JP2004153908A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向と回転方向の2方向に運動することが可能なアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
特開2002−78310号公報は、軸方向と回転方向の2方向に運動することが可能なアクチュエータとして、シャフト(軸)を有する可動子(プランジャー)が空隙(ギャップ)を有して固定子(ヨーク)の内方に設けられ、コイルにより磁路を励磁して可動子がシャフトの軸方向に運動するリニアアクチュエータにおいて、軸方向の変位(ストローク位置)に対して空隙を不均一にすることにより、シャフトの軸方向(直線方向)とシャフトを回転軸とする回転方向の運動を行う構成を開示している。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−78310号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開2002−78310号公報に開示された構成は、運動変換機構を用いずに簡単な構成で軸方向の変位に応じて2方向の運動を行うことができるので有用であるが、空隙の加工を精度良く行う必要があるので、回転運動の自由度を高くできるものではなかった。
【0005】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、運動方向変換機構を用いずに軸方向と回転方向の2方向に運動することが可能なアクチュエータにおいて回転運動の自由度を向上することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、固定子を有するケースに、シャフトを有する可動子が、シャフトの軸方向とシャフトを回転軸とした回転方向の運動を行えるように支持され、可動子が固定子により力を受けて軸方向と回転方向の運動をするアクチュエータにおいて、固定子として磁極を有する回動固定部を備え、可動子として磁極を有する回動可動部を備え、回動可動部は、可動子の変位に応じて回動固定部との間でそれぞれの磁極が対向するように回転力を受けるものであることを特徴としている。
【0007】
したがって、可動子は、軸方向の変位に応じて回動固定部の磁極と回動可動部の磁極とが対向するように回転力を受けるので、軸方向に回動固定部と回動可動部の対向する方向が変化するようにそれぞれを配置することにより、可動子の回転方向の運動を設定することができる。このことにより、運動方向変換機構を用いずに軸方向と回転方向の2方向に運動することが可能なアクチュエータにおいて回転運動の自由度を向上することができる。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1記載のアクチュエータにおいて、回動可動部と回動固定部のうち一方を磁石、他方を磁性材料で形成したものであることを特徴としている。
【0009】
したがって、磁性材料は、磁石のどちらの磁極との間にも吸引力を生じるので、可動子の軸方向の変位に対する回動可動部と回動固定部の対向する方向の変化は、±90°の範囲で任意に定めることができる。
【0010】
請求項3に係る発明は、請求項2記載のアクチュエータにおいて、前記磁性材料は、異方向性のものであることを特徴としている。
【0011】
したがって、回動可動部と回動固定部の対向する方向を透磁率の高い方向にすることにより、磁気回路の効率がよくなり、可動子の受ける回転力を大きくすることができる。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項1記載のアクチュエータにおいて、回動可動部と回動固定部とを共に磁石で構成したものであることを特徴としている。
【0013】
したがって、回動可動部の磁極と回動固定部の磁極との間で吸引力を生じる位置関係は1つだけとなるので、可動子の軸方向の変位に対する回動可動部と回動固定部の対向する方向の変化は、任意に定めることができる。
【0014】
請求項5に係る発明は、請求項1乃至4記載のアクチュエータにおいて、回動可動部と回動固定部のうち少なくとも一方を軸方向に並んで3つ以上設けたものであることを特徴としている。
【0015】
したがって、可動子の軸方向の変位に応じて回動可動部と回動固定部の対向する方向を2回以上変化させることができるので、可動子の軸方向の運動の1周期あたり回転方向の運動を2往復以上行わせることができる。
【0016】
請求項6に係る発明は、請求項1記載のアクチュエータにおいて、可動子の軸方向の力に寄与する部分に回動可動部を設けたものであることを特徴としている。
【0017】
したがって、回動可動部は、軸方向の力を受けるためにも用いるので、アクチュエータを小型化することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
