JP2015075549A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易、且つ小型な構成で正確に位置決めができる電磁アクチュエータを提供すること。【解決手段】素子保持部と、素子保持部に機械的に連結された第１の磁石とを有する移動可能な移動部と、第１の磁石を覆う位置に固定して設置される第１のコイルと、移動部が移動する方向に対して直列に配置され、移動可能な第２の磁石と、第２の磁石を覆う位置に固定して設置されている第２のコイルと、第１の磁石の移動方向の一端を規制する第１の制止部材と、第２の磁石の移動方向の一端を規制する第２の制止部材と、第２の磁石の移動方向の他端を規制する第３の制止部材とを有し、第１の磁石と第２の磁石の少なくとも一方の磁石は、３つの制止部材のうちのいずれかの制止部材に当接した状態により、３点の位置において移動部を制止することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁アクチュエータに関するものである。

従来、例えば、特許文献１に示すような、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）に代表される磁場中のコイルに電流を流すことによってコイルに働くローレンツ力を利用してコイル、又は磁石を動かすアクチュエータが一般的に知られている。

特開２００７―２４８６７１号公報

正確に３点以上での位置停止が出来るアクチュエータを提供する場合、上記先行技術文献に記載された構成では、ホール素子など外部センサが必要となる。外部センサが必要であることからアクチュエータ全体の小型化が困難となる。また、センサを用いることにより制御が複雑になる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易、且つ小型な構成で正確に位置決めができる電磁アクチュエータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電磁アクチュエータは、
素子保持部と、素子保持部に機械的に連結された第１の磁石とを有する移動可能な移動部と、
第１の磁石を覆う位置に固定して設置される第１のコイルと、
移動部が移動する方向に対して直列に配置され、移動可能な第２の磁石と、
第２の磁石を覆う位置に固定して設置されている第２のコイルと、
第１の磁石の移動方向の一端を規制する第１の制止部材と、
第２の磁石の移動方向の一端を規制する第２の制止部材と、
第２の磁石の移動方向の他端を規制する第３の制止部材と
を有し、
第１の磁石と第２の磁石の少なくとも一方の磁石は、３つの制止部材のうちのいずれかの制止部材に当接した状態により、３点の位置において移動部を制止することを特徴とする。

本発明は、簡易、且つ小型な構成で正確に位置決めができる電磁アクチュエータを提供することができるという効果を奏する。

第１実施形態の電磁アクチュエータの断面を示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１実施形態に係る電磁アクチュエータの制止位置を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、磁石の形状パターンを示す中心軸方向から見た状面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る電磁アクチュエータの駆動原理を示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第２実施形態に係る電磁アクチュエータの断面を示す図である。 第２実施形態の変形例の電磁アクチュエータの断面を示す図である。 第３実施形態の電磁アクチュエータの断面を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ第４実施形態及び変型例の電磁アクチュエータの磁石の構成を示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第５実施形態の電磁アクチュエータの断面を示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第６実施形態の電磁アクチュエータの断面を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ第７実施形態の電磁アクチュエータの素子保持部の異なる位置状態における断面を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ第７実施形態の電磁アクチュエータの素子保持部のさらに異なる位置状態における断面を示す図である。

本実施形態の電磁アクチュエータの構成による作用効果を説明する。なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えない。従って、以下で説明する本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る円筒型の電磁アクチュエータ１００の断面図を示す。
電磁アクチュエータ１００は、素子保持部５ａと、素子保持部５ａに機械的に連結された第１の磁石４ａとを有する移動可能な移動部１０１と、第１の磁石４ａを覆う位置に固定して設置される第１のコイル１ａと、移動部１０１が移動する方向に対して直列に配置され、移動可能な第２の磁石４ｂと、第２の磁石４ｂを覆う位置に固定して設置されている第２のコイル１ｂと、第１の磁石４ａの移動方向の一端を規制する第１の制止部材３ａと、第２の磁石の移動方向の一端を規制する第２の制止部材３ｂと、第２の磁石４ｂの移動方向の他端を規制する第３の制止部材３ｃを有し、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂの少なくとも一方の磁石は、３つの制止部材３ａ、３ｂ、３ｃのうちのいずれかの制止部材に当接した状態により、３点の位置において移動部１０１を制止する。

本実施形態では、素子保持部５ａは、レンズＬを囲むように保持、固定する。また、素子保持部材５ａの外側には、円筒形の第１の磁石４ａが設けられている。第１の磁石４ａの着磁方向は径方向である。

