(57)【要約】 【課題】  高い効率の磁気駆動による往復運動システムを提供する。【解決手段】  本発明のシステムは、第１の電気マグネット１８と、制御ユニット２４と、静止本体２２と、往復運動する強磁性体２０と、トランデューサ・ユニット２６とを有する。前記第１の電気マグネット１８は、前記第１端から第２端に伸びる細長いオープンコア２１を有し、前記制御ユニット２４は、第１パワー入力を第１電気マグネット１８に提供し、これにより電気マグネットが、時間と共に変動する第１の磁界を生成し、前記静止本体２２は、第２の磁界を有し、その第２極性は軸方向を向いて、前記第１端でオープンコアと同軸に構成され、前記強磁性体２０は、前記オープンコアと同軸に配置され、第２端でオープンコアの外に完全には出ずに、第１の磁界に応答して第２の磁界を有し、前記トランデューサ・ユニット２６は、往復運動する前記強磁性体２０に機械的に連結され、往復運動する前記強磁性体の移動をパワー出力に変換する。【選択図】  図１Ａ
2010514389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気駆動による往復運動パワーを出力するシステムにおいて、
（Ａ）第１電気マグネットと、
前記第１の電気マグネットは、軸方向を規定する長手方向と、第１端と第２端と、前記第１端から第２端に伸びる細長いオープンコアとを有し、
前記オープンコアは、前記軸方向と同軸の対称軸を有し、
（Ｂ）制御ユニットと、
前記制御ユニットは、第１パワー入力を前記第１の電気マグネットに与え、これにより、前記第１の電気マグネットが、時間で変動する第１磁界を生成し、その第１極性は前記軸方向に向いており、
（Ｃ）静止本体と、
前記静止本体は、第２磁界を有し、その第２極性は前記軸方向を向いて、前記第１端でオープンコアと同軸に構成され、
（Ｄ）往復運動する強磁性体と、
前記強磁性体は、前記オープンコアと同軸に配置され、第２端でオープンコアの外に完全には出ずに、前記第１磁界に応答して第２磁界を有し、前記強磁性体は、第１と第２の磁界に応答して、軸方向に移動可能であり、
（Ｅ）トランデューサ・ユニットと、
前記トランデューサ・ユニットは、前記強磁性体に機械的に連結され、前記強磁性体の往復運動移動をパワー出力に変換する
を有する
ことを特徴とする 磁気駆動で往復運動パワーを出力するシステム。
【請求項２】
パワー出力は、第１パワー入力以上である
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記トランデューサ・ユニットは、機械的エネルギーバッファを有し、
前記機械的エネルギーバッファは、パワー出力を貯蔵し、第２パワー入力に戻す
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記トランデューサ・ユニットは、往復運動する前記強磁性体のパワー出力と移動量と速度とを検出する
ことを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記制御ユニットは、時間で変動する電気パルスを制御し、
前記第１パワー入力を、前記トランデューサ・ユニットからの、前記強磁性体のパワー出力と移動量と速度とを表すデータに基づて、提供する
ことを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記制御ユニットは、前記第１パワー入力を制御して、パワー出力を最大にする
ことを特徴とする請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記静止本体は、永久磁石である
ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記静止本体は、強磁性体であり、
前記第２磁界は、前記第１磁界に応じて現れる
ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項９】
前記静止本体は、パワーを加えられることのない電気マグネットである
ことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記静止本体は、パワーを加えられる電気マグネットである
ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２磁界は、一定に保持される
ことを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２磁界は、前記第１磁界の変動に応じて、変動する
ことを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１電気マグネットと強磁性体は、共通のハウジング内に取り付けられ、
前記ハウジングは、前記第１磁界と第２磁界に応答して、軸方向に移動する
ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項１４】
磁気駆動による往復運動システムを操作する方法において、
（Ａ）第１電気マグネットを用意するステップと、
前記第１電気マグネットは、軸方向を規定する長手方向と、第１端と第２端と、前記第１端から第２端に伸びる細長いオープンコアとを有し、
前記オープンコアは、前記軸方向と同軸の対称軸を有し、
（Ｂ）制御ユニットで、第１パワー入力を第１電気マグネットに与えるステップと、
これにより前記第１電気マグネットが、時間で変動する第１磁界を生成し、その第１極性は、前記軸方向に向いており、
（Ｃ）静止本体を前記第１端で前記オープンコアと同軸に配置するステップと、
前記静止本体は、第２磁界を有し、その第２極性は前記軸方向を向いており、
（Ｄ）往復運動する強磁性体を前記オープンコアと同軸に配置するステップと、
前記強磁性体は、前記第２端でオープンコアの外に完全には出ずに、前記第１磁界に応答して第２磁界を有し、前記強磁性体は、第１と第２の磁界に応答して、軸方向に移動可能であり、
（Ｅ）トランデューサ・ユニットを往復運動する前記強磁性体に機械的に連結するステップと、
前記トランデューサ・ユニットは、往復運動する前記強磁性体の移動をパワー出力に変換する
を有する
ことを特徴とする 磁気駆動で往復運動パワーを出力するシステムを操作する方法。
【請求項１５】
前記トランデューサ・ユニットは、機械的エネルギーバッファを有し、
前記機械的エネルギーバッファは、パワー出力を貯蔵し、第２パワー入力に戻す
ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記トランデューサ・ユニットは、往復運動する前記強磁性体のパワー出力と移動量と速度とを検出する
ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記時間で変動する電気パルスは、前記制御ユニットにより制御され、
前記第１パワー入力を、前記トランデューサ・ユニットからの、前記強磁性体のパワー出力と移動量と速度とを表すデータに基づて、提供する
ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記パワー出力は、第１パワー入力を制御する制御ユニットにより、最大にされることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記静止本体は、永久磁石である
ことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記静止本体は、強磁性体であり、
前記第２磁界は、前記第１磁界に応じて、現れる
ことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気駆動による往復運動のシステムと方法に関し、特に出力パワーを提供する磁気駆動による往復運動のシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電気モータ或いは回転アクチュエータ・システムは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。電気モータの一例は、家庭用電化製品、例えばファン、排気ファン、冷蔵庫、洗濯機、プール用ポンプ、強制ファンを有するオーブン等がある。
