動力装置
【課題】永久磁石の組み合わせで発生する吸引力、反発力を利用して可動磁石を往復運動させ、クランク軸を連続的に回転させて動力を取り出す。
【解決手段】案内筒３−１と可動永久磁石４−１と一側吸反用永久磁石５−１と他側吸反用永久磁石６−１とから構成される気筒部２−１を設け、可動永久磁石の往復運動を回転運動に変換するクランク軸８を設け、可動永久磁石の往復運動をクランク軸に伝達するコネクティングロッド１０−１を設け、可動永久磁石の磁極に対向する一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の磁極の位相を変更する位相変更機構１２−１を設け、可動永久磁石の磁極に対向する一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の磁極を位相変更機構により同極および異極あるいは異極および同極の位相に変更することで、発生する吸引力と反発力とにより可動永久磁石を往復運動させてクランク軸を回転させる。
【解決手段】案内筒３−１と可動永久磁石４−１と一側吸反用永久磁石５−１と他側吸反用永久磁石６−１とから構成される気筒部２−１を設け、可動永久磁石の往復運動を回転運動に変換するクランク軸８を設け、可動永久磁石の往復運動をクランク軸に伝達するコネクティングロッド１０−１を設け、可動永久磁石の磁極に対向する一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の磁極の位相を変更する位相変更機構１２−１を設け、可動永久磁石の磁極に対向する一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の磁極を位相変更機構により同極および異極あるいは異極および同極の位相に変更することで、発生する吸引力と反発力とにより可動永久磁石を往復運動させてクランク軸を回転させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は動力装置に係り、特に、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力、反発力を利用して動力を取り出すことができる動力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁石を利用した動力装置には、直接的に回転運動を発生する電動機がある。一方、磁石を利用した動力装置には、直線往復運動をクランク軸の回転運動に変換して取り出す動力装置がある。
【０００３】
この動力装置には、コネクティングロッドによりクランク軸に連結された複数の進退軸に電磁石を取り付けて可動磁石とし、この可動磁石である電磁石と対面する位置に永久磁石を取り付けて固定磁石とし、電磁石の励磁による磁極を永久磁石と同極とし、電磁石の励磁タイミングを電磁石と永久磁石の接近時から離反行程の間とすることで進退軸を直線運動させ、この進退軸の直線運動をクランク軸の回転運動に変換して取り出す装置がある。（特開２００４−１３７９６７号公報）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３７９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記特許文献１の動力装置は、クランク軸に一端を連結した進退軸の他端に可動磁石である電磁石を取り付け、この電磁石の磁極を対面する位置の固定磁石である永久磁石と同極にし、反発力で進退軸をクランク軸側に直線運動（往動）させてクランク軸を回転させているため、進退軸をクランク軸から離れる側に移動（復動）させることができない。
このため、特許文献１の動力装置は、１本の進退軸を往復運動させることができず、クランク軸を連続的に回転させることができないことから、クランク軸を挟んで両側に一本ずつ、２本の進退軸を配置してクランク軸を連続的に回転させている。しかし、特許文献１の動力装置は、２本の進退軸をクランク軸から両側に突出するように配置していることから、構造的に大型化する問題がある。
【０００６】
１本の進退軸を往復運動させる場合には、進退軸に取り付けた可動磁石である電磁石の磁極を対面する位置の固定磁石である永久磁石と異極にして、吸引力を発生させなけばならない。しかし、進退軸がクランク軸に接近した状態では、電磁石と永久磁石との間の距離が大きいことから、進退軸を永久磁石側に移動させるだけの吸引力を発生させるために、電磁石に大きな電流を供給する必要がある。
【０００７】
この発明は、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力、反発力を利用して、大電流の供給や大型化を招くことなく可動磁石を往復運動させることができ、クランク軸を連続的に回転させて動力を取り出すことができる動力装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、長手方向に延びる案内筒と、この案内筒内に往復運動自在に支持され且つ往動方向側端および復動方向側端におのおの異なる磁極を有する可動永久磁石と、前記案内筒の往動方向側端部に配設され且つ前記可動永久磁石の往動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極を有して吸引力または反発力を発生させる一側吸反用永久磁石と、前記案内筒の復動方向側端部に配設され且つ前記可動永久磁石の復動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極を有して吸引力または反発力を発生させる他側吸反用永久磁石と、から構成される気筒部を設け、前記可動永久磁石の往復運動を回転運動に変換するクランク軸を設け、前記可動永久磁石の往復運動を前記クランク軸に伝達するコネクティングロッドを設け、前記可動永久磁石の往復運動に連動して前記可動永久磁石の磁極に対向する前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の磁極の位相を変更する位相変更機構を設け、前記可動永久磁石の往動方向側端の磁極に対向する前記一側吸反用永久磁石の外周の磁極を前記位相変更機構により同極および異極のいずれか一方の位相に変更するともに前記可動永久磁石の復動方向側端の磁極に対向する前記他側吸反用永久磁石の外周の磁極を前記位相変更機構により同極および異極のいずれか他方の位相に変更することで、前記可動永久磁石と前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石との間に発生する吸引力と反発力とにより前記可動永久磁石を往復運動させて前記クランク軸を回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の動力装置は、可動永久磁石を往復運動自在に支持する案内筒の往動方向側端部および復動方向側端部にそれぞれ一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石を配設し、可動永久磁石の往復運動に連動して可動永久磁石の各磁極に対向する一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の各磁極の位相を同極および異極あるいは異極および同極に変更することで、可動永久磁石と一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石との間に吸引力と反発力とを発生させ、この吸引力と反発力とを利用して可動永久磁石を往復運動させてクランク軸を回転させる。
これにより、この動力装置は、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力と反発力を利用して、大電流の消費や大型化を招くことなく可動永久磁石を往復運動させることができ、クランク軸を連続的に回転させて回転力を取り出すことができる。取り出されたクランク軸の回転力は、発電機や産業機器などを駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は動力装置の模式図である。（実施例）
【図２】図２は第１可動永久磁石が復動方向側端に位置した第１気筒部の模式図である。（実施例）
【図３】図３は第１可動永久磁石が往動方向側端に位置した第１気筒部の模式図である。（実施例）
【図４】図４はクランク軸を軸線方向から見た場合の第１〜第３クランクピンの位置を示す模式図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は動力装置である。動力装置１は、複数個の気筒部２を設けている。この実施例では、奇数個の第１気筒部２−１〜第３気筒部２−３の３個を設けている。第１気筒部２−１〜第３気筒部２−３は、同様に構成されているので、以下においては、第１気筒部２−１について、図２、図３を引用して詳細を説明する。
前記第１気筒部２−１は、第１案内筒３−１と、第１可動永久磁石４−１と、第１一側吸反用永久磁石５−１と、第１他側吸反用永久磁石６−１と、から構成される。
前記第１案内筒３−１は、長手方向に延びる四角筒形状に形成され、長手方向に延びる第１ガイド溝７−１・７−１を上下に備えている。前記第１可動永久磁石４−１は、直方体形状に形成されて第１案内筒３−１内に往復運動自在に支持され、且つ往動方向（矢印Ａ方向）側端および復動方向（矢印Ｂ方向）側端におのおの異なる磁極Ｎ、Ｓを有している。この実施例の第１可動永久磁石４−１は、往動方向側端に磁極Ｎを備え、復動方向側端に磁極Ｓを備えている。
前記第１一側吸反用永久磁石５−１は、第１案内筒３−１の往動方向側端部に配設され、且つ第１可動永久磁石４−１の往動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極Ｎ、Ｓを有している。第１一側吸反用永久磁石５−１は、周方向において４等分した外周の周方向に磁極Ｎ、磁極Ｓを交互に配列し、第１可動永久磁石４−１との間に吸引力または反発力を発生させる。
