(57)【要約】【課題】回転エネルギーをフライホイールに貯える動力伝達機構の実用化を図り、エネルギー効率を高めることができる磁石を利用した動力伝達機構を提供する。【解決手段】複数のシリンダー１内を往復移動するピストン２に複数本のコンロッド３を連結する。コンロッド３の往復運動を回転運動に変換するクランク軸４を設ける。クランク軸４の両端にフライホイール５を装着する。各ピストン２の端部に移動用磁石６を装着する。該移動用磁石６を磁着し又は反発せしめる操作用磁石７を回転板８に装着する。該回転板８をシリンダー１のピストン２がわ端部に回転自在に配置する。モーター９により回転板８が回転するとシリンダー１内のピストン２が往復移動するように構成する。【選択図】  図１
0003180748.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダー内を往復移動するピストンに連結された複数本のコンロッドと、コンロッドの往復運動を回転運動に変換するクランク軸と、クランク軸の両端に装着されたフライホイールとを備えた動力伝達機構において、各ピストンの端部に移動用磁石を装着すると共に、該移動用磁石を磁着し又は反発せしめる操作用磁石を回転板に装着し、該回転板をシリンダーのピストンがわ端部に回転自在に配置し、回転板に連繋したモーターによる回転板の回転に伴いシリンダー内のピストンが往復移動するように構成したことを特長とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記移動用磁石は、前記ピストンの端部に接合され、前記シリンダーのピストンがわ端部からシリンダー内側に突出形成された係止部に係止するように構成された請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記操作用磁石は、前記移動用磁石に作用する面が円形状に形成され、前記回転板に形成された収納凹部に収納され、該収納凹部の開口部分にネジ止めする固定ネジ体で収納凹部に収納した操作用磁石を固定した請求項１記載の動力伝達機構。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は磁石を利用した動力伝達機構に係り、電動モーターの回転エネルギーをフライホイールに貯えて効率の良い動力を伝達することができる動力伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、磁石とクランクシャフトを利用して回転エネルギーをフライホイールに貯えるように構成したモーターが記載されている。このモーターは、電磁石にて構成された固定磁石に、永久磁石を着脱自在に磁着させることで、永久磁石を往復運動させ、この往復運動をクランクシャフトにて回転運動に変換し、この回転エネルギーをフライホイールに貯えるように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０５６９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のモーターでは、永久磁石を往復運動させるたびにバッテリーのスイッチを操作する必要があり、また、永久磁石を正確に往復運動させる手段が明確でないので実用化は困難であった。
【０００５】
そこで、本考案は、磁石とクランクシャフトを利用して回転エネルギーをフライホイールに貯える動力伝達機構の実用化を図ると共に、僅かな回転エネルギーでも効率良くフライホイールに貯えてエネルギー効率を高めることができる磁石を利用した動力伝達機構の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成すべく本考案における第１の手段は、複数のシリンダー１内を往復移動するピストン２に連結された複数本のコンロッド３と、コンロッド３の往復運動を回転運動に変換するクランク軸４と、クランク軸４の両端に装着されたフライホイール５とを備えた動力伝達機構において、各ピストン２の端部に移動用磁石６を装着すると共に、該移動用磁石６を磁着し又は反発せしめる操作用磁石７を回転板８に装着し、該回転板８をシリンダー１のピストン２がわ端部に回転自在に配置し、回転板８に連繋したモーター９による回転板８の回転に伴いシリンダー１内のピストン２が往復移動するように構成したことにある。
【０００７】
第２の手段において、前記移動用磁石６は、前記ピストン２の端部に接合され、前記シリンダー１のピストン２がわ端部からシリンダー１内側に突出形成された係止部１Ａに係止するように構成されたものである。
【０００８】
第３の手段の前記操作用磁石７において、前記移動用磁石６に作用する面が円形状に形成され、前記回転板８に形成された収納凹部８Ａに収納され、該収納凹部８Ａの開口部分にネジ止めする固定ネジ体８Ｂで収納凹部８Ａに収納した操作用磁石７を固定したことにある。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の請求項１によると、回転板８をシリンダー１のピストン２がわ端部に回転自在に配置し、回転板８に連繋したモーター９による回転板８の回転に伴いシリンダー１内のピストン２が往復移動するように構成したことにより、磁石とクランクシャフトを利用して回転エネルギーをフライホイールに貯える動力伝達機構の実用化に成功したものである。
【００１０】
しかも、モーター９の回転力をフライホイール５に貯えることができるので、僅かな回転エネルギーでも効率良くフライホイールに貯えてエネルギー効率を高めることができる。
【００１１】
請求項２のごとく、移動用磁石６は、前記ピストン２の端部に接合され、前記シリンダー１のピストン２がわ端部からシリンダー１内側に突出形成された係止部１Ａに係止するように構成したことで、ピストン２と共に往復移動する移動用磁石６がシリンダー１内から飛び出す虞はなくなり、耐久性に優れたものになった。
【００１２】
請求項３のように、前記操作用磁石７は、前記移動用磁石６に作用する面が円形状に形成されていることで、移動用磁石６を磁着する作用と反発する作用とを交互にスムーズに行うことができる。
