JP3225791U - 回転式板状体発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コギングトルクおよび磁力抵抗を低減した回転式発電機を提供する。【解決手段】複数の発電用永久磁石を配置した永久磁石搭載板状体４５７、４５８、複数のコイルを配置したコイル搭載板状体４５９を含み、発電用永久磁石の磁極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、永久磁石搭載板状体またはコイル搭載板状体が中心の回転軸４９４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する回転式板状体発電機であって、コイル搭載板状体において、同心円状に配置されたコイル４８４の内側にリング状にコイル搭載板状体反発用永久磁石２１が配置され、コイル搭載板状体に対面する永久磁石搭載板状体において、コイル搭載板状体反発用永久磁石に対面して、同極性の永久磁石搭載板状体反発用永久磁石３１〜３４、４１〜４４が配置されている。【選択図】図１

Description

本考案は、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。

本考案者は、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。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。

本考案者は、揚水式のマイクロ発電システムを実現するために、さらに具体的な回転式発電機を発明した。（特許文献２）そこに使用される（従来の）回転式円板体発電機を図２に示す。図２（ａ）に示すように、回転式円板体発電機は、コイル４９０を多数搭載したコイル搭載円板体４５９に平行に対面して永久磁石（４９１、４９２、４９３）を多数搭載した永久磁石搭載円板体４５７および４５８が配置されており、固定されたコイル搭載円板体４５９に対して、同軸の回転軸４９４に取り付けられた永久磁石搭載円板体４５７および４５９が回転する構造となっている。同じ永久磁石搭載円板体（４５７、４５９）では、隣接する永久磁石は、たとえば永久磁石４９１および４９２のように、磁極が逆になるように永久磁石搭載円板体に配置されている。

図２（ｃ）はコイル搭載円板体４８０（図２（ａ）におけるコイル搭載円板体４５９の底面と考えれば良い）の円板面（底面）４８１におけるコイルの配置を示す図であり、図２（ｂ）はコイル搭載円板体４８０を挟んで平行に対面する永久磁石搭載円板体４６０（図２（ａ）における永久磁石搭載円板体４５７の底面と考えれば良い）のコイル搭載円板体４８０を向いた円板面（底面）４６１における永久磁石の配置を示す図であり、図２（ｄ）はコイル搭載円板体４８０を挟んで平行に対面する永久磁石搭載円板体４７０（図２（ａ）における永久磁石搭載円板体４５８の底面と考えれば良い）のコイル搭載円板体４８０を向いた円板面（底面）４７１における永久磁石の配置を示す図である。

コイル搭載円板体４８０において、多数のコイル４８４は、同心円４８５、４８６、４８７上に配置されている。また、永久磁石搭載円板体４６０において、多数の永久磁石４６３、４６４は同心円４６５、４６６、４６７上に配置されており、同心円上で隣接する永久磁石４６３と４６４の磁極（面）は逆になっている。また、永久磁石搭載円板体４７０において、多数の永久磁石４７３、４７４は同心円４７５、４７６、４７７上に配置されており、同心円上で隣接する永久磁石４６３と４６４の磁極（面）は逆になっている。永久磁石搭載円板体４６０は回転軸４６２に取り付けられて（固定されて）おり、永久磁石搭載円板体４７０は回転軸４７２に取り付けられて（固定されて）いるが、この回転軸４６２と４７２は同じ軸である。（図２（ａ）の回転軸４９４と考えれば良い。）コイル搭載円板体４８０は固定されているので、その中心部分には回転軸４８２が通る孔４８３が空いており、回転軸４８２が回転してもコイル搭載円板体４８０には接触しない。尚、この回転軸４８２は回転軸４６２と４７２は同じ軸である。（図２（ａ）の回転軸４９４と考えれば良い。）