【０００３】
多くの回転電気モータは、電気マグネットの原理に基づいて動く。他の電気機械現象（例えば静電気力やピエゾ電子効果）で動くモータもある。電気マグネットのモータが利用する基本的原理は、磁界内の導電ワイヤにかかる機械力である。この力は、ローレンツの力の法則で表され、導電体と磁界の両方に直交する。従来公知の回転モータは、この効果を利用するよう構成される。
【０００４】
リニアモータは、そのステータ（即ちモータの静止部分）が平面状に配置された多相ＡＣ電気モータであり、トルク（回転力）を生成する代わりに、その長さ方向に沿った直線方向の力を生成する。動作の最も共通的なモードは、加えられた力は、ローレンツの力の法則により、電流と磁界に線形に比例するローレンツ型のアクチュエータである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多くの従来の電気マグネットモータは、様々なファクタ（その構造に限らず動作速度、条件、トルク、材料組成）により、効率が制限される。上記の装置は、往復運動で余り一般化できない。
【０００６】
それ故に、より高い効率で動作できるあるいはパワーを発揮できる磁気駆動による往復運動の大小様々なシステムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の磁気駆動による往復運動パワーを出力するシステムは、（Ａ）第１電気マグネットと、前記第１の電気マグネットは、軸方向を規定する長手方向と、第１端と第２端と、前記第１端から第２端に伸びる細長いオープンコアとを有し、前記オープンコアは、前記軸方向と同軸の対称軸を有し、（Ｂ）制御ユニットと、前記制御ユニットは、第１パワー入力を前記第１の電気マグネットに与え、これにより、前記第１の電気マグネットが、時間で変動する第１磁界を生成し、その第１極性は前記軸方向に向いており、（Ｃ）静止本体と、前記静止本体は、第２磁界を有し、その第２極性は前記軸方向を向いて、前記第１端でオープンコアと同軸に構成され、（Ｄ）往復運動する強磁性体と、前記強磁性体は、前記オープンコアと同軸に配置され、第２端でオープンコアの外に完全には出ずに、前記第１磁界に応答して第２磁界を有し、前記強磁性体は、第１と第２の磁界に応答して、軸方向に移動可能であり、（Ｅ）トランデューサ・ユニットと、前記トランデューサ・ユニットは、前記強磁性体に機械的に連結され、前記強磁性体の往復運動移動をパワー出力に変換する、を有する。前記パワー出力は、第１パワー入力以上である。前記トランデューサ・ユニットは、機械的エネルギーバッファを有し、前記機械的エネルギーバッファは、パワー出力を貯蔵し、第２パワー入力に戻す。
【０００８】
前記トランデューサ・ユニットは、往復運動する前記強磁性体のパワー出力と移動量と速度とを検出する。前記制御ユニットは、時間で変動する電気パルスを制御し、前記第１パワー入力を、前記トランデューサ・ユニットからの、前記強磁性体のパワー出力と移動量と速度とを表すデータに基づて、提供する。前記制御ユニットは、前記第１パワー入力を制御して、パワー出力を最大にする。
【０００９】
前記静止本体は、永久磁石である。前記静止本体は、強磁性体であり、前記第２磁界は、前記第１磁界に応じて現れる。
【００１０】
前記静止本体は、パワーを加えられることのない電気マグネットである。前記静止本体は、パワーを加えられる電気マグネットである。前記第２磁界は、一定に保持される。前記第２磁界は、前記第１磁界の変動に応じて、変動する。前記第１電気マグネットと強磁性体は、共通のハウジング内に取り付けられ、前記ハウジングは、前記第１磁界と第２磁界に応答して、軸方向に移動する。
【００１１】
