(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平楕円形の主筒の上部中心に、車体本体との上部結合部を有する主軸を受け入れるリニアベアリングを設置し、同リニアベアリングを通過させて主軸を挿入し、この主軸へ複数の扁平楕円形永久磁石を同扁平惰円形永久磁石相互間に磁性材料を配置して複数設置し、前記扁平楕円形永久磁石に対向する位置で、同扁平楕円形永久磁石外側と接触しない状態でコイルを同コイル相互間及び主筒との間に磁性材料を配置して主筒の内側へ複数設置し、主軸の下部へ主筒下部との間に摺動補助ロールを設置して摺動の精度を確保し、主筒の下部中心に車軸との結合部を設置し、主軸上部を車体本体と結合し、主筒下部を車軸と結合し、車輛走行中の車軸の振動によって上記扁平楕円形コイル内側で扁平惰円形永久磁石を上下運動させ、これによって発電をするリニア発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、陸上走行車輌の走行中に発生する車軸の上下運動による振動を電力に変換する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】現在世界は地球温暖化防止のため、石化燃料削減の必要性に迫られている。その一環として省エネルギーを目的としてハイブリットカー、電気自動車等の開発も急速に進められている。
本発明は、陸上走行車輛へリニア発電装置を設置し、車輛走行中に発生する振動を電力に変換し、その発生電力を利用する為の技術を提示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７３６３０
【特許文献２】特開２０１０−１７３６３０
【特許文献３】特開２００９−２８７６３８
【特許文献４】特開２００９−２４７１０２
【特許文献５】特開２００９−１７９３１９
【特許文献６】特開２００８−１６２３３３
【特許文献７】特開２００７−３２０３６３
【特許文献８】特開２００７−０４９８６５
【特許文献９】特開２００５−１３０６２４
【０００４】
【非特許文献１】日本機械学界（ＮＯ．０５−３９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明は、主として電動軽車輛の走行中に発生する車輪の上下運動を、リニア発電によって電力に変換する技術に関するものである。リニア発電は、磁石とそれに相対する位置にあるコイルのいずれかが上下或いは左右に摺動し、これによってコイルの両端子に電圧を発生させて発電する機構である。本発明に於いては、永久磁石の磁気作動面の外側にコイルを配置し、その磁石或いはコイルのいずれかを摺動させて発電をする装置の構造及びその使用方法を提示する。【０００６】課題１、軽車輛が走行中に車軸と車体本体の間に発生する振動を電力に変換する為のリニア発電装置を設置する場合に於いて、近接する他の装置の形態、性能等へ影響を及ぼさないリニア発電装置の形状を提示する。【０００７】課題２、軽車輛が走行中に車軸と車体本体の間に発生する振動を利用する発電装置を振動緩和装置へ併設する場合に、車種によって設置場所の高さ、収容領域の大きさ、等の条件によって設置される環境が異なる。一般的に、この部位は狭隘で、且つ水、石、砂その他の異物が飛来する。そのような環境に適合可能なリニア発電装置の併設方法を提示する。又、発電効率のよい発電用永久磁石、及びコイルの設置方法を提示する。
以上の問題を解決することが本発明の課題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  課題を解決するための手段として、発電装置の形状を提案している。
