JP2002027734A - 電動エンジン - Google Patents

電動エンジン

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JP2002027734A
JP2002027734A JP2000202804A JP2000202804A JP2002027734A JP 2002027734 A JP2002027734 A JP 2002027734A JP 2000202804 A JP2000202804 A JP 2000202804A JP 2000202804 A JP2000202804 A JP 2000202804A JP 2002027734 A JP2002027734 A JP 2002027734A
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pistons
electromagnet
electric engine
dead center
piston
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Takahito Ota
敬人 太田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁石間の吸着力を有効に利用することによっ
て、エネルギー効率を向上させた、有毒ガスの発生しな
いクリーンな電動エンジンを提供する。 【解決手段】 頭部を向かい合った状態で配置された2
個のピストン2,3と、該2個のピストン2,3の頭部
に固設された永久磁石4,5と、前記2個のピストンの
上死点と上死点の間に配置された電磁石6と、該電磁石
6に瞬間的に電流を供給する配電機とを有した電動エン
ジンであって、前記ピストン2,3は互いの頭部の永久
磁石の吸着力によって上死点まで移動し、上死点に達し
た後は瞬間的に励磁された電磁石6によって下死点まで
反発し、永久磁石2,3の吸着力と電磁石6の反発力に
よって往復運動をくり返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電動エンジンに関
し、特に、磁石間の吸着力を有効に利用することによっ
て、エネルギー効率を向上させた、有毒ガスの発生しな
いクリーンな電動エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】今日自動車、船舶、発電機等の原動機は
ガソリン、軽油等を使用した内燃機関で占められ、これ
らの内燃機関はシリンダー内で燃料を爆発させ、その爆
発力を使用してピストンを往復運動させ、動力を得るし
くみとなっている。また、近年では内燃機関の代わりに
バッテリーとモータによって駆動される電気自動車が開
発されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の原動機は、燃焼時に、CO、NOx等の有毒ガスを生
じるため環境衛生上の問題があり、また、石油資源を消
費するため、エネルギー資源の保護の観点からの問題が
あった。また、電動モータは電源を連続的に消費する構
成であるため、エネルギー効率が悪いという問題があっ
た。本発明はかかる従来の問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的とするところは、磁石間の
吸着力を有効に利用することによって、エネルギー効率
を向上させた、有毒ガスの発生しないクリーンな電動エ
ンジンを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の手段として本発明請求項1記載の電動エンジンにおい
ては、頭部を向かい合った状態で配置された2個のピス
トンと、該2個のピストンの頭部に固設された永久磁石
と、前記2個のピストンの上死点と上死点の間に配置さ
れた電磁石と、該電気磁石に瞬間的に電流を供給する配
電機とを有した電動エンジンであって、前記ピストンは
互いの頭部の永久磁石の吸着力によって上死点まで移動
し、上死点に達した後は瞬間的に励磁された電磁石によ
って下死点まで反発し、永久磁石の吸着力と電磁石の反
発力によって往復運動をくり返す構成とした。このよう
な構成とすることにより、磁石の吸着力を利用した効率
の良いエンジンが構成される。
【0005】請求項2記載の電動エンジンにおいては、
請求項1記載の電動エンジンにおいて、前記ピストンの
上死点と上死点の幅は3mm〜4mmに形成され、その
間に板状の電気磁石が配置されている構成とした。この
ような構成とすることにより、2個のピストンを接触寸
前まで近接させ、磁石の吸着力を効率良く利用すること
ができる。
【0006】請求項3記載の電動エンジンにおいては、
請求項1または2記載の電動エンジンにおいて、前記ピ
ストンの行程の外周にはコイルが配置され、発電作用を
有している。このような構成とすることにより、余剰の
