JP2006108615A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 磁束漏れを少なくして、高効率の電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】 電磁アクチュエータは、第１のコイル３１と、第１のコイル３１の中心軸上を移動する可動子２と、前記第１のコイル３１の上面、下面、および外周面を覆う第１の固定子１１と、可動子２をその可動区間の終端で固着ラッチする永久磁石１５とを備えている。第１の固定子１１に連続して、永久磁石１５からの磁束を制御する第２の固定子１２が設けられている。この第２の固定子１２を設けたことにより、固着ラッチ状態の可動子２を解放するとき、永久磁石１５に対して直接逆励磁することはなく、永久磁石１１が減磁しない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、近接する電子機器や磁性体部材へ悪影響を及ぼさない電磁アクチュエータに関する。

従来、永久磁石により吸引状態を保持する電磁アクチュエータとして、いくつかの構成の物が提案されている。

その一つの電磁アクチュエータは、図３８に示すように固定子１と可動子２とを有し、固定子１と可動子２はその対称軸を境にした断面が「日」の字状の磁気回路を形成している。日の字の２つの空間にそれぞれコイル３１、３２が設けられ、中央の線に相当する半径方向突出部１４に、磁化した永久磁石１５が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

図３８において、第１の空隙４１の空隙長が第２の空隙４２の空隙長よりも小さいために永久磁石１５が生成する磁束は第１の空隙４１を含む磁気回路に多く流れ、これにより左向きの磁気吸引力が可動子２に発生して可動子２を左のラッチ位置に固定することが出来る。ラッチを解除するときにはコイル３１、３２に電流を流し、第１の空隙４１の磁束を減じ、第２の空隙４２の磁束を増加させ、可動子２を左方向に移動させる駆動力を発生させる。

また別の電磁アクチュエータは、図３９に示すようにコイル３と前記コイル３の中心軸上を移動する可動子２と、前記コイル３の上面、下面、および外周面を覆うように設けた固定子１とを有している。永久磁石１５が前記固定子１と前記可動子２で囲まれた空隙に配置され、前記永久磁石１５が発生する磁界によって前記可動子２を前記固定子１に吸着させている（例えば、特許文献２参照）。

図３９において、ラッチを解除するときにはコイル３に電流を流し、永久磁石１５の磁束を減じ、可動子２に働く下向きの吸引力を減じればラッチが解除され、負荷により可動子２は上昇する。
特開平７−３７４６１号広報 特開２００２−２８９４３０号広報

前述した特許文献１に記載の電磁アクチュエータにおいて、コイル３１、３２が作る磁路中に永久磁石１５が設けられているため、ラッチ解除時に永久磁石１５を直接逆励磁する事になり、減磁する可能性があるという問題がある。

また、特許文献２に記載の電磁アクチュエータにおいて、永久磁石１５の発生する磁束がアクチュエータの外部に漏れ、近接する電子機器や磁性体部材に悪影響を及ぼす可能性があるという問題がある。

また、電磁アクチュエータは高効率であることが望まれており、作動時の電流は出来るだけ少なくしたいという要望がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、コイルの発生する磁束がラッチ解除時に永久磁石を逆励磁して減磁する可能性がなく、かつ、永久磁石の磁束もれを最小限にして、近接する電子機器や磁性体部材へ悪影響を及ぼさない電磁アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は、第１のコイルと、第１のコイルの中心軸に沿って移動する円筒状の可動子と、第１のコイルの上面に設けられた第１の板材と、第１のコイルの下面に設けられた第１の中空板材と、第１のコイルの外周面を覆う第１の円筒とを有する第１の固定子と、可動子を移動端部で固着する永久磁石と、第１の固定子に連続して設けられ、永久磁石の磁束を制御する第２の固定子と、を備えたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第２の固定子は第１の固定子の第１の中空板材に連続する第２の円筒と、第２の円筒の永久磁石側端部に設けられた第２の中空板材と、第２の円筒内に配置された内円筒とを有することを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、可動子はプランジャーと、プランジャーから半径方向外方に突出する突出板材とを有し、内円筒にこの突出板材を受ける受け部を設けたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、永久磁石は第１の固定子の第１の中空板材に設けられ、第２の固定子は永久磁石に当接するフランジ部を有する円筒体を有することを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、永久磁石は第１の固定子の第１の中空板材に設けられ、第２の固定子は永久磁石に当接する第３の中空板材を有することを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、永久磁石の近傍に、永久磁石の磁束をショートさせるショートリングが設けられていることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第１のコイルの中心に、第１の板材に連結されたポールピースを設けたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、ポールピースの長さは、第１のコイルの中心まで達する最長長さと、この最長長さから可動子のストロークの半分だけ短くした最小長さとの間に設定されたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、可動子の外径と、前記ポールピースの外径との差は、可動子の外径の±１５％以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、可動子の断面積と、前記ポールピースの断面積との差は、可動子の断面積の±１５％以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第１の板材のうち可動子の外径と、同一径の円筒状断面積は、可動子の断面積と同一か２倍以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第１のコイルの外周を覆う第１の円筒の断面積は、可動子の断面積と同一か２倍以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第１の中空板材の中空面の断面積と、可動子の断面積との差は、第１の中空板材の中空面の断面積の±１５％以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、前記第２の固定子のうち永久磁石の磁束に垂直な断面積と、永久磁石の断面積との差は、第２の固定子の断面積の±１５％以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、前記第１のコイルと第１の固定子との間のギャップは、３ｍｍ以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、前記第１の固定子の第１の中空板材の中空面と、可動子の外周面とのギャップは、３ｍｍから５ｍｍであることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、可動子の突出板材の断面積と、プランジャーの断面積との差は、突出板材の断面積の±１５％以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、可動子の突出板材の断面積と、第２円筒の受け部の内周面の断面積との差は、突出板材の断面積の±１５％以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、可動子のプランジャーの外周面と、第２の固定子との間のギャップは１ｍｍから５ｍｍであることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第１のコイルと同軸上に第２のコイルを設けたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第１のコイルと第２のコイルは半径方向に並んで配置されていることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第１のコイルと、第１のコイルの中心軸に沿って移動する円筒状の可動子と、第１のコイルの上面に設けられた第１の板材と、第１のコイルの下面に設けられた第１の中空板材と、第１のコイルの外周面を覆う第１の円筒とを有する第１の固定子と、前記可動子をその作動終端位置で前記第１の固定子に吸着して固着ラッチする永久磁石と、前記第１の固定子に連続して設けられ、前記永久磁石の発する磁束を制御する第２の固定子とを備え、前記永久磁石は、前記可動子が前記第１の固定子から離れて開放終端位置にあるとき、可動子の近傍に位置することを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、第２の固定子は第１の固定子の第１の中空板材に連続する第２の円筒と、第２の円筒の永久磁石側端部に設けられた第２の中空板材と、第２の円筒内に配置された内円筒とを有することを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、前記永久磁石は、前記可動子が前記第１の固定子から離れて開放終端位置にあるとき、可動子の開放終端側の端部近傍に配置されたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、可動子はプランジャーと、プランジャーから半径方向外方に突出する突出板材とを有し、内円筒にこの突出板材を受ける受け部を設けたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、前記可動子のプランジャーから半径方向外方に突出する突出部材の厚さと、前記永久磁石の厚さとの差は、突出部材の厚さの±１５％以内であることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、前記永久磁石は、前記可動子が前記第１の固定子から離れて開放終端位置にあるとき、可動子のプランジャーから半径方向外方に突出する突出部材の近傍に配置されたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、前記第１の固定子の第１の中空板材と前記第２の固定子の内円筒との間に空間が形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータである。

