(57)【要約】【課題】  電磁石と永久磁石との反発力を利用して、比較的大きな回転駆動力を安定的に得ることができる駆動装置を提供する。【解決手段】    一対の電磁石３、３の下方に、シリンダ１に上下往復運動可能に収容しているピストン２が設けられていると共に、このピストン２の上端両側部に上記一対の電磁石３、３に対向する一対の永久磁石４、４を設けてあり、ピストン２が上死点を通過した直後の位置を検出して上記電磁石３、３に永久磁石４、４と同極となるように通電し、これらの電磁石３と永久磁石４との反発力によってピストン２を押し下げて、上端がこのピストン２に連結し、下端がクランクシャフト６のクランクピン6aに連結しているコンロッド５を介してクランクシャフト６に回転駆動力を生じさせるように構成している。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に並設している一対の電磁石と、これらの一対の電磁石に対向させて基板の下面に装着しているシリンダと、このシリンダに上下方向に往復移動可能に収容されているピストンと、このピストンの上端両側部に上記一対の電磁石にそれぞれ対向させて設けている一対の永久磁石と、上端が上記ピストンに連結し、下端がクランクシャフトのクランクピンに連結しているコンロッドと、ピストンが上死点を通過した直後の位置を検知する検知手段と、検知手段によって上記ピストンの位置を検知した際に、上記一対の電磁石に上記一対の永久磁石と同極となるように通電する電源とを備えてなることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
基板上に複数対の電磁石を配設している共に基板の上面にこれらの複数対の電磁石にそれぞれ対応させて複数のシリンダを横方向に並設して各シリンダのピストンのコンロッドを、各ピストンに対応してクランクシャフトに設けられているクランクピンに連結してあり、これらのクランクピンはクランクシャフトに互いに軸回りに所定の角度間隔を存して偏心した状態で設けられていると共に、各ピストンが上死点を通過した直後の位置を検知手段によって順次検出させて各ピストンの上端両側部に設けている一対の永久磁石と同極となるようにこれらの一対の永久磁石にそれぞれ対応した一対の電磁石に通電するように構成していることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
ピストンの上端部における両側外周面に水平方向に短腕片を突設してこれらの両側短腕片の先端に永久磁石を対となるように設けている一方、シリンダの両側部に上記短腕片を上下方向に往復動可能に挿通させたガイド孔を設けていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
検知手段は、クランクシャフトに取り付けられ、ピストンが上死点を通過した直後の位置に対応した部分にスリットを設けているスリット円板と、上記スリットを検出するセンサーとからなるロータリーエンコーダであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項５】
クランクシャフトの一端にフライホイールを装着していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項６】
一対の電磁石の下方における基板の下面に放熱フィンを取り付けていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項７】
基板上に小間隔を存して並設している一対の電磁石と、この一対の電磁石間に対向させて基板の下面に下方に向かって突設しているガイド軸体と、中央にこのガイド軸体を挿入させてガイド軸体に沿って上下方向に往復移動可能な筒部を備え、この筒部の上端両側部に上記一対の電磁石にそれぞれ対向させて一対の永久磁石を取り付けているアーム部を備えた可動体と、上端がこの可動体の上記筒部の下端に連結し、下端がクランクシャフトのクランクピンに連結しているコンロッドと、上記可動体が上死点を通過した直後の位置を検知する検知手段と、検知手段によって上記可動体の位置を検知した際に、上記一対の永久磁石にそれぞれ対向している上記一対の電磁石に永久磁石と同極となるように通電する電源とを備えてなることを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
基板上に複数対の電磁石を並設していると共に、基板の下面側に各対の電磁石に対向させてそれぞれ対の永久磁石を設けている可動体を配設してあり、上端をこれらの可動体の筒部下端にそれぞれ連結しているコンロッドの下端をこれらのコンロッドに対応してクランクシャフトに設けられているクランクピンにそれぞれ連結していると共に、これらのクランクピンはクランクシャフトに互いに所定の位相角度でもって設けられていて各対の電磁石に対応する対の永久磁が上記電磁石に最も近接する上死点を通過した直後の可動体の位置を検知手段によって順次検出させて各対の電磁石とこの対の電磁石に対応した対の永久磁石とが同極となるように対の電磁石に通電するように構成していることを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
【請求項９】
