JP2017135808A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の高い出力電圧を同時に安定して発電することができる発電装置を提供する。【解決手段】回転軸と、回転軸と略平行方向に磁束を発生する磁束発生部と、磁束と鎖交する巻線をそれぞれ有する複数の誘導コイル部と、回転軸を中心としてそれぞれ回転する複数の回転部と、磁束発生部と複数の誘導コイル部とを支持する支持部とを備え、支持部は、複数の誘導コイル部及び磁束発生部を回転軸の近傍に位置させ、複数の回転部が回転軸を中心として回転するとき、複数の回転部が複数の誘導コイル部と磁束発生部との間の複数の空間を横切るように支持し、複数の回転部は、回転軸を中心として回転して複数の空間をそれぞれ横切るときに、複数の空間の磁束の磁束密度を変化させるための磁束変化部をそれぞれ有する。【選択図】図１

Description

本開示は発電装置に関する。

特許文献１には、電機子巻線および界磁巻線を巻回した電機子鉄心と、磁気的突極を有する誘導子から構成される回転子と、を備えた回転機が開示されている。

特開２００３−１８００５９号公報

しかしながら、特許文献１の発電装置では、複数の高い出力電圧を同時に安定して発電することができないという課題があった。

本開示の目的は以上の課題を解決し、複数の高い出力電圧を同時に安定して発電することができる発電装置を提供することにある。

本開示に係る発電装置は、
回転軸と、
上記回転軸と略平行方向に磁束を発生する磁束発生部と、
上記磁束と鎖交する巻線をそれぞれ有する複数の誘導コイル部と、
上記回転軸を中心としてそれぞれ回転する複数の回転部と、
上記磁束発生部と上記複数の誘導コイル部とを支持する支持部とを備え、
上記支持部は、上記複数の誘導コイル部及び上記磁束発生部を上記回転軸の近傍に位置させ、上記複数の回転部が上記回転軸を中心として回転するとき、上記複数の回転部が上記複数の誘導コイル部と上記磁束発生部との間の複数の空間を横切るように支持し、
上記複数の回転部は、上記回転軸を中心として回転して上記複数の空間をそれぞれ横切るときに、上記複数の空間の磁束の磁束密度を変化させるための磁束変化部をそれぞれ有する。

本開示に係る発電装置によれば、同時に複数の高い出力電力を安定して発電することが可能となる。

本開示の実施形態１に係る発電装置１−１の構成を示す概略斜視図である。 本開示の実施形態２に係る発電装置１−２の構成を示す概略斜視図である。 本開示の実施形態３に係る発電装置１−３の構成を示す概略斜視図である。 本開示の実施形態４に係る発電装置１−４の構成を示す概略斜視図である。 図４の発電装置１−４の分解斜視図である。 図４の発電装置１−４の上面図である。 図６ＡのＸＡ−ＸＡ線に沿って切断したときの縦断面図である。 図６ＡのＸＢ−ＸＢ線に沿って切断したときの縦断面図である。 図５の発電装置１−４において形成される磁路を説明するための概略図である。 本開示の実施形態５に係る発電装置１−５の構成を示す縦断面図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

まず、本発明者の着眼点を以下に説明する。

回転式の発電機は、回転子を高速回転するものほど、高い出力を得られる。しかし、高速回転により、回転軸を受容する円筒軸受けまたはブラシの磨耗による故障の発生、および、振動騒音などが発生する。一方、出力を上げるためには、動作磁束密度を高くする方法がある。永久磁石を用いる回転機では、磁力が高い磁石を用いることで、動作磁束密度が高められる。しかし、高い磁力を有する磁石として、例えば希土類の磁性材料を用いた磁石などのコストが高い磁石が必要となる。

一方、特許文献１のような界磁巻線を用いる回転機では、電機子コイルの巻回数を多くすることで、起磁力を上げる。もしくは、界磁巻線を用いる回転機では、太いマグネットコイルの利用などによりコイルに流す電流を多くすることで、起磁力を上げる。これらにより、動作磁束密度が高められる。しかしながら、これらの対策を行う場合には、電機子自体が大きくなりかつ重くなるという課題が発生する。

以上の課題認識に基づいて、本発明者は、下記の実施形態に示される構成を創作するに至った。

実施形態１．
図１は本開示の実施形態１に係る発電装置１−１の構成を示す概略斜視図である。図１において、発電装置１−１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する座標系において、Ｚ軸方向に平行に位置し、回転方向１０２に回転する回転軸５０と、当該回転軸５０を中心にＸＹ平面と平行に位置する平面上を一定の角速度で回転方向１０１，１０３にそれぞれ回転する回転部１０，３０と、磁束発生部７０と、巻線をそれぞれ有する誘導コイル部６０，８０とを備えて構成される。なお、回転軸５０は、エンジンまたは車軸またはファンなどの回転運動と連動して回転してもよい。

各回転部１０，３０は略矩形形状の導体板から形成される。従って、各回転部１０，３０が磁束を横切るときに渦電流がそれぞれに発生する。各回転部１０，３０は、各回転部１０，３０の一端で回転軸５０に固定され、他端に磁束変化部である開口部２０，４０が形成されている。誘導コイル部６０，８０と、円筒形状を有する磁束発生部７０とは、支持部９０を用いて固定される。ここで、回転部１０と回転部３０とは平行に位置するようにそれぞれ回転する。すなわち、複数の回転部１０，３０はそれぞれ回転するときに複数の誘導コイル部６０，８０及び磁束発生部７０と対向するように設けられる。

