JP2004523696A - 力を磁気的に伝達するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、力、詳細には起動力を、磁気的相互作用により伝達するための方法および装置に関する。この装置および方法において、複数の支持体に１以上の磁石が取り付けられ、複数の支持体はベアリング手段により回転可能に支持されている。各支持体は１以上のフリーホイール手段、すなわち、フリーホイーリングベアリングに連結されており、したがって、各支持体は回転軸を中心に、または、直進路または湾曲路に沿って１方向のみに回転され、または動かされることができる。また、各支持体には１以上の個々の磁石が予め決められた配置で取り付けられている。これらの複数の支持体は、互いに対して或る距離を有して、第１支持体に伝達された起動力が、この第１支持体により隣りの第２支持体に磁気相互作用により伝達され、起動力は、前記第２支持体により、前記第２支持体の隣りの第３支持体に伝達され、このように力の伝達が続いていくように配置されている。フリーホイール手段が、既に動き出した支持体を逆方向に移動できないようにし、これにより、起動力の実質的に全てが、隣りにある支持体のいずれにも伝達されることが重要である。したがって、どちらにでも伝達される開始起動力は、動作中の支持体の隣りの支持体である。したがって、開始起動力が一度、外部起動力源から磁気的に起動力を伝達する装置に伝達されたならば、起動力は、波の伝搬と同様にほとんど損失を生じずに長い距離にわたって伝達されることができる。このような距離を有するものが閉鎖ループ、例えば円であるならば、起動力は非常に長期間にわたって維持されることができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に作用する移動可能な磁石を用いて力を磁気により伝達するための方法および装置に関する。
【０００２】
（従来の技術）
力を伝達するための磁気装置が長い間知られてきた。このような装置において、駆動力が、回転可能に取り付けられた第１の本体から回転可能に取り付けられた第２の本体に伝達される。第１の本体と第２の本体とは互いから或る距離を有して同軸上に配置される。磁石の作用により生じる力の伝達は、ギヤトレインを形成する噛合いギヤによる力の伝達と類似している。このような周知の力伝達装置の欠点の１つは、伝達される力の大きさが大きくなると、伝達損失も大きくなることである。
【０００３】
米国特許第５，０１３，９４９号（メイブ）は、回転可能なサン部材と回転可能なリング部材の両方に接触してトルクを伝達する磁気的伝達装置を開示している。回転可能な部材の各々に、Ｎ磁気極性およびＳ磁気極性を交互に含む複数の磁極が設けられている。開示された伝達装置は、駆動部材および従動部材に応じて、それぞれ速度を増大または低減させる伝達装置として用いられることができる。また、この伝達装置は、第１の回転可能な部材を第２の回転可能な部材から分離することが可能である。
【０００４】
ドイツ公開特許公報第４３０２２１６号（シュレッター）は、回転可能に支持され、平行に配置され、かつ互いに対して閉じられた関係の２つ以上のロール状の本体を含む伝達装置を開示している。ロール状本体の外面に、螺旋形の磁石が設けられており、磁石は、同じ極性の極が半径方向外側に向けられている。１つのロールから次のロールへの力の伝達が、同じ極性の極の反発作用により得られる。
【０００５】
（発明の目的）
本発明の目的は、力、特には起動力を磁気的に伝達するための改良された方法および装置であって、特にトルク伝達能力が改良される方法および装置を提供することにある。本発明の別の目的は、力を磁気的に伝達するための方法および装置であって、起動力を長い距離にわたって伝達できる方法および装置を提供することにある。さらなる目的は、エネルギーが引き出されることを可能にする方法および装置を提供することにある。
【０００６】
（発明の説明）
本発明に従えば、上記の目的は、１以上の磁石を保持しまたは配置するための複数の支持体または部材を設けることと、各支持体を、ベアリング手段、例えばスピンドル、シャフト、レール、リングなどの上に、またはベアリング手段により移動可能であるように配置することと、各支持体を１以上のフリーホイール手段、すなわち、バックフラッシュまたはバックストップ手段に連結し、これらの手段が、支持体が特定の１方向のみに直線路または湾曲路に沿って移動できること、すなわち、１方向のみに、場合に応じて回転可能または移動可能であることを保証することと、各支持体に、１以上の個々の磁石を、特定の位置および特定の向きで配置して取り付けることと、複数の前記支持体を、第１支持体から伝達された起動力がこの第１支持体により隣りの第２支持体に磁気相互作用により伝達され、この起動力が前記第２支持体により、前記第２支持体の隣りの第３の支持体に伝達され、このように伝達が続くように互いに対して或る距離を有して配置し、この場合、フリーホイール手段が、既に動き出している支持体が逆方向に移動することを不可能にし、これにより、支持体の動作中に起動力のほぼ全てが次の支持体のいずれにも伝達されることと、により達成される。このようにして、第１の移動可能な支持体または部材に伝達された起動力が、一連の協働する磁石ベアリング支持体または部材の最後の移動可能な支持体または部材まで段階的に伝達されることになる。この方法の利点は、開始起動力が外部の起動力源から磁気的力伝達装置に一度伝達されたならば、起動力が、ほぼ損失を生じずに、波の伝搬と同様に長距離にわたって伝達されることができることにある。フリーホイール手段は基本的に様々な方法（様式）でつくられることができるが、フリーホイーリングベアリング（バックフラッシュまたはバックストップ手段としても知られている）を用いることが望ましい。有利な実施形態において、支持体がベアリング手段および／またはフリーホイール手段の一部も形成し得る。
