誘発駆動ホイール
【課題】伝動部材としてのホイールの伝動ロスを可及的に小とすること
【解決手段】駆動ホイール３とサテライトホイール５とは反対方向に回転可能であり、両者の円周面に設けた多数の区画に磁石が取り付けられる。駆動ホイールに取り付けられるベース磁石７はすべて極性が同一とされ、サテライトホイールに取り付けられるサテライト磁石９は極性が交互に変更され、両者の間に僅少のギャップが設けられる。ベース磁石と同極のサテライト磁石は、ベース磁石との各後端角部７ｂ、９ｂの位置が一致したとき前端角部９ａがサテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜される。異極の場合ベース磁石との各前端角部７ａ、９ａの位置が一致したとき後端角部９ｂがサテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、異極のベース磁石の取付角度Ｍが同極のベース磁石の取付角度Ｌより大である。
【解決手段】駆動ホイール３とサテライトホイール５とは反対方向に回転可能であり、両者の円周面に設けた多数の区画に磁石が取り付けられる。駆動ホイールに取り付けられるベース磁石７はすべて極性が同一とされ、サテライトホイールに取り付けられるサテライト磁石９は極性が交互に変更され、両者の間に僅少のギャップが設けられる。ベース磁石と同極のサテライト磁石は、ベース磁石との各後端角部７ｂ、９ｂの位置が一致したとき前端角部９ａがサテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜される。異極の場合ベース磁石との各前端角部７ａ、９ａの位置が一致したとき後端角部９ｂがサテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、異極のベース磁石の取付角度Ｍが同極のベース磁石の取付角度Ｌより大である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明はエンジンやモータ等の駆動力を伝達する部材の改良に関し、磁力を利用したサテライト型の誘発駆動ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンやモータ等の駆動力はエネルギの伝達時に伝動ロスが生ずる。例えば、駆動源部から実際に仕事をするアクチュエータにエネルギが伝動されるには回転運動を往復運動に変換するなど、種々の部材を経ることにより行われている。この間に伝動ロスが発生するのであるが、従来はこれを不可避的なものとされ有効に対処することができないでいた。
【０００３】
この解決策として、磁力の活用が考えられている。これは、ホイールの底面に磁石を設け該磁石に対向するように磁石を固設することで、磁石同士の反発力を利用してホイールを浮上させ、さらにこの反発力を回転にも利用するという考えに基づくものである。
【０００４】
しかしながら、上記のように単にホイールの底面に磁石を設け該磁石に対向するように磁石を固設する方法では、磁石の性質である反発及び吸引を十分に活かしきれていなかった。
【特許文献１】特開２００５−２０９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は上記背景より磁石を使用し、その性質である反発及び吸引を有効利用することにより伝動部材としてのホイールの伝動ロスを可及的に小とすること、とくに駆動ホイールと連動する駆動軸の負荷を可及的に小とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的達成のため、本願発明による誘発駆動ホイールは、径の大なる単一の駆動ホイールと径の小なる複数のサテライトホイールとからなり、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールとは反対方向に回転可能であり、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールの円周面に設けた多数の区画に磁石が取り付けられ、上記駆動ホイールに取り付けられるベース磁石はすべて極性が同一とされ、上記サテライトホイールに取り付けられるサテライト磁石は極性が交互に変更され、上記ベース磁石と上記サテライト磁石との間には僅少のギャップが設けられ、上記サテライト磁石は上記ベース磁石に対し異極の磁石が同極の磁石より取付角度が大であることを特徴とする。
また、請求項１記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記サテライト磁石は、上記ベース磁石と同極の場合ベース磁石と該ベース磁石に接近するサテライト磁石の各後端角部の位置が一致したとき前端角部が上記サテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、上記ベース磁石と異極の場合ベース磁石と該ベース磁石に接近するサテライト磁石の各前端角部の位置が一致したとき後端角部が上記サテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、異極のベース磁石の取付角度が同極のベース磁石の取付角度より大であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記サテライトホイールを上記駆動ホイールより速く回転させることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項３いずれか一記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記駆動ホイール及び上記サテライトホイールとからなる誘発駆動ホイールが同軸上に複数個連設されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
駆動ホイールの周囲に複数のサテライトホイールを設け、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールとを反対方向に回転可能とし、上記駆動ホイールにすべて極性を同一としたベース磁石を多数取り付け、上記サテライトホイールに極性を交互に変えたサテライト磁石を多数取り付け、上記サテライト磁石は上記ベース磁石に対し異極の磁石の取付角度が同極の磁石の取付角度より大となるよう差を設けたので、反発力が吸引力より常に大となった状態で、サテライトホイールのＮ極とＳ極とが機械的に入れ替わるため、駆動ホイールの回転を助勢しホイールの伝動ロスを可及的に小とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による誘発駆動ホイールをさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０００９】
図１は本願発明による誘発駆動ホイール１を示す。誘発駆動ホイール１は径の大なる単一の駆動ホイール３と径の小なる複数のサテライトホイール５とからなる。駆動ホイール３は後述する駆動源部２０からの駆動力により時計回りに回転され、サテライトホイール５は反時計回りに回転可能となっている。上記駆動ホイール３は短い円筒状に形成された適宜の金属材からなり、円周面に設けた多数の区画にベース磁石７が取り付けられる。上記サテライトホイール５は適宜の金属材からなり、上記駆動ホイール３の高さに対応する高さを有する短い円筒状に形成され、円周面に設けた多数の区画にサテライト磁石９が上記ベース磁石７に対し僅少のギャップｇを設けて取り付けられる。上記ベース磁石７は磁石の外周面側の極性がすべて同極（図示例ではＮ極）とされる。他方上記サテライト磁石９は磁石の外周面側の極性をＮ極−Ｓ極と交互に変更してなる。上記サテライト磁石９は上記ベース磁石７に対し同極の磁石と異極の磁石の取付角度に差を設け、異極（図示例ではＳ極）のサテライト磁石９の取付角度Ｍは同極（図示例ではＮ極）のサテライト磁石９の取付角度Ｌより大にする。このように配設された各磁石７、９を有する駆動ホイール３、サテライトホイール５は、各々、駆動ギヤ４、遊動ギヤ６に同期されて回転する。上記サテライトホイール５は上記駆動ホイール３の周面に複数個（図示例では４個）設けられる。回転速度は、図示例の場合、サテライトホイール５を駆動ホイール３の倍速に設定してある。
【００１０】
