(57)【要約】      （修正有）【課題】小の回転体を一回転させると、非接触で大の回転体も一回転し常に双方は同一角速度で回転し、更に小の回転体に入力する回転力を、大の回転体に伝達させる手法。【解決手段】回転軸９にローターＡ３４を固定し、同一回転軸上でベアリングＢ１３に固定したローターＢ３５と、ベアリングＣ１４に固定したローターＣ３６を装着する。各ローターは独立した回転体として、且つ無接続で同一角速度で回転する。各ローターは、各々磁石を収納したホルダーＡ１、ホルダーＢ３、ホルダーＣ６が各々反発するように装着される。ローターＡ３４を固定した回転軸９の一方を入力軸１０として動力源に接続し回転させると、各ローター間は磁気の反発力でその間隔が強力に保持され、入力軸１０の回転力のほぼ同数がローターＣ３６に伝導される。【選択図】図７
2008220142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石の反発力を利用した回転体の、対面した磁石が互いに反発するように配置された手法の装置で、
回転軸（９）に固定筒（１１）を固定し、磁石Ａ（２）及びホルダースペーサー（８）を収納したホルダーＡ（１）の複数個を各々固定筒（１１）に固定する。この際ホルダーＡ（１）の長さを固定筒（１１）より長く設計し、両端のはみ出し部分を支持円板Ａ（２３）のホルダーＡ挿入穴（２４）に挿入して固定筒（１１）に固定したものをローターＡ（３４）とする。
支持円板Ｂ（２７）をベアリングＢ（１３）に各々装着し、磁石Ｂ下段（４）、磁石Ｂ上段（５）及びホルダースペーサー（８）を収納したホルダーＡ（１）と同数のホルダーＢ（３）を、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込むように配置し、各々ホルダーＢ挿入穴（２８）に挿入して固定したものをローターＢ（３５）とする。
支持円板Ｃ（３１）をベアリングＣ（１４）に各々装着し、磁石Ｃ（７）及びホルダースペーサー（８）を収納したホルダーＡ（１）と同数のホルダーＣ（６）を、支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込むように配置し、各々ホルダーＣ挿入穴（３２）に挿入して固定したものをローターＣ（３６）とする。
磁石を収納したホルダーＡ（１）内の磁石Ａ（２）群は、ホルダーＢ（３）内の磁石Ｂ下段（４）群と、ホルダーＢ（３）内の磁石Ｂ上段（５）群はホルダーＣ（６）内の磁石Ｃ（７）群と、強力に反発するように配置装着されるとローターＡ（３４）とローターＢ（３５）の間、ローターＢ（３５）とローターＣ（３６）の間があたかも回転軸に固定された状態になり、入力軸に入力負荷を加えると、各ローター相互間は同一角速度を保持して回転する。同軸上で無接続で、小の回転体を一回転させると大の回転体も一回転する原理に基づき、入力軸の回転力がこれに固定されたローターＡ（３４）の回転力となり、同一の回転力がローターＢ（３５）を経由してローターＣ（３６）に転移するように伝導され、各ローターは同軸上で無接続で同一回転力で同一角速度で回転する。
以上のごとく構成された永久磁石を利用した回転力の相対転移装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は永久磁石の反発力を利用して構成された大小の複数の回転体に関し、回転軸に固定された小の回転体が回転すると、同軸上で無接続で大の複数の回転体が小の回転体と中心角を同一に回転し、且つ小の回転体の回転力が大の回転体に伝導する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  本願は本願発明者が発明した、永久磁石を利用した回転体の磁石の配置法、で同軸上で無接続で小の回転体を１回転させると大の回転体も１回転する原理の改良特許である。
【特許】
特許３６３７３５２号
【０００３】  従来、磁石を利用した動力の伝達法について多数開発されているが、特に回転力の伝達に関するものでは永久磁石のみを利用した回転体では、対面させた磁石が回転力の負荷を受けると接触したり、滑り回転したりする結果、原理的に理解できる構造でも大きな回転力を得たり伝導できる有効なものがない。
【０００４】  磁石、磁気、回転体、回転軸、トルクの項目の内、単項目又は複数項目を含む特許及び実用新案公開文献のうち該当する約１７１００件を検索した中には、本願の大小の異口径の回転体が、同軸上で非接続で強力な回転力を伝導させる構造に関する文献は見いだせない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  小口径の回転体と大口径の回転体を接続する方法は、大別してベルト又はギア若しくは大小回転体を同軸に固定する方法で、これらを単独又は複合して使用され、更に磁石の吸引力や反発力を併用した回転体が開発されているが、大小の回転体の回転数及び回転力は口径比に反比例する物理法則のために、同一の回転力を異口径の回転体の間で伝導させる手法は不可能である。【０００６】  同軸上で小の回転体を一回転させ非接続で大の回転体も一回転する手法では大の回転体の回転力は小の回転体の回転力と同一でなければならない。このような構成は磁石を利用し特許などにも多数出願されている。しかしながら大の回転体が大きな負荷に耐えられる構成は見いだせない。一般に大小の回転体を接続する方法はベルト又はギアを使用するが、回転数を同期させることは不可能であり、又小の回転体と大小同軸固定の回転体を組合わせる場合は、小同士を接続すると大も回転数は同期するが回転力は反比例するし、いずれも大小の回転体は接触状態にあるので従来の手法では物理法則により回転数を同期させて回転力を同一にすることは不可能である。本願では小の回転体に入力する一定範囲内の回転力が、極く微少の回転エネルギーの損失で、大の回転体にほぼ同一の回転力を伝導させる手法の装置の開発が課題である。【０００７】  課題の解決のために強力な磁気の反発力を介在させて、小の回転体を一回転させ、非接続で大の回転体も一回転させる方法であるが、回転体を高速回転させるとこれらの構造体に遠心力による大きな過重がかかるので、構造と材質の軽量化が課題であり、特に一部の材質は常（非）磁性体の材料に限定される。【０００８】  回転体自体の重量による固有の回転力と関連して入力側回転力及び出力側回転力の設定が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  回転軸（９）に固定筒（１１）を固定し、磁石Ａ（２）を収納したホルダーＡ（１）を固定筒（１１）に固定する。この際ホルダーＡ（１）の長さを固定筒（１１）より長く設計し、両端のはみ出し部分を２枚の支持円板Ａ（２３）のホルダーＡ挿入穴（２４）に各々挿入し、固定筒（１１）に遠心力に耐えるように固定して、ローターＡ（３４）とする。図１，図２，図３，図４，図７【００１０】  ２枚の支持円板Ｂ（２７）をベアリングＢ（１３）に各々装着し、磁石Ｂ下段（４）、磁石Ｂ上段（５）を収納したホルダーＢ（３）を、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込むように配置し、各々ホルダーＢ挿入穴（２８）に挿入し遠心力に耐えるように固定して、ローターＢ（３５）とする。図１，図２，図５，図７【００１１】  ２枚の支持円板Ｃ（３１）をベアリングＣ（１４）に各々装着し、磁石Ｃ（７）を収納したホルダーＣ（６）を支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込むように配置し、各々ホルダーＣ挿入穴（３２）に挿入し遠心力に耐えるように固定して、ローターＣ（３６）とする。図１，図２，図６，図７【００１２】  ホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）に収納する磁石は、磁石Ａ（２）群が磁石Ｂ下段（４）群と、磁石Ｂ上段（５）群が磁石Ｃ（７）群と各々反発するように配置する。この状態で各ホルダー間は同軸上で非接触状態となる。図１，図９【００１３】  支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）を連結棒組（３９）で連結し、出力円板（３７）に先端を出力軸（４１）に加工した出力カップ（４０）を固定する。この際に出力カップ（４０）の内部にベアリングＥ（１６）を内蔵し回転軸（９）を挿入し、外側にベアリングＦ（４２）を装着し回転軸（９）に固定されるローターＡ（３４）と出力カップ（４０）に連結されるローターＣ（３６）を浮動状態にし出力側支柱に固定する。図７
【発明の効果】
