JP5702015B1 - Drive device - Google Patents
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Abstract
【課題】環境にやさしく、かつ効率良く駆動力を取出すことができる駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置10は、第1回転体部1aと、第2回転体部2aとを有している。第1回転体部1aは、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第2回転体部2aは、第1回転体部1aの外側表面1cを囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方は、導電体で構成されている。【選択図】図1Provided is a drive device that is environmentally friendly and can efficiently extract a drive force. A drive device 10 includes a first rotating body portion 1a and a second rotating body portion 2a. The 1st rotary body part 1a is supported so that rotation around an axis line is possible, and has a cylindrical shape. The 2nd rotary body part 2a is arrange | positioned so that the outer surface 1c of the 1st rotary body part 1a may be enclosed, is rotatably supported around an axis line, and has a cylindrical shape. One of the outer surface 1c of the first rotating body portion 1a and the inner surface 2c of the second rotating body portion 2a is configured by alternately arranging N poles and S poles of permanent magnets along the circumferential direction, and The other of the outer surface 1c of the 1st rotating body part 1a and the inner surface 2c of the 2nd rotating body part 2a is comprised with the conductor. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、駆動装置に関し、特に、交番磁界を利用した駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device, and more particularly, to a drive device using an alternating magnetic field.
機関内部での燃焼によって熱エネルギーを作り出し、その熱エネルギーにより機械的エネルギーを得るものは、一般的に内燃機関と呼ばれている。 An engine that generates thermal energy by combustion in the engine and obtains mechanical energy by the thermal energy is generally called an internal combustion engine.
特開平10−115207号公報(特許文献1)には、たとえば芝刈機などに用いられる内燃機関の構成が記載されている。特開平10−115207号公報の内燃機関は、ピストンと、シリンダ部と、接続ロッドと、クランクシャフトとを有している。この内燃機関では、ピストンとシリンダ部材とにより構成された燃料室で、空気と燃料とオイル混合体とが燃焼される。これによりピストンが往復運動をし、その往復運動が接続ロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-115207 (Patent Document 1) describes a configuration of an internal combustion engine used for a lawn mower, for example. The internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-115207 has a piston, a cylinder part, a connecting rod, and a crankshaft. In this internal combustion engine, air, fuel, and an oil mixture are burned in a fuel chamber constituted by a piston and a cylinder member. As a result, the piston reciprocates, and the reciprocating motion is converted into the rotational motion of the crankshaft via the connecting rod.
また、自動車などに用いられる内燃機関は、たとえば特開平8−86208号公報(特許文献2)に記載されている。 An internal combustion engine used for an automobile or the like is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-86208 (Patent Document 2).
しかしながら、特開平10−115207号公報および特開平8−86208号公報に記載の内燃機関は、ガソリンなどの化石燃料を燃焼させることによって駆動力を発生させる。化石燃料を燃焼させることによって、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物が大気中に放出される。たとえば大気中に放出された二酸化炭素は、地表から放射された赤外線の一部を吸収することにより温室効果ガスとして作用するので、地球温暖化の原因の一つと指摘されている。また大気中に放出された窒素酸化物や硫黄酸化物は、雨に溶け込むことによって硝酸や硫酸に変化するため酸性雨の原因の一つとなっている。このように、化石燃料を使用して駆動力を得る内燃機関は、地球温暖化や酸性雨などの環境問題を引き起こしている。 However, the internal combustion engines described in JP-A-10-115207 and JP-A-8-86208 generate driving force by burning fossil fuel such as gasoline. By burning fossil fuels, carbon dioxide, nitrogen oxides and sulfur oxides are released into the atmosphere. For example, carbon dioxide released into the atmosphere acts as a greenhouse gas by absorbing a part of infrared rays radiated from the surface of the earth, and has been pointed out as one of the causes of global warming. Nitrogen oxides and sulfur oxides released into the atmosphere change into nitric acid and sulfuric acid when dissolved in the rain, which is one of the causes of acid rain. As described above, an internal combustion engine that uses fossil fuel to obtain a driving force causes environmental problems such as global warming and acid rain.
そこで、本発明の主な目的は、環境にやさしく、かつ効率良く駆動力を取出すことができる駆動装置を提供することである。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide a driving device that is environmentally friendly and can efficiently extract a driving force.
本発明に係る駆動装置は、第1回転体部と、第2回転体部とを備えている。第1回転体部は、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第2回転体部は、第1回転体部の外側表面を囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方は、導電体で構成されている。第1回転体部の外側表面は、第2回転体部の内側表面と隙間を隔てて配置されている。第1回転体部および第2回転体部の一方が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成されている。N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した
磁界とにより発生した力によって、第1回転体部および第2回転体部の他方が回転するように、第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されている。駆動装置はさらに、軸線に対して垂直な方向から見て、第1回転体部の外側表面と第2回転体部の内側表面との重なり面積が変化するように、第1回転体部および第2回転体部の一方は、第1回転体部および第2回転体部の他方に対して、軸線の方向に沿って移動可能に構成されている。第1回転体部の内側に配置された芯部と、芯部の一方側の側面に接する第1軸部と、軸線の方向に離間して設けられかつ第1軸部を支持する一組の第1支持部と、第1軸部と一組の第1支持部の各々との間に配置された第1ベアリング部と、第2回転体部の一方の開口部を塞ぐように設けられた底部と、底部に接する第2軸部と、軸線の方向に離間して設けられかつ第2軸部を支持する一組の第2支持部と、第2軸部と一組の第2支持部の各々との間に設けられた第2ベアリング部と、一組の第1支持部と一組の第2支持部とを支持するベース部とを備える。第2回転体部の軸線の方向の長さは、第1回転体部の軸線の方向の長さよりも大きい。
The drive device according to the present invention includes a first rotating body portion and a second rotating body portion. The first rotating body portion is supported so as to be rotatable around an axis, and has a cylindrical shape. The second rotating body portion is disposed so as to surround the outer surface of the first rotating body portion, is rotatably supported around the axis, and has a cylindrical shape. One of the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part is configured by alternately arranging the N poles and S poles of the permanent magnets along the circumferential direction, and the first rotating body part The other of the outer surface and the inner surface of the second rotating body portion is made of a conductor. The outer surface of the first rotating body part is disposed with a gap from the inner surface of the second rotating body part. An eddy current is generated in the conductor when one of the first rotating body and the second rotating body rotates. The first rotating body portion and the second rotating body portion are rotated so that the other of the first rotating body portion and the second rotating body portion is rotated by the force generated by the magnetic field generated by the N pole and the S pole and the magnetic field generated by the eddy current. Each of the two rotating body parts is supported. The driving device further includes the first rotating body portion and the first rotating body portion so that the overlapping area of the outer surface of the first rotating body portion and the inner surface of the second rotating body portion changes when viewed from a direction perpendicular to the axis. One of the two rotating body portions is configured to be movable along the direction of the axis with respect to the other of the first rotating body portion and the second rotating body portion. A pair of cores disposed inside the first rotating body, a first shaft part that contacts one side surface of the core part, and spaced apart in the direction of the axis and supporting the first shaft part The first support portion, the first bearing portion disposed between the first shaft portion and each of the pair of first support portions, and one opening of the second rotating body portion are provided to be closed. A bottom portion, a second shaft portion that is in contact with the bottom portion, a pair of second support portions that are spaced apart in the direction of the axis and support the second shaft portion, and a second shaft portion and a set of second support portions And a base portion that supports the pair of first support portions and the pair of second support portions. The length in the direction of the axis of the second rotator is greater than the length in the direction of the axis of the first rotator .
上記に係る駆動装置によれば、化石燃料の代わりに永久磁石のN極およびS極を利用して駆動力を発生させることができる。それゆえ、地球温暖化の原因となる二酸化炭素および酸性雨の原因となる窒化酸化物または硫黄酸化物を発生させずに駆動力が得られるので、地球環境にやさしい。また、本発明に係る駆動装置によれば、導電体が環状に形成されており、環状の表面全体に面するように永久磁石のN極およびS極が周方向に交互に配置されているので、導電体の表面全体に対して効率的に渦電流を発生させることができる。そのため、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、非常に効率良くに駆動力が得られる。また第1回転体部および第2回転体部の一方から第1回転体部および第2回転体部の他方に伝達される駆動力を連続的に変化させることができる。 According to the drive apparatus which concerns on the above, a driving force can be generated using the north pole and south pole of a permanent magnet instead of a fossil fuel. Therefore, the driving force can be obtained without generating carbon dioxide, which causes global warming, and nitride oxide or sulfur oxide, which causes acid rain. Further, according to the drive device of the present invention, the conductor is formed in an annular shape, and the N pole and the S pole of the permanent magnet are alternately arranged in the circumferential direction so as to face the entire annular surface. The eddy current can be generated efficiently over the entire surface of the conductor. Therefore, the driving force can be obtained very efficiently by the force generated by the magnetic field generated by the N pole and the S pole and the magnetic field generated by the eddy current. Further, the driving force transmitted from one of the first rotating body part and the second rotating body part to the other of the first rotating body part and the second rotating body part can be continuously changed.