【０００７】
本発明は、先に論じた先行技術から、移動可能な部材がベアリングにより支持されるだけでなく、バックフラッシュまたはバックストップ手段と協働する関係にもあるという点で区別される。これらのバックフラッシュまたはバックストップ手段、詳細にはバックフラッシュまたはバックストップベアリングは、磁石ベアリング部材が１方向にしか移動できないことを保証する。さらにまた、部材は同時にではなく連続的に作動する（動かされる）。これは、本発明の起動力伝達装置に起動力が伝達されたならば少数の部材または支持体でも動き出すことを意味する。
【０００８】
有利なことには、設けられた支持体がキャリッジであり、複数のキャリッジが、直線路、もしくは湾曲路、または円形路などに従うレール、リングなどの上に互いから或る距離を有して１列に配置され、これにより、外部の起動力源から第１キャリッジに伝達された開始起動力がレール上に配置された最終キャリッジまで伝達されることができる。あるいは、設けられた支持体はディスクまたはリングであってよく、複数のディスクまたはリングが共通の回転軸上に、スタックまたはディスクもしくはリングの組立体を形成するように互いに或る距離を有して配置されることができ、これにより、外部起動力源からスタックの第１ディスクに伝達された開始起動力がスタックの最終ディスクまで伝達されることができる。支持体は、基本的には様々な幾何学的配列で前後に並べられることができるが、好ましくは、直線状に前後に、または円形路に沿って配置される。
【０００９】
隣り合う支持体がそれぞれ有し、かつ、１つの支持体から次の支持体に起動力を伝達するために用いられる磁石は、好ましくは、互いに近づくときに反発力を、好ましくは最大にもたらすような向きで配置されている。これは、隣り合う支持体に属する磁石の同じ極が、好ましく互いに向き合っていることを意味する。特に好ましい変型例として、巻型を磁石の移動路から或る距離に、磁石の移動が誘導によりコイルに電場を発生させ、かつ電流が引き出されることができるように配置する。これは、異なるように配向された磁石が単一の支持体に配置され、磁石の幾つかが起動力伝達のために用いられ、他の磁石が誘導により電場を生成するために用いられることを可能にする。協働する磁石は同じ円形路上に配置されても、または、半径方向にずらして配置されてもよい。閉鎖ループでない配置において、例えば、支持体が線形に配置されている場合に、最終支持体からの起動力が第１支持体に再び戻されることが好ましい。これによる利点は、単一の起動力を非常に長時間にわたり支持体装置に保存できることである。
【００１０】
本発明は、また、起動力を少なくとも磁気的に伝達するための装置に関し、この装置は、各々に１以上の磁石が取り付けられた複数の支持体を有する。各支持体は、ベアリング手段、例えば、スピンドル、軸、シャフト、リングなどの上に、またはベアリング手段により配置されている。１以上のフリーホイール手段、詳細にはフリーホイーリングベアリングが個々の支持体の各々に、磁石を有する支持体が、１方向のみに、回転軸を中心に回転し、また、レール、シャフト、リングなどにより形成された直線路または湾曲路に沿って移動できるように連結されている。本発明は、また、支持体が互いに対して、第１支持体に伝達された起動力が磁気相互作用により、この第１の支持体から、隣接する第２の支持体に、そして、この第２の支持体から、第２支持体に隣接した第３の支持体に伝達され、このようにして力の伝達が続いていき、一度動き出した支持体は、逆方向への移動が、１または複数のフリーホイーリングベアリングにより不可能にされ、これにより起動力がほぼ完全に次の支持体のいずれへも伝達されるように配置されていることに関する。このような装置の利点は、開始起動力が、磁気的に力を伝達する装置に外部起動力源から一度伝達されると、力が波の伝搬と同様に実質的に損失を生じずに長い距離にわたって伝達されることができることである。
【００１１】
先に既に記載したように、支持体はキャリッジの形態をとることができ、複数のキャリッジがレール上に１列に、互いに間隔を有して、所定の１方向のみに移動できるように配置され得る。これは、外部起動力源から第１キャリッジに伝達された開始起動力がレール上の最終キャリッジまで伝達されることを意味する。あるいは、設けられる支持体はディスクまたはリングであってよく、複数のディスクまたはリングが共通の回転軸上に、ディスクまたはリングの組立体を形成するように互いに或る距離を有して配置され得る。上記の幾何学的形状は、容易に具現化でき、特に有利であることが分かる。
【００１２】
