(57)【要約】      （修正有）【課題】動力装置の回転の円滑化を図り得る磁石式補助駆動装置を提供する。【解決手段】互いに連結された往復式補助駆動機２と回転式補助駆動機３とを備え、往復式補助駆動機２は、複数の固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｆが取り付けられた固定フレーム２１と、複数の移動側永久磁石２２１ａ、２２１ｄを保持し、固定側永久磁石との間の吸引力及び反発力によって付勢されつつ往復移動する移動フレーム２２と、動力装置に連結されるクランクシャフト２３と、移動フレームとクランクシャフトを連結するクランクロッド２４と、から構成され、回転式補助駆動機３は、動力装置に連結される駆動軸３１と、複数のステーター側永久磁石を備えたステーター盤３２と、駆動軸が取り付けられ、複数のローター側永久磁石を有し、ステーター側永久磁石との間の吸引力及び反発力によって回転力を生じるローター盤３３と、から構成される。【選択図】図１
0003195711.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電動機等の動力装置の回転軸に直接的または間接的に連結して使用される磁石式補助駆動装置であって、
往復式補助駆動機と、回転式補助駆動機とを備え、
前記往復式補助駆動機は、
機台側に固定され、複数の固定側永久磁石が列状に並べて取り付けられた固定フレームと、
複数の移動側永久磁石が前記複数の固定側永久磁石と同一方向に列状に並べて取り付けられ、前記複数の移動側永久磁石が前記複数の固定側永久磁石と対向した状態でその配列方向に沿って往復スライド可能に保持され、前記複数の移動側永久磁石と複数の固定側永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力によって、前記配列方向に移動するよう付勢される移動フレームと、
前記動力装置または発電機の回転軸に直接的または間接的に連結されるクランクシャフトと、
一端が前記移動フレームに回動可能に取り付けられ、他端が前記クランクシャフトに回動可能に取り付けられたクランクロッドと、から構成され、
前記回転式補助駆動機は、
前記動力装置の回転軸に直接的または間接的に連結される駆動軸と、
機台側に固定される略円形の部材から成り、その中心に前記駆動軸を回転自在に挿通する中心孔が明けられた円盤部と、前記円盤部の外周に沿って立ち上がるよう形成された外周リング部とを有し、前記円盤部と外周リング部には、複数のステーター側永久磁石が設けられて成るステーター盤と、
円盤状の部材から成り、その中心に前記駆動軸が取り付けられ、前記ステーター盤に設けた複数のステーター側永久磁石と対向し得るように設けられる複数のローター側永久磁石を有し、これら複数のローター側永久磁石と前記複数のステーター側永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力によって、回転力を生じるローター盤と、から構成され、
前記往復式補助駆動機の前記クランクシャフトと、前記回転式補助駆動機の前記駆動軸とを直接的または間接的に連結して成ること、
を特徴とする、前記の磁石式補助駆動装置。
【請求項２】
前記往復式補助駆動機において、
前記複数の固定側永久磁石が、永久磁石の一方の極から成る固定側中間永久磁石と、前記固定側中間永久磁石の両側にそれぞれ設けられる永久磁石の他方の極から成る固定側外側永久磁石とを有し、
前記複数の移動側永久磁石が、前記固定側中間永久磁石と同じ極の移動側中間永久磁石と、前記固定側外側永久磁石と同じ極で前記移動側中間永久磁石の両側にそれぞれ設けられる移動側外側永久磁石とを有し、これら複数の移動側永久磁石の配列方向の全長は前記複数の固定側永久磁石の配列方向の全長よりも短く構成されたこと、
を特徴とする、請求項１に記載の磁石式補助駆動装置。
【請求項３】
前記回転式補助駆動機において、
前記ステーター盤の前記外周リング部には、その半周に沿って同一極の複数のステーター側永久磁石が設けられ、残りの半周に沿ってもう一方の極の複数のステーター側永久磁石が設けられ、これらの複数のステーター側永久磁石の磁極面は、当該磁極面の両端から前記外周リング部の内周面までの距離が互いに異なるように、それら複数のステーター側永久磁石を同方向に傾斜させて設け、前記一方の極の複数のステーター側永久磁石ともう一方の極の複数のステーター側永久磁石との間には、前記外周リング部の円周に沿ってＮ極とＳ極を有する合せ磁石型のステーター側永久磁石を設けると共に、
前記ローター盤には、前記複数のローター側永久磁石を、各磁石のＮＳ極がローター盤の厚さ方向に向くように形成したこと、
を特徴とする、請求項１に記載の磁石式補助駆動装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、磁石式補助駆動装置に関し、特に、電動機等の動力装置の回転軸に直接的または間接的に連結され、それらの動力装置の急激なトルク荷重増加時や過負荷時等における回転への補助動作を行わせ、これにより故障原因の解消や、電力消費の軽減等を図ることを目的とする磁石式補助駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在一般的に使用されている巻取り機やコンプレッサー等の動力源としては電動機（モーター）が用いられている。それらの電動機は通常運転時に毎分４０００回転程度の回転速度で安定的に回転しているが、例えば巻取り機において、過大荷重の引き揚げ時等に過負荷が掛かったときや、初動時に急激なトルクが掛かったとき、或いは、コンプレッサーにおいて最大出力による長時間運転が必要とされた場合などには、電動機に回転ムラ、回転ロスを生じ、作動効率の低下、電力の浪費をもたらし、最悪の場合にはモーターが停止し、コイルが焼き切れる等の故障原因となることもあった。
