(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒内周面の対称位置に複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石を取付けた回転子と、
前記回転子の内側に、該回転子の中心軸を中心に所定角度毎に設置された複数の切換子とを具備し、
前記切換子の外周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記中心軸方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が外周方向に平行に設置され、
前記回転子の複数の磁石と対峙する前記切換子に設置された前記複数の永久磁石の磁極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えるために、前記切換子を前記中心軸と平行な方向に変位させる駆動手段と、を有し、
前記切換子に設置された前記複数のＮ極またはＳ極の永久磁石が前記回転子のＳ極とＮ極の永久磁石の両方に同時に対峙する状態において、前記切換子の永久磁石に作用する前記中心軸方向の力が釣り合う前に、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、または、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、
前記回転子に前記中心軸を中心にした回転力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【請求項２】
円筒外周面の対称位置に複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石を取付けた回転子と、
前記回転子の外側に、該回転子の中心軸を中心に所定角度毎に設置された複数の切換子とを具備し、
前記切換子の内周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記中心軸方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が内周方向に平行に設置され、
前記回転子の複数の磁石と対峙する前記切換子に設置された前記複数の永久磁石の磁極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えるために、前記切換子を前記中心軸と平行な方向に変位させる駆動手段と、を有し、
前記切換子に設置された前記複数のＮ極またはＳ極の永久磁石が前記回転子のＳ極とＮ極の永久磁石の両方に同時に対峙する状態において、前記切換子の永久磁石に作用する前記中心軸方向の力が釣り合う前に、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、または、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、
前記回転子に前記中心軸を中心にした回転力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【請求項３】
円筒内外周面の対称位置に複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石を取付けた回転子と、
前記回転子の内側及び外側に、該回転子の中心軸を中心に所定角度毎に設置された複数の切換子とを具備し、
前記切換子の前記回転子の内側の外周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記中心軸方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が外周方向に平行に設置され、
前記切換子の前記回転子の外側の内周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記中心軸方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が内周方向に平行に設置され、
前記回転子の複数の磁石と対峙する前記切換子に設置された前記複数の永久磁石の磁極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えるために、前記切換子を前記中心軸と平行な方向に変位させる駆動手段と、を有し、
前記切換子に設置された前記複数のＮ極またはＳ極の永久磁石が前記回転子のＳ極とＮ極の永久磁石の両方に同時に対峙する状態において、前記切換子の永久磁石に作用する前記中心軸方向の力が釣り合う前に、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、または、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、
前記回転子に前記中心軸を中心にした回転力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【請求項４】
前記駆動手段が、エンジンのピストン機構であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマグネット駆動機構。
【請求項５】
前記駆動手段が前記切換子を変位させる力を変動させることにより、前記回転子に付与される力を変動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマグネット駆動機構。
【請求項６】
前記回転子を固定し、前記複数の切換子を回転させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマグネット駆動機構。
【請求項７】
前記駆動手段が前記切換子を変位させる力を変動させることにより、前記切換子に付与される力を変動させることを特徴とする請求項６に記載のマグネット駆動機構。
【請求項８】
前記円筒外周面または前記円筒内周面に設置された前記複数の一群のＮ極の永久磁石と前記複数の一群のＳ極の永久磁石が、前記中心軸の方向に交互に複数段配置され、
前記切換子の外周面または内周面に設置された前記複数のＮ極の永久磁石と前記複数のＳ極の永久磁石が、前記中心軸の方向に交互に複数段配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のマグネット駆動機構。
【請求項９】
複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石が同一の直線方向に設置された移動板と、
複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記直線方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記直線方向に垂直な方向に平行に設置された切換板とを具備し、
前記移動板の複数の磁石と対峙する前記切換板に設置された前記複数の永久磁石の磁極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えるために、前記移動板を前記直線方向と垂直な方向に変位させる駆動手段と、を有し、
前記切換板に設置された前記複数のＮ極またはＳ極の永久磁石が前記移動板のＳ極とＮ極の永久磁石の両方に同時に対峙する状態において、前記切換板の永久磁石に作用する前記中心軸方向の力が釣り合う前に、
