JP2005245047A - Linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁式のリニアアクチュエータに関し、特に、無励磁自己保持型のプッシュプル型リニアアクチュエータに関する。 The present invention relates to an electromagnetic linear actuator, and more particularly to a non-excited self-holding push-pull linear actuator.
一般に、この種リニアアクチュエータは、エアコンプレッサーのピストンなどを連続的に振幅させるために用いられるが、可動子マグネットを、その停止位置において、無励磁状態で自己保持させておく必要がある。
ところで従来、特開平５−８７２６７号公報に開示されたものの如く、弁室につながる流体の流路（６）を、下端に弁体（３）が設けられた軸（２）の上下動により開閉するために、該軸（２）に対し上側にＳ極、下側にＮ極が来るよう強力に磁化された永久磁石（１）を設けて可動子とし、該永久磁石（１）を、３個の固定磁極（１１、１２、１３）間に配設した磁化コイル（２１または２２）の一方に対設し、前記固定磁極を同極性に励磁することで、永久磁石（１）に反発磁力による推力を与えて前記弁体（３）を開閉するようにし、前記磁化コイル（２１、２２）の非通電状態で前記永久磁石（１）と固定磁極（１１と１２または１２と１３）間の吸引力（磁界）によって、開及び閉状態を保持するようにした自己保持型のソレノイドバルブが知られている。
Generally, this type of linear actuator is used for continuously amplifying the piston of an air compressor or the like, but it is necessary to hold the mover magnet in a non-excited state at the stop position.
Conventionally, as disclosed in JP-A-5-87267, the fluid flow path (6) connected to the valve chamber is opened and closed by the vertical movement of the shaft (2) provided with the valve body (3) at the lower end. In order to achieve this, a permanent magnet (1) that is strongly magnetized so as to have an S pole on the upper side and an N pole on the lower side with respect to the shaft (2) is provided as a mover. A repulsive magnetic force is applied to the permanent magnet (1) by opposing the magnetizing coil (21 or 22) disposed between the fixed magnetic poles (11, 12, 13) and exciting the fixed magnetic pole to the same polarity. The valve body (3) is opened and closed by applying a thrust force, and between the permanent magnet (1) and the fixed magnetic pole (11 and 12 or 12 and 13) in a non-energized state of the magnetizing coils (21, 22). Self-holding solenoid that keeps the open and closed states by attractive force (magnetic field) Valve is known.
しかしながら、このものは、永久磁石（１）を、固定磁極（１１と１２）の間隔よりも短い長さに設定し、その停止状態で固定磁極（１１と１２または１２と１３）間の中間点よりも僅かに固定磁極（１２）側に近づけたＡまたはＢの位置で無励磁自己保持させた構成となっている。そのため、公報所載の図１において、固定磁極（１１、１２、１３）をそれぞれＳ−Ｎ−Ｓ極に励磁することで、固定磁極（１２）を下動しようとすると、上下のＳ極、Ｎ極が固定磁極（１１）のＳ極と、固定磁極（１２）のＮ極との間に挟まれて位置することになり、双方からの反発磁力を受けて移動すべき方向に対して適格な初動推力を与えることができず、磁化コイル（２１、２２）の捲線数を多くするなどにより対応してもなお、移動不良を生じる危惧がある。 However, in this case, the permanent magnet (1) is set to a length shorter than the interval between the fixed magnetic poles (11 and 12), and the intermediate point between the fixed magnetic poles (11 and 12 or 12 and 13) in the stopped state. Further, the non-excited self-holding is performed at the position A or B slightly closer to the fixed magnetic pole (12) side. Therefore, in FIG. 1 of the publication, when the fixed magnetic pole (11, 12, 13) is excited to the SNS pole, respectively, and the fixed magnetic pole (12) is moved downward, the upper and lower S poles, The N pole is located between the S pole of the fixed magnetic pole (11) and the N pole of the fixed magnetic pole (12), and is qualified for the direction to move by receiving the repulsive magnetic force from both. However, even if the number of windings of the magnetizing coils (21, 22) is increased, there is a risk that a movement failure may occur.
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、可動子マグネットの磁力をヨークの磁極片に対しスムーズに伝達させて良好な磁路を形成し、無励磁状態での強力な自己保持が行われるようにし、励磁による可動子マグネットへの初動推力を、その移動方向に対して適格に与えることのできるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention was devised in order to eliminate the above-described problems. The magnetic force of the mover magnet is smoothly transmitted to the magnetic pole piece of the yoke to form a good magnetic path. It is an object of the present invention to provide a linear actuator capable of giving an initial motion thrust to a mover magnet by excitation in an appropriate manner in the moving direction.
