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旋轉動力生成裝置及發電裝置的制作方法

文檔序號:12514747閱讀:364來源:國知局
旋轉動力生成裝置及發電裝置的制作方法

本發明涉及利用永磁體的排斥力生成旋轉動力的旋轉動力生成裝置以及通過該旋轉動力進行發電的發電裝置。



背景技術:

永磁體具備同極彼此靠近則相互排斥、異極彼此靠近則相互吸引的性質。以往,已知這種永磁體利用相互排斥的力(排斥力)或相互吸引的力(吸引力)使部件產生直線運動,并將其轉換為其他部件的旋轉運動的構想。

例如,專利文獻1公開了一種磁力原動裝置,該磁力原動裝置如圖33所示,具有以下結構:在氣缸300中收納有活塞磁體301、固定磁體302、連桿303、曲軸304、以及螺旋彈簧305。該磁力原動裝置在連桿303的兩側分別連接活塞磁體301和曲軸304,同時固定磁體302、302與該活塞磁體301相排斥地收納于上止點、下止點兩側,進而螺旋彈簧305、305收納于固定磁體302、302外側。

另外,專利文獻2公開了一種磁力應用動力單元,該磁力應用動力單元如圖34(a)所示,具有以下結構:在氣缸400中收納有活塞磁體401,在氣缸400外配置有曲軸402,在曲軸402的相反側配置有旋轉的圓板狀磁體403。在該動力單元中,活塞磁體401借由連桿404與曲軸402連接,曲軸402借由齒輪和軸與圓板狀磁體403連接。

進而,專利文獻3公開了一種動力傳遞機構,該動力傳遞機構如圖35所示,具有以下結構:在氣缸500、500中收納有活塞磁體501、501,在氣缸500、500外配置有曲軸502,在該曲軸502的相反側配置有旋轉板504,在該旋轉板504固定有磁體503、503。在該動力傳遞機構中,活塞磁體501、501借由連桿505、505與曲軸502連接,旋轉板504與電動機506連接。

專利文獻

專利文獻1:日本特開平8-168279號公報

專利文獻2:日本特開2011-43157號公報

專利文獻3:日本登錄實用新型公報第3180748號

專利文獻4:日本特開2002-54555號公報



技術實現要素:

如上所述,以往,已知有利用磁體的排斥力或吸引力使活塞磁體在氣缸中往復,并將該往復運動轉換成曲軸的旋轉運動的動力裝置。

但是,為了從這種動力裝置得到有效的旋轉運動,曲軸的旋轉運動必須為持續的運動。為此,必須使活塞磁體在氣缸中反復往復。

然而,上述各專利文獻中公開的動力裝置存在以下問題。

首先,在專利文獻1公開的動力裝置中,活塞磁體301、連桿303、曲軸304均收納于氣缸300中,因此不可能使活塞磁體301與固定磁體302的排斥力從上止點側、下止點側兩方同等地作用。因此,即便活塞磁體301受到上止點側的固定磁體302產生的排斥力而移動至下止點側,活塞磁體301也不會受到與之相等的排斥力而返回上止點側。所以,由于活塞磁體301無法往復,因此不可能獲得連續的旋轉動力。

另外,專利文獻2公開的動力裝置中,如圖34(b)所示,通過將兩個半圓板狀磁體403a、403b組合而形成圓板狀磁體403,但各半圓板狀磁體403a、403b在圓板狀磁體403的同側的面上配置了不同的極性。而且,通過使該圓板狀磁體403旋轉,排斥力和吸引力交替作用,使活塞磁體401反復遠離及靠近。

然而,即使在例如排斥力從一個半圓板狀磁體403a作用于活塞磁體401時,吸引力也會從另一個半圓板狀磁體403b作用于活塞磁體401,因此排斥力和吸引力兩種力同時作用于活塞磁體401。而且,如果活塞磁體401因排斥力而遠離圓板狀磁體403,則活塞磁體401與圓板狀磁體403的間隔增大,因此為了使活塞磁體401返回原位,必須使吸引力大于排斥力。

但是,這樣一來,在此情況下為了使活塞磁體401遠離,需要克服該吸引力的排斥力。結果,無法通過圓板狀磁體403的旋轉使活塞磁體401往復,因此不可能獲得連續的旋轉動力。

另外,專利文獻3公開的動力傳遞機構,通過使固定在旋轉板504上的磁體503、503交替靠近活塞磁體501、501,并改變作用于活塞磁體501、501的磁體的極性,從而使排斥力和吸引力交替作用于活塞磁體501、501。

但是,即使在該動力傳遞機構中,為了使暫時遠離的活塞磁體501、501返回原位,也必須作用比排斥力更強的吸引力。而且,當一個活塞磁體501被一個磁體503吸引時,極性不同的另一個磁體503將遠離該活塞磁體501,所以磁體503、503所產生的排斥力和吸引力有可能互相對抗。因此,活塞磁體501、501的往復運動難以繼續。

另一方面,專利文獻4公開了通過反復在同極彼此相向的活塞磁體和固定磁體之間夾入和抽出鐵板,使活塞磁體時而遠離時而靠近的裝置。

但是,如果在活塞磁體與固定磁體之間夾入鐵板,則該鐵板被活塞磁體、固定磁體雙方吸引,因此變得難以將鐵板抽出。而且,由于鐵板是強磁性體,因此即使在活塞磁體與固定磁體之間夾入鐵板,也無法阻斷磁力。這樣,就無法使活塞磁體往復。

而且,由于活塞磁體和固定磁體的彼此相向的面(相向面)平行設置,因此未解決以下問題。

通常,從永磁體發出的磁力線被描繪為如圖36所示的環狀。因此,如圖37所示,如果固定磁體601和活塞磁體602的同極(圖37中的N極)的相向面601a、602a平行相對,則大小相同的排斥力作用在圖中所示的X方向和Y方向上。而且,由于活塞磁體602與旋轉的曲軸連接,因此當活塞磁體602從最靠近固定磁體601的位置離開時,其相向面602a沿相向面601a極少地平行移動。

而且,如果相向面601a、相向面602a保持平行地靠近,則雖然排斥力作用于使固定磁體601和活塞磁體602二者沿中心軸方向遠離的方向上,但是相向面602a難以作用在沿相向面601a平行移動的方向上。因此,對于活塞磁體602要遠離固定磁體601的運動,排斥力難以有效地作用,因此難以繼續進行往復運動。

如上所述,在上述以往的動力裝置中,存在由于無法獲得活塞磁體的往復運動,而無法獲得連續的旋轉動力這一問題。

本發明是為了解決上述問題而完成的,其目的在于提供在可靠地獲得活塞磁體的往復運動的同時提高其持續性,由此獲得連續的旋轉動力的旋轉動力生成裝置和通過該旋轉動力進行發電的發電裝置。

為了解決上述問題,本發明的特征在于一種旋轉動力生成裝置,其具有:上止點側的磁極的極性相同并且該上止點側的上極面互相朝向不同方向地配置的第一活塞磁體部件和第二活塞磁體部件,與該第一、第二活塞磁體部件各自的下止點側連接的第一連桿和第二連桿,以及與該第一、第二連桿連接的曲軸。上述旋轉動力生成裝置還具有:第一引導部件和第二引導部件、第一固定磁體部件和第二固定磁體部件、第一退磁部件、以及第二退磁部件,該第一、第二引導部件分別從外側保持所述第一、第二活塞磁體部件,并且在往復移動的整個行程內分別對所述第一、第二活塞磁體部件進行引導;該第一、第二固定磁體部件固定在從所述第一、第二活塞磁體部件各自的上極面隔開一定間隔的位置上,并且配置為具有與上極面的磁極相同的極性的固定極面與第一、第二活塞磁體部件各自的上極面相向;上述第一退磁部件具備配置于第一活塞磁體部件的上極面與第一固定磁體部件的固定極面之間,并且與第一活塞磁體部件的上極面相對的第一退磁旋轉板;上述第二退磁部件具備配置于第二活塞磁體部件的上極面與第二固定磁體部件的固定極面之間,并且與第二活塞磁體部件的上極面相對的第二退磁旋轉板。第一、第二退磁旋轉板分別在與上極面相對的內表面和與固定極面相對的外表面雙方具有:具備弱于第一、第二活塞磁體部件的磁極且與上極面極性不同的磁力的退磁磁體部,以及與該退磁磁體部鄰接形成的沒有磁力的無磁力部。上述旋轉動力生成裝置還具有排斥力不均勻結構,上述排斥力不均勻結構使得在第一、第二活塞磁體部件各自的上極面以及第一、第二固定磁體部件各自的固定極面中,沿曲軸旋轉的旋轉方向的最后側的最后部間隔寬于其他部分的間隔,并且該最后部中的上極面與固定極面相互排斥的排斥力小于其他部分的排斥力,上述旋轉動力生成裝置進一步具有向曲軸提供動力以使第一、第二活塞磁體部件的往復運動繼續進行的輔助電動機。