本発明者は先に下記特許文献１又は２において、回転負荷を軽減し得る２行程発電機を開示し、また、下記特許文献３において、駆動負荷を軽減し得る補助動力機付きの３相交流発電機を開示した。しかしながら、これらの回転負荷の軽減手段では、電動機の過負荷時等の回転ムラによる作動効率の低下等を解消することはできなかった。更にまた、下記特許文献４には、内燃機関と圧縮機等の補機との間の駆動力の供給、停止のための駆動装置が開示されているが、高度の制御装置を必要とするものであり、簡潔な手段によって動力装置の回転補助動作を行い得る装置は、これまで知られていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３７５２８号公報
【特許文献２】特開平９−２８５０８２号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１７２４２９号公報
【特許文献４】特許第４０８５８５１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案の目的とするところは、巻取り機やコンプレッサー等に用いられる電動機等の駆動装置に連結して用いられ、それらの動力装置の急激な荷重増加時や長時間の過負荷運転時等における回転トルクの補強動作を行わせ、これにより電力消費の軽減や故障原因の解消等を図り得る簡潔な構成の磁石式補助駆動装置を提供せんとするにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本考案は、電動機等の動力装置の回転軸に直接的または間接的に連結して使用される磁石式補助駆動装置であって、往復式補助駆動機と、回転式補助駆動機とを備え、前記往復式補助駆動機は、機台側に固定され、複数の固定側永久磁石が列状に並べて取り付けられた固定フレームと、複数の移動側永久磁石が前記複数の固定側永久磁石と同一方向に列状に並べて取り付けられ、前記複数の移動側永久磁石が前記複数の固定側永久磁石と対向した状態でその配列方向に沿って往復スライド可能に保持され、前記複数の移動側永久磁石と複数の固定側永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力によって、前記配列方向に移動するよう付勢される移動フレームと、前記動力装置の回転軸に直接的または間接的に連結されるクランクシャフトと、一端が前記移動フレームに回動可能に取り付けられ、他端が前記クランクシャフトに回動可能に取り付けられたクランクロッドと、から構成され、前記回転式補助駆動機は、前記動力装置の回転軸に直接的または間接的に連結される駆動軸と、機台側に固定される略円形の部材から成り、その中心に前記駆動軸を回転自在に挿通する中心孔が明けられた円盤部と、前記円盤部の外周に沿って立ち上がるよう形成された外周リング部とを有し、前記円盤部と外周リング部には、複数のステーター側永久磁石が設けられて成るステーター盤と、円盤状の部材から成り、その中心に前記駆動軸が取り付けられ、前記ステーター盤に設けた複数のステーター側永久磁石と対向し得るように設けられる複数のローター側永久磁石を有し、これら複数のローター側永久磁石と前記複数のステーター側永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力によって、回転力を生じるローター盤と、から構成され、前記往復式補助駆動機の前記クランクシャフトと、前記回転式補助駆動機の前記駆動軸とを直接的または間接的に連結して成ること、を特徴とする。
【０００６】
本考案の望ましい実施例では、前記往復式補助駆動機において、前記複数の固定側永久磁石が、永久磁石の一方の極から成る固定側中間永久磁石と、前記固定側中間永久磁石の両側にそれぞれ設けられる永久磁石の他方の極から成る固定側外側永久磁石とを有し、前記複数の移動側永久磁石が、前記固定側中間永久磁石と同じ極の移動側中間永久磁石と、前記固定側外側永久磁石と同じ極で前記移動側中間永久磁石の両側にそれぞれ設けられる移動側外側永久磁石とを有し、これら複数の移動側永久磁石の配列方向の全長は前記複数の固定側永久磁石の配列方向の全長よりも短く構成すること、を特徴とする。
【０００７】
また、本考案の望ましい実施例では、前記回転式補助駆動機において、前記ステーター盤の前記外周リング部には、その半周に沿って同一極の複数のステーター側永久磁石が設けられ、残りの半周に沿ってもう一方の極の複数のステーター側永久磁石が設けられ、これらの複数のステーター側永久磁石の磁極面は、当該磁極面の両端から前記外周リング部の内周面までの距離が互いに異なるように、それら複数のステーター側永久磁石を同方向に傾斜させて設け、前記一方の極の複数のステーター側永久磁石ともう一方の極の複数のステーター側永久磁石との間には、前記外周リング部の円周に沿ってＮ極とＳ極を有する合せ磁石型のステーター側永久磁石を設けると共に、前記ローター盤には、前記複数のローター側永久磁石を、各磁石のＮＳ極がローター盤の厚さ方向に向くように形成したこと、を特徴とする。
