JP3780339B2 - 往復運動/回転運動変換装置 - Google Patents
往復運動/回転運動変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3780339B2 JP3780339B2 JP2002284520A JP2002284520A JP3780339B2 JP 3780339 B2 JP3780339 B2 JP 3780339B2 JP 2002284520 A JP2002284520 A JP 2002284520A JP 2002284520 A JP2002284520 A JP 2002284520A JP 3780339 B2 JP3780339 B2 JP 3780339B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating body
- reciprocating
- rotating
- center
- motion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば風等の影響により発生する振動等の往復運動を起こす構造物等の往復運動体の往復運動を回転運動に変換するのに用いられる往復運動/回転運動変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、この種の往復運動を回転運動に変換する運動変換機構としては、腕時計の動力源として用いられている人間の腕の動きに連動して腕時計本体が動いて、該腕時計本体内に配した振り子が円弧状に回転運動し、その回転運動により発電するシステム等に適用されるものが知られている。
【0003】
ところが、上記運動変換機構では、腕時計本体が直線状に動いて、その動きに連動して振り子が微少な往復運動に変換され、この振り子の振動エネルギを利用する構成のために、振り子の振動エネルギの活用に制約を有する。
【0004】
また、運動変換を利用する機構としては、周知の動電型マイクに適用されている磁界中でコイルを往復運動させて、このコイルの往復運動から電力エネルギを抽出する構成も知られている。
【0005】
しかしながら、上記運動変換を利用する機構では、コイル系の共振を利用してコイルを往復運動させる構成のために、その動作振動数に制約を受けるという不都合を有する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の往復運動を回転運動に変換する機構では、エネルギ効率が悪いものであったり、動作振動数に制約を受けるという不都合を有する。
【0007】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、且つ、往復運動を回転運動に効率的に変換し得るようにした往復運動/回転運動変換装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、水平面内を往復運動する往復運動体と、重心が回転中心と異なる第1の回転体と、この第1の回転体の回転軸を前記往復運動体の水平面内で往復運動している位置に一方方向のみに回転自在に立設する回転支持手段と、重心が回転中心と異なり、前記第1の回転体の回転軸に回転自在に取り付けられる第2の回転体と、前記第1及び第2の回転体の相互間を弾性結合する弾性部材とを備えて往復/回転運動変換装置を構成した。
【0009】
上記構成によれば、往復運動体が往復運動すると、第1の回転体は、重心が回転中心と異なることによる不釣り合いにより発生する回転力が付与され、回転支持手段を介して一方方向に回転付勢される。この際、第1の回転体は、重心が回転中心と異なる第2の回転体に対して弾性部材を介して弾性結合されることにより、その不釣り合いにより発生する振動が相互間に付与されるが、回転支持手段の作用により、第2の回転体と共に一方方向への回転が持続される。
【0010】
従って、往復運動体が往復運動されると、その往復運動に連動して第1の回転体が、第2の回転体と共に一方方向に回転されて、汎用性の高い一方方向の回転運動が取得される。
【0011】
また、この発明は、前記第2の回転体の固有振動数を、前記第1の回転体を固定した状態で、前記往復運動体の往復運動の振動数より大きく設定した。これによれば、第1の回転体が、摩擦等の停止力の発生により停止されることなく、第2の回転体と共に一方方向に確実に回転することが可能となり、さらに安定した高効率な運動変換を実現することができる。
【0013】
また、この発明は、前記往復運動体を、構造物で構成した。これによれば、構造物の振動を駆動源として回転運動の取得が可能となり、自然環境に優しく、汎用性に優れたエネルギの取得が実現される。
【0014】
また、この発明は、前記第1の回転体を、被回転体に回転力伝達可能に連結して、その回転力を前記被回転体に伝達するように構成した。これによれば、往復運動体の往復運動に基づいて第1の回転体が被回転体を一方方向に回転駆動して該被回転体を動作制御することにより、その変換した回転運動を発電機のロータ等の各種のシステムの駆動源として活用することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1は、この発明の一実施の形態に係る往復運動/回転運動変換装置を示すもので、第1の回転体10は、その重心G1が回転中心Oと合致することなく異なるように(図2参照)、例えば軸部101の周壁に腕部102を突設したいわゆる不釣り合い構造に形成される。
