JP6170712B2 - 双安定移動装置 - Google Patents

Description

この発明は、可動子と固定子とを用い、可動子を２つの位置の間で移動させ、そのどちらかの位置に保持する双安定移動装置に関するものである。

従来より、この種の双安定移動装置として、遮断弁や電磁開閉器、電子ロックなどの様々な用途で、可動子が２つの位置の間を移動でき、そのどちらかの位置に保持する機構を備えた双安定ラッチ型のソレノイドが使用されている。

例えば、特許文献１には双安定型リニア電磁ソレノイドとして、特許文献２にはソレノイドアクチュエータとして、軸方向に移動可能な非磁性軸に固定されたプランジャ（可動子）が、プランジャを挟んで軸方向に対称に設置された固定コアを備えた１組の永久磁石（固定子）のどちらか一方にラッチされるように構成され、他端への移動はそれらを囲んで軸方向に対称に配置された１組の励磁コイルにより行う双安定移動装置が開示されている。

また、特許文献１や特許文献２では、可動子が鉄心で固定子に磁石を配置しているのに対して、例えば、特許文献３に示された双方向ラッチングソレノイドは、逆に可動子が磁石で、固定子を鉄心のみで構成されているが、いずれにしても、従来の双安定移動装置は可動子と固定子のどちらか一方が鉄心（磁性体）で、他方が磁石という構成とされている。

特開平８−２８８１２９号公報 特開平７−３３５４３４号公報 特開２０１０−９８０３７号公報

しかしながら、上述した従来の双安定移動装置では、可動子と固定子のどちらか一方が鉄心（磁性体）で、他方が磁石という構成であるために、励磁コイルへの供給電流（励磁電流）を遮断した状態で１組の固定子のどちらか一方に可動子がラッチされている状態のときに、他方向への衝撃や過大力が掛かり、可動子が他方向へ移動してしまった場合は、可動子が他方向でラッチされてしまい、重大な誤動作となってしまう。特に、遮断弁や電磁開閉器、電子ロックなどでは、衝撃で開閉状態が逆になってしまうという致命的な問題となる。

また、それを防止するためにラッチ用永久磁石の磁力を強くするなどして、ラッチ力を強くすると、ラッチの解除および他方向への移動に大きな電力が必要になる、という問題が生じる。

また、可動子の可動軸方向への移動の初期動作、つまり、最も離れた状態での可動子の吸引動作を電磁力で行うために、特に、ストローク（≒可動子と固定子間のギャップ）が大きい場合、電磁力は距離（ギャップ）のほぼ２乗に反比例するため、大きな電力が必要になる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、他方向への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子が他方向へ移動してしまった場合でも、可動子が他方向でラッチされることがなく、可動子が元の方向でのラッチに自動的に復帰する、安全性が高く、確実な動作を得ることが可能な双安定移動装置を提供することにある。
また、従来のソレノイドで可動軸方向への移動の主動力に使われる場合よりも少ない電力で動作させることが可能な双安定移動装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、可動軸方向に移動可能で、かつ可動軸を中心として回転可能に保持され、可動軸と直交する方向に可動軸を挟んで相対する磁極を配置した永久磁石を備える可動子と、可動子を回転させて、その回転角度位置を第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で切り換えることによって、可動子の永久磁石の相対する磁極の位置を入れ替える可動子回転手段と、可動子を挟んで可動軸方向の一方側に位置し、可動子が第１の回転角度位置にある場合、可動子を磁気吸引保持し、可動子が第２の回転角度位置にある場合、可動子を磁気反発させる永久磁石を含む部材で構成された第１の固定子と、可動子を挟んで可動軸方向の他方側に位置し、可動子が第２の回転角度位置にある場合、可動子を磁気吸引保持し、可動子が第１の回転角度位置にある場合、可動子を磁気反発させる永久磁石を含む部材で構成された第２の固定子とを備えることを特徴とする。

本発明において、可動子は、回転させることによって、その回転角度位置を第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で切り換えることができる。この場合、可動子が第１の回転角度位置から第２の回転角度位置に切り換えられることによって、また可動子が第２の回転角度位置から第１の回転角度位置に切り換えられることによって、可動子の永久磁石の相対する磁極の位置が入れ替えられる。

本発明において、第１の固定子は、永久磁石を含む部材で構成され、可動子を挟んで可動軸方向の一方側に位置し、可動子が第１の回転角度位置にある場合、可動子を磁気吸引保持し、可動子が第２の回転角度位置にある場合、可動子を磁気反発させる。第２の固定子も、第１の固定子と同様、永久磁石を含む部材で構成され、可動子を挟んで可動軸方向の他方側に位置し、可動子が第２の回転角度位置にある場合、可動子を磁気吸引保持し、可動子が第１の回転角度位置にある場合、可動子を磁気反発させる。

すなわち、本発明において、可動子が第１の回転角度位置にあり、可動子が第１の固定子に磁気吸引されている場合に、可動子を回転させて第２の回転角度位置にすると、可動子と第１の固定子との間の磁気吸引力が消失し、可動子と第１の固定子との間に磁気反発力が発生する。これにより、可動子が第１の固定子を離れるとともに、第２の固定子との間に生じる磁気吸引力との合力により第２の固定子側に向かい、第２の固定子に磁気吸引される。この場合、可動子を第１の固定子側から第２の固定子側に動かす力は、磁気吸引力の方が磁気反発力よりも大きい。

また、本発明において、可動子が第２の回転角度位置にあり、可動子が第２の固定子に磁気吸引されている場合に、可動子を回転させて第１の回転角度位置にすると、可動子と第２の固定子との間の磁気吸引力が消失し、可動子と第２の固定子との間に磁気反発力が発生する。これにより、可動子が第２の固定子を離れるとともに、第１の固定子との間に生じる磁気吸引力との合力により第１の固定子側に向かい、第１の固定子に磁気吸引される。この場合、可動子を第２の固定子側から第１の固定子側に動かす力は、磁気吸引力の方が磁気反発力よりも大きい。

本発明において、例えば、可動子が第１の回転角度位置にあり、可動子が第１の固定子に磁気吸引されている場合に、第２の固定子への方向への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子が第２の固定子の方向へ移動してしまったとする。この場合、可動子は、第１の回転角度位置にある状態で、第２の固定子の方向へ移動する。可動子が第２の固定子に近づくと、可動子と第２の固定子との間には磁気反発力が発生する。これにより、可動子が第２の固定子から離れるとともに、第１の固定子との間に生じる磁気吸引力との合力により第１の固定子側に向かい、第１の固定子に磁気吸引される。すなわち、可動子が第２の固定子の方向へ移動しても、可動子は第２の固定子側でラッチされずに、自動的に第１の固定子側でのラッチに復帰する。

本発明において、例えば、可動子が第２の回転角度位置にあり、可動子が第２の固定子に磁気吸引されている場合に、第１の固定子への方向への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子が第１の固定子の方向へ移動してしまったとする。この場合、可動子は、第２の回転角度位置にある状態で、第１の固定子の方向へ移動する。可動子が第１の固定子に近づくと、可動子と第１の固定子との間には磁気反発力が発生する。これにより、可動子が第１の固定子から離れるとともに、第２の固定子との間に生じる磁気吸引力との合力により第２の固定子側に向かい、第２の固定子に磁気吸引される。すなわち、可動子が第１の固定子の方向へ移動しても、可動子は第１の固定子側でラッチされずに、自動的に第２の固定子側でのラッチに復帰する。