【００１４】  小口径のローターＡ（３４）の口径Ｄ１（４４）が一回転すると非接触でローターＢ（３５）と共に大口径のローターＣ（３６）の口径Ｄ２（４５）も一回転し、且つ、各ローター間の対面する各ホルダーは強力に反発しているので課題を解決することが出来る。図１０【００１５】  回転力は、起動トルクと回転トルクに区分されるがローターＡ（３４）とローターＣ（３６）の回転トルクの測定値は以下の通りである。
予め、剪断力を公的機関に測定依頼した釣り糸の剪断力１本当たり３３Ｋｇのものを、６００回転／分させた入力軸（１０）のプーリーに巻付けて剪断テストすると、ローターＡ（３４）側では２本６６Ｋｇで剪断し、３本ではモーターが停止する。ローターＣ（３６）側の出力軸（４１）のプーリーでは５本１６５Ｋｇで剪断する。５本の剪断状況より６本の剪断の可能性は想定できるがテストは５本までとした。
以上から１６５÷６６＝２，５つまりローターＣ（３６）側の出力軸（４１）にはローターＡ（３４）側の２，５倍以上の回転トルクが得られることが確認できた。【００１６】  開発過程のデータから例示すると、
データ１  剪断力テストでは、０，７５Ｋｗ１馬力を入力源とし、回転数を６００回転とした。ローター全体の重量に対し同期回転はするが回転力は得られない。重量に対する入力不足である。
データ２  ローター全体の重量５０Ｋｇを負荷の対象とする適正なモーターの能力の選定を従来の手法では１０Ｋｇ当たり０，７５Ｋｗ（１馬力）以上とするので実施例では３，７５Ｋｗを選定した。
データ３  磁石の反発力の設定値が低いと、回転の始動又は加速時に、支持円板Ａ切込部（２６）とホルダーＢ（３）が、又支持円板Ｂ切込部（２９）とホルダーＣ（６）が接触する。この場合ローターＡ（３４）がローターＢ（３５）を押し進め、ローターＢ（３５）がローターＣ（３６）を押し進め接触状態となりローターＣ（３６）側に回転力は得られない。従って、反発力の総量は本願ではモーター入力１Ｋｗ当たり２９，４２ｋＮ（キロニュートン）に設定し、データ３の総重量の条件を満たすと、起動時や加速時もローター同士の中心角３０度を維持し、押し進めの現象や接触を防止できた。
データ４  上記条件のほか、出力側負荷容量はローターＣ（３６）と出力軸（４１）の口径比から得られる出力容量以下とする。【００１７】  磁石の反発力２９，４２ｋＮの設定によりローターＡ（３４）の回転エネルギーが磁気の反発力により外周部へ転移する現象が、ローターＣ（３６）を非接触で同期回転させるものであると想定できる。入力トルクをＴ１、ローターＡ（３４）の直径Ｄ１（４４）、入力軸（１０）のプーリー径ｄ１（４６）（図１０でプーリーは省略）出力トルクをＴ２、ローターＣ（３６）の直径Ｄ２（４５）、出力軸（４１）のプーリー径ｄ２（４７）（図１０ではプーリーは省略）とすると、前記ｄ１（４６）に３，７Ｋｗを入力するとｄ２（４７）に３，７Ｋｗ×２，５＝９，２５Ｋｗ以上の出力が得られる。ｄ２（４７）と発電機のプーリー比から、回転力は減少するが発電機の回転数は回転体の入力側１８００回転に対し３６００回転を維持する。糸の剪断力２，５倍は実施例ではこれ以上が想定され、発電機に使用されていたエンジンの４，１Ｋｗに近い数値で一致する。これは実施例の発電機の負荷の結果からも証明できる。又、実施例からｄ１≒Ｄ１のトルクＴ１とすると、Ｄ１（４４）が１回転するとＤ２（４４）が同一の回転軸（９）上で非接触で１回転するので、Ｔ１がＤ２（４５）即ちローターＣ（３６）に転移することになりＤ２（４５）のトルクはＴ１となる。出力軸（４１）のＴ２はＤ２（４５）とｄ２（４７）が同軸固定になっているので、Ｔ２＝Ｔ１×Ｄ２÷ｄ２となり、Ｄ２＞ｄ２から入力側の回転力が出力側で増幅される。この場合、各ローター間の磁石の反発力が強力に維持され、且つ接触しないことが条件である。【００１８】  回転力の増幅法つまり入力Ｔ１＜出力Ｔ２は物理法則に反すると言われるが、同軸上の連結した複数の接触した回転体の場合には上記不等式は絶対に成立しない。本願ではローターＡ（３４）、ローターＢ（３５）、ローターＣ（３６）は各々同軸上でベアリング群により独立し、中心角を同一にして回転している。各ローター間の磁気の反発力は、あたかもホルダーとホルダー間の空間がギアの歯の山と谷の作用をして、その空間部の間隔を磁気の反発力が強力に保持しており、各々は完全に独立した回転体である。つまりローターＡ（３４）の回転力とローターＢ（３５）、ローターＣ（３６）の回転力は同一にならなければ上記の回転現象は説明できない。この回転現象は小の回転体の回転力が大の回転体に乗り移る現象と定義することができ、回転力の転移の現象を前提にすると、回転力の増幅の原理はローターＣ（３６）に関し、支持円板Ｃ（３１）に連結される出力円板（３７）の回転力と出力軸（４１）の関係を考察することで説明でき物理法則には反しない。
本願は、小の回転体が一回転するとき大の回転体も同一角速度で回転し、且つ大きな回転力（トルク）に対応できる回転体を製作する手法が発明できたことが最大の特徴である。上記の回転現象の定義から、この回転現象を「回転力（トルク）の相対転移」、回転体を「回転力（トルク）の相対転移装置」と名付ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１９】  磁石を収納するホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）の材質としてチタンの角管又は同じく角管状に加工したものを使用する。強度を保持するために角管内にチタン又はステンレスのホルダースペーサー（８）を収納し固定する。支持円板Ａ（２３）、支持円板Ｂ（２７）、支持円板Ｃ（３１）、出力円板（３７）の材質はチタン又はステンレスを使用する。回転軸（９）は軸専用材とし固定筒（１１）の材質はステンレスとする。尚、ホルダー周辺に使用する材料と共に全て常（非）磁性体の材料とする。【００２０】  切口の一方を入力軸（１０）に加工した回転軸（９）のキー溝を六角の固定筒（１１）のキー溝（２０）を合わせキーで固定し、磁石Ａ（２）及びホルダースペーサー（８）を収納したホルダーＡ（１）を一組として六組を各々固定筒（１１）に固定する。この際ホルダーＡ（１）の長さを固定筒（１１）より長く設計し、両端のはみ出し部分を支持円板Ａ（２３）のホルダーＡ挿入穴（２４）に挿入し、支持円板Ａ固定ネジ穴（２２）と支持円板Ａ固定穴（２５）を合わせてボルトで固定しローターＡ（３４）とする。図１，図２，図３，図４，図７【００２１】  回転軸（９）で支持円板Ａ（２３）の両側の外側に、回転軸スペーサー（１７）を装着しベアリングＢ（１３）を各々装着し、更に支持円板Ｂ（２７）を各々装着し、磁石Ｂ下段（４）、磁石Ｂ上段（５）及びホルダースペーサー８を収納した六組のホルダーＢ（３）を、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込むように配置し、各々ホルダーＢ挿入穴（２８）に挿入し固定しローターＢ（３５）とする。支持円板Ｂ（２７）のベアリング取付穴（３０）の装着詳細は省略。図１，図２，図５，図７【００２２】  ベアリングＢ（１３）の両側の外側に回転軸スペーサー（１７）を装着し、ベアリングＣ（１４）を各々装着し、更に支持円板Ｃ（３１）を各々装着し磁石Ｃ（７）及びホルダースペーサー（８）を収納した六組のホルダーＣ（６）を、支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込むように配置し各々ホルダーＣ挿入穴（３２）に挿入して固定しローターＣ（３６）する。支持円板Ｃ（３１）のベアリング取付穴（３０）の装着詳細は省略。図１，図２，図６，図７【００２３】  ホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）に収納する磁石は、磁石Ａ（２）群が磁石Ｂ下段（４）群と、磁石Ｂ上段（５）群が磁石Ｃ（７）群と各々反発するように配置する。Ａ−Ａ’（図１）は回転軸（９）の上側（図７）のホルダーＡ（１）とホルダーＣ（６）の配置を図示し、Ｂ−Ｂ’（図１）は回転軸（９）の下側（図７）のホルダーＢ（３）の配置を図示する。回転軸（９）（図７）の上側のホルダーＣ（６）は支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込んだ状態を図示する。回転軸（９）（図７）の下側のホルダーＢ（３）は、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込んだ状態を図示する。各ホルダーに収納する磁石は複数とするが、実施例では入力動力１Ｋｗ当たり約２９，４２０ｋＮを基準にして、予め算出された磁石の総反発力に対応する磁石数を各々収納する。尚、磁石の反発力の総数の算出は、磁石の規格表に示される磁石表面の吸引力の単位キログラムを基準とし、入力１Ｋｗ当り２０ｋＮ〜３０ｋＮ��キロニュートン）の範囲で設定する。図１，図９【００２４】  入力軸（１０）と反対側の支持円板Ｃ（３１）の外側に回転軸スペーサー（１７）を装着し、出力円板（３７）を装着したベアリングＤ（１５）を装着し、支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）の双方の連結穴（３３）を連結棒組（３９）で連結し、出力円板（３７）に出力カップ（４０）を固定する。出力カップ（４０）の先端を出力軸（４１）とし、同内部にベアリングＥ（１６）をベアリング押え（１８）と共に内蔵するように、外側にベアリングＦ（４２）を装着し、出力側支柱（４３）に固定し、出力カップ（４０）を所謂ダブルベアリング構造で支えるようにし、入力軸（１０）側に装着したベアリングＡ（１２）をベアリング押え（１８）で入力側支柱（１９）に固定する。図２，図７