前記第１他側吸反用永久磁石６−１は、第１案内筒３−１の復動方向側端部に配設され、且つ第１可動永久磁石４−１の復動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極Ｎ、Ｓを有している。第１他側吸反用永久磁石６−１は、周方向において４等分した外周の周方向に磁極Ｎ、磁極Ｓを交互に配列し、第１可動永久磁石４−１との間に吸引力または反発力を発生させる。
【００１３】
動力装置１は、第１可動永久磁石４−１の往復運動を回転運動に変換するクランク軸８を設けている。クランク軸８は、第１案内筒３−１の往動方向側延長線上において、第１案内筒３−１の長手方向と直交するように軸線を上下方向に向けて回転可能に配置している。クランク軸８には、上下に離間して一対の第１クランクピン９−１、９−１を設けている。
前記動力装置１は、第１可動永久磁石４−１の往復運動をクランク軸８に伝達する一対の第１コネクティングロッド１０−１、１０−１を設けている。第１可動永久磁石４−１には、第１案内筒３−１の第１ガイド溝７−１・７−１を貫通して上下に延びる一対の第１支持軸１１−１・１１−１を設けている。前記一対の第１コネクティングロッド１０−１・１０−１は、第１案内筒３−１を上下から挟むように配設し、一端側を第１支持軸１１−１・１１−１に接続し、他端側をクランク軸８の第１クランクピン９−１・９−１に接続している。
なお、この実施例においては、上側の第１コネクティングロッド１０−１を直線形状に形成し、下側の第１コネクティングロッド１０−１を直線形状でなく円環形状に形成している。これは、後述する第１位相変更機構１２−１の第１一側回転軸１７−１との干渉を回避しつつ、第１可動永久磁石４−１をクランク軸８に接続するためである。
【００１４】
前記動力装置１は、第１可動永久磁石４−１の往復運動に連動して、第１可動永久磁石４−１の磁極Ｎ、Ｓに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１の外周の磁極Ｎ、Ｓの位相を変更する第１位相変更機構１２−１を設けている。この実施例の第１位相変更機構１２−１は、クランク軸８の回転力で第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を回転させることで、第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｎ、Ｓの位相を変更する。
前記第１位相変更機構１２−１は、クランク軸８に設けた第１駆動ギヤ１３−１と、この第１駆動ギヤ１３−１に１／２のギヤ比で減速して噛み合う第１一側従動ギヤ１４−１と、この第１一側従動ギヤ１４−１に第１中間ギヤ１５−１を介して同ギヤ比で噛み合う第１他側従動ギヤ１６−１とを備えている。
前記第１一側従動ギヤ１４−１は、第１一側回転軸１７−１により第１一側吸反用永久磁石５−１に連結され、第１一側吸反用永久磁石５−１をクランク軸８の１／２の速度で回転させる。第１中間ギヤ１５−１は、回転自在な第１中間軸１８−１に取り付けられている。第１他側従動ギヤ１６−１は、第１他側回転軸１９−１により第１他側吸反用永久磁石６−１に連結され、第１他側吸反用永久磁石６−１をクランク軸８の１／２の速度で回転させる。
【００１５】
前記第１位相変更機構１２−１は、図２に示すように、第１可動永久磁石４−１を往動方向（矢印Ａ方向）に移動させる場合に、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極の位相を異極のＳに変更して吸引力を発生させるとともに、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極の位相を同極のＳに変更して反発力を発生させるように、クランク軸９の回転力で第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を回転させる。
また、第１位相変更機構１２−１は、図３に示すように、第１可動永久磁石４−１を復動方向（矢印Ｂ方向）に移動させる場合に、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極の位相を同極のＮに変更して反発力を発生させるとともに、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極の位相を異極のＮに変更して吸引力を発生させるように、クランク軸９の回転力で第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を回転させる。
これにより、第１可動永久磁石４−１は、往動方向（矢印Ａ方向）及び復動方向（矢印Ｂ方向）へ移動される。この第１可動永久磁石４−１の往復運動は、第１コネクティングロッド１０−１・１０−１によりクランク軸８に伝達され、回転運動に変換される。
【００１６】
また、前記第２気筒部２−２は、第１気筒部２−１と同様に、第２案内筒３−２と、第２可動永久磁石４−２と、第２一側吸反用永久磁石５−２と、第２他側吸反用永久磁石６−２とから構成され、往動方向側端および復動方向側端に異なる磁極Ｎ、Ｓを有する第２可動永久磁石４−２を一対の第２コネクティングロッド１０−２・１０−２によりクランク軸８の第２クランクピン９−２・９−２に接続している。第２コネクティングロッド１０−２・１０−２は、後述する第２位相変更機構１２−２の第２一側回転軸１７−２との干渉を回避しつつ、第２可動永久磁石４−２をクランク軸８に接続するために、円環形状に形成している。なお、符号７−２は第２ガイド溝、符号１１−２は第２支持軸である。
前記第２気筒部２−２は、第２可動永久磁石４−２の往復運動に連動して、第２可動永久磁石４−２の磁極Ｎ、Ｓに対向する第２一側吸反用永久磁石５−２および第２他側吸反用永久磁石６−２の外周の磁極Ｎ、Ｓの位相を変更するように、クランク軸８の回転力で第２一側吸反用永久磁石５−２および第２他側吸反用永久磁石６−２を回転させる第２位相変更機構１２−２を備えている。第２位相変更機構１２−２は、第２駆動ギヤ１３−２と、第２一側従動ギヤ１４−２と、第２中間ギヤ１５−２と、第２他側従動ギヤ１６−２とを備え、第２一側回転軸１７−２により第２一側吸反用永久磁石５−２をクランク軸８の１／２の速度で回転させ、また、第２他側回転軸１９−２により第２他側吸反用永久磁石６−２をクランク軸８の１／２の速度で回転させる。なお、符号１８−２は、第２中間ギヤ１５−２の第２中間軸である。
【００１７】
前記第２位相変更機構１２−２は、第１位相変更機構１２−１と同様に、第２可動永久磁石４−２を往動方向（矢印Ａ方向）に移動させる場合に、第２可動永久磁石４−２の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第２一側吸反用永久磁石５−２の磁極の位相を異極のＳに変更して吸引力を発生させるとともに、第２可動永久磁石４−２の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第２他側吸反用永久磁石６−２の磁極の位相を同極のＳに変更して反発力を発生させるように、クランク軸８の回転力で第２一側吸反用永久磁石５−２および第２他側吸反用永久磁石６−２を回転させる。
また、第２位相変更機構１２−２は、第１位相変更機構１２−１と同様に、第２可動永久磁石４−２を復動方向（矢印Ｂ方向）に移動させる場合に、第２可動永久磁石４−２の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第２一側吸反用永久磁石５−２の磁極の位相を同極のＮに変更して反発力を発生させるとともに、第２可動永久磁石４−２の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第２他側吸反用永久磁石６−２の磁極の位相を異極のＮに変更して吸引力を発生させるように、クランク軸８の回転力で第２一側吸反用永久磁石５−２および第２他側吸反用永久磁石６−２を回転させる。
これにより、第２可動永久磁石４−２は、往動方向（矢印Ａ方向）及び復動方向（矢印Ｂ方向）へ移動される。この第２可動永久磁石４−２の往復運動は、第２コネクティングロッド１０−２・１０−２によりクランク軸８に伝達され、回転運動に変換される。
【００１８】
さらに、前記第３気筒部２−３は、第１気筒部２−１と同様に、第３案内筒３−３と、第３可動永久磁石４−３と、第３一側吸反用永久磁石５−３と、第３他側吸反用永久磁石６−３とから構成され、往動方向側端および復動方向側端に異なる磁極Ｎ、Ｓを有する第３可動永久磁石４−３を一対の第３コネクティングロッド１０−３・１０−３によりクランク軸８の第３クランクピン９−３・９−３に接続している。第３コネクティングロッド１０−３・１０−３は、後述する第３位相変更機構１２−３の第３一側回転軸１７−３との干渉を回避しつつ、第３可動永久磁石４−３をクランク軸８に接続するために、円環形状に形成している。なお、符号７−３は第３ガイド溝、符号１１−３は第３支持軸である。
前記第３気筒部２−３は、第３可動永久磁石４−３の往復運動に連動して、第３可動永久磁石４−３の磁極Ｎ、Ｓに対向する第３一側吸反用永久磁石５−３および第３他側吸反用永久磁石６−３の外周の磁極Ｎ、Ｓの位相を変更するように、クランク軸８の回転力で第３一側吸反用永久磁石５−３および第３他側吸反用永久磁石６−３を回転させる第３位相変更機構１２−３を備えている。第３位相変更機構１２−３は、第３駆動ギヤ１３−３と、第３一側従動ギヤ１４−３と、第３中間ギヤ１５−３と、第３他側従動ギヤ１６−３とを備え、第３一側回転軸１７−３により第３一側吸反用永久磁石５−３をクランク軸８の１／２の速度で回転させ、また、第３他側吸反用軸１９−３により第３他側吸反用永久磁石６−３をクランク軸８の１／２の速度で回転させる。なお、符号１８−３は、第３中間ギヤ１５−３の第３中間軸である。
