JP2004328977A

JP2004328977A - Fixed side magnet for rotary driver and rotary driver

Info

Publication number: JP2004328977A
Application number: JP2003124381A
Authority: JP
Inventors: Masuyuki Naruse; 益幸鳴瀬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance rotating force by further reducing a rotation interrupting region of a rotary driver employing the magnetic force of a permanent magnet as a drive source and balancing the attraction force and repulsion force of a fixed side magnet and the thrust in the rotational direction of a rotating side magnet appropriately. <P>SOLUTION: A magnet auxiliary body 20 produced by twisting a part of a soft steel stripe body 21 in the longitudinal direction by 180° is located such that the central point at the twisted part of the magnet auxiliary body 20 faces a neutral point between the S pole and N pole of a magnet body 10. The magnet auxiliary body 20 is arranged to intersect the longitudinal direction of the magnet body 10 and the stripe body 21 is bent outward of the magnet body 10. Flat face at the forward end part of the base end section of the stripe body 21 is bonded to the surface of a substrate 1 in the vicinity of a pole Pn (or Ps) at the twisted part of the magnet body 10 by welding or adsorption. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石の磁力を駆動源とする回転駆動装置に使用する永久磁石、とくに固定側磁石用として好適な永久磁石の構造に関し、この固定側磁石を用いた回転駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種装置や機械類の駆動装置として最も多用されている機器は回転駆動機器であり、このなかで代表的な機器は電動機である。電動機は、導体に電流を流したときに磁界が生じる磁気作用を応用し、磁石の吸引力、反発力を組み合わせて回転機構を構成した機器である。
【０００３】
この電動機は、駆動源として電気エネルギーを必要とするものであり、電気エネルギーを確保できない場所では採用することができない。そこで、電気エネルギーが確保できない場所でも回転運動エネルギーを得ることができる装置として、永久磁石を応用した回転駆動装置が提案されている。
【０００４】
たとえば特許文献１には、永久磁石を放射状に対向するように周配設し、前記永久磁石は周の中心側が鋭角になるように三角形状にしたＮ極とＳ極を接触させた固定磁石体と、該周配設された固定磁石体に対設するように、Ｎ極またはＳ極の永久磁石を対向させて中心の回転軸に回転自在にした回転体とからなる回転促進装置を設け、さらに、前記回転体の外側に延長して慣性加速子を設け、該慣性加速子を外側から包囲するように固定体を設ける構成とした、永久磁石を応用した回転駆動装置が記載されている。
【０００５】
この回転駆動装置によれば、電気エネルギーを確保できない場所においても回転駆動力を得ることができ、とくに、対向する永久磁石の周の中心側が鋭角になるように三角形状にしたことにより、回転駆動の遮断域を少なくすることができる、とされている。
【０００６】
前記の遮断域について説明を補足すると、図１２に示すように、回転側磁石２０１と固定側磁石２０２とがともに角形の永久磁石であるとすると、回転側磁石２０１が図中Ｘよりも左側に位置する場合、固定側磁石２０２によって右方向の吸引力が作用し、回転側磁石２０１の右端が固定側磁石２０２の左端を通過した途端（図中Ｘの位置）、回転側磁石２０１には回転力となるＦ_１の他に、回転阻止力となるＦ_２が作用することとなる。
さらに図中Ｙの位置、すなわち回転側磁石２０１と固定側磁石２０２とが相対向した状態では、回転阻止力であるＦ_３，Ｆ_４が作用する。通常の場合、この状態で回転側磁石２０１は停止し回転することはない。かりにこのＹの状態から回転したとしても、回転側磁石２０１の左端が固定側磁石２０２の右端を通過するまでは回転阻止力Ｆ_３が作用することとなり、結果として、回転側磁石２０１を連続的に回転させることはできない。このＹの領域を遮断域と称する。
なお、回転側磁石２０１が図中Ｚの右側から移動してくる場合も同様である。前記特開平１１−１８４０９号公報に記載の回転駆動装置においては、固定側および回転体側の永久磁石を、周の中心側が鋭角になるように三角形状にすることにより、回転駆動の遮断域を少なくしたものといえる。
【０００７】
本願出願人も、永久磁石の磁力を駆動源とする回転駆動装置を提案しており（たとえば特許文献２〜４および特願２００１−１９９８０９号明細書参照）、これらの回転駆動装置において、回転側磁石はいずれも球状の永久磁石であるが、固定側磁石は、特許文献２に記載の回転駆動装置においては平板（角形）状の永久磁石が用いられ、特許文献３に記載の回転駆動装置においては平板を長手方向中央部で１８０度捻った形状の永久磁石が用いられ、特許文献４に記載の回転駆動装置においては球状の永久磁石が用いられている。
また、特願２００１−１９９８０９号明細書に記載の回転駆動装置においては、固定側磁石として、平板を長手方向中央部で１８０度捻った形状の磁性金属からなる基材の両面に、同基材に密着可能な形状に成形した帯状の磁石材料を複数枚積層して密着させ、この磁石材料の積層体を着磁方向が前記基材の長手方向と直角な方向となるように着磁した永久磁石が用いられている。これらの永久磁石のなかで、とくに特許文献３および特願２００１−１９９８０９号明細書に記載の平板状捻り磁石、および、特許文献４に記載の球状磁石は、回転駆動の遮断域を少なくするのに極めて効果的な磁石である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１８４０９号公報（段落番号０００５〜００１５）
【特許文献２】
特開２００２−１１５６４７号公報（段落番号０００４〜０００６）
【特許文献３】
特開２００２−３２４７１７号公報（段落番号００１２〜００３５）
【特許文献４】
特開２０００−６９７４２号公報（段落番号００１４〜００５１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１〜４および特願２００１−１９９８０９号明細書に記載の回転駆動装置によれば、回転駆動の遮断域を少なくすることができるので、回転体の回転運動を円滑にする効果は期待できる。しかしながら、特許文献１に記載の回転駆動装置は永久磁石として、周の中心側が鋭角になるように三角形状にしたＮ極とＳ極を接触させた固定側磁石と、固定側磁石に対向させた三角形状のＮ極（またはＳ極）の回転側磁石を用いたものであり、このような磁石配置では大きな駆動エネルギーは得られず、慣性力を働かせる慣性加速子を設けたとしても、この回転駆動装置から大きな回転エネルギーを取り出すことは困難である。また、特許文献２に記載の固定側磁石は、磁石は角形形状であるので磁石そのものの製作は簡単であるが、回転駆動の遮断域減少効果は十分でない。特許文献４に記載の球状磁石は、寸法の大きい球状磁石の製造が難しく、積層方式で製造するにしても製造コストが高く、装置費用が高くなるという問題がある。
【００１０】
特許文献３および特願２００１−１９９８０９号明細書に記載の固定側磁石は、平板状または積層した平板状の捻り磁石としたことにより回転駆動の遮断域減少効果は優れているが、大型の回転駆動装置で寸法の大きい固定磁石を用いたいときには捻り磁石の製作が面倒であり、何らかの他の補助手段で回転遮断域の減少をはかり、固定磁石の大型化を抑制したいという要求がある。
また、この捻り磁石を実際に回転駆動装置の固定側磁石として取り付けて使用したところ、固定側磁石の回転側磁石接近側端部における吸引力および回転側磁石離反側端部における反発力と回転側磁石の回転方向の推進力との間のバランスがうまくとれず、この原因について種々検討した結果、回転側磁石接近側端部において固定側磁石が回転側磁石を吸引する力が強過ぎ、この吸引力が回転側磁石の回転方向推進力を制動するように作用していることが判明した。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、永久磁石の磁力を駆動源とする回転駆動装置の回転遮断域をより一層減少させるとともに、固定側磁石として平板状の捻り磁石を用いる場合でも、固定側磁石の吸引力および反発力と回転側磁石の回転方向の推進力との間のバランスを適正化して回転力をさらに高めることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、永久磁石の磁力を駆動源とする回転駆動装置に使用する固定側の永久磁石であって、磁性金属からなる帯状体の長手方向の一部を１８０度±９０度の範囲で捻った磁石補助体を、同磁石補助体の捻り部の中央点が固定側磁石本体のＳ極とＮ極の中間にある中立点に対向する点に位置するように配置するとともに、同磁石補助体の基端部を固定側磁石本体の外方に湾曲させ、同基端部の先端部分の平坦部を固定側磁石本体に溶接又は吸着により接合させたことを特徴とする固定側磁石である。
【００１３】
永久磁石の磁力を駆動源とする回転駆動装置は、円軌道上を回転移動する回転側磁石を備えた回転体と、この回転体の円軌道と平行な面内で回転側磁石を回転方向に付勢する固定側磁石を備えた固定体とを有し、この固定側磁石によって回転側磁石が付勢され回転体が円軌道上を連続的に回転する構成となっており、本発明に係る永久磁石は、このような回転駆動装置における固定体側磁石として使用するものである。
【００１４】
本発明の回転駆動装置用固定側磁石においては、前記固定側磁石本体が、平板状の磁石本体であるか、または平板を長手方向中央部で９０〜２７０度の範囲で捻った形状の磁石本体である場合は、前記補助磁石体の固定側磁石本体への接合位置が固定側磁石本体の長手方向中央部で、同補助磁石体の長手方向が固定側磁石本体の長手方向と交差する方向となるように配置する。
【００１５】
また、前記固定側磁石本体が、平板を長手方向中央部で９０〜２７０度の範囲で捻った形状の磁性金属からなる基材の両面に、同基材に密着可能な形状に成形した帯状の磁石材料を複数枚積層して密着させ、この磁石材料の積層体を着磁方向が前記基材の長手方向と直角な方向となるように着磁した磁石本体である場合は、前記補助磁石体の固定側磁石本体への接合位置が固定側磁石本体の長手方向中央部で、同補助磁石体の長手方向が固定側磁石本体の長手方向と交差する方向となるように配置する。
【００１６】
また、前記固定側磁石本体が、球状の磁石本体である場合は、前記補助磁石体の固定側磁石本体への接合位置が固定側磁石本体の一方の磁極寄りで、同補助磁石体の長手方向が固定側磁石本体の両磁極を結ぶ線と平行な方向となるように配置する。
【００１７】
