JPH10153164A - Energy taking out mechanism having magnetic spring - Google Patents

Energy taking out mechanism having magnetic spring

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JPH10153164A
JPH10153164A JP12755797A JP12755797A JPH10153164A JP H10153164 A JPH10153164 A JP H10153164A JP 12755797 A JP12755797 A JP 12755797A JP 12755797 A JP12755797 A JP 12755797A JP H10153164 A JPH10153164 A JP H10153164A
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JP
Japan
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permanent magnet
energy
permanent
permanent magnets
magnetic
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Application number
JP12755797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Fujita
悦則 藤田
Yoshimi Enoki
芳美 榎
Hiroshi Nakahira
宏 中平
Seiji Kawasaki
誠司 川崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Kogyo Co Ltd
Delta Tooling Co Ltd
Original Assignee
Delta Kogyo Co Ltd
Delta Tooling Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP98105509A priority patent/EP0878639B1/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a structure of an energy taking-out mechanism by constituting a magnetic spring in which a negative damping characteristic is shown or magnetostatic energy is changed by changing opposing areas of two permanent magnets which are opposed to each other, carrying out input to one side of the permanent magnet, and taking out an output from the other permanent magnet. SOLUTION: A permanent magnet 2 is rotatably installed on a base 6, and a permanent magnet 4 is fixed to a lower surface of a L-type angle 10 which is installed freely to move up and down on a direct moving slider 8 erected on the base 6. In such a constituted rotary mechanism, the permanent magnet 4 is connected to a driving source through, for example, a cam mechanism and the like, a prescribed frequency is inputted to the cam mechanism, vertical vibration of the permanent magnet 4 is repeated, and thereby, the permanent magnet 2 is rotated, and electromagnet induction is generated by, for example, rotating a coil integratedly with the permanent magnet 2. Vibration input is applied on the permanent magnet 4 so as to rotate the permanent magnet 2, and for example, it is possible to correspond to a power generator and the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の永久磁石を
有する磁気バネに関し、更に詳しくは、複数の永久磁石
の反発力を利用した負の減衰特性を有する磁気バネを備
えたエネルギ取り出し機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic spring having a plurality of permanent magnets, and more particularly, to an energy extracting mechanism having a magnetic spring having a negative damping characteristic utilizing a repulsive force of a plurality of permanent magnets. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、材料を上下の台盤の間に挿入して
加圧成形加工を行うプレス等の加圧機構には、水圧もし
くは油圧を利用したもの、機械的機構を利用したもの、
あるいは、両機構を併用したもの等種々存在する。ま
た、ある構造体の振動特性を調べるのに使用され、人為
的に振動を発生させる加振機には、動電形のものと不釣
り合い質量やカム式のものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a pressing mechanism such as a press for performing a press forming process by inserting a material between upper and lower base plates includes one using a hydraulic or hydraulic pressure, one using a mechanical mechanism,
Alternatively, there are various types such as a combination of both mechanisms. In addition, a shaker that is used to examine the vibration characteristics of a certain structure and artificially generates vibration includes an electrodynamic type, an unbalanced mass and a cam type.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記加
圧機構や加振機はいずれも構成が複雑で、重たく、か
つ、高価であることから、軽量で安価な加圧機構や加振
機が望まれていた。
However, since the above-mentioned pressurizing mechanism and vibrator have complicated structures, are heavy and expensive, a light-weight and inexpensive pressurizing mechanism and vibrator are desired. Was rare.

【0004】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、負の減衰特性を有す
る磁気バネを利用したエネルギ取り出し機構を提供する
ことを目的としており、磁場のポテンシャルエネルギを
有効利用することにより安価で簡素な構成の加圧機構や
加振機等を実現するものである。
[0004] The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide an energy extraction mechanism using a magnetic spring having a negative damping characteristic. By effectively utilizing the potential energy, an inexpensive and simple pressurizing mechanism and a vibration exciter are realized.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項1に記載の発明は、少なくと
も二つの永久磁石を反発磁極が対向した状態で互いに離
間せしめ、上記少なくとも二つの永久磁石の対向面積を
変化させることにより負の減衰特性を示すか、あるい
は、静磁エネルギが変化する磁気バネを構成し、上記少
なくとも二つの永久磁石の一方に入力することにより他
方の永久磁石より出力を取り出すようにしたことを特徴
とするエネルギ取り出し機構である。
In order to achieve the above object, according to the present invention, at least two permanent magnets are separated from each other in a state where repulsive magnetic poles are opposed to each other, and the at least two permanent magnets are separated from each other. A negative damping characteristic is exhibited by changing the facing area of the two permanent magnets, or a magnetic spring in which the magnetostatic energy changes is formed, and the other permanent magnet is inputted by inputting to one of the at least two permanent magnets. An energy extraction mechanism characterized in that an output is extracted from a magnet.

【0006】また、請求項2に記載の発明は、上記一方
の永久磁石を回転させ、上記他方の永久磁石をスライド
させるようにしたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that the one permanent magnet is rotated and the other permanent magnet is slid.

【0007】さらに、請求項3に記載の発明は、上記一
方の永久磁石に荷重を加えて位置エネルギを与えるとと
もに、上記他方の永久磁石との平衡点で上記一方の永久
磁石を小さな入力で振動させることにより、上記他方の
永久磁石がそのポテンシャルエネルギが極小になる位置
に戻ろうとする力と変換エネルギと慣性モーメントとに
基づいて連続回転するようにしたことを特徴とする。
Further, according to a third aspect of the present invention, a potential is applied by applying a load to the one permanent magnet, and the one permanent magnet is vibrated with a small input at an equilibrium point with the other permanent magnet. With this configuration, the other permanent magnet is continuously rotated based on the force for returning to the position where the potential energy is minimized, the converted energy, and the moment of inertia.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。互いに離間し同磁極
を対向させた少なくとも二つの永久磁石を有する磁気バ
ネ構造体の場合、離間した永久磁石同士は非接触のた
め、構造体自体の摩擦損失等を無視すると、その静特性
は入力時(行き)と同一ライン上を非線形で出力され
(帰り)、さらに、非接触対偶特有の自由度、浮上制御
系の不安定度を利用することにより、小さな入力で静磁
界(磁石の配置)を変化させることで負の減衰を生じや
すい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the case of a magnetic spring structure having at least two permanent magnets spaced apart from each other and having the same magnetic pole facing each other, the separated permanent magnets are not in contact with each other. Non-linear output (return) on the same line as time (going), and static magnetic field (position of magnets) with small input by utilizing the degree of freedom peculiar to non-contact pair and the instability of levitation control system , Negative decay is likely to occur.

【0009】本発明はこの事実に着目してなされたもの
であり、二つの永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内
機構あるいは外力により入力側(行き)と出力側(帰
り)で変化させ、その運動系内で反発力に変換させるこ
とにより、二つの永久磁石の平衡位置からの入力側の反
発力より出力側の反発力を大きくしている。
The present invention has been made in view of this fact. The geometrical dimension between two permanent magnets is changed on the input side (going) and the output side (returning) by a mechanism in the movement stroke or an external force. By converting it into a repulsive force in the motion system, the repulsive force on the output side is made larger than the repulsive force on the input side from the equilibrium position of the two permanent magnets.