図２に基づいて上記サテライト磁石９の取付角度Ｍ、Ｌについて詳しく述べる。サテライトホイール５の回転の中心点Ｏから異極（図示例ではＳ極）のサテライト磁石９０１の前端角部９ａまでの距離ｒ及び同極（図示例ではＮ極）のサテライト磁石９０２の後端角部９ｂまでの距離ｒがどちらもサテライトホイールの円周軌道の半径ｒに等しく、サテライトホイール５の回転の中心点Ｏから同極のサテライト磁石９０２の前端角部９ａまでの距離ｒ1が該半径ｒより短く、異極のサテライト磁石９０１の後端角部９ｂまでの距離ｒ2がこれよりさらに短くなっている。そのため、上記駆動ホイール３に固着されるベース磁石７と異極のサテライト磁石９は、ベース磁石７の前端角部７ａと該ベース磁石７に接近するサテライト磁石９０１の前端角部９ａの位置が一致したとき、サテライト磁石９０１の後端角部９ｂが上記サテライトホイール５の回転軌跡の接線Ｔに対し所定の角度Ｍ（図示例では３０°）になるよう傾斜されて取り付けられる。他方上記ベース磁石７と同極（図示例ではＮ極）のサテライト磁石９の取付角度は、ベース磁石７の後端角部７ｂと該ベース磁石７に接近するサテライト磁石９０２の後端角部９ｂの位置が一致したとき、サテライト磁石９０２の前端角部９ａが上記サテライトホイール５の回転軌跡の接線Ｔに対し所定の角度Ｌ（図示例では１５°）になるよう傾斜されて取り付けられる。
【００１１】
上記構成の誘発駆動ホイール１は、例えば図３Ａに示すような駆動装置１００に適用される。図３Ａにおいて、駆動装置１００は駆動源部２０と伝動部４０とピストン部５０とからなり、上記した誘発駆動ホイール１は伝動部４０を構成する。詳しく説明すると、駆動源部２０は駆動源となるエンジン又はモータからなる。図示例の場合、エンジンは高圧状態で供給される炭酸ガスが大気圧になるときの体積膨張による力によりロータを駆動せしめる炭酸ガスエンジン２１からなる。該炭酸ガスエンジン２１は、金属製例えばアルミニウム合金製の円筒を横設してなるハウジング２２の内部に断面円形の内室２３が２個形成され、該２個の内室２３にそれぞれロータ２４が回転可能に設けられ、所要位置に炭酸ガスの供給口２５及び排出口２６を設けてなる。図示する炭酸ガスエンジン２１は、ロータが５面の複式炭酸ガスエンジンを示し、各ロータ２４について炭酸ガスの供給口２５及び排出口２６を２個ずつ設けてある。
【００１２】
上記ロータ２４の断面は、正五角形の各辺を内側に向かって５分の１円弧状に凹として、各頂点部を弯曲させた形状となっている。上記頂点部は圧力シールが設けられており、ハウジング内周面とロータ外周面とによってできる５個の作動室内の圧力が保持される。なお、この圧力シールはオイルシールを兼ねる。２７はロータシャフトであり、上記２個のロータ２４が軸着され、かつ一端部が駆動プーリ２８に固着されるとともに、他端部がフライホイール（図示せず）に固着される。この際各ロータ２４は出力の円滑性を確保するため、作動面の位相が重ならないようずらせて設ける。２９は該フライホイール（図示せず）を内蔵するフライホイールハウジングである。３０はスタータである。
【００１３】
上記ハウジング２２において、各内室２３の周壁には２個の供給口２５，２５と２個の排出口２６，２６が供給口２５・排出口２６・他の供給口２５・他の排出口２６の順に９０°おきに等間隔に設けられる。なお、上記排出口２６，２６は上記供給口２５，２５より大に形成される。
【００１４】
上記各ハウジング２２の各内室２３には高圧状態の炭酸ガス３５ａ（図３Ｂに示す）が供給され、該炭酸ガス３５ａが大気圧になるときの体積膨張による力により上記各ロータ２４がロータシャフト２７を中心にして回転する。
【００１５】
伝動部４０は上記構成の誘発駆動ホイール１を複数個（図示例では３個）連設してなり、上記駆動源部２０の駆動力をピストン部５０に伝達する。詳述すると、４１は受動プーリであり、上記駆動プーリ２８との間に駆動ベルト４２が回転自在に掛け渡され、炭酸ガスエンジン２１の駆動力が伝動される。該受動プーリ４１は図示を省略するギヤを有し、該ギヤが１次駆動ギヤ４３に歯合され、該１次駆動ギヤ４３が２次駆動ギヤ４４に歯合される。４５は上記駆動ホイール３及び上記駆動ギヤ４を軸着するホイール軸であり、上記２次駆動ギヤ４４に伝動された炭酸ガスエンジン２１の駆動力を各駆動ホイール３及び駆動ギヤ４に伝達する。４６は上記ホイール軸４５に回転自在に設けられるクランク、４７は該クランク４６に往復動自在に連結するクランクアームであり、該クランクアーム４７にピストン部５０を構成するレバーロッド５１が回動自在に連結される。
【００１６】
ピストン部５０は上記レバーロッド５１と、上記レバーロッド５１に回動自在に連結されるコンロッド５２と、該コンロッド５２に往復動自在に連結されるピストン５３，５４，５５とからなる。５３は１次圧縮ピストン、５４は２次圧縮ピストン、５５は３次圧縮ピストンであり、５６はシリンダブロックである。上記レバーロッド５１は支点５１ａが作用点５１ｂ側に偏心して形成される。例えば、図示実施例のように、支点５１ａ・作用点５１ｂ間の長さをｍとし、支点５１ａと力点５１ｃ間の長さをｎとした場合、ｍ：ｎ＝１：３とするときは、圧縮の際ピストン５３，５４，５５にかかる負荷力はレバーロッド５１についていえば１／３に軽減される。
【００１７】
各ピストン５３，５４，５５には流入口５３ａ（図３Ｃに示す），５４ａ，５５ａ（図３Ｂに示す）及び流出口５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ（図３Ｂに示す）が設けられる。ピストン５３の流入口５３ａは排気回収タンク８０（図３Ｃに示す）を介して炭酸ガスエンジン２１の排出口２６と、ピストン５４の流入口５４ａはピストン５３の流出口５３ｂと、ピストン５５の流入口５５ａはピストン５４の流出口５４ｂとそれぞれ連結されているため、上記炭酸ガスエンジン２１から排出された炭酸ガス３５ｂ（図３Ｃに示す）は、該流入口５３ａ，５４ａ，５５ａから各ピストン５３，５４，５５に流入し、各ピストン５３，５４，５５にて段階的に圧縮され所定の高圧状態とされた後、流出口５３ｂ，５４ｂ，５５ｂから流出し高圧状態の炭酸ガス３５ａ（図３Ｂに示す）となって上記炭酸ガスエンジン２１に供給されることになる。なお、図３Ｂに示す６０はバージン炭酸ガス３５ａを貯溜する圧力容器からなる初期タンクであり、切替弁６１及び三方切替弁６３を介して炭酸ガス３５ａを供給するパイプに連結される。６５は配管内の炭酸ガス３５ａの濃度（液化純度）を検知するセンサ、６７は上記切替弁６１及び上記三方切替弁６３の制御をするバルブ制御装置であり、配管内の炭酸ガス３５ａの濃度が低下したとき上記切替弁６１及び上記三方切替弁６３を作動させて上記初期タンク６０よりバージン炭酸ガス３５ａを配管中に供給する。
【００１８】
図３Ａ乃至図３Ｃに基づき駆動源部２０の機構について説明する。まずスタータ３０によりフライホイールを回転させる。すると、これに連動しているロータシャフト２７及びロータ２４が回転する。ハウジング内周面とロータ外周面とによってできる５個の作動室のうち１つの作動室に注目した場合、ロータ２４の回転によって、作動室に対し供給口２５が「開」になると、高圧状態の炭酸ガス３５ａが該作動室に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは作動室に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ２４がさらに回転し作動室に対し供給口２５が「閉」になると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が作動室の容積の限度内で行われるためである。これを仮に「亜膨張」と呼ぶ。亜膨張時にロータ２４が受ける圧力エネルギは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ロータ面全体で圧力を受けることになる。つまり吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００１９】
膨張排出行程において、ロータ２４の回転により排出口２６が「開」となった瞬間、即ち排出口２６がピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。この爆発的な膨張を伴う排気の作用によって、ロータ２４が回転するよう力が加わるのである。炭酸ガスを排気した作動室は、再び供給口２５が「開」の位置にくるまで大気圧を保持する。このロータ２４の回転の力は、ロータシャフト２７及び駆動プーリ２８に伝動し、その一部が例えば自動車等の駆動等に利用され、残りが上記伝動部４０及び上記ピストン部５０に伝動され炭酸ガスの循環に利用される。
