JP2534586B2 - 小型単相電磁アクチュエ―タ - Google Patents
小型単相電磁アクチュエ―タInfo
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- JP2534586B2 JP2534586B2 JP2508406A JP50840690A JP2534586B2 JP 2534586 B2 JP2534586 B2 JP 2534586B2 JP 2508406 A JP2508406 A JP 2508406A JP 50840690 A JP50840690 A JP 50840690A JP 2534586 B2 JP2534586 B2 JP 2534586B2
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- magnetized
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
- H02K33/04—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation
- H02K33/06—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation with polarised armatures
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- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、少なくとも電流不在のときに安定位置を有
し且つ可動部材と固定子構造体とを含む単相電磁アクチ
ュエータであって、可動部材が、変位方向に垂直に磁化
される部分を含んでおり、その磁化部分の厚さがその他
の寸法と比較して小さい単相電磁アクチュエータに係わ
る。固定子構造体は、極めて透磁率の高い材料でできて
おり且つ少なくとも１つの磁化部分がその中に配備され
ている空隙を有する２つの磁気回路を含んでいる。固定
子構造体は少なくとも、磁気回路に連結された電磁誘導
コイル（field electrical coil）を含んでいる。
し且つ可動部材と固定子構造体とを含む単相電磁アクチ
ュエータであって、可動部材が、変位方向に垂直に磁化
される部分を含んでおり、その磁化部分の厚さがその他
の寸法と比較して小さい単相電磁アクチュエータに係わ
る。固定子構造体は、極めて透磁率の高い材料でできて
おり且つ少なくとも１つの磁化部分がその中に配備され
ている空隙を有する２つの磁気回路を含んでいる。固定
子構造体は少なくとも、磁気回路に連結された電磁誘導
コイル（field electrical coil）を含んでいる。
従来技術 1987年６月１日出願の国際特許出願第CH−87−00063
号（優先権1986年６月２日出願のスイス特許出願第2228
86号）は、実質的に一定の力で可動部材を限定された距
離だけ移動させ得る電磁作動装置を開示している。この
装置は特に、ハードディスク、磁気ディスクまたは光デ
ィスクといった回転ディスクメモリの読取り−書込みヘ
ッドを作動化することを目的としている。
号（優先権1986年６月２日出願のスイス特許出願第2228
86号）は、実質的に一定の力で可動部材を限定された距
離だけ移動させ得る電磁作動装置を開示している。この
装置は特に、ハードディスク、磁気ディスクまたは光デ
ィスクといった回転ディスクメモリの読取り−書込みヘ
ッドを作動化することを目的としている。
このアクチュエータ装置は幾つかの主な欠点を有す
る。まず、磁気回路の閉鎖は、固定子構造体の後方、即
ち可動部材の変位経路に垂直に配備されているか、また
は可動部材の変位経路と平行な平面内に配備されている
磁気接合子によって実施される。いずれの場合も固定子
構造体全体の寸法が実質的に増大し、ハードディスク装
置の場合のように特に容積が重要となる多数の超小型機
器に使用する際に不利となり得る。このようなアクチュ
エータは特にハードディスクにおいて読取りヘッドを変
位させるために使用される。
る。まず、磁気回路の閉鎖は、固定子構造体の後方、即
ち可動部材の変位経路に垂直に配備されているか、また
は可動部材の変位経路と平行な平面内に配備されている
磁気接合子によって実施される。いずれの場合も固定子
構造体全体の寸法が実質的に増大し、ハードディスク装
置の場合のように特に容積が重要となる多数の超小型機
器に使用する際に不利となり得る。このようなアクチュ
エータは特にハードディスクにおいて読取りヘッドを変
位させるために使用される。
尚も増大する小型化への要求によって、密閉された固
定子構造体を含むアクチュエータは使用できなくなりつ
つある。他方で多数の用途において可動部材は、電気コ
イルの起電力がないときには可動部材が安定位置に維持
されている。しかしながら可動部材をこの安定位置に固
定する力はアクチュエータの正常動作を妨害する可能性
のある過度の密着を避けるように制御されねばならな
い。この特性は、例えばアクチュエータが製図台のペン
を制御することを目的とする場合などに重要である。こ
の場合にはプロット用ペンは、電流不在のときは上昇位
置、即ち電流がペンを高い位置に動かした後には用紙か
ら離れた位置に維持することが好ましい。
定子構造体を含むアクチュエータは使用できなくなりつ
つある。他方で多数の用途において可動部材は、電気コ
イルの起電力がないときには可動部材が安定位置に維持
されている。しかしながら可動部材をこの安定位置に固
定する力はアクチュエータの正常動作を妨害する可能性
のある過度の密着を避けるように制御されねばならな
い。この特性は、例えばアクチュエータが製図台のペン
を制御することを目的とする場合などに重要である。こ
の場合にはプロット用ペンは、電流不在のときは上昇位
置、即ち電流がペンを高い位置に動かした後には用紙か
ら離れた位置に維持することが好ましい。
従来の公知の装置においてはこのような結果を得るた
めには、規定された力を有し且つ極めて剛性の小さいば
ねが使用されている。しかしながらこの解決策は、ばね
の力が永久的に作用するので全く欠点がないわけではな
い。即ちばねの力は、電磁アクチュエータによってかけ
