JP4610884B2 - Linear actuator - Google Patents

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Description

本発明は、固定子と、それに対向して軸方向に直線的に往復移動する可動子との協働作用により発電機や電動機を構成するリニア型アクチュエータに関する。   The present invention relates to a linear actuator that constitutes a generator or an electric motor by the cooperative action of a stator and a movable element that linearly reciprocates in the axial direction facing the stator.

リニア型アクチュエータの代表的な技術としていわゆるリニア発電機が知られている。このリニア発電機の従来技術として、運動方向に直交する方向に着磁された永久磁石を可動子とし、この可動子を挟んで両側に固定子を備え、可動子を通る磁束の方向を可動子の運動方向に直交するようにした構成が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
実公平7−27825号公報(請求項1および図1)
A so-called linear generator is known as a typical technique of a linear actuator. As a conventional technique of this linear generator, a permanent magnet magnetized in a direction orthogonal to the direction of motion is used as a mover, and a stator is provided on both sides of the mover, and the direction of magnetic flux passing through the mover is indicated by a mover. A configuration is known that is orthogonal to the direction of motion of (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Utility Model Publication No. 7-27825 (Claim 1 and FIG. 1)

しかし従来の発電機は、所定の能力を出力するためには、相当量の永久磁石が必要であり、永久磁石として利用されるネオジウム系磁石は、高価であり、また重量にも影響する。
従って、所定の能力を維持した上で、用いる永久磁石の量を低減することが、低コスト化および軽量化の上でも望ましい。
However, a conventional generator requires a considerable amount of permanent magnets in order to output a predetermined capacity, and a neodymium magnet used as a permanent magnet is expensive and affects the weight.
Therefore, it is desirable to reduce the amount of permanent magnets used while maintaining a predetermined capacity in terms of cost reduction and weight reduction.

そこで本発明は、所定の能力を維持した上で、用いる永久磁石の量を低減することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to reduce the amount of permanent magnets used while maintaining a predetermined capacity.

請求項1記載の本発明のリニア型アクチュエータは、円筒状に形成されたインナーヨークと円筒状に形成されたアウターヨークからなるヨーク部と、前記インナーヨークと前記アウターヨークの間に同心円上に配置される永久磁石とを有し、前記インナーヨーク又は前記アウターヨークにコイルが巻回され、前記コイルが巻回された一方のヨークには他方のヨークとの間で磁路を形成するティース部を備え、一方の前記ヨークは鉄心に対して一対だけのティース部が形成され、一対の前記ティース部の間には空隙が形成され、前記永久磁石および一方の前記ヨークのいずれか一方が可動子、他方が固定子となり、前記永久磁石と一方の前記ヨークとが相対的に円筒の軸方向に移動するリニア型アクチュエータであって、前記永久磁石の端部には、磁気抵抗領域を介してそれぞれ補助ヨークを設け、前記永久磁石を一方の前記ティース部と前記空隙に対向させたときに、他方の前記ティース部が他方の前記補助ヨークに対向し、前記永久磁石から放射される磁束が、一方の前記ティース部から前記鉄心内に進行し、前記鉄心に沿った磁路を形成し、他方の前記ティース部から他方の前記補助ヨークに進行し、前記永久磁石に帰還することで、前記コイルに鎖交する磁束の変化で電圧を誘起し、前記永久磁石を、他方の前記ティース部と前記空隙に対向させたときに、一方の前記ティース部が一方の前記補助ヨークに対向し、前記永久磁石から放射される磁束が、他方の前記ティース部から前記鉄心内に進行し、前記鉄心に沿った磁路を形成し、一方の前記ティース部から一方の前記補助ヨークに進行し、前記永久磁石に帰還することで、前記コイルに鎖交する磁束の変化で電圧を誘起することを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記磁気抵抗領域を気体空間で構成したことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記磁気抵抗領域を樹脂材で構成したことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記磁気抵抗領域を前記永久磁石とは磁極の向きが異なる永久磁石で構成したことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記ティース部の前記永久磁石に対向する面における前記軸方向の長さをht、前記補助ヨークの前記軸方向の長さをhyとしたとき、hyを0.25ht以上としたことを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、前記狭幅部における前記軸方向の長さをha、前記補助ヨークの前記軸方向の長さをhyとしたとき、hyを0.75ha以上としたことを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記補助ヨークの前記軸に垂直な方向の長さをwy、前記永久磁石の前記軸に垂直な方向の長さをwmとしたとき、wyを0.93wm以上としたことを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、前記永久磁石の前記軸方向の長さをhm、前記広幅部の前記永久磁石に対向する面の前記軸方向の長さをht、前記空隙の前記軸方向の長さをsltとしたとき、hmが0.87(ht+slt)以上としたことを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、前記広幅部の前記永久磁石に対向する面の前記軸方向の長さをht、前記軸方向の移動ストロークの長さをstrkとしたとき、htを0.40strk以上1.14strk以下としたことを特徴とする。
請求項10記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、一対の前記補助ヨークの前記永久磁石に面した面同士の間隔をhg、前記空隙の前記軸方向の長さをslt、前記広幅部の前記永久磁石に対向する面の前記軸方向の長さをhtとしたとき、hgを0.85(slt+2ht)以上1.19(slt+2ht)以下としたことを特徴とする。
請求項11記載の本発明は、請求項1に記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、前記永久磁石の前記軸方向の長さをhm、前記空隙の前記軸方向の長さをslt、前記広幅部の前記永久磁石に対向する面の前記軸方向の長さをht、一対の前記補助ヨークの前記永久磁石に面した面同士の間隔をhgとしたとき、hm=slt+htとし、hg=slt+2htとしたことを特徴とする。
請求項12記載の本発明は、請求項1から請求項11のいずれかに記載のリニア型アクチュエータにおいて、前記永久磁石と他方の前記ヨークとを連結して可動子としたことを特徴とする。
請求項13記載の本発明は、請求項12に記載のリニア型アクチュエータにおいて、他方の前記ヨークをアウターヨークとし、一方の前記ヨークをインナーヨークとしたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a linear actuator according to the present invention is disposed on a concentric circle between an inner yoke formed in a cylindrical shape and an outer yoke formed in a cylindrical shape, and between the inner yoke and the outer yoke. and a permanent magnet that is, the coil is wound in the inner yoke or said outer yoke, lutein Isu to form a magnetic path between the other yoke on one yoke the coil is wound comprising a part, the teeth of only the pair for one of the yoke core is formed, between the pair of teeth are voids formed, one of the yoke of the permanent magnet and hand one mover, the other is a stator, the said yoke of the permanent magnet and the hand is a linear actuator for moving in the axial direction relatively cylindrical, both ends of the permanent magnet Respectively an auxiliary yoke through the magnetic resistance region, said permanent magnet when made to face the gap between one of the teeth, the teeth of the other faces the other of the auxiliary yoke, the permanent Magnetic flux radiated from the magnet travels from one of the tooth portions into the iron core, forms a magnetic path along the iron core, travels from the other tooth portion to the other auxiliary yoke, and the permanent magnet When the permanent magnet is opposed to the other tooth portion and the air gap when one of the teeth portions is one of the above-described ones, a voltage is induced by a change in magnetic flux interlinked with the coil. A magnetic flux radiated from the permanent magnet, facing the auxiliary yoke, travels from the other tooth portion into the iron core, forms a magnetic path along the iron core, and from one tooth portion to the other one Proceeds to aid the yoke, by returning to the permanent magnet, characterized in that it induces a voltage in the variation of the magnetic flux interlinked with the coil.
According to a second aspect of the present invention, in the linear actuator according to the first aspect, the magnetoresistive region is configured by a gas space.
A third aspect of the present invention is the linear actuator according to the first aspect, wherein the magnetoresistive region is made of a resin material.
According to a fourth aspect of the present invention, in the linear actuator according to the first aspect, the magnetoresistive region is formed of a permanent magnet having a magnetic pole direction different from that of the permanent magnet.
According to a fifth aspect of the present invention, in the linear actuator according to the first aspect, the axial length of the surface of the teeth portion facing the permanent magnet is ht, and the axial length of the auxiliary yoke is When the height is hy, the hy is 0.25 ht or more.
According to a sixth aspect of the invention, in the linear actuator according to claim 1, before Kite Isu unit consists narrow portion and which is connected with the wide portion which is formed across the gap between the wide portion When the length of the narrow portion in the axial direction is ha and the length of the auxiliary yoke in the axial direction is hy, hy is set to 0.75 ha or more.
According to a seventh aspect of the present invention, in the linear actuator according to the first aspect, the length of the auxiliary yoke in the direction perpendicular to the axis is wy, and the length of the permanent magnet in the direction perpendicular to the axis is set. When wm is set, wy is set to 0.93 wm or more.
The present invention of claim 8, wherein, in the linear actuator according to claim 1, before Kite Isu unit consists narrow portion and which is connected with the wide portion which is formed across the gap between the wide portion , When the axial length of the permanent magnet is hm, the axial length of the surface of the wide portion facing the permanent magnet is ht, and the axial length of the gap is slt, It is characterized in that hm is 0.87 (ht + slt) or more.
The present invention of claim 9, wherein, in the linear actuator according to claim 1, before Kite Isu unit consists narrow portion and which is connected with the wide portion which is formed across the gap between the wide portion When the axial length of the surface of the wide portion facing the permanent magnet is ht and the length of the axial movement stroke is strk, ht is 0.40 strk or more and 1.14 strk or less. It is characterized by.
The present invention of claim 10, wherein, in the linear actuator according to claim 1, before Kite Isu unit consists narrow portion and which is connected with the wide portion which is formed across the gap between the wide portion The distance between the surfaces of the pair of auxiliary yokes facing the permanent magnet is hg, the length of the gap in the axial direction is slt, and the length of the surface of the wide portion facing the permanent magnet is in the axial direction. Where hg is 0.85 (slt + 2ht) or more and 1.19 (slt + 2ht) or less.
The present invention of claim 11, wherein, in the linear actuator according to claim 1, before Kite Isu unit consists narrow portion and which is connected with the wide portion which is formed across the gap between the wide portion , The axial length of the permanent magnet is hm, the axial length of the gap is slt, the axial length of the surface of the wide portion facing the permanent magnet is ht, and the pair of the permanent magnets When the distance between the surfaces of the auxiliary yoke facing the permanent magnet is hg, hm = slt + ht and hg = slt + 2ht.
The present invention of claim 12, wherein, in the linear actuator according to any one of claims 1 to claim 11, characterized in that the movable element by connecting the yoke of the permanent magnet and the other side .
The present invention of claim 13, wherein the Te linear actuator smell of claim 12, and the yoke of the outer yoke other hand, characterized in that the yoke of the hand and the inner yoke.

