(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子に対して可動子が往復運動をするように構成されている電気機械装置であって、
前記固定子及び前記可動子の一方は、前記可動子が前記往復運動をする運動方向に複数の永久磁石が列を成すように並んで構成された１以上の永久磁石列を備え、前記複数の永久磁石が前記運動方向と直交する直交方向に対向する二つの磁極面に異なる極性の磁極が現れるように着磁され且つ前記運動方向に沿って交互に異なる極性の磁極が磁極面に現れるように配置されて前記１以上の永久磁石列が構成されており、
前記固定子及び可動子の他方は、
前記１つの永久磁石列に対して前記直交方向の一方側に配置されて前記永久磁石列の前記磁極面と対向する２以上の磁極部を備えた第１の磁極部アセンブリと、
前記永久磁石列に対して前記直交方向の他方側に配置されて前記永久磁石列の前記磁極面と対向する１以上の磁極部を備えた第２の磁極部アセンブリと、
前記第１の磁極部アセンブリに含まれる前記２以上の磁極部と前記第２の磁極部アセンブリに含まれる前記１以上の磁極部とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を有する１相の巻線とを有し、
前記１相の巻線の巻回中心軸の方向と前記往復運動する運動方向とは一致する方向にあり、
前記第１の磁極部アセンブリに含まれる前記２以上の磁極部が、前記第２の磁極部アセンブリに含まれる前記１以上の磁極部に対して前記運動方向にシフトした状態で配置されている１以上の電機子ユニットと、
前記１以上の永久磁石列並びに前記第１及び第２の磁極部アセンブリを流れた磁束が閉磁路を形成するように配置された１以上のヨーク部材とを有しており、
前記永久磁石列を構成する前記複数の永久磁石の隣り合う２つの前記永久磁石の中心間のピッチをτｐとし、前記第１及び第２の磁極部アセンブリを構成するそれぞれの前記磁極部の前記運動方向の長さ寸法をＴＬとしたときに、τｐ＜ＴＬ＜２τｐの関係が成立していることを特徴とする電気機械装置。
【請求項２】
前記第１の磁極部アセンブリに含まれる前記２以上の磁極部は、前記第２の磁極部アセンブリに含まれる前記１以上の磁極部に対して、前記永久磁石列を構成する複数の前記永久磁石の隣り合う２つの永久磁石の中心間のピッチ（τｐ）分だけ前記運動方向にシフトしている請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項３】
前記永久磁石は短尺板状を呈しており、前記永久磁石列は長尺板状を呈しており、
前記磁極部は前記永久磁石列と対向する平坦な磁極面を有している請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項４】
前記永久磁石は円板状を呈しており、前記永久磁石列は円柱状を呈しており、
前記磁極部は前記永久磁石列と対向する磁極面が円弧状を呈する形状を有している請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の磁極部アセンブリと前記巻線とが、電気絶縁樹脂によりモールドされていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項６】
前記１以上の永久磁石列及び前記１以上の電機子ユニットがそれぞれ１つあり、
前記巻線の外側に、前記運動方向に延びるヨーク本体と該ヨーク本体の両端部に設けられて前記永久磁石列と対向する一対の補助ヨークとからなる１つの前記ヨーク部材が配置されている請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項７】
前記一対の補助ヨークが、前記巻線の内部空間内に延びる延長部をそれぞれ備えており、
前記延長部が前記第１の磁極部アセンブリの前記２以上の磁極部の少なくとも一部を構成している請求項６に記載の電気機械装置。
【請求項８】
前記閉磁路の一部に、前記永久磁石列中の第１の永久磁石、第１の磁極部アセンブリの第１の磁極部、前記永久磁石列中の前記第１の永久磁石の隣りに位置する第２の永久磁石、前記第２の磁極部アセンブリの第１の磁極部、前記永久磁石列中の前記第２の永久磁石の隣りに位置する第３の永久磁石、第１の磁極部アセンブリの前記第１の磁極部の隣りに位置する第２の磁極部、前記永久磁石列中の前記第３の永久磁石の隣りに位置する第４の永久磁石を順番に通る蛇行磁路を形成するように、前記複数の永久磁石の前記ピッチ、前記第１の磁極部アセンブリの前記２以上の磁極部と前記第２の磁極部アセンブリの前記１以上の磁極部のシフト量が定められている請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項９】
前記１以上の永久磁石列は、前記直交方向に間隔を開けて並行に配置され且つ電気角で１８０°位置がずれるように配置された第１及び第２の永久磁石列からなり、
前記１以上の電機子ユニットは、前記第１及び第２の永久磁石列に対応する第１及び第２の電機子ユニットからなり、
前記第１の電機子ユニットの前記第１の磁極部アセンブリと前記第２の電機子ユニットの前記第１の磁極部アセンブリとが隣り合うように配置されており、
前記第１の電機子ユニットの前記巻線と前記第２の電機子ユニットの前記巻線とが、電気角で１８０°の位相差を持って電流が流れるように捲回されており、
前記１以上のヨーク部材は、前記第１の電機子ユニットの前記第１の磁極部アセンブリと前記第２の電機子ユニットの前記第１の磁極部アセンブリの前記運動方向の両側に配置されて、前記第１及び第２の永久磁石列を磁気的に結合する第１及び第２のヨーク部材からなることを特徴とする請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項１０】
前記第１の永久磁石列と前記第２の永久磁石列とは、機械的に連結されていることを特徴とする請求項９に記載の電気機械装置。
【請求項１１】
前記第１の永久磁石列と前記第２の永久磁石列とは、それぞれ独立して可動できるように配置されていることを特徴とする請求項９に記載の電気機械装置。
【請求項１２】
前記可動子に前記永久磁石列が含まれ、前記固定子に前記電機子ユニットが含まれ、
前記固定子には、前記可動子が前記運動方向に移動することを許容するように前記可動子を支持する可動子支持機構が配置されている請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項１３】
前記可動子はレール状に構成され、
前記可動子支持機構は、前記電機子ユニットの、前記運動方向の外側に配置されて、レール状に構成された前記可動子と接触して前記可動子の前記運動方向への運動を許容する摩擦抵抗が少ない一対のガイド機構を備えている請求項１２に記載の電気機械装置。
【請求項１４】
前記可動子支持機構は、前記可動子の運動方向の両端に固定された一対の板バネ部材と、前記一対の板バネ部材を前記固定子に対して固定する固定構造とからなる請求項１３に記載の電気機械装置。
【請求項１５】
前記可動子は円柱形状を有しており、
前記可動子支持機構は、前記電機子の前記第１及び第２の磁極部アセンブリの前記運動方向の両端に配置されて前記可動子ユニットをスラスト方向の運動を許容するように支持する一対のベアリングからなる請求項１２に記載の電気機械装置。
【請求項１６】
固定子に対して可動子が所定の角度範囲を回動運動をするように構成されている電気機械装置であって、
前記可動子は、複数の永久磁石が列を成すように並んで構成された永久磁石列を備え、前記複数の永久磁石が前記永久磁石列が延びる延伸方向と直交する直交方向に対向する二つの磁極面に異なる極性の磁極が現れるように着磁され且つ前記延伸方向に沿って交互に異なる極性の磁極が磁極面に現れるように配置されて前記永久磁石列が構成されており、
前記固定子は、
前記永久磁石列に対して前記直交方向の一方側に配置されて前記永久磁石列の前記磁極面と対向する２以上の磁極部を備えた第１の磁極部アセンブリと、
前記永久磁石列に対して前記直交方向の他方側に配置されて前記永久磁石列の前記磁極面と対向する２以上の磁極部を備えた第２の磁極部アセンブリと、
前記第１の磁極部アセンブリに含まれる前記２以上の磁極部と前記第２の磁極部アセンブリに含まれる前記１以上の磁極部とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を有する１相の巻線と、
前記永久磁石列並びに前記第１及び第２の磁極部アセンブリを流れた磁束が流れる閉磁路を形成するように配置されたヨーク部材とを有し、
前記１相の巻線の巻回中心軸の方向と前記回転運動の中心軸の方向とは一致する方向にあり、
前記第１の磁極部アセンブリに含まれる前記２以上の磁極部が、前記第２の磁極部アセンブリに含まれる前記２以上の磁極部に対して前記延伸方向にシフトした状態で配置されている電機子ユニットを備えており、
前記可動子が円柱状に構成されて、前記可動子の前記延伸方向の両端が回転可能に可動子支持機構によって支持されており、
前記永久磁石列を構成する前記複数の永久磁石の隣り合う２つの前記永久磁石の中心間のピッチをτｐとし、前記第１及び第２の磁極部アセンブリを構成するそれぞれの前記磁極部の、前記永久磁石列が延びる前記延伸方向の長さ寸法をＴＬとしたときに、τｐ＜ＴＬ＜２τｐの関係が成立していることを特徴とする電気機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線量が増加したアクチュエータ、モータ、発電機等の電気機械装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−３２０１５０号公報（特許文献１）には、固定子に対して可動子が往復運動して振動を発生させるリニアアクチュエータ（電気機械装置）が示されている。可動子は、該可動子が往復運動をする運動方向に複数の永久磁石が列を成すように並んで構成される一対の永久磁石列を有している。固定子は、固定子コアと励磁巻線とを有する電機子を備えている。固定子コアは、複数の永久磁石の磁極面と対向する第１及び第２の磁極部と、第１の磁極部と第２の磁極部を連結部を介して連結されるヨーク部とを有している。ヨーク部は、可動子の径方向における励磁巻線の外側に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２０１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなリニアアクチュエータ等の電気機械装置では、巻線の巻線量を増やすと、連結部の長さ寸法が大きくなり、磁気抵抗が増加して、磁気飽和を起こしやすくなる。そのため、電気機械装置がモータやアクチュエータの場合には、サイズあたりの最大推力を高めるのに限界があった。また電気機械装置が発電機の場合には、サイズあたりの最大出力を高めるのに限界があった。
