JP2015027664A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイルの位置に応じた狙いの電磁力を得ることが可能なリニアアクチュエータを提供すること。
【解決手段】リニアアクチュエータ１は、共に磁性体よりなる二つのヨーク（アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂ）と、下側がアウターヨーク２Ａに固定されるとともに、上側にはインナーヨーク２Ｂが固定された磁石３と、当該二つのヨークの形状に由来する磁気ギャップを通過しつつ上下方向に運動可能に支持されたボイスコイル４とを備えている。ボイスコイル４は、磁石３による磁場中に配されたコイル５がボビン６に巻回されてなる。コイル５は、ボビン６の上部から下部に向かって、巻数が減少傾向を示している。リニアアクチュエータ１は、コイル５に電流を供給する電流源を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁力によって直線運動の生じるリニアアクチュエータに関する。

特許文献１には、磁場中に配されたコイルに駆動電流を供給しつつ、当該コイルがボビンに巻回されてなるボイスコイルを電磁力によって振動させ、これによりボイスコイルに取り付けられた振動板を振動させて音声出力を行うスピーカの技術について開示されている。

電磁力Ｆはアンペールの法則に従いＦ＝Ｂｉｌ（Ｂ：磁束密度、ｉ：電流、ｌ：ギャップ中のコイルの長さ）の関係にある。よって、上記の例では、磁束密度とギャップ中のコイルの長さの双方を一定に保ちつつ駆動電流を制御することによって、電磁力を可変とする制御が可能となる。

特開平９−１６３４８６号公報

電流を制御しつつ電磁力を可変とする制御を行う構成では、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）を行う回路にて電流を制御する作業が必要となる。また、ボイスコイルの位置に応じて電磁力を可変とする場合、位置センサが必要となり、システムが複雑になりコストアップにつながる。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイルの位置に応じた狙いの電磁力を得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。

上記課題を解決するリニアアクチュエータは、磁場を生じさせる磁石と、前記磁石による磁場中に配されたコイルがボビンに巻回されてなるボイスコイルと、前記コイルに電流を供給する電流源とを備え、フレミングの左手の法則により規定された親指の方向に発生する電磁力によって前記ボイスコイルに直線運動の生じるリニアアクチュエータにおいて、前記磁石による磁束密度及び前記電流源による電流及び磁気ギャップ中の前記コイルの長さの三者の積によって前記電磁力が規定され、前記ボイスコイルに直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルの長さが規定されていることをその要旨としている。

この構成によれば、コイルの巻き方を工夫することで、電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイルの位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

上記リニアアクチュエータについて、前記ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルの巻数により当該磁気ギャップ中のコイルの長さが規定されていることとしてもよい。

この構成によれば、コイルの巻数を少なくすることで小さな電磁力が得られるとともに、コイルの巻数を多くすることで大きな電磁力が得られるようになる。つまり、磁気ギャップ中のコイルの巻数を増減することで、ボイスコイルの位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

上記リニアアクチュエータについて、前記コイルは、前記ボイスコイルの変位する方向に沿って細分化されるとともに、その細分化された単位で、前記変位する方向に対し直交する方向に沿った巻数が規定され、前記ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルの巻数の総和により当該磁気ギャップ中のコイルの長さが規定されていることとしてもよい。

この構成によれば、コイルを細分化することで、磁気ギャップ中のコイルの巻数の総和に微小な変化を持たせ易くなる。したがって、狙いの電磁力をきめ細かく制御することができる。

上記課題を解決するリニアアクチュエータは、磁場を生じさせる磁石と、前記磁石による磁場中に配されたコイルがボビンに巻回されてなるボイスコイルと、前記コイルに電流を供給する電流源とを備え、フレミングの左手の法則により規定された親指の方向に発生する電磁力によって前記ボイスコイルに直線運動の生じるリニアアクチュエータにおいて、前記磁石による磁束密度及び前記電流源による電流及び磁気ギャップ中の前記コイルの長さの三者の積によって前記電磁力が規定され、前記ボイスコイルに直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさが規定されていることをその要旨としている。

