(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなる構造物に吸着して走行する磁性体移動車に備えられる磁性体移動車用車輪であって、
複数の磁石からなる磁石群と、
中心部に車軸の回転を伝達するホイールが設けられる環状の可撓性部材からなり、前記磁石群を構成する前記磁石を少なくとも周方向に沿って配列した状態で保持する磁石保持部と、
前記磁石群を保持した前記磁石保持部の、前記構造物との接触面を被覆し、前記構造物との間に摩擦を生じさせる摩擦部材からなる摩擦部と、
からなり、
前記磁石群を構成する前記磁石は、前記車輪の車軸に対して平行な幅方向にも複数配列され、前記車輪の径方向を磁極方向として、少なくとも前記幅方向に隣接する磁石の極性が逆になるように配置され、
前記磁石保持部は、前記各磁石の間に介在する非磁性弾性体と、前記非磁性弾性体に埋設されて前記各磁石の間隔を維持する非磁性剛体球とを備えることを特徴とする、磁性体移動車用車輪。
【請求項２】
前記磁石保持部は、前記中心部側に、前記各磁石の磁力を互いに伝達する環状の可撓性通磁部材を備えることを特徴とする、請求項１に記載の磁性体移動車用車輪。
【請求項３】
前記磁石保持部は、前記各磁石と前記可撓性通磁部材との間に、前記各磁石の前記可撓性通磁部材に対する移動を許容する摺動部を備えることを特徴とする、請求項２に記載の磁性体移動車用車輪。
【請求項４】
前記磁石群を構成する前記磁石は、前記幅方向に偶数配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁性体移動車用車輪。
【請求項５】
前記磁石群を構成する前記磁石は、少なくとも周方向に８個以上等間隔に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁性体移動車用車輪。
【請求項６】
前記磁石保持部は、前記構造物との接触面側に、前記各磁石がそれぞれ収納される複数の凹部を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁性体移動車用車輪。
【請求項７】
前記摩擦部は、ゴム、シリコン、またはシリコンゲルのうちいずれか１つからなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁性体移動車用車輪。
【請求項８】
車両の進行方向に並設された４つ以上の車体節と、
隣接する前記車体節に対して屈曲可能に前記車体節を支持する３つ以上の支軸と、
前記支軸において前記車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の車輪と、
前記各車輪を駆動する車輪駆動部と、
を備え、
前記各車輪は、
複数の磁石からなる磁石群と、
中心部に車軸の回転を伝達するホイールが設けられる環状の可撓性部材からなり、前記磁石群を構成する前記磁石を少なくとも周方向に沿って配列した状態で保持する磁石保持部と、
前記磁石群を保持した前記磁石保持部の、構造物との接触面を被覆し、前記構造物との間に摩擦を生じさせる摩擦部材からなる摩擦部と、
からなり、
前記磁石群を構成する前記磁石は、前記車輪の車軸に対して平行な幅方向にも複数配列され、前記車輪の径方向を磁極方向として、少なくとも前記幅方向に隣接する磁石の極性が逆になるように配置され、
前記磁石保持部は、前記各磁石の間に介在する非磁性弾性体と、前記非磁性弾性体に埋設されて前記各磁石の間隔を維持する非磁性剛体球とを備えることを特徴とする、磁性体移動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体からなる構造物に吸着して走行する磁性体移動車に備えられる磁性体移動車用車輪およびこれを備えた磁性体移動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や火力発電所、化学プラント、製鉄プラント、各種タンク、船舶等においては、機器の保全状態を検査し、必要に応じて補修作業を行う必要がある。しかしながら、補修作業を行う現場が、例えば凹凸が激しかったり、急傾斜があったり、狭隘であったり、高所であったりする場合には、作業者が近づくことが難しく、効率的な作業を行うことができない。また、作業現場によっては、安全上の観点から作業者が作業現場に近づくことができない場合もある。