本発明によれば、補助ヨークによって効率が向上し、所定の能力を維持した上で、用いる永久磁石の量を低減することができる。
また、永久磁石とアウターヨークとを連結して可動子とすることで、可動子と固定子とのエアギャップを1つにすることにより、アクチュエータを小型化することができる。
According to the present invention, the efficiency is improved by the auxiliary yoke, and the amount of permanent magnets to be used can be reduced while maintaining a predetermined capacity.
Further, by connecting the permanent magnet and the outer yoke to form a mover, the actuator can be reduced in size by making the air gap between the mover and the stator one.

本発明の第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータは、永久磁石の端部には、磁気抵抗領域を介してそれぞれ補助ヨークを設け、永久磁石を一方のティース部と空隙に対向させたときに、他方のティース部が他方の補助ヨークに対向し、永久磁石から放射される磁束が、一方のティース部から鉄心内に進行し、鉄心に沿った磁路を形成し、他方のティース部から他方の補助ヨークに進行し、永久磁石に帰還することで、コイルに鎖交する磁束の変化で電圧を誘起し、永久磁石を、他方のティース部と空隙に対向させたときに、一方のティース部が一方の補助ヨークに対向し、永久磁石から放射される磁束が、他方のティース部から鉄心内に進行し、鉄心に沿った磁路を形成し、一方のティース部から一方の補助ヨークに進行し、永久磁石に帰還することで、コイルに鎖交する磁束の変化で電圧を誘起することにより、永久磁石から一方のヨークの磁路を通って放射される磁束を補助ヨークにより確実に捕捉することができるので、アクチュエータとして取り出される出力を大きくすることができる。従って補助ヨークによって効率が向上するので、所定の能力を維持した上で、用いる永久磁石の量を低減することができる。また、両端に補助ヨークを設けることで、更に効率が向上する。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、磁気抵抗領域を気体空間で構成したものであり、他の材料を設けることなく磁気抵抗領域を形成することで、軽量化を図ることができる。
本発明の第3の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、磁気抵抗領域を樹脂材で構成することで、永久磁石から補助ヨークへのもれ磁束を一層小さくすることができる。
本発明の第4の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、磁気抵抗領域を永久磁石とは磁極の向きが異なる永久磁石で構成したことにより、永久磁石から補助ヨークへのもれ磁束を更に小さくすることができる。
本発明の第5の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、ティース部の永久磁石に対向する面における軸方向の長さをht、補助ヨークの軸方向の長さをhyとしたとき、hyを0.25ht以上としたものである。本実施の形態によれば、補助ヨークで捕獲する磁束量を大きくすることができるので、アクチュエータとして取り出される出力を大きくすることができる。
本発明の第6の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、ティース部は、空隙を挟んで形成される広幅部と広幅部と連接した狭幅部とからなり、狭幅部における軸方向の長さをha、補助ヨークの軸方向の長さをhyとしたとき、hyを0.75ha以上としたものである。本実施の形態によれば、補助ヨークで捕獲する磁束量を大きくすることができるので、アクチュエータとして取り出される出力を大きくすることができる。
本発明の第7の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、補助ヨークの軸に垂直な方向の長さをwy、永久磁石の軸に垂直な方向の長さをwmとしたとき、wyを0.93wm以上としたものである。本実施の形態によれば、エアギャップでの距離を短くすることで、補助ヨークで捕獲する磁束量を大きくすることができるので、アクチュエータとして取り出される出力を大きくすることができる。
本発明の第8の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、ティース部は、空隙を挟んで形成される広幅部と広幅部と連接した狭幅部とからなり、永久磁石の軸方向の長さをhm、広幅部の永久磁石に対向する面の軸方向の長さをht、空隙の軸方向の長さをsltとしたとき、hmが0.87(ht+slt)以上としたものである。本実施の形態によれば、補助ヨークで捕獲する磁束量を大きくすることができるので、アクチュエータとして取り出される出力を大きくすることができる。
本発明の第9の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、ティース部は、空隙を挟んで形成される広幅部と広幅部と連接した狭幅部とからなり、広幅部の永久磁石に対向する面の軸方向の長さをht、軸方向の移動ストロークの長さをstrkとしたとき、htを0.40strk以上1.14strk以下としたものである。本実施の形態によれば、補助ヨークで捕獲する磁束量を極大にすることができるので、アクチュエータとして取り出される出力を大きくすることができる。
本発明の第10の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、ティース部は、空隙を挟んで形成される広幅部と広幅部と連接した狭幅部とからなり、一対の補助ヨークの永久磁石に面した面同士の間隔をhg、空隙の軸方向の長さをslt、広幅部の永久磁石に対向する面の軸方向の長さをhtとしたとき、hgを0.85(slt+2ht)以上1.19(slt+2ht)以下としたものである。本実施の形態によれば、補助ヨークで捕獲する磁束量を極大にすることができるので、アクチュエータとして取り出される出力を大きくすることができる。
本発明の第11の実施の形態は、第1の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、ティース部は、空隙を挟んで形成される広幅部と広幅部と連接した狭幅部とからなり、永久磁石の軸方向の長さをhm、空隙の軸方向の長さをslt、広幅部の永久磁石に対向する面の軸方向の長さをht、一対の補助ヨークの永久磁石に面した面同士の間隔をhgとしたとき、hm=slt+htとし、hg=slt+2htとしたものである。本実施の形態によれば、高価な永久磁石を小さくし、かつ、大きな出力を得る最適な条件を与えることができる。
本発明の第12の実施の形態は、第1から第11の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、永久磁石と他方のヨークとを連結して可動子としたものである。本実施の形態によれば、可動子と他方のヨークとのエアギャップをなくすことができるので、小型化できるとともに、安定した動作を確保することができる。
本発明の第13の実施の形態は、第12の実施の形態によるリニア型アクチュエータにおいて、他方のヨークをアウターヨークとし、一方のヨークをインナーヨークとしたものである。本実施の形態によれば、コイルをインナーヨーク側とすることで、軽量化を図ることができる。
Linear actuator according to the first embodiment of the present invention, both ends of the permanent magnet, respectively an auxiliary yoke through the magnetic resistance region, when made to face a permanent magnet in one of the teeth and the gap The other tooth portion faces the other auxiliary yoke, and the magnetic flux radiated from the permanent magnet travels from one tooth portion into the iron core, forms a magnetic path along the iron core, and from the other tooth portion. By proceeding to the other auxiliary yoke and returning to the permanent magnet, a voltage is induced by a change in the magnetic flux linked to the coil, and when the permanent magnet is opposed to the other teeth portion and the gap, The part faces one auxiliary yoke, and the magnetic flux radiated from the permanent magnet travels from the other tooth part into the iron core, forms a magnetic path along the iron core, and from one tooth part to one auxiliary yoke. Progress and permanent By returning to the stone, by inducing a voltage in the variation of the magnetic flux interlinking the coil, it can be reliably caught by one of flux auxiliary yoke emitted through the magnetic path of the yoke from the permanent magnet Therefore, the output taken out as an actuator can be increased. Therefore, since the efficiency is improved by the auxiliary yoke, the amount of permanent magnets used can be reduced while maintaining a predetermined capacity. Further, the efficiency is further improved by providing auxiliary yokes at both ends.
In the second embodiment of the present invention, in the linear actuator according to the first embodiment, the magnetoresistive region is configured by a gas space, and the magnetoresistive region is formed without providing other materials. Thus, the weight can be reduced.
In the linear actuator according to the first embodiment, the third embodiment of the present invention further reduces the leakage magnetic flux from the permanent magnet to the auxiliary yoke by configuring the magnetoresistive region with a resin material. Can do.