動力を電力としてフィードバックすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図1は実施の形態1にかかる電動
エンジンの概略図、図2はコイルの側面図、図3は実施
の形態1にかかる電動エンジンの作動工程を示す説明
図、図4は実施の形態2にかかる電動エンジンの概略図
である。本発明の実施の形態1にかかる電動エンジンA
は図1に示すように、アルミ合金等の磁石の吸着しない
素材(非磁性体)によって形成されたシリンダー1と、
同じく非磁性体によって形成された2個のピストン2,
3と、ピストン2,3の頭部に固設された永久磁石4,
5と、シリンダー1の中央部分に設置された電磁石6
と、電磁石6に電流を供給する配電機を主要な構成とし
ている。
【0008】前記ピストン2,3の下端には、一般内燃
機関と同様にコンロッド7が連結され、コンロッド7の
先にはクランクシャフト8が連結され、ピストン2,3
の往復運動をコンロッド7及びクランクシャフト8によ
って回転運動に変換するようになっている。また、クラ
ンクシャフト8はシリンダーの左右両側に配置され、そ
れぞれのクランクシャフト7はフライホイール9を介し
て車輪に連結されている。このフライホイール9はクラ
ンクと車輪との連結を滑らかにし、クランク軸に慣性力
を与え、車輪の回転及びピストン2,3の運動をスムー
ズに行なう役目を有している。
【0009】前記ピストン2,3はシリンダー1内を往
復運動する円柱物であり、直状のシリンダー1の両側に
それぞれ配置されている。ピストン2,3の外周にはピ
ストンリング、ベアリング、オイル等が必要に応じて配
置され、シリンダーとの摩擦を減少させるようになって
いる。ピストン2,3は頭部同士を互いに対面した状態
でシリンダー1内に配置され、一方側のピストン2の頭
部にはS極を露出した磁石4が固設され、他方側のピス
トン3の頭部にはN極を露出した磁石5が固設されてい
る。そのため、2個のピストンの頭部間には磁石のN極
とS極によって強い吸引力が働くようになっている。こ
こで、磁石4,5としてはネオジム(Nd)、鉄(F
e)及び硼素(B)を主成分とする異方性焼結磁石で、
正方晶構造を持つ新しい金属化合物Nd2 Fe 14Bを主
相とするNEOMAX(商品名)を使用する。このNE
OMAXは通常のサマリウムコバルト磁石の3倍以上の
磁力を備えている。
【0010】前記シリンダー1の中央には図2に示すよ
うな円盤状の電磁石6が配置され、電磁石6を挟んでそ
の両側をそれぞれピストン2,3が往復運動をするよう
になっている。また、ピストン2,3の往復運動はその
両端で動きが停止し、この停止する最上端を上死点、最
下端を下死点といい、2個のピストン2,3の最も接近
する上死点と上死点の幅は3mm〜4mmに形成され、
この部分に電磁石6が配置されている。この電磁石6は
中心から外側に向かって導線10を巻いたものであり、
導線10の太さは3mm以下のものを使用している。ま
た、2個のピストン2、3は、電磁石を挟んで3mm〜
4mmの距離まで接近した後、瞬間的に励磁された電磁
石6によって反発し、往復運動をくり返すようになって
いる。
【0011】前記電磁石6はディストリビューター等の
配電機に連結され、イグニッションコイル等によって変
圧された高圧の電流が瞬間的に電磁石に流れるようにな
っている。尚、電磁石6は2個のピストン2、3が上死
点に達した瞬間に励磁されるが、通電時期、時間、電圧
等は、ガソリンエンジンのプラグの点火時期と同様に、
ピストンの回転数に応じて自動的にプログラムすること
ができる。また、配電機としてはホトカプラーを使用す
るもの、フルトランジスター式、セミトランジスター方
式等任意である。
【0012】次に図3に基づいて電動エンジンのAの作
用について説明する。本発明の電動エンジンAを起動す
るためには、セルモーター(図示せず)によってフライ
ホイール9またはクランクシャフト8に回転力を与え
る。ピストンが下死点方向にある場合には、クランクシ
ャフトからの慣性力によって頭部同士が接近し、また、
ピストンが上死点方向にある場合にはクランクシャフト
からの慣性力と、電磁石からの磁力によって反発し、往
復運動を開始する。
【0013】往復運動を開始すると、ピストンの一方の
N極の永久磁石と、他方のS極の永久磁石が吸引し合
い、磁石同士の吸着力によりピストン同士が引きつけら
れ、幅3mm〜4mmの電磁石を挟んで近接する。図3
(a)ピストンがシリンダーの中央の電磁石を挟んで近
接した瞬間に、配電機から電磁石に瞬間的に電流を供給
する。すると、電磁石の一面にN極、他面にS極の磁界
が発生し、ピストンのN極と電磁石のN極、ピストンの
S極と電磁石のS極が反発し、ピストンがそれぞれ下死
点まで反発される。図3(b)このように、ピストンの
吸着行程と反発行程によってピストンがくり返し往復
し、図3(a)(b)(c)(d)をくり返す。このピ