検知手段は、クランクシャフトに取り付けられ、各対の電磁石に対応する対の永久磁石が上記電磁石に最も近接する上死点を通過した直後の位置に対応した部分にスリットを設けているスリット円板と、上記スリットを検出するセンサーとからなるロータリーエンコーダであることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
可動体の周囲に放熱フィンを配設していることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同極の磁力線の反発力によって動力源となる回転力を得るための駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、永久磁石と電磁石との同極同士の反発作用と異極同士の吸引作用とを利用して発電等の動力源となる回転駆動力を得るこめの磁力動力装置としては、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
この磁力動力装置は、横方向に一定間隔毎に並設された上下端が開口している４つのシリンダと、各シリンダ内に往復移動可能に収容され、且つ、上端に永久磁石を埋設してなるピストンと、これらのピストンの下端に上端を揺動可能に連結し、下端をクランクシャフトにおける９０度の角度間隔でもって偏心しているクランクピンにそれぞれ回動自在に連結しているコンロッドと、上記各シリンダ内のピストンの上端に埋設している上記永久磁石にそれぞれ対向させて配設されている電磁石と、ピストンが上死点と下死点とを順次通過した直後に、このピストンを有するシリンダの上端に対向させて設けている上記電磁石に流れる電流の方向を変えて電磁石の極性がそれぞれ永久磁石と同極、異極となるように反転させる極性切り替え手段とを備えてなる構造を有している。
【０００４】
このように構成した磁力動力装置は、スターターモータ等を始動させて上記任意のシリンダ内のピストンが上死点を通過する位置になるようにクランクシャフトを回転させると共に電磁石のコイルにバッテリー等の電源から通電させると、上記上死点に達したピストンは、上死点を通過した直後にこのピストンの上端に埋設している永久磁石は、この永久磁石と同極に変化した電磁石によって反発力を受けてピストンがクランクシャフト側に移動し、このピストンのコンロッドを介してクランクシャフトを回転駆動しながら下死点に達する。
【０００５】
さらに、下死点に達したのち、下死点を通過した直後において、このピストンを有する上記シリンダの上端に対向している上記電磁石はこのピストンの上端に埋設している永久磁石に対して異極となるように変化してこの電磁石によりピストンが吸引されて上昇しながらクランクシャフトを回転駆動する。
【０００６】
このように、電磁石と永久磁石との反発作用と吸引作用とによってピストンが往復動しながらコンロッドを介してクランクシャフトを回転駆動する動作が上記シリンダ以外の他のシリンダ内に設けているピストンに対しても順次、行われてクランクシャフトを回転させ、発電或いはその他の機器の動力源となる回転駆動力を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１５０７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記磁力動力装置によれば、各シリンダ内に設けているピストンの上端に１つの永久磁石を埋設し、各永久磁石に対応させて電磁石を配設してなるものであるから、大きな回転駆動力を得るためには、電磁石を大型化して大きな電流をコイルに流さなければならず、そうすると、コイルからの発熱温度が高くなって故障が発生し易くなる等の問題点が生じることになる。
【０００９】
コイルの発熱許容温度は一般的には８０℃が限界であり、通常仕様は約６０℃で対応しているためにコイルの磁力を強くすることができず、従って、この電磁石とピストンの上端部に設けている上記永久磁石との反発力や吸引力を利用してのクランクシャフトの回転による回転駆動力を大きくすることが困難であるといった問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電磁石を大型化することなく、比較的大きな回転駆動力を安定的に得ることができる駆動装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の駆動装置は、請求項１に記載したように、基板上に並設している一対の電磁石と、これらの一対の電磁石に対向させて基板の下面に装着しているシリンダと、このシリンダに上下方向に往復移動可能に収容されているピストンと、このピストンの上端両側部に上記一対の電磁石にそれぞれ対向させて設けている一対の永久磁石と、上端が上記ピストンに連結し、下端がクランクシャフトのクランクピンに連結しているコンロッドと、ピストンが上死点を通過した直後の位置を検知する検知手段と、検知手段によって上記ピストンの位置を検知した際に、上記一対の電磁石に上記一対の永久磁石と同極となるように通電する電源とを備えてなることを特徴とする。
【００１２】