在上述旋轉動力生成裝置中,排斥力作用在第一、第二活塞磁體部件和第一、第二固定磁體部件之間,能夠通過第一、第二退磁旋轉板減弱該排斥力。

另外,在上述旋轉動力生成裝置的情況下,優選地,第一、第二退磁旋轉板的退磁磁體部具有磁力最強的強退磁部、磁力最弱的弱退磁部、以及具備在該強退磁部與弱退磁部中間的磁力的中退磁部,并且具有通過沿著第一、第二退磁帶狀部件各自的旋轉方向依次配置該強退磁部、中退磁部和弱退磁部,使磁力沿圓周方向逐漸增強地變化的磁力變化結構。

進而,在上述旋轉動力生成裝置的情況下,可為如下結構:在曲軸形成有錐齒輪,第一、第二退磁部件分別具有使第一、第二退磁旋轉板繞其中心旋轉的第一、第二旋轉軸,該第一、第二旋轉軸的前端部上分別形成有與曲軸的錐齒輪相互嚙合的第一、第二錐齒輪,并且錐齒輪和第一、第二錐齒輪形成為使得第一、第二退磁旋轉板以相同的周期向相反方向旋轉,并且第一、第二退磁旋轉板分別以第一、第二旋轉軸為軸旋轉一周時,第一、第二活塞磁體部在第一、第二引導部件的內側分別往復一次,曲軸和第一、第二連桿形成為使第一、第二活塞磁體部件同時達到上止點,第一、第二錐齒輪嚙合于曲軸的錐齒輪,使得在第一活塞磁體部件剛達到上止點之后,第一退磁旋轉板中的第一活塞磁體部件和第一固定磁體部件之間的部分從退磁磁體部切換為無磁力部,并且在第二活塞磁體部件剛達到上止點之后,第二退磁旋轉板中的第二活塞磁體部件和第二固定磁體部件之間的部分從退磁磁體部切換為無磁力部。

而且,進一步地,在上述旋轉動力生成裝置的情況下,可為如下結構:在曲軸形成有錐齒輪,第一、第二退磁部件分別具有使第一、第二退磁旋轉板繞其中心旋轉的第一、第二旋轉軸,該第一、第二旋轉軸的前端部上分別形成有與曲軸的錐齒輪相互嚙合的第一、第二錐齒輪,并且錐齒輪和第一、第二錐齒輪形成為,使得第一、第二退磁旋轉板以相同的周期向相反方向旋轉,并且第一、第二退磁旋轉板分別以第一、第二旋轉軸為軸旋轉一周時,第一、第二活塞磁體部在第一、第二引導部件的內側分別往復一次,曲軸和第一、第二連桿形成為使第一、第二活塞磁體部件交替到達上止點,第一、第二錐齒輪嚙合于曲軸的錐齒輪,使得在第一活塞磁體部件到上止點的時刻,第二活塞磁體部件到達下止點,之后緊接著,第一退磁旋轉板中的第一活塞磁體部件和第一固定磁體部件之間的部分從退磁磁體部切換為無磁力部,且第二退磁旋轉板中的退磁磁體部配置于第二活塞磁體部件和第二固定磁體部件之間。

另外,優選在第一、第二引導部件中,連接內側和外側的間隙部橫跨第一、第二活塞磁體部件往復移動的整個范圍而形成。

進而,上述旋轉動力生成裝置可為如下結構:其具有第一發動機部和第二發動機部,該第一發動機部和第二發動機部分別具有第一、第二引導部件、第一、第二活塞磁體部件、第一、第二固定磁體部件、第一、第二連桿、第一、第二退磁部件、以及曲軸;該第一發動機部的曲軸和該第二發動機部的曲軸由在該第一、第二發動機部共用的一根共通曲軸構成。

而且,本發明提供一種發電裝置,上述發電裝置具備旋轉動力生成裝置,以及利用由該旋轉動力生成裝置所生成的旋轉動力進行發電的發電機,上述旋轉動力生成裝置具有:上止點側的磁極的極性相同并且該上止點側的上極面互相朝向不同方向地配置的第一活塞磁體部件和第二活塞磁體部件、與該第一、第二活塞磁體部件各自的下止點側連接的第一連桿和第二連桿、以及與該第一、第二連桿連接的曲軸,上述旋轉動力生成裝置還具有:第一引導部件和第二引導部件、第一固定磁體部件和第二固定磁體部件、第一退磁部件、以及第二退磁部件,該第一、第二引導部件分別從外側保持所述第一、第二活塞磁體部件,并且在往復移動的整個行程內分別對所述第一、第二活塞磁體部件進行引導;該第一、第二固定磁體部件固定在從所述第一、第二活塞磁體部件各自的上極面隔開一定間隔的位置上,并且配置為具有與上極面的磁極相同的極性的固定極面與第一、第二活塞磁體部件各自的上極面相向;上述第一退磁部件具備配置于第一活塞磁體部件的上極面與第一固定磁體部件的固定極面之間,并且與第一活塞磁體部件的上極面相對的第一退磁旋轉板;上述第二退磁部件具備配置于第二活塞磁體部件的上極面與第二固定磁體部件的固定極面之間,并且與第二活塞磁體部件的上極面相對的第二退磁旋轉板。第一、第二退磁旋轉板分別在與上極面相對的內表面和與固定極面相對的外表面雙方具有:具備弱于第一、第二活塞磁體部件的磁極且與上極面極性不同的磁力的退磁磁體部,以及與該退磁磁體部鄰接形成的沒有磁力的無磁力部。上述旋轉動力生成裝置還具有排斥力不均勻結構,上述排斥力不均勻結構使得在第一、第二活塞磁體部件各自的上極面以及第一、第二固定磁體部件各自的固定極面中,沿曲軸旋轉的旋轉方向的最后側的最后部間隔寬于其他部分的間隔,并且該最后部中的上極面與固定極面相互排斥的排斥力小于其他部分的排斥力,上述旋轉動力生成裝置進一步具有向曲軸提供動力以使第一、第二活塞磁體部件的往復運動繼續進行的輔助電動機。

如上所詳述,根據本發明,可以得到在可靠地獲得活塞磁體的往復運動的同時提高其持續性,由此獲得連續的旋轉動力的旋轉動力生成裝置以及利用該旋轉動力進行發電的發電裝置。

附圖說明

圖1為表示本發明第一實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置的立體圖。

圖2為沿圖1的2-2線切開的旋轉動力生成裝置的剖視圖。

圖3為將旋轉動力生成裝置的蓋部取下示出的俯視圖。

圖4為表示第一、第二退磁部件和曲軸的主要部分的立體圖。

圖5(a)為第一退磁部件的俯視圖,(b)為表示第一退磁部件的退磁磁體部、無磁力部的變化模式的圖。

圖6為沿圖5的6-6線切開的第一退磁部件的局部省略剖視圖。

圖7為并列表示第一、第二退磁部件的俯視圖。

圖8為表示第一引導部件、第一活塞磁體部件和第一固定磁體部件的局部省略立體圖。

圖9為從與曲軸交叉的方向觀察的發動機部的第一活塞磁體部件側的側視圖。

圖10為從同樣方向觀察的第二活塞磁體部件側的側視圖。

圖11(a)為模式性地表示剛到達下止點后的第一活塞磁體部件、第一固定磁體部件和第一退磁旋轉板的圖,(b)為模式性地表示此時第一退磁旋轉板的主要部分的圖。

圖12(a)為模式性地表示緊接著圖11(a)的第一活塞磁體部件、第一固定磁體部件和第一退磁旋轉板的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖11(b)的第一退磁旋轉板的主要部分的圖。

圖13(a)為模式性地表示緊接著圖12(a)的第一活塞磁體部件、第一固定磁體部件和第一退磁旋轉板的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖12(b)的第一退磁旋轉板的主要部分的圖。

圖14(a)為模式性地表示緊接著圖13(a)的第一活塞磁體部件、第一固定磁體部件和第一退磁旋轉板的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖13(b)的第一退磁旋轉板的主要部分的圖。

圖15(a)為模式性地表示緊接著圖14(a)的第一活塞磁體部件、第一固定磁體部件和第一退磁旋轉板的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖14(b)的第一退磁旋轉板的主要部分的圖。

圖16(a)為模式性地表示分別剛到達上止點后的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示此時的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖17(a)為模式性地表示緊接著圖16(a)的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖16(b)的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖18(a)為模式性地表示緊接著圖17(a)的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖17(b)的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖19(a)為模式性地表示緊接著圖18(a)的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖18(b)的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖20(a)為模式性地表示緊接著圖19(a)的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖19(b)的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖21(a)為表示變形例所涉及的引導部件的局部省略立體圖,(b)為變形例所涉及的退磁部件的俯視圖。(c)為另一個變形例所涉及的第一退磁部件的俯視圖,(d)為又另一個變形例所涉及的第一退磁部件的俯視圖。