【考案の効果】
【０００８】
本考案に係る磁石式補助駆動装置は、上記の如く、往復式補助駆動機と回転式補助駆動機とを備え、両者を連結してモーター等の動力装置により同時駆動させることにより、両者個別の回転ムラや不連続回転を互いに相殺し、これによって電動機等の動力装置の過負荷時等の回転ムラを解消し、回転効率の向上を図ることによって、例えば、巻取り機やコンプレッサー等の駆動用モーターにおける過負荷時等の回転動作を補強し、安定した作動を確保し得ると共に、消費電力の節減、故障原因の解消等を図るために好適に使用される磁石式補助駆動装置を提供し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案に係る磁石式補助駆動装置の一実施例の要部を示す全体斜視図である。
【図２】図１に示した磁石式補助駆動装置の往復式補助駆動機部分の構成を示す縦断面図である。
【図３】図１に示した磁石式補助駆動装置の往復式補助駆動機部分の構成を示す横断面図である。
【図４】本考案に係る磁石式補助駆動装置の往復式補助駆動機の作動原理を示す模式図である。
【図５】本考案に係る磁石式補助駆動装置における磁石の吸引、反発力を説明するための模式図である。
【図６】本考案に係る磁石式補助駆動装置における往復式補助駆動機の別の実施例を示す横断面図である。
【図７】本考案に係る磁石式補助駆動装置における往復式補助駆動機の更に別の実施例を示す横断面図である。
【図８】図１に示した磁石式補助駆動装置の回転式補助駆動機部分の構成を示す斜視図である。
【図９】本考案に係る磁石式補助駆動装置の回転式補助駆動機のステーター盤側の永久磁石の配置の一実施例を示す模式図である。
【図１０】本考案に係る磁石式補助駆動装置の回転式補助駆動機のローター盤側の永久磁石の配置の一実施例を示す模式図である。
【図１１】図９に示したステーター盤と図１０に示したローター盤とを組み合わせた状態を示す直径方向に沿った断面図である。
【図１２】図９に示したステーター盤と図１０に示したローター盤とを組み合わせた状態を示す軸方向から見た説明模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案に係る磁石式補助駆動装置の好ましい実施例を図面に基いて説明するが、本考案はこの実施例に限らず、本考案の技術的範囲内で、さまざまな設計変更を行うことが可能である。
【００１１】
本考案に係る磁石式補助駆動装置１は、その一実施例を図１に示すように、互いに連結された往復式補助駆動機２と、回転式補助駆動機３とから構成され、図示した例においては、モーターＭの出力軸Ｍ１に取り付けられて、モーターＭの作動を補助し、その作動を円滑ならしめると共に、電力消費の軽減等を図るようになっている。
【００１２】
磁石式補助駆動装置１のハウジングを兼ねる固定フレーム２１は、アルミニウム、ステンレス、セラミックス等の非磁性体材料により構成され、機台４上にボルト４１、４２等により固定されると共に、その頂部にはネジ２７ａ、２７ｂ等により蓋体２１３が取り付けられている。固定フレーム２１は、図３に示す如く、例えば４個のフレームブロック２１ａ〜２１ｄを組み合わせることにより構成されるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、鋳造等により一体的に形成することも可能である。
【００１３】
図１〜図３に示すように、前記往復式補助駆動機２は、前記固定フレーム２１と、この固定フレーム２１に上下方向に列状に並べて取り付けられた複数の固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｃと、これらと対向するように同じく上下方向に列状に並べて取り付けられた複数の固定側永久磁石２１１ｄ〜２１１ｆを備えている。また、往復式補助駆動機２は、上下方向に往復スライド可能な移動フレーム２２を備え、この移動フレーム２２には、前記固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｃと対向する面に複数の移動側永久磁石２２１ａ〜２２１ｃが取り付けられ、固定側永久磁石２１１ｄ〜２１１ｆと対向する面に複数の移動側永久磁石２２１ｄ〜２２１ｆが取り付けられている。
【００１４】
前記移動フレーム２２の前記移動側永久磁石２２１ａ〜２２１ｃ及び２２１ｄ〜２２１ｆが取り付けられていない側面には、ガイドローラ２２２ａ〜２２２ｌが取り付けられ、これらのガイドローラが、前記固定フレーム２１の内壁面に設けた上下方向に延びるガイドレール２１２ａ〜２１２ｄに沿って回転移動することにより、移動フレーム２２が上下方向に円滑に往復移動できるようになっている。
【００１５】
