(57)【要約】【課題】モータ等の動力発生機と負荷との間に接続し、動力発生機のトルクを補助するための磁力回転装置を提供する。【解決手段】本磁力回転装置１は、動力発生機４によって駆動され、同じ回転速度で互いに逆方向に回転するように平設されている第１軸２１及び第２軸３１と、各軸の末端側が固定されている第１腕部２２及び第２腕部３２と、第１腕部の先端面に配設されている第１磁石２３と、第２腕部の先端側の側面に配設されている第２磁石３３と、を備え、第２腕部の先端側の側面３２１は、第１腕部の先端面２２１と最接近したときに先端面と対向する面であり、第１軸の中心から第１磁石の先端までの第１距離は、第２軸の中心から第２磁石の先端まで第２距離よりも長いことを特徴とする。各磁石によって各軸の回転を付勢してトルクの補助をおこなうことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力発生機によって駆動され、同じ回転速度で互いに逆方向に回転するように平行して配設されている第１軸及び第２軸と、
前記第１軸及び前記第２軸にそれぞれの末端側が固定されている第１腕部及び第２腕部と、
前記第１腕部の先端面に配設されている第１磁石と、
前記第２腕部の先端側の側面に配設されている第２磁石と、を備え、
前記第２腕部の先端側の側面は、前記第１軸及び前記第２軸の回転により前記第１腕部の先端面と最接近したときに該先端面と対向する面であり、
前記第１軸の中心から前記第１磁石の先端までの第１距離は、前記第２軸の中心から前記第２磁石の先端までの第２距離よりも長く、且つ該第１距離及び該第２距離の和は該第１軸から該第２軸までの軸間距離よりも長いことを特徴とする磁力回転装置。
【請求項２】
前記第１腕部及び前記第２腕部は、前記第１軸及び前記第２軸にそれぞれ複数対配設されている請求項１記載の磁力回転装置。
【請求項３】
前記第１腕部は、前記第１軸に設けられている第１円板を介して該第１軸に設けられ、
前記第２腕部は、前記第２軸に設けられている第２円板を介して該第２軸に設けられている請求項１又は２記載の磁力回転装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転装置に関し、詳しくは、モータ等の動力発生機と負荷との間に接続し、動力発生機のトルクを補助するための磁力回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の動力発生機に対してトルクを補助する必要がある場合、例えば特許文献１に示すように、モータ等によりフライホイールを回転させて回転エネルギーとして蓄え、その後回転エネルギーを用いて負荷を稼働させる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０２６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、フライホイールを用いる場合は、フライホイールが回転している間だけ動力発生機のトルクの負荷を補助させることができ、フライホイールの回転速度が低下すると、動力発生機のトルクの負荷の補助ができなくなる。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、動力発生機と負荷との間に接続し、動力発生機のトルクを補助するための磁力回転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の通りである。
１．動力発生機によって駆動され、同じ回転速度で互いに逆方向に回転するように平行して配設されている第１軸及び第２軸と、前記第１軸及び前記第２軸にそれぞれの末端側が固定されている第１腕部及び第２腕部と、前記第１腕部の先端面に配設されている第１磁石と、前記第２腕部の先端側の側面に配設されている第２磁石と、を備え、前記第２腕部の先端側の側面は、前記第１軸及び前記第２軸の回転により前記第１腕部の先端面と最接近したときに該先端面と対向する面であり、前記第１軸の中心から前記第１磁石の先端までの第１距離は、前記第２軸の中心から前記第２磁石の先端までの第２距離よりも長く、且つ該第１距離及び該第２距離の和は該第１軸から該第２軸までの軸間距離よりも長いことを特徴とする磁力回転装置。
２．前記第１腕部及び前記第２腕部は、前記第１軸及び前記第２軸にそれぞれ複数対配設されている前記１．記載の磁力回転装置。
３．前記第１腕部は、前記第１軸に設けられている第１円板を介して該第１軸に設けられ、前記第２腕部は、前記第２軸に設けられている第２円板を介して該第２軸に設けられている前記１．又は前記２．記載の磁力回転装置
【発明の効果】
【０００６】
本発明の磁力回転装置によれば、第１軸及び第２軸の回転によって第１腕部及び第２腕部に設けた各磁石が最接近する前後で、各磁石によって各軸の回転を付勢するため、モータ等の動力発生機のトルクの補助をおこなうことができる。