本発明の磁気駆動による往復運動システムを操作する方法は、（Ａ）第１電気マグネットを用意するステップと、前記第１電気マグネットは、軸方向を規定する長手方向と、第１端と第２端と、前記第１端から第２端に伸びる細長いオープンコアとを有し、前記オープンコアは、前記軸方向と同軸の対称軸を有し、（Ｂ）制御ユニットで、第１パワー入力を第１電気マグネットに与えるステップと、これにより前記第１電気マグネットが、時間で変動する第１磁界を生成し、その第１極性は、前記軸方向に向いており、（Ｃ）静止本体を前記第１端で前記オープンコアと同軸に配置するステップと、前記静止本体は、第２磁界を有し、その第２極性は前記軸方向を向いており、（Ｄ）往復運動する強磁性体を前記オープンコアと同軸に配置するステップと、前記強磁性体は、前記第２端でオープンコアの外に完全には出ずに、前記第１磁界に応答して第２磁界を有し、前記強磁性体は、第１と第２の磁界に応答して、軸方向に移動可能であり、（Ｅ）トランデューサ・ユニットを往復運動する前記強磁性体に機械的に連結するステップと、前記トランデューサ・ユニットは、往復運動する前記強磁性体の移動をパワー出力に変換する、を有する。
【００１２】
前記トランデューサ・ユニットは、機械的エネルギーバッファを有し、
前記機械的エネルギーバッファは、パワー出力を貯蔵し、第２パワー入力に戻す。前記トランデューサ・ユニットは、往復運動する前記強磁性体のパワー出力と移動量と速度とを検出する。前記時間で変動する電気パルスは、前記制御ユニットにより制御され、前記第１パワー入力を、前記トランデューサ・ユニットからの、前記強磁性体のパワー出力と移動量と速度とを表すデータに基づて、提供する。前記パワー出力は、第１パワー入力を制御する制御ユニットにより、最大にされる。
【００１３】
前記静止本体は、永久磁石である。前記静止本体は、強磁性体であり、前記第２磁界は、前記第１磁界に応じて、現れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の一実施例により、ハウジング１５と、ハウジングに合わせて形成されるトロイダル形状の電気マグネット１８と、電気マグネットのオープンスペース内に配置される強磁性体２０とを有する磁気駆動による往復運動システム１０を表し、強磁性体２０と静止体２２の対向磁極性が反対の場合を表す図。
【図１Ｂ】本発明の一実施例により、ハウジング１５と、ハウジングに合わせて形成されるトロイダル形状の電気マグネット１８と、電気マグネットのオープンスペース内に配置される強磁性体２０とを有する磁気駆動による往復運動システム１０を表し、強磁性体２０と静止体２２の対向磁極性が同じ場合を表す図。
【図２Ａ】本発明の他の実施例により、図１Ａの磁気駆動による往復運動システム１０に類似する磁気駆動による往復運動システム１１０を表し、強磁性体２０と静止体２２の対向磁極性が反対の場合を表す図。
【図２Ｂ】本発明の他の実施例により、図１Ｂの磁気駆動による往復運動システム１０に類似する磁気駆動による往復運動システム１１０を表し、強磁性体２０と静止体２２の対向磁極性が同じ場合を表す図。
【図３Ａ】本発明の他の実施例により、図１Ａの磁気駆動による往復運動システム１０に類似する磁気駆動による往復運動システム１２０を表し、強磁性体２０と静止体２２，２７の対向磁極性が反対の場合を表す図。
【図３Ｂ】本発明の他の実施例により、図１Ｂの磁気駆動による往復運動システム１０に類似する磁気駆動による往復運動システム１２０を表し、強磁性体２０と静止体２２の対向磁極性が同じで、強磁性体２０と静止体２７の対向磁極性が反対の場合を表す図。
【図４Ａ】本発明の他の実施例により、図１Ａの磁気駆動による往復運動システム１０に類似する磁気駆動による往復運動システム１３０を表す図。
【図４Ｂ】本発明の他の実施例により、図１Ｂの磁気駆動による往復運動システム１０に類似する磁気駆動による往復運動システム１３０を表す図。
【図５】一連の実験において力（縦軸）と移動量（横軸）との関係を示すグラフ。
【図６】実験装置のオシロスコープの出力を表す図。
【図７】実験装置の構成を表すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、出力パワーを提供する磁気駆動による往復運動のシステムと方法である。
【００１６】