本発明は、前記第１の固定子の第１の中空板材と前記第２の固定子の内円筒との間の空間に、第２のコイルを設けたことを特徴とする電磁アクチュエータである。

（第１の実施の形態）
本発明による電磁アクチュエータの第１の実施の形態を図１乃至図７により説明する。

図１は本発明による電磁アクチュエータの断面図であってラッチ解除状態を示している。

電磁アクチュエータは、第１のコイル３１と、第１のコイル３１の中心軸上を移動する可動子２と、第１のコイルの上下面、外周及び内側に配置されて第１のコイル３１を保持し、前記可動子２とともに第１のコイル３１が発生する磁束を誘導するための磁気回路を構成する第１の固定子１１と、第１のコイル３１の同心上で可動子２より離れた位置に設けられ、その磁束が前記可動子２の移動方向と平行に着磁されたリング状の永久磁石１５と、前記第１の固定子１１に連結され、前記永久磁石１５の磁束を前記可動子２に誘導するための磁性材料からなる第２の固定子１２とを備えている。

第２の固定子１２の近傍には前記可動子２の外周の空隙に第１のコイル３１と同軸上に第２のコイル３２が設けられ、また図示していない駆動機構の作用により第２の固定子の内部を可動子２と同一方向にショートリング４が摺動するようになっている。

図１において、可動子２は磁性体で構成され、可動子２は可動子２の端部に取り付けられた非磁性の軸５を介して可動子２を下方に押し下げる負荷Ｗに接続されている。

第１の固定子１１は、全て磁性材料で構成されている。すなわち第１の固定子１１は第１のコイル３１の上端面を覆う板材（第１の板材）１１２と、第１の板材１１２に連結され、第１のコイル３１の中心近傍まで延びる凸型のポールピース１１１と、第１のコイル３１の外周を覆う円筒（第１の円筒）１１３と、第１のコイル３１の下端面を覆う中空板材（第１の中空板材）１１４とを有している。ポールピース１１１は、第１のコイル３１の中心まで達する長さを最長長さとし、この最長長さから可動子２のストロークＸの半分だけ短くした長さを最小長さとして、その間の所望長さに設定されている。

第２の固定子１２も、全て磁性材料で構成され、第１の固定子１１の第１の中空板材１１４に接続する円筒（第２の円筒）１２１と、円筒１２１に取り付けられた中空板材（第２の中空板材）１２２と、円筒１２１内に配置されその内面１２３ａが可動子２の外周にわずかな空隙を開けて近接する円筒（内円筒）１２３とを有し、永久磁石１５は前記中空板材１２２と円筒１２３の間に固定されている。

第１の固定子１１の第１の中空板材１１４と第２の固定子１２の内円筒１２３との間には、第２のコイル３２が可動子２を取り囲むように設けられている。

図１に示すように、高効率の電磁アクチュエータを実現するため、ポールピース１１１と可動子２の外径は同一となっており、ポールピース１１１のＡ−Ａ断面と可動子２のＢ−Ｂ断面それぞれの断面積もほぼ等しくなっている。

本明細書において「ほぼ等しい」とはいずれか一方の値に対して±１５％以内の差を指して言う事とする。第１の板材１１２の断面Ｃ−Ｃに沿った円筒断面積と円筒１１３の断面Ｄ−Ｄの断面積は、可動子２のＢ−Ｂ断面の断面積とほぼ等しいか２倍以下となっている。

第１の中空板材１１４の中空面Ｅ−Ｅの断面積はポールピース１１１のＡ−Ａ断面の断面積とほぼ等しくなっている。また、第１の中空板材１１４の内面と可動子２とのギャップＧ１は、ラッチ状態における永久磁石１５の磁束を効率的にポールピース１１１と可動子２の吸着面に集中させるため３〜５ｍｍが適当である。第２の円筒１２１のＦ−Ｆ断面における断面積と、第２の中空板材１２２のＧ−Ｇ断面に沿った円筒断面積と、内円筒１２３のＨ−Ｈ断面における断面積と、永久磁石１５の断面積は、可動子２のＢ−Ｂ断面における断面積とほぼ等しくなっている。内円筒１２３の対向面Ｊ−Ｊの面積は、可動子２がポールピース１１１に近接した状態で、可動子２のＢ−Ｂ断面における断面積とほぼ等しいかそれ以上とする。

第１のコイル３１の導体あるいは第２のコイル３２の導体と、それらを囲む周囲の磁性体１１２、１１３、１１４、１２１、１２３とのギャップＧ２は、それぞれのコイル３１、３２が発生する磁束を効率よく利用できるよう、３ｍｍ以下となっている。

次にこのような構成からなる実施の形態の作用について説明する。

図２に示すように、可動子２とポールピース１１１との間のギャップＸが０あるいは極めて小さいとき、永久磁石１５に発生する磁束は矢印６１のように第１の固定子１１と、第２の固定子１２と、可動子２との間に磁路を形成し、可動子２にポールピース１１１方向に吸引力Ｐが発生し、負荷Ｗに抗してラッチ状態となる。

図２の状態でショートリング４を永久磁石１５の近傍にスライドさせると、永久磁石１５が発生する磁束の一部が図３の矢印６２のようにバイパスされ、ポールピース１１１と可動子２の間の磁束が減少し、吸引力Ｐより負荷Ｗが勝って、可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

また、図２に示す状態で、図４に示すように、第１のコイル３１および第２のコイル３２のうち、一方あるいはその両方に永久磁石１５の磁束をうち消すように電流を流すと、第１のコイル３１が発生する矢印６３で示す磁束、および第２のコイル３２が発生する矢印６４で示す磁束により、可動子２、第１の固定子１１、および第２の固定子１２の中を通る永久磁石１５による磁束６１が減少し、可動子２に働いていた吸引力Ｐより負荷Ｗが勝り、可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

