JP2008182869A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】可動子のストローク長を効率よく得ることができ、全体の小型化を容易に図ることができるリニアアクチュエータを提供すること。
【解決手段】固定子３と、前記固定子３に往復動可能に支持された可動子７と、前記可動子７の往復動方向に沿って磁極が配された永久磁石８ａ，８ｂと、前記往復動方向に交差する方向に延びる回転軸線を中心として、前記永久磁石８ａ，８ｂの周囲に巻回されたコイル９ａ，９ｂとを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、可動子を往復動させるリニアアクチュエータに関する。

従来より、電磁作用により可動子を往復動させるリニアアクチュエータが利用されている（例えば、特許文献１参照。）。これらリニアアクチュエータの中には、筒状に形成された固定子と、この固定子の筒孔に挿通されて往復動可能に支持された可動子と、起磁力を発生させるコイルとを備えたものが知られている。そして、筒孔の内壁には、可動子を挟んで対向配置された永久磁石が設けられている。
このような構成のもと、コイルに通電すると、可動子の軸線方向に直交する方向の起磁力が生じ、その磁束は、永久磁石の磁束に案内されて、可動子における軸線方向の磁束密度が変化する。そのため、軸線方向の一方に可動子を移動させることができ、コイルに流す電流の方向を交互に変化させて軸線方向の磁束密度を交互に変化させることにより、可動子を往復動させることができる。
特開２０００−２５３６４０号公報

しかしながら、上記のようなリニアアクチュエータでは、コイルからの起磁力を軸線方向に直交する方向に発生させ、その磁束を永久磁石によって案内することから、永久磁石の長さ寸法などによって可動子の動作範囲が決められ、永久磁石の大きさ以上に可動子の動作を大きく取ることができないという問題がある。
また、コイルに過電流が流れると、永久磁石の一部に逆磁場がかかり、その永久磁石に永久減磁が生じてしまう。そのため、コイルによって生じる起磁力を永久磁石の減磁限界よりも大幅に小さくする必要があり、可動子を適正に動作させるには全体が大掛かりになってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、可動子のストローク長を効率よく得ることができ、全体の小型化を容易に図ることができるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、固定子と、前記固定子に往復動可能に支持された可動子と、前記可動子の往復動方向に沿って磁極が配された永久磁石と、前記往復動方向に交差する方向に延びる回転軸線を中心として、前記永久磁石の周囲に巻回されたコイルとを備えることを特徴とする。

この発明によれば、コイルによって生じる起磁力の方向と永久磁石とをコイル内において並列に配することができる。

また、本発明は、固定子と、前記固定子に往復動可能に支持された可動子と、前記可動子の往復動方向に沿って磁極が配された永久磁石と、通電により起磁力を発生させるコイルとを備え、前記永久磁石が、前記コイルの起磁力に沿って前記コイル内に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、コイルによって生じる起磁力の方向と永久磁石とをコイル内において並列に配することができる。

また、本発明は、前記永久磁石が、平板状に形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、加工コストを抑制することができ、経済性を向上させることができる。

また、本発明は、前記固定子に、前記往復動方向に交差する方向に延びる凹部が形成されており、前記凹部に、前記永久磁石が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、永久磁石に対する固定力を増大させることができるだけでなく、永久磁石を保護することができる。

また、本発明は、前記固定子及び前記可動子のそれぞれの対向面の間にギャップが形成され、前記固定子又は前記可動子のうち、前記永久磁石を挟んで前記ギャップに対向する位置に、前記永久磁石の磁束に対する磁気抵抗部が設けられており、前記磁気抵抗部の磁気抵抗が、前記ギャップの磁気抵抗よりも大きくなっていることを特徴とする。

この発明によれば、推力の発生に寄与するギャップに、より多くの磁束を通すことができ、効率を向上させることができる。

また、本発明は、前記固定子又は前記可動子のいずれか一方に前記永久磁石が設けられ、前記固定子又は前記可動子の他方のうち、前記永久磁石に対向する面に、前記永久磁石を覆う対向凹部が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、永久磁石に対向する面積を増大させることができ、効率よく推力を発生させることができる。
なお、「覆う」とは、永久磁石の全てを覆うだけでなく、永久磁石の一部を覆うものも含まれ、すなわち、永久磁石の表面の少なくとも一部を覆うものをいう。