According to the fourth embodiment of the present invention, in the linear actuator according to the first embodiment, the magnetoresistive region is formed of a permanent magnet having a magnetic pole direction different from that of the permanent magnet, so that the permanent magnet is changed to the auxiliary yoke. The leakage magnetic flux can be further reduced.
According to the fifth embodiment of the present invention, in the linear actuator according to the first embodiment, the axial length of the surface of the teeth portion facing the permanent magnet is ht, and the axial length of the auxiliary yoke is the same. When hy is used, hy is 0.25 ht or more. According to this embodiment, since the amount of magnetic flux captured by the auxiliary yoke can be increased, the output taken out as the actuator can be increased.
Sixth embodiment of the present invention, Te linear actuator odor according to the first embodiment, Te Isu unit is composed of a narrow portion which is connected with the wide portion and the wide portion which is formed across the gap When the axial length of the narrow portion is ha and the axial length of the auxiliary yoke is hy, hy is 0.75 ha or more. According to this embodiment, since the amount of magnetic flux captured by the auxiliary yoke can be increased, the output taken out as the actuator can be increased.
In the seventh embodiment of the present invention, in the linear actuator according to the first embodiment, the length in the direction perpendicular to the axis of the auxiliary yoke is wy, and the length in the direction perpendicular to the axis of the permanent magnet is wm. , Wy is 0.93 wm or more. According to the present embodiment, since the amount of magnetic flux captured by the auxiliary yoke can be increased by shortening the distance in the air gap, the output taken out as the actuator can be increased.
Eighth embodiment of the present invention, Te linear actuator odor according to the first embodiment, Te Isu unit is composed of a narrow portion which is connected with the wide portion and the wide portion which is formed across the gap When the length of the permanent magnet in the axial direction is hm, the length of the surface of the wide portion facing the permanent magnet in the axial direction is ht, and the length of the gap in the axial direction is slt, hm is 0.87 (ht + slt ) That's it. According to this embodiment, since the amount of magnetic flux captured by the auxiliary yoke can be increased, the output taken out as the actuator can be increased.
Ninth embodiment of the present invention, Te linear actuator odor according to the first embodiment, Te Isu unit is composed of a narrow portion which is connected with the wide portion and the wide portion which is formed across the gap When the length in the axial direction of the surface of the wide portion facing the permanent magnet is ht and the length of the moving stroke in the axial direction is strk, ht is 0.40 strk or more and 1.14 strk or less. According to this embodiment, since the amount of magnetic flux captured by the auxiliary yoke can be maximized, the output taken out as the actuator can be increased.
Tenth embodiment of the present invention, Te linear actuator odor according to the first embodiment, Te Isu unit is composed of a narrow portion which is connected with the wide portion and the wide portion which is formed across the gap When the distance between the surfaces of the pair of auxiliary yokes facing the permanent magnet is hg, the axial length of the air gap is slt, and the axial length of the surface facing the permanent magnet of the wide portion is ht, hg Is 0.85 (slt + 2ht) or more and 1.19 (slt + 2ht) or less. According to this embodiment, since the amount of magnetic flux captured by the auxiliary yoke can be maximized, the output taken out as the actuator can be increased.
Eleventh embodiment of the present invention, Te linear actuator odor according to the first embodiment, Te Isu unit is composed of a narrow portion which is connected with the wide portion and the wide portion which is formed across the gap The axial length of the permanent magnet is hm, the axial length of the air gap is slt, the axial length of the surface facing the permanent magnet of the wide portion is ht, and the permanent magnet faces the permanent magnet of the pair of auxiliary yokes. When the distance between the surfaces is hg, hm = slt + ht and hg = slt + 2ht. According to the present embodiment, it is possible to provide an optimum condition for reducing the size of an expensive permanent magnet and obtaining a large output.
The twelfth embodiment of the present invention is a linear actuator according to any of the first to eleventh embodiments, wherein a permanent magnet and the other yoke are connected to form a mover. According to this embodiment, since the air gap between the mover and the other yoke can be eliminated, it is possible to reduce the size and to ensure stable operation.
In a thirteenth embodiment of the present invention, in the linear actuator according to the twelfth embodiment, the other yoke is an outer yoke and one yoke is an inner yoke. According to the present embodiment, the weight can be reduced by setting the coil on the inner yoke side.

