JP3873765B2

JP3873765B2 - Linear actuator

Info

Publication number: JP3873765B2
Application number: JP2002033065A
Authority: JP
Inventors: 洋中川; 崇福永; 豊前田
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003235231A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアアクチュエータに関し、特にその信頼性向上および性能向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニアアクチュエータは、バネを併用し共振させることによって少ない損失で駆動できることから、コンプレッサモータ等として利用されている。そして、このリニアアクチュエータを用いたコンプレッサは高効率である等優れた性能を発揮できることから、冷蔵庫や、冷凍庫、あるいはエアコンディショナ用としての利用が期待されている。
【０００３】
リニアアクチュエータとしては、ボイスコイルモータがある。このボイスコイルモータは、永久磁石により作られた磁界の中でコイルに電流を流すことによりコイルに生じる力で駆動を行うもので、コイルを含む可動子が動く可動コイル型とも呼ばれている。
【０００４】
また、他のリニアアクチュエータとして、上記可動コイル型のものに対して永久磁石とコイルとを入れ替えた構造であって、永久磁石を含む可動子が動く可動磁石型と呼ばれるものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した可動コイル型のものは、可動子にコイルが含まれることから、可動子に電流を流さなければならず、このための給電線に可動子の移動で断線を生じてしまうことがあり、信頼性に劣るという問題があった。
【０００６】
また、上記した可動磁石型のものは、性能向上を図るために高い磁束密度を得ようとした場合に永久磁石の重量が増大することになり、その結果、可動子の重量が増加することになるため、望むように性能向上が図れないという問題があった。
【０００７】
このため、本出願人は、固定子と、鉄片を有し固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、鉄片に対向した状態で固定子に設けられた永久磁石と、固定子に設けられたコイルとを備え、電流の方向が変わる固定子側のコイルと永久磁石とで鉄片を通る磁束を移動させることにより鉄片すなわち可動子を往復動させるリニアアクチュエータを開発し先の出願を行っている（特願２００１−３６９３７８号）。このリニアアクチュエータは、コイルと永久磁石とがともに固定子に設けられるため、可動子側に給電する必要がなくなって、移動する可動子がコイルへの給電線に断線を生じさせてしまうことがなくなるとともに、性能向上を図るために高い磁束密度を得ようとした場合に永久磁石の重量が増大しても、可動子の重量が増加することがなく、さらに、可動子に磁石がないことから、可動子への着磁が作業が不要となる非常に優れたものである。
【０００８】
しかしながら、このリニアアクチュエータにおいて、永久磁石により生じる磁束が可動子の移動に対し有効に使われなければ、可動子に十分かつ安定して推力を発生させることができないことになり、この点でさらなる改善の余地があった。
【０００９】
したがって、本発明は、永久磁石により生じる磁束を可動子の移動に有効に使用することができ、可動子に十分かつ安定して推力を発生させることができるリニアアクチュエータの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のリニアアクチュエータは、固定子と、鉄片を有し前記固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、前記鉄片に対向しかつ前記往復動の方向に沿って磁極を並べた状態で前記固定子に設けられた永久磁石と、該永久磁石の前記往復動の方向における両側に設けられた一対の第一の磁極部材と、前記固定子に設けられたコイルとを有するリニアアクチュエータであって、前記往複動の方向に直交する方向に前記第一の磁極部材に対向して第二の磁極部材が設けられ、前記第一の磁極部材と前記第二の磁極部材との間に前記鉄片が往複動可能に配されており、前記固定子と前記永久磁石と前記一対の第一の磁極部材と前記第二の磁極部材とに前記永久磁石の磁力によって形成される磁束ループに対して磁気抵抗となる一対の磁気抵抗手段が、前記固定子と前記一対の第一の磁極部材との間のうち、前記永久磁石の前記往復動の方向における両側に設けられ、前記鉄片は、前記第一の磁極部材に対向する側に、前記往復動の方向に対し傾斜する鉄片側テーパ面を有することを特徴としている。
【００１１】
このように、鉄片が、磁極部材に対向する側に鉄片側テーパ面を有するため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束が、この鉄片側テーパ面によって導かれやすくなり、その結果、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を増加させることができる。
【００１２】
本発明の請求項２記載のリニアアクチュエータは、固定子と、鉄片を有し前記固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、前記鉄片に対向しかつ前記往復動の方向に沿って磁極を並べた状態で前記固定子に設けられた永久磁石と、該永久磁石の前記往復動の方向における両側に設けられた一対の第一の磁極部材と、前記固定子に設けられたコイルとを有するリニアアクチュエータであって、前記往複動の方向に直交する方向に前記第一の磁極部材に対向して第二の磁極部材が設けられ、前記第一の磁極部材と前記第二の磁極部材との間に前記鉄片が往複動可能に配されており、前記固定子と前記永久磁石と前記一対の第一の磁極部材と前記第二の磁極部材とに前記永久磁石の磁力によって形成される磁束ループに対して磁気抵抗となる一対の磁気抵抗手段が、前記固定子と前記一対の第一の磁極部材との間のうち、前記永久磁石の前記往復動の方向における両側に設けられ、前記磁極部材は、前記鉄片に対向する側に、前記往復動の方向に対し傾斜する磁極部材側テーパ面を有することを特徴としている。
【００１３】
このように、磁極部材が、鉄片に対向する側に磁極部材側テーパ面を有するため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束が、この磁極部材側テーパ面によって導かれやすくなり、その結果、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を増加させることができる。
【００１４】
本発明の請求項３記載のリニアアクチュエータは、請求項２記載のものに関して、前記鉄片は、前記磁極部材に対向する側に、前記往復動の方向に対し傾斜する鉄片側テーパ面を有することを特徴としている。
【００１５】
このように、鉄片も、磁極部材に対向する側に鉄片側テーパ面を有するため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束が、この鉄片側テーパ面によって導かれやすくなり、その結果、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数をさらに増加させることができる。
【００１６】
本発明の請求項４記載のリニアアクチュエータは、請求項１または３記載のものに関して、前記鉄片側テーパ面は、前記鉄片の前記往復動の方向における両側にそれぞれ設けられていることを特徴としている。
【００１７】
このように、鉄片側テーパ面が、鉄片の前記往復動の方向における両側にそれぞれ設けられているため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を確実に増加させることができる。
【００１８】
本発明の請求項５記載のリニアアクチュエータは、請求項２または３記載のものに関して、前記磁極部材側テーパ面は、前記一対の磁極部材の両方にそれぞれ設けられていることを特徴としている。
【００１９】
このように、磁極部材側テーパ面が、一対の磁極部材の両方にそれぞれ設けられているため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を確実に増加させることができる。
【００２０】
本発明の請求項６記載のリニアアクチュエータは、請求項１乃至５のいずれか一項記載のものに関して、前記固定子には前記永久磁石および前記一対の磁極部材の組が前記往復動の方向に複数設けられており、前記可動子には前記鉄片が前記往復動の方向に複数設けられていることを特徴としている。
【００２１】
このように、固定子には永久磁石および一対の磁極部材の組が往復動の方向に複数設けられており、可動子には鉄片が往復動の方向に複数設けられているため、可動子にさらに大きな推力を発生させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態のリニアアクチュエータを図１〜図３を参照して以下に説明する。
【００２３】
第１実施形態のリニアアクチュエータ１１は、ヨーク（固定子）１２と、このヨーク１２に往復動可能に設けられた可動子１３と、ヨーク１２に固定された永久磁石１４と、ヨーク１２に固定されたコイル１５とを備えている。
【００２４】
上記ヨーク１２は、円筒状の外円筒部１７と、この外円筒部１７の軸線方向における一端側に設けられた薄板リング状の底板部１８と、この底板部１８の内側部分に軸線方向に沿って外円筒部１７と同じ側に突出するリング状の連結部２０と、この連結部２０に外円筒部１７と同軸をなして設けられた円筒状のインナー磁極１９とを有している。
【００２５】