本発明によれば、コイルによって生じる起磁力の方向と永久磁石を並列に配することができることから、可動子のストローク長を効率よく得ることができ、小型化を容易に図ることができる。

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態におけるリニアアクチュエータについて、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態としてのリニアアクチュエータを示したものである。

リニアアクチュエータ１は、固定子の外側に可動子が配されるアウター型のアクチュエータである。
このリニアアクチュエータ１は、直方体形状かつ中空のハウジング１３を備えている。ハウジング１３の一面は開放端とされており、この開放端に、矩形板状の蓋材１４が設けられている。ハウジング１３内には、直方体形状の積層コア（固定子）３が設けられている。
積層コア３は、矩形板状の磁性材料が積層されてなる一対の磁極３ａ，３ｂを備えており、これら一対の磁極３ａ，３ｂは、積層方向に互いに接合されている。
積層コア３の長手方向の両端面は、それぞれ長手方向外方に突出するなだらかなドーム状に形成されている。なお、これら両端面は、ドーム状でなくても平坦面としてもよい。
また、積層コア３の両主面の中央部には、磁極３ａから磁極３ｂの全長にわたって積層方向に貫通する貫通孔４が形成されている。貫通孔４には長尺状のシャフト２が挿通されている。

シャフト２は、鉄などの金属からなっており、積層コア３の貫通孔４に挿通された状態で固定されている。シャフト２の両端には、不図示の雌ネジが形成されている。そして、これら雌ネジに、ハウジング１３及び蓋材１４の外方からネジ１８が螺合されることにより、シャフト２がハウジング１３及び蓋材１４に固定されている。
また、積層コア３の長手方向の両端部には、それぞれコイル９ａ，９ｂが設けられている。すなわち、コイル９ａ，９ｂは、シャフト２の軸線Ｌに直交する方向に延びる仮想的な回転軸線Ｒを中心として、積層コア３の両端部の外周に巻回されている。積層コア３の両端部には、後述する永久磁石８ａ，８ｂが設けられていることから、コイル９ａ，９ｂは、仮想的な回転軸線Ｒを中心として、永久磁石８ａ，８ｂの外周に巻回されていることになる。コイル９ａ，９ｂは、ケーブル１５を介して電流が印加されることにより、後述するような起磁力を発生させるようになっている。

さらに、積層コア３の外周の全周には、磁性材料からなる矩形フレーム状のアウターコア（可動子）７が配されている。すなわち、アウターコア７の内方領域に、積層コア３が設けられている。積層コア３の外周とアウターコア７の内周との間には、所定のギャップが設けられている。アウターコア７の厚さ寸法（軸線Ｌ方向の長さ寸法）は、積層コア３の厚さ寸法（軸線Ｌ方向の長さ寸法）の約１／２になっており、磁極３ａ，３ｂの厚さ寸法と同等になっている。アウターコア７には、積層コア３の厚さ寸法よりも大きな厚さ寸法を有する可動フレーム１０が連結されている。可動フレーム１０は、軸線Ｌ方向に弾性を有する板バネ２１を介して、積層コア３に連結されている。これにより、アウターコア７は、可動フレーム１０及び板バネ２１を介して、ハウジング１３内において軸線Ｌ方向に往復動可能に積層コア３に支持されている。

さらに、積層コア３の長手方向の両端部内には、ネオジウム磁石からなる永久磁石８ａ，８ｂがそれぞれ設けられている。永久磁石８ａ，８ｂは、平板状に形成されており、磁極３ａ，３ｂ同士の間に設けられている。すなわち、磁極３ａ，３ｂが、永久磁石８ａ，８ｂを介して連結されている。積層コア３の上端面と、永久磁石８ａの上端面とは面一になっている。また、積層コア３の下端面と、永久磁石８ｂの下端面とは面一になっている。永久磁石８ａ，８ｂの磁極は、アウターコア７の往復動方向（軸線Ｌ方向）に沿って配されている。すなわち、永久磁石８ａの両主面のうち、一方（軸線Ｌの一端側）の主面がＳ極になっており、他方（軸線Ｌの他端側）の主面がＮ極になっている。また、永久磁石８ｂの磁極は、永久磁石８ａの磁極と反対に向けられている。