【０００５】
本発明の目的は、磁気抵抗を大きく増加させることなく、巻線の巻線量を増やして、サイズあたりの最大推力または最大出力を高めることができる電気機械装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、使用する鉄量を少なくできる電気機械装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願第１の発明の電気機械装置（モータ、アクチュエータ、発電機）は、固定子に対して可動子が往復運動をするように構成されている。
【０００８】
固定子及び可動子の一方は、可動子が往復運動をする運動方向に複数の永久磁石が列を成すように並んで構成された１以上の永久磁石列を備えている。１以上の永久磁石列は、複数の永久磁石が運動方向と直交する直交方向に対向する二つの磁極面に異なる極性の磁極が現れるように着磁され且つ運動方向に沿って交互に異なる極性の磁極が磁極面に現れるように配置されて構成されている。また固定子及び可動子の他方は、第１の磁極部アセンブリと、第２の磁極部アセンブリと、１相の巻線とからなる１以上の電機子ユニットと、１以上のヨーク部材とを備えている。第１の磁極部アセンブリは、１つの永久磁石列に対して直交方向の一方側に配置されて永久磁石列の磁極面と対向する２以上の磁極部を備えている。第２の磁極部アセンブリは、永久磁石列に対して直交方向の他方側に配置されて永久磁石列の磁極面と対向する１以上の磁極部を備えている。第１の磁極部アセンブリの磁極部の数と、第２の磁極部アセンブリの磁極部の数とは、同じでも、また異なっていてもよい。１相の巻線は、第１の磁極部アセンブリに含まれる２以上の磁極部と第２の磁極部アセンブリに含まれる１以上の磁極部とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を有する。１相の巻線の巻回中心軸の方向と前記往復運動する運動方向とは一致する方向にある。そして第１の磁極部アセンブリに含まれる２以上の磁極部が、第２の磁極部アセンブリに含まれる１以上の磁極部に対して運動方向にシフトした状態（交互にずれた状態）で配置されている。そして１以上のヨーク部材は、永久磁石列並びに第１及び第２の磁極部アセンブリを流れた磁束が閉磁路を形成するように配置されている。
【０００９】
電気機械装置がモータまたはアクチュエータの場合には、巻線に一方向の電流が流れると、１つの巻線によって発生する磁束が、第１の磁極部構成部に含まれる磁極部と、第２の磁極部構成部に含まれる磁極部と、永久磁石列と交わるように蛇行して流れ、ヨーク部材を通って循環する磁路が形成される。この磁束の流れによって、磁極部と永久磁石列の永久磁石との間に反発・吸引が発生し、可動子は、隣接する永久磁石のピッチ分だけ一方向に移動する。その後、巻線に逆方向の電流が流れると、前述とは逆方向に磁束が流れ、磁極部と永久磁石列との間に反発・吸引が発生して、可動子が隣接する永久磁石のピッチ分だけ他方向（元に戻る方向）に移動する。このようにして可動子は固定子に対して往復運動を行う。また電気機械装置が発電機の場合には、可動子が往復運動することにより、永久磁石からの磁束が蛇行して交互に流れ、巻線に電圧が誘導されて交流電力が発電される。本発明のように、巻線によって励磁される第１の磁極部アセンブリの磁極部と第２の磁極部アセンブリの磁極部とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を巻線が有していると、電気機械装置がモータまたはリニアアクチュエータの場合には、巻線で発生した磁束の多くが直接的に第１の磁極部アセンブリの磁極部と第２の磁極部アセンブリの磁極部を蛇行して流れる。電気機械装置が発電機の場合には、永久磁石列から出た磁束が巻線と十分に交わる。そのため、磁気抵抗を大きく増加させることなく、巻線の巻線量を増やせる。その結果、電気機械装置のサイズあたりの最大推力または最大出力を高めることができる。また、本発明では、磁極部を小さく形成できるため、鉄量を少なくして、電気機械装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
第１及び第２の磁極部アセンブリの一方の磁極部アセンブリに含まれる磁極部は、他方の磁極部アセンブリに含まれる磁極部に対して、永久磁石列を構成する複数の永久磁石の隣り合う２つの永久磁石の中心間のピッチ（τｐ）分だけ運動方向にシフトさせるのが好ましい。このようにすれば、一方の磁極部と他方の磁極部との間を交互に渡って蛇行して流れる磁束が流れやすくなる。
【００１１】
第１及び第２の磁極部アセンブリを構成するそれぞれの磁極部の運動方向の長さ寸法をＴＬとしたときに、τｐ＜ＴＬ＜２τｐの関係を成立させる。これにより、固定子に対して可動子をスムーズに往復運動させることができる。
【００１２】
なお永久磁石は短尺板状を呈しており、永久磁石列は長尺板状を呈していてもよい。例えば、複数の永久磁石を、所定の機械的強度を有する支持部材に固定または埋設して、永久磁石列を構成することができる。この場合、磁極部は永久磁石列と対向する平坦な磁極面を有している。
【００１３】
また永久磁石が円板状を呈しており、永久磁石列は円柱状を呈していてもよい。円柱状の磁性材料に径方向外側から着磁を行って、部分的に円板状の永久磁石を構成してもよいし、円板状の磁性材料に個別に着した複数の永久磁石をモールド材により一体化して、永久磁石列を構成してもよい。この場合、磁極部は永久磁石列と対向する磁極面が円弧状を呈する形状を有している。
【００１４】
第１及び第２の磁極部アセンブリと巻線とが、電気絶縁樹脂によりモールドされていてもよい。このようにすれば、磁極部と巻線とを容易に一体化して、組立時に容易に配置することができる。
【００１５】
１つの永久磁石列と１つの電機子ユニットとを用いる場合には、巻線の外側に、運動方向に延びるヨーク本体と該ヨーク本体の両端部に設けられて永久磁石列と対向する一対の補助ヨークとからなる１つのヨーク部材を配置すればよい。このような補助ヨークを設ければ、確実に磁束漏れの少ない閉磁路を形成することができる。この場合、一対の補助ヨークが、巻線の内部空間内に延びる延長部をそれぞれ備えていてもよい。この延長部は、第１の磁極部アセンブリの２以上の磁極部の少なくとも一部を構成している。このような延長部を設けると、延長部がヨーク部材の少なくとも一部が磁極部を構成することになり、小型化を図ることができる。
【００１６】
なお永久磁石のピッチと第１及び第２の磁極部アセンブリの磁極部のシフト量は、下記の条件を満たせばよい。すなわち磁路の一部に、永久磁石列中の第１の永久磁石、第１の磁極部アセンブリの第１の磁極部、永久磁石列中の第１の永久磁石の隣りに位置する第２の永久磁石、第２の磁極部アセンブリの第１の磁極部、第１の磁石列中の第２の永久磁石の隣りに位置する第３の永久磁石、第１の磁極部アセンブリの第１の磁極部の隣りに位置する第２の磁極部、永久磁石列中の第３の永久磁石の隣りに位置する第４の永久磁石を順番に通る蛇行磁路を形成するように、複数の永久磁石のピッチ、第１の磁極部アセンブリの前記１以上の磁極部と第２の磁極部アセンブリの１以上の磁極部のシフト量を定める。なおここで、第１乃至第４の永久磁石は、複数の永久磁石の中の連続する４つの永久磁石を意味するものであり、特に永久磁石列中の特定の位置にある永久磁石を意味するものではない。
【００１７】
１以上の永久磁石列が、前記直交方向に間隔を開けて並行に配置され且つ電気角で１８０°位置がずれた第１及び第２の永久磁石列からなる場合には、１以上の電機子ユニットは、第１及び第２の永久磁石列に対応する第１及び第２の電機子ユニットからなる。この場合には、第１の電機子ユニットの第１の磁極部アセンブリの一方と第２の電機子ユニットの第１の磁極部アセンブリとが隣り合うように配置され、第１の電機子ユニットの巻線と第２の電機子ユニットの巻線とが、電気角で１８０°の位相差を持って電流が流れるように捲回されている。そして１以上のヨーク部材は、第１の電機子ユニットの第１の磁極部アセンブリと第２の電機子ユニットの第１の磁極部アセンブリの運動方向の両側に配置されて、第１及び第２の永久磁石列を磁気的に結合する第１及び第２のヨーク部材とからなる。このような構成にすると、第１の永久磁石列及び第１の電機子ユニットの第１及び第２の磁極部アセンブリを通った蛇行磁束及び第２の永久磁石列及び第２の電機子ユニットの第１及び第２の磁極部アセンブリを通った蛇行磁束が、第１及び第２のヨーク部材を通る閉磁路を形成することになる。
【００１８】
第１の永久磁石列と前記第２の永久磁石列とを機械的に連結すると、１つの可動子または固定子が構成されることになる。このようにすると、永久磁石列及び電機子ユニットが１つの場合と比べて、電気機械装置のサイズあたりの最大推力または最大出力を倍増することができる。また第１の永久磁石列と前記第２の永久磁石列とを、それぞれ独立して可動できるように配置すれば、第１及び第２の永久磁石列を含む部材がそれぞれ逆方向に振動する可動子となる。このようにすれば、第１の永久磁石列を含む可動子の振動と第２の永久磁石列を含む可動子の振動とが相互に打ち消し合い、電気機械装置全体の振動を低減できる。二つの可動子には、両方とも負荷に接続してもよいし、どちらか一方だけを負荷に接続してもよい。