次に、請求項1と請求項2の発明に係る一実施形態を図1,図2を用いて説明する。ケース1は、筐体部1aと、軸受け部1bとを有して構成されている。筐体部1aは、金属製の磁性材料により有底円筒形状に形成されており、その両側の端面の中央部に軸受け部1bを有している。このものは、後述の固定子2と、シャフト3aの一部を除く可動子3とを収納する。軸受け部1bは、断面が同心円状の中空の柱状に形成され、その中空部に表面を滑らかに加工された金属球を入れたベアリングであり、筐体部1aの両側の端面に筐体部1aの中心軸と軸受け部1bの中心軸が一致するように筐体部1aの両側の端面に設けられている。これらのものは、金属球により円柱の軸状のものをその軸方向(以下、軸方向と呼ぶ)と軸方向を中心軸(以下、回転軸と呼ぶ)とする回転方向(以下、回転方向と呼ぶ)に運動を行えるように支持することができる。
【0019】
固定子2は、軸動固定部Sと回動固定部4とを有して構成されている。軸動固定部Sは、磁石2aと、第1の磁性体2bと、第2の磁性体2cと、コイル2dとを有して構成され、軸動可動部3bに軸方向の力を与えるために用いられる。磁石2aは、希土類の永久磁石であり、後述の軸動可動部3bの外径よりも少し大きい直径の円を直径がほば筐体部1aの内径となる円形のから取り除いた形状で板状に形成されている。このものは、着磁方向(S極からN極へ向かう方向)が厚み方向となるように着磁されている。第1の磁性体2bは、磁性材料により直径が筐体部1aの内径よりも小さい円形の板状に形成され、その中央には、後述の軸動可動部3bの外径よりも少し大きい直径の貫通孔が形成されている。第2の磁性体2cは、磁性材料により直径がほば筐体部1aの内径となる円形の板状に形成され、その中央には、第1の磁性体2bの貫通孔と同じ大きさの貫通孔が形成されている。コイル2dは、内径が第1の磁性体2bの貫通孔となる樹脂製のコイルボビン(図示せず)に電流を流したときに軸方向に磁界が発生するように銅線を巻いたものである。軸動固定部Sは、磁石2aを軸方向が着磁方向となるようにしてその両側に第1の磁性体2bと第2の磁性体2cを設け、これらのものがコイル2dに対して軸方向に対称にコイル2dの両側に設けられている。
【0020】
回動固定部4は、磁性材料により半径がほば筐体部1aの内側の半径となる所定の中心角を有する扇形から後述の回動可動部5の外径よりも少し大きい半径の扇形を切り取った形状を底面とする柱状に形成されたものである。このものは、扇形の中心に対して対称に2つ設けられ、それぞれその中心側を磁極として回動可動部5に回転方向の力を与えるために用いられる。ここで、扇形の所定の中心角は、回動可動部5に回転方向の力を与える範囲を考慮して定められる。
【0021】
可動子3は、シャフト3aと、軸動可動部3bと、回動可動部5を有して構成されている。シャフト3aは、金属製の円柱の軸状のものであり、2つの軸受け部1b,1bにより軸方向と回転方向に運動できるように支持されている。軸動可動部3bは、磁性材料により高さ方向の中央部に軸方向に対して対称形状となるように一定の厚みで切削された凹部を有する円柱状に形成されており、この円柱の中心軸とシャフト3aの中心軸が同じになるようにシャフト3aに設けられている。このものは、軸動固定部Sの2つの磁石2aのN極の面の間の長さと同じ長さを有し、その凹部は、2つの磁石2aのS極の面の間の長さを有している。つまり、軸動可動部3bの切削されていない部分の長さはそれぞれ磁石2aの厚みと同じになっている。このものは、軸動固定部Sから軸方向の力を受けるものである。
【0022】
回動可動部5は、同じ大きさの2つの円柱状の磁石5a,5bを軸方向に連続することにより形成されており、それぞれの磁石5a,5bの中心軸がシャフト3aの中心軸と同じになり、その連続する面が回動固定部4の軸方向に対する中央面に位置するようにシャフト3aに設けられている。磁石5a,5bの着磁方向は、軸方向に略直交し、そのそれぞれが図2に示すように略直交するように磁極が設けられている。
【0023】
上記のような構成にすることにより、軸動可動部3bは、磁石2aの吸引力により軸方向の力は釣り合った状態にあるが、コイル2dに電流を流すことによりこの電流による磁束が生じ、釣り合いの状態が崩れて軸方向の一方向に運動を行う。また、この電流の向きを逆方向にすると釣り合いの向きが逆方向に崩れて逆方向に力を生じるようになる。したがって、可動子3は、コイル2dに流す電流の方向により軸方向の運動が制御される。
【0024】