次に、このように構成された本実施形態におけるリニアアクチュエータ１の作用について説明する。
コイル９ａ，９ｂに通電していない自然状態においては、図３に示すように、アウターコア７は、永久磁石８ａ，８ｂの磁束により、積層コア３の軸線Ｌ方向の中央に配される。すなわち、上方の永久磁石８ａのＮ極（他方の主面）から出た磁束Ｍ１は、磁束Ｍ２と磁束Ｍ３とに二手に分岐する。そして、一方の磁束Ｍ２は、上方の永久磁石８ａの他方の主面に沿って軸線Ｌ方向に直交する方向の上方に、磁極３ｂ内を積層コア３の上端に向けて進んでいく。そして、磁束Ｍ２は、積層コア３の上端からギャップを介してアウターコア７に到達し、このアウターコア７で折り返されて、ギャップを介して磁極３ａに到達する。さらに、磁束Ｍ２は、上方の永久磁石８ａの一方の主面に沿って軸線Ｌ方向に直交する方向の下方に進んでいき、上方の永久磁石８ａのＳ極に戻る。このとき、積層コア３の上端面とアウターコア７の内周面との間のギャップのうち、磁束Ｍ２の通る往復２ヶ所に磁極が形成される。

また、上方の永久磁石８ａのＮ極から出て他方に分岐した磁束Ｍ３は、軸線Ｌ方向に直交する方向の下方に進んでいき、下方の永久磁石８ｂのＳ極に入る。
また、下方の永久磁石８ｂのＮ極から出た磁束Ｍ４は、磁束Ｍ５と磁束Ｍ６とに二手に分岐する。一方の磁束Ｍ５は、軸線Ｌ方向に直交する方向の上方に進んでいき、上方の永久磁石８ａのＳ極に入り、磁束Ｍ５と磁束Ｍ３とで、永久磁石８ａ，８ｂ同士にわたった磁束ループが形成される。

他方の磁束Ｍ６は、下方の永久磁石８ｂの一方の主面に沿って軸線Ｌ方向に直交する方向の下方に、磁極３ａ内を積層コア３の下端に向けて進んでいく。そして、磁束Ｍ６は、積層コア３の下端からギャップを介してアウターコア７に到達し、このアウターコア７で折り返されて、ギャップを介して磁極３ｂに到達する。さらに、磁束Ｍ６は、下方の永久磁石８ｂの他方の主面に沿って軸線Ｌ方向に直交する方向の上方に進んでいき、下方の永久磁石８ｂのＳ極に戻る。このとき、積層コア３の下端面とアウターコア７の内周面との間のギャップのうち、磁束Ｍ６の通る往復２ヶ所に磁極が形成される。
そして、積層コア３の上端と下端とにそれぞれ２箇所づつ磁極が形成されるが、軸線Ｌ方向の磁力はそれぞれ等しいため、アウターコア７は、積層コア３の中央に配される。

この状態から、コイル９ａ，９ｂに一方向に電流を流すと、図４に示すように、電流の方向に向かって磁束が右回りになるような起磁力が発生する。すなわち、側面視して、起磁力の方向と永久磁石８ａ，８ｂの延在方向とがコイル９ａ，９ｂ内において並列（平行）となる。
上方のコイル９ａからの磁束Ｍ７（図４に対して右側の磁束）は、磁極３ｂにおいて磁束Ｍ２（図３に示す）と向きが反対になるため、磁束Ｍ２は、磁束Ｍ７によって弱められる。また、上方のコイル９ａからの磁束Ｍ８（図４に対して左側の磁束）は、磁極３ａにおいて磁束Ｍ５（図３に示す）と向きが反対になるため、磁束Ｍ５は、磁束Ｍ８によって弱められる。その一方で、磁束Ｍ８は、磁極３ａにおいて磁束Ｍ２と向きが同じになるため、磁束Ｍ２は強められる。さらに、磁束Ｍ７は、磁極３ｂにおいて磁束Ｍ３と向きが同じになるため、磁束Ｍ３は強められる。

