JP2000014117A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石からハウジングへの磁束の漏れを防
止して駆動力の向上と高速かつスムーズに移動できるリ
ニアアクチュエータを提供する。 【解決手段】 このリニアアクチュエータ100は、矩形
状平面部10と下方へ伸びる前面部11と後面部12を有しか
つ平面部10中央部に開口13が設けられた軟磁性上側ハウ
ジング１と、平面部10の内面でその左右両縁部に取付け
られた一対の上側永久磁石９と、これ等永久磁石が取付
けられた軟磁性上側ハウジング１と対称形状を有する軟
磁性下側ハウジング２と、上記ハウジング１、２の前面
部と後面部にその両端部が取付けられかつ永久磁石に対
し平行に配置される一対の軟磁性磁気ヨーク31、32と、
筒部形状に形成されその筒部内略中央部に磁気ヘッド部
材等の搭載部材が取付けられると共にこの搭載部材を中
央にしてその両側の筒部内に上記軟磁性磁気ヨークがそ
れぞれ遊嵌された駆動コイル５とでその主要部が構成さ
れることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッド部材等
の搭載部材を直線方向へ移動させるリニアアクチュエー
タに係り、特に、駆動力の向上と高速かつスムーズに移
動できるリニアアクチュエータの改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のリニアアクチュエータとして、
例えば、図４に示された部品にて構成されるものが知ら
れている。すなわち、このリニアアクチュエータａは、
鉄等の軟磁性材料で構成されかつ長方形状の平面部b1と
この長さ方向両端側から下方へ伸びる前面部b2並びに後
面部b3を有する軟磁性上側ハウジングｂと、上記平面部
b1の内面でその左右両縁部に取付けられた一対の帯状上
側永久磁石ｃと、これ等永久磁石が取付けられた軟磁性
上側ハウジングｂと対称形状を有する軟磁性下側ハウジ
ングｄと、軟磁性上側並びに下側ハウジングｂ、ｄの前
面部と後面部にその両端部が取付けられると共に上記永
久磁石に対しそれぞれ平行に配置される一対の軟磁性磁
気ヨークe1、e2と、筒部形状に形成されその筒部内略中
央部に磁気ヘッド部材等の搭載部材ｆが取付けられると
共にこの搭載部材ｆを中央にしてその両側の筒部内に上
記軟磁性磁気ヨークe1、e2がそれぞれ遊嵌される駆動コ
イルｇとでその主要部が構成され、図５（Ａ）に示すよ
うな構造体に組立てられるものである。

【０００３】尚、駆動コイルｇ筒部の外側には一対の係
止部材g1、g2が付設されており、これ等係止部材g1、g2
が図５（Ｂ）に示す棒状ガイドｈに係合して駆動コイル
ｇが直線方向へ移動可能に支持されるようになってい
る。また、このリニアアクチュエータにおいては搭載部
材ｆ（但し、図５Ａ、Ｂでは図示せず）として長尺の磁
気ヘッド部材が組込まれている関係上、軟磁性上側並び
に下側ハウジングｂ、ｄの前面部と後面部には切欠部が
形成されているが、これ等ハウジングｂ、ｄから外部へ
出没することのない搭載部材が組込まれるものにおいて
は上記切欠部の形成が省略される場合もある。また、軟
磁性上側ハウジングｂと軟磁性下側ハウジングｄについ
てもその一方が省略された構造のリニアアクチュエータ
も知られている。また、図５（Ａ）に示されたリニアア
クチュエータのハウジングは一対の軟磁性上側並びに下
側ハウジングｂ、ｄで構成されているが、予め図５
（Ａ）のハウジング形状に成形された単一の軟磁性ハウ
ジングで構成されたリニアアクチュエータも知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５（Ａ）
に示されたリニアアクチュエータａにおいて上記永久磁
石ｃで発生した磁束の大半は図５（Ｂ）に示すように対
向側の磁気ヨークe1、e2へ導かれるが、その一部につい
ては軟磁性材料で構成された軟磁性ハウジングｂ、ｄの
存在によりその平面部側へ漏れ易く、かつ、駆動コイル
ｇの中央部付近では図５（Ｂ）に示すように駆動コイル
ｇに鎖交する磁束の流線方向が他の部位と逆向きになっ
ている。

【０００５】このため、駆動コイルｇに鎖交する逆向き
の磁束が存在する分、リニアアクチュエータａの駆動力
が低下してしまう問題点があった。

【０００６】また、上記軟磁性ハウジングｂ、ｄ平面部
側への磁束の漏れは平面部の長さ方向に亘り存在し、か
つ、その漏れ具合も長さ方向に亘って均一とは限らない
ため、リニアアクチュエータ中心部αを通る長さ方向
（すなわち駆動コイルｇの移動方向）に亘る磁界分布も
ばらつき易かった。

