JP3818910B2

JP3818910B2 - 磁石可動型電磁アクチュエータ

Info

Publication number: JP3818910B2
Application number: JP2001381903A
Authority: JP
Inventors: 島久志矢; 原伸広藤
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: JP2003189578A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石可動型の電磁アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電磁的に目的物を移動させる往復運動装置として、励磁コイルに電圧を印加し、その磁気力によって、出力軸に連結された可動鉄心に直線的な運動を与える電磁ソレノイド（電磁アクチュエータ）は知られている。この電磁ソレノイドは、構造は簡単であるが、鉄心を励磁コイルの内部に含んでいるため、電気的な応答を良くするのが難しいという問題があり、これを解消するためには、起動時に励磁コイルに大電圧を印可する必要がある。
【０００３】
この問題を解消するため、本発明者は、上記可動鉄心に代えて永久磁石を使用することにより電気的応答性を高めた電磁アクチュエータを提案している（特願２０００−２１７３０４号）。この電磁アクチュエータにおいては、上記電磁ソレノイドのように起動時に大電圧を印加しなくても、永久磁石の磁気と通電時に励磁コイルから発生する電磁気とを利用して応答性を高めている。
このような電磁アクチュエータにおいて、高い電気的応答性を確保した状態でより強力な推力を確保する必要がある場合には、励磁コイルの巻数を大きくするか、又は永久磁石を大きくして磁力を大きくする必要があると考えられるが、アクチュエータ全体が太くなってしまう場合があり、一層の小形化が求められるこの種のものにおいては、この点が大きな障害となる可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、十分な推力を確保しながらも、全体としての太さの増大を抑え、小形化を図ることができる電磁アクチュエータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の磁石可動型電磁アクチュエータは、内側極歯を形成する柱状のインナーヨーク部と、このインナーヨーク部の外側に該インナーヨーク部の外周の少なくとも一部を取囲むように位置して外側極歯を形成するアウターヨーク部と、これら両ヨーク部の間の筒状の空間部とを有する少なくとも一つのヨーク；上記ヨークの空間部内に収容されて上記インナーヨーク部の周りを取囲む環状の励磁コイル；上記空間部においてインナーヨーク部とアウターヨーク部との間に配設可能な形状及び大きさを有すると共に、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁され、上記外側極歯と内側極歯との間の空間部に上記励磁コイルと同心状かつ該ヨークの軸線方向に変位自在なるように配設された永久磁石；を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
上記構成を有する電磁アクチュエータは、ヨークを、内側極歯を形成する円柱状のインナーヨーク部と、このインナーヨーク部のまわりに同心状に位置して外側極歯を形成する円筒状のアウターヨーク部と、これら両ヨーク部の間に位置する筒状の空間部とを有する構成とし、該空間部内に励磁コイルを配設すると共に、ラジアル方向に着磁した永久磁石を上記ヨークにおける外側極歯と内側極歯との間の空間部に上記励磁コイルと同心状かつ該ヨークの軸線方向に変位自在なるように配設したので、コイルへの通電方向を変えることにより永久磁石をその軸線方向に効率的に駆動することができ、しかも、励磁コイルが永久磁石の移動方向に位置することとなるため、励磁コイルをその巻数を増やして外径を大きくしたり、あるいは永久磁石の外径をある程度大きくしても、励磁コイルが永久磁石の外周面と対向する位置に配設されている従来のものに比べて、アクチュエータ全体の太さが大きくなることを抑えることができ、これにより、十分な推力を確保しながらも、電磁アクチュエータ全体の小形化を図ることが可能である。
