０は、図９において回転軸５１と連結回転体５２の連結中央部分Ｘを含むA1-A2断面の一例を示す図である。連結回転体５２は回転軸５１と連結していれば良く、他の連結回転体５２（５２−１〜８）と一体となっている必要はない。同様に、羽根板支持円環体３１も他の部分３１（３１−１〜８）と一体となっている必要はない。羽根板３２が流体Ｐを受けてそれと連結した連結回転体５２および回転軸５１が回転しやすいような構造になっていれば良いので、これらの構造はできるだけ軽い構造が良い。たとえば、図１０で示すような棒状の連結回転体５２の先端に羽根板３２が取り付けられ（この場合、羽根板支持円環体３１と羽根板は各個一体物となる）、他端が回転軸５１に連結するような構造となる。図１０では連結回転体５２は等間隔に８本記載されているが、さらに多くの連結回転体５２を取り付けても良い。所定の回転数が得られるように、連結回転体５２の数を適宜選定することができる。図１０で示すような棒フレーム構造の連結回転体５２の強度を高めるためにリング枠５８を取り付けることもできる。この部分にシールベアリング（図９で示す５６に相当）を配置すれば、流体や湿気等の回転軸５１側への浸入を防止することもできる。

図１１は、本発明の回転式円板状発電機６０を流体管６１に設置した状態を示す図である。流体管６１の一部を開口し、その開口部に回転式円板状発電機設置ボックス６２を設置する。その設置ボックス６２の空間６３に回転式円板状発電機６０を配置する。流体管６１には水等の流体６４が矢印６５で示す方向へ流れている。回転式円板状発電機６０は、羽根板６６、固定円環体６８、回転円板体６９、回転軸７０から構成される。（羽根板支持円環体は記載を省略している。）

回転式円板状発電機６０の一部が流体の流れ中に入り、回転式円板状発電機６０の外周に取り付けられた羽根板６６が流体の力６５を受けて矢印６７方向へ回転する。この回転に伴い、回転軸７０および回転円板体６９が回転し、発電する。回転式円板状発電機６０は、流体管６１および設置ボックス６２の空間６３に対応した大きさを有している。また、羽根板６６の形状は流体の流れを受けて効率良く回転可能な形状およびサイズとなっている。羽根板６６の一部が流体中に浸漬しており、またその他の羽根板６６は流体中に浸漬せず設置ボックス６２の空間６３の流体がない領域に存在しているので、羽根板６６が流体の力を効率良く受けるとともに流体の抵抗力を最小限にすることによって最大の回転力を得るように、回転式円板状発電機６０が配置されている。また、回転式円板状発電機設置ボックス６２の空間６３がベルヌーイの法則により余り減圧状態にならないように通気口７１が取り付けられている。また、回転式円板状発電機６０の一部だけを流体中に浸漬すると回転軸７０や回転円板体６９側への流体の浸入が極力抑えられるという利点もある。通気口７１にバルブ７６を設けて空気の流入（図１１では左側から右側へ）や流体の流出（図１１では右側から左側へ）を止めたり調整したりすることができる。通気口７１にバルブ７６とともに、または単独で逆止弁を取り付けておけば、バルブの開閉をしなくても流体の流出（図１１では右側から左側へ）を抑えることができる。尚、流体流れの中に回転式円板状発電機６０全体を漬けても回転させることはできるので、使用状態や発電能力に応じて本発明の回転式円板状発電機を用いれば良い。

