JP5292541B2 - Rotating linear motion combined action actuator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an electromagnetic actuator having a minimal diameter, which can be driven with a low voltage to perform rotation, direct drive, and compound movement of rotation such as spiral movement and direct drive with high precision. <P>SOLUTION: A structure comprises: a moving member 101 having a magnetic pole portion 102 where magnetic poles are formed to divide a cylindrical body in the shape of a matrix and an output shaft 103; a stator 106 consisting of a housing 104 and a cylindrical exciting coil portion 105 where exciting coils are arranged in a matrix by dividing the exciting coil portion into a larger number of segments than the segments in the magnetic pole portion; and a bearing portion 107 for supporting the moving member. Excitation pattern of the exciting coils constituting the exciting coil portion 105 is changed, so that the moving member 101 performs rotation, direct drive and compound movement thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、可動子に回転、直動及び回転と直動の複合動作をさせることが可能な電磁アクチュエータに関する。   The present invention relates to an electromagnetic actuator capable of causing a mover to perform rotation, linear motion, and combined operation of rotation and linear motion.

近年、血管内視鏡用デバイスの分野において、φ2mm以下の極小径の電磁モータあるいは、超音波モータ等を用いたアクチュエータの開発が進んでいる。   In recent years, in the field of vascular endoscopic devices, development of actuators using an electromagnetic motor having an extremely small diameter of φ2 mm or less, an ultrasonic motor, or the like is progressing.

このような血管内視鏡用デバイスの生体内で使用するアクチュエータとしては、安全性の面からより低電圧で駆動できること、血管内に挿入する為により小型であること、より高度な操作を行う為に複雑な動作、例えば回転と直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作を高精度に、単一の駆動源で行えることが望まれている。   As an actuator used in the living body of such a vascular endoscope device, it can be driven at a lower voltage from the viewpoint of safety, is smaller for insertion into a blood vessel, and performs more advanced operations. In addition, it is desired that a complicated operation, for example, a combined operation of rotation and linear motion such as rotation and linear motion and spiral motion can be performed with high accuracy by a single drive source.

血管内視鏡用デバイスにおいて適用可能なφ2mm程度の極小径の電磁モータと超音波モータを駆動電圧で比較すると、超音波モータは駆動電圧で数10〜100Vを印加する必要があるのに対して、電磁モータは直流電圧で3V以下の低電圧での駆動が可能である。   When comparing an ultra-small diameter electromagnetic motor of about φ2 mm applicable to a blood vessel endoscope device and an ultrasonic motor with a driving voltage, the ultrasonic motor needs to apply several 10 to 100 V with the driving voltage. The electromagnetic motor can be driven with a DC voltage as low as 3 V or less.

一方、電磁式のモータで、回転運動と直動運動に加えて螺旋運動(回転運動+直動運動)を行えるアクチュエータとしては、以下に挙げられる構造のものがある(特許文献1)。   On the other hand, as an actuator that can perform a spiral motion (rotational motion + linear motion) in addition to rotational motion and linear motion with an electromagnetic motor, there is one having the following structure (Patent Document 1).

これは、固定子鉄心にロータリ巻線とリニア巻線を施して固定子を形成するとともに、円筒状の可動子鉄心の表面に、N極磁石を周方向及び軸方向に1極置きに配設し、この各N極磁石とは周方向及び軸方向に1極ずらせた位置に、S極磁石を周方向及び軸方向に1極置きに配設して可動子を形成した構造である。   This is because the stator core is subjected to rotary winding and linear winding to form a stator, and N pole magnets are arranged on the surface of the cylindrical mover core in a circumferential and axial direction every other pole. Each N-pole magnet has a structure in which S-pole magnets are arranged every other pole in the circumferential direction and the axial direction at positions shifted by one pole in the circumferential direction and the axial direction.

この構造においてロータリ巻線に三相交流を印加して可動子を回転させ、あるいはリニア巻線に直流を印加して可動子を直進させ、あるいは両巻線にそれぞれ三相交流及び直流を印加して螺旋運動をさせるものである。   In this structure, three-phase alternating current is applied to the rotary winding to rotate the mover, or direct current is applied to the linear winding to move the mover straight, or three-phase alternating current and direct current are applied to both windings. To make a spiral movement.

上記、従来技術によれば、力率、効率、制御性の良い電磁モータで、回転、直動、螺旋の各運動を行えるという効果を有する。
特開2005−20885
According to the above prior art, an electromagnetic motor having good power factor, efficiency, and controllability has the effect of being able to perform rotation, linear motion, and spiral motion.
JP-A-2005-20885

しかしながら、従来技術である特許文献1に記載のアクチュエータは、可動子を回転運動させるため、交流電圧を印加する励磁コイル(ロータリ巻線)と直動運動をさせるための直流電圧を印加する励磁コイル(リニア巻線)を別々に配置する必要がある構造である為、φ2mm程度の大きさで、これを実現することは極めて困難であった。   However, the actuator described in Patent Document 1 which is a prior art has an exciting coil (rotary winding) for applying an AC voltage and an exciting coil for applying a DC voltage for linear motion to rotate the mover. Since it is necessary to arrange the (linear winding) separately, it is extremely difficult to realize this with a size of about φ2 mm.