上記に係る駆動装置において好ましくは、第1回転体部の外側表面は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第2回転体部の内側表面は、導電体により構成されている。これにより、第2回転体部の内部表面に非常に効率的に渦電流を発生させることができる。結果として、第1回転体部および第2回転体部の他方のトルクを大きくすることができる。 Preferably, in the driving device according to the above, the outer surface of the first rotating body portion is configured by alternately arranging N poles and S poles of permanent magnets along the circumferential direction. The inner surface of the second rotator is made of a conductor. Thereby, an eddy current can be generated very efficiently on the inner surface of the second rotating body. As a result, the other torque of the first rotating body part and the second rotating body part can be increased.
上記に係る駆動装置において、第1回転体部が回転することにより、第2回転体部が回転するように、第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されていてもよい。これにより、回転半径の大きな回転力を効率的に取り出すことができる。 In the drive device according to the above, each of the first rotating body unit and the second rotating body unit may be supported so that the second rotating body unit rotates as the first rotating body unit rotates. Thereby, a rotational force with a large rotation radius can be taken out efficiently.
上記に係る駆動装置において好ましくは、第1回転体部および第2回転体部の一方に設けられた回転子と、第1回転体部および第2回転体部の他方の回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機部とをさらに備える。これにより、回転子が回転することにより発電機部が発電する発電量を制御することができる。 In the drive device according to the above, preferably, the rotor provided on one of the first rotating body part and the second rotating body part and the energy of the other rotating motion of the first rotating body part and the second rotating body part are electrically And a generator unit for converting into energy. Thereby, the electric power generation amount which a generator part produces | generates by rotating a rotor is controllable.
本発明に係る駆動装置は、内側に流体が流れる管に設置可能な駆動装置であって、第1回転体部と、第2回転体部とを備えている。第1回転体部は、管の内側に配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第2回転体部は、管の外側に配置され、第1回転体部の外側表面を囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方は、導電体で構成されている。流体によって第1回転体部が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成されている。N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第2回転体部が回転するように第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されている。 The drive device according to the present invention is a drive device that can be installed in a pipe through which a fluid flows, and includes a first rotating body portion and a second rotating body portion. The first rotating body portion is disposed inside the tube, is rotatably supported around the axis, and has a cylindrical shape. The second rotating body portion is disposed outside the tube, is disposed so as to surround the outer surface of the first rotating body portion, is rotatably supported around an axis, and has a cylindrical shape. One of the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part is configured by alternately arranging the N poles and S poles of the permanent magnets along the circumferential direction, and the first rotating body part The other of the outer surface and the inner surface of the second rotating body portion is made of a conductor. An eddy current is generated in the conductor when the first rotating body is rotated by the fluid. Each of the first rotating body and the second rotating body is supported by the force generated by the magnetic field generated by the N and S poles and the magnetic field generated by the eddy current so that the second rotating body rotates. ing.
上記に係る駆動装置によれば、化石燃料の代わりに永久磁石のN極およびS極を利用して、駆動力を発生させることができる。それゆえ、地球温暖化の原因となる二酸化炭素および酸性雨の原因となる窒化酸化物または硫黄酸化物を発生させずに駆動力が得られるので、地球環境にやさしい。また、本発明に係る駆動装置によれば、導電体が環状に形成されており、環状の表面全体に面するように永久磁石のN極およびS極が周方向に交互に配置されているので、導電体の表面全体に対して効率的に渦電流を発生させることができる。そのため、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、非常に効率良くに駆動力が得られる。さらに、管の内側を流れる流体の流れを利用して第1回転体部を回転させることにより第2回転体部から駆動力を取り出すことができるので、流体の流れを駆動力に変換して取り出すことができる。さらに、第1回転体部の回転力を非接触で第2回転体部に伝達することができるので、管に貫通孔を設けることなく第1回転体部の回転エネルギーを外部に取り出すことができる。 According to the drive apparatus which concerns on the above, a driving force can be generated using the north pole and south pole of a permanent magnet instead of a fossil fuel. Therefore, the driving force can be obtained without generating carbon dioxide, which causes global warming, and nitride oxide or sulfur oxide, which causes acid rain. Further, according to the drive device of the present invention, the conductor is formed in an annular shape, and the N pole and the S pole of the permanent magnet are alternately arranged in the circumferential direction so as to face the entire annular surface. The eddy current can be generated efficiently over the entire surface of the conductor. Therefore, the driving force can be obtained very efficiently by the force generated by the magnetic field generated by the N pole and the S pole and the magnetic field generated by the eddy current. Further, since the driving force can be taken out from the second rotating body part by rotating the first rotating body part using the flow of the fluid flowing inside the pipe, the fluid flow is converted into the driving force and taken out. be able to. Furthermore, since the rotational force of the first rotating body part can be transmitted to the second rotating body part in a non-contact manner, the rotational energy of the first rotating body part can be taken out without providing a through hole in the tube. .
上記に係る駆動装置において好ましくは、第1回転体部の外側表面は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第2回転体部の内側表面は、導電体により構成されている。これにより、第2回転体部の内部表面に非常に効率的に渦電流を発生させることができる。結果として、第2回転体部のトルクを大きくすることができる。 Preferably, in the driving device according to the above, the outer surface of the first rotating body portion is configured by alternately arranging N poles and S poles of permanent magnets along the circumferential direction. The inner surface of the second rotator is made of a conductor. Thereby, an eddy current can be generated very efficiently on the inner surface of the second rotating body. As a result, the torque of the second rotating body part can be increased.
上記に係る駆動装置において好ましくは、第1回転体部に接する回転子をさらに備えている。回転子は、流体が管の内側を流れることにより回転するように構成されている。回転子が回転することにより、第1回転体部が回転するように、第1回転体部は支持されている。これにより、第1回転体部を効果的に回転させることができる。 Preferably, the drive device according to the above further includes a rotor in contact with the first rotating body portion. The rotor is configured to rotate as fluid flows inside the tube. The first rotating body is supported so that the first rotating body rotates as the rotor rotates. Thereby, a 1st rotary body part can be rotated effectively.
上記に係る駆動装置において好ましくは、流体は水である。たとえば、定常的に水が流れている水道の配管に駆動装置を設置することにより、水道の配管を流れる水の流れを利用して駆動力を取り出すことができる。 In the drive device according to the above, preferably, the fluid is water. For example, by installing a driving device in a water supply pipe through which water constantly flows, the driving force can be extracted using the flow of water flowing through the water supply pipe.
上記に係る駆動装置において好ましくは、第2回転体部の回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機部をさらに備えている。これにより、流体の流れを利用して第1回転体部および第2回転体部を回転させることにより発電することができる。 Preferably, the drive device according to the above further includes a generator unit for converting energy of rotational motion of the second rotating body unit into electric energy. Thereby, it can generate electric power by rotating the 1st rotating body part and the 2nd rotating body part using the flow of fluid.
本発明に係る駆動装置は、管と、第1回転体部と、第2回転体部とを備えている。管は、内側に流体が流通可能に構成されている。第1回転体部は、管の内側に配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第2回転体部は、管の外側に配置され、第1回転体部の外側表面を囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方は、導電体で構成されている。流体によって第1回転体部が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成されている。N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第2回転体部が回転するように第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されている。これにより、管を含んだ駆動装置を水道の配管などに設置する際の作業性を向上させることができる。 The drive device according to the present invention includes a tube, a first rotating body portion, and a second rotating body portion. The pipe is configured to allow fluid to flow inside. The first rotating body portion is disposed inside the tube, is rotatably supported around the axis, and has a cylindrical shape. The second rotating body portion is disposed outside the tube, is disposed so as to surround the outer surface of the first rotating body portion, is rotatably supported around an axis, and has a cylindrical shape. One of the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part is configured by alternately arranging the N poles and S poles of the permanent magnets along the circumferential direction, and the first rotating body part The other of the outer surface and the inner surface of the second rotating body portion is made of a conductor. An eddy current is generated in the conductor when the first rotating body is rotated by the fluid. Each of the first rotating body and the second rotating body is supported by the force generated by the magnetic field generated by the N and S poles and the magnetic field generated by the eddy current so that the second rotating body rotates. ing. Thereby, workability | operativity at the time of installing the drive device containing a pipe | tube in water supply piping etc. can be improved.
