JP2605686Y2 - 可動磁石式リニアアクチュエータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、制御機器、電子機器、
工作機械等において電気エネルギーを電磁作用により往
復運動エネルギー等に変換させる可動磁石式リニアアク
チュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の可動磁石式リニアアクチュエータ
としては、実公昭６１−４１４２９号で開示されている
可動磁石式の往復駆動装置がある。この往復駆動装置
は、電磁コイルの内側に略円筒状（略円柱状）の磁石可
動体を移動自在に配設したものである。そして、このよ
うな可動磁石式の往復駆動装置は、図７に示すような基
本構造を有している。

【０００３】図７の従来例において、４１は軸方向に着
磁した棒状の永久磁石からなる磁石可動体であり、両端
面に磁極を有している。コイル４２Ａ，４２Ｂは、磁石
可動体４１の端部外周側をそれぞれ環状に周回するよう
に巻回され、隣合う部分に同極が発生するようになって
いる。なお、図示は省略してあるが、コイル４２Ａ，４
２Ｂは通常磁石可動体４１を軸方向に移動自在にガイド
するためのガイド筒体に装着されている。また、そのガ
イド筒体の両側には磁石可動体４１の軸方向の移動範囲
を規定する側板が設けられる場合がある。そして、磁石
可動体４１の各端面からの磁束がそれぞれコイル４２
Ａ，４２Ｂと鎖交している。

【０００４】次に、上記従来例の動作を説明する。磁石
可動体４１のＮ極から出た磁束はコイル４２Ｂと鎖交
し、ついでコイル４２Ａと鎖交し磁石可動体４１のＳ極
に戻る。ここで、コイル４２Ａ，４２Ｂに、図示した極
性の如く、磁極が発生するように通電すると、各々のコ
イル４２Ａ，４２Ｂとこれらと鎖交している磁石可動体
４１の磁束との間に推力が発生して、磁石可動体４１は
図７の右方向に移動する。また、コイル４２Ａ，４２Ｂ
の磁極を図示した極性とは逆になるように通電すると、
磁石可動体４１は同図の左方向に移動する。

【０００５】ところで、上記従来例において、磁石可動
体４１に発生する推力は、基本的にはフレミングの左手
の法則に基づいて与えられる推力に準ずるものである
（フレミングの左手の法則はコイルに対して適用される
が、ここではコイルが固定のため、磁石可動体にコイル
に作用する力の反力としての推力が発生する。）。した
がって、推力に寄与するのは、磁石可動体が有する永久
磁石の磁束の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する成
分）である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】ところで、従来の可動
磁石式リニアアクチュエータにおいて、以下のような問
題点がある。

【０００７】磁石可動体の支持機構に工夫がない場合、
可磁石可動体の運動時、該磁石可動体が外周側のコイル
あるいはガイド筒体（ボビン）に接触してしまい、その
コイルやガイド筒体（ボビン）が磨耗消耗したり、磁石
可動体も傷付き磨耗したりして装置の寿命が短くなる欠
点がある。

【０００８】また、磁石可動体の運動時のスピードが最
も速い状態でガイド筒体に装着された側板の端面に当た
るため、衝突による衝撃音や振動の発生及び永久磁石の
割れや欠けが発生する問題がある。また、磁石可動体に
出力取り出し用ピンを設けてアクチュエータを構成する
場合、磁石可動体や出力取り出し用ピンの無用のがたつ
き等を解消することが望ましく、その点についての配慮
も必要となる。

【０００９】本考案は、上記の点に鑑み、少なくとも１
個の永久磁石を有する磁石可動体を用い、しかも永久磁
石の磁極が発生する磁束を有効利用することで、推力の
向上及び効率の向上を図るとともに、永久磁石を貫通軸
体に固定して該貫通軸体を摺動自在に支持する構造を工
夫し、永久磁石の固定を確実にしかつ組立を容易とし、
磁石可動体の動きの円滑化を図った可動磁石式リニアア
クチュエータを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案に係る第１の可動磁石式リニアアクチュエー
タは、少なくとも１個の穴あき柱状希土類永久磁石の少
なくとも外周面にコーティング層を設け、かつ軸方向端
部に位置する前記永久磁石の外側端面に穴あき緩衝部材
を設け、前記永久磁石及び前記緩衝部材に貫通軸体を貫
通させ、該貫通軸体に係合する止め輪で前記永久磁石及
び圧縮状態とした前記緩衝部材を固定して磁石可動体を
構成し、前記貫通軸体を軸受部材で摺動自在に支持して
当該軸受部材に対し固定した位置関係に絶縁部材の筒体
で少なくとも１個のコイルを固定し、該コイルの内側に
前記磁石可動体を移動自在に設けるとともに、該コイル
の外側に軟磁性体のヨークを設け、前記永久磁石からの
磁束と、該磁束に鎖交する前記コイルの電流との間で推
力を発生させることを特徴としている。