図１Ａ、１Ｂにおいて、本発明の磁気駆動による往復運動システム１０は、ハウジング１５と、ハウジング１５に合わせて形成されるトロイダル形状の電気マグネット１８と、電気マグネット１８のオープンコア２１内に配置される強磁性体２０とを有する。本明細書において用語「電気マグネット」とは、電流に起因して磁界を生成し、その結果磁力を生成するインダクタを意味する。電気マグネット１８は、適宜の構造の「オープンコア」の電気マグネットである。しかし、強磁性体がオープンコア２１内に配置されるボアが形成されるソリッドコアの電気マグネットでもよい。オープンコア２１は、システムの軸方向を規定する対称軸（図示せず）を有する。電気マグネット１８は、ハウジング１５内に固定され、強磁性体２０がオープンコア２１内を軸方向に移動する。電気マグネット１８の磁極性と強磁性体２０の磁極性は、図示するように、軸方向に整合する。別の構成として、電気マグネット１８は、上記の類似の構造を有する電気マグネットを同軸に配置された複数の電気マグネットで、強磁性体２０がオープンコア２１内を移動できるようなものでもよい。
【００１７】
静止本体２２は、電気マグネット１８の近傍で、オープンコア２１と同軸に配置されるが、ハウジング１５とオープンコア２１の外側に配置してもよい。本発明の一実施例では、静止本体２２は、電気マグネット１８の駆動磁界が終了した時に、磁化状態を保持しない残留磁気の無い理想的な強磁性体、或いは（高い残留磁気の）永久に磁化されたもの、或いは電気マグネット１８が活性化された時に活性化される或いは活性化されない電気マグネットである。静止本体２２の磁極性は、軸方向に整合しており、静止本体２２が活性化された電気マグネットでない時（電流が電気マグネット内を流れない場合）には、変動しない＋と−で示すように、変動しない。
【００１８】
静止本体２２が電気マグネットの場合には、静止本体２２の全体の機能と構造は、電気マグネット１８のそれに類似し、静止本体２２のコアのみを図には示す。静止本体２２が活性化された電気マグネットの場合には、その極性は電気マグネット１８で記述したのと類似の方法で、時間で変動する。別の構成として、静止本体２２は、活性化されていない電気マグネットでもよい。この場合、静止本体のコアは、上記の強磁性体のそれに類似する。
【００１９】
制御ユニット２４は、電気マグネット１８への入力パワーを制御し、磁極性が時間と共に変動するようにする。本明細書において用語「パワー入力」と「パワー出力」は、単位ワットで表す電力または機械力を表す。この実施例に於いて、制御ユニット２４は、電気マグネットへの電力パルスを制御するが、これは、そのパルス周波数（例、１秒当たりの電力パルスの数）とパルス持続時間（例、ミリ秒で測定する）を制御することにより行う。本発明の一実施例に於いて、制御ユニット２４は、時間で変動する電力パルスを、従来公知の方法（例パルス波変調方法）で、提供し、磁極性の方向を交互に変える。これは、図１Ａ，１Ｂでは、＋と−で示す。別の構成として、制御ユニット２４は、時間で変動する電力パルスを、従来公知の方法（例パルス波変調方法）で、供給して、電気マグネットにエネルギーを与えたり或いは与えないようにして、一方向のみの磁極性を生成したり停止したりする。強磁性体２０の磁極性は、電気マグネットのそれに反応する。
【００２０】
静止本体２２が活性化された電気マグネットの場合には、制御ユニット２４は、静止本体２２へのパワー入力を制御して、強磁性体２０の往復運動を起こす。
【００２１】
図１Ａに示すように、強磁性体２０と静止本体２２の対向磁極性の符号が反対の場合には、強磁性体２０は静止本体２２に引きつけられ、静止本体２２の方向への移動量ｓで静止本体２２の方向に移動する。図１Ｂに示すように、強磁性体２０と静止本体２２の対向磁極性が一致する場合には、強磁性体２０は静止本体２２に反発して、静止本体２２から離れる方向ｓに移動する。制御ユニット２４は、電気マグネット１８（と静止本体２２）へのパワー入力を制御し変更する。その結果、強磁性体２０は、静止本体２２に向かう方向と離れる方向に移動量ｓだけ軸方向に往復運動する。システム内の磁界の極性の変動に加えて、強磁性体２０の往復運動は、機械的エネルギーの手段により強化／補助される。
【００２２】
