JP2006158135A - Linear actuator and valve device using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リニアアクチュエータ、およびそれを用いたバルブ装置に関するものである。 The present invention relates to a linear actuator and a valve device using the linear actuator.
従来、ポンプ等におけるバルブ装置などに用いられるリニアアクチュエータとしては、磁石を用いずにソレノイドを利用したものがあるが、このようなタイプのものは、小型化が進むと体積減少に比して推力が急減するという問題点がある。また、短時間であれば、コイルに電流を多く投入することにより、推力を高めることができるが、コイルに電流を多く投入した状態で連続運転すると、発熱が著しくて危険である。 Conventionally, linear actuators used for valve devices in pumps, etc., use solenoids without using magnets, but this type of thrust is more thrust than volume reduction as miniaturization progresses. There is a problem of sudden decrease. In addition, for a short time, the thrust can be increased by supplying a large amount of current to the coil. However, continuous operation with a large amount of current applied to the coil is extremely dangerous and dangerous.
そこで、1つの磁石を環状コイルの内側に備えた可動体が配置されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、1つの磁石を用いたリニアアクチュエータでは、例えば、以下の問題点がある。まず、1つの磁石を軸線方向で着磁した場合には、小型化するほど、磁束の利用効率が低下してしまい、大きな推力を得ることができなくなるという問題点がある。また、1つの磁石を半径方向で着磁すると、半径方向に磁束を発生させるため、比較的大きな推力を得ることができるが、半径方向の着磁自身が難しい。特に、磁石を小型化した場合には、磁石の形状によっては、例えば、外径寸法が小さくて線線方向の寸法が長い形状の磁石の場合には、それを半径方向で着磁するのが極めて困難であり、着磁装置自体を構成できない場合もあるなど、量産が困難である。 However, the linear actuator using one magnet has the following problems, for example. First, when one magnet is magnetized in the axial direction, the use efficiency of magnetic flux decreases as the size is reduced, and there is a problem that a large thrust cannot be obtained. Further, if one magnet is magnetized in the radial direction, a magnetic flux is generated in the radial direction, so that a relatively large thrust can be obtained, but the radial magnetization itself is difficult. In particular, when the magnet is downsized, depending on the shape of the magnet, for example, in the case of a magnet having a small outer diameter dimension and a long linear dimension, it may be magnetized in the radial direction. It is extremely difficult, and the mass production is difficult because the magnetizing device itself may not be configured.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、小型化した場合でも大きな推力を得ることができ、かつ、量産に適したリニアアクチュエータおよびこのリニアアクチュエータを備えたバルブ装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a linear actuator suitable for mass production and a valve device including the linear actuator, which can obtain a large thrust even when downsized. .
上記課題を解決するために、本発明に係るリニアアクチュエータでは、環状に巻回されたコイルを備えた固定体と、前記コイルの内側あるいは外側で当該コイルと周面同士が対向する第1の可動体側ヨーク、および該第1の可動体側ヨークの方に同極を向けて当該第1の可動体側ヨークに対して軸線方向の両側に積層された一対の磁石を備えた可動体とを有し、前記コイルへの通電により前記可動体が軸線方向に駆動されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, in the linear actuator according to the present invention, a fixed body including a coil wound in an annular shape, and a first movable body whose peripheral surfaces face each other inside or outside the coil. A body-side yoke, and a movable body having a pair of magnets laminated on both sides in the axial direction with respect to the first movable body-side yoke, with the same pole facing the first movable body-side yoke, The movable body is driven in the axial direction by energizing the coil.
本発明では、可動体において一対の磁石は各々、同極を向けており、磁気的反発力が作用しているが、磁石の間に第1の可動体側ヨークが配置されているため、一対の磁石を同極を向けた状態で固定することができる。また、可動体において一対の磁石は各々、同極を第1の可動体側ヨークに向けているため、第1の可動体側ヨークからは、半径方向に強い磁束が発生する。従って、第1の可動体側ヨークとコイルの周面同士を対向させておけば、可動体に大きな推力を付与することができる。また、磁石を軸線方向で着磁すればよいので、磁石を半径方向に着磁する場合と違って、小型化した場合でも着磁が容易であり、量産に適している。 In the present invention, each of the pair of magnets in the movable body has the same polarity and a magnetic repulsive force is acting. However, since the first movable body side yoke is disposed between the magnets, The magnet can be fixed with the same pole facing. In addition, since the pair of magnets in the movable body have the same polarity directed to the first movable body side yoke, a strong magnetic flux is generated in the radial direction from the first movable body side yoke. Therefore, if the first movable body side yoke and the peripheral surfaces of the coils are opposed to each other, a large thrust can be applied to the movable body. In addition, since the magnet only needs to be magnetized in the axial direction, unlike the case where the magnet is magnetized in the radial direction, the magnet can be easily magnetized even if it is downsized, and is suitable for mass production.