この構成によれば、磁気回路の形状を工夫することで、電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイルの位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

上記リニアアクチュエータについて、前記磁石による磁束が通過する二つのヨーク間に前記磁気ギャップが形成され、前記ボイスコイルの位置に対して、前記二つのヨーク間の離間距離により前記磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさが規定されていることとしてもよい。

この構成によれば、二つのヨーク間の離間距離を長くすることで小さな電磁力が得られるとともに、二つのヨーク間の離間距離を短くすることで大きな電磁力が得られるようになる。つまり、磁気ギャップを形成する二つのヨーク間の離間距離を増減することで、ボイスコイルの位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

上記課題を解決するリニアアクチュエータは、磁場を生じさせる磁石と、前記磁石による磁場中に配されたコイルがボビンに巻回されてなるボイスコイルと、前記コイルに電流を供給する電流源とを備え、フレミングの左手の法則により規定された親指の方向に発生する電磁力によって前記ボイスコイルに直線運動の生じるリニアアクチュエータにおいて、前記磁石による磁束密度及び前記電流源による電流及び磁気ギャップ中の前記コイルの長さの三者の積によって前記電磁力が規定され、前記ボイスコイルに直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルの長さと前記磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさの双方が規定されていることをその要旨としている。

この構成によれば、コイルの巻き方と磁気回路の形状の双方を工夫することで、電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイルの位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

本発明によれば、電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイルの位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

第１の実施の形態のリニアアクチュエータの一例目の構成を示す断面図。 電磁力の傾向を示すグラフ。 第１の実施の形態のリニアアクチュエータの二例目の構成を示す断面図。 電磁力の傾向を示すグラフ。 第１の実施の形態のリニアアクチュエータの三例目の構成を示す断面図。 電磁力の傾向を示すグラフ。 第２の実施の形態のリニアアクチュエータの一例目の構成を示す断面図。 電磁力の傾向を示すグラフ。 第２の実施の形態のリニアアクチュエータの二例目の構成を示す断面図。 電磁力の傾向を示すグラフ。 第２の実施の形態のリニアアクチュエータの三例目の構成を示す断面図。 電磁力の傾向を示すグラフ。 第２の実施の形態のリニアアクチュエータの変更例の構成を示す断面図。 電磁力の傾向を示すグラフ。 第３の実施の形態のリニアアクチュエータの一例の構成を示す断面図。 電磁力の傾向を示すグラフ。

（第１の実施の形態）
以下、リニアアクチュエータの第１の実施の形態について説明する。
図１に示すように、リニアアクチュエータ１は、共に磁性体よりなる二つのヨーク（アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂ）と、下側がアウターヨーク２Ａに固定されるとともに、上側にはインナーヨーク２Ｂが固定された磁石３と、当該二つのヨークの形状に由来する磁気ギャップを通過しつつ上下方向に運動可能に支持されたボイスコイル４とを備えている。ボイスコイル４は、磁石３による磁場中に配されたコイル５がボビン６に巻回されてなる。コイル５は、ボビン６の上部から下部に向かって、巻数が減少傾向を示している。リニアアクチュエータ１は、コイル５に電流を供給する電流源（図示略）を備えている。

左側の四角囲みで示す磁気ギャップの部分について、磁界の方向が左から右に向かう方向であるとともに、コイル５に供給される電流の方向が紙面の奥から手前に向かう方向であることを前提に、ボイスコイル４には、フレミングの左手の法則に従い下から上に向かう方向に電磁力が生じる。また、右側の四角囲みで示す磁気ギャップの部分について、磁界の方向が右から左に向かう方向であるとともに、コイル５に供給される電流の方向が紙面の手前から奥に向かう方向であることを前提に、ボイスコイル４には、フレミングの左手の法則に従い下から上に向かう方向に電磁力が生じる。双方の前提のもと、コイル５に電流を流した際には、ボイスコイル４が下から上に向かって上昇運動をすることになる。

