(57)【要約】【課題】運動エネルギーを発生させる、永久磁石を組み合わせた装置に、エネルギーを入力し、永久磁石よって発生するエネルギーを加えて、運動エネルギーを増加させる。【解決手段】円周上に永久磁石５を設け、隣接する永久磁石５が反対の極性の中央部４ａと、中央部４ａの外周に比重の異なる材質の外周部４ｂから成る作動ロータ４を設け、中央部４ａの外周に近接して、外周縁に永久磁石２を設けた駆動ロータ１を設け、駆動ロータ１は作動ロータ４の中央部４ａと材質を同じくし、駆動ロータ１の外周の隣接する各永久磁石２は反対の極性を有し、反対の極性の二つの永久磁石２、２の間に作動ロータ４の一つの永久磁石５が位置となるようにし、駆動ロータ１を回転させた際、反対の極性の二つの永久磁石２、２の一方が作動ロータ４の一つの永久磁石５を吸引し、他方が永久磁石５を反発力で押すことにより、作動ロータ４が増幅回転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心から一定の半径の円周上に間隔をあけて複数の永久磁石を設け、これらの隣接する永久磁石は相互に反対の極性とした中央部と、この中央部の外周に、この中央部と比重の異なる材質から成る外周部とから成る作動ロータを回転自在に設け、この作動ロータの上記中央部外周に近接して、外周縁に間隔をあけて複数の永久磁石を設けた駆動ロータを設け、この駆動ロータは上記作動ロータの中央部と材質を同じくし、この駆動ロータの外周に沿って隣接する各永久磁石は相互に反対の極性を有し、これらの反対の極性の二つの永久磁石の間に上記作動ロータの一つの永久磁石が対向する位置となるようにし、上記駆動ロータを駆動、回転させた際、上記反対の極性の二つの永久磁石の一方が作動ロータの上記一つの永久磁石を吸引し、他方が当該永久磁石をその反発力で押すことにより、作動ロータが加速、増幅回転することを特徴とする、運動エネルギー加速増幅装置。
【請求項２】
上記作動ロータと上記駆動ロータは、その半径及び厚さをほぼ同じとし、上記作動ロータの外周部の径は、上記中央部の半径とほぼ同じとしたことを特徴とする、上記請求項１に記載の運動エネルギー加速増幅装置。
【請求項３】
上記作動ロータの外周部は、中央部より、比重が大きい部材から形成したことを特徴とする、上記請求項１又は２の何れかに記載の運動エネルギー加速増幅装置。
【請求項４】
上記作動ロータ１個に対して、上記駆動ロータを複数個を組み合わせて設けたことを特徴とする、上記請求項１乃至３の何れかに記載の運動エネルギー加速増幅装置。
【請求項５】
上記駆動ロータに設けた永久磁石の数量は、当該駆動ロータに組み合わされた上記作動ロータの中央部に設けた永久磁石の数量の１倍以上、又は１倍未満としたことを特徴とする、上記請求項１乃至４の何れかに記載の運動エネルギー加速増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁力を使用した回転運動による運動エネルギーを加速、増幅する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運動エネルギーを発生させる装置としては、古くは、水車などの水力を利用したものがあり、近代では、タービンなどの蒸気を利用したもの、また電力を使用したモータ、ガスやガソリン等を使用した内燃機関など各種のものが開発されており、様々な分野において盛んに使用されている。
【０００３】
これらの装置の出力効率としては、例えばモータなどでは、３０％〜９０％であり、中には出力効率の良い装置もあるが、一般的に、出力効率１００％の装置の開発は不可能であり、ましてや入力した以上のエネルギーを創出できる装置の開発は、エネルギー保存の法則より不可能である。そのような中、電磁石と永久磁石を使用した回転装置として、以下のものがある。
【０００４】
この回転装置は、回転可能な回転軸と、永久磁石を同数個で数組に分けその各組を夫々外周縁部等間隔で径方向外側に向けて一定角度に配置させ、且つ前記各永久磁石の先頭部に夫々電磁石を前記一定角度で配置させ、前記回転軸に固定された回転体と、前記回転体上の永久磁石及び電磁石の磁極と周期的に近接対向するように前記回転体の近傍に外周縁部等間隔に配置された数個の外部永久磁石とを具備し、前記回転体上の永久磁石に対して、前記外部永久磁石の反発力で付勢するようにした磁力回転装置である。
【０００５】
