JPH09182409A - 永久磁石を利用したエネルギー変換装置 - Google Patents

永久磁石を利用したエネルギー変換装置

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JPH09182409A
JPH09182409A JP35051095A JP35051095A JPH09182409A JP H09182409 A JPH09182409 A JP H09182409A JP 35051095 A JP35051095 A JP 35051095A JP 35051095 A JP35051095 A JP 35051095A JP H09182409 A JPH09182409 A JP H09182409A
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JP
Japan
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magnetic field
magnetic
permanent magnet
attracting
suction
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JP35051095A
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English (en)
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Sanshiro Ogino
三四郎 荻野
Keiichiro Asaoka
敬一郎 浅岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギー効率を改善することができ、また
他の制御機器に影響を及ぼすことがないリニアモータま
たは回転モータを提供する。 【構成】 磁性体のヨーク部材8に励磁コイル81を捲
回してなる電磁石を、永久磁石9と磁極を当接して吸引
磁界発生装置1を構成する。吸引磁界発生装置1の両磁
極に磁性体の吸着ブロック7を近接して両磁極と平行に
担持する。励磁コイル81に正または負の直流電流を印
加して並設した永久磁石9と同方向または異方向の磁極
を発生し、磁場を発生または消失切替して吸着ブロック
7を吸着または釈放し、電気エネルギーを運動エネルギ
ーに変換することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石を用いて直進
磁界又は回転磁界を発生し、リニア駆動力又は回転駆動
力を出力することができる永久磁石を利用したエネルギ
ー変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より使用されている交流モータ或は
交流誘導モータにあっては、固定子の磁極に設けられた
励磁巻線に所要の位相差をもって交流電圧を印加するこ
とにより励磁電流を流して回転磁界を発生させ、これに
同期させて回転子を回動させるものである。
【0003】また、リニアモータも同様に、直線状に配
列された多数の励磁巻線に所定の位相差をもって交流電
圧を印加することにより励磁電流を流し、これにより直
進磁界を形成して磁性可動体に推進力を付与している。
【0004】即ち、従来の回転モータやリニアモータ等
に用いられている回転磁界或は直進磁界を発生させるた
めの推進磁界発生装置は、複数の励磁コイルに位相をず
らせて励磁電流を供給することにより所要の方向に向い
た推進磁界を発生する構造になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来の推進
磁界発生装置を用いた回転モータやリニアモータ等のエ
ネルギー変換装置では、推進磁界の位相差をもって回転
速度または位置移動速度を設定するため、交流電源の周
波数に依存しており、巻線型誘導モータなどの一部のモ
ータを除き回転速度を任意の値に設定するのが難しく、
一般的にインバータを用いて回転速度を制御している。
このため、該インバータは装置から高周波を発生するた
め近傍の制御機器に障害を与えるといった問題を有して
いる。
【0006】また、従来装置においては運動エネルギー
としての回転力または直進力が印加する電流に比例する
ため、必要とするトルクに見合った電源容量を必要とす
るようになり、エネルギー効率の改善が要望されてい
た。
