WO2014148349A1 - 磁気リニアアクチュエータ - Google Patents

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WO2014148349A1
WO2014148349A1 PCT/JP2014/056659 JP2014056659W WO2014148349A1 WO 2014148349 A1 WO2014148349 A1 WO 2014148349A1 JP 2014056659 W JP2014056659 W JP 2014056659W WO 2014148349 A1 WO2014148349 A1 WO 2014148349A1
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WO
WIPO (PCT)
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magnetic
stator
mover
linear actuator
permanent magnets
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Application number
PCT/JP2014/056659
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English (en)
French (fr)
Inventor
上運天　昭司
光晴 田中
Original Assignee
アズビル株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact

Definitions

  • This invention relates to a magnetic linear actuator.
  • linear drive mechanisms in which a movable element reciprocates with respect to a stator, such as a mechanical type, a pneumatic type, and a magnetic type.
  • a mechanical linear drive mechanism that is generally used, there is a combination of a rotary motor and a rack and pinion, or a combination of a rotary motor and a feed screw such as a ball screw or a slide screw.
  • linear actuator capable of two-position control by a simpler mechanism
  • an air cylinder and a solenoid there are an air cylinder and a solenoid.
  • an electromagnetic linear drive mechanism there is generally a linear motor including a coil and a permanent magnet. In this linear motor, since the mover and the stator are not in contact with each other, high-speed operation and high-precision positioning are possible. Further, the linear motor can vary the thrust of the linear motor according to the magnitude of the current.
  • a magnetic linear drive mechanism a magnetic screw type and a magnetic rack and pinion type have been devised.
  • this mechanism As a magnetic screw type linear drive mechanism, for example, there is a mechanism as shown in Patent Document 1. As shown in FIG. 20, this mechanism has a non-magnetic straight rod 201 in a state in which a magnet strip is spirally wound at a constant pitch, and a magnet strip is spiraled at the same pitch as the straight rod 201. And a non-magnetic piece 202 having a round hole wound around the inner surface. The straight round bar 201 is inserted into the round hole of the piece 202 with play. The piece 202 is attached to the guide rail 203. The motor 204 rotates the straight round bar 201.
  • the motor 204 rotates the straight round bar 201
  • the magnetic band formed on the outer surface of the straight round bar 201 and the magnetic band formed on the inner surface of the round hole of the piece 202
  • the single body 202 moves along the guide rail 203. Accordingly, high-speed operation and high-precision positioning can be performed in a state where the straight rod 201 is a stator, the single body 202 is a mover, and the stator and the mover are not in contact with each other.
  • this mechanism includes a gear (pinion) 301 in which a circumferential surface is provided with a gap in the circumferential direction and a magnetized surface 301a formed on the outer circumferential surface thereof, and the same as the magnetized surface 301a of the gear 301 on the upper surface.
  • the rack 302 is formed with a magnetized surface 302a formed at intervals in the length direction at a pitch.
  • the magnetized surface 301 a aligned in the circumferential direction of the gear 301 has the magnetic pole direction as the axial direction of the gear 301 (the front is the S pole and the back is the N pole), and the magnetized surface 302 a aligned in the length direction of the rack 302 is
  • the magnetic pole direction is set to a direction orthogonal to the length direction of the rack 302 (moving direction of the rack 302) (the front is the N pole and the back is the S pole).
  • the gear 301 rotates at a fixed position with its magnetized surface 301 a in contact with the magnetized surface 302 a of the rack 302.
  • the rack 302 moves in the length direction like a normal rack and pinion by the attractive force of the magnetized surface 301a and the magnetized surface 302a. That is, the rack 302 moves in the length direction in a state where the gear 301 is a stator and the rack 302 is a mover and is in contact with the gear 301.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 1-126465 Japanese Patent No. 2777131
  • the mechanical linear drive mechanism has problems such as wear, dust generation and noise, and severe precision required for component parts and their assembly.
  • Air cylinders can be easily controlled in two positions, but require air piping and equipment / equipment dedicated to compressed air. Since the air cylinder needs to constantly supply air even when the mover is fixed to one of the ends, the compressor and solenoid valve required for the air cylinder generally require large electric power. In addition, the ability to control the moving speed is low, and noise such as exhaust noise also becomes a problem.
  • ⁇ Electromagnetic solenoids can be easily controlled in two positions, but power is always required when they are attracted and fixed. This problem can be solved by the latch type, but both have a problem that, in principle, the stroke is short and the noise (suction sound) during operation is large. In principle, it is difficult to control the moving speed.
  • a linear motor which is a typical electromagnetic linear drive means, requires a large current for driving, and is always disadvantageous in terms of energy saving because power is always consumed even when the mover is fixed at a certain position. It often causes troubles due to fever.
  • each magnetic pole on a large number of magnetized surfaces requires a certain area (volume), and thus becomes a stator (gear).
  • Magnets having a large number of magnetized surfaces (hereinafter referred to as “multi-pole magnetized magnets”) inevitably have a large magnet size (gear diameter). Therefore, a large torque is required to rotate the stator (gear), and the motor size and power consumption increase. Further, since the mover (rack) side is also multi-pole, the number of necessary magnets is increased and the size becomes relatively large.
  • the object of the present invention is that the tolerance of the alignment of the magnetic poles of the stator magnet and the mover magnet is large, and the distance between the stator magnet and the mover magnet facing each other (hereinafter referred to as “separation distance”). Is to provide a magnetic linear actuator having a wide tolerance range. More preferably, the present invention is to provide a magnetic linear actuator that is highly efficient in using magnetic force of a magnet, can be reduced in size and weight, and can save power.
  • the present invention provides a stator including a magnet body provided with a permanent magnet that is provided so as to be rotatable about a rotation shaft and a pair of magnetic poles are located on opposite sides of the rotation shaft. And a magnet body including a plurality of main permanent magnets arranged along the movement axis, which is arranged to be movable along a movement axis perpendicular to the rotation axis direction.
  • a magnetic pole position varying means for changing the position of the magnetic pole of the stator by rotating the stator around the rotation axis, and the movable element includes:
  • the permanent magnet of the stator is arranged in the vicinity so as not to contact the stator, and the permanent magnet of the stator forms a magnetic circuit with the main permanent magnet of the mover.
  • the stator has a permanent magnet in which a pair of magnetic poles is located on the opposite side across the rotation axis, and the magnetic lines of force from all the magnetic poles (a pair of magnetic poles) of the stator are on the mover side. Since it is combined with the magnetic field lines of the magnet body, the energy of the permanent magnet can be used effectively. Thereby, the tolerance of alignment of the magnetic poles of the stator magnet and the mover magnet can be increased. It becomes possible to widen the allowable range of the separation distance between the magnets of the stator and the mover facing each other. In addition, the efficiency of using the magnetic force of the magnet can be increased, and it is possible to reduce the size and weight of the magnet.
  • FIG. 1A is a perspective view showing a main part of an embodiment of a magnetic linear actuator according to the present invention.
  • FIG. 1B is a perspective view showing a main part of an embodiment of the magnetic linear actuator according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing lines of magnetic force generated around the stator in the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which the stator is a cylindrical permanent magnet.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the stator is a rectangular permanent magnet.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which the stator is a magnet body composed of a rectangular permanent magnet and a semi-cylindrical magnetic member.
  • FIG. 1A is a perspective view showing a main part of an embodiment of a magnetic linear actuator according to the present invention.
  • FIG. 1B is a perspective view showing a main part of an embodiment of the magnetic linear actuator according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the stator is a magnet body including a columnar magnetic member and a rectangular permanent magnet.
  • FIG. 7 is a view showing the magnetic linear actuator of the present embodiment with the stator on the upper side and the mover on the lower side.
  • FIG. 8A is a plan view showing the positional relationship between the stator and the mover at the center position (origin position) of the moving range of the mover of the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 8B is a front view showing the positional relationship between the stator and the mover at the center position (origin position) of the moving range of the mover of the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 8A is a plan view showing the positional relationship between the stator and the mover at the center position (origin position) of the moving range of the mover of the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 8B is a front view showing the positional relationship between the stator and the mover at
  • FIG. 9A is a diagram illustrating movement in both directions along the moving axis of the mover in the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 9B is a diagram showing movement in both directions along the movement axis of the mover in the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 9C is a diagram illustrating movement in both directions along the movement axis of the mover in the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating movement in one direction along the movement axis of the mover in the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating movement in one direction along the movement axis of the mover in the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating movement in one direction along the movement axis of the mover in the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating movement in one direction along the movement axis of the mover in the magnetic linear actuator according to the present
  • FIG. 10C is a diagram illustrating movement in one direction along the movement axis of the mover in the magnetic linear actuator according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a view exemplifying a mover in which a basic structure is a structure in which a magnetic member is sandwiched between two main permanent magnets, and this basic structure is continued along a movement axis.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating an example of a mover in which permanent magnets are arranged in a Halbach array and movement in one direction along the movement axis.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating an example of a mover in which permanent magnets are arranged in a Halbach array and movement in one direction along the movement axis.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating an example of a mover in which permanent magnets are arranged in a Halbach array and movement in one direction along the movement axis.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating an example of a mover in which permanent magnets are
  • FIG. 12C is a diagram illustrating an example of a mover in which permanent magnets are arranged in a Halbach array and movement in one direction along the movement axis.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a mover in which the basic structure is continued along the movement axis in a structure in which permanent magnets are arranged in a Halbach array.
  • FIG. 14A shows an example of a mover in which a magnetic member is arranged on the stator side of a secondary permanent magnet in a structure in which permanent magnets are arranged in a Halbach array, and movement of the mover in one direction along the moving axis.