【０００３】
そこで、近年では、作業装置を搭載し、磁性体からなる磁性体構造物の路面に吸着した状態で走行可能な磁性体移動車が提案されている。例えば特許文献１には、車両の進行方向に並設された剛体で５つ以上の車体節、並びに、各車体節を隣接する車体節に対して折り畳み及び展開動作可能に支持する４つの支軸、を備えた車両本体と、車両本体に対して車軸が回転可能に支持された６輪以上で磁力を有する車輪と、から構成される磁性体移動車が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の磁性体移動車の前端の車輪から後端の車輪までの間に配置される４つ以上の支軸は、車軸方向視で、車輪の外側で車輪間に配置される第１の支軸と、車輪の内側に配置される第２の支軸とからなり、第２の支軸は、車軸方向視で、最前部の両輪と最後部の両輪以外の車輪（以下、中輪という）の内側に２つあり、車軸は最前部の車体節、最後部の車体節、同じ車輪の内側に配置される第２の支軸間の車体節に設けられている。このような構成とすることで、磁性体移動車を磁性体に吸着させた状態で、急峻な傾きを有する磁性体表面上または急角度で入隅もしくは出隅となる磁性体表面上において、安定的に走行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鋼構造物をはじめとする磁性体構造物の表面（路面）は、曲面もあるが、多くは平坦な面にリブ板が付設されているような凹凸構造である。磁性体構造物の表面を連続走行して撮影点検するには、これらの凹凸や鉛直面、底面を磁力吸着走行可能な磁性体移動車は有効である。しかしながら、入り隅、出隅などの構造体の隅部を通過する際には、磁性吸着力の低下や摩擦係数の低減で、吸着走行が困難となる場合があった。
【０００７】
例えば、クローラー等の無限軌道では、路面に対して大きな吸着面積を得ることが可能であり高い吸着力を期待できる。しかし、無限軌道を構成する各履板が剛体の磁石から成ると、例えば先端の突起した構造体表面、すなわちボルトやリベットの端面が整列しているような磁性体構造物の突起部を走行する場合、無限軌道と磁性体構造物との接触が点接触となる。さらに、履板が剛体であるため、接触点の数も限定されて少なくなり、磁性体移動車が突起部を通過するときの磁性体構造物への吸着力が不十分であった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、磁性体構造物の表面形状に因らずに当該表面に連続的に磁力吸着して走行することが可能な、新規かつ改良された磁性体移動車用車輪およびこれを備えた磁性体移動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、磁性体からなる構造物に吸着して走行する磁性体移動車に備えられる磁性体移動車用車輪が提供される。かかる車輪は、複数の磁石からなる磁石群と、中心部に車軸の回転を伝達するホイールが設けられる環状の可撓性部材からなり、磁石群を構成する磁石を少なくとも周方向に沿って配列した状態で保持する磁石保持部と、磁石群を保持した磁石保持部の、構造物との接触面を被覆し、構造物との間に摩擦を生じさせる摩擦部材からなる摩擦部と、からなることを特徴とする。
【００１０】
磁石群を構成する磁石は、車輪の車軸に対して平行な幅方向にも複数配列してもよい。
【００１１】
さらに、磁石群を構成する磁石は、車輪の径方向を磁極方向として、少なくとも幅方向に隣接する磁石の極性が逆になるように配置され、磁石保持部は、各磁石の間に介在する非磁性弾性体と、非磁性弾性体に埋設されて各磁石の間隔を維持する非磁性剛体球とを備えてもよい。
【００１２】
また、磁石保持部は、中心部側に、各磁石の磁力を互いに伝達する環状の可撓性通磁部材を備えてもよい。
【００１３】
また、磁石保持部は、各磁石と可撓性通磁部材との間に、各磁石の可撓性通磁部材に対する移動を許容する摺動部を備えてもよい。
【００１４】
