特開 2024-117159 一定力発生器およびそれを備えた機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117159

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】一定力発生器およびそれを備えた機器

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20240822BHJP

   H02K 41/02 20060101ALI20240822BHJP

   F16C 32/04 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

H02K41/02 C

F16C32/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023092

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000229645

【氏名又は名称】日本パルスモーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077838

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 憲保

(74)【代理人】

【識別番号】100129023

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 敬

(72)【発明者】

【氏名】佐山 幸治

【テーマコード（参考）】

3J102

5H641

【Ｆターム（参考）】

3J102AA01

3J102BA06

3J102BA08

3J102BA18

3J102CA28

3J102DA02

3J102DA07

3J102DA12

3J102DA26

3J102DA28

3J102GA20

5H641BB06

5H641BB14

5H641GG02

5H641HH03

5H641JA07

(57)【要約】

【課題】 漏れ磁束を少なく抑えることができる、小型の一定力発生器を提供すること。
【解決手段】 一定力発生器は、軸方向に延在し、筒状の強磁性体から成るケースと、ケース内に配置された筒状のステータと、ステータ内にギャップを空けて配置された棒状のシャフトと、を含む。ステータは、（３６０／Ｎ）度の等角度間隔で、径方向に着磁して隣接して配置されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の主磁石と、Ｎ個の主磁石の各々を周方向で両側から挟み込むように周方向に着磁して配置された偶数個の副磁石とを含む。偶数個の副磁石は、挟み込んだ主磁石の両側を、当該挟み込んだ主磁石の内径側の磁極と同じ極性の磁極となるように挟み込む。シャフトは、少なくとも磁性材料からなるシャフト部分を持つ。
【選択図】 図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延在し、筒状の強磁性体から成るケースと、
前記軸方向に延在して、前記ケース内に配置された筒状のステータと、
前記軸方向に延在して、前記ステータ内にギャップを空けて配置された棒状のシャフトであって、前記ステータに対して移動可能なシャフトと、
を含む一定力発生器において、
前記ステータは、
（３６０／Ｎ）度の等角度間隔で、径方向に着磁して隣接して配置されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の主磁石と、
該Ｎ個の主磁石の各々を周方向で両側から挟み込むように周方向に着磁して配置された偶数個の副磁石であって、挟み込んだ主磁石の両側を、当該挟み込んだ主磁石の内径側の磁極と同じ極性の磁極となるように挟み込む、前記偶数個の副磁石と、
を含み、
前記シャフトは、少なくとも磁性材料からなるシャフト部分を持つ、
ことを特徴とする一定力発生器。

【請求項2】

前記ステータは、前記ケースの内壁面に固着されている、請求項１に記載の一定力発生器。

【請求項3】

前記Ｎは偶数であり、
前記Ｎ個の主磁石は、互いに逆極性となるように径方向に着磁して隣接して配置されている、請求項１に記載の一定力発生器。

【請求項4】

前記Ｎは２であって、
前記ステータは、２個の主磁石と４個の副磁石とから成り、
前記シャフト部分は、前記２個の主磁石の前記内径側の磁極に対向して逆極性の磁極に着磁された１個の永久磁石を含む、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の一定力発生器。

【請求項5】

前記シャフトは、
前記シャフト部分としての磁性シャフトと、
該磁性シャフトから連続して前記軸方向に延在する非磁性シャフトと、
を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の一定力発生器。

【請求項6】

前記Ｎは４であって、
前記ステータは、４個の主磁石と４個の副磁石とから成り、
前記シャフト部分は、
棒状の強磁性体と、
該強磁性体の外周側面に、前記４個の主磁石の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置された、４個の永久磁石と、
から成る、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の一定力発生器。

【請求項7】

前記棒状の強磁性体は、正四角形の断面を持ち、４つの側面を持ち、
前記４個の永久磁石は、前記強磁性体の前記４つの側面に、前記４個の主磁石の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置されている、
請求項６に記載の一定力発生器。

【請求項8】

前記Ｎは８であって、
前記ステータは、８個の主磁石と８個の副磁石とから成り、
前記シャフト部分は、
棒状の強磁性体と、
該強磁性体の外周側面に、前記８個の主磁石の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置された、８個の永久磁石と、
から成る、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の一定力発生器。

【請求項9】

前記棒状の強磁性体は、正八角形の断面を持ち、８つの側面を持ち、
前記８個の永久磁石は、前記強磁性体の前記８つの側面に、前記８個の主磁石の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置されている、
請求項８に記載の一定力発生器。

【請求項10】

前記ケースは円筒状をしており、
前記ステータは円筒状をしており、
前記シャフトは円柱状をしている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の一定力発生器。

【請求項11】

長手方向に延在する被駆動体と、
該被駆動体を長手方向に駆動するリニアモータと、
前記被駆動体に取り付けられ、前記長手方向が前記軸方向である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の一定力発生器と、
を備える機器。

【請求項12】

垂直方向に延在して、互いに対向する第１および第２の側面を持つ被駆動体と、
該被駆動体の前記第１の側面に取り付けられ、前記被駆動体を垂直方向に駆動するリニアモータと、
前記被駆動体の前記第２の側面に取り付けられ、前記垂直方向が前記軸方向である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の一定力発生器と、
を備える機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は一定力発生器に関し、特に、被駆動体を垂直方向に駆動させて使用されるリニアモータに対して、重力に対抗する推力を補助するための推力補助機構として使用される一定力発生器に関する。

【背景技術】

【0002】

リニアモータを、被駆動体を垂直方向に駆動するために使用する場合がある。例えば、少量液体の吸引、吐出を行う分注装置では、被駆動体である分注ヘッドを上下移動（垂直方向に移動）させるためにリニアモータが使用される。

【0003】

このようなリニアモータは、例えば、垂直方向に延在する中心軸を持つモータシャフトと、このモータシャフトの周囲に配置された界磁コイルと、から構成される。モータシャフトは、中心軸方向に着磁した複数の永久磁石を、同磁極同士を対向させて直列に繋ぎ合せた状態で、固定したものである。界磁コイルは、モータシャフトを、ギャップを介して同心状に内包するように、複数の筒状のコイルを直列に繋ぎ合せたものである。このようなリニアモータは、例えば、モータシャフトが可動部、磁界コイルが固定部となるように構成される。このような構成のリニアモータは、コイル固定型リニアモータまたは磁石可動型リニアモータと呼ばれる。

