(57)【要約】【課題】運動物体が磁石から発せられる磁力線に沿って進行できるように磁石を配置し、運動物体が減速することを抑制して、運動物体の運動状態を効果的に持続することが可能な運動状態維持装置を提供する。【解決手段】主磁石１１の両方の磁極１１ａ、１１ｂに対向して、空隙を挟んで磁性体からなる保持体１３、１５が配置され、保持体１３、１５は主磁石１１とは反対側に副磁石１２、１４を保持している。副磁石１２、１４の２つの磁極のうち、主磁石１１の磁極１１ａ、１１ｂから遠い側の磁極１２ａ、１４ａは、主磁石１１の磁極１１ａ、１１ｂと異なる磁性を持ち、主磁石１１の磁極１１ａ、１１ｂに近い側の磁極１２ｂ、１４ｂは、主磁石１１ａ、１１ｂの磁極と同じ磁性を持つ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁石の両方の磁極に対向して、空隙を挟んで磁性体からなる保持体が配置され、前記保持体は前記主磁石とは反対側に副磁石を保持してなる運動状態維持装置ユニットであって、前記副磁石の２つの磁極のうち、前記主磁石の磁極から遠い側の磁極は、前記主磁石の磁極と異なる磁性を持ち、前記主磁石の磁極に近い側の磁極は、前記主磁石の磁極と同じ磁性を持つことを特徴とする運動状態維持装置ユニット。
【請求項２】
前記保持体が前記主磁石の磁極と対向する位置に突部が設けられ、前記主磁石の磁極と前記突部とが接触していることを特徴とする請求項１記載の運動状態維持装置ユニット。
【請求項３】
前記主磁石の磁極の位置に凹部が設けられ、前記凹部の底面と前記突部とが接触していることを特徴とする請求項２記載の運動状態維持装置ユニット。
【請求項４】
前記主磁石の両極を貫通するように、磁性体からなる芯材が挿入され、前記芯材の先端は、前記保持体または前記副磁石に当接していることを特徴とする請求項１記載の運動状態維持装置ユニット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の運動状態維持装置ユニットを連続的に配置して形成された運動状態維持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力が付与されることによって運動状態にある運動物体が受ける抵抗を小さくして、物体の運動状態を長時間に亘って維持することが可能な運動状態維持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的エネルギー等によって駆動力を得た運動物体は、抵抗を極力受けずに運動の速度が減衰することなく、運動状態が長時間維持されることが、エネルギー資源節約の観点から望ましい。本発明者は、このような観点から、磁石によって発生する磁力を用いた装置について検討を行い、その技術の一例が、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この装置についても、いくつかの問題点があった。まず第１に、捻り磁石によって吸引領域と反発領域とを設けているが、その境界領域が運動体の進行方向に対して長く形成されると、この境界領域の存在によって運動物体に対して無視できない抵抗力が発生し、運動体がこの境界領域によって減速されてしまう。次に、運動物体の進行方向に対して垂直な方向にも、磁石からの吸引力や反発力がはたらくため、運動物体の軌道が不安定となりやすかった。
【０００５】
上述した特許文献１のように、磁石を配列して構成される装置においては、磁石が有する磁極が反発と吸引の作用によって、磁性を有する運動物体に対して加速させる作用と減速させる作用とが働き、いずれか一方のみを支配的に作用させて運動物体を加速させることが極めて困難であった。
【０００６】
運動物体を持続的に加速させるためには、運動物体の運動方向と磁石から発せられる磁力線とが限りなく一致することが必要であり、そのためには、運動物体が磁石から発せられる磁力線に沿って進行できるように磁石を配置することが必要になる。
本発明者は、このような観点から、磁性体からなる網状体を用いて、磁石の磁極からの磁力線を網状体によって分散させることにより、運動物体が磁極からの磁力線に沿って運動しやすくなることを見出している。
【０００７】
本発明は、これとは異なる手段を用いて、運動物体が磁石から発せられる磁力線に沿って進行できるように磁石を配置し、運動物体が減速することを抑制して、運動物体の運動状態を効果的に持続することが可能な運動状態維持装置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】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明の運動状態維持装置ユニットは、主磁石の両方の磁極に対向して、空隙を挟んで磁性体からなる保持体が配置され、前記保持体は前記主磁石とは反対側に副磁石を保持してなる運動状態維持装置ユニットであって、前記副磁石の２つの磁極のうち、前記主磁石の磁極から遠い側の磁極は、前記主磁石の磁極と異なる磁性を持ち、前記主磁石の磁極に近い側の磁極は、前記主磁石の磁極と同じ磁性を持つことを特徴とする。
