(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な回転軸と、数個の永久磁石を一組ないし同数個で数組に分け、その各組をそれぞれ外周縁部等間隔で磁極を径方向外側に向けて一定角度に配置させ、且つ前記各永久磁石の先頭部にそれぞれ通電により付勢される電磁石を前記一定角度で配置させて前記回転軸に固定された回転体と、前記回転体上の永久磁石及び電磁石の磁極と周期的に近接対向するように前記回転体の外側近傍に外周縁部等間隔に配設された数個の外部永久磁石とを具備し、前記電磁石は通電により前記回転体を回転起動させ、該電磁石が前記外部永久磁石へ浸入する時には通電されず、退出間際に通電されて同磁極による反発力により前記回転体を回転駆動するように構成されていることを特徴とする磁力回転装置。
【請求項２】
回転可能な回転軸と、数個の永久磁石を同数個で数組に分け、その各組をそれぞれ外周縁部等間隔で磁極を径方向外側に向けて一定角度に配置させて前記回転軸に固定された回転体と、前記回転体上の永久磁石の磁極と周期的に近接対向するように前記回転体の外側近傍に外周縁部等間隔に配設された数個の通電により付勢される外部電磁石と、前記外部電磁石の横に前記回転体の回転方向に対して前記永久磁石が前記電磁石の次に周期的に近接対向するように配設された外部永久磁石を具備し、前記電磁石は通電により前記回転体を回転起動させ、前記回転体上の永久磁石の先頭が該外部電磁石へ浸入する時には通電せず、退出間際に通電して同磁極による反発力により前記回転体を回転駆動するように構成されていることを特徴とする磁力回転装置。
【請求項３】
回転可能な回転軸と、回転方向に沿った一方の半外周縁部に周方向等間隔で磁極を径方向外側に向け一定角度をもって配置された数個の永久磁石及び他方の半外周縁部に非磁性体で作られたバランサーを備えて前記回転軸に固定された回転体とを具備して成る磁力回転装置において、前記永久磁石と同磁極になるように前記回転体側向きに、且つ前記回転体の半径線方向に可動できるような外部永久磁石が前記回転体の近傍に配置されており、前記回転体の回転方向に対して先頭部の永久磁石が前記外部永久磁石へ進入する時に、前記外部永久磁石との距離を離すように、前記回転体側面に前記バランサー部から前記永久磁石の回転方向に対して前半部に亘る範囲に凸部が設けられていることを特徴とする磁力回転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁力を利用して回転体を回転駆動する磁力回転装置に関するもので、特に永久磁石と電磁石、及び永久磁石同士の反発力を有効に利用して回転させるようにした磁力回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来回転装置としては電動機（モータ）が知られているが、ロータの回転駆動に常に大きな電気エネルギーを供給しなければならない不都合があるため、電磁石の代わりに永久磁石が内在している磁力のみを使用して電動機回転体（ロータ）の回転を維持できるような磁力回転装置が提案されている。かかる磁力回転装置は、互いに逆方向に連動して回転可能な一対のロータを並列的に配置すると共に、これらロータの外周部それぞれに円周方向等間隔に永久磁石を配置し、各ロータの永久磁石においてはそれぞれ同じ極性を有する一方の磁極が径方向外側を向くようにし、これらロータが連動して回転される場合に、一方のロータ側の磁極を他方のロータ側の磁極に対し周期的に近接させると共に、他方のロータ側の磁極に対し僅かに先行して回転運動させることで実現している。しかし、かかる磁力回転装置では、回転駆動されている状態からロータの回転駆動を停止しようとする場合、ロータに対して制動力を与えるブレーキ装置を別に設けるか、又は、ロータ相互を磁気反発力の影響がなくなる程度まで離間させる離間機構を別に設けなければならず、ロータの制動を容易に行なえない欠点があった。
【０００３】
上述のような磁力回転装置の問題点を解決するために、本出願人は特公平５−６１８６８号で図９に示すように、２軸の回転体３５ａ、３５ｂの周囲にそれぞれ複数の板状の永久磁石４０ａ、４０ｂを法線に対して所定角度傾斜させて配置すると共に、一方の回転体３５ａに電磁石３６を配置し、他方の回転体３５ｂに図１５に示すような永久磁石３７を配置した磁力回転装置を提案している。即ち、回転体３５ａの電磁石３６への通電方向を適宜切り換え、電磁石３６の磁極を、電磁石３６と周期的に近接対向する回転体３５ｂの永久磁石４０ｂの磁極に対して同じ或いは反対の極性を有するように変え、これら磁極間に回転体３５ａ、３５ｂの回転力或いは制動力として働く磁気反発力及び磁気吸引力を発生させて回転又は停止するようになっている。