【０００７】このため、上記磁界分布のばらつきに起因
して駆動コイルｇの移動方向に対するリニアアクチュエ
ータの駆動力もばらつき易く、磁気ヘッド部材等搭載部
材ｆを高速かつスムーズに移動することが困難となる問
題点を有していた。

【０００８】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、上記永久磁石より
生ずる磁束が有効に利用されるような構造を採ることに
より駆動力の向上と高速かつスムーズに移動可能なリニ
アアクチュエータを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、矩形状平面部とこの長さ方向両端側から上方
若しくは下方へ伸びる前面並びに後面部を有する軟磁性
ハウジングと、上記軟磁性ハウジングにおける矩形状平
面部の長さ方向に亘りその内面かつ左右両縁部に互いに
平行に取付けられた一対の帯状永久磁石と、軟磁性ハウ
ジングにおける前面並びに後面部にその両端部が取付け
られると共に一対の帯状永久磁石に対し平行に配置され
た一対の軟磁性磁気ヨークと、筒部形状に形成されこの
筒部に搭載部材が取付けられると共に上記筒部内に一対
の磁気ヨークがそれぞれ遊嵌されかつ筒部の開放方向に
亘り移動可能に支持された駆動コイルを備え、上記駆動
コイルに取付けられた搭載部材が駆動コイルの移動に伴
い軟磁性ハウジングの上記前面部と後面部間を進退する
リニアアクチュエータを前提とし、上記軟磁性ハウジン
グの矩形状平面部における永久磁石の取付け部以外の部
位に低透磁率部を形成したことを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、請求項２に係る発明は、請求項１記
載の発明に係るリニアアクチュエータを前提とし、上記
矩形状平面部における永久磁石の取付け部以外の部位に
開口を設けて上記低透磁率部が形成されていることを特
徴とし、請求項３に係る発明は、上記矩形状平面部にお
ける永久磁石の取付け部以外の部位に開口を設けかつこ
の開口を非磁性材料により閉止して上記低透磁率部が形
成されていることを特徴とするものである。

【００１１】そして、請求項１〜３記載の発明に係るリ
ニアアクチュエータによれば、軟磁性ハウジングの矩形
状平面部における永久磁石の取付け部以外の部位に低透
磁率部が形成されているため、永久磁石からの上記軟磁
性ハウジングにおける矩形状平面部への磁束の漏れを大
幅に低減させることが可能となる。

【００１２】更に、矩形状平面部へ漏れる磁束が低減さ
れたことにより、上記駆動コイルに鎖交する逆向きの磁
束量も減少させることができ、かつ、駆動コイルの移動
方向に対する磁界分布のばらつきも抑制させることが可
能となる。

【００１３】尚、請求項１〜３に係るリニアアクチュエ
ータは、上述した軟磁性上側ハウジングと軟磁性下側ハ
ウジングのいずれか一方を省略した構造のリニアアクチ
ュエータに関するものであるが、以下に説明する請求項
４〜６に係るリニアアクチュエータは軟磁性上側ハウジ
ングと軟磁性下側ハウジングとでそのハウジングが構成
されるリニアアクチュエータに関するものである。

【００１４】すなわち、請求項４に係る発明は、矩形状
平面部とこの長さ方向両端側から下方へ伸びる上側前面
並びに上側後面部を有する軟磁性上側ハウジングと、上
記軟磁性上側ハウジングにおける矩形状平面部の長さ方
向に亘りその内面かつ左右両縁部に互いに平行に取付け
られた一対の帯状上側永久磁石と、矩形状平面部とこの
長さ方向両端側から上方へ伸びると共に上記軟磁性上側
ハウジングの上側前面部と上側後面部に位置整合された
下側前面並びに下側後面部を有する軟磁性下側ハウジン
グと、上記軟磁性下側ハウジングにおける矩形状平面部
の長さ方向に亘りその内面かつ左右両縁部に互いに平行
に配置されると共に一対の上記上側永久磁石に対しても
平行に取付けられた一対の帯状下側永久磁石と、軟磁性
上側並びに下側ハウジングにおける上側並びに下側前面
部と上側並びに下側後面部にその両端部が取付けられる
と共に上記上側並びに下側永久磁石に対しそれぞれ平行
に配置された一対の軟磁性磁気ヨークと、筒部形状に形
成されこの筒部に搭載部材が取付けられると共に上記筒
部内に一対の磁気ヨークがそれぞれ遊嵌されかつ筒部の
開放方向に亘り移動可能に支持された駆動コイルを備
え、上記駆動コイルに取付けられた搭載部材が駆動コイ
ルの移動に伴い軟磁性上側並びに下側ハウジングの上側
並びに下側前面部と上側並びに下側後面部間を進退する
リニアアクチュエータを前提とし、上記軟磁性上側並び
に下側ハウジングの各矩形状平面部における上側並びに
下側永久磁石の取付け部以外の部位に低透磁率部をそれ
ぞれ形成したことを特徴とするものである。