【００２０】
駆動源部２０によって発生した駆動力は、駆動ベルト４２を介して受動プーリ４１に伝動される。そして、回転比変換のための１次駆動ギヤ４３を介して２次駆動ギヤ４４が回転し、さらに該２次駆動ギヤ４４の回転によってホイール軸４５が回転する。該ホイール軸４５の回転は各駆動ホイール３及び駆動ギヤ４に伝達するため、駆動ホイール３及び駆動ギヤ４が回転する。すると、駆動ギヤに歯合する遊動ギヤ６が回転し、これに同期してサテライトホイール５が回転を行う。このように駆動ホイール及びサテライトホイールが回転を始めると、駆動ホイールに設けられたＮ極のベース磁石７に対して、サテライトホイール５に設けられたサテライト磁石９のＳ極とＮ極が交互に作用するため、吸引作用と反発作用が繰り返されることになる。このベース磁石７とサテライト磁石９の相互作用によって駆動ホイール３の回転が助勢され、駆動ホイールと連動しているホイール軸４５の負荷が可及的に小となる。
【００２１】
ホイール軸４５の回転はクランク４６に伝動され、これによりクランクアーム４７が往復運動を行い、この往復運動によってレバーロッド５１の力点５１ｃが上下動をするため、５１ａを支点として作用点５１ｂに設けられたコンロッド５２が上下動を行う。そして、このコンロッド５２の上下動によって以下のピストン部５０が稼動する。
【００２２】
ピストン部５０では、上記コンロッド５２に連動して各ピストン５３，５４，５５が上下動を行い、炭酸ガス３５ｂを段階的に圧縮していく。まず、排気口２６から排気回収タンク８０を介して送気される炭酸ガス３５ｂは、１次圧縮ピストン５３の上昇に伴い流入口５３ａからシリンダ内に流入し、１次圧縮ピストン５３の降下によって圧縮されながら１次圧縮炭酸ガスとして流出口５３ｂから流出する。次に、この１次圧縮炭酸ガスは２次圧縮ピストン５４の上昇に伴い流入口５４ａからシリンダ内に流入し、２次圧縮ピストン５４の降下によってさらに圧縮されながら２次圧縮炭酸ガスとして流出口５４ｂから流出する。そして、この２次圧縮炭酸ガスは３次圧縮ピストン５５の上昇に伴い流入口５５ａからシリンダ内に流入し、３次圧縮ピストン５５の降下によってさらに圧縮されながら流出口５５ｂから流出する。このように炭酸ガス３５ｂは、３回に亘って圧縮されるから圧縮が円滑に行なわれる。かくして圧縮された炭酸ガスは所定の圧力である炭酸ガス３５ａとして炭酸ガスエンジン２１に供給される。
【００２３】
図４は駆動ホイール３とサテライトホイール５の回転に伴うベース磁石７とサテライト磁石９の位置関係を示す。異極（図示例ではＳ極）のサテライト磁石９０１がＡ位置よりＢ位置にきたとき、つまりベース磁石７の前端角部７ａと該ベース磁石７に接近するサテライト磁石９０１の前端角部９ａの位置が一致したとき、サテライト磁石９０１の後端角部９ｂが上記接線Ｔに対し所定の角度Ｍ（図示例では３０°）になる。なおＡ位置では、異極（図示例ではＳ極）のサテライト磁石９０１と同極（図示例ではＮ極）のサテライト磁石９１２の上記接線Ｔに対する角度Ｍ1と同Ｌ1とが等しい（図示例ではいずれも３７．５°）。次いでサテライト磁石９０１が回転しＣ位置に至ると、次のサテライト磁石９０２の前端角部９ａがベース磁石７０１の後端角部７ｂのところまできている。このときサテライト磁石９０１の角度Ｍ2は所定の角度Ｍより小となっている（図示例では２２．５°）。Ｄ位置乃至Ｆ位置では次のサテライト磁石９０２がベース磁石７０１にその磁界の影響を及ぼすようになる。先行するサテライト磁石９０１の上記接線Ｔに対する角度Ｍ3、Ｍ4はＤ位置、Ｅ位置となるに従い徐々に小となり、Ｅ位置では上記接線Ｔに対する角度Ｍ4と後続のサテライト磁石９０２の上記接線Ｔに対する角度Ｌ1とが等しくなる（図示例ではいずれも７．５°）。Ｆ位置つまりベース磁石７０１の後端角部７ｂと該ベース磁石７０１に接近するサテライト磁石９０２の後端角部９ｂの位置が一致したとき、サテライト磁石９０２の前端角部９ａが上記接線Ｔに対し所定の角度Ｌ（図示例では１５°）になる。次いでＧ位置になるとサテライト磁石９０２の角度Ｌ2は所定の角度Ｌより大となり（図示例では２２．５°）、Ｈ位置になると角度Ｌ3は所定の角度Ｌよりさらに大となる（図示例では３０°）。このときつまりＧ位置では次のサテライト磁石９０３（Ｓ極）が接近してきており、またＨ位置では次のサテライト磁石９０３（Ｓ極）の角度Ｍ0は所定の角度Ｍより大となっている（図示例では４５°）。
【００２４】
図５は上記各位置における磁石の有効磁界と出力分布を模式的に示す。図５下段のグラフにおいて、縦軸は磁石の有効磁界面積と駆動ホイール３及びサテライトホイール５の前後の端角部間の距離を表わし、横軸はホイール軸４５の回転方向を示す。Ａ乃至Ｈの符号は図４の駆動ホイール３とサテライトホイール５の回転に伴うベース磁石７とサテライト磁石９の位置関係を示す。Ｆ1は異極（Ｓ極）のサテライトホイール５と駆動ホイール３との間に吸引力が作用する吸引磁界を、Ｆ2は同極（Ｎ極）のサテライトホイール５と駆動ホイール３との間に反発力が作用する反発磁界を夫々示す。また便宜上上段に上記位置関係のときの駆動ホイール３とサテライトホイール５の図を略記する。
【００２５】
次に図４及び図５に基づいて本願発明による誘発駆動ホイール１の作動原理を説明してみる。
【００２６】
Ａ位置では、上記接線Ｔに対し大なる角度をつけた異極のサテライト磁石９０１が、あたかも飛行機が滑走路に着陸するかの如く前端角部９ａを下にして駆動ホイール３に接近しており、このとき図５下段のグラフに示すように急激に吸引力が大きくなっていく。その後、Ｂ位置及びＣ位置に示すようにサテライト磁石９０１の前端角部９ａが駆動ホイール３から急速に離反していくため、図５下段のグラフに示すようにＡ位置で吸引力が最大となった直後から吸引力が急激に減少していく。このように異極のサテライト磁石９０１は、上記接線Ｔに対し後端角部９ｂ側に大なる角度をつけているため、駆動ホイール３に対し前端角部９ａ側が線状の状態で急激に接近し磁界の作用をするので、吸引力が主として回転方向を決定することに利用される。
【００２７】
Ｃ位置からＤ位置にかけて、上記接線Ｔに対し小なる角度をつけて設けた同極のサテライト磁石９０２が駆動ホイール３に接近してくる。このとき、サテライト磁石９０２はベース磁石７０１に対し略平行に接近するため、図５下段のグラフに示すように反発力が大きくなっていく。
【００２８】
そして、Ｅ位置及びＦ位置では、上記接線Ｔに対し略平行を保っていたサテライト磁石９０２が、あたかも飛行機が滑走路から離陸するかの如く前端角部９ａを上にしてベース磁石７０１から離反するため、このときの大きな反発力（図５下段のグラフに示す）によって駆動ホイール３の回転を助勢する。このように、同極のサテライト磁石が上記接線Ｔに対し前端角部Ｌ側に小なる角度をつけて設けられるため、駆動ホイール３に対しサテライト磁石９０２が面状の状態で徐々に接近するので、同極のサテライト磁石より長時間に亘り強い反発力が作用し効率的に回転に利用される。サテライト磁石９０２はベース磁石７０１に対し回転方向に拡開しているため、反発力が駆動ホイール３への押出力となって回転を助勢するのである。
【００２９】
その後、Ｇ位置ではサテライト磁石９０２がさらに離反するにつれて図５下段のグラフに示すように反発力が弱くなる。Ｈ位置まで進むと次の異極のサテライト磁石９０３が接近してくるので、徐々に吸引力が増加してくる。
【００３０】
ここで、図６を参照してサテライト磁石９０１（Ｓ極）とベース磁石７０１（Ｎ極）の磁界の変化をみてみる。図６（Ａ）は接近するサテライト磁石９がベース磁石７に対し異極（Ｓ極）の場合の磁界の変化を模式的に示した図であり、この場合ベース磁石７上に吸引磁界Ｆ1が有効磁界として作用するが、磁石の裏側の反発磁界Ｆ2が非有効磁界となっている。一方図６（Ｂ）は同極（Ｎ極）の場合の磁界の変化を模式的に示すもので、この場合は反発磁界Ｆ2が有効磁界として作用し、吸引磁界Ｆ1が非有効磁界となる。このように磁石の磁界は、Ａ位置乃至Ｈ位置のどの位置においてもクロスハッチングで示す有効磁界とそれ以外の非有効磁界とが交錯している。これを各位置ごとに整理してみると、Ａ位置からＣ位置まではサテライト磁石９０１（Ｓ極）の吸引磁界Ｆ1が有効磁界として作用し、Ｃ位置からＧ位置までは次のサテライト磁石９０２（同極）から生ずる反発磁界Ｆ2が有効磁界として作用する。次いでＧ位置からＨ位置を経てＡ位置へと繰返すステップでは次のサテライト磁石９０３（Ｓ極）の吸引磁界Ｆ1が有効磁界として作用するのである。そしてＣ位置及びＧ位置は後続する異なる有効磁界の転換点となり、これによりサテライトホイール５の回転方向の決定と駆動ホイール３に対する回転助勢が得られるのである。