上記のように構成した駆動装置において、請求項２に係る発明は、基板上に複数対の電磁石を配設していると共に基板の上面にこれらの複数対の電磁石にそれぞれ対応させて複数のシリンダを横方向に並設して各シリンダのピストンのコンロッドを、各ピストンに対応してクランクシャフトに設けられているクランクピンに連結してあり、これらのクランクピンはクランクシャフトに互いに軸回りに所定の角度間隔を存して偏心した状態で設けられていると共に、各ピストンが上死点を通過した直後の位置を検知手段によって順次検出させて各ピストンの上端両側部に設けている一対の永久磁石と同極となるようにこれらの一対の永久磁石にそれぞれ対応した一対の電磁石に通電するように構成していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、ピストンの上端部における両側外周面に水平方向に短腕片を突設してこれらの両側短腕片の先端に永久磁石を対となるように設けている一方、シリンダの両側部に上記短腕片を上下方向に往復動可能に挿通させたガイド孔を設けていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、上記検知手段は、クランクシャフトに取り付けられ、ピストンが上死点を通過した直後の位置に対応した部分にスリットを設けているスリット円板と、上記スリットを検出するセンサーとからなるロータリーエンコーダであることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に係る発明は、クランクシャフトの一端にフライホイールを装着していることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、上記一対の電磁石の下方における基板の下面に放熱フィンを取り付けていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に係る発明は、上記駆動装置とは異なる構造を有する駆動装置であって、基板上に小間隔を存して並設している一対の電磁石と、この一対の電磁石間に対向させて基板の下面に下方に向かって突設しているガイド軸体と、中央にこのガイド軸体を挿入させてガイド軸体に沿って上下方向に往復移動可能な筒部を備え、この筒部の上端両側部に上記一対の電磁石にそれぞれ対向させて一対の永久磁石を取り付けているアーム部を備えた可動体と、上端がこの可動体の上記筒部の下端に連結し、下端がクランクシャフトのクランクピンに連結しているコンロッドと、上記可動体が上死点を通過した直後の位置を検知する検知手段と、検知手段によって上記可動体の位置を検知した際に、上記一対の永久磁石にそれぞれ対向している上記一対の電磁石に永久磁石と同極となるように通電する電源とを備えてなることを特徴とする。
【００１８】
このように構成した駆動装置において、請求項８に係る発明は、基板上に複数対の電磁石を並設していると共に、基板の下面側に各対の電磁石に対向させてそれぞれ対の永久磁石を設けている可動体を配設してあり、上端をこれらの可動体の筒部下端にそれぞれ連結しているコンロッドの下端をこれらのコンロッドに対応してクランクシャフトに設けられているクランクピンにそれぞれ連結していると共に、これらのクランクピンはクランクシャフトに互いに所定の位相角度でもって設けられていて各対の電磁石に対応する対の永久磁が上記電磁石に最も近接する上死点を通過した直後の可動体の位置を検知手段によって順次検出させて各対の電磁石とこの対の電磁石に対応した対の永久磁石とが同極となるように対の電磁石に通電するように構成していることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に係る発明は、上記検知手段は、クランクシャフトに取り付けられ、各対の電磁石に対応する対の永久磁石が上記電磁石に最も近接する上死点を通過した直後の位置に対応した部分にスリットを設けているスリット円板と、上記スリットを検出するセンサーとからなるロータリーエンコーダであることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、上記可動体の周囲に放熱フィンを配設していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、シリンダ内のピストンが上死点を通過した直後にシリンダに対応させて設けている電磁石の磁性を上記ピストンの上端に設けている永久磁石と同極となるように電磁石を通電するように構成しているので、永久磁石が電磁石から反発力を受けて永久磁石を設けているピストンが下動し、コンロッドを介してクランクシャフトを回転させて回転駆動力を発生させることができる。
【００２２】
この際、上記電磁石は基板の両側部に一対、配設されていると共に、この一対の電磁石に対向させて上記ピストンの上端両側部に一対の永久磁石が設けられているので、電磁石を大型化することなく、これらの対の電磁石と永久磁石とによって大きな回転駆動力を安定的に得ることができ、エンジンや発電機、その他の機器の駆動源として効果的に使用することができる。
【００２３】
また、請求項２に係る発明によれば、上記電磁石を複数対、並設している共にこれらの各対の電磁石にそれぞれ対応させてシリンダを配設し、各シリンダ内のピストンの上端両側部に上記対の電磁石にそれぞれ対向させた対の永久磁石を設けていると共に、各ピストンの下端にその上端を連結しているコンロッドの下端をクランクシャフトに所定の角度間隔でもって設けているクランクピンにそれぞれ連結しているので、上死点に達するピストンを順次、電磁石と永久磁石との反発力でもって下動させながらクランクシャフトを安定した回転速度でもって円滑に回転させて強力な回転駆動力を得ることができる。