また、回動可動部5は、磁石5a,5bのそれぞれの磁極が回動固定部4の扇形の磁極の中央で対向するように回転力を生じるが、可動子3が図1の位置(基準位置)にあり、磁石5aによる左方向の回転力と磁石5bによる右方向の回転力とが釣り合うので回転方向に運動していない。このものは、この位置から軸方向のプラス側(図1の上方)に変位すると、磁石5bと回動固定部4との対向面積が磁石5aと回動固定部4との対向面積よりも大きくなるので、磁石5bが回動固定部4から受ける力が支配的になり、軸方向から見て右方向の回転力を受ける。逆に、このものは、軸方向のマイナス側(図1の下方)に変位すると、磁石5aが回動固定部4から受ける力が支配的になり、軸方向から見て左方向の回転力を受ける。したがって、回動可動部5は、可動子3の変位に応じて回動固定部4との間でそれぞれの磁極が対向するように回転力を受けるのである。ここで、この軸方向に回動固定部4と回動可動部5の対向する方向が±90°の範囲で変化するようにそれぞれを配置することにより、可動子3の回転方向の運動を設定することができる。よって、運動方向変換機構を用いずに軸方向と回転方向の2方向に運動することが可能なアクチュエータの回転運動の自由度を向上することができる。また、可動子3の軸方向の変位に対する回動固定部4と回動可動部5との対向する方向の変化を±90°の範囲としたのは、磁性材料が磁石5a,5bのN極とS極の両方共に吸引力を生じるためである。
【0025】
次に、第1の実施形態の動作について説明する。まず、図1のように基準位置にあり、コイル2dに電流が流れていないときには、軸方向にも回転方向にも釣り合っている。ここで、矩形波の交流電圧をコイル2dに印加すると、コイル2dに交流電流が流れるので、軸動可動部3bは軸方向に力を受け、可動子3は軸方向に往復運動を行う。そして、この往復運動において、可動子3が軸方向のプラス側に変位したときには、回動可動部5は回動固定部4から右方向の回転力を受ける。一方、可動子3が軸方向のマイナス側に変位したときには、回動可動部5は回動固定部4から左方向の回転力を受ける。つまり、可動子3は、軸方向と回転方向の2方向に往復運動を行う。
【0026】
このように、第1の実施形態においては、可動子3は、軸方向の変位に応じて回動固定部4の磁極と回動可動部5の磁極とが対向するように回転力を受けるので、軸方向に回動固定部4と回動可動部5の対向する方向が±90°の範囲で変化するようにそれぞれを任意に配置することにより、可動子3の回転方向の運動を設定することができる。このことにより、運動方向変換機構を用いずに軸方向と回転方向の2方向に運動することが可能なアクチュエータにおいて回転運動の自由度を向上することができる。
【0027】
なお、軸動可動部3bと軸動固定部Sによる軸方向の運動を生じさせる構成は、ここで説明した構成に限るものではなく、コイルに電流を流すことにより軸方向に運動を生じさせる構成であればどのようなものでもよい。
【0028】
(第2の実施形態)
次に、請求項1乃至3の発明に係る一実施形態を図3を用いて説明する。このものは、第1の実施形態と回動固定部4が磁石で構成され、回動可動部5が異方向性の磁性材料で構成されている点が異なっており、その他は第1の実施形態と同じ構成である。
【0029】
回動固定部4は、永久磁石であり、第1の実施形態の回動固定部4と同じ形状で2つ、同じ位置関係で形成されている。これらのものは、一方はその着磁方向が中心方向に向かうように、他方は中心から直径方向に着磁されている。
【0030】
回動可動部5は、同じ大きさの2つの円柱状に薄板を積層した異方向性磁性体5d,5eを軸方向に連続することにより形成されており、それぞれの異方向性磁性体5d,5eの中心軸がシャフト3aの中心軸と同じになり、その連続する面が回動固定部4の軸方向に対する中央面に位置するようにシャフト3aに設けられている。異方向性磁性体5d,5eの透磁率の高い方向は、軸方向に略直交し、そのそれぞれが図3に示すように略直交するように磁極が設けられている
【0031】
上記の構成にすることにより、回動可動部5の位置には回動固定部4の一方から他方に向かう磁界が生じる。よって、回動可動部5の異方向性磁性体5d,5eは、透磁率の高い方向と周囲の磁界の方向が一致するように回転力を受けるので、第1の実施形態と同様に可動子3の変位に応じて回動可動部5は回動固定部4との間でそれぞれの磁極が対向するように回転力を受けるのである。ここで、回動可動部5と回動固定部4の対向する方向が透磁率の高い方向になるので、異方向性でない磁性体を用いるものと比較して、磁気回路の効率がよくなり回転力を大きくすることができる。
【0032】
このように、第2の実施形態においては、回動可動部5と回動固定部4の対向する方向を透磁率の高い方向にすることにより、磁気回路の効率がよくなり、可動子3の受ける回転力を大きくすることができる。
【0033】
(第3の実施形態)
次に、請求項1と請求項4の発明に係る一実施形態を図4を用いて説明する。このものは、第1の実施形態と回動固定部4が磁石で構成されている点が異なっており、その他は第1の実施形態と同じ構成である。
【0034】
回動固定部4は、永久磁石であり、第1の実施形態の回動固定部4と同じ形状で2つ、同じ位置関係で形成されている。これらのものは、一方はその着磁方向が中心方向に向かうように、他方は中心から直径方向に着磁されている。
【0035】
このような構成にすることにより、回動可動部5と回動固定部4とを共に磁石で構成することになるので、回動可動部5の磁極と回動固定部4の磁極との間で吸引力を生じる安定した位置関係は、それぞれのN極とS極が向かい合うときの1つだけとなるので、可動子3の軸方向の変位に対する回動可動部5と回動固定部4の対向する方向の変化は、第1の実施形態のように±90°に制限されることなく任意に定めることができる。