外円筒部１７、底板部１８、連結部２０およびインナー磁極１９を有するヨーク１２は、共通の磁性材料である焼結材で焼結により一体成形されている。
【００２６】
上記コイル１５は、リング状をなしており、ヨーク１２の底板部１８と外円筒部１７との境界の角部内側にヨーク１２と同軸をなして固定されている。
【００２７】
上記永久磁石１４は、その両磁極すなわちＮ極１４ａとＳ極１４ｂとが軸線方向に並べられた薄板リング状の一定厚のもので、フェライト磁石からなっている。この永久磁石１４の軸線方向における両側には、一定厚の環状のアウター磁極（磁極部材）２２およびアウター磁極（磁極部材）２３が、永久磁石１４を挟むようにして配置されている。これらの一対のアウター磁極２２およびアウター磁極２３も焼結材からなっている。
【００２８】
ここで、永久磁石１４の外径はヨーク１２の外円筒部１７の内側に圧入固定される大きさとされており、他方、一対のアウター磁極２２およびアウター磁極２３の外径は、ヨーク１２の外円筒部１７の内径よりも小径とされている。
【００２９】
そして、永久磁石１４、アウター磁極２２およびアウター磁極２３を、同軸に配置しつつ永久磁石１４の磁極１４ａ，１４ｂの並びの方向における両側をアウター磁極２２，２３でサンドイッチするようにして一体に固定する。
【００３０】
このように一体化されたものが、永久磁石１４の外径側においてヨーク１２の外円筒部１７の内側に圧入されることにより、これら永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３は、ヨーク１２と同軸に固定される。
【００３１】
その結果、この固定状態で、アウター磁極２２とヨーク１２の外円筒部１７との間と、アウター磁極２３とヨーク１２の外円筒部１７との間とには、それぞれ、ヨーク１２の外円筒部１７と永久磁石１４と一対のアウター磁極２２，２３とに永久磁石１４の磁力によって形成される磁束ループに対して磁気抵抗となる磁気抵抗手段としての環状のギャップ（磁気的ギャップ）５０が形成されることになる。
【００３２】
また、この固定状態で、永久磁石１４はＮ極１４ａを底板部１８側に配置するとともに、一方のアウター磁極２２が軸線方向においてコイル１５と隣り合う状態となる。
【００３３】
さらに、この固定状態で、永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３は、全体としてヨーク１２の円筒状のインナー磁極１９の外側にこれと同軸をなし、しかもこのインナー磁極１９と軸線方向の位置および長さを合わせて配置されることになって、このインナー磁極１９との間に環状のギャップ２５を形成することになる。
【００３４】
ヨーク１２のインナー磁極１９の内周側には、シャフト２６を軸線方向に移動可能にブッシュ２７により支持するボールブッシュ２８がそのブッシュ２７において同軸に固定されている。そして、このブッシュ２７に移動可能に保持されたシャフト２６に上記した可動子１３が固定されている。そして、ヨーク１２に固定されたブッシュ２７に対しシャフト２６と可動子１３とが軸線方向に沿って一体に往復動する。
【００３５】
可動子１３は、シャフト２６に固定される略円板状の基部３０と、この基部３０でシャフト２６に固定された状態において上記環状のギャップ２５に入り込むように設けられる円筒部３１と、この円筒部３１の基部３０に対し反対側に同軸同径をなして固定される円筒状の可動磁極としての鉄片３２とを有している。これにより、可動子１３の鉄片３２は、環状のギャップ２５内に同軸に配置されることになるが、その軸線方向における中央位置を永久磁石１４の軸線方向における中央位置とほぼ合わせるように配置されている。
【００３６】
ここで、鉄片３２は、アウター磁極２２に対向する外径側であって、しかも往復動の方向すなわち軸線方向においてはアウター磁極２２に近接する一端側に、往復動の方向における中央側ほど永久磁石１４に近接するように傾斜するテーパ面（鉄片側テーパ面）５１が形成されている。また、鉄片３２は、アウター磁極２３に対向する外径側であって、しかも往復動の方向すなわち軸線方向においてはアウター磁極２３に近接する他端側にも、往復動の方向における中央側ほど永久磁石１４に近接するように傾斜するテーパ面（鉄片側テーパ面）５２が形成されている。
【００３７】
上記可動子１３は、基部３０と円筒部３１とが非磁性材料であるエンジニアリングプラスチック等の合成樹脂からなっており、鉄片３２は、磁化されていない磁性材料からなるもので焼結材からなっている。可動子１３は、鉄片３２を入れ子とする合成樹脂のインサート成形により形成されている。
【００３８】
そして、以上の結果、可動子１３は、鉄片３２を有し軸線方向（各図面における左右方向）に沿って往復動可能となるようにヨーク１２に支持されることになり、永久磁石１４は可動子１３の鉄片３２の外径側に対向した状態で、しかも可動子１３の往復動の方向に沿って磁極１４ａ，１４ｂを並べた状態でヨーク１２に固定されることになる。そして、可動子１３の往復動の方向における永久磁石１４の両側に一対のアウター磁極２２，２３が設けられることになり、ヨーク１２には、鉄片３２に永久磁石１４とは逆側で対向するインナー磁極１９が一体成形されていることになる。さらに、永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組は、鉄片３２に対し一側にのみ設けられており、具体的には円筒状の鉄片３２に対し半径方向外側にのみ設けられている。
【００３９】
上記構造のリニアアクチュエータ１１においては、コイル１５に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流すと、コイル１５に所定方向の電流が流れる状態では、図２に二点鎖線で示すように、磁束が、永久磁石１４でＳ極１４ｂからＮ極１４ａ側に導かれることにより、ヨーク１２の外円筒部１７、アウター磁極２３、永久磁石１４、アウター磁極２２、可動子１３の鉄片３２、ヨーク１２のインナー磁極１９、連結部２０、底板部１８、外円筒部１７の順の磁束ループを形成することになり、その結果、可動子１３は、アウター磁極２２側へ移動する方向に力Ｆが加わってこの方向に移動する。一方、コイル１５に上記所定方向とは逆方向の電流が流れる状態では、図３に二点鎖線で示すように、磁束が、永久磁石１４でＳ極１４ｂからＮ極１４ａ側に導かれることにより、ヨーク１２の外円筒部１７、底板部１８、連結部２０、インナー磁極１９、可動子１３の鉄片３２、アウター磁極２３、永久磁石１４、アウター磁極２２、外円筒部１７の順の磁束ループを形成することになり、その結果、可動子１３は、逆のアウター磁極２３側へ移動する方向に力Ｆが加わってこの方向に移動する。
【００４０】
交流電流によるコイル１５への電流の流れの方向が交互に変化することにより、以上の作動を繰り返して、可動子１３はヨーク１２に対して軸線方向に往復動することになる。
【００４１】
そして、可動子１３の鉄片３２が、アウター磁極２２，２３に対向する外径側の両端部にそれぞれテーパ面５１，５２を有しているため、永久磁石１４によって生じアウター磁極２２，２３と鉄片３２との間で導かれる磁束が、これらテーパ面５１，５２によって導かれやすくなり、永久磁石１４によって生じアウター磁極２２，２３と鉄片３２との間で導かれる磁束数が増加する。
【００４２】
しかも、ヨーク１２の外円筒部１７と永久磁石１４と一対のアウター磁極２２，２３とに永久磁石１４の磁力によって形成される磁束ループに対してギャップ５０が磁気抵抗となることから、この点においても、永久磁石１４によって生じアウター磁極２２，２３と鉄片３２との間で導かれる磁束数が増加する。
【００４３】
以上に述べた第１実施形態のリニアアクチュエータ１１によれば、鉄片３２が、アウター磁極２２，２３に対向する外径側にテーパ面５１，５２を有するため、永久磁石１４によって生じアウター磁極２２，２３と鉄片３２との間で導かれる磁束が、これらテーパ面５１，５２によって導かれやすくなり、その結果、永久磁石１４によって生じアウター磁極２２，２３と鉄片３２との間で導かれる磁束数を増加させることができる。したがって、永久磁石１４により生じる磁束を可動子１３の移動に有効に使用することができ、可動子１３に十分かつ安定して推力を発生させることができる。
【００４４】
しかも、テーパ面５１，５２が、鉄片３２の往復動の方向における両側にそれぞれ設けられているため、永久磁石１４によって生じアウター磁極２２，２３と鉄片３２との間で導かれる磁束数を確実に増加させることができる。したがって、永久磁石１４により生じる磁束を可動子１３の移動に有効に使用することができ、可動子に十分かつ安定して推力を発生させることができるという効果がより一層高まる。
【００４５】
なお、可動子１３の基部３０および円筒部３１は非磁性材料であれば合成樹脂ではなくアルミダイキャストや非磁性ステンレス等で形成してもよく、この場合、剛性を向上できるメリットがある。しかしながら、合成樹脂で形成する方が軽量化の観点からより好ましい。
【００４６】
また、永久磁石１４としては、上記したフェライト磁石以外にも、ネオジウム、サマリウムコバルト等の希土類系のものを用いたり、プラスチック磁石を用いることも可能であるが、フェライト磁石を用いるのがコスト低減の観点からより好ましい。
【００４７】
加えて、可動子１３の軸受けは、ボールブッシュ以外にも、空気軸受け（気体軸受け）や滑り軸受け等を使用しても良い。しかしながら、ボールブッシュ２８を用いる方が、可動子１３をより正確に往復動させることができるため、より好ましい。
【００４８】
さらに、このリニアアクチュエータ１１は、可動部にバネを組み込んだり、外部に置かれたバネとの併用で共振させて使用されるのが一般的であるが、勿論、このまま使用することも可能である。
【００４９】
また、このリニアアクチュエータ１１に位置、速度等を検出するセンサを設け、閉ループ制御を行うことで速度や位置の制御が可能なリニアサーボアクチュエータとして利用できる。