【0010】以下、その基本原理について説明する。図
1は、入力側と出力側における二つの永久磁石2,4の
平衡位置を示した模式図で、図2は、いずれか一方の永
久磁石に加えられた荷重と、二つの永久磁石の平衡位置
からの変位量との関係を示した磁気バネ構造体の基本特
性を示している。
The basic principle will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram showing an equilibrium position of two permanent magnets 2 and 4 on an input side and an output side. FIG. 2 shows a load applied to one of the permanent magnets and a balance between the two permanent magnets. 9 shows basic characteristics of a magnetic spring structure showing a relationship with a displacement amount from a position.

【0011】図1に示されるように、永久磁石2に対す
る永久磁石4の入力側の平衡位置とバネ定数をそれぞれ
,kとし、出力側の平衡位置とバネ定数をそれぞ
れx,kとすると、x0〜x1の間で面積変換が行わ
れ、各平衡位置では次の関係が成立する。 −k/x+mg=0 −k/x+mg=0 k>k
As shown in FIG. 1, the input side equilibrium position and the spring constant of the permanent magnet 4 with respect to the permanent magnet 2 are x 0 and k 1 , respectively, and the output side equilibrium position and the spring constant are x 1 and k, respectively. When 2, the area conversion between x 0 ~x 1 is performed, the following relation is established at each equilibrium position. −k 1 / x 0 + mg = 0 −k 2 / x 1 + mg = 0 k 2 > k 1

【0012】従って、その静特性は、図2に示されるよ
うに負の減衰特性を示し、位置xと位置xにおける
ポテンシャルの差が発振のポテンシャルエネルギと考え
ることができる。
Accordingly, the static characteristics indicate negative damping characteristics as shown in FIG. 2, the potential difference at the position x 1 and the position x 0 can be considered as potential energy of oscillation.

【0013】また、図1のモデルを製作し、荷重と変位
量との関係を、荷重を加える時間を変えて実測したとこ
ろ、図3に示されるようなグラフが得られた。これは、
二つの永久磁石2,4が最近接位置に近づくと、大きな
反発力が作用すること、また、平衡位置からの変位量が
微小に変化すると摩擦損失が磁気バネのダンパー効果に
より発生し、そのことにより減衰項が現れたものと解釈
される。
Further, when the model shown in FIG. 1 was manufactured and the relationship between the load and the amount of displacement was measured while changing the time for applying the load, a graph as shown in FIG. 3 was obtained. this is,
When the two permanent magnets 2 and 4 approach the closest position, a large repulsive force acts. Also, when the displacement from the equilibrium position changes minutely, friction loss occurs due to the damper effect of the magnetic spring. Is interpreted as the appearance of a damping term.

【0014】図3において、(a)は一定荷重を加えた
場合のグラフで、(a)、(b)、(c)の順で荷重を
加えた時間が短くなっている。すなわち、荷重の加え方
により静特性が異なり、荷重を加える時間が長いほど力
積が大きい。
In FIG. 3, (a) is a graph when a constant load is applied, and the time during which the load is applied in the order of (a), (b) and (c) is shortened. That is, the static characteristics differ depending on how the load is applied, and the impulse increases as the load application time increases.

【0015】また、希土類磁石は、磁化の強さが磁界に
依存しない。つまり、内部磁気モーメントが磁界による
影響を受けにくいので、減磁曲線上で磁化の強さはほと
んど変化せず、ほぼその飽和磁化の強さの値を保ってい
る。従って、希土類磁石では、端面上に磁荷が均一に分
布していると仮定したチャージモデルを用いて、入出力
が考えられる。
In the rare earth magnet, the strength of magnetization does not depend on the magnetic field. In other words, since the internal magnetic moment is hardly affected by the magnetic field, the magnetization intensity hardly changes on the demagnetization curve, and the value of the saturation magnetization is almost maintained. Therefore, in the rare-earth magnet, input and output can be considered using a charge model that assumes that magnetic charges are uniformly distributed on the end face.

【0016】図4はその考え方を示しており、磁石を最
小単位の磁石の集合と定義し、各単位磁石間の力の関係
を三つに分類して計算したものである。 (a)吸引(r,mとも同一なので、2タイプを1つで
定義する) f(1)=(m/r)dxdydxdyx (1)=f(1)cosθ fz (1)=f(1)sinθ (b)反発 fx (2)=f(2)cosθ fz (2)=f(2)sinθ (c)反発 fx (3)=f(3)cosθ fz (3)=f(3)sinθ 従って、 −fx=2fx (1)−fx (2)−fx (3) −fz=2fz (1)−fz (2)−fz (3) ここで、クーロンの法則は次のように表されるので、 上記−fx,−fzを磁石の寸法の範囲で積分して力を求
めることができる。
FIG. 4 shows the concept, in which a magnet is defined as a set of magnets of the minimum unit, and the relationship of forces between the unit magnets is calculated by classifying it into three. (A) withdrawing (r, since the same also m, defines the two types in one 1) f (1) = ( m 2 / r 2) dx 1 dy 1 dx 2 dy 2 f x (1) = f (1 ) cosθ f z (1) = f (1) sinθ (b) repulsion f x (2) = f ( 2) cosθ f z (2) = f (2) sinθ (c) rebound f x (3) = f (3) cosθ f z (3 ) = f (3) sinθ Accordingly, -f x = 2f x (1 ) -f x (2) -f x (3) -f z = 2f z (1) -f z (2) −f z (3) where Coulomb's law is expressed as Can be determined force by integrating the -f x, the -f z in the range of dimensions of the magnet.

【0017】これを図5に示されるように、対向する磁
石を各磁気ギャップ毎に完全にラップした状態(x軸移
動量=0mm)から完全にずれた状態(x軸移動量=5
0mm)まで移動させて計算したのが図6のグラフであ
る。ただし、「内部磁気モーメントは一定」と定義して
あるが、磁気ギャップが小さいときは磁石の周辺で乱れ
が生じるので、補正している。
As shown in FIG. 5, this state is completely deviated from the state where the opposing magnets are completely wrapped for each magnetic gap (the x-axis movement amount = 0 mm) (the x-axis movement amount = 5).
0 mm) is calculated in the graph of FIG. However, it is defined as "the internal magnetic moment is constant", but when the magnetic gap is small, the disturbance is generated around the magnet, so the correction is made.

【0018】上記計算結果は実測値とも略一致してお
り、図2のポイントaからbに移動させる力がx方向荷
重で、出力はz方向荷重で表されており、不安定系故の
入力<出力の関係が静的に明確になっている。
The above calculation results are also substantially coincident with the actually measured values. The force to move from the point a to the point b in FIG. 2 is represented by the load in the x direction, and the output is represented by the load in the z direction. <Output relationship is statically clear.

【0019】また、図7は、図5に示される磁石の離間
距離を3mmに保持し、完全にずれた状態から完全にラ
ップした状態まで移動させ、さらにこの状態から完全に
ずれた状態まで移動した時の関係を表したグラフであ
る。このグラフは、x方向荷重の絶対値は同じで出力方
向が逆になって出てくる特性で、完全ラップ状態に近づ
く場合は抵抗つまり減衰となり、完全ラップ状態から完
全にずれた状態に移行する場合は加速されることを示し
ている。この特性を非接触ダンパに活用することで、従
来のダンパでは達成できなかった人が認知できる低・中
・高周波領域(0〜50Hz)の振動エネルギの低減つ
まり振動伝達率の改善が可能になった。
FIG. 7 shows a state in which the distance between the magnets shown in FIG. 5 is kept at 3 mm, the magnet is moved from a completely displaced state to a completely wrapped state, and further moved from this state to a completely displaced state. It is the graph showing the relationship at the time of doing. This graph shows that the absolute value of the load in the x direction is the same and the output direction is reversed, and the output direction is reversed. When approaching the fully wrapped state, resistance or attenuation occurs, and the state shifts from the completely wrapped state to a completely deviated state. The case indicates that it will be accelerated. By utilizing this characteristic for a non-contact damper, it becomes possible to reduce vibration energy in low, medium, and high frequency regions (0 to 50 Hz) that can be perceived by a person who could not be achieved by the conventional damper, that is, to improve the vibration transmission rate. Was.