本発明において、前記固定体は、前記コイルの内側に配置され、前記第1の可動体側ヨークの外周面が前記コイルの内周面に対向していることが好ましい。このように構成すると、磁石をコイルの外周側に配置した構成と比較して磁路を閉じやすい。また、コイルよりも磁石を内側に配置すると、コイルよりも磁石を外側に配置した場合と比較して、磁石が小さくてよいので、リニアアクチュエータを安価に構成できる。 In this invention, it is preferable that the said fixed body is arrange | positioned inside the said coil, and the outer peripheral surface of the said 1st movable body side yoke is facing the inner peripheral surface of the said coil. If comprised in this way, it will be easy to close a magnetic path compared with the structure which has arrange | positioned the magnet to the outer peripheral side of a coil. Further, when the magnet is arranged inside the coil, the magnet may be smaller than the case where the magnet is arranged outside the coil, so that the linear actuator can be configured at low cost.
本発明において、前記固定体は、前記コイルの外周面から当該コイルの軸線方向の両側を回りこんで一方の先端部と他方の先端部が前記第1の可動体側ヨークの外周面と前記コイルの内周面との隙間内に位置する固定体側ヨークを備え、当該固定体側ヨークの前記先端部は、スリットを介して軸線方向で対向し、当該固定体側ヨークと前記可動体との間には間隙が確保されていることが好ましい。ことが好ましい。このように構成すると、磁路を閉じることができる。 In the present invention, the fixed body wraps around both sides in the axial direction of the coil from the outer peripheral surface of the coil, and one front end portion and the other front end portion of the outer peripheral surface of the first movable body side yoke and the coil The fixed body side yoke is located in a gap with the inner peripheral surface, and the tip end portion of the fixed body side yoke is opposed in the axial direction through a slit, and there is a gap between the fixed body side yoke and the movable body. Is preferably ensured. It is preferable. If comprised in this way, a magnetic path can be closed.
本発明において、前記固定体側ヨークには、前記軸線方向における少なくとも一方の端面に、前記コイルからコイル線の端末を引き出すコイル線引き出し部が形成されていることが好ましい。 In the present invention, the fixed body side yoke is preferably formed with a coil wire lead-out portion for pulling out a terminal of the coil wire from the coil on at least one end face in the axial direction.
本発明において、前記固定側ヨークの前記先端部は、例えば、前記可動体側でのスリット幅を前記コイル側でのスリット幅と同等、あるいは前記コイル側でのスリット幅より狭くする形状を備えている。 In the present invention, the tip end portion of the fixed side yoke has, for example, a shape in which the slit width on the movable body side is equal to or narrower than the slit width on the coil side. .
本発明において、前記先端部同士の間には、当該先端部同士を連結させる非磁性体からなるスペーサが配置されていることが好ましい。このように構成すると、先端部が磁石に吸引されて変形してしまうことを防止することができる。 In this invention, it is preferable that the spacer which consists of a nonmagnetic material which connects the said front-end | tip parts is arrange | positioned between the said front-end | tip parts. If comprised in this way, it can prevent that a front-end | tip part will be attracted | sucked by a magnet and will deform | transform.
本発明において、前記第1の可動体側ヨークの外周面は、前記一対の磁石の外周面から外周側に張り出していることが好ましい。このように構成すると、固定体側ヨークを設けた場合でも、可動体に対して軸線方向と垂直方向に作用する磁気吸引力を小さくできる。従って、組み立て作業を行いやすく、かつ、可動体が傾きにくいという利点がある。 In the present invention, it is preferable that the outer peripheral surface of the first movable body side yoke projects from the outer peripheral surface of the pair of magnets to the outer peripheral side. With this configuration, even when the fixed body side yoke is provided, the magnetic attractive force acting on the movable body in the direction perpendicular to the axial direction can be reduced. Therefore, there are advantages that it is easy to perform assembly work and the movable body is not easily tilted.