【００１１】

【００１２】また、本考案に係る第２の可動磁石式リニ
アアクチュエータは、軸方向に着磁された少なくとも１
個の穴あき柱状希土類永久磁石の少なくとも外周面にコ
ーティング層を設け、かつ軸方向両端に位置する前記永
久磁石の外側端面に穴あき端部磁性体をそれぞれ設け、
該端部磁性体の外側端面に穴あき緩衝部材を設け、前記
永久磁石と前記端部磁性体と前記緩衝部材とに貫通軸体
を貫通させ、該貫通軸体に係合する止め輪で前記永久磁
石と前記端部磁性体と圧縮状態とした前記緩衝部材とを
固定して磁石可動体を構成し、前記貫通軸体を軸受部材
で摺動自在に支持して当該軸受部材に対し固定した位置
関係に絶縁部材の筒体で少なくとも１個のコイルを固定
し、該コイルの内側に前記磁石可動体を移動自在に設け
るとともに、該コイルの外側に軟磁性体のヨークを設
け、 前記永久磁石からの磁束と、該磁束に鎖交する前記
コイルの電流との間で推力を発生させることを特徴とし
ている。

【００１３】

【００１４】

【００１５】また、前記軸受部材の取付側に前記磁石可
動体を吸着する磁性吸着体を配置する構成としてもよ
い。

【００１６】

【００１７】

【作用】本考案の可動磁石式リニアアクチュエータの動
作原理は、磁石可動体の軸方向（長手方向）に垂直な磁
束成分と、コイルに流れる電流との間のフレミングの左
手の法則に基づく推力で磁石可動体を駆動するものであ
る。そして、コイルの電流を反転させれば磁石可動体の
推力の向きも反転し、交流電流を流した場合には、一定
周期で振動を繰り返すバイブレータとして働く。

【００１８】また、本考案の可動磁石式リニアアクチュ
エータでは、永久磁石に貫通軸体を貫通させて固定して
磁石可動体を構成し、貫通軸体を前記コイルに対して一
定位置関係にある軸受部材で摺動自在に支持しているた
め、永久磁石と貫通軸体を確実に一体化して磁石可動体
を作製し、かつその磁石可動体の動きの円滑化を図って
いる。すなわち、永久磁石を貫通する貫通軸体に、当該
永久磁石を固定して磁石可動体を構成したことで、該永
久磁石の貫通軸体への固定を確実に実行でき、固着の信
頼性を高くできでき、組立容易としている。また、該貫
通軸体を摺動自在に支持することで磁石可動体がコイル
の内側に接触したり、がたつくことなく円滑に移動可能
とすることができ、運動回数の長寿命化を図ることが可
能で、その貫通軸体の端部を出力取り出し用ピンとして
利用できる。さらに、永久磁石を一体化するためのホル
ダ等を永久磁石外周側に被せる必要がなく、永久磁石の
外周面とコイルとの間隙を必要最小限に設定でき、推力
の向上に有効である。

【００１９】また、磁石可動体の永久磁石として希土類
永久磁石を用いて強力な磁極を得ており、この点におい
ても推力の向上を図ることができる。

【００２０】また、前記コイルの外側に軟磁性体のヨー
クを設けた場合、磁石可動体による磁束の垂直成分がさ
らに増大する。このため、フレミングの左手の法則に基
づく推力に寄与できる磁石可動体の軸方向に垂直な磁束
成分を大きくでき、磁石可動体の周囲を環状に巻回する
コイルに電流を通電することにより、いっそう大きな推
力を発生することができる。

【００２１】さらに、前記磁石可動体の軸方向両端の前
記穴あき柱状希土類永久磁石の外側端面に端部磁性体を
設けた場合、軸方向に着磁された永久磁石の外側端面の
磁極から出た磁束が端部磁性体の存在で垂直方向に曲が
り易くなる等の理由で永久磁石の外側部分での磁束密度
の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する成分）が増大
する。すなわち、フレミングの左手の法則に基づく推力
に寄与できる磁石可動体の軸方向に垂直な磁束成分を大
きくでき、磁石可動体の周囲を環状に巻回するコイルに
電流を通電することにより、いっそう大きな推力を発生
することができる。

【００２２】また、前記磁石可動体の軸方向端部の前記
穴あき柱状希土類永久磁石又は端部磁性体の外側端面に
穴あき緩衝部材を設けて、前記貫通軸体に係合する止め
輪で前記穴あき柱状希土類永久磁石や端部磁性体、緩衝
部材を当該貫通軸体に固定した場合、圧縮状態の緩衝部
材が前記永久磁石や端部磁性体の厚みのばらつきを吸収
してがたつきを防止することができる。この結果、永久
磁石等と貫通軸体との固定、一体化を確実に実行でき、
しかも組立が容易に行え、高い固着信頼性が得られる。

【００２３】

【００２４】また、前記軸受部材の取付側に前記磁石可
動体を吸着する磁性吸着体を配置した場合、コイルに通
電されていない状態において磁石可動体をその磁性吸着
体にて吸着保持でき、磁石可動体の初期状態を規定でき
る。

