(57)【要約】【課題】永久磁石間に生じる磁気抵抗を軽減すると共に、円滑な駆動を取り出す磁気駆動機構を提供する。【解決手段】回動手段と、該回動手段の軸上に設けられた回動伝達手段と、該回動伝達手段と連結して回動する永久磁石と、該永久磁石に対向して設けられ、該永久磁石の磁気と反発及び吸引して回動する可動磁石とからなる磁気駆動機構であって、前記回動する永久磁石は軸方向に対して垂直方向に着磁されて配置された複数の永久磁石からなり、また該永久磁石の軸上に設けられ、径方向の一端に永久磁石が設けられた円柱状の回転体と、該回転体に径方向で対向し、前記回転体に設けられた永久磁石と同磁極に着磁された回転体カバーとから構成され、前記回動手段の回動による永久磁石の回動を補助する回動補助手段を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動手段と、該回動手段の軸上に設けられた回動伝達手段と、該回動伝達手段と連結して回動する永久磁石と、該永久磁石に対向して設けられ、該永久磁石の磁気と反発及び吸引して回動する可動磁石とからなる磁気駆動機構であって、前記回動する永久磁石は軸方向に対して垂直方向に着磁されて配置された複数の永久磁石からなり、また該永久磁石の軸上に設けられ、径方向の一端に永久磁石が設けられた円柱状の回転体と、該回転体に径方向で対向し、前記回転体に設けられた永久磁石と同磁極に着磁された回転体カバーとから構成され、前記回動手段の回動による永久磁石の回動を補助する回動補助手段を構成したことを特徴とする磁気駆動機構。
【請求項２】
前記回動補助手段は、前記回動する永久磁石と連結する一対の円筒体と、該円筒体の少なくとも一端部に設けられ、径方向で互いに歯合するギア部と、前記一対の円筒体の径方向の一端に夫々対向して配置された同極性の磁石と、から構成され、前記回動手段の回動による永久磁石の回動を補助することを特徴とする請求項１記載の磁気駆動機構。
【請求項３】
前記回動補助手段である円筒状の回転体の、径方向の一端に設けられた磁石と対向して円筒体内の他端にウエイトをさらに設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気駆動機構。
【請求項４】
前記可動磁石は、前記一対の永久磁石と対向し少なくとも２個の永久磁石を配置した回転体からなり、径方向にそれぞれ着磁した前記少なくとも２個の永久磁石を周方向に均等に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気駆動機構。
【請求項５】
回動手段と、該回動手段の軸上に設けられた回動伝達手段と、該回動伝達手段と連結して回動する永久磁石と、該永久磁石に対向して設けられ、該永久磁石の磁気と反発及び吸引して回動する可動磁石とからなる磁気駆動機構であって、前記回動する永久磁石は軸方向に対して垂直方向に着磁されて配置された永久磁石からなり、該永久磁石と対向する可動磁石は軸方向で同一磁極の永久磁石を周方向に複数配置した回転体からなり、前記回動する永久磁石と垂直方向で対向し、前記回動手段による永久磁石の回動に対して垂直方向で回動することを特徴とする磁気駆動機構。
【請求項６】
前記可動磁石の回転軸は、前記永久磁石の回転軸の延長線と上下方向で任意の幅ずらした位置で配置されたことを特徴とする請求項５記載の磁気駆動機構。
【請求項７】
前記回動する永久磁石の軸上に設けられ、軸方向表面が着磁された円柱状の回転体と、該回転体に径方向で対向し、前記着磁された円柱状の回転体と同磁極に着磁された回転体カバーとから構成された回動補助手段をさらに設けたことを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石の回動運動から他の永久磁石の回動運動に変換する磁気駆動機構であって、とくに磁気による回動補助手段を用いた磁気駆動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より磁気を利用した各種の駆動機構が数多く提案されている。例えば、周方向に交互に磁極を異ならせてリング状に形成した永久磁石を有する可動体と、その可動体を支持する支持手段と、その可動体の各永久磁石を通る回転磁界を発生する回転磁気発生手段によって可動体を軸方向に往復運動させるリニアアクチュエータがある（特許文献１参照。）。また、共通構造を有する三層電子機械構造を有する組合せ電力駆動装置も提案されている（特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２１５３０号公報
