JP2002198218A - 磁力式アクチュエータ - Google Patents

磁力式アクチュエータ

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JP2002198218A
JP2002198218A JP2000385504A JP2000385504A JP2002198218A JP 2002198218 A JP2002198218 A JP 2002198218A JP 2000385504 A JP2000385504 A JP 2000385504A JP 2000385504 A JP2000385504 A JP 2000385504A JP 2002198218 A JP2002198218 A JP 2002198218A
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yoke
axial direction
magnetic
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coil
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Sanshiro Ogino
三四郎 荻野
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NETTOBIRU KK
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GENESIS KK
NETTOBIRU KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強い移動力と大きな移動量とを得ることがで
きる磁力式アクチュエータを提供すること。 【解決手段】 永久磁石11の両極間にヨーク12を結
合し、通電可能なコイル13をそのヨークに施す。さら
に、ヨークに対し軸方向で可動な可動部材21と、可動
部材を軸方向でヨークから離間する向きに付勢したばね
22とを備える。ヨークには永久磁石の両極から延長さ
れた延長ヨーク部17,18をそれぞれ設ける。延長ヨ
ーク部は軸方向にのびた相互間隔19を規定する。可動
部材は延長ヨーク部の相互間隔に挿入可能な磁性体23
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体を磁力によ
り吸引して比較的大きな移動量を得るタイプの磁力式ア
クチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】様々なタイプの磁力式アクチュエータが
知られている。磁力式アクチュエータの代表的なものと
して、電磁石やソレノイドが広く知られている。
【0003】電磁石は、ヨークとこれに施されたコイル
とを有する。コイルに通電すると、磁束が発生し、ヨー
クの端部に磁性体を吸引する力を発生する。電磁石は比
較的強い吸引力を必要とする場合に使用される。
【0004】ソレノイドは、コイルの内側に磁性体であ
る可動鉄心を挿入した基本構成をもつ。コイルの通電を
制御することで可動鉄心にコイルの軸方向の移動力を与
える。ソレノイドは比較的大きな移動量を必要とする場
合に使用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電磁石
は比較的強い力で磁性体を吸引できる反面、磁性体の移
動量を大きく設定することが出来ないという欠点をも
つ。
【0006】一方、ソレノイドは磁性体の移動量を比較
的大きく設定できるが、その反面、磁性体の吸引力を大
きく設定することが困難であるという欠点を持つ。
【0007】それ故に本発明の課題は、強い移動力と大
きな移動量とを得ることができる磁力式アクチュエータ
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、永久磁
石と、前記永久磁石の両極間に結合されたヨークと、前
記ヨークに施した通電可能なコイルと、前記ヨークに対
し軸方向で可動な可動部材と、前記可動部材を前記軸方
向で前記ヨークから離間する向きに付勢した付勢手段と
を含み、前記ヨークは前記永久磁石の両極から延長され
た延長ヨーク部をそれぞれ有し、前記延長ヨーク部は前
記軸方向にのびた相互間隔を規定し、前記可動部材は前
記延長ヨーク部の相互間隔に挿入可能な磁性体を有する
ことを特徴とする磁力式アクチュエータが得られる。
【0009】前記ヨークは、前記軸方向にのびた筒部、
前記筒部の内側で前記軸方向にのびた棒部、及び前記筒
部と前記棒部とを前記軸方向での一端側で磁気的に結合
した結合部を有し、前記筒部と前記棒部との間の前記軸
方向での他端側に前記相互間隔を形成してもよい。
【0010】前記ヨークは、さらに、前記筒部と前記棒
部との間隔を前記軸方向の途中で狭めた凸部を有し、前
