特許 6774669 発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6774669

(24)【登録日】2020年10月7日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】発電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 21/24 20060101AFI20201019BHJP

【ＦＩ】

   H02K21/24 G

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-22911(P2020-22911)

(22)【出願日】2020年2月13日

【審査請求日】2020年2月26日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520053706

【氏名又は名称】吉村 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100168930

【弁理士】

【氏名又は名称】大坪 勤

(72)【発明者】

【氏名】吉村 昭夫

【審査官】 安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１３５８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０３３２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８９５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１３４８１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の磁石と、前記第１の磁石と磁極の向きを逆にした第２の磁石とからなり、前記第１の磁石の磁極面と前記第２の磁石の磁極面が同一面を構成するよう形成された磁石本体と、
前記磁石本体の一方の磁極面に隣接して配設され、当該駆動側制御盤の回転に応じて前記第１の磁石及び前記第２の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板が当該駆動側制御盤の側面円周方向に所定間隔毎に設けられ、回転可能な円盤状の駆動側制御盤と、
前記駆動側制御盤に接続され且つ前記磁石本体の他方の磁極面に隣接して配設され、当該反駆動側制御盤の回転に応じて前記第１の磁石及び前記第２の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板が当該反駆動側制御盤の側面円周方向に所定間隔毎に設けられ、前記駆動側制御盤とともに回転可能な円盤状の反駆動側制御盤と、
前記駆動側制御盤及び前記反駆動側制御盤の各々を挟んで前記磁石本体と逆側に配設される導体コイルと、
前記駆動側制御盤を回転させる回転動力を生成する動力生成器と、
を備え、
前記駆動側制御盤が備える鉄板と、前記反駆動側制御盤が備える鉄板とは前記磁石本体の側面の回転方向に沿った同一位置において交互に前記磁石本体に吸着されることを特徴とする発電機。

【請求項2】

前記駆動側制御盤に連結される回転軸と、前記動力生成器が有する出力軸とを接続するラチェット型カップリングを備えたことを特徴とする請求項１に記載の発電機。

【請求項3】

前記第１の磁石及び前記第２の磁石はいずれも中空円柱状の磁石であって、
前記第２の磁石の半径は、前記第１の磁石の中空部半径と略同一長であり、
前記第２の磁石は、前記第１の磁石の中空部に挿入され固着されることを特徴とする請求項１に記載の発電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、永久磁石等の磁石を利用した発電機が広く知られている。磁石を利用した発電機とは、コイルと磁石とを近傍に配置し、磁石を動かして磁界を変化させたときに電磁誘導によりコイルに流れる誘導電流を利用して発電を行う発電機である。このような発電機に関し、各種の発明がなされてきた（例えば特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、永久磁石発電機の回転子に関し、回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円周方向に接合されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外周に固定された複数の非磁性部材とを備えた回転子に係る技術が開示されている。

【0004】

特許文献１に係る技術によれば、回転子の外形寸法に応じて任意に磁性板の形状、細部を変えるだけで、小形、大形の回転子に共通の板状の永久磁石を利用可能にし、かつこの永久磁石を外側から被って、治具等の衝突による割れなどを防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平４−１３８０４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のように、磁石を利用した従来の発電機は、磁石又はコイルの少なくともいずれか一方を回転等させて動かすことで発電を行うことが一般的であった。しかしながら、磁石やコイルを動かすためには少なからずトルクを必要とするものであり、このようなトルクを低減させることが好ましかった。

【0007】

本願発明者は、各種の実験試作等を通して、効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減可能な発電機を発明した。

【0008】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減させることが可能な発電機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明に係る発電機は、第１の磁石と、前記第１の磁石と磁極の向きを逆にした第２の磁石とからなり、前記第１の磁石の磁極面と前記第２の磁石の磁極面が同一面を構成するよう形成された磁石本体と、前記磁石本体の一方の磁極面に隣接して配設され、当該駆動側制御盤の回転に応じて前記第１の磁石及び前記第２の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板が当該駆動側制御盤の側面円周方向に所定間隔毎に設けられ、回転可能な円盤状の駆動側制御盤と、前記駆動側制御盤に接続され且つ前記磁石本体の他方の磁極面に隣接して配設され、当該反駆動側制御盤の回転に応じて前記第１の磁石及び前記第２の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板が当該反駆動側制御盤の側面円周方向に所定間隔毎に設けられ、前記駆動側制御盤とともに回転可能な円盤状の反駆動側制御盤と、前記駆動側制御盤及び前記反駆動側制御盤の各々を挟んで前記磁石本体と逆側に配設される導体コイルと、前記駆動側制御盤を回転させる回転動力を生成する動力生成器と、を備え、前記駆動側制御盤が備える鉄板と、前記反駆動側制御盤が備える鉄板とは前記磁石本体の側面の回転方向に沿った同一位置において交互に前記磁石本体に吸着されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る発電機の全体構成例を示す図である。

