(57)【要約】【課題】永久磁石のみを利用して回転する磁力回転装置において、同極性の磁石が接近するときに回転子に働く負のトルクと、同極性の磁石が離反するときに回転子に働く正のトルクに不均衡を作り出すためには、どのような構造ですればよいのか、どのような操作を行って回転力にするのか、どのようにして回転エネルギーを取り出すのかが課題である。【解決手段】複数個の磁石を配置した回転子と、回転子の磁石と同数個の磁石を配置した固定子の間に、磁石と同数個のスリットと強磁性体を交互に配置した円筒状の磁気遮蔽回転体を配置し、間欠動作を行うカム機構を用いて磁気遮蔽回転体を回転させている。回転子の磁石が固定子の磁石に接近するときには磁気遮蔽回転体の遮蔽板でできている磁気遮蔽板が固定子と回転子の磁石の間に来るようにして、負のトルクを小さくし、磁石どうしが遠ざかるときには、磁気遮蔽回転体のスリットが来るようにし、正のトルクを大きくして回転エネルギーを得ている。【選択図】図１
2015091143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、複数個の磁石を外周の端部に磁極が径方向になるように配置した回転子と、前記回転子の磁石と同数個の磁石を径方向に前記回転子の磁石と対峙して配置した固定子と、スリットと強磁性体からなる遮蔽板を前記回転子の磁石と同数個交互に配置した磁気遮蔽回転体と、間欠動作を行うカム機構により構成され、前記回転子の回転軸を前記カム機構の原動力として加え、前記磁気遮蔽回転体のスリットと遮蔽板とが前記回転子の磁石と前記固定子の磁石の間に来るようにし、前記磁気遮蔽回転体を前記カム機構により回転させるようにしに構成した磁力回転装置。
【請求項２】
前記磁気遮蔽回転体の間欠動作を前記カム機構により、前記回転子の磁石の個数をｎ個とすると、３６０／ｎの整数分の1の角度で回転する間欠動作をするカム機構を備えた請求項１に記載の磁力回転装置。
【請求項３】
前記スリットと強磁性体からなる遮蔽板を交互に配置した磁気遮蔽回転体において、前記回転子の磁石と前記固定子の磁石の間に配置されるスリットと遮蔽板の組み合わせの外にも、前記固定子の外側にスリットと遮蔽板の組み合わせが配置されるように構成した前記磁気遮蔽回転体を持つ請求項1に記載の磁力回転装置。
【請求項４】
前記間欠動作を行うカム機構の代わりに電動機を用い、前記回転子の磁石の位置を検出するセンサーを設け、前記センサーにより前記回転子の磁石の位置を検出して、前記電動機により前記磁気遮蔽回転体を間欠的に動かすように構成した請求項１に記載の磁力回転装置。
【請求項５】
前記磁気遮蔽回転体の回転速度を回転子の回転速度の２倍になるように構成した請求項１に記載の磁力回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁力を用いて回転体を回転させる磁力回転装置に関するものである。回転子と固定子の両方に磁石を用いた磁力回転装置において、磁石どうしの回転方向の吸引力と反発力のいずれかを利用して回転エネルギーとする磁力回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１および２の磁力回転装置は、円周領域に配置された磁石と、この磁石に対し反発力を発生させる磁界を発生する電磁石を備えた磁力回転装置である。
【０００３】
特許文献１に記載の磁力回転装置は、円筒状の回転子と、回転子に取り付けられた電磁石と、回転子の電磁石に対応して磁力による反発力を発生させる磁石を固定子に備えている。特許文献２に記載の磁力回転装置は、円筒状の回転子に取り付けられた磁石と、回転子の磁石に対応し磁力による反発力を発生させる電磁石を固定子に備えている。電磁石に対向する位置に磁石が到達すると、電磁石が通電されて磁力が発生し、電磁石と磁石の間の反発力を利用し回転のエネルギーにしている。
【０００４】
先行発明の磁力回転装置は、回転トルクが発生する位置に電磁石と磁石が到達すると、電磁石で磁界を発生させ回転力を得ているため、純粋に磁石と磁石の反発力を利用するものではない。
【０００５】
電磁石と磁石の間に反発力を利用して回転体に回転トルクを発生させ回転させているので電磁石に電流を流し、電磁石と磁石の間で発生する力を回転トルクとして利用するものである。従来の電動機と同じように電気エネルギーを使って機械的な回転力を得ている。
【０００６】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許公開平９−２３３８７２号公報