次に、リニアアクチュエータ１の作用について説明する。
ボイスコイル４に発生する電磁力は、アンペールの法則に従い、磁石３による磁束密度及びコイル５に流れる電流及び磁気ギャップ中のコイル５の長さの三者の積によって規定される。

図２に示すように、磁束密度と電流の双方が一定であることを前提に、電磁力は、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い減少傾向を示す。これはコイル５の巻数がボビン６の上部から下部に向かって減少傾向を示していることによる。つまり、磁気ギャップ中のコイル５の巻数により当該磁気ギャップ中のコイル５の長さが規定され、ボイスコイル４が上昇すると、磁気ギャップ中のコイル５の長さが減少傾向を示すことに伴い、電磁力が減少傾向を示す。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ボイスコイル４に直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５の長さが規定されている。本例では、ボイスコイル４の位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイル４が第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイル５の長さが減少傾向を示している。これにより、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い減少傾向を示す電磁力が得られる。この構成によれば、コイル５の巻き方を工夫することで、電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイル４の位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

（２）ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５の巻数により当該磁気ギャップ中のコイル５の長さが規定されている。この構成によれば、コイル５の巻数を少なくすることで小さな電磁力が得られるとともに、コイル５の巻数を多くすることで大きな電磁力が得られるようになる。つまり、磁気ギャップ中のコイル５の巻数を増減することで、ボイスコイル４の位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

（３）コイル５は、ボイスコイル４の変位する方向に沿って細分化されるとともに、その細分化された単位で、当該変位する方向に対し直交する方向に沿った巻数が規定され、ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５の巻数の総和により当該磁気ギャップ中のコイル５の長さが規定されている。この構成によれば、コイル５を細分化することで、磁気ギャップ中のコイル５の巻数の総和に微小な変化を持たせ易くなる。したがって、狙いの電磁力をきめ細かく制御することができる。

（４）コイル５の設計により、ボイスコイル４の移動距離に応じた電磁力を簡単に作り出すことができる。一律にコイルが巻回された別の構成では、高度な位置センシングを要するところ、本例ではそれを必ずしも必要としない。

（５）任意のパターンをコイル５の長さという電磁力に対して原理的な部分で作り出すことができるため、回路にて制御する作業が不要となる。
尚、上記第１の実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・図３に示すように、コイル５は、ボビン６の上部から下部に向かって、巻数が増加傾向を示してもよい。つまり、ボイスコイル４の位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイル４が第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイル５の長さが増加傾向を示してもよい。

図４に示すように、この例によると、磁束密度と電流の双方が一定であることを前提に、電磁力は、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い増加傾向を示す。
・図５に示すように、コイル５は、ボビン６の上部から下部に向かって、巻数が一旦減少傾向を示した後に増加傾向に転じてもよい。つまり、ボイスコイル４の位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイル４が第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイル５の長さが一旦増加傾向を示した後に反転し、その後、再び増加傾向を示してもよい。

図６に示すように、この例によると、磁束密度と電流の双方が一定であることを前提に、電磁力は、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い一旦増加傾向を示した後に反転し、その後、再び増加傾向を示す。これによる電磁力（Ｆ：Force ）とボイスコイル４の移動距離（Ｓ：Stroke）の関係を示すＦＳ特性に基づき、ユーザに対してクリック感が付与されるところ、本技術はスイッチ操作時の触覚フィードバックの制御に適用可能となる。

次に、上記第１の実施の形態及びその別例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）リニアアクチュエータにおいて、ボイスコイルの位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイルが第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイルの長さが減少傾向を示すこと。

（ロ）リニアアクチュエータにおいて、ボイスコイルの位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイルが第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイルの長さが増加傾向を示すこと。

（ハ）リニアアクチュエータにおいて、ボイスコイルの位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイルが第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイルの長さが一旦増加傾向或いは減少傾向を示した後に反転し、その後、再び増加傾向或いは減少傾向を示すこと。