【0007】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、エネルギー効率を改善することができ、且つ他の
制御機器に影響を及ぼすことがない永久磁石を利用した
エネルギー変換装置を提供することを目的とするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る永久磁石を
利用したエネルギー変換装置は、磁性体のヨーク部材に
励磁コイルを捲回してなる電磁石を、該電磁石と並設し
た永久磁石と両磁極を当接してなる吸引磁界発生装置に
対して、磁性体の吸着ブロックを該吸引磁界発生装置の
両磁極と平行担持し、前記励磁コイルに正または負の直
流電流を印加して並設した永久磁石と同方向または異方
向の磁極を発生して前記吸着ブロックを吸着または釈放
して電気エネルギーを運動エネルギーに変換することを
要旨とするものである。
【0009】そして、多数の前記吸引磁界発生装置を直
線方向に配設すると共に、多数の前記吸着ブロックを配
設した移動体を吸引磁界発生装置の配列方向に変位自在
に対向支承し、前記各吸引磁界発生装置の励磁コイルに
位相をずらした制御電流を印加し前記移動体を所定の方
向に直進変位することによってリニアモータを構成する
ことができる。
【0010】また、多数の前記吸引磁界発生装置を円周
方向に配設すると共に、多数の前記吸着ブロックを周囲
に配設した回転体を吸引磁界発生装置の軸芯位置に軸設
して回動自在に対向支承し、前記各吸引磁界発生装置の
励磁コイルに位相をずらした制御電流を印加し前記移動
体を所定の方向に回転変位することによって回転モータ
を構成することができる。
【0011】
【作用】上記構成によれば、永久磁石と平行に磁極を当
接するように電磁石を設けた吸引磁界発生装置に磁性体
の吸着ブロックを吸引または釈放させて直進または回転
力を発生するものであるため、電磁石を永久磁石と同方
向の磁極を持つように電流を印加した場合、吸着ブロッ
クは永久磁石の磁力と電磁石の磁力の総和した磁力によ
って吸着されるようになり、大きな出力を得ることがで
きる。従って、永久磁石の併用によって高出力が得ら
れ、エネルギー効率を改善することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係る永久磁石を利用したエネ
ルギー変換装置の好ましい実施例を図面に従って説明す
る。 〔実施例1〕図1乃至図5は、直進磁界発生装置を用い
たリニアモータの実施例を示すものである。
【0013】符号1(11,12,13…)は永久磁石
を使用した吸引磁界発生装置であり、多数の吸引磁界装
置11,12,13…を非磁性体の基台2に直線状に等
間隔Lに配列固着してなる。該基台2の上方には移動体
3を支承する支承レール4が吸引磁界発生装置11,1
2,13…が延びる方向に横架設されており、該支承レ
ール4に対して摺動自在に支承された非磁性体の支承ブ
ラケット6には、磁性体の吸着ブロック7(71,7
2,73…)が上記各吸引磁界装置1の間隔Lの2/3
となるように等間隔(2L/3)に配設し、吸引磁界装
置1に近接して移動する構成になる。
【0014】上記各吸引磁界装置1は、図2に示すよう
に上辺の中央を開口した「口」字状を呈する軟磁性材料
の板状のパーマロイを重積したヨーク部材8の両柱状部
8a,8aにそれぞれ励磁コイル81,81を捲回する
と共に、開口端部8b,8c間に永久磁石9を密接介挿
した構造になる。また82は該永久磁石9を固設するた
めの磁石固定ブラケットであり、真鍮等の非磁性体によ
って構成され、一個または複数個(実施例では4個の永
久磁石9を直列使用している。)の永久磁石9をヨーク
部材8の開口端部8b,8cに介装一体化し、閉鎖磁性
路を形成している。
【0015】上記ヨーク部材8は、図5に示すように励
磁コイル81に直流電圧を印加制御し、永久磁石9と同
向きまたは逆向きの磁場を形成するように構成してな
る。また上記吸着ブロック7は、該ヨーク部材8の開口
端部8b,8cと平行に近接するように横架設してあ
り、吸引磁界装置1の磁力によって吸引され、支承レー
ル4に沿って摺動変位する。
【0016】上記各吸引磁界装置1は、ヨーク部材8の
開口端部8b,8cに永久磁石9と同向きの磁極が現れ
るように励磁コイル81に電流を印加すると、該開口端
部8b,8cに永久磁石9の磁極と総和した磁場が生ず
るようになり(「ON」状態)、吸着ブロック7を強力
に吸引する。
【0017】またヨーク部材8の開口端部8b,8cに