上記課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、並設されるコイルと共に少なくとも３つの磁極片を備えるヨークに、所定手段によって支持される可動子マグネットを対向配設すると共に、該可動子マグネットを、その極に対して停止位置側の磁極片を同極性に励磁し、移動側の磁極片を異極性に励磁することにより磁気推力を与え、磁極片間を往復駆動すべく構成せしめたリニアアクチュエータであって、前記可動子マグネットの極には、該可動子マグネットの磁力線を前記少なくとも２つの磁極片に向けてそれぞれ磁路を形成すべく強磁性片を設けると共に、該強磁性片の各先端部を、その停止位置において、移動方向に推力を与えるべく前記磁極片の中心位置よりも移動方向に僅かに位置ズレさせて構成してあること特徴とするものである。 The technical means adopted by the present invention in order to solve the above-described problem is that a yoke having at least three magnetic pole pieces together with coils arranged in parallel is arranged oppositely to a mover magnet supported by predetermined means, and the movable The child magnet is configured to excite the pole piece on the stop position side with the same polarity with respect to the pole, and to apply magnetic thrust by exciting the pole piece on the moving side to a different polarity, and to reciprocate between the pole pieces. A linear actuator provided with a ferromagnetic piece on the pole of the mover magnet so as to form a magnetic path with the magnetic force lines of the mover magnet directed toward the at least two magnetic pole pieces, respectively; Each of the tip portions is configured to be slightly displaced in the moving direction from the center position of the magnetic pole piece so as to give a thrust in the moving direction at the stop position. It is intended.
本発明におけるリニアアクチュエータは、可動子マグネットが隣設磁極片間を移動ストロークとして往復駆動するものでありながら、停止位置における可動子マグネットとヨーク磁極片との磁力伝達が強磁性片を介してスムーズに行われ良好な磁路を形成することができ、無励磁状態における可動子マグネットを、マグネットが殊更強い磁気力を有していなくとも、その停止位置で形成される磁界により強固に位置決めさせて自己保持することができるばかりか、通電時においては、コイルの起磁力による磁気推力を、自己保持状態にあった可動子マグネットの強磁性片に対して、移動すべき方向性をもった反発磁力として適格に与えることができ、可動子を初動することができる。しかも、強い磁気力をもった可動子マグネットや捲線数の多いコイルを用いる必要が無く安価なものを採用でき、装置全体をコンパクトなものとし得て、短ストロークだけでなく長ストロークにも対応することが可能となり、用途に応じた移動ストロークのものを提供することができる。
In the linear actuator according to the present invention, the mover magnet reciprocates as a moving stroke between adjacent magnetic pole pieces, but magnetic transmission between the mover magnet and the yoke magnetic pole piece at the stop position is smooth via the ferromagnetic piece. This makes it possible to form a good magnetic path, and firmly position the mover magnet in the non-excited state by the magnetic field formed at the stop position even if the magnet does not have a particularly strong magnetic force. In addition to being able to self-hold, when energized, the magnetic thrust generated by the magnetomotive force of the coil is a repulsive magnetic force that has a direction to move with respect to the ferromagnetic piece of the mover magnet that was in a self-holding state. The mover can be moved for the first time. Moreover, it is not necessary to use a mover magnet with a strong magnetic force or a coil with a large number of winding wires, and an inexpensive device can be adopted, making the entire device compact and supporting not only short strokes but also long strokes. It is possible to provide a moving stroke according to the application.
以下、本発明の実施の形態を、好適な実施の形態として例示するリニアアクチュエータを図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A linear actuator that exemplifies an embodiment of the present invention as a preferred embodiment will be described below in detail with reference to the drawings.
図１はリニアアクチュエータの半部断面構成図である。図に示すように、１はリニアアクチュエータであって、該リニアアクチュエータ１は、アクチュエータ本体の筒状胴部および磁路を形成する鉄、磁性ステンレス等よりなるリング状の固定子としてのヨーク２と、該ヨーク２の両側に配設されたフランジ３、３の中心に設けられた軸受け４、４と、該軸受け４に軸方向移動、および回動可能に軸装される軸部５ａを有し、ヨーク２に対向配設された永久磁石よりなる可動子マグネット５を備えている。
なお、前記ヨーク２を円弧状に形成し、該可動子マグネット５は、与えられる回転トルクにより、その軸部５ａを中心として円弧状揺動が可能に構成してもよい。
FIG. 1 is a half sectional configuration diagram of a linear actuator. As shown in the figure, reference numeral 1 denotes a linear actuator. The linear actuator 1 includes a yoke 2 as a ring-shaped stator made of iron, magnetic stainless steel, or the like that forms a cylindrical body and a magnetic path of an actuator body. , Bearings 4 and 4 provided at the centers of flanges 3 and 3 disposed on both sides of the yoke 2, and a shaft portion 5a mounted on the bearing 4 so as to be axially movable and rotatable. A mover magnet 5 made of a permanent magnet disposed to face the yoke 2 is provided.