支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）の間に、回転体の重量調整のため必要に応じフライホィール（３８）を装着する。図８【００２５】  ローターＡ（３４）（符号１，２，８，９，１１，２３，より構成）、ローターＢ（３５）（符号３，４，５，８，１３，２７，より構成）、ローターＣ（３６）（符号６，７，８，１４，３１より構成）の各々は、回転軸（９）の同軸上で非接触で構成され、回転軸（９）上で中心角を同一にして同一角速度で回転する。ローターＣ（３６）の外周部に新たにローターを増設する場合、ベアリングＣ（１４）の両外側に新たにベアリングと支持円板を増設し、ホルダーＣ（６）をホルダーＢ（３）に置換え、磁石Ｂ上段（５）と対面するようにホルダーＣ（６）新たな支持円板に装着し、これの繰り返しで外周の大きな回転体を増設することが出来る。図１，図７，図９【００２６】  実施例１では固定筒（１１）は六角構造を使用しているが、ローター数の増加に従い八角、十角等の構造にできる。この際外周が大きくなるとホルダーの対面距離が大きくなり磁石間の反発力が減少するので、磁石間の距離を一定の中心角度上で、例えばホルダーＢ（３）の磁石Ｂ上段（５）と磁石Ｂ下段（４）を独立したホルダーに収納し、磁石Ｂ上段（５）を磁石Ｃ（７）を挟むように接近させた中心角度上で、同一円周上に配置するようにして２倍のホルダー数に増設して、対面して反発する磁石群の間隔を保持する。【００２７】  実施例１の装置
回転体の回転部分の総重量５０Ｋｇ、入力モーター３相２００Ｖ、４Ｐ、１７２０回転／分３，７Ｋｗ（５馬力）を入力軸（１０）に接続し、負荷装置はエンジン出力５，１Ｋｗの発電機の出力４，１ＫＶＡ、３６００回転／分のエンジン発電機から発電機を外しローターＣ（３６）の出力軸（４１）にベルト掛けプーリーで接続する。プーリー口径はローターＣ（３６）の出力軸（４１）側２０センチ、発電機側１０センチ、入力側プーリー口径はモーター側２０センチ、入力軸（１０）側２０センチとし、以上の条件で入力電源にインバーターを使用し、周波数を制御しながら入力回転を１８００回転の定格まで上昇させると、出力側発電機は３６００回転する。この時点で発電機の負荷スイッチをＯＮにして、合計３，６Ｋｗ，１００Ｖ，３６Ａの負荷（ヘアドライヤー）をかけると、全て異状なく作動し回転も正常である。
【実施例２】
【００２８】  ローターＢ（３５）の支持円板Ｂ（２７）、ローターＣ（３６）の支持円板Ｃ（３１）に代えてベアリングＢ（１３）の位置で、外周の大きいベアリングを２段３段に積み重ね、ベアリングＢ（１３）の外周と２段目のベアリングの内周の間に、ホルダーを挿入する切込みを設けたリングをはめ込むようにして、以下３段目の間も同様にして、リングを支持円板の代わりとしてローターＢ、ローターＣを構成することもできる。この手法は、ベアリングＢ（１３）とベアリングＣ（１４）が回転軸（９）上で水平方向に広がる構造に対し、ベアリングＢ（１３）上でローターを縦方向に構成する手法である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】  発明の相対転移装置を動力源となるモーター、エンジン、タービン等と負荷体の間に配置すると、動力源の能力を小さくするか、又は負荷体の能力を大きくすることがでる。又自己の動力源を自己の発電で賄い余剰の電力を他に供給する方法では、太陽光発電、風力発電などの商業発電と併用するシステムに比べ、２４時間安定した電力が得られるメリットがあり、これの集合体を設備すると、石油資源又はその他のエネルギーで蒸気を発生させ回転エネルギーに変換するシステムに依存しない発電工場が可能となる。又風力発電機の風車と発電機の間、船舶のエンジンとスクリューの間に設置利用することもできる。従って省エネと環境保全（二酸化炭素の削減）に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】  ホルダーを配置した正面図
【図２】  回転軸の側面図
【図３】  固定筒の斜視図
【図４】  支持円板Ａの正面図
【図５】  支持円板Ｂの正面図
【図６】  支持円板Ｃの正面図
【図７】  回転体の側面図とＡ＝Ａ’及びＢ＝Ｂ’の側面図
【図８】  フライホィールの側面図と正面図
【図９】  磁石の配置の側面図
【図１０】  ローターを分離した側面図
【符号の説明】
【００３１】  １  ホルダーＡ
２  磁石Ａ
３  ホルダーＢ
４  磁石Ｂ下段
５  磁石Ｂ上段
６  ホルダーＣ
７  磁石Ｃ
９  回転軸
１０  入力軸
１１  固定筒
１２  ベアリングＡ
１３  ベアリングＢ
１４  ベアリングＣ
１５  ベアリングＤ
１６  ベアリングＥ
１９  入力側支柱
２３  支持円板Ａ
２４  ホルダーＡ挿入穴
２６  支持円板Ａ切込部
２７  支持円板Ｂ
２８  ホルダーＢ挿入穴
２９  支持円板Ｂ切込部
３１  支持円板Ｃ
３２  ホルダーＣ挿入穴
３４  ローターＡ  符号１，２，８，９，１１，２３で構成
３５  ローターＢ  符号３，４，５，８，１３，２７で構成
３６  ローターＣ  符号６，７，８，１４，３１で構成
３７  出力円板
３９  連結棒組（連結棒、ボルト、ワッシャー、ナットで構成）
４０  出力カップ
４１  出力軸
４２  ベアリングＦ
４３  出力側支柱
４４  Ｄ１
４５  Ｄ２
４６  ｄ１
４７  ｄ２
【図１】
2008220142.tif 000003
【図２】
2008220142.tif 000004
【図３】
2008220142.tif 000005
【図４】
2008220142.tif 000006
【図５】
2008220142.tif 000007
【図６】
2008220142.tif 000008
【図７】
2008220142.tif 000009
【図８】
2008220142.tif 000010
【図９】
2008220142.tif 000011
【図１０】
2008220142.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は永久磁石の反発力を利用して構成された大小の複数の回転体に関し、回転軸に固定された小の回転体が回転すると、同軸上で無接続で大の複数の回転体が小の回転体と中心角を同一に回転し、且つ小の回転体の回転力が大の回転体に伝導する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  本願は本願発明者が発明した、特許３６３７３５２号永久磁石を利用した回転体の磁石の配置法、で同軸上で無接続で小の回転体を１回転させると大の回転体も１回転する原理の改良特許である。【０００３】  従来、磁石を利用した動力の伝達法について多数開発されているが、特に回転力の伝導に関するものでは永久磁石のみを利用した回転体では、対面させた磁石が回転力の負荷を受けると接触したり、滑り回転（空回り）したりする結果、原理的に理解できる構造でも大きな回転力を得たり伝導できる有効なものがない。
磁石、磁気、回転体、回転軸、トルク、モーターの項目の内、単項目又は複数項目を含む特許及び実用新案公開文献のうち該当する約１７１００件を検索した中には、本願の大小の異口径の回転体が、同軸上で非接続で回転力を伝導させる構造に関する文献は見いだせないが、磁石の配列と回転体及び回転力に関し対比できる次の文献を見出した。
文献１  特許公開平０７−１１９６２０公報【０００４】本願と文献１を磁石の配置と回転体の構造及び効果について対比する。