また、磁石群を構成する磁石は、幅方向に偶数配置されてもよい。
【００１５】
また、磁石群を構成する磁石は、少なくとも周方向に８個以上等間隔に配置してもよい。
【００１６】
さらに、磁石保持部は、構造物との接触面側に、各磁石がそれぞれ収納される複数の凹部を備えてもよい。
【００１７】
摩擦部は、ゴム、シリコン、またはシリコンゲルのうちいずれか１つから形成することができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両の進行方向に並設された４つ以上の車体節と、隣接する車体節に対して屈曲可能に車体節を支持する３つ以上の支軸と、支軸において車体節を屈曲可能に設けられ、車両の進行方向に対して直交する車軸に設けられた少なくとも３対以上の車輪と、各車輪を駆動する車輪駆動部と、を備え、各車輪は、複数の磁石からなる磁石群と、中心部に車軸の回転を伝達するホイールが設けられる環状の可撓性部材からなり、磁石群を構成する磁石を少なくとも周方向に沿って配列した状態で保持する磁石保持部と、磁石群を保持した磁石保持部の、構造物との接触面を被覆し、構造物との間に摩擦を生じさせる摩擦部材からなる摩擦部と、からなることを特徴とする、磁性体移動車が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、磁性体構造物の表面形状に因らずに当該表面に連続的に磁力吸着して走行することが可能な磁性体移動車用車輪およびこれを備えた磁性体移動車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁性体移動車を示す概略斜視図である。
【図２】同実施形態に係る磁性体移動車に設けられる車輪の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る磁性体移動車に設けられる車輪の構成を示す分解斜視図である。
【図４】同実施形態に係る車輪の模式的な幅方向断面図である。
【図５】同実施形態に係る車輪のより詳細な構成を示す部分斜視図である。
【図６】同実施形態に係る車輪の模式的な周方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
＜１．第１の実施形態＞
（１−１．磁性体移動車の構成）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る磁性体移動車１０の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る磁性体移動車１０を示す概略斜視図である。図１において、車輪１００ｂについては一部の構成要素を省略して記載している。また、図１では、図１紙面上下方向を重力方向とし、ｘｙｚ座標は磁性体移動車１０についての座標である。図１では、磁性体移動車１０のｙ方向が重力方向と略一致している状態（すなわち、磁性体構造物５の側面走行状態）を示している。
【００２３】
本実施形態に係る磁性体移動車１０は、複数の磁石からなる磁石群を備えた６つの車輪１００ａ〜１００ｆを有しており、磁性体構造物５に吸着しながら磁性体上を走行する車両である。磁性体移動車１０は、図１に示すように、４つの車体節１２ａ〜１２ｄを連結して構成された車体と、当該車体の側部に、車体節１２ａ〜１２ｄの連結方向（ｘ方向）に配列された３対の車輪１００ａ〜１００ｆとからなる。
【００２４】
車体節１２ａ〜１２ｄは、車両の基台を構成する剛体である。図１に示すように、車体節１２ａ〜１２ｄは、車両が水平面に置かれた状態で各車体節１２ａ〜１２ｄの底面が面一となるように、車両の進行方向（ｘ方向）に並設される。各車体節１２ａ〜１２ｄはｙ方向に延びる支軸（図示せず。）によって連結されている。支軸の数は車体節の数より１少なく、本実施形態では、３つの支軸が設けられる。支軸は、隣接する車体節１２ａ〜１２ｄを回転可能に支持する。したがって、支軸により連結された車体節１２ａ〜１２ｄは支軸回りに相対的に回転させることができる。これにより、磁性体移動車１０は、車体を屈曲させることが可能となる。なお、図１には示していないが、支軸によって接続された車体節１２ａ〜１２ｄの相対的な回転範囲を規制する回転規制部材を設けてもよい。