ストン同士の吸着行程と、反発行程による力がクランク
シャフトによって回転力(トルク)に変換される。尚、
クランクシャフトの回転はそれぞれが衝突しないよう
に、左回転、または右回転の同一回転となる。
【0014】次に、実施の形態2にかかる電動エンジン
Bについて説明する。尚、本実施の形態において前記実
施の形態1と同一の構成部分については同一の符号を付
してその説明は省略する。実施の形態2にかかる電動エ
ンジンBは図4に示すように、ピストン2,3の上死点
と下死点の間の行程のシリンダー外周に導線を巻付けた
ものであり、該導線はシリンダーの外周に沿って複数巻
かれてコイル11となり、コイル11の端線は電源に連
結されている。このコイル11の部分を磁石4,5が横
切ることにより発電が行なわれ、アイドリング時、ある
いは減速時に電気が発電され、発電された電流がバッテ
リーにフィードバックされるようになっている。
【0015】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明の具体的な構成は本実施の形態に限定される
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更
等があっても本発明に含まれる。ピストン大きさ、形状
等については任意に設定することができる。前記実施の
形態で説明した電動エンジンをガソリンエンジン等の内
燃機関と併用することも可能である。
【0016】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明請求項1
記載の電動エンジンでは、頭部を向かい合った状態で配
置された2個のピストンと、該2個のピストンの頭部に
固設された永久磁石と、前記2個のピストンの上死点と
上死点の間に配置された電磁石と、該電気磁石に瞬間的
に電流を供給する配電機とを有した電動エンジンであっ
て、前記ピストンは互いの頭部の永久磁石の吸着力によ
って上死点まで移動し、上死点に達した後は瞬間的に励
磁された電磁石によって下死点まで反発し、永久磁石の
吸着力と電磁石の反発力によって往復運動をくり返す構
成としたので、磁石の吸着力を利用して効率的にピスト
ンを往復運動させることができる。また、電磁石には瞬
間的に電流を流すので、従来のモータに比べて消費電力
が低減される。また、従来のモータと異なり、構造が簡
素となり、雑音の発生も少なく軽量でコンパクトとな
り、大きなトルクを発生させることができる。さらに、
石油等の化石燃料やガス燃料を使用しないので排気ガス
の発生がないという効果が得られる。
【0017】請求項2記載の電動エンジンでは、上死点
と上死点の幅は3mm〜4mmとしたので、接触寸前ま
で、ピストンの吸着行程を延ばすことができ、効率的に
磁石の吸着力を利用できる。
【0018】請求項3記載の電動エンジンではピストン
の往復に伴って発電が行なわれるので、アイドリング
時、減速時に発電し、その分をフィードバックし、エネ
ルギーを効率的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1にかかる電動エンジンの概略図で
ある。
【図2】コイルの側面図である。
【図3】実施の形態1にかかる電動エンジンの作動工程
を示す説明図である。
【図4】実施の形態2にかかる電動エンジンの概略図で
ある。
【符号の説明】
A 電動エンジン B 電動エンジン 1 シリンダー 2 ピストン 3 ピストン 4 磁石 5 磁石 6 電磁石 7 コンロッド 8 クランクシャフト 9 フライホイール 10 導線 11 コイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 頭部を向かい合った状態で配置された2
    個のピストンと、 該2個のピストンの頭部に固設された永久磁石と、 前記2個のピストンの上死点と上死点の間に配置された
    電磁石と、 該電磁石に瞬間的に電流を供給する配電機とを有した電
    動エンジンであって、 前記ピストンは互いの頭部の永久磁石の吸着力によって
    上死点まで移動し、 上死点に達した後は瞬間的に励磁された電磁石によって
    下死点まで反発し、永久磁石の吸着力と電磁石の反発力
    によって往復運動をくり返すことを特徴とする電動エン
    ジン。
  2. 【請求項2】 前記ピストンの上死点と上死点の幅は3
    mm〜4mmに形成され、その間に板状の電磁石が配置
    されていることを特徴とする請求項1記載の電動エンジ
    ン。
  3. 【請求項3】 前記ピストンの行程の外周にはコイルが
    配置され、ピストンの往復に伴って発電が行なわれるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の電動エンジン。
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