また、図５に示すように、可動子２がラッチ解除状態でストロークＸだけポールピース１１１から離れた状態では、可動子２と第１の中空板材１１４との間の空隙の方が可動子２とポールピース１１１との距離より小さいため、永久磁石１５の磁束は矢印６５の様に磁路を形成して可動子２に吸引力Ｐは発生しない。

ここで図６に示すように、第１のコイル３１に電流を流して永久磁石１５の磁束と同方向に磁束を発生させると、磁束は矢印６６の様に流れ、可動子２はポールピース１１１側へ吸着される。図７に示すように、可動子２がポールピース１１１に吸着完了した状態で、永久磁石１５の磁束は矢印６１の状態になり、第１のコイル３１の電流を切っても、図２に示すように永久磁石１５が発生する磁束により可動子２はポールピース１１１に吸着したままの状態、即ちラッチ状態を保つことが出来る。

以上のように本実施の形態によれば、いずれの状態においても永久磁石１５は、第１のコイル３１あるいは第２のコイル３２から発生する磁束により逆励磁されることがない。また、永久磁石１５、第１のコイル３１、および第２のコイル３２は、強磁性体製の第１の固定子１１、第２の固定子１２、および可動子２によりほぼ囲まれているため、磁束が漏れることはない。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図８乃至図１４により説明する。

図８乃至図１４に示す第２の実施の形態において、図１乃至図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。

図８乃至図１４において、可動子２は磁性体で構成され第１のコイル３１の中心軸上を移動するプランジャー２１と、負荷Ｗに接続された非磁性の軸５と反対側に設けられプランジャー２１から半径方向外方へ突出する磁性体の板材（突出板材）２２とを有している。

第２の固定子１２のうち、第２の円筒１２１と第２の中空板材１２２とは第１の実施の形態と同一構成であるが、内円筒１２３は段部をなす受け部１２４を有する２段円筒形状となっている。

すなわちラッチ状態において、可動子２の突出板材２２と内円筒１２３の受け部１２４とが接触するようになっている。

以上の構成で、例えば永久磁石１５のＮ極が上、Ｓ極が下を向くように配置されていたとすると、ポールピース１１１にはＳ極が、内円筒１２３の受け部１２４にはＮ極が現れ、ラッチ状態ではＳＮ２極で可動子２を吸引することになる。

図８乃至図１４において高効率の電磁アクチュエータを実現するため、ポールピース１１１とプランジャー２１の外径は同一であり、かつポールピース１１１のＡ−Ａ断面とプランジャー２１のＢ’−Ｂ’断面はそれぞれほぼ等しい断面積を有する。

第１の板材１１２の断面Ｃ−Ｃに沿った円筒断面積と、第１の円筒１１３の断面Ｄ−Ｄの断面積は、プランジャー２１のＢ’−Ｂ’断面の断面積とほぼ等しいか２倍以下となっている。第１の中空板材１１４の中空面Ｅ−Ｅの断面積は、ポールピース１１１のＡ−Ａ断面の断面積とほぼ等しくなっている。第２の円筒１２１のＦ−Ｆ断面における断面積と、第２の中空板材１２２のＧ−Ｇ断面に沿った円筒断面積と、内円筒１２３のＨ−Ｈ断面における断面積と、永久磁石１５の断面積と、内円筒１２３のＪ−Ｊ断面に沿った円筒断面積と、可動子２の板材２２のＫ−Ｋ断面に沿った円筒断面積と、突出板材２２と内円筒１２３の受け部１２４が接触する面積Ｑ−Ｑは、プランジャー２１のＢ−Ｂ断面における断面積とほぼ等しくなっている。

また、第1の中空板材１１４の内面と可動子２とのギャップＧ１と、プランジャー２１と内円筒１２３とのギャップＧ３と、可動子２の突出板材２２と内円筒１２３のギャップＧ４は、ラッチ状態における永久磁石１５の磁束を効率的にポールピース１１１とプランジャー２１の間と可動子２の突出板材２２と内円筒１２３の受け部１２４の間に収集させるため、ギャップＧ１は３〜５ｍｍ、ギャップＧ３とギャップＧ４は１〜５ｍｍとなっている。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図９に示すように、プランジャー２１とポールピース１１１との間、および可動子２の突出板材２２と内円筒１２３の受け部１２４との間のギャップＸが０あるいは極めて小さいとき、永久磁石１５が発生する磁束は矢印７１に示すように第１の固定子１１と、第２の固定子１２と、可動子２に磁路を形成し、可動子２にポールピース１１１方向に吸引力Ｐが発生し、負荷Ｗに抗してラッチ状態となる。

また、図９に示す状態でショートリング４を永久磁石１５の近傍にスライドさせると、永久磁石１５が発生する磁束の一部が図１０の矢印７２のようにバイパスされ、ポールピース１１１とプランジャー２１の間、および可動子２の突出板材２２と内円筒１２３の受け部１２４との間の磁束が減少し、吸引力Ｐより負荷Ｗが勝り可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

また、図９に示す状態で、図１１に示すように第１のコイル３１および第２のコイル３２のうち一方、あるいはその両方に永久磁石１５の磁束をうち消すように電流を流すと、第１のコイル３１が発生する矢印７３で示す磁束や、第２のコイル３２が発生する矢印７４で示す磁束により、可動子２、第１の固定子１１、および第２の固定子１２の中を通る永久磁石の磁束が減少し、可動子２に働いていた吸引力Ｐより負荷Ｗが勝り可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

また、図１２に示すように、プランジャー２１がラッチ解除状態でストロークＸだけポールピース１１１から離れた状態では、プランジャー２１と第1の中空板材１１４および内円筒１２３との空隙の方が、プランジャー２１とポールピース１１１との間、または可動子２の突出板材２２と内円筒１２３の受け部１２４との間の距離より小さいため、永久磁石１５の磁束は主に矢印７５の様に磁路を形成するため可動子２に吸引力Ｐは発生しない。

ここで図１３に示すように、第１のコイル３１に電流を流して永久磁石１５の磁束と同方向の磁束を発生させると、磁束は矢印７６の様に流れ、可動子２はポールピース１１１へと吸着される。図１４に示すように、可動子２がポールピース１１１および内円筒１２３の受け部１２４に吸着完了した状態で第１のコイル３１の電流を切っても、図９のように永久磁石１５により、可動子２はポールピース１１１と内円筒１２３の受け部１２４に吸着されたままの状態、即ちラッチ状態を保つことが出来る。