本発明において、前記一対の磁石の各々には、前記第1の可動体側ヨークとは反対側に第2の可動体側ヨークが積層されていることが好ましい。この場合も、前記第2の可動体側ヨークの外周面は、前記一対の磁石の外周面から外周側に張り出していることが好ましい。このように構成すると、固定体側ヨークを設けた場合でも、可動体に対して軸線方向と垂直方向に作用する磁気吸引力を小さくできる。従って、組み立て作業を行いやすく、かつ、可動体が傾きにくいという利点がある。 In the present invention, it is preferable that a second movable body side yoke is laminated on each of the pair of magnets on the side opposite to the first movable body side yoke. Also in this case, it is preferable that the outer peripheral surface of the second movable body side yoke projects from the outer peripheral surface of the pair of magnets to the outer peripheral side. With this configuration, even when the fixed body side yoke is provided, the magnetic attractive force acting on the movable body in the direction perpendicular to the axial direction can be reduced. Therefore, there are advantages that it is easy to perform assembly work and the movable body is not easily tilted.
本発明において、前記可動体は、軸線方向の少なくとも一方向に延びた支軸を備え、前記固定体において、軸線方向に開口する開口部には前記支軸を軸線方向に移動可能に支持する軸受部材が保持されていることが好ましい。このように構成すると、軸受部材を別途、配置する必要がない。また、固定体を基準に軸受部材を固定できるので、支軸が傾かないという利点がある。 In the present invention, the movable body includes a support shaft extending in at least one axial direction, and in the fixed body, a bearing that supports the support shaft movably in the axial direction in an opening opening in the axial direction. It is preferable that the member is held. If comprised in this way, it is not necessary to arrange | position a bearing member separately. Further, since the bearing member can be fixed on the basis of the fixed body, there is an advantage that the support shaft does not tilt.
本発明において、前記可動体は、軸線方向の少なくとも一方向に延びた支軸を備える一方、少なくとも、前記第1の可動体側ヨークおよび前記磁石には、前記支軸が挿入される貫通穴あるいは非貫通穴が形成されていることが好ましい。このように構成すると、支軸、第1の可動体側ヨーク、および磁石の芯出しを容易に行うことができる。 In the present invention, the movable body includes a support shaft extending in at least one axial direction, and at least the first movable body-side yoke and the magnet have a through hole or a non-insertion hole. It is preferable that a through hole is formed. If comprised in this way, centering of a spindle, a 1st movable body side yoke, and a magnet can be performed easily.
本発明において、前記可動体に対しては、当該可動体を軸線方向における少なくとも一方向に付勢する付勢部材が配置されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that an urging member for urging the movable body in at least one direction in the axial direction is disposed on the movable body.
本発明に係るアクチュエータは、例えば、バルブ装置の駆動装置として用いることができる。この場合、アクチュエータへの通電等による前記可動体の軸線方向の動作によって流路を開閉もしくは前記流路の断面積を増減して流体の送出の制御を行う。また、可動体には、流路を開閉もしくは前記流路の断面積を増減して流体の送出の制御を行うための弁体が連結されていることが好ましい。このように構成すれば、弁体を直接、リニア駆動することができる。このような場合、前記弁体は、前記可動体の軸線方向の両側の各々に配置されていることが好ましく、このように構成すると、二つの流路に対して流体の送出制御が可能となる。 The actuator according to the present invention can be used, for example, as a drive device for a valve device. In this case, the fluid delivery is controlled by opening / closing the flow path or increasing / decreasing the cross-sectional area of the flow path by the axial movement of the movable body by energizing the actuator or the like. The movable body is preferably connected to a valve body for controlling fluid delivery by opening and closing the flow path or increasing or decreasing the cross-sectional area of the flow path. If comprised in this way, a valve body can be directly linearly driven. In such a case, it is preferable that the valve body is disposed on each of both sides of the movable body in the axial direction. With such a configuration, it is possible to control the fluid delivery to the two flow paths. .
本発明では、可動体において一対の磁石は各々、同極を第1の可動体側ヨークに向けているため、第1の可動体側ヨークからは、半径方向に強い磁束が発生する。従って、第1の可動体側ヨークとコイルの周面同士を対向させておけば、可動体に大きな推力を付与することができる。また、磁石を軸線方向で着磁すればよいので、磁石を半径方向に着磁する場合と違って、小型化した場合でも着磁が容易であり、量産に適している。しかも、磁気回路の構成が簡素であるため、小型化に適している。さらに、ソレノイド方式と違って、磁束の多くを磁石が担うため、消費電流が少なくて済み、かつ、同一のストローク・推力を得るのに約1/2の体積で済むなど、小型化を図ることができる。 In the present invention, since the pair of magnets in the movable body have the same polarity directed to the first movable body side yoke, a strong magnetic flux is generated in the radial direction from the first movable body side yoke. Therefore, if the first movable body side yoke and the peripheral surfaces of the coils are opposed to each other, a large thrust can be applied to the movable body. In addition, since the magnet only needs to be magnetized in the axial direction, unlike the case where the magnet is magnetized in the radial direction, the magnet can be easily magnetized even if it is downsized, and is suitable for mass production. Moreover, since the configuration of the magnetic circuit is simple, it is suitable for downsizing. In addition, unlike the solenoid system, the magnet takes up much of the magnetic flux, so it consumes less current and requires about half the volume to achieve the same stroke and thrust. Can do.