上記移動フレーム２２は、クランクロッド２４を介して、クランクシャフト２３に連結され、モーターＭによって回転せしめられるクランクシャフト２３の回転に連動して、移動フレーム２２が上下方向に往復移動するようになっている。即ち、クランクロッド２４の上端リング部２４ａは、図２、図３に示す如く、移動フレーム２２に設けたクランク取付軸２２３に回動可能に連結され、他方、クランクロッド２４の下端側は、コネクションブロック２４ｂ、２４ｃによって、クランクシャフト２３のクランクピン２３ｂに回動可能に連結されている。クランクシャフト２３は、モーターＭによって回転せしめられる回転主軸となるクランクジャーナル２３ａ、２３ｃと、２つのカウンターウェイト２６ａ、２６ｂ間に、前記クランクジャーナル２３ａ、２３ｃとは偏心した位置に取り付けられるクランクピン２３ｂとから構成される。クランクジャーナル２３ｃは、回転式補助駆動器の駆動軸３１に連結される（具体的な連結部品は、図では省略）。移動フレーム２２の上下方向への往復ストローク幅は、例えば、約６０ｍｍとし、モーターＭの回転数に応じて例えば毎分４０００往復させる。
【００１６】
次に、前記複数の固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｃと２１１ｄ〜２１１ｆの極性の配置、及び、前記複数の移動側永久磁石２２１ａ〜２２１ｃと２２１ｄ〜２２１ｆの極性の配置の一例が、図４に示してあり、これらの固定側永久磁石と移動側永久磁石が互いに対向する側の面の極性を示してある。図中、左側の固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｃのうち、中間の固定側永久磁石２１１ｂをＳ極（以下、単に「Ｓ」ともいう。）とし、その上下両側の固定側永久磁石２１１ａ、２１１ｃをＮとする。同様に、右側の固定側永久磁石２１１ｄ〜２１１ｆのうち、中間の固定側永久磁石２１１ｅをＳとし、その上下両側の固定側永久磁石２１１ｄ、２１１ｆをＮとする。移動側永久磁石についても同様に、左側の移動側永久磁石のうち、中間の移動側永久磁石２２１ｂをＳとし、その上下両側の移動側永久磁石２２１ａ、２２１ｃをＮとする。同様に、右側の移動側永久磁石のうち、中間の固定側永久磁石２２１ｅをＳとし、その上下両側の固定側永久磁石２２１ｄ、２２１ｆをＮとする。なお、これら複数の移動側永久磁石２２１ａ〜２２１ｃ、２２１ｄ〜２２１ｆの配列方向の全長は、移動フレーム２２の移動範囲が固定フレーム２１の長さの範囲内に納まるように、前記複数の固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｃ、２１１ｄ〜２１１ｆの配列方向の全長よりも短く構成することが望ましい。
【００１７】
互いに移動可能に設けられたＮ極とＳ極間の吸引力と反発力について、予め図５の（ａ）により説明すれば、例えば、固定側磁石７のＮ極に移動側磁石８のＳ極を図示したように近づけると、両者間に吸引力が働き、両者の磁束の中心点（図中、黒点で示す）が重なり合う位置まで移動側磁石８が移動した位置で停止する。また、移動側磁石９のＮ極の中心点を、図示したように固定側磁石７のＮ極の中心点よりも僅かでも左側に置くと、移動側磁石９には左方向へ向けた反発力が作用し、逆に、移動側磁石９のＮ極の中心点を、固定側磁石７のＮ極の中心点よりも僅かでも右側に置くと（図では省略）、移動側磁石９には右方向へ向けた反発力が作用する。
【００１８】
このような固定側永久磁石と移動側永久磁石間の吸引力及び反発力に基づき、図４に示した固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｆと移動側永久磁石２２１ａ〜２２１ｆによる作動について説明する。固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｆは、前記の如く、前記固定フレーム２１に取り付けられた永久磁石であり、移動側永久磁石２２１ａ〜２２１ｆは前記移動フレーム２２に取り付けられた永久磁石である。
【００１９】
前記モーターＭの駆動力により前記クランクロッド２４を介して固定フレーム２１内で上下方向に往復移動せしめられる移動フレーム２２は、図４の（ａ）に示した状態において上死点にある。この状態から、移動フレーム２２はモーターＭの駆動力により下方へ向けて移動させられる下降ストロークを開始するが、それと同時に、移動フレーム２２の下端に取り付けられている移動側永久磁石２２１ｃ、２２１ｆ（Ｎ極）に着目すれば、移動側永久磁石２２１ｃ、２２１ｆ（Ｎ極）は、固定フレーム２１の中間の固定側永久磁石２１１ｂ、２１１ｅ（Ｓ極）に吸引されて両者の磁束の中心点（図中、黒点で示す）が重なり合う図４の（ｂ）の位置まで下降し、その下降の際の吸引力が、下降動作を行わせているモーターＭの回転駆動力を補助する。ただし、この場合、移動フレーム２２は、移動側永久磁石２２１ｂ、２２１ｅ（Ｓ極）に対する固定側永久磁石２１１ｂ、２１１ｅ（Ｓ極）の反発力に抗して、モーターＭの駆動力で動かされることになる。
【００２０】
図４の（ｂ）から（ｃ）へ移行する過程においては、前記移動側永久磁石（Ｎ）２２１ｃ、２２１ｆと固定側永久磁石（Ｓ）２１１ｂ、２１１ｅとの間の吸引力や、後続の移動側永久磁石（Ｓ）２２１ｂ、２２１ｅと固定側永久磁石（Ｓ）２１１ｂ、２１１ｅとの間の反発力が働くが、それらに抗して、モーターＭの駆動力や、前記カウンターウェイト２６ａ、２６ｂ及び後述するローター盤３３の慣性力により、この過程を経過して図４の（ｄ）の状態に達すると、今度は、移動側永久磁石（Ｎ）２２１ｃ、２２１ｆと固定側永久磁石（Ｎ）２１１ｃ、２１１ｆとの間の反発力や、後続の移動側永久磁石（Ｓ）２２１ｂ、２２１ｅと固定側永久磁石（Ｎ）２１１ｃ、２１１ｆとの間の吸引力及び前記と同様の慣性力が作用し、これらの反発力と吸引力及び慣性力は、下降動作を行わせているモーターＭの回転駆動力を補助しつつ、移動フレーム２２は図４の（ｅ）の下死点に達する。
