JP2010279161A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】弓型の永久磁石を用いないという斬新な技術的思想に基づいてコストダウンを有効に図ることが可能なリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】同一軸心上に配置された固定部２及び固定部２に対して往復動可能な可動部３と、軸心となるシャフト２５と、固定部２と可動部３との間に介在してシャフト２５を回動不能に支持し且つシャフト２５の軸方向と直交する面における固定部２及び可動部３の移動を規制した状態でスラスト方向に動作可能な軸受け４とを備え、固定部２にコイル２４及び平板状をなす永久磁石２３を設けるとともに、可動部３のうち永久磁石２３と対面する磁極面３１１を平坦に形成したリニアアクチュエータ１とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、リニアアクチュエータに関するものである。

従来より、固定部及び可動部を同一軸心上に配置し、可動部を固定部に対してスラスト方向に往復動作可能に構成したリニアアクチュエータが各種知られている。可動部を相対的に外側に配置したタイプはアウタ可動型リニアアクチュエータと称され、可動部を相対的に内側に配置したタイプはインナ可動型リニアアクチュエータと称される。通常、リニアアクチュエータは、可動部を往復動させる磁束を発生するコイルを設けた固定部又は可動部の何れか一方に永久磁石が設けられ、他方のうち、永久磁石と所定のギャップを隔てて対向する面に磁極面が設けられている。

アウタ可動型、インナ可動型の何れのリニアアクチュエータにおいても、通常、永久磁石は、シャフトを中心とする部分円弧状に加工された弓型のものであり、このような弓型の永久磁石と所定ギャップを隔てて対面する磁極面も、永久磁石の弓型を径方向に平行移動させたシャフトを中心とする部分円弧状に形成されている（アウタ可動型リニアアクチュエータについては例えば特願２００９−０７１５５３、インナ可動型リニアアクチュエータについては例えば特許文献１参照）。このような構成を採用している理由の１つは、シャフトとして加工性及び組立容易性に優れた概略円柱状のものを適用しているため、シャフトの軸周りに軸受けが傾動し得る（ずれる）状態となり、軸受けが傾動した際に永久磁石と磁極面とが相互に衝突することを防止するためである。

特開２００４−３４３９６４号公報

しかしながら、弓型の永久磁石は、高い加工精度が要求されて加工費が高い上に、単純な平板状の永久磁石と比較して磁石の使用量及び加工時の破棄量も相対的に多くなり、コストの増加を招来するものである。そもそもリニアアクチュエータは、部品点数が比較的少ない装置であり、このようなリニアアクチュエータ全体のコストにおける永久磁石のコストが占める割合は大きく、永久磁石のコストダウンがリニアアクチュエータ全体のコストダウンにも大きく貢献する。

近時、自動車業界では、環境問題から、車体の軽量化やアイドリングの低回転数化、或いは気筒休止エンジン等の改善策が進めているが、これらの対策は何れも車体振動を増大させ、乗り心地を悪化させ得るものである。そこで、車体の適宜箇所に配置したおもり（ウェイト）をリニアアクチュエータで能動的に動かし、その反力を利用して車体振動を抑制しようとするアクティブマスダンパ（制振機構）が検討されており、自動車業界からはこのような制振機構の導入に際してリニアアクチュエータ自体のコストダウンという要望が特に強い。

本発明は、このような問題に着目してなされたものであって、主たる目的は、弓型の永久磁石を用いないという斬新な技術的思想に基づいてコストダウンを有効に図ることが可能なリニアアクチュエータを提供することにある。

すなわち本発明のリニアアクチュエータは、同一軸心上に配置された固定部及び固定部に対して往復動可能な可動部と、軸心となるシャフトと、固定部と可動部との間に介在してシャフトを回転不能に支持し、且つシャフトの軸方向と直交する面における固定部及び可動部の移動を規制した状態でスラスト方向に動作可能な軸受けとを備え、可動部を往復動させる磁束を発生するコイルを設けた固定部又は可動部の何れか一方に平板状をなす永久磁石を設けるとともに、他方のうち永久磁石と対面し磁極面となる対向面を平坦に形成していることを特徴としている。