【００２４】
請求項３に係る発明によれば、シリンダ内に設けている上記ピストンの上端部における両側外周面に水平方向に短腕片を突設してこれらの両側短腕片の先端に永久磁石を対となるように設けている一方、シリンダの両側部に上記短腕片を上下方向に往復動可能に挿通させたガイド孔を設けているので、ピストンを周方向に妄動させることなくガイド孔に沿って正確且つ円滑に上下動させて電磁石に永久磁石を確実に対向させながらクランクシャフトを安定的に回転させることができる。
【００２５】
請求項４に係る発明は、上記ピストンが上死点を通過した直後の位置を検知する手段であって、クランクシャフトに取り付けられ、ピストンが上死点を通過した直後の位置に対応した部分にスリットを設けているスリット円板と、上記スリットを検出するセンサーとからなるロータリーエンコーダによって構成しているので、ピストンが上死点を通過した直後の位置を瞬時に且つ正確に検知してピストンを作動させることができる。
【００２６】
さらに、請求項５に記載したように、上記クランクシャフトの一端にフライホイールを装着しておくことによって、このフライホイールの回転力でピストンを一定の速度でもって上下動させながらクランクシャフトを回転させることができる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明によれば、上記一対の電磁石の下方における基板の下面に放熱フィンを取り付けているので、通電によって発生する電磁石のコイルからの発熱をこの放熱フィイによって放熱して故障等の発生を抑止しながら本発明駆動装置を作動させることができる。
【００２８】
請求項７に係る発明は、上記駆動装置とは異なる構造を有する駆動装置であって、ピストンを設けているシリンダに代えてガイド軸体に沿って上下動する筒部を有する可動体を用い、この可動体の筒部の上端両側部に、可動体の上方に配設している一対の電磁石にそれぞれ対向させて一対の永久磁石を取り付けているアーム部を備えてなる。
【００２９】
このように構成した駆動装置によれば、上記請求項１に係る発明と同様に、電磁石を大型化することなく、これらの対の電磁石と永久磁石との反発力によってピストンを下動させてコンロッドを介し、クランクシャフトを強い力でもって回転させて大きな回転駆動力を安定的に得ることができる。
【００３０】
また、請求項８に係る発明によれば、上記電磁石を複数対、並設している共にこれらの各対の電磁石にそれぞれ対応させてそれぞれ対の永久磁石を設けている可動体を配設していると共に各可動体の下端を、コンロッドを介してクランクシャフトに所定の角度間隔でもって設けているクランクピンにそれぞれ連結しているので、上死点に達する可動体を順次、対の電磁石と永久磁石との反発力でもって下動させながらクランクシャフトを安定した回転速度でもって円滑に回転させて強力な回転駆動力を得ることができる。
【００３１】
上記請求項７、請求項８に記載の駆動装置においても、請求項９に記載したように、ロータリエンコーダからなる検知手段が設けられてあり、可動体が上死点を通過した直後の位置を瞬時に且つ正確に検知してクランクシャフトを回転駆動することができる。さらに、請求項10に記載したように、上記可動体の周囲に放熱フィンを配設しているので、通電によって発生する電磁石のコイルからの発熱をこの放熱フィイによって放熱して長時間に亘り故障等の発生を抑止しながら作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明駆動装置の一実施例の構成を示す正面図。
【図２】駆動装置における一つの駆動ユニットの正面図。
【図３】その簡略側面図。
【図４】本発明駆動装置の別な実施例の構成を示す正面図。
【図５】駆動装置における一つの駆動ユニットの正面図。
【図６】その要部の簡略側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の具体的な実施例を図面について説明すると、図１、図２において、シリンダ１内に収容されているピストン２を電磁石３と永久磁石４との反発力と必要に応じて吸引力とを利用して往復動させ、この往復動を、コンロッド５を介してクランクシャフト６の回転運動に変えることによって動力を得る形式のピストンエンジンを一つの駆動ユニットとして複数ユニット（図においては４つの駆動ユニットA1〜A4）を横方向に並設してあり、これらの駆動ユニットA1〜A4によって、クランクシャフト６を回転させて発電等の動力源を得るように構成している。
【００３４】
上記駆動ユニットA1〜A4は同じ構造を有しており、その具体的な構造を一つの駆動ユニットを図示している図２、図３に基づいて詳述すると、この駆動ユニットA1は、アルミ製の基板10上に左右方向に小間隔を存して並設状態で固定されている一対の電磁石３、３と、これらの対の電磁石３、３の下方において、中心延長線が上記一対の電磁石３、３間の中間位置となるようにしてその上端を上記基板10の下面に装着、固定しているシリンダ１と、このシリンダ１内に上下方向に往復移動可能に収容されているピストン２と、このピストン２の上端両側部に上記左右一対の電磁石３、３にそれぞれ対向させて設けている左右一対の永久磁石４、４とを備え、上記ピストン２の上下往復運動をコンロッド５を介してクランクシャフト６の回転運動に変え、クランクシャフト６の回転力をクランクシャフト６の端部から歯車機構等を介して取りだして動力源を得るように構成している。