【0004】

一方、上述したコイル固定型（磁石可動型）リニアモータとは異なり、モータシャフトが固定部、界磁コイルが可動部となるように構成された、リニアモータも知られている。このような構成のリニアモータは、磁石固定型リニアモータまたはコイル可動型リニアモータと呼ばれる。

【0005】

上述したコイル固定型（磁石可動型）リニアモータにおいて、界磁コイルは、リニアモータとして三相リニアモータを構成するために、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の少なくとも３個のコイルから成る。そして、三相リニアモータでは、それぞれのコイルに電気的に１２０度の位相差を持つ交流電流を流し、各コイルへの通電を制御する。このように通電を制御することにより、三相リニアモータは、永久磁石から発生される磁界と、コイルに流される電流との作用（いわゆる、フレミングの左手規則）により、モータシャフトを中心軸方向（垂直方向）に駆動する推力が得られるように構成している。

【0006】

このような構成のコイル固定型（磁石可動型）リニアモータにおいては、界磁コイルに電流が流れていない場合、コイルと永久磁石との間に電磁力が働かない。そのため、リニアモータのモータシャフトは、被駆動体とともにそれらの重力により下方向に落ちてしまう。例えば、コイルに電流を流すための電源が急に落ちた場合などに、モータシャフトを含む被駆動体はストンと落下してしまう。この落下した被駆動体は、リニアモータの下に配置されていた機材などにぶつかり、その機材を破損させるおそれがある。

【0007】

尚、前述したように、リニアモータには、複数の種類が存在する。コイル固定型（磁石可動型）リニアモータであろうと、磁石固定型（コイル可動型）リニアモータであろうと、永久磁石をＮＳ交互に直列に並べて、界磁コイルの磁界との吸引反発により動作する。したがって、磁石固定型（コイル可動型）リニアモータにおいても、コイルに通電されていないと、被駆動体はストンと落下してしまう。

【0008】

そこで、このような被駆動体の落下を防止するために、リニアモータを採用した機器には、被駆動体の重力に対抗する推力を補助するための推力補助機構が設けられている。このような落下防止用の推力補助機構としては、従来、圧縮／ひっぱりバネや空気圧縮機、カウンターウエイトなどが用いられている。

【0009】

なお、このような推力補助機構は、被駆動体の落下の防止ばかりでなく、リニアモータの駆動中において、重力に対抗する一定の推力を補助するためにも用いられる。特に、精密な位置制御が要求される上記分注装置においては、リニアモータとして、サーボ制御されるリニアモータ、つまりリニアサーボモータが使用されることが多い。リニアサーボモータをサーボ制御する場合、ゲイン調整という作業が必要になる。負荷が一定な場合には、ゲイン調整を容易に行なうことが可能である。しかしながら、負荷が変動する場合、ゲイン調整をすることが困難である。また、たとえゲイン調整をしたとても、リニアサーボモータは最適な動きをなかなかしないことが知られている。よって、一定の推力を補助する推力補助機構は、このようなリニアサーボモータを採用したときにメリットがある。

【0010】

しかしながら、このような従来の推力補助機能には、それぞれ、次に述べるような欠点がある。

【0011】

詳述すると、圧縮／ひっぱりバネは、たわみ量に比例して復元力が強くなり、力が一定ではない。また、圧縮／ひっぱりバネは、惰性変形するので、高負荷や長時間負荷等によりバネ定数が変化してしまう。さらに、圧縮／ひっぱりバネは、長いほどバネ定数が小さくなるため、たわみ量に対する力の変化が小さくなる。したがって、たわみ量に対する力の変化を小さくするためには、長手方向に十分に長いバネを使う必要がある。もし、長いストロークを駆動するリニアモータをバネで補助しようとした場合、たわみ量に対する力の変化を少なくするためには、かなり長手方向に長いバネを使用しなければならなくなる。

【0012】

空気圧縮機も、バネと同じように、ピストンの圧縮率に比例して力が強くなる。また、空気圧縮機では、空気漏れが発生し、経年による力の変化がある。

【0013】

カウンターバランスは、構造上かなりスペースを必要とする。また、カウンターバランスでは、ワイヤーなどが劣化してしまう。

【0014】

そこで、上述した欠点がない、リニアモータのストロークのどの位置でも一定の力を維持できる、一定力発生器が望まれる。

【0015】

特許文献１は、固定配置された部位と、この固定配置された部位に対して相対的に軸方向に移動可能に配置された部位と、を備えた、「一定力発生器」を開示している。二つの部位の少なくとも一方は、磁気的に伝導性のある領域または永久磁石領域から成る。他方の部位は、永久磁石領域から成る。その永久磁石の磁化は、少なくとも生成された磁束の部分が永久磁石領域から移動可能に配置された部位の運動の軸方向に直角に出て、磁気的に伝導性のある領域に入り、その中で導かれ、磁気的に伝導性のある領域から再び出て、永久磁石領域に帰る。特許文献１は、その実施形態として、中空円筒状の強磁性体からなるケースを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００４／０００４４０５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

上述した特許文献１には、次に述べるような問題がある。

【0018】

特許文献１に開示された一定力発生器では、永久磁石領域から発生された磁束が上記ケースから外部へ多く漏れるという問題がある。漏れ磁束が多い場合、一定力発生器を、上記機器に取り付ける際に、他の磁性体の部品に引き寄せる力が働く。このため、組み立てる際に非常に煩わしくなる。また、漏れ磁束が、リニアモータの駆動や磁気センサに悪影響を及ぼすというおそれもある。

【0019】

このような漏れ磁束を小さく抑えるために、一定力発生器の強磁性体からなるケースの厚みを厚くすることが考えられる。しかしながら、ケースの厚みを厚くすると、一定力発生器のサイズが大きくなってしまう。

【0020】

したがって、本発明の目的は、漏れ磁束を少なく抑えることができる、小型の一定力発生器およびそれを備えた機器を提供することにある。

【0021】

本発明の他の目的は、説明が進むにつれて明らかになるだろう。

【0022】

尚、本発明の説明で示される上方、上端、上部、上面の文言は、本発明に係る一定力発生器が搭載される機器（リニアモータ）における垂直方向（上下方向）のそれらを示し、下方、下端、下部、下面の文言は、本発明に係る一定力発生器が搭載される機器（リニアモータ）における垂直方向（上下方向）のそれらを示すものである。