  • FIG. 14B shows an example of a mover in which a magnetic member is arranged on the stator side of a secondary permanent magnet in a structure in which permanent magnets are arranged in a Halbach array, and movement of the mover in one direction along the moving axis.
  • FIG. 14C shows an example of a mover in which a magnetic member is arranged on the stator side of a secondary permanent magnet in a structure in which permanent magnets are arranged in a Halbach array, and movement of the mover in one direction along the moving axis.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a mover in which the basic structure is continuous in a structure in which permanent magnets are arranged in a Halbach array and a magnetic member is disposed on the stator side of the secondary permanent magnet.
  • FIG. 16A shows an example of a mover in which a magnetic member is disposed on a surface opposite to the stator side so as to connect main permanent magnets arranged along the movement axis, and along the movement axis of the mover. It is a figure which shows the movement to another direction.
  • FIG. 16B shows an example of a mover in which a magnetic member is arranged on a surface opposite to the stator side so as to connect main permanent magnets arranged along the movement axis, and along the movement axis of the mover.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a mover in which a structure in which two main permanent magnets are connected by one magnetic member is used as a basic structure, and this basic structure is continued along a movement axis.
  • FIG. 18A is a diagram illustrating an example of the shape of a mover (rectangular (rectangular) shape).
  • FIG. 18B is a diagram illustrating an example of the shape of the mover (rectangular (rectangular) shape).
  • FIG. 18C is a diagram illustrating an example of a shape of a mover (a columnar shape).
  • FIG. 18D is a diagram showing an example of the shape of a mover (cylindrical (ring) type).
  • FIG. 18A is a diagram illustrating an example of the shape of a mover (rectangular) shape).
  • FIG. 18B is a diagram illustrating an example of the shape of the mover (rectangular (rectangular) shape).
  • FIG. 18C is a diagram illustrating
  • FIG. 19A is a diagram illustrating a state where the shaft of the movable body is set in the guide holder.
  • FIG. 19B is a diagram illustrating a state where the shaft of the movable body is removed from the guide holder.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of a conventional magnetic screw type mechanism.
  • FIG. 21 is a diagram showing a conventional magnetic rack and pinion type linear drive mechanism.
  • FIG. 22A is a diagram illustrating an example of a cylindrical multi-pole magnetized magnet.
  • FIG. 22B is a diagram illustrating an example of a cylindrical multi-pole magnetized magnet.
  • FIG. 22C is a diagram illustrating an example of a cylindrical multi-pole magnetized magnet.
  • FIG. 22D is a diagram illustrating an example of a cylindrical multi-pole magnetized magnet.
  • FIG. 23A is a diagram illustrating an example of a cylindrical (ring-type) multi-pole magnetized magnet.
  • FIG. 23B is a diagram illustrating an example of a cylindrical
  • a magnetic linear actuator 100 according to the present embodiment includes a stator 1, a mover 2, a motor 3, and a linear guide 4 (bushings 4-1 and 4-2). More specifically, the magnetic linear actuator 100 according to the present embodiment includes, as a stator-side magnet body, a magnet body including a permanent magnet 1A that forms a pair of magnetic poles at positions facing each other with the rotation axis O1 therebetween.
  • the moving axis direction is a direction O2 substantially orthogonal to the direction of the rotation axis O1, and a plurality of main permanent magnets 5-1, 5-2 arranged in the moving axis O2 direction, and these main permanent magnets 5 -1 and 5-2 and the movable member 2 having the magnetic member 6-1 disposed between the movable member side and the stator 1 by rotating the stator 1 around the rotation axis O1.
  • the mover 2 is arranged in the vicinity of the stator 1 with the magnet body on the stator side and the magnet body on the mover side being in non-contact with each other, and the magnet on the mover side.
  • the main permanent magnets 5-1 and 5-2 of the body are on the moving axis O2 direction of the mover 2 It is arranged so as to face the same poles on.
  • the stator 1 has a structure including a magnet body including a permanent magnet 1A that forms a pair of magnetic poles at positions facing each other across the rotation axis O1.
  • a magnet body including a permanent magnet that forms a pair of magnetic poles is referred to as a stator-side magnet body.
  • the mover 2 has a direction substantially perpendicular to the direction of the rotation axis O1 as a movement axis O2, and a plurality of main permanent magnets 5-1 and 5-2 arranged in the direction of the movement axis O2, and between these main permanent magnets.
  • a magnetic member 6-1 disposed in the structure.
  • a plurality of main permanent magnets 5-1, 5-2 arranged in the direction of the moving axis O2 and a magnetic member 6-1 arranged between these main permanent magnets are arranged on the mover side magnet body.
  • the main permanent magnets 5-1 and 5-2 of the magnet body on the mover side are arranged such that the same poles face each other in the direction of the movement axis O2 of the mover 2.
  • the mover 2 is arranged near the stator 1 so that the stator-side magnet body and the mover-side magnet body are not in contact with each other.
  • the stator 1 is a cylindrical permanent magnet. This permanent magnet is magnetized in the radial direction.
  • the stator 1 is fixed to the tip of the rotating shaft 3a of the motor 3 and rotates around the rotation axis O1.
  • the stator 1 includes a permanent magnet in which a pair of magnetic poles (N pole and S pole) are located on opposite sides of the rotation axis O1. Therefore, in the stator 1, as shown in FIG. 2, magnetic lines of force that return from the N pole to the S pole are generated around the stator 1.
  • the magnetic lines of force generated from all the magnetic poles (a pair of magnetic poles) of the stator 1 are combined with the magnetic lines of force of the magnet body on the mover side, so that the energy of the permanent magnet is effectively used. It will be used. That is, in the conventional stator (multi-pole magnetized magnet), the magnetic lines other than a part close to the mover have closed lines of magnetic force between adjacent magnetic poles in the stator (FIGS. 21, 22, and 22). 23), they are not working and are wasted. On the other hand, in the magnetic linear actuator according to the present embodiment, the magnetic field lines coming out of all the magnetic poles (a pair of magnetic poles) of the stator 1 are coupled with the magnetic field lines of the magnet body on the mover side. Is effectively used.
  • the magnetic linear actuator there is no need to precisely adjust the fine pitch of the magnetic poles of the stator 1 and the mover 2 on a one-to-one basis, and a stator made of a multi-pole magnetized magnet is used.
  • a stator made of a multi-pole magnetized magnet is used.
  • the reach of the magnetic force is long and a large magnetic force can be generated, the distance between the stator 1 and the mover 2 can be increased, and the assembly tolerance between the stator 1 and the mover 2 is also increased. Can loosen.
  • the permanent magnet having the above-described configuration for the stator 1 the diameter of the magnet body of the stator can be reduced, so that it is possible to reduce the size and weight and to rotate with low torque.
  • the stator 1 is a columnar permanent magnet (1A), but it may be a cylindrical (ring-shaped) permanent magnet (1B) as shown in FIG.
  • a cylindrical permanent magnet (1A) or a cylindrical permanent magnet (1B) magnetized in the radial direction is used as the stator 1, space is saved. Accordingly, since the movable element 2 can be disposed closer to the movable element 2, a force acting between the stator and the movable element (hereinafter, also referred to as “generated force”) can be increased. Further, the rotational motion of the stator 1 can be smoothly converted into the linear motion of the mover 2.
  • a rectangular parallelepiped permanent magnet (1C) magnetized in the direction orthogonal to the rotation axis O1, that is, in the thickness direction, may be used as the stator 1.
  • a rectangular parallelepiped permanent magnet (1C) magnetized in the direction orthogonal to the rotation axis O1, that is, in the thickness direction, may be used as the stator 1.
  • the mounting structure of the stator 1 can be simplified and the cost can be reduced.
  • stator 1 for example, a magnet body (1E) in which rectangular permanent magnets 1-5 and 1-6 are arranged on both side surfaces of a columnar magnetic member 1-4. You may make it use. When such a magnet body (1E) is used, the amount of permanent magnets used can be reduced and the cost can be reduced.
  • stator 1 including a permanent magnet in which a pair of magnetic poles are located on opposite sides of the rotation axis O1.
  • a magnet body composed only of a permanent magnet having a pair of magnetic poles or a magnet body comprising a pair of magnetic poles composed of a permanent magnet and a magnetic body member is a magnet body on the stator side in the present invention. It corresponds to.
  • the mover 2 is a magnet body provided with its longitudinal direction aligned with the direction of the moving axis O2.
  • Shafts 21 are connected to both ends of the mover 2.
  • the shaft 21 is made of a nonmagnetic material.
  • an integrated body composed of the movable element 2 and the shaft 21 is referred to as a “movable body” and is denoted by reference numeral 22.
  • the moving direction of the movable body 22 (the direction along the moving axis O2 of the movable element 2) is orthogonal to the direction of the rotational axis O1 of the stator 1. Further, the moving direction of the movable body 22 is restricted by inserting the shaft 21 into linear guides (bush) 4-1 and 4-2 arranged with the axis of the movement axis O2 in alignment.
  • the mover 2 is composed of quadrangular columnar main permanent magnets 5-1 and 5-2, and a quadrangular columnar magnetic member 6-1 sandwiched between the main permanent magnets 5-1 and 5-2.
  • the main permanent magnets 5-1 and 5-2 have the same shape, but are arranged in the movement axis direction with the same poles facing each other.
  • the N pole of the main permanent magnet 5-1 and the N pole of the main permanent magnet 5-2 are opposed to each other, and the N pole of the opposing main permanent magnet 5-1 and the N pole of the main permanent magnet 5-2 are opposed to each other.
  • the magnetic member 6-1 is disposed between the two.
