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【発明の名称】 発電装置用コイル
【発明者】 【氏名】木 下 葉 子
【要約】 【課題】限られたスペース内で、大きな誘導起電力が得られ、且つ、回転側の永久磁石の当該コイルへの接近に伴う回転力を減じる作用が最小限に抑制されるような発電装置用コイルの提供。

【解決手段】発電装置における誘導起電力を生じせしめる固定側のコイル（１０）であって、第１のコイル（１）と、第１のコイル（１）の内部（１ｉ）に第１のコイル（１）と所定の隙間（Ｓ）を持って配置された第２のコイル（２）とで構成されたことを特徴としている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコイルと、第１のコイルの内部に配置され、第１のコイルと同心で且つ所定の隙間を持って配置された第２のコイルとで構成されたことを特徴とする発電装置用コイル。
【請求項２】
第２のコイルは、コイルの長手方向の一部を占めており且つ強磁性体製の第１の芯材と、第１の芯材以外の領域を占めており且つ非磁性体材料製の第２の芯材とを有し、第２の芯材が発電装置の回転側の磁性体部材と対向するように配置されている請求項１の発電装置用コイル。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に用いられるコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電装置の発電力は、発電装置の固定側に取り付けられたコイルに発生する誘導起電力に起因する。
しかし、従来のコイルでは、限られたスペースにおける誘導起電力には、限界があった。
【０００３】
その他の技術として、ブラシレスモータのシャフトをエンジンの出力軸に連結して、ブラシレスモータをエンジンのスタータ及び発電機として利用し、設置スペースが小さく、大型のスタータリレーを必要としない技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る技術は自動車に搭載されることを前提としており、その他一般的な発電装置には適用することが出来ない。
【特許文献１】特開２００１−２７１７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、限られたスペース内で、大きな誘導起電力が得られるような発電装置用コイルの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の発電装置用コイル（１０）は、発電装置における誘導起電力を生じせしめる固定側のコイルであって、第１のコイル（１）と、第１のコイル（１）の内部（１ｉ）に配置され、第１のコイル（１）と同心で且つ所定の隙間（Ｓ）を持って配置された第２のコイル（２）とで構成されていることを特徴としている（請求項１）。
なお、第１のコイル及び第２のコイルの環状とは、巻き状態が円環状の他、四角な環状やその他、多角形のコイルであっても良い。
【０００６】
本発明において、第２のコイル（２）は、コイルの長手方向（Ｌ）の一部（概略半分の長さ）を占めており且つ強磁性体（例えば、アモルファス合金）製の第１の芯材（３）と、第１の芯材（３）以外の領域（長手方向の約１／２の長さ）を占めており且つ非磁性体材料製の第２の芯材（４）とを有し、第２の芯材（４）が発電装置（Ｇ）の回転側の磁性体部材（回転ベース６に固定された永久磁石８）と対向するように配置されるのが好ましい（請求項２）。
【発明の効果】
【０００７】
上述する構成を具備する本発明によれば、第１のコイル（１）と、第１のコイル（１）の内部（１ｉ）に第１のコイル（１）と同心で、且つ、所定の隙間（Ｓ）を持って配置された第２のコイル（２）とで２重構造に構成されているため、従来の１重のコイルに比べ、導線の巻き数を増加することが出来る。そのため、発電時における誘導起電力が格段に増大する。
また、第１のコイル（１）と第２のコイル（２）とを同心に２重に配置することで、同一の磁性体（回転ベース６に固定された永久磁石８）から発生する磁束が二つのコイル（第１のコイル１と第２のコイル２）を同時に貫き、当該磁性体が移動すると二つのコイルを同時に貫く磁束が変化するので、二つのコイルに誘導起電力が生じる。そのため、発電力が大幅に向上する。
【０００８】