また、血管内視鏡用デバイスに求められる微細で精密な動作を可動子に行わせることも、回転運動させるため交流電圧を印加する励磁コイル(ロータリ巻線)と直動運動をさせるための直流電圧を印加する励磁コイル(リニア巻線)を別々に配置する構造においては極めて困難であるといえる。   In addition, it is possible to cause the mover to perform the fine and precise movement required for an vascular endoscopy device, as well as an excitation coil (rotary winding) that applies an AC voltage to rotate it and a DC to make a linear motion. It can be said that it is extremely difficult in a structure in which excitation coils (linear windings) for applying a voltage are separately arranged.

一方、超音波モータは、微細で精密な動作が可能であるが、高速で駆動させることが困難であるとともに、駆動するため数10〜100Vの駆動電圧を印加する必要があるため、生体内に使用するデバイスとしては好ましくない。   On the other hand, although an ultrasonic motor can perform a fine and precise operation, it is difficult to drive at a high speed, and it is necessary to apply a driving voltage of several tens to 100 V in order to drive it. It is not preferable as a device to be used.

これらの課題に対して、本発明は、極小径でありながら、回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動を、低電圧駆動で高精度に行うことが可能な電磁アクチュエータを提供することを目的とする。   In response to these problems, the present invention provides an electromagnetic actuator that can perform combined operation motions of rotation and linear motion such as rotation, linear motion, and spiral motion with low voltage drive and high accuracy while having a very small diameter. The purpose is to provide.

この発明の請求項1記載の発明は、複数の励磁コイルを有する固定子と、異なる磁極を交互に配した磁極部を有し、回転可能であるとともに、軸方向への直動も可能な可動子と、前記可動子を支持する軸受部を備えた電磁アクチュエータである。   The invention according to claim 1 of the present invention has a stator having a plurality of exciting coils and a magnetic pole portion in which different magnetic poles are alternately arranged, and is movable and also capable of linear movement in the axial direction. An electromagnetic actuator comprising a child and a bearing portion that supports the mover.

前記可動子の磁極部は、薄膜磁石であって、可動子の回転方向及び軸方向に異なる極性に微細着磁された磁極が、隣り合う磁極同士を異極として、マトリックス状に配置されている。
The magnetic pole portion of the mover is a thin film magnet, and magnetic poles that are finely magnetized to have different polarities in the rotation direction and the axial direction of the mover are arranged in a matrix with the adjacent magnetic poles different from each other. .

前記固定子の励磁コイルは、前記磁極部に形成されている磁極のマトリックスに対して、以下の式が成り立つように、コイルパターンをマトリックス状に配置した円筒状のパターンコイルである。

Figure 0005292541
The exciting coil of the stator is a cylindrical pattern coil in which coil patterns are arranged in a matrix so that the following formula is established with respect to a matrix of magnetic poles formed in the magnetic pole portion.
Figure 0005292541

前記励磁コイルの配置において、マトリックスを構成する励磁コイルを、同一の磁極のみで励磁した隣接する複数のコイルの範囲を1つの領域として、領域毎に励磁パターンを変化させることにより、前記可動子を回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動するように構成したものである。   In the arrangement of the excitation coils, the excitation coil constituting the matrix is set to a range of a plurality of adjacent coils excited by only the same magnetic pole, and the excitation pattern is changed for each region. It is configured to perform a combined motion of rotation and linear motion such as rotation, linear motion, and spiral motion.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載の電磁アクチュエータにおいて、可動子を支持する軸受部が、固定子の内周部全体に亘り配置されており、前記軸受部の内周面全体で可動子を支持している。
According to a second aspect of the present invention, in the electromagnetic actuator according to the first aspect, the bearing portion that supports the mover is arranged over the entire inner peripheral portion of the stator, and the entire inner peripheral surface of the bearing portion. The mover is supported.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の電磁アクチュエータにおいて、マトリックスを構成する個々の励磁コイルについて、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置したものである。
According to a third aspect of the present invention, in the electromagnetic actuator according to the first or second aspect , a magnetic material is arranged in a hollow portion of at least a part of the exciting coils constituting the matrix.

請求項4記載の発明は、複数の励磁コイルを有する固定子と、異なる磁極を交互に配した磁極部を有し、回転可能であるとともに、軸方向へも可動可能な可動子と、前記可動子を支持する軸受部を備えた電磁アクチュエータにおいて、前記可動子の磁極部は、凹部を有する部分と凹部を有さない部分が、交互に並んだ状態でマトリックス状に配置されており、前記凹部を有する部分には同一の磁極で永久磁石が、凹部形状の構成面に対して同一の方向で配置されており、前記凹部を有さない部分に前記永久磁石とは異極の磁極が誘起されていることにより、前記マトリックス状の配置において、可動子の回転方向及び軸方向に異なる極性の磁極が、隣り合う磁極同士を異極となっており、前記固定子の励磁コイルは、前記磁極部に形成されている磁極のマトリックスに対して、以下の式が成り立つように、コイルパターンをマトリックス状に配置した円筒状のパターンコイルであり、