永久磁石搭載円板体４６０の同心円４６５、４６６、４６７は永久磁石搭載円板体４７０の同心円４７５、４７６、４７７とほぼ同じ半径となっており、また永久磁石搭載円板体４６０の同心円４６５、４６６、４６７上に配置される永久磁石（４６３、４６４）の数は、永久磁石搭載円板体４７０の同心円４７５、４７６、４７７上に配置される永久磁石（４７３、４７４）の数は同じであり、回転軸４６２（４７２）に取り付けられた（固定された）永久磁石搭載円板体４６０および４７０の永久磁石は互いに対向（対面）しており、かつ対面する磁極（面）は逆極（すなわち、Ｓ極に対してＮ極）となっている。従って対向する永久磁石搭載円板体４６０および４７０において、これらの逆極になっている永久磁石同士で磁界が最大になっており、またその隣接する永久磁石同士では逆向きの磁界が最大になっている。
これらの永久磁石搭載円板体４６０および４７０の間にコイル搭載円板体４８０が配置されているが、永久磁石搭載円板体４６０および４７０が回転すると、永久磁石搭載円板体４６０および４７０に配置された永久磁石の間に発生している磁界と逆向き磁界の間をコイル４８４が横切るので、コイルに誘導電流が発生して発電する。

特開２０１２−１９３７３０ 特開２０１８−１２６０４７

図２に示す回転式円板体発電機は、最大正磁界と最大逆磁界の間を高速でコイルが回転していくので、発生する電力は大きく効率は良いが、対向する永久磁石搭載円板体４６０および４７０の対面する多数の永久磁石は互いに逆極なので、永久磁石搭載円板体４６０および４７０同士が引き合い、永久磁石搭載円板体の回転が不安定になるとともに回転を抑止する。すなわち、コギングトルクや磁力抵抗が大きくなり回転エネルギーが低下する。また、対向する永久磁石搭載円板体４６０および４７０はその間隔方向にばたつくので、永久磁石搭載円板体４６０および４７０がその間に配置される固定されたコイル搭載円板体４８０と接触して、永久磁石搭載円板体やコイル搭載円板体が損傷する危険性もある。この永久磁石搭載円板体やコイル搭載円板体が損傷を防止するために、永久磁石搭載円板体４６０および４７０とコイル搭載円板体４８０との間隔を大きくせざるを得ないので、その間に発生する磁界強度は小さくなるから、発電量が低下して発電効率が悪くなる。さらに、回転式円板体発電機のサイズが大きくなってしまうとい問題も発生する。

上記課題を解決するために、本考案は永久磁石搭載板状体（円板体）およびコイル搭載板状体（円板体）に反発用永久磁石を載置する。具体的には、以下の特徴を有する。
（１）本考案は、複数の永久磁石（発電用永久磁石という）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、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する回転式板状体発電機であって、前記コイルが配置された領域よりも中心側に永久磁石（コイル搭載板状体反発用永久磁石という）が配置されており、前記コイル搭載板状体に対面する永久磁石搭載板状体において、前記コイル搭載板状体反発用永久磁石に対面して永久磁石（永久磁石搭載板状体反発用永久磁石という）が配置されており、前記対面するコイル搭載板状体反発用永久磁石と前記永久磁石搭載板状体反発用永久磁石の磁極は同極性であることを特徴とする回転式板状体発電機であり、前記コイル搭載板状体反発用永久磁石はリング状また円板状に配置されており、前記永久磁石搭載板状体反発用永久磁石は、離間した複数の永久磁石であり、前記永久磁石搭載板状体反発用永久磁石の数は４個であることを特徴とする。

（２）本考案は、（１）に加えて、前記永久磁石搭載板状体に配置された前記発電用永久磁石の磁極（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、前記発電用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、さらに、前記永久磁石搭載板状体に配置された複数の発電用永久磁石は、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発電用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、少なくとも１つの永久磁石搭載板状体と少なくとも１つのコイル搭載板状体が略平行に配置されていることを特徴とする。

（３）本考案は、（１）および／または（２）に加えて、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つの略円または２つ以上の略同心円の半径は、これと対面する前記コイル搭載板状体のコイルが配置された前記１つの略円または２つ以上の略同心円の半径と略等しいことを特徴とし、複数の永久磁石搭載板状体が回転し、前記コイル搭載板状体が固定する場合において、前記複数の永久磁石搭載板状体は同じ回転軸に取り付けられており、隣接する永久磁石搭載板状体に配置された発電用永久磁石は、互いに対向しているとともに、対向する磁極は互いに逆極性であることを特徴とする。