【特許文献２】特開平９−２７５６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に提案されているリニアアクチュエータの場合、リング状に形成した永久磁石に回転磁界を発生させる際に、回転方向と逆の磁気抵抗が生じ、この磁気抵抗に対抗する回転力が必要となり、回転磁界発生手段であるモーターに多大の負担となっていた。
【０００５】
また、上記特許文献２に提案されている電力駆動装置は、中間層共通構造および２つの独立した相互作用同軸電子機械作用アクチュエータを有する構造であり、構造が複雑となるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、永久磁石を使用して磁極の変位を生じさせて駆動させる磁気駆動機構において、永久磁石間に生じる磁気抵抗を軽減すると共に、円滑な駆動を取り出す磁気駆動機構を提供することを目的とし、とくに磁気を用いた回動補助手段による磁気駆動機構を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため本発明の磁気駆動機構は、回動手段と、該回動手段の軸上に設けられた回動伝達手段と、該回動伝達手段と連結して回動する永久磁石と、該永久磁石に対向して設けられ、該永久磁石の磁気と反発及び吸引して回動する可動磁石とからなる磁気駆動機構であって、前記回動する永久磁石は径方向に着磁された複数の永久磁石からなり、また該永久磁石の軸上に設けられ、径方向の一端に永久磁石が設けられた円柱状の回転体と、該回転体に径方向で対向し、前記回転体に設けられた永久磁石と同磁極に着磁された回転体カバーとから構成され、前記回動手段の回動による永久磁石の回動を補助する回動補助手段を構成したことを第１の特徴とする。
【０００８】
また前記回動補助手段は、前記回動する永久磁石と連結する一対の円筒体と、該円筒体の少なくとも一端部に設けられ、径方向で互いに歯合するギア部と、前記一対の円筒体の径方向の一端に夫々対向して配置された同極性の磁石と、から構成され、前記回動手段の回動による永久磁石の回動を補助することを第２の特徴とする。
【０００９】
そして前記回動補助手段である円筒状の回転体の、径方向の一端に設けられた磁石と対向して円筒体内の他端の配置されたウエイトをさらに設けたことを第３の特徴とする。
【００１０】
前記可動磁石は、前記一対の永久磁石と対向し少なくとも１個の永久磁石を配置した回転体からなり、該永久磁石を周方向に均等に配置すると共に、径方向にそれぞれ着磁したことを第４の特徴とする。
【００１１】
回動手段と、該回動手段の軸上に設けられた回動伝達手段と、該回動伝達手段と連結して回動する永久磁石と、該永久磁石に対向して設けられ、該永久磁石の磁気と反発して回動する可動磁石とからなる磁気駆動機構であって、前記回動する永久磁石は径方向に着磁されて円筒状に形成された永久磁石からなり、該永久磁石と対向する可動磁石は同一磁極の永久磁石を周方向に複数配置した回転体からなり、前記回動する永久磁石と垂直方向で対向し、前記回動手段の回動に対して垂直方向で回動することを第５の特徴とする。
【００１２】
前記可動磁石の回転軸は、前記永久磁石の回転軸の延長線と上下方向で任意の幅ずらした位置で配置されたことを第６の特徴とする。
【００１３】
前記回動する永久磁石の軸上に設けられ、軸方向表面が着磁された円柱状の回転体と、該回転体に径方向で対向し、前記着磁された円柱状の回転体と同磁極に着磁された回転体カバーとから構成された回動補助手段をさらに設けたことを第７の特徴とする。
【００１４】
尚、上記回動補助手段に使用される永久磁石はそれぞれ軸方向で同じ磁極となるように配置されるほうが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による磁気駆動機構によれば、以下のような優れた効果を有する。
（１）永久磁石の軸上に設けた回動補助手段は、径方向の一端に永久磁石が設けられた円柱状の回転体と、該回転体の径方向で対向し、前記円柱状の回転体に設けられた永久磁石と同磁極に着磁された回転体カバーとから構成されているため、永久磁石を回動させる際に生じる、可動磁石と永久磁石間の磁気抵抗を相殺し、回動手段に負担がかからない。