支持体として働くディスクが、中央のフリーホイーリングベアリングに支持されることが有利であり、これは、支持体がベアリングにより支持され、１回転方向のみにしか回転できないことを保証する。フリーホイーリングベアリングは、慣用のベアリングとフリーホイーリングベアリングとの組合せであってもよい。フリーホイーリングベアリングにかかる応力を低くしておくために、リング、ディスク、キャリッジなどを独立した適切なベアリング上に配置し、または、ベアリングにより、少なくとも１方向に移動可能であるように保持すること、また、独立したフリーホイーリングベアリングを、例えば、リングまたはディスクの適切な歯と協働するギヤと共に用いて、移動方向をモニタリングすることが有用である。言うまでもなく、複数のベアリングを用いる場合には、これらのベアリングは、リングの内周および／または外周上に配置され（支えられ）得る。
【００１３】
ディスクを磁石のための支持体として設け、このような複数のディスクを共通の面に、互いに或る距離を有して、特定の１方向にのみ回転可能（回転軸は共通面に対して垂直）であるように配置することが考えられる。これにより、外部起動力源から第１ディスクに伝達された回転開始起動力は、ディスク組立体の最終ディスクまで伝達される。この場合、ディスクを、全てのディスクが同一の回転方向に回転するように配置することが可能であり、または、ディスクが前後に並べて配置されるのではく、互いに隣り合うように置かれている場合には、これらのディスクを、交互に反対方向に回転するように配置することが可能である。また、ディスクをスタックとして円形に配置する（図１７参照）ことも考えられる。
【００１４】
特に好ましい実施形態において、コイルが、磁石の移動路から或る距離に、磁石の移動がコイルに電場を誘導により発生させ、かつ電流が引き出されることができるように配置される。コイルの配置に関し、磁石支持体がリングであるとき、コイルはリングの面に、リングの周囲から或る距離を有して、または、リングの面に対して垂直方向に配置され得る。
【００１５】
各支持体に、配向の異なる少なくとも２つの磁石が互いから間隔を有して取り付けられることが好ましい。特定の第１の配向の磁石が、隣接する支持体に起動力を伝達するために用いられ、特定の第２の配向の磁石が、力が引き出されることを可能にするために用いられる。この種の装置の驚くべき作用は、先に詳細に記載したように構成された装置から、エネルギーが引き出され、得られることである。互いに協働する支持体が１列に配置される場合には、最終支持体から第１支持体に起動力を伝達し、すなわち供給するための手段を設けることが考えられる。このような手段は、例えば、最終支持体を第１支持体に連結するシャフトであり得る。
【００１６】
支持体のために用いられるベアリング手段は、任意の種類のベアリングであってよく、例えば、ボールベアリング、プレーンベアリング、エアベアリングなどである。重要なのは、これらのベアリングが、支持体が損失を最小限にして移動または運動することを可能にし、それにより、外部から起動力として供給されるエネルギーが摩擦損失として多量に消費されないようにすることである。
【００１７】
以下に、本発明を、図面を参照しつつより詳細に記載する。各図において、同一の部品には同一の参照番号が用いられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜４は、力を磁気的に伝達するための、本発明に従う第１の実施形態の装置１０ａを示す。装置１０ａは、複数のリング１１ａ，１１ｂ，１１ｃなどから形成されており、これらのリングは互いに間隔を有して配置され、磁石１３に適合されている。リング１１ａ，１１ｂ，１１ｃなどは磁石１３のための支持体として働き、共通軸１５を中心として自由に回転する。リング１１ａ，１１ｂ，１１ｃなどの外周にベアリング１７（図１には示さず）が等間隔で配置されており、ベアリング１７は、リングが摩擦損失の絶対最小値を有して自由に回転することを保証する。
【００１９】
各リング１１ａ，１１ｂ，１１ｃなどに、少なくとも１つの磁石１３が取り付けられている。１または複数の磁石の少なくとも一部がリング１１の凹部１４ａに保持される。リングからリングに力を伝達するために用いられる磁石１３は、前後に重ねて配置されたリング上に同じ方向に向けて配置され、したがって、これらの同様に磁化された極は、リングが互いに対して回転するときに出会う。磁石１３のこのようなに配置は、リング１１ａに、例えば外部装置（図示せず）から伝達された回転起動力が次のリング１１ｂに磁気反発により伝達され、次いでリング１１ｂによりリング１１ｃに伝達され、このようにして、特定の場合の隣接するリングのいずれにも、波が伝搬するのと同様に力が伝達されることを保証する。
【００２０】
回転運動中のリング１１が逆方向に動くことを防止するために、リングは、各々、少なくとも１つのフリーホイーリングベアリング１９に連結されている。フリーホイーリングベアリング１９は、各リング１１ａ，１１ｂ，１１ｃなどが一方向にしか回転できず（矢印２０＝回転方向）、隣りの支持体上の同じ極性の磁石が近づいたときに回転を逆にできないことを保証する。示された実施形態において、フリーホイーリングベアリング１９は、回転軸１５と同軸上に延在するシャフト２１（詳細には示さず）に取り付けられており、かつ、ギヤ２３に、回転がロックされるように連結されている。ギヤ２３の歯２５は、リング１１ａ，１１ｂ，１１ｃなどの内側の歯２７のマッチングセットと噛み合う。
【００２１】
