JP2005012939A

JP2005012939A - 磁力による駆動装置、および運動エネルギー蓄積装置

Info

Publication number: JP2005012939A
Application number: JP2003175278A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Hayashi; 精一林; Yukio Kinoshita; 幸雄木下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】本発明は磁石や電磁石を用いて外部からのエネルギーを最小にして駆動力を得ることと運動エネルギーを蓄積することを課題とする。
【解決手段】磁石や電磁石を用いて外部からのエネルギーを最小にして駆動力をうる解決手段として、駆動装置の固定体の各磁極の磁力と、これに移動時対峙する移動体の各磁極の磁力とにより結合または離反して、各磁力相互の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することにより、効率的に駆動させる駆動装置を可能とする。
本発明の磁石による移動体、固定体の構成を取り入れた駆動装置とすることにより、単なる剛体のフライホイールを駆動する運動エネルギーに比較し少ない運動エネルギーにより、より効果的に蓄積するフライホイールとして用いることを可能とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石、電磁石を単独及び併用して、磁力の活用による駆動装置、および運動エネルギー蓄積装置に関する技術であって、電動機、発電機、エンジン、その他の駆動装置に対して効率向上に活用に関する技術分野である。
【０００２】
【特許文献１】登録実用新案第３０４３１４０号公報
【従来の技術】
現在磁石の組み合せや電磁石の組み合せで、磁力の活用により駆動力を有効とする装置は少ない。例えば、特許文献１では、回転体のある磁石の磁極と固定体のある磁石の磁極が最も引き合う力の回転方向に対して、他の磁石間の吸引力、または反発力の和によりに反対方向に回転するとの実施例を示されているが、実際には、近接し移動し最も引き合う力による回転方向をえたのち、さらに同一回転方向において乗り越えて回転させる必要があった。またその回転を得る具体的な対応すべき実現方法が示されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は磁石や電磁石を用いて外部からのエネルギーを最小にして駆動することである。特に、回転体のある磁石の磁極と固定体のある磁石間が最も引き合う力は、具体的には各磁石のコーナーにおいて異なる磁磁極間のもっとも近い位置（Ｎ極、Ｓ極のある端側）に対峙するとき磁力線密度が高くもっとも吸引力が強い。さらにこの吸引力に抗して脱する場合、磁石が重なり移動し近接する方向、すなわち回転の方向は磁力線密度が高い方向に抗するために移動し難い。移動体が相対的に移動する方向、回転体の場合の正回転する方向と一致する必要がある。逆に、このときは、強い吸引力に抗して反対方向の逆回転の方が逸脱しやすい状態にある。
さらに、この性質のもとに移動体に搭載した複数の磁石の群と、固定体に搭載した複数の磁石の群とにおいて、移動体が特定方向に移動し、正回転させるとともに、特定な場所に停止しないように、相対的において可能な限り同一組合わせ、同一位相とならないように配置する必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した固定体とを設け、移動体に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体の群と、固定体に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体の群とにおいて、いずれか一方の群は他方の群に対して同一磁極を向け、他方の群は移動方向に同一磁極を向けて、一方の磁力線と他方の磁力線とは、移動時に磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体のいずれかが対峙するとき互いに結合または離反するような位置に配置し、さらに、一方の複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体と、他方の複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体との位置を相対的において可及的に同一組み合わせ、同一位相とならないように配置し、且つ、該移動体を磁気浮上させておき、各磁力相互における磁極間の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする。
【０００５】
第２発明は、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体などを搭載した固定体とにおいて、各々の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を非磁性体に搭載し、各磁力相互における磁極間の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする。
【０００６】
第３発明は、磁力相互における異磁極間の吸引力の最も強い位置を避けるように、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した固定体間において、相対的に緩和する方向に配置して、各磁力相互における磁極間の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする。
【０００７】
第４発明は、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した固定体間において、磁力相互において相対的に磁極間の反発力を主体とするように配置し、且つ、磁力の相互作用による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする。
【０００８】
第５発明は、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した固定体間において、磁力相互において相対的に磁極間の吸引力を主体とするように配置し、且つ、磁力の相互作用による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする。
【０００９】
第６発明は、本発明の駆動装置において、いずれか一方の群は他方の群に対して同一磁極を向け、他方の群は移動方向に同一磁極を向けて、一方の磁力線と他方の磁力線とは、移動時には磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体のいずれかが対峙するとき互いに結合または離反するような位置に配置し、相対的に移動して、最も近接して相対するとき、一方のある磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体と、他方のある磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体とが、各々の持つ磁磁極間を結ぶ線において、直交９０度に対して＋４５度−４５度にの範囲内に配置することを特徴とする。
【００１０】
第７発明は、本発明の駆動装置において、各種の移動体と固定体との対を多段に組み合わせて、磁力の相互作用による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする。
【００１１】
第８発明は、本発明の駆動装置の構成を、運動エネルギーを蓄積するフライホイールとして用いることを特徴とする。
【００１２】
第９発明は、移動体の風損を減ずるように低気圧の状態としたことを特徴とする。
【００１３】
【実施の形態】
以下、この発明の実施形態の図面を参照して駆動装置を例に説明する。
図１は本発明の駆動装置の一例を示す説明図である。
例えば、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・を搭載した移動体１とし、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・を搭載した固定体２とを設け、移動体１に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・の群と、固定体２に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・の群とにおいて、一方の移動体１の群は、他方の固定体２の群に対して同一磁極Ｎを向け、他方の固定体２の群は相対的な移動方向（移動体１の移動に対して逆な方向）に同一磁極Ｓを向けて、一方の磁力線と他方の磁力線とは、移動時に磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体のいずれかが対峙するとき互いに結合し吸引力として作用しまたは離反して反発力として作用するような位置に配置してある。
