JPH0734673B2 - 電磁駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁反発力若しくは電磁吸引力によりピスト
ンを上下動せしめる電磁駆動装置に関するものである。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］ 今日、この種電磁駆動装置として、電磁力により発生さ
せたピストンの上下運動を、クランク機構を介して回転
力として出力する所謂磁力エンジンが提案されている。
そしてこの様なものとしては、シリンダヘツド部に設け
た電磁石を、永久磁石が固着されたピストンの上下運動
にタイミングを合わせた通電により励磁させ、これによ
つて発生する電磁反発力若しくは電磁吸引力によりピス
トンを強制的に下動または上動せしめることで動力を発
生するように構成されるものが知られている。しかるに
従来のものは、ピストンの下降行程若しくは上昇行程に
おいて電磁石を励磁するべく単にピストンの上死点、下
死点において励磁、消磁の切換えを行うものであつたか
ら、電磁石の通電時間が長く、コイルの発熱も著しくて
効率が悪く、また消費電力も大きくなる等の欠点も有
し、この結果、高出力が得られず未だ実用化に至らない
のが実情であつた。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの欠点を一掃す
ることができる電磁駆動装置を提供することを目的とし
て創案されたものであつて、永久磁石が設けられるピス
トンをクランク機構に連結する一方、ピストンを直線往
復動自在に内嵌するシリンダの永久磁石対向位置に、永
久磁石が反発する磁界を生ずる電磁石を設けて成る電磁
駆動装置であつて、該電磁駆動装置には、前記電磁石
を、クランク角がピストン上死点位置から上死点後90゜
変化するまでの範囲内で励磁するよう励磁タイミングが
設定された励磁手段が設けられていることを特徴とする
ものである。

また、永久磁石が設けられるピストンをクランク機構に
連結する一方、ピストンを直線往復動自在に内嵌するシ
リンダの永久磁石対向位置に、永久磁石を吸引する磁界
を生ずる電磁石を設けて成る電磁駆動装置であつて、該
電磁駆動装置には、前記電磁石を、クランク角が上死点
前90゜の位置から上死点まで変化する範囲内で励磁する
よう励磁タイミングが設定された励磁手段が設けられて
いることを特徴とするものである。

そして、本発明は、この構成によつて、消費電力を減少
させると共に、励磁コイルの発熱を可及的に抑えて著し
い出力アツプを計ることができるようにしたものであ
る。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図面
において、１は磁力エンジン（電磁駆動装置）のシリン
ダであつて、該シリンダ１は、円筒形状に形成され、そ
の下側開口部1aは後述するピストン２が遊嵌状に嵌入す
るべく小径なガイド孔1aに形成されるが、大径に形成さ
れる上側開口部1bには電磁石４が一体的に内嵌されてい
る。この電磁石４は、コア4aに励磁コイル4bを巻装して
形成され、後述の駆動回路５により励磁作動せしめられ
るようになつている。

前記ピストン２は、中間部がスライドベアリング６に上
下案内され、さらに下端部はコンロツド７を介してクラ
ンクアーム8aに連結されるが、一方上記シリンダ１に嵌
入する上端には電磁石３の励磁により反発力を受ける永
久磁石９が固着されている。そして後述する様にピスト
ン２が上下運動することによりクランクアーム8aから左
右に突出するクランク軸８が回転することになるが、ク
ランク軸８の一端にはフライホイール10が一体回動する
べく取付けられ、また他端にはクランク角センサ11が連
結されている。尚、クランク角センサ11は、クランク軸
８と一体的に回転するデイスク11aのスリツト11b位置を
発光ダイオードＤとフオトトランジスタTrにより検知す
る所謂光学式のものである。

一方、前記駆動回路５は、前述の励磁コイル4bおよびク
ランク角センサ11、さらにバツテリ12、トランジスタTr
1、Tr2は、抵抗、ダイオード等で構成されている。つま
り、駆動回路５は、クランク角センサ11において発光ダ
イオードＤの発光がデイスク11aに遮られた状態では、
フオトトランジスタTrがOFF、トランジスタTr1がON、ト
ランジスタTr2がOFFとなつて励磁コイル4bへの通電は行
わず、フオトトランジスタTrがデイスク11aのスリツト1
1bを介して発光ダイオードＤの発光を受光した場合に、
フオトトランジスタTrがONし、さらにトランジスタTr1
がOFF、トランジスタTr2がONとなつて励磁コイル4bを励
磁するものであるが、上記デイスク11aのスリツト11b
は、クランク角０゜（上死点）から90゜（上死点後90
゜）までの間フオトトランジスタTrの受光を許容するべ
く開設されている。