【００３１】
サテライト磁石９が異極（Ｓ極）の場合、各磁石９０１，９０３・・・はサテライトホイール５の回転によって円弧運動動作をするが、この動作は取付角度Ｍが大であるためベース磁石７に急角度で接近するとともにベース磁石７から急角度で離反する。また、接近及び離反いずれの場合も前端角部９ａを前のめりに傾斜させた状態で行なう。つまり、サテライト磁石９が異極（Ｓ極）の場合は急速にベース磁石７に接近し、しかもその接近状態はベース磁石７に対し線状の姿勢となっている。これにより急激にしかも短時間に増大又は減少する吸引磁界Ｆ1が生じ、これにより駆動ホイール３の回転方向が決定される。
【００３２】
一方、サテライト磁石９が同極（Ｎ極）の場合、各磁石９０２、９０４・・・の円弧運動動作は取付角度Ｌが小であるためベース磁石７に徐々に接近するとともにベース磁石７から徐々に離反する。この接近及び離反はいずれの場合も前端角部９ａを拡開させた状態で行なわれる。つまり、サテライト磁石９が同極（Ｎ極）の場合はベース磁石７に徐々に接近し、しかもその接近状態はベース磁石７に対し面状の姿勢となっている。これにより徐々にしかも長時間の間増大する反発磁界が生じ、これにより駆動ホイール３の回転を助勢する。
【００３３】
このようなサテライト磁石９とベース磁石７との吸引・反発の相互作用は、磁界の及ぼす面積と時間の差により図５下段のグラフに模式的に示すように、吸引の相互作用が瞬間的に、反発の相互作用が長時間に亘るので、丁度電気モータの回転磁界と同様の局部的作用を得る結果となる。
【００３４】
このように、磁石の反発と吸引という特性を利用し反発力を吸引力より大として、かつ、サテライトホイール５のＮ極とＳ極との機械的な変換による磁力の吸引及び反発の相互作用の連続的繰り返しが駆動ホイール３の回転を助勢するため、駆動ホイールと連動しているホイール軸４５の負荷が可及的に小となる。
【００３５】
本願発明は上記実施例に限定されない。例えば、誘発駆動ホイール１は単一個で用いることを妨げない。
【００３６】
また上記駆動ホイール３とサテライトホイール５との回転数は任意であり、両者の回転数を同一としてもよい。
【００３７】
サテライトホイール５の個数は複数個であればよく、４個に限定されない。図７はサテライトホイール５の個数を８個とする場合である。
【００３８】
サテライト磁石の取付角度は、ベース磁石に対し異極の磁石が同極の磁石より取付角度が大であればよく、取付角度Ｍ、Ｌの数値は上記した例に限定されない。図７の例では、サテライトホイール５の回転の中心点Ｏから同極のサテライト磁石９０２の前端角部９ａ及び後端角部９ｂ並びに異極のサテライト磁石９０１の前端角部９ａまでの距離が全てサテライトホイールの円周軌道の半径ｒに等しく、サテライトホイール５の回転の中心点Ｏから異極のサテライト磁石９０１の後端角部９ｂの距離ｒ3がこれより短くなっている。つまり、同極のサテライト磁石９０２は、サテライトホイール５の回転軌跡上に磁石の両端部が位置するように設けられ、異極のサテライト磁石９０１はベース磁石７と該ベース磁石に接近するサテライト磁石９０１の各前端角部９ａ，７ａの位置が一致したとき該サテライト磁石の前端角部９ａが上記サテライトホイール５の回転軌跡上に位置されるとともに後端角部９ｂが上記接線Ｔに対し所定の角度Ｍ（図示例では２０°）を設けて傾斜される。
【００３９】
駆動ホイール３、サテライトホイール５等の材質は適宜のものを用いることができる。
【００４０】
駆動ホイール３のベース磁石７はＳ極であってもよく、この場合サテライトホイール５のサテライト磁石９のＳ極、Ｎ極の取付角度は図示とは反対になる。
【００４１】
さらに、図３の装置は本願発明による誘発駆動ホイールの適用例の一であり、適用される機械、装置は例えば、上記装置の各部の全部又は一部を欠くものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本願発明による誘発駆動ホイールは、例えばエンジンやモータの駆動力を伝達する伝動部材や発電装置の駆動力を伝達する伝動部材等に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（Ａ）は本願発明による誘発駆動ホイールの実施の形態を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図２】図１の駆動ホイールとサテライトホイールの関係及びベース磁石及びサテライト磁石の詳細を示す正面図である。
【図３Ａ】本願発明による誘発駆動ホイールを適用した駆動装置を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに供給系の配管を書き込んだ図である。
【図３Ｃ】図３Ａに回収系の配管を書き込んだ図である。
【図４】本願発明にかかる駆動ホイールとサテライトホイールの回転に伴うベース磁石とサテライト磁石の関係を示す図である。
【図５】本願発明による誘発駆動ホイールの有効磁界と出力分布を示す図である。
【図６】ベース磁石及びサテライト磁石の有効磁界を示す図であり、（Ａ）は異極の場合、（Ｂ）は同極の場合を示す。
【図７】駆動ホイールとサテライトホイールの関係及びベース磁石及びサテライト磁石の詳細を示す他の実施例の正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 誘発駆動ホイール
３ 駆動ホイール
４ 駆動ギヤ
５ サテライトホイール
６ 遊動ギヤ
７ ベース磁石
７ａ 前端角部
７ｂ 後端角部
７０１ ベース磁石
７０２ ベース磁石
７０３ ベース磁石
９ サテライト磁石
９ａ 前端角部
９ｂ 後端角部
９０１ サテライト磁石
９０２ サテライト磁石
９０３ サテライト磁石
２０ 駆動源部
２１ 炭酸ガスエンジン
２２ ハウジング
２３ 内室
２４ ロータ
２５ 供給口
２６ 排出口
２７ ロータシャフト
２８ 駆動プーリ
２９ フライホイールハウジング
３０ スタータ
４０ 伝動部
４１ ギヤ
４２ 駆動ベルト
４３ １次駆動ギヤ
４４ ２次駆動ギヤ
４５ ホイール軸
４６ クランク
４７ クランクアーム
５０ ピストン部
５１ レバーロッド
５１ａ 支点
５１ｂ 作用点
５１ｃ 力点
５２ コンロッド
５３ ピストン
５４ ピストン
５５ ピストン
５６ シリンダブロック
６０ 初期タンク
６１ 切替弁
６３ 三方切替弁
【技術分野】
【０００１】
本願発明はエンジンやモータ等の駆動力を伝達する部材の改良に関し、磁力を利用したサテライト型の誘発駆動ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンやモータ等の駆動力はエネルギの伝達時に伝動ロスが生ずる。例えば、駆動源部から実際に仕事をするアクチュエータにエネルギが伝動されるには回転運動を往復運動に変換するなど、種々の部材を経ることにより行われている。この間に伝動ロスが発生するのであるが、従来はこれを不可避的なものとされ有効に対処することができないでいた。
【０００３】
この解決策として、磁力の活用が考えられている。これは、ホイールの底面に磁石を設け該磁石に対向するように磁石を固設することで、磁石同士の反発力を利用してホイールを浮上させ、さらにこの反発力を回転にも利用するという考えに基づくものである。
【０００４】
しかしながら、上記のように単にホイールの底面に磁石を設け該磁石に対向するように磁石を固設する方法では、磁石の性質である反発及び吸引を十分に活かしきれていなかった。
