KR20050020787A

KR20050020787A - 발전장치 및 토크 증배장치

Info

Publication number: KR20050020787A
Application number: KR10-2004-7017548A
Authority: KR
Inventors: 마코토 오고시
Original assignee: 마코토 오고시
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2005-03-04

Abstract

영구자석을 이용해서 입력보다도 큰 전력을 얻는다.

발전장치(10)는, 회전 자유로운 로터(12)와, 로터(12)위에, 회전 중심축선(13)을 중심으로 하여 설정한 둥근 고리 띠 형상면(14)을 따라, 이것과 직교하는 방향으로 극성이 동일한 방향으로 갖춰지고, 또한, 원주방향 일정간격으로 둥근 고리 열 형상으로 설치된 복수의 영구자석(16)과, 코일 중심축(19)이, 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)과 교차하도록 하고, 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)을 따라 둥근 고리 열 형상으로 배열하여 상기 고정측부재(11)에 지지된 복수의 코어레스 코일(18)을 가지고 이루어지며, 상기 로터(12)가 이 로터(12)의 하방에 배치된 토크 증배장치(20)로부터 중심축(22)을 경유하여 입력되는 회전력에 의해 회전될 때, 영구자석(16)이 코어레스 코일(18)을 따라 이동함으로써, 코어레스 코일(18)로부터 출력을 얻는다.

Description

발전장치 및 토크 증배장치{POWER GENERATOR AND TORQUE AMPLIFIER}

본 발명은, 영구자석을 이용한 발전장치 및 이 발전장치를 구동하는데 사용하기 적합한 토크 증배장치에 관한 것이다.

영구자석을 이용하고, 특히 외부로부터의 입력에 대하여 이 입력을 상회하는 출력을 얻도록 한 토크 증대 장치로서는, 예를 들면 일본국 특개평9-285103호 공보에 개시된 자력 회전 장치가 있다. 이 자력 회전 장치는, 영구자석과 전자석과의 반발력 또는 영구자석끼리의 반발력을 이용한 것이다.

또, 네오디뮴(Ne-Fe-Bo)자석을 이용한 발전장치로서, 일본국 특개평10-191623호에 개시된 것 같은, 봉형상 네오디뮴자석의 양극으로부터 강자성체를 통해 자속을 인도하고, 원주방향으로 간헐적으로 복수의 자석 갭을 형성하고, 여기에 회전하는 코일을 가로 지르게 해, 코일단으로부터 전력을 얻도록 한 발전장치가 있다.

상기와 같은, 자력 회전 장치는, 입력보다도 출력을 크게 할 수 있다고 되어 있지만, 많은 영구자석을 복잡하게 조합하여 장치가 대형이 되는데도 불구하고, 입력과 출력의 차가 적어, 즉 토크 증대 계수가 적고 실용적이지 못하다는 문제점이 있다. 또, 전자석으로부터 발전하는 것이 아니기 때문에, 발전을 위해서는 이 자력 회전 장치의 피동회전체에 발전기를 접속해야 하다.

또, 상기 네오디뮴자석을 이용한 발전장치는, 자속을 강자성체를 통해 인도하기 때문에, 코일이 통과하는 갭 위치에서는 자력이 저하할 뿐만아니라, 상기 강자성체에, 다른 자성체가 접근하고 있으면, 여기에서 자속이 새버릴 우려가 있다. 또한, 1개의 봉자석으로부터의 자속을 이용하므로, 출력을 크게 하기에는 한계가 있다.

도 1은, 본 발명의 실시형태의 제1예에 관한 발전장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는, 도1의 II-II선을 따르는 확대 단면도이다.

도 3은, 동 발전장치의 전기계통을 도시한 블록도이다.

도 4는, 도1의 IV-IV선을 따르는 확대 단면도이다.

도 5는, 본 발명의 실시형태의 제2예에 관한 발전장치를 도시한 개략 단면도이다.

도 6은, 본 발명의 실시형태의 제3예에 관한 발전장치를 도시한 분해 사시도이다.

도7은, 본 발명의 실시형태의 제4예에 관한 발전장치 전기계통을 도시한 블록도이다.

도 8은, 동 발전장치의 출력 파형을 도시한 선도이다.

도 9는, 본 발명의 실시형태의 제5예에 관한 발전장치를 도시한 사시도이다.

도 10은, 본 발명의 실시형태의 제6예에 관한 발전장치의 요부를 도시한 사시도이다.

도 11은, 도10의 XI-XI선을 따르는 확대 단면도이다.

도 12는, 본 발명의 실시형태의 제7예에 관한 발전장치의 요부를 도시한 사시도이다.

도 13은, 본 발명의 실시형태의 제8예에 관한 발전장치의 요부를 도시한 사시도이다.

도 14는, 본 발명의 실시형태의 제9예에 관한 발전장치를 도시한 사시도이다.

도 15는, 본 발명의 실시형태의 제10예에 관한 발전장치의 요부를 도시한 사시도이다.

도 16은, 본 발명의 발명 장치에 있어서의 분권 코일의 다른 접속 모양을 도시한 블록도이다.

도 17은, 영구자석 및 코어레스 코일의 다른 형상의 예를 도시한 개략 평면도이다.

본 발명은, 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 구조가 간단하고, 또한, 증배계수가 큰 토크 증배장치 및 입력에 대하여, 효율적으로 출력을 얻을 수 있도록 한 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 외력에 의해 회전 구동되는 회전 자유로운 로터와, 이 로터 위에, 로터의 회전면 및 회전 중심축선의 일방에 평행하며, 상기 회전 중심축선을 중심으로 하여 설정한 둥근 고리 띠 형상면을 따라서, 이 둥근 고리 띠 형상면과 직교하는 방향으로, 극성이 동일 방향으로 갖추어지고, 또한, 원주방향 일정 간격으로 둥근 고리 열 형상으로 설치된 복수의 영구자석과, 코일 중심축선이, 상기 둥근 고리 띠 형상면과 교차하도록 하여, 상기 둥근 고리 띠 형상면을 따라 둥근 고리 열 형상으로 배열하고 상기 고정측부재에 지지된 복수의 코어레스 코일을 가지고 이루어지며, 상기 로터에 있어서의 상기 둥근 고리 띠 형상면의 영역은, 비자성재료에 의해 형성되고, 상기 복수의 코어레스 코일은, 각각이, 로터의 회전에 의한 상기 영구자석의 회전 궤도면을 그 극성방향 양측으로부터 간극을 가지고 끼워 넣듯이 배치된 한 쌍의 분권 코일로 구성되며, 이들 쌍을 이루는 분권 코일의 감기 방향이 동일하게 된 것을 특징으로 하는 발전장치에 의해, 상기 목적을 달성하는 것이다.