トランデューサ・ユニット２６は、強磁性体２０への機械的接続を有し、トランデューサ・ユニット２６がオープンコア２１内を往復運動をするにつれて、強磁性体２０の機械的エネルギーを変換する。この実施例に於いては、トランデューサ・ユニット２６は、シャフトに搭載されたフライホイールに接続されたクランクの形態をとる。このシャフトが、追加的な要素例えば発電機を駆動する。フライホイールは、強磁性体から機械的エネルギーを貯蔵し、強磁性体に機械的エネルギーを戻す。これを交互に繰り返す。これにより過剰な機械的エネルギーは、発電機内で電気に変換される。トランデューサ・ユニット２６内のシャフトの動きをエンコーダを用いて検出し、強磁性体の動きを表す情報を制御ユニットに戻す（図１Ａ，１Ｂで点線で示す）。かくして制御ユニット２４は、電気マグネットへのパワー入力の時間変動を制御して、強磁性体の動きを最適化する或いはシステムの出力パワーを最適化する。本発明の他の実施例に於いては、トランデューサ・ユニット２６は、他の要素例えば、電気的構成要素、熱的構成要素、化学的構成要素、油圧的構成要素を有してもよい。これらは、制御ユニット２４へのフィードバック情報を提供しながら、エネルギーを貯蔵したり変換したりする。
【００２３】
本発明の一実施例に於いては、理想をいえば、電気マグネット１８は、ヒステリシス現象を示さない。即ち、電気マグネットの磁界は、パワーが加えられた時に瞬時に生成され、停止した時に瞬時に無くなる。同様に強磁性体２０も残留磁気を示さない。即ち、強磁性体２０は、電気マグネット１８の駆動磁界の駆動が終了した時には、磁化現象を保持しない。本発明の一実施例に於いては、強磁性体２０は、スチール製であるが、機械的安定性と磁界を確保して磁気ヒステリシスが低い他の材料でもよい。
【００２４】
電気マグネット１８として動作するのに適した電気マグネットは、Mannel Magnet Technik GbR,Tente 3,42859 Remscheid,Germanyのウエブサイトhttp://www.mannel-magnet.info/en_round.phpに開示されている。
【００２５】
以下の実験は、様々なレベルの動作（例、磁気駆動による往復運動システム１０の入力動作と出力動作）を実証し決定するため、行った。
【００２６】
図２Ａ，２Ｂに示す本発明の他の実施例の磁気駆動による往復運動システム１１０は、図１Ａ，１Ｂの磁気駆動による往復運動システム１０の構造と動作に類似する。磁気駆動による往復運動システム１１０において、電気マグネット１８と強磁性体２０は、ハウジング１５内に固定される。このハウジング１５が、静止本体２２に離れたり近づいたりして、移動量ｓで往復運動をする。トランデューサ・ユニット２６は、ハウジング１５に連結されて、上記と同様に機能する。
【００２７】
図３Ａ，３Ｂに示す本発明の他の実施例の磁気駆動による往復運動システム１２０は、図１Ａ，１Ｂの磁気駆動による往復運動システム１０の構造と動作に類似する。磁気駆動による往復運動システム１２０において、第２の静止本体２７は、電気マグネット１８の近傍で、ハウジングとオープンコア２１の外側で、静止本体２２の反対側のオープンコアと同軸に配置される。
【００２８】
本発明の一実施例においては、静止本体２２，２７は、電気マグネット１８の駆動磁界が終了した時に、磁化状態を保持しない残留磁気の無い理想的な強磁性体、或いは（高い残留磁気の）永久に磁化されたもの、或いは電気マグネットである。活性化された電気マグネットでない場合、静止本体２７の磁極性は、軸方向に整合しており、＋と−で示すように、変動しない。さらに静止本体２７は、静止本体２２が活性化された電気マグネットの時には、静止本体２２で説明した動作と類似の動作をする。図３Ａ，３Ｂには示していないが、磁気駆動による往復運動システム１２０は、トランデューサ・ユニット２６を有する。このトランデューサ・ユニット２６は、図２Ａ、２Ｂの磁気駆動による往復運動システム１１０で説明したのと同様に機能をする。
【００２９】
本発明の磁気駆動による往復運動システム１２０は、ハウジング１５内に取り付けられた電気マグネットと強磁性体と、往復運動をするハウジングを具備した構造を有する。これは、図２Ａ，２Ｂの磁気駆動による往復運動システム１１０と同様である。