図４および５は、本発明に従う力伝達装置に用いる第２実施形態のリング１１’を示す。リング１１が、図１〜４に示した実施形態と特に異なる点は、２つの磁石１３がリング１１上に直径方向に対向して配置されることである。平面が矩形の磁石１３は、その一部がリング１１の対応する凹部内に保持され、同じ向き（矢印３２＝分極化（磁化）の方向）になるように配置される。磁界を可能な限り強くするために、磁石１３は、好ましくは、複数の個々の磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ（図５参照）からスタックに組み立てられる。磁石の各スタックは、リング１１の対向する側にリベット３１により固定されたカップ２９に保持されている。言うまでもなく、磁石のスタックは、当業者によく知られた任意の適切な手段により所定位置に固定されることができる。
【００２２】
図６〜８に示された、全部で４つの凹部１４ｂを有するリング１１”を用いて、動作中のリング装置から力を、磁石１３の幾つかにより引き出すことが可能である。この目的のために、互いに対向して配置された２つの磁石１３”が第１の配向Ｏ_１（接線方向）を有し、これらの磁石により、起動力のほぼ全てが隣りのリングに伝達されることができ、また、同様に対向して配置された残りの２つの磁石１３’が半径方向の配向Ｏ_２を有し、これにより最大の電場が、リング１１付近の巻型３５（図９）に伝達されることができる。言うまでもなく、４つの磁石でなく２つの磁石のみを用いることができ、この場合、第１の磁石は半径方向に分極化され、第２の磁石は円周方向に分極化される。
【００２３】
図９に示された実施形態は、ベアリング１７が、リングのシャフト３３によりリングの内周に接して配置されている様子を示す。磁石１３’および１３”を有するリング１１から或る距離に、かつこれらのリングと同じ面に、複数の固定された巻型３５が、フェライトコアを有し、または有さずに配置されている（図を明瞭にするために、フェライトコアおよびフリーホイーリングベアリングは図９に示されていない）。力を伝達し、かつ引き出すためのこの装置は概略的に示されており、動作において、リング１１が回転するとき、磁石１３’は誘導により巻型３５に電場を発生し、この電場が電気エネルギーとして引き出されることができる。
【００２４】
図１０は、動的電磁場シミュレーションの結果を示す。ｙ軸に沿って、隣り合う２つのリングの磁石１３の間で作用するニュートン力がプロットされており、Ｘ軸はミリセカンドの時間軸である。プロットは、相対力が第１のパス（＝起動力の伝達）の後にのみほぼ平衡であり、エネルギー（積分カーブ）が個々のパスの間で維持されることを示す。
【００２５】
力を伝達し、同時にエネルギーが引き出されることを可能にするための装置が図１１に示されており、この装置は、２つのモジュール３７ａ、３７ｂを含む。モジュール３７ａと３７ｂは１列に互いに連結されており、各々が、前後に並べて配置された複数のリング１１を有する。リング１１は、リングの周上に支えられたベアリング１７により自由に回転できるように取り付けられており、フリーホイーリングベアリング（図の明瞭化のため、図１１には示さず）が、リング１１が特定の１回転方向のみに回転できることを保証する。巻型３５がリング１１の周囲に配置されている様子も図示されており、これらの巻型３５によりエネルギーが引き出されることができる。
【００２６】
モジュール３７ａ，３７ｂはフレーム３９を有し、フレーム３９内に、ベアリング１７のために長手方向に延在するシャフト４１が配置されている。装置の端部に、起動力発生器として働く電気モータ４３が示されている。電気モータを用いて開始起動力をフロントリングに伝達することができる。力を伝達するための装置に関して先に記載した技術的特徴により、この起動力は他のリングに伝達され、装置のラストリングから第１のリングに再び戻されることができる。言うまでもなく、図示されているような、非常に多数のリングが前後に並べて配置された装置の場合には、２つ以上の起動力が供給され、それぞれの力が装置に沿って進むことができる。
【００２７】
上記の説明を読めば、当業者には、例として示したような、力を伝達し、かつ力を引き出すことを可能にする装置に環状のレイアウトを用いると、一度起動力が与えられ、かつ、遭遇する摩擦抵抗が非常に僅かであるならば、起動力はシステム内に非常に長時間維持されることができることが明確であろう。しかし同時に、リング、ディスクなどが回転し、または適切に設計されたキャリッジが並進するときに、誘導により巻型に電場が発生されることができるため、力伝達装置が動作するときに、このようにしてエネルギーが引き出され、すなわちエネルギーが得られることになる。
【００２８】
図１２〜１４に示された装置は、それ以前に示した実施形態と、磁石１３を保持する支持体がキャリッジ４７の形態であるという点で異なる。キャリッジ４７はベアリング５１により自由に移動するように取り付けられており、ベアリング５１は、リング４９の、キャリッジと反対の側と係合している。フリーホイーリングベアリング（図示せず）が、キャリッジ４７がその円形路に沿って特定の１方向のみに回転できることを保証する。他の実施形態と同様に、この実施形態においても、磁石１３は、好ましくは、より強力な磁場を得ることができるように複数の個々の磁石から組み立てられる。
【００２９】
図１４および１５は、力を伝達し、かつ力が引き出されることを可能にするための装置の全体の概略図である。この装置において、個々のリング４９、およびこれらのリング上に配置されたキャリッジ４７は多数の巻型３５により取り囲まれており、巻型３５は、各々、対応するリングと同一の面に配置されている。装置が動作しているとき、回転磁石１３は巻型３５に電場を発生し、この電場は、時間の経過に伴い統合されてエネルギーを生成する。リング４９と、リング周囲に配置されたコイル３５とを、端面に取り付けられたフランジ５３が共に保持する。