このようなリニアアクチュエータであれば、平板状の永久磁石を用いることにより、弓型の永久磁石と比較して、高い加工精度が要求されず加工費を抑えることができるとともに、磁石の使用量及び加工時の破棄量も相対的に少なくなり、コストダウンを有効に図ることができる。そして、永久磁石自体のコストを低減することができることより、アクチュエータ全体のコストダウンをも図ることができる。また、本発明のリニアアクチュエータは、シャフト及び軸受けを相互に回転不能な構成としているため、軸受けがシャフトの軸回りに傾動（振動）することがなく、しかも軸受けによりシャフトの軸方向と直交する面における固定部及び可動部の移動を規制しているため、これら固定部及び可動部もシャフトの軸回りに傾動（振動）することがなく、その結果、平板状の永久磁石と対面する磁極面を平坦に形成することが可能となり、高度な加工精度や組付精度が要求されることなく、永久磁石と磁極面との間に平行な一定のギャップを簡単に確保することができる。なお、アウタ可動型リニアアクチュエータであれば、シャフトは固定部に属する部品となり、インナ可動型リニアアクチュエータであれば、シャフトは可動部に属する部品となる。

本発明のリニアアクチュエータにおいて、軸受け及びシャフトを相対回転不能とするには、シャフトの外形状と、軸受けのうちシャフトが挿通可能なシャフト挿通孔の開口形状とを相互に対応する多角形状にすればよい。ここで、「シャフトの外形状」とは、シャフトの軸方向に直交する断面（横断面）における外縁形状を意味する。また、「多角形状」には、例えば削り加工により角に丸みを持たせた形状（略多角形状）も含まれる。

特に、シャフトの外形状及びシャフト挿通孔の開口形状を相互に対応する四角形状にすれば、加工性及び組立容易性に優れ、好適である。なお、「四角形状」には角（四隅）に丸みを持たせた形状（略四角形状）も含まれる。

また、本発明のリニアアクチュエータは、固定部の外側に可動部を配置したアウタ可動型リニアアクチュエータ、固定部の内側に可動部を配置したインナ可動型リニアアクチュエータに適用することができる。

本発明によれば、弓型の永久磁石に代えて平板状の永久磁石を用いるという斬新な技術的思想に基づいてコストダウンを有効に図ることが可能なリニアアクチュエータを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータの全体斜視図。 同実施形態に係るリニアアクチュエータの分解斜視図。 同実施形態に係るリニアアクチュエータの主要部分解斜視図。 同実施形態に係るリニアアクチュエータの主要部正面図。 同実施形態に係るリニアアクチュエータの模式断面図。 本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータの全体斜視図。 同実施形態に係るリニアアクチュエータの分解斜視図。 同実施形態に係るリニアアクチュエータの正面図。 図８のｚ領域拡大図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
〈第１実施形態〉
第１実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、図１及び図２等に示すように、固定部２の周囲（外側）に可動部３を配設したアウタ可動型のリニアアクチュエータである。

固定部２は、固定子（インナコア）２１と、固定子２１を被覆し得るボビン２２と、固定子２１のうちボビン２２に被覆されない上端面及び下端面に配設された永久磁石２３と、ボビン２２の外周に巻回されたコイル２４と、中心部に配設されたシャフト２５とを備えたものである。なお、シャフト２５の軸方向と、可動部３が往復動作する方向、すなわちスラスト方向とは同一方向であり、以下の説明で用いるシャフト２５の軸方向とスラスト方向とは同義である。また、以下の説明において「正面」とはシャフト２５の軸方向の反取付側（後述するカバー７側）から見た方向を意味する。

固定子２１は、図２ないし図５に示すように、例えばスラスト方向に積層された薄板状をなす鋼板（例えばケイ素鋼板）から構成されたものであり、中央部に、シャフト２５が挿通可能なシャフト挿通孔２１１を有するものである。本実施形態では、開口形状が四角形状をなすシャフト挿通孔２１１を適用している（図２ないし図４参照）。また、固定子２１には、シャフト挿通孔２１１を挟んで対向する上端面及び下端面に、永久磁石２３を配設可能な永久磁石セット部２１２を形成している。永久磁石セット部２１２はフラットな平坦面により形成されている。