또, 본 발명은, 회전 자유로운 피동 로터와, 이 피동 로터 위에, 이 피동 로터의 회전면 및 회전 중심축선의 일방에 평행하며, 상기 회전 중심축선을 중심으로하여 설정한 둥근 고리 띠 형상면을 따라서, 이 둥근 고리 띠 형상면과 직교하는 방향으로, 극성이 동일 방향으로 갖추어지고, 또한, 원주방향 일정 간격으로 둥근 고리 열 형상으로 설치된 복수의 피동 영구자석과, 상기 피동 로터의 회전에 의한 상기 피동 영구자석의 회전 궤도면을 그 극성방향 양측으로부터 간극을 가지고 끼워 넣듯이 배치되고, 또한, 상기 피동 영구자석의 회전 방향으로 회전 자유로운 한 쌍의 자석바퀴를 1조로 하여, 복수 조의 자석바퀴를 상기 피동 로터의 원주방향으로 배치하여 이루어지는 자석바퀴군과, 이들 자석바퀴군의 자석바퀴를 동기하여 회전 구동시키는 구동원을 가지고 이루어지며, 상기 피동 로터에 있어서의 상기 둥근 고리 띠 형상면의 영역은 비자성재료로 구성되고, 상기 자석바퀴는, 상기 피동 로터의 둥근 고리 띠 형상면과 평행, 또한, 이 둥근 고리 띠 형상면의 원주방향과 직교하는 회전 중심축선 주위로 회전 자유로운 회전체와, 이 회전체의 외주에, 회전 방향에 등간격으로, 또한, 극성이 상기 회전체의 회전 중심축선에 대하여 동일 방향이 되도록 부착된 복수의 구동 영구자석을 구비하고, 이들 구동 영구자석과 상기 피동 영구자석에 있어서의 대향면의 극성이 동일하게 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 토크 증배장치에 의해 상기 목적을 달성하는 것이다.

또한, 상기와 같은 토크 배증 장치에 있어서의 상기 피동 로터와 동축적으로 회전하는 출력축을, 상기 로터와 동축 일체적인 입력축과 연결한 발전장치에 의해 상기 목적을 달성하는 것이다.

이하 본 발명의 실시형태의 예를 도면을 참조하며 상세하게 설명하겠다.

본 발명의 실시형태의 제1예에 관한 발전장치(10)는, 도1에 도시된 바와 같이, 외력에 의해 회전 구동되도록, 고정측부재(11)(도2참조)에 회전 자유롭게 지지된 로터(12)와, 이 로터(12)위에, 로터(12)의 회전 중심축선(13)을 중심으로 하여 설정한 둥근 고리 띠 형상면(14)을 따라서, 이 둥근 고리 띠 형상면(14)과 직교하는 방향으로, 즉 로터(12)의 두께 방향으로 극성이 동일 방향으로 갖추어지고, 또한, 원주방향 일정간격으로 둥근 고리 열 형상으로 설치된 복수의 영구자석(16)과, 코일 중심축선(19)이, 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)과 교차하도록 하고, 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)을 따라 둥근 고리 열 형상으로 배열하여 상기 고정측부재(11)에 지지된 복수의 코어레스 코일(18)을 가지고 이루어지며, 상기 로터(12)가 이 로터(12)의 하방에 배치된 토크 증배장치(20)로부터 중심축(22)을 경유하여 입력되는 회전력에 의해 회전될 때, 영구자석(16)이 코어레스 코일(18)을 따라 이동함으로써, 코어레스 코일(18)로부터 출력을 얻도록 한 것이다.

상기 영구자석(16)은, 원판형상으로서, 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)의 원주 방향의 외경(원판의 직경과 거의 같다)(Dm)에 대하여, 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)의 원주방향의 배열 피치(Pm)는 Pm≥2Dm으로 되어 있다. 또, 상기 코어레스 코일(18)은, 원형 링 형상으로서, 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)의 원주방향의 외경(Dc)이 상기 영구자석(16)의 외경(Dm)과 같게 되고, 원주방향의 배열 피치(Pc)는, 외경(Dc)의 1∼1.4배, 바람직하게는 1.1∼1.3배, 더 바람직하게는 1.2배가 되도록 되어 있다.

상기 로터(12)에 있어서의 적어도 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)의 영역은, 예를 들면 알루미늄판 등의 비자성재료에 의해 형성되고, 상기 복수의 코어레스 코일(18)은, 한 쌍의 분권 코일(18A, 18B)로 구성되며, 이들 쌍을 이루는 분권 코일의 감기 방향이 동일하게 되는 동시에, 도2에 도시된 바와 같이, 로터(12)의 회전에 의한 상기 영구자석(16)의 회전 궤도면을 그 극성방향 양측으로부터 간극을 가지고 끼워 넣듯이 배치되어 있다.

또, 이들 분권 코일(18A, 18B)은 각 코어레스 코일(18)에 있어서 직렬로 접속되고, 또한 각 코어레스 코일(18)은, 도1 및 도3에 도시된 바와 같이 직렬로 접속되어 있다.

상기 코어레스 코일(18)의 출력단은 변압기(24)를 거쳐 정류기(26)에 접속되고, 코어레스 코일(18)에 있어서의 교류 출력이 최적 전압으로 변압된 뒤, 정류기(26)에 있어서 직류로 정류되도록 되어 있다.

정류기(26)에 대해서는, 배터리(28), 부하(30) 및 모터(42)(상세 후술)가 병렬로 접속되어 있다. 또한 모터(42)는 스위치(41)를 통해 정류기(26)에 접속되어 있다.

상기 영구자석(16)은, 도2에 확대해서 도시된 바와 같이, 동일 사이즈의 판형상 원형자석(17, 17)을 2장 겹쳐서, 로터(12)의 상기 둥근 고리 띠 형상면(14)내에 미리 로터를 판두께 방향으로 관통하여 형성된 관통 구멍(32)에 압입하고, 또한 이 관통 구멍(32)의 외주단을 조이며 부착 고정되어 있다.

또, 상기 코어레스 코일(18)은 외주부의 단면이 ㄷ자형상의 둥근 고리형상 프레임(34)에 대하여, 도2에 도시된 바와 같이, ㄷ자형상의 내측상하에 분권 코일(18A, 18B)이 볼트(35)에 의해 조여져 고정되고, 이들 분권 코일(18A, 18B)의 사이의 간극을 상기 로터(12)에 있어서의 둥근 고리 띠 형상면(14)이 회전 통과할 수 있도록 되어 있다.

여기에서 "코어레스 코일"이란, 철심등의 자성체로 이루어진 코어가 설치되지 않았다는 의미로, 도4에 도시된 바와 같이, 코어레스 코일(18)의 감기형상을 안정시키기 위해서, 예를 들면 경질수지등의 비자성체의 코어(19)을 설치하여도 좋다.

상기 둥근 고리형상 프레임(34)은, 프레임의 일부를 구성하는 상기 고정측부재(11)에 부착 고정되어 있다. 도1의 부호(22)는 로터(12)의 회전 중심축선(13)위에, 로터(12)와 일체적으로 설치된 중심축을 나타낸다.

다음에, 상기 로터(12)를 상기 중심축(22)을 통해 회전 구동하기 위한 토크 증배장치(20)에 대해서 설명하겠다.

이 토크 증배장치(20)는, 상기 중심축(22)에 연결하여 설치되고, 상기 로터(12)와 동축 일체적으로 회전 구동 가능하게 된 원형의 피동 로터(36)와, 이 피동 로터(36)를 영구자석의 반발력에 의해 회전 구동시키는 자석바퀴군(38)과, 이들 자석바퀴군(38)을 구성하는 8개의 자석바퀴(40)를 동기하여 구동시키는 8개의 모터(42)로 구성되어 있다.