【0036】
このように、第3の実施形態においては、回動可動部5の磁極と回動固定部4の磁極との間で吸引力を生じる位置関係は1つだけとなるので、可動子3の軸方向の変位に対する回動可動部5と回動固定部4の対向する方向の変化は、任意に定めることができる。
【0037】
(第4の実施形態)
次に、請求項1と請求項5の発明に係る一実施形態を図5、図6を用いて説明する。このものは、第1の実施形態と回動可動部5が3つの磁石で構成されている点が異なっており、その他は第1の実施形態と同じ構成である。
【0038】
回動可動部5は、同じ大きさの3つの円柱状の磁石5a,5b,5cを軸方向に連続することにより形成されており、それぞれの磁石5a,5b,5cの中心軸がシャフト3aの中心軸と同じになり、その連続する3つの磁石の中央が回動固定部4の軸方向に対する中央面に位置するようにシャフト3aに設けられている。磁石5a,5b,5cの着磁方向は、軸方向に略直交し、そのそれぞれが図6に示すように交互に略直交するように磁極が設けられている。
【0039】
このような構成にすることにより、可動子3の軸方向の変位に応じて回動可動部5と回動固定部4の対向する方向を2回以上変化させることができる。したがって、可動子3を軸方向に往復運動させたときにその1周期あたり2往復以上の回転方向の運動を行わせることができる。つまり、可動子3に軸方向の運動の周波数の2倍以上の周波数で回転方向の運動を行わせることができる。
【0040】
このように、第4の実施形態によれば、可動子3の軸方向の変位に応じて回動可動部5と回動固定部4の対向する方向を2回以上変化させることができるので、可動子3の軸方向の運動の1周期あたり回転方向の運動を2往復以上行わせることができる。
【0041】
(第5の実施形態)
次に、請求項1と請求項6の発明に係る一実施形態を図7、図8を用いて説明する。このものは、第1の実施形態と回動可動部5と軸動可動部3bとが共用するように構成されている点と、軸動固定部Sと回動固定部4の構成と、共振ばね6を有する点で異なっており、その他は第1の実施形態と同じ構成である。
【0042】
軸方向固定部Sは、E型磁性体2eとコイル2fを有して構成される。E型磁性体2eは、磁性材料で断面がEの字型の柱状に形成されたものであり、軸方向にEの字型の3つの磁極部が並ぶようにし、回転軸に対して軸対称に対にして、ケース1の筐体部1aの中空部に固定して収納されている。これらのものは、そのEの字型が対称形状となっており、3つの磁極部は同じ幅と長さを有している。そして、これらのものは、中央の磁極部にコイル2fが巻かれており、そのコイル2fに電流を流すことにより、中央の磁極部と両側の磁極部に異なる磁極が生じる。例えば、中央の磁極部にS極が生じれば、両側の磁極部にはN極が生じる。コイル2fは、E型磁性体2eの中央の磁極部に樹脂製のコイルボビン(図示せず)を介して巻かれて設けられている。このものは、E型磁性体2eを励磁するものであり、電流を流すことにより、E型磁性体2eの中央の磁極部と両側の磁極部に異なる磁極を生じさせる。また、このものは、対になっているE型磁性体2eの一方に設けられているものとその他方に設けられているものが逆位相に励磁することができるように接続される。例えば、E型磁性体2eの一方の中央の磁極部がS極となるように励磁されているときには他方の中央の磁極部がN極となるように励磁されるように接続される。
【0043】
回動固定部4は、半径がほば筐体部1aの内側の半径となる所定の中心角を有する扇形から回動可動部5の外径よりも少し大きい半径の扇形を切り取った形状を底面とする柱状に形成された磁石4a,4bである。これらのものは、扇形の中心に対して対称に2つ設けられ、その着磁方向が一方は中心方向に向かうように、他方は中心から直径方向に向かうように着磁されている。これらのものは、固定子2の可動子3に軸方向の力を与える部分である軸動固定部Sの軸方向の両端の外側に設けられている。
【0044】
回動可動部5は、同じ大きさの2つの円柱状の磁石5a,5bを軸方向に連続することにより形成されており、それぞれの磁石5a,5bの中心軸がシャフト3aの中心軸と同じになるように、シャフト3aに設けられている。このものは、その軸方向の長さが軸動固定部Sの長さよりも大きくなっており、その連続する面が軸動固定部Sの軸方向に対する中央面に位置している。磁石5a,5bの着磁方向は、軸方向に略直交し、そのそれぞれが逆方向となるように着磁され磁極が設けられている。ここで、回動可動部5は、可動子3の軸方向の力に寄与する部分に設けられており、軸動可動部3bと共用するものとなっている。そのため、アクチュエータを小型化することができる。
【0045】
共振ばね6は、コイルばねであり、軸方向に撓ませた状態で回動可動部5とケース1との間にそれぞれ設けられている。これらのものは、その端部がケース1と回動可動部5に固定され、回動可動部5が軸方向に運動したときにその変位に応じた力で反発力を与えるものである。
