JP2009240046A - 電磁アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気効率及び総合効率を向上させた電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】コア４及び／又は導電性材料片７を圧粉鉄心により構成する。圧粉鉄心は、渦電流損が少なく、透磁率が高い磁気等方性を有するので、コア４及び／又は導電性材料片７を圧粉鉄心により構成することにより、磁気飽和によって有効利用されていなかった磁束を有効利用し、磁気効率及び総合効率を向上させることができる。
【選択図】図１
【解決手段】コア４及び／又は導電性材料片７を圧粉鉄心により構成する。圧粉鉄心は、渦電流損が少なく、透磁率が高い磁気等方性を有するので、コア４及び／又は導電性材料片７を圧粉鉄心により構成することにより、磁気飽和によって有効利用されていなかった磁束を有効利用し、磁気効率及び総合効率を向上させることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、往復動式の電気かみそりに適用して好適な、可動子に往復動を行わせる振動型の電磁アクチュエータに関する。
従来より、電磁石を有する固定子と、永久磁石を有する複数の可動子と、固定子が固着されていると共にばねを介して複数の可動子を往復動自在に支持するフレーム部とを備える振動型の電磁アクチュエータが知られている（特許文献１，２参照）。この電磁アクチュエータでは、電磁石に供給する電流の向きを交互に切り換えることにより、複数の可動子が互いに逆位相に往復動するようになっている。
特開平７−２６５５６０号公報
特開平７−３１３７４９号公報
電磁アクチュエータの磁気効率は可動子と固定子により構成される磁気回路の磁気効率によって決まり、磁気回路の磁気効率は可動子と固定子間の磁気ギャップの磁気抵抗によって決まる。ところが、この磁気抵抗は主磁束を発生して磁気効率を決める永久磁石の起磁力とトレードオフの関係（起磁力を大きくすれば磁気抵抗が増加し、磁気抵抗を下げれば起磁力が低下）にあるために、永久磁石の磁束を有効利用することができない。このような背景から、従来の電磁アクチュエータによれば、有効利用されていない磁束が可動子のバックヨーク（導磁体）の磁気飽和を引き起こすことにより、往復動の推力のサチュレーションが生じ、磁気効率が低下する。なおこのような問題を解決するために、固定子の電磁石の起磁力で永久磁石の磁束を補完する方法が考えられるが、この方法を用いた場合には、銅損等の損失が大きくなり、電磁アクチュエータ全体の総合効率が低減する。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、磁気効率及び総合効率を向上させた電磁アクチュエータを提供することにある。
本発明の第１の態様に係る電磁アクチュエータは、複数の磁極を有するコアにコイルを巻回することにより形成された固定子と、磁極の先端面に対し磁気ギャップを介して対向配置された永久磁石を有する導電性材料片により構成され、磁極との対向方向と直交する方向に往復動自在に支持された複数の可動子とを備え、複数の可動子は隣接配置され、コイルに交番電流が印加されるのに伴い複数の可動子が互いに逆位相に往復動する電磁アクチュエータであって、コア及び／又は導電性材料片が圧粉鉄心により形成されている。
本発明の第２の態様に係る電磁アクチュエータは、複数の磁極を有するコアにコイルを巻回することにより形成された第１駆動部品と、磁極の先端面に対し磁気ギャップを介して対向配置された永久磁石を有する導電性材料片により構成され、磁極との対向方向と直交する方向に往復動自在に支持された第２駆動部品とを備え、コイルに交番電流が印加されるのに伴い第１駆動部品及び第２駆動部品が互いに逆位相に往復動する電磁アクチュエータであって、コア及び／又は導電性材料片が圧粉鉄心により形成されている。
本発明に係る電磁アクチュエータによれば、磁気飽和によって利用できていなかった磁束を利用することができるので、磁気効率及び総合効率を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態となる電磁アクチュエータの構成について説明する。
〔第１の実施形態〕
〔電磁アクチュエータの構成〕
