JP2017127174A - 発電装置用の回転装置２ - Google Patents

Abstract

【課題】弾み錘りの重心の安定した真円の偏心回転軌跡を維持しながらも、回転駆動軸にかかる回転モーメントの増大と分布を改善して発電し、しかも装置全体を軽量コンパクト化を可能にしてその利用範囲を大幅に拡張した回転装置を提供する。
【解決手段】水平な回転駆動軸１００の胴部に真円のフライホイール２００の円心部を接続し、重心を前記フライホイールの回転でフライホイールの円心に対して偏心した真円の回転軌跡で回転させる鉛直型のリング軌条５００を前記フライホイールと平行に固定配置した回転装置において、前記フライホイール２００に所定の等回転角度間隔で永久磁石を配列し、これと対向する位置に電磁石コイルを配置する。電磁石コイルに対して永久磁石が対面した際に逆起電力を発生させ、集電蓄電コンデンサに充電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水力、風力、太陽光等の自然エネルギーを駆動源にした回転駆動装置により効率よく回転させて発電装置を発電させるための回転装置に関するものである。

発電装置は、従来公知のものとして風力発電装置、蒸気力発電装置、水力発電装置、波力発電装置、太陽光発電装置など大掛かりな様々な発電装置が開発されている。
近年、地球温暖化問題が表面化し、二酸化炭素排出規制が叫ばれている。この対策とするクリーンエネルギー技術として、前記の太陽光電池、風力発電等が注目され開発され現在稼動しているが、コスト及びメンテナンス等の問題でなかなか普及していないのが現状である。

一般に、水力、風力などの自然エネルギー源を利用して発電装置により電気エネルギーに変換する場合は、水力発電装置、風力発電装置等の回転駆動装置により、発電装置を回転させる。

最近では、特許文献１〜特許文献４により紹介されているように、水力発電装置、風力発電装置等の回転駆動装置により回転する回転装置を介して発電機に接続するものが登場している。
この回転装置は、簡略化して図１０に示すように、前記回転駆動装置に水平状態にした回転駆動軸１００を接続し、この回転駆動軸１００に真円鉛直型のリング状又は円盤状のフライホイール２００をその円心２００ｃ部を接続固定し、フライホイール２００にその円心２００ｃからの半径線上に弾み錘りガイド３００を例えば４５度の等回転角度間隔位置Ａ〜Ｈに放射状に配置し、弾み錘りガイド３００にガイドロール付設の錘り又は永久磁石付設弾み錘り４００をＧｎの範囲で摺動自在に装着し、これらの弾み錘り４００をフライホイール２００の回転で真円軌跡で偏心回転させる鉛直型の一重及び／又は二重のリング軌条５００をフライホイール２００と平行に固定配置したものである。

この回転装置の重要な機能は、弾み錘り４００の重心の真円ガイド軌跡５００Ｚを形成するリング軌条５００は、円心５００ｃを回転駆動軸１００の軸心１００ｃ（フライホイール２００の円心２００ｃでもある）から水平に所定量Ｌｎ偏位させることにより弾み錘り４００を真円軌跡で且つ回転駆動軸１００の軸心１００ｃに対して偏心回転させて回転駆動軸１００に回転モーメントを付与し回転力を増大して発電機の発電効率を高めることにある。
更に回転装置は、弾み錘り４００を永久磁石付設弾み錘り４００にし、リング軌条５００を永久磁石配列軌条にして、リング軌条５００の永久磁石の磁力の反発による永久磁石付設弾み錘り４００を浮動回転させることによって機械摩擦を最小限に抑え、永久磁石付設弾み錘り４００の重力の殆どを回転モーメント発生に利用することが開示してある。

