(57)【要約】      （修正有）【課題】動力発生エンジンやモーターを駆動することのできる多目的で出力が任意に可変の動力発生装置を提供する。【解決手段】直流モーター２で回転駆動される交流発電機１と，その界磁回路４と交流発電機との間を開閉するスイッチ７と，交流発電機の出力と直流モーターとの間を開閉するスイッチ６と，交流発電機の出力を極性が交互に反転する直流電流と固定極性電流とに変換する回路と，可動鉄心に巻かれたコイルと，固定鉄心に巻かれたコイルとが対向して配置された電磁駆動ピストンであって，極性が交互に反転する直流電流が固定鉄心に巻かれたコイルに供給され，極性が固定の電流が固定鉄心に巻かれたコイルに供給されることにより可動鉄心と固定鉄心とが反発吸引とを繰り返して直線往復運動を行う電磁駆動ピストンと電磁駆動ピストンの直線往復運動を回転運動に変換するクランクシャフトとを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリー（２２，２３）と，前記バッテリーから電流が供給される直流モーター（２）と，前記直流モーターで回転駆動され，交流発電機（１）と，前記バッテリーから界磁電流を前記交流発電機に供給する界磁回路（４）と，前期界磁回路と前記交流発電機との間を開閉するスイッチ（７）と，前記交流発電機の出力と前記直流モーターとの間を開閉するスイッチ（６）と，前記交流発電機の出力を極性が交互に反転する直流電流と固定電流と固定極性電流とに変換する回路（８，２０，１６，９，３３，３４，１０，１１，１２）と，可動鉄心と該可動鉄心に巻かれたコイルと，固定鉄心と該固定鉄心に巻かれたコイルとが対向して配置された電磁駆動ピストンであって，前記極性が交互に反転する直流電流が前記可動鉄心に巻かれたコイルに供給され，前記極性が固定の電流が前記固定鉄心に巻かれたコイルに供給されることにより前記可動鉄心と前記固定鉄心とが反発吸引とを繰り返して直線往復運動を行う電磁駆動ピストン（５０，５１：７０〜７３）と前記電磁駆動ピストンの直線往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト（６０；８０）とを有することを特徴とする動力発生装置。
【請求項２】
バッテリー（２２，２３）と，前記バッテリーから電流が供給される直流モーター（２）と，前記直流モーターで駆動され，交流電力を発生する交流発電機（１）と，前記バッテリーから界磁電流を前記交流発電機に供給する界磁回路（４）と，前記界磁回路と前記交流発電機との間を開閉するスイッチ（７）と，前記界磁回路と前記交流発電機との間を開閉するスイッチ（６）と，前期交流発電機の出力を所定の電圧電流値の直流に変換する変換回路（１６，９１，９２）と，前記変換回路の出力で駆動される直流モーター（９０）とを有することを特徴とする動力発生装置。
【請求項３】
前記電磁駆動ピストンが共通の前記クランクシャフトに結合した複数の並列配置のピストンであることを特徴とする請求項１に記載の動力発生装置。
【請求項４】
前記複数のピストンの移動距離が次第に短くなるように並列配置されることを特徴とする請求項３記載の動力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，バッテリーのような直流電源からの電気エネルギーを機械的動力に変換して負荷を動かすための動力発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリー駆動による直流モーターは従来からあるが，いずれも基本的には，バッテリーの直流電力をそのまま利用するものである。直流モーターは供給電圧を制御することで負荷のモーターの出力を変える事が容易である。