JP2006054970A - リニアー・アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】無通電時でも可動子を静止保持できる簡易なリニアー・アクチュエータの提供。
【解決手段】リニアー・アクチュエータは、正方形の各頂点において直立した磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎを有し、第１磁極柱１４Ｎと第４磁極柱１６ＮはＮ極、第２磁極柱１４Ｓと第３磁極柱１６ＳはＳ極で、第１磁極柱の内側面ａと第２磁極柱の内側面ｂとを含む第１面ｍと第３磁極柱の内側面ｃと第４の磁極柱の内側面ｄとを含む第２面ｎとが平行に対向して成る着磁式ガイド枠１０と、第１面ｍと第２面ｎとに挟まれた空部において柱軸方向へ移動する可動子１とを備え、可動子１は第１電磁石２０と第２電磁石３０とを柱軸方向に離間させて平行状態で連結して成る。第１面ｍと第２面ｎとの距離をＤ、その距離方向の可動子１の厚みをＴ、可動子１の柱軸方向の長さをＬ、旋回角をθとすると、Ｔ＜Ｄ＜（Ｌ^２＋Ｔ^２）^１／２がおおよそ成立している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラのズーム調整機構やフォーカス調整機構に用いるに好適なリニアー・アクチュエータに関する。

例えば、カメラのズーム調整機構においては、カメラレンズを直進変位させるにはモータが利用されており、そのモータのシャフトはスクリューシャフトであって、カメラレンズ側のナットに螺合している。しかしながら、モータを利用する場合、モータの回転運動をレンズの直進運動に変換するスクリューシャフト等が必要となることから、部品点数の削減及び低コスト化のため、簡易なリニアー・アクチュエータの開発が要請されている。

従来、リニアー・アクチュエータとしては種々のものが提案されているが、可動子の静止保持状態においても通電を行うものが多く、低消費電力化を図ることができない。

そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題は、無通電時でも可動子を静止保持できる簡易なリニアー・アクチュエータを提供することにある。

本発明に係るリニアー・アクチュエータは、四辺形の各頂点において直立した磁極柱を有し、第１の対角関係にある第１及び第４磁極柱はＮ極であって、第２の対角関係にある第２及び第３磁極柱はＳ極である着磁式ガイド枠と、第１磁極柱及び第２磁極柱の内側面と第３磁極柱及び第４磁極柱の内側面とに挟まれた空部において柱軸方向へ移動する可動子とを備え、可動子は第１電磁石に対して第２電磁石を柱軸方向に離間させて平行状態で連結して成る。

第１電磁石は、一方端部が第１磁極柱と第３磁極柱のいずれかの内側面に排他的に接触すると共に他方端部が第２磁極柱と第４磁極柱のいずれかの内側面に排他的に接触する第１コア及びこの第１コアの中央に巻回した第１コイルを有し、第２電磁石は、一方端部が第１磁極柱と第３磁極柱のいずれかの内側面に排他的に接触すると共に他方端部が第２磁極柱と第４磁極柱のいずれかの内側面に排他的に接触する第２コア及びこの第２コアの中央に巻回した第２コイルを有する。第１及び第２電磁石と４本の磁極柱との空間関係は、４本の磁極柱が正四辺形（長方形又は正方形）の頂点に位置する場合、第１磁極柱の内側面と第２磁極柱の内側面とを含む第１面と第３磁極柱の内側面と第４磁極柱の内側面とを含む第２面とが平行に対向して成り、第１面と第２面との距離をＤ、その距離方向の可動子１の厚みをＴ、可動子１の柱軸方向の長さをＬ、旋回角をθとすると、限定的には、Ｔ＜Ｄ＜（Ｌ^２＋Ｔ^２）^１／２の条件に相当する。そして、第１電磁石（第１コイル）と第２電磁石（第２コイル）とに対する電流の通電方向を切り換え又は無通電状態とするための電流制御手段を備えて成る。

第１及び第２コイルの無通電時においては、第１及び第２コアの両端部（４箇所）が４本の磁極柱の内側面に磁気吸着しているため、可動子の固定子としての着磁式ガイド枠に対する静止保持ができるので、節電を図ることができる。