【0020】また、図8に示されるように、対向する磁
石の回転角度を変化させると、図9に示されるようなグ
ラフが得られた。当然のことながら、対向面積が減少す
ると最大荷重が減少し、所定の入力を加えることによる
面積変換を介して出力を変化させることが可能なことを
示している。
Further, as shown in FIG. 8, when the rotation angle of the facing magnet was changed, a graph as shown in FIG. 9 was obtained. Naturally, as the facing area decreases, the maximum load decreases, indicating that the output can be changed via area conversion by applying a predetermined input.

【0021】図10は、永久磁石としてネオジム系磁石
を採用した場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラ
フであり、反発力は質量増加とともに増加する。ここ
で、反発力Fは、 F∝Br×(幾何学的寸法) Br:磁化の強さ で表され、幾何学的寸法とは、対向する磁石の離間距
離、対向面積、磁束密度、磁界の強さ等により決定され
る寸法を意味する。磁石材料が同一の場合、磁化の強さ
(Br)は一定であるので、幾何学的寸法を変化させる
ことにより磁石の反発力を変えることができる。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the inter-magnet distance and the load when a neodymium-based magnet is used as the permanent magnet. The repulsive force increases as the mass increases. Here, the repulsive force F is represented by F∝Br 2 × (geometric dimension) Br: strength of magnetization, and the geometric dimension is a separation distance of an opposing magnet, an opposing area, a magnetic flux density, and a magnetic field. Means the size determined by the strength of If the magnet material is the same, the strength of the magnetization (Br) is constant, so that the repulsive force of the magnet can be changed by changing the geometric dimensions.

【0022】図11は、永久磁石2,4の一方を他方に
対し回転させて対向面積を変化させることにより幾何学
的寸法を変化させるようにした回転機構を示しており、
図12はその機械モデルである。
FIG. 11 shows a rotating mechanism in which one of the permanent magnets 2 and 4 is rotated with respect to the other to change the facing area to change the geometrical dimension.
FIG. 12 shows the machine model.

【0023】図11に示されるように、永久磁石2は基
台6に回動自在に取り付けられており、直動スライダ8
は基台6に固定されるとともに、上方に垂直に立設せし
められている。直動スライダ8にはL型アングル10が
上下動自在に取り付けられており、L型アングル10の
上面にはウェイト12が固定されている。また、L型ア
ングル10の下面には、永久磁石4が永久磁石2に対し
同一(反発)磁極を対向させた状態で固定されている。
As shown in FIG. 11, the permanent magnet 2 is rotatably attached to the base 6, and the linear
Is fixed to the base 6 and is erected vertically upward. An L-shaped angle 10 is vertically movably attached to the linear slider 8, and a weight 12 is fixed to the upper surface of the L-shaped angle 10. A permanent magnet 4 is fixed to the lower surface of the L-shaped angle 10 with the same (repulsive) magnetic pole facing the permanent magnet 2.

【0024】上記構成の回転機構において、永久磁石
2,4として49mmL×25mmW×11mmHのも
の(商品名:NEOMAX-39SH)を使用するとともに、6.5
kgのウェイト12(L型アングルおよび永久磁石4を
含む合計重量は約7.33kg)を使用して、永久磁石
2にトルクを加えたところ、次のような結果が得られ
た。
In the rotating mechanism having the above structure, permanent magnets 2 and 4 having a size of 49 mmL × 25 mmW × 11 mmH (trade name: NEOMAX-39SH) are used, and 6.5.
When a torque was applied to the permanent magnet 2 using a kg weight 12 (the total weight including the L-type angle and the permanent magnet 4 was about 7.33 kg), the following results were obtained.

【表1】 ここで、Xは図11の状態、すなわち、永久磁石2,4
の対向面積が最小の状態からの回転角、Fは永久磁石2
の中心より長手方向にrだけ離間した位置に加えられた
荷重、Zは永久磁石2,4の平衡位置(G=7.5m
m)からの変位を示している。
[Table 1] Here, X is the state of FIG. 11, that is, the permanent magnets 2 and 4
Is the rotation angle from the state where the opposing area is the smallest, and F is the permanent magnet 2
, Z is a load applied to a position separated by r in the longitudinal direction from the center of the permanent magnets, and Z is an equilibrium position of the permanent magnets 2 and 4 (G = 7.5 m).
m).

【0025】また、図13および図14は上記回転機構
の入出力特性を示している。両図からわかるように、X
=30°まで入力すべきトルクは急激に増大し、X=3
0°を過ぎるとトルクは徐々に減少して、X=0°にお
いてF=0となるとともに、磁気バネが有する負の減衰
特性を利用することにより、あるいは、静磁エネルギを
変化させることにより小さな入力仕事で大きな出力仕事
を引き出すことが可能となる。なお、入力仕事と出力仕
事は次のような式から導き出すことができる。 N(トルク)=rF P=mv P:永久磁石4の運動量 F=dP/dt ・ L=mθ L:永久磁石2の角運動量 N=dL/dt W(出力仕事)=∫Fdx=∫(dP/dt)dx=d/dt∫Pdx W'(入力仕事)=∫Ndθ=∫(dL/dt)dθ=d/dt∫Ldθ
FIGS. 13 and 14 show the input / output characteristics of the rotating mechanism. As can be seen from both figures, X
= 30 °, the torque to be input sharply increases, and X = 3
After 0 °, the torque gradually decreases to become F = 0 at X = 0 °, and is reduced by using the negative damping characteristic of the magnetic spring or by changing the magnetostatic energy. It becomes possible to draw large output work by input work. The input work and the output work can be derived from the following equations. N (torque) = rF P = mv P: momentum of permanent magnet 4 F = dP / dt L = mθ L: angular momentum of permanent magnet 2 N = dL / dt W (output work) = ∫Fdx = ∫ (dP / Dt) dx = d / dt∫Pdx W ′ (input work) = ∫Ndθ = ∫ (dL / dt) dθ = d / dt∫Ldθ

【0026】また、図15は、サイズ50mmL×25
mmW×10mmHの二つの永久磁石をその同一磁極を
対向させた状態で、一方を他方に対し0°(50%ラッ
プ)〜90°(100%ラップ)まで回転させた場合の
入力荷重と出力荷重との関係を示すグラフである。
FIG. 15 shows a size of 50 mm L × 25.
Input load and output load when two permanent magnets of mmW × 10 mmH are rotated from 0 ° (50% lap) to 90 ° (100% lap) with respect to the other with the same magnetic poles facing each other. 6 is a graph showing a relationship with the graph.

【0027】図15のグラフからわかるように、磁場の
ポテンシャルエネルギを変換することにより小さな入力
で大きな出力が得られることがわかる。
As can be seen from the graph of FIG. 15, a large output can be obtained with a small input by converting the potential energy of the magnetic field.