상기 피동 로터(36)는, 그 회전 중심축선(중심축(22))을 중심으로 하여 외주를 따라 설정된 둥근 고리 띠 형상면(44)과, 이것을 따라, 이 둥근 고리 띠 형상면(44)과 직교하는 방향, 즉 피동 로터(36)의 두께 방향으로, 극성이 동일한 방향으로 갖추어지고, 또한 원주방향 일정간격으로 둥근 고리 열 형상으로 설치된 복수의 피동 영구자석(46)을 구비하고 있다.

상기 피동 영구자석(46)은 후술의 구동 영구자석(58)과 동일 사이즈의 원판형상으로서, 상기 둥근 고리 띠 형상면(44)상에 있어서, 상기 피동 영구자석(46)간의, 피동 로터(36) 원주방향의 피치가 이 피동 영구자석(46)의 원주방향의 외경의 1.0∼1.4배, 바람직하게는 1.1∼1.3배, 더 바람직하게는 1.2배의 간극이 설치되어 있다.

또, 상기 피동 로터(36)에 있어서의 상기 둥근 고리 띠 형상면(44)의 영역은, 비자성재료로 구성되어 있다. 예를 들면, 피동 로터(36)의 전체 또는 둥근 고리 띠 형상면(44)만을 알루미늄 판재로 구성하는 등, 둥근 고리 띠 형상면(44)을 비자성으로 한다.

상기 자석바퀴군(38)은, 상기 피동 로터(36)의 외주를 따라 원주방향으로 등각도 간격으로 4개소에 배치된 각 상하 한 쌍의 자석바퀴(48A, 48B, 50A, 50B, 52A, 52B, 54A, 54B)로 이루어 지고, 이들 자석바퀴는, 상기 피동 로터(36)의 회전에 의한 상기 피동 영구자석(46)의 회전 궤도면을 그 극성방향 양측으로부터 간극을 가지고 끼워 넣듯이 배치되고(도4참조), 또한, 상기 피동 영구자석(46)의 회전 방향으로 회전 자유롭게 되어 있다. 상기 모터(42)는, 상기 8개의 자석바퀴에 각각 연결되고, 이 자석바퀴를 상기 방향으로 회전할 수 있도록 되어 있다.

상기 자석바퀴(48A∼54B)는, 상기 피동 로터(36)에 있어서의 둥근 고리 띠 형상면(44)과 평행, 또한, 이 둥근 고리 띠 형상면(44)의 원주방향과 직교하는 회전 중심축선(56A)주위로 회전 자유로운 회전체(56)와, 이 회전체(56)의 외주에, 회전 방향에 등간격으로 또한, 극성이 상기 회전체(56)의 중심축선에 대하여 동일 방향이 되도록 부착된 4개의 구동 영구자석(58)을 구비하고, 이들 구동 영구자석(58)과 상기 피동 영구자석(46)에 있어서의 대향면의 극성이 동일하도록 배치되어 있다.

또한 상기 구동 영구자석(58)은, 도4에 상세하게 도시된 바와 같이, 상기 회전체(56)의 외주에, 그 회전 중심축선(56A)주위에 점대칭으로 배치된 판형상 자석이며, 상기 피동 영구자석(46)의 회전 궤도면에 대한, 판형상체에 있어서의 상기 회전 방향 선단의 최접근 거리(d1)가 회전 방향 후단의 최접근 거리(d2)보다도 커지도록 부착되어 있다.

상기 각 피동 영구자석(46) 및 구동 영구자석(58)은, 상기 로터(12)에 부착한 영구자석(16)과 마찬가지로, 2개의 판형상 원형자석(46A, 46B 및 58A, 58B)을 각각 흡착 상태로 서로 포개어 구성되어 있다.

다음으로, 상기 발전장치(10)에 의해 발전을 하는 과정에 대해서 설명하겠다.

미리 배터리(28)를 충전해 두고, 스위치(41)를 온 하여 모터(42)를 구동시키면, 모터(42)는, 자석바퀴(48A∼54B)를 각각 도1에 있어서 화살표으로 나타나 있는 방향으로 회전시킨다.

더욱 상세하게는, 자석바퀴(48A, 48B)를 예로서 설명하면, 도4에 도시된 바와 같이, 피동 로터(36)의 상측의 자석바퀴(48A)는, 구동 영구자석(58)이, 그 N극이 외측이 되도록 배열되고, 또, 하측의 자석바퀴(48)는, 그 구동 영구자석(58)이, S극이 외측이 되도록 배치되며, 이에 대하여 피동 로터(36)의 피동 영구자석(46)은, 상측이 N극, 하측이 S극이 되는 극성으로 배치되어 있다.

따라서 도4에 있어서, 화살표로 도시된 바와 같이, 상측의 자석바퀴(48A)를 시계방향으로, 하측의 자석바퀴(48B)를 반시계방향으로 각각 회전시키면, 피동 영구자석(46)의 N극은 상측의 자석바퀴(48A)에 있어서의 영구자석(58)의 N극이 접근함으로써, 그 반발력에 의해 좌측 방향으로 밀린다.

같은 방법으로, 하측의 자석바퀴(48B)의 구동 영구자석(58)에 의해, 피동 영구자석(46)의 S극측도 반발력에 의해 도4에 있어서 좌측 방향으로 밀린다.

이 때, 자석바퀴(48A, 48B)에 있어서의 구동 영구자석(58)은, 피동 영구자석(46)의 표면에 대하여, 회전 방향 전단측의 최접근 거리(d1)가 후단측의 최접근 거리(d2)보다도 커지도록 배치되어 있으므로, 구동 영구자석(58)의 회전 방향 후단측에 대한 반발력이 보다 커진다. 따라서 피동 영구자석(46)은 자석바퀴(48A, 48B)의 회전에 의해 영구자석간의 반발력에 의해, 도4에 있어서 우측 방향으로 구동되는 경우가 없다.

피동 로터(36)는 중심축(22)을 통해 로터(12)에 일체적으로 연결되어 있으므로, 자석바퀴(48A∼54B)를 회전시켜서 피동 로터(36)를 구동시키려고 해도, 모터(42)의 시동 개시 직후는 로터(12), 피동 로터(36)의 회전 저항이 크고, 자석이 반발력이 부족해서 자석바퀴(48A∼54B)의 회전에 대하여, 피동 로터(36)는 추종할 수 없다.

그러나, 자석바퀴(48A∼54B)의 회전에 동반하는, 구동 영구자석(58)으로부터의 반발력에 의해 피동 로터(36)의 회전속도가 조금씩 증대하고, 모터(42)의 운전개시로부터 일정시간 경과 후에, 자석바퀴의 회전속도와 피동 로터(36)의 회전속도가 동기한다.

이 과정에서, 피동 로터(36)에 최접근하고 있던 구동 영구자석(58)이 더욱 회전해서 피동 로터(36)로부터 이간하고, 다음 구동 영구자석(58)이 접근했을 때, 이 피동 영구자석(46)으로 하는 자석간 반발력에 의해, 반대 방향, 즉 도4에 있어서 우측 방향으로 피동 로터(36)를, 구동해 버릴 우려가 있다.