られる力を妨害するのである。他方で、理論的には同一
のばね群の物理的特性の相違によって、書込み力が弱い
場合には許容公差を越える書込み力の変動を生じる。例
を挙げると、ペンに与えられる書込み力が約0.5ニュー
トンであり且つばねがおおよそ0.1ニュートンの許容差
で0.8ニュートンに較正されているとすると、かかる許
容差は書込み力におおよそ20％の変動を生成する。
めには、規定された力を有し且つ極めて剛性の小さいば
ねが使用されている。しかしながらこの解決策は、ばね
の力が永久的に作用するので全く欠点がないわけではな
い。即ちばねの力は、電磁アクチュエータによってかけ
られる力を妨害するのである。他方で、理論的には同一
のばね群の物理的特性の相違によって、書込み力が弱い
場合には許容公差を越える書込み力の変動を生じる。例
を挙げると、ペンに与えられる書込み力が約0.5ニュー
トンであり且つばねがおおよそ0.1ニュートンの許容差
で0.8ニュートンに較正されているとすると、かかる許
容差は書込み力におおよそ20％の変動を生成する。
発明の要約 従って本発明の目的は、上記欠点を解消し、且つ、広
い有効変位範囲にわたって一定の力をかけることがで
き、必要とされるスペースは最小であり、しかも（この
位置で可動部材が）“保持”されることになる限界スト
ップ点を有しており、更に可動部材を動かすための電流
が印加された後には“保持”位置から離脱させ得る新規
な電磁アクチュエータを提供することである。
い有効変位範囲にわたって一定の力をかけることがで
き、必要とされるスペースは最小であり、しかも（この
位置で可動部材が）“保持”されることになる限界スト
ップ点を有しており、更に可動部材を動かすための電流
が印加された後には“保持”位置から離脱させ得る新規
な電磁アクチュエータを提供することである。
このために本発明の単相電磁アクチュエータは、その
変位方向に垂直に磁化される少なくとも１つの薄い部分
を有する可動部材と、その内に空隙を規定する固定子構
造体とを含む。かかる空隙は、一方では極めて透磁率の
高い材料でできており且つ可動部材の変位方向に垂直に
向けられた少なくとも１つの通電用の電磁誘導コイルを
含む第１の磁気回路と、他方では極めて透磁率の高い材
料でできた第２の磁気回路との間に含まれる。可動部材
は、実質的に直線的な消磁曲線と、空気の可逆透磁率に
近い可逆透磁率を有する材料でできている磁化部分を有
する。磁化部分はＮ対の磁化磁極を有する。磁化は反対
向きではあるがほとんど均一であり、可動部材の変位経
路に沿って測定して長さYAに延伸する。固定子構造体
は、空隙の少なくとも一方の側部に、可動部材の変位経
路に沿って測定したその長さがそれぞれY1、Y2及びY3で
ある2N＋１個の磁極部分を含んでおり、各長さは実質的
に及び少なくとも、YAからコイルが位置する切込み部の
幅を引いた長さに等しい。固定子部分を形成する両磁気
回路は磁性接合子によって連結されているのではなく、
非磁性スペーサを介して連結されている。可動部材のス
トロークは最大でも2N＋１個の磁極部分（Y1,Y2及び
Y3）の中で長さが最小の磁極部分に等しい。中間位置の
両側の可動部材のストロークは、その２つの外側縁の間
で測定した最小磁気回路の全長（長さ合計）と、磁化部
分の全長との差の半分より小さいのが好ましい。驚くべ
きことにはこのように形成されたアクチュエータは、コ
イルがある切込み部での鉄の断面の流路が十分であるな
らば、磁気回路を介して磁気回路を閉鎖せずとも可動部
材の変位経路に沿って一定の力を与える。
変位方向に垂直に磁化される少なくとも１つの薄い部分
を有する可動部材と、その内に空隙を規定する固定子構
造体とを含む。かかる空隙は、一方では極めて透磁率の
高い材料でできており且つ可動部材の変位方向に垂直に
向けられた少なくとも１つの通電用の電磁誘導コイルを
含む第１の磁気回路と、他方では極めて透磁率の高い材
料でできた第２の磁気回路との間に含まれる。可動部材
は、実質的に直線的な消磁曲線と、空気の可逆透磁率に
近い可逆透磁率を有する材料でできている磁化部分を有
する。磁化部分はＮ対の磁化磁極を有する。磁化は反対
向きではあるがほとんど均一であり、可動部材の変位経
路に沿って測定して長さYAに延伸する。固定子構造体
は、空隙の少なくとも一方の側部に、可動部材の変位経
路に沿って測定したその長さがそれぞれY1、Y2及びY3で
ある2N＋１個の磁極部分を含んでおり、各長さは実質的
に及び少なくとも、YAからコイルが位置する切込み部の
幅を引いた長さに等しい。固定子部分を形成する両磁気
回路は磁性接合子によって連結されているのではなく、
非磁性スペーサを介して連結されている。可動部材のス
トロークは最大でも2N＋１個の磁極部分（Y1,Y2及び
Y3）の中で長さが最小の磁極部分に等しい。中間位置の
両側の可動部材のストロークは、その２つの外側縁の間
で測定した最小磁気回路の全長（長さ合計）と、磁化部
分の全長との差の半分より小さいのが好ましい。驚くべ
きことにはこのように形成されたアクチュエータは、コ
イルがある切込み部での鉄の断面の流路が十分であるな
らば、磁気回路を介して磁気回路を閉鎖せずとも可動部
材の変位経路に沿って一定の力を与える。
本発明の有利な実施態様では、少なくとも１つの磁極
部分が、可動部材の変位方向に垂直な面取り部を有す
る。側方ストップは、保持力が低下する端部領域内に磁
化部分が変位するのを防止する。
部分が、可動部材の変位方向に垂直な面取り部を有す
る。側方ストップは、保持力が低下する端部領域内に磁
化部分が変位するのを防止する。
側方ストップは、変位方向及び磁化方向に実質的に垂
直なストップを意味すると理解されたい。
直なストップを意味すると理解されたい。
この面取り部または傾斜した側方ストップによって縁
の作用を規制することができ、可動部材の移動経路の少
なくとも一方の端部においては保持力が保証される。こ
のように本発明の装置は、特に単純な方法で、ばねのよ
うないかなる機械的部品も加える必要なしに電流不在の
ときに安定位置を得るという問題を解決する。本発明の
装置は、例えば製図台用のペン、音管の弁または油圧調
整弁の縦方向変位などの多数の用途を見い出し得る。本
発明の装置は、多数の形態で実現することができ、固定
