Permanent magnet controller

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御可能な永久磁石を使用して回転運動または他の種類の運動を生成するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の手段は、「回転運動を生成するための装置」という名称で１９８８年３月１３日に出願された本出願人の同時係属米国特許出願第３２２，１２
１号に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】何らかの目的に回転部材を必要とする多くの装置がある。 一般に公知の装置は各種の電動機と所定の方式の機械的に駆動される回転部材を備え、また限定した量の回転運動を生成する若干の装置が存在する。 本発明は、回転部材の周辺の回りを特定の仕方で変わる所定の磁気特性を有する回転部材の一部へ隣接して位置決めされかつ回転部材の一部と磁気的に結合される１つ以上の制御可能な永久磁石を使用して連続回転運動を生成できる装置に関する。 同様な方法で、制御可能な永久磁石は、固定部材の周辺の回りを特定の仕方で変わる所定の磁気特性を有する固定部材の一部へ隣接して位置決めされかつ固定部材の一部と磁気的に結合される非磁気性の回転自在部材上へ取り付けられる。 本磁気装置は、回転部材の回転の各サイクル中に永久磁石の磁界間の磁気結合が所定位置で中断されたら、
回転部材の連続回転運動を生成できる。

【０００４】本発明は、永久磁石の時間を制御すること、および回転運動または他の運動を生成する装置を使用することをも内容とする。 本発明の１構成は、軸の回りを回転するジャーナル円板または円板状部材を備える。 この円板は、その周辺の回りを延びる磁気材料または磁化材料の帯部を有するように構成され、その帯部は、周辺の回りの同一位置に隣接して最大から最小条件までその磁気特性が変わるようになっている。 その装置は、円板との間の磁気結合力が、一方向に連続的に増加し（反発方向では可能な限り連続的に減少する）、それにより円板が回転するように、回転円板上の磁気材料の帯部に隣接して取り付けられ、かつそれに磁気的に結合される制御可能な永久磁石を備える。 電気巻線は、永久磁石上に取り付けられ、その対向極間でその回りに延びる。 その巻線は、制御可能なスイッチ手段を通して直流電位源の両端に接続される。 スイッチ手段が閉じられると、直流電位はコイルへ印加されてその磁界を遮断し、
またこの遮断は円板の回転中に所定の位置、すなわち回転円板上の磁気材料の帯部の最大と最小磁気部分が永久磁石に隣接して移動する時点で生じるように時間設定される。 そのように実施することにより、永久磁石の磁界強度したがってその円板への結合は、ほぼ減少または共に排除され、またこれは、そうでない場合に減速回転方向においてその間の結合が最大になると正確に生じる。
すなわち回転円板上の永久磁石の効果は、回転円板の大部分の回転中に強力に維持されて円板が回転するが、そうでない場合に最大磁気結合が生じる期間中に回転円板から効果的に結合が外される。 これは、回転円板が磁気結合の力により停止されるのを防止するために実施される。

【０００５】本発明は、永久磁石の磁気特性を制御、特にそれを遮断する装置、および回転運動を生成するべく制御装置を使用する装置に関する。 磁気部材間の作用または結合により回転を生成する各種の装置が存在する。
しかしながら、本出願人の同時係属米国特許出願第３２
２，１２１号を除き、永久磁石を回転部材の一部へ磁気的に結合することにより力が生成され回転部材の連続回転運動を生成でき、かつ本発明のような方法で永久磁石の磁界を所定のように制御しまたはそれを一時的に遮断する手段を備える装置は存在しない。 したがって本発明は、Ｎ極とＳ極を有する制御可能な永久磁石と、両極間の領域で永久磁石の回りに取り付けられるか巻かれる巻線の使用に関し、さらに本発明は、回転部材の磁気部分に隣接してそのような永久磁石を取り付けることに関する。 この装置は、巻線の両端に接続され、かつ回転部材の位置に同期される電子スイッチによる制御可能なスイッチ式回路を備え、それにより、スイッチ手段がその開位置にあると、永久磁石の磁界は比較的影響されず、また回転部材に磁気的に結合されるが、スイッチ手段が閉じると、永久磁石の磁界は実質的に変更され、かつ磁気結合が生じないように効果的に排除されることになる。
永久磁石の磁界の排除の時間設定は、本発明にとり重要である。 回転部材の磁気部分の磁極の物理的形状および配向も、本発明にとり重要であり、また本発明の多くの実施例の幾つかがここで開示される。 回転部材の磁気部分または磁化部分の形状も重要であり、磁気結合力が円板の回転につれて連続的に変わる（増加または減少する）ようにする必要がある。

【０００６】本発明の主な目的は、部材の回転運動または他の運動を生成するために永久磁石のエネルギーを使用することにある。

【０００７】他の主な目的は、永久磁石により生成された磁界を所定通りに一時的に変更、排除または遮断する手段を提供することにある。

【０００８】他の目的は、磁気材料から構成される部分を備えた部材の回転運動または他の運動を生成するために制御可能な磁界を有する永久磁石を使用することにある。

【０００９】他の目的は、回転運動または他の運動の生成に必要なエネルギーの量を低減することにある。

【００１０】他の目的は、回転部材の連続回転を生成するように、永久磁石と回転部材の磁気部分との間の磁気結合を制御することにある。

【００１１】他の目的は、永久磁石の回りに巻かれたコイルに直流磁界を印加することにより、永久磁石により生成される磁界を変更、排除または遮断することにある。

【００１２】他の目的は、従来の線巻き鉄心回転子／固定子において逆起電力の形態で生成されるエネルギーの量が磁気エネルギーとして直接システムへ戻される手段を提供することにある。

【００１３】他の目的は、回転部材の回転運動を生成するための比較的安価な手段を提供することにある。

【００１４】他の目的は、全ての出力トルクは永久磁石の相互作用からのみ生成される手段を提供することにある。

【００１５】他の目的は、本発明以前の既知の電磁システムでは不可能な、渦電流損を発生させることなく運動を生成することにある。

【００１６】他の目的は、回転部材の回転運動を生成するのに使用される永久磁石の磁界の遮断を所定通りに時間設定することにある。

【００１７】他の目的は、回転運動、振動、直線運動および往復運動を生成するために、永久磁石の磁力を使用することにある。

【００１８】他の目的は、入力電力に関連しない回転速度と出力トルクを生成することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するため、本発明においては『フレームＡ』。

【００２０】次に、本発明の実施例を図面について説明する。 図１において、２０は磁石組立体を示し、Ｎ極およびそれと対向する例（図では背面）にＳ極を有する永久磁石２２を備える。 永久磁石２２は、Ｎ極とＳ極間の領域でその回りに巻かれる巻線２４を有する。 巻線２４
は、電池２８として示される直流源と直列になっているスイッチ手段を含む制御回路２６を備える直列回路中に接続されている。 電池２８の接地側すなわち陰極側は、
リード線３０により巻線２４の反対側へ接続される。 磁石組立体２０は、回転円板部材３４の周縁３２に隣り合うように置かれ、その円板部材は、磁石２２のＮ極と整合するＳ極および磁石２２のＳ極と整合するＮ極を有するように示される磁化したまたは磁化可能な材料から成るつる巻き状の周縁部３６を有する。 これにより、磁石２２と円板３４の間に磁気吸引および円板３４の時計方向回転が生成される。 磁石２２と周縁３６の１つの磁極が逆にされるならば、反発力が生成され、かつ円板３４
は反時計方向に回転するであろう。 図示の実施例において組立体２０は、円板３４の磁気縁部３６へ磁気的に結合されるか、または吸引される。 図１に示される構成において縁部３６は、半径方向で最も外側の位置３７から最も内側の位置３８まで延び、その両方の位置は周辺において同一位置に位置している。 円板３４は、回転軸４
２を有する主軸４０上に回転するように取り付けられ、
また主軸４０は、図示されない適切なジャーナルまたは軸受手段で支持される。

【００２１】円板３４の周縁部３６は、磁化材料からなるように示され、また上述したように配向されるので、
そのＳ極は永久磁石２２のＮ極近くに隣り合い、またそのＮ極は永久磁石２２のＳ極に隣り合う側にある。 この配向により、部材間の磁気吸引または磁気結合が最大となる。 この理由は以下で明らかとなる。

【００２２】図１に示される構成により、円板部材３４
が回転すると、高位置３７が永久磁石２２に隣り合う場合を除き、縁部３６は磁石組立体２０に次第に近づき、
磁石組立体２０と円板部材３４の縁部３６との間の磁気結合を増加する。 この増加する結合は、円板３４の回転運動を生成する力である。 しかしながら円板３４が図１
に示す位置まで回転すると、磁石組立体２０と円板３４
との間の磁気結合が最大となり、またこの位置における磁気結合を減少または排除する動作がなされないならば、円板は回転を続行しないで停止するであろう。 この位置における組立体２０と円板３４との間の磁気結合力を減少または排除するために、巻線２４の両端に直流電位を印加する必要がある。 これは、遅れ磁気結合が殆どまたは全く生じないように、後で説明されるように、高位置３７が磁石２２を通過する十分な時間実施される。
コイル２４へ直流を印加すると、その印加中、円板３４
から永久磁石２２の磁界を一時的（永久的とは反対に）
に変更、排除または遮断することになり、またそれらの間に結合が殆どまたは全く生じないことになる。 この状態は、直流が印加される限り持続する。 円板３４の高位置３７の動きにおいて、またはそれに隣接して永久磁石組立体２０の磁界を、組立体２０を通して排除または遮断することは、円板３４が半永久的に回転を継続できることを意味する。 円板３４の各回転のこの部分の期間における磁界の排除は、制御回路２６および後述する付属のスイッチ手段により制御される。

【００２３】図２は、図１の装置と同様な装置を示す。
だたし図２の構成において、直流源は、整流器／スイッチ回路４４を備える整流された交流源を使用して得られ、その回路は、コード４５により壁プラグ４６または同期発電機などの交流を発生する他の手段へ接続される１つの接続部、およびスイッチ制御回路４８へ、またそこからコイル２４の一端へ接続される他の接続部を有する。 図１のものに比べて図２の回路を使用する利点は、
直流源がスイッチ手段を制御するために電池に依存しない点である。

【００２４】図３から図５までは、本構成の他の実施例５０を示し、そこにおいて円板部材５１は、その周辺の回りに延びる可変厚の磁化または磁気周辺部５２を有する。 この構成において、制御される永久磁石組立体５４
は、磁気円板部５２の平坦側５６に隣り合って取り付けられ、また回転部材５１の平坦なＳ極側５６に近接して置かれるＮ極５８として示される組立体の極の１つを有する。 この構成において、円板５１の平坦側５６と磁石５４との間の距離は一定のままであるが、その部材間の磁気結合は、円板５１の磁気部５２の厚さにより変わる。 永久磁石５４の対向側すなわちＳ極側６０および円板５１の磁気部５２のＮ極側は、対応する部材の対向側で互いに離間している。 磁石組立体５４は、図示のように、それに取り付けられる巻線６２を有し、また図１と図２に示される回路と同様な回路に接続され、永久磁石組立体５４が、この場合、回転する磁気円板部５２の最大厚さ部６４に隣り合うときは常に、巻線６２を通して直流電位を供給する。