【００１５】また、請求項５に係る発明は、請求項４記
載のリニアアクチュエータを前提とし、上記軟磁性上側
並びに下側ハウジングの各矩形状平面部における上側並
びに下側永久磁石の取付け部以外の部位に開口を設けて
上記低透磁率部が形成されていることを特徴とし、請求
項６に係る発明は、上記軟磁性上側並びに下側ハウジン
グの各矩形状平面部における上側並びに下側永久磁石の
取付け部以外の部位に開口を設けかつこの開口を非磁性
材料により閉止して上記低透磁率部が形成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１６】尚、請求項４〜６に係るリニアアクチュエ
ータにおいて上記軟磁性上側ハウジングと軟磁性下側ハ
ウジングについては、従来と同様に、別体の軟磁性上側
並びに下側ハウジングでこれを構成してもよく、あるい
は、請求項４〜６に係るリニアアクチュエータのハウジ
ング形状に予め成形された単一の軟磁性ハウジングでこ
れを構成してもよく任意である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１８】この実施の形態に係るリニアアクチュエー
タは請求項５に係る発明を具体化したものである。

【００１９】まず、このリニアアクチュエータは、図１
に示すように鉄等の軟磁性材料で構成されかつ長方形状
の平面部１０とこの長さ方向両端側から下方へ伸びる前
面部１１並びに後面部１２を有すると共に上記平面部１
０の略中央部位に長方形状の開口１３が設けられた軟磁
性上側ハウジング１と、上記平面部１０の内面でその左
右両縁部に取付けられた一対の帯状上側永久磁石９と、
これ等永久磁石９が取付けられた軟磁性上側ハウジング
１と対称形状を有する軟磁性下側ハウジング２と、鉄等
の軟磁性材料で構成されかつ上記軟磁性上側並びに下側
ハウジング１、２の前面部と後面部にその両端部が取付
けられると共に上記永久磁石９に対しそれぞれ平行に配
置される一対の軟磁性磁気ヨーク３１、３２と、筒部形
状に形成されその筒部内略中央部に磁気ヘッド部材等の
搭載部材４が取付けられると共にこの搭載部材４を中央
にしてその両側の筒部内に上記軟磁性磁気ヨーク３１、
３２がそれぞれ遊嵌される駆動コイル５とでその主要部
が構成され、図２（Ａ）に示すような構造体に組立てら
れるものである。

【００２０】尚、駆動コイル５筒部の外側には従来と同
様に一対の係止部材６１、６２が付設されており、これ
等係止部材６１、６２が図２（Ｂ）に示す棒状ガイド７
に係合して駆動コイル５が直線方向へ移動可能に片側支
持されるようになっている。また、このリニアアクチュ
エータにおいても搭載部材４（但し、図２Ａ、Ｂでは図
示せず）として長尺の磁気ヘッド部材が組込まれている
関係上、軟磁性上側並びに下側ハウジング１、２の前面
部と後面部に切欠部を形成しているが、これ等ハウジン
グ１、２から外部へ出没することのない搭載部材が組込
まれるものについては上記切欠部を省略してもよい。ま
た、上記軟磁性下側ハウジング２については永久磁石９
が取付けられた上記軟磁性上側ハウジング１と対象形状
を有するハウジングが適用されているが、永久磁石９を
取付けた軟磁性上側ハウジング１の構造が前後左右にお
いて対称性を具備するものであるなら、軟磁性上側ハウ
ジング１と軟磁性下側ハウジング２について同一構造の
ハウジングでこれ等を構成してもよい。

【００２１】そして、この実施の形態に係るリニアアク
チュエータ１００によれば、軟磁性上側並びに下側ハウ
ジング１、２の平面部１０に長方形状の開口１３が設け
られているため、この開口１３部位の透磁率は上記平面
部１０におけるその他の部位に較べて著しく低くなって
いる。

