JP2007520981A

JP2007520981A - リニア振動アクチュエータの可動子

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Publication number: JP2007520981A
Application number: JP2005504421A
Authority: JP
Inventors: リー、ジュ; キム、タエ−ヘオウング; キム、ソル; ジャング、キ−ボング; チョイ、ジャエ−ハク; ボルデア、イオン
Original assignee: インダストリー−ユニバーシティコーオペレーションファウンデーション、ハンヤンユニバーシティ（アイユーシーエフ−エイチワイユー）
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2007-07-26
Also published as: CN1802782A; AU2003284743A1; KR20050009501A; KR100518780B1; US20060175908A1; WO2005008866A1

Abstract

【課題】耐久性、生産性及び効率に優れたリニア振動アクチュエータの可動子を提供する。
【解決手段】リニア振動アクチュエータの可動子において、板状をなす複数の永久磁石と、それぞれの表面が絶縁被覆され、永久磁石に対応した板状をなす複数の鉄心と、互いに接触しながら交互に配列されている永久磁石及び鉄心の配列状態を固定する固定手段と、可動子の直線運動方向と同じ方向に配列固定されている復帰手段とを含む構成とする。また、リニア振動アクチュエータの可動子において、板状をなす複数の永久磁石と、それぞれの表面が絶縁被覆され、永久磁石が挿入される複数の挿通孔が形成され、可動子の直線運動軸に直交する方向に積層される複数の鉄心と、積層された鉄心の挿通孔に永久磁石が挿入配列された状態を固定する固定手段と、可動子の直線運動方向と同じ方向に配列固定されている復帰手段とを含む構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、直線往復運動をするリニア振動アクチュエータに用いられる可動子に係り、特に、組立が容易であり、かつ耐久性に優れているリニア振動アクチュエータの可動子に関する。

本発明に係る可動子は、互いに対応する形態を有する永久磁石と鉄心を交互に配列し、かかる配列状態を固定手段で固定した形態を有する。

本発明に係る他の可動子は、板状の鉄心を積層し各鉄心に形成された多数の挿通孔に永久磁石を挿入配列し、このような配列状態を固定手段によって固定する形態を有する。

通常、リニアモータは一般の回転形モータを軸方向に切り取って展開させた形態であるため、既存の一般のモータが回転運動力を発生させることに対し、リニアモータは直線方向に押す推力を発生させる。

かかるリニアモータの一種であるリニア振動アクチュエータは、正弦波又は矩形パルス電圧波を交互に供給して可動体に任意の直線的なストロークを繰り返して与えて往復運動させる駆動装置をいう。かかるリニア振動アクチュエータは、可動子の種類によってコイル可動形、鉄心可動形、及び永久磁石可動形に分けられる。

前記のような永久磁石可動形リニア振動アクチュエータにおいて、固定子のコイルに直流電流が流れると、固定子が磁化されて電磁石となり、これにより永久磁石からなる可動子は引力及び斥力の作用によって直線に移動することになる。次いで、固定子のコイルに供給される電流方向を変えると、可動子に働く引力と斥力の方向が変わって可動子は逆方向に動く。かくして固定子の励磁電流方向を交互に変え続けると可動子は直線往復運動をするようになる。

このように動作する従来のリニア振動アクチュエータは、一般に鉄心の外部に接着剤又はボルトを用いて結合される永久磁石が配列されているシリンダー状であった。

かかる従来の可動子は高速で直線往復運動をするので、可動子の永久磁石が容易に離脱するか或いは損傷される恐れがあるという問題点がある。

また、従来のボルト及びナットを用いて永久磁石を固定させる方式は、複数のボルト及びナットを用いて永久磁石を固定するので、製造過程において生産性が低下するようになる。

加えて、従来は可動子の耐久性を高めるために永久磁石と鉄心で構成するが、従来の技術は鉄心の外部に永久磁石が結合される構成を用いていることにより、可動子の質量が大きくなり、このような質量の増加により、動く可動子の慣性力がその分だけ大きく発生し、その結果、可動子の直線往復運動の速度が遅くなるので、往復周波数が数Ｈｚに制限されるという問題点をもっている。

