JP2003204663A - 回転装置 - Google Patents
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Abstract
磁石のサイズが大きくなることを防止し、かつ、永久磁
石の配置に精度を必要としないようにする。 【解決手段】本回転装置20は、回転軸21aを中心と
して回転可能な回転板21と、回転板の外周に、回転板
の円周方向に間隔をあけて、かつ、同一の磁極が外側に
向くように、配置された4個の永久磁石22a、22
b、22c、22dと、回転板の外側において、永久磁
石と対向するように配置された3個の電磁石23a、2
3b、23cと、電磁石への通電を制御する通電制御器
24と、からなる。通電制御器は、永久磁石が電磁石と
対向する間のみ、電磁石に通電を行う。
Description
転力を得る回転装置に関する。
表的な装置として電動機(モータ)がある。電動機を駆
動させるためには、電磁石により駆動されるロータを回
転させ続けなければならず、そのためには、常時、電磁
石に電力を供給し続ける必要がある。
はないので、電動機はかなりの電力を消費する。このた
め、電動機の代替品として、永久磁石が有している磁力
を利用して回転力を得ようとする試みが以前からなされ
ている。
記載されている回転装置を図5に示す。
軸1を中心としてZ方向に回転可能に設けられた回転体
2と、回転体2の外周において、回転体2のほぼ半分の
領域内に等間隔に配置された16個の第1の永久磁石3
と、図5で見て最も右側、すなわち、回転方向Zから見
て先頭に位置する第1の永久磁石3に取り付けられてい
る電磁石4と、回転体2の外側に等間隔に配置された4
個の第2の永久磁石5a、5b、5c、5dと、からな
っている。
ば、N極が回転体2の半径方向外側を向き、S極が半径
方向内側を向くように配置されている。さらに、各第1
の永久磁石3は、その長手方向の軸線Gと回転体2の半
径方向の線Hとが角度Fをなすように、配置されてい
る。電磁石4も第1の永久磁石3と同様に角度Fをなし
て取り付けられている。第2の永久磁石5a、5b、5
c、5dは、それらと対向する永久磁石3と同一の磁極
が対向するように配置されている。例えば、第1の永久
磁石3のN極が回転体2の半径方向外側を向くように配
置されている場合には、第2の永久磁石5a、5b、5
c、5dのN極が回転軸1を向くように配置されてい
る。さらに、第2の永久磁石5a、5b、5c、5dは
回転体2の直径方向に対して同一の方向に微少角度だけ
傾斜して配置されている。
ようである。
場合には、先ず、電磁石4が第2の永久磁石5a、5
b、5c、5dと同磁極になるように電磁石4に通電す
る。電磁石4に通電することにより、永久磁石5bと電
磁石4とは僅かにずれているため、電磁石4と永久磁石
5bとの間に磁性反発力が発生し、この磁性反発力は回
転体2に対する回転力となり、回転体2をZ方向に回転
させる。
2の永久磁石5a、5b、5c、5dの何れかに接近す
ると、同一磁極間の磁性反発力により、回転体2にはZ
方向とは逆の方向に回転させようとする力が作用する。
このため、電磁石4が第2の永久磁石5a、5b、5
c、5dに接近する場合には、電磁石4への通電を停止
し、電磁石4が第2の永久磁石5a、5b、5c、5d
から離れる際に再び電磁石4への通電を開始する。これ
により、電磁石4と第2の永久磁石5a、5b、5c、
5dとの間には磁性反発力が発生するので、回転体2の
回転を継続させることができる。
磁石4に対する通電方向を逆にする。これにより、電磁
石4の磁極の極性が逆になるため、それまで回転体2に
与えられていた回転力がなくなる。さらに、電磁石4が
第2の永久磁石5a、5b、5c、5dに接近すると、
磁性吸引力が発生する。その結果、回転体2は停止す
る。
示した従来の回転装置10には次のような問題点があっ
た。
しなければならない点である。
電磁石4を付勢または消勢することにより回転体2の回
転を継続させる力を発生させている。実際には、第1の
永久磁石3と各第2の永久磁石5a、5b、5c、5d
との磁性反発力が相互に相殺し合うため、ほぼ電磁石4
と第2の永久磁石5a、5b、5c、5dとの間の磁性
吸引力及び磁性反発力のみにより、回転体2を回転させ
なければならない。このため、電磁石4は大きな磁力を
発生するものでなければならず、必然的に、電磁石4の
サイズは大きくならざるを得ず、電磁石4のサイズの増
大は電磁石4の消費電力の増大に直結する。また、電磁
石4のサイズを大きくしたとしても、回転体2を一定の
回転トルクで回転させることは極めて難しい。
の永久磁石5a、5b、5c、5dの配置に精度を要す
る点である。
