JP2008054374A - Magnetic drive mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石の駆動を往復運動或いは回転運動に変換する磁気駆動機構に関するものである。 The present invention relates to a magnetic drive mechanism that converts driving of a permanent magnet into reciprocating motion or rotational motion.
従来より磁気を利用した各種の駆動機構が数多く提案されている。例えば、周方向に交互に磁極を異ならせてリング状に形成した永久磁石を有する可動体と、その可動体を支持する支持手段と、その可動体の各永久磁石を通る回転磁界を発生する回転磁気発生手段によって可動体を軸方向に往復運動させるリニアアクチュエータがある(特許文献1参照。)。 Many types of drive mechanisms using magnetism have been proposed. For example, a movable body having a permanent magnet formed in a ring shape with different magnetic poles in the circumferential direction, support means for supporting the movable body, and rotation that generates a rotating magnetic field passing through each permanent magnet of the movable body There is a linear actuator that reciprocates a movable body in the axial direction by means of magnetism (see Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に提案されているリニアアクチュエータの場合、リング状に形成した永久磁石に回転磁界を発生させる際に、回転方向と正と逆の磁気抵抗が生じ、この磁気抵抗に対向する回転力が必要となり、回転磁界発生手段であるモーターに多大の負担となっていた。
However, in the case of the linear actuator proposed in the above-mentioned
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、複数の永久磁石を用い、該複数の永久磁石を回動手段若しくは摺動手段によって、他の永久磁石からなる可動体との位置を変位させ、前記複数の永久磁石と可動体の永久磁石の磁極を交互に変化させて該可動体を摺動若しくは回動させる磁気駆動機構において、永久磁石間に生じる磁気抵抗を軽減すると共に、円滑な駆動を取り出す磁気駆動機構を提供することを目的とする。ここで、永久磁石の駆動方法としては、回動手段にかぎらず回転手段や、さらに往復運動手段が使用され、また上記の永久磁石間に生じる磁気抵抗を軽減し円滑な駆動を取り出す手段として、ウエイトによる回動の補助ばかりでなく対向する磁石の磁力による補助や、ウエイトと磁力の組み合わせも使用される。 The present invention has been made in view of the above problems, and a plurality of permanent magnets are used, and the positions of the plurality of permanent magnets with a movable body made of other permanent magnets are displaced by rotating means or sliding means. In the magnetic drive mechanism that alternately changes the magnetic poles of the plurality of permanent magnets and the permanent magnet of the movable body to slide or rotate the movable body, the magnetic resistance generated between the permanent magnets is reduced and smooth An object of the present invention is to provide a magnetic drive mechanism for taking out the drive. Here, as a driving method of the permanent magnet, not only the rotating means but also rotating means and further reciprocating means are used, and as means for reducing the magnetic resistance generated between the permanent magnets and taking out smooth driving, Not only rotation assistance by weight but also assistance by magnetic force of opposing magnets, or a combination of weight and magnetic force is used.
このため本発明の機構は、回動手段と、該回動手段の軸上に設けた回動補助手段と、回動磁石と、該回動磁石と対向して設けられた可動磁石とからなり、前記回動補助手段は、円板体と該円板体の周上に設けられたウエイトからなり、該ウエイトの荷重は前記回動磁石と前記可動磁石による磁気抵抗力と略同等であることを第1の特徴とする。 For this reason, the mechanism of the present invention comprises a rotation means, a rotation auxiliary means provided on the axis of the rotation means, a rotation magnet, and a movable magnet provided to face the rotation magnet. The rotation assisting means comprises a disc body and a weight provided on the circumference of the disc body, and the load of the weight is substantially equal to the magnetoresistive force generated by the rotation magnet and the movable magnet. Is the first feature.
また、回動手段と、該回動手段の軸上に設けた回動補助手段と、回動磁石と、該回動磁石と対向して設けられた可動磁石とからなり、前記可動磁石後端側に前記回動磁石と連動して回動し、該回動磁石の磁気と逆磁性を有する磁石をさらに対向して設け、また前記回動手段はロータリソレノイドの往復回動機構による振り子運動であり、該振り子運動によって前記対向する回動磁石を回動し、前記可動磁石を摺動させることを第2の特徴とする。 Further, the movable magnet comprises a rotation means, a rotation auxiliary means provided on the axis of the rotation means, a rotation magnet, and a movable magnet provided to face the rotation magnet, and the rear end of the movable magnet The rotating magnet is rotated in conjunction with the rotating magnet, and a magnet having the opposite magnetism to the rotating magnet is further provided opposite to the rotating magnet. The rotating means is a pendulum motion by a reciprocating rotating mechanism of a rotary solenoid. The second feature is that the opposing rotating magnets are rotated by the pendulum movement, and the movable magnet is slid.