【００２１】
移動フレーム２２が図４の（ｅ）に示すような下死点に達すると、モーターＭと前記慣性力とによって駆動させられているクランクロッド２４の作動により、移動フレーム２２は上昇ストロークに転じ、図４の（ｅ）から（ｄ）、（ｃ）、（ｂ）と、前記とは逆の過程を経て図４の（ａ）の状態に復帰する。このように往復移動を繰り返す過程で、モーターＭの回転駆動力は、固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｆと移動側永久磁石２２１ａ〜２２１ｆとの間に働く前記吸引力、反発力及び前記慣性力の補助を受けることにより、モーターＭの円滑な駆動が可能となり、モーターＭの過負荷時等の回転ムラ、回転ロスを防止し得るものである。
【００２２】
なお、固定側永久磁石２１１ａ〜２１１ｆ及び移動側永久磁石２２１ａ〜２２１ｆの数や磁極の配列、個々の磁石のサイズ、形状等々は、利用場面に応じて種々変更可能であり、移動フレーム２２の往復ストローク長さも利用場面に応じて変更可能である。使用する永久磁石としては、フェライト（３７０ミリステラ、吸引・反発力約１ｋｇ）やネオジューム（１４００ミリステラ、吸引・反発力約４ｋｇ）が好適に用いられる。
【００２３】
図６は、本考案に係る磁石式補助駆動装置における往復式補助駆動機のもう１つの実施例の横断面図である。この実施例における往復式補助駆動機５は、図３に示した往復式補助駆動機２を左右に２台並べて設けたような構成を有しており、左側の移動フレーム５２Ａが上死点及び下死点に達する時点と、右側の移動フレーム５２Ｂが上死点及び下死点に達する時点とを異ならせるように構成して、上昇ストロークと下降ストロークの切り換わり時における回転ムラの発生を、双方のカウンターウェイトの慣性力等によって補償することにより防止し得るように構成したものである。この往復式補助駆動機５は、固定フレーム５１と、固定側永久磁石５１１ａ〜５１１ｃと、ガイドレール５１２ａ〜５１２ｌと、移動フレーム５２Ａ、５２Ｂと、移動側永久磁石５２１ａ〜５２１ｄと、ガイドローラ５２２ａ〜５２２ｌと、クランク取付軸５２３Ａ、５２３Ｂと、クランクロッド５４Ａ、５４Ｂ、等々から構成されており、各部品の機能は、前記図１〜図３等に示したものと同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００２４】
図７は、本考案に係る磁石式補助駆動装置における往復式補助駆動機の更にもう１つの実施例の横断面図である。この実施例における往復式補助駆動機６は、その固定フレーム６１の４つの内面に固定側永久磁石６１１ａ〜６１１ｄを設けると共に、移動フレーム６２の４つの外面に移動側永久磁石６２１ａ〜６２１ｄを設けたものである。固定側及び移動側永久磁石の数を、前記図１〜図３に示した実施例に比べて増加できるので、回転ムラ等の防止効果を一層向上させることができる。ガイドレール６１２ａ〜６１２ｄや、ガイドローラ６２２ａ〜６２２ｄ、クランク取付軸６２３、クランクロッド６４、等々を設ける点は、前記図１〜図３に示したものと同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００２５】
次に、本考案に係る磁石式補助駆動装置における回転式補助駆動機３について、図１、図８〜１２を参照しつつ説明する。
図示した実施例において、本考案に係る磁石式補助駆動装置１における回転式補助駆動機３は、モーターＭの出力回転軸Ｍ１に直接的に連結された駆動軸３１と、機台４側に固定された略円形の部材から成るステーター盤３２と、円盤状の部材から成り、その中心に前記駆動軸３１が取り付けられたローター盤３３と、から構成されている。
【００２６】
ステーター盤３２は、図１、図１１等に示す如く、固定ネジ３２ｆ、３２ｇによって、ステーター盤３２に設けた固定部３２ｃ、３２ｄにおいて、ハウジングを兼ねる前記固定フレーム２１に固定するようになっている。その際、ステーター盤３２の外周リング部３２ｂは、固定フレーム２１の側壁に明けた円形の孔２１ｅ（図１１参照）に嵌め込まれる。前記駆動軸３１は、ベアリング３２ｅを介して、ステーター盤３２の円盤部３２ａの中心孔３２ｈ（図８参照）に回転自在に挿通される。ステーター盤３２の前記円盤部３２ａには、図９に示す如く、４個のステーター側永久磁石３２１ａ〜３２１ｄが９０°間隔で設けられている。これらの永久磁石は、図９、図１１に示すように、円盤部３２ａの中心に近い側がＳ極、中心から遠い側がＮ極となるように配置されている。更に、ステーター盤３２の外周リング部３２ｂには、図９に示す如く、複数のステーター側永久磁石３２２ａ〜３２２ｄ、３２３ａ〜３２３ｄ、３２４ａ〜３２４ｂが設けられている。外周リング部３２ｂに設けたこれらのステーター側永久磁石のうち、図９中、右側の４個の永久磁石３２２ａ〜３２２ｄはＳ極、左側の４個の永久磁石３２３ａ〜３２３ｄはＮ極であり、これらを向かい合わせるように配置してある。上下に位置する２個の永久磁石３２４ａ及び３２４ｂは、外周リング部３２ｂの半周ごとの磁場の逆転または反転による回転力の乱れを防止するために、外周リング部３２ｂの円周に沿ってＮ極とＳ極を有する合せ磁石となっている。なお、これらのステーター側永久磁石３２２ａ〜３２２ｄ、及び、３２３ａ〜３２３ｄは、図９、図１２に示すように、それらの磁極面が、各磁極面の両端から前記外周リング部３２ｂの内周面までの距離が互いに異なるように傾斜させて設けられている。これらのステーター側永久磁石３２１ａ〜３２１ｄ、３２２ａ〜３２２ｄ、３２３ａ〜３２３ｄ、３２４ａ〜３２４ｂは、ステーター盤３２自体を着磁したり、若しくは、磁石片を接着剤等で取り付けることによって形成されている。