【０００７】
本発明においては、上記アウターヨーク部と永久磁石とがそれぞれ、円形または多角形断面の筒状をしているものとすることができ、この場合、この電磁アクチュエータが、上記アウターヨーク部の先端に取付けられて、上記ヨークと共にケーシングを構成するカバーと、該ケーシング内に形成された磁石室と、該磁石室内に移動自在に配設されて上記永久磁石を保持する磁石ホルダーと、上記磁石室の中央部にケーシングの軸線方向に前後動自在なるように配設され、基端側が該磁石ホルダーと結合されていると共に、先端側が上記カバーを貫通してケーシング外に導出された出力用のシャフトとを有しているものとすることができる。また、上記ヨークの一対と、これらのヨークをそれらの内側及び外側極歯同士が対向する向きで連結してケーシングを構成する筒状のスリーブと、該ケーシングの内部に形成された磁石室と、該磁石室内に移動自在に配設されて上記永久磁石を保持する磁石ホルダーと、上記磁石室の中央部にケーシングの軸線方向に前後動自在なるように配設され、上記磁石ホルダーと結合されていると共に、上記一対のヨークを貫通してケーシング外に導出された出力用のシャフトとを有しているものとすることもできる。
【０００８】
さらに、本発明においては、上記アウターヨーク部と永久磁石とがそれぞれ、側面の一部が開放する不完全筒状をしているものとすることができ、この場合、上記アウターヨーク部の側面の開放部に、レールとこのレール上を移動するスライド部材とからなるリニアガイド機構を設置し、上記スライド部材に上記永久磁石を取付けたものとすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る第１の磁石可動型電磁アクチュエータの構成を原理的に示すものである。この第１の電磁アクチュエータ１Ａは、内側極歯１１を形成する円柱状のインナーヨーク部１０ａと、このインナーヨーク部１０ａと一体的に連結され、そのまわりに同心状に位置して外側極歯１２を形成する円筒状のアウターヨーク部１０ｂと、これらの両ヨーク部１０ａ，１０ｂの間に位置する筒状の空間部１３とを有する一つのヨーク１０と、該ヨーク１０の空間部１３内に収容された、上記インナーヨーク部１０ａを取囲む環状の励磁コイル１４と、上記ヨーク１０における外側極歯１２と内側極歯１１との間の空間部１３に上記励磁コイル１４と同心状かつ該ヨーク１０の軸線方向に変位自在なるように配設され、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁された円筒状の永久磁石１５とを有している。
【００１０】
上記インナーヨーク部１０ａ及びアウターヨーク部１０ｂは、上記励磁コイル１４の軸線方向の長さ（幅）よりも長く、励磁コイル１４を空間部１３内に収容した状態でも先端方向に突出している。そして、その突出した部分がそれぞれ内側極歯１１及び外側極歯１２を構成している。これら内側及び外側極歯１１，１２間の隙間は、上記永久磁石１５の肉厚より大きく形成されている。したがって、上記永久磁石１５が励磁コイル１４側の移動端付近に近接すると、該永久磁石１５が上記ヨーク１０の空間部１３における内側及び外側極歯１１の先端側の空間内に収容されることになり、これにより、内側極歯１１の外周面と永久磁石１５の内周面とが、また外側極歯１２の内周面と永久磁石の外周面とがそれぞれ対向することとなる。
【００１１】
上記第１の電磁アクチュエータ１Ａにおいては、図１に示すように、永久磁石１５が、その外周面側がＳ極、内周面側がＮ極になるようにラジアル方向に着磁されている。この状態で、上記励磁コイル１４に、図１中に記号で示す方向に通電すると、その電流の向きによりヨーク１０の内側極歯１１がＮ極に、外側極歯１２がＳ極になる。このため、上記内側極歯１１に発生したＮ極とそれに対面する永久磁石１５の内周面側のＮ極、及び外側極歯１２に発生したＳ極とそれに対面する永久磁石１５の外周面側のＳ極との間にそれぞれ反発力が作用する。そして、永久磁石１５には内側及び外側極歯１１，１２の間の空間から脱出させる方向（図１中の矢印方向）に大きな推力が発生し、それによって永久磁石１５が駆動される。