【０００４】
上記磁力回転装置の動作を図１６を用いて説明すると、回転体３５ａの回転軸をＯａで、回転体３５ｂの回転軸をＯｂで示しており、回転体３５ａ、３５ｂ上の永久磁石４０ａ、４０ｂについては、一方の磁極、つまりＮ極のみを代表して示している。尚、電磁石３６及び永久磁石３７については、両磁極が回転体３５ａ、３５ｂの径方向外側に位置付けられているが、ここでは説明を簡単にするために一方のＮ極のみで示している。
【０００５】
回転体３５ａ、３５ｂが図１６（Ａ）に示される回転位置にあるときからの回転駆動について説明する。ここで、回転軸Ｏａ及びＯｂを結ぶ線上に回転体３５ｂ側の１個の磁極Ｎｂ１が位置しているとすると、この磁極Ｎｂ１と周期的に近接する回転体３５ａ側の磁極Ｎａ１は、磁極Ｎｂ１よりも回転方向に僅かに先行した位置となっている。例えば、この時に磁極Ｎａ１が回転角でｘ度だけ磁極Ｎｂ１よりも先行しているとすると、磁極Ｎａ１及びＮｂ１には、互いに逆向きで、且つ大きさの等しい磁気反発力Ｆ１が磁極Ｎａ１及びＮｂ１間を結ぶ線Ｌに作用することになる。また、この場合、回転軸Ｏａから線Ｌに降ろした垂線Ｍと、回転軸Ｏａ及び磁極Ｎａ１を結ぶ半径線Ｋとのなす角度をＹとし、半径線Ｋの長さをＲとすれば、上記磁気反発力Ｆ１により回転体３５ａ及び３５ｂに働く回転トルクＴａ１及びＴｂ１は、それぞれ下記数１及び数２で表される。
【数１】
Ｔａ１＝Ｆ１・Ｒ・ｃｏｓ（Ｙ−Ｘ）
【数２】
Ｔｂ１＝Ｆ１・Ｒ・ｃｏｓＹ
【０００６】
ここで、ｃｏｓ（Ｙ−Ｘ）＞ｃｏｓＹであるから、Ｔａ１＞Ｔｂ１となる。即ち、磁極Ｎａ１が回転角でｘ度だけ磁極Ｎｂ１よりも先行していることに起因して、回転体３５ａは回転体３５ｂよりも大きな回転トルクを受け、これにより回転体３５ａは図１６の矢印方向Ａに正回転しようとする。ここで、磁極Ｎａ１及びＮｂ１の近傍に位置する回転体３５ａ及び回転体３５ｂの互いに対応する磁極について考えてみると、回転体３５ａの磁極Ｎａ１よりも回転方向に進行した位置にある磁極Ｎａｎ及びＮａｎ−１には、磁気反発力に起因して回転体３５ａに正回転力を与える回転トルクが働くが、この回転トルクは磁極Ｎａ１から遠く離れるに従って小さくなる。即ち、磁極Ｎａｎ及びＮａｎ−１に働く回転トルクは、対応する回転体３５ｂの磁極Ｎｂｎ及びＮｂｎ−１との間の距離の２乗に比例して小さくなる。
【０００７】
尚、図１６（Ｂ）の特性図において、実線は回転体３５ａに働く回転トルクを示し、破線は回転体３５ｂに働く回転トルクを示しており、縦軸は回転体３５ａ及び３５ｂの回転軸Ｏａ及びＯｂを結ぶ線分からの距離を表している。従って、この特性図から明らかなように、回転体３５ａの電磁石３６に通電する第１領域は、回転体３５ａに正の回転トルクを働かせることのできる領域、即ち少なくともＺで示される範囲に設定するようにしている。
【０００８】
そして、回転体３５ａ及び３５ｂが連動して回転駆動されている状態からその回転駆動を停止する場合には、電磁石３６への通電方向を逆にすることにより両磁極の極性が逆になることから、この状態では回転体３５ａに生じていた正の回転トルクがなくなるばかりでなく、電磁石３６が永久磁石４０ｂと近接する際には磁気吸引力が発生する。この結果、回転体３５ａ及び３５ｂは上記磁気吸引力を利用して効果的に制動され、これにより回転体３５ａ及び３５ｂの回転駆動を停止することができる。
【０００９】
更に本出願人は、図１７に示されるように１軸の回転可能な回転軸４７に２層の回転体４５ａ及び４５ｂが層着されており、回転体４５ａ及び４５ｂのそれぞれの外周面上には永久磁石３８ａ、バランサー３９ａ及び永久磁石３８ｂ、バランサー３９ｂが配設されており、永久磁石３８ａ及び３８ｂは各回転体の半径線に対して斜めに配置され、回転体４５ａ及び４５ｂの永久磁石３８ａ及び３８ｂに対向するように電磁石手段４６ａ及び４６ｂが設けられていると共に、回転体４５ａ及び４５ｂの回転位置を検出して電磁石手段４６ａ及び４６ｂを付勢する検出駆動手段が設けられた磁力回転装置を提案している（特開平７−８７７２５号）。
【００１０】
上記磁力回転装置の動作について図１８を用いて説明するが、ここでは回転体４５ａを例に説明している。回転の初期においては、図示されるような回転モーメントが回転体４５ａに与えられる。即ち、回転開始時において固定側の電磁石４６ａと回転体４５ａの永久磁石３８ａとが、永久磁石３８ａの磁極Ｍが電磁石手段４６ａの磁極Ｍ´から回転方向に僅かにずれていると、永久磁石３８ａ及び電磁石手段４６ａの両磁極Ｍ及びＭ´には互いに反発力ｆが働くこととなる。ここで、回転体４５ａの中心Ｏから反発力ｆ線上に下ろした垂線との交点をＨとし、この線分ＯＨと、回転体４５ａの中心Ｏ及び電磁石手段４６ａの磁極Ｍ´を結ぶ線分ＯＭ´とがなす角度をαとし、更に回転体４５ａの中心Ｏ及び永久磁石３８ａの磁極Ｍを結ぶ線分ＯＭと、線分ＯＭ´とがなす角度をβとし、回転体４５ａの半径をａとすると、回転体４５ａの回転トルクＴは下記数３で示すことができる。