【図2】本実施形態に係る発電機の全体構成例を示す斜視図である。

【図3】本実施形態に係る磁石本体の一例を示す図である。

【図4】本実施形態に係る磁石本体の特性を説明するための図である。

【図5】本実施形態に係る駆動側制御盤及び反駆動側制御盤の一例を示す図である。

【図6】本実施形態に係るコギングトルクの発生防止効果を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について説明する。

【0013】

［発電機の全体構成例］
図１は、本実施形態に係る発電機の全体構成例を示す図である。図２は、本実施形態に係る発電機の全体構成例を示す斜視図である。図１では、本実施形態に係る発電機１を横方向から見た図を例示している。図２では、説明の便宜上、一部の構成要素を省略して図示している。

【0014】

図１及び図２に示す発電機１は、磁石本体２、駆動側制御盤３、反駆動側制御盤４、回転軸５、固定軸６、複数の導体コイル７、コイル枠８、補助コイル枠９、動力生成器１０、カップリング１１、補強リング１２、配線１３、蓄電装置１４、土台部１５等を有する。この発電機１は、動力生成器１０の駆動させたときに生じる磁石本体２の磁界変化に伴い、電磁誘導により導体コイル７に流れる誘導電流を利用して交流発電を行う発電機である。

【0015】

磁石本体２は、永久磁石等の磁石からなる磁石本体部分であり、円柱状に構成される。詳細については図３及び図４を用いて後述する。なお、この磁石本体２は固定軸６に連結されて固定されており、不動である。

【0016】

駆動側制御盤３は、磁石本体２の片側の側面に隣接して配設される回転可能な円盤状の薄板である。この駆動側制御盤３は回転軸５に連結されて回転軸５の回転に伴い回転し、この駆動側制御盤３と磁石本体２との作用により、磁石本体２の磁極（磁界）変化を作り出す第１の磁極（磁界）変化手段である。

【0017】

反駆動側制御盤４は、磁石本体２の駆動側制御盤３側と逆側の側面に隣接して配設される回転可能な円盤状の薄板である。この反駆動側制御盤４は駆動側制御盤３と連結されて駆動側制御盤３の回転に伴い回転し、この反駆動側制御盤４と磁石本体２との作用により、磁石本体２の磁極（磁界）変化を作り出す第２の磁極（磁界）変化手段である。

【0018】

このように駆動側制御盤３及び反駆動側制御盤４は、磁石本体２を挟んで対向するよう配設される。なお、円盤状の駆動側制御盤３と反駆動側制御盤４とは、外周縁近傍がボルトナット等により接続される（図５参照）。これら駆動側制御盤３及び反駆動側制御盤４が磁石本体２の両面側で同時に回転することによって、磁石本体２の磁界変化を作り出す。詳細については図５等を用いて後述する。

【0019】

回転軸５は、駆動側制御盤３を回転させる例えばＳ３５〜４５Ｃ等の機械構造用炭素鋼やステンレスで形成された棒状体である。この回転軸５の一端は駆動側制御盤３に連結されており、他端はカップリング１１を介して動力生成器１０に連結されている。この回転軸５は、軸振れ防止機能を有する不図示のダブルベアリング等を介して駆動側制御盤３側のコイル枠８及び補助コイル枠９を軸通する。

【0020】

固定軸６は、例えばＳ３５〜４５Ｃ等の機械構造用炭素鋼やステンレスで形成された棒状体であり、一端が磁石本体２に連結される。この固定軸６は、不図示のナット・ワッシャー等により反駆動側制御盤４側のコイル枠８及び補助コイル枠９を連通・固定される。なお、固定軸６の一端側にはベアリング６ａが配設され、ベアリング６ａの外輪が反駆動側制御盤４に取り付けられる。これにより、ベアリング６ａは反駆動側制御盤４とともに回転する。