  • the magnet body composed of the main permanent magnets 5-1 and 5-2 and the magnetic member 6-1 corresponds to the magnet body on the mover side in the present invention.
  • the mover-side magnet body itself is referred to as the mover 2.
  • the mover 2 does not necessarily have to be the mover-side magnet body itself, and includes a mover-side magnet body. Any configuration may be used.
  • the mover 2 is arranged in the vicinity of the stator 1 so that the magnet body on the stator 1 side and the magnet body on the mover 2 side are separated from each other. Therefore, both become non-contact.
  • the magnetic linear actuator 100 of the present embodiment is arranged with the stator 1 on the upper side and the mover 2 on the lower side so that it can be easily compared with the conventional magnetic rack and pinion type mechanism shown in FIG. Show.
  • this posture will be made with this posture as the basic posture of the magnetic linear actuator 100 of the present embodiment.
  • each magnetic pole of a large number of magnetized surfaces requires a certain area (volume).
  • a multi-pole magnetized magnet as a stator inevitably has a large magnet size (diameter) and a small magnetic force (or magnetic field) generated from each magnetic pole.
  • the magnetic field lines are closed between adjacent magnetic poles, and the reach of the magnetic force (or magnetic flux) is shortened. Therefore, it is necessary to arrange the stator and the mover close to each other, and the assembling tolerance becomes strict. .
  • FIGS. 22A to 22D, FIGS. 23A and 23B show multi-pole magnetized magnets other than those shown in Patent Document 2.
  • FIGS. 22A to 22D are examples of cylindrical multi-pole magnetized magnets.
  • FIG. 23 shows an example of a cylindrical (ring type) multi-pole magnetized magnet.
  • the magnetized surface 301 a of the gear (stator) 301 is in contact with the magnetized surface 302 a of the rack (mover) 302.
  • the magnet body on the stator 1 side and the magnet body on the mover 2 side are not brought into contact with each other, and are orthogonal to the movement axis direction of the mover 2 and the rotation axis direction of the stator 1.
  • the magnet body on the stator 1 side and the magnet body on the mover 2 side are separated by a predetermined distance z.
  • This distance z is called a “separation distance” between the magnet body on the stator 1 side and the magnet body on the mover 2 side. That is, in the present embodiment, the separation distance between the stator 1 and the mover 2 is z.
  • the magnetic pole (for example, S pole) of the stator 1 is the upper surface of the magnetic member 6-1 in the magnet body on the mover 2 side, as shown in FIGS. 8A and 8B.
  • the relationship between the rotational angle position of the stator 1 and the moving position of the mover 2 (magnet body on the mover 2 side) is determined so as to be opposed to the center (this part is the N pole). It has been.
  • the length L along the rotation axis O1 of the stator 1 and the width W of the magnet body on the mover 2 side are substantially equal.
  • the separation distance z between the stator 1 and the magnet body on the mover 2 side is such that the magnetic lines of force from the stator 1 at the origin position of the magnet body on the mover 2 side are the mains of the magnet body on the mover 2 side. It is determined as a distance within a range that can be combined with the magnetic field lines of the permanent magnets 5-1 and 5-2.
  • the separation distance z between the magnet body on the stator 1 side and the magnet body on the mover 2 side is, for example, about several millimeters to 10 millimeters.
  • FIG. 9A shows a coupling state of the magnetic lines of force from the stator 1 at the origin of the magnet body on the side of the mover 2 with the magnetic lines of the main permanent magnets 5-1 and 5-2.
  • the S pole of the stator 1 faces the center of the top surface of the magnetic member 6-1 of the magnet body on the mover 2 side (this part is the N pole). is doing.
  • the magnetic field lines returning from the N pole of the stator 1 and returning to the S pole that is, the magnetic lines of force generated from all the magnetic poles (a pair of magnetic poles) of the stator 1 are the main permanent magnet 5- Combines with the magnetic field lines 1 and 5-2.
  • the magnetic field lines coming out of all the magnetic poles of the stator 1 are combined with the magnetic field lines of the main permanent magnet of the magnet body on the mover 2 side, and the energy of the permanent magnet is used effectively. It becomes. That is, in the conventional stator (multi-pole magnetized magnet), the magnetic lines other than a part close to the mover have closed magnetic lines between adjacent magnetic poles in the stator (FIGS. 21 and 22A). (See FIG. 22D, FIG. 23A, and FIG. 23B). On the other hand, in the magnetic linear actuator 100 according to the present embodiment, the magnetic lines of force generated from all the magnetic poles of the stator 1 are coupled with the magnetic lines of the main permanent magnet of the magnet body on the side of the mover 2. It will be used effectively.
  • the magnetic linear actuator 100 of the present embodiment it is not necessary to precisely match the fine pitch of the magnetic poles of the stator and the mover on a one-to-one basis.
  • a larger magnetic force can be generated and the reach of the magnetic force becomes longer than in the case where a stator composed of a multi-pole magnetized magnet is used. Therefore, the distance between the stator 1 and the mover 2 can be increased, and the assembly tolerance between the stator 1 and the mover 2 can be loosened.
  • the diameter of the stator 1 can be reduced by adopting the permanent magnet having the above-described configuration for the stator 1, it is possible to reduce the size and weight and to rotate with low torque.
  • the magnetic member 6-1 by disposing the magnetic member 6-1 between the main permanent magnets 5-1 and 5-2, it is possible to solve the difficulty of assembling the same repulsive poles facing each other. Is able to. Further, by disposing the magnetic member 6-1 between the main permanent magnets 5-1 and 5-2, it is possible to increase the magnetic flux generated between the mover and the stator. Thereby, the generation efficiency of the force acting between the stator and the mover, “generated force”, is improved, and the generated force between the stator and the mover can be increased and the mechanism can be downsized.
  • the simplest structure is shown as the magnet body on the movable element 2 side.
  • the magnetic member 6 is sandwiched between the two main permanent magnets 5. It is also possible to enlarge the moving range of the movable element 2 by using the basic structure as a basic structure and continuing this basic structure in the moving axis direction of the movable element 2.
  • main permanent magnets 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 are arranged with their same poles facing each other in the moving axis direction of the mover 2, and the main permanent magnets 5-1 and 5 are arranged. 2 between the main permanent magnets 5-2 and 5-3, and the magnetic member 6-2 between the main permanent magnets 5-3 and 5-4.
  • the magnetic member 6-3 is arranged.
  • the magnetic member 6-1 is disposed between the main permanent magnets 5-1 and 5-2, but FIGS. 12A to 12C correspond to FIGS. 10A to 10C. 12C, between the main permanent magnets 5-1 and 5-2, the direction of the magnetic pole is set as the direction perpendicular to the moving axis direction of the mover 2 and the rotation axis direction of the stator 1, and the sub permanent magnet 7-1 may be arranged.
  • the movable element It is possible to increase the magnetic flux generated (in the direction of the stator (forward and reverse)) and improve the force generation efficiency.
  • FIGS. 14A to 14C show diagrams corresponding to FIGS. 10A to 10C.
  • the magnetic member 8-1 may be arranged on the stator 1 side of the secondary permanent magnet 7-1.
  • the magnetic flux generated from the mover in the direction of the stator (forward and reverse)) is further increased, and the force generation efficiency is increased. It becomes possible to improve.
  • the basic structure is continued in the moving axis direction of the mover 2 so that the moving range of the mover 2 is expanded. May be.
  • main permanent magnets 5-1, 5-2, 5-3 and 5-4 are arranged with their same poles facing each other in the moving axis direction of the mover 2.
  • the secondary permanent magnet 7-1 is placed between the primary permanent magnets 5-1 and 5-2
  • the secondary permanent magnet 7-2 is placed between the primary permanent magnets 5-2 and 5-3
  • the secondary permanent magnet 7-3 is arranged between 3 and 5-4.
  • the secondary permanent magnets 7 are arranged so that the magnetic pole directions of the adjacent secondary permanent magnets 7 are reversed.
  • two main permanent magnets 5 adjacent to each other among the main permanent magnets 5 arranged in the moving axis direction of the mover 2 are combined into one set of main permanent magnets.
  • the distance l1 between both ends (outside) in the moving axis direction of the pair of main permanent magnets 5 is set to be approximately the same as the length of one-turn arcs at both ends of the pair of magnetic poles of the stator 1, By matching the movement of the magnetic pole 1 and the movement of the mover 2, it is possible to perform a smooth and efficient operation.
  • FIGS. 10A to 10C, 12A to 12C, and 14A to 14C are the same applies to the basic structures shown in FIGS. 10A to 10C, 12A to 12C, and 14A to 14C.
  • the N pole of the main permanent magnet 5-1 and the N pole of the main permanent magnet 5-2 are opposed to each other, and the gap between the magnetic poles of the opposed main permanent magnets 5-1 and 5-2.
  • the magnet body on the side of the mover 2 having the magnetic member 6-1 disposed thereon is used, as shown in FIGS. 16A and 16B, the moving axis direction of the mover 2 and the rotation axis direction of the stator 1
  • the direction orthogonal to each other that is, the direction in which the stator 1 and the mover 2 are separated from each other is the magnetic pole direction of the main permanent magnets 5-1 and 5-2, and the magnetic pole direction of the adjacent main permanent magnets 5-1 and 5-2 is reversed.
  • the main permanent magnets 5-1 and 5-2 are arranged in the direction of the movement axis of the mover 2, and are opposite to the stator 1 side of the main permanent magnets 5-1 and 5-2 arranged in the direction of the movement axis of the mover 2.
  • this mover 2 ′ as shown in FIG. 17 as an example, a structure in which two main permanent magnets 5 are connected by one magnetic member 9 is used as a basic structure, and this basic structure is used as a mover.
