(57)【要約】【課題】ばねの設計自由度を拡大可能な動力変換方法を提供する。る。【解決手段】中空筒状のハウシング１０内に、ハウシング１０の筒軸方向に磁化方向を略一致させて柱状の可動子４０を摺動自在に配し、ハウシング１０の長手方向両端それぞれにおいて、同極磁性同士が可動子４０を挟んで向かい合うように固定子２０ａ及び固定子２０ｂを配し、可動子４０を電磁石として、前記電磁石に電流を給電する給電ポート３１ａ,３１ｂ,３２ａ,３２ａを配して、給電ポート３１ａ,３１ｂ,３２ａ,３２ａが給電する電流を制御することにより、固定子２０ａ,２０ｂと可動子４０との間に磁気反発力または磁気吸引力磁気反発力を作用させ、固定子２０ａおよび固定子２０ｂ間で可動子４０を往復運動させることによって電力を動力に変換する。【選択図】図３
2008228418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空筒状のハウシング内に、該ハウシングの筒軸方向に磁化方向を略一致させて柱状の内部磁石を摺動自前記一対の外部磁石間に配し、前記ハウシングの長手方向両端それぞれにおいて、同極磁性同士が前記内部磁石を挟んで向かい合うように一対の外部磁石を配し、少なくとも前記内部磁石または前記外部磁石の一方を電磁石として、前記電磁石に電流を給電する給電部を配して、
前記給電部が給電する電流を制御することにより、前記各外部磁石と前記内部磁石との間に磁気反発力または磁気吸引力磁気反発力を作用させ、前記一対の外部磁石間で前記内部磁石を往復運動させることによって電力を動力に変換することを特徴とする動力変換方法。
【請求項２】
前記内部磁石は、電磁石であり、
前記各外部磁石は、永久磁石であって、
前記給電部により前記内部磁石に給電される電流が、前記内部磁石の往復周期に同期して電流の流れる方向が反転することにより、前記内部磁石の磁気極性が反転することを特徴とする請求項１に記載の動力変換方法。
【請求項３】
前記給電部は、前記一対の外部磁石のうち、前記内部磁石とこれに近接する一方の外部磁石とが反発するように、前記内部磁石の電磁石に給電する電流の向きを調整することを特徴とする請求項２に記載の動力変換方法。
【請求項４】
前記給電部は、前記ハウシングの前記摺動経路上における各外部磁石の近傍それぞれに、極性の異なる電圧が印加された１対の給電ポートが配設されてなり、
前記内部磁石は、その外周にそれぞれ前記電磁石のコイルの各端にそれぞれ接続された一対の受電ポートが突設してなり、
各受電ポートの移動経路上において、互いに印加電圧の極性が異なる対をなさない給電ポートが２つ存在し、
前記受電ポートと前記給電ポートとを接触させることにより導通させることを特徴とする請求項３に記載の動力変換方法。
【請求項５】
前記コイルは、磁性を有する柱状のコアに導電線が巻回されてなることを特徴とする請求項４に記載の動力変換方法。
【請求項６】
前記内部磁石は、外周面から前記摺動方向と直交する方向へと延出され、前記ハウシングの外に突出する駆動力伝達ロッドが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の動力変換方法。
【請求項７】
前記外部磁石のそれぞれは、前記給電部の供給する電流により磁力が生じる電磁石であり、
前記内部磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項１に記載の動力変換方法。
【請求項８】
前記ハウシング内に、磁界変化を検出する磁界検出手段を備え、
前記給電部において実施される前記制御は、前記磁界検出手段の検出結果に応じて、各外部磁石に給電する電流を調整することにより行われることを特徴とする請求項７に記載の動力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力変換方法に関し、特に、電気を動力に変換する動力変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動子を磁気的作用により往復運動させて電力を動力に変換する方法を用いる装置として、リニアモータがある。（例えば、特許文献１）
図８は、このリニアモータを適用した機器の一例としてのリニア圧縮機の構成を示す図である。