しかしながらこの特許文献１〜４に開示の回転装置は、いずれも次の問題がある。
つまりリング軌条５００による弾み錘り４００の真円軌跡において、弾み錘り４００は、水平回転駆動軸１００の軸心１００ｃに対して偏心回転するため、水平回転駆動軸１００を回転駆動し例えば図に向かって右回転方向（→正回転方向）に回転すると水平回転駆動軸１００に掛かる＋回転モーメントを付与する領域は、上昇領域Ｘ３〜Ｘ４の−の回転モーメントを超える下降回転領域Ｘ１〜Ｘ２内であり最大の＋回転モーメントは回転角度位置Ｃであることは言うまでもない。
そして下降回転開始位置Ｘ１（上昇回転終了位置でもある）と上昇回転開始位置Ｘ２（下降回転終了位置でもある）では回転モーメントは発生しないニュートラル位置である。
而して、上昇回転領域Ｘ２〜Ｘ１の中で、領域Ｘ２〜Ｘ３内とＸ４〜Ｘ１内は、その何れも当該領域に弾み錘りが位置する間は、−の回転モーメントが発生する領域であり、水平回転駆動軸１００の軸心１００ｃに常に図の左回転方向への逆回転負荷が掛かりエネルギーロスを生じ減速状態となり回転変動を起こし安定しない。この領域を機械力学的に無くすることが従来からの課題であった。

特開２０１０−３５３９３号公報 特開２０１００６８６８１号公報 特開２０１０−９６１７０号公報 特許第５５０５７４９号公報 特開２０１２−２０７６５３号公報 特開２０１２−２０７６５４号公報

前記領域Ｘ２〜Ｘ３内とＸ４〜Ｘ１の−回転モーメント発生領域を無くしようとして従来は、リング軌条を卵形にした発明が特許文献５にて紹介され、またリング軌条を半縦楕円形と半横楕円形を合わせた発明が特許文献６にて紹介されている。しかしこの両者の発明は、縦型（鉛直型）で左右一対の複雑な卵形リング軌条や縦・横半楕円形リング軌条の為、共に形状設計及び製作が極めて困難であると共に、弾み錘りの回転軌跡が真円でないため回転駆動軸１００にかかる軸力が不均一で異音及び振動が発生し、円滑な回転速度の増速が望めなかった。

本発明は、機械力学的構成と電気的エネルギー構成の良機能をマッチングしてハイブリット化し、弾み錘りの重心の安定した真円回転軌跡を維持しながらも、前記したニュートラル位置とされていた前記下降開始位置Ｘ１と上昇開始位置Ｘ２、及び前記領域Ｘ２〜Ｘ３内とＸ４〜Ｘ１において、後述の電気パルス型駆動・発電機構により、磁力による助力を与えて回転駆動軸１００に＋回転モーメントを付与すると共に起電力を効率よく発生させて集電蓄電し、これにより回転駆動軸１００の全回転領域にて＋回転モーメントを付与することが可能になり、しかも弾み錘りの回転抵抗を大幅に低減し、前記回転駆動軸にかかる軸力の増大と分布を改善し、しかも回転駆動軸１００と弾み錘り４００を除く他の構成部を軽量金属や樹脂にて形成して、装置全体を軽量コンパクト化してその利用範囲を業務用から一般家庭用までに大幅に拡張する回転装置を提供するものである。

上記課題を満足させる本発明の回転装置における主な技術構成は、各関係図に示すように次の（１）の通りである。
（１）、水平状態にした回転駆動軸１００の胴部に真円のフライホイール２００の円心部を接続し、前記回転駆動軸１００又は前記フライホイール２００に初期の回転駆動装置を接続し、前記フライホイール２００の半径線上に弾み錘りガイド３００を等回転角度間隔で配置し、前記弾み錘りガイド３００に前記弾み錘り４００を摺動自在に装着し、これらの弾み錘り４００の重心を前記フライホイール２００の回転でフライホイール２００の円心２００ｃに対して偏心した真円の回転軌跡５００Ｚで回転させる鉛直型のリング軌条５００を前記フライホイール２００と平行に固定配置した回転装置において、
前記フライホイール２００に所定の等回転角度間隔で永久磁石６００を配列し、前記リング軌条５００における弾み錘り４００の重心の偏心回転軌跡５００Ｚであってフライホイール２００の円心２００ｃに対して弾み錘り４００の上昇回転案内開始位置Ｘ２の点対称位置Ｘ４から、上昇回転終了位置Ｘ１までの弾み錘り回転角度域Ｘ４〜Ｘ１と同一の回転角度域Ｚ４〜Ｚ１に電磁石コイル７００を前記永久磁石６００に反発又は吸引磁極関係にして配置し、前記電磁石コイル７００に対して永久磁石６００が対面した際に電気パルスをＯＮ−ＯＦＦし且つこの電気パルスＯＦＦ時に逆起電力の鋭いスパイク電圧を発生させる磁気検知駆動電源／逆起電力スイッチング回路と、磁気検知駆動電源／逆起電力スイッチング回路に駆動電力を供給する駆動電源９０１と、電磁石コイル７００からの逆起電力を所定時間又はフライホイール２００の回転角度単位で集電蓄電し放電するコンデンサースイッチング回路ＣＮと、コンデンサースイッチング回路ＣＮからの放電を充電する逆起電力入力電源９０２とにより構成してなる電気パルス型駆動・発電機構を備えたことを特徴とする発電用の回転装置。