ここで、可動子の４本の磁極柱に対する磁気吸着姿勢としては４通りである。即ち、第１の姿勢は、第１コアの一方端部と第２コアの一方端部とが共に第１磁極柱の内側面に磁気吸着すると同時に、第１コアの他方端部と第２コアの他方端部とが共に第２磁極柱の内側面に磁気吸着した平行姿勢である。第２の姿勢は、第１コアの一方端部が第３磁極柱の内側面に磁気吸着して第２コアの一方端部が第１磁極柱の内側面に磁気吸着すると同時に、第１コアの他方端部が第４磁極柱の内側面に磁気吸着して第２コアの他方端部が第２磁極柱の内側面に磁気吸着した傾斜姿勢である。第３の姿勢は、第１コアの一方端部と第２コアの一方端部が第３磁極柱の内側面に磁気吸着すると同時に、第１コアの他方端部と第２コアの他方端部が第４磁極柱の内側面に磁気吸着した平行姿勢である。第４の姿勢は、第１コアの一方端部が第１磁極柱の内側面に磁気吸着して第２コアの一方端部が第３磁極柱の内側面に磁気吸着すると同時に、第１コアの他方端部が第２磁極柱の内側面に磁気吸着して第２コアの他方端部が第４磁極柱の内側面に磁気吸着した傾斜姿勢である。第１の姿勢から第４の姿勢は以下に説明するようにサイクリックで生じる。

まず、可動子が第１の姿勢にある場合、電流制御手段により第１のコイルに通電して、第１コアの一方端部をＮ極にその他方端部をＳ極になるよう励磁すると、第２コアの一方端部は第１磁極柱の内側面に、その他方端部は第２磁極柱の内側面にそれぞれ磁気吸着したまま、第１コアの一方端部（Ｎ極）が第１磁極柱（Ｎ極）による磁気反発と同時に第３磁極柱（Ｓ極）による磁気吸引で第３磁極柱の内側面に磁気吸着すると共に、第１コアの他方端部（Ｓ極）が第２磁極柱（Ｓ極）による磁気反発と同時に第４磁極柱（Ｎ極）による磁気吸引で第４磁極柱の内側面に磁気吸着するため、可動子の第１コア側が第２コア側の瞬間中心の回りで一方向に旋回して第２の姿勢に遷移する。

ここで、第２コア側の瞬間中心を第１面側の稜線位置とし、第１コアが第２面に接した点を稜線位置とし、第１面と第２面との距離をＤ、その距離方向の可動子の厚みをＴ、可動子の柱軸方向の長さをＬ、旋回角をθとすれば、次の式が成立する。
Ｌｓｉｎθ＋Ｔｃｏｓθ＝Ｄ
なお、第１の姿勢から第２の姿勢に遷移する過程においては、電流制御手段により第２コイルに通電し、第２コアの一方端部をＳ極にその他方端部をＮ極になるよう励磁すると、第２コアの第１面に対する磁気吸着を強めることができるので、着磁式ガイド枠等に衝撃が加わっていても、可動子の姿勢遷移過程における磁極柱からの脱落を有効的に防止できる。

次いで、電流制御手段により第１コイルを無通電状態とし、第２コイルに通電して第２コアの一方端部をＮ極にその他方端部をＳ極になるよう励磁すると、第１コアの一方端部は第３磁極柱の内側面に、その他方端部は第４磁極柱の内側面にそれぞれ磁気吸着したまま、第２コアの一方端部（Ｎ極）が第１の磁極柱（Ｎ極）による磁気反発と同時に第３磁極柱（Ｓ極）による磁気吸引で第３磁極柱の内側面に磁気吸着すると共に、第２コアの他方端部（Ｓ極）が第２磁極柱（Ｓ極）による磁気反発と同時に第４磁極柱（Ｎ極）による磁気吸引で第４磁極柱の内側面に磁気吸着するため、可動子の第２コア側が第１コア側の瞬間中心の回りで他方向に旋回して第３の姿勢に遷移する。

ここで、可動子の第１の姿勢から第３の姿勢までの柱軸方向の歩進距離ｐはおおむね次式で与えられる。
ｐ＝Ｌ（１−ｃｏｓθ）＋Ｔｓｉｎθ
なお、第２の姿勢から第３の姿勢に遷移する過程においては、第１の姿勢から第２の姿勢に遷移するための第１コイルの通電態様をそのまま維持しても構わない。第１コアの第２面に対する磁気吸着を強めることができるので、着磁式ガイド枠等に衝撃が加わっていても、可動子の姿勢遷移過程における磁極柱からの脱落を有効的に防止でき、応答性を早めることができる。