The yoke 2 may be formed in an arc shape, and the mover magnet 5 may be configured to be able to swing in an arc shape around the shaft portion 5a by a given rotational torque.
前記ヨーク２は、略１．５ｍｍ程度の板厚を有し、断面略凹状に独立形成された子ヨーク２ａ、２ｂを組として連設したものであり、胴部２１および左右と中央の磁極片２２、２３（２３ａ、２３ｂ）、２４により構成され、さらに、磁極片２２と２３、磁極片２３と２４の間に樹脂製のコイルボビン６１に巻着されたコイル６が配設されている。なお、７は前記軸受け４に一体的に設けられ、可動子５の移動ストロークを規制するためのストッパであり、コイルスプリング、ゴムや樹脂製ブロック等任意のものが用いられ、要・不要に応じて設けられる。また、コイル６には、バイポーラ駆動用のモノファイラー捲線（単巻き）、ユニポーラ駆動用のバイファイラー捲線（２重巻き）等の所定の捲線が施される。磁極片２３ａ、２３ｂは、それぞれのコイル６、６毎に独立した磁極に励磁できるようになっているが、両者を一体として構成しても良い。なお、ヨーク２は円筒状によらず、平型凹状、円弧状等任意の使用目的に応じて変更することができ、磁極片の先端部を折曲することも任意である。 The yoke 2 has a plate thickness of about 1.5 mm, and is formed by connecting child yokes 2a and 2b independently formed in a substantially concave cross section. 22, 23 (23 a, 23 b) and 24, and a coil 6 wound around a resin coil bobbin 61 is disposed between the magnetic pole pieces 22 and 23 and the magnetic pole pieces 23 and 24. Reference numeral 7 denotes a stopper that is provided integrally with the bearing 4 and restricts the movement stroke of the mover 5. Any stopper such as a coil spring, rubber, or a resin block can be used. Provided. The coil 6 is subjected to predetermined winding such as a monofilament winding for bipolar driving (single winding) and a bifilar winding for unipolar driving (double winding). Although the magnetic pole pieces 23a and 23b can be excited by independent magnetic poles for the respective coils 6 and 6, the magnetic pole pieces 23a and 23b may be configured integrally. The yoke 2 does not have a cylindrical shape, but can be changed according to any purpose of use, such as a flat concave shape or an arc shape, and it is also optional to bend the tip of the pole piece.
前記可動子マグネット５は、前記右側をＮ極、左側をＳ極として配設され、両側部にそれぞれ強磁性片５１、５２が先端を僅かに突出させて設けられ、その間隔が前記磁極片２２と２３ｂ（または２３ａと２４）の間隔と同幅に設定されている。強磁性片５１、５２の各先端は、その停止位置において、前記磁極片２２と２３（２３ｂ）または２３（２３ａ）と２４の中心位置よりもそれぞれ移動方向に僅かに位置ズレさせ、丁度両者のそれぞれの角部同士が近接対向するようにストッパ７によ位置決めされている。
これにより、可動子マグネット５は、前記コイル６への正逆切り替え通電により、その極に対して停止位置側の磁極片２２と２３（または２３と２４）を同極性に励磁し、移動側の磁極片２４（または２２）を異極性に励磁することにより磁気推力を与え、ストッパ７と強磁性片５１との間をストロークとして磁極片間を往復駆動するように構成されている。
The mover magnet 5 is arranged with the N pole on the right side and the S pole on the left side. Ferromagnetic pieces 51 and 52 are provided on both sides with slightly protruding tips, and the interval between them is the magnetic pole piece 22. And 23b (or 23a and 24) are set to have the same width. The tips of the ferromagnetic pieces 51 and 52 are slightly shifted in the moving direction from the center positions of the magnetic pole pieces 22 and 23 (23b) or 23 (23a) and 24 at the stop positions, respectively. Each corner is positioned by the stopper 7 so as to face each other close to each other.
Accordingly, the mover magnet 5 excites the pole pieces 22 and 23 (or 23 and 24) on the stop position side to the same polarity with respect to the pole by forward / reverse switching energization to the coil 6, The magnetic pole piece 24 (or 22) is excited to have a different polarity to give a magnetic thrust, and the magnetic pole piece is reciprocated between the stopper 7 and the ferromagnetic piece 51 as a stroke.