Figure 0005292541
前記励磁コイルの配置において、マトリックスを構成する励磁コイルを、同一の磁極のみで励磁した隣接する複数のコイルの範囲を1つの領域として、領域毎に励磁パターンを変化させることにより、前記可動子を回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動するように構成したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a stator having a plurality of exciting coils, a magnetic pole portion in which different magnetic poles are alternately arranged, a movable element that is rotatable and movable in the axial direction, and the movable element. In the electromagnetic actuator having a bearing portion for supporting a child, the magnetic pole portion of the mover is arranged in a matrix in a state in which portions having recesses and portions not having recesses are arranged alternately. A permanent magnet with the same magnetic pole is disposed in the same direction with respect to the concave-shaped component surface, and a magnetic pole different in polarity from the permanent magnet is induced in the portion having no concave portion. Therefore, in the matrix arrangement, the magnetic poles having different polarities in the rotation direction and the axial direction of the mover are different from each other in the adjacent magnetic poles, and the exciting coil of the stator is the magnetic pole portion. Formed into That against the matrix of the pole, such that the following formula is valid, a cylindrical pattern coil disposed in a matrix form of coil patterns,
Figure 0005292541
In the arrangement of the excitation coils, the excitation coil constituting the matrix is set to a range of a plurality of adjacent coils excited by only the same magnetic pole, and the excitation pattern is changed for each region. It is configured to perform a combined motion of rotation and linear motion such as rotation, linear motion, and spiral motion.

請求項5記載の発明は、請求項に記載の電磁アクチュエータにおいて、可動子を支持する軸受部が、固定子の内周部全体に亘り配置されており、前記軸受部の内周面全体で可動子を支持している。
According to a fifth aspect of the present invention, in the electromagnetic actuator according to the fourth aspect , the bearing portion that supports the mover is disposed over the entire inner peripheral portion of the stator, and the entire inner peripheral surface of the bearing portion is arranged. The mover is supported.

請求項6記載の発明は、請求項4又は5に記載の電磁アクチュエータにおいて、マトリックスを構成する個々の励磁コイルについて、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置したものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the electromagnetic actuator according to the fourth or fifth aspect , a magnetic material is disposed in at least a part of the hollow portions of the exciting coils of the individual exciting coils constituting the matrix.

本発明の態様の1つによれば、回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動を、低電圧駆動で高精度に行うことが可能な、小型の電磁アクチュエータを実現することができる。
According to one aspect of the present invention, a compact electromagnetic actuator capable of performing a combined motion of rotation and linear motion such as rotation, linear motion, and spiral motion with high accuracy with low voltage drive is realized. be able to.

更に本発明の態様の1つによれば、励磁コイルにパターンコイルを使用することにより、マトリックス状に配置する励磁コイルの多セグメント化により、より精密な動作が可能になるとともに、固定子の更なる小型化が可能となる。
Furthermore , according to one aspect of the present invention, by using a pattern coil as the excitation coil, more precise operation is possible by making the excitation coils arranged in a matrix into a multi-segment, and the stator is further updated. The miniaturization becomes possible.

更に本発明の態様の1つによれば、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置することにより、励磁コイルの無通電時においても、可動子を保持することが可能となる。
Furthermore , according to one aspect of the present invention, it is possible to hold the mover even when the excitation coil is not energized by disposing a magnetic body in at least a part of the hollow portion of the excitation coil. .

更に本発明の態様の1つによれば、可動子の磁極部における磁極の配置を、薄膜磁石の微細着磁により行うことで、可動子の磁極部の更なる多極化と、可動子の更なる小型化が可能となる。
Furthermore , according to one aspect of the present invention, the arrangement of the magnetic poles in the magnetic pole portion of the mover is performed by fine magnetization of the thin film magnet, so that the magnetic pole portion of the mover can be further multipolarized and the mover can be further increased. Miniaturization is possible.

更に本発明の態様の1つによれば、可動子の磁極部は、凹部を有する部分と凹部を有さない部分が、交互に並んだ状態でマトリックス状に配置されている。
Furthermore , according to one aspect of the present invention, the magnetic pole portion of the mover is arranged in a matrix in a state in which portions having recesses and portions not having recesses are alternately arranged.

凹部を有する部分には同一の磁極の永久磁石を、凹部形状の構成面に対して同一の方向で配置し、凹部を有さない部分に永久磁石とは異極の磁極が誘起する。   Permanent magnets having the same magnetic pole are arranged in the same direction with respect to the concave configuration surface in the portion having the concave portion, and a magnetic pole different in polarity from the permanent magnet is induced in the portion having no concave portion.