前記駆動手段が、前記切換板の前記複数のＮ極の永久磁石が前記移動板の永久磁石に対峙している状態を、前記切換板の前記複数のＳ極の永久磁石が前記移動板の永久磁石に対峙する状態にすることにより、または、
前記駆動手段が、前記切換板の前記複数のＳ極の永久磁石が前記移動板の永久磁石に対峙している状態を、前記切換板の前記複数のＮ極の永久磁石が前記移動板の永久磁石に対峙する状態にすることにより、
前記移動板に前記直線方向の推進力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【請求項１０】
前記移動板に設置された前記複数の一群のＮ極の永久磁石と前記複数の一群のＳ極の永久磁石が、前記直線方向と垂直な方向に交互に複数段配置され、
前記切換板に設置された前記複数のＮ極の永久磁石と前記複数のＳ極の永久磁石が、前記直線方向と垂直な方向に交互に複数段配置されていることを特徴とする請求項９に記載のマグネット駆動機構。
【請求項１１】
前記移動板を固定し、前記切換板を変位させることを特徴とする請求項７に記載のマグネット駆動機構。
【請求項１２】
前記駆動手段が前記切換板を変位させる力を変動させることにより、前記移動板に付与される力を変動させることを特徴とする請求項９または１０に記載のマグネット駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触な永久磁石同士の吸引力と反発力を利用して、直線変位を回転変位にまたは垂直変位を水平変位に変換するマグネット駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マグネットのみを用いたマグネットモータまたは駆動機構が種々提案されている。本出願人は、例えば特許文献１において、マグネットモータ及び駆動機構に関する技術を提案している。以下に、特許文献１のマグネットモータについて説明する。
【０００３】
特許文献１のマグネットモータは、円筒内周面の対称位置に複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石を取付けた回転子と、回転子の内側に設置された複数の切換子とを具備している。また、切換子の外周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が中心軸方向に配置されている。
【０００４】
そして、切換子の永久磁石に作用する回転中心に向かう力が釣り合ったタイミングで、駆動手段が切換子を中心軸と平行な方向に変位させて回転子に回転力を付与する構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０００２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の特許文献１のマグネットモータ及び駆動機構については、以下の課題があった。
【０００７】
（１）駆動手段による切換子の移動（変化）は容易にできるものの、回転子に十分な回転力を発生させることができないという問題があった。
【０００８】
（２）切換子を変位させる駆動手段の駆動力と回転子の回転力の関係が不明であり、所定の回転力を得たい場合に、いかなる駆動力を駆動手段に付与すべきかが明確でなかった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、回転子に十分な回転力を発生させることができ、かつ、切換子の駆動力を変動させることにより回転子に所定の回転力を付与することができるマグネット駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するため、以下の構成を備えるものである。
【００１１】
（１）円筒内周面の対称位置に複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石を取付けた回転子と、
前記回転子の内側に、該回転子の中心軸を中心に所定角度毎に設置された複数の切換子とを具備し、
前記切換子の外周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記中心軸方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が外周方向に平行に設置され、
前記回転子の複数の磁石と対峙する前記切換子に設置された前記複数の永久磁石の磁極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えるために、前記切換子を前記中心軸と平行な方向に変位させる駆動手段と、を有し、
前記切換子に設置された前記複数のＮ極またはＳ極の永久磁石が前記回転子のＳ極とＮ極の永久磁石の両方に同時に対峙する状態において、前記切換子の永久磁石に作用する前記中心軸方向の力が釣り合う前に、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、または、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、
前記回転子に前記中心軸を中心にした回転力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【００１２】
（２）円筒外周面の対称位置に複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石を取付けた回転子と、
前記回転子の外側に、該回転子の中心軸を中心に所定角度毎に設置された複数の切換子とを具備し、
前記切換子の内周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記中心軸方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が内周方向に平行に設置され、
前記回転子の複数の磁石と対峙する前記切換子に設置された前記複数の永久磁石の磁極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えるために、前記切換子を前記中心軸と平行な方向に変位させる駆動手段と、を有し、
前記切換子に設置された前記複数のＮ極またはＳ極の永久磁石が前記回転子のＳ極とＮ極の永久磁石の両方に同時に対峙する状態において、前記切換子の永久磁石に作用する前記中心軸方向の力が釣り合う前に、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、または、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、
前記回転子に前記中心軸を中心にした回転力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【００１３】
（３）円筒内外周面の対称位置に複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石を取付けた回転子と、
前記回転子の内側及び外側に、該回転子の中心軸を中心に所定角度毎に設置された複数の切換子とを具備し、
前記切換子の前記回転子の内側の外周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記中心軸方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が外周方向に平行に設置され、