誘導コイル部６０と、回転部１０と、磁束発生部７０と、回転部３０と、誘導コイル部８０とは、Ｚ軸方向と略平行に順次配置される。誘導コイル部６０と誘導コイル部８０とは、磁束発生部７０を挟んで互いに対向するように設けられる。回転部３０は、磁束発生部７０と誘導コイル部８０との間に配置され、回転部１０は、磁束発生部７０と誘導コイル部６０との間に配置される。ここで、誘導コイル部６０及び磁束発生部７０は、回転軸５０の近傍に位置させ、回転部１０が回転軸５０を中心として回転するとき、回転部１０が誘導コイル部６０と磁束発生部７０との間の空間を横切るように配置される。また、誘導コイル部８０及び磁束発生部７０は、回転軸５０の近傍に位置させ、回転部１０が回転軸５０を中心として回転するとき、回転部３０が誘導コイル部８０と磁束発生部７０との間の空間を横切るように配置される。

磁束発生部７０はＺ軸と略平行方向に磁束を発生する。例えば、磁束発生部７０には、例えば磁化の小さい磁石などの小さい起磁力の磁束発生手段を用いる。この構成により、磁束発生部７０を小型化できるので、発電装置１−１を小型化することが可能となる。さらに、例えば希土類の磁性材料を用いる磁石などの高コストの部材を使用することなしに、起磁力を増加させることが可能となる。ここで、磁束発生部７０は、誘導コイル部６０と磁束発生部７０との間の空間において磁束φ１を発生する。また、磁束発生部７０は、誘導コイル部８０と磁束発生部７０との間の空間において磁束φ２を発生する。

次に、本開示の実施形態１に係る発電装置１−１の動作について以下に説明する。

先ず、回転部３０が回転方向１０３で回転軸５０を中心としてＸＹ平面と平行に位置する平面上を回転する。これにより、磁束発生部７０と誘導コイル部８０との間の空間であって、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ２が通過する空間を開口部４０が横切る。従って、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ２の磁束密度が変化するので、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ２の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部８０に起電力が誘起される。

次に、回転部１０が回転方向１０１で回転軸５０を中心としてＸＹ平面と平行に位置する平面上を回転する。これにより、磁束発生部７０と誘導コイル部６０との間の空間であって、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ１が通過する空間を開口部２０が横切る。従って、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ１の磁束密度が変化するので、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ１の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部６０に起電力が誘起される。

以上の実施形態に係る発電装置１−１によれば、回転部１０，３０がそれぞれ導体板で形成されるので、各回転部１０，３０が磁束を横切るときに渦電流がそれぞれに発生する。これにより、磁束発生部７０と誘導コイル部６０，８０との間の空間における磁束は各回転部１０，３０の回転方向の前方の領域に集中するので、磁束発生部７０から発生する磁束の磁束密度よりも大きい磁束密度を有する磁束を効率的に生成することが可能となる。従って、磁束発生部７０から発生する磁束の磁束密度よりも大きい磁束密度の磁束を誘導コイル部８０に与えることができ、同時に、磁束発生部７０から発生する磁束の磁束密度よりも大きい磁束密度の磁束を誘導コイル部６０に与えることができる。これにより、誘導コイル部８０及び誘導コイル部６０から同時に２つの高い出力電力を安定して発電することが可能となる。

また、以上の実施形態に係る発電装置１−１によれば、大型で重い部材（誘導コイル６０，８０及び磁束発生部７０）を回転させることなしに比較的簡易かつ軽量に構成される回転部１０，３０のみを回転させることにより発電することができる。従って、回転時に発生する例えば機械の故障などのトラブルを低減することが可能となる。

さらに、以上の実施形態に係る発電装置１−１によれば、ブラシを用いることなしに発電装置を構成できるので、ブラシの磨耗による故障の発生を抑止することが可能となる。

実施形態１の変形例１．
上述した実施形態では、回転部１０と回転部３０とが平行に位置するようにそれぞれ回転した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、回転部１０と回転部３０との位置関係において所定の角度差を有しながらそれぞれ回転してもよい。すなわち、複数の回転部１０，３０はそれぞれ異なるタイミングで複数の空間を横切ることを特徴とする。なお、本変形例では、回転部３０は回転部１０よりも角度差分だけ先に進んでおり、磁束が通過する空間を回転部１０よりも先に横切ると仮定する。

本開示の実施形態１の変形例に係る発電装置の動作について以下に説明する。

まず、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部２０が横切り、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部２０が横切ることにより、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部６０に起電力が誘起される。

その後、角度差分遅れて、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部４０が横切り、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部２０が横切ることにより、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部８０に起電力が誘起される。

以上の構成によれば、誘導コイル部８０と誘導コイル部６０に角度差分に相当する時間遅れを伴った電力を取り出すことができる。

実施形態１の変形例２．
上述した実施形態において、開口部４０及び開口部２０の代わりに磁性体がそれぞれ設けられてもよい。これにより、実施形態１と比較すると、磁性体によって磁束密度を増加することが可能となる。従って、実施形態１と比較すると、より効率的に、誘導コイル部における誘導起電圧を上昇させることができる。

実施形態１の変形例３．
上述した実施形態では、各回転部１０及び回転部３０は導体板でそれぞれ構成された。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、各回転部１０及び回転部３０は絶縁体板でそれぞれ構成され、開口部２０及び開口部４０は当該絶縁体板に設けられた磁性体でそれぞれ構成されてもよい。これにより、各回転部１０及び回転部３０は絶縁体板でそれぞれ構成されるので、渦電流は発生しない。従って、電力損失を低減することができる。

さらに、開口部２０及び開口部４０には磁性体が形成されるので、誘導コイル部８０及び誘導コイル部６０の巻線を鎖交する磁束量が変化する。従って、誘導コイルにおいて誘導起電圧を得ることができる。