【００２７】
一方、ローター盤３３は、図１、図８、図１０、図１１に示す如く、円盤状の部材から成り、その中心に前記駆動軸３１が取り付けられ、モーターＭによって回転駆動される駆動軸３１と一緒に回転駆動されるようになっている。即ち、図８、図１１に示す如く、ローター盤３３の基盤３３ａが駆動軸３１に取り付けられ、この基盤３３ａに磁石取付盤３３ｂが取り付けられている。磁石取付盤３３ｂには、その回転位置に応じて前記ステーター盤に設けた複数のステーター側永久磁石３２１ａ〜３２１ｄ、３２２ａ〜３２２ｄ、３２３ａ〜３２３ｄ、３２４ａ〜３２４ｂと対向し得るように４個のローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄが９０°間隔で設けられる（図１０〜図１２）。これら４個のローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄは、図８、図１１に示すように、ステーター盤３２の円盤部３２ａと対向する側（表側とする）がＮ極、それと反対側の基盤３３ａと対向する側（裏側とする）がＳ極となるように着磁、若しくは、磁石片が取り付けられている。ただし、図示の便宜上、図１０、図１２においては、上記磁石取付盤３３ｂの表側のＮ極は、磁石取付盤３３ｂの外周に近い側に９０°間隔でＮ、Ｎと表記し、裏側のＳ極は、磁石取付盤３３ｂの内周に近い側に９０°間隔でＳ、Ｓと表記してある。
【００２８】
これらの永久磁石による回転式補助駆動機３の作動原理について説明する。まず、回転式補助駆動機３のステーター盤３２の外周リング部３２ｂに設けたステーター側永久磁石３２２ａ〜３２２ｄ、３２３ａ〜３２３ｄと、ローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄとの間に生じる力について、図５の（ｂ）の模式図により説明する。図５の（ｂ）に示したように、外周リング部３２ｂに設けたＳ極のステーター側永久磁石３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ等を、それらの磁極面の左端部から外周リング部３２ｂの内周面までの距離が、右端部から外周リング部３２ｂの内周面までの距離よりも短くなるように傾斜させて取り付けておき（図１２も併せて参照）、これらの傾斜したステーター側永久磁石に、ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂに取り付けられたこれらと同極のＳ極のローター側永久磁石３３１ａ、３３１ｂ［ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂの裏側（基盤３３ａに近い側）のＳ極］を近づけると、前記ステーター側永久磁石３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ等が傾斜していることによって、ローター側永久磁石３３１ａ、３３１ｂには、図示したように左方向へ向かう反発力が作用して、ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂは左方向へ押し動かされる。これを、図１２のステーター盤３２とローター盤３３の図に当てはめると、ローター盤３３がステーター盤３２に対して反時計方向に回転する力が発生することになる。
【００２９】
同様に、図５の（ｂ）の模式図において、外周リング部３２ｂに設けたＮ極のステーター側永久磁石３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ等についても、それらの磁極面の左端部から外周リング部３２ｂの内周面までの距離が、右端部から外周リング部３２ｂの内周面までの距離よりも短くなるように傾斜させて取り付けておき（図１２も併せて参照）、これらの傾斜したステーター側永久磁石に、ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂに取り付けられたこれらと同極のＮ極のローター側永久磁石３３１ｃ、３３１ｄ［ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂの表側（ステーター盤３２の円盤部３２ａに近い側）のＮ極］を近づけると、前記ステーター側永久磁石３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ等が傾斜していることによって、ローター側永久磁石３３１ｃ、３３１ｄには、図示したように左方向へ向かう反発力が作用して、ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂは左方向へ押し動かされる。これを、図１２のステーター盤３２とローター盤３３の図に当てはめると、ローター盤３３がステーター盤３２に対して反時計方向に回転する力が発生することになる。