【００５０】
さらに、変位特性等の性能改善のためにインナー磁極１９やアウター磁極２２，２３の端部に面取り等を施しても良い。
【００５１】
加えて、インナー磁極１９、アウター磁極２２，２３、鉄片３２は、焼結材以外にも、高速運転時の鉄損低減のためにこれらの材料を電気鉄板の積層構造としてもよい。
【００５２】
さらに、可動子１４をヨーク１２に対しボールブッシュ２８等によって支持しない構造とすることも可能である。
【００５３】
さらに、ギャップ５０は、アウター磁極２２，２３とヨーク１２の外円筒部１７との間に磁気的なギャップを設ければよいものであることから、エアギャップとしたり、非磁性のスペーサとしてもよい。アウター磁極２２，２３と外円筒部１７との間に磁気的なギャップとして非磁性のスペーサを介在させるようにすれば、スペーサでアウター磁極２２，２３を外円筒部１７に機械的に固定することができる。このスペーサはプラスチック、アルミニウム、ステンレス、銅等で形成することができる。
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態のリニアアクチュエータを図４を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００５５】
第２実施形態のリニアアクチュエータ１１においては、可動子１３の鉄片３２がテーパ面をもたず、単なる円筒状とされている。
【００５６】
一方で、第２実施形態のリニアアクチュエータ１１においては、アウター磁極２２の鉄片３２に対向する内径側に、可動子１３の往復動の方向すなわち軸線方向における永久磁石１４に対し反対側ほど鉄片３２に近接するように傾斜するテーパ面（磁極部材側テーパ面）５４が軸線方向における全長にわたって形成されている。また、アウター磁極２３の鉄片３２に対向する内径側に、可動子１３の往復動の方向すなわち軸線方向における永久磁石１４に対し反対側ほど鉄片３２に近接するように傾斜するテーパ面（磁極部材側テーパ面）５５が軸線方向における全長にわたって形成されている。
【００５７】
このような第２実施形態のリニアアクチュエータ１１によれば、アウター磁極２２，２３が、それぞれ、鉄片３２に対向する内径側にテーパ面５４，５５を有しているため、永久磁石１４によって生じアウター磁極２２，２３と鉄片３２との間で導かれる磁束が、これらテーパ面５４，５５によって導かれやすくなり、永久磁石１４によって生じアウター磁極２２，２３と鉄片３２との間で導かれる磁束数を増加させることができる。したがって、永久磁石１４により生じる磁束を可動子１３の移動に有効に使用することができ、可動子１３に十分かつ安定して推力を発生させることができる。
【００５８】
次に、本発明の第３実施形態のリニアアクチュエータを図５を参照して第２実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第２実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００５９】
第３実施形態のリニアアクチュエータ１１においては、永久磁石１４の軸線方向における両端面が、内径側ほど互いに近接するように傾斜しており、この永久磁石１４の軸線方向における両側に配置されるアウター磁極２２，２３は、それぞれ永久磁石１４の端面の傾斜に合わせて傾斜する形状をなしている。
【００６０】
その結果、アウター磁極２２の鉄片３２に対向する内径側に、可動子１３の往復動の方向すなわち軸線方向における永久磁石１４に対し反対側ほど鉄片３２に近接するように傾斜するテーパ面（磁極部材側テーパ面）５４が形成されている。また、アウター磁極２３の鉄片３２に対向する内径側に、可動子１３の往復動の方向すなわち軸線方向における永久磁石１４に対し反対側ほど鉄片３２に近接するように傾斜するテーパ面（磁極部材側テーパ面）５５が形成されている。
【００６１】
このような第３実施形態のリニアアクチュエータ１１によれば、アウター磁極２２，２３が、それぞれ、鉄片３２に対向する内径側にテーパ面５４，５５を有しているため、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
次に、本発明の第４実施形態のリニアアクチュエータを図６を参照して第３実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第３実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００６３】
第４実施形態のリニアアクチュエータ１１においては、アウター磁極２２の鉄片３２に対し反対側である外径側であって永久磁石１４に対し反対側に切欠部５６が形成されており、アウター磁極２３の鉄片３２に対し反対側である外径側であって永久磁石１４に対し反対側にも切欠部５７が形成されている。
【００６４】
このような第４実施形態のリニアアクチュエータ１１によれば、第３実施形態と同様の効果を奏するとともに、アウター磁極２２，２３に切欠部５６，５７が形成されているため、アウター磁極２２，２３を小型化することができる。
【００６５】
次に、本発明の第５実施形態のリニアアクチュエータを図７を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００６６】
第５実施形態においては、ヨーク１４の外円筒部１７に、第１実施形態と同様の永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組が、可動子１３の往復動の方向に複数組、具体的には二組設けられており、可動子１３には鉄片３２が往復動の方向に複数、具体的には二個設けられている。ただし、隣り合う永久磁石１４同士は、互いに磁極の方向を異ならせている。
【００６７】
具体的には、底板部１８側の永久磁石１４はＮ極１４ａを底板部１８側に配置するとともにＳ極１４ｂを底板部１８に対し反対側に配置し、底板部１８に対し反対側の永久磁石１４はＮ極１４ａを底板部１８に対し反対側に配置するとともにＳ極１４ｂを底板部１８側に配置している。
【００６８】
そして、一方の鉄片３２は永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の一方の組に対向して設けられ、他方の鉄片３２は永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の他方の組に対向して設けられている。
【００６９】
これに合わせて、一方の永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組と、他方の永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組との間の外円筒部１７の内側に、コイル１５が配置されており、また、ボールブッシュ２８がブッシュ２７を複数、具体的には二個有している。
【００７０】
このような第５実施形態によれば、ヨーク１４には永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組が往復動の方向に複数設けられており、可動子１３には鉄片３２が往復動の方向に複数設けられているため、可動子１３にさらに大きな推力を発生させることができる。
【００７１】
ここで、第５実施形態は、第１実施形態の永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組を、可動子１３の往復動の方向に複数設けるとともに、可動子１３に鉄片３２を往復動の方向に複数設ける場合を例にとり説明したが、第２実施形態の永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組を、可動子１３の往復動の方向に複数設けるとともに、可動子１３に鉄片３２を往復動の方向に複数設けたり、第３実施形態の永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組を、可動子１３の往復動の方向に複数設けるとともに、可動子１３に鉄片３２を往復動の方向に複数設けたり、第４実施形態の永久磁石１４および一対のアウター磁極２２，２３の組を、可動子１３の往復動の方向に複数設けるとともに、可動子１３に鉄片３２を往復動の方向に複数設けたりすることも勿論可能である。
【００７２】
さらに、上記第１実施形態のテーパ面５１，５２を有する鉄片３２を第２〜第４実施形態のいずれかに組み合わせることも可能である。このように組み合わせれば、鉄片３２にテーパ面５１，５２が設けられ、アウター磁極２２，２３にもテーパ面５４，５５が設けられるため、効果がさらに高まることになる。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のリニアアクチュエータによれば、鉄片が、磁極部材に対向する側に鉄片側テーパ面を有するため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束が、この鉄片側テーパ面によって導かれやすくなり、その結果、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を増加させることができる。したがって、永久磁石により生じる磁束を可動子の移動に有効に使用することができ、可動子に十分かつ安定して推力を発生させることができる。
【００７４】
本発明の請求項２記載のリニアアクチュエータによれば、磁極部材が、鉄片に対向する側に磁極部材側テーパ面を有するため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束が、この磁極部材側テーパ面によって導かれやすくなり、その結果、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を増加させることができる。したがって、永久磁石により生じる磁束を可動子の移動に有効に使用することができ、可動子に十分かつ安定して推力を発生させることができる。