本発明に係る駆動装置は、第1回転体部と、第2回転体部とを備えている。第1回転体部は、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第2回転体部は、第1回転体部の外側表面を囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方は、導電体で構成されているかもしくは周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第1回転体部の外側表面は、第2回転体部の内側表面と隙間を隔てて配置されている。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方が、導電体で構成されている場合は、第1回転体部および第2回転体部の一方が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成され、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第1回転体部および第2回転体部の他方が回転するように、第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されている。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部および第2回転体部の一方が回転することにより、第1回転体部および第2回転体部の他方が回転するように、第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されている。これにより、第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合においても、非常に効率良く大きい駆動力が得られる。 The drive device according to the present invention includes a first rotating body portion and a second rotating body portion. The first rotating body portion is supported so as to be rotatable around an axis, and has a cylindrical shape. The second rotating body portion is disposed so as to surround the outer surface of the first rotating body portion, is rotatably supported around the axis, and has a cylindrical shape. One of the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part is configured by alternately arranging the N poles and S poles of the permanent magnets along the circumferential direction, and the first rotating body part The other of the outer surface and the inner surface of the second rotating body portion is made of a conductor, or N poles and S poles of permanent magnets are alternately arranged along the circumferential direction. The outer surface of the first rotating body part is disposed with a gap from the inner surface of the second rotating body part. When the other of the outer surface of the first rotator and the inner surface of the second rotator is made of a conductor, one of the first rotator and the second rotator is rotated. An eddy current is generated in the conductor, and the other of the first rotating body part and the second rotating body part is generated by the force generated by the magnetic field generated by the N pole and the S pole and the magnetic field generated by the eddy current. Each of the first rotating body part and the second rotating body part is supported so as to rotate. When the other of the outer surface of the first rotating body portion and the inner surface of the second rotating body portion is configured by alternately arranging the N poles and S poles of the permanent magnets along the circumferential direction, Each of the first rotating body part and the second rotating body part is rotated such that the other of the first rotating body part and the second rotating body part rotates by rotating one of the rotating body part and the second rotating body part. It is supported. Thereby, in the case where both the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part are configured by alternately arranging the N pole and the S pole of the permanent magnet along the circumferential direction. However, a large driving force can be obtained very efficiently.
本発明に係る駆動装置は、内側に流体が流れる管に設置可能な駆動装置であって、管と、第1回転体部と、第2回転体部とを備えている。第1回転体部は、管の内側に配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第2回転体部は、管の外側に配置され、第1回転体部の外側表面を囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方は、導電体で構成されているかもしくは周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方が、導電体で構成されている場合は、第1回転体部および第2回転体部の一方が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成され、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第1回転体部および第2回転体部の他方が回転するように、第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されている。第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の他方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部および第2回転体部の一方が回転することにより、第1回転体部および第2回転体部の他方が回転するように、第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されている。これにより、第1回転体部の外側表面および第2回転体部の内側表面の双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合においても、非常に効率良く大きい駆動力が得られる。 The drive device according to the present invention is a drive device that can be installed in a pipe through which a fluid flows, and includes a pipe, a first rotating body section, and a second rotating body section. The first rotating body portion is disposed inside the tube, is rotatably supported around the axis, and has a cylindrical shape. The second rotating body portion is disposed outside the tube, is disposed so as to surround the outer surface of the first rotating body portion, is rotatably supported around an axis, and has a cylindrical shape. One of the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part is configured by alternately arranging the N poles and S poles of the permanent magnets along the circumferential direction, and the first rotating body part The other of the outer surface and the inner surface of the second rotating body portion is made of a conductor, or N poles and S poles of permanent magnets are alternately arranged along the circumferential direction. When the other of the outer surface of the first rotator and the inner surface of the second rotator is made of a conductor, one of the first rotator and the second rotator is rotated. An eddy current is generated in the conductor, and the other of the first rotating body part and the second rotating body part is generated by the force generated by the magnetic field generated by the N pole and the S pole and the magnetic field generated by the eddy current. Each of the first rotating body part and the second rotating body part is supported so as to rotate. When the other of the outer surface of the first rotating body portion and the inner surface of the second rotating body portion is configured by alternately arranging the N poles and S poles of the permanent magnets along the circumferential direction, Each of the first rotating body part and the second rotating body part is rotated such that the other of the first rotating body part and the second rotating body part rotates by rotating one of the rotating body part and the second rotating body part. It is supported. Thereby, in the case where both the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part are configured by alternately arranging the N pole and the S pole of the permanent magnet along the circumferential direction. However, a large driving force can be obtained very efficiently.
本発明の駆動装置によれば、ガソリンなどの化石燃料を使用せずに交番磁界によって駆動力が得られる。それゆえ、地球温暖化の原因となる二酸化炭素や酸性雨の原因となる窒素酸化物や硫黄酸化物が発生しないので、地球環境にやさしい。 According to the driving device of the present invention, driving force can be obtained by an alternating magnetic field without using fossil fuel such as gasoline. Therefore, carbon dioxide, which causes global warming, and nitrogen oxides and sulfur oxides, which cause acid rain, are not generated, which is friendly to the global environment.
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、同一又は相当する要素については同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is not repeated.
(実施の形態1)
図1〜図5を参照して、本発明の実施の形態1における駆動装置の構成について説明する。実施の形態1に係る駆動装置10は、第1回転体1と、第2回転体2と、第1ベアリング部5aと、第2ベアリング部5bと、第3ベアリング部5cと、第4ベアリング部5dと、第1支持部6aと、第2支持部6bと、台部7とを主に有している。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1-5, the structure of the drive device in
図1および図2に示すように、第1回転体1は、第1回転体部1aと、芯部1bと、第1軸部1dと、第2軸部1eとを主に有しており、軸線xの周りに回転可能に支持されている。第1回転体部1aは、芯部1bと、第1軸部1dと、第2軸部1eとともに、軸線xの周りに回転可能に支持されている。図2を参照して、第1回転体部1aは筒状の形状を有し、好ましくは円筒状の形状を有する。筒状の第1回転体部1aの内側には芯部1bが配置されている。芯部1bは、たとえば柱状の形状を有し、好ましくは円柱状の形状を有する。第1軸部1dおよび第2軸部1eの各々は、軸線xに沿って伸長するように形成されている。第1軸部1dは、芯部1bに対して第2軸部1eとは反対側に配置されている。第1軸部1dは、たとえば円柱状の芯部1bの一方側の側面の中心付近において芯部1bと接している。第2軸部1eは、たとえば円柱状の芯部1bの他方側の側面の中心付近において芯部1bと接している。第2軸部1eの直径は、第1軸部1dの直径よりも小さくてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first
図2を参照して、第2回転体2は、第2回転体部2aと、底部2bと、第3軸部2dとを主に有しており、軸線xの周りに回転可能に支持されている。第2回転体部2aの内側表面2cは、第1回転体部1aの外側表面1cを囲うように配置されている。第2回転体部2aは、底部2bおよび第3軸部2dとともに、軸線xの周りに回転可能に支持されている。好ましくは、第2回転体部2aの内側表面2cは、第1回転体部1aの外側表面1cの全面を覆うように設けられている。第2回転体部2aの軸線x方向の長さは、第1回転体部1aの軸線x方向の長さよりも大きくてもよい。第2回転体部2aは、筒状の形状を有し、円筒状の形状を有する。底部2bは、筒状の第2回転体部2aの一方の開口部を塞ぐようにして第2回転体部2aに接している。底部2bは、第2回転体部2aと一体形成されていてもよし、別体で形成されていてもよい。底部2bは軸線x方向から見てたとえば円形を有する。第3軸部2dは、軸線x方向に沿って伸長して形成されている。第3軸部2dは、たとえば円形の底部2bの中心付近において、底部2bと接して配置されている。第3軸部2dは、底部2bと一体形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。
Referring to FIG. 2, the second
図2を参照して、第1回転体部1aは、周方向に沿って配置されて永久磁石のN極とS極とを含む。N極およびS極の両方が永久磁石から構成されている。永久磁石のN極およびS極の各々は、周方向に沿ってN極とS極とが交互に位置するように配置されている。言い換えれば、第1回転体部1aの外側表面1cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。N極とS極との間に隙間が設けられていてもよいし、当該隙間が非磁性材料により埋められていてもよい。N極はS極と接して配置されていてもよい。第1回転体部1aの周囲を覆うようにたとえば樹脂製のカバーが配置されていてもよい。永久磁石であるN極とS極の双方は、たとえばRE2Fe14B(RE:希土類元素)の組成を有するものであることが好ましく、REはたとえばネオジウム(Nd)であることが好ましい。N極とS極とは、たとえば接着剤により芯部1bに固定されている。
With reference to FIG. 2, the 1st
図2を参照して、第2回転体部2aの内側表面2cは、たとえばアルミニウムなどの導電体で構成されている。第2回転体部2aの全体がアルミニウムなどの導電体で構成されていてもよい。第1回転体部1aの外側表面1cは、第2回転体部2aの内側表面2cと隙間を隔てて配置されている。第1回転体1が回転することにより、第2回転体2が回転するように、第1回転体1が第1ベアリング部5aにより第1支持部6aに支持されており、かつ第2回転体2が第4ベアリング部5dにより第2支持部6bに支持されている。つまり、第1回転体部1aが回転することにより、第2回転体部2aが回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。
Referring to FIG. 2,
上記導電体としては、導電率が高く、抵抗率(電気抵抗率)が低い導電性金属を用いることが好ましい。導電体としては、たとえば銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、タングステン(W)などがそれぞれ単体で、またはこれらの任意の組合せが用いられている。表1は、各金属の導電率および抵抗率を示したものである。 As the conductor, a conductive metal having high conductivity and low resistivity (electric resistivity) is preferably used. As the conductor, for example, silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), aluminum (Al), magnesium (Mg), tungsten (W), etc. are used alone or in any combination thereof. ing. Table 1 shows the conductivity and resistivity of each metal.
