JP2005073480A - アクチエータ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチエータに於いて機械摩擦や、電磁力保持に必要な保持電流をなくし、構成の簡易化、機械寿命の延命化および保持エネルギーの省エネ化を課題とする。
【解決手段】櫛歯状のの固定子鉄心（９）の固定子片（１）、（２）の先端鉄心部の表面に永久磁石（５）、（６）を設け、この固定子片鉄心の永久磁石と共通鉄心（３）の間の鉄心脚部に巻線（１０）、（１１）を設け、かつ、永久磁石（５）および（６）の極性を同極性とした固定子に対し空隙（８）を介して可動子鉄心（４）上に、固定子永久磁石（５）または（６）のいずれか１つと対極する位置にのみ固定子側と異極の永久磁石を設けたことを特徴とするアクチエータ。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は永久磁石を使用したアクチエータに関するものである。

従来のアクチエータでは始点または終端の保持機構としてバネ等による機械的ロック装置や電磁力によっている。

これらには機械的な接触部があり、摩耗に伴う寿命や始点または終端での電磁的保持力を得るためにコイルに電流を流し続ける必要がある。

発明が解決しようとする課題

本発明は従来のアクチエータに於ける機械摩擦や、電磁力保持に必要な保持電流をなくし、構成の簡易化、機械寿命の延命化および保持エネルギーの省エネ化を課題とする。

課題を解決するための手段

櫛歯状のの固定子鉄心（９）の固定子片（１）、（２）の先端部の表面に永久磁石（５）、（６）を設け、この固定子片鉄心の永久磁石と共通鉄心（３）の間の鉄心脚部に巻線（１０）、（１１）を設け、かつ、永久磁石（５）および（６）の極性を同極性とした固定子に対し空隙（８）を介して可動子鉄心（４）上に、固定子永久磁石（５）または（６）のいずれか１つと対極する位置にのみ固定子側と異極の永久磁石を設けたことを特徴とするアクチエータ。

前述した構成の固定子および可動子を最小構成の１組とし、この組と永久磁石極性の組合せが異なる他の１組を隣接することで、多段構成するようにしたことを特徴とするアクチエータ。

また、前述した直線上の構成からなるアクチエータを円形状に構成し、可動子の動作を円弧状の動作としたことを特徴とするアクチエータ。

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明の基本構成図である。図１に於いて固定子（９）には（１）と（２）の２個のテイースがあり、テイース表面部には図示するようにＳ極磁石（５）および（６）を設け、また、各磁石を設けたテイースにはコイル（１０）、（１１）を設けている。

図１（ａ）では磁石（５）および（６）にギャップ（８）を隔てて、固定子側磁極と反対極性の磁石、Ｎ極（７）を可動子側磁極として鉄心（４）に設けている。また、可動子（１２）は図示してない可動子ケースにて収納されると同時に動きをガイドされる。

図１（ａ）でコイル（１０）、（１１）に図示していない外部の電源より励磁されない状態では固定子側磁石（５）のＳ極にたいし、可動子側の磁石（７）のＮ極とが吸引し、安定状態を保持している。

図１（ａ）の状態でコイル（１０）、（１１）に図示してない外部電源より、コイル（１０）には固定子片磁石（５）の磁束をうち消す方向に励磁し、コイル（１１）には固定子片磁石（６）と同極性となるように励磁すると、可動子の磁石Ｎ極（７）は固定子磁石のＳ極（６）に吸引され、図１（ｂ）の位置まで可動子は移動する。

図１（ｂ）ではコイルを励磁状態にしているが、固定子のＳ極と可動子のＮ極が吸引し合う位置にあり安定状態にある。この状態で励磁を止めても安定状態は保持されている。

また、逆に可動子の位置を図１（ａ）まで戻すには、コイル（１０）、（１１）の励磁を逆極性になるようにすることで出来る。

即ち、可動子の移動はコイルの励磁極性を切り替えることにより右移動、左移動が出来、保持力は永久磁石の磁力の強さで決定される。

従って、本発明では可動子の移動時のみコイルを励磁すればよいので、短時間のエネルギー供給で済み省エネ効果が大きい。

図２は本発明の構成を多段接続したものである。図２ａに於いて、（Ａ）および（Ｂ）の各組は前述した本発明の基本構成でなされている。ただし、（Ａ）と（Ｂ）の組の磁石極性は互いに逆極性となるように構成されている。