【課題を解決するための手段】

【0023】

本発明の例示的な態様によれば、軸方向に延在し、筒状の強磁性体から成るケースと；前記軸方向に延在して、前記ケース内に配置された筒状のステータと；前記軸方向に延在して、前記ステータ内にギャップを空けて配置された棒状のシャフトであって、前記ステータに対して移動可能なシャフトと；を含む一定力発生器において、前記ステータは、（３６０／Ｎ）度の等角度間隔で、径方向に着磁して隣接して配置されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の主磁石と；該Ｎ個の主磁石の各々を周方向で両側から挟み込むように周方向に着磁して配置された偶数個の副磁石であって、挟み込んだ主磁石の両側を、当該挟み込んだ主磁石の内径側の磁極と同じ極性の磁極となるように挟み込む、前記偶数個の副磁石と；を含み、前記シャフトは、少なくとも磁性材料からなるシャフト部分を持つ、ことを特徴とする一定力発生器が得られる。

【0024】

上記一定力発生器において、前記ステータは、前記ケースの内壁面に固着されてよい。また、前記Ｎは偶数であることが好ましい。この場合、前記Ｎ個の主磁石は、互いに逆極性となるように径方向に着磁して隣接して配置されることが望ましい。

【0025】

上記一定力発生器において、前記Ｎは２であってよい。この場合、前記ステータは、２個の主磁石と４個の副磁石とから成ってよく、前記シャフト部分は、前記２個の主磁石の前記内径側の磁極に対向して逆極性の磁極に着磁された１ポールの永久磁石を含んでよい。

【0026】

また、上記一定力発生器において、前記シャフトは、前記シャフト部分としての磁性シャフトと；該磁性シャフトから連続して前記軸方向に延在する非磁性シャフトと；を含んでもよい。

【0027】

上記一定力発生器において、前記Ｎは４であってもよい。この場合、前記ステータは、４個の主磁石と４個の副磁石とから成ってよく、前記シャフト部分は、棒状の強磁性体と；該強磁性体の外周側面に、前記４個の主磁石の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置された、４個の永久磁石と；から成ってよい。なお、このような構成の前記棒状の強磁性体は、正四角形の断面を持ち、４つの側面を持ってよい。この場合、前記４個の永久磁石は、前記強磁性体の前記４つの側面に、前記４個の主磁石の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置されることが好ましい。

【0028】

上記一定力発生器において、前記Ｎは８であってもよい。この場合、前記ステータは、８ポールの主磁石と８個の副磁石とから成ってよく、前記シャフト部分は、棒状の強磁性体と；該強磁性体の外周側面に、前記８個の主磁石の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置された、８個の永久磁石と；から成ってよい。なお、このような構成の前記棒状の強磁性体は、正八角形の断面を持ち、８つの側面を持ってよい。この場合、前記８個の永久磁石は、前記強磁性体の前記８つの側面に、前記８個の主磁石の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置されることが好ましい。

【0029】

上記一定力発生器において、前記ケースは円筒状をしており、前記ステータは円筒状をしており、前記シャフトは円柱状をしている、ことが好ましい。

【0030】

本発明の他の例示的な態様によれば、長手方向に延在する被駆動体と；該被駆動体を長手方向に駆動するリニアモータと；前記被駆動体に取り付けられ、前記長手方向が前記軸方向である、上記記載の一定力発生器と；を備える機器が得られる。

【0031】

本発明の更に他の例示的な態様によれば、垂直方向に延在して、互いに対向する第１および第２の側面を持つ被駆動体と；該被駆動体の前記第１の側面に取り付けられ、前記被駆動体を垂直方向に駆動するリニアモータと；前記被駆動体の前記第２の側面に取り付けられ、前記垂直方向が前記軸方向である、上記記載の一定力発生器と；を備える機器が得られる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、漏れ磁束を少なく抑えることができる、小型の一定力発生器およびそれを備えた機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明に係る一定力発生器が搭載される機器を、斜め前方右上方から見た外観斜視図である。

【図2】図１に図示した機器の正面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る一定力発生器の外観斜視図である。

【図4】図３に図示した一定力発生器の正面図である。

【図5】図３に図示した一定力発生器の平面図である。

【図6】図４の線VI－VIについての横断面図である。

【図7】図５の線VII－VIIについての縦断面図である。

【図8】図３に示した一定力発生器の分解斜視図である。

【図9】本発明の第２の実施形態に係る一定力発生器の外観斜視図である。

【図10】図９に図示した一定力発生器の正面図である。

【図11】図９に図示した一定力発生器の平面図である。

【図12】図１０の線XII－XIIについての横断面図である。

【図13】図１１の線XIII－XIIIについての縦断面図である。

【図14】本発明の第３の実施形態に係る一定力発生器の横断面図である。

【図15】本発明の第４の実施形態に係る一定力発生器の横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１および図２を参照して、本発明の理解を容易にするために、本発明に係る一定力発生器が搭載される機器について説明する。図１は機器１００を斜め前方右上方から見た外観斜視図である。図２は機器１００の正面図である。

【0035】

ここでは、図１および図２に示されるように、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用している。図１および図２に図示した状態では、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、Ｘ軸方向は前後方向（奥行方向）であり、Ｙ軸方向は左右方向（幅方向）であり、Ｚ軸方向は上下方向（高さ方向；垂直方向）である。

【0036】

機器１００は、ステージ１１０を含む。ステージ１１０は、水平方向（Ｘ－Ｙ平面と並行）に延在する基底部１１２と、この基底部１１２の前端から垂直方向（Ｙ－Ｚ平面と並行）に延在する取付板１１４とを含む。取付板１１４は、Ｙ－Ｚ平面と並行に、垂直方向に延在する前面１１４ｆを持つ。この取付板１１４の前面１１４ｆには、後述するような、本発明に係る一定力発生器１０と、リニアモータ２０とが取付けられる。

【0037】

機器１００は、取付板１１４の前面１１４ｆからギャップを空けて対向する被駆動体１２０を備える。すなわち、被駆動体１２０の裏面（図示せず）は、取付板１１４の前面１１４ｆから所定距離離間して対向している。被駆動体１２０は、Ｙ－Ｚ平面と並行に、垂直方向に延在する実質的に板形状をしている。被駆動体１２０は、左右方向Ｙで互いに対向する、右側面１２０ｒｓと左側面１２０ｌｓとを持つ。右側面１２０ｒｓおよび左側面１２０ｌｓの各々は、上下方向Ｚ（垂直方向）に延在している。左側面１２０ｌｓは第１の側面とも呼ばれ、右側面１２０ｒｓは第２の側面とも呼ばれる。