これにより、回転体をよりスムーズに回転させることができ、回転体の回転方向に対して先頭の永久磁石同士、及び永久磁石と電磁石が互いに近接する時に生じる逆回転トルクの影響を無くすことができ、更には回転体の回転速度もコントロールでき、回転体の制動構造として別に複雑な機構も必要とせず簡単、且つ正確にこれらの回転体の制動をなすことができるようにした磁力回転装置を提供することを求めたものであり、出力効率を求めたものではない。
【特許文献１】特開平９−２３３８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に運動エネルギーを発生させる装置においては、入力したエネルギー以上に出力エネルギーを得ることは出来ない。そこでこの発明は、永久磁石を組み合わせた装置にエネルギーを入力して、永久磁石よって発生するエネルギーを加えることにより、運動エネルギーを増加させることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、中心から一定の半径の円周上に間隔をあけて複数の永久磁石を設け、これらの隣接する永久磁石は相互に反対の極性とした中央部と、この中央部の外周に、この中央部と比重の異なる材質から成る外周部とから成る作動ロータを回転自在に設け、この作動ロータの上記中央部外周に近接して、外周縁に間隔をあけて複数の永久磁石を設けた駆動ロータを設け、この駆動ロータは上記作動ロータの中央部と材質を同じくし、この駆動ロータの外周に沿って隣接する各永久磁石は相互に反対の極性を有し、これらの反対の極性の二つの永久磁石の間に上記作動ロータの一つの永久磁石が対向する位置となるようにし、上記駆動ロータを駆動、回転させた際、上記反対の極性の二つの永久磁石の一方が作動ロータの上記一つの永久磁石を吸引し、他方が当該永久磁石をその反発力で押すことにより、作動ロータが加速、増幅回転する運動エネルギー加速増幅装置とした。
【０００８】
請求項２の発明は、上記作動ロータと上記駆動ロータは、その半径及び厚さをほぼ同じとし、上記作動ロータの外周部の径は、上記中央部の半径とほぼ同じとした上記請求項１に記載の運動エネルギー加速増幅装置とした。また請求項３の発明は、上記作動ロータの外周部は、中央部より、比重が大きい部材から形成した上記請求項１又は２の何れかに記載の運動エネルギー加速増幅装置とした。
【０００９】
請求項４の発明は、上記作動ロータ１個に対して、上記駆動ロータを複数個を組み合わせて設けた上記請求項１乃至３の何れかに記載の運動エネルギー加速増幅装置とした。また請求項５の発明は、上記駆動ロータに設けた永久磁石の数量は、当該駆動ロータに組み合わされた上記作動ロータの中央部に設けた永久磁石の数量の１倍以上、又は１倍未満とした上記請求項１乃至４の何れかに記載の運動エネルギー加速増幅装置とした。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、駆動ロータを回転させることにより、作動ロータに回転を伝達するとともに、永久磁石の吸引力及び反発力によって発生するエネルギーを使用して作動ロータの回転を加速、増幅し、入力エネルギーに永久磁石の吸引力及び反発力によって発生するエネルギーを加えることにより、運動エネルギーを増加することができる。従って、発電機の駆動回転や自動車等の乗り物の駆動に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
作動ロータを比重の異なる材質から形成し、駆動ロータに設けた永久磁石の数を作動ロータに設けた永久磁石の数の１倍以上又は１倍未満とし、夫々設けた永久磁石が持つ吸引と反発という力を利用して、二つのロータを互いに干渉させて、入力したエネルギーに加えて、増加した運動エネルギーを得た。
【００１２】
まずこの発明の装置において、運動を加速増幅させる原理的な説明をする。
図３に示すように、駆動ロータ１の外周縁には間隔をあけて設けた複数の永久磁石２の、隣接する各永久磁石２は相互に反対の極性を有し、これらの反対の極性の二つの永久磁石２、２´の間に、作動ロータ４の一つの永久磁石５が対向する位置となるようにしているため、上記駆動ロータ１を反時計方向に回転させた際（図３における矢印方向）、上記反対の極性の二つの永久磁石の一方の永久磁石２（Ｎ極）が作動ロータ４の上記一つの永久磁石５（Ｓ極）を吸引し、他方の永久磁石２´（Ｓ極）が当該永久磁石５（Ｓ極）をその反発力で押すことにより、作動ロータ４が時計方向に回転する（図３における矢印方向）。