例えば図２（ａ）で、（Ａ）組での固定子磁石（５）（６）はＳ極であり、可動子磁石（７）がＮ極であることに対して（Ｂ）組では固定子磁石（５ａ）（６ａ）はＮ極であり可動子磁石（７ａ）をＳ極となるように構成することで（Ａ）組の固定子に対して（Ｂ）組の可動子が吸引される動作を排除でき、可動子に働く力は各組の磁石力を同じとすれば２倍となる。

今図２ａにおいてコイル（１０）および（１１ａ）はＮ極、コイル（１１）および（１０ａ）をＳ極の磁束が発生する向きに励磁することにより可動子（１２ａ）の磁石（７）は固定子磁石（６）に、可動子磁石（７ａ）は固定子磁石（６ａ）に吸引され可動子（１２ａ）は図２（ｂ）の位置まで移動し、コイルを無励磁状態にしても固定子磁石（６）と可動子磁石（７）および固定子磁石（６ａ）と可動子磁石（７ａ）の吸引力により、この状態で安定保持される。

また、可動子の移動距離を短くしたい場合も、本構成のように複数の組を多段構成することによって動作力を落とさずに構成することが出来る。

図３は本発明の可動子の動きを円弧状にしたものであり、ロータリーアクチエータ構成となっている。動作原理は前述した直線動作の可動子のものと同じであり動作説明は省略する。

発明の効果

本発明はアクチエータの可動子の移動状態時のみコイルに電流を供給し、保持状態では励磁電流の供給する必要がないことから微少消費電力のアクチエータとして使用できる。とくに、バッテリーを駆動源とする移動車両用や非常用設備機器のアクチエータとして効果を発揮できる。

多段構成することにより可動子の移動距離の調整や動作ステップ数を変えることが出来、アクチエータとしての適応が容易となる利点を有することが出来る。

本発明の基本構成を示す断面図。 図１の動作前の状態を示す断面図。 図１の動作後の状態を示す断面図。 本発明の多段構成時の断面図。 図２の動作前の状態を示す断面図。 図２の動作後の状態を示す断面図。 本発明のロータリータイプ構成時の断面図。 図３の動作前の状態を示す断面図。 図３の動作後の状態を示す断面図。

符号の説明

１ 固定子鉄心歯
２ 固定子鉄心歯
３ 固定子鉄心ヨーク
４ 可動子鉄心
５ 固定子磁石
６ 固定子磁石
７ 可動子磁石
８ 空隙
９ 固定子
１０ 固定子コイル
１１ 固定子コイル
１２ 可動子
１ａ 固定子鉄心歯
２ａ 固定子鉄心歯
５ａ 固定子磁石
６ａ 固定子磁石
７ａ 可動子磁石
１０ａ 固定子コイル
１１ａ 固定子コイル
５ｂ 固定子磁石
５ｃ 固定子磁石
６ｂ 固定子磁石
６ｃ 固定子磁石
７ｂ 可動子磁石
７ｃ 可動子磁石
１０ｂ 固定子コイル
１０ｃ 固定子コイル
１１ｂ 固定子コイル
１１ｃ 固定子コイル

Claims (3)

1. 櫛歯状のの固定子鉄心（９）の固定子片（１）、（２）の先端部の表面に永久磁石（５）、（６）を設け、この固定子片鉄心の永久磁石と共通鉄心（３）の間の鉄心脚部に巻線（１０）、（１１）を設け、かつ、永久磁石（５）および（６）の極性を同極性とした固定子に対し空隙（８）を介して可動子鉄心（４）上に、固定子永久磁石（５）または（６）のいずれか１つと対極する位置にのみ固定子側と異極の永久磁石を設けたことを特徴とするアクチエータ。
2. 請求項１の構成の固定子および可動子を最小構成の１組とし、この組と永久磁石極性の組合せが異なる他の１組を隣接することで、多段構成するようにしたことを特徴とするアクチエータ。
3. 請求項１および２の構成からなるアクチエータを円形状に構成し、可動子の動作を円弧状の動作としたことを特徴とするアクチエータ。

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