【００１９】
可動子に永久磁石列が含まれ、固定子に電機子ユニットが含まれている場合には、固定子には、可動子が運動方向に移動することを許容するように可動子を支持する可動子支持機構を配置すればよい。可動子支持機構の構成は、可動子の構成に応じて任意に定めれることになる。特に、可動子がレール状に構成されている場合には、可動子支持機構は、電機子ユニットの、運動方向の外側に配置されて、レール状に構成された可動子と接触して可動子の運動方向への運動を許容する摩擦抵抗が少ない一対のガイド機構を備えた構造とする。このような構造とすれば、往復運動する可動子をしっかりガイドすることができる。また可動子支持機構を、可動子の運動方向の両端に固定された一対の板バネ部材と、一対の板バネ部材を固定子に対して固定する固定構造とから構成してもよい。可動子が円柱形状を有している場合には、可動子支持機構は、電機子ユニットの第１及び第２の磁極部アセンブリの、運動方向の両端に配置されて、可動子をスラスト方向の運動を許容するように支持する一対のベアリングから構成することができる。このようにすると可動子を既存のベアリングを用いて支持することができる。
【００２０】
本願第２の発明は、固定子に対して可動子が所定の角度範囲を回動運動するように構成されている電気機械装置である。この電気機械装置では、可動子は、複数の永久磁石が列を成すように並んで構成された永久磁石列を備えている。そして複数の永久磁石が、永久磁石列が延びる延伸方向と直交する直交方向に対向する二つの磁極面に異なる極性の磁極が現れるように着磁され且つ延伸方向に沿って交互に異なる極性の磁極が磁極面に現れるように配置されて永久磁石列が構成されている。固定子は、第１及び第２の磁極部アセンブリと、巻線とからなる電機子ユニットとヨーク部材とを備えている。第１の磁極部アセンブリは、永久磁石列に対して直交方向の一方側に配置されて永久磁石列の磁極面と対向する２以上の磁極部を備えている。第２の磁極部アセンブリは、永久磁石列に対して直交方向の他方側に配置されて永久磁石列の磁極面と対向する１以上の磁極部を備えている。また１相の巻線は、第１の磁極部アセンブリに含まれる２以上の磁極部と第２の磁極部アセンブリに含まれる１以上の磁極部とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を有している。１相の巻線の巻回中心軸の方向と回転運動の中心軸の方向とは一致する方向にある。ヨーク部材は、永久磁石列並びに第１及び第２の磁極部アセンブリを流れた磁束が流れる閉磁路を形成するように配置されている。そして第１の磁極部アセンブリに含まれる２以上の磁極部が、第２の磁極部アセンブリに含まれる１以上の磁極部に対して延伸方向にシフトした状態で配置されている。また可動子が円柱状に構成されており、可動子の延伸方向の両端が回転可能に可動子支持機構によって支持されている。永久磁石列を構成する複数の永久磁石の隣り合う２つの永久磁石の中心間のピッチをτｐとし、第１及び第２の磁極部アセンブリを構成するそれぞれの磁極部の、永久磁石列が延びる延伸方向の長さ寸法をＴＬとしたときに、τｐ＜ＴＬ＜２τｐの関係が成立している。第２の発明によれば、巻線に交流電流を流すことにより、可動子が所定の角度範囲を往復回動（揺動）する巻線量が多いモータまたはアクチュエータが得られる。また可動子を所定の角度範囲内で往復回動（揺動）させることにより、この電気機械装置は巻線量の多い発電機となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態の電気機械装置（第１実施例）の構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す電気機械装置の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１に示す電気機械装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示す電気機械装置が作動する態様を説明するための図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第２実施例）の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第３実施例）の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第４実施例）の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図８】図７に示す電気機械装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、図７に示す電気機械装置が作動する態様を説明するための図である。
【図１０】図７乃至図９の実施の形態の支持構造の一例を示す図である。
【図１１】（Ａ）は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第５実施例）の構造を概略的に示す斜視図であり、（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す電気機械装置が作動する態様を説明するための図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第６実施例）の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す電気機械装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図１４】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１２に示す電気機械装置が作動する態様を説明するための図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１２乃至図１４に示した実施の形態の円柱状の可動部の支持構造の一例を説明するために用いる図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第７実施例）の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図１７】図１６に示す電気機械装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図１８】（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１６の実施の形態で第１及び第２の電機子ユニットの巻線に１８０°位相が異なる電流が流れたときに形成される閉磁路を示す図である。
【図１９】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１６に示す電気機械装置が作動する態様を説明するための図である。
【図２０】本発明の他の実施の形態（第８実施例）の電気機械ユニットの内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図２１】本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第９実施例）の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図２２】図２１に示す電気機械装置が作動する態様を説明するための図である。
【図２３】本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第１０実施例）の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図２４】図２３に示す電気機械装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図２５】（Ａ）及び（Ｂ）は、図２３に示す電気機械装置が作動する態様を説明するための図である。
【図２６】本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第１１実施例）の電気機械ユニットの構造を概略的に示す斜視図である。
【図２７】（Ａ）乃至（Ｄ）は、図２６の本実施の形態の磁束の流れと動きを説明するために用いる図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の電気機械装置の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の電気機械装置の実施の形態の一例の外観斜視図である。この電気機械装置は、理論的には、リニアモータ、リニアアクチュエータまたはリニア振動型の発電機として利用可能であるが、以下の各実施の形態ではモータまたはアクチュエータとして用いる場合を例として説明する。図１に示すように、本実施の形態の電気機械装置は、１つの電気機械ユニット１と４本のロッド状の支持部材２と第１及び第２の板バネ部材４Ａ，４Ｂとを有している。電気機械ユニット１は、可動子３と固定子５とを有している。可動子３は、矩形状の枠体７と枠体７の内部に配置された永久磁石列９とを有している。枠体７は、アルミニューム、合成樹脂等の非磁性材料から形成されている。例えば、枠体７をアルミニュームで形成する場合には、永久磁石列９を構成する複数の永久磁石１３をインサートとして、枠体７をインサート成形すればよい。図２及び図３は、図１に示す電気機械装置の電気機械ユニット１の内部構造を概略的に示す斜視図及び断面図である。図２においては、理解を容易にするため、枠体７が省略されている。また、図３では、理解を容易にするために可動子３にハッチングを示していない。図３に示すように、複数の永久磁石１３は、可動子３の運動方向と直交する直交方向に着磁され且つ運動方向に沿って交互に異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）の磁極が磁極面に現れるように着磁されている。なお本実施の形態では、隣り合う二つの永久磁石１３，１３の間には、枠体７を構成する非磁性材料が存在している。本実施の形態では、永久磁石１３は短尺板状を呈しており、永久磁石列９は長尺板状を呈している。
