JP2010110026A

JP2010110026A - 電磁式駆動装置

Info

Publication number: JP2010110026A
Application number: JP2008276281A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kaneko; 康男兼子
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】
従来、固定電磁コイルの励磁により可動磁性体をばねに抗して吸着方向に移動し、消磁により反対方向に移動させて往復直線運動をさせ、ラックを介してピニオンの往復回転運動に変換する電磁式駆動装置は提案されている。この装置はそれほど大きな駆動力を必要としない往復回転運動に適するが、トルクの大きい正確な回転運動等に適用するには適していない場合がある。
【解決手段】
可動磁石６を固定磁石４，５に対して往復移動可能に配置すると共に、移動の両端部に反転方向にバネ弾力機構１０，１１を設ける一方、可動磁石６又は固定磁石４，５のいずれか一方の磁石の極性を固定磁石４，５の付近で切り換える極性切替機構１４，１５を設け、可動磁石６の往復直線運動を一方向回転運動に変換する回転運動変換機構２０を設けてなる電磁式駆動装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁式駆動装置に関する。

従来、固定電磁コイルの励磁により可動磁性体をばねに抗して吸着方向に移動し、消磁により吸着解除された可動磁性体をばねで付勢して反対方向に移動させて往復直線運動をさせ、この往復直線運動をラックを介してピニオンの往復回転運動に変換する電磁式駆動装置は提案されている（特許文献１参照。）。

特開２０００−４５９３４号公報

この従来装置の場合、電磁コイルの吸着側面が例えばいつもＮ極に励磁されると、可動磁性体の吸着側面はいつもＳ極となることにより、長期の使用において可動磁性体の吸着側面はＳ極化されて常時吸着力が作用するようになるから、消磁により可動磁性体がばねで付勢されて移動するときに吸着力が抵抗することになる。また、可動磁性体の反対側に復帰弾力を付与するばねがない場合には、消磁により反対方向に移動した可動磁性体を即時に吸着できなくなる課題がある。

この従来装置をそれほど大きな駆動力を必要としない往復直線又は回転運動に適用する場合であればそれでもよいが、相当トルクの大きい正確な回転運動等に適用する場合には、不都合が生じる課題がある。

そこで本発明は、請求項１に記載のように、可動磁石を固定磁石に対して遠くに位置する遠点位置と近くに位置する近点位置との間を往復作動可能に配置すると共に、遠点位置付近と近点位置付近に可動磁石に反転方向のバネ弾力を付勢するバネ弾力機構を設け、可動磁石又は固定磁石のいずれか一方の磁石の極性を固定磁石の近点位置付近で切り換える極性切替機構を設け、且つ、可動磁石の往復直線運動を一方向回転運動に変換する回転運動変換機構を設けてなる電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項２に記載のように、請求項１に記載の電磁式駆動装置において、可動磁石と固定磁石とが１対１の関係で設けてある電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項３に記載のように、請求項１に記載の電磁式駆動装置において、１個の可動磁石を２個の固定磁石の間に設けてある電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項４に記載のように、請求項１、２又は３に記載の電磁式駆動装置において、固定磁石又は可動磁石のいずれか一方が永久磁石からなる電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項５に記載のように、請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が可動磁石に連動して往復直線運動を一方向回転運動に変換するクランク機構からなる電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項６に記載のように、請求項５に記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が可動磁石の往復直線運動をテコ部材で増幅してからクランクにより回転運動に変換するクランク機構からなる電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項７に記載のように、請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が、可動磁石の往復直線運動をテコ部材で増幅して往復回転部材に伝達し、往復回転部材に可動磁石の一方向運動に連動するように継脱する一方向回転部材を係合してなる回転運動変換機構を設けてなる電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項８に記載のように、請求項１乃至７のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構による回転運動によって発電装置を駆動するようにした電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項９に記載のように、請求項８に記載の電磁式駆動装置において、発電装置を電気駆動車両に搭載して車両を駆動するようにした電磁式駆動装置を提供しようとするものである。