【００３０】
図１６に示した実施形態は、先に記載した実施形態と、コイルがリングの外周から或る距離を有して配置されておらず、リングの面から垂直方向に或る距離を有して配置されているという点で異なる。リングを囲んで延在し、切欠き５７を有する取付具５５（一部のみを示す）が、コイル（詳細には図示せず）を保持するために用いられる。この実施形態においては、磁場の強さがリングの面に垂直な方向において最大である磁石が用いられる必要がある。
【００３１】
図１７は、スタック５９として配置されるリングのための別の基本的配置を示す。リングスタック５９は円形状に配置されているが、図の明瞭化のために、リングスタックの内周および外周に配置されるコイルは図示されていない。互いに隣り合うリングスタックは、互いに反対方向に回転できる（矢印６１および６３）。
【００３２】
要約すると、本発明に従う装置および方法を用れば、力を、磁気相互作用により伝達することができ、同時に、エネルギーを引き出すことが可能になる。この場合重要なのは、起動力またはトルクが磁石および磁気反発により、磁石が取り付けられた支持体を用いて伝達され、支持体は、隣りの支持体へ特定の方向に移動するように取り付けられており、隣りの支持体も同一方向に移動するように取り付けられていることである。各支持体が適切な手段に、例えばフリーホイール手段またはフリーホイーリングベアリングに連結され、それにより支持体が特定の１方向にしか回転または前方移動できないことが重要である。用いられるフリーホイール手段が、既に動作中の支持体を逆方向に移動できないようにすることにより、起動力のほぼ全体が、次の支持体のいずれにも伝達され、したがって、開始起動力が、磁気的に力を伝達する装置に外部起動力源から一度伝達されてしまえば、力は長い距離にわたって、波の伝搬と同様に実質的に損失なく伝達されることができる。磁石の移動路から或る距離を有して配置されたコイルを用いることにより、エネルギーが支持装置から、支持装置が動作するのと同時に引き出されることができる。
【００３３】
当業者には、本発明の基本的概念から逸脱せずに、多種多様な異なる装置および設計を本発明の範囲内で考案し、製造できることが明らかであろう。
【００３４】
図１８〜２０は、起動力を伝達し、同時にシャフトを駆動させる装置６１を示す。装置６１は、不動軸６５を支持するフレーム６３を含み、軸６５に、支持体または支持部材１１がバックフラッシュまたはバックストップ（逆行防止）ベアリング１９により取り付けられている。各支持体１１には複数の磁石１３が装備されている（図１９および２０には２つのみを示す）。さらに、各支持体１１の周囲に歯６７が設けられている。前記歯６７は、隣接するギヤ７１の歯６９と噛み合う。前記ギヤ７１はフレーム６３により回転可能に支持されたシャフト７３に取り付けられている。ギヤ７１は、独立したバックフラッシュまたはバックストップベアリング７５によりシャフト７３に取り付けられている。前記バックフラッシュまたはバックストップベアリング７５はシャフト７３が１方向のみに回転することを保証する。電気モータ４３がフレーム６３に取り付けられている。モータ４３は、シャフト（図１８に示さず）に取り付けられた駆動ギヤ７７を有し、ギヤ７７は第１支持体１１ａの歯６７と噛み合う。電気モータ４３は、１つの起動力を起動力伝達装置６１に伝達するために働く。
【００３５】
バックフラッシュまたはバックストップベアリング１９をクラッチに替えることができ、または、好ましくはクラッチと組合せて用いることができることが理解されよう。クラッチは、電気的に、または電磁的もしくは機械的に動作されることができる。クラッチは、駆動される（移動または回転している）支持体のそれぞれの磁石が次の支持体の磁石に最大限に接近することができ、それにより最大の起動力を１つの支持体から隣りの支持体へ伝達させることを保証する。
【００３６】
装置６１は以下の方法で動作される。最初に、電気モータ４３が起動力を第１支持体１３に、駆動力が相互作用磁石１３の反発作用と等しくなるまで第１支持体１３が回転するように伝達する。ここでバックフラッシュまたはバックストップベアリング１９が、第１支持体が逆方向に移動することを防止する。第１支持体１１ａの相互作用磁石と第２支持体１１ｂの相互作用磁石の間の反発力が第２支持体１１ｂを動かす（第１支持体１１ａはバックフラッシュまたはバックストップベアリング１９により所定位置に保持される）。クラッチをバックストップ手段と組合せて用いると、第２の（次の）支持体もまた、最大反発力に達するまで所定位置に保持されることができる。最大反発力に達するとクラッチが解除され、第２支持体１１ｂが、第２支持体１１ｂと第３支持体１１ｃの磁石１３の間の反発力の大きさが等しくなるまで前方に回転し、このようにして回転動作が続けられる。
【００３７】
支持体１１ａが回転すると、ギヤ７１ａも回転し、それによりシャフト７３も回転する。残りのギヤ７１ｂ，７１ｃなどは、バックフラッシュまたはバックストップベアリング７５がシャフト７３を滑らせるため回転しない。これは、支持体１１の１つにより駆動（回転）されているそれぞれのギヤ７１のみが動かされることを意味する。起動力が１つの支持体から次の支持体に前方移動すると、シャフト７３はさらに回転される。これにより、最終的にシャフト７３は連続回転することになる。この回転力を、別の装置を駆動するために用いることができる。