【００２３】
固定子５は、第１の磁極部アセンブリ１５と第２の磁極部アセンブリ１７と１相の巻線１９とからなる電機子ユニット２０とヨーク部材２１Ａ，２１Ｂとを備えている。第１及び第２の磁極部アセンブリ１５，１７は、永久磁石列９の運動方向と直交する直交方向の両側に列をなすように配置された２個の磁極部２３をそれぞれ備えて構成されている。巻線１９は、巻線導体を筒状に捲回して構成された空芯構造を有している。図に示されるように、巻線１９の巻回中心軸の方向と可動子の運動方向とは一致する方向にある。１つの磁極部２３は、磁性材料である鉄により形成されており、細長い板形状を有している。図３中の１つの磁極部２３に符号を付して磁極部２３の具体的な構造を説明する。磁極部２３は、永久磁石列９に僅かな間隔を隔てて対向する磁石列対向面となる磁極面２３ｅと、巻線１９に僅かな間隔を隔てて対向する巻線対向面２３ｆとを有している。第１の磁極部アセンブリ１５の複数の磁極部２３の磁極面２３ｅは、永久磁石列９の一方の側面９ａに現れる１以上の永久磁石１３の一方の磁極面１３ａと対向し、第２の磁極部アセンブリ１７の複数の磁極部２３の磁極面２３ｅは、永久磁石列９の他方の側面９ｂに現れる１以上の永久磁石１３の他方の磁極面１３ｂと対向する。磁極部２３の運動方向の長さ寸法をＴＬとし、永久磁石列９を構成する複数の永久磁石１３の隣り合う２つの永久磁石１３の中心間のピッチをτｐとしたときに、τｐ＜ＴＬ＜２τｐの関係が成立するように、第１及び第２の磁極部アセンブリ１５，１７並びに永久磁石列９は構成されている。そして、巻線１９によって励磁される第１の磁極部アセンブリ１５に含まれる２個（ｐ個）の磁極部２３と第２の磁極部アセンブリ１７に含まれる２個（ｑ個）の磁極部２３とは、可動子３の両側に配置されている。そして第１及び第２の磁極部アセンブリ１５，１７の一方の磁極部アセンブリに含まれる２つの磁極部２３が、他方の磁極部アセンブリに含まれる２つの磁極部２３に対して運動方向にシフトした状態（位置をずらした状態）で配置されている。本例では、永久磁石１３のピッチ（τｐ）分だけ、一方の磁極部アセンブリに含まれる２つの磁極部２３が運動方向にシフトしている。また、本例では、第１の磁極部アセンブリ１５に含まれる磁極部２３の個数（ｐ個）と第２の磁極部アセンブリ１７に含まれる磁極部２３の個数（ｑ個）は等しくなっている。
【００２４】
巻線１９は、第１の磁極部アセンブリ１５に含まれる２個の磁極部２３と第２の磁極部アセンブリ１７に含まれる２個の磁極部２３とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を有している。そして、４個の磁極部２３と巻線１９とは、４個の磁極部２３の磁極面２３ｅが露出するように、エポキシ樹脂からなる電気絶縁樹脂２４によりモールドされて、一体化されている（図３）。
【００２５】
ヨーク部材２１Ａ，２１Ｂは、磁性材料である鉄により形成された板形状をなすヨーク本体２２Ａ，２２Ｂと補助ヨーク２５Ａ，２５Ｂを備えている。ヨーク本体２２Ａ，２２Ｂは、第１の磁極部アセンブリ１５と永久磁石列９と第２の磁極部アセンブリ１７とが並ぶ方向（直交方向）に対向するように、巻線１９の径方向外側に配置されている。言い換えるならば、ヨーク本体２２Ａ，２２Ｂは、可動子３及び巻線１９が間に位置するように、巻線１９の両側に位置している。そして、ヨーク本体２２Ａ，２２Ｂは、第１及び第２の磁極部アセンブリ１５，１７に沿ってそれぞれ延びている。図２に示すように、ヨーク本体２２Ａとヨーク本体２２Ｂとは、補助ヨーク２５Ａ，２５Ｂにより両端がそれぞれ連結されている。補助ヨーク２５Ａ，２５Ｂは、本体部２５ｃと、本体部２５ｃの両端から延びる一対の延伸部２５ｄとをそれぞれ有している。一方の補助ヨーク２５Ａの本体部２５ｃは、ヨーク本体２２Ａに連結されており、ヨーク本体２２Ａから永久磁石列９側に延びている。図３に示すように、補助ヨーク２５Ａの本体部２５ｃの端面は、第１の磁極部アセンブリ１５に含まれる磁極部２３の磁極面２３ｅと並んでおり、磁気的には、磁極部２３と同じく巻線１９によって励磁される磁極部の一部を構成している。一対の延伸部２５ｄの端部は、ヨーク部材２１Ｂのヨーク本体２２Ｂに接続されている。他方の補助ヨーク２５Ｂの本体部２５ｃは、ヨーク部材２１Ｂに連結されており、ヨーク本体２２Ｂから永久磁石列９側に延びている。補助ヨーク２５Ｂの本体部２５ｃの端面は、第２の磁極部アセンブリ１７に含まれる磁極部２３の磁極面２３ｅと並んでおり、磁気的には、磁極部２３と共に巻線１９によって励磁される磁極部の一部を構成している。一対の延伸部２５ｄの端部は、ヨーク部材２１Ａのヨーク本体２２Ａに接続されている。ヨーク部材２１Ａ，２１Ｂには、巻線１９で発生した磁束が流れる。なお本実施の形態の電気機械装置が、発電機として使用される場合には、永久磁石列９から出た磁束がヨーク部材２１Ａ，２１Ｂに流れる。
【００２６】
本例の電気機械装置の可動子３は、図１に示すように、４本の支持部材２と第１及び第２の板バネ部材４Ａ，４Ｂとによって支持されている。４本の支持部材２は、円柱形状を有しており、ヨーク本体２２Ａ，２２Ｂの前記運動方向に位置する両端面に１対ずつ固定されている。ヨーク本体２２Ａ，２２Ｂの両端にそれぞれ配置された一対の支持部材２は、それぞれ運動方向に延びるように配置されている。
【００２７】
第１及び第２の板バネ部材４Ａ，４Ｂは、いずれも同じ形状を有しており、撓み性を有する薄い金属板がプレス成形されて形成されている。第１及び第２の板バネ部材４Ａ，４Ｂは、２つの支持部材接続部４ｃ，４ｄと、１つの枠体接続部４ｅと、支持部材接続部４ｃ，４ｄ及び枠体接続部４ｅの一方の端部同士と他方の端部同士とをそれぞれ接続する一対の連結部４ｆとを有している。第１の板バネ部材４Ａの支持部材接続部４ｃ，４ｄには、電気機械ユニット１の一方の端部に固定された一対の支持部材２の端部がそれぞれ接続されている。第１の板バネ部材４Ａの枠体接続部４ｅには、枠体７の一方の端部が接続されている。第２の板バネ部材４Ｂの支持部材接続部４ｃ，４ｄには、電気機械ユニット１の他方の端部に固定された一対の支持部材２の端部がそれぞれ接続されている。第２の板バネ部材４Ｂの枠体接続部４ｅには、枠体７の他方の端部が接続されている。本例の電気機械装置では、第１及び第２の板バネ部材４Ａ，４Ｂのバネ性により可動子３の往復運動（振動のような動き）が永久磁石１３のピッチ（τｐ）分だけ許容される。これにより、可動子３は、往復運動可能に支持部材２並びに第１及び第２の板バネ部材４Ａ，４Ｂによって支持される。
【００２８】
次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて本例の電気機械装置が動作する原理について説明する。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）においては、理解を容易にするため、枠体７及び巻線１９を省略して描いている。また、複数の磁極部２３には、個々の磁極部を区別する新たな符号２３Ａ〜２３Ｄを付して説明する。また複数の永久磁石１３にも個々の永久磁石を区別するために符号１３Ａ〜１３Ｆを付す。巻線１９内に一方向の電流が流れると、図４（Ａ）に示すように、第１の磁極部アセンブリ１５を構成する２個の磁極部２３Ａ,２３Ｂと、第２の磁極部アセンブリ１７を構成する２個の磁極部２３Ｃ,２３Ｄと、永久磁石１３に以下の順序で磁束が流れる。すなわち、磁極部２３Ｄ→永久磁石１３Ｃ→磁極部２３Ｂ→永久磁石１３Ｄ→磁極部２３Ｃ→永久磁石１３Ｅ→磁極部２３Ａ→永久磁石１３Ｆ→補助ヨーク２５Ｂ→ヨーク本体２２Ａ→補助ヨーク２５Ａ→永久磁石１３Ｂ→磁極２３Ｄを通る閉磁路で磁束が流れる（矢印Ａ１及びＡ２）。巻線１９中においては、磁束は蛇行する蛇行磁路（矢印Ａ１）を形成している。また、補助ヨーク２５Ｂに流れた磁束の一部は、補助ヨーク２５Ｂの本体部２５ｃ→ヨーク本体２２Ｂ→補助ヨーク２５Ａの一対の延伸部２５ｄ→補助ヨーク２５Ａの本体部２５ｃ→永久磁石１３Ｂ→磁極部２３Ｄの閉じた磁路で流れる（矢印Ａ３）。蛇行磁束（Ａ１）により、磁極部２３Ｄ〜２３Ａの磁極面２３ｅには、それぞれ磁極が現れる。そしてこれらの磁極と永久磁石１３の磁極面に現れる磁極との間に発生する反発・吸引により、図４（Ｂ）に示すように、可動子３が複数の永久磁石１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク２５Ａから補助ヨーク２５Ｂに向かう方向に移動する。その後図４（Ｂ）に示す状態で、巻線１９には、図４（Ａ）に示す例と逆の方向に電流が流れている。そして、図４（Ｂ）に示すように、磁極部２３Ａ→永久磁石１３Ｄ→磁極部２３Ｃ→永久磁石１３Ｃ→磁極部２３Ｂ→永久磁石１３Ｂ→磁極部２３Ｄ→永久磁石１３Ａ→補助ヨーク２５Ａの本体部２５ｃ→ヨーク本体２２Ａ→補助ヨーク２５Ｂの一対の延伸部２５ｄ→補助ヨーク２５Ｂの本体部２５ｃ→永久磁石１３Ｅ→磁極部２３Ａの閉磁路（図４（Ａ）に示す例とは逆方向の磁路）で磁束が流れる（矢印Ａ４，Ａ５）。また、補助ヨーク２５Ａに入った磁束の一部は、補助ヨーク２５Ａの本体部２５ｃ→補助ヨーク２５Ａの一対の延伸部２５ｄ→ヨーク本体２２Ｂ→補助ヨーク２５Ｂの本体部２５ｃ→永久磁石１３Ｅ→磁極部２３Ａの順番で流れる（矢印Ａ６）。蛇行磁束Ａ４により、磁極部２３Ｄ〜２３Ａの磁極面２３ｅには、前述とは逆の極性の磁極が現れる。そしてこれらの磁極と永久磁石１３の磁極面に現れる磁極との間に発生する反発・吸引により、図４（Ａ）に示す位置に、可動子３が複数の永久磁石１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク２５Ｂから補助ヨーク２５Ａに向かう方向に移動する。これを繰り返して可動子３は固定子５に対して往復運動（振動動作）を行う。
