(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータ外周縁に対し複数の同極性を有する永久磁石を所定角度に配置し、電磁石をロータの内外に配設して電磁石を同期制御して回転させていたが、実施に当っては多くの困難があった。【解決手段】中央に円板状のロータ１を配し、その外周縁に沿って所定角度に同一極を有する斜設された複数個の永久磁石３と、ロータの外周縁の接線に対し直角方向に近接して配設されかつ、斜設された永久磁石が回転通過する際に同期して付勢する如く前後に移動する対向した同一極性の永久磁石６を備え、またロータを多層としその作動開始点を前層に対しずらせ、そしてロータに並行してロータ軸１５に固設された回転同期検出用ロータ４を設け、その外周縁の複数箇所の所要同期位置に、立ち上がりは緩い曲線状で終点は垂直に近く立ち下がるカム５を突設し、またロータの回転時同カムの外周縁に沿って前後に滑動する移動体７を配設し、前記永久磁石に直結して連動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置の中央部に円板状のロータが配設され、
該ロータは、その外周縁に沿って所定角度に同一極を有するように斜設された複数個の永久磁石と、
前記ロータの外周縁の接線に対し直角方向に、ロータに近接して配設されかつ、前記ロータに斜設された永久磁石が回転通過する際に同期して、付勢するように前後に移動する１個以上の対向した同一極性の永久磁石を備えてなることを特徴とする回転補助装置。
【請求項２】
前記回転するロータを１層とし、少なくとも２層以上で構成し、かつ２層目以降は、前層に対し、前記外周縁に沿って所定角度に同一極を有するように斜設された複数個の永久磁石の配置角度を、ずらせて配置し、
対応して前後に移動する前記１個又は複数個の永久磁石の作動開始点が、前層に対し各ずれるように、構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転補助装置。
【請求項３】
前記ロータは、ロータに並行してロータ軸に固設された回転同期検出用ロータを備えてなり、
前記回転同期検出用ロータは、その外周縁の複数箇所の所要同期位置に、立ち上がりは緩い曲線状の傾斜で、同傾斜の終点は垂直に近く立ち下がる形状のカムが突設されてなり、また、ロータの回転時、前記カムの外周縁に沿って前後に滑動する移動体を、前記外周縁に近接して配設し、かつ、同移動体を前記前後に移動する永久磁石に直結し、連動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転補助装置。
【請求項４】
前記ロータの回転同期検出機構が、
前記ロータに斜設された永久磁石の回転が付勢される所要位置に受光点を設け、光検知器により非接触で同期位置を検出する同期検知部と、
その検出信号によって前後に移動する回転−直線運動変換機構と、
同機構に連結され、前記ロータの外周縁に近接して配設された永久磁石とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転補助装置。
【請求項５】
前記ロータを回転駆動する機構を有し、同機構の動力源は風力、水力、人力、電動機、等であり、かつ前記機構との接・断、始動、制動、停止等の制御部を有してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転補助装置。
【請求項６】
前記ローターの回転を、外部の発電機に伝達する機構を有することを特徴とする１〜５のいずれか１項に記載の回転補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、磁石の同極性による反発力を利用して、ロータの回転を付勢する回転補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、磁力による回転装置として、ロータにその外周縁に対し複数の同極性を有する永久磁石を所定角度に配置し、また、付勢するための電磁石をロータの内外に配設して、電磁石を同期制御して回転させることが開示されている。
また、永久磁石を組み合わせて回転させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３０１６２
【特許文献２】特開平９−２３３８７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかし、前者の場合、ロータに永久磁石を配置する角度の選択や、また回転の際、永久磁石が電磁石の磁界に入る時の反作用を避け、かつ付勢させるための電磁石の接、断、極性反転等の同期制御も難しく、実施に当っては困難な面が多くあった。
