特開 2023-115471 発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023115471

(43)【公開日】2023-08-21

(54)【発明の名称】発電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 21/12 20060101AFI20230814BHJP

【ＦＩ】

H02K21/12 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022017697

(22)【出願日】2022-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】591211663

【氏名又は名称】羽鳥 信

(72)【発明者】

【氏名】羽鳥 信

【テーマコード（参考）】

5H621

【Ｆターム（参考）】

5H621BB05

5H621BB06

(57)【要約】

【課題】
コイルに誘導電流を発生させる発電体に対し、吸引、又は反発力を与えるマグネットを全方向より、また、平行に配置して回転させ、その磁力により発電体を回転させて発電し、外部に電気エネルギーを供給することができる発電機を提供する。
【解決手段】
第４マグネット１０を含む複数のマグネットを円環４内に挿入して円形の発電体６を形成し、第１コイル１１を含む複数のコイル内に発電体６を挿入し、更に、回転軸を中心に回転する回転体２に第１マグネット３を含む複数のマグネットを、第４マグネット１０を含む複数のマグネットに平行に取り付け、回転移動させる。
第１マグネット３の吸引、又は反発する磁力により、第４マグネット１０を有する発電体６を回転させ、第１コイル１１及び複数のコイル内を通過させ、コイルに誘導電流を発生させて発電する。

【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１マグネットの移動によって、第１コイル内にある第４マグネットが、前記第１マグネットの磁力により、前記第１コイル内を移動して発電する発電機において、
前記第４マグネットに磁力を与え、前記第４マグネットに対して平行に配置し、回転する回転体に取り付けられた前記第１マグネットを、前記回転体の回転軸を中心に回転させ、
前記第１マグネットの吸引、又は反発する磁力により、前記第４マグネットを有し、回転軸を有しない発電体を、前記回転体の回転方向と同じ方向に回転させて、前記第１コイル内を移動させ、
前記第１コイルに誘導電流を発生させて発電し、電気エネルギーを取得する事を特徴とした発電機。

【請求項2】

請求項１記載の発電機において、前記第４マグネットを有する発電体の外周に、取り外し可能なワイヤーを取り付け、前記ワイヤーを介して前記発電体をベアリングで支え、または、前記発電体の外周に保護板を取り付け、前記保護板を介して前記発電体をベアリングで支えたことを特徴とした発電機。

【請求項3】

請求項１記載の発電機において、前記第４マグネットに、吸引、または反発する磁力を与える第５マグネットを前記発電体の外側に配置し、前記第５マグネットの吸引力、又は反発力を変化させて前記発電体を移動させ、
前記第１コイルに誘導電流を発生させて発電し、電気エネルギーを取得する事を特徴とした発電機。

【請求項4】

第１マグネットの移動によって、第１コイル内にある第４マグネットが、前記第１マグネットの磁力により、前記第１コイル内を移動して発電する発電機において、
前記第４マグネットを第１電磁石に変更し、前記第１電磁石に電気を流して磁力を与え、
回転する回転体に取り付けられた前記第１マグネット、または第２電磁石を、前記第１電磁石に対して平行に配置して、前記回転体の回転軸を中心に回転させ、
前記第１電磁石を有し、回転軸を有しない第２発電体を、前記第１マグネット、または第２電磁石の吸引、又は反発する磁力により、前記回転体の回転方向と同じ方向に回転させて、前記第１コイル内を移動させ、
前記第１コイルに誘導電流を発生させて発電し、電気エネルギーを取得する事を特徴とした発電機。

【請求項5】

請求項４記載の発電機において、前記第２発電体に２本のレールを設けて前記第１電磁石のコイルに各々接触させ、前記レールに電気を流して、前記第１電磁石に磁力を発生させることを特徴とした発電機。

【請求項6】

請求項１記載の発電機において、前記回転体の下部に配置したベアリングを前記回転体に接触させ、前記回転体を前記ベアリングで支えた事を特徴とした発電機。

【請求項7】

請求項６記載の発電機において、前記ベアリングを前記第１マグネットに反発力を与える第１２マグネットに変えて前記回転体を回転させ、
前記回転体を、前記回転体の下部に配置した前記第１２マグネットにより、無接触で支えた事を特徴とした発電機。

【請求項8】

請求項１～７記載の発電機において、前記第１コイル幅の長さを、前記第４マグネットの長さの５０～１３０％にした事を特徴とする発電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転する移動部に取り付けられたマグネットの移動によって、発電部のマグネットがコイル内を移動し、コイルに誘導電流を発生させて発電し、電気エネルギーを取得する発電機に関する物である。