このようにすることにより、永久磁石を隣り合う磁極の向きを変えて着磁する場合と比較して磁極幅が、凹部を有する部分と有さない部分の幾何学的形状にて決定するため、その磁極幅のばらつきを低減でき、磁極幅が小さくなればなるほどその効果は著しい。   By doing so, the magnetic pole width is determined by the geometric shape of the portion having the concave portion and the portion not having the concave portion as compared with the case where the permanent magnet is magnetized by changing the direction of the adjacent magnetic pole, The variation in the magnetic pole width can be reduced, and the effect becomes more remarkable as the magnetic pole width becomes smaller.

また、本可動子の構造上、磁石は単極対着磁であるため、着磁ヨークの構造が簡易となり、十分なコイルスペースが確保できるため、反磁場係数の大きい薄膜磁石であっても飽和着磁が可能となる。すなわち、磁極の発生磁束密度の向上と磁極毎の発生磁束密度のばらつきの抑制が可能である。   In addition, because of the structure of the mover, the magnet is single pole pair magnetized, so the structure of the magnetized yoke is simplified and sufficient coil space can be secured, so even a thin film magnet with a large demagnetizing factor is saturated. Magnetization is possible. That is, it is possible to improve the generated magnetic flux density of the magnetic pole and to suppress the variation in the generated magnetic flux density for each magnetic pole.

さらに、永久磁石を隣り合う磁極の向きを変えてマトリックス状に配置して、同様の磁極部を構成する場合よりも使用する永久磁石の数量を低減することができる。   Furthermore, the number of permanent magnets to be used can be reduced as compared with the case where the permanent magnets are arranged in a matrix by changing the direction of adjacent magnetic poles to form a similar magnetic pole portion.

更に本発明の態様の1つによれば、可動子を支持する軸受部を固定子の内周部全体に亘り配置し、軸受部の内周面全体で可動子を支持する構造とすることにより、軸受部によって可動子の軸長方向への可動範囲が制限されなくなる。
Furthermore , according to one aspect of the present invention, the bearing portion supporting the mover is arranged over the entire inner peripheral portion of the stator, and the movable member is supported by the entire inner peripheral surface of the bearing portion. The movable range in the axial length direction of the mover is not limited by the bearing portion.

以下、本発明の最良の形態に係る回転直動複合動作アクチュエータについて、図面を参照して説明する。尚、各実施形態における同一の構成部分については同一の符号を付している。   Hereinafter, a rotary / linear motion combined operation actuator according to the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component in each embodiment.

実施の形態1
図1は本発明の実施の形態1による回転、直動及び回転と直動の複合動作が可能な電磁アクチュエータの構造図である。
Embodiment 1
FIG. 1 is a structural diagram of an electromagnetic actuator capable of rotation, linear motion, and combined operation of rotation and linear motion according to Embodiment 1 of the present invention.

円筒形状のハウジング104とハウジング104の内周部に配置した複数のコイルから成る励磁コイル部105により構成されている固定子106と、異なる磁極の永久磁石を交互に配した円筒状の磁極部102と出力軸103から成る可動子101と、可動子101を支持する軸受部107を備えた構造となっている。   A stator 106 constituted by a cylindrical housing 104 and an exciting coil portion 105 composed of a plurality of coils arranged on the inner peripheral portion of the housing 104, and a cylindrical magnetic pole portion 102 in which permanent magnets of different magnetic poles are alternately arranged. And the output shaft 103, and a bearing portion 107 that supports the mover 101.

また、円筒状の磁極部102は円周方向に異なる磁極の永久磁石すなわちN極とS極が交互に4極配置された状態のものが、更に軸長方向にも互いに隣合う永久磁石が互いに異極となるようにして6列並んでいる。すなわち可動子101の磁極部102には、円筒形状の外周部に4×6列のマトリックス状に磁極が配置されている。   The cylindrical magnetic pole portion 102 has permanent magnets with different magnetic poles in the circumferential direction, that is, a state in which four N poles and S poles are alternately arranged, and permanent magnets adjacent to each other also in the axial direction. Six rows are arranged so as to have different polarities. That is, in the magnetic pole part 102 of the mover 101, magnetic poles are arranged in a 4 × 6 matrix in a cylindrical outer peripheral part.

そして、固定子106に備わる励磁コイル部105には、磁極部102に形成されている4×6列の磁極のマトリックスに対して、4×4列の範囲の磁極のマトリックスに対応する範囲にコイルが配置されている。 The exciting coil unit 105 provided in the stator 106 has a coil in a range corresponding to the matrix of magnetic poles in the range of 4 × 4 rows with respect to the matrix of 4 × 6 rows of magnetic poles formed in the magnetic pole portion 102. Is arranged.

このとき磁極部102にマトリックス状に配置されている磁極の1つ、つまりは磁極の1マトリックスに対して、円周方向に3個、軸長方向に2個で計6個のコイルが配置されている。すなわち円筒形状のハウジング104の内周部に備わる励磁コイル部105には、12×8列のマトリックス状にコイルが配置されている。   At this time, for one of the magnetic poles arranged in a matrix in the magnetic pole portion 102, that is, one matrix of magnetic poles, three coils in the circumferential direction and two in the axial length direction are arranged in total. ing. That is, coils are arranged in a 12 × 8 matrix in the exciting coil section 105 provided on the inner peripheral portion of the cylindrical housing 104.