圖22為本發明的第二實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置的與圖2相對應的剖視圖。

圖23為表示圖22所表示的旋轉動力生成裝置中的第一、第二退磁部件和曲軸的主要部分的立體圖。

圖24為并列表示圖22所表示的旋轉動力生成裝置中的第一、第二退磁部件的俯視圖。

圖25(a)為模式性地表示如圖22所示的旋轉動力生成裝置中的分別到達上止點、下止點的狀態的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示此時的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖26(a)為模式性地表示緊接著圖25(a)的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖25(b)的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖27(a)為模式性地表示緊接著圖26(a)的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖26(b)的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖28(a)為模式性地表示緊接著圖27(a)的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖27(b)的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖29(a)為模式性地表示緊接著圖28(a)的第一、第二活塞磁體部件和曲軸的圖,(b)為模式性地表示緊接著圖28(b)的第一、第二退磁旋轉板的圖。

圖30為變形例所涉及的旋轉動力生成裝置的與圖3同樣的俯視圖。

圖31為另一個變形例所涉及的旋轉動力生成裝置的與圖3同樣的俯視圖。

圖32(a)為模式性地表示本發明的第一實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置的動作模式的圖,(b)為模式性地表示第二實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置的動作模式的圖。

圖33為表示現有的磁力原動裝置的圖。

圖34(a)為表示現有的磁力應用動力單元的圖,(b)為表示該圓板狀磁體的圖。

圖35為表示現有的動力傳達裝置的圖。

圖36為模式性地表示永磁體及其發出的磁力線的圖。

圖37為模式性地表示固定磁體和活塞磁體平行相對時的磁力線的圖。

圖38為本發明的第三實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置的局部省略俯視圖。

圖39為本發明的第四實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置的沿曲軸的方向觀察的局部省略側視圖。

具體實施方式

以下,參照附圖對本發明的實施方式進行說明。應予說明,對同一要素使用同一符號,并省略重復說明。

第一實施方式

(旋轉動力生成裝置的結構)

首先,參照圖1至圖10,對本發明第一實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置的結構進行說明。

其中,圖1為表示本發明第一實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置100的立體圖,圖2為沿圖1的2-2線切開的旋轉動力生成裝置100的剖視圖,圖3為將旋轉動力生成裝置100的蓋部6取下并示出的俯視圖。另外,圖4為表示第一、第二退磁部件30、130和曲軸11的主要部分的立體圖,圖5(a)為第一退磁部件30的俯視圖,(b)為表示第一退磁部件30中退磁磁體部38、無磁力部39的變化模式的圖。圖6為沿圖5的6-6線切開的第一退磁部件30的局部省略剖視圖。圖7為并列表示第一、第二退磁部件30、130的俯視圖。圖8為第一引導部件50、第一活塞磁體部件60和第一固定磁體部件70的局部省略立體圖。圖9為從與曲軸11交叉的方向觀察的發動機部10的第一活塞磁體部件60側的側視圖,圖10為從同樣方向觀察第二活塞磁體部件61側的側視圖。

旋轉動力生成裝置100將第一、第二活塞磁體部件60、61和第一、第二固定磁體部件70、71配置成具備相同極性的磁極的上極面60a、61a與固定極面70a、71a相對,并且在上極面60a、61a與固定極面70a、71a之間,分別配置第一、第二退磁旋轉板32、132,該第一、第二退磁旋轉板32、132具備極性與第一、第二活塞磁體部件60、61的磁極不同的磁力。

而且,在旋轉動力生成裝置100中,一邊使第一活塞磁體部件60與第一固定磁體部件70的排斥力(以下也稱為“第一排斥力”)以及第二活塞磁體部件61與第二固定磁體部件71的排斥力(以下也稱為“第二排斥力”)分別通過第一、第二退磁旋轉板32、132減弱,一邊使第一、第二活塞磁體部件60、61同時靠近第一、第二固定磁體部件70、71。

應予說明,在本實施方式中,將第一、第二活塞磁體部件60、61靠近第一、第二固定磁體部件70、71稱為“前進”,將第一、第二活塞磁體部件60、61遠離第一、第二固定磁體部件70、71稱為“后退”。

于是,在第一活塞磁體部件60因第一排斥力而后退的同時,第二活塞磁體部件61也因第二排斥力后退,之后,在第一活塞磁體部件60前進的同時第二活塞磁體部件61也前進。

在旋轉動力生成裝置100中,使第一、第二活塞磁體部件60、61反復同時進行如上所述的后退和前進,因此能夠實現第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動,進而通過使用后述起動電動機14a的動力,能夠提高其持續性。

而且,對旋轉動力生成裝置100的結構詳述如下。

如圖1~圖3所示,旋轉動力生成裝置100具有殼體7,該殼體7具備底部1、左側壁部2、右側壁部3、正面壁部4、背面壁部5和蓋部6。殼體7內的大致中央處設置有發動機部10。發動機部10的曲軸11貫穿左側壁部2、右側壁部3和中間壁部8a,該曲軸11的左側壁部2的外側部分固定有飛輪12。進而,左側壁部2的外側固定有控制盤13。控制盤13具有監視器13a、電池13b和未圖示的放熱口,監視器13a顯示設置在殼體7內的未圖示的電壓計等各種測量儀器的工作狀況。

另外,旋轉傳感器11S設置在左側壁部2的曲軸11的附近。旋轉傳感器11S與后述時間繼電器(timer relay)13c連接。旋轉傳感器11S檢測曲軸11的轉速,并將檢測出的轉速輸入時間繼電器13c。

而且,控制盤13至少具有時間繼電器13c作為上述測量儀器。時間繼電器13c與電池13b、旋轉傳感器11S、以及后述起動電動機14a連接。時間繼電器13c內部的繼電器定期(例如數秒單位)運轉。另外,當從旋轉傳感器11S輸入的曲軸11的轉速小于設定的轉速(設定轉速)時內部的繼電器也運轉。一旦時間繼電器13c運轉,就從電池13b向后述起動電動機14a供電。

另外,在殼體7內的底部1上固定有起動電動機14a、直流發電機(dynamo)14b和電動發電機15a、15b。起動電動機14a、直流發電機(dynamo)14b通過帶16a與曲軸11連接,電動發電機15a、15b通過帶16b與曲軸11連接。起動電動機14a與電池13b連接。雖未圖示,但直流發電機(dynamo)14b與電池13b連接。雖未圖示,但電動發電機15a、15b上連接有輸出線。

起動電動機14a經由帶16a向曲軸11供給旋轉動力。起動電動機14a相當于本發明中的輔助電動機。如圖3所示,優選除了起動電動機14a之外還設置有助力電動機(assist motor)14S。雖未圖示,但助力電動機14S與電池13b連接。另外,助力電動機14S與起動電動機14a同樣,經由帶16a向曲軸11供給旋轉動力。

發動機部10具有曲軸11、第一、第二引導部件50、51、安裝板58a、58b、第一、第二活塞磁體部件60、61、第一、第二固定磁體部件70、71、第一、第二連桿80、81、以及第一、第二退磁部件30、130。

曲軸11具有第一、第二曲柄部11a、11c、使二者相連的連結部11b、以及固定在連結部11b上的錐齒輪(傘齒輪)11d。第一、第二曲柄部11a、11c與第一、第二連桿80、81連接。另外,第一、第二曲柄部11a、11c的曲軸轉角設定為180度。

如圖3、圖8等所示,第一引導部件50具有四個保持部件50a。保持部件50a是截面為L字形的部件,具有能夠引導第一活塞磁體部件60經過往復移動的整個行程的長度。各保持部件50a配置成在第一活塞磁體部件60的各個角部外側包圍第一活塞磁體部件60。

另外,在各保持部件50a的曲軸11的上側、下側分別固定有安裝板58a、58b。該安裝板58a、58b固定于中間壁部8a上。由此,各保持部件50a被保持在離開殼體7內的底部1的位置上。

而且,各保持部件50a分離,因此在第一引導部件50形成間隙部53。間隙部53是連接被四個保持部件50a包圍的長方體空間的內側與外側的部分。間隙部53在第一活塞磁體部件60往復移動的整個范圍內形成。

第二引導部件51具有四個與保持部件50a同樣的保持部件51a。各保持部件51a配置成在第二活塞磁體部件61的各個角部外側包圍第二活塞磁體部件61。在第二引導部件51也形成與間隙部53同樣的間隙部。

另外,各保持部件51a也與保持部件50a同樣,在曲軸11的上側、下側分別固定有安裝板58a、58b。各保持部件51a也與保持部件50a同樣被保持在離開殼體7內的底部1的位置上。

第一、第二活塞磁體部件60、61各自形成為可收納于第一、第二引導部件50、51內側的大小,并形成為在第一、第二引導部件50、51內側往復移動。

如圖8至圖10所詳示,第一、第二活塞磁體部件60、61具有保持盒63和永磁體64。保持盒63是將鋁板彎折成截面大致為C字形的部件,其具有可收納于第一引導部件50內側(由四個保持部件50a所圍成的空間)的大小。永磁體64是具備無縫嵌合于保持盒63內的大小的大致長方體狀的磁體,其為磁力極大的例如釹磁體。在本實施方式中,永磁體64使上止點側的表面(上極面60a)的極性為N極地收納于保持盒63內。第二活塞磁體部件61的永磁體64也使上止點側的表面(上極面61a)的極性為N極地收納于保持盒63內。

