(57)【要約】【課題】簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができる回転装置及び発電システムを提供する。【解決手段】回転装置は、第１の回転軸を中心にして回転可能な第１の円盤状回転体と、第１の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第１の永久磁石と、複数の第１の永久磁石に近接した静止位置に所定間隔をおいて配置された少なくとも１対の電磁石と、第１の永久磁石のＮ極及びＳ極の回転位置をそれぞれ検知し、少なくとも１対の電磁石を通電させる１対のセンサスイッチとを備えている。１対のセンサスイッチの検知結果に基づいて、１対の電磁石のうちの一方に通電し、この通電された電磁石に近接した第１の永久磁石との吸引力及び反発力により第１の永久磁石を所定方向に移動させ、第１の円盤状回転体を回転させるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸を中心にして回転可能な第１の円盤状回転体と、
前記第１の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第１の永久磁石と、
前記複数の第１の永久磁石に近接した静止位置に所定間隔をおいて配置された少なくとも１対の電磁石と、
前記第１の永久磁石のＮ極及びＳ極の回転位置をそれぞれ検知し、前記少なくとも１対の電磁石を通電させる１対のセンサスイッチとを備え、
前記１対のセンサスイッチの検知結果に基づいて、前記１対の電磁石のうちの一方に通電し、当該通電された電磁石に近接した前記第１の永久磁石との吸引力及び反発力により前記第１の永久磁石を所定方向に移動させ、前記第１の円盤状回転体を回転させるように構成されていることを特徴とする回転装置。
【請求項２】
前記少なくとも１対の電磁石は、前記複数の第１の永久磁石に対して、それぞれ異なる磁極に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転装置。
【請求項３】
前記１対のセンサスイッチは、第１のフォトセンサと前記１対の電磁石のうちの第１の電磁石の電力供給路をオン／オフする第１のスイッチとからなる第１のセンサ回路と、第２のフォトセンサと前記１対の電磁石のうちの第２の電磁石の電力供給路をオン／オフする第２のスイッチとからなる第２のセンサ回路とを備え、
前記第１のセンサ回路は、前記第１の円盤状回転体と同軸に配置された第１のセンサ感知板を介して前記第１の永久磁石のＮ極の前位置及び後位置を検知し、前記第１の永久磁石のＮ極の前位置を検出したときに前記第１の電磁石を励磁し、後位置を検出したとき前記第１の電磁石を消磁し、
前記第２のセンサ回路は、前記第２の円盤状回転体と同軸に配置された第２のセンサ感知板を介して前記第１の永久磁石のＳ極の前位置及び後位置を検知し、前記第１の永久磁石のＳ極の前位置を検出したとき前記第２の電磁石を励磁し、後位置を検出したとき前記第２の電磁石を消磁するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の回転装置と、発電機と、入力軸が前記回転装置の前記第１の回転軸に連結されて回転駆動され、出力軸が前記発電機に連結されて回転駆動するように構成されており、前記出力軸の回転速度を前記入力軸の回転速度より増速させるための回転変速装置を備えていることを特徴とする発電システム。
【請求項５】
前記回転変速装置は、
第２の回転軸を中心にして回転可能な第２の円盤状回転体と、該第２の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第２の永久磁石とを有する第１の磁力ギヤ機構と、第３の回転軸を中心にして回転可能な第３の円盤状回転体と、該第３の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第３の永久磁石とを有する第２の磁力ギヤ機構とを備え、
前記第１の磁力ギヤ機構の前記複数の第２の永久磁石と前記第２の磁力ギヤ機構の前記複数の第３の永久磁石とは、互いに近接可能に配置されており、前記第１の磁力ギヤ機構が回転すると、前記複数の第２の永久磁石及び前記複数の第３の永久磁石間の吸引力及び反発力により前記第２の磁力ギヤ機構が所定方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記第２の円盤状回転体の直径は前記第３の円盤状回転体の直径より大きく、前記第２の円盤状回転体の内側に前記第３の円盤状回転体が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の発電システム。