次いで、電流制御手段により第２コイルを無通電状態とし、第１コイルに通電して第１コアの一方端部をＳ極にその他方端部をＮ極になるよう励磁すると、第２コアの一方端部は第３磁極柱の内側面に、その他方端部は第４磁極柱の内側面にそれぞれ磁気吸着したまま、第１コアの一方端部（Ｓ極）が第３磁極柱（Ｓ極）による磁気反発と同時に第１磁極柱（Ｎ極）による磁気吸引で第１磁極柱の内側面に磁気吸着すると共に、第１コアの他方端部（Ｎ極）が第４磁極柱（Ｎ極）による磁気反発と同時に第２磁極柱（Ｓ極）による磁気吸引で第２磁極柱の内側面に磁気吸着するため、可動子の第１コア側が第２コア側の瞬間中心の回りで他方向に旋回して第４姿勢に遷移する。

なお、第３の姿勢から第４の姿勢に遷移する過程においては、電流制御手段により第２コイルに通電し、第２コアの一方端部をＮ極にその他方端部をＳ極になるよう励磁すると、第２コアの第２面に対する磁気吸着を強めることができるので、着磁式ガイド枠等に衝撃が加わっていても、可動子の姿勢遷移過程における磁極柱からの脱落を有効的に防止できる。

次いで、電流制御手段により第１コイルを無通電状態とし、第２コイルに通電して第２コアの一方端部をＳ極にその他方端部をＮ極になるよう励磁すると、第１コアの一方端部は第１磁極柱の内側面に、その他方端部は第２磁極柱の内側面にそれぞれ磁気吸着したまま、第２コアの一方端部（Ｓ極）が第３磁極柱（Ｓ極）による磁気反発と同時に第１磁極柱（Ｎ極）による磁気吸引で第１磁極柱の内側面に磁気吸着すると共に、第２コアの他方端部（Ｎ極）が第４磁極柱（Ｎ極）による磁気反発と同時に第２磁極柱（Ｓ極）による磁気吸引で第２磁極柱の内側面に磁気吸着するため、可動子の第２コア側が第１コア側の瞬間中心の回りで一方向に旋回して第１の姿勢に遷移する。

なお、第４の姿勢から第１の姿勢に遷移する過程においては、第３の姿勢から第４の姿勢に遷移するための第１コイルの通電態様をそのまま維持しても構わない。第１コアの第１面に対する磁気吸着を強めることができるので、着磁式ガイド枠等に衝撃が加わっていても、可動子の姿勢遷移過程における磁極柱からの脱落を有効的に防止でき、応答性を早めることができる。

このように、可動子が、第１の姿勢→第２の姿勢→第３の姿勢→第４の姿勢→第１の姿勢と１サイクル運動を行い、柱軸方向に、リードＰ＝２ｐだけ直進移動する。また可動子を第１の姿勢→第４の姿勢→第３の姿勢→第２の姿勢→第１の姿勢、と逆遷移できるため、正逆直進移動を実現できる。

なお、第１電磁石と第２電磁石とをスペーサを挟んで連結して成り、このスペーサに作用部を設けて成ることが望ましい。

本発明によれば、無通電でも可動子が磁極柱に磁気吸着して静止保持されるため、低消費電力の簡易なリニアー・アクチュエータを実現できる。また、可動子の移動時には可動子が磁極柱上を摺動するのではなく、吸反発によって正逆の旋回で匍匐的に歩進するので、磨耗を抑制でき、長寿命化を図ることができると共に、吸反発によって高応答性とすることができる。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施形態に係るリニアー・アクチュエータにおける可動子の各遷移状態を示す斜視図である。

本例のリニアー・アクチュエータは、固定子としての着磁式ガイド枠１０と、このガイド枠１０内において匍匐運動によって直進移動する可動子１と、可動子１の正逆直進移動を制御する電流制御手段（図示せず）とを備えている。