第一、第二活塞磁體部件60、61均在保持盒63的曲軸11側形成有連接部65。第一、第二連桿80、81旋轉自如地連接在各自的連接部65上。

而且,第一、第二活塞磁體部件60、61配置成從曲軸11的方向觀察時上極面60a、61a互相朝向相反方向,即,上極面60a、61a分別朝著面向蓋部6、底部1的方向。就圖2而言,上極面60a朝上、上極面61a朝下。

應予說明,如圖2所示,在旋轉動力生成裝置100中,第一活塞磁體部件60位于最高位置時,第二活塞磁體部件61位于最低位置。此時第一、第二排斥力達到最大。因此,在旋轉動力生成裝置100中,對于第一、第二活塞磁體部件60、61,分別以最高位置、最低位置作為上止點。另外,上止點側對于第一活塞磁體部件60是指上側(蓋部6側),對于第二活塞磁體部件61是指下側(底部1側)。

如圖8至圖10所詳示,第一、第二固定磁體部件70、71具有固定用保持盒73和永磁體74。固定用保持盒73是具備與保持盒63同樣大小和形狀的部件。永磁體74是具備無縫嵌合于固定用保持盒73內的大小的大致長方體狀的磁體,其為與永磁體64同樣的例如釹磁體。該永磁體74使具備與上極面60a、61a的極性相同的極性(在本實施方式中為N極)的表面(固定極面70a、71a)與上極面60a、61a相向地收納于固定用保持盒73內。

該永磁體74與上述永磁體64均為磁力較強的磁體,由于使極性相同的上極面60a、61a與固定極面70a、71a相對,因此第一排斥力、第二排斥力均變得較強。

而且,第一固定磁體部件70利用四個調整部件75固定于蓋部6上。即,調整部件75的螺釘部75a從外側插穿蓋部6,并被擰入固定用保持盒73內。通過改變該螺釘部75a的擰入程度,改變第一固定磁體部件70相對蓋部6的傾斜度,從而使固定極面70a的傾斜度改變。

另外,第二固定磁體部件71利用四個調整部件75固定于安裝座59上。安裝座59如圖2所示,固定于殼體7內的底部1。與第一固定磁體部件70同樣地,第二固定磁體部件71通過改變螺釘部75a的擰入程度,改變其相對于安裝臺59的傾斜度,從而使固定極面71a的傾斜度改變。

而且,在該固定極面70a和上極面60a中,使沿曲軸11的旋轉方向fa的最后側(在本實施方式中也稱為“最后部”,在圖9中為用符號79表示的部分)的間隔D2(最后部79的間隔也稱為最后部間隔)比其他部分的間隔D1寬。如圖10所示,對于固定極面71a和上極面61a也同樣。

由此,旋轉動力生成裝置100具有使最后部79中的上極面60a與固定極面70a的排斥力,以及上極面61a與固定極面71a的排斥力小于其他部分的排斥力的排斥力不均勻結構。應予說明,固定極面70a與上極面60a所成的角度,以及固定極面71a和上極面61a所成的角度設定為規定的傾斜角α。

如上所述的第一、第二活塞磁體部件60、61的下止點側(連接部65)與第一、第二連桿80、81連接。第一、第二連桿80、81均與曲軸11連接。曲軸11的第一、第二曲柄部11a、11c分別與第一、第二連桿80、81連接。

接著,對第一、第二退磁部件30、130進行說明。第一、第二退磁部件30、130是利用鋁等非磁性材料形成的。第一、第二退磁部件30、130如圖4、圖5(a)、圖6所示,分別具有第一、第二旋轉軸31、131、第一、第二退磁旋轉板32、132和第一、第二錐齒輪33、133。第一、第二退磁旋轉板32、132固定于第一、第二旋轉軸31、131的一端部上,第一、第二錐齒輪33、133固定于另一端部上。另外,第一、第二旋轉軸31、131分別借由軸承插入固定于中間壁部8a的支承部8b、8c。應予說明,圖5的6-6線設想為通過第一退磁旋轉板32中心的中心線。

第一、第二退磁旋轉板32、132分別具有可收納于上極面60a、61a與固定極面70a、71a之間的厚度,并且該第一、第二退磁旋轉板32、132為圓板,因具有可同時覆蓋上極面60a、61a的直徑,其具有與上極面60a、61a的整體相對的大小。第一、第二退磁旋轉板32、132在互相相反的方向上以相同的周期旋轉。

第一退磁旋轉板32在與上極面60a相對的內表面32a和與固定極面70a相對的外表面32b上,都具有退磁磁體部38和無磁力部39。另外,與第一退磁旋轉板32旋轉板同樣地,第二退磁旋轉板132在內表面132a和外表面132b上,也均具有退磁磁體部138和無磁力部139。

如圖7所示,退磁磁體部38、138和無磁力部39、139分別形成為以第一、第二旋轉軸31、131為中心的圓形帶狀(也稱作圓環狀)。退磁磁體部38、138被分配在該圓形帶狀部分中比相當于半圓的部分稍大的區域,而無磁力部39、139被分配在剩下的比相當于半圓的部分稍小的區域。

另外,退磁磁體部38、138以及無磁力部39、139配置于第一、第二退磁旋轉板32、132中的上極面60a、61a所對應的位置,而且使半徑方向的寬度w38形成為與上極面60a、61a的橫向寬度大致相同或比該橫向寬度稍大的大小。

進而,退磁磁體部38、138具備弱于第一、第二活塞磁體部件60、61的上極面60a、61a側的磁極、并與上極面60a、61a極性不同的磁力。在本實施方式中,退磁磁體部38、138的極性設定為S極。退磁磁體部38、138的磁力弱于永磁體64、74。

而且,退磁磁體部38、138具有:磁力最強的強退磁部35、135,磁力最弱的弱退磁部36、136,以及具備強退磁部35、135與弱退磁部36、136中間的磁力的中退磁部37、137。在退磁磁體部38中,強退磁部35、中退磁部37、弱退磁部36依次沿圓周方向順時針配置。另外,在退磁磁體部138中,強退磁部135、中退磁部137、弱退磁部136依次沿圓周方向逆時針配置。

因此,如果第一退磁旋轉板32順時針旋轉,則如圖5(b)所示,在上極面60a上依次出現弱退磁部36、中退磁部37、強退磁部35,因此退磁磁體部38的磁力沿圓周方向逐漸增強地變化。退磁磁體部38由此具有磁力變化的磁力變化結構。另外,在退磁磁體部38之后出現無磁力部39,然后出現弱退磁部36。

另外,如果第二退磁旋轉板132逆時針旋轉,則在上極面61a的下方依次出現弱退磁部136、中退磁部137、強退磁部135。因此,退磁磁體部138也具有與退磁磁體部38同樣的磁力變化結構。

無磁力部39、139是第一、第二退磁旋轉板32、132沿圓周方向的圓形帶狀部分的一部分,相當于強退磁部35、135和弱退磁部36、136之間的部分。無磁力部39、139是沒有磁力的部分。

錐齒輪11d嚙合于第一、第二錐齒輪33、133上。因此,第一、第二旋轉軸31、131根據曲軸11的旋轉而旋轉,并且第一、第二退磁旋轉板32、132也發生旋轉。如后詳述,第一、第二錐齒輪33、133和錐齒輪11d形成為當第一、第二退磁旋轉板32、132以第一、第二旋轉軸31、131為軸旋轉一周時,曲軸11也旋轉一周。通過曲軸11旋轉一周,第一、第二活塞磁體部件60、61在第一、第二引導部件50、51內側往復一次。

而且,第一、第二錐齒輪33、133分別嚙合于錐齒輪11d,以使旋轉動力生成裝置100具有以下結構。因此,在旋轉動力生成裝置100中,當使第一、第二錐齒輪33、133分別嚙合于錐齒輪11d時,對它們的位置進行調整。旋轉動力生成裝置100所具有的結構是指,第一、第二活塞磁體部件60、61在同一時刻到達上止點,緊接著在第一間隙內,第一退磁旋轉板32從退磁磁體部38切換為無磁力部39,在第二間隙內,第二退磁旋轉板132從退磁磁體部138切換為無磁力部139的結構(以下也將此結構稱作“基本結構”)。

應予說明,第一間隙是指第一活塞磁體部件60與第一固定磁體部件70之間的部分,第二間隙是指第二活塞磁體部件61與第二固定磁體部件71之間的部分。

(旋轉動力生成裝置的動作內容)

