JP2007014131A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、可動磁石を有する可動ホルダをセラミックで形成し、動作温度範囲を広げて、さらに、可動ホルダの機械的強度を向上させ、小型軽量化を達成することを目的とする。
【解決手段】本発明によるリニアアクチュエータは、輪状励磁コイル(13)を有する固定側ヨーク(11)の内側に、インナーヨーク(17)を覆う状態で可動磁石(1)を有する可動ホルダ(2)を設け、前記可動ホルダ(2)の材質をセラミックとすることにより、動作温度範囲を広げて、さらに、機械的強度及び小型軽量化とする構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニアアクチュエータに関し、特に、可動磁石を有する可動ホルダをセラミックで形成し、可動ホルダの機械的強度を向上させ、小型軽量化を達成するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のリニアアクチュエータとしては、特許文献等を特に開示していないが、図２及び図３で示される構成が提案され、図２の場合、可動磁石１を有するカップ状の可動ホルダ２は全体が樹脂で成形されていた。
また、図３の場合、可動磁石１を有する可動ホルダ２は樹脂で成形されていると共に、この可動ホルダ２の外周には、前記可動磁石１を覆う状態で筒状に貼り板３が設けられている。

従来のリニアアクチュエータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、樹脂で成形された可動ホルダに可動磁石を貼り付けているため、磁石の線膨張係数（６．５×１０^−６［／℃］）と、樹脂の線膨張係数（例えば、ポリカーボネート材６７×１０^−６［／℃］）は大きく異なるため、温度変化により破損する問題が存在していた。
また、樹脂成形による可動ホルダは、機械的強度についても限界があり、問題となっていた。

本発明によるリニアアクチュエータは、固定体に設けられ輪状励磁コイルを内設すると共に輪状に配置された固定側ヨークと、前記固定体に設けられ前記固定側ヨークの軸心位置に設けられた筒状のインナーヨークと、前記インナーヨークを覆うと共に直動可能に配設されカップ型をなす可動ホルダと、前記可動ホルダの端部に設けられ前記固定側ヨーク及びインナーヨークに対応して位置する可動磁石とを備え、前記輪状励磁コイルへの通電により前記可動ホルダが前記固定側ヨークとインナーヨーク間の空隙に沿って直動するように構成したリニアアクチュエータにおいて、前記可動ホルダはセラミックで形成されている構成であり、また、前記可動磁石は、前記可動ホルダの内面側に設けられている構成であり、また、前記セラミックは、前記可動磁石の線膨張係数（６．５×１０^−６［／℃］）に近い線膨張係数（４×１０^−６［／℃］）で形成されている構成であり、また、前記固定側ヨークの内壁には、テーパ面を有する輪状開口が形成され、前記輪状開口は、前記可動磁石及び前記輪状励磁コイルに対応しているようにした構成である。

本発明によるリニアアクチュエータは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、可動ホルダがセラミックで成形されているため、磁石の線膨張係数と極めて近く、温度変化した場合に、部品の破損や脱落事故を防止することができ、使用温度範囲を広げることができる。
また、機械的強度が向上するため、可動ホルダの薄形化による小形軽量化が可能となる。

本発明は、可動磁石を有する可動ホルダをセラミックで形成して動作温度範囲を広げて、さらに、可動ホルダの機械的強度を向上させ、小型軽量化を達成するようにしたリニアアクチュエータを提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明によるリニアアクチュエータの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を用いて説明する。
図１において符号１０で示されるものはリニアアクチュエータ２０を支持するための固定体であり、この固定体１０の一面１０ａには輪状に配置され磁性材料よりなる固定側ヨーク１１が取付けられている。

前記固定側ヨーク１１内に形成された輪状空隙１２内には、輪状励磁コイル１３が配設され、この固定側ヨーク１１の輪状に配置された内壁１１ａには前記輪状空隙１２と連通する輪状開口１４が形成されている。
前記輪状開口１４には、前記輪状励磁コイル１３から内方へ向けて細くなる状態のテーパ面１５を有している。