（第２の実施の形態）
次に、リニアアクチュエータの第２の実施の形態について説明する。
図７に示すように、この第２の実施の形態のリニアアクチュエータ１は、一定の層数のコイル５がボビン６に巻回されてボイスコイル４が構成されるとともに、上底よりも下底の長さが長い台形を断面形状に持つインナーヨーク２Ｂを備える点で、上記第１の実施の形態のリニアアクチュエータ１とは異なる。つまり、アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離（磁気ギャップ）が、下部から上部に向かって増加傾向を示している。

この第２の実施の形態でも、左側の四角囲みで示す磁気ギャップの部分について、磁界の方向が左から右に向かう方向であるとともに、コイル５に供給される電流の方向が紙面の奥から手前に向かう方向であることを前提に、ボイスコイル４には、フレミングの左手の法則に従い下から上に向かう方向に電磁力が生じる。また、右側の四角囲みで示す磁気ギャップの部分について、磁界の方向が右から左に向かう方向であるとともに、コイル５に供給される電流の方向が紙面の手前から奥に向かう方向であることを前提に、ボイスコイル４には、フレミングの左手の法則に従い下から上に向かう方向に電磁力が生じる。双方の前提のもと、コイル５に電流を流した際には、上記第１の実施の形態と同様、ボイスコイル４が下から上に向かって上昇運動をすることになる。

次に、リニアアクチュエータ１の作用について説明する。
ボイスコイル４に発生する電磁力は、アンペールの法則に従い、磁石３による磁束密度（磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度）及びコイル５に流れる電流及び磁気ギャップ中のコイル５の長さの三者の積によって規定される。

図８に示すように、電流とギャップ中のコイルの長さの双方が一定であることを前提に、電磁力は、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い減少傾向を示す。これはアウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離が、下部から上部に向かって増加傾向を示し、当該離間距離が長い程、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが小さくなることによる。つまり、アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離により磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが規定され、ボイスコイル４が上昇すると、当該磁束密度の大きさが減少傾向を示すことに伴い、電磁力が減少傾向を示す。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（６）ボイスコイル４に直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが規定されている。本例では、ボイスコイル４の位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイル４が第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが減少傾向を示している。これにより、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い減少傾向を示す電磁力が得られる。この構成によれば、磁気回路の形状を工夫することで、電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイル４の位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

（７）ボイスコイル４の位置に対して、アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離により磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが規定されている。この構成によれば、上記離間距離を長くすることで小さな電磁力が得られるとともに、上記離間距離を短くすることで大きな電磁力が得られるようになる。つまり、磁気ギャップを形成する二つのヨーク間の離間距離を増減することで、ボイスコイル４の位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

（８）一定の層数のコイル５を用いればよく、層数の変更を伴う複雑なコイルを作成する必要がないため、製造が容易となる。
（９）磁気回路の設計により、ボイスコイル４の移動距離に応じた電磁力を簡単に作り出すことができる。アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離が一律である磁気回路を用いた別の構成では、高度な位置センシングを要するところ、本例ではそれを必ずしも必要としない。

（１０）任意のパターンを「磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさ」という電磁力に対して原理的な部分で作り出すことができるため、回路にて制御する作業が不要となる。

尚、上記第２の実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図９に示すように、アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離（磁気ギャップ）は、下部から上部に向かって減少傾向を示してもよい。つまり、ボイスコイル４の位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイル４が第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが増加傾向を示してもよい。

図１０に示すように、この例によると、電流とギャップ中のコイルの長さの双方が一定であることを前提に、電磁力は、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い増加傾向を示す。

・図１１に示すように、アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離（磁気ギャップ）は、下部から上部に向かって一旦増加傾向を示した後に減少傾向に転じてもよい。つまり、ボイスコイル４の位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイル４が第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが一旦増加傾向を示した後に反転し、その後、再び増加傾向を示してもよい。

図１２に示すように、この例によると、電流とギャップ中のコイルの長さの双方が一定であることを前提に、電磁力は、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い一旦増加傾向を示した後に反転し、その後、再び増加傾向を示す。これによる電磁力（Ｆ：Force ）とボイスコイル４の移動距離（Ｓ：Stroke）の関係を示すＦＳ特性に基づき、ユーザに対してクリック感が付与されるところ、本技術も上記第１の実施の形態の図６と同様、スイッチ操作時の触覚フィードバックの制御に適用可能となる。