【０００９】
主磁石の磁極からの反発力を生じる磁力線は、保持体によってブロックされ、あるいは保持体に閉じこめられるため、主磁石の磁極から運動物体へ直接作用する磁力線は著しく減少し、運動物体は容易に運動状態維持装置ユニットに接近することができ、その後は、主磁石によって生じる磁力線に沿って加速されて進行する。そのため、運動物体はその運動状態を維持することができる。
【００１０】
本発明においては、前記保持体が前記主磁石の磁極と対向する位置に突部が設けられ、前記主磁石の磁極と前記突部とが接触している構造とすることができる。
突部を形成すると、主磁石との接触により保持体を磁化させることが可能であり、主磁石からの磁力線の閉じこめが促進されるとともに、接触部位の面積が微少であるので、磁石の独自性を保つことができる。
【００１１】
本発明においては、前記主磁石の磁極の位置に凹部が設けられ、前記凹部の底面と前記突部とが接触している構造とすることができる。
磁極の位置に凹部を設けると、突部を凹部内で接触させる際に、接触角度の自由度が得られるため、接触角度の自由度を利用して、運動物体の運動軌道に合わせて、運動状態維持装置ユニットの配置状況を適宜選択することができる。
【００１２】
本発明においては、前記主磁石の両極を貫通するように、磁性体からなる芯材が挿入され、前記芯材の先端は、前記保持体または前記副磁石に当接している構造とすることができる。
芯材を用いると、運動状態維持装置ユニットを簡単な方法で一体化することができ、運動状態維持装置ユニットを固定板等に固定する際に便利である。
【００１３】
本発明の運動状態維持装置は、上記の運動状態維持装置ユニットを連続的に配置して形成されたことを特徴とする。
上記の運動状態維持装置ユニットを連続的に配置することにより、運動物体の運動経路と運動形態に応じて、運動状態維持を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、運動物体の運動状態を効果的に持続することが可能な運動状態維持装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る運動状態維持装置ユニットの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る運動状態維持装置ユニットの構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る運動状態維持装置ユニットの構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る運動状態維持装置ユニットの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の第１実施形態に係る運動状態維持装置ユニットの構成を示す。
図１に示す運動状態維持装置ユニット１において、主磁石１１の一方の磁極１１ａに対向して、空隙を挟んで保持体１３が配置されており、保持体１３は主磁石１１とは反対側に副磁石１２を保持している。また、主磁石１１の他方の磁極１１ｂに対向して、空隙を挟んで保持体１５が配置されており、保持体１５は主磁石１１とは反対側に副磁石１４を保持している。
【００１７】
副磁石１２の２つの磁極のうち、主磁石１１の磁極１１ａから遠い側の磁極１２ａは、磁極１１ａと異なる磁性を持ち、主磁石１１の磁極１１ａに近い側の磁極１２ｂは、磁極１１ａと同じ磁性を持つ。保持体１３は磁性体によって形成されており、副磁石１２の磁極１２ｂと接していることにより、磁極１２ｂと同じ磁性となるように磁化されている。
同様に、副磁石１４の２つの磁極のうち、主磁石１１の磁極１１ｂから遠い側の磁極１４ａは、磁極１１ｂと異なる磁性を持ち、主磁石１１の磁極１１ｂに近い側の磁極１４ｂは、磁極１１ｂと同じ磁性を持つ。保持体１５は磁性体によって形成されており、副磁石１４の磁極１４ｂと接していることにより、磁極１４ｂと同じ磁性となるように磁化されている。
【００１８】
このような運動状態維持装置ユニット１に対して、磁性を有する運動物体３０が通過する際の、運動状態維持装置ユニット１の機能について説明する。ここでは、運動物体３０の磁性と、主磁石１１の磁極１１ａの磁性とが同じ場合、すなわち、主磁石１１の磁極１１ａが反発極となる場合について説明する。
【００１９】
副磁石１２を保持する保持体１３が存在しないと、Ａの位置にある運動物体３０は、磁極１１ａからの反発力を直接受けることになり、運動状態維持装置ユニット１が有する磁界領域に入り込めないが、副磁石１２を保持する保持体１３が存在すると、運動物体３０は副磁石１２の磁極１２ａの吸引力によって運動状態維持装置ユニット１に接近する。その際、主磁石１１の磁極１１ａからの反発力を生じる磁力線は、保持体１３によってブロックされ、図中に矢印で示すように、主磁石１１の後方に回り込んで磁極１１ｂに向かう。