永久磁石9と逆同向きの磁極が現れるように励磁コイル
81に電流を印加すると、該開口端部8b,8cに永久
磁石9の磁極との差の磁場が生ずるようになり、印加す
る電流を制御すると両者の磁場が相殺され、吸着ブロッ
ク7に対する吸着力が消失(「OFF」状態)する。
【0018】上記構成になるリニアモータは、図4及び
図5に示すようにして直進磁界を発生する。多数配列し
た吸引磁界装置11,12,13…の励磁コイル81に
は、図5に示すように並列順に第一励磁電流I1,第二
励磁電流I2及び第三励磁電流I3がサイクリックに印
加されている。そして逆向き(負)の電流は、ヨーク部
材8の開口端部8b,8cに生ずる逆向きの磁極が永久
磁石9の磁極と磁場が相殺されるように制御した大きさ
とすると、図4に(a)(b)及び(c)で示すように
移動体3が直進変位する。
【0019】例えば、図5の第一励磁電流I1を印加し
ている図4(a)では、吸引磁界装置13及び16が
「ON」状態、他の吸引磁界装置が「OFF」状態にな
っており、図面に車線を施した吸着ブロック73及び7
7を吸引するようになるから、移動体3は矢印F方向に
移動変位する。
【0020】上記タイミングのT/3後に第二励磁電流
I2を印加すると、図4(b)に示すように、吸引磁界
装置14及び17が「ON」状態、他の吸引磁界装置が
「OFF」状態になっており、図面に車線を施した吸着
ブロック74を吸引するようになるから、移動体3はや
はり矢印F方向に移動変位する。
【0021】更に上記タイミングのT/3後に第三励磁
電流I3を印加すると、図4(c)に示すように、吸引
磁界装置12及び15が「ON」状態、他の吸引磁界装
置が「OFF」状態になっており、図面に車線を施した
吸着ブロック71及び75を吸引するようになるから、
移動体3はやはり矢印F方向に移動変位する。その結
果、移動体3は矢印F方向に連続して移動変位する推進
体となる。
【0022】〔実施例2〕図6乃至図8は、回転磁界発
生装置を用いた回転モータの実施例を示すものである。
図6の原理図に前記実施例と同一の符号を付して示すよ
うに、この回転モータは複数の吸引磁界発生装置1を回
動軸5の周りに等距離且つ等角度毎に配置すると共に、
回動軸に移動体3に代わる回転子10を構成したもので
ある。
【0023】即ち各吸引磁界装置1は、回動軸側辺の中
央を開口した「口」字状を呈する軟磁性材料によってヨ
ーク部材8を構成し、該両柱状部8a,8aにそれぞれ
励磁コイル81,81を捲回すると共に、開口端部8
b,8c間に永久磁石9を密接介挿して閉鎖磁性路を形
成している。
【0024】また上記回転子10は、回動軸5に軸着し
た非磁性体の支持盤101の外周に複数の吸着ブロック
7を固設した構造になるもので、該吸着ブロック7はヨ
ーク部材8の開口端部8b,8cと平行に近接するよう
に回動軸5と平行に架設してある。
【0025】上記各吸引磁界装置1は、ヨーク部材8の
開口端部8b,8cに永久磁石9と同向きの磁極が現れ
るように励磁コイル81に電流を印加すると、該開口端
部8b,8cに永久磁石9の磁極と総和した磁場が生ず
るようになり(「ON」状態)、吸着ブロック7を強力
に吸引する。
【0026】またヨーク部材8の開口端部8b,8cに
永久磁石9と逆同向きの磁極が現れるように励磁コイル
81に電流を印加すると、該開口端部8b,8cに永久
磁石9の磁極との差の磁場が生ずるようになり、印加す
る電流を制御すると両者の磁場が相殺され、吸着ブロッ
ク7に対する吸着力が消失(「OFF」状態)する。上
記吸引磁界装置1の「ON」または「OFF」状態によ
って発生または消失する磁力によって吸着ブロック7が
吸引されて回動変位し、回動軸5から回転出力が得られ
る。
【0027】図7及び図8は円周方向に12個の吸引磁
界発生装置1を配設すると共に、回転子10の外周に9
個の吸着ブロック7を配設した構造の実施例を示すもの
である。該回転モータを構成する各吸引磁界発生装置1
は、三組12個(一組4個)の励磁コイル81に、1/
4周期毎に位相を遅らせてヨーク部材8が「ON」駆動
するように電流を印加し、順次一回転方向に吸着ブロッ
ク7を吸引して回動変位し、回動軸5から回転出力を得
るようになる。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の永久磁石を
利用したエネルギー変換装置は、永久磁石と平行に磁極
を当接するように電磁石を設けた吸引磁界発生装置に磁
性体の吸着ブロックを吸引または釈放させて直進または