着磁式ガイド枠１０は、正方形のヨーク板１２の各頂点において一体的に直立した四角柱の磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎを有する。第１の対角関係にある第１磁極柱１４Ｎ及び第４磁極柱１６ＮはＮ極であって、第２の対角関係にある第２磁極柱１４Ｓ及び第３磁極柱１６ＳはＳ極であり、第１磁極柱１４Ｎの内側面ａと第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂとを含む第１面ｍと第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃと第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄとを含む第２面ｎとが平行に対向して成る。

可動子１は、第１面ｍと第２面ｎとに挟まれた空部に収められており、ヨーク板１２側の第１電磁石２０に対して第２電磁石３０を柱軸方向に離間させて平行状態で連結して成る。図１（ａ）に示す如く、第１面ｍと第２面ｎとの距離をＤ、その距離方向の可動子１の厚みをＴ、可動子１の柱軸方向の長さをＬ、旋回角をθとすると、次式がおおよそ成立する。
Ｔ＜Ｄ＜（Ｌ^２＋Ｔ^２）^１／２ …（１）
第１電磁石２０は、一方端部２２ａが第１磁極柱１４Ｎの内側面ａか或いは第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに排他的に接触すると共に他方端部（図示せず）が第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂか或いは第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄに排他的に接触する第１コア２２と、この第１コア２２の中央括れ部に巻回した第１コイル２４を有する。また、第２電磁石３０は、一方端部３２ａが第１磁極柱１４Ｎの内側面ａか或いは第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに排他的に接触すると共に他方端部３２ｂが第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂか或いは第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄに排他的に接触する第２のコア３２と、この第２コア３２の中央括れ部に巻回した第２コイル３４を有する。第１コア２２と第２コア３２とは同一形状・同一寸法のドックボーン形で、第１コア２２と第２コア３２の各端部は立方体又は直方体となっている。第１電磁石２０と第２電磁石３０とはスペーサ４０を挟んで連結して成る。このスペーサ４０には第１磁極柱１４Ｎと第２磁極柱１４Ｓとの隙間を介して突出する作用部４５が設けられている。この作用部４５は原動腕部として従動機構を駆動する。この作用部４５は第１磁極柱１４Ｎと第３磁極柱１６Ｓとの隙間を介して突出させても良く、また作用部４５は突起ではなく、凹部でも良い。

なお、図示しない電流制御手段は、第１コイル２４と第２コイル３４とに対する電流の通電方向を切り換え又は無通電状態とするよう制御する。

第１コイル２４及び第２コイル３４の無通電時においても、第１コア２２の両端部及び第２コア３２の両端部のいずれもが４本の磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎのいずれかの内側面に磁気吸着しているため、可動子１の磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎに対する静止保持ができ、節電を図ることができる。

ここで、可動子１の４本の磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎに対する磁気吸着姿勢としては４通りである。即ち、第１の姿勢は、図１（ａ）又は（ｅ）に示す如く、第１コア２２の一方端部２２ａと第２コア３２の一方端部３２ａとが共に第１磁極柱１４Ｎの内側面ａに磁気吸着すると同時に、第１コア２２の他方端部と第２コア３２の他方端部３２ｂとが共に第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂに磁気吸着し、第１電磁石２０と第２電磁石３０が第１の面ｍにのみ接触する平行姿勢である。第２の姿勢は、図１（ｂ）に示す如く、第１コア２２の一方端部２２ａが第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに磁気吸着して第２コア３２の一方端部３２ａが第１磁極柱１４Ｎの内側面ａに磁気吸着すると同時に、第１コア２２の他方端部が第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄに磁気吸着して第２コア３２の他方端部３２ｂが第２の磁極柱１４Ｓの内側面ｂに磁気吸着し、第１電磁石２０が第２の面ｎに接触すると同時に第２電磁石３０が第１面ｍに接触する傾斜姿勢である。第３の姿勢は、図１（ｃ）に示す如く、第１コア２２の一方端部２２ａと第２コア３２の一方端部３２ａが第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに磁気吸着すると同時に、第１コア２２の他方端部と第２コア３２の他方端部３２ｂが第４の磁極柱１６Ｎの内側面ｄに磁気吸着し、第１電磁石２０と第２電磁石３０が第２面ｎにのみ接触する平行姿勢である。第４の姿勢は、図１（ｄ）に示す如く、第１コア２２の一方端部２２ａが第１磁極柱１４Ｎの内側面ａに磁気吸着して第２コア３２の一方端部３２ａが第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに磁気吸着すると同時に、第１コア２２の他方端部が第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂに磁気吸着して第２コア３２の他方端部３２ｂが第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄに磁気吸着し、第１電磁石２０が第１面ｍに接触すると同時に第２電磁石３０が第２面ｎに接触する傾斜姿勢である。第１の姿勢から第４の姿勢は以下に説明するようにサイクリックで生じる。