【００２５】
車輪１００ａ〜１００ｆは、磁性体構造物５に吸着するための磁力を有する弾性体車輪である。各車輪１００ａ〜１００ｆは、図２に示すように、複数の磁石１１２からなる磁石群１１０と、環状の可撓性部材からなり、磁石群１１０を構成する各磁石１１２を周方向および幅方向に配列した状態で保持する磁石保持部１２０と、磁石群１１２を保持した磁石保持部１２０の、磁性体構造物５との接触面を被覆し、磁性体構造物５との間に摩擦を生じさせる摩擦部材からなる摩擦部１３０と、からなる。
【００２６】
磁石群１１０を構成する磁石１１２は、例えば希土類磁石等からなる永久磁石である。本実施形態に係る磁石１１２は、すべて同一の大きさ、形状、および特性を有する板状のものとするが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、車輪１００の形状や、当該車輪１００を備える磁性体移動車１０を走行させる路面の状態に応じて、磁石１１２の大きさや形状、特性の異なるものを用いてもよい。例えば、路面形状と略同様の形状となるように車輪１００を変形させたい場合には、磁石１１２のサイズを小さくして、柔軟性を持たせるようにしてもよい。このとき、磁石の数やその特性を調整して、磁性体構造物５への十分な吸着力を確保できるようにするのがよい。
【００２７】
磁石１１２は、磁石保持部１２０に形成された複数の凹部１２２にそれぞれ収納される。また、磁石保持部１２０は、可撓性部材から形成されている。これにより、各磁石１１２が磁石１１２間の立体的な距離を保持しながら磁石保持部１２０の変形可能な範囲において自在にその位置を変えることができる。言い換えると、磁石保持部１２０は、各磁石群１１２を周方向と幅方向とでは相対位置が変化しないように保持するとともに、その弾性から径方向には各磁石１１２を柔軟に移動可能に保持する。このような磁石保持部１２０は、例えば、ゴムやシリコン、シリコンゲル等のように、可撓性が高く、温度等による体積変化の小さい材料から形成されるのが望ましい。
【００２８】
磁石１１２が磁石保持部１２０の凹部１２２に収納された状態を、図１の車輪１００ｂに示す。磁石保持部１２０の凹部１２２は、磁性体構造物５の路面と対向する側（すなわち、外周面側）に、磁石保持部１２０の幅方向に沿って設けられた第１の壁部１２４ａと周方向に沿って設けられた第２の壁部１２４ｂからなる壁部１２４により形成された空間である。壁部１２４の高さ（車輪１００の径方向の長さ）は、例えば凹部１２２に収容される磁石１１２の高さと略同一に形成される。これにより、磁性体構造物５と接触する車輪１００の接触面を滑らかにすることができる。
【００２９】
図２に示す磁石保持部１２０は、２０の第１の壁部１２４ａと２つの第２の壁部１２４ｂとを備える。したがって、当該磁石保持部１２０は、車輪１００の幅方向に３つ、周方向に２０の磁石１１２を収容することができる。もちろん、車輪１００に設ける磁石１１２の数および配置は図２に示す例に限定されない。本実施形態に係る車輪１００は、車輪１００が確実に磁性体構造物５に接触し、かつ車輪１００の表面形状を変形できるように磁石１１２が設けられていればよく、具体的には、車輪の幅方向に少なくとも１つ、周方向に少なくとも８つの磁石１１２を備えていればよい。
【００３０】
ここで、車輪１００ａ〜１００ｆに円環型の磁石を用いた場合を考えると、車輪の回転走行によっても回転中心と走行面の距離は常に一定である。これに対して、本実施形態に係る磁石群１１０のように分割して多角形化すると、車輪の回転走行時に走行面と車輪中心の幾何学的な距離が変動する。周方向における磁石の分割数をｎとすると、変動距離Δｈと円形磁石の半径（すなわち、一定となる距離）ｒとの比率は下記数式１で表される。
【００３１】
Δｈ／ｒ＝１−ｃｏｓ（π／ｎ）      ・・・（数式１）
【００３２】
変動距離Δｈは、車体の不必要な上下動と、吸着磁石が入れ替わる際の吸着力変動に比例する。変動比率（Δｈ／ｒ）を小さくするには分割数ｎが大きい方がよいが、分割数を大きくし過ぎて磁石１１２のサイズが小さくなると、磁石間の隙間の割合が増加し、平均的な吸着力低下が懸念される。また、磁石１１２の半径方向の厚みは半径の約１０〜２０％程度であることから、磁石の形状が扁平となる（細長くなる）と製作困難や磁力低下を招いてしまう。例えば、数式１で表される変動比率（Δｈ／ｒ）を０．０８以下とすると、分割数ｎは８以上となる。実際には、磁石の分割数ｎは２０程度とするのがよい。