【００１２】
また、上記励磁コイル１４に逆方向に通電すると、ヨーク１０の内側及び外側極歯１１，１２に生じるＮ及びＳの磁極が上述した場合とは逆の関係になり、そのため、永久磁石１５に発生する推力の方向も逆方向（図１において右方）になり、永久磁石１５は内側及び外側極歯１１，１２の間の空間に入る方向に移動することになる。
【００１３】
なお、励磁コイル１４の非通電時における上記永久磁石１５は、該永久磁石１５のＮ極から、ヨーク１０における内側極歯１１から外側極歯１２に至る磁路を通ってＳ極に達する磁束の作用により、基本的にヨーク１０側に引きつけられて、ヨーク１０側の移動端に停止することとなる。
【００１４】
上記構成を有する第１の電磁アクチュエータ１Ａは、ヨーク１０におけるインナーヨーク部１０ａとアウターヨーク部１０ｂとの間に位置する筒状の空間部１３内に励磁コイル１４を配設すると共に、永久磁石１５を上記ヨーク１０における外側極歯１２と内側極歯１１との間の空間部１３に上記励磁コイル１４と同心状かつ該ヨーク１０の軸線方向に変位自在なるように配設したことにより、励磁コイル１４が永久磁石の移動方向上に位置することとなるため、励磁コイル１４をその巻数を増やして外径を大きくしたり、あるいは永久磁石１５の外径をある程度大きくしても、励磁コイルが永久磁石の外周面と対向する位置に配設されている従来のものに比べて、アクチュエータ全体の太さが大きくなることを抑えることができ、これにより、十分な推力を確保しながらも、電磁アクチュエータ全体の小形化を図ることが可能である。
また、内側及び外側極歯１１，１２を形成するインナーヨーク部１０ａとアウターヨーク部１０ｂとをヨーク１０として一体に形成したことにより、全体としての部品数を少なくすることができる。
【００１５】
上記第１の電磁アクチュエータ１Ａにおいては、上記内側及び外側極歯１１，１２間には、ヨーク１０全体としての磁路が形成されるので、両極歯１１，１２の長さや肉厚、あるいはヨーク１０自体の磁気特性等を調整して上記永久磁石１５の推力や磁気吸着力を調整してもよい。
【００１６】
また、上記第１の電磁アクチュエータ１Ａは、ヨーク１０のインナーヨーク部１０ａ及びアウターヨーク部１０ｂをそれぞれ円柱状及び円筒状とし、磁石１５を円筒状のものとしているが、図２に示すように、上記ヨーク１０Ａは、インナーヨーク部１０Ａａを四角柱状とすると共に、アウターヨーク部１０Ａｂを四角形断面の筒状とし、磁石１５Ａを四角形断面の筒状のものとしてもよい。
なお、上記インナーヨーク部１０Ａａは必ずしも四角柱状でなくてもよく、任意の多角柱状であってもよく、さらに、円筒状のアウターヨーク部１０Ａｂに対して角柱状のものを用いてもよく、一方、上記アウターヨーク部１０Ａａも四角形断面の筒状でなくても、他の多角形断面の筒状であってもよく、さらに、円柱状のインナーヨーク部１０Ａａに対して種々の多角形断面の筒状のものを用いてもよい。この場合、磁石１５の形状はいずれかのヨーク部１０Ａａ，１０Ａｂの形状に適応させることになる。
【００１７】
図３は本発明に係る第２の磁石可動型電磁アクチュエータの構成を原理的に示すものである。この第２の電磁アクチュエータ１Ｂは、内側極歯２１を形成するインナーヨーク部２０ａ、それと一体的に連結されて外側極歯２２を形成するアウターヨーク部２０ｂ、及び両ヨーク部２０ａ，２０ｂの間の空間部２３とを有する一つのヨーク２０と、上記空間部２３内に収容された励磁コイル２４と、永久磁石２５とを有しているもので、上述した第１の電磁アクチュエータ１Ａと、内側極歯２１の構成が異なっている。
【００１８】
