JP2644087B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般的には電磁アクチュエータ、より詳細に
は、類似する設計のアクチュエータと比較した時、比較
的低レベルの電気入力信号に応答して比較的大きな出力
（output forces）を提供する能力を持つ改良された電
磁アクチュエータに関する。

発明の背景 電磁アクチュエータは周知である。多くのアプリケー
ションにおいては、アクチュエータの出力は電気制御或
はコマンド信号の関数として制御され、このために様々
なアプリケーションに使用が可能である。一つのタイプ
の電磁アクチュエータは、“線型（linear）”アクチュ
エータであるが、このタイプのアクチュエータは、出力
は入力電流に線型的に比例する。

例えば、1990年１月９日付けで交付され、本出願にお
いて開示される発明の譲受人に譲渡された米国特許第4,
892,328号（以降特許第'328号と呼ばれる）において説
明されるように、一つのタイプの線型電磁アクチュエー
タが自動車サスペンションシステム内の電磁支柱アセン
ブリ（electromagnetic strut assembly）の一部として
自動車ばね付き質量（vehicle sprung mass）のレベル
及び方位を自動車ばね無し質量（vehicle unsprung mas
s）との関係で制御するために採用される。より詳細に
は、径方向に分極された永久磁石がばね付き質量（spru
ng mass）によって運ばれ、ばね無し質量（unsprung ma
ss）によって運ばれるコイル内に同軸的に置かれる。電
流がコイルに軸方向の力（axial force）が生成される
ように選択された振幅及び極性にて加えられ、生成され
た軸方向の力によってばね付き質量とばね無し質量の方
位が所定の方位に維持される。

上記の特許第'328号においては、径方向に分極された
磁石が磁石の径方向に内側の極への磁束リターン経路
（flux raturn path）が提供されるように磁気的に“ソ
フト（soft）”な鉄から製造された細長いロッド上に搭
載される。従って、径方向に外側の極から生成され、コ
イルを径方向に通過する磁束が、何らかの手段によっ
て、一つの完全な磁気回路が与えられるようにこの細長
いロッドのいずれかの端に向けられなければならない。
ただし、この細長いロッドへのリターンのためのコイル
の外側の磁束経路はこのコイルを再度通過することはで
きない。さもなければ、リターン磁束と相互作用するコ
イル電流がこの永久磁石の径方向に外側の極の所の磁束
と相互作用するコイル電流によって生成された力と反対
の力を生成することとなる。従って、この細長いロッド
の両端間の磁束経路をコイルの外側に保持するために、
コイルは非磁性材料のハウジング内に収容され、コイル
の外側の磁束経路が自動車のばね及びその間に径方向に
分極された磁石を運ぶ細長いロッドが接続される上側及
び下側ばねシートを通過するようにされる。ただし、こ
の非磁性材料から成るハウジングは高リラクタンス磁束
経路（high reluctance flux path）を与え、これはコ
イルを横断しての永久磁石の径方向に外側の極からの磁
束密度を低減され、従って、デバイスの全体としての効
率を低下させる。

特許第'343号に説明の改良された線型電磁アクチュエ
ータは上に説明の制約を克服する。特許第'343号のアク
チュエータは比較的小さなレベルのコマンド信号に応答
して比較的大きな出力（output forces）を提供する能
力を持つ。特許第'343号に示されるように、このアクチ
ュエータは同軸的に搭載され、相対運動の共通軸に沿っ
て互いに相対的に移動可能な第一及び第二の円筒のアセ
ンブリを含む。

第一のアセンブリは各々が異なる半径を持ち、相対運
動の軸の回りに同軸的に配置された三つのコイルを含
む。第二のアセンブリは各々が磁束が内側コイルと中間
コイルの間で各磁石から径方向に向かうように分極され
た少なくとも一つのペアの軸方向に離れて置かれた円筒
の磁石を含む。少なくとも第二のペアの類似する磁石が
中間のコイルと外側のコイルとの間に位置される。これ
ら磁石は各セットの磁石の一つが径方向に内側の方向に
磁束を提供し、各セットの他方の磁石が径方向に外側の
方向の磁束を提供するように分極される。内側に向かう
磁束を提供する磁石及び外側に向かう磁束を提供する磁
石はいずれも各々の極方位（polarity orientation）の
これら磁石がコイルアセンブリの同一セクションを通じ
ての全ての径方向の磁束を提供するように軸方向に整合
される。