（２）回動補助手段が、回動する永久磁石と連結する一対の円筒体と、該円筒体の少なくとも１端部に設けられ、径方向で互いに歯合するギア部と、前記一対の円筒体の径方向の一端に夫々対向して配置された同極性の磁石と、から構成され、前記回動手段の回動による永久磁石の回動を補助するため、ギヤ部による回動伝達と共に対向する同極性の磁石による反発によって可動磁石と永久磁石間の磁気抵抗を相殺できる。
（３）回動補助手段である円筒状の回転体の一端に設けられた磁石と対向して円筒体内の他端にウエイトをさらに設けたため、永久磁石の回動がさらにスムーズとなる。
（４）永久磁石と対向する可動磁石は同一磁極の永久磁石を周方向に複数配置した回転体からなり、前記回動する永久磁石と垂直方向で対向するため、ギヤボックスなどの連結手段なしで永久磁石の回動に対して垂直方向に回動させることが可能である。
（５）可動磁石の回転軸と永久磁石の回転軸の延長線とが上下方向で任意の幅ずらした位置で配置したため、永久磁石の回動による回転体の回動方向が常に一定方向となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のを実施例に基づいて説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明の第１の実施例に係る磁気駆動機構を示す構造説明図、図２は図１の回動補助機構の正面説明図、図３は可動磁石と回転磁石の磁石配置を示す説明図、図４は回動補助機構の他の実施例を説明する正面説明図、図５は本発明の第２の実施例に係る磁気駆動機構を示す構造説明図、図６は図５の可動磁石と永久磁石の部分拡大説明図、図７は図５の応用例を示す説明図である。
【実施例１】
【００１７】
図１（ａ）は本発明の磁気駆動機構の側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の平面図を示している。図１及び図２に示すように、本発明に係る磁気駆動機構１は、回動手段であるモーター２の回転軸３上に回動伝達手段であるギア４を介して２つの回転磁石５が並列して設けられ、この回転磁石５に対向して可動磁石６が離間して設けられている。この可動磁石６の回動は回転軸３１からギア７、７ｂとワンウエイベアリング８を介して図示しない出力側へ伝達されている。また、回転磁石５の軸上には２つの円柱状で同径の回転体９が設けられ、この回転体９の径方向一端側には永久磁石１０が設けられている。そしてこの回転体９と径方向で対向して回転体カバー１１が基台１２に保持されている。尚、回転体カバー１１には永久磁石１０と軸方向で同極の永久磁石１００が設けられている。
【００１８】
この回転体９の一端側に設けられた磁石１０の他端にはウエイト１３が対向して設けられ、この回転体９と回転体カバー１１によって回動補助手段１４が構成されている。この回動補助手段１４によって後述するモーター２による回転磁石５の回動を補助する。
【００１９】
図３は可動磁石６と回転磁石５の磁石配置例を示しており、図３（ａ）は正面説明図、図３（ｂ）は平面説明図である。図に示すように円板状の回転体１５の径方向両端に２つの永久磁石１６がそれぞれ径方向に着磁して配置されている。そして、回転体１５の軸方向で対向して配置された２つの回転磁石５は径方向に着磁された永久磁石であり、それぞれ逆方向の磁性となるように配置されている。尚、永久磁石１６の形状はとくに限定されない。
【００２０】
この構成からなる磁気駆動機構１は、モーター２の回動によって回転軸３及びギア４が回動し、さらに２つの回転磁石５がそれぞれ回動する。そして対向する回転磁石５と可動磁石６の磁極間に生じる吸引及び反発によって可動磁石６が回動し、回転軸３１からギア７とワンウエイベアリング８を介して常に一定方向の回動が得られる。この際、回転磁石５と可動磁石６の間において回動を阻害する磁気抵抗が生じモーター２に負荷が掛かる。この負荷を上記の回動補助機構１４の回転体９と回転体カバー１１間において、永久磁石１０及び１００が同極であるため磁気反発が生じ、上記の磁気抵抗を軽減することができる。さらに回転体９内のウエイト１３によって回転体９の回動がスムーズとなり、回転磁石５及び可動磁石６の回動もスムーズとなる。しかも回転体９が回動して再び永久磁石１０及び１００とが近接しても、回転磁石５と可動磁石６の磁極間に生じる吸引力と相殺するため回転体９の回動はスムーズとなる。尚、本発明の磁気駆動機構に使用される材質としてはアルミ合金やセラミックス等が望ましく、また永久磁石１０、１６の形状や回転体９、１５の形状も本実施例に限定されない。そして、可動磁石６に配置された永久磁石１６も２つに限らず３つ以上であってもかまわない。
【００２１】
