JPH0772812A - 自己起動する揺動装置及びその太陽電池利用回路と電源回路 - Google Patents

自己起動する揺動装置及びその太陽電池利用回路と電源回路

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JPH0772812A
JPH0772812A JP4294695A JP29469592A JPH0772812A JP H0772812 A JPH0772812 A JP H0772812A JP 4294695 A JP4294695 A JP 4294695A JP 29469592 A JP29469592 A JP 29469592A JP H0772812 A JPH0772812 A JP H0772812A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源投入時や強制停止解除後に自己起動する
電子回路を含む揺動装置、更に太陽電池をその電源とし
て利用できる回路や、ノイズに強いその装置の電源回路
を提供する。 【構成】 ＰＮＰとＮＰＮ型のペアのトランジスタのベ
ースを相手のコレクタに直通的に、他はコンデンサーで
連結した自走発振回路の負荷として駆動コイルを接続
し、そのコイルと相対的に揺動運動する永久磁石の、駆
動コイルに対する発電作用を、位置検出、駆動コイル同
期通電に役立て、該永久磁石と駆動コイルの反発、吸引
の電磁力で揺動駆動する装置。起動時には自走発振によ
る通電、起動後の附勢は位置検出による通電を間欠的に
行う。太陽電池の微少電力をコンデンサーに溜めた電源
でも作動。また放電電流を駆動コイルに流すコンデンサ
ーに直流電源から抵抗を通る充電で補う電源回路。ダイ
オードＤ１使用の制動力除去手段。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は揺動運動で動く玩具や
室内アクセサリー置物などの駆動装置に利用されるほ
か、広告用として店頭に置くムービングディスプレイ
や、看板の一部を揺動させる駆動装置や、屋外用の揺動
する彫刻造形物として利用するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、振子の一端に付いた永久磁石に少
しの隙間で対向する固定電磁石に対し、振子揺動の１往
復について２回の割で、前記永久磁石と固定電磁石の向
き合う瞬間に、電気接点通電、または前記永久磁石の位
置と動きの方向の検出手段によって導入される半導体に
よる無接点通電により、前記振子の永久磁石と、通電に
より励磁された固定電磁石とに働く電磁力でその振子揺
動の半往復ごとにその動きを附勢する電磁駆動装置があ
った。
【０００３】これらの装置は室内アクセサリーやＰＯＰ
広告用として利用されているが、室内にあって人が手動
で振子の起動を容易に行えることが前提条件であり、自
己起動の作用がないために、看板の一部を揺動させるな
ど手の届きにくい所では利用できなかった。そこで自己
起動型の無接点電磁駆動装置として、特許出願公告昭４
８−１４００４特許公報の技術が考えられた、これを図
１により説明すると、
【０００４】電磁石６ａの鉄芯６に駆動コイル４と検出
コイル５とが巻かれ、交流電源２がその駆動コイル４を
経由してサイリスタＳＣＲ３のアノード、カソード間に
かけられ、前記ＳＣＲ３のゲート、カソード間には前記
検出コイル５が接続され、振子揺動時に振子下端の永久
磁石７の位置が前記電磁石６ａ真上（揺効運動の中立
点）から遠ざかる瞬間をその検出コイル５が発電作用で
捉え、ＳＣＲ３を導通状態にさせ駆動コイル４に半波整
流電流を流し、永久磁石７に反発電磁力を作用させて振
子８の揺動を附勢するものである。
【０００５】この技術の特徴は前記ＳＣＲ３のアノー
ド、カソード間に、そのＳＣＲ３の整流方向と逆の整流
方向を持つダイオード１と抵抗ｒ１とコンデンサーｃ
１、そのコンデンサーと並列接続した抵抗ｒ２との直並
列接続した起動制御回路を接続したことであり、このこ
とによりスイッチ９により回路に交流電圧を投入した瞬
間、前記起動制御回路に電流が流れ、まだ振子８が静止
状態で前記検出コイル５に発電させることが出来ない時
でも検出コイル５に２次的な誘導電流を流して、ＳＣＲ
３をＯＮ状態にし、駆動コイル４に電流を流し振子下端
の永久磁石７を反発駆動させて起動させるものである。
なお図中、ｒ３は抵抗、１’はダイオードである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの技術には次
に示す問題点があった、それは看板の一部に前記振子８
に取りついて動く意匠パネル１１があった場合、風のた
めにその意匠パネル１１が押され一時的に止められた
り、店頭に置かれた前記振子８で動く人形の動きを子供
が強制的に止めてしまったとき、その風がやんだり、強
制停止行動が終った後で検出コイル５の発電がないため
に振子８が止まりっきりになることである。そこで本発
明の目的は、永久磁石７と電磁石または駆動コイル４の
相対的電磁力で駆動させる振子８が電源投入時に限定せ
ずに、その振子８を止める拘束力が解除された後で自動
的に自己起動するようにすることである。
【０００７】また、周囲が明るくなってくると、その光
のエネルギーを使って自動的に揺動運動を起動させるこ
とができる太陽電池利用回路を提供し、メンテナンス不
用の、揺動運動する室内アクセサリー置物や広告物など
を作れるようにすることである。また、任意の汎用直流
電源にした場合、雑信号を電源側に出してくる何らかの
電子機器回路と共通の直流電源にしても誤動作せず、逆
に本発明装置から雑信号を出さないようにする自己起動
駆動装置の電源回路を提供することである。また、揺動
運動中に生ずる回路内の振子制動に影響する電流をダイ
オードで阻止し、高効率の省エネルギー振子駆動装置に
することである。このように本発明により、自己起動作
用のある低コスト、長寿命、省エネルギー、高信頼性の
振子駆動装置にし、また、従来のような検出コイルを無
くし、従来の永久磁石が駆動コイルと対向する毎に通電
する細くて高巻線数の駆動コイルの巻線を、より太い線
で、より少ない捲線数にすることを可能にして、低コス
ト化を計ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、振子８の一端に固定の永久磁石７（又は駆動コイル
４）と、振子８が任意の復元力で安定停止時、その永久
磁石７（又は駆動コイル４）の揺動運動中立点付近位置
の固定側に配設した駆動コイル４（又は永久磁石７）を
配設し、永久磁石と駆動コイルとの相対的電磁力が相対
的な反発力になるように駆動コイル４の捲線方向、通電
方向になるようにして、その駆動コイル４に短時間だけ
間欠的に電流を流す手段をとっている。（括弧内に記載
された部材と、その直前に記載された部材とは、相対的
に互いの配置を交換しても同じ作用になり、ともに本発
明の構成手段である。また、本発明の振子は、固定側と
表現する固定子に対応するところの、任意の意匠体と一
体化する場合もある振動子の意味であり、時計の振子の
意味ではない）その駆動コイルへの間欠短時間通電手段
として、本発明は、２石のトランジスタを使った自走発
振回路を本駆動装置に応用し、振子８（振動子の意味で
あるが便宜上実施例の名称、符号を使用）の揺動を効果
的に加速附勢するために間欠通電周期の変動する半自走
発振回路として利用している。以下この電子回路につい
て説明する。
【０００９】公知の自走発振回路は白熱電球１０による
照明の点滅に使用されていたもので、図２に示す回路に
なっている、これはＰＮＰ型トランジスタＴｒＰのベー
スにそのベース、エミッタ間抵抗Ｒ３とＮＰＮ型トラン
ジスタＴｒＮのコレクタを接続し、そのＮＰＮ型トラン
ジスタＴｒＮのベースに、それぞれプラス、マイナスの
電源に接続されたＲ１とＲ２の両抵抗に接続すると共
に、そのトランジスタＴｒＮのベースに前記トランジス
タＴｒＰのコレクタにタイマー時定数設定用のコンデン
サーＣ１１を介して接続し、両トランジスタＴｒＰ、Ｔ
ｒＮの各エミッタをそれぞれ直流電源１２のプラスとマ
イナスに接続し、前記ＰＮＰ型トランジスタＴｒＰのコ
レクタと電源マイナスとの間に白熱電球１０をつないで
いる。
【００１０】この回路の白熱電球１０の代わりに駆動コ
イル４をつなぎ替えたものが本発明の中の間欠通電用の
半自走発振回路部であり、この回路結線図を永久磁石７
と駆動コイル４の位置関係と共に本発明の第１の実施例
として図３に示している、しかし本発明はこの第１の実
施例に限定されず、本発明はこの図中の電源１２のプラ
スとマイナスを逆にすると共に、２石のトランジスタ
（ＴｒＰとＴｒＮ）のＰＮＰ型トランジスタＴｒＰをＮ
ＰＮ型に、ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮをＰＮＰ型に変
更しても実施することができる、また本発明の駆動コイ
ル４は第１の実施例のように空芯での実施のほか、駆動
コイル４に積層珪素鋼板や焼結フェライト系の鉄芯を入
れて電磁石としても実施することができ、また本発明の
発振回路部は後で述べる実施例説明の図８と、図１２に
よって示した結線図中のダイオードＤ１を駆動コイル４
と時定数設定用コンデンサーＣ１１とトランジスタＴｒ
Ｎのベース、エミッタ間抵抗Ｒ２とに直列に繋ぎ、か
つ、そのダイオードＤ１の整流通電方向がトランジスタ
ＴｒＮのベース順電圧がかかる時点で通電する方向にし
た高効率手段を併用して実施することもできる。また、
本発明は本発明の回路構成の基本要旨範囲内において、
無駄電流制限用抵抗やトランジスタ過大電流保護用抵抗
を、第１の実施例に追加して実施することもできる。
【００１１】また請求項２記載の発明では、ＰＮＰ型と
ＮＰＮ型の２石のトランジスタの互いのベースを相手の
コレクタに一方のトランジスタには直通的に、他方のト
ランジスタには時定数設定用コンデンサーで接続されて
いる自走発振回路の、そのコンデンサーがコレクタに接
続されたトランジスタの負荷として、そのコレクタに駆
動コイルを接続し、その駆動コイルに前記回路から通電
した場合に、駆動コイルに発生するはずの磁界の磁極に
対し、異極性の相対的に吸引する磁極配置で、その駆動
コイルに対して相対的に移動可能、かつ、任意の復元力
で相対的に揺動運動可能にした永久磁石と、前記駆動コ
イルとの、どちらか一方を揺動側に、他方を固定側の、
相手の揺動運動中立点から偏芯した位置に固着した手段
をとっている。
【００１２】また請求項３記載の発明として内部抵抗の
大きな少出力の太陽電池でも請求項１および２記載の発
明が使えるように、その電源を電解コンデンサーＣ１２
と太陽電池の並列接続したものにする手段にして実施す
ることが出来る。また請求項４記載の発明として前記請
求項１および２記載の発明の乾電池等の直流電源１２に
代わって、電源用電解コンデンサーＣ１２を使用し、そ
のコンデンサーＣ１２への充電電流を少しづつ流すため
の抵抗Ｒ５を直列に挿入して任意の直流電源１２ａ、１
２ｂなどに置き換える手段を取っている。
【００１３】また請求項５記載の発明として、請求項１
と２記載の駆動コイルと、請求項１と２の記載の時定数
設定用コンデンサーがベースに接続されている請求項１
と２の記載のトランジスタのベース、エミッタ間抵抗と
の間に、そのトランジスタのベース電圧が逆向きになる
時点の駆動コイル発電電流を、前記ベース、エミッタ間
抵抗に通さない極性配置のダイオードによって阻止する
ように挿入する高効率化手段を取っている。
【００１４】
【作用】このように構成された本発明の作用を説明する
にあたって、始めに請求項１の発明を、本発明の第１の
実施例の図３の図面中の符号によって説明すると、駆動
コイル４と永久磁石７とが少しの隙間で対向して、永久
磁石７が揺動側下端（振子下端）にあり、駆動コイル４
が固定側の、ほゞ振子真下に固着している時、いいかえ
れば、振子によって、その移動方向が制限された永久磁
石の揺動運動の中立点付近に駆動コイルがある時、直流
電源１２による電源電圧がスイッチ９の投入により２石
のトランジスタによる半自走発振回路にかけられると、
ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮは、抵抗Ｒ１を通る微少ベ
ース電流により増幅されたコレクタ電流を流し、そのト
ランジスタＴｒＮのコレクタにベースが接続されたＰＮ
Ｐ型トランジスタＴｒＰもＯＮ状態になり、コレクタ電
流を流す、その時、そのトランジスタＴｒＰのコレクタ
電流の一部はタイマー時定数設定用コンデンサーＣ１１
への充電電流として抵抗Ｒ８を通って流れ、その充電電
流は、前記トランジスタＴｒＮのベース電流として流れ
るので、正帰還作用により瞬間的に両トランジスタがＯ
Ｎ状態になる。
【００１５】そのコンデンサーＣ１１への充電電流によ
り、急激にコンデンサＣ１１の端子電圧が上がりはじ
め、充電電流の減少とともに、逆に抵抗Ｒ８や抵抗Ｒ２
にかかる電圧が下がり、抵抗Ｒ２端子電圧、即ち、前記
トランジスタＴｒＮのベース電圧が、０．５５Ｖ以下の
電圧に降下するまでの短時間、前記両トランジスタはＯ
Ｎ状態を続け、駆動コイル４に電流を流し、その短時間
（振子の大きさ、重量によって設定値は変わるが例えば
約０．６秒）の後、両トランジスタＴｒＮ、ＴｒＰはＯ
ＦＦになる。
【００１６】それは、トランジスタＴｒＮのベース電圧
が０．５５Ｖ以下になってベース電流が無くなり、その
トランジスタＴｒＮがＯＦＦとなり、従ってベース電流
が供給されないためにトランジスタＴｒＰもＯＦＦにな
るからである。次に、前記コンデンサーＣ１１に充電さ
れた電荷は駆動コイル４を通って電源１２から高抵抗値
の抵抗Ｒ１を通って放電し、徐々にそのコンデンサーＣ
１１の端子電圧が低下していく、この時、前記トランジ
スタＴｒＮのベース電圧は始めの内、ベース逆電圧とし
てかけられ、その後、前記コンデンサーＣ１１への逆充
電により０．６Ｖ近くまでベース順電圧がかけられるま
で、２石のトランジスタはＯＦＦを続けている。（トラ
ンジスタが活性化する電圧は、周囲温度により変化する
が平均的に０．５６Ｖのベース電圧を必要とし、本説明
では、０，６Ｖ近くと表現している。
【００１７】この自走発振回路の前記起動時の電気的作
用は公知であり、若し駆動コイル４だけがあり永久磁石
７が無ければ、その作用により、この回路は一定の周
期、周波数で前記作用を繰り返すものである。しかし請
求項１の発明の場合、駆動コイル４に対して相対的に移
動可能な永久磁石７があり、振子が停止時に前記作用で
駆動コイル４に短期間通電したとき、前記永久磁石７の
磁極極性と同極性磁界がその駆動コイル４面上にでき、
前記永久磁石７と少しの隙間で対向している駆動コイル
４との間に反発力となる電磁力が発生し、その電磁力で
振子８は、その下端の永久磁石位置が、揺動運動の中立
点から移動し、重力による復元力で戻りながら慣性によ
る揺動運動を起動する。（本発明は揺動の復元力として
重力以外の力も利用できる）
【００１８】その後の本発明の回路の作用は、永久磁石
７の動きの状態によって変わり、永久磁石が揺動運動の
中立点に戻ってきた時に、駆動コイルと永久磁石との相
対移動速度が最大になり、その駆動コイル発電の起電力
も最大になるという状態で、一定の周期にならない半自
走発振回路としての作用に移行する。以下、図４、図
５、図６によってこれを説明する。従来の時計など室内
アクセサリーの振子駆動装置は、振子を手で起動させ、
振子の１往復に駆動コイルと永久磁石の向き合う２回の
駆動コイル通電を行うために、その振子の半往復に失う
エネルギーを補充するだけの微少な駆動コイル電流を流
せばよかったのに対し、本発明では静止状態にある振子
８を起動させるのに必要な充分な電流を前記作用で短期
間ではあっても、駆動コイル４に流す必要があった。
【００１９】このような比較的大電流短時間通電を従来
の振子駆動装置のように永久磁石が駆動コイルの方に戻
ってくるたびにしたのではエネルギーが余って必要な振
幅を越え、不自然な何かにぶつかりながらの揺動になっ
てしまう、そこで本発明では軸受や負荷による損失の大
小に応じて、振子８の揺動の２ないし１０往復に１回の
割合で通電するように長い無通電期間を作って解決して
いる。
【００２０】説明のための１例として振子起動後の揺動
４往復毎に１回の割で通電するトランジスタＴｒＮベー
ス電圧を図４のグラフ（Ａ）で示している。図中、通電
終了時点Ｏから通電開始Ｐ時点までの無通電Ａ期間とし
て実線曲線として示したベース電圧曲線は、振子８が揺
動して永久磁石７が駆動コイル４の上を７回通過し、そ
の間のベース電圧の変化を示している。図中点線で示し
た曲線は、振子がなく、永久磁石７が無いときのベース
電圧の変化を表し、図中Ｑ時点までの無通電Ｂ期間とし
て示している。
【００２１】この場合振子８の１往復中に、永久磁石７
は駆動コイル４の上を２回通過するので、振子８の４往
復揺動の期間中、８回永久磁石７と駆動コイル４が対向
し、始めの１回の対向通電を除く７回の対向時には通電
せず、無通電Ａ期間として振子８の減衰的な慣性揺動運
動を行っている。
【００２２】前記作用説明中にもある、振子起動時、電
源１２によって前記時定数設定用コンデンサーＣ１１に
充電されたそのコンデンサーＣ１１の端子電圧のため
に、グラフの点線で示すように、若し駆動コイル上に永
久磁石が無ければ、トランジスタＴｒＮのベースにたい
してベース逆電圧になるところのマイナス側で示してい
る、電源電圧から０．７Ｖ程を引いた電圧のベース逆電
圧から始まって、抵抗Ｒ１を通ってそのコンデンサーＣ
１１の電荷が徐々に放電されるに従い、点線で示された
ベース電圧曲線のように、そのベース電圧は徐々に０Ｖ
になり、その後電源から前記時定数設定用コンデンサー
Ｃ１１への逆充電により、前記トランジスタＴｒＮのベ
ース電圧が、ベース順電圧として、プラス側で示す０．
６Ｖ近く迄なめらかに上ってきて、０．６Ｖ近くに達す
るとトランジスタＴｒＮにベース電流が流れ、前記した
作用で図中Ｑ時点で駆動コイル４に通電し始めるはずで
ある。
【００２３】しかし本発明には振子８が既に起動してお
り、駆動コイル４の上に永久磁石７が相対的に移動して
いて、駆動コイル４に発電電圧が生じており、その電圧
は時定数設定用コンデンサーＣ１１を通じてトランジス
タＴｒＮのベース電圧に影響を与えており、必ずしも前
記Ｑ時点で通電開始するとは限らないものとなってい
る。この駆動コイル４の永久磁石７移動による発電電圧
を図４のグラフ（Ｂ）によって前記ベース電圧の順方向
になる電圧をプラスとして示している。
【００２４】このグラフ（Ｂ）に示すように、前記永久
磁石７が駆動コイル４の中心真上にくる直前にマイナス
の発電電圧になり、永久磁石７が駆動コイル４の真上か
ら行去る時にプラスの発電電圧になり、永久磁石７が駆
動コイル４から離れるとその発電電圧はゼロに近くな
る。
【００２５】この駆動コイル４の発電電圧（Ｂ）とグラ
フ（Ａ）中、点線で表した無通電Ｂ期間内のベース電圧
とを合成した電圧が図４のグラフ（Ａ）中、実線で示し
たＰ時点までの無通電Ａ期間の変化曲線である。このグ
ラフでＰ時点は、駆動コイル４の真上から永久磁石７が
離れようとする瞬間であり、駆動コイル４の発電電圧が
トランジスタＴｒＮのベース電圧を押し上げることによ
り、永久磁石７が無かった場合の通電開始Ｑ時点より早
く通電開始したことになり、駆動コイル４への短期間通
電により永久磁石７を最も効率の良いタイミングで反発
駆動させ、揺動運動を加速附勢するることができる。若
しＰ時点より遅れてＱ時点で駆動コイル４に通電してい
たとすれば、駆動コイルから永久磁石が離れた後で、弱
い電磁力しか働かないか、または全然駆動力が働かなか
ったはずである。
【００２６】また、図５で示すように、振子の周期が何
らかの原因で変化し、永久磁石の無かった時に通電開始