【0046】
このように構成することにより、回動可動部5は、コイル2fに電流を流さないときには磁石5a,5bの吸引力により軸方向の力は釣り合った状態にあるが、コイル2fに電流を流すことによりこの電流による磁束が生じ、釣り合いの状態が崩れて軸方向の一方向に運動を行う。また、この電流の向きを逆方向にすると釣り合いの向きが逆方向に崩れて逆方向に力を生じるようになる。したがって、可動子3は、コイル2fに流す電流の方向により軸方向の運動を制御される。ここで、コイル2fに共振ばね6と可動子3の質量により定まる共振周波数の近傍の周波数の交流電圧を与えて交流電流を流し、軸方向に共振運動を行わせることができる。一方、回動可動部5は、軸方向のプラス方向(図7の上方)に変位したときに磁石4aにより反発力を受けて右方向の回転力を受け、マイナス方向(図7の下方)に変位したときには磁石4bにより吸引力を受けて左方向の回転力を受ける。したがって、可動子3の変位に応じて回動固定部4との間でそれぞれの磁極が対向するように回転力を受けるのである。
【0047】
このように、第5の実施形態においては、回動可動部5は、軸動可動部3bの機能を有して軸方向の力を受けるためにも用いるので、アクチュエータを小型化することができる。
【0048】
なお、回動固定部4は、軸対称に2つ有するものについてのみ説明したが、それに限るものではなく、回動可動部5の片側の磁極を用いることにすれば1つでも構成することができる。
【0049】
また、回動可動部5は、同じ大きさの磁石や磁性体を連続させるものについてのみ説明したが、それに限るものではなく、それらの大きさを変化させたものであっても、不連続に設けられるものであってもよい。また、このものは、円柱状のものについてのみ説明したが、それに限るものではなく、磁極として働くものであればどのような形状でも構成できる。
【0050】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、可動子は、軸方向の変位に応じて回動固定部の磁極と回動可動部の磁極とが対向するように回転力を受けるので、軸方向に回動固定部と回動可動部の対向する方向が変化するようにそれぞれを配置することにより、可動子の回転方向の運動を設定することができる。このことにより、運動方向変換機構を用いずに軸方向と回転方向の2方向に運動することが可能なアクチュエータにおいて回転運動の自由度を向上することができる。
【0051】
請求項2に係る発明によれば、請求項1記載の効果に加え、磁性材料は、磁石のどちらの磁極との間にも吸引力を生じるので、可動子の軸方向の変位に対する回動可動部と回動固定部の対向する方向の変化は、±90°の範囲で任意に定めることができる。
【0052】
請求項3に係る発明によれば、請求項2記載の効果に加え、回動可動部と回動固定部の対向する方向を透磁率の高い方向にすることにより、磁気回路の効率がよくなり、可動子の受ける回転力を大きくすることができる。
【0053】
請求項4に係る発明によれば、請求項1記載の効果に加え、回動可動部の磁極と回動固定部の磁極との間で吸引力を生じる位置関係は1つだけとなるので、可動子の軸方向の変位に対する回動可動部と回動固定部の対向する方向の変化は、任意に定めることができる。
【0054】
請求項5に係る発明によれば、請求項1乃至4記載の効果に加え、可動子の軸方向の変位に応じて回動可動部と回動固定部の対向する方向を2回以上変化させることができるので、可動子の軸方向の運動の1周期あたり2往復以上の回転方向の運動を行わせることができる。
【0055】
請求項6に係る発明によれば、請求項1記載の効果に加え、回動可動部は、軸方向の力を受けるためにも用いるので、アクチュエータを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態を示す中央断面図である。
【図2】第1の実施形態の回動固定部と回動可動部の磁極付近の要部を示すものであり、(a)はA−A断面図、(b)はB−B断面図である。
【図3】第2の実施形態の回動固定部と回動可動部の磁極付近の要部示すものであり、(a)は図1のA−A断面に相当する断面図、(b)は図1のB−B断面に相当する断面図である。
【図4】第3の実施形態の回動固定部と回動可動部の磁極付近の要部示すものであり、(a)は図1のA−A断面に相当する断面図、(b)は図1のB−B断面に相当する断面図である。
【図5】第4の実施形態を示す中央断面図である。
【図6】第1の実施形態の回動固定部と回動可動部の磁極付近の要部を示すものであり、(a)はC−C断面図、(b)はD−D断面図、(c)はE−E断面図である。
【図7】第5の実施形態を示す中央断面図である。
【図8】第5の実施形態の回動固定部と回動可動部の磁極付近の要部を示すものであり、(a)はF−F断面図、(b)はG−G断面図である。
【符号の説明】
1 ケース
1a 筐体部
1b 軸受け部
2 固定子
2a 磁石
2b 第1の磁性体
2c 第2の磁性体
2d コイル
2e E型磁性体
2f コイル