以上のように本実施の形態によれば、いずれの状態においても永久磁石１５は、第１のコイル３１あるいは第２のコイル３２から発生する磁束により逆励磁されることがない。また、永久磁石１５、第１のコイル３１、および第２のコイル３２は強磁性体製の第１の固定子１１、第２の固定子１２、および可動子２でほぼ囲まれているため、磁束が漏れることはない。さらに、ラッチ時には永久磁石１５のＳＮ２極で可動子２を吸引するため、少ない永久磁石でラッチ力を確保できる。

（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図１５乃至図２１により説明する。図１５乃至図２１において、図１乃至図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。

図１５乃至図２１において、永久磁石１５は第１の固定子１１の第1の中空板材１１４に取り付けられている。そして、第２の固定子１２は、円筒体１２５を有し、この円筒体１２５は永久磁石１５に当接するフランジ１２５ｂを有している。円筒体１２５の内面１２５ａは、可動子２の外周にわずかな空隙を開けて近接している。第２のコイル３２は第２の固定子１２の円筒体１２５内部に配置されている。またショートリング４が、円筒体１２５のフランジ１２５ｂ付近から永久磁石１５の外周付近まで摺動可能に設けられている。

図１５乃至図２１に示すように、高効率の電磁アクチュエータを実現するため、ポールピース１１１と可動子２の外径は同一であり、かつポールピース１１１のＡ−Ａ断面と、可動子２のＢ−Ｂ断面はそれぞれほぼ等しい断面積を有する。

第1の板材１１２の断面Ｃ−Ｃに沿った円筒断面積と、第1の円筒１１３の断面Ｄ−Ｄの断面積は、可動子２のＢ−Ｂ断面の断面積とほぼ等しいか、２倍以下となっている。第1の中空板材１１４の中空面Ｅ−Ｅの断面積は、ポールピース１１１のＡ−Ａ断面の断面積とほぼ等しくなっている。円筒体１２５のＦ−Ｆ断面に沿った円筒断面積は、永久磁石１５の断面積とほぼ等しくなっている。円筒体１２５の内面１２５ａと可動子２の対向面Ｊ−Ｊの断面積は、可動子２がポールピース１１１に近接した状態で、可動子２のＢ−Ｂ断面における断面積とほぼ等しいかそれ以上となっている。

また、第1の中空板材１１４の内面と可動子２とのギャップＧ１は、ラッチ状態における永久磁石１５の磁束を効率的にポールピース１１１と可動子２の吸着面に集中させるため３〜５ｍｍとなっている。第1の中空板材１１４の外径、永久磁石１５の外径、および円筒体１２５のフランジ１２５ｂの外径は互いに同一となっており、永久磁石１５と第1の中空板材１１４の内径差Ｇ５は３ｍｍ以上となっている。

第１のコイル３１の導体と周囲の磁性体１１２、１１３、１１４との間隔は、第１のコイル３１が発生する磁束を効率よく利用できるよう、３ｍｍ以下となっている。また第２のコイル３２とフランジ１２５ｂを有する円筒体１２５との間隔は、第２のコイル３２が発生する磁束を効率よく利用できるよう、径方向、軸方向とも３ｍｍ以下となっている。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図１６に示すように、プランジャー２１とポールピース１１１との間のギャップＸが０あるいは極めて小さいとき、永久磁石１５が発生する磁束は矢印８１に示すように、第１の固定子１１と、第２の固定子１２と、可動子２に磁路を形成し、可動子２にポールピース１１１方向に吸引力Ｐが発生し、負荷Ｗに抗してラッチ状態となっている。

また、図１６に示す状態でショートリング４を永久磁石１５の近傍にスライドさせると、永久磁石１５が発生する磁束の一部が図１７の矢印８２のようにバイパスされ、ポールピース１１１と可動子２の間の磁束が減少し、吸引力Ｐより負荷Ｗが勝り、可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

また、図１６の状態で、図１８に示すように第１のコイル３１および第２のコイル３２のうち一方、あるいはその両方に永久磁石１５の磁束をうち消すように電流を流すと、第１のコイル３１が発生する矢印８３で示す磁束、および第２のコイル３２が発生する矢印８４で示す磁束により、可動子２、第１の固定子１１、および第２の固定子１２の中を通る永久磁石の磁束が減少し、可動子２に働いていた吸引力Ｐより負荷Ｗが勝り、可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

また、図１９に示すように、可動子２がラッチ解除状態でストロークＸだけポールピース１１１から離れた状態では、可動子２と第1の中空板材１１４との空隙の方が、可動子２とポールピース１１１との間の距離より小さいため、永久磁石１５の磁束は矢印８５の様に磁路を形成し、このため可動子２に吸引力Ｐは発生しない。

図２０に示すように、第１のコイル３１に電流を流して永久磁石１５の磁束と同方向の磁束を発生させると、磁束は矢印８６の様に流れ、可動子２はポールピース１１１へと吸着される。図２１に示すように、可動子２がポールピース１１１に吸着完了した状態で第１のコイル３１の電流を切っても、図１６に示すように永久磁石１５が発生する磁束により可動子２はポールピース１１１に吸着したままの状態、即ちラッチ状態を保つことが出来る。

以上のように本実施の形態によれば、いずれの状態においても永久磁石１５は、第１のコイル３１あるいは第２のコイル３２から発生する磁束によって逆励磁されることがない。また、永久磁石１５を電磁アクチュエータの最外周に配置したことにより、磁束密度の小さい安価な磁石を使用でき、このため近年の高性能な磁石に代えて、安価な電磁アクチュエータを提供できる。

（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を図２２乃至図２８により説明する。図２２乃至図２８において、図１乃至図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。

図２２乃至図２８において、可動子２は実施例２のものと同一の構成を有している。すなわち可動子２は磁性体で構成され第１のコイル３１の中心軸上を移動するプランジャー２１と、負荷Ｗに接続された非磁性の軸５と反対側に設けられプランジャー２１から半径方向へ突出する磁性体の板材（突出板材）２２とを有している。第２の固定子１２は中空板材（第３の中空板材）１２６のみからなり、永久磁石１５は、第１の固定子１１の中空板材１１４と第２の固定子１２の第３の中空板材１２６との間に挟まれている。第３の中空板材１２６は永久磁石１５の下側に現れる磁極から発せられる磁束を調整し、可動子２の突出板材２２へ整えて流すように作用する。第２のコイル３２は第１の固定子１１の外側に配置され、ショートリング４が第３の中空板材１２６付近から永久磁石１５の外周付近までに摺動可能に設けられている。

図２２乃至図２８において、例えば永久磁石１５のＳ極が上、Ｎ極が下を向くように配置されていたとすると、ポールピース１１１にはＳ極が、中空板材１２６の下側にはＮ極が現れ、ラッチ状態ではＳＮ２極で可動子２を吸引することになる。