본 실시형태의 예의 토크 증배장치(20)에 있어서는, 피동 영구자석(46)간의, 피동 로터(36) 원주방향의 피치가 이 피동 영구자석(46)의 원주방향의 외경의 1.0∼1.4배, 바람직하게는 1.1 ∼1.3배, 더 바람직하게는 1.2배의 간극이 있어서, 상기와 같은, 다음 피동 영구자석(46) 및 구동 영구자석(58)간에, 피동 로터(36)를 역전시키는 방향의 반발력은 거의 발생하지 않는다.

이렇게 하여, 8개의 모터(42)에 의해 구동되는 구동 영구자석(58)에 의해, 피동 영구자석(46)을 통해서 피동 로터(36)가 정속 회전 상태가 된다.

상기한 바와 같이 피동 로터(36)는 영구자석의 자석간 반발력에 의해 구동되지만, 이 반발력은 구동 영구자석(58)에도 작용하여, 자석바퀴(48A∼54B)는, 회전 가속 방향으로 반발력을 받는다. 따라서 모터(12)는, 정속 회전 상태가 되었을 때, 필요한 구동 전력이, 정속 회전 상태 전보다도 저하한다.

피동 로터(36), 중심축(22)을 통해 로터(12)가 회전하게 되면, 영구자석(16)은 각 코어레스 코일(18)에 있어서의 분권 코일(18A, 18B)간을 일정 속도로 간헐적으로 통과하게 된다.

이에 따라, 각 분권 코일(18A, 18B)에는 영구자석(16)이 양자간을, 1초당 통과하는 회수를 주파수로 하는 교류가 발생한다.

이 때, 각 분권 코일(18A, 18B)은 직렬로 접속되는 동시에, 코어레스 코일(18)의 전체도 직렬로 접속되어 있으므로, 분권 코일의 수의 총 합계분만큼의 높은 전압을 얻을 수 있다.

또, 코어레스 코일(18)간에는, 도1에 도시된 바와 같이 간극이 있고, 그 간극의 크기가, 코어레스 코일(18)(분권 코일(18A, 18B))의, 원주 방향의 외경의 1.0∼1.4, 바람직하게는 1.1∼1.3 , 더 바람직하게는 1.2배의 크기로 되어 있으므로, 한개의 코어레스 코일(18)을 통과한 영구자석(16)이, 인접하는 코어레스 코일(18)의 자속변화의 영향을 받아 흡착력이나 반발력에 의해 회전 저항을 받는 경우가 없다. 또, 코어레스 코일의 감기 수를 조정하여, 출력 전압이 예를 들면 100V, 200V등의 목표전압이 되도록 하면, 변압기는 필요없다.

또, 코어레스 코일(18)은 문자 그대로, 철심등의 자성체의 코어가 없으므로, 이 자성체와 영구자석(16)간의 인장력에 의한 회전 저항도 없다. 또한, 철심등의 내부에 있어서의 와전류손실에 의한 열이 발생하는 경우가 없다.

통상, 네오디뮴자석은, 80℃이상의 환경에서는 급속히 성능이 열화해버린다. 한편, 모터등에 있어서의 전자 코일은, 시동 개시 후, 단시간에 100℃을 넘어버리는 경우가 많아, 여러 열대책에도 불구하고, 네오디뮴자석의 열화는 억제할 수 없었다.

또, 상기 토크 증배장치(20)에서는, 피동 로터(36)가, 실질적으로, 모터에 있어서의 회전자로 되어 있지만, 영구자석의 반발력에 의해서만 회전되므로, 전자 코일에서의 발열이 없고, 또, 모터(42)에서의 발열도, 영구자석과 이간하고 있으므로 영향이 없어, 피동 영구자석(46), 구동 영구자석(58)의, 열에 의한 열화가 없다.

상기한 바와 같이 하여 발생한 교류는 변압기(24)에 의해 소정 전압으로 강압된 후, 정류기(26)에 의해 정류되어 직류가 되고, 배터리(28), 부하(30) 및 모터(42)에 각각 공급된다.

여기에서, 후술의 실시예의 조건에서는, 코어레스 코일(18)로부터 얻어진 출력 3KW에 대하여, 모터(42)에 있어서 소비하는 전력은 0.75KW이고, 차감한 2.25KW의 정미출력을 얻을 수 있었다.

또, 배터리(28)는, 모터(42) 및 부하(30)에 있어서 소비하는 전력이 여력이 있는 경우는, 이것에 축전하고, 부족할 경우에는 방전하도록 설정한다.

통상은, 배터리(28)에 걸리는 전압을 부동 충전 전압으로 설정하고, 배터리(28)에는, 정상 상태에서는 그 자기방전을 보충하는 정도의 적은 전류를 공급하도록 해 둔다.

다음으로, 도5를 참조하여, 본 발명의 실시형태의 제2예에 관하여 설명하겠다.

본 실시형태의 제2예에 관한 발전장치(60)는, 상기 로터(12) 및 이것을 둘러싸는 복수의 코어레스 코일(18)의 조합을 2조로서 중심축(22)에 부착한 것이다.

이렇게 하면, 토크 증배장치(20)에 있어서의 모터(42)의 출력을 증대하든지, 또는 그 설정수를 증가함으로써, 장치용적을 대폭 증대하지 않고, 출력을 배증시킬 수 있다.

도5의 부호(62A, 62B)는 상기 중심축(22)의 상단 및 하단을 회전 자유롭게 지지하기 위한 축받이를 나타낸다. 다른 구성은, 상기 도1∼도4에 도시된 실시형태의 제1예과 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략하는 것으로 한다.

다음으로, 도6에 도시된, 본 발명의 실시형태의 제3예에 관한 발전장치(70)에 관하여 설명하겠다.

이 발전장치(70)는, 상기 실시형태의 제1예에 관한 발전장치(10)에 있어서의, 각 사이의 간극에, 이 코어레스 코일(18)과 감기 방향이 역방향인 제2코어레스 코일(72)을, 인접하는 영구자석(16)에 대하여 직렬이 되도록 배치한 것이다.

이 제2코어레스 코일(72)에 있어서도, 로터(12)의 상측 및 하측의 분권 코일(72A, 72B)을 직렬로 접속함으로써 구성되어 있다.

이 발전장치(70)에 있어서는, 코일의 감기 방향이 역방향인 영구자석(16)과 제2코어레스 코일(72)이 교대로 배치되어 있으므로, 이들의 분권 코일(18A, 18B)간 및 분권 코일(72A, 72B)간을 영구자석(16)이 통과할 때, 이들 분권 코일(18A, 18B)내를 지나가는 영구자석(16)으로부터의 자속은, 0에서 극대까지 증대하고, 또한 0으로 돌아가며, 다음에, 인접하는 분권 코일(72A, 72B)간을 통과할 때, 이들 분권 코일의 감기 방향이 역방향이므로, 자속도 역방향으로 0에서 극대까지 증대하고, 또한 0까지 감소한다.