【００２５】さらに、前記穴あき柱状希土類永久磁石の
少なくとも外周面に磁性又は非磁性コーティング層を設
けた場合、永久磁石と貫通軸体とを一体化する際や、磁
石可動体の往復運動時に、永久磁石に割れや欠け等が発
生するのを防止できる。

【００２６】

【実施例】以下、本考案に係る可動磁石式リニアアクチ
ュエータの実施例を図面に従って説明する。

【００２７】図１及び図２は本考案の第１実施例を示
す。これらの図において、１は軟磁性体の円筒状ヨーク
であり、該円筒状ヨーク１の内側に２連のコイル２Ａ，
２Ｂが配置され、これらのコイル２Ａ，２Ｂは磁石可動
体３を移動自在に案内するためのガイド筒体４を構成す
る絶縁樹脂等の絶縁部材で円筒状ヨーク１に固着されて
いる。このガイド筒体４の内周は円周面となっている。

【００２８】磁石可動体３は、軸方向に着磁された、つ
まり一方の端面がＮ極で他方の端面がＳ極になっている
穴あき円柱状希土類永久磁石５及び該永久磁石５の外側
位置に配置された穴あき円板状クッション板７Ａ，７Ｂ
に金属貫通軸体８を挿通し、該金属貫通軸体８の係合溝
９に止め具（金属製Ｅリングと呼ばれる止め輪）１０を
嵌め込み係止して、当該金属貫通軸体８に永久磁石５及
び円板状クッション板７Ａ，７Ｂを固定したものであ
る。前記永久磁石５は、全表面に磁性又は非磁性の金属
あるいは樹脂からなるコーティング層１１が被着形成さ
れている。該コーティング層１１は電解メッキ、無電解
メッキ等のメッキ技術や、蒸着等の薄膜技術等を利用し
て形成してもよい。また、貫通軸体８は非磁性又は磁性
金属であり、クッション板７Ａ，７Ｂはシリコンゴム等
の弾性材で形成された緩衝部材であり、多少圧縮状態で
一対の止め具１０間に挟持されている。この結果、クッ
ション板７Ａ，７Ｂは永久磁石５の厚みのばらつきを吸
収してがたつきを防止することができる。なお、前記金
属貫通軸体８に永久磁石５を一体化する際に接着剤を併
用してもよい。

【００２９】前記２連のコイル２Ａ，２Ｂは相異なる方
向に電流が流れる如く結線されている。すなわち、一方
のコイル２Ａは永久磁石５のＮ極を含む端部を囲み、他
方のコイル２Ｂは、永久磁石５のＳ極を含む端部を囲む
ことができるように円環状に巻回されており、かつ一方
のコイル２Ａに流れる電流の向きと、他方のコイル２Ｂ
の電流の向きとは逆向きである（図１の各コイルに付し
たＮ，Ｓを参照）。

【００３０】また、前記軟磁性体の円筒状ヨーク１及び
非磁性のガイド筒体４の両端部に非磁性の側板１２Ａ，
１２Ｂが嵌合、固着され、該側板１２Ａ，１２Ｂの中央
部に焼結金属、高摺動性樹脂等の円筒状軸受部材１３が
それぞれ固定支持されている。そして、各円筒状軸受部
材１３の内周面にて永久磁石５に貫通、一体化された貫
通軸体８が摺動自在に支えられ、該貫通軸体８の一方の
端部は軸受部材外側に突出して、出力ピンとして利用で
きるようになっている。なお、側板１２Ａ，１２Ｂは前
記ガイド筒体４の内周面に嵌合する凸部１４をそれぞれ
有しており、該凸部１４の先端面が前記磁石可動体３の
移動時にクッション板７Ａ，７Ｂに当接して当該磁石可
動体３の移動範囲を規定するようになっている。また、
前記軸受部材１３は非磁性でも磁性体であってもよい。

【００３１】この第１実施例では、磁石可動体３が有す
る永久磁石として希土類永久磁石を用いているので強力
な磁極が形成され、しかも各コイル２Ａ，２Ｂの外周側
に軟磁性体の円筒状ヨーク１が設けられているため、磁
石可動体３による磁束の垂直成分は、図７のヨーク無し
の基本的な従来構成の場合よりもさらに増大する。この
ため、フレミングの左手の法則に基づく推力に寄与でき
る磁石可動体３の軸方向（長手方向）に垂直な磁束成分
を大きくでき、磁石可動体３の周囲を環状に巻回する２
連のコイル２Ａ，２Ｂに交互に逆極性の磁界を発生する
向きに電流を通電することにより、いっそう大きな推力
を発生することができる。図１の極性では、磁石可動体
３が右方向に移動する向きであり、各コイルの電流を反
転させれば磁石可動体３の推力の向きも反転する。交流
電流を流した場合には、一定周期で振動を繰り返すバイ
ブレータとして働く。