【0028】したがって、図11の回転機構は垂直方向
の加振機に採用できるばかりでなく、ウェイト12を水
平に摺動させることにより水平方向の加振機に採用する
こともできる。また、ウェイト12をラムとして使用す
ると、図11の回転機構は上向きプレスに採用すること
ができる。
Therefore, the rotating mechanism shown in FIG. 11 can be applied not only to the vertical vibrator but also to the horizontal vibrator by sliding the weight 12 horizontally. When the weight 12 is used as a ram, the rotating mechanism shown in FIG. 11 can be used for an upward press.

【0029】図16は、図11に示される構成を更に具
体化した回転機構で、基台6に回動自在に取り付けられ
た永久磁石2の回転軸2aには大歯車14が取り付けら
れる一方、大歯車14と噛合する小歯車16は駆動モー
タ18の回転軸18aに取り付けられている。
FIG. 16 shows a rotary mechanism that further embodies the configuration shown in FIG. 11. A large gear 14 is mounted on a rotary shaft 2a of a permanent magnet 2 rotatably mounted on a base 6, The small gear 16 meshing with the large gear 14 is attached to a rotation shaft 18a of a drive motor 18.

【0030】この回転機構において、駆動モータ18の
回転力により小歯車16が回転すると、小歯車16の回
転速度よりも小さい回転速度で大歯車14と永久磁石2
とが一体的に回転する。その結果、二つの永久磁石2,
4の間で面積変換が行われ、永久磁石4は直動スライダ
8に沿って上下方向に摺動する。ここで、小歯車16を
回転させる駆動モータ18は小トルクのものでよく、上
述したように、小さな入力仕事で大きな出力仕事を引き
出すことができる。
In this rotating mechanism, when the small gear 16 is rotated by the rotational force of the drive motor 18, the large gear 14 and the permanent magnet 2 are rotated at a rotation speed smaller than the rotation speed of the small gear 16.
And rotate together. As a result, two permanent magnets 2,
The permanent magnet 4 slides up and down along the direct-acting slider 8. Here, the drive motor 18 for rotating the small gear 16 may have a small torque, and as described above, a large output work can be obtained with a small input work.

【0031】図17は、永久磁石2を永久磁石4に対し
摺動させることにより面積変換を行うようにした往復機
構を示している。さらに詳述すると、永久磁石2は、例
えばVCM(ボイスコイルモータ)等の駆動源20の駆
動軸20aに連結されており、駆動源20からの駆動力
を受けて基台6に固着された直動スライダ22上を図中
矢印方向に摺動する。永久磁石2が摺動すると、反発磁
極が対向する永久磁石4との間で面積変換が行われ、永
久磁石4が直動スライダ8に沿って上下方向に摺動する
ことにより、図16の回転機構と同様、小さな入力仕事
で大きな出力仕事を引き出すことが可能となる。
FIG. 17 shows a reciprocating mechanism in which the area is converted by sliding the permanent magnet 2 with respect to the permanent magnet 4. More specifically, the permanent magnet 2 is connected to a drive shaft 20 a of a drive source 20 such as a VCM (voice coil motor), and receives a driving force from the drive source 20 to fix the permanent magnet 2 to the base 6. The slider slides on the moving slider 22 in the direction of the arrow in the figure. When the permanent magnet 2 slides, an area conversion is performed between the repulsive magnetic pole and the opposing permanent magnet 4, and the permanent magnet 4 slides up and down along the direct-acting slider 8. As with the mechanism, it is possible to extract large output work with small input work.

【0032】また、図11の回転機構において、永久磁
石4を入力側、永久磁石2を出力側に設定すると上下振
幅を回転エネルギとして取り出すことができる。すなわ
ち、永久磁石4を例えばカム機構等を介して駆動源に接
続し、カム機構に所定周波数の入力を加えると永久磁石
4は上下振動を繰り返す。その結果、永久磁石2が回転
し、例えばコイルを永久磁石2と一体的に回転させるこ
とにより電磁誘導を引き起こすことが可能となる。すな
わち、永久磁石4に荷重を加えて位置エネルギを与える
とともに、永久磁石2との平衡点で永久磁石4を小さな
入力で振動させると、永久磁石2がそのポテンシャルエ
ネルギが極小になる位置に戻ろうとする力と変換(運
動)エネルギと慣性モーメントとに基づいて連続回転す
る。なお、上記所定周波数は磁力の強さに依存し、入力
エネルギの大小は付加荷重(ウェイト12)の大小に逆
比例しており、永久磁石4に振動入力を加えることによ
り比較的小さな入力で永久磁石2を高速回転させること
ができ、例えば発電機等に応用することが可能である。
When the permanent magnet 4 is set on the input side and the permanent magnet 2 is set on the output side in the rotation mechanism shown in FIG. 11, the vertical amplitude can be taken out as rotational energy. That is, when the permanent magnet 4 is connected to a drive source via, for example, a cam mechanism and an input of a predetermined frequency is applied to the cam mechanism, the permanent magnet 4 repeats vertical vibration. As a result, the permanent magnet 2 rotates, and for example, electromagnetic induction can be caused by rotating the coil integrally with the permanent magnet 2. That is, when a potential is applied by applying a load to the permanent magnet 4 and the permanent magnet 4 is vibrated with a small input at an equilibrium point with the permanent magnet 2, the permanent magnet 2 attempts to return to a position where the potential energy becomes minimum. The motor rotates continuously based on the applied force, conversion (kinetic) energy, and moment of inertia. The predetermined frequency depends on the strength of the magnetic force, and the magnitude of the input energy is inversely proportional to the magnitude of the additional load (weight 12). The magnet 2 can be rotated at high speed, and can be applied to, for example, a generator.

【0033】図18は、永久磁石2を基台6に回動自在
に取り付ける一方、永久磁石4が固定されたL型アング
ル10を例えばVCM等の駆動源24の駆動軸24aに
連結した回転エネルギ取り出し機構を示している。この
回転エネルギ取り出し機構において、駆動源24の駆動
力によりL型アングル10と永久磁石4が直動スライダ
8に沿って一体的に所定の周期で上下方向に摺動する
と、永久磁石4に対し反発磁極が対向する永久磁石2が
高速回転することとなり、回転エネルギを取り出すこと
ができる。
FIG. 18 shows the rotational energy in which the permanent magnet 2 is rotatably mounted on the base 6 and the L-shaped angle 10 to which the permanent magnet 4 is fixed is connected to a drive shaft 24a of a drive source 24 such as a VCM. 4 shows an ejection mechanism. In this rotational energy extracting mechanism, when the L-shaped angle 10 and the permanent magnet 4 slide vertically in a predetermined cycle along the linear motion slider 8 by the driving force of the driving source 24, the permanent magnet 4 repels. The permanent magnet 2 facing the magnetic pole rotates at a high speed, and the rotational energy can be extracted.

【0034】ここで、上下振動を繰り返す永久磁石4と
して図15で使用したものと同じものを使用し、その周
囲にコイルを設け発生電流を調べたところ、図19に示
されるようなグラフが得られた。使用したコイルは、断
面積1mm2のものを50巻にしたもので、永久磁石4
の移動速度は100mm/分、500mm/分、100
0mm/分に設定した。
Here, the same permanent magnet 4 as shown in FIG. 15 was used as the permanent magnet 4 which repeats the vertical vibration, and a coil was provided around the same to examine the generated current. As a result, a graph as shown in FIG. 19 was obtained. Was done. The coil used was a coil having a cross section of 1 mm 2 and 50 turns.
Is 100 mm / min, 500 mm / min, 100
It was set to 0 mm / min.