子構造体及び可動部材の両方が種々の形状を呈すること
ができる。
の作用を規制することができ、可動部材の移動経路の少
なくとも一方の端部においては保持力が保証される。こ
のように本発明の装置は、特に単純な方法で、ばねのよ
うないかなる機械的部品も加える必要なしに電流不在の
ときに安定位置を得るという問題を解決する。本発明の
装置は、例えば製図台用のペン、音管の弁または油圧調
整弁の縦方向変位などの多数の用途を見い出し得る。本
発明の装置は、多数の形態で実現することができ、固定
子構造体及び可動部材の両方が種々の形状を呈すること
ができる。
可動部材が一定の力で変位する領域を有効に使用し、
且つ端部における戻り力が最大となる位置を越えないよ
うに、ストップは、固定子構造体の外側でアクチュエー
タの中心から変位経路に沿った方向に、空隙の幅Ｅより
小さい距離だけ離れた位置に備えられるのが好ましい。
且つ端部における戻り力が最大となる位置を越えないよ
うに、ストップは、固定子構造体の外側でアクチュエー
タの中心から変位経路に沿った方向に、空隙の幅Ｅより
小さい距離だけ離れた位置に備えられるのが好ましい。
特定の実施態様においては磁化部分は円筒形形状を有
し、しかも半径方向で互い違いの向きに磁化される2N個
の同軸磁化部分を含む。磁化部分は、第１の磁気回路と
第２の磁気回路とを境界とする管状空隙内を移動する。
し、しかも半径方向で互い違いの向きに磁化される2N個
の同軸磁化部分を含む。磁化部分は、第１の磁気回路と
第２の磁気回路とを境界とする管状空隙内を移動する。
円筒形または管状とは、例えば円、正方形、多角形な
どの任意の断面を有する構造体を意味すると理解された
い。変形態様においては第２の回路は、円筒形磁化部分
を一体的な極めて透磁率の高い材料でできた円筒からな
る。円筒形磁気回路の長さは少なくとも、第１の磁気回
路の長さと可動部材のストロークの和に等しい。
どの任意の断面を有する構造体を意味すると理解された
い。変形態様においては第２の回路は、円筒形磁化部分
を一体的な極めて透磁率の高い材料でできた円筒からな
る。円筒形磁気回路の長さは少なくとも、第１の磁気回
路の長さと可動部材のストロークの和に等しい。
特に寸法の大きい構造体に有利な実施態様においては
可動部材は、各々が変位方向に垂直に磁化される2N（Ｎ
は整数）個の部分を含む２つの平行な薄い磁石を含み、
これら２つの薄い磁石はスペーサを介して連結されてお
り、両薄い磁石の間に含まれる空間の少なくとも一部
が、極めて透磁率の高い材料で充填されている構造体か
らなる。このように構成された可動部材は有意な剛性を
有する。
可動部材は、各々が変位方向に垂直に磁化される2N（Ｎ
は整数）個の部分を含む２つの平行な薄い磁石を含み、
これら２つの薄い磁石はスペーサを介して連結されてお
り、両薄い磁石の間に含まれる空間の少なくとも一部
が、極めて透磁率の高い材料で充填されている構造体か
らなる。このように構成された可動部材は有意な剛性を
有する。
この変形態様に従って構成される電磁アクチュエータ
は極めて容易に取り付けられる。
は極めて容易に取り付けられる。
第１の磁気回路と第２の磁気回路とは、磁化方向に垂
直な可動部材の磁化部分の中央面に関して対称であるの
が有利である。
直な可動部材の磁化部分の中央面に関して対称であるの
が有利である。
第２の磁気回路は別個の固定子磁極を含み得ない。こ
の実施態様により、磁化部分が端部ストップのところに
あるときにその磁化部分にかかる力の強さ及び振幅は小
さくなる。
の実施態様により、磁化部分が端部ストップのところに
あるときにその磁化部分にかかる力の強さ及び振幅は小
さくなる。
磁化部分の長さが空隙に対して短くなると磁束方向に
より磁化部分の動作が不安定になるので、磁化部分の長
さYAと空隙Ｅの厚みとの比は４より大きいのが有利であ
る。そうすると、力が一定である領域がより拡張され
る。
より磁化部分の動作が不安定になるので、磁化部分の長
さYAと空隙Ｅの厚みとの比は４より大きいのが有利であ
る。そうすると、力が一定である領域がより拡張され
る。
別の態様においては磁化部分は、円形断面を有する２
つの薄い円筒面の部分からなり、これら２つの部分は、
中央の母線に関して対称をなし且つ半径方向で反対向き
に磁化され、この場合には可動部材の変位は、この円筒
の軸の周りの角度変位である。
つの薄い円筒面の部分からなり、これら２つの部分は、
中央の母線に関して対称をなし且つ半径方向で反対向き
に磁化され、この場合には可動部材の変位は、この円筒
の軸の周りの角度変位である。
可動部材が端部にある際の戻り力が最大となる位置を
越えず、且つ一定の力で変位する領域を確保するよう
に、有利な実施態様においては面取り部の長さは、対応
する部分の長さの1/5〜1/20である。
越えず、且つ一定の力で変位する領域を確保するよう
に、有利な実施態様においては面取り部の長さは、対応
する部分の長さの1/5〜1/20である。
他の実施態様においては可動部材は、円盤部材の平面
に垂直に磁化される部分を含む円盤状の扇形部材で構成
される。この磁化部分は、反対向きに磁化される円盤部
材と同軸のリングを形成する2N個の扇形部分を有する。
に垂直に磁化される部分を含む円盤状の扇形部材で構成
される。この磁化部分は、反対向きに磁化される円盤部
材と同軸のリングを形成する2N個の扇形部分を有する。
少なくとも一方の磁気回路は、その角度の大きさが可
動部材の磁化される扇形の角度の大きさに対応している
扇形部分で形成される2N＋１個の磁極部分を含んでい
る。
動部材の磁化される扇形の角度の大きさに対応している
扇形部分で形成される2N＋１個の磁極部分を含んでい
る。
このようにして磁束を閉鎖するための磁性材料がない
ことから、要求されるスペースが極めて小さい偏平な回
転式アクチュエータが構成される。このような扇形アク
チュエータは特に、ハードディスク装置のヘッドを担持
するアームを駆動するのに適用される。
ことから、要求されるスペースが極めて小さい偏平な回
転式アクチュエータが構成される。このような扇形アク
チュエータは特に、ハードディスク装置のヘッドを担持
するアームを駆動するのに適用される。
発明の詳細 添付の図面を参照する以下の説明から本発明はより完
全に理解され、本発明の長所も容易に明らかとなるであ
ろう。