【0038】

上記リニアモータ２０は、被駆動体１２０の左側面１２０ｌｓに取り付けられている。一方、一定力発生器１０は、被駆動体１２０の右側面１２０ｒｓに取り付けられている。リニアモータ２０および一定力発生器１０の各々は、上下方向（垂直方向）Ｚに延在している。

【0039】

前述したように、リニアモータ２０は、垂直方向Ｚに延在する中心軸ＣＡを持つモータシャフト２２と、このモータシャフト２２の周囲に配置された界磁コイル（図示せず）と、から構成される。モータシャフト２２は、中心軸ＣＡ方向に着磁した複数の永久磁石を、同磁極同士を対向させて直列に繋ぎ合せた状態で、固定したものである。界磁コイルは、モータシャフト２２を、ギャップを介して同心状に内包するように、複数の筒状のコイルを直列に繋ぎ合せたものである。したがって、図示のリニアモータ２０は、モータシャフト２２が可動部、磁界コイルが固定部となるように構成される、コイル固定型（磁石可動型）リニアモータから成る。

【0040】

リニアモータ２０は、上記界磁コイルを覆う円筒状のケース２４を含む。すなわち、界磁コイルは、このケース２４の内壁面に取り付けられている。ケース２４は、図示しない固定部材を介して、取付板１１４の前面１１４ｆに固定されている。

【0041】

モータシャフト２２の下端部は、下側連結部材２７を介して、被駆動体１２０の左側面１２０ｌｓの下端部に取り付け固定されている。一方、モータシャフト２２の上端部は、上側連結部材２８を介して、被駆動体１２０の左側面１２０ｌｓの上端部に取り付け固定されている。それゆえ、モータシャフト２２を上下動させるのに伴って、被駆動体１２０を上下動させることができる。

【0042】

一定力発生器１０は、上下方向（垂直方向）Ｚと並行な軸方向Ａを持つ。一定力発生器１０は、軸方向Ａに延在する棒状のシャフト１２と、軸方向Ａに延在する筒状のステータ（後述する）と、軸方向Ａに延在するケース１４とを含む。ケース１４は、筒状の強磁性体からなる。筒状のステータは、このケース１４内に配置されている。尚、図示の例では、筒状のステータは、ケース１４の内壁面に固着されている。シャフト１２は、ステータ内にギャップを空けて配置され、ステータに対して移動可能である。

【0043】

ケース１４は、固定部材１６を介して、取付板１１４の前面１１４ｆに固定されている。

【0044】

シャフト１２の下端部は、下側連結部材１７を介して、被駆動体１２０の右側面１２０ｒｓの下端部に取り付け固定されている。一方、シャフト１２の上端部は、上側連結部材１８を介して、被駆動体１２０の右側面１２０ｒｓの上端部に取り付け固定されている。

【0045】

このような構成の一定力発生器１０は、前述したように、モータシャフト２２を含む被駆動体１２０の落下を防止するためのものである。詳述すると、リニアモータ２０の界磁コイルに電流を流すための電源が急に落ちたとする。この場合、モータシャフト２２およびシャフト１２を含む被駆動体１２０には、それらの自重により下方向に重力Ｆ_Ｇが作用する。一定力発生器１０は、この重力Ｆ_Ｇに対抗する推力Ｆ_Ｔを発生するための推力補助機構として働く。前述したように、一定力発生器１０は、リニアモータ２０のストロークのどの位置でも一定の推力Ｆ_Ｔを維持できる。以下の説明では、モータシャフト２２およびシャフト１２を含む被駆動体１２０を、単に、被駆動体１２０と呼ぶことにする。

【0046】

また、前述したように、一定力発生器１０は、被駆動体１２０の落下の防止ばかりでなく、リニアモータ２０の駆動中において、重力Ｆ_Ｇに対抗する一定の推力Ｆ_Ｔを補助するための推力補助機構としても動作可能である。

【0047】

次に、推力補助機構として動作する一定力発生器１０の使用方法について、詳細に説明する。先ず、この一定力発生器１０が単独で、機器１００に取り付けられていない状況を想定する。但し、一定力発生器１０は、軸方向Ａが上下方向（垂直方向）Ｚとなるように配置されているとする。このような状況では、一定力発生器１０は、ステータとシャフト１２とが磁気的に安定している位置（以下、単に「安定位置」と略称する）で止まっている、状態にある。ここで、安定位置とは、シャフト１２の真ん中とステータの真ん中とが一致する点（位置）である。この安定位置において、一定力発生器１０に対してシャフト１２を上下方向（垂直方向）Ｚに押す力を作用させたとする。この場合、一定力発生器１０には、上記安定位置まで戻ろうとする推力が発生する。具体的には、一定力発生器１０に対してシャフト１２を下方向に押す力を作用させたとする。この場合、一定力発生器１０には、上記安定位置まで戻ろうとする、上方向の推力Ｆ_Ｔが発生する。

【0048】

上述したようにシャフト１２を下方向に押した状態で、一定力発生器１０を、図１および図２に示すように、機器１００に取り付けたとする。この場合、一定力発生器１０には、被駆動体１２０を上方向に押し上げようとする推力Ｆ_Ｔが発生する。したがって、リニアモータ２０の界磁コイルに電流を流さない状況においては、一定力発生器１０は、被駆動体１２０に作用する下方向の重力Ｆ_Ｇと上記推力Ｆ_Ｔとが等しくなる平衡位置で止まる、状態になる。このときの平衡位置とは、上記安定位置よりも、一定力発生器１０のシャフト１２が下方向にずれた位置であることは明らかである。

【0049】

上記平衡位置において、リニアモータ２０の界磁コイルに電流を流して、リニアモータ２０のモータシャフト２２を上方向に移動させるように駆動し、その結果、被駆動体１２０を上方向に押し上げようとしたとする。この場合、もし一定力発生器１０のシャフト１２が上述した安定位置よりも上方向に移動してしまうと、一定力発生器１０には、下方向の推力が発生してしまう。そこで、リニアモータ２０のストローク範囲の上限位置は、上記安定位置に規定（制限）される。

【0050】

機器１００に対する一定力発生器１０の取り付けの仕方で、一定力発生器１０を下方向に押すべきか、上方向に押すべきかが変わる。具体的に述べると、図１および図２に示す例では、一定力発生器１０は、ステータ（ケース１４）を取付板１１４に固定し、シャフト１２を可動させる、シャフト可動型一定力発生器である。このようなシャフト可動型一定力発生器では、上述したように、シャフト１２を下に押した状態で、シャフト可動型一定力発生器を機器１００に取り付けることになる。