【特許文献２】特許公開２００５−７３３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に同じ極性の磁石どうしが近づいたり遠ざかったりする時には、近づける時に要するエネルギーと遠ざかる時に発生するエネルギーは同じであり、その力の働く向きは逆方向である。近づける時に要するエネルギーと遠ざかる時に発生するエネルギーに差があるなら、エネルギーとして取り出すことができるはずである。
【０００９】
永久磁石の反発力を利用して回転する磁力回転装置において、同極性の磁石が接近するときに回転子に働く負のトルクと、同極性の磁石が離反するときに回転子に働く正のトルクに不均衡を作り出すことができればエネルギーを取り出すことができる。回転子に働く負のトルクと正のトルクに不均衡をどのような構造で作るのかが第一の課題である。
【００１０】
同極性の磁石が接近するときに回転子に働く負のトルクと、同極性の磁石が離反するときに回転子に働く正のトルクに不均衡をどのようにして、持続可能な回転エネルギーにするのかが第二の課題である。
【００１１】
本発明の装置においてエネルギーを多く取り出すためには、回転子の負の回転方向に働くトルクを最小にして正の回転方向に働く最大にし、エネルギーを取り出すために必要な供給エネルギーを最小にする必要がある。取り出されるエネルギーを大きくし、供給するエネルギーを小さくするため、どのような構造にするかが第三の課題である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、同一極性の固定子と回転子の磁石が接近する時に働く負の回転方向に働くトルクを少なくし、固定子と回転子の磁石が離反する時に働く正の回転方向に働くトルクを増大させるために、複数個の磁石を配置した回転子と、回転子と同数個の磁石を配置した固定子の間にスリットと強磁性体を交互に配置した磁気遮蔽回転体を配置している。
【００１４】
磁石による力を回転方向に働く力にするため、固定子と回転子の磁石が接近する時には、回転子の磁石と固定子の磁石の間に磁気遮蔽回転体の遮蔽板が来るようにし、である。固定子と回転子の磁石が離反する時に磁気遮蔽回転体のスリットの部分が来るようにしている。
【００１５】
接近時と離反時との反発力の不均衡を、最大にするために、スリットと強磁性体を交互に配置した磁気遮蔽回転体を間欠的に回転させ、回転子の回転周期と磁気遮蔽回転体の回転周期を同期させている。
【００１６】
磁気遮蔽回転体を間欠的に回転させるために、回転子の回転を原動力としてカム機構、あるいは電動機を用いて磁気遮蔽回転体を機械式の時計の針の動きのような回転をさせている。
【００１７】
磁気遮蔽回転体は強磁性体の磁気遮蔽板と非磁性体のスリットからなっている。この磁気遮蔽回転体の遮蔽板が固定子の磁石に接近した時と離れた状態にある時では磁石から受ける力は大きく異なり、コギングトルクが発生する。このコギングトルクがあると、磁気遮蔽回転体のスムースな回転ができない。コギングトルクの発生を抑えるために、固定子の磁石の外側に磁気遮蔽回転体は強磁性体の磁気遮蔽板と非磁性体のスリットを設けている。固定子の磁石の外側の磁気遮蔽板とスリットは固定子と回転子の磁石との間に来る磁気遮蔽板とスリットと互い違いになるように配置している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、磁石を配置した固定子の間に働く接近時と離反時の反発力の不均衡を回転エネルギーとしている。冷却装置などの原理であるヒートポンプと同じように、磁界のエネルギーをくみ上げる「磁気ポンプ作用」により回転エネルギーを得ている。加えられるエネルギーは磁気遮蔽回転体を回転させるのに必要なエネルギーだけで、加えられたエネルギーより大きなエネルギーが取り出せることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のカム機構を用いた磁力回転装置の構成
【図２】本発明の電動機を用いた磁力回転装置の構成
【図３】本発明の磁力回転装置の動作図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の磁力回転装置として固定子の磁石と回転子の磁石の吸引力を利用したものと反発力を利用したものの二通りのものが考えられるが、ここでは反発力を利用した実施例について説明を行う。図１に本発明のカム機構を用いた磁力回転装置の構成を、図２に本発明の電動機を用いた磁力回転装置の構成、図３は本発明の磁力回転装置の動作図を示す。図１、図２において、１は回転軸、２は回転子の磁石、３は回転子、４は固定子の磁石、５は固定子、６は磁気遮蔽回転体、７はコギングトルク抑制用遮蔽板、８はカム機構、９は磁気遮蔽回転体のスリット、１０は磁気遮蔽板回転体の遮蔽板、１１は電動機、１２はセンサーである。
【００２１】