ボビン２２（インシュレータ）は、図２及び図５に示すように（図３及び図４ではボビン２２を省略している）、スラスト方向に２分割されたボビンユニット２２Ｕから構成され、これらボビンユニット２２Ｕによってシャフト２５の軸方向両端から固定子２１及び永久磁石２３を挟み込み、固定子２１全体及び永久磁石２３の一部を被覆し得るものである。このボビン２２は、シャフト２５が挿通可能なシャフト挿通孔２２１と、コイル２４が巻回可能な上下一対のコイル巻回用凹部２２２を有するものである。ボビン２２に形成したシャフト挿通孔２２１は、固定子２１に形成したシャフト挿通孔２１１に連通し且つ当該シャフト挿通孔２１１よりも一回り大きい丸孔であり、この丸孔にスペーサＳが嵌り込み得るように設定している。

永久磁石２３は、図２ないし図５に示すように、固定子２１における一対の永久磁石セット部２１２にそれぞれ配設されたものである。各永久磁石セット部２１２にはそれぞれシャフト２５の軸方向に沿って複数（図示例では２枚）の永久磁石２３を並べて配置している。そして、本実施形態では、平板状をなす永久磁石２３を適用している。したがって、フラットな平坦面である各永久磁石セット部２１２に固着された平板状をなす複数の永久磁石２３の表面は面一ないし略面一になる。

シャフト２５は、図２ないし図５に示すように、ボビン２２におけるシャフト挿通孔２２１及び固定子２１におけるシャフト挿通孔２１１に挿し通して取り付けたものである。本実施形態では、固定子２１に形成したシャフト挿通孔２１１の開口形状に対応する外形状をなすシャフト２５、すなわち横断面における外縁形状が四角形状ないし略四角形状であるシャフト２５を適用している。シャフト２５の両端部には軸方向に沿って延びる凹部２５１を形成し、当該凹部２５１の内周面に雌ねじ部を形成している。そして、各雌ねじ部にそれぞれボルトＢ１を螺着可能に構成している（図５参照）。

コイル２４は、可動部３を往復動させる磁束を発生するものであり、図２ないし図５に示すように、ボビン２２における各コイル巻回用凹部２２２にそれぞれ巻き回され、シャフト２５を挟んだ上部、下部に電流が流れるように結線されたものである。そして、電流の流れる方向を切り替えることにより、次に説明する可動部３を往復運動させることができる。

可動部３は、図２及び図５に示すように、可動磁極としての可動子（アウタコア）３１と可動スペーサ３２（図示例では形状が若干異なる第１単位可動スペーサ３２１及び第２単位可動スペーサ３２２とから構成しているが、同一形状の単位可動スペーサから構成した可動スペーサであっても構わない）とをスラスト方向に重ね合わせた概略角筒状ものである。本実施形態では、可動子３１及び可動スペーサ３２をそれぞれ上下に二分割してなる可動部ユニット３Ｕを相互に組み付けることによって概略角筒状となる可動部３を適用しているが、二分割されていない可動子及び可動スペーサを用いてなる可動部を適用しても構わない。

可動子３１は、図２ないし図５に示すように、薄板状をなす鋼板（例えばケイ素鋼板）をスラスト方向に積層して結合したものである。そして、可動子３１のうち、可動スペーサ３２よりも永久磁石２３側に膨出し且つ永久磁石２３と対向する面が磁極面３１１として機能し、この磁極面３１１を永久磁石２３に対して平行となるフラットな平坦面に設定している。これにより、相互に対向する可動子３１の内向面と固定子２１の外向面との間、すなわち磁極面３１１と永久磁石２３との間に、直線状に延びる所定寸法のギャップＧが形成されるようにしている（図４参照）。

このような可動子３１と可動スペーサ３２とを一体的に組み付けてなる可動部３は、上端部及び下端部における幅方向中央部に可動子３１及び可動スペーサ３２をスラスト方向に貫通する上下一対の平行ピン３３を設け、平行ピン３３の両端部をそれぞれ可動スペーサ３２よりもスラスト方向に突出させている。また、正面視矩形状をなす可動部３の四隅には厚み方向に貫通するボルト挿通孔３ａを形成している（図２参照）。

このような構成を有する可動部３を、軸受け４を介して固定部２に連結している。本実施形態において、軸受け４は、固定部２と可動部３とを同軸上に連結し、自らが弾性変形することにより可動部３を固定部２に対して往復動可能に支持するものであり、積層された複数枚の板バネ４１によって構成されたものである。