図2及び図3は本発明の実施の形態1における、回転方向の磁極部102の磁極と励磁コイル部105のコイルの位置関係と動作原理を示した図である。   FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the positional relationship between the magnetic pole of the magnetic pole part 102 in the rotational direction and the coil of the exciting coil part 105 and the operating principle in the first embodiment of the present invention.

図2(a)で前記磁極とコイルの位置関係を表し、図2(b)は円筒状の磁極部102において円筒形状の外周部に磁極が構成しているマトリックスを展開した展開図を、図2(c)は円筒状の励磁コイル部105においてコイルが構成しているマトリックスの円筒形状の内周側を展開した展開図を表したものである。すなわち図2(b)と図2(c)の展開図において対応するマトリックスは鏡像関係にある。   FIG. 2A shows the positional relationship between the magnetic pole and the coil, and FIG. 2B is a development view in which a matrix in which the magnetic pole is formed on the cylindrical outer peripheral portion of the cylindrical magnetic pole portion 102 is developed. 2 (c) shows a developed view of the cylindrical inner peripheral side of the matrix formed by the coil in the cylindrical exciting coil unit 105. FIG. That is, the corresponding matrixes in the developed views of FIGS. 2B and 2C are mirror images.

図2で示されているように、励磁コイル部105を構成するコイルが、磁極の1マトリックスに対応する3×2列(円周方向×軸長方向)の範囲で同一の磁極に励磁され、且つ、円周方向及び軸長方向に隣り合う3×2列の範囲は異極に励磁されている。   As shown in FIG. 2, the coils constituting the exciting coil unit 105 are excited to the same magnetic pole in a range of 3 × 2 rows (circumferential direction × axial length direction) corresponding to one matrix of magnetic poles, In addition, the range of 3 × 2 rows adjacent to each other in the circumferential direction and the axial length direction is excited with different polarity.

磁極の1マトリックスに対応する、同一の磁極に励磁されたコイルの領域が、その範囲の大きさを変えることなく、円周方向に次々と移動することにより、対応する磁極部102の磁極との間に生じる吸引と反発の力により、可動子が回転する。   The region of the coil excited by the same magnetic pole corresponding to one matrix of the magnetic poles moves one after another in the circumferential direction without changing the size of the range, so that The mover rotates due to the suction and repulsive force generated between them.

具体的には、例えば図2(b)の磁極部102において磁極が構成しているマトリックスの展開図におけるMb−1(N極)に対して、図2(c)−1の励磁コイル部105においてコイルが構成しているマトリックスの展開図で対応している領域の範囲は、〔Ca−1、2、3、Cb−1、2、3〕のS極に励磁された6箇所の励磁コイルで構成される範囲である。   Specifically, for example, with respect to Mb-1 (N pole) in the development view of the matrix formed by the magnetic poles in the magnetic pole part 102 in FIG. 2B, the exciting coil part 105 in FIG. The area corresponding to the developed view of the matrix formed by the coils in FIG. 6 is the six exciting coils excited at the S pole of [Ca-1, 2, 3, Cb-1, 2, 3]. It is the range comprised by.

この励磁コイル群が、図3(c)−2の状態〔Ca−2、3、4、Cb−2、3、4〕→図2(c)−3の状態〔Ca−3、4、5、Cb−3、4、5〕→図2(c)−4の状態〔Ca−4、5、6、Cb−4、5、6〕とその領域の範囲の大きさを変えずに移動することにより、Mb−1(N極)も、図3(a)−2、3、4のように、その位置を変え、同様に隣り合う領域の範囲においても同時に、磁極の1マトリックスに対応する領域の範囲の位置を変えていくことにより可動子の回転運動となる。   This excitation coil group is in the state of FIG. 3C-2 [Ca-2, 3, 4, Cb-2, 3, 4] → state of FIG. 2C-3 [Ca-3, 4, 5 , Cb-3, 4, 5] → move without changing the size of the state [Ca-4, 5, 6, Cb-4, 5, 6] in FIG. Accordingly, Mb-1 (N pole) also changes its position as shown in FIGS. 3A-2, 3 and 4, and similarly corresponds to one matrix of magnetic poles in the range of adjacent regions at the same time. By changing the position of the range of the region, the mover rotates.

図4及び図5は本発明の実施の形態1における、直動方向の磁極部102の磁極と励磁コイル部105のコイルの位置関係と動作原理を示した図である。   4 and 5 are diagrams showing the positional relationship between the magnetic pole of the magnetic pole portion 102 in the linear motion direction and the coil of the exciting coil portion 105 and the operation principle in the first embodiment of the present invention.