このように、本発明では、可動子を回転させて可動子の永久磁石の相対する磁極の位置を入れ替えなければ、可動子の第１の固定子側から第２の固定子側へのラッチの切り換え、第２の固定子側から第１の固定子側へのラッチの切り換えを行うことができない。また、可動子の永久磁石の相対する磁極の位置を入れ替えない状態で、第１の固定子側にラッチされている可動子の第２の固定子側への移動、第２の固定子側にラッチされている可動子の第１の固定子側への移動が生じた場合、自動的に元の固定子側でのラッチに復帰される。これは、可動子の可動軸方向の移動に、回転というロック機構を付加したことによるものであり、このロック機構を付加することによって、安全性が高められ、確実な動作を得ることが可能となる。

また、本発明では、可動子と固定子の両方に永久磁石を使用し、可動軸方向へ移動させるための主動力は、可動子（永久磁石）に対する、移動元側の固定子（永久磁石）の磁気反発力と、移動先側の固定子（永久磁石）の磁気吸引力の両方を同時に使用して行い、可動子を回転させるための回転力は、パイロット動力として、磁極の位置を入れ替えるためにだけに使用されるので、例えば可動子（永久磁石）に近接した位置から瞬間的に磁界を与えるようにするだけでよく、従来のソレノイドで可動軸方向への移動の主動力に使われる場合よりも少ない電力で動作させることが可能となる。なお、可動子を回転させるための回転力（回転トルク）は、必ずしも電磁力でなくてもよく、外部からの機械的な力であってもよい。

本発明において、第１の固定子および第２の固定子の構成として、次のような構成例が考えられる。
第１の構成例として、その磁極方向が可動軸と平行とされ、それぞれの磁極方向が他方に対して逆向きとされ、可動軸を挟んで可動軸と直交する方向に可動子と接触しないように離間して配置された１組の永久磁石を設け、第１の固定子の１組の永久磁石と第２の固定子の１組の永久磁石とを、それぞれの永久磁石の可動軸方向に対向する磁極が異極になるように、可動子を挟んで可動軸方向の一方側と他方側とに配置するようにする。

第２の構成例として、その磁極方向が可動軸と直交する方向とされ、それぞれの磁極方向が同じ向きとされ、可動軸を挟んで可動軸と直交する方向に可動子と接触しないように離間して配置された１組の永久磁石を設け、第１の固定子の１組の永久磁石と第２の固定子の１組の永久磁石とを、それぞれの永久磁石の可動軸方向に対向する磁極が異極になるように、可動子を挟んで可動軸方向の一方側と他方側とに配置するようにする。

第３の構成例として、可動軸と中心をほゞ合わせて配置され、可動子と接触しないような内径を持つ径方向に着磁された円筒状の永久磁石を設け、第１の固定子の円筒状の永久磁石と第２の固定子の円筒状の永久磁石とを、それぞれの永久磁石の可動軸方向に対向する磁極が異極となるように、可動子を挟んで可動軸方向の一方側と他方側とに配置するようにする。

このような構成とすると、可動子の永久磁石と固定子の永久磁石とは、接触しないように配置されているため、従来技術でラッチ時に発生する永久磁石への衝撃力や吸着音も抑制され、また、コンプライアンスを持ったラッチ状態に保持することが可能となる。

また、本発明において、可動子からの可動軸方向の力のみを主に外部の被動作体へ伝え、可動子の可動軸を中心とする回転力は、被動作体との間にすべりや転がり機構を設置するなどして、被動作体への伝達を抑制することが好ましい。

本発明によれば、可動子を可動軸と直交する方向に可動軸を挟んで相対する磁極を配置した永久磁石を備えた構成とし、可動子を挟んで可動軸方向の一方側に位置し、可動子が第１の回転角度位置にある場合、可動子を磁気吸引保持し、可動子が第２の回転角度位置にある場合、可動子を磁気反発させる永久磁石を含む部材で構成された第１の固定子と、可動子を挟んで可動軸方向の他方側に位置し、可動子が第２の回転角度位置にある場合、可動子を磁気吸引保持し、可動子が第１の回転角度位置にある場合、可動子を磁気反発させる永久磁石を含む部材で構成された第２の固定子とを設け、可動子回転手段によって、可動子を回転させて、その回転角度位置を第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で切り換えることによって、可動子の永久磁石の相対する磁極の位置を入れ替えるようにしたので、他方向への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子が他方向へ移動してしまった場合でも、可動子が他方向でラッチされることがなく、可動子が元の方向でのラッチに自動的に復帰するものとなり、安全性が高められ、確実な動作を得ることが可能となる。

また、本発明によれば、可動子を回転させるための回転力は、パイロット動力として、磁極の位置を入れ替えるためにだけに使用されるので、例えば可動子の永久磁石に近接した位置から瞬間的に磁界を与えるようにするだけでよく、従来のソレノイドで可動軸方向への移動の主動力に使われる場合よりも少ない電力で動作させることが可能となる。

本発明に係る双安定移動装置の一実施の形態（実施の形態１）の要部の構成を示す図（正面図および側面図）である。 図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図（可動軸中央部の断面図）である。 図１に示した構成において可動子が第２の固定子に磁気吸引されている状態を示す図（正面図）である。 図１に示した構成において第１および第２の固定子の１組の永久磁石の可動子と反対側の面を連結するヨークを配置するようにした例を示す図（正面図および側面図）である。 図４に示した構成において第１および第２の固定子の１組の永久磁石の可動子側の面に可動軸側に延びたヨークを配置するようにした例を示す図（正面図およびＢ−Ｂ断面図）である。 図１に示した構成において第１および第２の固定子の１組の永久磁石を１つの永久磁石とし可動子を中心にしてほゞ点対称な位置に配置するようにした例を示す図（正面図）である。 図６に示した構成において第１および第２の固定子の永久磁石の可動子側の面と反対側の面に可動軸に延びたヨークを配置するようにした例を示す図（正面図）である。 本発明に係る双安定移動装置の他の実施の形態（実施の形態２）の要部の構成を示す図（正面図および側面図）である。 図８に示した構成において第１および第２の固定子の１組の永久磁石の可動軸と反対方向の面を連結するヨークを配置するようにした例を示す図（正面図および側面図）である。 図９に示した構成において第１および第２の固定子の１組の永久磁石の可動軸側の面に可動軸と平行に可動子側に延びたヨークを配置するようにした例を示す図（正面図および側面図）である。 図８に示した構成において第１および第２の固定子の１組の永久磁石を１つの永久磁石とし可動子を中心にしてほゞ点対称な位置に配置するようにした例を示す図（正面図）である。 本発明に係る双安定移動装置の他の実施の形態（実施の形態３）の要部の構成を示す図（正面図および側面図）である。 図１２（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図である。 コアの一端を対向させて配置した１組のソレノイド型電磁コイルとこの１組のソレノイド型電磁コイルのコアの他端を連結するヨークとで可動子回転手段を構成するようにした例を示す図（正面図および側面図）である。 図１に示された構成において固定子を構成する永久磁石の中心と可動軸と を可動軸に直交する方向に結ぶ線Ｌ１と可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨークの端部の中心を結ぶ線Ｌ２とを交差させるようにした例を示す図（側面図）である。 図１４に示された構成において固定子を構成する永久磁石の中心と可動軸 とを可動軸に直交する方向に結ぶ線Ｌ１と可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するソレノイド型電磁コイルのコアの軸芯を結ぶ線Ｌ２とを交差させるようにした例を示す図（側面図）である。 図１に示された構成において可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨークの端部の中心を結ぶ線Ｌ２と可動軸とを交わらせないようにした例を示す図（可動軸中央部の断面図）である。 図１４に示された構成において可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するソレノイド型電磁コイルのコアの軸芯を結ぶ線Ｌ２と可動軸とを交わらせないようにした例を示す図（可動軸中央部の断面図）である。 図１に示された構成において可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨークの端部の中心を可動軸に直交する面内で可動子の両側にずらすようにした例を示す図（可動軸中央部の断面図）である。 図１４に示された構成において可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するソレノイド型電磁コイルのコアの軸芯を可動軸に直交する面内で可動子の両側にずらすようにした例を示す図（可動軸中央部の断面図）である。 シャフトに回転レバーを取り付けて外部から機械的な力（回転トルク）を与えて可動子を回転させるようにした例を示す図（正面図および側面図）である。 可動子に対し可動軸とほゞ直交する方向から進退自在として１組の回転力発生用の永久磁石を設けるようにした例を示す図（正面図および側面図）である。 可動子を複数の永久磁石で構成した例の第１例を示す図（正面図）である。 可動子を複数の永久磁石で構成した例の第２例を示す図（正面図）である。 可動子を構成する円柱状の永久磁石を４磁極とした場合の構成図（正面図、Ｄ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図）である。 可動子の可動軸方向の力を外部の被動作体へ伝える機構を含む構成を示す図である。 図２６に示した構成において回転摺動部をベアリングとした場合の要部を示す図である。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１は本発明に係る双安定移動装置の一実施の形態（実施の形態１）の要部の構成を示す図（図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図）である。