  • the moving range of the mover 2 may be expanded as a structure that is continuous in the direction of the two moving axes. In this case, it is preferable that the length of the magnetic member 9 is increased and all the adjacent main permanent magnets 5 are connected by one magnetic member 9.
  • the magnetic body member 9 that connects the adjacent main permanent magnets 5 and 5 is provided in the magnet body on the mover 2 ′ side.
  • the body member 9 may not be provided.
  • the main permanent magnets 5-1 and 5-2 and the magnetic member 6-1 constituting the magnet body on the mover 2 side are formed in a quadrangular prism shape, but the shape is not limited thereto.
  • Various shapes and sizes such as cylinders, discs, cylinders, ring shapes, and thin plate shapes, can be used. Examples are shown in FIGS. 18A to 18D.
  • 18A and 18B are examples (2A, 2B) when the magnet body on the mover 2 side is a square (rectangular) type
  • FIG. 18C is an example when the magnet body on the mover 2 side is a column type.
  • (2C) and FIG. 18D are examples (2D) in the case where the magnet body on the side of the mover 2 is a cylindrical (ring) type.
  • the direction perpendicular to the moving axis direction of the mover and the rotation axis direction of the stator is the magnetic pole direction of the main permanent magnet, and the magnetic pole directions of the adjacent main permanent magnets are the same.
  • the main permanent magnets may be arranged in the moving axis direction of the mover.
  • the motor 3 can hold the stopped rotation angle position even when the power is turned off, that is, the magnetic pole position of the stator 1 can be held.
  • a motor having means is used.
  • a stepping motor with a gear, a synchronous motor with a gear, an ultrasonic motor, or the like is used. By using such a motor, it is possible to reduce power consumption.
  • a means for adjusting and fixing the distance between the moving axis O2 and the rotating axis O1 is provided. Thereby, the separation distance z between the stator 1 and the mover 2 can be adjusted, and the maximum thrust of the mover 2 can be adjusted.
  • the linear guides (bush) 4-1 and 4-2 can be divided in a direction orthogonal to the moving axis direction, or guides having an opening.
  • the movable body 22 integrated member of the movable element 2 and the shaft 21
  • the distance between the moving shaft O2 and the rotating shaft O1 is maintained in a worn state (set in the guide holder). It has a structure that can be done. Accordingly, it is possible to easily attach and detach the mover 2 while maintaining the separation distance z between the magnet body on the stator 1 side and the magnet body on the mover 2 side in a wearing state (movable with the stator 1 and movable). The child 2 can be easily separated).
  • a position sensor for detecting the position of the mover 2 is provided. Thereby, based on the position of the needle
  • an outer (outer periphery) yoke (for magnetic shielding) made of a (soft) magnetic material is provided.
  • the use efficiency of the magnetic force of the magnet is high, the size and weight can be reduced, and the power can be saved.
  • the idea of the magnetic screw type and the magnetic rack and pinion type only replaces the teeth of the conventional mechanical linear drive means with magnetic poles, and cannot effectively use the excellent properties of the permanent magnet.
  • the operation is not digital (frame advance) like rack and pinion but analog.
  • it is possible to respond to the needs of a long stroke from the need to linearly operate several millimeters to several tens of millimeters with a simple structure.
  • the mover 2 has compliance in the direction of the movement axis, has an effect of reducing the impact on other objects that give force, and can prevent damage to parts.
  • the spring characteristics can be set to a region having a spring constant or a region having a constant force (spring constant ⁇ 0) depending on the magnetic pole position (angle) of the stator 1 and the position of the mover 2 in the moving axis direction. , Can be used properly according to the application.
  • the mover 2 touches any unscheduled object while moving, or if the stator 1 rotates too much and exceeds the limit, force is applied to the object.
  • the threshold of this excessive force can be set by the separation distance z between the stator 1 and the mover 2.
  • the mover 2 even when the mover 2 is rotated around the movement axis O2 with other power, it can be moved in the movement axis direction.
  • the mover 2 preferably has a cylindrical shape as shown in FIG. 18C or a cylindrical shape as shown in FIG. 18D.
  • an adsorption nozzle is attached to the tip of the mover 2 so that the gas flow path in the nozzle communicates with the inner space of the cylindrical mover 2 and is used as a flow path. By doing so, it can be applied to the lifting and lowering of the suction nozzle and the compliance function in a handling device such as a chip component.
  • an air outlet composed of an outer cone and a middle cone installed on the ceiling in an air conditioner in an office or the like.
  • the stator 1 may be attached to the casing of the outlet and the outer cone side