図4(a)で前記磁極とコイルの位置関係を表し、図4(b)は円筒状の磁極部102において円筒形状の外周部に磁極が構成しているマトリックスを展開した展開図を、図4(c)は円筒状の励磁コイル部105においてコイルが構成しているマトリックスの円筒形状の内周側を展開した展開図を表したものである。すなわち図4(b)と図4(c)の展開図において対応するマトリックスは鏡像関係にある。   FIG. 4A shows the positional relationship between the magnetic pole and the coil, and FIG. 4B is a development view in which a matrix in which the magnetic pole is formed on the cylindrical outer peripheral portion of the cylindrical magnetic pole portion 102 is developed. 4 (c) is a development view in which the cylindrical inner peripheral side of the matrix formed by the coil in the cylindrical exciting coil unit 105 is developed. That is, the corresponding matrices in the developed views of FIGS. 4B and 4C are mirror images.

図4で示されているように、励磁コイル部105を構成するコイルが、磁極の1マトリックスに対応する3×2列(周方向×軸長方向)の範囲で同一の磁極に励磁され、且つ、円周方向及び軸長方向に隣り合う3×2列の範囲は異極に励磁されている。   As shown in FIG. 4, the coils constituting the exciting coil unit 105 are excited to the same magnetic pole in a range of 3 × 2 rows (circumferential direction × axial length direction) corresponding to one matrix of magnetic poles, and The 3 × 2 column ranges adjacent to each other in the circumferential direction and the axial length direction are excited with different polarities.

磁極の1マトリックスに対応する、同一の磁極に励磁されたコイルの領域が、励磁コイル部105の両端以外では、その範囲の大きさを変えることなく、軸長方向に次々と移動することにより、対応する磁極部102の磁極との間に生じる吸引と反発の力により、可動子が直動する。   The region of the coil excited by the same magnetic pole corresponding to one matrix of the magnetic poles moves in the axial length direction one after another without changing the size of the range except at both ends of the exciting coil unit 105, The mover moves linearly by the attractive and repulsive forces generated between the corresponding magnetic pole portions 102 and the magnetic poles.

具体的には、例えば図4(b)の磁極部102において磁極が構成しているマトリックスの展開図におけるMe−1(S極)に対して、図4(c)−1の励磁コイル部105においてコイルが構成しているマトリックスの展開図で対応している領域の範囲は、〔Cg−1、2、3、Ch−1、2、3〕のN極に励磁された6箇所の励磁コイルで構成される範囲である。   Specifically, for example, with respect to Me-1 (S pole) in the development of the matrix formed by the magnetic poles in the magnetic pole portion 102 in FIG. 4B, the exciting coil portion 105 in FIG. The range of the corresponding region in the development diagram of the matrix that the coil is composed of is 6 exciting coils excited at the N pole of [Cg-1, 2, 3, Ch-1, 2, 3] It is the range comprised by.

この励磁コイル群が、図5(c)−2の状態〔Cf−1、2、3、Cg−1、2、3〕→図5(c)−3の状態〔Ce−1、2、3、Cf−1、2、3〕→図5(c)−4の状態〔Cd−1、2、3、Ce−1、2、3〕とその領域の範囲の大きさを変えずに移動することにより、Me−1(S極)も、図5(a)−2、3、4のように、その位置を変え、同様に隣り合う領域の範囲においても同時に、磁極の1マトリックスに対応する領域の範囲の位置を変えていくことにより可動子の直動運動となる。   This excitation coil group is in the state of FIG. 5C-2 [Cf-1, 2, 3, Cg-1, 2, 3] → state of FIG. 5C-3 [Ce-1, 2, 3 , Cf-1, 2, 3] → The state [Cd-1,2,3, Ce-1,2,3] in FIG. 5C-4 and the area is moved without changing the size of the area. Thus, Me-1 (S pole) also changes its position as shown in FIGS. 5 (a) -2, 3, and 4, and similarly corresponds to one matrix of magnetic poles in the range of adjacent regions at the same time. By changing the position of the area range, the mover moves linearly.

更に、励磁コイル群を、コイルが構成しているマトリックスの展開図において、磁極部102において磁極が構成しているマトリックスの1マトリックスに対応する領域を斜めに移動させることにより、可動子に回転と直動の複合運動をさせることができる。   Further, in the development of the matrix formed by the coils, the excitation coil group is rotated by moving the region corresponding to one matrix of the matrix formed by the magnetic poles in the magnetic pole portion 102 to rotate the mover. Can be combined with linear motion.

具体的には、例えば、図4(c)−1の励磁コイル部105において、N極に励磁された6箇所の励磁コイルの領域の範囲〔Cg−1、2、3、Ch−1、2、3〕を、〔Cf−2、3、4、Cg−2、3、4〕→〔Ce−3、4、5、Cf−3、4、5〕→〔Cd−4、5、6、Ce−4、5、6〕へとその領域の範囲の大きさを変えずに移動させることにより可動子に回転と直動の複合運動をさせることができる。   Specifically, for example, in the exciting coil unit 105 of FIG. 4C-1, the range of the six exciting coil areas excited to the N pole [Cg-1, 2, 3, Ch-1, 2, 3] to [Cf-2, 3, 4, Cg-2, 3, 4] → [Ce-3, 4, 5, Cf-3, 4, 5] → [Cd-4, 5, 6, By moving the region to Ce-4, 5, 6] without changing the size of the range of the region, the movable element can be combined with rotation and linear motion.