【請求項７】
第４の回転軸を中心にして回転可能な第４の円盤状回転体と、該第４の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第４の永久磁石とを有する第３の磁力ギヤ機構をさらに備え、
前記第２の円盤状回転体の内側に前記第３の円盤状回転体が配置され、
前記第２の磁力ギヤ機構の前記複数の第３の永久磁石と前記第３の磁力ギヤ機構の前記複数の第４の永久磁石とは、互いに近接可能に配置されており、前記第２の磁力ギヤ機構が回転すると、前記複数の第３の永久磁石及び前記複数の第４の永久磁石間の吸引力及び反発力により前記第３の磁力ギヤ機構が所定方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁力駆動により回転モーメントを効率的に発生する回転装置及びこの回転装置を用いて発電を行う発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、永久磁石の反発力を利用した磁力回転装置が周知である。例えば、特許文献１に記載されている磁力反発モータは、固定部材及び回転部材に複数の永久磁石を円周状に配列し、双方の磁力の反発力を利用して回転力を生じさせようとするものである。
【０００３】
また、永久磁石と電磁石とを組み合わせて磁力回転装置を構成し、両磁石の反発力によって回転体が回転するトルクを発生するように構成した発明も提案されている（特許文献２）。
【０００４】
即ち、特許文献２に記載の磁力回転装置では、回転軸に回転力を発生する第１及び第２の磁石回転体がこの回転軸と共に回転可能に固定され、第１及び第２の磁石回転体には、回転体の回転に同期して付勢される第１及び第２の電磁石が磁気ギャプを介して対向して配置されている。この第１及び第２の電磁石は、磁路を構成するヨークに固定されている。第１及び第２の磁石回転体の各々には、回転力を発生する磁界を発生する複数の板状磁石及び回転体のバランスを取るための非磁性体で作られたバランサーが円盤上に配置されている。各板状磁石は、円盤の半径軸線に対してある角Ｄを成すように配置される。第１及び第２の磁石回転体の一方には、その回転位置を検出する検出器が設けられ、複数の板状磁石の内の回転方向に関し先頭の板状磁石が通過した時点で第１及び第２の磁石回転体が付勢される。複数の板状磁石の内の回転方向に関し後尾の板状磁石が通過した時点で第１及び第２の磁石回転体が消勢されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６-２３８５９６号公報
【特許文献２】特許第２９６８９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような永久磁石だけで回転装置を構成する場合、固定側の永久磁石に対して回転側の永久磁石が離反する位置関係にあるときには、両者の間に作用する磁力の反発力が回転方向前方へ向かう推進力として作用するが、固定側の永久磁石に対して回転側の永久磁石が接近する位置関係にあるときには、両者の間に作用する磁力の反発力が回転方向前方への推進力を止める大きな抵抗として作用することになる。そのため、この回転方向前方への推進力に対して抵抗として作用する磁力に影響によって、実際上は固定部材に対して回転部材をうまく回転させることができない問題点があった。
【０００７】
また、上述した特許文献２に開示された磁力回転装置は、永久磁石、電磁石の他に、回転バランサー等を取り付けた複雑な構成であり、また、回転体のトルクを利用するという構成ではなく、必ずしも十分なエネルギ効率を得ることができないという課題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題に基づいてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができる回転装置及び発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、回転装置は、第１の回転軸を中心にして回転可能な第１の円盤状回転体と、第１の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第１の永久磁石と、複数の第１の永久磁石に近接した静止位置に所定間隔をおいて配置された少なくとも１対の電磁石と、第１の永久磁石のＮ極及びＳ極の回転位置をそれぞれ検知し、少なくとも１対の電磁石を通電させる１対のセンサスイッチとを備えている。１対のセンサスイッチの検知結果に基づいて、１対の電磁石のうちの一方に通電し、この通電された電磁石に近接した第１の永久磁石との吸引力及び反発力により第１の永久磁石を所定方向に移動させ、第１の円盤状回転体を回転させるように構成されている。
