JP2006288120A - 運動状態維持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運動物体が受ける抵抗力を小さくし、運動物体の軌道の安定化を実現することが可能な運動状態維持装置を提供する。
【解決手段】本体部１は、主磁石２の両側に副磁石３、４が設けられ、副磁石３の一端に先端磁石５が設けられ、副磁石４の一端に先端磁石６が設けられてなるものである。磁力は主磁石２が最も強く、副磁石３、４がその次に強く、先端磁石５、６が最も弱い。半球状の磁石である先端磁石５、６は、先端側ほど磁気的ボリュームが低下する。先端磁石５の先端側には吸引部７が設けられ、先端磁石６の先端側には吸引部８が設けられている。副磁石３、４と、先端磁石５、６は、無着磁の磁性材料を磁化させたものであってもよく、副磁石３と先端磁石５とにより、反発域内において局所的な吸引部位を形成することができ、副磁石４と先端磁石６とにより、吸引域内において局所的な反発部位を形成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動力が付与されることによって運動状態にある運動物体が受ける抵抗を小さくして、物体の運動状態を長時間に亘って維持することが可能な運動状態維持装置に関する。

電気的エネルギー等によって駆動力を得た運動物体は、抵抗を極力受けずに運動の速度が減衰することなく、運動状態が長時間維持されることが、エネルギー資源節約の観点から望ましい。本発明者は、このような観点から、磁石によって発生する磁力を用いた装置について検討を行い、その技術の一例が、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００３−１７３１２号公報

しかし、この装置についても、いくつかの問題点があった。まず第１に、捻り磁石によって吸引領域と反発領域とを設けているが、その境界領域が運動体の進行方向に対して長く形成されると、この境界領域の存在によって運動物体に対して無視できない抵抗力が発生し、運動体がこの境界領域によって減速されてしまう。次に、運動物体の進行方向に対して垂直な方向にも、磁石からの吸引力や反発力がはたらくため、運動物体の軌道が不安定となりやすかった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、磁石による吸引領域と反発領域との境界領域において運動物体が受ける抵抗力を小さくし、かつ運動物体の進行方向に対して垂直な方向に作用する吸引力や反発力を抑制して、運動物体の軌道の安定化を実現することが可能な運動状態維持装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、磁性を有する運動体の運動状態を維持するための運動状態維持装置であって、磁力の異なる複数の磁石を連結して形成され、中心部に位置する主磁石を挟んで互いに反対の極性を持ち、前記主磁石から離れるに従って磁力が段階的に低下する本体部と、前記本体部の両端に設けられた吸引部と反発部とからなることを特徴とする運動状態維持装置である。

吸引部によって吸引加速された運動体は、中心部に位置する主磁石を挟んで互いに反対の極性を持ち、前記主磁石から離れるに従って磁力が段階的に低下する本体部によって引力と反発力が調整されて安定した軌道を保って運動を継続した後、反発部によって反発加速されることによって、運動状態を維持することができる。

本発明は、前記本体部の吸引部側端部と、前記本体部の反発部側端部とは、半球状の磁石からなることを特徴とする。
これらを半球状の磁石とすることによって、先端側から連続的に磁気的ボリュームが増えるようにしているため、運動体は吸引部から先端磁石による反発域にスムーズに移行でき、また、先端磁石による吸引域から反発部にスムーズに移行できる。

本発明においては、前記主磁石の両端に連結される副磁石は半球状に形成されていることを特徴とする。
副磁石が半球状に形成されていることにより、副磁石の曲面側と平面側との境界となる先端部において、発生する磁界の変化を急峻とすることができる。

本発明においては、前記吸引部と前記反発部は、基板を捻って形成された捻れ体が前記本体によって磁化されたものであることを特徴とする。吸引部をこのような構造とすることにより、吸引部内において本体部に向かって磁力の大きさと極性が連続的に変化するようになり、運動体の安定した軌道を確保することができる。
また、反発部をこのような構造とすることにより、反発部内において本体部からの磁力の大きさと極性が連続的に変化するようになり、運動体の安定した軌道を確保することができる。