（１）本願の磁石の配置は本願の出願者が取得した特許３６３７３５２号に基づくもので本願では反発する磁石の配置の円周の半径が同一であるのに対し、文献１は反発する磁石の半径が異なる。この相違点は本願の反発力は同一円周上で回転方向へ反発し合うのに対し、文献１は請求項１の１行目で放射状に円形にならべて、と記述している通り反発力の方向が回転軸の中心へ向かっている。
（２）本願の回転体の構造は同軸上でローターＡは回転軸に固定され、ローターＢ、ローターＣが各々ベアリングに固定されているのに対し、文献１は請求項１で空中にういたまま回転する、と記述しており固定されない回転体がある。
（３）回転体の回転軸に入力負荷を掛け、他の回転体に出力負荷を掛けた場合、本願の構造では同期回転するか又は反発力が小さい場合は、対面した磁石ホルダー同士が接触するが、文献１の構造では各回転体が滑り回転（空回り）を起こし、大きな回転力（トルク）の負荷には殆どの場合耐えられない。一般に磁石と回転体に関するこの種の手法では、入力負荷と出力負荷を掛けると、滑り回転か接触を起こし回転力（トルク）に関する課題は解決できない場合が多い。対面させた磁石の吸引力又は反発力は強力であるが、対面状態を移動させる時に対面する一方に移動エネルギーを加えると簡単にずれを起こし、磁石は離れ吸引力又は反発力は消滅又は減衰する。文献１の請求項１の構成では回転体の重量と外形が膨大になり別の問題が発生する。
（４）磁石の吸引力又は反発力（磁気エネルギー）の利用方法の観点から対比すると、本願では反発力を単に回転体つまり磁石間の間隔保持に利用するもので、文献１では吸引力又は反発力を回転力（回転エネルギー）として利用しようとしている。請求項１で永久磁石をナナメに放射状に円形に、と記述しておりナナメにすることで滑り回転（空回り）を防止しようとする工夫であるが、滑り回転することには変わりない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  小口径の回転体と大口径の回転体を接続する方法は、大別してベルト又はギア若しくは大小回転体を同軸に固定する方法で、これらを単独又は複合して使用され、更に磁石の吸引力や反発力を併用した回転体が開発されているが、大小の回転体の回転数及び回転力は口径比に反比例する物理法則のために、同一の回転力を異口径の回転体の間で伝導させる手法は不可能である。【０００６】  同軸上で小の回転体を一回転させ非接続で大の回転体も一回転する手法では大の回転体の回転力は小の回転体の回転力と同一でなければならない。このような構成は磁石を利用し特許などにも多数出願されている。しかしながら大の回転体が大きな負荷に耐えられる構成は見いだせない。一般に大小の回転体の回転力を伝導する場合、同軸上で固定する以外に回転数を同期させることは不可能であり、仮に大小同軸固定の回転体の一方に回転力を伝導しても、他方の回転数は同期するが回転力は反比例するし、いずれも大小の回転体は接触状態にあるので物理的に回転数を同期させて回転力を同一にすることは不可能である。本願では小の回転体に入力する一定範囲内の回転力が、極く微少の回転エネルギーの損失で、大の回転体にほぼ同一の回転力を伝導させる手法の装置の開発が課題である。【０００７】  課題の解決のために強力な磁気の反発力を介在させて、小の回転体を一回転させ、非接続で大の回転体も一回転させる方法であるが、回転体を高速回転させるとこれらの構造体に遠心力による大きな過重がかかるので、構造と材質の軽量化が課題であり、特に一部の材質は常（非）磁性体の材料に限定される。【０００８】  回転体自体の重量による固有の回転力と関連して入力側回転力及び出力側回転力の設定が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  回転軸（９）に固定筒（１１）を固定し、磁石Ａ（２）を収納したホルダーＡ（１）複数を固定筒（１１）に固定する。この際ホルダーＡ（１）の長さを固定筒（１１）より長く設計し、両端のはみ出し部分を２枚の支持円板Ａ（２３）のホルダーＡ挿入穴（２４）に各々挿入し、固定筒（１１）に遠心力に耐えるように固定して、ローターＡ（３４）とする。図１，図２，図３，図４，図７【００１０】  ２枚の支持円板Ｂ（２７）をベアリングＢ（１３）に各々装着し、磁石Ｂ下段（４）、磁石Ｂ上段（５）を収納したホルダーＢ（３）複数を、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込むように配置し、各々ホルダーＢ挿入穴（２８）に挿入し遠心力に耐えるように固定して、ローターＢ（３５）とする。図１，図２，図５，図７【００１１】  ２枚の支持円板Ｃ（３１）をベアリングＣ（１４）に各々装着し、磁石Ｃ（７）を収納したホルダーＣ（６）複数を支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込むように配置し、各々ホルダーＣ挿入穴（３２）に挿入し遠心力に耐えるように固定して、ローターＣ（３６）とする。図１，図２，図６，図７【００１２】  ホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）に収納する磁石は、磁石Ａ（２）群が磁石Ｂ下段（４）群と、磁石Ｂ上段（５）群が磁石Ｃ（７）群と各々反発するように配置する。この状態で各ホルダー間は同軸上で非接触状態となる。図１，図９【００１３】  支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）を連結棒組（３９）で連結し、先端を出力軸（４１）に加工した出力カップ（４０）を出力円板（３７）の中心に固定する。この際に出力カップ（４０）の内部にベアリングＥ（１６）を内蔵し回転軸（９）を挿入し、外側にベアリングＦ（４２）を装着し回転軸（９）に固定されるローターＡ（３４）と出力カップ（４０）に連結されるローターＣ（３６）を浮動状態にし出力側支柱に固定する。図７
【発明の効果】
【００１４】回転軸（９）に入力負荷を掛け、それに固定された小口径のローターＡ（３４）を回転させると、ローターＢ（３５）、ローターＣ（３６）も各々に装着された磁石群が強力に反発し一体となって同期回転する。モーターを入力源とした回転エネルギーはローターＡ（３４）に伝導され、更に回転軸（９）上でベアリングに固定されたローターＢ（３５）ローターＣ（３６）へと伝導される。ベアリングＢ（１３）、ベアリングＣ（１４）の内輪は回転軸（９）と、外輪は支持円板Ｂ（２７）、支持円板Ｃ（３１）に各々接続しており、これらは同期回転するがベアリングのボールがローター同士の非接続状態を保持しているものである。通常ベアリングは回転するところに使用されるが、ここでは内輪及び外輪は回転の始動時又は出力側の負荷時に極く微少な回転角度で瞬間動くだけである。従ってベアリングの回転エネルギーの損失は、ベアリングＡ（１２）、ベアリングＦ（４２）の内輪が回転するだけで、他のベアリングＢ（１３）、Ｃ（１４）、Ｄ（１５）、Ｅ（１６）は回転軸（９）と同期回転するので回転エネルギーの損失は極く微少である。以上の如くローターを複数同期回転させることで課題を解決することができる。【００１５】  各ローターの磁石の配置は、本願の発明者が取得した特許３６３７３５２号に基づき配置するが、磁石の反発力を算出し配置する方法に改良したものである。実施例から算出したデータは以下の通りである。
１  使用する磁石の規格表に表示される磁石の吸引力から総数を算出すると、１０９４４Ｋｇｆ（１１１５．９７７Ｎ）となる。
２  配置された磁石Ａ（２）と磁石Ｂ下段（４）の磁石間の反発力を実測の結果、２ヶの磁石間の反発力２．１９２Ｋｇｆを１単位として、間隔による修正後の反発力含む総反発力の合計は１７３．６０６ｋｇｆ（１７．７Ｎ）になる。入力１Ｋｗ当たり４６．９２Ｋｇｆ（４．７８４Ｎ）の実効反発力となる。
３  反発力として利用される磁気の利用率は１．５９％である。更に磁石Ｂ上段（５）と磁石Ｃ（７）間の距離の修正を考慮した場合約３％の利用率となる。