【００１９】
前記第３位相変更機構１２−３は、第１位相変更機構１２−１と同様に、第３可動永久磁石４−３を往動方向（矢印Ａ方向）に移動させる場合に、第３可動永久磁石４−３の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第３一側吸反用永久磁石５−３の磁極の位相を異極のＳに変更して吸引力を発生させるとともに、第３可動永久磁石４−３の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第３他側吸反用永久磁石６−３の磁極の位相を同極のＳに変更して反発力を発生させるように、クランク軸８の回転力で第３一側吸反用永久磁石５−３および第３他側吸反用永久磁石６−３を回転させる。
また、第３位相変更機構１２−３は、第１位相変更機構１２−１と同様に、第３可動永久磁石４−３を復動方向（矢印Ｂ方向）に移動させる場合に、第３可動永久磁石４−３の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第３一側吸反用永久磁石５−３の磁極の位相を同極のＮに変更して反発力を発生させるとともに、第３可動永久磁石４−３の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第３他側吸反用永久磁石６−３の磁極の位相を異極のＮに変更して吸引力を発生させるように、クランク軸８の回転力で第３一側吸反用永久磁石５−３および第３他側吸反用永久磁石６−３を回転させる。
これにより、第３可動永久磁石４−３は、往動方向（矢印Ａ方向）及び復動方向（矢印Ｂ方向）へ移動される。この第３可動永久磁石４−３の往復運動は、第３コネクティングロッド１０−３・１０−３によりクランク軸８に伝達され、回転運動に変換される。
【００２０】
このように、動力装置１は、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の往動方向側端の磁極Ｎ、Ｓに対向する第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３の外周の磁極Ｎ、Ｓを第１〜第３位相変更機構１２−１〜１２−３により同極および異極のいずれか一方の位相に変更するともに第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の復動方向側端の磁極Ｎ、Ｓに対向する第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の外周の磁極Ｎ、Ｓを第１〜第３位相変更機構１２−１〜１２−３により同極および異極のいずかれ他方の位相に変更することで、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３と第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３との間に発生する吸引力と反発力とにより第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３を往復運動させてクランク軸８を回転させる。
このとき、動力装置１は、奇数個の第１〜第３気筒部２−１〜２−３の第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３が第１〜第３案内筒３−１〜３−３内を一定間隔で順次に往復運動するように、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の相対位置を異ならせて第１〜第３コネクティングロッド１０−１〜１０−３によりクランク軸８の第１〜第３クランクピン９−１〜９−３に接続している。
この実施例では、図４に示すように、クランク軸８を軸線方向から見た場合、第１〜第３クランクピン９−１〜９−３をクランク軸８の周方向に１２０度の等間隔で配置することで、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３が第１〜第３案内筒３−１〜３−３内を一定間隔で順次に往復運動するように、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の相対位置を異ならせてクランク軸８と接続している。
【００２１】
次に、動力装置１の作用を説明する。
先ず、第１気筒部２−１の第１可動永久磁石４−１の往復運動によるクランク軸８の回転を説明する。
動力装置１は、図２に示すように、第１気筒部２−１の第１可動永久磁石４−１が復動方向（矢印Ｂ方向）側端に位置した状態では、第１位相変更機構１２−１によって、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の外周の磁極がＳ、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の外周の磁極がＳとなっている。
第１可動永久磁石４−１は、往動方向側端の磁極Ｎと第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極Ｓとの間に発生する吸引力と、復動方向側端の磁極Ｓと第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｓとの間に発生する反発力とにより往動方向（矢印Ａ方向）に移動され、第１コネクティングロッド１０−１を介してクランク軸８を矢印Ｃ方向に回転させる。
このとき、第１位相変更機構１２−１は、第１可動永久磁石４−１の往動方向（矢印Ａ方向）への移動に連動して、第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を矢印Ｄ方向に回転させ、第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極の位相をＳからＮに次第に変更するとともに、第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極の位相をＳからＮに次第に変更する。
【００２２】
動力装置１は、図３に示すように、第１可動永久磁石４−１が往動方向（矢印Ａ方向）側端に移動すると、第１位相変更機構１２−１によって、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の外周の磁極がＮ、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の外周の磁極がＮとなる。
第１可動永久磁石４−１は、往動方向側端の磁極Ｎと第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極Ｎとの間に発生する反発力と、復動方向側端の磁極Ｓと第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｎとの間に発生する吸引力とにより復動方向（矢印Ｂ方向）に移動され、クランク軸８を矢印Ｃ方向に回転させる。
このとき、第１位相変更機構１２−１は、第１可動永久磁石４−１の復動方向（矢印Ｂ方向）への移動に連動して、第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を矢印Ｄ方向に回転させ、第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極の位相をＮからＳに次第に変更するとともに、第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極の位相をＮからＳに次第に変更する。
図２に示すように、第１可動永久磁石４−１が復動方向（矢印Ｂ方向）側端に移動すると、第１位相変更機構１２−１によって、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の外周の磁極がＳ、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の外周の磁極がＳとなる。
動力装置１は、図２に示す状態になることで、再び第１可動永久磁石４−１が吸引力と反発力とにより往動方向（矢印Ａ方向）に移動され、第１コネクティングロッド１０−１を介してクランク軸８を矢印Ｃ方向に回転させる。このように、動力装置１は、第１可動永久磁石４−１の往復運動を繰り返してクランク軸８に伝達し、クランク軸８を回転させる。
【００２３】
この動力装置１は、図１に示すように、奇数個の第１〜第３気筒部２−１〜２−３を設け、第１〜第３気筒部２−１〜２−３の第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３が第１〜第３案内筒３−１〜３−３内を一定間隔で順次に往復運動するように、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の相対位置を異ならせて、第１〜第３コネクティングロッド１０−１〜１０−３によりクランク軸８の第１〜第３クランクピン９−１〜９−３に接続している。
第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の相対位置は、図４に示すように、第１〜第３クランクピン９−１〜９−３をクランク軸８の周方向に１２０度の等間隔で配置しているので、例えば、第１可動永久磁石４−１が復動方向（矢印Ｂ方向）側端に位置して往動方向（矢印Ａ方向）側への移動を開始している場合に、第２可動永久磁石４−２が往動方向（矢印Ａ方向）側端の近傍に位置して往動方向（矢印Ａ方向）側端へ移動し、第３可動永久磁石４−３が往動方向（矢印Ａ方向）側端の近傍に位置して復動方向（矢印Ｂ方向）側端へ移動している状態の位置関係にある。