【００３３】
また、本実施形態に係る磁石保持部１２０は、磁石群１１０を構成する各磁石１１２を周方向および幅方向において等間隔に保持している。これにより、磁性体構造物５の路面と接触する箇所によらず、車輪１００は安定して磁性体構造物５に吸着することができる。しかし、本発明はかかる例に限定されず、磁石１１２間の間隔を車輪１００の箇所に応じて異なるようにしてもよい。
【００３４】
磁石１１２を保持した磁石保持部１２０には、その表面を覆うように摩擦部１３０が設けられる。摩擦部１３０は、磁性体構造物５の表面と直接的に接触する部分であり、少なくとも磁石保持部１２０の磁性体構造物５の表面と接触する可能性のある部分に設けられる。図２に示す摩擦部１３０は、磁石保持部１２０全体を覆うように、外周部１３２および側部１３４ａ、１３４ｂを有しているが、本発明はかかる例に限定されず、例えば磁性体構造物５との接触する可能性の高い外周部１３２のみから摩擦部１３０を構成してもよい。
【００３５】
摩擦部１３０は、車輪１００と磁性体構造物５との間に摩擦を生じさせるために設けられる摩擦部材である。摩擦部１３０は、磁性体構造物５との摩擦係数が高い材料、例えばゴムやシリコン、シリコンゲル等から形成される。摩擦部１３０と磁性体構造物５との摩擦係数μは、例えば約０．１〜０．９に設定することができる。これにより、磁性体構造物５に対する車輪１００の滑りを低減することができ、車輪１００の接線力を効率よく発生することができる。したがって、車体の姿勢に拘わらず車輪１００が磁性体構造物５からずり落ちるのを防止できる。
【００３６】
磁石保持部１２０と摩擦部１３０とは同一材質の材料から形成してもよく、異なる材質の材料から形成してもよい。これらの部材を同一材質の材料で形成すれば、磁石保持部１２０と摩擦部１３０とを一体形成可能となり、製作を容易にすることができる。一方で、可撓性を重視する磁石保持部１２０と、摩擦係数かつ耐摩耗性を重視する摩擦部１３０とでは、要求される性能が異なる。したがって、要求される性能に適した材質の材料を磁石保持部１２０と摩擦部１３０とでそれぞれ選択することで、高性能の車輪１００を実現することができる。
【００３７】
なお、磁石保持部１２０の中心部１２６には、車軸の回転を伝達するホイール（図示せず。）が設けられる。ホイールは、車輪１００ａ〜１００ｆの回転中心となり、後述する伝達ギアにより伝達された駆動力で車輪１００ａ〜１００ｆを回転させる車軸（図示せず。）と連結されている。車軸は、車体節１２ａ〜１２ｄを連結する支軸の延設方向（ｙ方向）に突出している。車軸の一端は、各車輪１００ａ〜１００ｆを回転駆動するモータおよび駆動力を伝達する伝達ギアを備える駆動機構であるギアードモータの伝達ギアの最終段に配置される最終ギアと係合している。車軸の他端には、車輪１００ａ〜１００ｆがそれぞれ取り付けられている。
【００３８】
このような構成の磁性体移動車１０は、当該磁性体移動車１０に搭載される、あるいは別個に設けられる制御装置によって各車輪１００ａ〜１００ｆの独立したトルク制御が行われる。これにより、車体を屈曲、または伸展させることができ、磁性体構造物５の入り隅や出隅、鉛直面等も通過することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る磁性体移動車１０は、３対６輪以上の車輪１００ａ〜１００ｆを備えるのがよい。車体節１２ａ〜１２ｄの屈曲を利用して磁性体移動車１０が入り隅や出隅などの角部を走行する際、角部に接している車輪は接地面積が極端に減少し、吸着磁力も不足する。このため、角部にある１対２輪の車輪が走行面から脱落したとしても、残りの２対４輪の車輪またはそれ以上の車輪の吸着力があれば、脱落した１対２輪の車輪およびこれに付随する車体節の重力を保持することができ、車体全体の落下を未然に防止できる可能性を高めることができる。
【００４０】