また、固定部材２は、円筒形の第２の磁石４ｂを囲うように設置されている。そして、第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂをそれぞれ覆うように、コイル１ａ、コイル１ｂが固定して配置されている。この構成により、移動部１０１は、第１の磁石４ａと制止部材３ａとが当接することによって、紙面左側への移動が規制される。

第２の磁石４ｂが、制止部材３ｂにより紙面左側の移動を規制される。また、第２の磁石４ｂは、制止部材３ｃの右端により紙面右側の移動を規制される。この構成により、レンズＬと、素子保持部５ａと、第１の磁石４ａとを有する移動体１０１は、第１の制止部材３ａ、第２の制止部材３ｂ、第３の制止部材３ｃにより、３点において位置を正確に制止することが可能となる。各位置に移動する動作については、図２にて説明する。

次に、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して、電磁アクチュエータ１００の動作について説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、移動部１０１が制止する３点の位置及び動作をそれぞれ示している。

移動部１０１の第１の位置は、第１の磁石４ａが第１の制止部材３ａに当接して制止する位置であり、
移動部１０１の第２の位置は、第１の磁石４ａが第２の磁石４ｂに当接し、第２の磁石４ｂが第２の制止部材３ｂに当接して制止する位置であり、
移動部１０１の第３の位置は、第１の磁石４ａが第２の磁石４ｂに当接し、第２の磁石４ｂが第３の制止部材３ｃに当接して制止する位置である。

図２（ａ）は、移動部１０１が、紙面に対して左の位置（第１の位置）に制止している状態を示す断面図である。図２（ａ）において、第１の磁石４ａに、紙面左方向の力が働くように第１のコイル１ａに電流を流す。これにより、移動部１０１の第１の磁石４ａは、第１の制止部材３ａに当接して位置が制止する。第１のコイル１ａに流す電流については、駆動原理として後述する。

このとき、第２の磁石４ｂは、どの位置に存在していても良い。図２（ａ）においては、第２の磁石４ｂに紙面左方向に力が働くように第２のコイル１ｂに電流を流している。そして、移動部１０１は、第２の磁石４ｂを第２の制止部材３ｂの右端に当接して、制止している。

図２（ｂ）は、移動部１０１が、紙面に対して図２（ａ）で示す状態と、図２（ｃ）とで示す状態との間の略中央の位置（第２の位置）に制止している状態を示している。

まず、第１の磁石４ａに対して、紙面右方向の力が働くように第１のコイル１ａに電流を流す。また、第２の磁石４ｂに対して、紙面左方向の力が働くようにコイル１ｂに電流を流す。これにより、第２の磁石４ｂは、第２の制止部材３ｂの右端に当接して制止する。

そして、第１の磁石４ａの右端と、第２の磁石４ｂの左端とが当接する。この結果、移動部１０１は、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂとが当接した位置において制止する。換言すると、移動部１０１は、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂを介して、第２の制止部材３ｂの右端によって位置を規制されることになる。ここで、第１の磁石４ａの右方向に働く力よりも、第２の磁石４ｂに左方向に働く力を大きくしている。

図２（ｃ）は、移動部１０１が、紙面に対して右の位置に制止している状態を示している。第１の磁石４ａに対して、紙面右方向の力が働くように、第１のコイル１ａ電流を流す。また、第２の磁石４ｂに対して、紙面右方向の力が働くように、第２のコイル１ｂに電流を流す。これにより、第２の磁石４ｂは、第３の制止部材３ｃに当接して制止する。また、第１の磁石４ａは、第２の磁石４ｂに当接して位置が規制されて制止する。これにより、移動部１０１は、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂとを介して、第３の制止部材３ｃによって位置を規制される。

上述したように、第１の磁石４ａの動作は、レンズＬを有した移動部１０１の動作に対応している。このため、レンズＬを有する移動体１０１は、第１の制止部材３ａ、第２の制止部材３ｂ、第３の制止部材３ｃによって正確に位置を制止することが可能となる。

制止部材のみにより移動部の位置を規制することから、外部センサを必要としない。このため、小型な構成で正確に位置決めできる電磁アクチュエータを提供できる。また、センサを用いたフィードバック制御など複雑な制御手段を必要としない。このため制御が簡便化できる。

