JP4457598B2 - リニアアクチュエータ - Google Patents
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「リニア振動アクチュエータの分類と研究開発の現状」、電気学会リニアドライブ研究会、平成9年1月20日、第41頁〜第46頁 「3次元磁気回路を採用したレシプロモータの開発と応用」、月刊フードケミカル、2003年7月号、第65頁〜第69頁
すなわち、本発明の請求項1記載のリニアアクチュエータは、固定子と、少なくとも一部に鉄部材を有し前記固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、前記固定子に前記可動子を挟んだ状態で離間して設けられた一対の永久磁石と、前記固定子に設けられたコイルとを備え、
前記一対の永久磁石は、一方の永久磁石が前記往復動方向の一方に、他方の永久磁石が前記往復動方向の他方にそれぞれ寄せて配置され、かつ双方の永久磁石は、前記鉄部材に対向させる磁極を同じくしていることを特徴としている。
電流がコイルにある方向に向けて流れた状態では、磁束は往復動方向の一方に可動子を付勢する力を発生し、電流がコイルに逆方向に向けて流れた状態では、磁束は往復動の他方に可動子を付勢する力を発生する。したがって、コイルに流れる電流の向きを交互に切り換えることにより、可動子を往復動させることが可能である。
前記第1の永久磁石は、前記鉄部材に対向させる磁極をすべて同じくして前記往復動方向の一方に寄せて配置され、前記第2の永久磁石は、前記鉄部材に対向させる磁極をすべて前記第1の永久磁石と同じくし、前記往復動方向の他方に寄せて配置されていることを特徴としている。
電流がコイルにある方向に向けて流れた状態では、磁束は可動子を往復動方向の一方に付勢する力を発生し、電流がコイルに逆方向に向けて流れた状態では、磁束は可動子を往復動の他方に付勢する力を発生する。したがって、コイルに流れる電流の向きを交互に切り換えることにより、可動子を往復動させることが可能である。
本実施形態のリニアアクチュエータ11は、ヨーク(固定子)12と、ヨーク12の内側に往復動可能に設けられた可動子13と、ヨーク12に固定された一対の永久磁石14,15と、ヨーク12に固定された二つのコイル16とを備えている。
なお、ヨーク12には、可動子13の内側に延出する形状のバックヨークは設けられていない。
まず、図3に示すように、一方(図3では左側)のコイル16に、その可動子13側に貫通穴21の貫通方向の一方(図3を手前から奥に貫く方向)に流れるように電流を流すと、その内側のコイル巻回部28に可動子13の軸方向に直交する向き(図3では下向き)の起磁力が生じる。この方向に起磁力が生じると、この一方のコイル16側には、永久磁石14によって、ヨーク12、永久磁石14、可動子13、可動子13を挟んで永久磁石14に対向するヨーク12を順に巡る磁束ループ(図3の左側の二点鎖線)が形成される。
これと同時に、他方(図3の右側)のコイル16に、その可動子13側に貫通穴21の貫通方向の他方(図3を奥から手前に貫く方向)に流れるように電流を流すと、その内側のコイル巻回部28に可動子13の軸方向に直交する向き(図3では下向き)の起磁力が生じる。この方向に起磁力が生じると、この他方のコイル16側には、永久磁石14によって、ヨーク12、永久磁石14、可動子13、可動子13を挟んで永久磁石14に対向するヨーク12を順に巡る磁束ループ(図3の右側の二点鎖線)が形成される。
その一方で、永久磁石15によって励起された起磁力f3は、可動子13の往復動方向の他方(永久磁石15が設けられた部分、図4では右側)において上方向に作用する。この部分では、2つのf1,f3が相反する方向に作用するために磁束密度が低められてしまう。
その結果、上記の磁束ループは可動子13の往復動方向の一方に集中して形成されることになり、可動子13には往復動方向の一方(図4の左方向)に向けて力Fが作用する。可動子13は、この力Fに付勢されて往復動方向の一方に移動する。
これと同時に、他方(図5では右側)のコイル16に、その可動子13側に貫通穴21の貫通方向の一方(図5を手前から奥に貫く方向)に流れるように電流を流すと、その内側のコイル巻回部28に可動子13の軸方向に直交する向き(図5では上向き)の起磁力が生じる。この方向に起磁力が生じると、この他方のコイル16側にも、永久磁石15によって、ヨーク12、永久磁石15、可動子13、ヨーク12を順に巡る磁束ループ(図5では右側の二点鎖線)が形成される。
その一方で、永久磁石14によって励起された起磁力r3は、可動子13の往復動方向の一方(永久磁石14が設けられた部分、図6では左側)において下方向に作用する。この部分では、2つの起磁力r1,r3が相反する方向に作用するために磁束密度が低められてしまう。