以上のごとく利用率が低くなる理由は、磁石の磁束密度は磁石の極面からの距離の３乗に反比例して減衰しているので上記の結果となる。従って磁石の選定と配置に関し最も有効な方法を講じないと、磁石の無駄な増設となり回転体の重量と口径を大きくし、入力及び出力の容量に対応できなくなる。本願では特許３６３７３５２の配置法を更に改良し、磁石ホルダーと支持円板を開発した結果、反発力が実用的に利用できるようになったものである。背景技術及び課題の項で記述したとおり、多くの文献に円板や円筒の形状のものに複数の磁石を装着したものが数多く見受けられるが、多くのものは対面させた非接続の回転体の一方に動力を入力すると他方も同時に回転する。しかも入力の容量及び磁石の反発力の大小に拘らず回転する原理である。しかしながら多くの文献の手法では、他方の回転体に負荷を掛けると瞬時に対面する回転体は磁石同士が接触するか滑り回転（空回り）を起こす。本願ではこの接触や滑り回転を防止するするために、反発力を効率よく配置する技法を開発したもので、この結果、入力と回転体重量及び反発力の関係を数値で表わし入力に応じた回転体の設計が可能になった。入力側のローターＡ（３４）の急加速の回転に対し非接続のローターＢ（３５）、ローターＣ（３６）も瞬時に同一角速度で回転を始めるが、スタート時に各ローター間には微少な時間差が発生している。従来の手法はこの時間差が大きく、換言すれば反発力が小さく角速度に大きな差があり、この差を限りなく小さくする手法が本願である。入力軸（９）の直径ｄ１（４６）、回転力Ｔ１とし、ローターＡ（３４）の直径Ｄ１（４４）とすると、ローターＡ（３４）の回転力＝Ｔ１（設計てはｄ１≒Ｄ１）となり、従って非接続、同一角速度で、且つ磁石の反発力の大小は回転力に関係しないので、Ｔ１＋磁石の反発力＝ローターＣ（３６）の回転力＝Ｔ１−α（αはローターＣの回転力の損失で極く微少である）となり、ローターＣの回転力≒Ｔ１となる。図１０（プーリー省略）【００１６】ローターＣ（３６）には出力円板（３７）と、先端を出力軸（４１）にした出力カップ（４０）が連結されている。ローターＣ（３６）の直径Ｄ２（４５）、出力軸（４１）の回転力をＴ２、直径をｄ２（４７）とすると、ロータ−Ｃ（３６）の回転力≒Ｔ１であるから、回転力Ｔ２≒Ｔ１×Ｄ２÷ｄ２となる。実施例ではＤ２÷ｄ２＝２．４４４・であるのでｄ１（４１）に３．７Ｋｗを入力するとＴ２≒９Ｋｗとなる。更に実際に回転するプーリーで釣り糸を使用して剪断力の測定をした結果は次の通りである。公的機関で測定した剪断力一本あたり３３Ｋｇｆが、モーターの回転６００回転／分で、ｄ１（４６）で２本で剪断し３本でモーター停止、ｄ２（４７）では５本まで剪断し、３３×５÷３３×２＝２．５となる。これを前記算式で計算すると、３．７Ｋｗ×２．５＝９．２５ＫｗとなりＴ２≒９Ｋｗと大体一致する。このことからもローターＣ（３６）の回転力≒Ｔ１は確認できる。【００１７】入力モーター、入力軸（１０）、ローターＡ（３４）、ローターＢ（３５）、ローターＣ（３６）の構成を第一段階とし、ローターＣ（３６）、出力円板（３７）、出力カップ（４０）、出力軸（４１）の構成を第二段階として考察すると、二つの構成はローターＢ（３５）を挟んで同軸上で非接続で入力側と出力側を構成しており、その間に磁石の強力な反発力が介在してＴ１≒ローターＣの回転力＜Ｔ２が成り立ち、従ってＴ１＜Ｔ２が成立する。以上が構成される必要条件を実施例のデータから以下に列記する。
１  入力１ＫＷあたりの実効反発力（対面する磁石間の実際の反発力）４６．９２Ｋｇｆ（４．７８４Ｎ）以上とする。
２  入力０．７５ＫＷ（１ＰＳ）あたり回転体の重量１０Ｋｇ以下とする。
３  出力側負荷はＤ２（４５）とｄ２（４７）の口径比から得られる出力Ｔ２以下とする。又出力側負荷を設定し逆算して入力を選定することもできる。
４  回転体の設計に当たり、予め材料の総重量を算出し想定される遠心力を考慮して材質の強度を選定する。【００１８】本願の発明は、小の回転体の回転力の大小に拘らずその回転力を大の回転体に伝導し、大の回転体はその回転力を維持して回転する。その結果、非接続の大の回転体に接続された出力軸には物理法則の計算により、一定の条件下で任意の回転力を発生させることができＴ１＜Ｔ２が成立する。前記第一段階の考察により、小の回転体の回転力が、相対面した磁石の強力な反発力を介在して、大の回転体に伝導されることを「回転力（トルク）の相対転移」と定義しこの回転体を「回転力（トルク）の相対転移装置」と名付ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  磁石を収納するホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）の材質としてチタンの角管又は同じく角管状に加工したものを使用する。強度を保持するために角管内にチタン又はステンレスのホルダースペーサー（８）を収納し固定する。支持円板Ａ（２３）、支持円板Ｂ（２７）、支持円板Ｃ（３１）、出力円板（３７）の材質はチタン又はステンレスを使用する。回転軸（９）は軸専用材とし固定筒（１１）の材質はステンレスとする。尚、ホルダー周辺に使用する材料と共に全て常（非）磁性体の材料とする。【００２０】  切口の一方を入力軸（１０）に加工した回転軸（９）のキー溝を六角の固定筒（１１）のキー溝（２０）を合わせキーで固定し、磁石Ａ（２）及びホルダースペーサー（８）を収納したホルダーＡ（１）を一組として六組を各々固定筒（１１）に固定する。この際ホルダーＡ（１）の長さを固定筒（１１）より長く設計し、両端のはみ出し部分を支持円板Ａ（２３）のホルダーＡ挿入穴（２４）に挿入し、支持円板Ａ固定ネジ穴（２２）と支持円板Ａ固定穴（２５）を合わせてボルトで固定しローターＡ（３４）とする。図１，図２図３，図４，図７【００２１】  回転軸（９）上で支持円板Ａ（２３）の両側の外側に、回転軸スペーサー（１７）を装着しベアリングＢ（１３）を各々装着し、更に支持円板Ｂ（２７）を各々装着し、磁石Ｂ下段（４）、磁石Ｂ上段（５）及びホルダースペーサー（８）を収納した六組のホルダーＢ（３）を、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込むように配置し、各々ホルダーＢ挿入穴（２８）に挿入し固定しローターＢ（３５）とする。支持円板Ｂ（２７）のベアリング取付穴（３０）の装着詳細は省略。図１，図２，図５，図７【００２２】  ベアリングＢ（１３）の両側の外側に回転軸スペーサー（１７）を装着し、ベアリングＣ（１４）を各々装着し、更に支持円板Ｃ（３１）を各々装着し、磁石Ｃ（７）及びホルダースペーサー（８）を収納した六組のホルダーＣ（６）を、支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込むように配置し各々ホルダーＣ挿入穴（３２）に挿入して固定しローターＣ（３６）とする。支持円板Ｃ（３１）のベアリング取付穴（３０）の装着詳細は省略。図１，図２，図６，図７【００２３】  ホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）に収納する磁石は板状の永久磁石とし、磁石Ａ（２）群が磁石Ｂ下段（４）群と、磁石Ｂ上段（５）群が磁石Ｃ（７）群と各々反発するように配置する。Ａ−Ａ’（図１）は回転軸（９）の上側（図７）のホルダーＡ（１）とホルダーＣ（６）の配置を図示し、Ｂ−Ｂ’（図１）は回転軸（９）の下側（図７）のホルダーＢ（３）の配置を図示する。回転軸（９）（図７）の上側のホルダーＣ（６）は支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込んだ状態を図示する。回転軸（９）（図７）の下側のホルダーＢ（３）は、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込んだ状態を図示する。各ホルダー内に収納する磁石は複数とするが、段落００１７で示す入力１Ｋｗ当たり４６．９２Ｋｇｆ（４．７８４Ｎ）以上になるように算出した磁石を配置する。図１、図９【００２４】  入力軸（１０）と反対側の支持円板Ｃ（３１）の外側に回転軸スペーサー（１７）を装着し、出力円板（３７）を装着したベアリングＤ（１５）を装着し、支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）の双方の連結穴（３３）を連結棒組（３９）で連結し、出力円板（３７）に出力カップ（４０）を固定する。先端を出力軸（４１）に加工した出力カップ（４０）の内部にベアリングＥ（１６）をベアリング押え（１８）と共に内蔵し、外側にベアリングＦ（４２）を装着し、出力側支柱（４３）に固定し、出力カップ（４０）を所謂ダブルベアリング構造で支えるようにする。入力軸（１０）側に装着したベアリングＡ（１２）をベアリング押え（１８）と共に入力側支柱（１９）に固定する。図２，図７