【００１０】
第１の円盤状回転体の外周部に配列された複数の第１の永久磁石に近接した静止位置に配置された１対の電磁石が、永久磁石のＮ極及びＳ極の回転位置に応じて交互に通電される。通電された電磁石に近接した永久磁石との吸引力及び反発力により永久磁石を所定方向に移動し、第１の円盤状回転体が回転する。このように、電磁石とこれに近接した永久磁石との吸引力及び反発力によって第１の円盤状回転体が効率良くするように構成されているので、簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができる。
【００１１】
少なくとも１対の電磁石は、複数の第１の永久磁石に対して、それぞれ異なる磁極に対応する位置に配置されていることが好ましい。これにより、Ｎ極とＳ極の位置で永久磁石との吸引力及び反発力を利用することができる。
【００１２】
１対のセンサスイッチは、第１のフォトセンサと１対の電磁石のうちの第１の電磁石の電力供給路をオン／オフする第１のスイッチとからなる第１のセンサ回路と、第２のフォトセンサと１対の電磁石のうちの第２の電磁石の電力供給路をオン／オフする第２のスイッチとからなる第２のセンサ回路とを備え、第１のセンサ回路は、第１の円盤状回転体と同軸に配置された第１のセンサ感知板を介して第１の永久磁石のＮ極の前位置及び後位置を検知し、第１の永久磁石のＮ極の前位置を検出したときに第１の電磁石を励磁し、後位置を検出したとき第１の電磁石を消磁し、第２のセンサ回路は、第２の円盤状回転体と同軸に配置された第２のセンサ感知板を介して第１の永久磁石のＳ極の前位置及び後位置を検知し、第１の永久磁石のＳ極の前位置を検出したとき第２の電磁石を励磁し、後位置を検出したとき第２の電磁石を消磁するように構成されていることが好ましい。これにより、より安定した回転を得ることができる。
【００１３】
本発明によれば、発電システムは、上述した回転装置と、発電機と、入力軸が回転装置の第１の回転軸に連結されて回転駆動され、出力軸が発電機に連結されて回転駆動するように構成されており、出力軸の回転速度を入力軸の回転速度より増速させるための回転変速装置を備えている。このように、回転装置によって、簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができるので、効率の良い電力蓄積を行うことができる。
【００１４】
回転変速装置は、第２の回転軸を中心にして回転可能な第２の円盤状回転体と、第２の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第２の永久磁石とを有する第１の磁力ギヤ機構と、第３の回転軸を中心にして回転可能な第３の円盤状回転体と、第３の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第３の永久磁石とを有する第２の磁力ギヤ機構とを備え、第１の磁力ギヤ機構の複数の第２の永久磁石と第２の磁力ギヤ機構の複数の第３の永久磁石とは、互いに近接可能に配置されており、第１の磁力ギヤ機構が回転すると、複数の第２の永久磁石及び複数の第３の永久磁石間の吸引力及び反発力により第２の磁力ギヤ機構が所定方向に回転するように構成されていることも好ましい。これにより、簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができる。
【００１５】
この場合、第２の円盤状回転体の直径は第３の円盤状回転体の直径より大きく、第２の円盤状回転体の内側に第３の円盤状回転体が配置されていることがより好ましい。
【００１６】
第４の回転軸を中心にして回転可能な第４の円盤状回転体と、第４の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第４の永久磁石とを有する第３の磁力ギヤ機構をさらに備え、第２の円盤状回転体の内側に第３の円盤状回転体が配置され、第２の磁力ギヤ機構の複数の第３の永久磁石と第３の磁力ギヤ機構の複数の第４の永久磁石とは、互いに近接可能に配置されており、第２の磁力ギヤ機構が回転すると、複数の第３の永久磁石及び複数の第４の永久磁石間の吸引力及び反発力により第３の磁力ギヤ機構が所定方向に回転するように構成されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る回転装置によれば、第１の円盤状回転体の外周部に配置された複数の第１の永久磁石に近接した静止位置に配置された１対の電磁石が、永久磁石のＮ極及びＳ極の回転位置に応じて交互に通電される。通電された電磁石に近接した永久磁石との吸引力及び反発力により永久磁石を所定方向に移動し、第１の円盤状回転体が回転する。このように、電磁石とこれに近接した永久磁石との吸引力及び反発力によって第１の円盤状回転体が効率良くするように構成されているので、簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができる。