図1を参照して、第1軸部1dは、第1ベアリング部5aを介して第1支持部6aにより支持されている。言い換えれば、第1軸部1dと、第1支持部6aとの間に第1ベアリング部5aが配置されている。第1軸部1dは、第1ベアリング部5aにより第1支持部6aに対して回転可能に支持されている。
Referring to FIG. 1, the
図1および図4を参照して、第2回転体2の底部2bには凹部2eが形成されている。凹部2eを形成する側面に沿って第3ベアリング部5cが配置されている。第2軸部1eの一部は、凹部2e内に配置されており、第3ベアリング部5cを介して底部2bに支持されている。言い換えれば、第2軸部1eと、底部2bとの間に第3ベアリング部5cが配置されている。図4を参照して、第3ベアリング部5cは、第2軸部1eの周方向に沿って配置されている複数の転動体を含んでいてもよい。つまり、第3ベアリング部5cは、第2軸部1eを囲うように配置されている複数の転動体を含んでいてもよい。
With reference to FIGS. 1 and 4, a
図1を参照して、第3軸部2dは、第4ベアリング部5dを介して第2支持部6bにより支持されている。言い換えれば、第3軸部2dと、第2支持部6bとの間に第4ベアリング部5dが配置されている。第3軸部2dは、第4ベアリング部5dにより第2支持部6bに対して回転可能に支持されている。第1支持部6aおよび第2支持部6bの各々は台部7に固定されている。
Referring to FIG. 1, the
図1および図3を参照して、筒状の第2回転体部2aの他方側の開口部を塞ぐように蓋部3が配置されていてもよい。蓋部3は、第2回転体部2aに対して底部2bとは反対側に配置されており、第2回転体部2aに嵌め込み可能に構成されている。蓋部3は、第2回転体部2aに固定されており、第2回転体部2aとともに軸線xの周りに回転可能に第2ベアリング部5bによって支持されている。蓋部3の中央付近には貫通孔3aが形成されており、貫通孔3aを貫通するように第1軸部1dが配置されている。第1軸部1dと、蓋部3との間には、第2ベアリング部5bが配置されている。図3を参照して、第2ベアリング部5bは、第1軸部1dの周方向に沿って配置されている複数の転動体を含んでいてもよい。つまり、第2ベアリング部5bは、第1軸部1dを囲うように配置されている複数の転動体を含んでいてもよい。
With reference to FIG. 1 and FIG. 3, the
図13を参照して、第2回転体部2aは、複数の柱状の棒2a1〜2a3を含んでいてもよい。柱状の棒は、上述したアルミニウムなどの導電体により構成されている。柱状の棒は、円柱状の棒であってもよいし、多角柱状の棒であってもよい。柱状の棒が円柱形状の場合、円の直径はたとえば1mm以上20mm以下程度である。隣り合う2つの棒は、互いに接触して配置されていてもよいし、隙間を隔てて等間隔に配置されていてもよい。図13に示すように、複数の棒は、軸線xを中心とする仮想の円の円周に沿って配置される。複数の棒は、たとえば15°間隔で24本配置される。柱状の棒の一端は、底部2bに接して設けられており、たとえば軸線x方向に沿って伸長するネジによって底部2bに固定されている。柱状の棒の他端は、蓋部3に接して設けられており、たとえば軸線x方向に沿って伸長するネジによって蓋部3に固定されている。つまり、複数の柱状の棒の各々は、底部2bと蓋部3とに挟まれるようにして、底部2bおよび蓋部3に固定されている。このように、第2回転体部2aを複数の柱状の棒2a1〜2a3により構成することにより、第2回転体部2aの内側表面2cの実効的な表面積が大きくなる。それゆえ、渦電流が発生する領域を増やすことができるので、第2回転体部2aを効率的に回転させることができる。
Referring to FIG. 13, the second
次に、実施の形態1の駆動装置10の動作について説明する。
図2を参照して、第1回転体部1aが、たとえば軸線xを中心として回転を開始すると、第1回転体部1aの外側表面1cに面する第2回転体部2aの内側表面2cに対して、N極とS極とが時間的に交互に変化する交番磁界が印加される。第2回転体部2aの内側表面2cは、導電体により構成されているため、内側表面2cを構成する導電体に渦電流が発生する。第2回転体部2aの内側表面2c上のある位置において磁界(磁束)が増加すると、当該磁界の増加を抑制するように第2回転体部2aの内側表面2cにおいて渦電流が発生する。当該渦電流により発生した磁界と、第1回転体部1aの回転により発生した交番磁界とにより、第2回転体部2aの内側表面2c上におけるある位置において第2回転体部2aを回転させる力が発生する。当該力は反発力であると推測される。同様に、第2回転体部2aの内側表面2c上のある位置において第1回転体部1aの回転により発生した磁界が減少すると、当該磁界の減少を抑制するように第2回転体部2aの内側表面2cにおいて渦電流が発生する。第2回転体部2aの内側表面2cにおいて当該渦電流により発生した磁界と、第1回転体部1aの回転により発生した交番磁界とにより、第2回転体部2aの内側表面2cのある位置において第2回転体部2aを回転させる力が発生する。当該力は吸引力であると推測される。
Next, the operation of the driving
Referring to FIG. 2, when the first
第1回転体部1aが、たとえば軸線xを中心として時計回りに回転すると、第1回転体部1aが回転することにより発生する磁界によって、第2回転体部2aの内側表面2cに発生する渦電流により発生した磁界が発生する。第1回転体部1aの回転により発生する交番磁界と、第2回転体部2aの内側表面2cに発生する磁界との力により、第2回転体部2aは、第1回転体部1aの回転につられるように回転を開始する。第1回転体部1aが時計回りに回転すると、第2回転体部2aも時計回りに回転する。つまり、第2回転体部2aの回転方向a2は、第1回転体部1aの回転方向a1と同じである。第1回転体部1aが連続的に回転すると、第2回転体部2aも第1回転体部1aの回転方向と同じ方向に連続的に回転する。第2回転体部2aの回転軸は、第1回転体部1aの回転軸と同じである。
For example, when the first
第1回転体部1aはたとえばモータ(図示せず)により回転させられてもよいし、第1回転体1の第1軸部1dに連接して設けられたプロペラなどの回転子がたとえば空気などの気体または水などの液体などの流体の流れにより回転することにより回転させられてもよい。上記構成では、第1回転体部1aが回転することにより、第2回転体部2aが回転する。
The first
反対に、第2回転体部2aが回転を開始すると、第2回転体部2aの内側表面2cのある位置が受ける磁界が相対的に変化する。言い換えれば、第2回転体部2aの内側表面2cのある位置には、N極とS極とが時間的に交互に変化する交番磁界が印加される。第2回転体部2aの内側表面2cは、導電体により構成されているため、内側表面2cを構成する導電体に渦電流が発生する。第2回転体部2aの内側表面2c上のある位置において磁界(磁束)が相対的に増加すると、当該磁界の増加を抑制するように第2回転体部2aの内側表面2cにおいて渦電流が発生する。当該渦電流により発生した磁界と、第1回転体部1aの磁界とにより、第1回転体部1aの外側表面1c上のある位置において第1回転体部1aを回転させる力が発生する。当該力は反発力であると推測される。同様に、第2回転体部2aの内側表面2c上のある位置において、第1回転体部1aから発生する磁界が減少すると、当該磁界の減少を抑制するように第2回転体部2aの内側表面2cにおいて渦電流が発生する。第2回転体部2aの内側表面2cにおいて当該渦電流により発生した磁界と、第1回転体部1aにより発生した磁界とにより、第1回転体部1aの外側表面1cのある位置において第1回転体部1aを回転させる力が発生する。当該力は吸引力であると推測される。
Conversely, when the second
第2回転体部2aが、たとえば軸線xを中心として時計回りに回転すると、第2回転体部2aの内側表面2cに発生する渦電流により発生した磁界が発生する。第1回転体部1aにより発生する磁界と、第2回転体部2aの内側表面2cに発生する磁界との力により、第1回転体部1aは、第2回転体部2aの回転につられるように回転を開始する。第2回転体部2aが時計回りに回転すると、第1回転体部1aも時計回りに回転する。つまり、第1回転体部1aの回転方向a1は、第2回転体部2aの回転方向a2と同じである。第2回転体部2aが連続的に回転すると、第1回転体部1aも第2回転体部2aの回転方向と同じ方向に連続的に回転する。第1回転体部1aの回転軸は、第2回転体部2aの回転軸と同じである。
When the second
第2回転体部2aはたとえばモータ(図示せず)により回転させられてもよいし、第2回転体2の第3軸部2dに連接して設けられたプロペラなどの回転子がたとえば空気などの気体または水などの液体などの流体の流れにより回転することにより回転させられてもよい。上記構成では、第2回転体部2aが回転することにより、第1回転体部1aが回転する。
The second
図5を参照して、実施の形態1に係る駆動装置10の変形例の構成について説明する。図5に示すように、第2回転体部2aの内側表面2cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部1aの外側表面1cは、導電体で構成されていても構わない。第1回転体部1aおよび芯部1bの双方が導電体から構成されていてもよい。第2回転体部2aを構成する永久磁石のN極とS極は、第1回転体部1aの外側表面1cを取り囲むように、第2回転体部2aの内側表面2cに沿って周方向に交互に配置されている。
With reference to FIG. 5, the structure of the modification of the
導電体からなる第1回転体部1aが軸線xの周りを回転することにより、第2回転体部2aの内側表面2cを構成する永久磁石のN極およびS極から発生した磁界により、導電体に渦電流が発生する。N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第2回転体部2aが軸線xの周りを回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されていてもよい。反対に、N極およびS極が周方向に交互に配置された第2回転体部2aが軸線xの周りを回転することにより、導電体からなる第1回転体部1aの外側表面1cに渦電流が発生してもよい。第2回転体部2aのN極およびS極により発生した交番磁界と、第1回転体部1aの外側表面1cに発生した渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第1回転体部1aが回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されていてもよい。
When the first
以上のように、実施の形態1に係る駆動装置10によれば、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方は、導電体で構成されている。第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成されている。N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。
As described above, according to the driving
次に、実施の形態1に係る駆動装置の変形例の構成について説明する。
図16に示すように、第1回転体部1aの外側表面1cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第2回転体部2aの内側表面2cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されていてもよい。つまり、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されていてもよい。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。この場合、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方を回転駆動させると、互いに対向し同じ極性を有する永久磁石同士の反発力と、互いに対向し異なる極性を有する永久磁石同士の吸引力とにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が従動的に回転する。第1回転体部1aの外側表面1cを構成する永久磁石と、第2回転体部2aの内側表面2cを構成する永久磁石との吸引力および反発力が釣り合いエネルギー的に最も安定な第1回転体部1aの外側表面1cと第2回転体部2aの内側表面2cとの位置関係を維持するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方の回転に追従するように回転してもよい。
Next, a configuration of a modified example of the drive device according to
As shown in FIG. 16, the
つまり、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの一方が周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されており、かつ第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方が導電体で構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成され、永久磁石のN極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。
That is, one of the
なお、駆動装置は、自動車、オートバイ、風力発電機、水力発電機または火力発電機などであってもよい。 The driving device may be an automobile, a motorcycle, a wind power generator, a hydroelectric power generator, a thermal power generator, or the like.
