JP2003235234A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 固定子１２と、鉄片３２を有し固定子１
２に対し往復動可能に設けられた可動子１３と、鉄片３
２に対向しかつ往復動の方向に沿って磁極を並べた状態
で固定子１２に設けられた永久磁石１４と、往復動の方
向における永久磁石１４の両側に設けられた一対の磁極
部材２２，２３と、固定子１２に設けられたコイル１５
とを有し、固定子１２と永久磁石１４と一対の磁極部材
２２，２３とに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５０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、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磁極部材と、前記固定子に設け
られたコイルとを有するものであって、前記固定子と前
記永久磁石と前記一対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
る磁気抵抗手段を有することを特徴としている。

【００１１】このように、固定子と永久磁石と一対の磁
極部材とに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手段が磁気抵抗となるため、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、請求項１記載のものに関して、前記磁気抵抗手
段は、前記磁極部材と前記固定子との間に設けられた磁
気的ギャップであることを特徴としている。

【００１３】このように、磁気抵抗手段は、前記磁極部
材と前記固定子との間に設けられた磁気的ギャップであ
るため、固定子と永久磁石と一対の磁極部材とに永久磁
石の磁力によって形成される磁束ループに対して簡単な
構成で磁気抵抗を設けることができる。

【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１または２記載のものに関して、前記磁
気抵抗手段は、前記磁極部材の前記固定子側に形成され
た凹部であることを特徴としている。

【００１５】このように、磁気抵抗手段は、磁極部材の
固定子側に形成された凹部であるため、磁極部材を固定
子に直接固定しつつ、固定子と永久磁石と一対の磁極部
材とに永久磁石の磁力によって形成される磁束ループに
対して磁気抵抗を設けることができる。

【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乃至３のいずれか一項記載のものに関
して、前記磁気抵抗手段は、前記磁極部材の前記固定子
側に形成された孔部であることを特徴としている。

【００１７】このように、磁気抵抗手段は、磁極部材の
固定子側に形成された孔部であるため、磁極部材を固定
子に直接固定しつつ、固定子と永久磁石と一対の磁極部
材とに永久磁石の磁力によって形成される磁束ループに
対して磁気抵抗を設けることができる。

【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１乃至４のいずれか一項記載のものに関
して、前記磁気抵抗手段は、前記磁極部材の厚さを前記
固定子側ほど薄くしてなることを特徴としている。

【００１９】このように、磁気抵抗手段は、磁極部材の
厚さを固定子側ほど薄くしてなるものであるため、磁極
部材を固定子に直接固定しつつ、固定子と永久磁石と一
対の磁極部材とに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を設けることができる。

【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、軸線方向
に略円筒状をなして突出する突出部２１が内径側に形成
された断面Ｌ字状の環状のアウター磁極（磁極部材）２
２およびアウター磁極（磁極部材）２３が互いの突出部
２１を反対方向に突出させる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）５
０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Ｓ極１４ｂ
を底板部１８に対し反対側に配置し、底板部１８側の一
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】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。

【００３７】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。

【００３８】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３
２、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３
２、アウター磁極２３、永久磁石１４、アウター磁極２
２、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。

【００３９】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。

【００４０】そして、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、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。

【００４１】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、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鉄片３２すなわち可動子
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。

【００４２】しかも、アウター磁極２２，２３とヨーク
１２の外円筒部１７と間にギャップ５０を設けること
で、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する磁気抵抗を設けるもの
であるため、簡単な構成で磁気抵抗を設けることができ
る。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】さらに、アウター磁極２２，２３を突出部
が形成されていない短円筒状としてもよく、また、突出
部２１を内径および外形側の両側に設けてもよい。加え
て、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。

【００５１】さらに、ギャップ５０は、アウター磁極２
２，２３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。

【００５２】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および図５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。

【００５３】第２実施形態のリニアアクチュエータ１１
においては、環状のアウター磁極２２およびアウター磁
極２３のそれぞれの円周方向における複数カ所、具体的
には３カ所に、外径が永久磁石１４の外径と同径とされ
た、半径方向外方に突出する突出部５１が形成されてお
り、これら突出部５１には、軸方向（可動子１３の往復
動の方向）における中間部分に、外径側から凹みかつ円
周方向に貫通する形状の凹部５２が形成されている。

【００５４】そして、永久磁石１４の磁極１４ａ，１４
ｂの並びの方向における両側を環状のアウター磁極２
２，２３でサンドイッチした状態で、これら永久磁石１
４および一対のアウター磁極２２，２３がヨーク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の外径側にヨーク１２と同軸に固定される。