【背景技術】

【0002】

発電部のマグネットがコイル内を移動して発電し、電気エネルギーを得る物として文献１のような発電機が提案されている。

【0003】

複数のマグネットを繋ぎ合わせた発電体を円形状にし、それらの外周に複数のコイルを設け、発電体のマグネットに吸引力を与えるマグネットを有する回転体を、発電体の上部に配置し、外部より回転軸に力を加えて、回転体を有する回転軸を回転させ、回転体に設置されたマグネットの吸引力により、発電体を回転させ、外周に配置された複数のコイルに誘導電流を発生させて発電している。(文献１)

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１１０４９６号公報

【特許文献2】特許４９６４２９９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

文献１において、回転体のマグネットが外側の発電体のマグネットに対し、垂直に磁力が加わるように吸引力を与えている。
この為、仮に、発電体のマグネットのN極に回転体のマグネットのS極を垂直に近づけて吸引させた場合、発電体のマグネットのS極は、回転体のマグネットのS極より遠ざかろうとする。
これにより、発電体のマグネットには部分的に吸引力が加わり、発電体を回転させようとした場合、円運動が分散され、回転力を抑える傾向がある。

【0006】

したがって、本発明の発電機は、文献２の振動発電の発電方法を応用し、コイルに誘導電流を発生させる発電体に対し、吸引、又は反発力を与えるマグネットを全方向より、また、平行に配置して回転させ、その磁力により発電体を回転させて発電し、電気エネルギーを取得できるようにしたものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の発電機は、円形を成し回転軸を有しない複数のマグネット群から成る発電体の外周に複数のコイルを取り付け、その発電体のマグネット群に吸引、又は反発の磁力を与えるマグネットを移動部に複数配置している。
移動部のマグネットは、発電体のマグネットに対して平行に、回転する回転体に取り付けられ、その回転体を支えている回転軸を発電機の固定台で保持している。

【0008】

また、発電体の下部にベアリングを設けて発電体を支え、発電体の重量をベアリングで支えている。
一方で、複数のコイルも固定台に取り付けられ、各コイルからの出力は、電線にて制御部のブリッジダイオード、コンデンサー、抵抗に接続され、電気エネルギーとして外部に出力される。

【発明の効果】

【0009】

各コイルに誘導電流を発生させる発電体のマグネット群に、移動部のマグネットを、平行に近づけて吸引力、又は反発力を与えて回転すると、発電体のマグネット群も移動部のマグネットに吸引、又は反発して回転するようになる。
また、移動部のマグネットが発電体のマグネットに対し、全方向より、また平行に磁力を与えているので、均等に磁力が伝わる。

【0010】

これにより、発電体のマグネットに対し、全方向より磁界を加えて発電体のマグネット群を宙に浮かすことが可能となるため、無接触、無重力に近い状態となり、小さな力で回転することが可能となり、高速回転を維持できる。

【0011】

本発明の発電体は、複数のマグネットを互いに極性が違う向きで繋ぎ合わせて、車軸を有しない円形状のマグネット群を形成しているので発電効率が高くなり、内側にある移動部の回転移動により、発電体が安定した円回転移動を行なうことができ、また、各部品が取り外し可能なので、回転ですり減ったベアリングや円環の交換を容易に行うことができる。
また、発電体や回転体の下部にベアリングを設けて支える事により、回転時の負荷を軽減できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態における発電機と水車を含め、全体を示した斜視図である。

【図2】図１の発電機の円環部分を表した斜視図である。

【図3】（A）は、図２の円環部分をA－A線部分で切断し、一部を断面で表した図であり、（B）は、本発明の実施形態における発電機の他の実施形態を示したもので、円環にワイヤーを挿入した断面図である。

【図4】本発明の実施形態における発電機の他の実施形態を示したもので、（A）は、発電体を分離できるパイプで形成した斜視図であり、（B）は、（A）の破線部分の詳細を示した斜視図である。

【図5】本発明の実施形態における発電機の他の実施形態を示したもので、発電体に対し、回転体のマグネットの吸引力と反発力の磁力を加えた様子を表した斜視図である。

【図6】（Ａ）は、図５の発電体が回転体のマグネットより磁力を受けている様子を表した斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の発電体をＢ－Ｂ線部分で切断し、一部を断面で表した図である。