図２２乃至図２８に示すように、高効率の電磁アクチュエータを実現するため、ポールピース１１１とプランジャー２１の外径は同一となっており、ポールピース１１１のＡ−Ａ断面と、プランジャー２１のＢ’−Ｂ’断面はそれぞれほぼ等しい断面積を有する。また板材１１２の断面Ｃ−Ｃに沿った円筒断面積と、円筒１１３の断面Ｄ−Ｄの断面積は、プランジャー２１のＢ’−Ｂ’断面の断面積とほぼ等しいか、２倍以下となっている。第1の中空板材１１４の中空面Ｅ−Ｅの断面積は、ポールピース１１１のＡ−Ａ断面の断面積とほぼ等しくなっている。第３の円筒１２６のＦ−Ｆ断面に沿った円筒断面積と、可動子２の突出板材２２のＧ−Ｇ断面に沿った円筒断面積と、突出板材２２と第３の中空板材１２６が接触する面積Ｈ−Ｈは、永久磁石１５の断面積とほぼ等しくなっている。また、第1の中空板材１１４の中空面とプランジャー２１とのギャップＧ１と、第３の中空板材１２６の中空面とプランジャー２１とのギャップＧ３は、ラッチ状態における永久磁石１５の磁束を効率的にポールピース１１１とプランジャー２１の吸着面および第３の中空板材１２６と可動子２の突出板材２２の接触面に集中させるため、Ｇ１は３〜５ｍｍ、Ｇ３は１〜５ｍｍとなっている。さらに第３の中空板材１１４の外径と永久磁石１５の外径と、円筒１２５のフランジの外径は同一となっている。永久磁石１５の内径は第1の中空板材１１４の内径より３ｍｍ以上大きくなっている。

第１のコイル３１および第２のコイル３２の導体と、周囲の磁性体１１２、１１３、１１４、１２６との間隔は、それぞれのコイル３１、３２が発生する磁束を効率よく利用できるよう、３ｍｍ以下となっている。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

図２３に示すように、プランジャー２１とポールピース１１１との間のギャップＸが０あるいは極めて小さいとき、永久磁石１５が発生する磁束は矢印９１に示すように第１の固定子１１と、第２の固定子１２と、可動子２に磁路を形成し、可動子２にポールピース１１１方向に吸引力Ｐが発生し、負荷Ｗに抗してラッチ状態となっている。

また、図２３に示す状態でショートリング４を永久磁石１５の近傍にスライドさせると、永久磁石１５が発生する磁束の一部が図３３の矢印９２のようにバイパスされる。このときポールピース１１１と可動子２の間の磁束が減少し、吸引力Ｐより負荷Ｗが勝り、可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

また、図２３の状態で、図２５に示すように第１のコイル３１および第２のコイル３２のうち一方、あるいはその両方に永久磁石１５の磁束をうち消すように電流を流すと、第１のコイル３１が発生する矢印９３で示す磁束、および第２のコイル３２が発生する矢印９４で示す磁束により、可動子２、第１の固定子１１、および第２の固定子１２の中を通る永久磁石の磁束が減少し、可動子２に働いていた吸引力Ｐより負荷Ｗが勝り、可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

また、図２６に示すように、可動子２がラッチ解除状態となってストロークＸだけポールピース１１１から離れた状態では、プランジャー２１と第1の中空板材１１４や第３の中空板材１２６の空隙の方が、プランジャー２１とポールピース１１１や可動子２の突出板材２２と第３の中空板材１２６との距離より小さいため、永久磁石１５の磁束は矢印９５の様に磁路を形成し、このため可動子２に吸引力Ｐは発生しない。図２７に示すように、第１のコイル３１に電流を流して永久磁石１５の磁束と同方向の磁束を発生させると、磁束は矢印９６の様に流れ、可動子２はポールピース１１１へと吸着される。図２８に示すように可動子２がポールピース１１１に吸着完了した状態で第１のコイル３１の電流を切っても、図２３のように永久磁石１５の発生する磁束で可動子２はポールピース１１１に吸着したままの状態、即ちラッチ状態を保つことが出来る。

以上のように本実施の形態によれば、いずれの状態においても永久磁石１５は、第１のコイル３１あるいは第２のコイル３２から発生する磁束によって逆励磁されることがない。また、永久磁石１５を電磁アクチュエータの最外周に配置したことにより、磁束密度の小さい安価な磁石を使用でき、このため近年の高性能な磁石に代えて、安価な電磁アクチュエータを提供できる。さらに、ラッチ時には永久磁石１５のＳＮ２極で可動子２を吸引するため、少ない永久磁石でラッチ力を確保できる。

（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態を図２９により説明する。第５の実施の形態はコイルの配置を入れ替えたものであり、他は上述した第１の実施の形態〜第４の実施の形態と同一である。

第１〜第４の実施の形態において、第２のコイル３２を省略し、第１のコイル３１に流す電流方向を切替える事により電磁アクチュエータを作動させることが出来る。

また、図２９に示すように、第２のコイル３２を第１のコイル３１の外周部分に設けてもよい。図２９において、可動子２をポールピース１１１へ吸引するときは第１のコイル３１のみか、第１と第２のコイル３１、３２の両方かに電流を流す。一方、可動子２の永久磁石１５によるラッチを解除するときは、第１のコイル３１か第２のコイル３２かあるいはその両方に電流をながして、電磁アクチュエータを作動させる。

（第６の実施の形態）
次に本発明の第６の実施の形態を図３０乃至図３３により説明する。図３０乃至図３３に示す第６の実施の形態において、図１乃至図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。

図３０は本発明の第６の実施の形態を示す電磁アクチュエータの断面図であって、開放状態を示している。

電磁アクチュエータは、第１のコイル３１と、第１のコイル３１の中心軸上を移動する可動子２と、第１のコイル３１の上下面、外周及び内側に配置され、前記可動子２とともに第１のコイル３１が発生する磁束を誘導する磁気回路を構成する第１の固定子１１と、第１のコイル３１の同心上に第１のコイル３１から所定距離をおいて設けられ、磁束が前記可動子２の移動方向と平行に着磁されたリング状の永久磁石１５と、前記第１の固定子１１に連続し、前記永久磁石１５の磁束を前記可動子２に誘導する磁性材料で構成された第２の固定子１２と、前記第２の固定子１２内であって前記可動子２の外周に設けられた第２のコイル３２とを備えている。

