CN104104209A - 旋转-直线运动转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转-直线运动转换装置，其可实现低成本、高精度、小型化同时更大的容许推力，以及大范围的增减速比。该旋转-直线运动转换装置包括：具备径方向磁化的磁体列（12）的圆筒状的磁体转子（10）、具备多个凹凸部的直线状轨道（40）、在磁体转子（10）和轨道（40）之间使磁体转子（10）的磁体列的磁通通过的齿列（20）、以及用于使磁体转子（10）的磁体列（12）的磁通被整列向轨道（40）的凹凸部且以轨道（40）的延伸方向磁化的磁体列（52），其中以轨道（40）的延伸方向磁化的磁体列（52）使相邻的磁体（54a、54a、54b、54b）的同极性面在延伸方向上面对面地形成。

Description

旋转-直线运动转换装置

技术领域

本发明涉及使用磁力的旋转-直线运动转换装置。

背景技术

目前，作为普通使用的旋转-直线运动转换装置，使用应用了所谓的滚珠丝杠机构的装置。使用滚珠丝杠机构的旋转-直线运动转换装置由于产生滚珠与丝杠槽之间的摩擦，因此，易于产生噪音或振动，而难以长寿命化。另外，使用滚珠丝杠机构的旋转-直线运动转换装置为了抑制经年变化引起的噪音或振动的增加，且为了使滚珠的磨损最小限度，需要注入润滑脂等定期的维护。使用滚珠丝杠机构的旋转-直线运动转换装置必须考虑润滑脂的飞散或维护性，因此，其设置部位被限制，也失去设计的自由度。

近年来，可克服上述与使用滚珠丝杠机构的旋转-直线运动转换装置注定具有的各种缺点的、与使用例如磁力的非接触旋转-直线运动转换装置相关的技术逐渐备受关注。

下述的专利文献1公开有具备非接触的磁齿条和小齿轮机构且可将旋转运动转换成直线运动的磁式动力传递装置。专利文献1的磁齿条和小齿轮机构具有：轴状部件，其在外周面上具备以所定间距构成螺旋状的永久磁体；一对支承板，其以与该轴状部件的永久磁体对向的方式在内表面上具备以同间距并设的永久磁体。磁齿条和小齿轮机构通过在对向的轴状部件的永久磁体和支承板的永久磁体之间产生的磁吸引力使轴状部件的旋转运动转换成支承板的直线运动。磁吸引力根据对向的永久磁体数不同而不同，对向的永久磁体数越多，磁吸引力越大。如果磁吸引力增大，则磁齿条和小齿轮的容许推力也变大。

另外，下述的专利文献2公开有具备非接触的磁性减速机构且可将旋转运动转换成直线运动的执行器。专利文献2的磁性减速机构具有：基体，其由在平面上以所定间隔交替配置凹凸部的磁性材料构成；驱动头部，其在与该基体的平面对向的基体对向面和内部空间之间形成磁性回路；永久磁体，其可旋转地插入驱动头部的内部空间内。该磁性减速机构利用永久磁体形成通过驱动头部、基体的闭磁场。利用通过驱动头部的磁性回路部分与基体凸部对向的部分的磁通，沿磁性回路的路径、基体平面而形成闭磁场。该磁性减速机构通过使磁体旋转而产生的旋转磁场（即闭磁场）得到水平方向的推力（即磁场的恢复力），而使磁体的旋转运动在基体上转换成直线运动（专利文献1中，由于基体是固定的，因此，实际中进行直线运动的是可移动的驱动头部）。

旋转磁场的推力根据磁场强度（磁通密度、每单位面积的磁力线数）不同而不同。磁场强度越大，旋转磁场的推力越大。如果旋转磁场的推力增大，则在旋转磁体的驱动轴和基体之间可传递的容许推力变大。因此，为了生成较大的容许推力，需要增多形成移动磁场的磁力线的每单位面积数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特开2008－215429号公报

专利文献2：（日本）特开2007－215264号公报（第11页，第10图）

上述专利文献1中记载的磁式动力传递装置由于在轴状部件及支承板双方配设永久磁体，因此，在进行直线运动的支承板的移动距离（冲程）较长的情况下，需要配设多个永久磁体或扩展永久磁体间的间距。若配设多个永久磁体，则轴也易于弯曲，且定位精度变差。由于当前要求低成本、高精度的磁式动力传递装置，因此，在冲程较长的情况下，不能采用专利文献1中记载的发明。

另外，若扩展永久磁体间的间距，则与支承板的永久磁体对向的轴状部件的永久磁体数变少，磁齿条和小齿轮机构中的容许推力降低。在要得到更大的容许推力的情况下，也不能采用专利文献1中记载的发明。

另外，在专利文献2所记载的磁性减速机构中，由通过驱动头部的磁性回路部分与基体的凸部对向的部分的磁力线数决定闭磁场的磁场强度。在驱动头部的磁性回路部分中，也存在通过不与基体凸部对向的部分的磁力线，但该磁力线几乎无助于上述闭磁场的磁场强度。

因此，专利文献2所记载的磁性减速机构中，为了进一步增大容许推力，必须增大驱动头部的磁性回路部分和基体凸部的对向面积，因此，磁性减速机构必然大型化。由于当前要求磁性减速机构的小型化，因此，不能采用专利文献2所记载的发明。

另外，若要在小型的状态下增大驱动头部的磁性回路部分和基体凸部的对向面积，则基体凸部的间距必然变大。若间距变大，则在相同距离内可配置的基体的凸部数变少，因此，不能增大磁性减速机构的增减速比。因此，在要实现更大的增减速比的情况下，也不能采用专利文献2所记载的发明。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而研发的，其目的在于，提供一种可实现低成本、高精度、小型且更大的容许推力以及大范围的增减速比的旋转-直线运动转换装置。

用于实现所述目的的本发明的旋转-直线运动转换装置具备圆筒状的磁体转子、直线状轨道、齿列及磁体列。

圆筒状的磁体转子具备径方向磁化的磁体列。直线状轨道具备多个凹凸部。齿列在所述磁体转子和所述轨道之间使所述磁体转子的磁体列的磁通通过。磁体列为了使所述磁体转子的磁体列的磁通朝向所述轨道的凹凸部整列而沿所述轨道的延伸方向磁化。沿所述轨道的延伸方向磁化的磁体列以使相邻的磁体的同极性面在所述延伸方向上面对面地形成。

发明效果

根据本发明的旋转-直线运动转换装置，磁体列以使相邻的磁体的同极性面在轨道的延伸方向上面对面，因此，在驱动头部和轨道之间转移的磁通的大部分在被整列的状态下通过，所以漏磁通减少。

根据本发明的旋转-直线运动转换装置，可实现低成本、高精度、小型且更大的容许推力以及大范围的增减速比。

附图说明

图1是实施方式1的旋转-直线运动转换装置的结构图；

图2是形成于图1的旋转-直线运动转换装置的闭磁场的说明图；

图3是图1的旋转-直线运动转换装置的运动转换的说明图；

图4是实施方式2的旋转-直线运动转换装置的结构图；

图5是形成于图4的旋转-直线运动转换装置的闭磁场的说明图；

图6是图4的旋转-直线运动转换装置的运动转换的说明图；

图7是实施方式3的旋转-直线运动转换装置的结构图；

图8是实施方式4的旋转-直线运动转换装置的结构图；

图9是实施方式5的旋转-直线运动转换装置的结构图；

图10是实施方式6的旋转-直线运动转换装置的结构图；

图11是实施方式7的旋转-直线运动转换装置的结构图；

图12是实施方式8的旋转-直线运动转换装置的结构图；

图13是图12的磁体转子在0度位置的闭磁场的说明图；

图14是图12的磁体转子在45度位置的闭磁场的说明图；

图15是图12的磁体转子在90度位置的闭磁场的说明图；

图16是图12的磁体转子在135度位置的闭磁场的说明图；

图17是图12的磁体转子在180度位置的闭磁场的说明图；

图18是表示本发明的旋转-直线运动转换装置的应用例的图。

符号说明

10  磁体转子、

12  磁体列、

14a、14b  永久磁体、

15  间隙、

20  齿列、

24a、24b  齿、

25  间隙、

26a、26b  磁性体部、

42  磁齿、

60  旋转-直线运动转换装置。

具体实施方式

以下，参照附图将本发明的旋转-直线运动转换装置的结构及动作分成［实施方式1］～［实施方式8］进行说明。另外，各图所示的部件的说明中，对相同的部件标注相同的符号，并省略相同部件的重复说明。另外，为了便于说明，有时将各图所示的部件间的尺寸比率放大，存在与实际的尺寸比率不同的情况。

〔实施方式1〕

图1是实施方式1的旋转-直线运动转换装置的结构图。图2是形成于图1的旋转-直线运动转换装置中的闭磁场的说明图。图3是图1的旋转-直线运动转换装置的运动转换的说明图。以下，对本实施方式的旋转-直线运动转换装置的结构及动作进行说明。

[旋转-直线运动转换装置的结构]

图1是本实施方式的旋转-直线运动转换装置的结构图，表示将旋转-直线运动转换装置按照与其磁体转子的旋转轴方向正交的方向切断时的截面。另外，图1所记载的白箭头记号的方向为永久磁体的磁化方向，箭头记号的箭头方向表示N极，箭头记号的基部方向表示S极。