本発明の対象となる軽車両としては、電動２輪車、電動３輪車、小型電動４輪車、小型普通乗用車等が想定される。これらの車種に於ける全て各駆動装置、制震装置、操舵装置等は小型で且つ複雑な形に設置されている。その周囲に新たな発電装置を設置する場合、既存装置の性能、或いは形状を大きく変えることであってはならない。過去に於いて提案されて来た車輛の車軸と車体本体の間に発生する振動を利用する発電装置は、断面円形の永久磁石の周囲に円形のコイルを設置し、永久磁石又はコイルを振動によって上下運動をさせて発電をさせるリニア発電装置が主体であった。この場合は、リニア発電装置の断面が円形であるために空間を占有し、他の装置と接触し、設置し難いと言う問題があった。２輪車、３輪車等へ設置する場合には特に大きな制約条件となる。この問題を解決する為に、本発明に於いては断面を扁平な楕円形状とし、狭隘な空間に装置を設置可能なものとし、発電効率の良い永久磁石、及びコイルの設置方法を提案している。【０００９】例１、（図１、図２、図３参照）
断面は扁平な楕円形で、中心部に扁平楕円形の永久磁石（５）を置き、又、対向する位置にコイル（６）を置き、永久磁石（５）の往復運動によって発電を行う扁平惰円形状リニア発電装置の外観、及びその断面の形状を示す。次に、各永久磁石（５）、及びコイル（６）間に磁性材料（１６）を配置して発電効率を高める形状としている。
例２、（図４、図５、図６参照）
電動２輪車、電動３輪車、等へ設置する方法を提示する。これらの車両のサスペンションは通常車軸の両側と車体本体の間にサスペンションとしてコイルスプリング（１２）、又はショックアブソーバー（１３）を設置して振動を吸収している。通常２輪車の場合は、座席のある車体本体と車軸の間はコイルスプリング（１２）によって連結されて車輪の振動を吸収し、大形２輪車の場合は後輪にショックアブソーバー（１３）を付随させて車輪の振動を吸収している。３輪車の場合も同様な形態となっている。何れの場合も断面が円形のリニア発電装置の設置は体積が大きいため設置する空間を占有し、併設することが困難となる。３輪車の場合は、この位置は荷物の収容用の空きスペースの確保も必要となる。本発明に於いてはリニア発電装置（１１）の断面を扁平な楕円形状とし、狭隘な空間に装置を並設することを可能なものとした。【００１０】例３、（図７、参照）
電動小型４輪車、通常エンジン付き小型４輪車、等へ設置する方法を提示する。４輪車の場合も小型車の場合は制震装置の周辺に断面が円形のリニア発電装置（１１）の設置は困難である。特に前輪（１４）の場合は操舵装置の周囲は設置可能な空間は確保することが困難である。本発明に於いては断面を扁平な形状とし、狭隘な空間に装置を設置可能なものとした。
【発明の効果】
【００１１】効果、
電動式の２輪車、３輪車、小型４輪車、通常エンジンの２輪車、３輪車、小型４輪車輛等へ設置することによって過去には廃棄されていた振動エネルギーを電力に変換し、各車両の走行可能距離の伸長が期待でき、省エネの効果を上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による扁平楕円形リニア発電装置の外観図で、正面図及び側面図を示す。
【００１３】
【図２】本発明による扁平楕円形リニア発電装置の広幅方向断面図を示す。
【００１４】
【図３】本発明による扁平楕円形リニア発電装置の狭幅方向断面図とＡ−Ａ断面図を示す。
【図４】電動２輪車の側面図で、本発明による扁平楕円形リニア発電装置の設置状況例を示す。
【００１５】
【図５】２輪車の前方正面図で本発明による扁平楕円形リニア発電装置（１１）の設置状況例を示す。当図に於いては、設置位置は図４とは異なり、リングコイルダンパー（１２）の前後ではなく、リングコイルダンパー（１２）の横に本発明による扁平楕円形リニア発電装置（１１）が設置された例を示している。
【００１６】
【図６】２輪車の前方正面図で本発明による扁平楕円形リニア発電装置（１１）の設置状況例を示す。
【図７】小型４輪車のリア−サスペンション付近への本発明による扁平楕円形リニア発電装置（１１）の設置状況例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】課題１、