  • the mover 2 may be attached to the middle cone side.
  • the object itself to which the mover 2 of the magnetic linear actuator of the present invention is attached is provided with a guide mechanism that moves linearly, the shaft 21 and the linear guide (bush) 4 on the mover 2 side.
  • a configuration not equipped with can also be selected.

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Abstract

　固定子（１）を、一対の磁極が回転軸（Ｏ１）を挟んで反対側に位置する構造とする。可動子（２）を、回転軸（Ｏ１）の方向と直交する方向を移動軸（Ｏ２）の方向とし、この移動軸（Ｏ２）方向に並べられた複数の主永久磁石（５－１，５－２）を含む構造とする。可動子２を固定子１の近傍に、固定子１側の永久磁石（１Ａ）と可動子（２）側の磁石体（５－１，５－２、６－１）とを非接触として配置する。　固定子（１）のすべての磁極（一対の磁極）から出る磁力線が可動子（２）側の磁石体（５－１，５－２、６－１）の磁力線と結合するので、永久磁石のエネルギーを有効に使うことができる。したがって、固定子の磁石と可動子の磁石の磁極の位置合わせの許容度が大きく、互いに対向する固定子の磁石と可動子の磁石との間の距離の許容範囲が広い磁気リニアアクチュエータを提供することができる。

Description

磁気リニアアクチュエータ
　この発明は、磁気リニアアクチュエータに関する。
　従来より、固定子に対して可動子が往復移動するリニア駆動機構として、メカ式、空気式、磁気式など、様々なタイプがある。
　一般に使用されているメカ式のリニア駆動機構としては、回転モータとラックアンドピニオンとの組み合わせ、または、回転モータとボールねじやすべりねじ等の送りねじとの組み合わせがある。これらのリニア駆動機構は、高精度の位置決めを可能とする。
　より簡易な機構によって２位置制御ができるリニアアクチュエータとしては、空気シリンダやソレノイドがある。
　電磁式のリニア駆動機構としては、一般的に、コイルと永久磁石などからなるリニアモータがある。このリニアモータでは、可動子と固定子が非接触なので、高速動作や高精度の位置決めが可能である。また、リニアモータは、電流の大きさに応じてリニアモータの推力を可変することができる。
　その他、磁気式のリニア駆動機構としては、磁気ネジ式と磁気ラックアンドピニオン式などが考案されている。
　磁気ネジ式のリニア駆動機構としては、例えば、特許文献１に示されているような機構がある。この機構は、図２０に示されるように、磁石帯を一定のピッチで螺旋状に巻き付けた状態の非磁性体の直丸棒２０１と、磁石帯を直丸棒２０１と同じピッチで螺旋状に内面に巻き付けた状態の丸孔を持った非磁性体の片体２０２とからなる。直丸棒２０１は、片体２０２の丸孔に遊びをもって挿入されている。片体２０２は、ガイドレール２０３に取り付けられている。モータ２０４は直丸棒２０１を回転させる。
　この機構において、直丸棒２０１をモータ２０４が回転すると、直丸棒２０１の外面に形成されている磁石帯と片体２０２の丸孔の内面に形成されている磁石帯との吸引効果によって、片体２０２がガイドレール２０３に沿って移動する。これにより、直丸棒２０１を固定子とし、片体２０２を可動子とし、固定子と可動子とを非接触とさせた状態で、高速動作や高精度の位置決めが可能となる。
　磁気ラックアンドピニオン式のリニア駆動機構としては、例えば、特許文献２に示されているような機構がある。この機構は、図２１に示されるように、その外周面に周方向に間隔を設けて着磁面３０１ａが形成された歯車（ピニオン）３０１と、その上面に歯車３０１の着磁面３０１ａと同ピッチで長さ方向に間隔を設けて着磁面３０２ａが形成されたラック３０２とからなる。歯車３０１の周方向に並ぶ着磁面３０１ａは、その磁極方向を歯車３０１の軸方向（手前がＳ極、奥がＮ極）としており、ラック３０２の長さ方向に並ぶ着磁面３０２ａは、その磁極方向をラック３０２の長さ方向（ラック３０２の移動方向）に対して直交する方向（手前がＮ極、奥がＳ極）としている。
　この機構において、歯車３０１は、固定された位置で、その着磁面３０１ａをラック３０２の着磁面３０２ａと接して回転する。これにより、着磁面３０１ａと着磁面３０２ａとの吸引力によって、通常のラックアンドピニオンのように、ラック３０２が長さ方向に移動する。すなわち、歯車３０１を固定子とし、ラック３０２を可動子とし、歯車３０１に接触した状態で、ラック３０２が長さ方向に移動する。
特開平１－１２６４６５号公報（特許第２７７７１３１号公報） 実開平６－６７９５３号公報
　しかしながら、メカ式のリニア駆動機構では、摩耗、発塵、騒音の問題や、構成部品およびそれらの組付けに要求される精度が厳しいなどの問題がある。
　空気シリンダは、簡易に２位置制御を可能とするが、空気配管や圧縮空気専用の機器・設備を必要とする。空気シリンダは、可動子がどちらか一方の端に固定されている状態でも、常時空気を供給する必要があるため、それに必要となるコンプレッサや電磁弁は一般的に大きな電力を必要とする。また、移動速度の制御能力が低く、排気音などの騒音も問題となる。
　電磁式のソレノイドも、簡易に２位置制御ができるが、吸着固定している状態で常時電力が必要となる。この問題はラッチ型では解決されるが、どちらも原理的にストロークが短く、動作時の騒音（吸着音）が大きいという問題がある。また、原理的に移動速度の制御は困難である。
　電磁式の代表的なリニア駆動手段であるリニアモータでは、駆動に大きな電流が必要であり、可動子をある位置に固定しているときでも電力を常時消費するため、省エネルギーの観点で不利であり、発熱による支障を生じることも多い。
　磁気ネジ式では、それぞれの磁石のピッチを合わせて近接して設置する必要がある。また、シャフト（特許文献１では、直丸棒）の外周面とナット（特許文献１では、丸孔を持った片体）の内周面に螺旋状の磁石帯を形成する必要があるため、必然的にシャフトやナットの径が大きくなる。その結果、シャフトを回転させるために大きなトルクが必要となり、モータサイズと消費電力が大きくなる。また、メカ式の送りねじ等と同様に、精密なリニアガイド機構とシャフトの回転軸受が必要になるため、必然的に質量や形状も大きくなってしまう。
　特許文献２に記載された磁気ラックアンドピニオン式のリニア駆動機構では、磁石から形成したラックと歯車（ピニオン）を接触させているため、磨耗や騒音などの問題は解消できない。また、歯車（ピニオン）の多数の着磁面のそれぞれにおける一対の磁極（Ｎ極とＳ極）の配列方向が回転軸と平行で、かつ、ラックの多数の着磁面のそれぞれにおける一対の磁極の配列方向がこのラックの移動方向に対して垂直であるので、それぞれの着磁面ごとにピッチを合わせ、１対１で対向するように接触して設置する必要がある。そのため、固定子の磁石と可動子の磁石の磁極の位置合わせの許容度が小さい。
　また、特許文献２に記載された磁気ラックアンドピニオン式のリニア駆動機構では、多数の着磁面における各磁極には、ある程度の面積（体積）が必要であるため、固定子（歯車）となる多数の着磁面を有する磁石（以下、「多磁極着磁磁石」という。）は必然的に磁石サイズ（歯車の径）が大きくなる。そのため、固定子（歯車）を回転させるために大きなトルクが必要となり、モータサイズと消費電力とが大きくなる。また、可動子（ラック）側も多磁極なので、必要な磁石の数も多くなり比較的大型になる。
　なお、数ミリ～数１０ミリ程度の距離をリニアに動作させたいというニーズに対しては、上記の磁気式の構造は、いずれもロングストロークのリニア動作を対象にしたものが多いため、しばしば大きさや構造面で無駄が多くなる。
　本発明の目的は、固定子の磁石と可動子の磁石の磁極の位置合わせの許容度が大きく、互いに対向する固定子の磁石と可動子の磁石との間の距離（以下、「離間距離」という。）の許容範囲が広い磁気リニアアクチュエータを提供することにある。また、さらに好ましくは、磁石の磁力の利用効率が高く、小型・軽量化が可能で、省電力化が可能な磁気リニアアクチュエータ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、回転軸を中心にして回転可能に設けられ、一対の磁極が前記回転軸を挟んで反対側に位置する永久磁石を備えた磁石体を固定子側の磁石体として有する固定子と、前記回転軸方向と直交する移動軸に沿って移動可能に設けられ、前記移動軸に沿って並べられた複数の主永久磁石を含む磁石体を可動子側の磁石体として有する可動子と、前記回転軸を中心にして前記固定子を回転させ、前記固定子の磁極の位置を変化させる磁極位置可変手段とを備え、前記可動子は、前記固定子の近傍に前記固定子と非接触として配置され、前記固定子の前記永久磁石は、前記可動子の前記主永久磁石と磁気回路を形成することを特徴とする。
　本発明によれば、固定子は、１対の磁極が回転軸を挟んで反対側に位置する永久磁石を有し、固定子のすべての磁極（一対の磁極）から出る磁力線が可動子側の磁石体の磁力線と結合するので、永久磁石のエネルギーを有効に使うことができる。これにより、固定子の磁石と可動子の磁石の磁極の位置合わせの許容度を大きくできる。対向する固定子の磁石と可動子の磁石との離間距離の許容範囲を広げることが可能となる。また、磁石の磁力の利用効率を高くし、小型・軽量化が可能となり、省電力化も可能となる。
図１Ａは、本発明に係る磁気リニアアクチュエータの一実施の形態の要部を示す斜視図である。 図１Ｂは、本発明に係る磁気リニアアクチュエータの一実施の形態の要部を示す斜視図である。 図２は、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおいて固定子の周囲に発生する磁力線を模式的に示す図である。 図３は、固定子を円筒状の永久磁石とした例を示す図である。 図４は、固定子を矩形状の永久磁石とした例を示す図である。 図５は、固定子を矩形状の永久磁石と半円柱状の磁性体部材とからなる磁石体とした例を示す図である。 図６は、固定子を柱状の磁性体部材と矩形状の永久磁石とかなる磁石体とした例を示す図である。 図７は、本実施の形態の磁気リニアアクチュエータを、固定子を上側、可動子を下側にして示した図である。 図８Ａは、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータの可動子の移動範囲の中央位置（原点位置）における固定子と可動子との位置関係を示す平面図である。 図８Ｂは、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータの可動子の移動範囲の中央位置（原点位置）における固定子と可動子との位置関係を示す正面図である。 図９Ａは、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおける可動子の移動軸に沿った両方向への動きを示す図である。 図９Ｂは、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおける可動子の移動軸に沿った両方向への動きを示す図である。 図９Ｃは、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおける可動子の移動軸に沿った両方向への動きを示す図である。 