接著,參照圖11至圖20,對旋轉動力生成裝置100的動作內容進行說明。

其中,圖11(a)為模式性地表示剛到達下止點后的第一活塞磁體部件60、第一固定磁體部件70和第一退磁旋轉板32的圖,圖11(b)為模式性地表示此時第一退磁旋轉板32的主要部分的圖。圖12(a)~圖14(a)分別為模式性地表示緊接著圖11(a)~圖13(a)的第一活塞磁體部件60、第一固定磁體部件70和第一退磁旋轉板32的圖,圖12(b)~圖14(b)分別為模式性地表示緊接著圖11(b)~圖13(b)的第一退磁旋轉板32的主要部分的圖。

圖15(a)為模式性地表示緊接著圖14(a)的第一活塞磁體部件60、第一固定磁體部件70和第一退磁旋轉板32的圖,圖15(b)為模式性地表示此時第一退磁旋轉板32的主要部分的圖。

由于旋轉動力生成裝置100具有如上所述的結構,因此可進行如下所述的動作。為了使旋轉動力生成裝置100運轉,首先,打開未圖示的電源開關,使起動電動機14a運轉。如果起動電動機14a利用儲存在電池13b中的電力運轉,則其動力經由帶16a傳遞至曲軸11,并且曲軸11沿圖2所示的箭頭e11方向旋轉。隨之,第一、第二活塞磁體部件60、61借由第一、第二連桿80、81在第一、第二引導部件50、51內側移動。由此,初始動作完成。

應予說明,由于起動電動機14a中具備未圖示的超越離合器,因此曲軸11的動力不會傳遞給起動電動機14a。旋轉動力生成裝置100將起動電動機14a的動力用于上述初始動作,但初始動作完成后也定期(例如數秒單位)使用起動電動機14a的動力。另外,當曲軸11的轉速小于設定轉速時也使用起動電動機14a的動力。在這些情況下,通過時間繼電器13c運轉,起動電動機14a接受來自電池13b的電力供給而運轉,其動力傳遞至曲軸11。初始動作完成后的動作如下所示。

在此,如圖11(a)所示,考慮第一活塞磁體部件60剛到達下止點后的情況。此時,曲軸11由于慣性而依舊繼續旋轉,因此第一活塞磁體部件60靠近第一固定磁體部件70。

此時,在第一活塞磁體部件60到達下止點的時刻,在第一間隙出現第一退磁旋轉板32的退磁磁體部38。另外,如圖11(b)所示,在第一活塞磁體部件60到達下止點后緊接著在第一間隙配置弱退磁部36。由于弱退磁部36的極性與上極面60a、固定極面70a的磁極不同,因此弱退磁部36發揮使從上極面60a、固定極面70a輸出的磁力減弱的退磁作用。通過該退磁作用,在第一活塞磁體部件60與第一固定磁體部件70之間持續作用的第一排斥力減少吸引力f10的量。于是,第一活塞磁體部件60容易前進。

接著,如圖12(a)所示,在第一活塞磁體部件60前進的同時,如圖12(b)所示,第一退磁旋轉板32的弱退磁部36切換為中退磁部37,在第一間隙內出現中退磁部37。隨著第一活塞磁體部件60的前進,第一排斥力增強,而由于弱退磁部36切換為中退磁部37,因此第一排斥力減少比吸引力f10更大的吸引力f11的量。所以第一活塞磁體部件60繼續前進。

接著,如圖13(a)所示,在第一活塞磁體部件60前進的同時,如圖13(b)所示,第一退磁旋轉板32的中退磁部37切換為強退磁部35,在第一間隙內配置強退磁部35。因此,由于第一排斥力將減少比吸引力f11更大的吸引力f12的量,所以第一活塞磁體部件60繼續前進。

進而接著,第一活塞磁體部件60前進。此時,強退磁部35配置于第一間隙,因此第一排斥力將減少吸引力f12的量。如果第一活塞磁體部件60繼續前進,則之后如圖14(a)所示,第一活塞磁體部件60到達上止點。此時,如圖14(b)所示,強退磁部35配置于第一間隙。

而且,如圖15(a)所示,在第一活塞磁體部件60剛到達上止點后,如圖15(b)所示,在第一間隙內,第一退磁旋轉板32的強退磁部35切換為無磁力部39,無磁力部39代替強退磁部35配置于第一間隙。

于是,在此之前通過強退磁部35的退磁作用減弱了第一排斥力,而由于強退磁部35切換為無磁力部39,因此對第一排斥力的減弱作用突然消失。因此,如圖15(a)所示,在第一活塞磁體部件60和第一固定磁體部件70上,較強的第一排斥力f14突然恢復。通過該第一排斥力f14,第一活塞磁體部件60在剛到達上止點后立刻被強力地下壓,沿f60所示的方向急劇后退。

應予說明,在第一活塞磁體部件60到達上止點的時刻,第一連桿80沿垂直方向延伸,因此即便第一排斥力發揮作用,第一活塞磁體部件60也難以后退。為了使第一活塞磁體部件60易于后退,最好在第一活塞磁體部件60剛到達上止點后立刻將強退磁部35切換為無磁力部39。

以上說明涉及從第一活塞磁體部件60剛到達下止點后至第一活塞磁體部件60剛到達上止點后的動作(也稱作前進動作)。

在旋轉動力生成裝置100中,對于第二活塞磁體部件61,雖然與第一活塞磁體部件60進行往復移動的方向不同,但其與第一活塞磁體部件60同樣地進行前進動作。

而且,旋轉動力生成裝置100除了第一退磁旋轉板32以外,還具有第二退磁旋轉板132。因此,第一活塞磁體部件60和第一固定磁體部件70、以及第二活塞磁體部件61和第二固定磁體部件71在同一時刻以相同周期一同進行上述前進動作。接著,參照圖16至圖20對此進行說明。

其中,圖16(a)為模式性地表示分別剛到達上止點后的第一、第二活塞磁體部件60、61和曲軸11的圖,圖16(b)為模式性地表示此時的第一、第二退磁旋轉板32、132的圖。圖17(a)~圖20(a)分別為模式性地表示緊接著圖16(a)~圖19(a)的第一、第二活塞磁體部件60、61和曲軸11的圖,圖17(b)~圖20(b)分別為模式性地表示緊接著圖16(b)~圖19(b)的第一、第二退磁旋轉板32、132的圖。

如圖16(a)所示,考慮第一、第二活塞磁體部件60在同一時刻剛到達上止點后的情況。此時,第一、第二錐齒輪33、133嚙合于錐齒輪11d,以使旋轉動力生成裝置100具有上述基本結構。因此,如圖16(b)所示,在第一、第二間隙內,各自的強退磁部35、135切換為無磁力部39、139,從而在第一、第二間隙內分別配置無磁力部39、139。因此,第一、第二活塞磁體部件60、61上作用有較強的第一、第二排斥力。

因此,第一、第二活塞磁體部件60、61分別沿f60、f61所示的方向急劇后退。由于第一、第二活塞磁體部件60、61在同一時刻后退,因此在曲軸11上產生圍繞該軸的力矩,曲軸11沿如圖中箭頭所示方向(圖2的箭頭e11所示方向)旋轉。

而且,如果第一、第二活塞磁體部件60、61分別持續后退,則第一、第二活塞磁體部件60、61分別到達下止點。緊接著,如圖17(a)所示,第一、第二活塞磁體部件60、61分別開始上述前進動作。

應予說明,從第一、第二活塞磁體部件60、61剛到達上止點后至后退并剛到達下止點為止的動作也稱為后退動作。

此時,如圖17(b)所示,在第一、第二間隙內分別配置弱退磁部36、136,從而分別減弱第一、第二排斥力。因此,第一、第二活塞磁體部件60、61各自前進。

而且,如圖18(a)所示,如果第一、第二活塞磁體部件60、61進一步繼續前進,則如圖18(b)所示,中退磁部37、137分別配置在第一、第二間隙。因此,第一、第二排斥力分別被進一步減弱,所以第一、第二活塞磁體部件60、61分別前進。

最終,如圖19(a)所示,如果曲軸11的第一、第二曲柄部11a、11c平行,則如圖19(b)所示,強退磁部35、135分別配置在第一、第二間隙。因此,第一、第二排斥力分別被進一步減弱,所以第一、第二活塞磁體部件60、61分別進一步前進。

另外,如圖20(b)所示,因為保持在第一、第二間隙內分別配置強退磁部35、135的狀態,因此第一、第二排斥力持續減弱。因此,如圖20(a)所示,第一、第二活塞磁體部件60、61分別前進。最終,第一、第二活塞磁體部件60、61到達上止點,緊接著,通過第一、第二活塞磁體部件60、61進行的上述前進動作完成。

于是,第一、第二活塞磁體部件60、61返回如圖16(a)所示的狀態,第一、第二退磁旋轉板32、132返回如圖16(b)所示狀態。因此,第一、第二活塞磁體部件60、61反復進行上述的后退動作和前進動作。