このように、磁性金属からなる帯状体の長手方向の一部を１８０度±９０度の範囲で捻った磁石補助体を固定側磁石本体に取り付けることによって、回転側磁石が固定側磁石に接近するときの吸引力および離反するときの反発力すなわちスラスト荷重と回転側磁石の回転方向の推進力とのバランスをとることができる。回転側磁石が接近するときに固定側磁石本体による強い吸引力のために回転側磁石が固定側磁石本体に近付き過ぎるのを磁石補助体で抑制し、逆に、回転側磁石が離反するときに固定側磁石本体による強い反発力のために回転側磁石が固定側磁石本体から離れ過ぎるのを磁石補助体で抑制して、回転側磁石がほとんど減速することなく遮断域を通過できるようになる。
また、磁石補助体を固定側磁石本体に取り付けることによって、回転側磁石の回転力を増大させることができるので、その分固定側磁石の大型化を抑制することができ、とくに固定側磁石本体として捻り磁石や球状磁石を用いる場合、固定側磁石本体の製作を容易にすることができる。
【００１８】
本発明の回転駆動装置用固定側磁石においては、磁性金属からなる半球殻状の金属片によって磁石補助体を形成し、この磁石補助体を固定側磁石本体に溶接又は吸着により接合させることもできる。
金属片を半球殻状に形成するだけの簡単な構成によって磁石補助体としての機能を持たせることができ、製作が容易である。また、磁石補助体を簡単な構造の半球殻状金属片としているため、回転側磁石が回動する際の軌道の選択の自由度が大きく、固定側磁石と回転側磁石との磁力の調整を容易に行うことができる。
また、金属片を小型に形成しても磁石補助体としての機能を持たせることができるため、固定側磁石と回転側磁石との間の距離を短くすることができ、両磁石によって得られる付勢力を強力なものとすることができるとともに、装置の小型化が可能となる。
【００１９】
本発明の回転駆動装置においては、回転側磁石が取り付けられた回転円盤を挟んで、２つの固定円盤が対向して配置され、この固定円盤に前記固定側磁石が設けられた構成とすることもできる。
また、回転円盤に取り付けられた回転側磁石の内周側と外周側の少なくとも一方に固定側磁石が配置されるように、固定円盤に前記固定側磁石を設けることもできる。
吸引磁域及び反発磁域を、２つの対向する固定側磁石本体によって形成することにより、回転側磁石に対して作用する付勢力を強力なものとすることができる。また、回転側磁石は、２つの対向する固定側磁石本体の間に形成される領域内を、２つの固定側磁石本体から受ける磁力のバランスをとりながら通過するため、安定な軌道を描いて回転することが可能となる。
回転側磁石が取り付けられた回転円盤を挟んで、２つの固定円盤を対向して配置する際には、回転側磁石を磁性体からなる磁石固定部材の両端に半球形状の磁石を設けて形成することにより、回転側磁石内の磁力線は、固定側磁石に対してより近い位置を通ることとなる。これにより、回転側磁石と固定側磁石との磁気的相互作用がより顕著となり、回転側磁石に対して作用する付勢力をより強力なものとすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の固定側磁石を使用した第１実施形態について説明する。
図１は本発明の固定側磁石を使用した第１実施形態における回転駆動装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００２１】
図中、１００はベース、１０１はこのベース１００上に設けられた支持台、１０２は軸受、１１０は支持台１０１に取り付けられた固定円盤である。１０３は回転軸であり、１２０は回転軸１０３に取り付けられた回転円盤である。
固定円盤１１０には、外周近傍に固定側磁石１１１が等間隔に８個取り付けられており、回転円盤１２０には、外周近傍に４個の回転側磁石１２１がそれぞれ取り付けられている。
なお、図１における固定側磁石１１１の配置状態は、正面方向および側面方向からみた固定円盤１１０に対する配置の位置関係のみを示すものであり、固定側磁石１１１の具体的な構造および回転側磁石１２１の回転方向（図中に矢印で示す）に対する固定側磁石１１１の配置姿勢については図２および図４に基づいて後述する。
【００２２】
固定側磁石１１１は後述する図２に示す永久磁石３０と同様な磁石であり（図１では略図として示している）、回転側磁石１２１は前述の特願２００１−１９９８０９号明細書に記載の回転駆動装置の回転側磁石である球状磁石と同様な球形の磁石（図２および図４に示す球状磁石４０）である。
本実施形態の回転駆動装置の基本原理は特願２００１−１９９８０９号明細書に記載の回転駆動装置と同様である。すなわち、固定側磁石１１１と回転側磁石１２１の間の吸引力と反発力との相互作用により、回転側磁石１２１が固定側磁石１１１に対して一方向に移動することにより回転側磁石１２１を取り付けた回転円盤１２０が回転する仕組みである。
【００２３】
図２は図１の固定側磁石の構造を示す斜視図であり、図３は図２の固定側磁石の磁石本体の基本形状を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【００２４】
図２に示す固定側磁石３０においては、まず、図３に示すように、軟鋼製の平板を長手方向中央部で１８０度捻った形状の基材１の両面に、同基材１に密着可能な形状に成形した帯状の磁石材料を複数枚積層して密着させ、この磁石材料の積層体２ａおよび２ｂを着磁方向が基材１の長手方向と直角な方向（基材１の厚さ方向）となるように着磁して磁石本体１０が形成される。
次に、磁性金属からなる帯状体２１の長手方向の一部を１８０度捻った磁石補助体２０を、同磁石補助体２０の捻り部の中央点が磁石本体１０のＳ極とＮ極の中間にある中立点に対向する点に位置しかつ磁石本体１０の長手方向と交差するように配置するとともに、帯状体２１を磁石本体１０の外方に湾曲させ、帯状体２１の基端部の先端部分の平坦面を磁石本体１０の捻り部にある極点Ｐｎ（あるいはＰｓ）の近傍の基材１面に、図４に示すように、溶接または吸着により接合されている。
【００２５】
磁石本体１０は、基板１の厚さ方向に着磁しているので、図３に示すように、一方の面１１がＳ極になり、他方の面１２がＮ極になるが、中央部において１８０度捻れているので、同図（ａ）の正面図において左側に現れる面１１がＳ極となり、右側に現れる面１２がＮ極となる。
同様に背面から見た場合も、左側に現れる面がＳ極となり、右側に現れる面がＮ極となる。そして、Ｓ極の極点およびＮ極の極点は、捻り部の中央部に位置することになる。同図（ｂ）の平面図においては上方から見えるＮ極の極点Ｐｎを図示しているが、極点Ｐｎの反対側にはＳ極の極点Ｐｓが存在する。この磁石本体１０を湾曲させ、磁石補助体２０を取り付けたものが図２に示す固定側磁石３０である。
【００２６】
図２の固定側磁石３０は、図３の磁石本体１０を回転側磁石（球状磁石４０）の移動方向すなわち回転側磁石が接近し離反していく方向（図４参照）に対して離反方向に凸になるように磁石本体１０を湾曲させ、さらに固定円盤１１０に固定するための固定具３０ａに取り付けた状態を示すものである。
【００２７】
回転側磁石の回転方向に対する固定側磁石３０の配置姿勢は、回転側磁石である球状磁石４０の移動方向（回転円盤１２０の回転方向）と磁石補助体２０の帯状体２１の長手方向が平行になるように、固定側磁石３０を配置する。
固定側磁石３０をこのような配置とし、磁石本体１０に磁石補助体２０を取り付けた構造とすることによって、球状磁石４０の接近側における吸引力および離反側における反発力と、球状磁石４０の回転方向の推進力とのバランスをとることができる。
【００２８】
図４は回転側磁石の回転方向に対する固定側磁石の配置姿勢と、磁石補助体の回転側磁石への作用を示す図である。
軟鋼製の帯状体２１の長手方向の一部を１８０度捻った磁石補助体２０を、同磁石補助体２０の捻り部の中央点が磁石本体１０のＳ極とＮ極の中間にある中立点に対向する点に位置させる。そして、この磁石補助体２０を磁石本体１０の長手方向と交差するように配置するとともに、帯状体２１を磁石本体１０の外方に湾曲させて、帯状体２１の基端部の先端部分の平坦面を磁石本体１０の捻り部にある極点Ｐｎ（あるいはＰｓ）の近傍の基材１面に溶接または吸着により接合している。
【００２９】
この状態で磁石各部の極性は図４に示すようになり、図中左側から接近する球状磁石４０に対して、矢印Ａで示す磁石本体１０の吸引力と矢印Ｂで示す磁石補助体２０の反発力が作用する。球状磁石４０は磁石補助体２０と適度な間隔を維持して矢印Ｃ方向に移動し、その慣性で遮断域、すなわち磁石補助体２０の極点の位置（磁石本体１０の極点ＰｎあるいはＰｓの位置でもある）を通過する。
遮断域通過後は球状磁石４０に対して、矢印Ｄで示す磁石本体１０の反発力と矢印Ｅで示す磁石補助体２０の吸引力が作用し、球状磁石４０は磁石補助体２０と適度な間隔を維持して矢印Ｆ方向に移動する。
固定側磁石３０は、回転側磁石である球状磁石４０を取り付けた回転円盤１２０の回転方向に沿って固定円盤１１０に取り付けられているので、一つの固定側磁石３０を通過した後の球状磁石４０は次の固定側磁石３０に接近し、離反して回転移動を続ける。
【００３０】
磁石補助体２０を設けていない場合は、磁石本体１０による吸引力と反発力が強すぎて、球状磁石４０の接近側では球状磁石４０は磁石本体１０に吸引されて磁石本体１０に近寄りすぎ、その吸引力を受けた状態のまま遮断域を通過しようとする。球状磁石４０の移動速度が弱まった状態では、球状磁石４０に作用する磁石本体１０の吸引力を乗り超えて遮断域を通過することができず、ここで球状磁石４０の移動すなわち回転円盤１２０の回転が停止してしまうことがある。
これに対し、磁石補助体２０を取り付けることによって、磁石本体１０の吸引力と反発力を軽減して球状磁石４０が磁石本体１０と適度な間隔を保って移動することになるので、球状磁石４０が確実に遮断域を通過することになる。
【００３１】
なお、上記の実施形態は、固定側磁石の磁石本体が、平板を長手方向中央部で９０〜２７０度の範囲で捻った形状の磁性金属からなる基材の両面に、同基材に密着可能な形状に成形した帯状の磁石材料を複数枚積層して密着させ、この磁石材料の積層体を着磁方向が前記基材の長手方向と直角な方向となるように着磁した磁石本体である場合の例であるが、異なる構造の固定側磁石で、磁石本体が平板状の磁石本体または平板を長手方向中央部で９０〜２７０度の範囲で捻った形状の磁石本体である場合は、図５の（ａ）に示すように、磁石補助体２０の磁石本体１０ａへの接合位置を磁石本体１０ａの長手方向中央部で、磁石補助体２０の長手方向が磁石本体１０ａの長手方向と交差する方向となるように配置し、磁石補助体２０の基端部の先端部分の平坦部を磁石本体１０ａに溶接又は吸着により接合させた構造とすればよい。
また、磁石本体が球状の場合は、図５の（ｂ）に示すように、磁石補助体２０の磁石本体１０ｂへの接合位置を磁石本体１０ｂのＮ極寄りで、磁石補助体２０の長手方向が磁石本体１０ｂのＮ−Ｓ磁極を結ぶ線と平行な方向となるように配置し、磁石補助体２０の基端部の先端部分の平坦部を磁石本体１０ｂに溶接又は吸着により接合させた構造とすればよい。
【００３２】
また、図５（ｃ）に示すように、２つの磁石本体１０ａの先端部をずらして対向させ、この磁石本体１０ａのいずれか１つに、磁石補助体２０の基端部の先端部分の平坦部を溶接又は吸着により接合させた構造とすることもできる。
この場合には、球状磁石４０が磁石本体１０ａと適度な間隔を保って移動する際に、２つの磁石本体１０ａを対向させた先端部において、一方の磁石本体１０ａによって吸引力が得られ、他方の磁石本体１０ａによって反発力が得られる。
これによって、２つの磁石本体１０ａの先端部において、矢印で図示する方向に力が作用する。そのため、この力を利用することによって、球状磁石４０は遮断域を容易に通過することができる。
【００３３】
図５（ｄ）は、帯状体２１において、磁性の異なる２つの面上に、半球状の突起部２２を設けた磁石補助体２０を示している。突起部２２の頂点付近には磁力線が密集しているため、このタイプの磁石補助体２０を用いる場合には、回転側磁石である球状磁石４０は、突起部２２の頂点を迂回するように進入させて通過させることにより、効果的な付勢力を得ることができる。
【００３４】
次に、本発明の固定側磁石を使用した第２実施形態について説明する。
図６は本発明の固定側磁石を使用した第２実施形態における回転駆動装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００３５】
図６中、１００はベース、１０１はこのベース１００上に設けられた支持台、１０２は軸受、１１０は支持台１０１に取り付けられた固定円盤である。１０３は回転軸であり、１２０は回転軸１０３に取り付けられた回転円盤である。
この第２実施形態においては、回転円盤１２０を挟んで、２つの固定円盤が対向して配置されている点が、第１実施形態と相違している。