全に理解され、本発明の長所も容易に明らかとなるであ
ろう。
幾つかの図面を通して同じ参照番号は、同一のまたは
対応する部品を示す。まず図１には本発明の実施例、即
ち可動部材（１）と固定子構造体（２）とを含む直線形
アクチュエータの断面図を示してある。可動部材（１）
は、矢印（５）で示された変位方向に垂直に磁化される
薄い磁石で形成されている２つの磁化部分（3,4）で形
成されている。可動部材（１）は、連結ライン（６）に
沿って接着された２つの薄い磁石で構成することができ
る。可動部材（１）は更に、２つの反対方向磁化領域が
誘導される一体的な強磁性材料から構成することもでき
る。後者の場合には中間遷移領域が設けられる。
対応する部品を示す。まず図１には本発明の実施例、即
ち可動部材（１）と固定子構造体（２）とを含む直線形
アクチュエータの断面図を示してある。可動部材（１）
は、矢印（５）で示された変位方向に垂直に磁化される
薄い磁石で形成されている２つの磁化部分（3,4）で形
成されている。可動部材（１）は、連結ライン（６）に
沿って接着された２つの薄い磁石で構成することができ
る。可動部材（１）は更に、２つの反対方向磁化領域が
誘導される一体的な強磁性材料から構成することもでき
る。後者の場合には中間遷移領域が設けられる。
固定子構造体は、それらの間に空隙を規定する第１の
磁気回路（７）と第２の磁気回路（８）とを含む。この
空隙の幅Ｅは、可動部材（１）の変位方向に垂直に配備
される非磁性棒部材でできたスペーサによって調整され
る。締付けボルト（図１では示していない）が、このよ
うに構成される固定子構造体のブロッキングを提供す
る。図１には示していないが他の実施態様においては両
磁気回路（7,8）は、アクチュエータの外側ケーシング
を形成する剛性プラスチック材料製のシェル内に保持さ
れる。磁気回路（7,8）は、鉄−ニッケルのような極め
て透磁率の高い材料でできている。第１の磁気回路
（７）は３つの磁極部分、即ち中央磁極部分（10）と２
つの側部磁極部分（9,11）とを有している。２つの横断
面の輪郭で表された２つの切込み部（12,13）は、電磁
誘導コイル（14）を収容するために備えられている。第
２の磁気回路（８）は、可動部分（１）の中央面に関し
て第１の磁気回路（７）と対称である。
磁気回路（７）と第２の磁気回路（８）とを含む。この
空隙の幅Ｅは、可動部材（１）の変位方向に垂直に配備
される非磁性棒部材でできたスペーサによって調整され
る。締付けボルト（図１では示していない）が、このよ
うに構成される固定子構造体のブロッキングを提供す
る。図１には示していないが他の実施態様においては両
磁気回路（7,8）は、アクチュエータの外側ケーシング
を形成する剛性プラスチック材料製のシェル内に保持さ
れる。磁気回路（7,8）は、鉄−ニッケルのような極め
て透磁率の高い材料でできている。第１の磁気回路
（７）は３つの磁極部分、即ち中央磁極部分（10）と２
つの側部磁極部分（9,11）とを有している。２つの横断
面の輪郭で表された２つの切込み部（12,13）は、電磁
誘導コイル（14）を収容するために備えられている。第
２の磁気回路（８）は、可動部分（１）の中央面に関し
て第１の磁気回路（７）と対称である。
両磁気回路は非磁性体からなるストップ（30,31）を
介して連結されており、該装置は、磁束の閉鎖のための
いかなる磁性部分をも包含しない。
介して連結されており、該装置は、磁束の閉鎖のための
いかなる磁性部分をも包含しない。
図１に示したように、磁気回路（7,8）は、側部磁極
部分（9,11,19,21）の外側縁に沿って面取り部（22,23,
24,25）を含む。これらの面取り部（22〜25）は、可動
部材（１）の変位経路及び磁化部分（3,4）の磁化方向
に垂直な長さYCのストリップで構成されている。かかる
面取り部（22〜25）は磁化部分（3,4）の磁化方向に垂
直な平面と約30゜の角度をなす。かかる角度の値は単に
例として与えたものである。面取り部の長さYCが小さい
かまたは面取り部の角度が小さければ、可動部材がその
ストロークの端部にあるときには該可動部材にかかる戻
りの力（release force）は大きい。他方で、面取り部
（22〜25）の長さYCが大きいかまたは面取り部の角度も
大きいならば、可動部材にかかる戻りの力はより小さく
なる。当業者は、特定の用途に対して最適な条件を決定
し得るであろう。かかる条件は、所望の固定力、一定の
力がかかる領域における許容公差、可動部材が限界スト
ップのところにあるときに可動部材を引離するための許
容可能な力との関数として検討される。ストップ（30,3
1）は可動部材の変位ストロースを制限し、可動部材
が、戻りの力が最大にまで大きくなった後にまた小さく
位置を越えるのを防止する。面取り部は丸み付けされた
縁の形状に構成され得ることは明らかである。
部分（9,11,19,21）の外側縁に沿って面取り部（22,23,
24,25）を含む。これらの面取り部（22〜25）は、可動
部材（１）の変位経路及び磁化部分（3,4）の磁化方向
に垂直な長さYCのストリップで構成されている。かかる
面取り部（22〜25）は磁化部分（3,4）の磁化方向に垂
直な平面と約30゜の角度をなす。かかる角度の値は単に
例として与えたものである。面取り部の長さYCが小さい
かまたは面取り部の角度が小さければ、可動部材がその
ストロークの端部にあるときには該可動部材にかかる戻
りの力（release force）は大きい。他方で、面取り部
（22〜25）の長さYCが大きいかまたは面取り部の角度も
大きいならば、可動部材にかかる戻りの力はより小さく
なる。当業者は、特定の用途に対して最適な条件を決定
し得るであろう。かかる条件は、所望の固定力、一定の
力がかかる領域における許容公差、可動部材が限界スト
ップのところにあるときに可動部材を引離するための許
容可能な力との関数として検討される。ストップ（30,3
1）は可動部材の変位ストロースを制限し、可動部材
が、戻りの力が最大にまで大きくなった後にまた小さく
位置を越えるのを防止する。面取り部は丸み付けされた
縁の形状に構成され得ることは明らかである。
Y1及びY3は、第１の磁気回路（７）の側部磁極部分の
長さである。限定的ではないがほとんどの場合にY1とY3
