特開 2016-25835 永久磁石回転装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-25835(P2016-25835A)

(43)【公開日】2016年2月8日

(54)【発明の名称】永久磁石回転装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 53/00 20060101AFI20160112BHJP

   H02K 1/27 20060101ALI20160112BHJP

【ＦＩ】

   H02K53/00

   H02K1/27 501A

   H02K1/27 501K

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】書面

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-163103(P2014-163103)

(22)【出願日】2014年7月23日

(71)【出願人】

【識別番号】309026163

【氏名又は名称】有限会社福島設計

(71)【出願人】

【識別番号】397015393

【氏名又は名称】福島 敬一

(72)【発明者】

【氏名】福島 敬一

(72)【発明者】

【氏名】松本 哲宜

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622CA02

5H622CB01

5H622DD02

(57)【要約】

【課題】効率的に動力を発生する永久磁石回転装置を提供する。
【解決手段】回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転子体の外径側に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した永久磁石を等間隔で複数個配した回転子磁石を１群として、円３６０°に対して、回転子磁石群の数ｎ１＝２以上の整数とし、分割数Ｎ＝２・ｎ１として該回転子磁石群の配列を回転子磁石が無い空白部と該回転子磁石群を交互に配設し、前記回転子体の外側には、非磁性体である円板状の回転固定子体の外径側に、該回転固定子体の中心より放射方向に磁化した永久磁石である回転固定子磁石を等間隔にて、最低２個固着し、前記回転子磁石と回転固定子磁石との間に空隙を設け、回転子体と回転固定子体を歯車等による増速機構にて連結し、回転固定子体を増速回転して連続回転することを特徴とした永久磁石回転装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転子体の外径側に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した永久磁石を等間隔で複数個配した回転子磁石を１群として、円３６０°に対して、回転子磁石群の数ｎ１＝２以上の整数とし、分割数Ｎ＝２・ｎ１として該回転子磁石群の配列を回転子磁石が無い空白部と回転子磁石群を交互に配設し、前記回転子体の外側には、非磁性体である円板状の回転固定子体の外径側に、該回転固定子体の中心より放射方向に磁化した永久磁石である回転固定子磁石を等間隔にて、最低２個固着し、前記回転子磁石と回転固定子磁石との間に空隙を設け、回転子体と回転固定子体を歯車等による増速機構にて連結して回転固定子体を増速回転し、該増速比を１．０以上として回転固定子体を増速して連続回転することを特徴とした永久磁石回転装置。

【請求項2】

前記それぞれ１群の回転子磁石の回転方向の前後に該回転子磁石をそれぞれ１個以上前記回転子体に固着したことを特徴とする請求項１記載の永久磁石回転装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動力を効率的に発生する永久磁石回転装置に関するものである。

【0002】

従来、モータは回転子か固定子へ荷電し磁力を発生させ、それらの斥力と吸引力の連続的な作用でモータの運転はなされており、従って電力消費は不可欠であった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、上述した従来技術に鑑みてなされ、効率的に動力を発生する永久磁石回転装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上述した目的を達成するために、請求項１の発明は、回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転子体の外径側に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した永久磁石を等間隔で複数個配した回転子磁石を１群として、円３６０°に対して、回転子磁石群の数ｎ１＝２以上の整数とし、分割数Ｎ＝２・ｎ１として該回転子磁石群の配列を回転子磁石が無い空白部と回転子磁石群を交互に配設し、前記回転子体の外側には、非磁性体である円板状の回転固定子体の外径側に、該回転固定子体の中心より放射方向に磁化した永久磁石である回転固定子磁石を等間隔にて、最低２個固着し、前記回転子磁石と回転固定子磁石との間に空隙を設け、回転子体と回転固定子体を歯車等による増速機構にて連結して回転固定子体を増速回転し、該増速比を１．０以上として回転固定子体を増速して連続回転することを特徴とした永久磁石回転装置。

