（５４）【発明の名称】発電機

（５７）【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石及びコイルの一方が回転可能に固定された回転軸と、前記回転軸を収容すると共に前記磁石及びコイルの他方を支持する容器と、を備えた発電機であって、前記回転軸の両方の端部、又は、前記端部を支持する前記容器の両方の端面は、円錐形状部分を備えており、前記円錐形状部分の先端が、該円錐形状部分を持たない前記回転軸の端部、又は、前記容器の端面に当接して、前記回転軸の両方の端部が前記容器内に軸支され、前記容器の前記端面の一方には、回転機構の回転を伝える回転力伝達軸が挿通され、前記回転軸には、前記両方の端部の中間に設けられた伝達機構を通じて、前記回転力伝達軸から前記回転機構の回転力が伝達される、発電機。
【請求項２】
請求項１に記載の発電機であって、前記回転軸が、重力の方向と平行になるように、前記容器内に軸支されている、発電機
【請求項３】
請求項１に記載の発電機であって、前記回転軸が、重力の方向と直交する方向に、前記容器内に軸支されている、発電機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発電機であって、前記磁石は、円盤形状を有する磁石であって、円盤の一方の面がＮ極で他方の面がＳ極の磁石と、円盤の前記一方の面がＳ極で前記他方の面がＮ極の磁石とで構成されており、前記コイルは、前記円盤形状の磁石に対向する円板の上に配置された複数のコイルから成る、発電機。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発電機であって、前記磁石は、円筒形状を有する磁石であって、円筒の一方の端面がＮ極で他方の端面がＳ極の磁石と、円筒の前記一方の端面がＳ極で前記他方の端面がＮ極の磁石とで構成されており、前記コイルは、前記円筒形状の磁石に対向する前記容器の内面に配置された複数のコイルから成る、発電機。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の発電機であって、前記コイルは、電気絶縁性のボビンに巻回したコイルから成り、前記磁石は、円筒を縦方向に二分した半円筒形状の磁石から成り、前記半円筒形状磁石が、異なる磁極を有する分断面を向き合わせて前記容器の内壁に固定されている、発電機
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率的に発電することができる発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から発電機は、導線を巻いて形成したコイルと磁石とを近接配置し、コイルに対して磁石を回転させ、又は、磁石に対してコイルを回転させることで、コイルに誘導電流を生じさせ、発電を行っている。
このように、コイルに鎖交する磁束が時間的に変化する場合に、コイルに起電力が発生する。
［０００３］
従来の発電機では、コイル又は磁石を回転させるために、ガスや蒸気のタービンで回転軸を高速回転させたり、水車で回転軸を低速回転させたり、各種のエンジンや風車により回転軸を駆動したりしている。
［０００４］
本発明者は、先に、容器内で回転体が回転する発電機において、回転軸の先端を円錐形又は角錐形に成形し、回転軸の下端を支える容器の底部と回転軸との接触抵抗を小さくした発電機を提案している（下記特許文献１）。
この発電機は、回転体がコマのように回転するため“コマ式発電機”と名付けている
【先行技術文献】
【特許文献】
［０００５］
【特許文献１】特許第７３４５７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
［０００６］
本発明は、先に提案したコマ式発電機を改良したものであり、回転体の接触抵抗を更に小さくして、発電効率の一層の向上を可能にした発電機を提供することを目的としている
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発電機は、磁石及びコイルの一方が回転可能に固定された回転軸と、前記回転軸を収容すると共に前記石及びコイルの他方を支持する容器と、を備えた発電機であっで、前記回転軸の両方の端部、又は、前記端部を支持する前記容器の両方の端面が円錐形状部分を備えており、前記円錐形状部分の先端が、円錐形状部分を持たない前記回転軸の端部、又は、前記容器の端面に当接して、前記回転軸の両方の端部が前記容器内に軸支されており、前記容器の前記端面の一方には、回転機構の回転を伝える回転力伝達軸が挿通され、前記回転軸には、前記両方の端部の中間に設けられた伝達機構を通じて、前記回転力伝達軸から前記回転機構の回転力が伝達される。
［０００８］
また、本発明の発電機では、前記回転軸が、重力の方向と平行になるように、前記容器内に軸支されている。