次に、実施の形態1の駆動装置の作用効果について説明する。
実施の形態1に係る駆動装置10によれば、化石燃料の代わりに永久磁石のN極およびS極を利用して駆動力を発生させることができる。それゆえ、地球温暖化の原因となる二酸化炭素および酸性雨の原因となる窒化酸化物または硫黄酸化物を発生させずに駆動力が得られるので、地球環境にやさしい。また、実施の形態1に係る駆動装置10によれば、導電体が環状に形成されており、環状の表面全体に面するように永久磁石のN極およびS極が周方向に交互に配置されているので、導電体の表面全体に対して効率的に渦電流を発生させることができる。そのため、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、非常に効率良くに駆動力が得られる。
Next, the function and effect of the drive device of the first embodiment will be described.
According to the driving
また実施の形態1に係る駆動装置10によれば、第1回転体部1aの外側表面1cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第2回転体部2aの内側表面2cは、導電体により構成されている。これにより、第2回転体部2aの内側表面2cに非常に効率的に渦電流を発生させることができる。結果として、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方のトルクを大きくすることができる。
Further, according to the driving
さらに実施の形態1に係る駆動装置10によれば、第1回転体部1aが回転することにより、第2回転体部2aが回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されていてもよい。これにより、回転半径の大きな回転力を効率的に取り出すことができる。
Furthermore, according to the driving
さらに実施の形態1に係る駆動装置10によれば、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方は、導電体で構成されているかもしくは周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第1回転体部1aの外側表面1cは、第2回転体部2aの内側表面2cと隙間を隔てて配置されている。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方が、導電体で構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成され、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。これにより、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合においても、非常に効率良く大きい駆動力が得られる。
Furthermore, according to the driving
(実施の形態2)
次に、図6〜図11を参照して、本発明の実施の形態2における駆動装置の構成について説明する。
(Embodiment 2)
Next, the configuration of the drive device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
実施の形態2に係る駆動装置10は、内側に流体が流れる管に設置可能な駆動装置であり、より具体的には、内側に水が流れる配管に設置可能な小型水力発電装置である。内側に流体が流れる管とは、たとえば浄水場から家庭または工場などに水を送るための配管11である。配管11は、たとえば河川または貯水池などの水源から水を取り入れる取水施設から浄水場まで水を送るための導水管または浄水場から配水池まで水を送る送水管などであってもよい。
The
配管11は、たとえばFRP(Fiber Reinforced Plastics:繊維強化プラスチック)から形成されている。また配管11は、たとえばポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリブテンなどの樹脂から形成されていてもよい。配管11は、渦電流が発生しにくい絶縁性材料であることが好ましい。
The
実施の形態2に係る駆動装置は、第1回転体部1aと、第2回転体部2aとを主に有している。第1回転体部1aは、配管11の内側に配置され、軸線xの周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。筒状の形状を有する第1回転体部1aは、第1回転体部1aの内側表面1fに囲まれた中空部分を有する。配管11の内部を流れる水Wは、配管11の上流側(たとえば図6の右側)から中空部分を通り配管11の下流側(たとえば図6の左側)に向かって流通可能に構成されている。第2回転体部2aは、配管11の外側に配置され、第1回転体部1aの外側表面1cを囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。言い換えれば、第2回転体部2aの内側表面2cと、第1回転体部1aの外側表面1cとの間に、配管11が配置されている。軸線x方向の第2回転体部2aの長さは、軸線x方向の第1回転体部1aの長さより大きくてもよいし、同じでもよい。図8および図9に示すように、第1回転体部1aの外側表面1cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第2回転体部2aの内側表面2cは、導電体により構成されている。導電体を構成する材料は、実施の形態1で説明した材料と同様である。第2回転体部2aは、複数の柱状の棒により構成されていてもよい。柱状の棒の詳細な構成は、実施の形態1で説明した通りである。
The drive device according to
図6を参照して、第1回転体部1aに接して回転子8が配置されている。回転子8は、支持部8bと、羽部8aとを含む。支持部8bは、軸線xと平行な方向に延在するように形成されている。支持部8bは、たとえば筒状の形状を有しており、支持部8bの内側表面に接して羽部8aが配置されている。図7を参照して、軸線xに沿った方向から見た場合、羽部8aはたとえば90°間隔で配置された4つの羽部8aにより構成されている。支持部8bの外側表面側であって、かつ配管11の内側に第5ベアリング部5eが配置されている。回転子8は、水などの流体が配管11の内側を流れることにより、水が羽部8aにあたり、羽部8aと支持部8bとからなる回転子8が軸線xの周りを回転するように構成されている。回転子8が回転することにより、回転子8が接続している第1回転体部1aが回転するように構成されている。回転子8は、配管11に対して回転可能に第5ベアリング部5eにより支持されている。
Referring to FIG. 6, the
図6に示すように、回転子8は、第1回転体部1aの上流側および下流側の双方に配置されていてもよいし、上流側および下流側のいずれか一方にのみ配置されていてもよい。回転子8が上流側および下流側の双方に配置されていることにより、双方の回転子8を利用して、第1回転体部1aを効果的に回転させることができる。
As shown in FIG. 6, the
図6を参照して、第1回転体部1aの外側表面1cに接して第6ベアリング部5fおよび第9ベアリング部5iが配置されている。第6ベアリング部5fは、第1回転体部1aにおける上流側に配置されており、かつ第9ベアリング部5iは第1回転体部1aにおける下流側に配置されている。第6ベアリング部5fおよび第9ベアリング部5iの各々は、配管11の内側表面および第1回転体部1aの外側表面1cの間に配置されている。図8に示すように、第1回転体部1aの外側表面1cにおいて第6ベアリング部5fおよび第9ベアリング部5iが接していない部分と、配管11との間には隙間が設けられていてもよい。
Referring to FIG. 6, a
図6を参照して、第2回転体部2aの内側表面2cに接して第7ベアリング部5gおよび第8ベアリング部5hが配置されている。第7ベアリング部5gは、第2回転体部2aにおける上流側に配置されており、かつ第8ベアリング部5hは第2回転体部2aにおける下流側に配置されている。第7ベアリング部5gおよび第8ベアリング部5hの各々は、配管11の外側表面および第2回転体部2aの内側表面2cの間に配置されている。第2回転体部2aの内側表面2cにおいて第7ベアリング部5gおよび第8ベアリング部5hが接していない部分と、配管11との間には隙間が設けられていてもよい。図9に示すように、第6ベアリング部5fおよび第7ベアリング部5gは配管11を介して対向するように配置されている。第8ベアリング部5hおよび第9ベアリング部5iは配管11を介して対向するように配置されている。
Referring to FIG. 6, a
実施の形態2に係る駆動装置10によれば、水などの流体によって第1回転体部1aが回転することにより、第2回転体部2aの内側表面2cに形成された導電体に渦電流が発生するように構成されている。第1回転体部1aの外側表面1cに形成された永久磁石のN極およびS極が、軸線xの周りに回転することにより発生した交番磁界と、第2回転体部2aの内側表面2cに形成された導電体に発生した渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第2回転体部2aが回転するように第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。言い換えれば、第1回転体部1aが回転することにより、第2回転体部2aが回転する。第1回転体部1aは、たとえば第6ベアリング部5fおよび第9ベアリング部5iの各々により配管11に対して回転可能に支持されており、第2回転体部2aは、たとえば第7ベアリング部5gおよび第8ベアリング部5hの各々により配管11に対して回転可能に支持されている。
According to the driving
次に、実施の形態2に係る駆動装置の第1の変形例について説明する。図10を参照して、第2回転体部2aの内側表面2cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部1aの外側表面1cは、導電体で構成されていてもよい。図10に示す駆動装置の場合、水などの流体によって第1回転体部1aが回転することにより、第1回転体部1aの外側表面1cのある位置においてN極とS極とが交互に変化する磁界(交番磁界)が印加される。つまり、第1回転体部1aは、第1回転体部1aの外側表面1cに形成された導電体に渦電流が発生するように構成されている。第2回転体部2aの内側表面2cに形成された永久磁石のN極およびS極により発生した磁界と、第1回転体部1aの外側表面1cに形成された導電体に発生した渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第2回転体部2aが回転するように第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されていてもよい。
Next, a first modification of the drive device according to
以上の様に、実施の形態2に係る駆動装置10は、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方は、導電体で構成されている。流体によって第1回転体部1aが回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成されている。N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第2回転体部2aが回転するように第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。
As described above, in the driving
次に、実施の形態2に係る駆動装置の第2の変形例について説明する。駆動装置10は、第2回転体部2aの回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機部9をさらに備えている。図11を参照して、駆動装置10は、ベルト12と、プーリー13と、発電機部9とをさらに有している。ベルト12は、環状を有しており、たとえばゴムなどの樹脂で形成されている。ベルト12は、第2回転体部2aおよびプーリー13を繋ぐように設けられている。これにより、第2回転体部2aの回転力をプーリー13に伝達することができる。発電機部9は、たとえばプーリー13の軸部と接続されており、プーリー13の回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換することができる。発電機部9にインバータ(図示せず)が接続されており、発電機部9で発電された交流電力を直流電力に変換するように構成されていてもよい。以上のように、発電機部9は、第2回転体部2aの回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換可能に構成されている。
Next, a second modification of the drive device according to