旋转-直线运动转换装置60具有驱动头部30及轨道40。驱动头部30具备磁体转子10及齿列20。磁体转子10同心状地配置在驱动头部30的内部，以形成驱动头部30的圆筒状的内部空间和间隙15。齿列20从驱动头部30的内部空间朝向轨道40章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道40形成间隙25。驱动头部30和轨道40经由齿列20对向配置，且在轨道40的延伸方向上可相对移动。本实施方式中，将驱动头部30固定以不能移动，磁体转子10在驱动头部30内旋转自如地支承。

磁体转子10具备由径方向磁化的两个半圆状的永久磁体14a、14b构成的磁体列12。永久磁体14a的内周侧磁化成S极，外周侧磁化成N极，永久磁体14b的内周侧磁化成N极，外周侧磁化成S极。因此，磁体转子10在附图的显示位置具有上侧成为N极且下侧成为S极的两个极。

另外，图1中示例了2等分的半圆状的永久磁体14a、14b，但也可以使用以一半区域的外侧成为N极且剩余一半区域的外侧成为S极的方式磁化的1个环状的永久磁体。

另外，图1中，示例了磁体转子10的极数为两个的情况，但如后述的实施方式所示，除了极数为2的情况以外，磁体转子10的极数也可以为M（M为偶数）。

磁体转子10通过将例如电磁钢板、硅铁、碳钢、电磁不锈钢、压粉磁芯、非晶磁芯等磁性体用金属模具冲压而形成。

齿列20使来自磁体转子10的磁体列12的磁通通向轨道40。另外，齿列20使通过轨道40的磁通通向磁体转子10的磁体列12。在齿列20上，以齿内的磁通只朝向磁体转子10的磁体列12或轨道40的某一方的方式，形成有分配给磁体转子10的每个极的齿数为9个的形状及长度不同的齿24a、24b、…。

齿24a、24b、…的末端以沿着磁体转子10的周方向相互连结而成为一个圆筒状的内部空间的方式形成。末端间的连结部在磁体转子10的径方向上较薄地形成，以在与相邻的齿之间不流过磁通。齿24a、24b、…的前端以在轨道40的延伸方向上齿距为T的方式形成。

齿列20的齿距T以在旋转磁体转子10或移动轨道40时，可以移动或旋转另一方的方式，考虑分配于磁体转子10的每个极的齿数Mt、后述的磁体列52的磁体间距P而设定。具体而言，形成满足下述式1所示的关系那样的齿距T。

T＝（2·P）＋k·（P／Mt），（k＝±1）   （式1）

在此，P为磁体列52的磁体间距

Mt为分配于磁体转子10的每个极的齿数

图1中，如上述，分配于磁体转子10的每个极的齿数Mt为9。因此，在设为k＝－1的情况下，在齿列20上应形成的齿距T根据式1成为（P·17／9），在设为k＝＋1的情况下，在齿列20上应形成的齿距T成为P·19／9）。图1的旋转-直线运动转换装置60中，将齿列20前端的齿距T形成为（P·17／9）。

另外，图1中示例了齿列20以磁体转子10为中心成为左右对称的构造，但齿列20的构造不限于此，也可以设为左右非对称构造。

另外，图1中，齿列20形成于磁体转子10的整周，但如后述的实施方式所示，也可以以至少在磁体转子10的极性不同的磁极上均等地分配齿数的方式，只在周方向的一部分形成齿列20。

与磁体转子10一样，齿列20通过将例如电磁钢板、硅铁、碳钢、电磁不锈钢、压粉磁芯、非晶磁芯等磁性体用金属模具冲压而形成。

在轨道40上形成有在其延伸方向上间距为P的凹部。各个凹部中内置沿轨道40的延伸方向磁化的永久磁体54a、54b、…。因此，永久磁体54a、54b、…的磁体间距也为P。若在凹部中内置永久磁体54a、54b、…，则轨道40在其延伸方向上交替配置永久磁体54a、54b、…和磁性体部44a、44b、…。

轨道40具备以其延伸方向磁化的磁体列52。磁体列52使要通过轨道40的磁通整列。利用磁体列52，要通过轨道40的磁通的大部分在整列的状态下通过，因此，漏磁通减少。磁体列52使相邻的永久磁体54a、54a的同极性面（N极侧）经由磁性体部44a在其延伸方向上面对面，且使相邻的永久磁体54b、54b的同极性面（S极侧）经由磁性体部44b在其延伸方向上面对面。在磁体列52的永久磁体的磁化方向中，箭头记号的箭头方向表示N极，箭头记号的基部方向表示S极。因此，在磁性体部44a上配置使N极面对面的两个永久磁体54a，在磁性体部44b上配置使S极面对面的两个永久磁体54b。

在轨道40上，N极的永久磁体54a面对面地夹持的磁性体部44a和S极的永久磁体54b面对面地夹持的磁性体部44b交替配置于其延伸方向上。因此，在轨道40上形成S极和N极交替配置的磁极。

与磁体转子10及齿列20一样，轨道40通过将例如电磁钢板、硅铁、碳钢、电磁不锈钢、压粉磁芯、非晶磁芯等磁性体用金属模具冲压而形成。

［旋转-直线运动转换装置的动作］

（闭磁场的形成）

首先，对由旋转-直线运动转换装置60形成的闭磁场H进行说明。图2是形成于图1的旋转-直线运动转换装置的闭磁场的说明图。另外，图2所示的箭头线表示磁力线，箭头线的箭头方向表示磁力线的方向。

如图2所示，在磁体转子10内，从永久磁体14b朝向永久磁体14a的磁通以将磁体转子10的圆筒分成两部分的方式分布。来自磁体转子10的永久磁体14a的磁通要经由末端分配于永久磁体14a的齿24a、24b、…通过轨道40。流入轨道40内的磁通被整列而流向与末端分配于永久磁体14b的齿24a、24b、…对向的磁性体部44a、44b的区域。通过轨道40内之后的磁通经由末端分配于永久磁体14b的齿24a、24b、…流入磁体转子10的永久磁体14b。这样，形成环绕磁体转子10、齿列20、轨道40的闭磁场。

图2所示的位置中，齿列20的上半侧的齿24a、24b、…分配于永久磁体14a，齿列20的下半侧的齿24a、24b、…分配于永久磁体14b。因此，形成的闭磁场H也左右分成以逆时针旋转方向流过的闭磁场组和以顺时针旋转方向流过的闭磁场组进行分布。但是，根据磁体转子10的旋转位置不同，分配于永久磁体14a、14b的齿24a、24b、…发生改变。因此，构成以逆时针旋转方向流过的闭磁场组的齿24a、24b、…或构成以顺时针旋转方向流过的闭磁场组的齿24a、24b、…不是唯一的。

在通过齿24a、24b、…的磁通中，根据磁体转子10的旋转位置，其磁力线数或流动的方向变化。若磁力线数或流动方向发生变化，则环绕磁体转子10、齿列20、轨道40的闭磁场H也发生变化。另外，若闭磁场H发生变化，磁场的恢复力发挥作用，要取得闭磁场H的平衡。该磁场的恢复力作为向相对于轨道40的水平方向的推力发挥作用，实现轨道40和驱动头部30之间的相对移动。因此，能够将磁体转子10的旋转运动转换成轨道40或驱动头部30的直线运动。在后述的实施方式8中对磁体转子10的旋转位置和磁通的流动的关系进行更详细地说明。

以下，对轨道40内的磁通进行更具体地说明。

在轨道40上存在接收区域A，该接收区域A经由分配于永久磁体14a的齿24a、24b、…从永久磁体14a接收磁通在轨道40上还存在输送区域B，该输送区域B经由分配于永久磁体14b的齿24a、24b、…向永久磁体14b输送磁通在轨道40内，磁通从接收区域A流向输送区域B。图2中，轨道40的两侧成为磁通的接收区域A，轨道40的中央侧成为磁通的输送区域B。因此，轨道40内的磁通从轨道40的两侧流向中央侧。

在轨道40的磁性体部44a上，从轨道40延伸方向的两侧使两个永久磁体54a的N极侧面对面地对峙配置。另外，在轨道40的磁性体部44b上，从轨道40延伸方向的两侧使两个永久磁体54b的S极侧面对面地对峙配置。因此，在轨道40的接收区域A中，能够将来自永久磁体14a的磁通强制性地导向磁性体部44a。另外，在轨道40的输送区域B中，能够强制性地引导向永久磁体14b的磁通以从磁性体部44b输送。通过永久磁体54a、54b的磁力，能够将轨道40内的磁通强制性地导向磁性体部44a、44b，因此，在驱动头部30和轨道40中转移磁通的情况下，能够几乎消除漏磁通。

这样，磁体列52使在驱动头部30和轨道40之间转移的磁通被整列向磁性体部44a、44b。由于磁体列52使大部分磁通被整列向磁性体部44a、44b而流过，因此，能够消除漏磁通，并能够有效地使磁通转换成推力。