【００３０】
他方、ステーター盤３２の外周リング部３２ｂに設けた前記傾斜した前記ステーター側永久磁石３２２ａ〜３２２ｄ、３２３ａ〜３２３ｄに、これらとは逆の極性のローター側永久磁石を近づけると、ローター側永久磁石は、外周リング部３２ｂの内周面に近いステーター側永久磁石の左端部からの吸引力によって、前記と同様に左方向へ動かされ、ローター盤３３がステーター盤３２に対して反時計方向に回転する力が発生することになる。
【００３１】
即ち、図１２において、外周リング部３２ｂに設けたＳ極のステーター側永久磁石３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ等に、ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂに取り付けられたこれらと反対極のＮ極のローター側永久磁石３３１ａ、３３１ｂ［ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂの表側のＮ極］を近づけると、前記ステーター側永久磁石３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ等が傾斜していることによって、ローター側永久磁石３３１ａ、３３１ｂには、図示したように反時計方向へ向かう吸引力が作用して、ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂは前記と同様に反時計方向へ押し動かされる。
【００３２】
同様に、図１２において、外周リング部３２ｂに設けたＮ極のステーター側永久磁石３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ等に、ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂに取り付けられたこれらと反対極のＳ極のローター側永久磁石３３１ｃ、３３１ｄ［ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂの裏側のＳ極］を近づけると、前記ステーター側永久磁石３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ等が傾斜していることによって、ローター側永久磁石３３１ｃ、３３１ｄには、図示したように反時計方向へ向かう吸引力が作用して、ローター盤３３の磁石取付盤３３ｂは前記と同様に反時計方向へ押し動かされる。
【００３３】
このように、図１２に示したステーター盤３２の外周リング部３２ｂの左半分のステーター側永久磁石３２３ａ〜３２３ｄからローター盤３３が受ける反発力及び吸引力による回転力と、ステーター盤３２の外周リング部３２ｂの右半分のステーター側永久磁石３２２ａ〜３２２ｄからローター盤３３が受ける吸引力及び反発力による回転力とが同時に作用することによって、ローター盤３３が図中反時計方向に回転し、モーターＭの回転を補助するものである。
【００３４】
図１２に示すように、ステーター盤３２の外周リング部３２ｂにおいては、半周ごとにＳ極とＮ極の磁場の逆転または反転があるため、その転換位置に、前記の如く、円周に沿ってＮ極とＳ極を有する２個の合せ磁石（永久磁石３２４ａ及び３２４ｂ）を設けて、ローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄが前記転換位置を通過する際に受ける不連続な回転力を円滑化するようになっている。
【００３５】
モーターＭによって回転せしめられるローター盤３３には、このようなステーター側永久磁石３２２ａ〜３２２ｄ、３２３ａ〜３２３ｄと、ローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄとの間に生じる吸引力及び反発力によって、その回転を補助する力が加わり、モーターＭの円滑な駆動が可能となり、巻取り機等の初動時等の過負荷時の回転ムラ、回転ロスが防止され得るものである。
【００３６】
更にまた、ローター盤３３には、上記の如きステーター側永久磁石３２２ａ〜３２２ｄ、３２３ａ〜３２３ｄと、ローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄとによる回転補助力だけでなく、ステーター盤３２の円盤部３２ａに設けたステーター側永久磁石３２１ａ〜３２１ｄと、ローター盤３３に設けたローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄとの間に発生する前記図５の（ａ）で説明した吸引力、反発力も同時に働いて、モーターＭの回転に対して補助回転力が与えられるものである。このように、ステーター側永久磁石とローター側永久磁石間の吸引力及び反発力に基づいて、ローター盤３３にはその回転を補助する力が加わり、モーターＭの円滑な駆動が可能となり、低速運転時等の回転ムラ、回転ロスを防止し得るものである。
【００３７】