【図7】図５の発電機の回転体の図示を省き、上から見た平面図である。

【図8】本発明の実施形態における発電機の他の実施形態を示したもので、発電体に異なる大きさのマグネットを取り付けた平面図である。

【図9】本発明の実施形態における発電機の他の実施形態を示したもので、（Ａ）は発電体のパイプにレールを取り付けた斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の破線部分を拡大した斜視図である。

【図10】（A）は、回転体下部にベアリングを設置した斜視図であり、（B）はベアリングの代わりにマグネットを設置した斜視図である。

【図11】本発明の実施形態における第１マグネットの磁力線の様子を表した図である。

【図12】図１１の第１マグネットが第１コイル内を移動している様子を表した図である。

【図13】図１２の第１コイルの長さを長くした図である。

【図14】本発明の実施形態における発電機の配線内容を表した配線図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0013】

以下、本発明に係る発電機の好適な実施形態を、図面に従って説明する。
図１は本発明における発電機１と動力源の水車２０等を示した斜視図であり、図２は、詳細を説明する為に、図１の発電機１の発電体６と回転体２部分を表した斜視図である。

【0014】

図１や図２で示すように、固定台１４上に、回転軸７を中心とした回転体２が有り、その外側に、回転軸７を有しない発電体６が配置されている。
発電体６の外周には第１コイル１１、第２コイル１２を含む複数のコイルが取り付けられている。
各コイルはそれぞれコイル架台１３によって固定され、各コイル架台１３は、ネジや凹凸の篏合により、固定台１４に取り付けられている。

【0015】

図１４の配線図で示すように、第１コイル１１や第２コイル１２を含む複数のコイルから出力される誘導電流は、各ブリッジダイオード３４やコンデンサー３５、抵抗３６を経て外部へ出力される。
また、４個以上のコイルやブリッジダイオード３４は省略されている。

【0016】

固定台１４に取り付けられた回転軸７には、複数のマグネットを有する回転体２が接続されており、最上部には第１傘歯車１５が取り付けられている。
第１傘歯車１５には、動力を伝える為の第２傘歯車１６が接しており、その先に連結器１７、プーリー１８、ベルト１９、動力源の水車２０が連結されている。

【0017】

図１や図２において、回転体２には、第１マグネット３や第２マグネット８を含む複数のマグネットが、回転体２の中心部より同じ距離で、更に角度が異なる位置に放射状に取り付けられ、発電体６の各マグネットに対して、平行になるように取り付けられている。
また、回転体２の外側には、第４マグネット１０や第３マグネット９を含み、複数のマグネットを有する発電体６が設置されている。

【0018】

このように、回転体２の第１マグネット３や第２マグネット８を含む複数のマグネットは、相手側となる発電体６の第４マグネット１０や第３マグネット９に吸引力を与える磁力の極性で、平行に取り付けられている。
この為、第１マグネット３のN極とS極が、第４マグネット１０のS極とN極にそれぞれ均等に力がかかるようになる。
これにより、回転体２が回転すると発電体６も、円滑な円運動を行うことができるようになる。

【0019】

図２は、図１の発電体６の円環４部分を表した図であり、円環４内には、第４マグネット１０を含む複数のマグネットが有る。
円環４は複数のベアリング５により、側面と下部面が接して支えられている。

【0020】

発電体６は、複数に分割可能な円環４により形成され、複数のマグネットを有し、各コイル内を回転して移動できるような回転軸７を有しない円形型になるような構造になっている。
また、各マグネットの磁力は互いに極性が対峙するように配置されており、これにより、発電効率が増すようになる。

【0021】

図２に於いて、円環４の形状は、ドーナツ状の円形に形成され、或いは、一部を欠いた半円状にも形成され、第４マグネット１０を１個だけ装着し、円を形成しない発電体６を形成できるようにもなる。

【0022】

これにより、発電体６は、複数に分割でき、複数のコイルに挿入後、円環４を連結して組み合わせ、ドーナツ状の円形を形成することが可能となる。
その後、複数のコイルが存在するコイル架台１３を固定台１４にネジ等で固定すると、発電体６は、各コイル内を円回転移動することが出来るようになる。

【0023】

図２のように、円環４内の第４マグネット１０の極性を、上方をS極、下方をN極とし、一方で、回転体２に取り付けられた第１マグネット３の極性を、下側がS極、上側をN極とし、第４マグネット１０に対し、平行にして近づけると、第１マグネット３のＮ極と第４マグネッ１０のＳ極、第１マグネット３のS極と第４マグネット１０のN極が共に吸引し合い、両者が最短距離で近づこうとする。
この為、回転体２を移動させた場合、第４マグネット１０は、第１マグネット３から常にマグネット全体に均等に吸引力が得られて移動するようになる。

