JP5682988B1 - マグネット駆動機構及び発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁石を使用することなく永久磁石のみで回転することができるマグネット駆動機構及び発電装置を提供することを目的とする。【解決手段】左回転板１と、左回転板１と対向する右回転板２と、左回転板１と右回転板２を連結する回転軸４と、左回転板１の表面上の円周方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石２０，２１と、右回転板２の表面上の円周上方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石２０，２１と、左回転板１と右回転板２の間を左右に移動する移動子３と、移動子３が両端部に異なる磁極の磁石２２，２３を有し、左回転板１に設置された磁石の磁極２０，２１と、左回転板１に設置された磁石と対向する右回転板２の磁石２０，２１の磁極が異なる磁極であり、移動子３の磁石２２，２３と、左回転板１及び右回転板２の磁石２０，２１の間に働く反発力と吸引力によって、回転軸４が回転することを特徴とするマグネット駆動機構。【選択図】図１

Description

本発明は、マグネットのみで駆動するマグネット駆動機構及びそれを用いた発電装置に関する。

従来からマグネットを用いた駆動機構である種々のモーターが提案されている。例えば、特許文献１には、電磁石を回転させることなく、小さな入力電力で回転し、発熱等のトラブルや騒音のない高効率のマグネットモーターが開示されている。以下に、特許文献１のマグネットモーターについて述べる。

図７は、特許文献１のマグネットモーター５０の構成を示した分解斜視図である。マグネットモーター５０の回転ドラムは、内枠板５２，５２及び外枠板５３，５３に回転自在に軸支された回転軸５５と、回転軸５５に固定され、回転軸５５と共に回転する一対の円盤５６、５６により構成されている。円盤５６は、内枠板５２と外枠板５３の間の空間内にあり、その互いに対面するそれぞれの面上には、永久磁石のＮ極５７とＳ極５７が交互に９０゜の等角度間隔を置いて設置されている。そして、一方の円盤５６の面上のＮ極５７とＳ極５７は、他方の円盤５６の面上のそれらと逆の極性となるように設置されている。

内枠板５２，５２には、鉄心５８を有する３個の電磁石５９が回転ドラムの回転軸５５と平行に固定されている。回転軸５５を中心とする同心円上にある円盤５６上の永久磁石の各極５７と同様に、電磁石５９の鉄心５８は該同心円上で互いに１２０゜の等角間隔を置いて配置され、円盤５６の永久磁石の各極５７と所定の間隔を有して設置されている。

電磁石５９のＮ極及びＳ極を、電磁石５９の極性と回転ドラムの円盤５６の永久磁石５７の極性のバランスがとれる数ｍｓ手前で間欠的に変更することで、極性間の反発と吸引作用によって、マグネットモーター５０の回転ドラムは時計方向に回転する。

特開２０００−２２８８６６号公報

しかし、上記したマグネットモーター５０では、電磁石５９の極性を切り替えるための電気的な回路が必要であり、また依然として電磁石を利用しているためモーターを回転させるための電源が必要であった。

本発明は、以上の課題に着目して成されたもので、電磁石を使用することなく永久磁石のみで回転することができるマグネット駆動機構及び発電装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、以下の構成を備えるものである。

（１）左回転板と、
前記左回転板と対向する右回転板と、
前記左回転板と前記右回転板を連結する回転軸と、
前記左回転板の表面上の円周方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石と、
前記右回転板の表面上の円周上方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石と、
前記左回転板と前記右回転板の間を左右に移動する移動手段と、
前記移動手段が両端部に異なる磁極の磁石を有し、
前記左回転板に設置された磁石の磁極と、前記左回転板に設置された磁石と対向する前記右回転板の磁石の磁極が異なる磁極であり、
前記移動手段の磁石と、前記左回転板及び前記右回転板の磁石の間に働く反発力と吸引力によって、前記回転軸が回転することを特徴とするマグネット駆動機構。