また、下方のコイル９ｂからの磁束Ｍ９（図４に対して右側の磁束）は、磁極３ｂにおいて磁束Ｍ６（図３に示す）と向きが反対になるため、磁束Ｍ６は、磁束Ｍ９によって弱められる。また、下方のコイル９ｂからの磁束Ｍ１０（図４に対して左側の磁束）は、磁極３ａにおいて磁束Ｍ５（図３に示す）と向きが反対になるため、磁束Ｍ５は、磁束Ｍ１０によって弱められる。その一方で、磁束磁束Ｍ９は、磁極３ｂにおいて磁束Ｍ３と向きが同じになるため、磁束Ｍ３は強められる。さらに、磁束Ｍ１０は、磁極３ａにおいて磁束Ｍ６と向きが同じになるため、磁束Ｍ６は強められる。

これにより、積層コア３の両端面とアウターコア７の内周面との間のギャップに生じた磁極のうち、軸線Ｌ方向の一方側の磁極の磁束密度が高くなる。そのため、アウターコア７に対して軸線Ｌ方向の一方側に向けられた推力が発生する。その結果、アウターコア７が、軸線Ｌ方向の一方側に移動する。

また、コイル９ａ，９ｂに他方向に電流を流すと、図５に示すように、電流の方向に向かって磁束が右回りになるような起磁力が発生する。そして、上記と反対の作用により、ギャップに生じた磁極のうち、軸線Ｌ方向の他方側の磁極の磁束密度が高くなる。そのため、軸線Ｌ方向の他方側に向けられた推力がアウターコア７に対して発生する。その結果、アウターコア７が軸線Ｌ方向の他方側に移動する。
すなわち、コイル９ａ，９ｂに所定の交流電流を流すことにより、アウターコア７が軸線Ｌ方向に往復動する。このとき、板バネ２１は、軸線Ｌ方向に弾性変形することにより、アウターコア７の往復動を支持する。

以上より、本実施形態におけるリニアアクチュエータ１によれば、側面視して、コイル９ａ，９ｂに通電したときにコイル９ａ，９ｂから生じる起磁力の方向と、永久磁石８ａ，８ｂの延在方向とをコイル９ａ，９ｂ内において並列にすることができる。そのため、永久磁石８ａ，８ｂの長さ寸法に縛られることなく、アウターコア７の動作範囲を大きくとることができる。そのため、アウターコア７のストローク長を効率よく得ることができる。また、コイル９ａ，９ｂに過電流が流れたとしても、永久磁石８ａ，８ｂに逆磁場がかかることもなく、永久減磁を生じさせないようにすることができる。そのため、コイル９ａ，９ｂに、より大きな電流を流すことができ、全体を容易に小型化することができる。

ここで、自動車のエンジンルームなどに組み込まれる部品としてアクチュエータなどが使用される場合、アクチュエータは、環境温度である１２０℃程度に耐えるものでなければならない。このような高温環境で使用されるアクチュエータでは、周囲温度にアクチュエータの発熱による温度が加わることから、１５０℃〜１８０℃程度の耐熱温度が要求される。さらに、そのような高温環境下においても、安定した性能を出す必要がある。
高温環境下での使用のときに特に問題となるのは、永久磁石である。特に、ネオジウム磁石においては、高温環境下で保磁力が大幅に低下し、過電流に対する耐力が低くなってしまう。
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１によれば、高温環境下でも、永久磁石８ａ，８ｂの耐力を保持することができ、安定した性能を得ることができる。また、高温環境下にも耐え得るような高価な磁石材料を使用する必要もなく、経済性を向上させることができる。