本発明の発電装置用の回転装置は、前述課題に記載したように、機械力学的構成と電気的エネルギー構成の良機能をマッチングしてハイブリット化し、弾み錘り４００の重心の安定した真円回転軌跡５００Ｚを維持しながらも、前記したフライホイール２００の永久磁石６００の回転角度域Ｚ４〜Ｚ１において、前記電気パルス型駆動・発電機構により、フライホイール２００の回転方向に磁力による吸引又は反発の助力を与えて弾み錘り回転角度域Ｘ４〜Ｘ１における弾み錘り４００を引き上げて回転駆動軸１００に＋回転モーメントを付与すると共に電磁石コイル７００に永久磁石６００通過による起電力を発生させてこれをそのまま又は後述するコンデンサースイッチング回路ＣＮにより所定時間又はフライホイール２００の回転角度単位で集電蓄電しながら逆起電力入力電源９０２に放電し充電することを繰り返す。
これにより回転駆動軸１００の全回転領域にて＋回転モーメントを付与すると共に、回転駆動軸１００の回転を所定速度まで漸増して以降に発電する。つまり電気パルス型駆動・発電機構でフライホイール２００を回転させながらそれに必要な電源を超える発電が効率よくえられる。しかも、前記回転駆動軸１００にかかる軸力（＋回転モーメント）の増大と分布が改善される。また回転駆動軸１００と弾み錘り４００を除く他の構成部を軽量金属や樹脂にて形成して、装置全体をより軽量コンパクト化してその発電効率を高めて、利用範囲を業務用から一般家庭用までに大幅に拡張する等の優れた効果を呈する。

＜本発明の構成の主な特徴と作用効果の要約＞
Ａ．偏心回転機構の基本効果
◎ 磁力ガイドによる ⇒ 機械摩擦軽減
◎ 弾み錘り４００の重力による ⇒ 回転アシスト
◎ 弾み錘り４００の回転力による ⇒ 遠心力、スピード
Ｂ．弾み錘り４００の偏心回転運動の効果
◎ 回転モーメント差による自走回転運動
◎ 電磁コイル７００の電力入力駆動範囲より大きい起電力の出力
◎ エネルギー保存則は破らず
Ｃ．起電力の取り方による効果
◎ パルス型駆動・発電により磁気抵抗を排除
◎ 駆動電力入力より広範囲の起電石コイル７００を配置
◎ 後述例のコンデンサースイッチング回路ＣＮにより所定時間又はフライホイール ２００の回転角度単位で集電蓄電しながら逆起電力入力電源９０２に放電して充電す る為、従来の偏心回転式の回転装置よりも更に高く安定した発電効率が得られる。

＜以上の結果次の副次効果を呈する＞
１．ＣＯ_２削減対策
既存のあらゆる回転式発電機構の入出力効率アップ ハイブリッドカーエンジンへの 応用
２．地域需要
走行距離の飛躍的改善 家庭用ポータブル発電機から緊急時、過疎地用発電設備
３．環境保全
リサイクル資源の有効利用（バッテリーの再生利用）