【００１８】
また、本発明に係る発電システムによれば、本発明の回転装置を用いると共に、非接触磁力ギヤ機構からなる回転変速装置を用いることで、磁力ギヤ機構間の摩擦抵抗がなく、ロスが少なく効率の良く保持された回転エネルギを効率良く発電することができる。このように、回転装置によって、簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができるので、効率の良い電力蓄積を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態として回転装置を概略的に示す正面図である。
【図２】図１の回転装置の要部の構成を概略的に示す側面図である。
【図３】図１の回転装置にいて、永久磁石のＮ極とＳ極の回転位置を検知するための構成を概略的に示す図である。
【図４】図１の回転装置の回転動作を説明するための図である。
【図５】図１の回転装置を備えた発電システムの構成を概略的に示す図である。
【図６】図５の発電システムの構成要部を概略的に示す正面図である。
【図７】図５の発電システムの構成要部を概略的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る回転装置及び発電システムの実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態における回転装置１００の構成を正面から概略的に示しており、同図中のＡは電磁石４０Ａであり、Ｂは電磁石４０Ｂである。図２は本実施形態の回転装置１００の構成を側面から概略的に示している。図３は本実施形態のセンサ感知板５０Ａ及び５０Ｂ及びセンサスイッチ６０Ａ及び６０Ｂの構成及び回転方向の位置関係を示している。図４は本実施形態の回転装置１００の回転動作を説明しており、同図（Ａ）は第１のセンサスイッチ６０Ａにより第１の電磁石４０Ａが通電する状態を示しており、同図（Ｂ）は第２のセンサスイッチ６０Ｂにより第２の電磁石４０Ｂが通電する状態を示している。なお、図１において、区別するためにセンサ感知板５０Ａを実線、センサ感知板５０Ｂを破線で示している。
【００２２】
図１〜図３に示すように、本実施形態における回転装置１００は、第１の回転軸１０と、第１の回転軸１０に固着されており、この第１の回転軸を中心にして回転可能な第１の円盤状回転体２０と、第１の円盤状回転体２０の外周部にＮ極とＳ極とを交互に並べて配置した複数の第１の永久磁石３０と、複数の第１の永久磁石３０に近接して、固定部材である枠体Ｗに（即ち、静止位置に）所定間隔をおいて配置された複数対の電磁石４０Ａ及び４０Ｂと、第１の円盤状回転体２０と同軸に配置された１対のセンサ感知板５０Ａ及び５０Ｂと、第１の永久磁石３０のＮ極及びＳ極の回転位置をそれぞれ検知し、複数対の電磁石４０Ａ及び４０Ｂを交互に通電させる１対のセンサスイッチ６０Ａ及び６０Ｂとを備えている。
【００２３】
第１の回転軸１０は、例えば鋼鉄製の回転シャフトであり、枠体Ｗの側壁１１にそれぞれ設けられたベアリング付きの軸受１２及び軸受１３によって滑らかに回転するように支持されている。
【００２４】
第１の円盤状回転体２０は、第１の回転軸１０に回転軸が同軸となるように固着されている。本実施形態において、第１の円盤状回転体２０の外周部に複数（２４個）の第１の永久磁石３０が磁極の極性が交互となるように所定間隔で配列されている。
【００２５】
第１の永久磁石３０としては、例えば棒状のネオジム磁石を用いる。この例において、複数（２４個）の第１の永久磁石３０の各々は、例えば直方体の形状で、直方体の互いに対向する２つの面が磁極面の一方がＮ極、他方がＳ極となっている。これら複数の第１の永久磁石３０は、第１の円盤状回転体２０の外周部に磁極の極性が交互となるように配列されている。これにより、各永久磁石３０間（Ｎ極、Ｓ極）で磁力の流れを形成することができる。なお、永久磁石３０の形状は、直方体に限定されるものではない。
【００２６】