このリニア圧縮機は、磁気回路部１６６１の中心に設けられたシリンダ部１６６２ａ内に、キャップ状のボビン部１０６２が周設されたピストン１０６４が挿入され、このピストン１０６４と磁気回路部１６６１とがばね１０６３を介して接合されており、さらに、上記ボビン部１０６２をキャップ状の封止部１０７０が囲繞してなる。
【０００３】
より具体的には、磁気回路部１６６１は、磁性材料にシリンダ部１６６２ａと同じ中心軸を有する環状の溝部１６６１が配され、この溝部１６６１内の外方周面に永久磁石１６１１が配されており、圧縮スペースとしてのシリンダと磁気回路の両機能を備える。
非駆動状態において、溝部１６６１ａには、コイル部１６２１が入り込んでいる。
ボビン部１０６２は、キャップ状の非磁性部材１０６２ａと、該非磁性部材１０６２ａの外周に絶縁コーティングされた銅線が巻回されてなるコイル部１６２１とを有する。
【０００４】
磁気回路部１６６１の永久磁石１６１１は、溝部１６６１ａ内の外側内周に配されており、非駆動時においてコイル部１６２１と対向する位置に存する。
ピストン１０６４は、磁気回路部１６６１の中心に設けられたシリンダ部１６６２ａに挿入され、ばね１０６３を介して磁気回路部１６６１と螺合されている。
上記コイル部１６２１は、交流電圧が印加されることで、フレミングの左手の法則に従い、ピストン１０６４の軸方向に周期的なローレンツ力を受け、その結果、ピストン１０６４を往復運動させる。
【０００５】
ばね１０６３は、効率的な駆動が実施されるように、ピストン１０６４を含む可動部分の固有振動数が駆動周波数と一致するように、また、疲労破壊が生じないように、ばね１０６３に加わる応力が疲労限度を下回るように設計されている。
【特許文献１】特開平６−１８５８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように、可動子を磁気的作用により往復運動させて電力を動力に変換する方法では、このように動力を変換する装置において、固有振動数を駆動周波数に一致させるように設計したり、ばね１０６３に加わる応力が疲労限度を下回るように設計したりする必要があるために、ばねの線形、巻き形、巻き数などについて、採用できる範囲が限られてしまい、ばねの設計自由度が小さくなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決しようとなされたものであって、ばねの設計自由度を拡大可能な動力変換方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の動力変換方法は、以下の特徴を有する。
１）動力変換方法であって、中空筒状のハウシング内に、該ハウシングの筒軸方向に磁化方向を略一致させて柱状の内部磁石を摺動自前記一対の外部磁石間に配し、前記ハウシングの長手方向両端それぞれにおいて、同極磁性同士が前記内部磁石を挟んで向かい合うように一対の外部磁石を配し、少なくとも前記内部磁石または前記外部磁石の一方を電磁石として、前記電磁石に電流を給電する給電部を配して、前記給電部が給電する電流を制御することにより、前記各外部磁石と前記内部磁石との間に磁気反発力または磁気吸引力磁気反発力を作用させ、前記一対の外部磁石間で前記内部磁石を往復運動させることによって電力を動力に変換することを特徴とする。
２）前記内部磁石は、電磁石であり、前記各外部磁石は、永久磁石であって、前記給電部により前記内部磁石に給電される電流が、前記内部磁石の往復周期に同期して電流の流れる方向が反転することにより、前記内部磁石の磁気極性が反転することが好ましい。
３）前記給電部は、前記一対の外部磁石のうち、前記内部磁石とこれに近接する一方の外部磁石とが反発するように、前記内部磁石の電磁石に給電する電流の向きを調整することが好ましい。
４）前記給電部は、前記ハウシングの前記摺動経路上における各外部磁石の近傍それぞれに、極性の異なる電圧が印加された１対の給電ポートが配設されてなり、前記内部磁石は、その外周にそれぞれ前記電磁石のコイルの各端にそれぞれ接続された一対の受電ポートが突設してなり、各受電ポートの移動経路上において、互いに印加電圧の極性が異なる対をなさない給電ポートが２つ存在し、前記受電ポートと前記給電ポートとを接触させることにより導通させることが好ましい。
５）前記コイルは、磁性を有する柱状のコアに導電線が巻回されてなることが好ましい。