【0035】このグラフからわかるように、永久磁石4
の移動速度にほぼ比例して電流値が増大しており、入力
の大きさを適宜設定することにより所望の出力(電流
値)が得られることがわかる。
As can be seen from this graph, the permanent magnet 4
It can be seen that the current value increases almost in proportion to the moving speed of the motor, and that a desired output (current value) can be obtained by appropriately setting the magnitude of the input.

【0036】図20乃至図22は、図18の回転エネル
ギ取り出し機構を更に具体化したもので、略矩形の下部
プレート30と、下部プレート30と所定距離離間し互
いに平行に延在する略矩形の上部プレート32と、下部
プレート30と上部プレート32を固定する二つの矩形
フレーム34,34とを備えている。下部プレート30
と上部プレート32の対応する角部には4本の垂直ピラ
ー36,…,36が延在し、この垂直ピラー36,…,36
に磁気浮上テーブル38が上下方向に摺動自在に取り付
けられている。磁気浮上テーブル38は、上部プレート
32に固定された例えばVCM等の駆動源39の駆動軸
39aに連結されており、駆動源39の駆動力により磁
気浮上テーブル38は上下方向に往復移動するように構
成されている。
FIGS. 20 to 22 further illustrate the rotary energy extracting mechanism shown in FIG. 18, and include a substantially rectangular lower plate 30 and a substantially rectangular lower plate 30 which is separated from the lower plate 30 by a predetermined distance and extends in parallel with each other. It has an upper plate 32 and two rectangular frames 34, 34 for fixing the lower plate 30 and the upper plate 32. Lower plate 30
At the corresponding corner of the upper plate 32, four vertical pillars 36,..., 36 extend, and the vertical pillars 36,.
A magnetic levitation table 38 is slidably mounted in the vertical direction. The magnetic levitation table 38 is connected to a drive shaft 39 a of a drive source 39 such as a VCM fixed to the upper plate 32. It is configured.

【0037】一方、下部プレート30には基台40が固
定されており、この基台40に一対のはずみ車42,4
2が回動自在に取り付けられている。はずみ車42,4
2の片側には連結軸44の一端が枢着されるとともに、
連結軸44の他端は基台40に摺動自在に取り付けられ
たスライダ46に枢着されている。また、はずみ車4
2,42と一体的に回転するディスク状の永久磁石48
がはずみ車42,42の上方に設けられており、永久磁
石48と反発磁極が対向するディスク状の永久磁石50
は磁気浮上テーブル38の下面に固着されている。
On the other hand, a base 40 is fixed to the lower plate 30, and a pair of flywheels 42, 4
2 is rotatably mounted. Flywheel 42, 4
One end of a connecting shaft 44 is pivotally attached to one side of
The other end of the connecting shaft 44 is pivotally attached to a slider 46 slidably attached to the base 40. In addition, flywheel 4
Disc-shaped permanent magnet 48 that rotates integrally with 2, 42
A disk-shaped permanent magnet 50 is provided above the flywheels 42, 42, and the permanent magnet 48 and the repulsive magnetic pole face each other.
Is fixed to the lower surface of the magnetic levitation table 38.

【0038】図23に示されるように、永久磁石48,
50の各々には円形中空部48a,50aが形成されて
おり、円形中空部48a,50aの中心はディスク状永
久磁石48,50の中心に対し偏心している。
As shown in FIG. 23, the permanent magnets 48,
Circular hollow portions 48a, 50a are formed in each of the 50, and the centers of the circular hollow portions 48a, 50a are eccentric with respect to the centers of the disk-shaped permanent magnets 48, 50.

【0039】図24及び図25は、二つの永久磁石4
8,50の磁束がそれぞれ最大となる位置と、はずみ車
42,42の慣性力が最大となる位置を示す図で、磁気
浮上テーブル38に取り付けられた永久磁石50が下死
点(最下点)にあり、下方の永久磁石48と最も接近し
た状態を示している。この状態から、下方の永久磁石4
8が図中矢印方向に180度回転すると上方の永久磁石
50は上死点に達し、更に約90度回転すると思案点に
到達するが、はずみ車42,42の回転慣性により下方
の永久磁石48を同一方向に回転させるようにしてい
る。
FIGS. 24 and 25 show two permanent magnets 4.
FIGS. 8A and 8B show positions where the magnetic fluxes of the flywheels 8 and 50 are maximum and positions where the inertial forces of the flywheels 42 and 42 are maximum, respectively. FIG. , And shows a state of being closest to the lower permanent magnet 48. From this state, the lower permanent magnet 4
8 rotates 180 degrees in the direction of the arrow in the figure, the upper permanent magnet 50 reaches the top dead center, and further rotates about 90 degrees to reach the conceivable point, but the lower permanent magnet 48 is rotated by the rotational inertia of the flywheels 42, 42. They are rotated in the same direction.

【0040】上記構成において、二つの永久磁石48,
50の平衡点で駆動源39からの駆動力が磁気浮上テー
ブル38に伝達されると、磁気浮上テーブル38と永久
磁石50は所定の周期で一体的に上下方向に往復移動
(振動)する。下方に設けられた回動自在の永久磁石4
8は永久磁石50に対し反発磁極が対向しているので、
永久磁石48は、そのポテンシャルエネルギが極小にな
る位置に戻ろうとする力とその変換エネルギとはずみ車
42,42の慣性力とに基づいて連続回転する。すなわ
ち、永久磁石50に比較的小さな振動入力を加えること
により永久磁石48を高速回転させることができ回転エ
ネルギを取り出すことができる。
In the above configuration, two permanent magnets 48,
When the driving force from the drive source 39 is transmitted to the magnetic levitation table 38 at the equilibrium point 50, the magnetic levitation table 38 and the permanent magnet 50 reciprocate vertically (vibrate) integrally at a predetermined cycle. Rotatable permanent magnet 4 provided below
8 has a repulsive magnetic pole facing the permanent magnet 50,
The permanent magnet 48 continuously rotates based on the force for returning to the position where the potential energy becomes minimum, the converted energy, and the inertia force of the flywheels 42, 42. That is, by applying a relatively small vibration input to the permanent magnet 50, the permanent magnet 48 can be rotated at a high speed, and rotational energy can be extracted.

【0041】図26は、図20に示される構成におい
て、磁気浮上テーブル38の上にウェイト52を載置す
る一方、スライダ46にVCM等の駆動源54を連結し
たエネルギ取り出し機構を示している。
FIG. 26 shows an energy extracting mechanism in which the weight 52 is mounted on the magnetic levitation table 38 and the driving source 54 such as a VCM is connected to the slider 46 in the configuration shown in FIG.