実施形態１の変形例４．
上述した実施形態に係る発電装置１−１において、ヨーク（例えば、磁性体ヨーク）をさらに備えてもよい。このとき、当該ヨークは、巻線と鎖交する磁束が磁束発生部７０に周回する磁路を形成してもよい。これにより、磁束発生部から発生する磁束を、ヨークを介して、再び、磁束発生部に導くことができる。従って、誘導コイル部に向かう磁束をより強くすることができる。

実施形態１の変形例５．
上述した実施形態では、磁束発生部７０は、磁石により構成された。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、磁束発生部７０は、コイルと磁性体コアとからなる電磁石を用いて構成されてもよい。これにより、実施形態１と比較すると、作用磁界を励起するための電磁石の起磁力を小さくすることが可能となる。従って、コイルに流す電流を小さくできるので、コイルの軽量化を実現でき、かつ、銅損も小さくすることができる。

実施形態１の変形例６．
上述した実施形態では、磁束発生部７０の一方の主面側に一組の回転部３０と誘導コイル部８０とからなる対が配置され、磁束発生部７０のもう一方の主面側にもう一組の回転部１０と誘導コイル部６０とからなる対が配置された。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、磁束発生部７０の一方の主面側に自然数Ｎ（＞１）組の回転部と誘導コイル部とからなる対を配置し、磁束発生部７０の他の主面側に自然数Ｍ（＞１）組の回転部と誘導コイル部とからなる対を配置してもよい。これにより、実施形態１と比較すると、（Ｎ＋Ｍ）個の誘導コイル部より、同時に（Ｎ＋Ｍ）通りの電力を取り出すことができる。

実施形態２．
図２は本開示の実施形態２に係る発電装置１−２の構成を示す概略斜視図である。図２の発電装置１−２は、図１の発電装置１−１と比較すると、１つの開口部２０が形成される矩形状の回転部１０の代わりに磁束変化部として複数の開口部２２ａ〜２２ｄが形成される円盤状の導体板から形成される回転部２２を備え、１つの開口部４０を備えた矩形状の回転部３０の代わりに磁束変化部として複数の開口部２１ａ〜２１ｄを備えた円盤状の導体板から形成される回転部２１を備えたことを特徴とする。ここで、回転軸５０は回転部２１，２２の中心をそれぞれ貫通する。なお、回転軸５０は、エンジンまたは車軸またはファンなどの回転運動と連動して回転してもよい。

誘導コイル部６０と、回転部２２と、磁束発生部７０と、回転部２１と、誘導コイル部８０とは、Ｚ軸方向と略平行に順次配置される。誘導コイル部６０と誘導コイル部８０とは、磁束発生部７０を挟んで互いに対向するように設けられる。回転部２１は、磁束発生部７０と誘導コイル部８０との間に配置され、回転部２２は、磁束発生部７０と誘導コイル部６０との間に配置される。ここで、誘導コイル部６０及び磁束発生部７０は、回転軸５０の近傍に位置させ、回転部２２が回転軸５０を中心として回転するとき、回転部２２の開口部２２ａ〜２２ｄが誘導コイル部６０と磁束発生部７０との間の空間を横切るように配置される。また、誘導コイル部８０及び磁束発生部７０は、回転軸５０の近傍に位置させ、回転部２１が回転軸５０を中心として回転するとき、回転部２１の開口部２１ａ〜２１ｄが誘導コイル部８０と磁束発生部７０との間の空間を横切るように配置される。

各回転部２１，２２は、回転軸５０を中心として一定の角速度でそれぞれ回転する。ここで、各回転部２１及び回転部２２は、開口部２２ａ〜２２ｄと開口部２１ａ〜２１ｄとがそれぞれ平行に位置するように回転する。すなわち、複数の回転部２１，２２はそれぞれ回転するときに複数の誘導コイル部６０，８０及び磁束発生部７０と対向するように設けられる。

次に、本開示の実施形態２に係る発電装置１−２の動作について以下に説明する。

先ず、回転部２１が回転方向１０３で回転軸５０を中心としてＸＹ平面と平行に位置する平面上を回転する。これにより、磁束発生部７０と誘導コイル部８０との間の空間であって、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ２が通過する空間を開口部２１ａ〜２１ｄが横切る。従って、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ２の磁束密度が変化するので、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ２の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部８０に第１〜第４の起電力が誘起される。

次に、回転部２２が回転方向１０１で回転軸５０を中心としてＸＹ平面と平行に位置する平面上を回転する。これにより、磁束発生部７０と誘導コイル部６０との間の空間であって、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ１が通過する空間を開口部２２ａ〜２２ｄが横切る。従って、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ１の磁束密度が変化するので、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束φ１の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部６０に第５〜第８の起電力が誘起される。

以上の実施形態に係る発電装置１−２によれば、実施形態１に係る発電装置１−１と同様の効果を得ることができる。さらに、実施形態１に係る発電装置１−１と比較すると、１つの誘導コイル部に複数の起電力を誘起させることができるので、１つの回転運動から、効率的に、より多くの出力電力を得ることができる。

実施形態２の変形例１．
上述した実施形態では、回転部２１及び回転部２２は、開口部２１ａ〜２１ｄと開口部２２ａ〜２２ｄとが互いにそれぞれ平行に位置するようにそれぞれ回転した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、回転部２１と回転部２２との位置関係において、開口部２１ａ〜２１ｄと開口部２２ａ〜２２ｄとが所定の角度差をそれぞれ有しながらそれぞれ回転してもよい。すなわち、複数の回転部２１，２２はそれぞれ異なるタイミングで複数の空間を横切ることを特徴とする。なお、本変形例では、回転部２１の開口部２１ａ〜２１ｄが回転部２２の開口部２２ａ〜２２ｄよりも所定の角度差だけ先にそれぞれ進んでおり、磁束が通過する空間を先にそれぞれ横切ると仮定する。