また，直流をインバータにより交流に交換し，所望の交流電力を得るものがあるが，その場合には交流モーターを駆動することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，動力発生エンジンやモーターを同じ回路で駆動することのできる多目的で出力が任意に可変の動力発生装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による動力発生装置は，バッテリーと，前記バッテリーから電流が供給される直流モーターと，前記直流モーターで回転駆動され，交流電力を発生する交流発電機と，前記バッテリーから界磁電流を前期交流発電機に供給する界磁回路と，前記界磁回路と前記交流発電機との間を開閉するスイッチと，前記界磁回路と前記交流発電機との間を開閉するスイッチと，前記交流発電機の出力を極性が交互に反転する直流電流と固定極性電流とに変換する回路と，可動鉄心と該可動鉄心に巻かれたコイルと，固定鉄心と該固定鉄心に巻かれたコイルとが対向して配置された電磁駆動ピストンであって，前記極性が交互に反転する直流電流が前記可動鉄心に巻かれたコイルに供給され，前記極性が固定の電流が前記固定鉄心に巻かれたコイルに供給されることにより前記可動鉄心と前記固定鉄心とが反発吸引とを繰り返して直線往復運動を行う電磁駆動ピストンと，前記電磁駆動ピストンの直線往復運動を回転運動に変換するクランクシャフトとを有する。
【０００５】
さらに本発明の動力発生措置は，バッテリーと，前記バッテリーから電流が供給される直流モーターと，前記直流モーターで駆動され，交流電力を発生する交流発電機と，前記バッテリーから界磁電流を前記交流発電機に供給する界磁回路と，前記界磁回路と前記交流発電機との間を開閉するスイッチと，前記界磁回路と前記交流発電機との間を開閉するスイッチと，前期交流発電機の出力を所定の電圧電流値の直流に変換する変換回路と，前記変換回路の出力で駆動される直流モーターとを有する。
【０００６】
【実施例】
本発明による動力発生装置の第１の実施例の形態の例を図１に参照して説明する。図１に示す実施例は，バッテリーの直流電力を電気回路で巧妙に制御して負荷駆動電力を発生し，その負荷駆動電力により負荷である電磁駆動型ピストンを駆動してピストンを直線往復運動させ，そのピストンの直線往復運動をクランクにて回転運動に変えて回転動力を得るものである。以下，負荷である電磁駆動型ピストンをエンジンと称する。
【０００７】
図１において，１は単相交流発電機，２は直流モーター，３は発電機回転用ベルト，４は界磁回路，５は直流モーター及び界磁回路への分流値調節用抵抗器，６はエンジンスイッチ，７はエンジン起動スイッチである。始動時は最初に，エンジンスイッチ６をオンにし，エンジン起動スイッチ７もオンにする。なお，駆動スイッチ７とスイッチ８とスイッチ２０とは連動しており，スイッチ７がオンの場合には，スイッチ８と２０がオフになり，スイッチ８と２０がオンになると，スイッチ７がオフになる構造となっている。
【０００８】
主バッテリー２２からの電流が直流モーター回路及び界磁回路４に流れ，直流モーター２の回転が開始される。エンジン起動スイッチ７がオンになると，スイッチ８（２箇所）とスイッチ２０は連動してオフとなり，直流モーター２に取り付けられたフライホイール（図示せず。）と共に直流モーター２が充分な回転数となったら，エンジン起動スイッチ７をオフにし，同時にスイッチ８（２箇所）とスイッチ２０とをオンにし，エンジン（図２）が始動する。
【０００９】
直流モーター２はその出力回転軸がベルト３で交流発電機１の回転軸に結合されており，同時に主バッテリー２２から界磁電流が配線４を介して交流発電機１に供給されるので，直流モーター２の回転に伴い，交流発電機１は発電を開始する。
【００１０】
スイッチ８の２つとスイッチ２０とが連動している意味は，エンジン始動の時バッテリー電流が直流モーター回路及び界磁回路４に流れ，直流モーター２が回転することにより単相交流発電機１により発電された電流とが２重に流れることにより，エンジン回路に流れる駆動電流が過負荷にならないようにしたものである。
【００１１】
スイッチ２０を連動させるのはエンジン回路を閉じるためのものであり，起動スイッチ７がオンのときスイッチ２０がオフになり有効にバッテリー電流が流れるようにし，アース２１に流れないようにしたものである。アース２１はエンジン回路の電位差を保つためのものである。
【００１２】
二つのスイッチ８とスイッチ２０とを連動させてオンにすると，エンジン（図２）はそのまま稼動する。エンジンを停止させるためにはエンジンスイッチ６をオフにする。発電回路の直流モーター２が充分な回転数になったら起動スイッチ７をオフにすると同時にそのまま二つのスイッチ８とスイッチ２０とをオンにする。エンジンスイッチ６がオフにされるまでエンジンは作動しつづける。