Gと半径方向の線Hとが角度Fをなすように配置するこ
とを必要とし、さらに、第2の永久磁石5a、5b、5
c、5dも回転体2の直径方向に対して角度を付けて配
置しなければならない。
a、5b、5c、5dの配置の角度が相互に異なってし
まうと、磁性反発力及び磁性吸引力が一様ではなくなる
ので、回転体2をスムーズに回転させることが難しくな
る。
されたものであり、使用する電磁石のサイズが大きくな
ることを防止し、かつ、永久磁石の配置に精度を必要と
しない回転装置を提供することを目的とする。
め、本発明は、回転軸を中心として回転可能な回転板
と、前記回転板の外周に、前記回転板の円周方向に間隔
をあけて、かつ、同一の磁極が外側に向くように、配置
された複数個の永久磁石と、前記回転板の外側におい
て、前記永久磁石と対向するように配置された複数個の
電磁石と、前記電磁石への通電を制御する通電制御器
と、からなり、前記永久磁石及び前記電磁石は、前記永
久磁石の何れか一つが前記電磁石の何れか一つと対向し
たときに、残りの前記永久磁石は残りの前記電磁石の何
れとも対向しないように配置されており、前記通電制御
器は、前記永久磁石が前記電磁石と対向する間のみ、前
記電磁石に通電を行うものである回転装置を提供する。
転可能な回転板と、前記回転板の外周に、前記回転板の
円周方向に間隔をあけて、かつ、同一の磁極が外側に向
くように、配置された永久磁石と、前記回転板の外側に
おいて、前記永久磁石と対向するように配置された電磁
石と、前記電磁石への通電を制御する通電制御器と、か
らなり、前記永久磁石及び前記電磁石の何れか一方はN
(Nは2以上の正の整数)個配置され、他方は(N−
1)個配置されており、前記通電制御器は、前記永久磁
石が前記電磁石と対向する間のみ、前記電磁石に通電を
行うものである回転装置を提供する。
記電磁石は(N−1)個配置される。特に、Nは偶数で
あることが好ましい。
可能な回転板と、前記回転板の外周に、前記回転板の円
周方向に間隔をあけて、かつ、同一の磁極が外側に向く
ように、配置された永久磁石と、前記回転板の外側にお
いて、前記永久磁石と対向するように配置された電磁石
と、前記電磁石への通電を制御する通電制御器と、から
なり、前記永久磁石及び前記電磁石の何れか一方は3N
(Nは1以上の正の整数)個配置され、他方は(3N+
1)個配置されており、前記通電制御器は、前記永久磁
石が前記電磁石と対向する間のみ、前記電磁石に通電を
行うものである回転装置を提供する。
置され、前記電磁石は3N個配置される。
転可能な回転板と、前記回転板の外周に、前記回転板の
円周方向に間隔をあけて、かつ、同一の磁極が外側に向
くように、配置された永久磁石と、前記回転板の外側に
おいて、前記永久磁石と対向するように配置された電磁
石と、からなり、前記永久磁石及び前記電磁石の何れか
一方はN(Nは2以上の正の整数)個配置され、他方は
(N−1)個配置されている回転装置の制御方法であっ
て、、前記永久磁石が前記電磁石と対向する間のみ、前
記電磁石に通電を行う過程を有する回転装置の制御方法
を提供する。
に係る回転装置15の平面図である。
11aを中心として回転可能な回転円板11と、回転円
板11の外周において、回転円板11の円周方向に配置
された3個の永久磁石12a、12b、12cと、回転
円板11の外側において、各永久磁石12a、12b、
12cと近接して対向するように、かつ、円周角120
度毎に配置された3個の電磁石13a、13b、13c
と、電磁石13a、13b、13cの各々に電気的に接
続されており、電磁石13a、13b、13cの各々へ
の通電及び非通電を制御する通電制御器14と、からな
っている。
一の磁極が回転円板11の外側に向くように配置されて
いる。例えば、永久磁石12a、12b、12cは全て
N極が外側を向くようにして配置されている。
電されたときにN極の磁性が回転円板11に向くように
配置されている。
び電磁石13a、13b、13cは、永久磁石12a、
12b、12cの何れか一つが電磁石13a、13b、
13cの何れか一つと対向したときに、残りの永久磁石
は残りの電磁石の何れとも対向しないように配置されて
いる。例えば、図1に示すように、永久磁石12aと電
磁石13aとが対向している場合には、他の永久磁石1
2b及び12cは他の電磁石13b及び13cとそれぞ
れ対向しないように配置されている。換言すれば、電磁
石13a、13b、13cは120度の円周角毎に配置
されているのに対して、永久磁石12a、12b、12
cは、隣接する永久磁石との間の円周角が120度にな
らないように、配置されている。
る回転装置15は次のようにして動作する。
回転するように、適当な手段により、回転円板11に初
