JP3404139B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は電磁アクチュエータに
関し、特に、防振装置におけるアクチュエータとして有
効な電磁アクチュエータに関するものである。 【０００２】 【従来技術およびその問題点】一般に、自動車のエンジ
ン等にあっては、回転数に応じて種々の振動が発生する
ため、これらの振動を効果的に減衰し得る防振装置が強
く要望されている。 【０００３】このような振動を減衰する防振装置の一つ
として、エンジン等の振動源により発生する周期的な力
を、作用する方向が正反対の力にて打ち消すことによっ
て振動を減衰するものがある。 【０００４】ここで、正反対の力を発生するには、図４
に示すようなアクチュエータが用いられ、このアクチュ
エータはいわゆる電磁アクチュエータ２１であって、中
心部に水平方向に貫通する孔２２ａが穿設されるととも
に、孔２２ａの内周面に一対の環状の溝２２ｂ、２２ｃ
が穿設されるヨーク２２と、このヨーク２２の孔２２ａ
内に設けられ、水平方向に往復動可能な棒状の可動鉄心
２３と、ヨーク２２の各溝２２ｂ、２２ｃ内に装着され
る環状のコイル２４、２５と、ヨーク２２の孔２２ａの
両端開口部を閉塞する蓋２６、２７と、各蓋２６、２７
と可動鉄心２３の軸線方向の両端面との間に装着される
バネ２８、２９とを具えている。 【０００５】そして、コイル２４又はコイル２５に通電
することにより、可動鉄心２３がバネ２８又はバネ２９
の付勢力に抗して孔２２ａ内を水平方向に往復駆動し、
これにより、可動鉄心２３に生ずる慣性力が振動源の周
期的な力に対抗する正反対の力として作用する。 【０００６】この場合、入力する振動を効果的に減衰す
るには、入力する振動の周波数と振動板の周波数（可動
鉄心２３の周波数）を一致させることが必要であり、そ
のためには、バネ２８、２９の初期の性能を維持し、可
動鉄心２３の始動時及び動作時における駆動中心を常に
一定の位置とすることが必要となる。 【０００７】しかしながら、可動鉄心２３を駆動させる
力は、可動鉄心２３の端面Ａがヨーク２２の端面Ｂに近
づくほど、または可動鉄心２３の端面Ａ′がヨーク２２
の端面Ｂ′に近づくほど大きくなるため（図５参照）、
各バネ２８、２９に作用する荷重もそれに追従したもの
となり、このため、各バネ２８、２９の初期の性能を長
期的に維持することが困難となり、可動鉄心２３の駆動
中心にずれが生じてしまい、可動鉄心２３の周波数（振
動板の周波数）が不安定となり、振動を減衰するに充分
な力を発生することができなくなる。 【０００８】この発明は前記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、長期的に安定した性能
が得られる電磁アクチュエータを提供することを目的と
するものである。 【０００９】 【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るためにこの発明は、ケースの内部に支持軸を設け、該
支持軸に往復動可能に支持され、両面に磁極が形成され
る可動側永久磁石と、該可動側永久磁石の両面に接合さ
れる第１の鉄心および第２の鉄心からなる可動子と、前
記ケース内に設けられる固定子とを具え、前記固定子
は、前記可動側永久磁石と対向し、両面に前記可動側永
久磁石と異なる磁極が形成される固定側永久磁石と、該
固定側永久磁石の両面に接合される第１のヨーク、およ
び第２のヨークと、前記第１のヨークに設けられ、前記
第１の鉄心と対向する第１のコイル、および前記第２の
ヨークに設けられ、前記第２の鉄心と対向し、かつ、前
記第１のコイルと逆方向に巻かれる第２のコイルからな
り、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを直列に接
続した手段を採用したものである。 【００１０】 【作用】この発明は前記のような手段を採用したことに
より、第１のコイルおよび第２のコイルに電流が流れて
いない場合には、可動子は、可動側永久磁石の外面が固
定側永久磁石の内面に対向した状態で静止し、この位置
が可動子の往復駆動の中心点となる。そして、第１のコ
イルおよび第２のコイルに一方向の電流を流すと、可動
側永久磁石の磁束の方向と第１のコイルで生じた磁束の
方向が同一となり、第２のコイルで生じた磁束の方向が
逆となり、可動子には、第１のコイルの方向への吸引力
と、第２のコイルからの反発力が生じることになり、こ
れらの力の協働により可動子は第１のコイルの方向に移
動する。一方、第１のコイルおよび第２のコイルに前記
と逆方向に電流を流すと、第１のコイルで生じた磁束に