第二のアセンブリはまた内側コイルの内側に位置され
た中央コア部材及び外側コイルの回りに位置された円筒
チューブを含むが、両方ともこれら磁石によって生成さ
れる径方向の磁束に対する軸方向のリターン経路を提供
するために相対運動の軸と同軸にされる。これらセット
の磁石の間とこれら磁石の両端の所にコイル内に制御電
流をローレンツの法則に従って生成される電流／磁束力
（current/flux）が加算的になるように一方の方向にお
いては内側に向かう磁束を通じて加え、反対の方向にお
いては外側に向かう磁束を通じて加えるためのブッシュ
が提供される。特許第'343号に示される実施例において
は、これら磁石、コア要素及び外側円筒は全て生成され
る力に応答してコイルと相対的に移動する。これら磁石
は、好ましくは、比較的高い磁束密度を生成する高磁気
エネルギ生成材料、例えば、ネオジウム・鉄・ホウ素或
はサマリウム・コバルトから製造される。

特許第'343号に示されるアクチュエータは特許第'328
号に開示される電磁デバイスと比較して比較的低いコマ
ンド信号に応答して比較的高い出力を提供する。第一及
び第二のアセンブリは互いに相対的に移動するために、
いずれのアセンブリも外部デバイスをアクチュエートす
るために使用することができる。ただし、コイルアセン
ブリのみでは、製造的にアクチュエータデバイスに対し
て固定されていようと或はアクチュエータに結合されて
いようと、これら二つのアセンブリ間に加えられる力に
耐えるだけの十分な構造的な強さを持たない。さらに、
コア、外側円筒及び永久磁石を運ぶ中間円筒セクション
がアクチュエートされるデバイスに結合される場合は、
追加の重さがアクチュエートされる質量に加わり、より
高い電流が要求され、或はバンド幅が低減されることと
なる。

コイルに十分な構造的保全性を付与するために、特許
第'158号の図４或は図６に示されるように、コイルをコ
アによって運び、径方向に分極された磁石をコイルの外
側の別個のアセンブリ内で移動させることもできる。特
許第'158号の図４においては、電気接続が移動磁石アセ
ンブリによって運ばれるブッシュを通じてコイルに対し
て作られる。特許第'158号の図６においては、ブッシュ
がコイルの第一の半分をコイルの第二の半分に対して反
対巻（counterwound）にすることによって排除される。
径方向に第一の方向に磁束を持つ磁石はコイルの第一の
半分に沿って移動し、これとは反対の径方向の分極を持
つ磁石は反対巻にされたコイルの半分に沿って移動し、
コイルを通じての電流は磁束と加算的な力を生成するよ
うに相互作用し、結果として第一及び第二のアセンブリ
は互いに相対的に移動する。

コイルのサポートを提供するさらに別のタイプのアク
チュエータが従来の技術の図１に示される。より詳細に
は、図１は Northern Magnetics of Van Nuys（カリフ
ォルニア州所在）から市販されている従来の技術による
アクチュエータ10を示す。従来の技術によるアクチュエ
ータ10は磁束伝導円筒ケース12を含むが、このケース12
はケースの第一のエンド16と第二のエンド18との間に伸
びる内壁14を持つ。電流伝導コイル20が非磁性材料から
成るコイルキャリア21上に巻かれる。キャリア21はケー
ス12内に同軸的に固定されるが、コイル20の巻線はキャ
リア21と内側壁14との中間に位置する。これら巻線は薄
い銅線から作られる。

コアアセンブリ19は第一の磁極をその第一のエンド24
の所に持ち、第二の反対の磁極をその第二のエンド26の
所に持つ軸方向に分極した円筒磁石を持つ。第一の円盤
形状の磁束伝導材料の極片（pole piece）28が永久磁石
22の第一のエンド24に取り付けられる。第二の磁束伝導
材料の極片30が永久磁石22の第二のエンド26に接続され
る。

永久磁石22並びに第一及び第二の極片28、30は円筒ロ
ッド32に同軸的に搭載され、一方、円筒ロッド32は、エ
ンドキャップ34、36によって軸方向にスライド可能な噛
み合わせにて同軸的に受けられる。個々のエンドキャッ
プ34、36は円筒ケース12に取り付けられる。ロッド32は
各々の対応するエンドキャップ34、36内の同軸穴38、40
内にスライド可能な噛み合わせにて受けられる。円筒ロ
ッド32及びエンドキャップ34、36は非磁性材料から製造
されることに注意する。円筒穴38、40は摩擦損失を低減
するためにベアリング（図示なし）を含むこともでき
る。アクチュエータ10は一つのタイプの移動コアアクチ
ュエータ（moving core actuator）である。