図１において、１（１Ａ）は可動子であり、その両端にはシャフト２（２−１，２−２）が接続されている。可動子１は永久磁石とされ、シャフト２は非磁性体とされている。以下では、この可動子１とシャフト２とからなる一体物を可動体と呼び、符号３で示す。

可動体３は、図示一点鎖線で示すＺ軸方向に移動可能に設けられている。すなわち、可動体３（可動子１）は、Ｚ軸方向を可動軸方向とし、この可動軸方向に移動可能に設けられている。また、可動体３（可動子１）は、Ｚ軸を中心として回転可能に保持されている。以下、Ｚ軸を可動軸と呼ぶ。

可動子１は、円柱状（円柱状の永久磁石）とされ、径方向に着磁されている。この例では、可動軸Ｚと直交する方向に可動軸Ｚを挟んで相対する磁極を配置した構成とされ、可動軸Ｚを挟んで対向する一方の面側（図１の状態では上側）がＳ極、他方の面側（図１の状態では下側）がＮ極とされている。

図１において、４は可動子１を挟んで可動軸方向の一方側に設けられた第１の固定子、５は可動子１を挟んで可動軸方向の他方側に設けられた第２の固定子である。

第１の固定子４は、その磁極方向が可動軸Ｚと平行とされ、それぞれの磁極方向が他方に対して逆向きとされ、可動軸Ｚを挟んで可動軸Ｚと直交する方向に可動子１と接触しないように離間して配置された１組の永久磁石４−１と４−２とから構成されている。この例では、永久磁石４−１のＮ極が可動子１側、Ｓ極が可動子１と反対側とされており、永久磁石４−２のＳ極が可動子１側、Ｎ極が可動子１と反対側とされている。

第２の固定子５は、その磁極方向が可動軸Ｚと平行とされ、それぞれの磁極方向が他方に対して逆向きとされ、可動軸Ｚを挟んで可動軸Ｚと直交する方向に可動子１と接触しないように離間して配置された１組の永久磁石５−１と５−２とから構成されている。この例では、永久磁石５−１のＳ極が可動子１側、Ｎ極が可動子１と反対側とされており、永久磁石５−２のＮ極が可動子１側、Ｓ極が可動子１と反対側とされている。

すなわち、この実施の形態１の双安定移動装置１０１において、第１の固定子４の１組の永久磁石４−１，４−２と第２の固定子５の１組の永久磁石５−１，２とは、それぞれの永久磁石の可動軸方向に対向する磁極が異極になるように、可動子１を挟んで可動軸方向の一方側と他方側とに配置されている。

なお、この実施の形態１の双安定移動装置１０１において、可動子１の可動軸方向の長さｌは、可動子１を挟んで可動軸方向の一方側および他方側に配置された第１の固定子４を構成する永久磁石４−１，４−２および第２の固定子５を構成する永久磁石５−１，５−２の対向面距離Ｌ以下とされている。

図１において、８（８Ａ）は、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１に正逆方向の磁界を与えて可動子１を回転させ、その回転角度位置を第１の回転角度位置（０゜位置）と第２の回転角度位置（１８０゜位置）との間で切り換えることによって、可動子１（永久磁石）の相対する磁極の位置を入れ替える可動子回転手段である。

この可動子回転手段８は、ソレノイド型電磁コイル６と、このソレノイド型電磁コイル６のコアの一端および他端にその一方の端部が接続または一体化されたＬ字型のヨーク７−１および７−２とから構成されている。この可動子回転手段８において、Ｌ字型のヨーク７−１および７−２の他方の端部は、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１を挟んで対向している。図２に図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図（可動軸中央部の断面図）を示す。

〔通常のラッチ動作〕
図１の状態は、可動子回転手段８によって可動子１を回転させ、可動子１の回転角度位置を第１の回転角度位置（０゜位置）に切り換えた状態を示している。この第１の回転角度位置において、可動子１（円柱状の永久磁石）の磁極方向は図１に示されているように、上側がＳ極、下側がＮ極となる。この可動子１の第１の回転角度位置において、第１の固定子４は、可動子１を磁気吸引保持し、第２の固定子５は可動子を磁気反発させる。これにより、可動子１は、第１の固定子４側でラッチされる。

この可動子１が第１の固定子４側にラッチされている状態から、可動子回転手段８によって可動子１を回転させ、可動子１の回転角度位置を第２の回転角度位置（１８０゜位置）に切り換えたとする。すなわち、可動子１（円柱状の永久磁石）の相対する磁極の位置を入れ替え、下側をＳ極、上側をＮ極にしたとする。

すると、可動子１と第１の固定子４との間の磁気吸引力が消失し、可動子１と第１の固定子４との間に磁気反発力が発生する。これにより、可動子１が第１の固定子４を離れるとともに、第２の固定子５との間に生じる磁気吸引力との合力により第２の固定子５側に向かい、第２の固定子５に磁気吸引され、第２の固定子５側でラッチされる（図３参照）。この場合、可動子１を第１の固定子４側から第２の固定子５側に動かす力は、磁気吸引力の方が磁気反発力の２倍以上大きい。

次に、この可動子１が第２の固定子５側にラッチされている状態から、可動子回転手段８によって可動子１を回転させ、可動子１の回転角度位置を第１の回転角度位置に切り換えたとする。すなわち、可動子１（円柱状の永久磁石）の相対する磁極の位置を入れ替え、上側をＳ極、下側をＮ極に戻したとする。

すると、可動子１と第２の固定子５との間の磁気吸引力が消失し、可動子１と第２の固定子５との間に磁気反発力が発生する。これにより、可動子１が第２の固定子５を離れるとともに、第１の固定子４との間に生じる磁気吸引力との合力により第１の固定子４側に向かい、第１の固定子４に磁気吸引され、第１の固定子４側でラッチされる（図１（ａ）参照）。この場合、可動子１を第２の固定子５側から第１の固定子４側に動かす力は、磁気吸引力の方が磁気反発力の２倍以上大きい。

〔ラッチ状態で他の方向への衝撃や一時的な過大力が掛かった場合〕
今、可動子１が第１の回転角度位置にあり、可動子１が第１の固定子４に磁気吸引されている場合に（図１参照）、第２の固定子５への方向への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子１が第２の固定子５の方向へ移動してしまったとする。

この場合、可動子１は、第１の回転角度位置にある状態で、第２の固定子５の方向へ移動する。可動子１が第２の固定子５に近づくと、可動子１と第２の固定子５との間には磁気反発力が発生する。これにより、可動子１が第２の固定子５から離れるとともに、第１の固定子４との間に生じる磁気吸引力との合力により第１の固定子４側に向かい、第１の固定子４に磁気吸引される。