６）前記内部磁石は、外周面から前記摺動方向と直交する方向へと延出され、前記ハウシングの外に突出する駆動力伝達ロッドが配設されていることが好ましい。
７）前記外部磁石のそれぞれは、前記給電部の供給する電流により磁力が生じる電磁石であり、前記内部磁石は、永久磁石であるとしてもよい。
８）前記ハウシング内に、磁界変化を検出する磁界検出手段を備え、前記給電部において実施される前記制御は、前記磁界検出手段の検出結果に応じて、各外部磁石に給電する電流を調整することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の動力変換方法では、上記１）に記載の構成により、内部磁石の往復移動の方向が、一対の外部磁石及び内部磁石の磁界方向と一致しているため、簡単な構成で２つの外部磁石と内部磁石間の吸引力や反発力を内部磁石の駆動力に変換することができる。
また、ばねを全く用いていなくても、内部磁石を往復運動させることができ、さらに、ばねの設計自体不要であるため、ばねの設計自由度の問題も生じない。
【００１０】
上記４）に記載の構成、特に、受電ポートの移動経路上において、印加電圧の極性が異なる給電ポート間を電磁石に設けられた受電ポートが移動することで、電磁石の極性が反転し、外部磁石に近づいた電磁石を押し戻そうとする力が働くため、制御用ＩＣなどのデバイスを設けなくても、簡単な構成で電磁石を往復運動させることができる。
上記７）に記載の構成により、内部磁石に給電する必要がなくなるため、給電ポート及び受電ポートを配設する必要がなく、摩滅し易い電気的接点がないため、信頼性を向上することができる。
【００１１】
給電部における各外部磁石に給電する電流の調整は、内部磁石の位置に応じて、実施されなければならないが、上記８）に記載の構成、即ち、磁界検出手段により、磁界変化を検出することにより、容易に内部磁石の位置を予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態１の動力変換方法について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における動力変換方法を用いた動力変換装置５の構成を示す斜視図である。
この動力変換装置５は、電力を往復運動に変換するリニア駆動機構９と往復運動を回転運動に変換するリンク機構５０とが連結されてなる。
【００１３】
より具体的には、リンク機構５０は、円盤状のフライホイール５４の中心から回転軸５５がＸ軸方向に延出され、またこのフライホイール５４の中心からのオフセット量がＡｍｍとなっているオフセット位置からＸ軸方向と相反する方向に水平ロッド５３が延出され、その先端部が、両端に貫通孔（不図示）を有する長尺状の垂直ロッド５２の一方の貫通孔に回転自在に挿嵌されており、さらに、水平ロッド５３のもう一方の貫通孔に、長手方向がＸ軸方向となっている水平ロッド５１の端部が回転自在に挿嵌されており、この水平ロッド５１のもう一方の端部が、リニア駆動機構９の側壁に設けられた開口部１１を貫いて、内部の可動子に接合されている。
【００１４】
このような構成により、リンク機構５０は、水平ロッド５１が上下運動をすると、垂直ロッド５２がこの上下運動を上下運動と揺動運動とに変換し、さらに、この上下運動と揺動運動とを水平ロッド５３とフライホイール５４とによって回転運動に変換して回転軸５５を回転させる。
リニア駆動機構９の側壁において、その上方から電力供給用のリード３３ａ及びリード３３ｂが延出され、また、下方から電力供給用のリード３４ａ及びリード３４ｂが延出されている。
【００１５】
動力変換装置５は、リード３３ａ及びリード３４ｂには正の電圧を、また、リード３３ｂ及びリード３４ａには負の電圧を印加することにより、電力を回転運動に変換することができる。
以下、リニア駆動機構９について、詳細に説明する。
図２は、リニア駆動機構９の分解斜視図であり、また、説明の都合上、リンク機構５０の一部分である水平ロッド５１及び垂直ロッド５２も合わせて描いている。
【００１６】
図２に示すように、円筒状のハウシング１０内に本発明の内部磁石の一例としての可動子４０が摺動自在な状態で内包させて、ハウシング１０の両端にある２つの開口部を、それぞれ本発明の外部磁石の一例としての固定子２０ａ及び固定子２０ｂで封口した構成となっている。