【００３２】また、穴あき円柱状希土類永久磁石５及び
穴あき円板状クッション板７Ａ，７Ｂに金属貫通軸体８
を挿通し、該金属貫通軸体８の係合溝９に止め具１０を
嵌め込み係止して磁石可動体３を構成しており、永久磁
石５の固定、一体化を確実に実行でき、しかも組立容易
であり固着信頼性が高い。

【００３３】また、磁石可動体３に一体の貫通軸体８を
軸受部材１３で摺動自在に支持することで、磁石可動体
３のがたつきを無くして常時ガイド筒体４の内周中心と
同心状態に規制でき、しかも永久磁石５を一体化するた
めのホルダ等を永久磁石外周側に被せる必要がなく、永
久磁石５の外周面とコイル２Ａ，２Ｂとの間隙を必要最
小限に設定でき、推力の向上に有効である。また、磁石
可動体３がガイド筒体４の内周面に接触しなくなるた
め、磁石可動体３を軸方向に円滑に移動させることが可
能であり、磁石可動体３やガイド筒体４の摩耗等の問題
も解消でき、運動回数の長寿命化が図れる。

【００３４】また、永久磁石５の外側位置には緩衝材と
して穴あき円板状クッション板７Ａ，７Ｂを設けること
により、磁石可動体３の往復運動によってガイド筒体４
の両端部に固定されている側板１２Ａ，１２Ｂの凸部１
４に当たっても、永久磁石５への衝撃が抑えられ、磁石
の割れや欠けが防止されるとともに、衝突による衝撃音
の発生が防止でき、磁石可動体３の往復運動に伴う振動
や音の発生を低減可能である。また、側板１２Ａ，１２
Ｂにクッション板７Ａ，７Ｂに当たる凸部１４を形成し
ておくことで、止め具１０が軸受部材１３に当たるのを
防止できる。

【００３５】さらに、穴あき円柱状希土類永久磁石５の
全表面に磁性又は非磁性のコーティング層１１を形成す
ることで、当該永久磁石５を備える磁石可動体３が往復
運動する際の衝撃で永久磁石５に割れや欠けが発生する
ことを防止することができる。また、そのコーティング
層１１は、穴あき円柱状希土類永久磁石５及び穴あき円
板状クッション板７Ａ，７Ｂに金属貫通軸体８を挿通し
て磁石可動体３を構成する際に、永久磁石５に割れや欠
け等の損傷が発生するのも防止可能である。なお、コー
ティング層１１は永久磁石５の外周面に少なくとも設け
られていれば、内周面は省略してもよい。

【００３６】図３は本考案の第２実施例を示す。同図に
おいて、磁石可動体３Ａは、磁性又は非磁性のコーティ
ング層１１を被着形成した穴あき円柱状希土類永久磁石
５Ａ、該永久磁石５Ａの両外側に配置された穴あき円板
状端部軟磁性体６Ａ，６Ｂ及び該端部軟磁性体６Ａ，６
Ｂの外側位置に配置された穴あき円板状クッション板７
Ａ，７Ｂに金属貫通軸体８を挿通し、該金属貫通軸体８
の係合溝９に止め具（金属製Ｅリング）１０を嵌め込み
係止して、当該金属貫通軸体８に永久磁石５Ａ、端部軟
磁性体６Ａ，６Ｂ及び円板状クッション板７Ａ，７Ｂを
固定したものである。ここで、貫通軸体８は非磁性又は
磁性金属であり、クッション板７Ａ，７Ｂはシリコンゴ
ム等の弾性材であり、多少圧縮状態で一対の止め具１０
間に挟持されている。この結果、クッション板７Ａ，７
Ｂは永久磁石５Ａ、端部軟磁性体６Ａ，６Ｂの厚みのば
らつきを吸収してがたつきを防止することができる。な
お、前記金属貫通軸体８に永久磁石５、端部軟磁性体６
Ａ，６Ｂを一体化する際に接着剤を併用してもよい。な
お、その他の構成は前述の第１実施例と同じである。

【００３７】この第２実施例では、磁石可動体３Ａが有
する永久磁石５Ａの外側端面に端部軟磁性体６Ａ，６Ｂ
が配置されており、永久磁石５Ａの外側端面の磁極から
出た磁束が端部軟磁性体６Ａ，６Ｂの存在で垂直方向に
曲がり易くなる等の理由で永久磁石５Ａの外側部分での
磁束密度の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する成
分）が増大する。すなわち、フレミングの左手の法則に
基づく推力に寄与できる磁石可動体３Ａの長手方向に垂
直な磁束成分を大きくでき、磁石可動体３Ａの周囲を環
状に巻回する２連のコイル２Ａ，２Ｂに互いに逆極性の
磁界を発生する向きに電流を通電することにより、いっ
そう大きな推力を発生することができる。例えば、端部
軟磁性体の無い第１実施例の場合に比較して数％乃至１
０％程度の推力向上が得られる。その他の作用効果は、
前述の第１実施例と同様である。