このようにして、本実施の形態の双安定移動装置１０１では、可動子１が第１の固定子４側にラッチされている状態で、第２の固定子５の方向へ移動しても、可動子１は第２の固定子５側でラッチされずに、自動的に第１の固定子４側でのラッチに復帰する。

今、可動子１が第２の回転角度位置にあり、可動子１が第２の固定子５に磁気吸引されている場合に（図３参照）、第１の固定子４への方向への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子１が第１の固定子４の方向へ移動してしまったとする。

この場合、可動子１は、第２の回転角度位置にある状態で、第１の固定子４の方向へ移動する。可動子１が第１の固定子４に近づくと、可動子１と第１の固定子４との間には磁気反発力が発生する。これにより、可動子１が第１の固定子４から離れるとともに、第２の固定子５との間に生じる磁気吸引力との合力により第２の固定子５側に向かい、第２の固定子５に磁気吸引される。

このようにして、本実施の形態の双安定移動装置１０１では、可動子１が第２の固定子５側にラッチされている状態で、第１の固定子４の方向へ移動しても、可動子１は第１の固定子４側でラッチされずに、自動的に第２の固定子５側でのラッチに復帰する。

このように、本実施の形態の双安定移動装置１０１では、可動子１を回転させて可動子１の相対する磁極の位置を入れ替えなければ、可動子１の第１の固定子４側から第２の固定子５側へのラッチの切り換え、第２の固定子５側から第１の固定子４側へのラッチの切り換えを行うことができない。

また、可動子１の相対する磁極の位置を入れ替えない状態で、第１の固定子４側にラッチされている可動子１の第２の固定子５側への移動、第２の固定子５側にラッチされている可動子１の第１の固定子４側への移動が生じた場合、自動的に元の固定子側でのラッチに復帰される。

本実施の形態の双安定移動装置１０１では、可動子１の可動軸方向の移動に、回転というロック機構を付加しており、このロック機構を付加することによって、安全性が高められ、確実な動作を得ることができている。

また、本実施の形態の双安定移動装置１０１では、可動子１と固定子４，５の両方に永久磁石を使用し、可動軸方向へ移動させるための主動力は、可動子１（永久磁石）に対する、移動元側の固定子４，５（永久磁石）の磁気反発力と、移動先側の固定子４，５（永久磁石）の磁気吸引力の両方を同時に使用して行い、可動子１を回転させるための回転力は、パイロット動力として、磁極の位置を入れ替えるためにだけに使用される。これにより、可動子１（永久磁石）に近接した位置から瞬間的に磁界を与えるようにするだけでよく、従来のソレノイドで可動軸方向への移動の主動力に使われる場合よりも少ない電力で動作させることができている。

なお、図１に示した構成において、第１の固定子４の１組の永久磁石４−１，４−２および第２の固定子５の１組の永久磁石５−１，５−２に、図４に示すように、１組の永久磁石４−１，４−２の可動子１と反対側の面を連結するヨーク４ａを、１組の永久磁石５−１，５−２の可動子１と反対側の面を連結するヨーク５ａを配置するようにしてもよい。

また、図５に示すように、図４に示した構成において、１組の永久磁石４−１，４−２の可動子１側の面に可動軸Ｚ側に延びたヨーク４ｂ，４ｃを、１組の永久磁石５−１，５−２の可動子１側の面に可動軸Ｚ側に延びたヨーク５ｂ，５ｃを配置するようにしてもよい。なお、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示す。

図５に示した構成において、ヨーク４ｂ，４ｃおよび５ｂ，５ｃは、永久磁石４−１，４−２および５−１，５−２から発生する磁束（または磁力線）をシャフト２側（可動軸Ｚと直交する方向）に向け、可動子１（永久磁石）に効率良く磁界が働くようにし、また、永久磁石４−１，４−２および５−１，５−２の磁極面に直交する方向（可動軸Ｚに平行方向）や周囲への磁束漏えいを抑制するという効果を持つ。なお、図５に示した構成において、可動子１側と反対側の面のヨーク４ａ，５ａは必ずしも設けなくてもよい。

また、図６に示すように、図１に示した構成において、第１の固定子４から永久磁石４−１を省略し、永久磁石４−２のみを第１の固定子４とし、第２の固定子５から永久磁石５−２を省略し、永久磁石５−１のみを第２の固定子５としてもよい。

また、図示してはいないが、第１の固定子４から永久磁石４−２を省略し、永久磁石４−１のみを第１の固定子４とし、第２の固定子５から永久磁石５−１を省略し、永久磁石５−２のみを第２の固定子５としてもよい。

すなわち、その磁極方向が可動軸Ｚと平行な永久磁石を、可動軸Ｚと直交する方向に可動子１と接触しないように離間して、可動子１の可動軸方向両側に可動子１を中心にしてほゞ点対称な位置にそれぞれ１つずつ、他方に対する磁極を同極にして配置するようにしてもよい。

また、図７に示すように、図６に示した構成において、永久磁石４−２の可動子１側の面と反対側の面に可動軸１側に延びたヨーク４ｄ，４ｅを、永久磁石５−１の可動子１側の面と反対側の面に可動軸１側に延びたヨーク５ｄ，５ｅを配置するようにしてもよい。なお、図７に示した構成において、永久磁石４−２に対してヨーク４ｄ，４ｅの何れか一方のみを配置するようにしてもよく、永久磁石５−１に対してヨーク５ｄ，５ｅの何れか一方のみを配置するようにしてもよい。

〔実施の形態２〕
実施の形態１の双安定移動装置１０１では、第１の固定子４における１組の永久磁石４−１と４−２の磁極方向および第２の固定子５における１組の永久磁石５−１と５−２の磁極方向をそれぞれ可動軸Ｚと平行とするようにした。

これに対して、実施の形態２の双安定移動装置１０２では、図８に示すように、第１の固定子４における１組の永久磁石４−１と４−２の磁極方向および第２の固定子５における１組の永久磁石５−１と５−２の磁極方向をそれぞれ可動軸Ｚと直交する方向とする。

この実施の形態２の双安定移動装置１０２において、第１の固定子４は、その磁極方向が可動軸Ｚと直交する方向とされ、それぞれの磁極方向が同じ向きとされ、可動軸Ｚを挟んで可動軸Ｚと直交する方向に可動子１と接触しないように離間して配置されている。この例では、永久磁石４−１のＮ極が可動軸Ｚ側、永久磁石４−２のＳ極が可動軸Ｚ側とされている。

また、第２の固定子５は、その磁極方向が可動軸Ｚと直交する方向とされ、それぞれの磁極方向が同じ向きとされ、可動軸Ｚを挟んで可動軸Ｚと直交する方向に可動子１と接触しないように離間して配置されている。この例では、永久磁石５−１のＳ極が可動軸Ｚ側、永久磁石５−２のＮ極が可動軸Ｚ側とされている。

すなわち、この実施の形態２の双安定移動装置１０２においても、磁極の方向は異なるが、実施の形態１の双安定移動装置１０１と同様、第１の固定子４の１組の永久磁石４−１，４−２と第２の固定子５の１組の永久磁石５−１，２とが、それぞれの永久磁石の可動軸方向に対向する磁極が異極になるように、可動子１を挟んで可動軸方向の一方側と他方側とに配置されている。

また、この実施の形態２の構成においても、可動子１の可動軸方向の長さｌは、可動子１を挟んで可動軸方向の両側に配置された第１の固定子４を構成する永久磁石４−１，４−２と第２の固定子５を構成する永久磁石５−１，５−２の対向面距離Ｌ以下とされている。

他の構成は実施の形態１の双安定移動装置１０１と同じであり、この実施の形態２の双安定移動装置１０２においても、説明は省略するが、実施の形態１の双安定移動装置１０１と同様の動作が行われる。