本発明における実施例の基本装置構成を示すもので図４に示す矢視Ａ−Ｅから見た縦断面である。 図１に示す矢視Ａ−Ａからみた側断面説明図に、電気パルス型駆動・発電機構を加えた説明図であり、電気パルス型駆動・発電機構はフライホイール２００の永久磁石６００の配置回転角度と同じ配置角度で３個の電磁石コイル７００を設けて３個同時に永久磁石６００の到来検知と電気パルス発信、逆起電力蓄電等を制御するタイプである。 図１に示す矢視Ａ−Ａからみた側断面説明図に、電気パルス型駆動・発電機構を加えた説明図であり、電気パルス型駆動・発電機構はフライホイール２００の永久磁石６００の配置回転角度内の配置角度で電磁石コイル７００を設けて上流側から順に永久磁石６００の到来検知と電気パルス発信、逆起電力蓄電等を制御するタイプである。 図１〜図３に記載の実施例において、フライホイール２００と弾み錘りガイド３００と、リング軌条５００と弾み錘り４００等の配置関係を示し、これに基ずいて弾み錘りガイド３００による回転駆動軸１００に付与する回転モーメントの発生域と、電気パルス型駆動・発電機構の電磁石コイルの配置領域を表示した側面説明図である。 電気パルス型駆動・発電機構の一例回路において具体的に示す説明図である。 電磁石コイル７００への入力電気パルスを、（２）に起電力の波形を示す。 電磁石コイル７００に電源供給する駆動電源９０１と逆起電力入力電源９０２の発電による電圧変化の検証を検証１と検証２に示す。 回転モーメント算出に必要なフライホイール２００の回転角度で、回転と共に変化するフライホイール２００の中心２００ｃから弾み錘り４００までの距離：Ｓについての説明図である。 駆動電源／逆起電力スイッチング回路の他の例を示す説明図である。 従来装置の概略側面と問題を提示する説明図である。

発明を実施するための形態を実施例により詳細に説明する。
１．発電用の発電装置用の回転装置例の構成（本例の本体は特許第５５０５７４９号公報に記載の装置を適用している）
本発明の発電装置用の回転装置例の基本的なハード構成を図１〜図３に示す。
図１〜図３において、本例の回転装置は、初期駆動用の回転駆動装置１０１に水平状態にした回転駆動軸１００の一方を接続し、この回転駆動軸１００の他方に発電装置１０２を接続し、回転駆動軸１００の中央部には、１ユニットの弾み錘り偏心回転機構を配置してある。
前記初期駆動用の回転駆動装置１０１はフライホイール２００の側面に離間可能にしたものであってもよい。本発明においてはこの初期駆動用の回転駆動装置１０１は、電気パルス型駆動・発電機構に電源を入れた後、フライホイール２００を最初に回転させるもので、極端には、フライホイール２００を手動レバー又はバネのような起動機構（装置）等で回転させるようにすれば不要である。フライホイール２００の回転を停止するには電気パルス型駆動・発電機構の電源を切ればよい。

上記弾み錘り偏心回転機構は、回転駆動軸１００に同心関係で弾み弾み錘りガイド３００を介して円心２００ｃ部を接続固定して矢印Ｙの回転方向に回転する真円鉛直型の円盤又はリング状のフライホイール２００と、フライホイール２００の両側近傍に平行に固定配置した一対の内外二重リング式のリング軌条５００と、弾み弾み錘りガイド３００にＧｎの範囲で移動自在に装着した永久磁石付設の弾み錘り４００とからなる。

前記弾み錘りガイド３００は、フライホイール２００の同一直径線上で一対を４５度の等回転角度間隔位置（図３に示すＡ〜Ｈ）に放射状に配置する。
前記リング軌条５００は、円心を回転駆動軸１００の軸心１００ｃから水平直径線上ＨＬで所定量Ｌｎを偏位させて、横断面コ型で内外周二重リング５０１，５０２に各々永久磁石５０１，５０２を円周配列してある。

永久磁石付設し弾み錘り４００は、コ型枠の内外側に付設した永久磁石４０１、４０２の各々をリング軌条５００の永久磁石５０１，５０２の外側に反発磁極関係で接近配置し、回転駆動軸１００の回転駆動によりフライホイール２００と弾み錘りガイド３００を介して非接触の浮遊状態でガイドされフライホイール２００の軸芯に対して偏心回転する。