本発明は、磁性を有する運動体の運動状態を維持するための運動状態維持装置であって、中心部に位置する主磁石からなる本体部を挟んでその両側に接するように磁性体からなる反発部と吸引部とが設けられ、反発部の先端は半球状であり、吸引部の先端は球状であることを特徴とする運動状態維持装置である。
反発部の先端が半球状であることによって、反発部の先端部から反発部に沿うように磁力線が発せられるため、回転磁石はこの磁力線にそって進行する。また、吸引部の先端が球状であることによって、主磁石に近い側の球面から、主磁石に遠い側の面の先端部に向かって磁力線生じる。そのため、球状部に近づいた回転磁石は、球状部の磁力線に従って付勢されて進行する。

本発明においては、前記主磁石の両端、または前記反発部と前記吸引部の一端に誘導部材が連結され、この誘導部材は磁性体によって形成され、その先端が開放された中空のパイプ状部材であることを特徴とする。
この誘導部材を連結することにより、回転磁石が反発域へ侵入しにくくなることを防止でき、回転磁石が吸引域から離脱しにくくなることを防止できる。

本発明においては、前記本体部を保持するための磁石保持体は、磁性材料によって形成されていることを特徴とする。
磁石保持体は、それぞれ極性と磁気強度の異なる複数の磁石を保持するものであるが、磁石保持体を磁性材料によって形成することによって、複数の磁石のそれぞれとの接触領域について磁束密度を高めることができ、それぞれの磁石の磁力を弱めることなく複数の磁石を保持することができる。

本発明によると、運動物体が受ける抵抗力を小さくし、かつ運動物体の進行方向に対して垂直な方向に作用する吸引力や反発力を抑制して、運動物体の軌道の安定化を実現することが可能な運動状態維持装置を実現することができる。

以下、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る運動状態維持装置の構成を示す。
この実施形態は、磁性を有する運動体の回転運動を持続させることを目的としたものである。本体部１は、中心部に位置する主磁石２の両側に副磁石３、４が設けられ、さらに、副磁石３の一端に先端磁石５が設けられ、副磁石４の一端に先端磁石６が設けられてなるものである。磁力は主磁石２が最も強く、副磁石３、４がその次に強く、先端磁石５、６が最も弱い。従って、本体部１の磁力は、主磁石２の両端において最も強くなる。また、先端磁石５、６は、半球状の磁石とすることにより、先端側に行くほど磁気的ボリュームが低下するようにしている。

先端磁石５の先端側には吸引部７が設けられ、先端磁石６の先端側には反発部８が設けられている。吸引部７は、捻れ体９と、調整用磁石１１とからなり、捻れ体９は、板状の基板を捻って形成されている。捻れ体９は、元来磁性を帯びていない無着磁の基板からなるものであるが、先端磁石５に接触することによって磁化され、その極性は、先端磁石５と接している側が反発側であり、その反対側の先端部が吸引側となっている。すなわち、捻れ体９が有する極性は、先端磁石５によって形成される反発磁極域内にあって吸引磁力を作用させることができる点に特徴がある。主磁石２の強力な反発磁力域に回転磁石２１を侵入させるために、副磁石３、先端磁石５、吸引部７は、回転磁石２１に対して回転方向への付勢力を作用させて、強制的に主磁石２の反発磁力域に送り込むように機能する。また、後述する図５、図６、図７、図１０の場合においても、主磁石２の反発磁力域内に設けられた構成部材は同様の機能を有する。

調整用磁石１１は、捻れ体９の吸引磁力を補強するために、必要に応じて設けられる磁石である。調整用磁石１１を設けることによって、捻れ体９の吸引磁力だけでは磁力の作用距離が短い場合でも、調整用磁石１１による磁力が作用することによって、作用距離を長くすることができる。
また、捻れ体９の片側の面を着磁させて、捻れ体９の吸引磁力を補強するようにしてもよい。ここでは、捻れ体９の先端部１３が吸引力を有するように片面を着磁する。このように片面を着磁することにより、捻れ体９の先端磁石５に近い側では、先端磁石５によって磁化されたことによる反発力が回転磁石２１に対して支配的に作用する一方で、捻れ体９の先端部１３では吸引力が回転磁石２１に対して支配的に作用する。その結果、回転磁石２１は吸引域から反発域へ抵抗感なく移行する。