固定円盤１１０には、外周近傍に固定側磁石１１１が等間隔に６個取り付けられており、回転円盤１２０には、外周近傍に６個の回転側磁石１２１がそれぞれ取り付けられている。
【００３６】
なお、図６における固定側磁石１１１の配置状態は、正面方向および側面方向からみた固定円盤１１０に対する配置の位置関係のみを示すものであり、固定側磁石１１１の具体的な構造および回転側磁石１２１の回転方向（図中に矢印で示す）に対する固定側磁石１１１の配置姿勢については後述する。
【００３７】
第２実施形態において、回転円盤１２０を挟んで、２つの固定円盤１１０を対向して配置した理由について、図７を用いて以下に説明する。
図７は、２つの固定円盤１１０を対向して配置したことによって、対向する２つの磁石本体１０の間に形成される領域を、回転側磁石１２１が通過するときの様子を示したものである。
【００３８】
図７において、磁石本体１０の極点Ｐｎ（Ｐｓ）を境として、左側が吸引磁域であり、右側が反発磁域である。図７に示すように、吸引領域を通過した回転側磁石１２１は、極点Ｐｎ（Ｐｓ）に達すると、一転して反発磁域における磁力によって強力に付勢される。
【００３９】
この実施形態においては、吸引磁域及び反発磁域が、２つの対向する磁石本体１０によって形成されているため、回転側磁石１２１に対して作用する付勢力を強力なものとすることができる。また、回転側磁石１２１は、２つの対向する磁石本体１０の間に形成される領域内を、２つの磁石本体１０から受ける磁力のバランスをとりながら通過するため、安定な軌道を描いて回転することが可能となる。
【００４０】
回転円盤１２０に取り付けられる回転側磁石１２１の詳細について、以下に説明する。
この回転側磁石１２１は、アルミニウムのような非磁性体ではなく、磁性体からなる磁石固定部材５０の両端に、半球形状の磁石５１を設けたものである。このようにして回転側磁石１２１を形成すると、回転側磁石１２１を球状に形成したときに比べて、回転円盤１２０に対して垂直な方向の幅を大きくとることができる。その結果、半球形状の磁石５１は、固定側磁石１１１に対して、回転側磁石１２１を球状にしたときよりも近い位置を通過する。
【００４１】
磁石固定部材５０は磁性体によって形成されているため、回転側磁石１２１内において、回転円盤１２０に対して垂直な方向について磁力線を集中させることができる。回転円盤１２０が回転して、回転側磁石１２１が固定側磁石１１１の近傍を通過する際に、回転側磁石１２１内の磁力線は、固定側磁石１１１に対してより近い位置を通ることとなる。これにより、回転側磁石１２１と固定側磁石１１１との磁気的相互作用がより顕著となり、回転側磁石１２１に対して作用する付勢力をより強力なものとすることができる。
【００４２】
次に、本発明の固定側磁石を使用した第３実施形態について説明する。
図８は本発明の固定側磁石を使用した第３実施形態における回転駆動装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００４３】
図８中、１００はベース、１０１はこのベース１００上に設けられた支持台、１０２は軸受、１１０は支持台１０１に取り付けられた固定円盤である。１０３は回転軸であり、１２０は回転軸１０３に取り付けられた回転円盤である。
固定円盤１１０には、外周近傍に固定側磁石１１１が等間隔に６個取り付けられており、回転円盤１２０には、外周近傍に６個の回転側磁石１２１がそれぞれ取り付けられている。
この第３実施形態においては、回転円盤１２０に取り付けけられた回転側磁石１２１の内周側と外周側にそれぞれ固定側磁石１１１が設けられている点が、第１実施形態と相違している。
【００４４】
なお、図８における固定側磁石１１１の配置状態は、正面方向および側面方向からみた固定円盤１１０に対する配置の位置関係のみを示すものであり、固定側磁石１１１の具体的な構造および回転側磁石１２１の回転方向（図中に矢印で示す）に対する固定側磁石１１１の配置姿勢については後述する。
【００４５】
第３実施形態において、回転円盤１２０に取り付けけられた回転側磁石１２１の内周側と外周側にそれぞれ固定側磁石１１１を設けた理由について、図９を用いて以下に説明する。
図９は、回転側磁石１２１の内周側と外周側にそれぞれ、固定側磁石１１１を構成する磁石本体１０を対向して配置したことによって、対向する２つの磁石本体１０の間に形成される領域を、回転側磁石１２１が通過するときの様子を示したものである。
【００４６】
図９において、磁石本体１０の極点Ｐｎ（Ｐｓ）を境として、左側が吸引磁域であり、右側が反発磁域である。図９に示すように、吸引領域を通過した回転側磁石１２１は、極点Ｐｎ（Ｐｓ）に達すると、一転して反発磁域における磁力によって強力に付勢される。図９中に示す矢印が、回転側磁石１２１に作用する合力の方向である。
【００４７】
この実施形態においては、吸引磁域及び反発磁域が、２つの対向する磁石本体１０によって形成されているため、回転側磁石１２１に対して作用する付勢力を強力なものとすることができる。また、回転側磁石１２１は、２つの対向する磁石本体１０の間に形成される領域内を、２つの磁石本体１０から受ける磁力のバランスをとりながら通過するため、安定な軌道を描いて回転することが可能となる。
【００４８】
なお、第３実施形態においては、必ずしも回転側磁石１２１の内周側と外周側の両方に固定側磁石１１１を配置することに限定されるものではなく、回転側磁石１２１の内周側のみ、あるいは回転側磁石１２１の外周側のみに固定側磁石１１１を配置してもよい。
【００４９】
次に、磁石補助体の他の実施形態について、図１０を用いて説明する。
図１０は、回転側磁石の回転方向に対する固定側磁石の配置姿勢と、磁石補助体の回転側磁石への作用を示す図である。
図１０（ａ）に示すように、この実施形態においては、磁石補助体２０は、半球殻状の金属片６０によって形成され、この金属片６０が基材１の一端に溶接されている。
【００５０】
この状態で磁石各部の極性は図１０に示すようになり、図中左側から接近する球状磁石４０に対して、矢印Ａで示す磁石本体１０の吸引力と矢印Ｂで示す磁石補助体２０の反発力が作用する。球状磁石４０は磁石補助体２０と適度な間隔を維持して矢印Ｃ方向に移動し、その慣性で遮断域、すなわち磁石補助体２０の極点の位置、すなわち半球殻状の金属片６０の頂点の近傍を通過する。
固定側磁石３０は、回転側磁石である球状磁石４０を取り付けた回転円盤１２０の回転方向に沿って固定円盤１１０に取り付けられているので、一つの固定側磁石３０を通過した後の球状磁石４０は次の固定側磁石３０に接近し、離反して回転移動を続ける。
【００５１】
図１０（ｂ）に、磁石本体１０と磁石補助体２０に対して、回転側磁石である球状磁石４０が通過する軌道の一例を示す。
磁石補助体２０である半球殻状の金属片６０の頂点の近傍において、この頂点を僅かに迂回するように球状磁石４０を回動させる。球状磁石４０がこの軌道を描いて回動することにより、磁石本体１０から作用する力と磁石補助体２０から作用する力とのバランスをとりやすい。従って、磁石補助体２０を取り付けることによって、球状磁石４０が磁石本体１０と適度な間隔を保って移動することになるので、球状磁石４０が確実に遮断域を通過することができ、付勢力を安定して得ることができる。
【００５２】
この実施の形態に係る磁石補助体は、金属片を半球殻状に形成するだけの簡単な構成によって上述した機能を持たせることができ、製作が容易であるという利点がある。また、球状磁石４０が、磁石補助体２０である半球殻状の金属片６０の頂点の近傍を回動する際に、金属片６０の頂点からどれだけ離れた地点を通過するかによって、固定側磁石と回転側磁石との磁力の調整をすることができるが、磁石補助体２０を簡単な構造の半球殻状金属片としているため、軌道の選択の自由度が大きく、固定側磁石と回転側磁石との磁力の調整を容易に行うことができる。
【００５３】
また、磁石補助体２０を簡単な形状である半球殻状の金属片６０としているため、この金属片６０を小型に形成しても磁石補助体２０としての機能を持たせることができる。そのため、固定側磁石と回転側磁石との間の距離を短くすることができ、両磁石によって得られる付勢力を強力なものとすることができるとともに、装置の小型化が可能となる。
【００５４】
ここで、以上において説明した本発明の回転駆動用固定側磁石において、回転付勢力が有効に得られる理由について、図１１を用いて説明する。
図１１（ａ）は、捻り磁石を用いた本発明の回転駆動用固定側磁石における付勢力を説明したものであり、図１１（ｂ）、（ｃ）は、捻り磁石でない通常の平板磁石を用いたときの付勢力を説明したものである。
図１１（ａ）において、固定側円盤１１０に設けられた固定側磁石１１１に、上述したように捻り磁石を用いることにより、極点Ｐｎ（Ｐｓ）を挟んで左側の領域と右側の領域とでは、その極性が異なる。すなわち、極点の左側は吸引領域となり、右側は反発領域となる。
【００５５】
この固定側円盤１１０に対向して回転側磁石１２１が回転する際に、２つの固定側磁石１１１の間の領域（図１１（ａ）でＡと示す領域）においては、固定側磁石１１１に回転側磁石１２１が近づくときには、回転側磁石１２１に対して吸引力がはたらき、回転側磁石１２１が固定側磁石１１１から遠ざかるときには、回転側磁石１２１は固定側磁石１１１から反発力を受ける。このようにして、回転側磁石１２１は、次の固定側磁石１１１近づいて同様のことを繰り返す。従って、回転側磁石１２１は固定側円盤１１０のすべての領域を付勢域とすることができ、付勢力を効率的に享受することができる。
以上のことは、図１１（ａ）に示すように、固定側円盤１１０の全域において、固定側磁石１１１の反発力によって回転側磁石１２１が付勢される反発付勢域と、固定側磁石１１１の吸引力によって回転側磁石１２１が付勢される吸引付勢域とが交互に表れ、この反発付勢域と吸引付勢域との境界が、固定側円盤１１０の中心と、２つの固定側磁石１１１の間の領域（図１１（ａ）でＡと示す領域）の中間点とを結ぶ線となるということもできる。
【００５６】
これに対し、図１１（ｂ）に示すように、捻り磁石でない通常の平板磁石を用いたものでは、固定側円盤１１０に対向して回転側磁石１２１が回転する際に、２つの固定側磁石１１１の間の領域（図１１（ｂ）でＢと示す領域）において、固定側磁石１１１に回転側磁石１２１が近づくときには、回転側磁石１２１に対して吸引力がはたらいて付勢力を得ることができる。しかし、回転側磁石１２１が固定側磁石１１１から遠ざかるときにも、回転側磁石１２１に対して吸引力がはたらくため、この領域では反付勢力がはたらくこととなり、図１１（ａ）に示した本発明の場合と異なり、固定側円盤１１０のすべての領域を付勢域とすることができない。
すなわち、図１１（ｂ）において●で示す固定側磁石１１１の中心点を挟んで、一方が付勢域となり、他方が反付勢域となる。
【００５７】
また、図１１（ｃ）に示すように、捻り磁石でない通常の平板磁石を用いたものであって、図１１（ｂ）に示すものと反対の極性を示すものにあっては、固定側円盤１１０に対向して回転側磁石１２１が回転する際に、２つの固定側磁石１１１の間の領域（図１１（ｃ）でＣと示す領域）において、固定側磁石１１１から回転側磁石１２１が遠ざかるときには、回転側磁石１２１に対して反発力がはたらいて付勢力を得ることができる。しかし、回転側磁石１２１が固定側磁石１１１に近づくときにも、回転側磁石１２１に対して反発力がはたらくため、この領域では反付勢力がはたらくこととなり、図１１（ａ）に示した本発明の場合と異なり、固定側円盤１１０のすべての領域を付勢域とすることができない。
この場合にも、図１１（ｃ）において●で示す固定側磁石１１１の中心点を挟んで、一方が付勢域となり、他方が反付勢域となる。
【００５８】
上述したように、捻り磁石を用いた本発明の回転駆動用固定側磁石においては、捻り磁石でない通常の平板磁石を用いたものと異なり、固定側円盤１１０のすべての領域を付勢域とすることができるとともに、固定側磁石１１１が設けられた磁石域において、回転側磁石１２１から受ける吸引力と反発力とが打ち消しあって付勢力が得られないという事態を回避することができるため、付勢力を連続して効率良く受けることが可能となる。
【００５９】
このように、本発明の回転駆動用固定側磁石においては、固定側磁石１１１が設けられた磁石域と、２つの固定側磁石１１１に挟まれた領域とのいずれもが付勢磁域となって、定められた回転方向にのみ回転付勢力が得られ、反対方向に回転しようとする力を生じることがないため、逆回転を防いで安全な磁力回転装置を実現することができる。