以下本発明の実施例について図面とともに詳細に説明する。
図1は、本発明によるリニア型アクチュエータの実施例における片側の断面構成図である。本実施例のリニア型アクチュエータでは、円筒状に形成されたヨーク(アウターヨーク)11の一主面(内周面)の中央部に、円筒状に配置された永久磁石12が貼着されている。ヨーク11の両端部には、永久磁石12と空間(磁気抵抗領域)15を介して円筒状の補助ヨーク13、14が設けられている。なお、補助ヨーク13、14はいずれか一方を省略しても良い。ヨーク11、永久磁石12および補助ヨーク13、14により可動子10を構成しており、矢印で示した移動方向(軸方向)16に往復運動する。
可動子10に対向して円筒状に形成された固定子(インナーヨーク)20が同心円上に配置される。固定子20は、平面がコ字型あるいは環状の鉄片を筒状に配置した鉄心21に、コイル26が巻回されて構成されている。鉄心21はコ字型あるいは環状の狭幅部23と、狭幅部23の両端部に形成され広幅部24、25を有しており、広幅部24、25の間に空隙22が形成されている。なお、広幅部24、25と狭幅部23の一部によってティース部が構成される。広幅部24の表面241、広幅部25の表面251、および空隙22からなる面は、可動子10の永久磁石12の表面121、補助ヨーク13の表面131、および補助ヨーク14の表面141からなる面と対向している。
可動子10の磁気抵抗領域15は、永久磁石12からの磁束が補助ヨーク13、14に漏れるのを防ぐために高い磁気抵抗を有することが好ましい。具体的には気体による空間でよいが、所定の磁気抵抗を得るために永久磁石12と補助ヨーク13、14との空間長さをある程度確保する必要がある。なお、空間の代わりに樹脂材や永久磁石12とは磁極の向きが異なる永久磁石を介在させてもよい。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram on one side of an embodiment of a linear actuator according to the present invention. In the linear actuator of the present embodiment, a permanent magnet 12 arranged in a cylindrical shape is attached to a central portion of one main surface (inner peripheral surface) of a yoke (outer yoke) 11 formed in a cylindrical shape. . Cylindrical auxiliary yokes 13 and 14 are provided at both ends of the yoke 11 via a permanent magnet 12 and a space (magnetic resistance region) 15. One of the auxiliary yokes 13 and 14 may be omitted. The yoke 10, the permanent magnet 12, and the auxiliary yokes 13 and 14 constitute a mover 10, which reciprocates in a moving direction (axial direction) 16 indicated by an arrow.
A stator (inner yoke) 20 formed in a cylindrical shape facing the mover 10 is arranged on a concentric circle. The stator 20 is configured by winding a coil 26 around an iron core 21 in which iron pieces having a U-shaped or annular plane are arranged in a cylindrical shape. The iron core 21 has a U-shaped or annular narrow portion 23 and wide portions 24 and 25 formed at both ends of the narrow portion 23, and a gap 22 is formed between the wide portions 24 and 25. Yes. A teeth portion is constituted by the wide portions 24 and 25 and a part of the narrow portion 23. The surface composed of the surface 241 of the wide portion 24, the surface 251 of the wide portion 25, and the gap 22 is a surface composed of the surface 121 of the permanent magnet 12, the surface 131 of the auxiliary yoke 13, and the surface 141 of the auxiliary yoke 14. Is facing.
The magnetoresistive region 15 of the mover 10 preferably has a high magnetic resistance in order to prevent the magnetic flux from the permanent magnet 12 from leaking to the auxiliary yokes 13 and 14. Specifically, the space may be a gas space, but it is necessary to secure a certain space length between the permanent magnet 12 and the auxiliary yokes 13 and 14 in order to obtain a predetermined magnetic resistance. In addition, you may interpose the permanent magnet from which the direction of a magnetic pole differs from resin material or the permanent magnet 12 instead of space.

なお、本実施例では、ヨーク11と永久磁石12とを一体に設けた場合を示したが、ヨーク11と永久磁石12との間にギャップを設け、永久磁石12だけを可動子として構成してもよい。また、固定子20側を可動子とし、ヨーク11および永久磁石12を固定子として構成することもできる。
また、固定子20をアウターヨークとし、ヨーク11をインナーヨークとして構成してもよい。この場合においても、ヨーク11と永久磁石12との間にギャップを設け、永久磁石12だけを可動子として構成してもよい。また、固定子20側を可動子とし、ヨーク11および永久磁石12を固定子として構成することもできる。
In this embodiment, the yoke 11 and the permanent magnet 12 are integrally provided. However, a gap is provided between the yoke 11 and the permanent magnet 12, and only the permanent magnet 12 is configured as a mover. Also good. Alternatively, the stator 20 side may be a movable element, and the yoke 11 and the permanent magnet 12 may be configured as a stator.
Further, the stator 20 may be configured as an outer yoke, and the yoke 11 may be configured as an inner yoke. Even in this case, a gap may be provided between the yoke 11 and the permanent magnet 12, and only the permanent magnet 12 may be configured as a mover. Alternatively, the stator 20 side may be a movable element, and the yoke 11 and the permanent magnet 12 may be configured as a stator.