図１は、機械式時計などに使用されるジェネバ機構を用いて６の磁気遮蔽回転体を間欠動作で回転させている。図２では１１のステッピングモータなどの電動機を用いて６の磁気遮蔽回転体の間欠動作をさせている。
【００２２】
本発明では、磁石の反発力を使って回転力にするために、４の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間に強磁性体でできた遮蔽板とスリットを交互に配置した６の磁気遮蔽回転体を配置し、磁石どうしが近づこうとする時は10の磁気遮蔽回転体の遮蔽板が、遠ざかるときには9の磁気遮蔽回転体のスリットが間に入るようにしている。
【００２３】
４の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間に強磁性体があるときは、４の固定子の磁石からの磁力線が強磁性体を通って戻ってくるため、２の回転子の磁石にほとんど影響を与えない。４の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間にスリットがあるときには、両方の磁石からの磁力線が打ち消し合うようになるので大きな反発力が発生する。
【００２４】
一般に、空気中で磁石どうしが近づくときと遠ざかるときでは大きさが同じで向きが逆のトルクが発生するが、本発明では、磁石どうしが近づこうとする時は10の磁気遮蔽回転体の遮蔽板が、遠ざかるときには9の磁気遮蔽回転体のスリットが間に来るので、接近時と離反時で回転方向のトルクに不均衡を生じる。
【００２５】
図３の本発明の磁力回転装置の動作説明図は、４極の磁石を持つ磁力回転装置である。複数個の磁石を持つ構成でも磁力だけで回転させることも可能であるが、ここでは４極の磁石を用いた磁力回転装置の回転動作を説明する。図３の１に示すように２の回転子の磁石と４の固定子の磁石が１０の磁気遮蔽回転体の遮蔽板を介して径軸上に対峙している時には、１０の磁気遮蔽回転体の遮蔽板が4の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間に磁力線の影響を無くしているので、回転方向のトルクは発生しない。
【００２６】
図３の２に示すように、２の回転子の磁石が４の固定子の磁石より少し回転方向に移動すると、７のカム機構によって6の磁気遮蔽回転体は図3の1にある状態より４５°回転する。この時、4の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間には９の磁気遮蔽回転体の９のスリットが間に来るので、磁力の遮蔽がなくなり、4の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間に大きな反発力が発生し、回転方向に大きなトルクが発生する。
【００２７】
さらに、１の回転子が回転して図３の３に示すように、２の回転子の磁石が４の固定子の磁石より４５°回転した位置に来ると、６の磁気遮蔽回転体が４５°回転して、4の固定子の磁石が径軸方向に１０磁気遮蔽回転体の遮蔽板が回転して移動する。
【００２８】
図３の４に示すように、２の回転子の磁石が回転して、４の固定子の磁石に近づこうとするときには、4の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間に１０の磁気遮蔽回転体の遮蔽板があるため。4の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間にほとんど反発力が発生しないため、回転方向にはトルクは発生しない。
【００２９】
図３に示すように、本発明の磁力回転装置は、4の固定子の磁石と２の回転子の磁石が接近する時には、磁気の遮蔽を行い、回転方向に小さなトルクしか発生しないようにし、4の固定子の磁石と２の回転子の磁石が離反する時には、磁気の遮蔽板を取り除き、回転方向に大きなトルクが発生するようにしている。
【００３０】
図１の本発明のカム機構を用いた磁力回転装置の構成では、７のカム機構で６の磁気遮蔽回転体を回転させ、回転方向の磁力により働くトルクの不均衡を作り出しているが、図２では、１１の電動機にステップモータを用い、カム機構と同じような間欠動作を行っている。
【００３１】
図２では、１１の電動機を用いて間欠動作を行うために、光を用いた２のセンサーを回転子の近傍に設け、非接触で２の回転子の磁石の位置を検出し、間欠的に１の回転子をステップ的に回転させている。
【００３２】
６の磁気遮蔽回転体の回転速度を１の回転子の回転速度の２倍とすることで、同期して磁石どうしが近づこうとする時は、10の磁気遮蔽回転体の遮蔽板が４の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間に挿入され、２の回転子の磁石が４の固定子の磁石から遠ざかるときには、６の磁気遮蔽回転体の回転速度が回転子の回転速度の２倍であるので、9の磁気遮蔽回転体のスリットが４の固定子の磁石と２の回転子の磁石の間に来るようになる。このように６の磁気遮蔽回転体の回転数を１の回転子の回転数の２倍とすることで、接近する時と離反する時で回転方向の力の不均衡を作り出すことも可能である。