とは等しい。Y2は、電磁誘導コイル（14）が配置される
切込み部（12,13）間に位置する中央磁性部分（10）の
長さである。
長さである。限定的ではないがほとんどの場合にY1とY3
とは等しい。Y2は、電磁誘導コイル（14）が配置される
切込み部（12,13）間に位置する中央磁性部分（10）の
長さである。
前述の実施例においては、側部磁性部分（９）の長さ
Y1は、中央部分（10）の長さY2に等しい。磁化部分の長
さYAは、中央磁性部分（10）の長さY2にコイルを含む切
込み部の長さを加えたものに等しい。
Y1は、中央部分（10）の長さY2に等しい。磁化部分の長
さYAは、中央磁性部分（10）の長さY2にコイルを含む切
込み部の長さを加えたものに等しい。
このように構成すると、可動部材が固定子の端部近辺
に移動した際の、可動部材（１）と側部磁性部分（９）
の端部との過渡的状態をなくすことができる。
に移動した際の、可動部材（１）と側部磁性部分（９）
の端部との過渡的状態をなくすことができる。
この実施例に対する変形は、図示しないが、図１の可
動部材（１）の変位方向に伸長する円筒形の構成とす
る。そうすると、可動部材が形状は管状で半径方向で反
対向きに磁化される２つの磁化部分（3,4）からなる構
成となる。第１の磁気回路（７）は、環状の重なり合っ
た磁極部分（9,10,11）を含む。２つの円形縁（22,24）
は面取り部（22,24）を含む。第２の磁気回路（８）
は、透磁率の高い磁性材料でできた円筒からなる。第１
の磁気回路（７）から構成される管状体の中空部分に管
状の可動部材（１）が収容され、該可動部材（１）の中
空部分に円筒形の第２の磁気回路（８）が収容される。
ボールブッシュが可動部材（１）の案内を保証する。ス
トップ（30,31）は、図に概略的に示したように、可動
部材（１）の最大遊隙を保持する。
動部材（１）の変位方向に伸長する円筒形の構成とす
る。そうすると、可動部材が形状は管状で半径方向で反
対向きに磁化される２つの磁化部分（3,4）からなる構
成となる。第１の磁気回路（７）は、環状の重なり合っ
た磁極部分（9,10,11）を含む。２つの円形縁（22,24）
は面取り部（22,24）を含む。第２の磁気回路（８）
は、透磁率の高い磁性材料でできた円筒からなる。第１
の磁気回路（７）から構成される管状体の中空部分に管
状の可動部材（１）が収容され、該可動部材（１）の中
空部分に円筒形の第２の磁気回路（８）が収容される。
ボールブッシュが可動部材（１）の案内を保証する。ス
トップ（30,31）は、図に概略的に示したように、可動
部材（１）の最大遊隙を保持する。
図２は、可動部材が、スペーサ（17）によって連結さ
れている２つの薄い磁石（16,18）を含む複合構造体か
らなる直線形アクチュエータを示す。２つの平行な薄い
磁石（16,18）の間に含まれる空間は極めて透磁率の高
い磁性材料で充填されている。かかる実施態様は特に、
可動部材が剛性の問題を示し得る寸法の大きなアクチュ
エータに有利である。当然ながらこの実施態様は、平面
状の可動部材を有する直線形アクチュエータに限定され
ることはなく、回転式アクチュエータまたは更に、円筒
状の直線形アクチュエータにおいて実現することができ
る。
れている２つの薄い磁石（16,18）を含む複合構造体か
らなる直線形アクチュエータを示す。２つの平行な薄い
磁石（16,18）の間に含まれる空間は極めて透磁率の高
い磁性材料で充填されている。かかる実施態様は特に、
可動部材が剛性の問題を示し得る寸法の大きなアクチュ
エータに有利である。当然ながらこの実施態様は、平面
状の可動部材を有する直線形アクチュエータに限定され
ることはなく、回転式アクチュエータまたは更に、円筒
状の直線形アクチュエータにおいて実現することができ
る。
図３は、２つの磁気回路（7,8）と、炭素ファイバま
たはステンレススチールのごとき剛性材料でできた磁石
ブラケット（17）によって連結されている２つの平行な
薄い磁石（16,18）で構成されている１つの可動部材と
で形成された固定子構造体を含む直線形アクチュエータ
の断面図である。
たはステンレススチールのごとき剛性材料でできた磁石
ブラケット（17）によって連結されている２つの平行な
薄い磁石（16,18）で構成されている１つの可動部材と
で形成された固定子構造体を含む直線形アクチュエータ
の断面図である。
磁石ブラケットは、薄い磁石（16,18）の平面に垂直
な平面内に設けられた強化リブ（50）を含む。
な平面内に設けられた強化リブ（50）を含む。
２つの平行な磁石（16,18）と磁石ブラケット（17）
とで形成された可動部材の組立て体は並進滑動し得る。
このときの案内は、磁石ブラケット（17）内に固定され
た柱状部材（51,54）によって行われる。かかる柱状部
材（51,54）は、磁石ブラケット（17）の両端部に備え
られたボールブッシュと協働する。磁石ブラケット（1
7）の中空空間は、中間固定子（55,56）を形成する極め
て透磁率の高い材料によって占有されている。これらの
中間固定子はこの実施態様においては柱状部材（51〜5
4）と一体的であり、両磁化部分の連結ライン及び磁化
方向に垂直に配備されている。例えば磁気ブラケットと
一体的であり、固定ボールブッシュと協働する柱状部材
のような別の案内手段も与えられ得る。このアクチュエ
ータも円筒状または半円筒状の直線形アクチュエータを
提供するために、並進軸に平行な１つの軸の周りに“巻
きつける”ことができる。
とで形成された可動部材の組立て体は並進滑動し得る。
このときの案内は、磁石ブラケット（17）内に固定され
た柱状部材（51,54）によって行われる。かかる柱状部
材（51,54）は、磁石ブラケット（17）の両端部に備え
られたボールブッシュと協働する。磁石ブラケット（1
7）の中空空間は、中間固定子（55,56）を形成する極め
て透磁率の高い材料によって占有されている。これらの
中間固定子はこの実施態様においては柱状部材（51〜5
4）と一体的であり、両磁化部分の連結ライン及び磁化
方向に垂直に配備されている。例えば磁気ブラケットと
一体的であり、固定ボールブッシュと協働する柱状部材
のような別の案内手段も与えられ得る。このアクチュエ
ータも円筒状または半円筒状の直線形アクチュエータを