その結果、上記の磁束ループは可動子13の往復動方向の他方に集中して形成されることになり、可動子13には往復動方向の他方(図6では右方向)に向けて力Rが作用する。可動子13は、この力Rに付勢されて往復動方向の他方に移動する。
可動子13にバネを組み込んだり、外部に置かれたバネとの併用で共振させて使用されるのが一般的であるが、勿論、このまま使用することも可能である。
可動子13に位置、速度等を検出するセンサを設け、閉ループ制御を行うことで速度や位置の制御が可能なリニアサーボアクチュエータとして利用できる。
本実施形態のリニアアクチュエータ51は、ヨーク(固定子)52と、このヨーク52の内側に往復動可能に設けられた可動子53と、ヨーク52に固定された4つの永久磁石(第1の永久磁石)54と、同じヨーク52に固定された4つの永久磁石(第2の永久磁石)55と、ヨーク52に固定された8つのコイル58とを備えている。
なお、ヨーク52は、図示は略すが、第1実施形態と同様に、上記八カ所の凹部63および凸部64を有する形状に薄板状の鋼板をプレスで打ち抜いて基部材を形成し、この基部材を貫通穴61の貫通方向に複数、位置を合わせながらを積層させつつ接合させた積層鋼板からなっている。
また、このヨーク52には、可動子53の内側に延出する形状のバックヨークは設けられていない。
まず、各コイル58に、可動子53側から見て時計回りに電流を流すと、図9に示すように、各コイル58の内側の凸部64に可動子53の軸方向に直交する向き(図8では可動子53を中心とする周方向)の起磁力が生じる。この方向に起磁力が生じると、隣り合うコイル58,58間には、永久磁石54によって、ヨーク52、永久磁石54、可動子53、永久磁石54と隣り合う凸部64を順に巡る磁束ループ(図9の二点鎖線)が形成される。
その一方で、永久磁石55によって励起された起磁力f3は、可動子53の往復動方向の他方(永久磁石55が設けられた部分)において起磁力f1とは逆の方向に作用する。この部分では、2つのf1,f3が相反する方向に作用するために磁束密度が低められてしまう。
その結果、上記の磁束ループは可動子53の往復動方向の一方(図10では左側)に集中して形成されることになり、可動子53には往復動方向の一方(図10では左方向)に向けて力Fが作用する。可動子53は、この力Fに付勢されて往復動方向の一方に移動する。
その一方で、永久磁石54によって励起された起磁力r3は、可動子53の往復動方向の一方(永久磁石54が設けられた部分)において起磁力r1とは逆の方向に作用する。この部分では、2つのr1,r3が相反する方向に作用するために磁束密度が低められてしまう。
その結果、上記の磁束ループは可動子53の往復動方向の他方(図12では右側)に集中して形成されることになり、可動子53には往復動方向の他方(図12では右方向)に向けて力Rが作用する。可動子53は、この力Rに付勢されて往復動方向の他方に移動する。
12 ヨーク(固定子)
13 可動子
14,15 永久磁石(一対の永久磁石)
16 コイル
Claims (2)
- 固定子と、
少なくとも一部に鉄部材を有し前記固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、
前記固定子に前記可動子を挟んだ状態で離間して設けられた一対の永久磁石と、
前記固定子に設けられたコイルとを備え、
前記一対の永久磁石は、一方の永久磁石が前記往復動方向の一方に、他方の永久磁石が前記往復動方向の他方にそれぞれ寄せて配置され、
かつ双方の永久磁石は、前記鉄部材に対向させる磁極を同じくしていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 - 固定子と、
少なくとも一部に鉄部材を有し前記固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、
前記固定子に前記可動子を取り囲むようにして等間隔に配置された偶数個の第1の永久磁石と、
等間隔に離間する前記第1の永久磁石の間にひとつずつ配置された同数個の第2の永久磁石と、
前記固定子に設けられたコイルとを備え、
前記第1の永久磁石は、前記鉄部材に対向させる磁極をすべて同じくして前記往復動方向の一方に寄せて配置され、
前記第2の永久磁石は、前記鉄部材に対向させる磁極をすべて前記第1の永久磁石と同じくし、前記往復動方向の他方に寄せて配置されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
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