【0017】
この第1の回転体10の軸部101は、その一端が、例えば図2に示すように回転支持手段を構成する支持部材11に、例えば周知のワンウェイクラッチ機構12及び軸受13を介して矢印A方向にのみ回転自在に取り付けられる。そして、この支持部材11は、第1の回転体10が、例えば橋梁、鉄塔等の構造物の水平面内で往復運動(例えば矢印C、D方向に振動)する位置に略垂直状に立設されるように構造物14に取り付けられる(図3参照)。この構造物14の往復運動は、例えば風等を受けて振動することにより発生される。
【0018】
また、第1の回転体10には、その軸部101の他端に第2の回転体15が軸受16を介して同軸的に配されて矢印A、B方向に回転自在に組付けられる。この第2の回転体15は、その重心G2が回転中心Oと合致することなく異なるように、例えばその周壁に腕部151を突設したいわゆる不釣り合い構造に形成される。
【0019】
また、第2の回転体15は、第1の回転体10を固定したときの固有振動数が上記構造物14の往復運動の振動数より大きく設定される。これにより、第2の回転体15は、突設された軸部151の回転中心Oに対する位置により決まる不釣り合いの方向が、第1の回転体10の突設された軸部102の回転中心Oに対する位置により決まる不釣り合いの方向と同時に構造物14の往復運動の方向と一致することがなくなる。
【0020】
そして、この第2の回転体15の腕部151及び上記第1の回転体10の腕部102には、弾性部材であるばね部材17が架設されて係着される(図1参照)。このばね部材17は、その弾性を利用して第1及び第2の回転体10、15の相互間を往復運動自在に弾性結合し、第2の回転体15の不釣り合い構造により発生している振動を、第1の回転体10に付与する。
【0021】
これにより、例えば第1の回転体10の不釣り合いの方向が構造物14の往復運動の方向と一致して、摩擦等の影響により、第1の回転体10の回転を停止する力が付与されても、第2の回転体15の振動がばね部材17を介して該第1の回転体10に付与される。この結果、第1の回転体10は、構造物14が往復運動を続けている状態において、上記ワンウェイクラッチ機構12の作用により軸受を介して矢印A方向に回転されて同方向の回転運動が持続される。
【0022】
ここで、上記構造物14に配された第1の回転体10の軸部101には、例えば図3に示すように被回転体である駆動プーリ18が嵌着され、発電システムが構成される。この駆動プーリ18には、駆動ベルト19の一方が巻掛けられ、この駆動ベルト19の他方は、例えば発電機20の図示しないロータに連結される被駆動プーリ21に巻掛けられる。これにより、第1の回転体10が、構造物14の往復運動とともない矢印A方向に回転付勢されると、それに連動して駆動プーリ18が同方向に回転駆動される。すると。駆動プーリ18は、駆動ベルト19を介して発電機20の被駆動プーリ21を回転駆動し、発電機20に電気エネルギを発生させる。
【0023】
この電気エネルギは、電力として利用する他、例えば図示しない発光部を発光させることにより、構造物14の振動に応じた照度を検出して上記構造物14の振動を測定する振動計システムとして利用することができる。
【0024】
上記構成において、第1の回転体10は、構造物14が風等の影響により振動が加わり、矢印C、D方向の往復運動を開始すると、その不釣り合い構造により、回転力が付与される。ここで、第1の回転体10は、ワンウェイクラッチ機構12により矢印A方向にのみ回転可能に支持されることにより、ばね部材17を介して弾性結合される第2の回転体15と共に軸受13を介して同方向に回転される。
【0025】
同時に、第1の回転体10には、その不釣り合いの作用により構造物14の往復運動に連動して矢印A方向に回転している状態において、第2の回転体15に発生している振動が、ばね部材17を介して付与される。これにより、第1の回転体10は、その不釣り合いの方向が構造物14の往復運動の方向と一致して、摩擦等の影響により、その回転を停止しようとする力が付与された状態においても、第2の回転体15に発生している振動が付与されることで、上記ワンウェイクラッチ機構12の作用により軸受13を介して矢印A方向への回転が持続される。
【0026】
この結果、第1の回転体10は、上記発電システムを構成した場合、構造物14が往復運動すると、第2の回転体15及びばね部材17と協働して矢印A方向の回転力が付与され、該第2の回転体15と共に同方向に連続的に回転されて駆動プーリ18を回転駆動する。駆動プーリ18は、その矢印A方向の回転により、駆動ベルト19を駆動して発電機20の被駆動プーリ21を回転駆動して電気エネルギを発生させる。
【0027】
このように、上記往復運動/回転運動変換装置は、重心G1が回転中心Oと異なる第1の回転体10を構造物14に対して一方方向に回転自在に配し、この第1の回転体10上に重心G2が回転中心Oと異なる第2の回転体15を、回転自在に取り付け配置して、これら第1及び第2の回転体10、15の相互間をばね部材17を介して弾性結合し、構造物が往復運動すると、第1及び第2の回転体10、15が、重心G1、G2が回転中心Oと異なることにより発生する回転力がばね部材17を介して相互に作用し、第1の回転体10が第2の回転体15と共に一体的に一方方向に回転されるように構成した。
【0028】