そして、摺動手段により摺動する筐体と、該筐体の摺動方向の前方部及び後方部に設けられた固定磁石と、前記筐体の前部及び後部に前記固定磁石と対向して設けらたの固定磁石と、前記筐体の摺動方向を挿通する軸を有し、該軸に回転自在に取り付けられた円板と、該円板の両面に設けられた極性の異なる複数の磁石とからなり、前記摺動手段によって前記筐体を摺動させ、前記円板に設けられた磁石と、前記筐体の前部及び後部に前記固定磁石と対向して設けらた固定磁石との吸引と反発によって、前記円板を回動させることを第3の特徴とする。 The housing is slid by the sliding means, the fixed magnets are provided at the front and rear portions in the sliding direction of the housing, and the front and rear portions of the housing are opposed to the fixed magnets. A fixed magnet provided; a shaft that passes through the sliding direction of the housing; and a disc that is rotatably attached to the shaft, and a plurality of different polarities provided on both sides of the disc. And a magnet provided on the disc by sliding the casing by the sliding means, and a fixed magnet provided on the front and rear parts of the casing to face the fixed magnet. The third feature is that the disk is rotated by suction and repulsion.
本発明による磁気駆動機構によれば、以下のような優れた効果を有する。
(1)回動手段の軸上に設けた回動補助手段は、円板体と該円板体の周上に設けられたウエイトからなり、このウエイトと回動磁石と前記可動磁石による磁気抵抗力とが略同等であるため、回動手段に負担がかからない。
(2)回動磁石の磁気と逆磁性を有する磁石を対向して設け、振り子運動によって前記対向する回動磁石を回動し、前記可動磁石を摺動させる磁気駆動機構であるため、対向する磁石間の磁力の均衡と、回動補助手段であるウエイトによって磁気抵抗が軽減されるため、円滑な摺動を取り出すことができる。
(3)摺動手段により筐体を摺動させることによって、筐体内の円板の両面に設けられた磁石と、前記筐体の前部及び後部に前記固定磁石と対向して設けらた固定磁石との吸引と反発を生じ、円板を回動させることができるため、磁石の摺動往復運動を回転駆動として取り出すことができると共に、筐体前後に磁石を配置することによって、筐体の往復運動における磁気抵抗を軽減できる。
The magnetic drive mechanism according to the present invention has the following excellent effects.
(1) The rotation assist means provided on the axis of the rotation means includes a disk body and a weight provided on the circumference of the disk body, and a magnetic resistance by the weight, the rotation magnet, and the movable magnet. Since the force is substantially the same, there is no burden on the rotating means.
(2) Since the magnets having the opposite magnetism to the magnetism of the rotating magnets are provided facing each other, the opposing rotating magnets are rotated by a pendulum motion, and the movable magnets are slid, so that they face each other. Since the magnetic resistance is reduced by the balance of the magnetic force between the magnets and the weight as the rotation assisting means, smooth sliding can be taken out.
(3) By sliding the casing by the sliding means, the magnets provided on both sides of the disc in the casing and the fixing provided on the front and rear of the casing so as to face the fixed magnets. Since the disk can be rotated by attracting and repelling the magnet, the sliding reciprocating motion of the magnet can be taken out as a rotational drive, and by arranging the magnets at the front and rear of the casing, The magnetic resistance in the reciprocating motion can be reduced.
以下、本発明のを実施例に基づいて説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。図1は本発明の第1の実施例に係る磁気駆動機構を示す側断面説明図、図2は円板体の拡大説明図、図3はウエイトと磁気抵抗の均衡を説明する説明図、図4は第2の実施例に係る磁気駆動機構の斜視図、図5は図4の動作説明図、図6は第3の実施例に係る磁気駆動機構を説明する動作説明図、図7は図6の磁石配置説明図である。 Hereinafter, although the present invention is explained based on an example, it cannot be overemphasized that the present invention is not limited to this example. FIG. 1 is an explanatory side sectional view showing a magnetic drive mechanism according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a disk body, and FIG. 3 is an explanatory view for explaining the balance between weight and magnetic resistance. 4 is a perspective view of the magnetic drive mechanism according to the second embodiment, FIG. 5 is an explanatory view of the operation of FIG. 4, FIG. 6 is an explanatory view of the operation of the magnetic drive mechanism according to the third embodiment, and FIG. FIG.