【００２２】このため、図２（Ｂ）に示すように永久磁
石９からの上記軟磁性上側並びに下側ハウジング１、２
における平面部１０への磁束の漏れを大幅に低減させる
ことが可能となり、かつ、上記駆動コイル５に鎖交する
逆向きの磁束量も減少させることができると共に、駆動
コイル５の移動方向に対する磁界分布のばらつきも抑制
させることが可能となる。

【００２３】従って、駆動力の大幅な向上が図れると共
に、磁気ヘッド部材等搭載部材４を高速かつスムーズに
移動させることが可能となる。

【００２４】更に、上記軟磁性上側並びに下側ハウジン
グ１、２の平面部１０に開口１３が設けられていること
から、その分、各ハウジング重量の低減も図れるためリ
ニアアクチュエータの軽量化が可能となる。

【００２５】尚、上記開口１３を非磁性材料であるアル
ミニウム、銅等の金属あるいはナイロン、ポリプロピレ
ン等の合成樹脂により閉止する構造を採ってもよい。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。

【００２７】［実施例］この実施例に係るリニアアクチ
ュエータは、図１〜図２に示された実施の形態に係るリ
ニアアクチュエータと同一の構造を有するものである。

【００２８】尚、この実施例に係るリニアアクチュエー
タのハウジング寸法については、駆動コイル５移動方向
の長さ寸法が４５ｍｍ、幅寸法が２２ｍｍ、高さ寸法が
１４ｍｍに設定され、また、開口１３の長さ寸法が３４
ｍｍ、幅寸法が８ｍｍにそれぞれ設定されている。ま
た、４つの永久磁石９については、長さが４０ｍｍ、幅
が７．２ｍｍ、厚さが２ｍｍで、最大磁気エネルギー積
が６ ＭＧＯｅ相当の希土類系帯状磁石が用いられてい
る。また、リニアアクチュエータの中心部α（図２Ｂ参
照）に関して点対称となるように４つの永久磁石９の着
磁方向を考慮して配置している。

【００２９】そして、この実施例に係るリニアアクチュ
エータの駆動コイル５に鎖交する磁束、すなわち、図２
（Ｂ）に示すようにリニアアクチュエータの中心部αを
通り駆動コイル５の移動方向に亘る磁界分布（磁束密度
分布）を測定したところ図３のグラフ図に示すような結
果が得られた。

【００３０】［比較例］比較例に係るリニアアクチュエ
ータは、上記軟磁性上側並びに下側ハウジング１、２の
平面部１０に開口１３が設けられていない点を除き実施
例に係るリニアアクチュエータと同一である。

【００３１】そして、この比較例に係るリニアアクチュ
エータについても実施例と同様に上記磁界分布（磁束密
度分布）を測定した。

【００３２】この結果も図３のグラフ図に示す。

【００３３】そして、図３のグラフ図から明らかなよう
に実施例に係るリニアアクチュエータは比較例に係るリ
ニアアクチュエータと較べて上記磁界分布（磁束密度分
布）が駆動コイル５の移動方向に亘り均一で、従って、
磁気ヘッド部材等搭載部材４を高速かつスムーズに移動
できることが確認された。

【００３４】

【発明の効果】請求項１〜３記載の発明に係るリニアア
クチュエータによれば、軟磁性ハウジングの矩形状平面
部における永久磁石の取付け部以外の部位に低透磁率部
が形成され、また、請求項４〜６記載の発明に係るリニ
アアクチュエータによれば、軟磁性上側並びに下側ハウ
ジングの各矩形状平面部における上側並びに下側永久磁
石の取付け部以外の部位に低透磁率部が形成されている
ため、永久磁石からの上記軟磁性ハウジングにおける矩
形状平面部への磁束の漏れを大幅に低減させることが可
能となり、かつ、矩形状平面部へ漏れる磁束が低減され
たことにより上記駆動コイルに鎖交する逆向きの磁束量
も減少させることができると共に駆動コイルの移動方向
に対する磁界分布のばらつきも抑制させることが可能と
なる。

【００３５】従って、駆動力の大幅な向上が図れると共
に、磁気ヘッド部材等の搭載部材を高速かつスムーズに
移動させることが可能となる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係るリニアアクチュエータの構成
部品の概略斜視図。

【図２】図２（Ａ）は実施の形態に係るリニアアクチュ
エータの概略斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ
面断面図。

【図３】実施例並びに比較例に係るリニアアクチュエー
タの駆動コイルの移動方向とその磁束密度との関係を示
すグラフ図。

【図４】従来例に係るリニアアクチュエータの構成部品
の概略斜視図。

【図５】図５（Ａ）は従来例に係るリニアアクチュエー
タの概略斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ面断
面図。