実施の形態2
実施の形態1においては、駆動原理の理解を容易にするために図1で示される磁極部102に磁極を4×6列、励磁コイル部105にコイルを12×8列でマトリックス状に配置した形態としたが、励磁コイル部105に構成するコイルのマトリックスを更に細分化した構造を、外径φ2mm以下の極小径サイズのアクチュエータに適用することができる。この極小径のアクチュエータへの適用の形態を実施の形態2として説明する。
Embodiment 2
In the first embodiment, in order to facilitate understanding of the driving principle, the magnetic pole portion 102 shown in FIG. 1 is arranged in a matrix of 4 × 6 magnetic poles, and the exciting coil portion 105 is arranged in a matrix of 12 × 8 rows. However, a structure obtained by further subdividing the coil matrix constituting the exciting coil unit 105 can be applied to an extremely small diameter actuator having an outer diameter of 2 mm or less. A mode of application to this extremely small diameter actuator will be described as a second embodiment.

図6は本発明の実施の形態2による回転、直動及び回転と直動の複合動作が可能な電磁アクチュエータの構造図である。   FIG. 6 is a structural diagram of an electromagnetic actuator capable of rotation, linear motion, and combined operation of rotation and linear motion according to Embodiment 2 of the present invention.

基本的な駆動原理と構造は実施の形態1と同一であるが、アクチュエータのサイズは外径φ2mm、両端の出力軸103を含む全長14mmとする。   The basic driving principle and structure are the same as those in the first embodiment, but the actuator has an outer diameter of 2 mm and a total length of 14 mm including the output shafts 103 at both ends.

この極小径のハウジング104の内周部に配置する励磁コイル部105を、略渦巻形状で40×48列(円周方向×軸長方向)のマトリックスを層状に形成したパターンコイルとした。   The excitation coil portion 105 disposed on the inner peripheral portion of the extremely small diameter housing 104 is a pattern coil having a substantially spiral shape and a matrix of 40 × 48 rows (circumferential direction × axial length direction) formed in layers.

そして、磁極部102に、円周方向で約300μmのピッチ幅で、磁極の向きがラジアル方向になるように微細着磁を施しており、これにより、隣り合う磁極同士が異極である4×6列(円周方向×軸長方向)のマトリックスを形成している。   The magnetic pole portion 102 is finely magnetized with a pitch width of about 300 μm in the circumferential direction so that the direction of the magnetic poles is in the radial direction, whereby 4 × A matrix of 6 rows (circumferential direction x axial length direction) is formed.

このとき、磁極の1マトリックスに対応する励磁コイル部105のコイルが形成する領域は、10×8列である。   At this time, the area formed by the coils of the exciting coil unit 105 corresponding to one matrix of magnetic poles is 10 × 8 rows.

この実施の形態2のアクチュエータは、血管内視鏡用デバイスとして生体の血管内で使用可能なサイズであるとともに、励磁コイル部105に構成するコイルのマトリックスを細分化したことで、より精密な可動子の動作が可能となる。   The actuator according to the second embodiment is of a size that can be used in a blood vessel of a living body as a blood vessel endoscope device, and more precisely movable by subdividing the coil matrix that constitutes the excitation coil unit 105. The child can move.

更に、回転と直動の複合動作においては、出力軸103に渦をなす螺旋状の動作や、回転方向の移動量と直動方向の移動量を不規則に変化させた極めて複雑な動作をさせることができる。   Further, in the combined operation of rotation and linear motion, a spiral motion that forms a vortex in the output shaft 103, or an extremely complicated motion in which the movement amount in the rotation direction and the movement amount in the linear motion direction are irregularly changed is performed. be able to.

実施の形態3
図7は本発明の実施の形態3による、励磁コイル部105を構成するコイルの中空部109に、磁性体108を配置した状態を図示したものである。
Embodiment 3
FIG. 7 illustrates a state in which the magnetic body 108 is arranged in the hollow portion 109 of the coil constituting the exciting coil portion 105 according to the third embodiment of the present invention.

磁性体108を備えることにより励磁コイル部105の無通電時においても、可動子101を保持することができる。   By providing the magnetic body 108, the mover 101 can be held even when the exciting coil unit 105 is not energized.

このコイルの中空部に配置する磁性体108は、励磁コイル部105を構成する全てのコイルの中空部に配置してもよいし、一部のコイルの中空部に配置するのみであってもよい。   The magnetic body 108 disposed in the hollow portion of the coil may be disposed in the hollow portions of all the coils constituting the exciting coil portion 105 or may be disposed only in the hollow portions of some coils. .

