JP5702015B1 - 駆動装置 - Google Patents
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磁界とにより発生した力によって、第1回転体部および第2回転体部の他方が回転するように、第1回転体部および第2回転体部の各々が支持されている。駆動装置はさらに、軸線に対して垂直な方向から見て、第1回転体部の外側表面と第2回転体部の内側表面との重なり面積が変化するように、第1回転体部および第2回転体部の一方は、第1回転体部および第2回転体部の他方に対して、軸線の方向に沿って移動可能に構成されている。第1回転体部の内側に配置された芯部と、芯部の一方側の側面に接する第1軸部と、軸線の方向に離間して設けられかつ第1軸部を支持する一組の第1支持部と、第1軸部と一組の第1支持部の各々との間に配置された第1ベアリング部と、第2回転体部の一方の開口部を塞ぐように設けられた底部と、底部に接する第2軸部と、軸線の方向に離間して設けられかつ第2軸部を支持する一組の第2支持部と、第2軸部と一組の第2支持部の各々との間に設けられた第2ベアリング部と、一組の第1支持部と一組の第2支持部とを支持するベース部とを備える。第2回転体部の軸線の方向の長さは、第1回転体部の軸線の方向の長さよりも大きい。
図1〜図5を参照して、本発明の実施の形態1における駆動装置の構成について説明する。実施の形態1に係る駆動装置10は、第1回転体1と、第2回転体2と、第1ベアリング部5aと、第2ベアリング部5bと、第3ベアリング部5cと、第4ベアリング部5dと、第1支持部6aと、第2支持部6bと、台部7とを主に有している。
図2を参照して、第1回転体部1aが、たとえば軸線xを中心として回転を開始すると、第1回転体部1aの外側表面1cに面する第2回転体部2aの内側表面2cに対して、N極とS極とが時間的に交互に変化する交番磁界が印加される。第2回転体部2aの内側表面2cは、導電体により構成されているため、内側表面2cを構成する導電体に渦電流が発生する。第2回転体部2aの内側表面2c上のある位置において磁界(磁束)が増加すると、当該磁界の増加を抑制するように第2回転体部2aの内側表面2cにおいて渦電流が発生する。当該渦電流により発生した磁界と、第1回転体部1aの回転により発生した交番磁界とにより、第2回転体部2aの内側表面2c上におけるある位置において第2回転体部2aを回転させる力が発生する。当該力は反発力であると推測される。同様に、第2回転体部2aの内側表面2c上のある位置において第1回転体部1aの回転により発生した磁界が減少すると、当該磁界の減少を抑制するように第2回転体部2aの内側表面2cにおいて渦電流が発生する。第2回転体部2aの内側表面2cにおいて当該渦電流により発生した磁界と、第1回転体部1aの回転により発生した交番磁界とにより、第2回転体部2aの内側表面2cのある位置において第2回転体部2aを回転させる力が発生する。当該力は吸引力であると推測される。
図16に示すように、第1回転体部1aの外側表面1cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ第2回転体部2aの内側表面2cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されていてもよい。つまり、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されていてもよい。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。この場合、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方を回転駆動させると、互いに対向し同じ極性を有する永久磁石同士の反発力と、互いに対向し異なる極性を有する永久磁石同士の吸引力とにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が従動的に回転する。第1回転体部1aの外側表面1cを構成する永久磁石と、第2回転体部2aの内側表面2cを構成する永久磁石との吸引力および反発力が釣り合いエネルギー的に最も安定な第1回転体部1aの外側表面1cと第2回転体部2aの内側表面2cとの位置関係を維持するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方の回転に追従するように回転してもよい。
実施の形態1に係る駆動装置10によれば、化石燃料の代わりに永久磁石のN極およびS極を利用して駆動力を発生させることができる。それゆえ、地球温暖化の原因となる二酸化炭素および酸性雨の原因となる窒化酸化物または硫黄酸化物を発生させずに駆動力が得られるので、地球環境にやさしい。また、実施の形態1に係る駆動装置10によれば、導電体が環状に形成されており、環状の表面全体に面するように永久磁石のN極およびS極が周方向に交互に配置されているので、導電体の表面全体に対して効率的に渦電流を発生させることができる。そのため、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、非常に効率良くに駆動力が得られる。