前記切換子の前記回転子の外側の内周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記中心軸方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が内周方向に平行に設置され、
前記回転子の複数の磁石と対峙する前記切換子に設置された前記複数の永久磁石の磁極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えるために、前記切換子を前記中心軸と平行な方向に変位させる駆動手段と、を有し、
前記切換子に設置された前記複数のＮ極またはＳ極の永久磁石が前記回転子のＳ極とＮ極の永久磁石の両方に同時に対峙する状態において、前記切換子の永久磁石に作用する前記中心軸方向の力が釣り合う前に、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、または、
前記駆動手段が、前記切換子の前記複数のＳ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙している状態を、前記切換子の前記複数のＮ極の永久磁石が前記回転子の永久磁石に対峙する状態にすることにより、
前記回転子に前記中心軸を中心にした回転力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【００１４】
（４）前記駆動手段が、エンジンのピストン機構であることを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載のマグネット駆動機構。
【００１５】
（５）前記駆動手段が前記切換子を変位させる力を変動させることにより、前記回転子に付与される力を変動させることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載のマグネット駆動機構。
【００１６】
（６）前記回転子を固定し、前記複数の切換子を回転させることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載のマグネット駆動機構。
【００１７】
（７）前記駆動手段が前記切換子を変位させる力を変動させることにより、前記切換子に付与される力を変動させることを特徴とする前記（６）に記載のマグネット駆動機構。
【００１８】
（８）前記円筒外周面または前記円筒内周面に設置された前記複数の一群のＮ極の永久磁石と前記複数の一群のＳ極の永久磁石が、前記中心軸の方向に交互に複数段配置され、
前記切換子の外周面または内周面に設置された前記複数のＮ極の永久磁石と前記複数のＳ極の永久磁石が、前記中心軸の方向に交互に複数段配置されていることを特徴とする前記（１）乃至（７）のいずれか１項に記載のマグネット駆動機構。
【００１９】
（９）複数の一群のＮ極の永久磁石と複数の一群のＳ極の永久磁石が同一の直線方向に設置された移動板と、
複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記直線方向に配置され、且つ前記複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が前記直線方向に垂直な方向に平行に設置された切換板とを具備し、
前記移動板の複数の磁石と対峙する前記切換板に設置された前記複数の永久磁石の磁極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えるために、前記移動板を前記直線方向と垂直な方向に変位させる駆動手段と、を有し、
前記切換板に設置された前記複数のＮ極またはＳ極の永久磁石が前記移動板のＳ極とＮ極の永久磁石の両方に同時に対峙する状態において、前記切換板の永久磁石に作用する前記中心軸方向の力が釣り合う前に、
前記駆動手段が、前記切換板の前記複数のＮ極の永久磁石が前記移動板の永久磁石に対峙している状態を、前記切換板の前記複数のＳ極の永久磁石が前記移動板の永久磁石に対峙する状態にすることにより、または、
前記駆動手段が、前記切換板の前記複数のＳ極の永久磁石が前記移動板の永久磁石に対峙している状態を、前記切換板の前記複数のＮ極の永久磁石が前記移動板の永久磁石に対峙する状態にすることにより、
前記移動板に前記直線方向の推進力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【００２０】
（１０）前記移動板に設置された前記複数の一群のＮ極の永久磁石と前記複数の一群のＳ極の永久磁石が、前記直線方向と垂直な方向に交互に複数段配置され、
前記切換板に設置された前記複数のＮ極の永久磁石と前記複数のＳ極の永久磁石が、前記直線方向と垂直な方向に交互に複数段配置されていることを特徴とする前記（９）に記載のマグネット駆動機構。
【００２１】
（１１）前記移動板を固定し、前記切換板を変位させることを特徴とする前記（７）に記載のマグネット駆動機構。
【００２２】
（１２）前記駆動手段が前記切換板を変位させる力を変動させることにより、前記移動板に付与される力を変動させることを特徴とする前記（９）または（１０）に記載のマグネット駆動機構。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のマグネット駆動機構によれば、回転子に十分な回転力を発生させることができ、かつ、切換子の駆動力を変動させることにより回転子に所定の回転力を付与することができるマグネット駆動機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１のマグネット駆動機構の構成を示す図
【図２−１】実施例１の回転子に作用する力を説明するための第１の図
【図２−２】実施例１の回転子に作用する力を説明するための第２の図
【図３−１】実施例１の切換子に作用する力を説明するための第１の図
【図３−２】実施例１の切換子に作用する力を説明するための第２の図
【図３−３】実施例１の切換子に作用する力を説明するための第３の図
【図４−１】実施例１の中間位置にある回転子に作用する力を説明するための第１の図
【図４−２】実施例１の中間位置にある回転子に作用する力を説明するための第２の図
【図５】実施例１のマグネット駆動機構の回転状態の変化を説明するための図
【図６】実施例２のマグネット駆動機構の構成を示す図
【図７】実施例２のマグネット駆動機構の回転状態の変化を説明するための図
【図８】実施例３のマグネット駆動機構の構成を示す図
【図９】実施例４のマグネット駆動機構の構成を示す図
【図１０−１】実施例４の移動板に作用する力を説明するための第１の図
【図１０−２】実施例４の移動板に作用する力を説明するための第２の図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳しく説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１（ａ）は、本実施例のマグネット駆動機構の構成を示す断面構造図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の断面図である。また、図１（ｃ）は回転子の構造を示す斜視図、図１（ｄ）は切換子の構造を示す斜視図である。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、回転子２０は内側に複数の磁石が設置された円筒体２０ａと回転軸２０ｂから構成されている。この回転子２０はケーシング６０に２つのベアリング４０により回転自在に支持されている。回転子２０の円筒体２０ａの内部には３つの切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｂ  ３０ｂ，切換子Ｃ  ３０ｃが保持部材５０により支持・保持されており、切換子３０は保持部材５０に沿って図１（ａ）の左右方向に所定の距離だけ変位することができる。保持部材５０はケーシング６０に固定されており、この保持部材５０と切換子３０は回転しない。