【００３８】図４は本考案の第３実施例を示す。これら
の図において、軟磁性体の円筒状ヨーク１の内側に３連
のコイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが配置され、これらの
コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは磁石可動体２３を移動
自在に案内するためのガイド筒体２４を構成する絶縁樹
脂等の絶縁部材で円筒状ヨーク１に固着されている。こ
のガイド筒体２４の内周は円周面となっている。

【００３９】磁石可動体２３は、同極対向された２個の
穴あき円柱状希土類永久磁石２５Ａ，２５Ｂ、それらの
永久磁石間に配置された穴あき円柱状中間部軟磁性体２
６及び前記永久磁石２５Ａ，２５Ｂの外側位置に配置さ
れた穴あき円板状クッション板７Ａ，７Ｂに金属貫通軸
体８を挿通し、該金属貫通軸体８の係合溝９に止め具
（金属製Ｅリング）１０を嵌め込み係止して、当該金属
貫通軸体８に永久磁石２５Ａ，２５Ｂ、中間部軟磁性体
２６及び円板状クッション板７Ａ，７Ｂを固定したもの
である。前記永久磁石２５Ａ，２５Ｂは、全表面に非磁
性の金属あるいは樹脂からなる磁性又は非磁性コーティ
ング層１１がそれぞれ被着形成されている。ここで、貫
通軸体８は非磁性又は磁性金属であり、クッション板７
Ａ，７Ｂはシリコンゴム等の弾性材で形成された緩衝部
材であり、多少圧縮状態で一対の止め具１０間に挟持さ
れている。この結果、クッション板７Ａ，７Ｂは各永久
磁石２５Ａ，２５Ｂ及び中間部軟磁性体２６の厚みのば
らつきを吸収してがたつきを防止することができる。な
お、前記金属貫通軸体８に永久磁石２５Ａ，２５Ｂ及び
中間部軟磁性体２６を一体化する際に接着剤を併用して
もよい。

【００４０】前記３連のコイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ
は永久磁石２５Ａ，２５Ｂの磁極間を境にして相異なる
方向に電流が流れる如く結線されている。すなわち、中
央のコイル２２Ｂは軟磁性体６及び永久磁石２５Ａ，２
５ＢのＮ極を含む端部を囲み、両側のコイル２２Ａ，２
２Ｃは、永久磁石２５Ａ，２５ＢのＳ極を含む端部をそ
れぞれ囲むことができるように円環状に巻回されてお
り、かつ中央のコイル２２Ｂに流れる電流の向きと、両
側のコイル２２Ａ，２２Ｃの電流の向きとは逆向きであ
る（図４の各コイルに付したＮ，Ｓを参照）。なお、そ
の他の構成は前述の第１実施例と同じである。

【００４１】この第３実施例の可動磁石式リニアアクチ
ュエータでは、磁石可動体２３は同極対向配置の２個の
円柱状永久磁石２５Ａ，２５Ｂと、これらの永久磁石２
５Ａ，２５Ｂ間に固着される円柱状軟磁性体（中間部磁
性体）２６とを一体化したものであり、とくに磁石可動
体２３の中間位置での磁束密度の垂直成分（永久磁石の
軸方向に直交する成分）が多い構造となっている。ま
た、３連のコイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、磁石可動
体２３の外周側を周回する如く巻回されているので、磁
石可動体２３を構成する永久磁石２５Ａの左端、永久磁
石２５Ａ，２５Ｂの同極対向端、及び永久磁石２５Ｂの
右端の磁極からの磁束とそれぞれ効果的に鎖交するよう
に配置されている。これらのコイル２２Ａ，２２Ｂ，２
２Ｃは永久磁石２５Ａ，２５Ｂの磁極間を境にして相異
なる方向に電流が流れる如く結線されている（磁極間の
境は磁極と磁極の間であれば必ずしも磁極中間位置にな
くともよい。）。コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと磁石
可動体２３との位置関係は、当該磁石可動体２３の可動
範囲において、永久磁石磁極間を境にして各コイルに流
れる電流が相互に逆向きとなるように設定するのが普通
である。

【００４２】このように、前記第３実施例では、フレミ
ングの左手の法則に基づく推力に寄与できる磁石可動体
２３の軸方向（長手方向）に垂直な磁束成分を大きくで
き、かつ磁石可動体２３の周囲を環状に巻回する３連の
コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは永久磁石の全磁極の磁
束と有効に鎖交するので、該３連のコイル２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃに交互に逆極性の磁界を発生する向きに電流
を通電することにより、いっそう大きな推力を発生する
ことができる。図４の極性では、磁石可動体２３が右方
向に移動する向きであり、各コイルの電流を反転させれ
ば磁石可動体２３の推力の向きも反転する。交流電流を
流した場合には、一定周期で振動を繰り返すバイブレー
タとして働く。