第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の往復運動は、第１〜第３コネクティングロッド１０−１〜１０３を介してクランク軸８に一定間隔で順次に伝達され、クランク軸８を矢印Ｃ方向に回転させる。これにより、動力装置１は、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３のそれぞれの往復運動を相互に補完して強化しながらクランク軸８に伝達させることができ、クランク軸８を連続して滑らかに回転させることができる。
【００２４】
このように、この動力装置１は、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３を往復運動自在に支持する第１〜第３案内筒２−１〜２−３の往動方向側端部および復動方向側端部にそれぞれ第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を配設し、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の往復運動に連動して第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の各磁極に対向する第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の各磁極の位相を同極および異極あるいは異極および同極に変更することで、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３と第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３との間に吸引力と反発力とを発生させ、この吸引力と反発力とにより第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３を往復運動させてクランク軸８を回転させる。
これにより、この動力装置１は、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力と反発力を利用して、大電流の消費や大型化を招くことなく可動永久磁石４を往復運動させることができ、クランク軸８を連続的に回転させて回転力を取り出すことができる。取り出されたクランク軸８の回転力は、発電機や産業機器などを駆動することができる。
【００２５】
なお、上述実施例では、複数個の気筒部２として３つの第１〜第３気筒部２−１〜２−３を設けた動力装置１を例示したが、３つに限定されるものでなく、５、７などの奇数個の気筒部２を設けることができ、奇数個だけでなく、２、４、６等の偶数個の気筒部２を設けることもできる。
また、動力装置１は、第１〜第３一側回転軸１７−１〜１７−３を接続し、第１〜第３他側回転軸１８−１〜１８−３を接続することで、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−１および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３をそれぞれ第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３に連動してクランク軸９の１／２の速度で回転させることができる。この場合には、第１〜第３位相変更機構１２−１〜１２−３のいずれか２つを廃して１つ、例えば、第１位相変更機構１２−１を残し、この１つの第１位相変更機構１２−１により第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−１および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を回転させることができる。
【００２６】
さらに、動力装置１は、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の磁極の位相を変更して第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３への吸引、反発を繰り返すが、位相を変更するための第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の回転をクランク軸８の回転力により行っている。
この回転において、例えば、第１可動永久磁石４−１と第１他側吸反用永久磁石６−１とが最接近し、第１可動永久磁石４−１の磁極Ｓと第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｎとの間に大きな吸引力が作用している状況では、第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｎを磁極Ｓに変更するために要求される回転力が大きくなり、少々の回転力不足が生じて第１他側吸反用永久磁石６−１を円滑に回転させ難くなる。
このような円滑に回転させ難い状況は、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３が第１〜第３案内筒２−１〜２−３の往動方向側端部および復動方向側端部に位置している場合に、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の全てについて起こりうる。
そこで、このような状況で第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を円滑に回転させるために、回転に必要とするエネルギの一部、つまり少々の不足エネルギを外部から供給することも考えられ、このような外力の補給システムを付加する場合もある。
例えば、図１に２点鎖線で示すように、第１〜第３位相変更機構１２−１〜１２−３の第１〜第３一側回転軸１７−１〜１７−３あるいは第１〜第３他側吸反用軸１８−１〜１８−３のいずれか一方に、回転力を補う回転力補給機構２０を設けることができる。回転力補給機構２０は、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を回転させる際のクランク軸８の回転力を補うことで、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を円滑に回転させることができ、クランク軸８を連続して滑らかに回転させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
この発明は、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力と反発力を利用して、クランク軸を連続的に回転させて回転力を取り出すことができるものであり、発電機や産業機器などを駆動するための原動機として利用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ 動力装置
２−１〜２−３ 第１気筒部〜第３気筒部
３−１〜３−３ 第１案内筒〜第３案内筒
４−１〜４−３ 第１可動永久磁石〜第３可動永久磁石
５−１〜５−３ 第１一側吸反用永久磁石〜第３一側吸反用永久磁石
６−１〜６−３ 第１他側吸反用永久磁石〜第３他側吸反用永久磁石
７−１〜７−３ 第１ガイド溝〜第３ガイド溝
８ クランク軸
９−１〜９−３ 第１クランクピン〜第３クランクピン
１０−１〜１０−３ 第１コネクティングロッド〜第３コネクティングロッド
１１−１〜１１−３ 第１支持軸〜第３支持軸
１２−１〜１２−３ 第１位相変更機構〜第３位相変更機構
１３−１〜１３−３ 第１駆動ギヤ〜第３駆動ギヤ
１４−１〜１４−３ 第１一側従動ギヤ〜第３従動ギヤ
１５−１〜１５−３ 第１中間ギヤ〜第３中間ギヤ
１６−１〜１５−３ 第１他側従動ギヤ〜第３他側従動ギヤ
１７−１〜１７−３ 第１一側回転軸〜第３一側回転軸
１８−１〜１８−３ 第１中間軸〜第３中間軸
１９−１〜１９−３ 第１他側回転軸〜第３他側回転軸
【技術分野】
【０００１】
この発明は動力装置に係り、特に、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力、反発力を利用して動力を取り出すことができる動力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁石を利用した動力装置には、直接的に回転運動を発生する電動機がある。一方、磁石を利用した動力装置には、直線往復運動をクランク軸の回転運動に変換して取り出す動力装置がある。
【０００３】
この動力装置には、コネクティングロッドによりクランク軸に連結された複数の進退軸に電磁石を取り付けて可動磁石とし、この可動磁石である電磁石と対面する位置に永久磁石を取り付けて固定磁石とし、電磁石の励磁による磁極を永久磁石と同極とし、電磁石の励磁タイミングを電磁石と永久磁石の接近時から離反行程の間とすることで進退軸を直線運動させ、この進退軸の直線運動をクランク軸の回転運動に変換して取り出す装置がある。（特開２００４−１３７９６７号公報）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３７９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記特許文献１の動力装置は、クランク軸に一端を連結した進退軸の他端に可動磁石である電磁石を取り付け、この電磁石の磁極を対面する位置の固定磁石である永久磁石と同極にし、反発力で進退軸をクランク軸側に直線運動（往動）させてクランク軸を回転させているため、進退軸をクランク軸から離れる側に移動（復動）させることができない。
