(57)【要約】【課題】効率的に動力を発生する永久磁石モータを提供する。【解決手段】回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転体１５の外径側に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した永久磁石を等間隔で複数個配した回転子磁石１１〜１４を１群配し、円３６０°に対して１８０°の間隔で回転バランスをとるバランスウェイトＢＷを１群配し、前記回転体１５と同軸に円３６０°に対して１箇所の谷部を有する板カム１７ｂを固着し、往復動自在に配したローラ３３及び前記回転体１５に相対する移動側磁石３１を複数組配し、前記板カム１７ｂの回転に倣い追随するローラ３３及び移動側磁石３１が往復動するよう構成し、相対する回転子磁石１１〜１４と移動側磁石３１の磁力作用によって連続回転する永久磁石モータ。【選択図】図１０
2016220508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転体の外径側に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した永久磁石を等間隔で複数個配した回転子磁石を１群として、円３６０°に対して１８０°間隔で２群配設し、前記回転体と同軸に１８０°間隔にて２箇所の谷部を有する板カムを固着し、往復動自在に配したローラ及び前記回転体に相対する移動側磁石を少なくとも１組配し、前記板カムの回転に倣い追随するローラ及び移動側磁石が往復動するよう構成し、相対する回転子磁石と移動側磁石の磁力作用によって連続回転する永久磁石モータ。
【請求項２】
回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転体の外径側に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した永久磁石を等間隔で複数個配した回転子磁石を１群配し、円３６０°に対して１８０°の間隔で回転バランスをとる１群のバランスウェイト若しくは前記１群の回転子磁石を配設し、前記回転体と同軸に円３６０°に対して１箇所の谷部を有する板カムを固着し、往復動自在に配したローラ及び前記回転体に相対する移動側磁石を複数組配し、前記板カムの回転に倣い追随するローラ及び移動側磁石が往復動するよう構成し、相対する回転子磁石と移動側磁石の磁力作用によって連続回転する永久磁石モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、動力を効率的に発生する永久磁石モータに関するものである。【０００２】  従来、モータは回転子か固定子へ荷電し磁力を発生させ、それらの斥力と吸引力の連続的な作用でモータの運転はなされており、従って電力消費は不可欠であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明は、上述した従来技術に鑑みてなされ、効率的に動力を発生する永久磁石モータ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】
【０００４】  上述した目的を達成するために、請求項１の発明は、回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転体の外径側に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した永久磁石を等間隔で複数個配した回転子磁石を１群として、円３６０°に対して１８０°間隔で２群配設し、前記回転体と同軸に１８０°間隔にて２箇所の谷部を有する板カムを固着し、往復動自在に配したローラ及び前記回転体に相対する移動側磁石を少なくとも１組配し、前記板カムの回転に倣い追随するローラ及び移動側磁石が往復動するよう構成し、相対する回転子磁石と移動側磁石の磁力作用によって連続回転する永久磁石モータ。【０００５】  請求項２の発明は、回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転体の外径側に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した永久磁石を等間隔で複数個配した回転子磁石を１群配し、円３６０°に対して１８０°の間隔で回転バランスをとる１群のバランスウェイト若しくは前記１群の回転子磁石を配設し、前記回転子体と同軸に円３６０°に対して１箇所の谷部を有する板カムを固着し、往復動自在に配したローラ及び前記回転体に相対する移動側磁石を複数組配し、前記板カムの回転に倣い追随するローラ及び移動側磁石が往復動するよう構成し、相対する回転子磁石と移動側磁石の磁力作用によって連続回転する永久磁石モータ。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】  本発明を実施するための形態−１を示す永久磁石モータの平面図である。