本開示の実施形態２の変形例に係る発電装置の動作について以下に説明する。

まず、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部２１ａが横切り、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を磁束変化部２１ａが横切ることにより、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、誘導コイル部８０に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部８０に起電力が誘起される。その後、角度差分遅れて、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を磁束変化部２２ａが横切り、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を磁束変化部２２ａが横切ることにより、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、誘導コイル部６０に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部６０に起電力が誘起される。

以上の構成によれば、誘導コイル部６０と誘導コイル部８０とから開口部２１ａと開口部２２ａとの角度差に対応した時間遅れを伴った起電力が誘起される。従って、１つの回転運動から、効率的に、より多く種類の出力電力を得ることができる。

実施形態２の変形例２．
上述した実施形態では、磁束発生部７０の一方の主面側に一組の回転部２１と誘導コイル部８０とからなる対が配置され、磁束発生部７０のもう一方の主面側にもう一組の回転部２２と誘導コイル部６０とからなる対が配置された。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、磁束発生部７０の一方の主面側にＮ（＞１）組の回転部と誘導コイル部とからなる対を配置し、磁束発生部７０の他の主面側にＭ（＞１）組の回転部と誘導コイル部とからなる対を配置してもよい。これにより、実施形態２と比較すると、（Ｎ＋Ｍ）個の誘導コイル部より、同時に（Ｎ＋Ｍ）通りの電力を取り出すことができる。

実施形態３．
図３は本開示の実施形態３に係る発電装置１−３の構成を示す概略図である。図３の発電装置１−３は、図２の発電装置１−２と比較すると、誘導コイル部８０の代わりに巻線をそれぞれ有する誘導コイル部８０ａ〜８０ｄを備え、誘導コイル部６０の代わりに巻線をそれぞれ有する誘導コイル部６０ａ〜６０ｄを備え、磁束発生部７０の代わりに磁束発生部７０Ａを備えたことを特徴とする。ここで、誘導コイル部６０ａ〜６０ｄはＸＹ平面に平行に位置する同一平面上にそれぞれ位置され、誘導コイル部８０ａ〜８０ｄはＸＹ平面に平行に位置する同一平面上にそれぞれ位置される。

また、磁束発生部７０Ａは、回転軸５０を中心とした中空の円盤形状を有し、回転部２１及び回転部２２と略同一の半径を有している。さらに、誘導コイル部８０ａ〜８０ｄ，６０ａ〜６０ｄと磁束発生部７０Ａとは支持部９０を用いて固定される。また、回転部２１及び回転部２２は、開口部２２ａ〜２２ｄと開口部２１ａ〜２１ｄとが平行に位置するようにそれぞれ回転する。すなわち、複数の回転部２１，２２はそれぞれ回転するときに複数の誘導コイル部８０ａ〜８０ｄ，６０ａ〜６０ｄ及び磁束発生部７０Ａと対向するように設けられる。ここで、回転軸５０は、エンジンまたは車軸またはファンなどの回転運動と連動して回転してもよい。

誘導コイル部６０ａ〜６０ｄと、回転部２２と、磁束発生部７０Ａと、回転部２１と、誘導コイル部８０ａ〜８０ｄとは、Ｚ軸方向と略平行に順次配置される。誘導コイル部６０ａ〜６０ｄと誘導コイル部８０ａ〜８０ｄとは、磁束発生部７０Ａを挟んで互いに対向するように設けられる。回転部２１は、磁束発生部７０Ａと誘導コイル部８０ａ〜８０ｄとの間に配置され、回転部２２は、磁束発生部７０Ａと誘導コイル部６０ａ〜６０ｄとの間に配置される。ここで、誘導コイル部６０ａ〜６０ｄ及び磁束発生部７０Ａは、回転軸５０の近傍に位置させ、回転部２２が回転軸５０を中心として回転するとき、回転部２２の開口部２２ａ〜２２ｄが誘導コイル部６０ａ〜６０ｄと磁束発生部７０との間の各空間を横切るように配置される。

また、誘導コイル部８０ａ〜８０ｄ及び磁束発生部７０は、回転軸５０の近傍に位置させ、回転部２１が回転軸５０を中心として回転するとき、回転部２１の開口部２１ａ〜２１ｄが誘導コイル部８０ａ〜８０ｄと磁束発生部７０との間の各空間を横切るように配置される。

磁束発生部７０Ａは磁束を発生する。例えば、磁束発生部７０Ａには、例えば磁化の小さい磁石などの小さい起磁力の磁束発生手段を用いる。この構成により、磁束発生部７０Ａを小型化できるので、発電装置１−３を小型化することが可能となる。さらに、例えば希土類の磁性材料を用いる磁石などの高コストの部材を使用することなしに、起磁力を増加させることが可能となる。

次に、本開示の実施形態３に係る発電装置１−３の動作について以下に説明する。

先ず、回転部２１が回転方向１０３で回転軸５０を中心としてＸＹ平面と平行に位置する平面上を回転する。これにより、磁束発生部７０と誘導コイル部８０ａ〜８０ｄとの間の各空間であって、誘導コイル部８０ａ〜８０ｄに備えられた巻線と鎖交する磁束φ２が通過する各空間を開口部２１ａ〜２１ｄが横切る。従って、誘導コイル部８０ａ〜８０ｄに備えられた巻線と鎖交する磁束φ２の磁束密度が変化するので、誘導コイル部８０ａ〜８０ｄに備えられた巻線と鎖交する磁束φ２の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部８０ａ〜８０ｄに第１〜第４の起電力がそれぞれ誘起される。