【００２８】
次に、回転子２０と３つの切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｂ  ３０ｂ，切換子Ｃ  ３０ｃに設置された磁石について説明する。回転子２０には図１（ｃ）に示すように磁石が設置されている。すなわち、円筒体２０ａの周方向に沿って複数のＮ極とＳ極の磁石が半分ずつ設置されており、このような磁石のリングが４円周分円筒体２０ａの内側に設置されている。一方、切換子３０は扇型の形状を有しており、その外周面には複数のＮ極とＳ極の磁石が図１（ｄ）のように設置されている。すなわち、外周面の同一の円周上には複数のＮ極のみの磁石、あるいは複数のＳ極のみの磁石が設置され、これらＮ極の磁石とＳ極の磁石が回転子２０の軸方向に交互に設置されている。図１（ｄ）ではＮ極、Ｓ極合わせて８列の磁石が設置されている。なお、この切換子３０のＮ極とＳ極の列の間隔は、回転子２０の円筒体２０ａ内側の磁石の列の間隔と同一であるものとする。なお、本実施例のマグネットモータでは、３つの切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｂ  ３０ｂ，切換子Ｃ  ３０ｃはすべて同一のものである。
【００２９】
次に、回転子２０の磁石と切換子３０の磁石の配置について説明する。これら３つの切換子は図１（ｂ）に示すように、１２０°毎に等角度間隔で設置されている。切換子Ａ  ３０ａのＳ極の磁石は回転子２０のＮ極の磁石と対峙し、切換子Ｂ  ３０ｂのＮ極の磁石は回転子のＳ極の磁石と対峙している。また、切換子Ｃ  ３０ｃのＮ極の磁石は、回転子２０のＮ極の磁石とＳ極の磁石の両方に対峙している。このような磁石の対峙状態の切換は、図１（ａ）に示すように切換子の右側端部に設けられた棒材を左右に変位させることによって行うことができる。図１（ｂ）の上側の切換子３０は図の左側に押し込んだ状態であり、図１（ｂ）の下側の切換子３０は図の右側に引いた状態を示している。このように、切換子３０の右端を左右に変位させることにより磁石の対峙状態を変化させることができる。切換子３０を左右に変位させる駆動機構については、種々の機構が考えられる。例えば、エンジンのピストンを使用してもよい。
【００３０】
［回転子に作用する回転方向の力］
回転子２０に作用する回転方向の力について、図２−１，図２−２を用いて説明する。図２−１の（１）〜（６）では、切換子３０において複数のＮ極の磁石が回転子２０の複数の磁石と対峙している状態であり、図２−１（７）、（８）及び図２−２の（９）〜（１５）では、切換子３０においてＳ極の磁石が回転子２０の磁石と対峙している。すなわち図２−１（６）の状態から図２−１（７）の状態の間において、切換子３０の表面側の回転子２０の磁石と対峙する磁極がＮ極からＳ極に切り換わる。回転子２０は、反時計回りに回転しているものとする。また、回転子２０の内周面上の磁石の内側の磁極は、回転方向の下流側（図２−１の左側）ではＳ極、上流側（図２−１の右側）ではＮ極である。
【００３１】
図２−１（１）の状態では、切換子３０の表面のＮ極の磁石と回転子２０の内周面のＳ極の磁石が対峙している。回転子２０のＳ極の磁石とＮ極の磁石との境界（磁石のない箇所）は、図２−１（１）では回転方向の上流側に位置している。図に示した力のベクトルは、回転子２０の内周面の磁石（今の場合は、Ｓ極の磁石）に働く力を表している。これら複数の力のベクトルのうち回転中心に向かう力のベクトルは回転子２０の回転には全く影響しない。一方、図２−１（１）の左右両端側の合計４個の磁石の太く示した力のベクトルは回転に影響する。左側の２個の力のベクトルは回転のブレーキとして作用し、右側の２個の力のベクトルは回転の推力として作用するが、それぞれの合計値は等しいので結局図２−１（１）の状態では回転には影響しないことになる。
【００３２】
図２−１（２）は、図２−１（１）の状態から磁石１個分だけ回転子２０の回転が反時計方向に進行した状態を示している。以降の図においても、同様に磁石１個分ずつ回転子２０の回転が進行していくものとする。図２−１（２）では、ブレーキの力のベクトル成分の方が多く、全体として回転子２０にブレーキが作用し始めることになる。図２−１（３）では、更にブレーキが増える。そして、図２−１（４）では、回転子２０のＮ極の磁石もブレーキとして作用し、図２−１（５）ではブレーキが最大値に到達する。その後、図２−１（６）の状態まで、ブレーキは変化しない。次に、図２−１（６）の状態から図２−１（７）の状態の間に、切換子３０を切り換える。すなわち、切換子３０のＮ極の磁石が回転子２０の磁石と対峙している状態を、切換子３０のＳ極の磁石が回転子２０の磁石と対峙する状態に切り換える。
【００３３】
図２−１（７）では、回転子２０の磁石と対峙する磁石がＳ極となったため、回転方向の大きな推力が回転子２０に作用する。この大きな推力は図２−２（１１）まで継続することになる。そして、この推力は徐々に減少し図２−２（１５）において推力とブレーキが釣り合った状態となる。なお、図２−１（６）の状態から図２−１（７）の状態に変化させるには抵抗力が発生するが、この抵抗力については後に詳しく説明する。
【００３４】
上記した回転子２０に作用する回転方向の力をまとめると以下のようになる。なお、推力をＦａ、ブレーキ力をＦｂとし、最も小さい値を１として以下に記載する。
（図２−１）
（１）Ｆｂ＝０、（２）Ｆｂ＝１、（３）Ｆｂ＝２、（４）Ｆｂ＝３
（５）Ｆｂ＝４、（６）Ｆｂ＝４
（図２−１、図２−２）
（７）Ｆａ＝４、（８）Ｆａ＝４、（９）Ｆａ＝４、（１０）Ｆａ＝４
（１１）Ｆａ＝４、（１２）Ｆａ＝３、（１３）Ｆａ＝２、（１４）Ｆａ＝１、
（１５）Ｆａ＝０
【００３５】
［切換子の抵抗力］
次に、切換子３０を回転軸方向に直線変位させる場合に必要な力（以下、この力を「抵抗力」という。）について以下に述べる。
【００３６】
まず、図２−１（１）の場合の抵抗力について述べる。図２−１（１）の状態をあらためて図３−１（ａ）に示す。図３−１（ｂ）は、図３−１（ａ）のＡ視図であり切換子３０が少し図の下方向に移動した状態を示している。図３−１（ｄ）は、図３−１（ｂ）の側面図である。また、図３−１（ｃ）は切換子３０が移動する前の状態の側面図である。今の場合、外側の回転子２０の内周面には１０個のＳ極の磁石が存在し、内側の切換子３０の外周面には１０個のＮ極の磁石が存在している。これらの１０個のＳ極とＮ極の磁石は、異なる極同士であるので互いに吸引力で引き合うことになる（図３−１（ａ），図３−１（ｃ）参照）。そして、次にこの状態から切換子３０を回転軸方向に変位させる場合にどのような抵抗力が必要であるかを考える。まず、図３−１（ｃ）に示したように切換子３０の下側の１０個のＮ極の磁石は回転子２０の側に引っ張られ、切換子３０の上側のＳ極の磁石は、回転子２０のＳ極の磁石から大きさは小さいが反発し合う力（斥力）を受けている状態にある。この状態から切換子３０が更に下方に押し下げられた状態を考える（図３−１（ｄ））。