図面を参照して、本発明を適用したリニアアクチュエータを説明する。 A linear actuator to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
(全体構成)
図1(a)、(b)はそれぞれ、本発明を適用したリニアアクチュエータの要部を軸線方向に切断したものを斜め上方からみたときの説明図、およびこのリニアアクチュエータの磁力線を示す説明図である。
(overall structure)
1 (a) and 1 (b) are an explanatory view when a main part of a linear actuator to which the present invention is applied is cut in an axial direction, and an explanatory view showing lines of magnetic force of the linear actuator. is there.
図1(a)、(b)において、本形態のリニアアクチュエータ1は、各種流体を供給するためのバルブ装置やコンプレッサー装置などに用いられるもので、円筒状の固定体3と、この固定体3の内側に配置された略円柱状の可動体5とを有している。固定体3は、ボビン31に環状に巻回されたコイル33と、コイル33の外周面からコイル33の軸線方向の両側を回りこんで一方の先端部36aと他方の先端部36bがコイル33の内周側でスリット37を介して軸線方向で対向する固定体側ヨーク35を備えている。可動体5は、円板状の第1の可動体側ヨーク51と、この第1の可動体側ヨーク51に対して軸線方向の両側に積層された一対の磁石53a、53bとを有している。一対の磁石53a、53bとしては、Nd−Fe−B系やSm−Co系の希土類磁石、あるいは樹脂磁石を用いることがきる。また、可動体5において、一対の磁石53a、53bの各々には、第1の可動体側ヨーク51とは反対側の端面に第2の可動体側ヨーク55a、55bが積層されている。
1A and 1B, a
本形態では、一対の磁石53a、53bは、いずれも軸線方向に着磁されており、第1の可動体側ヨーク51の方に同極を向けている。以下、本形態では、一対の磁石53a、53bは各々、第1の可動体側ヨーク51の方にN極を向け、軸線方向における外側にS極を向けているものとして説明するが、着磁方向についてはその逆であってもよい。
In this embodiment, each of the pair of
ここで、第1の可動体側ヨーク51の外周面は、一対の磁石53a、53bの外周面から外周側に張り出している。また、第2の可動体側ヨーク55a、55bの外周面も、一対の磁石53a、53bの外周面から外周側に張り出している。
Here, the outer peripheral surface of the first movable
なお、第1の可動体側ヨーク51の軸線方向における両端面には凹部が形成され、これらの凹部に対して一対の磁石53a、53bが各々嵌め込まれ、接着剤などで固定されている。なお、第1の可動体側ヨーク51、一対の磁石53a、53b、および第2の可動体側ヨーク55a、55bの固定については、接着、圧入、あるいはそれらを併用した構成を採用すればよい。
In addition, concave portions are formed on both end surfaces in the axial direction of the first movable
また、固定体3の軸線方向における両側の開口部には軸受板71a、71b(軸受部材)が固定されており、第2の可動体側ヨーク55a、55bから軸線方向の両側に突き出た支軸57a、57bは、いずれも軸受板71a、71bの穴に摺動自在に挿入されている。このようにして、可動体5は、軸線方向に往復移動可能な状態で固定体3に支持されている。この状態で、可動体5は、外周面が固定体3の内周面に所定の隙間を介して対向し、かつ、固定体側ヨーク35の先端部36a、36b同士は、第1の可動体側ヨーク51の外周面とコイル33の内周面との隙間内で軸線方向に対向する状態にある。また、可動体5と固定体側ヨーク35との間には間隙が確保されている。なお、第2の可動体側ヨーク55a、55bと支軸57a、57bとの固定には、接着、圧入、あるいはそれらを併用した構成を採用すればよい。
In addition, bearing
(動作)
このように構成したリニアアクチュエータ1において、図面に向かって左側では向こう側から手前側に向かってコイル33に電流が流れ、図面に向かって右側では手前側から向こう側にコイル33に電流を流れる期間では、磁力線は、図1(b)に示すように表される。従って、可動体5は、まず、矢印Uで示すように、ローレンツ力により軸線方向において上方に推力を受け、上昇する。これに対して、コイル33への通電方向を反転させると、可動体5は、矢印Dで示すように、軸線方向に沿って下降する。それ故、コイル33に交番電流を印加すれば、可動体5は、軸線方向において往復直線運動を行うことになる。
(Operation)