【0005】

前記それぞれ１群の回転子磁石の回転方向の前後に該回転子磁石をそれぞれ１個以上前記回転子体に固着したことを特徴とする請求項１記載の永久磁石回転装置。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】 本発明を実施するための形態−１を示す永久磁石回転装置の全体を一部破断した平面図である。

【図2】 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図3】 本発明に係る永久磁石回転装置の原理作用を示す説明図である。

【図4】 本発明を実施するための形態−１に係る回転子磁石と回転固定子磁石の関係を示す説明図である。

【図5】 図３のＢ−Ｂ線にて一部破断した正面図である。

【図6】 本発明を実施するための形態−１に係る回転子磁石と回転固定子磁石の関係を示し、回転子体の回転角が０°の状態を示す説明図である。

【図7】 図６における回転子体が１０°左回転した状態を示す説明図である。

【図8】 図６における回転子体が４５°左回転した状態を示す説明図である。

【図9】 図６における回転子体が７０°左回転した状態を示す説明図である。

【図10】 図６における回転子体が９０°左回転した状態を示す説明図である。

【図11】 図６における回転子体が１００°左回転した状態を示す説明図である。

【図12】 図６における回転子体が１３５°左回転した状態を示す説明図である。

【図13】 図６における回転子体が１５０°左回転した状態を示す説明図である。

【図14】 図６における回転子体が１６５°左回転した状態を示す説明図である。

【図15】 図６における回転子体が１８０°左回転した状態を示す説明図である。

【図16】 本発明を実施するための形態−２に係る回転子磁石と回転固定子磁石の関係を示す一部破断した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の形態−１に係る永久磁石回転装置１００について適宜、図面を参照しながら説明する。

【0008】

図１、図２に示すように、本実施形態に係る永久磁石回転装置１００はシャフト２１に固着された非磁性体である円板状の回転子体１の外径部に回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に磁化した複数個の永久磁石である回転子磁石１１を１群として、該回転子磁石１１は回転子磁石取付ピッチθｐにて固着して構成される。

【0009】

本実施例では回転子磁石群設定角θ１は９０°であり回転子磁石群取付角θａはθａ＞θ１とし、１群の内に設定回転子磁石１１は７個であり、該群の回転方向の前後に、回転子磁石１１をそれぞれ１個ずつ配し、計９個を固着している。ここで、円３６０°に対して回転子磁石群の数ｎ１≧２以上の整数とし、分割数Ｎ＝２・ｎ１となり、回転子磁石群の配列は回転子磁石１１が無い空白部と回転子磁石群を交互に配設する。

【0010】

前記シャフト２１はフレーム１００の両側に配した軸受２２にて回転自在に支持している。又、非磁性体である円板状の回転固定子体３をシャフト４１に固着し、フレーム１０の両側に配した軸受４２にて回転自在に支持している。

【0011】

次に、本実施例では回転固定子体３に、該回転固定子体３の中心より放射方向に磁化したＮ極を外側にした等間隔で２個の回転固定子磁石３１を固着し、回転固定子磁石取付角θ２＝１８０°である。

【0012】

ここで、図１に示すように、回転子体１の片側に大歯車２５をシャフト２１に固着し、該大歯車２５と噛合う小歯車４５を回転固定子体３の片側に配し、シャフト４２に固着している。

【0013】

前記回転子磁石１１及び回転固定子磁石３１は希土類永久磁石のうちネオジム（Ｎｄ）が磁力が強く好適に使用されるが、フェライト、サマコバ磁石でも可能である。

【0014】

又、本実施例では回転子磁石１１は角型磁石としているが、磁化方向が同じならば円柱型磁石でも可能である。同様に回転固定子磁石３１を円柱型磁石としているが、磁化方向が同じならば角型磁石でも構成でき、磁化方向が同じならば他の形状でも構成可能である。

【0015】

図３は本発明に係る永久磁石回転装置の原理作用を示す。固定体８１に固着した磁石８２と移動体７１に固着した複数個の磁石７２は空隙Ｓを保って相対しているとき、磁石８２のＮ極と磁石７２との磁力作用により、移動体７１は磁石７２のＮ極側へ移動、つまり左移動することは実験により確認している。移動距離は移動体７１が右端にある磁石７２と磁石８２が相対した地点で停止する。ここで、磁石８２を旋回し、Ｓ極を磁石７２と相対すれば移動体７１はＳ極側へ移動、つまり右移動する。