また、永久磁石８ａ，８ｂを磁極３ａ，３ｂによって挟持しているため、永久磁石８ａ，８ｂの固定力を増大させることができる。すなわち、従来のように、積層コアの表面に永久磁石を設けるタイプでは、アクチュエータが推力を発生させるとき、その半力は永久磁石に全てかかってしまう。現在では、接着により、積層コアの表面に永久磁石を固定するより他なく、この接着も高温環境下で安定的に固定することは難しい。そのため、従来のタイプでは、永久磁石の固定に対して高い信頼性を得ることは困難である。
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１によれば、永久磁石８ａ，８ｂが磁極３ａ，３ｂによって挟持されているため、積層コア３によって推力を受け止めることができ、さらに磁極３ａ，３ｂによって永久磁石８ａ，８ｂに対する固定力を増大させることができることから、高い信頼性を得ることができる。

また、永久磁石８ａ，８ｂが磁極３ａ，３ｂによって挟持されているため、永久磁石８ａ，８ｂを効果的に保護することができる。すなわち、従来のように、積層コアの表面に永久磁石を設けるタイプでは、以下のような問題がある。例えば、自動車など大きな振動衝撃など外乱がかかる用途にアクチュエータが利用される場合、可動子の可動方向と交差する方向に力がかかると、可動子が永久磁石に接触してしまうことがある。
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１によれば、外乱がかかっても、アウターコアと積層コア３との金属同士の接触となるため、永久磁石８ａ，８ｂを保護することができ、高い信頼性を得ることができる。

また、永久磁石８ａ，８ｂが平板状に形成されていることから、コストを削減することができる。すなわち、従来の永久磁石は、瓦型にする必要があり、磁石加工費が高く、コスト低減のネックとなっていた。なぜなら、瓦型のものでは、母材そのものを円弧分大き目のものを用意しなければならず、材料歩留まりが非常に悪いからである。
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１によれば、永久磁石８ａ，８ｂを平板状にすることができることから、磁石加工のコストを大幅に低減させることができる。なお、自動車など特に量産台数の多いものに組み込む場合、材料コストは重要なファクターとなる。

なお、上記第１の実施形態におけるリニアアクチュエータ１のサイズや形状、構造などは適宜変更可能である。
例えば、永久磁石８ａ，８ｂの長さ寸法（図２に対する上下方向の長さ寸法）は、適宜変更可能であるが、永久磁石８ａ，８ｂの厚さを含む積層コア３の厚さ寸法の１〜２倍程度にすることができる。なお、永久磁石８ａ，８ｂの長さ寸法は、大きければ大きいほど、ギャップでの磁束密度を上げることができ、小型化を図ることができるが、現実的には、飽和磁束密度や経済性を考慮した場合、上記１〜２倍程度のサイズが好ましい。
永久磁石８ａ，８ｂの厚さ寸法は、積層コア３の厚さ寸法の２０〜２５％にするのが好ましい。ただし、経済性を考慮した場合、それよりも小さくてもよいことは言うまでもない。

また、図６に示すように、積層コア３の長手方向の端面と、アウターコア７の内周面との間の距離寸法を、軸線Ｌ方向で異なるようにしてもよい。すなわち、磁極３ａの長手方向の端面とアウターコア７の内周面との間の距離寸法ｄ１よりも、磁極３ｂの長手方向の端面とアウターコア７の内周面との間の距離寸法ｄ２を大きくする。これにより、アウターコア７に対する推力を往復時で変えることができる。
ここで、リニアアクチュエータ１を垂直姿勢（軸線Ｌを鉛直方向に向けたときの姿勢）で使用する場合、アウターコア７の質量や負荷の質量の大きさによって、それらの自重により、自然状態におけるアウターコア７の鉛直方向の位置がずれてしまう。そのため、コイル９ａ，９ｂにオフセット電流を流すことにより、アウターコア７の位置ずれを補正する必要がある。
図６に示す本変形例のリニアアクチュエータ１によれば、リニアアクチュエータ１を垂直姿勢で使用する場合に、積層コア３の端面とアウターコア７の内周面との間の距離寸法を変更してアウターコア７の往復時の推力を調整することにより、オフセット電流を流すことなく、積層コア３の中央位置を基準にしてアウターコア７を移動させることができる。そのため、垂直姿勢で使用する場合でも、消費電力を抑制することができ、アウターコア７を適正に往復動させることができる。