【００２９】
本実施の形態の電気機械装置によれば、巻線１９によって励磁される第１の磁極部アセンブリ１５の磁極部２３と第２の磁極部アセンブリ１７の磁極部２３とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を巻線１９が有している。したがって、巻線１９で発生した磁束の多くが直接的に第１の磁極部アセンブリ１５の磁極部２３と第２の磁極部アセンブリ１７の磁極部２３とを蛇行して流れる。そのため、磁気抵抗を大きく増加させることがない。また巻線１９の巻線量を増やせる。その結果、電気機械装置のサイズあたりの最大推力を高めることができる。また、補助ヨーク２５Ａ及び２５Ｂの一部が、磁気的に磁極部２３の一部を構成するため、磁極部２３を小さく形成でき、鉄量を少なくして、電気機械装置の小型化を図ることができる。
【００３０】
図１乃至図４に示した構造の電気機械装置は、可動子３を外力で往復運動させることにより、発電機としても機能する。発電機の場合には、永久磁石１３から出る磁束が、図４に示す蛇行磁束となって閉磁路を流れ、巻線１９に電圧が誘起される。
【００３１】
図５は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第２実施例）の電気機械ユニットの内部構造を概略的に示す斜視図である。なお、以下の実施の形態でも、図１に示す支持部材２と第１及び第２の板バネ部材４Ａ，４Ｂとからなる可動子支持機構を採用することができる。本実施の形態の電気機械装置は、一対のヨーク部材１２１Ａ，１２１Ｂの構造以外の構成は、図１〜図４に示す電気機械装置と同じ構造を有している。そのため、図１〜図４に示す電気機械装置と同じ部材には、図１〜図４に付した符号に１００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態の電気機械装置のヨーク部材１２１Ａ，１２１Ｂのヨーク本体１２２Ａ，１２２Ｂは、第１の磁極部アセンブリ１１５と永久磁石列１０９と第２の磁極部アセンブリ１１７とが対向する方向と直交する方向において対向するように、巻線１１９の径方向外側に配置されている。
【００３２】
図６は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第３実施例）の電気機械ユニットの内部構造を概略的に示す斜視図である。本実施の形態の電気機械装置は、ヨーク部材以外の構成は、図１〜図４に示す電気機械装置と同じ構造を有している。そのため、図１〜図４に示す電気機械装置と同じ部材には、図１〜図４に付した符号に２００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態の電気機械装置のヨーク部材２２１は、第１の磁極部アセンブリ２１５と永久磁石列２０９と第２の磁極部アセンブリ２１７とが対向する方向と直交する方向において、巻線２１９の径方向外側の片側だけにヨーク本体２２２が配置されている。ヨーク本体２２２の対向する２つの角部には、一対の補助ヨーク２２７Ａ，２２７Ｂが配置されている。補助ヨーク２２７Ａ，２２７Ｂは、本体部２２７ｃと、本体部２２７ｃの端部から延びて、永久磁石列２０９と対向する延長部２２７ｄとをそれぞれ有している。延長部２２７ｄは巻線２１９の内部に延びている。一方の補助ヨーク２２７Ａの本体部２２７ｃは、ヨーク本体２２２に接続されており、延長部２２７ｄは、第１の磁極部アセンブリ２１５に含まれる磁極部２２３と並んで配置されている。補助ヨーク２２７Ａの延長部２２７ｄは、磁極部２２３と共に巻線２１９によって励磁される磁極部の一部を構成している。他方の補助ヨーク２２７Ｂの本体部２２７ｃは、ヨーク本体２２２に接続されており、延長部２２７ｄは、第２の磁極部アセンブリ２１７に含まれる磁極部２２３と並んで配置されている。補助ヨーク２２７Ｂの延長部２２７ｄは、第２の磁極部アセンブリ２１７に含まれる磁極部の一部を構成している。本実施の形態の電気機械装置によれば、ヨーク本体２２２は、１つだけ用いら、延長部２２７ｄが磁極部の一部を構成するので、ヨーク部材２２１の鉄量を少なくして、電気機械装置の小型化を図ることができる。図６の実施の形態のように、延長部２２７ｄを磁極部の一部として利用すると、第１の磁極部アセンブリ２１５及び第２の磁極部アセンブリ２１７に、それぞれ独立した磁極部２２３を１つずつ設けた構成を採用することにより、更に小型の電気機械装置を作ることができる。なお本実施の形態も発電機として利用することが可能である。
【００３３】
図７及び図８は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第４実施例）の電気機械ユニットの内部構造を概略的に示す斜視図及び断面図である。本実施の形態の電気機械装置は、磁極部の数及びヨーク部材以外の構成は、図１〜図４に示す電気機械装置と同じ構造を有している。そのため、図１〜図４に示す電気機械装置と同じ部材には、図１〜図４に付した符号に３００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態の電気機械装置の第１の磁極部アセンブリ３１５は、２つの磁極部３２３を含んでいる。第２の磁極部アセンブリ３１７は、３つの磁極部３２３を含んでいる。
【００３４】
本実施の形態の電気機械装置のヨーク部材３２１のヨーク本体３２２は、第１の磁極部アセンブリ３１５と永久磁石列３０９と第２の磁極部アセンブリ３１７とが並ぶ方向で且つ巻線３１９の径方向外側に配置されている。ヨーク本体３２２は、細長い板形状を有している。ヨーク本体３２２の両端には、補助ヨーク３２７Ａ，３２７Ｂが一体に配置されている。補助ヨーク３２７Ａ，３２７Ｂは、本体部３２７ｃと、本体部３２７ｃの端部からほぼ直角に延びる延長部３２７ｄとをそれぞれ有している。一方の補助ヨーク３２７Ａの本体部３２７ｃは、ヨーク本体３２２の一方の端部に接続されている。延長部３２７ｄは、第１の磁極部アセンブリ３１５に含まれる２つの磁極部３２３の一方の磁極部３２３と並んで配置されている。補助ヨーク３２７Ａの延長部３２７ｄは、磁極部３２３と共に巻線３１９によって励磁される磁極部の一部を構成している。他方の補助ヨーク３２７Ｂの本体部３２７ｃは、ヨーク部材３２１の他方の端部に接続されている。延長部３２７ｄは、第１の磁極部アセンブリ３１５に含まれる２つの磁極部３２３の他方の磁極部３２３と並んで配置されている。補助ヨーク３２７Ｂの延長部３２７ｄも、巻線３１９に励磁される磁極部の一部を構成している。補助ヨーク３２７Ａの延長部３２７ｄと補助ヨーク３２７Ｂの延長部３２７ｄの長さは、１つの磁極部３２３の半分の長さを有している。二つの延長部３２７ｄは、磁気的には、それぞれ長さが短い１つの磁極部３２３を構成している。
【００３５】
次に、本実施の形態の電気機械装置の動作を説明する。巻線３１９の一方向に電流が流れると、図９（Ａ）に示すように、磁極部（３２７ｄ，３２３Ａ〜３２３Ｅ）及び永久磁石３１３Ａ〜３１３Ｇには、補助ヨーク３２７Ｂの延長部３２７ｄ→永久磁石３１３Ｇ→磁極部３２３Ｃ→永久磁石３１３Ｆ→磁極部３２３Ａ→永久磁石３１３Ｅ→磁極部３２３Ｄ→永久磁石３１３Ｄ→磁極部３２３Ｂ→永久磁石３１３Ｃ→磁極部３２３Ｅ→永久磁石３１３Ｂ補助ヨーク３２７Ａの延長部３２７ｄ→ヨーク本体３２２の順番で磁束が流れる閉磁路が形成される（矢印Ａ１１及びＡ１２）。この閉磁路を通る磁束により磁極部（３２７ｄ，３２３Ａ〜３２３Ｅ）の磁極面に所定の磁極が現れ、これらの磁極と永久磁石３１３Ａ〜３１３Ｇの磁極面に現れる磁極の吸引と反発により、図９（Ｂ）に示すように、可動子３０３が複数の永久磁石３１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク３２７Ａから補助ヨーク３２７Ｂに向かう方向に移動する。
【００３６】
図９（Ｂ）に示す状態で、巻線３１９に、図８に示す状態とは逆の方向の電流が流れると、図９（Ｂ）に示すように、図９（Ａ）に示す閉磁路とは逆の閉磁路が形成される。この閉磁路は、補助ヨーク３２７Ａの延長部３２７ｄ→永久磁石３１３Ａ→磁極部３２３Ｅ→永久磁石３１３Ｂ→磁極部３２３Ｂ→永久磁石３１３Ｃ→磁極部３２３Ｄ→永久磁石３１３Ｄ→磁極部３２３Ａ→永久磁石３１３Ｅ→磁極部３２３Ｃ→永久磁石３１３Ｆ→補助ヨーク３２７Ｂの延長部３２７ｄ→ヨーク本体３２２の順番（図９（Ａ）に示す磁束が流れる方向とは逆方向）で磁束が流れる（矢印Ａ１３及びＡ１４）。この閉磁路を通る磁束により磁極部（３２７ｄ，３２３Ａ〜３２３Ｅ）の磁極面に、図９（Ａ）の場合とは逆の磁極が現れる。これらの磁極と永久磁石３１３Ａ〜３１３Ｇの磁極面に現れる磁極の吸引と反発により、可動子３０３が図９（Ａ）に示す状態になるように、可動子３０３が複数の永久磁石３１３のピッチ分（τｐ）だけ、補助ヨーク３２７Ｂから補助ヨーク３２７Ａに向かう方向に移動する。これを繰り返して可動子３０３は固定子３０５に対して往復運動を行う。
【００３７】
本実施の形態の電気機械装置では、ヨーク部材３２１の形状が小さくなるため、ヨーク部材３２１の鉄量を少なくして、電気機械装置の小型化を図ることができる。また本実施の形態の電気機械装置も可動子３０３を外部動力によって振動させることにより、発電機として機能する。
【００３８】
図１０は、図７乃至図９の実施の形態の支持構造の一例を示している。図１０に示す支持構造では、第１乃至第３の壁部３４１Ａ乃至３４１Ｃから構成される構造物３４１に固定子３０５が固定され、且つ可動子３０３も支持される。固定子３０５は、構造物３４１の第２の壁部３４１Ｂにヨーク部材３２１が固定されることにより、構造物３４１に固定されている。可動子３０３は、構造物３４１の第１の壁部３４１Ａに固定されたキャスタ３４２及び３４３と第３の壁部３４１Ｃに固定されたキャスタ３４４及び３４５により、スライド可能に支持されている。キャスタ３４２乃至３４５は、脚部３４６に車輪３４７が取り付けられた構造を有している。車輪３４７は、レール状の可動子３０３に嵌るように一対の鍔部を備えた構造を有している。