前記強磁性片５１、５２は、鉄等の材質よりなる約１．５ｍｍ厚の板状（または筒状、棒状）部材が用いられており、可動子マグネット５の停止位置において、強磁性片５１の先端部は、前記磁極片２２または２３（２３ｂ）の先端部と、その角部同士を近接対向させ、強磁性片５２の先端部は、前記磁極片２３（２３ａ）または２４の先端部と、その角部同士を近接対向させることで、ヨーク２との磁路を形成するようになっている。つまり、非通電時に可動子マグネット５の軸方向への磁力を、強磁性片５１を介して磁極片２２へ向け、該強磁性片５１の先端部から磁極片２２の先端部に伝達させ、停止側子ヨーク２ａの胴部２１を通って磁極片２３（２３ｂ）の先端部から強磁性片５２の先端部に伝達させることで、停止位置における磁界を形成させている。 The ferromagnetic pieces 51 and 52 are made of a plate-like (or cylindrical or rod-like) member made of a material such as iron and having a thickness of about 1.5 mm. The tip of the magnetic pole piece 22 or 23 (23b) and the corners thereof are closely opposed to each other, and the tip of the ferromagnetic piece 52 is the tip of the magnetic pole piece 23 (23a) or 24. By making the corners close to each other, a magnetic path with the yoke 2 is formed. That is, the magnetic force in the axial direction of the mover magnet 5 is transmitted to the magnetic pole piece 22 through the ferromagnetic piece 51 and transmitted from the tip of the ferromagnetic piece 51 to the tip of the magnetic pole piece 22 when deenergized and stopped. A magnetic field at the stop position is formed by transmitting from the tip of the magnetic pole piece 23 (23b) to the tip of the ferromagnetic piece 52 through the trunk portion 21 of the side yoke 2a.
次に、可動子マグネット５の動作を図２（Ａ）〜（Ｃ）の動作説明図に基づいて説明する。無励磁状態からコイル６に通電すると、図２（Ａ）に示す如く、可動子マグネット５の極に対して、停止位置側の磁極片２２と２３を同極性となるＮ極とＳ極に励磁し、移動側の磁極片２４（または２２）を異極性となるＮ極に励磁して、各磁極片２２−２３−２４をＮ−Ｓ−Ｎに磁化すると、磁極片２２のＮ極が強磁性片５１のＮ極に対し、および、磁極片２３（２３ａ）のＳ極が強磁性片５１のＳ極に対してそれぞれ反発磁力として伝達され、初動の磁気推力が与えられる。この反発磁力による推力は、可動子マグネット５が図２（Ｂ）に示す如く中央に移動するまで作用するが、中央付近では同時に、磁極片２３（２３ｂ）のＳ極が強磁性片５１のＮ極に対し、および、磁極片２４のＮ極が強磁性片５１のＳ極に対してそれぞれ吸引磁力として伝達され、磁極片２４に近づくほど前記反発磁力による推力が弱まるが吸引磁力の推力は強くなり、図２（Ｃ）の停止位置まで移動する。 Next, the operation of the mover magnet 5 will be described with reference to the operation explanatory diagrams of FIGS. When the coil 6 is energized from the non-excited state, as shown in FIG. 2A, the pole pieces 22 and 23 on the stop position side are excited to the N pole and S pole having the same polarity with respect to the pole of the mover magnet 5. Then, if the magnetic pole piece 24 (or 22) on the moving side is excited to the N pole having a different polarity and each of the magnetic pole pieces 22-23-24 is magnetized to NSN, the N pole of the magnetic pole piece 22 is strong. The N pole of the magnetic piece 51 and the S pole of the magnetic pole piece 23 (23a) are transmitted to the S pole of the ferromagnetic piece 51 as a repulsive magnetic force, respectively, and an initial magnetic thrust is given. The thrust due to the repulsive magnetic force acts until the mover magnet 5 moves to the center as shown in FIG. 2B, but at the same time near the center, the S pole of the magnetic pole piece 23 (23b) is the N of the ferromagnetic piece 51. The N pole of the magnetic pole piece 24 and the S pole of the ferromagnetic piece 51 are transmitted as an attractive magnetic force to the pole, and the thrust by the repulsive magnetic force becomes weaker as it approaches the magnetic pole piece 24, but the thrust of the attractive magnetic force is stronger. And moves to the stop position in FIG.
図２（Ｃ）の停止状態からの逆方向となる磁極片２２への移動は、前記励磁とは逆に、各磁極片２２−２３−２４をそれぞれＳ−Ｎ−Ｓ極に励磁することで移動ストローク間を往復駆動することができる。 The movement to the magnetic pole piece 22 in the reverse direction from the stopped state in FIG. 2C is performed by exciting the magnetic pole pieces 22-23-24 to the SNS poles, respectively, contrary to the excitation. It can be driven back and forth between moving strokes.