【００２５】図４は、円板部材５１の磁気周辺部５２の他の位置へ隣り合って置かれる永久磁石組立体５４を示す図３において示された同一の構成部５０の他の図であり、また図５は、回転可能な円板部材５１の回転方向を示す矢印を付けた同一の構成部５０の透視図である。 この回転方向は、磁石５２または５４の陰性が逆であったならば、反対方向になるであろう。

【００２６】図６は、段付き回転円板部材６７を備える装置の他の実施例６６を示す分解図である。 この場合円板６７は、３つの同一長さのつる巻きセグメントすなわち段部に分割されるのが示される環状の磁気部または磁化可能部６８を有し、この段部のそれぞれは、対応する横面６８Ａ、６８Ｂ、および６８Ｃに隣り合う最大厚さ部と最小厚さ部を有する。 永久磁石組立体６９のような１つ以上の離間された永久磁石組立体は、円板６７の平坦側７０に隣り合って設けられている。 図１と図２で上述されたもののような回路手段は、永久磁石が既に述べた仕方で最大厚さの円板部へ接近すると、対応する永久磁石の磁界を遮断するように設けられる。 図６に示す構成において同一または別個の回路は、個々の永久磁石組立体６９上に巻かれるコイルへ直流電圧を印加するように設けることができる。 装置６６は、主軸７１と、回転のために円板６７を支持する適切なジャーナルまたは軸受（図示されない）とを備える。

【００２７】図７から図１２までは、永久磁石上に取り付けられるか、またはその回りに巻かれる巻線を通して直流電位を印加する効果を図示したものである。 図７と図８に示す構成において永久磁石７２は、そのＳ極とＮ
極間の部位において、その上に取り付けられる巻線７３
を有する。 リード線７４と７６は、巻線７３の対向端へ接続され、また図１と図２に示すような回路に接続され、その回路は、電池８０または他の直流源と直列のタイマーまたは同様な制御回路７９におけるスイッチ７８
を備える。 磁石７２は、図７、８に示すように、非導電性で非磁気性の架台または支持部材８２に置かれるか、
またはそれは取り付けられる。

【００２８】図９において第２の磁石部材８４は、磁石７２と間隔をおいて架台８２上に置かれており、またそのＳ極が磁石７２のＮ極の平面内にあるように、かつそのＮ極が磁石７２のＳ極の平面内にあるように架台上に配置される。 直流電位がコイル７３へ印加されないと、
磁石部材８４は、矢印で示されるように磁石７２へ吸引されてその方向へ移動し、また強制的に抑制または引き離されない限り磁石７２へ押しつけられたままとなる。

【００２９】図１０において同一の第２の磁石８４は、
そのＮ極が磁石７２のＳ極の平面内にあるように、かつそのＳ極が磁石７２のＮ極の平面内にあるように架台上に転倒されて示されている。 この状態において磁石８４
は、磁石７２により反発され、したがって矢印で示されるように、そこから離れることになる。

【００３０】図１１と図１２を参照すると、図７から図１０のものと同一の構成が示され、ただ直流電流は、永久磁石７２の磁界に対抗し、それを無効にする方向にコイル７３を通り印加される。 この状況下で部材７２の磁界および磁石８４への結合は、効果的に排除または遮断されるので、磁石８４は磁石７２により吸引も反発もされないことになる。 これは、磁石８４がそのＮ極を上にしているか、または下にしているかに関係なく当てはまる。 さらに磁石８４がその上に巻線を有しない事実は、
それ自体の磁力を磁石７２へ磁気結合させることができないことになる。 図７から図１２までは原理の幾つかを図示し、その原理は、本発明と連係して利用され、かつ円板部材５１と６７のような回転可能部材の磁気部または磁化可能部３６、５２または６８へ制御自在に結合または脱結合に使用される。

【００３１】磁石組立体２０、５４または６９と対応する回転円板３４、５１または６７との間の結合を排除または防止するために、種々の手段が、制御回路２６、４
８および７９に付属するスイッチ手段の投入を制御するのに使用できる。 しかしながら全ての場合に円板部材の回転は、円板回転の各サイクルの大部分の期間、吸引時には磁気結合を増加することにより、または永久磁石と円板の磁気部間での反発時には磁気結合を減少することにより生成されることに留意する必要がある。 スイッチ手段の制御は、図５の円板５１内の開口部９２のような開口部を通してセンサ９４へ照射する電灯９０からの光によるなど、円板の回転により制御される時間設定手段により、または後述するような種々の他の手段により実施できる。

【００３２】固定磁石か回転磁石かに関係なく、永久磁石上に巻かれるかまたは取り付けられるコイルへ直流を印加する原理は、その磁石だけの磁界に、直流が印加される限り影響するが、特に永久磁石がセラミックまたは同様な種類の磁石ならば一般的に永久磁石の磁気を永久的に変更しないか、またはそれに影響しないということは、本発明を理解する上で重要である。

【００３３】図７から図１２に示される構成を再び参照すると、永久磁石を巻いているコイルが励磁されると、
永久磁石の磁界に何が起こるかの疑問が生じる。 コイルの磁界が、コイルの取り付けられている永久磁石の磁界に対向するようにコイルが励磁されるならば、永久磁石のＮ極はコイルのＳ極へ短絡し、または永久磁石のＳ極はコイルのＮ極へ短絡することになる。 言い換えればコイルは、対向する逆起電力を生成するので、永久磁石の周りの磁力の全て、またはその所定部分を無効にすることになる。 コイルの対向磁界が永久磁石の周りの磁界と同等または殆ど同等ならば、その効果は、永久磁石の有効磁界を無効にするか、またはそれをゼロに等しくすることになる。 その磁界が上述した仕方でゼロまで減少したならば、ついでたとえ他の永久磁石でも、その磁石へ近接したならば、磁界は、磁界が無効にされた永久磁石へ吸引されないか、または磁気的に結合されないか、もしくは実質的に磁石は互いに遮断されることになる。 これは、Ｕ字形磁石へ鉄心保持部を置いたときと全く同様に起こる。 永久磁石の磁界を無効にすると外側磁界が、
磁界がそのようにして無効にされた永久磁石への到達またはそれに結合するのを阻止する効果がさらにある。 したがってコイルは、永久磁石の効果を無効にするだけでなく、それに近接した他の永久磁石を含む他の磁石の磁界が、磁界が無効にされた磁石の磁界へ到達するのを阻止または防止する。 言い換えれば、磁界が無効にされる磁石は、他の磁石から磁気的に遮断される。 それは、固定磁石と回転磁石間を含む磁石間の結合を遮断できる本発明の現象であり、またこの条件は、比較的大型で強力な磁石が使用されるときでも存在する。 またこれにより、比較的小型の装置に、かなりの回転力とトルクを生成させることができる。

【００３４】永久磁石上のコイルが、励磁されたときコイルの磁界が永久磁石の磁界を助けるように配向されているならば、結果として生じた磁力は、永久磁石の磁界と励磁されたコイルによる磁界とを組み合わせたものまで、またはそれ近くまで増加されることになる。 これらの状況下において永久磁石は、その磁界に入った回転磁気部材などの第２の永久磁石を吸引（または反発）することになり、またその部材間で一層大きい結合力を、その部材間の一層長い距離で生成することになる。 この事実は、幾つかの実施例で発生されるトルクを増加するために本装置で利用できる。

【００３５】２つの部材が互いに最も接近したときのように、最も大きい吸引の領域の期間を除き、回転磁気部材の回転の各サイクルの比較的大きい部分について永久磁石上のコイルを励磁すると、毎分数千回転で、かつかなりのトルクのときでも、回転部材は一層高い速度で回転させられることが判明した。 これらの状況下において永久磁石の磁界が、部材間に最大の吸引があるときに回転運動のこれらの部分の期間、および２つの磁石が前述したように十分に磁気的に結合される回転の残りの期間、遮断されるならば、決して回転は中断されないことになる。 他の実施例と同様にここにおいて全回転力は、
結合された磁石により生成される。 この構成により極磁石は、連続した磁界を有することになり、その磁界は回転部材または円板が回転している大部分の期間増加するが、極磁石の磁界は、極磁石が回転している磁石または回転子へ最も接近するか、またはそれへ最大の磁気吸引を有するときに回転の各サイクルのその部分の期間増加しない（および同様に遮断されない）ことになる。 この期間中に結合は、巻線へ印加される直流を排除することにより減少させられるが、回転を低下または停止する程十分ではない。 実験によれば、固定永久極磁極の磁界を、各サイクル中に短時間その磁石を、その非変更すなわち永久磁石の状態まで戻しながら、全回転角３６０°
の数度さえも増加すると、回転部材は、それを支持するのに使用される軸受によってのみ限定されるように半永久的に回転を続行することが分かっている。 全回転角３
６０°の僅か１８°だけ極片の効果を無効にするようにコイルを通してエネルギーを加えれば、回転部材が停止する傾向を克服するのに十分であることも判明している。 そのような構成は、高速で変速し、また１つだけの回転片と１つだけの固定片を有する構成においても高い回転速度を維持することになる。 本出願人は、毎分数千回転で、かつ該当するトルクで回転部材が回転する装置を製作した。

【００３６】図１３は、永久磁石制御手段を利用する本装置の比較的簡単な実施例１００を示し、特別の形状を有しないが、プラスチック円板１０４のような非磁気性の回転可能円板の片側に隣り合って取り付けられる１つの永久磁石極片１０２を備える。 円板１０４は、回転できるようにジャーナル主軸１０５上に取り付けられている。 固定永久磁石極片１０６は、磁石極片１０２を円板１０４の一定位置において磁気吸引を生成する位置における固定サポート１０８上に、円板１０４の片側に隣り合って取り付けられている。 磁石極片１０２は図示されるようにその上にコイル１１０を有し、またコイル１１
０は整流手段（図示されない）を通して電圧源と制御回路へ接続することができる。 一旦円板１０４が回転を開始すると、これはフィンガーで回転を開始させるような機械的手段により実施されるが、回転している極片１０
２が固定極片１０６へ近接する毎に、円板１０４の回転速度は、極片１０２と１０６が互いに隣接するまで増加することになる。 この位置において、円板１０４が停止することが予測される。 しかしながら回転している磁石極片１０２が固定極磁石極片１０６と整合するように移動すると、コイル１１０は、それを通して直流電圧を印加することにより励磁され、それにより、永久磁石１０
２の磁界を無効にするように、その磁界と反対の磁界が生成されることになる。 したがって磁石１０２と１０６
間の結合力は、この時点で遮断または阻止され、またこれにより、回転している円板１０４は最も近接した点を通して回転を続行できると共に、回転している磁石１０
２は、回転の継続サイクル用のエネルギーを生成するように磁石間の磁気吸引が生じる領域に再び到達できる。