こうして、第一の磁極片28はコイル20を横断して径方
向に第一の方向に磁束を提供し、第二の磁極片30はコイ
ル20を横断して径方向にこれとは反対の方向に磁束を提
供する。理想的には、磁束はケース12に第一の磁極片28
の現在の位置と第二の磁極片30との間の軸セクション内
で拘束される。こうして、電流がコイル20内にその中点
42の所で入れられ、電流リターンが第一のエンド44と第
二のエンド46の所で起こり、各エンド44、46が共通に接
続された場合、各々の極片28、30との電流磁束クロス積
（current flux cross product）は加算的となる。別の
方法として、従来の技術によるアクチュエータ10のコイ
ル20は特許第'158号に示されるように中点42のいずれか
のサイドで反対巻（counterwound）にすることもでき
る。

ただし、理想的な磁束拘束は存在しない。磁石22は軸
方向に分極されるために、第一の磁極片28から第二の磁
極片30への磁束の漏れがこれらがロッド32の中央穴を通
じてロッド32に接続されるポイントの所に存在する。さ
らに、磁束経路がケース12の外側の第一の磁極片28及び
第二の磁極片30の先端の所から出るが、これはこれら磁
極片の先端が単に磁石22の軸方向の分極を延長するため
である。従って、磁石22から得られる全ての磁束をコイ
ル20の拘束された軸領域内に径方向の磁束を提供するた
めに使用することはできない。この磁束の損失はアクチ
ュエータ10から得られる総出力パワーを低減させる。

さらに、軸方向に一定にとどまる径方向に分極した高
磁束密度を得るために、各磁極片28、30はそれらの軸方
向の寸法において比較的薄くなければならない。そうで
ないと、磁束密度が各磁極片28、30が円筒磁石22に隣接
する所で最大となり、円筒磁石22から軸方向に離れるに
従って低減する。磁極片28、30の軸方向の寸法を大きく
した場合も、得られる総磁束は永久磁石22によって決定
されるために、コイルを横断しての総磁束を変えること
はできない。従って、高密度の径方向の磁束が非常に狭
い軸方向の領域に拘束されるために、軸方向の力を生成
するためにコイル20内の総電流の少しの部分のみが高磁
束密度と相互作用できるのみである。従って、従来の技
術によるアクチュエータ10においては上に参照される特
許に開示されるアクチュエータを通じて得られるのと同
一のタイプの出力（output force）を達成するために、
より高い電流及びパワー消費が要求される。

従来の技術によるアクチュエータ10から得られる総出
力に対するもう一つの制約は磁極片28、30とコイル20と
の間にコイルキャリア（coil carrier）21が位置される
ことに起因する。非磁性材料のキャリア21はその中に磁
束が拘束される間隙を拡大し、このために、磁場の強さ
を低減させる。

発明の概要 従って、本発明の主要な目的は図１に示される従来の
技術によるアクチュエータの一つ或は複数の短所及び制
約を克服することにある。本発明の一つの重要な目的は
従来の技術によるよりもコイルのより大きな軸長を横断
しての径方向の高い磁束密度を達成する移動コア線型ア
クチュエータ（moving core linear actuator）を提供
することにある。

本発明のより広義の一面によると、電磁アクチュエー
タは磁束伝導（magnetic flux conductive）材料のケー
ス、電流伝導（electrical current conductive）コイ
ル、磁束伝導材料のコア、及びペアの磁束生成要素を含
む。このケースは第一のケースエンド、第二のケースエ
ンド、及び第一のケースエンドと第二のケースエンドの
と間に伸びる内壁を含む。この内壁はケース内に一つの
チャンバを定義する。コイルはこのチャンバ内に内壁に
隣接して同一の広がりを持つように（coextensively）
位置される。コイルは第一のケースエンドに接近して置
かれた第一のコイルエンド、第二のケースエンドに接近
して置かれた第二のコイルエンド、及び中点を持つ。コ
アは第一のコアエンド、第二のコアエンド、及び第一の
コアエンドと第二のコアエンドの間に伸びる外壁を持
つ。コアの外壁は第一のコアエンドに隣接する第一の領
域及び第二のコアエンドに隣接する第二の領域を持つ。
コアはチャンバ内に移動できるように受けられるが、コ
アの移動は第一のケースエンドと第二のケースエンドの
間で、第一の領域がコイルを第一のコイルエンドと中点
との間で横断し、第二の領域がコイルを第二のコイルエ
ンドと中点との間で横断するように起こる。コイルと外
壁は互いに対面する関係に置かれる。各々の磁束生成要
素（magnetic flux developing element）は第一の磁気
極性の第一の磁極面及び第二の反対の磁気極性の第二の
磁極面を持つ。これら磁気要素の一つは第一の領域によ
って運ばれ、その第一の磁極面が第一の領域に隣接し、
その第二の磁極面は第一の領域からコイルとある空間関
係を持って離れて位置する。第二の磁気要素は第二の領
域によって運ばれ、その第一の磁極面は第二の領域から
コイルとある空間関係を持って離れて位置され、その第
二の磁極面は第二の領域に隣接する。コイルを横断して
の第一の領域とケースの内壁との間の磁束は第一の方向
を持ち、コイルを横断しての第二の領域とケースの内壁
との間の磁束は第一の方向とは反対の第二の方向を持
つ。コイルはコイル内の第一のコイルエンドと中点との
間の電流がコイル内の第二のコイルエンドと中点との間
の電流の方向に対して反対の方向に流れるように配置さ
れる。従って、第一の方向における磁束のコイル電流と
の磁束電流クロス積（flux current cross product）と
第二の方向における磁束のコイル電流との磁束電流クロ
ス積は加算的となる。