板バネ４１は、図２ないし図５に示すように、可動部３のうち可動スペーサ３２に重ね合わされる枠状をなすフレーム部４１１と、フレーム部４１１の内側に設けた可撓部４１２とを一体に備えた薄板状のものである。この板バネ４１は例えば打ち抜き加工により形成されるものである。正面視略矩形状をなすフレーム部４１１の四隅にはそれぞれ厚み方向に貫通するボルト挿通孔４１１ａを形成し、板バネ４１のうち当該フレーム部４１１がフランジ部材５と可動部３との間に挟まれる。また、フレーム部４１１の上下端部における幅方向中央部には、上方または下方に開口する上方開口部４１１ｂ、下方開口部４１１ｃを形成し、可動部３に設けた平行ピン３３の両端部がこれら上方開口部４１１ｂ、下方開口部４１１ｃに嵌り得るように設定している。可撓部４１２は、正面視略８の字状をなし、中央部にシャフト２５が挿通可能なシャフト挿通孔４１２ａを有する。シャフト挿通孔４１２ａは、固定子２１に形成したシャフト挿通孔２１１及びボビン２２に形成したシャフト挿通孔２２１に連通し得るものであり、本実施形態ではシャフト挿通孔４１２ａの開口形状を、固定子２１に形成したシャフト挿通孔２１１の開口形状と同一ないし略同一の形状、つまり四角形状ないし略四角形状に設定している（図２ないし図４参照）。板バネ４１のうち、可撓部４１２における中央部はスペーサＳ同士の間に挟持され、フレーム部４１１は可動部３（具体的には可動スペーサ３２）とフランジ部材５との間に挟持される。

フランジ部材５は、図２及び図５に示すように、板バネ４１のフレーム部４１１と略同一の枠状をなし、四隅に形成した厚み方向に貫通するボルト挿通孔５１と、上下端部における幅方向中央部に設けられ平行ピン３３の端部をスラスト方向に若干のあそびのある状態で収容し得る凹部５２とを有するものである。

なお、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、図１、図２及び図５に示すように、シャフト２５における一方の端部側にベース６（取付部）を設けるとともに、他方の端部側に当該他方側からリニアアクチュエータ１内部を遮蔽し且つリニアアクチュエータ１内部へのアクセスを防止し得るカバー７を設けている。カバー７は、フランジ部材５及び板バネ４１と同一ないし略同一の外形状を有するプレート状のものであり、四隅に形成した厚み方向に貫通するボルト挿通孔７１と、中央部に形成した厚み方向に貫通するシャフト挿通孔７２とを有する。

このような構成からなるリニアアクチュエータ１は、概略四角柱状をなすシャフト２５を、対応する四角形状に開口した板バネ４１におけるシャフト挿通孔４１２ａに挿し通すことにより、シャフト２５を板バネ４１に対して軸回りに回動不能な状態で支持したものとなる。また、このシャフト２５を、ボビン２２におけるシャフト挿通孔２２１及び固定子２１におけるシャフト挿通孔２１１に挿し通すことにより、シャフト２５の軸回りに固定子２１を含む固定部２全体が相対的に傾動することを防止することができる。そして、シャフト２５の軸方向に挟み得る位置に配された一対の板バネ４１を基準にして可動部３と固定部２との相対位置を位置決めすることができる。具体的には、上下に二分割した可動部ユニット３Ｕ同士を上下方向から固定部２を挟み込むように近付け、可動部３に設けた上下一対の平行ピン３３のうち、一方の平行ピン３３を、フレーム部４１１における上方開口部４１１ｂに嵌挿するとともに、他方の平行ピン３３を、フレーム部４１１における下方開口部４１１ｃに嵌挿する。これら平行ピン３３の両端部は、固定部２及び一対の板バネ４１をシャフト２５の軸方向に挟み得る位置に配された一対のフランジ部材５における凹部５２に収容される（図２及び図５参照）。引き続いて、スラスト方向に連通するカバー７のボルト挿通孔７１、フランジ部材５のボルト挿通孔５１、板バネ４１のボルト挿通孔４１１ａ、可動部３のボルト挿通孔３ａにボルトＢ２を挿通し、ボルトＢ２の先端部を図示しないナットに締結することにより、カバー７、フランジ部材５及び板バネ４１を一体的に組み付けたリニアアクチュエータ１となる。