図３は実施例１のものに子ヨークを増設して磁極片を４つに構成した態様の実施例をしめすものである。図に示すように、ヨーク２には、コイル６が設けられた子ヨーク２ｃを前記子ヨーク２ｂに隣接させて連設したものであり、前記磁極片２４は、子ヨーク２ｂ側の磁極片２４ａと子ヨーク２ｃ側の磁極片２４ｂとして、磁極片は２２、２３（２３ａ、２３ｂ）、２４（２４ａ、２４ｂ）、２５の４つの実質６極により構成され、可動子マグネット５は子ヨーク２ｂ下で一旦停止し、磁極片２５側のストッパ７位置までのストロークを各子ヨーク２ａ、２ｂ、２ｃの励磁制御により移動できるようになっている。その余の構成および機能は実施例１のものと同じである。 FIG. 3 shows an embodiment of an embodiment in which a child yoke is added to the embodiment 1 to form four pole pieces. As shown in the figure, the yoke 2 is formed by connecting a child yoke 2c provided with a coil 6 adjacent to the child yoke 2b, and the magnetic pole piece 24 is a magnetic pole piece 24a on the child yoke 2b side. As the magnetic pole piece 24b on the side of the child yoke 2c, the magnetic pole piece is composed of four substantially six poles 22, 23 (23a, 23b), 24 (24a, 24b), 25, and the mover magnet 5 is located below the child yoke 2b. The stroke to the position of the stopper 7 on the side of the magnetic pole piece 25 can be moved by the excitation control of each child yoke 2a, 2b, 2c. Other configurations and functions are the same as those in the first embodiment.
つまり、可動子マグネット５は、次の励磁制御により動作される。先ず、図３（Ａ）の停止位置にある可動子マグネット５を、実施例１と同様に磁極片２２−２３−２４をＮ−Ｓ−Ｎに磁化して、子ヨーク２ｂ下まで移動すると、強磁性片５１、５２はそれぞれ磁極片２３（２３ａと２３ｂの間）、２４（２４ａと２４ｂの間）の中心部位で推力を無くし停止する。なお、可動子マグネット５は、子ヨーク２ａまたは２ｂのみを同様に励磁しても移動することができる。この状態で可動子マグネット５は、通電・非通電の状態に関わらず、磁極片２３（２３ａと２３ｂの間）、２４（２４ａと２４ｂの間）の板厚間で、方向性を持たない不安定な状態で位置保持されるが、このまま同様に磁極片２３ａと２３ｂ、２４ａと２４ｂを同極励磁しても的確な移動方向を与えることができない。 That is, the mover magnet 5 is operated by the following excitation control. First, when the mover magnet 5 at the stop position in FIG. 3A is moved to the position below the child yoke 2b by magnetizing the magnetic pole pieces 22-23-24 to NSN as in the first embodiment, The ferromagnetic pieces 51 and 52 stop at the central portions of the magnetic pole pieces 23 (between 23a and 23b) and 24 (between 24a and 24b), respectively, and stop. The mover magnet 5 can move even if only the child yoke 2a or 2b is similarly excited. In this state, the mover magnet 5 has no directivity between the plate thicknesses of the pole pieces 23 (between 23a and 23b) and 24 (between 24a and 24b), regardless of whether they are energized or not. Although the position is maintained in a stable state, an exact moving direction cannot be given even if the magnetic pole pieces 23a and 23b and 24a and 24b are excited with the same polarity.
そこで、図３（Ｂ）に示す如く各子ヨーク２ａ、２ｂ、２ｃが独立した磁極片で構成されていることを利用し、移動したい方向、つまり磁極片２５側へ移動する場合には、磁極片２２をＳ極に、磁極片２３ａをＮ極に、磁極片２３ｂをＳ極に、磁極片２４ａをＮ極に励磁することにより、強磁性片５１、５２を、それぞれ磁極片２３、２４の中心部位から位置ズレさせて、磁極片２３ｂと磁極片２４ｂとの対面位置で停止させ、磁極片２３ｂおよび磁極片２４ｂとの磁界を形成させて安定した状態で励磁・無励磁により位置保持させる。なお、移動したい方向が磁極片２２側である場合には、磁極片２５をＮ極に、磁極片２４ｂをＳ極に、磁極片２４ａをＮ極に、磁極片２３ｂをＳ極に励磁するして、強磁性片５１、５２を、それぞれ磁極片２３、２４の中心部位から位置ズレさせて、磁極片２３ａと磁極片２４ａとの対面位置で停止させておけば良い。 Therefore, as shown in FIG. 3 (B), when each child yoke 2a, 2b, 2c is composed of independent magnetic pole pieces, when moving to the direction of movement, that is, to the magnetic pole piece 25 side, By exciting the piece 22 to the S pole, the magnetic pole piece 23a to the N pole, the magnetic pole piece 23b to the S pole, and the magnetic pole piece 24a to the N pole, the ferromagnetic pieces 51 and 52 are respectively connected to the magnetic pole pieces 23 and 24. The position is shifted from the central portion, the magnetic pole piece 23b is stopped at the facing position between the magnetic pole piece 24b, the magnetic field is formed between the magnetic pole piece 23b and the magnetic pole piece 24b, and the position is held by excitation and non-excitation in a stable state. If the direction of movement is the magnetic pole piece 22 side, the magnetic pole piece 25 is excited to the N pole, the magnetic pole piece 24b to the S pole, the magnetic pole piece 24a to the N pole, and the magnetic pole piece 23b to the S pole. Thus, the ferromagnetic pieces 51 and 52 may be shifted from the central portions of the magnetic pole pieces 23 and 24, respectively, and stopped at the facing positions of the magnetic pole piece 23a and the magnetic pole piece 24a.