【００３７】
図３−１（ｂ），（ｄ）の状態は、切換子３０の２段の磁石の上下の境界が、回転子２０の磁石の上下方向の中心線の位置に移動した場合である。この場合、切換子３０のＮ極の磁石は依然として、回転子２０のＳ極の磁石から吸引力を受けているが、その値は距離が離れているため、図３−１（ｃ）の場合よりも小さな値となる。一方、切換子３０の上段のＳ極の磁石は回転子２０のＳ極の磁石により近づくため、図３−１（ｃ）の場合よりも大きな斥力を受けることになる。結局、切換子３０のＮ極（下段）とＳ極（上段）の磁石は、同程度の大きさの吸引力と斥力を回転子２０のＳ極の磁石から受けることになる。すなわち、切換子３０を回転軸の方向に変位させようとすると非常に大きな抵抗力を受けることになる。今の場合、切換子３０には上下２段に１０組の磁石が設置されているため、１組の磁石が受ける力を１とし、抵抗力をＲとした場合、Ｒ＝１０の抵抗を受けることになる。結局、図２−１（１）の状態で、切換子３０を回転軸方向に変位させるには、非常に大きな力が必要となる。
【００３８】
次に、図２−１（６）の状態から図２−１（７）の状態に切り換える場合の抵抗力について述べる。図２−１（６）の状態をあらためて図３−２（ａ）に示す。図３−２（ｂ）は、図３−２（ａ）のＡ視図であり切換子３０が少し移動した状態を示している。図３−２（ｃ）は、図３−２（ａ）の左側部分の側面図である。また、図３−２（ｄ）は図３−２（ｃ）の状態から切換子３０が少し下方に移動した状態（図３−２（ｂ））の側面図である。図３−２（ｅ）は、図３−２（ａ）の右側部分の側面図である。また、図３−２（ｆ）は図３−２（ｅ）の状態から切換子３０が少し下方に移動した状態（図３−２（ｂ））の側面図である。図３−２（ａ）の場合には、外側の回転子２０の内周面には５個のＳ極の磁石と３個のＮ極の磁石が存在し、内側の切換子３０の外周面には１０個のＮ極の磁石が存在している。ただし、切換子３０の外周面の１０個のＮ極の磁石のうち回転子２０の磁石と実際に対峙しているのは、８個のＮ極の磁石である。
【００３９】
すなわち、回転子２０の５個のＳ極の磁石が切換子３０の５個のＮ極の磁石と対峙し、回転子２０の３個のＮ極の磁石が切換子３０の３個のＮ極の磁石と対峙していることになる。そして、図２−１（１）の場合と同様に、切換子３０を回転軸方向に変位させる場合にどのような抵抗力が発生するのかを考える。まず、左側の回転子２０と切換子３０の５組のＳ極とＮ極の磁石の組は、既に述べた図２−１（１）の場合と同様に切換子３０に抵抗力が働き、抵抗力の値は５となる。
【００４０】
一方、右側の回転子２０の３個のＮ極の磁石が、切換子３０の３個のＮ極の磁石と対峙している場合の力について述べる。まず、切換子３０が回転軸方向に変位する前の状態を図３−２（ｅ）に示す。この状態では、切換子３０の下段のＮ極の磁石は回転子２０のＮ極の磁石と反発し合っており、切換子３０の上段のＳ極の磁石は、回転子２０のＮ極の磁石と引き合っている。この引き合っている力は、反発力（斥力）ほど大きくはない。次に、この状態から、切換子３０を回転軸の方向に少しだけ変位させた状態を図３−２（ｆ）に示す。この状態は、切換子３０の２段の磁石の上下の境界が、回転子２０の磁石の上下方向の中心線の位置に移動した場合である。この場合、切換子３０のＮ極の磁石は依然として回転子２０のＮ極の磁石から斥力を受けているが、その値は距離が離れているため、図３−２（ｅ）の場合よりも小さい値となる。一方、切換子３０の上段のＳ極の磁石は回転子２０のＮ極の磁石により近づくため、図３−２（ｅ）の場合よりも、より大きな引っ張り力を受けることになる。結局、切換子３０のＮ極（下段）とＳ極（上段）の磁石は、同程度の大きさの吸引力と斥力を回転子２０のＮ極の磁石から受けることになる。すなわち、切換子３０を回転軸の方向に変位させようとすると、変位方向と同方向（順方向）の力を受けることになる。この順方向の力の大きさは３組のＮ極とＳ極の磁石であるため、３となる。
【００４１】
図２−１（６）の場合には、抵抗の値は５、順方向の力の大きさは３であるため、結局Ｒ＝２の抵抗力が発生することになる。これは、切換子３０の中心線から左側の２組の磁石の組による力に抵抗する力であると言える。
【００４２】
結局、図２−１（６）の状態から図２−１（７）の状態にする、すなわち切換子３０を回転軸の方向に変位させるには、Ｒ＝２の抵抗力に抗する力が必要になる。これは、図２−１（１）の抵抗力Ｒ＝１０の場合に比べて、格段に小さな力であることがわかる。
【００４３】
次に、図２−１（８）の場合に抵抗力について述べる。図２−１（８）の状態をあらためて図３−３（ａ）に示す。図３−３（ｂ）は、図３−３（ａ）のＡ視図であり切換子３０が少し移動した状態を示している。図３−３（ｃ）は、図３−３（ａ）の左側部分の側面図である。また、図３−３（ｄ）は図３−３（ｃ）の状態から切換子３０が少し下方に移動した状態（図３−３（ｂ））の側面図である。図３−３（ｅ）は、図３−３（ａ）の右側部分の側面図である。また、図３−３（ｆ）は図３−３（ｅ）の状態から切換子３０が少し下方に移動した状態（図３−３（ｂ））の側面図である。
【００４４】
図３−３（ａ）の状態では、外側の回転子２０の内周面には４個のＳ極の磁石と４個のＮ極の磁石が存在し、内側の切換子３０の外周面には１０個のＮ極の磁石が存在している。ただし、切換子３０の外周面の１０個のＮ極の磁石のうち、回転子２０の磁石と実際に対向しているのは、８個のＮ極の磁石である。すなわち、回転子２０の４個のＳ極の磁石が切換子３０の４個のＮ極の磁石と対峙し、回転子２０の４個のＮ極の磁石が切換子３０の４個のＮ極の磁石と対峙していることになる。そして、図２−１（１）の場合と同様に、切換子３０を回転軸方向に変位させる場合にどのような力が必要であるかを考える。まず、左側の回転子２０と切換子３０の４組のＳ極とＮ極の磁石の組は、既に述べた図２−１（１）、（７）の場合と同様に抵抗力が働き、抵抗力Ｒ＝４となる。
【００４５】
一方、回転子２０の右側の４個のＮ極の磁石が、切換子３０の４個のＮ極の磁石と対峙している場合の力について述べる。この場合は、既に図２−１（７）の右側の３組のＮ極同士が対峙しているのと同様に考えれば、順方向の力が発生しその大きさは４である。結局図２−１（８）の場合には、抵抗の値は４、順方向の力の大きさも４であるため、切換子３０を回転軸方向に変位させるための力は基本的には不要であることがわかる。上記した切換子３０を回転軸方向に変位させるのに必要な抵抗力Ｒ以下のようになる。
（図２−１）
（１）Ｒ＝１０、（２）Ｒ＝１０、（３）Ｒ＝９、（４）Ｒ＝８
（５）Ｒ＝６、（６）Ｒ＝４、（７）Ｒ＝２、（８）Ｒ＝０
【００４６】
［切換子が中間位置にある場合の回転力］
（１）図２−１（７）は、切換子３０の回転子２０と対峙する磁石がＮ極からＳ極に変わった後の状態を表しているが、この変化の中間状態の回転力について以下に述べる。図４−１（ａ）は、この中間状態を示している。そして、図４−１（ｂ）は切換子３０の上段のＳ極の磁石が回転子２０と対向している状態を、図４−１（ｃ）は切換子３０の下段のＮ極の磁石が回転子２０と対向している状態を示している。
【００４７】
図４−１（ｂ）の状態では回転子２０に推力Ｆａ＝４の力が働き、図４−１（ｃ）の状態では回転子２０にブレーキ力Ｆｂ＝４が働く。結局、図４−１（ａ）の切換子３０が中間位置にある場合には、回転子２０には回転方向の力は発生しないことになる。