図１２は、図１１で一点鎖線Ｂ１−Ｂ２で示す部分の断面を示す図である。断面が略円形の流体管６１と回転式円板状発電機設置ボックス６２の側壁は繋がっており、設置ボックス６２の側壁（６２−１、６２−２）は回転式円板状発電機の固定円環体６８の外周面を取り囲んで外周面と接続している。すなわち、固定円環体６８の幅Ｗ１は羽根板６６の幅や流体管６１の幅Ｗ２より大きい。固定円環体６８の下部の一部は流体６４に浸かっており、羽根板６６は固定円環体６８の周囲を回転するので、固定円環体６８の下方に来た羽根板６６は流体６４に入り、流体６４の力を受けてさらに回転していく。羽根板６６と回転軸７０は連結回転体７５で連結されているので、回転軸７０が回転する。さらに、回転軸７０と回転円板体６９は連結または一体となっているので、回転軸７０の回転により回転円板体６９が回転する。固定円環体６８は文字通り固定しているので、固定円環体６８の周囲面と設置ボックス６２と接続（結合）することができ、設置ボックス６２内の空間６３を外部環境に対して封鎖することができる。固定円環体６８の両側は、設置ボックス６２の外側に出ている。回転軸の両側はさらに固定円環体６８の外側に出ており、回転軸は固定基台７２に配置されたベアリング７３により回転自在に固定基台７２で支持されている。

これまで回転軸と回転円板体は一体または連結して同時に回転していると説明してきたが、歯車等（たとえば、輪列機構）の回転調整機構を介在させて回転軸の回転に対して回転円板体の回転速度を調節しても良い。また、連結回転体（たとえば、符号５２や７５で示す）と回転軸は一体または連結して同時に回転していると説明してきたが、回転調整機構を介在させて連結回転体の回転に対して回転軸の回転速度を調節しても良い。これらの回転調整機構は、たとえば回転軸の回転速度が小さいために回転円板体の回転速度も小さくなり発電力が小さいときに、回転調整機構によって回転円板体の回転速度を大きくして発電力を大きくする場合に活用できる。あるいは、これらの回転調整機構は、たとえば回転軸の回転速度が大きいために回転円板体の回転速度も大きくなりコイルを横切る磁束変化が追随できないときに、回転調整機構によって回転円板体の回転速度を小さくして最適な回転円板体の回転速度に調整ずる場合に活用できる。

図１３は、本発明の回転式円板状発電機の別の実施形態を示す図である。本実施形態の回転式円板状発電機は、コイルを配置した固定円板体と永久磁石のみを配置した回転円板体の底面同士が対向して配列する方式であり、コイルの一端は固定円板体の底面に接近しコイル軸は固定円板体の軸（円板体の厚み、または幅方向）に略（ほぼ）平行に配置され、永久磁石の一方の極（Ｓ極またはＮ極）は回転円板体の底面に接近し、永久磁石のS極とN極を結ぶ軸は回転円板体の軸（円板体の厚み方向）略（ほぼ）平行に配置される。コイルには磁芯が挿入されても良い。

図１３において、回転軸２０３は回転軸支持基台２０２の軸穴に取り付けられたベアリング２０３により回転自在に回転軸支持基台（軸受け台）２０２で支持されている。回転軸２０３には複数の回転円板体（１１２、１１４、１１６）が取り付けられ、これらの回転円板体（１１２、１１４、１１６）は回転軸２０３の回転により回転する。回転円板体（１１２、１１４、１１６）の中心に回転軸２０３が取り付けられていることが望ましく、安定した回転（たとえば振動の少ない回転）が得られる。回転円板体（１１２、１１４、１１６）の間にはコイルを配置した固定円板体（１１１、１１３、１１５、１１７）が配置され、これらの固定円板体（１１１、１１３、１１５、１１７）は台座２０１に固定されている。

回転円板体の底面と固定円板体に底面は一定距離をおいて対面しており、固定円板体（１１１、１１３、１１５、１１７）の底面に接近して配置されたコイルの一端面は、対向する回転円板体の底面に接近して配置された永久磁石（Ｍ１とする）の一方の磁極（Ｓ極またはＮ極）と回転しながら対面する。コイルの他端面にも永久磁石（Ｍ２とする）の一方の磁極（Ｎ極またはＳ極）が配置されている。コイルの一端面に面する永久磁石Ｍ１の磁極とコイルの他端面に面する永久磁石Ｍ２の磁極は反対極である。永久磁石Ｍ２は固定円板体（１１１、１１３、１１５、１１７）に固定配置されているので、回転円板体が回転軸とともに回転すると永久磁石Ｍ１と永久磁石Ｍ２との間に配置されたコイルを横切る磁界が変化する。この結果、コイルに電流が流れ（起電力が発生し）発電する。永久磁石Ｍ１の磁極（Ｓ極またはＮ極）は固定円板体の底面に回転中においても接触しない程度に固定円板体に底面、あるいはコイルの一端面に近い方が良い。