より可動側永久磁石に第２のコイルの方向への反発力が
生じ、第２のコイルの磁束により可動側永久磁石に第２
のコイルの方向への吸引力が生じ、これらの力の協働に
より、可動子は、第１のコイルから第２のコイルの方向
へ移動し、このようなことを繰り返すことにより、可動
子が往復駆動することになる。 【００１１】 【実施例】以下、図面に示すこの発明の実施例について
説明する。図１〜図３には、この発明による電磁アクチ
ュエータの一実施例が示されていて、図１は全体を示す
縦断面図、図２および図３は図１に示すものの作動状態
を示す説明図である。 【００１２】すなわち、この実施例に示す電磁アクチュ
エータ１は、エンジン等の振動源により発生する振動
（周期的な力）を打ち消す力を発生するアクチュエータ
として有効に用いられるものであって、ケース２と、こ
のケース２内に設けられる可動子４と、固定子８とを具
えている。 【００１３】ケース２は、下端部が閉塞された筒状をな
すものであって、内部底面の中心部に図中上方に突出す
る棒状の支持軸２ａが一体に立設され、この支持軸２ａ
の周面に筒状のリニアブッシュ３が装着され、その外面
に後述する可動子４が往復動可能に装着されるようにな
っている。 【００１４】可動子４は、軸線方向に磁極（上側がＳ
極、下側がＮ極）が形成される環状の可動側永久磁石５
と、この可動側永久磁石５の両磁極面のうち上側に接合
される環状の第１の鉄心６と、可動側永久磁石５の両磁
極面のうち下側に接合される環状の第２の鉄心７とから
なり、第１の鉄心６の内面側および第２の鉄心７の内面
側をリニアブッシュ３の外面側に嵌合させることで、可
動子４が支持軸２ａ上を往復動可能となるものである。 【００１５】固定子８は、軸線方向に可動側永久磁石５
と異なる磁極（上側がＮ極、下側がＳ極）が形成される
環状の固定側永久磁石９と、この固定側永久磁石９の両
磁極面のうち上側に接合されるとともに、内周面に適宜
の深さの溝１０ａが環状に穿設される環状の磁性材から
なる第１のヨーク１０と、固定側永久磁石９の両磁極面
のうち下側に接合されるとともに、内周面に適宜の深さ
の溝１１ａが環状に穿設される環状の磁性材からなる第
２のヨーク１１と、第１のヨーク１０の溝１０ａ内に装
着される環状の第１のコイル１２と、第２のヨーク１１
の溝１１ａ内に装着されるとともに、第１のコイル１２
と逆方向に巻かれる環状の第２のコイル１３とからな
り、第１のコイル１２と第２のコイル１３とは直列に接
続されるようになっている。 【００１６】固定子８は、その固定側永久磁石９の内面
が可動子４の可動側永久磁石５の外面と対向し、第１の
ヨーク１０の内面が第１の鉄心６の外面と対向し、第２
のヨーク１１の内面が第２の鉄心７の外面と対向するよ
うに、ケース２内に装着され、これにより、第１のヨー
ク１０の溝１０ａ内に装着される第１のコイル１２が第
１の鉄心６の外面を包囲し、第２のヨーク１１の溝１１
ａ内に装着される第２のコイル１３が第２の鉄心７の外
面を包囲するようになっている。 【００１７】次に、前記に示すものの作用について説明
する。まず、通常状態、すなわち第１のコイル１２およ
び第２のコイル１３に電流が流れていない場合には、可
動子４は、その可動側永久磁石５の外面が固定子８の固
定側永久磁石９の内面と対向した位置に静止する。すな
わち、可動側永久磁石５のＮ極面と同一平面上に固定側
永久磁石９のＳ極面（可動側永久磁石５のＳ極面と同一
平面上に固定側永久磁石９のＮ極面）が位置し、この状
態が釣合いの位置（可動子４の往復駆動の中心点）とな
る。この釣合いの位置から可動子４がずれても戻す力が
発生し、いわゆる磁気バネとしての効果が得られる。 【００１８】次に、前記釣合い状態から第１のコイル１
２および第２のコイル１３に一方向の電流を流すと、図
２に示すような磁束が形成される。 【００１９】ここで、可動子４の可動側永久磁石５の磁
束の方向は、第１のコイル１２で生じた磁束の方向と同
一となり、第２のコイル１３で生じた磁束の方向と逆方
向となる。この結果、可動子４には、第１のコイル１２
の方向への吸引力と、第２のコイル１３からの反発力が
作用し、第１のコイル１２の方向（図中上方）へ移動す
る。可動子４の第１の鉄心６の端面が第１のヨーク１０
の端面に近づくほど、可動子４にはさらに強力な第１の
コイル１２の方向への力が生じる。 【００２０】次に、第１のコイル１２および第２のコイ
ル１３に前記と逆方向の電流を流すと、図３に示すよう
な磁束が形成される。 【００２１】ここで、第１のコイル１２で生じた磁束に
より、可動側永久磁石５には第２のコイル１３の方向へ
の反発力が生じ、第２のコイル１３の磁束により第２の