叙述の如く構成された本発明の実施例において、ピスト
ン２の下降行程にタイミングを合せて電磁石４を励磁
し、これにより反発力を受けるピストン２を下方へ押し
下げてクランク軸８を回転させることになるが、上記電
磁石４は、ピストン２の下降行程全範囲に励磁すること
なく、クランク角０゜（上死点）から90゜（上死点後90
゜）までの範囲でのみ励磁することになる。即ち、クラ
ンク軸８の軸トルクＴは、有効クランクアーム長Ａとピ
ストン２が受ける反発力との積であり、また上記反発力
が両磁石間の距離Ｂの２乗に反比例することから、ピス
トン２の下降行程全範囲において電磁石４を励磁した場
合の軸トルクＴは、第４図に示されるグラフ曲線Ｔを描
くことになるが、本実施例では、軸トルクＴとして有効
に出力されるクランク角０゜（上死点）から90゜（上死
点後90゜）までの範囲でのみ電磁石４を励磁することに
なる。従つて、出力される軸トルクＴを殆ど犠牲にする
ことなく、励磁コイル4bの通電時間を大幅に短縮できる
ことになり、この結果、消費電力を著しく減少させるこ
とができる。しかも、励磁コイル4aの発熱を小さく抑え
得るので、発熱に伴う磁力低下を回避して著しい出力ア
ツプを計ることができる許りか、励磁コイル4aにより多
くの電流を流すことができることになつてさらに大幅な
出力アツプを計ることができる。

尚、本発明は、前記実施例に限定されないものであるこ
とは勿論であつて、要は軸トルクとして有効に出力し得
る範囲でのみ電磁石の励磁を行うようにしたものである
から、前記実施例の様な電磁反発力を利用したものに限
らず、電磁吸引力を利用するものにおいても実施できる
ことは言うまでもなく、また、電磁石の励磁タイミング
としては、電磁反発力を利用するものではクランク角が
ピストン上死点位置から上死点後90゜変化するまでの範
囲内、電磁吸引力を利用するものではクランク角が上死
点前90゜の位置から上死点まで変化する範囲内であれば
自由に設定することができるものである。

［作用効果］ 以上要するに、本発明は叙述の如く構成されたものであ
るから、ピストンの往復動にタイミングを合せた電磁石
の励磁によりピストンを往復動せしめ、これをクランク
機構を構成するクランク軸から回転力として出力するこ
とになるが、上記電磁石は、軸トルクとして有効に出力
され得る所定クランク角範囲内でのみ励磁されることに
なる。従つて、出力される軸トルクを殆ど犠牲にするこ
となく、励磁コイルの通電時間を大幅に短縮できること
になり、この結果、消費電力を著しく減少させることが
できる。しかも、励磁コイルの発熱を小さく抑え得るの
で、発熱に伴う磁力低下を確実に回避して著しい出力ア
ツプを計ることができる許りか、励磁コイルにより多く
の電流を流すことも可能となつてさらに大幅な出力アツ
プを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る電磁駆動装置の一実施例を示した
ものであつて、第１図は電磁駆動装置の概略縦断面図、
第２図は駆動回路を示す回路図、第３図Ａ、Ｂ、Ｃはそ
れぞれ電磁駆動装置の作動を示す縦断面図、第４図は作
用を説明するグラフ図である。 図中、１はシリンダ、２はピストン、４は電磁石、4aは
コア、4bは励磁コイル、５は駆動回路、６は永久磁石、
８はクランク軸、8aはクランクアーム、９は永久磁石で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】永久磁石が設けられるピストンをクランク
   機構に連結する一方、ピストンを直線往復動自在に内嵌
   するシリンダの永久磁石対向位置に、永久磁石が反発す
   る磁界を生ずる電磁石を設けて成る電磁駆動装置であつ
   て、該電磁駆動装置には、前記電磁石を、クランク角が
   ピストン上死点位置から上死点後90゜変化するまでの範
   囲内で励磁するよう励磁タイミングが設定された励磁手
   段が設けられていることを特徴とする電磁駆動装置。
2. 【請求項２】永久磁石が設けられるピストンをクランク
   機構に連結する一方、ピストンを直線往復動自在に内嵌
   するシリンダの永久磁石対向位置に、永久磁石を吸引す
   る磁界を生ずる電磁石を設けて成る電磁駆動装置であつ
   て、該電磁駆動装置には、前記電磁石を、クランク角が
   上死点前90゜の位置から上死点まで変化する範囲内で励
   磁するよう励磁タイミングが設定された励磁手段が設け
   られていることを特徴とする電磁駆動装置。