また、保持体１３が磁性体によって形成されているため、磁極１１ａから保持体１３の方向に向かう磁力線の多くは、保持体１３内を通過するようになる。すなわち、磁極１１ａから保持体１３の方向に向かう磁力線は保持体１３に閉じこめられて、副磁石１２の磁極１２ａへ向かう。
【００２０】
その結果、主磁石１１の磁極１１ａから空間を通って運動物体３０へ直接作用する磁力線は著しく減少し、運動物体３０は磁極１１ａからの反発力を受けにくくなり、容易に運動状態維持装置ユニット１に接近することができ、その後は、磁極１１ａから磁極１１ｂに向かう磁力線に沿って加速されて進行する。
Ｂの位置に達した運動物体３０に対して、主磁石１１の磁極１１ｂからの吸引力を生じる磁力線は、保持体１５に閉じこめられるため、主磁石１１の磁極１１ｂから運動物体３０へ直接作用する磁力線は著しく減少し、運動物体３０は主磁石１１の磁極１１ｂに引き寄せられることなく進行する。その後は、副磁石１４の磁極１４ａから受ける反発力によって運動状態維持装置ユニット１から遠ざかる。
従って、運動状態維持装置ユニット１を連続的に配置することにより、運動物体３０の運動状態を維持することができる。
【００２１】
図２は、本発明の第２実施形態に係る運動状態維持装置ユニットの構成を示す。
図２に示す運動状態維持装置ユニット２においては、保持体１３が主磁石１１の磁極１１ａと対向する位置に突部１６ａを設け、主磁石１１の磁極１１ａと突部１６ａとが接触している。同様に、保持体１５が主磁石１１の磁極１１ｂと対向する位置に突部１６ｂを設け、主磁石１１の磁極１１ｂと突部１６ｂとが接触している。突部１６ａ、突部１６ｂの形状は錐形でもよく、あるいは半球形でもよい。このような突部１６ａ、突部１６ｂを形成すると、主磁石１１との接触により保持体を１３、保持体１５を磁化させることが可能であり、主磁石１１からの磁力線の閉じこめが促進されるとともに、接触部位の面積が微少であるので、磁石の独自性を保つことができる。
図２に示す運動状態維持装置ユニット２の機能は、図１に示す運動状態維持装置ユニット１と同様である。
【００２２】
図３は、本発明の第３実施形態に係る運動状態維持装置ユニットの構成を示す。
図３に示す運動状態維持装置ユニット３においては、主磁石１１の磁極１１ａの位置に凹部１７ａを設け、凹部１７ａの底面１８ａと突部１６ａとが接触している。このとき、突部１６ａは凹部１７ａの側面１９ａとは接触していない。同様に、主磁石１１の磁極１１ｂの位置に凹部１７ｂを設け、凹部１７ｂの底面１８ｂと突部１６ｂとが接触している。このとき、突部１６ｂは凹部１７ｂの側面１９ｂとは接触していない。
【００２３】
突部１６ａ、突部１６ｂの機能は、第２実施形態と同様であるが、凹部１７ａ、凹部１７ｂを設けたことにより、突部１６ａ、突部１６ｂを、凹部１７ａ、凹部１７ｂ内で接触させる際に、接触角度の自由度が得られるため、運動物体３０が回転軌道を描くように運動状態維持装置ユニット３を設定する際には、接触角度の自由度を利用して、運動状態維持装置ユニット３が回転軌道を描くように配置することができる。
【００２４】
図４は、本発明の第４実施形態に係る運動状態維持装置ユニットの構成を示す。
図４に示す運動状態維持装置ユニット４においては、主磁石１１の両極を貫通するように、磁性体からなる芯材２０が挿入されている。この芯材２０の先端は、図示するように、保持体１３、保持体１５に当接するようにしてもよく、あるいは、さらに伸ばして、副磁石１２、副磁石１４に当接するようにしてもよい。
芯材２０を用いると、運動状態維持装置ユニット４を簡単な方法で一体化することができ、運動状態維持装置ユニット４を固定板等に固定する際に便利である。
【００２５】
上述した運動状態維持装置ユニットを連続的に配置することにより、運動物体の運動経路と運動形態に応じて、運動状態維持を実現することができる。運動状態維持装置ユニットの連続的な配置の一例として、運動状態維持装置ユニットを直線的に配置するケースや、運動状態維持装置ユニットを円形状に配置するケースが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、運動物体の運動状態を効果的に持続することが可能な運動状態維持装置として利用することができ、回転ペダル等への利用が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１、２、３、４  運動状態維持装置ユニット
１１  主磁石
１１ａ、１１ｂ  磁極
１２、１４  副磁石
１２ａ、１２ｂ  磁極
１４ａ、１４ｂ  磁極
１３、１５  保持体
１６ａ、１６ｂ  突部
１７ａ、１７ｂ  凹部
１８ａ、１８ｂ  底面
１９ａ、１９ｂ  側面
２０  芯材
３０  運動物体  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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