【００７５】
本発明の請求項３記載のリニアアクチュエータによれば、鉄片も、磁極部材に対向する側に鉄片側テーパ面を有するため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束が、この鉄片側テーパ面によって鉄片に導かれやすくなり、その結果、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を増加させることができる。したがって、永久磁石により生じる磁束を可動子の移動に有効に使用することができ、可動子に十分かつ安定して推力を発生させることができるという効果が一層高まる。
【００７６】
本発明の請求項４記載のリニアアクチュエータによれば、鉄片側テーパ面が、鉄片の前記往復動の方向における両側にそれぞれ設けられているため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を確実に増加させることができる。したがって、永久磁石により生じる磁束を可動子の移動に有効に使用することができ、可動子に十分かつ安定して推力を発生させることができるという効果がより一層高まる。
【００７７】
本発明の請求項５記載のリニアアクチュエータによれば、磁極部材側テーパ面が、一対の磁極部材の両方にそれぞれ設けられているため、永久磁石によって生じ磁極部材と鉄片との間で導かれる磁束数を確実に増加させることができる。したがって、永久磁石により生じる磁束を可動子の移動に有効に使用することができ、可動子に十分かつ安定して推力を発生させることができるという効果がより一層高まる。
【００７８】
本発明の請求項６記載のリニアアクチュエータによれば、固定子には永久磁石および一対の磁極部材の組が往復動の方向に複数設けられており、可動子には鉄片が往復動の方向に複数設けられているため、可動子にさらに大きな推力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が流れていない状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。
【図２】本発明の第１実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が一方向に流れている状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。
【図３】本発明の第１実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が逆方向に流れている状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。
【図４】本発明の第２実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が流れていない状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。
【図５】本発明の第３実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が流れていない状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。
【符号の説明】
１１リニアアクチュエータ
１２ヨーク（固定子）
１３可動子
１４永久磁石
１４ａＮ極（磁極）
１４ｂＳ極（磁極）
１５コイル
２２，２３アウター磁極（磁性部材）
３２鉄片
５１，５２テーパ面（鉄片側テーパ面）
５４，５５テーパ面（磁性部材側テーパ面）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear actuator, and more particularly to improvement in reliability and performance.
[0002]
[Prior art]
Linear actuators are used as compressor motors and the like because they can be driven with little loss by resonating together with a spring. And since the compressor using this linear actuator can exhibit excellent performance such as high efficiency, it is expected to be used for a refrigerator, a freezer, or an air conditioner.
[0003]
As the linear actuator, there is a voice coil motor. This voice coil motor is driven by a force generated in a coil by passing a current through the coil in a magnetic field generated by a permanent magnet, and is also called a movable coil type in which a mover including the coil moves.
[0004]
Further, as another linear actuator, there is a structure called a movable magnet type in which a permanent magnet and a coil are exchanged with respect to the movable coil type, and a mover including the permanent magnet moves.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described movable coil type, since the mover includes a coil, it is necessary to pass a current through the mover, and the movement of the mover may cause disconnection of the feed line for this purpose. There was a problem that it was inferior in reliability.
[0006]
Further, the above-mentioned movable magnet type increases the weight of the permanent magnet when trying to obtain a high magnetic flux density in order to improve the performance. As a result, the weight of the mover increases. Therefore, there is a problem that the performance cannot be improved as desired.
[0007]
For this reason, the applicant of the present invention is provided with a stator, a mover provided with an iron piece so as to be reciprocable with respect to the stator, a permanent magnet provided on the stator in a state facing the iron piece, and a stator Developed a linear actuator that reciprocates the iron piece, that is, the mover by moving the magnetic flux passing through the iron piece by the stator side coil and permanent magnet that change the direction of the current (Japanese Patent Application No. 2001-369378). In this linear actuator, since both the coil and the permanent magnet are provided on the stator, there is no need to supply power to the movable element side, and the moving movable element does not cause a break in the power supply line to the coil. In addition, even if the weight of the permanent magnet increases when trying to obtain a high magnetic flux density in order to improve performance, the weight of the mover does not increase, and further, the mover has no magnet. Magnetization of the mover is very good because no work is required.