これによれば、第1の回転体10と第2の回転体15との間に各不釣り合いによる振動がばね部材17を介して作用し合って一体的に回転され、第1の回転体10の不釣り合いの方向が往復運動の方向と一致した状態において、第2の回転体15の作用により一方方向の回転が持続されるため、簡易な構成で、安定した高効率な運動変換が実現される。
【0029】
また、これによれば、構造物14の振動による往復運動を、駆動源として汎用性の高い一方方向の回転運動に変換するようにしていることにより、自然環境に優しい駆動システム等の構築に寄与することができる。
【0030】
なお、上記実施の形態では、第1及び第2の回転体10、15にぞれぞれ腕部102、151を設けて不釣り合い構造に形成するように構成した場合で説明したが、この不釣り合い構造に限ることなく、その他の構成においても不釣り合い構造に形成することが可能である。
【0031】
また、上記実施の形態では、ワンウェイクラッチ機構12を用いて第1の回転体10を一方方向に回転自在に支持するように構成した場合で説明したが、この機構に限ることなく、第1の回転体10を一方方向のみに回転自在に配するように構成することも可能である。
【0032】
さらに、上記実施の形態では、第1及び第2の回転体10、15の相互間にばね部材17を係着して相互間を弾性結合するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、ばね部材17以外の弾性体を用いて第1及び第2の回転体10、15の相互間を弾性結合するように構成することも可能で、略同様の効果が期待される。
【0033】
また、上記実施の形態では、往復運動体として屋外に構築される構造物14に風等により発生する往復運動である振動を、一方方向の回転運動に変換するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、往復運動を行う各種の往復運動体の運動変換に用いることが可能である。
【0034】
さらに、上記実施の形態では、第1の回転体10で発電機20の被駆動プーリ21を回転駆動するように構成した場合で説明したが、被回転体としては、これに限ることなく、第1の回転体10の回転力を、各種の回転機構等の駆動源として用いることも可能で、同様の効果が期待される。
【0035】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【0036】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0037】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、簡易な構成で、且つ、往復運動を回転運動に効率的に変換し得るようにした往復運動/回転運動変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係る往復運動/回転運動変換装置の概念を説明するために示した構成図である。
【図2】図1の要部詳細を示した断面図である。
【図3】図1の適用配置例を示した示した配置図である。
【符号の説明】
10 … 第1の回転体
101 … 軸部
102 … 腕部
11 … 支持部材
12 … ワンウェイクラッチ機構
13 … 軸受
14 … 構造物
15 … 第2の回転体
151 … 腕部
16 … 軸受
17 … ばね部材
18 … 駆動プーリ
19 … 駆動ベルト
20 … 発電機
21 … 被駆動プーリ
Claims (4)
- 水平面内を往復運動する往復運動体と、
重心が回転中心と異なる第1の回転体と、
この第1の回転体の回転軸を前記往復運動体の水平面内で往復運動している位置に一方方向のみに回転自在に立設する回転支持手段と、
重心が回転中心と異なり、前記第1の回転体の回転軸に回転自在に取り付けられる第2の回転体と、
前記第1及び第2の回転体の相互間を弾性結合する弾性部材と
を具備することを特徴とする往復運動/回転運動変換装置。 - 前記第2の回転体は、固有振動数が前記第1の回転体を固定した状態で、前記往復運動体の往復運動の振動数より大きく設定されることを特徴とする請求項1記載の往復運動/回転運動変換装置。
- 前記往復運動体は、構造物であることを特徴とする請求項1又は2記載の往復運動/回転運動変換装置。
- 前記第1の回転体は、被回転体に回転力伝達可能に連結され、その回転力を前記被回転体に伝達することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の往復運動/回転運動変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002284520A JP3780339B2 (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 往復運動/回転運動変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002284520A JP3780339B2 (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 往復運動/回転運動変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004116746A JP2004116746A (ja) | 2004-04-15 |
JP3780339B2 true JP3780339B2 (ja) | 2006-05-31 |
Family