如以上，在实施方式1的旋转-直线运动转换装置60中，利用轨道40的磁体列52，使闭磁通有效地被向磁性体部44a、44b诱导，因此，可减少驱动头部30和轨道40之间的漏磁通。另外，可提高驱动头部30和轨道40的磁耦合力，且可提高容许推力。进而，可实现闭磁通的有效利用，且可减小驱动头部，因此，可实现小型化且较大的容许推力。另外，驱动头部30和轨道40间的磁通转移通过由金属模具冲压的齿列20进行，因此，不依赖于永久磁体14a、14b的磁化精度，就可在驱动头部30和轨道40的相对移动中得到较高的定位精度。

（增减速的原理）

接着，如图2所示，说明在磁体转子10、齿列20及轨道40中形成闭磁通的状态下旋转磁体转子10时，轨道40如何移动。

图3是旋转-直线运动转换装置60的运动转换的说明图。

在此，将磁体转子10的极数设为M（M为偶数），

将磁体转子10的直径设为D，

将圆周率设为π，

将磁体列52的磁体间距设为P，

系数k＝1或－1，

另外，将磁体转子10的旋转速度设为F，

将磁体转子10的圆周速度设为Vr，

将轨道40的移动速度设为Vm。

磁体转子10的圆周速度Vr可以表示为：

Vr＝F·π·D，

轨道40的移动速度Vm可以表示为：

Vm＝k·F·M·P，（k＝±1）。

因此，磁体转子10的圆周速度Vr和轨道40的移动速度Vm的速度关系可以以下式表示。

Vm／Vr＝（k·M·P）／（π·D），（k＝±1）    （式2）

即，若磁体转子10旋转1圈，则轨道40移动N·P。另外，磁体转子10支承于驱动头部30的内部空间内，因此，磁体转子10的圆周速度Vr也为驱动头部30的移动速度。

当观察式2时，磁体转子10的圆周速度Vr和轨道40的移动速度Vm具有差异，表示在驱动头部30和轨道40之间可增减速。另外，在符号相逆的情况下，表示从磁体转子10观察，轨道40向相反方向移动。

在实施方式1的旋转-直线运动转换装置60的情况下，

由于磁体转子10的极数为M＝2，系数k＝－1，因此，

当将M＝2，k＝－1代入式2中时，变成

Vm／Vr＝－2·P／（π·D）。

因此，在驱动头部30固定以不能移动的情况下，若磁体转子10旋转1圈，则轨道40移动－2·P。附图中的黑箭头分别表示磁体转子10的旋转方向及轨道40的移动方向。

以上是实施方式1的旋转-直线运动转换装置60的结构及动作。如上述，在旋转磁体转子10或移动轨道40的情况下，在驱动头部30和轨道40之间形成的闭磁场H的平衡瓦解，为了保持该平衡，驱动头部30和轨道40进行相对移动。通过取得闭磁场H的平衡的作用，可得到式2所示那样的驱动头部30、轨道40的速度关系。

如以上，在本实施方式的旋转-直线运动转换装置60中，轨道40具备其延伸方向磁化的磁体列52，磁体列52使要通过轨道40的磁通整列，因此，可实现漏磁通的极小化、较大的容许推力及大范围的增减速比。

〔实施方式2〕

接着，对实施方式2的旋转-直线运动转换装置160进行说明。图4是实施方式2的旋转-直线运动转换装置的结构图。图5是形成于图4的旋转-直线运动转换装置的闭磁场的说明图。图6是图4的旋转-直线运动转换装置的运动转换的说明图。

如图4所示，与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60相比，实施方式2的旋转-直线运动转换装置160由于未将磁体列152内置于轨道140而是内置于齿列120而不同。

［旋转-直线运动转换装置的结构］

旋转-直线运动转换装置160具有驱动头部130、轨道140。驱动头部130具备磁体转子110和齿列120。磁体转子110同心状地配置于驱动头部130的内部，以形成驱动头部130的圆筒状的内部空间和间隙115。齿列120从驱动头部130的内部空间朝向轨道140章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道140形成间隙125。驱动头部130和轨道140经由齿列120对向配置，且在轨道140的延伸方向上可相对移动。本实施方式中，将驱动头部130固定以不能移动，磁体转子110在驱动头部130内旋转自如地支承。

磁体转子110具备由径方向磁化的两个半圆状的永久磁体114a、114b构成的磁体列112。永久磁体114a的内周侧磁化成N极，外周侧磁化成S极，永久磁体114b的内周侧磁化成N极，外周侧磁化成S极。因此，磁体转子110在附图的显示位置具有上侧成为N极且下侧成为S极的两个极。磁体转子110的其它结构与实施方式1相同。

在齿列120上形成有分配于磁体转子110的每个极的齿数为24个、形状及长度不同的齿124a、124b、…，使得齿内的磁通只朝向磁体转子110的磁体列112或轨道140的某一方。

齿124a、124b、…的末端以沿着磁体转子110的周方向相互连结而成为一个圆筒状的内部空间的方式形成。末端间的连结部在磁体转子110的径方向上较薄地形成，以在与相邻的齿之间不流过磁通。

齿124a、124b、…的前端以在轨道140的延伸方向上齿距为P的方式形成。在各个齿124a、124b、…之间内置以轨道140的延伸方向磁化的永久磁体154a、154b、…。因此，永久磁体154a、154b、…的磁体间距也为P。若在齿124a、124b、…之间内置永久磁体154a、154b、…，则齿124a、124b、…的前端在轨道140的延伸方向上交替配置有永久磁体154a、154b、…和磁性体部126a、126b、…。

齿列120具备以轨道140的延伸方向磁化的磁体列152。磁体列152使要通过齿列120的磁通整列。利用磁体列152，要通过齿列120的磁通的大部分在整列的状态下通过，因此，漏磁通减少。磁体列152使相邻的永久磁体154a、154a的同极性面（N极侧）经由磁性体部126a在轨道140的延伸方向上面对面，且使相邻的永久磁体154b、154b的同极性面（S极侧）经由磁性体部126b在轨道140的延伸方向上面对面。在磁体列152的永久磁体的磁化方向中，箭头记号的箭头方向表示N极，箭头记号的基部方向表示S极。因此，在磁性体部126a上配置使N极面对面的两个永久磁体154a，在磁性体部126b上配置使S极面对面的两个永久磁体154b。

在齿列120的前端，N极的永久磁体154a面对面地夹持的磁性体部126a和S极的永久磁体154b面对面地夹持的磁性体部126b被沿轨道140的延伸方向交替配置。因此，在齿列120的前端形成S极和N极交替配置的磁极。

另外，图4中示例了齿列120以磁体转子110为中心左右对称的构造，但齿列120的构造不限于此，也可以设为左右非对称构造。

另外，图4中，齿列120形成于磁体转子110的整周，但如后述的实施方式所示，也可以以至少在磁体转子110的极性不同的磁极上均等地分配齿数的方式，只在周方向的一部分形成齿列120。

与磁体转子110一样，齿列120通过将例如电磁钢板、硅铁、碳钢、电磁不锈钢、压粉磁芯、非晶磁芯等磁性体用金属模具冲压而形成。

轨道140使来自磁体转子110的磁体列112的磁通经由齿列120的磁性体部126a通过。另外，轨道140使轨道140的磁通经由磁性体部126a、126b通向磁体转子110的磁体列112。在轨道140上形成有沿着其延伸方向间距为T的磁齿142。磁齿142吸收通过齿列120的磁性体126a的大部分磁通。

设于轨道140的磁齿142的磁齿间距T，以在旋转磁体转子110或移动轨道140时可以移动或旋转另一方的方式，考虑分配于磁体转子110的每个极的齿数Mp及磁体列152的磁体间距P而设定。具体而言，形成具有满足下述式3所示的关系那样的磁齿间距T的磁齿142。磁齿142和磁齿142之间形成凹部，但在该状态下，在驱动头部130或轨道140移动时，在凹部内产生涡流，而产生空气阻力。为了降低空气阻力，优选向凹部填充粘接剂或树脂填充剂等非磁性体。

T＝（2·P）＋k·（2·P／Mp），（k＝±1）   （式3）

在此，P为磁体列152的磁体间距

Mp为分配于磁体转子110的每个极的齿数

图4中，如上述，分配于磁体转子110的每个极的齿数Mp为24。因此，在设为k＝－1的情况下，在轨道140上应形成的磁齿142的磁齿间距T根据式3为（P·23／12），在设为k＝＋1的情况下，在轨道140上应形成的磁齿142的磁齿间距T为（P·25／12）。图4的旋转-直线运动转换装置160中，在轨道140上形成有磁齿间距T为（P·23／12）的磁齿142。

与磁体转子110及齿列120一样，轨道140通过将例如电磁钢板、硅铁、碳钢、电磁不锈钢、压粉磁芯、非晶磁芯等磁性体用金属模具冲压而形成。

＜旋转-直线运动转换装置的动作＞

（闭磁场的形成）

图5是形成于图4的旋转-直线运动转换装置的闭磁场H的说明图。另外，图5所示的箭头线表示磁力线，箭头线的箭头方向表示磁力线的方向。

如图5所示，在磁体转子110内，从永久磁体114a朝向永久磁体114b的磁通以将磁体转子110的圆筒分成两部分的方式分布。来自磁体转子110的永久磁体114b的磁通要经由末端分配于永久磁体114b的齿列120通过轨道140的磁齿142。流入轨道140内的磁通被整列并流向与末端分配于永久磁体114a的齿124a、124b、…相对向的磁齿142的区域。通过轨道140内之后的磁通经由末端分配于永久磁体114a的齿124a、124b、…流入磁体转子110的永久磁体114a。这样，形成环绕磁体转子110、齿列120、轨道140的闭磁场H。