[0008]
However, in this linear actuator, if the magnetic flux generated by the permanent magnet is not used effectively for the movement of the mover, the mover cannot be generated with sufficient and stable thrust. There was room for.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a linear actuator that can effectively use magnetic flux generated by a permanent magnet for movement of a mover and can generate a thrust sufficiently and stably in the mover.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a linear actuator according to claim 1 of the present invention includes a stator, a mover provided with an iron piece and reciprocally movable with respect to the stator, and opposed to the iron piece. A permanent magnet provided on the stator in a state where magnetic poles are arranged along the reciprocating direction, and a pair of both sides of the permanent magnet provided in the reciprocating direction. First A linear actuator having a magnetic pole member and a coil provided on the stator, A second magnetic pole member is provided opposite to the first magnetic pole member in a direction perpendicular to the direction of the forward and backward movement, and the iron piece moves forward and backward between the first magnetic pole member and the second magnetic pole member. A magnetic resistance with respect to a magnetic flux loop formed by the magnetic force of the permanent magnet on the stator, the permanent magnet, the pair of first magnetic pole members, and the second magnetic pole member. A pair of magnetoresistive means is provided on both sides in the reciprocating direction of the permanent magnet, between the stator and the pair of first magnetic pole members, The iron piece is First An iron piece-side tapered surface that is inclined with respect to the reciprocating direction is provided on the side facing the magnetic pole member.
[0011]
Thus, since the iron piece has the iron piece side tapered surface on the side facing the magnetic pole member, the magnetic flux generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece is easily guided by the iron piece side tapered surface, As a result, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece can be increased.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a linear actuator including a stator, a mover having an iron piece and reciprocally movable with respect to the stator, and facing the iron piece and along the reciprocating direction. A pair of permanent magnets provided on the stator in a state where magnetic poles are arranged, and a pair of sides provided on both sides in the reciprocating direction of the permanent magnets First A linear actuator having a magnetic pole member and a coil provided on the stator, A second magnetic pole member is provided opposite to the first magnetic pole member in a direction perpendicular to the direction of the forward and backward movement, and the iron piece moves forward and backward between the first magnetic pole member and the second magnetic pole member. A magnetic resistance with respect to a magnetic flux loop formed by the magnetic force of the permanent magnet on the stator, the permanent magnet, the pair of first magnetic pole members, and the second magnetic pole member. A pair of magnetoresistive means is provided on both sides in the reciprocating direction of the permanent magnet, between the stator and the pair of first magnetic pole members, The magnetic pole member has a magnetic pole member side taper surface that is inclined with respect to the reciprocating direction on the side facing the iron piece.
[0013]
Thus, since the magnetic pole member has the magnetic pole member side tapered surface on the side facing the iron piece, the magnetic flux generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece is easily guided by the magnetic pole member side tapered surface. As a result, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece can be increased.
[0014]
The linear actuator according to claim 3 of the present invention relates to the linear actuator according to claim 2, wherein the iron piece has an iron piece side tapered surface inclined with respect to the reciprocating direction on the side facing the magnetic pole member. It is a feature.
[0015]
Thus, since the iron piece also has an iron piece side tapered surface on the side facing the magnetic pole member, the magnetic flux generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece is easily guided by the iron piece side tapered surface, As a result, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece can be further increased.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, the linear actuator according to the first or third aspect is characterized in that the iron piece side tapered surfaces are respectively provided on both sides in the reciprocating direction of the iron piece. .
[0017]
Thus, since the iron piece side taper surfaces are respectively provided on both sides in the reciprocating direction of the iron piece, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece can be reliably increased. it can.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, the linear actuator according to the second or third aspect is characterized in that the magnetic pole member-side tapered surface is provided on both of the pair of magnetic pole members.
[0019]
Thus, since the magnetic pole member side taper surface is provided on both of the pair of magnetic pole members, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece can be reliably increased.
[0020]
A linear actuator according to a sixth aspect of the present invention relates to the linear actuator according to any one of the first to fifth aspects, wherein the stator includes a pair of the permanent magnet and the pair of magnetic pole members in the reciprocating direction. A plurality of iron pieces are provided in the reciprocating direction on the mover.
[0021]
In this way, the stator is provided with a plurality of pairs of permanent magnets and a pair of magnetic pole members in the reciprocating direction, and the mover is provided with a plurality of iron pieces in the reciprocating direction. A larger thrust can be generated.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A linear actuator according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0023]
The linear actuator 11 of the first embodiment is fixed to a yoke (stator) 12, a mover 13 provided to the yoke 12 so as to reciprocate, a permanent magnet 14 fixed to the yoke 12, and the yoke 12. The coil 15 is provided.
[0024]
The yoke 12 includes a cylindrical outer cylindrical portion 17, a thin ring-shaped bottom plate portion 18 provided on one end side in the axial direction of the outer cylindrical portion 17, and an inner portion of the bottom plate portion 18 along the axial direction. A ring-shaped connecting portion 20 that protrudes to the same side as the outer cylindrical portion 17, and a cylindrical inner magnetic pole 19 that is provided on the connecting portion 20 so as to be coaxial with the outer cylindrical portion 17.
[0025]
The yoke 12 having the outer cylindrical portion 17, the bottom plate portion 18, the connecting portion 20, and the inner magnetic pole 19 is integrally formed by sintering with a sintered material that is a common magnetic material.
[0026]
The coil 15 has a ring shape, and is fixed coaxially with the yoke 12 inside the corner of the boundary between the bottom plate portion 18 of the yoke 12 and the outer cylindrical portion 17.
[0027]
The permanent magnet 14 has a constant thickness in the shape of a thin plate ring in which both magnetic poles, that is, an N pole 14a and an S pole 14b are arranged in the axial direction, and is made of a ferrite magnet. On both sides of the permanent magnet 14 in the axial direction, an annular outer magnetic pole (magnetic pole member) 22 and an outer magnetic pole (magnetic pole member) 23 having a certain thickness are arranged so as to sandwich the permanent magnet 14. The pair of outer magnetic pole 22 and outer magnetic pole 23 are also made of a sintered material.
[0028]
Here, the outer diameter of the permanent magnet 14 is set so as to be press-fitted and fixed inside the outer cylindrical portion 17 of the yoke 12, while the outer diameters of the pair of outer magnetic poles 22 and outer magnetic poles 23 are outside the yoke 12. The diameter is smaller than the inner diameter of the cylindrical portion 17.
[0029]
Then, the permanent magnet 14, the outer magnetic pole 22 and the outer magnetic pole 23 are coaxially arranged and fixed integrally so that both sides of the permanent magnet 14 in the direction in which the magnetic poles 14 a and 14 b are arranged are sandwiched by the outer magnetic poles 22 and 23. .
[0030]
What is integrated in this manner is press-fitted into the outer cylindrical portion 17 of the yoke 12 on the outer diameter side of the permanent magnet 14, so that the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 are connected to the yoke 12. And fixed coaxially.