In the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、可動体5において一対の磁石53a、53bは各々、同極を向けており、磁気的反発力が作用しているが、磁石53a、53bの間に第1の可動体側ヨーク51が配置されているため、一対の磁石53a、53bを同極を向けた状態で固定することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in this embodiment, the pair of
また、可動体5において一対の磁石53a、53bは各々、同極を第1の可動体側ヨーク51に向けているため、第1の可動体側ヨーク51からは、半径方向に強い磁束が発生する。従って、第1の可動体側ヨーク51とコイル33の周面同士を対向させておけば、可動体5に大きな推力を付与することができる。
Further, in the
さらに、磁石53a、53bを軸線方向で着磁すればよいので、磁石53a、53bを半径方向に着磁する場合と違って、小型化した場合でも着磁が容易であり、量産に適している。
Further, since the
しかも、本形態では、第1の可動体側ヨーク51の外周面が、一対の磁石53a、53bの外周面から外周側に張り出しているため、固定体側ヨーク35を設けた場合でも、可動体5に対して軸線方向と垂直方向に作用する磁気吸引力を小さくできる。同様に、第2の可動体側ヨーク55a、55bの外周面が、一対の磁石53a、53bの外周面から外周側に張り出しているため、固定体側ヨーク35を設けた場合でも、可動体5に対して軸線方向と垂直方向に作用する磁気吸引力を小さくできる。従って、組み立て作業を行いやすく、かつ、可動体5が傾きにくいという利点がある。
Moreover, in this embodiment, since the outer peripheral surface of the first movable
また、本形態において、磁石53a、53bをコイル33の外周側に配置したため、コイル33よりも磁石53a、53bを外側に配置した場合と比較して、磁石53a、53bが小さくてよいので、リニアアクチュエータ1を安価に構成できる。また、コイル33を外側に配置したので、固定側ヨークのみで磁路を閉じることができる。
In this embodiment, since the
さらに、固定体3において、軸線方向に開口する開口部には支軸57a、57bを軸線方向に移動可能に支持する軸受板71a、71bが保持されているため、軸受部材を別途、配置する必要がない。また、固定体3を基準に軸受板71a、71bを固定できるので、支軸57a、57bが傾かないという利点がある。
Furthermore, in the fixed
[他の実施の形態]
以下に説明する変形例は、いずれも基本的な構成が上記実施の形態と共通しているので、共通している部分には同一の符号を付して図示することにして、それらの説明を省略する。
[Other embodiments]
In the modifications described below, the basic configuration is the same as that of the above-described embodiment. Therefore, common portions are denoted by the same reference numerals, and the descriptions thereof are as follows. Omitted.
(固定体3の変形例)
図2(a)、(b)、(c)は、本発明を適用したリニアアクチュエータ1における固定体3の変形例である。
(Modification of fixed body 3)
2A, 2B, and 2C are modifications of the fixed
図1(a)、(b)に示すリニアアクチュエータ1において、固定体側ヨーク35の一方の先端部36a、36bが対向する位置は、軸線方向における略中央であったが、図2(a)に示すように、先端部36a、36bが対向する位置(スリット37)を軸線方向における中央位置から一方側、例えば、下方側にずらしてもよい。このように構成すると、可動体5の上昇速度と下降速度を相違させることができる。従って、後述するバルブ装置などにおいて、ポンプ室に流体を導引するときの速度と、ポンプ室から流体を排出するときの速度を調節させることなどができる。また、固定体側ヨーク35の先端部36a、36bの形状については、端面に対して外周側から内周側に向けてテーパを設け、内周側(可動体5に近接する側)で先端部36a、36b同士が近接している構成を採用してもよい。このように構成すると、固定側ヨークの先端部36a、36bにおいては、可動体5側でのスリット37幅がコイル33側でのスリット37幅より狭くすることができる。
In the
図2(b)に示すように、リニアアクチュエータ1の固定体側ヨーク35については、軸線方向に配列された2つのヨーク部材によって構成してもよい。この場合には、コイル33を巻回したボビン31を軸線方向の両側から挟むようにして固定体3を組み立てることができ、組み立て作業の効率を高めることができる。また、リニアアクチュエータ1の固定体側ヨーク35の先端部36a、36bの形状については、外周側より内周側で突出するような段部を設けることにより、内周側(可動体5に近接する側)で先端部36a、36b同士が近接している構成を採用してもよい。このように構成すると、固定側ヨークの先端部36a、36bにおいては、可動体5側でのスリット37幅がコイル33側でのスリット37幅より狭くすることができる。