【図２】  図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  図１におけるＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４】  本発明に係る板カムの説明図である。
【図５】  （ａ）は同実施形態に係る板カムのタイミング線図である。（ｂ）は同実施形態に係る回転子磁石と移動側磁石の関係を示す説明図である。
【図６】  （ａ）は本発明を実施するための形態−１に係る回転子磁石と移動側磁石の関係を示し、回転子体の回転角が０°の状態を示す説明図である。（ｂ）は本発明を実施するための形態−１に係る板カムとローラの関係を示し、回転子体の回転角が０°の状態を示す説明図である。
【図７】  図６における回転子体の回転角が１５°の状態を示し、（ａ）は回転子磁石と移動側磁石の関係を示す説明図である。（ｂ）は板カムとローラの関係を示す説明図である。
【図８】  図６における回転子体の回転角が４５°の状態を示し、（ａ）は回転子磁石と移動側磁石の関係を示す説明図である。（ｂ）は板カムとローラの関係を示す説明図である。
【図９】  図６における回転子体の回転角が９０°の状態を示し、（ａ）は回転子磁石と移動側磁石の関係を示す説明図である。（ｂ）は板カムとローラの関係を示す説明図である。
【図１０】  本発明を実施するための形態−２を示す永久磁石モータの平面図である。
【図１１】  図１０を一部破断した正面図である。
【図１２】  図１１におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】  以下、本発明の形態−１に係る水平形の永久磁石モータ１００について適宜、図面を参照しながら説明する。
【０００８】  図１〜図３に示すように、非磁性体である回転体１５及び板カム１７はシャフト２１に固着され、フレーム１０に配した軸受２２により同軸にて回転自在に支持しており、図３に示すように、フレーム１０上にはガイド３６、ブラケット３５を配設している。該ガイド３６は移動抵抗を減じるためボールベアリングを内蔵した方式が好ましい。
【０００９】  図２に示すように、ローラ３３はローラ用ブロック３４に回転自在に配し、該ローラ用ブロック３４はブラケット３５に固着し、ガイド３６にて移動自在に構成し、本実施例では引張ばね４２によりローラ３３は板カム１７の外周面に常時押付けられる接圧機構にて、該板カム１７の回転に倣い追随して前進・後退し、往復動するものである、また、接圧機構は引張ばね４２でなくても種々の方法でなされても良い。
【００１０】  前記、引張ばね４２はフレーム１０に固着した取付材４１と往復動するブラケット３５に支持されている。
【００１１】  図３に図示するように、本実施例では回転体１５に固着した１群の回転子磁石１１〜１４を１８０°の間隔にて２群を該回転体１５に配設しており、回転子磁石１１と１組の移動側磁石３１の磁力作用による回転力は最低１８０°以上必要である。また、前記板カム１７は図５に示すように０°〜９０°及び１８０°〜２７０°の１８０°間隔にて２箇所の谷部を形成している。つまり、回転子体１が１回転するときローラ３３と移動側磁石３１は２往復する。
【００１２】  ここで、回転子磁石１１〜１４及び移動側磁石３１は矢印側をＮ極としている。
【００１３】  前記回転子磁石１１〜１４及び移動側磁石３１は希土類永久磁石のうち等方性の磁力を有するネオジム（Ｎｄ）が磁力が強く好適に使用されるが、フェライト、サマコバ磁石でも可能である。
【００１４】  本実施例では回転子磁石１１〜１４は角型磁石とし、移動側磁石３１を円柱型磁石としているが磁化方向が同じならば角型磁石でも構成でき、磁化方向が同じならば他の形状でも構成可能である。尚、回転子磁石１１〜１４の磁石巾ｂと移動側磁石３１の移動側磁石径ｄは同程度が好ましい。