このうち可動子２は磁性体で構成され、可動子２の端部に取り付けられた非磁性の軸５により駆動される。

また第１の固定子１１は、全て磁性材料で構成され、第１のコイル３１の中心近傍より上側から上端面まで設けられた凸型のポールピース１１１と、第１のコイル３１の上端面を覆う第１の板材１１２と、第１のコイル３１の外周を覆う第１の円筒１１３と、第１のコイル３１の下端面を覆う第１の中空板材１１４とを有している。

第２の固定子１２も、全て磁性材料で構成され、第１の固定子１１の第１の中空板材１１４に接続する第２の円筒１２１と、第２の円筒１２１に取り付けられた第２の中空板材１２２と、その内面１２３ａが可動子２の外周にわずかな空隙を開けて近接する内円筒１２３とを有している。永久磁石１５は第２の中空板材１２２と内円筒１２３の間に固定されている。

第１の固定子１１の第１の中空板材１１４と第２の固定子１２２の内円筒１２３との間には第２のコイル３２が可動子２を取り囲むように設けられている。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図３０に示すように、可動子２とポールピース１１１が離れていて、可動子２の下側の端面近傍に永久磁石１５が配置されていると、永久磁石１５が発生する磁束は磁気抵抗の少ない磁性体である可動子２の中を矢印６２のように通る。このとき、磁石１５により作用する上向きと下向きの磁気吸引力７１、７２が平衡して可動子２はポールピース１１１とのギャップがＸとなる位置で保持される。

次に図３０の状態で第１のコイル３１に電流を流し、図３１の矢印６１のように磁束を発生させる。この場合、可動子２に第１のコイル３１の電流の大きさに応じた上向きの力７３が作用し、可動子２が上昇し始める。可動子２が上昇すると、永久磁石１５により可動子２に作用している上向きと下向きの磁気吸引力７１、７２の平衡状態が崩れ、下向きの磁気吸引力７２が可動子２の上昇量に応じて急激に大きくなり、一定上昇量で飽和し、それ以上上昇すると急激に減少する。

この間、可動子２の上昇量は、極めて微少となる。上向きの吸引力７３が永久磁石１５により生じる下向きの磁気吸引力７２の飽和した値を上回ると、可動子２はポールピース１１１とのギャップＸが０になるまで上昇する（図３２）。

図３２は可動子２とポールピース１１１のギャップＸが０になり、可動子２がポールピース１１１に吸着している状態を示している。この状態で永久磁石１５が発生する磁束は主に矢印６３のように、内円筒１２３の内面から可動子２の外面に入り上面からポールピース１１１の端面に入った後に第１の固定子１１の第１の板材１１２、第１の円筒１１３、第１の中空板材１１４、第２の固定子１２の第２の円筒１２１、第２の中空板材１２２を通った後に再び永久磁石１５に戻る経路をたどる。永久磁石１５の吸引力７４は可動子２の端面に作用するため、第１のコイル３１の電流を切っても、可動子２はポールピース１１１に吸着したままの状態、即ちラッチ状態を保つことができる。

次に図３２に示す状態から図３３に示すように可動子２の軸５に負荷Ｗを作用させ、第２のコイル３２に矢印６３で示すような永久磁石１５の磁束をうち消すように電流を流す。このとき第２のコイル３２が発生する矢印６４で示す磁束により、可動子２、第１の固定子１１、および第２の固定子１２の中を通る永久磁石１５の磁束が減少し、可動子２に働いていた吸引力Ｐに比べて負荷Ｗが勝り可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

以上のように本実施の形態によれば、いずれの状態においても、永久磁石１５が第１のコイル３１あるいは第２のコイル３２に発生する磁束により逆励磁されることはない。また、永久磁石１５、および第１のコイル３１、第２のコイル３２が、強磁性体製の第１の固定子１１、第２の固定子１２、および可動子２により囲まれているため、磁束が漏れることはない。また、それぞれ独立した第１のコイル３１および第２のコイル３２に個別に電流を印可して可動子２を作動させるため、単純な電源により可動子２を作動させることができ、この作動方向を高速度に切り換える事も容易に行える。また、アクチュエータを解放状態で可動子２の近傍に永久磁石１５を配置したので、可動子２との間で回路を作る永久磁石１５の磁束により、可動子２に働く電磁吸引力を平衡状態に保つことができ、これにより可動子２がポールピース１１１とギャップＸを開けた状態で保持される。

以上のように電磁アクチュエータは、第１のコイル３１と第１のコイル３１の中心軸上を移動する可動子２と、第１のコイル３１の上面、下面、および外周面に設けた第１の固定子１１と、可動子２をその作動終端位置で前記第１の固定子１１に吸着して固着ラッチする永久磁石１５とを備えている。永久磁石１５は、可動子２が第１の固定子１１から離れて開放終端位置にある状態で可動子２の近傍に配置されている。このため開放終端位置に有る可動子２を永久磁石１５の磁力で固着することができる。また、作動終端位置に有る可動子２を解放するとき、永久磁石１５に直接逆励磁せず前記永久磁石１５が減磁することはなく、また、永久磁石１５や第１のコイル３１による磁束漏れを少なくすることが出来る。

（第７の実施の形態）
次に本発明の第７の実施の形態を図３４乃至図３７により説明する。図３４乃至図３７に示す第７の実施の形態において、図１乃至図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。

図３４は本発明の第７の実施の形態を示す電磁アクチュエータの断面図であって、開放状態を示している。

可動子２は磁性体で構成され、第１のコイル３１の中心軸上を移動する磁性体からなるプランジャー２１と、プランジャー２１のうち軸５と反対側に設けられ、プランジャー２１から半径方向外方に突出する突出板材２５とを有している。突出板材２２の厚さと、永久磁石１５の厚さとの差は、突出板材２５の厚さの±１５％以内となっている。

第２の固定子１２のうち、第２の円筒１２１と第２の中空板材１２２は第１の実施の形態と同一の構成を有しているが、内円筒１２３は段部をなす受け部１２４を有する２段円筒形状となっている。

可動子２のプランジャー２１とポールピース１１１が接触すると、可動子２の突出板材２２と内円筒１２３の受け部１２４とが接触するようになっている。

また永久磁石１５は、たとえばＮ極が上、Ｓ極が下を向くように配置されている。この場合、可動子２の突出板材２２が磁石１５から離れているとき、ポールピース１１１にはＳ極が、円筒１２３の受け部１２４にはＮ極が現れ、可動子２の突出板材２２が磁石１５近傍にあってラッチ状態ではＳ極とＮ極によって可動子２を吸引することになる。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