コイル１３の方向への吸引力が生じる。この結果、可動
子４は、第１のコイル１２から第２のコイル１３の方向
へ移動（図中下方）する。 【００２２】このように、第１のコイル１２および第２
のコイル１３へ流す電流の方向を切り換えることによ
り、可動子４が支持軸２ａ上を往復駆動することにな
り、これにより、可動子４に生じた慣性力により振動を
打ち消す適宜な力が得られるようになる。 【００２３】上記のように構成したこの実施例による電
磁アクチュエータ１にあっては、可動子４の可動側永久
磁石５と固定子８の固定側永久磁石９との協働により、
磁気バネとしての効果が得られるので、不作動時におい
て常に一定の位置に可動子４を保持することができると
ともに、作動時においても可動子４の往復駆動の中心点
を常に一定の位置とすることができ、可動子４を介して
得られる周波数を一定とすることができる。 【００２４】また、可動子４は、第１、第２の鉄心６、
７と第１、第２のヨーク１０、１１との間に生じる磁場
に加えて、可動側永久磁石５のコイル磁場に対する吸引
力、反発力を利用することができるので、効率を著しく
高めることができることになる。 【００２５】 【発明の効果】この発明は前記のように構成したことに
より、不作動時には、可動子側の可動側永久磁石と固定
子側の固定側永久磁石との協働により、可動子を常に一
定の位置に保持することができるとともに、作動時にお
いても、可動子の往復駆動の中心点を常に一定の位置と
することができることになる。したがって、可動子を介
して常に一定の周波数が得られることになり、これによ
り、防振装置として用いた場合に、振動源の振動を打ち
消すに必要な正反対の力を適宜に発生させることができ
るようになる。 【００２６】また、可動子の第１、第２の鉄心と、固定
子の第１、第２のヨークと、第１、第２のヨークに設け
た第１、第２のコイルとの協働により、可動子が第１の
コイルの方向に移動する際には、第１の鉄心と第１のヨ
ークとによる吸引力と、第２の鉄心と第２のヨークとに
よる反発力が可動子に作用し、可動子が第２のコイルの
方向に移動する際には、第１の鉄心と第１のヨークとに
よる反発力と、第２の鉄心と第２のヨークとによる吸引
力とが可動子に作用することになる。したがって、従来
の鉄心とヨークとによる磁力よりも強力な磁力が得ら
れ、これにより、効率を大幅に高めることができること
になる等の優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明による電磁アクチュエータの一実施例
を示した縦断面図である。 【図２】図１に示すものの作動状態を示した説明図であ
る。 【図３】図１に示すものの作動状態を示した説明図であ
る。 【図４】従来の電磁アクチュエータの一例を示した縦断
面図である。 【図５】図４に示すものの可動鉄心の位置と磁力との関
係を示した説明図である。 【符号の説明】 １、２１……電磁アクチュエータ ２……ケース ２ａ……支持軸 ３……リニアブッシュ ４……可動子 ５……可動側永久磁石 ６……第１の鉄心 ７……第２の鉄心 ８……固定子 ９……固定側永久磁石 １０……第１のヨーク １０ａ、１１ａ、２２ｂ、２２ｃ……溝 １１……第２のヨーク １２……第１のコイル １３……第２のコイル ２２……ヨーク ２２ａ……孔 ２３……可動鉄心 ２４、２５……コイル ２６、２７……蓋 ２８、２９……バネ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ケース（２）の内部に支持軸（２ａ）を
   設け、該支持軸（２ａ）に往復動可能に支持され、両面
   に磁極が形成される可動側永久磁石（５）と、該可動側
   永久磁石（５）の両面に接合される第１の鉄心（６）お
   よび第２の鉄心（７）からなる可動子（４）と、前記ケ
   ース（２）内に設けられる固定子（８）とを具え、 前記固定子（８）は、前記可動側永久磁石（５）と対向
   し、両面に前記可動側永久磁石（５）と異なる磁極が形
   成される固定側永久磁石（９）と、該固定側永久磁石
   （９）の両面に接合される第１のヨーク（１０）、およ
   び第２のヨーク（１１）と、前記第１のヨーク（１０）
   に設けられ、前記第１の鉄心（６）と対向する第１のコ
   イル（１２）、および前記第２のヨーク（１１）に設け
   られ、前記第２の鉄心（７）と対向し、かつ、前記第１
   のコイル（１２）と逆方向に巻かれる第２のコイル（１
   ３）からなり、前記第１のコイル（１２）と前記第２の
   コイル（１３）とを直列に接続したことを特徴とする電
   磁アクチュエータ。