即ち、上記インナーヨーク部２０ａは、上記励磁コイル２４の軸線方向の長さとほぼ同じ長さに形成されていて、空間部２３内に該励磁コイル２４を収容した場合には、外側極歯２２のように励磁コイル２４より突出せず、インナーヨーク部２０ａの先端が内側極歯２１を構成するようになっている。
したがって、永久磁石２５が励磁コイル２４側の移動端付近に近接すると、該永久磁石２５の一部が、アウターヨーク部２０ｂにおける外側極歯２２が形成する中空内に収容された状態となって、該外側極歯２２の内周面と永久磁石２５の外周面の一部が対向することになる。
なお、この第２の電磁アクチュエータ１Ｂは、上記インナーヨーク部２０ａ及び内側極歯２１以外の構成は、上述の第１の電磁アクチュエータ１Ａと実質的に同じであるため説明を省略する。
【００１９】
上記構成を有する第２の電磁アクチュエータ１Ｂは、基本的に第１の電磁アクチュエータ１Ａと同等の作用、効果を得ることができる。この場合、上記内側極歯２１は励磁コイル２４より突出しないため、第１のアクチュエータ１Ａに比べて推力が小さいが、ヨーク２０の構成が比較的簡単で成形も容易であり、しかも、永久磁石２５の支持構造の自由度を高めることができる。
【００２０】
上記第２の電磁アクチュエータ１Ｂにおいては、ヨーク２０のインナーヨーク部２０ａ及びアウターヨーク部２０ｂをそれぞれ円柱状及び円筒状とすると共に、磁石２５を円筒状としているが、インナーヨーク部２０ａを四角柱その他の角柱状としたり、アウターヨーク部２０ｂを各種多角形断面の筒状とし、磁石２５をいずれかのヨーク部２０ａ，２０ｂの形状に適応させることは、上記第１の電磁アクチュエータ１Ａの場合と同じである。
【００２１】
図４及び図５は、本発明に係る第３の磁石可動型電磁アクチュエータの構成を原理的に示すものである。この第３の電磁アクチュエータ１Ｃは、内側極歯３１を形成する四角柱状のインナーヨーク部３０ａ、外側極歯３２を形成するアウターヨーク部３０ｂ、及び両ヨーク部３０ａ，３０ｂの間の空間部３３とを有する一つのヨーク３０と、上記空間部３３内に収容されて上記インナーヨーク部３０ａを取囲む励磁コイル３４と、ラジアル方向に着磁された永久磁石３５とを有している。
【００２２】
上記アウターヨーク部３０ｂは、側面の一部が開放する不完全な四角形断面（断面コ字形）の筒状に形成されている。そして、その開放部に、レール３６と該レール３６上を移動するスライド部材３７とを有するリニアガイド機構が設置されている。
この第３の電磁アクチュエータ１Ｃでは、上記リニアガイド機構は、上記スライド部材３７の下面側中央部に上記レール３６に摺動自在に跨乗する凹溝部３７ａを設けて、レール３６の両側面とスライド部材３７の凹溝部３７ａの両溝壁との対向面にそれぞれ溝３８，３８を形成し、各溝３８，３８内に鋼球３９を回転自在に配設することにより構成されている。
【００２３】
上記磁石３５は、上記アウターヨーク部と同様に、側面の一部が開放する不完全な四角形断面（断面コ字形）の筒状に形成されていて、その開放部が上記スライド部材３７の上面側に固定されている。
【００２４】
上記構成を有する第３の電磁アクチュエータ１Ｃは、基本的に第１の電磁アクチュエータ１Ａと同等の作用、効果を得ることができるが、磁石３５がリニアガイド機構によりガイドされるため、上記励磁コイル３４に通電した場合には、よりスムーズな移動が可能である。
【００２５】
上記第３の電磁アクチュエータ１Ｃにおいては、インナーヨーク部３０ａを四角柱状とし、アウターヨーク部３０ｂ及び磁石３５を、側面の一部が開放する不完全な四角形断面の筒状としているが、インナーヨーク部は円柱状やその他の角柱状としてもよく、アウターヨーク部３０ｂ及び磁石３５は、側面の一部が開放するものであれば、不完全な各種多角形断面あるいは円形断面の筒状としてもよい。
【００２６】
図６は、図１に示す第１の電磁アクチュエータ１Ａを具体化した実施例のうちの一つを示すものである。