このことは、従来の永久磁石を用いた磁力回転装置では、両方向への回動が可能であるが、いずれの回動方向においても、反付勢力が発生するため、連続的に回転することはもとより、一回転することも不可能であることと大きく相違する点である。
【００６０】
なお、上記の固定側磁石１１１、回転側磁石１２１などのように磁性材料によって形成されているものは、磁性金属を用いて形成できることは勿論であるが、これに限定されるものではなく、例えば、プラスチックを母材として、これに磁粉を混入させることによっても形成可能である。この形成方法によると、量産が容易であるとともに、装置を軽量化することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、以下の効果を奏することができる。
（１）永久磁石の磁力を駆動源とする回転駆動装置に使用する固定側の永久磁石を、磁性金属からなる帯状体の長手方向の一部を１８０度±９０度の範囲で捻った磁石補助体を、同磁石補助体の捻り部の中央点が固定側磁石本体のＳ極とＮ極の中間にある中立点に対向する点に位置するように配置するとともに、同磁石補助体の基端部を固定側磁石本体の外方に湾曲させ、同基端部の先端部分の平坦部を固定側磁石本体に溶接又は吸着により接合させた構造とすることにより、回転側磁石が固定側磁石に接近するときの吸引力および離反するときの反発力と回転側磁石の回転方向の推進力とのバランスをとることができる。これによって、回転側磁石がほとんど減速することなく遮断域を通過できるようになる。
【００６２】
（２）磁石補助体を固定側磁石本体に取り付けることによって、回転側磁石の回転力を増大させることができるので、その分固定側磁石の大型化を抑制することができ、とくに固定側磁石本体として捻り磁石や球状磁石を用いる場合、固定側磁石本体の製作を容易にすることができる。
【００６３】
（３）磁性金属からなる半球殻状の金属片によって磁石補助体を形成し、この磁石補助体を固定側磁石本体に溶接又は吸着により接合させることにより、簡単な構成によって磁石補助体としての機能を持たせることができ、製作が容易である。
また、磁石補助体を簡単な構造の半球殻状金属片としているため、回転側磁石が回動する際の軌道の選択の自由度が大きく、固定側磁石と回転側磁石との磁力の調整を容易に行うことができる。
さらに、金属片を小型に形成しても磁石補助体としての機能を持たせることができるため、固定側磁石と回転側磁石との間の距離を短くすることができ、両磁石によって得られる付勢力を強力なものとすることができるとともに、装置の小型化が可能となる。
【００６４】
（４）回転側磁石が取り付けられた回転円盤を挟んで、２つの固定円盤が対向して配置され、この固定円盤に前記固定側磁石が設けられた構成とすることにより、吸引磁域及び反発磁域を、２つの対向する固定側磁石によって形成することができ、回転側磁石に対して作用する付勢力を強力なものとすることができる。また、回転側磁石は、２つの対向する固定側磁石の間に形成される領域内を、２つの固定側磁石から受ける磁力のバランスをとりながら通過するため、安定な軌道を描いて回転することが可能となる。
このとき、回転側磁石を磁性体からなる磁石固定部材の両端に半球形状の磁石を設けて形成することにより、回転側磁石内の磁力線は、固定側磁石に対してより近い位置を通ることが可能となり、回転側磁石と固定側磁石との磁気的相互作用がより顕著となって、回転側磁石に対して作用する付勢力をより強力なものとすることができる。
【００６５】
（５）回転円盤に取り付けられた回転側磁石の内周側と外周側の両方に固定側磁石が配置されるように、固定円盤に固定側磁石を設けることにより、吸引磁域及び反発磁域を、２つの対向する固定側磁石によって形成することができ、回転側磁石に対して作用する付勢力を強力なものとすることができる。また、回転側磁石は、２つの対向する固定側磁石の間に形成される領域内を、２つの固定側磁石から受ける磁力のバランスをとりながら通過するため、安定な軌道を描いて回転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固定側磁石を使用した第１実施形態における回転駆動装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図１の固定側磁石の構造を示す斜視図である。
【図３】図２の固定側磁石の磁石本体の基本形状を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】回転側磁石の回転方向に対する固定側磁石の配置姿勢を示す図である。
【図５】他の構造の磁石本体の場合の磁石補助体の配置を示す図である。
【図６】本発明の固定側磁石を使用した第２実施形態における回転駆動装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】２つの固定円盤を対向して配置したことによって、対向する２つの磁石本体の間に形成される領域を、回転側磁石が通過するときの様子を示した図である。
【図８】本発明の固定側磁石を使用した第３実施形態における回転駆動装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】回転側磁石の内周側と外周側にそれぞれ固定側磁石を対向して配置したことによって、対向する２つの磁石本体の間に形成される領域を、回転側磁石が通過するときの様子を示した図である。
【図１０】磁石補助体の他の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の回転駆動用固定側磁石において、回転付勢力が有効に得られる理由を説明するための説明図である。
【図１２】回転駆動の遮断域の説明図である。
【符号の説明】
１基材
２ａ，２ｂ磁石材料の積層体
１０，１０ａ，１０ｂ磁石本体
１１，１２磁石本体の面
２０磁石補助体
２１帯状体
２２突起部
３０固定側磁石
３０ａ固定具
４０球状磁石
５０磁石固定部材
５１半球形状の磁石
６０金属片
Ｐｎ，Ｐｓ極点
１００ベース
１０１支持台
１０２軸受
１０３回転軸
１１０固定円盤
１１１固定側磁石
１２０回転円盤
１２１回転側磁石[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet used for a rotary driving device using a magnetic force of a permanent magnet as a driving source, and more particularly to a structure of a permanent magnet suitable for a fixed magnet, and relates to a rotary driving device using the fixed magnet.
[0002]
[Prior art]
A device most frequently used as a driving device for various devices and machines is a rotary driving device, and a typical device among them is a motor. 2. Description of the Related Art An electric motor is a device that applies a magnetic action that generates a magnetic field when an electric current flows through a conductor, and combines a magnetic attraction force and a repulsive force to form a rotation mechanism.
[0003]
This electric motor requires electric energy as a drive source, and cannot be used in places where electric energy cannot be secured. Therefore, as a device that can obtain rotational kinetic energy even in a place where electric energy cannot be secured, a rotational drive device using a permanent magnet has been proposed.
[0004]
For example, Patent Document 1 discloses a fixed magnet body in which permanent magnets are circumferentially arranged so as to radially face each other, and the permanent magnets are in a triangular shape such that an N-pole and an S-pole are in contact with each other so that the center of the circumference is an acute angle. And a rotation promoting device comprising a rotating body that is rotatable around a central rotating shaft with a permanent magnet of N pole or S pole facing the fixed magnet body disposed around the periphery, Further, there is described a rotation drive device using a permanent magnet, in which an inertial accelerator is provided extending outside the rotating body and a fixed body is provided so as to surround the inertial accelerator from the outside.
[0005]
According to this rotary drive device, a rotary drive force can be obtained even in a place where electric energy cannot be secured. In particular, by forming the triangular shape so that the center side of the periphery of the opposing permanent magnet is formed at an acute angle, It is said that the cutoff area can be reduced.
[0006]
Supplementing the description of the above-described cutoff area, as shown in FIG. 12, assuming that the rotating magnet 201 and the fixed magnet 202 are both rectangular permanent magnets, the rotating magnet 201 is located on the left side of X in the drawing. When it is located, a rightward attraction force is exerted by the fixed magnet 202, and as soon as the right end of the rotating magnet 201 passes through the left end of the fixed magnet 202 (position X in the drawing), the rotating magnet 201 F to be the rotational force ₁ In addition, F which is the rotation stopping force ₂ Will work.