上記の如く、図１に示した本考案に係る磁石式補助駆動装置１における往復式補助駆動機２と回転式補助駆動機３とは、それぞれがモーターＭの過負荷時等の回転ムラ等を軽減させ得るものであるが、本考案においては、前記往復式補助駆動機２と回転式補助駆動機３とを連結して同時駆動させることにより、往復式補助駆動機２と回転式補助駆動機３の個別の回転ムラや不連続回転を互いに相殺し、これによって前記モーターＭの回転ムラを解消し、回転効率の向上を図って、モーターＭの消費電力の節減、故障原因の解消、等々を達成し得るものである。
【００３８】
即ち、往復式補助駆動機２の移動フレーム２２が、図４の（ａ）に示したような上死点や、（ｅ）に示したような下死点に達して、クランクロッド２４がクランクシャフト２３に対して付与する回転トルクが最小になる時期と、図１２に示すように、回転式補助駆動機３のローター盤３３に設けたローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄが、ステーター側永久磁石のうち図中において上下２個の前記合せ磁石３４２ａ及び３４２ｂに臨む位置に達して、前記ローター側永久磁石３３１ａ〜３３１ｄが受けるローター盤３３への回転力が最小になる時期とが重ならないように、最も望ましくは、往復式補助駆動機２によってクランクシャフト２３に対して付与される回転トルクが最小になる時に、回転式補助駆動機３のローター盤３３がその駆動軸３１に与える回転力が最大となり、一方、前者が最大になる時に、後者が最小となるように、往復式補助駆動機２のクランクシャフト２３の回転位置と、回転式補助駆動機３の駆動軸３１の回転位置との調整を行った上で、両者を連結するようにする。これにより、往復式補助駆動機２による回転力と回転式補助駆動機３による回転力とが互いに補い合って、モーターＭの回転ムラ等を解消し、回転効率の向上を図り得るものである。
【００３９】
尚、本考案は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば、往復式補助駆動機や回転式補助駆動機に用いる永久磁石の数やサイズ、配置等は使用目的に応じて適宜変更することが可能であり、往復式補助駆動機における移動フレームの支持方法も各種変更が可能であり、また、前記実施例においては本考案の磁石式補助駆動装置を電動機の回転軸に直接的に取り付けたが、必要に応じてクラッチ等を介して間接的に取り付けるようにしてもよく、従って、本考案は実用新案登録請求の範囲に記載した技術的範囲内におけるすべての変更実施例を包摂するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本考案に係る磁石式補助駆動装置は、往復式補助駆動機と回転式補助駆動機とを備え、両者を連結してモーター等の動力装置により同時駆動させることにより、両者個別の回転ムラや不連続回転を互いに相殺し、これによって前記動力装置の過負荷時等の回転ムラを解消し、回転効率の向上を図ることによって、動力装置の電力消費量の節減や故障原因の解消、等々を達成でき、例えば、巻取り機やコンプレッサー等の駆動用モーターにおける過負荷時等の回転動作を補強し、安定した作動を確保し得ると共に、消費電力の節減、故障原因の解消等を図るために好適に使用される磁石式補助駆動装置を提供し得るものである。
【符号の説明】
【００４１】
１      磁石式補助駆動装置
２      往復式補助駆動機
２１    ハウジングを兼ねた固定フレーム
２１ａ〜２１ｄ  フレームブロック
２１１ａ〜２１１ｆ    固定側永久磁石
２１２ａ〜２１２ｄ    ガイドレール
２１３  蓋体
２２    移動フレーム
２２１ａ〜２２１ｆ    移動側永久磁石
２２２ａ〜２２２ｌ    ガイドローラ
２２３  クランク取付軸
２３    クランクシャフト
２３ａ  クランクジャーナル
２３ｂ  クランクピン
２３ｃ  クランクジャーナル
２４    クランクロッド
２４ａ  上端リング部
２４ｂ、２４ｃ  コネクションブロック
２５    ベアリング
２６ａ、２６ｂ  カウンターウェイト
２７ａ、２７ｂ  ネジ
３      回転式補助駆動機
３１    駆動軸
３２    ステーター盤
３２ａ  円盤部
３２ｂ  外周リング部
３２ｃ、３２ｄ  固定部
３２ｅ  ベアリング
３２ｆ、３２ｇ  固定ネジ
３２ｈ  中心孔
３２１ａ〜３２１ｄ、３２２ａ〜３２２ｄ、３２３ａ〜３２３ｄ、３２４ａ〜３２４ｂ        ステーター側永久磁石
３３    ローター盤
３３ａ  基盤
３３ｂ  磁石取付盤
３３１ａ〜３３１ｄ  ローター側永久磁石
４      機台
４１、４２  ボルト
Ｍ      モーター
Ｍ１    出力軸
【図１】
0003195711.tif 000003
【図２】
0003195711.tif 000004
【図３】
0003195711.tif 000005
【図４】
0003195711.tif 000006
【図５】
0003195711.tif 000007
【図６】
0003195711.tif 000008
【図７】
0003195711.tif 000009
【図８】
0003195711.tif 000010
【図９】
0003195711.tif 000011
【図１０】
0003195711.tif 000012
【図１１】
0003195711.tif 000013
【図１２】
0003195711.tif 000014