JP2011174395A - 磁力ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】磁性材からなる運動体を持続的に加速可能な磁力ユニットを提供する。
【解決手段】磁力ユニット１０は、本体部１１ｃ両端に前方半球部１１ａ、後方半球部１１ｂを有する主磁石１１と、主磁石１１の後方半球部１１ｂ側に後方半球部１１ｂの磁極Ｓと同じ磁極Ｓを対向させて配置された第一副磁石１２ｘ，１２ｙと、主磁石１１の前方半球部１１ａ側に前方半球部１１ａの磁極Ｎと異なる磁極Ｓを対向させて配置された第二副磁石１４と、を備え、磁性を有する運動体１５を一定方向Ｄに加速する機能を有する。第一副磁石１２ｘ，１２ｙにおいて主磁石１１の後方半球部１１ｂと対向する部分及び外周部１２ａは保持体１３で覆われている。主磁石１１の前方半球部１１ａと対向する第二副磁石１４に、前方半球部１１ａの磁極Ｎ部分を覆う凹曲面部１４ａが設けられ、これと反対側の磁極Ｎを主磁石１１の本体部１１ｃの軸心Ｃから離れる方向へ変位させている。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力が付与された運動体の運動状態を長時間に亘って維持することが可能な運動状態維持装置に使用される磁力ユニットに関する。

電気エネルギや磁気ネルギなどによって駆動力を得た運動体は、極力、抵抗を受けずに運動速度が減衰することなく、運動状態が長時間維持されることが望ましい。このような観点から、本発明者は、磁石から発生する磁力を利用した運動装置に関する研究、開発を行い、その一例を特許文献１として開示している。

特開２００３−１７３１２号公報

特許文献１で開示した技術においては、捻り磁石によって運動体に対する吸引領域と反発領域とを設けているが、これらの領域の境界領域が運動体の進行方向に対して長く形成されると、この境界領域の存在により、運動体に無視できない抵抗力が生じ、運動体が減速されてしまう。また、磁石による吸引力や反発力が運動体の進行方向と垂直な方向にも作用するため、運動体の軌道が不安定となることがある。

また、磁石を配列して構成される運動維持装置において、運動体を持続的に加速させるためには、磁石から発生する磁力線の方向と運動体の運動方向とを一致させることが必要であり、それを実現させるには、磁石から発生する磁力線に沿って運動体が進行できるように磁石を配置する必要がある。しかしながら、反発力と吸引力とを有する磁石から運動体に対して加速作用と減速作用とが働くので、何れか一方のみを支配的に作用させて運動体を加速させることは極めて困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、磁性材からなる運動体を持続的に加速可能な磁力ユニットを提供することにある。

本発明に係る磁力ユニットは、円柱状の本体部の両端に半球部を有する主磁石と、前記主磁石の後方半球部側に当該後方半球部の磁極と同じ磁極を対向させて配置された第一副磁石と、前記主磁石の前方半球部側に当該前方半球部の磁極と異なる磁極を対向させて配置された第二副磁石と、を備え、磁性材からなる運動体を一定方向に加速する機能を有する磁力ユニットであって、前記第一副磁石において少なくとも前記主磁石の後方半球部と対向する部分を磁性材からなる保持体で覆い、前記主磁石の前方半球部と対向する前記第二副磁石に、前記前方半球部の少なくとも一部を覆う凹曲面部を設け、前記第二副磁石の前記凹曲面部と反対側に形成された前方半球部を前記主磁石の本体部の軸心から離れる方向へ変位させたことを特徴とする。

ここで、前記「後方半球部」、「前方半球部」における「後方」、「前方」の文言は、本発明の磁力ユニットによって加速される運動体の進行方向を「前方」とし、これと反対側を「後方」として表したものである。

このような構成とすれば、主磁石の後方半球部及び前方半球部からそれぞれ発生する磁力線のうち、磁性材からなる運動体の加速に寄与しない磁力線が、第一副磁石及び第二副磁石から発生する磁力線の作用により、運動体の軌道から遠ざかる方向に変位されるため、運動体に対する減速要因が抑制され、加速要因が高まる結果、運動体を持続的に加速することができる。

ここで、前記主磁石の後方半球部、第二副磁石の前方半球部の少なくとも一方を、磁性材からなる網状体若しくはキャップで覆うこともできる。このような構成とすれば、主磁石の後方半球部から発生する磁力線は網状体やキャップによって分散され、運動体に対する減速要因が抑制されるため、運動体に対する持続的な加速作用を高めることができる。

また、前記主磁石の後方半球部を当該主磁石の本体部の軸心から離れる方向へ変位させることもできる。このような構成とすれば、主磁石の後方半球部に向かって接近してくる運動体に対する減速要因が抑制されるため、運動体に対する持続的な加速作用を高めることができる。