【００３７】回転部材１０４は、プラスチックまたは他の非磁気性部材、もしくは軟鉄のような磁化可能物質から成る部材でもよい。 固定極片と回転極片間の回転結合力をさらに増加するために、極片１１２〜１２６（図１
４）のような数個の固定磁石および／または数個の回転極片を設けることができ、その回転極片は回転円板１０
４上の正確に離間した位置へ取り付けられる。 この構成において固定磁石または回転磁石のそれぞれ、およびその上のコイルは、連続回転運動を生成するように、上述したようにかつ適切な時間に別個に制御しなければならない。

【００３８】図１５、図１６は、永久磁石１０２上のコイル１１０へ直流を印加する時間を設定するための概略回路図を示す。 図１７と図１８に示されるように、複数の制御される磁石が使用されるときは、磁石１１２〜１
２６それぞれに、同様な制御回路を設けることができる。

【００３９】軟鉄片のような磁化可能物質片が永久磁石の磁界に置かれるならば、その磁界は永久磁石の特性にある程度依存するであろう。 磁化可能部材の回りに線のコイルを巻くことにより、その物質の磁界は、上述したように巻線を通して電流を流すことにより、強化するか、強度を減少するか、または無効にできる。 例えば、
図２７に示されるように、Ｕ字形鉄極片１５０の離間した脚１５２と１５４を、同じく磁化物質からなる回転子または円板部材１５６に跨がるように置かれた極片１５
０を有する構成１４８を検討してみる。 円板１５６は、
図示のように位置決めされるＮ極とＳ極を備える磁化物質からなる周辺部１５８を有する。 回転子１５６の磁界形成は、任意の永久磁石と同一の仕方で磁界が磁化可能物質または鉄に形成されるように行われる。 言い換えれば磁化可能物質がＵ字形永久磁石１５０の磁界内にあると、その磁界は永久磁石の特性に依存し、またそれ自体のＮ極とＳ極を有する。 このようにして回転部材１５６
は、それ自体の隣接する極を生成する。 コイル１６０
は、Ｕ字形部材１５０の中央部１６２へ取り付けられ、
また電池１６６として示される直流電圧源への巻線１６
０の接続を制御する回路１６４へ接続されている。 エネルギー源１６６は、Ｕ字形部材１５０内の磁界に対抗しかつそれを無効にする方向に回路に配置されるが、部材１５０内にそれ自体の電磁界を生成するほど強力ではない。 これが実施されると、Ｕ字形部材１５０上の巻線１
６０により、部材１５０は電磁石となり、その電磁石内で、回転子または円板１５６の周辺永久磁石部１５８により部材１５０内に形成される磁束に等しくかつ反対の逆起電力を生成するに足るだけのエネルギーが流れる。
Ｕ字形部材上の永久磁石１５０の磁界の効果を無効にする点までコイル１６０を励磁することにより、極片は、
無効にしている磁束の量に等しい磁界を生成することになる。 この構成部１４８は、図１３と図１４に示される他の実施例と基本的に同じように動く。 ただし、図２７
の構成において巻線１６０は、磁化可能物質の磁界の効果を排除するように、最大の吸引が生じる点で消磁される代わりに励磁される。 他の構成と同じようにこの構成においては、回転運動を生成する力またはトルクの全ては、永久磁石により生成される。 図２８と図２９は同一の装置１４８を示し、図２８は軟鉄極片１５０を使用する例を示し、一方図２９は、永久磁石極片１６２Ａにより互いに接続される２つの鋼製または同様なものの極片１５２Ａと１５４Ａを使用する例を示す。

【００４０】図１５から図２６に示される構成は、図１
３、図１４に示される構成に基づいており、制御巻線への電圧の印加を制御する種々の方法を示している。 図１
５、図１７および図１９に示される構成において、絶縁された円板部材１０４上の永久磁石へ取り付けられるコイルへ印加される電圧により制御が行われる。 図２１および図２２に示される構成において、固定永久磁石１０
６上へ取り付けられる巻線により制御が行われる。

【００４１】図１５において、磁石１０２は、それに取り付けられるコイル１１０を有し、またコイル１１０
は、リード線１７０と１７２により、対応する整流子部材１７４と１７６の導電性部へ接続される。 整流子１７
４と１７６は円板状部材１０４と回転するように取り付けられている。 整流子１７４は直流電源が巻線１１０へ印加される時間に対応する所定の周辺アーチ部を走査するクーパーセグメントを有する。 整流子１７４は、電圧源１８４の陽極側への電気的接続部を有するアーム１８
２へ接続されるブラシ１８０により結合される。 リード線１７２は、整流子１７４内の孔を通して延び、また整流子１７６の周辺の周りを延びる環状の導電性リング１
８６へ接続される。 リング１８６は、直流電圧源１８４
の陰端子へアーム１９０により接続されるブラシ１８８
と常に電気的接触を行っている。 円板１０４および整流子１７４と１７６が回転していると、磁石１０６が磁石１０２へ近接しているときに生じる短時間の期間、直流電圧はコイル１１０へ印加されることになる。 これは、
その相互間の磁気結合を防止するために行われる。 またこれは、そうでない場合に磁気結合が最大になり、したがって円板１０４が停止するときにも行われる。 この時点で磁石１０２と１０６を互いに磁気的に遮断することにより、円板１０４は、停止することなく回転を継続することになる。 図１６は、図１５で示される構成用の等価な電気回路を示す。

【００４２】図１７は、図１４で示されるものと同様な構成を示し、磁気部材１１２〜１２６のような複数の磁気部材が取り付けられる回転可能な円板部材１０４を有する。 この構成における固定永久磁石は磁石１０６と同様であり、また磁石１１２〜１２６に近接して一度に移動するように円板１０４へ隣り合って取り付けられている。 図１７に示される構成において、永久磁石１１２〜
１２６のそれぞれは、それ自体のコイルを有し、そのコイルは、対応する磁石１１２〜１２６のそれぞれが固定磁石１０６へ隣接して移動するときの位置に対応するように、位置決めまたは時間設定される整流子１９２上の対応する導電性セグメント片へ接続される。 磁石１１２
〜１２６上のコイルのそれぞれの対向側は、他の整流子１９６上の環状の導電性層１９４へ共通に接続される。
図１７に示される構成は、図１３と図１６に示されるものと同様に働く。 ただし回転可能な磁石のそれぞれは、
その磁石が固定コイル１０６に隣接して移動しているときに磁石へ直流電位を印加させることにより、個別に制御される。 そのような構成により、固定磁石と、回転可能な構造部上の固定磁石との間に一層連続した磁石結合が提供され、したがって円板１０４およびそれに接続される全てのものを回転する追加のエネルギーが供給されることになる。

【００４３】図１８は、図１７で示される構成の概略回路線図であり、またそこに示される部分は、同様に数字が付けられている。

【００４４】図１９は、図１４で示されるものと同様の構成の他の実施例２００を示す。 ただし回転円板構造部１０４は、対応する回転コイルの直流電圧の印加を制御するために、光学手段を備えたより多くの回路構成部を有する。 図２０は、回転コイルの１つに付属する回路構成部の詳細を示し、他のコイルも同様な回路構成部を有する。

【００４５】図１９と図２０において、上記で使用されたものと同様の数字が使用されているが、装置２００は回転部１０４Ａと１０４Ｂを接続している回転円板部材１０４を備える。 回転永久磁石１１２〜１２６は、既に述べた仕方で円板１０４上へ取り付けられ、また固定永久磁石１０６に隣り合って回転する。 磁石１１２〜１２
６は、それらの上にコイルを取り付けており、そのコイルは、上述した仕方でコイルを制御する回路構成部へ接続される。 磁石１１２〜１２６上のコイルのための制御装置は、対応する電力用ＭＯＳ電界効果トランジスタスイッチ２０２を通して接続され、一方このトランジスタスイッチは、図２０に示されるように接続されるトランジスタ２０６と２０８を備えた増幅器回路２０４へ接続される。 トランジスタ２０８への入力部は、抵抗器素子とフォトトランジスタ２１０を備える回路を通して接続される。 同様なフォトトランジスタおよび付属の増幅器回路は、コイルのそれぞれに設けられる。 フォトトランジスタ２１０は、回転可能な部材１０４Ｂ上へ取り付けられ、また回転可能な構造部１０４、１０４Ａおよび１
０４Ｂの回転の各サイクル部分の期間中に、固定光源２
１２からの光にさらされる。 光源２１２は、電圧源の両端へ抵抗器２１３と直列に接続される。 フォトトランジスタ２１０の回路および付属の増幅器回路２０４ならびに素子２０２は、導電性周辺部２１６を有する第１の整流子２１４を備えた整流子手段へ接続され、その導電性周辺部は、電圧源２２０の陽極側へ接続されるブラシ部材２１８と常に摺動的に結合する。 導電性周辺部２２４
を有する整流子部材２２２を備える第２の同様な整流子構造部は、フォトトランジスタ２１０と増幅器回路２０
４を備える回路の他方の側へ接続された他のブラシ２２
６を摺動的に結合する。 ブラシ２２６は、電圧源２２０
の陰極側へ接続される。

【００４６】増幅器回路２０４は、トランジスタ２０６
と２０８により形成され、また対応する永久磁石１１２
〜１２６上の磁石制御コイルを流れる電流のオン、オフの切り換えをするダーリントン増幅器対を形成する。 時間設定は、光源２１２から照射される光の領域におけるフォトトランジスタ２１０のようなフォトトランジスタの回転の度数により達成される。 永久磁石１１２〜１２
６それぞれに対する回路は同様であり、またフォトトランジスタ２１０のようなフォトトランジスタのそれぞれは、逆バイアスされ、さらにその出力は、ダーリントン増幅器のトランジスタ２０８のベースへ供給される。 トランジスタ２０８のスイッチング点の感度は、バイアス抵抗器２２８と２３０の比例値により決定され、また抵抗器２３２はトランジスタ２０８の利得を決定する。 トランジスタ２０６はエミッタフォロアであり、その利得は他の抵抗器２３４により制御および決定される。 トランジスタ２０６と２０８は、ＮＰＮ汎用形のものでよい。

【００４７】各回路用の光源２１２は発光ダイオード（ＬＥＤ）でよく、その照射は、電磁スペクトルの赤外線領域内にあるであろう。 抵抗器２１３は、光源２１２
用の限流制御を行う。

【００４８】回転磁石１１２〜１２６上に巻かれる線の巻き数および線番号は、制御されるべき永久磁石の大きさと強さにより、また電圧源の強さにより決定される。
３／Ｂインチ径で１／４インチ厚さのボタン磁石を使用する代表的な磁石組立体は、２８番銅線の約１５２の巻き数から構成されるコイルを有し、１２ボルトの電源を使用するであろう。