たとえば、図１３において、固定円板体１１３において、固定円板体１１３の軸方向に２つのコイル１３１および１３４が配置され、２つのコイル１３１および１３４の一方の端面がそれぞれ２つの底面に接近して配置され、２つのコイル１３１および１３４の他方の端面は互いに対向して配置され、さらに２つのコイル１３１および１３４の間に永久磁石１３３が配置されている。２つのコイル１３１および１３４のコイル軸および永久磁石軸は固定円板体１１３の軸方向にそろって配置されている。すなわち、コイル１３１の一方の端面は永久磁石のＳ極に面しており、コイル１３４の一方の端面は永久磁石のＮ極に面している。隣接するコイル１３１の間には、１つまたは複数の永久磁石１３２が配置されており、これらの永久磁石１３２は対面する回転円板体１１４の底面に配置された永久磁石１３０の磁極（Ｎ極）と同じ磁極（Ｎ極）が固定円板体１１３の底面に接近して配置され、回転円板体１１４のコギングトルクを低減する。コイル１３４の他方の端面は固定円板体１１３の他方の端面に接近して配置され、隣接するコイル１３４の間には、１つまたは複数の永久磁石１３４が配置されており、これらの永久磁石１３４は対面する回転円板体１１２の底面に配置された永久磁石１３６の磁極（Ｓ極）と同じ磁極（Ｓ極）が固定円板体１１３の底面に接近して配置され、回転円板体１１２のコギングトルクを低減する。永久磁石１３３の磁極はコイル端面に接近して配置させることにより、永久磁石１３３と回転円板体１１４、１１２に配置された永久磁石１３０、１３６との距離が小さくなり磁界が強くなり、コイルの発電能力も増大する。

図１４〜図１７は固定円板体（１１１、１１３、１１５、１１７）および回転円板体（１１２、１１４、１１６）の底面におけるコイルと永久磁石の配置状態を示している。一点鎖線で示すＤ３−１とＤ３−2の面を向く固定円板体１１３の底面１５０における配置は図１４に示される。すなわち、円模様１５３がコイル端面を示し、四角内Ｎ字１５４が永久磁石の磁極Ｎを示す。固定円板体１１３の底面１５０は円形状で示しているが、固定円板体１１３は固定されているので、円板体である必要はない。すなわち、底面１５０の外周は円形である必要はなく、矩形状や多角形状あるいは曲線形状でも良いが、回転円板体の方は円板である方が最も回転が安定するので、それに対応した形状である円形状で記載している。固定円板体１１３の底面１５０の中心には回転軸１５１（図１３の回転軸２０３と同じ）が通る軸穴１５２が形成されている。この軸穴１５２のサイズは回転軸１５１の直径より大きく形成され、回転軸１５１が回転しても固定円板体１１３に接触しない。図１４に示されているように、コイル１５３および永久磁石１５４は１つまたは複数の同心円（１５５、１５６、１５７）上に配置される。同心円（１５５、１５６、１５７）上において隣接するコイル１５３の間に１つまたは複数の永久磁石１５３が配置される。この永久磁石は固定円板体と対面する回転円板体のトギングトルクを低減するために配置される。