3 可動子
3a シャフト
3b 軸動可動部
4 回動固定部
4a 磁石
4b 磁石
5 回動可動部
5a 磁石
5b 磁石
5c 磁石
5d 異方向性磁性体
5e 異方向性磁性体
6 共振ばね
S 軸動固定部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator that can move in two directions, an axial direction and a rotational direction.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-78310 discloses an actuator capable of moving in two directions, an axial direction and a rotating direction, in which a mover (plunger) having a shaft (shaft) has an air gap (gap) and a stator. In the linear actuator provided inside the (yoke) and energized by the coil to excite the magnetic path and move the mover in the axial direction of the shaft, the air gap is made nonuniform with respect to the axial displacement (stroke position). Discloses a configuration in which a motion is performed in the axial direction (linear direction) of the shaft and in the rotation direction with the shaft as the rotation axis.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-78310
[Problems to be solved by the invention]
However, the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-78310 is useful because a simple configuration can perform two-directional motion in accordance with axial displacement without using a motion conversion mechanism. However, it was not possible to increase the degree of freedom of the rotational movement because it was necessary to perform the machining with high precision.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an actuator that can move in two directions, an axial direction and a rotational direction, without using a movement direction conversion mechanism. To improve the degree.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the invention according to
[0007]
Therefore, the mover receives a rotational force in accordance with the displacement in the axial direction such that the magnetic pole of the rotation fixed portion and the magnetic pole of the rotation movable portion face each other. By arranging them so that their facing directions change, the movement of the mover in the rotational direction can be set. As a result, the degree of freedom of rotational movement can be improved in an actuator that can move in two directions, axial and rotational, without using a movement direction conversion mechanism.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the actuator according to the first aspect, one of the rotating movable portion and the rotating fixed portion is formed of a magnet, and the other is formed of a magnetic material.