[0031]
As a result, in this fixed state, the outer cylindrical portion of the yoke 12 is disposed between the outer magnetic pole 22 and the outer cylindrical portion 17 of the yoke 12 and between the outer magnetic pole 23 and the outer cylindrical portion 17 of the yoke 12, respectively. An annular gap (magnetic gap) 50 is formed as a magnetoresistive means that provides a magnetic resistance with respect to a magnetic flux loop formed by the magnetic force of the permanent magnet 14 between the permanent magnet 14, the permanent magnet 14, and the pair of outer magnetic poles 22 and 23. Will be.
[0032]
Further, in this fixed state, the permanent magnet 14 has the N pole 14a disposed on the bottom plate portion 18 side, and one outer magnetic pole 22 is adjacent to the coil 15 in the axial direction.
[0033]
Further, in this fixed state, the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 are coaxial with the outer side of the cylindrical inner magnetic pole 19 of the yoke 12 as a whole, and are positioned axially with the inner magnetic pole 19. Further, the annular gap 25 is formed between the inner magnetic pole 19 and the inner magnetic pole 19.
[0034]
On the inner peripheral side of the inner magnetic pole 19 of the yoke 12, a ball bush 28 that supports the shaft 26 by a bush 27 so as to be movable in the axial direction is fixed coaxially at the bush 27. The movable element 13 is fixed to a shaft 26 that is movably held by the bush 27. Then, the shaft 26 and the movable element 13 reciprocate integrally with the bush 27 fixed to the yoke 12 along the axial direction.
[0035]
The mover 13 includes a substantially disc-shaped base 30 fixed to the shaft 26, a cylindrical portion 31 provided so as to enter the annular gap 25 in a state of being fixed to the shaft 26 by the base 30, and the cylinder. It has an iron piece 32 as a cylindrical movable magnetic pole fixed on the opposite side to the base 30 of the portion 31 with the same coaxial diameter. As a result, the iron piece 32 of the mover 13 is arranged coaxially in the annular gap 25, but is arranged so that the center position in the axial direction is substantially aligned with the center position in the axial direction of the permanent magnet 14. ing.
[0036]
Here, the iron piece 32 is on the outer diameter side facing the outer magnetic pole 22, and in the reciprocating direction, that is, in the axial direction, at one end close to the outer magnetic pole 22, the permanent magnet is closer to the center in the reciprocating direction. A taper surface (iron piece side taper surface) 51 is formed so as to be inclined so as to be close to 14. Further, the iron piece 32 is on the outer diameter side facing the outer magnetic pole 23, and in the reciprocating direction, that is, in the axial direction, the iron piece 32 is more permanent toward the other end near the outer magnetic pole 23 toward the center in the reciprocating direction. A tapered surface (iron-side tapered surface) 52 that is inclined so as to be close to the magnet 14 is formed.
[0037]
The mover 13 is made of a synthetic resin such as engineering plastic in which the base portion 30 and the cylindrical portion 31 are nonmagnetic materials, and the iron piece 32 is made of a non-magnetized magnetic material and is made of a sintered material. Yes. The mover 13 is formed by insert molding of synthetic resin with the iron piece 32 as a nest.
[0038]
As a result, the mover 13 has the iron piece 32 and is supported by the yoke 12 so as to be able to reciprocate along the axial direction (left and right direction in each drawing), and the permanent magnet 14 is movable. The magnetic poles 14a and 14b are fixed to the yoke 12 in a state where the magnetic poles 14a and 14b are arranged along the reciprocating direction of the movable element 13 while facing the outer diameter side of the iron piece 32 of the child 13. Then, a pair of outer magnetic poles 22 and 23 are provided on both sides of the permanent magnet 14 in the reciprocating direction of the mover 13, and the yoke 12 has an inner surface facing the iron piece 32 on the side opposite to the permanent magnet 14. The magnetic pole 19 is integrally formed. Further, the set of the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 is provided only on one side with respect to the iron piece 32, specifically, provided only on the radially outer side with respect to the cylindrical iron piece 32. .
[0039]
In the linear actuator 11 having the above-described structure, when an alternating current (sine wave current, rectangular wave current) is passed through the coil 15, in a state where a current in a predetermined direction flows through the coil 15, as shown by a two-dot chain line in FIG. The magnetic flux is guided from the S pole 14 b to the N pole 14 a side by the permanent magnet 14, whereby the outer cylindrical portion 17 of the yoke 12, the outer magnetic pole 23, the permanent magnet 14, the outer magnetic pole 22, the iron piece 32 of the mover 13, and the yoke 12. The magnetic flux loop is formed in the order of the inner magnetic pole 19, the connecting portion 20, the bottom plate portion 18, and the outer cylindrical portion 17. As a result, the force F is applied to the mover 13 in the direction of moving toward the outer magnetic pole 22. Move in the direction of the lever. On the other hand, in a state where a current in the direction opposite to the predetermined direction flows through the coil 15, the magnetic flux is guided from the S pole 14b to the N pole 14a side by the permanent magnet 14 as shown by a two-dot chain line in FIG. , The outer cylindrical portion 17 of the yoke 12, the bottom plate portion 18, the connecting portion 20, the inner magnetic pole 19, the iron piece 32 of the mover 13, the outer magnetic pole 23, the permanent magnet 14, the outer magnetic pole 22, and the magnetic flux loop in this order. As a result, the mover 13 moves in this direction with the force F applied in the direction of moving to the opposite outer magnetic pole 23 side.
[0040]
By alternately changing the direction of current flow to the coil 15 by the alternating current, the above operation is repeated, and the movable element 13 reciprocates in the axial direction with respect to the yoke 12.
[0041]
And since the iron piece 32 of the needle | mover 13 has the taper surfaces 51 and 52 in the both ends of the outer diameter side facing the outer magnetic poles 22 and 23, respectively, the outer magnetic poles 22 and 23 produced by the permanent magnet 14 and the iron pieces The magnetic flux guided to 32 is easily guided by these tapered surfaces 51 and 52, and the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet 14 and guided between the outer magnetic poles 22 and 23 and the iron piece 32 increases.
[0042]
In addition, since the gap 50 becomes a magnetic resistance with respect to the magnetic flux loop formed by the magnetic force of the permanent magnet 14 in the outer cylindrical portion 17 of the yoke 12, the permanent magnet 14, and the pair of outer magnetic poles 22 and 23. In addition, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet 14 and guided between the outer magnetic poles 22 and 23 and the iron piece 32 increases.
[0043]
According to the linear actuator 11 of the first embodiment described above, since the iron piece 32 has the tapered surfaces 51 and 52 on the outer diameter side facing the outer magnetic poles 22 and 23, the outer magnetic poles 22, The magnetic flux guided between the outer magnetic pole 23 and the iron piece 32 is easily guided by the tapered surfaces 51 and 52. As a result, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet 14 and guided between the outer magnetic poles 22 and 23 and the iron piece 32 is reduced. Can be increased. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet 14 can be used effectively for the movement of the mover 13, and thrust can be generated in the mover 13 sufficiently and stably.
[0044]
In addition, since the taper surfaces 51 and 52 are provided on both sides in the reciprocating direction of the iron piece 32, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet 14 and guided between the outer magnetic poles 22 and 23 and the iron piece 32 is ensured. Can be increased. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet 14 can be used effectively for the movement of the mover 13, and the effect that the thrust can be generated sufficiently and stably in the mover is further enhanced.