本発明の一つの特徴はコアの外壁上の磁気要素の使用
によって磁極面がコイルと隣接するようにされ、結果と
して、この磁極面からの磁束密度がコイルを横断して一
定となる点である。従って、磁極面は従来の技術による
磁極片と比較して軸方向に大きく製造することができ、
結果として、コイル電流はより大きな磁束と相互作用
し、ある任意の与えられた電流に対してより大きな出力
を生成する。本発明の一つの長所は、任意の出力に対し
てより低い電流を使用することが可能となり、従って、
コイル内の抵抗性損失が最小にできることである。

本発明のもう一つの特徴は、コイルが比較的薄いがた
だし幅のある絶縁された長方形の幹及び自己支持コイル
構造を提供するように巻かれたエッジから製造できるこ
とである。この自己支持構造（self supporting struct
ure）は従来の技術においては必要とされるコイルキャ
リア（coil carrier）の必要性を排除し、コイルと磁気
要素の磁極面との間の間隙を最小にすることを可能に
し、結果として、コイルを通じての磁場の強さが増加さ
れる。

本発明のもう一つの特徴はコイル内の任意の軸方向の
磁束リターン経路に対して、このような磁束経路がコア
が中空の場合でも磁束伝導材料内に拘束されることであ
る。これは、長所として、従来の技術によるアクチュエ
ータのロッドの中空の中心内に存在する磁束漏れを排除
する。この長所は、磁気要素の磁極面の形状がコア拘束
領域に隣接することによる。この特徴はまた従来の技術
によるアクチュエータ内に存在する外部磁束漏れも排除
する。

本発明のこれら及びその他の目的、長所及び特徴は当
業者においては以下の一例としての実施例の説明を付属
の図面及び特許請求の範囲との関連で読むことによって
一層明白となるものである。

図面の簡単な説明 図１（従来の技術）は従来の技術の水準を示すために
使用される市販の電磁アクチュエータの断面図であり、 図２は本発明の原理に従って構成された電磁アクチュ
エータの断面図であり、 図３は図２の電磁アクチュエータの一つの代替実施例
の断面図であり、 図４はエッジ巻コイルの一部分の部分図であり、 図５は図２或は図３に示されるコアのもう一つの代替
実施例の断面図であり、そして 図６は図２或は図３に示されるコアのさらにもう一つ
の代替実施例の断面図である。

好ましい実施例 図２には本発明の原理に従って構成された線型電磁ア
クチュエータ50が示される。アクチュエータ50はケース
52、電流伝導コイル54、コア56、及びペアの磁束生成要
素（magnetic flux developing element）58を含む。ア
クチュエータ50の上に述べた各要素は構造においては円
筒形であり、互いに同軸上に位置されるものとして説明
されるが、これら要素間の共同を満たす他の幾何も本発
明の範囲に入るものである。

ケース52は磁束伝導材料から製造される細長い円筒で
ある。ケース52は第一のケース端62、第二のケース端6
4、及び第一のケース端62と第二のケース端64との間に
軸方向に延長する内壁66を持つ。

コイル54はチャンバ内に内壁66に隣接して同一の広が
りを持つように位置される。コイル54は第一のケース端
62に接近して置かれた第一のコイル端68及び第二のケー
ス端64に接近して位置された第二のコイル端70を持つ。
コイル54はさらに中点72を持つ。後により詳細に説明さ
れるように、第一のコイル端68、第二のコイル端70及び
中点72はコイル54に電気接続が作られるように提供され
る。