本発明において、第２のコイル（２）は、コイルの長手方向の長さ（Ｌ）の概略半分の長さを占めており且つ強磁性体（例えば、アモルファス合金）を材料とする第１の芯材（３）と、第１の芯材（３）以外の領域を占めており且つ非磁性体製の第２の芯材（４）とを有し、発電装置（図４参照）に取り付けられるに際して、非磁性体である第２の芯材（４）が、回転側の磁性体材料（回転ベース６に固定された永久磁石８）と対向するように配置すれば（請求項２）、強磁性体である第１の芯材が回転側の永久磁石を吸引して、回転側の磁性体材料（永久磁石８）の回転力を減じる作用（回転抵抗力）が最小限に抑制される。
【０００９】
すなわち、従来技術では、回転側の永久磁石がコイルへ接近すると、コイル側で発生した磁力により永久磁石が吸引され、係る吸引力は回転側の回転力を減じる作用（回転側における回転抵抗）を奏していた。これに対して、上述した様に構成すれば（請求項２の様に構成すれば）、回転力を減少する力を、最小限に抑制することが出来るのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、発電装置用コイルの説明をする前に、図４を参照して、発電装置について説明する。
【００１１】
図４において、複数のコイル１０を用いる発電装置Ｇは、ケーシング５と、回転ベース６と、固定ベース７とを備えている。ここで、複数のコイル１０の各々が、本発明に係る発電用コイルである。
【００１２】
発電装置Ｇは、ローターである回転ベース６を有している。回転ベース６は、発電装置Ｇにおけるケーシング５の中央に、回転軸６１で回転自在に配置されている。回転ベース６の外縁には、複数の磁性体部材（例えば永久磁石）８が等ピッチで取り付けられている。
【００１３】
発電装置Ｇは、ステータである固定ベース７を有している。固定ベース７は、回転ベース６の半径方向外方に配置されている。
そして、固定ベース７と回転ベース６との間には、半径方向について均一の隙間が形成されるように配置されている。
なお、固定ベース７は、図示しない手段によってケーシング５に固定されている。
【００１４】
固定ベース７の内縁部７１には、複数の発電装置用コイル１０が等間隔で、放射状に固定されている。なお、図４の例では、発電装置用コイル１０の数は、回転側の磁性体部材８の数よりも多くなる様に設定されている。
図４において、符号Ｌａは、後述する第１のコイル１で発生した電力（誘導起電力）を取り出すための導線である。また符号Ｌｂは、後述する第２のコイル２で発生した電力（誘導起電力）を取り出すための導線である。
【００１５】
図１は、本発明に係る発電装置用コイル１０を示している。
図１において、発電用コイル１０は、巻き形状が矩形状の第１のコイル（外側のコイル）１と、外側のコイル１の内部１ｉに配置された第２のコイル（内側のコイル）２とで構成されている。ここで、内側のコイル２は、外側のコイル１に対して、半径方向について、所定の隙間Ｓを持って配置されている。
図１において、所定の隙間Ｓについては、図１の鉛直方向における隙間Ｓ（縦方向の隙間Ｓ）と、図１の水平方向における隙間Ｓ（横方向の隙間Ｓ）とが、異なる寸法であっても良い。
なお、図４を参照して上述したように、図１において、符号Ｌａは第１のコイル１で発生した電力を取り出すための導線であり、符号Ｌｂは第２のコイル２で発生した電力を取り出すための導線である。
【００１６】
図１では、外側のコイル及び内側のコイルは、全体が矩形状であるが、全体が円環状であっても良いし、或いは、その他の形状、例えば多角形状であっても良い。
【００１７】
図２は内側のコイル２を示しており、図３は内側のコイル２の断面（縦断面）を示している。
図２及び図３において、内側のコイル２の図において左側に示す矢印Ｙは、発電装置Ｇ（図４）の回転ベース６側に取り付けられた磁性体部材８の移動方向を示している。
【００１８】
図３において、内側のコイル２は、図３においてハッチングを付して示す第１の芯材（例えば、アモルファス合金製の芯材）３と、図３ではハッチングを付していない第２の芯材（非磁性体製の芯材）４とを有している。
【００１９】
アモルファス合金製の第１の芯材３は、内側のコイル２の中心部（芯部）に充填されており、コイル２の長手方向長さＬにおける概略半分（長さＬ／２）を占めている。そして、アモルファス合金製の芯材３は、強磁性体である。