この第４の電磁アクチュエータ１Ｄは、１つのヨーク４０と、ボビン４４ａに巻線４４ｂを捲回することにより構成した励磁コイル４４と、上記ヨーク４０の一端側に取付けられて該ヨーク４０と共にケーシングを構成する非磁性材料からなるカバー４６と、該ケーシング内に配設され、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁された円筒状の永久磁石４５と、該永久磁石４５が取付けられた磁石ホルダー４７と、先端側がケーシングの外部に導出された出力用のシャフト４８とを備えている。
【００２７】
上記ヨーク４０は、内側極歯４１を形成する円柱状のインナーヨーク部４０ａと、このインナーヨーク部４０ａのまわりに同心状に位置して外側極歯４２を形成するアウターヨーク部４０ｂと、これら両ヨーク部４０ａ，４０ｂをそれぞれの基端側で連結する、ケーシングのエンドカバーの機能を有する基部４０ｃとを一体に有している。上記両ヨーク部４０ａ，４０ｂの間の位置には、環状の空間部４３が形成されていて、この空間部４３に上記励磁コイル４４が収容されている。そして、インナーヨーク部４０ａ及びアウターヨーク部４０ｂのうち、上記空間部４３に上記励磁コイル４４より突出した部分をそれぞれ内側極歯４１及び外側極歯４２としている。
【００２８】
上記カバー４６は、その一端側に、後述する磁石室４９を構成する中空部を有しており、その中空部の開口端側が上記外側極歯４２の外周面の先端側に嵌合している。したがって、ケーシングは、このカバー４６と、上記ヨーク４０のアウターヨーク部４０ｂ及び基部４０ｃとで構成されることとなる。
また、このカバー４６は、上記シャフト４８の先端側を上記中空部側からケーシングの外部に導出するための貫通孔４６ａを備えている。
【００２９】
上記ケーシング内には、上記永久磁石４５が取付けられた磁石ホルダー４７を移動自在に収容する磁石室４９が形成されていて、該磁石室４９の中央部には、上記シャフト４８が、ケーシングの軸線方向に前後動自在に配設されている。
上記磁石ホルダーは４７は、上記永久磁石４５から生じる推力を上記シャフト４８に伝達して駆動させるもので、該シャフト４８の基端側に、一緒に変位できるように固定されている。
また、この磁石ホルダー４７は、上記インナーヨーク部４０ａの先端側を覆うような断面凹状に形成されていて、永久磁石４５がヨーク４０側の移動端に近接した場合には、インナーヨーク部４０ａの外周面に接触しないように構成されている。なお、上記永久磁石４５は、この磁石ホルダー４７の外周面側に嵌着されている。
【００３０】
上記構成を有する第４の電磁アクチュエータ１Ｄは、上記シャフト４８の先端側を目的物に連結して該目的物の搬送等に使用される。
図３に示すようにシャフト４８が右側端にある状態において、励磁コイル４４に通電して、内側及び外側極歯４１，４２に上記永久磁石４５の内周側及び外周側の磁極と相反する磁極が発生する方向に電流を流すと、両極歯４１，４２に発生した磁極と永久磁石４５の磁極との間に反発力が発生し、永久磁石４５に両極歯４１，４２間の空間から脱出する方向の推力が発生するため、シャフト４８は左側端まで前進する。
【００３１】
また、上記永久磁石４５が前進端にある状態で上記励磁コイルに逆方向の電流を流すと、両極歯４１，４２には上述した場合と逆の磁極が発生するため、永久磁石４５は両極歯４１，４２との相互の磁気吸着力によって、ヨーク４０側に吸引され、これによりシャフト４８及び永久磁石４５は復帰端（右側端）に速やかに後退する。なお、シャフト４８や永久磁石４５、磁石ホルダー４７の重量や、永久磁石４５の磁力等によっては、励磁コイル４４の通電を解除しても、永久磁石４５の磁力のみによりシャフト４８の復帰動作を行う場合がある。
【００３２】
なお、上記第４の電磁アクチュエータ１Ｄにおいては、磁極をラジアル方向に着磁した永久磁石４５を用いているため、シャフト４８、磁石ホルダー４７及び永久磁石４５を含む可動部分に働く横荷重が小さく、そのため、カバー４６の貫通孔４６ａに設けられた、シャフト４８を支持する軸受４６ｂも簡単な構成のものでよく、コストの低減、小さい横荷重に起因する耐久性の向上を期待することができる。
【００３３】
図７は、図１に示す第１の電磁アクチュエータ１Ａを具体化した、上述の第４の電磁アクチュエータとは異なる実施例を示すものである。