【００３０】
磁気駆動による往復運動システム１０と磁気駆動による往復運動システム１２０は、さらに２つの部品からなる強磁性体（図示せず）を有する。第１の部品は、コア内に静止状態で保持され、第２の部品は往復運動をする。
【００３１】
図４Ａ，４Ｂに示す本発明の他の実施例の磁気駆動による往復運動システム１３０は、図２Ａ，２Ｂの磁気駆動による往復運動システム１１０の構造と動作に類似する。上記したように、静止部材２２は、電気マグネットでもよいが、この構造を図に示す。静止本体２２が電気マグネットの時には、電気マグネットは、オープンコア又は閉鎖コアを有する。同図にはオープンコア構造を示す。更に制御ユニット２４は、静止本体２２と電気マグネット１８に供給するパワーとその極性を制御して、往復動作を最適化する。
【００３２】
実験装置と実験結果
力、仕事、タイミング、パワーの測定値と理論値を、磁気駆動による往復運動システム１０の実験装置から得た。実験のために用いた磁気駆動による往復運動システム１０の構成要素あるいは他の構成要素の特徴は、次の通りである。
電気マグネット：工業用セルロイド・マグネット（商標）で、４５Ｗの入力、長さが８０ｍｍ、コアの直径が２５ｍｍ、定格磁力が６０ｋｇである。
２つの常磁性体：それぞれ直径が２２ｍｍ、長さが８０ｍｍ、材料は軟鉄のＳＴ３７。この２つの常磁性体は、磁気駆動による往復運動システム１０の往復運動体をモデル化したものである。常磁性体の一方あるいは両方の相対移動は、以下のように測定した。
力を測定するための校正したスプリング：長さが２００ｍｍで、スプリング定数ｋ＝１．１ｋｇ／ｍｍ。
ストレンゲージ製造業者：Ｖｉｓｈａｙ  最大定格が３５０ｋｇ。
制御ユニット：電力供給が１２ＶＤＣ  最大が４Ａ  通常の動作は２Ａ。
オシロスコープ：Ｇｏｕｌｄ４７５
【００３３】
実験で常磁性材料の代わりに強磁性材料が使われた場合には、結果が大幅に改善されることは明らかである。
【００３４】
実験の目的は次の通りである。
１．常磁性材料に作用する最大の力の決定。
２．システムの機械的出力の測定値を得る。
３．作業出力を得るための電気エネルギー入力の測定。
この３つの目的と実験を以下詳述する。
【００３５】
最大の力
１．２個のスチール製の常磁性体を挿入し、電気マグネットのコア内の中心点で互いに接触させる。
２．各常磁性体は、スプリングを有する。このスプリングは移動量測定装置に取り付けられる。電気マグネットに１２ＶのＤＣで２Ａで電力を加えた。２つの常磁性体を、磁力により互いに引き寄せられ、その時は、スプリングは伸びていない。
３．その後、２つの常磁性体を、スプリングを制御しながら引くことにより、分離した。スプリングの伸びを記録した。２つの常磁性体を、電気マグネットの磁界内に置きながら、引き離すのに必要な力の値を測定した。
４．スプリングの測定した長さは、約１２ｃｍであった。スプリングのスプリング定数を適用すると、吸引力は、約６０ｋｇである。
【００３６】
出力仕事
１．スプリングを常磁性体から切り離し、この常磁性体を再び挿入して、上記の第１ステップのようにマグネットのコア内の中心で接触させた。第１の常磁性体を固定した。第２の常磁性体をコアの外に軸方向に動けるようにした。ストレンゲージを第２の常磁性体の端部に接続した。ストレンゲージを装置に機械的に取り付け、２つの常磁性体を切り離す為に引っ張り力を加えた。
２．電気マグネットを活性化し、装置を活性化し、第２の常磁性体を引いた。分離する力をストレンゲージの出力を基に測定した。第２の常磁性体を、他の静止部材から所定移動量ｓだけ移動した。力を様々な移動量ｓに対し記録した。
【００３７】
図５を参照すると、同図は、上記のステップ２の一連の実験に対する力（ｋｇＦ）対移動量ｓ（ｍｍ）との関係を示すグラフ２００である。ライン２０４の下の領域は、力対移動量の関数の積分値を与え、最大力（６０ｋｇ）から最小力（４ｋｇ）の積分値である。この積分値は、強磁性体の機械的仕事量として表される。ライン２０６は、縦軸の６０Ｋｇの値と横軸７ｍｍの値を結ぶが、ライン２０４の直線近似を与える。ライン２０６の下の面積とライン２０４の下の面積はほぼ等しい。この仕事量は、約２．３５ジュールと計算された。
