(57)【要約】【課題】永久磁石を用いて入力よりも大きい出力を得る回転トルク増倍装置。【解決手段】回転トルク増倍装置１０は、回転自在の被動ロータ３６と、被動ロータ３６上に設定した円環帯状面７２に沿って、これと直交する方向で極性が同一方向に揃えられ、且つ、円周方向一定間隔で円環列状に設けられた複数の被動永久磁石４８と、被動永久磁石４８の回転軌道面に、その極性方向両側から隙間をもって接近して配置され、且つ、被動ロータ３６の円周方向に配置してなる磁石車群３８と、これら磁石車群３８の磁石車４８Ａ〜５４Ｂを、前記円環帯状面７２に対して同一方向に回転駆動させる駆動源と、を有してなり、磁石車４８Ａ〜５４Ｂは、回転体５６の外周に取付けられた複数の駆動永久磁石５８を備え、駆動永久磁石５８と被動永久磁石４８は、その対向面における極性が同一となるように配置され、磁石車４８Ａ〜５４Ｂの回転により、駆動及び被動永久磁石５８、４８間に反発力が生じて被動ロータ３６が回転される。【選択図】　　　図１
2004135445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材に回転自在に支持された被動ロータと、
この被動ロータ上に、該被動ロータの回転面及び回転中心軸線の一方に平行であって、前記回転中心軸線を中心として設定した円環帯状面に沿って、該円環帯状面と直交する方向で、極性が同一方向に揃えられて、且つ、円周方向一定間隔で円環列状に設けられた複数の被動永久磁石と、
前記被動ロータの回転による前記被動永久磁石の回転軌道面に、その極性方向の少なくとも一方の側から隙間をもって接近して配置され、且つ、前記被動ロータの円周方向に配置してなる磁石車群と、
これら磁石車群の磁石車を、前記円環帯状面に対して同一方向に回転駆動させる駆動源と、を有してなり、
前記被動ロータにおける前記円環帯状面の領域は非磁性材料から構成され、前記磁石車は、前記被動ロータの円環帯状面と平行、且つ、該円環帯状面の円周方向と直交する回転中心軸線廻りに回転自在の回転体と、この回転体の外周に、回転方向に等間隔で、且つ、極性が前記回転体の回転中心軸線に対して同一方向になるように取付けられた複数の駆動永久磁石と、を備え、これら駆動永久磁石と前記被動永久磁石は、その対向面における極性が同一となるように配置されたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項２】
請求項１において、前記駆動永久磁石は、前記円環帯状面に対して回転する方向における、該円環帯状面での法線方向の磁力線密度が、回転先端側より回転後端側で大きくなるようにされたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項３】
請求項２において、前記駆動永久磁石は、前記回転体の外周に、その回転中心軸線廻りに点対称に配置された板状体であり、この板状体における回転方向先端の前記被動永久磁石の回転軌道面に対する最接近距離が、回転方向後端の最接近距離よりも大きくなるように取付けられたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３において、前記複数の磁石車は、前記被動永久磁石における磁極方向両側の回転軌道面を、その極性方向両側から隙間をもって挟み込むように対をなして配置され、この複数対の磁石車は、前記ロータの円周方向に等角度間隔に配置されたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記駆動源は、１又は複数の磁石車を直接又は間接的に駆動するように設けられたモータであることを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記円環列状に配置された複数の被動永久磁石の円周方向の配列ピッチＰｍは、該被動永久磁石の前記円周方向の外径Ｄｍの２倍以上とされたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記被動永久磁石を、前記被動ロータの回転中心軸線に対して異なる複数の半径上に設定された複数の円環帯状面の各々に沿って円周方向一定間隔で円環列状に配置し、各被動永久磁石は対応する円環帯状面と直交する方向で、極性が同一方向に揃えられてなり、これら複数の円環列状の被動永久磁石に対応して、前記磁石車群が設けられたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項８】