【0021】

導体コイル７は、駆動側制御盤３よりも図１では右側及び反駆動側制御盤４よりも図１では左側においてそれぞれ設けられ、回転軸５や固定軸６の軸方向に平行に延びる不図示の鉄心周りに、例えば直径０．２ｍｍ、長さ１００ｍのエナメル線等が螺旋状に巻回されて作製された横長のコイルである。

【0022】

複数の導体コイル７の各々の断面形状は、図２に示すように、コイル枠８や補助コイル枠９の切り抜かれた領域に応じた形状となるよう構成される。本実施形態では、コイル枠８や補助コイル枠９の切り抜かれた領域の個数である２４個の導体コイル７が、駆動側制御盤３を挟んで磁石本体２と逆側、反駆動側制御盤４を挟んで磁石本体２と逆側にそれぞれ配設される。

【0023】

また、複数の導体コイル７の各々には、電気配線である配線１３等が接続されており、配線１３を介して電気を蓄電する蓄電装置１４に接続される。

【0024】

コイル枠８は、複数の導体コイル７の各々を支持するために磁石本体２の両側面から所定距離離間して土台部１５に立設され、例えばアルミニウム板等の非磁性体板により形成された側面正方形状の枠体である。

【0025】

このコイル枠８には、複数の導体コイル７が連通するための外側連通穴８ａ、内側連通穴８ｂが形成されている。外側連通穴８ａ及び内側連通穴８ｂの形状や個数については、図５の説明の際に併せて説明する。

【0026】

補助コイル枠９は、コイル枠８による複数の導体コイル７の各々の支持を補助するためにコイル枠８から所定距離離間して土台部１５に立設され、例えばアルミニウム板等の非磁性体板により形成された側面正方形状の枠体である。

【0027】

この補助コイル枠９には、複数の導体コイル７が連通するための外側連通穴９ａ、内側連通穴９ｂが形成されている。外側連通穴９ａ及び内側連通穴９ｂの形状や個数については、図５の説明の際に併せて説明する。

【0028】

動力生成器１０は、使用者がハンドル１０ａを回転させて内部の増速歯車（不図示）により増速させる手廻し増速器である。この動力生成器１０の出力軸（不図示）はカップリング１１に接続される。すなわち、動力生成器１０は、カップリング１１を介して駆動側制御盤３を回転させる回転軸５の回転動力を生成する。

【0029】

カップリング１１は、回転軸５と動力生成器１０の出力軸とを接続することによって、動力生成器１０の出力を回転軸５の回転動力とする動力伝達部品である。

【0030】

このカップリング１１は、例えばラチェット型カップリングが好ましい。なぜならば、動力生成器１０の出力軸の回転が一時的に中断しても、回転軸５を空転させて発電状態を維持することができるからである。すなわち、手廻し増速器である動力生成器１０のハンドル１０ａを最高回転速度近辺まで回転させて使用者が手を離した場合であっても、動力生成器１０が惰性で回転することによる惰性力を利用して、回転軸５を空転させて発電状態を維持することができる。

【0031】

補強リング１２は、磁石本体２の外周周りに磁石本体２と少しの間隙を挟んで設けられるリング状の例えば集成材等の木質材料である。この補強リング１２は、駆動側制御盤３や反駆動側制御盤４の歪みを防止するために設けられる。すなわち、駆動側制御盤３や反駆動側制御盤４と磁石本体２との間に常に働いている磁力によってこれら制御盤が強度不足により歪んでしまう状況や、磁石本体２との隙間調整ができない状況を防ぐために設けられる。

【0032】

配線１３は、電気配線である。蓄電装置１４は、発電機１によって発電された電気を蓄電する装置である。

【0033】

土台部１５は、平面略長方形状の板状体であり、この土台部１５上にコイル枠８や補助コイル枠９、動力生成器１０が立設される。

【0034】

以上に示す構成により、本実施形態に係る発電機１では、駆動側制御盤３及び反駆動側制御盤４が動力生成器１０の操作により回転し、当該回転に伴い駆動側制御盤３及び反駆動側制御盤４と磁石本体２との作用により、磁石本体２の磁極変化が起こる。そうすると、各導体コイル７に誘導電流が発生し、この誘導電流を利用して交流発電を行うものである。