Further, in the position of Y in the drawing, that is, in a state where the rotating magnet 201 and the fixed magnet 202 face each other, F which is the rotation inhibiting force ₃ , F ₄ Acts. In a normal case, the rotation-side magnet 201 stops and does not rotate in this state. Even if it rotates from the state of Y, until the left end of the rotating magnet 201 passes through the right end of the fixed magnet 202, the rotation inhibiting force F ₃ As a result, the rotating magnet 201 cannot be continuously rotated. This Y region is called a cutoff region.
The same applies to the case where the rotating magnet 201 moves from the right side of Z in the figure. In the rotary driving device described in JP-A-11-18409, the permanent magnets on the fixed side and the rotating body are formed in a triangular shape such that the center of the circumference is an acute angle, thereby reducing the cutoff area of the rotary drive. It can be said that.
[0007]
The present applicant has also proposed a rotary drive device using a magnetic force of a permanent magnet as a drive source (see, for example, Patent Documents 2 to 4 and Japanese Patent Application No. 2001-199809). Each of the magnets is a spherical permanent magnet, but as the fixed magnet, a flat (square) permanent magnet is used in the rotary driving device described in Patent Document 2, and in the rotary driving device described in Patent Document 3, A permanent magnet having a shape in which a flat plate is twisted by 180 degrees at the center in the longitudinal direction is used, and a spherical permanent magnet is used in the rotary driving device described in Patent Document 4.
Further, in the rotary driving device described in the specification of Japanese Patent Application No. 2001-199809, as a fixed-side magnet, a flat plate is twisted by 180 degrees at the center in the longitudinal direction. A plurality of strip-shaped magnet materials formed in a shape that can be in close contact with each other are laminated and brought into close contact with each other, and the laminated body of this magnet material is magnetized so that the magnetizing direction is perpendicular to the longitudinal direction of the base material. Magnets are used. Among these permanent magnets, the flat plate-shaped torsion magnet described in Patent Document 3 and Japanese Patent Application No. 2001-199809, and the spherical magnet described in Patent Document 4 reduce the rotational drive cutoff area. It is an extremely effective magnet.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-18409 (paragraphs 0005 to 0015)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-115647 (paragraph numbers 0004 to 0006)
[Patent Document 3]
JP-A-2002-324717 (paragraphs 0012 to 0035)
[Patent Document 4]
JP-A-2000-69742 (paragraphs 0014 to 0051)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
According to the rotary driving devices described in the above-mentioned Patent Documents 1 to 4 and Japanese Patent Application No. 2001-199809, an effect of smoothing the rotary motion of the rotary body is expected because the cutoff region of the rotary driving can be reduced. it can. However, the rotary drive device described in Patent Literature 1 has, as permanent magnets, a fixed-side magnet in which an N-pole and an S-pole are formed in a triangular shape such that the center of the circumference is an acute angle, and faces the fixed-side magnet. Since a triangular N-pole (or S-pole) rotating magnet is used, a large driving energy cannot be obtained with such a magnet arrangement, and even if an inertial accelerator that exerts an inertial force is provided, the rotation is reduced. It is difficult to extract large rotational energy from the drive. Further, the fixed-side magnet described in Patent Document 2 has a rectangular shape, so that it is easy to manufacture the magnet itself, but the effect of reducing the cutoff area of the rotational drive is not sufficient. The spherical magnet described in Patent Literature 4 has a problem that it is difficult to manufacture a large-sized spherical magnet, and even if it is manufactured by a lamination method, the manufacturing cost is high and the apparatus cost is high.
[0010]
The fixed-side magnets described in Patent Document 3 and Japanese Patent Application No. 2001-199809 are flat or laminated flat torsion magnets, so that the effect of reducing the cutoff area of the rotational drive is excellent, but the large-sized rotary When it is desired to use a fixed magnet having a large size in a driving device, it is troublesome to manufacture a torsion magnet, and there is a demand to reduce the rotation blocking area by some other auxiliary means and to suppress an increase in the size of the fixed magnet.
In addition, when this torsion magnet was actually attached and used as the fixed magnet of the rotary driving device, the attracting force at the rotating magnet closer side end of the fixed magnet and the repulsive force at the rotating magnet separating side end of the rotating magnet and the rotating magnet were compared. The balance between the propulsion force in the rotating direction of the magnet and the propulsion force in the rotating direction was not well established, and as a result of various investigations on the cause, the force at which the fixed magnet attracted the rotating magnet at the rotating magnet approaching side end was too strong. It has been found that the force acts to brake the rotational thrust of the rotating magnet.
[0011]
The problem to be solved by the present invention is to further reduce the rotation cutoff region of a rotary drive device using a magnetic force of a permanent magnet as a drive source, and to use a flat magnet as a fixed magnet even when a flat torsion magnet is used. Another object of the present invention is to optimize the balance between the attraction and repulsion of the rotating magnet and the propulsive force of the rotating magnet in the rotating direction to further increase the rotating force.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a fixed-side permanent magnet used in a rotary driving device that uses a magnetic force of a permanent magnet as a driving source, and twists a part of a band-shaped body made of a magnetic metal in a longitudinal direction within a range of 180 ° ± 90 °. The magnet auxiliary body is disposed so that the center point of the twisted portion of the magnet auxiliary body is located at a point opposite to a neutral point between the S pole and the N pole of the fixed magnet main body. The fixed-side magnet is characterized in that its base end is curved outwardly of the fixed-side magnet main body, and a flat portion at the distal end of the base end is welded or attracted to the fixed-side magnet main body.
[0013]
A rotary drive device using a magnetic force of a permanent magnet as a drive source includes a rotating body having a rotating magnet rotatably moving on a circular orbit, and rotating the rotating magnet in a direction parallel to the circular orbit of the rotating body. A fixed body provided with a fixed-side magnet to be urged, wherein the rotating-side magnet is urged by the fixed-side magnet so that the rotator continuously rotates on a circular orbit. The permanent magnet is used as a fixed body side magnet in such a rotary drive device.
[0014]
In the fixed-side magnet for a rotary drive device according to the present invention, the fixed-side magnet main body is a flat-plate-shaped magnet main body or a flat-shaped magnet main body formed by twisting the flat plate at a central portion in the longitudinal direction within a range of 90 to 270 degrees. In the case of, the joining position of the auxiliary magnet body to the fixed-side magnet main body is a central portion in the longitudinal direction of the fixed-side magnet main body, and the direction in which the longitudinal direction of the auxiliary magnet body intersects the longitudinal direction of the fixed-side magnet main body. To be placed.
[0015]
Further, the fixed-side magnet main body is formed in a strip shape formed in a shape that can be in close contact with the base material on both surfaces of a base material made of a magnetic metal in which a flat plate is twisted in a range of 90 to 270 degrees in a longitudinal center portion. In the case of a magnet body in which a plurality of magnet materials are laminated and brought into close contact with each other, and the laminated body of the magnet material is magnetized such that the magnetization direction is perpendicular to the longitudinal direction of the base material, the auxiliary magnet body The auxiliary magnet body is arranged so that the joining position of the auxiliary magnet body to the fixed magnet body is in a direction intersecting the longitudinal direction of the fixed magnet body.
[0016]
Further, when the fixed magnet body is a spherical magnet body, the joining position of the auxiliary magnet body to the fixed magnet body is near one magnetic pole of the fixed magnet body, and the longitudinal direction of the auxiliary magnet body is Are arranged in a direction parallel to a line connecting both magnetic poles of the fixed-side magnet main body.
[0017]
In this manner, the rotating magnet approaches the fixed magnet by attaching the magnet auxiliary body in which a part of the longitudinal direction of the magnetic metal band is twisted in the range of 180 ° ± 90 ° to the fixed magnet main body. The balance between the attractive force at the time and the repulsive force at the time of separation, that is, the thrust load, and the propulsive force of the rotating magnet in the rotating direction can be achieved. When the rotating magnet approaches, the auxiliary magnet suppresses the rotating magnet from coming too close to the fixed magnet body due to the strong attractive force of the fixed magnet body, and conversely, when the rotating magnet separates. Due to the strong repulsive force of the fixed-side magnet main body, the rotation-side magnet is prevented from being too far away from the fixed-side magnet main body by the magnet auxiliary body, so that the rotary-side magnet can pass through the cut-off region with little deceleration.
Also, by attaching the magnet auxiliary body to the fixed-side magnet main body, the rotational force of the rotating-side magnet can be increased, so that the size of the fixed-side magnet can be reduced by that much. When a torsion magnet or a spherical magnet is used, the manufacture of the fixed-side magnet main body can be facilitated.
[0018]
In the fixed-side magnet for a rotation drive device of the present invention, a magnet auxiliary body may be formed by a hemispherical shell-shaped metal piece made of a magnetic metal, and this magnet auxiliary body may be joined to the fixed-side magnet main body by welding or suction. .
A function as a magnet auxiliary body can be provided by a simple configuration in which a metal piece is simply formed in a hemispherical shell shape, and manufacture is easy. In addition, since the magnet auxiliary body is a hemispherical shell-shaped metal piece with a simple structure, the degree of freedom in selecting the trajectory when the rotating magnet rotates is large, and the magnetic force between the fixed magnet and the rotating magnet can be adjusted. It can be done easily.
Further, even if the metal piece is formed in a small size, the function as the magnet auxiliary body can be provided, so that the distance between the fixed-side magnet and the rotating-side magnet can be shortened. The power can be increased, and the size of the apparatus can be reduced.
[0019]
In the rotary drive device of the present invention, two fixed disks may be arranged to face each other with the rotating disk to which the rotating magnet is attached, and the fixed disk may be provided with the fixed magnet. it can.
The fixed magnet may be provided on the fixed disk so that the fixed magnet is disposed on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotating magnet attached to the rotating disk.
By forming the attraction magnetic field and the repulsive magnetic field by the two opposed fixed-side magnet main bodies, the urging force acting on the rotating-side magnet can be increased. In addition, since the rotating magnet passes through an area formed between two opposed fixed magnet bodies while balancing the magnetic force received from the two fixed magnet bodies, the rotating magnet draws a stable trajectory and rotates. It is possible to do.
When the two fixed disks are arranged to face each other with the rotating disk on which the rotating magnet is attached, the rotating magnet is formed by providing hemispherical magnets at both ends of a magnet fixing member made of a magnetic material. As a result, the lines of magnetic force in the rotating-side magnet pass through positions closer to the fixed-side magnet. Thereby, the magnetic interaction between the rotating magnet and the fixed magnet becomes more remarkable, and the urging force acting on the rotating magnet can be made stronger.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, a first embodiment using the fixed magnet of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rotary drive device according to a first embodiment using a fixed-side magnet of the present invention, where (a) is a front view and (b) is a side view.