【００４８】
（２）図２−１（８）は、切換子３０の回転子２０と対峙する磁石がＮ極からＳ極に変わった後の状態を表しているが、この変化の中間状態の回転力について以下に述べる。図４−２（ａ）は、この中間状態を示している。そして、図４−２（ｂ）は切換子３０の上段のＳ極の磁石が回転子２０と対向している状態を、図４−２（ｃ）は切換子３０の下段のＮ極の磁石が回転子２０と対向している状態を示している。
【００４９】
図４−２（ｂ）の状態では回転子２０に推力Ｆａ＝４の力が働き、図４−２（ｃ）の状態では回転子２０にブレーキ力Ｆｂ＝４が働く。結局、図４−２（ａ）の切換子３０が中間位置にある場合には、回転子２０には回転方向の力は発生しないことになる。
【００５０】
なお、図４−２に示した状態を考えるのは、切換子３０の回転軸方向への切り換えを遅らせて、図２−１（８）の後の状態で切り換えが終了する場合もあるからである。この場合、切り換えに必要な力は小さくて済むが、大きな回転力を得ることはできない。
【００５１】
［マグネット駆動機構の回転制御］
本実施例のマグネット駆動機構の回転制御につき、図５を参照しつつ以下に説明する。
【００５２】
図５（ａ）〜（ｈ）は、回転子２０が３つの切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｂ  ３０ｂ，切換子Ｃ  ３０ｃの動きに伴って順次回転する状態を示している。
【００５３】
まず、図５（ａ）を用いて、回転子２０と３つの切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｂ  ３０ｂ，切換子Ｃ  ３０ｃの位置関係について述べる。それぞれの位置は角度によって決まるため、角度の定義を行う。図５（ａ）において、回転中心から上方を角度０°とする。そして、反時計回りに９０°，１８０°，２７０°と定義する。切換子Ａ  ３０ａの中心は０°の位置にあり、切換子Ｂ  ３０ｂの中心は１２０°の位置、切換子Ｃ  ３０ｃの中心は２４０°の位置にある。この位置は不変であり、切換子３０は紙面に垂直な方向に変位するだけである。紙面に垂直な方向に変位することで、回転子２０の磁石と対峙する磁石の極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えることができる。回転子２０の左側の内周面にはＳ極の磁石が、右側の内周面にはＮ極の磁石が設置されているが、図５（ａ）の状態では、回転子２０のＳ極とＮ極の磁石の上側の境界は０°の位置から時計回りにθの位置にあるものとする。回転子２０は反時計回りに回転している。
【００５４】
なお、θの大きさは自由に決定することができる。θの大きさを大きくすれば切換子Ａ  ３０ａを変位させるのに大きな力が必要となるが、回転子２０に大きな力を付加することができ大きな回転力を得ることができる。更に、θの値がマイナス、すなわち０°から反時計方向にずれた位置であっても良い。すなわち、０°の手前から切換子Ａ  ３０ａの切り換えを開始し、０°を超えた位置で切り換えが完了してもよい。この場合でもブレーキ力を減らすことができるので、回転子２０を持続的に回転させることができる。
【００５５】
切換子Ａ  ３０ａはＮ極の磁石が、切換子Ｂ  ３０ｂはＮ極の磁石が、切換子Ｃ  ３０ｃはＳ極の磁石が、回転子２０の磁石と対峙している。切換子Ｂ  ３０ｂと切換子Ｃ  ３０ｃと対峙する回転子２０の磁石には回転中心の方向の力のみが発生しており、回転子２０の回転には影響を及ぼさない。一方、切換子Ａ  ３０ａと対向する回転子２０の磁石には、既に述べたようにブレーキ力Ｂ＝４が作用している。また、図５（ａ）の切換子Ａ  ３０ａを変位させるには抵抗力２に対抗する力を切換子Ａ  ３０ａに付加しなければならない。
【００５６】
図５（ｂ）は切換子Ａ  ３０ａに、抵抗力２に対抗して力を加え変位させた後の状態を示している。すなわち、切換子Ａ  ３０ａは、回転子２０と対向する磁石がＳ極の磁石となっている。その結果、回転子２０には推力４の力が反時計方向に働く。
【００５７】
結局、図５（ａ）の状態で、抵抗力２に抗して切換子Ａ  ３０ａを変位させることで、回転子２０に働くブレーキ力が作用する時間を短くすることができ、推力４が働く時間を長くすることができる。その結果、回転子２０は持続的に回転することができる。別言すれば、切換子Ａ  ３０ａに付加した力が、回転子２０を回す力に変換されたものと言える。なお、切換子Ｂ  ３０ｂ、切換子Ｃ  ３０ｃの状態に変化はない。反時計方向の力により、回転子２０は図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）の状態に変化する。
【００５８】
図５（ｃ）は、回転子２０が反時計方向に６０°回転した状態を示す。この状態では、切換子Ｃ  ３０ｃに対向する回転子２０の磁石にブレーキ力が作用することになる。これは、図５（ａ）の切換子Ａ  ３０ａに対向する回転子２０の磁石と同様の状態である。また、回転子２０の切換子Ａ  ３０ａに対向する磁石には、もはや回転力は作用せず回転中心の方向の力のみが作用する。なお、回転子２０の切換子Ｂ  ３０ｂに対向する磁石に作用する力については、図５（ａ），（ｂ）の状態の切換子Ｂ  ３０ｂに対向する磁石に作用する力と同じである。図５（ｃ）において、切換子Ｃ  ３０ｃのＳ極の磁石が回転子２０の磁石と対峙しているが、Ｎ極の磁石が回転子２０の磁石と対峙するように、切換子Ｃ  ３０ｃを変位させる。変位させた後の状態が図５（ｄ）の状態である。切換子Ｃ  ３０ｃが図５（ｄ）の状態になった瞬間に、回転子２０には反時計回りに回転させようとする回転力が作用する。なお、この場合切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｂ  ３０ｂの状態は変化しない。
【００５９】
図５（ｅ）は、図５（ｄ）に示した回転力により回転子２０が更に６０°、すなわち図５（ａ）の状態から１２０°回転した状態を示している。この状態では、切換子Ｂ  ３０ｂに対向する回転子２０の磁石にはブレーキが作用している状態となっている。また、切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｃ  ３０ｃに対向する回転子２０の箇所には、中心方向の力のみが作用している。そして、この状態で切換子Ｂ  ３０ｂを切り換える。すなわち、切換子Ｂ  ３０ｂのＮ極の磁石が回転子２０の磁石と対峙しているのを、Ｓ極の磁石が回転子２０の磁石と対峙するように切り換える。図５（ｆ）は切換子Ｂ  ３０ｂが切り換わった後の状態を示す。以後は、同様の切り換えを実行し切換子３０を順次切り換え回転子２０を回転させる。なお、上述の実施例では、切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｂ  ３０ｂ，切換子Ｃ  ３０ｃは左右に移動するのみで、回転するのは回転子２０であったが、反対に回転子２０を固定し、切換子Ａ  ３０ａ，切換子Ｂ  ３０ｂ，切換子Ｃ  ３０ｃを回転させる構成を採用してもよい。以下の実施例においても、同様である。
【００６０】
本実施例のマグネット駆動機構によれば、回転子に十分な回転力を発生させることができ、かつ、切換子の駆動力を変動させることにより回転子に所定の回転力を付与することができる。
【実施例２】
【００６１】