このような構成をなす本実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、相互に対向する可動子３１の内向面と固定子２１の外向面との間、すなわち磁極面３１１と永久磁石２３の表面との間に、直線状に延びる平行なギャップＧが形成される（図４参照）。そして、リニアアクチュエータ１は、コイル２４に通電していない状態では、永久磁石２３から生じる磁力により、シャフト２５が可動部３（可動子３１）に対して所定位置に保持される。そして、コイル２４に通電した場合には、コイル２４に流れる電流により生じる磁界と永久磁石２３から生じている磁界の向きとに基づき、可動部３がシャフト２５に沿ってスラスト方向に往復動する。

このように、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、平板型の永久磁石２３を用いることにより、従来用いられていた弓型の永久磁石と比較して、容易に加工することができ、永久磁石２３の使用量及び加工時の破棄量も相対的に少なくなり、コストダウンを有効に図ることができる。そして、永久磁石２３自体のコストを低減することができることより、リニアアクチュエータ１全体のコストダウンをも図ることができる。

さらに、本実施形態では、平板状の永久磁石２３を適用することにより、弓型の永久磁石２３を適用した場合と比較して、永久磁石２３自体の嵩（総高さ寸法）を抑えて低く（薄く）設定することができる。そのため、ボビン２２におけるコイル巻回用凹部２２２の高さ寸法を比較的大きく設定してコイル２４の巻き数を相対的に多くすることで同じ電流量でも電流起磁力（電流量×コイルの巻き数）を大きくすることができ、リニアアクチュエータ１の能力を上げることができる。また、リニアアクチュエータ１自体のコンパクト化を図ることができる。

このようにコストダウン及びコンパクト化を実現できるリニアアクチュエータ１は、汎用性及び設置自由度に優れたものとなり、コストダウンという要望が強い自動車にも好適に用いることができる。好適な適用例としては、車体の制振機構に適用した場合、具体的には車体の適宜箇所に配置したおもり（ウェイト）を能動的に動かすアクチュエータとして適用した場合が挙げられる。この場合、リニアアクチュエータ１によって振動するおもり（ウェイト）、すなわち可動部３の質量の反力を利用して車体の振動を好適に抑制することができる。

また、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、シャフト２５及び軸受け４を相対回転不能に組み付けるとともに、軸受け４によりシャフト２５の軸方向と直交する面における固定部２及び可動部３の移動を規制しているため、固定部２及び可動部３がシャフト２５の軸回りに傾動する（ずれる）ことを防止することができ、その結果、平板状の永久磁石２３と対面する磁極面３１１を平坦に形成することが可能となり、高度な加工精度や組付精度が要求されることなく、永久磁石２３と磁極面３１１との間に平行なギャップＧを簡単に確保することができる。

〈第２実施形態〉
第２実施形態に係るリニアアクチュエータ１’は、図６ないし図８に示すように、可動部３’の周囲（外側）に固定部２’を配置したインナ可動型のリニアアクチュエータ１’である。

可動部３’は、軸方向に往復移動するシャフト３１’と、シャフト３１’の軸周りに配されシャフト３１’と共にシャフト３１’の軸方向に往復動する可動磁極としての可動子（インナコア）３２’とを備えたものである。なお、シャフト３１’の軸方向と、可動子３２’が往復動作する方向、すなわちスラスト方向とは同一方向であり、以下の説明で用いるシャフト３１’の軸方向とスラスト方向とは同義である。また、以下の説明において「正面」とはシャフト３１’の軸方向の何れか一方側から見た方向を意味する。

シャフト３１’は、外形状（横断面における外縁形状）が四角形状ないし略四角形状をなし、一端部（先端部）にネジ部３１１’を形成したものである（図７参照）。ネジ部３１１’には、シャフト３１’を駆動すべき対象物（図示省略）に固定するためのナットＮ’が螺着されている。