[0021]
In the figure, 100 is a base, 101 is a support provided on the base 100, 102 is a bearing, and 110 is a fixed disk attached to the support 101. Reference numeral 103 denotes a rotation shaft, and reference numeral 120 denotes a rotation disk attached to the rotation shaft 103.
Eight fixed magnets 111 are attached to the fixed disk 110 near the outer periphery at equal intervals, and four rotating magnets 121 are attached to the rotating disk 120 near the outer periphery, respectively.
1 shows only the positional relationship of the fixed magnet 111 with respect to the fixed disk 110 as viewed from the front and side directions. The arrangement posture of the fixed magnet 111 with respect to the rotation direction (indicated by an arrow in the drawing) will be described later with reference to FIGS.
[0022]
The fixed magnet 111 is a magnet similar to the permanent magnet 30 shown in FIG. 2 described later (shown as a schematic diagram in FIG. 1), and the rotating magnet 121 is a rotating magnet described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2001-199809. This is a spherical magnet (spherical magnet 40 shown in FIGS. 2 and 4) similar to a spherical magnet that is a rotating magnet of the driving device.
The basic principle of the rotary drive of the present embodiment is the same as that of the rotary drive described in Japanese Patent Application No. 2001-199809. That is, the rotation-side magnet 121 is attached by moving the rotation-side magnet 121 in one direction with respect to the fixed-side magnet 111 due to the interaction between the attraction force and the repulsion force between the fixed-side magnet 111 and the rotation-side magnet 121. This is a mechanism in which the rotating disk 120 rotates.
[0023]
2 is a perspective view showing the structure of the fixed side magnet of FIG. 1, FIG. 3 is a view showing the basic shape of the magnet body of the fixed side magnet of FIG. 2, (a) is a front view, and (b) is a plane view. FIG.
[0024]
In the fixed magnet 30 shown in FIG. 2, first, as shown in FIG. 3, a flat plate made of mild steel can be adhered to both surfaces of the substrate 1 having a shape twisted 180 degrees at the center in the longitudinal direction. A plurality of strip-shaped magnet materials formed in various shapes are laminated and brought into close contact with each other, and the laminated bodies 2a and 2b of the magnet materials are magnetized in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the substrate 1 (thickness direction of the substrate 1). ) To form the magnet main body 10.
Next, a magnet auxiliary body 20 obtained by twisting a part of the band-shaped body 21 made of a magnetic metal in the longitudinal direction by 180 degrees is set so that the center point of the twisted portion of the magnet auxiliary body 20 is an intermediate point between the S pole and the N pole of the magnet body 10. At the point opposite to the neutral point and intersects the longitudinal direction of the magnet body 10, and the belt 21 is bent outward of the magnet body 10, and the distal end of the base end of the belt 21. The flat surface of the portion is joined to the surface of the base material 1 near the pole Pn (or Ps) in the twisted portion of the magnet main body 10 by welding or suction as shown in FIG.
[0025]
Since the magnet body 10 is magnetized in the thickness direction of the substrate 1, as shown in FIG. 3, one surface 11 becomes an S pole and the other surface 12 becomes an N pole. Since it is twisted by 180 degrees, the surface 11 appearing on the left side in the front view of FIG. 7A is an S pole, and the surface 12 appearing on the right side is an N pole.
Similarly, when viewed from the back, the surface appearing on the left side is an S pole, and the surface appearing on the right side is an N pole. Then, the pole of the S pole and the pole of the N pole are located at the center of the twisted portion. In the plan view of FIG. 3B, the pole Pn of the N pole seen from above is illustrated, but the pole Ps of the S pole exists on the opposite side of the pole Pn. The fixed-side magnet 30 shown in FIG. 2 is obtained by bending the magnet main body 10 and attaching the magnet auxiliary body 20 thereto.
[0026]
The fixed-side magnet 30 of FIG. 2 moves the magnet main body 10 of FIG. 3 away from the moving direction of the rotating magnet (spherical magnet 40), that is, the direction in which the rotating magnet approaches and separates (see FIG. 4). FIG. 3 shows a state where the magnet main body 10 is curved so as to be convex and further attached to a fixture 30 a for fixing to the fixed disk 110.
[0027]
The orientation of the fixed-side magnet 30 with respect to the rotation direction of the rotation-side magnet is such that the moving direction of the spherical magnet 40 as the rotation-side magnet (the rotation direction of the rotating disk 120) and the longitudinal direction of the strip 21 of the magnet auxiliary body 20 are parallel. The fixed-side magnet 30 is arranged so as to be as follows.
With the fixed magnet 30 arranged in this way and the magnet auxiliary body 20 attached to the magnet main body 10, the attractive force on the approach side of the spherical magnet 40 and the repulsive force on the detached side, and the rotation of the spherical magnet 40 Balance with directional thrust.
[0028]
FIG. 4 is a diagram showing the arrangement posture of the fixed magnet with respect to the rotation direction of the rotating magnet and the action of the magnet auxiliary body on the rotating magnet.
A magnet auxiliary body 20 obtained by twisting a part of the longitudinal direction of the mild steel band 21 in the longitudinal direction by 180 degrees, a neutral point where the center point of the twisted portion of the magnet auxiliary body 20 is located between the S pole and the N pole of the magnet main body 10 Is located at a point opposite to. Then, the magnet auxiliary body 20 is arranged so as to intersect with the longitudinal direction of the magnet main body 10, and the belt-shaped body 21 is bent outwardly of the magnet main body 10, so that the front end portion of the base end of the belt-shaped body 21 is flattened. The surface is joined to the surface of the base material 1 near the pole Pn (or Ps) in the twisted portion of the magnet main body 10 by welding or suction.
[0029]
In this state, the polarity of each part of the magnet becomes as shown in FIG. 4, and the attractive force of the magnet main body 10 shown by the arrow A and the repulsion of the magnet auxiliary body 20 shown by the arrow B against the spherical magnet 40 approaching from the left side in the figure. Force acts. The spherical magnet 40 moves in the direction of the arrow C while maintaining an appropriate distance from the magnet auxiliary body 20, and due to its inertia, the cutoff area, that is, the position of the pole of the magnet auxiliary body 20 (even at the position of the pole Pn or Ps of the magnet main body 10). Pass).
After passing through the cutoff region, the repulsive force of the magnet main body 10 shown by the arrow D and the attractive force of the magnet auxiliary body 20 shown by the arrow E act on the spherical magnet 40, and the spherical magnet 40 has an appropriate distance from the magnet auxiliary body 20. And moves in the direction of arrow F.
Since the fixed-side magnet 30 is attached to the fixed disk 110 along the rotating direction of the rotating disk 120 to which the spherical magnet 40 as the rotating magnet is attached, the spherical magnet 40 after passing through one fixed-side magnet 30 Approaches the next fixed-side magnet 30 and continues rotating and moving away from it.
[0030]
When the magnet auxiliary body 20 is not provided, the attractive force and the repulsive force of the magnet main body 10 are too strong, and the spherical magnet 40 is attracted to the magnet main body 10 and is too close to the magnet main body 10 on the approach side of the spherical magnet 40, An attempt is made to pass through the blocking area while receiving the suction force. In the state where the moving speed of the spherical magnet 40 is weakened, the spherical magnet 40 cannot pass through the cutoff region by overcoming the attractive force of the magnet main body 10 acting on the spherical magnet 40. The rotation may stop.
On the other hand, by attaching the magnet auxiliary body 20, the attractive force and the repulsive force of the magnet main body 10 are reduced, and the spherical magnet 40 moves at an appropriate interval from the magnet main body 10, so that the spherical magnet 40 Will surely pass through the cut-off area.
[0031]
In the above embodiment, the magnet body of the fixed-side magnet can be in close contact with both surfaces of a base made of a magnetic metal having a shape in which a flat plate is twisted in the range of 90 to 270 degrees at the center in the longitudinal direction. A magnet body in which a plurality of strip-shaped magnet materials formed in various shapes are laminated and adhered to each other, and the laminated body of the magnet materials is magnetized so that the magnetization direction is perpendicular to the longitudinal direction of the base material. In the case of a fixed-side magnet having a different structure, a case where the magnet main body is a flat magnet main body or a magnet main body having a shape obtained by twisting a flat plate at a central portion in the longitudinal direction within a range of 90 to 270 degrees is shown in FIG. As shown in (a) of FIG. 5, the joining position of the magnet auxiliary body 20 to the magnet main body 10a is at the center in the longitudinal direction of the magnet main body 10a, and the longitudinal direction of the magnet auxiliary body 20 intersects the longitudinal direction of the magnet main body 10a. And the base end of the magnet auxiliary body 20 The flat portion of the tip portion may be the structure in which joined by welding or attracted by a magnet body 10a.
When the magnet main body is spherical, the joining position of the magnet auxiliary body 20 to the magnet main body 10b is set near the N pole of the magnet main body 10b, as shown in FIG. Are arranged in a direction parallel to the line connecting the N-S magnetic poles of the magnet main body 10b, and the flat portion at the distal end of the base end of the magnet auxiliary body 20 is joined to the magnet main body 10b by welding or suction. And it is sufficient.
[0032]
Further, as shown in FIG. 5 (c), the distal ends of the two magnet bodies 10a are shifted to face each other, and one of the magnet bodies 10a is flattened at the distal end of the proximal end of the magnet auxiliary body 20. The parts may be joined by welding or suction.
In this case, when the spherical magnet 40 moves at an appropriate distance from the magnet main body 10a, an attractive force is obtained by one of the magnet main bodies 10a at the tip portion where the two magnet main bodies 10a are opposed to each other, and the other. A repulsive force is obtained by the magnet body 10a.
As a result, a force acts in the direction shown by the arrow at the tip portions of the two magnet main bodies 10a. Therefore, by using this force, the spherical magnet 40 can easily pass through the cutoff region.
[0033]
FIG. 5D shows a magnet auxiliary body 20 in which a hemispherical projection 22 is provided on two surfaces having different magnetisms in a belt-like body 21. Since magnetic lines of force are concentrated near the apex of the protruding portion 22, when this type of magnet auxiliary body 20 is used, the spherical magnet 40, which is the rotating magnet, enters so as to bypass the apex of the protruding portion 22. By passing through it, an effective urging force can be obtained.
[0034]
Next, a second embodiment using the fixed-side magnet of the present invention will be described.
FIGS. 6A and 6B are schematic configuration diagrams of a rotary drive device according to a second embodiment using the fixed-side magnet of the present invention, wherein FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a side view.
[0035]
In FIG. 6, 100 is a base, 101 is a support provided on the base 100, 102 is a bearing, and 110 is a fixed disk attached to the support 101. Reference numeral 103 denotes a rotation shaft, and reference numeral 120 denotes a rotation disk attached to the rotation shaft 103.
The second embodiment is different from the first embodiment in that two fixed disks are arranged to face each other with the rotating disk 120 interposed therebetween.