期回転力を与える。例えば、回転円板11を方向Aに手
動で回転させる。
るいは、回転円板11に初期回転力を与える以前から通
電制御器14を作動させておいてもよい。
磁石13bが通電または非通電状態となり、それに伴っ
て、永久磁石12bがどのように動くかを示す概略図で
ある。
記の手動による回転力と、永久磁石12bの電磁石13
bに対する磁性吸引力とにより、第1の位置、すなわ
ち、永久磁石12bの4つの角部のうち、回転軸11a
を通る垂線11bに最も早く到達する角部12dが垂線
11bに接する位置に到達すると、通電制御器14は電
磁石13bを非通電状態から通電状態にする。これによ
り、電磁石13bは磁力を発生する。前述のように、電
磁石13bは通電状態になったときにN極が回転軸11
aを向くように配置されているので、電磁石13bが通
電状態になると、永久磁石12bのN極と電磁石13b
のN極とが対向することになり、双方の間に磁性反発力
が発生する。
磁性反発力による影響は受けないが、永久磁石12bは
回転可能な回転円板11上に配置されているため、永久
磁石12bと電磁石13bとの間に磁性反発力が発生す
ると、永久磁石12bは方向Aに回転することとなる。
が第2の位置に到達すると、すなわち、永久磁石12b
の外側の2つの角部のうち、回転方向Aから見て後方の
角部12eが電磁石13bの左側面を通る垂線13d上
にあるような位置に到達すると、通電制御器14は電磁
石13bの通電を停止する。
惰性で方向Aに回転し続ける。
bの次の永久磁石12aが電磁石13bに接近してくる
と、上述の場合と同様の制御を電磁石13bに対して行
う。また、永久磁石12bが方向Aに回転して、電磁石
13cに接近すると、通電制御器14は上述の電磁石1
3bに対する制御と同様の制御を電磁石13cに対して
行う。
15においては、3個の電磁石13a、13b、13c
のそれぞれにおいて、永久磁石12a、12b、12c
の何れかが接近してくると、上述の制御が通電制御機器
14により行われる。
従来の回転装置10における1個の電磁石4に代えて、
3個の電磁石13a、13b、13cを用いるため、一
つ一つの電磁石13a、13b、13cのサイズを小さ
くすることが可能である。
が通電状態となるのは、各電磁石13a、13b、13
cと永久磁石12a、12b、12cとが対向している
間だけであるので、各電磁石13a、13b、13cの
通電時間は極めて短く、従って、各電磁石13a、13
b、13cの電力消費量も少なく、例えば、通常の直流
モータと比較しても、同一のトルクを出力させるために
必要な電力量は本実施形態に係る回転装置15の方が直
流モータよりも少ない。
おける永久磁石12a、12b、12c及び各電磁石1
3a、13b、13cは、従来の回転装置10における
電磁石4、第1の永久磁石3及び第2の永久磁石5a、
5b、5c、5dとは異なり、傾斜させて配置する必要
はなく、単に、相互に対向するように配置すればよいの
で、本回転装置15の製造工程を従来の回転装置10の
製造工程よりも大幅に単純化することができる。
いては、永久磁石12a、12b、12c及び電磁石1
3a、13b、13cの個数をともに3個としたが、個
数は3個に限定されるものではなく、任意の個数を選択
することができる。
おいては、永久磁石12a、12b、12c及び電磁石
13a、13b、13cの個数を同数としたが、これに
は限定されない。永久磁石と電磁石とが2組以上同時に
対向しないように配置する限りにおいては、永久磁石と
電磁石の個数は異なっていてもよい。
の一実施例を図2に示す。図3は、本実施例に係る回転
装置20の平面図である。
1aを中心として回転可能な回転円板21と、回転円板
21の外周において、回転円板21の円周方向に円周角
90度毎に配置された4個の永久磁石22a、22b、
22c、22dと、回転円板21の外側において、各永
久磁石22a、22b、22c、22dと近接して対向
するように、かつ、円周角120度毎に配置された3個
の電磁石23a、23b、23cと、電磁石23a、2
3b、23cの各々に電気的に接続されており、電磁石
23a、23b、23cの各々への通電及び非通電を制
御する通電制御器24と、からなっている。
は全て同一の磁極が回転円板21の外側に向くように配
置されている。例えば、永久磁石22a、22b、22
c、22dは全てN極が外側を向くようにして配置され
ている。
電されたときにN極の磁性が回転円板21に向くように
配置されている。
0においては、永久磁石22a、22b、22c、22
dの個数と電磁石23a、23b、23cの個数とは異
なるものとして、具体的には、永久磁石22a、22
b、22c、22dの個数が電磁石23a、23b、2