するはずのＱ時点が、ちょうど駆動コイル４の真上に永
久磁石７が入り込んでこようとしている時であった場
合、このようなときにもし駆動コイル４に通電したとす
れば、永久磁石７は駆動コイル４から反発力を受けて減
速し、振子の動きが弱くなるか又は止まってしまうはず
である。
【００２７】しかし、本発明では駆動コイル４が相対的
に移動する永久磁石７の位置や動きの方向をその永久磁
石７の移動によって起きる駆動コイル発電電圧で検出
し、前記揺動運動減速という最悪時期通電を行わないよ
うにし、図中、Ｑ時点よりあとのＰ’時点まで通電時期
を遅らせて、揺動運動を加速附勢するようにしている。
これは永久磁石７が駆動コイル４の真上に入り込んで来
ようとするとき、駆動コイル４発電電圧がトランジスタ
ＴｒＮの順方向ベース電圧を押し下げるように作用し、
単なる自走発振回路であれば当然そのベース電圧が０．
６Ｖ近くに上がって２石のトランジスタをＯＮ状態にす
るＱ時点を避け、その後で、永久磁石７が駆動コイル４
の真上に到達した瞬間のＰ’時点にまで駆動コイル４へ
の通電を遅らせることができるからである。
【００２８】このように本発明は駆動コイルと永久磁石
の相対的移動のある振子駆動装置であり、自己起動をさ
せる駆動作用時には自走発振回路によって駆動コイルに
充分な電気エネルギーで短時間通電させ、振子起動後の
駆動作用時には、その周期、周波数が永久磁石と駆動コ
イルの向き合うタイミングに合わせて変動する半自走発
振回路によって、振子の複数回の往復揺動中に無くした
エネルギー（位置エネルギーや復元力としてバネを使っ
た場合、たわみ弾性エネルギー）を駆動コイルへの短時
間通電で一挙に補い、振幅の変動はあるにしても振子の
持続的揺動を行うものである。
【００２９】次に前記請求項１の発明の作用のうち、電
子回路の一部に追加した高効率化手段をとった請求項５
の発明についての作用を説明する。（この手段は請求項
２の発明にも実施可能である）これは後で述べる実施例
説明の図８と、図１２によって示した結線図中のダイオ
ードＤ１によるものであり、そのダイオードＤ１と駆動
コイル４と時定数設定用コンデンサーＣ１１とトランジ
スタＴｒＮのベース、エミッタ間抵抗Ｒ２とが直列に繋
がれ、かつ、そのダイオードＤ１の整流通電方向がトラ
ンジスタＴｒＮのベース順電圧０．５Ｖ以上がかかる時
点で通電する方向になっているために、駆動コイル４に
永久磁石７の揺動移動によって起きる交流発電電圧の
内、前記トランジスタＴｒＮのベース逆電圧方向分によ
り、抵抗Ｒ２に流れるはずの駆動コイルを経て流れるコ
ンデンサーＣ１１放電電流を阻止する手段である。一般
に発電に必要なコイルに対する永久磁石磁力線の相対的
横切り移動は、そのコイルと直列に接続された回路中の
負荷抵抗の抵抗値の大小によって決る負荷電流の多少に
よって移動に制動力を受けるが、請求項５の発明は前記
トランジスタＴｒＮのベース電圧が逆電圧から０．６Ｖ
近くの順電圧に上がってくるまでのトランジスタＯＦＦ
期間中の抵抗Ｒ２を通るはずの発電電流を阻止すること
によって駆動コイルと永久磁石との間に働く制動力を無
くすことが出来、トランジスタＴｒＮのベース電圧が
０．６Ｖ近くに達したとき始めて、駆動コイル発電電流
が抵抗Ｒ２やトランジスタのベース電流として流れ、そ
のことによる制動力よりも充分に大きな駆動力をもたら
す駆動コイル電流を流すことができ、揺動運動の高効率
運転を行うことができる。このダイオードは従来例の検
出コイルと直列に繋いだＳＣＲゲート逆電圧保護用のダ
イオードとは違って、トランジスタを保護するためのも
のではなく、本発明のように振子の何回かの振動中、駆
動力の無いままで永久磁石との相対関係で駆動コイルに
対する何回かの発電起電力が発生する場合、この発電電
流を流さないことは振子の振幅の減少を最小限にし、そ
の振幅の減少を補う駆動コイル電流の節約を可能にした
ものである。
【００３０】次に請求項２記載の発明について、その作
用を説明する。この発明は請求項１記載の発明の振子自
己起動作用時の反発作用と異なる吸引作用で、永久磁石
と駆動コイルの吸引電磁力で振子を自己起動させ、前記
した請求項１の発明と同じ目的を達成するものである。
この請求項２記載の発明は、振子側もしくは固定側のど
ちらかに、それぞれ固着した、駆動コイルと永久磁石と
の相対的吸引作用を振子の自己起動に利用しているた
め、振子が停止時に、若し駆動コイルに通電して電磁力
が永久磁石に作用したとき、電磁吸引力で永久磁石また
は駆動コイルが吸引移動可能な位置範囲内にあるように
しながら、永久磁石と駆動コイルは互いに相対的に離れ
ていることが必要になる。
【００３１】この請求項２の発明は振子と固定側に分か
れて配設した永久磁石と駆動コイルの離れた配置から、
前記回路の作用により駆動コイルに通電すると互いに電
磁吸引力が作用して吸引移動し振子を起動させる、若
し、図１４、図１５に示す第５の実施例のように、振子
側に永久磁石１７０が付いている場合、その永久磁石１
７０の移動手段が駆動コイル１４０上面を通過する構成
であれば、駆動コイル１４０への短時間通電を、永久磁
石１７０が駆動コイル１４０と少しの隙間で向き合う直
前に止めてしまうように時定数設定用コンデンサーＣ１
１の容量を決めることにより、駆動コイルと永久磁石と
の電磁力を無くし、永久磁石１７０が駆動コイル１４０
上面を通過させて慣性作用により、振子の揺動運動を起
動させることができる。
【００３２】起動後の揺動運動は、始め、その振幅が小
さくても、永久磁石１７０が駆動コイル１４０上面に戻
ってくる時点の相対移動速度が最大になることから、揺
動運動の中立点近くにある駆動コイル１４０の起電力
も、自走発振回路の定期的通電の時期をずらす程に大き
くなり、丁度、自走発振回路の定期的通電の時期に、そ
の永久磁石１７０が駆動コイル１４０上面から離れよう
としている場合には、その通電を止め、制動力になる電
磁力を発生させず、次に揺動運動で戻ってきて、永久磁
石１７０が駆動コイル１４０に向かって近付こうとする
時期まで、その通電開始を延ばし、駆動コイル通電によ
る永久磁石１７０と駆動コイル１４０との電磁吸引力に
より揺動運動を加速附勢し、次の自走発振回路の定期的
通電時期に近ずくまで慣性による揺動運動をし、次々に
くる自走発振回路の定期的通電時期前後の、効率よく揺
動運動を附勢できる時期を選んで、駆動コイルへの通電
を行って揺動運動を持続するものである。
【００３３】また、請求項２の発明が、若し、図１６に
示すように振子側に永久磁石が付いている場合で、その
永久磁石の移動手段が駆動コイル環中央にあいた穴を貫
通通過する構成であれば、駆動コイルへの短時間通電
を、永久磁石が駆動コイルに引き付けられ、永久磁石の
Ｎ，Ｓ両磁極間の中央部が駆動コイルの環中心部を通過
する直前に止めてしまうように時定数設定用コンデンサ
ーＣ１１の容量を決めることにより、駆動コイルと永久
磁石との電磁力を無くし、永久磁石が駆動コイル環内を
貫通通過させて慣性作用により、振子の揺動運動を起動
させることができる。この場合、振子が自重で停止して
いるときの、振子の中心線上に環状の固定側に取り付け
られた駆動コイルがあるとすれば、振子に取り付く永久
磁石は、振子の中心線から偏芯した位置に取り付けらて
いる。いいかえれば、振子が重力等の復元力で静止して
いるときの永久磁石中心位置を揺動運動の中立点とする
ならば、駆動コイルをその中立点から偏芯した位置の固
定側に取り付けているということである。そのことによ
り、起動時に駆動コイル環内に永久磁石が吸い込まれて
起動するからである。しかし、請求項１の発明で、若
し、振子側に永久磁石が付いている場合で、その永久磁
石の移動手段が駆動コイル環中央にあいた穴を貫通通過
する構成であれば、前記のような、振子中心線から永久
磁石の取り付け位置の偏芯を僅かなもので済ませること
ができる。（第７の実施例の説明で詳述する）
【００３４】このように請求項２記載の発明は、振子が
静止時に氷久磁石と駆動コイルとが、若し駆動コイルに
通電したときに相対的に吸引移動可能な相対間隔で離れ
ていることにより、駆動コイルに請求項１記載の発明の
自走発振回路の作用により通電すると、永久磁石と駆動
コイルの相対的な吸引電磁力で振子を自己起動させるこ
とが出来る。起動後も、永久磁石の駆動コイルとの相対
的移動による駆動コイル発電電圧が、図５に示した請求
項１の作用と逆になって、永久磁石と駆動コイルが近ず
こうとするときに、ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベー
ス順電圧となる起電力が生じ、また、永久磁石が駆動コ
イルから離れようとするときに、そのベース逆電圧にな
る起電力が生ずるため、（永久磁石の極性配置が請求項
１の場合と逆になっているために起きる現象）自走発振
回路の通電周期をずらして、永久磁石と駆動コイルとの
吸引電磁力が揺動運動加速に最も効率の良い時点を選ん
で駆動コイルに通電し、揺動運動を附勢、持続させこと
ができるる。このような回路内での最適通電時期選択作
用が、請求項１および２で共に成り立つのは、自走発信
回路の前段ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベースに発電
検出用としての駆動コイル４が連結されると同時に、電
源１２から出力段のＰＮＰ型トランジスタＴｒＰによる
駆動電流スイッチ回路に接続されているからであり、永
久磁石との相対移動による駆動コイル発電電流方向（ベ
ース順電流方向）と、出力駆動電流方向とが逆になって
いることによって、そのベース順電流方向の発電電流の
ある時には、駆動コイル４への駆動電流を流してよい時
期になり、駆動コイル４をを検出コイルの役目をになわ
せることができたものである。本発明は固定側と振子側
のどちらでも、永久磁石、駆動コイルを交換配設するこ
とができ、前記作用説明の永久磁石の移動手段を、駆動
コイルの移動手段に代えた場合でも振子の自己起動作用
をもたらすものである。
【００３５】次に請求項３記載の発明について、その作
用を説明する。この構成は既に説明した発明の主要部
と、それぞれの抵抗等の抵抗値、容量値が異なるだけで
電源部以外は同じであるが、電源に太陽電池と電解コン
デンサーＣ１２との並列接続したものを使用している、
そのため請求項１および２の発明の作用と違った電源電
圧の変化作用があり、そのため振子駆動時の電気的作用
に違いがあるのでこれを図１０、図１１、図１２により
説明する。この請求項３の発明装置の周囲が明るくなっ
てくると太陽電池に電圧が生じ、その太陽電池の＋，−
両端子に直接接続された電源用の電解コンデンサーＣ１
２に微少充電電流が流れ、前記主要発明の直流電源と同
じように半自走発振回路の電源電圧としての電源用コン
デンサーＣ１２電圧がゆっくりと生じてくる、その時ま
だ２石のトランジスタはＯＦＦ状態なので、抵抗Ｒ１を
通じ、駆動コイル４を経て時定数設定用コンデンサーＣ
１１に充電電流が流れ始め、徐々にそのコンデンサーＣ
１１電圧が上がり、ついに図１１中のＮＰＮ型トランジ
スタＴｒＮのベース電圧も０．６Ｖ近くになってベース
電流が流れ、前記増幅、正帰還作用により２石のトラン
ジスタがＯＮ状態になる。
【００３６】しかし前記作用説明でのべた直流電源１２
と違って太陽電池はμＡ単位の微少電流しか供給しない
ので、２石のトランジスタＯＮにより駆動コイル４に短
時間通電が行われると、電源用コンデンサーＣ１２に溜
められていた電荷を放出し、そのコンデンサーＣ１２電
圧を下げることになる、しかし電源用コンデンサーＣ１
２の容量や駆動コイルの抵抗値によって違うが、電圧降
下は２０％程で、まだ８０％の電圧が残り、前記主要構
成発明の作用で説明したものと同じ作用で起きる無通電
期間中に太陽電池からの微少電流によりそのコンデンサ
ーＣ１２に充電し、その電圧降下分を取り返すという繰
返しが起き、そのコンデンサーＣ１２電圧の平均電圧は
周囲が明るくなるにつれて増加し、それに従って駆動コ
イル４への放電電流も増加し、明るさが所定の照度に達
した時に前記永久磁石７に働く電磁力が振子起動に必要
な駆動コイル４との相対的反発力となって振子を自己起
動させる。
【００３７】このように太陽電池利用の振子駆動装置
は、その周囲の明るさが徐々に明るくなる場合、その明
るさが所定の照度に達しなければ自己起動しない、また
夜間暗闇から電灯を付けて、急にその所定照度以上の光
を太陽電池に照射しても、図１１に示した２石のトラン
ジスタの始めの１回のＯＮによる駆動コイル通電では起
動せず、図１２で示したグラフ（Ｃ）のように、図１１
中の電源用電解コンデンサーＣ１２端子電圧が変化し
て、グラフ（Ｄ）のように駆動コイル電流が増加し、何
回かの駆動コイル通電の後で起動する。それは太陽電池
の供給する電流が少ないので、まだ充分に電源用コンデ
ンサーＣ１２に電圧ができない内に駆動コイルへの短期
間通電が起きるためであり、始めの何回かの電源用コン
デンサーＣ１２からの駆動コイル通電は、グラフ（Ｄ）
に示すように始めのうち、駆動コイルへの電流が少ない
ために電磁力が弱く、少しの振動だけで次の駆動コイル
通電までにその振動が止まるか、たとえ少し振動が残っ
ていたとしても、永久磁石による有効な駆動コイル発電
が無いために起動できなかったためである。
【００３８】このように太陽電池で発電する微少電流を
電源用電解コンデンサーＣ１２に蓄え、内部抵抗の少な
い電源を作り、前記作用で自己起動した後は、少しづつ
溜めた電荷を揺動運動加速附勢に最も効率の良い時点
で、主要構成発明の作用と同じように駆動コイルに放電
電流として流し、振子の持続的揺動作用をもたらすもの
である。
【００３９】この作用は太陽電池が内部抵抗の大きな直
流電源なので瞬間的に比較的大電流を流せない電池素子
の性質をおぎなうものであるが、逆に内部抵抗の大きな
直流電源を作って前記電源用コンデンサーＣ１２に徐々
に電力を供給しても同じ振子揺動作用をもたらすことが
できる。これは前記太陽電池と電源用電解コンデンサー
の組み合せ構成に代わって、例えば交流を半波整流した
ような高リップル電源やパルス波を含む電源など任意の
直流電源１２ａ、１２ｂを高抵抗値抵抗Ｒ５を介して電
源用電解コンデンサーＣ１２に繋いだものである。
【００４０】これは請求項４の発明であり、その作用を
述べると、このような電源からスイッチ９’によって回
路に電流を流そうとすると、前記抵抗Ｒ５によって少し
の電流に制限された電流が前記電源用電解コンデンサー
Ｃ１２に流れ、徐々にそのコンデンサーＣ１２電圧が上
がってゆき、前記太陽電池電源の場合の作用と同じよう
に、図１２のグラフ（Ｃ）で示したように、図１３中に
ある電源用電解コンデンサーＣ１２’の端子電圧が変化
し、図１２のグラフ（Ｄ）で示した駆動コイル４電流が
流れて、何回かの通電後、振子を自己起動させ、その振
幅を加算して持続的揺動作用をもたらすものである。こ
の場合の電源部に任意性があるのは、その電源１２から
電解コンデンサーＣ１２に抵抗Ｒ５を経て少しずつ電流
を流しているため、電源１２側に含まれるパルス状電圧
が抵抗Ｒ５で減衰し、主要構成発明の半自走発信回路部
に悪影響を与えないためであり、本発明の場合、前記駆
動コイル４電流が振子を最も効率よく附勢する時点以外
で外来雑信号による誤通電を防いでいる。また本発明電
子回路から発生する、パルス状駆動コイル電流を原因と
する雑信号も、電源用電解コンデンサー１２に吸収され
て、高抵抗抵値抗Ｒ５があるために、前記任意の直流電
源１２を共用電源にした他の電子機器にその雑信号を出
すことがない。
【００４１】
【実施例】本発明の第１の実施例として、看板の一部に
揺動する意匠体のある看板の駆動装置を説明する、これ
は図３に示すようにメンテナンスのしにくい高所に設置
した看板内に駆動コイル４を固定し、そのコイル上面に
少しの隙間で対向する永久磁石７を、看板の左右両面に
軸受開口部から両端を突出させた振子水平軸８ａの中央
に固着し重力で安定的に垂下している振子の下端に取り
付けている。その振子水平軸８ａの両端には、顔の描か
れた意匠パネル１１が取り付けられ、振子８の揺動によ
り看板左右両面に顔の揺動する部分を持たせるようにし
ている。一方その看板内にはプリント配線基板付き回路
部品群２６が収容され、前記駆動コイル４がこの発振回
路の負荷として接続している、また、この回路の電源と
して電池交換のメンテナンスがし易い所に設置された乾
電池２個による３ボルト直流電源１２と電源開閉用スイ
ッチ９とをリード線２３によって接続している。
【００４２】そのスイッチ９で直流電源１２を回路に投
入することで、この回路の前記した作用により、駆動コ
イル４の上面に対向する永久磁石７の磁極極性と同極性
の磁極が生じ、その永久磁石７を反発加速させて振子８
を意匠パネル１１とともに起動させることが出来る。次
に玩具や宣伝広告用の踊る人形として実施する本発明の
第２の実施例を、図６、図７、図８、図９の各図によっ
て説明する。この実施例は台１３内に収容された単４型
乾電池１２’の使用期間を著しく延ばす省エネルギー玩
具であり、ＰＯＰ広告や景品としても応用実施されるも
のである。
【００４３】この玩具は缶ビール等ののアルミ缶２２を
人形の胴体と頭部に見立て、その頭部上面中央に下向き
に磁力線を出す永久磁石７がヨーク鉄板７ａと共に固着
され、その胴体の下部円周周辺位置に、リング状おもり
１４と共に下端にフランジ部１５ａを持つ筒状フレーム
１５を固着し、その筒状フレーム１５の上部一方から片
持ち梁１５ｂを胴体中央に向けて突設させ、その先端の
下部に鋼製のピボット軸１６を下向きに固着させてい
る。一方、前記台１３上にダイキャスト成形アルミ製の
２本足の直立フレーム１７を樹立させ、その上端に駆動
コイル４を前記人形の頭部に付いた永久磁石７と少しの
隙間で対向させながら配設し、その人形の胴体中央部付
近の直立フレーム１７に焼入れ鋼製のピボット受１８を
固着し前記人形側のピボット軸１６の尖った先端を乗せ
ている。
【００４４】この人形のデザイン的特徴の一つは、目鼻
口つきメガネ１９であり、アルミ缶２２にゴムひも１
９’の弾力で取り付けている、もう一つは蝶ネクタイと
手の付いた帯リボン２１であり、頭部と胴体の境界を示
すデザイン的意味があり、その材質をゴム編布リボンに
したり、印刷付き粘着テープにすることによってアルミ
缶に容易に巻くことが出来るようになっている。
【００４５】この実施例の電気配線を説明すると、駆動
コイル４から２本のリード線２３’が前記直立フレーム
１７に沿って降下し、片方の足に沿わせて前記台１３内
にそのリード線２３’を貫通しながら導入させ、そのリ
ード線２３’や直立フレーム１７の足部を隠すようにプ
ラスチック製の足カバー２０が被せられている。
【００４６】その台１３内に入った駆動コイル４のリー
ド線２３’は、図７で示す結線図のように結線されてい
る。この実施例の半自走発信回路の特徴は、乾電池１
２’を長持ちさせるために、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ
ＮのコレクタとＰＮＰ型トランジスタＴｒＰのベースと
の間に抵抗Ｒ４を挿入し、そのトランジスタＴｒＰに対
する必要以上に無駄に流れるベース電流を制限し、更に
夜間、室内が暗くなった時に自動的にほとんど電流を流
さないように、ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベースか
ら乾電池１２’のプラスに抵抗Ｒ１’と直列にＣｄＳ光
導電素子２４を挿入していることである。
【００４７】この実施例にはスイッチが無く、しいて人
形を止めたいときは台１３の正面側に露出したＣｄＳ光
導電素子２４を黒いテープや遮光板等で被うことによっ
て行い、室内が明るく、ＣｄＳ２４が遮光されていない
ときは常に動く室内アクセサリーとして人形が踊るよう
な動きをしている。この室内アクセサリーは、玩具と違