（２）前記回転軸を回転させる駆動手段を有し、
前記駆動手段が、前記回転軸を回転させることによって、前記移動手段を往復運動させることを特徴とする前記（１）記載のマグネット駆動機構。

（３）前記（１）記載のマグネット駆動機構と、
前記移動手段の左右側面に設置された第１の軸と、
前記軸に連結された連結棒と、
前記連結棒の端部に設置された第２の軸と、
前記第２の軸に固定された歯車と、
前記歯車により回転する発電機と、
前記発電機によって発電された電気を蓄電するための蓄電池と、
を有することを特徴とする発電装置。

（４）第１の回転板と、
前記第１の回転板と対向する回転歯車と、
前記第１の回転板と前記回転歯車を連結する回転軸と、
前記第１の回転板の表面上の円周方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石と、
前記回転歯車の表面上の円周上方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石と、
前記第１の回転板と前記回転歯車の間を左右に移動する移動手段と、
前記移動手段が両端部に異なる磁極の磁石を有し、
前記移動手段の左右側面に設置された第１の軸と、
前記軸に連結された連結棒と、
前記連結棒の端部に設置された第２の軸と、
前記第２の軸の一端に固定された第１の歯車と、
前記第２の軸の他端に固定された第２の回転板と、
前記第２の回転板に連結され、前記回転歯車に噛み合う第２の歯車と、
前記第１の歯車により回転する発電機と、
前記発電機によって発電された電気を蓄電するための蓄電池と、を有し、
前記第１の回転板に設置された磁石の磁極と、前記第１の回転板に設置された磁石と対向する前記回転歯車の磁石の磁極が異なる磁極でありことを特徴とする発電装置。

本発明によれば、電磁石を使用することなく永久磁石のみで回転することができるマグネット駆動機構及び発電装置を提供することができる。

本発明の実施例１のマグネット駆動機構の構成及び動作を説明するための図 本発明の実施例１のマグネット駆動機構を用いたポンプを説明するための図 本発明の実施例２の発電装置の構成を示す図 本発明の実施例２の発電装置の正面図 本発明の実施例３の発電装置の構成を示す図 本発明の実施例３の発電装置の断面図 従来のマグネットモーターの構成を示す図

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。

まず、マグネット駆動機構の基本的な構成について説明する。図１（ａ）は、マグネット駆動機構１０を正面の上方から見た図である。左回転板１と右回転板２の対向面には円周上にＮ極の磁石２０とＳ極の磁石２１が交互に設置されている。なお、左回転板１の磁石とそれに対抗する右回転板２の磁石は異なる磁極が対向している。左回転板１と右回転板２は、回転軸４によって連結されている。そして、左回転板１と右回転板２の間を、両端にＮ極の磁石２２とＳ極の磁石２３が設置された移動子３が左右に移動する。移動子３の側面には軸７が左右に設置されており、軸７はガイド５のガイド穴５ａに沿って移動する。この移動子３の両端の磁石は、左回転板１の磁石及び右回転板２の磁石との間で吸引力と反発力を発生させて左回転板１と右回転板２を回転させ、その結果回転軸４が回転する。

図１（ｂ１），（ｂ２），（ｃ１），（ｃ２）は、移動子３の移動に伴って左回転板１と右回転板２が回転することを説明するための図である。図１（ｂ１），（ｂ２）は、移動子３が左回転板１に接近した状態を示し、図１（ｃ１），（ｃ２）は、移動子３が右回転板２に接近した状態を示している。移動子３が左回転板１に接近すると、移動子３のＳ極の磁石２３は左回転板１のＮ極の磁石２０と引き合い、Ｓ極の磁石２１と反発し合うため、左回転板１は図１（ｂ２）に示した矢印の方向に回転する。一方、移動子３が右回転板２に接近すると、移動子３のＮ極の磁石２２は右回転板２のＮ極の磁石２０と反発し合い、Ｓ極の磁石２１と引き合うため、右回転板２は図１（ｃ２）に示した矢印の方向に回転する。