【0016】

次に、磁石７２の磁石厚さをａとすると磁石間隙Ｃｓ＝（０．５〜０．８）ａが好ましく、磁石８２の長さｄ’は、ｄ‘≧ａ〜ａ＋Ｃｓが望ましい。

【0017】

図４、図５は回転子磁石１１と回転固定子磁石３１の関係を示し、回転子磁石１１と回転固定子磁石３１間は近接時に空隙Ｓを有している。磁石厚さをａとすると磁石間隙Ｃｓ＝（０．５〜０．８）ａが好ましく、回転固定子磁石径ｄ≧ａ〜ａ＋Ｃｓが望ましく、ｂは磁石巾であり、θｐは回転子磁石取付ピッチである。ここで、回転子磁石１１と相対する回転固定子磁石３１の磁力作用により、図１に示すように回転子体１側の大歯車２５と回転固定子体３側の小歯車４５の噛合わせにより、回転子体１は左回転し、回転固定子体３は右回転する。

【0018】

ここで、図５において、回転固定子磁石３１のＮ極をＳ極とすれば、回転体１の回転方向は右回転となる。

【0019】

図６は本発明を実施するための形態−１に係る回転子磁石１１と回転固定子磁石３１の関係を示す説明図であり、説明の都合上、回転子磁石１１ａ〜１１ｉの９個と１１ｊ〜１１ｒの２群を回転子体１に配している。回転子体１の回転角は０°の状態を示し、０°の位置に回転子磁石１１ｂを配した地点にある。ここで、回転子磁石１１ａ〜１１ｉ及び１１ｊ〜１１ｒは回転子磁石取付ピッチθｐにて等間隔で配している。又、回転固定子磁石３１ａ、３１ｂの２個を回転固定子体３に配し、回転固定子磁石３１ａと回転子磁石１１ｂは正対している地点から説明する。

【0020】

図６において、回転固定子磁石３１ａと回転子磁石１１ａ〜１１ｃとの磁力作用により回転子体１は回転子磁石１１ａのＮ極側、即ち左回転し、前述した大歯車２５と小歯車４５の歯車機構により増速して回転固定子体３は右回転する。回転力を大、小、微少で表現すれば、回転力は“大”である。

【0021】

ここで、図６に示すように、本実施例では回転子体１側の回転子磁石１１の回転子磁石群設定角θ１＝９０°、回転固定子体３側に配した２個の回転固定子磁石３１の回転固定子磁石取付角θ２＝１８０°であるので、歯車増速比ｉ＝１８０／９０＝２となる。即ち、回転子体１が１８０°左回転するとき回転固定子体３は３６０°右回転する。

【0022】

又、回転固定子磁石の個数ｎ２＝２個が好ましいが、回転子磁石取付径Ｄ１と回転固定子磁石取付径Ｄ２の関係にもよるが、ｎ２＝３個又は４個及び歯車増速比ｉ≦１以上であれば構成可能であろう。

【0023】

ここで、回転子磁石群設定角θ１＝６０°、回転固定子磁石の個数ｎ２＝２個、回転固定子磁石取付角θ２＝１８０°の場合は歯車増速比ｉ＝１８０／６０＝３とすれば良い。

【0024】

又、回転子磁石群設定角θ１＝６０°、回転固定子磁石の個数ｎ２＝３個、回転固定子磁石取付角θ２＝１２０°の場合は歯車増速比ｉ＝１２０／６０＝２とすれば良い。

【0025】

図７は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に１０°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ａと回転子磁石のおよそ１１ａ〜１１ｃとの磁力作用により回転子体１は左回転し、回転固定子体３は増速・右回転し、その回転力は“大”である。