また、図１４及び図１５に示すように、磁極３ａ，３ｂにギャップ（磁気抵抗部）Ｇ１を設けてもよい。このギャップＧ１は、積層コア３の両端面と、アウターコア７の内周面との間のギャップＧ２と対向して配置される。そして、ギャップＧ１とギャップＧ２との間に、永久磁石８ａ，８ｂがそれぞれ配置される。また、ギャップＧ１の距離寸法（ギャップ寸法）ｄ４は、ギャップＧ２の距離寸法（ギャップ寸法）ｄ３よりも大きくなっている。すなわち、ギャップＧ１の磁気抵抗のほうが、ギャップＧ２の磁気抵抗よりも大きくなっている。

このような構成のもと、永久磁石８ａ，８ｂからの磁束Ｍ３，Ｍ５は、ギャップＧ３によって弱められる。その結果、永久磁石８ａ，８ｂからの磁束Ｍ２，Ｍ６が強められる。
以上より、推力の発生に寄与しない磁束Ｍ３，Ｍ５を弱めるとともに、推力の発生に寄与するギャップＧ２に、より多くの磁束Ｍ２，Ｍ６を通すことができ、効率を向上させることができる。
なお、ギャップＧ１に代えて、磁気抵抗部材を設けてもよい。

また、図１６に示すように、積層コア３の両端面に、直方体形状の永久磁石８ａ，８ｂを設けてもよい。そして、アウターコア７の内周面のうち、永久磁石８ａ，８ｂに対向する面には、対向凹部１１が設けられている。対向凹部１１は、永久磁石８ａ，８ｂの外縁形状と同形状をなしており、対向凹部１１内に永久磁石８ａ，８ｂが入れられている。すなわち、永久磁石８ａ，８ｂが対向凹部１１によって覆われている。そのため、アウターコア７の内周面が、対向凹部１１のすべての面において、永久磁石８ａ，８ｂと対向している。
以上より、アウターコア７の内周面のうち、永久磁石８ａ，８ｂに対向する面積を増大させることができ、さらに効率よく推力を発生させることができる。

また、図１７及び図１８に示すように、永久磁石８ａ，８ｂをアウターコア７側に設けてもよい。すなわち、直方体形状の永久磁石８ａ，８ｂが、矩形環状のヨーク７ａ，７ｂによって挟まれた状態で固定される。

また、上記第１の実施形態では、積層コア３などのブロック数を一つとしているが、それらブロック数は適宜変更可能である。すなわち、図７に示すように、積層コア３、永久磁石８ａ，８ｂ及びアウターコア７を１ブロックとして、それらを軸線Ｌ方向に２ブロック連結させてもよい。このような構成のもと、自然状態においては、図８に示すように、１ブロックごとに上記と同様の磁束が発生する。そして、コイル９ａ，９ｂに電流を流すと、図９及び図１０に示すように、１ブロックごとに上記と同様の磁束が発生する。そのため、ブロック数を整数倍で増やすことにより、アウターコア７に対して比例した推力を得ることができ、推力の調整を容易に行うことができる。

また、上記第１の実施形態では、永久磁石８ａ，８ｂを磁極３ａ，３ｂで挟持するものとしたが、これに限ることはなく、図１１に示すように、永久磁石８ａ，８ｂを凹部２２に嵌め込むようにしてもよい。すなわち、積層コア３の長さ方向の両端面から、軸心方向（軸線Ｌ方向に直交する方向）に延びる凹部２２を設ける。そして、これら凹部２２に永久磁石８ａ，８ｂを嵌め込んで固定する。
これにより、永久磁石８ａ，８ｂの固定力をさらに増大させることができる。

（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１２及び図１３は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図１２及び図１３において、図１から図１１に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。