まず、可動子１が図１（ａ）に示す第１の姿勢にある場合、電流制御手段により第１コイル２４に通電して、第１コア２２の一方端部２２ａをＮ極にその他方端部をＳ極になるよう励磁すると、第２コア３２の一方端部３２ａの上端稜線は第１磁極柱１４Ｎの内側面ａに、その他方端部の稜線は第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂにそれぞれ磁気吸着したまま、第１コア２２の一方端部２２ａが第１磁極柱１４Ｎによる磁気反発と同時に第３磁極柱１６Ｓによる磁気吸引で第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに磁気吸着すると共に、第１コア２２の他方端部が第２磁極柱１４Ｓによる磁気反発と同時に第４磁極柱１６Ｎによる磁気吸引で第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄに磁気吸着するため、可動子１の第１コア２２側が第２コア３２側の上端稜線を瞬間中心として図１の反時計方向に旋回角θだけ旋回して、図１（ｂ）に示す第２の姿勢に遷移する。

ここで、おおよそ次の式が成立する。
Ｌｓｉｎθ＋Ｔｃｏｓθ＝Ｄ …（２）
なお、第１の姿勢（図１（ａ））から第２の姿勢（図１（ｂ））に遷移する過程においては、電流制御手段により第２コイル３４に通電し、第２コア３２の一方端部３２ａをＳ極にその他方端部３２ｂをＮ極になるよう励磁すると、可動子１の瞬間中心側の第１面ｍに対する磁気吸着を強めることができるので、着磁式ガイド枠等に衝撃が加わっていても、可動子１の姿勢遷移過程における磁極柱からの脱落を有効的に防止できる。

次いで、電流制御手段により第１コイル２４を無通電状態とし、第２コイル３４に通電して第２コア３２の一方端部３２ａをＮ極にその他方端部３２ｂをＳ極になるよう励磁すると、第１コア２２の一方端部２２ａの下端稜線は第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに、その他方端部の下端稜線は第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄにそれぞれ磁気吸着したまま、第２コア３２の一方端部３２ａが第１磁極柱１４Ｎによる磁気反発と同時に第３磁極柱１６Ｓによる磁気吸引で第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに磁気吸着すると共に、第２コア３２の他方端部３２ｂが第２磁極柱１４Ｓによる磁気反発と同時に第４磁極柱１６Ｎ極による磁気吸引で第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄに磁気吸着するため、可動子１の第２コア３２側が第１コア２２側の下端稜線を瞬間中心として図１の時計方向に旋回角θだけ旋回して、図１（ｃ）に示す第３の姿勢に遷移する。

ここで、可動子１の第１の姿勢から第３の姿勢までの柱軸方向（上昇方向）の歩進距離ｐは次式で与えられる。
ｐ＝Ｌ（１−ｃｏｓθ）＋Ｔｓｉｎθ …（３）
なお、第２の姿勢（図１（ｂ））から第３の姿勢（図１（ｃ））に遷移する過程においては、第１の姿勢（図１（ａ））から第２の姿勢（図１（ｂ））に持ち来たすための第１コイル２４の通電態様をそのまま維持しても構わない。可動子１の瞬間中心側の第２面ｎに対する磁気吸着を強めることができるので、着磁式ガイド枠等に衝撃が加わっていても、可動子の姿勢遷移過程における磁極柱からの脱落を有効的に防止でき、また応答性を早めることができる。

次いで、電流制御手段により第２コイル３４を無通電状態とし、第１コイル２４に通電して第１コア２２の一方端部２２ａをＳ極にその他方端部をＮ極になるよう励磁すると、第２コア３２の一方端部３２ａの上端稜線は第３磁極柱１６Ｓの内側面ｃに、その他方端部３２ｂの上端稜線は第４磁極柱１６Ｎの内側面ｄにそれぞれ磁気吸着したまま、第１コア２２の一方端部２２ａが第３磁極柱１６Ｓによる磁気反発と同時に第１磁極柱１４Ｎによる磁気吸引で第１磁極柱１４Ｎの内側面ａに磁気吸着すると共に、第１コア２２の他方端部が第４磁極柱１６Ｎによる磁気反発と同時に第２磁極柱１４Ｓによる磁気吸引で第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂに磁気吸着するため、可動子１の第１コア２２側が第２コア３２側の上端稜線を瞬間中心として図１の時計方向に旋回角θだけ旋回して、図１（ｄ）に示す第４の姿勢に遷移する。