記永久磁石は前記凸部に対向するように配置され、前記
コイルは前記結合部と前記凸部との間を通して前記ヨー
クに巻回されていてもよい。
【0011】前記ヨークは、前記軸方向に平行にのびた
対の棒部と、前記対の棒部の間を前記軸方向での一端側
で磁気的に結合した結合部とを有し、前記対の棒部の間
の前記軸方向での他端側に前記相互間隔を形成してもよ
い。
【0012】前記ヨークは、さらに、前記対の棒部の間
隔を前記軸方向の途中で狭めた凸部を有し、前記永久磁
石は前記凸部に対向するように配置され、前記コイルは
前記結合部と前記凸部との間を通して前記ヨークに巻回
されていてもよい。
【0013】前記凸部は前記軸方向での他端側に、前記
軸方向に対し傾斜した斜面を有していてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】図1及び図2を参照して、本発明
の第1の実施の形態に係る磁力式アクチュエータについ
て説明する。
【0015】図示の磁力式アクチュエータは、永久磁石
11と、この永久磁石11に結合されたヨーク12と、
このヨーク12に施したコイル13とを含んでいる。ヨ
ーク12は、軸方向即ち上下方向にのびた磁性体製の円
筒状の筒部14、筒部14の内側で上下方向にのびた磁
性体製の横断面円形の棒部15、及び筒部14と棒部1
5とを下端で磁気的に結合した磁性体製の結合部16と
を有している。結合部16は筒部14の下端を閉塞して
いるが、部分的に開口を形成するものでもよい。
【0016】コイル13は、リング状に形成され筒部1
4と棒部15との間に挿入され、結合部16に隣接して
いる。この結果、コイル13は棒部15の下部を取り巻
いている。なお、コイル13はヨーク12の外部に引き
出されたリード線(図示せず)を通して通電を制御され
る。
【0017】永久磁石11はリング状に形成されかつ径
方向に着磁され、内面及び外面に両極をそれぞれ有する
ものである。永久磁石11は筒部14と棒部15との間
に挿入され、コイル13の上に載置されている。さら
に、永久磁石11の外面は筒部14に、内面は棒部15
に、それぞれ密着している。こうして、永久磁石11は
筒部14と棒部15とに上下方向の途中で磁気的に結合
されている。
【0018】ヨーク12のうち永久磁石11の両極から
上方に延長されている部分をここでは延長ヨーク部1
7,18と呼ぶ。延長ヨーク部17,18は上下にのび
たリング状の相互間隔19を規定している。
【0019】図示の磁力式アクチュエータは、さらに、
ヨーク12に対し上下方向で可動な円板状の可動部材2
1と、相互間隔19に配置され、可動部材21をヨーク
12から離間する向き、即ち、上方に付勢した付勢手段
としての圧縮ばね22とを含んでいる。可動部材21は
下面側に、延長ヨーク部17,18の相互間隔19に対
向してここに挿入可能なリング状の磁性体23を有して
いる。なお、可動部材21の全体が磁性材料で作られて
もよい。
【0020】コイル13が通電されないときには、永久
磁石11からの磁力線は、図1(a)に実線矢印で示す
ように、筒部14、結合部16、及び棒部15を通って
短絡され、磁性体23には流れないため、ヨーク12と
磁性体23との間には磁気的吸引力が発生しない。した
がって、可動部材21はばね22により上方へ押され、
ヨーク12から離間している。
【0021】今、コイル13に永久磁石11の磁束より
も多量の磁束を逆向きの極性をもって発生させる電流を
供給すると、永久磁石11による磁力線はコイル13の
通電による磁力線により押し戻され、図1(b)に示す
ように、コイル13による磁力線(破線矢印)と共に外
部に放出されて磁性体23を通り循環するので、ヨーク
12と磁性体23との間には磁気的吸引力が発生し、磁
性体23がヨーク12に吸引される。したがって、可動
部材21はばね22に逆らって下方に移動し、ヨーク1
2に接近する。このとき、永久磁石11による磁力と電
磁力とが合成された強い磁力により磁性体23が吸引さ
れるので、吸引時に優れた応答性が得られる。
【0022】可動部材21が下方に移動すると、磁性体
23は相互間隔19に挿入され始める。しかし、この状
態に至っても、磁性体23には強い磁気的吸引力が作用
し続けるので、可動部材21はさらに下降する。この結
果、この磁力式アクチュエータは強い力でしかも大きな
移動量を得ることができる。
【0023】コイル13の通電を断つと、磁力線は図1
(a)の状態に瞬時に戻るので、ばね22の復元力によ
り可動部材21は上昇する。これは、コイル13の通電
を繰り返し断続すると、可動部材21が上下方向で往復
動することを意味する。したがって、可動部材21の動
作にしたがい、上面の突起部24により流体の通路を開
閉することができる。即ち、上述した磁力式アクチュエ
ータを用いて電磁弁を構成することができる。
【0024】図3を参照して、本発明の第2の実施の形