【００３９】
図１１（Ａ）は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第５実施例）の構造を概略的に示す斜視図である。本実施の形態の電気機械装置は、磁極部の数以外の構成は、図７〜図９に示す電気機械装置と同様の構造を有している。そのため、図１１には、図７〜図９に示す電気機械装置と同じ部材に、図７〜図９に付した符号に１００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態の電気機械装置の第１の磁極部アセンブリ４１５の磁極部が、補助ヨーク４２７Ａの延長部４２７ｄと、補助ヨーク４２７Ｂの延長部４２７ｄとから構成されている。磁気的には、二つの延長部４２７ｄがそれぞれ異なる磁極となる別個の磁極部を構成している。第２の磁極部アセンブリ４１７は、１個の磁極部４２３から構成されている。
【００４０】
次に、本実施の形態の電気機械装置が作動する態様について説明する。図１１（Ａ）に示すように、巻線４１９の一方向に電流が流れると、磁極部（４２７ｄ，４２３）には、補助ヨーク４２７Ｂの延長部４２７ｄ→永久磁石４１３→磁極部４２３→永久磁石４１３→補助ヨーク４２７Ａの延長部４２７ｄの順番で磁束が蛇行して流れる。補助ヨーク４２７Ａの延長部４２７ｄに流れた磁束は、補助ヨーク４２７Ａ→ヨーク本体４２２→補助ヨーク４２７Ｂの順番で流れる（矢印Ａ２１）。この磁束により、磁極部（４２３等）と永久磁石列４０９の永久磁石４１３との間に発生する反発・吸引により、図１１（Ｂ）に示すように、可動子４０３が複数の永久磁石４１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク４２７Ａから補助ヨーク４２７Ｂに向かう方向に移動する。次に図１１（Ｂ）に示す状態で、巻線４１９に、図１１（Ａ）に示す状態と逆の方向に電流す。このようにすると、図１１（Ｂ）に示すように、補助ヨーク４２７Ａの延長部４２７ｄ→永久磁石４１３→磁極部４２３→永久磁石４１３→補助ヨーク４２７Ｂの延長部４２７ｄの順番（図１１（Ａ）に示す例とは逆方向）で磁束が蛇行して流れる。補助ヨーク４２７Ｂの延長部４２７ｄに流れた磁束は、補助ヨーク４２７Ｂ→ヨーク本体４２２→補助ヨーク４２７Ａの順番で流れる（矢印Ａ２２）。この磁束の流れによって、可動子４０３が複数の永久磁石４１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク４２７Ｂから補助ヨーク４２７Ａに向かう方向（元に戻る方向）に移動する。これを繰り返して可動子４０３は固定子４０５に対して往復運動を行う。
【００４１】
本実施の形態の電気機械装置によれば、磁極（４２３等）の数を少なくして、電気機械装置の小型化を図ることができる。本実施の形態でも、可動子４０３を外力で往復動作させることにより、電気機械装置は発電機として機能する。
【００４２】
図１２及び図１３は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第６実施例）の電気機械ユニット５０１の内部構造を概略的に示す斜視図及び断面図である。本実施の形態は、図７乃至図９に示した実施の形態と比べて可動子５０３に設ける永久磁石列５０９が、円柱状に形成されている点と、第１及び第２の可動子アセンブリ５１５及び５１７の磁極部５２３が円弧状の磁極面を備えている点で相違する。したがって本実施の形態においては、図７乃至図９の実施の形態に付した符号に２００の数を加えた符号を付して、共通部分については説明を省略する。可動子５０３は、円柱状の枠体５０７と円板状の複数の永久磁石からなる永久磁石列５０９とを有している。枠体５０７は非磁性材料であるアルミニューム、樹脂等により形成されており、内部に円板状の永久磁石５１３が配置されている。本例では、複数の永久磁石５１３が間隔をあけて内部に配置されるように、モールド成形して枠体５０７を形成した。また、薄肉のステンレスパイプの中に複数の永久磁石と複数の非磁性スペーサとを交互に配置し、接着剤により固定して枠体を有する可動子５０３を形成してもよい。複数の永久磁石５１３は、可動子５０３の運動方向と直交する直交方向（径方向）に着磁され且つ運動方向に沿って交互に異なる極性の磁極が磁極面に現れるように着磁されている。このように複数の永久磁石５１３が、可動子５０３の運動方向に列を成すように並んで永久磁石列５０９が構成されている。
【００４３】
固定子５０５は、第１の磁極部アセンブリ５１５と第２の磁極部アセンブリ５１７と１つの巻線５１９とからなる電機子ユニット５２０とヨーク部材５２１とを備えている。第１の磁極部アセンブリ５１５は、５個の磁極部５２３を備えており、第２の磁極部アセンブリ５１７は、６個の磁極部５２３を備えている。１つの磁極部５２３は、磁性材料である鉄により形成されており、磁極面が円弧状に湾曲した形状を有している。本実施の形態でも、磁極部５２３の運動方向の長さ寸法をＴＬとし、永久磁石列５０９を構成する複数の永久磁石５１３の隣り合う２つの永久磁石５１３の中心間のピッチをτｐとしたときに、τｐ＜ＴＬ＜２τｐの関係が成立するように、第１及び第２の磁極部アセンブリ５１５，５１７並びに永久磁石列５０９は構成されている。そして、第１の磁極部アセンブリ５１５に含まれる５個の磁極部５２３と第２の磁極部アセンブリ５１７に含まれる６個の磁極部５２３とは、相互の磁極の端部が可動子５０３を介して対向し、第１及び第２の磁極部アセンブリ５１５，５１７の一方の磁極部アセンブリに含まれる磁極部５２３が他方の磁極部アセンブリに含まれる磁極部５２３に対して運動方向にシフトした状態（ずれた状態）で配置されている。本例では、永久磁石５１３のピッチ（τｐ）分だけシフトしている。
【００４４】
ヨーク部材５２１の両端に設けられた、補助ヨーク５２７Ａ，５２７Ｂの永久磁石列５０９と対向する端部５２７ｃ，５２７ｄの端面も部分的に円弧状を呈している。そして補助ヨーク５２７Ａ，５２７Ｂの永久磁石列５０９と対向する端部５２７ｃは、第１の磁極部アセンブリ５１５に含まれる５個の磁極部５２３と並んで配置されている。補助ヨーク５２７Ａの端部５２７ｃは、磁極部５２３と共に磁極部の一部を構成している。本例では、補助ヨーク５２７Ａの端部５２７ｃ及び補助ヨーク５２７Ｂの端部５２７ｄは、巻線５１９の内部空間内には位置していない。
【００４５】
次に、本実施の形態の電気機械装置の動作を説明する。巻線５１９の一方向に電流が流れると、図１４（Ａ）に示すように、磁極部（５２７ｃ，５２７ｄ，５２３Ａ〜５２３Ｋ）及び永久磁石３１３には、補助ヨーク３２７Ｂの端部５２７ｄ→永久磁石３１３→磁極部５２３Ｆ→永久磁石→磁極部５２３Ａ→永久磁石→磁極部５２３Ｇ・・磁極部５２３Ｋ→永久磁石５１３→補助ヨーク５２７Ａの端部５２７ｃ→ヨーク本体５２２の順番で磁束が流れる閉磁路が形成される（矢印Ａ３１及びＡ３２）。この閉磁路を通る磁束により磁極部（５２７ｃ，５２７ｄ，５２３Ａ〜５２３Ｋ）の磁極面に所定の磁極が現れ、これらの磁極と複数の永久磁石５１３の磁極面に現れる磁極の吸引と反発により、図１４（Ｂ）に示すように、可動子５０３が複数の永久磁石５１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク５２７Ａから補助ヨーク５２７Ｂに向かう方向に移動する。
【００４６】
図１４（Ｂ）に示す状態で、巻線５１９に、図１２に示す状態とは逆の方向の電流が流れると、図１４（Ｂ）に示すように、図９（Ａ）に示す閉磁路とは逆の閉磁路が形成される。
【００４７】
この閉磁路に磁束が流れる（矢印Ａ３３及びＡ３４）と、磁極部（５２７ｃ，５２７ｄ，５２３Ａ〜５２３Ｋ）の磁極面に、図１４（Ａ）の場合とは逆の磁極が現れ、これらの磁極と永久磁石５１３の磁極面に現れる磁極の吸引と反発により、可動子５０３が図１４（Ａ）に示す状態になるように、可動子５０３が複数の永久磁石５１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク５２７Ｂから補助ヨーク５２７Ａに向かう方向に移動する。これを繰り返して可動子５０３は固定子５０５に対して往復運動を行う。
【００４８】
本実施の形態の電気機械装置によれば、永久磁石５１３及び可動子５０３が円柱形状を有しているので、巻線を最短経路で巻き回すことができ、銅損およびスペースを小さくできる等の利点がある。本実施の形態も可動子５０３を外力で往復運動させることにより、発電機として利用することができる。
【００４９】
図１５は、図１２乃至図１４に示した実施の形態の円柱状の可動子５０３の支持構造の一例を説明するために用いる図である。この支持構造では、ヨーク部材５２１の補助ヨーク５２７Ａの端部５２７ｃと１つの磁極部５２３の磁極面の一部との間に低摩擦摺動材からなる樹脂リング５４０が挟持されている。また図１５には示していないがヨーク部材５２１の補助ヨーク５２７Ａの端部５２７ｄと別の１つの磁極部５２３の磁極面の一部との間にも低摩擦摺動材からなる樹脂リング５４０が挟持されている。これら一対の樹脂リング５４０により円柱状の可動子５０３は往復運動可能に支持される。なお樹脂リング５４０に代えて、非磁性材料からなり可動子のスラスト方向の運動を許容するように可動子を支持するベアリングを用いてもよい。
【００５０】