つぎに、動作を説明する。図2(a)は、可動子10が最下方に移動した状態を示す。可動子10が図1の矢印16に沿って下方に移動すると、可動子10の永久磁石12は、固定子20の鉄心21に形成された空隙22および鉄心21の広幅部(ティース部)25に対向する。このとき、永久磁石12から放射された磁束は広幅部25から鉄心21内に進行し、鉄心21に沿った磁路28を形成して他方の広幅部24から補助ヨーク13に進行する。補助ヨーク13に侵入した磁束は、ヨーク11内で磁路28を形成して永久磁石12に帰還する。このとき、固定子20に巻回されたコイル26に鎖交する磁束の変化が電圧を誘起して発電する。
図2(a)の状態から可動子10を上方に移動させ、図2(b)のように、可動子10の永久磁石12の中心と固定子20の空隙22の中心が一致した状態になると、永久磁石12から放射される磁束は固定子20の広幅部24、25に均等に入射する。したがって、固定子20の磁路28には正方向および逆方向に均等に磁束が流れるので、両者は打ち消し合うこととなる。
図2(b)の状態から可動子10をさらに上方に移動させ、最上方に移動すると図2(c)の状態になる。図2(c)の状態では、可動子10の永久磁石12は、固定子20に形成された空隙22および広幅部24に対向する。このとき、永久磁石12から放射された磁束は、広幅部24から鉄心21内に進行し、鉄心21に沿った磁路28を形成して鉄心21の他方の広幅部25から補助ヨーク14に進行する。すなわち、図2(a)とは逆方向に進行する。補助ヨーク14に侵入した磁束は、ヨーク11内で磁路28を形成して永久磁石12に帰還する。このとき、固定子20に巻回されたコイル26に鎖交する磁束の変化が電圧を誘起して発電する。このときの電圧は、図2(a)で誘起される電圧とは極性が逆になる。
Next, the operation will be described. FIG. 2A shows a state where the mover 10 has moved to the lowest position. When the mover 10 moves downward along the arrow 16 in FIG. 1, the permanent magnet 12 of the mover 10 moves into the gap 22 formed in the iron core 21 of the stator 20 and the wide portion (tooth portion) 25 of the iron core 21. opposite. At this time, the magnetic flux radiated from the permanent magnet 12 proceeds from the wide portion 25 into the iron core 21, forms a magnetic path 28 along the iron core 21, and proceeds from the other wide portion 24 to the auxiliary yoke 13. The magnetic flux that has entered the auxiliary yoke 13 forms a magnetic path 28 in the yoke 11 and returns to the permanent magnet 12. At this time, a change in magnetic flux linked to the coil 26 wound around the stator 20 induces a voltage to generate power.
When the mover 10 is moved upward from the state of FIG. 2A and the center of the permanent magnet 12 of the mover 10 coincides with the center of the gap 22 of the stator 20 as shown in FIG. 2B. The magnetic flux radiated from the permanent magnet 12 is equally incident on the wide portions 24 and 25 of the stator 20. Therefore, since magnetic flux flows uniformly in the forward direction and the reverse direction in the magnetic path 28 of the stator 20, the two cancel each other.
If the mover 10 is further moved upward from the state of FIG. 2B and moved to the uppermost position, the state of FIG. 2C is obtained. In the state of FIG. 2C, the permanent magnet 12 of the mover 10 faces the gap 22 and the wide portion 24 formed in the stator 20. At this time, the magnetic flux radiated from the permanent magnet 12 proceeds from the wide portion 24 into the iron core 21, forms a magnetic path 28 along the iron core 21, and proceeds from the other wide portion 25 of the iron core 21 to the auxiliary yoke 14. To do. That is, it proceeds in the opposite direction to FIG. The magnetic flux that has entered the auxiliary yoke 14 returns to the permanent magnet 12 by forming a magnetic path 28 in the yoke 11. At this time, a change in magnetic flux linked to the coil 26 wound around the stator 20 induces a voltage to generate power. The voltage at this time is opposite in polarity to the voltage induced in FIG.

可動子10を再び下方に移動させると図2(a)の状態になり、以下可動子10を図1の移動方向16に往復運動させると、図2(a)→図2(b)→図2(c)→図2(b)→図2(a)→図2(b)→図2(c)→・・・・・・のサイクルを繰り返す。この結果、コイル26には、図3に示すように、磁束の変化に対して90deg位相がずれた正弦波の電圧が誘起されるので、正弦波の電力が発電される。図3において、(a)は図2(a)の状態、(b)は図2(b)の状態、(c)は図2(c)の状態を示す。
永久磁石12、補助ヨーク13、14、ティース部、および空隙22の寸法は、コイル26に誘起される電圧の大きさに影響を与える。そこで、以下これら永久磁石12、補助ヨーク13、14、ティース部、および空隙22の寸法関係について詳細に説明する。
When the mover 10 is moved downward again, the state shown in FIG. 2A is obtained. When the mover 10 is reciprocated in the moving direction 16 shown in FIG. 1, FIG. 2A → FIG. 2B → FIG. 2 (c) → FIG. 2 (b) → FIG. 2 (a) → FIG. 2 (b) → FIG. 2 (c) →... As a result, as shown in FIG. 3, the coil 26 is induced with a sine wave voltage whose phase is shifted by 90 deg with respect to the change in the magnetic flux, so that sine wave power is generated. 3, (a) shows the state of FIG. 2 (a), (b) shows the state of FIG. 2 (b), and (c) shows the state of FIG. 2 (c).
The dimensions of the permanent magnet 12, the auxiliary yokes 13 and 14, the teeth portion, and the air gap 22 affect the magnitude of the voltage induced in the coil 26. Therefore, the dimensional relationship among the permanent magnet 12, the auxiliary yokes 13 and 14, the tooth portion, and the gap 22 will be described in detail below.

図4は、補助ヨーク13の長さと広幅部24の長さ、および補助ヨーク14の長さと広幅部25の長さの関係と、コイル26に誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図である。図1に示したように、広幅部24、25の可動子10に対向する面241、251での可動子10の移動方向16における長さ(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をht、補助ヨーク13、14の同移動方向16における長さ(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をhyとしたとき、hy/htが0.25以上では、誘起される電圧の出力比は90%以上になる。hy/htが0.25以下であると、出力比は急激に減少する。また、hy/htが0.32以上で0.9以下では、出力比は100%以上となり更に好ましい。   FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the length of the auxiliary yoke 13 and the length of the wide portion 24, the relationship between the length of the auxiliary yoke 14 and the length of the wide portion 25, and the magnitude of the voltage induced in the coil 26. It is. As shown in FIG. 1, the length in the moving direction 16 of the movable element 10 on the surfaces 241 and 251 of the wide width parts 24 and 25 facing the movable element 10 (corresponding to the height when the moving direction is the vertical direction). ) And the length of the auxiliary yokes 13 and 14 in the same movement direction 16 (corresponding to the height when the movement direction is the vertical direction) is hy, and when hy / ht is 0.25 or more, The output ratio of the induced voltage is 90% or more. When hy / ht is 0.25 or less, the output ratio decreases rapidly. In addition, when hy / ht is 0.32 or more and 0.9 or less, the output ratio is more preferably 100% or more.

図5は、補助ヨーク13、14の長さと狭幅部23の長さの関係とコイル26に誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図である。図1に示したように、狭幅部23の先端部、すなわち、広幅部24、25との連結部の可動子10の移動方向16における長さ(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をha、補助ヨーク13、14の同移動方向16における長さ(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をhyとしたとき、hy/haが0.75以上では、誘起される電圧の出力比は90%以上になる。hy/haが0.75以下であると、出力比は急激に減少する。また、hy/haが1以上で2.7以下では出力比は100%以上となり更に好ましい。   FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the relationship between the lengths of the auxiliary yokes 13 and 14 and the length of the narrow width portion 23 and the magnitude of the voltage induced in the coil 26. As shown in FIG. 1, the length in the moving direction 16 of the mover 10 at the distal end portion of the narrow portion 23, that is, the connecting portion with the wide portions 24 and 25 (height when the moving direction is the vertical direction). Hy / ha is 0.75 or more, where ha is the length of the auxiliary yokes 13 and 14 in the moving direction 16 (corresponding to the height when the moving direction is the vertical direction). Then, the output ratio of the induced voltage is 90% or more. When hy / ha is 0.75 or less, the output ratio decreases rapidly. Further, when hy / ha is 1 or more and 2.7 or less, the output ratio is more preferably 100% or more.