一点鎖線で示すＤ３−１とＤ３−2の面を向く固定円板体１１３と対向する回転円板体１１４の底面１６０は図１５で示される。回転軸１５１は回転円板体１１４と一体または連結している。回転円板体１１４の底面１６０には複数の永久磁石１６１のＮ極が配置されている。これらの複数の永久磁石１６１も１つまたは複数の同心円（１６２、１６３、１６４）上に配置される。これらの回転円板体１１４の底面１６０の同心円（１６２、１６３、１６４）の大きさは固定円板体１１３の底面１５０の同心円（１５５、１５６、１５７）の大きさと同じとする。これによって、回転円板体１１４が回転軸１５１と一緒に回転したときに、回転円板体１１４に配置された永久磁石のＮ極１６１が固定円板体に配置されたコイル端面１５３上を回転しながら動いていくので、磁界が大きく変化して発電量を増大させる。回転円板体１１４は軽量であるほど小さな力で回転できるから、回転円板体に軽量材料を用いると良く、また、永久磁石１６１を支持する部分だけを回転軸１５１と連結するようにし、さらに回転モーメントを安定させるために全体の形状が対称形にするのが良い。たとえば、永久磁石１６１と回転軸１５１をフレームで接続し、永久磁石を配置しない部分は空間とし、フレームは比強度の大きい材料でかつ非磁性体が良い。たとえば、アルミニウム合金、チタニウム合金等の金属系材料や、ガラス繊維強化プラスチック、強化プラスチック等の非金属材料が挙げられる。

回転円板体１１４に配置された永久磁石１３０のＳ極は回転円板体１１４と対面する固定円板体１１５の底面と対向するように配置され、かつ回転円板体１１４の底面に一致または接近して配置される。永久磁石１３０の軸（Ｓ極とＮ極を結ぶ方向）は回転円板体１１４の軸（厚み）方向と同じである。一点鎖線Ｄ４−１とＤ４−２に面する回転円板体１１４の底面１８０の永久磁石１３０の磁極（Ｓ極）１８１の配置状態は図１７に示される。図１５に示した場合と同様であるが、磁極（Ｓ極）１８１は同心円（１８２、１８３、１８４）上に配置される。図１５と図１７は表裏の関係にある。

回転円板体がある場合、２つの底面に対面して固定円板体を配置することにより発電能力を大きくすることができる。従って、回転円板体１１４の底面１８０に対向して固定円板体１１５を配置する。固定円板体１１５にコイル１２８、１２５、および永久磁石１２９を配置するが、この配置状態も固定円板体１１３と同様にする。ただし、回転円板体１１４の底面１８０における永久磁石１３０の磁極１８１はＳ極であるから、それに対応するようにコイル１２８および永久磁石１２９を配置する。すなわち一点鎖線Ｄ４−１とＤ４−２に面する固定円板体１１５の底面１７０のコイル１２８の一端面１７３および永久磁石１２９の磁極（Ｓ極）１７４の配置状態は図１６で示される。この配置は図１４と同様の配置であり、底面１７０に面する永久磁石１２９の磁極（Ｓ極）１７４が図１４における底面１５０に面する永久磁石１３２の磁極（Ｎ極）１５４と逆極になる点が異なる。回転軸１５１は軸穴１７２に通っていて、回転軸１５１は軸穴１７２に接触しないようにする。コイル１２８の一端面１７３および永久磁石１２９の磁極（Ｓ極）１７４は同心円上に配置され、隣接するコイル１２８の一端面１７３の間に永久磁石１２９の磁極（Ｓ極）１７４が１つまたは複数配置され、対面する回転円板体１１４のコギングトルクを低減させる。

固定円板体１１５のもう１つの底面（一点鎖線Ｄ５−１とＤ５−２に面する面）のコイル１２５の一端面および永久磁石１２６の磁極（Ｎ極）の配置状態は図１４に示す場合と同じである。この底面と対面する回転円板体１１６の底面（一点鎖線Ｄ５−１とＤ５−２に面する面）の永久磁石１２４の磁極（Ｎ極）の配置状態は図１６に示す場合と同じである。回転円板体１１６のもう１つの底面（一点鎖線Ｄ６−１とＤ６−２に面する面）の永久磁石１２４の磁極（Ｓ極）の配置状態は図１７に示す場合と同じである。

固定円板体１１３の底面（一点鎖線Ｄ２−１とＤ２−２に面する面）のコイル１３４の一端面および永久磁石１３５の磁極（Ｓ極）の配置状態は図１６に示す場合と同じである。この底面と対面する回転円板体１１２の底面（一点鎖線Ｄ２−１とＤ２−２に面する面）の永久磁石１３６の磁極（Ｓ極）の配置状態は図１７に示す場合と同じである。回転円板体１１２のもう１つの底面（一点鎖線Ｄ１−１とＤ１−２に面する面）の永久磁石１３６の磁極（Ｎ極）の配置状態は図１５に示す場合と同じである。