可動子３２’は、薄板状をなす鋼板（例えばケイ素鋼板）をスラスト方向に積層して結合したものである。本実施形態では、四隅に切欠部を形成した略矩形状をなす可動子３２’を適用している。また、可動子３２’には、中央部にスラスト方向に貫通するシャフト挿通孔３２１’を形成している。シャフト挿通孔３２１’の開口形状は、シャフト３１’の外形状に対応する四角形状ないし略四角形状である（図７参照）。本実施形態では、このような可動子３２’をシャフト３１’の軸方向にスペーサＳ’を介して複数（図示例では２個）配置している。そして、可動子３２’のうち、次に説明する固定部２’における永久磁石２２’と対向する面が磁極面３２２’として機能し、この磁極面３２２’を永久磁石２２’に対して平行となるフラットな平坦面に設定している。

固定部２’は、外形状が円形であるリング状の固定子（アウタコア）２１’と、固定子２１’のうち内側に突出させた突出部２１１’の先端面に固着した永久磁石２２’と、固定子２１’の内側に配置され可動子３２’を収容し得る可動子収容部２３１’及びコイル巻回部２３２’を有するボビン２３’と、コイル巻回部２３２’に巻回され固定子２１’の内側に位置付けられる上下一対のコイル２４’とを備えたものである。

固定子２１’には、各突出部２１１’の先端面に永久磁石２２’を配設可能な永久磁石セット部２１２’を形成している。永久磁石セット部２１２’は、フラットな平坦面により形成されている。各永久磁石セット部２１２’には、シャフト３１’の軸方向に複数（図示例は４枚）の永久磁石２２’を配列した状態で固定している。なお、本実施形態では、固定子２１’を上下に二分割してなる固定子ユニット２１Ｕ’を相互に組み付けることによって概略円筒状となる固定子２１’を適用しているが、二分割されていない固定子を用いても構わない。固定子２１’のうち少なくとも上端部及び下端部には、スラスト方向に貫通するボルト挿通孔２１ａ’を形成している。

各永久磁石２２’は、平板状をなし、シャフト３１’の軸方向に隣り合った状態で並べられている。ここで、シャフト３１’の軸方向に隣り合う永久磁石２２’は相互に異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）であり、一方の永久磁石セット部２１２’における磁極の並びと、他方の永久磁石セット部２１２’における磁極の並びとを逆に設定している。フラットな平坦面である各永久磁石セット部２１２’に固着される各永久磁石２２’の表面は面一ないし略面一になる。

ボビン２３’は、スラスト方向に貫通する可動子収容部２３１’と、上下一対のコイル巻回部２３２’と、高さ方向に貫通し且つ固定子２１’における突出部２１１’が挿入し得る突出部挿入孔２３３’とを有するものである。そして、可動子収容部２３１’に可動子３２’を収容するとともに、突出部挿入孔２３３’に突出部２１１’を挿入させた状態で、相互に対向する可動子３２’の磁極面３２２’と、固定子２１’における突出部２１１’の先端面（永久磁石セット部２１２’）に設けた永久磁石２２’との間に、直線状に延びる所定寸法のギャップＧ’が形成されるように設定している。

コイル２４’は、ボビン２３’における上下一対のコイル巻回用凹部２３２’にそれぞれ巻き回され、シャフト３１’を挟んだ上部、下部に電流が流れるように結線されたものである。そして、電流の流れる方向を切り替えることにより、可動部３’を往復運動させることができる。

このような構成を有する可動部３’及び固定部２’は軸受け４’を介して連結されている。本実施形態において、軸受け４’は、固定部２’と可動部３’とを同軸同心状に連結し、自らが弾性変形することにより可動部３’を固定部２’に対して往復動可能に支持するものであり、積層された複数の板バネ４１’によって構成されたものである。

板バネ４１’は、図６ないし図８に示すように、スペーサＳ’’及びフランジ部材５’を介して固定子２１’に重なり合う部位と、スペーサＳ’を介して可動子３２’に重なり合う部位（可撓部）とを一体に備えた薄板状のものである。この板バネ４１’は例えば打ち抜き加工により形成される正面視略８の字状をなすものである。板バネ４１’のうち、フランジ部材５’を介して固定子２１’に重なり合う部位に厚み方向に貫通するボルト挿通孔４１ａ’を形成し、スペーサＳ’を介して可動子３２’に重なり合う部位に厚み方向に貫通するシャフト挿通孔４１ｂ’を形成している。シャフト挿通孔４１ｂ’は、可動子３２’に形成したシャフト挿通孔３２１’に連通し得るものであり、本実施形態ではシャフト挿通孔４１ｂ’の開口形状を、可動子３２’に形成したシャフト挿通孔３２１’の開口形状と同一ないし略同一の形状、つまり四角形状ないし略四角形状に設定している。