ハウシング１０は、Ｚ軸方向に伸びる開口部１１が側面に配されたＺ軸方向を長手方向とする筒体の内周面に、図２示すように、導電性を有する板状の給電ポート３１ａ、３１ｂ、３２ａ及び３２ｂが配されている。
【００１７】
給電ポート３１ａは、リード３３ａと接続されており、また給電ポート３１ｂは、リード３３ｂと接続されており、さらに、給電ポート３２ａは、リード３４ａと接続されており、そして、給電ポート３２ｂは、リード３４ｂと接続されている。
なお、ハウジング１０の側壁には、リードと給電ポートとの接続部付近にそれぞれ、各リードの配策経路となる貫通穴（不図示）が配されている。
【００１８】
固定子２０ａ及び固定子２０ｂは、永久磁石であって、互いに磁力線の向きがハウジング１０の内方に向かうように、即ち、Ｎ極がハウジング１０の内方側、Ｓ極がハウジング１０の外方側となるように配されている。
可動子４０は、電磁石であって、強磁性体からなる円柱状のコア４１に、表面に絶縁コーティングが施された導電線４２が巻回され、その周囲面を円筒状の側壁部４３ｃが覆い、また、その上下を、それぞれ円板状のディスク部４３ａとディスク部４３ｂとが覆っており、さらに、図２に示すように、導電線４２の両端の一方にそれぞれ接続された凸形状で導電性の受電ポート４４ａ及び受電ポート４４ｂが、側壁部４３ｃの中央から突出してなる。
【００１９】
上述したリンク機構５０の一部である水平ロッド５１は、可動子４０の側壁部４３ｃと直交する方向、即ち、Ｘ軸方向から進入して側壁部４３ｃに接合されており、この接合が行われていないもう一方の端が、開口部１１を透過してハウシング１０外に至り、垂直ロッド５２に連結されている。
この開口部１１の縁部であって、垂直ロッド５２と擦れる可能性がある部分には、摩擦抵抗が小さな部材（以下、「低摩擦部材」という。）を配し、滑らかに往復運動できるようにすることが望ましい。
【００２０】
また、可動子４０とハウジング１０の内壁との摩擦を軽減するため、低摩擦部材を可動子４０の外周もしくはハウジング１０の内壁に配設してもよい。
導電線４２の巻回方向については、受電ポート４４ａ及び４４ｂが、直流電源３０１に接続された給電ポート３１ａ及び給電ポート３１ｂにそれぞれ接触するとき、図３に示すように、可動子４０の上端がＮ極、下端がＳ極となり、さらに、受電ポート４４ａ及び４４ｂが、直流電源３０２に接続された給電ポート３２ａ及び給電ポート３２ｂにそれぞれ接触するとき、可動子４０の上端がＳ極、下端がＮ極となるように巻回されている。
【００２１】
より具体的には、可動子４０の上方から当該可動子４０を見下ろしたとき、導電線４２は、受電ポート４４ａから端を発して反時計周りに巻回され、その終端が受電ポート４４ｂに接続されている。
（動力変換方法）
上述したように、給電ポート３１ａ及び給電ポート３２ｂが正の電位に、給電ポート３１ｂ及び給電ポート３２ａが負の電位に維持されている。
【００２２】
図３に示すように、可動子４０が固定子２０ａに近づいたときには、受電ポート４４ａが給電ポート３１ａと接触し、受電ポート４４ｂが給電ポート３１ｂと接触するので、図の上方から可動子４０を眺めたとき、反時計周りに電流が流れ、可動子４０の上方がＮ極、下方がＳ極となり、固定子２０ａからは反発力を、また、固定子２０ｂからは吸引力を受け、下方へと移動する。
【００２３】
そして、可動子４０がハウジング１０のＺ軸方向中央よりも下側の領域に突入すると、図４に示すように、受電ポート４４ａが給電ポート３２ａと接触し、受電ポート４４ｂが給電ポート３２ｂと接触するので、上方から可動子４０を眺めたとき、時計周りに電流が流れ、可動子４０の上方がＳ極、下方がＮ極となり、固定子２０ａからは吸引力を、また、固定子２０ｂからは反発力を受け、上方へ押し上げる力が働くが、慣性力が働いているために、しばらく下方へと移動した後、上方へと移動する。
【００２４】
その結果、可動子４０がハウジング１０のＺ軸方向中央よりも上側の領域に突入し、受電ポート４４ａが給電ポート３１ａと接触し、受電ポート４４ｂが給電ポート３１ｂと接触するので、可動子４０の上方がＮ極、下方がＳ極となり、固定子２０ａからは反発力を、また、固定子２０ｂからは吸引力を受け、押し下げられる力が働くが、慣性力が働いているために、しばらく上方へと移動した後、下方へと移動する。