提供するために、並進軸に平行な１つの軸の周りに“巻
きつける”ことができる。
図４は、円形断面を有する円筒のアンジュラセクター
を占有する第２の磁気回路（８）を含む回転式アクチュ
エータを示す。可動部材は、屋根瓦（tile）形状、即ち
円筒面の形状の２つの磁化部分（3,4）からなる。これ
ら２つの部分は半径方向で反対向きに磁化される。第１
の磁気回路（７）は可動部材及び第２の磁気回路（８）
と同軸であり、更にその形状は円筒形で３つの磁極（9,
10,11）を含む。電磁誘導コイルは、２つの連続する磁
極の間に設けられた切込み部内に配備されている。スト
ップ（30,31）は可動部材のストロークを制限する。第
１の磁気回路（７）の切込み部に関して対称に設けられ
た加工部（48,49）は、可動部材にかかる力のバランス
をもたらす。
を占有する第２の磁気回路（８）を含む回転式アクチュ
エータを示す。可動部材は、屋根瓦（tile）形状、即ち
円筒面の形状の２つの磁化部分（3,4）からなる。これ
ら２つの部分は半径方向で反対向きに磁化される。第１
の磁気回路（７）は可動部材及び第２の磁気回路（８）
と同軸であり、更にその形状は円筒形で３つの磁極（9,
10,11）を含む。電磁誘導コイルは、２つの連続する磁
極の間に設けられた切込み部内に配備されている。スト
ップ（30,31）は可動部材のストロークを制限する。第
１の磁気回路（７）の切込み部に関して対称に設けられ
た加工部（48,49）は、可動部材にかかる力のバランス
をもたらす。
図５は、軸方向剛性体43を中心として円周方向に変位
する扇形のアクチュエータの軸方向断面図であり、可動
部材はそれぞれが扇形で交互に磁化された2N個の磁化部
分を含む薄い扇形である。固定子構造体は第１の磁気回
路（７）と第２の磁気回路（８）とを含んでいる。第１
の磁気回路（７）は、厚い扇形の部材に対応する形状を
有する透磁率の高い磁性材料を含んでいる。第２の磁気
回路は相補的な形状である。第１の磁気回路（７）は、
コイル（14）に包囲された磁極を含む。かかる磁極
（９）の形状は扇形の部材に対応している。両磁気回路
（7,8）は非磁性環状スペーサ（46）を介して連結され
ている。薄い磁石（３）が、２つのボールブッシュ（4
4,45）によって案内される軸方向構造体（43）と協働す
る剛性フレーム（47）によって保持されている。前述し
たのと同様に固定子構造体が３つ以上の磁極を含む場合
には、励起のためでなく自動制御のための作用する電気
コイルで磁極の１つを包囲することができる。
する扇形のアクチュエータの軸方向断面図であり、可動
部材はそれぞれが扇形で交互に磁化された2N個の磁化部
分を含む薄い扇形である。固定子構造体は第１の磁気回
路（７）と第２の磁気回路（８）とを含んでいる。第１
の磁気回路（７）は、厚い扇形の部材に対応する形状を
有する透磁率の高い磁性材料を含んでいる。第２の磁気
回路は相補的な形状である。第１の磁気回路（７）は、
コイル（14）に包囲された磁極を含む。かかる磁極
（９）の形状は扇形の部材に対応している。両磁気回路
（7,8）は非磁性環状スペーサ（46）を介して連結され
ている。薄い磁石（３）が、２つのボールブッシュ（4
4,45）によって案内される軸方向構造体（43）と協働す
る剛性フレーム（47）によって保持されている。前述し
たのと同様に固定子構造体が３つ以上の磁極を含む場合
には、励起のためでなく自動制御のための作用する電気
コイルで磁極の１つを包囲することができる。
図６は、電磁誘導コイル（14）の種々の供給電圧に従
う力対変位の曲線を示す。力が一定である領域（70）の
外側まで変位すると戻りの力が優勢である領域（71,7
2）に達して更なる変位を与えるが、これはストップ（3
0,31）によって制限されるであろう。かかる領域（71ま
たは72）においては、コイル（14）電流が流れない場合
には戻りの力はそのままである。面取り部（22〜25）の
大きさを増大すると、一定の力が優性である領域（70）
は小さくなる。かかる面取り部（22〜25）を取り除く
と、可動部材が制限ストップのところにくっついて離れ
なくなるであろう。その場合には引離すために、アクチ
ュエータの正しく動作には不利益な高い電流が要求され
るであろう。
う力対変位の曲線を示す。力が一定である領域（70）の
外側まで変位すると戻りの力が優勢である領域（71,7
2）に達して更なる変位を与えるが、これはストップ（3
0,31）によって制限されるであろう。かかる領域（71ま
たは72）においては、コイル（14）電流が流れない場合
には戻りの力はそのままである。面取り部（22〜25）の
大きさを増大すると、一定の力が優性である領域（70）
は小さくなる。かかる面取り部（22〜25）を取り除く
と、可動部材が制限ストップのところにくっついて離れ
なくなるであろう。その場合には引離すために、アクチ
ュエータの正しく動作には不利益な高い電流が要求され
るであろう。
図７は、直径の大きい円筒形形状の直線形アクチュエ
ータを示す。固定子構造体は、多数の積重ねられた磁極
部分（19,20,21）を含み、更に電磁誘導コイル（14）及
び二次サーボコイル（40）も含む。可動部材は、半径方
向の平面に沿って配備されたスペーサを含む磁気ブラケ
ット（17）からなる。かかる磁気ブラケット上には、平
行な薄い磁石（16,18）が接着されている。装置の寸法
に従って、磁石は円筒形の薄い磁石、または、多角形の
面を形成するように非磁性ブラケット上に接着された多
数の薄い磁石とすることができる。磁石ブラケット（1
7）は非磁性ステンレススチールのような剛性材料でで
きており、各端部には、固定された柱状部材（51）と協
働する多数のボールブッシュ（58,59）を含んでいる。
かかる柱状部材（51）はラック（61）に取り付けられて
おり、一種の棒でできた円筒形のかごを形成する。種々
の上方のボールブッシュ（59）を、剛性の完全な円盤部
材からなる連結部品（60）によって連結することができ
る。この連結部品は、矢印（５）で示した方向に従う直
線運動を伝達するために使用される。勿論、固定状態を
調整するために、多数の磁極の縁に沿って面取り部また
は傾斜縁を備えることができる。当然のこと両磁気回路
は磁性部品を介して接続される必要はない。