なお、第３の姿勢（図１（ｃ））から第４の姿勢（図１（ｄ））に遷移する過程においては、電流制御手段により第２コイル３４に通電し、第２コア３２の一方端部３２ａをＮ極にその他方端部３２ｂをＳ極になるよう励磁すると、可動子１の瞬間中心側の第２の面ｎに対する磁気吸着を強めることができるので、着磁式ガイド枠等に衝撃が加わっていても、可動子の姿勢遷移過程における磁極柱からの脱落を有効的に防止できる。

次いで、電流制御手段により第１コイル２４を無通電状態とし、第２コイル３４に通電して第２コア３２の一方端部３２ａをＳ極にその他方端部３２ｂをＮ極になるよう励磁すると、第１コア２２の一方端部２２ａの下端稜線は第１磁極柱１４Ｎの内側面ａに、その他方端部の下端稜線は第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂにそれぞれ磁気吸着したまま、第２コア３２の一方端部３２ａが第３磁極柱１６Ｓによる磁気反発と同時に第１磁極柱１４Ｎによる磁気吸引で第１磁極柱１４Ｎの内側面ａに磁気吸着すると共に、第２コア３２の他方端部３２ｂが第４磁極柱１６Ｎによる磁気反発と同時に第２磁極柱１４Ｓによる磁気吸引で第２磁極柱１４Ｓの内側面ｂに磁気吸着するため、可動子１の第２コア３２側が第１コア２２の下端稜線を瞬間中心として図１の反時計方向に旋回角θだけ旋回して、図１（ｅ）に示す第１の姿勢に遷移する。

なお、第４の姿勢（図１（ｄ））から第１の姿勢（図１（ｅ））に遷移する過程においては、第３の姿勢（図１（ｃ））から第４の姿勢（図１（ｄ））に遷移するための第１コイル２４の通電態様をそのまま維持しても構わない。可動子１の瞬間中心側の第１面ｍに対する磁気吸着を強めることができるので、着磁式ガイド枠等に衝撃が加わっていても、可動子の姿勢遷移過程における磁極柱からの脱落を有効的に防止でき、また応答性を早めることができる。

このように、第１コイル２４及び第２コイル３４を交互に励磁することによって、可動子１が、第１の姿勢（図１（ａ））→第２の姿勢（図１（ｂ））→第３の姿勢（図１（ｃ））→第４の姿勢（図１（ｄ））→第１の姿勢（図１（ｅ））と１サイクル運動を行い、柱軸方向にリードＰ＝２ｐだけ直進移動する。また可動子を第１の姿勢（図１（ｅ））→第４の姿勢（図１（ｄ））→第３の姿勢（図１（ｃ））→第２の姿勢（図１（ｂ））→第１の姿勢（図１（ａ））と逆遷移できるため、任意ストロークの正逆直進移動を実現できる。

可動子１は第１面ｍと第２面ｎとの間に挟まれて微少な匍匐運動を繰り返しながら柱軸方向に直進し、コイル２４，３４の無通電時においてはコア２２，３２の両端部が磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎに磁気吸着しているため、そのまま静止保持される。そのため、低消費電力の簡易なリニアー・アクチュエータを実現できる。また、可動子１の移動時には可動子１が磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎ上を摺動するのではなく、吸反発によって正逆の旋回で歩進するので、磨耗を抑制でき、長寿命化を図ることができると共に、吸反発によって高応答性を得ることができる。

また、第１磁極柱１４Ｎと第２磁極柱１４Ｓとの間及び第３磁極柱１６Ｓと第２磁極柱１６Ｎとの間には隙間が存在するため、この隙間に第１コイル２４と第２コイル３４の巻線が位置しても構わないので、巻線の線積を高めることができ、低消費電力化又は高速応答性を実現できる。