【００４９】図２５と図２６は、コイルが取り付けられる永久磁石に関するコイルの巻き部の巻線方向およびその極性を示す。 巻線の方向およびその極性は、対応するコイルのアンペア回数により決まる量により透磁率を減少するように、永久磁石の周りの空気の透磁率に対抗するようになっている。 図２３と図２４は、永久磁石の透磁率に関して補助透磁率を生成するように巻かれたコイルの巻き部の方向と極性を示し、従ってこれが使用されるならば、対応するコイルのアンペア回数の量により永久磁石の強さが増加するであろう。 そのような実施例は、固定永久磁石と回転構造部上の磁石との間の結合を増加することにより、好ましくは回転磁石が固定磁石へ接近するときに、かつその磁石間の最大結合によりロックアップが丁度生じる角位置において、回転部材へのエネルギーを減少するのに使用できるであろうし、その結果、固定永久磁石と回転磁石との間の結合が正常に戻るであろう。 この場合、十分なエネルギーが回転部材へ伝えられ、回転部材の磁石は固定磁石の近くを通過し続けることになろう。 従って適切な時間に、かつ適正なアンペア回数の量により、磁気結合の増加と減少の両方を同一の実施例に組み込むことができるのは明らかであり、
また巻線を通る電圧を排除して結合力を正常に戻すことではなく、コイルの磁界を逆にして、結合を無効にするか、または実質的に全く減少させることもできるであろう。

【００５０】図２１と図２２は、上述したものと同様な実施例を示すが、ただし回転自在の永久磁石ではなく固定磁気部材は、その上に制御巻線５００を取り付けている。 そのような実施例は、１つだけの永久磁石すなわち固定磁石が、その上に制御巻線５００を取り付ける必要があるので、幾つかの他の実施例よりも好ましい。 図２
１と図２２に示される実施例の回路は、図１９と図２０
の構造に関連して示される回路と同様でもよい。 しかしながら図２１に示される構造において、発光ダイオード５０２は、回転円板５０６の縁部上の反斜面５０４上へ投光し、またフォトランジスタすなわちフォトトランスデューサ５０８上へ反射され、そして生成された信号が増幅される。 図２２の回路は、図２０で示される回路と、構造と作用について実質的に異ならない。 しかしながら図２１と図２２に示される構造の利点は、光源からの光が、回転部材５０６上の反射面へ直接向けられ、ついでフォトランジスタ５０８へ戻るので、他の構造に備えられたような整流子を有する必要はないという点である。 この点については、ＭＯＳＦＥＴ５１０は、磁石１
０６上の巻線５００の両端への直流電源の印加を制御するように制御されることに留意する必要がある。 コイル５００は固定円板１０６上にあるので、他の構造のように整流子を必要としない。 ＭＯＳＦＥＴ５１０により制御されるコイル５００の励磁の時間設定は、反射性セグメントの角長さに加えて、フォトランジスタ５０８の視野および光源５０２から発光される光のビーム発散により決定される。

【００５１】図３０は、回転動作ではなく往復動作を生成するようにした本装置の他の実施例を示す。 この装置は、主軸３０４上に回転可能に取り付けられる回転部材すなわちフラホイール３０２を備え、そのフライホイール３０２は、サポート部材３１２において往復動作ができるように取り付けられる往復ロッド３１０の一端へクランクアーム３０６により回転自在に接続される。 サポート部材３１２は、図示のようにベース部材３１４へ取り付けられる。 ロッド３１０の他端すなわち自由端は、
その上に磁気部材３１６を取り付けており、また部材３
１６は、サポート部材３１９へ取り付けられる第２の固定永久磁石部材３１８と間隔をおいて位置決めされる。
磁石３１８は、その上に巻線３２０を取り付けている。
巻線３２０は、制御回路３２２へ接続され、一方この制御回路は、交流源３２４のような電源へ接続される。 制御回路は、他の実施例に関連して既に開示されている電線路に沿ってタイマー手段および整流器手段を備えてもよい。 回路３２２は、フライホイールの慣性により、部材３１０と磁石３１６が磁石３１８へ最も近い位置まで移動されると、磁石３１６から磁石３１８の磁場を無効にし、かつ遮断するように機能する。 サイクルの残りの期間、反対の状態が生じ、コイル３２０は消磁される。
回動部材３０２が一旦作動すると、ロッド３１０は、磁石３１６と３１８間の磁気結合または磁気反発により１
方向または反対方向に押圧されながら、前後に移動することになる。 巻線３２０は、磁石３１８の周りに磁場を生成するように時間設定でき、その磁石は、その磁気を強め、従って磁石３１６と３１８の間の磁気吸引を増加するか、または磁石３１８の磁気を減少および／または遮断するので、作動の各サイクルの部分中、磁石３１６
と３１８間には、磁気結合が生成されないことになる。
巻線３２０へ印加される電圧を適切に時間設定することにより、回路部材３０２の回転およびロッド３１０の往復作動を維持することができる。

【００５２】図３１は、往復運動または回転運動と区別される直線運動を生成する本発明の内容を使用する他の実施例４００を示す。 図３１に示される構造は、下部壁４０２を有するサポート台４０２、後部壁４０４、および２つの離間して直立する端壁４０６と４０８を備える。 固定永久磁石４１０は、後部壁４０４から外側へ延びるように取り付けられ、また磁石４１０は、図示のようにその上に巻線４１２を取り付けている。 巻線４１２
は、リード線４１４と４１６により、他の図面で示される制御回路と電源と同様な制御回路４１８および付属の電源へ接続される。 永久磁石４１０は、伸張した永久磁石４２０上に位置決めされ、その磁石４２０は、磁気強さが端部から変わるように、端部から端部へ傾斜するように示される。

【００５３】図３０と図３１に示される構造に、戻りバネ機構を組み込むことができる。 バネが組み込まれるならば、そのバネは、吸引または反発するように反対に作用できるように配置するか、もしくは２つのバネが対抗方向に引っ張っている限り、１つのバネを吸引用および他のバネを反発用に設けることができる。 さらに、永久磁石の磁場を完全に無効にしないような量で、コイルへ直流電流を印加することにより、可動部材の位置を変更することができる。 可動部材の位置は、電流を変えることにより変更できる。 そのような装置は、何らかの目的で可動部材の位置を制御するのが望ましい位置で、円板駆動装置およびロボット装置と共に使用できる。

【００５４】部材４２０は、端壁部材の開口部または軸受ブロック４０６と４０８へ摺動自在に取り付けられるロッド４２２と４２４へ、その対向端で接続されるように示される。 この構造は、他のものと同様に、ロッド４
２２と４２４および付属部材４２０の所要の摺動を生成するように、磁気結合を増加または磁気反発を増加するのに使用できる。 他のものと同様に、この構造において、部材４２０は、その一端（図示のように上端または下端）にＮ極を、またその対向端にＳ極を有する。 従って、本発明の内容は、回転運動、往復運動、振動運動および直線運動を生成するのに使用できることが示された。

【００５５】このようにして、永久磁石により、およびある場合には、制御巻線を周りに巻いた、または取り付けた永久磁石により生成される動作を実施できる装置の幾つかの実施例が示され、かつ説明された。 しかしながら本発明の多くの変更、変形および他の用途と適用は、
可能でありかつ考えられることは、技術に有能な者にとり明らかであり、また本発明の精神と範囲から逸脱しない全てのそのような変更、変形および他の用途と適用は、上記の請求の範囲にだけ限定される本発明により包含されるものとみなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転部材の回転動作を生成できる装置の電池作動実施例を示す線図である。

【図２】整流される交流電流源を使用する装置を示す。

【図３】本装置の他の実施例の端面図である。

【図４】本装置の他の実施例の端面図である。

【図５】図３と図４に示される装置の実施例の透視図である。

【図６】本装置の他の実施例を示す透視図である。

【図７】本発明の一定内容を図示するように構成された制御自在の磁気装置の透視図である。

【図８】図７の線８−８についての拡大断面図である。

【図９】隣接して位置決めされる他の永久磁石へ磁気的に結合される装置を示す図７、図８で示される装置の部分図である。

【図１０】制御自在の永久磁石に関して転倒位置にある他の付属永久磁石と、および直流電圧がコイルへ印加されないことを示す図９と同様な透視図である。

【図１１】制御自在の永久磁石が、その周りに巻かれる巻線の両端に直流電圧を印加させたとき、異なった関係位置で示される２つの永久磁石間に磁力が無いことを示す透視図である。

【図１２】制御自在の永久磁石が、その周りに巻かれる巻線の両端に直流電圧を印加させたとき、異なった関係位置で示される２つの永久磁石間に磁力がないことを示す透視図である。

【図１３】本発明の他の代替実施例を示す透視図である。

【図１４】本発明の他の代替実施例を示す透視図である。

【図１５】回転円板上の永久磁石の周りに巻かれるコイルへの直流電流の印加を制御および時間設定する整流器手段を使用する本発明の他の実施例を示す、部分的に線図になっている透視図である。

【図１６】第１５図に示される装置用の回路の略図である。

【図１７】コイルを周りに巻いた複数の永久磁石を有する回転円板および付属の整流器と直流源手段を示す透視図である。

【図１８】第１７図に示される構成の概略回路図である。

【図１９】光電式時間設定手段の使用を示す透視図である。

【図２０】図１９に示される構成における回転自在の円板上に取り付けられるコイルの１つに対する制御回路の略図である。

【図２１】回転円板の他の実施例を示す透視図であり、
その回転円板は、その上に永久磁石を取り付け、また固定永久磁石にコイルを取り付け、さらに光学的に制御される回路を、その円板に接続している。

【図２２】図２１に示される構成に対する制御回路用の略図である。

【図２３】円板のはＮ極から見て反時計方向にコイルを周りに巻いた永久磁石の透視図である。

【図２４】図２３に示されるもと同様にコイルを巻いた永久磁石であるが、そのコイルはＮ極から見て時計方向に巻かれる。

【図２５】図２３と同様な図であるが、コイルのＳ極を永久磁石のＮ極へ隣接しするように設けて、コイルは時計方向に巻かれる。

【図２６】図２５と同様な図であるが、コイルは、永久磁石のＮ極から見て時計方向に巻かれる。

【図２７】本発明の他の実施例の透視図である。

【図２８】図２７の線２８−２８についての断面図である。

【図２９】図２８と同様な透視図であるが、Ｃ字形部材の他の構成を示す。

【図３０】往復動作を生成するように、特に構成された本発明の他の実施例の側面図である。

【図３１】直線動作を生成するように特に構成された、
さらに他の実施例を示す透視図である。

【符号の説明】

２２ 永久磁石 ２４ コイル ２６ 制御回路 ２８ 直流電源

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【手続補正書】

【提出日】平成５年４月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 永久磁石制御装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御可能な永久磁石を使用して回転運動または他の種類の運動を生成するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置は、「回転運動を生成するための装置」という名称で１９８８年３月１３日に出願された本出願人の同時係属米国特許出願第３２２，１２
１号に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】何らかの目的に回転部材を必要とする多くの装置がある。 一般に公知の装置は各種の電動機と所定の方式の機械的に駆動される回転部材を備え、また限定した量の回転運動を生成する若干の装置が存在する。 本発明は、回転部材の周辺の回りを特定の仕方で変わる所定の磁気特性を有する回転部材の一部へ隣接して位置決めされかつ回転部材の一部と磁気的に結合される１つ以上の制御可能な永久磁石を使用して連続回転運動を生成できる装置に関する。 同様な方法で、制御可能な永久磁石は、固定部材の周辺の回りを特定の仕方で変わる所定の磁気特性を有する固定部材の一部へ隣接して位置決めされかつ固定部材の一部と磁気的に結合される非磁気性の回転自在部材上へ取り付けられる。 本磁気装置は、回転部材の回転の各サイクル中に永久磁石の磁界間の磁気結合が所定位置で中断されたら、
回転部材の連続回転運動を生成できる。