次に、回転部２２が回転方向１０１で回転軸５０を中心としてＸＹ平面と平行に位置する平面上を回転する。これにより、磁束発生部７０と誘導コイル部６０ａ〜６０ｄとの間の各空間であって、誘導コイル部６０ａ〜６０ｄに備えられた巻線と鎖交する磁束φ１が通過する各空間を開口部２２ａ〜２２ｄが横切る。従って、誘導コイル部６０ａ〜６０ｄに備えられた巻線と鎖交する磁束φ１の磁束密度が変化するので、誘導コイル部６０ａ〜６０ｄに備えられた巻線と鎖交する磁束φ１の磁束密度の変化に応じて、誘導コイル部６０ａ〜６０ｄに第５〜第８の起電力がそれぞれ誘起される。

以上の実施形態に係る発電装置１−３によれば、実施形態２に係る発電装置１−２と比較すると、複数の誘導コイル部に複数の起電力をそれぞれ誘起させることができるので、１つの回転運動から、効率的に、さらに多くの出力電力を得ることができる。

なお、本実施形態では、磁束発生部７０Ａは１つの磁束発生用の部材により構成されている。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、磁束発生部７０Ａは、複数の誘導コイル部のそれぞれに対向する位置に複数の磁束発生用の部材がそれぞれ配置されてもよい。さらに、複数の磁束発生用の部材のそれぞれは、互いに同じ強さの磁束を発生する部材であってもよいし、もしくは複数の磁束発生用の部材は、互いに異なる強さの磁束を発生する部材であってもよい。

実施形態４．
図４は本開示の実施形態４に係る発電装置１−４の構成を示す概略斜視図であり、図５は図４の発電装置１−４の分解斜視図であり、図６Ａは図４の発電装置１−４の上面図であり、図６Ｂは図６ＡのＸＡ−ＸＡ線に沿って切断したときの縦断面図であり、図６Ｃは図６ＡのＸＢ−ＸＢ線に沿って切断したときの縦断面図である。

図４〜図６Ｃにおいて、発電装置１−４は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する座標系において、Ｚ軸方向に平行に位置し、回転方向１０２に回転する回転軸５０と、円盤形状を有する導体板から形成され、磁束変化部である開口部１４，２４を有する回転部１２，２２と、回転軸５０を中心とした中空の円盤形状を有し、回転部１２，２２と略同一の半径を有する磁束発生部７０Ａと、複数の誘導コイル部８２が同一のＸＹ平面上で接合される誘導コイル群８１と、複数の誘導コイル部６２が同一のＸＹ平面上で接合される誘導コイル群６１と、回転軸５０を支えるための円筒軸受け１１０，１１１と、磁性体ヨーク１２０，１２１とを備えて構成される。なお、回転軸５０は、エンジンまたは車軸またはファンなどの回転運動と連動して回転してもよい。

磁性体ヨーク１２０と、誘導コイル群８１と、回転部１２と、磁束発生部７０Ａと、回転部２２と、誘導コイル群６１と、磁性体ヨーク１２１とは、Ｚ軸方向と略平行に順次配置される。複数の誘導コイル部８２と複数の誘導コイル部６２とは、磁束発生部７０Ａを挟んで互いに対向するように設けられる。回転部１２は、磁束発生部７０Ａと誘導コイル群８１との間に配置され、回転部２２は、磁束発生部７０Ａと誘導コイル群６１との間に配置される。ここで、磁性体ヨーク１２０，１２１は、誘導コイル群８１と、回転部１２と、磁束発生部７０Ａと、回転部２２と、誘導コイル群６１とを挟み込むように支持する。

各回転部１２，２２は、回転軸５０を中心にＸＹ平面と平行に位置する平面上を一定の角速度で回転方向１０２にそれぞれ回転する。各回転部１２，２２は、中心部に開口部である回転軸接合部１３，２３をそれぞれ有し、回転軸接合部１３，２３は、回転軸５０の回転運動を回転部１２，２２にそれぞれ伝達する。すなわち、複数の回転部１２，２２はそれぞれ回転するときに複数の誘導コイル部８２，６１及び磁束発生部７０Ａと対向するように設けられる。

磁束発生部７０Ａは、Ｚ軸方向の磁化を有し、回転部１２，２２に対してＺ軸方向の磁界を印加する磁石から構成される。磁束発生部７０Ａは、磁束を発生する。発電装置１−４は、磁性体ヨーク１２０に接続され、磁束発生部７０Ａを支えるための支持部１５０を備える。各誘導コイル部６２，８２はそれぞれ巻線を有する。

本開示の実施形態４の変形例に係る発電装置１−４の動作について以下に説明する。

回転部１２が回転することにより、誘導コイル部８２に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部１４が横切り、回転部２２が回転することにより、誘導コイル部６２に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部２４が横切る。

誘導コイル部８２に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部１４が横切ることにより、誘導コイル部８２に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、この変化に応じて、誘導コイル部８２に起電力が誘起される。同時に、誘導コイル部６２に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部２４が横切ることにより、誘導コイル部６２に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、この変化に応じて、誘導コイル部６２に起電力が誘起される。

図７は図５の発電装置１−４において形成される磁路を説明するための概略図である。ここで、図６Ｂの一部の断面図を用いて磁路が矢印で示される。磁性体ヨーク１２０及び磁性体ヨーク１２１は、巻線と鎖交する磁束φが磁束発生部７０Ａに周回する磁路を形成する。