従来の回転式板状体発電機は、発電用永久磁石同士に引力が働きコギングトルクや磁気抵抗が大きく発電効率を高くできないが、本考案は、コイル搭載板状体と永久磁石搭載板状体に反発用永久磁石を載置しているので、コギングトルクや磁気抵抗を低減できるので、本考案の発電効率を高めることができる。また、永久磁石搭載板状体等の回転を安定できるので、対面するコイル搭載板状体と永久磁石搭載板状体との間隔を小さくできるので、回転式板状体発電機のサイズを小さくすることができる。

図１は、本考案の回転式板状体発電機を示す図である。 図２は、従来の回転式板状体発電機を示す図である。

本考案は、回転式円板体発電機におけるコギングトルクや磁気（磁力）抵抗を低減し、より効率が良く小型化可能な構造を有する回転式円板体発電機を提供するものである。図１は、本考案の回転式発電機を示す図である。図２と同じ（または類似の）部材および構造については同一の符号を付す。正面図の図１（ａ）に示すように、コイル搭載円板体（またはコイル搭載板状体とも呼ぶ）４５９を永久磁石搭載円板体（または永久磁石搭載板状体とも呼ぶ）４５７および４５８が離間して挟んでいる。本考案の回転式円板体発電機の構造は、両端に配置されるコイル搭載円板体５２、５６を除いてこの関係になっている。

また、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、発電用のコイルおよびそのコイルに対応する永久磁石は、それぞれ、コイル搭載円板体、それを挟む永久磁石搭載円板体において外側から２段の同心円上（コイル搭載円板体４８０（４５９と同じ）では、同心円４８５、４８６、永久磁石搭載円板体４６０（４５７または４５８と同じ）では、同心円４６５、４６６、永久磁石搭載円板体４７０（４５７または４５８と同じ）では、同心円４７５、４７６）に配置されている。本考案では、これらの同心円の内側（円板体の中心側）に永久磁石が配置されている。すなわち、コイル搭載円板体４８０では、外側から２段目の同心円４８６上に配置されたコイル４８４の内側にリング状の永久磁石２１が配置されている。リング状とは、円板状から内側（中心側）がない形状であるから、ドーナッツ状と表現することもできる。

外側から１段目の同心円４８５の半径をＲ１ｃ、２段目の同心円４８６の半径をＲ２ｃ、リング状永久磁石２１の外側の半径をＲ３ｃ、リング状永久磁石２１の内側の半径をＲ４ｃ、また２段目の同心円上に配置されたコイルの外側で円板体４８０の中心側に近い部分までの中心Ｏｃからの距離をＲ５ｃとすれば、当然Ｒ１ｃ＞Ｒ２ｃ＞Ｒ３ｃ＞Ｒ４ｃとなる。コイル４８４の断面が半径ｒ０の円形形状とすれば、Ｒ５ｃ＋ｒ０≒ｒ２ｃとなる。また、Ｒ４ｃはコイル搭載円板体４８０の孔（中心孔または回転軸孔と呼んでも良い）４８３の半径よりも大きい。さらに、リング状永久磁石２１はコイル４８４の内側に配置されるので、Ｒ５ｃ＞Ｒ３ｃとなる。リング状永久磁石２１は、コイル搭載円板体４８０に対面する永久磁石搭載円板体４６０や４７０に配置される永久磁石４６３や４６４、永久磁石４７３や４７４との干渉（磁界）を小さくするために、Ｒ３ｃがＲ５ｃよりも少なくともコイル４８４の幅（円形ならばその直径）分小さくすることが望ましい。尚、コイル搭載円板体４８０の中心部は孔４８３が空いており、その孔４８３の内側に回転軸４８２が配置されているので、この回転軸４８２の中心または孔４８３の中心が、同心円の中心Ｏｃと考えて良いので、半径はこの中心Ｏｃからの距離となる。