支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）の間に、回転体の重量調整のため必要に応じフライホィール（３８）を装着する。図８【００２５】  ローターＡ（３４）（符号１、２、８、９、１１、２３、で構成）、ローターＢ（３５）（符号３、４、５、８、１３、２７、で構成）、ローターＣ（３６）（符号６、７、８、１４、３１で構成）の各々は、回転軸（９）の同軸上で非接触で構成され、回転軸（９）上で中心角を同一にして同一角速度で回転する。ローターＣ（３６）の外周部に新たにローターを増設する場合、ベアリングＣ（１４）の両外側に新たにベアリングを増設し支持円板Ｃ（３１）の形状を支持円板Ｂ（２７）の形状に置換えて装着すると、磁石Ｂ上段（５）と対面するホルダーＣ（６）の状態が繰り返えされる。これの繰り返しで外周の大きな回転体を増設することが出来る。図１，図７，図９【００２６】  実施例１では固定筒（１１）は六角構造を使用しているが、ローター数の増加に従い八角十角等の構造にできる。この際外周が大きくなるとホルダーの対面距離が大きくなり磁石間の反発力が減少するので、磁石間の距離を一定の中心角度上で、例えばホルダーＢ（３）の磁石Ｂ上段（５）と磁石Ｂ下段（４）を独立したホルダーに収納し、磁石Ｂ上段（５）が磁石Ｃ（７）を挟むように接近させた中心角度上で、同一円周上に配置するようにして２倍のホルダー数に増設して、対面して反発する磁石群の間隔を保持する。ローター数を増設する場合外周が大きくなるのでホルダー数も一定の条件で増設する。
【実施例１】
【００２７】実施例の装置は、回転体の総重量約５０Ｋｇ、入力モーター３．７Ｋｗ、３相、２００Ｖ、４Ｐ、１７２０回転／分を入力軸に接続、発電機定格４．１ＫＶＡ、３６００回転３相２００Ｖ、１００Ｖ兼用（エンジン５．１ＫＷから取り外す）を出力軸に接続する。入力側と出力側の回転数が異なるので、出力軸と発電機の接続プーリーの口径を２対１にして回転数を調整する。入力電源にインバーターを使用しモーターを始動させ順次定格まで回転数をあげて、発電機のスイッチを入れ負荷体に通電した。負荷体に１．２Ｋｗのドライヤー３ヶに順次負荷を掛けたところ正常に作動した。  総計負荷３．６Ｋｗ３６Ａである。回転数による回転力の減少について、出力軸（４１）の９Ｋｗはプーリー比のため、発電機のプーリーでは４．５Ｋｗに低下しているにも拘らず、回転していることは出力軸の回転力が増幅されていることの証明になる。
【実施例２】
【００２８】  ローターＢ（３５）の支持円板Ｂ（２７）、ローターＣ（３６）の支持円板Ｃ（３１）に代えてベアリングＢ（１３）の位置で、外周の大きいベアリングを２段３段に積み重ねベアリングＢ（１３）の外周と２段目のベアリングの内周の間に、ホルダーを挿入する切込みを設けたリングをはめ込むようにして、以下３段目の間も同様に、リングを支持円板の代わりにして、ローターＢ、ローターＣを構成することもできる。この手法は、ベアリングＢ（１３）とベアリングＣ（１４）が回転軸（９）上で水平方向に広がる構造に対し、ベアリングＢ（１３）上でローターを縦方向に構成する手法である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】発明の回転力（トルク）の相対転移装置は下記の分野で利用が可能である。
１  動力源のモーター、エンジン、タービン等と負荷体の間に配置すると、動力源を小さくするか、又は負荷体の能力を大きくでき、電力又は燃料を節約することが出来る。
２  実施例のモーターと発電機の間に設置する利用は、自己の動力源を自己の発電で賄い余剰の発電力を他に供給する、所謂外部エネルギー（電力）を必要としない発電設備ができ、これの集合体で発電工場ができる。太陽光発電や風力発電に比べ、自然条件に左右されないので安定した電力が得られる。
３  船舶のエンジンとスクリューの間に設置し利用することができる。
４  その他あらゆる動力源に利用することができ、省エネルギーと環境保全（二酸化炭素の削減）に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】  ホルダーを配置した正面図
【図２】  回転軸の側面図
【図３】  固定筒の斜視図
【図４】  支持円板Ａの正面図
【図５】  支持円板Ｂの正面図
【図６】  支持円板Ｃの正面図
【図７】  回転体の側面図とＡ＝Ａ’及びＢ＝Ｂ’の側面図
【図８】  フライホィールの側面図と正面図
【図９】  磁石の配置の側面図
【図１０】  ローターを分離した側面図の略図
【符号の説明】
【００３１】１  ホルダーＡ
２  磁石Ａ
３  ホルダーＢ
４  磁石Ｂ下段
５  磁石Ｂ上段
６  ホルダーＣ
７  磁石Ｃ
８  ホルダースペーサー
９  回転軸
１０  入力軸
１１  固定筒
１２  ベアリングＡ
１３  ベアリングＢ
１４  ベアリングＣ
１５  ベアリングＤ
１６  ベアリングＥ
１７  回転軸スペーサー
１８  ベアリング押え
１９  入力側支柱
２０  キー溝
２１  ホルダーＡ固定ネジ穴
２２  支持円板Ａ固定ネジ穴
２３  支持円板Ａ
２４  ホルダーＡ挿入穴
２５  支持円板Ａ固定穴
２６  支持円板Ａ切込部
２７  支持円板Ｂ
２８  ホルダーＢ挿入穴
２９  支持円板Ｂ切込部
３０  ベアリング取付穴
３１  支持円板Ｃ
３２  ホルダーＣ挿入穴
３３  連結穴
３４  ローターＡ  符号１，２，８，９，１１，２３で構成
３５  ローターＢ  符号３，４，５，８，１３，２７で構成
３６  ローターＣ  符号６，７，８，１４，３１で構成
３７  出力円板
３８  フライホイール
３９  連結棒組（連結棒、ボルト、ワッシャー、ナットで構成）
４０  出力カップ
４１  出力軸
４２  ベアリングＦ
４３  出力側支柱
４４  Ｄ１
４５  Ｄ２
４６  ｄ１
４７  ｄ２
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月13日(2007.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は永久磁石の反発力を利用して構成された大小の複数の回転体に関し、回転軸に固定された小の回転体が回転すると、同軸上で無接続で大の複数の回転体が小の回転体と中心角を同一に回転し、且つ小の回転体の回転力が大の回転体に伝導する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  本願は本願発明者が発明した、特許３６３７３５２号永久磁石を利用した回転体の磁石の配置法で、同軸上で無接続で小の回転体を１回転させると大の回転体も１回転する原理の改良特許である。【０００３】従来、磁石を利用した動力の伝達法について多数開発されているが、特に回転力の伝達に関するものでは永久磁石のみを利用した回転体では、対面させた磁石が回転力の負荷を受けると接触したり、滑り回転（空回り）したりする結果、原理的に理解できる構造でも大きな回転力を得たり伝導できる有効なものがない。【０００４】磁石、磁気、回転体、回転軸、トルクの項目の内、単項目又は複数項目を含む特許及び実用新案公開文献のうち該当する約１７１００件を検索した中には、本願の大小の異口径の回転体が、同軸上で非接続で強力な回転力を伝導させる構造に関する文献は見いだせないが、磁石の配列で対比できる次の文献を見出した。
文献１  特許公開  平０７−１１９６２０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  小口径の回転体と大口径の回転体を接続する方法は、大別してベルト又はギア若しくは大小回転体を同軸に固定する方法で、これらを単独又は複合して使用され、更に磁石の吸引力や反発力を併用した回転体が開発されているが、大小の回転体の回転数及び回転力は口径比に反比例する物理法則のために、同一の回転力を異口径の回転体の間で伝導させる手法は不可能である。【０００６】  同軸上で小の回転体を一回転させ非接続で大の回転体も一回転する手法では大の回転体の回転力は小の回転体の回転力と同一でなければならない。このような構成は磁石を利用し特許などにも多数出願されている。しかしながら大の回転体が大きな負荷に耐えられる構成は見いだせない。一般に大小の回転体の回転数を伝導する場合、同軸上で固定する以外に回転数を同期させることは不可能であり、仮に大小同軸固定の回転体の一方に回転力を伝導しても、他方の回転数は同期するが回転力は反比例するし、いずれも大小の回転体は接触状態にあるので物理的に回転数を同期させて回転力を同一にすることは不可能である。本願では小の回転体に入力する一定範囲内の回転力が、極く微少の回転エネルギーの損失で、大の回転体にほぼ同一の回転力を伝導させる手法の装置の開発が課題である。【０００７】  課題の解決のために強力な磁気の反発力を介在させて、小の回転体を一回転させ、非接続で大の回転体も一回転させる方法であるが、回転体を高速回転させるとこれらの構造体に遠心力による大きな過重がかかるので、構造と材質の軽量化が課題であり、特に一部の材質は常（非）磁性体の材料に限定される。