図６（ａ）は、本実施例のマグネット駆動機構の構成を示す断面構造図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の断面図である。また、図６（ｃ）は回転子２２の構造を示す斜視図、図６（ｄ）は切換子３２の構造を示す斜視図である。
【００６２】
図６（ａ）に示すように、回転子２２は外側に磁石が設置された円筒体２２ａと回転軸２２ｂから構成されている。この回転子２２はケーシング６０に２つのベアリング４０により回転自在に支持されている。回転子２２の円筒体２２ａの外部には３つの切換子Ａ  ３２ａ，切換子Ｂ  ３２ｂ，切換子Ｃ  ３２ｃがケーシング６０により支持・保持されており、切換子３２はケーシング６０に沿って図６（ａ）の左右方向に所定の距離だけ変位することができるが、回転はしない。
【００６３】
次に、回転子２２と３つの切換子３２に設置された磁石について説明する。回転子２２には図６（ｃ）に示すように磁石が設置されている。すなわち、円筒体の周方向に沿って複数のＮ極とＳ極の磁石が半分ずつ設置されており、このような言わば磁石のリングが４円周分、円筒体の外側に設置されている。一方、切換子３２は扇型の形状を有しており、その内周面には複数のＮ極とＳ極の磁石が図６（ｄ）のように設置されている。すなわち、内周面の同一の円周上にはＮ極のみの磁石、あるいはＳ極のみの磁石が設置され、これらＮ極の磁石とＳ極の磁石が回転子２２の軸方向に交互に設置されている。図６（ｄ）ではＮ極、Ｓ極合わせて８列の磁石が設置されている。なお、このＮ極とＳ極の列の間隔は、回転子２２の円筒体２２ａの外側の磁石列の間隔と同一であるものとする。なお、本実施例のマグネット駆動機構では、３つの切換子３２はすべて同一のものである。
【００６４】
次に、回転子２２の磁石と切換子３２の磁石の切換制御について説明する。３つの切換子３２は１２０°毎に等角度間隔で設置されている。この設置状態は、実施例１と同様である。図６（ｂ）に示すように、切換子Ａ  ３２ａのＳ極の磁石は回転子２２のＮ極の磁石とＳ極の磁石の両方に対峙し、切換子Ｂ  ３２ｂのＳ極の磁石は回転子２２のＳ極の磁石と対峙している。また、切換子Ｃ  ３２ｃのＮ極の磁石は、回転子２２のＮ極の磁石に対峙している。このような磁石の対峙状態の切換は、図６（ａ）に示すように切換子３２の右側端部に設けられた棒材を左右に変位させることによって行うことができる。図６（ａ）の上側の切換子３２は図の左側に押し込んだ状態であり、図６（ａ）の下側の切換子３２は図の右側に引いた状態を示している。このように、切換子３２の右端を左右に変位させることによりＮ極の磁石とＳ極の磁石の対峙状態を変化させることができる。
【００６５】
［マグネット駆動機構の回転制御］
本実施例のマグネット駆動機構の回転制御につき、図７を参照しつつ以下に説明する。図７（ａ）〜（ｈ）は、回転子２２が３つの切換子Ａ  ３２ａ，切換子Ｂ  ３２ｂ，切換子Ｃ  ３２ｃの動きに伴って順次回転する状態を示している。
【００６６】
まず、図７（ａ）を用いて、回転子２０と３つの切換子Ａ  ３２ａ，切換子Ｂ  ３２ｂ，切換子Ｃ  ３２ｃの位置関係について述べる。それぞれの位置は角度によって決まるため、角度の定義を行う。図７（ａ）において、回転中心から上方を角度０°とする。そして、反時計回りに９０°，１８０°，２７０°と定義する。切換子Ａ  ３２ａの中心は０°の位置にあり、切換子Ｂ  ３２ｂの中心は１２０°の位置、切換子Ｃ  ３２ｃの中心は２４０°の位置にある。この位置は不変であり、切換子３２は紙面に垂直な方向に変位するだけである。紙面に垂直な方向に変位することで、回転子２２の磁石と対向する磁石の極をＮ極からＳ極へ、またはＳ極からＮ極に切り換えることができる。回転子２２の左側の外周面にはＳ極の磁石が、右側の外周面にはＮ極の磁石が設置されているが、図７（ａ）の状態では、回転子２２のＳ極とＮ極の磁石の上側の境界は０°の位置から時計回りにθの位置にあるものとする。なお、回転子２２は反時計回りに回転している。
【００６７】
なお、θの大きさは自由に決定することができる。θの大きさを大きくすれば切換子Ａ  ３２ａを変位させるのに大きな力が必要となるが、回転子２２に大きな力を付加することができ大きな回転力を得ることができる。更に、θの値がマイナス、すなわち０°から反時計方向にずれた位置であっても良い。すなわち、０°の手前から切換子Ａ  ３２ａの切り換えを開始し、０°を超えた位置で切り換えが完了してもよい。この場合でもブレーキ力を減らすことができるので、回転子２２を持続的に回転させることができる。
【００６８】
図７（ａ）では、切換子Ａ  ３２ａはＮ極の磁石が、切換子Ｂ  ３２ｂはＮ極の磁石が、切換子Ｃ  ３２ｃはＳ極の磁石が、回転子２２の磁石と対向している。切換子Ｂ  ３２ｂと切換子Ｃ  ３２ｃに対峙する回転子２２の磁石には中心方向の力のみが発生しており、回転子２２の回転には影響を及ぼさない。一方、切換子Ａ  ３２ａと対向する回転子２２の箇所には、既に述べたようにブレーキ力Ｂ＝４が作用している。また、図７（ａ）の切換子Ａ  ３２ａを変位させるには抵抗力２に対抗する力を切換子Ａ  ３２ａに付加しなければならない。
【００６９】
図７（ｂ）は切換子Ａ  ３２ａに、抵抗力２に対抗して力を加え変位させた後の状態を示している。すなわち、切換子Ａ  ３２ａは、回転子２２と対向する磁石がＳ極の磁石となっている。その結果、回転子２２には推力４の力が反時計方向に働く。
【００７０】
すなわち、図７（ａ）の状態で、抵抗力２に抗して切換子Ａ  ３２ａを変位させることで、回転子２２に働くブレーキ力が作用する時間を短くすることができ、推力４が働く時間を長くすることができる。その結果、回転子２２は持続的に回転することができる。別言すれば、切換子Ａ  ３２ａに付加した力が、回転子２２を回す力に変換されたものと言える。なお、切換子Ｂ  ３２ｂ、切換子Ｃ  ３２ｃの状態に変化はない。反時計方向の力により、回転子２２は図７（ｂ）の状態から図７（ｃ）の状態に変化する。
【００７１】
図７（ｃ）は、回転子２２が反時計方向に６０°回転した状態を示す。この状態では、切換子Ｃ  ３２ｃに対向する回転子２２の磁石にブレーキ力が作用することになる。これは、図７（ａ）の切換子Ａ  ３２ａに対向する回転子２２の磁石と同様の状態である。また、回転子２２の切換子Ａ  ３２ａに対向する箇所の磁石には、もはや回転力は作用せず回転子２２の中心方向の力のみが作用する。なお、回転子２２の切換子Ｂ  ３２ｂに対向する箇所の磁石に作用する力については、図７（ａ），（ｂ）の状態の切換子Ｂ  ３２ｂに対向する箇所の磁石に作用する力と同じである。図７（ｃ）において、切換子Ｃ  ３２ｃのＳ極の磁石が回転子２２の磁石と対峙しているが、Ｎ極の磁石が回転子２２の磁石と対峙するように、切換子Ｃ  ３２ｃを変位させる。変位させた後の状態が図７（ｄ）の状態である。切換子Ｃ  ３２ｃが図７（ｄ）の状態になった瞬間に、回転子２２には反時計回りに回転させようとする回転力が作用する。なお、この場合切換子Ａ  ３２ａ，切換子Ｂ  ３２ｂの状態は変化しない。
【００７２】