本実施形態におけるリニアアクチュエータ３０は、固定子の内側が可動子となるインナー型のアクチュエータである。
リニアアクチュエータ３０は、矩形枠状の板材が積層されてなる固定子３１を備えている。固定子３１は、磁性材料からなるものである。固定子３１の中央には、円柱状に延びる鉄製の可動子３３が挿通されている。可動子３３の長手方向の両端には、雌ネジ部が形成されており、この雌ネジ部にナット４７が螺着されるようになっている。なお、ナット４７は、可動子３３を駆動対象物に固定するためのものである。また、可動子３３は、固定子３１の厚さ方向の両端に設けられた２枚の板バネ３２に固定されている。そして、可動子３３は、板バネ３２が厚さ方向に弾性変形することにより、軸線Ｌ方向に往復動可能に支持されている。

２枚の板バネ３２は、同形状であり、平面視して、８の字状に形成されている。すなわち、矩形枠状のフレーム部３２ａが連結部３４を介して一体的に連結されて構成されている。そのため、板バネ３２の上下の両端部には矩形状の開口部４２が形成されている。また、板バネ３２の両端の腕部には、ネジ用の開口部４５が形成されており、これら開口部４５が２枚の板バネ３２同士で対向して配置されている。そして、それら対向配置された開口部４５にわたって、固定子３１を介してネジ４３が通されることにより、板バネ３２が固定子３１に固定されている。また、連結部３４には、円形の開口部が形成されており、この円形の開口部に可動子３３が通されて固定されている。

可動子３３には、円筒状の鉄片３７が通されており、鉄片３７は、可動子３３の長手方向の中央に固定されている。
また、固定子３１の枠内の上下方向の両端には、互いに対向して配置された一対の磁極部５２が設けられている。磁極部５２は、板状の磁性材料が積層されてなる積層部材５２ａ，５２ｂが厚さ方向に連結されて形成されている。磁極部５２には、固定子３１の枠の外方に向けて没する円弧状の凹部３５が形成されている。これら凹部３５が対向して配置されている。そして、これら対向配置された凹部３５内に鉄片３７が配されている。すなわち、それぞれの凹部３５の表面と鉄片３７の外周面とが対向した状態になっている。また、磁極部５２には、フェライト磁石からなる平板状の永久磁石３６が設けられている。すなわち、磁極部５２は、積層部材５２ａ，５２ｂが、永久磁石３６を介して接合されて構成されている。永久磁石３６の磁極は、可動子３３の往復動方向（軸線Ｌ方向）に沿って配されている。すなわち、上方の永久磁石３６の両主面のうち、一方（軸線Ｌの一端側）の主面がＮ極になっており、他方（軸線Ｌの他端側）の主面がＳ極になっている。また、下方の永久磁石３６の磁極は、上方の永久磁石３６の磁極と反対に向けられている。

永久磁石３６の端面は、磁極部５２の凹部３５の表面とは面一になっている。そのため、永久磁石３６の端面は、鉄片３７に対向した状態になっている。
さらに、固定子３１の枠内であって、磁極部５２の外周には、コイル３８が設けられている。すなわち、コイル３８は、可動子３３の軸線Ｌ方向に直交する方向に延びる仮想的な回転軸線Ｒを中心として、磁極部５２の外周に巻回されている。磁極部５２内には、永久磁石３６が設けられていることから、コイル３８は、仮想的な回転軸線Ｒを中心として、永久磁石３６の外周に巻回されていることになる。これらコイル３８は、板バネ３２の開口部４２を介して軸線Ｌ方向の外方に突出している。すなわち、板バネ３２に開口部４２が形成され、これら開口部４２にコイル３８が通されることにより、軸線Ｌ方向の全体の大型化を効果的に防止することができる。

このような構成のもと、コイル３８に電流を流すと、電流の方向に向かって磁束が右回りになるような起磁力が発生する。すなわち、側面視して、起磁力の方向と永久磁石３６の延在方向とがコイル３８内において並列（平行）となる。そして、上記第１の実施形態と同様にして、鉄片３７の外面と、凹部３５の表面とのギャップにおいて、軸線Ｌ方向の磁束密度の差異が生じる。そのため、交流電流によって電流の方向を交互に変えることにより、可動子３３は軸線Ｌ方向に往復動する。このとき、板バネ３２は、所定の方向に弾性変形することにより、可動子３３の往復動を支持する。