態に係る磁力式アクチュエータについて説明する。同様
な機能をもつ部分については同じ参照符号を付して説明
を省略する。
【0025】図3の磁力式アクチュエータにおいては、
可動部材21をヨーク12から離間する向き、即ち、上
方に付勢した付勢手段として、可動部材21と固定部3
1との間に介装された引張りばね32を備えている。即
ち、前述した圧縮ばね22の代わりに引張りばね32を
用いている。
【0026】図3の磁力式アクチュエータによっても、
同様な作用効果が得られる。
【0027】図4を参照して、本発明の第3の実施の形
態に係る磁力式アクチュエータについて説明する。同様
な機能をもつ部分については同じ参照符号を付して説明
を省略する。
【0028】図4の磁力式アクチュエータは、図1及び
図2に示す磁力式アクチュエータをアクチュエータ素子
34,35として二つ、可動部材21を上下方向で互い
に対向させた状態に配置し、かつそれらの可動部21の
突起部24を一体化した構造を有している。
【0029】図4の磁力式アクチュエータによると、上
下のアクチュエータ素子34,35のコイル13に交互
に通電することにより、可動部材21の往復動をより確
実に得ることができる。なお、可動部材21の往復動に
より、弁板36に形成した流体の通路となる開口37を
開閉する電磁弁として構成できることは言うまでもな
い。
【0030】図5及び図6を参照して、本発明の第4の
実施の形態に係る磁力式アクチュエータについて説明す
る。同様な機能をもつ部分については同じ参照符号を付
して説明を省略する。
【0031】図5及び図6の磁力式アクチュエータにお
いて、棒部15及び結合部16には上下方向に貫通した
貫通孔41が形成されている。ヨーク12は、さらに、
筒部14の内面と棒部15の外面とにそれぞれ磁性体製
のリング状の凸部42,43を一体に有している。この
結果、筒部14と棒部15との間隔は上下方向の途中で
凸部42,43により狭められている。永久磁石11は
凸部42,43の間にこれらに接触対向するように配置
されている。コイル13は結合部16と凸部42,43
との間を通して棒部15に巻回されている。
【0032】さらに、凸部42,43は上端に、上下方
向に対し傾斜した斜面42a,43aを有している。こ
の結果、相互間隔19は下端部が窄まった形状になって
いる。一方、リング状の磁性体23も同様に下端部が窄
まった形状になっている。
【0033】この構造によると、コイル13に通電した
ときに永久磁石11の磁力が磁性体23に効果的に作用
し、したがって優れた応答性を期待できる。
【0034】図7を参照して、本発明の第5の実施の形
態に係る磁力式アクチュエータについて説明する。同様
な機能をもつ部分については同じ参照符号を付して説明
を省略する。
【0035】図7の磁力式アクチュエータは、図5及び
図6に示す磁力式アクチュエータをアクチュエータ素子
44,45として二つ上下方向で互いに対向させた状態
に配置し、かつそれらの間に、上下に磁性体23を有す
る可動部21を配した構造を有している。可動部21に
結合された上下のロッド46,47はアクチュエータ素
子44,45の貫通孔41に挿通されている。
【0036】図7の磁力式アクチュエータによると、上
下のアクチュエータ素子44,45のコイル13に交互
に通電することにより、ロッド46,47の上下動をよ
り確実に得ることができる。なお、図4の磁力式アクチ
ュエータと同様に、可動部材21の往復動により、弁板
に形成した流体の通路となる開口を開閉する電磁弁とし
て構成できることは言うまでもない。
【0037】なお、上述では円筒形の様々な磁力式アク
チュエータについて説明したが、角筒形であっても同様
に実施できることは言うまでもない。
【0038】図8を参照して、本発明の第6の実施の形
態に係る磁力式アクチュエータについて説明する。同様
な機能をもつ部分については同じ参照符号を付して説明
を省略する。
【0039】図8の磁力式アクチュエータにおいて、ヨ
ーク12は全体的に板状をなし、上下方向に平行にのび
た対の板部又は棒部51と、これらの棒部51の間を下
端側で磁気的に結合した結合部52とを有し、これらの
棒部51の間の上端側に相互間隔19を形成している。
ヨーク12は、さらに、対の棒部51に互いに対向した
磁性体製の凸部53を一体に有している。この結果、対
の棒部51の間隔は上下方向の途中で凸部53により狭
められている。凸部53の間には、厚み方向に磁化され
た比較的薄い永久磁石54がこれらに両極を接触させて
配置されている。コイル13は結合部52と凸部53と
の間を通して結合部52に巻回されている。
【0040】さらに、凸部53は上端に、上下方向に対
し傾斜した斜面53aを有している。この結果、延長ヨ
ーク部17,18間の相互間隔19は下端部が窄まった
形状になっている。
【0041】さらに、ヨーク12の上方には可動部材2
1が配されている。可動部材21は下面側に、相互間隔