【００２５】
このように、直流電源３０１及び３０２に直流電流を供給し続けることで、可動子４０はハウジング１０内において往復運動するため、リニア駆動機構として活用することができる。
このように、受電ポート４４ａの移動経路上において、印加電圧の極性が異なる給電ポート３１ａと給電ポート３２ａが存在し、これらの給電ポート間を電磁石に設けられた受電ポート４４ａが移動することにより、また、受電ポート４４ｂの移動経路上においては、印加電圧の極性が異なる給電ポート３１ｂと給電ポート３２ｂが存在し、これらの給電ポート間を電磁石に設けられた受電ポート４４ｂが移動することによって、電磁石の極性が反転し、外部磁石に近づいた電磁石を押し戻そうとする力が働くため、制御用ＩＣなどのデバイスを設けなくても、受電ポートと給電ポートのような簡単な構成によって、電磁石を往復運動させることができる。
【００２６】
さらに、本実施の形態１のリニア駆動機構９では、上述したようにオフセット量をＡｍｍとすると、固定子２０ａと固定子２０ｂとに挟まれた空間におけるＺ軸方向の長さが、２×Ａｍｍよりも、即ち、最大振幅よりも大きく設定されているため、可動子４０が固定子２０ａと固定子２０ｂとに接触することがない。
さらに、リニア駆動機構９は、金属ばねを一切使用していないため、金属ばねの設計では不可欠な疲労破壊を、本実施の形態１における動力変換装置５では、全く考慮する必要がないため、動力変換装置５の設計自由度を大きくすることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態１では、直流電源３０１及び３０２の２つの電源を用いて、往復駆動しているが、このように２つ設ける必要はなく、直流電源１つのみで構成しても構わない。
（変形例）
本実施の形態１の動力変換方法では、この動力変換方法を用いる動力変換装置において、動力伝達のための水平ロッド５１が、可動子４０の側面に１つ配されているのみであるため、駆動の際に可動子４０にモーメント力が作用し、往復運度の妨げになる可能性がある。
【００２８】
このような問題を解決すべく、図４に示すように、水平ロッド５１に相当する、水平ロッド１５１ａ及び水平ロッド１５１ｂを２つ用意し、可動子４０の左右の側壁にバランス良く配し、可動子４０にモーメント力が作用しない動力変換方法としてもよい。
なお、言うまでもなく、図４に示す垂直ロッド１５２ａ及び１５２ｂのように、水平ロッド１５１ａ及び水平ロッド１５１ｂと連結される垂直ロッドも２本用意する必要がある。
【００２９】
また、上記構成を採用するにあたり、無論、ハウジング１０にも構成上の変更を行う必要がり、ハウジング１０に設けられた１つの開口部１１を、水平ロッド１５１ａ及び水平ロッド１５１ｂの配設位置に応じて２つ設ける必要がある。
このようにして構成されたものが、図４における、側面に開口部１１１ａ及び１１１ｂが配されたハウジング１１０であり、開口部以外の構成は、ハウジング１０と同様である。
【００３０】
また、これに伴いリンク機構５０も、回転軸の回転に寄与しない無駄なモーメント力が発生しないようにした図５に示すようなクランク機構１５０にすることが望ましい。
また、本実施の形態１では、動力変換装置５の構成要件として、リンク機構５０を含んでいたが、これは必須の構成要件ではなく、例えば、図８に示す、特許文献１のリニア圧縮機のように、回転を要しない仕事を行わせる場合には、往復運動を回転運動に変換するリンク機構５０は不要である。
【００３１】
その場合、可動子４０のＺ軸方向における振幅を規制するものがなくなるが、このような構成であっても、本実施の形態１では、可動子４０が、ハウシング１０の両端にそれぞれ配された固定子２０ａ及び固定子２０ｂに近づくにつれ、これらの固定子から反発力を受け、さらに、この反発力が距離の二乗に反比例し、可動子４０が固定子２０ａ及び固定子２０ｂに近づく程、大きな反発力が働くため、駆動時において、可動子４０と、固定子２０ａ及び固定子２０ｂとが干渉し難くなっている。
（実施の形態２）
実施の形態１の動力変換方法では、この動力変換方法を用いるリニア駆動機構９において、固定子を永久磁石、可動子を電磁石としたが、本発明の動力変換方法に用いる外部磁石の一例としての固定子を電磁石とし、本発明の動力変換方法に用いる内部磁石の一例としての可動子を永久磁石とする動力変換方法であっても、実施の形態１の動力変換方法と同様に動力を変換することができる。