また、後者の場合、回転の際、永久磁石が外接した永久磁石の磁界に入る時の反作用を避け、かつ付勢させるための構成として「ロータの回転軸に沿った１方の半外周円部に磁極が周方向等間隔を存して、径方向外側に向けた状態で一定角度を有するように配置された永久磁石及び他方の半外周縁部に非磁性体で作られたバランサーを備え、回転軸に固定された回転体とを具備してなる磁力回転装置である」ことを条件とし、
「前記永久磁石と同磁極になるように回転体側向に、かつ回転体の半径線方向に可動できるような外部永久磁石が回転体の近傍に配置されており、回転体の回転方向に対して先頭部の永久磁石が外部永久磁石に進入する時に、外部永久磁石との距離を離すように、回転体側面に、前記バランサー部から永久磁石の回転方向に対して、前半分に亘る範囲に凸部が設けられている」と記されており、事例として図面が記載されているが、
外部の永久磁石は押圧力によって常に回転体の外周縁を摺動しており、回転時の抵抗や、磨耗による永久磁石の摺動部の耐久性が問題になると共に、先頭部の永久磁石の反作用は避けることができても、続く多数の永久磁石の反作用は避けられず、この部分は慣性力と、付勢力によってどの程度回転に寄与できるか問題である。
さらに、前記後半円周に亘るバランサーの部分は、回転体のバランスには寄与するが、自体に付勢力はない。
本発明では、上記の課題を解決した簡単な構造の回転補助装置を提供する。
【発明が解決するための手段】
【０００５】上記に鑑み本発明者等は鋭意実験研究の結果、下記の手段  によりこの問題を解決した。
（１）装置の中央部に円板状のロータが配設され、該ロータは、その外周縁に沿って所定角度に同一極を有するように斜設された複数個の永久磁石と、前記ロータの外周縁の接線に対し直角方向に、ロータに近接して配設されかつ、前記ロータに斜設された永久磁石が回転通過する際に同期して、付勢するように前後に移動する１個以上の対向した同一極性の永久磁石を備えてなることを特徴とする回転補助装置。
（２）前記回転するロータを１層とし、少なくとも２層以上で構成し、かつ２層目以降は、前層に対し、前記外周縁に沿って所定角度に同一極を有するように斜設された複数個の永久磁石の配置角度を、ずらせて配置し、対応して前後に移動する前記１個以上の永久磁石の作動開始点が、前層に対し各ずれるように構成されてなることを特徴とする前項（１）に記載の回転補助装置。
（３）前記ロータは、ロータに並行してロータ軸に固設された回転同期検出用ロータを備えてなり、前記回転同期検出用ロータは、その外周縁の複数箇所の所要同期位置に、立ち上がりは緩い曲線状の傾斜で、同傾斜の終点は垂直に近く立ち下がる形状のカムが突設されてなり、また、ロータの回転時、前記カムの外周縁に沿って前後に滑動する移動体を、前記外周縁に近接して配設し、かつ、同移動体を前記前後に移動する永久磁石に直結し、連動させることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の回転補助装置。
【０００６】（４）前記ロータの回転同期検出機構が、前記ロータに斜設された永久磁石の回転が付勢される所要位置に受光点を設け、光検知器により非接触で同期位置を検出する同期検知部と、その検出信号によって前後に移動する回転−直線運動変換機構と、同機構に連結され、前記ロータの外周縁に近接して配設された永久磁石とからなることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の回転補助装置。
（５）前記ロータを回転駆動する機構を有し、同機構の動力源は風力、水力、人力、電動機、等であり、かつ前記機構の始動、制動、停止等の制御部を有してなることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の回転補助装置。
（６）前記ローターの回転を、外部の発電機に伝達する機構を有することを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の回転補助装置。
【発明の効果】
透明
【０００７】  本発明によれば次のような優れた効果を発揮することができる。
１、請求項１の発明によれば
装置の中央部に円板状のロータが配設され、
該ロータは、その外周縁に沿って所定角度に同一極を有するように斜設された複数個の永久磁石と、