如此,第一、第二活塞磁體部件60、61在同一時刻反復進行后退動作和前進動作。因此,在旋轉動力生成裝置100中,可以實現第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動,通過利用起動電動機14a的動力,能夠使該往復運動繼續進行,并提高其持續性。由于曲軸11、第一、第二活塞磁體部件60、61等各部件移動時的摩擦力等的影響,曲軸11的轉速降低。于是,第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動無法持續。因此,在旋轉動力生成裝置100中,如上所述使用起動電動機14a的動力。

另外,當設置有助力電動機14S時,通過利用其動力,可以進一步提高第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動的持續性。此時,助力電動機14S接受來自電池13b的電力供給,因此消耗電池13b所儲存的電力。由此,可防止電池13b的過度充電。

如果第一、第二活塞磁體部件60、61繼續進行往復運動,則曲軸11的旋轉運動借由第一、第二連桿80、81繼續進行。于是,曲軸11的旋轉動力經由帶16b傳遞至電動發電機15a、15b,從而使電動發電機15a、15b的線圈旋轉。通過電動發電機15a、15b的線圈的旋轉,獲得電力。該電力可以利用未圖示的輸出線傳出至外部。

(旋轉動力生成裝置的作用效果)

如上所述,第一、第二活塞磁體部件60、61與第一固定磁體部件70、71在上極面60a、61a、固定極面70a、71a上的磁極的極性相同。因此,在第一、第二活塞磁體部件60、61與第一、第二固定磁體部件70、71上,分別持續作用有使第一、第二活塞磁體部件60、61后退的第一、第二排斥力。

然而,在第一間隙、第二間隙內分別配置有第一、第二退磁旋轉板32、132。第一、第二退磁旋轉板32、132分別具有退磁磁體部38、138,該退磁磁體部38、138的磁力的極性與上極面60a、61a、固定極面70a、71a的磁極的極性不同。

因此,從第一、第二活塞磁體部件60、61、第一、第二固定磁體部件70、71輸出的磁力線的一部分被第一、第二退磁磁體部38、138吸收。于是,有助于上極面60a、61a與固定極面70a、71a排斥的磁力線減少,因此產生第一、第二排斥力的磁力減少。由于退磁磁體部38、138發揮這種減少磁力的退磁作用,因此通過使退磁磁體部38、138出現在第一、第二間隙內,減弱第一、第二排斥力。

第一、第二活塞磁體部件60、61在進行前進動作之前正在進行后退動作。當第一、第二活塞磁體部件60、61進行前進動作時,僅作用有小于之前后退動作的時刻所作用的第一、第二排斥力的排斥力(因為存在第一、第二退磁旋轉板32、132)。第一、第二活塞磁體部件60、61殘留有進行較強的第一、第二排斥力所引起的后退動作時的慣性而開始進行前進動作,但阻止其繼續的第一、第二排斥力減弱。因此,接著后退動作而進行前進動作,第一、第二活塞磁體部件60、61分別達到上止點。

通過第一、第二排斥力的作用,第一、第二活塞磁體部件60、61進行后退動作,而該第一、第二排斥力的作用阻止第一、第二活塞磁體部件60、61前進。因此,當第一、第二活塞磁體部件60、61進行前進動作時減弱第一、第二排斥力,使得因后退動作而到達下止點的第一、第二活塞磁體部件60、61到達上止點,由此,使得前進動作接著后退動作而進行,此即為本發明的構想。

另外,在旋轉動力生成裝置100中,將曲軸11設為180度曲柄,第一、第二活塞磁體部件60、61隔著該曲軸11配置于相反側。該第一、第二活塞磁體部件60、61在同一時刻到達上止點和下止點,在同一時刻反復進行上述后退動作和前進動作。

于是,第一、第二活塞磁體部件60、61隔著曲軸11反復進行從相反側或縮小彼此的間隔、或擴大彼此的間隔的動作,因而,第一、第二活塞磁體部件60、61實現往復運動。于是,借由第一、第二連桿80、81在曲軸11上產生圍繞該軸的力矩,曲軸11進行旋轉運動。

另外,在現有技術中,例如,像專利文獻3所公開的動力傳遞機構那樣,使兩個磁體的不同極性交替靠近兩個活塞磁體,從而使排斥力與吸引力交替作用。

但是,如果活塞磁體因排斥力而暫時遠離,則即便使用極強的磁體也幾乎不可能通過吸引力使其返回原位。也就是說,通過使排斥力和吸引力交替作用于活塞磁體無法獲得活塞磁體的往復運動。

就這點而言,在旋轉動力生成裝置100中,形成了在以僅對第一、第二活塞磁體部件60、61作用排斥力為基礎的同時,在接著后退動作進行前進動作時減弱該排斥力的結構。

第一、第二退磁旋轉板32、132在實現該結構方面較為有效。第一、第二退磁旋轉板32、132均具有退磁磁體部38、138和無磁力部39、139,并具有共通的結構。而且,第一、第二錐齒輪33、133嚙合于錐齒輪11d,使退磁磁體部38、138和無磁力部39、139同一時刻在第一、第二間隙出現。通過這樣,可使對第一、第二活塞磁體部件60、61的排斥力的減弱作用相等,進一步使該減弱的時刻為同一時間。

通過這樣,對第一、第二活塞磁體部件60、61持續作用大小相同的排斥力。因此,后退動作和之后的前進動作繼續進行,并且通過利用起動電動機14a的動力,可使得往復運動持續進行,從而能夠提高其持續性。由此,能夠獲得曲軸11連續旋轉的連續的旋轉動力。

另外,由于退磁磁體部38、138的磁力弱于第一、第二活塞磁體部件60、61的磁極的磁力,因此即使磁力線被退磁磁體部38、138吸收,也能夠保存第一、第二排斥力。

進而,因為退磁磁體部38、138和無磁力部39、139形成為圓形帶狀,所以即使使第一、第二退磁旋轉板32、132旋轉,退磁磁體部38、138和無磁力部39、139的配置于第一、第二間隙的部分的大小也不會發生變化。

另一方面,旋轉動力生成裝置100具有第一活塞磁體部件60和第一固定磁體部件70、以及第二活塞磁體部件61和第二固定磁體部件71的排斥力不均勻結構。

在曲軸11旋轉的情況下,例如第一活塞磁體部件60剛到達上止點后,第一曲柄部11a如圖9、圖15(a)所示,朝著沿曲軸11的旋轉方向fa的前側傾斜。第一排斥力持續作用于第一活塞磁體部件60。因此,第一排斥力即使在第一活塞磁體部件60到達上止點、第一曲柄部11a垂直豎立的時刻,也會使第一活塞磁體部件60后退。但是,即便在第一曲柄部11a垂直豎立時使排斥力起作用,但由于無法獲得力矩,故曲軸11難以旋轉,所以第一活塞磁體部件60難以后退。

然而,如果形成排斥力不均勻結構,則其他部分的排斥力大于最后部79,因此第一活塞磁體部件60即使在到達上止點的時刻,沿曲軸11旋轉方向的前側部分也容易后退。因此,只要曲軸11因慣性繼續旋轉,第一曲柄部11a向前側傾斜,則第一活塞磁體部件60容易后退,再加上此時排斥力的減弱作用消失,因而更容易使第一活塞磁體部件60后退。因此,旋轉動力生成裝置100可以更進一步提高往復運動的持續性。

進而,由于退磁磁體部39、139具有磁力變化結構,因此如果第一、第二退磁旋轉板32、132分別順時針旋轉和逆時針旋轉,則排斥力減弱作用逐步提高。于是,能夠使隨著第一、第二活塞磁體部件60、61的前進而提高的第一、第二排斥力逐步減弱。因此,能夠使第一、第二活塞磁體部件60、61的前進可靠進行,并使往復運動更為可靠地進行。

而且,第一、第二錐齒輪33、133和錐齒輪11d形成為,當第一、第二退磁旋轉板32、132旋轉一周時,使第一、第二活塞磁體部件60、61在第一、第二引導部件50、51的內側分別往復一次。因此,第一、第二退磁旋轉板32、132旋轉一周與第一、第二活塞磁體部件60、61往復一次相關聯。通過使第一、第二退磁旋轉板32、132旋轉一周,可使第一、第二活塞磁體部件60、61往返一次。

另一方面,在旋轉動力生成裝置100中,在第一、第二引導部件50、51形成有間隙部53。隨著第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動,第一、第二活塞磁體部件60、61與第一、第二引導部件50、51的摩擦會產生摩擦熱,該摩擦熱可以從間隙部53釋放到第一、第二引導部件50、51的外部。

通常,已知隨著溫度上升,強磁性體的自發磁化(spontaneous magnetization)呈指數函數下降,并且強磁性體的磁性如果超過居里溫度則會消失。因此,如果產生摩擦熱并使其儲存于第一、第二活塞磁體部件60、61,則永磁體64、74的磁力有可能下降。于是,第一、第二排斥力有可能會減弱,從而導致第一、第二活塞磁體部件60、61無法反復進行往復運動。