【0051】

一方、図１および図２に示すようなシャフト可動型一定力発生器とは異なり（逆に）、一定力発生器として、シャフト１２を取付板１１４に固定し、ステータ（ケース１４）を可動させる、シャフト固定型一定力発生器を用いてもよい。このようなシャフト固定型一定力発生器では、シャフト１２を上に押した状態で、シャフト固定型一定力発生器を機器１００に取り付けることになる。この場合にも、シャフト固定型一定力発生器には、被駆動体１２０を上方向に押し上げようとする推力Ｆ_Ｔが発生する。したがって、リニアモータ２０の界磁コイルに電流を流さない状況においては、シャフト固定型一定力発生器は、被駆動体１２０に作用する下方向の重力Ｆ_Ｇと上記推力Ｆ_Ｔとが等しくなる平衡位置で止まる、状態になる。このときの平衡位置とは、上記安定位置よりも、シャフト固定型一定力発生器のシャフト１２が上方向にずれた位置であることは明らかである。

【0052】

尚、図１および図２に示す機器１００では、リニアモータ２０として、モータシャフト２２が可動部、磁界コイルが固定部となるように構成された、コイル固定型（磁石可動型）リニアモータを用いている。しかしながら、リニアモータとして、モータシャフト２２が固定部、磁界コイルが可動部となるように構成された、磁石固定型（コイル可動型）リニアモータを用いてもよいのは勿論である。

【0053】

以上の説明を要約すると、以下のようになる。例えば、図１および図２に示したように、機器１００の被駆動体１２０に１Ｎ（ニュートン）の重力Ｆ_Ｇが作用している場合に、この重力Ｆ_Ｇに対抗するために、一定力発生器１０によって、この１Ｎに等しい力である推力Ｆ_Ｔで補助したとする。この場合、リニアモータ２０の界磁コイルへの非通電時、一定力発生器１０（被駆動体１２０）をどこの位置でも止めることができる。但し、前述したように、リニアモータ２０のストローク範囲の上限位置は、上記安定位置に制限される。

【0054】

これに対して、一定力発生器１０によって、１Ｎよりも大きな力である推力Ｆ_Ｔで補助したとする。この場合、一定力発生器１０（被駆動体１２０）は、上記安定位置または上記安定位置までに設定した上方のエンドポイントで止まることになる。

【0055】

一方、一定力発生器１０によって、１Ｎよりも小さな力である推力Ｆ_Ｔで補助したとする。この場合、一定力発生器１０（被駆動体１２０）は、下方のエンドポイントで止まることになる。

【0056】

なお、一定力発生器１０による上方向の推力Ｆ_Ｔは、界磁コイルへ電流を流すことによりリニアモータ２０を駆動して、被駆動体１２０を下方向に動かす際には、一見すると余計な負荷となりえる。しかしながら、被駆動体１２０を下方向に動かす場合には、被駆動体１２０には常に（もともと）その自重により重力Ｆ_Ｇが作用している。したがって、リニアモータ２０を、その差分（Ｆ_Ｇ－Ｆ_Ｔ）を差し引いた推力で駆動させればよいことになる。この事情は、被駆動体１２０を上方向に動かす場合も同様である。よって、一定力発生器１０による上方向の推力Ｆ_Ｔのおかげで、リニアモータ２０は、一定力発生器１０がない場合に比較して、小さな推力で駆動させればよいことになる。つまり、一定力発生器１０は、被駆動体１２０を上方へ駆動する場合に必要な、リニアモータ２０の推力を補助するためのものであることが分かる。

【0057】

以上の説明から明らかなように、一定力発生器１０を用いることにより、リニアモータ２０を小型化することができる。何故なら、リニアモータの推力を大きくするためには、永久磁石の体積を大きくするか、コイルの巻き数を多くする必要があるため、リニアモータのサイズが大きくなってしまうからである。また、一般的に、リニアモータを構成する永久磁石としては、強い磁力を持つネオジム磁石が使用されている。しかしながら、ネオジム磁石は高価である。よって、永久磁石として、ネオジム磁石以外の安価な永久磁石を備えた、低推力なリニアモータ２０を採用することが可能となり、コスト的にも安価になる。

【0058】

また、図１および図２に図示した機器１００において、被駆動体１２０は、垂直方向Ｚに延在し、互いに対向する第１の側面（左側面１２０ｌｓ）と第２の側面（右側面１２０ｒｓ）とを持っている。そして、リニアモータ２０は、被駆動体１２０の第１の側面（左側面１２０ｌｓ）に取り付けられ、被駆動体１２０を垂直方向Ｚに駆動している。一定力発生器１０は、被駆動体１２０の第２の側面（右側面１２０ｒｓ）に取り付けられ、垂直方向Ｚが軸方向Ａである。

【0059】

しかしながら、本発明が適用される機器は、図１および図２に図示した機器１００に限定されない。一般的に、本発明が適用される機器は、長手方向に延在する被駆動体１２０と、この被駆動体１２０を長手方向に駆動するリニアモータ２０と、被駆動体１２０に取り付けられ、長手方向が軸方向Ａである一定力発生器１０と、を備えるものであってよい。ここでの長手方向は、垂直方向（上下方向）Ｚに限定されず、任意の方向であってよい。

【0060】

［第１の実施形態］
図３乃至図８を参照して、本発明の第１の実施形態に係る一定力発生器１０について説明する。図３は一定力発生器１０の外観斜視図である。図４は一定力発生器１０の正面図である。図５は一定力発生器１０の平面図である。図６は図４の線VI－VIについての横断面図である。図７は図５の線VII－VIIについての縦断面図である。図８は一定力発生器１０の分解斜視図である。図３乃至図８においても、上述した直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用している。

【0061】

図示の一定力発生器１０は、２ポールの場合の一定力発生器である。図示の一定力発生器１０は、円筒状のケース１４と、円筒状のステータ１３と、円柱状のシャフト１２とを備える。なお、本明細書中において、「２ポール」とは、シャフト１２と対向する磁極数を意味する。より具体的には、「２ポール」とは、ステータ１３を構成する主磁石（後述する）の個数が２個である場合を意味する。