電磁石４０Ａ及び４０Ｂは、鉄心に巻線を巻くことで構成され、巻線に電流を流すことにより、鉄心に磁束及び磁界が生じるものである。巻線の巻き方向（又は通電方向）によって鉄心の極性がＮ極又はＳ極となる。この電磁石４０Ａ及び４０Ｂは、図示されていないが、電源（蓄電池４００、図５参照）に接続されており、この電源からの電力はそれぞれセンサスイッチ６０Ａ及び６０Ｂの第１のスイッチ６２Ａ及び第２のスイッチ６２Ｂによりオン／オフ制御される。本実施形態において、第１の円盤状回転体２０の外周の外側の静止位置に所定間隔をおいて複数（２４個）の電磁石４０Ａ及び４０Ｂが設けられている。即ち、電磁石４０Ａ及び４０Ｂとして１２個の電磁石４０Ａと、１２個の電磁石４０Ｂが設けられている。これら電磁石４０Ａ及び４０Ｂは、第１の永久磁石３０に近接するように設けられている。
【００２７】
１対のセンサ感知板５０Ａ及び５０Ｂは、外周に第１の永久磁石３０のＮ極及びＳ極の位置にそれぞれ対応する凹凸部（１２個）が設けられている。凹凸部の側辺は、Ｎ極又はＳ極の前位置と後位置に対応するように構成されている。この１対のセンサ感知板５０Ａ及び５０Ｂは、回転方向において互いに所定角度（例えば、第１の永久磁石３０の１個分に対応する角度）にずらして第１の回転軸１０に装着され、第１の円盤状回転体２０と共に回転するように構成されている。
【００２８】
１対のセンサスイッチ６０Ａ及び６０Ｂは、第１のフォトセンサ６１Ａと第１の電磁石４０Ａの電力供給路をオン／オフする第１のスイッチ６２Ａとからなる第１のセンサ回路と、第２のフォトセンサ６１Ｂと第２の電磁石４０Ｂの電力供給路をオン／オフする第２のスイッチ６２Ｂとからなる第２のセンサ回路とを備えている。第１のセンサ回路は、第１の円盤状回転体２０と同軸に配置された第１のセンサ感知板５０Ａを介して第１の永久磁石３０のＮ極の前位置と後位置を検知し、第１の永久磁石３０のＮ極の前位置を検出したとき、第１のスイッチ６２Ａをオンにし、第１の電磁石４０Ａを通電し、後位置を検出したとき、第１のスイッチ６２Ａをオフにし、第１の電磁石４０Ａを断電するように構成されている。第２のセンサ回路は、第１の円盤状回転体２０と同軸に配置された第２のセンサ感知板５０Ｂを介して第１の永久磁石３０のＳ極の前位置と後位置を検知し、第１の永久磁石３０のＳ極の前位置を検出したとき、第２のスイッチ６２Ｂをオンにし、第２の電磁石４０Ｂを通電し、後位置を検出したとき、第２のスイッチ６２Ｂをオフにし、第２の電磁石４０Ｂを断電するように構成されている。
【００２９】
次に、本実施形態における回転装置１００の回転動作について、図４を参照して説明する。
【００３０】
センサスイッチ６０Ａにより第１の円盤状回転体２０と同軸に配置された第１のセンサ感知板５０Ａを介して第１の永久磁石３０のＮ極の前位置と後位置を検知し、第１の永久磁石３０のＮ極の前位置を検出したとき、図４（Ａ）に示すように、第１のスイッチ６２Ａをオンにし、第１の電磁石４０Ａを通電させ励磁する。これにより、第１の円盤状回転体２０の外周部の第１の永久磁石３０のＮ極に対して吸引力を発生し、第１の円盤状回転体２０の外周部の第１の永久磁石３０のＳ極に対して反発力を発生することで、第１の円盤状回転体２０が矢印方向に回転力を発生する。第１の永久磁石３０のＮ極の後位置を検出したとき、第１のスイッチ６２Ａをオフにし、第１の電磁石４０Ａを消磁する。一方、センサスイッチ６０Ｂにより第１の円盤状回転体２０と同軸に配置された第２のセンサ感知板５０Ｂを介して第１の永久磁石３０のＳ極の前位置と後位置を検知し、第１の永久磁石３０のＳ極の前位置を検出したとき、図４（Ｂ）に示すように、第２のスイッチ６２Ｂをオンにし、第２の電磁石４０Ｂを通電させ励磁する。これにより、第１の円盤状回転体２０の外周部の第１の永久磁石３０のＳ極に対して吸引力を発生し、第１の円盤状回転体２０の外周部の第１の永久磁石３０のＮ極に対して反発力を発生することで、第１の円盤状回転体２０が矢印方向に回転力を発生する。第１の永久磁石３０のＳ極の後位置を検出したとき、第２のスイッチ６２Ｂをオフにし、第２の電磁石４０Ｂを消磁する。このように、電磁石４０Ａと電磁石４０Ｂを交互に通電することで、第１の円盤状回転体２０が図４中の矢印方向に回転するようになる。なお、複数対の電磁石４０Ａ及び４０Ｂの場合も同様に複数の電磁石４０Ａと複数の電磁石４０Ｂを交互に通電することで、より大きな吸引力及び反発力を発生することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の回転装置１００は、複数の電磁石４０Ａと複数の電磁石４０Ｂを交互に通電することで、第１の永久磁石３０との間に吸引力と反発力を発生し、円盤状回転体２０が回転することができ、簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができる。かつより安定した回転を得ることができる。
【００３２】