따라서 서로 역방향인 코어레스 코일(18)과 제2코어레스 코일(72)을 인접하여 설치함으로써, 2배의 전압을 얻을 수 있다.

다만, 이 경우에는, 영구자석(16)이 코어레스 코일(18)의 위치로부터 제2코어레스 코일(72)로 이동할 때, 또는 그 반대일 때에, 각 코일에 있어서 자속의 변화와 역방향의 전자력이 발생하고, 이것에 의해 영구자석(16)이 잡아 당겨져, 로터(12)의 회전 저항이 증대한다.

다음에 도7에 도시된 본 발명의 실시형태의 제3예에 관한 발전장치(80)(전체 도시 생략)에 대해서 설명하겠다.

도7은, 코어레스 코일, 배터리, 부하 및 모터만을 나타내고 있는데, 다른 구성은, 상기 발전장치(10 또는 60)와 동일하므로, 도시 및 설명을 생략한다.

이 발전장치(80)는, 직류발전형이며, 도1에 도시된 발전장치(10)에 있어서의 각 코어레스 코일(18)간의 간극에, 이 코어레스 코일(18)과 동일 감기 방향의 직류용 코어레스 코일(82)을 직렬로 배치한 것이다.

따라서, 도7에 도시된 바와 같이, 이 발전장치(80)에 있어서는, 변압장치나 정류기는 설치되어 있지 않다.

상기한 바와 같이, 코어레스 코일(18)과 이것과 동일 감기 방향의 직류용 코어레스 코일(82)을 직렬로 또한 간극 없이 둥근 고리 열 형상으로 배치하면, 로터(12)의 둥근 고리 띠 형상면(14)위에 간헐적으로 배치된 영구자석(16)이 이들 코일을 통과할 때, 도8에 1점 쇄선 및 2점 쇄선으로 나타나 있는 바와 같이, 코어레스 코일(18)과 직류용 코어레스 코일(82)에서는, 위상이 180°다른 정현파의 출력을 얻을 수 있으므로, 최고 전압이 변동하지만, 실선으로 나타나 있는 바와 같이, 양 출력의 합으로서 의사적인 직류를 얻을 수 있다.

또한, 이 때, 코일에 대하여 영구자석(16)을 크게 하든지, 또는 영구자석(16)에 대하여, 코어레스 코일(18)과 직류용 코어레스 코일(82)을, 둥근 고리 띠 형상면(14)의 원주방향의 외경이 작아지도록 하면, 상기 위상의 어긋남이 작아져서, 보다 최고전압의 변동이 작은 직류를 얻을 수 있다.

다음에 도9에 도시된, 본 발명의 실시형태의 제5예에 관한 발전장치(90)에 관하여 설명한다.

이 발전장치(90)는, 상기 자석바퀴군(38)을, 로터(12)의 주위에, 상기 코어레스 코일(18)의 사이의 위치에 배치하고, 로터(12)가, 토크 증배장치에 있어서의 피동 로터를 겸한 것이다.

더욱 상세하게는, 자석바퀴군(38)에 있어서의 자석바퀴(48A∼54B)의 구동 영구자석(58)이, 상기 로터(12)의 둥근 고리 띠 형상면(14)에 부착된 영구자석(16)을, 두께 방향으로 양측으로부터 끼워 넣듯이 배치한 것이다.

따라서, 이 발전장치(90)에 있어서는, 영구자석(16)은, 자석바퀴(48A∼54B)에 부착되어 있는 구동 영구자석(58)에 의해 일방향으로 회전 구동되는 동시에, 자석바퀴군(38)의 사이에 배치된 상기 코어레스 코일(18)에 있어서의 분권 코일(18A, 18B)간을 통과할 때에, 이들 분권 코일(18A, 18B)에 전력을 발생시키는 것이다.

이 발전장치(90)의 경우에는, 도1의 발전장치(1O)와 비교하여, 코어레스 코일(18)의 설치 수가 감소하지만, 로터(12)가 피동 로터를 겸하고 있으므로, 전체로서의 장치 용적을 작게 할 수 있다.

또, 동일한 영구자석(16)을, 토크 증배용 및 발전용의 양쪽으로 겸용할 수 있다.

상기와 같이, 로터가 피동 로터를 겸하고, 또한 동일한 영구자석이 토크 증배용 및 발전용의 양쪽으로 겸용하는 경우에는, 도10에 도시된 발전장치(92)와 같이, 둥근 고리 띠 형상면(94)을 포함하고, 또한 이것과 상사형의 둥근 고리 띠 형상 로터(96)를 이용하면 좋다.

이 경우, 도2의, 분권 코일(18A, 18B)을 지지하기 위한 둥근 고리형상 프레임(34)에 상당하는 둥근 고리 형상 프레임(98)은, 도11에 도시된 바와 같이, 상기 둥근 고리 띠 형상 로터(96)가 관통하는 폐단면(99)을 형성할 수 있다.

따라서, 도2에 있어서는 한쪽 지지 형상에 지지되어 있던 분권 코일(18A, 18B)은, 도11에 있어서는 양쪽 지지부에서 폐단면(99)내에 지지되는 것이 된다.

또, 도2에 제시되는 둥근 고리형상 프레임(34)의 구조에서는, 판형상 원형자석(l7)과 분권 코일(18A, 18B)이 서로 잡아 당김으로써 분권 코일(18A, 18B)이 로터(12)에 접근하는 방향으로 변위할 우려가 있으므로, 분권 코일(18A, 18B)과 로터(12)의 사이의 간극은 크게 설정할 필요가 있다. 이 때문에, 판형상 원형자석(17)으로부터의 자속이 분권 코일(18A, 18B) 외로 새는 경우가 있다.

그러나, 도10, 도11의 구성에서는, 분권 코일(18A, 18B)을 폐단면(99)을 가지는 둥근 고리형상 프레임(98)에 의해 양쪽 지지부에서 지지하고 있으므로, 분권 코일(18A, 18B)의, 둥근 고리 띠 형상 로터(96) 방향으로의 변형량을 적게 억제할 수 있다. 따라서, 상기 간극을 작게 설정하고, 자속의 누설을 보다 적게 할 수 있다.

또, 이 발전장치(92)의 경우는, 둥근 고리 띠 형상 로터(96)를 자석바퀴의 구동 영구자석(58)과 영구자석(16)과의 사이의 반발력에 의해 둥근 고리 띠 형상 로터(96)를 부유 지지 할 수 있다.

이 때문에, 둥근 고리 띠 형상 로터(96)는 주위의 부재와 거의 접촉하지 않고 회전 구동되므로, 마모가 적고, 따라서 기계수명이 길며, 또 메인터넌스 코스트도 매우 작아진다.

도11의 부호(97)는, 둥근 고리 띠 형상 로터(96)를 그 두께 방향 및 반경방향으로 일정치 이상 변위하는 것을 억제하기 위한 롤러 축받이를 나타낸다. 이 롤러 축받이(97)는, 둥근 고리 띠 형상 로터(96)의 내주를 따라 원주방향 적어도 3개소에 설치되고, 또한 둥근 고리 띠 형상 로터(96)의 내주각부에 비스듬히 대향하여 배치되어 있다.