图5所示的位置中，齿列120的上半侧的齿124a、124b、…分配于永久磁体114a，齿列120的下半侧的齿124a、124b、…分配于永久磁体114b。因此，形成的闭磁场H也左右分成以逆时针旋转方向流过的闭磁场组和以顺时针旋转方向流过的闭磁场组进行分布。但是，根据磁体转子110的旋转位置不同，分配于永久磁体114a、114b的齿124a、124b、…发生改变。因此，构成以逆时针旋转方向流过的闭磁场组的齿124a、124b、…或构成以顺时针旋转方向流过的闭磁场组的齿124a、124b、…不是唯一的。

在通过齿124a、124b、…的磁通中，根据磁体转子110的旋转位置，其磁力线数或流动的方向变化。若磁力线数或流动方向发生变化，则环绕磁体转子110、齿列120、轨道140的闭磁场H也发生变化。另外，若闭磁场H发生变化，则磁场的恢复力发挥作用，要取得闭磁场H的平衡。该磁场的恢复力作为向相对于轨道140的水平方向的推力发挥作用，实现轨道140和驱动头部130之间的相对移动。因此，能够将磁体转子110的旋转运动转换成轨道140或驱动头部130的直线运动。在后述的实施方式8中对磁体转子110的旋转位置和磁通的流动的关系进行更详细地说明。

以下，对齿列120和轨道140之间的磁通的流动进行更具体地说明。

从磁体转子110的永久磁体114b朝向轨道140的磁通从两个路径通过齿列120的前端的磁性体部126a。

一个路径是，从齿列120暂时进入永久磁体154a而被永久磁体154a诱导并从磁性体部126a到达轨道140的磁齿142的第一路径，另一个路径是，从齿列120直接进入磁性体部126a并从磁性体部126a到达轨道140的磁齿142的第二路径。磁通经由第一路径到达轨道140的磁齿142。磁通经由第二路径到达轨道140的磁齿142。

在齿列120的磁性体部126a上，从轨道140延伸方向的两侧使两个永久磁体154a的N极侧面对面地对峙配置。另外，在齿列120的磁性体部126b上，从轨道140延伸方向的两侧使两个永久磁体154b的S极侧面对面地对峙配置。因此，能够使磁通从永久磁体114b导向磁性体部126a，另外，能够使从永久磁体114b进入磁性体部126b并到达轨道140的磁齿142的成为漏磁通那样的磁通利用永久磁体154b的磁力强制性地导向磁性体部126a。

这样，磁体列152使要通过齿列120的磁通整列向磁性体部126a。由于磁体列152使要通过齿列120的大部分磁通被整列向磁性体部126a而通过，因此，能够消除漏磁通，并能够有效地使磁通转换成推力。

在轨道140上存在接收区域A，该接收区域A经由分配于永久磁体114b的齿124a、124b、…从永久磁体114b接收磁通在轨道140上还存在输送区域B，该输送区域B经由分配于永久磁体114a的齿124a、124b、…向永久磁体114a输送磁通在轨道140内，磁通会聚成磁通从接收区域A流向输送区域B。图5中，轨道140的中央侧成为磁通的接收区域A，轨道140的两侧成为磁通的输送区域B。因此，轨道140内的磁通以从轨道140的中央侧左右平分成两侧的方式分布。从轨道140流向磁体转子110的永久磁体114a的磁通从两个路径通过齿列120前端的磁性体部126a、126b。

一个路径是，从磁齿142暂时进入永久磁体154a而被永久磁体154a诱导并从磁性体部126a到达永久磁体114a的第三路径，另一个路径是，从磁齿142直接进入磁性体部126b并到达永久磁体114a的第四路径。磁通经由第三路径到达磁体转子110的永久磁体114a。磁通经由第四路径到磁体转子110的永久磁体114a。另外，在位于磁体列112的永久磁体114a和114b的边界两侧的相邻的齿124a、124b、…上未通过轨道140，直接利用永久磁体154a、154的磁力形成环绕磁通

这样，磁体列152使在驱动头部130和轨道140之间转移的磁通被整列向磁性体部126a、126b。由于磁体列152使大部分磁通被整列向磁性体部126a、126b而流过，因此，能够消除漏磁通，并能够有效地使磁通转换成推力。

如以上，在实施方式2的旋转-直线运动转换装置160中，利用磁体列152，使闭磁通有效地被向磁性体部126a、126b诱导，因此，可减少驱动头部130和轨道140之间的漏磁通。另外，可提高驱动头部130和轨道140的磁耦合力，且可提高容许推力。进而，可实现闭磁通的有效利用，且可减小驱动头部，因此，可实现小型化且较大的容许推力。另外，驱动头部130和轨道140间的磁通转移通过由金属模具冲压的齿列120进行，因此，不依赖于永久磁体114a、114b的磁化精度，就可在驱动头部130和轨道140的相对移动中得到较高的定位精度。

（增减速的原理）

接着，如图5所示，说明在磁体转子110、齿列120及轨道140中形成闭磁通的状态下旋转磁体转子110时，轨道140如何移动。

图6是旋转-直线运动转换装置160的运动转换的说明图。

在此，将磁体转子110的极数设为M（M为偶数），

将磁体转子110的直径设为D，

将圆周率设为π，

将轨道140的磁齿142的磁齿间距设为T，

系数k＝1或－1，

另外，将磁体转子110的旋转速度设为F，

将磁体转子110的圆周速度设为Vr，

将轨道140的移动速度设为Vt。

磁体转子110的圆周速度Vr可以表示为：

Vr＝F·π·D，

轨道140的移动速度Vt可以表示为：

Vt＝－k·F·M·T／2，（k＝±1）。

因此，磁体转子110的圆周速度Vr和轨道140的移动速度Vt的速度关系可以以下式表示。

Vt／Vr＝（－k·M·T／2）／（π·D），（k＝±1）   （式4）

即，磁体转子110旋转1圈，则轨道140移动N·T／2。另外，磁体转子110支承于驱动头部130的内部空间内，因此，磁体转子110的圆周速度Vr也为驱动头部130的移动速度。

当观察式4时，磁体转子110的圆周速度Vr和轨道140的移动速度Vt具有差异，表示在驱动头部130和轨道140之间可增减速。另外，在符号相逆的情况下，表示从磁体转子110观察，轨道140向相反方向移动。

在实施方式2的旋转-直线运动转换装置160的情况下，

由于磁体转子10的极数为M＝2，系数k＝－1，因此，

当将M＝2，k＝－1代入式4时，成为Vt／Vr＝T／（π·D）。

因此，在驱动头部130固定以不能移动的情况下，若磁体转子110旋转1圈，则轨道140移动T。附图中的黑箭头分别表示磁体转子110的旋转方向及轨道140的移动方向。

以上是实施方式2的旋转-直线运动转换装置160的结构及动作。如上述，在旋转磁体转子110或移动轨道140的情况下，在驱动头部130和轨道140之间形成的闭磁场的平衡瓦解，为了保持该平衡，驱动头部130和轨道140进行相对移动。通过取得闭磁场的平衡的作用，可得到式4所示那样的驱动头部130、轨道140的速度关系。

如以上，在本实施方式的旋转-直线运动转换装置160中，由于在齿列120前端之间具备以轨道140的延伸方向磁化的磁体列152，磁体列152使要通过齿列120的磁通整列，因此，可实现漏磁通的极小化、较大的容许推力及大范围的增减速比。

〔实施方式3〕

接着，对实施方式3的旋转-直线运动转换装置260进行说明。图7是实施方式3的旋转-直线运动转换装置的结构图。附图中的黑箭头分别表示磁体转子210的旋转方向、轨道240的移动方向。

如图7所示，与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60相比，旋转-直线运动转换装置260由于未将齿列形成于磁体转子的整周，而是只形成于周方向的一部分而不同。

旋转-直线运动转换装置260也可以说是使实施方式1的旋转-直线运动转换装置60变紧凑而得到的装置。

＜旋转-直线运动转换装置的结构＞

旋转-直线运动转换装置260具有驱动头部230、轨道240。驱动头部230具备磁体转子210和齿列220。磁体转子210同心状地配置于驱动头部230的内部，以形成驱动头部230的圆筒状的内部空间和间隙215。齿列220从驱动头部230的内部空间朝向轨道240章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道240形成间隙225。驱动头部230和轨道240经由齿列220对向配置，且在轨道240的延伸方向上可相对移动。磁体转子210在驱动头部230内旋转自如地支承。