また、複数対の電磁石４０Ａ及び４０Ｂは、複数の第１の永久磁石３０に対して、それぞれ異なる磁極に対応する位置に配置されていることで、Ｎ極とＳ極の位置で永久磁石との吸引及び反発力を利用することができる。
【００３３】
図５は本実施形態の回転装置１００を備える発電システム１０００の構成例を示しており、図６はこの発電システム１０００の構成要部を正面から示しており、図７はこの発電システム１０００の構成要部を側面から示している。
【００３４】
図５に示すように、本実施形態の発電システム１０００は、回転装置１００と、入力軸が回転装置１００の第１の回転軸１０に連結されて回転駆動され、出力軸が発電機３００に連結されて回転駆動するように構成されており、出力軸の回転速度を入力軸の回転速度より増速させるための回転変速装置２００と、回転変速装置２００の出力軸に連結された発電機３００と、回転装置１００に電力を供給する電源である蓄電池４００とを備えている。また、図６及び図７に示すように、本実施形態において、回転装置１００と、回転変速装置２００とは一体化されて、枠体Ｗに格納されている。
【００３５】
回転装置１００には、蓄電池４００等の電源から電磁石４０Ａ及び４０Ｂとセンサスイッチ６０Ａ及び６０Ｂに電力を供給するための電気回路（図示せず）が接続されている。
【００３６】
回転変速装置２００は、第１の磁力ギヤ機構２１０と、４つの第２の磁力ギヤ機構２２０と、第３の磁力ギヤ機構２３０とを備えている。第１の磁力ギヤ機構２１０は、第２の回転軸２１１を有する第２の円盤状回転体２１２と、この第２の円盤状回転体２１２の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数（４２個）の第２の永久磁石２１３とを有するように構成されている。
【００３７】
本実施形態において、第２の回転軸２１１及び第２の円盤状回転体２１２は、回転装置１００の第１の回転軸１０及び第１の円盤状回転体２０を利用している。即ち、回転装置１００の第１の回転軸１０は第２の回転軸２１１としても機能し、第１の円盤状回転体２０の一方の面の外周部に複数の第１の永久磁石３０が配置されて、他方の面の外周部に複数の第２の永久磁石２１３が配置されている。４つの第２の磁力ギヤ機構２２０の各々は、第３の回転軸２２１を有する第３の円盤状回転体２２２と、この第３の円盤状回転体２２２の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数（各１２個）の第３の永久磁石２２３とを有するように構成されている。また、第２の円盤状回転体２１２は、第３の円盤状回転体２２２と異なる直径（例えば、第２の円盤状回転体２１２の直径が第３の円盤状回転体２２２の直径より大きい）を有し、かつ第２の円盤状回転体２１２には、第３の円盤状回転体２２２とは異なる数（例えば、１２個）の第３の永久磁石２２３が配置されている。さらに、第２の円盤状回転体２１２の内側に第３の円盤状回転体２２２が配置されている。４つの第２の磁力ギヤ機構２２０は、第２の円盤状回転体２１２に対して回転自在の回転板部材２２４に装着されている。回転装置１００の回転により第１の磁力ギヤ機構２１０が回転すると、第１の磁力ギヤ機構２１０と第２の磁力ギヤ機構２２０との間に永久磁石の吸引力及び反発力により第２の磁力ギヤ機構２２０が所定方向（この例では、同じ方向）に回転するように構成されている。第３の磁力ギヤ機構２３０は、第４の回転軸２３１を有する第４の円盤状回転体２３２と、この第４の円盤状回転体２３２の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数（６個）の第４の永久磁石２３３とを有するように構成されている。第４の円盤状回転体２３２は、第２の円盤状回転体２１２と第３の円盤状回転体２２２とは、異なる直径（例えば、第２の円盤状回転体２１２より大きくかつ第３の円盤状回転体２２２より小さい直径）を有し、かつ異なる数（例えば、６個）の第３の永久磁石２３３が配置され、第２の磁力ギヤ機構２２０が回転すると、第２の磁力ギヤ機構２２０と第３の磁力ギヤ機構２３０との間に永久磁石の吸引力及び反発力により第３の磁力ギヤ機構２３０が所定方向（この例では、逆方向）に回転するように構成されている。この場合、第４の回転軸２３１は、出力軸であり、発電機３００の入力軸が接続されている。
【００３８】