[0045]
Note that the base portion 30 and the cylindrical portion 31 of the mover 13 may be formed of aluminum die cast, nonmagnetic stainless steel or the like instead of synthetic resin as long as they are nonmagnetic materials. In this case, there is an advantage that rigidity can be improved. However, it is more preferable to use synthetic resin from the viewpoint of weight reduction.
[0046]
Further, as the permanent magnet 14, in addition to the ferrite magnet described above, a rare earth material such as neodymium or samarium cobalt can be used, or a plastic magnet can be used. However, using a ferrite magnet reduces the cost. More preferable from the viewpoint.
[0047]
In addition, the bearing of the movable element 13 may use an air bearing (gas bearing), a sliding bearing, or the like in addition to the ball bush. However, it is more preferable to use the ball bush 28 because the movable element 13 can be reciprocated more accurately.
[0048]
Further, the linear actuator 11 is generally used by incorporating a spring in a movable part or by resonating with a spring placed outside, but of course it can also be used as it is. .
[0049]
Further, the linear actuator 11 can be used as a linear servo actuator capable of controlling speed and position by providing a sensor for detecting position, speed, etc. and performing closed loop control.
[0050]
Further, the end portions of the inner magnetic pole 19 and the outer magnetic poles 22 and 23 may be chamfered to improve performance such as displacement characteristics.
[0051]
In addition, the inner magnetic pole 19, the outer magnetic poles 22 and 23, and the iron piece 32 may be made of a laminated structure of electric iron plates for reducing iron loss during high-speed operation, in addition to the sintered material.
[0052]
Further, it is possible to adopt a structure in which the mover 14 is not supported by the ball bush 28 or the like with respect to the yoke 12.
[0053]
Further, since the gap 50 is only required to provide a magnetic gap between the outer magnetic poles 22 and 23 and the outer cylindrical portion 17 of the yoke 12, it may be an air gap or a nonmagnetic spacer. . If a non-magnetic spacer is interposed as a magnetic gap between the outer magnetic poles 22 and 23 and the outer cylindrical portion 17, the outer magnetic poles 22 and 23 are mechanically fixed to the outer cylindrical portion 17 with the spacers. Can do. This spacer can be formed of plastic, aluminum, stainless steel, copper or the like.
[0054]
Next, a linear actuator according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 4 focusing on the differences from the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0055]
In the linear actuator 11 according to the second embodiment, the iron piece 32 of the mover 13 does not have a tapered surface and is simply cylindrical.
[0056]
On the other hand, in the linear actuator 11 of the second embodiment, on the inner diameter side facing the iron piece 32 of the outer magnetic pole 22, the iron piece 32 becomes closer to the iron magnet 32 in the reciprocating direction of the mover 13, that is, the opposite side to the permanent magnet 14 in the axial direction. A tapered surface (magnetic pole member side tapered surface) 54 that is inclined so as to be close to each other is formed over the entire length in the axial direction. Further, on the inner diameter side of the outer magnetic pole 23 facing the iron piece 32, a taper surface that is inclined so as to be closer to the iron piece 32 on the opposite side of the permanent magnet 14 in the reciprocating direction of the mover 13, that is, in the axial direction (on the magnetic pole member side). (Tapered surface) 55 is formed over the entire length in the axial direction.
[0057]
According to the linear actuator 11 of the second embodiment as described above, the outer magnetic poles 22 and 23 have the tapered surfaces 54 and 55 on the inner diameter side facing the iron piece 32, respectively. The magnetic flux guided between the magnetic poles 22 and 23 and the iron piece 32 is easily guided by the tapered surfaces 54 and 55, and the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet 14 and guided between the outer magnetic poles 22 and 23 and the iron piece 32 is reduced. Can be increased. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet 14 can be used effectively for the movement of the mover 13, and thrust can be generated in the mover 13 sufficiently and stably.
[0058]
Next, a linear actuator according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 5 focusing on the differences from the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to 2nd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0059]
In the linear actuator 11 of the third embodiment, both end surfaces in the axial direction of the permanent magnet 14 are inclined so as to be closer to each other toward the inner diameter side, and the outer magnetic poles disposed on both sides in the axial direction of the permanent magnet 14. Each of 22 and 23 has a shape that is inclined in accordance with the inclination of the end face of the permanent magnet 14.
[0060]
As a result, on the inner diameter side of the outer magnetic pole 22 facing the iron piece 32, a tapered surface (magnetic pole member) is inclined so as to be closer to the iron piece 32 toward the opposite side of the permanent magnet 14 in the reciprocating direction of the mover 13, that is, in the axial direction. Side taper surface) 54 is formed. Further, on the inner diameter side of the outer magnetic pole 23 facing the iron piece 32, a taper surface that is inclined so as to be closer to the iron piece 32 on the opposite side of the permanent magnet 14 in the reciprocating direction of the movable element 13, that is, in the axial direction (the magnetic pole member side). (Tapered surface) 55 is formed.
[0061]
According to the linear actuator 11 of the third embodiment, the outer magnetic poles 22 and 23 have the tapered surfaces 54 and 55 on the inner diameter side facing the iron piece 32, respectively. The effect of can be produced.
[0062]
Next, a linear actuator according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 6 focusing on differences from the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to 3rd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0063]
In the linear actuator 11 of the fourth embodiment, a notch 56 is formed on the outer diameter side opposite to the iron piece 32 of the outer magnetic pole 22 and on the opposite side to the permanent magnet 14. A notch 57 is also formed on the outer diameter side opposite to the iron piece 32 and on the opposite side to the permanent magnet 14.
[0064]
According to the linear actuator 11 of the fourth embodiment as described above, the same effects as those of the third embodiment are obtained, and the outer magnetic poles 22 and 23 are formed with the notches 56 and 57 in the outer magnetic poles 22 and 23. Can be miniaturized.
[0065]
Next, a linear actuator according to a fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 7, focusing on the differences from the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0066]
In the fifth embodiment, a plurality of sets of permanent magnets 14 and a pair of outer magnetic poles 22 and 23 similar to those in the first embodiment are arranged in the outer cylindrical portion 17 of the yoke 14 in the reciprocating direction of the mover 13. Specifically, two sets are provided, and the mover 13 is provided with a plurality of iron pieces 32 in the reciprocating direction, specifically two. However, adjacent permanent magnets 14 have different magnetic pole directions.
[0067]
Specifically, the permanent magnet 14 on the side of the bottom plate portion 18 has the N pole 14 a disposed on the bottom plate portion 18 side, and the S pole 14 b disposed on the opposite side to the bottom plate portion 18. The magnet 14 has an N pole 14a disposed on the side opposite to the bottom plate portion 18 and an S pole 14b disposed on the bottom plate portion 18 side.
[0068]
One iron piece 32 is provided opposite to one set of the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23, and the other iron piece 32 is provided to the other set of the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23. It is provided facing.
[0069]
In accordance with this, a coil is formed inside the outer cylindrical portion 17 between the pair of one permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 and the pair of the other permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23. 15, and the ball bush 28 has a plurality of bushes 27, specifically two.
[0070]
According to the fifth embodiment, the yoke 14 is provided with a plurality of sets of the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 in the reciprocating direction, and the iron piece 32 is reciprocated on the mover 13. Since a plurality of the thrusters are provided in the direction, a larger thrust can be generated in the mover 13.