【0035】

［磁石本体の一例］
図３は、本実施形態に係る磁石本体の一例を示す図である。

【0036】

図３に示すように、磁石本体２は、外側の中空円柱状の磁石（第１の磁石）２１、内側の中空円柱状の磁石（第２の磁石）２２とから構成される。これら磁石２１、２２は、表面積、厚さ及び磁束密度が同一及び均一に構成され、形状のみが異なる。なお、磁石２１、２２のそれぞれの外径及び内径の寸法は、両者の表面積が同一になるよう設定される。特に磁石２２の半径は、磁石２１の中空部半径と略同一長に構成される。

【0037】

本実施形態では、磁石本体２を構成する磁石２１、２２として例えば湿式異方性フェライト磁石を用いる。この磁石２１、２２の磁束密度は約１０７ｍＴであり、厚さは１０ｍｍである。

【0038】

このような磁石本体２は、磁石２１の内側に磁石２２を挿入して接着剤等で固着させることで作製される。なお、磁石２１と磁石２２とは、Ｎ極及びＳ極の磁極の向きを互いに逆にした状態で、磁石２１の磁極面と磁石２２の磁極面が同一面を構成するよう固着される。例えば図３に示すように、磁石２１は上方がＳ極、下方がＮ極であり、磁石２２は上方がＮ極、下方がＳ極である。また、挿入に際しては必要に応じて治具を利用して行う。このような磁石本体２は、図４を用いて後述する特性を有する。

【0039】

［本実施形態に係る磁石本体の特性］
図４は、本実施形態に係る磁石本体の特性を説明するための図である。

【0040】

図４（ａ）では、互いに近接して配置された永久磁石Ｍ１、Ｍ２（以下、単に「磁石Ｍ１、Ｍ２」ともいう。）を例示して説明する。磁石Ｍ１、Ｍ２は、表面積、厚さ及び磁束密度が同一及び均一に構成され、Ｎ極及びＳ極の向きが互いに逆にした状態で配置されている。

【0041】

この状態で、図４（ｂ）に示すように、磁石Ｍ１、Ｍ２の片面に両者の片面が隠れる程度の広さの鉄板Ｓを吸着させる。そうすると、永久磁石Ｍ１、Ｍ２の鉄板Ｓに吸着される側の磁極が消滅する一方、鉄板Ｓに吸着されない側の磁極の磁力がそれぞれ△（デルタ）Ｎ、△（デルタ）Ｓだけ大きくなり約１．１〜１．２倍になることが分かった。鉄板Ｓを取り外すと、図４（ａ）に示す元の状態に戻る。

【0042】

本実施形態においては、このように鉄板Ｓの吸着・非吸着に応じて磁石Ｍ１、Ｍ２の鉄板Ｓに吸着されない側の磁極の磁力が増減する特性を、磁石の極変化とも称する。また、磁石の極変化をもたらす鉄板Ｓを、シール鉄板とも称する。図４の磁石Ｍ１、Ｍ２は、それぞれ図３に示す磁石本体２を構成する磁石２１、２２に対応する。ここでいう鉄板Ｓの吸着とは、鉄板Ｓと磁石Ｍ１、Ｍ２との間で例えば１ｍｍ程度の最小限度の僅かな隙間を有する場合を含むものとする。

【0043】

なお、図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態に移行する場合、永久磁石Ｍ１、Ｍ２の磁力線は、磁力線Ｌ１から磁力線Ｌ２に変化する。そこで、図４（ｃ）に示すように、鉄板Ｓを挟んで磁石Ｍ１、Ｍ２と逆側に導体コイルＣを配置させた場合、鉄板Ｓを出し入れすると導体コイルＣを貫く磁界は変化し、電磁誘導により導体コイルＣに誘導電流が流れる。

【0044】

すなわち、図３に示す磁石本体２は、当該磁石本体２の上面又は下面に所定の鉄板を着脱させることで、鉄板を挟んで磁石本体２と逆側に配置させた導体コイルに誘導電流を流すことができるという特性を有するものである。

【0045】

図４に示す例では、鉄板Ｓは例えば厚さ１ｍｍのＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）等のＳＳ材である。磁石Ｍ１、Ｍ２は、例えば磁束密度１００ｍＴ、直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのフェライト磁石である。磁石Ｍ１、Ｍ２が磁束密度の高いネオジウム磁石等の場合には、鉄板Ｓの厚さは磁石Ｍ１、Ｍ２の厚さの３０％程度の厚さであることが好ましい。すなわち、鉄板Ｓの厚さは磁石Ｍ１、Ｍ２の磁束密度の大きさに応じて変更させることが好ましい。