【００１３】
交流発電機１で発電された電流が変圧整流されて直流モーター２の回路に流れ，モーター２が稼動し，モーター２が稼動しつづければ交流発電機１も稼動しつづける。この繰り返しでエンジンはエンジンスイッチ６をオフにしない限り作動しつづける。但し，スイッチ切替えの際エンジンの回転が落ちた場合に，エンジン回転補助用バッテリー２３によりエンジンの回転を確保する。
【００１４】
図１は，あくまでも原理図であり，実際にエンジンを設計する場合は直流モーター及び発電機の定格により，各回路に電流電圧調整のための抵抗及びアースを増設することになる。起動スイッチ７とスイッチ８と２０のオンオフは手動で行う。例えば二つのスイッチ８とスイッチ２０は３連式の刃形スイッチを用いると都合がよい。刃形スイッチを上に押し上げると起動スイッチ７がオンになり，下に押し下げると２つのスイッチ８とスイッチ２０がオンになり，起動スイッチ７はオフ切りになる。又図１ではベルトによる直流モーター２と交流発電機１の連結方法を書いたが，直流モーターと交流発電機１の回転軸を直結あるいはギアで結合する方法もある。
【００１５】
次に，エンジンの駆動についてさらに詳しく説明する。図２は本発明の動力発生装置のエンジン部分の平面図である。図２のエンジンでは二つの電磁駆動ピストン５０，５１が交互に直線往復運動をし，その往復運動をクランク軸６０により回転運動にして動力を得る。図３のエンジンでは四つの電磁駆動ピストン７０，７１，７２，７３が配置され，ピストン７０と７２の対が対向配置され，互いに位相が１８０°（逆相）ずれており，交互に直線往復運動をする。ピストン７１と７３の対も対向配置され，互いに位相が１８０°ずれており，交互に直線往復運動をする。ピストン７０と７１，及びピストン７２と７３はそれぞれ逆相の配置となっており，四つのピストンは共通のクランク軸８０に回転自在に結合されて，直線往復運動を回転運動に変換して動力を得ている。
【００１６】
図２と図３の電磁駆動ピストンの構造及び配線は基本的に同じであるが，図３の多ピストンの場合には，ピストン７０，７２と，ピストン７１，７３とはピストンコイルと固定コイルとの間隔が異なる。図３のエンジンの場合，ピストン７０，７２，７１，７３に並列にさらに別のピストンを複数クランク軸に結合して出力を増加することもできる。
【００１７】
いずれの場合でも，各ピストンは可動鉄心と固定鉄心とそれらの外周に巻かれたコイルとからなり，コイルに流れる電流の方向に応じて，鉄心の磁極がＮとＳとの間で変化する。可動鉄心と固定鉄心とが対応する端部で同極性となると反発力により可動鉄心は固定鉄心から離れる方向に移動し，異極性となると互いに引き合って可動鉄心が固定鉄心側に近づくように移動する。可動鉄心に流れる電流と固定鉄心に流れる電流との向きを適当に制御すると，ピストンが直線往復運動を行う。
【００１８】
直流モーター２の回転に伴い，モーターの回転に同期した回転接触子１０，１３，３３が閉じ，回転接触子９，１４，３４が開いたとき，トランス１２により適性電流電圧の駆動電力にし各ピストンを稼動させ，アース３０へと回路を閉じる。同様に回転接触子９，１４，３４が閉じて回転接触子１０，１３，３３が開いたときトランス１１により適性電流電圧にし各ピストンを稼動させアース３１へと回路をとじる。この様に回転接触子により交互にピストンコイルに逆方向から電流が流れるように制御する。図１のＡ，Ｂ，Ｃの各端子からピストンコイルの駆動電流が図２あるいは図３のエンジンのピストンコイルの端子に供給される。
【００１９】
この６つの回転接触子は，直流モーター２で回転させる。交流発電機１は単相交流発電機であり，トランス１１，１２を設けることによりピストン稼動に必要な電流電圧が得られるようにする。直流モーター２と発電機の間にはベルト３を設け又回転接触子も同じ直流モーター２との間にベルトを設け発電機と回転接触子を連動させる。又ベルトによらない発電機と回転接触子の稼動方法としては直流モーター２の回転軸と発電機１の回転軸を連結させ，回転接触子の稼動には直流モーター２と発電機１の連結軸に歯車を設け，それによって回転接触子を稼動させる方法とがある。発電機１の回転数と回転接触子の回転数を等しくする。