図７に示すように、回転部１２及び回転部２２の回転が止まっている場合、Ｚ軸方向に磁化を有する磁束発生部７０Ａによって生じる磁束は、回転部１２の開口部１４及び回転部２２の開口部２４を貫通する。その後、磁束φは、誘導コイル部８２及び誘導コイル部６２を鎖交する。その後、磁束φは、磁性体ヨーク１２０と磁性体ヨーク１２１とを介して、磁束発生部７０Ａに周回する。

以上の実施形態に係る発電装置１−４によれば、実施形態３に係る発電装置１−３と同様の効果を得ることができる。さらに、発電装置１−４は、実施形態３に係る発電装置１−３と比較すると、磁性体ヨーク１２０，１２１をさらに設けているので、磁束の流れを誘導コイル部８２及び誘導コイル部６２で有効に利用することが可能となる。従って、実施形態３に係る発電装置１−３と比較すると、さらに効率的に複数の電力を取り出すことができる。

なお、回転軸接合部１３，２３は、回転軸５０と回転部１２，２２とを直接接合して、同じ回転数で回転部１２，２２を回転させてもよいし、もしくは回転軸接合部１３，２３には、ギアなどが設けられてもよい。この構成により、回転速度を変更することにより、誘導起電圧を変更することが可能となる。

実施形態５．
上述した実施形態４に係る発電装置１−４においては、磁束発生部７０Ａの一方の主面側には、１対の回転部１２及び複数の誘導コイル部８２からなる誘導コイル８１を配置し、磁束発生部７０Ａの他方の主面側には、１対の回転部２２及び複数の誘導コイル部６２からなる誘導コイル６１を配置した。これに対して、本実施形態に係る発電装置１−５では、磁束発生部７０Ａの一方の主面側には、３対の回転部５１３１，５１３２，５１３３及び複数の誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３からなる誘導コイル５１１，５１２，５１３を配置し、磁束発生部７０Ａの他方の主面側には、１対の回転部５２３１，５２３２及び複数の誘導コイル部５２０１，５２０２からなる誘導コイル５２１，５２２を配置したことを特徴とする。

図８は本開示の実施形態５に係る発電装置１−５の構成を示す縦断面図である。図８の発電装置１−５は、磁束発生部５４００の一方の主面側には、回転部５１３１と複数の誘導コイル部５１０１からなる誘導コイル群５１１とからなる対と、回転部５１３２と複数の誘導コイル部５１０２からなる誘導コイル群５１２とからなる対と、回転部５１３３と複数の誘導コイル部５１０３からなる誘導コイル群５１３とからなる対とを備え、磁束発生部５４００の他方の主面側には、回転部５２０１と複数の誘導コイル部５２０１からなる誘導コイル群５２１とからなる対と、回転部５２０２と複数の誘導コイル部５２０２からなる誘導コイル群５２２とからなる対とを備える。

発電装置１−５は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する座標系において、Ｚ軸方向に平行に位置し、回転する回転軸５００１と、円盤形状を有する導体板から形成され、磁束変化部である開口部５１１１，５１１２，５１１３，５２１１，５２１２を有する回転部５１３１，５１３２，５１３３，５２３１，５２３２と、回転軸５００１を中心とした中空の円盤形状を有し、回転部５１３１，５１３２，５１３３，５２３１，５２３２と略同一の半径を有する磁束発生部５４００と、複数の誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３がそれぞれ同一のＸＹ平面上で接合される誘導コイルと、複数の誘導コイル部５２０１，５２０２がそれぞれ同一のＸＹ平面上で接合される誘導コイルと、回転軸５００１を支えるための円筒軸受け５０１０，５０２０と、磁性体ヨーク５１１０，５１２０，５１３０，５２１０，５２２０とを備えて構成される。なお、回転軸５００１は、エンジンまたは車軸またはファンなどの回転運動と連動して回転してもよい。

発電装置１−５は、回転軸５００１に対して垂直な方向で延在して設けられ、磁束発生部５４００を固定する固定部５５００と、各誘導コイル部５２０１を支持する誘導コイル支持部５１２４とから構成される磁性体ヨーク５２１０を備える。発電装置１−５は、各誘導コイル群５１０１を支持する誘導コイル支持部５１２３から構成される磁性体ヨーク５１１０と、各誘導コイル群５１０２を支持する誘導コイル支持部５１２１から構成される磁性体ヨーク５１２０と、各誘導コイル群５１０３を支持する誘導コイル支持部５１２２から構成される磁性体ヨーク５１３０と、各誘導コイル群５２０２を支持する誘導コイル支持部５２２１から構成される磁性体ヨーク５２２０とを備える。

磁束発生部５４００は、磁束を発生する。ここで、磁束発生部５４００は、Ｚ軸方向の磁化を有し、回転部５１３１，５１３２，５１３３，５２３１，５２３２に対してＺ軸方向の磁界を印加する磁石である。回転部５１３１，５１３２，５１３３，５２３１，５２３２は導体板でそれぞれ形成され、回転軸５００１を中心としてそれぞれ回転する。誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３，５２０１，５２０２はそれぞれ巻線を有する。

磁束発生部５４００と、回転部５１３１，５１３２，５１３３，５２３１，５２３２と、誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３，５２０１，５２０２とは、Ｚ軸方向と略平行に順次配置される。誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３と誘導コイル部５２０１，５２０２とは、磁束発生部５４００を挟んで互いに対向するように設けられる。

回転部５１３１は、磁束発生部５４００と誘導コイル群５１１との間に配置される。回転部５１３２は、磁束発生部５４００と誘導コイル群５１２との間に配置される。回転部５１３３は、磁束発生部５４００と誘導コイル群５１３との間に配置される。回転部５２３１は、磁束発生部５４００と誘導コイル群５２１との間に配置される。回転部５２３２は、磁束発生部５４００と誘導コイル群５２２との間に配置される。すなわち、複数の回転部５１３１，５１３２，５１３３，５２３１，５２３２はそれぞれ回転するときに複数の誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３，５２０１，５２０２及び磁束発生部５４００と対向するように設けられる。