【数３】
Ｔ＝ｆ・ａ・ｃｏｓ（α−β）
この回転トルクＴを基に回転体４５ａの回転が開始されることとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
まず、上記互いに逆方向に連動して回転可能な一対の回転体を並列的に配置する磁力回転装置では、一対の回転体が回転されることからそれぞれの回転体に十分な精度が要求されると共にその回転制御が容易でない。
【００１２】
そして、上記１軸に第１及び第２回転体が回転可能に配置されている磁力回転装置では各回転体上、永久磁石３８ａ、３８ｂの一方の磁極に対し各回転体に対向して配置された電磁石手段４６ａ、４６ｂが消勢のとき、つまり電磁石手段４６ａ、４６ｂに通電されていないときは、この電磁石手段４６ａ、４６ｂは、コの字状のヨーク（鉄心）にコイルが巻かれたものであるため磁極を有しないヨーク（鉄心）となり、この電磁石手段４６ａ、４６ｂに対向している各回転体４５ａ、４５ｂ上の永久磁石３８ａ、３８ｂと吸引力が生じ、上記各回転体４５ａ、４５ｂの回転に影響を及ぼす原因となる。又、上記１軸に対して回転体上の一方の磁極に対し回転体に対向して配置された電磁石手段からの付勢時においては、回転中特定された一か所の部分からのみ付勢をされ、他は慣性力を利用して回転させているため上記回転体の回転にばらつきが生じやすくなり、一定の回転速度を得ることができない。
【００１３】
本発明は上述した事情によりなされたものであり、その目的は、回転体をよりスムーズに回転させることができ、回転体の回転方向に対して先頭の永久磁石同士、及び永久磁石と電磁石が互いに近接するときに最も大きく生じる逆回転トルクの影響を無くすことができ、更には、回転体の回転速度もコントロールすることが可能で、回転体の制動構造として別に複雑な機構も必要とせず簡単、且つ正確にこれら回転体の制動をなすことができるようにした磁力回転装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は磁力を利用して回転体を回転駆動する磁力回転装置に関し、本発明の上記目的は、回転可能な回転軸と、数個の永久磁石を一組ないし同数個で数組に分け、その各組をそれぞれ外周縁部等間隔で磁極を径方向外側に向けて一定角度に配置させ、且つ前記各永久磁石の先頭部にそれぞれ通電により付勢される電磁石を前記一定角度で配置させて前記回転軸に固定された回転体と、前記回転体上の永久磁石及び電磁石の磁極と周期的に近接対向するように前記回転体の外側近傍に外周縁部等間隔に配設された数個の外部永久磁石とを具備し、前記電磁石は通電により前記回転体を回転起動させ、該電磁石が前記外部永久磁石へ浸入する時には通電されず、退出間際に通電されて同磁極による反発力により前記回転体を回転駆動するように構成されていることを特徴とする磁力回転装置を提供することによって達成される。
【００１５】
又、本発明の上記目的は、回転可能な回転軸と、数個の永久磁石を同数個で数組に分け、その各組をそれぞれ外周縁部等間隔で磁極を径方向外側に向けて一定角度に配置させて前記回転軸に固定された回転体と、前記回転体上の永久磁石の磁極と周期的に近接対向するように前記回転体の外側近傍に外周縁部等間隔に配設された数個の通電により付勢される外部電磁石と、前記外部電磁石の横に前記回転体の回転方向に対して前記永久磁石が前記電磁石の次に周期的に近接対向するように配設された外部永久磁石を具備し、前記電磁石は通電により前記回転体を回転起動させ、前記回転体上の永久磁石の先頭が該外部電磁石へ浸入する時には通電せず、退出間際に通電して同磁極による反発力により前記回転体を回転駆動するように構成されていることを特徴とする磁力回転装置を提供することによって達成される。
さらに又、本発明の上記目的は、回転可能な回転軸と、回転方向に沿った一方の半外周縁部に周方向等間隔で磁極を径方向外側に向け一定角度をもって配置された数個の永久磁石及び他方の半外周縁部に非磁性体で作られたバランサーを備えて前記回転軸に固定された回転体とを具備して成る磁力回転装置において、前記永久磁石と同磁極になるように前記回転体側向きに、且つ前記回転体の半径線方向に可動できるような外部永久磁石が前記回転体の近傍に配置されており、前記回転体の回転方向に対して先頭部の永久磁石が前記外部永久磁石へ進入する時に、前記外部永久磁石との距離を離すように、前記回転体側面に前記バランサー部から前記永久磁石の回転方向に対して前半部に亘る範囲に凸部が設けられていることを特徴とする磁力回転装置を提供することによって達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の幾つかの形態例を図面に基づき説明していく。