前記ロータの外周縁の接線に対し直角方向に、ロータに近接して配設されかつ、前記ロータに斜設された永久磁石が回転通過する際に同期して、付勢するように前後に移動する１個又は複数個の永久磁石を備えてなるため、
ロータが回転して、ロータに斜設された複数個の永久磁石中の１個が、ロータに近接して配設された前後に移動する１個の永久磁石の反発する磁界内に進入する前に、同永久磁石は後退し、両磁石を離すことにより反作用を避けることができる。
かつ、前記反作用区域の通過直後には、前進して接近し回転を付勢する方向に作動するため、スムースな回転付勢を行なうことができる。
【０００８】  請求項２の発明によれば、
回転するロータを１層とし、少なくとも２層以上で構成し、かつ２層目以降は、前記１層に対し、ロータの外周縁に沿って所定角度に同一極を有するように斜設された複数個の永久磁石の配置角度を、ずらせて配置し、対応して前後に移動する前記１個以上の永久磁石の作動開始点が、前記１層に対しずれるように構成されてなるため、
２層目の付勢は、１層に対して所定角度遅れて作動し、３層は２層に対し、４層は３層に対してそれぞれ同様に遅れて作動し、全体として連続して作動する。
したがって、各層の永久磁石及び前後移動の永久磁石の数は少なく、かつ個々の前後移動の永久磁石の運動量も少なくて済むので、装置として持続性と耐久性を保持することができる。
【０００９】  請求項３の発明によれば、
ロータに並行してロータ軸に固設された回転同期検出用ロータを備え、前記同期検出用ロータは、その外周縁の複数箇所の所要同期位置に、立ち上がりは緩い曲線状の傾斜で、同傾斜の終点は垂直に近く立ち下がる形状のカムが突設されてなり、
また、同期検出用ロータは、回転時、前記カムの外周縁に沿って前後に滑動する移動体を、その外周縁に近接して配設してなり、かつ、同移動体を前記前後に移動する永久磁石に直結し、連動させているため、
カムの外周縁に沿って前後に滑動する移動体の作動は、除々に立ち上がって頂点に至り、終点を過ぎると垂直に近く急激に立ち下がることによって、前記移動体は反作用の区域では後退し、前記反作用区域の通過直後には前進する。
そして、移動体に直結されている永久磁石は連動して前後に移動するため、回転の付勢力を得ることができる。
また、前記前後に滑動する移動体は素材や、形態を自由に選択できるので、耐久性があり、かつ応答速度を速くすることも可能である。
さらに、前記カムは、回転同期検出用ロータの外周縁の一部に形成されており、
前記移動体は、その範囲のみを間歇的に前後に滑動するため動きに無駄がなく、かつ耐久性がある。。
上記請求項１〜３の発明によれば、本回転補助装置の主体は、永久磁石と機械機構のみで構成され最も簡明であり、応用範囲が広い。
【００１０】  請求項４の発明によれば、
前記ロータの回転同期検出機構が、前記ロータに斜設された永久磁石の回転が付勢される所要位置に受光点を設け、光検知器により非接触で同期位置を検出する同期検知部と、その検出信号によって前後に移動する回転−直線運動変換機構と、同機構に連結され、前記ロータの外周縁に近接して配設された永久磁石とからなるため、
回転同期の検出を光検知器等によって非接触に行なうことができ、前記検出信号による駆動用回路によって、前後に移動する回転−直線運動変換機構、例えばソレノイドを駆動し、それに直結されたロータの外周縁に近接して配設された永久磁石を同期して、前後に作動させることができる。光検出器、駆動回路、ソレノイド等の電気的系統を必要とするが、手段の１つとして有効である。
【００１１】  請求項５の発明によれば、
前記ロータの中心軸を回転駆動する機構を有し、同機構の動力源は風力、水力、人力、電動機、等であり、かつ前記機構の始動、制動、停止等の制御部を有し、またクラッチを有して前記ロータの中心軸との接、断を所要時行なうことができる。
したがって、回転駆動の動力源を特定せず有効に活用することができる。
特に人力による回転駆動によって作動することもできるため、例えば災害時等の商用電源停止時にも有用である。
また、本回転補助装置によって、本来の駆動回転力を補助することができるため、
例えば、駆動電力の節減や、人力の回転労力の軽減等に寄与することができる。
【００１２】  請求項６の発明によれば、
前記ローターの回転を、外部の発電機に伝達する機構を有するため、
回転を外部の発電機に伝達し、外部電力として供給できる。また、発電機より蓄電池に充電し、備蓄しておくことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の回転補助装置を示す説明用正面図。