本実施形態における発電機３００は、電磁誘導作用を応用して回転エネルギを電気エネルギに変換する装置であり、市販の回転入力の発電機を用いることができる。発電機３００の入力軸は回転変速装置２００の出力軸（第４の回転軸２３１）に接続されている。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の発電システム１０００は、回転装置１００と、回転装置１００の第１の回転軸１０に連結された回転変速装置２００と、回転変速装置２００の出力軸２３１に連結された発電機３００とを備えている。回転変速装置２００において磁力ギヤ機構間の摩擦抵抗がなく、ロスが少なく、出力エネルギを効率よく取り出し、発電することができる。このように、回転装置１００によって、簡単な構成で効率良く回転エネルギを保持して使用することができるので、効率の良い電力蓄積を行うことができる。また、回転装置１００と、回転変速装置２００とを一体化したことで、省スペース効果を得ることができる。また、第１の永久磁石３０の磁力を増やすことで回転トルクの伝導率が増やせる。さらに、非接触のため回転数が上がると、磁力ギヤ機構に慣性力が働いて回転がスムーズになる。
【００４０】
なお、上述した実施形態の回転装置１００において、外周部に複数の第１の永久磁石３０が配列された第１の円盤状回転体２０の外周に複数対の電磁石４０Ａ及び４０Ｂを設けられている例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１対の電磁石４０Ａ及び４０Ｂを用いても良い。
【００４１】
また、上述した実施形態の回転装置１００における、第１の永久磁石の個数、第２の永久磁石の個数、及び電磁石センサの個数は、単なる一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、装置の大きさや磁石の性能等に応じて変更される可能性がある。
【００４２】
また、上述した実施形態の回転装置１００において、センサスイッチ６０Ａ及び６０Ｂには、フォトセンサを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
また、上述した実施形態の回転変速装置２００は、第１の磁力ギヤ機構２１０と、第２の磁力ギヤ機構２２０と、第３の磁力ギヤ機構２３０とを備えた２段の変速機構の例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。所望の回転出力速度によって、１段の変速機構又は３段以上の変速機構を用いても良い。
【００４４】
さらに、上述した実施形態の回転変速装置２００は、第１の磁力ギヤ機構２１０と、第２の磁力ギヤ機構２２０と、第３の磁力ギヤ機構２３０とを備えた磁力回転変速装置を用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。磁力以外の他の回転変速装置を用いても良い。
【００４５】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  第１の回転軸
１１  側壁
１２、１３  軸受
２０  第１の円盤状回転体
３０  第１の永久磁石
４０Ａ、４０Ｂ  電磁石
５０Ａ、５０Ｂ  センサ感知板
６０Ａ、６０Ｂ  センサスイッチ
６１Ａ  第１のフォトセンサ
６１Ｂ  第２のフォトセンサ
６２Ａ  第１のスイッチ
６２Ｂ  第２のスイッチ
１００  回転装置
２００  回転変速装置
２１０  第１の磁力ギヤ機構
２１１  第２の回転軸
２１２  第２の円盤状回転体
２１３  第２の永久磁石
２２０  第２の磁力ギヤ機構
２２１  第３の回転軸
２２２  第３の円盤状回転体
２２３  第３の永久磁石
２２４  回転板部材
２３０  第３の磁力ギヤ機構
２３１  第４の回転軸
２３２  第４の円盤状回転体
２３３  第４の永久磁石
３００  発電機
４００  蓄電池
１０００  発電システム
Ｎ  Ｎ極
Ｓ  Ｓ極
Ｗ  枠体
【図１】
2020129932.tif 000003
【図２】
2020129932.tif 000004
【図３】
2020129932.tif 000005
【図４】
2020129932.tif 000006
【図５】
2020129932.tif 000007
【図６】
2020129932.tif 000008
【図７】
2020129932.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月21日(2019.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸を中心にして回転可能な第１の円盤状回転体と、
前記第１の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第１の永久磁石と、
前記複数の第１の永久磁石に近接した静止位置に所定間隔をおいて配置された少なくとも１対の電磁石と、