【0024】

同様に、回転軸７を中心に、反対側の場所にある第３マグネット９も第２マグネット８より同じような磁力を受け、常に均等な吸引力が得られるようになり、同じように配置された他の複数のマグネット同士の関係も同じ状況になる。
その為、発電体６全体には、各吸引力により、常に回転軸７の中心部に向かうような力が働き、磁力のバランスを取ると、各コイル内でスムーズな円回転移動を行なうことが出来る。

【0025】

図１や２に於いて、回転体２には複数のマグネットが配置され、それぞれ、発電体６の各マグネットに吸引力を与えて回転しているが、一部の極性を逆にして、或いは全ての極性を逆にし、反発力を利用して動作させてもよい。
また、第１マグネット３の代わりに軟鉄やフェライト、コバルトなどの磁性体を利用し、第４マグネット１０に吸引力を与え動作させても良い。

【0026】

図３（A）は、図２のA―A部分を切断し、一部を断面で表した図であり、円環４がベアリング５によりそれぞれ、側面と下部で支えられている。
それにより、発電体６はこのベアリング５に時々接して回転する為、発電体６の重量はベアリング５で支えられ、回転時の負荷が軽減される。

【0027】

動作は、図１に示すように、水面に接する水車２０が回転すると、プーリー１８を回転させてベルト１９や連結器１７が回転し、２つの傘歯車も回転して回転軸７に取り付けられた回転体２も回転し始める。
回転体２に取り付けられた第１マグネット３や第２マグネット８も回転し、それらの磁力に吸引、又は反発される、第４マグネッ１０や第３マグネット９を有する発電体６も回転し、複数のコイル内を移動して、コイルに誘導電流を発生させ、発電することになる。

【0028】

図２では、円環４内のマグネットの極性を互いに反発し合うように対峙して取り付けているが、マグネット同士の間隔があれば、極性を同じ向きになるように配置して動作させてもよい。
また、各マグネット同士を直接接着剤等でつなぎ合わせて間隔を狭め、発電体６を形成してもよい。

【0029】

図１や２に於いて、発電体６の断面は、上部が欠けた円筒で円を形成しているが、第４マグネット１０や円環４の形状を楕円や多角、他の形状にして発電体６を形成してもよく、各コイルの形状を楕円や多角、他の形状にして形成してもよい。

【0030】

図１や７のように発電体６が１つの円で形成されている場合、発電体６は主に、図２の外側のベアリング５に時々接して回転しているが、円を形成しない半円の場合は、第１マグネット３の吸引力により内側のベアリング５に接して回転移動するようになる。

【0031】

また、第１マグネット３の極性を変え、第４マグネット１０に反発力を与えて利用した場合、外側のベアリング５に接して回転移動するようになる。

【0032】

このように本案では、１つの円、または半円で発電体６を形成し、更にベアリング５を発電体の上下、左右、斜め等全方向に配置し、外部の全方向より発電体６に吸引力、または反発力、或いは両方の磁力を与えると、発電体６はそれらの磁力により吸引、または、反発して回転移動するようになる。

【0033】

図１で、発電体６は、水平に設置されて回転しているが、２つの傘歯車を削除し、固定台１４を垂直に配置し、回転軸７に水車２０を直接接続して、発電体６を垂直にして回転させても良い。
本案に於いて、回転体２やベアリング５、円環４、ワイヤー２２等は、プラスチックやアルミニウム、ステンレス、ゴム、黄銅などの非磁性体の素材で形成されることが望ましい。

【0034】

また、動力源に水を利用し、水車２０を回転させて発電しているが、動力源として風を利用しても良い。
その場合、水車２０やベルト１９、連結器１７の構造を、風を受けて回転軸７が回転するような構造にする。

【実施例0035】

長時間、円環４が回転すると、ベアリング５と円環４の接触部分は摩耗し、定期的にそれぞれを交換する必要があるが、円環４の外周の接触部分に溝を設け、図３（B）に示すような溝に取り外し可能なワイヤー２２を挿入し、ワイヤー２２を介して、発電体６をベアリング５で支えるようにし、すり減ったワイヤー２２を抜き取ることで、円環４全体を交換する必要が無くなり、メンテナンスが容易に行えるようになる。
また、ワイヤー２２の代わりに、ベアリング５との接触面に分割できる保護板をネジ等で円環４に固定すると、その保護板だけを交換することで同じくメンテナンスが容易に行えるようになる。（図示せず）