상기 각 실시형태의 예에 있어서, 로터(12)에 있어서의 둥근 고리 띠 형상면(14)은, 이 로터(12)의 일부이며, 그 회전면과 평행하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 영구자석을 부착하기 위한 둥근 고리 띠 형상면은, 예를 들면 도12에 도시된 실시형태의 제7예에 관한 발전장치(110)와 같이, 회전면에 대하여 수직의 둥근 고리 띠 형상면(102A, 102B)을 구비한 로터(102)로 하여도 좋다.

이 경우, 둥근 고리 띠 형상면(102A, 102B)은, 원판형상의 로터의 외주단을 직각으로 또한 두께 방향 양측으로 뻗어 형성된 플랜지 형상으로 되어 있다. 이 둥근 고리 띠 형상면(102A, 102B)에는, 영구자석(16)이 상기 발전장치(10)의 둥근 고리 띠 형상면(14)에 있어서와 마찬가지로 박혀 고정되어 있다.

또, 이 회전면과 직각인 둥근 고리 띠 형상면(102A, 102B) 및 영구자석(16)에 대응하여, 코어레스 코일(104)(일부만 도시)도, 둥근 고리 띠 형상면(102A, 102B)을 내외로부터 끼워 넣듯이 하고, 또한 코어레스 코일을 구성하는 분권 코일이, 로터(102)의 회전 중심축선(103)으로부터 방사형상으로 배치되어 있다.

이 발전장치(100)에 있어서는, 도1의 발전장치(10)와 비교하여, 거의 동일형상의 로터에 대하여 배수의 영구자석(16)을 부착할 수 있으므로, 당연히, 얻어지는 전력도 2배가 된다. 또, 발전장치(60)와 비교하여, 얻어지는 전력은 거의 같지만, 장치용적을 작게 할 수 있다.

또한 상기 로터의 회전면과 직각방향의 둥근 고리 띠 형상면의 수를, 반경 방향으로 증대하여, 동일 사이즈의 로터로부터 얻어지는 전력을 증대시킬 수 있다.

예를 들면, 도13에 도시된 본 발명의 실시형태의 제8예에 관한 발전장치(110)에 있어서는, 로터(112)에, 그 회전 중심축선(113)에 대하여, 반경이 다른 둥근 고리 띠 형상면(112A, 112B, 114A, 114B)을 설치할 수 있다.

이 발전장치(110)의 경우는, 상기 도12의 발전장치(100)와 비교하여, 한개의 로터당의 발전 능력을 또 거의 배증할 수 있다.

또한, 도13의 발전장치(110)의 경우도, 코어레스 코일의 일부의 도시는 생략되어 있다. 또, 도12 및 도13의 발전장치(1O0 및 110)에 있어서, 토크 증배장치는 도시가 생략되어 있다.

또한, 도9, 10의 발전장치(90, 92)와 같이 , 동일한 로터에 대하여 코어레스 코일과 자석바퀴를 배치하는 경우는, 도12에 있어서 2점 쇄선으로 도시된 바와 같이, 상기 직각으로 상승 혹은 하강한 둥근 고리 띠 형상면(102A, 102B)을 그 두께 방향에 끼워 넣듯이, 자석바퀴(106A, 106B)를 설치한다. 또한, 다른 자석바퀴는 도시 생략되어 있다.

또, 도5에 도시된 발전장치(60)와 같이, 로터를 다단으로 구성하거나, 도13에 도시된 발전장치(110)와 같이, 둥근 고리 띠 형상면을 다단구성하는 경우는, 도14, 도15에 도시된 바와 같이, 두께 방향에 인접하는 영구자석 및 코어레스 코일의 피치, 위상을 일치시키면, 영구자석의 자속을 더욱 유효하게 이용하고, 발전 효율을 증대시킬 수 있다.

도14의 발전장치(120)에 있어서, 복수의 로터(122, 124)가 서로 동축적으로, 또한, 평행하게, 일체적으로 연결되고, 각 로터는 122, 124은, 적어도 로터 회전면과 평행, 또한, 상기 회전 중심축선(126)으로부터의 반경이 동일한 둥근 고리 띠 형상면(123, 125)을 가지고, 인접하는 로터(122, 124)에 있어서의 상기 코어레스 코일(18)의 둥근 고리 띠 형상면(123, 125)을 따른 원주방향의 배치는, 동피치, 동위상으로 되고, 또, 인접하는 상기 로터간의 축방향의 거리는, 상기 둥근 고리 띠 형상면(123, 125)의 위치에서, 코어레스 코일(18)의 코일 중심축선방향의 길이, 즉 분권 코일(18A, 18B)의 길이의 합보다도 조금 크게 되어 있다.

또, 도15의 발전장치(130)에 있어서, 로터(132)의 회전 중심축선(133)을 중심으로 하고, 2개의 둥근 고리 띠 형상면(134, 136)은, 상기 로터(132)의 회전 중심축선과 평행하게, 또한, 다른 반경으로 설치되고, 로터(132)의 반경방향에 인접하는 둥근 고리 띠 형상면(134, 136)에서의 영구자석(16)의 배열 피치는, 상기 회전 중심축선(133)을 중심으로 해서 원주방향으로 등각도 간격, 또한, 동위상으로 되고, 이들의 둥근 고리 띠 형상면(134, 136)에 대응하는 상기 코어레스 코일(18)의 둥근 고리 띠 형상면(134, 136)을 따른 원주방향의 배치는, 원주방향으로 등각도 간격, 또한, 동위상으로 되고, 또, 인접하는 상기 둥근 고리 띠 형상면(134, 136)간의 거리는, 상기 코어레스 코일(18)의 코일 중심축선 방향의 길이보다도 조금 크게 되어 있다.

상기 발전장치(120, 130)에서는, 코일 중심축선 방향에 인접하는 코어레스 코일이, 영구자석(16)에 대하여 동피치, 동위상이므로, 영구자석(16)의 자속이, 대응하는 코어레스 코일뿐만 아니라 인접하는 코어레스 코일도 통해, 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시형태의 각 예에 있어서, 분권 코일은 둥근 고리 띠 형상면을 끼워 넣는 쌍을 이루는 분권 코일간에서 직렬로 접속되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 도16에 도시된 바와 같이, 둥근 고리 띠 형상면의 일방측의 분권 코일(118A)을 직렬로, 마찬가지로 다른 측의 분권 코일(118B)도 직렬로 접속한 다음, 또한 이들로부터 병렬 혹은 직렬로 출력을 꺼내도록 하여도 좋다. 이 경우, 쌍을 이루는 분권 코일을 각각 직렬로 접속할 필요가 없으므로, 코어레스 코일의 배치가 용이하게 된다.

또, 복수 코어레스 코일을 적당하게 그룹으로 나누어, 각 그룹마다 직렬로 접속하고, 각 그룹간은 병렬로 하여 출력을 얻도록 하여도 좋다.