【００３２】
図６は、このように固定子４７２ａ及び４７２ｂを電磁石とし、可動子４４０を永久磁石としたリニア駆動機構４０９の断面図を示す。
本実施の形態２の動力変換方法を用いたリニア駆動機構４０９では、可動子４４０に電力を供給する必要がないので、実施の形態１の動力変換方法を用いた装置のハウジング１０に相当するもの、即ち、ハウジング４１０には、実施の形態１で示した、給電ポート３１ａ,３１ｂ,３２ａ及び３２ｂに相当するものはなく、その代わりに、可動子４４０の位置を検出するための、磁気検出素子４６０が、ハウジング４１０の内壁のＺ軸方向における中間位置に配設されており、さらに、磁気検出素子４６０からの出力信号にもとづいて、電磁石に印加する電圧の極性を反転させる電圧極性反転制御部５００がある点において、実施の形態１と異なっている。
【００３３】
磁気検出素子４６０は、例えば、ホールＩＣや検知コイルなどからなり、磁気検出素子４６０の前を可動子４４０が通過したことを検出するためのものであり、検出された磁気極性が反転したことをもって、上記通過を検出し、当該検出時に電圧極性反転制御部５００に上記通過を検出したことを示す信号を出力する。
可動子４４０は、上面がＮ極、下面がＳ極となっている円筒状の永久磁石の外周を側壁部４５１が囲繞してなる。
【００３４】
この側壁部４５１には、側壁部４３ｃと同様に水平ロッド５１が接続されている。
なお、本実施の形態２においても実施の形態１と同様に、リニア駆動機構４０９とリンク機構５０とが連結され、可動子の往復運動を回転運動に変換している。
固定子４７０ａ及び固定子４７０ｂは、図７に示すように、ハウシング４１０の上下両端にそれぞれ取り付けられた電磁石である。
【００３５】
より具体的には、固定子４７０ａ及び固定子４７０ｂは、それぞれ強磁性体からなる円柱状のコア４７１ａ及びコア４７１ｂに、絶縁コーティングが施された導電線が巻回され、その両端のそれぞれに、導電線がほどけることを防止する円盤状の押さえ板４７３ａ及び押さえ板４７３ｂが接合されてなる。
各導電線の両端は、それぞれ電圧極性反転制御部５００に電気的に接続されている。
【００３６】
電圧極性反転制御部５００は、磁気検出素子４６０からの出力信号にもとづいて、固定子４７０ａ及び固定子４７０ｂに印加する直流電源５１０の電圧極性を反転させ、可動子４４０が往復運動するように制御する。
より具体的には、電圧極性反転制御部５００は、可動子４４０がハウジング４１０の中央に配されている磁気検出素子４６０よりも上方側、即ち固定子４７０ａ寄りにあるときには、固定子４７０ａは、可動子４４０に近い側の端がＮ極となり、遠い側の端がＳ極となるように電圧を印加すると同時に、固定子４７０ｂは、可動子４４０に近い側の端がＮ極となり、遠い側の端がＳ極となるように印加電圧の極性を制御する。
【００３７】
また、電圧極性反転制御部５００は、可動子４４０がハウジング４１０の中央に配されている磁気検出素子４６０よりも下方側、即ち、固定子４７０ｂ寄りにあるときには、固定子４７０ｂは、可動子４４０に近い側の端がＳ極となり、遠い側の端がＮ極となるように電圧を印加すると同時に、固定子４７０ａは、可動子４４０に近い側の端がＳ極となり、遠い側の端がＮ極となるように印加電圧の極性を制御する。
【００３８】
このようにすることで、可動子４４０は、ハウジング４１０内を往復運動するため、この往復運動をリンク機構５０により回転運動に変換することができる。
このように、本実施の形態２では、内部磁石に給電する必要がなくなるため、給電ポート及び受電ポートを配設する必要がなく、摩滅し易い電気的接点がないため、信頼性を向上することができる。
【００３９】
さらに、本実施の形態２の動力変換方法を用いるリニア駆動機構４０９では、上述したようにオフセット量をＡｍｍとすると、固定子４２０ａと固定子４２０ｂとに挟まれた空間におけるＺ軸方向の長さが、２×Ａｍｍよりも、即ち、最大振幅よりも大きく設定されているため、可動子４４０が固定子４２０ａと固定子４２０ｂとに接触することがない。