図７（ｅ）は、図７（ｄ）に示した回転力により回転子２２が更に６０°、すなわち図７（ａ）の状態から１２０°回転した状態を示している。この状態では、切換子Ｂ  ３２ｂに対向する回転子２２の磁石にはブレーキが作用している状態となっている。また、切換子Ａ  ３２ａ，切換子Ｃ  ３２ｃに対向する回転子２２の箇所には、中心方向の力のみが作用している。そして、この状態で切換子Ｂ  ３２ｂを切り換える。すなわち、切換子Ｂ  ３２ｂのＮ極の磁石が回転子２２の磁石と対峙しているのを、Ｓ極の磁石が回転子２２の磁石と対峙するように切り換える。図７（ｆ）は切換子Ｂ  ３２ｂが切り換わった後の状態を示す。以後は、同様の切り換えを実行し切換子３２を順次切り換え回転子２２を回転させる。なお、上述の実施例では、切換子Ａ  ３２ａ，切換子Ｂ  ３２ｂ，切換子Ｃ  ３２ｃは左右に変位するのみで、回転するのは回転子２２であったが、反対に回転子２２を固定し、切換子Ａ  ３２ａ，切換子Ｂ  ３２ｂ，切換子Ｃ  ３２ｃを回転させる構成を採用してもよい。以下の実施例においても、同様である。
【００７３】
本実施例のマグネット駆動機構によれば、回転子に十分な回転力を発生させることができ、かつ、切換子の駆動力を変動させることにより回転子に所定の回転力を付与することができる。
【実施例３】
【００７４】
本実施例を、図８を参照しつつ以下に説明する。本実施例のマグネット駆動機構は、実施例１のマグネット駆動機構と実施例２のマグネット駆動機構を統合した構成を有するマグネット駆動機構である。
【００７５】
本実施例の回転子２４では、磁石は回転子２４の内周面と外周面の両方に設置されている。すなわち、回転子２４は内周面と外周面の両面で回転力を受けることになり、その結果実施例１，２のマグネット駆動機構に比較して格段に大きな回転トルクを発生させることができる。
【００７６】
また、切換子３４は回転子２４の内外にそれぞれ設置されており、内側の切換子３４と外側の切換子３４は図に示したように連結されており、同じタイミングで変位するものとする。３つの切換子Ａ  ３４ａ，切換子Ｂ  ３４ｂ，切換子Ｃ  ３４ｃの回転方向の配置や磁石の設置方法、切換子の変位させるタイミング等は、実施例１，２と同一であるので説明を省略する。
【００７７】
本実施例のマグネット駆動機構は、実施例１，２のマグネット駆動機構と略同じ大きさでありながら、より大きな回転トルクを発生させることができる。
【００７８】
本実施例のマグネット駆動機構によれば、回転子に十分な回転力を発生させることができ、かつ、切換子の駆動力を変動させることにより回転子に所定の回転力を付与することができる。
【実施例４】
【００７９】
本実施例は、実施例１乃至３のマグネットモータとは異なり、磁石が設置された移動板を同じく磁石が設置された切換板で切り換えることにより、移動板を移動させるマグネット駆動機構に関するものである。
【００８０】
本実施例の駆動機構の構成について、図９により説明する。このマグネット駆動機構は、図９（ａ）のようにＳ極とＮ極の磁石が設置された移動板１００をその長手方向に駆動するものである。個々の磁石は別個独立のものであり一体のものではない。Ｓ極の磁石とＮ極の磁石の間は所定の間隔を有している。なお、図ではＳ極磁石の左側端部側のＳ極の磁石、及びＮ極磁石の右側端部側のＮ極の磁石は省略されている。この移動板１００は実施例１の回転子２０に相当する。
【００８１】
一方、切換板１１０には、Ｓ極とＮ極の磁石が二列に平行に設置されている。この切換板１１０は、その磁石面が移動板１００の磁石面と対向するように移動板１００と平行に間隔をあけて設置される。この切換板１１０は、実施例１の切換子３０に相当する。図９（ｃ），（ｄ）は対向する磁石の状態を、移動板１００と切換板１１０の磁石のみで示したものである。図９（ｃ）では、切換板１１０のＮ極の磁石が移動板１００の磁石と対峙しており、図９（ｄ）では、切換板１１０のＳ極の磁石が移動板１００の磁石と対峙していることを示す。図９（ｃ）において切換板１１０が矢印方向に変位すると、図９（ｄ）の状態となる。
【００８２】
図１０−１，図１０−２は、本実施例のマグネット駆動機構の動作原理を示すための図である。基本的には、実施例１で述べた図２−１，図２−２の内容と同一であり、図２−１，図２−２をまっすぐ直線状に伸ばした状態が図１０−１，図１０−２になると考えればよい。なお、図１０−１の（１）〜（６）における切換板１１０の状態が図９（ｃ）の状態であり、図９−２の（７）〜（１５）における切換板１１０の状態が図９（ｄ）の状態である。
【００８３】
図１０−１，図１０−２において、移動板１００は図において右から左に移動しているものとし、切換板１１０の位置は変動しないものとする。ただし、切換板１１０は紙面に垂直方向に変位する。そして、図１０−１（６）と図１０−１（７）の間において切換板１１０を切り換えてＮ極の磁石が移動板１００に対峙していたのを、Ｓ極の磁石が対峙するようにする。この状態で大きな移動方向の推進力が発生することになる。力の発生方向、力の大きさ等については、実施例１と同様であるので説明を省略する。なお、上記の例では、図１０−１（６）と図１０−１（７）の間において切換板１１０を切り換えて、Ｎ極の磁石が移動板１００に対峙していたのをＳ極の磁石が対峙するようにしたが、例えば、図１０−１（５）と図１０−１（６）の間において切換板１１０を切り換えてもよい。こうすることで、切り換えるのにより大きな力が必要であるが、より大きな力を移動板１００に付加することができる。
【００８４】
図９では移動板１００の磁石の列を１列、切換板１１０の磁石の列を２列として説明したが、実施例１と同様にどちらも複数列としてもよい。こうすることで、より大きな推進力を得ることができる。
【００８５】
上記した駆動機構を使用すれば、工場内に設置されているベルトコンベヤーに代わる移動機構を構成できる。移動軌道上に切換板１１０を所定間隔で複数設置し、移動板１００を順次移動させてもよいし、複数の移動板１００を順次移動させてもよい。また、移動板１００を固定し、切換板１１０を移動させてもよい。
【００８６】
本実施例のマグネット駆動機構によれば、移動板に十分な力を発生させることができ、かつ、切換子の駆動力を変動させることにより移動板に所定の推力を付与することができる。
【符号の説明】
【００８７】
２０  回転子
３０  切換子
４０  ベアリング
５０  保持部材
６０  ケーシング
【要約】
【課題】回転子に回転力を発生させることができ、切換子の駆動力を変動させることにより回転子に所定の回転力を付与することができるマグネット駆動機構を提供する。
【解決手段】円筒内周面の対称位置に一群のＮ極の永久磁石と一群のＳ極の永久磁石を取付けた回転子２０と、回転子２０の内側に複数の切換子３０とを具備し、切換子２０の外周面上に、複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が中心軸方向に配置され、且つ複数のＮ極の永久磁石と複数のＳ極の永久磁石が外周方向に平行に設置され、切換子３０を中心軸と平行な方向に変位させる駆動手段と、を有し、切換子３０の永久磁石に作用する中心軸に向かう力が釣り合う前に、駆動手段が切換子３０を中心軸と平行な方向に変位させることにより、回転子２０に回転力を付与することを特徴とするマグネット駆動機構。
【選択図】図１【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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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１０−１】
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【図１０−２】
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