って作動時間が長いので、内蔵の単４型乾電池２個１
２’の電力消耗を押え、かつ、力強く動作する対策がと
られている、その対策の一つとしてゲルマニューム製の
ダイオードＤ１をトランジスタＴｒＮのベース、エミッ
タ間に抵抗Ｒ２’と直列配線で接続している。このダイ
オードＤ１により駆動コイル４に駆動電流を流していな
い間、前記駆動コイル４に永久磁石７の移動で生ずる発
電電流を流さないようにして、永久磁石７に働くその発
電のための制動力を無くし（トランジスタＴｒＮのベー
ス電圧が０．６Ｖにちかずくに従い、抵抗Ｒ２’とダイ
オードＤ１を通る少しの発電電流はあるが、前記制動力
には無視してもよいほど小さい）人形揺動運動の振幅減
少率を小さくし、追加エネルギーとしての駆動コイル電
流を減らし、乾電池の寿命を延ばしている。
【００４８】もう一つの対策として、夜間室内が暗くな
ると自動的に回路の自走発振を止め、乾電池をほとんど
使用しないようにすることであり、この作用を説明す
る。室内が徐々に明るくなってくると、暗黒時１５００
ｋΩ程であった光導電素子２４の抵抗値が照度１ルック
スで４０ｋΩ程になり、抵抗Ｒ１’の１６０Ωとの合計
２００ｋΩの抵抗値と、抵抗Ｒ２’の抵抗値とで電源電
圧３Ｖを電圧分割したとき、抵抗Ｒ２’の電圧にプラス
してダイオードＤ１の順方向電圧約０．１Ｖがトランジ
スタＴｒＮのベース、エミッタ間電圧としてかかり、そ
の電圧が０．６Ｖ近くにに達したとき、前記作用で駆動
コイル４への断続的な通電が始まるようになる。
【００４９】すると人形の頭部に付いた永久磁石７と通
電された駆動コイル４との間に働く電磁力により、前記
直立フレーム１７に固着のピボット受１８にピボット軸
１６先端で回動自由、あらゆる方向への傾斜自由に支え
られた人形が胴体の中央付近を傾斜回動の回転中心点と
して踊るような、身体の向きを変えて踊るような揺動を
続け、図中矢印や、２点鎖線で示したものは人形の揺動
状態の一部を示したものであり、実際はそれらの複合さ
れた複雑な動きをするようになる。なお、図中７ａは、
永久磁石７を中心下面に固着したヨーク鉄板であり、そ
の円周下面がすべてＳ磁極になるようにして、駆動コイ
ル４との間に働く電磁駆動力を増加させるためのもので
ある。
【００５０】次に第３の実施例について説明すると、こ
れは低照度、室内用太陽電池２５を学生のデザインの人
形の角帽上面に配置した図１０、図１１に示した玩具で
あり、その太陽電池２５の背面下部中央に胴体内部に収
容されたプリント基板付き回路部品群２６’から結線さ
れた駆動コイル４を固着し、その駆動コイル４下面に、
安定のため、やや大きな足から足を通って垂直に上に延
びる垂直フレーム１７’の上端に固着した永久磁石７が
少しの隙間で対向し、胴体から上の人形全体が前記実施
例と同じように胴体内中央で傾斜自由、水平回動自由に
垂直フレーム１７’に支持されている。
【００５１】この実施例の半自走発振回路の結線図を図
１１に示しているが、無駄電流節約用に抵抗Ｒ４がＮＰ
Ｎ型トランジスタＴｒＮのコレクタとＰＮＰ型トランジ
スタＴｒＰのベースとの間に挿入され、電源には４７０
μＦの電源用電解コンデンサーＣ１２と太陽電池２５と
を並列に結線したものになっている、その太陽電池２５
はその内部で複数のセルが直列配線され、約３Ｖの電圧
と２５μＡの出力を２００ルックスの蛍光灯照明、また
は４０ルックスの白熱灯照明によって得られるようにな
っており、約１２秒のほとんど無通電に近い期間中に電
源用コンデンサーＣ１２に平均２５μＡの電流を流して
充電し、その充電期間の約１／８０にあたる約０．１５
秒の通電パルス巾で 約２ｍＡの電流を駆動コイル４に
流して永久磁石７との間に電磁駆動力を生じさせるよう
になっている。
【００５２】半自走発振回路の作用は既に述べたので省
略するが、この実施例の特徴として駆動コイル４が揺動
する人形側にあり、永久磁石７が直立フレーム１７’上
部の固定側にあることである、このことは人形の乗る台
を省略することができ、太陽電池２５やプリント基板付
き回路部品群２６’が揺動側に配設されていることか
ら、人形内部での配線が容易にでき、また永久磁石７に
長くて強力なアルニコ磁石を使えるために、駆動コイル
４への短時間通電によってでも充分な電磁駆動力を得る
ことができるということであり、また、駆動コイル４へ
の無通電期間内に生ずる回路内での発電によるエネルギ
ー損失を押えるために、図１１に示すようにダイオード
Ｄ１が駆動コイル４とＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのエ
ミッタとの間に挿入接続されている、このダイオードＤ
１の位置は、図７で説明した第２の実施例の場合と違っ
ているが、どちらも若干の作用電圧に差があるだけで無
通電期間中永久磁石７と駆動コイル４との相対移動によ
って生ずるはずの抵抗Ｒ２を通る駆動コイル発電電流を
阻止し、その発電による制動力をなくし、人形の揺動を
支える軸受部の機械的エネルギー損失を押えた構成（第
２の実施例と同じ軸受構造）と相まって、その駆動コイ
ル無通電期間中に人形揺動の振幅減少を最小にし、室内
の照明光だけで人形の持続的揺動をもたらすことが出来
る。この実施例の周囲が明るくなってくると太陽電池の
発電電力が大きくなって電源用電解コンデンサーＣ１２
の充電が進み、その充電電圧がある程度大きくなってき
たとき揺動し始める、この作用はすでに本発明の作用説
明で記載している。また、本発明はシリコン単結晶型の
屋外用太陽電池でも実施することができ、直射日光が当
たると、激しく動いて目立つメンテナンス不用の看板揺
動装置として利用することが出来る。
【００５３】次の第４の実施例について図１３の結線図
により説明する、この場合、看板の一部の揺動する部分
として意匠パネル１１を振子８に取り付け、風等の悪条
件のなかでも作動する比較的大出力の振子駆動装置であ
り、立て看板のようにコードなしで何処にも置き換えが
できるようにしたい場合は１２Ｖのカーバッテリー１２
ａを使用し、軒先の突き出し看板のように既に１００Ｖ
のＡＣ電源があるところに設置する場合、スイッチ９’
によって、そのＡＣ電源２から半波整流用ダイオードＤ
２と分圧抵抗Ｒ６、Ｒ７によって作った脈動直流電源１
２ｂを、使用できるように切り替えられるようになって
いる。この実施例は消費電力を節約する必要がないので
充分に力強く作動させることが出来るが、それでも人が
手で止めたりして振子が止まった場合、前記した主要構
成発明の作用により、自己起動し、徐々にその振幅を増
加させ、元どうりの力強い揺動運動にすることができる
ものである。
【００５４】この実施例の特徴は電源部にあり、自走発
振回路の電流を電源用大容量電解コンデンサーＣ１２’
（２２００μＦ）の放電によって行い、その放電によっ
て電圧降下した分を取り戻すように抵抗Ｒ５を通して前
記カーバッテリー１２ａの直流電源や、脈動直流電源１
２ｂから少しずつコンデンサーＣ１２’へ充電電流とし
て流している。
【００５５】このような電源構成のために、カーバッテ
リー１２ａを使った種々電子機器から電源側に入ってく
る雑信号がＲ５の抵抗で減衰したり、ＡＣ電源側から入
ってくる雑信号もその抵抗５で減衰して駆動コイル４電
流を駆動に必要な時点以外での通電を行わせないように
している。
【００５６】なお、図中Ｒ８は電源用大容量電解コンデ
ンサーＣ１２’が瞬間的な内部抵抗ゼロに近い電源であ
り、且つ電圧が比較的高いために、トランジスタがＯＮ
になった瞬間に時定数設定用コンデンサーＣ１１への瞬
間的充電電流の尖頭値が２つのトランジスタの定格最大
電流を越すために、その充電電流を制限する抵抗であ
る。なお、この実施例で前記第１、第３の実施例のよう
にダイオードＤ１を使用した高効率化手段をとらなかっ
たのは、電源容量が充分に確保され、消費電力を節約す
る必要がないためと、比較的抵抗Ｒ２の抵抗値が高く、
駆動コイル発電による電流が低く押えられ、エネルギー
損失が軽微になっているためである。
【００５７】次に請求項２の発明にかかるもので、図１
４、図１５に示す第５の実施例について説明する。これ
は図１４で示すように振子１８０が静止しているとき、
振子の重心点の真上に設けたナイフエッジの刃１９０
を、ナイフエッジの受け座部で受けている受け座付き梁
１５０を、左右の支柱フレーム１２０で台フレーム１３
０に枠状に支持連結した固定側フレーム１６０を構成
し、その台フレーム１３０の上面で前記振子１８０の真
下に駆動コイル１４０を固着させている。この駆動コイ
ル１４０には、図示していないが第１の実施例と同じ自
走発振回路が結ばれている。一方前記振子１８０の上端
に意匠パネル１１０が取付き、その振子の下端に、振子
ながて方向とほぼ直角に左に延びた磁石取り付け部材１
８１を取り付け、その磁石取り付け部材１８１の片側の
下部に永久磁石１７０を固着させている。
【００５８】このような構成の図１４のような位置状態
にあるとき、既に説明した回路作用で、駆動コイル１４
０に短時間通電すると、図中に示すように駆動コイル１
４０上面にｓ極の磁極が発生する、すると、そのｓ磁極
に永久磁石１７０の下端のＮ磁極が引き付けられ、図１
５のように振子１８０が回動し、永久磁石１７０下端の
Ｎ磁極が駆動コイル１４０の環中央線上に達した時、駆
動コイル１４０への通電を止めると、図中矢印で示した
方向に振子の慣性で揺動運動を起動させることが出来
る。
【００５９】この場合、駆動コイル１４０への通電時間
を、時定数設定用コンデンサーＣ１１の容量を比較的小
さく決めることにより、駆動コイルと永久磁石との電磁
力をはやめに無くし、永久磁石が駆動コイル上面を無抵
抗に通過させて、慣性作用により、振子の揺動運動を起
動させることができる、しかし、若し少し駆動コイル１
４０への通電が長引いたとしても永久磁石１７０のＮ磁
極が駆動コイル１４０の環中央から立ち去ろうとした時
に駆動コイル１４０に発電する電圧が、前記第１の実施
例の回路のＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベース逆電圧
になって、そのトランジスタＴｒＮのベース電流を止
め、回路をＯＦＦ状態にし、駆動コイル１４０から離れ
ようとする永久磁石１７０を引き留めようとする駆動コ
イル電流を切って永久磁石１７０に対する制動力を最小
限に止めることができる。
【００６０】次に請求項２の発明にかかるもので、図１
６、図１７に示す第６の実施例について説明する。これ
は図１６で示すように振子１８０が静止しているとき、
振子の重心点の真上に設けたナイフエッジの刃１９０
を、ナイフエッジの受け座部で受けている受け座付き梁
１５０を、左右の支柱フレーム１２０で台フレーム１３
０に枠状に支持連結した固定側フレーム１６０を構成
し、その台フレーム１３０の上面で前記振子１８０の真
下に、空芯の環状駆動コイル１４０をそのコイルの環円
面が左右に向くように、コイル支持部材１３０ａによっ
て固定させている。この駆動コイル１４０には、図示し
ていないが第１の実施例と同じ自走発振回路が結ばれて
いる。一方前記振子１８０の上端に意匠パネル１１０が
取付き、その振子の下端に、振子ながて方向と直角に、
左右に延びた取り付け部材１８２を取り付け、その取り
付け部材１８２の両端の折れ曲がり部１８２’両先端
で、振子の回動中心からの距離を半径とする非鉄金属製
弧状部材１８３を、前記駆動コイル１４０の環内を貫通
させながら取り付け、その弧状部材１８３の中央より片
寄った位置に、左右にＳ，Ｎ両磁極を持つ永久磁石１７
０を固着させている。
【００６１】このような構成の図１６のような静止位置
状態にあるとき、既に説明した回路作用で駆動コイル１
４０に短時間通電すると、図中に示すように駆動コイル
１４０左面にｓ極の磁極が発生する、すると、そのｓ磁
極に永久磁石１７０の右端のＮ磁極が引き付けられ、図
１７のように振子１８０が回動し、永久磁石１７０のＳ
磁極とＮ磁極の中央位置が環状駆動コイル１４０の中心
に達した時、駆動コイル１４０への通電を止めると、図
中矢印で示した方向に振子の慣性で揺動運動を起動させ
ることが出来る。
【００６２】この場合、駆動コイル１４０への通電時間
を、時定数設定用コンデンサーＣ１１の容量を比較的小
さく決めることにより、駆動コイルと永久磁石との電磁
力をはやめに無くし、永久磁石が環状駆動コイル内を無
抵抗に通過させて、慣性作用により、振子の揺動運動を
起動させることができる、しかし、若し、少し駆動コイ
ル１４０への通電が長引いたとしても永久磁石１７０Ｎ
磁極が駆動コイル１４０の環右面から更に立ち去ろうと
し、永久磁石１７０のＳ磁極が駆動コイル１４０環内に
入ってこようとした時に駆動コイル１４０に発電する電
圧が、前記第１の実施例の回路のＮＰＮ型トランジスタ
ＴｒＮのベース逆電圧になって、そのトランジスタＴｒ
Ｎのベース電流を止め、回路をＯＦＦ状態にし、駆動コ
イル１４０から離れようとする永久磁石１７０を引き留
めようとする駆動コイル電流を切って永久磁石１７０に
対する制動力を最小限に止めることができる。
【００６３】次に請求項１の発明にかかるもので、図１
８’図１９に示す第７の実施例と、図２０に示す第８の
実施例について説明する。第７の実施例は前記第６の実
施例と振子静止時点での永久磁石の駆動コイルに対する
左右配置と、その永久磁石のＮＳ極性配置以外は同じ構
造であり、図１９は振子が静止しているとき、永久磁石
１７０’の左右Ｎ’Ｓ両磁極の中央線が空芯駆動コイル
１４０の左右中心線に対してｄで示す片よりだけ離れて
いることを示している、この駆動コイル１４０に通電す
るとコイル左右両面のコイル磁軸線上にｓ，ｎで示した
磁極の磁界が生じる、するとその磁界のｓ，ｎの向き
と、永久磁石１７０’のＮ，Ｓの向きとが逆になり、永
久磁石１７０’は図中矢印で示す方向に電磁反発力を受
けて加速、移動する。
【００６４】この時の起動方向は図中ｄで示した片より
のある方向であり、振子の重心位置によって決る永久磁
石１７０’の振子静止時の駆動コイル１４０との相対位
置がｄの僅かな片よりの方向が起動方向になる、若し厳
密に片よりなく振子の左右バランスをとって永久磁石１
７０’の左右中心が駆動コイル１４０左右中心に完全静
止時に一致していたならば、永久磁石１７０’は左右ど
ちらへも移動することが出来ず、振子は自己起動出来な
い、しかし、振子の軸受けがナイフエッジの場合、完全
に静止させたり、完全にバランスをとることが出来ない
ので自己起動に問題はない。もし軸受構成により摩擦力
も加わり、起動しにくいときは振子のバランスをくずし
て片よりｄをとって構成する。
【００６５】次に第８の実施例について説明すると、こ
れは前記第５の実施例と振子静止時点での永久磁石の駆
動コイルに対する左右配置と、その永久磁石のＮＳ極性
配置以外は同じ構造であり、図２０は振子が静止してい
るとき、永久磁石１７０’の上下Ｎ，Ｓ両磁極の磁軸中
心線が空芯駆動コイル１４０の磁軸中心線に対してｄで
示す片よりだけ離れていることを示している、この駆動
コイル１４０に通電するとコイル上下両面のコイル磁軸
線上に図中ｓ，ｎでしめした磁極の磁界が生じる、する
とその磁界のｓ，ｎの向きと、永久磁石１７０’上下の
Ｎ’Ｓの向きとが逆になり、永久磁石は図中矢印で示す
方向に電磁反発力を受けて加速、移動する。
【００６６】この時の起動方向は図中ｄで示した片より
のある方向であり、振子の重心位置によって決る永久磁
石１７０’の振子静止時の駆動コイル１４０との相対位
置がｄの僅かな片よりの方向が起動方向になる、若し厳
密に片よりなく振子の左右バランスをとって永久磁石１
７０’の左右中心が駆動コイル１４０左右中心に完全静
止時に一致していたならば、永久磁石１７０’は左右ど
ちらへも移動することが出来ず、振子は自己起動出来な
い、しかし、振子の軸受けがナイフエッジの場合、完全
に静止させたり、完全にバランスをとることが出来ない
ので自己起動に問題はない。もし軸受構成により摩擦力
も加わり、起動しにくいときは振子のバランスをくずし
て片よりｄをとって構成する。
【００６７】次に請求項１と請求項２の発明を共に実施
した、第９の実施例について説明する。これは図２１と
図２２に示すもので、前記した第５の実施例の永久磁石
と駆動コイルの相対位置関係以外は同じ構成のものであ
る。その違いのある部分について説明する、振子１８０
の下部に磁石取り付け部材１８１を取り付け、その磁石
取り付け部材１８１の片側の下部に、第５の実施例の永
久磁石に代わってコの字形のヨーク鉄板１８４を、その
開口部が下向きになるように取り付け、その垂れ下がっ
た２枚のヨークの下部内面に、図２２に示すように、扁
平な永久磁石１７０ａ，１７０ｂの２個の磁石を、互い
に向き合う面がＳ磁極、Ｎ磁極になるように固着させて
いる。
【００６８】更に磁石取り付け部材１８１の他の片側
の、振子の真下にあたる所の下部に、コの字形のヨーク
鉄板１８４を、その開口部が下向きになるように取り付
け、その垂れ下がった２枚のヨークの下部内面に、図２
２に示すように、扁平な永久磁石１７０ｃ，１７０ｄの
２個の磁石を、互いに向き合う面がＮ磁極、Ｓ磁極にな
るように固着させている。
【００６９】一方、振子のほゞ真下で、かつ、前記永久
磁石１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄの各々対
向している隙間にコイル面との間隙をとって配置し、台
フレーム１３０にコイル支持部材１３０ａによって取り
付けている。この時、振子が静止しているときに、図２
２に示すｄの片よりを、振子真下の永久磁石１７０ｃ、
１７０ｄの各磁極の中心線と、駆動コイル１４０の中心
線との間にとっている。
【００７０】この片よりｄの方向が駆動コイル１４０の
中心から右にあるので、駆動コイル１４０に通電する
と、図中ｎ，ｓで示した磁極が生じ、振子真下の永久磁
石１７０ｃ、１７０ｄの二つの磁石は、駆動コイル１４
０から反発電磁力を受けて、図の右に向かう力を受け、
振子の片側に寄せて配置した永久磁石１７０ａ、１７０
ｂの二つの磁石は、駆動コイル１４０から吸引電磁力を
受けて、図の右に向かう力を受け、それらの合力により
振子は起動し、駆動コイル１４０への通電を永久磁石１
７０ａ、１７０ｂの磁極の中心が駆動コイル１４０の中
心に接近し、到達する直前に止めるようにすることで、
振子の慣性作用により揺動運動を開始するものである。
【００７１】この実施例の特徴は、磁気回路の空隙を最
小限にすることが出来ることと、４個の永久磁石による
強力な磁界中で、駆動コイルに通電する電気エネルギー
が、無駄なく機械的エネルギーに変換できることであ
り、少受光面積の室内用太陽電池を使って、請求項３の
発明でこの実施例を作動させたとしても、比較的重くて
大きな意匠体を含む振子を大振幅で振らせることが出来
るものである。なお、請求項１と２をともに実施するも
のとして、前記第２の実施例のヨーク鉄板７ａがあり、
この実施例では永久磁石の移動方向が前後左右定まらな
いので、円盤上の鉄板７ａ円周下面がリング状にＳ磁極
になっているが、若し、永久磁石の移動方向が一方向で
あれば、その方向に延びた短冊形のヨーク鉄板にしてＳ
ＮＳの順に列ぶ３磁極の構成にして、実施することがで
きる。
【００７２】次に、本発明が重力を復元力にした振子だ
けでなく、重力以外の力を復元力に使った振動子にも応
用実施することができることを、本発明の第１０の実施
例によって示し、図２３によって説明する。まず、図２
３に示したものは、非鉄金属製の兎２００が上下に振動
する室内アクセサリー玩具であり、コイル状のスプリン
グ２０２のたわみによる弾力を復元力に使っている。そ
の構成は、筒状台２０４内に図示していないが、乾電池
や、図７に示す回路の電子部品群が収容されている。ま
た、その筒状台２０４上面中央には、コイル支持筒２０
６が固着され、その筒２０６の上端に環状の駆動コイル
４が、その円面を水平に取り付けている。一方、その筒