前記第１の円盤状回転体と同軸に配置された１対のセンサ感知板と、
前記第１の永久磁石のＮ極及びＳ極の回転位置をそれぞれ検知し、前記少なくとも１対の電磁石を通電させる１対のセンサスイッチとを備え、
前記１対のセンサ感知板は、外周に前記複数の第１の永久磁石のＮ極及びＳ極の位置にそれぞれ対応する凹凸部が設けられており、該凹凸部の側辺は、Ｎ極又はＳ極の前位置と後位置に対応するように構成され、かつ前記１対のセンサ感知板は、回転方向において互いに所定角度にずらして前記第１の回転軸に装着され、
前記１対のセンサスイッチの検知結果に基づいて、前記１対の電磁石のうちの一方に通電し、当該通電された電磁石に近接した前記第１の永久磁石との吸引力及び反発力により前記第１の永久磁石を所定方向に移動させ、前記第１の円盤状回転体を回転させるように構成されていることを特徴とする回転装置。
【請求項２】
前記少なくとも１対の電磁石は、前記複数の第１の永久磁石に対して、それぞれ異なる磁極に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転装置。
【請求項３】
前記１対のセンサスイッチは、第１のフォトセンサと前記１対の電磁石のうちの第１の電磁石の電力供給路をオン／オフする第１のスイッチとからなる第１のセンサ回路と、第２のフォトセンサと前記１対の電磁石のうちの第２の電磁石の電力供給路をオン／オフする第２のスイッチとからなる第２のセンサ回路とを備え、
前記第１のセンサ回路は、前記第１の円盤状回転体と同軸に配置された第１のセンサ感知板を介して前記第１の永久磁石のＮ極の前位置及び後位置を検知し、前記第１の永久磁石のＮ極の前位置を検出したときに前記第１の電磁石を励磁し、後位置を検出したとき前記第１の電磁石を消磁し、
前記第２のセンサ回路は、前記第２の円盤状回転体と同軸に配置された第２のセンサ感知板を介して前記第１の永久磁石のＳ極の前位置及び後位置を検知し、前記第１の永久磁石のＳ極の前位置を検出したとき前記第２の電磁石を励磁し、後位置を検出したとき前記第２の電磁石を消磁するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の回転装置と、発電機と、入力軸が前記回転装置の前記第１の回転軸に連結されて回転駆動され、出力軸が前記発電機に連結されて回転駆動するように構成されており、前記出力軸の回転速度を前記入力軸の回転速度より増速させるための回転変速装置を備え、
前記回転装置と、前記回転変速装置とは一体化されていることを特徴とする発電システム。
【請求項５】
前記回転変速装置は、
第２の回転軸を中心にして回転可能な第２の円盤状回転体と、該第２の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第２の永久磁石とを有する第１の磁力ギヤ機構と、第３の回転軸を中心にして回転可能な第３の円盤状回転体と、該第３の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第３の永久磁石とを有する第２の磁力ギヤ機構とを備え、
前記第１の磁力ギヤ機構の前記複数の第２の永久磁石と前記第２の磁力ギヤ機構の前記複数の第３の永久磁石とは、互いに近接可能に配置されており、前記第１の磁力ギヤ機構が回転すると、前記複数の第２の永久磁石及び前記複数の第３の永久磁石間の吸引力及び反発力により前記第２の磁力ギヤ機構が所定方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記第２の円盤状回転体の直径は前記第３の円盤状回転体の直径より大きく、前記第２の円盤状回転体の内側に前記第３の円盤状回転体が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の発電システム。
【請求項７】
第４の回転軸を中心にして回転可能な第４の円盤状回転体と、該第４の円盤状回転体の外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように配列された複数の第４の永久磁石とを有する第３の磁力ギヤ機構をさらに備え、
前記第２の円盤状回転体の内側に前記第３の円盤状回転体が配置され、
前記第２の磁力ギヤ機構の前記複数の第３の永久磁石と前記第３の磁力ギヤ機構の前記複数の第４の永久磁石とは、互いに近接可能に配置されており、前記第２の磁力ギヤ機構が回転すると、前記複数の第３の永久磁石及び前記複数の第４の永久磁石間の吸引力及び反発力により前記第３の磁力ギヤ機構が所定方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の発電システム。