反発部８は、捻れ体１０と、調整用磁石１２とからなり、捻れ体１０は、板状の磁石を捻って形成されている。捻れ体１０は、元来磁性を帯びていない無着磁の基板からなるものであるが、先端磁石６に接触することによって磁化され、その極性は、先端磁石６と接している側が吸引側であり、その反対側の先端部が反発側となっている。すなわち、捻れ体１０が有する極性は、先端磁石６によって形成される吸引磁極域内にあって反発磁力を作用させることができる点に特徴がある。主磁石２の強力な吸引磁力域から回転磁石２１を引き離すために、副磁石４、先端磁石６、反発部８は、回転磁石２１に対して回転方向への付勢力を作用させて、強制的に主磁石２の吸引磁力域から引き離すように機能する。また、後述する図５、図６、図７、図１０の場合においても、主磁石２の吸引磁力域内に設けられた構成部材は同様の機能を有する。

調整用磁石１２は、捻れ体１０の磁力を補強するために、必要に応じて設けられる磁石である。調整用磁石１２を設けることによって、捻れ体１０の反発磁力だけでは磁力の作用距離が短い場合でも、調整用磁石１２による磁力が作用することによって、作用距離を長くすることができる。
また、捻れ体１０の片側の面を着磁させて、捻れ体１０の反発磁力を補強するようにしてもよい。ここでは、捻れ体１０の先端部１４が反発力を有するように片面を着磁する。このように片面を着磁することにより、捻れ体１０の先端磁石６に近い側では、先端磁石６によって磁化されたことによる吸引力が回転磁石２１に対して支配的に作用する一方で、捻れ体１０の先端部１４では反発力が回転磁石２１に対して支配的に作用する。その結果、回転磁石２１は吸引域から反発域へ抵抗感なく移行する。

なお、図１においては、捻れ体９、１０は、板状の基板に対して１回捻りを加えたものを示しているが、捻り回数は、１回に限定されず、必要に応じて複数回としてもよい。特に、吸引部７、反発部８を長い距離に亘って形成する必要がある場合には、複数回の捻りを加えることによって、吸引部７、反発部８内での磁力の変化を緩やかにすることができる。

次に、図１を用いて、本発明の実施形態に係る運動状態維持装置の動作について説明する。
吸引部７側から近づいた回転磁石２１は、吸引部７を構成する捻れ体９と調整用磁石１１によって吸引される。回転磁石２１は安定した回転軌道を描くことが必要であるが、捻れ体９を用いると、磁力の大きさと極性が連続的に変化するため、はじめに得られた吸引力に対して反発力が徐々に作用するようになり、捻れ体９との間に所定の距離を保った状態で安定した回転軌道を描くことが可能となる。

先端磁石５によって磁化された捻れ体９は、先端磁石５の磁極からの強い磁力を覆うように作用するため、回転磁石２１は先端磁石５の磁極からの強い磁力の影響を減ぜられた状況下で進行するため、スムーズな進行が可能となる。
また、先端磁石５を半球状の磁石とすると、先端磁石５の磁極は半球状面の先端に現れる。そのため、先端磁石５の磁極と回転磁石２１との距離を離すことができ、回転磁石２１に対して急激に反発力が作用することを抑制できる。

捻れ体９を用いると、捻りの形状を変えることによって、回転磁石２１との間隔を所望の大きさに設定することができ、回転磁石２１に作用する磁力の調整を行いやすい。また、捻れ体９は、元来磁性を帯びていない基板からなるものであり、先端磁石５によって磁化されて極性を持つものであるため、先端磁石５が有する磁力に応じた磁力を持つようになり、先端磁石５によって生成される磁界よりも弱い磁界を生成する。その結果、吸引部７において、吸引力から反発力への移行と、吸引部７から先端磁石５への反発力の大きさの移行を連続的にすることができる。

先端磁石５と副磁石３とは、回転磁石２１が通過する際に回転磁石２１に近い側が回転磁石２１に対して反発力を生じるような極性を持つ磁石であり、回転磁石２１はこの反発力によって先端磁石５と副磁石３との間を所定の間隔を保って通過し、さらに主磁石２を通過する。磁力は、先端磁石５がもっとも弱く、副磁石３、主磁石２となるに従って段階的に強くなっており、徐々に大きな反発力が得られるようにしている。特に、先端磁石５は半球形状であり、先端側から連続的に磁気的ボリュームが増えるようにしているため、回転磁石２１は吸引部７から先端磁石５による反発域にスムーズに移行できる。