[0009]
Therefore, since the magnetic material generates an attractive force between the magnetic poles of the magnet and the magnetic material, the change in the direction in which the rotating movable portion and the rotating fixed portion face each other with respect to the axial displacement of the mover is ± 90 °. Can be arbitrarily determined in the range of
[0010]
The invention according to
[0011]
Therefore, by setting the direction in which the rotating movable portion and the rotating fixed portion face each other in the direction of high magnetic permeability, the efficiency of the magnetic circuit is improved, and the rotating force received by the mover can be increased.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the actuator according to the first aspect, both the rotation movable portion and the rotation fixing portion are configured by magnets.
[0013]
Therefore, there is only one positional relationship between the magnetic poles of the rotation movable part and the magnetic poles of the rotation fixed part that generate the attraction force, and therefore, the rotation movable part and the rotation fixed part with respect to the axial displacement of the mover. Can be arbitrarily determined.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the actuator according to the first to fourth aspects, at least one of the rotatable movable portion and the rotatable fixed portion is provided in the axial direction by three or more. .
[0015]
Therefore, the direction in which the rotating movable portion and the rotating fixed portion face each other can be changed two or more times in accordance with the axial displacement of the mover. Exercise can be performed two or more times.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the actuator according to the first aspect, a rotary movable portion is provided in a portion that contributes to an axial force of the mover.