本発明に係る電磁式駆動装置によれば、可動磁石を固定磁石に対して遠くに位置する遠点位置と近くに位置する近点位置との間を往復作動可能に配置すると共に、遠点位置付近と近点位置付近に可動磁石に反転方向のバネ弾力を付勢するバネ弾力機構を設け、可動磁石又は固定磁石のいずれか一方の磁石の極性を固定磁石の近点位置付近で切り換える極性切替機構を設け、且つ、可動磁石の往復直線運動を一方向回転運動に変換する回転運動変換機構を設けてなる構成を有することにより、固定磁石に対して反対の極性の吸着側面を有する可動磁石が相互の強力な吸着力でバネ弾力に抗して近点位置付近に移動すると、バネ弾力機構に吸着力に見合った強力な反転方向のバネ弾力が蓄積され、極性切り替え機構により固定磁石に対して可動磁石が同一の極性に切り換えられると、可動磁石はバネ弾力と磁石相互の強力な反発力とによって遠点位置に向かって強力な駆動力を伴って移動する。

次いで、可動磁石は、遠点位置付近の反転ばね部材の圧縮限界位置において移動方向を反転し、極性切り替え機構により固定磁石と可動磁石に互いに吸着する極性を付与することにより、相互の強力な吸着力でバネ弾力に抗して可動磁石を当初の近点位置付近に移動させ、この行程を繰り返すことにより可動磁石の強力な駆動力を伴う往復直線運動を可能にする効果がある。

従って、回転運動変換機関により可動磁石の往復直線運動を一方向回転運動に変換することによって、強力な回転運動を得ることができる効果がある。

また、本発明は、請求項２に記載のように、請求項１に記載の電磁式駆動装置において、可動磁石と固定磁石とが１対１の関係で設けてある構成を有することにより、極性切り替え機構によって可動又は固定磁石のいずれか一方を電磁石としてその極性を切り換えるだけで本発明装置を簡素に製作することができる効果がある。

また、本発明は、請求項３に記載のように、請求項１に記載の電磁式駆動装置において、１個の可動磁石を２個の固定磁石の間に設けてある構成を有することにより、可動磁石を両側の固定磁石と駆動ばね部材によって、可動及び固定磁石の強力な吸着力に見合ったバネ弾力と可動及び固定磁石の強力な反発力とによる駆動力を可動磁石の往復直線運動の往路及び復路の両行程において同様に付与することができる効果がある。

また、本発明は、請求項４に記載のように、請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、固定磁石と永久磁石とが両方とも電磁石で構成しても良いが、固定磁石又は可動磁石のいずれか一方が永久磁石からなる構成を有することにより、電磁石に供給する電力を節約することができると共に、固定磁石又は可動磁石の構成を簡素にすることができる効果がある。

また、本発明は、請求項５に記載のように、請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が可動磁石に連動して往復直線運動を一方向回転運動に変換するクランク機構からなる構成を有することにより、可動磁石の往復直線運動をクランク機構により簡単に回転運動に変換することができる効果がある。

また、本発明は、請求項６に記載のように、請求項５に記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が可動磁石の往復直線運動をテコ部材で増幅してから回転運動に変換するクランク機構からなる構成を有することにより、可動磁石の往復直線運動をテコ部材により簡単に増幅してクランク機構の回転運動に変換することができる効果がある。

また、本発明は、請求項７に記載のように、請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が、可動磁石の往復直線運動をテコ部材で増幅して往復回転部材に伝達し、往復回転部材に可動磁石の一方向運動に連動するように継脱する一方向回転部材を係合してなる回転運動変換機構を設けてなる構成を有することにより、一方向回転部材をテコ部材を介して可動磁石の一方向の直線運動に対応して回転駆動することができるから、他の一方向回転部材を復路側に連動させて設け、二つの回転運動を得ることができる効果がある。