【０００４】本発明は、永久磁石の磁界を制御すること、および回転運動または他の運動を生成する装置を使用することをも内容とする。 本発明の１構成は、軸の回りを回転するジャーナル円板または円板状部材を備える。 この円板は、その周辺の回りを延びる磁気材料または磁化材料の帯部を有するように構成され、その帯部は、周辺の回りの同一位置に隣接して最大から最小条件までその磁気特性が変わるようになっている。 その装置は、円板との間の磁気結合力が、一方向に連続的に増加し（反発方向では可能な限り連続的に減少する）、それにより円板が回転するように、回転円板上の磁気材料の帯部に隣接して取り付けられ、かつそれに磁気的に結合される制御可能な永久磁石を備える。 電気巻線は、永久磁石上に取り付けられ、その対向極間でその回りに延びる。 その巻線は、制御可能なスイッチ手段を通して直流電位源の両端に接続される。 スイッチ手段が閉じられると、直流電位はコイルへ印加されてその磁界を遮断し、
またこの遮断は円板の回転中に所定の位置、すなわち回転円板上の磁気材料の帯部の最大と最小磁気部分が永久磁石に隣接して移動する時点で生じるように時間設定される。 そのように実施することにより、永久磁石の磁界強度したがってその円板への結合は、ほぼ減少または共に排除され、またこれは、そうでない場合に減速回転方向においてその間の結合が最大になると正確に生じる。
すなわち回転円板上の永久磁石の効果は、回転円板の大部分の回転中に強力に維持されて円板が回転するが、そうでない場合に最大磁気結合が生じる期間中に回転円板から効果的に結合が外される。 これは、回転円板が磁気結合の力により停止されるのを防止するために実施される。

【０００５】本発明は、永久磁石の磁気特性を制御、特にそれを遮断する装置、および回転運動を生成するべく制御装置を使用する装置に関する。 磁気部材間の作用または結合により回転を生成する各種の装置が存在する。
しかしながら、本出願人の同時係属米国特許出願第３２
２，１２１号を除き、永久磁石を回転部材の一部へ磁気的に結合することにより力が生成され回転部材の連続回転運動を生成でき、かつ本発明のような方法で永久磁石の磁界を所定のように制御しまたはそれを一時的に遮断する手段を備える装置は存在しない。 したがって本発明は、Ｎ極とＳ極を有する制御可能な永久磁石と、両極間の領域で永久磁石の回りに取り付けられるか巻かれる巻線の使用に関し、さらに本発明は、回転部材の磁気部分に隣接してそのような永久磁石を取り付けることに関する。 この装置は、巻線の両端に接続され、かつ回転部材の位置に同期される電子スイッチによる制御可能なスイッチ式回路を備え、それにより、スイッチ手段がその開位置にあると、永久磁石の磁界は比較的影響されず、また回転部材に磁気的に結合されるが、スイッチ手段が閉じると、永久磁石の磁界は実質的に変更され、かつ磁気結合が生じないように効果的に排除されることになる。
永久磁石の磁界の排除の時間設定は、本発明にとり重要である。 回転部材の磁気部分の磁極の物理的形状および配向も、本発明にとり重要であり、また本発明の多くの実施例の幾つかがここで開示される。 回転部材の磁気部分または磁化部分の形状も重要であり、磁気結合力が円板の回転につれて連続的に変わる（増加または減少する）ようにする必要がある。

【０００６】本発明の主な目的は、部材の回転運動または他の運動を生成するために永久磁石のエネルギーを使用することにある。

【０００７】他の主な目的は、永久磁石により生成された磁界を所定通りに一時的に変更、排除または遮断する手段を提供することにある。

【０００８】他の目的は、磁気材料から構成される部分を備えた部材の回転運動または他の運動を生成するために制御可能な磁界を有する永久磁石を使用することにある。

【０００９】他の目的は、回転運動または他の運動の生成に必要なエネルギーの量を低減することにある。

【００１０】他の目的は、回転部材の連続回転を生成するように、永久磁石と回転部材の磁気部分との間の磁気結合を制御することにある。

【００１１】他の目的は、永久磁石の回りに巻かれたコイルに直流磁界を印加することにより、永久磁石により生成される磁界を変更、排除または遮断することにある。

【００１２】他の目的は、従来の線巻き鉄心回転子／固定子において逆起電力の形態で生成されるエネルギーの量が磁気エネルギーとして直接システムへ戻される手段を提供することにある。

【００１３】他の目的は、回転部材の回転運動を生成するための比較的安価な手段を提供することにある。

【００１４】他の目的は、全ての出力トルクは永久磁石の相互作用からのみ生成される手段を提供することにある。

【００１５】他の目的は、本発明以前の既知の電磁システムでは不可能な、渦電流損を発生させることなく連続
運動を生成することにある。

【００１６】他の目的は、回転部材の回転運動を生成するのに使用される永久磁石の磁界の遮断を所定通りに時間設定することにある。

【００１７】他の目的は、回転運動、振動、直線運動および往復運動を生成するために、永久磁石の磁力を使用することにある。

【００１８】他の目的は、入力電力に関連しない回転速度と出力トルクを生成することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するため、本発明においては、 Ｎ極とＳ極を有する永久磁石
と、Ｎ極とＳ極の中間で永久磁石の回りに巻かれた導電
性金属のコイルと、コイルを通して直列に接続された直
流エネルギー源とスイッチ手段と、スイッチ手段の開閉
を制御する手段とを備え、スイッチ手段が閉じると直流
エネルギー源がコイルを通して印加され、それにより永
久磁石の透磁率が実質的に減じるようになっている。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面について説明する。 図１において、２０は磁石組立体を示し、Ｎ極およびそれと対向する例（図では背面）にＳ極を有する永久磁石２２を備える。 永久磁石２２は、Ｎ極とＳ極間の領域でその回りに巻かれる巻線２４を有する。 巻線２４
は、電池２８として示される直流源と直列になっているスイッチ手段を含む制御回路２６を備える直列回路中に接続されている。 電池２８の接地側すなわち陰極側は、
リード線３０により巻線２４の反対側へ接続される。 磁石組立体２０は、回転円板部材３４の周縁部 ３２に隣り合うように置かれ、その円板部材は、磁石２２のＮ極と整合するＳ極および磁石２２のＳ極と整合するＮ極を有するように示される磁化したまたは磁化可能な材料から成るつる巻き状の周縁部３６を有する。 これにより、磁石２２と円板３４の間に磁気吸引および円板３４の時計方向回転が生成される。 磁石２２と周縁部３６の１つの磁極が逆にされるならば、反発力が生成され、かつ円板３４は反時計方向に回転するであろう。 図示の実施例において組立体２０は、円板３４の磁気周縁部３６へ磁気的に結合されるか、または吸引される。 図１に示される構成において周縁部３６は、半径方向で最も外側の位置３７から最も内側の位置３８まで延び、その両方の位置は周辺において同一位置に位置している。 円板３４は、
回転軸４２を有する主軸４０上に回転するように取り付けられ、また主軸４０は、図示されない適切なジャーナルまたは軸受手段で支持される。

【００２１】円板３４の周縁部３６は、磁化材料からなるように示され、また上述したように配向されるので、
そのＳ極は永久磁石２２のＮ極近くに隣り合い、またそのＮ極は永久磁石２２のＳ極に隣り合う側にある。 この配向により、部材間の磁気吸引または磁気結合が最大となる。 この理由は以下で明らかとなる。

【００２２】図１に示される構成により、円板３ ４が回転すると、高位置３７が永久磁石２２に隣り合う場合を除き、 周縁部３６は磁石組立体２０に次第に近づき、磁石組立体２０と円板３ ４の周縁部３６との間の磁気結合を増加する。 この増加する結合は、円板３４の回転運動を生成する力である。 しかしながら円板３４が図１に示す位置まで回転すると、磁石組立体２０と円板３４との間の磁気結合が最大となり、またこの位置における磁気結合を減少または排除する動作がなされないならば、円板は回転を続行しないで停止するであろう。 この位置における組立体２０と円板３４との間の磁気結合力を減少または排除するために、巻線２４の両端に直流電位を印加する必要がある。 これは、遅れ磁気結合が殆どまたは全く生じないように、後で説明されるように、高位置３
７が磁石２２を通過する十分な時間実施される。 コイル２４へ直流を印加すると、その印加中、円板３４から永久磁石２２の磁界を一時的（永久的とは反対に）に変更、排除または遮断することになり、またそれらの間に結合が殆どまたは全く生じないことになる。 この状態は、直流が印加される限り持続する。 円板３４の高位置３７の動きにおいて、またはそれに隣接して永久磁石組立体２０の磁界を、組立体２０を通して排除または遮断することは、円板３４が半永久的に回転を継続できることを意味する。 円板３４の各回転のこの部分の期間における磁界の排除は、制御回路２６および後述する付属のスイッチ手段により制御される。

【００２３】図２は、図１の装置と同様な装置を示す。
だたし図２の構成において、直流源は、整流器／スイッチ回路４４を備える整流された交流源を使用して得られ、その回路は、コード４５により壁プラグ４６または同期発電機などの交流を発生する他の手段へ接続される１つの接続部、およびスイッチ制御回路４８へ、またそこからコイル２４の一端へ接続される他の接続部を有する。 図１のものに比べて図２の回路を使用する利点は、
直流源がスイッチ手段を制御するために電池に依存しない点である。

【００２４】図３から図５までは、本構成の他の実施例５０を示し、そこにおいて円板部材５１は、その周辺の回りに延びる可変厚の磁化または磁気周辺部５２を有する。 この構成において、制御される永久磁石組立体５４
は、磁気周辺部５２の平坦側５６に隣り合って取り付けられ、また円板部材５１の平坦なＳ極側５６に近接して置かれるＮ極５８として示される組立体の極の１つを有する。 この構成において、円板５１の平坦側５６と磁石５４との間の距離は一定のままであるが、その部材間の磁気結合は、円板５１の磁気周辺部５２の厚さにより変わる。 永久磁石５４の対向側すなわちＳ極側６０および円板部材 ５１の磁気周辺部５２のＮ極側は、対応する部材の対向側で互いに離間している。 磁石組立体５４は、
図示のように、それに取り付けられる巻線６２を有し、
また図１と図２に示される回路と同様な回路に接続され、永久磁石組立体５４が、この場合、回転する磁気周
辺部５２の最大厚さ部６４に隣り合うときは常に、巻線６２を通して直流電位を供給する。