【００５５】ここで、アウター磁極２２，２３は上記の
ように突出部５１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なるが、突出部５１には、外円
筒部１７側に凹部５２が形成されている。

【００５６】その結果、この固定状態で、アウター磁極
２２の突出部５１とヨーク１２の外円筒部１７との間
と、アウター磁極２３の突出部５１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凹部５２
が形成されることになる。

【００５７】以上に述べた第２実施形態のリニアアクチ
ュエータ１１によれば、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ア
ウター磁極２２，２３の突出部５１の凹部５２が磁気抵
抗となり、突出部５１に凹部５２が形成されていない場
合に比して、永久磁石１４によって生じアウター磁極２
２，２３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
る磁束を鉄片３２すなわち可動子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】しかも、アウター磁極２２，２３の外円筒
部１７側に形成された突出部５１の凹部５２が、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
る磁束ループに対する磁気抵抗となるものであるため、
突出部５１によってアウター磁極２２，２３をヨーク１
４の外円筒部１７に直接固定しつつ、磁気抵抗を設ける
ことができる。したがって、アウター磁極２２，２３を
ヨーク１４の外円筒部１７に強固に固定することがで
き、耐久性が向上する。

【００５９】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６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。

【００６０】第３実施形態のリニアアクチュエータ１１
においても、環状のアウター磁極２２，２３は、それぞ
れ外円筒部１７側の突出部５１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なるが、突出部５
１には、軸方向（可動子１３の往復動の方向）における
中間部分に、円周方向に貫通する孔部５３が形成されて
いる。

【００６１】その結果、固定状態で、アウター磁極２２
の突出部５１とアウター磁極２３の突出部５１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孔部５３が形成されていることに
なる。

【００６２】以上に述べた第３実施形態のリニアアクチ
ュエータ１１によれば、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ア
ウター磁極２２，２３の突出部５１の孔部５３が磁気抵
抗となるため、突出部５１に孔部５３が形成されていな
い場合に比して、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
生じる磁束を鉄片３２すなわち可動子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。

【００６３】しかも、アウター磁極２２，２３の外円筒
部１７側の突出部５１に形成された孔部５３が、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
る磁束ループに対する磁気抵抗となるものであるため、
アウター磁極２２，２３をヨーク１４の外円筒部１７に
突出部５１で直接固定しつつ、磁気抵抗を設けることが
できる。したがって、アウター磁極２２，２３をヨーク
１４の外円筒部１７に強固に固定することができ、耐久
性が向上する。

【００６４】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。

【００６５】第４実施形態においては、環状のアウター
磁極２２およびアウター磁極２３には、突出部２１より
外径側部分の軸線方向の厚さが、外径側ほど薄くなるよ
うに永久磁石１４に対し反対側にテーパ面５５が形成さ
れている。

【００６６】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、一対のアウター磁極２２およびアウター磁極２３
の外径もこれと同径で、全周にわたってヨーク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い
る。

【００６７】このような永久磁石１４、アウター磁極２
２およびアウター磁極２３が、それぞれの外径側におい
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２
２，２３は、ヨーク１２と同軸に固定される。

【００６８】そして、この固定状態で、アウター磁極２
２の外円筒部１７側と、アウター磁極２３の外円筒部１
７側とは、それぞれ、軸方向の厚さが薄くなっており、
その結果、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。

【００６９】以上に述べた第４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の外円筒部１
７側が薄くなり、アウター磁極２３の外円筒部１７側が
薄くなることで、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
となり、厚さが一定の場合に比して、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鉄片３２すなわち可動
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。

【００７０】しかも、アウター磁極２２，２３の外円筒
部１７側を薄くするものであるため、アウター磁極２
２，２３をヨーク１４の外円筒部１７に直接固定しつ
つ、磁気抵抗を設けることができる。したがって、アウ
ター磁極２２，２３をヨーク１４の外円筒部１７に強固
に固定することができ、耐久性が向上する。

【００７１】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８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。

【００７２】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。

【００７３】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１
４ｂ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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】次に、本発明の第６実施形態のリニアアク
チュエータを図９を参照して以下に説明する。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。

【００７９】第６実施形態のリニアアクチュエータ１１
は、ヨーク１２の径方向内側に、連結部２０およびイン
ナー磁極１９に換えて、外円筒部１７と同軸をなす内円
筒部３５を一体に設けている。そして、アウター側に加
えてインナー側にも、リング状のコイル３６を、ヨーク
１２の底板部１８と内円筒部３５との境界の角部内側に
ヨーク１２と同軸をなして固定している。