また、本発明は、請求項８に記載のように、請求項１乃至７のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構による回転運動によって発電装置を駆動するようにした構成を有することにより、電磁式の発電駆動装置を提供することができる効果がある。

また、本発明は、請求項９に記載のように、請求項８に記載の電磁式駆動装置において、発電装置を電気駆動車両に搭載して車両を駆動するようにした構成を有することにより、電磁式駆動装置による電気駆動車両を提供することができる効果がある。

以下図示する実施例により、本発明を説明する。

図１に記載の実施例において、１は装置基台で、その上に所定間隔で磁石固定板２，３が相対して設けてある。磁石固定板２，３には、相対して固定磁石４，５がそれぞれ固定して設けてあると共に、可動磁石６が固定磁石４，５間で往復移動自在に移動するように設けてある。

７は磁石固定板２，３にスライド自在に設けたスライド枠で、実施例の場合、スライド枠７は横長の長方形形状をなし、水平枠部７ａが磁石固定板２，３に対してスライド自在であり、垂直枠７ｂは磁石固定板２，３の両側に位置して設けてある。スライド枠７の水平枠部７ａの中央部には垂直に可動磁石６の可動支持板８が固定してあり、可動支持板８の中央部に可動磁石６が一体に設けてある。

また、磁石固定板２，３の間には可動支持板８を貫通してバネ取付バー９が設けてあり、バネ取付バー９には可動支持板８の両側の磁石固定板２，３側にバネ部材１０、１１がそれぞれ設けてある。バネ部材１０，１１は、当接する可動磁石板８を反対方向に弾発するバネ弾力機構を構成している。１２，１３はバネ取付バー９に螺合して位置決め可能に設けたそれぞれバネ部材１０，１１の反発力調整部材である。

相対する固定磁石４，５と可動磁石６とは、極性が異なれば互いに吸着力が作用し、同じ極性であれば反発力が作用するから、図１では、可動磁石６の右側の極性と右側の固定磁石４の極性が異なることにより、両者間には吸着力が働き、可動支持板８によってバネ部材１０は圧縮されてバネ弾力を蓄え、可動磁石６の左側の極性と左側の固定磁石４の極性が同一になることにより、両者間には反発力は働いても吸着力は働かない。

１４，１５は固定磁石４，５の近点位置にそれぞれ設けた極性切り換え機構のスイッチで、図１では、固定磁石４の近点位置において可動支持板８がスイッチ１４に接触することによって、固定磁石４と相対する可動磁石６の極性が同一の極性になるように切り換えられ、可動磁石６はバネ部材１０のバネ弾力と磁石相互の強力な反発力とによって固定磁石４の遠点位置（固定磁石５の近点位置）に向かって強力な駆動力を伴って移動することとなる。このとき同時に可動磁石６の左側の極性と左側の固定磁石５の極性が反対になることにより、両者間には吸着力が働く状態になる。

次いで、可動磁石６は、可動磁石６の左側の極性と左側の固定磁石５の極性が異なることにより、両者間には吸着力が働き、可動支持板８によってバネ部材１１は圧縮されてバネ弾力を蓄え、固定磁石５の近点位置において可動支持板８がスイッチ１５に接触することによって、固定磁石５と相対する可動磁石６の極性が同一の極性になるように切り換えられ、可動磁石６はバネ部材１１のバネ弾力と磁石相互の強力な反発力とによって固定磁石５の遠点位置（固定磁石４の近点位置）に向かって強力な駆動力を伴って移動することとなる。このとき同時に可動磁石６の右側の極性と右側の固定磁石４の極性が反対になることにより、両者間には吸着力が働く図１に記載の状態に戻ることとなる。この行程を繰り返すことにより可動磁石６の強力な駆動力を伴う往復直線運動が可能になる。