なお、図８に示した構成において、第１の固定子４の１組の永久磁石４−１，４−２および第２の固定子５の１組の永久磁石５−１，５−２に、図９に示すように、１組の永久磁石４−１，４−２の可動軸Ｚと反対方向の面を連結するヨーク４ａを、１組の永久磁石５−１，５−２の可動軸Ｚと反対方向の面を連結するヨーク５ａを配置するようにしてもよい。

また、図１０に示すように、図９に示した構成において、１組の永久磁石４−１，４−２の可動軸Ｚ側の面に可動軸Ｚと平行に可動子１側に延びたヨーク４ｂ，４ｃを、１組の永久磁石５−１，５−２の可動軸Ｚ側の面に可動軸Ｚと平行に可動子１側に延びたヨーク５ｂ，５ｃを配置するようにしてもよい。なお、図１０に示した構成において、可動軸Ｚと反対方向の面を連結するヨーク４ａ，５ａは必ずしも設けなくてもよい。

また、図１１に示すように、図８に示した構成において、第１の固定子４から永久磁石４−１を省略し、永久磁石４−２のみを第１の固定子４とし、第２の固定子５から永久磁石５−２を省略し、永久磁石５−１のみを第２の固定子５としてもよい。

また、図示してはいないが、第１の固定子４から永久磁石４−２を省略し、永久磁石４−１のみを第１の固定子４とし、第２の固定子５から永久磁石５−１を省略し、永久磁石５−２のみを第２の固定子５としてもよい。

すなわち、その磁極方向を可動軸Ｚと直交する方向とした永久磁石を、可動軸Ｚと直交する方向に可動子１と接触しないように離間して、可動子１の可動軸方向両側に可動子１を中心にしてほゞ点対称な位置にそれぞれ１つずつ、他方に対する磁極を同極にして配置するようにしてもよい。

〔実施の形態３〕
実施の形態１，２の双安定移動装置１０１，１０２では、第１の固定子４を１組の永久磁石４−１，４−２とし、第２の固定子５を１組の永久磁石５−１，５−２とした。これに対して、実施の形態３の双安定移動装置１０３では、図１２に示すように、第１の固定子４を円筒状の永久磁石４−０とし、第２の固定子５を円筒状の永久磁石５−０とする。図１３に図１２（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図を示す。

この実施の形態３の双安定移動装置１０３において、第１の固定子４は、可動軸Ｚと中心をほゞ合わせて配置され、可動子１と接触しないような内径を持つ径方向に着磁された円筒状の永久磁石４−０とされている。この例では、図１３に示されているように、円筒状の永久磁石４−０の可動軸Ｚ側に面する内径の上側の面がＮ極、下側の面がＳ極とされている。

また、第２の固定子５は、可動軸Ｚと中心をほゞ合わせて配置され、可動子１と接触しないような内径を持つ径方向に着磁された円筒状の永久磁石５−０とされている。この例では、図１３に示されているように、円筒状の永久磁石５−０の可動軸Ｚ側に面する内径の上側の面がＳ極、下側の面がＮ極とされている。

すなわち、この実施の形態３の双安定移動装置１０３において、永久磁石の形状は異なるが、実施の形態１，２の双安定移動装置１０１，１０２と同様、第１の固定子４の円筒状の永久磁石４−０と第２の固定子５の円筒状の永久磁石５−０とは、それぞれの永久磁石の可動軸方向に対向する磁極が異極となるように、可動子１を挟んで可動軸方向の一方側と他方側とに配置されている。

また、この実施の形態３の構成においても、可動子１の可動軸方向の長さｌは、可動子１を挟んで可動軸方向の両側に配置された第１の固定子４を構成する円筒状の永久磁石４−０と第２の固定子５を構成する円筒状の永久磁石５−０の対向面距離Ｌ以下とされている。

他の構成は実施の形態１，２の双安定移動装置１０１，１０２と同じであり、この実施の形態３の双安定移動装置１０３においても、説明は省略するが、実施の形態１，２の双安定移動装置１０１，１０２と同様の動作が行われる。

〔可動子回転手段について〕
実施の形態１，２，３の双安定移動装置１０１，１０２，１０３では、可動子回転手段８（８Ａ）をソレノイド型電磁コイル６とＬ字型のヨーク７−１，７−２とから構成されたものとしたが、必ずしもこのような構成でなくてもよい。

例えば、図１４に示すように、可動軸Ｚを挟んでその軸芯をほゞ一致させてかつそのコアの一端を対向させて配置した１組のソレノイド型電磁コイル６−１，６−２と、この１組のソレノイド型電磁コイル６−１，６−２のコアの他端を連結するヨーク７とで可動子回転手段８を構成するようにしてもよい。この可動子回転手段８（８Ｂ）では、１組のソレノイド型電磁コイル６−１，６−２のコアの一端を、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１を挟んで対向させている。

また、図１５に示すように、図１に示された構成において、固定子５（４）を構成する永久磁石５−１，５−２（４−１，４−２）の中心と可動軸Ｚとを可動軸Ｚに直交する方向に結ぶ線Ｌ１と、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１を挟んで対向するＬ字型のヨーク７−１，７−２の端部の中心を結ぶ線Ｌ２とを交差させるようにしてもよい。この場合、その交差角度θは、可動軸方向からみて０゜〜４５゜の範囲とすることが好ましい。

また、図１６に示すように、図１４に示された構成においても、固定子５（４）を構成する永久磁石５−１，５−２（４−１，４−２）の中心と可動軸Ｚとを可動軸Ｚに直交する方向に結ぶ線Ｌ１と、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１を挟んで対向するソレノイド型電磁コイル６−１，６−２のコアの軸芯を結ぶ線Ｌ２とを交差させるようにしてもよい。この場合も、その交差角度θは、可動軸方向からみて０゜〜４５゜の範囲とすることが好ましい。

また、図１７に示すように、図１に示された構成において、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１を挟んで対向するＬ字型のヨーク７−１，７−２の端部の中心を結ぶ線Ｌ２と可動軸Ｚとを交わらせないようにしてもよい。図１５に示した構成でも同様である。

また、図１８に示すように、図１４に示された構成においても、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１を挟んで対向するソレノイド型電磁コイル６−１，６−２のコアの軸芯を結ぶ線Ｌ２と可動軸Ｚとを交わらせないようにしてもよい。図１６に示した構成でも同様である。

また、図１９に示すように、図１に示された構成において、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１を挟んで対向するＬ字型のヨーク７−１，７−２の端部の中心を、可動軸Ｚに直交する面内で可動子１の両側にずらすようにしてもよい。図１５、図１７に示された構成でも同様である。

また、図２０に示すように、図１４に示された構成においても、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から可動子１を挟んで対向するソレノイド型電磁コイル６−１，６−２のコアの軸芯を、可動軸Ｚに直交する面内で可動子１の両側にずらすようにしてもよい。図１６、図１８に示された構成でも同様である。

また、図２１に示すように、シャフト２に回転レバー９を取り付け、この回転レバー９に外部から機械的な力（回転トルク）を与えて可動子１を回転させ、可動子１の相対する磁極の位置を入れ替えるようにしてもよい。この構成では、回転レバー９と、この回転レバー９に外部から機械的な力を与える手段によって、可動子回転手段８（８Ｃ）が構成される。なお、図２１には示していないが、回転レバー９に外部から機械的な力を与える手段として、手動やモータ等のアクチュエータなどが考えられる。