コイル搭載円板体４８０の一方の面に対面する永久磁石搭載円板体４６０において、発電用の永久磁石４６３、４６４もコイル搭載円板体４８０の２段の同心円に合わせて２段の同心円上に配列される。すなわち、外側から１段目の同心円４６５の半径をＲ１ｂ、２段目の同心円４６６の半径をＲ２ｂとすれば、Ｒ１ｂおよびＲ２ｂはそれぞれＲ１ｃおよびＲ２ｃにほぼ等しい。（Ｒ１ｂ≒Ｒ１ｃ、Ｒ２ｂ≒Ｒ２ｃ）本考案は、２段目の同心円４６６上に配列した永久磁石４６３、４６４の内側において、永久磁石３１、３２、３３、３４が配置されている。これらの永久磁石３１〜３４はランダムに配置されているわけではなく、半径Ｒ３ｂと半径Ｒ４ｂ（Ｒ３ｂ＞Ｒ４ｂ）の円（破線で示す）の間２２に配置されており、サイズや形状もほぼ同じであることが望ましく、また配置間隔もほぼ等しいことが望ましい。形状は図１（ｂ）に示すような角形のほか、円形、三角形、楕円形、あるいは、リング状で間が抜けているものでも良いし、完全なリング状（この場合は、永久磁石３１〜３４が連続している）でも良く、コギングトルクを可能な限り低減する大きさ・形状となるように適宜選択できる。

半径Ｒ３ｂはコイル搭載円板体のリング状永久磁石２１の外側半径（外径）Ｒ３ｃとほぼ同じであり、半径Ｒ４ｂはコイル搭載円板体のリング状永久磁石２１の内側半径（外径）Ｒ４ｃとほぼ同じである。すなわち、半径Ｒ３ｂと半径Ｒ４ｂ（Ｒ３ｂ＞Ｒ４ｂ）の円（破線で示す）の間２２の位置はコイル搭載円板体のリング状永久磁石２１の位置とほぼ同じである。２段目の同心円４６６上に配列した永久磁石４６３、４６４の内側の円の半径をＲ５ｂとすれば、Ｒ２ｂ＞Ｒ５ｂ＞Ｒ３ｂとなる。（発電用）永久磁石４６３、４６４の底面が円形であれば、永久磁石４６３、４６４の中心が同心円４６６上にほぼ配置されるので、永久磁石４６３、４６４の半径をｒｂとすれば、Ｒ５ｂ≒Ｒ２ｂ−ｒｂとなる。同一円板面で、これらの永久磁石３１〜３４の極性は同極であり、かつ対面するコイル搭載円板体４８０に配置されたリング状永久磁石２１の極性と同極である。すなわち、コイル搭載円板体４８０のリング状永久磁石２１の磁極がＳ極ならば、これと対面する永久磁石搭載円板体の磁極もＳ極となっている。従って、リング状永久磁石２１と永久磁石３１〜３４は反発し合う。本願では、これらを反発（用）永久磁石と記載することもある。

コイル搭載円板体４８０の他方の面に対面する永久磁石搭載円板体４７０において、発電用の永久磁石４７３、４７４もコイル搭載円板体４８０の２段の同心円に合わせて２段の同心円上に配列される。すなわち、外側から１段目の同心円４７５の半径をＲ１ｄ、２段目の同心円４７６の半径をＲ２ｄとすれば、Ｒ１ｄおよびＲ２ｄはそれぞれＲ１ｃおよびＲ２ｃにほぼ等しい。（Ｒ１ｄ≒Ｒ１ｃ、Ｒ２ｄ≒Ｒ２ｃ）本考案は、２段目の同心円４７６上に配列した永久磁石４７３、４７４の内側において、永久磁石４１、４２、４３、４４が配置されている。これらの永久磁石４１〜４４はランダムに配置されているわけではなく、半径Ｒ３ｄと半径Ｒ４ｄ（Ｒ３ｄ＞Ｒ４ｄ）の円（破線で示す）の間２３に配置されており、サイズや形状もほぼ同じであることが望ましく、また配置間隔もほぼ等しいことが望ましい。形状は図１（ｂ）に示すような角形や円形、三角形、楕円形、あるいは、リング状で間が抜けているものでも良いし、完全なリング状（この場合は、永久磁石４１〜４４が連続している）でも良く、コギングトルクを可能な限り低減する大きさ・形状となるように適宜選択できる。