本発明により、磁性材からなる運動体を持続的に加速可能な磁力ユニットを提供することができる。

本発明の実施形態である磁力ユニットを示す図である。 図１の一部切欠拡大図である。 図１の一部切欠拡大図である。 図１に示す磁力ユニットを利用した運動状態維持装置の正面図である。 図４に示す運動状態維持装置を矢線Ａ方向から見た一部切欠図である。 本発明のその他の実施形態である磁力ユニットを示す図である。 本発明のその他の実施形態である磁力ユニットを示す図である。 本発明のその他の実施形態である磁力ユニットを示す図である。

図１に示すように、本実施形態の磁力ユニット１０は、円柱状の本体部１１ｃの両端に前方半球部１１ａ、後方半球部１１ｂを有する主磁石１１と、主磁石１１の後方半球部１１ｂ側に当該後方半球部１１ｂの磁極Ｓと同じ磁極Ｓを対向させて配置された二つの第一副磁石１２ｘ，１２ｙと、主磁石１１の前方半球部１１ａ側に当該前方半球部１１ａの磁極Ｎと異なる磁極Ｓを対向させて配置された第二副磁石１４と、を備え、磁性材からなる運動体１５を一定方向Ｄに加速する機能を有する。

なお、前述した、後方半球部１１ｂ、前方半球部１１ａにおける「後方」、「前方」の文言は、本実施形態の磁力ユニット１０によって加速される運動体１５の進行方向（一定方向Ｄ）を「前方」とし、これと反対側を「後方」として表したものである。

図２に示すように、二つの第一副磁石１２ｘ，１２ｙにおいて主磁石１１の後方半球部１１ｂと対向する部分及び外周部１２ａは、磁性材からなるカップ型の保持体１３で覆われ、主磁石１１の後方半球部１１ｂと第一副磁石１２ｘとの間には隙間１７が設けられ、二つの第一副磁石１２ｘ，１２ｙの間には隙間１８が設けられている。また、第一副磁石１２ｘ，１２ｙの外周面１２ａと保持体１３の内周面１３ａとの間には隙間１６が設けられている。

図３に示すように、主磁石１１の前方半球部１１ａと対向する第二副磁石１４に、前方半球部１１ａの磁極Ｎ部分を覆う凹曲面部１４ａが設けられ、第二副磁石１４の凹曲面部１４ａと反対側の磁極Ｎが主磁石１１の本体部１１ｃの軸心Ｃから離れる方向へ変位している。

このような構成とすれば、図２に示すように、主磁石１１の後方半球部１１ｂの磁極Ｓから発生する磁力線１１ｂｇは、第一副磁石１２ｘの磁極Ｓによって前方半球部１１ａ側へ変位される。また、図３に示すように、主磁石１１の前方半球部１１ａの磁極Ｎが、第二副磁石１４の凹曲面部１４ａの磁極Ｓで覆われていることにより、ここを通過する運動体１５（図２参照）への吸引力が緩和されている。

従って、図１に示すように、進行方向Ｄに磁極Ｓを向けた状態で運動体１５が第一副磁石１２ｙから第二副磁石１４に向かって軌道１５ｓに沿って移動するとき、運動体１５に主磁石１１の反発作用が働く領域における吸引作用が低減されるとともに、運動体１５に吸引作用が働く領域における反発作用が低減されるので、運動体１５に対する優れた加速作用が得られる。

即ち、主磁石１１の後方半球部１１ｂ及び前方半球部１１ａからそれぞれ発生する磁力線のうち、運動体１５の加速に寄与しない磁力線が、第一副磁石１２ｘ，１２ｙ及び第二副磁石１４から発生する磁力線の作用により、運動体１５の軌道１５ｓから遠ざかる方向に変位されるため、運動体１５に対する減速要因が抑制されて加速要因が高まる結果、運動体１５を持続的に加速することができる。なお、図１〜図３に示す、磁力ユニット１０における磁極Ｎ，Ｓの配置状態は一例であってこれらに限定するものではない。

次に、図４，図５に基づいて、磁力ユニット１０を利用した運動状態維持装置３０について説明する。図４に示すように、運動状態維持装置３０においては、円板状の固定部材３１の周縁寄りの領域に、４組の磁力ユニット１０が固定部材３１の軸心３１ｃを中心に９０度間隔で配列され、軸心３１ｃ上に配置された軸体３２に回動自在に取り付けられた軸支部材３３から３本の支柱３４が等間隔で放射状に延設され、各支柱３４の先端に運動体１５が固定されている。軸支部材３３、支柱３４及び運動体１５などは、図５に示すように、固定部材３１を挟んで面対称をなすように設けられている。

図５に示すように、運動体１５は、円柱状の本体部１５ａと、本体部１５ａの一方の端面に形成された半球部１５ｂとからなり、本体部１５ｂの他方の端部を支柱３４先端に設けられた皿状の取付部３６に嵌め込み、半球部１５ｂの頂点から本体部１５ａ及び取付部３６を貫通して挿入されたボルト３７の先端に座金３８を介してナット３９を螺着することによって固定されている。ボルト３７の頭部３７ａの下面と、半球部１５ｂの頂点と、の間には隙間が設けられている。