即ち、第１磁石及び第２磁石の対向する面が同じ磁極である場合は、各磁石の最接近後に各腕部が相互にはじかれるように各軸の回転が付勢されるため、モータ等の動力発生機のトルクの補助をおこなうことができる。また、第１磁石及び第２磁石の対向する面が異なる磁極である場合は、各磁石が最接近するときに各腕部が相互に吸引されるように各軸の回転が付勢されるため、モータ等の動力発生機のトルクの補助をおこなうことができる。
更に、腕部を複数組配設する場合は、各軸の１回転当たりの付勢を強めるため、トルクの補助の程度をより強めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述によって更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】本発明の実施例であり、第１腕部上の第１磁石と、第２腕部上の第２磁石が接近している状態を示す正面図である。
【図２】本発明の実施例を示す平面図である。
【図３】第１腕部上の第１磁石と、第２腕部上の第２磁石が接近していく状態を示す正面図である。
【図４】第１腕部上の第１磁石と、第２腕部上の第２磁石が離れていく状態を示す正面図である。
【図５】第１腕部上の第１磁石と、第２腕部上の第２磁石との角度を説明するための正面図である。
【図６】第１腕部上の第１磁石と、第２腕部上の第２磁石との角度を説明するための正面図である。
【図７】第１腕部上の第１磁石と、第２腕部上の第２磁石との角度を説明するための正面図である。
【図８】第１腕部上の第１磁石と、第２腕部上の第２磁石との角度を説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜８を参照しながら本発明の磁力回転装置を詳しく説明する。
図１及び図２に示すように、本磁力回転装置１は、動力発生機４及び負荷５に接続して動力発生機４のトルクを補うための装置であり、第１腕部２２を備える第１軸２１及び第２腕部３２を備える第２軸３１を備える。また、第１軸２１及び第２軸３１は、ベルト、プーリ、ギア等から選択される任意の伝達手段６によって動力発生機４及び負荷５と接続されており、連係して回転する。
【０００９】
動力発生機４は、負荷５を稼働させるための動力発生機であって、モータやエンジン等に例示される任意の動力発生機とすることができる。また、負荷５の種類は特に問わず、任意に選択することができる。
第１軸２１及び第２軸３１は平行に配設され、動力発生機４の力が伝達手段６によって伝達されていることによって動力発生機４と連係して回転する。また、軸２１、３１同士が同じ回転速度で互いに逆方向に回転する。更に、軸２１、３１は、それぞれに設けた第１腕部２２及び第２腕部３２が互いに接触することなく、特定の位置で最接近するように、所定の間隔で配設される。尚、第１軸２１及び第２軸３１は複数対を備えていてもよい。
【００１０】
第１腕部２２及び第２腕部３２は、それぞれの末端側が第１軸２１及び第２軸３１に固定されており、図１に例示するように先端側が外側方向に向くように配設されており、第１軸２１及び第２軸３１の回転にともなって、図１、図３及び図４に示すように第１磁石２３及び第２磁石３３が接近したり離れたりするように支持するための長尺状の部材である。各腕部２２、２３の材質としてアルミニウム、鉄等の金属及び樹脂等を用いることができる。また、「先端側が外側方向に向く」とは、各腕部２２、３２の先端側が、配設されている軸２１、３１から最も離れた位置となっていることをいう。
更に、第１腕部２２は第２腕部３２よりも長尺である。また、図５に示すように第１軸２１の中心から第１磁石２３の先端までの第１距離Ｌ１は、第２軸３１の中心から第２磁石３３の先端までの第２距離Ｌ２よりも長く、且つ第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２の和は第１軸２１から第２軸３１までの軸間距離Ｌ３よりも長くなる。更に、第１腕部２２及び第２腕部３２をそれぞれ異なる長さとなるように構成することによって、それぞれに配設されている第１磁石２３及び第２磁石３３を異なる周速度とすることができる。尚、第１腕部２２及び第２腕部３２の長さの比率は特に問わず任意に選択することができる。
【００１１】
第１腕部２２及び第２腕部３２は、第１軸２１及び第２軸３１に複数設けることができる。例えば、軸方向のある１点に、軸の回転方向に対して複数設けることができる。例えば、腕部２２、３２を軸２１、３１に軸の回転方向に対して９０°毎に配設することで、４つの腕部２２、３２を設けることができる。更に、軸方向に対して複数の位置に設けることができる。
第１腕部２２及び第２腕部３２は、第１軸２１及び第２軸３１に固定されており、先端側が外側方向に向いていれば良く、腕部２２、３２と軸２１、３１との間に他の部材を介在させていてもよい。例えば、図１及び図２に示すように、第１腕部２２及び第２腕部３２を、それぞれ第１円板２１１及び第２円板３１１を介して第１軸２１及び第２軸３１に設けることができる。このような円板２１１、３１１を設けることにより、各腕部２２、３２を軸２１、３１により容易に配設できるようになる。第１円板２１１及び第２円板３１１に設ける数は特に問わず、１ずつでもよいし、図１に示すように、１つの軸に複数設けることができる。更に、複数設ける場合はその数を特に問わない。
