JP2007014134A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、固定側ヨークとインナーヨークとを電磁軟鉄よりも内部抵抗の高い焼結金属で形成し、鉄損を低減して駆動効率を高め、低消費電力化を得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、固定体(10)に設けられた固定側ヨーク(11)内に輪状励磁コイル(13)を設け、この固定側ヨーク(11)の内側にインナーヨーク(17)を設け、このインナーヨーク(17)を覆うように可動磁石(1)を有する可動ホルダ(2)を設け、前記固定側ヨーク(11)とインナーヨーク(17)を焼結合金で形成した構成である。
【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、固定側ヨーク及びインナーヨークを電磁軟鉄よりも内部抵抗の高い焼結金属で構成することにより鉄損を低減するように構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３で示される構成が提案されている。
図３において符号１０で示されるものは固定体であり、この固定体１０の内壁１０ａには電磁軟鉄からなる輪状に配置された固定側ヨーク１１及びインナーヨーク１７が設けられている。
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が設けられている。

前記固定側ヨーク１１の内側に形成された空隙１６内には、全体形状がカップ型をなし端部に可動磁石１を有する可動ホルダ２が移動方向Ａに沿って往復直動することができるように構成され、前記輪状励磁コイル１３に供給する駆動信号の電流の向きを選択することにより前記可動ホルダ２を所定のストロークで往復直動させることができる。

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、固定側ヨーク及びインナーヨークが電磁軟鉄で形成されていたため、駆動信号の駆動周波数が高くなるに従って各ヨークにおける鉄損が増加し、効率が悪くなっていた。
また、大きい駆動力を得るためには、各ヨークの形状を大型化せざるを得ず、消費電力も多くなり、小型で大きい駆動力を得るニーズに応えることは困難であった。

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、前記固定側ヨーク及びインナーヨークは、電磁軟鉄よりも内部抵抗の高い焼結金属で形成されている構成であり、また、前記可動ホルダの外周面には凹凸状筒部材が設けられ、前記凹凸状筒部材と前記可動磁石とは接着剤で結合されている構成である。

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、固定側ヨーク及びインナーヨークが電磁軟鉄よりも内部抵抗を高くした焼結金属を用いているため、鉄損を大幅に低減することができ、駆動効率を向上させ、低消費電力化を達成することができる。

本発明は、固定側ヨーク及びインナーヨークを電磁軟鉄よりも内部抵抗の高い焼結金属で構成することにより鉄損を低減することができ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の内面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に配設された柱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。

前記固定側ヨーク１１及びインナーヨーク１７は、従来の電磁軟鉄よりも内部抵抗を高くした焼結金属で形成され、鉄損を低減し、駆動効率を向上させ、従来よりも低消費電力化を達成することができるように構成されている。

前記可動ホルダ２は、全体が樹脂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は、樹脂で形成されているが、可動磁石１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こともある。そのため、可動ホルダ２は可動磁石１の前記線膨張係数に極めて近い線膨張係数（４×１０^−６［／℃］）を有するセラミックで構成し、温度変化時においても、可動磁石１の破損や脱落事故等の発生を防止することができるように構成することもできる。

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（図示せず）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。

また、図１の可動ホルダ２の他の形態として、可動ホルダ２の外周面２Ａには、接着剤（図示せず）を介して接着された凹凸状筒部材３０が設けられ、この凹凸状筒部材３０の先端には可動磁石１の外面１ａが接着剤（図示せず）によって固定され、可動ホルダ２と可動磁石１と凹凸状筒部材３０とは一体状に強固に結合されている。

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。 図１の可動ホルダの他の形態を示す拡大断面図である。 従来のリニアアクチュエータの要部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
３０ 凹凸状筒部材

Claims (2)

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、
   前記固定側ヨーク(11)及びインナーヨーク(17)は、電磁軟鉄よりも内部抵抗の高い焼結金属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. 前記可動ホルダ(2)の外周面(2A)には凹凸状筒部材(30)が設けられ、前記凹凸状筒部材(30)と前記可動磁石(1)とは接着剤で結合さ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。

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