＜＋回転モーメント発生領域Ｘ１〜Ｘ２と−回転モーメント発生領域Ｘ２〜Ｘ１＞
図４において、前記回転装置例の基本的なハード構成により、永久磁石付設し弾み錘り４００を矢印Ｙ方向に偏心回転させると＋の回転モーメント発生領域Ｘ１〜Ｘ２と−の回転モーメント発生領域Ｘ２〜Ｘ１が生じ、それぞれの範囲が異なり、Ｘ１〜Ｘ２〈Ｘ２〜Ｘ１となる。
また、−の回転モーメント発生領域Ｘ２〜Ｘ１のなかで前記Ｘ３〜Ｘ４の間は、−の回転モーメントが発生するが＋の回転モーメント発生領域Ｘ１〜Ｘ２が大きいため回転駆動軸１００には＋の回転モーメントが作用し自走回転能力範囲となる。これに対してＸ２〜Ｘ３の間とＸ４〜Ｘ１の間は何れも−の回転モーメント発生域のため、本発明においては少なくとも、Ｘ４〜Ｘ１及び／又はＸ２〜Ｘ３の間に相当するフライホイール２００の回転角度範囲Ｚ４〜Ｚ１及び／又はＺ２〜Ｚ３の間を前記電気パルス型駆動・発電機構による必要駆動入力範囲とするものである。

２．電気パルス型駆動・発電機構の構成
図２、図３、図５に電気パルス型駆動・発電機構の構成の概略を示す。
本例の電気パルス型駆動・発電機構は、駆動電源／逆起電力スイッチング回路を備え、フライホイール２００の永久磁石６００の配置回転角度と同じ配置角度で複数個の電磁石コイル７００を設けてこれらに駆動電源／逆起電力スイッチング回路により同時に永久磁石６００検知による電気パルス発信等を制御するタイプである。
図２において、前記フライホイール２００の外周面に、永久磁石６００を３０度の等回転角度間隔で固定配置する。
この永久磁石６００の回転領域において、前記リング軌条５００における弾み錘り４００の上昇回転案内の開始位置Ｘ２の点対称位置Ｘ４から上昇回転終了位置Ｘ１（下降開始位置でもある）までの弾み錘りの重心の偏心回転域Ｘ４〜Ｘ１に相当するフライホイール２００の永久磁石６００の回転角度領域Ｚ４〜Ｚ１に近接して任意の円弧角度間隔で電磁石コイル７００を、前記永久磁石６００に反発磁極関係又は吸引磁極関係にして配置する。電磁石コイル７００は、フライホイール助力駆動用の電磁石コイルである。

この駆動用の電磁石コイル７００は、前部に永久磁石６００の到来を検知する磁気検出コイルＣ１を付設し、更に個々に磁気検知および駆動電源／逆起電力スイッチング回路を有する。
以下駆動電源／逆起電力スイッチング回路を単にスイッチング回路と言う。
スイッチング回路は、図２〜図３及び図５に一例の回路を示すように駆動電力を供給する駆動電源９０１と、駆動用の電磁石コイル７００からの逆起電力を蓄電する逆起電力入力電源９０２に接続してある。
磁気検出コイルＣ１は本例に限らず、適宜なホトセンサー、ホール素子、トランスミッター、機械的リミッター等を電磁石コイル７００の前部に或いは、永久磁石６００の回転走行路に近接して設けてもよい。また回転駆動軸１００に電気的、光学的、機械的な回転角度検出器を設けて永久磁石６００が電磁石コイルに到達する回転角度間隔毎に検知信号を発信させるようにしてもよい。

本例の駆動用の電磁石コイル７００は、前記Ｚ４〜Ｚ１領域で複数個例えば３個配置し、位置Ｚ４からＺ１にかけて漸減する−回転モーメントに応じて磁束密度をＺ４側から順に小さく設計して３個の永久磁石６００に同時に電気パルス発信ＯＮして反発回転させ電気パルス発信ＯＦＦによりスパイク電圧発信を可能にしてある。このスパイク電圧発信は、永久磁石６００の通過により数十倍に倍加される。
前記逆起電力入力電源９０２は電磁石コイルからの前記スパイク電圧を蓄電する。この蓄電は駆動電源９０１及び逆起電力入力電源９０２を鉛電池の逆起電力入力電源にした際、鉛電池の逆起電力入力電源の再生効果があることは検証されている。