磁体转子210具备由径方向磁化的4个半圆状的永久磁体214a～214d构成的磁体列212。永久磁体214a、214c相互对向配置，内周侧磁化成N极，外周侧磁化成S极。永久磁体214b、214d相互对向配置，内周侧磁化成S极，外周侧磁化成N极。因此，磁体转子210在附图的显示位置具有上、下侧成为S极且左、右侧成为N极且S极和N极在周方向上交替形成的4个极。磁体转子210的其它结构与实施方式1相同。

对于齿列220，以分配于磁体转子210的N极的齿数和分配于磁体转子210的S极的齿数相同的方式，只在磁体转子210周方向的一部分上形成有齿224a、224b、…。在本实施方式中，以齿长度变短的方式在靠近轨道240的一侧的周方向上形成有分配于磁体转子210的每个极的齿数为6个的齿224a、224b、…。若齿较短，则齿内的磁阻也变小。齿列220的其它结构与实施方式1相同。

轨道240具备以其延伸方向磁化的磁体间距为P的磁体列252。磁体列252使要通过轨道240的磁通整列。利用磁体列252，要通过轨道240的大部分磁通在被整列的状态下通过，因此，漏磁通减少。磁体列252使相邻的永久磁体254a、254a的同极性面（N极侧）经由磁性体部244a在其延伸方向上面对面，且使相邻的永久磁体254b、254b的同极性面（S极侧）经由磁性体部244b在其延伸方向上面对面。轨道240的其它结构与实施方式1相同。

［旋转-直线运动转换装置的动作］

未图示在旋转-直线运动转换装置260中形成的闭磁场H，但与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60一样，形成环绕磁体转子210、齿列220、轨道240的闭磁场H。在本实施方式的情况下，齿列220形成于周方向的靠近轨道240的一侧，因此，磁体转子210内的磁通也通过周方向的靠近轨道240的一侧。

与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60相比，旋转-直线运动转换装置260中，形成闭磁场H的磁力线数变少，但只延伸设置齿较短的齿列220，因此，可提供小型化以及较大的容许推力。

旋转-直线运动转换装置260的增减速的原理与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60的增减速的原理相同。

旋转-直线运动转换装置260与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60一样，以轨道的延伸方向磁化的磁体列使要通过轨道的磁通整列，因此，可实现漏磁通的极小化、较大的容许推力及大范围的增减速比。

另外，旋转-直线运动转换装置260只利用齿较短的齿列形成闭磁场，因此，可提供更小型化以及较大的容许推力。

〔实施方式4〕

接着，对实施方式4的旋转-直线运动转换装置360进行说明。图8是实施方式4的旋转-直线运动转换装置的结构图。附图中的黑箭头分别表示磁体转子310的旋转方向、轨道340的移动方向。

如图8所示，与实施方式2的旋转-直线运动转换装置160相比，旋转-直线运动转换装置360由于未在磁体转子的整周上形成齿列，而是只在周方向的一部分形成而不同。

旋转-直线运动转换装置360可以说是使实施方式2的旋转-直线运动转换装置160变紧凑而形成的装置。

旋转-直线运动转换装置360是引入实施方式3的旋转-直线运动转换装置260的技术思想且适用于实施方式2的旋转-直线运动转换装置160所形成的装置。

＜旋转-直线运动转换装置的结构＞

旋转-直线运动转换装置360具有驱动头部330、轨道340。驱动头部330具备磁体转子310和齿列320。磁体转子310同心状地配置于驱动头部330的内部，以形成驱动头部330的圆筒状的内部空间和间隙315。齿列320从驱动头部330的内部空间朝向轨道340章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道340形成间隙325。驱动头部330和轨道340经由齿列320对向配置，且在轨道340的延伸方向上可相对移动。磁体转子310在驱动头部330内旋转自如地支承。

磁体转子310具备由径方向磁化的4个半圆状的永久磁体314a～314d构成的磁体列312。永久磁体314a、314c相互对向配置，内周侧磁化成N极，外周侧磁化成S极。永久磁体314b、314d相互对向配置，内周侧磁化成S极，外周侧磁化成N极。因此，磁体转子310在附图的显示位置具有上、下侧成为S极且左、右侧成为N极且S极和N极在周方向上交替形成的4个极。磁体转子310的其它结构与实施方式2相同。

对于齿列320，以分配于磁体转子310的N极的齿数和分配于磁体转子310的S极的齿数相同的方式，只在磁体转子310周方向的一部分上形成有齿324a、324b、…。在本实施方式中，以齿长度变短的方式在靠近轨道340的一侧的周方向上形成有分配于磁体转子310的每个极的齿数为13个的齿324a、324b、…。若齿较短，则齿内的磁阻也变小。

齿列320具备以轨道340的延伸方向磁化的磁体间距为P的磁体列352。磁体列352使要通过齿列320的磁通整列。利用磁体列352，要通过齿列320的大部分磁通在被整列的状态下通过，因此，漏磁通减少。磁体列352使相邻的永久磁体354a、354a的同极性面（N极侧）经由磁性体部326a在轨道340的延伸方向上面对面，且使相邻的永久磁体354b、354b的同极性面（S极侧）经由磁性体部326b在轨道340的延伸方向上面对面。齿列320的其它结构与实施方式2相同。

轨道340使来自磁体转子310的磁体列312的磁通经由齿列320的磁性体部326a而通过。另外，轨道340使轨道340的磁通经由磁性体部326a、326b通向磁体转子310的磁体列312。在轨道340上，沿着其延伸方向形成有间距为T的磁齿342。磁齿342吸收能通过齿列320的磁性体326a的大部分磁通。轨道340的其它结构与实施方式2相同。

＜旋转-直线运动转换装置的动作＞

未图示在旋转-直线运动转换装置360中形成的闭磁场H，但与实施方式2的旋转-直线运动转换装置160一样，形成环绕磁体转子310、齿列320、轨道340的闭磁场H。在本实施方式的情况下，齿列320形成于周方向的靠近轨道340的一侧，因此，磁体转子310内的磁通也通过周方向的靠近轨道340的一侧。

与实施方式2的旋转-直线运动转换装置160相比，在旋转-直线运动转换装置360中，形成闭磁场H的磁力线数变少，但只延伸设置齿较短的齿列320，因此，可提供小型化以及较大的容许推力。

旋转-直线运动转换装置360的增减速的原理与实施方式2的旋转-直线运动转换装置160的增减速的原理相同。

旋转-直线运动转换装置360与实施方式2的旋转-直线运动转换装置160一样，以轨道的延伸方向磁化的磁体列使要通过齿列的磁通整列，因此，可实现漏磁通的极小化、较大的容许推力及大范围的增减速比。

另外，旋转-直线运动转换装置360只利用齿较短的齿列形成闭磁场，因此，可提供更小型化以及较大的容许推力。

〔实施方式5〕

接着，对实施方式5的旋转-直线运动转换装置460进行说明。图9是实施方式5的旋转-直线运动转换装置的结构图。附图中的黑箭头分别表示磁体转子410的旋转方向、轨道440a及440b的移动方向。

如图9所示，旋转-直线运动转换装置460可以说是使相同结构的两个实施方式3的旋转-直线运动转换装置260共用1个磁体转子且使两个驱动头部合并成1个驱动头部。因此，旋转-直线运动转换装置460以磁体转子为中心而将齿列构成上下对称构造。

＜旋转-直线运动转换装置的结构＞

旋转-直线运动转换装置460具有驱动头部430、轨道440a、轨道440b。驱动头部430具备磁体转子410和齿列420。磁体转子410同心状地配置于驱动头部430的内部，以形成驱动头部430的圆筒状的内部空间和间隙415。齿列420由以磁体转子410为中心进行上下平分的齿列420a和420b构成。齿列420a从驱动头部430的内部空间朝向轨道440a章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道440a形成间隙425a。齿列420b从驱动头部430的内部空间朝向轨道440b章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道440b形成间隙425b。轨道440a、440b以相互平行的方式配置于驱动头部430的上下两侧。驱动头部430和轨道440a经由齿列420a进行对向配置，在轨道440的延伸方向上可进行相对移动。驱动头部430和轨道440b经由齿列420b对向配置，且在轨道440的延伸方向上可相对移动。本实施方式中，驱动头部430固定以不能移动，磁体转子410在驱动头部430内旋转自如地支承。

磁体转子410、齿列420a及420b、轨道440a及440b的结构分别与实施方式3的磁体转子210、齿列220、轨道240的结构相同。

＜旋转-直线运动转换装置的动作＞

未图示在旋转-直线运动转换装置460中形成的闭磁场H，但平分成环绕磁体转子410、齿列420a、轨道440a的闭磁场H1和环绕磁体转子410、齿列420b、轨道440b的闭磁场H2。平分的闭磁场H1、H2相互独立且磁通不混杂。因此，闭磁场H1、H2可视为实际上与实施方式3的旋转-直线运动转换装置260中形成的闭磁场相同。因此，旋转-直线运动转换装置460的动作原理及增减速原理与实施方式3的旋转-直线运动转换装置260的动作原理及增减速原理相同。

在旋转-直线运动转换装置460的情况下，驱动头部430和轨道440a、440b的相对移动关系可视为与利用相同结构的两个实施方式3的旋转-直线运动转换装置260独立地进行旋转-直线运动转换的情况相同。因此，在固定驱动头部430以使其不能移动的情况下，轨道440a、440b相对于驱动头部430的相对移动成为同速度反方向。