本発明は、上述した従来の可動子の耐久性、生産性及び効率の低下に関連する問題点を解決するためのもので、その目的は、耐久性、生産性及び効率に優れている可動子の構造を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の一実施の形態に係るリニア振動アクチュエータの可動子は、板状になっている複数の永久磁石と、それぞれ表面が絶縁されるように被覆されており、前記永久磁石に対応する板状になっている複数の鉄心と、互いに接触しながら交互に配列されている前記永久磁石及び前記鉄心の配列状態を固定する固定手段と、可動子の直線運動方向と同じ方向に配列固定されている復帰手段とを含む。

また、本発明の他の実施の形態に係るリニア振動アクチュエータの可動子は、板状になっている複数の永久磁石と、それぞれ表面が絶縁されるように被覆されており、前記永久磁石が挿入される複数の挿通孔が形成されており、可動子の直線運動軸に直交する方向に積層される複数の鉄心と、積層された前記鉄心の挿通孔に前記永久磁石が挿入配列された状態を固定する固定手段と、可動子の直線運動方向と同じ方向に配列固定されている復帰手段とを含む。

本発明に係る磁力集中式リニア振動アクチュエータの可動子及びその製造方法は、鉄心に永久磁石を挿入するか、鉄心と共に結合されるように可動子を構成することにより、効率良く磁束を集め、永久磁石を容易に取り付けることができ、永久磁石が可動子から離脱するか若しくは損傷されることを防止することにより、機器の耐久性が向上する効果が得られる。

また、従来のリニア振動アクチュエータに用いられるシリンダー状の可動子とは異なり、本発明に係る可動子は製造過程を簡単化して製造コストを下げることができ、このため生産性を向上させることができるという長所をもっている。

以下、添付図面を参照して本発明に係るリニア振動アクチュエータの可動子をより詳細に説明する。尚、本発明の全般に亘って、同一機能を有する部材には同じ符号を付してある。

図１は本発明に係る可動子を用いたリニア振動アクチュエータを示す概略的な分解斜視図であり、可動子１２０はリニア振動アクチュエータの内部に一対の固定子１００、１１０の間に介装され、直線往復運動をして直線方向へ推進力を発生させる。同図において、固定子１００、１１０に巻線されたコイルは省略されている。

そして、図２及び図３は本発明の一実施の形態に係る可動子を示す分解斜視図及び組立斜視図であり、同図に示すように、可動子は、板状になっている多数の永久磁石２０、磁束の通路の役割をすると共に絶縁されるように被覆されている多数の鉄心１０、交互に配列されている前記永久磁石２０と鉄心１０の配列状態を固定する固定手段、及び復帰手段を含んでなる。

前記永久磁石２０及び鉄心１０は、六面体の板状であって、固定子の形態及び固定子に巻線されるコイルの巻線形態を簡略化できるようになっているのが望ましい。また、前記永久磁石２０と鉄心１０との接面は接着剤によって接合されて可動子の耐久性向上に寄与できるものがより望ましい。

図２及び図３に示した固定手段は、２つの固定板５０，５１であって、交互に配列された永久磁石２０と鉄心１０の配列状態を固定する。更に、前記固定手段は非磁性体からなるものが好適である。

前記固定板５０，５１はそれぞれ可動子の直線運動軸に直交する方向の両端部に折曲突出部５０ａ，５１ａが形成されており、磁石２０及び鉄心１０をより強固に固定できるようになっている。つまり、前記固定板５０，５１の横断面はブラケットの形態である”［”のような形状となっており、これにより磁石２０及び鉄心１０を取り囲むことができる。

前記固定板５０，５１は結合手段によって前記永久磁石２０又は鉄心１０に結合されて固定される。特に同図に示すような結合形態は永久磁石と鉄心が交互に配列された状態で、可動子の運動方向の両端部にはそれぞれ鉄心１１が位置し、前記固定板５０，５１は結合手段により前記鉄心１１にそれぞれ固定される。ここで、結合手段は、ボルト７０と、固定板５０，５１に形成された結合孔６０と、前記鉄心１１に形成されたねじ孔４０とからなっている。