또한, 상기 영구자석(16), 피동 영구자석(46), 구동 영구자석(58)은, 어느 것이나 2장 포갬, 또한, 원형이지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니며, 1장 또는 3장 포갬 이상이여도 좋고, 형상은 사각형, 사다리꼴등 임의이다. 특히 로터의 반경이 작은 경우는, 예를 들면 도17(A)에 도시된 바와 같이 회전중심측 상측바닥이 외주측 하측바닥보다도 작은 사다리꼴에 근사한 부채형 영구자석(140)이 바람직하다. 코어레스 코일(142)도, 당연히 영구자석(140)의 형상과 대략 일치시킨다. 또, 로터 직경이 큰 경우나, 둥근 고리 띠 형상면이, 도12, 13과 같은 플랜지 형상인 경우는, 도17(B)에 도시된 바와 같이, 사각형상의 영구자석(144), 코어레스 코일(146)이 좋다.

또한, 상기 각 발전장치는, 로터를, 모터 구동의 자석바퀴를 통해 구동하고 있지만 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 풍차, 수차, 엔진등의 다른 구동원의 출력축에 자석바퀴를 접속하고, 구동하도록 하여도 좋다.

(예1)

로터를, 직경이 120㎝, 두께 20㎜의 알루미늄제 원판×2장, 토크 증배장치에 있어서의 피동 로터를 직경이 120㎝, 두께 20㎜의 알루미늄제 원판, 각 로터, 피동 로터 및 자석바퀴에 부착한 영구자석은, 스미토모토쿠슈킨조쿠(주)제의 네오디뮴(Nd-Fe-Bo)자석(상품명 네오 맥스)의, 외경이 76㎜, 내경이 42㎜의 도넛 형상으로, 두께가 6㎜의 것을 3장포갬으로 하여 구성하였다. 상기 영구자석의 자석성능은, 자속밀도(KG)가 3.5, 흡착력이 55kg이다. 또, 둥근 고리 띠 형상면은, 각 로터의 외주를 따라 그 폭방향 중심의 회전반경을 55㎝로 상정하고, 영구자석은 둥근 고리 띠 형상면내에 등간격으로, 로터에서는 72개소, 피동 로터에서는 60개소 설치하였다. 자석바퀴는 8기로 각각, 도1에 도시된 것과 같은 사각형상, 또한, 사각형의 각 면에 3장포갬으로, 3×4=12장의 상기와 동일한 도넛 형상의 영구자석을 부착하였다.

또, 코어레스 코일은, 선 직경이 1㎜로 각각의 분권 코일은, 감기 회수를 1000, 코일 외경을 75φ, 코일 축방향 길이를 30㎜으로 하였다. 또, 분권 코일과 로터 표면과의 간극은 10㎜로 설정하였다. 모터는, 니혼사보(주)제 직류 모터이며, 각각의 작동전압 24V, 전류 3.2A, 소비전력이 50W, 회전속도는 2000rpm의 것을 사용하였다.

이러한 구성에서, 토크 증배장치의 피동 로터 및 로터를 300rpm의 회전속도로 회전구동한 바, 코어레스 코일의 출력단으로부터는, 2KW의 교류 출력을 얻을 수 있었다. 즉 2KW(출력)－8×50W(모터 소비전력)=1.6KW의 정미출력을 얻을 수 있었다.

또, 본 실시예에서는, 코어레스 코일을 지지하는 프레임의 강성이 작고, 코어레스 코일을 영구자석과의 사이의 흡착력의 ON, OFF에 의해 진동이 발생하여, 분권 코일과 로터가 충돌할 우려가 있었으므로, 상기한 바와 같이 분권 코일과 로터 표면과의 간극은 10㎜로 한정하였지만, 상기 지지 프레임의 강성을 크게하고, 상기 간극을 작게 하면 더욱 큰 출력을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 구성하였으므로, 영구자석을 이용하여, 입력보다도 큰폭으로 높은 출력을 얻을 수 있다는 우수한 효과를 가진다.

Claims

외력에 의해 회전 구동되는 회전 자유로운 로터와,

이 로터 위에, 로터의 회전면 및 회전 중심축선의 일방에 평행하며, 상기 회전 중심축선을 중심으로 하여 설정한 둥근 고리 띠 형상면을 따라서, 이 둥근 고리 띠 형상면과 직교하는 방향으로, 극성이 동일한 방향으로 갖추어지고, 또한, 원주방향 일정 간격으로 둥근 고리 열 형상으로 설치된 복수의 영구자석과,

코일 중심축선이, 상기 둥근 고리 띠 형상면과 교차하도록 하고, 상기 둥근 고리 띠 형상면을 따라 둥근 고리 열 형상으로 배열하여 상기 고정측부재에 지지된 복수의 코어레스 코일을 가지고 이루어지며,

상기 로터에 있어서의 상기 둥근 고리 띠 형상면의 영역은, 비자성재료에 의해 형성되고,

상기 복수의 코어레스 코일은, 각각이, 로터의 회전에 의한 상기 영구자석의 회전 궤도면을 그 극성방향 양측으로부터 간극을 가지고 끼워 넣듯이 배치된 한 쌍의 분권 코일로 구성되며, 이들 쌍을 이루는 분권 코일의 감기방향이 동일하게 된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 분권 코일이 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 각 코어레스 코일에 있어서의, 상기 회전 궤도면에 대하여 동일측의 분권 코일이, 서로 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둥근 고리 열 형상으로 배치된 복수의 영구자석의 원주방향의 배열 피치(Pm)는, 이 영구자석의 상기 원주방향의 외경(Dm)의 2배 이상으로 된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 둥근 고리 열 형상으로 배치된 상기 복수의 코어레스 코일의 둥근 고리에 있어서의 원주방향의 외경(Dc)은, 상기 영구자석의 외경(Dm)과 대략 같게 된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 코어레스 코일은 상기 둥근 고리 띠 형상면을 따르는 원주방향으로 일정 간격으로 배치되고, 그 코일 감기방향이 동일하게 되며, 상기 코어레스 코일의 간격은, 그 둥근 고리에 있어서의 원주방향의 외경(Dc)의 1∼1.4배, 1.1∼1.3배, 1.2배 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어레스 코일은, 둥근 고리의 원주방향의 외경에 있어 서로 밀착하여 짝수개 배치되고, 또한 인접하는 코어레스 코일에 있어서의 감기방향이 서로 반대 방향으로 된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어레스 코일은, 둥근 고리의 원주방향의 외경에 있어 서로 밀착하여 짝수개 배치되고, 또한, 각 코어레스 코일의 감기방향이 동일하게 된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 영구자석을, 상기 로터의 회전 중심축선에 대하여 다른 복수의 반경 위에 설정된 복수의 둥근 고리 띠 형상면의 각각을 따라 원주방향 일정간격으로 둥근 고리 열 형상으로 배치하고, 각 영구자석은 대응하는 둥근 고리 띠 형상면과 직교하는 방향으로, 극성이 동일한 방향으로 갖추어져 이루어지고, 이들 복수의 둥근 고리 열형상의 영구자석에 대응하여, 상기 코어레스 코일을 복수의 둥근 고리 열 형상으로 배치한 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 9 항에 있어서, 상기 복수의 둥근 고리 띠 형상면 중 적어도 하나가, 상기 로터의 회전면과 평행하게 설정되고, 나머지가, 상기 로터의 회전 중심축선과 평행하게 설정된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로터에 있어서의 상기 둥근 고리 띠 형상면의 영역의 두께가, 상기 영구자석의 극성방향의 두께와 대략 같게 되고, 이 영구자석은, 상기 둥근 고리 띠 형상면의 영역에 형성된 두께 방향의 관통 구멍에 박아 지지된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로터가 복수 설치되고, 이들은 서로 동축적으로, 또한, 평행하게, 일체적으로 연결되며, 각 로터는, 적어도 로터 회전면과 평행, 또한, 상기 회전 중심축선으로부터의 반경이 동일한 둥근 고리 띠 형상면을 가지고, 인접하는 로터에 있어서의 상기 코어레스 코일의 둥근 고리 띠 형상면을 따른 원주방향의 배치는, 동피치, 동위상으로 되고, 또, 인접하는 상기 로터간의 축방향의 거리는, 상기 둥근 고리 띠 형상면의 위치에서, 상기 코어레스 코일의 코일 중심축선 방향의 길이보다도 조금 크게 된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둥근 고리 띠 형상면은, 상기 로터의 회전 중심축선과 평행하게, 또한, 다른 반경에서 복수 설치되고, 로터의 반경방향에 인접하는 둥근 고리 띠 형상면에서의 상기 영구자석의 배열 피치는, 상기 회전 중심축선을 중심으로 하여 원주방향으로 등각도 간격, 또한, 동위상으로 되고, 이들의 둥근 고리 띠 형상면에 대응하는 상기 코어레스 코일의 둥근 고리 띠 형상면을 따른 원주방향의 배치는, 원주방향으로 등각도 간격, 또한, 동위상으로 되고, 또, 인접하는 상기 둥근 고리 띠 형상면간의 거리는, 상기 코어레스 코일의 코일 중심축선방향의 길이보다도 조금 크게 된 것을 특징으로 하는 발전장치.
회전 자유로운 피동 로터와,