図５において、駆動用の電磁石コイル７００単位に設けたスイッチング回路は、次のａ）〜ｆ）の制御等を行う。
１）、図５の（１）に示すように、駆動用電源９０１に出力側の逆起電力入力電源 ９０２を接続して、前記初期駆動手段により起動する。起動後は、ステップ２ ）〜６）が繰り返し、パルス駆動による回転が継続する。
２）、図５の（２）に示すように、永久磁石６００が磁気検知用コイルを通過する ときに、電磁誘導によって矢印αのようにコイルに微弱電圧が生じ
３）、駆動電源スイッチングトランジスタ８０３が矢印βに示すようにＯＮになり 、その結果、駆動電源９０１により、電磁石コイル７００に矢印γに示すよう に電気パルス通電して、当該電磁石コイル７００に対面通過する永久磁石６０ ０と相対する極と同極を生じさせて、永久磁石６００を反発力で離間させフラ イホイール２００を回転方向に動かす。
（電磁石コイル７００と駆動電源９０１及び出力の極性を反対にすることによ り、反発力を吸引力（または反発と吸引の組み合わせ）として使うこともでき る。）
５）、この反発力によって、永久磁石６００が鉄心面から離間するときに、磁力の 減少を磁気検出コイル７００が検知し、駆動電源スイッチングトランジスタ８ ０３によって駆動電源９０１から電磁石コイル７００への電気パルス通電は遮 断される。
６）、図５の（３）に示すように、電磁石コイル７００への電気パルス通電は遮断 されると同時に永久磁石６００が磁気検知用コイルＣ１から遠ざかると、駆動 電源スイッチングトランジスタ８０３のスイッチングはＯＦＦ状態になるため 、電磁石コイル７００には逆起電力が生じ、矢印εのように唯一の閉じた回路 を通って、逆起電力入力電源９０２に入力される。
即ち、前記逆起電力は、駆動電源９０１とは反対の極性になり、整流用ダイオ ード８０１、８０２および駆動電源スイッチング用トレンジスタ８０３により 、発電出力として逆起電力入力電源９０２に放電して充電する。
電磁石コイル７００からの逆起電力は、当該永久磁石６００の通過によりコギ ングトルク（磁力抵抗）を相殺すると同時に逆起電力の慣性によって逆起電力 の鋭いスパイク発電である。このスパイク電圧は電磁石コイル７００への入力 電圧の数十倍に達する。図６には（１）に電磁石コイル７００への入力電気パ ルスを、（２）に起電力の波形を示す。

而して、電磁石コイル７００に電源供給する駆動電源９０１と逆起電力入力電源９０２の発電による電圧変化を図６の検証１と検証２に示す。
前記駆動電源９０１および逆起電力入力電源９０２の検証実験において、グラフ１は駆動電源９０１と逆起電力入力電源９０２の電圧の変化を示す。フライホイール２００の回転を開始して約１分で回転は安定し、電磁石コイル７００による駆動と自走が釣り合った状態になる。フライホイール２００の駆動に必要な負荷は最小になり、入力側の電圧降下はなくなるが、逆起電力入力電源９０２電圧は入力上限（許容電圧）に向けて上昇を続ける。
グラフ２はそれぞれのバッテリー電圧の初期値との差分を示す。回転開始後約２分半で入力と出力の電圧差が等しくなり、それ以降は出力が上回ることが検証できた。

図３に示す例は、電気パルス型駆動・発電機構において、各電磁石コイル７００をフライホイール２００の永久磁石６００の配置回転角度内の配置角度で設けて、上流側から順次に電気パルス発信とスパイク電圧発生等を制御するタイプである。
つまり、図３に示す３個の各電磁石コイル７００は、次の状態を示す。
１）、上流側の電磁石コイル７００は、その磁極位置に永久磁石６００が接近している タイミング位置を示す。
２）、次の中間の電磁石コイル７００は、その磁極位置に永久磁石６００が手前直前に 位置しているタイミング位置を示す
３）、下流側の電磁石コイル７００は、その磁極位置の直前に永久磁石６００が位置し て、永久磁石６００検出、電磁石コイル７００への電気パルスＯＮ−ＯＦＦ、電磁 石コイル７００から起電力によるスパイク電圧が発生するタイミング位置を示す。

本例はこのように全体構成を機械的構成と電気的構成を組み合わせることにより、通常の機械的構成だけでは、エネルギーの入出力収支はゼロとなり、運動学的な機械としての「閉じた系におけるエネルギー保存の法則」を破るものではない。
しかし本例においては、電磁石コイル７００による駆動入力により回転速度を所定速度に漸増して、＋側回転モーメント発生の範囲を全回転領域にして、入出力範囲に比例した出力効率に近づけることができる。