副磁石４と先端磁石６とは、回転磁石２１が近づく際に回転磁石２１に近い側が回転磁石２１に対して吸引力を生じるような極性を持つ磁石であり、回転方向に速度を持つ回転磁石２１は、副磁石４と先端磁石６とによって吸引加速されて反発部８に近づく。回転磁石２１が先端磁石６から反発部８に近づく位置では、副磁石４と先端磁石６による吸引加速によって得られた回転速度を十分に保って回転磁石２１は回転するが、反発部８を通過し終わる位置では、反発部８による反発力が支配的となり、回転磁石２１は反発部８による反発力によって反発部８から遠ざかる。

反発部８は捻れ体１０と調整用磁石１２によって形成されているため、反発部８内において極性は吸引側から反発側へ徐々に移行し、磁力は連続的に変化する。そのため、回転磁石２１は捻れ体１０との間に所定の距離を保った状態で進行し、反発部８から遠ざかるため、回転軌道を安定化できる。
先端磁石６によって磁化された捻れ体１０は、先端磁石６の磁極からの強い磁力を覆うように作用するため、回転磁石２１は先端磁石６の磁極からの強い磁力の影響を減ぜられた状況下で進行するため、スムーズな進行が可能となる。

捻れ体１０を用いると、捻りの形状を変えることによって、回転磁石２１との間隔を所望の大きさに設定することができ、回転磁石２１に作用する磁力の調整を行いやすい。また、捻れ体１０は、元来磁性を帯びていない基板からなるものであり、先端磁石６によって磁化されて極性を持つものであるため、先端磁石６が有する磁力に応じた磁力を持つようになり、先端磁石６によって生成される磁界よりも弱い磁界を生成する。その結果、反発部８において、吸引力から反発力への移行と、先端磁石６から反発部８への反発力の大きさの移行を連続的にすることができる。

次に、本体部１を固定するための固定手段について説明する。図１において、本体部１は磁石保持体３１によって保持され、磁石保持体３１は保持体アーム３２によってフランジ３３に固定されている。フランジ３３の中央部には、軸受けボス３４が設けられている。
磁石保持体３１は、それぞれ極性と磁気強度の異なる主磁石２、副磁石３、副磁石４、先端磁石５、先端磁石６を保持するものであり、磁石保持体３１を磁性材料によって形成することによって、これらの磁石のそれぞれとの接触領域について磁束密度を高めることができ、それぞれの磁石の磁力を弱めることなく複数の磁石を保持することができる。

図１においては、本体部１を１個のみフランジ３３に固定した状態を示しているが、これと同様に、複数の本体部１が円周をなすように配置することによって、回転磁石２１が円軌道を描くように回転させることができる。
本体部１を複数設置するには、複数の磁石保持体３１、保持体アーム３２が必要となるが、この場合には、それぞれの本体部１が発する磁力線が空中で飛びあって結び合うことによって、本体部１の独立性が失われることのないように、磁石保持体３１ばかりでなく、保持体アーム３２も磁性材料によって形成するのがよい。フランジ３３は非磁性体で形成するのがよく、軸受けボス３４は、磁性材料で形成してもよく、非磁性材料で形成してもよい。
また、回転磁石２１と本体部１とがそれぞれ発する磁力線が空中で飛びあって結び合うことによって、回転磁石２１と本体部１とが磁気的に一体化することを防止するために、回転磁石２１も磁性体からなる保持体で保持するのがよい。

吸引部７と反発部８は、他の形状とすることもできる。その一例を以下に説明する。
先端磁石５と吸引部７の詳細を図２に示す。
図２において、先端磁石５の半球面の上側に突起状磁石２５が２本取付られている。また、先端磁石５の半球面の下側には、下側から上側に向かって湾曲するＣ形状磁石２６が取付られている。ここでは、吸引部７は、この突起状磁石２５とＣ形状磁石２６とによって構成されている。吸引部７をこの形状とすると、突起状磁石２５とＣ形状磁石２６とによって磁極が分散されて存在するようになるため、回転磁石２１は安定軌道を描きやすくなる。