また、図２２に示すように、可動子１に対し可動軸Ｚとほゞ直交する方向から進退自在として、１組の回転力発生用の永久磁石１０−１，１０−２を設けるようにしてもよい。

図２２に示した例では、回転力発生用の永久磁石１０−１をＳ極を可動子１側として可動子１の上側に設け、回転力発生用の永久磁石１０−２をＳ極を可動子１側として可動子１の下側に設け、押ボタン１１−１とコイルバネ１２−１とを回転力発生用の永久磁石１０−１に付設することによって、回転力発生用の永久磁石１０−１を可動子１に対して進退自在とし、押ボタン１１−２とコイルバネ１２−２とを回転力発生用の永久磁石１０−２に付設することによって、回転力発生用の永久磁石１０−２を可動子１に対して進退自在としている。

この回転力発生用の永久磁石１０−１，１０−２を用いた可動子回転手段８（８Ｄ）では、可動子１が第１の固定子４に磁気吸引されている場合に、回転力発生用の永久磁石１０−１が可動子１に近づけられた場合、回転力発生用の永久磁石１０−１の可動子１に対向する磁極（Ｓ極）と可動子１の一方の磁極（Ｓ極）との間の磁気反発および他方の磁極（Ｎ極）との磁気吸引によって、可動子１が回転してその回転角度位置が第１の回転角度位置（０゜位置）から第２の回転角度位置（１８０゜位置）に切り換えられる。

また、可動子１が第２の固定子５に磁気吸引されている場合に、回転力発生用の永久磁石１０−２が可動子１に近づけられた場合、回転力発生用の永久磁石１０−２の可動子１に対向する磁極（Ｓ極）と可動子１の一方の磁極（Ｓ極）との間の磁気反発および他方の磁極（Ｎ極）との磁気吸引によって、可動子１が回転してその回転角度位置が第２の回転角度位置（１８０゜位置）から第１の回転角度位置（０゜位置）に切り換えられる。

〔可動子について〕
上述した実施の形態１，２，３では、可動子１（１Ａ）を１つの永久磁石（円柱状の永久磁石）によって構成したが、複数の永久磁石で可動子１を構成するようにしてもよい。可動子１を複数の永久磁石で構成した例を図２３および図２４に示す。

図２３に示した例では、可動子１を３つの円柱状の永久磁石１−１，１−２，１−３で構成するものとし、長さ（可動軸方向の長さ）の長い永久磁石１−１を可動軸方向のほゞ中央に配置し、この永久磁石１−１を挟んでその両側に、長さの短い永久磁石１−２と１−３とを配置している。

この可動子１（１Ｂ）において、永久磁石１−１と永久磁石１−２および１−３とはその直径（相対する磁極方向の長さ）が同じとされ、永久磁石１−１と永久磁石１−２とが非磁性の連結部１ａを挟んで結合され、永久磁石１−１と永久磁石１−３とが非磁性の連結部１ｂを挟んで結合されている。

このように、可動子１を複数の永久磁石で構成とすると、永久磁石の長さや径が大きい場合などに、永久磁石の体積を減らして低コスト化や軽量化などを図ることが可能となる。なお、この可動子１（１Ｂ）において、中央の永久磁石１−１は可動子の回転用の永久磁石とされ、両側の永久磁石１−２，１−３は可動子の可動軸方向の移動保持用の永久磁石とされる。

図２４に示した例でも、可動子１を３つの円柱状の永久磁石１−１，１−２，１−３で構成するものとし、長さ（可動軸方向の長さ）の長い永久磁石１−１を可動軸方向のほゞ中央に配置し、この永久磁石１−１を挟んでその両側に、長さの短い永久磁石１−２と１−３とを配置している。

この可動子１（１Ｃ）において、永久磁石１−１と永久磁石１−２および１−３とはその直径（相対する磁極方向の長さ）が異なり、永久磁石１−１の直径が永久磁石１−２および１−３の直径よりも大きくされている。そして、永久磁石１−１と永久磁石１−２とを非磁性の連結部１ａ’を挟んで結合し、永久磁石１−１と永久磁石１−３とを非磁性の連結部１ｂ’を挟んで結合している。

この可動子１（１Ｃ）において、中央の永久磁石１−１は可動子の回転用の永久磁石とされ、両側の永久磁石１−２，１−３は可動子の可動軸方向の移動保持用の永久磁石とされる。この場合、永久磁石１−２，１−３の直径に比べて永久磁石１−１の直径が大きくされているので、可動子１を少ない力で回転（磁極反転）させることができる。

例えば、図１に示された構成において、可動子１（１Ａ）の可動軸方向の保持力を大きくすると、可動子１を回転させるのにも大きな力が必要になる。このため、図２４に示したような構成の可動子１（１Ｃ）として、省エネルギーを図る。

なお、上述した各実施の形態では、可動子１を構成する永久磁石を円柱状の磁石としているが、必ずしも円柱状の磁石としなくてもよく、円筒状の永久磁石としたり、角型の磁石としてもよい。

例えば、図２４に示した構成において、可動子１（１Ｃ）を構成する永久磁石１−１，１−２，１−３を円筒状の永久磁石とする場合、円柱状の永久磁石と同様にしてその直径を異ならせればよいが、角型の磁石とする場合には、その対向する磁極間の距離（相対する磁極方向の長さ）を異ならせるようにする。

また、上述した各実施の形態では、可動子１を構成する永久磁石を２磁極としているが、４磁極以上（例えば、円柱径方向着磁（円筒の場合は、内周側にも磁極があるため８磁極））の多磁極の永久磁石としてもよい。

図２５に、可動子１を円柱状の永久磁石とし、この円柱状の永久磁石を４磁極とした場合の構成図を示す。図２５（ａ）は正面図であり、図２５（ｂ）は図２５（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図であり、図２５（ｃ）は図２５（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。なお、図２５において、図１に示されているシャフト２や可動子回転手段８などは省略している。

この例では、可動子１の円周方向を４分割し、９０゜間隔で隣接する周方向の面に磁極を形成している。この例では、９０゜間隔で隣接する周方向の第１の面（図２５（ｂ）では上側の面）Ｓ１にＳ極を、第２の面（図２５（ｂ）では左側の面）Ｓ２にＮ極を形成し、第３の面（図２５（ｂ）では下側の面）Ｓ３にＳ極を、第４の面（図２５（ｂ）では右側の面）Ｓ４にＮ極を形成している。

この４磁極の可動子１（１Ｄ）を用いる場合、第１の固定子４において、永久磁石４−１，４−２の磁極方向は、それぞれの磁極方向を他方に対して同じ向きとする。第２の固定子５においても同様に、永久磁石５−１，５−２の磁極方向は、それぞれの磁極方向を他方に対して同じ向きとする。

なお、図２５（ｂ），（ｃ）に点線で示すように、第１の固定子４に永久磁石４−３，４−４を、第２の固定子５に永久磁石５−３，５−４を追加するようにしてもよい。この場合も、永久磁石４−３，４−４の磁極方向、永久磁石５−３，５−４の磁極方向は、それぞれの磁極方向を他方に対して同じ向きとする。

但し、可動子１の永久磁石を４磁極以上の多磁極とした構成では、衝撃で他方向へ移動してしまった場合に、異極が９０゜以内のところにあるので、２磁極の場合の１８０゜に対して、自力で回転しやすくなり、他方向で誤ってラッチしてしまいやすくなるので注意が必要であるが、構成は可能である。

〔その他〕
図２６に可動子１の可動軸方向の力を外部の被動作体へ伝える機構を含む構成を示す。図２６において、図１に示されている第１の固定子４、第２の固定子５、可動子回転手段８は省略している。

図２６において、１３−１および１３−２は可動子１の可動軸方向を規定し、可動軸Ｚを中心として可動子１を回転可能に保持するブッシュであり、可動子１に接続されたシャフト２を軸支する。ブッシュ１３−１および１３−２の位置は固定されている。１４は可動子１の可動軸方向の力を受ける外部の被動作体（例えば、遮断弁の弁体など）であり、ブッシュ１３−１を保持するホルダ１５の裏面側に設けられた複数のピン１６をガイドとしてその可動軸方向への動きが案内されると共に、可動軸Ｚを中心とする回転方向の動きがピン１６によって規制される。