コア56は磁束伝導材料の円筒である。コア56は第一の
コア端74、第二のコア端76、及び第一のコア端74と第二
のコア端76の間を伸びる円筒外壁78を持つ。外壁78は第
一のコア端74に隣接する第一の領域80及び第二のコア端
76に隣接する第二の領域76を含む。

コア56はケース52のチャンバ内に同軸的に受けられ、
この中に軸方向にスライドできるようなかみ合わせに搭
載される。従って、コア56の円筒形の外壁78はコイル54
から径方向に離される。コア56の運動は第一のケース端
62と第二のケース端64との間で第一の領域80が第一のコ
イル端68と中点72の間でコイル54を軸方向に横断し、第
二の領域82が第二のコイル端70と中点72の間でコイル54
を軸方向に横断するように起こる。

磁気要素58、60は径方向に分極され、第一の磁気極性
の第一の磁極面58S、60S及び第一の極性とは反対の第二
の磁気極性の第二の磁極面58N、60Nを持つ。第一の磁気
要素58は第一の領域80によって運ばれ、その第一の磁極
面58Sは第一の領域80に隣接し、その第二の磁極面58Nは
第一の領域から径方向にコイル54とある空間関係を持っ
て離れて置かれる。同様にして、第二の磁気要素60は第
二の領域82によって運ばれる。第二の磁気要素60の第一
の磁極面60Sは第二の領域82から経方向にコイル54とあ
る空間関係を持って離れて位置され、その第二の磁極面
60Nは第二の領域82に隣接する。

従って、磁束生成要素58、60によって生成される磁束
は第一の領域80と第一の領域80と対面する内壁66との間
で径方向に拘束され、さらに第二の領域82と第二の領域
82と対面する内壁66の軸方向のセクションとの間で拘束
される。さらに、第一の磁気要素58は第一の磁気要素60
と反対の極性であるために、第一の領域80と内壁66との
間の径方向の磁束は第一の方向を持ち、第二の領域82と
内壁66との間の径方向の磁束は第二の反対の方向を持
つ。磁束は最も低いリラクタンスの経路を流れるため
に、軸方向に向かう磁束がコア56内においては第一の領
域80と第二の領域82との間に起こり、ケース52内におい
てはコア56が存在する軸方向の部分内に起こる。同様な
理由により、磁極面58N或は磁極面60Sから径方向に出る
磁束はケース52のチャンバ内で軸方向にフリンジする傾
向は持たない。

コイルは第一のコイル端68と中点72との間のコイル内
の電流が第二のコイル端70と中点72との間のコイル内の
電流の方向に対して反対方向に流れるように配列され
る。従って、第一の径方向における磁極面58Nからの磁
束とコイル54内の電流との間の磁束電流クロス積（flux
current cross product）と磁極面60Sからの第二の径
方向における磁束とコイル54内の電流との間の磁束電流
クロス積（flux current cross product）は加算的とな
る。

図２から最も良くわかるように、コイル電流は上に説
明のように、その軸方向に沿って連続して巻かれたコイ
ルの中点72に電流を加えることによって反対方向に流さ
れる。第一のコイル端68と第二のコイル端70は電流源へ
の電流リターン経路を提供するために共通に接続され
る。

図３には図２と関連で説明された線型アクチュエータ
50の代替実施例である線型アクチュエータ50′が示され
る。線型アクチュエータ50′においては、一次コイル5
4′が第一のコイル端68と中点72との間で第一の方向に
巻かれ、中点72と第二のコイル70との間で第二の方向に
反対方向に巻かれる。このような反対方向に巻かれたコ
イル（counterwound coil）は前記の特許第'158号の図
６との関連で説明される。こうして、電流が第一のコイ
ル端68に加えられ、電流リターンが第二のコイル端70か
ら取られた場合は、中点72の所に電流の方向の反転が与
えられ、結果として、アクチュエータ内の磁束電流クロ
ス積は上に説明されたように加算的となる。

磁気要素58、60の各々は本発明の上に説明の実施例に
おいては径方向に分極された円筒磁石である。このよう
な分極された磁気要素58、60はまた径方向に分極した円
筒磁石に接近して第一の領域80或は第二の領域80のいず
れかの回りにエッジツウエッジ（edge to edge）に配置
された一連の長方形の棒磁石から形成することもでき
る。棒磁石のこのような構成が特許第'158号の図３との
関連で説明されている。