【００３５】
上記シリンダ１は少なくともその下端が全面的に開口している円筒体からなり、上記ピストン２は上下端が全面的に開口している短筒体からなる。従って、このピストン２はシリンダ１内の空気を圧縮させる作用を奏することなく、そのため、空気抵抗を受けることなく軽快に往復運度を行えるように構成されている。なお、シリンダ１の内周面にはピストン２を円滑に摺動させるためのスリーブ1aが層着されている。
【００３６】
上記電磁石３はコア3aと、このコア3aに巻回している電磁コイル3bとからなり、コア3aの下端を大径にして永久磁石４と同径の円板部3a' に形成してあり、このコア円板部3a'
を基板10に上下方向に貫通して設けている孔18内に挿嵌させていて、その下面を基板10の下面から下方に向けて臨ませている。
【００３７】
また、上記一対の永久磁石４、４はそれぞれ上端が全面的に開口している有底短筒形状の容器７、７内に嵌合、固定されていて、その上面を上記電磁石３のコア円板部3a' に対向させてあり、ピストン２が上死点に達した時に、コア円板部3a' に対して１ｍｍ程度の僅かな隙間を存した位置に達するようにしている。
【００３８】
上記ピストン２の上端部における外周面の両側部に、水平方向に向かって短腕片８、８を突設してあり、この短腕片８、８の先端に上記永久磁石４を収容している容器７、７の外周面における互いに対向する内側部を固着させて、ピストン２の上端両側部に上記一対の永久磁石４、４をピストン２に一体に設けている。
【００３９】
さらに、上記シリンダ１の両側部には上端から下部に達する垂直なガイド孔９、９がシリンダ１の内外周面間に貫通させた状態にして設けられてあり、これらのガイド孔９、９にそれぞれ上記ピストン２の上端部両側面から突設している短腕片８、８を水平方向に挿通させて短腕片８、８の先端に固着している上記容器７、７内の永久磁石４、４をピストン２の上下往復移動によってシリンダ１の外側において上下移動するように構成している。
【００４０】
また、上記一対の電磁石３、３の下方における基板10の下面にシリンダ１を中央にしてのシリンダ１の両側方に位置するように放熱フィン11を取り付けてあり、通電によって発生する電磁石３の電磁コイル3bからの発熱を基板10からこの放熱フィン11によって放熱するようにしている。
【００４１】
上記のように構成した駆動ユニットA1〜A4を図１に示すように、基板10上に左右方向に一定間隔毎に装着していると共に、これらの駆動ユニットA1〜A4の下方に上記一本のクランクシャフト６を駆動ユニットA1〜A4の並列方向に平行に配設して軸受12、12により回転自在に支持している。このクランクシャフト６の一端にはフライホール13が装着されている。なお、以下の説明においては、駆動ユニットA1〜A4をそれぞれ第一駆動ユニットA1、第二駆動ユニットA2、第三駆動ユニットA3、第四駆動ユニットA4とする。
【００４２】
上記クランクシャフト６には、上記第一〜第四の駆動ユニットA1〜A4のピストン２の下方に対応する部分にクランクピン6a、6b、6c、6dが形成されてあり、これらの第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のピストン２の下端部に固着している水平軸体2aの中央部にそれぞれコンロッド５の上端部を回動自在に連結していると共に、これらのコンロッド５の下端部を対応するクランクピン6a、6b、6c、6dにそれぞれ回動自在に連結している。さらに、第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のコンロッド５の下端をそれぞれ連結させている上記クランクピン6a、6b、6c、6dは、互いに軸回りに９０度の角度間隔を存して偏心させている。
【００４３】
また、第一〜第四の駆動ユニットA1〜A4のピストン２が上死点を通過した直後の位置を検知する検知手段14が配設されている。この検知手段14としては、一例として、クランクシャフト６の他端部にその中心部を固着しているスリット円板14a と、このスリット円板14a に設けられているスリットを検出するセンサー14b とからなるロータリーエンコーダを採用している。
【００４４】
上記スリット円板14a には上記第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のピストン２が上死点を通過した直後の位置を対応した部分、即ち、クランクピン6a、6b、6c、6dの対応した部分にスリット（図示せず）が設けられてあり、これらのスリットをセンサー14b によって検出させてセンサー14b が電気的に接続しているコンピュータ等の制御回路15からの信号によってバッテリー等の電源16が投入され、電源16に接続しているディストリビュータ17によって上記第一〜第四駆動ユニットA1〜A4の一対の電磁石３、３にそれぞれこれらの電磁石３、３が永久磁石４、４と同極となるように通電するように構成している。
【００４５】