【００２５】図４は、円板部材５１の磁気周辺部５２の他の位置へ隣り合って置かれる永久磁石組立体５４を示す図３において示された同一の構成部５０の他の図であり、また図５は、回転可能な円板部材５１の回転方向を示す矢印を付けた同一の構成部５０の透視図である。 この回転方向は、磁石５２または５４の陰性が逆であったならば、反対方向になるであろう。

【００２６】図６は、段付き回転円板部材６７を備える装置の他の実施例６６を示す分解図である。 この場合円板部材 ６７は、３つの同一長さのつる巻きセグメントすなわち段部に分割されるのが示される環状の磁気部または磁化可能部６８を有し、この段部のそれぞれは、対応する横面６８Ａ、６８Ｂ、および６８Ｃに隣り合う最大厚さ部と最小厚さ部を有する。 永久磁石組立体６９のような１つ以上の離間された永久磁石組立体は、円板部材
６７の平坦側７０に隣り合って設けられている。 図１と図２で上述されたもののような回路手段は、永久磁石が既に述べた仕方で最大厚さの円板部へ接近すると、対応する永久磁石の磁界を遮断するように設けられる。 図６
に示す構成において同一または別個の回路は、個々の永久磁石組立体６９上に巻かれるコイルへ直流電圧を印加するように設けることができる。 装置６６は、主軸７１
と、回転のために円板６７を支持する適切なジャーナルまたは軸受（図示されない）とを備える。

【００２７】図７から図１２までは、永久磁石上に取り付けられるか、またはその回りに巻かれる巻線を通して直流電位を印加する効果を図示したものである。 図７と図８に示す構成において永久磁石７２は、そのＳ極とＮ
極間の部位において、その上に取り付けられる巻線７３
を有する。 リード線７４と７６は、巻線７３の対向端へ接続され、また図１と図２に示すような回路に接続され、その回路は、電池８０または他の直流源と直列のタイマーまたは同様な制御回路７９におけるスイッチ７８
を備える。 磁石７２は、図７、８に示すように、非導電性で非磁気性の架台または支持部材８２に置かれるか、
またはそれは取り付けられる。

【００２８】図９において第２の磁石部材８４は、磁石７２と間隔をおいて架台８２上に置かれており、またそのＳ極が磁石７２のＮ極の平面内にあるように、かつそのＮ極が磁石７２のＳ極の平面内にあるように架台上に配置される。 直流電位がコイル７３へ印加されないと、
磁石部材８４は、矢印で示されるように磁石７２へ吸引されてその方向へ移動し、また強制的に抑制または引き離されない限り磁石７２へ押しつけられたままとなる。

【００２９】図１０において同一の第２の磁石８４は、
そのＮ極が磁石７２のＳ極の平面内にあるように、かつそのＳ極が磁石７２のＮ極の平面内にあるように架台上に転倒されて示されている。 この状態において磁石８４
は、磁石７２により反発され、したがって矢印で示されるように、そこから離れることになる。

【００３０】図１１と図１２を参照すると、図７から図１０のものと同一の構成が示され、ただ直流電位は、永久磁石７２の磁界に対抗しそれを無効にする方向にコイル７３を通り印加される。 この状況下で部材７２の磁界および磁石８４への結合は、効果的に排除または遮断されるので、磁石８４は磁石７２により吸引も反発もされないことになる。 これは、磁石８４がそのＮ極を上にしているか、または下にしているかに関係なく当てはまる。 さらに磁石８４がその上に巻線を有しない事実は、
それ自体の磁力を磁石７２へ磁気結合させることができないことになる。 図７から図１２までは原理の幾つかを図示し、その原理は、本発明と連係して利用され、かつ円板部材５１と６７のような回転可能部材の磁気部または磁化可能部３６、５２または６８へ制御自在に結合または脱結合に使用される。

【００３１】磁石組立体２０、５４または６９と対応する回転円板３４、５１または６７との間の結合を排除または防止するために、種々の手段が、制御回路２６、４
８および７９に付属するスイッチ手段の投入を制御するのに使用できる。 しかしながら全ての場合に円板部材の回転は、円板回転の各サイクルの大部分の期間、吸引時には磁気結合を増加することにより、または永久磁石と円板の磁気部間での反発時には磁気結合を減少することにより生成されることに留意する必要がある。 スイッチ手段の制御は、図５の円板５１内の開口部９２のような開口部を通してセンサ９４へ照射する電灯９０からの光によるなど、円板の回転により制御される時間設定手段により、または後述するような種々の他の手段により実施できる。

【００３２】固定磁石か回転磁石かに関係なく、永久磁石上に巻かれるかまたは取り付けられるコイルへ直流を印加する原理は、その磁石だけの磁界に、直流が印加される限り影響するが、特に永久磁石がセラミックまたは同様な種類の磁石ならば一般的に永久磁石の磁気を永久的に変更しないか、またはそれに影響しないということは、本発明を理解する上で重要である。

【００３３】図７から図１２に示される構成を再び参照すると、永久磁石を巻いているコイルが励磁されると、
永久磁石の磁界に何が起こるかの疑問が生じる。 コイルの磁界がコイルの取り付けられている永久磁石の磁界に対向するようにコイルが励磁されるならば、永久磁石のＮ極はコイルのＳ極へ短絡し、また永久磁石のＳ極はコイルのＮ極へ短絡することになる。 言い換えればコイルは、対向する逆起電力を生成するので、永久磁石の周りの磁力の全て、またはその所定部分を無効にすることになる。 コイルの対向磁界が永久磁石の周りの磁界と同等または殆ど同等ならば、その効果は、永久磁石の有効磁界を無効にするか、またはそれをゼロに等しくすることになる。 その磁界が上述した仕方でゼロまで減少したならば、ついでたとえ他の永久磁石でも、その磁石へ近接したならば、磁界は、磁界が無効にされた永久磁石へ吸引されないか、または磁気的に結合されないか、もしくは実質的に磁石は互いに遮断されることになる。 これは、Ｕ字形磁石へ鉄心保持部を置いたときと全く同様に起こる。 永久磁石の磁界を無効にすると、外側磁界が、
磁界がそのようにして無効にされた永久磁石への到達またはそれに結合するのを阻止する効果がさらにある。 したがってコイルは、永久磁石の効果を無効にするだけでなく、それに近接した他の永久磁石を含む他の磁石の磁界が、磁界が無効にされた磁石の磁界へ到達するのを阻止または防止する。 言い換えれば、磁界が無効にされる磁石は、他の磁石から磁気的に遮断される。 それは、固定磁石と回転磁石間を含む磁石間の結合を遮断できる本発明の現象であり、またこの条件は、比較的大型で強力な磁石が使用されるときでも存在する。 またこれにより、比較的小型の装置に、かなりの回転力とトルクを生成させることができる。

【００３４】永久磁石上のコイルが、励磁されたときコイルの磁界が永久磁石の磁界を助けるように配向されているならば、結果として生じた磁力は、永久磁石の磁界と励磁されたコイルによる磁界とを組み合わせたものまで、またはそれ近くまで増加されることになる。 これらの状況下において永久磁石は、その磁界に入った回転磁気部材などの第２の永久磁石を吸引（または反発）することになり、またその部材間で一層大きい結合力を、その部材間の一層長い距離で生成することになる。 この事実は、幾つかの実施例で発生されるトルクを増加するために本装置で利用できる。

【００３５】２つの部材が互いに最も接近したときのように、最も大きい吸引の領域の期間を除き、回転磁気部材の回転の各サイクルの比較的大きい部分について永久磁石上のコイルを励磁すると、毎分数千回転で、かつかなりのトルクのときでも、回転部材は一層高い速度で回転させられることが判明した。 これらの状況下において永久磁石の磁界が、部材間に最大の吸引があるときに回転運動のこれらの部分の期間、および２つの磁石が前述したように十分に磁気的に結合される回転の残りの期間、遮断されるならば、決して回転は中断されないことになる。 他の実施例と同様にここにおいて全回転力は、
結合された磁石により生成される。 この構成により極磁石は、連続した磁界を有することになり、その磁界は回転部材または円板が回転している大部分の期間増加するが、極磁石の磁界は、極磁石が回転している磁石または回転子へ最も接近するか、またはそれへ最大の磁気吸引を有するときに回転の各サイクルのその部分の期間増加しない（および同様に遮断されない）ことになる。 この期間中に結合は、巻線へ印加される直流を排除することにより減少させられるが、回転を低下または停止する程十分ではない。 実験によれば、固定永久極磁石の磁界を、各サイクル中に短時間その磁石を、その非変更すなわち永久磁石の状態まで戻しながら、全回転角３６０°
の数度さえも増加すると、回転部材は、それを支持するのに使用される軸受によってのみ限定されるように半永久的に回転を続行することが分かっている。 全回転角３
６０°の僅か１８°だけ極片の効果を無効にするようにコイルを通してエネルギーを加えれば、回転部材が停止する傾向を克服するのに十分であることも判明している。 そのような構成は、高速で変速し、また１つだけの回転片と１つだけの固定片を有する構成においても高い回転速度を維持することになる。 本出願人は、毎分数千回転で、かつ該当するトルクで回転部材が回転する装置を製作した。

【００３６】図１３は、永久磁石制御手段を利用する本装置の比較的簡単な実施例１００を示し、特別の形状を有しないが、プラスチック円板１０４のような非磁性の回転可能円板の片側に隣り合って取り付けられる１つの永久磁石極片１０２を備える。 円板１０４は、回転できるようにジャーナル主軸１０５上に取り付けられている。 固定永久磁石極片１０６は、磁石極片１０２を円板１０４の一定位置において磁気吸引を生成する位置における固定サポート１０８上に、円板１０４の片側に隣り合って取り付けられている。 磁石極片１０２は図示されるようにその上にコイル１１０を有し、またコイル１１
０は整流手段（図示されない）を通して電圧源と制御回路へ接続することができる。 一旦円板１０４が回転を開始すると、これはフィンガーで回転を開始させるような機械的手段により実施されるが、回転している極片１０
２が固定永久磁石極片１０６へ近接する毎に、円板１０
４の回転速度は、極片１０２と１０６が互いに隣接するまで増加することになる。 この位置において、円板１０
４が停止することが予測される。 しかしながら回転している磁石極片１０２が固定永久磁石極片１０６と整合するように移動すると、コイル１１０は、それを通して直流電圧を印加することにより励磁され、それにより、永久磁石１０２の磁界を無効にするように、その磁界と反対の磁界が生成されることになる。 したがって磁石１０
２と１０６間の結合力は、この時点で遮断または阻止され、またこれにより、回転している円板１０４は最も近接した点を通して回転を続行できると共に、回転している磁石１０２は、回転の継続サイクル用のエネルギーを生成するように磁石間の磁気吸引が生じる領域に再び到達できる。