請求項７において、前記複数の円環帯状面のうち少なくとも一つが、前記被動ロータの回転面と平行に設定され、残りが、前記被動ロータの回転中心軸線と平行に設定されたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、前記被動ロータにおける前記円環帯状面の領域の厚さが、前記被動永久磁石の極性方向の厚さと略等しくされ、該被動永久磁石は、前記円環帯状面の領域に形成された厚さ方向の貫通孔に嵌め込み支持されたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、前記被動ロータが複数設けられ、これらは相互に同軸的に、且つ、平行に、一体的に連結され、各被動ロータは、少なくとも被動ロータ回転面と平行、且つ、前記回転中心軸線からの半径が同一の円環帯状面を有し、隣接する被動ロータにおける前記磁石車の円環帯状面に沿った円周方向の配置は、同ピッチ、同位相とされ、又、隣接する前記被動ロータ間の軸方向の距離は、前記円環帯状面の位置で、前記磁石車の最大回転直径よりもわずかに大きくされたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、前記円環帯状面は、前記被動ロータの回転中心軸線と平行に、且つ、異なる半径で複数設けられ、被動ロータの半径方向に隣接する円環帯状面での前記被動永久磁石の配列ピッチは、前記回転中心軸線を中心として円周方向に等角度間隔、且つ、同位相とされ、これらの円環帯状面に対応する前記磁石車の円環帯状面に沿った円周方向の配置は、円周方向に等角度間隔、且つ、同位相とされ、又、隣接する前記円環帯状面間の距離は、前記磁石車の最大回転直径よりもわずかに大きくされたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、前記被動永久磁石は、複数の板状磁石を相互に吸着した状態に重ねて形成されたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかにおいて、前記被動ロータは、その回転中心軸線上に出力軸を一体的に備えたことを特徴とする回転トルク増倍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、永久磁石を利用した回転トルク増倍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平９−２８５１０３号公報
【特許文献２】
特許第２９６８９１８号公報
【０００３】
永久磁石を利用し、特に外部からの入力に対してこの入力を上回る出力を得るようにした装置としては、例えば特開平９−２８５１０３号公報（特許文献１）、特許第２９６８９１８号公報（特許文献２）に開示された磁力回転装置がある。これらの磁力回転装置は、永久磁石と電磁石との反発力又は永久磁石同士の反発力を利用したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような、磁力回転装置は、入力よりも出力を大きくすることができるとされているが、多くの永久磁石を複雑に組み合わせて装置が大型となるにも拘らず、入力と出力の差が僅かであり、実用的でないという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、構造が簡単であり、且つ、小さな回転入力から効率よく大きな出力を得ることができるようにした回転トルク増倍装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、固定部材に回転自在に支持された被動ロータと、この被動ロータ上に、該被動ロータの回転面及び回転中心軸線の一方に平行であって、前記回転中心軸線を中心として設定した円環帯状面に沿って、該円環帯状面と直交する方向で、極性が同一方向に揃えられて、且つ、円周方向一定間隔で円環列状に設けられた複数の被動永久磁石と、前記被動ロータの回転による前記被動永久磁石の回転軌道面に、その極性方向の少なくとも一方の側から隙間をもって接近して配置され、且つ、前記被動ロータの円周方向に配置してなる磁石車群と、これら磁石車群の磁石車を、前記円環帯状面に対して同一方向に回転駆動させる駆動源と、を有してなり、前記被動ロータにおける前記円環帯状面の領域は非磁性材料から構成され、前記磁石車は、前記被動ロータの円環帯状面と平行、且つ、該円環帯状面の円周方向と直交する回転中心軸線廻りに回転自在の回転体と、この回転体の外周に、回転方向に等間隔で、且つ、極性が前記回転体の回転中心軸線に対して同一方向になるように取付けられた複数の駆動永久磁石と、を備え、これら駆動永久磁石と前記被動永久磁石は、その対向面における極性が同一となるように配置されたことを特徴とする回転トルク増倍装置により、上記目的を達成するものである。