【００３８】
電気モータを本質的に一定の回転速度で連続的に作動できることに留意されたい。こうして、第１支持体も一定の回転速度で回転する。しかし、次の（第２の）支持体はクラッチにより所定位置に保持され、第１支持体の磁石と第２支持体の磁石の間の反発力が、予め決められた反発力に達したときに解放される。その後、第２支持体は解放され、起動力が第３支持体に伝達される。このように、第３支持体および残りの支持体もクラッチと、起動力が隣りの支持体に伝達されるように接続されることができる。機械的部品、例えばベアリングと軸の間の摩擦力は、移動する支持体のトルクを減少させず、起動力が一連の支持体の最後の支持体に到達するまでに必要な時間が長くなるだけである。
【００３９】
上記の実施形態において、磁石は永久的に磁化され、すなわち電磁石であることができる。また、磁石を、ばねまたは空気圧式装置、例えばガスばねなどに替えることができる。起動力の伝達が、磁石と、以上に提示した他の機械的手段との組合せにより実現され得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、力を磁気的に伝達するための、独立に回転可能な個々のリングを含む装置の第１の実施形態の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した装置の個々のリングの平面図である。
【図３】図３は、図２に示したリングの斜視図である。
【図４】図４は、２つの磁石を有するリングの第２の実施形態の斜視図である。
【図５】図５は、図４に示した実施形態の分解図である。
【図６】図６は、異なる配向の磁石を保持するために全部で４つの切欠きを有する第３のタイプのリングを示す。
【図７】図７は、図６に示したリングから形成された線形のリング組立体を示す。
【図８】図８は、図７に示した組立体の分解図である。
【図９】図９は、図６に示したリングを用いて形成された力伝達および力発生装置を示す。
【図１０】図１０は、動的電磁場シミュレーションの結果を示す。
【図１１】図１１は、力を伝達し、同時に力を引き出すための、前後に並べて配置された多数のリングを有する原型装置の概略図である。
【図１２】図１２は、リングの形態の支持体のさらなる実施形態を示し、このリングは半径方向に突出した磁石を有する。
【図１３】図１３は、図１２に示したリングを上下に間隔を有して重ねて配置した組立体を示す。
【図１４】図１４は、リング周囲に配置されたコイルのスタックを有する、図１３に示したリング組立体を示す。
【図１５】図１５は、リングおよびコイルスタックを支持するためのフレームを端部に有する、図１４に示した組立体を示す。
【図１６】図１６は、リングの形態の支持体を有する、エネルギーを引き出すための別の可能な実施形態の概略図であり、この実施形態において、コイルはリング周囲に、かつリングに対して垂直に配置されることができる。
【図１７】図１７は、起動力を伝達し、かつエネルギーを引き出すための、円形に配置されたディスクのスタックを有する装置の概略図である。
【図１８】図１８は、起動力を伝達し、同時にシャフトを駆動させるための装置の概略図である。
【図１９】図１９は、図１８の装置の一部の概略斜視図であり、外周に歯を有し、かつ前記歯がシャフトに取り付けられたギヤと噛み合うリング状の支持体を示す（図の明瞭化のため、支持体およびギヤはそれぞれ一部を省いて示す）。
【図２０】図２０は、ギヤと噛み合う１つの支持体を示す（図の明瞭化のため、支持体およびギヤの一部を省いて示す）。
【符号の説明】
【００４１】
１０ａ，１０ｂなど 磁力を伝達する装置の実施形態
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ．．． 第１実施形態における支持体または部材（リング）
１３ 磁石
１４ａ，１４ｂ 磁石および磁石スタックを保持するためのリング１１ａ，１１ｂなどおよび１１’，１１”の凹部
１５ リングの回転軸
１７ 回転ベアリング
１９ フリーホイーリングベアリング
２０ リングの回転方向
２１ シャフト
２３ ギヤ
２５ ギヤ２３の歯
２７ 内側の歯
２９ 磁石のスタックのためのカップ
３１ リベット
３２ 矢印＝分極化の方向
３３ 回転ベアリングのためのシャフト
３５ 巻型
３７ａ，３７ｂ 図１１における、力を伝達し、かつ力が引き出されることを可能にするための装置のモジュール
３９ 図１１の装置のフレーム
４１ ベアリング１７のためのシャフト
４３ 電気モータ
４７ キャリッジ
４９ 図１２〜１５に示した実施形態のリング
５１ ベアリング
５３ 図１２〜１５に示した実施形態の端部フランジ
５５ コイル用取付具
５７ コイル用凹部
５９ リングスタック
６１ 起動力を伝達し、同時にシャフトを駆動させるための装置
６３ フレーム
６５ 不動軸
６７ 支持体の周囲に設けられた歯
６９ ギヤ７１の歯
７１ シャフト７３を駆動するためのギヤ
７３ ギア７１によって駆動されるシャフト
７５ ギヤ７１をシャフト７３に連結するバックフラッシュまたはバックストップベアリング
７７ 装置６１の電気モータ４２の駆動ギヤ

Claims (25)

1. 力、特には起動力を、相互に作用する移動可能な磁石を用いて磁気的に伝達するための方法において、
   複数の支持体（１１）が、１以上の磁石を保持または配置するために設けられ、