【0062】

図６に示されるように、ステータ１３は、２個の主磁石１３－２と、４個の副磁石１３－４とを含む。副磁石１３－４は補助磁石とも呼ばれる。詳述すると、２個の主磁石１３－２は、１８０度の等角度間隔で、互いに逆極性となるように径方向に着磁して配置されている。各主磁石１３－２は、平面視、径方向に一定の幅（厚さ）を持つ円弧状をしている。一方、４個の副磁石１３－４は、２個の主磁石１３－２の各々を周方向で両側から挟み込むように周方向に着磁して配置されている。各副磁石１３－４も、平面視、径方向に一定の幅（厚さ）を持つ円弧状をしている。４個の副磁石１３－４の一対は、挟み込んだ主磁石１３－２の両側を、当該挟み込んだ主磁石１３－２の内径側の磁極と同じ極性の磁極となるように挟み込んでいる。例えば、挟み込んだ主磁石１３－２の内径側の磁極がＮ極であったとする。この場合、その両側の一対の副磁石１３－４は、同じ極性のＮ極となるように、当該挟み込んだ主磁石１３－２を挟み込んでいる。このように、ステータ１３は、１つの主磁石１３－２とそれを挟み込む一対の副磁石１３－４とによって、ハルバッハ構造の永久磁石領域を形成している。ステータ１３は、このようなハルバッハ構造の永久磁石領域以外に、非磁性体から成る一対のスペーサ１３－６を含む。各スペーサ１３－６も、平面視、径方向に一定の幅（厚さ）を持つ円弧状をしている。一対のスペーサ１３－６と一対のハルバッハ構造の永久磁石領域とは、接着剤で接着されて、円筒形のステータ１３が構成される。

【0063】

このような構成の円筒状のステータ１３は、図８に示されるように、強磁性体から成る円筒状のケース１４内に挿入されて、ケース１４の内壁面に接着剤で接着される。これにより、図７に示されるように、ケース１４の内壁面にステータ１３が固着される。その後、ケース１４の両端部は、一対の円環状のエンドキャップ１５－１、１５－２で塞がれる。図７から明らかなように、ケース１４の軸方向Ａの長さＬ１は、ステータ１３の軸方向Ａの長さＬ２よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）。

【0064】

シャフト１２は、少なくとも磁性材料からなるシャフト部分１２－２を持つ。詳述すると、図示のシャフト１２は、シャフト本体１２－４と、シャフト部分１２－２とから構成される。シャフト本体１２－４は、シャフト部分１２－２が挿入される開口１２－４ａを持つ。よって、シャフト部分１２－２は、この開口１２－４ａに挿入された状態で、シャフト本体１２－４に接着剤で接着される。

【0065】

図示のシャフト部分１２－２は、図６に示されるように、上記ステータ１３の２個の主磁石１３－２の内径側の磁極に対して逆極性の磁極に着磁された１個の永久磁石から成る。例えば、主磁石１３－２の内径側の磁極がＮ極であったとする。この場合、それに対向する永久磁石１３－２の磁極はＳ極である。図７から明らかように、シャフト本体１２－４の軸方向Ａの長さＬ３は、ケース１４の軸方向Ａの長さＬ１よりも長い（Ｌ３＞Ｌ１）。一方、１個の永久磁石１２－２の軸方向Ａの長さＬ４は、ケース１４の軸方向Ａの長さＬ１よりも短く、かつ、ステータ１３の軸方向Ａの長さＬ２よりも長い（Ｌ１＞Ｌ４＞Ｌ２）。また、シャフト１２の直径Ｄ１は、ステータ１３の内径Ｄ２よりも小さい（Ｄ１＜Ｄ２）。これにより、シャフト１２は、ステータ１３内にギャップを空けて配置される。尚、図４および図７から明らかなように、シャフト１２は、垂直方向（上下方向）Ｚにおいて、ケース１４より上側に突出した上側部分がケース１４より下側に突出した下側部分よりも長くなっている。これは、当該一定力発生器１０を機器１００（図１および図２参照）へ取り付ける際に、この上側部分をケース１４内に押し込むことを想定しているからである。

【0066】

なお、図１および図２に図示して説明したように、当該一定力発生器１０を機器１００に取り付ける際に、上記ギャップが空くように精度よく位置決めされ取り付けられる。なお、例えば、特許文献１に開示されているように、ステータ１３とシャフト１２との間に摺動性の高い円筒部材を挿入することで、上記ギャップを形成するようにしてもよい。

【0067】

このような構成の一定力発生器１０によれば、たとえケース１４の厚さが薄くても、ステータ１３の永久磁石領域から発生された磁束が、ケース１４から外部へ漏れるのを抑えることができる。何故なら、前述したように、ステータ１３の永久磁石領域はハルバッハ構造をしているからである。よって、漏れ磁束を少なく抑えることができる、小型の一定力発生器１０を提供することができる。

【0068】

［第２の実施形態］
図９乃至図１３を参照して、本発明の第２の実施形態に係る一定力発生器１０Ａについて説明する。図９は一定力発生器１０Ａの外観斜視図である。図１０は一定力発生器１０Ａの正面図である。図１１は一定力発生器１０Ａの平面図である。図１２は図１０の線XII－XIIについての横断面図である。図１３は図１１の線XIII－XIIIについての縦断面図である。図９乃至図１３においても、上述した直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用している。

【0069】

図示の一定力発生器１０Ａも、２ポールの場合の一定力発生器である。図示の一定力発生器１０Ａは、シャフトの構成が相違する点を除いて、上述した第１の実施形態に係る一定力発生器１０と、実質的に同様の構成を有し、動作をする。したがって、シャフトに１２Ａの参照符号を付している。一定力発生器１０Ａにおいて、上述した第１の実施形態に係る一定力発生器１０の構成要素と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、以下では、説明の簡略化のために、相違点についてのみ説明する。

【0070】

図１３に示されるように、シャフト１２Ａは、シャフト部分としての磁性シャフト１２Ａ－２と、非磁性シャフト１２Ａ－４とから構成される。非磁性シャフト１２Ａ－４は、磁性シャフト１２Ａ－２から連続して軸方向Ａに延在している。詳述すると、磁性シャフト１２Ａ－２は、その一端部（上端部）に、雄ネジ１２Ａ－２ａが設けられている。一方、非磁性シャフト１２Ａ－４は、磁性シャフト１２Ａ－２の一端部（上端部）と対向する、一端部（下端部）に、雌ネジ１２Ａ－４ａが切られている。よって、 磁性シャフト１２Ａ－２の雄ネジ１２Ａ－２ａを、非磁性シャフト１２Ａ－４の雌ネジ１２Ａ－４ａに螺合することによって、シャフト１２Ａが形成（構成）される。尚、本第２の実施形態では、締結手段としてネジ部材を用いているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、接着剤を用いた接着や、圧着などの他の締結手段によって、磁性シャフト１２Ａ－２と非磁性シャフト１２Ａ－４とを締結してもよい。なお、磁性シャフト１２Ａ－２は、例えば、鉄等から構成される。一方、非磁性シャフト１２Ａ－４は、非磁性材料、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０３）から構成される。