また、先端磁石６と反発部８の詳細を図３に示す。図３において、先端磁石６の半球面に、Ｖ字状に折り曲げられたＶ字状磁石２７が取付られている。Ｖ字状磁石２７の一辺は先端磁石６の上側に取付られ、Ｖ字状磁石２７の他の一辺は、先端磁石６の下側に取付られている。先端磁石６の上側への取付位置は、半球形状の先端磁石６の最上部から所定の距離だけ下方となるようにしている。反発部８をこの形状とすると、回転磁石２１はＶ字状磁石２７によってガイドされるように進行するため、安定軌道を描きやすくなる。

なお、吸引部７を図２に示す形状のものとし、反発部８の形状を図３に示す形状のものとする他に、吸引部７を図３に示す形状のものとし、反発部８を図２に示す形状のものとすることもできる。

以上の説明においては、運動体を回転させるケースについて述べているが、本体部１と同一の構成を有する本体部１を直線状に複数配置することによって、運動体を直線運動させることも可能である。この場合には、主磁石２、副磁石３、副磁石４、先端磁石５、先端磁石６、吸引部７、反発部８が直線状に整列するようにこれらの磁石を配置する。
この場合には、主磁石２を図４のように形成することができる。ここでは、主磁石２
を、反発側磁石２ａと、吸引側磁石２ｂと、この間に挟まれた磁石または磁性材２ｃとによって構成し、反発側磁石２ａと、吸引側磁石２ｂの上面側が傾斜面となるようにしている。この構成により、直進磁石２２には、図示する方向に、反発側磁石２ａからの反発力、吸引側磁石２ｂからの吸引力がはたらき、進行方向への推進力が得られやすい。
運動体が回転運動する場合においても、軌道円の半径が大きくなると、直線運動に近づくため、上記の構成は、このような大径の円運動の場合にも有効である。

図５に、本発明の他の実施形態に係る運動状態維持装置の構成を示す。
本体部４１は、中心部に位置する主磁石４２の一端側に、連結部４３、副磁石４５、先端磁石４６が連結され、主磁石４２の他端側に、連結部５０、副磁石５１、先端磁石５２が連結されてなるものである。磁力は主磁石４２が最も強く、副磁石４５、５１がその次に強く、先端磁石４６、５２が最も弱い。

先端磁石４６の先端側には吸引部４７が設けられ、先端磁石５２の先端側には反発部５３が設けられている。吸引部４７は、捻れ体４８と、調整用磁石４９とからなり、捻れ体４７は、板状の基板を捻って形成されている。捻れ体４７は、元来磁性を帯びていない無着磁の基板からなるものであるが、先端磁石４６に接触することによって磁化され、その極性は、先端磁石４６と接している側が反発側であり、その反対側の先端部が吸引側となっている。調整用磁石４９は、捻れ体４７の吸引磁力を補強するために、必要に応じて設けられる磁石である。

反発部５３は、捻れ体５４と、調整用磁石５５とからなり、捻れ体５４は、板状の磁石を捻って形成されている。捻れ体５４は、元来磁性を帯びていない無着磁の基板からなるものであるが、先端磁石５２に接触することによって磁化され、その極性は、先端磁石５２と接している側が吸引側であり、その反対側の先端部が反発側となっている。調整用磁石５５は、捻れ体５４の磁力を補強するために、必要に応じて設けられる磁石である。

ここでは、副磁石４５、副磁石５１をいずれも半球状に形成して、その曲面側と平面側とが磁気的に反対の極性を持つようにしている。副磁石４５のうち、主磁石４２と連結する側を削り込んで、削られずに残った部分が連結部４３、連結部４４として機能するようにしているため、副磁石４５と主磁石４２との間に空隙が生じている。このような空隙を設けることにより、副磁石４５の平面から発生する磁力が回転磁石２１に作用しやすくなる。また、連結部４４は回転磁石２１に近い側に位置するため、連結部４４による磁力が回転磁石２１に作用しやすい。

同様に、鉄などの磁性体からなる連結部５０を介して副磁石５１を主磁石４２に連結しているため、副磁石５１と主磁石４２との間に空隙が生じている。
連結部４３、連結部４４、副磁石４５、連結部５０、副磁石５１はいずれも中空ではなく、先端磁石４６、先端磁石５２はいずれも中空としている。