本発明の第１の実施形態となる電磁アクチュエータは、図1(a),(b)に示すように固定子１と可動子２を主な構成要素として備え、固定子１は３つの磁極３ａ，３ｂ，３ｃを備えるＥ字形状のコア４の磁極３ｂにコイル５を巻回することにより形成されている。なお図1(a),(b)では可動子２は１つしか図示されていないが、実際には可動子２は複数隣接配置されている。各可動子２は、磁気ギャップを介して３つの磁極３ａ，３ｂ，３ｃの端面に対向配置され、磁極３ａ，３ｂ，３ｃが並ぶ方向に往復動自在に支持されている。各可動子２は、永久磁石６とバックヨークとしての導電性材料片７により構成されている。永久磁石６は往復動方向である左右方向において異なる極を有し、さらに各可動子２が互いに逆位相に往復動するように複数の可動子２間で永久磁石６の極の配置が異なっている。また各可動子は、永久磁石６の移動方向の両側に設けられたバネ８ａ，８ｂにより移動範囲の中央位置付近に復帰するように支持されている。永久磁石６の幅Ｗ１は、左右両端の磁極３ａ，３ｃの最大幅Ｗ２よりも小さく、また幅Ｗ１に可動子２のストローク量ＳＴを加えた値が最大幅Ｗ２以下（Ｗ２≧Ｗ１＋ＳＴ）になるように形成されている。
〔電磁アクチュエータの構成〕
本発明の第１の実施形態となる電磁アクチュエータは、図1(a),(b)に示すように固定子１と可動子２を主な構成要素として備え、固定子１は３つの磁極３ａ，３ｂ，３ｃを備えるＥ字形状のコア４の磁極３ｂにコイル５を巻回することにより形成されている。なお図1(a),(b)では可動子２は１つしか図示されていないが、実際には可動子２は複数隣接配置されている。各可動子２は、磁気ギャップを介して３つの磁極３ａ，３ｂ，３ｃの端面に対向配置され、磁極３ａ，３ｂ，３ｃが並ぶ方向に往復動自在に支持されている。各可動子２は、永久磁石６とバックヨークとしての導電性材料片７により構成されている。永久磁石６は往復動方向である左右方向において異なる極を有し、さらに各可動子２が互いに逆位相に往復動するように複数の可動子２間で永久磁石６の極の配置が異なっている。また各可動子は、永久磁石６の移動方向の両側に設けられたバネ８ａ，８ｂにより移動範囲の中央位置付近に復帰するように支持されている。永久磁石６の幅Ｗ１は、左右両端の磁極３ａ，３ｃの最大幅Ｗ２よりも小さく、また幅Ｗ１に可動子２のストローク量ＳＴを加えた値が最大幅Ｗ２以下（Ｗ２≧Ｗ１＋ＳＴ）になるように形成されている。
〔電磁アクチュエータの動作〕
このような構成を有する電磁アクチュエータでは、コイル５に矩形波状の交番電圧が印加されると、コイル５が図１（ａ）に示す極性に励磁されている間は磁極３ａ，３ｂと永久磁石６との間の磁束による磁力によって可動子２に加振力が発生し、可動子２が図の左方向に移動する。一方、コイル５が図１（ｂ）に示す極性に励磁されている間は磁極３ｂ，３ｃと永久磁石６との間の磁束による磁力によって可動子２に加振力が発生し、可動子２が図の右方向に移動する。また隣り合う２つの可動子２ａ，２ｂそれぞれの永久磁石６は、駆動方向に対し磁極が異なるように配置されているために、２つの可動子２ａ，２ｂに逆向きの加振力が発生し、互いに逆向きに移動する。またコイル５に交番電圧が印加されていない期間では、バネ８ａ，８ｂのバネ力によって、可動子２を移動範囲の中央位置に復帰させる力が作用する。つまり、交番電圧の印加により、可動子２は左右に往復動することになる。
このような構成を有する電磁アクチュエータでは、コイル５に矩形波状の交番電圧が印加されると、コイル５が図１（ａ）に示す極性に励磁されている間は磁極３ａ，３ｂと永久磁石６との間の磁束による磁力によって可動子２に加振力が発生し、可動子２が図の左方向に移動する。一方、コイル５が図１（ｂ）に示す極性に励磁されている間は磁極３ｂ，３ｃと永久磁石６との間の磁束による磁力によって可動子２に加振力が発生し、可動子２が図の右方向に移動する。また隣り合う２つの可動子２ａ，２ｂそれぞれの永久磁石６は、駆動方向に対し磁極が異なるように配置されているために、２つの可動子２ａ，２ｂに逆向きの加振力が発生し、互いに逆向きに移動する。またコイル５に交番電圧が印加されていない期間では、バネ８ａ，８ｂのバネ力によって、可動子２を移動範囲の中央位置に復帰させる力が作用する。つまり、交番電圧の印加により、可動子２は左右に往復動することになる。
〔コア及び導電性材料片の構成材料〕
従来の電磁アクチュエータでは、磁路は、永久磁石６を起磁力として、永久磁石６→磁気ギャップ→コア４→磁気ギャップ→永久磁石６→導電性材料片７→永久磁石６の閉ループのみで構成され、この通過磁束が推力及び効率を左右していた。そこで本実施形態では、コア４及び／又は導電性材料片７を圧粉鉄心により構成する。圧粉鉄心は、渦電流損が少なく、透磁率が高い磁気等方性を有するので、コア４及び／又は導電性材料片７を圧粉鉄心により構成することにより、磁気飽和によって有効利用されていなかった磁束を有効利用し、磁気効率及び総合効率を向上させることができる。