【００１５】  図４は本発明に係る板カム１７、１７ｂの回転角が０°時を示し、本実施例では設定角θ１＝１０°、設定角θ２＝３５°、設定角θ３＝３５°、設定角θ４＝１０°とし、総設定角θｚ＝９０°として谷部を形成している。また、回転体１５及び板カム１７、１７ｂを大径化する場合は、図５（ｂ）に示すように、最大空隙Ｓ２、ストロークＳＴ及び上記設定角θ１〜θ４並びに総設定角θｚを設定すれば良い。
【００１６】  ここで、板カム１７、１７ｂに押付けられるローラ３３は、設定角θ１の区間で急速に板カム内半径Ｒ１側へ前進し、設定角θ２区間はその状態を維持し、設定角θ３区間にてローラ３３は徐々に板カム外半径Ｒ２側へ後退する。また、板カム１７、１７ｂの面取りＲはＲ３＝Ｒ４でも良いが、Ｒ３＜Ｒ４とすれば高速回転に対応するものである。
【００１７】  図５（ａ）は板カム１７のタイミング線図であり、本実施例では総設定角θｚ＝９０°としている。図５（ｂ）は回転子磁石１１〜１４と移動側磁石３１の関係を示す説明図である。ここで、移動側磁石３１の後退限時は回転子磁石１１〜１４間が最大空隙Ｓ２となりブレーキ力は微少である。また、移動側磁石３１の前進限時は回転子磁石１１〜１４の隙間は最小空隙Ｓ１となり磁力作用により回転力は回転子磁石１１〜１４の回転に伴い、回転力を大〜微小で表現すれば“大〜中”へ移行する。
【００１８】  図６（ａ）は本発明を実施するための形態−１に係る回転子磁石１１〜１４と移動側磁石３１の関係を示し、回転子体１の回転角が０°の状態を示す。本実施例では回転体１５には回転子磁石１１〜１４を等間隔に取付ピッチθｐ＝１５°にて固着している。ここで、回転子磁石１３、１４の厚さは回転子磁石１１の磁石厚さａ半分程度としており、また、回転子磁石１４は回転体１５の外方向をＳ極とし、総設定角θｚ＝９０°としており、移動側磁石３１への入角時、前記回転子磁石１３、１４とのブレーキ力を軽減するものであり、回転子磁石１３、１４の代わりに回転子磁石１１でも構成可能である。
【００１９】  次に、回転子磁石１２を取付ピッチ角θｐ＝１５°の箇所に固着し、極方向は回転体１５の外方向をＮ極としており、回転子体１の回転角が９０°〜１４５°付近の回転子磁石１２と移動側磁石３１との吸引力を軽減する。
【００２０】  ここで、回転子磁石１１、１２の磁石厚さをａとすると、磁石間隙Ｃｓ＝０．２ａ〜０．６ａが好ましく、磁石間隙Ｃｓは磁力の強さに合わせて決定すれば良い。
【００２１】  図６（ｂ）は（ａ）と同じく回転子体１の回転角が０°の状態を示す。ここで、板カム１７の外周面にはローラ３３が接圧しており、それに伴い図６（ａ）において移動側磁石３１と回転子磁石１３、１４は最大空隙Ｓ２付近まで後退しているため回転力は無く、ブレーキ力は“微小”である。
【００２２】  図７（ａ）（ｂ）は回転子体１の回転角が１５°の状態を示し、板カム１７の板カム内半径Ｒ１側にローラ３３は接圧し、移動側磁石３１と回転子磁石１１の隙間は最小空隙Ｓ１となり、回転子磁石１１と移動側磁石３１との磁力作用による回転力は“大”である。ここで、回転子体１が右回転するには回転子磁石１１、１３及び板カム１７を０°−１８０°の水平対称とすれば良い。
【００２３】  図８（ａ）（ｂ）は回転子体１の回転角が４５°の状態を示し、板カム１７の板カム内半径Ｒ１側にローラ３３は接圧し、移動側磁石３１と回転子磁石１１の隙間は最小空隙Ｓ１となり、その回転力は“中”である。
【００２４】  図９（ａ）（ｂ）は回転子体１の回転角が９０°の状態を示し、板カム１７の板カム外半径Ｒ２側にローラ３３は接圧し、移動側磁石３１と回転子磁石１１の隙間は最大空隙Ｓ２となり、そのブレーキ力は“微小”である。ここで、板カム１７の谷部は１８０°間隔の２箇所であるため、図６〜図９の回転子体１の回転角はそれぞれ１８０°回転した状態も同様である。
【００２５】  以上、述べたように回転子体１の回転角が０°〜１８０°間では回転子体１の回転角が１５°〜４５°間で発生する回転力により回転し、その他の区間は回転子体１及び板カム１７の慣性力により回転を継続する。また、本実施例では移動側磁石３１と回転子磁石１１〜１４による回転角はその他の抵抗を含んで回転子体１の回転角が最低１８０°以上であることが必要である。そうすることにより、回転子体１及び同軸の板カム１７は連続回転するものである。
【００２６】  図１０〜図１２は本発明の形態−２に係る永久磁石モータ１００を垂直形に構成したものであり、形態−１と同様な動作は説明を省略する。