このように構成した駆動装置の作用を述べると、まず、クランクシャフト６を始動させて第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のピストン２を作動させる。このクランクシャフト６の始動は、例えば、スタータモータ（図示せず）を配設しておき、このスタータモータにより上記フライホイール13等を、噛合歯車機構を介して回転させることによって行うことができる。
【００４６】
スタータモータによりクランクシャフト６が回転駆動されると、クランクシャフト６のクランクピン6a、6b、6c、6dにそれぞれコンロッド５を介して連結している第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のピストン２がそれぞれのシリンダ１内において上下方向に往復運動を行う。
【００４７】
上記第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のピストン２は、クランクシャフト６における９０度の角度間隔を存して偏心しているクランクピン6a、6b、6c、6dにコンロッド５を介して連結しているので、これらのピストン２はそれぞれのシリンダ１内で一定の上下動間隔を保持しながら上下方向に往復移動することになる。
【００４８】
そして、上記第一〜第四駆動ユニットA1〜A4における第一駆動ユニットA1のピストン２が上死点を通過した直後に、その位置がスリット円板14a とセンサー14b とからなる検知手段14によって検出されて電源が投入され、ディストリビュータ17によってこの第一駆動ユニットA1の上記一対の電磁石３、３にこれらの電磁石３、３に対向して上記ピストン２の両側部に設けている一対の永久磁石４、４と同極となるように通電する。
【００４９】
そうすると、これらの電磁石３、３と永久磁石４、４間に互いに離間させようとする反発力が発生し、この永久磁石４、４を設けている上死点に達した直後の上記第一駆動ユニットA1のピストン２は反発力によってシリンダ１内を下方に移動し、このピストン２に連結しているコンロッド５からこのコンロッド５の下端が連結しているクランクピン6aを押し下げてクランクシャフト６に回転力を付与する。
【００５０】
次いで、第二駆動ユニットA2のピストン２が上死点に達し、この上死点を通過した直後に、その位置を上記検知手段14によって検出させて上記ディストリビュータ17によってこの第二駆動ユニットA2の上記一対の電磁石３、３にこれらの電磁石３、３に対向して上記ピストン２の両側部に設けている一対の永久磁石４、４と同極となるように通電し、この通電によって発生する電磁石３、３と永久磁石４、４間の反発力によって上死点に達した直後の上記第二駆動ユニットA2のピストン２をシリンダ１内で下方に移動させ、このピストン２に連結しているコンロッド５からこのコンロッド５の下端が連結しているクランクピン6aを押し下げてクランクシャフト６に回転力を付与する。
【００５１】
同様に、第三、第四駆動ユニットA3、A4に対しても順次、これらのピストン２が上死点を通過した直後の位置を上記検知手段14によって検出させて上記ディストリビュータ17により、順次、これらの第三、第四駆動ユニットA3、A4の一対の電磁石３、３にこれらの電磁石３、３に対向して上記ピストン２の両側部に設けている一対の永久磁石４、４と同極となるように通電し、この通電によって発生する電磁石３、３と永久磁石４、４との反発力によってピストン２を下方に移動させ、コンロッド５を介してそれぞれクランクピン6c、6dを押し下げてクランクシャフト６に回転力を付与する。
【００５２】
第一駆動ユニットA1のピストン２が上死点に達した時には、第二駆動ユニットA2のピストン２は下動中であると同時に第三駆動ユニットA3は下死点の位置にあり、第四駆動ユニットA4が上動中であって、再び、これらの第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のピストン２が順次、上死点に達してこの上死点を通過した直後にこのピストン２の両側に設けている一対の永久磁石４、４に対向する電磁石３、３に互いに同極となるように通電し、その反発力によって第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のピストン２を順次、押し下げる動作を繰り返し行うことによりクランクシャフト６を回転駆動してこの回転力を動力源として利用するものである。
【００５３】
なお、上記実施例においては、ピストン２が上死点に達した直後にのみ、このピストン２の両側部に設けている永久磁石４、４に対向する電磁石３、３に同極となるように通電して電磁石３、３と永久磁石４、４との間に発生する反発力を利用してクランクシャフト６を回転駆動しているが、ピストン２が下死点に達した直後にこのピストン２の両側部に設けている永久磁石４、４に対向する電磁石３、３に永久磁石４と異極となるように通電してこれらの電磁石３、３と永久磁石４、４とに吸引力を発生させ、この吸引力を利用して上記反発力と共にクランクシャフト６を回転駆動してもよい。
【００５４】