次に、実施の形態2に係る駆動装置10の第3の変形例の構成について説明する。図12を参照して、駆動装置10は、管11と、第1回転体部1aと、第2回転体部2aとを主に有している。管11は、内側に流体が流通可能に構成されている。第1回転体部1aは、管11の内側に配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第2回転体部2aは、管11の外側に配置され、第1回転体部1aの外側表面1cを囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。
Next, the structure of the 3rd modification of the
第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方は、導電体で構成されている。水などの流体によって第1回転体部1aが回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成されている。N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第2回転体部2aが回転するように第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。
One of the
管11は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの間に配置されている。管11の両端部は、たとえば配管21、22と連結可能に構成されている。管11の一端は、たとえばフランジ(図示なし)などにより上流側の配管21に連結可能に構成されている。同様に、管11の他端は、たとえばフランジ(図示なし)などにより下流側の配管22に連結可能に構成されている。言い換えれば、管11は、上流側の配管21および下流側の配管22の間に配置され、上流側の配管21と下流側の配管22とを繋ぐように固定可能に構成されている。管11は、たとえばFRPから形成されている。また管11は、たとえばポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリブテンなどの樹脂から形成されていてもよい。管11は、渦電流が発生しにくい絶縁性材料であることが好ましい。一方、上流側の配管21および下流側の配管22の各々は、FRPなどの絶縁性材料であってもよいし、金属であってもよい。このように金属の配管の一部をFRPなどの絶縁性樹脂で置き換えて駆動装置10を配管に設置してもよい。
The pipe |
次に、実施の形態2に係る駆動装置の変形例の構成について説明する。
図17に示すように、管11の内側に配置されている第1回転体部1aの外側表面1cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ管11の外側に配置されている第2回転体部2aの内側表面2cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されていてもよい。つまり、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されていてもよい。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。この場合、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方を回転駆動させると、互いに対向する永久磁石同士の吸引力および反発力により、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が従動的に回転する。第1回転体部1aの外側表面1cを構成する永久磁石と、第2回転体部2aの内側表面2cを構成する永久磁石との吸引力および反発力が釣り合いエネルギー的に最も安定な第1回転体部1aの外側表面1cと第2回転体部2aの内側表面2cとの位置関係を維持するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方の回転に追従するように回転してもよい。
Next, a configuration of a modified example of the drive device according to
As shown in FIG. 17, the
つまり、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの一方が周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されており、かつ第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方が導電体で構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成され、永久磁石のN極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。
That is, one of the
なお、上記以外の実施の形態2の構成は、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、駆動装置10の動作原理も基本的には実施の形態1で説明した通りである。さらに、上記では、流体の一例として水を挙げて説明したが、流体は水に限定されない。流体は、気体、液体、超臨界流体などを含む。流体は、たとえば油などの液体であってもよいし、空気などの気体であってもよい。
Since the configuration of the second embodiment other than the above is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. Further, the operating principle of the driving
次に、実施の形態2に係る駆動装置10の作用効果について説明する。
実施の形態2に係る駆動装置10によれば、化石燃料の代わりに永久磁石のN極およびS極を利用して、駆動力を発生させることができる。それゆえ、地球温暖化の原因となる二酸化炭素および酸性雨の原因となる窒化酸化物または硫黄酸化物を発生させずに駆動力が得られるので、地球環境にやさしい。また、実施の形態2に係る駆動装置10によれば、導電体が環状に形成されており、環状の表面全体に面するように永久磁石のN極およびS極が周方向に交互に配置されているので、導電体の表面全体に対して効率的に渦電流を発生させることができる。そのため、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、非常に効率良くに駆動力が得られる。さらに、管11の内側を流れる流体の流れを利用して第1回転体部1aを回転させることにより第2回転体部2aから駆動力を取り出すことができるので、流体の流れを駆動力に変換して取り出すことができる。さらに、第1回転体部1aの回転力を非接触で第2回転体部2aに伝達することができるので、管11に貫通孔を設けることなく第1回転体部1aの回転エネルギーを外部に取り出すことができる。
Next, the effect of the
According to the driving
また実施の形態2に係る駆動装置10によれば、第1回転体部1aの外側表面1cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第2回転体部2aの内側表面2cは、導電体により構成されている。これにより、第2回転体部2aの内側表面2cに非常に効率的に渦電流を発生させることができる。結果として、第2回転体部2aのトルクを大きくすることができる。
Further, according to the driving
さらに実施の形態2に係る駆動装置10によれば、第1回転体部1aに接する回転子8をさらに備えている。回転子8は、流体が管11の内側を流れることにより回転するように構成されている。回転子8が回転することにより、第1回転体部1aが回転するように、第1回転体部1aは支持されている。これにより、第1回転体部1aを効果的に回転させることができる。
Furthermore, the driving
さらに実施の形態2に係る駆動装置10によれば、流体は水である。たとえば、定常的に水が流れている水道の配管11に駆動装置10を設置することにより、水道の配管11を流れる水の流れを利用して駆動力を取り出すことができる。
Furthermore, according to the driving
さらに実施の形態2に係る駆動装置10によれば、第2回転体部2aの回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機部9をさらに備えている。これにより、流体の流れを利用して第1回転体部1aおよび第2回転体部2aを回転させることにより発電することができる。
Furthermore, the
さらに実施の形態2に係る駆動装置10によれば、管11と、第1回転体部1aと、第2回転体部2aとを備えている。管11は、内側に流体が流通可能に構成されている。第1回転体部1aは、管11の内側に配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。第2回転体部2aは、管11の外側に配置され、第1回転体部1aの外側表面1cを囲うように配置され、軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する。これにより、管11を含んだ駆動装置10を水道の配管などに設置する際の作業性を向上させることができる。
Furthermore, the driving
さらに実施の形態2に係る駆動装置10によれば、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方は、導電体で構成されているかもしくは周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方が、導電体で構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、導電体に渦電流が発生するように構成され、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの他方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。これにより、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合においても、非常に効率良く大きい駆動力が得られる。
Furthermore, according to the driving
(実施の形態3)
図14および図15を参照して、本発明の実施の形態3における駆動装置の構成について説明する。実施の形態3に係る駆動装置10の構成は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方に対して、軸線xの方向に沿って移動可能に構成されている点において、主に、実施の形態1に係る駆動装置10の構成と異なっており、他の構成については実施の形態1に係る駆動装置の構成とほぼ同じである。そのため、同一又は相当する要素については同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。以下、実施の形態1に係る駆動装置10の構成と異なる部分を中心に説明する。
(Embodiment 3)
With reference to FIG. 14 and FIG. 15, the structure of the drive device in
実施の形態3に係る駆動装置10は、第1回転体1と、第2回転体2と、第1ベアリング部5aと、第4ベアリング部5dと、第1支持部6aと、第2支持部6bと、ボールスクリュー41と、回転子8と、発電機部9と、モーター31と、モータードライバー32と、モーター制御部33と、ベース部42と、台部43と、支持部材44とを主に有している。
The driving
ボールスクリュー41は、ねじ軸41cと、ナット41bと、ボール41eと、第10ベアリング部41aと、第10支持部41fと、台座41dとを有している。ねじ軸41cは、棒状の形状を有しており、表面にねじ溝が形成されている。ねじ軸41cの軸方向の両端には、一組の第10ベアリング部41aと、一組の第10支持部41fとが設けられている。第10支持部41fは、ベース部42に固定されている。ねじ軸41cは、第10ベアリング部41aを介して第10支持部41fにより回転可能に支持されている。ねじ軸41cの軸線方向における一方端部は、モーター31と接続されており、モーター31の軸が回転することにより、ねじ軸41cの軸線の周りにねじ軸41cが回転するように構成されている。モータードライバー32は、モーター31の駆動を制御することができる。モータードライバー32は、たとえばモーター31の回転方向および回転速度などを制御することができる。ナット41bは、ねじ軸41cの表面の一部を取り囲むように配置されている。ナット41bには、ねじ軸41cの軸線方向に沿って貫通孔が設けられており、当該貫通孔を貫通するようにねじ軸41cが配置されている。ボール41eは、ねじ軸41cとナット41bとの間に配置されている。ねじ軸41cが回転することにより、ボール41eがねじ軸41cの表面に形成されたねじ溝に沿って移動することで、ナット41bがねじ軸41cの軸線方向に沿って移動できるように構成されている。第10支持部41fからねじ軸41cを見た際に、ねじ軸41cの両サイドにレールガイド(図示せず)が設けられており、当該レールガイドによって、ナット41bに加わる荷重の一部が負担されるように構成されていてもよい。