【００８０】また、アウター側に加えてインナー側に
も、両磁極すなわちＮ極３７ａとＳ極３７ｂとが軸線方
向に並べられた薄板リング状のフェライト磁石等からな
る永久磁石３７と、外径側に軸線方向に突出する突出部
３８が形成された断面Ｌ字状をなし、永久磁石３７の軸
線方向における両側に互いに突出部３８を反対方向に突
出させるようにして配置される一対の環状の焼結材から
なるインナー磁極（磁極部材）３９およびインナー磁極
（磁極部材）４０とを設けている。これら永久磁石３７
および一対のインナー磁極３９，４０は、永久磁石３７
の磁極３７ａ，３７ｂの並びの方向における両側を環状
のインナー磁極３９，４０でサンドイッチした状態で、
ヨーク１２に配設されている。これらインナー磁極３
９，４０とヨーク１２の内円筒部３５との間にも、環状
のギャップ（磁気的ギャップ）５０が形成されている。

【００８１】ここで、永久磁石３７はＳ極３７ｂを底板
部１８側に配置するとともに、一方のインナー磁極３９
が軸線方向においてコイル３６と隣り合う状態となって
いる。また、永久磁石３７および一対のインナー磁極３
９，４０は、全体として永久磁石１４および一対のアウ
ター磁極２２，２３の内側にこれと同軸をなして配置さ
れ、しかも、永久磁石３７はアウター側の永久磁石１４
と、インナー磁極３９はアウター磁極２２と、インナー
磁極４０はアウター磁極２３と、コイル３６もアウター
側のコイル１５と、それぞれ軸線方向の位置および長さ
を合わせている。そして、永久磁石３７および一対のイ
ンナー磁極３９，４０と、永久磁石１４および一対のア
ウター磁極２２，２３との間に、環状のギャップ部２５
が形成されることになる。

【００８２】そして、ヨーク１２の内円筒部３５の内周
側に、シャフト２６を軸線方向に移動可能にブッシュ２
７により支持するボールブッシュ２８がそのブッシュ２
７において同軸に固定されている。ボールブッシュ２８
のシャフト２６に固定された可動子１３は、永久磁石１
４および一対のアウター磁極２２，２３と、永久磁石３
７および一対のインナー磁極３９，４０との間の環状の
ギャップ部２５に、円筒状の可動磁極としての鉄片３２
を第１実施形態と同様に配置している。

【００８３】以上の第６実施形態のリニアアクチュエー
タ１１も第１実施形態と同様の効果を奏することがで
き、その上で、永久磁石１４および一対のアウター磁極
２２，２３の組と、永久磁石３７および一対のインナー
磁極３９，４０の組とが、鉄片３２を介して両側に設け
られており、それぞれにギャップ５０が設けられている
ため、さらに強力な永久磁石の磁界と電流による起磁力
を得ることができる。

【００８４】次に、本発明の第７実施形態のリニアアク
チュエータを図１０を参照して以下に説明する。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。

【００８５】第７実施形態のリニアアクチュエータ１１
は、ヨーク１２の径方向内側に、連結部２０およびイン
ナー磁極１９に換えて、外円筒部１７と同軸をなす内円
筒部３５を一体に設けている。そして、アウター側に換
えてインナー側に、リング状のコイル３６を、ヨーク１
２の底板部１８と内円筒部３５との境界の角部内側にヨ
ーク１２と同軸をなして固定している。

【００８６】また、アウター側に換えてインナー側に、
両磁極すなわちＮ極３７ａとＳ極３７ｂとが軸線方向に
並べられた薄板リング状のフェライト磁石等からなる永
久磁石３７と、外径側に軸線方向に突出する突出部３８
が形成された断面Ｌ字状をなし、永久磁石３７の軸線方
向における両側に互いに突出部３８を反対方向に突出さ
せるようにして配置される一対の環状の焼結材からなる
インナー磁極（磁極部材）３９およびインナー磁極（磁
極部材）４０とを設けている。これら永久磁石３７およ
び一対のインナー磁極３９，４０は、永久磁石３７の磁
極３７ａ，３７ｂの並びの方向における両側を環状のイ
ンナー磁極３９，４０でサンドイッチした状態でヨーク
１２に配設されている。これらインナー磁極３９，４０
とヨーク１２の内円筒部３５との間に、環状のギャップ
（磁気的ギャップ）５０が形成されている。

【００８７】ここで、永久磁石３７はＳ極３７ｂを底板
部１８側に配置するとともに、一方のインナー磁極３９
が軸線方向においてコイル３６と隣り合う状態となって
いる。そして、永久磁石３７および一対のインナー磁極
３９，４０と、外円筒部１７との間に、環状のギャップ
部２５が形成されることになる。