次に、前記復帰手段には電気的周波数と機械的周波数が等しくなるようにする機械的スプリングが通常用いられるが、本発明による復帰手段は可動子の直線往復運動の支軸の役割をするように可動子の直線運動軸上に位置したシャフト３０と、該シャフト３０の外周面に装着されるコイルバネ（図示せず）とからなる。前記シャフト３０は前記鉄心１１と結合されているので、前記鉄心１１とシャフト３０とは一体型構造をなす。

図２及び図３に示した本発明の一実施の形態に係る可動子の組立においては、まず、鉄心１０と永久磁石２０とを交互に配置して接着剤で接合させた後、最終的に両端部にはシャフト３０一体型の鉄心１１をやはり接着剤で接合させる。次いで、２つの固定板５０，５１によって、前記のように交互に配列されて互いに接合されている鉄心１０及び永久磁石２０を取り囲んだ後、ボルト７０を用いて固定板をそれぞれ前記２つのシャフト一体型の鉄心１１に固定する。

次に、図４乃至図６を参照して本発明の他の実施の形態を詳細に説明する。

図４及び図５は、本発明の他の実施の形態に係る可動子を示す分解斜視図及び組立斜視図である。

まず、図４及び図５に示すように、本発明の他の実施の形態に係る可動子は、板状になっている多数の永久磁石２０と、それぞれ絶縁されるように被覆されており、前記永久磁石２０が挿入される多数の挿通孔１２ａが形成されており、積層される多数の板状の鉄心１２と、積層された前記鉄心１２の挿通孔１２ａに前記永久磁石２０が挿入配列された状態を固定する固定手段と、復帰手段とを含んでなる。

前記永久磁石２０は、六面体の板状が望ましいが、これもやはり固定子の形態と固定子に巻線されるコイルの巻線形態を簡略化するためである。この場合、前記鉄心１２に形成された挿通孔１２ａは前記磁石２０に適合する形態を有する。

前記多数の板状の鉄心１２を積層することは、積層された鉄心の厚さと同じ厚さを有する一つの鉄心を用いる場合に発生する渦流電流による性能劣化を防止するためのもので、当業者にとって公知である。前記鉄心１２は渦流損を防ぐためにできるだけ薄い薄膜の形態が好適であるが、製造工程の単純化を考慮すると約０．５ｍｍ内外の厚さを有することが好ましい。

固定手段としては図２に示したような固定板５０，５１を用いてもよいが、積層された鉄心１２をより強固に固定するためには、図４に示したような２つの固定板５２，５３を用いることが好ましく、更に固定手段の材質は非磁性体であるものがより好ましい。

前記固定板５２，５３は、磁石２０が挿通孔１２ａに挿入され、積層された鉄心１２の配列状態を固定するが、前記固定板５２，５３は積層された鉄心の両端面と接触する折曲部５２ａ、５３ａを有する。前記鉄心の両端面は可動子の直線運動方向に向かう部分である。つまり、前記２つの固定板５２，５３の各縦断面は”Ｌ”形状になっており、これにより積層された鉄心１２の４面を取り囲むことができる。

前記固定板５２，５３は結合手段によって互いに結合されるが、同図に示すように、ここで、結合手段は、ボルト７０と、折曲部５２ａ、５３ａに形成された結合孔６１と、固定板の折曲部の反対側に形成されたねじ孔４１とからなる。

更に、復帰手段は同様に可動子の直線往復運動の支軸の役割をするように、可動子の直線運動軸上に位置したシャフト３０と、該シャフト３０の外周面に装着されるコイルバネ（図示せず）とからなる。同図に示すように、前記シャフト３０は前記固定板５２，５３の折曲部５２ａ、５３ａに結合されている。

次に、図４及び図５を参照して説明した本発明の他の実施の形態に係る可動子の組立方法について説明する。

まず、鉄心１２を必要な分だけ積層した後、永久磁石２０を鉄心１２の挿通孔１２ａにそれぞれ挿入する。その後、前記永久磁石２０が挿入された鉄心１２を固定手段５２，５３及び結合手段を用いて固定する。

次に、図６は、図４に示した可動子の形態と比較したとき固定手段の構造だけが異なる可動子を示す分解斜視図である。すなわち、図４に示した固定板５２，５３と比較すると、図６に示した固定板５４、５５はそれぞれ可動子の直線運動軸に直交する方向の両端部に折曲突出部５４ｂ、５５ｂが形成されていることにより、積層された鉄心１２をより確固に固定することができるようになっている。つまり、前記固定板５４、５５の横断面はブラケットの形態である”［”の形状である。