このように永久磁石を配置した回転円板体（回転軸に連結）とコイルおよび永久磁石を配置した固定円板体を交互に配列していくことによって、円板状発電機の発電能力を増大できる。この円板状発電機の両端に配置する固定円板体（１１１、１１７）は、図１３に示すようにコイルは片側に配置するだけで良い。すなわち固定円板体１１７においてコイル１２３および永久磁石１２２は片側だけに配置される。固定円板体１１７の１つの底面（一点鎖線Ｄ６−１とＤ６−２に面する面）のコイル１２３の一端面および永久磁石１２２の磁極（Ｓ極）の配置状態は図１６に示す場合と同じである。コイル１２３の他端面に近接して永久磁石１２１の磁極（Ｎ極）が配置されるが、永久磁石１２１の磁極（Ｓ極）側にコイルは配置しなくても良い。円板状発電機の反対の端側における固定円板体１１１においてコイル１３７および永久磁石１３８は片側だけに配置される。固定円板体１１１の１つの底面（一点鎖線Ｄ１−１とＤ１−２に面する面）のコイル１３７の一端面および永久磁石１３８の磁極（Ｎ極）の配置状態は図１４に示す場合と同じである。コイル１３７の他端面に近接して永久磁石１３９の磁極（Ｓ極）が配置されるが、永久磁石１３９の磁極（Ｎ極）側にコイルは配置しなくても良い。

同心円を１つにするか複数（２つ以上）にするかは、回転円板体の大きさ、コイルの直径、永久磁石のサイズ・強さ、発電規模等によって適宜選択することができる。同心円上に配置するコイルの数も上記以外に回転速度も考慮して選択する。回転軸を回転させる方法は、前述した流体（風も含む）を用いる方法、モーター等で回転させる方法、人力や動物力で回転させる方法、波を用いる方法など既知の力を使用できる。また、回転軸へ回転力を伝達する方法として輪列歯車等の回転調整機構を使用して、たとえば小さな回転速度のものでも回転軸の回転を大きくして、本発明の回転式円板状発電機の発電能力を高めることもできる。あるいは、自動車等の車軸やエンジン等の動力機構の回転を減速したり増速したりする回転調整機構（これらは既知のものが多数実用化または提案されている）を本発明の回転軸の前段に使用すれば、本発明の回転式円板状発電機で大きな発電を実現することができる。

図１８は、図１３で示すようなコイルを配置した固定円板体と永久磁石のみを配置した回転円板体の底面同士が対向して配列する方式の回転式円板状発電機を、流体を用いて回転させることが可能な一実施形態を示す。図１３と類似の部品等については同じ符号を示す。尚、固定円板体１１３、１１５は片側のコイルは必要がないので記載していない。また、本実施形態ではコイルの一端に永久磁石を固定していない固定円板体３３２、３３３も配置している。すなわち、固定円板体３３２や３３３においてコイル３３５、３３６の両端面は固定円板体３３２の両底面に接近または一致して配置されている。また、それらの隣接するコイルの間に１つまたは複数の永久磁石の磁極が固定円板体３３２の両底面に接近または一致して配置されている。固定円板体１１１と３３２の間に回転円板体３３１、固定円板体１１３と３３２の間に回転円板体１１２が配置される。また、固定円板体１１５と３３３の間に回転円板体１１６、固定円板体１１３と３３３の間に回転円板体３３４が配置される。回転円板体３３１、３３４には、回転円板体１１２、１１６と同様に複数の永久磁石３３７、３４０の磁極が回転円板体３３１、３３４の両底面に接近または一致して配置される。