【００３７】回転部材１０４は、プラスチックまたは他の非磁性部材、もしくは軟鉄のような磁化可能物質から成る部材でもよい。 固定極片と回転極片間の回転結合力をさらに増加するために、極片１１２〜１２６（図１
４）のような数個の固定磁石および／または数個の回転極片を設けることができ、その回転極片は回転円板１０
４上の正確に離間した位置へ取り付けられる。 この構成において固定磁石または回転磁石のそれぞれ、およびその上のコイルは、連続回転運動を生成するように、上述したようにかつ適切な時間に別個に制御しなければならない。

【００３８】図１５、図１６は、永久磁石１０２上のコイル１１０へ直流を印加する時間を設定するための概略回路図を示す。 図１７と図１８に示されるように、複数の制御される磁石が使用されるときは、磁石１１２〜１
２６それぞれに、同様な制御回路を設けることができる。

【００３９】軟鉄片のような磁化可能物質片が永久磁石の磁界に置かれるならば、その磁界は永久磁石の特性にある程度依存するであろう。 磁化可能部材の回りに線のコイルを巻くことにより、その物質の磁界は、上述したように巻線を通して電流を流すことにより、強化するか、強度を減少するか、または無効にできる。 例えば、
図２７に示されるように、Ｕ字形鉄極片１５０の離間した脚１５２と１５４を、同じく磁化物質からなる回転子または円板部材１５６に跨がるように置かれた極片１５
０を有する構成１４８を検討してみる。 円板１５６は、
図示のように位置決めされるＮ極とＳ極を備える磁化物質からなる周辺部１５８を有する。 回転子１５６の磁界形成は、任意の永久磁石と同一の仕方で磁界が磁化可能物質または鉄に形成されるように行われる。 言い換えれば磁化可能物質がＵ字形永久磁石１５０の磁界内にあると、その磁界は永久磁石の特性に依存し、またそれ自体のＮ極とＳ極を有する。 このようにして回転部材１５６
は、それ自体の隣接する極を生成する。 コイル１６０
は、Ｕ字形部材１５０の中央部１６２へ取り付けられ、
また電池１６６として示される直流電圧源への巻線１６
０の接続を制御する回路１６４へ接続されている。 エネルギー源１６６は、Ｕ字形部材１５０内の磁界に対抗しかつそれを無効にする方向に回路に配置されるが、部材１５０内にそれ自体の電磁界を生成するほど強力ではない。 これが実施されると、Ｕ字形部材１５０上の巻線１
６０により、部材１５０は電磁石となり、その電磁石内で、回転子または円板１５６の周辺永久磁石部１５８により部材１５０内に形成される磁束に等しくかつ反対の逆起電力を生成するに足るだけのエネルギーが流れる。
Ｕ字形部材上の永久磁石１５０の磁界の効果を無効にする点までコイル１６０を励磁することにより、極片は、
無効にしている磁束の量に等しい磁界を生成することになる。 この構成部１４８は、図１３と図１４に示される他の実施例と基本的に同じように動く。 ただし、図２７
の構成において巻線１６０は、磁化可能物質の磁界の効果を排除するように、最大の吸引が生じる点で消磁される代わりに励磁される。 他の構成と同じようにこの構成においては、回転運動を生成する力またはトルクの全ては、永久磁石により生成される。 図２８と図２９は同一の装置１４８を示し、図２８は軟鉄極片１５０を使用する例を示し、一方図２９は、永久磁石極片１６２Ａにより互いに接続される２つの鋼製または同様なものの極片１５２Ａと１５４Ａを使用する例を示す。

【００４０】図１５から図２６に示される構成は、図１
３、図１４に示される構成に基づいており、制御巻線への電圧の印加を制御する種々の方法を示している。 図１
５、図１７および図１９に示される構成において、絶縁された円板部材１０４上の永久磁石へ取り付けられるコイルへ印加される電圧により制御が行われる。 図２１および図２２に示される構成において、固定永久磁石１０
６上へ取り付けられる巻線により制御が行われる。

【００４１】図１５において、磁石１０２は、それに取り付けられるコイル１１０を有し、またコイル１１０
は、リード線１７０と１７２により、対応する整流子部材１７４と１７６の導電性部へ接続される。 整流子１７
４と１７６は円板状部材１０４と回転するように取り付けられている。 整流子１７４は直流電源が巻線１１０へ印加される時間に対応する所定の周辺アーチ部を走査するクーパーセグメントを有する。 整流子１７４は、電圧源１８４の陽極側への電気的接続部を有するアーム１８
２へ接続されるブラシ１８０により係合される。 リード線１７２は、整流子１７４内の孔を通して延び、また整流子１７６の周辺の周りを延びる環状の導電性リング１
８６へ接続される。 リング１８６は、直流電圧源１８４
の負端子へアーム１９０により接続されるブラシ１８８
と常に電気的接触を行っている。 円板１０４および整流子１７４と１７６が回転していると、磁石１０６が磁石１０２へ近接しているときに生じる短時間の期間、直流電圧はコイル１１０へ印加されることになる。 これは、
その相互間の磁気結合を防止するために行われる。 またこれは、そうでない場合に磁気結合が最大になり、したがって円板１０４が停止するときにも行われる。 この時点で磁石１０２と１０６を互いに磁気的に遮断することにより、円板１０４は、停止することなく回転を継続することになる。 図１６は、図１５で示される構成用の等価な電気回路を示す。

【００４２】図１７は、図１４で示されるものと同様な構成を示し、磁気部材１１２〜１２６のような複数の磁気部材が取り付けられる回転可能な円板部材１０４を有する。 この構成における固定永久磁石は磁石１０６と同様であり、また磁石１１２〜１２６に近接して一度に移動するように円板１０４へ隣り合って取り付けられている。 図１７に示される構成において、永久磁石１１２〜
１２６のそれぞれは、それ自体のコイルを有し、そのコイルは、対応する磁石１１２〜１２６のそれぞれが固定磁石１０６へ隣接して移動するときの位置に対応するように、位置決めまたは時間設定される整流子１９２上の対応する導電性セグメント片へ接続される。 磁石１１２
〜１２６上のコイルのそれぞれの対向側は、他の整流子１９６上の環状の導電性層１９４へ共通に接続される。
図１７に示される構成は、図１３と図１６に示されるものと同様に働く。 ただし回転可能な磁石のそれぞれは、
その磁石が固定コイル１０６に隣接して移動しているときに磁石へ直流電位を印加させることにより、個別に制御される。 そのような構成により、固定磁石と、回転可能な構造部上の固定磁石との間に一層連続した磁石結合が提供され、したがって円板１０４およびそれに接続される全てのものを回転する追加のエネルギーが供給されることになる。

【００４３】図１８は、図１７で示される構成の概略回路線図であり、またそこに示される部分は、同じ符号が
付けられている。

【００４４】図１９は、図１４で示されるものと同様の構成の他の実施例２００を示す。 ただし回転円板部材 １
０４は、対応する回転コイルへの直流電圧の印加を制御するために、光学手段を備えたより多くの回路構成部を有する。 図２０は、回転コイルの１つに付属する回路構成部の詳細を示し、他のコイルも同様な回路構成部を有する。

【００４５】図１９と図２０において、上記で使用されたものと同様の符号が使用されているが、装置２００は回転部１０４Ａと１０４Ｂを接続している回転円板部材１０４を備える。 回転永久磁石１１２〜１２６は、既に述べた仕方で円板部材 １０４上へ取り付けられ、また固定永久磁石１０６に隣り合って回転する。 磁石１１２〜
１２６は、それらの上にコイルを取り付けており、そのコイルは、上述した仕方でコイルを制御する回路構成部へ接続される。 磁石１１２〜１２６上のコイルのための制御装置は、対応する電力用ＭＯＳ電界効果トランジスタスイッチ２０２を通して接続され、一方このトランジスタスイッチは、図２０に示されるように接続されるトランジスタ２０６と２０８を備えた増幅器回路２０４へ接続される。 トランジスタ２０８への入力部は、抵抗器素子とフォトトランジスタ２１０を備える回路を通して接続される。 同様なフォトトランジスタおよび付属の増幅器回路は、コイルのそれぞれに設けられる。 フォトトランジスタ２１０は、回転可能な部材１０４Ｂ上へ取り付けられ、また回転可能な構造部１０４、１０４Ａおよび１０４Ｂの回転の各サイクルの部分の期間中に、固定光源２１２からの光にさらされる。 光源２１２は、電圧源の両端へ抵抗器２１３と直列に接続される。 フォトトランジスタ２１０の回路および付属の増幅器回路２０４
ならびに素子２０２は、導電性周辺部２１６を有する第１の整流子２１４を備えた整流子手段へ接続され、その導電性周辺部は、電圧源２２０の陽極側へ接続されるブラシ部材２１８と常に摺動的に係合する。 導電性周辺部２２４を有する整流子部材２２２を備える第２の同様な整流子構造部は、フォトトランジスタ２１０と増幅器回路２０４を備える回路の他方の側へ接続された他のブラシ２２６ と摺動的に係合する。 ブラシ２２６ は電圧源２
２０の負極側へ接続される。

【００４６】増幅器回路２０４は、トランジスタ２０６
と２０８により形成され、また対応する永久磁石１１２
〜１２６上の磁石制御コイルを流れる電流のオン、オフの切り換えをするダーリントン増幅器対を形成する。 時間設定は、光源２１２から照射される光の領域におけるフォトトランジスタ２１０のようなフォトトランジスタの回転の度数により達成される。 永久磁石１１２〜１２
６それぞれに対する回路は同様であり、またフォトトランジスタ２１０のようなフォトトランジスタのそれぞれ
は逆バイアスされ、さらにその出力はダーリントン増幅器のトランジスタ２０８のベースへ供給される。 トランジスタ２０８の感度又はスイッチング点は 、バイアス抵抗器２２８と２３０の比例値により決定され、また抵抗器２３２はトランジスタ２０８の利得を決定する。 トランジスタ２０６はエミッタフォロアであり、その利得は他の抵抗器２３４により制御および決定される。 トランジスタ２０６と２０８ はＮ ＰＮ汎用形のものでよい。

【００４７】各回路用の光源２１２は発光ダイオード（ＬＥＤ）でよく、その放射は電磁スペクトルの赤外線領域内のものを用いることができる。 抵抗器２１３は、
光源２１２ に対する限流制御を行う。