なお、左回転板１と右回転板２が回転することによって、移動子３のＮ極の磁石２２とＳ極の磁石２３が対向するＮ極の磁石２０とＳ極の磁石２１が自動的に切り替わる。

このように、移動子３が左右に連続して往復運動をすることによって、回転軸４を連続して回転させることができる。すなわち、マグネット駆動機構１０は、非接触で直線運動を回転運動に変換する変換機構であるとも言える。移動子３を左右に往復運動させるには種々の方法が考えられる。例えば、レシプロエンジンに使用されるピストンによって移動子３を往復させてもよい。この結果、エンジンのクランク機構は不要となる。

上記したように移動子３が左右に往復運動することによって左回転板１と右回転板２が回転するが、逆に左回転板１と右回転板２を回転させることによって移動子３を往復運動させることもできる。この場合の応用例としては、例えば水車や風車で回転軸４を回転させ、移動子３の往復運動をポンプの吸引工程と排出工程に利用してもよい。

図２は、移動子３の往復運動を用いてタンク６０の液体Ｌを汲み出す場合の例を示している。回転軸４は外部の力によって回転しており、移動子３はシリンダー１８の中を左右に往復運動する。シリンダー１８の右端部には入口弁２４と出口弁２５が設置されている。また、シリンダー１８の左端部には穴が設けられており、右端部は閉じているものとする。移動子３が往復運動することにより、ホース６５を経てタンク６０の液体Ｌを入口弁２４から吸引し、出口弁２５からホース６５を経て排出する。

本実施例によれば、電磁石を使用することなく永久磁石のみで回転することができるマグネット駆動機構を提供することができる。

本実施例では、実施例１のマグネット駆動機構１０を用いた発電装置３０について述べる。図３は、本実施例の発電装置３０を上側から見た平面図である。この発電装置３０の構成について、以下に説明する。

実施例１で述べたマグネット駆動機構１０は発電装置３０において左側に配置されている。そして、移動子３の両側の軸７は連結棒６に連結され、連結棒６はさらに他の軸８に連結されている。また、この軸８は一方の端が歯車９に固定され、歯車９はギヤ１１を介して発電機１４につながっており、発電機１４は蓄電器１５と電線１６で接続されている。なお、発電機１４はモーターとしても機能することができるものとする。図４は、発電装置３０を正面から見た図である。この図から明らかなように、移動子３、連結棒６，８及び歯車９はリンク機構を形成している。すなわち、移動子３が左右に往復運動することにより歯車９が回転し、発電機１４は発電を行う。

本実施例の発電装置３０は、例えば次のような使い方をすることができる。まず、回転軸４を風力や水力等で回転させ、発電機１４により発電し蓄電器１５を充電しておく。そして、後に移動子３の往復運動が必要な場合、例えばポンプを動作させたい場合には、蓄電器１５の電気により発電機１４をモーターとして回転させ、移動子３を往復運動させる。この場合、左回転板１と右回転板２は取り外しても良い。一方、移動子３の往復運動のみならず、回転軸４を回転させたい場合には、左回転板１と右回転板２を取り外すことなくそのままにして、蓄電器１５の電気により発電機１４をモーターとして使用して回転軸４を回転させる。

本実施例によれば、電磁石を使用することなく永久磁石のみで回転することができるマグネット駆動機構を用いた発電装置を提供することができる。

本実施例では、実施例２の発電装置３０を改良した発電装置４０について述べる。図５は、本実施例の発電装置４０を上側から見た平面図である。

発電装置４０は、軸８の一方端に円板１９が固定され、更に円板１９の軸に変換器１２が接続されている。なお、発電装置４０は、発電装置３０の右回転板２の代わりに回転歯車１７が設置されている。変換器１２は小歯車１３に連結され、小歯車１３は回転歯車１７と噛み合っている。