形態例１
図１は、本発明の磁力回転装置の平面構造例を示している。回転可能な回転軸１には回転体１０が固定され、この回転体１０上には永久磁石１５が一方の磁極、例えばＮ極が径方向外側を向き、Ｓ極が径方向内側を向くように半外周縁領域に１６個載置されている。又、各永久磁石１５は、その長手方向軸線Ｇと回転軸１からの半径線Ｈとのなす角度Ｆを有し、半外周縁領域に等間隔に載置されている。尚、上記角度Ｆは永久磁石１５の磁力の大きさ等を考慮して決定するようにしている。更に、上記永久磁石１５は図５に示されるように、ケース２内にフェライト磁石からなる複数の棒状の強磁体３を収納して構成されており、この強磁体３は隣接する端部相互の極性が同極同士となるように配置されている。
【００１７】
回転体１０の回転方向Ｚに対して、上記永久磁石１５の先頭部に１個の電磁石１１が上記永久磁石１５と同様に角度Ｆを有して載置されている。尚、電磁石１１は、図６に示すように巻線を直列接続されてリレー５の可動接点を介して直流電源６に接続されており、回転体１０の回転位置の検出に応じて付勢、消勢されるようになっている。この直流電源６には、マイクロスイッチとしての検出器７及びリレー５のソレノイドの直列回路が接続されている。又、この直流電源６には、省エネルギーの観点からソーラセル等の充電器８が接続され、太陽エネルギー等で直流電源６が常に充電可能なことが好ましい。そして、図１のように回転体１０の近傍に周期的に近接対向する上記回転体１０上の永久磁石１５と同磁極になるように、永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが等間隔で周設されている。
【００１８】
次に、この形態例の動作について説明する。最初に図１の状態から矢印方向Ｚに回転起動させようとするとき、回転体１０上の電磁石１１に通電させ、上記回転体１０の近傍の永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと同極になるようにして反発力を生じさせる。そうすることにより、上記回転体１０の近傍の永久磁石２０ｂと回転体１０上の電磁石１１が僅かにずれているため回転駆動が生じる。ここで、回転体１０が回転中、永久磁石１５の回転方向Ｚに対する先頭の電磁石１１が回転体１０の近傍の各永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対して進入しようとしたとき、磁極の反発力により逆回転方向に対する力が最も大きく生じてしまうが、上記各永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対して電磁石１１が進入する時には電磁石１１には通電させず、退出間際に通電させ反発力を得、回転駆動を生じさせることにより上記逆回転方向に対する力による影響を無くすことができる。
【００１９】
従って、回転体１０には逆の回転トルクが働く領域よりも正の回転トルクの働く領域のほうが遥かに大きくなり、これにより回転体１０は、確実に図１中の矢印Ｚ方向に回転されようとする。又、上記回転体１０が回転中、上記電磁石１１の通電を切って消勢した場合、この電磁石１１は磁極を有しない単なる鉄心となるため、上記回転体１０の近傍の各永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと吸引力が生じるが、本形態例では電磁石１１が上記回転体１０の近傍の永久磁石の一つに近接しているとき、回転体１０上の永久磁石１５のいずれかは、必ず回転体１０の近傍の永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうちのいずれか二つの永久磁石に近接して、反発力が働き回転駆動が生じているため、上記吸引力は実際には相殺されるものと考えられる。
【００２０】
又、本形態例における装置では、回転体１０上の永久磁石１５は、半外周領域に載置されているため、回転体１０の回転中、必ずいずれかの永久磁石１５が回転体１０の近傍の永久磁石により付勢されており、上記回転体１０は慣性力による回転をしていない。そして、回転体１０の回転中、回転体１０の近傍の４個の各永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対して、回転体１０上の電磁石１１の入力をコントロールできるように回路を構成し、どの位置で通電させるか設定する。そうすることにより、上記回転体１０の回転速度を微細に調整することが可能となる。又、回転体１０の回転バランスを取るために、非磁性体で作られたバランサー１２が回転体１０上に等間隔で、それぞれ回転体１０の他方の半外周縁領域に載置されていれば更によい。