【００４８】回転磁石１１２〜１２６上に巻かれる線の巻き数および線番号は、制御されるべき永久磁石の大きさと強さにより、また電圧源の強さにより決定される。
３／ ８インチ径で１／４インチ厚さのボタン磁石を使用する代表的な磁石組立体では、２８番銅線の約１５２の巻き数から構成されるコイルを有し、１２ボルトの電源を使用することができる 。

【００４９】図２５と図２６は、コイルが取り付けられる永久磁石に関するコイルの巻き部の巻線方向およびその極性を示す。 巻線の方向およびその極性は、対応するコイルのアンペア回数により決まる量により透磁率を減少するように、永久磁石の周りの空気の透磁率に対抗するようになっている。 図２３と図２４は、永久磁石の透磁率に関して補助透磁率条件を生成するように巻かれたコイルの巻き部の方向と極性を示し、従ってこれが使用されるならば、対応するコイルのアンペア回数の量により永久磁石の強さが増加するようになる 。 そのような実施例は、固定永久磁石と回転構造部上の磁石との間の結合を増加することにより、好ましくは回転磁石が固定磁石へ接近するときに、かつその磁石間の最大結合によりロックアップが丁度生じる角位置において、回転部材へのエネルギーを減少するのに使用できるであろうし、その結果、固定永久磁石と回転磁石との間の結合が正常に戻るであろう。 この場合、十分なエネルギーが回転部材へ伝えられ、回転部材の磁石は固定磁石の近くを通過し続けることになろう。 従って適切な時間に、かつ適正なアンペア回数の量により、磁気結合の増加と減少の両方を同一の実施例に組み込むことができるのは明らかであり、また巻線にかかる電圧を排除して結合力を正常に戻すことではなく、コイルの磁界を逆にして、結合を無効にするか、または実質的に全く減少させることもでき
る。

【００５０】図２１と図２２は、上述したものと同様な実施例を示すが、ただし回転可能な永久磁石ではなく固定磁気部材は、その上に制御巻線５００を取り付けている。 そのような実施例は、１つだけの永久磁石すなわち固定磁石がその上に制御巻線を取り付ける必要があるので、幾つかの他の実施例よりも好ましい。 図２１と図２
２に示される実施例の回路は、図１９と図２０の構造に関連して示される回路と同様でもよい。 しかしながら図２１に示される構造において、発光ダイオード５０２ は
回転円板５０６の縁部上の反射面５０４上へ投光し、またフォトランジスタすなわちフォトトランスデューサ５
０８上へ反射され、そして生成された信号が増幅される。 図２２の回路は、図２０で示される回路と、構造と作用について実質的に異ならない。 しかしながら図２１
と図２２に示される構造の利点は、光源からの光が回転部材５０６上の反射面へ向けられ、ついでフォトランジスタ５０８へ戻るので、他の構造に備えられたような整流子を有する必要はないという点である。 この点については、ＭＯＳＦＥＴ５１０は、磁石１０６上の巻線５０
０の両端への直流電源の印加を制御するように制御されることに留意する必要がある。 コイル５００は固定永久
磁石 １０６上にあるので、他の構造のように整流子を必要としない。 ＭＯＳＦＥＴ５１０により制御されるコイル５００の励磁の時間設定は、反射性セグメント５０４
の角長さに加えて、フォトランジスタ５０８の視野および光源５０２から発せられる光のビーム発散により決定される。

【００５１】図３０は、回転動作ではなく往復動作を生成するようにした本装置の他の実施例を示す。 この装置は、主軸３０４上に回転可能に取り付けられる回転部材すなわちフラホイール３０２を備え、そのフライホイール３０２は、サポート部材３１２において往復動作ができるように取り付けられる往復ロッド３１０の一端へクランクアーム３０６により回転自在に接続されている。
サポート部材３１２は、図示のようにベース部材３１４
へ取り付けられている。 ロッド３１０の他端すなわち自由端は、その上に磁石部材３１６を取り付けており、また部材３１６は、サポート部材３１９へ取り付けられる第２の固定永久磁石部材３１８と間隔をおいて位置決めされる。 磁石部材 ３１８は、その上に巻線３２０を取り付けている。 巻線３２０ は制御回路３２２へ接続され、
一方この制御回路は交流源３２４のような電源へ接続される。 制御回路は、他の実施例に関連して既に説明した
電線路に沿ってタイマー手段および整流器手段を備えてもよい。 回路３２２は、フライホイールの慣性により、
往復ロッド ３１０と磁石部材 ３１６が磁石部材 ３１８へ最も近い位置まで移動されると、磁石部材 ３１６から磁石部材 ３１８の磁場を無効にし、かつ遮断するように機能する。 サイクルの残りの期間、反対の状態が生じ、コイル３２０は消磁される。 フライホイール ３０２が一旦作動すると、ロッド３１０は、磁石部材 ３１６と３１８
間の磁気結合または磁気反発により１方向または反対方向に推進されて前後に移動することになる。 巻線３２０
は、磁石部材 ３１８の周りに磁場を生成するように時間設定でき、その磁石部材は、その磁気を強め、従って磁石部材 ３１６と３１８の間の磁気吸引を増加するか、または磁石部材 ３１８の磁気を減少および／または遮断し
て作動の各サイクルの部分中、磁石部材 ３１６と３１８
間には、磁気結合が生成されない。 巻線３２０へ印加される電圧を適切に時間設定することにより、 フライホイ
ール ３０２の回転およびロッド３１０の往復作動を維持することができる。

【００５２】図３１は、往復運動または回転運動と区別される直線運動を生成する本発明の他の実施例４００を示す。 図３１に示される構造は、下部壁４０ ２、後部壁４０４、および２つの離間して直立する側壁４０６と４
０８を備えるサポート台を含んでいる 。 固定永久磁石４
１０は、後部壁４０４から外側へ延びるように取り付けられ、また磁石４１０は、図示のようにその上に巻線４
１２を取り付けている。 巻線４１２は、リード線４１４
と４１６により制御回路４１８に接続され、また電源と
結ばれ、これらの制御回路、電源は他の実施例で示される制御回路と電源と同様である 。 永久磁石４１０ は延び
た永久磁石４２０上に位置決めされ、その磁石４２０
は、磁気強さが端部から変わるように、端部から端部へ傾斜している 。

【００５３】図３０と図３１に示される構造に、戻りば
ね機構を組み込むことができる。 ばねが組み込まれてい
ると 、そのばねは、吸引または反発するように反対に作用できるように配置するか、もしくは２つのばねが反対
方向に引っ張っている限り、１つのばねを吸引用および他のばねを反発用に設けることができる。 さらに、永久磁石の磁界を完全に無効にしないような量で、コイルへ直流電流を印加することにより、可動部材の位置を変更することができる。 可動部材の位置は、電流を変えることにより変更できる。 そのような装置は、 円板駆動装置
およびロボット装置と共に、また何らかの目的で可動部材の位置を制御するのが望ましい場所において使用できる。

【００５４】部材４２０は、 側壁または軸受ブロック４
０６と４０８ の孔に摺動自在に取り付けられるロッド４
２２と４２４へ、その対向端で接続されている 。 この構造は、他のものと同様に、ロッド４２２と４２４および
部材４２０の所要の直線状摺動を生成するように、磁気結合を増加または磁気反発を増加するのに使用できる。
他のものと同様に、この構造において、部材４２０は、
その一側 （図示のように上部または下部 ）にＮ極を、またその反対側にＳ極を有する。 従って、本発明の内容は、回転運動、往復運動、振動運動および直線運動を生成するのに使用できることが示された。

【００５５】このようにして、永久磁石により、およびある場合には、制御巻線を周りに巻いた又は取り付けた永久磁石により生成される運動を作り出すことのできる装置の幾つかの異なる実施例が示され、かつ説明された。 しかしながら本発明の多くの変更、変形および他の用途と適用が可能であることは、 当業者に明らかであり、また本発明の精神と範囲から逸脱しない全てのそのような変更、変形および他の用途と適用は、 特許請求の範囲に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転部材の回転運動を生成するための装置の電池作動式の実施例の構成配置図である。

【図２】 回転部材の回転運動を生成するための装置の交
流電源作動式の実施例の構成配置図である。

【図３】本発明の他の実施例の断面図である。

【図４】本発明の他の実施例の断面図である。

【図５】図３と図４に示される装置の実施例の透視図である。

【図６】本発明の他の実施例の透視図である。

【図７】本発明の一実施例の制御可能な磁気装置の透視図である。

【図８】図７の線８−８に沿う拡大断面図である。

【図９】隣接して位置決めされる他の永久磁石へ磁気的に結合される装置の実施例の図７、図８で示される部分
の透視図である。

【図１０】制御可能な永久磁石に関して転倒位置にある他の付属永久磁石の装置の実施例の図９と同様な透視図である。

【図１１】制御可能な永久磁石がその周りに巻かれる巻線の両端に直流電圧を印加されたとき、２つの永久磁石間に磁力が無いことを示す透視図である。

【図１２】制御可能な永久磁石がその周りに巻かれる巻線の両端に直流電圧を印加されたとき、 図１１と異なった関係位置で示される２つの永久磁石間に磁力がないことを示す透視図である。

【図１３】本発明の他の実施例の透視図である。

【図１４】本発明のさらに他の実施例の透視図である。

【図１５】回転円板上の永久磁石の周りに巻かれるコイルへの直流電流の印加を制御および時間設定する整流器手段を使用する本発明の他の実施例の構成配置図であ
る 。

【図１６】 図 １５に示される装置の回路の接続図である。

【図１７】コイルを周りに巻いた複数の永久磁石を有する回転円板および付属の整流子と直流電源の実施例の構成配置図である。

【図１８】 図 １７に示される装置の回路の接続図である。

【図１９】光電式時間設定手段を使用した実施例の構成配置図である。

【図２０】図１９に示される装置における回転自在の円板上に取り付けられるコイルの１つに対する制御回路の
接続図である。

【図２１】回転円板の他の実施例の透視図である。

【図２２】図２１に示される構成に対する制御回路の接
続図である。

【図２３】 Ｎ極から見て反時計方向にコイルを周りに巻いた永久磁石の透視図である。

【図２４】 Ｎ極から見て時計方向にコイルを周りに巻いた永久磁石の透視図である。

【図２５】 コイルのＳ極を永久磁石のＮ極へ隣接するように設けコイルを反時計方向に巻いた永久磁石の透視図
である。

【図２６】 コイルのＳ極を永久磁石のＮ極へ隣接するよ
うに設けコイルを時計方向に巻いた永久磁石の透視図で
ある。

【図２７】本発明の他の実施例の透視図である。

【図２８】図２７の線２８−２８に沿う断面図である。

【図２９】図２８ の装置において Ｃ字形部材の他の構成を示す断面図である。

【図３０】往復運動を生成するための本発明の他の実施例の側面図である。

【図３１】直線運動を生成するためのさらに他の実施例
の透視図である。

【符号の説明】 ２２ 永久磁石 ２４ コイル ２６ 制御回路 ２８ 直流電源