図３４において、可動子２のプランジャー２１がポールピース１１１と離れていて、可動子２の突出板材２２が永久磁石１５の近傍に有る。このとき、永久磁石１５が発生する磁束は、磁気抵抗の少ない磁性体からなる可動子２の突出板材１１の中を矢印６２に示すように通り、可動子２は磁石１５により作用する上向きと下向きの磁気吸引力７１、７２が平衡してポールピース１１１とのギャップがＸとなる位置で保持される。

図３４に示す状態で第１のコイル３１に電流を流し、図３５の矢印６１に示すように磁束を発生させる。このとき、可動子２に第１のコイル３１の電流の大きさに応じた上向きの力７３が作用し、可動子２が上昇し始める。可動子２が上昇すると、永久磁石１５により可動子２に作用している上向きと下向きの磁気吸引力７１、７２の平衡状態が崩れ、下向きの磁気吸引力７２が可動子２の上昇量に応じて急激に大きくなり、一定上昇量で飽和し、それ以上上昇すると急激に減少する。

この間、可動子２の上昇量は、極めて微小である。上向きの吸引力７３が永久磁石１５により生じる下向きの磁気吸引力７２の飽和した値を上回ると、可動子２はポールピース１１１とのギャップＸが０になるまで上昇する（図３６）。

図３６は可動子２とポールピース１１１のギャップＸが０になり、プランジャー２１がポールピース１１１に吸着している状態を示している。この状態で永久磁石１５が発生する磁束は主に矢印６３のように内円筒１２３の受け部１２４から可動子２の突出板材２２に入りプランジャー２１からポールピース１１１の端面に入った後に第１の固定子１１の第１の板材１１２、第１の円筒１１３、第１の中空板材１１４、第２の固定子１２の第２の円筒１２１、第２の中空板材１２２を通った後に再び永久磁石１５に戻る経路をたどる。永久磁石１５の吸引力７４はプランジャー２１の端面と突出板材２２と受け部１２４の接触面に作用するため、第１のコイル３１の電流を切っても、プランジャー２１はポールピース１１１に、可動子２の板材２２は円筒１２３の受け部１２４にそれぞれ吸着したままの状態を保持できる。

次に、図３６に示す状態から図３７のように可動子２の軸５に負荷Ｗを作用させ、第２のコイル３２に矢印６３で示すような永久磁石１５の磁束をうち消すように電流を流す。このとき、第２のコイル３２が発生する矢印６４で示す磁束により、可動子２、第１の固定子１１、および第２の固定子１２の中を通る永久磁石１５の磁束が減少し、可動子２に働いていた吸引力Ｐに比べて負荷Ｗが勝り可動子２のラッチ状態が解除され可動子２が下降する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、いずれの状態においても、永久磁石１５が第１のコイル３１あるいは第２のコイル３２に発生する磁束により逆励磁されることはない。また、永久磁石１５、及び第１のコイル３１、第２のコイル３２が、強磁性体製の第１の固定子１１、第２の固定子１２、および可動子２でほぼ囲まれているため、磁束が漏れることはない。また、それぞれ独立した第１のコイル３１、および第２のコイル３２に個別に電流を印可して可動子２を作動させるため、単純な電源により可動子を作動させることができ、この作動方向を高速度に切り換える事も容易に行える。また、アクチュエータを開放状態で可動子２の近傍に永久磁石１５を配置したので、可動子２との間で回路を作る永久磁石１５の磁束により、可動子２に働く電磁吸引力を平衡状態に保つことができる。これにより可動子２がポールピース１１１とギャップＸを開けた状態で保持される。

本発明による電磁アクチュエータの第１の実施の形態を説明する断面図。 本発明の第１の実施の形態において、可動子が永久磁石により固着ラッチされた状態を説明する図。 本発明の第１の実施の形態において、ショートリングによりラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明の第１の実施の形態において、第１および第２のコイルに通電してラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明の第１の実施の形態において、ラッチ解除状態の電磁アクチュエータの状態を説明する図。 本発明の第１の実施の形態において、第１のコイルに通電してラッチ解除状態の可動子がポールピースに吸引される時の作用を説明する図。 本発明の第１の実施の形態において、第１のコイルに通電してラッチ解除状態の可動子がポールピースに吸引されてラッチされる時の作用を説明する図。 本発明による電磁アクチュエータの第２の実施の形態を説明する断面図。 本発明の第２の実施の形態において、可動子が永久磁石により固着ラッチされた状態を説明する図。 本発明の第２の実施の形態において、ショートリングによりラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明の第２の実施の形態において、第１および第２のコイルに通電してラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明の第２の実施の形態において、ラッチ解除状態の電磁アクチュエータの状態を説明する図。 本発明の第２の実施の形態において、第１のコイルに通電してラッチ解除状態の可動子がポールピースに吸引される時の作用を説明する図。 本発明の第２の実施の形態において、第１のコイルに通電してラッチ解除状態の可動子がポールピースに吸引されてラッチされる時の作用を説明する図。 本発明による電磁アクチュエータの第３の実施の形態を説明する断面図。 本発明の第３の実施の形態において、可動子が永久磁石により固着ラッチされた状態を説明する図。 本発明の第３の実施の形態において、ショートリングによりラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明の第３の実施の形態において、第１および第２のコイルに通電してラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明の第３の実施の形態において、ラッチ解除状態の電磁アクチュエータの状態を説明する図。 本発明の第３の実施の形態において、第１のコイルに通電してラッチ解除状態の可動子がポールピースに吸引される時の作用を説明する図。 本発明の第３の実施の形態において、第１のコイルに通電してラッチ解除状態の可動子がポールピースに吸引されてラッチされる時の作用を説明する図。 本発明による電磁アクチュエータの第４の実施の形態を説明する断面図。 本発明の第４の実施の形態において、可動子が永久磁石により固着ラッチされた状態を説明する図。 本発明の第４の実施の形態において、ショートリングによりラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明の第４の実施の形態において、第１および第２のコイルに通電してラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明の第４の実施の形態において、ラッチ解除状態の電磁アクチュエータの状態を説明する図。 本発明の第４の実施の形態において、第１のコイルに通電してラッチ解除状態の可動子がポールピースに吸引される時の作用を説明する図。 本発明の第４の実施の形態において、第１のコイルに通電してラッチ解除状態の可動子がポールピースに吸引されてラッチされる時の作用を説明する図。 本発明による電磁アクチュエータの第５の実施の形態を説明する断面図。 本発明による電磁アクチュエータの第６の実施の形態を説明する断面図。 本発明の第６の実施の形態において、第１のコイルに通電して可動子がポールピースに吸引される時の作用を説明する図。 本発明の第６の実施の形態において、第１のコイルに通電して可動子が作動し、ポールピースに吸着完了した時の状態を説明する図。 本発明の第６の実施の形態において、第２のコイルに通電してラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 本発明による電磁アクチュエータの第７の実施の形態を説明する断面図。 本発明の第７の実施の形態において、第１のコイルに通電して可動子がポールピースに吸引される時の作用を説明する図。 本発明の第７の実施の形態において、第１のコイルに通電して可動子が作動し、ポールピースに吸着完了した時の状態を説明する図。 本発明の第７の実施の形態において、第２のコイルに通電してラッチ状態が解除される時の作用を説明する図。 従来の電磁アクチュエータを説明する断面図。 従来の電磁アクチュエータを説明する断面図。