また、車輪は、前端輪、後端輪、および中間輪に分類できる。このとき、中間輪は１対以上であるが、中間輪近傍には車体節同士を連結する支軸が入るので、中間輪が設けられる位置に配置される車体節は２つ以上となる。すなわち、磁性体移動車１０は、車体節と車輪とが下記数式２の関係を満たすように構成される。なお、車輪対数は３以上であるとする。
【００４１】
車体節数＝２×（車輪対数−１）      ・・・（数式２）
【００４２】
例えば、本実施形態のように３対６輪の車輪１００ａ〜１００ｆを備える場合、車体節は２×（３−１）＝４節となり、５対１０輪の車輪を備える場合、車体節は２×（５−１）＝８節となる。
【００４３】
（１−２．車輪の作用）
本実施形態に係る磁性体移動車１０は、通常の平滑な面上での移動性を損なわずに、角部や突起部においても磁性体構造物５に吸着して移動可能とするために、車輪１００ａ〜１００ｆに複数の磁石１１２を内装している。すなわち、本実施形態に係る車輪１００ａ〜１００ｆは、磁性体構造物５に吸着するための複数の磁石１１２を、可撓性を有する磁石保持部１２０により所定の間隔を有して保持している。
【００４４】
このような車輪１００ａ〜１００ｆは、接触する磁性体構造物５の路面が入り隅や出隅、さらには平坦な面にリブ板が付設されている凹凸面等の角部であるとき、路面の形状に沿ってその形状を適度に変形させることができる。例えば、路面が凹凸面であるとき、路面の凹凸によって車輪１００ａ〜１００ｆの磁石保持部１２０が撓む。磁石保持部１２０の撓みにより、これに保持された各磁石１１２も磁石保持部１２０が変形する前の状態から位置や角度が路面の形状に沿って変化する。これにより磁石１１２は路面との接触面積が大きくなり、路面への吸着力を高めることができ、磁性体構造物５の路面形状に因らずに当該路面に連続的に磁力吸着して走行することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態に係る車輪１００ａ〜１００ｆは、磁性体構造物５との接触面に、路面との間に摩擦を生じさせる摩擦部１３０が設けられている。これにより、磁性体構造物５に対する車輪１００の滑りを低減することができ、車輪１００の接線力が十分に確保されて回転トルクを効率よく伝達することができる。したがって、車輪１００が磁性体構造物５からずり落ちるのを防止できる。
【００４６】
＜２．第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、車輪の構成以外については、本実施形態は上記の第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４７】
図３に示すように、車輪２００は、複数の磁石２１２からなる磁石群２１０と、磁石保持部２２０と、摩擦部１３０と、からなる。磁石群２１０を構成する磁石２１２は、上記の第１の実施形態と同様の磁石であるが、磁極方向（Ｎ極とＳ極とを結ぶ方向）が車輪２００の径方向になり、周方向および幅方向に隣接する磁石２１２同士の間で極性が逆になるように配置されている。
【００４８】
かかる磁石群２１０の作用について、図４を参照してさらに説明する。図４は、車輪２００の模式的な幅方向断面図である。図示されているように、上記のような磁石２１２の配置によって、互いに隣接した磁石２１２同士の間でＮ極からＳ極への磁力線が形成される。この磁力線が磁性体構造物の内部を通過することで、磁石２１２と磁性体構造物との間に吸着力が作用する。それゆえ、幅方向に配列される磁石２１２の数は、磁力線が閉じるように偶数であることが望ましい。図３の例では、幅方向に配列される磁石２１２は４個であるが、本発明の実施形態はこの例には限られず、幅方向に配列される磁石２１２の数は例えば２個、６個、８個などであってもよい。
【００４９】
幅方向に配列された複数の磁石２１２のそれぞれから磁力線が形成されていることによって、例えば車輪２００が図４に示すように磁性体構造物５に対して傾いた場合にも、磁性体構造物５の表面から離れた一部の磁石（磁石２１２ａおよび磁石２１２ｂ）からの磁力線が吸着力に寄与しなくなる一方で、まだ磁性体構造物５の表面に近い残りの磁石（磁石２１２ｃおよび磁石２１２ｄ）からの磁力線によって吸着力を維持することができる。