旋转-直线运动转换装置460与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60一样，以轨道的延伸方向磁化的磁体列使要通过轨道的磁通整列，因此，可实现漏磁通的极小化、较大的容许推力及大范围的增减速比。

另外，旋转-直线运动转换装置460的驱动头部为上下对称构造，且驱动头部的上下侧的两个轨道的磁体间距也相等，因此，相对于驱动头部，能够使上下侧的两个轨道以同速度反方向同时移动。因此，可以在例如要向左右反方向移动一定距离的开关装置等中应用实施方式5的旋转-直线运动转换装置460。

〔实施方式6〕

接着，对实施方式6的旋转-直线运动转换装置560进行说明。图10是实施方式6的旋转-直线运动转换装置的结构图。附图中的黑箭头分别表示磁体转子510的旋转方向、轨道540a及540b的移动方向。

如图10所示，旋转-直线运动转换装置560可以说是使相同结构的两个实施方式4的旋转-直线运动转换装置360共用1个磁体转子且使两个驱动头部合并成1个驱动头部。因此，旋转-直线运动转换装置560以磁体转子为中心而将齿列构成上下对称构造。

旋转-直线运动转换装置560是引入实施方式5的旋转-直线运动转换装置460的技术思想且适用于实施方式4的旋转-直线运动转换装置360所形成的装置。

＜旋转-直线运动转换装置的结构＞

旋转-直线运动转换装置560具有驱动头部530、轨道540a、轨道540b。驱动头部530具备磁体转子510和齿列520。磁体转子510同心状地配置于驱动头部530的内部，以形成驱动头部530的圆筒状的内部空间和间隙515。齿列520由以磁体转子510为中心进行上下平分的齿列520a和520b构成。齿列520a从驱动头部530的内部空间朝向轨道540a章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道540a形成间隙525a。齿列520b从驱动头部530的内部空间朝向轨道540b进行章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道540b形成间隙525b。轨道540a、540b以相互平行的方式配置于驱动头部530的上下两侧。驱动头部530和轨道540a经由齿列520a进行对向配置，在轨道540的延伸方向上可进行相对移动。驱动头部530和轨道540b经由齿列520b对向配置，且在轨道540的延伸方向上可相对移动。本实施方式中，驱动头部530固定以不能移动，磁体转子510在驱动头部530内旋转自如地支承。

磁体转子510、齿列520a及520b、轨道540a及540b的结构分别与实施方式4的磁体转子310、齿列320、轨道340的结构相同。

＜旋转-直线运动转换装置的动作＞

未图示在旋转-直线运动转换装置560中形成的闭磁场H，但平分成环绕磁体转子510、齿列520a、轨道540a的闭磁场H1和环绕磁体转子510、齿列520b、轨道540b的闭磁场H2。平分的闭磁场H1、H2相互独立且磁通不混杂。因此，闭磁场H1、H2可视为实际上与实施方式4的旋转-直线运动转换装置360中形成的闭磁场相同。因此，旋转-直线运动转换装置560的动作原理及增减速原理与实施方式4的旋转-直线运动转换装置360的动作原理及增减速原理相同。

在旋转-直线运动转换装置560的情况下，驱动头部530和轨道540a、540b的相对移动关系可视为与利用相同结构的两个实施方式4的旋转-直线运动转换装置360独立地进行旋转-直线运动转换的情况相同。因此，在固定驱动头部530以使其不能移动的情况下，轨道540a、540b相对于驱动头部530的相对移动成为同速度反方向。

旋转-直线运动转换装置560与实施方式2的旋转-直线运动转换装置160一样，以轨道的延伸方向磁化的磁体列使要通过齿列的磁通整列，因此，可实现漏磁通的极小化、较大的容许推力及大范围的增减速比。

另外，旋转-直线运动转换装置460的驱动头部为上下对称构造，且驱动头部的上下侧的两个轨道的磁体间距也相等，因此，相对于驱动头部，能够使上下侧的两个轨道以同速度反方向同时移动。因此，可以在例如要向左右反方向移动一定距离的开关装置等中应用实施方式6的旋转-直线运动转换装置560。

〔实施方式7〕

接着，对实施方式7的旋转-直线运动转换装置660进行说明。图11是实施方式7的旋转-直线运动转换装置的结构图。附图中的黑箭头分别表示磁体转子610的旋转方向、轨道640a及640b的移动方向。

如图11所示，旋转-直线运动转换装置660可以说是使不同结构的两个实施方式3的旋转-直线运动转换装置260共用1个磁体转子且使两个驱动头部合并成1个驱动头部。

与实施方式5的旋转-直线运动转换装置460相比，旋转-直线运动转换装置660由于以磁体转子为中心而将齿列构成上下非对称构造而不同。

＜旋转-直线运动转换装置的结构＞

旋转-直线运动转换装置660具有驱动头部630、轨道640a、轨道640b。驱动头部630具备磁体转子610和齿列620。磁体转子610同心状地配置于驱动头部630的内部，以形成驱动头部630的圆筒状的内部空间和间隙615。齿列620由齿列620a和620b构成。齿列620a从驱动头部630的内部空间朝向轨道640a章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道640a形成间隙625a。齿列620b从驱动头部630的内部空间朝向轨道640b进行章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道640b形成间隙625b。轨道640a、640b以相互平行的方式配置于驱动头部630的上下两侧。驱动头部630和轨道640a经由齿列620a进行对向配置，在轨道640的延伸方向上可进行相对移动。驱动头部630和轨道640b经由齿列620b对向配置，且在轨道640的延伸方向上可相对移动。磁体转子610在驱动头部630内旋转自如地支承。

磁体转子610、轨道640a及640b的结构分别与实施方式3的磁体转子210、轨道240的结构相同。

在齿列620a上形成有分配于磁体转子610的每个极的齿数Mta为5的形状及长度不同的齿624a、624b、…。另外，在齿列620b上形成有分配于磁体转子610的每个极的齿数Mtb为6的形状及长度不同的齿624a、624b、…。

齿列620a的齿距Ta及齿列620b的齿距Tb分别满足式1所示的关系，同时，以满足下述式5所示的关系的方式形成齿距Ta、Tb。

Tb＜2·P＜Ta，（Tb＜Ta）   （式5）

在此，P为磁体列652a及磁体列652b共同的磁体间距

图11中，如上述，分配于磁体转子10的每个极的齿列620a的齿数Mta为5，分配于磁体转子10的每个极的齿列620b的齿数Mtb为6。因此，关于齿列620a，式1中设为k＝＋1，将齿距Ta形成为（P·11／5），关于齿列620b，上述的式1中设为k＝－1，将齿距Tb形成为（P·11／6）。齿列620a及620b的其它结构与实施方式3相同。

＜旋转-直线运动转换装置的动作＞

未图示在旋转-直线运动转换装置660中形成的闭磁场H，但二平分成环绕磁体转子610、齿列620a、轨道640a的闭磁场H1和环绕磁体转子610、齿列620b、轨道640b的闭磁场H2。二平分的闭磁场H1、H2相互独立且磁通不混杂。因此，闭磁场H1、H2可视为实际上与实施方式3的旋转-直线运动转换装置260中形成的闭磁场相同。因此，旋转-直线运动转换装置660的动作原理也与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60的动作原理相同。

在实施方式7的旋转-直线运动转换装置660的情况下，磁体转子610的圆周速度Vr和轨道640a的移动速度Vm1的关系，

由于磁体转子610的极数为M＝4，系数k＝＋1，因此，

当将M＝4、k＝＋1代入式2时，

成为Vm1／Vr＝＋4·P／（π·D）。

另一方面，磁体转子610的圆周速度Vr和轨道640b的移动速度Vm2的关系，

由于磁体转子610的极数为M＝4，系数k＝－1，因此，

当将M＝4、k＝－1代入式2时，

成为Vm2／Vr＝－4·P／（π·D）。

因此，在将驱动头部630固定以使其不能移动的情况下，若磁体转子610旋转1圈，则轨道640a移动＋4·P，且轨道640b移动－4·P。从磁体转子610观察，轨道640a、640b向同方向移动相同距离。因此，轨道640a、640b相对于驱动头部630的相对移动成为同速度同方向。

另外，在将轨道640a、640b固定以使其不能移动的情况下，若旋转磁体转子610，则驱动头部630可以在轨道640a、640b之间向1个方向相对移动。在该情况下，上下面中的磁吸力相抵，因此，在驱动头部630的相对移动时可减轻对轨道640a、640b的负担，摩擦变少，且可以进行更高精度的定位。

旋转-直线运动转换装置660与实施方式1的旋转-直线运动转换装置60一样，以轨道的延伸方向磁化的磁体列使要通过轨道的磁通整列，因此，可实现漏磁通的极小化、较大的容许推力及大范围的增减速比。

另外，旋转-直线运动转换装置660以同时满足上述式1及式5所示的关系的方式设定齿列的齿距，且驱动头部的上下侧的两个轨道的磁体间距相等，因此，相对于驱动头部，可以使上下侧的两个轨道以同速度同方向进行同时移动。因此，驱动头部的上下面中的磁吸力相抵，因此，在驱动头部的相对移动时可减轻对轨道的负担，摩擦变少，且可以进行更高精度的定位。