・図１３に示すように、インナーヨーク２Ｂの形状に工夫を凝らし、アウターヨーク２Ａとの離間距離（磁気ギャップ）がほぼ一律でありながら、凹部２１の存在により、ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが規定される構成を採用してもよい。

図１４に示すように、この例によると、電流とギャップ中のコイルの長さの双方が一定であることを前提に、電磁力は、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い一旦増加傾向を示した後に反転し、その後、再び増加傾向を示す。これはボイスコイル４が凹部２１の横を通過するとき、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが小さくなる一方、凹部２１を挟んだ上下の横を通過するとき、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが大きくなることによる。

・ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが規定される構成を採用するにあたり、インナーヨーク２Ｂの形状に工夫を凝らすことに代えて又は加えて、アウターヨーク２Ａの形状に工夫を凝らしてもよい。つまり、アウターヨーク２Ａ及びインナーヨーク２Ｂの少なくとも一方の形状に工夫を凝らし、ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが規定される構成を採用してもよい。

次に、上記第２の実施の形態及びその別例から把握できる技術的思想について記載する。
（ニ）リニアアクチュエータにおいて、ボイスコイルの位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイルが第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさが減少傾向を示すこと。

（ホ）リニアアクチュエータにおいて、ボイスコイルの位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイルが第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさが増加傾向を示すこと。

（ヘ）リニアアクチュエータにおいて、ボイスコイルの位置について、変位前の位置を第１の位置と規定するとともに、変位後の位置を第２の位置と規定し、ボイスコイルが第１の位置から第２の位置へ変位する過程で、磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさが一旦増加傾向或いは減少傾向を示した後に反転し、その後、再び増加傾向或いは減少傾向を示すこと。

（第３の実施の形態）
次に、リニアアクチュエータの第３の実施の形態について説明する。
図１５に示すように、この第３の実施の形態のリニアアクチュエータ１は、上記第１の実施の形態に倣う構成と、上記第２の実施の形態に倣う構成とが併用される。本例では、上部から下部に向かってコイル５の巻数が増加傾向を示し、且つ、アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離（磁気ギャップ）が下部から上部に向かって減少傾向を示している。尚、コイル５は、破線で示す巻順で効率良く巻かれる。

この第３の実施の形態でも、左側の四角囲みで示す磁気ギャップの部分について、磁界の方向が左から右に向かう方向であるとともに、コイル５に供給される電流の方向が紙面の奥から手前に向かう方向であることを前提に、ボイスコイル４には、フレミングの左手の法則に従い下から上に向かう方向に電磁力が生じる。また、右側の四角囲みで示す磁気ギャップの部分について、磁界の方向が右から左に向かう方向であるとともに、コイル５に供給される電流の方向が紙面の手前から奥に向かう方向であることを前提に、ボイスコイル４には、フレミングの左手の法則に従い下から上に向かう方向に電磁力が生じる。双方の前提のもと、コイル５に電流を流した際には、上記第１の実施の形態や上記第２の実施の形態と同様、ボイスコイル４が下から上に向かって上昇運動をすることになる。

次に、リニアアクチュエータ１の作用について説明する。
ボイスコイル４に発生する電磁力は、アンペールの法則に従い、磁石３による磁束密度（磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度）及びコイル５に流れる電流及び磁気ギャップ中のコイル５の長さの三者の積によって規定される。

図１６に示すように、電流が一定であることを前提に、電磁力は、ボイスコイル４の移動距離の増加に伴い増加傾向を示す。これはコイル５の巻数が上部から下部に向かって増加傾向を示し、且つ、アウターヨーク２Ａとインナーヨーク２Ｂとの間の離間距離が下部から上部に向かって減少傾向を示し、当該離間距離が短い程、磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさが大きくなり、それらの相乗効果による。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１１）ボイスコイル４に直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５の長さと当該磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさの双方が規定されている。この構成によれば、コイル５の巻き方と磁気回路の形状の双方を工夫することで、電流制御によらず、また、位置センサを用いることなく、ボイスコイル４の位置に応じた狙いの電磁力を得ることができる。