【0042】この構成において、スライダ46に駆動源
54からの駆動力が入力されると、連結軸44を介して
はずみ車42,42と永久磁石48とが所定の周期で一
体的に回転する。その結果、対向する二つの永久磁石4
8,50の面積変換を介して駆動源54の入力エネルギ
がウェイト52の位置エネルギに変換されて拡大され
る。位置エネルギはさらに二つの永久磁石48,50に
よりトルク(回転エネルギ)に変換され、はずみ車4
2,42の慣性力として蓄積されるので、この蓄積され
たエネルギを回転エネルギとして取り出すことができ
る。
In this configuration, when the driving force from the driving source 54 is input to the slider 46, the flywheels 42, 42 and the permanent magnet 48 integrally rotate at a predetermined cycle via the connecting shaft 44. As a result, the two opposing permanent magnets 4
The input energy of the drive source 54 is converted into the potential energy of the weight 52 through the area conversion of 8, 50 and expanded. The potential energy is further converted into torque (rotational energy) by the two permanent magnets 48, 50, and the flywheel 4
Since the inertial force is accumulated as 2,42, the accumulated energy can be taken out as rotational energy.

【0043】次に、上記磁気バネの動特性を図27に示
される簡略化した基本モデルを状態方程式で説明する。
図27の入力Fが、永久磁石の面積変換等の幾何学的寸
法変化によってもたらされた力である。図12におい
て、バネ定数をk、減衰係数をr、質量mに入力される
調和振動をF(t)とすると、その状態方程式は、
Next, the dynamic characteristic of the magnetic spring will be described with reference to a simplified basic model shown in FIG.
The input F in FIG. 27 is a force caused by a geometric dimensional change such as an area conversion of a permanent magnet. In FIG. 12, if the spring constant is k, the damping coefficient is r, and the harmonic vibration input to the mass m is F (t), the state equation is as follows:

【数1】 と表される。(Equation 1) It is expressed as

【0044】ここで、平衡位置をx0、平衡位置からの
変位をyとすると、
Here, assuming that the equilibrium position is x 0 and the displacement from the equilibrium position is y,

【数2】 (Equation 2)

【0045】ここで、k/x =k′とおくと、Here, if k / x 0 2 = k ′,

【数3】 (Equation 3)

【0046】調和振動をF(t)=Feiωtとおき、y
=xeiωtとおくと、
[0046] The harmonic vibration F (t) = Fe iωt Distant, y
= Xe iωt ,

【数4】 ここで、φは位相遅れを示す。(Equation 4) Here, φ indicates a phase delay.

【数5】 従って、共振周波数ωは、(Equation 5) Therefore, the resonance frequency ω 0 is

【数6】 (Equation 6)

【0047】ここで、式(2)はさらに、次のように表
すこともできる。
Here, equation (2) can be further expressed as follows.

【数7】 yをxとおいて、3次の項まで考慮すると、(Equation 7) When y is x and considering the third-order term,

【数8】 (Equation 8)

【0048】式(3)には、2次の項に−bx2という
減衰項が表れているが、式(3)をさらに簡単なイメー
ジに置き換えると、
In equation (3), the attenuation term of −bx 2 appears in the second-order term. If equation (3) is replaced with a simpler image,

【数9】 (Equation 9)

【0049】ここで、x=x0cosωtとおくと、Here, if x = x 0 cosωt,

【数10】 (Equation 10)

【0050】つまり、微小振動領域では、周期的な外力
に対して、絶えず一定の反発力((b/2)x0 2)が加
わっていて、その力で周期的外力を減衰させることにな
る。
That is, in the micro-vibration region, a constant repulsive force ((b / 2) x 0 2 ) is constantly applied to the periodic external force, and the periodic external force is attenuated by that force. .

【0051】ところで、上記式(1)において、対向す
る永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内機構あるいは
外力により変化させると、バネ定数kは、図28に示さ
れるように、時間とともに変化する長方形波k(t)で
あって、周期T=2π/ωにおいて、+k’と−k’の
値を1/2周期毎に交互にとる。従って、式(1)は次
のように表される。
By the way, in the above equation (1), when the geometrical size between the opposing permanent magnets is changed by an in-motion mechanism or an external force, the spring constant k changes with time as shown in FIG. And the value of + k ′ and −k ′ are alternately taken every half cycle in a cycle T = 2π / ω. Therefore, equation (1) is expressed as follows.

【数11】 (i)0<t<π/ωにおいて、[Equation 11] (I) When 0 <t <π / ω,

【数12】 (ii)π/ω≦t<2π/ωにおいて、(Equation 12) (Ii) When π / ω ≦ t <2π / ω,

【数13】 (Equation 13)

【0052】ここで、0<t<π/ωの時の平衡位置を
0、平衡位置からの変位をy1とすると、
Here, assuming that the equilibrium position when 0 <t <π / ω is x 0 and the displacement from the equilibrium position is y 1 ,

【数14】 [Equation 14]

【0053】ここで、(n−k’)/x =k1′と
おくと、
[0053] Here, when put to the (n-k ') / x 0 2 = k 1',

【数15】 (Equation 15)

【0054】調和振動をF(t)=Feiωtとおき、y
1=xeiωtとおくと、
Let F (t) = Fe iωt be the harmonic vibration and y
1 = xe iωt ,

【数16】 ここで、φは位相遅れを示す。(Equation 16) Here, φ indicates a phase delay.

【数17】 従って、共振周波数ωは、[Equation 17] Therefore, the resonance frequency ω 0 is

【数18】 (Equation 18)

【0055】同様に、π/ω≦t<2π/ωの時、Similarly, when π / ω ≦ t <2π / ω,

【数19】 従って、y<yで、発散することとなる。[Equation 19] Therefore, divergence occurs when y 1 <y 2 .

【0056】一般に、自励振動系は負の粘性減衰を有す
るバネ−質量系と置き換えることができ、振動中に外部
から振動エネルギが導入されるが、実際に発生する振動
は、質点に空気抵抗や各種の抵抗が発生し、エネルギを
消失する。
Generally, the self-excited vibration system can be replaced with a spring-mass system having negative viscous damping, and vibration energy is introduced from the outside during vibration. And various resistances are generated, and energy is lost.

【0057】しかしながら、本発明の負の減衰特性を有
する磁気バネに外力として振動エネルギが導入される
と、上記したように、y<yで発散し、発散し続け
ると振幅が次第に増大し系が破壊されるか、あるいは、
変位の増大とともに大きくなる減衰項を上記状態方程式
に追加することにより、正の減衰が作用し負の減衰と釣
り合った状態で定常的な振動を行うようになる。すなわ
ち、バネ定数k(t)と同様、減衰係数も可変で、式
(1)はさらに次のように書き直すこともできる。
However, when vibration energy is introduced as an external force into the magnetic spring having the negative damping characteristic of the present invention, as described above, the vibration diverges at y 1 <y 2 , and as the divergence continues, the amplitude gradually increases. The system is destroyed, or
By adding a damping term that increases as the displacement increases to the above-mentioned equation of state, a positive damping acts and a steady oscillation is performed in a state of being balanced with the negative damping. That is, similarly to the spring constant k (t), the damping coefficient is also variable, and the equation (1) can be further rewritten as follows.

【数20】 (Equation 20)

【0058】本発明の磁気バネを有する振動系は、持続
振動、発散振動を誘発するエネルギ変化・変換系が振動
系内部に存在しており、上記状態方程式に正の減衰項を
機構的に加えることにより、さらに次の状態方程式を得
ることができる。
In the vibration system having the magnetic spring of the present invention, an energy change / conversion system which induces continuous vibration and divergent vibration is present inside the vibration system, and a positive damping term is mechanically added to the above state equation. Thereby, the following equation of state can be obtained.