ここで、磁性体ヨーク５１１０と磁性体ヨーク５１２０とは、誘導コイル群５１１と、回転部５１３１とを挟み込むように支持する。磁性体ヨーク５１２０と磁性体ヨーク５１３０とは、誘導コイル群５１２と、回転部５１３２とを挟み込むように支持する。磁性体ヨーク５１３０と磁性体ヨーク５２２０とは、誘導コイル群５１３，５２２と、回転部５１３３，５１３２と、磁束発生部５４００とを挟み込むように支持する。磁性体ヨーク５２１０と磁性体ヨーク５２２０とは、誘導コイル群５２１と、回転部５２３１とを挟み込むように支持する。

回転部５１３１には磁束変化部である開口部５１１１が備えられる。回転部５１３２には磁束変化部である開口部５１１２が備えられる。回転部５１３３には磁束変化部である開口部５１１３が備えられる。回転部５２３１には磁束変化部である開口部５２１１が備えられる。回転部５２３２には磁束変化部である開口部５２１２が備えられる。

次に、本開示の実施形態５に係る発電装置１−５の動作について以下に説明する。

回転部５１３１が回転することにより、誘導コイル部５１０１に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５１１１が横切る。回転部５１３２が回転することにより、誘導コイル部５１０２に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５１１２が横切る。回転部５１３３が回転することにより、誘導コイル部５１０３に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５１１３が横切る。回転部５２３１が回転することにより、誘導コイル部５２０１に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５２１１が横切る。回転部５２３２が回転することにより、誘導コイル部５２０２に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５２１２が横切る。

誘導コイル部５１０１に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５１１１が横切ることにより、誘導コイル部５１０１に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、この変化に応じて、誘導コイル部５１０１に起電力が誘起される。同時に、誘導コイル部５１０２に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５１１２が横切ることにより、誘導コイル部５１０２に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、この変化に応じて、誘導コイル部５１０２に起電力が誘起される。同時に、誘導コイル部５１０３に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５１１３が横切ることにより、誘導コイル部５１０３に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、この変化に応じて、誘導コイル部５１０３に起電力が誘起される。

同時に、誘導コイル部５２０１に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５２１１が横切ることにより、誘導コイル部５２０１に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、この変化に応じて、誘導コイル部５２０１に起電力が誘起される。同時に、誘導コイル部５２０２に備えられた巻線と鎖交する磁束が通過する空間を開口部５２１２が横切ることにより、誘導コイル部５２０２に備えられた巻線と鎖交する磁束の磁束密度が変化し、この変化に応じて、誘導コイル部５２０２に起電力が誘起される。

以上の実施形態に係る発電装置１−５によれば、実施形態３に係る発電装置１−３と同様の効果を得ることができる。

なお、誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３，５２０１，５２０２の形状及び開口部５１１１，５１１２，５１１３，５２１１，５２１２の形状は、それぞれ異なってもよい。この構成により、誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３，５２０１，５２０２から異なった５種類の電力を取り出すことができる。

また、誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３，５２０１，５２０２の形状及び開口部５１１１，５１１２，５１１３，５２１１，５２１２の形状を同一とし、それぞれ直列に接続されてもよい。この構成により、誘導コイル部それぞれ単独で用いる場合と比較すると５倍の電圧を取り出すことが可能となる。従って、高電圧を必要とする用途にも対応することが可能となる。

また、誘導コイル部５１０１，５１０２，５１０３，５２０１，５２０２の形状及び開口部５１１１，５１１２，５１１３，５２１１，５２１２の形状を同一とし、それぞれ並列に接続されてもよい。この構成により、誘導コイル部単独で用いる場合と比較すると５倍の電流を取り出すことが可能となる。従って、高電流を必要とする用途にも対応することが可能となる。

上述した実施形態では、磁束発生部５４００の一方の主面側に３組の回転部と誘導コイル部からなる対が配置され、磁束発生部５４００の他の主面側に２組の回転部と誘導コイル部からなる対が配置された。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、磁束発生部５４００の一方の主面側にＮ（＞１）組の回転部と誘導コイル部とからなる対を配置し、磁束発生部５４００の他の主面側にＭ（＞１）組の回転部と誘導コイル部とからなる対を配置してもよい。

以上の構成によれば、誘導コイル部の形状及び開口部の形状がすべて異なる場合には、（Ｎ＋Ｍ）通りの異なる電力を取り出すことができる。

なお、誘導コイル部の形状及び開口部の形状を同一とし、誘導コイル部を直列に接続した場合には、誘導コイル部それぞれ単独で使用する場合と比較すると（Ｎ＋Ｍ）倍の電圧を取り出すことが可能となる。従って、高電圧を必要とする用途にも対応することが可能となる。

また、誘導コイル部の形状及び開口部の形状を同一とし、誘導コイル部を並列に接続した場合には、誘導コイル部それぞれ単独で使用する場合と比較すると（Ｎ＋Ｍ）倍の電流を取り出すことが可能となる。従って、高電流を必要とする用途にも対応することが可能となる。