   各支持体（１１）が、ベアリング手段上を、またはベアリング手段により移動可能であるように配置されており、
   各支持体（１１）が、１以上のフリーホイール手段、すなわちフリーホイーリングベアリングに連結されており、これにより支持体（１１）が、回転軸を中心に、あるいは、直線路または湾曲路に沿って１方向のみにそれぞれ回転または並進移動可能であり、この場合、支持体がベアリングおよび／またはフリーホイール手段の一部であることができ、
   各支持体（１１）に１以上の個々の磁石が、予め設定された配置で取り付けられており、複数の前記支持体が互いに対して或る距離を有して配置され、この配置により、第１支持体に伝達された起動力が、この第１支持体（１１ａ）により隣りの第２支持体（１１ｂ）に磁気相互作用により伝達され、力は、第２支持体（１１ｂ）により、前記第２支持体の隣りの第３の支持体（１１ｃ）に伝達され、このようにして力の伝達が続けられ、この場合、フリーホイール手段は、既に動作中の支持体（１１）が逆方向に移動することを不可能にし、これにより起動力の実質的に全てが、動作中の支持体の次のいずれの支持体にも伝達されることを特徴とする方法。
2. 設けられた支持体（１１）がキャリッジ（４７）であり、複数のキャリッジ（４７）が、直線路または湾曲路または円形路など（４９）に従うレール上に互いに或る距離を有して前後に並べて配置され、この配置により、外部の起動力源から第１キャリッジ（４７）に伝達された開始起動力がレール（４９）上に配置された最終キャリッジ（４７）まで伝達されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 設けられた支持体（１１）がディスクであり、複数のディスクが共通の回転軸（１５）上に、スタックを形成するように互いに或る距離を有して配置され、これにより、外部起動力源からスタックの第１ディスクに伝達された開始起動力がスタックの最終ディスクまで伝達されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ディスクのスタックの共通回転軸（１５）が、直線路または湾曲路、好ましくは円形路をたどることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 隣り合う支持体（１１）がそれぞれ有し、かつ起動力を伝達するために用いられる磁石（１３）が、互いに接近したときに、好ましくは最大の反発力が生じる向きに配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. コイル（３５）が磁石の移動路から或る距離に、磁石（１３）の移動が誘導によりコイル（３５）に電場を発生させ、かつ電流が引き出されることができるように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 各支持体（１１）に少なくとも２つの磁石（１３）が、互いに間隔を有して取り付けられており、これらの磁石が、特定の第１の配向（Ｏ_１）の磁石（１３”）が、隣接する支持体のいずれにも起動力を伝達するために用いられ、特定の第２の配向（Ｏ_２）の磁石（１３’）が力を引き出すために用いられるように方向付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 閉鎖ループ状でない配置、例えば、支持体が一列に配置されている場合に、最終支持体からの起動力が第１支持体に戻され、すなわち再び供給されるように戻ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 力、特には起動力を磁気相互作用により伝達するための装置であって、
   各々に１以上の磁石が取り付けられた複数の支持体（１１）であって、各支持体（１１）がベアリング手段（１７）上に配置されており、１以上のフリーホイーリング手段（１９）、詳細にはフリーホイーリングベアリングが個々の支持体（１１）に、磁石（１３）を有する支持体（１１）が、回転軸（１５）を中心にしても、または、並進移動の直線の軸または湾曲した軸に沿っても、１方向（２０）にしか移動できないように連結されており、
   支持体（１１）が互いに対して、第１支持体（１１）に伝達された起動力が磁気相互作用により、この第１の支持体（１１ａ）から、隣接する第２の支持体（１１ｂ）に、そして、この第２の支持体（１１ｂ）から、第２支持体に隣接した第３の支持体（１１ｃ）に伝達され、このように力の伝達が続くように配置されており、この場合、一度動き出した支持体（１１）の逆方向への移動が、１または複数のフリーホイーリングベアリングにより不可能にされ、これにより起動力がほぼ完全に次の支持体のいずれへも伝達され、開始起動力が、磁気的に力を伝達する装置に外部起動力源から一度伝達されると、波の伝搬と同様に実質的に損失を生じずに長い距離にわたって伝達されることができることによって特徴づけられる装置。