【特許文献１】特開２００５−２０９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は上記背景より磁石を使用し、その性質である反発及び吸引を有効利用することにより伝動部材としてのホイールの伝動ロスを可及的に小とすること、とくに駆動ホイールと連動する駆動軸の負荷を可及的に小とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的達成のため、本願発明による誘発駆動ホイールは、径の大なる単一の駆動ホイールと径の小なる複数のサテライトホイールとからなり、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールとは反対方向に回転可能であり、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールの円周面に設けた多数の区画に磁石が取り付けられ、上記駆動ホイールに取り付けられるベース磁石はすべて極性が同一とされ、上記サテライトホイールに取り付けられるサテライト磁石は極性が交互に変更され、上記ベース磁石と上記サテライト磁石との間には僅少のギャップが設けられ、上記サテライト磁石は上記ベース磁石に対し異極の磁石が同極の磁石より取付角度が大であることを特徴とする。
また、請求項１記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記サテライト磁石は、上記ベース磁石と同極の場合ベース磁石と該ベース磁石に接近するサテライト磁石の各後端角部の位置が一致したとき前端角部が上記サテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、上記ベース磁石と異極の場合ベース磁石と該ベース磁石に接近するサテライト磁石の各前端角部の位置が一致したとき後端角部が上記サテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、異極のベース磁石の取付角度が同極のベース磁石の取付角度より大であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記サテライトホイールを上記駆動ホイールより速く回転させることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項３いずれか一記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記駆動ホイール及び上記サテライトホイールとからなる誘発駆動ホイールが同軸上に複数個連設されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
駆動ホイールの周囲に複数のサテライトホイールを設け、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールとを反対方向に回転可能とし、上記駆動ホイールにすべて極性を同一としたベース磁石を多数取り付け、上記サテライトホイールに極性を交互に変えたサテライト磁石を多数取り付け、上記サテライト磁石は上記ベース磁石に対し異極の磁石の取付角度が同極の磁石の取付角度より大となるよう差を設けたので、反発力が吸引力より常に大となった状態で、サテライトホイールのＮ極とＳ極とが機械的に入れ替わるため、駆動ホイールの回転を助勢しホイールの伝動ロスを可及的に小とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による誘発駆動ホイールをさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０００９】
図１は本願発明による誘発駆動ホイール１を示す。誘発駆動ホイール１は径の大なる単一の駆動ホイール３と径の小なる複数のサテライトホイール５とからなる。駆動ホイール３は後述する駆動源部２０からの駆動力により時計回りに回転され、サテライトホイール５は反時計回りに回転可能となっている。上記駆動ホイール３は短い円筒状に形成された適宜の金属材からなり、円周面に設けた多数の区画にベース磁石７が取り付けられる。上記サテライトホイール５は適宜の金属材からなり、上記駆動ホイール３の高さに対応する高さを有する短い円筒状に形成され、円周面に設けた多数の区画にサテライト磁石９が上記ベース磁石７に対し僅少のギャップｇを設けて取り付けられる。上記ベース磁石７は磁石の外周面側の極性がすべて同極（図示例ではＮ極）とされる。他方上記サテライト磁石９は磁石の外周面側の極性をＮ極−Ｓ極と交互に変更してなる。上記サテライト磁石９は上記ベース磁石７に対し同極の磁石と異極の磁石の取付角度に差を設け、異極（図示例ではＳ極）のサテライト磁石９の取付角度Ｍは同極（図示例ではＮ極）のサテライト磁石９の取付角度Ｌより大にする。このように配設された各磁石７、９を有する駆動ホイール３、サテライトホイール５は、各々、駆動ギヤ４、遊動ギヤ６に同期されて回転する。上記サテライトホイール５は上記駆動ホイール３の周面に複数個（図示例では４個）設けられる。回転速度は、図示例の場合、サテライトホイール５を駆動ホイール３の倍速に設定してある。
【００１０】
図２に基づいて上記サテライト磁石９の取付角度Ｍ、Ｌについて詳しく述べる。サテライトホイール５の回転の中心点Ｏから異極（図示例ではＳ極）のサテライト磁石９０１の前端角部９ａまでの距離ｒ及び同極（図示例ではＮ極）のサテライト磁石９０２の後端角部９ｂまでの距離ｒがどちらもサテライトホイールの円周軌道の半径ｒに等しく、サテライトホイール５の回転の中心点Ｏから同極のサテライト磁石９０２の前端角部９ａまでの距離ｒ1が該半径ｒより短く、異極のサテライト磁石９０１の後端角部９ｂまでの距離ｒ2がこれよりさらに短くなっている。そのため、上記駆動ホイール３に固着されるベース磁石７と異極のサテライト磁石９は、ベース磁石７の前端角部７ａと該ベース磁石７に接近するサテライト磁石９０１の前端角部９ａの位置が一致したとき、サテライト磁石９０１の後端角部９ｂが上記サテライトホイール５の回転軌跡の接線Ｔに対し所定の角度Ｍ（図示例では３０°）になるよう傾斜されて取り付けられる。他方上記ベース磁石７と同極（図示例ではＮ極）のサテライト磁石９の取付角度は、ベース磁石７の後端角部７ｂと該ベース磁石７に接近するサテライト磁石９０２の後端角部９ｂの位置が一致したとき、サテライト磁石９０２の前端角部９ａが上記サテライトホイール５の回転軌跡の接線Ｔに対し所定の角度Ｌ（図示例では１５°）になるよう傾斜されて取り付けられる。
【００１１】
上記構成の誘発駆動ホイール１は、例えば図３Ａに示すような駆動装置１００に適用される。図３Ａにおいて、駆動装置１００は駆動源部２０と伝動部４０とピストン部５０とからなり、上記した誘発駆動ホイール１は伝動部４０を構成する。詳しく説明すると、駆動源部２０は駆動源となるエンジン又はモータからなる。図示例の場合、エンジンは高圧状態で供給される炭酸ガスが大気圧になるときの体積膨張による力によりロータを駆動せしめる炭酸ガスエンジン２１からなる。該炭酸ガスエンジン２１は、金属製例えばアルミニウム合金製の円筒を横設してなるハウジング２２の内部に断面円形の内室２３が２個形成され、該２個の内室２３にそれぞれロータ２４が回転可能に設けられ、所要位置に炭酸ガスの供給口２５及び排出口２６を設けてなる。図示する炭酸ガスエンジン２１は、ロータが５面の複式炭酸ガスエンジンを示し、各ロータ２４について炭酸ガスの供給口２５及び排出口２６を２個ずつ設けてある。
【００１２】
上記ロータ２４の断面は、正五角形の各辺を内側に向かって５分の１円弧状に凹として、各頂点部を弯曲させた形状となっている。上記頂点部は圧力シールが設けられており、ハウジング内周面とロータ外周面とによってできる５個の作動室内の圧力が保持される。なお、この圧力シールはオイルシールを兼ねる。２７はロータシャフトであり、上記２個のロータ２４が軸着され、かつ一端部が駆動プーリ２８に固着されるとともに、他端部がフライホイール（図示せず）に固着される。この際各ロータ２４は出力の円滑性を確保するため、作動面の位相が重ならないようずらせて設ける。２９は該フライホイール（図示せず）を内蔵するフライホイールハウジングである。３０はスタータである。
【００１３】
上記ハウジング２２において、各内室２３の周壁には２個の供給口２５，２５と２個の排出口２６，２６が供給口２５・排出口２６・他の供給口２５・他の排出口２６の順に９０°おきに等間隔に設けられる。なお、上記排出口２６，２６は上記供給口２５，２５より大に形成される。
【００１４】
上記各ハウジング２２の各内室２３には高圧状態の炭酸ガス３５ａ（図３Ｂに示す）が供給され、該炭酸ガス３５ａが大気圧になるときの体積膨張による力により上記各ロータ２４がロータシャフト２７を中心にして回転する。
【００１５】