【0046】

［駆動側制御盤及び反駆動側制御盤の一例］
図５は、本実施形態に係る駆動側制御盤及び反駆動側制御盤の一例を示す図である。図５では、説明の便宜上、磁石本体２と駆動側制御盤３と反駆動側制御盤４とを離間させて図示している。

【0047】

図５に示す駆動側制御盤３は、本体３１、複数のシール鉄板３２、複数の内側補助鉄心３３ａ、複数の外側補助鉄心３３ｂ（以下、内側補助鉄心３３ａ及び外側補助鉄心３３ｂを総称する場合、単に「補助鉄心３３」ともいう。）を有する。図５では、それぞれ６個のシール鉄板３２、内側補助鉄心３３ａ及び外側補助鉄心３３ｂを示しているが、６個に限定されるものではない。

【0048】

本体３１は、円盤状の薄板、例えば板厚２．０ｍｍのアルミニウム板等の非磁性体板である。この本体３１の外径は、磁石本体２（磁石２１）の外径と略同一である。この本体３１の側面では、後述するシール鉄板３２、内側補助鉄心３３ａ及び外側補助鉄心３３ｂが嵌め込まれる領域が板幅方向に切り抜かれている。

【0049】

シール鉄板３２は、本体３１の側面中心近傍から外周近傍までの径長の環状扇形の例えば板厚２．３ｍｍの鋼板である。このシール鉄板３２は、本体３１の側面円周方向に所定間隔（図５では６０°）毎に本体３１の切り抜かれた領域に嵌込され、接着剤等で固着される。

【0050】

内側補助鉄心３３ａは、本体３１の側面中心近傍から径長Ｌ１以下の径長の環状扇形の例えば板厚２．３ｍｍの鋼板である。この内側補助鉄心３３ａは、本体３１の側面円周方向に所定間隔（図５では６０°）毎に本体３１の切り抜かれた領域に嵌込され、接着剤等で固着される。なお、径長Ｌ１とは、磁石２２の外径Ｌよりも短い長さである。

【0051】

外側補助鉄心３３ｂは、本体３１の径長Ｌ２から外周近傍までの径長の環状扇形の例えば板厚２．３ｍｍの鋼板である。この外側補助鉄心３３ｂは、本体３１の側面円周方向に所定間隔（図５では６０°）毎に本体３１の切り抜かれた領域に嵌込され、接着剤等で固着される。なお、径長Ｌ２とは、磁石２２の外径Ｌよりも長い長さである。

【0052】

以上説明してきたように、駆動側制御盤３は、本体３１、複数のシール鉄板３２、複数の内側補助鉄心３３ａ、複数の外側補助鉄心３３ｂを有する。なお、シール鉄板３２と、内側補助鉄心３３ａ及び外側補助鉄心３３ｂの組合せとは、本体３１の側面円周方向に交互に配置される。そして、各々のシール鉄板３２と各々の内側補助鉄心３３ａ及び外側補助鉄心３３ｂとは、中心角が同一に構成される。

【0053】

これにより、駆動側制御盤３が回転した場合には、シール鉄板３２と補助鉄心３３とが交互に磁石本体２の磁極面に吸着されることとなる。シール鉄板３２は、図４を用いて前述したとおり、当該シール鉄板３２の吸着・非吸着に応じて磁石本体２の磁極の変化を引き起こすものである。一方、補助鉄心３３は、当該補助鉄心３３が磁石２１、磁石２２にそれぞれ吸着されることで磁石本体２の磁束を大きくするためのものである。なお、前述の通り、ここでいう吸着とは、シール鉄板３２（又は補助鉄心３３）と磁石２１、２２との間で例えば１ｍｍ程度の最小限度の僅かな隙間を有する場合を含むものとする。

【0054】

すなわち、一つのシール鉄板３２と隣の補助鉄心３３との組で磁石本体２の磁束を制御している。また、駆動側制御盤３が備えるこの組数によって周波数が決定される。例えば周波数６０Ｈｚ、回転速度１０回／秒の場合には、組数は６となる。