【００２１】
次に、回転体１０が回転駆動されている状態から回転体１０の回転駆動を停止する場合には、電磁石１１への通電方向を今までとは逆にする。このようにすると、電磁石１１の両磁極の極性が逆になることから、この状態では、今まで回転体１０に得られていた正の回転トルクが無くなるばかりでなく、電磁石１１が各永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと近接する際には、これらの磁極間に磁気吸引力が発生する。又、上記電磁石１１が回転体１０の近傍の永久磁石と近接する所が４か所あるため、それぞれの場所で上記磁気吸引力が発生し、回転動作から停止までの時間も短くなる。
【００２２】
形態例２
次に、回転体上に２つの電磁石を有した磁力回転装置の形態例を図を用いて説明する。図２に示すように、この磁力回転装置では回転可能な回転軸１に固定された回転体１０上に、上記形態例１に用いたものと構成を同じくした永久磁石１５を８個ずつ１５ａ及び１５ｂの２組に分け、その各組をそれぞれ等間隔に、且つ上記形態例１と同様に回転体１０上４分半外周縁部に傾斜して載置させている。又、上記回転体１０の回転方向Ｚに対して上記載置された各組の永久磁石１５ａ、１５ｂの先頭部に電磁石１１ａ、１１ｂを上記角度Ｆを有するように載置している。そして、同図のように回転体１０上の各組の永久磁石１５ａ、１５ｂと同磁極になるように、上記回転体１０側向きに、且つ等間隔で周設されている永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが４個配置されている。電磁石１１ａ、１１ｂの各制御回路は図６に示すものと同様であり、それぞれ回転体１０の回転位置の検出に従って付勢、消勢されるようになっている。
【００２３】
この形態例の回転の動作について説明する。最初に図２の状態から矢印方向Ｚに回転起動させようとするとき、回転体１０上の２つの電磁石１１ａ、１１ｂに通電させ、回転体１０の近傍の永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと同極になるようにして反発力を生じさせる。そうすることにより、回転体１０の近傍の永久磁石２０ａ、２０ｃと回転体１０上の電磁石１１ａ、１１ｂが僅かにずれているため回転駆動が生じる。又、本形態例の場合も回転体１０が回転中、２組の永久磁石１５ａ、１５ｂの回転方向Ｚに対する先頭の各電磁石１１ａ、１１ｂが回転体１０の近傍の各永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対して進入しようとしたとき、磁極の反発力により逆回転方向に対する力が最も大きく生じてしまうが、上記形態例１と同様に、各永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対して各電磁石１１ａ、１１ｂが進入するときには各電磁石１１ａ、１１ｂには通電させず、退出間際に通電させるようにして上記逆回転方向に対する力による影響を無くすことができる。更には、上記各電磁石１１ａ、１１ｂに通電しないときに生じる吸引力も、上記形態例１と同様の理由により実際には相殺されるものと考えられる。
【００２４】
次に、回転体１０が回転駆動されている状態から、回転体１０の回転駆動を停止する場合には、上記形態例１と同様に各電磁石１１ａ、１１ｂへの通電方向を今までと逆にする。そうすることにより、上記各電磁石１１ａ、１１ｂが各永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと近接する際に、これらの磁極間に磁気吸引力が発生する。又、本形態例の場合、回転体１０上の電磁石が２個配置されているため、回転中から停止までの時間は上記形態例１よりも更に短くすることが可能であると共に、上記回転体１０の回転中、回転体１０の近傍の４個の永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対して、上記２個の電磁石１１ａ、１１ｂの入力をコントロールできるように回路を構成すると、どの位置でどちらの電磁石に通電させるか或いは、両方の電磁石に通電させるか設定することにより、上記回転体１０の回転速度を上記形態例１と同様、微細に調整することが可能となる。この例では、回転体１０上の電磁石１１ａ、１１ｂ及び永久磁石１５ａ、１５ｂは左右対称に配置されているため、回転体１０の回転バランスを取るための非磁性体で作られたバランサーを設ける必要はない。