【００５０】
ここで、磁力線は、磁性体構造物５に面する側に形成されるのと同様に、磁石保持部２２０の中心部１２６側にも形成される。そこで、本実施形態では、磁石保持部２２０の一部として、中心部１２６側に各磁石２１２の磁力を互いに伝達する円筒状の通磁部材２２１を設け、この通磁部材２２１を磁力線が通過するようにすることで、磁石２１２と磁性体構造物５との間の吸着磁力を強化する。
【００５１】
磁石保持部２２０全体としての可撓性を実現するために、通磁部材２２１は可撓性を有することが望ましい。従って、通磁部材２２１には、例えば鉄などの磁性金属の膜で形成されうる。このとき、通磁断面積を確保しつつ可撓性をもたせるために、複数の膜を重ね合わせて配置することが有効である。
【００５２】
なお、車輪２００の周方向に隣接する磁石２１２については、互いの磁力線の方向が放射線状に開いているため、磁性体移動車１０が平坦面を走行するのであれば、極性を逆にすることによる効果は幅方向に比べて小さい。しかし、磁性体移動車１０が凹凸面を走行する場合、例えば進行方向とは直角に延びる凸部に車輪２００が乗り上げて撓むと、周方向に隣接する磁石２１２の磁力線の方向も図３に示した幅方向の例と同様に略並行になり、隣接する磁石の極性が逆であれば幅方向の場合と同様の効果が得られる。したがって、周方向に隣接する磁石２１２についても極性が逆になるように配置することが望ましい。幅方向、周方向のいずれもについて、隣接する磁石２１２の極性が逆になるように配置すると、磁石２１２の極性の配置はいわゆる千鳥状配置になる。
【００５３】
続いて、図５を参照して、磁石保持部２２０の構成について、さらに詳細に説明する。図示されているように、磁石保持部２２０は、通磁部材２２１に加えて、弾性体２２３と、剛体球２２５と、摺動部２２７とを有する。なお、図５では、説明のために一部の構成要素を省略して記載している。
【００５４】
弾性体２２３は、周方向に配列された磁石２１２の間に介在する弾性体２２３ａと、幅方向に配列された磁石２１２の間に介在する弾性体２２３ｂとを含む。弾性体２２３は、第１の実施形態における壁部１２４と同様に、各磁石２１２を周方向と幅方向とでは相対位置が変化しないように保持する。弾性体２２３ａ，２２３ｂは、例えば磁石２１２の高さ（車輪２００の径方向の長さ）とほぼ同じ高さに形成され、磁性体構造物５と接触する車輪２００の接触面を滑らかにしてもよい。
【００５５】
ここで、弾性体２２３は、磁石２１２と磁性体構造物５との間の吸着力に影響を与えないように非磁性体で形成される。また、弾性体２２３は、磁石２１２を保持するために、可撓性が高く、温度等による体積変化の小さい材料から形成されるのが望ましい。弾性体２２３は、例えばゴムやシリコン、シリコンゲル等で形成される。
【００５６】
図示された例では、磁石２１２と弾性体２２３ｂとが共通する矩形の断面形状を有し、幅方向に配列されて直方体状のブロックを形成する。このブロックが、間に弾性体２２３ａを介して周方向に配列される。このとき、弾性体２２３ａは、両側の磁石２１２および弾性体２２３ｂに隙間なく接触してこれらを保持するために、くさび形の断面形状を有することが望ましい。なお、別の例として、磁石２１２と弾性体２２３ｂとが共通するくさび形の断面形状を有し、弾性体２２３ａが矩形の断面形状を有してもよい。
【００５７】
剛体球２２５は、弾性体２２３に埋設されて、各磁石２１２の間隔を維持し、弾性体２２３によって各磁石２１２の周方向および幅方向の相対位置を保持することを可能にする。例えば図６に示すように、本実施形態では、隣接する磁石２１２同士の間で極性が逆になるように磁石２１２が配置される。それゆえ、隣接する磁石２１２同士の間には吸着力が働く。この場合、磁石２１２同士の間に介在するのが弾性体２２３だけでは、磁石２１２の吸着力に抗しきれず磁石２１２同士の周方向または幅方向の間隔が変化してしまう可能性がある。従って、本実施形態では、磁石２１２同士の吸着力に抗して変形しない剛体球２２５を埋設することによって、弾性体２２３を補強する。剛体球２２５も、磁石２１２と磁性体構造物５との間の吸着力に影響を与えないように、非磁性体で形成される。剛体球２２５は、例えば樹脂やセラミック、非磁性体金属等で形成される。