〔实施方式8〕

接着，对实施方式8的旋转-直线运动转换装置760进行说明。图12是实施方式8的旋转-直线运动转换装置的结构图。附图中的黑箭头分别表示磁体转子710的旋转方向、轨道740a及740b的移动方向。

如图12所示，旋转-直线运动转换装置760可以说是使不同结构的两个实施方式4的旋转-直线运动转换装置360共用1个磁体转子且使两个驱动头部合并成1个驱动头部。

与实施方式6的旋转-直线运动转换装置560相比，旋转-直线运动转换装置760由于以磁体转子为中心而将齿列构成上下非对称构造而不同。

旋转-直线运动转换装置760是引入实施方式7的旋转-直线运动转换装置660的技术思想且适用于实施方式4的旋转-直线运动转换装置360而形成的装置。

＜旋转-直线运动转换装置的结构＞

旋转-直线运动转换装置760具有驱动头部730、轨道740a、轨道740b。驱动头部730具备磁体转子710和齿列720。磁体转子710同心状地配置于驱动头部730的内部，以形成驱动头部730的圆筒状的内部空间和间隙715。齿列720由齿列720a和720b构成。齿列720a从驱动头部730的内部空间朝向轨道740a章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道740a形成间隙725a。齿列720b从驱动头部730的内部空间朝向轨道740b章鱼爪状地延伸设置，以相对于轨道740b形成间隙725b。

轨道740a、740b以相互平行的方式配置于驱动头部730的上下两侧。驱动头部730和轨道740a经由齿列720a进行对向配置，在轨道740的延伸方向上可进行相对移动。驱动头部730和轨道740b经由齿列720b对向配置，且在轨道740的延伸方向上可相对移动。磁体转子710在驱动头部730内旋转自如地支承。

磁体转子710的结构分别与实施方式4的磁体转子310相同。

在齿列720a上形成有分配于磁体转子710的每个极的齿数Mta为13的形状及长度不同的齿724a、724b、…。另外，在齿列720b上形成有分配于磁体转子710的每个极的齿数Mtb为15的形状及长度不同的齿724a、724b、…。

齿列720a具备以轨道740a的延伸方向磁化的磁体间距为Pa的磁体列752a。齿列720b具备以轨道740b的延伸方向磁化的磁体间距为Pb的磁体列752b。磁体列752a、752b使要通过齿列720的磁通整列。利用磁体列752a、752b，要通过齿列720的大部分磁通在被整列的状态下通过，因此，漏磁通减少。磁体列752a、752b使相邻的永久磁体754a、754a的同极性面（N极侧）经由磁性体部726a在轨道740a、740b的延伸方向上面对面，且使相邻的永久磁体754b、754b的同极性面（S极侧）经由磁性体部726b在轨道740a、740b的延伸方向上面对面。齿列720a、720b的其它结构与实施方式2相同。

轨道740a使来自磁体转子710的磁体列712的磁通经由齿列720a的磁性体部726a而通过。另外，轨道740a使轨道740a的磁通经由磁性体部726a、726b通向磁体转子710的磁体列712。在轨道740a上，沿着其延伸方向形成有间距为T的磁齿742a。磁齿742a吸收通过齿列720a的磁性体726a的大部分磁通。

轨道740b使来自磁体转子710的磁体列712的磁通经由齿列720b的磁性体部726b而通过。另外，轨道740b使轨道740b的磁通经由磁性体部726a、726b通向磁体转子710的磁体列712。在轨道740b上，沿着其延伸方向形成有间距为T的磁齿742b。磁齿742b吸收通过齿列720b的磁性体726a的大部分磁通。

设于轨道740a、740b的磁齿742a、742b的磁齿间距T以满足式3所示的关系，同时满足下述式6所示的关系的方式形成。

2·Pb＜T＜2·Pa，   （式6）

在此，Pb为磁体列752b的磁体间距

Pa为磁体列752a的磁体间距

图12中，如上述，分配于磁体转子710的每个极的齿列720a的齿数Mpa为13，分配于磁体转子710的每个极的齿列720b的齿数Mpb为15。因此，关于齿列720a，在式3中，设为k＝－1，磁齿间距T和磁体列752a的磁体间距Pa的关系成为T＝Pa·24／13。另外，关于齿列720b，在式3中设为k＝＋1，磁齿间距T和磁体列752b的磁体间距Pb的关系成为T＝Pb·32／15。轨道740a、740b的其它结构与实施方式2相同。

＜旋转-直线运动转换装置的动作＞

未图示在旋转-直线运动转换装置760中形成的闭磁场H，但二平分成环绕磁体转子710、齿列720a、轨道740a的闭磁场H1和环绕磁体转子710、齿列720b、轨道740b的闭磁场H2。二平分的闭磁场H1、H2相互独立且磁通不混杂。因此，闭磁场H1、H2可视为实际上与实施方式4的旋转-直线运动转换装置360中形成的闭磁场相同。因此，旋转-直线运动转换装置660的动作原理也与实施方式2的旋转-直线运动转换装置160的动作原理相同。

在实施方式8的旋转-直线运动转换装置760的情况下，磁体转子710的圆周速度Vr和轨道740a的移动速度Vt1的关系，

由于磁体转子710的极数为M＝4，系数k＝－1，因此，

当将M＝4、k＝－1代入式4时，

成为Vt1／Vr＝＋2·T／（π·D）。

另一方面，磁体转子710的圆周速度Vr和轨道740b的移动速度Vt2的关系，

由于磁体转子710的极数为M＝4，系数k＝＋1，因此，

当将M＝4、k＝＋1代入式2时，

成为Vt2／Vr＝－2·T／（π·D）。

因此，在将驱动头部730固定以使其不能移动的情况下，若磁体转子710旋转1圈，则轨道740a移动＋2·T，且轨道740b移动－2·T。从磁体转子710观察，轨道740a、740b向同方向移动相同距离。因此，轨道740a、740b相对于驱动头部730的相对移动成为同速度同方向。

另外，在将轨道740a、740b固定以使其不能移动的情况下，若旋转磁体转子710，则驱动头部730可以在轨道740a、740b之间向1个方向相对移动。在该情况下，上下面中的磁吸力相抵，因此，在驱动头部730的相对移动时可减轻对轨道740a、740b的负担，摩擦变少，且可以进行更高精度的定位。

旋转-直线运动转换装置760与实施方式2的旋转-直线运动转换装置160一样，以轨道的延伸方向磁化的磁体列使要通过齿列的磁通整列，因此，可实现漏磁通的极小化、较大的容许推力及大范围的增减速比。

另外，旋转-直线运动转换装置760以同时满足上述式3及式6所示的关系的方式设定齿列的齿距，且驱动头部的上下侧的两个轨道的磁体间距相等，因此，相对于驱动头部，可以使上下侧的两个轨道以同速度同方向进行同时移动。因此，驱动头部的上下面中的磁吸力相抵，因此，在驱动头部的相对移动时可减轻对轨道的负担，摩擦变少，且可以进行更高精度的定位。

以下，参照图13～17，对根据磁体转子710的旋转位置而形成的闭磁场H的变化进行说明。如图13～17所示，在使磁体转子710从图13所示的位置按照逆时针旋转方向从0度到180度以45度为单位而旋转的情况下，磁体转子710的各旋转位置中的闭磁场H的形状及磁通的流动方向不同。附图中，由于标记Y表示磁体转子710当前的旋转位置，且基准线I－I表示轨道740a、740b的相对移动距离，因此，进行假设显示。

图13是磁体转子710在0度位置的闭磁场的说明图。在附图所示的位置，磁体转子710的上、下侧为S极，左、右侧为N极。因此，环绕磁体转子710、齿列720a、轨道740a的闭磁场H1和环绕磁体转子710、齿列720b、轨道740b的闭磁场H2如下流过磁通。

闭磁场H1的磁通经由位于附图两侧的齿列720a从磁体转子710的N极流入轨道740a的接收区域。另外，经由位于附图中央侧的齿列720a从轨道740a的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

闭磁场H2的磁通经由位于附图两侧的齿列720b从磁体转子710的N极流入轨道740b的接收区域。另外，经由位于附图中央侧的齿列720b从轨道740b的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

图14是磁体转子710在45度位置的闭磁场的说明图。在附图所示的位置，磁体转子710的左上、右下侧为S极，左下、右上侧为N极。因此，环绕磁体转子710、齿列720a、轨道740a的闭磁场H1和环绕磁体转子710、齿列720b、轨道740b的闭磁场H2如下流过磁通。

闭磁场H1的磁通经由位于附图左半侧的齿列720a从磁体转子710的N极流入轨道740a的接收区域。另外，经由位于附图右半侧的齿列720b从轨道740b的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

闭磁场H2的磁通经由位于附图右半侧的齿列720b从磁体转子710的N极流入轨道740b的接收区域。另外，经由位于附图左半侧的齿列720b从轨道740b的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