［０００９］
また、本発明の発電機では、前記回転軸が、重力の方向と直交するように、前記容器内に軸支されている。
［００１０１また、本発明の発電機では、前記磁石が、円盤形状を有する磁石であって、円盤の一方の面がＮ極で他方の面がＳ極の磁石と、円盤の前記一方の面がＳ極で前記他方の面がＮ極の磁石とで構成されており、前記コイルは、前記円盤形状の磁石に対向する円板の上に配置された複数のコイルから成る。
［００１１］
また、本発明の発電機では、前記磁石が、円筒形状を有する磁石であって、円筒の一方の端面がＮ極で他方の端面がＳ極の磁石と、円筒の前記一方の端面がＳ極で前記他方の端面がＮ極の磁石とで構成されており、前記コイルは、前記円筒形状の磁石に対向する前記容器の内面に配置された複数のコイルから成る。
［００１２］
また、本発明の発電機では、前記コイルが、電気絶縁性のボビンに巻回されたコイルから成り、前記磁石は、円筒を縦方向に二分した半円筒形状の磁石から成り、前記半円筒形状磁石が、異なる磁極を有する分断面を向き合わせて前記容器の内壁に固定されている。
［００１３］
本発明の発電機では、回転軸が一回転する間の支持部材との接触距離が短い。そのため回転軸の両端における接触抵抗が小さく、回転体の回転効率が優れている。
また、発電機の回転体を高速で回転させることが可能であり、発電の効率化を図ることができる。
【発明の効果】
［００１４］
本発明の発電機は、回転体の回転効率が良好で、高速回転が可能であり、高い発電効率が達成できる。
【図面の簡単な説明】
［００１５］
【図１】本発明の第１の実施例における発電機を示す図。
【図２】（ａ）図１の容器側の構成を示す図，（ｂ）図１の磁石側の構成を示す図。
【図３】図１の変形例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施例における発電機を示す図。
【図５】（ａ）図４の容器側の構成を示す図，（ｂ）図４の磁石側の構成を示す図。
【図６】図５の変形例を示す図。
【図７】回転軸の支持構造の変形例を示す図。
【図８】コイルが固定される場合の発電機の回路構成を示す図。
図９】コイルが回転する場合の発電機の回路構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
［００１６］
以下、実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
［００１７］
図１は、第１の実施例における発電機の全体構造を示している。
この発電機では、容器２０の中に収容された円盤状磁石１０が回転することで、円盤状１０と対向するように容器２０内に固定された円板３０の上の複数のコイル２１に起電力が生じる。
［００１８］
図２（ａ）は、この容器２０側の構成を示し、図２（ｂ）は、容器２０の中で回転する回転体１００の構成を示している。この回転体１００は、回転軸１３に、円盤状の永久磁１０が固定されている。
回転軸１３は、上端１３（１）及び下端１３（２）が円錐形状に成形されている。この円錐形状部分の先端は、容器２０の上端面２０（１）及び下端面２０（２）にある支点２３で支持される。
また、容器２０の上端面２０（１）には、回転機構３３の回転を伝える回転軸３３（１）の挿通口（１）に装着されたギア３３（２）がが設けられており、この回転軸３３回転軸１３に設けられた伝達機構（ギア）１３（３）と噛合することで、回転機構３３の回転力が回転軸１３に伝えられる。
［００１９］
回転軸１３に固定された円盤状の永久磁石１０は。円盤の一方の面がＮ極で他方の面がＳ極の磁石と、円盤の一方の面がＳ極で他方の面がＮ極の磁石とを組み合わせて円盤状に－－－構成されている。
また、この円盤状の磁石１０に対向するコイル２１は、容器２０の内部に固定された円板３０の磁石１０と向合う面に複数個配置されている。なお、円板３０の中心には、回転軸１３が貫通する孔３０（１）が設けられている。
［００２０］
この発電機では、回転機構３３の回転力が、ギア３３（２）及び伝達機構（ギア）１３（３）を通じて回転軸１３に伝えられ、上端１３（１）及び下端１３（２）の円錐形状部分の先端が支点２３で支持された回転軸１３と、それに固定された磁石１０とが容器２０内で回転する。
この磁石１０の回転に伴い、コイル２１の鎖交磁束が時間的に変化するため、コイル２１に起電力が発生する。
［００２１］
図８は、コイル２１に誘起された誘導電流を蓄電池３２に蓄電するための回路を模式的に示している。各コイル２１から発生した交流は、整流器３１で整流されて蓄電池３２に蓄電される。
［００２２］
この回転軸１３と、回転軸１３の上下を支える容器２０の上端面２０（１）及び下端面２０（２）に在る支点２１との接触面積は小さい。また、回転軸１３が一回転する間の支点２１との接触距離は短い。そのため、接触抵抗が少なく、回転効率を高めることができ、また、高速での回転が可能になる。