ID=32278039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002284520A Expired - Lifetime JP3780339B2 (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 往復運動/回転運動変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3780339B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5302367B2 (ja) * | 2011-08-30 | 2013-10-02 | 国立大学法人 長崎大学 | 制振装置及びその制御方法 |
JP5723926B2 (ja) * | 2013-06-20 | 2015-05-27 | 国立大学法人 長崎大学 | 制振装置及びその制御方法 |
JP6944145B2 (ja) * | 2018-08-10 | 2021-10-06 | 国立大学法人 長崎大学 | 制振装置 |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002284520A patent/JP3780339B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004116746A (ja) | 2004-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8410667B2 (en) | Electrical generators for low-frequency and time-varying rocking and rotary motions | |
US7821183B2 (en) | Electrical generators for low-frequency and time-varying rocking and rotary motion | |
US7400069B2 (en) | Generator having reciprocating and rotating permanent motor magnets | |
JP2014223014A (ja) | 共振モータで使用する磁気スプリング系 | |
WO2002078157A1 (fr) | Oscillateur lineaire et brosse a dents a commande electrique | |
US11342827B2 (en) | Four-sided-synchronous-swing dual-mode broadband power generation device | |
US9564793B2 (en) | Electromagnetic oscillator with electrical and mechanical output | |
JP6287546B2 (ja) | アクチュエータ及びエアポンプ、理美容機器及びレーザー走査機器 | |
CN214366521U (zh) | 用于捕获波浪能的压电与电磁复合式发电装置 | |
CN108258874A (zh) | 摆动马达及电动装置 | |
CN112780480A (zh) | 用于捕获波浪能的压电与电磁复合式发电装置 | |
JP6120406B2 (ja) | 発電システム | |
JP3780339B2 (ja) | 往復運動/回転運動変換装置 | |
US20230238870A1 (en) | Electromagnetic Kinetic Energy Harvester | |
Rastegar et al. | Novel two-stage piezoelectric-based electrical energy generators for low and variable speed rotary machinery | |
JPH102973A (ja) | 発電機および携帯用機器 | |
JP2002371949A (ja) | 風力発電機 | |
CN112865605A (zh) | 用于捕获波浪能的阵列式压电发电设备 | |
JP3214266U (ja) | マイクロリニア振動子 | |
CN207801716U (zh) | 摆动马达及电动装置 | |
JP2005229655A (ja) | 発電装置 | |
JP2023523104A (ja) | エネルギー貯蔵装置及びそれを有する発電床 | |
US20160248311A1 (en) | Rotational Inertia Electricity Generator | |
CN214256159U (zh) | 用于捕获波浪能的阵列式压电发电设备 | |
KR102517133B1 (ko) | 압전 에너지 하베스팅 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040816 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050613 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060207 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3780339 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |