JP5851800B2 - Auxiliary power unit - Google Patents
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Description
本発明は、一対の電磁石と同電磁石間の隙間に配置した磁石又は磁性体からなる移動子との間に生じる磁力の作用を利用して、同移動子を往復ピストン運動させ、回転力に変換して動力を取り出せるようにした、補助動力装置に関するものである。 The present invention utilizes the action of magnetic force generated between a pair of electromagnets and a magnet or a moving element made of a magnetic material arranged in the gap between the electromagnets, and converts the moving element to a reciprocating piston to convert it into a rotational force. Thus, the auxiliary power device can be used to extract power.
従来より、動力装置として電動モーターが知られている。電動モーターは、回転する回転子(ロータ)と、回転子と相互作用して回転モーメントを発生させる固定子(ステータ)を備え、回転子に巻かれたコイルに電流が流れると、固定子に配置された磁石との相互作用により電磁力が発生して、電磁力により回転子を回転させ、回転力を動力として出力させる仕組みになっている。電動モーターに関しては、例えば特開平5−176509号公報や実開平6−36373号公報に開示のものが知られている。 Conventionally, an electric motor is known as a power unit. The electric motor includes a rotating rotor (rotor) and a stator (stator) that interacts with the rotor to generate a rotational moment, and is placed on the stator when a current flows through a coil wound around the rotor. The electromagnetic force is generated by the interaction with the magnet, and the rotor is rotated by the electromagnetic force to output the rotational force as power. As for the electric motor, those disclosed in, for example, JP-A-5-176509 and JP-A-6-36373 are known.
一方、かかる電動モーターを電動アシスト自転車の駆動装置に利用する例が、例えば特開2007−327569号公報に開示されている。 On the other hand, an example in which such an electric motor is used in a drive device for an electric assist bicycle is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-327569.
しかしながら、上記いずれの例も、固定子に対する回転子の回転運動を動力として出力するものであるが、装置全体が大きく嵩張り、また、電力消費量が大きくて大容量のバッテリーを必要とし、効率的に力を取り出せないという問題があった。 However, in any of the above examples, the rotational movement of the rotor with respect to the stator is output as power, but the entire device is bulky, requires a large amount of power consumption and a large capacity battery, and is efficient. There was a problem that power could not be taken out.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、一対の電磁石と同電磁石間に配置した磁石又は磁性体からなる移動子との間に生じる磁力の作用を利用し、間欠的に電流を流しながら、移動子を往復ピストン運動させ、同ピストン運動を動力として効率よく出力できる、補助動力装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and uses an action of a magnetic force generated between a pair of electromagnets and a mover made of a magnet or a magnetic body disposed between the electromagnets to intermittently pass a current. However, it is an object of the present invention to provide an auxiliary power device that can move a moving element in a reciprocating piston manner and efficiently output the piston motion as power.
また、本発明は、装置の小型化を図りつつ、動力の出力増大を容易に図ることができる補助動力装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide an auxiliary power device that can easily increase the power output while reducing the size of the device.
上記課題を解決するために、本発明に係る補助動力装置は、支持ベースに設置された往復作動部、回転部、間欠スイッチ部と、電源部を備えてなり、
往復作動部は、支持ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、回転部は、支持ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返すと共に、移動子の往復動区間において、移動子が一対の電磁石間に進入するタイミングで電流を供給開始することを特徴とする。
In order to solve the above problems, an auxiliary power device according to the present invention includes a reciprocating operation unit, a rotation unit, an intermittent switch unit, and a power supply unit installed on a support base,
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the support base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocally moves between the pair of electromagnets. The child has an N pole on the side facing one of the electromagnets and an S pole on the side facing the other electromagnet, and each electromagnet has an S pole on the side facing the N pole of the mover and the S pole of the mover. The rotating portion supports the crankshaft rotatably between a pair of bearings on the support base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the mover to each other by a connecting member. The intermittent switch unit intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power source unit to the coils of each electromagnet in conjunction with the movement of the mover that reciprocates according to the rotation of the crankshaft . , Mover is one Characterized in that it starts supplying current at the timing entering between the electromagnets.
本発明に係る補助動力装置は、支持ベースに設置された往復作動部、回転部、間欠スイッチ部と、電源部を備えてなり、
往復作動部は、支持ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、回転部は、支持ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返すと共に、移動子の往復動区間において、移動子が一対の電磁石間の中央付近を通過するタイミングで電流の供給を遮断することを特徴とする。
The auxiliary power device according to the present invention comprises a reciprocating operation unit, a rotation unit, an intermittent switch unit, and a power supply unit installed on a support base,
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the support base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocally moves between the pair of electromagnets. The child has an N pole on the side facing one of the electromagnets and an S pole on the side facing the other electromagnet, and each electromagnet has an S pole on the side facing the N pole of the mover and the S pole of the mover. The rotating portion supports the crankshaft rotatably between a pair of bearings on the support base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the mover to each other by a connecting member. The intermittent switch unit intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power source unit to the coils of each electromagnet in conjunction with the movement of the mover that reciprocates according to the rotation of the crankshaft . , Mover is one Characterized by blocking the supply of electric current at the time of passing through the vicinity of the center between the electromagnets.
本発明に係る補助動力装置は、支持ベースに設置された往復作動部、回転部、間欠スイッチ部と、電源部を備えてなり、
往復作動部は、支持ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、回転部は、支持ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返すと共に、クランク軸の回転軸に支持された回転子と、回転子の回転面の180度対称位置に設けられた一対の電極板と、回転子の回転途中で各電極板に接触可能な一対の接触ブラシを備えていることを特徴とする。
The auxiliary power device according to the present invention comprises a reciprocating operation unit, a rotation unit, an intermittent switch unit, and a power supply unit installed on a support base,
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the support base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocally moves between the pair of electromagnets. The child has an N pole on the side facing one of the electromagnets and an S pole on the side facing the other electromagnet, and each electromagnet has an S pole on the side facing the N pole of the mover and the S pole of the mover. The rotating portion supports the crankshaft rotatably between a pair of bearings on the support base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the mover to each other by a connecting member. The intermittent switch section intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power supply section to each coil of the electromagnet in conjunction with the movement of the moving element that reciprocates according to the rotation of the crankshaft, and is supported by the rotating shaft of the crankshaft. Rotor with Characterized in that it comprises a pair of electrode plates provided in 180-degree symmetrical positions of the plane of rotation of the rotor, a pair of contact brushes that can contact each electrode plate in the middle rotation of the rotor.
本発明に係る補助動力装置は、支持ベースに設置された往復作動部、回転部、間欠スイッチ部と、電源部を備えてなり、
往復作動部は、支持ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、回転部は、支持ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返し、クランク軸の回転軸に始動レバーが取り付けられていることを特徴とする。
The auxiliary power device according to the present invention comprises a reciprocating operation unit, a rotation unit, an intermittent switch unit, and a power supply unit installed on a support base,
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the support base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocally moves between the pair of electromagnets. The child has an N pole on the side facing one of the electromagnets and an S pole on the side facing the other electromagnet, and each electromagnet has an S pole on the side facing the N pole of the mover and the S pole of the mover. The rotating portion supports the crankshaft rotatably between a pair of bearings on the support base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the mover to each other by a connecting member. The intermittent switch section intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power supply section to each coil of the electromagnet in conjunction with the movement of the moving element that reciprocates according to the rotation of the crankshaft. Is attached And said that you are.
本発明に係る補助動力装置は、支持ベースに設置された往復作動部、回転部、間欠スイッチ部と、電源部を備えてなり、
往復作動部は、支持ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、回転部は、支持ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返し、ベースとして、往復作動部、回転部、間欠スイッチ部および電源部が自転車のフレームに一体に取り付けられ、クランク軸の回転軸に始動レバーが取り付けられると共に、自転車のペダルが始動レバーに回転自在に連結されていることを特徴とする。
The auxiliary power device according to the present invention comprises a reciprocating operation unit, a rotation unit, an intermittent switch unit, and a power supply unit installed on a support base,
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the support base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocally moves between the pair of electromagnets. The child has an N pole on the side facing one of the electromagnets and an S pole on the side facing the other electromagnet, and each electromagnet has an S pole on the side facing the N pole of the mover and the S pole of the mover. The rotating portion supports the crankshaft rotatably between a pair of bearings on the support base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the mover to each other by a connecting member. , intermittent switching unit intermittently repeated supply and cutoff of the current flowing in conjunction with the movement of the moving element to reciprocate in accordance with rotation of the crank shaft from the power supply unit to the coils of the electromagnets, as a base, the reciprocating unit, rotary Part, intermittent switch Parts and power supply unit integrally attached to the bicycle frame, with the start lever to the axis of rotation of the crank shaft is mounted, characterized in that the bicycle pedal is rotatably connected to the starting lever.
以上説明したように、本発明の補助動力装置によれば、回転するクランク軸と連動して作動する間欠スイッチ部の働きによって、一対の電磁石と同電磁石間に配置された磁石又は磁性体からなる移動子との間に生じる磁力を利用して、移動子を持続的に往復ピストン運動させるようにしており、かかる往復ピストン運動を補助動力として効率よく取り出し、自転車の補助動力その他に利用できるという優れた効果を奏する。 As described above, according to the auxiliary power device of the present invention, a pair of electromagnets and a magnet or a magnetic body disposed between the electromagnets are operated by the intermittent switch portion that operates in conjunction with the rotating crankshaft. Using the magnetic force generated between the moving element and the moving element, the moving element is continuously reciprocated, and the reciprocating piston movement can be efficiently taken out as auxiliary power and used for bicycle auxiliary power and others. Has an effect.
また、本発明の補助動力装置は、移動子を持続的に往復ピストン運動させる動力として、始動レバーによる最初のクランク軸の始動とその後のコイルへの僅かな電流の供給だけで足り、また、その後も間欠スイッチ部による電流の供給と遮断の間欠的な繰り返しにより、移動子を持続的に往復ピストン運動させるようにしており、電力消費量が極めて少なく、省エネルギー効果の高い補助動力装置を実現できる。 The auxiliary power unit according to the present invention only needs to start the crankshaft by the start lever and then supply a small amount of current to the coil as power for continuously moving the moving element in the reciprocating piston. In addition, by intermittently repeating current supply and interruption by the intermittent switch unit, the moving element is continuously reciprocated by a reciprocating piston, so that it is possible to realize an auxiliary power device with very low power consumption and high energy saving effect.
さらに、装置の小型化を図りつつ、動力の出力増大を容易に図ることができるという優れた効果を奏する。 Furthermore, it is possible to easily increase the power output while reducing the size of the apparatus.
以上から、同補助動力装置を自転車に設置することによって、従来の電動アシスト自転車と比べて、大容量のバッテリーが不要であり、軽量で安価なアシスト自転車を実現できるという優れた効果を奏する。 From the above, by installing the auxiliary power device on a bicycle, compared to a conventional electric assist bicycle, a large-capacity battery is unnecessary, and an excellent effect that a lightweight and inexpensive assist bicycle can be realized is achieved.
本発明を実施するための最良の形態につき、図面を参照して説明する。図1ないし図7は本発明に係る補助動力装置の一実施形態を示している。図中、符号100は本発明に係る補助動力装置である。
The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 7 show an embodiment of an auxiliary power unit according to the present invention. In the figure,
補助動力装置100は、図1および図2に示すように、ベース101上に、往復作動部110、回転部130、間欠スイッチ部140が設置され、合せて電源部150を備えた構成とされている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
往復作動部110は、ベース101上の一方側(図1の右側)に、一定間隔を隔てて上下に一対の電磁石111U,111Dが配置されると共に、一対の電磁石111U,111D間に相互の隙間S0の間を水平方向に往復動する移動子112が配置されている。より具体的には、ベース101上に、一対の支持部113,113上に下プレート114が架設され、下プレート114の上方には左右のガイド部材115,115を介して上プレート116が隙間S0を保持して支持されている。上プレート116の上面には電磁石111Uが載置され、下プレート114の下面には電磁石111Dが吊下げられている。
In the
電磁石111U,111Dは、それぞれ鉄芯117の周囲にコイル118が平面視して上から下に反時計回りに巻回されると共に、上下の固定プレート119により、上側の電磁石111Uが上プレート116上面に、下側の電磁石111Dが下プレート114下面にそれぞれ固定されている。
In the
左右のガイド部材115,115の内面には、図3に示すように、往復動方向に延びるスライド溝115A,115Aが設けられ、両スライド溝115A,115Aに移動子112を保持する保持プレート120がスライド自在に支持されている。保持プレート120は、コロやベアリングによりガイド溝115A内を滑動自在とできる。保持プレート120の前端には水平姿勢で往復動方向に延びる従動軸121の一端が取り付けられている。従動軸121は支持部113の外側に位置する軸受122にスライド自在に支持されている。
As shown in FIG. 3,
保持プレート120に挟持された移動子112は、上面側がN極および下面側がS極となる磁石で、図1に示すように、平面視して往復動方向と直交する方向が長手方向となる直方体形状をなしている。移動子112の磁極に対応して、上側の電磁石111Uは、通電下で下面側がS極および上面側がN極となるように設定され、下側の電磁石111Dは、通電下で上面側がN極および下面側がS極となるように設定されている。
The moving
移動子112は、コイル118の巻回区間Lを両側で超える範囲、すなわち移動子112全体がコイル118の巻回区間Lを両側で超える範囲まで往復動する。この移動子112の往復動区間Mにおいて、間欠スイッチ部140の作動(電流供給)するタイミングとコイル118の巻回区間Lに進入するタイミングを同調させている。
The moving
回転部130は、ベース101上の他方側(図1の左側)に設置された一対の軸受131,131間に、クランク軸132の回転軸133,133が回転自在に支持され、クランク軸132の自由端側のクランクピン132Aと従動軸121の他端が連結部材134により互いに連結された構成とされている。従動軸121の他端と連結部材134は連結ピン134Aを介して屈曲可能に連結されている。間欠スイッチ部140の反対側に位置して、一方の回転軸133に始動レバー135の基端部が同軸的に連結されている。同始動レバー135はクランク軸132を回転始動させる役目をする。
The
間欠スイッチ部140は、クランク軸132の回転に伴い往復動する移動子112の動きに連動して、各電磁石111U,111Dのコイル118に流れる電流の供給と遮断を一定のタイミングで間欠的に繰り返すもので、他方の回転軸133回りに回転子141が取り付けられ、回転子141の回転面の180度対称位置に一対の電極板142,142が設けられ、回転子141の前後一方に前記電極板142,142に所定の回転タイミングで接触し、通電を可能とする一対の接触ブラシ143,143が配置されている。接触ブラシ143,143はベース101上に支持されている。
The
間欠スイッチ部140は、回転子141の回転途中で、一対の電極板142,142が接触ブラシ143,143に同時に接触すると、その間通電し(作動オン)、電源部150からの電流が各コイル118に供給されるようになっている。また、一対の電極板142,142が接触ブラシ143,143から離間すると、その間通電が不可となり(作動オフ)、電源部150からの各コイル118への電流が遮断されるようになっている。より具体的には、移動子112の往復動区間Mにおいて、移動子112が一対の電磁石111U,111D間、すなわちコイル118の巻回区間Lに進入するタイミングで、各電極板142が接触ブラシ143に接触し、これにより電流供給が開始され、移動子112が一対の電磁石111U,111D間、すなわちコイル118の巻回区間Lの中心付近を通過するタイミングで各電極板142が接触ブラシ143から離間し、これにより電流の供給が遮断されるようになっている。
When the pair of
電源部150は、各コイル118に電流を供給するもので、ケーブル151を介して各コイル118の一端にプラス側が、各コイル118の他端にマイナス側が接続されている。ケーブル151の途中には電源スイッチ152が接続されている。電力消費量が極めて少なく、電気の消耗が少ないことから、電源部150には1.5V程度の乾電池や小型バッテリーを用いることができる。
The
図4および図5は、上記構成の補助動力装置100において、クランク軸132の回転に連動して作動する間欠スイッチ部140に基づき、上下の電磁石111U,111D間の移動子112が持続的に往復動区間Mを往復ピストン運動する様子を示している。
4 and 5 show that the
最初に、手動で図1に示す始動レバー135を図2の反時計回りに回してクランク軸132を始動(回動)させる。往復動区間Mの往路において、図4(A)に示すように、クランク軸132が始動してクランクピン132Aが上死点から反時計回りに90度を越えると、その途中で(このとき移動子112は上下の電磁石111U,111Dの隙間に左から進入する手前、すなわちコイル118の巻回区間Lに進入する手前に位置する)、間欠スイッチ部140の各電極板142が接触ブラシ143に同時に接触して通電可能となり、電源部150からの電流が各コイル118に供給開始される。
First, the
電源部150からの電流が各コイル118に流れると、上下の各コイル118に図6に示すように磁力線が生じ、図4(A)に示すように移動子112を各コイル118,118間の隙間S0に引き込む引張力F1が生じる。すなわち、通電により、上側の電磁石111Uにはコイル118下側にS極が、下側の電磁石111Dにはコイル118上側にN極が形成され、移動子112の上側のN極とコイル118下側のS極が、移動子112の下側のS極とコイル118上側のN極がそれぞれ互いに引き合い、移動子112に右方向への引張力F1すなわち往路の前進力が生じる。
When the current from the
次いで、図4(B)に示すように、クランク軸132のクランクピン132Aが下死点に近づくと、その途中で(このとき移動子112は電磁石111U,111D間の中央付近を右に通過する)、間欠スイッチ部140の各電極板142が接触ブラシ143から離間し、電源部150からの電流供給が遮断される。クランク軸132および移動子112には慣性力が働いているから、クランク軸132は下死点から反時計回りに回動して上死点に向かうと共に、移動子112は往路を電磁石111U,111Dの隙間から外へと図4(B)の右方向へ移動する。
Next, as shown in FIG. 4B, when the
次いで、往復動区間Mの復路において、図5(A)に示すように、クランク軸132のクランクピン132Aが下死点を過ぎて90度を越えると、その途中で(このとき移動子112は上下の電磁石111U,111Dの隙間に右から進入する手前、すなわちコイル118の巻回区間Lに進入する手前に位置する)、間欠スイッチ部140の各電極板142が接触ブラシ143に再び接触して、電源部150からの電流が各コイル118に供給される。同時に、各コイル118に流れる電流により、上下の各コイル118に磁力線が生じ、図5(A)に示すように移動子112を各電磁石111U,111D間の隙間に引き込む引張力F2が生じる。すなわち、通電により、再び上側の電磁石111Uにはコイル118下側にS極が、下側の電磁石111Dにはコイル118上側にN極が形成され、移動子112の上側のN極とコイル118下側のS極が、移動子112の下側のS極とコイル118上側のN極がそれぞれ互いに引き合い、移動子112に左方向への引張力F2すなわち復路の前進力が生じる。
Next, in the return path of the reciprocating section M, as shown in FIG. 5A, when the
次いで、図5(B)に示すように、クランク軸132のクランクピン132Aが上死点に近づくと、その途中で(このとき移動子112は電磁石111U,111D間の中央付近を左に通過する)、各電極板142が接触ブラシ143から再び離間して、電源部150からの電流供給が遮断される。クランク軸132および移動子112には慣性力が働いているから、クランク軸132はクランクピン132Aが上死点に向かいかつ上死点を越えるように反時計回りに回動し、電磁石111U,111Dの隙間から外へと図5(B)の左方向へ移動する。
Next, as shown in FIG. 5B, when the
移動子112は、ガイド部材115,115の各内面のガイド溝115A内にスライド自在に支持された保持プレート120に保持されているから、安定した水平姿勢で円滑に往復動できる。
Since the
このようにして、本発明の補助動力装置100によると、クランク軸132の回転に連動して間欠的に電流の供給と遮断を行わせる間欠スイッチ部140の作動のタイミングと、上下の電磁石111U,111D間の隙間S0に進入する移動子112のタイミングとを合わせることにより、移動子112をして上下の電磁石111U,111D間の隙間S0を往復動させる磁力を断続的に移動子112に作用せしめ、これによって移動子112を持続的に往復ピストン運動させることができる。
Thus, according to the
さらに、本発明の補助動力装置100によると、装置を小型化したまま、動力の出力増大を容易に図ることができる。すなわち、上下の電磁石111U,111Dおよび移動子112は、往復動方向および高さ方向に延在させることなく、図1に示すように往復動方向と直交する方向に延在させる(その結果、電磁石および移動子が左右方向に長い形状となり、コイルの巻回量も増大する)だけで、両方の磁力が増大し、移動子112の往復ピストン運動による動力の出力を増大させることができる。上下の電磁石111U,111Dおよび移動子112は、往復動方向に延在させないので、往復運動距離の範囲が長くなることがなく、装置が大型化しない。
Furthermore, according to the
図7は、本発明の補助動力装置100を自転車のフレーム200に設置した例を示している。
FIG. 7 shows an example in which the
図7に示すように、回転軸133の一端に連結された始動レバー135の自由端には運転者の足を乗せる回転自在なペダル201が連結され、回転軸133の他端には始動レバー135と180度反対向きに補助レバー202が連結されている。補助レバー202の自由端には運転者の足を乗せる他方の回転自在なペダル(図示せず)が連結されている。このとき往復作動部110は、フレーム200に沿ってサドル部(図示せず)に向けて起立するように配置してよい。
As shown in FIG. 7, a
図4に示す補助動力装置100によると、最初に電源部150の電源スイッチ152を入れ、運転者がペダル201をこいでクランク軸132を回動させると、図4に示すように、運転者がペダル201を強く踏み込むタイミングで、間欠スイッチ部140が作動し、各コイル118に電流が供給されて、一対の電磁石111U,111Dが、運転者のペダル201の踏み込み動作を助けるように移動子112を引っ張り、また、図5に示すように、ペダル201が持ち上がるタイミングで(他方のペダルを強く踏み込むタイミングでもある)、間欠スイッチ部140が再び作動し、各コイル118に電流が供給されて、一対の電磁石111U,111Dが、運転者のペダル201の踏み込み動作を助けるように移動子112を引っ張る。その結果、運転者が左右のペダルを踏み込む動作を常に助けるように、移動子112が持続的に往復ピストン運動する。
According to the
このように、移動子112に生じる往復ピストン運動は、従動軸121からクランク軸132の回転運動に変換され、運転者がペダルをこぐ際の補助動力として用いられる。これにより、従来の電動アシスト自転車に比べて、より軽量かつコンパクトで簡易な補助動力装置付きのアシスト自転車を安価に実現することができる。
As described above, the reciprocating piston motion generated in the moving
なお、移動子112の従動軸121と反対側に出力軸を設け、往復ピストン運動を出力軸により外部に出力するようにしてよい。例えばミシン針の縫製作業に応用できる。出力軸を軸受で支えることにより、従動軸側の軸受との間で移動子が水平姿勢に保持され、左右のガイド部材を不要とする。
Note that an output shaft may be provided on the opposite side of the
本発明の補助動力装置は、例えば自転車、カート、芝刈り機、農業用機械、ミシン等の補助動力装置として、広く利用可能である。 The auxiliary power device of the present invention can be widely used as an auxiliary power device for bicycles, carts, lawnmowers, agricultural machines, sewing machines, and the like.
100 補助動力装置
101 ベース
110 往復作動部
111U,111D 電磁石
112 移動子
113 支持部
114 下プレート
115 ガイド部材
115A スライド溝
116 上プレート
117 鉄芯
118 コイル
119 固定プレート
120 保持プレート
121 従動軸
122,131 軸受
130 回転部
132 クランク軸
132A クランクピン
133 回転軸
134 連結部材
135 始動レバー
140 間欠スイッチ部
141 回転子
142 電極板
143 接触ブラシ
150 電源部
151 ケーブル
152 電源スイッチ
200 自転車のフレーム
201 自転車のペダル
202 補助レバー
L 移動子の往復動区間
M コイルの巻回区間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
往復作動部は、ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、
移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、
回転部は、ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、
間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返すと共に、移動子の往復動区間において、移動子が一対の電磁石間に進入するタイミングで電流を供給開始することを特徴とする補助動力装置。 It has a reciprocating operation part, a rotating part, an intermittent switch part, and a power supply part installed on the base.
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocates a gap between the pair of electromagnets.
The mover has a side opposite to one electromagnet as the N pole and the side opposite the other electromagnet as the S pole, and each electromagnet has a side opposite to the N pole of the mover as the S pole and the mover S. The side facing the pole is the N pole,
The rotating part rotatably supports the crankshaft between a pair of bearings on the base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the moving element to each other by a connecting member,
The intermittent switch section intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power supply section to each coil of the electromagnet in conjunction with the movement of the mover that reciprocates according to the rotation of the crankshaft . An auxiliary power unit characterized in that supply of current is started at a timing when a moving element enters between a pair of electromagnets .
往復作動部は、ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、
移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、
回転部は、ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、
間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返すと共に、移動子の往復動区間において、移動子が一対の電磁石間の中央付近を通過するタイミングで電流の供給を遮断することを特徴とする補助動力装置。 It has a reciprocating operation part, a rotating part, an intermittent switch part, and a power supply part installed on the base.
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocates a gap between the pair of electromagnets.
The mover has a side opposite to one electromagnet as the N pole and the side opposite the other electromagnet as the S pole, and each electromagnet has a side opposite to the N pole of the mover as the S pole and the mover S. The side facing the pole is the N pole,
The rotating part rotatably supports the crankshaft between a pair of bearings on the base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the moving element to each other by a connecting member,
The intermittent switch section intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power supply section to each coil of the electromagnet in conjunction with the movement of the mover that reciprocates according to the rotation of the crankshaft . An auxiliary power unit characterized in that supply of current is interrupted at a timing when a moving element passes near the center between a pair of electromagnets .
往復作動部は、ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、
移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、
回転部は、ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、
間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返すと共に、クランク軸の回転軸に支持された回転子と、回転子の回転面の180度対称位置に設けられた一対の電極板と、回転子の回転途中で各電極板に接触可能な一対の接触ブラシを備えていることを特徴とする補助動力装置。 It has a reciprocating operation part, a rotating part, an intermittent switch part, and a power supply part installed on the base.
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocates a gap between the pair of electromagnets.
The mover has a side opposite to one electromagnet as the N pole and the side opposite the other electromagnet as the S pole, and each electromagnet has a side opposite to the N pole of the mover as the S pole and the mover S. The side facing the pole is the N pole,
The rotating part rotatably supports the crankshaft between a pair of bearings on the base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the moving element to each other by a connecting member,
The intermittent switch section intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power supply section to each coil of the electromagnet in conjunction with the movement of the moving element that reciprocates according to the rotation of the crankshaft, and is supported by the rotating shaft of the crankshaft. And a pair of electrode plates provided at a 180-degree symmetrical position on the rotation surface of the rotor, and a pair of contact brushes that can contact each electrode plate during the rotation of the rotor. Auxiliary power unit to do.
往復作動部は、ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、
移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、
回転部は、ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、
間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返し、
クランク軸の回転軸に始動レバーが取り付けられていることを特徴とする補助動力装置。 It has a reciprocating operation part, a rotating part, an intermittent switch part, and a power supply part installed on the base.
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocates a gap between the pair of electromagnets.
The mover has a side opposite to one electromagnet as the N pole and the side opposite the other electromagnet as the S pole, and each electromagnet has a side opposite to the N pole of the mover as the S pole and the mover S. The side facing the pole is the N pole,
The rotating part rotatably supports the crankshaft between a pair of bearings on the base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the moving element to each other by a connecting member,
The intermittent switch unit intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power supply unit to the coils of each electromagnet in conjunction with the movement of the moving element that reciprocates according to the rotation of the crankshaft.
An auxiliary power unit characterized in that a starting lever is attached to a rotating shaft of a crankshaft .
往復作動部は、ベース上に、一定間隔を隔てて上下または左右に一対の電磁石を配置すると共に、前記一対の電磁石間に相互の隙間を往復動する磁石からなる移動子を配置し、
移動子は、一方の電磁石に相対する側をN極および他方の電磁石に相対する側をS極とすると共に、各電磁石は、移動子のN極に相対する側をS極および移動子のS極に相対する側をN極とし、
回転部は、ベース上の一対の軸受間にクランク軸を回転自在に支持すると共に、クランク軸の自由端および移動子の従動軸を連結部材により互いに連結し、
間欠スイッチ部は、クランク軸の回転に従い往復動する移動子の動きに連動して電源部から各電磁石のコイルに流れる電流の遮断と供給を間欠的に繰り返し、
ベースとして、往復作動部、回転部、間欠スイッチ部および電源部が自転車のフレームに一体に取り付けられ、クランク軸の回転軸に始動レバーが取り付けられると共に、自転車のペダルが始動レバーに回転自在に連結されていることを特徴とする補助動力装置。 It has a reciprocating operation part, a rotating part, an intermittent switch part, and a power supply part installed on the base.
The reciprocating operation unit has a pair of electromagnets arranged on the base vertically and horizontally at regular intervals, and a moving element composed of a magnet that reciprocates a gap between the pair of electromagnets.
The mover has a side opposite to one electromagnet as the N pole and the side opposite the other electromagnet as the S pole, and each electromagnet has a side opposite to the N pole of the mover as the S pole and the mover S. The side facing the pole is the N pole,
The rotating part rotatably supports the crankshaft between a pair of bearings on the base, and connects the free end of the crankshaft and the driven shaft of the moving element to each other by a connecting member,
The intermittent switch unit intermittently repeats the interruption and supply of the current flowing from the power supply unit to the coils of each electromagnet in conjunction with the movement of the moving element that reciprocates according to the rotation of the crankshaft.
As a base, the reciprocating part, rotating part, intermittent switch part and power supply part are integrally attached to the bicycle frame, the starting lever is attached to the rotating shaft of the crankshaft, and the bicycle pedal is rotatably connected to the starting lever Auxiliary power unit characterized by being made .
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