이 피동 로터 위에, 이 피동 로터의 회전면 및 회전 중심축선의 일방에 평행하며, 상기 회전 중심축선을 중심으로 하여 설정한 둥근 고리 띠 형상면을 따라, 이 둥근 고리 띠 형상면과 직교하는 방향으로, 극성이 동일한 방향으로 갖추어지고, 또한, 원주방향 일정 간격으로 둥근 고리 열 형상으로 설치된 복수의 피동 영구자석과,

상기 피동 로터의 회전에 의한 상기 피동 영구자석의 회전 궤도면을 그 극성방향 양측으로부터 간극을 가지고 끼워 넣듯이 배치되고, 또한, 상기 피동 영구자석의 회전 방향으로 회전 자유로운 한 쌍의 자석바퀴를 1조로 하여, 복수조의 자석바퀴를 상기 피동 로터의 원주방향으로 배치하여 이루어지는 자석바퀴군과,

이들 자석바퀴군의 자석바퀴를 동기하여 회전 구동시키는 구동원을 가지고 이루어지고,

상기 피동 로터에 있어서의 상기 둥근 고리 띠 형상면의 영역은 비자성재료로 구성되고, 상기 자석바퀴는, 상기 피동 로터의 둥근 고리 띠 형상면과 평행, 또한, 이 둥근 고리 띠 형상면의 원주방향과 직교하는 회전 중심축선 주위로 회전 자유로운 회전체와, 이 회전체의 외주에, 회전 방향으로 등간격으로, 또한, 극성이 상기 회전체의 회전 중심축선에 대하여 동일한 방향이 되도록 부착된 복수의 구동 영구자석을 구비하고, 이들 구동 영구자석과 상기 피동 영구자석에 있어서의 대향면의 극성이 동일하게 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 토크 증배장치.
제 14 항에 있어서, 상기 구동 영구자석은, 상기 회전체의 외주에, 그 회전 중심축선 주위에 점대칭으로 배치된 판형상체이며, 이 판형상체에 있어서의 회전 방향 선단의 상기 피동 영구자석의 회전 궤도면에 대한 최접근 거리가, 회전 방향 후단의 최접근 거리보다도 커지도록 부착된 것을 특징으로 하는 토크 증배장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 복수의 자석바퀴 쌍은, 상기 로터의 원주방향으로 등각도 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 토크 증배장치.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동원은 각각 하나의 자석바퀴를 구동하도록 자석바퀴와 동일 개수 설치된 모터인 것을 특징으로 하는 토크 증배장치.
제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피동 영구자석은, 복수의 판형상 자석을 서로 흡착한 상태로 포개어 형성된 것을 특징으로 하는 토크 증배장치.
제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 토크 증배장치에 있어서의 상기 피동 로터와 동축 일체적으로 회전하는 출력축을, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서의 상기 로터와 동축 일체적인 입력축과 연결한 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 로터의 회전에 의한 상기 영구자석의 회전 궤도면을 그 극성방향 양측으로부터 간극을 가지고 끼워 넣듯이 배치되고, 또한, 상기 영구자석의 회전 방향으로 회전 자유로운 한 쌍의 자석바퀴를 1조로 하여, 복수조의 자석바퀴를, 상기 둥근 고리 열 형상의 코어레스 코일의 사이의 위치에서, 상기 고정측부재에 부착 배치하여 이루어지는 자석바퀴군과,

이들 자석바퀴군의 자석바퀴를 동기하여 회전 구동시키는 구동원을 가지고 이루어지고,

상기 자석바퀴는, 상기 로터의 둥근 고리 띠 형상면과 평행, 또한, 이 둥근 고리 띠 형상면의 원주방향과 직교하는 회전 중심축선 주위로 회전 자유로운 회전체와, 이 회전체의 외주에, 회전 방향으로 등간격으로, 또한, 극성이 상기 회전체의 회전 중심축선에 대하여 동일 방향이 되도록 부착된 복수의 구동 영구자석을 구비하고, 이들 구동 영구자석과 상기 로터측의 영구자석에 있어서의 대향면의 극성이 동일하게 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 20 항에 있어서, 상기 로터는, 상기 둥근 고리 띠 형상면과 대략 상사형의 둥근 고리 띠 형상체로 이루어지고, 상기 코어레스 코일은, 상기 둥근 고리 띠 형상체가 관통하는 폐단면을 가지는 프레임에 지지된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 구동 영구자석은, 상기 회전체의 외주에, 그 회전 중심축선 주위에 점대칭으로 배치된 판형상체이며, 이 판형상체에 있어서의 회전 방향 선단의 상기 피동 영구자석의 회전 궤도면에 대한 최접근 거리가, 회전 방향 후단의 최접근 거리보다도 커지도록 부착된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 자석바퀴 쌍은, 상기 로터의 원주방향으로 등각도 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 20 항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피동 영구자석은, 복수의 판형상 자석을 서로 흡착한 상태로 포개어서 형성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어레스 코일의 출력단에 접속되고, 그 출력 전류의 일부 또는 전부를 정류하는 정류장치와, 이 정류장치로부터 공급되는 직류전력이 충전되는 배터리를 가지고 이루어지며, 상기 구동원은, 상기 배터리로부터 전력이 공급되는 모터인 것을 특징으로 하는 발전장치.