図２の線型アクチュエータ50、或は図３の線型アクチ
ュエータ50′のいずれにおいても、この構成はさらに第
一のエンドキャップ84及び第二のエンドキャップ86を含
む。エンドキャップ84、86の各々は非磁性材料から製造
される。図２或は図３から最もわかるように、第一のエ
ンドキャップ84はケース52の第一の端62に取り付けら
れ、第二のエンドキャップ86はケース52の第二の端64に
取り付けられる。第一のエンドキャップ84は同軸穴（co
xial bore）88を持つ。非磁性材料から製造されたロッ
ド90は穴88内に軸方向にスライドできるようなかみ合わ
せにて受けられ、コア56の第一の端74に取り付けられ
る。このロッドは接続されたデバイス（図示なし）の移
動コア56への外部接続を提供する。穴88は当業者におい
て周知の通り線型ベアリング或はブッシュ89を含むこと
もできる。

アクチュエータ50或はアクチュエータ50′の二重エン
ド動作（double ended action）要求される場合は、第
二のエンドキャップ86は同軸穴92を含むことができる。
第二のロッド94は穴92内に軸方向にスライド可能な噛み
合わせで受けられ、穴56の第二のエンド76に取り付けら
れる。同様にして、穴92はベアリング或はブッシュ93を
含むこともできる。

磁束生成要素58、60のケース52に対しての相対的な移
動の結果として内壁66上に渦巻き電流が生成される。こ
れら渦巻き電流はケース52に対してコア56の移動に対抗
する起電力（electromotive force）を生成する。幾つ
かのアプリケーションにおいては、この自然ダンピング
効果（natural damping effect）は望ましいものであ
る。ただし、このような渦巻き電流を排除するために、
内壁66内及びコイル54或はコイル54′に隣接して電流抑
圧ラミネートを配置することもできる。このようなラミ
ネートの使用は当業者においては周知である。

図４はコイル54（或は54′）の断片図である。コイル
54は好ましい長方形の断面を持つワイヤから構成され、
ワイヤの長さＬが径方向を向き、幅Ｗが軸方向を向くよ
うに端に巻かれる。このような端に巻かれたコイル（eg
de wound coil）の構成は特許第'158号に詳細に示され
る。

図５には、図２或は図３との関連で説明のコア56の代
替実施例であるコア56′が示される。コア56′は中空の
円筒構成であり、磁束伝導材料から製造される。コア5
6′は非磁性材料から製造された円筒ロッド94上に搭載
される。ロッド94の第一のエンド96は第一のエンドキャ
ップ84の穴88内に受けられ、ロッド94の第二のエンド98
は第二のエンドキャップ86の穴92内に受けられる。ベア
リング或はブッシュ89、93をプリントすることもでき
る。

コア56′の説明において、磁気要素58、60が上に説明
のように第一或は第二の領域80、82の対応する一つに搭
載される。コア56或は56′のいずれの実施例において
も、軸方向の磁束は、磁気要素58、60の磁極面がコア材
料に隣接するためにコア材料に拘束される。一つの磁極
面から出る磁束は次の反対の極性の磁極面への最も低い
リラクタンスの経路を探す。コア56或はコア56′のため
に、この経路は常にコア56或は56′に隣接する磁極面に
対して磁束伝導材料の内側となる。コア56或は56′から
離れた磁極面については、この最も低いリラクタンスの
磁束経路はケース52の内壁66までの間隙を横断しての径
方向の経路である。軸方向のフリンジング（axial frin
ging）がこの軸方向フリンジングに対する磁束経路が磁
極面からの最も小さな径方向の経路よりも長く、従っ
て、より高いリラクタンスを持つために排除される。

従って、コア56或は56′を含むアクチュエータ50或は
アクチュエータ50′においては、磁気要素の磁極面間の
磁束経路は反対の極性の磁極面間の磁気材料に拘束され
るか或はそれに対面する一つの磁極面を持つ間隙を横断
する。いずれのケースにおいても、磁束漏れは上に記述
された理由によって排除される。図１の従来の技術によ
るデバイスにおいては、間隙は磁気材料を横断して、こ
の間隙に隣接する磁極面が存在しないような構成で存在
する。従って、従来の技術におけるこのような間隙の高
リラクタンスの不連続性は、この間隙の回りで磁束がフ
リンジする原因を作り、結果として、従来の技術との関
連で説明の漏れの原因となる。

図６には軸方向にスライド可能な組合わせにて第二の
エンドキャップ86′の方に運ばれるコア56″が示され
る。第二のエンドキャップ86はコア56″に向かって同軸
方向に伸びるポスト100を含む。コア56″はポスト100を
スライド可能な噛み合わせにて受けるような寸法にされ
た穴102を含む。ベアリング或はブッシュ104をポスト10
0に搭載することもできる。

上記においては、本発明の原理に従う線型アクチュエ
ータの一つの好ましい実施例が説明された。当業者にお
いてはここに開示される本発明の概念から逸脱すること
なく上に説明の実施例の様々な使用或は修正が可能であ
る。従って、本発明は、以下の請求の範囲によってのみ
定義されるものである。