10. 設けられた支持体（１１）がキャリッジ（４７）であり、複数のキャリッジ（４７）が、直線路または湾曲路または円形路をたどるレール（４９）の上に、互いに間隔を有して配置されており、これにより、外部起動力源から第１キャリッジ（４７）に伝達された開始起動力がレール上の最終キャリッジまで伝達され、または円形に伝搬することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 設けられた支持体（１１）がディスクであり、複数のディスクが共通の回転軸（１５）上に、スタックを形成するように互いに或る距離を有して配置され、これにより、外部起動力源からスタックの第１ディスクに伝達された開始起動力がスタックの最終ディスクまで伝達されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 各ディスクが、ディスクを保持し、かつディスクを１回転方向のみに回転させるように取り付けさせる中央フリーホイーリングベアリングを有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 設けられた支持体がリング（１１）であり、複数のリング（１１ａ，１１ｂ，１１ｃなど）が共通の回転軸（１５）上に、スタックを形成するように互いに或る距離を有して配置され、これにより、外部起動力源からスタックの第１リング（１１ａ）に伝達された開始起動力がスタックの最終リング（１１ｎ）まで伝達されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
14. リング（１１）が、リングの周上に配置された複数のベアリング（１７）により自由に回転するように取り付けられており、かつ、歯（２７）がリングの内側に設けられており、歯（２７）と、フリーホイーリングベアリング（１９）により保持されているギヤ（２３）とが噛み合うことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. ディスクまたはリングのスタックの共通回転軸が直線軌道であり（１５）、または湾曲軌道であり、好ましくは円形軌道である（４９）ことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の装置。
16. 磁石（１３）のため設けられた支持体（１１）がディスクであり、複数のディスクが面の共通軸に、１以上の適切なベアリングにより１方向（２０）のみに回転可能であるように互いに或る距離を有して配置されており、これにより、外部起動力源から第１のディスクに伝達された回転開始起動力が、配置されたディスク装置の最終ディスクまで伝達されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
17. 隣り合う支持体上に配置された磁石（１３）の配向が、磁石が互いに接近したときに、好ましくは最大の反発力が生じるような配向であることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一項に記載の装置。
18. コイル（３５）が、磁石（１３）の移動路から或る距離に、磁石（１３）の移動が誘導によりコイル（３５）に電場を発生させ、かつ電流が引き出されることが可能になるように配置されていることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか一項に記載の装置。
19. 各支持体（１１）に、異なる配向の少なくとも２つの磁石（１３）が互いに間隔を有して取り付けられており、特定の第１の配向（Ｏ_１）の磁石（１３”）が、隣接する支持体（１１）に起動力を伝達するために用いられ、特定の第２の配向（Ｏ_２）の磁石（１３’）が、力が引き出されることを可能にするために用いられ、この場合、起動力伝達のための磁石は、誘導による伝達を行う磁石に対して平行にも、または、半径方向内側または半径方向外側にも配置され得ることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 支持体が閉鎖ループ状でなく配置され、例えば線形に配置されている場合に、最終支持体から起動力を第１支持体に戻して伝達し、すなわち戻して供給するための手段が設けられることを特徴とする請求項９〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. ベアリング手段が、ボールベアリング、フリーホイーリングベアリング、プレーンベアリング、エアベアリング、または、フリーホイーリングベアリングとボールベアリングなどの組合せであることを特徴とする請求項８〜１８のいずれか一項に記載の装置。
22. 請求項９〜２１に記載された１以上の特徴に従って力を磁気相互作用により伝達し、かつエネルギーを得ること、またはエネルギーを引き出すことを可能にする装置。
23. 支持体（１１）が、外部装置、例えば駆動シャフトに機械的に連結されており、外部装置が、磁石（１３）の移動路から或る距離に配置されたコイル（３５）により駆動され、コイル（３５）は、磁石（１３）の移動が誘導によりコイル（３５）に電場を発生させ、かつ電流が引き出されることを可能にするように配置されていることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか一項に記載の装置。
24. 請求項９〜２３のいずれか一項に記載の装置を、特定の磁石（１３）の移動路から或る距離に配置されたコイル（３５）と共に用いて、力を引き出し、かつエネルギーを得ることを可能にすること。
25. 支持体（１１）がその動作中に、少なくとも１つの外部装置、例えばシャフトを駆動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

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