上記第４のアクチュエータ１Ｄはヨークを１つ備えた構成のものであったが、以下に述べる第５の電磁アクチュエータ１Ｅは、ヨークを２つ備えたものである。
【００３４】
即ち、この第５の電磁アクチュエータ１Ｅは、一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂを備え、ボビン６３Ａ，６３Ｂに巻線６４Ａ，６４Ｂを捲回することにより構成した励磁コイル５４Ａ，５４Ｂと、上記一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂをそれらの内側及び外側極歯５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ同士が対向する向きで連結する、ケーシングの一部を構成する筒状のスリーブ５６と、該ケーシング内に配設され、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁された円筒状の永久磁石５５と、該永久磁石５５を保持する磁石ホルダー５７と、ケーシングの軸線方向に前後動自在なるように配設された、上記一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂを貫通する出力用のシャフト５８とを有している。
【００３５】
上記一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂは、基本的に相互に同形のもので、いずれも、内側極歯５１Ａ，５１Ｂを形成する円柱状のインナーヨーク部５０Ａａ，５０Ｂａと、各インナーヨーク部５０Ａａ，５０Ｂａのまわりに同心状に位置して外側極歯５２Ａ，５２Ｂを形成するアウターヨーク部５０Ａｂ，５０Ｂｂと、アウター部５０Ａａ，５０Ｂａとインナーヨーク部５０Ａｂ，５０Ｂｂとを基端側で連結する、ケーシングのカバーの機能を有する基部５０Ａｃ，５０Ｂｃとを一体に有している。上記各ヨーク５０Ａ，５０Ｂはそれぞれの両ヨーク部の間の位置に、環状の空間部５３Ａ，５３Ｂが形成され、これらの各空間部５３Ａ，５３Ｂに、上記励磁コイル５４Ａ，５４Ｂがそれぞれ収容されている。
そして、アウター部５０Ａａ，５０Ｂａ及びインナーヨーク部５０Ａｂ，５０Ｂｂのうち、上記空間部５３Ａ，５３Ｂに上記励磁コイル５４Ａ，５４Ｂから突出した部分をそれぞれ内側極歯５１Ａ，５１Ｂ及び外側極歯５２Ａ，５２Ｂとしている。
また、上記各ヨーク５０Ａ，５０Ｂの軸線方向の中央には、インナーヨーク部５０Ａａ，５０Ｂａ及び基部５０Ａｃ，５０Ｂｃを貫通する貫通孔６１Ａ，６１Ｂが設けられていて、上記シャフト５８を挿通させている。さらに、これら貫通孔６１Ａ，６１Ｂにおける基部６０Ａ，６０Ｂ側には、シャフト５８を前後動摺動自在に支持する軸受６２Ａ，６２Ｂが取付けられている。
【００３６】
上記スリーブ５６は、その左右両端側の開口が、上記ヨーク５０Ａ，５０Ｂの各５０Ａｂ，５０Ｂｂの先端側に嵌合している。したがって、ケーシングは、このスリーブ５６と、一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂのアウターヨーク部５０Ａｂ，５０Ｂｂ及び基部５０Ａｃ，５０Ｂｃとで構成されることとなる。
【００３７】
上記ケーシング内には、上記永久磁石５５が取付けられた磁石ホルダー５７を移動自在に収容する磁石室５９が形成されていて、該磁石室５９の中央部には、上記シャフト５８が、ケーシングの軸線方向に前後動自在に配設されている。
上記磁石ホルダー５７は、上記インナーヨーク部５０Ａａ，５０Ｂａの両方の先端側を覆うよう形状に形成されたもので、シャフト５８の中間付近に該シャフト５８と一体に変位できるように固定され、永久磁石５５が各ヨーク５０Ａ，５０Ｂ側の移動端に近接した場合には、その移動端側のインナーヨーク部５０Ａａ，５０Ｂａの先端側外周面に接触しない状態で覆うように構成されている。
なお、上記永久磁石５５は、この磁石ホルダー５７の外周面側の中央に位置不動に固定されている。