図1、図2に示すように、本発明に係る磁気駆動機構1は、回動手段であるモーター2の回転軸3上に回転軸受け4を介して円板体5と回転磁石6と可動磁石7とが順に設けられ、この可動磁石7はガイド8を介して軌道9上を摺動自在に保持される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
回転磁石6及び可動磁石7はそれぞれ上下方向に着磁され、着磁方向が同一で反発し、逆方向で吸引する。円板体5の周上にはウエイト10が設けられ、後述する磁気抵抗に抗してモーター2の回転を補助する。そして、ガイド8の摺動はストッパー11によって規制される。
The rotating magnet 6 and the
図1の状態から、モーター2を右回転させて回転磁石6を0〜180度回転させると、回転磁石6と可動磁石7のそれぞれの磁性方向が同一となり、可動磁石7は軌道9上を摺動して図面右方向へ移動する。この際、回転磁石6と可動磁石7との間には磁気抵抗が生じ、モーター2の回転と逆方向の負荷が生じ、回転軸3に大きな負荷が掛かる。そこで、回転板5の周上にこの磁気抵抗に抗するウエイト10を取付け、図3に示すように磁気抵抗(逆方向)12と、ウエイト抵抗(順方向)14とが均衡し、回転軸3に対する負荷が軽減される。
When the
同様に、モーター2の右回転によって回転磁石6を180〜360度回転させると、回転磁石6の磁性方向が可動磁石7の磁性方向と逆となり、可動磁石7を吸引すると共に、磁気抵抗(順方向)13及びウエイト抵抗(逆方向)15が生じ、この抵抗同士の均衡によって回転軸3の負荷が軽減される。その結果モーター2の回転がスムーズに伝達されて、可動磁石7の摺動もスムーズとなる。ここで、円板体5の径やウエイト10の重量は回転軸3回りに生じる磁気抵抗値によって適宜選択され決定される。
Similarly, when the rotary magnet 6 is rotated 180 to 360 degrees by the right rotation of the
上記の構成による本発明の磁気駆動機構によれば、回転磁石と可動磁石との間に生じる磁気抵抗を、回転板に設けたウエイトによって打ち消し合い軽減することができるため、モーターの回転軸に係る負荷を軽減すると共に、可動磁石のスムーズな摺動を可能とする。 According to the magnetic drive mechanism of the present invention having the above configuration, the magnetic resistance generated between the rotating magnet and the movable magnet can be canceled and reduced by the weight provided on the rotating plate. The load is reduced and the movable magnet can be smoothly slid.
次に図4、図5により実施例2について説明する。図4は本発明に係る磁気駆動機構の斜視図、図5はその動作説明図である。
Next,
図4、に示すように、本発明に係る磁気駆動機構1aは、回動機構としてロータリーソレノイド16を使用し、回動軸17上に軸受18を介して、振り子体19、回動磁石A20、可動磁石7a、回動磁石B21が順に設けられ、この可動磁石7Aはガイド8aを介して軌道9a上を摺動自在に保持され、ロータリーソレノイド16による往復振り子駆動によって回動磁石A20及び回動磁石B21が連動して回動し、回動磁石A20と回動磁石B21間に挟持された可動磁石7aは後述する磁極の変位によって吸引及び反発が同時に発生して、軌道9a上を摺動し、この摺動による往復駆動は出力軸22によって出力される。
As shown in FIG. 4, the
軸受18に挟まれて設けられた振り子体19にはその先端部にウエイト10aが設けられ、このウエイト10aは、上記の二つの回動磁石20、21と可動磁石7a間の磁気抵抗による回動軸17に掛かる負荷を軽減し、ロータリーソレノイド16による回動を補助する。また、可動磁石7aのガイド8aは軌道9aの両端部に設けたストッパー11aによって摺動位置を規制される。
The
次に、図5により本発明に係る磁気駆動機構1aの動作を説明する。図5(a)は振り子体19を半時計回りに45度回動させた状態を示し、図5(b)は同じく時計回りに45度回動させた状態を示す。図において回動磁石A20、回動磁石B21、可動磁石7aにはN極23、S極24がそれぞれ周に沿って所定間隔で着磁され、回動磁石A20及び回動磁石B21の着磁位置は異なる位置とされている。尚、本動作の説明においては磁気の配置はN極、S極それぞれ2ヵ所として説明する。
Next, the operation of the
図5(a)において、可動磁石7aと回動磁石A20とはそれぞれ異なる磁極N、Sが対向しており、吸引状態である。それに対し回動磁石Bは可動磁石7aとそれぞれ同じ磁極が対向しており、反発した状態となっている。次に図6(b)に示すように回動磁石A20、B21を時計回りに90度回動させると、上記した回動磁石A20、B21の磁極が可動磁石7Aの磁極に対してそれぞれ逆となり、可動磁石7aは回動磁石B21の方へ移動する。同様に回動磁石A、Bを半時計回りに90度回動させると、可動磁石7aは回動磁石A21の方へ移動する。