副磁石４５、副磁石５１を半球状に形成していることにより、曲面側と平面側との境界となる先端部において、発生する磁界の変化が急峻となる。特に、破線で示した先端部Ａでは、回転磁石２１に対して、吸引力が作用した後に急激に反発力が作用するため、回転磁石２１がこの先端部を通過する際に回転磁石２１を効果的に加速させることができる。
なお、副磁石４５、副磁石５１を半球状に形成する以外にも、円錐状となるようにしてもよく、円錐形の先端部を平坦面としてもよい。
また、スペースの関係で、主磁石４２の両端にそれぞれ１個の磁石または磁性体を連結する場合には、その磁石または磁性体の一部を切り欠いて、主磁石４２の磁極面が露出するようにしてもよい。

あるいは、図６に示すように、主磁石４２の両端にそれぞれ捻れ体４８、５４を連結し、捻れ体４８に先端磁石４６を連結し、捻れ体５４に先端磁石５２を連結するようにしてもよい。このような構成にすると、主磁石４２の磁極面と先端磁石４６との間、主磁石４２の磁極面と先端磁石５２との間に大きな空隙ができるため、主磁石４２の磁極面からの強い磁力を回転磁石２１に有効に作用させることができる。なお、主磁石４２の両磁極面に、厚みが２ｍｍ程度の磁性体からなる薄板５６を取り付けることによって、主磁石４２から発せられる磁力線がばらけることなく、回転磁石２１に作用する。

さらに、主磁石４２の磁極側と捻れ体４８とを橋渡しするように、磁性体からなる接続部材５７を取り付けてもよい。このような接続部材５７を取り付けると、強力な反発磁力を有する主磁石４２の磁極面から、回転磁石２１に対して急激に反発磁力が作用することを緩和することができ、回転磁石２１のスムーズな運行を促進することができる。

また、主磁石４２の磁極側と捻れ体５４とを橋渡しするように、磁性体からなる接続部材５８を取り付けることもできる。この接続部材５８は、主磁石４２の磁極側での幅が広く、その反対側の幅が狭くなるように形成されている。このような接続部材５８を取り付けると、強力な吸引磁力を有する主磁石４２の磁極面から、回転磁石２１に対して急激に吸引磁力が作用することを緩和することができ、回転磁石２１をその進行方向に誘導しやすい。そのため、回転磁石２１のスムーズな運行を促進することができる。この接続部材５８は、複数設けてもよい。

さらに、捻れ体４８が主磁石４２の磁極面と接する領域に調整用磁石５９を設け、この調整用磁石５９の一端が主磁石４２の磁極面によって吸着固定されるようにしてもよい。この調整用磁石５９は、主磁石４２の磁極面と反対の極性を持つものであり、主磁石４２の磁極面から回転磁石２１に作用する強力な反発磁力を調整して、本体部４１と回転磁石２１との間の距離を適正に保つ機能を有する。

同様にして、捻れ体５４が主磁石４２の磁極面と接する領域に調整用磁石６０を設け、この調整用磁石６０の一端が主磁石４２の磁極面によって吸着固定されるようにしてもよい。この調整用磁石６０は、主磁石４２の磁極面と反対の極性を持つものであり、主磁石４２の磁極面から回転磁石２１に作用する強力な吸引磁力を調整して、本体部４１と回転磁石２１との間の距離を適正に保つ機能を有する。

図７に、本発明の他の実施形態に係る運動状態維持装置の構成を示す。
図７に示す運動状態維持装置の本体７１は、主磁石７２と、その両側に配置された、反発部７３、吸引部７４とからなる。この実施形態においては、反発部７３と吸引部７４とは、磁性体で形成されている。主磁石７２の磁極面７２ａは反発磁力を有し、磁極面７２ｂは吸引磁力を有する。

反発部７３は、その先端が半球状となるように形成され、磁極面７２ａに接することによって、反発磁力を有している。また、吸引部７４は、半球部７５と、連結部７６と、球状部７７とからなり、これらが一体の磁性体によって形成されている。
反発部７３は、その先端が半球状であるために、この半球の先端部７３ａが磁極となる。そのため、図８に示すように、反発部７３の先端部７３ａから反発部７３に沿うように磁力線が発せられる。従って、回転磁石２１は、この磁力線にそって進行する。