【００２０】
そして，例えば電流電圧が正のとき，電流はトランス１２を通って流れ，電流電圧が負のときはトランス１１を通って流れるようにする。エンジン起動スイッチ７により，直流モーター回路にバッテリー電流が流れると，直流モーターが始動，単相交流発電機が作動し，界磁回路にもバッテリー電流が流れ，発電が開始，この発電された電流が直流モーター回路及び界磁回路にも流れ始めることは先に説明した通りである。バッテリーはエンジン始動の時にのみ使用する。スイッチ切替えの際エンジンの回転が落ちた時にエンジン回転補助用バッテリー２３によりエンジンの回転を確保する。巻線の多寡，電流の大小による磁力の強弱及びピストンの数などを適宜選択することによって出力の異なる無公害エンジンが製造可能と考えている。
【００２１】
ピストンの各コイルは並列接続にしている。ピストンの移動距離は，固定コイル２８と可動コイル２７間の距離ｘとなりクランクシャフトの回転径となる。可動ピストンコイルと固定コイルが吸引運動によって接近したとき各コイルが衝突しないよう各移動距離にさらに数ｍｍのマージンを設けた間隔とする。クランクシャフトの回転直径は各ピストンの移動距離となる。
【００２２】
図３のエンジンの場合には，ピストン７０の移動距離がｘｍｍの場合，隣接ピストン７１の移動距離は（ｘ−ｙ）ｍｍとなる。ピストンの移動距離を最初のピストン７０から次のピストン７１，さらに別の隣接ピストン（図示せず）へとだんだんと小さくしてクランクシャフトの回転直径もそれにつれて小さくすることによってエンジンの回転力を強化することができる。ピストンの移動距離が小さくなればそれだけ反発吸引の力が強くなる。又設計によっては，すべてのピストンの移動距離を同じにする。つまりクランクシャフトの回転直径を同じにすることも可能である。固定コイルの磁極性は常に一定である。
【００２３】
可動ピストンコイルを流れる電流は交互に逆方向になるが固定コイルは電流の流れの方向を常に一定方向に保つ。ピストン７０（７１）の固定コイルの磁極性と対応するピストン７２（７３）の固定コイルの磁極性は逆になる。又ピストン内の固定コイルは両極つまり正極と負極共に用いるが，ピストン外の固定コイルは片方の極しか用いない。固定コイルの回路の電流は，アース３０，３１へと流れずアース２５へと流れる。ピストンコイルの磁極性は回転接触子の回転によってトランス１１，１２の回路を交互に開閉させて，その開閉によってピストンコイルの電流の流れが交互に逆方向になるようにする。ピストンコイルと固定コイルが離れているところではピストンコイルと固定コイルの磁極性は逆になり，正極と負極になり吸引運動が起こり，ピストンコイルと固定コイルが接近しているところではピストンコイルと固定コイルの磁極性が同極性になり反撥運動が起こる。この可動ピストンコイルと固定コイルの反発吸引運動によって各ピストンが直線往復運動を繰り返す。
【００２４】
又クランクシャフトにもフライホイール（図示しない。）が結合される。各ピストンは，１号，２号の２つのピストンで構成される。各ピストン共１号ピストンが動力として働いたとき２号ピストンはただ移動するのみとなる。各ピストンは（２６）の半円支筒によって支えられ，クランクシャフトも支柱によって保持されるのでエンジンそのものの振動をおさえることができる。固定コイルのアース２５は固定コイル回路の電位差を保ち，固定コイルの電流はピストンコイル回路のアース３０，３１へとは流れずアース２５へと流れることによって電流の流れの方向を一定にしている。コンデンサ１８はエンジン稼動の電流の有効性を高めるためのもので，平滑のためのものであり，抵抗１９もコンデンサのリアクタンスと同値の抵抗を挿入することにより分流値を等しくするためのもので平滑のためのものである。
【００２５】
エンジンスイッチ６がオンとなり，充電スイッチが入っている場合は常に充電回路によってバッテリーの充電がおこなわれている。回転接触子の接触部分はエンジンの回転数と同数の回転数となり磨り減るための一定のエンジン運動後取り替える消耗品となる。
【００２６】