【００８８】そして、ヨーク１２の内円筒部３５の内周
側に、シャフト２６を軸線方向に移動可能にブッシュ２
７により支持するボールブッシュ２８がそのブッシュ２
７において同軸に固定されている。ボールブッシュ２８
のシャフト２６に固定された可動子１３は、永久磁石３
７および一対のインナー磁極３９，４０と外円筒部１７
との間の環状のギャップ部２５に、円筒状の可動磁極と
しての鉄片３２を第１実施形態と同様に配置している。
その結果、永久磁石３７および一対のインナー磁極３
９，４０の組が、円筒状の鉄片３２に対し半径方向内側
にのみ設けられている。

【００８９】以上の第７実施形態のリニアアクチュエー
タ１１も第１実施形態と同様の効果を奏することがで
き、その上で、永久磁石３７および一対のインナー磁極
３９，４０の組が、鉄片３２に対し半径方向内側にのみ
設けられているため、永久磁石３７および一対のインナ
ー磁極３９，４０の半径を小さくでき、これらを軽量化
できて、全体としての軽量化が図れる。

【００９０】なお、第６，第７実施形態に関し、ギャッ
プ５０に換えて、第２実施形態の凹部５２を設けたり、
第３実施形態の孔部５３を設けたり、第４実施形態のテ
ーパ面５５を設けたりすることも可能である。さらに
は、第６実施形態の永久磁石１４および一対のアウター
磁極２２，２３の組と、永久磁石３７とインナー磁極３
９，４０の組とを第５実施形態と同様に可動子１３の往
復動の方向に複数組設けたり、第７実施形態の永久磁石
３７とインナー磁極３９，４０の組を第５実施形態と同
様に可動子１３の往復動の方向に複数組設けたりするこ
とも可能である。

【００９１】

【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、固定子と永久磁
石と一対の磁極部材とに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手段が磁気抵抗となる
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。

【００９２】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、磁気抵抗手段は、前記磁極部材と前記固
定子との間に設けられたギャップであるため、固定子と
永久磁石と一対の磁極部材とに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簡単な構成で磁気抵抗を
設けることができる。

【００９３】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、磁気抵抗手段は、磁極部材の固定子側に
形成された凹部であるため、磁極部材を固定子に直接固
定しつつ、固定子と永久磁石と一対の磁極部材とに永久
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
抵抗を設けることができる。したがって、磁性部材を固
定子に強固に固定することができ、耐久性が向上する。

【００９４】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、磁気抵抗手段は、磁極部材の固定子側に
形成された孔部であるため、磁極部材を固定子に直接固
定しつつ、固定子と永久磁石と一対の磁極部材とに永久
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
抵抗を設けることができる。したがって、磁性部材を固
定子に強固に固定することができ、耐久性が向上する。

【００９５】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、磁気抵抗手段は、磁極部材の厚さを固定
子側ほど薄くしてなるものであるため、磁極部材を固定
子に直接固定しつつ、固定子と永久磁石と一対の磁極部
材とに永久磁石の磁力によって形成される磁束ループに
対して磁気抵抗を設けることができる。したがって、磁
性部材を固定子に強固に固定することができ、耐久性が
向上する。

【００９６】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２実施形態のリニアアクチュエー
タを示す正面図である。

【図６】 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７】 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８】 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。

【図９】 本発明の第６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１０】 本発明の第７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。

【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 １４ａ Ｎ極（磁極） １４ｂ Ｓ極（磁極） １５ コイル ２２，２３ アウター磁極（磁性部材） ３２ 鉄片 ５０ ギャップ（磁気抵抗手段） ５２ 凹部（磁気抵抗手段） ５３ 孔部（磁気抵抗手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H633 BB07 GG02 GG04 GG09 GG17 HH03 HH07 HH09 HH12 HH15 HH22 HH28 JA08 JA10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 前記固定子と前記永久磁石と前記一対の磁極部材とに前
   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
   て磁気抵抗となる磁気抵抗手段を有することを特徴とす
   るリニアアクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記磁気抵抗手段は、前記磁極部材と前
   記固定子との間に設けられた磁気的ギャップであること
   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】 前記磁気抵抗手段は、前記磁極部材の前
   記固定子側に形成された凹部であることを特徴とする請
   求項１または２記載のリニアアクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記磁気抵抗手段は、前記磁極部材の前
   記固定子側に形成された孔部であることを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれか一項記載のリニアアクチュエー
   タ。
5. 【請求項５】 前記磁気抵抗手段は、前記磁極部材の厚
   さを前記固定子側ほど薄くしてなることを特徴とする請
   求項１乃至４のいずれか一項記載のリニアアクチュエー
   タ。
6. 【請求項６】 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する請求項１乃至５の
   いずれか一項記載のリニアアクチュエータ。