上記の構成による本発明の磁気駆動機構によれば、回転磁石と可動磁石との間に生じる磁気抵抗を、回動補助手段によって軽減することができるため、モーターに係る負荷を軽減すると共に、可動磁石のスムーズな回動を可能とする。
【００２２】
図４は回動補助機構の他の実施例を示す正面説明図であり、この回動補助機構１４ａは一対の円柱状で同径の回転体９ａからなり、軸方向の一端にギア４ａがそれぞれ設けられ、互いに歯合して回動可能とされている。また回転体９ａの径方向一端には永久磁石１０ａがそれぞれ対向して設けられ、また径方向の他端にはそれぞれウエイト１３ａが設けれている。そして永久磁石１０ａはそれぞれ軸方向で同磁極に着磁されている。
【００２３】
この構成からなる回動補助機構１４ａは、上述した回動補助機構１４と同様に磁気駆動機構１の回転磁石５と可動磁石６との間に生じる磁気抵抗を、軽減することができるため、モーター２によって回転磁石５を回動させる際に生じる負荷を軽減すると共に、可動磁石６のスムーズな回動を可能とする。
【実施例２】
【００２４】
次に図５乃至図７により本発明の磁気駆動機構に係る他の実施例について説明する。図５は本発明に係る磁気駆動機構の構造説明図、図６は図５の可動磁石と回転磁石の部分拡大説明図、図７は図５の応用例を示す説明図である。尚、本実施例における回動補助機構は上記の実施例１と同じであり省略する。
【００２５】
図５、図６に示すように、本発明の磁気駆動機構１ｂは、回動手段であるモーター２ｂの回転軸３ｂ上に回動補助機構（図示せず）、ギア４ｂと回転磁石５ｂと可動磁石６ｂとが順に設けられ、この可動磁石６ｂは回転磁石５ｂと垂直方向に直交して配置されている。また可動磁石６ｂの回転軸３１ｂは回転磁石５ｂの回転軸３ｂの延長線から上下方向に任意の幅ずらした位置で保持されている。そして、上記モーター２ｂ、回転磁石５ｂ、可動磁石６ｂはいずれも基台１２ｂ上に保持されている。
【００２６】
図６は、可動磁石６ｂと回転磁石５ｂの部分拡大説明図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は平面図を示している。図に示すように、回転磁石５ｂには径方向に着磁された永久磁石１０ｂが回転軸３ｂと直交して設けられ、回転軸３ｂの回動によって回動可能とされている。また回転磁石５ｂの先端部には回転磁石５ｂと直交して可動磁石６ｂが離間して配置されている。この可動磁石６ｂは円板状の回転体１５ｂからなり、回転軸３１ｂを中心として径方向に２つの扇形状の永久磁石１６ｂがそれぞれ対向して配置されており、また永久磁石１６ｂは回転軸３１ｂ方向に同極に着磁されている。そして、回転軸３１ｂは回転軸３ｂの延長線と上下方向に任意の幅ずらした位置で保持されている。
【００２７】
この構成からなる磁気駆動機構１ｂは、回動手段であるモーター２ｂの回動により回転軸３ｂが回動し、回転磁石５ｂを回動させる。この回転磁石５ｂの回動によって、永久磁石１０ｂの磁極（Ｎ極又はＳ極）の位置が周方向に変移し、回転磁石５ｂと直交する可動磁石５ｂに配置された永久磁石１６ｂの磁気と反発及び吸引し、回転軸３１ｂ回りに回動する。この際、上述したように回転軸３１ｂは回転軸３ｂの延長線と上下方向に任意の幅ずらした位置で保持されているため、回転磁石５ｂの回動による可動磁石６ｂは常に同じ回動方向となり、前記実施例１のようなワンウエイベアリング８を必要としない。しかも、回転磁石５ｂと可動磁石６ｂとは回転軸がそれぞれ直交して配置されており、回転磁石５ｂの回動方向がギアなどを使用せずに垂直方向に変更可能となる。尚、本実施例においては可動磁石６ｂを基台１２ｂに対して垂直方向に配置しているが、可動磁石６ｂを基台１２ｂに対して水平方向に配置できることは無論である。また、ギア４ｂは後述する応用例において示すように、複数の可動磁石を回動させる際に複数の回転磁石を並列に回動させる際に使用される。
【００２８】
図７は実施例２の応用例を示しており、図７（ａ）は側面説明図、図７（ｂ）は平面説明図である。尚、図５と同様に回動補助機構は上記の実施例１と同じであり省略する。
【００２９】
図に示すように、磁気駆動機構１ｃは、回動手段であるモーター２ｃの回転軸３ｃ上に回動補助機構（図示せず）及び回動伝達手段であるギア４ｃを介して２つの回転磁石５ｃが並列して設けられ、この回転磁石５ｃに対向して２つの可動磁石６ｃが回転軸３１ｃを介して離間して設けられ、さらにこの可動磁石６ｃを介して２つの固定磁石１７が離間して設けられている。この可動磁石６ｃは上記実施例２と同様に回転磁石５ｃと垂直方向に直交して２つ並列して配置され、また可動磁石６ｃの回転軸３１ｃは回転磁石５ｃの回転軸３ｃの延長線から上下方向に任意の幅ずらした位置で保持されている。また、上記モーター２ｃ、回転磁石５ｃ、可動磁石６ｃ、固定磁石１７はいずれも基台１２ｃ上に保持されている。