この中間における一旦停止状態から、さらに、磁極片２５側へ移動するには、図３（Ｃ）の如く、各磁極片２３ｂ、２４、２５をそれぞれＮ−Ｓ−Ｎ極に励磁する。励磁は磁極片２４ｂ、２５に対してのみ、または、磁極片２２、２３ａを加えたＮ−Ｓ−Ｎ−Ｓ極に磁化しても良い。これにより可動子マグネット５は、反発磁力により初動推力が与えられ、加えて吸引磁力の推力が与えられて、磁極片２５側のストッパ７まで移動する。なお、磁極片２２側への移動は、コイル６の通電方向を逆にし、上述した各磁極片の極に励起される磁極を逆極とすることで行われ、通電方向の切替により可動子マグネット５は軸方向に往復運動し、通電電流の制御により移動ストローク、移動方向の切り替えなどを設定し必要振幅を得ることができる。また、子ヨークの数はこれに限定されるものでなく、中間停止制御が要求されるパターンにおいて任意の数に増設させても良い。さらに、子ヨークの数が３以上ある場合に、可動子マグネット５を複数設けることができ、その際の組合せは、強磁性片−可動子マグネット（Ｓ−Ｎ極）−強磁性片−可動子マグネット（Ｎ−Ｓ極）−強磁性片のパターンにより構成される。 In order to move further from the temporarily stopped state in the middle to the magnetic pole piece 25 side, the magnetic pole pieces 23b, 24, and 25 are respectively excited to the NSN pole as shown in FIG. Excitation may be performed only on the magnetic pole pieces 24b and 25, or may be magnetized to the N-S-N-S pole including the magnetic pole pieces 22 and 23a. As a result, the mover magnet 5 is given an initial thrust by a repulsive magnetic force, and is also given a thrust of an attractive magnetic force, and moves to the stopper 7 on the pole piece 25 side. The movement toward the magnetic pole piece 22 is performed by reversing the energizing direction of the coil 6 and reversing the magnetic poles excited by the poles of the magnetic pole pieces described above. 5 reciprocates in the axial direction, and the required amplitude can be obtained by setting the movement stroke, the movement direction, and the like by controlling the energization current. Further, the number of child yokes is not limited to this, and may be increased to an arbitrary number in a pattern that requires intermediate stop control. Furthermore, when there are three or more child yokes, a plurality of mover magnets 5 can be provided, and the combination at that time is ferromagnetic piece-mover magnet (S-N pole) -ferromagnetic piece-mover. It is composed of a magnet (N-S pole) -ferromagnetic piece pattern.
叙述の如く構成された本発明の実施例の形態において、コイル６への正逆切り替え通電により、各磁極片２２−２３−２４をそれぞれＮ−Ｓ−Ｎ極、およびＳ−Ｎ−Ｓ極に励磁することで可動子マグネット５に初動の磁気推力を与えて往復駆動するのであるが、本発明によるリニアアクチュエータ１は、前記可動子マグネット５の両極に、該可動子マグネット５の磁力線を前記少なくとも２つの磁極片２２、２３（２３、２４）に向けてそれぞれ磁路を形成するための強磁性片５１、５２が設けられており、該強磁性片５１、５２の各先端部を、その停止位置において、移動方向に推力を与えるべく前記磁極片２２、２３（２３、２４）の中心位置よりも移動方向に僅かに位置ズレさせて構成してある。
なお、本実施例では、子ヨーク２ａと２ｂ（２ａと２ｂと２ｃ）を組として構成させ、磁極片２３をそれぞれのコイル６、６による励磁が行えるように磁極片２３ａと２３ｂ（２４ａと２４ｂ）を有するが、強磁性片５１、５２の各先端部の位置ズレ態様は、磁極片２３ｂ（２４ｂ）側に位置ズレしていれば良く、全体が断面倒伏Ｅ字状として磁極片２３一体成形した場合を含み、磁極片２３の中心から位置ズレしたものであれば良く、さらに、何れか一つの強磁性片５１（５２）の先端が端部の磁極片２２（２４）と位置ズレされていれば中間の磁極片２３と対向する強磁性片が中心位置にあっても良い。要するに移動の方向性を与えることができる位置ズレで有ればその態様は任意である。
In the form of the embodiment of the present invention configured as described above, the magnetic pole pieces 22-23-24 are changed to the NSN pole and the SNS pole by forward / reverse switching energization to the coil 6, respectively. The linear actuator 1 according to the present invention reciprocates by applying an initial magnetic thrust to the mover magnet 5 by exciting, but the magnetic force lines of the mover magnet 5 are applied to both poles of the mover magnet 5 at least as described above. Ferromagnetic pieces 51 and 52 for forming magnetic paths toward the two magnetic pole pieces 22 and 23 (23 and 24), respectively, are provided, and the tips of the ferromagnetic pieces 51 and 52 are stopped. At the position, the magnetic pole pieces 22 and 23 (23, 24) are slightly shifted in the moving direction from the center positions of the magnetic pole pieces 22 and 23 (23, 24) so as to give a thrust in the moving direction.