発電機を左右に分割しその間に羽根板３１２を外側に取り付けた連結回転体３１１を配置する。連結回転体３１１は回転軸２０３と連結している。従って、羽根板３１２が流体の力を受けて回転すると、連結回転体も回転し、さらに回転軸２０３も回転する。また、固定円板体１１１、１１３、３３２並びに固定円板体１１５、１１７、３３３の外側は固定基台３０１および固定側壁基台３０２によって囲まれており、さらに回転円板体１１２、３３１並びに１１６、３３６もその内部に配置されている。これらの回転円板体は、当然台座２０１、固定基台３０１および固定側壁基台３０２には接触せず、回転軸２０３に連結しているので、回転軸２０３とともに自在に回転できる。固定側壁基台３０２には軸穴があいており、その軸穴に配置されたシールベアリング３１３に回転軸２０３が入っているので、回転軸は自在に回転でき、かつ台座２０１、固定基台３０１、および固定側壁基台３０２で囲まれた内側には流体が浸入しない。また、外側全体を固定基台やケースで取り囲むこともできる。従って、回転板１１２、３３１や１１６、３３３、固定基台等で囲まれた内側に配置されたコイル、永久磁石等の各種部材は流体の影響を受けない。すなわち、本発明の円板状発電機は流体の存在する場所でも使用できる。当然、図１３で示すコイルと永久磁石の両方を配置した固定円板体（１１３、１１５）についても図１８と同様な構造にできる。このように、図１３で示すような回転式円板状発電機も図９で示すような羽根板を取り付けて流体を動力とした方式で発電することができる。また、当然図１１や図１２で示す用途にも適用できる。さらに、回転軸を回すエネルギーに応じて、これらの回転円板体や固定円板体を繰り返し多数配置して発電能力を大きくできる。

また、回転円板体の外周形状は回転により台座２０１に接触しないようにすれば良いので、外周形状は円形状以外の形状、たとえば三角形、矩形、多角形、星形、楕円形状等でも良い。ただし、円形状が回転モーメントが均一なので最も良い。また、回転円板体の重量が小さい方が回転エネルギーが小さくなるので回転速度を速くできるので、永久磁石およびそれを支持する分以外はフレーム枠にするなどして回転円板体に空間を形成した方が良い。従って、外側の永久磁石の配置領域が同じ円周状になり、その他の領域は空間としたフレーム形状の回転円板体でも良い。固定円板体については、前述したコイル、永久磁石が配列していれば、特に形状を特定するものではない。たとえば、円板体と記載はしているが、外周形状は三角形、矩形、多角形、星形、楕円形状等で良いし、全体が組立てやすいフレーム構造でも良い。回転円板体や回転円環体を動力源として羽根板を用いて回転させる方法については、羽根板に特に限定されるものではなく、前述した様に自動車やモーターで使われる回転を回転円板体や回転円環体または回転軸へ伝達しても良い。たとえば、回転円環体にベルトを回して回転したり回転円環体を歯車形状にしたりして、回転円環体を回転させることもできる。その際、回転調整機構を用いれば発電の最適化も実現できる。

図１９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。複数の羽根板４０２が連結回転体４０１の円周面に等間隔に取り付けられている。羽根板４０２の取り付け状態が分かり易いように斜視図で示している。図８に示した羽根板支持円環体がないので簡単な構造となっており、また、羽根板４０２は連結回転体４０１に溶接で接続することができるので、作製が容易である。連結回転体４０１の中心には回転軸穴４０３があいており、回転軸をこの穴に通し溶接やボルト結合などにより回転軸と連結回転体４０１を一体とすることにより、羽根板４０２が力を受けたときに連結回転体４０１および回転軸が一緒に回転する。図９で示すような羽根板付き連結回転体４００は、重量も軽くでき回転抵抗力を少なくすることができる。

以上詳細に説明した様に、本発明は、コイルの両端に近接して永久磁石を配置し、これらを円板体および円環体に配置させ、円板体または円環体を回転させることによりコイルに発電させる回転円板状発電機である。本発明はさらにコギングトルクを低減するために永久磁石の配置を工夫して、発電能力を高めている。

尚、明細書の各部分に記載し説明した内容を記載しなかった他の部分においても矛盾なく適用できることに関しては、当該他の部分に当該内容を適用できることは言うまでもない。特に図７で示した内容は他の所においても適用でき、図７以外の所で説明した内容は図７においても適用できる。さらに、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施でき、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことも言うまでもない。