半径Ｒ３ｄはコイル搭載円板体のリング状永久磁石２１の外側半径（外径）Ｒ３ｃとほぼ同じであり、半径Ｒ４ｄはコイル搭載円板体のリング状永久磁石２１の内側半径（外径）Ｒ４ｃとほぼ同じである。すなわち、半径Ｒ３ｄと半径Ｒ４ｄ（Ｒ３ｄ＞Ｒ４ｄ）の円（破線で示す）の間２３の位置はコイル搭載円板体のリング状永久磁石２１の位置とほぼ同じである。２段目の同心円４７６上に配列した永久磁石４７３、４７４の内側の円の半径をＲ５ｄとすれば、Ｒ２ｄ＞Ｒ５ｄ＞Ｒ３ｄとなる。永久磁石４７３、４７４の底面が円形であれば、永久磁石４７３、４７４の中心が同心円４７６上にほぼ配置されるので、永久磁石４７３、４７４の半径をｒｄとすれば、Ｒ５ｄ≒Ｒ２ｄ−ｒｄとなる。これらの永久磁石４１〜４４の極性は同極であり、かつ対面するコイル搭載円板体４８０に配置されたリング状永久磁石２１の極性と同極である。すなわち、コイル搭載円板体４８０のリング状永久磁石２１の磁極がＮ極ならば、これと対面する永久磁石搭載円板体の磁極もＮ極となっている。
（コイル搭載円板体４８０のリング状永久磁石２１の磁極の一方がＳ極ならば、コイル搭載円板体４８０のリング状永久磁石２１の磁極の他方はＮ極となる。）従って、リング状永久磁石２１と永久磁石４１〜４４は反発し合う。本願では、これらを反発（用）永久磁石と記載することもある。

２つの永久磁石搭載円板体４６０と４７０において、同心円上に配置された互いに対面する永久磁石は互いに逆極であるから、互いに引き合う力が働く。これに対して、コイル搭載円板体とその両面に対面する２つの永久磁石搭載円板体は互いに反発する力が働くので、コイル搭載円板体に配置されたリング状永久磁石と２つの永久磁石搭載円板体に配置された同極の永久磁石（３１〜３４、４１〜４４）のサイズと数（または面積）を適宜調整することによって、引き合う力と反発する力を相殺する（釣り合わせる）ことができる。この結果、コギングトルクや磁力抵抗を低減することができるので、永久磁石搭載円板体の回転効率を向上させることができ、発電効率も向上することができる。また、従来の回転式発電機は一方的に引き合う力が働くので、回転中に永久磁石搭載円板体が不安定になる恐れがあり、しいてはコイル搭載円板体と接触してお互いに破損する可能性があるから、永久磁石搭載円板体とコイル搭載円板体との間隔を余裕を持って大きくする必要があり、回転式発電機のサイズも大きくせざるを得なかった。この結果、永久磁石同士の間隔も大きくなるので、磁界も小さくなるという問題も発生し、発電効率も悪くなる。これに対して、本考案の回転式発電機は、回転する永久磁石搭載円板体は安定するから、永久磁石搭載円板体とコイル搭載円板体との間隔を小さくすることができるので、回転式発電機のサイズも小さくすることができる。この結果、永久磁石同士の間隔も小さくなるので、磁界も大きくなり発電効率を向上させることもできる。

図２に示す従来の回転式発電機において、図２（ａ）に示すように、発電機の両外側には回転する永久磁石搭載円板体が配置されているが、図１（ａ）に示すように、最外側にコイル搭載円板体５２および５６が配置されていても良い。これらのコイル搭載円板体５２および５６は図１（ａ）に示すように発電機枠体２１８（２１８−１、２、３、４）に固定されており、コイル搭載円板体５２および５６の一方の側には離間して回転可能な永久磁石搭載円板体が配置されており、コイル搭載円板体５２および５６の他方の側（最外側になる）には、コイル５１や５５の端面に近接して鉄板やフェライト板等の磁性体板５３、５７が配置されており、磁界を反射させて磁場を高めている。これらの磁性体板５３、５７は図１（ａ）に示すように、コイル搭載円板体５２および５６に配置しても良いし、コイル搭載円板体５２および５６から離間して配置しても良いが、磁界を強くするために近接することが望ましい。電気的に絶縁されていればコイル５１や５８の端面と接触しても良い。この磁性体板５３、５７の代わりに、コイル５１や５５の端面に近接して永久磁石搭載円板体に配置される発電用の永久磁石を配置することもできる。ただし、これらの永久磁石は回転軸には取り付けずに発電機枠体２１８に固定される。また、コイル５１、５５、４９０等にコア５４、５８を挿入して磁力を増大させても良い。