状台２０４上面に、コイル状のスプリング２０２が、前
記駆動コイル４を中心にして、囲うように、乗せられ、
そのスプリング２０２の下端を筒状台２０４上面に固着
さしている。そのスプリング２０２の上端は、非鉄金属
製、中空成形の兎２００の下面に固着され、その兎２０
０の質量とスプリング２０２の弾性によって決る固有の
振動数により、その兎２００の上下方向の自由振動が出
来るようになっている。
【００７３】この上下振動を自己起動させるために、そ
の兎２００の下面に突出した磁石取り付け棒２０１の下
端に、上下にＮＳの磁極配置のある永久磁石１７０’が
固着され、その永久磁石のＮＳの中間点が前記環状の駆
動コイル４の中心点付近になるようにしている。この玩
具の周囲が明るくなってくると、すでに第２の実施例で
説明した通り、駆動コイル４に間欠的に通電があり、第
７の実施例の図１８に示す環状の駆動コイル１４０と、
その環内を貫通移動する永久磁石１７０’との間で起き
る電磁力作用と同じ作用により、兎２００の下面を押し
下げ、または、押し上げるようにして、兎２００の自由
振動を起動、持続させることが出来る。本発明の構成説
明中に記載の振子は、従来の時計の振子を意味するもの
でなく、この実施例のように任意の復元力によって振動
する振動子を意味するものである。
【００７４】次に、本発明の第１１の実施例を図２４に
より説明する。これは地球儀と通信衛星模型をデザイン
した室内アクセサリーの置物であり、通信衛星３００の
両翼には室内用太陽電池３０２が配設され、室内光によ
って発電された微小電力は、衛生３００の下部に設けた
パラボラアンテナから出る電波を摸した、クロームメッ
キした金属製の、衛星支持線３０４を経由して中空の地
球儀３０６内の電子回路に接続投入されている。その衛
星３００が北極に取り付けられた地球儀３０６は、その
南極の地球儀下端の開口部内面に環状永久磁石３２０が
固着され、また、地球儀３０６の赤道内面の左側に駆動
コイル４が内接して固着され、地球儀３０６右側内面に
片持ち梁３０８が固着されている。その片持ち梁３０８
の先端側は地球儀３０６の中心部にあり、その片持ち梁
３０８の先端上部３０８’には、アルミ製弧状フレーム
３１２の上端に取り付けられて、垂下している焼入れ鋼
製の薄くて細い板バネ３１０の下端が取り付けられ、衛
星３００が北極に取り付けられた地球儀３０６は、振動
子側として、その板バネ３１０によって吊り下げられて
いる。
【００７５】一方、固定側として、前記弧状フレーム３
１２の下端部が、円盤台３１４の中央に樹立した黄銅管
３１６の上端に固着し、その弧状フレーム３１２の上下
の中央部に、前記赤道内面に固着の駆動コイル４と、少
しの隙間で向き合うように配置した永久磁石７’を固着
し取り付けている。更に、黄銅管３１６の内部には、棒
状の永磁石３１８が、そのＮ磁極が前記環状永久磁石３
２０の環中心位置になるように収容、固着されている。
【００７６】図示しているように、この実施例は前記環
状永久磁石３２０の内周面がＮ極に着磁されているの
で、前記黄銅管３１６内部の、棒状の永久磁石３１８の
Ｎ磁極と反発し、その黄銅管３１６の外周面は、地球儀
の開口部内面に触ることなく、無接触軸受構成になって
いる。そのため、機械的摩擦抵抗が無く、地球儀のゆっ
くりとした水平回動振動にともなう、極僅かな空気粘性
抵抗にさからう僅かな駆動力で、その振動を持続させる
ことが出来る。
【００７７】この実施例の作用は、既に、第３の実施例
により説明しているので省略するが、この実施例は、図
中３２２の亜鉛製環状おもりのために、衛生３００が北
極に取り付けられた、地球儀３０６は、板バネ３１０に
吊り下げられて、安定した水平回動振動をし、中空地球
儀３０６や、環状おもり３２２等の慣性モーメントが比
較的大きいのに、板バネ３１０のねじりモーメントが小
さいために、第３の実施例に比べて、長い周期の大振幅
のゆっくりとした、室内アクセサリー置物としての落ち
着きのある水平回動的振動を行うものである。
【００７８】本発明の構成要素である振動子の復元力と
して、地磁気に対する永久磁石の磁気モーメントを利用
することも可能であり、その例として、本発明の第１２
の実施例の地球儀の置物を図２５により説明する。図２
５は、縦断側面図であり、その構成は、筒状台２０４’
内に図示していないが、乾電池や、図７に示す回路の電
子部品群が収容されている。またその筒状台２０４’上
面中央には、上端がピボット軸１６’になっている支持
軸３２４が樹立され、その筒状台２０４’の左側側部に
固着したＬ字形の黄銅パイプ３２６の上端に駆動コイル
４が固定して取り付けられている、その駆動コイル４か
らリード線２３が、前記黄銅パイプ３２６内を通って筒
状台２０４’内に導かれ、前記回路に接続している。
【００７９】一方、振動子側は、中空成形の地球儀３０
６’の南極に相当する下端に開口部を設け、その開口部
の周囲内面に、亜鉛製の環状おもり３２２’を固着し、
その地球儀３０６’の赤道内面の左右に氷久磁石３２
８、３３０を固着させ、左の永久磁石３２８の左面、即
ち地球儀内面への接着面が、Ｎ磁極になり、右の永久磁
石３３０の右面がＳ磁極になるようにしながら、継磁鉄
板３３２で左右の永久磁石同志を磁気的に連結してい
る。その継磁鉄板３３２左右方向中央部下側に、すり鉢
状に成形した焼入れ鋼製のピボット受け１８’が取り付
けられている。
【００８０】このピポット受け１８’に、前記地球儀の
開口部を貫通した支持軸３２４上端のピボット軸１６’
を当て支えて、振動子側を水平回動自由に支持すると、
地磁気の影響を受けて、Ｓ磁極の永久磁石３３０は北向
きに、Ｎ磁極の永久磁石３２８は南向きになるように、
地球儀３０６’が水平回動して安定静止状態になる。こ
の時、地球儀の南側の赤道面に少しの隙間で配置した駆
動コイル４に、前記第２の実施例の図７の回路作用によ
り、通電が起きると、駆動コイル４の北側に励磁されて
生じるＮ磁極と、永久磁石３２８のＮ磁極とが反発し合
い、地球儀を含む振動子側が水平回動する。
【００８１】すると、二つの永久磁石３２８、３３０
は、地磁気との関係で、元の位置に戻す方向の磁気モー
メントを受け、その復元力により、地球儀３０６’は水
平回動的低速振動を慣性作動する。そして、複数回、駆
動コイル４と永久磁石３２８が向き合い、通過する内
に、前記作用で、永久磁石３２８を効率良く加速する時
期を選んで、駆動コイル４に通電する作用が起きるため
に、水平回動的振動の附勢が行われ、その振幅角の増加
が起きる。この実施例の特徴は、その度々の通電によ
り、この地球儀３０６’の徐々に増加する振幅角が、地
球儀の半回転以上に達すると、地球儀３０６’が水平回
転運動を始めることである。それは、復元力の方向、即
ち、磁気モーメントの方向が、永久磁石磁軸の１８０度
以上では逆方向に働くためである。
【００８２】この地球儀の回転中には、前記、起動時の
請求項１の作用の他に、請求項２の作用によっても、こ
の地球儀の回転を附勢するものであり、それを説明する
と、地球儀が半回転以上まで振幅があがって、復元力が
逆向きになると、それまでのような折り返し往復動作が
無くなり、永久磁石３３０も駆動コイル４に発電の影響
を与え始める。若しも、図７の説明の自走発振回路の定
期的通電時期にさしかかっていたとすると、請求項２の
駆動コイル４通電、励磁作用により、永久磁石３３０の
Ｓ磁極を、駆動コイル４の右側に生じるＮ磁極が、吸引
するようにして、地球儀の回転の加速をおこない、連続
的な地球儀の回転を、請求項１と２との作用を交互に、
または、ランダムに行いながら続けるものである。また
この実施例の回転運動中の特徴は、地球儀の回転速度
が、むやみに上がらないことである。それは自走発振回
路の定期的通電可能時期に達しなければ、何回、駆動コ
イル４と永久磁石３２８、３３０が向き合い、通過して
も駆動コイル４に通電がないためである。また、回転が
速くなると空気抵抗も大きくなり、そのため、地球儀３
０６’は置物として見やすい速度で、安定して回転する
ものである。
【００８３】この置物の周囲が暗くなってくると、自走
発振回路の通電周期が長くなり、地球儀の回転を持続さ
せられなくなると、再び水平回動的振動に移り、更に暗
くなると地球儀の振動の振幅が小さくなり、ついには、
永久磁石３２８Ｎ磁極を南に向け、かつ、駆動コイル４
と対向させながら、地球儀は停止するに至るのである。
そして、次に周囲が明るくなってくると、再び、小さな
振幅の水平回動的振動から始まって、更に明るくなるに
従い、大きな振幅で振動し、更に明るくなってくると前
記のように、地球儀の回転が行われるのである。
【００８４】
【発明の効果】本発明はこのような構成なので、永久磁
石７と電磁石または駆動コイル４の相対的電磁力で駆動
させる振子８が電源投入時に限定せずに、その振子８を
止める拘束力が解除された後で自動的に自己起動させる
ことができ、そのことは風等により止められる恐れのあ
る看板やＰＯＰ広告用の振子駆動装置としての応用が可
能になり、止まりっきりになることがなく、広告効果を
上げることができる。またこの自己起動作用は太陽電池
を使用し、その太陽電池と電源用電解コンデンサーとの
並列接続電源にすれば、室内が明るくなってくると自動
的に起動することを可能にし、室内が明るい間は、半永
久的に動き続ける室内アクセサリーとして、乾電池等の
消耗を気にせずに楽しめる効果があり、屋外看板等メン
テナンスのしにくい所でも屋外用太陽電池で大きな意匠
パネルを揺動させることが出来、動く彫刻造形物にも注
目率の高い楽しみの持てるものとして利用できる。ま
た、乾電池を電源にする場合でも、振子の何回かの往復
揺動のうちに一回の割で行われる駆動コイルへの短時間
通電が永久磁石と駆動コイルが最も効率よく反発電磁力
（または吸引電磁力）の働く時点で行われることによ
り、消費電力が少なくなり、乾電池などの消耗が少なく
なり省エネルギー省資材動果を上げることが出来る。更
に駆動コイルに発生する発電電流を必要な時以外は流さ
ない手段により、揺動運動を早く減衰させる制動力を無
くし、高効率の装置にすることができ、室内照明のよう
な微小エネルギーでも駆動させることができ、また、乾
電池を小型で安価なものにすることができた。また、従
来のように断続通電のタイミングを捲線回数の多い検出
コイルによって行っていないため、コスト低減効果と大
きさを小さくできる効果がある。
【００８５】また、従来の電磁振子駆動装置が振子の１
往復に２回の駆動コイル電流で作動しているのに対し、
本発明は、前記したように通電時間比が小さいことによ
り、比較的太い駆動コイル捲線で短時間比較的大電流を
流すことが可能になり、その駆動コイル捲線の被覆銅線
の線径が捲線加工で歩留りのよい、或程度太い線で比較
的少捲線回数の低コストの駆動コイルとして巻け、低照
度用の太陽電池を使用した玩具やＰＯＰ広告用のディス
プレイに応用する場合、従来の駆動コイルでは切れ易い
極細線を数万回も巻かなければならなかったものが、通
電時間対無通電時間比が１／５０にもなる本発明では１
万回以下で済み、（１回の通電電力は従来の数倍以上に
なる）このように微少出力の太陽電池でも長い無通電期
間に低価格の電源用電解コンデンサーに蓄電することに
より短時間放電電流を駆動コイル電流に活かすことがで
き、高価格の蓄電池などを使わず、公害がなく長寿命効
果と経済的効果を上げることが出来た。
【００８６】また、雑信号を電源側に出す各種電子機器
と共通の電源で本発明を実施する場合でも電源用電解コ
ンデンサーと抵抗の使用で誤動作することなく高信頼性
の振子駆動装置にすることができ、コンピューター用電
源のように雑信号の入らない高価な定電圧回路を電源に
しなくても、前記駆動コイル４電流が振子を最も効率よ
く附勢する時点以外での誤通電を防ぎ、コスト低減効果
がある。更にまた本発明と共通電源とする各種電子機器
に雑信号を送出することがないという効果もあり、電源
に任意性があり、そのため、低コストで交直両用の振子
駆動措置ができる。また、本発明は、動く広告物や、玩
具可動部や、置物の動く意匠体の振動の復元力に任意性
があり、そのため、応用形態に多様性がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の振子斜視図付き結線図である。
【図２】別の従来例の結線図である。
【図３】本発明の第１の実施例の振子斜視図付き結線図
である。
【図４】図中グラフ（Ａ）は、本発明の第１の実施例の
図３に示したトランジスタＴｒＮのベース電圧の変化
を、時間との関係で表したグラフである。図中グラフ
（Ｂ）は、本発明の第１の実施例の図３の永久磁石の揺
動により、駆動コイルに誘起した発電電圧の変化を、グ
ラフ（Ａ）と同じ時間との関係で表したグラフである。
【図５】本発明の第１の実施例の図３に示したトランジ
スタＴｒＮのベース電圧の変化を、図４の場合と違った
振子揺動周期の場合について、時間との関係で表したグ
ラフである。
【図６】本発明の第２の実施例の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例の図９、図１０に図示し
た永久磁石と駆動コイルの相対関係図付き結線図であ
る。
【図８】本発明の第２の実施例の縦断側面図である。
【図９】本発明の第２の実施例の一部切断斜視図であ
る。
【図１０】本発明の第３の実施例の一部切断斜視図であ
る。
【図１１】本発明の第３の実施例の永久磁石との相対関
係図付き結線図である。
【図１２】図中グラフ（Ｃ）は、本発明の第３および第
４の実施例の自己起動から振幅増加の過程の、電源用電
解コンデンサーの端子電圧の変化を、時間との関係で表
したグラフである。図中グラフ（Ｄ）は、本発明の第３
および第４の実施例の自己起動から振幅増加の過程の、
駆動コイル電流の変化を、グラフ（Ｃ）と同じ時間との
関係で表したグラフである。
【図１３】本発明の第４の実施例の振子斜視図付き結線
図である。
【図１４】本発明の第５の実施例の斜視図である。
【図１５】本発明の第５の実施例の正面図である。
【図１６】本発明の第６の実施例の斜視図である。
【図１７】本発明の第６の実施例の一部切断正面図であ
る。
【図１８】本発明の第７の実施例の正面図である。
【図１９】本発明の第７の実施例の一部切断部分拡大正
面図である。
【図２０】本発明の第８の実施例の一部切断部分拡大正
面図である。
【図２１】本発明の第９の実施例の斜視図である。
【図２２】本発明の第９の実施例の部分拡大横断平面図
である。
【図２３】本発明の第１０の実施例の一部切断斜視図で
ある。
【図２４】本発明の第１１の実施例の一部切断斜視図で
ある。
【図２５】本発明の第１２の実施例の縦断側面図であ
る。
【符号の説明】
１，１’…従来例のダイオード ２…交流電源 ３…従来例のサイリスタＳＣＲ ４…駆動コイル ５…検出コイル ６…鉄芯 ６ａ…電磁石 ７’，７…永久磁石 ８…振子 ８ａ…振子水平軸 ９…スイッチ １０…白熱電球 １１…意匠パネル １２’，１２…直流電源 １３…台 １４…リング状おもり １５…筒状フレーム １５ａ…フランジ部 １５ｂ…片持ち梁部 １６’，１６…ピボット軸 １７…直立フレーム １８’，１８…ピボット受け １９…目鼻つきメガネ １９’…ゴムひも ２０…足カバー ２１…リボン ２２…アルミ缶 ２３，２３’…リード線 ２４…ＣｄＳ光導電素子 ２５…太陽電池 ２６，２６’…プリント配線基板付き回路部品群 ｒ１〜ｒ３…従来例の抵抗 ｃ１…従来例のコンデンサー Ｒ１〜Ｒ８…抵抗 Ｃ１１…時定数設定用コンデンサー Ｃ１２’，Ｃ１２…電源用電解コンデンサー Ｄ１，Ｄ２…ダイオード ｄ…片より ＴｒＮ…ＮＰＮ型トランジスタ ＴｒＰ…ＰＮＰ型トランジスタ １１０…意匠パネル １２０…支柱フレーム １３０…台フレーム １３０ａ…コイル支持部材 １４０…駆動コイル １５０…受け座付き梁 １６０…固定側フレーム １７０’，１７０…永久磁石 １７０ａ，１７０ｂ…永久磁石 １７０ｃ，１７０ｄ…永久磁石 １８０…振子 １８１…磁石取り付け部材 １８２…取り付け部材 １８２’…取り付け部材の折れ曲がり部 １８３…弧状部材 １８４…ヨーク鉄板 １９０…ナイフエッジの刃 ２００…兎 ２０１…磁石取り付け棒 ２０２…スプリング ２０４’，２０４…筒状台 ２０６…コイル支持筒 ３００…通信衛星 ３０２…室内用太陽電池 ３０４…衛星支持線 ３０６’，３０６…地球儀 ３０８…片持ち梁 ３１０…板バネ ３１２…弧状フレーム ３１４…円盤台 ３１６…黄銅管 ３１８…永久磁石 ３２０’，３２０…環状磁石 ３２２’，３２２…環状おもり ３２４…支持軸 ３２６…黄銅パイプ ３２８，３３０…永久磁石 ３３２…継磁鉄板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 自己起動する揺動装置及びその太陽電
池利用回路と電源回路
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は揺動運動で動く玩具や
室内アクセサリー置物などの駆動装置に利用されるほ
か、広告用として店頭に置くムービングディスプレイ
や、看板の一部を揺動させる駆動装置や、屋外用の揺動
する彫刻造形物の駆動装置として利用するものであり、
また、動くことで信号を目立たせるリモートコントロー
ル可能な信号機の駆動装置として利用したり、本装置に
より芳香器の芳香剤に対する空気流を作る手段として利
用するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、振子の一端に付いた永久磁石に少
しの隙間で対向する固定電磁石に対し、振子揺動の１往
復について２回の割で、前記永久磁石と固定電磁石の向
き合う瞬間に、電気接点通電、または前記永久磁石の位
置と動きの方向の検出手段によって導入される半導体に
よる無接点通電により、前記振子の永久磁石と、通電に
より励磁された固定電磁石とに働く電磁力でその振子揺
動の半往復ごとにその動きを附勢する電磁駆動装置があ
った。
【０００３】これらの装置は室内アクセサリーやＰＯＰ
広告用として利用されているが、室内にあって人が手動
で振子の起動を容易に行えることが前提条件であり、自
己起動の作用がないために、看板の一部を揺動させるな
ど手の届きにくい所では利用できなかった。そこで自己
起動型の無接点電磁駆動装置として、特許出願公告昭４
８−１４００４特許公報の技術が考えられた、これを図
１により説明すると、
【０００４】電磁石６ａの鉄芯６に駆動コイル４と検出
コイル５とが巻かれ、交流電源２がその駆動コイル４を
経由してサイリスタＳＣＲ３のアノード、カソード間に
かけられ、前記ＳＣＲ３のゲート、カソード間には前記
検出コイル５が接続され、振子揺動時に振子下端の永久
磁石７の位置が前記電磁石６ａ真上（揺動運動の中立
点）から遠ざかる瞬間をその検出コイル５が発電作用で
捉え、ＳＣＲ３を導通状態にさせ駆動コイル４に半波整
流電流を流し、永久磁石７に反発電磁力を作用させて振
子８の揺動を附勢するものである。
【０００５】この技術の特微は前記ＳＣＲ３のアノー
ド、カソード間に、そのＳＣＲ３の整流方向と逆の整流
方向を持つダイオード１と抵抗ｒ１ とコンデンサーｃ
１、そのコンデンサーと並列接続した抵抗ｒ２ との直
並列接続した起動制御回路を接続したことであり、この
ことによりスイッチ９により回路に交流電圧を投入した
瞬間、前記起動制御回路に電流が流れ、まだ振子８が静
止状態で前記検出コイル５に発電させることが出来ない
時でも検出コイル５に２次的な誘導電流を流して、ＳＣ
Ｒ３をＯＮ状態にし、駆動コイル４に電流を流し振子下
端の永久磁石７を反発駆動させて起動させるものであ
る。なお図中、ｒ３は抵抗、１’はダイオードである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの技術には次
に示す問題点があった、それは看板の一部に前記振子８