【００３３】
図３の本発明の動作図は、４極の磁石を持つ磁力回転装置であるが、ｎ極の磁石を持つ磁力回転装置を作ることも可能である。また、ｎ極の磁力回転装置の場合、６の磁気遮蔽回転体の1回の移動角度は（３６０／ｎ）°の整数分の１となるが、この角度をなるべく大きくとり、移動速度が大きいほど効率がよい。
【００３４】
スリットと強磁性体からなる遮蔽板を交互に配置した磁気遮蔽回転体が磁石に接近したり遠ざかったりするときに、磁石と磁気遮蔽回転体の間でコギングトルクが発生する。本発明では、６の磁気遮蔽回転体に４の固定子の外側にスリットと遮蔽板を回転子の磁石と固定子の磁石の間にあるスリットと遮蔽板とは互い違いになるように７のコギングトルク抑制用遮蔽板を取り付けている。
【００３５】
固定子の内側にある遮蔽板が磁石に近づこうとするときは、固定子の外側にある遮蔽板が磁石から遠ざかるようにし、固定子の内側にある遮蔽板が磁石から遠ざかろうとするときには、固定子の外側の遮蔽板が磁石に近づくようにし、永久磁石強磁性体との間で働く正と負のトルクを打ち消し、コギングトルクの発生を抑え、６の磁気遮蔽回転体の回転をスムースに行えるようにしている。
【００３６】
エアコンなどでは、加えられた圧縮機に加えられた機械エネルギーより大きな熱エネルギーを放出する「ヒートポンプ」の原理が適応される。このヒートポンプと同じように、本発明の磁力回転装置は、加えられた小さな機械的エネルギーで磁界のエネルギーをくみ出し、大きな機械的エネルギーに取り出す「磁気ポンプ」であると言える。
【００３７】
本発明の磁力回転装置において、加えられるエネルギーとしては、６の磁気遮蔽回転体を回転させるために必要なエネルギーである。取り出されるエネルギーは、２の回転子の磁石と４の固定子の磁石の反発力により１の回転子を回転させるエネルギーから、２の回転子の磁石を４の固定子の磁石に接近させる時に１の回転子を回転させるために必要なエネルギーを引いたものである。
【００３８】
この差分のエネルギーを６の磁気遮蔽回転体を回転させるために必要なエネルギーで割ったものを成績係数とすると、この成績係数が1を超えれば無尽蔵にエネルギーを取り出すことが可能である。
【００３９】
10の磁気遮蔽回転体の遮蔽板をパーマロイなどのきわめて透磁率の高い材料を使用することにより、遮蔽板の厚さを薄くすることで重量を軽くし、６の磁気遮蔽回転体を回転させるのに必要なエネルギーを抑えることが可能となる。
【００４０】
２の回転子の磁石、４の固定子の磁石、10の磁気遮蔽回転体の遮蔽板を円筒状の軸方向に平行にしているが、これらを軸方向に捻ることにより、コギングトルクの発生を抑え、６の磁気遮蔽回転体を回転させるのに必要なエネルギーを抑えることが可能となる。
【００４１】
２の回転子の磁石を４の固定子の磁石にネオジム磁石などの強力な磁石を用い、同極性の磁石どうしを離反する時の反発力を大きくし、回転方向のエネルギーを大きくすることができる。
【００４２】
本発明は、同極性の磁石どうしが離反する時の大きな反発力により回転子を回転させるエネルギーから、接近させる時に回転子を回転方向に回転させるエネルギーを引いたエネルギーの値を大きくし、磁気遮蔽回転体を回転させるのに必要なエネルギーを小さくすることにより、エネルギー効率を大きくすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、同じ極性の永久磁石どうしの間で働く反発力に磁気遮蔽を用いて、負の回転方向に働くトルクと正の回転方向に働くトルクの不均衡を作り出し、この不均衡を回転する力に変換し回転エネルギーとしている。本発明は、加えられたエネルギーよりも大きなエネルギーを出力として得ようとするものである。したがって、発電はもとより自動車などの動力として利用されることが期待される。
【符号の説明】
【００４４】
１    回転軸
２    固定子の磁石
３    回転子
４    固定子の磁石  
５    固定子
６    磁気遮蔽回転体
７    コギングトルク抑制用遮蔽板
８    カム機構
９    磁気遮蔽回転体のスリット
１０  磁気遮蔽回転体の遮蔽板
１１  電動機
１２  センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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