【0071】

したがって、上述した第１の実施形態に係る一定力発生器１０との主な相違点は、一定力発生器１０Ａは、シャフト部分として、１個の永久磁石１２－２の代わりに、磁性シャフト１２Ａ－２を使用していることである。シャフト部分として磁性シャフト１２Ａ－２を用いているので、一定力発生器１０Ａから発生する推力Ｆ_Ｔは、上述した第１の実施形態に係る一定力発生器１０のそれに比較して弱くなる。しかしながら、このような構成の一定力発生器１０Ａでも、一定の推力Ｆ_Ｔを維持することができる。

【0072】

このような構成の一定力発生器１０Ａによれば、たとえケース１４の厚みが薄くても、ステータ１３の永久磁石領域から発生された磁束が、ケース１４から外部へ漏れるのを抑えることができる。何故なら、前述したように、ステータ１３の永久磁石領域はハルバッハ構造をしているからである。よって、漏れ磁束を少なく抑えることができる、小型の一定力発生器１０Ａを提供することができる。

【0073】

なお、図示の一定力発生器１０Ａは、２ポールの（すなわち、２個の主磁石を備えた）ステータ１３を備えた一定力発生器であるが、後述する実施形態のような、４ポールや８ポールのステータを備えた一定力発生器にも適用されてもよい。すなわち、そのような４ポールや８ポールのステータに対して、シャフト１２Ａを備えるようにしてもよい。なお、「４ポール」とは、ステータを構成する主磁石の個数が４個である場合を意味し、「８ポール」とは、ステータを構成する主磁石の個数が８個である場合を意味する。

【0074】

［第３の実施形態］
図１４を参照して、本発明の第３の実施形態に係る一定力発生器１０Ｂについて説明する。図１４は一定力発生器１０Ｂの横断面図である。図１４においても、上述した直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用している。

【0075】

図示の一定力発生器１０Ｂは、４ポールの場合の一定力発生器である。図示の一定力発生器１０Ｂは、シャフトおよびステータの構成が相違する点を除いて、上述した第１の実施形態に係る一定力発生器１０と、実質的に同様の構成を有し、動作をする。したがって、シャフトおよびステータを、それぞれ、１２Ｂおよび１３Ｂの参照符号で示すことにする。一定力発生器１０Ｂにおいて、上述した第１の実施形態に係る一定力発生器１０の構成要素と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、以下では、説明の簡略化のために、相違点についてのみ説明する。

【0076】

図示のステータ１３Ｂは、４個の主磁石１３Ｂ－２と、４個の副磁石１３Ｂ－４とから成る。４個の主磁石１３Ｂ－２は、９０度の等角度間隔で、互いに逆極性となるように径方向に着磁して隣接して配置されている。各主磁石１３Ｂ－２は、平面視、径方向に一定の幅（厚さ）を持つ円弧状をしている。４個の副磁石１３Ｂ－４は、４個の主磁石１３Ｂ－２の各々を周方向で両側から挟み込むように配置されている。各副磁石１３－Ｂも、平面視、径方向に一定の幅（厚さ）を持つ円弧状をしている。４個の副磁石１３Ｂ－４の隣接する一対は、挟み込んだ主磁石１３Ｂ－２の両側を、当該挟み込んだ主磁石１３Ｂ－２の内径側の磁極と同じ極性の磁極となるように挟み込んでいる。だたし、第１の実施形態に係るステータ１３とは異なり、ステータ１３Ｂはスペーサを有していない。このようにステータ１３Ｂも、ハルバッハ構造の永久磁石領域を備えている。

【0077】

図示のシャフト１２Ｂは、シャフト部分の構成が相違する点を除いて、第１の実施形態に係るシャフト１２と同様の構成を有する。したがって、シャフト部分に１２Ｂ－２の参照符号を付してある。

【0078】

図示のシャフト部分１２Ｂ－２は、棒状の強磁性体１２Ｂ－２２と、４個の永久磁石１２Ｂ－２４とから構成されている。図１４に示されるように、棒状の強磁性体１２Ｂ－２２は、平面視、正四角形の断面を持ち、４つの側面を持つ。４個の永久磁石１２Ｂ－２４は、強磁性体１２Ｂ－２２の４つの側面に配置される。各永久磁石１２Ｂ－２４は、平面視、蒲鉾形をしている。具体的には、４個の永久磁石１２Ｂ－２４は、強磁性体１２Ｂ－２２の４つの側面に接着剤で接着され、固着されている。４個の永久磁石１２Ｂ－２４は、ステータ１３Ｂの４個の主磁石１３Ｂ－２の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置されている。

【0079】

このように、シャフト部分１２Ｂ－２として、強磁性体１２Ｂ－２２と４個の永久磁石１２Ｂ－２４との組み合わせを用いているので、一定力発生器１０Ｂから発生する推力Ｆ_Ｔを、第１の実施形態に係る一定力発生器１０に比較して強くすることができる。そして、このような構成の一定力発生器１０Ｂにおいても、リニアモータ２０のストロークのどの位置でも一定の推力Ｆ_Ｔを維持することができる。

【0080】

このような構成の一定力発生器１０Ｂによれば、たとえケース１４の厚みが薄くても、ステータ１３Ｂの永久磁石領域から発生された磁束が、ケース１４から外部へ漏れるのを抑えることができる。何故なら、前述したように、ステータ１３Ｂの永久磁石領域はハルバッハ構造をしているからである。よって、漏れ磁束を少なく抑えることができる、小型の一定力発生器１０Ｂを提供することができる。

【0081】

なお、シャフト部分１２Ｂ－２の構造（構成）は、図１４に図示したものに限定されない。例えば、棒状の強磁性体として、円柱状の強磁性体を用いてもよい。その場合、４個の永久磁石の各々としては、平面視、瓦形状の永久磁石を、その円柱状の強磁性体の外周側面に張り付けて設ければよい。

【0082】

［第４の実施形態］
図１５を参照して、本発明の第４の実施形態に係る一定力発生器１０Ｃについて説明する。図１５は一定力発生器１０Ｃの横断面図である。図１５においても、上述した直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用している。