に取りついて動く意匠パネル１１があった場合、風のた
めにその意匠パネル１１が押され一時的に止められた
り、店頭に置かれた前記振子８で動く人形の動きを子供
が強制的に止めてしまったとき、その風がやんだり、強
制停止行動が終った後で検出コイル５の発電がないため
に振子８が止まりっきりになることである。そこで本発
明の目的は、氷久磁石７と電磁石または駆動コイル４の
相対的電磁力で駆動させる振子８が電源投入時に限定せ
ずに、その振子８を止める拘束力が解除された後で自動
的に自己起動するようにすることである。
【０００７】また、周囲が明るくなってくると、その光
のエネルギーを使って自動的に揺動運動を起動させるこ
とができる太陽電池利用回路を提供し、メンテナンス不
用の、揺動運動する室内アクセサリー置物や広告物など
を作れるようにすることである。また、任意の汎用直流
電源にした場合、雑信号を電源側に出してくる何らかの
電子機器回路と共通の直流電源にしても誤動作せず、逆
に本発明装置から雑信号を出さないようにする自己起動
駆動装置の電源回路を提供することである。また、揺動
運動中に生ずる回路内の振子制動に影響する電流をダイ
オードで阻止し、高効率の省エネルギー振子駆動装置に
することである。このように本発明により、自己起動作
用のある低コスト、長寿命、省エネルギー、高信頼性の
振子駆動装置にし、また、従来のような検出コイルを無
くし、従来の永久磁石が駆動コイルと対向する毎に通電
する細くて高巻線数の駆動コイルの巻線を、より太い線
で、より少ない捲線数にすることを可能にして、低コス
ト化を計ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ＰＮＰ型とＮＰＮ型の２石のトランジスタの互いの
ベースを相手のコレクタに一方のトランジスタには直通
的に、他方のトランジスタには時定数設定用コンデンサ
ーを介して接続されている自走発振回路の、そのコンデ
ンサーがコレクタに接続されたトランジスタの負荷とし
て、そのコレクタに駆動コイルを接続し、その駆動コイ
ルに前記回路から通電した場合に、駆動コイルに発生す
るはずの磁界の磁極と、同極性の相対的に反発する磁極
配置で、その駆動コイルに対して相対的に移動可能、か
つ、任意の復元力で相対的に揺動運動可能にした永久磁
石と、前記駆動コイルとの、どちらか一方を揺動側に、
他方を固定側の、相手の揺動運動中立点付近に固着する
手段をとっている。
【０００９】また請求項２記載の発明では、ＰＮＰ型と
ＮＰＮ型の２石のトランジスタの互いのベースを相手の
コレクタに一方のトランジスタには直通的に、他方のト
ランジスタには時定数設定用コンデンサーで接続されて
いる自走発振回路の、そのコンデンサーがコレクタに接
続されたトランジスタの負荷として、そのコレクタに駆
動コイルを接続し、その駆動コイルに前記回路から通電
した場合に、駆動コイルに発生するはずの磁界の磁極に
対し、異極性の相対的に吸引する磁極配置で、その駆動
コイルに対して相対的に移動可能、かつ、任意の復元力
で相対的に揺動運動可能にした永久磁石と、前記駆動コ
イルとの、どちらか一方を揺動側に、他方を固定側の、
相手の揺動運動中立点から偏芯した位置に固着する手段
をとっている。
【００１０】請求項１および請求項２の発明にとられて
いる自走発振回路は、 Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙにより１９６５年に出版された
“Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｈｏｂｂｙ”Ｍａｎｕａｌ”
によって公知の、フラッシャー用自走発振回路を電磁駆
動用に変えて構成したものである、そのフラッシャー用
自走発振回路は図２に示す白熱電球１０による照明の点
滅に使用されていたもので、図２に示す回路になってい
る、これはＰＮＰ型トランジスタＴｒＰのベースにその
ベース、エミッタ間抵抗Ｒ３とＮＰＮ型トランジスタＴ
ｒＮのコレクタを接続し、そのＮＰＮ型トランジスタＴ
ｒＮのベースに、それぞれプラス、マイナスの電源に接
続されたＲ１とＲ２の両抵抗に接続すると共に、そのト
ランジスタＴｒＮのベースに前記トランジスタＴｒＰの
コレクタにタイマー時定数設定用のコンデンサーＣ１１
を介して接続し、両トランジスタＴｒＰ、ＴｒＮの各エ
ミッタをそれぞれ直流電源１２のプラスとマイナスに接
続し、前記ＰＮＰ型トランジスタＴｒＰのコレクタと電
源マイナスとの間に白熱電球１０をつないでいる。
【００１１】この回路の白熱電球１０の代わりに駆動コ
イル４をつなぎ替えたものが本発明中の間欠通電用の自
走発振回路部であり、この回路結線図を永久磁石７と駆
動コイル４の位置関係と共に本発明の第１の実施例とし
て図３に示している、しかし本発明はこの第１の実施例
に限定されず、この図中の電源１２のプラスとマイナス
を逆にすると共に、２石のトランジスタ（ＴｒＰとＴｒ
Ｎ）のＰＮＰ型トランジスタＴｒＰをＮＰＮ型に、ＮＰ
Ｎ型トランジスタＴｒＮをＰＮＰ型に変更しても実施す
ることができる、また、本発明は本発明の回路構成の基
本要旨範囲内において、無駄電流制限用抵抗Ｒ４やトラ
ンジスタ過大電流保護用抵抗Ｒ８を前記自走回路構成内
に追加して実施することもでき、抵抗Ｒ３を取りさって
実施することもできるる。
【００１２】また請求項３記載の発明として内部抵抗の
大きな太陽電池でも請求項１および２記載の発明が使え
るように、その電源を図１１に示すような電解コンデン
サーＣ１２と太陽電池２５の並列接続したものにする手
段にして実施することが出来る。また請求項４記載の発
明として前記請求項１および２記載の発明の乾電池等の
直流電源１２に代わって、図１３に示すような電源用電
解コンデンサーＣ１２を使用し、そのコンデンサーＣ１
２への充電電流を少しづつ流すための抵抗Ｒ５を直列に
挿入して任意の直流電源１２ａ、１２ｂなどに置き換え
る手段を取っている。
【００１３】また請求項５記載の発明として、請求項１
と２記載の駆動コイルと、請求項１と２の記載の時定数
設定用コンデンサーがベースに接続されている請求項１
と２の記載のトランジスタのベース、エミッタ間抵抗と
の間に、そのトランジスタのベース電圧が逆向きになる
時点の駆動コイル発電電流を、前記ベース、エミッタ間
抵抗に通さない極性配置のダイオードによって阻止する
ように挿入する高効率化手段を取っている。
【００１４】
【作用】このように構成された本発明の作用を説明する
にあたって、始めに請求項１の発明を、本発明の第１の
実施例の図３の図面中の符号によって説明すると、駆動
コイル４と永久磁石７とが少しの隙間で対向して、永久
磁石７が揺動側下端（振子下端）にあり、駆動コイル４
が固定側の、ほゞ振子真下に固着している時、いいかえ
れば、振子によって、その移動方向が制限された永久磁
石の揺動運動の中立点付近に駆動コイルがある時、直流
電源１２による電源電圧がスイッチ９の投入により２石
のトランジスタによる自走発振回路にかけられると、Ｎ
ＰＮ型トランジスタＴｒＮは、抵抗Ｒ１を通る微少ベー
ス電流により増幅されたコレクタ電流を流し、そのトラ
ンジスタＴｒＮのコレクタにベースが接続されたＰＮＰ
型トランジスタＴｒＰもＯＮ状態になり、コレクタ電流
を流す、その時、そのトランジスタＴｒＰのコレクタ電
流の一部はタイマー時定数設定用コンデンサーＣ１１へ
の充電電流として抵抗Ｒ８を通って流れ、その充電電流
は、前記トランジスタＴｒＮのベース電流として流れる
ので、正帰還作用により瞬間的に両トランジスタがＯＮ
状態になる。
【００１５】そのコンデンサーＣ１１への充電電流によ
り、急激にコンデンサＣ１１の端子電圧が上がりはじ
め、充電電流の減少とともに、逆に抵抗Ｒ８や抵抗Ｒ２
にかかる電圧が下がり、抵抗Ｒ２端子電圧、即ち、前記
トランジスタＴｒＮのベース電圧が、０．５５Ｖ以下の
電圧に降下するまでの短時間、前記両トランジスタはＯ
Ｎ状態を続け、駆動コイル４に電流を流し、その短時間
（振子の大きさ、重量によって設定値は変わるが例えば
約０．３秒）の後、両トランジスタＴｒＮ、ＴｒＰはＯ
ＦＦになる。
【００１６】それは、トランジスタＴｒＮのベース電圧
が０．５５Ｖ以下になってベース電流が減少、またはほ
とんど無くなり、そのトランジスタＴｒＮがほとんどＯ
ＦＦとなり、従ってベース電流が供給されないために正
帰還作用でトランジスタＴｒＰも瞬間的にＯＦＦになる
からである。次に、前記コンデンサーＣ１１に充電され
た電荷は駆動コイル４を通って電源１２から高抵抗値の
抵抗Ｒ１を通って放電し、徐々にそのコンデンサーＣ１
１の端子電圧が低下していく、この時、前記トランジス
タＴｒＮのベース電圧は始めの内、ベース逆電圧として
かけられ、その後、前記コンデンサーＣ１１への逆充電
により０．６Ｖ近くまでベース順電圧がかけられるま
で、２石のトランジスタはＯＦＦを続けている。（トラ
ンジスタが活性化する電圧は、周囲温度により変化する
が平均的に０．５６Ｖのベース電圧を必要とし、本説明
では、０，６Ｖ近くと表現している）また、図３中の抵
抗Ｒ３は、漏れ電流の多いゲルマニュームトランジスタ
を出力段に使用した場合、誤動作を防ぐために必要とし
たものであるが、近年改良された低漏れ電流シリコント
ランジスタで構成した場合には必要のない抵抗である。
【００１７】この自走発振回路の前記起動時の電気的作
用は公知であり、若し駆動コイル４だけがあり永久磁石
７が無ければ、その作用により、この回路は一定の周
期、周波数で前記作用を繰り返すものであり、なんら新
規性のあるものといえない。しかし請求項１の発明の場
合、駆動コイル４に対して相対的に移動可能な永久磁石
７があり、振子が停止時に前記作用で駆動コイル４に短
期間通電したとき、前記永久磁石７の磁極極性と同極性
磁界がその駆動コイル４面上にでき、前記永久磁石７と
少しの隙間で対向している駆動コイル４との間に反発力
となる電磁力が発生し、その電磁力で振子８は、その下
端の永久磁石位置が、揺動運動の中立点付近から、始め
の僅かな偏芯をより大きくするような方向に移動し、重
力による復元力で戻りながら慣性による揺動運動を起動
する。（本発明は揺動の復元力として重力以外の力も利
用できる）
【００１８】その後の本発明の回路の作用は、前記公知
の自走発振回路の作用と根本的に違ったものとなる。前
記のように重力などの復元力で僅かな振幅で振子が揺動
し始めると、永久磁石が揺動運動の中立点に戻ってきた
時に、駆動コイルと永久磁石との相対移動速度が最大に
なり、永久磁石から出る磁力線が駆動コイルの中心から
駆動コイル周外に移動する間、フレミングの右手の法則
により、その駆動コイルに誘導起電力が発生する。その
誘導起電力の方向が時定数設定用コンデンサＣ１１や抵
抗Ｒ８を経てＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベース順電
圧になることが本発明の特徴であり、しかも、例え、誘
導起電力が発生したとしても、回路の作用で、その誘導
電流を流したり流さなかったりすることが出来るのも本
発明の特徴である。以下、図４、図５、図６によってこ
れを説明する。従来の時計など室内アクセサリーの振子
駆動装置は、振子を手で起動させ、振子の１往復に駆動
コイルと永久磁石の向き合う２回の駆動コイル通電を行
うために、その振子の半往復に失うエネルギーを補充す
るだけの微少な駆動コイル電流を流せばよかったのに対
し、本発明では静止状態にある振子８を起動させるのに
必要な充分な電流を前記作用で短期間ではあっても、駆
動コイル４に流す必要があった。
【００１９】このような比較的大電流短時間通電を従来
の振子駆動装置のように永久磁石が駆動コイルの方に戻
ってくるたびにしたのではエネルギーが余って必要な振
幅を越え、不自然な何かにぶつかりながらの揺動になっ
てしまう、そこで本発明では軸受や負荷による損失の大
小に応じて、振子８の揺動の２ないし１０往復に１回の
割合で通電するように長い無通電期間を作って解決して
いる。
【００２０】説明のための１例として振子起動後の揺動
４往復毎に１回の割で通電するトランジスタＴｒＮベー
ス電圧を図４のグラフ（Ａ）で示している。図中、通電
終了時点Ｏから通電開始Ｐ時点までの無通電Ａ期間とし
て実線曲線として示したベース電圧曲線は、振子８が揺
動して永久磁石７が駆動コイル４の上を７回通過し、そ
の間のベース電圧の変化を示している。図中点線で示し
た曲線は、振子がなく、永久磁石７が無いときのベース
電圧の変化を表し、図中Ｑ時点までの無通電Ｂ期間とし
て示している。
【００２１】この場合振子８の１往復中に、永久磁石７
は駆動コイル４の上を２回通過するので、振子８の４往
復揺動の期間中、８回永久磁石７と駆動コイル４が対向
し、始めの１回の対向通電を除く７回の対向時には通電
せず、無通電Ａ期間として振子８の減衰的な慣性揺動運
動を行っている。
【００２２】前記作用説明中にもある、振子起動時、電
源１２によって前記時定数設定用コンデンサーＣ１１に
充電されたそのコンデンサーＣ１１の端子電圧のため
に、グラフの点線で示すように、若し駆動コイル上に永
久磁石が無ければ、トランジスタＴｒＮのベースにたい
してベース逆電圧になるところのマイナス側で示してい
る、電源電圧から０．７Ｖ程を引いた電圧のベース逆電
圧から始まって、抵抗Ｒ１を通ってそのコンデンサーＣ
１１の電荷が徐々に放電されるに従い、点線で示された
ベース電圧曲線のように、そのベース電圧は徐々に０Ｖ
になり、その後電源から前記時定数設定用コンデンサー
Ｃ１１への逆充電により、前記トランジスタＴｒＮのベ
ース電圧が、ベース順電圧として、プラス側で示す０．
６Ｖ近く迄なめらかに上ってきて、０．６Ｖ近くに達す
るとトランジスタＴｒＮにベース電流が流れ、前記した
作用で図中Ｑ時点で駆動コイル４に通電し始めるはずで
ある。
【００２３】しかし本発明には振子８が既に起動してお
り、駆動コイル４の上に永久磁石７が相対的に移動して
いて、駆動コイル４に誘導起電力が生じており、その電
圧は時定数設定用コンデンサーＣ１１を通じてトランジ
スタＴｒＮのベース電圧に影響を与えており、必ずしも
前記Ｑ時点で通電開始するとは限らないものとなってい
る。この駆動コイル４の永久磁石７移動による誘導起電
力を図４のグラフ（Ｂ）によって前記ベース電圧の順方
向になる電圧をプラスとして示している。
【００２４】このグラフ（Ｂ）に示すように、前記永久
磁石７が駆動コイル４の中心真上にくる直前にマイナス
の誘導起電力になり、永久磁石７が駆動コイル４の真上
から行去る時にプラスの誘導起電力になり、永久磁石７
が駆動コイル４から離れるとその誘導起電力はゼロに近
くなる。
【００２５】この駆動コイル４の誘導起電力（Ｂ）とグ
ラフ（Ａ）中、点線で表した無通電Ｂ期間内のベース電
圧とを合成した電圧が図４のグラフ（Ａ）中、実線で示
したＰ時点までの無通電Ａ期間の変化曲線である。この
グラフでＰ時点は、駆動コイル４の真上から永久磁石７
が離れようとする瞬間であり、駆動コイル４の誘導起電
力がトランジスタＴｒＮのベース電圧を押し上げること
により、永久磁石７が無かった場合の通電開始Ｑ時点よ
り早く通電開始したことになり、駆動コイル４への短期
間通電により永久磁石７を最も効率の良いタイミングで
反発駆動させ、揺動運動を加速附勢するることができ
る。若しＰ時点より遅れてＱ時点で駆動コイル４に通電
していたとすれば、駆動コイルから永久磁石が離れた後
で、弱い電磁力しか働かないか、または全然駆動力が働
かなかったはずである。
【００２６】また、図５で示すように、振子の周期が何
らかの原因で変化し、永久磁石の無かった時に通電開始
するはずのＱ時点が、ちょうど駆動コイル４の真上に永
久磁石７が入り込んでこようとしている時であった場
合、このようなときにもし駆動コイル４に通電したとす
れば、永久磁石７は駆動コイル４から反発力を受けて減
速し、振子の動きが弱くなるか又は止まってしまうはず
である。
【００２７】しかし、本発明では駆動コイル４が相対的
に移動する永久磁石７の位置や動きの方向をその永久磁
石７の移動によって起きる駆動コイル誘導起電力で検出
し、前記揺動運動減速という最悪時期通電を行わないよ
うにし、図中、Ｑ時点よりあとのＰ’時点まで通電時期
を遅らせて、揺動運動を加速附勢するようにしている。
これは永久磁石７が駆動コイル４の真上に入り込んで来
ようとするとき、駆動コイル４誘導起電力がトランジス
タＴｒＮの順方向ベース電圧を押し下げるように作用
し、単なる自走発振回路であれば当然そのベース電圧が
０．６Ｖ近くに上がって２石のトランジスタをＯＮ状態
にする制動になるＱ時点を避け、その後で、永久磁石７
が駆動コイル４の真上に到達した瞬間のＰ’時点にまで
駆動コイル４への通電を遅らせることができるからであ
る。
【００２８】このように本発明は駆動コイルと永久磁石
の相対的移動のある振子駆動装置であり、自己起動をさ
せる駆動作用時には自走発振回路によって駆動コイルに
充分な電気エネルギーで短時間通電させ、振子起動後の
駆動作用時には、その周期、周波数が永久磁石と駆動コ
イルの向き合うタイミングに合わせて変動する半自走発
振回路によって、振子の複数回の往復揺動中に無くした
エネルギー（位置エネルギー等）を駆動コイルへの通電
で一挙に補い、振幅の僅かな変動はあるにしても振子の
持続的揺動を行うものである。
【００２９】次に請求項２記載の発明について、その作
用を説明する。この発明は請求項１記載の発明の振子自
己起動作用時の反発作用と異なる吸引作用で、永久磁石
と駆動コイルの吸引電磁力で振子を自己起動させ、前記
した請求項１の発明と同じ目的を達成するものである。
この請求項２記載の発明は、振子側もしくは固定側のど
ちらかに、それぞれ固着した、駆動コイルと永久磁石と
の相対的吸引作用を振子の自己起動に利用しているた
め、振子が停止時に、若し駆動コイルに通電して電磁力
が永久磁石に作用したとき、電磁吸引力で永久磁石また
は駆動コイルが吸引移動可能な位置範囲内にあるように
しながら、永久磁石と駆動コイルは互いに相対的に離れ
ていることが必要になる。
【００３０】この請求項２の発明は振子と固定側に分か
れて配設した永久磁石と駆動コイルの離れた配置から、
前記回路の作用により駆動コイルに通電すると互いに電
磁吸引力が作用して吸引移動し振子を起動させる、若
し、図１４、図１５に示す第５の実施例のように、振子
側に永久磁石１７０が付いている場合、その永久磁石１
７０の移動手段が駆動コイル１４０上面を通過する構成
であれば、駆動コイル１４０への短時間通電を、永久磁
石１７０が駆動コイル１４０と少しの隙間で向き合う直
前に止めてしまうように時定数設定用コンデンサーＣ１
１の容量を決めることにより、駆動コイルと永久磁石と
の電磁力を無くし、永久磁石１７０が駆動コイル１４０
上面を通過させて慣性作用により、振子の揺動運動を起
動させることができる。
【００３１】起動後の揺動運動は、始め、その振幅が小
さくても、永久磁石１７０が駆動コイル１４０上面に戻
ってくる時点の相対移動速度が最大になることから、揺
動運動の中立点近くにある駆動コイル１４０の起電力
も、自走発振回路の定期的通電の時期をずらす程に大き
くなり、丁度、自走発振回路の定期的通電の時期に、そ
の永久磁石１７０が駆動コイル１４０上面から離れよう
としている場合には、その通電を止め、制動力になる電
磁力を発生させず、次に揺動運動で戻ってきて、永久磁
石１７０が駆動コイル１４０に向かって近付こうとする
時期まで、その通電開始を延ばし、駆動コイル通電によ
る永久磁石１７０と駆動コイル１４０との電磁吸引力に
より揺動運動を加速附勢し、次の自走発振回路の定期的
通電時期に近ずくまで慣性による揺動運動をし、次々に
くる自走発振回路の定期的通電時期前後の、効率よく揺
動運動を附勢できる時期を選んで、駆動コイルへの通電
を行って揺動運動を持続するものである。
【００３２】また、請求項２の発明が、若し、図１６に