可動子１の一方側に接続されたシャフト２（２−１）は、ブッシュ１３−１を貫通し、被動作体１４の中央部の貫通孔１４ａを抜けて、被動作体１４の内部に達し、その先端に止め輪１７が装着され、回転摺動部とされている。また、可動子１の他方側に接続されたシャフト２（２−２）は、ブッシュ１３−２を貫通し、その先端にストッパ部材１８が固定されている。ストッパ部材１８に対しては、このストッパ部材１８の可動軸方向の一方および他方への移動範囲を規制する移動範囲規制部材１９が設けられている。

図２６に示された状態は、可動子１の回転角度位置が第２の回転角度位置（１８０゜位置）にある状態とされ、可動子１が第２の固定子５に磁気吸引された状態を示している。

この状態から、可動子回転手段８を作動させ、可動子１を可動軸Ｚを中心として回転させると、すなわち可動子１を第２の回転角度位置（１８０゜位置）から第１の回転角度位置（０゜位置）に戻すと、可動子１と第２の固定子５との間に磁気反発力が発生し、可動子１が第２の固定子５から離れるとともに、第１の固定子４との間に発生する磁気吸引力と合わせて、可動子１が可動軸方向の一方側（左方向）へ移動し始める。

この時、可動子１に接続されたシャフト２（２−１）の先端は、回転摺動部として被動作体１４の内部において回転するので、可動子１の可動軸Ｚを中心とする回転力の被動作体１４への伝達は抑制される。すなわち、可動子１に接続されたシャフト２（２−１）が回転しても、被動作体１４が回転することはない。

可動子１が第２の固定子５から離れ、可動軸方向の一方側（左方向）へ移動し始めると、シャフト２（２−１）の先端に押されて、被動作体１４がピン１６に案内されながら左方向へ動く。すなわち、可動子１の可動軸方向の一方側（左方向）への力がシャフト２（２−１）を介して外部の被動作体１４に伝えられ、被動作体１４がピン１６に案内されながら可動軸方向の一方側（左方向）へ動く。

この被動作体１４の動きは、シャフト２（２−２）の先端に固定されたストッパ部材１８が移動範囲規制部材１９の可動軸方向の一方側の規制面１９ａに当接することによって、止められる。すなわち、可動子１の可動軸方向の一方側（左方向）への可動範囲が制限される。

この状態から、可動子回転手段８を作動させ、可動子１を可動軸Ｚを中心として回転させると、すなわち可動子１を第１の回転角度位置（０゜位置）から第２の回転角度位置（１８０゜位置）に戻すと、可動子１と第１の固定子４との間に磁気反発力が発生し、可動子１が第１の固定子４から離れるとともに、第２の固定子５との間に発生する磁気吸引力と合わせて、可動子１が可動軸方向の他方側（右方向）へ移動し始める。

この時、可動子１に接続されたシャフト２（２−１）の先端は、回転摺動部として被動作体１４の内部において回転するので、可動子１の可動軸Ｚを中心とする回転力の被動作体１４への伝達は抑制される。すなわち、すなわち、可動子１に接続されたシャフト２（２−１）が回転しても、被動作体１４が回転することはない。

可動子１が第１の固定子４から離れ、可動軸方向の他方側（右方向）へ移動し始めると、シャフト２（２−１）の先端に装着された止め輪１７に押されて、被動作体１４がピン１６に案内されながら右方向へ動く。すなわち、可動子１の可動軸方向の他方側（右方向）への力がシャフト２（２−１）を介して外部の被動作体１４に伝えられ、被動作体１４がピン１６に案内されながら可動軸方向の他方側（右方向）へ動く。

この被動作体１４の動きは、シャフト２（２−２）の先端に固定されたストッパ部材１８が移動範囲規制部材１９の可動軸方向の他方側の規制面１９ｂに当接することによって、止められる。すなわち、可動子１の可動軸方向の他方側（右方向）への可動範囲が制限される。

なお、図２６においては、シャフト２（２−１）の先端に止め輪１７を装着して回転摺動部としたが、図２７に示すようにベアリング２０を装着して回転摺動部としてもよい。

また、上述した各実施の形態において、永久磁石は、例えば、ネオジムやサマリウムコバルトなどの希土類磁石またはフェライト磁石などからなる。ヨークは、飽和磁束密度や透磁率が大きく、保磁力が小さく、磁気ヒステリシスの小さい軟磁性材料（例えば、電磁鋼板、電磁軟鉄、パーマロイなど）からなる。また、非磁性シャフトは、例えば、アルミ、ＳＵＳ３１６（Ｌ）、真鍮などからなる。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１（１Ａ〜１Ｄ）…可動子、１−１〜１−３…永久磁石、１ａ，１ｂ，１ａ’，１ｂ’…連結部、２（２−１，２−２）…シャフト、３…可動体、４…第１の固定子、４−０〜４−４…永久磁石、４ａ〜４ｅ…ヨーク、５…第２の固定子、５−０〜５−４…永久磁石、５ａ〜５ｅ…ヨーク、６，６−１，６−２…ソレノイド型電磁コイル、７，７−１，７−２…ヨーク、８（８Ａ〜８Ｄ）…可動子回転手段、９…回転レバー、１０−１，１０−２…回転力発生用の永久磁石、１１−１，１１−２…押ボタン、１２−１，１２−２…コイルバネ、１３−１，１３−２…ブッシュ、１４…被動作体、１５…ホルダ、１６…ピン、１７…止め輪、１８…ストッパ部材、１９…移動範囲規制部材、１９ａ，１９ｂ…規制面、２０…ベアリング、１０１，１０２，１０３…双安定型移動装置。

Claims (25)