【００１３】
この様にして駆動ロータ１の外周の隣接する永久磁石２の磁束の間に、作動ロータ４の一つの永久磁石５の磁束が入り、これらの駆動ロータ１と作動ロータ４の回転により、駆動ロータ１の外周の永久磁石２の磁束と作動ロータ４の磁束が次々に歯車のように噛み合い、これにより作動ロータ４が回転する。また、その際作動ロータ４の永久磁石５の数と駆動ロータ１の永久磁石２の数の比により、作動ロータ４の回転は加速、増幅される。また、駆動ロータ１の外周の永久磁石２、及び作動ロータ４の永久磁石５はいずれも円周から円心に向かって磁化されており、各永久磁石の磁束は、図３の斜線で囲まれた部分で示す。そして、この装置で得られた上記作動ロータ４の回転を、そのまま回転力として利用しても良く、この回転を直線運動に変えて利用することもできる。
【００１４】
図４は、作動ロータ４の外周の相対する２箇所に駆動ロータ１を設けた状態を示す。外周縁に、等間隔で４個の永久磁石５を設けた作動ロータ４を、当該作動ロータ４と一体に設けた中心軸６を中心に回転自在に設けている。これらの外周に沿って隣接する各永久磁石５は相互に反対の極性を有している。従って、各永久磁石５は９０度の間隔で、Ｎ極とＳ極が相互に配置されている。
【００１５】
そして、この作動ロータ４の外周の相対する２箇所に、当該外周に近接して、作動ロータ４の直径の２倍の直径を有する駆動ロータ１、１を設けている。これらの各駆動ロータ１はこれと一体に設けた中心軸３を中心に回転自在である。この駆動ロータ１の外周縁には、等間隔で８個の永久磁石２を設け、これらの外周に沿って隣接する各永久磁石２は相互に反対の極性を有している。従って、各永久磁石２は４５度の間隔で、Ｎ極とＳ極が相互に配置されている。また、作動ロータ４と駆動ロータ１の外周の間隔は、永久磁石の吸引力並びに反発力が最大になる間隔に設定すれば良い。また、上記駆動ロータ１及び作動ロータ４の材質は、非磁性体からできており、上記の所定の箇所に溝を設けて、これらの溝の中に上記永久磁石２又は５を埋め込んでいる。さらに、駆動ロータ１及び作動ロータ４はいずれも数センチの厚みがあるが、これらの厚みは必要に応じて適宜に決めればよい。
【００１６】
これらの各駆動ロータ１の相互に反対の極性の、隣接する二つの永久磁石２，２の間に上記作動ロータ４の一つの永久磁石５が対向する位置となるように配置し、上記駆動ロータ１をモータ等の適宜の手段で駆動、回転させた際、駆動ロータ１の上記反対の極性の二つの永久磁石２，２の一方が作動ロータ４の上記一つの永久磁石５を吸引し、他方が当該永久磁石５をその反発力で押すことにより、作動ロータ４が中心軸６を中心に回転する構成となっている。これにより、駆動ロータ１が１回転すると、作動ロータ４は２回転し、回転が加速される。また、作動ロータ４は両側の二つの駆動ロータ１、１により回転力が伝達され、トルクが増幅される。
【００１７】
ここでは、作動ロータ４の永久磁石５の数と駆動ロータ１の永久磁石２の数の比を１：２としたため、作動ロータ４の回転数は２倍となった。これは一例であって、作動ロータ４の永久磁石５の数と駆動ロータ１の永久磁石２の数の比を１：３とすれば、作動ロータ４の回転数は３倍、作動ロータ４の永久磁石５の数と駆動ロータ１の永久磁石２の数の比を１：４とすれば、作動ロータ４の回転数は４倍となり、作動ロータ４の永久磁石５の数と駆動ロータ１の永久磁石２の数の比によって、作動ロータ４の回転数は変化して出力するものである。また逆に駆動ロータ１の永久磁石２の数を作動ロータ４の永久磁石５の数の１倍未満にした場合、作動ロータ４の回転数は低くなるが、その分馬力のある回転が得られることになる。
【実施例１】
【００１８】
次にこの発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１及び図２は、作動ロータ４の外周の一側に駆動ロータ１を設けた、この発明の実施の形態例を示す。
この作動ロータ４は、中央部４ａとその外周に設けた、当該中央部より比重が大きい材質からなる外周部４ｂとから構成され、外周部４ｂの中心からの半径は、中央部４ａの中心からの半径の２倍である。この中央部４ａの外周縁に、等間隔で４個の永久磁石５を設け、当該作動ロータ４は、これと一体に設けた中心軸６を中心に回転自在となっている。これらの外周に沿って隣接する各永久磁石５は相互に反対の極性を有している。従って、各永久磁石５は９０度の間隔で、Ｎ極とＳ極が相互に配置されている。