また、第２の磁石４ｂ、第２のコイル１ｂ、第３の制止部材３ｃと同様の構成を、第１の磁石４ａの紙面左側に設けることにより、同様の方法で４点の位置制止が可能となる。詳細は第７実施形態として説明する。

また、ここでは、素子保持部５ａが保持する素子は、例えば、光学素子であるレンズＬとしたが、プリズム、フィルター、ＣＣＤ、波長板などの他の光学素子でも同様の効果を得ることが出来る。

また、第２の磁石４ｂにも、例えば他の光学素子を取り付けることにより、移動部１０１、すなわち対応する第１の磁石４ａの光学素子とともに、他の光学素子を動作（移動）させることも可能である。その際、他の光学素子、すなわち対応する第２の磁石４ｂは、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示した位置で制止する。

次に、本実施形態の電磁アクチュエータ１００の磁石のパターンに関して説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１の磁石４ａを正面から見た構成を示している。

図３（ａ）は、円筒形の第１の磁石４ａを示す。図３（ｂ）は、４枚の瓦型磁石４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４を配置した例を示す。図２（ａ）、（ｂ）で示すように、磁石は１体の場合、複数の磁石を配置したパターンの場合のどちらの構成でもよい。また、図３（ｂ）では瓦型の磁石としているが、もちろん平板型の磁石などでも良い。

図３（ｂ）のように複数の磁石を配置したパターンの場合、第２の磁石４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４は、図１で示したように保持部材５ａを必要とする。これに対して、図３（ａ）のように１体の磁石４ａの場合は、保持部材５ａを必ずしも必要としない。

次に、図４（ａ）、（ｂ）を参照して、電磁アクチュエータの駆動原理を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、電磁アクチュエータの側面の断面図を示している。
図４（ａ）は、磁石４ａが径方向に着磁されているパターンを示している。図４（ｂ）は、磁石が軸方向に着磁されているパターンを示している。

どちらのパターンも磁石４ａからの磁束Ｆｂ（図中、点線で示す）と、第１のコイル１ａに流れる電流の方向からフレミングの左手の法則より第１のコイル１ａに働く力を矢印Ｆａで示している。反作用により、第１の磁石４ａはコイル１ａに働く力と逆方向の力が働く。第１の磁石１ａに働く力の方向を矢印Ｆｃで示す。
また、電磁アクチュエータの外側には磁性体であるヨーク１０が設けられている。ヨークを設ける構成については、以下の第３実施形態で詳述する。

図４（ａ）の構成の場合は第１のコイル１ａに電流を流すこと、図４（ｂ）の場合は２つのコイル１ａ１、１ａ２に電流を流すことによって、第１の磁石４ａを移動させることが可能な構成である。

図４（ｂ）の構成の場合、磁束Ｆｂ（点線で示す）の経路の観点から磁石４ａに対して２個のコイル１ａ１、１ａ２を用いることで、効率的に約２倍の駆動力を得ることが出来る。

（第２実施形態）
次に、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して、第２実施形態の電磁アクチュエータ２００について説明する。以下の実施形態の説明において、第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する、

本実施形態では、第２の制止部材の機能を果たす第１の固定部材２ａの右端部、または第３の制止部材３ｃにより、移動部２０１が制止しているとき、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂは、矢印Ｆｆで示す磁気吸着力により連結するように着磁されていることが望ましい。

これにより、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂとが同じ方向への動きを必要とするとき、磁気吸着力Ｆｆによって連結していることにより、第２の磁石４ｂを動かすだけで第１の磁石４ａを一緒に動かすことが可能となる。この結果、省電力化と制御の簡便化を達成できるという効果を奏する。

また、移動部２０１は、中心軸ＡＸに沿った方向に移動する。本実施形態では、中心軸ＡＸから第１の磁石４ａまでの距離ＬＭ１は、中心軸ＡＸから第２の磁石４ｂまでの距離ＬＭ２に比べて小さいことが望ましい。即ち、第１の磁石４ａの径は、第２の磁石４ｂの径よりも小さいように構成する。これにより、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂが近づいたとき、お互いに磁気吸着力を働かせる構成にできる。

これにより、第２の磁石４ｂの制止部材の分、第１の磁石４ａを小さくすることで省スペース化できるという効果を奏する。

また、移動部２０１が移動する中心軸ＡＸから第１のコイル１ａまでの距離ＬＣ１は、中心軸ＡＸから第２のコイル１ｂまでの距離ＬＣ２に比べて小さいことが望ましい。即ち、第１のコイル１ａのコイル径は、第２のコイル１ｂより小さい。
この結果、第１のコイル１ａと第１の磁石４ａの距離が小さくなるため駆動力が向上する。