３．前記実施例における発電について
（１）、弾み錘り４００の偏心回転機構のチューニングは図６例において、フライホイール２００の中心２００ｃを通る直径線上にある弾み錘りガイド３００には一対の弾み錘り４００がスライドするように取り付けられている。今、フライホイール２００の中心２００ｃから弾み錘り４００までの距離（腕の長さ）：Ｓ、フライホイール２００の中心２００ｃからの弾み錘り４００の回転角度：θ、弾み錘り４００から水平直径線ＨＬまでの垂線とフライホイール２００の中心２００ｃとの間の距離：ｄ、真円のリング軌条５００による弾み錘り４００の回転軌跡半径（リング軌条５００の半径でもある）：ｒとすると、フライホイール２００の中心２００ｃから弾み錘り４００までの距離：Ｓは、以下の式によって求められる。

ここで±（プラスマイナス）の記号があるのは、本例が、フライホイール２００の同一直径線上の一対の弾み錘りガイド３００上にそれぞれ弾み錘り４００が対になって回転しており、それぞれの弾み錘りガイド３００の長さが異なることを示している。式１から、Ｓはｄ、ｒ、θのみに依存する量としてＳ＝Ｓ（ｄ，ｒ，θ）と書けることがわかる。つまり前記距離（ｄ）と半径（ｒ）が決まれば、フライホイール２００の回転角度だけで、回転と共に変化する前記Ｓの距離がわかる。またこの関係式から毎分のフライホイール２００の回転数と弾み錘り４００の質量によって、慣性モーメント、動的トルク、馬力、遠心力、コリオリ力、ジャイロ効果等の有用な物理量の検証が可能になる。

（２）、電気パルス型駆動・発電機構における電磁石コイル７００の起電力について
起電力発電の原理である電磁気学の「電磁誘導」の法則から、起電力ｅ（Ｖ、ボルト）は数２で求められる。

ここでν：永久磁石６００の磁場が電磁石コイル７００を横切る速度（ｍ／ｓ）、Ｂ：永久磁石の磁
向のなす角度である。
前記数１から発電効率を上げるには永久磁石６００の
○磁界を強くして（ａ）＝（ｂ）
○回転速度を上げて（ａ）＜（ｂ）
○磁力面積を拡大して（ａ）＜（ｂ）
すればよい。但しａ：前記領域Ｘ４〜Ｘ１の回転モーメント，ｂ：前記領域Ｘ１〜Ｘ２の回転モーメント。

又図６及び数１から永久磁石付設し弾み錘り４００の円周方向への回転速度ν（：軌道距離の
と数４で現わせる。

る発電出力の優位性が明らかとなる。偏心のない通常の円形回転では入出力は相殺し、このような優位性は得られない。自走回転能力と必要駆動入力との比（回転効率）αは次の数５により求められる。

又ＡからＣに向かって回転する弾み錘の対はＢからＤに向けて錘を押し上げなくてはならないので、それらの回転の比は回転モーメントの比でもありそれをβと名付けると、次の数６により求められる。

このαとβについて偏心率ｄ／ｒの値を変化させて算出すると、表１のようになる。
このデータから回転効率を高く取りすぎると、回転モーメント比βが低下し回転の勢いが弱まることがわかる。つまり、機械としての最大の総合効率は、これらの範囲の間で「効率」と「回転の勢い」のチューニングによって決定しなければならない。

この表１のデータから回転効率を高く取りすぎると、回転モーメント比βが低下し回転の勢いが弱まることがわかる。つまり、機械としての最大の総合効率は、これらの範囲の間で「効率」と「回転の勢い」のチューニングによって決定すればよい。

（３）、その他のチューニングについて
前記の数１と数２から、偏芯構造に起因する自走部分の走行を起電原理に活用することにより、通常の回転体よりも高い効率で発電できることが分かる。
この原理的な効率化を実際の構造物とするためには、数５と数６の構造部分のチューニングを行う必要がある。
また実機の作製・製造に当たっては、駆動入力用の電気・磁気の調整や、作成する機構の寸法に合わせた各種パラメータの最適化が必要となる。応用分野については、現行のデジタル制御、材料、電池等の技術との融合により、回転体による発電において少なくとも数パーセントから数十パーセントの改善は見込める。
総合的な省力化と経済効果では、あらゆる回転体発電のインフラに貢献すると考えられる。