図6は、補助ヨーク13、14の厚さ、すなわち、固定子20側への延長方向(軸に垂直な方向)における長さと永久磁石12の厚さ、すなわち、同延長方向における長さの関係とコイル26に誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図である。図1に示したように、補助ヨーク13、14の延長方向における長さ(ヨーク11の表面から見た場合は厚さに相当する)をwy、永久磁石12の同延長方向における長さ(ヨーク11の表面から見た場合は厚さに相当する)をwmとしたとき、wy/wmが0.93以上では、誘起される電圧の出力比は90%以上になる。したがって、wy/wmが0.93以上であることが好ましい。   FIG. 6 shows the relationship between the thickness of the auxiliary yokes 13 and 14, that is, the length in the direction of extension to the stator 20 (direction perpendicular to the axis) and the thickness of the permanent magnet 12, that is, the length in the direction of extension. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the voltage and the magnitude of the voltage induced in the coil 26. As shown in FIG. 1, the length of the auxiliary yokes 13 and 14 in the extending direction (corresponding to the thickness when viewed from the surface of the yoke 11) is wy, and the length of the permanent magnet 12 in the extending direction (yoke 11 is equivalent to the thickness when viewed from the surface of 11, where wm is 0.93 or more, the output ratio of the induced voltage is 90% or more. Therefore, it is preferable that wy / wm is 0.93 or more.

図7は、永久磁石12の長さと空隙22の長さおよび広幅部24、25の長さの関係とコイル26に誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図である。図1に示したように、永久磁石12の可動子10の移動方向16における長さ(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をhm、広幅部24、25の可動子10に対向する面241、251における可動子10の移動方向16における長さ(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をht、鉄心21の空隙22の間隔(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をsltとしたとき、hm/(ht+slt)が0.87以上では、誘起される電圧の出力比は90%以上になる。したがって、hm/(ht+slt)が0.87以上であることが好ましい。
なお、図7によれば、永久磁石12の長さhmは、大きいほど大きな出力比が取れるが、リニア型アクチュエータを実現する上で、永久磁石12の長さを大きくするとその分だけ可動子10の移動ストロークを大きくしなければならず、また、永久磁石12に使用される材料はネオジウムなどの高価な材料が使用されるので、小さいほうが好ましい。したがって、実用的にはhm=ht+slt程度とすることが好ましい。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the relationship between the length of the permanent magnet 12, the length of the air gap 22, the length of the wide portions 24 and 25, and the magnitude of the voltage induced in the coil 26. As shown in FIG. 1, the length of the permanent magnet 12 in the movement direction 16 of the mover 10 (corresponding to the height when the movement direction is the vertical direction) is hm, and the mover 10 of the wide portions 24 and 25. , The length in the moving direction 16 of the mover 10 on the surfaces 241 and 251 (corresponding to the height when the moving direction is the vertical direction) is ht, and the distance between the gaps 22 in the iron core 21 (the moving direction is the vertical direction). When hm / (ht + slt) is 0.87 or more, the output ratio of the induced voltage is 90% or more. Therefore, it is preferable that hm / (ht + slt) is 0.87 or more.
According to FIG. 7, the larger the length hm of the permanent magnet 12, the larger the output ratio can be obtained. However, in realizing the linear actuator, when the length of the permanent magnet 12 is increased, the mover 10 is correspondingly increased. In addition, since the material used for the permanent magnet 12 is made of an expensive material such as neodymium, a smaller one is preferable. Therefore, practically, it is preferable to set hm = ht + slt.

図8は、広幅部24、25の長さおよび可動子10の移動ストロークの関係とコイル26に誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図である。図1に示したように、広幅部24、25の可動子10に対向する面241、251における可動子10の移動方向16における長さ(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をht、可動子10の移動ストロークの長さをstrkとしたとき、ht/strkが0.40以上で1.14以下であるとき誘起される電圧の出力比は90%以上になる。ht/strkがこの範囲を外れると、出力比は急激に減少する。したがって、ht/strkは、0.40以上で1.14以下であることが好ましい。更には、ht/strkが0.50以上で1以下であることが好ましく、更には、ht/strkが0.64以上で0.85以下であることが好ましい。   FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the lengths of the wide portions 24 and 25 and the movement stroke of the mover 10 and the magnitude of the voltage induced in the coil 26. As shown in FIG. 1, the length in the moving direction 16 of the movable element 10 on the surfaces 241 and 251 of the wide portions 24 and 25 facing the movable element 10 (corresponding to the height when the moving direction is the vertical direction). ) Is ht and the length of the moving stroke of the mover 10 is strk, the output ratio of the induced voltage is 90% or more when ht / strk is 0.40 or more and 1.14 or less. When ht / strk is out of this range, the output ratio decreases rapidly. Therefore, ht / strk is preferably 0.40 or more and 1.14 or less. Furthermore, ht / strk is preferably 0.50 or more and 1 or less, and ht / strk is preferably 0.64 or more and 0.85 or less.

図9は、補助ヨーク13、14間の間隙と空隙22の長さおよび広幅部24、25の長さの関係とコイル26に誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図である。図1に示したように、補助ヨーク13の永久磁石12に面した内壁面と補助ヨーク14の永久磁石12に面した内壁面との距離をhg、広幅部24、25の可動子10に対向する面241、251での可動子10の移動方向16における長さ(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をht、鉄心21の空隙22の間隔(移動方向が上下方向である場合は高さに相当する)をsltとしたとき、hg/(2ht+slt)が0.85以上で1.19以下であるとき、誘起される電圧の出力比は90%以上になる。したがって、hg/(2ht+slt)が0.85以上で1.19以下であることが好ましい。更には、hg/(2ht+slt)が1.00以上で1.05以下であることが好ましい。特に、hg=2ht+slt近辺で出力比が最大になるので、実際のリニア型アクチュエータとしてはhg=2ht+sltとすることが好適である。   FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between the relationship between the gap between the auxiliary yokes 13 and 14, the length of the gap 22 and the lengths of the wide portions 24 and 25, and the magnitude of the voltage induced in the coil 26. As shown in FIG. 1, the distance between the inner wall surface of the auxiliary yoke 13 facing the permanent magnet 12 and the inner wall surface of the auxiliary yoke 14 facing the permanent magnet 12 is hg, facing the mover 10 of the wide portions 24 and 25. The length in the moving direction 16 of the mover 10 on the surfaces 241 and 251 to be moved (corresponding to the height when the moving direction is the vertical direction) is ht, and the distance between the gaps 22 of the iron core 21 (the moving direction is the vertical direction). In some cases, corresponding to the height) is set to slt, and when hg / (2ht + slt) is 0.85 or more and 1.19 or less, the output ratio of the induced voltage is 90% or more. Therefore, it is preferable that hg / (2ht + slt) is 0.85 or more and 1.19 or less. Furthermore, it is preferable that hg / (2ht + slt) is 1.00 or more and 1.05 or less. In particular, since the output ratio becomes maximum in the vicinity of hg = 2ht + slt, it is preferable to set hg = 2ht + slt as an actual linear actuator.