In FIG. 5A, the
ここで、回動磁石A20を図5(a)から図5(b)へと時計回りに回動させると、可動磁石7aと回動磁石A20間には回動軸17に磁気抵抗が反時計回りに生じ、また回動磁石B21と可動磁石7aの間には時計回りに磁気抵抗が生じる。そして、振り子体19の先端部に設けたウエイト10aによって上記の磁気抵抗同士の差を補完することによって、磁気抵抗の均衡を図り、ロータリーソレノイド16による回動を補助する。尚、振り子体19の大きさとウエイト10aの重量は、回動磁石と可動磁石の磁気力と、配置される位置によって適宜選択されて決定される。
Here, when the rotating magnet A20 is rotated clockwise from FIG. 5A to FIG. 5B, the magnetic resistance is counterclockwise on the
上記の構成による本発明の磁気駆動機構によれば、回動磁石と可動磁石との間に生じる磁気抵抗を、回動磁石間の磁気同士のバランスと、振り子体に設けたウエイトによって軽減することができるため、ロータリーソレノイドの回動軸に係る負荷を軽減すると共に、可動磁石のスムーズな摺動を可能とする。 According to the magnetic drive mechanism of the present invention configured as described above, the magnetic resistance generated between the rotating magnet and the movable magnet can be reduced by the balance between the magnetism between the rotating magnets and the weight provided on the pendulum body. Therefore, the load on the rotary shaft of the rotary solenoid can be reduced and the movable magnet can be smoothly slid.
本発明の磁気駆動機構の実施例3を、図6及び図7に従って説明する。図6(a)、図6(b)はそれぞれ本実施例の磁気駆動機構の動作説明図であり、磁気駆動機構1bは中心部に回転軸3bを挿通し摺動可能な筐体25と、筐体25の前後に所定の位置で配置された固定磁石26と、筐体25の前部及び後部に設けられた固定磁石27と、筐体25内に配置され前記回転軸3bにて軸着された円板である回転体5bと、その両面に設けられた回転磁石6b、6cと、筐体25を回転軸3bの軸方向に摺動させるソレノイド28からなる摺動機構から構成され、ソレノイド28による筐体25の摺動に伴って摺動する固定磁石26と回転磁石6b、6cの磁極間において吸引及び反発が生じ、回転体5bが回転し回転軸3bに回転出力される。この際回転体5bは後述する回転方向決定用磁石29によって常に一定方向へ回転する。尚、固定磁石26は図示しない固定装置によってそれぞれ固定されており、また筐体25は図示しない摺動ガイドによって摺動自在に保持される。そして、固定磁石26と筐体25に設けられた固定磁石27とはそれぞれ同じ磁極が対向して設けられている。
A third embodiment of the magnetic drive mechanism of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b) are diagrams for explaining the operation of the magnetic drive mechanism of the present embodiment. The
筐体25は、アルミ等の軽量金属からなる枠体で構成され、対抗する面の中央位置に回転軸3bを回転及び摺動可能に挿通し、また回転軸3bを挿通する枠体面に固定磁石26がそれぞれ対向して設けられている。そして、回転軸3bの略中央部には回転磁石6b、6cが両面に取り付けられたアルミ製の回転体5bが軸着され、後述する回転体5bの回転によって回転軸3bを回転させる。
The
次に、図6及び図7により本発明に係る磁気駆動機構1bの動作を説明する。 図7は図6(a)の磁気駆動機構1bの矢印方向の磁石配置を示しており、固定磁石26はそれぞれN極23を示し、筐体25の前部及び後部に設けられた固定磁石27はそれぞれS極24を示している。そして、中央部の回転磁石6b、6CはそれぞれS極24とN極23が着磁されている。そして、このN極23の着磁によって回転方向決定用磁石29が形成されている。
Next, the operation of the
まず、図6(a)に示す筐体25をソレノイド28を駆動させることにより、図6(b)に示す位置まで摺動させると、固定磁石26に対向する回転磁石6cは固定磁石26のN極23によって吸引と反発を生じ、回転方向決定磁石29によって回転体5bを時計回りに90度回転させる。次にソレノイド28を駆動させて筐体25を図6(a)の位置まで摺動させると、回転磁石6bと対向する固定磁石26のN極23によって吸引と反発を生じて、回転体5bをさらに時計回りに90度回転させる。このソレノイド28の摺動による繰り返しによって、回転体5bが回転し回転軸3bも常に一定方向へ回転可能となる。