［００２３］
次に、本発明の変形例について説明する。
図３は、コイル２１を支持する円板３０が回転軸１３に固定されて、コイル２１の方が回転し、磁石１０の方が容器２０内に固定される構成を示している。磁石１０の中心には回転軸１３の貫通孔１０（１）が設けられている。その他の構成は、図１と同様であるこの場合も、コイル２１の回転に伴い、コイル２１の鎖交磁束が時間的に変化するためコイル２１に起電力が発生する。
［００２４］
図９は、回転するコイル２１に誘起された誘導電流を蓄電池３２に蓄電するための回路を模式的に示している。コイル２１に誘起された電流は、スリップリング５１及びブラシ５２によって取り出されて整流器３１に入力し、その後、電池３２に電される。
［００２５］
図４は、第２の実施例における発電機の全体構造を示している。
この発電機では、回転軸１３が、容器２０内で横方向（重力方向と直交する方向）に支持されている。図５（ａ）は、この発電機の容器２０側を示し、図５（ｂ）は、磁石１０側を示している。
１０一端がＳで他端がＮの半円状永久磁石１０（１）と、一端がＮで他端がＳの半円筒状永久磁石１０（２）とを組み合わせて円筒形状に成形されている。
また、円筒形石１０の中心に配置された回転軸１３の両端は、円筒形磁石１０の画から突出し、その両先端は円錐形状に成形されている。
［００２６］
また、円筒形磁石１０の一方から突出する回転軸１３の部分には、回転機構３３の回転力を伝達する伝達機構（ギア）１３（３）が装着されている。
［００２７］
一方、容器２０の円筒形磁石１０に対向する内壁部分には、複数のコイル２１が装着されている。
この容器２０内に回転軸１３が装着される形態は、図１と変わりが無い。
この発電機においても、回転軸１３と共に円筒形磁石１０が回転することで、容器２０に固定されたコイル２１に電流が誘起されるなお、図４に示す発電機は、回転軸１３を重心方向と平行になるように設置することも可能である。
［００２８］
図６は、図４の変形例を示している。この発電機では、コイル側が回転し、磁石側が固定されている。
図６（ａ）に示すように、容器２０の内壁には、円筒を縦方向に二分した半円筒形状の永久磁石４１，４２が、分断面を向き合わせて配置されている。双方の磁石４１４２の互いに向き合う分断面は、異なる磁極を有している。
［００２９］
一方、コイル２１は、電気絶縁性のボビン５０に電線を巻回して構成されている。ボビン５０に装着された回転軸１３の両端は、円錐形状に成形されている。
この回転軸１３を容器２０に装着する構成は、図１や図４と同様である。
この発電機においても、回転軸１３と共にコイル２１が回転することに伴い、コイル２１の鎖交破東が時間的に変化するため、コイル２１に起電力が発生する。
［００３０］
なお、回転軸１３の両端を支承する構造は、図７に示すように、容器２０の側に円錐形状の突起２３（１）を設け、その先端を回転軸１３の平坦な端面に当接させるようにしても良い。
［００３１］
本発明において、回転軸１３を回転する回転機構３３には、ガスや蒸気のタービン、エンジン、水車、風車等が利用できる。
【産業上の利用可能性】
［００３２］
本発明の発電機は、各種産業分野において発電源として広く利用することができ、また教育現場において、学習用教材等としても利用することができる。
【符号の説明】
［００３３］
１０
円形磁石
１０（１）一端がＳ極、他端がＮの半円筒状磁石
１０（２）
１３
・端がＮ、他端がＳの半円筒状磁石
回転軸
１３（１）円錐形状部分
１３（２）円錐形状部分
１３（３）伝達機構（ギア）
２０容器
２０（１）上端面
２０（２）下端面
２１コイル
２２挿通口
２３支点
２３（１）円錐形状部分
３０円板
３０（１）貫通口
３１整流器
３２蓄電池
３３回転機構
３３（１）回転機構の回転軸の挿通口
３３（２）ギア
４１磁石
４２磁石
５０ボビン
５１スリップリング
５２ブラシ
【要約】
【課題】効率的な発電が可能な発電機を提供する。
【解決手段】磁石１０が回転可能に固定された回転軸１３と、この回転軸１３を収容すると共にコイル２１を支持する容器２０と、を備えた発電機であって、回転軸１３の両方の端部が円錐形状部分を備えており、円錐形状部分の先端が、容器２０の端面に当接して回転軸１３が容器２０内に軸支されている。回転軸１３には、両方の端部の中間に設けられた伝達機構を通じて回転機構３３の回転力が伝達される。
【選択図】

（５６）参考文献

特開２００１－０９９０４６（ＪＰ，Ａ）
特開２００６－２８８０５０（ＪＰ，Ａ）
特開平０６－１５３４４５（ＪＰ，Ａ）
実開昭５６－１５１８５４（ＪＰ，Ｕ）
特開２００２－１５３０３６（ＪＰ，Ａ）
特開２０００－３１０９２１（ＪＰ，Ａ）
米国特許第０６０７８４７５（ＵＳ，Ａ）
特許第７３４５７４６（ＪＰ，Ｂｌ）

（５８）調査した分野（Ｉｎｔ．ＣＬ，ＤＢ名）