【００２５】
形態例３
次に電磁石が、回転体１０外部にあるときの形態例を図３を用いて説明する。図３に示すように、この磁力回転装置では回転可能な回転軸１に固定された回転体１０上に、上記形態例１と構成を同じくした永久磁石１５を３個ずつ１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆの４組に分け、その各組それぞれを等間隔で回転体１０上に全外周４個所の周縁部に配置させている。又、この形態例では回転体１０の周縁部外部の４等分割位置にそれぞれ永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを配設すると共に、回転方向Ｚに対して永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの各手前側に近接して電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを配置している。電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの各制御回路は図６に示すものと同様であり、それぞれ回転体１０の回転位置の検出に従って付勢、消勢されるようになっている。
【００２６】
この形態例の動作について説明する。まず、図３に示されているように、上記回転体１０が停止している状態、つまり回転体１０の近傍に配置されているそれぞれの電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆには通電されておらず、磁極を有しない鉄心と、回転体１０上の永久磁石１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆとが吸引力により停止状態にある。この状態から上記回転体１０の回転起動時には電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆのそれぞれを通電させ、上記回転体１０上の永久磁石１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆと同極にする。そうすることにより電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆと回転体１０上の永久磁石１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆの磁極との間に反発力が働き、矢印方向Ｚへ回転駆動される。又、上記電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの通電を切っても、上記電磁石１１ｃ〜１１ｆのそれぞれに近接して配置されている永久磁石２０ａ〜２０ｄにより回転体１０の回転は付勢されたままの状態にある。
【００２７】
そして、回転体１０上の４組の永久磁石１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆの回転方向Ｚに対する先頭の各永久磁石が各電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆに対して進入しようとしたとき、磁極の反発力による逆回転方向に対する力が最も大きく生じるが、上記形態例１及び形態例２と同様に、各電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆに対して上記各先頭の永久磁石が進入するときには電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆには通電せずに消勢とし、退出間際に通電させるようして上記逆回転方向に対する力による影響を無くすことができると共に、上記各電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆに近接して配置された永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに上記回転体１０上の先頭の各永久磁石が進入するときに生じる逆回転方向に対する力を相殺させることができる。
【００２８】