【００３０】
ここで、回転磁石５ｃ及び可動磁石６ｃには上述した実施例２と同じ磁極を有する永久磁石１０ｃ、１６ｃがそれぞれ配置され、また固定磁石１７には可動磁石６ｃと同磁極でしかも回転軸３１ｃ方向に着磁された永久磁石１７ｃが配置されている。
【００３１】
この構成からなる磁気駆動機構１ｃは、回動手段であるモーター２ｃの回動により回転軸３ｃが回動し、ギア４ｃを介して２つの回転磁石５ｃを回動させる。この回転磁石５ｃの回動によって、永久磁石１０ｃの磁極（Ｎ極又はＳ極）の位置がそれぞれ周方向に変移し、回転磁石５ｃと直交する２つの可動磁石６ｃに配置された永久磁石１６ｃの磁極と反発及び吸引し、回転軸３１ｃ回りに回動する。この際、可動磁石６ｃを介して配置された固定磁石１７と可動磁石６ｃとは常に反発するため、可動磁石６ｃはよりスムーズに回動する。しかも、可動磁石６ｃの回転軸３１ｃは回転磁石５ｃの回転軸３ｃの延長線から上下方向に任意の幅ずらした位置で保持されているため、可動磁石６ｃは常に同じ方向へ可動するため、上述した実施例１のワンウエイベアリング８を必要としない。尚、可動磁石６ｃの配置は基台１２ｃに対して水平方向に限らす、垂直方向であってもかまわない。
【００３２】
上記の構成による本発明の磁気駆動機構によれば、永久磁石からなる回転磁石と可動磁石との間に生じる磁気抵抗を、回動補助手段によって軽減することができるため、回動軸に係る負荷を軽減すると共に、回転磁石の回転方向をギヤボックスなどを使用することなく変更して可動磁石を回動させることが可能となる。尚、本実施例においては２つの可動磁石を連結する構成としているが、これに限定されるものではない。
【００３３】
以上、本発明による磁気駆動機構によれば、永久磁石からなる回転磁石を使用して磁極の変位を生じさせて可動磁石を駆動させると共に、回動補助手段によって円滑な駆動を取り出す磁気駆動機構を提供することが可能である。また、可動磁石を回転磁石に対して直交して配置することによって回動方向を容易に変更することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施例に係る磁気駆動機構を示す構造説明図である。
【図２】図１の回動補助機構の正面説明図である。
【図３】可動磁石と回転磁石の磁石配置を示す説明図である。
【図４】回動補助機構の他の実施例を説明する正面説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る磁気駆動機構を示す構造説明図である。
【図６】図５の可動磁石と永久磁石の部分拡大説明図である。
【図７】図５の応用例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、１ｂ、１ｃ              磁気駆動機構
２、２ｂ、２ｃ              モーター
３、３ｂ、３ｃ              回転軸
４、４ａ、４ｂ、４ｃ        ギヤ
５、５ｂ、５ｃ              回転磁石
６、６ｂ、６ｃ              可動磁石
７、７ｂ                    ギヤ
８                          ワンウエイベアリング
９、９ａ                    回転体
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  永久磁石
１１                          回転体カバー
１２、１２ｂ、１２ｃ          基台
１３、１３ａ                  ウエイト
１４、１４ａ、１４ｂ          回動補助機構
１５、１５ｂ                  回転体
１６、１６ｂ、１６ｃ          永久磁石
１７                          固定磁石
３１、３１ｂ、３１ｃ          回転軸
１００                          永久磁石
【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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