図６は、発電装置４０の図４におけるＡ−Ａ断面を示す図である。上述したように、移動子３が運動することにより、クランク機構により歯車９と円板１９が回転し、この回転に連動して小歯車１３が回転し、その結果回転歯車１７が回転して、移動子３の磁石と対向する回転歯車１７の磁石が変化する。

本実施例の発電装置４０では、移動子３の変位量が機械的に小歯車１３の回転量に変換される。そのため、発電装置３０と比較して、移動子３の磁石と対向する左回転板１の磁石及び回転歯車１７の磁石を正確な位置で切り換えることができる。

本実施例によれば、電磁石を使用することなく永久磁石のみで回転することができるマグネット駆動機構を用いた発電装置を提供することができる。

１ 左回転板
２ 右回転板
３ 移動子
４ 回転軸
５ ガイド
５ａ ガイド穴
６ 連結棒
７，８ 軸
９ 歯車
１０ マグネット駆動機構
１１ ギヤ
１２ 変換器
１３ 小歯車
１４ 発電機
１５ 蓄電器
１６ 電線
１７ 回転歯車
１８ シリンダー
１９ 円板
２０，２２ Ｎ極磁石
２１，２３ Ｓ極磁石
２４ 入口弁
２５ 出口弁
３０，４０ 発電装置
６５ ホース
６０ タンク
Ｌ 液体

Claims (5)

1. 左回転板と、
   前記左回転板と対向する右回転板と、
   前記左回転板と前記右回転板を連結する回転軸と、
   前記左回転板の表面上の円周方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石と、
   前記右回転板の表面上の円周上方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石と、
   前記左回転板と前記右回転板の間を左右に移動する移動手段と、
   前記移動手段が両端部に異なる磁極の磁石を有し、
   前記左回転板に設置された磁石の磁極と、前記左回転板に設置された磁石と対向する前記右回転板の磁石の磁極が異なる磁極であり、
   前記移動手段の磁石と、前記左回転板及び前記右回転板の磁石の間に働く反発力と吸引力によって、前記回転軸が回転することを特徴とするマグネット駆動機構。
2. 前記回転軸を回転させる駆動手段を有し、
   前記駆動手段が、前記回転軸を回転させることによって、前記移動手段を往復運動させることを特徴とする請求項１記載のマグネット駆動機構。
3. 請求項１記載のマグネット駆動機構と、
   前記移動手段の左右側面に設置された第１の軸と、
   前記軸に連結された連結棒と、
   前記連結棒の端部に設置された第２の軸と、
   前記第２の軸に固定された歯車と、
   前記歯車により回転する発電機と、
   前記発電機によって発電された電気を蓄電するための蓄電池と、
   を有することを特徴とする発電装置。
4. 第１の回転板と、
   前記第１の回転板と対向する回転歯車と、
   前記第１の回転板と前記回転歯車を連結する回転軸と、
   前記第１の回転板の表面上の円周方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石と、
   前記回転歯車の表面上の円周上方向に交互に設置されたＮ極とＳ極の磁石と、
   前記第１の回転板と前記回転歯車の間を左右に移動する移動手段と、
   前記移動手段が両端部に異なる磁極の磁石を有し、
   前記移動手段の左右側面に設置された第１の軸と、
   前記軸に連結された連結棒と、
   前記連結棒の端部に設置された第２の軸と、
   前記第２の軸の一端に固定された第１の歯車と、
   前記第２の軸の他端に固定された第２の回転板と、
   前記第２の回転板に連結され、前記回転歯車に噛み合う第２の歯車と、
   前記第１の歯車により回転する発電機と、
   前記発電機によって発電された電気を蓄電するための蓄電池と、を有し、
   前記第１の回転板に設置された磁石の磁極と、前記第１の回転板に設置された磁石と対向する前記回転歯車の磁石の磁極が異なる磁極でありことを特徴とする発電装置。
5. 前記発電機が、モーターとしても機能することを特徴とする請求項３または４に記載の発電装置。

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