【０００７】
又、前記駆動永久磁石は、前記円環帯状面に対して回転する方向における、該円環帯状面での法線方向の磁力線密度が、回転先端側よりも回転後端側で大きくなるようにしてもよい。
【０００８】
又、前記回転トルク増倍装置において、前記駆動永久磁石は、前記回転体の外周に、その回転中心軸線廻りに点対称に配置された板状体であり、この板状体における回転方向先端の前記被動永久磁石の回転軌道面に対する最接近距離が、回転方向後端の最接近距離よりも大きくなるように取付けられてもよい。
【０００９】
更に、前記回転トルク増倍装置において、前記複数の磁石車は、前記被動永久磁石の回転軌道面を、その極性方向両側から隙間をもって挟み込むように対をなして配置され、この複数対の磁石車は、前記ロータの円周方向に等角度間隔に配置されるようにしてもよい。
【００１０】
更に又、前記回転トルク増倍装置において、前記駆動源は、１又は複数の磁石車を直接又は間接的に駆動するように設けられたモータとしてもよい。
【００１１】
又、前記回転トルク増倍装置において、前記円環列状に配置された複数の被動永久磁石の円周方向の配列ピッチＰｍは、該被動永久磁石の前記円周方向の外径Ｄｍの２倍以上とされるようにしてもよい。
【００１２】
更に、前記回転トルク増倍装置において、前記被動永久磁石を、前記被動ロータの回転中心軸線に対して異なる複数の半径上に設定された複数の円環帯状面の各々に沿って円周方向一定間隔で円環列状に配置し、各被動永久磁石は対応する円環帯状面と直交する方向で、極性が同一方向に揃えられてなり、これら複数の円環列状の被動永久磁石に対応して、前記磁石車群が設けられるようにしてもよい。
【００１３】
更に又、前記回転トルク増倍装置において、前記複数の円環帯状面のうち少なくとも一つが、前記被動ロータの回転面と平行に設定され、残りが、前記被動ロータの回転中心軸線と平行に設定されるようにしてもよい。
【００１４】
又、前記回転トルク増倍装置において、前記被動ロータにおける前記円環帯状面の領域の厚さが、前記被動永久磁石の極性方向の厚さと略等しくされ、該被動永久磁石は、前記円環帯状面の領域に形成された厚さ方向の貫通孔に嵌め込み支持されるようにしてもよい。
【００１５】
更に、前記回転トルク増倍装置において、前記被動ロータが複数設けられ、これらは相互に同軸的に、且つ、平行に、一体的に連結され、各被動ロータは、少なくとも被動ロータ回転面と平行、且つ、前記回転中心軸線からの半径が同一の円環帯状面を有し、隣接する被動ロータにおける前記磁石車の円環帯状面に沿った円周方向の配置は、同ピッチ、同位相とされ、又、隣接する前記被動ロータ間の軸方向の距離は、前記円環帯状面の位置で、前記磁石車の最大回転直径よりもわずかに大きくされるようにしてもよい。
【００１６】
更に又、前記回転トルク増倍装置において、前記円環帯状面は、前記被動ロータの回転中心軸線と平行に、且つ、異なる半径で複数設けられ、被動ロータの半径方向に隣接する円環帯状面での前記被動永久磁石の配列ピッチは、前記回転中心軸線を中心として円周方向に等角度間隔、且つ、同位相とされ、これらの円環帯状面に対応する前記磁石車の円環帯状面に沿った円周方向の配置は、円周方向に等角度間隔、且つ、同位相とされ、又、隣接する前記円環帯状面間の距離は、前記磁石車の最大回転直径よりもわずかに大きくされるようにしてもよい。
【００１７】
又、前記回転トルク増倍装置において、前記被動永久磁石は、複数の板状磁石を相互に吸着した状態に重ねて形成されるようにしてもよい。
【００１８】
又、前記回転トルク増倍装置において、前記被動ロータを、その回転中心軸線上に出力軸を一体的に備えるようにしてもよい。
【００１９】
更に又、前記回転トルク増倍装置において、前記多数の被動ロータを、少なくとも前記円環帯状面を含み、且つ、回転中心側が中空とされた円環帯状部材とされ、この円環帯状部材は、ベアリング装置により、厚さ方向及び幅方向位置を規制されつつ回転自在に支持されるようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
この発明の実施の形態の第１例に係る回転トルク増倍装置２０は、図１に示されるように、中心軸２２を中心として回転駆動可能とされた円形の被動ロータ３６と、この被動ロータ３６を永久磁石の反発力によって回転駆動させる磁石車群３８と、これら磁石車群３８を構成する８個の磁石車４８Ａ〜５４Ｂを同期して駆動させる８個のモータ４９Ａ、４９Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ、５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、５５Ｂ（以下４９Ａ〜５５Ｂ）と、から構成されている。
【００２２】
前記中心軸２２は出力軸であり、各種被動機器、例えば発電機、車両の駆動系、ポンプ、スクリュー、プロペラ等に、変速機や伝導機構（いずれも図示省略）を介して、あるいは介さずに直接に接続されている。
【００２３】
前記被動ロータ３６は、その回転中心軸線（中心軸２２）を中心として外周に沿って設定された円環帯状面４４と、この円環帯状面４４内に、該円環帯状面４４と直交する方向、即ち被動ロータ３６の厚さ方向で、極性が同一方向に揃えられて、且つ円周方向一定間隔で円環列状に設けられた複数の被動永久磁石４６とを備えている。
【００２４】
前記被動永久磁石４６は後述の駆動永久磁石５８と同一サイズの円板状であって、前記円環帯状面４４上において、前記被動永久磁石４６間の、被動ロータ３６円周方向の隙間が、該被動永久磁石４６の円周方向の外径の１．０〜１．４倍、好ましくは１．１〜１．３倍、更に好ましくは１．２倍に設定されている。
【００２５】
又、前記被動ロータ３６における前記円環帯状面４４の領域は、非磁性材料から構成されている。例えば、被動ロータ３６の全体あるいは円環帯状面４４のみをアルミニウム、マグネシウム合金、チタン等の板材から構成するなどして、円環帯状面４４を非磁性とする。
【００２６】
前記磁石車群３８は、前記被動ロータ３６の外周に沿って円周方向に等角度間隔で４箇所に配置された各上下一対の磁石車４８Ａ、４８Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ、５４Ａ、５４Ｂ（以下、４８Ａ〜５４Ｂ）からなり、こらの磁石車は、前記被動ロータ３６の回転による前記被動永久磁石４６の回転軌道面を、その極性方向両側から隙間を持って挟み込むように配置され（図２参照）、且つ、前記被動永久磁石４６の回転方向に回転自在とされている。前記モータ４９Ａ〜５５Ｂは、前記８個の磁石車４８Ａ〜５４Ｂに各々連結され、該磁石車を前記方向に回転できるようにされている。
【００２７】
前記磁石車４８Ａ〜５４Ｂは、前記被動ロータ３６における円環帯状面４４と平行、且つ、該円環帯状面４４の円周方向と直交する回転中心軸線５６Ａ（図１参照）廻りに回転自在の回転体５６と、この回転体５６の外周に、回転方向に等間隔で且つ、極性が前記回転体５６の回転中心軸線５６Ａに対して同一方向となるように取付けられた４枚の駆動永久磁石５８とを備え、これら駆動永久磁石５８と前記被動永久磁石４６とにおける対向面の極性が同一となるように配置されている。
【００２８】
更に、前記駆動永久磁石５８は、前記円環帯状面４４に対して回転する方向における、該円環帯状面４４での法線方向の磁力線密度が、回転先端側よりも回転後端側で大きくなるようにされている。具体的には、前記駆動永久磁石５８は、図２に詳細に示されるように、前記回転体５６の外周に、その回転中心軸線５６Ａ廻りに点対称に配置された板状磁石であり、図２の状態で、磁石車４８Ａにおける下側の駆動永久磁石５８は、その中心が回転中心軸線５６Ａに対して、回転方向後側にオフセットされていて、前記被動永久磁石４６の回転軌道面に対する、板状体における前記回転方向先端の最接近距離ｄ１が回転方向後端の最接近距離ｄ２よりも大きくなるように取付けられている。
【００２９】
又、図２に示されるよりも前の時間では、図３に示されるように、前記駆動永久磁石５８ａ（説明のため、図３においては、４個の駆動永久磁石５８を５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄとし、３個の被動永久磁石４６を４６ａ、４６ｂ、４６ｃとした）は、Ｎ極からの磁力線が右方向に向けられていて、回転により、被動ロータ３６の円環帯状面４４に、徐々に平行に近づく（磁力線の方向は円環帯状面４４に直角となる）ので、被動永久磁石４６ｂに作用する磁力線の密度は回転方向の先端側で小さく、後端側で大きくなる。
【００３０】
前記各被動永久磁石４６及び駆動永久磁石５８は、２枚の板状円形磁石４６Ａ、４６Ｂ及び５８Ａ、５８Ｂをそれぞれ吸着状態で重ね合わせて構成されている。又、各永久磁石はネオジウム磁石（ネオジウム、鉄、ボロン等の化合物）あるいは、ナノマイズ磁石（商品名：ナノ・マグ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ−ＮｄＯｘ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃｏ−ＮｄＯｘ、又はＲ−Ｆｅ−Ｂ−ＮｄＯｘ化合物）を用いるとよい。
【００３１】
図４の符号２８はバッテリーあるいは商用電源等の電源装置、４１はモータ４９Ａ〜５５Ｂの制御装置を示す。
【００３２】
次に、回転トルク増倍装置２０の作用過程について説明する。
【００３３】
制御装置４１を介して電源装置２８から電源を供給し、モータ４９Ａ〜５５Ｂを駆動させると、モータ４９Ａ〜５５Ｂは、磁石車４８Ａ〜５４Ｂをそれぞれ図１において矢印で示される方向に回転させる。
【００３４】
更に詳細には、磁石車４８Ａ、４８Ｂを例として説明すると、図２に示されるように、被動ロータ３６の上側の磁石車４８Ａは、駆動永久磁石５８が、そのＮ極が外側になるように配列され、又、下側の磁石車４８は、その駆動永久磁石５８が、Ｓ極が外側になるように配置され、これに対して、被動ロータ３６の被動永久磁石４６は、上側がＮ極、下側がＳ極となる極性で配置されている。
【００３５】
従って、図２において、矢印で示されるように、上側の磁石車４８Ａを時計方向に、下側の磁石車４８Ｂを反時計方向にそれぞれ回転させると、被動永久磁石４６のＮ極は上側の磁石車４８Ａにおける永久磁石５８のＮ極が接近することによって、その反発力により左方向に押される。
【００３６】
同様にして、下側の磁石車４８Ｂの駆動永久磁石５８によって、被動永久磁石４６のＳ極側も反発力によって図２において左方向に押される。
【００３７】
このとき、磁石車４８Ａ、４８Ｂにおける駆動永久磁石５８は、被動永久磁石４６の表面に対して、回転方向前端側の最接近距離ｄ１が後端側の最接近距離ｄ２よりも大きくなるように配置されているので、駆動永久磁石５８の法線方向の磁力線、即ち、駆動永久磁石５８での磁力線と反発する磁力線の密度が、駆動永久磁石５８の回転方向後端側でより大きく、従って反発力がより大きくなる。
【００３８】
更に、図２において時計方向に回転する駆動永久磁石５８が被動永久磁石４６に接近するとき、駆動永久磁石５８のＮ極からの磁力線の方向が図２において垂線よりも右側にずれているので、両者が最接近して離間し始めるときの反発力よりも接近時の反発力が小さくなる。従って、被動永久磁石４６は、磁石車４８Ａ、４８Ｂの回転により永久磁石間の反発力によって、図２において右方向に駆動されることがないと共に、接近に要するよりも大きなトルクで左方向に駆動される。又、その反作用として駆動永久磁石５８は時計方向に力を受ける。
【００３９】
被動ロータ３６、及び、この被動ロータ３６の中心軸２２に連結されている発電機等（図示省略）の慣性、更には回転抵抗があるので、磁石車４８Ａ〜５４Ｂを回転させて被動ロータ３６を駆動させようとしても、モータ４９Ａ〜５５Ｂの始動開始直後は磁石の反発力が不足であり磁石車４８Ａ〜５４Ｂの回転に対して、被動ロータ３６は追従できない。
【００４０】
しかしながら、磁石車４８Ａ〜５４Ｂの回転にともなう、駆動永久磁石５８からの反発力の繰り返しによって被動ロータ３６の回転速度が少しずつ増大し、モータ４２の運転開始から一定時間経過後に、磁石車の回転速度と被動ロータ３６の回転速度が同期する。
【００４１】
なお、磁石車４８Ａ、４８Ｂの回転開始時に、図３において、駆動永久磁石５８ａが被動永久磁石４６ｂに接近するとき、これが図３に示されるよりも右側にずれていると、反発力が被動永久磁石４６ｂを右方向に押すように発生する恐れがある。又、被動ロータ３６に最接近していた駆動永久磁石５８ｄが更に回転して被動ロータ３６から離間し、次の駆動永久磁石５８ａが接近したとき、この被動永久磁石４６ｂに対する磁石間反発力によって、反対方向、即ち図３において右方向に被動ロータ３６を駆動してしまう恐れがある。
【００４２】
この実施の形態の例のトルク増大装置２０においては、被動永久磁石４６間の、被動ロータ３６円周方向の隙間が該被動永久磁石４６の円周方向の外径の１．０〜１．４倍、好ましくは１．１〜１．３倍、更に好ましくは１．２倍であるので、先行する駆動永久磁石５８ｄが、被動永久磁石４６ｂを左方向に押すと共に、上記のような、次の被動永久磁石４６及び駆動永久磁石５８間に、被動ロータ３６を逆転させる方向の反発力はほとんど生じない。
【００４３】
このようにして、８個のモータ４９Ａ〜５５Ｂによって駆動される駆動永久磁石５８により、被動永久磁石４６を介して被動ロータ３６が定速回転状態となり、回転軸２２に連結された発電機等も定常運転となる。
【００４４】
なお、ネオジューム磁石は、８０℃以上の環境では急速に性能が劣化してしまう。一方、モータ等における電磁コイル及びコアは、始動開始後、短時間で１００℃を超えてしまうことが多く、種々の熱対策にもかかわらず、モータに用いられるネオジューム磁石の劣化は抑制できなかった。
【００４５】
前記トルク増大装置２０では、これが全体で、モータと同一機能を有し、被動ロータ３６が、実質的に、モータにおける回転子となっているが、永久磁石の反発力によってのみ回転されるので、モータのように電磁コイルでの発熱がなく、又、モータ４９Ａ〜５５Ｂでの発熱も、永久磁石と離間しているので影響がなく、被動永久磁石４６、駆動永久磁石５８の、熱による劣化が無い。
【００４６】
この実施の形態の例のトルク増倍装置２０では、前記中心軸２２に連結して発電機を駆動したとき、得られる出力に対して、モータ４９Ａ〜５５Ｂにおいて消費する電力は１／４〜１／２であり、差し引きでプラス出力を得ることができた。即ち、回転トルクの増倍を確認できた。
【００４７】
図２において符号５９は、前記被動ロータ３６をその厚さ方向両側から、且つ一対の磁石車４８Ａ、４８Ｂの両側位置で回転自在に指示し、被動ロータ３６の表面が磁石車４８Ａ、４８Ｂの中間位置に維持されるように案内する棒状ベアリングを示す。
【００４８】
これら棒状ベアリング５９は、前記被動ロータ３６が磁石車４８Ａ、４８Ｂの中間位置にあるとき、ほぼ非接触となるように配置すると良い。
【００４９】
このようにすると、前記被動ロータ３６が磁石車４８Ａ、４８Ｂからの反発力により中間位置に磁気浮上する力を受けることと合わせて、摩擦による損失を殆ど伴うことなく、被動ロータ３６を中立位置に維持すると共に、駆動永久磁石からの反発力が変動し、被動永久磁石４６が繰り返しその厚さ方向に荷重変動を受けることによる被動ロータ３６の変形を抑制することができる。
【００５０】
又、このように、被動ロータ３６の厚さ方向の変動及び変形を抑制することによって、駆動永久磁石５８と被動永久磁石４６の最接近距離ｂ２を限界まで小さくして、両者間の反発力を大きくすることができる。
【００５１】
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態の第２例について説明する。
【００５２】
この実施の形態の第２例に係るトルク増倍装置６０は、前記被動ロータ３６及びこれを取り囲む磁石車群３８の組合せを２組として、２枚の被動ロータ３６を共通の中心軸２２に取付けたものである。
【００５３】
このようにすると、回転トルク増倍装置６０における装置容積を、前記回転トルク増倍装置２０と比較して、大幅に増大することなく、中心軸２２からの出力を倍増させることができる。
【００５４】
図５の符号６２Ａ、６２Ｂは前記中心軸２２の上端及び下端を回転自在に支持するための軸受を示す。他の構成は、前記図１〜図３に示される実施の形態の第１例と同様であるので、同一部分には同一符号を付することにより説明を省略するものとする。
【００５５】
次に、図６に示される、本発明の実施の形態の第３例に係る回転トルク増倍装置７０について説明する。
【００５６】
前記実施の形態の第１例に係る回転トルク増倍装置１０での、被動ロータ３６における円環帯状面４４は、該被動ロータ３６の回転面の一部であり、その回転面と平行であるのに対して、この回転トルク増倍装置７０では、被動永久磁石を取付けるための円環帯状面７２は、被動ロータ７４の回転面に対して垂直にされている。
【００５７】
この場合、円環帯状面７２は、円板状の被動ロータ７４の外周端を直角に且つ厚さ方向一方に折り曲げて形成されたフランジ形状となっている。この円環帯状面７２には、被動永久磁石４６が前記回転トルク増倍装置１０の円環帯状面４４におけると同様に埋め込み固定されている。
【００５８】
又、この回転面と直角な円環帯状面７２及び被動永久磁石４６に対応して、磁石車７６（一部のみ図示）も、円環帯状面７２を内外から挟み込むようにして、且つ、被動ロータ７４の回転中心軸線７５から等距離の位置で、これと平行な回転中心軸線廻りに、モータ７８により回転駆動されるように配置されている。
【００５９】
この回転トルク増倍装置７０においては、図１の回転トルク増倍装置１０と比較して、ほぼ同一外径の被動ロータ７４ではあるが、断面剛性が大きくなり被動永久磁石４６に繰り返し作用する反発力による被動ロータ７４の変形を小さくすることができる。従って、磁石車７６を円環帯状面７２に、より接近させて、被動永久磁石４６と駆動永久磁石５８との間の反発力をより大きくすることができる。
【００６０】
なお、図６において２点鎖線で示されるように、被動ロータ７４の外周端から、フランジ形状の円環帯状面７２に対して、被動ロータ厚さ方向反対側に、フランジ状の円環帯状面７３を形成し、磁石車群も両円環帯状面７２、７３に対応して、被動ロータ７４の厚さ方向両側に設けると、得られる回転トルク増倍係数は回転トルク増倍装置７０の２倍となる。
【００６１】
更に、前記被動ロータの回転面と直角方向の円環帯状面の数を、半径方向に増大して、同一サイズの被動ロータから得られる回転トルクを増大させることができる。
【００６２】
例えば、図７に示される本発明の実施の形態の第４例に係る回転トルク増倍装置８０においては、被動ロータ８２の中心軸８３に対して半径の大きい円環帯状面８４Ａ、８４Ｂと、その内側に半径の小さい円環帯状面８６Ａ、８６Ｂを、被動ロータ８２の両面に設けている。この場合、磁石車（図示省略）は４セット（４磁石車群）必要である。
【００６３】
この回転トルク増倍装置８０の場合は、前記図６の回転トルク増倍装置７０と比較して、１つの被動ロータ当たりのトルク増倍能力を更にほぼ４倍にすることができる。
【００６４】
又、前記図５に示される回転トルク増倍装置６０のように、被動ロータを多段に構成する場合は、図８に示される実施の形態の第５例に係る回転トルク増倍装置９０のようにするとよい。ここで、回転トルク増倍装置９０において、２枚の被動ロータ９２Ａ、９２Ｂは相互に同軸的に、且つ、平行に配置され、少なくともロータ回転面と平行、且つ、中心軸９３からの半径が同一の円環帯状面を有し、前記被動永久磁石４６の円環帯状面に沿った円周方向の配置は、同ピッチ、同位相とされている。厚さ方向に隣接する被動ロータ９２Ａ、９２Ｂの間に、両者を駆動するように磁石車９４を配置し、隣接する前記被動ロータ９２Ａ、９２Ｂ間の軸方向の距離は、前記円環帯状面の位置で、前記磁石車９４の最大回転直径よりも僅かに大きくすると、被動ロータ９２Ａ、９２Ｂ間の距離を小さくできると共に、磁石車のセット数を低減させることができる。
【００６５】
但し、この場合、中間のモータ９６の出力は、図８における上下のモータ９８の出力の２倍にする必要がある。又、被動ロータ９２Ａ、９２Ｂの回転方向は逆向きとなる。このように回転が逆向きの一対のロータは回転の反発力が相殺されるので、装置全体の振動、必要な対振動剛性を低減させることができる。
【００６６】
又、前記図６に示されるような、円環帯状面が被動ロータの中心軸と平行な構成の場合、図９に示される本発明の実施の形態の第６例に係る回転トルク増倍装置１００のような構成として、被動ロータを多段構成することができる。
【００６７】
この回転トルク増倍装置１００において、複数の被動ロータ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄ、１０２Ｅ、１０２Ｆは、その各々が前記図６に示される回転トルク増倍装置７０における被動ロータ７４と略同一構成とされていて、共通の中心軸（出力軸）１０３に同軸的に固定されている。
【００６８】
これに対して、磁石車１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄ、１０４Ｅ、１０４Ｆは、被動ロータ１０２Ａ〜１０２Ｆの中心軸１０３と平行な駆動軸１０６に、並列して且つ駆動軸１０６と一体的に回転するように取り付け配置されている。この駆動軸１０６に取り付けられた６個の磁石車１０４Ａ〜１０４Ｆのセットは、図１０に示されるように、被動ロータ１０２Ａ〜１０２Ｆの円周方向に３箇所配置されている。
【００６９】
なお、この回転トルク増倍装置１００において、各被動ロータ１０２Ａ〜１０２Ｆにおける円環帯状面１０８の外側に突出して被動永久磁石１１０が設けられ、且つ、これに対して、磁石車１０４Ａ〜１０４Ｆは被動ロータ１０２Ａ〜１０２Ｆの外側にのみ設けられ、前記各回転トルク増倍装置におけるように、円環帯状面１０８を厚さ方向両側から挟み込むようにしてセットされてはいない。
【００７０】
前記複数の駆動軸１０６は、各々のモータ１１２から、ベルト１１３、プーリ１１４Ａ、１１４Ｂを介して同期して回転駆動されるようになっている。
【００７１】