ータを示す。固定子構造体は、多数の積重ねられた磁極
部分（19,20,21）を含み、更に電磁誘導コイル（14）及
び二次サーボコイル（40）も含む。可動部材は、半径方
向の平面に沿って配備されたスペーサを含む磁気ブラケ
ット（17）からなる。かかる磁気ブラケット上には、平
行な薄い磁石（16,18）が接着されている。装置の寸法
に従って、磁石は円筒形の薄い磁石、または、多角形の
面を形成するように非磁性ブラケット上に接着された多
数の薄い磁石とすることができる。磁石ブラケット（1
7）は非磁性ステンレススチールのような剛性材料でで
きており、各端部には、固定された柱状部材（51）と協
働する多数のボールブッシュ（58,59）を含んでいる。
かかる柱状部材（51）はラック（61）に取り付けられて
おり、一種の棒でできた円筒形のかごを形成する。種々
の上方のボールブッシュ（59）を、剛性の完全な円盤部
材からなる連結部品（60）によって連結することができ
る。この連結部品は、矢印（５）で示した方向に従う直
線運動を伝達するために使用される。勿論、固定状態を
調整するために、多数の磁極の縁に沿って面取り部また
は傾斜縁を備えることができる。当然のこと両磁気回路
は磁性部品を介して接続される必要はない。
以上に記載の実施態様は決して限定的なものでないこ
とは明らかである。特に、磁極部分の数は３に限定され
ることはなく、より多くすることができる。同様に、た
だ１つの面取り部を備えることもできるし、これとは反
対に面取り部が設けられた複数の縁を備えることもでき
る。
とは明らかである。特に、磁極部分の数は３に限定され
ることはなく、より多くすることができる。同様に、た
だ１つの面取り部を備えることもできるし、これとは反
対に面取り部が設けられた複数の縁を備えることもでき
る。
本発明の種々の更なる変更及び変形が上述の教示のも
とに可能であることは明らかである。従って、本発明の
請求の範囲内で本明細書に記載した以外にも本発明が実
施され得ることを理解されたい。
とに可能であることは明らかである。従って、本発明の
請求の範囲内で本明細書に記載した以外にも本発明が実
施され得ることを理解されたい。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の直線形アクチュエータの中央断面図
であり、 図２は、図１のアクチュエータの別の実施態様の断面
図であり、 図３は、第２の別の実施態様の断面図であり、 図４は、本発明の円筒形回転式アクチュエータの中央
断面図であり、 図５は、本発明の別の回転式アクチュエータの断面図
であり、 図６は、力対変位の曲線を示すグラフであり、 図７は、円筒状直線形アクチュエータの断面図であ
る。
であり、 図２は、図１のアクチュエータの別の実施態様の断面
図であり、 図３は、第２の別の実施態様の断面図であり、 図４は、本発明の円筒形回転式アクチュエータの中央
断面図であり、 図５は、本発明の別の回転式アクチュエータの断面図
であり、 図６は、力対変位の曲線を示すグラフであり、 図７は、円筒状直線形アクチュエータの断面図であ
る。
符号の説明 １……可動部材、２……固定子、3,4……磁化部分、
５……変位方向、7,8……磁気回路、9,10,11……磁極部
分、12,13……切込み部、14……コイル
５……変位方向、7,8……磁気回路、9,10,11……磁極部
分、12,13……切込み部、14……コイル
Claims (16)
- 【請求項１】電流不在のときに少なくとも１つの安定位
置を有する単相電磁アクチュエータであって、 変位方向Ｙに移動可能な可動部材と、 変位方向Ｙに沿って前記可動部材を制御する固定子構造
体であって、空隙によって分離されている第１及び第２
の磁気回路を含んでおり、前記第１の磁気回路が極めて
透磁率の高い材料でできており且つＮ（Ｎは整数）個の
電磁誘導コイルを含んでおり、第１の磁気回路は、前記
可動部材の変位方向Ｙに沿って測定した長さがそれぞれ
Y1、Y2及びY3である2N＋１個の磁極部分を含む固定子構
造体とを備えており、 前記可動部材が、変位方向Ｙで測定した長さがYAである
反対向きに均一に磁化された2N対の磁化磁極を形成する
変位方向Ｙに垂直に磁化される薄い部分を含んでおり、
前記薄い磁化部分が、実質的に消磁極線が直線的であ
り、空気の可逆透磁率に近い可逆透磁率を有する材料で
できており、 前記長さY1、Y2及びY3が少なくとも、磁化磁極対の１つ
の長さYAから前記固定子構造体中に収容されている電磁
誘導コイルの幅を引いた長さに等しく、 前記第１の磁気回路と前記第２の磁気回路とが、非磁性
部品によってのみ連結されており、前記可動部材が中間
位置の両側に、その２つの外側縁の間で測定した最小磁
気回路の全長と、磁化部分の全長との差の半分より小さ
い変位ストロークを有する単相電磁アクチュエータ。 - 【請求項２】前記可動部材が、横断方向で互い違いの向
きに磁化される2N個の扇形部材を有する円盤状の扇形部
分を含み、 前記第１の磁気回路が、前記磁化扇形部材とおおよそ同
じ大きさの角度を有する2N＋１個の部分を含む極めて透
磁率の高い扇形部分を含み、前記第１の磁気回路がＮ個
の電磁誘導コイルを含んでおり、 前記磁気回路が非磁性スペーサによって連結されている
請求項１に記載の単相電磁アクチュエータ。 - 【請求項３】前記第２の磁気回路が、前記第１の磁気回
路に対面して切込み部を有する請求項１に記載の単相電
磁アクチュエータ。 - 【請求項４】前記磁化部分の形状が管状であり、半径方
向で反対向きに磁化される第１及び第２の円筒形部分を
有しており、前記可動部分が、前記第１の磁気回路と前
記第２の磁気回路とによって規定される空隙内で軸方向
に変位する請求項１に記載の単相電磁アクチュエータ。 - 【請求項５】前記第２の磁気回路が、極めて透磁率の高
い磁性材料からなる円筒を含む請求項４に記載の単相電
磁アクチュエータ。 - 【請求項６】前記円筒が、前記可動部材の円筒形磁化部
分に収容されており、前記円筒形磁気回路の長さが少な
くとも、前記第１の磁気回路の長さと前記軸方向に沿っ
た変位ストロークの長さの和に等しい請求項５に記載の
単相電磁アクチュエータ。 - 【請求項７】前記磁化部分が、中央の母線に関して対称
の中央軸を有する円筒形の少なくとも２つの薄い円筒形