In this embodiment, the child yokes 2a and 2b (2a, 2b and 2c) are configured as a pair, and the magnetic pole pieces 23a and 23b (24a and 24b) are arranged so that the magnetic pole piece 23 can be excited by the respective coils 6 and 6. However, it is only necessary that the positions of the tip portions of the ferromagnetic pieces 51 and 52 be shifted to the magnetic pole piece 23b (24b) side, and the magnetic pole piece 23 is integrally formed as a whole with an E-shaped cross section. The tip of any one of the ferromagnetic pieces 51 (52) is displaced from the end of the magnetic pole piece 22 (24). In this case, the ferromagnetic piece facing the intermediate pole piece 23 may be at the center position. In short, the mode is arbitrary as long as it is a positional shift capable of giving the direction of movement.
このため、可動子マグネット５が、その極と対向する停止位置側の磁極片２２、２３（２３、２４）から隣設する移動側の磁極片２４（２２）までの移動ストローク間を往復駆動するものでありながら、停止位置における可動子マグネット５と磁極片２２、２３（２３、２４）との磁力伝達が強磁性片５１、５２を介してスムーズに行われ良好な磁路を形成することができる。その結果、無励磁状態においては、可動子マグネット５を、マグネットが殊更強い磁気力を有していなくとも効率よく磁力が伝達され、その停止位置の子ヨークとの間に形成される磁界によって強固に位置決めさせて自己保持することができ、例えば、バルブ制御の閉弁時に流圧に抗した保持力が要求されるものなどに有効である。また、通電時においては、コイル６の起磁力による推力を、自己保持状態にあった可動子マグネット５を、その強磁性片５１、５２に対して、移動すべき方向性をもった反発磁力として適格に与えることができ、可動子マグネット５を初動することができる。しかも、強い磁気力をもった可動子マグネットや捲線数の多いコイルを用いる必要が無く安価なものを採用でき、装置全体をコンパクトなものとし得て、短ストロークだけでなく長ストロークにも対応することが可能となり、パチンコ発射器など多種分野への用途に応じた移動ストロークのものを提供することができる。 For this reason, the mover magnet 5 reciprocates between the moving strokes from the magnetic pole pieces 22 and 23 (23, 24) on the stop position side facing the poles to the adjacent magnetic pole piece 24 (22) on the moving side. However, magnetic force transmission between the mover magnet 5 and the magnetic pole pieces 22, 23 (23, 24) at the stop position can be smoothly performed through the ferromagnetic pieces 51, 52 to form a good magnetic path. it can. As a result, in the non-excited state, the mover magnet 5 is efficiently transmitted with the magnetic force even if the magnet does not have a particularly strong magnetic force, and is strengthened by the magnetic field formed between the stop yoke and the child yoke. For example, it is effective when the holding force against the fluid pressure is required when the valve control is closed. In addition, when energized, the thrust generated by the magnetomotive force of the coil 6 is used as a repulsive magnetic force having a direction to move the mover magnet 5 in the self-holding state with respect to the ferromagnetic pieces 51 and 52. The mover magnet 5 can be moved for the first time. Moreover, it is not necessary to use a mover magnet with a strong magnetic force or a coil with a large number of winding wires, and an inexpensive device can be adopted, making the entire device compact and supporting not only short strokes but also long strokes. Therefore, it is possible to provide a moving stroke according to the application to various fields such as a pachinko launcher.