さらに、一方の複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・と、他方の複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・との位置を相対的において、可及的に、特定な場所に停止しないように、同一組合わせ、同一位相の間隔、位置とならないように、間隔を順次ずらしたり、ランダムに配置し、各磁力相互における磁極間の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用される。
【００１４】
この場合において、移動体１を回転体であるローター、固定体２をステーターとした回転式駆動装置として形成されうる。また、移動体１をリニヤー、固定体２をリニヤーとしたリニヤー式駆動装置として形成されうる。
また、各種の移動体１と固定体２の組み合わせを並列に置き多段に形成して、より磁力の活用による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力による効果を強調することが出来る。
なお、図示の１を固定体とし、２を移動体として活用することも出来る。
【００１５】
また、移動体の機械的摩擦損失を減ずるために、該移動体を別途磁気浮上させておくこと（図示省略）により、移動体による駆動装置としての運動エネルギーの消耗を減ずることを可能される。
【００１６】
この場合、さらに重要なことは、移動体１のある磁石▲１▼と固定体のある磁石ａ間が最も引き合う力は、図１に示した例のように、移動体１の磁石▲１▼の隅と固定体２の磁石ａのコーナーの位置に移動してきたとき、移動体１のある磁石▲１▼の磁極Ｎと固定体のある磁石ａの磁極Ｓ間が相対する異磁磁極間のもっとも近い位置（Ｎ極、Ｓ極のある端側）となり、結合する磁力線密度が高くもっとも吸引力が強くなる。さらにこの吸引力に抗して脱する場合、磁石▲１▼と磁石ａとが重なり近接し移動する方向は磁力線密度が高い方向に抗するために移動し難い。移動体が相対的に移動する方向、回転体の場合の正回転する方向と一致している。逆に、このときは、強い吸引力に抗して反対方向の逆回転の方が逸脱しやすい状態にある。
この現象を緩和し対策するために、図２に示すように、磁力相互における異磁極間の吸引力の最も強い位置を避けるように、磁石等▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・を搭載した移動体１と、磁石等ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・を搭載した固定体２との間において、移動方向において相対的に緩和する方向に角度をずらして、配置する。係る方法により、各磁力相互における磁極間の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することが強調される。
【００１７】
また、図３においては、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・を搭載した移動体１と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・を搭載した固定体２との間において、移動体１に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・の群と、固定体２に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・の群とにおいて、一方の移動体１の群は、他方の固定体２の群に対して同一磁極Ｎを向け、他方の固定体２の群は相対的な移動方向（移動体１の移動に対して逆の方向）に同一磁極Ｓを向けてある。一方の磁力線と他方の磁力線とは、移動時に互いに磁力相互において相対的に磁極間の反発力を主体とするように固定体２に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・の群を角度をずらして配置して、磁力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを可能としている。
【００１８】
また、図４においては、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・を搭載した移動体１と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・を搭載した固定体２との間において、移動体１に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・の群と、固定体２に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・の群とにおいて、一方の移動体１の群は、他方の固定体２の群に対して同一磁極Ｓを向け、他方の固定体２の群は相対的な移動方向に同一磁極Ｎを向けて、一方の磁力線と他方の磁力線とは、移動時に互いに磁力相互において相対的に磁極間の吸引力を主体とするように固定体２に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・の群を角度をずらして配置して、磁力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを可能としている。
【００１９】
さらにまた本発明においては、上記説明の駆動装置において、いずれか一方の群は他方の群に対して同一磁極を向け、他方の群は移動方向に同一磁極を向けて、一方の磁力線と他方の磁力線とは、移動時には磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体のいずれかが対峙するとき互いに結合または離反するような位置に配置し、相対的に移動して、最も近接して相対するとき、一方のある磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体と、他方のある磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体とが、各々の持つ磁磁極間を結ぶ線において、絶対的距離と関連するも、上記説明の吸引力、または反発力を主体とするように、直交９０度に対して＋４５度−４５度にの範囲に角度をずらして配置して、磁力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを可能としている。
【００２０】
以上に説明した方法の装置の実現において、本発明は、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・などを搭載した移動体１と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・などを搭載した固定体２とにおいて、各々の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を非磁性体に搭載することにより、各磁力相互の作用を強調される。非磁性体はステンレス、アルミ、銅、プラスチックス、カーボン繊維等を目的に応じ組み合わせて使用可能とされ得る。
【００２１】
また、最近、永久磁石Ｂと超伝導体Ｃとを用いて磁気浮上して機械的損失を減じて運動エネルギーを蓄積するフライホイールがある。単なる剛体のフライホイールを駆動している。
図５に示すように、本発明の磁石による移動体１、固定体２の構成を取り入れた駆動装置Ａとすることにより、単なる剛体のフライホイールを駆動する運動エネルギーに比較し少ない運動エネルギーにより、より効果的に蓄積するフライホイールとして用いることを可能とされ得る。
【００２２】
また、本発明の駆動装置を遠心分離機に組み込み、磁力による運動エネルギーを効率よく活用を可能とされる。
【００２３】
また、本発明の駆動装置において、移動体の風損を減ずるように低圧の状態としたことにより、運動エネルギーの減衰を低減することを可能とされうる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は高効率な駆動装置で、動力機器と併用してエネルギーを付加的に保持することができ、また発電機、エンジンなどエネルギー発生機器にセットすれば発電効率を効果的に向上できる。
さらにまた、本発明は高効率な駆動装置を用いたフライホイールにおいて運動エネルギーを蓄積する上で効率を向上し顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において磁力を活用した駆動装置の説明図
【図２】本発明において磁力を活用した他の駆動装置の説明図
【図３】本発明において磁力を活用した他の駆動装置の説明図
【図４】本発明において磁力を活用した他の駆動装置の説明図
【図５】本発明において磁力を活用した運動エネルギー蓄積装置
【符号の説明】
１：移動体
▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、・・・は、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体。
２：固定体
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、・・・は、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体。
Ａ：本発明において磁力を活用した駆動装置
Ｂ：永久磁石
Ｃ：超伝導体
Ｄ：軸受