このため、特許文献１の動力装置は、１本の進退軸を往復運動させることができず、クランク軸を連続的に回転させることができないことから、クランク軸を挟んで両側に一本ずつ、２本の進退軸を配置してクランク軸を連続的に回転させている。しかし、特許文献１の動力装置は、２本の進退軸をクランク軸から両側に突出するように配置していることから、構造的に大型化する問題がある。
【０００６】
１本の進退軸を往復運動させる場合には、進退軸に取り付けた可動磁石である電磁石の磁極を対面する位置の固定磁石である永久磁石と異極にして、吸引力を発生させなけばならない。しかし、進退軸がクランク軸に接近した状態では、電磁石と永久磁石との間の距離が大きいことから、進退軸を永久磁石側に移動させるだけの吸引力を発生させるために、電磁石に大きな電流を供給する必要がある。
【０００７】
この発明は、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力、反発力を利用して、大電流の供給や大型化を招くことなく可動磁石を往復運動させることができ、クランク軸を連続的に回転させて動力を取り出すことができる動力装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、長手方向に延びる案内筒と、この案内筒内に往復運動自在に支持され且つ往動方向側端および復動方向側端におのおの異なる磁極を有する可動永久磁石と、前記案内筒の往動方向側端部に配設され且つ前記可動永久磁石の往動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極を有して吸引力または反発力を発生させる一側吸反用永久磁石と、前記案内筒の復動方向側端部に配設され且つ前記可動永久磁石の復動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極を有して吸引力または反発力を発生させる他側吸反用永久磁石と、から構成される気筒部を設け、前記可動永久磁石の往復運動を回転運動に変換するクランク軸を設け、前記可動永久磁石の往復運動を前記クランク軸に伝達するコネクティングロッドを設け、前記可動永久磁石の往復運動に連動して前記可動永久磁石の磁極に対向する前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の磁極の位相を変更する位相変更機構を設け、前記可動永久磁石の往動方向側端の磁極に対向する前記一側吸反用永久磁石の外周の磁極を前記位相変更機構により同極および異極のいずれか一方の位相に変更するともに前記可動永久磁石の復動方向側端の磁極に対向する前記他側吸反用永久磁石の外周の磁極を前記位相変更機構により同極および異極のいずれか他方の位相に変更することで、前記可動永久磁石と前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石との間に発生する吸引力と反発力とにより前記可動永久磁石を往復運動させて前記クランク軸を回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の動力装置は、可動永久磁石を往復運動自在に支持する案内筒の往動方向側端部および復動方向側端部にそれぞれ一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石を配設し、可動永久磁石の往復運動に連動して可動永久磁石の各磁極に対向する一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の各磁極の位相を同極および異極あるいは異極および同極に変更することで、可動永久磁石と一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石との間に吸引力と反発力とを発生させ、この吸引力と反発力とを利用して可動永久磁石を往復運動させてクランク軸を回転させる。
これにより、この動力装置は、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力と反発力を利用して、大電流の消費や大型化を招くことなく可動永久磁石を往復運動させることができ、クランク軸を連続的に回転させて回転力を取り出すことができる。取り出されたクランク軸の回転力は、発電機や産業機器などを駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は動力装置の模式図である。（実施例）
【図２】図２は第１可動永久磁石が復動方向側端に位置した第１気筒部の模式図である。（実施例）
【図３】図３は第１可動永久磁石が往動方向側端に位置した第１気筒部の模式図である。（実施例）
【図４】図４はクランク軸を軸線方向から見た場合の第１〜第３クランクピンの位置を示す模式図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は動力装置である。動力装置１は、複数個の気筒部２を設けている。この実施例では、奇数個の第１気筒部２−１〜第３気筒部２−３の３個を設けている。第１気筒部２−１〜第３気筒部２−３は、同様に構成されているので、以下においては、第１気筒部２−１について、図２、図３を引用して詳細を説明する。
前記第１気筒部２−１は、第１案内筒３−１と、第１可動永久磁石４−１と、第１一側吸反用永久磁石５−１と、第１他側吸反用永久磁石６−１と、から構成される。
前記第１案内筒３−１は、長手方向に延びる四角筒形状に形成され、長手方向に延びる第１ガイド溝７−１・７−１を上下に備えている。前記第１可動永久磁石４−１は、直方体形状に形成されて第１案内筒３−１内に往復運動自在に支持され、且つ往動方向（矢印Ａ方向）側端および復動方向（矢印Ｂ方向）側端におのおの異なる磁極Ｎ、Ｓを有している。この実施例の第１可動永久磁石４−１は、往動方向側端に磁極Ｎを備え、復動方向側端に磁極Ｓを備えている。
前記第１一側吸反用永久磁石５−１は、第１案内筒３−１の往動方向側端部に配設され、且つ第１可動永久磁石４−１の往動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極Ｎ、Ｓを有している。第１一側吸反用永久磁石５−１は、周方向において４等分した外周の周方向に磁極Ｎ、磁極Ｓを交互に配列し、第１可動永久磁石４−１との間に吸引力または反発力を発生させる。
前記第１他側吸反用永久磁石６−１は、第１案内筒３−１の復動方向側端部に配設され、且つ第１可動永久磁石４−１の復動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極Ｎ、Ｓを有している。第１他側吸反用永久磁石６−１は、周方向において４等分した外周の周方向に磁極Ｎ、磁極Ｓを交互に配列し、第１可動永久磁石４−１との間に吸引力または反発力を発生させる。
【００１３】
動力装置１は、第１可動永久磁石４−１の往復運動を回転運動に変換するクランク軸８を設けている。クランク軸８は、第１案内筒３−１の往動方向側延長線上において、第１案内筒３−１の長手方向と直交するように軸線を上下方向に向けて回転可能に配置している。クランク軸８には、上下に離間して一対の第１クランクピン９−１、９−１を設けている。
前記動力装置１は、第１可動永久磁石４−１の往復運動をクランク軸８に伝達する一対の第１コネクティングロッド１０−１、１０−１を設けている。第１可動永久磁石４−１には、第１案内筒３−１の第１ガイド溝７−１・７−１を貫通して上下に延びる一対の第１支持軸１１−１・１１−１を設けている。前記一対の第１コネクティングロッド１０−１・１０−１は、第１案内筒３−１を上下から挟むように配設し、一端側を第１支持軸１１−１・１１−１に接続し、他端側をクランク軸８の第１クランクピン９−１・９−１に接続している。
なお、この実施例においては、上側の第１コネクティングロッド１０−１を直線形状に形成し、下側の第１コネクティングロッド１０−１を直線形状でなく円環形状に形成している。これは、後述する第１位相変更機構１２−１の第１一側回転軸１７−１との干渉を回避しつつ、第１可動永久磁石４−１をクランク軸８に接続するためである。
【００１４】
前記動力装置１は、第１可動永久磁石４−１の往復運動に連動して、第１可動永久磁石４−１の磁極Ｎ、Ｓに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１の外周の磁極Ｎ、Ｓの位相を変更する第１位相変更機構１２−１を設けている。この実施例の第１位相変更機構１２−１は、クランク軸８の回転力で第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を回転させることで、第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｎ、Ｓの位相を変更する。
前記第１位相変更機構１２−１は、クランク軸８に設けた第１駆動ギヤ１３−１と、この第１駆動ギヤ１３−１に１／２のギヤ比で減速して噛み合う第１一側従動ギヤ１４−１と、この第１一側従動ギヤ１４−１に第１中間ギヤ１５−１を介して同ギヤ比で噛み合う第１他側従動ギヤ１６−１とを備えている。
前記第１一側従動ギヤ１４−１は、第１一側回転軸１７−１により第１一側吸反用永久磁石５−１に連結され、第１一側吸反用永久磁石５−１をクランク軸８の１／２の速度で回転させる。第１中間ギヤ１５−１は、回転自在な第１中間軸１８−１に取り付けられている。第１他側従動ギヤ１６−１は、第１他側回転軸１９−１により第１他側吸反用永久磁石６−１に連結され、第１他側吸反用永久磁石６−１をクランク軸８の１／２の速度で回転させる。
【００１５】