フランジ部材５’は、固定子２１’に重なり合うリング状をなし、固定子２１’に形成したボルト挿通孔２１ａ’に連通し得るボルト挿通孔５１’を有する。

このような構成からなるリニアアクチュエータ１’は、四角柱状ないし略四角柱状をなすシャフト３１’を、対応する四角形状ないし略四角形状に開口した板バネ４１’におけるシャフト挿通孔４１ｂ’に挿し通すことにより、シャフト３１’を板バネ４１’に対して軸回りに回動不能な状態で支持したものとなる。また、このシャフト３１’を、可動子３２’における四角形状ないし略四角形状をなすシャフト挿通孔３２１’に挿し通すことにより、シャフト３１’の軸回りに可動子３２’全体が相対的に傾動する（ずれる）ことを防止することができる。そして、可動子３２’をボビン２３’の可動子収容部２３１’に収容した状態で固定子２１’の前後に配設された一対の板バネ４１’を基準にして可動部３’と固定部２’との相対位置を位置決めすることができる。具体的には、上下に二分割した固定子ユニット２１Ｕ’同士を上下方向からボビン２３’を挟み込むように近付け、固定子２１’における突出部２１１’を、ボビン２３’に形成した突出部挿入孔２３３’に挿入する。この状態で、相互に対向する可動子３２’の磁極面３２２’と、固定子２１’における突出部２１１’の先端面（永久磁石セット部２１２’）に設けた永久磁石２２’との間に、直線状に延びる所定寸法のギャップＧ’が形成される（図８及び図９参照）。また、スラスト方向に連通する板バネ４１’のボルト挿通孔４１ａ’、スペーサＳ’’、フランジ部材５’のボルト挿通孔５１’、固定子２１’のボルト挿通孔２１ａ’にボルトＢ’を挿通し、ボルトＢ’の先端部を図示しないナットに締結することにより、板バネ４１’及びフランジ部材５’を一体的に組み付けたリニアアクチュエータ１’となる。なお、ボルト’と図示しないナットの代わりに、リベットを板バネ４１’のボルト挿通孔４１ａ’、スペーサＳ’’、フランジ部材５’のボルト挿通孔５１’、固定子２１’のボルト挿通孔２１ａ’に圧入して組み付けるようにしてもよい。

このような構成をなす本実施形態に係るリニアアクチュエータ１’は、相互に対向する可動子３２’の外向面と固定子２１’の内向面との間、すなわち磁極面３２２’と永久磁石２２’の表面との間に、直線状に延びる平行なギャップＧ’が形成される。そして、リニアアクチュエータ１’は、コイル２４’に通電していない状態では、永久磁石２２’から生じる磁力により、シャフト３１’が可動部３’（可動子３２’）に対して所定位置に保持される。そして、コイル２４’に通電した場合には、コイル２４’に流れる電流により生じる磁界と永久磁石２２’から生じている磁界の向きとに基づき、可動部３’がスラスト方向に往復動する。

このように、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１’は、平板型の永久磁石２２’を用いることにより、従来の弓型の永久磁石と比較して、高い加工精度が要求されず、永久磁石２２’の使用量及び加工時の破棄量も相対的に少なくなり、コストダウンを有効に図ることができる。そして、永久磁石２２’自体のコストを低減することができることより、リニアアクチュエータ全体のコストダウンをも図ることができる。特に、リニアアクチュエータ１’全体のコストにおける永久磁石２２’のコストが占める割合は大きく、永久磁石２２’のコストダウン自体がリニアアクチュエータ１’全体のコストダウンにも大きく貢献する。

さらに、本実施形態では、平板状の永久磁石２２’を適用することにより、弓型の永久磁石２２’を適用した場合と比較して、永久磁石２２’自体の嵩（総高さ寸法）を抑えて低く（薄く）設定することができ、コイル２４’の巻き数を相対的に多くすることができたり、リニアアクチュエータ１’自体のコンパクト化を図ることができる。