吸引部７４は、主磁石７２の磁極面７２ｂに接することによって、全体としては吸引磁力を有しているが、半球部７５と、連結部７６と、球状部７７とからなることによって、回転磁石２１に対する磁力の作用は、それぞれの部位によって異なる。例えば、半球部７５の半球面７５ａは反発域として作用し、平坦面７５ｂは吸引域として作用する。また、球状部７７に生じる磁力線は、図９に示すように、主磁石７２に近い側の球面７７ａから、主磁石７２に遠い側の面７７ｂの先端部に向かって生じる。

そのため、主磁石７２の磁極面７２ｂによって半球部７５に近づいた回転磁石２１は、半球面７５ａからの反発力によって半球部７５と適度の距離を保って進行する。また、球状部７７に近づいた回転磁石２１は、球状部７７の磁力線に従って付勢されて進行する。
以上説明したものの他に、調整用部材７８を主磁石７２の磁極面７２ａ近傍に配置することができ、調整用部材７９を半球部７５の半球面７５ａと平坦面７５ｂとの境界部に接するように配置することができる。調整用部材７８、調整用部材７９はいずれも磁性体によって形成されている。

調整用部材７８は、全体としては反発力を有するが、主磁石７２の磁極面７２ａに近い側の反発力は比較的弱い。そのため、回転磁石２１が主磁石７２の磁極面７２ａ付近を通過するときに回転磁石２１に作用する反発力を弱めることができる。
また、調整用部材７９は吸引力を有しているため、回転磁石２１が調整用部材７９に近づいたときに、回転磁石２１を効果的に誘導することができる。

図１０に、図７に示す実施形態の変形例を示す。
図１０に示すものは、反発部７３の先端に誘導部材８１を取り付け、吸引部７７の先端に誘導部材８２を取り付けたものである。誘導部材８１、誘導部材８２はいずれも、磁性体によって形成され、その先端が開放された中空のパイプ状部材である。
誘導部材８１の外周側は反発力を有し、誘導部材８１の内周側は吸引力を有する。そのため、誘導部材８１を反発部７３の先端に取り付けることにより、回転磁石２１が反発部７３の磁極から生じる磁力線によって反発部７３に近づきにくくなることを防止できる。
また、誘導部材８２の外周側は吸引力を有し、誘導部材８２の内周側は反発力を有する。そのため、誘導部材８２を吸引部７７の先端に取り付けることにより、回転磁石２１が吸引部７７の磁極から生じる磁力線によって吸引部７７に引き込まれて離脱できなくなることを防止できる。

この誘導部材８１、誘導部材８２は、図１０に示すように磁気的ボリュームを段階的に変えて、多段的に設けることができる。また、この誘導部材８１、誘導部材８２を、主磁石７２の両端に直接接続してもよい。

図１１に、図１０に示す実施形態の変形例を示す。ここでは、主磁石７２の吸引側磁極と、半球部７５との間に、非磁性体からなるスペーサ８３を設けている。吸引部７４は、全体としての吸引磁力が、主磁石７２の吸引側磁極から離れるに従って低下するようになっているが、このようなスペーサ８３を設けることにより、吸引部７４の長さを短くしても、吸引部７４の吸引磁力を効果的に低下させることができる。

図１２に、主磁石７２の両端に、磁性体によって形成された誘導部材８１、誘導部材８２を連結した例を示す。この誘導部材８１、誘導部材８２は、先端側８１ａ、８２ａと、上方側８１ｂ、８２ｂが開放されている。この構造とすることにより、誘導部材８１、誘導部材８２からの磁力線が回転磁石２１に作用しやすくなる。
図１３（ａ）に、主磁石７２の両端に、磁性体によって形成された誘導部材８１、誘導部材８２を連結した他の例を示す。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の矢印で示す方向から見たときの構造を示す。
ここでは、誘導部材８１は、図１３（ｂ）に示すように、上方側の中心部分に円弧状のブリッジ８４を有し、その両側に開放部８５を有するパイプ状の形状となっている。ブリッジ８４には切り欠け部８６を設けることもできる。同様に、誘導部材８２は、上方側の中心部分に円弧状のブリッジ８７を有し、その両側に開放部８８を有するパイプ状の形状となっている。ブリッジ８７には切り欠け部８９を設けることもできる。