本発明は、回転型の発電機だけでなく、往復運動をする移動体を用いた発電機等の種々の移動体を用いた発電機に使用することもできる。

１０・・・回転式円板状発電機、１１・・・円環体、１２・・・円板体、
４・・・台形磁石、１１・・・磁気抵抗効果素子、１２・・・実装基板、
１３・・・永久磁石、１４・・・永久磁石、１５・・・コイル、１６・・・磁芯、
１７・・・ギャップ、１８・・・回転方向、１９・・・羽根板、

Claims (10)

1. 内側が円板状にくり抜かれた形状の円環体、および前記円環体の内周面から一定間隙を有して、前記円環体内側の円板状空洞に入り込んだ円板体を含む発電機であって、
   複数の永久磁石が前記円板体に配置されており、前記円板体に配置された前記永久磁石の一方の磁極（Ａ極とする）が、前記円環体の内周面と対向するように配置され、
   複数の永久磁石が前記円環体に配置されており、前記円環体に配置された前記永久磁石の一方の磁極（Ｂ極とする）が、前記円板体の外周面と対向するように配置され、
   Ａ極とＢ極とは逆極であり、
   Ａ極およびＢ極の間に導線を巻いたコイルが前記円環体に配置され、前記コイルの軸方向は半径方向であり、
   Ａ極は前記円板体の外周面と一致または近接して配置されており、
   前記コイルの一方の端面は前記円環体の内周面と一致または近接して配置されており、
   Ｂ極は前記コイルの他端面に近接して配置されており、
   前記円環体または前記円板体は、それぞれ前記円板体または前記円環体に対して回転することによって、前記コイルに誘導電圧を発生させて発電することを特徴とする、回転式円板状発電機。
   
2. 前記円環体に配置された前記コイルおよび永久磁石、並びに前記円板体に配置された前記永久磁石は、円周方向に複数配置されており、さらに厚み（幅）方向にも複数配置され、
   前記円環体の内周方向および／または厚み方向において、隣接する前記コイルの間にさらに１つまたは複数の永久磁石が配置されるとともに、
   当該永久磁石の一方の磁極（Ｃ極とする）が、前記円板体の外周面と対面するように配置され、
   Ｃ極は、Ａ極と同極であるとともに前記円環体の内周面と一致または近接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転式円板状発電機。
   
3. 前記円環体（第１円環体）の外周面から一定間隙を有して第２円環体が配置され、第２円環体に複数の羽根板が固定して取り付けられており、前記羽根板に流体が衝突することによって第２円環体が固定された第１円環体の回りを回転することを特徴とし、
   前記円板体の略中心に取り付けた回転軸と前記第２円環体が連結されており、第２円環体の回転に従い前記回転軸および前記円板体が第１円環体に対して回転することを特徴とする請求項１または２に記載の回転式円板状発電機。
   
4. 前記羽根板および第２円環体の幅（厚さ）は第１円環体の幅（厚さ）よりも小さく、
   前記回転式円板状発電機は、流体が流れる流体管の側面を開口して取り付けた設置ボックス内に取り付けられ、
   前記設置ボックスの外壁は前記羽根板および第２円環体を取り囲み、前記第１円環体の外周面に接続し、その結果流体管および設置ボックス内の流体が第１円環体の底面側外側に漏れない構造となっており、
   前記第２円環体と前記回転軸を連結する連結回転板が備わり、前記第１円環体は幅方向に少なくとも２つに分割されており、分割された前記第１円環体同士の間に前記連結回転板が配置されているとともに、
   前記連結回転板と前記第１円環体との間にシールベアリングが配置されていることにより、前記回転円板体側に流体が浸入しない構造となっており、
   設置ボックス内に配置された第２円環体の下側の一部が流体中に浸漬し、
   前記羽根板は、回転しながら流体に浸漬し、流体の力を受けてさらに回転することを特徴とする、請求項３に記載の回転式円板状発電機。
   