特別是,在像現有技術那樣,將活塞磁體密封狀地收納于氣缸中的情況下,伴隨著活塞磁體與氣缸的摩擦而產生的摩擦熱容易封存在氣缸中,相應地活塞磁體的溫度容易上升。

但是,在旋轉動力生成裝置100中,由于在第一、第二引導部件50、51形成有間隙部53,因此摩擦熱等熱量難以封存。因此,能夠防止永磁體64、74的磁力下降,并能夠繼續進行第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動。

而且,在旋轉動力生成裝置100中,可以通過調整部件75來調整第一、第二固定磁體部件70、71的固定極面70a、71a的傾斜角度。因此,即使固定極面70a、71a的傾斜角度由于運轉時的振動等而變化,也能夠對該傾斜角度進行調整。

應予說明,由于旋轉動力生成裝置100可以通過將上述曲軸11的連續的旋轉動力傳遞至內部的電動發電機15a、15b而產生電力,因此可用作發電裝置。當然,旋轉動力也可用于其他用途。

(變形例1)

圖21(a)為表示變形例1所涉及的引導部件54的局部省略立體圖。引導部件54具有截面大致為C字形的兩個保持部件55。各保持部件55分離配置,以形成間隙部55a。該引導部件54也像第一、第二引導部件50、51那樣,能夠引導第一、第二活塞磁體部件60、61,還能夠將摩擦熱釋放至引導部件54的外部。

另外,圖21(b)為變形例1所涉及的退磁部件40俯視圖。退磁帶40與第一退磁部件30相比,不同點在于,具有退磁旋轉板42以代替第一退磁旋轉板32。退磁旋轉板42與第一退磁旋轉板32相比,不同點在于,具有退磁磁體部48以代替退磁磁體部38。退磁磁體部48與退磁磁體部38相比,不同點在于,具有強退磁部45和弱退磁部46而沒有中退磁部。強退磁部45具有與強退磁部35同樣的磁力,但比強退磁部35更大。弱退磁部46與弱退磁部36相同。這樣的退磁磁體部48也與退磁磁體部38同樣,具有磁力沿圓周方向逐漸增強地變化的磁力變化結構。

另外,在第一退磁旋轉板32中,將以旋轉軸31為中心的圓形帶狀部分中不存在磁力的部分作為無磁力部39。此時,由非磁性材料構成的部分形成為無磁力部39,但也可以對第一退磁旋轉板32的圓形帶狀部分形成切口以形成圓形帶狀的孔部,并將該孔部作為無磁力部39。

進而,也能夠將第一退磁旋轉板32設為如圖21(c)所示的退磁旋轉板72。也能夠將第一退磁旋轉板32設為如圖21(d)所示的退磁旋轉板82。退磁旋轉板72為包含無磁力部39的扇形部分被切除的大致呈半圓狀的板材。

退磁旋轉板82具有從固定有第一旋轉軸31的中央部分呈放射狀延伸的多個骨部82a,該多個骨部82a上形成有退磁磁體部38和無磁力部39。另外,相鄰的骨部82a之間形成有空隙部82b。

應予說明,退磁旋轉板82含有僅具有多個骨部82a的未形成為板狀的部分,而形成退磁磁體部38的部分形成為板狀。本實施方式中,退磁旋轉板不僅可以是如退磁旋轉板32般其整體形成為板狀的部件,也可以是如退磁旋轉板82般僅一部分形成為板狀的部件。

退磁旋轉板72、82具有形成有退磁磁體部38的部分與上極面60a、61a的至少一方相對的形狀。而且,由于退磁旋轉板72、82比第一退磁旋轉板32重量輕,因此與第一退磁旋轉板32相比可通過更少的能量使它們旋轉。

應予說明,不僅可以使用退磁部件40代替第一退磁部件30,還可以使用退磁部件40代替第二退磁部件130。

(變形例2)

接著,參照圖30對變形例2所涉及的旋轉動力生成裝置200進行說明。旋轉動力生成裝置200與上述旋轉動力生成裝置100相比,不同點在于,具有發動機部110、電動發電機15c、15d、以及帶16c。

發動機部110與上述發動機部10同樣地具有曲軸11、第一、第二引導部件50、51、第一、第二活塞磁體部件60、61、第一、第二固定磁體部件70、71、第一、第二連桿80、81、第一退磁部件30以及圖30上未圖示的第二退磁部件130。另外,電動發電機15c、15d分別具有與上述電動發電機15a、15b共通的結構。帶16c具有與帶16b共通的結構。

旋轉動力生成裝置200的發動機部10和發動機部110均分別具有曲軸11,而該發動機部10的曲軸11與發動機部110的曲軸11形成在雙方中共用的一根共通曲軸11A。另外,在兩個發動機部10、110中,第一、第二活塞磁體部件60、61的相位共通。

在上述旋轉動力生成裝置100中,通過發動機部10的第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動,獲得曲軸11的旋轉動力。

與此相對,在旋轉動力生成裝置200中,重疊進行發動機部10的第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動、以及發動機部110的第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動,通過該重疊的往復運動,曲軸11(共通曲軸11A)旋轉。因此,與旋轉動力生成裝置100相比,能夠增強曲軸11(共通曲軸11A)的旋轉動力。

(變形例3)

接著,參照圖31對變形例3所涉及的旋轉動力生成裝置201進行說明。旋轉動力生成裝置201與上述旋轉動力生成裝置100相比,不同點在于,具有發動機部120、電動發電機15c、15d和帶16c。

發動機部120與上述發動機部10相比,不同點在于,其不具有第二引導部件51、第二活塞磁體部件61、第二固定磁體部件71、第二連桿81和第二退磁部件130。另外,電動發電機15c、15d分別具有與上述電動發電機15a、15b共通的結構。帶16c具有與帶16b共通的結構。

旋轉動力生成裝置201也與旋轉動力生成裝置200同樣,兩個發動機部10、120的曲軸11形成雙方共用的一根共通曲軸11A。另外,在兩個發動機部10、120中,第一活塞磁體部件60的相位共通。

在旋轉動力生成裝置201中,重疊地進行發動機部10的第一活塞磁體部件60的往復運動,以及發動機部120的第一活塞磁體部件60的往復運動,通過該重疊的往復運動,曲軸11(共通曲軸11A)旋轉。因此,與旋轉動力生成裝置100相比,能夠增強曲軸11(共通曲軸11A)的旋轉動力。

第二實施方式

(旋轉動力生成裝置的結構)

首先,參照圖22至圖24,對本發明第二實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置101的結構進行說明。

其中,圖22為本發明第二實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置101的與圖2相對應的剖視圖。另外,圖23為表示第一退磁部件30、第二退磁部件130A和曲軸111的主要部分的立體圖。圖24為并列表示第一退磁部件30、第二退磁部件130A的俯視圖。

旋轉動力生成裝置101與旋轉動力生成裝置100相比,不同點在于,其具有曲軸111以代替曲軸11,并且具有第二退磁部件130A以代替第二退磁部件130。

曲軸111與曲軸11相比,不同點在于,其具有第二曲柄部11e以代替第二曲柄部11c。

在上述曲軸11的情況下,曲軸轉角設定為180度。對此,在曲軸111中,由于曲軸轉角設定為360度,因此在與第一曲柄部11a相同的位置形成第二曲柄部11e。

第二退磁部件130A與第二退磁部件130相比,不同點在于,第二退磁旋轉板132沿逆時針方向的位置不同。第二退磁部件130A具有與第二退磁部件130同樣的第二退磁旋轉板132。如圖24、圖7所示,該第二退磁旋轉板132與第二退磁部件130的第二退磁旋轉板132相比,其設定于逆時針旋轉180度的位置。

另外,第一、第二錐齒輪33、133分別嚙合于錐齒輪11d,以使旋轉動力生成裝置101具有以下結構。因此,在旋轉動力生成裝置101中同樣,當第一、第二錐齒輪33、133分別嚙合于錐齒輪11d時,對它們的位置進行調整。該結構是指,在第一活塞磁體部件60到達上止點的時刻第二活塞磁體部件61到達下止點,之后緊接著,在第一間隙內第一退磁旋轉板32的退磁磁體部38切換為無磁力部39,并且在第二間隙內配置有弱退磁部136的結構(以下也將該結構稱為“第二基本結構”)。

(旋轉動力生成裝置的動作內容)

接著,參照圖25至圖29,對旋轉動力生成裝置101的動作內容進行說明。

其中,圖25(a)為模式性地表示剛到達上止點、下止點后的第一、第二活塞磁體部件60、61和曲軸111的圖,圖25(b)為模式性地表示此時的第一、第二退磁旋轉板32、132的圖。圖26(a)~圖29(a)分別為模式性地表示緊接著圖25(a)~圖28(a)的第一、第二活塞磁體部件60、61和曲軸111的圖,圖26(b)~圖29(b)分別為模式性地表示緊接著圖25(b)~圖28(b)的第一、第二退磁旋轉板32、132的圖。