さらに、リニア駆動機構４０９は、金属ばねを一切使用していないため、金属ばねの設計では不可欠な疲労破壊を全く考慮する必要がないため、動力変換方法を用いる装置の設計自由度を大きくすることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態２の動力変換方法では、この動力変換方法を用いるリニア駆動機構４０９は、リンク機構５０と連結されているとしたが、リンク機構５０は必ずしも必要ではなく、実施の形態１と同様に、例えば、特許文献１で開示されたリニア圧縮機のように、回転を要しない仕事を行わせる場合には、往復運動を回転運動に変換するリンク機構５０は不要である。
【００４１】
その場合、可動子４４０のＺ軸方向における振幅を規制するものがなくなるが、このような場合であっても、本実施の形態２では、可動子４４０が、ハウジング４１０の両端にそれぞれ配された固定子４２０ａ及び固定子４２０ｂに近づくにつれ、これらの固定子から反発力を受け、さらに、この反発力が距離の二乗に反比例し、可動子４４０が固定子４２０ａ及び固定子４２０ｂに近づく程、大きな反発力が働くため、駆動時において、可動子４４０と、固定子４２０ａ及び固定子４２０ｂとが干渉し難い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、リニア圧縮機などのリニア駆動装置もしくは回転駆動装置などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１における動力変換方法を用いた動力変換装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における動力変換方法を用いたリニア駆動機構の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における動力変換方法を用いたリニア駆動機構の動作を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１における動力変換方法を用いたリニア駆動機構の動作を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１における動力変換方法を用いたリニア駆動機構の変形例を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１における動力変換方法を用いたリニア駆動機構に連結するリンク機構の変形例としてのクランク機構を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２における動力変換方法を用いたリニア駆動機構の動作を示す模式図である。
【図８】従来の動力変換方法を用いたリニア駆動装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
９    リニア駆動機構
１０    ハウシング
１１    開口部
２０ａ  固定子
２０ｂ  固定子
３１ａ  給電ポート
３１ｂ  給電ポート
３２ａ  給電ポート
３２ｂ  給電ポート
３３ａ，３３ｂ  リード
３４ａ，３４ｂ  リード
３４ｂ  リード
４０    可動子
４１    コア
４２    導電線
４３ａ  ディスク部
４３ｂ  ディスク部
４３ｃ  側壁部
４４ａ  受電ポート
４４ｂ  受電ポート
５０    リンク機構
５１    水平ロッド
５２    垂直ロッド
５３    水平ロッド
５４    フライホイール
５５    回転軸
１１０    ハウジング
１１１ａ  開口部
１５０    クランク機構
１５１ａ  水平ロッド
１５１ｂ  水平ロッド
１５２ａ  垂直ロッド
３０１    直流電源
３０２    直流電源
４０９    リニア駆動機構
４１０    ハウシング
４１０    ハウジング
４２０ａ  固定子
４２０ｂ  固定子
４４０    可動子
４５１    側壁部
４６０    磁気検出素子
４７０ａ  固定子
４７０ｂ  固定子
４７１ａ  コア
４７１ｂ  コア
４７２ａ  固定子
４７３ａ  押さえ板
５００    電圧極性反転制御部
５１０    直流電源
【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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