なお、上記実施の形態の各例において、磁石車は４組の駆動永久磁石５８を、その面中心を回転方向後側にオフセットして取り付けているが、この発明はこれに限定されるものでなく、被動永久磁石４６側での表面における駆動永久磁石５８からの法線方向の磁力線密度が、駆動永久磁石５８の回転方向先端側において小さく、後端側に応じて大きくなるようにするものであればよく、他の構造、例えば駆動永久磁石を回転方向先端側が幅の狭い三角形状等としても良い。
【００７２】
又、磁石車における駆動永久磁石の数は４組に限定されるものでなく、３組、５組、あるいは図１１に示される磁石車１１６のように６組の駆動永久磁石１１８を設けてもよい。但し、７組以上になると被動永久磁石を駆動する際の接近時の磁力線の方向と離反時の磁力線の方向とのなす角度が小さすぎて、大きな反発力の差を得ることができない。
【００７３】
更に、上記被動永久磁石４６、１１０、駆動永久磁石５８、１１８は、いずれも２枚重ね、且つ、円形であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、１枚又は３枚重ね以上でもよく、形状は四角形、台形等任意である。特に被動ロータの半径が小さい場合は、例えば図１２（Ａ）に示されるように回転中心側の上底が外周側の下底よりも小さい台形に近似した扇形の永久磁石１２０が好ましい。又、被動ロータ径が大きい場合や、円環帯状面が、図６のようなフランジ状の場合は、図１２（Ｂ）に示されるように、四角形状の永久磁石１２２がよい。
【００７４】
更に又、上記各被動ロータは、モータ駆動の磁石車を介して駆動されているが本発明は、これに限定されるものでなく、例えば風車、水車、エンジン等の他の駆動源の出力軸に磁石車を接続して、駆動するようにしてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、永久磁石を用いて、入力よりも大幅に高い出力を得ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例に係る回転トルク増倍装置を示す分解斜視図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図
【図３】同回転トルク増倍装置における磁石車と被動ロータの関係を示す断面図
【図４】同回転トルク増倍装置の電気系統を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態の第２例に係る回転トルク増倍装置を示す略示断面図
【図６】本発明の実施の形態の第３例に係る回転トルク増倍装置を示す略示断面図
【図７】本発明の実施の形態の第４例に係る回転トルク増倍装置を示す略示断面図
【図８】本発明の実施の形態の第５例に係る回転トルク増倍装置を示す略示断面図
【図９】本発明の実施の形態の第６例に係る回転トルク増倍装置の要部を示す略示断面図
【図１０】同側面図
【図１１】磁石車の他の形態の例を示す略示断面図
【図１２】永久磁石の他の形状の例を示す略示平面図
【符号の説明】
２０、６０、７０、８０、９０、１００…回転トルク増倍装置
２２、９３…中心軸
３８…磁石車群
４４、７２、７３、８４Ａ、８４Ｂ、８６Ａ、８６Ｂ、１０８…円環帯状面
４６、４６ａ、４６ｂ、１１０…被動永久磁石
４８Ａ、４８Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ、５４Ａ、５４Ｂ、７６、９４、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄ、１０４Ｅ、１０４Ｆ、１１６…磁石車
４９Ａ、４９Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ、５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、５５Ｂ、７８、９６、９８、１１２…モータ
５６…回転体
５６Ａ…回転中心軸線
５８、５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、９４、１１８…駆動永久磁石６２Ａ、６２Ｂ…軸受
７４、８２、９２Ａ、９２Ｂ、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄ、１０２Ｅ、１０２Ｆ…被動ロータ
１０６…駆動軸
１１３…ベルト
１１４Ａ、１１４Ｂ…プーリ
１２０、１２２…永久磁石
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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