伝動部４０は上記構成の誘発駆動ホイール１を複数個（図示例では３個）連設してなり、上記駆動源部２０の駆動力をピストン部５０に伝達する。詳述すると、４１は受動プーリであり、上記駆動プーリ２８との間に駆動ベルト４２が回転自在に掛け渡され、炭酸ガスエンジン２１の駆動力が伝動される。該受動プーリ４１は図示を省略するギヤを有し、該ギヤが１次駆動ギヤ４３に歯合され、該１次駆動ギヤ４３が２次駆動ギヤ４４に歯合される。４５は上記駆動ホイール３及び上記駆動ギヤ４を軸着するホイール軸であり、上記２次駆動ギヤ４４に伝動された炭酸ガスエンジン２１の駆動力を各駆動ホイール３及び駆動ギヤ４に伝達する。４６は上記ホイール軸４５に回転自在に設けられるクランク、４７は該クランク４６に往復動自在に連結するクランクアームであり、該クランクアーム４７にピストン部５０を構成するレバーロッド５１が回動自在に連結される。
【００１６】
ピストン部５０は上記レバーロッド５１と、上記レバーロッド５１に回動自在に連結されるコンロッド５２と、該コンロッド５２に往復動自在に連結されるピストン５３，５４，５５とからなる。５３は１次圧縮ピストン、５４は２次圧縮ピストン、５５は３次圧縮ピストンであり、５６はシリンダブロックである。上記レバーロッド５１は支点５１ａが作用点５１ｂ側に偏心して形成される。例えば、図示実施例のように、支点５１ａ・作用点５１ｂ間の長さをｍとし、支点５１ａと力点５１ｃ間の長さをｎとした場合、ｍ：ｎ＝１：３とするときは、圧縮の際ピストン５３，５４，５５にかかる負荷力はレバーロッド５１についていえば１／３に軽減される。
【００１７】
各ピストン５３，５４，５５には流入口５３ａ（図３Ｃに示す），５４ａ，５５ａ（図３Ｂに示す）及び流出口５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ（図３Ｂに示す）が設けられる。ピストン５３の流入口５３ａは排気回収タンク８０（図３Ｃに示す）を介して炭酸ガスエンジン２１の排出口２６と、ピストン５４の流入口５４ａはピストン５３の流出口５３ｂと、ピストン５５の流入口５５ａはピストン５４の流出口５４ｂとそれぞれ連結されているため、上記炭酸ガスエンジン２１から排出された炭酸ガス３５ｂ（図３Ｃに示す）は、該流入口５３ａ，５４ａ，５５ａから各ピストン５３，５４，５５に流入し、各ピストン５３，５４，５５にて段階的に圧縮され所定の高圧状態とされた後、流出口５３ｂ，５４ｂ，５５ｂから流出し高圧状態の炭酸ガス３５ａ（図３Ｂに示す）となって上記炭酸ガスエンジン２１に供給されることになる。なお、図３Ｂに示す６０はバージン炭酸ガス３５ａを貯溜する圧力容器からなる初期タンクであり、切替弁６１及び三方切替弁６３を介して炭酸ガス３５ａを供給するパイプに連結される。６５は配管内の炭酸ガス３５ａの濃度（液化純度）を検知するセンサ、６７は上記切替弁６１及び上記三方切替弁６３の制御をするバルブ制御装置であり、配管内の炭酸ガス３５ａの濃度が低下したとき上記切替弁６１及び上記三方切替弁６３を作動させて上記初期タンク６０よりバージン炭酸ガス３５ａを配管中に供給する。
【００１８】
図３Ａ乃至図３Ｃに基づき駆動源部２０の機構について説明する。まずスタータ３０によりフライホイールを回転させる。すると、これに連動しているロータシャフト２７及びロータ２４が回転する。ハウジング内周面とロータ外周面とによってできる５個の作動室のうち１つの作動室に注目した場合、ロータ２４の回転によって、作動室に対し供給口２５が「開」になると、高圧状態の炭酸ガス３５ａが該作動室に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは作動室に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ２４がさらに回転し作動室に対し供給口２５が「閉」になると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が作動室の容積の限度内で行われるためである。これを仮に「亜膨張」と呼ぶ。亜膨張時にロータ２４が受ける圧力エネルギは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ロータ面全体で圧力を受けることになる。つまり吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００１９】
膨張排出行程において、ロータ２４の回転により排出口２６が「開」となった瞬間、即ち排出口２６がピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。この爆発的な膨張を伴う排気の作用によって、ロータ２４が回転するよう力が加わるのである。炭酸ガスを排気した作動室は、再び供給口２５が「開」の位置にくるまで大気圧を保持する。このロータ２４の回転の力は、ロータシャフト２７及び駆動プーリ２８に伝動し、その一部が例えば自動車等の駆動等に利用され、残りが上記伝動部４０及び上記ピストン部５０に伝動され炭酸ガスの循環に利用される。
【００２０】
駆動源部２０によって発生した駆動力は、駆動ベルト４２を介して受動プーリ４１に伝動される。そして、回転比変換のための１次駆動ギヤ４３を介して２次駆動ギヤ４４が回転し、さらに該２次駆動ギヤ４４の回転によってホイール軸４５が回転する。該ホイール軸４５の回転は各駆動ホイール３及び駆動ギヤ４に伝達するため、駆動ホイール３及び駆動ギヤ４が回転する。すると、駆動ギヤに歯合する遊動ギヤ６が回転し、これに同期してサテライトホイール５が回転を行う。このように駆動ホイール及びサテライトホイールが回転を始めると、駆動ホイールに設けられたＮ極のベース磁石７に対して、サテライトホイール５に設けられたサテライト磁石９のＳ極とＮ極が交互に作用するため、吸引作用と反発作用が繰り返されることになる。このベース磁石７とサテライト磁石９の相互作用によって駆動ホイール３の回転が助勢され、駆動ホイールと連動しているホイール軸４５の負荷が可及的に小となる。
【００２１】
ホイール軸４５の回転はクランク４６に伝動され、これによりクランクアーム４７が往復運動を行い、この往復運動によってレバーロッド５１の力点５１ｃが上下動をするため、５１ａを支点として作用点５１ｂに設けられたコンロッド５２が上下動を行う。そして、このコンロッド５２の上下動によって以下のピストン部５０が稼動する。
【００２２】
ピストン部５０では、上記コンロッド５２に連動して各ピストン５３，５４，５５が上下動を行い、炭酸ガス３５ｂを段階的に圧縮していく。まず、排気口２６から排気回収タンク８０を介して送気される炭酸ガス３５ｂは、１次圧縮ピストン５３の上昇に伴い流入口５３ａからシリンダ内に流入し、１次圧縮ピストン５３の降下によって圧縮されながら１次圧縮炭酸ガスとして流出口５３ｂから流出する。次に、この１次圧縮炭酸ガスは２次圧縮ピストン５４の上昇に伴い流入口５４ａからシリンダ内に流入し、２次圧縮ピストン５４の降下によってさらに圧縮されながら２次圧縮炭酸ガスとして流出口５４ｂから流出する。そして、この２次圧縮炭酸ガスは３次圧縮ピストン５５の上昇に伴い流入口５５ａからシリンダ内に流入し、３次圧縮ピストン５５の降下によってさらに圧縮されながら流出口５５ｂから流出する。このように炭酸ガス３５ｂは、３回に亘って圧縮されるから圧縮が円滑に行なわれる。かくして圧縮された炭酸ガスは所定の圧力である炭酸ガス３５ａとして炭酸ガスエンジン２１に供給される。
【００２３】
図４は駆動ホイール３とサテライトホイール５の回転に伴うベース磁石７とサテライト磁石９の位置関係を示す。異極（図示例ではＳ極）のサテライト磁石９０１がＡ位置よりＢ位置にきたとき、つまりベース磁石７の前端角部７ａと該ベース磁石７に接近するサテライト磁石９０１の前端角部９ａの位置が一致したとき、サテライト磁石９０１の後端角部９ｂが上記接線Ｔに対し所定の角度Ｍ（図示例では３０°）になる。なおＡ位置では、異極（図示例ではＳ極）のサテライト磁石９０１と同極（図示例ではＮ極）のサテライト磁石９１２の上記接線Ｔに対する角度Ｍ1と同Ｌ1とが等しい（図示例ではいずれも３７．５°）。次いでサテライト磁石９０１が回転しＣ位置に至ると、次のサテライト磁石９０２の前端角部９ａがベース磁石７０１の後端角部７ｂのところまできている。このときサテライト磁石９０１の角度Ｍ2は所定の角度Ｍより小となっている（図示例では２２．５°）。Ｄ位置乃至Ｆ位置では次のサテライト磁石９０２がベース磁石７０１にその磁界の影響を及ぼすようになる。先行するサテライト磁石９０１の上記接線Ｔに対する角度Ｍ3、Ｍ4はＤ位置、Ｅ位置となるに従い徐々に小となり、Ｅ位置では上記接線Ｔに対する角度Ｍ4と後続のサテライト磁石９０２の上記接線Ｔに対する角度Ｌ1とが等しくなる（図示例ではいずれも７．５°）。Ｆ位置つまりベース磁石７０１の後端角部７ｂと該ベース磁石７０１に接近するサテライト磁石９０２の後端角部９ｂの位置が一致したとき、サテライト磁石９０２の前端角部９ａが上記接線Ｔに対し所定の角度Ｌ（図示例では１５°）になる。次いでＧ位置になるとサテライト磁石９０２の角度Ｌ2は所定の角度Ｌより大となり（図示例では２２．５°）、Ｈ位置になると角度Ｌ3は所定の角度Ｌよりさらに大となる（図示例では３０°）。このときつまりＧ位置では次のサテライト磁石９０３（Ｓ極）が接近してきており、またＨ位置では次のサテライト磁石９０３（Ｓ極）の角度Ｍ0は所定の角度Ｍより大となっている（図示例では４５°）。