従来の電磁アクチュエータでは、磁路は、永久磁石６を起磁力として、永久磁石６→磁気ギャップ→コア４→磁気ギャップ→永久磁石６→導電性材料片７→永久磁石６の閉ループのみで構成され、この通過磁束が推力及び効率を左右していた。そこで本実施形態では、コア４及び／又は導電性材料片７を圧粉鉄心により構成する。圧粉鉄心は、渦電流損が少なく、透磁率が高い磁気等方性を有するので、コア４及び／又は導電性材料片７を圧粉鉄心により構成することにより、磁気飽和によって有効利用されていなかった磁束を有効利用し、磁気効率及び総合効率を向上させることができる。
〔第２の実施形態〕
〔電磁アクチュエータの構成〕
本発明の第２の実施形態となる電磁アクチュエータは、図2(a),(b)に示すように、第１駆動部品１１と第２駆動部品１２とを主な構成要素として備え、第１駆動部品１１と第２駆動部品１２はそれぞれ逆向きに移動するよう配置されている。第１駆動部品１１は２つの磁極１３ａ，１３ｂを備えるＵ字形状のコア１４により構成され、各磁極にはコイル１５が巻回されている。２つの磁極１３ａ，１３ｂはコイル１５に励磁電流を流すことにより互いに異極に励磁されるように構成されている。また第１駆動部品１１は、往復動方向である左右方向の両側に設けられたバネ１６ａ，１６ｂにより移動範囲の中央位置付近に復帰するように支持されている。第２駆動部品１２は、永久磁石１７とバックヨークとしての導電性材料片１８により構成されている。また第２駆動部品１２は、永久磁石１７の移動方向の両側に設けられたバネ１９ａ，１９ｂにより移動範囲の中央位置付近に復帰するように支持されている。
〔電磁アクチュエータの構成〕
本発明の第２の実施形態となる電磁アクチュエータは、図2(a),(b)に示すように、第１駆動部品１１と第２駆動部品１２とを主な構成要素として備え、第１駆動部品１１と第２駆動部品１２はそれぞれ逆向きに移動するよう配置されている。第１駆動部品１１は２つの磁極１３ａ，１３ｂを備えるＵ字形状のコア１４により構成され、各磁極にはコイル１５が巻回されている。２つの磁極１３ａ，１３ｂはコイル１５に励磁電流を流すことにより互いに異極に励磁されるように構成されている。また第１駆動部品１１は、往復動方向である左右方向の両側に設けられたバネ１６ａ，１６ｂにより移動範囲の中央位置付近に復帰するように支持されている。第２駆動部品１２は、永久磁石１７とバックヨークとしての導電性材料片１８により構成されている。また第２駆動部品１２は、永久磁石１７の移動方向の両側に設けられたバネ１９ａ，１９ｂにより移動範囲の中央位置付近に復帰するように支持されている。
〔電磁アクチュエータの動作〕
このような構成を有する電磁アクチュエータでは、コイル１５に矩形波状の交番電圧が印加されると、コイル１５が図２（ａ）に示す極性に励磁されている間には磁極１３ａ，１３ｂと永久磁石１７との間の磁束による磁力によって第２駆動部品１２に加振力が発生し、第２駆動部品１２が図の左側に移動する。一方、コイル１５が図２（ｂ）に示す極性に励磁されている間には磁極１３ａ，１３ｂと永久磁石１７との間の磁力によって、第２駆動部品１２に加振力が発生し、第２駆動部品１４が図の右側に移動する。一方、コイル１５に交番電圧が印加されていない期間にはバネ１６ａ，１６ｂ及びバネ１９ａ，１９ｂのバネ力によって第１駆動部品１１及び第２駆動部品１２は移動範囲の中央位置に復帰する。つまり交番電圧の印加により第１駆動部品１１及び第２駆動部品１２が互いに逆位相に往復動することになる。
このような構成を有する電磁アクチュエータでは、コイル１５に矩形波状の交番電圧が印加されると、コイル１５が図２（ａ）に示す極性に励磁されている間には磁極１３ａ，１３ｂと永久磁石１７との間の磁束による磁力によって第２駆動部品１２に加振力が発生し、第２駆動部品１２が図の左側に移動する。一方、コイル１５が図２（ｂ）に示す極性に励磁されている間には磁極１３ａ，１３ｂと永久磁石１７との間の磁力によって、第２駆動部品１２に加振力が発生し、第２駆動部品１４が図の右側に移動する。一方、コイル１５に交番電圧が印加されていない期間にはバネ１６ａ，１６ｂ及びバネ１９ａ，１９ｂのバネ力によって第１駆動部品１１及び第２駆動部品１２は移動範囲の中央位置に復帰する。つまり交番電圧の印加により第１駆動部品１１及び第２駆動部品１２が互いに逆位相に往復動することになる。
〔第１駆動部品及び導電性材料片の構成材料〕
従来の電磁アクチュエータでは、磁路は、永久磁石１７を起磁力として、永久磁石１７→磁気ギャップ→第１駆動部品１１→磁気ギャップ→永久磁石１７→導電性材料片１８→永久磁石１７の閉ループのみで構成され、この通過磁束が推力及び効率を左右していた。そこで本実施形態では、第１駆動部品１１及び／又は導電性材料片１８を圧粉鉄心により構成する。圧粉鉄心は、渦電流損が少なく、透磁率が高い磁気等方性を有するので、第１駆動部品１１及び／又は導電性材料片１８を圧粉鉄心により構成することにより、磁気飽和によって有効利用されていなかった磁束を有効利用し、磁気効率及び総合効率を向上させることができる。
従来の電磁アクチュエータでは、磁路は、永久磁石１７を起磁力として、永久磁石１７→磁気ギャップ→第１駆動部品１１→磁気ギャップ→永久磁石１７→導電性材料片１８→永久磁石１７の閉ループのみで構成され、この通過磁束が推力及び効率を左右していた。そこで本実施形態では、第１駆動部品１１及び／又は導電性材料片１８を圧粉鉄心により構成する。圧粉鉄心は、渦電流損が少なく、透磁率が高い磁気等方性を有するので、第１駆動部品１１及び／又は導電性材料片１８を圧粉鉄心により構成することにより、磁気飽和によって有効利用されていなかった磁束を有効利用し、磁気効率及び総合効率を向上させることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
１：固定子
２：可動子
３ａ，３ｂ，３ｃ，１３ａ，１３ｂ：磁極
４，１４：コア
５，１５：コイル
６，１７：永久磁石
７，１８：導電性材料片
８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ，１９ａ，１９ｂ：バネ
１１：第１駆動部品
１２：第２駆動部品
２：可動子
３ａ，３ｂ，３ｃ，１３ａ，１３ｂ：磁極
４，１４：コア
５，１５：コイル
６，１７：永久磁石
７，１８：導電性材料片
８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ，１９ａ，１９ｂ：バネ
１１：第１駆動部品
１２：第２駆動部品
Claims (2)
- 複数の磁極を有するコアにコイルを巻回することにより形成された固定子と、前記磁極の先端面に対し磁気ギャップを介して対向配置された永久磁石を有する導電性材料片により構成され、当該磁極との対向方向と直交する方向に往復動自在に支持された複数の可動子とを備え、前記複数の可動子は隣接配置され、前記コイルに交番電流が印加されるのに伴い前記複数の可動子が互いに逆位相に往復動する電磁アクチュエータであって、前記コア及び／又は前記導電性材料片が圧粉鉄心により形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
- 複数の磁極を有するコアにコイルを巻回することにより形成された第１駆動部品と、前記磁極の先端面に対し磁気ギャップを介して対向配置された永久磁石を有する導電性材料片により構成され、当該磁極との対向方向と直交する方向に往復動自在に支持された第２駆動部品とを備え、前記コイルに交番電流が印加されるのに伴い第１駆動部品及び第２駆動部品が互いに逆位相に往復動する電磁アクチュエータであって、前記コア及び／又は前記導電性材料片が圧粉鉄心により形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008081956A JP2009240046A (ja) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 電磁アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008081956A JP2009240046A (ja) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 電磁アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009240046A true JP2009240046A (ja) | 2009-10-15 |
Family
ID=41253333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008081956A Pending JP2009240046A (ja) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 電磁アクチュエータ |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2009240046A (ja) |
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- 2008-03-26 JP JP2008081956A patent/JP2009240046A/ja active Pending
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