[0071]
Here, in the fifth embodiment, a plurality of sets of the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 of the first embodiment are provided in the reciprocating direction of the mover 13 and the iron piece 32 is reciprocated in the mover 13. Although the case where a plurality of moving magnets are provided in the direction of movement has been described as an example, a plurality of sets of the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 of the second embodiment are provided in the direction of reciprocating movement of the moving element 13 and the moving element 13 A plurality of iron pieces 32 are provided in the reciprocating direction, and a plurality of pairs of the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 of the third embodiment are provided in the reciprocating direction of the movable element 13. A plurality of iron pieces 32 are provided in the reciprocating direction, and a plurality of pairs of the permanent magnet 14 and the pair of outer magnetic poles 22 and 23 according to the fourth embodiment are provided in the reciprocating direction of the mover 13. 32 it is of course possible or a plurality in the direction of reciprocating.
[0072]
Furthermore, the iron piece 32 having the tapered surfaces 51 and 52 of the first embodiment can be combined with any of the second to fourth embodiments. If combined in this manner, the taper surfaces 51 and 52 are provided on the iron piece 32, and the taper surfaces 54 and 55 are provided on the outer magnetic poles 22 and 23, so that the effect is further enhanced.
[0073]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the linear actuator of the first aspect of the present invention, since the iron piece has the iron piece side tapered surface on the side facing the magnetic pole member, it is generated between the magnetic pole member and the iron piece by the permanent magnet. Can be easily guided by the iron piece side tapered surface, and as a result, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece can be increased. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be used effectively for the movement of the mover, and the thrust can be generated sufficiently and stably in the mover.
[0074]
According to the linear actuator of claim 2 of the present invention, since the magnetic pole member has the magnetic pole member side tapered surface on the side facing the iron piece, the magnetic flux generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece is The magnetic pole member side taper surface facilitates guiding, and as a result, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece can be increased. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be used effectively for the movement of the mover, and the thrust can be generated sufficiently and stably in the mover.
[0075]
According to the linear actuator of claim 3 of the present invention, since the iron piece also has an iron piece side tapered surface on the side facing the magnetic pole member, the magnetic flux generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece is The iron piece side taper surface makes it easy to be guided to the iron piece, and as a result, the number of magnetic fluxes generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece can be increased. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be used effectively for the movement of the mover, and the effect that the thrust can be generated sufficiently and stably in the mover is further enhanced.
[0076]
According to the linear actuator of claim 4 of the present invention, the iron piece side taper surfaces are provided on both sides in the reciprocating direction of the iron piece, respectively, so that they are generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece. The number of magnetic fluxes to be applied can be increased reliably. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be effectively used for the movement of the mover, and the effect that the thrust can be generated sufficiently and stably in the mover is further enhanced.
[0077]
According to the linear actuator of claim 5 of the present invention, since the magnetic pole member side taper surface is provided on both of the pair of magnetic pole members, the magnetic flux generated by the permanent magnet and guided between the magnetic pole member and the iron piece. The number can be increased reliably. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be effectively used for the movement of the mover, and the effect that the thrust can be generated sufficiently and stably in the mover is further enhanced.
[0078]
According to the linear actuator of claim 6 of the present invention, the stator is provided with a plurality of pairs of permanent magnets and a pair of magnetic pole members in the reciprocating direction, and the iron piece is in the reciprocating direction on the mover. Since a plurality are provided, a larger thrust can be generated in the mover.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a linear actuator according to a first embodiment of the present invention, and shows a state of magnetic flux in a state where no current flows through a coil by a two-dot chain line.
FIG. 2 is a side sectional view showing the linear actuator according to the first embodiment of the present invention, and shows a state of magnetic flux in a state where a current flows in one direction in a coil by a two-dot chain line.
FIG. 3 is a side sectional view showing the linear actuator according to the first embodiment of the present invention, and shows a state of magnetic flux in a state where a current is flowing in the coil in the reverse direction by a two-dot chain line.
FIG. 4 is a side sectional view showing a linear actuator according to a second embodiment of the present invention, and shows a state of magnetic flux in a state where no current flows through a coil by a two-dot chain line.
FIG. 5 is a side sectional view showing a linear actuator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a side sectional view showing a linear actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side sectional view showing a linear actuator according to a fifth embodiment of the present invention, and shows a state of magnetic flux in a state where no current flows through a coil by a two-dot chain line.
[Explanation of symbols]
11 Linear actuator
12 York (stator)
13 Mover
14 Permanent magnet
14a N pole (magnetic pole)
14b S pole (magnetic pole)
15 coils
22, 23 Outer magnetic pole (magnetic member)
32 Shingles
51, 52 Tapered surface (iron-side taper surface)
54,55 Tapered surface (taper surface on the magnetic member side)

Claims

A stator,
A mover provided with an iron piece and capable of reciprocating with respect to the stator;
A permanent magnet provided on the stator in a state where the magnetic poles are arranged along the reciprocating direction and facing the iron piece;
A pair of first magnetic pole members provided on both sides in the reciprocating direction of the permanent magnet;
A linear actuator having a coil provided on the stator,
A second magnetic pole member is provided opposite to the first magnetic pole member in a direction orthogonal to the direction of the forward double motion;
The iron piece is disposed between the first magnetic pole member and the second magnetic pole member so as to be capable of moving back and forth,
A pair of magnetoresistive means that provide a magnetic resistance to a magnetic flux loop formed by the magnetic force of the permanent magnet on the stator, the permanent magnet, the pair of first magnetic pole members, and the second magnetic pole member, Among the stator and the pair of first magnetic pole members, provided on both sides in the reciprocating direction of the permanent magnet,
The said iron piece has an iron piece side taper surface which inclines with respect to the direction of the said reciprocation on the side facing said 1st magnetic pole member.

A stator,
A mover provided with an iron piece and capable of reciprocating with respect to the stator;
A permanent magnet provided on the stator in a state where the magnetic poles are arranged along the reciprocating direction and facing the iron piece;
A pair of first magnetic pole members provided on both sides in the reciprocating direction of the permanent magnet;
A linear actuator having a coil provided on the stator,
A second magnetic pole member is provided opposite to the first magnetic pole member in a direction orthogonal to the direction of the forward double motion;
The iron piece is disposed between the first magnetic pole member and the second magnetic pole member so as to be capable of moving back and forth,
A pair of magnetoresistive means that provide a magnetic resistance to a magnetic flux loop formed by the magnetic force of the permanent magnet on the stator, the permanent magnet, the pair of first magnetic pole members, and the second magnetic pole member, Among the stator and the pair of first magnetic pole members, provided on both sides in the reciprocating direction of the permanent magnet,
The linear actuator according to claim 1, wherein the first magnetic pole member has a magnetic pole member-side taper surface inclined with respect to the reciprocating direction on a side facing the iron piece.

3. The linear actuator according to claim 2, wherein the iron piece has an iron piece-side tapered surface that is inclined with respect to the reciprocating direction on the side facing the magnetic pole member.

4. The linear actuator according to claim 1, wherein the iron piece side taper surfaces are respectively provided on both sides of the iron piece in the reciprocating direction. 5.

4. The linear actuator according to claim 2, wherein the magnetic pole member side taper surface is provided on both of the pair of magnetic pole members. 5.

The stator is provided with a plurality of pairs of the permanent magnet and the pair of magnetic pole members in the reciprocating direction, and the mover is provided with a plurality of iron pieces in the reciprocating direction. The linear actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein the linear actuator is characterized.