次に、第２実施形態の電磁アクチュエータ２００についてさらに詳細に説明する。図５（ａ）は、移動部２０１が紙面の左側に制止している状態である。まず、第１の磁石４ａに対して紙面左方向の力が働くように、第１のコイル１ａに電流を流す。これにより、第１の磁石４ａは、第１の制止部材３ａに当接して位置制止する。

第１のコイル１ａに流す電流については、図４を用いて上述した駆動原理と同じである。ここで、第２の磁石４ｂは、どの位置に存在していても良い。図２（ａ）においては、第２の磁石４ｂに対して紙面左方向に力が働くように第２のコイル１ｂに電流を流している。そして、第２の磁石４ｂを、第２の制止部材の機能を果たす第１の固定部材２ａの右端に当接して制止させている。

第１の磁石４ａに働く紙面左方向の力は、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂが近接したときに働く磁気吸着力よりも大きくしている。

図５（ｂ）は、移動部１０１が、紙面に対して図５（ａ）で示す状態と、図５（ｃ）とで示す状態との間の略中央の位置（第２の位置）に制止している状態を示している。

第１の磁石４ａに対して紙面右方向の力が働くように第１のコイル１ａに電流を流す。第２の磁石４ｂと磁気吸着力により、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂが当接する距離まで近づけるのと同時、またはその後に第２の磁石４ｂに対して紙面左方向の力が働くように第２のコイル１ｂに電流を流す。

これにより、第２の制止部材の機能を果たす第１の固定部材２ａの右端に当接して制止した第２の磁石４ｂに第１の磁石４ａが当接して位置制止する。

この結果、第１の磁石４ａは、第２の磁石４ｂを介して第２の制止部材の機能を果たす第１の固定部材２ａの右端によって位置を規制されることになる。

第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂには磁気吸着力が働いている。このため、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂを近づけた後、第１の磁石４ａに対して右方向に働く力を第１のコイル１ａによって発生させる必要がない。

また、上述したように、第２のコイル１ｂの径に対して、第１のコイル１ａの径が小さい構成であることが望ましい。これにより、第１のコイル１ａと第１の磁石４ａの距離を小さくできる。この結果、第１の磁石４ａへの電磁気力を大きくすることが出来る。

また、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂが近づいて吸着するとき、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂに働く磁気吸着力を調整するために、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂの間に一定の距離が保持されるように非磁性の部材を設けても良い。

図５（ｃ）は、移動体２０１が紙面右の位置に制止している状態を示している。第２の磁石４ｂに対して紙面右方向の力が働くように第２のコイル１ｂに電流を流すことにより、第３の制止部材３ｃに当接して制止した第２の磁石４ｂに、さらに第１の磁石４ａが当接して位置制止する。

これにより、第１の磁石４ａは第２の磁石４ｂを介して第３の制止部材３ｃによって位置を規制されることになる。このとき第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂはお互いの磁気吸着力で一体として動いている。このため、第１の磁石４ａに対して右方向に働く力を第１のコイル１ａによって発生させる必要がない。

（第２実施形態の変形例）
次に、図６を参照して、第２実施形態の変形例の電磁アクチュエータ２５０について説明する。
本変形例の第１の磁石４ａは、図５（ｂ）で示す第１の磁石４ａとは異なる極性方向を有している。第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂの間に磁気吸着力を働かせる他の構成例である。その他の動作、位置制止については図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様であるので、重複する説明を省略する。

（第３実施形態）
次に、図７を参照して、第３実施形態の電磁アクチュエータ３００について説明する。
本実施形態は、第１のコイル１ａと、第２のコイル１ｂとを覆うように磁性体であるヨーク３０２が設置されている。即ち、上述した第２実施形態の電磁アクチュエータ２００の構成に対して、第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂの外側に、さらにヨーク３０２を追加配置した構成である。