以上より、本実施形態におけるリニアアクチュエータ３０によれば、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、上記第１の実施形態の種々の変形例を自由に組み合わせて本実施形態に適用することができることは言うまでもない。
なお、本発明の技術範囲は上記第１及び第２の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

本発明に係るリニアアクチュエータの第１の実施形態を示す正面図である。 図１のリニアアクチュエータを側面から見た様子を示す断面図である。 本実施形態におけるリニアアクチュエータの磁束の様子を示す図であって、コイルに通電していない状態を側面から示す説明図である。 本実施形態におけるリニアアクチュエータの磁束の様子を示す図であって、コイルに一方向の電流を流した状態を側面から示す説明図である。 本実施形態におけるリニアアクチュエータの磁束の様子を示す図であって、コイルに他方向の電流を流した状態を側面から示す説明図である。 図１のリニアアクチュエータの第１の変形例を示す説明図である。 図２のリニアアクチュエータの第５の変形例を示す断面図である。 図７のリニアアクチュエータの磁束の様子を示す図であって、コイルに通電していない状態を示す説明図である。 図７のリニアアクチュエータの磁束の様子を示す図であって、コイルに一方向の電流を流した状態を示す説明図である。 図７のリニアアクチュエータの磁束の様子を示す図であって、コイルに他方向の電流を流した状態を示す説明図である。 図２のリニアアクチュエータの第６の変形例を示す断面図である。 本発明に係るリニアアクチュエータの第２の実施形態を示す図であって、一部を破断して示す斜視図である。 図１２のリニアアクチュエータの一部を破断して示す側面図である。 図１のリニアアクチュエータの第２の変形例を示す正面図である。 図１４のリニアアクチュエータの磁束の様子を示す図であって、コイルに通電していない状態を側面から示す説明図である。 図１のリニアアクチュエータの第３の変形例を示す正面図である。 図１のリニアアクチュエータの第４の変形例を示す正面図である。 図１７のリニアアクチュエータの磁束の様子を示す図であって、コイルに通電していない状態を側面から示す説明図である。

符号の説明

１，３０ リニアアクチュエータ
３ 積層コア（固定子）
７ アウターコア（可動子）
８ａ，８ｂ，３６ 永久磁石
９ａ，９ｂ，３８ コイル
１１ 対向凹部
２２ 凹部
３１ 固定子
３３ 可動子
Ｇ１ ギャップ（磁気抵抗部）
Ｇ２ ギャップ

Claims (6)

1. 固定子と、
   前記固定子に往復動可能に支持された可動子と、
   前記可動子の往復動方向に沿って磁極が配された永久磁石と、
   前記往復動方向に交差する方向に延びる回転軸線を中心として、前記永久磁石の周囲に巻回されたコイルと
   を備えることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 固定子と、
   前記固定子に往復動可能に支持された可動子と、
   前記可動子の往復動方向に沿って磁極が配された永久磁石と、
   通電により起磁力を発生させるコイルと
   を備え、
   前記永久磁石が、前記コイルの起磁力に沿って前記コイル内に配置されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
3. 前記永久磁石が、平板状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記固定子に、前記往復動方向に交差する方向に延びる凹部が形成されており、
   前記凹部に、前記永久磁石が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記固定子及び前記可動子のそれぞれの対向面の間にギャップが形成され、
   前記固定子又は前記可動子のうち、前記永久磁石を挟んで前記ギャップに対向する位置に、前記永久磁石の磁束に対する磁気抵抗部が設けられており、
   前記磁気抵抗部の磁気抵抗が、前記ギャップの磁気抵抗よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
6. 前記固定子又は前記可動子のいずれか一方に前記永久磁石が設けられ、
   前記固定子又は前記可動子の他方のうち、前記永久磁石に対向する面に、前記永久磁石を覆う対向凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
   
   
   

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