なお、上記の磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎは、正方形のヨーク板１２の各頂点に位置しているが、長方形のヨーク板の各頂点に位置していても構わず、また、平行四辺形や菱形のヨーク板の各頂点に位置していても良い。更に、図２に示す如く、正四辺形や平行四辺形ではない不等辺四辺形の頂点に位置していても差支えない。斯かる場合、第１コア２０′及び第２コア３０′と第１面ｍ又は第２面ｎとの隙間間隔Ｇとが一様となるように、第１コア２０′及び第２コア３０′の形状を選択すれば良い。磁極柱１４Ｎ，１４Ｓ，１６Ｓ，１６Ｎは角柱に限らず例えば円柱でも構わず、これに対応して第１コア２０′及び第２コア３０′の接触部は円弧状の切り欠きとすれば良い。なお、図２中の２４′は第１コイル、３４′は第２コイルを示す。

（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施形態に係るリニア―・アクチュエータにおける可動子の各遷移状態を示す斜視図である。 本発明の変形例に係るリニア―・アクチュエータを示す平面図である。

符号の説明

１…可動子
１０…着磁式ガイド枠
１２…ヨーク板
１４Ｎ…第１磁極柱
１４Ｓ…第２磁極柱
１６Ｓ…第３磁極柱
１６Ｎ…第４磁極柱
ａ，ｂ，ｃ，ｄ…内側面
ｍ…第１面
ｎ…第２面
２０，２０′…第１電磁石
２２…第１コア
２２ａ…第１コアの一方端部
２４，２４′…第１コイル
３０，３０′…第２電磁石
３２…第２コア
３２ａ…第２コアの一方端部
３２ｂ…第２コアの他方端部
３４，３４′…第２コイル
４０…スペーサ
４５…作動部材

Claims (3)

1. 四辺形の各頂点において直立した磁極柱を有し、第１の対角関係にある第１及び第４磁極柱はＮ極であって、第２の対角関係にある第２及び第３磁極柱はＳ極である着磁式ガイド枠と、第１磁極柱及び第２磁極柱の内側面と第３磁極柱及び第４磁極柱の内側面とに挟まれた空部において柱軸方向へ移動する可動子とを備え、前記可動子は第１電磁石と第２電磁石とを柱軸方向に離間させて平行状態で連結して成り、第１電磁石は、一方端部が第１磁極柱と第３磁極柱のいずれかの内側面に排他的に接触すると共に他方端部が第２磁極柱と第４磁極柱のいずれかの内側面に排他的に接触する第１コア及びこの第１コアの中央に巻回した第１コイルを有し、第２電磁石は、一方端部が第１磁極柱と第３磁極柱のいずれかの内側面に排他的に接触すると共に他方端部が第２磁極柱と第４磁極柱のいずれかの内側面に排他的に接触する第２コア及びこの第２コアの中央に巻回した第２コイルを有し、第１コイルと第２コイルとに対する電流の通電方向を切り換え又は無通電状態とするための電流制御手段を備えて成ることを特徴とするリニアー・アクチュエータ。
2. 正四辺形の各頂点において直立した磁極柱を有し、第１の対角関係にある第１及び第４磁極柱はＮ極であって、第２の対角関係にある第２及び第３磁極柱はＳ極であり、第１磁極柱の内側面と第２磁極柱の内側面とを含む第１面と第３磁極柱の内側面と第４磁極柱の内側面とを含む第２面とが平行に対向して成る着磁式ガイド枠と、第１面と第２面とに挟まれた空部において柱軸方向へ移動する可動子とを備え、前記可動子は第１電磁石と第２電磁石とを柱軸方向に離間させて平行状態で連結して成り、第１電磁石と第２電磁石とに対する電流の通電方向を切り換え又は無通電状態とするための電流制御手段を備え、第１面と第２面との距離をＤ、その距離方向の可動子１の厚みをＴ、可動子の柱軸方向の長さをＬ、旋回角をθとすると、Ｔ＜Ｄ＜（Ｌ^２＋Ｔ^２）^１／２が成立することを特徴とするリニアー・アクチュエータ。
3. 請求項１又は請求項２において、第１電磁石と第２電磁石とをスペーサを挟んで連結して成り、このスペーサに作用部を設けて成ることを特徴とするリニアー・アクチュエータ。

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