【００３８】
さらなる一連の実験を、第１の常磁性体を固定し、第２の常磁性体をクランクアームに機械的に連結して行った。このクランクアームは、フライホイールが搭載されたシャフトに連結された。フライホイールの質量は約１０ｋｇである。フライホイールの仕事出力は、１回転で、１．３ジュールに等しいとして計算した。更に生成された電気マグネットの一つのパルスで、第２本体の移動させ、フライホイールを３回転させた。この本体の作業出力は、１．３×３＝４．２ジュールとして計算した。但し摩擦は考慮していない。
【００３９】
電気的エネルギー入力
実験を上記の装置と本体を用いて行った。図６，７を参照すると、同図は、電気エネルギー入力を決定するための実験装置のオシロスコープの出力と実験装置の構成要素をそれぞれ示す。実験装置により、本体を３０ｍｍと１０ｍｍ移動させために、電気マグネットへの電気パルスの積分されたエネルギー入力を測定した。図６において、それぞれ電圧と電流応答カーブの組３１０，３２０である。応答カーブの組３２０は、１０ｍｍの本体の移動量を示すは、重要な測定値である。タイムスケールは、ミリ秒表示で、図６の水平軸の０，１０，２０，  ．．．，５０ミリ秒で示す。
【００４０】
オシロスコープ３４５が図７のコイルで示される電気マグネットに接続された。静止体は、電気マグネットのコア内で、その端部が中心にあるよう配置される。移動体は中心点から１０ｍｍ離れた位置に配置された。オシロスコープは、電気マグネットの時間応答と、移動体が静止体に接触する時間とを測定する。時間応答は３０ミリ秒と測定された。
【００４１】
入力エネルギーは、公称４５Ｗのパワー入力を取り入れ、それを３０ミリ秒で割って、１．５ジュールと計算された。
【００４２】
中間的結論
上記の値を用いると、エネルギー入力が１．５ジュールで、仕事出力が４．２ジュールが得られ、これらは他の損失を考慮に入れていないが、本発明のシステムにより、大きなエネルギーマージンが得られた。他の損失は、実験装置では測定していない。摩擦に起因するエネルギー損失を仮定すると、仕事出力は、約２．３ジュールに減少する。
【００４３】
その結果実験装置からの得られた中間的な結論は、システムは、１．５ジュールのエネルギー入力と、２．３ジュールの仕事出力（摩擦損失を含む）を有し、エネルギー効率は高い。他の説明は、上記のエネルギーマージンに関し行われない。
【００４４】
将来の実験
更なる実験を遙かに大きな電気マグネットを有するシステムで行う計画がある。例えばMannel Magnet Technik GbR,Tente 3,42859 Remscheid,Germanyのアイテムｎｏ．２１５０，１８０ｍｍウエブサイトhttp://www.mannel-magnet.info/en_round.phpを参照されたい。この大きな電気マグネットは、約１０００ｋｇの磁力を有するが、僅か３７Ｗの入力パワーを有するだけである。このシステムは、毎分３８０の往復運動の速度で動作し、より正確なパワー入力とパワー出力の測定を行うことを計画している。
【００４５】
更なる実験装置は、強磁性体を使用し、上記の実験で使用した常磁性体を使用しない。そのため更なる実験装置は、エネルギー効率に関しより好ましい結果を示すことが予測される。
【００４６】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【符号の説明】
【００４７】
１０  磁気駆動による往復運動システム
１１０磁気駆動による往復運動システム
１２０磁気駆動による往復運動システム
１５  ハウジング
１８  電気マグネット
２０  強磁性体
２１  オープンコア
２２  静止本体
２４  制御ユニット
２６  トランデューサ・ユニット
２７  静止本体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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