【数21】 (Equation 21)

【0059】この状態方程式は、r≠0の時、xが増
大すると左辺3項が大きくなり、かつ、バネ項の減衰項
により正の減衰が働く。従って、永久磁石による内部励
振特性として、変位が小さい時は負の減衰で、変位の増
大とともに正の減衰が働き、正と負の減衰がつりあう振
幅で振動が定常的になる。
In this state equation, when r 2 ≠ 0, when x increases, the three terms on the left side increase, and positive damping works due to the damping term of the spring term. Therefore, as the internal excitation characteristics of the permanent magnet, when the displacement is small, the damping is a negative damping, and the positive damping works as the displacement increases, so that the vibration becomes steady at an amplitude where the positive and the negative damping balance.

【0060】また、振動系の質量、減衰係数、バネ定数
のうち一つ以上について、その大きさが時間とともに変
化する場合、これによって生じる振動を係数励振振動と
呼ばれているが、上記式(4),(5),(6)は励振
源自体が振動する係数励振振動となっており、系内の非
振動的エネルギが系内部で振動的な励振に変換されて振
動を発生させる。
When the magnitude of at least one of the mass, damping coefficient, and spring constant of the vibration system changes with time, the resulting vibration is called coefficient excitation vibration. 4), (5), and (6) are coefficient excitation vibrations in which the excitation source itself vibrates, and non-vibration energy in the system is converted into vibration excitation in the system to generate vibration.

【0061】通常は供給エネルギは動力エネルギの一部
が変換したものであるから、動力エネルギに上限がある
と供給エネルギにも限りがあり、これが消費エネルギに
等しくなった時点で振幅が抑えられる。永久磁石による
ポテンシャルエネルギは、その系の動力エネルギとは独
立しており、消費エネルギとの格差を広げることができ
るが、永久磁石の質量当たりの最大エネルギ積が増大す
れば、さらにこの格差を大幅に広げることも可能で、1
サイクル中で、負の減衰による供給エネルギを減衰によ
る消費エネルギよりも大きくすることにより、振動エネ
ルギは増大する。
Normally, the supplied energy is obtained by converting a part of the power energy. If the power energy has an upper limit, the supplied energy is limited, and the amplitude is suppressed when the supplied energy becomes equal to the consumed energy. The potential energy of the permanent magnet is independent of the power energy of the system and can widen the gap with the energy consumption. However, if the maximum energy product per mass of the permanent magnet increases, this gap can be further increased. Can be expanded to 1
By making the supplied energy due to negative damping greater than the energy consumed due to damping during the cycle, the vibration energy is increased.

【0062】前述したように、式(1)において、減衰
係数r及びバネ定数(係数)kは自由に制御することが
可能で、例えば図1の模式図において、永久磁石4が最
下端にある時、永久磁石2との対向面積を最大とするこ
とで振幅を減衰でき、磁力ブレーキ、動吸振器等に応用
することができる。また、最下端から最上端に向かって
永久磁石4が離れ出してから対向面積を最大にすること
で反発力を増大することができるので、発電機やアンプ
等に応用することもできる。
As described above, in the equation (1), the damping coefficient r and the spring constant (coefficient) k can be freely controlled. For example, in the schematic diagram of FIG. 1, the permanent magnet 4 is at the lowermost end. At this time, by maximizing the area facing the permanent magnet 2, the amplitude can be attenuated, and it can be applied to a magnetic brake, a dynamic vibration absorber and the like. In addition, since the repulsive force can be increased by maximizing the facing area after the permanent magnet 4 is separated from the lowermost end toward the uppermost end, the permanent magnet 4 can be applied to a generator, an amplifier, and the like.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。本
発明のうちで、請求項1に記載の発明によれば、対向す
る少なくとも二つの永久磁石の対向面積を変化させるこ
とにより負の減衰特性を示すか、あるいは、静磁エネル
ギが変化する磁気バネを構成し、その一方に入力するこ
とにより他方の永久磁石より出力を取り出すようにした
ので、簡素な構成のエネルギ取り出し機構を実現するこ
とができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. According to the first aspect of the present invention, a magnetic spring that exhibits a negative damping characteristic by changing the facing area of at least two facing permanent magnets, or changes the magnetostatic energy And an output is taken out from the other permanent magnet by inputting to one of them, so that an energy extraction mechanism having a simple configuration can be realized.

【0064】また、請求項2に記載の発明によれば、一
方の永久磁石を回転させ、他方の永久磁石をスライドさ
せることによりプレス、加振機等を安価に製作すること
ができる。
According to the second aspect of the present invention, a press, a vibrator, and the like can be manufactured at low cost by rotating one permanent magnet and sliding the other permanent magnet.

【0065】さらに、請求項3に記載の発明によれば、
一方の永久磁石に位置エネルギを与えるとともに、他方
の永久磁石との平衡点で上記一方の永久磁石を小さな入
力で振動させることにより、他方の永久磁石を連続回転
するようにしたので、この連続回転により電磁誘導を引
き出すことができ、発電機等に応用することができる。
According to the third aspect of the present invention,
By applying potential energy to one permanent magnet and oscillating the one permanent magnet with a small input at the equilibrium point with the other permanent magnet, the other permanent magnet is continuously rotated. Can extract electromagnetic induction and can be applied to a generator or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明にかかる磁気バネにおいて、二つの永
久磁石の入力側と出力側の平衡位置を示した模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic view showing an equilibrium position between an input side and an output side of two permanent magnets in a magnetic spring according to the present invention.

【図2】 図1の磁気バネにおいて、加えられた荷重と
永久磁石の平衡位置からの変位量との関係を示す基本特
性のグラフである。
FIG. 2 is a graph of basic characteristics showing a relationship between an applied load and a displacement amount of a permanent magnet from an equilibrium position in the magnetic spring of FIG.

【図3】 実測された荷重と変位量との関係を示すグラ
フである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between an actually measured load and a displacement amount.

【図4】 永久磁石の端面上に磁荷が均一に分布してい
ると仮定したチャージモデルにおける入出力の考え方を
示す模式図であり、(a)は吸引を、(b)は反発を、
(c)は(b)とは異なる部位の反発をそれぞれ示して
いる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the concept of input and output in a charge model assuming that magnetic charges are uniformly distributed on the end face of a permanent magnet, where (a) shows attraction, (b) shows repulsion,
(C) shows the repulsion of a part different from (b).

【図5】 同磁極を対向させた永久磁石において、一方
を他方に対し移動させた(対向面積を変えた)場合の模
式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a case where one of the permanent magnets whose magnetic poles are opposed to each other is moved relative to the other (the facing area is changed).

【図6】 図5に基づいて計算した場合のX軸移動量に
対するX軸及びZ軸方向の荷重を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a load in the X-axis and Z-axis directions with respect to an X-axis movement amount when calculated based on FIG. 5;

【図7】 図5の永久磁石の離間距離を一定に保持し、
一方を他方に対し完全にずれた状態から完全にラップし
た状態まで移動し、さらにこの状態から完全にずれた状
態まで移動させた時の変位量と荷重との関係を示すグラ
フである。
FIG. 7 is a diagram showing a state in which the distance between the permanent magnets shown in FIG.
6 is a graph showing the relationship between the displacement and the load when one is moved from a completely shifted state to the other from a completely wrapped state, and further moved from this state to a completely shifted state.

【図8】 同磁極を対向させた永久磁石において、一方
を他方に対し回転させた(対向面積を変えた)場合の模
式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a case where one of the permanent magnets having the same magnetic poles is rotated with respect to the other (the facing area is changed).