【0055】

同様に、図５に示す反駆動側制御盤４は、本体４１、複数のシール鉄板４２、複数の内側補助鉄心４３ａ、複数の外側補助鉄心４３ｂ（以下、内側補助鉄心４３ａ及び外側補助鉄心４３ｂを総称する場合、単に「補助鉄心４３」ともいう。）を有する。図５では、それぞれ６個のシール鉄板４２、内側補助鉄心４３ａ及び外側補助鉄心４３ｂを示しているが、６個に限定されるものではない。

【0056】

本体４１は、円盤状の薄板、例えば板厚２．０ｍｍのアルミニウム板等の非磁性体板である。この本体４１の外径は、磁石本体２（磁石２１）の外径と略同一である。この本体４１の側面では、後述するシール鉄板４２、内側補助鉄心４３ａ及び外側補助鉄心４３ｂが嵌め込まれる領域が板幅方向に切り抜かれている。

【0057】

シール鉄板４２は、本体４１の側面中心近傍から外周近傍までの径長の環状扇形の例えば板厚２．３ｍｍの鋼板である。このシール鉄板４２は、本体４１の側面円周方向に所定間隔（図５では６０°）毎に本体４１の切り抜かれた領域に嵌込され、接着剤等で固着される。

【0058】

内側補助鉄心４３ａは、本体４１の側面中心近傍から径長Ｌ１以下の径長の環状扇形の例えば板厚２．３ｍｍの鋼板である。この内側補助鉄心４３ａは、本体４１の側面円周方向に所定間隔（図５では６０°）毎に本体４１の切り抜かれた領域に嵌込され、接着剤等で固着される。

【0059】

外側補助鉄心４３ｂは、本体４１の径長Ｌ２から外周近傍までの径長の環状扇形の例えば板厚２．３ｍｍの鋼板である。この外側補助鉄心４３ｂは、本体４１の側面円周方向に所定間隔（図５では６０°）毎に本体４１の切り抜かれた領域に嵌込され、接着剤等で固着される。

【0060】

以上説明してきたように、反駆動側制御盤４は、本体４１、複数のシール鉄板４２、複数の内側補助鉄心４３ａ、複数の外側補助鉄心４３ｂを有する。なお、シール鉄板４２と、内側補助鉄心４３ａ及び外側補助鉄心４３ｂの組合せとは、本体４１の側面円周方向に交互に配置される。そして、各々のシール鉄板４２と各々の内側補助鉄心４３ａ及び外側補助鉄心４３ｂとは、中心角が同一に構成される。

【0061】

これにより、反駆動側制御盤４が回転した場合には、シール鉄板４２と補助鉄心４３とが交互に磁石本体２の磁極面に吸着されることとなる。シール鉄板４２は、図４を用いて前述したとおり、当該シール鉄板４２の吸着・非吸着に応じて磁石本体２の磁極の変化を引き起こすものである。一方、補助鉄心４３は、当該補助鉄心４３が磁石２１、磁石２２にそれぞれ吸着されることで磁石本体２の磁束を大きくするためのものである。

【0062】

このような駆動側制御盤３と反駆動側制御盤４は、それぞれの制御盤の外周縁近傍に円周方向に所定間隔毎に設けられた複数のボルト孔３４、ボルト孔４４の間が不図示のボルト等により接続される。これにより、これら駆動側制御盤３及び反駆動側制御盤４が磁石本体２の磁力により磁石本体２に吸着しようとしても、磁石本体２と各制御盤３、４との間に例えば１ｍｍ程度の隙間を設けることができる。

【0063】

なお、これら駆動側制御盤３と反駆動側制御盤４とをボルト等で接続するときは、シール鉄板３２、４２（補助鉄心３３、４３）の位置を互いに角度をずらして接続する。具体的には、磁石本体２の側面の回転方向に沿った同一位置においてシール鉄板３２、４２が交互に吸着されるよう、環状扇形であるシール鉄板３２、４２の中心角（本実施形態では３０°）だけずらして接続する。

【0064】

なお、図１や図２で示したコイル枠８の外側連通穴８ａ、内側連通穴８ｂの形状及び個数は、駆動側制御盤３（又は反駆動制御盤４）においてすべてのシール鉄板３２（又はシール鉄板４２）を補助鉄心３３（又は補助鉄心４３）に置き換えた場合の外側補助鉄心３３ａ、内側補助鉄心３３ｂ（又は外側補助鉄心４３ａ、内側補助鉄心４３ｂ）の形状及び個数と同一である。補助コイル枠９の外側連通穴９ａ、内側連通穴９ｂの形状及び個数についても同様である。