図１０Ａは、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおける可動子の移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１０Ｂは、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおける可動子の移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１０Ｃは、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおける可動子の移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１１は、２つの主永久磁石間に磁性体部材を挟んだ構造を基本構造とし、この基本構造を移動軸に沿って連続させた可動子を例示する図である。 図１２Ａは、ハルバッハ配列で永久磁石を配置した可動子の例と、その移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１２Ｂは、ハルバッハ配列で永久磁石を配置した可動子の例と、その移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１２Ｃは、ハルバッハ配列で永久磁石を配置した可動子の例と、その移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１３は、ハルバッハ配列で永久磁石を並べる構造において、その基本構造を移動軸に沿って連続させた可動子を例示する図である。 図１４Ａは、ハルバッハ配列で永久磁石を並べた構造において、副永久磁石の固定子側に磁性体部材を配置した可動子の例、および、この可動子の移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１４Ｂは、ハルバッハ配列で永久磁石を並べた構造において、副永久磁石の固定子側に磁性体部材を配置した可動子の例、および、この可動子の移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１４Ｃは、ハルバッハ配列で永久磁石を並べた構造において、副永久磁石の固定子側に磁性体部材を配置した可動子の例、および、この可動子の移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１５は、ハルバッハ配列で永久磁石を並べて副永久磁石の固定子側に磁性体部材を配置した構造において、その基本構造を連続させた可動子を例示する図である。 図１６Ａは、移動軸に沿って並べた主永久磁石同士を連結するように固定子側とは反対側の面に磁性体部材を配置した可動子の例と、この可動子の移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１６Ｂは、移動軸に沿って並べた主永久磁石同士を連結するように固定子側とは反対側の面に磁性体部材を配置した可動子の例と、この可動子の移動軸に沿った一方向への動きを示す図である。 図１７は、２つの主永久磁石同士を１つの磁性体部材で連結させた構造を基本構造とし、この基本構造を移動軸に沿って連続させた可動子の例を示す図である。 図１８Ａは、可動子の形状の一例（角形（矩形）型）を示す図である。 図１８Ｂは、可動子の形状の一例（角形（矩形）型）を示す図である。 図１８Ｃは、可動子の形状の一例（円柱型）を示す図である。 図１８Ｄは、可動子の形状の一例（円筒（リング）型）を示す図である。 図１９Ａは、可動体のシャフトをガイドホルダにセットした状態を示す図である。 図１９Ｂは、可動体のシャフトをガイドホルダから外した状態を示す図である。 図２０は、従来の磁気ネジ式の機構の一例を示す図である。 図２１は、従来の磁気ラックアンドピニオン式のリニア駆動機構を示す図である。 図２２Ａは、円柱型の多磁極着磁磁石の一例を示す図である。 図２２Ｂは、円柱型の多磁極着磁磁石の一例を示す図である。 図２２Ｃは、円柱型の多磁極着磁磁石の一例を示す図である。 図２２Ｄは、円柱型の多磁極着磁磁石の一例を示す図である。 図２３Ａは、円筒型（リング型）の多磁極着磁磁石の一例を示す図である。 図２３Ｂは、円筒型（リング型）の多磁極着磁磁石の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
　なお、以下では、磁力線／磁束線の混在を避けるため、磁力線でその言葉を統一する。また、図に示した磁力線は、あくまでも代表的なイメージを表したものである。
　図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータの要部を示す斜視図である。
　本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータ１００は、固定子１、可動子２、モータ３、リニアガイド４（ブッシュ４－１，４－２）を備えている。より具体的には、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータ１００は、回転軸Ｏ１を挟んで対向する位置に一対の磁極を作る永久磁石１Ａを備えた磁石体を固定子側の磁石体として有する固定子１と、回転軸Ｏ１方向とほゞ直交する方向Ｏ２を移動軸方向とし、この移動軸Ｏ２方向に並べられた複数の主永久磁石５－１、５－２と、これら主永久磁石５－１、５－２間に配置された磁性体部材６－１とを可動子側の磁石体として有する可動子２と、回転軸Ｏ１を中心にして固定子１を回転させることによって固定子１の磁極の位置を変化させるモータ３とを備え、可動子２は、固定子１の近傍に固定子側の磁石体と可動子側の磁石体とを非接触として配置され、可動子側の磁石体の主永久磁石５－１、５－２は、可動子２の移動軸Ｏ２方向に同極同士を対向させて並べられている。
　本実施の形態において、固定子１は、回転軸Ｏ１を挟んで対向する位置に一対の磁極を作る永久磁石１Ａを備えた磁石体を備えた構造とする。固定子１において、一対の磁極を作る永久磁石を備えた磁石体を固定子側の磁石体と呼ぶ。可動子２は、回転軸Ｏ１方向とほゞ直交する方向を移動軸Ｏ２方向とし、この移動軸Ｏ２方向に並べられた複数の主永久磁石５－１、５－２と、これら主永久磁石間に配置された磁性体部材６－１とを備えた構造とする。可動子２において、移動軸Ｏ２方向に並べられた複数の主永久磁石５－１、５－２と、これら主永久磁石間に配置された磁性体部材６－１とを可動子側の磁石体と呼ぶ。本実施の形態において、可動子側の磁石体の主永久磁石５－１、５－２は、可動子２の移動軸Ｏ２方向に同極同士を対向させて並べた構成とする。また、可動子２は、固定子１の近傍に、固定子側の磁石体と可動子側の磁石体とを非接触として配置する。
　この実施の形態において、固定子１は円柱状の永久磁石である。この永久磁石は径方向に着磁されている。固定子１は、モータ３の回転シャフト３ａの先端に固定されて、回転軸Ｏ１を中心として回転する。
　すなわち、固定子１は、一対の磁極（Ｎ極とＳ極）が回転軸Ｏ１を挟んで反対側に位置する永久磁石を含む。従って、この固定子１では、図２に示すように、固定子１の周囲に、Ｎ極からＳ極に戻る磁力線が発生する。
　これにより、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおいて、固定子１のすべての磁極（一対の磁極）から出る磁力線が、可動子側の磁石体の磁力線と結合し、永久磁石のエネルギーが有効に使われるものとなる。すなわち、従来技術の固定子（多磁極着磁磁石）では、可動子に近接している一部分以外の磁極は、固定子内の隣接する磁極間で磁力線が閉じており（図２１、図２２、図２３参照）、仕事をしておらず、無駄になっている。これに対し、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおいては、固定子１のすべての磁極（一対の磁極）から出る磁力線が、可動子側の磁石体の磁力線と結合するので、永久磁石のエネルギーが有効に使われるものとなる。
　また、本実施の形態に係る磁気リニアアクチュエータにおいては、固定子１と可動子２の磁極の細かいピッチを精密に１対１で合わせる必要がなくなり、多磁極着磁磁石からなる固定子を用いる場合に比べて、磁力の到達距離が長くて大きい磁力を発生できるようになるため、固定子１と可動子２との距離を離すことができ、固定子１と可動子２との組付け公差もゆるくできる。さらに、固定子１に上記の構成の永久磁石を採用することにより、固定子の磁石体の径を小さくできるため、小型・軽量化、および、低トルクでの回転が可能になる。
　なお、本実施の形態では、固定子１を円柱状の永久磁石（１Ａ）としているが、図３に示すような円筒状（リング状）の永久磁石（１Ｂ）としてもよい。固定子１として径方向に着磁された円柱状の永久磁石（１Ａ）や円筒状の永久磁石（１Ｂ）を用いると、省スペースとなる。したがって、より可動子２に近接配置することができるので、固定子と可動子との間に作用する力（以下、「発生力」ということがある。）を大きくできるようになる。また、固定子１の回転運動を可動子２の直線運動に滑らかに変換できる。
　また、図４に示すように、固定子１として、回転軸Ｏ１に直交する方向、すなわち、厚み方向に着磁された直方体状の永久磁石（１Ｃ）を用いるようにしてもよい。固定子１として直方体状の永久磁石（１Ｃ）を用いると、固定子１の取付構造などを簡素化し、低コスト化することが可能となる。
　また、図５に示すように、固定子１として、厚み方向に着磁された直方体状の永久磁石１－１と、この直方体状の永久磁石１－１の厚み方向の磁極が形成された両面にそれぞれ配置した回転軸Ｏ１に直交する断面が半円の柱状の磁性体からなる部材（以下、「磁性体部材」という。）１－２，１－３とからなる磁石体（１Ｄ）を用いるようにしてもよい。このような磁石体（１Ｄ）でも、磁性体部材の外側部分に磁極が出来るため、径方向に着磁された円柱状の永久磁石（１Ａ）に近い特性を得ることができる。
　また、図６に示すように、固定子１として、例えば、柱状の磁性体部材１－４の両側面に、矩形状の永久磁石１－５，１－６を配置した磁石体（１Ｅ）を用いるようにしてもよい。このような磁石体（１Ｅ）を用いると、永久磁石の使用量を低減し、低コスト化を図ることが可能となる。
　図３～図６にその一例を示したように、一対の磁極が回転軸Ｏ１を挟んで反対側に位置する永久磁石を含む固定子１としては、様々な態様が考えられる。この固定子１において、一対の磁極を持つ永久磁石のみで構成される磁石体、または永久磁石と磁性体部材で構成された一対の磁極を備える磁石体は、本発明における固定子側の磁石体に相当する。
　一方、可動子２は、その移動軸Ｏ２の方向に長手方向を合わせて設けられた磁石体である。可動子２の両端にはシャフト２１が接続されている。シャフト２１は非磁性体からなる。以下、この可動子２とシャフト２１とからなる一体物を「可動体」と呼び、符号２２で示す。
　本実施の形態において、可動体２２の移動方向（可動子２の移動軸Ｏ２に沿った方向）は、固定子１の回転軸Ｏ１の方向と直交する。また、シャフト２１が移動軸Ｏ２に軸芯を合わせて配置されたリニアガイド（ブッシュ）４－１，４－２に挿入されることによって、可動体２２の移動方向は規制されている。
　可動子２は、四角柱状の主永久磁石５－１，５－２と、この主永久磁石５－１と５－２との間に挟まれた四角柱状の磁性体部材６－１とから構成されている。主永久磁石５－１，５－２は同一形状であるが、同極同士を対向させて移動軸方向に並べられている。この例では、主永久磁石５－１のＮ極と主永久磁石５－２のＮ極とを対向させ、この対向する主永久磁石５－１のＮ極と主永久磁石５－２のＮ極との間に磁性体部材６－１を配置している。
　この主永久磁石５－１，５－２と磁性体部材６－１とからなる磁石体が本発明における可動子側の磁石体に相当する。なお、本実施の形態では、可動子側の磁石体そのものを可動子２と呼ぶが、可動子２は、必ずしも可動子側の磁石体そのものでなくてもよく、可動子側の磁石体を含む構成であればよい。