ヨーク３０２と第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂに磁気吸着力が働く。このため、第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂに電流を投入しなくとも、移動体３０１の位置を保持することが可能となる。また、ヨーク３０２は、漏れ磁束を抑えるため、コイル通電による第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂに働く力が増大する。よって、駆動力が向上し、動作の安定性が向上する。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の電磁アクチュエータ４００とその変形例４５０について説明する。
図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１の磁石４ａ１、４ａ２、４ａ３、もしくは第２の磁石の断面図である。本実施形態とその変形例では、第１の磁石と第２の磁石は、磁性体であるヨーク３０２の方向に対して、磁力が偏るように構成されている。磁力が偏るように構成されている例として、着磁、形状、または配列等を挙げることができる。

この構成により、磁石と磁性体に働く磁力が偏っていることで、移動体の磁石に強い保持力が働く。つまり、ヨーク３０２（磁性体）と、第１の磁石４ａ１等、及び第２の磁石との磁気吸着力が強くなる。これにより、第１のコイル１ａに電流を投入しなくても、第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂの制止を保つ力が強くなり、位置安定性が増す。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態の電磁アクチュエータ５００について説明する。
本実施形態では、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂの外側に、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂに対してそれぞれ反発する磁気力Ｆ１、Ｆ２が働く極性を有する磁石である第１の反発磁石５０２ａ、第２の反発磁石５０２ｂが配置されている。

反発磁石５０２ａ、５０２ｂとの反発力により、第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂが常に反発磁石５０２ａ、５０２ｂから離れる方向に力が働く。このため、第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂに電流を投入しなくても位置を保持することが可能となる。
さらに、常に反発力Ｆ１、Ｆ２が働いていることから、第１の磁石４ａ、または第２の磁石４ｂが微小に動いたとしても反発力で所定の位置に戻すことが可能となる。

各位置への動作についての第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂへの通電については第１実施形態の説明と同じであるため省略し、制止した各位置での力の働きについて以下で説明する。

図９（ａ）は、移動体５０１が、紙面左の位置に制止している状態を示している。第１の磁石４ａは、反発磁石５０２ａとの間で磁気反発力が働く。これにより、第１の磁石４ａは、紙面左方向に力Ｆ１が働き、第１の制止部材３ａに当接し制止する。

図９（ｂ）は、移動体５０１が略中央の位置に制止している状態を示している。第１の磁石４ａは、反発磁石５０２ａとの間に磁気反発力が働く、これにより、第１の磁石４ａには、紙面右方向に力Ｆ１が働く。第１の磁石４ａは、第２の磁石４ｂに当接し制止する。

第２の磁石４ｂは、反発磁石５０２ｂとの間に磁気反発力が働く。これにより、第２の磁石４ｂには、紙面左方向に力Ｆ２が働く。第２の磁石４ｂは、第２の制止部材３ｂに当接し制止する。これにより、第１の磁石４ａは、第２の磁石４ｂを介して第２の制止部材３ｂの右端によって位置制止する。
尚、このとき、第２の磁石４ｂと反発磁石５０２ｂに働く磁気反発力が、第１の磁石４ａと反発磁石５０２ａに働く磁気反発力よりも大きくする。

図９（ｃ）は、移動体５０１が、紙面右の位置に制止している状態を示している。
第１の磁石４ａには、反発磁石５０２ａとの間に磁気反発力が働く。これにより、第１の磁石４ａには紙面右方向に力Ｆ１が働く。第１の磁石４ａは、第２の磁石４ｂに当接し制止する。

第２の磁石４ｂは、反発磁石５０２ｂとの間に働く磁気反発力により、紙面右方向に力Ｆ２が働く。そして、第２の磁石４ｂは第３の制止部材３ｃに当接し制止する。これにより、第１の磁石４ａは、第２の磁石４ｂを介して、第３の制止部材３ｃによって位置制止する。

上記動作により、第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂに電流を流していない状態でも反発磁石５０２ａ、反発磁石５０２ｂによって常に位置を保持する力が働く。また、第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂが微小に動いたとしても、反発磁石５０２ａ、反発磁石５０２ｂとの反発力により戻される力が働く。このため位置安定性が向上する。尚、図では第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂの外側に反発磁石５０２ａ、５０２ｂを配置しているが、第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂと同じ列に配置しても同様の効果を得る。

（第６実施形態）
次に、図１０を参照して、第６実施形態の電磁アクチュエータ６００について説明する。
本実施形態は、上述の第２実施形態の構成を基本としている。第２実施形態の構成に加えて、さらに、第１の磁石４ａが第１の制止部材３ａに当接する方向に磁気力が働く極性を有する吸着磁石６０２ａを有し、第２の磁石４ｂの外側に反発磁石６０２ｂが配置されている。