【0065】

［コギングトルクの防止効果］
図６は、本実施形態に係るコギングトルクの発生防止効果を説明するための図である。

【0066】

ところで、図５で示すように駆動側制御盤３及び反駆動側制御盤４に補助鉄心３３、４３を取り付けた場合には、導体コイル７（図１参照）と補助鉄心３３、４３との間にコギングトルクが発生し得る。このようなコギングトルクの発生を防止するために、本実施形態によれば、補助鉄心３３、４３と導体コイル７（厳密には、コイル鉄心）の回転方向側の幅寸法を、常時、吸着面積が変化しないような幅の寸法にする。

【0067】

図６では、補助鉄心３３を径方向から見た図を示しており、図中の矢印は駆動側制御盤３の回転方向を示している。図６に示すように、補助鉄心３３の後端が所定のコイル鉄心７Ａから離れ始める位置に到達したときに、補助鉄心３３の先端は隣り合うコイル鉄心７Ｂの吸着を開始する位置に到達するようにすることで、補助鉄心３３の吸着面積を常に変えないようにする。つまり、隣り合う導体コイル７（コイル鉄心）の幅が補助鉄心３３の幅になるように設定されることで、コギングトルクの発生を防止することができる。

【0068】

［磁力線の漏れ防止効果］
また前述の通り、駆動側制御盤３において、各々のシール鉄板３２と各々の内側補助鉄心３３ａ及び外側補助鉄心３３ｂとは、中心角が同一に構成される。同様に、反駆動側制御盤４において、各々のシール鉄板４２と各々の内側補助鉄心４３ａ及び外側補助鉄心４３ｂとは、中心角が同一に構成される。

【0069】

これにより、上記の通り、隣り合う導体コイル７（コイル鉄心）の幅を補助鉄心３３の幅になるように設定した場合、駆動側制御盤３の回転方向において任意のシール鉄板３２上に位置する導体コイル７（コイル鉄心）の隣の導体コイル７は、当該シール鉄板３２の隣の補助鉄心３３上に位置することとなる。

【0070】

これにより、補助鉄心３３から発生する磁力が隣のシール鉄板３２側に侵入し、当該シール鉄板３２上に位置する導体コイル７（コイル鉄心）に漏れ、当該導体コイル７が磁化されて起電力低下を招くという状況を防止することができる。補助鉄心３３から発生する磁力は、当該補助鉄心３３上に位置する導体コイル７に閉じ込められるためである。

【0071】

以上説明してきたように、本実施形態に係る発電機１によれば、手廻し増速器である動力生成器１０のハンドル１０ａを操作して一旦起動すれば、長時間発電を行わせることができ、効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減させることが可能である。

【0072】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0073】

例えば、上記説明においては、動力生成器１０が手廻し増速器である場合を例に挙げて説明を行ってきたが、この場合に限定されるものではない。例えば動力生成器１０は風力発電に係るブレード（風車）や、ブレード及びブレードの回転を増速する増速器の組合せ等、不規則に動力を生成する他の動力生成手段であってもよい。

【符号の説明】

【0074】

１ 発電機
２ 磁石本体
３ 駆動側制御盤
４ 反駆動側制御盤
５ 回転軸
６ 固定軸
７ 導体コイル
１０ 動力生成器
１１ カップリング
２１ 磁石（第１の磁石）
２２ 磁石（第２の磁石）
３２、４２ シール鉄板

【要約】

【課題】効率的に発電可能で且つ発電に必要なトルクを低減させることが可能な発電機を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の磁石と、第１の磁石と磁極の向きを逆にした第２の磁石とからなり、両磁石の磁極面が同一面を構成するよう形成された磁石本体と、磁石本体の一方の磁極面に隣接して配設され、第１の磁石及び前記第２の磁石の磁極面に吸着・非吸着を切り替え可能な鉄板を有する、回転可能な円盤状の駆動側制御盤と、駆動側制御盤を挟んで磁石本体と逆側に配設される導体コイルと、駆動側制御盤を回転させる回転動力を生成する動力生成器と、を備えたことを特徴とする発電機。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】