示すように振子側に永久磁石が付いている場合で、その
永久磁石の移動手段が駆動コイル環中央にあいた穴を貫
通通過する構成であれば、駆動コイルへの短時間通電
を、永久磁石が駆動コイルに引き付けられ、永久磁石の
Ｎ，Ｓ両磁極間の中央部が駆動コイルの環中心部を通過
する直前に止めてしまうように時定数設定用コンデンサ
ーＣ１１の容量を決めることにより、駆動コイルと永久
磁石との電磁力を無くし、永久磁石が駆動コイル環内を
貫通通過させて慣性作用により、振子の揺動運動を起動
させることができる。この場合、振子が自重で停止して
いるときの、振子の中心線上に環状の固定側に取り付け
られた駆動コイルがあるとすれば、振子に取り付く永久
磁石は、振子の中心線から偏芯した位置に取り付けらて
いる。いいかえれば、振子が重力等の復元力で静止して
いるときの永久磁石中心位置を揺動運動の中立点とする
ならば、駆動コイルをその中立点から偏芯した位置の固
定側に取り付けているということである。そのことによ
り、起動時に駆動コイル環内に永久磁石が吸い込まれて
起動するからである。しかし、請求項１の発明で、若
し、振子側に永久磁石が付いている場合で、その永久磁
石の移動手段が駆動コイル環中央にあいた穴を貫通通過
する構成であれば、前記のような、振子中心線から永久
磁石の取り付け位置の偏芯を僅かなもので済ませること
ができる。（第７の実施例の説明で詳述する）
【００３３】このように請求項２記載の発明は、振子が
静止時に永久磁石と駆動コイルとが、若し駆動コイルに
通電したときに相対的に吸引移動可能な相対間隔で離れ
ていることが必要で、駆動コイルに請求項１記載の発明
の自走発振回路の作用により通電すると、永久磁石と駆
動コイルの相対的な吸引電磁力で振子を自己起動させる
ことが出来る。起動後も、永久磁石の駆動コイルとの相
対的移動による駆動コイル誘導起電力が、図５に示した
請求項１の作用と逆になって、永久磁石と駆動コイルが
近ずこうとするときに、ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮの
ベース順電圧となる誘導起電力が生じ、また、永久磁石
が駆動コイルから離れようとするときに、そのベース逆
電圧になる誘導起電力が生ずる、（永久磁石の極性配置
が請求項１の場合と逆になっているために起きる現象、
又は、駆動コイルの巻方向が請求項１の場合と逆になっ
ているためにも起きる現象）そのため、自走発振回路の
通電周期をずらして、永久磁石と駆動コイルとの吸引電
磁力が揺動運動加速に最も効率の良い時点を選んで駆動
コイルに通電し、揺動運動を附勢、持続させことができ
る。このような回路内での最適通電時期選択作用が、請
求項１および２で共に成り立つのは、自走発信回路の前
段ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベースに永久磁石位置
検出用としての駆動コイル４が交流的に連結されると同
時に、その駆動コイルが電源１２から出力段のＰＮＰ型
トランジスタＴｒＰによる駆動電流スイッチ回路に接続
されているからである、また、説明の仕方を変えれば、
フレミングの右手と左手の両法則で磁力線の方向を同じ
にし、運動の方向と力の方向を同じにした場合、電流の
方向が逆になるということを、トランジスタＴｒＮのベ
ース電流とトランジスタＴｒＰのコレクタ電流とが、駆
動コイルから見て逆方向になることに結び付けているた
めである。このように駆動コイルの検出、駆動、両電流
方向が逆になっていために、永久磁石との相対移動によ
る駆動コイルの誘導起電力方向のうち、トランジスタＴ
ｒＮのベース順電流方向となる時期が、永久磁石と駆動
コイルが向き合う直前（請求項１）でも、直後（請求項
２）でも、出力駆動電流を駆動コイルに流してよい時期
になり、更に、自走発振の周期後半まで、その通電を待
たせる作用により、効率よく振子運動を持続させること
ができる。このような作用により、駆動コイル４に検出
コイルの役目をになわせることができたものである。ま
た、本発明の特徴ある作用として、請求項１、２共通に
通電巾が自動的に適性に保たれることである。自走発振
回路としての通電巾は主として時定数設定用コンデンサ
ーＣ１１の容量によって決り、自己起動時には揺動側の
慣性力に打ち勝って加速駆動させるために長い通電巾に
設定することが出来るのにたいし、一旦、自己起動した
後は駆動コイルの誘導起電力に影響された短い通電巾に
なって、効率的に揺動を行わせることが出来るのであ
る。本発明は固定側と揺動側のどちらでも、永久磁石、
駆動コイルを交換配設することができ、前記作用説明の
永久磁石の移動手段を、駆動コイルの移動手段に代えた
場合でも振子の自己起動作用をもたらすものである。
【００３４】次に請求項３記載の発明について、その作
用を説明する。この構成は既に説明した発明の主要部
と、それぞれの抵抗等の抵抗値、容量値が異なるだけで
電源部以外は同じであるが、電源に太陽電池と電解コン
デンサーＣ１２との並列接続したものを使用している、
そのため請求項１および２の発明の作用と違った電源電
圧の変化作用があり、そのため振子駆動時の電気的作用
に違いがあるのでこれを図１０、図１１、図１２により
説明する。この請求項３の発明装置の周囲が徐々に明る
くなってくると太陽電池に電圧が生じ、その太陽電池の
＋，−両端子に直接接続された電源用の電解コンデンサ
ーＣ１２に微少充電電流が流れ、前記主要発明の直流電
源と同じように自走発振回路の電源電圧としての電源用
コンデンサーＣ１２電圧がゆっくりと生じてくる、その
時まだ２石のトランジスタはＯＦＦ状態なので、高抵抗
値の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を通じ、極微小電流が流れ、電
源用コンデンサーＣ１２の電圧が両抵抗により分割さ
れ、電源用コンデンサーＣ１２電圧の上昇とともに抵抗
Ｒ２の端子電圧も上がり、ついに図１１中のＮＰＮ型ト
ランジスタＴｒＮのベース電圧が０．６Ｖ近くになって
ベース電流が流れ、前記増幅、正帰還作用により２石の
トランジスタがＯＮ状態になり、駆動コイル４に電源用
コンデンサーＣ１２から放電電流が供給されて前記請求
項１や２の電磁起動作用で任意の意匠体等をつけた揺動
側を自己起動させるこのように太陽電池利用の振子駆動
装置は、その周囲の明るさが徐々に明るくなる場合、そ
の明るさが所定の照度に達しなければ自己起動しない。
【００３５】しかし前記主要発明作用説明でのべた直流
電源１２と違って太陽電池は微少電流しか供給しないの
で、２石のトランジスタＯＮにより駆動コイル４に短時
間通電が行われると、電源用コンデンサーＣ１２に溜め
られていた電荷を放出し、そのコンデンサーＣ１２電圧
を下げることになる、しかしこの通電時間は、時定数設
定用コンデンサーＣ１１の容量などによりきまると共
に、駆動コイルの誘導起電力によっても適正時間に保た
れるため、電源用コンデンサーＣ１２に溜った電荷が放
出しきらないうちに２石のトランジスタがＯＦＦにな
る、そのため、コンデンサーＣ１２の容量や駆動コイル
の抵抗値によって違うが、電圧降下は２５％程で、まだ
７５％の電圧が残り、前記主要構成発明の作用で説明し
たものと同じ作用で起きる無通電期間中に太陽電池から
の微少電流によりそのコンデンサーＣ１２に充電し、そ
の電圧降下分を取り返すという繰返しが起きる。そのコ
ンデンサーＣ１２電圧の平均電圧は周囲が明るくなるに
つれて増加し、それに従って駆動コイル４への放電電流
も増加し、駆動電磁力の増加に従って揺動側の振幅の増
加が起きる。
【００３６】また夜間暗闇から電灯を付けて、急にその
所定照度以上の光を太陽電池に照射した場合、図１１に
示した２石のトランジスタの始めの１回のＯＮによる駆
動コイル通電で自己起動し、図１２で示したグラフ
（Ｃ）のように、図１１中の電源用電解コンデンサーＣ
１２端子電圧が変化して、グラフ（Ｄ）のように駆動コ
イル電流がながれ、何回かの駆動コイル通電の後に最大
振幅になって揺動を持続する。図１２中、駆動コイル電
流の通電周期が自己起動時から少しづつ短くなっている
のは、揺動側の振幅の増加にともない、揺動速度が増加
するため、駆動コイル４の誘導起電力が大きくなり、自
走発振回路の周期がくる前にその誘導起電力が図１１の
ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベース電圧を押し上げて
回路をＯＮ状態にするためである。
【００３７】このように請求項３の発明は、太陽電池で
発電する微少電流を電源用電解コンデンサーＣ１２に蓄
え、内部抵抗の少ない電源を作り、前記作用で自己起動
した後は、少しづつ溜めた電荷を揺動運動加速附勢に最
も効率の良い時点で、主要構成発明の作用と同じように
駆動コイルに放電電流として流し、振子の持続的揺動作
用をもたらすものである。ただ、請求項１や２と作用と
しての違いは、電源電圧が変動し、回路がＯＮになって
駆動コイルに電流が流れる過程で、流れ始めの電流を１
００％とすれば、電流が遮断される直前の電流が始めの
７５％程までになってしまうことである。また、請求項
３の発明は、室内用の電卓等に使われている太陽電池の
μＡ単位の発電電流でも作動するが、屋外用の太陽電池
のｍＡ単位、Ａ単位の発電電流でも、回路の各電子部品
の容量や抵抗値を変えて実施することができ、当然、発
電電流の増加により、屋外の動く彫刻のように大きな揺
動体を動かすことが出来る。
【００３８】この請求項３の電源用電解コンデンサーＣ
１２は、太陽電池が内部抵抗の大きな直流電源なので瞬
間的に比較的大電流を流せない電池素子の性質をおぎな
うものであるが、逆に内部抵抗の大きな直流電源を作っ
て電源用コンデンサーに徐々に電力を供給しても同じ振
子揺動作用をもたらすことができる。これは前記太陽電
池２５と電源用電解コンデンサーＣ１２の組み合せ構成
に代わって、例えば交流を半波整流したような高リップ
ル電源やパルス波を含む電源など任意の直流電源１２を
高抵抗値抵抗を介して電源用電解コンデンサーに繋いだ
ものである。
【００３９】これは請求項４の発明であり、図１３の実
施例の符号によって、その作用を述べると、このような
電源からスイッチ９’によって回路に電流を流そうとす
ると、図中の高抵抗値抵抗Ｒ５によって少しの電流に制
限された電流が電源用電解コンデンサーＣ１２’に流
れ、徐々にそのコンデンサーＣ１２’電圧が上がってゆ
き、前記太陽電池電源の場合の作用と同じように、図１
２のグラフ（Ｃ）で示したように、図１３中にある電源
用電解コンデンサーＣ１２’の端子電圧が変化し、図１
２のグラフ（Ｄ）で示した駆動コイル４電流が流れて、
振子８を自己起動させ、何回かの通電により、振子の振
幅を加算して最大振幅に揺動させ、その後、持続的揺動
作用を行うものである。この場合の電源部に任意性があ
るのは、その直流電源１２から電解コンデンサーＣ１
２’に抵抗Ｒ５を経て少しずつ電流を流しているため、
電源１２側に含まれるパルス状電圧が抵抗Ｒ５で減衰
し、主要構成発明の自走発信回路部に悪影響を与えない
ためであり、本発明の場合、前記駆動コイル４電流が振
子を最も効率よく附勢する時点以外で外来雑信号による
誤通電を防いでいる。また本発明電子回路から発生す
る、パルス状駆動コイル電流を原因とする雑信号も、電
源用電解コンデンサーＣ１２’に吸収されて、高抵抗抵
値抗Ｒ５があるために、前記任意の直流電源１２を共用
電源にした他の電子機器にその雑信号を出すことがな
い。
【００４０】次に前記請求項１および請求項２の発明の
作用のうち、電子回路の一部に追加した高効率化手段を
とった請求項５の発明についての作用を説明する。これ
は後で述べる実施例説明の図８と、図１２によって示し
た結線図中のダイオードＤ１によるものであり、そのダ
イオードＤ１と駆動コイル４と時定数設定用コンデンサ
ーＣ１１とトランシスタＴｒＮのベース、エミッタ間抵
抗Ｒ２とが直列に繋がれ、かつ、そのダイオードＤ１の
整流通電方向がトランジスタＴｒＮのベース順電圧０．
５Ｖ以上がかかる時点で通電する方向になっているため
に、駆動コイル４に永久磁石７の揺動移動によって起き
る交流誘導起電力の内、前記トランジスタＴｒＮのベー
ス逆電圧方向分により、抵抗Ｒ２に流れるはずの駆動コ
イルを経て流れるコンデンサーＣ１１放電電流を阻止す
る手段である。一般に発電に必要なコイルに対する永久
磁石磁力線の相対的横切り移動は、そのコイルと直列に
接続された回路中の負荷抵抗の抵抗値の大小によって決
る負荷電流の多少によって移動に制動力を受けるが、請
求項５の発明は前記トランジスタＴｒＮのベース電圧が
逆電圧から０．６Ｖ近くの順電圧に上がってくるまでの
トランジスタＯＦＦ期間中の抵抗Ｒ２を通るはずの発電
電流を阻止することによって駆動コイルと永久磁石との
間に働く制動力を無くすことが出来、トランジスタＴｒ
Ｎのベース電圧ガ０．６Ｖ近くに達したとき始めて、駆
動コイル発電電流が抵抗Ｒ２やトランジスタのベース電
流として流れ、そのことによる制動力よりも充分に大き
な駆動力をもたらす駆動コイル電流を流すことができ、
揺動運動の高効率運転を行うことができる。このダイオ
ードは従来例の検出コイルと直列に繋いだＳＣＲゲート
逆電圧保護用のダイオードとは違って、トランジスタを
保護するためのものではなく、本発明のように振子の何
回かの振動中、駆動力の無いままで永久磁石との相対関
係で駆動コイルに対する何回かの発電誘導起電力が発生
する場合、この発電電流を流さないことは振子の振幅の
減少を最小限にし、その振幅の減少を補う駆動コイル電
流の節約を可能にしたものである。
【００４１】
【実施例】本発明の第１の実施例として、看板の一部に
揺動する意匠体のある看板の駆動装置を説明する、これ
は図３に示すようにメンテナンスのしにくい高所に設置
した看板内に駆動コイル４を固定し、そのコイル上面に
少しの隙間で対向する永久磁石７を、看板の左右両面に
軸受開口部から両端を突出させた振子水平軸８ａの中央
に固着し重力で安定的に垂下している振子の下端に取り
付けている。その振子水平軸８ａの両端には、顔の描か
れた意匠パネル１１が取り付けられ、振子８の揺動によ
り看板左右両面に顔の揺動する部分を持たせるようにし
ている。一方その看板内にはプリント配線基板付き回路
部品群２６が収容され、前記駆動コイル４がこの発振回
路の負荷として接続している、また、この回路の電源と
して電池交換のメンテナンスがし易い所に設置された乾
電池２個による３ボルト直流電源１２と電源開閉用スイ
ッチ９とをリード線２３によって接続している。
【００４２】そのスイッチ９で直流電源１２を回路に投
入することで、この回路の前記した作用により、駆動コ
イル４の上面に対向する永久磁石７の磁極極性と同極性
の磁極が生じ、その氷久磁石７を反発加速させて振子８
を意匠パネル１１とともに起動させることが出来る。次
に玩具や宣伝広告用の踊る人形として実施する本発明の
第２の実施例を、図６、図７、図８、図９の各図によっ
て説明する。この実施例は台１３内に収容された単４型
乾電池１２’の使用期間を著しく延ばす省エネルギー玩
具であり、ＰＯＰ広告や景品としても応用実施されるも
のである。
【００４３】この玩具は缶ビール等ののアルミ缶２２を
人形の胴体と頭部に見立て、その頭部上面中央に下向き
に磁力線を出す永久磁石７がヨーク鉄板７ａと共に固着
され、その胴体の下部円周周辺位置に、リング状おもり
１４と共に下端にフランジ部１５ａを持つ筒状フレーム
１５を固着し、その筒状フレーム１５の上部一方から片
持ち梁１５ｂを胴体中央に向けて突設させ、その先端の
下部に鋼製のピボット軸１６を下向きに固着させてい
る。一方、前記台１３上にダイキャスト成形アルミ製の
２本足の直立フレーム１７を樹立させ、その上端に駆動
コイル４を前記人形の頭部に付いた永久磁石７と少しの
隙間で対向させながら配設し、その人形の胴体中央部付
近の直立フレーム１７に焼入れ鋼製のピボット受１８を
固着し前記人形側のピボット軸１６の尖った先端を乗せ
ている。
【００４４】この人形のデザイン的特徴の一つは、目鼻
口つきメガネ１９であり、アルミ缶２２にゴムひも１
９’の弾力で取り付けている、もう一つは蝶ネクタイと
手の付いた帯リボン２１であり、頭部と胴体の境界を示
すデザイン的意味があり、その材質をゴム編布リボンに
したり、印刷付き粘着テープにすることによってアルミ
缶に容易に巻くことが出来るようになっている。
【００４５】この実施例の電気配線を説明すると、駆動
コイル４から２本のリード線２３’が前記直立フレーム
１７に沿って降下し、片方の足に沿わせて前記台１３内
にそのリード線２３’を貫通しながら導入させ、そのリ
ード線２３’や直立フレーム１７の足部を隠すようにプ
ラスチック製の足カバー２０が被せられている。
【００４６】その台１３内に入った駆動コイル４のリー
ド線２３’は、図７で示す結線図のように結線されてい
る。この実施例の半自走発信回路の特徴は、乾電池１
２’を長持ちさせるために、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ
ＮのコレクタとＰＮＰ型トランジスタＴｒＰのベースと
の間に抵抗Ｒ４を挿入し、そのトランジスタＴｒＰに対
する必要以上に無駄に流れるベース電流を制限し、更に
夜間、室内が暗くなった時に自動的にほとんど電流を流
さないように、ＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベースか
ら乾電池１２’のプラスに抵抗Ｒ１’と直列にＣｄＳ光
導電素子２４を挿入していることである。
【００４７】この実施例にはスイッチが無く、しいて人
形を止めたいときは台１３の正面側に露出したＣｄＳ光
導電素子２４を黒いテープや遮光板等で被うことによっ
て行い、室内が明るく、ＣｄＳ２４が遮光されていない
ときは常に動く室内アクセサリーとして人形が踊るよう
な動きをしている。この室内アクセサリーは、玩具と違
って作動時間が長いので、内蔵の単４型乾電池２個１
２’の電力消耗を押え、かつ、力強く動作する対策がと
られている、その対策の一つとしてゲルマニューム製の
ダイオードＤ１をトランジスタＴｒＮのベース、エミッ
タ間に抵抗Ｒ２’と直列配線で接続している。このダイ
オードＤ１により駆動コイル４に駆動電流を流していな
い間、前記駆動コイル４に永久磁石７の移動で生ずる発
電電流を流さないようにして、永久磁石７に働くその発
電のための制動力を無くし（トランジスタＴｒＮのベー
ス電圧が０．６Ｖにちかずくに従い、抵抗Ｒ２’とダイ
オードＤ１を通る少しの発電電流はあるが、前記制動力
には無視してもよいほど小さい）人形揺動運動の振幅減
少率を小さくし、追加エネルギーとしての駆動コイル電
流を減らし、乾電池の寿命を延ばしている。
【００４８】消費電流を減らす、もう一つの対策とし
て、夜間室内が暗くなると自動的に回路の自走発振を止
め、乾電池をほとんど使用しないようにすることであ
り、この作用を説明する。室内が徐々に明るくなってく
ると、暗黒時１５００ｋΩ程であった光導電素子２４の
抵抗値が照度１ルックスで４０ｋΩ程になり、抵抗Ｒ
１’の１６０ｋΩとの合計２００ｋΩの抵抗値と、抵抗
Ｒ２’の抵抗値とで電源電圧３Ｖを電圧分割したとき、
抵抗Ｒ２’の電圧にプラスしてゲルマニューム、または
ショットキバリアダイオードに相当する順電圧降下の少
ないダイオードＤ１の順方向電圧約０．１Ｖがトランジ
スタＴｒＮのベース、エミッタ間電圧としてかかり、そ
の電圧が０．６Ｖ近くに達したとき、前記作用で駆動コ
イル４への断続的な通電が始まるようになる。
【００４９】すると人形の頭部に付いた永久磁石７と通
電された駆動コイル４との間に働く電磁力により、前記
直立フレーム１７に固着のピボット受１８にピボット軸
１６先端で回動自由、あらゆる方向への傾斜自由に支え
られた人形が胴体の中央付近を傾斜回動の回転中心点と