陸上走行車輛の走行中に発生する車輪の上下運動による振動をリニア発電によって電力に変えると言う発想は、過去にも先行技術として紹介されている。これらの対象は殆どが４輪車で、設置場所の空間には若干ではあるが余裕も認められていた。然しながら電動２輪車、３輪車等になると設置可能空間は大幅に縮小される。
この問題を解決する為に、本発明ではリニア発電装置（１１）の形状を断面が扁平な楕円形となる形状とし、設置スペースを隣接する装置との間に余裕を与え、又は相互に設置し易い条件を作り出す方法を提案している。
【００１８】課題２、
陸上走行車輛の走行中に発生する車輪の上下運動による振動を電力に変換する場合は、永久磁石（５）又は、コイル（６）の何れかを互いに接近した状態で車輪の振動によって運動をさせなければならない。その際に、相互間の近接距離精度が発電効率に大きく影響する。本発明に於いては、その精度を保持する為に、永久磁石の摺動精度を確保する永久磁石の保持方法、摺動装置についての提案を行っている。又、各永久磁石（５）、各コイル（６）間に磁気材料（１６）を配置し、磁気の流動性を確保し、発電効率を高める手法を採用している。
【００１９】    実施例１．
図１、図２、図３、は本発明による扁平楕円形リニア発電装置の構造を示す。  （１）は車体本体との接合部、（２）は主軸、（３）は主軸へ設置する異物進入防止用の外筒、（４）は主軸の上下作動用リニアベアリング、（５）は扁平楕円形永久磁石、（６）はコイル、（７）は主筒、（８）は摺動補助ロール、（９）は車軸との接合部、（１０）は永久磁石保持金具、（１６）は磁性材料  である。
永久磁石の形状は、扁平楕円形であり、コイルは  その外周に設置する為に中空扁平楕円形となる。
装置は、主軸（２）の最上部の車体本体との接合部（１）によって車体本体と接合され、主筒（７）の底部中心に設置された車軸との接合部（９）によって車軸と接合される。  前記主軸のリニアベアリング設置部の下部へ、複数の扁平楕円形永久磁石（５）を図２の如く扁平楕円形永久磁石（５）の長辺両端に設置された永久磁石保持金具（１０）によって両端の締め付けを行い、複数の扁平楕円形永久磁石と各扁平惰円永久磁石間の磁性材料を１体化する。  磁性材料は、各扁平惰円形永久磁石から発生した磁気の通路となりコイルの磁化作用を促進する。
主筒（７）の内側で前記主軸（２）に設置された扁平楕円形永久磁石（５）の外周へ、  同永久磁石に接触せずに近接して対向する位置へ、コイルとコイル間及びコイルと主筒間に磁性材料を配置して複数のコイル（６）を設置する。
扁平楕円形永久磁石（５）が設置された主軸（２）を、主筒（７）の上部に設置されたリニアベアリング（４）、及び主筒（７）の下部内側に設置された摺動補助ロール（８）によって上下運動可能な状態に主筒（７）の中心へ設置する。  上記リニアベアリング（４）及び、摺動補助ロール（８）は主軸の上下運動の精度を確保する。各扁平楕円形永久磁石（５）間、各コイル（６）間、及び各コイル（６）と主筒（７）間には磁性材料（１６）を配置して、磁気の流動性を高め、発電効率を向上させる。永久磁石（５）から発生した磁気は、（１６）の磁性材料を通過してコイルの上下、及び側面からコイルに対して磁力を与える。  使用される磁性材料としては、磁性鉄板、磁性鉄粉を含むその他の金属、ゴム、エラストマー、プラスチック等が挙げられる。
車輛の走行中に発生する車軸の上下運動によって、これに接続された主軸（２）も上下運動をする。  主軸（２）に設置された扁平楕円形永久磁石（５）は同じく上下運動を行う。  これによってコイル（６）内にフレミングの法則に基づく電流が発生し、各コイル（６）の両端に電圧が発生する。
【００２０】  実施例２
図４、図５は、２輪車に設置した例である。  図４は側面全体図、図５は、前方正面図である。  （１１）は、本発明による扁平楕円形リニア発電装置、（１２）は、リングコイルダンパーである。