The ball screw 41 includes a
台座41dは、ナット41bの上面上に設けられている。台座41d上には、第1支持部6aが設けられている。第1回転体1は、第1回転体部1aと、芯部1b(図2参照)と、第1軸部1dとを主に有しており、第1回転体1の回転軸線xの周りに回転可能に支持されている。第1回転体部1aは、芯部1bと、第1軸部1dとともに、軸線xの周りに回転可能に支持されている。第1回転体部1aの外側表面は、円筒状の第1回転体部1aの周方向に沿って、永久磁石のN極とS極とが交互に配置された構成を有する。第1軸部1dは、軸線xに沿って伸長するように形成されている。第1軸部1dは、たとえば円柱状の芯部1b(図2参照)の一方側の側面の中心付近において芯部1bと接している。図14を参照して、第1軸部1dは、第1ベアリング部5aを介して第1支持部6aにより支持されている。言い換えれば、第1軸部1dと、第1支持部6aとの間に第1ベアリング部5aが配置されている。第1軸部1dは、第1ベアリング部5aにより第1支持部6aに対して回転可能に支持されている。第1軸部1dは、軸線x方向に離間した一組の第1支持部6aによって回転可能に支持されていてもよい。
The
図14を参照して、第2回転体2は、第2回転体部2aと、底部2bと、第3軸部2dとを主に有しており、第2回転体2の回転軸線xの周りに回転可能に支持されている。第2回転体部2aの内側表面2cは、たとえばアルミニウムなどの非磁性導電体により構成されており、第1回転体部1aの外側表面1cを囲うように配置されている。実施の形態1の変形例のように、第2回転体部2aの内側表面2cは、円筒状の第2回転体部2aの周方向に沿って、永久磁石のN極とS極とが交互に配置された構成を有していてもよい。第2回転体部2aは、底部2bおよび第3軸部2dとともに、軸線xの周りに回転可能に支持されている。好ましくは、第2回転体部2aの内側表面2cは、第1回転体部1aの外側表面1cの全面を覆うように設けられている。第2回転体部2aの軸線x方向の長さは、第1回転体部1aの軸線x方向の長さよりも大きくてもよい。第2回転体部2aは、筒状の形状を有し、円筒状の形状を有する。底部2bは、筒状の第2回転体部2aの一方の開口部を塞ぐようにして第2回転体部2aに接している。底部2bは、第2回転体部2aと一体形成されていてもよし、別体で形成されていてもよい。底部2bは軸線x方向から見てたとえば円形を有する。第3軸部2dは、軸線x方向に沿って伸長して形成されている。第3軸部2dは、たとえば円形の底部2bの中心付近において、底部2bと接して配置されている。第3軸部2dは、底部2bと一体形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。第3軸部2dは、第4ベアリング部5dを介して第2支持部6bによって回転可能に支持されている。第3軸部2dは、軸線x方向に離間した一組の第2支持部6bによって回転可能に支持されていてもよい。一組の第2支持部6bは、台部43に固定されている。台部43は、支持部材44によってベース部42に固定されている。
Referring to FIG. 14, the second
回転子8は、たとえば第2回転体2の第3軸部2dに連接して設けられている。回転子8は、たとえば空気などの気体または水などの液体等の流体の流れにより回転するプロペラである。回転子8は、タービンまたはスクリューなどであってもよい。回転子8が、たとえば空気の流れによって回転することにより、回転子8と接続されている第2回転体2が回転する。第2回転体部2aが、たとえば軸線xを中心として回転すると、第2回転体部2aの内側表面2cに渦電流が発生し、当該渦電流により磁界が発生する。第1回転体部1aにより発生する磁界と、第2回転体部2aの内側表面2cに発生する磁界との力により、第1回転体部1aは、第2回転体部2aの回転につられるように回転する。第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの動作原理は、実施の形態1で説明した通りである。
The
発電機部9は、たとえば第1回転体1の第1軸部1dと接続されている。発電機部9は、第1回転体部1aの回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換することができる。発電機部9にインバータ(図示せず)が接続されており、発電機部9で発電された交流電力を直流電力に変換するように構成されていてもよい。以上のように、発電機部9は、第1回転体部1aの回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換可能に構成されている。
The
なお、上記では、回転子8が第2回転体部2aに接続されて設けられ、かつ発電機部9が第1回転体部1aに接続されて設けられている場合について説明したが、回転子8が第1回転体部1aに接続されて設けられ、かつ発電機部9が第2回転体部2aに接続されて設けられていてもよい。言い換えれば、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方に回転子8が設けられ、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方に回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機部9が設けられている。
In the above description, the case where the
次に、本発明の実施の形態3における駆動装置の動作について説明する。
まず、モータードライバー32によってモーター31を駆動することにより、ボールスクリュー41のねじ軸41cを回転させる。ねじ軸41cが回転することにより、ねじ軸41cとナット41bとの間に配置されているボール41eがねじ軸41cの表面に形成されたねじ溝に沿って移動することで、ナット41bがねじ軸41cの軸線方向に沿って移動する。これにより、ナット41bの上面上に配置された台座41dと、台座41d上に配置された第1支持部6aと、第1ベアリング部5aを介して第1支持部6aに支持されている第1回転体1とが、ねじ軸41cの軸線方向に平行な方向に沿って移動する。なお、ねじ軸41cの軸線は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々の回転軸と平行である。たとえば、第1回転体1の第1回転体部1aが、第2回転体2の第2回転体部2aに対して左側に移動すると、第1回転体部1aの外側表面と、第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積が小さくなる。第1回転体部1aの軸線xに対して垂直な方向から見て(つまり図15の視野において)、第1回転体部1aの軸線x方向に沿った第1回転体部1aの長さをX1とし、第2回転体部2aの内側表面2cが第1回転体部1aの外側表面と重なっている領域の長さをX2とすると、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率は、X2/X1×100(%)として計算される。図14を参照して、第1の状態において、第1回転体部1aは、円筒状の第2回転体部2aの内部に完全に収容されている。この場合、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率は、100%となる。図14に示す第1の状態から、第1回転体部1aが第2回転体部2aから離れるように左側に移動する(スライドする)と、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率が小さくなるように変化して図15に示す第2の状態になる。重なり面積率の範囲は、特に制限がなく、0%以上100%以下の範囲内において自由に変化させることが可能である。
Next, the operation of the drive device in
First, the
反対に、第2回転体部2aが、第1回転体部1aに対して移動可能に構成されていてもよい。この場合、第2回転体2を支持する第2支持部6bがボールスクリュー41のナット41bの上面上に設けられた台座41d上に設けられていてもよい。つまり、軸線に対して垂直な方向から見て、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積が変化するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方に対して、軸線の方向に沿って移動可能に構成されていてもよい。
On the contrary, the 2nd
モーター制御部33は、モータードライバー32を制御可能に構成されている。たとえば、モーター制御部33は、第1回転体部1aの回転速度が所定の値よりも大きくなった場合に、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率が小さくなるように、モータードライバー32を介してモーター31の回転方向および回転数を制御する。反対に、モーター制御部33は、第1回転体部1aの回転数が所定の値よりも小さくなった場合に、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率が大きくなるように、モータードライバー32を介してモーター31の回転方向および回転数を制御してもよい。
The
たとえば、駆動装置10が風力発電装置である場合、たとえばプロペラなどの回転子8が回転することにより、第2回転体部2aおよび第1回転体部1aの各々が回転する。第1軸部1dを介して第1回転体部1aに接続されている発電機部9によって発電がおこなわれる。たとえば風速25m/秒以上の強風になると、回転子8の回転速度が非常に高速になるため、第1回転体部1aの回転速度も高速になる。そのため、発電機部9内のコイルに過電流が印加されることで、コイルが焼き切れて発電機部9が破損する場合がある。そこで、たとえばボールスクリュー41によって、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率が小さくなるように、第1回転体部1aを軸線x方向に沿って移動させる。これにより、第2回転体部2aから第1回転体部1aにかかるトルクを低減することにより、第1回転体部1aの回転速度を、第2回転体部2aの回転速度よりも低減することができる。結果として、発電機部9のコイルに過電流が印加されることを効果的に防止することができる。反対に、低風速の場合には、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率が大きくなるように、第1回転体部1aを移動させることにより、第2回転体部2aから第1回転体部1aにかかるトルクを増大させて、発電機部9による発電量を増大させてもよい。
For example, when the driving
なお、上記では、モーター制御部33は、第1回転体部1aの回転速度に基づいて、モータードライバー32を介してモーター31の回転方向および回転数などを制御して、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率を制御する場合について説明したが、モーター制御部33は、たとえば風速計(図示せず)により計測された風速または回転子8の回転速度などに基づいて、モーター31の回転方向および回転数などを制御してもよい。たとえば、風速計により計測された風速に応じて、第1回転体部1aを軸線x方向に沿って移動させて、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率が制御されてもよい。第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率を制御機構は、風力発電装置以外にも実施の形態2で示した水力発電装置など様々な発電装置に利用可能である。
In the above description, the
上述の通り、実施の形態3に係る駆動装置10は、歯車を用いることなく、第2回転体部2aの回転力を第1回転体部1aの回転力に伝達することができる非接触の動力伝達機構である。第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率を制御することにより、第2回転体部2aから第1回転体部1aにかかる回転トルクを無段階で連続的に変化させることができる。つまり、実施の形態3に係る駆動装置10は、変速比を連続的に変化させることができる無段階変速機構を有する非接触型動力伝達機構として利用可能である。
As described above, the driving
さらに、第1回転体部1aが第2回転体部2aの内部に挿入されていない状態で第2回転体部2aが回転している際に、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率が大きくなるように、第1回転体部1aを第2回転体部2aの内部に挿入すると、第2回転体部2aの回転に対してブレーキがかかり、第2回転体部2aの回転速度が遅くなる。この際、第1回転体部1aに接続されているモーターによって電力が発生する。モーターにより発電した電力を蓄電池に充電し、当該充電された電力を用いてモーターの軸を回転させることにより、第1回転体部1a又は第2回転体部2aが駆動されてもよい。このように、駆動装置10は、機械的な回生ブレーキシステムとしても利用可能である。