【００１３】
しかも、操作用磁石７は、回転板８に形成された収納凹部８Ａに収納され、該収納凹部８Ａの開口部分にネジ止めする固定ネジ体８Ｂで収納凹部８Ａに収納した操作用磁石７を固定したことで、回転する回転板８から操作用磁石７が脱落する虞も解消した。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案の一実施例を示す一部切欠平面図である
【図２】本考案の回転板を示す正面図である
【考案を実施するための形態】
【００１５】
このように本考案によると、磁石とクランクシャフトを利用して回転エネルギーをフライホイールに貯える動力伝達機構の実用化を図ると共に、僅かな回転エネルギーでも効率良くフライホイールに貯えてエネルギー効率を高めることができるなどといった当初の目的を実現した。
【００１６】
以下、本考案の実施例を説明する。本考案機構は、所謂ピストンクランク機構を改良したもので、複数のシリンダー１内を往復移動するピストン２に連結された複数本のコンロッド３と、コンロッド３の往復運動を回転運動に変換するクランク軸４とを備えている。更に、クランク軸４の回転力は、クランク軸４の両端に装着されたフライホイール５に貯えられる構成である（図１参照）。
【００１７】
本考案機構では、複数本のシリンダー１に収納されたピストン２と、ピストン２の端部に装着される移動用磁石６と、この移動用磁石６を往復運動せしめる操作用磁石７とを利用する。図示例では、２本のシリンダー１が使用されているが、シリンダー１の本数は任意に増やすことができるもので、シリンダー１の数が多くなるほど、ピストン２の往復運度に伴うエネルギーが高まるものである。
【００１８】
移動用磁石６は、ピストン２の端部に接合されており、この移動用磁石６が操作用磁石７に磁着され、あるいは反発されることで、シリンダー１内を往復運動するものである。図示の移動用磁石６はシリンダー１の内径に適合した円柱形状を成している。そして、この移動用磁石６が、往復移動時にシリンダー１内から飛び出さないようにするため、シリンダー１のピストン２がわ端部からシリンダー１内側に係止部１Ａを突出形成している。この係止部１Ａの厚みは０．３mm〜０．５mm程度に形成する。更に、これらシリンダー１やピストン２をステンレス材にて形成すると、耐久性に富んだ構成にすることができる。
【００１９】
操作用磁石７は、極の向きにより移動用磁石６を磁着し又は反発せしめるもので、回転板８に複数個装着している。この回転板８は、シリンダー１のピストン２がわ端部に回転自在に配置しており、回転板８が回転すると操作用磁石７がシリンダー１の端部に近づき、移動用磁石６が磁着され、又は反発されるものである。このとき、回転板８とシリンダー１との最短間隔は、０．１mm〜０．３mm程度になるように調整する。
【００２０】
図示の操作用磁石７は、移動用磁石６に作用する面が円形状に形成されている（図２参照）。そして、回転板８に形成された収納凹部８Ａに収納され、この収納凹部８Ａの開口部分にネジ止めする固定ネジ体８Ｂで収納凹部８Ａ内に固定されている。このとき、収納凹部８Ａの操作用磁石７を係止するシリンダー１がわ端部の厚みは、０．３mm〜０．５mm程度に形成する。更に、回転板８とシリンダー１との間隔は、近いほうが好ましく、実験では０．１mm〜０．３mmが適していた。
【００２１】
回転板８は、モーター９により回転する。図示のモーター９は、回転軸９Ａを回転板８に直結しているが、回転軸９Ａと回転板８との間に適宜歯車を介することも可能である。回転板８の材質は軽いほどモーター９に負荷をかけずに済む。また、使用するモーター９は、６Ｖ仕様、１２Ｖ仕様、２４Ｖ仕様、１００Ｖ仕様など、目的に応じて任意のモーター９を選択できる。図示のモーター９は、一対の軸受１０にて回転軸９Ａが支持されている。この軸受１０には、ベアリングが装着され回転軸９Ａの回転抵抗を軽減させている。
【００２２】
本考案では、回転板８に連繋したモーター９によって回転板８が回転すると、シリンダー１内のピストン２が往復移動し、コンロッド３を介してクランク軸４が回転し、この回転エネルギーをフライホイール５が貯えるものである。
【００２３】
フライホイール５の保持するエネルギーは、クランク軸４の回転数の２乗に比例し、フライホイール５の大きさの４〜５乗に比例する（フライホイールの厚さが、外径に比例するとした場合は外径の５乗に比例し、外径に無関係に一定厚さとした場合は外径の４乗に比例する）。したがって、クランク軸４の回転数が１０rps(６００rpm)の場合、フライホイール５の半径が１０cmで約１００ws、２０cmで約３０００wsのエネルギーを保持する（ドーナツ型フライホールの場合で、材質は鋼鉄(密度 8.7ｇｒ/cm3)とし、厚さが外半径の０．３倍、内径が外径の０．７倍に比例する場合のエネルギー）。
【００２４】
この結果、次のような使用が可能になる。例えば、大型モーター９に接続して、電力を一時的に回転運動エネルギーに変換し蓄積することで、電力系統の安定化を図るフライホイール・バッテリーとする。あるいは、電気エネルギーを回転の運動エネルギーとして貯蔵し、瞬間停電時に回転の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、電源を供給する無停電電源装置。また、小型のモーター９を利用し、玩具やミシン、あるいは電気自動車の動力などに利用することも可能である。
【００２５】
尚、本考案各構成は、図示例に限定される物ではなく、本考案の要旨を変更しない範囲での材質、寸法、構成の増減等の変更は自由に行えるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１  シリンダー
１Ａ  係止部
２  ピストン
３  コンロッド
４  クランク軸
５  フライホイール
６  移動用磁石
７  操作用磁石
８  回転板
８Ａ  収納凹部
８Ｂ  固定ネジ体
９  モーター
１０  軸受
【図１】
0003180748.tif 000003
【図２】
0003180748.tif 000004