【００３８】
上記構成を有する第５の電磁アクチュエータ１Ｅは、上記シャフト５８の先端側（この実施例においては左側端）を目的物に連結して該目的物の搬送等に使用される。
図７に示すように永久磁石５５が右側に位置するヨーク５０Ｂ側の移動端にありシャフト５８が復帰端側にある状態において、左側の位置するヨーク５０Ａに取付けられた励磁コイル５４Ａに通電して、その内側及び外側極歯５１Ａ，５２Ａに上記永久磁石５５の内周側及び外周側の磁極と引き合う磁極が発生する方向に電流を流すと、両極歯５１Ａ，５２Ａに発生した磁極と永久磁石５５の磁極との間に吸引力が発生する、一方、右側の位置するヨーク５０Ｂに取付けられた励磁コイル５４Ｂに通電して、その内側及び外側極歯５１Ｂ，５２Ｂに上記永久磁石５５の内周側及び外周側の磁極と相反する磁極が発生する方向に電流を流すと、両極歯５１Ｂ，５２Ｂに発生した磁極と永久磁石５５の磁極との間に反発力が発生する。
これにより、永久磁石５５が、右側のヨーク５０Ｂ側から左側のヨーク５０Ａ側に移動する方向の推力が発生し、シャフト５８は左側端まで前進する。
【００３９】
また、上記永久磁石５５が前進端にある状態で各励磁コイル５４Ａ，５４Ｂのそれぞれに上述の場合と逆方向の電流を流すと、各ヨークの極歯には、上述した場合と逆の磁極が発生するため、永久磁石５５は右側のヨーク５０Ｂ側に吸引され、これによりシャフト５８及び永久磁石５５は復帰端（右側端）に速やかに後退する。
なお、シャフト５８や永久磁石５５、磁石ホルダー５７の重量や、永久磁石の磁力等によっては、各励磁コイル５４Ａ，５４Ｂの通電を解除すると、永久磁石５５の磁力により、現在の位置において最も近い方のヨーク側に向かってシャフト５８を移動させる場合がある。
【００４０】
上記構成を有する第５の電磁アクチュエータ１Ｅにおいては、上述した第３の電磁アクチュエータ１Ｅのような、ヨーク及び励磁コイルをケーシングの片方だけに有するタイプのものに比べて、特別に励磁コイルの巻数を増やしたり永久磁石の磁力を強くしなくても、大きな推力を得ることが容易であり、また電気的な応答性も良い。
【００４１】
上述した第５の電磁アクチュエータ１Ｅにおいては、一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂを同形のものを用いているが、内側及び外側極歯の長さや肉厚等を相違させて、一対のヨークの間で永久磁石５５との磁気吸着力や反発力を調整するようにしてもよい。
【００４２】
なお、上述した上記第４及び第５の電磁アクチュエータ１Ｄ，１Ｅにおいては、インナーヨーク部を四角柱その他の角柱状としたり、アウターヨーク部を各種多角形断面の筒状とし、磁石をいずれかのヨーク部の形状に適応させることが望ましいことは、上記第１の電磁アクチュエータ１Ａの場合と同じである。
【００４３】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明の電磁アクチュエータによれば、ヨークを、内側極歯を形成する円柱状のインナーヨーク部と、該インナーヨーク部のまわりに同心状に位置して外側極歯を形成するアウターヨーク部と、これら両ヨーク部の間に位置する環状の空間部とを有する構成とし、該空間部内に励磁コイルを配設すると共に、永久磁石を上記ヨークにおける外側極歯と内側極歯との間の位置に同心状かつ該ヨークの軸線方向に変位自在なるように配設したことにより、励磁コイルが永久磁石の移動方向上に位置することとなるため、励磁コイルをその巻数を増やして外径を大きくしたり、あるいは永久磁石の外径をある程度大きくしても、アクチュエータ全体の太さが大きくなることを抑えることができ、これにより、十分な推力を確保しながらも、電磁アクチュエータ全体の小形化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の磁石可動型電磁アクチュエータの構成を原理的に示す断面図である。
【図２】図１とは異なる実施例を示す横断面図である。