【図２】１層ロータの外観斜視図。
【図３】１〜４層のロータに斜設された永久磁石及び回転同期検出用ロータの各層間の位置関係を示す模式図。
【図４】永久磁石と前後移動永久磁石とが離れた時の図３の模式図。
【図５】前後滑動移動体の説明図。
【図６】他のロータの回転同期検出機構を示すブロック図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  発明を実施するための最良の形態を以下順次説明する。
図１は本発明の回転補助装置を示す説明用正面図である。
図において、１は回転補助装置、２は１層ロータ、３は永久磁石、４は１層回転同期検出用ロータ、５はカム、５’はカムの立ち上がり、６は前後移動永久磁石、７は前後滑動移動体、８は連結具、９は２層ロータ、１０は２層回転同期検出用ロータ、１１は３層ロータ、１２は３層回転同期検出用ロータ、１３は４層ロータ、１４は４層回転同期検出用ロータ、１５は中心軸、１６は回転方向、１７は外部伝達機構、１８は発電機へ、２０は回転駆動機構、２１は制御部、２２はクラッチ、２３は駆動用軸を示す。【００１５】  図２は１層ロータの外観斜図で、図（ａ）は前後移動永久磁石後退時の位置、図（ｂ）は前進時の位置、を示す。【００１６】  図３は１〜４層のロータに斜設された永久磁石及び回転同期検出用ロータの各層間の位置関係を示す模式図で、前記図２（ｂ）図に示す永久磁石３と、前後移動永久磁石６とが近接した状態を示し、
図３の図（ａ）、（ｂ）は１層の配置、（ｃ）、（ｄ）は２層の配置、（ｅ）、（ｆ）は３層の配置、（ｇ）、（ｈ）は４層の配置を示す。【００１７】  図４は永久磁石と前後移動永久磁石とが離れた時の図３の模式図で、
前記図３（ａ）、（ｂ）図に示す永久磁石３と、前後移動永久磁石６とが離れた状態を示す。【００１８】  上記図１〜４に基づき実施の形態を説明する。
図１に示したように、装置の中央部に円板状の１層ロータ２が配設され、該ロータ２は、その外周縁に沿って所定角度に同一極を有するように斜設された複数個の永久磁石３と、前記ロータの外周縁の接線に対し直角方向に、ロータ２に近接して配設されかつ、前記ロータ２に斜設された永久磁石３が回転通過する際に同期して、付勢するように前後に移動する２個の永久磁石６を備えている。
上記の状態を図２の１層ロータの外観斜視図に示す。
また、本事例では、ロータ２にはその外周縁に沿って左右２個の永久磁石３が対称して配設されており（図１，２）、回転時のバランスが保たれるようになっている。【００１９】  図２の、図（ａ）は前後移動永久磁石の後退時の位置を示す。この時、前後滑動移動体７は、１層回転同期検出用ロータ４が有するカム５（後記）の頂点にあって、
永久磁石３と前後移動永久磁石６との距離は離れており同極による反発力は働かないが、  次に図（ｂ）に示したように、ロータ２が回転方向１６のように回転通過し、前後滑動移動体７の先端がカム５から外れて前進すると、前記永久磁石３と前後移動永久磁石６との距離は接近し、この際同極の反発力によって、永久磁石３は回転方向に付勢される。【００２０】  図３は回転補助装置の付勢時の１〜４の各層における永久磁石と前後移動永久磁石との関係位置を示す説明図で、
図３の（ａ）、（ｂ）は１層の配置、（ｃ）、（ｄ）は２層、（ｅ）、（ｆ）は３層、（ｇ）、（ｈ）は４層の各配置を示す。
図において、９’〜１４’は、前層に対する永久磁石３及び前後移動永久磁石７の配置のずれ及び回転同期検出用ロータ４のカム５の配置のずれ、偏角４５°を示す。
本図に示すように、回転に対する付勢は、各層毎の異なった位置の計８箇所で行なわれ回転を連続させる。【００２１】  図４は永久磁石と前後移動永久磁石とが離れた時の図３の模式図で、回転補助装置の非付勢時の１層における永久磁石と前後移動永久磁石との関係位置を示す。
ロータ２が回転方向１６のように回転通過し、前後滑動移動体７の先端がカム５の頂点に至ると、前記永久磁石３と前後移動永久磁石６との距離は離れる。
以下、各層における前層に対する配置のずれ、偏角４５°と、回転同期検出用ロータ４のカム５の配置のずれ、偏角４５°は前記図３と同様である。【００２２】  また、前記図１の回転補助装置１は、４層の各ロータを回転駆動する回転駆動機構２０と、同機構の制御部２１と、クラッチ２２と、回転駆動用軸２３を有している。
前記回転駆動機構２０は、電動機、風力、水力、人力等のいずれの回転を利用してもよい。
また、回転駆動機構２０の制御部２１を有して、回転の始動、制動、停止、回転数の検出制御等を行ない、またクラッチ２２を有して前記ロータのシャフト１５との接、断を制御部２１にて所要時行なうことができる。