【００４３】図５は本考案の第４実施例を示す。この図
において、磁石可動体２３Ａは、同極対向された２個の
穴あき円柱状希土類永久磁石２５Ｃ，２５Ｄ、それらの
永久磁石間に配置された穴あき円柱状中間部軟磁性体２
６、前記永久磁石２５Ｃ，２５Ｄの外側に配置された穴
あき円板状端部軟磁性体２７Ａ，２７Ｂ及び該端部軟磁
性体２７Ａ，２７Ｂの外側位置に配置された穴あき円板
状クッション板７Ａ，７Ｂに金属貫通軸体８を挿通し、
該金属貫通軸体８の係合溝９に止め具（金属製Ｅリン
グ）１０を嵌め込み係止して、当該金属貫通軸体８に永
久磁石２５Ｃ，２５Ｄ、中間部軟磁性体２６、端部軟磁
性体２７Ａ，２７Ｂ及び円板状クッション板７Ａ，７Ｂ
を固定したものである。ここで、貫通軸体８は非磁性又
は磁性金属であり、クッション板７Ａ，７Ｂはシリコン
ゴム等の弾性材であり、多少圧縮状態で一対の止め具１
０間に挟持されている。この結果、クッション板７Ａ，
７Ｂは各永久磁石２５Ｃ，２５Ｄ、軟磁性体２６，２７
Ａ，２７Ｂの厚みのばらつきを吸収してがたつきを防止
することができる。なお、前記金属貫通軸体８に永久磁
石２５Ｃ，２５Ｄ、軟磁性体２６，２７Ａ，２７Ｂを一
体化する際に接着剤を併用してもよい。前記端部軟磁性
体２７Ａ，２７Ｂの肉厚は、中間部軟磁性体２６の１／
２〜１倍程度に設定される。なお、その他の構成は前述
の第１実施例と同じである。

【００４４】この第４実施例では、磁石可動体２３Ａが
有する永久磁石２５Ｃ，２５Ｄの外側端面に端部軟磁性
体２７Ａ，２７Ｂが配置されており、永久磁石２５Ｃ，
２５Ｄの外側端面の磁極から出た磁束が端部軟磁性体２
７Ａ，２７Ｂの存在で垂直方向に曲がり易くなる等の理
由で永久磁石２５Ｃ，２５Ｄの外側部分での磁束密度の
垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する成分）が増大す
る。すなわち、フレミングの左手の法則に基づく推力に
寄与できる磁石可動体２３Ａの軸方向（長手方向）に垂
直な磁束成分を大きくでき、磁石可動体２３Ａの周囲を
環状に巻回する３連のコイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに
交互に逆極性の磁界を発生する向きに電流を通電するこ
とにより、いっそう大きな推力を発生することができ
る。例えば、端部軟磁性体の無い第３実施例の場合に比
較して数％乃至１０％程度の推力向上が得られる。

【００４５】図６は本考案の第５実施例を示す。これら
の図において、軟磁性体の円筒状ヨーク１の内側に１個
のコイル３２が配置され、このコイル３２は磁石可動体
３３を移動自在に案内するためのガイド筒体３４を構成
する絶縁樹脂等の絶縁部材で円筒状ヨーク１に固着され
ている。このガイド筒体３４の内周は円周面となってい
る。

【００４６】磁石可動体３３は、半径方向に着磁され
た、つまり内周側が例えばＳ極で外周側がＮ極になって
いる１個の穴あき円柱状希土類永久磁石３５、該永久磁
石３５の両端面外側位置に配置された穴あき円板状クッ
ション板７Ａ，７Ｂに金属貫通軸体８を挿通し、該金属
貫通軸体８の係合溝９に止め具（金属製Ｅリング）１０
を嵌め込み係止して、当該金属貫通軸体８に永久磁石３
５及び円板状クッション板７Ａ，７Ｂを固定したもので
ある。前記永久磁石３５は、全表面に磁性又は非磁性の
金属あるいは樹脂からなるコーティング層１１がそれぞ
れ形成されている。ここで、貫通軸体８は非磁性又は磁
性金属であり、クッション板７Ａ，７Ｂはシリコンゴム
等の弾性材で形成された緩衝部材であり、多少圧縮状態
で一対の止め具１０間に挟持されている。この結果、ク
ッション板７Ａ，７Ｂは永久磁石３５の厚みのばらつき
を吸収してがたつきを防止することができる。なお、前
記金属貫通軸体８に永久磁石３５を一体化する際に接着
剤を併用してもよい。

【００４７】前記１個のコイル３２は、永久磁石３５外
周面の磁極からの磁束の向きに対して垂直になる方向に
電流が流れる如く結線されている。すなわち、永久磁石
３５のＮ極が面する外周面を囲むことができるように円
環状に巻回されて、コイル３２の両端に磁極を生じる
（図６のコイルに付したＮ，Ｓを参照）。なお、その他
の構成は前述の第１実施例と同じである。