また、前記ヨーク２は、前記磁極片２２と２３の間、および２３と２４の間にコイル６、６を収容すると共に、並設されるコイル間の磁極片２３を、各コイル毎の磁極に励磁可能な一対の磁極片２３ａと２３ｂで構成され、また、各コイル６，６毎に断面略凹状の子ヨーク２ａ、２ｂに独立形成せしめ、該子ヨーク２ａ、２ｂ……を増設可能に構成されていることにより、各子ヨーク２ａ、２ｂ毎の製作が可能となり、組付け作業が容易で安価に提供できると共に、容易に分割かつ増設が行え、実施例２に示す様に、磁極片２３ａと２３ｂ、２４ａと２４ｂの各コイルへの通電切換により、それぞれ異なる磁極に励磁する制御が行えるようになり、可動子マグネット５を、単純な往復運動のみならず、中間位置停止、中間位置からの戻り移動等コンプレッサーの弁を半開に制御するなどのバリエーションに富んだ駆動制御を行うことができる。 Further, the yoke 2 accommodates the coils 6 and 6 between the magnetic pole pieces 22 and 23 and between the magnetic pole pieces 22 and 24, and the magnetic pole piece 23 between the coils arranged in parallel is used as a magnetic pole for each coil. It is composed of a pair of excitable magnetic pole pieces 23a and 23b, and each of the coils 6 and 6 can be independently formed in a child yoke 2a, 2b having a substantially concave cross section so that the child yokes 2a, 2b,. As a result, each of the slave yokes 2a and 2b can be manufactured, and the assembly work can be easily and inexpensively provided, and can be easily divided and expanded. As shown in the second embodiment, the pole piece 23a is provided. 23b, 24a, and 24b can be energized to control the excitation of different magnetic poles, and the mover magnet 5 can be moved not only to simple reciprocation but also to the intermediate position stop and intermediate position. Move back It is possible to perform rich drive controlled variations such control valves compressor is half opened.
また、前記強磁性片５１、５２は、その先端が前記可動子マグネット５から突設されているので、可動子マグネット５の磁極片に対する対向間隔が離れていても、磁極片に対して近接対向して配設することができ、強い磁気力を有していなくとも効率よく磁力を伝達することができる。さらに、可動子マグネット５が前記磁極片間隔よりも短い（長い）場合にも、磁極片間との幅設定に応じて折曲形成して、磁極片に対して近接対向して配設することができるので、使用できる可動子マグネット５の大きさにも影響を受けることなく製造することができる。 Further, since the tips of the ferromagnetic pieces 51 and 52 protrude from the mover magnet 5, even when the facing distance of the mover magnet 5 from the magnetic pole piece is separated, the ferromagnetic pieces 51 and 52 are in close proximity to the magnetic pole piece. Even if it does not have a strong magnetic force, the magnetic force can be transmitted efficiently. Further, even when the mover magnet 5 is shorter (longer) than the interval between the magnetic pole pieces, it should be bent according to the width setting between the magnetic pole pieces and be disposed close to and opposed to the magnetic pole pieces. Therefore, it can be manufactured without being affected by the size of the movable magnet 5 that can be used.
また、子ヨークの数が３以上ある場合に、可動子マグネット５を複数設ける際に、前記可動子マグネット５は、強磁性片５１（５２）を挟んで同極対向させて配設することにより、強磁性片が各磁極片と対向すしてそれぞれの子ヨークと独立磁界を形成して、さらに強固な自己保持を含む停止位置保持が行える。
Further, when the number of child yokes is three or more, when a plurality of mover magnets 5 are provided, the mover magnets 5 are disposed so as to face each other with the ferromagnetic piece 51 (52) interposed therebetween. The ferromagnetic piece is opposed to each magnetic pole piece to form an independent magnetic field with each of the child yokes, so that the stop position can be maintained including stronger self-holding.
１ リニアアクチュエータ
２ ヨーク
２ａ 子ヨーク
２ｂ 子ヨーク
２ｃ 子ヨーク
２１ ヨーク胴部
２２ 磁極片
２３ 磁極片
２３ａ 磁極片
２３ｂ 磁極片
２４ 磁極片
２４ａ 磁極片
２４ｂ 磁極片
２５ 磁極片
３ フランジ
４ 軸受け
５ 可動子マグネット
５ａ 軸部
５１ 強磁性片
５２ 強磁性片
６ コイル
６１ コイルボビン
７ ストッパ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear actuator 2 Yoke 2a Child yoke 2b Child yoke 2c Child yoke 21 York body part 22 Magnetic pole piece 23 Magnetic pole piece 23a Magnetic pole piece 23b Magnetic pole piece 24 Magnetic pole piece 24a Magnetic pole piece 24b Magnetic pole piece 25 Magnetic pole piece 3 Flange 4 Bearing 5 Movable magnet 5a Shaft 51 Ferromagnetic piece 52 Ferromagnetic piece 6 Coil 61 Coil bobbin 7 Stopper
Claims (8)
8. The linear actuator according to claim 6, wherein the yoke is composed of three sets of child yokes.
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