このようにコストダウン及びコンパクト化を実現できるリニアアクチュエータ１’は、汎用性及び設置自由度に優れたものとなり、コストダウンという要望が強い自動車にも好適に用いることができる。好適な適用例としては、車体の制振機構に適用した場合、具体的には車体の適宜箇所に配置したおもり（ウェイト）を能動的に動かすアクチュエータとして適用した場合が挙げられる。この場合、リニアアクチュエータ１’によって振動するおもり（ウェイト）、すなわち可動部３の質量の反力を利用して車体の振動を好適に抑制することができる。

また、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１’は、シャフト３１’及び軸受け４’を相対回転不能に組み付けるとともに、軸受け４’によりシャフト３１’の軸方向と直交する面における可動部３’及び固定部２’の移動を規制しているため、軸受け４’によって相対位置が位置決めされる可動部３’及び固定部２’がシャフト３１’の軸回りに傾動する（ずれる）ことを防止することができ、その結果、平板状の永久磁石２２’と対面する磁極面３２２’を平坦に形成することが可能となり、高度な加工精度や組付精度が要求されることなく、永久磁石２２’と磁極面３２２’との間に平行なギャップＧ’を簡単に確保することができる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。

例えば、シャフト及び軸受けは相互に回転不能であればよく、シャフトの外形状を四角形以外の多角形状に設定し、軸受けの開口形状をシャフトの外形状に対応する多角形状に設定してもよい。さらには、シャフトとして、円形の一部外縁に直線部を有する外形状（例えば略Ｄ字状）のものを適用し、軸受けの開口形状をシャフトの外形状に対応する形状に設定しても構わない。或いは、キー係合（例えばシャフト又は軸受けの何れか一方に設けた凸部を、他方に設けた凹部に係合）によりシャフト及び軸受けを相互に回転不能に組み付けてもよい。

また、固定部又は可動部の何れか一方に、平板状をなす複数の永久磁石をシャフトの軸方向から見て（正面視）部分多角形状となるように配設し、他方のうちこれら永久磁石と対面する磁極面を、これら複数の永久磁石の表面に対して所定寸法のギャップを隔てて平行ないし略平行となる部分多角形状に設定したリニアアクチュエータであっても構わない。

また、軸受けは、シャフトを回転不能に支持して固定部と可動部との相対位置を位置決めし、且つシャフトの軸回りにおける固定部と可動部との相対位置を維持した状態でスラスト方向に動作可能なものであればよく、板バネ以外のものを適用してもよく、その素材や形状も特に限定されるものではない。

また、上述した実施形態では、リニアアクチュエータの一例として永久磁石式鉄心可動型モータ、いわゆるレシプロモータを例示したが、本発明に係るリニアアクチュエータを、他の小ストロークリニアアクチュエータであるムービングマグネット型に適用しても同様の効果が得られる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

〈第１実施形態〉
１…リニアアクチュエータ
２…固定部
２３…永久磁石
２４…コイル
２５…シャフト
３…可動部
３１１…磁極面
４（４１）…軸受け（板バネ）
４１２ａ…シャフト挿通孔
〈第２実施形態〉
１’…リニアアクチュエータ
２’…固定部
２２’…永久磁石
２４’…コイル
３’…可動部
３１’…シャフト
３２２’…磁極面
４’（４１’）…軸受け（板バネ）
４１ｂ’…シャフト挿通孔

Claims (5)

1. 同一軸心上に配置された固定部及び当該固定部に対して往復動可能な可動部と、
   前記軸心となるシャフトと、
   前記固定部と前記可動部との間に介在して当該シャフトを回転不能に支持し、前記シャフトの軸方向と直交する面における前記固定部及び前記可動部の移動を規制した状態でスラスト方向に動作可能な軸受けと、を備え、
   前記可動部を往復動させる磁束を発生するコイルを設けた前記固定部又は前記可動部の何れか一方に平板状をなす永久磁石を設けるとともに、
   他方のうち前記永久磁石と対面し磁極面となる対向面を平坦に形成していることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 前記シャフトの外形状と、前記軸受けのうち前記シャフトが挿通可能なシャフト挿通孔の開口形状とを相互に対応する多角形状としている請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
3. 前記多角形状が四角形状である請求項１又は２の何れかに記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記固定部の外側に前記可動部を配置したアウタ可動型である請求項１乃至３の何れかに記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記固定部の内側に前記可動部を配置したインナ可動型である請求項１乃至３の何れかに記載のリニアアクチュエータ。

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