【図9】 図8に基づいて永久磁石を回転させた場合の
対向面積に対する最大荷重を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the maximum load with respect to the facing area when the permanent magnet is rotated based on FIG.

【図10】 永久磁石としてネオジム系磁石を採用した
場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a distance between magnets and a load when a neodymium magnet is used as a permanent magnet.

【図11】 永久磁石の対向面積を変化させることによ
り幾何学的寸法を変化させるようにした回転機構の斜視
図である。
FIG. 11 is a perspective view of a rotation mechanism that changes a geometrical dimension by changing a facing area of a permanent magnet.

【図12】 図11の回転機構の機械モデルである。FIG. 12 is a mechanical model of the rotation mechanism shown in FIG. 11;

【図13】 図11の回転機構における入力トルクと出
力仕事との関係を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a relationship between input torque and output work in the rotation mechanism of FIG.

【図14】 図11の回転機構における入力仕事と出力
仕事との関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a relationship between input work and output work in the rotation mechanism of FIG. 11;

【図15】 図11の回転機構における入力荷重と出力
荷重との関係を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a relationship between an input load and an output load in the rotation mechanism of FIG.

【図16】 図11の構成を更に具体化した回転機構の
斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view of a rotation mechanism that further embodies the configuration of FIG. 11;

【図17】 永久磁石の対向面積を変化させることによ
り幾何学的寸法を変化させるようにした往復機構の斜視
図である。
FIG. 17 is a perspective view of a reciprocating mechanism in which a geometric dimension is changed by changing a facing area of a permanent magnet.

【図18】 永久磁石を回転させることにより回転エネ
ルギを取り出すようにしたエネルギ取り出し機構の斜視
図である。
FIG. 18 is a perspective view of an energy extracting mechanism configured to extract rotational energy by rotating a permanent magnet.

【図19】 図11の回転機構において、スライドする
永久磁石の周囲にコイルを配置した場合の電磁誘導特性
を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing electromagnetic induction characteristics when a coil is arranged around a sliding permanent magnet in the rotation mechanism of FIG. 11;

【図20】 図18の構成を更に具体化したエネルギ取
り出し機構の斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view of an energy extraction mechanism that further embodies the configuration of FIG. 18;

【図21】 図20のエネルギ取り出し機構の要部部分
断面図である。
21 is a partial cross-sectional view of a main part of the energy extraction mechanism of FIG.

【図22】 図20のエネルギ取り出し機構に駆動源を
取り付けた場合の正面図である。
FIG. 22 is a front view when a driving source is attached to the energy extraction mechanism of FIG. 20;

【図23】 図20のエネルギ取り出し機構に設けられ
た永久磁石の斜視図である。
FIG. 23 is a perspective view of a permanent magnet provided in the energy extraction mechanism of FIG.

【図24】 図20のエネルギ取り出し機構において、
下方に設けられた永久磁石とはずみ車との位置関係を示
す平面図である。
24. In the energy extraction mechanism of FIG.
It is a top view which shows the positional relationship between the permanent magnet provided below and the flywheel.

【図25】 図20のエネルギ取り出し機構において、
対向する二つの永久磁石の位置関係を示す平面図であ
る。
25. In the energy extraction mechanism of FIG.
It is a top view which shows the positional relationship of two opposing permanent magnets.

【図26】 図20のエネルギ取り出し機構の変形例の
正面図である。
FIG. 26 is a front view of a modification of the energy extraction mechanism of FIG. 20.

【図27】 磁気バネの特性を説明するための基本モデ
ルである。
FIG. 27 is a basic model for explaining characteristics of a magnetic spring.

【図28】 本発明の磁気バネ構造におけるバネ定数及
び係数の時間に対する変化を示すグラフである。
FIG. 28 is a graph showing changes with time in a spring constant and a coefficient in the magnetic spring structure of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,4,48,50 永久磁石 6,40 基台 8 直動スライダ 10 L型アングル 12,52 ウェイト 14 大歯車 16 小歯車 18 駆動モータ 20,24,39,54 駆動源 30 下部プレート 32 上部プレート 38 磁気浮上テーブル 42 はずみ車 44 連結軸 46 スライダ 2, 4, 48, 50 Permanent magnet 6, 40 Base 8 Linear slider 10 L-shaped angle 12, 52 weight 14 Large gear 16 Small gear 18 Drive motor 20, 24, 39, 54 Drive source 30 Lower plate 32 Upper plate 38 magnetic levitation table 42 flywheel 44 connecting shaft 46 slider

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中平 宏 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目2番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 川崎 誠司 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目2番10 号 株式会社デルタツーリング内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Nakahira 1-2-10 Yano Shinmachi, Aki-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Inside Delta Touring Co., Ltd. (72) Inventor Seiji Kawasaki Yano Shinmachi, Aki-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture No.2-10, Delta Touring Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも二つの永久磁石を反発磁極が
対向した状態で互いに離間せしめ、上記少なくとも二つ
の永久磁石の対向面積を変化させることにより負の減衰
特性を示すか、あるいは、静磁エネルギが変化する磁気
バネを構成し、上記少なくとも二つの永久磁石の一方に
入力することにより他方の永久磁石より出力を取り出す
ようにしたことを特徴とするエネルギ取り出し機構。
At least two permanent magnets are separated from each other in a state where repulsive magnetic poles are opposed to each other, and the facing area of the at least two permanent magnets is changed to exhibit a negative damping characteristic or to reduce static magnetic energy. An energy extraction mechanism comprising a changing magnetic spring, wherein an output is extracted from one of the at least two permanent magnets by inputting to one of the at least two permanent magnets.
【請求項2】 上記一方の永久磁石を回転させ、上記他
方の永久磁石をスライドさせるようにした請求項1に記
載のエネルギ取り出し機構。
2. The energy extracting mechanism according to claim 1, wherein said one permanent magnet is rotated and said other permanent magnet is slid.
【請求項3】 上記一方の永久磁石に荷重を加えて位置
エネルギを与えるとともに、上記他方の永久磁石との平
衡点で上記一方の永久磁石を小さな入力で振動させるこ
とにより、上記他方の永久磁石がそのポテンシャルエネ
ルギが極小になる位置に戻ろうとする力と変換エネルギ
と慣性モーメントとに基づいて連続回転するようにした
請求項1に記載のエネルギ取り出し機構。
3. A method for applying a load to the one permanent magnet to apply a potential energy thereto, and vibrating the one permanent magnet with a small input at a point of equilibrium with the other permanent magnet, thereby obtaining the other permanent magnet. 2. The energy extracting mechanism according to claim 1, wherein the motor continuously rotates based on a force for returning to a position where the potential energy is minimized, a converted energy, and a moment of inertia.
JP12755797A 1996-09-30 1997-05-16 Energy taking out mechanism having magnetic spring Pending JPH10153164A (en)

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TW087104381A TW347449B (en) 1996-09-30 1998-03-24 Energy extracting mechanism having a magnetic spring
EP98105509A EP0878639B1 (en) 1997-05-16 1998-03-26 Energy extracting mechanism having a magnetic spring
DE69837363T DE69837363D1 (en) 1997-05-16 1998-03-26 Energy-absorbing device with a magnetic spring
US09/050,088 US6232689B1 (en) 1997-05-16 1998-03-30 Energy extracting mechanism having a magnetic spring
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009522763A (en) * 2006-11-07 2009-06-11 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Mounting head with return device and automatic mounting device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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