次に前記スイッチング回路（：駆動電源／逆起電力スイッチング回路）の他の例として図９に示す。本例の駆動電源／逆起電力スイッチング回路は、駆動電力を供給する駆動電源９０１と、駆動用の電磁石コイル７００からの逆起電力を集電蓄電するコンデンサースイッチング回路ＣＮを介して逆起電力入力電源９０２に接続してある。
コンデンサースイッチング回路ＣＮは、コンデンサーＣｏとスイッチＳｗとそのドライバーＤにより構成し、ドライバーＤは、スイッチＳｗを所定時間又はフライホイール２００の回転角度単位でＯＮ／ＯＦＦ動作する。つまりスイッチＳｗがＯＦＦ動作中は逆起電力をコンデンサーＣｏに効率良く安定集電蓄電し、この後のスイッチＳｗのＯＮ動作中はコンデンサーＣｏでの集電蓄電量を逆起電力入力電源９０２に出力して充電することを繰り返すものである。

環境省の資料によると、近年の発電に伴うＣＯ２の排出は増加の一途をたどっている。ＩＰＣＣ（気候変動に関する政府間パネル）の最新の警告では、今世紀末までにＣＯ_２排出をゼロにしなければ、相当レベルでの社会経済障害が懸念されるという。
今後は、現存の発電効率を飛躍的に改善すること、化石資源以外の発電機構の実用化、それに伴う設備と維持に関わるコストの問題などが課題として明白になる。
本発明は、本発明は前述の優れた作用効果を呈するため、現存システムの高効率化、化石資源使用の低減、自然エネルギーの有効活用において、環境、経済、暮らしに大きな改善オプションを提供する。更に本発明の発電装置用の回転装置は、自然エネルギー源を利用したクリーンエネルギーとして、メンテナンスフリー発電を手軽に低コストで得る事を実現し、一般家庭は勿論、自動車産業や各種電力供給産業に広く普及し産業界に広く活用される発電装置用の回転装置であり社会的貢献は多大なものがある。

１００：回転駆動軸
１０１：回転駆動装置（初期駆動用）
１０２：発電装置
２００：フライホイール
３００：弾み弾み錘りガイド
４００：弾み錘り
５００：リング軌条
６００：永久磁石
７００：電磁石コイル
Ｃ１ ：磁気検知用コイル
８０３：駆動電源スイッチングトランジスタ
９０１：駆動電源
９０２：逆起電力入力電源
ＣＮ ：コンデンサースイッチング回路

Claims (1)

1. 水平状態にした回転駆動軸１００の胴部に真円のフライホイール２００の円心部を接続し、前記回転駆動軸１００又は前記フライホイール２００に回転駆動装置を接続し、前記フライホイール２００の半径線上に弾み錘りガイド３００を等回転角度間隔で配置し、前記弾み錘りガイド３００に前記弾み錘り４００を摺動自在に装着し、これらの弾み錘り４００の重心を前記フライホイール２００の回転でフライホイール２００の円心２００ｃに対して偏心した真円の回転軌跡５００Ｚで回転させる鉛直型のリング軌条５００を前記フライホイール２００と平行に固定配置した回転装置において、
   前記フライホイール２００に所定の等回転角度間隔で永久磁石６００を配列し、前記リング軌条５００における弾み錘り４００の重心の偏心回転軌跡５００Ｚであってフライホイール２００の円心２００ｃに対して弾み錘り４００の上昇回転案内開始位置Ｘ２の点対称位置Ｘ４から、上昇回転終了位置Ｘ１までの弾み錘り回転角度域Ｘ４〜Ｘ１と同一の回転角度域Ｚ４〜Ｚ１に電磁石コイル７００を前記永久磁石６００に反発又は吸引磁極関係にして配置し、前記電磁石コイル７００に対して永久磁石６００が対面した際に電気パルスをＯＮ−ＯＦＦし且つこの電気パルスＯＦＦ時に逆起電力の鋭いスパイク電圧を発生させる磁気検知および駆動電源／逆起電力スイッチング回路と、電磁石コイル７００からの逆起電力を所定時間又はフライホイール２００の回転角度単位で集電蓄電し放電するコンデンサースイッチング回路ＣＮと、コンデンサースイッチング回路ＣＮからの放電を充電する逆起電力入力電源９０２とにより構成してなる電気パルス型駆動・発電機構を備えたことを特徴とする発電用の回転装置。