図１（ｂ）〜図１（ｃ）の説明から分かるが、発電機の両外側端に配置されるコイル搭載円板体５２および５６を除いたコイル搭載円板体７２、４５９におけるコイルおよびコギングトルク・磁力抵抗低減用永久磁石の配置は、コイル搭載円板体７２、４５９の厚み方向において、正面図（透視的な模式図で描写）である図１（ａ）のように配置されている。ただし、この図１（ａ）の図では、重なっているコイルや永久磁石などは全部記載されていないので、図１（ｂ）〜図１（ｃ）の図を参照しながらそれらの配置を考える必要がある。

コイル４９０は、コイル搭載円板体７２、４５９の厚み方向に配置されており、コイル４９０の一端面がコイル搭載円板体７２、４５９の一方の底面に近接して、またコイル４９０の他端面がコイル搭載円板体７２、４５９の他方の底面に近接して配置される。コイルの端面と発電用の永久磁石はできるだけ接近させた方が永久磁石の作る磁界強度が強くなるからである。

コギングトルク・磁力抵抗低減用永久磁石（反発用（または欣力用）永久磁石とも言う）７５、７７も図１（a）に示すように、コイル搭載円板体７２、４５９の厚み方向に配置されており、反発用永久磁石７５、７７の一端面がコイル搭載円板体７２、４５９の一方の底面に近接して、また反発用永久磁石７５、７７の他端面がコイル搭載円板体７２、４５９の他方の底面に近接して配置される。従って、コイル搭載円板体７２、４５９の一端面側の反発用永久磁石の極性とコイル搭載円板体７２、４５９の他端面側の反発用永久磁石の極性は逆極になる。コイル搭載円板体に載置される反発用永久磁石をコイル搭載円板体反発用永久磁石と呼んでも良い。

永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８において、反発用永久磁石７４、７６、７８も図１（a）に示すように、永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８の厚み方向に配置されており、反発用永久磁石７４、７６、７８の一端面が永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８の一方の底面に近接して、反発用永久磁石７４、７６、７８の他端面が永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８の他方の底面に近接して配置される。従って、永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８の一端面側の反発用永久磁石の極性と永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８の他端面側の反発用永久磁石の極性は逆極になる。永久磁石搭載円板体に載置される反発用永久磁石を永久磁石搭載円板体反発用永久磁石と呼んでも良い。

また、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において説明したように、コイル搭載円板体７２、４５９に配置される反発用永久磁石７５、７７と対面する永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８に配置される反発用永久磁石７４、７６、７８は互いに同極性となっている。コイル搭載円板体７２、４５９に配置される反発用永久磁石７５、７７とこれらを挟む永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８に搭載される反発用永久磁石７４、７６、７８との距離は短い方が良いので、これらの永久磁石も各搭載円板体の底面に近接して配置される。

コイル搭載円板体７２、４５９に配置される反発用永久磁石７５、７７とこれらを挟む永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８に搭載される反発用永久磁石７４、７６、７８等は、各円板体の一端面から他端面に連続する一体物として記載しているが、分割されていても良い。（たとえば、２つ）分割のメリットは永久磁石の量を減らすことができることである。ただし、反発用永久磁石が分割されていても、コイル搭載円板体７２、４５９に配置される反発用永久磁石７５、７７と対面する永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８に配置される反発用永久磁石７４、７６、７８は互いに同極性となることに変わりはない。

図１（ａ）に示すように、発電機の両外側端に配置されるコイル搭載円板体５２、５６にも反発用永久磁石７９、８０が配置される。この反発用永久磁石７９、８０の底面側形状は、これまでに説明したようなリング状等であり、そのサイズ等もこれまでに説明した内容と同様である。図１（ａ）では、コイル搭載円板体５２、５６の厚み方向に、反発用永久磁石７９、８０がコイル搭載円板体５２、５６の一端面から他端面まで配置されているが、コイル搭載円板体５２、５６の他端面には永久磁石搭載円板体は配置されておらず、固定した磁性体板５３、５７が配置されているので、反発用永久磁石７９、８０はコイル搭載円板体５２、５６の一端面だけに配置されていれば良い。従って、永久磁石の量を減少させることができ、コストを低減できる。当然、反発用永久磁石７９、８０のコイル搭載円板体５２、５６の一端面側の極性は、それと対面する永久磁石搭載円板体４５８、７１に配置される、反発用永久磁石７４、７８の極性と同極になっている。