クランクシャフトの点線はクランクシャフトの回転中心線を示した。ピストンコイルにＳ，Ｎと示してあるのは，ピストンコイルの瞬間の磁極性で単相交流発電機１から発電される電流が正の電流電圧位相のときピストンコイル回路にトランス１２から電流が流れ込み，ピストンコイルの帯磁極性はＳ極となり，次の瞬間負の電流電圧相になったときはピストンコイル回路にトランス１１から電流が流れ込みピストンコイルの帯磁極性はＮ極になる。
【００２７】
固定コイルはＳ極，Ｎ極常に変化しないのでＳと記号が付してある部分では常に正極で，Ｎと記号が付してある部分では常に負極である。バッテリーは直流モーター２の電流電圧の定格により複数個用いる。アース２３はエンジン回路の電位差保持のためであり，スイッチ２０はスイッチ８と連動する。（６）の誘導電流電圧により直流モーターを稼動し，界磁回路を作動しアース２１へと回路を閉じる。アース２１はエンジン回路を閉じるためのアースである。回転接触子３３と３４は整流のためのものである。スイッチ１３は充電スイッチ１２と連動し，アース１４は充電回路を閉じるためのものである。スイッチ８とスイッチ２０の３つのスイッチは，３連式の刃形スイッチを用いると都合がよい。例えばスイッチを上に押し上げると起動スイッチ７がオンになり，下に押し下げるとスイッチ２０と８がオンになり，上のスイッチ７はオフになる。中間にすると断になる。これはあくまで原理図であり，実際にエンジンを設計する場合には，直流モーター２及び交流発電機１の定格により各回路に電流電圧調節のための抵抗及びアースを増設することになる。
【００２８】
次に，図４の実施例を説明する。図１の実施例では端子Ａ，Ｂ，Ｃにエンジン（図２あるいは図３）のコイル端子を接続して回転エンジを駆動したが，図４の実施例ではエンジンの代わりに直流モーター９０を接続して駆動している。この実施例の場合には，基本的に駆動電力発生部分は同じであるので動作説明は省略するが，回転接触子は不要となり，発生した交流電力を変圧器９１と整流回路９２により直流電力に変換してモーター９０を駆動する。
【００２９】
以上図面を参照して説明した本発明の実施例は，単なる例示であって，本発明は実施例に限るものではなく，本願請求の範囲に記載の内容からの変更や改良も，本発明に含まれるものであることを言及しておく。
【００３０】
【発明の効果】
本発明による動力発生装置は，バッテリーをエネルギー源として，電磁駆動エンジンやモーターなど異なる形態の負荷を駆動して任意の出力の動力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動力発生装置の実施例の駆動電力発生部分の回路図。
【図２】図１の回路で駆動される電磁駆動エンジンの回路図。
【図３】図１の回路で駆動される電磁駆動エンジンの別の例の回路図。
【図４】本発明の動力発生装置の他の実施例の回路図。
【符号の説明】
１  交流発電機
２  直流モーター
３  ベルト
４  界磁回路
５  抵抗器
６  エンジンスイッチ
７  エンジン起動スイッチ
８，２０  スイッチ
９，１０，３３，３４  回転接触子
５０，５１，７０，７１，７２，７３  電磁駆動ピストン
６０，８０  クランクシャフト
【図１】
2005124245.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月6日(2005.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動力発生装置の実施例の回路図
【符号の説明】
１    交流発電機
２    界磁回路
３    電機子
４    界磁回路
５    第１の運転スイッチ
６    第１の起動スイッチ
７    第２の運転スイッチ
８    第２の起動スイッチ
９    全波整流ブリッジ
１０，１１  平滑コンデンサ
１２  全波整流ブリッジ
１３  第１の変圧器
１４  第２の変圧器
１５  第２のバッテリー
１６  整流回路
１７，１８  充電回路用の変圧器
１９  第３の変圧器
２０  全波整流ブリッジ
２１  平滑コンデンサ
２２  直流モーター
２３，２４  充電回路用スイッチ
２５  整流回路
２６  第１のバッテリー