回転力を発生するものであるため、電磁石を永久磁石と
同方向の磁極を持つように電流を印加した場合、吸着ブ
ロックは永久磁石の磁力と電磁石の磁力の総和した磁力
によって吸着されるようになり、大きな出力を得ること
ができる。
【0029】また、本発明の永久磁石を利用したエネル
ギー変換装置によれば、永久磁石の併用によって高出力
が得られるため、エネルギー効率を改善することがで
き、且つ他の制御機器に影響を及ぼすことがない等の特
徴を有するものであり、本発明実施後の効果は極めて大
きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る永久磁石を利用したエネルギー変
換装置の第一の実施例を示すリニアモータの略正面図で
ある。
【図2】図1におけるII−II線断面図である。
【図3】図2におけるIII−III線断面図である。
【図4】(a)(b)及び(c)は同リニアモータの作
動原理を示す説明図である。
【図5】同吸引磁界装置に印加する電流のタイミングチ
ャートである。
【図6】本発明に係る永久磁石を利用したエネルギー変
換装置の第二の実施例を示す回転モータの原理図であ
る。
【図7】回転子の周りに12個の吸引磁界装置を配列し
た回転モータの実施例を示す側板を除去した状態の平面
図である。
【図8】図7におけるIIX−IIX線断面図である。
【符号の説明】
1 吸引磁界発生装置 2 基台 3 移動体 4 支承レール 5 回動軸 6 支承ブラケット 7 吸着ブロック 8 ヨーク部材 8b,8c 開口端部 81 励磁コイル 9 永久磁石 10 回転子 101 支持盤 I1 第一励磁電流 I2 第二励磁電流 I3 第三励磁電流

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体のヨーク部材に励磁コイルを捲回
    してなる電磁石を、該電磁石と並設した永久磁石と両磁
    極を当接してなる吸引磁界発生装置に対して、磁性体の
    吸着ブロックを該吸引磁界発生装置の両磁極と平行担持
    し、前記励磁コイルに正または負の直流電流を印加して
    並設した永久磁石と同方向または異方向の磁極を発生し
    て前記吸着ブロックを吸着または釈放して電気エネルギ
    ーを運動エネルギーに変換する永久磁石を利用したエネ
    ルギー変換装置。
  2. 【請求項2】 多数の前記吸引磁界発生装置を直線方向
    に配設すると共に、多数の前記吸着ブロックを配設した
    移動体を吸引磁界発生装置の配列方向に変位自在に対向
    支承し、前記各吸引磁界発生装置の励磁コイルに位相を
    ずらした制御電流を印加し前記移動体を所定の方向に直
    進変位することを特徴とする永久磁石を利用したエネル
    ギー変換装置。
  3. 【請求項3】 多数の前記吸引磁界発生装置を円周方向
    に配設すると共に、多数の前記吸着ブロックを周囲に配
    設した回転体を吸引磁界発生装置の軸芯位置に軸設して
    回動自在に対向支承し、前記各吸引磁界発生装置の励磁
    コイルに位相をずらした制御電流を印加し前記移動体を
    所定の方向に回転変位することを特徴とする永久磁石を
    利用したエネルギー変換装置。
JP35051095A 1995-12-22 1995-12-22 永久磁石を利用したエネルギー変換装置 Pending JPH09182409A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1058372A3 (en) * 1999-05-28 2003-05-21 Sanshiro Ogino Motor utilizing basic factor and having generator function
CN115178374A (zh) * 2022-06-21 2022-10-14 湖南科美达电气股份有限公司 一种由旋转磁场驱动外筒的磁选机

Cited By (3)

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US7116028B2 (en) 1999-05-28 2006-10-03 Sanshiro Ogino Motor utilizing basic factor and having generator function
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