前述したように、永久磁石12はネオジウムなどの高価な材料が使用されるので小さいほうが好ましく、一方、小さい永久磁石12で出力を大きくする必要がある。したがって、永久磁石12の最適な寸法は、図7および図9からhm=slt+htおよびhg=slt+2htとすることが好ましい。
なお、図4から図9の出力特性は、図1における固定子20をアウターヨーク、ヨーク11をインナーヨークとし、軸心からヨーク11の内周面までを53mm、軸心から固定子20の内周面までを67.5mm、軸心から固定子20の外周面までを90mm、ヨーク11の厚さを8mm、固定子20の空隙深さを3mm、固定子20の鉄心21の外周側厚さを5mmとして固定値とし、以下基準値として、htを18mm、hyを6mm、haを6mm、wyを6mm、wmを6mm、hmを28mm、sltを10mm、strkを18mm、hgを46mmとした時の特性を100とした場合の比率である。この場合出力比が90%でおよそ1kwの出力を得ることができた。
As described above, the permanent magnet 12 is preferably small because an expensive material such as neodymium is used. On the other hand, it is necessary to increase the output with the small permanent magnet 12. Therefore, the optimum dimensions of the permanent magnet 12 are preferably hm = slt + ht and hg = slt + 2ht from FIG. 7 and FIG.
4 to 9, the stator 20 in FIG. 1 is the outer yoke, the yoke 11 is the inner yoke, the distance from the shaft center to the inner peripheral surface of the yoke 11 is 53 mm, and the shaft center to the inside of the stator 20 is the same. 67.5 mm to the peripheral surface, 90 mm from the axial center to the outer peripheral surface of the stator 20, the thickness of the yoke 11 is 8 mm, the gap depth of the stator 20 is 3 mm, and the outer peripheral side thickness of the iron core 21 of the stator 20 Is a fixed value with 5 mm as a reference value, and hereafter, when ht is 18 mm, hy is 6 mm, ha is 6 mm, wy is 6 mm, wm is 6 mm, hm is 28 mm, slt is 10 mm, strk is 18 mm, and hg is 46 mm The ratio when the characteristic is 100. In this case, an output of about 1 kw could be obtained at an output ratio of 90%.

本発明によるリニア型アクチュエータは、各種の小型発電機や電動機、特にスターリングエンジンの発電部として有用である。   The linear actuator according to the present invention is useful as a power generation unit of various small generators and electric motors, particularly Stirling engines.

本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータの要部断面構成図Cross-sectional configuration diagram of the main part of a linear actuator in an embodiment of the present invention 本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータの動作を説明する断面図で、(a)は可動子が最下方に移動した状態を示す図、(b)は可動子の永久磁石の中心と固定子の空隙の中心が一致した状態を示す図、(c)は可動子が最上方に移動した状態を示す図BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing explaining operation | movement of the linear type actuator in the Example of this invention, (a) is a figure which shows the state which moved the needle | mover to the lowest part, (b) is the center of the permanent magnet of a needle | mover, and stator The figure which shows the state which the center of the space | gap corresponded, (c) is the figure which shows the state which the needle | mover moved to the top 本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータのコイルに誘起される電圧波形図Voltage waveform diagram induced in the coil of the linear actuator in the embodiment of the present invention 本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータにおける補助ヨークの長さおよび広幅部の長さとコイルに誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図The characteristic view which shows the relationship between the length of the auxiliary yoke in the linear actuator in the Example of this invention, the length of a wide part, and the magnitude | size of the voltage induced in a coil 本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータにおける補助ヨークの長さおよび狭幅部の長さとコイルに誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図The characteristic view which shows the relationship between the length of the auxiliary yoke in the linear actuator in the Example of this invention, the length of a narrow part, and the magnitude | size of the voltage induced in a coil 本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータにおける補助ヨークの厚さおよび永久磁石の厚さとコイルに誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図The characteristic view which shows the relationship between the thickness of the auxiliary yoke in the linear actuator in the Example of this invention, the thickness of a permanent magnet, and the magnitude | size of the voltage induced in a coil 本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータにおける永久磁石の長さとヨークの空隙の長さおよび広幅部の長さとコイルに誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図The characteristic view which shows the relationship between the length of the permanent magnet in the linear actuator in the Example of this invention, the length of the space | gap of a yoke, the length of a wide part, and the magnitude | size of the voltage induced in a coil 本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータにおける広幅部の長さおよび可動子の移動ストロークとコイルに誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図The characteristic view which shows the relationship between the magnitude | size of the voltage induced by the length of the wide part in the linear actuator in the Example of this invention, the moving stroke of a needle | mover, and a coil 本発明の実施例におけるリニア型アクチュエータにおける補助ヨーク間の間隙とヨークの空隙の長さおよび広幅部の長さとコイルに誘起される電圧の大きさとの関係を示す特性図The characteristic view which shows the relationship between the magnitude | size of the voltage induced by the clearance gap between the auxiliary yokes in the Example of this invention, the length of the clearance gap of a yoke, and the length of a wide part, and the coil.

10 可動子
11 ヨーク
12 永久磁石
13、14 補助ヨーク
15 磁気抵抗領域
18 磁路
20 固定子
21 鉄心
22 空隙
23 狭幅部
24、25 広幅部
26 コイル
28 磁路
121 永久磁石の表面
131、141 補助ヨークの表面
241、251 広幅部の表面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Movable element 11 Yoke 12 Permanent magnet 13, 14 Auxiliary yoke 15 Magnetoresistive area 18 Magnetic path 20 Stator 21 Iron core 22 Air gap 23 Narrow part 24, 25 Wide part 26 Coil 28 Magnetic path 121 Surface of permanent magnet 131, 141 Auxiliary Yoke surface 241, 251 Wide surface

Claims (13)