前記第１位相変更機構１２−１は、図２に示すように、第１可動永久磁石４−１を往動方向（矢印Ａ方向）に移動させる場合に、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極の位相を異極のＳに変更して吸引力を発生させるとともに、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極の位相を同極のＳに変更して反発力を発生させるように、クランク軸９の回転力で第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を回転させる。
また、第１位相変更機構１２−１は、図３に示すように、第１可動永久磁石４−１を復動方向（矢印Ｂ方向）に移動させる場合に、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極の位相を同極のＮに変更して反発力を発生させるとともに、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極の位相を異極のＮに変更して吸引力を発生させるように、クランク軸９の回転力で第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を回転させる。
これにより、第１可動永久磁石４−１は、往動方向（矢印Ａ方向）及び復動方向（矢印Ｂ方向）へ移動される。この第１可動永久磁石４−１の往復運動は、第１コネクティングロッド１０−１・１０−１によりクランク軸８に伝達され、回転運動に変換される。
【００１６】
また、前記第２気筒部２−２は、第１気筒部２−１と同様に、第２案内筒３−２と、第２可動永久磁石４−２と、第２一側吸反用永久磁石５−２と、第２他側吸反用永久磁石６−２とから構成され、往動方向側端および復動方向側端に異なる磁極Ｎ、Ｓを有する第２可動永久磁石４−２を一対の第２コネクティングロッド１０−２・１０−２によりクランク軸８の第２クランクピン９−２・９−２に接続している。第２コネクティングロッド１０−２・１０−２は、後述する第２位相変更機構１２−２の第２一側回転軸１７−２との干渉を回避しつつ、第２可動永久磁石４−２をクランク軸８に接続するために、円環形状に形成している。なお、符号７−２は第２ガイド溝、符号１１−２は第２支持軸である。
前記第２気筒部２−２は、第２可動永久磁石４−２の往復運動に連動して、第２可動永久磁石４−２の磁極Ｎ、Ｓに対向する第２一側吸反用永久磁石５−２および第２他側吸反用永久磁石６−２の外周の磁極Ｎ、Ｓの位相を変更するように、クランク軸８の回転力で第２一側吸反用永久磁石５−２および第２他側吸反用永久磁石６−２を回転させる第２位相変更機構１２−２を備えている。第２位相変更機構１２−２は、第２駆動ギヤ１３−２と、第２一側従動ギヤ１４−２と、第２中間ギヤ１５−２と、第２他側従動ギヤ１６−２とを備え、第２一側回転軸１７−２により第２一側吸反用永久磁石５−２をクランク軸８の１／２の速度で回転させ、また、第２他側回転軸１９−２により第２他側吸反用永久磁石６−２をクランク軸８の１／２の速度で回転させる。なお、符号１８−２は、第２中間ギヤ１５−２の第２中間軸である。
【００１７】
前記第２位相変更機構１２−２は、第１位相変更機構１２−１と同様に、第２可動永久磁石４−２を往動方向（矢印Ａ方向）に移動させる場合に、第２可動永久磁石４−２の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第２一側吸反用永久磁石５−２の磁極の位相を異極のＳに変更して吸引力を発生させるとともに、第２可動永久磁石４−２の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第２他側吸反用永久磁石６−２の磁極の位相を同極のＳに変更して反発力を発生させるように、クランク軸８の回転力で第２一側吸反用永久磁石５−２および第２他側吸反用永久磁石６−２を回転させる。
また、第２位相変更機構１２−２は、第１位相変更機構１２−１と同様に、第２可動永久磁石４−２を復動方向（矢印Ｂ方向）に移動させる場合に、第２可動永久磁石４−２の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第２一側吸反用永久磁石５−２の磁極の位相を同極のＮに変更して反発力を発生させるとともに、第２可動永久磁石４−２の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第２他側吸反用永久磁石６−２の磁極の位相を異極のＮに変更して吸引力を発生させるように、クランク軸８の回転力で第２一側吸反用永久磁石５−２および第２他側吸反用永久磁石６−２を回転させる。
これにより、第２可動永久磁石４−２は、往動方向（矢印Ａ方向）及び復動方向（矢印Ｂ方向）へ移動される。この第２可動永久磁石４−２の往復運動は、第２コネクティングロッド１０−２・１０−２によりクランク軸８に伝達され、回転運動に変換される。
【００１８】
さらに、前記第３気筒部２−３は、第１気筒部２−１と同様に、第３案内筒３−３と、第３可動永久磁石４−３と、第３一側吸反用永久磁石５−３と、第３他側吸反用永久磁石６−３とから構成され、往動方向側端および復動方向側端に異なる磁極Ｎ、Ｓを有する第３可動永久磁石４−３を一対の第３コネクティングロッド１０−３・１０−３によりクランク軸８の第３クランクピン９−３・９−３に接続している。第３コネクティングロッド１０−３・１０−３は、後述する第３位相変更機構１２−３の第３一側回転軸１７−３との干渉を回避しつつ、第３可動永久磁石４−３をクランク軸８に接続するために、円環形状に形成している。なお、符号７−３は第３ガイド溝、符号１１−３は第３支持軸である。
前記第３気筒部２−３は、第３可動永久磁石４−３の往復運動に連動して、第３可動永久磁石４−３の磁極Ｎ、Ｓに対向する第３一側吸反用永久磁石５−３および第３他側吸反用永久磁石６−３の外周の磁極Ｎ、Ｓの位相を変更するように、クランク軸８の回転力で第３一側吸反用永久磁石５−３および第３他側吸反用永久磁石６−３を回転させる第３位相変更機構１２−３を備えている。第３位相変更機構１２−３は、第３駆動ギヤ１３−３と、第３一側従動ギヤ１４−３と、第３中間ギヤ１５−３と、第３他側従動ギヤ１６−３とを備え、第３一側回転軸１７−３により第３一側吸反用永久磁石５−３をクランク軸８の１／２の速度で回転させ、また、第３他側吸反用軸１９−３により第３他側吸反用永久磁石６−３をクランク軸８の１／２の速度で回転させる。なお、符号１８−３は、第３中間ギヤ１５−３の第３中間軸である。
【００１９】
前記第３位相変更機構１２−３は、第１位相変更機構１２−１と同様に、第３可動永久磁石４−３を往動方向（矢印Ａ方向）に移動させる場合に、第３可動永久磁石４−３の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第３一側吸反用永久磁石５−３の磁極の位相を異極のＳに変更して吸引力を発生させるとともに、第３可動永久磁石４−３の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第３他側吸反用永久磁石６−３の磁極の位相を同極のＳに変更して反発力を発生させるように、クランク軸８の回転力で第３一側吸反用永久磁石５−３および第３他側吸反用永久磁石６−３を回転させる。
また、第３位相変更機構１２−３は、第１位相変更機構１２−１と同様に、第３可動永久磁石４−３を復動方向（矢印Ｂ方向）に移動させる場合に、第３可動永久磁石４−３の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第３一側吸反用永久磁石５−３の磁極の位相を同極のＮに変更して反発力を発生させるとともに、第３可動永久磁石４−３の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第３他側吸反用永久磁石６−３の磁極の位相を異極のＮに変更して吸引力を発生させるように、クランク軸８の回転力で第３一側吸反用永久磁石５−３および第３他側吸反用永久磁石６−３を回転させる。
これにより、第３可動永久磁石４−３は、往動方向（矢印Ａ方向）及び復動方向（矢印Ｂ方向）へ移動される。この第３可動永久磁石４−３の往復運動は、第３コネクティングロッド１０−３・１０−３によりクランク軸８に伝達され、回転運動に変換される。
【００２０】
このように、動力装置１は、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の往動方向側端の磁極Ｎ、Ｓに対向する第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３の外周の磁極Ｎ、Ｓを第１〜第３位相変更機構１２−１〜１２−３により同極および異極のいずれか一方の位相に変更するともに第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の復動方向側端の磁極Ｎ、Ｓに対向する第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の外周の磁極Ｎ、Ｓを第１〜第３位相変更機構１２−１〜１２−３により同極および異極のいずかれ他方の位相に変更することで、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３と第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３との間に発生する吸引力と反発力とにより第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３を往復運動させてクランク軸８を回転させる。