符号の説明

１ 固定子
２ 可動子
１１ 第１の固定子
１２ 第２の固定子
１５ 永久磁石
２１ プランジャー
２２ 板材
３１ 第１のコイル
３２ 第２のコイル
４１ 空隙
４２ 空隙
１１１ ポールピース
１１２ 板材
１１３ 円筒
１１４ 中空板材
１２１ 円筒
１２２ 中空板材
１２３ 円筒
１２４ 受け部
１２５ 円筒体
１２６ 中空板材

Claims (29)

1. 第１のコイルと、
   第１のコイルの中心軸に沿って移動する円筒状の可動子と、
   第１のコイルの上面に設けられた第１の板材と、第１のコイルの下面に設けられた第１の中空板材と、第１のコイルの外周面を覆う第１の円筒とを有する第１の固定子と、
   可動子を移動端部で固着する永久磁石と、
   第１の固定子に連続して設けられ、永久磁石の磁束を制御する第２の固定子と、を備えたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 第２の固定子は第１の固定子の第１の中空板材に連続する第２の円筒と、第２の円筒の永久磁石側端部に設けられた第２の中空板材と、第２の円筒内に配置された内円筒とを有することを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
3. 可動子はプランジャーと、プランジャーから半径方向外方に突出する突出板材とを有し、内円筒にこの突出板材を受ける受け部を設けたことを特徴とする請求項２記載の電磁アクチュエータ。
4. 永久磁石は第１の固定子の第１の中空板材に設けられ、第２の固定子は永久磁石に当接するフランジ部を有する円筒体を有することを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
5. 永久磁石は第１の固定子の第１の中空板材に設けられ、第２の固定子は永久磁石に当接する第３の中空板材を有することを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
6. 永久磁石の近傍に、永久磁石の磁束をショートさせるショートリングが設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の電磁アクチュエータ。
7. 第１のコイルの中心に、第１の板材に連結されたポールピースを設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
8. ポールピースの長さは、第１のコイルの中心まで達する最長長さと、この最長長さから可動子のストロークの半分だけ短くした最小長さとの間に設定されたことを特徴とする請求項７に記載の電磁アクチュエータ。
9. 可動子の外径と、前記ポールピースの外径との差は、可動子の外径の±１５％以内であることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
10. 可動子の断面積と、前記ポールピースの断面積との差は、可動子の断面積の±１５％以内であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
11. 第１の板材のうち可動子の外径と、同一径の円筒状断面積は、可動子の断面積と同一か２倍以内であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
12. 第１のコイルの外周を覆う第１の円筒の断面積は、可動子の断面積と同一か２倍以内であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
13. 第１の中空板材の中空面の断面積と、可動子の断面積との差は、第１の中空板材の中空面の断面積の±１５％以内であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
14. 前記第２の固定子のうち永久磁石の磁束に垂直な断面積と、永久磁石の断面積との差は、第２の固定子の断面積の±１５％以内であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
15. 前記第１のコイルと第１の固定子との間のギャップは、３ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
16. 前記第１の固定子の第１の中空板材の中空面と、可動子の外周面とのギャップは、３ｍｍから５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
17. 可動子の突出板材の断面積と、プランジャーの断面積との差は、突出板材の断面積の±１５％以内であることを特徴とする請求項３乃至１６のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
18. 可動子の突出板材の断面積と、第２円筒の受け部の内周面の断面積との差は、突出板材の断面積の±１５％以内であることを特徴とする請求項３乃至１７のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
19. 可動子のプランジャーの外周面と、第２の固定子との間のギャップは１ｍｍから５ｍｍであることを特徴とする請求項３乃至１８のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
20. 第１のコイルと同軸上に第２のコイルを設けたことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
21. 第１のコイルと第２のコイルは半径方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の電磁アクチュエータ。
22. 第１のコイルと、
    第１のコイルの中心軸に沿って移動する円筒状の可動子と、
    第１のコイルの上面に設けられた第１の板材と、第１のコイルの下面に設けられた第１の中空板材と、第１のコイルの外周面を覆う第１の円筒とを有する第１の固定子と、
    前記可動子をその作動終端位置で前記第１の固定子に吸着して固着ラッチする永久磁石と、
    前記第１の固定子に連続して設けられ、前記永久磁石の発する磁束を制御する第２の固定子とを備え、
    前記永久磁石は、前記可動子が前記第１の固定子から離れて開放終端位置にあるとき、可動子の近傍に位置することを特徴とする電磁アクチュエータ。
23. 第２の固定子は第１の固定子の第１の中空板材に連続する第２の円筒と、第２の円筒の永久磁石側端部に設けられた第２の中空板材と、第２の円筒内に配置された内円筒とを有することを特徴とする請求項２２記載の電磁アクチュエータ。
24. 前記永久磁石は、前記可動子が前記第１の固定子から離れて開放終端位置にあるとき、可動子の開放終端側の端部近傍に配置されたことを特徴とする請求項２２記載の電磁アクチュエータ。
25. 可動子はプランジャーと、プランジャーから半径方向外方に突出する突出板材とを有し、内円筒にこの突出板材を受ける受け部を設けたことを特徴とする請求項２２記載の電磁アクチュエータ。
26. 前記可動子のプランジャーから半径方向外方に突出する突出部材の厚さと、前記永久磁石の厚さとの差は、突出部材の厚さの±１５％以内であることを特徴とする請求項２５記載の電磁アクチュエータ。
27. 前記永久磁石は、前記可動子が前記第１の固定子から離れて開放終端位置にあるとき、可動子のプランジャーから半径方向外方に突出する突出部材の近傍に配置されたことを特徴とする請求項２５または２６のいずれか記載の電磁アクチュエータ。
28. 前記第１の固定子の第１の中空板材と前記第２の固定子の内円筒との間に空間が形成されていることを特徴とする請求項２２乃至２７のいずれか記載の電磁アクチュエータ。
29. 前記第１の固定子の第１の中空板材と前記第２の固定子の内円筒との間の空間に、第２のコイルを設けたことを特徴とする請求項２８記載の電磁アクチュエータ。

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