As shown in FIG. 2B, the fixed
図2(c)に示すように、リニアアクチュエータ1の固定体側ヨーク35の先端部36a、36bの形状については、端面に対して外周側から内周側に向けてテーパを設け、かつ、その途中位置に環状の溝361a、361bを形成した状態で、内周側(可動体5に近接する側)で先端部36a、36b同士が近接している構成を採用してもよい。また、先端部36a、36bの間に環状の溝361a、361bに係合する非磁性体からなるスペーサを嵌めれば、先端部36a、36b同士を連結することができる。その結果、先端部36a、36bが磁石53a、53bに吸引されて変形してしまうことを防止することができる。
As shown in FIG. 2 (c), the
(可動体5側の変形例)
図3(a)、(b)、(c)、図4、図5(a)、(b)、(c)は、本発明を適用したリニアアクチュエータ1における可動体5の変形例である。
(Modification on the
3 (a), (b), (c), FIG. 4, FIG. 5 (a), (b), and (c) are modified examples of the
図1(a)、(b)に示すリニアアクチュエータ1では、第1の可動体側ヨーク51の軸線方向における両端面に磁石53a、53bが嵌め込まれる凹部が形成されていたが、図3(a)に示すように、第1の可動体側ヨーク51の軸線方向における両端面が平坦であり、これらの平坦な端面に磁石53a、53bが接着剤などで固定されている構成であってもよい。
In the
図3(b)に示すように、第1の可動体側ヨーク51、一対の磁石53a、53b、および第2の可動体側ヨーク55a、55bは、軸線方向で離間した状態で接着剤59などで固定されている構成であってもよい。
As shown in FIG. 3B, the first movable
図3(c)に示すように、第1の可動体側ヨーク51、一対の磁石53a、53b、および第2の可動体側ヨーク55a、55bの中央に、各々所定サイズの貫通穴が形成され、これらの貫通穴に対して、段付きの支軸57が嵌っている構成であってもよい。ここで、貫通穴は、第1の可動体側ヨーク51、一対の磁石53a、53b、第2の可動体側ヨーク55a、55bの順に小さくなっており、支軸57の径は、中央から両軸端に向かって細くなっている。このように構成すると、段付きの支軸57の両軸端から第1の可動体側ヨーク51、一対の磁石53a、53b、および第2の可動体側ヨーク55a、55bを順次挿入するだけで、互いの位置を容易に決めることができ、かつ、第1の可動体側ヨーク51、一対の磁石53a、53b、および第2の可動体側ヨーク55a、55bの芯出しを効率よく行うことができる。
As shown in FIG. 3 (c), through holes of predetermined sizes are formed in the center of the first movable
支軸57については、丸棒に限らず、図4に示すように、六角棒などの角棒からなる支軸57を用いてもよく、その場合には、第1の可動体側ヨーク51、一対の磁石53a、53b、および第2の可動体側ヨーク55a、55bに対して、支軸57a、57bに対応する形状の貫通穴を形成しておけばよい。また、支軸57を支持する軸受板71a、71bにも、支軸57a、57bに対応する形状の軸受穴を形成しておけばよい。このように構成すると、可動体5の軸線周りの回転を防止できる。
As shown in FIG. 4, the
なお、一対の磁石53a、53b、および第2の可動体側ヨーク55a、55bに対して貫通穴を形成し、第1の可動体側ヨーク51については非貫通穴を形成し、軸線方向の両側から支軸を挿入する構成であってもよい。
A through hole is formed in the pair of
上記形態のいずれにおいても、第1の可動体側ヨーク51、一対の磁石53a、53b、および第2の可動体側ヨーク55a、55bが全て円柱状であったが、例えば、図5(a)に示すように、第1の可動体側ヨーク51、および第2の可動体側ヨーク55a、55bが六角柱などの角柱状であってもよい。
In any of the above forms, the first movable
また、例えば、図5(b)、(c)に示すように、第2の可動体側ヨーク55a、55bが円柱状ではなく、その端面が湾曲しているような構成であってもよく、その平面形状は楕円、長丸、あるいは一方側に偏って延びた異形形状などであってもよい。 Further, for example, as shown in FIGS. 5B and 5C, the second movable body side yokes 55a and 55b may have a configuration in which the end surfaces thereof are not cylindrical and the end surfaces thereof are curved. The planar shape may be an ellipse, an oval, or a deformed shape that extends toward one side.