【００１９】
そして、この作動ロータ４の外周部４ｂの上面に一部重なって、中心部４ａの外周の一側に近接して非接触で、作動ロータ４の直径とほぼ同じ直径を有する駆動ロータ１を設けている。この駆動ロータ１はこれと一体に設けた中心軸３を中心に回転自在である。この駆動ロータ１の外周縁には、等間隔で８個の永久磁石２を設け、これらの外周に沿って隣接する各永久磁石２は相互に反対の極性を有している。従って、各永久磁石２は４５度の間隔で、Ｎ極とＳ極が相互に配置されている。また、上記駆動ロータ１及び作動ロータ４の材質は、非磁性体からできており、例えば、駆動ロータ１及び作動ロータ４の中央部４ａはアルミニウム、作動ロータ４の外周部４ｂは真鍮とする。そして、これらの駆動ロータ１及び作動ロータ４の上記の所定の箇所に溝を設けて、これらの溝の中に上記永久磁石２又は５を埋め込んでいる。さらに、駆動ロータ１及び作動ロータ４の厚さは同じにしている。
【００２０】
この駆動ロータ１の相互に反対の極性の、隣接する二つの永久磁石２，２の間に上記作動ロータ４の一つの永久磁石５が対向する位置となるように配置し、上記駆動ロータ１をモータ等の適宜の手段で駆動、回転させた際、駆動ロータ１の上記反対の極性の二つの永久磁石２，２の一方が作動ロータ４の上記一つの永久磁石５を吸引し、他方が当該永久磁石５をその反発力で押すことにより、作動ロータ４が中心軸６を中心に回転する構成となっている。
【００２１】
この様にして駆動ロータ１の外周の隣接する永久磁石２の磁束の間に、作動ロータ４の一つの永久磁石５の磁束が入り、これらの駆動ロータ１と作動ロータ４の回転により、駆動ロータ１の外周の永久磁石２の磁束と作動ロータ４の磁束が次々に歯車のように噛み合い作動ロータ４が回転する。これにより、駆動ロータ１が１回転すると、作動ロータ４は２回転し、回転が加速される。また、作動ロータ４は両側の二つの駆動ロータ１、１により回転力が伝達され、トルクが増幅される。
この実施の形態例では、作動ロータと駆動ロータは、その半径及び厚さをほぼ同じとし、上記作動ロータの外周部の径は、上記中央部の半径とほぼ同じとしたので、より円滑に駆動ロータの回転を作動ロータに伝えることが出来、また、作動ロータの外周部を中央部より比重の大きい部材から形成したので、より確実に安定して回転を伝えることが出来る。
【００２２】
以下に、この発明の運動エネルギーの出力が加速、増幅される仕組みを上記実施例の場合を用いて実証する。
(1)駆動ロータ１はアルミニウムからなり、その半径をＲとし、その外周に上述のように磁石が配置されている。また、作動ロータ４は磁石の配置が、半径Ｒ／２の円周上、すなわちアルミニウムからなる中央部４ａの外周になされ、その外側にＲ／２の径の真鍮からなるリング状の外周部４ｂが一体に設けられている。
(2)駆動ロータ１が１回転したとき、作動ロータ４は２回転する。
(3)そのとき駆動ロータ１の外周に発生せる運動エネルギーベクトル（ＡＥ）の大きさは、
（ＡＥ）＝（πＲ２×ｄ×２．７）×Ｗ×Ｒ
となる。ただし、ｄは駆動ロータ１の厚さ、Ｗは回転スピードを示す。
また、この時、作動ロータ４の外周に発生する運動エネルギーベクトル（ＢＥ）の大きさは、
【００２３】
【数１】
2005094954.tif 000003
【００２４】
(4)ベクトル（ＡＥ）とベクトル（ＢＥ）の大きさの差は、
（ＢＥ）−（ＡＥ）＝１３．５πＲ３ｄＷ−２．７πＲ３ｄＷ
＝１０．８πＲ３ｄＷ
【００２５】
これは、駆動ロータ１の回転運動により、作動ロータ４に発生する運動エネルギーが
ａ）１０．８＝２．７＋８．１…アルミニウムの比重２．７と真鍮の比重８．１の和に比例し、
ｂ）Ｒ３＝半径Ｒの３乗に比例
ｃ）ｄ＝駆動ロータ１及び作動ロータ４の厚さに比例し、
ｄ）Ｗ＝回転スピードに比例する。
これにより、駆動ロータ１の回転により作動ロータ４の運動エネルギーが、
１０．８πＲ３ｄＷに比例して大きくなることを証明していると言うことができる。
ｅ）上記ａ）の結果により、作動ロータ４に比重ａ及びｂの金属を配置して、上記と同様の回転運動を駆動ロータ１から作動ロータ４に与えた場合、
（ａ＋ｂ）πＲ３・ｄＷ
の比で、増幅されることを証明していると言うことが出来る。
【００２６】