図１６及び図１７は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第７実施例）の内部構造を概略的に示す斜視図及び断面図である。本実施の形態の電気機械装置は、２つの電気機械ユニット（第１及び第２の電気機械ユニット６０１Ａ，６０１Ｂ）を備えている。本実施の形態の電気機械装置では、第１及び第２の電気機械ユニット６０１Ａ，６０１Ｂの２つの可動子６０３は、基本的に図１２〜図１４に示す可動子５０３と同じ構造を有している。但し、第１及び第２の電気機械ユニット６０１Ａ，６０１Ｂの第１及び第２の永久磁石列６０９Ａ及び６０９Ｂは、直交方向に間隔を開けて平行に配置され且つ電気角で１８０°位置がずれるように配置されている。図１２〜図１４に示す電気機械装置の可動子と同じ部材には、図１２〜図１４に付した符号に１００を加えた符号を付して、その説明を省略する。第１及び第２の電気機械ユニット６０１Ａ，６０１Ｂの固定子６０５は、図１２〜図１４に示す固定子５０５と基本的に同じ第１及び第２の電機子ユニット６２０Ａ及び６２０Ｂを有している。図１１〜図１３に示す電気機械装置の固定子と同じ部材には、図１２〜図１４に付した符号に１００を加えた符号を付して、その説明を省略する。
【００５１】
第１及び第２の電機子ユニット６２０Ａ，６２０Ｂは、第１の電機子ユニット６２０Ａの第１の磁極部アセンブリ６１５と、第２の電機子ユニット６２０Ｂの第１の磁極部アセンブリ６１５とが隣り合うように、平行に並んで配置されている。第１の電機子ユニット６２０Ａの巻線６１９Ａと第２の電機子ユニット６２０Ｂの巻線６１９Ｂとが、電気角で１８０°の位相差を持って電流が流れるように捲回されている。第１及び第２のヨーク部材６２１Ａ及び６２１Ｂは、第１の電機子ユニット６２０Ａの第１の磁極部アセンブリ６１５と第２の電機子ユニット６２０Ｂの第１の磁極部アセンブリ６１５の運動方向の両側に配置されて、第１及び第２の永久磁石列６０９Ａ及び６０９Ｂを磁気的に結合する。
【００５２】
第１のヨーク部材６２１Ａの一方の端部６２１ｃは、第１の電機子ユニット６２０Ａの第１の磁極部アセンブリ６１５に含まれる５個の磁極部６２３の一方の端部に位置する磁極部６２３と並んで配置されている。第１のヨーク部材６２１Ａの端部６２１ｃは、磁極部６２３と共に第１の電機子ユニット６２０Ａの巻線６１９Ａに励磁されて磁極部の一部を構成している。第１のヨーク部材６２１Ａの他方の端部６２１ｄは、第２の電機子ユニット６２０Ｂの第１の磁極部アセンブリ６１５に含まれる５個の磁極部６２３の一方の端部の磁極部６２３と並んで配置されている。第１のヨーク部材６２１Ａの端部６２１ｄは、第２の電気機械ユニット６０１Ｂの巻線６１９に励磁される磁極部の一部を構成している。本例では、第１のヨーク部材６２１Ａの両端部６２１ｃ，６２１ｄは、巻線６１９Ａ及び６１９Ｂの内部空間内には位置していない。
【００５３】
第１の電機子ユニット６２０Ａの運動方向の他方の端部と、第２の電機子ユニット６２０Ｂの運動方向の他方の端部との間には、第２のヨーク部材６２１Ｂが配置されている。第２のヨーク部材６２１Ｂの両端部６２１ｃ，６２１ｄも、第１の電気機械ユニット６０１Ａの第１の永久磁石列６０９Ａと第２の電気機械ユニット６０１Ｂの第２の永久磁石列６０９Ｂとにそれぞれ対向している。第２のヨーク部材６２１Ｂの一方の端部６２１ｃは、第１の電機子ユニット６２０Ａの第１の磁極部アセンブリ６１５に含まれる５個の磁極部６２３の他方の端部の磁極部６２３と並んで配置されている。第２のヨーク部材６２１Ｂの端部６２１ｃは、第１の電機子ユニット６２０Ａの巻線６１９Ａに励磁される磁極部の一部を構成している。第２のヨーク部材６２１Ｂの他方の端部６２１ｄは、第２の電機子ユニット６２０Ｂの第１の磁極部アセンブリ６１５に含まれる５個の磁極部６２３の他方の端部の磁極部６２３と並んで配置されている。第２のヨーク部材６２１Ｂの端部６２１ｄは、第２の電機子ユニット６２０Ｂの巻線６１９Ｂに励磁される磁極部の一部を構成している。本例では、第２のヨーク部材６２１Ｂの両端部６２１ｃ，６２１ｄも、巻線６１９Ａ及び６１９Ｂの内部空間内には位置していない。
【００５４】
図１６に示すように、第１の電気機械ユニット６０１Ａの可動子６０３の一方の端部と第２の電気機械ユニット６０１Ｂの可動子６０３の一方の端部とは、連結部材６２９Ａを介して連結されている。また、第１の電気機械ユニット６０１Ａの可動子６０３の他方の端部と第２の電気機械ユニット６０１Ｂの可動子６０３の他方の端部とは、連結部材６２９Ｂを介して連結されている。
【００５５】
図１７に示すように、第１の電気機械ユニット６０１Ａの第１の永久磁石列６０９Ａと、第２の電気機械ユニット６０１Ｂの第２の永久磁石列６０９Ｂとは、電気角で１８０°位置がずれるように配置されている。具体的には、第１及び第２のヨーク部材６２１Ａ及び６２１Ｂを介して対向する第１の電気機械ユニット６０１Ａの第１の永久磁石列６０９Ａの永久磁石６１３の極性と、第２の電気機械ユニット６０１Ｂの第２の永久磁石列６０９Ｂの永久磁石６１３の極性が逆になっている。
【００５６】
また、第１の電気機械ユニット６０１Ａの巻線６１９Ａと、第２の電気機械ユニット６０１Ｂの巻線６１９Ｂとは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁される。
【００５７】
図１８（Ａ）及び（Ｂ）並びに図１９（Ａ）及び（Ｂ）には、本実施の形態で第１及び第２の電機子ユニット６２０Ａ及び６２０Ｂの巻線６１９Ａ及び６１９Ｂに１８０°位相が異なる電流が流れたときに形成される閉磁路（Ａ４１及びＡ４２）を示している。図１８（Ａ）に示すように巻線６１９Ａと巻線６１９Ｂとに１８０°位相がずれた電流が流れたときに発生する磁束の閉磁路（Ａ４１）は、第１の電機子ユニット６２０Ａの第１及び第２の磁極部アセンブリ６１５及び６１７と第１の永久磁石列６０９Ａを蛇行しながら流れる磁束の磁路と、第２のヨーク部材６２１Ｂを磁束が流れる磁路と、第２の電機子ユニット６２０Ｂの第１及び第２の磁極部アセンブリ６１５及び６１７と第２の永久磁石列６０９Ｂを蛇行しながら流れる磁束の磁路と、第１のヨーク部材６２１Ａを流れる磁束の磁路とから構成される。上記閉磁路を磁束が流れることにより、各磁極部（６２３等）と永久磁石列６０９Ａ，６０９Ｂの複数の永久磁石６１３との間に発生する反発・吸引力により、図１８（Ａ）及び１９（Ａ）の状態から図１８（Ｂ）及び１９（Ｂ）の状態になるように永久磁石６１３のピッチ分（τｐ）だけ可動子６０３が移動する。次に図１８（Ｂ）及び図１９（Ｂ）に示すように、巻線６１９Ａ及び６１９Ｂに流れる電流の方向を、図１８（Ａ）の場合とそれぞれ逆にすると、図１８（Ａ）の閉磁路（Ａ４１）とは、逆方向に磁束が流れる閉磁路（Ａ４２）が形成される。このような磁束が流れると、図１８（Ｂ）及び図１９（Ｂ）に示す状態から、図１８（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示す状態では、可動子６０３が複数の永久磁石６１３のピッチ分（τｐ）だけ移動する。これを繰り返して第１及び第２の電気機械ユニット６０１Ａ，６０１Ｂの可動子６０３は固定子６０５に対して往復運動を行う。
【００５８】
本実施の形態の電気機械装置によれば、２つの第１及び第２の電気機械ユニット６０１Ａ，６０１Ｂの磁極部（６２３等）を組み合わせることにより、推力の大きい電気機械装置を得ることができる。
【００５９】
図１６乃至図１９に示す実施の形態も、外力により可動子６０３をピッチ分（τｐ）振動させると、発電機となる。図２０は、図１６乃至図１９に示す実施の形態と基本的に同じ構造で、第１及び第２の永久磁石列６０９Ａ′及び第２の永久磁石列６０９Ｂ′の長さをｎ・τｐ分長くした実施の形態（第８実施例）の電気機械ユニットの内部構造を概略的に示す斜視図である。このように第１及び第２の永久磁石列６０９Ａ′及び第２の永久磁石列６０９Ｂ′の長さをｎ・τｐ分長くすれば、可動子６０３′のストロークが長くなる。またこの構造で発電機を構成すれば、可動子の１回のストロークで、ｎサイクルの誘起電圧を発生することができ、発電出力を高めることができる。
【００６０】
図２１は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第９実施例）の電気機械ユニットの内部構造を概略的に示す斜視図である。本実施の形態の電気機械装置は、永久磁石及び磁極部の数以外の構成は、図１２〜図１４に示す電気機械装置と同じ構造を有している。そのため、図１２〜図１４に示す電気機械装置と同じ部材には、図１２〜図１４に付した符号に２００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態の電気機械装置は、永久磁石列７０９の一方の側に第１の磁極を構成する補助ヨーク７２７Ａの端部７２７ｃと補助ヨーク７２７Ｂの端部７２７ｃとを備えている。永久磁石列７０９の他方の側に１個の第２の磁極部７２３を備えている。巻線７１９は、第２の磁極部７２３の一部が、内部空間内に位置するように巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を有している。
【００６１】
次に、本実施の形態の電気機械装置が作動する態様について説明する。巻線７１９に一方向の電流が流れると、図２１の矢印Ａ５１で示すように、補助ヨーク７２７Ａの端部７２７ｃ→永久磁石７１３→磁極部７２３→永久磁石７１３→補助ヨーク７２７Ｂの端部７２７ｃ→ヨーク本体７２２→補助ヨーク７２７Ａの順番で磁束が流れて閉磁路（Ａ５１）が構成される。この閉磁路（Ａ５１）に磁束が流れると、補助ヨーク７２７Ａの端部７２７ｃ及び補助ヨーク７２７Ｂの端部７２７ｃ並びに磁極部７２３と永久磁石列７０９との間に反発と吸引が発生して、図２２に示すように、可動子７０３が複数の永久磁石７１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク７２７Ａから補助ヨーク７２７Ｂに向かう方向に移動する。図１９に示す状態では、巻線７１９には、図２１に示す例と逆の方向に電流が流れる。これにより、図２２の矢印Ａ５２に示すように、図２１に示す例とは逆方向に磁束が流れて矢印Ａ５２で示す閉磁路が形成される。図２２に示す閉磁路に磁束が流れると、補助ヨーク７２７Ａの端部７２７ｃ及び補助ヨーク７２７Ｂの端部７２７ｃ並びに磁極部７２３と永久磁石列７０９の永久磁石７１３との間に反発・吸引が発生して、可動子７０３が複数の永久磁石７１３のピッチ分（τｐ）だけ補助ヨーク７２７Ｂから補助ヨーク７２７Ａに向かう方向（元に戻る方向）に移動する。これを繰り返して可動子７０３は固定子７０５に対して往復運動を行う。