これにより、本実施形態では、反発磁石６０２ｂとの反発力により、第２の磁石４ｂが常に反発磁石６０２ｂから離れる方向に力が働く。このため、第２のコイル１ｂに電流を投入しなくても第２の磁石４ｂの位置を保持することが可能となる。
また、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂが吸着しながら移動しているときは、反発磁石６０２ｂで位置を保持する。第１の磁石４ａが第２の磁石４ｂから離れて制止するときは、吸着磁石６０２ａにより位置保持を行う。
さらに、常に吸着力又は反発力が働いていることから、第１の磁石４ａ、または第２の磁石４ｂが微小に動いたとしても反発力で所定の位置に戻すことが可能となる。

さらに、具体的に説明を続ける。第１の磁石４ａに対して吸着磁石６０２ａ、第２の磁石４ｂに対して反発磁石６０２ｂを外側に配置する。

これにより、図中の矢印Ｆ１、Ｆ２が示すように第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂに力が働く。また、第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂの間で働く磁気吸着力については、両矢印Ｆｆで示している。

本実施形態においては、移動部６０１の各位置への動作についての第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂへの通電については、上述した第１実施形態の説明と同じであるため省略し、制止した各位置での力の働きについて以下で説明する。

図１０（ａ）は、移動体６０１が、紙面左の位置に制止している状態を示している。
第１の磁石４ａには、吸着磁石６０２ａとの間で磁気吸着力が働く。このため、第１の磁石４ａは、紙面左方向に力が働き、第１の制止部材３ａに当接し制止する。この結果、移動体６０１が、紙面左の位置に制止する。

図１０（ｂ）は、移動体６０１が、紙面の略中央の位置に制止している状態を示している。
第１の磁石４ａを紙面右方向に移動させる。また、第２の磁石４ｂも移動させて、第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂが一体として動く大きさの磁気吸着力Ｆｆを働かせる。

第２の磁石４ｂは、反発磁石６０２ｂとの間に働く磁気反発力により紙面左方向に力が働く。第２の磁石４ｂは、第１の固定部材２ａの右端に当接し制止する。これにより、第１の磁石４ａは、第２の磁石４ｂを介して第１の固定部材２ａの右端によって位置制止する。

尚、このとき第２の磁石４ｂと反発磁石６０２ｂに働く磁気反発力が、第１の磁石４ａと吸着磁石６０２ａに働く磁気反発力よりも大きくする。

図１０（ｃ）は、移動体６０１が紙面右の位置に制止している状態を示している。
第１の磁石４ａと第２の磁石４ｂは一体として動く大きさの磁気吸着力Ｆｆが働いている。第２の磁石４ｂは、反発磁石６０２ｂとの間に働く磁気反発力により紙面右方向に力が働く。第２の磁石４ｂは、第３の制止部材３ｃに当接し制止する。これにより、移動部６０１の第１の磁石４ａは、第２の磁石４ｂを介して第３の制止部材３ｃによって位置制止する。

上述した動作により、第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂに電流を流していない状態でも吸着磁石６０２ａ、反発磁石６０２ｂによって常に位置を保持する力が働く。また、第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂが微小に動いたとしても、吸着磁石６０２ａ、反発磁石６０２ｂとの反発力により戻される力が働く。このため、第１の磁石４ａ、第２の磁石４ｂの位置安定性が向上する。尚、図では第１のコイル１ａ、第２のコイル１ｂの外側に吸着磁石６０２ａ、反発磁石６０２ｂを配置しているが、コイルと同じ列に配置しても同様の効果を得る。

（第７実施形態）
次に、図１１を参照して、第７実施形態の電磁アクチュエータ７００について説明する。本実施形態では、移動部７０１は、４つの位置、即ち、左端、右端、及びこれら両端の間の２点（適宜、「左寄り中央位置」と「右寄り中央位置」という。）の合計４点の位置で正確に制止できる。

本実施形態は、基本的には、上述した第１実施形態の構成に対して、さらに左側に第３のコイル１ｃ、第３の磁石４ｃ、第４の制止部材３０ａ、第３の保持部材（素子保持部）５ｃを追加した構成である。