19に対向してここに挿入可能な板状の磁性体55を有
している。磁性体55も、相互間隔19と同様に、下端
部の幅が窄まった形状になっている。なお、可動部材2
1の全体が磁性材料で作られてもよい。
【0042】図8の磁力式アクチュエータによっても同
等な作用効果が得られる。その上、ヨーク12が全体的
に板状をなしているので、構造が単純であり容易に製造
できる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
強い移動力と大きな移動量とを得ることができる磁力式
アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る磁力式アクチ
ュエータを示し、(a)は非動作時の正面断面図、
(b)は動作時の正面断面図である。
【図2】図1(b)のII―II線に沿って得られた断面図
である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る磁力式アクチ
ュエータを示し、(a)は非動作時の正面断面図、
(b)は動作時の正面断面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る磁力式アクチ
ュエータの正面断面図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態に係る磁力式アクチ
ュエータの正面断面図である。
【図6】図5の磁力式アクチュエータの一部を切り欠い
た断面斜視図である。
【図7】本発明の第5の実施の形態に係る磁力式アクチ
ュエータの正面断面図である。
【図8】本発明の第6の実施の形態に係る磁力式アクチ
ュエータの正面図である。
【符号の説明】
11 永久磁石 12 ヨーク 13 コイル 14 筒部 15 棒部 16 結合部 17,18 延長ヨーク部 19 相互間隔 21 可動部材 22 圧縮ばね 23 リング状の磁性体 24 突起部 31 固定部 32 引張りばね 34,35 アクチュエータ素子 36 弁板 37 開口 41 貫通孔 42,43 リング状の凸部 44,45 アクチュエータ素子 46,47 ロッド 51 棒部 52 結合部 53 凸部 54 永久磁石 55 板状の磁性体
フロントページの続き Fターム(参考) 3H106 DA23 DB02 DB12 DB22 DB26 DB32 EE48 5E048 AA08 AC05 AD07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石と、前記永久磁石の両極間に結
    合されたヨークと、前記ヨークに施した通電可能なコイ
    ルと、前記ヨークに対し軸方向で可動な可動部材と、前
    記可動部材を前記軸方向で前記ヨークから離間する向き
    に付勢した付勢手段とを含み、前記ヨークは前記永久磁
    石の両極から延長された延長ヨーク部をそれぞれ有し、
    前記延長ヨーク部は前記軸方向にのびた相互間隔を規定
    し、前記可動部材は前記延長ヨーク部の相互間隔に挿入
    可能な磁性体を有することを特徴とする磁力式アクチュ
    エータ。
  2. 【請求項2】 前記ヨークは、前記軸方向にのびた筒
    部、前記筒部の内側で前記軸方向にのびた棒部、及び前
    記筒部と前記棒部とを前記軸方向での一端側で磁気的に
    結合した結合部を有し、前記筒部と前記棒部との間の前
    記軸方向での他端側に前記相互間隔を形成した請求項1
    に記載の磁力式アクチュエータ。
  3. 【請求項3】 前記ヨークは、さらに、前記筒部と前記
    棒部との間隔を前記軸方向の途中で狭めた凸部を有し、
    前記永久磁石は前記凸部に対向するように配置され、前
    記コイルは前記結合部と前記凸部との間を通して前記ヨ
    ークに巻回されている請求項2に記載の磁力式アクチュ
    エータ。
  4. 【請求項4】 前記ヨークは、前記軸方向に平行にのび
    た対の棒部と、前記対の棒部の間を前記軸方向での一端
    側で磁気的に結合した結合部とを有し、前記対の棒部の
    間の前記軸方向での他端側に前記相互間隔を形成した請
    求項1に記載の磁力式アクチュエータ。
  5. 【請求項5】 前記ヨークは、さらに、前記対の棒部の
    間隔を前記軸方向の途中で狭めた凸部を有し、前記永久
    磁石は前記凸部に対向するように配置され、前記コイル
    は前記結合部と前記凸部との間を通して前記ヨークに巻
    回されている請求項4に記載の磁力式アクチュエータ。
  6. 【請求項6】 前記凸部は前記軸方向での他端側に、前
    記軸方向に対し傾斜した斜面を有している請求項3又は
    5に記載の磁力式アクチュエータ。
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