このとき、動力装置１は、奇数個の第１〜第３気筒部２−１〜２−３の第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３が第１〜第３案内筒３−１〜３−３内を一定間隔で順次に往復運動するように、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の相対位置を異ならせて第１〜第３コネクティングロッド１０−１〜１０−３によりクランク軸８の第１〜第３クランクピン９−１〜９−３に接続している。
この実施例では、図４に示すように、クランク軸８を軸線方向から見た場合、第１〜第３クランクピン９−１〜９−３をクランク軸８の周方向に１２０度の等間隔で配置することで、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３が第１〜第３案内筒３−１〜３−３内を一定間隔で順次に往復運動するように、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の相対位置を異ならせてクランク軸８と接続している。
【００２１】
次に、動力装置１の作用を説明する。
先ず、第１気筒部２−１の第１可動永久磁石４−１の往復運動によるクランク軸８の回転を説明する。
動力装置１は、図２に示すように、第１気筒部２−１の第１可動永久磁石４−１が復動方向（矢印Ｂ方向）側端に位置した状態では、第１位相変更機構１２−１によって、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の外周の磁極がＳ、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の外周の磁極がＳとなっている。
第１可動永久磁石４−１は、往動方向側端の磁極Ｎと第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極Ｓとの間に発生する吸引力と、復動方向側端の磁極Ｓと第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｓとの間に発生する反発力とにより往動方向（矢印Ａ方向）に移動され、第１コネクティングロッド１０−１を介してクランク軸８を矢印Ｃ方向に回転させる。
このとき、第１位相変更機構１２−１は、第１可動永久磁石４−１の往動方向（矢印Ａ方向）への移動に連動して、第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を矢印Ｄ方向に回転させ、第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極の位相をＳからＮに次第に変更するとともに、第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極の位相をＳからＮに次第に変更する。
【００２２】
動力装置１は、図３に示すように、第１可動永久磁石４−１が往動方向（矢印Ａ方向）側端に移動すると、第１位相変更機構１２−１によって、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の外周の磁極がＮ、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の外周の磁極がＮとなる。
第１可動永久磁石４−１は、往動方向側端の磁極Ｎと第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極Ｎとの間に発生する反発力と、復動方向側端の磁極Ｓと第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｎとの間に発生する吸引力とにより復動方向（矢印Ｂ方向）に移動され、クランク軸８を矢印Ｃ方向に回転させる。
このとき、第１位相変更機構１２−１は、第１可動永久磁石４−１の復動方向（矢印Ｂ方向）への移動に連動して、第１一側吸反用永久磁石５−１および第１他側吸反用永久磁石６−１を矢印Ｄ方向に回転させ、第１一側吸反用永久磁石５−１の磁極の位相をＮからＳに次第に変更するとともに、第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極の位相をＮからＳに次第に変更する。
図２に示すように、第１可動永久磁石４−１が復動方向（矢印Ｂ方向）側端に移動すると、第１位相変更機構１２−１によって、第１可動永久磁石４−１の往動方向側端の磁極Ｎに対向する第１一側吸反用永久磁石５−１の外周の磁極がＳ、第１可動永久磁石４−１の復動方向側端の磁極Ｓに対向する第１他側吸反用永久磁石６−１の外周の磁極がＳとなる。
動力装置１は、図２に示す状態になることで、再び第１可動永久磁石４−１が吸引力と反発力とにより往動方向（矢印Ａ方向）に移動され、第１コネクティングロッド１０−１を介してクランク軸８を矢印Ｃ方向に回転させる。このように、動力装置１は、第１可動永久磁石４−１の往復運動を繰り返してクランク軸８に伝達し、クランク軸８を回転させる。
【００２３】
この動力装置１は、図１に示すように、奇数個の第１〜第３気筒部２−１〜２−３を設け、第１〜第３気筒部２−１〜２−３の第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３が第１〜第３案内筒３−１〜３−３内を一定間隔で順次に往復運動するように、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の相対位置を異ならせて、第１〜第３コネクティングロッド１０−１〜１０−３によりクランク軸８の第１〜第３クランクピン９−１〜９−３に接続している。
第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の相対位置は、図４に示すように、第１〜第３クランクピン９−１〜９−３をクランク軸８の周方向に１２０度の等間隔で配置しているので、例えば、第１可動永久磁石４−１が復動方向（矢印Ｂ方向）側端に位置して往動方向（矢印Ａ方向）側への移動を開始している場合に、第２可動永久磁石４−２が往動方向（矢印Ａ方向）側端の近傍に位置して往動方向（矢印Ａ方向）側端へ移動し、第３可動永久磁石４−３が往動方向（矢印Ａ方向）側端の近傍に位置して復動方向（矢印Ｂ方向）側端へ移動している状態の位置関係にある。
第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の往復運動は、第１〜第３コネクティングロッド１０−１〜１０３を介してクランク軸８に一定間隔で順次に伝達され、クランク軸８を矢印Ｃ方向に回転させる。これにより、動力装置１は、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３のそれぞれの往復運動を相互に補完して強化しながらクランク軸８に伝達させることができ、クランク軸８を連続して滑らかに回転させることができる。
【００２４】
このように、この動力装置１は、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３を往復運動自在に支持する第１〜第３案内筒２−１〜２−３の往動方向側端部および復動方向側端部にそれぞれ第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を配設し、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の往復運動に連動して第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３の各磁極に対向する第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の各磁極の位相を同極および異極あるいは異極および同極に変更することで、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３と第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３との間に吸引力と反発力とを発生させ、この吸引力と反発力とにより第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３を往復運動させてクランク軸８を回転させる。
これにより、この動力装置１は、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力と反発力を利用して、大電流の消費や大型化を招くことなく可動永久磁石４を往復運動させることができ、クランク軸８を連続的に回転させて回転力を取り出すことができる。取り出されたクランク軸８の回転力は、発電機や産業機器などを駆動することができる。
【００２５】
なお、上述実施例では、複数個の気筒部２として３つの第１〜第３気筒部２−１〜２−３を設けた動力装置１を例示したが、３つに限定されるものでなく、５、７などの奇数個の気筒部２を設けることができ、奇数個だけでなく、２、４、６等の偶数個の気筒部２を設けることもできる。
また、動力装置１は、第１〜第３一側回転軸１７−１〜１７−３を接続し、第１〜第３他側回転軸１８−１〜１８−３を接続することで、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−１および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３をそれぞれ第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３に連動してクランク軸９の１／２の速度で回転させることができる。この場合には、第１〜第３位相変更機構１２−１〜１２−３のいずれか２つを廃して１つ、例えば、第１位相変更機構１２−１を残し、この１つの第１位相変更機構１２−１により第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−１および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を回転させることができる。