另外，在将驱动头部730固定以使其不能移动的情况下，根据式4，轨道740a、740b相对于基准线I－I的位置分别向附图右侧移动T／4。

图15是磁体转子710在90度位置的闭磁场的说明图。在附图所示的位置，磁体转子710的左、右侧为S极，上、下侧为N极。因此，环绕磁体转子710、齿列720a、轨道740a的闭磁场H1和环绕磁体转子710、齿列720b、轨道740b的闭磁场H2如下流过磁通。

闭磁场H1的磁通经由位于附图中央侧的齿列720a从磁体转子710的N极流入轨道740a的接收区域。另外，经由位于附图两侧的齿列720a从轨道740a的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

闭磁场H2的磁通经由位于附图中央侧的齿列720b从磁体转子710的N极流入轨道740b的接收区域。另外，经由位于附图两侧的齿列720b从轨道740b的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

另外，在将驱动头部730固定以使其不能移动的情况下，根据式4，轨道740a、740b分别向附图右侧移动T／2。

图16是磁体转子710在135度位置的闭磁场的说明图。在附图所示的位置，磁体转子710的左下、右上侧为S极，左上、右下侧为N极。因此，环绕磁体转子710、齿列720a、轨道740a的闭磁场H1和环绕磁体转子710、齿列720b、轨道740b的闭磁场H2如下流过磁通。

闭磁场H1的磁通经由位于附图右半侧的齿列720a从磁体转子710的N极流入轨道740a的接收区域。另外，经由位于附图左半侧的齿列720a从轨道740a的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

闭磁场H2的磁通经由位于附图左半侧的齿列720b从磁体转子710的N极流入轨道740b的接收区域。另外，经由位于附图右半侧的齿列720b从轨道740b的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

另外，在将驱动头部730固定以使其不能移动的情况下，根据式4，轨道740a、740b分别向附图右侧移动3·T／4。

图17是磁体转子710在180度位置的闭磁场的说明图。在附图所示的位置，磁体转子710的左、右侧为N极，上、下侧为S极。因此，环绕磁体转子710、齿列720a、轨道740a的闭磁场H1和环绕磁体转子710、齿列720b、轨道740b的闭磁场H2如下流过磁通。

闭磁场H1的磁通经由位于附图两侧的齿列720a从磁体转子710的N极流入轨道740a的接收区域。另外，经由位于附图中央侧的齿列720a从轨道740a的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

闭磁场H2的磁通经由位于附图两侧的齿列720b从磁体转子710的N极流入轨道740b的接收区域。另外，经由位于附图中央侧的齿列720b从轨道740b的输送区域向磁体转子710的S极吸收磁通。

另外，在将驱动头部730固定以使其不能移动的情况下，根据式4，轨道740a、740b分别向附图右侧移动T。

＜本发明的动力传递装置的应用例＞

接着，简单说明具有上述那样的结构的旋转-直线运动转换装置的应用例。

图18是表示本发明的旋转-直线运动转换装置的一个应用例的图。

如图所示，旋转-直线运动转换装置860（例如实施方式8的结构）在内部具有使电动机等动力产生器或发电机Ge等与磁体转子810连接的动力输入输出部870。

旋转-直线运动转换装置860的磁体转子810、齿列820、动力输入输出部870利用结合零件880结合而构成1个驱动头部830。在结合零件880的两端部安装有两个滑块890，在各个滑块890中嵌入有滑轨的头部。

旋转-直线运动转换装置860的轨道840a、840b以分别与两个滑轨的头部可滑动的方式连接。本应用例中，还利用1个结合零件881结合轨道840a、840b，以使轨道840a、840b只可以向相同方向移动。在不需要轨道840a、840b向相互相同的方向移动的情况下，也可以没有结合零件881。

旋转-直线运动转换装置860在动力输入输出部870从外部电动机等接收动力的情况下，可以将由电动机旋转的磁体转子810的旋转运动转换成驱动头部830或轨道840a、840b的直线运动。另外，旋转-直线运动转换装置860在动力输入输出部870向外部发电机Ge等输出动力的情况下，可以将驱动头部830或轨道840a、840b的直线运动转换成磁体转子810的旋转运动。

这样，本发明的旋转-直线运动转换装置860使用结合零件880、滑块890、滑轨等安装于电动机或发电机Ge等进行使用。

Claims (17)

1.一种旋转-直线运动转换装置，包括：

圆筒状的磁体转子，其具备径方向磁化的磁体列；

直线状的轨道，其具备多个凹凸部；

齿列，其在所述磁体转子和所述轨道之间使所述磁体转子的磁体列的磁通通过；以及

磁体列，其为了使所述磁体转子的磁体列的磁通被整列朝向所述轨道的凹凸部而沿所述轨道的延伸方向磁化，

其中，沿所述轨道的延伸方向磁化的磁体列以使相邻的磁体的同极性面在所述延伸方向上面对面地形成。

2.如权利要求1所述的旋转-直线运动转换装置，其中，沿所述轨道的延伸方向磁化的磁体列容纳于所述轨道的凹凸部中的凹部。

3.如权利要求1所述的旋转-直线运动转换装置，其中，

所述轨道的凹凸部中的凸部为磁性体部，

所述齿列的一方末端以沿着所述磁体转子的周方向相互连结而形成容纳所述磁体转子的圆筒状的内部空间，另一方末端以一定间距分支且各齿的前端朝向所述轨道的凹凸部而对峙。

4.如权利要求3所述的旋转-直线运动转换装置，其中，所述齿列的一方末端的各齿的连结部使在所述磁体转子的径方向的厚度变薄，以在相邻的齿之间不流过磁通。

5.如权利要求3所述的旋转-直线运动转换装置，其中，沿所述轨道的延伸方向磁化的磁体列容纳于以所述一定间距分支的各齿之间。

6.如权利要求3所述的旋转-直线运动转换装置，其中，所述轨道以所述磁体转子为中心在平行或交叉的方向上设置多个。

7.如权利要求3所述的旋转-直线运动转换装置，其中，所述磁体转子在所述齿列的一方末端形成的圆筒状的内部空间内被旋转自如地支承。

8.如权利要求3所述的旋转-直线运动转换装置，其中，所述齿列的另一方末端的各齿的前端相对于所述轨道的凹凸部具有一定间隙。

9.如权利要求1所述的旋转-直线运动转换装置，其中，所述轨道在其延伸方向上被往返移动自如地支承。

10.一种旋转-直线运动转换装置，包括：

N极的磁体转子，N为偶数；

驱动头部，其由在所述磁体转子的周围经由一定间隙与至少两个极以上对向的齿列构成；以及

轨道，其能够在与所述磁体转子的旋转轴正交的方向上移动，且内置有磁体列，

其中，所述轨道在与所述磁体转子的旋转轴平行的面上经由一定间隙与所述齿列对向，

所述驱动头部和所述轨道进行相对移动运动。

11.如权利要求10所述的旋转-直线运动转换装置，其中，

当进行以下设定时：

N：磁体转子的极数、Mt：均配于磁体转子每个极的齿数、P：磁体列的磁体间距、D：磁体转子的直径、F：磁体转子的旋转速度、Vr：磁体转子的圆周速度、Vm：轨道的移动速度、T：齿列间距，

各齿的间距用以下表示：

T＝（2·P）＋k·（P／Mt），系数k＝＋1或－1，

磁体转子的圆周速度和轨道的移动速度之比，即减速比，用以下表示：

Vm／Vr＝（k·N·P）／（π·D）。

12.如权利要求10所述的旋转-直线运动转换装置，其中，

所述轨道配置于所述磁体转子的两侧。

13.如权利要求12所述的旋转-直线运动转换装置，其中，

配置于所述磁体转子的两侧的两个所述轨道的磁体列的各磁体间距相等且为P，

在将分别对向的两个齿列间距设为Ta、Tb，且Ta＞Tb时，

Tb＜2·P＜Ta的关系成立。

14.一种旋转-直线运动转换装置，包括：

N极的磁体转子，N为偶数；

驱动头部，其由在所述磁体转子的周围经由一定间隙与至少两个极以上对向且具有磁体列的齿列构成；以及

轨道，其能够在与所述磁体转子的旋转轴正交的方向上移动，

其中，所述轨道在与所述磁体转子的旋转轴平行的面上经由一定间隙与所述齿列对向，

所述驱动头部和所述轨道进行相对移动运动。

15.如权利要求14所述的旋转-直线运动转换装置，其中，

当进行以下设定时：

N：磁体转子的极数、Mp：均配于磁体转子每个极的齿数、P：磁体列的磁体间距、D：磁体转子的直径、F：磁体转子的旋转速度、Vr：磁体转子的圆周速度、Vt：轨道移动速度、T：齿列间距，

各齿的间距用以下表示：

T＝（2·P）＋k·（2·P／Mp），系数k＝＋1或－1，

磁体转子的圆周速度和轨道的移动速度之比，即减速比，用以下表示：

Vt／Vr＝（－k·N·T／2）／（π·D）。

16.如权利要求14所述的旋转-直线运动转换装置，其中，

所述轨道配置于所述磁体转子的两侧。

17.如权利要求16所述的旋转-直线运动转换装置，其中，

配置于所述磁体转子的两侧的两个所述轨道的齿距相等且为T，

在将分别对向的两个齿列间距设为Pa、Pb，且Pa＞Pb时，

2·Pb＜T＜2·Pa的关系成立。