図５は、この発明の運動エネルギー加速増幅装置を、発電機に使用した説明図である。立設した中心軸６の下端には、はずみ車７が取り付けられており、この中心軸６の上下にそれぞれ作動ロータ４、４が固定されており、当該中心軸６は回転自在に支持されている。この中心軸６の周辺には、２本の中心軸３が回転自在に立設して配置されている。
【００２７】
また、これらの各中心軸３の上下に駆動ロータ１が設けられ、これらの各駆動ロータ１の外周は、上記上下の各作動ロータ４の外周上面に一部が重なって近接して非接触で設けられている。また、これらの駆動ロータ１及び作動ロータ４に設けられている永久磁石の構成関係は上記図４と同様である。また、上記各中心軸３の一端にはサーボモータ１０が取り付けられている。
上記中心軸６の上端にはＴ字型ギア１１が取り付けられ、そのＴ字型ギア１１の一端は、出力発電機水平回転軸１２ａを介して出力発電機１２に、他の一端は駆動発電機水平回転軸１３ａを介して駆動発電機１３に連結されている。そして駆動発電機１３で得られた電力は、駆動バッテリー１４に蓄電されるようになっている。
【００２８】
ここで、各サーボモータ１０を回転させると、各中心軸３が回転を始める。すると、上記と同様に（図４参照）、駆動ロータ１の外周に沿って隣接する二つの相互に反対の極性の永久磁石２の間に位置する作動ロータ４の永久磁石５が、これらの反対の極性の二つの永久磁石２の、一方の永久磁石２（Ｎ極）が作動ロータ４の上記一つの永久磁石５（Ｓ極）を吸引し、他方の永久磁石２（Ｓ極）が当該永久磁石５（Ｓ極）をその反発力で押すことにより、作動ロータ４が回転する。
【００２９】
そして、二つの駆動ロータ１により一つの作動ロータ４が回転され、かつ、これらの構成が上下二組設けられているため、駆動ロータ１の吸引力並びに反発力が、作動ロータ４乃至はこれらの中心軸６に集中され、加速・増幅されるので、当該中心軸６の回転力は一層高まる。そして、Ｔ字型ギア１１を介して、その回転力の一部は駆動発電機１３を駆動して発電を行う。ここで発生した電力は、駆動バッテリー１４に蓄えられ、また、サーボモータ１０を駆動して発電が継続される。また、一部は出力発電機１２を駆動して大量の発電を行うことができる。
【００３０】
なお、モータ、発電機は一旦回転を始めると、その回転を維持し続けるには、あまり電力を消費しなくて済む。ここでは中心軸６にはずみ車７を設けているのでサーボモータ１０の消費電力は極めて少なくて済み、中心軸６の回転力が一層加速・増幅されるので、時にはサーボモータ１０の電磁作用により、サーボモータ１０に起電力が発生し、その電力は駆動バッテリー１４に蓄電されるので、サーボモータ１０の消費電力はゼロか極めて低いものになる。つまり、極めて僅かの電気エネルギーの使用によって、多量の電力を発電することができる。
【００３１】
なお、上記実施の形態例において、この発明の原理を説明した際、一つの作動ロータ４に対して二つの駆動ロータ１、１を設けたが、一つの作動ロータ４に対して一つの駆動ロータ１、又は二つ以上の駆動ロータ１により作動ロータ４を回転させても良い。また、上記実施の形態例において、作動ロータ４の中央部４ａをアルミニウム、外周部４ｂを真鍮で設けているが、これらの部分を設ける比重の異なる材質又は中央部４ａより比重が大きい外周部４ｂの材質は、これらの金属に限定するものではなく、駆動ロータ１をアルミニウムにより設けているが、駆動ロータ１を設ける材質もアルミニウムに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態例の説明平面図である。
【図２】この発明の実施の形態例の説明側面図である。
【図３】この発明の原理作用を示す説明平面図である。
【図４】この発明の原理作用を示す説明平面図である。
【図５】この発明の原理作用を発電機に応用した場合の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    駆動ロータ                  ２    永久磁石
３    中心軸                      ４    作動ロータ
５    永久磁石                    ６    中心軸  
【図１】
2005094954.tif 000004
【図２】
2005094954.tif 000005
【図３】
2005094954.tif 000006
【図４】
2005094954.tif 000007
【図５】
2005094954.tif 000008