図１（ｃ）では、永久磁石２１はリング状の場合を示したが、Ｒ４ｃを軸孔の半径と同じとすれば、コイル搭載円板体４８０のＲ３ｃより内側全体が永久磁石２１となる。中心付近の回転軸が通る軸孔はあるが、内側全体が永久磁石２１となる場合を円板状と考えても良い。この場合、永久磁石搭載円板体４６０、４７０に配置される永久磁石３１〜３４、４１〜４４もコイル搭載円板体４８０に配置された永久磁石２１の領域に対応（対面）した永久磁石搭載円板体４６０、４７０の領域に配置される。すなわち、永久磁石搭載円板体４６０、４７０において、R３ｂ、R３ｄより内側で回転軸半径より外側の領域に配置される。この場合も永久磁石３１〜３４、４１〜４４の数もこれら（４個）に限定されず、もっと多く分割して配置されても良いし、より少なくても（２個または３個）良く、また一体（１個）になっても良い。それらの形状も円形（奥行きがあるので、円柱状である、他も同様）、楕円形、三角形、多角形等の形状でも良いが、対称な形状（たとえば、正多角形、円形、正方形）が望ましい。また、分割して配置する場合は、それらの間隔が略等しく配置されることが望ましい。重要なことは、コイル搭載円板体４８０を挟んで永久磁石搭載円板体４６０、４７０同士の引き合う力（引力）とコイル搭載円板体４８０と永久磁石搭載円板体４６０、４７０との反発する力（斤力）を相殺させて、コギングトルクや磁力抵抗を低減させることであり、そのようになるようにお互いの永久磁石領域（２１、２２、２３）に永久磁石を配置することである。さらに、図１では、発電用のコイル、永久磁石を２段の同心円上に配列しているが、これらは、１段でも３段以上でも良く、発電機とコイルのサイズを考慮しながら、発電量を増大させるとともにコギングトルクも低減して発電効率を増大させるように適宜選択すれば良い。

発電用として使用される永久磁石は、ネオジウム、サマリウムコバルト等の磁力の強いものが望ましいが、内側に使用される欣力（反発力）用の永久磁石は、それほど強力な永久磁石でなくとも良い。（すなわち、対向する発電用永久磁石はコイル搭載円板体を挟んでおり、離間距離も大きいので、１組の対向する永久磁石同士の引力はさほど大きくはないが、反発用永久磁石同士の離間距離は小さいので、１組の対向する永久磁石同士の反発（欣力）は大きい。）たとえば、フェライト磁石や純鉄磁石が挙げられる。前述したように、引力と欣力（反発力）が相殺されるように、永久磁石の種類、形状、サイズを適宜選択すれば良い。本考案は、回転しても永久磁石搭載板状体に搭載した反発用永久磁石（永久磁石搭載板状体反発用永久磁石という）とコイル搭載板状体に搭載した反発用永久磁石（コイル搭載板状体反発用永久磁石という）とは常に対面する面積は一定であるから、回転しても反発力は一定であるという特徴を有する。尚、本考案の回転式発電機は、永久磁石搭載円板体を同軸の回転軸で連結して回転する代わりに、コイル搭載円板体を同軸の回転軸で連結して回転することもできる。

以上本考案は、回転式発電機のコイル搭載円板体においてコイルが配置される内側（中心側または軸側）に永久磁石を配置するとともに、このコイル搭載円板体と対面する永久磁石搭載円板体の発電用永久磁石の内側（中心側または軸側）に同極の永久磁石を配置して、発電用の永久磁石による引力に対して欣力（反発力）を相殺させて、コギングトルクや磁気（磁力）抵抗を低減して、発電効率を増大させることができる。尚、明細書のある部分に記載し説明した内容について、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。さらに、前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、本考案の権利範囲が前記実施形態に限定されないことも言うまでもない。