次に、回転体１０が回転駆動されている状態から、回転体１０の回転駆動を停止する場合には、上記形態例１と同様に各電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆへの通電方向を今までと逆にする。そうすることにより、電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆが永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと近接する際に、これらの磁極間に磁気吸引力が発生する。又、本形態例の場合、回転体１０の近傍に電磁石が４個配置されているため、回転中から停止までの時間は上記形態例１及び形態例２よりも更に短くすることが可能となると共に、上記回転体１０の近傍の電磁石１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの入力をコントロールできるように回路を構成すると、上記形態例１及び形態例２と同様に回転体１０の回転速度を微細に調整することが可能となる。更には、この形態例でも回転体１０上の永久磁石１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは左右対称に配置されているため、回転体１０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を設ける必要はない。
【００２９】
形態例４
最後に、電磁石を用いない磁力回転装置の形態例を図を用いて説明する。図４に示されるように、この磁力回転装置では、回転可能な回転軸１に固定された回転体３０上に形態例１と同一構成の永久磁石１５を例えば１６個、回転体３０上で上記形態例２と同様にして、半外周の周縁領域に載置させている。又、回転体３０の回転バランスを取るための非磁性体で作られたバランサー１２も、回転体３０上に等間隔でそれぞれ回転体３０と点対称的にそれぞれ載置されている。そして、同図のように回転体３０上の永久磁石１５と同磁極になるように上記回転体３０側向きに、且つ同図矢印方向Ｂに可動できるようにしている永久磁石３１が、上記回転体３０の近傍に配置されている。更に、上記回転体３０上の永久磁石１５で回転方向に対して先頭部の永久磁石が、上記回転体３０の近傍の永久磁石３１への進入時に、丁度上記先頭部の永久磁石との距離を離すように、上記バランサー１２の後端部から永久磁石１５の先頭部に亘る範囲に緩やかな曲率の凸部３２が設けられている。この場合、永久磁石３１はスプリング等で常にＢ方向内方へ押圧されており、その一端が回転体３０の周縁側面上を摺動るようになっている。
【００３０】
この磁力回転装置の回転時の作動について説明する。上記回転体３０が回転中、上記回転体３０上の永久磁石１５の回転方向Ｚに対する先頭の永久磁石が回転体３０の近傍の永久磁石３１に対して進入しようとしたとき、従来のものでは永久磁石同士の反発力により逆回転方向に対する力がかかってしまう。この形態例では上記回転体３０に設けられた凸部３２が、上記回転体３０の近傍の永久磁石３１をＢ方向の外方へ押し出すようにし、この永久磁石３１と回転体３０上の永久磁石１５との距離を離すようにしている。
【００３１】
又、回転体３０上の回転方向Ｚに対して先頭の永久磁石を過ぎたところで、凸部３２は無くなり永久磁石３１の一端が回転体３０の側面に自動的に接して永久磁石１５を付勢するようになる。しかし、この形態例の場合、回転起動のときには電磁石を備えていないため付勢による起動が不可能であるが、例えば人が自転車のようにペダルをこいで起動させるといった別の起動手段を設ける必要がある。
【００３２】
本発明は、上述した各形態例に制約されるものではない。例えば、回転体上に配置される永久磁石の数及び電磁石の数、そして回転体の近傍の永久磁石の数及び電磁石の数はそれぞれ任意に選択でき、又、図７に示すように鉄心２１に棒状磁石２２を二つ固着し、両磁極をもつコの字状の永久磁石２３と、図８に示すように鉄心２１に電磁石２４を二つ固着し、通電したとき両磁極をもつコの字状の電磁石２５を用い、上記コの字状永久磁石２３及びコの字状電磁石２５の両磁極が上記形態例１、２及び３と同様に周期的に近接対向するように載置し、そうすることにより、両極の磁極を有するため一方の磁極により得られる回転トルクよりも倍の回転トルクが得られる。又、上記各形態例の回転体１０及び３０と共に回転される被回転体２６を設け、外部から電磁コイルを近接させることによってこの電磁コイルに起電力を発生させることができ、これを利用して発電した電力を電磁石への電源に用いることも、他の用途に用いることもできる。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の磁力回転装置が実際どの様に応用できるかを図を用いて説明する。