【００２４】
図５は上記各位置における磁石の有効磁界と出力分布を模式的に示す。図５下段のグラフにおいて、縦軸は磁石の有効磁界面積と駆動ホイール３及びサテライトホイール５の前後の端角部間の距離を表わし、横軸はホイール軸４５の回転方向を示す。Ａ乃至Ｈの符号は図４の駆動ホイール３とサテライトホイール５の回転に伴うベース磁石７とサテライト磁石９の位置関係を示す。Ｆ1は異極（Ｓ極）のサテライトホイール５と駆動ホイール３との間に吸引力が作用する吸引磁界を、Ｆ2は同極（Ｎ極）のサテライトホイール５と駆動ホイール３との間に反発力が作用する反発磁界を夫々示す。また便宜上上段に上記位置関係のときの駆動ホイール３とサテライトホイール５の図を略記する。
【００２５】
次に図４及び図５に基づいて本願発明による誘発駆動ホイール１の作動原理を説明してみる。
【００２６】
Ａ位置では、上記接線Ｔに対し大なる角度をつけた異極のサテライト磁石９０１が、あたかも飛行機が滑走路に着陸するかの如く前端角部９ａを下にして駆動ホイール３に接近しており、このとき図５下段のグラフに示すように急激に吸引力が大きくなっていく。その後、Ｂ位置及びＣ位置に示すようにサテライト磁石９０１の前端角部９ａが駆動ホイール３から急速に離反していくため、図５下段のグラフに示すようにＡ位置で吸引力が最大となった直後から吸引力が急激に減少していく。このように異極のサテライト磁石９０１は、上記接線Ｔに対し後端角部９ｂ側に大なる角度をつけているため、駆動ホイール３に対し前端角部９ａ側が線状の状態で急激に接近し磁界の作用をするので、吸引力が主として回転方向を決定することに利用される。
【００２７】
Ｃ位置からＤ位置にかけて、上記接線Ｔに対し小なる角度をつけて設けた同極のサテライト磁石９０２が駆動ホイール３に接近してくる。このとき、サテライト磁石９０２はベース磁石７０１に対し略平行に接近するため、図５下段のグラフに示すように反発力が大きくなっていく。
【００２８】
そして、Ｅ位置及びＦ位置では、上記接線Ｔに対し略平行を保っていたサテライト磁石９０２が、あたかも飛行機が滑走路から離陸するかの如く前端角部９ａを上にしてベース磁石７０１から離反するため、このときの大きな反発力（図５下段のグラフに示す）によって駆動ホイール３の回転を助勢する。このように、同極のサテライト磁石が上記接線Ｔに対し前端角部Ｌ側に小なる角度をつけて設けられるため、駆動ホイール３に対しサテライト磁石９０２が面状の状態で徐々に接近するので、同極のサテライト磁石より長時間に亘り強い反発力が作用し効率的に回転に利用される。サテライト磁石９０２はベース磁石７０１に対し回転方向に拡開しているため、反発力が駆動ホイール３への押出力となって回転を助勢するのである。
【００２９】
その後、Ｇ位置ではサテライト磁石９０２がさらに離反するにつれて図５下段のグラフに示すように反発力が弱くなる。Ｈ位置まで進むと次の異極のサテライト磁石９０３が接近してくるので、徐々に吸引力が増加してくる。
【００３０】
ここで、図６を参照してサテライト磁石９０１（Ｓ極）とベース磁石７０１（Ｎ極）の磁界の変化をみてみる。図６（Ａ）は接近するサテライト磁石９がベース磁石７に対し異極（Ｓ極）の場合の磁界の変化を模式的に示した図であり、この場合ベース磁石７上に吸引磁界Ｆ1が有効磁界として作用するが、磁石の裏側の反発磁界Ｆ2が非有効磁界となっている。一方図６（Ｂ）は同極（Ｎ極）の場合の磁界の変化を模式的に示すもので、この場合は反発磁界Ｆ2が有効磁界として作用し、吸引磁界Ｆ1が非有効磁界となる。このように磁石の磁界は、Ａ位置乃至Ｈ位置のどの位置においてもクロスハッチングで示す有効磁界とそれ以外の非有効磁界とが交錯している。これを各位置ごとに整理してみると、Ａ位置からＣ位置まではサテライト磁石９０１（Ｓ極）の吸引磁界Ｆ1が有効磁界として作用し、Ｃ位置からＧ位置までは次のサテライト磁石９０２（同極）から生ずる反発磁界Ｆ2が有効磁界として作用する。次いでＧ位置からＨ位置を経てＡ位置へと繰返すステップでは次のサテライト磁石９０３（Ｓ極）の吸引磁界Ｆ1が有効磁界として作用するのである。そしてＣ位置及びＧ位置は後続する異なる有効磁界の転換点となり、これによりサテライトホイール５の回転方向の決定と駆動ホイール３に対する回転助勢が得られるのである。
【００３１】
サテライト磁石９が異極（Ｓ極）の場合、各磁石９０１，９０３・・・はサテライトホイール５の回転によって円弧運動動作をするが、この動作は取付角度Ｍが大であるためベース磁石７に急角度で接近するとともにベース磁石７から急角度で離反する。また、接近及び離反いずれの場合も前端角部９ａを前のめりに傾斜させた状態で行なう。つまり、サテライト磁石９が異極（Ｓ極）の場合は急速にベース磁石７に接近し、しかもその接近状態はベース磁石７に対し線状の姿勢となっている。これにより急激にしかも短時間に増大又は減少する吸引磁界Ｆ1が生じ、これにより駆動ホイール３の回転方向が決定される。
【００３２】
一方、サテライト磁石９が同極（Ｎ極）の場合、各磁石９０２、９０４・・・の円弧運動動作は取付角度Ｌが小であるためベース磁石７に徐々に接近するとともにベース磁石７から徐々に離反する。この接近及び離反はいずれの場合も前端角部９ａを拡開させた状態で行なわれる。つまり、サテライト磁石９が同極（Ｎ極）の場合はベース磁石７に徐々に接近し、しかもその接近状態はベース磁石７に対し面状の姿勢となっている。これにより徐々にしかも長時間の間増大する反発磁界が生じ、これにより駆動ホイール３の回転を助勢する。
【００３３】
このようなサテライト磁石９とベース磁石７との吸引・反発の相互作用は、磁界の及ぼす面積と時間の差により図５下段のグラフに模式的に示すように、吸引の相互作用が瞬間的に、反発の相互作用が長時間に亘るので、丁度電気モータの回転磁界と同様の局部的作用を得る結果となる。
【００３４】
このように、磁石の反発と吸引という特性を利用し反発力を吸引力より大として、かつ、サテライトホイール５のＮ極とＳ極との機械的な変換による磁力の吸引及び反発の相互作用の連続的繰り返しが駆動ホイール３の回転を助勢するため、駆動ホイールと連動しているホイール軸４５の負荷が可及的に小となる。
【００３５】
本願発明は上記実施例に限定されない。例えば、誘発駆動ホイール１は単一個で用いることを妨げない。
【００３６】
また上記駆動ホイール３とサテライトホイール５との回転数は任意であり、両者の回転数を同一としてもよい。
【００３７】
サテライトホイール５の個数は複数個であればよく、４個に限定されない。図７はサテライトホイール５の個数を８個とする場合である。
【００３８】
サテライト磁石の取付角度は、ベース磁石に対し異極の磁石が同極の磁石より取付角度が大であればよく、取付角度Ｍ、Ｌの数値は上記した例に限定されない。図７の例では、サテライトホイール５の回転の中心点Ｏから同極のサテライト磁石９０２の前端角部９ａ及び後端角部９ｂ並びに異極のサテライト磁石９０１の前端角部９ａまでの距離が全てサテライトホイールの円周軌道の半径ｒに等しく、サテライトホイール５の回転の中心点Ｏから異極のサテライト磁石９０１の後端角部９ｂの距離ｒ3がこれより短くなっている。つまり、同極のサテライト磁石９０２は、サテライトホイール５の回転軌跡上に磁石の両端部が位置するように設けられ、異極のサテライト磁石９０１はベース磁石７と該ベース磁石に接近するサテライト磁石９０１の各前端角部９ａ，７ａの位置が一致したとき該サテライト磁石の前端角部９ａが上記サテライトホイール５の回転軌跡上に位置されるとともに後端角部９ｂが上記接線Ｔに対し所定の角度Ｍ（図示例では２０°）を設けて傾斜される。