Six fixed magnets 111 are attached to the fixed disk 110 near the outer periphery at equal intervals, and six rotating magnets 121 are attached to the rotating disk 120 near the outer periphery.
[0036]
6 shows only the positional relationship of the fixed magnet 111 with respect to the fixed disk 110 as viewed from the front and side directions. The specific structure of the fixed magnet 111 and the rotating magnet 121 are not shown. The arrangement posture of the fixed magnet 111 with respect to the rotation direction (indicated by an arrow in the drawing) will be described later.
[0037]
The reason why the two fixed disks 110 are arranged to face each other with the rotating disk 120 interposed therebetween in the second embodiment will be described below with reference to FIG.
FIG. 7 illustrates a state where the rotating magnet 121 passes through a region formed between the two opposed magnet main bodies 10 by disposing the two fixed disks 110 to face each other. .
[0038]
7, the left side is the attraction magnetic area and the right side is the repulsion magnetic area with respect to the pole Pn (Ps) of the magnet main body 10. As shown in FIG. 7, when the rotating magnet 121 that has passed through the attraction area reaches the pole Pn (Ps), it turns around and is strongly urged by the magnetic force in the repulsion area.
[0039]
In this embodiment, since the attraction magnetic field and the repulsive magnetic field are formed by the two opposed magnet main bodies 10, the urging force acting on the rotating magnet 121 can be strong. In addition, since the rotation-side magnet 121 passes through an area formed between the two opposing magnet main bodies 10 while maintaining the balance of the magnetic force received from the two magnet main bodies 10, it rotates with a stable orbit. It becomes possible.
[0040]
The details of the rotating magnet 121 attached to the rotating disk 120 will be described below.
The rotating magnet 121 is not a non-magnetic material such as aluminum, but has a magnet fixing member 50 made of a magnetic material provided at both ends with a hemispherical magnet 51. When the rotating magnet 121 is formed in this manner, the width in the direction perpendicular to the rotating disk 120 can be made larger than when the rotating magnet 121 is formed in a spherical shape. As a result, the hemispherical magnet 51 passes a position closer to the fixed magnet 111 than when the rotating magnet 121 is made spherical.
[0041]
Since the magnet fixing member 50 is formed of a magnetic material, the lines of magnetic force can be concentrated in the rotating magnet 121 in a direction perpendicular to the rotating disk 120. When the rotating disk 120 rotates and the rotating magnet 121 passes near the fixed magnet 111, the lines of magnetic force in the rotating magnet 121 pass through positions closer to the fixed magnet 111. Thus, the magnetic interaction between the rotating magnet 121 and the fixed magnet 111 becomes more remarkable, and the urging force acting on the rotating magnet 121 can be made stronger.
[0042]
Next, a third embodiment using the fixed magnet of the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a rotary drive device according to a third embodiment using the fixed-side magnet of the present invention, where (a) is a front view and (b) is a side view.
[0043]
8, reference numeral 100 denotes a base, 101 denotes a support provided on the base 100, 102 denotes a bearing, and 110 denotes a fixed disk attached to the support 101. Reference numeral 103 denotes a rotation shaft, and reference numeral 120 denotes a rotation disk attached to the rotation shaft 103.
Six fixed magnets 111 are attached to the fixed disk 110 near the outer periphery at equal intervals, and six rotating magnets 121 are attached to the rotating disk 120 near the outer periphery.
The third embodiment is different from the first embodiment in that fixed magnets 111 are provided on the inner peripheral side and the outer peripheral side of a rotating magnet 121 attached to a rotating disk 120, respectively. .
[0044]
8 shows only the positional relationship of the fixed magnet 111 with respect to the fixed disk 110 as viewed from the front and side directions. The arrangement posture of the fixed magnet 111 with respect to the rotation direction (indicated by an arrow in the drawing) will be described later.
[0045]
In the third embodiment, the reason why the fixed magnets 111 are provided on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotating magnet 121 attached to the rotating disk 120 will be described below with reference to FIG.
FIG. 9 is formed between two opposing magnet main bodies 10 by arranging the magnet main bodies 10 constituting the fixed-side magnets 111 on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotation-side magnet 121, respectively. It shows a state when the rotation-side magnet 121 passes through the area.
[0046]
In FIG. 9, the left side is an attraction magnetic area and the right side is a repulsion magnetic area with respect to the pole Pn (Ps) of the magnet main body 10. As shown in FIG. 9, when the rotating magnet 121 that has passed through the attraction area reaches the pole Pn (Ps), it turns around and is strongly urged by the magnetic force in the repulsion area. The arrow shown in FIG. 9 is the direction of the resultant force acting on the rotating magnet 121.
[0047]
In this embodiment, since the attraction magnetic field and the repulsive magnetic field are formed by the two opposed magnet main bodies 10, the urging force acting on the rotating magnet 121 can be strong. In addition, since the rotation-side magnet 121 passes through an area formed between the two opposing magnet main bodies 10 while maintaining the balance of the magnetic force received from the two magnet main bodies 10, it rotates with a stable orbit. It becomes possible.
[0048]
In the third embodiment, it is not necessarily limited to disposing the fixed magnet 111 on both the inner circumference and the outer circumference of the rotating magnet 121. Alternatively, the fixed magnet 111 may be arranged only on the outer peripheral side of the rotating magnet 121.
[0049]
Next, another embodiment of the magnet auxiliary body will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating the arrangement posture of the fixed magnet with respect to the rotation direction of the rotating magnet and the action of the magnet auxiliary body on the rotating magnet.
As shown in FIG. 10A, in this embodiment, the magnet auxiliary body 20 is formed of a hemispherical shell-shaped metal piece 60, and the metal piece 60 is welded to one end of the base 1.
[0050]
In this state, the polarity of each part of the magnet becomes as shown in FIG. 10, and the attractive force of the magnet main body 10 shown by arrow A and the repulsion of the magnet auxiliary body 20 shown by arrow B against the spherical magnet 40 approaching from the left side in the figure. Force acts. The spherical magnet 40 moves in the direction of arrow C while maintaining an appropriate distance from the magnet auxiliary body 20, and due to its inertia, the cut-off area, that is, the position of the pole of the magnet auxiliary body 20, that is, the vertex of the hemispherical shell-shaped metal piece 60 Passing nearby.
Since the fixed-side magnet 30 is attached to the fixed disk 110 along the rotating direction of the rotating disk 120 to which the spherical magnet 40 as the rotating magnet is attached, the spherical magnet 40 after passing through one fixed-side magnet 30 Approaches the next fixed-side magnet 30 and continues rotating and moving away from it.
[0051]
FIG. 10B shows an example of a trajectory through which the spherical magnet 40 serving as the rotating magnet passes with respect to the magnet main body 10 and the magnet auxiliary body 20.
In the vicinity of the vertex of the hemispherical shell-shaped metal piece 60 as the magnet auxiliary body 20, the spherical magnet 40 is rotated so as to slightly bypass the vertex. By rotating the spherical magnet 40 along this trajectory, it is easy to balance the force acting from the magnet main body 10 and the force acting from the magnet auxiliary body 20. Accordingly, by attaching the magnet auxiliary body 20, the spherical magnet 40 moves with an appropriate interval from the magnet main body 10, so that the spherical magnet 40 can pass through the cutoff region without fail, and the urging force is reduced. It can be obtained stably.
[0052]
The magnet auxiliary body according to this embodiment has the advantage that the above-described functions can be provided by a simple configuration in which the metal piece is simply formed into a hemispherical shell shape, and the manufacture is easy. Further, when the spherical magnet 40 rotates near the apex of the hemispherical shell-shaped metal piece 60 that is the magnet auxiliary body 20, depending on how far away from the apex of the metal piece 60 the fixed side depends. Although the magnetic force between the magnet and the rotating magnet can be adjusted, since the magnet auxiliary body 20 is a hemispherical shell-shaped metal piece having a simple structure, the degree of freedom in selecting the orbit is large, and the fixed magnet and the rotating magnet can be adjusted. Adjustment of the magnetic force with the magnet can be easily performed.
[0053]
Further, since the magnet auxiliary body 20 is a metal piece 60 having a hemispherical shell shape having a simple shape, the function as the magnet auxiliary body 20 can be provided even if the metal piece 60 is formed small. Therefore, the distance between the fixed-side magnet and the rotating-side magnet can be shortened, the urging force obtained by both magnets can be increased, and the size of the device can be reduced.
[0054]
Here, the reason why the rotation urging force can be effectively obtained in the rotation driving fixed-side magnet of the present invention described above will be described with reference to FIG.
FIG. 11 (a) illustrates the urging force of the fixed magnet for rotational drive of the present invention using a torsion magnet. FIGS. 11 (b) and 11 (c) show an ordinary flat magnet which is not a torsion magnet. It explains the biasing force when used.
In FIG. 11A, by using a torsion magnet as described above for the fixed-side magnet 111 provided on the fixed-side disk 110, the region on the left side and the region on the right side with respect to the pole Pn (Ps) are: Its polarity is different. That is, the left side of the pole is the suction area, and the right side is the repulsion area.
[0055]
When the rotating magnet 121 rotates facing the fixed disk 110, the rotating magnet 121 rotates in the region between the two fixed magnets 111 (the region indicated by A in FIG. 11A). When the side magnet 121 approaches, the attractive force acts on the rotating magnet 121, and when the rotating magnet 121 moves away from the fixed magnet 111, the rotating magnet 121 receives a repulsive force from the fixed magnet 111. In this way, the rotating magnet 121 approaches the next fixed magnet 111 and repeats the same. Therefore, the rotation-side magnet 121 can set the entire region of the fixed-side disk 110 as the biasing region, and can efficiently receive the biasing force.
As described above, as shown in FIG. 11A, the repulsion energizing area in which the rotating magnet 121 is energized by the repulsive force of the fixed magnet 111 and the fixed magnet 111 in the entire area of the fixed disk 110. The attraction area where the rotation-side magnet 121 is energized by the attraction force appears alternately. The boundary between the repulsion area and the attraction area is the center of the fixed disk 110 and the two fixed sides. It can also be said that it is a line connecting the middle point of the region between the magnets 111 (the region indicated by A in FIG. 11A).
[0056]
On the other hand, as shown in FIG. 11B, in the case of using a normal flat magnet that is not a torsion magnet, when the rotating magnet 121 rotates facing the fixed disk 110, the two fixed magnets are rotated. When the rotating magnet 121 approaches the fixed magnet 111 in a region between B and B (region indicated by B in FIG. 11B), an attractive force may be applied to the rotating magnet 121 to obtain an urging force. it can. However, even when the rotation-side magnet 121 moves away from the fixed-side magnet 111, an attractive force acts on the rotation-side magnet 121, so that a counter-biasing force acts in this region, and the book shown in FIG. Unlike the case of the invention, not all the areas of the fixed-side disk 110 can be the energized areas.
That is, with the center point of the fixed-side magnet 111 indicated by ● in FIG. 11B interposed therebetween, one becomes an energized area and the other becomes a non-energized area.