【0026】

図８は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に４５°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ａ、３１ｂは図８において直立状態であり、回転力は“微少”又はほぼ無い状態であるが、図６、図７による回転子体１等の慣性力により回転子体１は左回転し、回転固定子体３は右回転を続ける。

【0027】

図９は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に７０°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ｂと回転子磁石のおよそ１１ｇ、１１ｈとの磁力作用により回転子体１は左回転子し、回転固定子体３は増速・右回転し、その回転力は“小”である。

【0028】

図１０は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に９０°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ｂと回転子磁石のおよそ１１ｇ〜１１ｉとの磁力作用により回転子体１は左回転し、回転固定子体３は増速・右回転し、その回転力は“大”である。

【0029】

図１１は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に１００°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ｂと回転子磁石のおよそ１１ｇ〜１１ｉとの磁力作用により回転子体１は左回転し、回転固定子体３は増速・右回転し、その回転力は“大”である。

【0030】

図１２は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に１３５°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ａ、３１ｂは図１２において直立状態であり、回転力は“微少”又はほぼ無い状態であるが、図１０、図１１による回転子体１等の慣性力により回転子体１は左回転し、回転固定子体３は右回転を続ける。

【0031】

図１３は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に１５０°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ａと回転子磁石のおよそ１１ｊ、１１ｋとの磁力作用により回転子体１は左回転し、回転固定子体３は増速・右回転し、その回転力は“小”である。

【0032】

図１４は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に１６５°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ａと回転子磁石のおよそ１１ｊ〜１１ｌとの磁力作用により回転子体１は左回転し、回転固定子体３は増速・右回転し、その回転力は“大”である。

【0033】

図１５は回転子磁石１１ｂの回転角が反時計方向に１８０°回転した状態を示し、回転固定子磁石３１ａと回転子磁石のおよそ１１ｊ〜１１ｌとの磁力作用により回転子体１は左回転し、回転固定子体３は増速・右回転し、その回転力は“大”である。

【0034】

以上述べたように、１８０°〜３６０°においても図６〜図１５と同様の繰返しとなり、左回転し、それ以降も回転子体１及び回転固定子体３は連続回転するものである。

【0035】

図１６は図２における回転固定子体３等を４組配設したものであり、図１に示した小歯車４５も各回転固定子体３の片側に計４個配し、回転子体１の片側にある大歯車２５と噛合う。それ故、回転トルクはおよそ４倍となり回転子体１の回転数も増加し、出力容量が増大するものである。

【0036】

次に、このように構成した永久磁石回転装置１００の動作について説明する。

【0037】

図１における回転子体１を起動するには、図示はしないが、自動車で利用するセルモータを付設し、シャフト２１又はシャフト４１を起動・回転すれば良い。また、停止するにはブレーキ装置を併設することも容易であろう。本実施例では単列形であるが複列形も構成可能であり、また、垂直型でも構成できる。

【0038】

その他、本発明は前記実施例等に限られるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更しても構わない。

【0039】

以上のように構成した本発明によると、発電機と組合わせれば発電装置となり、その他の機械動力源にも応用できる。何れも磁力による永久磁石回転装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0040】

１００ 永久磁石回転装置
１ 回転子体
３ 回転固定子体
１０ フレーム
１１、１１ａ〜１１ｒ 回転子磁石
２１ シャフト
２２ 軸受
２５ 大歯車
３１、３１ａ、３１ｂ 回転固定子磁石
４１ シャフト
４２ 軸受
４５ 小歯車
７１ 移動体
７２ 磁石
８１ 固定体
８２ 磁石
ａ 磁石厚さ
ｂ 磁石巾
ｄ 回転固定子磁石径
Ｓ 空隙
Ｃｓ 磁石間隙
ｎ１ 回転子磁石群の数
Ｎ 分割数
Ｄ１ 回転子磁石取付径
Ｄ２ 回転固定子磁石取付径
θ 回転子体回転角
θａ 回転子磁石群取付角
θ１ 回転子磁石群設定角
θ２ 回転固定子磁石取付角
θｐ 回転子磁石取付ピッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】