(付勢部材の付加)
図6(a)、(b)および図7は、本発明を適用したリニアアクチュエータ1の変形例である。
(Addition of biasing member)
FIGS. 6A, 6B, and 7 are modifications of the
図1(a)、(b)に示すリニアアクチュエータ1では、可動体5を磁力のみで推進する構成であったが、例えば、図6(a)に示すように、軸線方向の一方側において、軸受板71a、71bと第2の可動体側ヨーク55a、55bとの間に、付勢部材としての円錐台形状のコイルバネ91を配置しておき、例えば、可動体5が下降する際には、圧縮バネを変形させながら低速で移動し、可動体5が上昇する際には、圧縮バネの形状復帰力が補助して、高速で移動するように構成してもよい。
In the
また、図6(b)に示すように、軸線方向の両側において、軸受板71a、71bと第2の可動体側ヨーク55a、55bとの間に付勢部材としてのコイルバネ91、92を配置しておき、可動体5を常に軸線方向における中心位置(原点位置)に保持するような付勢力を印加してもよい。
Further, as shown in FIG. 6B, coil springs 91 and 92 as urging members are disposed between the bearing
なお、可動体5を軸線方向に付勢するにあたっては、図6(a)、(b)に示すようなコイルバネ91、92に代えて、図7に示すようなジンバルバネ93、あるいは平板バネ、タケノコバネなどを配置してもよい。
When urging the
また、図6および図7に示すように、固定体側ヨーク35には、少なくとも一箇所、例えば、軸線方向に位置する端部にコイル33からコイル線の端末を引き出すコイル線引き出し穴350が形成されており、このコイル引き出し穴350にボビン31の筒部310が配置されていることが好ましい。このように構成すると、コイル線の端末を容易に引き出すことができる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the fixed
(その他の変形例)
上記形態では、固定体3の内側に可動体5が配置された構成であったが、環状の可動体の内側に、環状に巻回されたコイルを備えた固定体が配置されている構成であってもよい。この場合、コイルの外周面と可動体の内周面とが対向する以外、基本的には、上記実施の形態と同等な構成を有する。
(Other variations)
In the said form, it was the structure by which the
[バルブ装置の構成例]
本発明に係るリニアアクチュエータ1は、図8および図9を参照して以下に説明するように、バルブ装置100の駆動装置として用いることができる。なお、以下に説明するバルブ装置100に用いたリニアアクチュエータ1は、基本的な構成が、図1(a)、(b)を参照して説明したものと共通しているので、共通している部分には同一の符号を付して図示することにして、リニアアクチュエータ1の説明についてその要部のみを省略する。
[Configuration example of valve device]
The
図8および図9はいずれも、本発明を適用したリニアアクチュエータ1を駆動装置として用いたバルブ装置100を軸線方向に切断したものを斜め上方からみたときの説明図である。
FIG. 8 and FIG. 9 are both explanatory views when the
図8に示すバルブ装置100では、本発明を適当したリニアアクチュエータ1が円筒状のハウジング110に囲まれた状態で用いられ、その下方では、流路構成部材130によって、矢印Linおよび矢印Loutで示す方向に流体が流れる流路を備えたポンプ室170が形成されている。
In the
ここに用いられたリニアアクチュエータ1は、図1(a)、(b)を参照して説明したように、コイル33への通電を制御することにより、可動体5が軸線方向に往復移動する。ここで、一方の支軸57a、57bの下端部は、ダイヤフラム弁150の中央部分に接続されている。ダイヤフラム弁150の外周側にはOリングとして機能する環状肉厚部151が形成されており、ダイヤフラム弁150において、この環状肉厚部151を含む外周側がハウジング110と流路構成部材130との間に挟まれて液密が確保されている。なお、流路のイン側およびアウト側には逆止弁(図示せず)が配置されている。ここで、イン側は、アウト側に対して、別途用意した圧力発生手段(図示せず)により高圧の状態に概ね保たれている。また、イン側の流路は、その開口部において、ダイヤフラム弁150の底部が概密着することにより概液密封止されている。ここで、ダイヤフラム弁150の矢印Uで示す向の動作は、イン側流路の開口部を開き、アウト側に速やかに液を導通させる。逆にダイヤフラム弁150の矢印Dで示す方向の動作は、イン側流路の開口部を閉じ、あるいはそれを開こうとするイン側からの圧力に打ち勝ち、アウト側への液の導通を速やかに停止させる。このような動作は、付勢バネを適切に用いれば、有効に補助できる。その際、支軸57a、57bにはダイヤフラム弁150が直接、連結されているので、ダイヤフラム弁150を直接、リニア駆動することができる。
As described with reference to FIGS. 1A and 1B, the
なお、弁体については、ダイヤフラム弁150に限らず、ベローズ弁、その他の弁体を用いてもよい。また、支軸57a、57bと弁体については別体のものを結合させた構成であっても、支軸57a、57bと弁体が一体に形成されている構成であってもよい。
In addition, about a valve body, you may use not only the
図9に示すバルブ装置100は、基本的な構成が、図8を参照して説明したバルブ装置100と同様であるため、ハウジング110や流路構成部材130などの説明を省略するが、リニアアクチュエータ1の両側の支軸57a、57bがそれぞれダイヤフラム弁150に固定されている。このため、可動体5が矢印Uで示す方向あるいは矢印Dで示す方向に移動した際、2つのダイヤフラム弁150が逆方向に変形する。従って、上下2つのポンプ室170では、前記した動作(液体の吸引および排出)が排他的に行われることになる。
The basic configuration of the
なお、バルブ装置100の構成によっては、上下2つのポンプ室170において、膨張および収縮を同様に行わせることも可能である。
Depending on the configuration of the
[他の機器への適用]
図8および図9を参照して、本発明に係るリニアアクチュエータ1をバルブ装置100に用いた例を説明したが、本発明に係るリニアアクチュエータ1は、送液用のバルブ装置100に限らず、空気バルブ装置100など、各種の動圧制御などに用いてもよい。また、リニアアクチュエータ1単体で小型リニア推進装置として用いてもよい。
[Application to other devices]
8 and 9, the example in which the
1 リニアアクチュエータ
3 固定体
5 可動体
31 ボビン
33 コイル
35 固定体側ヨーク