また、上記第一〜第四駆動ユニットA1〜A4のピストン２を、コンロッド５を介して連結させているクランクシャフト６のクランクピン6a、6b、6c、6dを、順次、同一方向に９０度の角度間隔毎に偏心させているが、例えば、第一駆動ユニットA1のコンロッド５が連結しているクランクピン6aに対して第二駆動ユニットA2のコンロッド５が連結しているクランクピン6bを１８０度の角度間隔を存して偏心させ、他の第三、第四駆動ユニットA3、A4のコンロッド５を連結しているクランクピン6c、6dを１８０度の角度間隔を存し、且つ、上記第一、第二駆動ユニットA1、A2のコンロッド５を連結しているクランクピン6a、6bに対して90度の角度間隔を存するように配列しておいてもよい。
【００５５】
次に、上記実施例に示す第一〜第四駆動ユニットA1〜A4は、シリンダ１内で往復運動するピストン２の両側部に永久磁石４、４を設けているが、このようなシリンダ１やピストン２を採用することなく、以下に述べるように、一対の電磁石３、３とこれらの電磁石３、３に対向する永久磁石４、４との反発力によって上記クランクシャフト６を回転駆動するように構成することもできる。
【００５６】
図４はその駆動装置の実施例を示すもので、アルミ製基板10の下面から下方に向かって突設している一定長さのガイド軸体1'（上記実施例におけるシリンダ１に相当する）に摺動自在に被嵌している可動体2'（上記実施例におけるピストン２に相当する）を電磁石３と永久磁石４との反発力によってガイド軸体1'に沿って上下方向に往復動させ、上記実施例と同様に、この可動体2'の往復動を、コンロッド５を介してクランクシャフト６の回転運動に変えることにように構成している一つの駆動ユニットを複数ユニット（図においては４つの駆動ユニットB1〜B4）を横方向に並設してあり、これらの駆動ユニットB1〜B4によって、クランクシャフト６を回転させて発電等の動力源を得るように構成している。
【００５７】
上記駆動ユニットB1〜B4は、同じ構造を有しており、その具体的な構造を一つの駆動ユニットB1を図示している図５、図６に基づいて説明すると、この駆動ユニットB1は、上記基板10上に小間隔を存して並設、固定している一対の電磁石３、３と、これらの対の電磁石３、３の下方において、中心延長線が上記一対の電磁石３、３間の中間位置となるようにしてその上端を上記基板10の下面に固着している一定長さと一定径を有するガイド軸体1'と、中央にこのガイド軸体1'を挿嵌させてガイド軸体1'に沿って上下方向に往復移動可能な筒部21を備え、この筒部21の上端両側部に上記一対の電磁石３、３にそれぞれ対向させて一対の永久磁石４、４を取り付けているアーム部22、22を備えた可動体2'とを有している。
【００５８】
さらに、上端がこの可動体2'の上記筒部21の下端に取り付けている水平軸体2aに回動自在に連結し、下端がクランクシャフト６のクランクピン6aに連結しているコンロッド５と、上記可動体2'が上死点を通過した直後の位置を検知する検知手段14と、検知手段14によって上記可動体2'の位置を検知した際に上記一対の永久磁石４、４にそれぞれ対向している上記一対の電磁石３、３に永久磁石４、４と同極となるように通電する電源16とを備えている。
【００５９】
上記電磁石３はコア3aと、このコア3aに巻回している電磁コイル3bとからなり、コア3aの下端を大径にして永久磁石４と同径の円板部3a' に形成してあり、このコア円板部3a'
を基板10に上下方向に貫通して設けている孔11内に挿嵌させていて、その下面を基板10の下面から下方に向けて臨ませている。
【００６０】
また、上記可動体2'の両側アーム部22、22は、筒部21の上端両側部から互いに相反する方向に水平に突設してあり、その先端部に凹部7'、7'がそれぞれ設けられていてこれらの凹部7'、7'内に上記永久磁石４、４が嵌合、固定されていて、その上面を上記電磁石３、３のコア円板部3a' に対向させてあり、ピストン２が上死点に達した時に、コア円板部3a' に対して１ｍｍ程度の僅かな隙間を存した位置に達するように構成している。
【００６１】
さらに、上記一対の電磁石３、３の下方における基板10の下面に可動体2'を中央にしてこの可動体2'両側方に位置するように放熱フィン11を取り付けてあり、通電によって発生する電磁石３の電磁コイル3bからの発熱を基板10からこの放熱フィン11によって放熱するようにしている。
【００６２】
上記のように構成した駆動ユニットB1〜B4は、上記実施例と同様に、基板10上に左右方向に一定間隔毎に装着されていると共に、これらの駆動ユニットB1〜B4の下方に軸受12によって回転自在に支持されたクランクシャフト６を配設してあり、このクランクシャフト６の一端にはフライホール13が装着されている。なお、以下の説明においては、駆動ユニットB1〜B4をそれぞれ第一駆動ユニットB1、第二駆動ユニットB2、第三駆動ユニットB3、第四駆動ユニットB4とする。
【００６３】
上記クランクシャフト６には、上記第一〜第四の駆動ユニットB1〜B4のピストン２の下端部を回動自在に連結させているクランクピン6a、6b、6c、6dが形成されてあり、これらのクランクピン6a、6b、6c、6dは、互いに軸回りに９０度の角度間隔を存して偏心している。
【００６４】
第一〜第四の駆動ユニットB1〜B4の可動体2'が上死点を通過した直後の位置を検知する検知手段14としては、上記実施例と同様に、クランクシャフト６の他端部にその中心部を固着しているスリット円板14a と、このスリット円板14a に設けられているスリットを検出するセンサー14b とからなるロータリーエンコーダを採用している。その他の構成については上記実施例と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６５】