左右の固定磁石４，５及び可動磁石６を電磁石で構成し、両磁石４，５，６の磁力の制御を自由にする実施例も勿論可能であるが、この実施例の場合、可動磁石６はその左右に磁力と極性がほぼ一定で変わらない永久磁石からなる。これに対して、左右の固定磁石４，５は、極性切り替え機構のスイッチ１４，１５によって極性を可変に切り換えることができると共にコイルに供給する電力により磁力を制御できる電磁石からなる。なお、固定磁石４，５を永久磁石で構成し、可動磁石６を極性切り替え機構のスイッチ１４，１５によって極性を可変に切り換えることができる電磁石から構成することも勿論可能である。なお、極性切り替え機構のスイッチ１４，１５は磁石固定板２，３間に設けたスイッチ取付部材１６にスイッチの位置設定可能に設けてある。

なお、図２に記載の実施例の場合、可動磁石６は、ＳＮの極性とＮＳの極性を有する２個の永久磁石６ａ，６ｂからなり、これに対応して電磁石からなる固定磁石４，５の極性と磁力を可変に変換することができるように構成してある。

可動磁石６の直線往復運動は、スライド枠７から連結バー１７を介して滑子１８に伝達され、滑子に連結したクランク機構２０によって回転車２１の回転運動に変換され、回転伝達機構２２を介して発電装置２５を回転駆動するように構成してある。発電装置２５を電気駆動車両に搭載して車両を駆動するように構成することにより、電磁式駆動装置による電気駆動車両を提供することができる。１９は滑子１８のガイド部材、２３はガイド部材１９の支持部材、２４は従動車である。

なお、この実施例１及び後述の他の実施例において、電磁石のオン・オフはコイルへの通電をスイッチによりオン・オフして行うと共に、電磁石の極性の変換は、インバータ等によって通電の向きを変えて行うことになる。したがって、可動磁石が接触するリミットスイッチ等が無くても、可動磁石の往復運動の周期及び移動間隔に対応してインバータ等によって電磁石の極性を変換することにより、可動磁石の往復運動を制御することが可能である。

図３に記載の実施例２は、図１の実施例１の直線往復移動するスライド枠７の両側に滑子クランク機構を設けて、２個の発電装置を同時に回転駆動することができるように構成したものである。実施例１と同一の構成部材は同一の符号を付してある。

図４に記載の実施例３の場合、図３の実施例に記載と同様のスライド枠７と連動する連結バー１７によって、支軸２７を中心に揺動往復運動するテコ部材３０の一端部２８を往復駆動し、テコ部材３０の他端部側３１に連結したクランク機構２０の駆動部材３９を往復駆動して、回転車２１を一方向に回転駆動し、回転伝達機構２２を介して従動車２４を回転して発電装置２５を駆動することができるように構成してある。この実施例３の場合は、可動磁石６の往復直線運動をテコ部材３０で増幅してクランク機構２０に伝達して回転車２１の回転運動に変換することができる。

図５に記載の実施例４は、図１に記載の実施例のスライド枠７を垂直方向に直線往復運動させて、連結バー１７によって、支柱２６の頂部に設けた支軸２７を中心に揺動するテコ部材３０の一端部２８を揺動させて、テコ部材３０の他端部側３１に設けた駆動歯車３２を支軸２７を中心に増幅して往復回転駆動し、従動回転軸３３に設けた従動歯車３４を往復回転するものである。従動歯車３４は従動回転軸３３に対して一方向にのみ連動するクラッチ機構を介して連結してあり、従動回転軸３３はクラッチ機構により従動歯車３４によって一回転方向にのみ連動して回転し、回転車３５を一方向に回転して回転伝達機構３６を介して発電装置３７を駆動するように構成してある。２９はテコ部材３０の一端部２８に設けたスライド孔である。

図６に記載の実施例５は、極性を変換可能な電磁石からなる固定磁石４，５の両側に永久磁石からなる可動磁石６をそれぞれ設けて、それぞれの可動磁石６の直線往復運動を連結バー１７、滑子１８、クランク機構２０を介して回転車２１を回転駆動し、回転伝達機構２２を介して発電装置２５を回転駆動するように構成してある。