　また、この実施の形態において、可動子２は、固定子１の近傍に、固定子１側の磁石体と可動子２側の磁石体とが離間するように配置されている。したがって、両者は非接触となる。図７に、図２１に示した従来の磁気ラックアンドピニオン式の機構と比較し易いように、本実施の形態の磁気リニアアクチュエータ１００を、固定子１を上側、可動子２を下側にして示す。以下、この姿勢を本実施の形態の磁気リニアアクチュエータ１００の基本姿勢として、説明を進める。
　例えば、特許文献２に記載された磁気ラックアンドピニオン式のリニア駆動機構（従来技術（図２１））では、多数の着磁面の各磁極には、ある程度の面積（体積）が必要であるため、固定子となる多磁極着磁磁石は、必然的に磁石サイズ（径）が大きくなり、各磁極から発生する磁力（または、磁界）は小さくなる。また、近接する磁極間で磁力線（磁束線）が閉じてしまい、磁力（または、磁束）の届く範囲も短くなるため、固定子と可動子を近接配置する必要があり、組付け公差も厳しくなる。
　参考として、図２２Ａ～図２２Ｄ，図２３Ａ、図２３Ｂに、特許文献２に示された以外の多磁極着磁磁石を示す、図２２Ａ～図２２Ｄは円柱型の多磁極着磁磁石の例であり、図２３は円筒型（リング型）の多磁極着磁磁石の例である。
　図２１と図７とを比較して分かるように、従来の機構では歯車（固定子）３０１の着磁面３０１ａをラック（可動子）３０２の着磁面３０２ａに接触していたのに対し、本実施の形態の磁気リニアアクチュエータ１００では、固定子１側の磁石体と可動子２側の磁石体とは接触させずに、可動子２の移動軸方向および固定子１の回転軸方向と直交する方向に、固定子１側の磁石体と可動子２側の磁石体とを所定距離ｚだけ離した状態としている。この距離ｚを固定子１側の磁石体と可動子２側の磁石体との間の「離間距離」と呼ぶ。すなわち、本実施の形態では、固定子１と可動子２との間の離間距離はｚとなる。
　また、本実施の形態の磁気リニアアクチュエータ１００では、可動子２の移動軸方向（図示左右方向）への移動範囲の中央位置（原点位置）において、すなわち可動子２側の磁石体の図示左右方向への移動範囲の中央位置（原点位置）において、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、固定子１の磁極（例えばＳ極）が可動子２側の磁石体における磁性体部材６－１の上面中央（この部分は、Ｎ極になっている）に対向して位置するように、固定子１の回転角度位置と可動子２（可動子２側の磁石体）の移動位置との関係が定められている。
　なお、本実施の形態において、固定子１の回転軸Ｏ１に沿った長さＬと可動子２側の磁石体の幅Ｗとは、ほゞ等しくされている。また、固定子１と可動子２側の磁石体との間の離間距離ｚは、可動子２側の磁石体の原点位置において、固定子１からの磁力線が可動子２側の磁石体の主永久磁石５－１，５－２の磁力線と結合し得る範囲内の距離として定められている。本実施の形態において、固定子１側の磁石体と可動子２側の磁石体との間の離間距離ｚは、例えば数ミリ～１０ミリ程度とされている。
　図９Ａに可動子２側の磁石体の原点位置における固定子１からの磁力線の主永久磁石５－１，５－２の磁力線との結合状況を示す。可動子２側の磁石体の原点位置において、固定子１のＳ極が可動子２側の磁石体の磁性体部材６－１の上面中央（この部分は、Ｎ極になっている）に対向している。これにより、固定子１のＮ極から出てＳ極に戻る磁力線は、すなわち固定子１のすべての磁極（一対の磁極）から出る磁力線は、可動子２側の磁石体の主永久磁石５－１および５－２の磁力線と結合する。
　このような状態から、図９Ｂに示すように、固定子１を半時計方向へ回転させると、固定子１からの磁力線との結合を保ちながら、可動子２側の磁石体が図中右方向へ移動して行く。この場合、固定子１のＳ極と主永久磁石５－１のＮ極との吸引力によって、固定子１に引きずられながら可動子２側の磁石体が右方向へ移動し、固定子１からの磁力線と主永久磁石５－１との磁力線との結合が徐々に強くなり、固定子１からの磁力線と主永久磁石５－２の磁力線との結合が徐々に解かれて行く。図１０Ａ～図１０Ｃに図９Ａの状態から図９Ｂの状態を少し過ぎるところまで可動子２側の磁石体が移動する過程を示す。
　反対に、図９Ｃに示すように、固定子１を時計方向へ回転させると、固定子１からの磁力線との結合を保ちながら、可動子２側の磁石体が図中左方向へ移動して行く。この場合、固定子１のＳ極と主永久磁石５－２のＮ極との吸引力によって、固定子１に引きずられながら可動子２側の磁石体が左方向へ移動し、固定子１からの磁力線と主永久磁石５－２との磁力線との結合が徐々に強くなり、固定子１からの磁力線と可動子２側の磁石体の主永久磁石５－１の磁力線との結合が徐々に解かれて行く。
　このようにして、本実施の形態では、固定子１のすべての磁極から出る磁力線が、可動子２側の磁石体の主永久磁石の磁力線と結合し、永久磁石のエネルギーが有効に使われるものとなる。すなわち、従来技術の固定子（多磁極着磁磁石）では、可動子に近接している一部分以外の磁極は、固定子内の隣接する磁極間で磁力線が閉じているため（図２１、図２２Ａ～図２２Ｄ、図２３Ａ、図２３Ｂ参照）、仕事をしておらず、無駄になっている。これに対し、本実施の形態の磁気リニアアクチュエータ１００では、固定子１のすべての磁極から出る磁力線が、可動子２側の磁石体の主永久磁石の磁力線と結合するので、永久磁石のエネルギーが有効に使われるものとなる。
　また、本実施の形態の磁気リニアアクチュエータ１００では、固定子と可動子の磁極の細かいピッチを精密に１対１で合わせる必要がなくなる。また、多磁極着磁磁石からなる固定子を用いる場合に比べて、大きい磁力を発生でき、磁力の到達距離が長くなる。そのため、固定子１と可動子２との距離を離すことができ、固定子１と可動子２との組付け公差もゆるくできる。さらに、固定子１に上記の構成の永久磁石を採用することにより、固定子１の径を小さくできるため、小型・軽量化、および、低トルクでの回転が可能になる。
　また、本実施の形態では、主永久磁石５－１と５－２との間に磁性体部材６－１を配置することにより、互いに反発する同極同士を対向させて組み付ける困難さを解決することができている。また、主永久磁石５－１と５－２との間に磁性体部材６－１を配置することにより、可動子と固定子との間に発生する磁束を増加させることが可能となる。これにより、固定子と可動子との間に作用する力、「発生力」の発生効率を向上させ、固定子と可動子との間の発生力アップや機構の小型化が可能となる。
　また、上述した実施の形態では、可動子２側の磁石体として最も単純な構造を示したが、図１１にその一例を示すように、２つの主永久磁石５間に磁性体部材６を挟んだ構造を基本構造とし、この基本構造を可動子２の移動軸方向へ連続させた構造として、可動子２の移動範囲を拡大させるようにしてもよい。
　図１１の例では、可動子２の移動軸方向に主永久磁石５－１，５－２，５－３，５－４を同極同士を対向させて並べ、主永久磁石５－１と５－２との間に磁性体部材６－１を、主永久磁石５－２と５－３との間に磁性体部材６－２を、主永久磁石５－３と５－４との間に磁性体部材６－３を配置した構造としている。
　また、上述した実施の形態では、主永久磁石５－１と５－２との間に磁性体部材６－１を配置するようにしたが、図１０Ａ～図１０Ｃに対応して図１２Ａ～図１２Ｃ示すように、主永久磁石５－１と５－２との間に、その磁極方向を可動子２の移動軸方向および固定子１の回転軸方向に対して直交する方向として、副永久磁石７－１を配置するようにしてもよい。
　主永久磁石５－１と５－２の間に、その磁極方向に直交する方向に副永久磁石７－１を配置すると、すなわちハルバッハ配列で永久磁石を並べるようにすると、さらに、可動子から（固定子（正逆）方向へ）発生する磁束を増加させ、力発生効率を向上させることが可能となる。
　また、図１４Ａ～図１４Ｃに図１０Ａ～図１０Ｃに対応する図を示す。図１４Ａ～図１４Ｃに示すように、ハルバッハ配列で永久磁石を並べた構造において、副永久磁石７－１の固定子１側に磁性体部材８－１を配置するようにしてもよい。副永久磁石７－１の固定子１側に磁性体部材８－１を配置することによって、さらに、可動子から（固定子（正逆）方向へ）発生する磁束を増加させ、力発生効率を向上させることが可能となる。
　また、図１２Ａ～図１２Ｃに示したハルバッハ配列で永久磁石を並べる構造においても、その基本構造を可動子２の移動軸方向へ連続させるようにして、可動子２の移動範囲を拡大させるようにしてもよい。この場合、例えば、図１３にその一例を示すように、可動子２の移動軸方向に主永久磁石５－１，５－２，５－３，５－４を同極同士を対向させて並べ、主永久磁石５－１と５－２との間に副永久磁石７－１を、主永久磁石５－２と５－３との間に副永久磁石７－２を、主永久磁石５－３と５－４との間に副永久磁石７－３を配置するようにする。但し、この構造において、副永久磁石７は、それぞれ隣り合う副永久磁石７の磁極方向を逆として配置するようにする。図１４に示したハルバッハ配列で永久磁石を並べる構造において、その基本構造を可動子２の移動軸方向へ連続させる場合も同様である（図１５参照）。
　また、例えば、図１１、図１３、図１５に示した構造において、可動子２の移動軸方向に並べられた主永久磁石５のうち、隣り合う２つの主永久磁石５を１組の主永久磁石とした場合、この１組の主永久磁石５の移動軸方向両端（外側）間の距離ｌ１を、固定子１の一対の磁極両端の１回転の弧の長さと同程度とすると、固定子１の磁極の動きと可動子２の移動をマッチングさせ、なめらかで効率的な動作を行わせることが可能となる。勿論、図１０Ａ～図１０Ｃ、図１２Ａ～図１２Ｃ、図１４Ａ～図１４Ｃに示した基本構造でも同様である。
　また、上述した実施の形態では、主永久磁石５－１のＮ極と主永久磁石５－２のＮ極とを対向させ、この対向する主永久磁石５－１と５－２との磁極間に磁性体部材６－１を配置した可動子２側の磁石体を用いるようにしたが、図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、可動子２の移動軸方向および固定子１の回転軸方向と直交する方向、すなわち固定子１と可動子２との離間方向を主永久磁石５－１，５－２の磁極方向とし、隣り合う主永久磁石５－１，５－２の磁極方向を逆として主永久磁石５－１，５－２を可動子２の移動軸方向に並べ、可動子２の移動軸方向に並べられた主永久磁石５－１，５－２の固定子１側とは反対側の面に、主永久磁石５－１，５－２同士を連結するように磁性体部材９を配置するようにした可動子２’を用いてもよい。
　また、この可動子２’においても、図１７にその一例を示すように、２つの主永久磁石５同士を１つの磁性体部材９で連結させた構造を基本構造とし、この基本構造を可動子２の移動軸方向へ連続させた構造として、可動子２の移動範囲を拡大させるようにしてもよい。なお、この場合、磁性体部材９の長さを長くし、隣り合うすべての主永久磁石５を１つの磁性体部材９で連結するようにするのが好ましい。
　また、例えば、図１７に示した構造において、可動子２の移動軸方向に並べられた主永久磁石５のうち、隣り合う２つの主永久磁石を１組の主永久磁石とした場合、この１組の主永久磁石５の各磁石の中心間の距離ｌ２を固定子１の一対の磁極両端の半回転の弧の長さと同程度とすると、固定子１の磁極の動きと可動子２の移動をマッチングさせ、なめらかで効率的な動作を行わせることが可能となる。勿論、図１６Ａ、図１６Ｂに示した基本構造でも同様である。
　なお、図１６Ａ、図１６Ｂ、１７に示した例では、可動子２’側の磁石体において、隣り合う主永久磁石５，５間を連結する磁性体部材９を設けるようにしたが、必ずしも磁性体部材９は設けなくてもよい。
　また、上述した実施の形態では、可動子２側の磁石体を構成する主永久磁石５－１，５－２や磁性体部材６－１を四角柱状としたが、このような形状に限らず、円柱、円板、円筒、リング型、薄板状など様々な形状・サイズのものを使用することが可能である。図１８Ａ～図１８Ｄにその例を示す。図１８Ａ、図１８Ｂは可動子２側の磁石体を角形（矩形）型とした場合の例（２Ａ，２Ｂ）であり、図１８Ｃは可動子２側の磁石体を円柱型とした場合の例（２Ｃ）、図１８Ｄは可動子２側の磁石体を円筒（リング）型とした場合の例（２Ｄ）である。