【００３９】
駆動ホイール３、サテライトホイール５等の材質は適宜のものを用いることができる。
【００４０】
駆動ホイール３のベース磁石７はＳ極であってもよく、この場合サテライトホイール５のサテライト磁石９のＳ極、Ｎ極の取付角度は図示とは反対になる。
【００４１】
さらに、図３の装置は本願発明による誘発駆動ホイールの適用例の一であり、適用される機械、装置は例えば、上記装置の各部の全部又は一部を欠くものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本願発明による誘発駆動ホイールは、例えばエンジンやモータの駆動力を伝達する伝動部材や発電装置の駆動力を伝達する伝動部材等に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（Ａ）は本願発明による誘発駆動ホイールの実施の形態を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図２】図１の駆動ホイールとサテライトホイールの関係及びベース磁石及びサテライト磁石の詳細を示す正面図である。
【図３Ａ】本願発明による誘発駆動ホイールを適用した駆動装置を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに供給系の配管を書き込んだ図である。
【図３Ｃ】図３Ａに回収系の配管を書き込んだ図である。
【図４】本願発明にかかる駆動ホイールとサテライトホイールの回転に伴うベース磁石とサテライト磁石の関係を示す図である。
【図５】本願発明による誘発駆動ホイールの有効磁界と出力分布を示す図である。
【図６】ベース磁石及びサテライト磁石の有効磁界を示す図であり、（Ａ）は異極の場合、（Ｂ）は同極の場合を示す。
【図７】駆動ホイールとサテライトホイールの関係及びベース磁石及びサテライト磁石の詳細を示す他の実施例の正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 誘発駆動ホイール
３ 駆動ホイール
４ 駆動ギヤ
５ サテライトホイール
６ 遊動ギヤ
７ ベース磁石
７ａ 前端角部
７ｂ 後端角部
７０１ ベース磁石
７０２ ベース磁石
７０３ ベース磁石
９ サテライト磁石
９ａ 前端角部
９ｂ 後端角部
９０１ サテライト磁石
９０２ サテライト磁石
９０３ サテライト磁石
２０ 駆動源部
２１ 炭酸ガスエンジン
２２ ハウジング
２３ 内室
２４ ロータ
２５ 供給口
２６ 排出口
２７ ロータシャフト
２８ 駆動プーリ
２９ フライホイールハウジング
３０ スタータ
４０ 伝動部
４１ ギヤ
４２ 駆動ベルト
４３ １次駆動ギヤ
４４ ２次駆動ギヤ
４５ ホイール軸
４６ クランク
４７ クランクアーム
５０ ピストン部
５１ レバーロッド
５１ａ 支点
５１ｂ 作用点
５１ｃ 力点
５２ コンロッド
５３ ピストン
５４ ピストン
５５ ピストン
５６ シリンダブロック
６０ 初期タンク
６１ 切替弁
６３ 三方切替弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径の大なる単一の駆動ホイールと径の小なる複数のサテライトホイールとからなり、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールとは反対方向に回転可能であり、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールの円周面に設けた多数の区画に磁石が取り付けられ、上記駆動ホイールに取り付けられるベース磁石はすべて極性が同一とされ、上記サテライトホイールに取り付けられるサテライト磁石は極性が交互に変更され、上記ベース磁石と上記サテライト磁石との間には僅少のギャップが設けられ、上記サテライト磁石は上記ベース磁石に対し異極の磁石が同極の磁石より取付角度が大であることを特徴とする誘発駆動ホイール。
【請求項２】
請求項１記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記サテライト磁石は、上記ベース磁石と同極の場合ベース磁石と該ベース磁石に接近するサテライト磁石の各後端角部の位置が一致したとき前端角部が上記サテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、上記ベース磁石と異極の場合ベース磁石と該ベース磁石に接近するサテライト磁石の各前端角部の位置が一致したとき後端角部が上記サテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、異極のベース磁石の取付角度が同極のベース磁石の取付角度より大であることを特徴とする誘発駆動ホイール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記サテライトホイールを上記駆動ホイールより速く回転させることを特徴とする誘発駆動ホイール。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３いずれか一記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記駆動ホイール及び上記サテライトホイールとからなる誘発駆動ホイールが同軸上に複数個連設されることを特徴とする誘発駆動ホイール。
【請求項１】
径の大なる単一の駆動ホイールと径の小なる複数のサテライトホイールとからなり、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールとは反対方向に回転可能であり、上記駆動ホイールと上記サテライトホイールの円周面に設けた多数の区画に磁石が取り付けられ、上記駆動ホイールに取り付けられるベース磁石はすべて極性が同一とされ、上記サテライトホイールに取り付けられるサテライト磁石は極性が交互に変更され、上記ベース磁石と上記サテライト磁石との間には僅少のギャップが設けられ、上記サテライト磁石は上記ベース磁石に対し異極の磁石が同極の磁石より取付角度が大であることを特徴とする誘発駆動ホイール。
【請求項２】
請求項１記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記サテライト磁石は、上記ベース磁石と同極の場合ベース磁石と該ベース磁石に接近するサテライト磁石の各後端角部の位置が一致したとき前端角部が上記サテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、上記ベース磁石と異極の場合ベース磁石と該ベース磁石に接近するサテライト磁石の各前端角部の位置が一致したとき後端角部が上記サテライトホイールの回転軌跡の接線に対し所定の角度を設けて傾斜され、異極のベース磁石の取付角度が同極のベース磁石の取付角度より大であることを特徴とする誘発駆動ホイール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記サテライトホイールを上記駆動ホイールより速く回転させることを特徴とする誘発駆動ホイール。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３いずれか一記載の誘発駆動ホイールにおいて、上記駆動ホイール及び上記サテライトホイールとからなる誘発駆動ホイールが同軸上に複数個連設されることを特徴とする誘発駆動ホイール。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２２８７８１（Ｐ２００９−２２８７８１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７４７０５（Ｐ２００８−７４７０５）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（３０００４５２４８）有限会社新科学開発研究所 (18)
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（３０００４５２４８）有限会社新科学開発研究所 (18)
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