して踊るような、身体の向きを変えて踊るような揺動を
続け、図中矢印や、２点鎖線で示したものは人形の揺動
状態の一部を示したものであり、実際はそれらの複合さ
れた複雑な動きをするようになる。なお、図中７ａは、
永久磁石７を中心下面に固着したヨーク鉄板であり、そ
の円周下面がすべてＳ磁極になるようにして、駆動コイ
ル４との間に働く電磁駆動力を増加させるためのもので
ある。
【００５０】次に第３の実施例について説明すると、こ
れは低照度、室内用太陽電池２５を学生のデザインの人
形の角帽上面に配置した図１０、図１１に示した玩具で
あり、その太陽電池２５の背面下部中央に胴体内部に収
容されたプリント基板付き回路部品群２６’から結線さ
れた駆動コイル４を固着し、その駆動コイル４下面に、
安定のため、やや大きな足から足を通って垂直に上に延
びる垂直フレーム１７’の上端に固着した永久磁石７が
少しの隙間で対向し、胴体から上の人形全体が前記実施
例と同じように胴体内中央で傾斜自由、水平回動自由に
垂直フレーム１７’に支持されている。
【００５１】この実施例の半自走発振回路の結線図を図
１１に示しているが、無駄電流節約用に抵抗Ｒ４がＮＰ
Ｎ型トランジスタＴｒＮのコレクタとＰＮＰ型トランジ
スタＴｒＰのベースとの間に挿入され、電源には１００
０μＦの電源用電解コンデンサーＣ１２と太陽電池２５
とを並列に結線したものになっている、その太陽電池２
５はその内部で複数のセルが直列配線され、約１．３Ｖ
の電圧と１１μＡの出力を２００ルックスの蛍光灯照
明、または４０ルックスの白熱灯照明によって得られる
ようになっており、約１２秒のほとんど無通電に近い期
間中に電源用コンデンサーＣ１２に平均１１μＡの電流
を流して充電し、その充電期間の約１／９２にあたる約
０．１３秒の通電パルス巾で 約１ｍＡの電流を駆動コ
イル４に流して永久磁石７との間に電磁駆動力を生じさ
せるようになっている。
【００５２】自走発振回路の作用は既に述べたので省略
するが、この実施例の特徴として駆動コイル４が揺動す
る人形側にあり、永久磁石７が直立フレーム１７’上部
の固定側にあることである、このことは人形の乗る台を
省略することができ、太陽電池２５やプリント基板付き
回路部品群２６’が揺動側に配設されていることから、
人形内部での配線が容易にでき、また永久磁石７に長く
て強力なアルニコ磁石を使えるために、駆動コイル４へ
の短時間通電によってでも充分な電磁駆動力を得ること
ができるということであり、また、駆動コイル４への無
通電期間内に生ずる回路内での発電によるエネルギー損
失を押えるために、図１１に示すようにダイオードＤ１
が駆動コイル４とＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのエミッ
タとの間に挿入接続されている、このダイオードＤ１の
位置は、図７で説明した第２の実施例の場合と違ってい
るが、どちらも若干の作用電圧に差があるだけで無通電
期間中永久磁石７と駆動コイル４との相対移動によって
生ずるはずの抵抗Ｒ２を通る駆動コイル発電電流を阻止
し、その発電による制動力をなくし、人形の揺動を支え
る軸受部の機械的エネルギー損失を押えた構成（第２の
実施例と同じ軸受構造）と相まって、その駆動コイル無
通電期間中に人形揺動の振幅減少を最小にし、室内の照
明光だけで人形の持続的揺動をもたらすことが出来る。
この実施例の周囲が明るくなってくると太陽電池の発電
電力が大きくなって電源用電解コンデンサーＣ１２の充
電が進み、その充電電圧がある程度大きくなってきたと
き揺動し始める、この作用はすでに本発明の作用説明で
記載している。また、本発明はシリコン単結晶型の屋外
用太陽電池でも実施することができ、直射日光が当たら
なくてもゆるやかに作動し、直射日光が当たると、激し
く動いて目立つメンテナンス不用の看板揺動装置として
利用することが出来る。
【００５３】次の第４の実施例について図１３の結線図
により説明する、この場合、看板の一部の揺動する部分
として意匠パネル１１を振子８に取り付け、風等の悪条
件のなかでも作動する比較的大出力の振子駆動装置であ
り、立て看板のようにコードなしで何処にも置き換えが
できるようにしたい場合は１２Ｖのカーバッテリー１２
ａを使用し、軒先の突き出し看板のように既に１００Ｖ
のＡＣ電源があるところに設置する場合、スイッチ９’
によって、そのＡＣ電源２から半波整流用ダイオードＤ
２と分圧抵抗Ｒ６、Ｒ７によって作った脈動直流電源１
２ｂを、使用できるように切り替えられるようになって
いる。この実施例は消費電力を節約する必要がないので
充分に力強く作動させることが出来るが、それでも人が
手で止めたりして振子が止まった場合、前記した主要構
成発明の作用により、自己起動し、徐々にその振幅を増
加させ、元どうりの力強い揺動運動にすることができる
ものである。
【００５４】この実施例の特徴は電源部にあり、自走発
振回路の電流を電源用大容量電解コンデンサーＣ１２’
（４７００μＦ）の放電によって行い、その放電によっ
て電圧降下した分を取り戻すように抵抗Ｒ５を通して前
記カーバッテリー１２ａの直流電源や、脈動直流電源１
２ｂから少しずつコンデンサーＣ１２’へ充電電流とし
て流している。
【００５５】このような電源構成のために、カーバッテ
リー１２ａを使った種々電子機器から電源側に入ってく
る雑信号がＲ５の抵抗で減衰したり、ＡＣ電源側から入
ってくる雑信号もその抵抗５で減衰して駆動コイル４電
流を駆動に必要な時点以外での通電を行わせないように
している。
【００５６】なお、図中Ｒ８は電源用大容量電解コンデ
ンサーＣ１２’が瞬間的な内部抵抗ゼロに近い電源であ
り、且つ電圧が比較的高いために、トランジスタがＯＮ
になった瞬間に時定数設定用コンデンサーＣ１１への瞬
間的充電電流の尖頭値が２つのトランジスタの定格最大
電流を越すために、その充電電流を制限する抵抗であ
る。なお、この実施例で前記第１、第３の実施例のよう
にダイオードＤ１を使用した高効率化手段をとらなかっ
たのは、電源容量が充分に確保され、消費電力を節約す
る必要がないためと、比較的抵抗Ｒ２の抵抗値が高く、
駆動コイル発電による電流が低く押えられ、エネルギー
損失が軽微になっているためである。この実施例は、ス
イッチ９’や、カーバッテリー１２ａの直流電源や、脈
動直流電源１２ｂを延長コードによって遠隔地に置き、
振子運動をりモートコントロールすることができるの
で、各種の信号機として応用できる。
【００５７】次に請求項２の発明にかかるもので、図１
４、図１５に示す第５の実施例について説明する。これ
は図１４で示すように振子１８０が静止しているとき、
振子の重心点の真上に設けたナイフエッジの刃１９０
を、ナイフエッジの受け座部で受けている受け座付き梁
１５０を、左右の支柱フレーム１２０で台フレーム１３
０に枠状に支持連結した固定側フレーム１６０を構成
し、その台フレーム１３０の上面で前記振子１８０の真
下に駆動コイル１４０を固着させている。この駆動コイ
ル１４０には、図示していないが第１の実施例と同じ自
走発振回路が結ばれている。一方前記振子１８０の上端
に意匠パネル１１０が取付き、その振子の下端に、振子
ながて方向とほぼ直角に左に延びた磁石取り付け部材１
８１を取り付け、その磁石取り付け部材１８１の片側の
下部に永久磁石１７０を固着させている。
【００５８】このような構成の図１４のような位置状態
にあるとき、既に説明した回路作用で、駆動コイル１４
０に短時間通電すると、図中に示すように駆動コイル１
４０上面にｓ極の磁極が発生する、すると、そのｓ磁極
に永久磁石１７０の下端のＮ磁極が引き付けられ、図１
５のように振子１８０が回動し、永久磁石１７０下端の
Ｎ磁極が駆動コイル１４０の環中央線上に達した時、駆
動コイル１４０への通電を止めると、図中矢印で示した
方向に振子の慣性で揺動運動を起動させることが出来
る。
【００５９】この場合、駆動コイル１４０への通電時間
を、時定数設定用コンデンサーＣ１１の容量を比較的小
さく決めることにより、駆動コイルと永久磁石との電磁
力をはやめに無くし、永久磁石が駆動コイル上面を無抵
抗に通過させて、慣性作用により、振子の揺動運動を起
動させることができる、しかし、若し少し駆動コイル１
４０への通電が長引いたとしても永久磁石１７０のＮ磁
極が駆動コイル１４０の環中央から立ち去ろうとした時
に駆動コイル１４０に発電する電圧が、前記第１の実施
例の回路のＮＰＮ型トランジスタＴｒＮのベース逆電圧
になって、そのトランジスタＴｒＮのベース電流を止
め、回路をＯＦＦ状態にし、駆動コイル１４０から離れ
ようとする永久磁石１７０を引き留めようとする駆動コ
イル電流を切って永久磁石１７０に対する制動力を最小
限に止めることができる。
【００６０】次に請求項２の発明にかかるもので、図１
６、図１７に示す第６の実施例について説明する。これ
は図１６で示すように振子１８０が静止しているとき、
振子の重心点の真上に設けたナイフエッジの刃１９０
を、ナイフエッジの受け座部で受けている受け座付き梁
１５０を、左右の支柱フレーム１２０で台フレーム１３
０に枠状に支持連結した固定側フレーム１６０を構成
し、その台フレーム１３０の上面で前記振子１８０の真
下に、空芯の環状駆動コイル１４０をそのコイルの環円
面が左右に向くように、コイル支持部材１３０ａによっ
て固定させている。この駆動コイル１４０には、図示し
ていないが第１の実施例と同じ自走発振回路が結ばれて
いる。一方前記振子１８０の上端に意匠パネル１１０が
取付き、その振子の下端に、振子ながて方向と直角に、
左右に延びた取り付け部材１８２を取り付け、その取り
付け部材１８２の両端の折れ曲がり部１８２’両先端
で、振子の回動中心からの距離を半径とする非鉄金属製
弧状部材１８３を、前記駆動コイル１４０の環内を貫通
させながら取り付け、その弧状部材１８３の中央より片
寄った位置に、左右にＳ，Ｎ両磁極を持つ永久磁石１７
０を固着させている。
【００６１】このような構成の図１６のような静止位置
状態にあるとき、既に説明した回路作用で駆動コイル１
４０に短時間通電すると、図中に示すように駆動コイル
１４０左面にｓ極の磁極が発生する、すると、そのｓ磁
極に永久磁石１７０の右端のＮ磁極が引き付けられ、図
１７のように振子１８０回動し、永久磁石１７０のＳ磁
極とＮ磁極の中央位置が環状駆動コイル１４０の中心に
達した時、駆動コイル１４０への通電を止めると、図中
矢印で示した方向に振子の慣性で揺動運動を起動させる
ことが出来る。
【００６２】この場合、駆動コイル１４０への通電時間
を、時定数設定用コンデンサーＣ１１の容量を比較的小
さく決めることにより、駆動コイルと永久磁石との電磁
力をはやめに無くし、永久磁石が環状駆動コイル内を無
抵抗に通過させて、慣性作用により、振子の揺動運動を
起動させることができる、しかし、若し、少し駆動コイ
ル１４０への通電が長引いたとしても永久磁石１７０Ｎ
磁極が駆動コイル１４０の環右面から更に立ち去ろうと
し、永久磁石１７０のＳ磁極が駆動コイル１４０環内に
入ってこようとした時に駆動コイル１４０に発電する電
圧が、前記第１の実施例の回路のＮＰＮ型トランジスタ
ＴｒＮのベース逆電圧になって、そのトランジスタＴｒ
Ｎのベース電流を止め、回路をＯＦＦ状態にし、駆動コ
イル１４０から離れようとする永久磁石１７０を引き留
めようとする駆動コイル電流を切って永久磁石１７０に
対する制動力を最小限に止めることができる。
【００６３】次に請求項１の発明にかかるもので、図１
８，図１９に示す第７の実施例と、図２０に示す第８の
実施例について説明する。第７の実施例は前記第６の実
施例と振子静止時点での永久磁石の駆動コイルに対する
左右配置と、その永久磁石のＮＳ極性配置以外は同じ構
造であり、図１９は振子が静止しているとき、永久磁石
１７０’の左右Ｎ，Ｓ両磁極の中央線が空芯駆動コイル
１４０の左右中心線に対してｄで示す片よりだけ離れて
いることを示している、この駆動コイル１４０に通電す
るとコイル左右両面のコイル磁軸線上にｓ，ｎで示した
磁極の磁界が生じる、するとその磁界のｓ，ｎの向き
と、永久磁石１７０’のＮ，Ｓの向きとが逆になり、永
久磁石１７０’は図中矢印で示す方向に電磁反発力を受
けて加速、移動する。
【００６４】この時の起動方向は図中ｄで示した片より
のある方向であり、振子の重心位置によって決る永久磁
石１７０’の振子静止時の駆動コイル１４０との相対位
置がｄの僅かな片よりの方向が起動方向になる、若し厳
密に片よりなく振子の左右バランスをとって永久磁石１
７０’の左右中心が駆動コイル１４０左右中心に完全静
止時に一致していたならば、永久磁石１７０’は左右ど
ちらへも移動することが出来ず、振子は自己起動出来な
い、しかし、振子の軸受けがナイフエッジの場合、完全
に静止させたり、完全にバランスをとることが出来ない
ので自己起動に問題はない。もし軸受構成の仕方により
摩擦力も加わり、起動しにくいときは振子のバランスを
くずして片よりｄをより大きくとって構成する。
【００６５】次に第８の実施例について説明すると、こ
れは前記第５の実施例と振子静止時点での永久磁石の駆
動コイルに対する左右配置と、その永久磁石のＮＳ極性
配置以外は同じ構造であり、図２０は振子が静止してい
るとき、永久磁石１７０’の上下Ｎ，Ｓ両磁極の磁軸中
心線が空芯駆動コイル１４０の磁軸中心線に対してｄで
示す片よりだけ離れていることを示している、この駆動
コイル１４０に通電するとコイル上下両面のコイル磁軸
線上に図中ｓ，ｎでしめした磁極の磁界が生じる、する
とその磁界のｓ，ｎの向きと、永久磁石１７０’上下の
Ｎ，Ｓの向きとが逆になり、永久磁石は図中矢印で示す
方向に電磁反発力を受けて加速、移動する。
【００６６】この時の起動方向は図中ｄで示した片より
のある方向であり、振子の重心位置によって決る永久磁
石１７０’の振子静止時の駆動コイル１４０との相対位
置がｄの僅かな片よりの方向が起動方向になる、若し厳
密に片よりなく振子の左右バランスをとって永久磁石１
７０’の左右中心が駆動コイル１４０左右中心に完全静
止時に一致していたならば、永久磁石１７０’は左右ど
ちらへも移動することが出来ず、振子は自己起動出来な
い、しかし、振子の軸受けがナイフエッジの場合、完全
に静止させたり、完全にバランスをとることが出来ない
ので自己起動に問題はない。もし軸受構成の仕方により
摩擦力も加わり、起動しにくいときは振子のバランスを
くずして片よりｄをとって構成する。フレミングの左手
の法則によれば、永久磁石１７０’の下端が駆動コイル
１４０の片側の導体群の真上にあるとき、初期駆動力が
最大になるので、片よりｄの最大値をこの範囲以内にす
ることが自己起動性をよくするために必要である。
【００６７】次に請求項１と請求項２の発明を共に実施
した、第９の実施例について説明する。これは図２１と
図２２に示すもので、前記した第５の実施例の永久磁石
と駆動コイルの相対位置関係以外は同じ構成のものであ
る。その違いのある部分について説明する、振子１８０
の下部に磁石取り付け部材１８１を取り付け、その磁石
取り付け部材１８１の片側の下部に、第５の実施例の永
久磁石に代わってコの字形のヨーク鉄板１８４を、その
開口部が下向きになるように取り付け、その垂れ下がっ
た２枚のヨークの下部内面に、図２２に示すように、扁
平な永久磁石１７０ａ，１７０ｂの２個の磁石を、互い
に向き合う面がＳ磁極、Ｎ磁極になるように固着させて
いる。
【００６８】更に磁石取り付け部材１８１の他の片側
の、振子の真下にあたる所の下部に、コの字形のヨーク
鉄板１８４を、その開口部が下向きになるように取り付
け、その垂れ下がった２枚のヨークの下部内面に、図２
２に示すように、扁平な永久磁石１７０ｃ，１７０ｄの
２個の磁石を、互いに向き合う面がＮ磁極、Ｓ磁極にな
るように固着させている。
【００６９】一方、振子のほゞ真下で、かつ、前記永久
磁石１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄの各々対
向している隙間にコイル面との間隙をとって駆動コイル
１４０を配置し、台フレーム１３０にコイル支持部材１
３０ａによって取り付けている。この時、振子が静止し
ているときに、図２２に示すｄの片よりを、振子真下の
氷久磁石１７０ｃ，１７０ｄの各磁極の中心線と、駆動
コイル１４０の中心線との間にとっている。
【００７０】この片よりｄの方向が駆動コイル１４０の
中心から右にあるので、駆動コイル１４０に通電する
と、図中ｎ，ｓで示した磁極が生じ、振子真下の永久磁
石１７０ｃ，１７０ｄの二つの磁石は、駆動コイル１４
０から反発電磁力を受けて、図の右に向かう力を受け、
振子の片側に寄せて配置した永久磁石１７０ａ、１７０
ｂの二つの磁石は、駆動コイル１４０から吸引電磁力を
受けて、図の右に向かう力を受け、それらの合力により
振子は起動し、永久磁石１７０ａ，１７０ｂの磁極の中
心が駆動コイル１４０の中心に接近し、到達する直前に
駆動コイル１４０への通電を止めるようにすることで、
振子の慣性作用により揺動運動を開始するものである。
【００７１】この実施例の特徴は、磁気回路の空隙を最
小限にすることが出来ることと、４個の永久磁石による
強力な磁界中で、駆動コイルに通電する電気エネルギー
が、無駄なく機械的エネルギーに変換できることであ
り、少受光面積の室内用太陽電池を使って、請求項３の
発明でこの実施例を作動させたとしても、比較的重くて
大きな意匠体を含む振子を大振幅で振らせることが出来
るものである。なお、請求項１と２をともに実施するも
のとして、前記第２の実施例のヨーク鉄板７ａがあり、
この実施例では永久磁石の移動方向が前後左右定まらな
いので、円盤上の鉄板７ａ円周下面がリング状にＳ磁極
になっているが、若し、永久磁石の移動方向が一方向で
あれば、その方向に延びた短冊形のヨーク鉄板にしてＳ
ＮＳの順に列ぶ３磁極の構成にして、実施することがで
きる。
【００７２】次に、本発明が重力を復元力にした振子だ
けでなく、重力以外の力を復元力に使った振動子にも応
用実施することができることを、本発明の第１０の実施
例によって示し、図２３によって説明する。まず、図２
３に示したものは、非鉄金属製の兎２００が上下に振動
する室内アクセサリー玩具であり、コイル状のスプリン
グ２０２のたわみによる弾力を復元力に使っている。そ
の構成は、筒状台２０４内に図示していないが、乾電池
や、図７に示す回路の電子部品群が収容されている。ま
た、その筒状台２０４上面中央には、コイル支持筒２０
６が固着され、その筒２０６の上端に環状の駆動コイル
４が、その円面を水平に取り付けている。一方、その筒
状台２０４上面に、コイル状のスプリング２０２が、前
記駆動コイル４を中心にして、囲うように、乗せられ、
そのスプリング２０２の下端を筒状台２０４上面に固着
さしている。そのスプリング２０２の上端は、非鉄金属
製、中空成形の兎２００の下面に固着され、その兎２０
０の質量とスプリング２０２の弾性によって決る固有の
振動数より、その兎２００の上下方向の自由振動が出来
るようになっている。
【００７３】この上下振動を自己起動させるために、そ
の兎２００の下面に突出した磁石取り付け棒２０１の下
端に、上下にＮＳの磁極配置のある永久磁石１７０’が
固着され、その永久磁石のＮＳの中間点が前記環状の駆
動コイル４の中心点付近になるようにしている。この玩
具の周囲が明るくなってくると、すでに第２の実施例で
説明した通り、駆動コイル４に間欠的に通電があり、第
７の実施例の図１８に示す環状の駆動コイル１４０と、
その環内を貫通移動する永久磁石１７０’との間で起き
る電磁力作用と同じ作用により、兎２００の下面を押し
下げ、または、押し上げるようにして、兎２００の自由
振動を起動、持続させることが出来る。本発明の構成説
明中に記載の振子は、従来の時計の振子を意味するもの
でなく、この実施例のように任意の復元力によって振動
する振動子を意味するものである。