前方の扁平惰円形リニア発電装置（１１）は、前方車輪（１４）の横のリングコイルダンパー（１２）の前後へ平行に設置され、後方の扁平楕円形リニア発電装置（１１）は、後方車輪（１５）の横に座席との間にリングコイルダンパー（１２）と平行に設置される。  車輛の走行中に車軸の上下運動によってリングコイルダンパー（１２）は収縮、伸長を繰り返す。  同時に扁平楕円形リニア発電装置（１１）の主軸（２）も往復運動を繰り返し、これによって扁平楕円形永久磁石（５）はコイル（６）の内側で往復運動を繰り返し、フレミングの法則によって発電をする。
前述の如く、図４の前車輪用リングコイルダンパー（１２）及び扁平楕円形リニア発電装置（１１）は、車輪（１４）の横へ前後の状態で設置される。  図５は、正面から見た前車輪（１４）周辺の状態を示す。  この場合、リングコイルダンパー（１２）及び扁平惰円形リニア発電装置（１１）は前車輪（１４）の左右に平行の状態に設置されている。  リニア発電装置の形状が、扁平楕円形となっている為にこの様な配置が可能となる。
【００２１】  図６は、車輛の後方から見た扁平楕円形リニア発電装置の設置状況を示すものである。
前方正面は図３と同形態となる。  （１１）は扁平惰円形リニア発電装置、（１２）はリングコイルダンパーである。  双方が平行に設置され、前述同様に車軸の振動によって発電が行われる。  （１４）は前方車輪、（１５）は後方車輪である。  この周囲には、車輛の使用目的によって異なるが、人の座席設置、貨物の積載場所等に使用され、広い余剰空間を要求される場合が多い。  断面が扁平楕円形のリニア発電装置の設置によってその要求を満たすことが可能となる。
【００２２】  図７は、電動、或いは通常エンジン付き小型４輪車のリア−サスペンション周辺に設置した例である。  （１１）は扁平惰円形リニア発電装置、（１２）はリングコイルダンパー、（１３）はショックアブソーバである。  一般に４輪車のリア−サスペンション付近は狭い空間にリングコイルダンパー、ショックアブソーバ等が設置されるのが通常であり、その狭い余剰空間にリニア発電装置を設置して車軸の上下運動による振動を電力に変換する為には、リニア発電装置の形態を扁平惰円形とすることが有効な手段となる。
【産業上の利用の可能性】
【００２３】  本発明は、車輛の走行中に発生する車輪の上下運動をリニア発電装置で電力に変換し、走行可能距離の延長等の効果を得ようとするものである。近年世界で電動２輪車の普及が広がり、中国では１億台以上の電動２輪車が利用されている。その影響は日本にも及ぼうとしている。又、東南アジアでも普及が始まっている。本発明は、これらの車輛で消費されている電力の節減に寄与し、地球全体の省エネに貢献するものであり、産業上の利用価値は高いものと確信する。
【符号の説明】
【００２４】  （１）車体本体との上部結合部。
（２）主軸。
（３）外筒。
（４）リニアベアリング。
（５）永久磁石。
（６）コイル。
（７）主筒。
（８）摺動補助ロール。
（９）車軸との下部結合部。
（１０）永久磁石保持金具。
（１１）リニア発電装置。
（１２）リングコイルダンパー。
（１３）ショックアブソーバー。
（１４）前方車輪。
（１５）後方車輪。
（１６）各永久磁石、又はコイル間に配置する磁性材料。
【要約】
【課題】１、電動２輪車、電動３輪車、小型電動４輪車、小型普通４輪車に対し、走行中の車軸の上下運動を電力に変換するリニア発電装置を設置する場合のリニア発電装置の形状設定。
２、発電効率を高めるための、前記リニア発電装置内で摺動する複数の永久磁石の保持方法と、摺動方法、及び各永久磁石とコイルとの間に配置する材料の選定。
【解決手段】１、リニア発電装置を断面が扁平な楕円形の形状とし、他の装置の作動に影響を及ぼさない位置に設置する。
２、前記リニア発電装置の発電コイルと永久磁石間隔を狭めてその摺動精度を上げ、且つ各永久磁石及び各コイル間に磁性材料を配置して発電効率を高める永久磁石とコイルの設置。
【選択図】図２【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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