Further, when the second
次に、実施の形態3に係る駆動装置10の作用効果について説明する。
実施の形態3に係る駆動装置10によれば、軸線xに対して垂直な方向から見て、第1回転体部1aの外側表面1cと第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積が変化するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方に対して、軸線xの方向に沿って移動可能に構成されている。これにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方から第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方に伝達される駆動力を連続的に変化させることができる。
Next, functions and effects of the driving
According to the driving
また実施の形態3に係る駆動装置10によれば、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方に設けられた回転子8と、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方の回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機部9とをさらに備える。これにより、回転子8が回転することにより発電機部9が発電する発電量を制御することができる。
Further, according to the driving
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 第1回転体、1a 第1回転体部、1b 芯部、1c 外側表面、1d 第1軸部、1e 第2軸部、1f,2c 内側表面、2 第2回転体、2a 第2回転体部、2a1〜2a3 棒、2b 底部、2d 第3軸部、2e 凹部、3 蓋部、3a 貫通孔、5a 第1ベアリング部、5b 第2ベアリング部、5c 第3ベアリング部、5d 第4ベアリング部、5e 第5ベアリング部、5f 第6ベアリング部、5g 第7ベアリング部、5h 第8ベアリング部、5i 第9ベアリング部、6a 第1支持部、6b 第2支持部、7 台部、8 回転子、8a 羽部、8b 支持部、9 発電機部、10 駆動装置、11 管(配管)、12 ベルト、13 プーリー、21,22 配管、31 モーター、32 モータードライバー、33 モーター制御部、41 ボールスクリュー、41a 第10ベアリング部、41b ナット、41c ねじ軸、41d 台座、41e ボール、41f 第10支持部、42 ベース部、43 台部、44 支持部材、x 軸線。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1回転体部の外側表面を囲うように配置され、前記軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する第2回転体部とを備え、
前記第1回転体部の前記外側表面および前記第2回転体部の内側表面の一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ前記第1回転体部の前記外側表面および前記第2回転体部の前記内側表面の他方は、導電体で構成されており、
前記第1回転体部の前記外側表面は、前記第2回転体部の前記内側表面と隙間を隔てて配置され、
前記第1回転体部および前記第2回転体部の一方が回転することにより、前記導電体に渦電流が発生するように構成され、
前記N極および前記S極により発生した磁界と、前記渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、前記第1回転体部および前記第2回転体部の他方が回転するように、前記第1回転体部および前記第2回転体部の各々が支持されており、
前記軸線に対して垂直な方向から見て、前記第1回転体部の前記外側表面と前記第2回転体部の前記内側表面との重なり面積が変化するように、前記第1回転体部および前記第2回転体部の一方は、前記第1回転体部および前記第2回転体部の他方に対して、前記軸線の方向に沿って移動可能に構成されており、さらに、
前記第1回転体部の内側に配置された芯部と、前記芯部の一方側の側面に接する第1軸部と、前記軸線の方向に離間して設けられかつ前記第1軸部を支持する一組の第1支持部と、前記第1軸部と前記一組の第1支持部の各々との間に配置された第1ベアリング部と、前記第2回転体部の一方の開口部を塞ぐように設けられた底部と、前記底部に接する第2軸部と、前記軸線の方向に離間して設けられかつ前記第2軸部を支持する一組の第2支持部と、前記第2軸部と前記一組の第2支持部の各々との間に設けられた第2ベアリング部と、前記一組の第1支持部と前記一組の第2支持部とを支持するベース部とを備え、
前記第2回転体部の前記軸線の方向の長さは、前記第1回転体部の前記軸線の方向の長さよりも大きい、駆動装置。 A first rotating body part rotatably supported around an axis and having a cylindrical shape;
A second rotating body portion disposed so as to surround the outer surface of the first rotating body portion, rotatably supported around the axis, and having a cylindrical shape;
One of the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part is configured by alternately arranging N poles and S poles of permanent magnets along a circumferential direction, and The other of the outer surface of the first rotating body part and the inner surface of the second rotating body part is made of a conductor,
The outer surface of the first rotating body part is disposed with a gap from the inner surface of the second rotating body part,
When one of the first rotating body part and the second rotating body part rotates, an eddy current is generated in the conductor,
The first rotating body part and the second rotating body part rotate so that the other of the first rotating body part and the second rotating body part is rotated by the force generated by the magnetic field generated by the N pole and the S pole and the magnetic field generated by the eddy current. Each of the first rotating body part and the second rotating body part is supported ,
When viewed from a direction perpendicular to the axis, the first rotating body portion and the first rotating body portion so that the overlapping area of the outer surface of the first rotating body portion and the inner surface of the second rotating body portion changes. One of the second rotating body parts is configured to be movable along the direction of the axis with respect to the other of the first rotating body part and the second rotating body part, and
A core portion disposed inside the first rotating body portion, a first shaft portion in contact with a side surface on one side of the core portion, and spaced apart in the direction of the axis and supporting the first shaft portion A pair of first support portions, a first bearing portion disposed between the first shaft portion and each of the pair of first support portions, and one opening portion of the second rotating body portion. A second shaft portion that is in contact with the bottom portion, a pair of second support portions that are spaced apart in the direction of the axis and support the second shaft portion, and the second A second bearing portion provided between two shaft portions and each of the set of second support portions, and a base portion for supporting the set of first support portions and the set of second support portions And
The length of the said 2nd rotary body part in the direction of the said axis line is a drive device larger than the length of the said 1st rotary body part in the direction of the said axis line .
前記第2回転体部の前記内側表面は、前記導電体により構成されている、請求項1に記載の駆動装置。 The outer surface of the first rotating body portion is configured by alternately arranging the N pole and the S pole of the permanent magnet along a circumferential direction,
The drive device according to claim 1, wherein the inner surface of the second rotating body portion is configured by the conductor.
前記第1回転体部および前記第2回転体部の他方の回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機部とをさらに備えた、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の駆動装置。 A rotor provided on one of the first rotating body part and the second rotating body part;
The generator part for converting the energy of the other rotational motion of the said 1st rotary body part and the said 2nd rotary body part into electrical energy further, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The drive device described.
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