【００７４】次に、本発明の第１１の実施例を図２４に
より説明する。これは地球儀と通信衛星模型をデザイン
した室内アクセサリーの置物であり、通信衛星３００両
翼には室内用太陽電池３０２が配設され、室内光によっ
て発電された微小電力は、衛星３００の下部に設けたパ
ラボラアンテナから出る電波を摸した、クロームメッキ
した金属製の、衛星支持線３０４を経由して中空の地球
儀３０６内の電子回路に接続投入されている。その衛星
３００が北極に取り付けられた地球儀３０６は、その南
極の地球儀下端の開口部内面に環状永久磁石３２０が固
着され、また、地球儀３０６の赤道内面の左側に駆動コ
イル４が内接して固着され、地球儀３０６右側内面に片
持ち梁３０８が固着されている。その片持ち梁３０８の
先端側は地球儀３０６の中心部にあり、その片持ち梁３
０８の先端上部３０８’には、アルミ製弧状フレーム３
１２の上端に取り付けられて、垂下している焼入れ鋼製
の薄くて細い板バネ３１０の下端が取り付けられ、衛星
３００が北極に取り付けられた地球儀３０６は、振動子
側として、その板バネ３１０によって吊り下げられてい
る。
【００７５】一方、固定側として、前記弧状フレーム３
１２の下端部が、円盤台３１４の中央に樹立した黄銅管
３１６の上端に固着し、その弧状フレーム３１２の上下
の中央部に、前記赤道内面に固着の駆動コイル４と、少
しの隙間で向き合うように配置した永久磁石７’を固着
し取り付けている。更に、黄銅管３１６の内部には、棒
状の永久磁石３１８が、そのＮ磁極が前記環状永久磁石
３２０の環中心位置になるように収容、固着されてい
る。
【００７６】図示しているように、この実施例は前記環
状永久磁石３２０の内周面がＮ極に着磁されているの
で、前記黄銅管３１６内部の、棒状の永久磁石３１８の
Ｎ磁極と反発し、その黄銅管３１６の外周面は、地球儀
の開口部内面に触ることなく、無接触軸受構成になって
いる。そのため、機械的摩擦抵抗が無く、地球儀のゆっ
くりとした水平回動振動にともなう、極僅かな空気粘性
抵抗にさからう僅かな駆動力で、その振動を持続させる
ことが出来る。
【００７７】この実施例の作用は、既に、第３の実施例
により説明しているので省略するが、この実施例は、図
中３２２の亜鉛製環状おもりのために、衛星３００が北
極に取り付けられた、地球儀３０６は、板バネ３１０に
吊り下げられて、安定した水平回動振動をし、中空地球
儀３０６や、環状おもり３２２等の慣性モーメントが比
較的大きいのに、板バネ３１０のねじりモーメントが小
さいために、第３の実施例に比べて、長い周期の大振幅
のゆっくりとした、室内アクセサリー置物としての落ち
着きのある水平回動的振動を行うものである。この第１
１の実施例を応用して、室内芳香発散器にした第１２の
実施例について説明すると、図示していないが第１１の
実施例の地球儀３０６の赤道上の一箇所にポケットを設
け、そこに交換可能な固形の芳香剤を空気に触れるよう
に架けたものである。第１１の実施例の作用で室内が明
るくなってくると地球儀３０６が回動し、赤道面にある
芳香剤に空気の流れが接触して空気中に揮発し、更に、
粘性抵抗や前記芳香剤に当たる空気抵抗で引きずられた
空気の遠心力で香が室内に放散して快い室内にすること
ができ、夜間消灯後は地球儀の回動が止まり無駄な芳香
剤の消耗を防ぐ効果がある。
【００７８】本発明の構成要素である振動子の復元力と
して、地磁気に対する永久磁石の磁気モーメントを利用
することも可能であり、その例として、本発明の第１３
の実施例の地球儀の置物を図２５により説明する。図２
５は、縦断側面図であり、その構成は、筒状台２０４’
内に図示していないが、乾電池や、図７に示す回路の電
子部品群が収容されている。またその筒状台２０４’上
面中央には、上端がピボット軸１６’になっている支持
軸３２４が樹立され、その筒状台２０４’の左側側部に
固着したＬ字形の黄銅パイプ３２６の上端に駆動コイル
４が固定して取り付けられている、その駆動コイル４か
らリード線２３が、前記黄銅パイプ３２６内を通って筒
状台２０４’内に導かれ、前記回路に接続している。
【００７９】一方、振動子側は、中空成形の地球儀３０
６’の南極に相当する下端に開口部を設け、その開口部
の周囲内面に、亜鉛製の環状おもり３２２’を固着し、
その地球儀３０６’の赤道内面の左右に永久磁石３２
８、３３０を固着させ、左の永久磁石３２８の左面、即
ち地球儀内面への接着面が、Ｎ磁極になり、右の永久磁
石３３０の右面がＳ磁極になるようにしながら、継磁鉄
板３３２で左右の永久磁石同志を磁気的に連結してい
る。その継磁鉄板３３２左右方向中央部下側に、すり鉢
状に成形した焼入れ鋼製のピボット受け１８’が取り付
けられている。
【００８０】このピボット受け１８’に、前記地球儀の
開口部を貫通した支持軸３２４上端のピボット軸１６’
を当て支えて、振動子側を水平回動自由に支持すると、
地磁気の影響を受けて、Ｓ磁極の永久磁石３３０は南向
きに、Ｎ磁極の永久磁石３２８は北向きになるように、
地球儀３０６’が水平回動して安定静止状態になる。こ
の時、地球儀の片側の赤道面に少しの隙間で配置した駆
動コイル４に、前記第２の実施例の図７の回路作用によ
り、通電が起きると、駆動コイル４の南側に励磁されて
生じるＮ磁極と、北に向いた永久磁石３２８のＮ磁極と
が反発し合い、地球儀を含む振動子側が水平回動する。
【００８１】すると、二つの永久磁石３２８、３３０
は、地磁気との関係で、元の位置に戻す方向の磁気モー
メントを受け、その復元力により、地球儀３０６’は水
平回動的低速振動を慣性作動する。そして、複数回、駆
動コイル４と永久磁石３２８が向き合い、通過する内
に、前記作用で、永久磁石３２８を効率良く加速する時
期を選んで、駆動コイル４に通電する作用が起きるため
に、水平回動的振動の附勢が行われ、その振幅角の増加
が起きる。この実施例の特徴は、その度々の通電によ
り、この地球儀３０６’の徐々に増加する振幅角が、地
球儀の半回転以上に達すると、地球儀３０６’が水平回
転運動を始めることである。それは、復元力の方向、即
ち、磁気モーメントの方向が、永久磁石磁軸の１８０度
以上では逆方向に働くためである。
【００８２】この地球儀の回転中には、前記、起動時の
請求項１の作用の他に、請求項２の作用によっても、こ
の地球儀の回転を附勢するものであり、それを説明する
と、地球儀が半回転以上まで振幅があがって、復元力が
逆向きになると、それまでのような折り返し往復動作が
無くなり、永久磁石３３０も駆動コイル４に発電の影響
を与え始める。若しも、図７の説明の自走発振回路の定
期的通電時期にさしかかっていたとすると、請求項２の
駆動コイル４通電、励磁作用により、永久磁石３３０の
Ｓ磁極を、駆動コイル４の南側に生じるＮ磁極が、吸引
するようにして、地球儀の回転の加速をおこない、連続
的な地球儀の回転を、請求項１と２との作用を交互に、
または、通電時期によってはランダムに行いながら続け
るものである。またこの実施例の回転運動中の特徴は、
地球儀の回転速度が、むやみに上がらないことである。
それは自走発振回路の定期的通電可能時期に達しなけれ
ば、何回、駆動コイル４と永久磁石３２８、３３０が向
き合い、通過しても駆動コイル４に通電がないためであ
る。また、回転が速くなると空気抵抗も大きくなり、そ
のため、地球儀３０６’は置物として見やすい速度で、
安定して回転するものである。
【００８３】この置物の周囲が暗くなってくると、自走
発振回路の通電周期が長くなり、地球儀の回転を持続さ
せられなくなると、再び水平回動的振動に移り、更に暗
くなると地球儀の振動の振幅が小さくなり、ついには、
永久磁石３２８Ｎ磁極を北に向け、かつ、駆動コイル４
と対向させながら、地球儀は停止するに至るのである。
そして、次に周囲が明るくなってくると、再び、小さな
振幅の水平回動的振動から始まって、更に明るくなるに
従い、大きな振幅で振動し、更に明るくなってくると前
記のように、地球儀の回転が行われるのである。
【００８４】
【発明の効果】本発明はこのような構成なので、永久磁
石７と電磁石または駆動コイル４の相対的電磁力で駆動
させる振子８が電源投入時に限定せずに、その振子８を
止める拘束力が解除された後で自動的に自己起動させる
ことができ、そのことは風等により止められる恐れのあ
る看板やＰＯＰ広告用の振子駆動装置としての応用が可
能になり、止まりっきりになることがなく、広告効果を
上げることができる。またこの自己起動作用は太陽電池
を使用し、その太陽電池と電源用電解コンデンサーとの
並列接続電源にすれば、室内が明るくなってくると自動
的に起動することを可能にし、室内が明るい間は、半永
久的に動き続ける室内アクセサリーとして、乾電池等の
消耗を気にせずに楽しめる効果があり、屋外看板等メン
テナンスのしにくい所でも屋外用太陽電池で大きな意匠
パネルを揺動させることが出来、動く彫刻造形物にも注
目率の高い楽しみの持てるものとして利用できる。ま
た、乾電池を電源にする場合でも、振子の何回かの往復
揺動のうちに一回の割で行われる駆動コイルへの短時間
通電が永久磁石と駆動コイルが最も効率よく反発電磁力
（または吸引電磁力）の働く時点で行われることによ
り、消費電力が少なくなり、乾電池などの消耗が少なく
なり省エネルギー省資材効果を上げることが出来る。更
に駆動コイルに発生する発電電流を必要な時以外は流さ
ない手段により、揺動運動を早く減衰させる制動力を無
くし、高効率の装置にすることができ、室内照明のよう
な微小エネルギーでも駆動させることができ、また、乾
電池を小型で安価なものにすることができた。また、従
来のように断続通電の適性タイミングを得る手段とし
て、捲線回数の多い検出コイルによって行っていないた
め、コスト低減効果と大きさを小さくできる効果があ
る。
【００８５】また、従来の電磁振子駆動装置が振子の１
往復に２回の駆動コイル電流で作動しているのに対し、
本発明は、前記したように通電時間比が小さいことによ
り、比較的太い駆動コイル捲線で短時間比較的大電流を
流すことが可能になり、その駆動コイル捲線の被覆銅線
の線径が捲線加工で歩留りのよい、或程度太い線で比較
的少捲線回数の低コストの駆動コイルとして巻け、低照
度用の太陽電池を使用した玩具やＰＯＰ広告用のディス
プレイに応用する場合、従来の駆動コイルでは切れ易い
極細線を数万回も巻かなければならなかったものが、通
電時間対無通電時間比が１／５０にもなる本発明では四
千回以下で済み、（１回の通電電力は従来の十倍以上に
なる）このように微少出力の太陽電池でも長い無通電期
間に低価格の電源用電解コンデンサーに蓄電することに
より短時間放電電流を駆動コイル電流に活かすことがで
き、高価格の蓄電池などを使わず、公害がなく長寿命効
果と経済的効果を上げることが出来た。
【００８６】また、雑信号を電源側に出す各種電子機器
と共通の電源で本発明を実施する場合でも電源用電解コ
ンデンサーと抵抗の使用で誤動作することなく高信頼性
の振子駆動装置にすることができ、コンピューター用電
源のように雑信号の入らない高価な定電圧回路を電源に
しなくても、前記駆動コイル４電流が振子を最も効率よ
く附勢する時点以外での誤通電を防ぎ、コスト低減効果
がある。更にまた本発明と共通電源とする各種電子機器
に雑信号を送出することがないという効果もあり、電源
に任意性があり、そのため、低コストで交直両用の振子
駆動措置ができる。また、本発明は、遠隔地から本発明
への電力供給スイッチングを行って、振子運動をリモー
トコントロールできるので、種々の信号機に利用でき、
また、動く広告物や、玩具や、置物や、芳香機の送風装
置など、応用形態に多様性がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の振子斜視図付き結線図である。
【図２】別の従来例の結線図である。
【図３】本発明の第１の実施例の振子斜視図付き結線図
である。
【図４】図中グラフ（Ａ）は、本発明の第１の実施例の
図３に示したトランジスタＴｒＮのベース電圧の変化
を、時間との関係で表したグラフである。図中グラフ
（Ｂ）は、本発明の第１の実施例の図３の永久磁石の揺
動により、駆動コイルに誘起した誘導起電力の変化を、
グラフ（Ａ）と同じ時間との関係で表したグラフであ
る。
【図５】本発明の第１の実施例の図３に示したトランジ
スタＴｒＮのベース電圧の変化を、図４の場合と違った
振子揺動周期の場合について、時間との関係で表したグ
ラフである。
【図６】本発明の第２の実施例の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例の図９、図１０に図示し
た永久磁石と駆動コイルの相対関係図付き結線図であ
る。
【図８】本発明の第２の実施例の縦断側面図である。
【図９】本発明の第２の実施例の一部切断斜視図であ
る。
【図１０】本発明の第３の実施例の一部切断斜視図であ
る。
【図１１】本発明の第３の実施例の永久磁石との相対関
係図付き結線図である。
【図１２】図中グラフ（Ｃ）は、本発明の第３および第
４の実施例の自己起動から振幅増加の過程の、電源用電
解コンデンサーの端子電圧の変化を、時間との関係で表
したグラフである。図中グラフ（Ｄ）は、本発明の第３
および第４の実施例の自己起動から振幅増加の過程の、
駆動コイル電流の変化を、グラフ（Ｃ）と同じ時間との
関係で表したグラフである。
【図１３】本発明の第４の実施例の振子斜視図付き結線
図である。
【図１４】本発明の第５の実施例の斜視図である。
【図１５】本発明の第５の実施例の正面図である。
【図１６】本発明の第６の実施例の斜視図である。
【図１７】本発明の第６の実施例の一部切断正面図であ
る。
【図１８】本発明の第７の実施例の正面図である。
【図１９】本発明の第７の実施例の一部切断部分拡大正
面図である。
【図２０】本発明の第８の実施例の一部切断部分拡大正
面図である。
【図２１】本発明の第９の実施例の斜視図である。
【図２２】本発明の第９の実施例の部分拡大横断平面図
である。
【図２３】本発明の第１０の実施例の一部切断斜視図で
ある。
【図２４】本発明の第１１の実施例の一部切断斜視図で
ある。
【図２５】本発明の第１３の実施例の縦断側面図であ
る。
【符号の説明】 １，１’…従来例のダイオード ２…交流電源 ３…従来例のサイリスタＳＣＲ ４…駆動コイル ５…検出コイル ６…鉄芯 ６ａ…電磁石 ７’，７…永久磁石 ８…振子 ８ａ…振子水平軸 ９…スイッチ １０…白熱電球 １１…意匠パネル １２’，１２…直流電源 １３…台 １４…リング状おもり １５…筒状フレーム １５ａ…フランジ部 １５ｂ…片持ち梁部 １６’，１６…ピボット軸 １７…直立フレーム １８’，１８…ピボット受け １９…目鼻つきメガネ １９’…ゴムひも ２０…足カバー ２１…リボン ２２…アルミ缶 ２３，２３’…リード線 ２４…ＣｄＳ光導電素子 ２５…太陽電池 ２６，２６’…プリント配線基板付き回路部品群 ｒ１〜ｒ３…従来例の抵抗 ｃ１…従来例のコンデンサー Ｒ１〜Ｒ８…抵抗 Ｃ１１…時定数設定用コンデンサー Ｃ１２’，Ｃ１２…電源用電解コンデンサー Ｄ１，Ｄ２…ダイオード ｄ…片より ＴｒＮ…ＮＰＮ型トランジスタ ＴｒＰ…ＰＮＰ型トランジスタ １１０…意匠パネル １２０…支柱フレーム １３０…台フレーム １３０ａ…コイル支持部材 １４０…駆動コイル １５０…受け座付き梁 １６０…固定側フレーム １７０’，１７０…永久磁石 １７０ａ，１７０ｂ…永久磁石 １７０ｃ，１７０ｄ…永久磁石 １８０…振子 １８１…磁石取り付け部材 １８２…取り付け部材 １８２’…取り付け部材の折れ曲がり部 １８３…弧状部材 １８…ヨーク鉄板 １９０…ナイフエッジの刃 ２００…兎 ２０１…磁石取り付け棒 ２０２…スプリング ２０４’，２０４…筒状台 ２０６…コイル支持筒 ３００…通信衛星 ３０２…室内用太陽電池 ３０４…衛星支持線 ３０６’，３０６…地球儀 ３０８…片持ち梁 ３１０…板バネ ３１２…弧状フレーム ３１４…円盤台 ３１６…黄銅管 ３１８…永久磁石 ３２０’，３２０…環状磁石 ３２２’，３２２…環状おもり ３２４…支持軸 ３２６…黄銅パイプ ３２８，３３０…永久磁石 ３３２…継磁鉄板
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１２】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１３】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＰＮＰ型とＮＰＮ型の２石のトランジス
    タの互いのベースを相手のコレクタに一方のトランジス
    タには直通的に、他方のトランジスタには時定数設定用
    コンデンサーを介して接続されている自走発振回路の、
    そのコンデンサーがコレクタに接続されたトランジスタ
    の負荷として、そのコレクタに駆動コイルを接続し、そ
    の駆動コイルに前記回路から通電した場合に、駆動コイ
    ルに発生するはずの磁界の磁極と、同極性の相対的に反
    発する磁極配置で、その駆動コイルに対して相対的に移
    動可能、かつ、任意の復元力で相対的に揺動運動可能に
    した永久磁石と、前記駆動コイルとの、どちらか一方を
    揺動側に、他方を固定側の、相手の揺動運動中立点付近
    に固着した自己起動する揺動装置。
  2. 【請求項２】 ＰＮＰ型とＮＰＮ型の２石のトランジス
    タの互いのベースを相手のコレクタに一方のトランジス
    タには直通的に、他方のトランシスタには時定数設定用
    コンデンサーを介して接続されている自走発振回路の、
    そのコンデンサーがコレクタに接続されたトランジスタ
    の負荷として、そのコレクタに駆動コイルを接続し、そ
    の駆動コイルに前記回路から通電した場合に、駆動コイ
    ルに発生するはずの磁界の磁極と、異極性の相対的に吸
    引する磁極配置で、その駆動コイルに対して相対的に移
    動可能、かつ、任意の復元力で相対的に揺動運動可能に
    した永久磁石と、前記駆動コイルとの、どちらか一方を
    揺動側に、他方を固定側の、相手の揺動運動中立点から
    偏芯した位置に固着した自己起動する揺動装置。
  3. 【請求項３】 請求項１および請求項２の自走発振回路
    の電源に、短時間放電により駆動コイルへの永久磁石駆
    動に必要な電力量を流し得る容量の電解コンデンサーを
    結線し、そのコンデンサーに対し、駆動コイル無通電期
    間中に前記短時間放電により失った電荷を補充する充電
    電流を少しずつ流すところの太陽電池を接続した自己起
    動する揺動装置の太陽電池利用回路。
  4. 【請求項４】 請求項１および請求項２の自走発振回路
    の電源に、短時間放電により駆動コイルへの永久磁石駆
    動に必要な電力量を流し得る容量の電解コンデンサーを
    結線し、そのコンデンサーに対し、駆動コイル無通電期
    間中に前記短時間放電により失った電荷を補充する充電
    電流を少しずつ流すところの任意の直流電源を、抵抗を
    直列に挿入しながら接続した自己起動する揺動装置の電
    源回路。
  5. 【請求項５】 請求項１および請求項２記載の自己起動
    する揺動装置において、請求項１と２に記載の駆動コイ
    ルと、請求項１と２に記載の時定数設定用コンデンサー
    がベースに接続されているトランジスタのベース、エミ
    ッタ間抵抗との間に、そのトランジスタのベース電圧が
    逆向きになる時点の駆動コイル発電電流が前記ベース、
    エミッタ間抵抗に通電するのを阻止する極性方向配置の
    ダイオードを挿入して、高効率化手段をとった請求項１
    および請求項２記載の自己起動する揺動装置。
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