【００５８】
図示された例において、剛体球２２５は、周方向および幅方向について、隣接する磁石２１２の間に１つずつ配置される。各磁石２１２は、剛体球２２５との接触位置を中心にして揺動することが可能であり、従って車輪２００の径方向について移動可能である。つまり、剛体球２２５を設けることによって、弾性体２２３を補強しつつ、磁石保持部２２０全体としての可撓性を維持することが可能である。剛体球２２５は、例えば、磁石２１２がどちらの方向にも揺動可能なように、磁石２１２の表面の中央付近に接触することが望ましい。
【００５９】
なお、周方向に隣接する磁石２１２の間に介在する剛体球２２５については、磁石２１２の表面中央よりもやや中心部１２６寄りに接触するように設けられてもよい。これは、各磁石２１２の磁極間の距離が、磁石保持部２２０の中心部１２６側よりも磁性体構造物５に面する側で大きくなり、周方向に隣接する磁石２１２の間の吸着力が、磁性体構造物５に面する側よりも中心部１２６側でより強くなるためである。
【００６０】
さらに、本実施形態では、磁石保持部２２０の中心部１２６側に設けられる通磁部材２２１と磁石２１２との間に、摺動部２２７が設けられる。摺動部２２７は、磁石２１２が剛体球２２５を中心にして揺動するときに、通磁部材２２１に対して微小に移動することを容易にする。摺動部２２７は、磁石２１２との間の摩擦抵抗が低い、例えばテフロン（登録商標）、ＭＣナイロン（登録商標）などの低摺動抵抗の樹脂、表面粗度の小さい平滑な表面の金属、またはステンレスなどの膜で形成されうる。
【００６１】
以上で説明した本実施形態に係る車輪２００、およびこれを用いた磁性体移動車１０では、磁性体構造物５の路面への吸着力をより高めることができ、また車輪２００が幅方向に傾いた場合でもある程度の吸着力が確保される。従って、路面形状の凹凸がより激しい場合でも、当該路面に連続的に磁力吸着して走行することが可能である。
【００６２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、磁性体移動車１０は３つの支軸により連結された４つの車体節１２ａ〜１２ｄからなる車体を有しているが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、磁性体移動車１０の車体節は４つ以上であってもよく、したがって支軸は３つ以上であってもよい。また、車輪１００も３対以上設けることも可能である。
【００６４】
また、上記実施形態では、磁石保持部１２０の凹部１２２は摩擦部１３０が設けられる外周部１３２に開口するように形成されていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、各磁石１１２を保持するための壁部１２４のみからなる磁石保持部であってもよく、各磁石１１２を露出させずに埋め込まれた状態で保持する磁石保持部であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
５                  磁性体構造物
１０                磁性体移動車
１２ａ〜１２ｄ      車体節
１００（１００ａ〜１００ｆ），２００    車輪
１１０              磁石群
１１２，２１２      磁石
１２０，２２０      磁石保持部
１２２              凹部
１２４              壁部
１２６              中心部
１３０              摩擦部
１３２              外周部
１３４ａ，１３４ｂ  側部
２２１              通磁部材
２２３              弾性体
２２５              剛体球
２２７              摺動部
【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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