1. 可動軸方向に移動可能で、かつ前記可動軸を中心として回転可能に保持され、前記可動軸と直交する方向に前記可動軸を挟んで相対する磁極を配置した永久磁石を備える可動子と、
   前記可動子を回転させて、その回転角度位置を第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で切り換えることによって、前記可動子の永久磁石の相対する磁極の位置を入れ替える可動子回転手段と、
   前記可動子を挟んで前記可動軸方向の一方側に位置し、前記可動子が第１の回転角度位置にある場合、前記可動子を磁気吸引保持し、前記可動子が第２の回転角度位置にある場合、前記可動子を磁気反発させる永久磁石を含む部材で構成された第１の固定子と、
   前記可動子を挟んで前記可動軸方向の他方側に位置し、前記可動子が第２の回転角度位置にある場合、前記可動子を磁気吸引保持し、前記可動子が第１の回転角度位置にある場合、前記可動子を磁気反発させる永久磁石を含む部材で構成された第２の固定子と
   を備えることを特徴とする双安定移動装置。
2. 請求項１に記載された双安定移動装置において、
   前記可動子は、
   前記可動軸方向に移動可能で、かつ前記可動軸を中心として回転可能に保持された非磁性シャフトの可動軸方向に接続されている
   ことを特徴とする双安定移動装置。
3. 請求項１又は２に記載された双安定移動装置において、
   前記可動子の永久磁石は、円柱または円筒状とされている
   ことを特徴とする双安定移動装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
   前記第１の固定子および前記第２の固定子は、
   その磁極方向が前記可動軸と平行とされ、それぞれの磁極方向が他方に対して逆向きとされ、前記可動軸を挟んで前記可動軸と直交する方向に前記可動子と接触しないように離間して配置された１組の永久磁石を備え、
   前記第１の固定子の１組の永久磁石と前記第２の固定子の１組の永久磁石とは、それぞれの永久磁石の前記可動軸方向に対向する磁極が異極になるように、前記可動子を挟んで前記可動軸方向の一方側と他方側とに配置されている
   ことを特徴とする双安定移動装置。
5. 請求項４に記載された双安定移動装置において、
   前記第１の固定子の１組の永久磁石および前記第２の固定子の１組の永久磁石は、それぞれその１組の永久磁石の前記可動子と反対側の面を連結するヨークが配置されている
   ことを特徴とする双安定移動装置。
6. 請求項４又は５に記載された双安定移動装置において、
   前記第１の固定子の１組の永久磁石および前記第２の固定子の１組の永久磁石は、それぞれ前記可動子側の面に前記可動軸側に延びたヨークが配置されている
   ことを特徴とする双安定移動装置。
7. 請求項１〜３の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
   前記第１の固定子および前記第２の固定子は、
   その磁極方向が前記可動軸と直交する方向とされ、それぞれの磁極方向が同じ向きとされ、前記可動軸を挟んで前記可動軸と直交する方向に前記可動子と接触しないように離間して配置された１組の永久磁石を備え、
   前記第１の固定子の１組の永久磁石と前記第２の固定子の１組の永久磁石とは、それぞれの永久磁石の前記可動軸方向に対向する磁極が異極になるように、前記可動子を挟んで前記可動軸方向の一方側と他方側とに配置されている
   ことを特徴とする双安定移動装置。
8. 請求項７に記載された双安定移動装置において、
   前記第１の固定子の１組の永久磁石および前記第２の固定子の１組の永久磁石は、それぞれその１組の永久磁石の前記可動軸と反対方向の面を連結するヨークが配置されている
   ことを特徴とする双安定移動装置。
9. 請求項１〜３の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
   前記第１の固定子および前記第２の固定子は、
   前記可動軸と中心をほゞ合わせて配置され、前記可動子と接触しないような内径を持つ径方向に着磁された円筒状の永久磁石を備え、
   前記第１の固定子の円筒状の永久磁石と前記第２の固定子の円筒状の永久磁石とは、それぞれの永久磁石の前記可動軸方向に対向する磁極が異極となるように、前記可動子を挟んで前記可動軸方向の一方側と他方側とに配置されている
   ことを特徴とする双安定移動装置。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子の永久磁石は、
    前記可動軸方向の長さが、前記可動子を挟んで前記可動軸方向の両側に配置された前記第１の固定子を構成する永久磁石と前記第２の固定子を構成する永久磁石の対向面間距離以下である
    ことを特徴とする双安定移動装置。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子回転手段は、
    外部から機械的な力を与えて前記可動子を回転させ、前記可動子の永久磁石の相対する磁極の位置を入れ替える
    ことを特徴とする双安定移動装置。
12. 請求項１〜１０の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子回転手段は、
    前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石に磁界を与えて前記可動子を回転させ、前記可動子の永久磁石の相対する磁極の位置を入れ替える
    ことを特徴とする双安定移動装置。
13. 請求項１２に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子回転手段は、
    ソレノイド型電磁コイルと、このソレノイド型電磁コイルのコアの一端および他端にその一方の端部が接続または一体化された第１および第２のヨークとを備え、
    前記第１および第２のヨークの他方の端部は、
    前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石を挟んで対向している
    ことを特徴とする双安定移動装置。
14. 請求項１２に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子回転手段は、
    前記可動軸を挟んでその軸芯をほゞ一致させてかつそのコアの一端を対向させて配置された第１および第２のソレノイド型電磁コイルと、
    この第１および第２のソレノイド型電磁コイルのコアの他端を連結するヨークとを備え、
    前記第１および第２のソレノイド型電磁コイルのコアの一端は、
    前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石を挟んで対向している
    ことを特徴とする双安定移動装置。
15. 請求項１〜１０の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子回転手段は、
    前記可動子の永久磁石に対し前記可動軸とほゞ直交する方向から進退自在に設けられた第１および第２の回転力発生用の永久磁石を備え、
    前記可動子が前記第１の固定子に磁気吸引されている場合に、前記第１の回転力発生用の永久磁石が前記可動子の永久磁石に近づけられた場合、前記第１の回転力発生用の永久磁石の前記可動子に対向する磁極と前記可動子の永久磁石の一方の磁極との間の磁気反発および他方の磁極との磁気吸引によって、前記可動子が回転してその回転角度位置が前記第１の回転角度位置から前記第２の回転角度位置に切り換えられ、
    前記可動子が前記第２の固定子に磁気吸引されている場合に、前記第２の回転力発生用の永久磁石が前記可動子の永久磁石に近づけられた場合、前記第２の回転力発生用の永久磁石の前記可動子に対向する磁極と前記可動子の永久磁石の一方の磁極との間の磁気反発および他方の磁極との磁気吸引によって、前記可動子が回転してその回転角度位置が前記第２の回転角度位置から前記第１の回転角度位置に切り換えられる
    ことを特徴とする双安定移動装置。
16. 請求項１３に記載された双安定移動装置において、
    前記固定子を構成する永久磁石の中心と前記可動軸とを前記可動軸に直交する方向に結ぶ線と、前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石を挟んで対向する前記第１および第２のヨークの端部の中心を結ぶ線との交差角度が、前記可動軸方向からみて０゜〜４５゜の範囲とされている
    ことを特徴とする双安定移動装置。
17. 請求項１４に記載された双安定移動装置において、
    前記固定子を構成する永久磁石の中心と前記可動軸とを前記可動軸に直交する方向に結ぶ線と、前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石を挟んで対向する前記第１および第２のソレノイド型電磁コイルのコアの軸芯を結ぶ線との交差角度が、前記可動軸方向からみて０゜〜４５゜の範囲とされている
    ことを特徴とする双安定移動装置。
18. 請求項１３又は１６に記載された双安定移動装置において、
    前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石を挟んで対向する前記第１および第２のヨークの端部の中心を結ぶ線と前記可動軸とが交わっていない
    ことを特徴とする双安定移動装置。
19. 請求項１４又は１７に記載された双安定移動装置において、
    前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石を挟んで対向する前記第１および第２のソレノイド型電磁コイルのコアの軸芯を結ぶ線と前記可動軸とが交わっていない
    ことを特徴とする双安定移動装置。
20. 請求項１３，１６，１８の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石を挟んで対向する前記第１および第２のヨークの端部の中心が、前記可動軸に直交する面内で前記可動子の両側にずれている
    ことを特徴とする双安定移動装置。
21. 請求項１４，１７，１９の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動軸とほゞ直交する方向から前記可動子の永久磁石を挟んで対向する前記第１および第２のソレノイド型電磁コイルのコアの軸芯が、前記可動軸に直交する面内で前記可動子の両側にずれている
    ことを特徴とする双安定移動装置。
22. 請求項１〜２１の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子は、前記可動軸と直交する方向に前記可動軸を挟んで相対する磁極を配置した複数の永久磁石
    を備えることを特徴とする双安定移動装置。
23. 請求項２２に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子は、
    前記可動軸方向のほゞ中央に位置する第１の永久磁石と、
    この第１の永久磁石を挟んで前記可動軸方向の両側に位置する第２および第３の永久磁石とを備え、
    前記第１の永久磁石の相対する磁極方向の長さは、前記第２および第３の永久磁石の相対する磁極方向の長さよりも長くされている
    ことを特徴とする双安定移動装置。
24. 請求項１〜２３の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子の可動軸方向の力を、主に外部の被動作体へ伝える一方、前記可動子の可動軸を中心とする回転力の前記被動作体への伝達を抑制する手段
    を備えることを特徴とする双安定移動装置。
25. 請求項１〜２４の何れか１項に記載された双安定移動装置において、
    前記可動子の可動軸方向の可動範囲を制限する手段
    を備えることを特徴とする双安定移動装置。