次に、図6〜図11を参照して、本発明の実施の形態2における駆動装置の構成について説明する。
図17に示すように、管11の内側に配置されている第1回転体部1aの外側表面1cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ管11の外側に配置されている第2回転体部2aの内側表面2cは、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されていてもよい。つまり、第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されていてもよい。第1回転体部1aの外側表面1cおよび第2回転体部2aの内側表面2cの双方が、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成されている場合は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方が回転することにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が回転するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々が支持されている。この場合、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方を回転駆動させると、互いに対向する永久磁石同士の吸引力および反発力により、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が従動的に回転する。第1回転体部1aの外側表面1cを構成する永久磁石と、第2回転体部2aの内側表面2cを構成する永久磁石との吸引力および反発力が釣り合いエネルギー的に最も安定な第1回転体部1aの外側表面1cと第2回転体部2aの内側表面2cとの位置関係を維持するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方が、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方の回転に追従するように回転してもよい。
実施の形態2に係る駆動装置10によれば、化石燃料の代わりに永久磁石のN極およびS極を利用して、駆動力を発生させることができる。それゆえ、地球温暖化の原因となる二酸化炭素および酸性雨の原因となる窒化酸化物または硫黄酸化物を発生させずに駆動力が得られるので、地球環境にやさしい。また、実施の形態2に係る駆動装置10によれば、導電体が環状に形成されており、環状の表面全体に面するように永久磁石のN極およびS極が周方向に交互に配置されているので、導電体の表面全体に対して効率的に渦電流を発生させることができる。そのため、N極およびS極により発生した磁界と、渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、非常に効率良くに駆動力が得られる。さらに、管11の内側を流れる流体の流れを利用して第1回転体部1aを回転させることにより第2回転体部2aから駆動力を取り出すことができるので、流体の流れを駆動力に変換して取り出すことができる。さらに、第1回転体部1aの回転力を非接触で第2回転体部2aに伝達することができるので、管11に貫通孔を設けることなく第1回転体部1aの回転エネルギーを外部に取り出すことができる。
図14および図15を参照して、本発明の実施の形態3における駆動装置の構成について説明する。実施の形態3に係る駆動装置10の構成は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方に対して、軸線xの方向に沿って移動可能に構成されている点において、主に、実施の形態1に係る駆動装置10の構成と異なっており、他の構成については実施の形態1に係る駆動装置の構成とほぼ同じである。そのため、同一又は相当する要素については同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。以下、実施の形態1に係る駆動装置10の構成と異なる部分を中心に説明する。
まず、モータードライバー32によってモーター31を駆動することにより、ボールスクリュー41のねじ軸41cを回転させる。ねじ軸41cが回転することにより、ねじ軸41cとナット41bとの間に配置されているボール41eがねじ軸41cの表面に形成されたねじ溝に沿って移動することで、ナット41bがねじ軸41cの軸線方向に沿って移動する。これにより、ナット41bの上面上に配置された台座41dと、台座41d上に配置された第1支持部6aと、第1ベアリング部5aを介して第1支持部6aに支持されている第1回転体1とが、ねじ軸41cの軸線方向に平行な方向に沿って移動する。なお、ねじ軸41cの軸線は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの各々の回転軸と平行である。たとえば、第1回転体1の第1回転体部1aが、第2回転体2の第2回転体部2aに対して左側に移動すると、第1回転体部1aの外側表面と、第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積が小さくなる。