旋轉動力生成裝置101與旋轉動力生成裝置100同樣地具有第一、第二活塞磁體部件60、61、第一、第二固定磁體部件70、71和第一、第二退磁旋轉板32、132。因此,第一活塞磁體部件60和第一固定磁體部件70、以及第二活塞磁體部件61和第二固定磁體部件71分別進行上述的后退動作和前進動作。

但是,旋轉動力生成裝置101與旋轉動力生成裝置100相比,不同點在于進行后退動作和前進動作的時間。

第一、第二錐齒輪33、133嚙合于錐齒輪11d,以使旋轉動力生成裝置101具有上述第二基本結構。因此,在旋轉動力生成裝置101中,在第一活塞磁體部件60達到上止點的時刻第二活塞磁體部件61達到下止點,緊接著則如圖25(a)所示。此時,如圖25(b)所示,在第一間隙內,退磁磁體部38切換為無磁力部39,而在第二間隙內配置有弱退磁部136。

于是,第一活塞磁體部件60受到較強的第一排斥力并沿f60所示的方向后退。另一方面,第二活塞磁體部件61進行前進動作。此時,第二活塞磁體部件61一邊受到弱退磁部136的退磁作用一邊前進。由此,曲軸111沿著圖中箭頭所示方向旋轉(圖2的箭頭e11所示方向)。

接著,如圖26(a)所示,在第一活塞磁體部件60急劇后退的同時,第二活塞磁體部件61一邊受到中退磁部137的退磁作用一邊前進。此后,如圖27(a)所示,曲軸111的第一、第二曲柄部11a、11e變為平行。

此時,如圖27(b)所示,保持在第一間隙內配置無磁力部39的狀態,而在第二間隙內配置強退磁部135。因此,第一活塞磁體部件60進行后退動作,第二活塞磁體部件61一邊受到強退磁部135的退磁作用一邊進行前進動作。而且,由于保持第一、第二間隙內分別配置有無磁力部39和強退磁部135的狀態,因此如圖28(a)所示,第一活塞磁體部件60進行后退動作,第二活塞磁體部件61進行前進動作。

然后,今次如圖29(a)所示,第一活塞磁體部件60到達下止點,而第二活塞磁體部件61到達上止點。因此,今次第一活塞磁體部件60進行前進動作,第二活塞磁體部件61進行后退動作。此后,第一活塞磁體部件60再次進行后退動作,第二活塞磁體部件61進行前進動作。

如此,第一、第二活塞磁體部件60、61分別交替反復進行前進動作和后退動作。因此,在旋轉動力生成裝置101中,可以實現第一、第二活塞磁體部件60、61的往復運動,且能夠使該往復運動繼續進行。由此,能夠獲得曲軸11連續旋轉的旋轉運動。

在上述旋轉動力生成裝置100中,如圖32(a)所示,第一、第二活塞磁體部件60、61在同一時刻以相同周期分別進行前進動作A1、A2和后退動作R1、R2。

對此,在旋轉動力生成裝置101中,如圖32(b)所示,第一、第二活塞磁體部件60、61分別以前進動作A1、A2和后退動作R1、R2不重疊的方式,以相同周期進行前進動作A1、A2和后退動作R1、R2。

在旋轉動力生成裝置101中,由于具有第一、第二退磁旋轉板32、132,處于未被減弱狀態的第一、第二排斥力不會直接在同一時刻作用于第一、第二活塞磁體部件60、61。

在旋轉動力生成裝置101中,在曲軸111上,第一、第二曲柄部11a、11e形成為曲軸方向角位于相同位置。因此,如果在同一時刻使相同大小的排斥力作用于第一、第二活塞磁體部件60、61,則該排斥力彼此從相反方向朝著曲軸111作用、對抗。這樣,無法在曲軸111產生圍繞該軸的力矩。為了產生該力矩,需要使同一時刻作用于第一、第二活塞磁體部件60、61的第一、第二排斥力不同。

就這點而言,在旋轉動力生成裝置101中,通過由退磁磁體部38、138產生的退磁作用,持續減弱第一排斥力、第二排斥力的任意至少一方。因此,同一時刻作用于第一、第二活塞磁體部件60、61的第一、第二排斥力不同。因此,通過第一、第二排斥力中任意較大一方的作用,能夠產生曲軸111的繞軸力矩。

此外,由于旋轉動力生成裝置101具有與旋轉動力生成裝置100共通的結構,因此起到與旋轉動力生成裝置100共通的作用效果。

第三實施方式

圖38為本發明第三實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置102的局部省略俯視圖。

旋轉動力生成裝置102與旋轉動力生成裝置100相比,發動機部10的配置方向不同。另外,固定在安裝板58a、58b的中間壁部8a上的位置不同。

在旋轉動力生成裝置100的情況下,第一、第二活塞磁體部件60、61沿垂直方向進行前進動作和后退動作,但在旋轉動力生成裝置102中,第一、第二活塞磁體部件60、61沿水平方向進行前進動作和后退動作。

為了實現這樣的動作,在旋轉動力生成裝置102中,在從曲軸11觀察的左側面側(背面壁部5側)配置有第一活塞磁體部件60和第一固定磁體部件70,在從曲軸11觀察的右側面側(正面壁部4側)配置有第二活塞磁體部件61和第一固定磁體部件71。另外,第一、第二引導部件50、51沿左右方向(將正面壁部4與背面壁部5連結的方向)配置。第一、第二固定磁體部件70、71分別固定于背面壁部5、正面壁部4。

進而,第一、第二退磁部件30、130的第一、第二退磁旋轉板32、132隔著曲軸11分別配置于左側面側、右側面側(背面壁部5側、正面壁部4側)。

旋轉動力生成裝置102產生的前進動作和后退動作與旋轉動力生成裝置100產生的前進動作和后退動作相比,除了方向不同以外其他均相同,因此旋轉動力生成裝置102起到與上述旋轉動力生成裝置100相同的作用效果。

第四實施方式

圖39為本發明的第四實施方式所涉及的旋轉動力生成裝置103的沿曲軸11的方向觀察的側視圖。在上述旋轉動力生成裝置100中,第一、第二引導部件50、51沿曲軸11串聯配置,而在旋轉動力生成裝置103中,第一、第二引導部件50、51沿曲軸11配置成形成規定的引導角β的V字形。

而且,旋轉動力生成裝置103具有從側面向中央上升地傾斜的傾斜蓋部76,該傾斜蓋部76上固定有與旋轉動力生成裝置100同樣的第一、第二固定磁體部件70、71。另外,第一、第二引導部件50、51和第一、第二活塞磁體部件60、61朝著第一、第二固定磁體部件70、71配置。進而,第一、第二退磁部件30、130配置為第一、第二退磁旋轉板32、132穿過第一、第二活塞磁體部件60、61和第一、第二固定磁體部件70、71之間,并且與上極面60a、61a相對。

旋轉動力生成裝置103具有這樣的第一、第二引導部件50、51、第一、第二活塞磁體部件60、61、以及第一、第二固定磁體部件70、71,并且具有第一、第二退磁部件30、130。因此,雖然方向不同,但第一、第二活塞磁體部件60、61進行與旋轉動力生成裝置100同樣的前進動作和后退動作,起到與旋轉動力生成裝置100同樣的作用效果。

以上說明是對本發明的實施方式進行的說明,并不限制該發明的裝置和方法,可以容易地實施各種變形例。另外,將各實施方式中的構成要素、功能、特征或方法步驟適當組合構成的裝置或方法也包含在本發明中。

例如,不僅存在包括活塞磁體部件、固定磁體部件、引導部件和連桿的動作單元像旋轉動力生成裝置100那樣設有兩個的情況、像旋轉動力生成裝置200、201那樣設有四個的情況、設有三個的情況,設有五個的情況或六個的情況、以及在此以上的情況也包含在本發明中。

產業上的可利用性

通過應用本發明,能夠在可靠地獲得活塞磁體的往復運動的同時提高其持續性,從而得到連續的旋轉動力。本發明可用于旋轉動力生成裝置以及使用該裝置的發電裝置領域。

符號說明

10、110、120-發動機部;11、111-曲軸;11A-共通曲軸;11d-錐齒輪;15a、15b、15c、15d-電動發電機;30-第一退磁部件;31-第一旋轉軸;32-第一退磁旋轉板;32a-內表面;32b-外表面;33-第一錐齒輪;35、45-強退磁部;37、137-中退磁部;36、46-弱退磁部;38、48、138-退磁磁體部;39、139-無磁力部;50-第一引導部件;51-第二引導部件;53-間隙部;60-第一活塞磁體部件;61-第二活塞磁體部件;60a、61a-上極面;63-保持盒;64、74-永磁體;70-第一固定磁體部件;70a、71a-固定極面;71-第二固定磁體部件;73-固定用保持盒;75-調整部件;79-最后部;80-第一連桿;81-第二連桿;100、101、102、103、200、201-旋轉動力生成裝置;130-第二退磁部件;131-第二旋轉軸;132-第二退磁旋轉板;133-第二錐齒輪。

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