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一のケース端、第二のケース端、及び前
   記の第一のケース端と前記の第二のケース端との間に伸
   びる内壁、並びに前記の内壁によって拘束されたチャン
   バを持つ磁束伝導材料から成るケースを含む電磁アクチ
   ュエータであって、このアクチュエータがさらに、 前記のチャンバ内に前記の内壁に隣接して同一の広がり
   をもって配置された電流伝導コイルを含み、このコイル
   が前記のケース端に接近して配置された第一のコイル
   端、前記の第二のケース端に接近して配置された第二の
   コイル端、及び中点を含み、前記のアクチュエータがさ
   らに、 第一のコア端、第二のコア端、及び前記の第一のコア端
   と前記の第二のコア端との間に伸びる外壁を持つ磁束伝
   導材料から成るコアを含み、前記の外壁が第一のコア端
   に隣接する第一の領域及び前記の第二のコア端に隣接す
   る前記の第一の領域から離れた第二の領域を持ち、前記
   のコアが前記のチャンバ内に移動できるように受けら
   れ、前記のコアの移動が前記の第一のケース端と前記の
   第二のケース端との間で前記の第一の領域が前記のコイ
   ルを前記の第一のコイル端と前記の中点との間で横断
   し、前記の第二の領域が前記のコイルを前記の第二のコ
   イル端と前記の中点との間で横断するように起こり、前
   記のコイル及び前記の外壁が互いに対面する関係を持
   ち、 前記のアクチュエータがさらに、 ペアの磁気要素を持ち、これら磁気要素の各々が第一の
   極性の第一の磁極面及び前記の第一の極性とは反対の第
   二の極性の第二の磁極面を持ち、前記の磁気要素の第一
   の要素が前記の第一の領域によって運ばれ、この磁気要
   素の前記の第一の磁極面が前記の第一の領域に隣接して
   置かれ、この磁気要素の前記の第二の磁極面が前記のコ
   イルと一定の空間関係をもって前記の第一の領域から離
   して置かれ、前記の磁気要素の第二の要素が前記の第二
   の領域によって運ばれ、この磁気要素の第一の磁極面が
   前記のコイルと一定の空間関係をもって前記の第二の領
   域から離して置かれ、この磁気要素の前記の第二の磁極
   面が前記の第二の領域に隣接して置かれ、こうして前記
   のコイルを横断して前記の第一の領域と前記の内壁との
   間の磁束が第一の方向を持ち、前記のコイルを横断して
   の前記の第二の領域と前記の内壁との間の磁束が前記の
   第一の方向とは反対の第二の方向を持つようにされ、前
   記のコイルが前記のコイル内の電流が前記の第一のコイ
   ル端と前記の中点との間で、前記のコイルを流れる前記
   の第二のコイル端と前記の中点との間の電流の方向に対
   して反対の方向になるように構成され、これによって前
   記の第一の方向における前記の磁束と前記の電流との磁
   束電流クロス積が前記の第二の方向における前記の磁束
   の前記の電流との磁束電流クロス積と加算的になるよう
   にされることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 【請求項２】前記の磁気要素の各々が前記の第一の領域
   及び前記の第二の領域の対応する一つの上にエッジツウ
   エッジ構成にて置かれた複数の平坦な永久磁石を含むこ
   とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電磁アクチュ
   エータ。
3. 【請求項３】前記のコイルが前記の第一のコイル端から
   前記の第二のコイル端に向かって連続的に巻かれ、前記
   の中点の所の電流入力及び前記の第一のコイル端及び前
   記の第二のコイル端の各々の所に共通に接続された電流
   リターンを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記
   載の電磁アクチュエータ。
4. 【請求項４】前記のコイルが前記の第一のコイル端と前
   記の中点の間で第一の方向に巻かれ、前記の中点と前記
   の第二のコイル端の間で第二の方向に反対方向に巻か
   れ、前記の第一のコイル端の所の電流入力及び前記の第
   二のコイル端の所の電流リターンが含まれることを特徴
   とする請求の範囲第１項に記載の電磁アクチュエータ。
5. 【請求項５】前記のアクチュエータがさらに前記の内壁
   と前記のコイルの中間に置かれる渦電流抑止ラミネート
   を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電磁
   アクチュエータ。
6. 【請求項６】前記のコイルがエッジウンド構造を持つこ
   とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電磁アクチュ
   エータ。
7. 【請求項７】第一のケース端、第二のケース端、及び前
   記の第一のケース端と前記の第二のケース端の間に伸び
   る円筒の内壁、並びに前記の内壁によって拘束されたチ
   ャンバを持つ円筒の磁束導電材料のケースを含む電磁ア
   クチュエータであって、この電磁アクチュエータがさら
   に、 前記のチャンバ内に前記の壁に隣接して同一の広がりを
   持つように同軸的に配置された電流伝導コイルを含み、
   前記のコイルが前記の第一のケース端に接近して配置さ
   れた第一のコイル端、前記の第二のケース端に接近して
   配置された第二のコイル端、及び中点を持ち、この電磁
   アクチュエータがさらに、 第一のコア端、第二のコア端、及び前記の第一のコア端
   と前記の第二のコア端の間に伸びる円筒の外壁を持つ円
   筒の磁束伝導材料のコアを含み、前記の外壁が前記の第
   一のコア端に隣接する第一の領域及び前記の第二のコア
   端に隣接する前記の第一の領域から離れた第二の領域を
   持ち、前記のコアが前記のチャンバ内に同軸的に移動で
   きるように受けられ、前記のコアの前記の第一のケース
   端と前記の第二のケース端との間の移動が前記の第一の
   領域が前記のコイルを前記の第一のコイル端と前記の中
   点との間で横断し、前記の第二の領域が前記のコイルを
   前記の第二のコイル端と前記の中点との間で横断するよ
   うに起こり、前記のコイル及び前記の外壁が互いに対面
   する関係にあり、この磁気アクチュエータがさらに、 ペアの径方向に分極した磁気要素を含み、前記の磁気要
   素の各々が第一の極性の第一の磁極面及び前記の第一の
   極性とは反対の第二の極性の第二の磁極面を持ち、前記
   の磁気要素の第一の要素が前記の第一の領域によって運
   ばれ、この磁気要素の前記の第一の磁極面が前記の第一
   の領域に隣接して置かれ、この磁気要素の前記の第二の
   磁極面が前記のコイルとある空間関係を持って前記の第
   一の領域から離して置かれ、前記の磁気要素の第二の要
   素が前記の第二の領域によって運ばれ、この磁気要素の
   前記の第一の磁極面が前記のコイルとある空間関係をも
   って前記の第二の領域から離して置かれ、この磁気要素
   の前記の第二の磁極面が前記の第二の領域に隣接して置
   かれ、こうして前記のコイルを横断しての前記の第一の
   領域と前記の内壁との間の磁束が第一の方向を持ち、前
   記のコイルを横断しての前記の第二の領域と前記の内壁
   との間の磁束が前記の第一の方向とは反対の第二の方向
   を持つようにされ、前記のコイルが前記のコイル内の電
   流が前記の第一のコイル端と前記の中点との間で、前記
   のコイルを流れる前記の第二のコイル端と前記の中点と
   の間の電流の方向に対して反対の方向になるように構成
   され、これによって前記の第一の方向における前記の磁
   束と前記の電流との磁束電流クロス積が前記の第二の方
   向における前記の磁束の前記の電流との磁束電流クロス
   積と加算的になるようにされることを特徴とするを電磁
   アクチュエータ。
8. 【請求項８】前記の磁気要素の各々が前記の第一の領域
   及び前記の第二の領域の対応する一つの所にエッジツウ
   エッジ構成に置かれた複数の平坦な永久磁石を含むこと
   を特徴とする請求の範囲第７項に記載の電磁アクチュエ
   ータ。
9. 【請求項９】前記のコイルが前記の第一のコイル端から
   前記の第二のコイル端に向かって連続的に巻かれ、前記
   の中点の所の電流入力及び前記の第一のコイル端及び前
   記の第二のコイル端の各々の所に共通に接続された電流
   リターンを含むことを特徴とする請求の範囲第７項の電
   磁アクチュエータ。
10. 【請求項１０】前記のコイルが前記の第一のコイル端と
    前記の中点との間で第一の方向に巻かれ、前記の中点と
    前記の第二のコイル端との間で第二の方向に反対方向に
    巻かれ、また前記の第一のコイル端の所の電流入力及び
    前記の第二のコイル端の所の電流リターンを持つことを
    特徴とする請求の範囲第７項に記載の電磁アクチュエー
    タ。
11. 【請求項１１】前記のアクチュエータがさらに前記の内
    壁と前記のコイルとの中間に配置された渦巻き電流抑止
    ラミネートを含むことを特徴とする請求の範囲第７項に
    記載の電磁アクチュエータ。
12. 【請求項１２】前記のコイルがエッジウンド構造を持つ
    ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の電磁アクチ
    ュエータ。