5. 内側の一部または全部が円板状にくり抜かれた形状の円環体、および前記円環体の内周面から一定間隙を有して、前記円環体内側の円板状空洞に入り込んだ円板体を含む発電機であって、
   複数の永久磁石が前記円環体の内部に配置されており、前記永久磁石の一方の磁極（Ｄ極とする）が、前記円板体の外周面と対向するように配置され、
   複数の永久磁石が前記円板体の内部に配置されており、前記永久磁石の一方の磁極（Ｅ極とする）が、前記円環体の内周面と対向するように配置され、
   Ｄ極とＥ極とは逆極であり、
   Ｄ極およびＥ極の間に導線を巻いたコイルが配置され、前記コイルの軸の方向は半径方向であり、
   Ｄ極は前記円環体の内周面と一致または近接して配置されており、
   前記コイルは前記円板体内に配置されるとともに、
   前記コイルの一方の端面は前記円板体の外周面と一致または近接して配置されており、
   Ｅ極は前記コイルの他端面に近接して配置されており、
   前記円環体または前記円板体は、それぞれ前記円板体または前記円環体に対して回転することによって、前記コイルに誘導電圧を発生させて発電することを特徴とする、回転式円板状発電機。
6. 前記円環体に配置された永久磁石、並びに前記円板体に配置された前記コイルおよび永久磁石は、円周方向に複数配置されており、さらに厚み（幅）方向にも複数配置され、
   前記円板体の内周方向および／または厚み方向において、隣接する前記コイルの間に永久磁石が配置され、当該永久磁石の一方の磁極（Ｆ極とする）が、前記円板体の外周面と対面するように配置され、
   Ｆ極は、Ｄ極と同極であるとともに前記円環体の内周面と一致または近接して配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の回転式円板状発電機。
7. 前記円環体の外周面に複数の羽根板が取り付けられており、前記羽根板に流体が衝突することによって前記円環体が固定された円板体の回りを回転することを特徴とする、
   請求項５または６に記載の回転式円板状発電機。
   
8. 複数の永久磁石が固定配置された回転円板体、並びに複数のコイルおよび複数の永久磁石が固定配置された固定板状体を含む回転式円板状発電機であって、
   前記回転円板体の底面と固定板状体の底面とは一定間隙を有して対向配置しており、前記回転円板体の略中心に回転軸が取り付けられており、前記回転軸の回転に伴い前記回転円板体が回転し、
   前記回転円板体の永久磁石の一方の磁極（Ｇ極とする）が、前記回転円板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永久磁石の軸の方向は前記回転円板体の軸（厚さ）方向になるように配置され、
   前記固定板状体のコイルの一端面（Ｊ端面）は前記固定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軸の方向は前記固定板状体の厚さ方向になるように配置されており、
   前記固定板状体のコイルの他端面（Ｋ端面）に接近して前記永久磁石の一方の磁極（Ｈ極とする）が前記固定板状体に配置され、前記固定板状体に配置された永久磁石の軸は前記固定板状体の厚み方向になるように配置されており、
   Ｇ極とＨ極とは逆極であり、
   前記回転円板体が回転することによって、前記コイルに誘導電圧を発生させて発電することを特徴とする、回転式円板状発電機。
   
9. 前記固定板状体に配置された隣接する前記コイルの間に永久磁石が配置されるとともに、
   当該永久磁石の一方の磁極（Ｉ極とする）が、前記固定板状体の底面と一致または近接して配置され、Ｉ極は対面する前記回転円板体の底面に配置されたＧ極と同極であることを特徴とする、請求項８に記載の回転式円板状発電機。
   
10. 前記回転円板体の底面に配置された複数の永久磁石のＩ極は前記回転円板体の底面の回転中心に対して１つの円周上または複数の同心円上に配置されており、
    前記固定板状体の底面に配置された複数のコイルのＪ端面および複数の永久磁石のＩ極は、１つの円周上または複数の同心円上に配置されており、
    前記回転円板体の１つの円周または複数の同心円の大きさは前記固定板状体の１つの円周または複数の同心円の大きさとほぼ同じであるとともに、それらの中心はほぼ一致することを特徴とする請求項９に記載の回転式円板状発電機。