【符号の説明】

１ 軟磁性上側ハウジング ２ 軟磁性下側ハウジング ５ 駆動コイル ９ 永久磁石 １０ 平面部 １１ 前面部 １２ 後面部 １３ 開口 ３１ 軟磁性磁気ヨーク ３２ 軟磁性磁気ヨーク １００ リニアアクチュエータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】矩形状平面部とこの長さ方向両端側から上
   方若しくは下方へ伸びる前面並びに後面部を有する軟磁
   性ハウジングと、 上記軟磁性ハウジングにおける矩形状平面部の長さ方向
   に亘りその内面かつ左右両縁部に互いに平行に取付けら
   れた一対の帯状永久磁石と、 軟磁性ハウジングにおける前面並びに後面部にその両端
   部が取付けられると共に一対の帯状永久磁石に対し平行
   に配置された一対の軟磁性磁気ヨークと、 筒部形状に形成されこの筒部に搭載部材が取付けられる
   と共に上記筒部内に一対の磁気ヨークがそれぞれ遊嵌さ
   れかつ筒部の開放方向に亘り移動可能に支持された駆動
   コイルを備え、 上記駆動コイルに取付けられた搭載部材が駆動コイルの
   移動に伴い軟磁性ハウジングの上記前面部と後面部間を
   進退するリニアアクチュエータにおいて、 上記軟磁性ハウジングの矩形状平面部における永久磁石
   の取付け部以外の部位に低透磁率部を形成したことを特
   徴とするリニアアクチュエータ。
2. 【請求項２】上記矩形状平面部における永久磁石の取付
   け部以外の部位に開口を設けて上記低透磁率部が形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチ
   ュエータ。
3. 【請求項３】上記矩形状平面部における永久磁石の取付
   け部以外の部位に開口を設けかつこの開口を非磁性材料
   により閉止して上記低透磁率部が形成されていることを
   特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
4. 【請求項４】矩形状平面部とこの長さ方向両端側から下
   方へ伸びる上側前面並びに上側後面部を有する軟磁性上
   側ハウジングと、 上記軟磁性上側ハウジングにおける矩形状平面部の長さ
   方向に亘りその内面かつ左右両縁部に互いに平行に取付
   けられた一対の帯状上側永久磁石と、 矩形状平面部とこの長さ方向両端側から上方へ伸びると
   共に上記軟磁性上側ハウジングの上側前面部と上側後面
   部に位置整合された下側前面並びに下側後面部を有する
   軟磁性下側ハウジングと、 上記軟磁性下側ハウジングにおける矩形状平面部の長さ
   方向に亘りその内面かつ左右両縁部に互いに平行に配置
   されると共に一対の上記上側永久磁石に対しても平行に
   取付けられた一対の帯状下側永久磁石と、 軟磁性上側並びに下側ハウジングにおける上側並びに下
   側前面部と上側並びに下側後面部にその両端部が取付け
   られると共に上記上側並びに下側永久磁石に対しそれぞ
   れ平行に配置された一対の軟磁性磁気ヨークと、 筒部形状に形成されこの筒部に搭載部材が取付けられる
   と共に上記筒部内に一対の磁気ヨークがそれぞれ遊嵌さ
   れかつ筒部の開放方向に亘り移動可能に支持された駆動
   コイルを備え、 上記駆動コイルに取付けられた搭載部材が駆動コイルの
   移動に伴い軟磁性上側並びに下側ハウジングの上側並び
   に下側前面部と上側並びに下側後面部間を進退するリニ
   アアクチュエータにおいて、 上記軟磁性上側並びに下側ハウジングの各矩形状平面部
   における上側並びに下側永久磁石の取付け部以外の部位
   に低透磁率部をそれぞれ形成したことを特徴とするリニ
   アアクチュエータ。
5. 【請求項５】上記軟磁性上側並びに下側ハウジングの各
   矩形状平面部における上側並びに下側永久磁石の取付け
   部以外の部位に開口を設けて上記低透磁率部が形成され
   ていることを特徴とする請求項４記載のリニアアクチュ
   エータ。
6. 【請求項６】上記軟磁性上側並びに下側ハウジングの各
   矩形状平面部における上側並びに下側永久磁石の取付け
   部以外の部位に開口を設けかつこの開口を非磁性材料に
   より閉止して上記低透磁率部が形成されていることを特
   徴とする請求項４記載のリニアアクチュエータ。