3cの個数よりも多いものとして設定されている。
c、22dは90度の円周角毎に配置され、電磁石23
a、23b、23cは120度の円周角毎に配置されて
いるため、永久磁石と電磁石とが2組以上同時に対向す
ることはない。
回転装置20は上述の実施形態に係る回転装置15と同
様の動作を行う。
っても、上述の実施形態に係る回転装置15と同様の効
果を得ることができる。
0を実際に製作し、回転装置20の稼働効率を測定し
た。ここに、稼働効率とは、回転装置20に対して与え
た電力量に対する回転装置20の出力量の比率である。
具体的には、本発明者は、回転装置20に対して100
Wの電力量を与えたときに、回転装置20から得られる
トルクを測定し、上記の定義に従って、稼働効率を計算
した。
の種の磁力を利用した回転装置の可稼働効率の報告例の
中で最大値は約50%であるから、本実施例に係る回転
装置20によれば、約40%((70−50)/50)
の稼働効率の向上を達成することができた。
の電磁石23a、23b、23cと4個の永久磁石22
a、22b、22c、22dを有するものとして構成し
たが、電磁石及び永久磁石の個数はこれらには限定され
ない。電磁石の個数は3N(Nは1以上の正の整数)、
永久磁石の個数は(3N+1)とすることも可能であ
る。
の実施例の場合とは逆にすることも可能である。
電力の観点からは有利である。
(3N+1)とする場合の回転装置の一例を図4に示
す。
を中心として回転可能な回転円板31と、回転円板31
の外周において、回転円板31の円周方向に円周角12
0度毎に配置された3個の永久磁石32a、32b、3
2cと、回転円板31の外側において、各永久磁石32
a、32b、32cと近接して対向するように、かつ、
円周角90度毎に配置された4個の電磁石33a、33
b、33c、33dと、電磁石33a、33b、33
c、33dの各々に電気的に接続されており、電磁石3
3a、33b、33c、33dの各々への通電及び非通
電を制御する通電制御器34と、からなっている。
一の磁極が回転円板31の外側に向くように配置されて
いる。また、電磁石33a、33b、33c、33dは
通電されたときにN極の磁性が回転円板31に向くよう
に配置されている。
の例である。図4に示した回転装置30によっても、上
述の実施形態に係る回転装置20と同様の効果を得るこ
とができる。ただし、図4に示した回転装置30は上述
の実施形態に係る回転装置20より電磁石の数が1個だ
け多いので、その分の消費電力は増加する。
上の正の整数)、電磁石の個数を(N−1)とすること
も可能である。この場合は、電磁石の個数を上記の実施
形態と同様に奇数とすることが好ましい。すなわち、N
を偶数とすることが好ましい。
永久磁石の個数を(N−1)とすることも可能である。
が通電状態となるのは、各電磁石と永久磁石とが対向し
ている間だけであるので、各電磁石への通電時間は極め
て短い。従って、各電磁石の電力消費量を少なくするこ
とができ、例えば、通常の直流モータと比較しても、同
一のトルクを出力させるために必要な電力量は本発明に
係る回転装置の方が直流モータよりも少ない。
磁石及び電磁石は、従来の回転装置における電磁石、第
1の永久磁石及び第2の永久磁石とは異なり、傾斜させ
て配置する必要はなく、単に、相互に対向するように配
置すればよいので、本発明に係る回転装置の製造工程は
従来の回転装置の製造工程よりも大幅に単純化すること
ができる。
図である。
る。
る。
る。
2d、32a、32b、32c 永久磁石 13a、13b、13c、23a、23b、23c、3
3a、33b、33c、33d 電磁石 14、24、34 通電制御器 30 本発明の変形例に係る回転装置
1)
Claims (7)
- 【請求項1】 回転軸を中心として回転可能な回転板
と、 前記回転板の外周に、前記回転板の円周方向に間隔をあ
けて、かつ、同一の磁極が外側に向くように、配置され
た複数個の永久磁石と、 前記回転板の外側において、前記永久磁石と対向するよ
うに配置された複数個の電磁石と、 前記電磁石への通電を制御する通電制御器と、 からなり、 前記永久磁石及び前記電磁石は、前記永久磁石の何れか
一つが前記電磁石の何れか一つと対向したときに、残り
の前記永久磁石は残りの前記電磁石の何れとも対向しな
いように配置されており、 前記通電制御器は、前記永久磁石が前記電磁石と対向す
る間のみ、前記電磁石に通電を行うものである回転装
置。 - 【請求項2】 回転軸を中心として回転可能な回転板
と、 前記回転板の外周に、前記回転板の円周方向に間隔をあ
けて、かつ、同一の磁極が外側に向くように、配置され
た永久磁石と、 前記回転板の外側において、前記永久磁石と対向するよ