積層された鉄心１２を取り囲んだ状態で固定板５４，５５は、結合手段であるボルト７０、折曲部５４ａ，５５ａに形成された結合孔６２、及び固定板の折曲突出部の反対側に形成されたねじ孔４２を用いて固定される。

本発明に係る可動子を用いたリニア振動アクチュエータを示す概略的な分解斜視図である。本発明の一実施の形態に係る可動子を示す分解斜視図である。図２に示した可動子の組立斜視図である。本発明の他の実施の形態に係る可動子を示す分解斜視図である。図４に示した可動子の組立斜視図である。図４に示した可動子の代案的な固定手段の結合方法を示す分解斜視図である。

符号の説明

１０鉄心
１１シャフト一体型の鉄心
１２板状の鉄心
２０永久磁石
３０シャフト
４０，４１，４２ねじ孔
５０，５１，５２，５３，５４，５５固定板
６０，６１，６２結合孔
７０ボルト
１００，１１０固定子
１２０可動子

Claims

板状になっている複数の永久磁石と、
それぞれ表面が絶縁されるように被覆されており、前記永久磁石に対応する板状になっている複数の鉄心と、
互いに接触しながら交互に配列されている前記永久磁石及び前記鉄心の配列状態を固定する固定手段と、
可動子の直線運動方向と同じ方向に動作する復帰手段と
を含むことを特徴とするリニア振動アクチュエータの可動子。
前記永久磁石及び前記鉄心はそれぞれ六面体の板状であることを特徴とする請求項１記載のリニア振動アクチュエータの可動子。
前記永久磁石と前記鉄心の接面は接着剤によって接合されていることを特徴とする請求項１記載のリニア振動アクチュエータの可動子。
前記固定手段は、交互に配列された前記永久磁石及び前記鉄心を取り囲む２つの固定板であり、当該２つの固定板は、それぞれ可動子の直線運動軸に直交する方向の両端部に折曲突出部が形成されており、結合手段により前記永久磁石又は前記鉄心と結合されていることを特徴とする請求項１または２記載のリニア振動アクチュエータの可動子。
前記永久磁石と前記鉄心が交互に配列された状態で、可動子の直線運動方向の両端部にはそれぞれ鉄心が位置し、当該両端部に位置した鉄心には前記２つの固定板がそれぞれ前記結合手段により固定されることを特徴とする請求項４記載のリニア振動アクチュエータの可動子。
前記復帰手段は、可動子の直線運動軸上にて前記両端部の鉄心と結合されたシャフトと、該シャフトの外周面に装着されるコイルバネとからなることを特徴とする請求項５記載のリニア振動アクチュエータの可動子。
板状になっている複数の永久磁石と、
それぞれ表面が絶縁されるように被覆されており、前記永久磁石が挿入される複数の挿通孔が形成されており、可動子の直線運動軸に直交する方向に積層される複数の板状の鉄心と、
積層された前記鉄心の挿通孔に前記永久磁石が挿入配列された状態を固定する固定手段と、
可動子の直線運動方向と同じ方向に動作する復帰手段と
を含むことを特徴とするリニア振動アクチュエータの可動子。
前記永久磁石は六面体の板状であり、前記鉄心に形成された挿通孔は前記永久磁石に適合する形態であることを特徴とする請求項７記載のリニア振動アクチュエータの可動子。
前記固定手段は、可動子の直線運動方向に延在し、前記積層された鉄心の両端面に接触する折曲部をそれぞれ有する２つの固定板からなり、当該２つの固定板は結合手段によって互いに結合されることを特徴とする請求項７または８記載のリニア振動アクチュエータの可動子。
前記固定手段は、可動子の直線運動軸に直交する方向の両端部に折曲突出部が形成されていることを特徴とする請求項９記載のリニア振動アクチュエータの可動子。
前記復帰手段は、可動子の直線運動軸上にて前記固定手段の折曲部に結合されたシャフトと、該シャフトの外周面に装着されるコイルバネとからなることを特徴とする請求項９記載のリニア振動アクチュエータの可動子。