【００１２】
第１腕部２２の先端面２２１には第１磁石２３が配設されている。また、第２腕部３２の先端側の側面３２１には第２磁石３３が配設されている。
先端面２２１とは、第１軸２１の回転時において外側方向に向く面である。また、側面３２１は、第１軸２１及び第２軸３１の回転により第１腕部２２の先端面２２１と最接近したときに先端面２２１と対向する面であり、第２軸３１の回転時に、その回転の向き若しくはその逆向きとなる面である。第１磁石２３及び第２磁石３３が各軸２１、３１の回転により最接近して各磁極が対向する。このときの対向する各磁極の組は、同極であってもよいし、異なる極であってもよい。
第１磁石２３及び第２磁石３３の数は特に限定されず、任意の数を組として設けることができる。また、複数組備える場合は、図２に示すように、各軸２１、３１の軸方向に配列させることができる。更に、複数組の磁石を設ける場合は、各組の対向時の磁極は、全て同極又は異極であってもよいし、同極及び異極が所定の比率で混在していてもよい。
【００１３】
また、更に第１磁石２３及び第２磁石３３は、各軸２１、３１の回転により最も接近したときに、各磁石の２３、３３の磁極が対向する位置関係となる。また、第１腕部２２及び第２腕部３２は、第１腕部２２が第２腕部３２よりも長いため、第１腕部の先端に設けられている第１磁石２３が、第２磁石３３よりも速い周速度で回転する。
これらにより、図５に示すように各腕部２２、３２の先端部に設けられる第１磁石２３及び第２磁石３３の対向する面が同じ磁極の場合、各軸２１、３１がＲ１１、Ｒ１２方向に回転して各磁石２３、３３が接近するときに、各磁石２３、３３の反発によって各軸２１、３１の必要とするトルクが増加するが、該各面に対して浅い角度Θ１となるようにして、少ないトルクで回転できるようにし、その後、図６に示すように、離れるときは大きな角度Θ２とすることができる。大きな角度Θ２とすることで、磁石２３、２３同士の反発力を、各軸２１、３１の回転の付勢に用いてトルクを補助するために効果的に利用することができる。
【００１４】
各腕部の先端部に設けられる第１磁石２３及び第２磁石３３の対向する磁極が異極の場合、図７に示すように各軸２１、３１がＲ２１、Ｒ２２方向に回転して接近するときに面に対して深い角度Θ３となるようにして吸引し易くすることで、各軸２１、３１の回転を付勢して動力発生機のトルクを補助することができる。その後、図８に示すように最接近した各磁石２３、３３が離れるときは浅い角度Θ４となるようにして、吸引し合う各磁石２３、３３が離れるために必要なトルクを減らし、より少ないトルクで回転できるようにすることができる。
【００１５】
本磁力回転装置により動力発生機の負荷が変化するかどうかによって、トルクを補助しているかどうかを確認する試験を行った。
この試験では、モータ４にインバータ式の電源を接続して、モータの回転数を制御し、磁石の有無により、その電源の入力電流の変化を調べた。その結果を表１に示す。また、図１における第１軸２１を左回転及び右回転で回転させたときの電源の入力電流の変化を調べた。
また、測定に用いた磁力回転装置１は、１対の第１軸２１及び第２軸３１を備える。また、第１軸２１及び第２軸３１には、それぞれ３枚の第１円板２１１及び第２円板３１１が貫装されている。第１円板２１１及び第２円板３１１は、表面及び裏面にそれぞれ４本の第１腕部２２及び第２腕部３２が、９０°毎に配設されている。これら第１腕部２２及び第２腕部３２は、同じ周方向に角度を付けて配設している。第１腕部２２及び第２腕部３２の長さはそれぞれ１７０ＭＭ、１１０ＭＭとした。また、第１腕部２２の先端面２２１には、３つの第１磁石２３が、その片方の磁極が第１腕部２２の先端面２２１から延出する方向を向くように配設されている。更に、第２腕部３２の側面３２１には、３つの第２磁石３３が側面３２１から延出する方向を向くように配設されている。尚、第１磁石２３及び第２磁石は、円柱形状であり、表面磁束密度が２００ＭＴである。また、同極が対向するように配設されている。
第１軸２１及び第２軸３１には、それぞれプーリ６２、６３が設けられており、互い違いにベルト６を接触することにより反対方向に回転することができる。ベルト６は、更に動力発生機４に接続されているプーリ６４、負荷５の軸に接続されているプーリ６５とも接触しており、プーリ６２〜６５が動力発生機４の回転に連係して回転することができる。尚、試験時においては、負荷５を配設せずに負荷５の軸が空転するようにした。
【００１６】
【表１】
2013042642.tif 000003
【００１７】
表１に示すように、モータを３００RPMで右回転させているときにおいて、本磁力回転装置を駆動しているときの消費電流は０．２９Ａであるのに対し、磁力回転装置から磁石２３、３３を全て除いた比較例では０．３２Ａと、０．０３Ａの電流を余分に必要としており、本装置がモータの負荷を軽減できていることがわかる。