【００４８】この第５実施例の可動磁石式リニアアクチ
ュエータでは、磁石可動体３３が半径方向に着磁されて
いて外周面に磁極を有する円柱状永久磁石３５を有する
ものであり、磁束密度の垂直成分（永久磁石の軸方向に
直交する成分）が多い構造となっている。従って、フレ
ミングの左手の法則に基づく推力に寄与できる磁石可動
体３３の軸方向（長手方向）に垂直な磁束成分が十分得
られ、かつ磁石可動体３３の周囲を環状に巻回する１個
のコイル３２は永久磁石３５の磁束と有効に鎖交するの
で、その所望の移動方向に大きな推力を発生することが
できる。図６の極性では、磁石可動体３３が右方向に移
動する向きであり、コイルの電流を反転させれば磁石可
動体３３の推力の向きも反転する。交流電流を流した場
合には、一定周期で振動を繰り返すバイブレータとして
働く。

【００４９】なお、上記第５実施例で用いた半径方向に
着磁された穴あき円柱状希土類永久磁石３５は、予め着
磁された半割（略半円柱状）の柱状希土類永久磁石を２
個以上付き合わせて一体化する構成としてもよい。

【００５０】なお、上記各実施例の構成において、軸受
部材１３の両端部の側板１２Ａ，１２Ｂのいずれか一方
又は両方を軟磁性体とすれば、軟磁性体で形成した側板
を磁石可動体を吸着する磁性吸着体として機能させるこ
とができる。

【００５１】例えば、側板１２Ａ，１２Ｂの両方を軟磁
性体とした場合、コイルに通電されていない状態では磁
石可動体はどちらかの側板に吸着保持され、現在吸着し
ている側板から磁石可動体が離脱する向きに各コイルで
推力を発生させれば、反対側の側板方向に磁石可動体が
移動して吸着停止する。この結果、磁石可動体の前進位
置と後退位置を正確に規定できる。

【００５２】また、一方の側板のみを軟磁性体の磁性吸
着体とすれば、コイルに通電されていない状態では、常
に磁石可動体が一方の側板に吸着保持されるように設定
でき、磁石可動体の非通電時の位置を定めることができ
る。

【００５３】なお、上記第３実施例では、２個の同極対
向の永久磁石と両永久磁石間の軟磁性体を備える磁石可
動体２３を例示したが、３個以上の同極対向の永久磁石
と両永久磁石間の軟磁性体を備える構成としてもよく、
これに対応させてコイル数も４個以上とすることができ
る。

【００５４】また、上記第４実施例では、２個の同極対
向の永久磁石と両永久磁石間の中間部軟磁性体と２個の
永久磁石の外側の端部軟磁性体とを備える磁石可動体２
３Ａを例示したが、３個以上の同極対向の永久磁石と両
永久磁石間の軟磁性体と両端に位置する永久磁石の外側
の端部軟磁性体とを備える構成としてもよく、これに対
応させてコイル数も４個以上とすることができる。

【００５５】さらに、各実施例では磁石可動体の貫通軸
体の両側を軸受部材で支持したが、貫通軸体の片側のみ
を軸受部材で支持する構造を採用してもよい。この場
合、軸受部材も一方のみとなる（但し、軸受部材を長め
にすることが望ましい。）。

【００５６】また、各実施例において、ガイド筒体を省
略して各コイルをヨーク１の内周側に絶縁固定する構造
を採用することも可能である。

【００５７】前記各実施例では、円筒状のヨーク１及び
ガイド筒体を用いたが、角筒状等のヨーク及びガイド筒
体を採用することもでき、これに合わせて磁石可動体の
方も角筒状等にすることが可能であり、この場合も各コ
イルは磁石可動体の外周を周回するように巻回すればよ
い。

【００５８】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の可動磁石
式リニアアクチュエータによれば、少なくとも１個の穴
あき柱状希土類永久磁石を貫通軸体に一体化した磁石可
動体を用い、該貫通軸体を軸受部材で摺動自在に支える
構成としたので、永久磁石を貫通軸体に確実に固定で
き、堅牢な磁石可動体を構成でき、組立作業も簡単とな
る。また、貫通軸体を前記コイルに対して一定位置関係
にある軸受部材で支持することで、磁石可動体の移動を
円滑化することができ、磁石可動体がコイルの内側に接
触したり、がたつくことがなくなり、永久磁石の割れや
欠けの発生を回避できる。また、貫通軸体を用いたこと
により、永久磁石の外周を覆う非磁性ホルダ等は使用し
なくてもよくなり、永久磁石外周面とコイル間の間隙を
少なくして推力のいっそうの向上を図ることができる。
さらに、貫通軸体は、磁石可動体の出力取り出し用ピン
として機能させることができ、出力の取り出しが容易に
なる。