【０００８】  回転体自体の重量による固有の回転力と関連して入力側回転力及び出力側回転力の設定が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  回転軸（９）に固定筒（１１）を固定し、磁石Ａ（２）を収納したホルダーＡ（１）複数を固定筒（１１）に固定する。この際ホルダーＡ（１）の長さを固定筒（１１）より長く設計し、両端のはみ出し部分を２枚の支持円板Ａ（２３）のホルダーＡ挿入穴（２４）に各々挿入し、固定筒（１１）に遠心力に耐えるように固定して、ローターＡ（３４）とする。図１，図２，図３，図４，図７【００１０】  ２枚の支持円板Ｂ（２７）をベアリングＢ（１３）に各々装着し、磁石Ｂ下段（４）、磁石Ｂ上段（５）を収納したホルダーＢ（３）複数を、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込むように配置し、各々ホルダーＢ挿入穴（２８）に挿入し遠心力に耐えるように固定して、ローターＢ（３５）とする。図１，図２，図５，図７【００１１】  ２枚の支持円板Ｃ（３１）をベアリングＣ（１４）に各々装着し、磁石Ｃ（７）を収納したホルダーＣ（６）複数を支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込むように配置し、各々ホルダーＣ挿入穴（３２）に挿入し遠心力に耐えるように固定して、ローターＣ（３６）とする。図１，図２，図６，図７【００１２】  ホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）に収納する磁石は、磁石Ａ（２）群が磁石Ｂ下段（４）群と、磁石Ｂ上段（５）群が磁石Ｃ（７）群と各々反発するように配置する。この状態で各ホルダー間は同軸上で非接触状態となる。図１，図９【００１３】  支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）を連結棒組（３９）で連結し、先端を出力軸（４１）に加工した出力カップ（４０）を出力円板（３７）の中心に固定する。この際に出力カップ（４０）の内部にベアリングＥ（１６）を内蔵し回転軸（９）を挿入し、外側にベアリングＦ（４２）を装着し回転軸（９）に固定されるローターＡ（３４）と出力カップ（４０）に連結されるローターＣ（３６）を浮動状態にし出力側支柱に固定する。図７
【発明の効果】
【００１４】回転軸（９）の回転力が小口径のローターＡ（３４）に伝導され一回転すると非接触でローターＢ（３５）と共に大口径のローターＣ（３６）も一回転し同期回転する。且つ、各ローター間の対面する各ホルダーは強力に反発しているので、課題の小の回転体の回転力を大の回転体に伝導させることが解決できる。図１０【００１５】回転力は、起動トルクと回転トルクに区分されるがローターＡ（３４）に接続された入力軸（１０）とローターＣ（３６）に接続された出力軸（４１）の回転トルクの測定値は以下の通りである。
予め、剪断力を公的機関に測定依頼した釣り糸の剪断力１本当たり３３Ｋｇのものを、６００回転／分させた入力軸（１０）のプーリーに巻付けて剪断テストすると、ローターＡ（３４）側では２本６６Ｋｇで剪断し、３本ではモーターが停止する。ローターＣ（３６）側の出力軸（４１）のプーリーでは５本１６５Ｋｇで剪断する。５本の剪断状況より６本の剪断の可能性は想定できるがテストは５本までとした。
以上から１６５÷６６＝２，５つまりローターＣ（３６）側の出力軸（４１）にはローターＡ（３４側）の２，５倍以上の回転力が得られることが確認できた。【００１６】開発過程のデータから例示すると、
データ１  剪断力テストでは、０，７５Ｋｗ１馬力を入力源とし、回転数を６００回転とした。ローター全体の重量に対し同期回転はするが回転力は得られない。重量に対する入力不足である。
データ２  ローター全体の重量５０Ｋｇを負荷の対象とする適正なモーターの能力の選定を従来の手法では１０Ｋｇ当たり０，７５Ｋｗ（１馬力）以上とするので実施例では３．７Ｋｗ（５馬力）を選定した。
データ３  磁石の反発力の設定値が低いと、回転の始動又は加速時に、支持円板Ａ切込部（２６）とホルダーＢ（３）が、又支持円板Ｂ切込部（２９）とホルダーＣ（６）が接触する。この場合ローターＡ（３４）がローターＢ（３５）を押し進め、ローターＢ（３５）がローターＣ（３６）を押し進め接触状態となりローターＣ（３６）側に回転力は得られない。従って、反発力の総量は本願ではモーター入力１Ｋｗ当たり４７Ｋｇｆ（４６０Ｎ）に設定し、データ２の総重量の条件を満たすと、起動時や加速時もローター同士の中心角度を維持し、押し進めの現象や接触を防止できた。
データ４  上記条件のほか、出力側負荷容量はローターＣ（３６）と出力軸（４１）の口径比から得られる出力容量以下とする。【００１７】入力軸に入力された回転力がローターＡ（３４）の回転力となり、その回転力が磁石間の反発力によりローターＢ（３５）を経由して外周部のローターＣ（３６）へ各々非接触で伝導し同期回転するものと想定できる。入力トルクをＴ１、ローターＣ（３６）のトルクをＴ２とし、ローターＡ（３４）の直径Ｄ１（４４）、入力軸（１０）のプーリー径ｄ１（４６）（図１０でプーリーは省略）、ローターＣ（３６）のトルクＴ２とすると、設計上Ｄ１≒ｄ１であるのでＤ１（ローターＡ）のトルク＝Ｔ１となり更にＴ２＝Ｔ１となる。入力軸（１０）に３．７ｋｗを入力するとＴ１＝Ｔ２＝３．７ｋｗとなる。
ローターＣ（３６）の直径をＤ２（４５）とすると、出力カップ（４０）は連結棒組（３９）で連結された出力円板（３７）と共にローターＣ（３６）に連結固定されているので、その出力軸（４１）のトルクＴ３、直径をｄ２（４７）（図１０でプーリーは省略）とすると、Ｔ３＝Ｔ２×Ｄ２÷ｄ２が成する。Ｄ２÷ｄ２（Ｄ２＞ｄ２）は糸の剪断力２．５倍とおおよそ一致するするので、Ｔ３＝３．７×２．５＝９．２５Ｋｗとなる。出力軸（４１）のｄ２（４７）と発電機のプーリーの口径比から回転力は減少するが発電機の回転数は入力側１８００回転に対しら３６００回転を維持する。
以上の通り、前段と後段の考察により入力側の回転力が出力側で増幅される。この場合各ローター間の磁石の反発力が強力に維持され、且つ接触しないことが条件である。【００１８】本願の回転力の増幅法つまり入力Ｔ１＜出力Ｔ２は物理法則に反すると言われるが、同軸上の連結した複数の接触した回転体の場合には上記不等式は絶対に成立しない。本願ではローターＡ（３４）、ローターＢ（３５）、ローターＣ（３６）は各々同軸上でベアリング群により独立し、中心角を同一にして回転している。各ローター間の磁気の反発力は、あたかもホルダーとホルダー間の空間がギアの歯の山と谷の作用をして、その空間部の間隔を磁気の反発力が作用、反作用の物理法則で強力に保持しており、各々は完全に独立した回転体である。つまりローターＡ（３４）の回転力とローターＢ（３５）、ローターＣ（３６）の回転力は同一にならなければ上記の回転の原理は説明できない。又回転力の増幅の原理はローターＣ（３６）に関し、支持円板Ｃ（３１）に連結される出力円板（３７）の回転力と出力軸（４１）の関係を考察することで説明でき物理法則には反しない。
本願は、小の回転体が一回転するとき大の回転体も同一角速度で回転し、且つ大きな回転力（トルク）に対応できる回転体を製作する手法を最大の特徴とする発明である。相対する磁石の反発力を介して回転力が伝導されるのでこれを「回転力（トルク）の相対転移」と定義し、回転体を「回転力（トルク）の相対転移装置」と名付ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  磁石を収納するホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）の材質としてチタンの角管又は同じく角管状に加工したものを使用する。強度を保持するために角管内にチタン又はステンレスのホルダースペーサー（８）を収納し固定する。支持円板Ａ（２３）、支持円板Ｂ（２７）、支持円板Ｃ（３１）、出力円板（３７）の材質はチタン又はステンレスを使用する。回転軸（９）は軸専用材とし固定筒（１１）の材質はステンレスとする。尚、ホルダー周辺に使用する材料と共に全て常非磁性体の材料とする。【００２０】  切口の一方を入力軸（１０）に加工した回転軸（９）のキー溝を六角の固定筒（１１）のキー溝（２０）を合わせキーで固定し、磁石Ａ（２）及びホルダースペーサー（８）を収納したホルダーＡ（１）を一組として六組を各々固定筒（１１）に固定する。