固定磁石４，５は中央の固定磁石取付板３８に一体に設けてあると共に、固定磁石４，５にそれぞれ可動磁石６が相対して設けてあり、図５において、固定磁石４，５の近点位置において可動支持板８がスイッチ１４に接触することによって、それまで異なる極性で吸着力が作用していた固定磁石４，５と可動磁石６の極性が同一の極性になるように切り換えられ、可動磁石６はバネ部材１０のバネ弾力と磁石相互の強力な反発力とによって固定磁石４、５の遠点位置に向かって強力な駆動力を伴って移動することとなり、遠点位置においてバネ部材１１に反転方向に弾発されることとなる。

このとき同時に可動支持板８が遠点位置のスイッチ１５に接触することによって、それまで同じ極性で反発力が作用していた固定磁石４，５の極性が可動磁石６の極性が異なる極性になるように切り換えられ、両者間には吸着力が働き、図５の最初の状態になり、この行程を繰り返すことによって、可動磁石６が往復直線運動を行うこととなる。この実施例５は個々の固定磁石４，５と可動磁石６とが１対１の関係で設けてある実施例でもある。

本発明装置の一実施例を示す概略説明図。その実施例の要部を拡大して示す概略説明図。本発明装置の他の実施例を示す概略説明図。本発明装置の他の実施例を示す概略説明図。本発明装置の他の実施例を示す概略説明図。本発明装置の他の実施例を示す概略説明図。

符号の説明

１装置基台
２，３磁石固定板
４，５固定磁石
６可動磁石
７スライド枠
８可動支持板
９バネ取付バー
１０，１１バネ部材
１２，１３反発力調整部材
１４，１５スイッチ
１６スイッチ取付部材
１７連結バー
１８滑子
１９ガイド部材
２０クランク機構
２１回転車
２２回転伝達機構
２３支持部材
２４従動車
２５発電装置
２６支柱
２７支軸
２８一端部
２９スライド孔
３０テコ部材
３１他端部側
３２駆動歯車
３３従動回転軸
３４従動歯車
３５回転車
３６回転伝達機構
３７発電装置
３８固定磁石取付板
３９駆動部材

Claims

可動磁石を固定磁石に対して遠くに位置する遠点位置と近くに位置する近点位置との間を往復作動可能に配置すると共に、遠点位置付近と近点位置付近に可動磁石に反転方向のバネ弾力を付勢するバネ弾力機構を設ける一方、可動磁石又は固定磁石のいずれか一方の磁石の極性を固定磁石の近点位置付近で切り換える極性切替機構を設けると共に、可動磁石の往復直線運動を一方向回転運動に変換する回転運動変換機構を設けてなる電磁式駆動装置。
請求項１に記載の電磁式駆動装置において、可動磁石と固定磁石とが１対１の関係で設けてある電磁式駆動装置。
請求項１に記載の電磁式駆動装置において、１個の可動磁石を２個の固定磁石の間に設けてある電磁式駆動装置。
請求項１、２又は３に記載の電磁式駆動装置において、固定磁石又は可動磁石のいずれか一方が永久磁石からなる電磁式駆動装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が可動磁石に連動して往復直線運動を一方向回転運動に変換するクランク機構からなる電磁式駆動装置。
請求項５に記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が可動磁石の往復直線運動をテコ部材で増幅してから回転運動に変換するクランク機構からなる電磁式駆動装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構が、可動磁石の往復直線運動をテコ部材で増幅して往復回転部材に伝達し、往復回転部材に可動磁石の一方向運動に連動するように継脱する一方向回転部材を係合してなる回転運動変換機構を設けてなる電磁式駆動装置。
請求項５乃至７のいずれかに記載の電磁式駆動装置において、回転運動変換機構による回転運動によって発電装置を駆動するようにした電磁式駆動装置。
請求項８に記載の電磁式駆動装置において、発電装置を電気駆動車両に搭載して車両を駆動するようにした電磁式駆動装置。