[0057]
As shown in FIG. 11 (c), the one using a normal flat magnet which is not a torsion magnet and having a polarity opposite to that shown in FIG. 11 (b) is a fixed disk. When the rotation-side magnet 121 rotates opposite to 110, the rotation-side magnet 121 moves away from the fixed-side magnet 111 in a region between two fixed-side magnets 111 (a region indicated by C in FIG. 11C). At times, a repulsive force acts on the rotating magnet 121 to obtain an urging force. However, even when the rotation-side magnet 121 approaches the fixed-side magnet 111, a repulsive force acts on the rotation-side magnet 121. Therefore, in this region, a counter-biasing force acts, and the book shown in FIG. Unlike the case of the invention, not all the areas of the fixed-side disk 110 can be the energized areas.
In this case as well, one side is an energizing area and the other is an anti-energizing area with the center point of the fixed magnet 111 indicated by ● in FIG. 11C interposed therebetween.
[0058]
As described above, in the fixed side magnet for rotation drive of the present invention using the torsion magnet, unlike the one using the normal flat magnet which is not the torsion magnet, the entire area of the fixed side disk 110 is set as the biasing area. In the magnet area where the fixed-side magnet 111 is provided, it is possible to avoid a situation in which the attractive force and the repulsive force received from the rotating-side magnet 121 cancel each other out, and the urging force cannot be obtained. It is possible to receive power continuously and efficiently.
[0059]
As described above, in the rotation-driving fixed-side magnet of the present invention, both the magnet region where the fixed-side magnet 111 is provided and the region sandwiched between the two fixed-side magnets 111 are the biasing magnetic regions. As a result, a rotational biasing force is obtained only in a predetermined rotational direction, and a force that attempts to rotate in the opposite direction is not generated. Therefore, a reverse rotation can be prevented and a safe magnetic rotating device can be realized.
This means that in a conventional magnetic rotating device using a permanent magnet, rotation in both directions is possible, but in either rotating direction, a counter-biasing force is generated, so that continuous rotation is not possible. Of course, this is a big difference from the fact that it is impossible to make one rotation.
[0060]
In addition, what is formed of a magnetic material, such as the above-described fixed-side magnet 111 and rotating-side magnet 121, can of course be formed using a magnetic metal, but is not limited to this. It can also be formed by using a plastic as a base material and mixing magnetic powder into the base material. According to this forming method, mass production is easy and the weight of the device can be reduced.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) A magnet auxiliary device in which a fixed permanent magnet used in a rotary drive device that uses a magnetic force of a permanent magnet as a drive source is formed by twisting a part of a longitudinal direction of a strip made of a magnetic metal in a range of 180 ° ± 90 °. The body is arranged so that the center point of the twisted portion of the magnet auxiliary body is located at a point opposite to a neutral point located between the S pole and the N pole of the fixed magnet main body, and the base end of the magnet auxiliary body is The curved part is bent outward of the fixed magnet body, and the flat part at the tip of the base end is welded or attracted to the fixed magnet body so that the rotating magnet becomes the fixed magnet. The balance between the attraction force when approaching and the repulsion force when separating and the propulsion force in the rotating direction of the rotating magnet can be achieved. As a result, the rotation-side magnet can pass through the cutoff region with almost no deceleration.
[0062]
(2) By attaching the magnet auxiliary body to the fixed-side magnet main body, the rotational force of the rotating-side magnet can be increased, so that the size of the fixed-side magnet can be suppressed by that much, and in particular, the fixed-side magnet main body When a torsion magnet or a spherical magnet is used, the manufacture of the fixed-side magnet main body can be facilitated.
[0063]
(3) A magnet auxiliary body is formed by a hemispherical shell-shaped metal piece made of a magnetic metal, and this magnet auxiliary body is joined to the fixed-side magnet main body by welding or adsorption, thereby functioning as a magnet auxiliary body with a simple configuration. And can be easily manufactured.
In addition, since the magnet auxiliary body is a hemispherical shell-shaped metal piece with a simple structure, the degree of freedom in selecting the trajectory when the rotating magnet rotates is large, and the magnetic force between the fixed magnet and the rotating magnet can be adjusted. It can be done easily.
Further, even if the metal piece is formed in a small size, the function as a magnet auxiliary body can be provided, so that the distance between the fixed-side magnet and the rotating-side magnet can be shortened, and the additional magnet provided by both magnets can be provided. The power can be increased, and the size of the apparatus can be reduced.
[0064]
(4) Two fixed disks are arranged to face each other with the rotating disk on which the rotating magnet is attached, and the fixed disk is provided with the fixed magnet, so that the attraction magnetic field and repulsion are achieved. The magnetic domain can be formed by two opposed fixed-side magnets, and the urging force acting on the rotating-side magnets can be strong. In addition, since the rotating magnet passes through an area formed between two opposed fixed magnets while balancing the magnetic force received from the two fixed magnets, it rotates in a stable orbit. Becomes possible.
At this time, by forming the rotating magnet by providing hemispherical magnets at both ends of a magnet fixing member made of a magnetic material, the magnetic field lines in the rotating magnet can pass through a position closer to the fixed magnet. As a result, the magnetic interaction between the rotating magnet and the fixed magnet becomes more conspicuous, and the urging force acting on the rotating magnet can be increased.
[0065]
(5) By providing fixed-side magnets on the fixed disk so that the fixed-side magnets are arranged on both the inner and outer peripheral sides of the rotating-side magnet mounted on the rotating disk, the attraction magnetic field and the repulsive magnetic field are provided. Can be formed by two opposing fixed magnets, and the urging force acting on the rotating magnets can be strong. In addition, since the rotating magnet passes through an area formed between two opposed fixed magnets while balancing the magnetic force received from the two fixed magnets, it rotates in a stable orbit. Becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rotary drive device according to a first embodiment using a fixed-side magnet of the present invention, where (a) is a front view and (b) is a side view.
FIG. 2 is a perspective view showing a structure of a fixed-side magnet of FIG. 1;
3A and 3B are diagrams showing a basic shape of a magnet main body of the fixed-side magnet in FIG. 2, wherein FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a plan view.
FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement posture of a fixed-side magnet with respect to a rotation direction of the rotation-side magnet.
FIG. 5 is a view showing an arrangement of a magnet auxiliary body in a case of a magnet main body having another structure.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a rotary drive device according to a second embodiment using the fixed-side magnet of the present invention, where (a) is a front view and (b) is a side view.
FIG. 7 is a diagram showing a state in which a rotating magnet passes through a region formed between two opposed magnet bodies by disposing two fixed disks opposed to each other.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a rotary drive device according to a third embodiment using the fixed-side magnet of the present invention, where (a) is a front view and (b) is a side view.
FIG. 9 shows a state in which the fixed magnets are arranged opposite to each other on the inner circumferential side and the outer circumferential side of the rotating magnet so that the rotating magnet passes through a region formed between two opposed magnet bodies. FIG.
FIG. 10 is a view showing another embodiment of the magnet auxiliary body.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the reason why a rotational urging force can be effectively obtained in the rotation driving fixed-side magnet of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a cut-off region for rotational driving.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2a, 2b Laminated body of magnet material
10, 10a, 10b Magnet body
11,12 Surface of magnet body
20 Magnet auxiliary body
21 Belt
22 Projection
30 Fixed magnet
30a Fixture
40 spherical magnet
50 Magnet fixing member
51 Hemispherical magnet
60 metal pieces
Pn, Ps pole
100 base
101 support
102 Bearing
103 Rotation axis
110 fixed disk
111 Fixed magnet
120 rotating disk
121 Rotating magnet

Claims

A fixed-side permanent magnet used in a rotary drive device that uses a magnetic force of a permanent magnet as a drive source, and a magnet auxiliary body formed by twisting a longitudinal portion of a band made of a magnetic metal within a range of 180 ° ± 90 °. Are arranged so that the center point of the twisted portion of the magnet auxiliary body is located at a point opposite to the neutral point located between the S pole and the N pole of the fixed magnet main body, and the base end of the magnet auxiliary body is A fixed-side magnet for a rotary drive device, in which a flat portion at the distal end portion of the base end portion is bent to the outside of the fixed-side magnet main body by welding or suction.

The fixed-side magnet main body is a flat-shaped magnet main body or a magnet main body having a shape in which a flat plate is twisted in a range of 90 to 270 degrees in a central portion in a longitudinal direction, and a joining position of the auxiliary magnet body to the fixed-side magnet main body is The fixed-side magnet for a rotary drive device according to claim 1, wherein a longitudinal direction of the auxiliary magnet body is a direction intersecting a longitudinal direction of the fixed-side magnet main body at a central portion in a longitudinal direction of the fixed-side magnet main body.

A band-shaped magnet material in which the fixed-side magnet main body is formed on both sides of a base made of a magnetic metal having a shape in which a flat plate is twisted in a range of 90 to 270 degrees in a longitudinal center portion, in a shape that can be in close contact with the base. Are laminated and brought into close contact with each other, and the magnet body is magnetized such that the magnetized direction is perpendicular to the longitudinal direction of the base material. 2. The fixed-side magnet for a rotary drive device according to claim 1, wherein a joining position to the main body is a central portion in a longitudinal direction of the fixed-side magnet main body, and a longitudinal direction of the auxiliary magnet body is a direction crossing a longitudinal direction of the fixed-side magnet main body. .

The fixed-side magnet main body is a spherical magnet main body, a joining position of the auxiliary magnet body to the fixed-side magnet main body is near one magnetic pole of the fixed-side magnet main body, and a longitudinal direction of the auxiliary magnet body is a fixed-side magnet. The fixed-side magnet for a rotation drive device according to claim 1, wherein the direction is parallel to a line connecting both magnetic poles of the main body.

A magnet auxiliary body is formed by a hemispherical shell-shaped metal piece made of a magnetic metal, and this magnet auxiliary body is joined to the fixed-side magnet main body by welding or adsorption. A plurality of band-shaped magnet materials formed in a shape that can be in close contact with the base material are laminated and adhered to both surfaces of a base material made of a magnetic metal twisted in a range of up to 270 degrees, and a laminated body of this magnet material is formed. A fixed side magnet for a rotary drive device, which is a magnet main body that is magnetized such that the direction of magnetization is perpendicular to the longitudinal direction of the base material.

Two fixed disks are arranged to face each other with the rotating disk to which the rotating magnet is attached, and the fixed disk for a rotary drive device according to any one of claims 1 to 5 is provided on the fixed disk. A rotary drive device characterized by the above-mentioned.

The rotation drive device according to claim 6, wherein the rotation-side magnet is formed by providing hemispherical magnets at both ends of a magnet fixing member made of a magnetic material.

The fixed-side magnet for a rotary drive device according to any one of claims 1 to 5, wherein the fixed-side magnet is disposed on one or both of an inner peripheral side and an outer peripheral side of the rotating-side magnet attached to the rotating disk. A rotary drive device provided on a fixed disk.