例えば、図９は大型の磁力回転装置を使用した安全タービン式磁力発電所を示す図である。この場合、上記磁力回転装置の上部に磁石を有した被回転体７０があり安定に回転させた後に、必要に応じてこの被回転体７０に外部から電磁コイルを近接させることによってこの電磁コイルに起電力を発生させることができ各家庭に送電するようにする。これを用いることにより、原子力発電所のような危険性をなくすことが可能となる。又、従来車で使われているエンジンの代わりに上記磁力回転装置の回転体の回転により得られる駆動力を利用しタイヤを回転させるようにしたものが図１０に示すようにバスであり、この場合、燃料としてガソリン或いは軽油の代わりにバスの屋根部分に太陽光をエネルギー源として得るためにソーラシステム８０を用いており、太陽光を蓄え電磁石の通電に利用するようにする。これを用いることにより、従来車の排気ガスや騒音等といった問題を解消することが可能となる。
【００３４】
更に、太陽光をエネルギー源として得るためにソーラシステム８０を用いた例として、図１２及び図１３に示される家やサバク地用地下水ポンプがある。図１２及び図１３でも、磁力回転装置の上部に磁石を有した被回転体７０があり安定に回転させた後に、必要に応じてこの被回転体７０に外部から電磁コイルを近接させることによってこの電磁コイルに起電力を発生させることができ、家庭内用或いは地下水くみ上げ用の電力に用いることが可能となる。家で上記磁力回転装置を用いた場合、太陽光を用いているため省エネルギーとなり、送電されていないサバク地でも簡単に利用することが可能である。
【００３５】
上述の応用例では、比較的装置自体が大きいものになってしまうが図１１に示すように超小型システムにすることも可能である。これは、家庭内電源或いは上記ソーラシステムから電磁石の付勢用に充電させ、回転体の回転力を電気エネルギーに変換させることにより、これを従来の乾電池の代わりに用いることができる。これを用いることにより、使い捨て乾電池と違い充電を繰り返すことにより半永久的に使用することが可能となる。又、これらの応用例は上述した形態例１〜４のいずれの磁力回転装置を用いても勿論よいが、ここでは各形態例１〜４を２層にし、且つ永久磁石及び電磁石をそれぞれコの字状形状とした磁力回転装置を用いている。
【発明の効果】
以上のように、本発明の磁力回転装置によれば、回転体は、よりスムーズに回転させることができ、回転体の回転方向に対して先頭の永久磁石同士、及び永久磁石と電磁石が互いに近接するときに最も大きく生じる逆回転トルクの影響を無くすことができる。更には、回転体の回転速度もコントロールすることが可能で、回転体の制動構造として別に複雑な機構も必要とせず簡単、且つ正確にこれら回転体の制動をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁力回転装置の第１形態例を示す平面図である。
【図２】本発明の磁力回転装置の第２形態例を示す平面図である。
【図３】本発明の磁力回転装置の第３形態例を示す平面図である。
【図４】本発明の磁力回転装置の第４形態例を示す平面図である。
【図５】本発明に用いる永久磁石の構造例を示す斜視図である。
【図６】本発明に用いる電磁石の構造例を示す斜視図である。
【図７】本発明の応用例に用いる永久磁石の構造例を示す斜視図である。
【図８】本発明の応用例に用いる電磁石の構造例を示す斜視図である。
【図９】本発明の磁力回転装置の応用例を示す図である。
【図１０】本発明の磁力回転装置の応用例を示す図である。
【図１１】本発明の磁力回転装置の応用例を示す図である。
【図１２】本発明の磁力回転装置の応用例を示す図である。
【図１３】本発明の磁力回転装置の応用例を示す図である。
【図１４】２軸を用いた従来の磁力回転体を示す斜視図である。
【図１５】従来の磁力回転装置で用いる１個の永久磁石を示す図である。
【図１６】従来の２軸を用いた磁力回転装置の原理を説明するための図である。
【図１７】１軸を用いた従来の磁力回転体を示す斜視図である。
【図１８】従来の１軸を用いた磁力回転装置の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１      回転軸
２      ケース
３      強磁体
５      リレー
６      直流電源
７      検出器
８      充電器
１０、３０      回転体
１１、２４      電磁石
１２      バランサー
１５、３１      永久磁石
２１      鉄心
２２      棒状磁石
２３      コの字状永久磁石
２５      コの字状電磁石
３２      凸部
３６      電磁石
４７      回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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