【００６２】
本実施の形態の電気機械装置によれば、１個の第２の磁極部７２３だけを、巻線７１９の内部空間に位置させて、電気機械装置の最小化を図ることができる。本実施の形態の電気機械装置も、可動子７０３を外力で往復運動させることにより発電機として機能する。
【００６３】
図２３及び図２４は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第１０実施例）の電気機械ユニットの内部構造を概略的に示す斜視図及び断面図である。本実施の形態の電気機械装置は、第１及び第２の電気機械ユニット８０１Ａ，８０１Ｂを備えており、第１の電気機械ユニット８０１Ａの可動子８０３Ａと、第２の電気機械ユニット８０１Ｂの可動子８０３Ｂとは、逆方向に往復運動を行う。本実施の形態の電気機械装置では、図１６〜図１９に示す電気機械装置の連結部材６２９Ａ及び６２９Ｂに相当する連結部材が存在していない。そのため言い換えると、第１及び第２の電気機械ユニット８０１Ａ，８０１Ｂの可動子８０３Ａ，８０３Ｂは互いに独立して動き得る。その他の構造は、一方の永久磁石列の着磁方向が他方の永久磁石列の着磁方向とは逆になっているだけで、図１６〜図１９に示す電気機械装置と基本的に同じである。そのため本実施の形態において、図１６〜図１９に示す電気機械装置の可動子と同じ部材には、図１６〜図１９に付した符号に３００を加えた符号を付して、その説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態においても、第１及び第２のヨーク部材８２１Ａ及び８２１Ｂは、巻線８１９Ａ及び８１９Ｂで発生した磁束が流れる閉磁路を構成するために寄与する。第１及び第２の電気機械ユニット８０１Ａ，８０１Ｂは、第１の電機子ユニット８２０Ａの第１の磁極部アセンブリ８１５と、第２の電機子ユニット８２０Ｂの第１の磁極部アセンブリ８１５とが巻線を介して対向するように、平行に配置されている。第１のヨーク部材８２１Ａの端部８２１ｃは、第１の電気機械ユニット８０１Ａの巻線８１９Ａに励磁される磁極の一部を構成している。第１のヨーク部材８２１Ａの端部８２１ｃ及び端部８２１ｄ並びに第１のヨーク部材８２１Ａの端部８２１ｃ及び端部８２１ｄは、巻線８１９Ａ及び８１９Ｂに励磁電流が流されて閉磁路に磁束が流れたときに、磁極部８２３と同様に固定子８０５Ａ及び８０５Ｂの磁極部を構成する。このように第１のヨーク部材８２１Ａの端部８２１ｃ及び端部８２１ｄ並びに第１のヨーク部材８２１Ａの端部８２１ｃ及び端部８２１ｄによって形成される磁極部は、巻線８１９Ａの内部空間内には位置していない。
【００６５】
第１の電気機械ユニット８０１Ａの永久磁石列８０９Ａと、第２の電気機械ユニット８０１Ｂの永久磁石列８０９Ｂとは、運動方向に永久磁石８１３が１個分ずれた状態で配置されている。このように１個分ずれた状態で、第１の電気機械ユニット８０１Ａの永久磁石列８０９Ａと第２の電気機械ユニット８０１Ｂの永久磁石列８０９Ｂとは、電気角で１８０°位置がずれるように配置されている。具体的には、第１の電気機械ユニット８０１Ａの永久磁石列８０９Ａの１個の永久磁石８１３は、第２の電気機械ユニット８０１Ｂの永久磁石列８０９Ｂの異極性の１個の永久磁石８１３と同じ位置に並んでいる。また、第１の電機子ユニット８２０Ａの巻線８１９Ａと、第２の電機子ユニット８２０Ｂの巻線８１９Ｂとは、電気角で１８０°の位相差を持って電流が流される。
【００６６】
図２４の状態で、第１の電機子ユニット８２０Ａの巻線８１９Ａと、第２の電機子ユニット８２０Ｂの巻線８１９Ｂに電気角で１８０°位相差を持って電流が流れるときには、図２５（Ａ）の矢印Ａ６１に示す閉磁路を形成するように、第１のヨーク部材８２１Ａの端部８２１ｃから、第１の電気機械ユニット８０１Ａの永久磁石８１３及び第１の電機子ユニット８２０Ａの磁極部８２３を交互に通って第２のヨーク部材８２１Ｂの端部８２１ｃへ磁束が蛇行して流れる。第２のヨーク部材８２１Ｂの端部８２１ｃに流れた磁束は、第２のヨーク部材８２１Ｂの反対側の端部８２１ｄから第２の電気機械ユニット８０１Ｂの永久磁石８１３及び第２の電機子ユニット８２０Ｂの磁極部８２３を交互に通って第１のヨーク部材８２１Ａの端部８２１ｄへ磁束が蛇行して流れる。第１のヨーク部材８２１Ａの端部８２１ｄに流れた磁束は、第１のヨーク部材８２１Ａの反対側の端部８２１ｃから第１の電気機械ユニット８０１Ａの磁極部８２３に流れる。このように閉磁路を磁束が流れると、図２５（Ａ）に示す状態から図２５（Ｂ）に示すように、可動子８０３Ａは永久磁石８１３のピッチ分（τｐ）だけ第１のヨーク部材８２１Ａから第２のヨーク部材８２１Ｂに向かう方向に移動し、可動子８０３Ｂも、永久磁石８１３のピッチ分（τｐ）だけ第２のヨーク部材８２１Ｂから第１のヨーク部材８２１Ａに向かう方向に移動する。図２５（Ｂ）に示す状態で、巻線８１９Ａ及び８１９Ｂに逆方向の電流が流れると、図２５（Ｂ）の矢印Ａ６２で示す閉磁路内を磁束が流れ、第１の電気機械ユニット８０１Ａの可動子８０３Ａが、永久磁石８１３のピッチ分（τｐ）だけ第２のヨーク部材８２１Ｂから第１のヨーク部材８２１Ａに向かう方向（元に戻る方向）に移動し、第２の電気機械ユニット８０１Ｂの可動子８０３Ｂが、永久磁石８１３のピッチ分（τｐ）だけ第１のヨーク部材８２１Ａから第２のヨーク部材８２１Ｂに向かう方向（元に戻る方向）に移動する。
【００６７】
本実施の形態の電気機械装置においては、第１の電気機械ユニット８０１Ａの可動子８０３Ａと第２の電気機械ユニット８０１Ｂの可動子８０３Ｂは、両方とも負荷に接続してもよいし、どちらか一方だけを負荷に接続してもよい。
【００６８】
本実施の形態の電気機械装置によれば、第１の電気機械ユニット８０１Ａの可動子８０３Ａの振動と第２の電気機械ユニット８０１Ｂの可動子８０３Ｂの振動とが相互に打ち消し合い、電気機械装置全体の振動を低減できる。
【００６９】
本実施の形態も、可動子８０３Ａ及び８０３Ｂを外力で異なる方向に往復動作させることにより、巻線８１９Ａ及び８１９Ｂに誘起電圧を誘起させて発電をする発電機として機能する。この発電機では、巻線８１９Ａ及び８１９Ｂを逆並列接続して、交流電力を取り出せばよい。
【００７０】
図２６は、本発明の他の実施の形態の電気機械装置（第１１実施例）の電気機械ユニットの構造を概略的に示す斜視図である。図２７（Ａ）乃至（Ｄ）は、本実施の形態の磁束の流れと動きを説明するために用いる図である。本実施の形態の電気機械装置は、図１２乃至図１４に示した実施の形態と構造がよく似ている。図１２乃至図１４に示した実施の形態の電気機械装置は、可動子５０３が延びる方向に往復運動するが、本実施の形態では、可動子が可動子９０３の中心線を中心にして所定の角度範囲を回動または揺動運動する。その他の構造は、図１４〜図１７に示す電気機械装置と基本的に同じである。図２６及び図２７においては、図１４乃至図１７に示した実施の形態で使用する部材と同じ部材には、図１４〜図１７に付した符号に４００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態では、円柱状の可動子９０３の両端が、ボールベアリング９４０及び９４１によって回動自在に支持されている点が、図１４乃至図１７に示した実施の形態の電気機械装置とは異なる。図２７（Ａ）に示すように巻線９１９に電流が流れて形成される蛇行磁路を含む閉磁路（Ａ５１）に磁束が流れる。この場合、図２７（Ｂ）に示すようにヨーク部材９２１の補助ヨーク９２７Ａと磁極部９２３との間には、図示の方向に磁束が流れ、可動子９０３は図示の矢印方向（反時計回り方向）に回動する。次に図２７（Ｃ）に示すように、巻線９１９に流れる逆方向の電流が流れると、図２７（Ｃ）に示すように蛇行磁路を含む閉磁路Ａ５２に逆方向の磁束が流れる。この場合、図２７（Ｄ）に示すようにヨーク部材９２１の補助ヨーク９２７Ａと磁極部９２３との間に図示の方向に磁束が流れて、可動子９０３は図示の矢印方向（時計回り方向）に回動する。以後巻線９１９に流れる電流の方向が変わるたびに可動子９０３の回動方向が変わり、可動子９０３は可動子の中心線を回転中心として所定の角度範囲内を回動運動する。本実施の形態の構造において、可動子９０３を前述の角度範囲内で揺動運動させれば、巻線９１９には交流電圧が誘起されて、電気機械装置は交流発電機となる。また可動子９０３を一方向に連続回転させると、巻線には直流電圧が誘起されて、電気機械装置は直流発電機となる。
【００７１】
上記各実施の形態では、永久磁石列を備えたユニットが可動子となり、巻線を備えた電機子ユニットが固定子となる電気機械装置であるが、理論的には、永久磁石列を備えたユニットを固定子とし、電機子ユニットを可動子とすることができるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば、磁気抵抗を大きく増加させることなく、巻線の巻線量を増やせる。その結果、電気機械装置のサイズあたりの最大推力または最大出力を高めることができる。
【００７３】
また、本発明によれば、磁極部を小さく形成できるため、鉄量を少なくして、電気機械装置の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  電気機械ユニット
３  可動子
５  固定子
９  永久磁石列
１３  永久磁石
１５  第１の磁極部アセンブリ
１７  第２の磁極部アセンブリ
１９  巻線
２０  電機子ユニット
２１Ａ，２１Ｂ  ヨーク部材
２３  磁極部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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