【００２７】  図１０、図１２に示すように、板カム１７ｂは円３６０°にて１箇所の谷部を形成している。ここで、板カム１７ｂ外周面に追随するローラ３３と移動側磁石３１及び引張ばね４２を本実施例では４組配設しており、移動側磁石３１と回転子磁石１１〜１４の磁力作用による回転子体１の回転角度は最低９０°以上を満足することが必要である。例えば、該回転子体１の回転角度が１２０°以上であるとき、ローラ３３、移動側磁石３１及び引張ばね４２等が３組でも回転子体１は連続回転するものである。
【００２８】  図１０に示すように、回転体１５には１群の回転子磁石１１〜１４と回転バランスをとるため、１８０°間隔にて、前記回転子磁石１１〜１４と同重量である１群のバランスウェイトＢＷを固着している。ここで、１箇所は最小空隙Ｓ１であるが、その他の回転子磁石１１〜１４と移動側磁石３１の隙間は最大空隙Ｓ２であることから、前記バランスウェイトＢＷではなく前記１群の回転子磁石１１〜１４でも構成可能である。
【００２９】  次に、このように構成した永久磁石モータ１００の動作について説明する。
【００３０】  図１、図１１における回転子体１を起動するには、図示はしないが、別電源にて自動車で利用するセルモータを付設し、シャフト２１を起動・回転すれば良い。次に、停止するにはブレーキ装置を併設するか、図示はしないが移動側磁石３１、ローラ３３、ガイド３６、取付材４１及び引張ばね４２を１組として、電動アクチュエータにより回転子体１の更に外側に後退すれば自然停止するものであり、本実施例では単列形であるが複列形も構成できる。
【００３１】  その他、本発明は前記実施例等に限られるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更しても構わない。
【００３２】  以上のように構成した本発明によると、発電機と組合わせれば発電装置となり、その他の機械動力源にも応用できる。何れも磁力作用による永久磁石モータを提供することができる。
【符号の説明】
【００３３】１００            永久磁石モータ
１                回転子体
１０              フレーム
１１〜１４        回転子磁石
１５              回転体
１７、１７ｂ      板カム
２１              シャフト
２２              軸受
３１              移動側磁石
３２              ブロック
３３              ローラ
３４              ローラ用ブロック
３５              ブラケット
３６              ガイド
４１              取付材
４２              引張ばね
ａ                磁石厚さ
ｂ                磁石巾
ｄ                移動側磁石径
Ｓ１              最小空隙
Ｓ２              最大空隙
ＳＴ              ストローク
ＢＷ              バランスウェイト
Ｃｓ              磁石間隙
Ｒ１              板カム内半径
Ｒ２              板カム外半径
Ｒ３              面取りＲ
Ｒ４              面取りＲ
θ１              設定角
θ２              設定角
θ３              設定角
θ４              設定角
θｚ              総設定角
θｐ              取付ピッチ角
【図１】
2016220508.tif 000003
【図２】
2016220508.tif 000004
【図３】
2016220508.tif 000005
【図４】
2016220508.tif 000006
【図５】
2016220508.tif 000007
【図６】
2016220508.tif 000008
【図７】
2016220508.tif 000009
【図８】
2016220508.tif 000010
【図９】
2016220508.tif 000011
【図１０】
2016220508.tif 000012
【図１１】
2016220508.tif 000013
【図１２】
2016220508.tif 000014