このように構成した駆動装置の作用を述べると、まず、クランクシャフト６をスタータモータ等によって始動させて第一〜第四駆動ユニットB1〜B4を作動させる。クランクシャフト６が回転すると、クランクピン6a、6b、6c、6dにそれぞれコンロッド５を介して連結している第一〜第四駆動ユニットB1〜B4の可動体2'が順次一定の上下動間隔を保持しながらガイド軸体1'に沿って上下方向に往復移動することになる。
【００６６】
そして、上記第一〜第四駆動ユニットB1〜B4における可動体2'が順次上死点を通過した直後に、その位置がスリット円板14a とセンサー14b とからなる検知手段14によって検出されて電源が投入され、上死点に達した可動体2'に設けている永久磁石４、４に対向した電磁石３、３にディストリビュータ17によって順次永久磁石４と同極となるように通電される。
【００６７】
そうすると、これらの電磁石３、３と永久磁石４、４間に互いに離間させようとする反発力が発生し、この永久磁石４、４を設けている上死点に達した直後の駆動ユニットB1〜B4の可動体2'は、この反発力によってガイド軸体1'に案内されながら下方に移動し、この可動体2'に連結しているコンロッド５からこのコンロッド５の下端が連結しているクランクピン6a、6b、6c、6dを押し下げてクランクシャフト６に回転力を付与する。
【００６８】
この際、第一駆動ユニットB1の可動体2'が上死点に達した時には、第二駆動ユニットB2の可動体2'は下動中であると同時に第三駆動ユニットB3は下死点の位置にあり、第四駆動ユニットB4が上動中であって、再び、これらの第一〜第四駆動ユニットB1〜B4の可動体2'が順次、上死点に達してこの上死点を通過した直後にこの可動体2'の両側に設けている一対の永久磁石４、４に対向する電磁石３、３に互いに同極となるように通電し、その反発力によって第一〜第四駆動ユニットB1〜B4の可動体2'を順次、押し下げる動作を繰り返し行うことによりクランクシャフト６を回転駆動してこの回転力を動力源として利用するものである。
【００６９】
なお、上記実施例においては、可動体2'が上死点に達した直後にのみ、この可動体2'の両側部に設けている永久磁石４、４に対向する電磁石３、３に同極となるように通電して電磁石３、３と永久磁石４、４との間に発生する反発力を利用してクランクシャフト６を回転駆動しているが、可動体2'が下死点に達した直後にこの可動体2'の両側部に設けている永久磁石４、４に対向する電磁石３、３に永久磁石４と異極となるように通電してこれらの電磁石３、３と永久磁石４、４とに吸引力を発生させ、この吸引力を利用して上記反発力と共にクランクシャフト６を回転駆動してもよい。
【００７０】
また、上記第一〜第四駆動ユニットB1〜B4の可動体2'をコンロッド５を介して連結させているクランクシャフト６のクランクピン6a、6b、6c、6dは、順次、同一方向に９０度の角度間隔毎に偏心しているが、上記実施例と同様に、第一駆動ユニットB1のコンロッド５が連結しているクランクピン6aに対して第二駆動ユニットB2のコンロッド５が連結しているクランクピン6bを１８０度の角度間隔を存して偏心させ、他の第三、第四駆動ユニットB3、B4のコンロッド５を連結しているクランクピン6c、6dを１８０度の角度間隔を存し、且つ、上記第一、第二駆動ユニットB1、B2のコンロッド５を連結しているクランクピン6a、6bに対して90度の角度間隔を存するように配列しておいてもよい。
【００７１】
さらに、上記いずれの実施例においても、駆動ユニットのピストン２や可動体2'が上死点を通過した直後の位置を検知する検知手段14としては、スリット円板14a と、このスリット円板14a に設けられているスリットを検出するセンサー14b とからなるロータリーエンコーダを採用しているが、このようなロータリーエンコーダによることなく、例えば、ピストン２や可動体2'が上死点を通過した直後の位置を直接、これらのピストン２や可動体2'自体の位置や、クランクシャフト６のクランクピン6a、6b、6c、6dの位置から検出するように構成しておいてもよい。
【００７２】
また、４つの駆動ユニットA1〜A4、B1〜B4によって駆動装置を構成しているが、一ユニット以上の複数のユニットによって駆動装置を構成しておいてもよく、この場合には駆動ユニットの配設数に応じて各駆動ユニットのコンロッドを連結させるクランクシャフトのクランクピンの位相角度を設定すればよい。
【符号の説明】
【００７３】
A1〜A4、B1〜B4  駆動ユニット
１  シリンダ
1'  ガイド軸体
２  ピストン２
2'  可動体
３、３  一対の電磁石
４、４  一対の永久磁石
５  コンロッド
６  クランクシャフト
6a、6b、6c、6d  クランクピン
10  基板
11  放熱フィイ
13  フライホイール
14  検知手段
16  電源
【図１】
2019047610.tif 000003
【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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