円筒状に形成されたインナーヨークと円筒状に形成されたアウターヨークからなるヨーク部と、前記インナーヨークと前記アウターヨークの間に同心円上に配置される永久磁石とを有し、前記インナーヨーク又は前記アウターヨークにコイルが巻回され、前記コイルが巻回された一方のヨークには他方のヨークとの間で磁路を形成するティース部を備え、一方の前記ヨークは鉄心に対して一対だけのティース部が形成され、一対の前記ティース部の間には空隙が形成され、前記永久磁石および一方の前記ヨークのいずれか一方が可動子、他方が固定子となり、前記永久磁石と一方の前記ヨークとが相対的に円筒の軸方向に移動するリニア型アクチュエータであって、
前記永久磁石の端部には、磁気抵抗領域を介してそれぞれ補助ヨークを設け
前記永久磁石を一方の前記ティース部と前記空隙に対向させたときに、他方の前記ティース部が他方の前記補助ヨークに対向し、前記永久磁石から放射される磁束が、一方の前記ティース部から前記鉄心内に進行し、前記鉄心に沿った磁路を形成し、他方の前記ティース部から他方の前記補助ヨークに進行し、前記永久磁石に帰還することで、前記コイルに鎖交する磁束の変化で電圧を誘起し、
前記永久磁石を、他方の前記ティース部と前記空隙に対向させたときに、一方の前記ティース部が一方の前記補助ヨークに対向し、前記永久磁石から放射される磁束が、他方の前記ティース部から前記鉄心内に進行し、前記鉄心に沿った磁路を形成し、一方の前記ティース部から一方の前記補助ヨークに進行し、前記永久磁石に帰還することで、前記コイルに鎖交する磁束の変化で電圧を誘起することを特徴とするリニア型アクチュエータ。
A yoke portion comprising a cylindrical inner yoke and a cylindrical outer yoke; and a permanent magnet disposed concentrically between the inner yoke and the outer yoke, the inner yoke or coil is wound around the outer yoke, the one yoke which said coil is wound comprises a ruthenate Isu portion to form a magnetic path between the other yoke, with respect to one of the yoke core are formed teeth of the pair only, between the pair of teeth are formed voids, one of the yoke of the permanent magnet and hand mover, the other is a stator, the permanent and the yoke of the magnet and the hand is a linear actuator for moving in the axial direction relatively cylindrical,
Both ends of the permanent magnets, provided respectively auxiliary yoke through the magnetic resistance region,
When the permanent magnet is opposed to one of the tooth portions and the gap, the other tooth portion is opposed to the other auxiliary yoke, and the magnetic flux radiated from the permanent magnet is generated from the one tooth portion. Proceeding into the iron core, forming a magnetic path along the iron core, proceeding from the other tooth portion to the other auxiliary yoke, and returning to the permanent magnet, the magnetic flux interlinked with the coil A change induces a voltage,
When the permanent magnet is opposed to the other tooth portion and the gap, one of the tooth portions faces one of the auxiliary yokes, and the magnetic flux radiated from the permanent magnet is changed to the other tooth portion. From the one tooth portion to one of the auxiliary yokes and returning to the permanent magnet so that the magnetic flux interlinks with the coil. A linear actuator characterized in that a voltage is induced by a change in the angle.
前記磁気抵抗領域を気体空間で構成したことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。   The linear actuator according to claim 1, wherein the magnetoresistive region is configured by a gas space. 前記磁気抵抗領域を樹脂材で構成したことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。   The linear actuator according to claim 1, wherein the magnetoresistive region is made of a resin material. 前記磁気抵抗領域を前記永久磁石とは磁極の向きが異なる永久磁石で構成したことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。   The linear actuator according to claim 1, wherein the magnetoresistive region is formed of a permanent magnet having a magnetic pole direction different from that of the permanent magnet. 前記ティース部の前記永久磁石に対向する面における前記軸方向の長さをht、前記補助ヨークの前記軸方向の長さをhyとしたとき、hyを0.25ht以上としたことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。   When the axial length of the surface of the teeth portion facing the permanent magnet is ht and the axial length of the auxiliary yoke is hy, hy is 0.25 ht or more. The linear actuator according to claim 1. 記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、前記狭幅部における前記軸方向の長さをha、前記補助ヨークの前記軸方向の長さをhyとしたとき、hyを0.75ha以上としたことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。 Before Kite Isu unit is composed of a wide portion which is formed across the gap between the wide portion and connecting the narrow portion, the length of the axis direction of the narrow portion ha, the said auxiliary yoke The linear actuator according to claim 1, wherein when the axial length is hy, hy is 0.75 ha or more. 前記補助ヨークの前記軸に垂直な方向の長さをwy、前記永久磁石の前記軸に垂直な方向の長さをwmとしたとき、wyを0.93wm以上としたことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。   The length of the auxiliary yoke in the direction perpendicular to the axis is wy, and the length of the permanent magnet in the direction perpendicular to the axis is wm, wherein wy is 0.93 wm or more. The linear actuator according to 1. 記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、前記永久磁石の前記軸方向の長さをhm、前記広幅部の前記永久磁石に対向する面の前記軸方向の長さをht、前記空隙の前記軸方向の長さをsltとしたとき、hmが0.87(ht+slt)以上としたことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。 Before Kite Isu unit consists of a wide portion which is formed across the gap between the wide portion and connecting the narrow portion, the axial length of the permanent magnet hm, the permanent of the wide portion The hm is 0.87 (ht + slt) or more, where ht is the axial length of the surface facing the magnet and slt is the axial length of the gap. The linear actuator described. 記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、前記広幅部の前記永久磁石に対向する面の前記軸方向の長さをht、前記軸方向の移動ストロークの長さをstrkとしたとき、htを0.40strk以上1.14strk以下としたことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。 Before Kite Isu unit is composed of a narrow portion which is connected to the wide portion and the wide portion which is formed across the gap, the axial length of the surface facing the permanent magnet of the wide portion 2. The linear actuator according to claim 1, wherein ht is 0.40 strk or more and 1.14 strk or less when the length of the moving stroke in the axial direction is strk. 記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、一対の前記補助ヨークの前記永久磁石に面した面同士の間隔をhg、前記空隙の前記軸方向の長さをslt、前記広幅部の前記永久磁石に対向する面の前記軸方向の長さをhtとしたとき、hgを0.85(slt+2ht)以上1.19(slt+2ht)以下としたことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。 Before Kite Isu unit consists wide portion and the narrow portion which is connected to the wide portion and which is formed across the gap, hg the spacing of the surface between which facing the permanent magnet of the pair of the auxiliary yoke, When the length of the gap in the axial direction is slt and the length of the surface of the wide portion facing the permanent magnet is ht, hg is 0.85 (slt + 2ht) or more and 1.19 (slt + 2ht) The linear actuator according to claim 1 , wherein: 記ティース部は、前記空隙を挟んで形成される広幅部と前記広幅部と連接した狭幅部とからなり、前記永久磁石の前記軸方向の長さをhm、前記空隙の前記軸方向の長さをslt、前記広幅部の前記永久磁石に対向する面の前記軸方向の長さをht、一対の前記補助ヨークの前記永久磁石に面した面同士の間隔をhgとしたとき、hm=slt+htとし、hg=slt+2htとしたことを特徴とする請求項1に記載のリニア型アクチュエータ。 Before Kite Isu unit consists of a wide portion which is formed across the gap between the wide portion and connecting the narrow portion, the axial length of the permanent magnet hm, the axial direction of the gap Where hm is the length of the surface of the wide portion facing the permanent magnet, ht is the length in the axial direction, and hg is the distance between the surfaces of the pair of auxiliary yokes facing the permanent magnet. The linear actuator according to claim 1 , wherein: = slt + ht and hg = slt + 2ht. 前記永久磁石と他方の前記ヨークとを連結して可動子としたことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載のリニア型アクチュエータ。 Linear actuator according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the movable element by connecting the yoke of the permanent magnet and the other side. 方の前記ヨークをアウターヨークとし、一方の前記ヨークをインナーヨークとしたことを特徴とする請求項12に記載のリニア型アクチュエータ。 Linear actuator according to claim 12, the yoke of the other hand to the outer yokes, characterized in that the yoke of the hand and the inner yoke.
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