（１２）コイル５の巻数を変化させると同時に、巻き易さのメリットも追求した巻数を選択することで、上記第１の実施の形態による各効果が得られる他、製造が容易となる。
（１３）任意のパターンを「磁気ギャップ中のコイル５の長さ」及び「磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさ」という電磁力に対して原理的な部分で作り出すことができるため、回路にて制御する作業が不要となる。

（１４）ボイスコイル４の位置に対して、磁気ギャップ中のコイル５の長さと当該磁気ギャップ中のコイル５を通る磁束密度の大きさの双方が規定されることで、一方の変化量を抑制できる他、双方の協働により微小な変化を持たせ易くなる。したがって、狙いの電磁力をきめ細かく制御することができる。

尚、上記第３の実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記第１の実施の形態の変更例と上記第２の実施の形態の変更例を適宜組み合わせた構成を採用してもよい。

１…リニアアクチュエータ、２Ａ…アウターヨーク、２Ｂ…インナーヨーク、３…磁石、４…ボイスコイル、５…コイル、６…ボビン、２１…凹部。

Claims (6)

1. 磁場を生じさせる磁石と、前記磁石による磁場中に配されたコイルがボビンに巻回されてなるボイスコイルと、前記コイルに電流を供給する電流源とを備え、フレミングの左手の法則により規定された親指の方向に発生する電磁力によって前記ボイスコイルに直線運動の生じるリニアアクチュエータにおいて、
   前記磁石による磁束密度及び前記電流源による電流及び磁気ギャップ中の前記コイルの長さの三者の積によって前記電磁力が規定され、
   前記ボイスコイルに直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルの長さが規定されている
   ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 前記ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルの巻数により当該磁気ギャップ中のコイルの長さが規定されている
   請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
3. 前記コイルは、前記ボイスコイルの変位する方向に沿って細分化されるとともに、その細分化された単位で、前記変位する方向に対し直交する方向に沿った巻数が規定され、
   前記ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルの巻数の総和により当該磁気ギャップ中のコイルの長さが規定されている
   請求項１又は２に記載のリニアアクチュエータ。
4. 磁場を生じさせる磁石と、前記磁石による磁場中に配されたコイルがボビンに巻回されてなるボイスコイルと、前記コイルに電流を供給する電流源とを備え、フレミングの左手の法則により規定された親指の方向に発生する電磁力によって前記ボイスコイルに直線運動の生じるリニアアクチュエータにおいて、
   前記磁石による磁束密度及び前記電流源による電流及び磁気ギャップ中の前記コイルの長さの三者の積によって前記電磁力が規定され、
   前記ボイスコイルに直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさが規定されている
   ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
5. 前記磁石による磁束が通過する二つのヨーク間に前記磁気ギャップが形成され、
   前記ボイスコイルの位置に対して、前記二つのヨーク間の離間距離により前記磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさが規定されている
   請求項４に記載のリニアアクチュエータ。
6. 磁場を生じさせる磁石と、前記磁石による磁場中に配されたコイルがボビンに巻回されてなるボイスコイルと、前記コイルに電流を供給する電流源とを備え、フレミングの左手の法則により規定された親指の方向に発生する電磁力によって前記ボイスコイルに直線運動の生じるリニアアクチュエータにおいて、
   前記磁石による磁束密度及び前記電流源による電流及び磁気ギャップ中の前記コイルの長さの三者の積によって前記電磁力が規定され、
   前記ボイスコイルに直線運動が生じてそれが変位したときの当該ボイスコイルの位置に対して、前記磁気ギャップ中のコイルの長さと前記磁気ギャップ中のコイルを通る磁束密度の大きさの双方が規定されている
   ことを特徴とするリニアアクチュエータ。