【００２６】
さらに、動力装置１は、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の磁極の位相を変更して第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３への吸引、反発を繰り返すが、位相を変更するための第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の回転をクランク軸８の回転力により行っている。
この回転において、例えば、第１可動永久磁石４−１と第１他側吸反用永久磁石６−１とが最接近し、第１可動永久磁石４−１の磁極Ｓと第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｎとの間に大きな吸引力が作用している状況では、第１他側吸反用永久磁石６−１の磁極Ｎを磁極Ｓに変更するために要求される回転力が大きくなり、少々の回転力不足が生じて第１他側吸反用永久磁石６−１を円滑に回転させ難くなる。
このような円滑に回転させ難い状況は、第１〜第３可動永久磁石４−１〜４−３が第１〜第３案内筒２−１〜２−３の往動方向側端部および復動方向側端部に位置している場合に、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３の全てについて起こりうる。
そこで、このような状況で第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を円滑に回転させるために、回転に必要とするエネルギの一部、つまり少々の不足エネルギを外部から供給することも考えられ、このような外力の補給システムを付加する場合もある。
例えば、図１に２点鎖線で示すように、第１〜第３位相変更機構１２−１〜１２−３の第１〜第３一側回転軸１７−１〜１７−３あるいは第１〜第３他側吸反用軸１８−１〜１８−３のいずれか一方に、回転力を補う回転力補給機構２０を設けることができる。回転力補給機構２０は、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を回転させる際のクランク軸８の回転力を補うことで、第１〜第３一側吸反用永久磁石５−１〜５−３および第１〜第３他側吸反用永久磁石６−１〜６−３を円滑に回転させることができ、クランク軸８を連続して滑らかに回転させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
この発明は、永久磁石の組み合わせで発生する吸引力と反発力を利用して、クランク軸を連続的に回転させて回転力を取り出すことができるものであり、発電機や産業機器などを駆動するための原動機として利用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ 動力装置
２−１〜２−３ 第１気筒部〜第３気筒部
３−１〜３−３ 第１案内筒〜第３案内筒
４−１〜４−３ 第１可動永久磁石〜第３可動永久磁石
５−１〜５−３ 第１一側吸反用永久磁石〜第３一側吸反用永久磁石
６−１〜６−３ 第１他側吸反用永久磁石〜第３他側吸反用永久磁石
７−１〜７−３ 第１ガイド溝〜第３ガイド溝
８ クランク軸
９−１〜９−３ 第１クランクピン〜第３クランクピン
１０−１〜１０−３ 第１コネクティングロッド〜第３コネクティングロッド
１１−１〜１１−３ 第１支持軸〜第３支持軸
１２−１〜１２−３ 第１位相変更機構〜第３位相変更機構
１３−１〜１３−３ 第１駆動ギヤ〜第３駆動ギヤ
１４−１〜１４−３ 第１一側従動ギヤ〜第３従動ギヤ
１５−１〜１５−３ 第１中間ギヤ〜第３中間ギヤ
１６−１〜１５−３ 第１他側従動ギヤ〜第３他側従動ギヤ
１７−１〜１７−３ 第１一側回転軸〜第３一側回転軸
１８−１〜１８−３ 第１中間軸〜第３中間軸
１９−１〜１９−３ 第１他側回転軸〜第３他側回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる案内筒と、この案内筒内に往復運動自在に支持され且つ往動方向側端および復動方向側端におのおの異なる磁極を有する可動永久磁石と、前記案内筒の往動方向側端部に配設され且つ前記可動永久磁石の往動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極を有して吸引力または反発力を発生させる一側吸反用永久磁石と、前記案内筒の復動方向側端部に配設され且つ前記可動永久磁石の復動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極を有して吸引力または反発力を発生させる他側吸反用永久磁石と、から構成される気筒部を設け、
前記可動永久磁石の往復運動を回転運動に変換するクランク軸を設け、
前記可動永久磁石の往復運動を前記クランク軸に伝達するコネクティングロッドを設け、
前記可動永久磁石の往復運動に連動して前記可動永久磁石の磁極に対向する前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の磁極の位相を変更する位相変更機構を設け、
前記可動永久磁石の往動方向側端の磁極に対向する前記一側吸反用永久磁石の外周の磁極を前記位相変更機構により同極および異極のいずれか一方の位相に変更するともに前記可動永久磁石の復動方向側端の磁極に対向する前記他側吸反用永久磁石の外周の磁極を前記位相変更機構により同極および異極のいずれか他方の位相に変更することで、前記可動永久磁石と前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石との間に発生する吸引力と反発力とにより前記可動永久磁石を往復運動させて前記クランク軸を回転させることを特徴とする動力装置。
【請求項２】
前記気筒部を複数個設け、
前記複数個の気筒部の可動永久磁石が案内筒内を一定間隔で順次に往復運動するように、前記複数個の気筒部の可動永久磁石の相対位置を異ならせて前記コネクティングロッドにより前記クランク軸に接続したことを特徴とする請求項１に記載の動力装置。
【請求項３】
前記位相変更機構により前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石を回転させる際の前記クランク軸の回転力を補う回転力補給機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の動力装置。
【請求項１】
長手方向に延びる案内筒と、この案内筒内に往復運動自在に支持され且つ往動方向側端および復動方向側端におのおの異なる磁極を有する可動永久磁石と、前記案内筒の往動方向側端部に配設され且つ前記可動永久磁石の往動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極を有して吸引力または反発力を発生させる一側吸反用永久磁石と、前記案内筒の復動方向側端部に配設され且つ前記可動永久磁石の復動方向側端に対向する外周に複数の異なる磁極を有して吸引力または反発力を発生させる他側吸反用永久磁石と、から構成される気筒部を設け、
前記可動永久磁石の往復運動を回転運動に変換するクランク軸を設け、
前記可動永久磁石の往復運動を前記クランク軸に伝達するコネクティングロッドを設け、
前記可動永久磁石の往復運動に連動して前記可動永久磁石の磁極に対向する前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石の磁極の位相を変更する位相変更機構を設け、
前記可動永久磁石の往動方向側端の磁極に対向する前記一側吸反用永久磁石の外周の磁極を前記位相変更機構により同極および異極のいずれか一方の位相に変更するともに前記可動永久磁石の復動方向側端の磁極に対向する前記他側吸反用永久磁石の外周の磁極を前記位相変更機構により同極および異極のいずれか他方の位相に変更することで、前記可動永久磁石と前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石との間に発生する吸引力と反発力とにより前記可動永久磁石を往復運動させて前記クランク軸を回転させることを特徴とする動力装置。
【請求項２】
前記気筒部を複数個設け、
前記複数個の気筒部の可動永久磁石が案内筒内を一定間隔で順次に往復運動するように、前記複数個の気筒部の可動永久磁石の相対位置を異ならせて前記コネクティングロッドにより前記クランク軸に接続したことを特徴とする請求項１に記載の動力装置。
【請求項３】
前記位相変更機構により前記一側吸反用永久磁石および他側吸反用永久磁石を回転させる際の前記クランク軸の回転力を補う回転力補給機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の動力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９２１０２（Ｐ２０１３−９２１０２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４６０７（Ｐ２０１１−２３４６０７）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（３９６０２３０７４）有限会社龍建築設計事務所 (1)
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（３９６０２３０７４）有限会社龍建築設計事務所 (1)
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