図１１（ａ）は、移動体７０１が、紙面に対して左端に存在する状態を示している。
図１１（ｂ）は、移動体７０１が、紙面に対して左寄り中央位置に存在する状態を示している。
図１２（ａ）は、移動体７０１が、紙面に対して右寄り中央位置に存在する状態を示している。
図１２（ｂ）は、移動体７０１が、紙面に対して右端に存在する状態を示している。

本実施形態では、例えば、第２の制止部材３ｂの左端３ｂ’、右端３ｂ”が制止部としての機能を果たす。また、移動体７０１が左端で制止するときは、第４の制止部材３０ａに当接した第３の磁石４ｃに対して、第１の磁石４ａが当接している。

このように、各位置状態における移動体７０１の駆動原理は、上記各実施形態において説明した手順を組み合わせることで容易に達成できる。
この結果、本実施形態では、３点に限られず、４点における移動体７０１の位置決めを簡易、且つ小型な構成で正確に達成することができる。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。

以上のように、本発明は、簡易、且つ小型な構成で正確に位置決めができる電磁アクチュエータに適している。

１００、２００、２５０、３００、４００、５００、６００ 電磁アクチュエータ
１ａ 第１のコイル
１ｂ 第２のコイル
１ｃ 第３のコイル
２ 固定部材
２ａ 第１の固定部材
２ｂ 第２の固定部材
３ａ 第１の制止部材
３ｂ 第２の制止部材
３ｃ 第３の制止部材
３０ａ 第４の制止部材
４ａ 第１の磁石
４ｂ 第２の磁石
４ｃ 第３の磁石
５ａ 第１の保持部材（素子保持部）
５ｂ 第２の保持部材（素子保持部）
５ｃ 第３の保持部材（素子保持部）
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１ 移動部
３０２ ヨーク
５０２ａ 第１の反発磁石
５０２ｂ 第２の反発磁石
６０２ａ 吸着磁石
６０２ｂ 反発磁石
ＡＸ 中心軸
ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＣ１、ＬＣ２ 距離

Claims (10)

1. 素子保持部と、前記素子保持部に機械的に連結された第１の磁石とを有する移動可能な移動部と、
   前記第１の磁石を覆う位置に固定して設置される第１のコイルと、
   前記移動部が移動する方向に対して直列に配置され、移動可能な第２の磁石と、
   前記第２の磁石を覆う位置に固定して設置されている第２のコイルと、
   前記第１の磁石の移動方向の一端を規制する第１の制止部材と、
   前記第２の磁石の移動方向の一端を規制する第２の制止部材と、
   前記第２の磁石の移動方向の他端を規制する第３の制止部材と
   を有し、
   前記第１の磁石と前記第２の磁石の少なくとも一方の磁石は、前記３つの制止部材のうちのいずれかの前記制止部材に当接した状態により、３点の位置において前記移動部を制止することを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記第２の制止部材と、前記第３の制止部材とにより前記移動部が制止しているとき、前記第１の磁石と前記第２の磁石は、磁気吸着力により連結するように着磁されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
3. 前記移動部が移動する中心軸から前記第１の磁石までの距離は、前記中心軸から前記第２の磁石までの距離に比べて小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ。
4. 前記移動部が移動する中心軸から前記第１のコイルまでの距離は、前記中心軸から前記第２のコイルまでの距離に比べて小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
5. 前記移動部の第１の位置は、前記第１の磁石が前記第１の制止部材に当接して制止する位置であり、
   前記移動部の第２の位置は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が互いに吸着する方向に磁気力が働く状態で前記第２の磁石が前記第２の制止部材に当接して制止する位置であり、
   前記移動部の第３の位置は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が互いに吸着する方向に磁気力が働く状態で前記第２の磁石が前記第３の制止部材に当接して制止する位置であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
6. 前記第１のコイルと前記第２のコイルとの少なくとも１つのコイルは複数のコイルであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
7. 前記第１のコイルと、前記第２のコイルとを覆うように磁性体が設置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
8. 前記第１の磁石と、前記第２の磁石は、前記磁性体の方向に対して、磁力が偏るように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電磁アクチュエータ。
9. 前記第１の磁石、前記第２の磁石の外側に、前記第１の磁石と前記第２の磁石に対してそれぞれ反発する磁気力が働く極性を有する磁石である第１の反発磁石、第２の反発磁石が配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
10. 前記第１の磁石が前記第１の制止部材に当接する方向に磁気力が働く極性を有する吸着磁石を有し、前記第２の磁石の外側に前記第２の反発磁石が配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。

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