【0083】

図示の一定力発生器１０Ｃは、８ポールの場合の一定力発生器である。図示の一定力発生器１０Ｃは、シャフトおよびステータの構成が相違する点を除いて、上述した第１の実施形態に係る一定力発生器１０と、実質的に同様の構成を有し、動作をする。したがって、シャフトおよびステータを、それぞれ、１２Ｃおよび１３Ｃの参照符号で示すことにする。一定力発生器１０Ｃにおいて、上述した第１の実施形態に係る一定力発生器１０の構成要素と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、以下では、説明の簡略化のために、相違点についてのみ説明する。

【0084】

図示のステータ１３Ｃは、８個の主磁石１３Ｃ－２と、８個の副磁石１３Ｃ－４とから成る。８個の主磁石１３Ｃ－２は、４５度の等角度間隔で、互いに逆極性となるように径方向に着磁して隣接して配置されている。各主磁石１３－２は、平面視、径方向に一定の幅（厚さ）を持つ円弧状をしている。８個の副磁石１３Ｃ－４は、８個の主磁石１３Ｃ－２の各々を周方向で両側から挟み込むように配置されている。各副磁石１３Ｃ－４も、平面視、径方向に一定の幅（厚さ）を持つ円弧状をしている。８個の副磁石１３Ｃ－４の隣接する一対は、挟み込んだ主磁石１３Ｃ－２の両側を、当該挟み込んだ主磁石１３Ｃ－２の内径側の磁極と同じ極性の磁極となるように挟み込んでいる。だたし、第１の実施形態に係るステータ１３とは異なり、ステータ１３Ｃはスペーサを有していない。このようにステータ１３Ｃも、ハルバッハ構造の永久磁石領域を備えている。

【0085】

図示のシャフト１２Ｃは、シャフト部分の構成が相違する点を除いて、第１の実施形態に係るシャフト１２と同様の構成を有する。したがって、シャフト部分に１２Ｃ－２の参照符号を付してある。

【0086】

図示のシャフト部分１２Ｃ－２は、棒状の強磁性体１２Ｃ－２２と、８個の永久磁石１２Ｃ－２４とから構成されている。図１５に示されるように、棒状の強磁性体１２Ｃ－２２は、平面視、正八角形の断面を持ち、８つの側面を持つ。８個の永久磁石１２Ｃ－２４は、強磁性体１２Ｃ－２２の８つの側面に配置される。各永久磁石１２Ｃ－２４は、平面視、略円弧状をしている。具体的には、強磁性体１２Ｃ－２２の８つの側面に、８個の永久磁石１２Ｃ－２４は接着剤で接着され、固着されている。８個の永久磁石１２Ｃ－２４は、ステータ１３Ｃの８ポールの主磁石１３Ｃ－２の内径側の磁極と逆極性の磁極に着磁して対向するようにそれぞれ配置されている。

【0087】

このように、シャフト部分１２Ｃ－２として、強磁性体１２Ｃ－２２と８個の永久磁石１２Ｃ－２４との組み合わせを用いているので、一定力発生器１０Ｃから発生する推力Ｆ_Ｔを、第１の実施形態に係る一定力発生器１０に比較して強くすることができる。そして、このような構成の一定力発生器１０Ｃにおいても、リニアモータ２０のストロークのどの位置でも一定の推力Ｆ_Ｔを維持することができる。

【0088】

このような構成の一定力発生器１０Ｃによれば、たとえケース１４の厚さが薄くても、ステータ１３Ｃの永久磁石領域から発生された磁束が、ケース１４から外部へ漏れるのを抑えることができる。何故なら、前述したように、ステータ１３Ｃの永久磁石領域はハルバッハ構造をしているからである。よって、漏れ磁束を少なく抑えることができる、小型の一定力発生器１０Ｃを提供することができる。

【0089】

なお、シャフト部分１２Ｃ－２の構造（構成）は、図１５に図示したものに限定されない。例えば、棒状の強磁性体として、円柱状の強磁性体を用いてもよい。その場合、８個の永久磁石の各々としては、平面視、瓦形状の永久磁石を、その円柱状の強磁性体の外周側面に張り付けて設ければよい。

【0090】

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、本発明のスコープ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。

【0091】

例えば、上述した第１乃至第４の実施形態に係る一定力発生器１０～１０Ｃでは、２ポール、４ポール、および８ポールの場合を例に挙げて説明したが、本発明は、一般的に、Ｎ（Ｎは２以上の整数）ポールの場合に適用可能である。その場合、ステータは、Ｎ個の主磁石と、偶数個の副磁石とを含む。Ｎ個の主磁石は、（３６０／Ｎ）度の等角度間隔で、径方向に着磁して隣接して配置される。そして、偶数個の副磁石は、Ｎ個の主磁石の各々を周方向で両側から挟み込むように周方向に着磁して配置される。偶数個の副磁石の一対は、挟み込んだ主磁石の両側を、当該挟み込んだ主磁石の内径側の磁極と同じ極性の磁極となるように挟み込む。なお、Ｎは偶数であることが好ましい。また、上述した第１乃至第４の実施形態に係る一定力発生器１０～１０Ｃでは、ケースおよびステータは円筒状をしており、シャフトは円柱状をしているが、本発明では、それらの形状はこれに限定されないのは勿論である。例えば、ケースおよびステータは筒状であればよく、シャフトは棒状であってよい。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明に係る一定力発生器は、前述した推力補助機構としての利用にのみに限定されず、一定の推力を必要とする他の機構にも利用され得る。また、本発明に係る一定力発生器は、落下防止のためだけ、または推力補助だけのどちらか一方の用途でのみ使用することも可能である。

【符号の説明】

【0093】

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 一定力発生器
１２、１２Ａ、１２Ｃ シャフト
１２－２、１２Ｂ－２、１２Ｃ－２ シャフト部分
１２Ａ－２ 磁性シャフト
１２Ａ－２ａ 雄ネジ
１２Ｂ－２２、１２Ｃ－２２ 強磁性体
１２Ｂ－２４、１２Ｃ－２４ 永久磁石
１２－４ シャフト本体
１２－４ａ 開口
１２Ａ－４ 非磁性シャフト
１２Ａ－４ａ 雌ネジ
１３、１３Ｃ ステータ
１３－２、１３Ｂ－２、１３Ｃ－２ 主磁石
１３－４、１３Ｂ－４、１３Ｃ－４ 副磁石（補助磁石）
１３－６ スペーサ
１４ ケース
１５－１、１５－２ エンドキャップ
２０ リニアモータ
Ａ 軸方向
Ｘ 前後方向
Ｙ 左右方向
Ｚ 上下方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】