第1回転体部1aの軸線xに対して垂直な方向から見て(つまり図15の視野において)、第1回転体部1aの軸線x方向に沿った第1回転体部1aの長さをX1とし、第2回転体部2aの内側表面2cが第1回転体部1aの外側表面と重なっている領域の長さをX2とすると、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率は、X2/X1×100(%)として計算される。図14を参照して、第1の状態において、第1回転体部1aは、円筒状の第2回転体部2aの内部に完全に収容されている。この場合、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率は、100%となる。図14に示す第1の状態から、第1回転体部1aが第2回転体部2aから離れるように左側に移動する(スライドする)と、第1回転体部1aの外側表面と第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積率が小さくなるように変化して図15に示す第2の状態になる。重なり面積率の範囲は、特に制限がなく、0%以上100%以下の範囲内において自由に変化させることが可能である。
実施の形態3に係る駆動装置10によれば、軸線xに対して垂直な方向から見て、第1回転体部1aの外側表面1cと第2回転体部2aの内側表面2cとの重なり面積が変化するように、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方は、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方に対して、軸線xの方向に沿って移動可能に構成されている。これにより、第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの一方から第1回転体部1aおよび第2回転体部2aの他方に伝達される駆動力を連続的に変化させることができる。
Claims (4)
- 軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する第1回転体部と、
前記第1回転体部の外側表面を囲うように配置され、前記軸線の周りに回転可能に支持されており、かつ筒状の形状を有する第2回転体部とを備え、
前記第1回転体部の前記外側表面および前記第2回転体部の内側表面の一方は、周方向に沿って永久磁石のN極とS極とが交互に配置されて構成され、かつ前記第1回転体部の前記外側表面および前記第2回転体部の前記内側表面の他方は、導電体で構成されており、
前記第1回転体部の前記外側表面は、前記第2回転体部の前記内側表面と隙間を隔てて配置され、
前記第1回転体部および前記第2回転体部の一方が回転することにより、前記導電体に渦電流が発生するように構成され、
前記N極および前記S極により発生した磁界と、前記渦電流により発生した磁界とにより発生した力によって、前記第1回転体部および前記第2回転体部の他方が回転するように、前記第1回転体部および前記第2回転体部の各々が支持されており、
前記軸線に対して垂直な方向から見て、前記第1回転体部の前記外側表面と前記第2回転体部の前記内側表面との重なり面積が変化するように、前記第1回転体部および前記第2回転体部の一方は、前記第1回転体部および前記第2回転体部の他方に対して、前記軸線の方向に沿って移動可能に構成されており、さらに、
前記第1回転体部の内側に配置された芯部と、前記芯部の一方側の側面に接する第1軸部と、前記軸線の方向に離間して設けられかつ前記第1軸部を支持する一組の第1支持部と、前記第1軸部と前記一組の第1支持部の各々との間に配置された第1ベアリング部と、前記第2回転体部の一方の開口部を塞ぐように設けられた底部と、前記底部に接する第2軸部と、前記軸線の方向に離間して設けられかつ前記第2軸部を支持する一組の第2支持部と、前記第2軸部と前記一組の第2支持部の各々との間に設けられた第2ベアリング部と、前記一組の第1支持部と前記一組の第2支持部とを支持するベース部とを備え、
前記第2回転体部の前記軸線の方向の長さは、前記第1回転体部の前記軸線の方向の長さよりも大きい、駆動装置。 - 前記第1回転体部の前記外側表面は、周方向に沿って前記永久磁石の前記N極と前記S極とが交互に配置されて構成され、
前記第2回転体部の前記内側表面は、前記導電体により構成されている、請求項1に記載の駆動装置。 - 前記第1回転体部が回転することにより、前記第2回転体部が回転するように、前記第1回転体部および前記第2回転体部の各々が支持されている、請求項2に記載の駆動装置。
- 前記第1回転体部および前記第2回転体部の一方に設けられた回転子と、
前記第1回転体部および前記第2回転体部の他方の回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機部とをさらに備えた、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の駆動装置。
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