そして、前記ロータの中心軸１５の他端は、外部接続機構１７を有し、外部の発電機１８へ接続される。【００２３】  次に、回転同期検出機構について詳述する。
前記ロータ２、９、１１、１３は並行してロータ軸に固設された回転同期検出用ロータ４、１０、１２、１４、を備えてなり、
前記各同期検出用ロータは、その外周縁の複数箇所の所要同期位置に、立ち上がりは緩い曲線状の傾斜で、同傾斜の終点は垂直に近く立ち下がる形状のカム５が突設されている、（図２、図３）。【００２４】  また、同期検出用ロータは、回転時、前記カム５の外周縁に沿って前後に滑動する前後滑動移動体７を、その外周縁に近接して配設している。
かつ、同移動体は前記前後移動永久磁石６に直結され連動させている。【００２５】  図５は、前後滑動移動体の説明図で、図（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は後退時の縦断面図、（ｃ）は前進時の縦断面図を示す。
図において、２５はコロ、２６はロッド、２７はケース、２８はバネ、２９はストッパーを示す。
前後滑動移動体７は、図（ａ）のように、作動時、回転同期検出用ロータのカム５にコロ２５が滑動回転してロッド２６を除々に押し上げ、カム５の頂点まで後退させる。
この時ロッド２６の後端に接続されている接続具８を後退させ、また、同時に図（ｂ）に示すように、ロッド２６の後端はケース２７内の後部に設けられているバネ２８を圧縮する。
そして、（ｃ）図のように、前記コロ２５は、カム５の立ち下がり箇所に至ると、前記バネ２８の復元力によって、ロッド２６はケース２７の前部のストッパ２９によって停止するまで急激に前進する。そして、コロ２５は回転同期検出用ロータ５の外周縁に接近するが、接触滑動することはない。
また、この際ロッド２６の後端に接続されている接続具８を前進させる。
前記のように、接続部８は前後移動永久磁石６の後部に直結されているので、前後に移動すると、永久磁石６は連動して前後する（図２）【００２６】  図６は他のロータの回転同期検出機構を示すブロック図である。
図において、３０は１層のロータ、３１は１層ロータの回転同期検出点、３２は２層ロータの回転同期検出点、３３は３層ロータの回転同期検出点、３４は４層ロータの回転同期検出点、３５〜３８は１〜４層の光検出器、３９〜４２は駆動用回路、４４，４５は１層のソレノイド、４６，４７は２層のソレノイド、４９，５０は３層のソレノイド、５１，５２は４層のソレノイド、５３〜６０は１〜４各層の前後移動永久磁石を示す。
本事例は、１層のロータに回転同期検出点である光検出器の受光パターン３１〜３４を４５°ずつずらせて配設し、前記各受光パターンに３５〜３８の光検出器から投光し、各受光パターンからの反射光によって、各層の回転同期点を非接触で検出する。
検出された信号は３９〜４２の駆動用回路によって、次段の４４〜５２のソレノイドを各作動させる。
前記各ソレノイドの軸の移動点を、前記前後移動永久磁石６の後部に直結させれば連動して前後することができる。
【符号の説明】
【００２７】１：回転補助装置
２：１層ロータ
３：永久磁石
４：１層回転同期検出用ロータ
５：カム
６：前後移動永久磁石
７：前後滑動移動体
８：連結具
９：２層ロータ
９’〜１４’：前層に対する永久磁石及び前後移動永久磁石の配置のずれ及び回転同期検出用ロータカム配置のずれ
１０：２層回転同期検出用ロータ
１１：３層ロータ
１２：３層回転同期検出用ロータ
１３：４層ロータ
１４：４層回転同期検出用ロータ
１５：シャフト
１６：回転方向
１７：外部接続機構
１８：発電機へ
２０：回転駆動機構
２１：制御部
２２：クラッチ
２３：駆動用シャフト
２５：コロ
２６：ロッド
２７：ケース
２８：バネ
２９：ストッパー
３０：１層のロータ
３１：１層ロータの回転同期検出点
３２：２層ロータの回転同期検出点
３３：３層ロータの回転同期検出点
３４：４層ロータの回転同期検出点
３５〜３８：１〜４層の光検出器
３９〜４２：駆動用回路
４４，４５：１層のソレノイド
４６，４７：２層のソレノイド
４９，５０：３層のソレノイド
５１，５２：４層のソレノイド
５３〜６０：１〜４各層の前後移動永久磁石
【図１】
2013255406.tif 000003
【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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