36a、36b 固定体側ヨークの先端部
37 スリット
51 第1の可動体側ヨーク
53a、53b 磁石
55a、55b 第2の可動体側ヨーク
57a、57b 支軸
71a、71b 軸受板
91、92 コイルバネ(付勢部材)
93 ジンバルバネ(付勢部材)
100 バルブ装置
150 ダイヤフラム弁
170 ポンプ室
DESCRIPTION OF
93 Gimbal spring (biasing member)
100
Claims (15)
前記コイルの内側あるいは外側で当該コイルと周面同士が対向する第1の可動体側ヨーク、および該第1の可動体側ヨークの方に同極を向けて当該第1の可動体側ヨークに対して軸線方向の両側に積層された一対の磁石を備えた可動体とを有し、
前記コイルへの通電により前記可動体が軸線方向に駆動されることを特徴とするリニアアクチュエータ。 A stationary body with a coil wound in a ring;
A first movable body side yoke whose circumferential surface faces the coil on the inner side or the outer side of the coil, and an axis line with respect to the first movable body side yoke with the same polarity directed toward the first movable body side yoke A movable body having a pair of magnets laminated on both sides in the direction,
The linear actuator, wherein the movable body is driven in an axial direction by energizing the coil.
前記第1の可動体側ヨークの外周面と前記コイルの内周面とが対向していることを特徴とするリニアアクチュエータ。 In Claim 1, the fixed body is disposed inside the coil,
A linear actuator, wherein an outer peripheral surface of the first movable body side yoke and an inner peripheral surface of the coil are opposed to each other.
当該固定体側ヨークの前記先端部同士は、スリットを介して軸線方向で対向し、
当該固定体側ヨークと前記可動体との間には間隙が確保されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 3. The fixed body according to claim 2, wherein the fixed body wraps around both sides in the axial direction of the coil from the outer peripheral surface of the coil, and one front end portion and the other front end portion are the outer peripheral surface of the first movable body side yoke and the coil. A fixed body side yoke located in a gap with the inner peripheral surface of the
The tip portions of the fixed body side yokes face each other in the axial direction through a slit,
A linear actuator characterized in that a gap is secured between the fixed body side yoke and the movable body.
前記固定体において軸線方向で開口する開口部には、前記支軸を軸線方向に移動可能に支持する軸受部材が保持されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 In any one of Claims 1 thru | or 9, The said movable body is provided with the spindle which extended in at least one direction of the axial direction,
A linear actuator, wherein a bearing member that supports the support shaft so as to be movable in the axial direction is held in an opening portion that opens in the axial direction in the fixed body.
少なくとも前記第1の可動体側ヨークおよび前記磁石には、前記支軸が挿入される貫通穴もしくは非貫通穴が形成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 In any one of Claims 1 thru | or 9, While the said movable body is provided with the spindle which extended in at least one direction of the axial direction,
A linear actuator, wherein a through hole or a non-through hole into which the support shaft is inserted is formed in at least the first movable body side yoke and the magnet.
通電等による前記可動体の軸線方向の動作によって流路を開閉もしくは前記流路の断面積を増減して流体の送出の制御を行うことを特徴とするバルブ装置。 A valve device comprising a linear actuator as defined in any one of claims 1 to 12,
A valve device that controls fluid delivery by opening and closing a flow path or increasing or decreasing a cross-sectional area of the flow path by an operation in an axial direction of the movable body by energization or the like.
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