【００５９】また、前記磁石可動体の軸方向両端の前記
穴あき柱状希土類永久磁石の外側端面に端部磁性体を設
けたり、あるいは、前記コイルを囲む如く軟磁性体のヨ
ークを設けた場合には、永久磁石の磁束密度の垂直成分
が増大し、フレミングの左手の法則に基づく推力に寄与
できる磁石可動体の長手方向に垂直な磁束成分を大きく
でき、いっそう大きな推力を発生することができる。

【００６０】また、前記磁石可動体の軸方向端部の前記
穴あき柱状希土類永久磁石又は端部磁性体の外側端面に
弾性を有する穴あき緩衝部材を設けて、前記貫通軸体に
係合する止め輪で前記穴あき柱状希土類永久磁石や端部
磁性体、緩衝部材を当該貫通軸体に固定した場合、圧縮
状態の緩衝部材が前記永久磁石や端部磁性体の厚みのば
らつきを吸収してがたつきを防止することができる。こ
の結果、永久磁石等と貫通軸体との固定、一体化を確実
に実行でき、しかも組立が容易に行え、高い固着信頼性
が得られる。

【００６１】

【００６２】また、前記軸受部材の取付側に、前記磁石
可動体を吸着する磁性吸着体を配置する場合には、非通
電状態のときに磁石可動体を磁性吸着体に吸着保持させ
ることができ、磁石可動体の初期位置を正確に規定でき
る。

【００６３】さらに、前記穴あき柱状希土類永久磁石の
少なくとも外周面に磁性又は非磁性コーティング層を設
ける場合には、永久磁石に割れや欠け等が発生するのを
確実に防止できる。

【００６４】従って、小型、小電流で大きな推力を持つ
信頼性の高い可動磁石式リニアアクチュエータを実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る可動磁石式リニアアクチュエータ
の第１実施例を示す正断面図である。

【図２】同側面図である。

【図３】本考案の第２実施例を示す正断面図である。

【図４】本考案の第３実施例を示す正断面図である。

【図５】本考案の第４実施例を示す正断面図である。

【図６】本考案の第５実施例を示す正断面図である。

【図７】従来例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 円筒状ヨーク ２Ａ，２Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，３２ コイル ３，３Ａ，２３，２３Ａ，３３ 磁石可動体 ４，２４，３４ ガイド筒体 ５，５Ａ，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，３５ 円
柱状希土類永久磁石 ６Ａ，６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ 端部軟磁性体 ７Ａ，７Ｂ クッション板 ８ 貫通軸体 ９ 係合溝 １０ 止め具 １１ コーティング層 １２Ａ，１２Ｂ 側板 １３ 軸受部材 ２６ 円柱状中間部軟磁性体

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−80255（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−321854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−63563（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−22804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−192460（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−121205（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−12756（ＪＰ，Ｕ) 欧州特許出願公開457389（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 33/00 - 33/18

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１個の穴あき柱状希土類永久
   磁石の少なくとも外周面にコーティング層を設け、かつ
   軸方向端部に位置する前記永久磁石の外側端面に穴あき
   緩衝部材を設け、前記永久磁石及び前記緩衝部材に貫通
   軸体を貫通させ、該貫通軸体に係合する止め輪で前記永
   久磁石及び圧縮状態とした前記緩衝部材を固定して磁石
   可動体を構成し、前記貫通軸体を軸受部材で摺動自在に
   支持して当該軸受部材に対し固定した位置関係に絶縁部
   材の筒体で少なくとも１個のコイルを固定し、該コイル
   の内側に前記磁石可動体を移動自在に設けるとともに、
   該コイルの外側に軟磁性体のヨークを設け、 前記永久磁石からの磁束と、該磁束に鎖交する前記コイ
   ルの電流との間で推力を発生させることを特徴とする可
   動磁石式リニアアクチュエータ。
2. 【請求項２】 軸方向に着磁された少なくとも１個の穴
   あき柱状希土類永久磁石の少なくとも外周面にコーティ
   ング層を設け、かつ軸方向両端に位置する前記永久磁石
   の外側端面に穴あき端部磁性体をそれぞれ設け、該端部
   磁性体の外側端面に穴あき緩衝部材を設け、前記永久磁
   石と前記端部磁性体と前記緩衝部材とに貫通軸体を貫通
   させ、該貫通軸体に係合する止め輪で前記永久磁石と前
   記端部磁性体と圧縮状態とした前記緩衝部材とを固定し
   て磁石可動体を構成し、前記貫通軸体を軸受部材で摺動
   自在に支持して当該軸受部材に対し固定した位置関係に
   絶縁部材の筒体で少なくとも１個のコイルを固定し、該
   コイルの内側に前記磁石可動体を移動自在に設けるとと
   もに、該コイルの外側に軟磁性体のヨークを設け、 前記永久磁石からの磁束と、該磁束に鎖交する前記コイ
   ルの電流との間で推力を発生させることを特徴とする 可
   動磁石式リニアアクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記軸受部材の取付側に前記磁石可動体
   を吸着する磁性吸着体を配置した請求項１又は２記載の
   可動磁石式リニアアクチュエータ。