　なお、本発明において、可動子側の磁石体は、可動子の移動軸方向および固定子の回転軸方向と直交する方向を主永久磁石の磁極方向とし、それぞれ隣り合う主永久磁石の磁極方向を逆として、主永久磁石を可動子の移動軸方向に並べた構造としてもよい。
〔固定子の永久磁石の磁極位置可変および保持手段〕
　また、上述した実施の形態において、モータ３としては、電源をオフにしてもその停止した回転角度位置を保持することが可能なモータ、すなわち固定子１の磁極の位置を保持することが可能な手段を有するモータが用いられている。例えば、ギア付きのステッピングモータ、ギア付きのシンクロナスモータ、超音波モータなどが用いられている。このようなモータを用いることによって、小電力化を図ることが可能となる。
〔付加機能〕
　また、本実施の形態では、図示してはいないが、移動軸Ｏ２と回転軸Ｏ１との間の距離を調節・固定する手段が設けられている。これにより、固定子１と可動子２との間の離間距離ｚを調節し、可動子２の最大推力を調節することができる。
　また、本実施の形態では、図１９Ａ、図１９Ｂに示すように、リニアガイド（ブッシュ）４－１，４－２を移動軸方向と直交する方向に分割可能な、あるいは、開口部を持つガイドホルダとすることにより、可動体２２（可動子２とシャフト２１との一体物）を着脱可能とし、移動軸Ｏ２と回転軸Ｏ１の間の距離を着状態（ガイドホルダにセットした状態）で維持できる構造とされている。これにより、固定子１側の磁石体と可動子２側の磁石体との間の離間距離ｚを着状態で維持しつつ、可動子２を容易に着脱することが可能（固定子１と可動子２とを容易に分離することが可能）となる。
　また、本実施の形態では、図示してはいないが、可動子２の位置を検出する位置センサを備えている。これにより、位置センサが検出する可動子２の位置に基づき、より精密な位置制御が可能となる。
　また、本実施の形態では、図示してはいないが、（軟）磁性体からなる（磁気遮蔽用の）外側（外周）ヨークを備えている。これにより、固定子１側の磁石体および可動子２側の磁石体からの周囲への磁束の漏洩を低減することができる。
　以上説明したように、本実施の形態では、磁石の磁力の利用効率が高く、小型・軽量化が可能で、省電力化が可能である。また、磁気ネジ式と磁気ラックアンドピニオン式の発想は、従来のメカ式のリニア駆動手段の歯を磁極に置き換えただけにすぎず、永久磁石の持つ優れた性質を有効に使用できていない。本実施の形態の構造は、動作がラックアンドピニオンのようなデジタル的（コマ送り的）ではなく、アナログ的である。また、本実施の形態の構造によれば、数ミリ～数１０ミリ程度を簡素な構造でリニアに動作させたいというニーズから、ロングストロークのニーズまで対応可能である。
　なお、本実施の形態の可動子２は、移動軸方向にコンプライアンスを持ち、力を与える他の物体への衝撃をやわらげる効果を持ち、部品の破損などを防ぐことができる。また、そのバネ特性は、固定子１の磁極位置（角度）と可動子２の移動軸方向の位置により、バネ定数を持つ領域や力一定の領域（バネ定数≒0）を設定することができ、用途に合わせ
て使い分けることができる。さらに、可動子２が移動中に何かの予定外の物体に接触したり、固定子１が回転しすぎてリミットを超えて対象物に力を与えてしまった場合、つまり、何らかの原因で可動子２に過大力が発生した場合は、可動子２が移動軸方向と逆方向の安定点（固定子１と可動子２の磁極同士が吸引して安定する位置）まで自動的に後退する回避動作が行われるという効果もあり、事故防止に役立つ。この過大力の閾値は、固定子１と可動子２との間の離間距離ｚで設定できる。
　また、本実施の形態では、他の動力で可動子２を移動軸Ｏ２を中心として回転させている場合でも、移動軸方向に移動させることができる。この場合、可動子２は図１８Ｃに示すような円柱形状や図１８Ｄに示すような円筒形状が好ましい。また、可動子２が図１８Ｄに示すような円筒状の場合は、その先端に吸着ノズルを取り付け、ノズル内の気体流路を円筒状の可動子２の内側空間に連通させて流路として使用することにより、チップ部品などのハンドリング装置において、吸着ノズルの昇降とコンプライアンス機能に応用することも出来る。さらに、可動部を着脱する必要がある用途にも適しており、例えば、オフィスなどの空調において天井に設置されている外コーンと中コーンから構成される吹き出し口で、風向制御のため中コーンを可動部として昇降させ、かつ、設置やメンテナンス時に中コーンを着脱する必要がある用途などにも好適である。この場合は、固定子１を吹き出し口の筐体や外コーン側、可動子２を中コーン側に取り付けるとよい。この場合のように、本発明の磁気リニアアクチュエータの可動子２を取付ける対象物自体がリニアに移動するガイド機構を備えたものであれば、可動子２側にシャフト２１やリニアガイド（ブッシュ）４を備えていない構成も選択可能である。
〔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…固定子、２，２’…可動子、３…モータ、３ａ…回転シャフト、４（４－１，４－２）…リニアガイド（ブッシュ）、５（５－１～５－４）…主永久磁石、６（６－１～６－３）…磁性体部材、７（７－１～７－３）…副永久磁石、８（８－１～８－３）…磁性体部材、９…磁性体部材、２１…シャフト、２２…可動体、Ｏ１…回転軸、Ｏ２…移動軸、１００…磁気リニアアクチュエータ。

Claims (14)

  1. 　回転軸を中心にして回転可能に設けられ、一対の磁極が前記回転軸を挟んで反対側に位置する永久磁石を備えた磁石体を固定子側の磁石体として有する固定子と、
    　前記回転軸方向と直交する移動軸に沿って移動可能に設けられ、前記移動軸に沿って並べられた複数の主永久磁石を含む磁石体を可動子側の磁石体として有する可動子と、
    　前記回転軸を中心にして前記固定子を回転させ、前記固定子の磁極の位置を変化させる磁極位置可変手段とを備え、
    　前記可動子は、
    　前記固定子の近傍に前記固定子と非接触として配置され、
    　前記固定子の前記永久磁石は、前記可動子の前記主永久磁石と磁気回路を形成する
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  2. 　請求項１に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記可動子側の磁石体は、
    　前記移動軸に沿って同極同士を対向させて並べられた複数の主永久磁石と、これら主永久磁石間に配置された磁性体部材とを有する
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  3. 　請求項２に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記主永久磁石間に配置された磁性体部材は、
    　その磁極方向が前記可動子の移動軸方向および前記固定子の回転軸方向に対して直交するように配置された副永久磁石であり、
    　前記副永久磁石が複数ある場合には、
    　それぞれ隣り合う副永久磁石の磁極方向が逆とされている
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  4. 　請求項３に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記副永久磁石の前記固定子側の面に磁性体部材が配置されている
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  5. 　請求項１に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記可動子側の磁石体は、
    　前記主永久磁石それぞれの磁極方向が前記固定子の回転軸方向および前記可動子の移動軸方向に直交し、それぞれ隣り合う前記主永久磁石の磁極方向が互いに逆である
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  6. 　請求項５に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　隣り合う前記主永久磁石同士を連結するように前記固定子側とは反対側の面に磁性体部材が配置されている
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  7. 　請求項２に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記可動子の移動軸方向に並べられた主永久磁石のうち、隣り合う２つの主永久磁石を１組の主永久磁石とした場合、この１組の主永久磁石の移動軸方向両端間の距離が前記固定子側の磁石体の一対の磁極両端の１回転の弧の長さと同程度とされている
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  8. 　請求項５に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記可動子の移動軸方向に並べられた主永久磁石のうち、隣り合う２つの主永久磁石を１組の主永久磁石とした場合、この１組の主永久磁石の各磁石の中心間の距離が前記固定子側の磁石体の一対の磁極両端の半回転の弧の長さと同程度とされている
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  9. 　請求項１に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記固定子側の磁石体は、
    　径方向に着磁された円柱状または円筒状の永久磁石である
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  10. 　請求項１に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記磁極位置可変手段は、
    　ステッピングモータ、シンクロナスモータあるいは超音波モータであり、
    　前記固定子の磁極の位置を保持する手段を備える
    　ことを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  11. 　請求項１に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記回転軸と前記移動軸との間の離間距離を調節・固定する手段
    　を備えることを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  12. 　請求項１に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記可動子を着脱可能とし、着状態で前記回転軸と前記移動軸との間の離間距離を維持する手段
    　を備えることを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  13. 　請求項１に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記可動子の位置を検出する位置センサ
    　を備えることを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
  14. 　請求項１に記載された磁気リニアアクチュエータにおいて、
    　前記固定子側の磁石体および前記可動子側の磁石体からの周囲への磁束の漏洩を低減する磁気遮蔽手段
    　を備えることを特徴とする磁気リニアアクチュエータ。
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