前記固定側ヨーク１１の内側に形成された柱状の空隙１６内には、前記固定側ヨーク１１の軸心位置Ｐに配設された筒状のインナーヨーク１７が設けられており、このインナーヨーク１７を覆うように全体形状がカップ型をなす可動ホルダ２が前記インナーヨーク１７の軸方向に沿う移動方向Ａに沿って往復して直動できるように構成されている。

前記可動ホルダ２は、全体がセラミックによって成形されて形成されており、この可動ホルダ２の端部２ａの内面側には、前記輪状励磁コイル１３、輪状開口１４及び固定側ヨーク１１に対応した状態で可動磁石１が輪状に設けられている。

前記可動ホルダ２の構成材料であるセラミックは、前記可動磁石１の線膨張係数（６．５×１０^−６［／℃］）に極めて近い線膨張係数（４×１０^−６［／℃］）で形成され、可動ホルダ２の温度が上下動して温度変化した場合においても、破損や脱落事故が発生しないように構成されている。

次に、動作について説明する。まず、図１の状態で輪状励磁コイル１３に駆動信号を印加すると、この輪状励磁コイル１３により発生した磁束は、ループ状に発生し、輪状開口１４を経て可動磁石１に作用し、周知の磁気作用により可動ホルダ２が１ストローク分、前記移動方向Ａに沿って直動し、リニアアクチュエータ２０としての動作が行われる。
また、前記輪状励磁コイル１３に対して、前述とは逆方向の電流の駆動信号を印加すると、周知の磁気作用によって前記可動ホルダ２は元の位置（図１で示す位置）に戻ることができる。
従って、前記可動ホルダ２に何らかの被駆動部材を接続しておくことにより、前記リニアアクチュエータ２０は所定の仕事を達成することができる。

尚、前述の輪状開口１４は、輪状励磁コイル１３からの磁束を可動磁石１に案内するために形成されているが、この輪状開口１４の形状は、前述の図１に示すテーパ面１５を有する形状（最も最適な形状）に限ることなく、例えば、テーパ面１５のない開口形状の場合も、基本的な動作は可能である。

本発明は、リニアアクチュエータに限ることなく、例えば、リニアモータ等への適用も可能である。

本発明によるリニアアクチュエータを示す断面図である。 従来のリニアアクチュエータの可動ホルダを示す断面図である。 図２の他の従来構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 可動磁石
２ 可動ホルダ
２ａ 端部
１０ 固定体
１１ 固定側ヨーク
１１ａ 内壁
１２ 輪状空隙
１３ 輪状励磁コイル
１４ 輪状開口
１５ テーパ面
１６ 空隙
１７ インナーヨーク

Claims (4)

1. 固定体(10)に設けられ輪状励磁コイル(13)を内設すると共に輪状に配置された固定側ヨーク(11)と、前記固定体(10)に設けられ前記固定側ヨーク(11)の軸心位置(P)に設けられた筒状のインナーヨーク(17)と、前記インナーヨーク(17)を覆うと共に直動可能に配設されカップ型をなす可動ホルダ(2)と、前記可動ホルダ(2)の端部(2a)に設けられ前記固定側ヨーク(11)及びインナーヨーク(17)に対応して位置する可動磁石(1)とを備え、
   前記輪状励磁コイル(13)への通電により前記可動ホルダ(2)が前記固定側ヨーク(11)とインナーヨーク(17)間の空隙(16)に沿って直動するように構成したリニアアクチュエータにおいて、
   前記可動ホルダ(2)はセラミックで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。
2. 前記可動磁石(1)は、前記可動ホルダ(2)の内面側に設けられていることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
3. 前記セラミックは、前記可動磁石(1)の線膨張係数（６．５×１０^−６［／℃］）に近い線膨張係数（４×１０^−６［／℃］）で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記固定側ヨーク(11)の内壁(11a)には、テーパ面(15)を有する輪状開口(14)が形成され、前記輪状開口(14)は、前記可動磁石(1)及び前記輪状励磁コイル(13)に対応しているように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のリニアアクチュエータ。

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