非磁性体（例えば、ステンレス鋼や、合成樹脂等）製の芯材４は、内側のコイル２において第１の芯材３が充填されていない領域に充填されている。換言すれば、非磁性体製の芯材４は、コイル２における長手方向長さの１／２を占めている。
【００２０】
ここで、第１の芯部材３は、鉄よりも通磁性がよければ、アモルファス合金以外の材料が選択可能である。鉄よりも軽量であれば、更に良い。
非磁性体の芯材４は、発電装置（図４参照）に取り付けられるに際して、回転ベース６側に固呈された磁性体部材８（永久磁石８）と対向する位置に配置されている。
【００２１】
上述したように、発電装置用コイル１０は、外側のコイル１と、内側のコイル２とにより、２重構造となる様に構成されている。ここで、内側のコイル２は、外側のコイル１の内部１ｉに配置され、外側のコイル１と同心に配置され、且つ、半径方向について外側のコイル１との間に所定の隙間Ｓを隔てて配置されている。
外側のコイル１と、内側のコイル２とを有する２重構造となっているので、外側のコイル１に誘導起電力が発生した場合には、内側のコイル２にも誘導起電力が発生する。そのため、従来の１重のコイルに比べ、誘導起電力は格段に増大する。
また、外側のコイル１と内側のコイル２とが同心に配置されているので、永久磁石８の磁束は二つのコイル１、２を同時に貫く。そして、永久磁石８がいどうすることによって、二つのコイル１、２を同時に貫く磁束が変化して、外側のコイル１及び内側のコイル２に誘導起電力が同時に生じる。
【００２２】
ここで、内側のコイル２は、コイル２の長手方向長さＬの概略半分の領域までアモルファス合金の芯材３が充填され、アモルファス合金の芯材３以外の領域には非磁性体部材の芯材４が充填されている。そして、発電装置Ｇ（図４参照）の回転ベース６側の永久磁石８に対向するのは非磁性体部材の芯材４側である。
この様に構成した結果、回転ベース６側の永久磁石８が図２、図３における矢印Ｙ方向へ移動しても、アモルファス合金の芯材３を充填した個所から発生する強力な磁気吸引力は、非磁性体部材の芯材４を経由して当該永久磁石８に作用することとなる。そのため、アモルファス合金の芯材３を充填した個所から発生する強力な磁気吸引力は、永久磁石８に到達する時点で、非磁性体部材の芯材４の存在により弱められる。
永久磁石８がアモルファス合金の芯材３側へ吸引される力は、回転ベース６の回転力を減じる力（回転抵抗力）として作用するので、非磁性体部材の芯材４の存在により、回転ベース６の回転力を減じる力（回転抵抗力）が抑制される。
【００２３】
すなわち、図示の実施形態によれば、内側のコイル２と外側のコイル１とにより同時に誘導起電力が作用することに加えて、非磁性体部材の芯材４の存在により、回転ベース６の回転力を減じる力（回転抵抗力）が抑制される。
その結果、回転ベース６の回転力が損失することなく、永久磁石８が内側のコイル２と外側のコイル１における磁束を切る方向に運動するので、磁場が変化して誘導起電力を生じるのである。
【００２４】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
換言すれば、図示の実施形態は、車両への適用や、その他の様々な発電装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態における第２のコイルの斜視図。
【図３】第２のコイルの長手方向断面図。
【図４】実施形態に係る発電装置用コイルの平面図。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・第１のコイル／外側のコイル
２・・・第２のコイル／内側のコイル
３・・・第１の芯材／アモルファス芯材
４・・・第２の芯材／非磁性体の芯材
５・・・ケーシング
６・・・回転ベース
７・・・固定ベース
８・・・回転側の磁性体部材／永久磁石
１０・・・発電装置用コイル
【出願人】 【識別番号】５０６３９３８４６
【氏名又は名称】木下 博道
【識別番号】５０６３９５２２０
【氏名又は名称】木下 政信
【識別番号】３０４０２３７２１
【氏名又は名称】木下 葉子
【出願日】 平成１９年４月１１日（２００７．４．１１）
【代理人】 【識別番号】１１００００４３１
【氏名又は名称】特許業務法人高橋特許事務所
【公開番号】 特開２００８−２６３６９０（Ｐ２００８−２６３６９０Ａ）
【公開日】 平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願番号】 特願２００７−１０３５７０（Ｐ２００７−１０３５７０）