誘導部材８１においては、ブリッジ８４が反発力を有し、開放部８５が吸引力を有する。その結果、回転磁石２１に対して反発力と吸引力がバランス良く作用する。また、誘導部材８２においては、ブリッジ８７が吸引力を有し、開放部８８が反発力を有する。その結果、回転磁石２１に対して反発力と吸引力がバランス良く作用する。

本発明は、運動物体が受ける抵抗力を小さくし、運動物体の軌道の安定化を実現することが可能な運動状態維持装置として利用することができる。

本発明の実施形態に係る運動状態維持装置の構成を示す図である。 先端磁石と吸引部の詳細を示す図である。 先端磁石と反発部の詳細を示す図である。 主磁石の他の構成例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る運動状態維持装置の構成を示す図である。 主磁石の両端にそれぞれ捻れ体を連結した例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る運動状態維持装置の構成を示す図である。 吸引部の磁力線を示す図である。 反発部の磁力線を示す図である。 図７に示す実施形態の変形例を示す図である。 図１０に示す実施形態の変形例を示す図である。 主磁石の両端に、誘導部材を連結した例を示す図である。 主磁石の両端に、誘導部材を連結した他の例を示す図である。

符号の説明

１ 本体部
２ 主磁石
２ａ 反発側磁石
２ｂ 吸引側磁石
２ｃ 金属板
３、４ 副磁石
５、６ 先端磁石
７ 吸引部
８ 反発部
９、１０ 捻れ体
１１、１２ 調整用磁石
１３ 先端部
１４ 先端部
２１ 回転磁石
２２ 直進磁石
２５ 突起状磁石
２６ Ｃ形状磁石
２７ Ｖ字状磁石
３１ 磁石保持体
３２ 保持体アーム
３３ フランジ
３４ 軸受けボス
４１ 本体部
４２ 主磁石
４３ 連結部
４４ 連結部
４５ 副磁石
４６ 先端磁石
４７ 吸引部
４８ 捻れ体
４９ 調整用磁石
５０ 連結部
５１ 副磁石
５２ 先端磁石
５３ 反発部
５４ 捻れ体
５５ 調整用磁石
５６ 薄板
５７ 接続部材
５８ 接続部材
５９、６０ 調整用磁石
７１ 本体
７２ 主磁石
７２ａ 磁極面
７２ｂ 磁極面
７３ 反発部
７３ａ 先端部
７４ 吸引部
７５ 半球部
７５ａ 半球面
７５ｂ 半球面
７６ 連結部
７７ 球状部
７７ａ 球面
７７ｂ 面
７８ 調整用部材
７９ 調整用部材
８１ 誘導部材
８１ａ 先端側
８１ｂ 上方側
８２ 誘導部材
８３ スペーサ
８４ ブリッジ
８５ 開放部
８６ 切り欠け部
８７ ブリッジ
８８ 開放部
８９ 切り欠け部

Claims (7)

1. 磁性を有する運動体の運動状態を維持するための運動状態維持装置であって、磁力の異なる複数の磁石を連結して形成され、中心部に位置する主磁石を挟んで互いに反対の極性を持ち、前記主磁石から離れるに従って磁力が段階的に低下する本体部と、前記本体部の両端に設けられた吸引部と反発部とからなることを特徴とする運動状態維持装置。
2. 前記本体部の吸引部側端部と、前記本体部の反発部側端部とは、半球状の磁石からなることを特徴とする請求項１記載の運動状態維持装置。
3. 前記主磁石の両端に連結される副磁石は半球状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の運動状態維持装置。
4. 前記吸引部と前記反発部は、基板を捻って形成された捻れ体が前記本体部によって磁化されたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の運動状態維持装置。
5. 磁性を有する運動体の運動状態を維持するための運動状態維持装置であって、中心部に位置する主磁石からなる本体部を挟んでその両側に接するように磁性体からなる反発部と吸引部とが設けられ、反発部の先端は半球状であり、吸引部の先端は球状であることを特徴とする運動状態維持装置。
6. 前記主磁石の両端、または前記反発部と前記吸引部の一端に誘導部材が連結され、この誘導部材は磁性体によって形成され、その先端が開放された中空のパイプ状部材であることを特徴とする請求項５記載の運動状態維持装置。
7. 前記本体部を保持するための磁石保持体は、磁性材料によって形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の運動状態維持装置。

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