図１に示す本考案の発電機は、回転軸４９４に取りつけた永久磁石搭載円板体７１、４５７、４５８を回転させて、コイル搭載円板体４５９に取り付けたコイル４９０で発電するものである。回転する動力となるものは種々のものを使用できる。たとえば、水力や風力で羽根車を回して、その羽根車に歯車等を介して接続したは発電機の回転軸４９４を回転させる水力・風力発電方式が挙げられる。

２１・・・永久磁石、２２、２３・・・永久磁石領域、３１、３２、３３、３４・・・永久磁石、４１、４２、４３、４４・・・永久磁石、５１・・・コイル、５２・・・コイル搭載円板体、５３・・・磁性体板、５４・・・コア、５５・・・コイル、５６・・・コイル搭載円板体、５７・・・磁性体板、５８・・・コア、７１・・・永久磁石搭載円板体、７２・・・コイル搭載円板体、７４・・・永久磁石、７５・・・コイル、７６・・・永久磁石、７７・・・永久磁石、７８・・・永久磁石、７９・・・永久磁石、８０・・・永久磁石、２１８・・・発電機枠体、４５７・・・永久磁石搭載円板体、４５８・・・永久磁石搭載円板体、４５９・・・コイル搭載円板体、４６０・・・永久磁石搭載円板体、４６１・・・円板面（底面）、４６２・・・回転軸、４６３・・・永久磁石、４６４・・・永久磁石、４６５・・・同心円、４６６・・・同心円、４６７・・・同心円、４７０・・・永久磁石搭載円板体、４７１・・・円板面（底面）、４７２・・・回転軸、４７３・・・永久磁石、４７４・・・永久磁石、４７５・・・同心円、４７６・・・同心円、４７７・・・同心円、４８０・・・コイル搭載円板体、４８１・・・円板面（底面）、４８２・・・回転軸、４８３・・・軸孔、４８４・・・コイル、４８５・・・同心円、４８６・・・同心円、４８７・・・同心円、４９０・・・コイル、４９１・・・永久磁石、４９２・・・永久磁石、４９３・・・永久磁石、４９４・・・回転軸、

Claims (10)

1. 複数の永久磁石（発電用永久磁石という）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、
   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する回転式板状体発電機であって、
   前記コイル搭載板状体において、前記コイルが配置された領域よりも中心側に永久磁石（コイル搭載板状体反発用永久磁石という）が配置されており、
   前記コイル搭載板状体に対面する永久磁石搭載板状体において、前記コイル搭載板状体反発用永久磁石に対面して永久磁石（永久磁石搭載板状体反発用永久磁石という）が配置されており、
   前記対面するコイル搭載板状体反発用永久磁石と前記永久磁石搭載板状体反発用永久磁石の磁極は同極性であることを特徴とする、回転式板状体発電機。
2. 前記コイル搭載板状体反発用永久磁石はリング状また円板状に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の回転式板状体発電機。
3. 前記永久磁石搭載板状体反発用永久磁石は、離間した複数の永久磁石であ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。
4. 前記永久磁石搭載板状体反発用永久磁石の数は４個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。
5. 前記永久磁石搭載板状体に配置された前記発電用永久磁石の磁極（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、前記発電用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い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。
6. 前記永久磁石搭載板状体に配置された複数の発電用永久磁石は、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発電用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、
   少なくとも１つの永久磁石搭載板状体と少なくとも１つのコイル搭載板状体が略平行に配置されてい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。
7. 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つの略円または２つ以上の略同心円の半径は、これと対面する前記コイル搭載板状体のコイルが配置された前記１つの略円または２つ以上の略同心円の半径と略等しいことを特徴とする、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。
8. 複数の永久磁石搭載板状体が回転し、前記コイル搭載板状体が固定する場合において、前記複数の永久磁石搭載板状体は同じ回転軸に取り付けられてい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。
9. 隣接する永久磁石搭載板状体に配置された発電用永久磁石は、互いに対向しているとともに、対向する磁極は互いに逆極性であ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。
10. 発電機の両外側に固定したコイル搭載板状体を配置するとともに、前記最外側のコイル搭載板状体に配置したコイルの最外側の端面に近接して磁性体板を配置することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかの項に記載の回転式板状体発電機。