【図３】本発明に係る第２の磁石可動型電磁アクチュエータの構成を原理的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る第３の磁石可動型電磁アクチュエータの構成を原理的に示す横断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図１の電磁アクチュエータを具体化した実施例である第４の電磁アクチュエータを示す断面図である。
【図７】図６とは異なる実施例である第５の電磁アクチュエータのを示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ電磁アクチュエータ
１０，２０，３０，４０，５０Ａ，５０Ｂヨーク
１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０Ａａ，５０Ｂａインナーヨーク部
１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ，４０ａ，５０Ａｂ，５０Ｂｂアウターヨーク部
１１，２１，３１，４１，５１Ａ，５１Ｂ内側極歯
１２，２２，３２，４２，５２Ａ，５２Ｂ外側極歯
１３，２３，３３，４３，５３Ａ，５３Ｂ空間部
１４，２４，３４，４４，５４Ａ，５４Ｂ励磁コイル
１５，２５，３５，４５，５５磁石
３６レール
３７スライド部材
４６ケース
４７，５７磁石ホルダー
４８，５８シャフト
４９，５９磁石室
５６スリーブ

Claims

内側極歯を形成する柱状のインナーヨーク部と、このインナーヨーク部の外側に該インナーヨーク部の外周の少なくとも一部を取囲むように位置して外側極歯を形成するアウターヨーク部と、これら両ヨーク部の間の筒状の空間部とを有する少なくとも一つのヨーク；
上記ヨークの空間部内に収容されて上記インナーヨーク部の周りを取囲む環状の励磁コイル；
上記空間部においてインナーヨーク部とアウターヨーク部との間に配設可能な形状及び大きさを有すると共に、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁され、上記外側極歯と内側極歯との間の空間部に上記励磁コイルと同心状かつ該ヨークの軸線方向に変位自在なるように配設された永久磁石；
を備えたことを特徴とする磁石可動型電磁アクチュエータ。
請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、上記アウターヨーク部と永久磁石とがそれぞれ、円形または多角形断面の筒状をしているもの。
請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、上記アウターヨーク部と永久磁石とがそれぞれ、側面の一部が開放する不完全筒状をしているもの。
請求項２に記載の電磁アクチュエータにおいて、この電磁アクチュエータが、上記アウターヨーク部の先端に取付けられて、上記ヨークと共にケーシングを構成するカバーと、該ケーシング内に形成された磁石室と、該磁石室内に移動自在に配設されて上記永久磁石を保持する磁石ホルダーと、上記磁石室の中央部にケーシングの軸線方向に前後動自在なるように配設され、基端側が該磁石ホルダーと結合されていると共に、先端側が上記カバーを貫通してケーシング外に導出された出力用のシャフトとを有しているもの。
請求項２に記載の電磁アクチュエータにおいて、上記ヨークの一対と、これらのヨークをそれらの内側及び外側極歯同士が対向する向きで連結してケーシングを構成する筒状のスリーブと、該ケーシングの内部に形成された磁石室と、該磁石室内に移動自在に配設されて上記永久磁石を保持する磁石ホルダーと、上記磁石室の中央部にケーシングの軸線方向に前後動自在なるように配設され、上記磁石ホルダーと結合されていると共に、上記一対のヨークを貫通してケーシング外に導出された出力用のシャフトとを有しているもの。
請求項３に記載の電磁アクチュエータにおいて、上記アウターヨーク部の側面の開放部に、レールとこのレール上を移動するスライド部材とからなるリニアガイド機構を設置し、上記スライド部材に上記永久磁石を取付けているもの。