うに配置された電磁石と、 前記電磁石への通電を制御する通電制御器と、 からなり、 前記永久磁石及び前記電磁石の何れか一方はN(Nは2
以上の正の整数)個配置され、他方は(N−1)個配置
されており、 前記通電制御器は、前記永久磁石が前記電磁石と対向す
る間のみ、前記電磁石に通電を行うものである回転装
置。 - 【請求項3】 前記永久磁石がN個配置され、前記電磁
石が(N−1)個配置されていることを特徴とする請求
項2に記載の回転装置。 - 【請求項4】 前記Nは偶数であることを特徴とする請
求項3に記載の回転装置。 - 【請求項5】 回転軸を中心として回転可能な回転板
と、 前記回転板の外周に、前記回転板の円周方向に間隔をあ
けて、かつ、同一の磁極が外側に向くように、配置され
た永久磁石と、 前記回転板の外側において、前記永久磁石と対向するよ
うに配置された電磁石と、 前記電磁石への通電を制御する通電制御器と、 からなり、 前記永久磁石及び前記電磁石の何れか一方は3N(Nは
1以上の正の整数)個配置され、他方は(3N+1)個
配置されており、 前記通電制御器は、前記永久磁石が前記電磁石と対向す
る間のみ、前記電磁石に通電を行うものである回転装
置。 - 【請求項6】 前記永久磁石が(3N+1)個配置さ
れ、前記電磁石が3N個配置されていることを特徴とす
る請求項5に記載の回転装置。 - 【請求項7】 回転軸を中心として回転可能な回転板
と、 前記回転板の外周に、前記回転板の円周方向に間隔をあ
けて、かつ、同一の磁極が外側に向くように、配置され
た永久磁石と、 前記回転板の外側において、前記永久磁石と対向するよ
うに配置された電磁石と、 からなり、 前記永久磁石及び前記電磁石の何れか一方はN(Nは2
以上の正の整数)個配置され、他方は(N−1)個配置
されている回転装置の制御方法であって、、前記永久磁
石が前記電磁石と対向する間のみ、前記電磁石に通電を
行う過程を有する回転装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002002024A JP2003204663A (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 回転装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002002024A JP2003204663A (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 回転装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003204663A true JP2003204663A (ja) | 2003-07-18 |
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ID=27641998
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002002024A Pending JP2003204663A (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 回転装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003204663A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007151364A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Vsd:Kk | フライホイール発電機 |
KR100816421B1 (ko) * | 2005-09-08 | 2008-03-25 | 현성희 | 자력회전장치 |
-
2002
- 2002-01-09 JP JP2002002024A patent/JP2003204663A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100816421B1 (ko) * | 2005-09-08 | 2008-03-25 | 현성희 | 자력회전장치 |
JP2007151364A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Vsd:Kk | フライホイール発電機 |
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Legal Events
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