部分を含んでおり、前記部分が、半径方向で反対向きに
磁化され、前記可動部材が前記円筒の中央軸の周りで回
転し得る請求項１に記載の単相電磁アクチュエータ。 - 【請求項８】前記可動部材が、横断方向で反対向きに磁
化され且つ磁石ブラケットによって連結されているそれ
ぞれ2N個の部分を有する２つの平行な薄い磁石を含んで
おり、前記２つの薄い磁石がそれらの間に、少なくとも
その一部が極めて透磁率の高い磁気材料で充填されたス
ペースを規定している請求項１に記載の単相電磁アクチ
ュエータ。 - 【請求項９】前記磁石ブラケット内部に配備されており
且つボールブッシュと協働する複数の柱状部材を含む、
前記磁石ブラケットを案内する手段を備えている請求項
８に記載の単相電磁アクチュエータ。 - 【請求項１０】前記磁気回路の少なくとも一方が、前記
可動部材の変位方向及び磁化方向に垂直な少なくとも１
つの縁上に面取り部を有しており、該アクチュエータが
更に、戻りの力が小さくなる端部領域を越えて前記磁化
部分が変位するのを禁止するためのストップを含んでい
る請求項１に記載の単相電磁アクチュエータ。 - 【請求項１１】前記中央磁極部分の長さY2が側部磁極部
分の長さY1及びY3よりも小さい請求項１に記載の単相電
磁アクチュエータ。 - 【請求項１２】前記ストップが、最小の磁気回路の外側
側縁から測定した空隙の幅Ｅよりも小さい距離のところ
に備えている請求項10に記載の単相電磁アクチュエー
タ。 - 【請求項１３】前記第１の磁気回路と前記第２の磁気回
路とが、前記磁化方向に垂直な可動部材の磁化部分の中
央面に関して対称である請求項１に記載の単相電磁アク
チュエータ。 - 【請求項１４】前記磁化部分の長さYAの前記空隙の幅Ｅ
に対する比が４より大きい請求項１に記載の単相電磁ア
クチュエータ。 - 【請求項１５】前記可動部材の変位方向で測定した前記
面取り部の長さが、対応する磁極部分の長さY1の1/5〜1
/20である請求項10に記載の単相電磁アクチュエータ。 - 【請求項１６】少なくとも一方の前記磁気回路の少なく
とも１つの側縁と、前記磁化部分の対応する側縁とがそ
れらの間に０〜10度の角度をなす請求項１に記載の単相
電磁アクチュエータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR89/08051 | 1989-06-16 | ||
| FR8908051A FR2648633B1 (fr) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | Actionneur electromagnetique monophase de faible encombrement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04500300A JPH04500300A (ja) | 1992-01-16 |
| JP2534586B2 true JP2534586B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=9382835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2508406A Expired - Lifetime JP2534586B2 (ja) | 1989-06-16 | 1990-05-30 | 小型単相電磁アクチュエ―タ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5136194A (ja) |
| EP (1) | EP0429599B1 (ja) |
| JP (1) | JP2534586B2 (ja) |
| DE (1) | DE69023887T2 (ja) |
| FR (1) | FR2648633B1 (ja) |
| WO (1) | WO1990016109A1 (ja) |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2682542B1 (fr) * | 1991-10-11 | 1994-10-14 | Moving Magnet Tech | Actionneur electromagnetique comportant une structure statorique a trois poles de longueurs differentes et distributeurs pneumatiques mettant en óoeuvre de tels actionneurs. |
| FR2690793B1 (fr) * | 1992-05-04 | 1995-12-08 | Moving Magnet Tech | Actionneur electromagnetique a deux pieces mobiles en opposition de phases. |
| FR2691534B1 (fr) * | 1992-05-19 | 1994-08-26 | Moving Magnet Tech | Capteur de position à aimant permanent et sonde de hall. |
| US5676651A (en) * | 1992-08-06 | 1997-10-14 | Electric Boat Corporation | Surgically implantable pump arrangement and method for pumping body fluids |
| EP0704090B1 (en) * | 1992-10-14 | 1998-12-23 | Maxtor Corporation | Passive non-contact magnetic latch |
| US5315190A (en) * | 1992-12-22 | 1994-05-24 | Stirling Technology Company | Linear electrodynamic machine and method of using same |
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