更に、左回転時においては、本磁力回転装置を駆動しているときの消費電流は０．３３Ａであるのに対し、磁力回転装置から磁石２３、３３を全て除いた比較例では０．３６Ａと、０．０３Ａの電流を余分に必要としており、本装置がモータの負荷を軽減できていることがわかる。また、右回転のときがより効果があることがわかる。
【００１８】
モータを４００RPMで右回転させているときにおいて、本磁力回転装置を駆動しているときの消費電流は０．３９Ａであるのに対し、磁力回転装置から磁石２３、３３を全て除いた比較例では０．４２Ａと、０．０３Ａの電流を余分に必要としており、本装置がモータの負荷を軽減できていることがわかる。
更に、左回転時においては、本磁力回転装置を駆動しているときの消費電流は０．３９Ａであるのに対し、磁力回転装置から磁石を全て除いた比較例では０．４４Ａと、０．０５Ａの電流を余分に必要としており、本装置がモータの負荷を軽減できていることがわかる。
【００１９】
また、モータを５００RPMで右回転させているときにおいて、本磁力回転装置を駆動しているときの消費電流は０．４６Ａであるのに対し、磁力回転装置から磁石を全て除いた比較例では０．５４Ａと、０．０８Ａの電流を余分に必要としており、本装置がモータの負荷を軽減できていることがわかる。
更に、左回転時においては、本磁力回転装置を駆動しているときの消費電流は０．４８Ａであるのに対し、磁力回転装置から磁石を全て除いた比較例では０．５２Ａと、０．０４Ａの電流を余分に必要としており、本装置がモータの負荷を軽減できていることがわかる。また、右回転のときがより効果があることがわかる。
【００２０】
モータを６００RPMで右回転させているときにおいて、本磁力回転装置を駆動しているときの消費電流は０．５９Ａであるのに対し、磁力回転装置から磁石を全て除いた比較例では０．６３Ａと、０．０４Ａの電流を余分に必要としており、本装置がモータの負荷を軽減できていることがわかる。
更に、左回転時においては、本磁力回転装置を駆動しているときの消費電流は０．５８Ａであるのに対し、磁力回転装置から磁石を全て除いた比較例では０．６２Ａと、０．０４Ａの電流を余分に必要としており、本装置がモータの負荷を軽減できていることがわかる。
このように、３００〜６００RPMの回転速度において、磁力回転装置は、先端に磁石を設けた腕部を軸部に設けることにより、モータの消費電流を減らすことができ、トルクを補助することができることがわかる。
【００２１】
更に、第１腕部２２及び第２腕部３２に設けられている磁石の磁極において、対向したときの磁極の組み合わせを変えて調べた。
このとき、負荷５として三相交流誘導発電機を接続して計測を行った。尚、使用した第１磁石２３及び第２磁石は、円柱形状であり、表面磁束密度が４５０ＭＴである。
【００２２】
【表２】
2013042642.tif 000004
【００２３】
表２に示すように、回転速度が１００ＲＰＭ及び２００ＲＰＭのときは、対向する第１磁石２３及び第２磁石の対向する磁極が異極、即ち、互いに吸着する方向に配設することで、同極の時よりもモータの消費電力を減らすことができることが分かる。また、回転速度が３００ＲＰＭのときであっても左回転のとき、同極ではモータの消費電力が４．５５Ａであるのに対して、異極では４．４５Ａと減少していることがわかる。
【００２４】
上記の通り、図１に示す磁力回転装置１は、対向する第１磁石２３及び第２磁石の対向する磁極を任意に選択し、第１軸の回転方向を適切に選択することで、モータ４のトルクを補助して、モータ４の消費電力を減らすことができることがわかる。
【００２５】
尚、本発明においては、以上に示した実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した態様とすることができる。例えば、本磁力回転装置の第１軸２１及び第２軸３１を１対設けているがこれに限られず、２対以上を設けることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１；磁力回転装置、２１；第１軸、２１１；第１円板、２２；第１腕部、２２１；磁石配設面、２３；第１磁石、２３１；第１距離、３１；第２軸、３１１；第１円板、３２；第２腕部、３２１；磁石配設面、３３；第２磁石、３３１；第２距離、４；モータ、５；負荷、６；ベルト（伝達手段）、６２〜６５；プーリ。
【図１】
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【図２】
2013042642.tif 000006
【図３】
2013042642.tif 000007
【図４】
2013042642.tif 000008
【図５】
2013042642.tif 000009
【図６】
2013042642.tif 000010
【図７】
2013042642.tif 000011
【図８】
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