First, when the
また、回転体5b回転の際に生じる磁気抵抗は、筐体25の前後に配置された固定磁石26と筐体25の前部及び後部に設けられた固定磁石27との反発と、回転磁石6b又は6cと筐体25の固定磁石27との吸引とで均衡が図られ、ソレノイド28の駆動に掛かる負荷が軽減される。
Further, the magnetic resistance generated when the
上記の構成による本発明の磁気駆動機構によれば、回転磁石と固定磁石との間に生じる磁気抵抗を、固定磁石同士の磁力の反発と、回転磁石と固定磁石との吸引力とのバランスによって軽減することができるため、ソレノイドに掛かる負荷を軽減すると共に、回転体及び回転軸のスムーズな回転を可能とする。 According to the magnetic drive mechanism of the present invention configured as described above, the magnetic resistance generated between the rotating magnet and the fixed magnet is caused by the balance between the repulsion of the magnetic force between the fixed magnets and the attractive force between the rotating magnet and the fixed magnet. Since it can be reduced, the load applied to the solenoid is reduced, and the rotating body and the rotating shaft can be smoothly rotated.
以上、本発明による磁気駆動機構は、複数の永久磁石を用い、該複数の永久磁石を回動手段若しくは摺動手段によって、他の永久磁石からなる可動体との位置を変位させ、前記複数の永久磁石と可動体の永久磁石の磁極を交互に変化させて該可動体を摺動若しくは回動させる磁気駆動機構において、永久磁石間に生じる磁気抵抗を軽減すると共に、円滑な駆動を取り出す磁気駆動機構を提供するできる。 As described above, the magnetic drive mechanism according to the present invention uses a plurality of permanent magnets, and displaces the plurality of permanent magnets with a movable body made of other permanent magnets by rotating means or sliding means. Magnetic drive mechanism that reduces the magnetic resistance between permanent magnets and extracts smooth drive in a magnetic drive mechanism that slides or rotates the movable body by alternately changing the magnetic poles of the permanent magnet and the permanent magnet of the movable body A mechanism can be provided.
本発明による磁気駆動機構は、従来のリニアアクチュエータに限らず各種の発電機やモーターとしても有効に活用できる。 The magnetic drive mechanism according to the present invention can be effectively used not only as a conventional linear actuator but also as various generators and motors.
1、1a、1b 磁気駆動機構
2 モーター
3、3b 回転軸
4、4b 回転軸受
5、5b 円板体
6、6b、6c 回転磁石
7、7b 可動磁石
8、8a ガイド
9、9a 軌道
10、10a ウエイト
11 ストッパー
12 磁気抵抗(逆方法)
13、13b 磁気抵抗(順方法)
14、14a ウエイト抵抗(逆方向)
15、15b ウエイト抵抗(順方向)
16 ロータリーソレノイド
17、17a 回動軸
18、18a 回動軸受
19 振り子体
20 回動磁石A
21 回動磁石B
22 出力軸
23 N極
24 S極
25 筐体
26 固定磁石
27 固定磁石
28 ソレノイド
29 回転方向決定用磁石
DESCRIPTION OF
13, 13b Magnetoresistive (forward method)
14, 14a Weight resistance (reverse direction)
15, 15b Weight resistance (forward direction)
16
21 Rotating magnet B
22 Output shaft 23 N pole 24
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