[0017]
Therefore, since the rotating movable portion is also used to receive an axial force, the size of the actuator can be reduced.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Next, an embodiment according to the first and second aspects of the present invention will be described with reference to FIGS. The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The rotating
[0023]
With the above-described configuration, the axially
[0024]
The rotating
[0025]
Next, the operation of the first embodiment will be described. First, when the
[0026]
As described above, in the first embodiment, the
[0027]
The configuration for causing the axial motion by the axial motion
[0028]
(Second embodiment)
Next, an embodiment according to the first to third aspects of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the
[0029]
The
[0030]
The rotatable
With the above configuration, a magnetic field is generated at the position of the rotation
[0032]
As described above, in the second embodiment, the efficiency of the magnetic circuit is improved by setting the direction in which the rotating
[0033]
(Third embodiment)
Next, an embodiment according to the first and fourth aspects of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the
[0034]
The
[0035]
With such a configuration, the rotating
[0036]
As described above, in the third embodiment, there is only one positional relationship between the magnetic pole of the rotation
[0037]
(Fourth embodiment)
Next, an embodiment according to the first and fifth aspects of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first embodiment in that the rotatable
[0038]
The rotating
[0039]
With such a configuration, the direction in which the rotating
[0040]
As described above, according to the fourth embodiment, the direction in which the rotating
[0041]
(Fifth embodiment)
Next, an embodiment according to the first and sixth aspects of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first embodiment in that the rotary
[0042]
The axial fixing portion S includes an E-shaped
[0043]
The
[0044]
The rotating
[0045]
The
[0046]
With such a configuration, the rotating
[0047]
As described above, in the fifth embodiment, the rotary
[0048]
Although the description has been made only of the case where the
[0049]
In addition, the description has been given only of the case where the rotatable
[0050]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the mover receives the rotational force in accordance with the displacement in the axial direction such that the magnetic pole of the rotation fixed portion and the magnetic pole of the rotation movable portion face each other. By arranging the moving fixed portion and the rotatable movable portion such that the opposing directions change, it is possible to set the movement of the mover in the rotational direction. As a result, the degree of freedom of rotational movement can be improved in an actuator that can move in two directions, axial and rotational, without using a movement direction conversion mechanism.
[0051]
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the magnetic material generates an attractive force between any of the magnetic poles of the magnet. The change in the direction in which the portion and the rotation fixing portion face each other can be arbitrarily determined within a range of ± 90 °.
[0052]
According to the third aspect of the invention, in addition to the effect of the second aspect, the efficiency of the magnetic circuit is improved by setting the direction in which the rotatable movable portion and the rotatable fixed portion oppose each other in a direction of high magnetic permeability. Thus, the rotational force received by the mover can be increased.
[0053]
According to the fourth aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, only one positional relationship is generated between the magnetic pole of the rotatable movable part and the magnetic pole of the rotatable fixed part. The change in the facing direction of the rotating movable portion and the rotating fixed portion with respect to the axial displacement of the mover can be arbitrarily determined.
[0054]
According to the fifth aspect of the invention, in addition to the effects of the first to fourth aspects, the opposing directions of the rotating movable portion and the rotating fixed portion are changed at least twice in accordance with the axial displacement of the mover. Therefore, two or more reciprocating motions in the rotational direction can be performed per one cycle of the axial motion of the mover.
[0055]
According to the sixth aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the rotary movable portion is also used to receive an axial force, so that the actuator can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a central cross-sectional view showing a first embodiment.
FIGS. 2A and 2B show a main part near a magnetic pole of a rotation fixed portion and a rotation movable portion of the first embodiment, wherein FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA, and FIG. It is.
FIGS. 3A and 3B show main parts near the magnetic poles of the rotation fixed portion and the rotation movable portion of the second embodiment, where FIG. 3A is a cross-sectional view corresponding to the AA cross section of FIG. 1; FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line BB of FIG. 1.
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views corresponding to the AA cross section of FIG. 1; FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line BB of FIG. 1.
FIG. 5 is a central sectional view showing a fourth embodiment.
FIGS. 6A and 6B show main parts near the magnetic poles of the rotation fixed portion and the rotation movable portion of the first embodiment, wherein FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line CC, and FIG. And (c) are EE cross-sectional views.
FIG. 7 is a central sectional view showing a fifth embodiment.
FIGS. 8A and 8B show main parts near the magnetic poles of the rotation fixed portion and the rotation movable portion according to the fifth embodiment, wherein FIG. 8A is a sectional view taken along line FF, and FIG. It is.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002315157A JP2004153908A (en) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | Actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002315157A JP2004153908A (en) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | Actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004153908A true JP2004153908A (en) | 2004-05-27 |
Family
ID=32459242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002315157A Pending JP2004153908A (en) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | Actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004153908A (en) |
-
2002
- 2002-10-30 JP JP2002315157A patent/JP2004153908A/en active Pending
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