図４，図５に示す運動状態維持装置３０において、運動体１５に矢線３５方向の回転力を加えると、各運動体１５は軌道１５ｓに沿って回転しながら、各磁力ユニット１０から持続的に加速されるので、運動体１５の回転運動状態を長時間に亘って維持することができる。なお、磁力ユニット１０及び運動体１５の配置個数は限定しないので、任意に設定することができるが、磁力ユニット１０の個数と運動体１５の個数とが同数とならないようにすることが望ましい。

次に、図６，７，８に基づいて、本発明のその他の実施形態である磁力ユニット２０，４０，５０について説明する。なお、磁力ユニット２０，４０，５０において、前述した磁力ユニット１０と共通する部材は図１〜図３と同符号を付して説明を省略する。

図６に示す磁力ユニット２０においては、主磁石１１の後方半球部１１ｂが、磁性材からなる網状体２１で覆われている。このような構成とすれば、主磁石１１の後方半球部１１ｂから発生する磁力線は網状体２１によって分散され、運動体１５に対する減速要因が抑制されるため、運動体１５に対する持続的な加速作用をさらに高めることができる。

図７に示す磁力ユニット４０においては、主磁石１１の後方半球部１１ｂの磁極Ｓ付近及び第二副磁石１４の前方半球部１４ａの磁極Ｎ付近をそれぞれ皿状のキャップ４１で覆っている。磁性材で形成されたキャップ４１の中心には貫通孔４１ａが開設され、各キャップ４１の貫通孔４１ａの位置がそれぞれ磁極Ｓ，Ｎの中心に合致するように付設されている。

このようなキャップ４１を付設すれば、主磁石１１の後方半球部１１ｂあるいは第二副磁石１４の前方半球部１４ａから発生する磁力線はキャップ４１によって分散され、運動体１５に対する減速要因が抑制されるため、運動体１５に対する持続的な加速作用を高めることができる。なお、キャップ４１は、図６に示す網状体２１と併せて配置することもできる。

図８に示す磁力ユニット５０においては、主磁石５１の後方半球部５１ｂが当該主磁石５１の本体部５１ｃの軸心５１ｘから離れる方向へ変位するとともに、一つの第一副磁石１２ｘが設けられている。このような構成とすれば、主磁石５１の後方半球部５１ｂに向かって接近してくる運動体１５に対する減速要因が抑制されるため、運動体１５に対する持続的な加速作用を高めることができる。なお、前方半球部５１ａ及び第二副磁石１４の構造、機能は図１に示す磁力ユニット１０と同様である。

本発明の磁力ユニットは、運動体の運動状態を長時間に亘って維持することが可能な運動状態維持装置の構成部材として広く利用することができる。

１０，２０，４０，５０ 磁力ユニット
１１，５１ 主磁石
１１ａ，５１ａ 前方半球部
１１ｂ，５１ｂ 後方半球部
１１ｃ，１５ａ，５１ｃ 本体部
１１ａｇ，１１ｂｇ 磁力線
１２ｘ，１２ｙ 第一副磁石
１２ａ 外周面
１３ 保持体
１３ａ 内周面
１４ 第二副磁石
１４ａ 凹曲面部
１５ 運動体
１５ｂ 半球部
１５ｓ 軌道
１６，１７，１８ 隙間
２１ 網状体
３０ 運動状態維持装置
３１ 固定部材
３１ｃ，５１ｘ 軸心
３２ 軸体
３３ 軸支部材
３４ 支柱
３５ 矢線
３６ 取付部
３７ ボルト
３７ａ 頭部
３８ 座金
３９ ナット
Ｃ 軸心
Ｎ，Ｓ 磁極

Claims (3)

1. 円柱状の本体部の両端に半球部を有する主磁石と、前記主磁石の後方半球部側に当該後方半球部の磁極と同じ磁極を対向させて配置された第一副磁石と、前記主磁石の前方半球部側に当該前方半球部の磁極と異なる磁極を対向させて配置された第二副磁石と、を備え、磁性材からなる運動体を一定方向に加速する機能を有する磁力ユニットであって、
   前記第一副磁石において少なくとも前記主磁石の後方半球部と対向する部分を磁性材からなる保持体で覆い、
   前記主磁石の前方半球部と対向する前記第二副磁石に、前記前方半球部の少なくとも一部を覆う凹曲面部を設け、前記第二副磁石の前記凹曲面部と反対側に形成された前方半球部を前記主磁石の本体部の軸心から離れる方向へ変位させたことを特徴とする磁力ユニット。
2. 前記主磁石の後方半球部、前記第二副磁石の前方半球部の少なくとも一方を、磁性材からなる網状体若しくはキャップで覆ったことを特徴とする請求項１記載の磁力ユニット。
3. 前記主磁石の後方半球部を当該主磁石の本体部の軸心から離れる方向へ変位させたことを特徴とする請求項１または２記載の磁力ユニット。

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