Claims

複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した固定体とを設け、移動体に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体の群と、固定体に搭載した複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体の群とにおいて、いずれか一方の群は他方の群に対して同一磁極を向け、他方の群は移動方向に同一磁極を向けて、一方の磁力線と他方の磁力線とは、移動時には磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体のいずれかが対峙するとき互いに結合または離反するような位置に配置し、さらに、一方の複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体と、他方の複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体との位置を相対的において可及的に同一組み合わせ、同一位相とならないように配置し、且つ、該移動体を磁気浮上させておき、各磁力相互における磁極間の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする駆動装置。
請求項１において、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体などを搭載した固定体とにおいて、各々の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を非磁性体に搭載し、各磁力相互における磁極間の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする駆動装置。
請求項１、２において、磁力相互における異磁極間の吸引力の最も強い位置を避けるように、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した固定体間において、相対的に緩和する方向に配置して、各磁力相互における磁極間の反発力、または吸引力による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする駆動装置。
請求項１、２または３おいて、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した固定体間において、磁力相互において相対的に磁極間の反発力を主体とするように配置し、且つ、磁力の相互作用による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする駆動装置。
請求項１、２または３おいて、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した移動体と、複数の磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体を搭載した固定体間において、磁力相互において相対的に磁極間の吸引力を主体とするように配置し、且つ、磁力の相互作用による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする駆動装置。
請求項１、２、３、４または５による駆動装置において、いずれか一方の群は他方の群に対して同一磁極を向け、他方の群は移動方向に同一磁極を向けて、一方の磁力線と他方の磁力線とは、移動時には磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体の磁力線のいずれかが対峙するとき互いに結合または離反するような位置に配置し、相対的に移動して、最も近接して相対するとき、一方のある磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体と、他方のある磁石または超伝導コイルなどの電磁石さらには磁性体とが、各々の持つ磁磁極間を結ぶ線において、直交９０度に対して＋４５度−４５度の範囲内に配置することを特徴とした装置。
請求項１、２、３、４、５または６において、各種の移動体と固定体との対を多段に組み合わせて、磁力の相互作用による運動エネルギーの方向の総和が特定の移動方向となるように磁力を活用することを特徴とする駆動装置。
請求項１、２、３、４、５または６による駆動装置の構成を、運動エネルギーを蓄積するフライホイールとして用いることを特徴とした運動エネルギー蓄積装置。
請求項１、２、３、４、５、６または７において、移動体の風損を減ずるように低気圧の状態としたことを特徴とした装置。