この際ホルダーＡ（１）の長さを固定筒（１１）より長く設計し、両端のはみ出し部分を支持円板Ａ（２３）のホルダーＡ挿入穴（２４）に挿入し、支持円板Ａ固定ネジ穴（２２）と支持円板Ａ固定穴（２５）を合わせてボルトで固定しローターＡ（３４）とする。図１，図２，図３，図４，図７【００２１】  回転軸（９）上で支持円板Ａ（２３）の両側の外側に、回転軸スペーサー（１７）を装着しベアリングＢ（１３）を各々装着し、更に支持円板Ｂ（２７）を各々装着し、磁石Ｂ下段（４）、磁石Ｂ上段（５）及びホルダースペーサー（８）を収納した六組のホルダーＢ（３）を、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込むように配置し、各々ホルダーＢ挿入穴（２８）に挿入し固定しローターＢ（３５）とする。支持円板Ｂ（２７）のベアリング取付穴（３０）の装着詳細は省略。図１，図２，図５，図７【００２２】  ベアリングＢ（１３）の両側の外側に回転軸スペーサー（１７）を装着し、ベアリングＣ（１４）を各々装着し、更に支持円板Ｃ（３１）を各々装着し、磁石Ｃ（７）及びホルダースペーサー（８）を収納した六組のホルダーＣ（６）を、支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込むように配置し各々ホルダーＣ挿入穴（３２）に挿入して固定しローターＣ（３６）とする。支持円板Ｃ（３１）のベアリング取付穴（３０）の装着詳細は省略。図１，図２，図６，図７【００２３】ホルダーＡ（１）、ホルダーＢ（３）、ホルダーＣ（６）に収納する磁石は板状の永久磁石とし、磁石Ａ（２）群が磁石Ｂ下段（４）と、磁石Ｂ上段（５）群が磁石Ｃ（７）群と各々反発するように配置する。Ａ−Ａ’（図１）は回転軸（９）の上側（図７）のホルダーＡ（１）とホルダーＣ（６）の配置を図示し、Ｂ−Ｂ’（図１）は回転軸（９）の下側（図７）のホルダーＢ（３）の配置を図示する。回転軸（９）（図７）の上側のホルダーＣ（６）は支持円板Ｂ切込部（２９）に入り込んだ状態を図示する。回転軸（９）（図７）の下側のホルダーＢ（３）は、支持円板Ａ切込部（２６）に入り込んだ状態を図示する，各ホルダーに収納する磁石は複数とする。収納する磁石の数量は、配置される磁石の反発力の総数より算出し、磁石の反発力は入力動力１Ｋｗ当たり４７Ｋｇｆ（４６０Ｎ）以上を基準にして設定する．図１、図９【００２４】  入力軸（１０）と反対側の支持円板Ｃ（３１）の外側に回転軸スペーサー��１７）を装着し、出力円板（３７）を装着したベアリングＤ（１５）を装着し、支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）の双方の連結穴（３３）を連結棒組（３９）で連結し、出力円板（３７）に出力カップ（４０）を固定する。先端を出力軸（４１）に加工した出力カップ（４０）の内部にベアリングＥ（１６）をベアリング押え（１８）と共に内蔵し、外側にベアリングＦ（４２）を装着し、出力側支柱（４３）に固定し、出力カップ（４０）を所謂ダブルベアリング構造で支えるようにする。入力軸（１０）側に装着したベアリングＡ（１２）をベアリング押え（１８）と共に入力側支柱（１９）に固定する。図２，図７
支持円板Ｃ（３１）と出力円板（３７）の間に、回転体の重量調整のため必要に応じフライホィール（３８）を装着する。図８【００２５】  ローターＡ（３４）（符号１、２、８、９、１１、２３で構成）、ローターＢ（３５）（符号３、４、５、８、１３、２７で構成）、ローターＣ（３６）（符号６、７、８、１４、３１で構成）の各々は、回転軸（９）の同軸上で非接触で構成され、回転軸（９）上で中心角を同一にして同一角速度で回転する。ローターＣ（３６）の外周部に新たにローターを増設する場合、ベアリングＣ（１４）の両外側に新たにベアリングを増設し支持円板Ｃ（３１）の形状を支持円板Ｂ（２７）の形状に置換えて装着すると、磁石Ｂ上段５と対面するホルダーＣ６の状態が繰り返される。これの繰り返しで外周の大きな回転体を増設することが出来る。図１，図７，図９【００２６】実施例１では固定筒（１１）は六角構造を使用しているが、ローター数の増加に従い八角、十角等の構造にできる。この際外周が大きくなるとホルダーの対面距離が大きくなり磁石間の反発力が減少するので、磁石間の距離を一定の中心角度上で、例えばホルダーＢ（３）の磁石Ｂ上段（５）と磁石Ｂ下段（４）を独立したホルダーに収納し、磁石Ｂ上段（５）が磁石Ｃ（７）を挟むように接近させた中心角度上で、同一円周上に配置するようにして２倍のホルダー数に増設して、対面して反発する磁石群の間隔を保持する。
【実施例１】
【００２７】回転体の回転部分の総重量５０Ｋｇ、入力モーター３相２００Ｖ、４Ｐ、１７２０回転／分３．７Ｋｗ（５馬力）を入力軸（１０）に接続し、負荷装置はエンジン出力５．１Ｋｗの発電機の出力４．１ＫＶＡ、３６００回転／分のエンジン発電機から発電機を外しローターＣ（３６）の出力軸（４１）にベルト掛けプーリーで接続する。プーリー口径はローターＣ（３６）の出力軸（４１）側２０センチ、発電機側１０センチ、入力側プーリー口径はモーター側２０センチ、入力軸（１０）側２０センチとし、以上の条件で入力電源にインバーターを使用し、周波数を制御しながら入力回転を１８００回転の定格まで上昇させると、出力側発電機は３６００回転する。この時点で発電機の負荷スイッチをＯＮにして、合計３．６Ｋｗ１００Ｖ、３６Ａの負荷（ヘアドライヤー複数）をかけると、全て異状なく作動し回転も正常である。
【実施例２】
【００２８】  ローターＢ（３５）の支持円板Ｂ（２７）、ローターＣ（３６）の支持円板Ｃ（３１）に代えてベアリングＢ（１３）の位置で、外周の大きいベアリングを２段３段に積み重ね、ベアリングＢ（１３）の外周と２段目のベアリングの内周の間に、ホルダーを挿入する切込みを設けたリングをはめ込むようにして、以下３段目の間も同様にして、リングを支持円板の代わりとしてローターＢ、ローターＣを構成することもできる。この手法は、ベアリングＢ（１３）とベアリングＣ（１４）が回転軸（９）上で水平方向に広がる構造に対し、ベアリングＢ（１３）上でローターを縦方向に構成する手法である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】発明の相対転移装置を動力源となるモーター、エンジン、タービン等と負荷体の間に配置すると、動力源の能力を小さくするか、又は負荷体の能力を大きくすることがでる。又自己の動力源を自己の発電で賄い余剰の電力を他に供給する方法が構築できる。太陽光発電、風力発電など比べると、２４時間安定した電力が得られるメリットがあり、これの集合体を設備すると、石油資源又はその他のエネルギーで蒸気を発生させ回転エネルギーに変換するシステムに依存しない、つまり外部エネルギーに依存しない発電設備が可能となる。又船舶のエンジンとスクリューの間に設置利用することもできる。従って省エネと環境保全（二酸化炭素の削減）に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】  ホルダーを配置した正面図
【図２】  回転軸の側面図
【図３】  固定筒の斜視図
【図４】  支持円板Ａの正面図
【図５】  支持円板Ｂの正面図
【図６】  支持円板Ｃの正面図
【図７】  回転体の側面図とＡ＝Ａ’及びＢ＝Ｂ’の側面図
【図８】  フライホィールの側面図と正面図
【図９】  磁石の配置の側面図
【図１０】  ローターを分離した側面図
【符号の説明】
【００３１】  １  ホルダーＡ
２  磁石Ａ
３  ホルダーＢ
４  磁石Ｂ下段
５  磁石Ｂ上段
６  ホルダーＣ
７  磁石Ｃ
８  ホルダースペーサー
９  回転軸
１０  入力軸
１１  固定筒
１２  ベアリングＡ
１３  ベアリングＢ
１４  ベアリングＣ
１５  ベアリングＤ
１６  ベアリングＥ
１７  回転軸スペーサー
１８  ベアリング押え
１９  入力側支柱
２０  キー溝
２１  ホルダーＡ固定ネジ穴
２２  支持円板Ａ固定ネジ穴
２３  支持円板Ａ
２４  ホルダーＡ挿入穴
２５  支持円板Ａ固定穴
２６  支持円板Ａ切込部
２７  支持円板Ｂ
２８  ホルダーＢ挿入穴
２９  支持円板Ｂ切込部
３０  ベアリング取付穴
３１  支持円板Ｃ
３２  ホルダーＣ挿入穴
３３  連結穴
３４  ローターＡ  符号１，２，８，９，１１，２３で構成
３５  ローターＢ  符号３，４，５，８，１３，２７で構成
３６  ローターＣ  符号６，７，８，１４，３１で構成
３７  出力円板
３８  フライホイール
３９  連結棒組（連結棒、ボルト、ワッシャー、ナットで構成）
４０  出力カップ
４１  出力軸
４２  ベアリングＦ
４３  出力側支柱
４４  Ｄ１
４５  Ｄ２
４６  ｄ１
４７  ｄ２