以上説明したように、第１の態様に係る発電装置は、
回転軸と、
上記回転軸と略平行方向に磁束を発生する磁束発生部と、
上記磁束と鎖交する巻線をそれぞれ有する複数の誘導コイル部と、
上記回転軸を中心としてそれぞれ回転する複数の回転部と、
上記磁束発生部と上記複数の誘導コイル部とを支持する支持部とを備え、
上記支持部は、上記複数の誘導コイル部及び上記磁束発生部を上記回転軸の近傍に位置させ、上記複数の回転部が上記回転軸を中心として回転するとき、上記複数の回転部が上記複数の誘導コイル部と上記磁束発生部との間の複数の空間を横切るように支持し、
上記複数の回転部は、上記回転軸を中心として回転して上記複数の空間をそれぞれ横切るときに、上記複数の空間の磁束の磁束密度を変化させるための磁束変化部をそれぞれ有する。

第２の態様に係る発電装置は、第１の態様に係る発電装置において、
上記複数の誘導コイル部及び上記磁束発生部は、上記回転軸と略平行に順次配置され、
上記複数の誘導コイル部は、上記磁束発生部を挟んで互いに対向するように設けられる。

第３の態様に係る発電装置は、第１または第２の態様に係る発電装置において、上記複数の回転部はそれぞれ、上記回転するときに上記複数の誘導コイル部及び上記磁束発生部と対向するように設けられる。

第４の態様に係る発電装置は、第１〜第３の態様に係る発電装置において、上記複数の回転部はそれぞれ異なるタイミングで上記複数の空間を横切る。

第５の態様に係る発電装置は、第１〜第４の態様に係る発電装置において、上記複数の誘導コイル部は互いに同一の形状を有する。

第６の態様に係る発電装置は、第１〜第５の態様に係る発電装置において、上記複数の磁束変化部は互いに同一の形状を有する。

第７の態様に係る発電装置は、第１〜第６の態様に係る発電装置において、上記複数の回転部は、導体板であり、上記複数の磁束変化部は、上記導体板に設けられる開口部である。

第８の態様に係る発電装置は、第１〜第６の態様に係る発電装置において、上記複数の回転部は、絶縁体板であり、上記複数の磁束変化部は、上記絶縁体板に設けられた磁性体である。

第９の態様に係る発電装置は、第１〜第８の態様に係る発電装置において、上記複数の誘導コイル部の巻線とそれぞれ鎖交する磁束を上記磁束発生部に周回する磁路を形成するためのヨークをさらに備えた。

第１０の態様に係る発電装置は、第１〜第９の態様に係る発電装置において、上記回転軸に対して垂直な方向で延在して設けられ、上記磁束発生部を固定する固定部をさらに備えた。

以上詳述したように、同時に複数の高い出力電力を安定して発電することが可能となる。

１−１〜１−５…発電装置、
１０，１２，２１，２２，３０，５１３１，５１３２，５１３３，５２３１，５２３２…回転部、
１３，２３…回転軸接合部、
１４，２０，２４，４０，２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｄ，５１１１，５１１２，５１１３，５２１１，５２１２…開口部、
５０，５００１…回転軸、
６０，６０ａ〜６０ｄ，６２，８０，８０ａ〜８０ｄ，８２，５１０１，５１０２，５１０３，５２０１，５２０２…誘導コイル部、
６１，８１，５１１，５１２，５１３，５２１，５２２…誘導コイル群、
７０，７０Ａ，５４００…磁束発生部、
９０…支持部、
１１０，１１１，５０１０，５０２０…円筒軸受け、
１２０，１２１…磁性体ヨーク、
１５０…支持部、
５１２１，５１２２，５１２３，５１２４，５２２１…誘導コイル支持部、
５５００…固定部。

Claims (10)

1. 回転軸と、
   上記回転軸と略平行方向に磁束を発生する磁束発生部と、
   上記磁束と鎖交する巻線をそれぞれ有する複数の誘導コイル部と、
   上記回転軸を中心としてそれぞれ回転する複数の回転部と、
   上記磁束発生部と上記複数の誘導コイル部とを支持する支持部とを備え、
   上記支持部は、上記複数の誘導コイル部及び上記磁束発生部を上記回転軸の近傍に位置させ、上記複数の回転部が上記回転軸を中心として回転するとき、上記複数の回転部が上記複数の誘導コイル部と上記磁束発生部との間の複数の空間を横切るように支持し、
   上記複数の回転部は、上記回転軸を中心として回転して上記複数の空間をそれぞれ横切るときに、上記複数の空間の磁束の磁束密度を変化させるための磁束変化部をそれぞれ有する発電装置。
2. 上記複数の誘導コイル部及び上記磁束発生部は、上記回転軸と略平行に順次配置され、
   上記複数の誘導コイル部は、上記磁束発生部を挟んで互いに対向するように設けられる請求項１記載の発電装置。
3. 上記複数の回転部はそれぞれ、上記回転するときに上記複数の誘導コイル部及び上記磁束発生部と対向するように設けられる請求項１または２記載の発電装置。
4. 上記複数の回転部はそれぞれ異なるタイミングで上記複数の空間を横切る請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
5. 上記複数の誘導コイル部は互いに同一の形状を有する請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
6. 上記複数の磁束変化部は互いに同一の形状を有する請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
7. 上記複数の回転部は、導体板であり、
   上記複数の磁束変化部は、上記導体板に設けられる開口部である請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
8. 上記複数の回転部は、絶縁体板であり、
   上記複数の磁束変化部は、上記絶縁体板に設けられた磁性体である請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の発電装置。
9. 上記複数の誘導コイル部の巻線とそれぞれ鎖交する磁束を上記磁束発生部に周回する磁路を形成するためのヨークをさらに備えた請求項１〜８のうちのうちのいずれか１つに記載の発電装置。
10. 上記回転軸に対して垂直な方向で延在して設けられ、上記磁束発生部を固定する固定部をさらに備えた請求項１〜９のうちのいずれか１つに記載の発電装置。

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