実施の形態4
図8は本発明の実施の形態4による、可動子101の磁性材料から成る磁極部102の凹部110を有する部分と有さない部分とが、交互に並んだ状態でマトリックス状に配置されており、凹部110を有する部分には永久磁石102aのN極側が、可動子101の外周面に現れるようにして、凹部形状の構成面に配置されており、凹部110を有さない部分にはS極の磁極が誘起するようにした状態を図示したものである。
Embodiment 4
FIG. 8 shows that the portions having the concave portions 110 and the portions not having the concave portions 110 of the magnetic pole portion 102 made of the magnetic material of the mover 101 are arranged in a matrix state alternately arranged according to the fourth embodiment of the present invention. In the portion having the recess 110, the N pole side of the permanent magnet 102a appears on the outer peripheral surface of the mover 101 so as to appear on the constituent surface of the recess shape, and in the portion not having the recess 110, the S pole The state in which the magnetic poles are induced is illustrated.

図8中の拡大図に示す磁気ギャップの距離xとy及び各磁極と励磁コイル部105との距離を調整することにより、永久磁石のN極と対応する励磁コイル部105のコイルとの間で発生する推力と、凹部110を有さない部分に誘起したS極と対応する励磁コイル部105のコイルとの間で発生する推力とを同じ値とすることができる。   By adjusting the distances x and y of the magnetic gap and the distances between the magnetic poles and the excitation coil unit 105 shown in the enlarged view in FIG. 8, between the N pole of the permanent magnet and the coil of the excitation coil unit 105 corresponding thereto. The generated thrust and the thrust generated between the S pole induced in the portion not having the recess 110 and the corresponding coil of the exciting coil unit 105 can be set to the same value.

永久磁石102aは凹部における配置を全て逆にして、凹部110を有する部分には永久磁石102aのS極側が、可動子101の外周面に現れるようにして、凹部形状の構成面に配置し、凹部110を有さない部分にはN極の磁極が誘起するようにしてもよい。   The permanent magnet 102a is arranged in the concave portion so that the S pole side of the permanent magnet 102a appears on the outer peripheral surface of the mover 101 in the portion having the concave portion 110, and is disposed on the concave configuration surface. An N-pole magnetic pole may be induced in a portion not having 110.

実施の形態5
図9は本発明の実施の形態5による、可動子101を支持する軸受部107を固定子106を構成する励磁コイル部105の内周部全体に亘り配置し、軸受部107の内周面全体で可動子101を支持する構造状態を図示したものである。
Embodiment 5
FIG. 9 shows a bearing portion 107 that supports the mover 101 according to the fifth embodiment of the present invention arranged over the entire inner peripheral portion of the exciting coil portion 105 that constitutes the stator 106, and the entire inner peripheral surface of the bearing portion 107. The structure state which supports the needle | mover 101 is shown in figure.

この構造により、軸受部107により可動子101の軸長方向への可動範囲が制限されなくなる。   With this structure, the movable range of the movable element 101 in the axial length direction is not limited by the bearing portion 107.

実施の形態6
図10は本発明の実施の形態6による、電磁アクチュエータの構造を図示したものである。
Embodiment 6
FIG. 10 illustrates the structure of an electromagnetic actuator according to the sixth embodiment of the present invention.

この実施の形態6は、実施の形態5の軸受部107を固定子106を構成する励磁コイル部105の内周部全体に亘り配置した構造に対して、実施の形態4による凹部110を有する可動子101を用いたものである。   In the sixth embodiment, the movable portion having the concave portion 110 according to the fourth embodiment is different from the structure in which the bearing portion 107 of the fifth embodiment is arranged over the entire inner peripheral portion of the exciting coil portion 105 constituting the stator 106. The child 101 is used.

この実施の形態6による構造では、軸受部107により可動子101の軸長方向への可動範囲が制限されなくなるのに加えて、軸受部107が可動子101を凹部110を有さない部分のみで支持することにより摺動面積を低減することができる。また、同凹部110を有さない部分は、永久磁石に比較し、表面粗さを小さくすることが可能である。   In the structure according to the sixth embodiment, the bearing unit 107 does not limit the movable range of the mover 101 in the axial length direction. In addition, the bearing unit 107 includes only the portion where the mover 101 does not have the recess 110. The sliding area can be reduced by supporting. Further, the surface roughness of the portion not having the concave portion 110 can be reduced as compared with the permanent magnet.

これにより、軸受部107の内径と長さが同様の条件であるならば、可動子101が凹部を有さない場合と比較して軸受部107と可動子101の摺動損失及び磨耗が、より低減される。   As a result, if the inner diameter and length of the bearing portion 107 are under the same conditions, the sliding loss and wear between the bearing portion 107 and the mover 101 are further reduced compared to the case where the mover 101 does not have a recess. Reduced.

上述した実施の形態では、実施の形態1として磁極部102に磁極を4×6列、励磁コイル部105にコイルを12×8列でマトリックス状に配置した例、実施の形態2として磁極部102に磁極を4×6列、励磁コイル部105に励磁コイルを40×48列でマトリックス状に配置した例を挙げて説明したが、磁極と励磁コイルの配置はこれらの組合せに限定されない。   In the embodiment described above, an example in which the magnetic poles are arranged in a matrix of 4 × 6 rows in the magnetic pole portion 102 and the coils are arranged in a matrix of 12 × 8 rows in the exciting coil portion 105 as the first embodiment, and the magnetic pole portion 102 as the second embodiment. In this example, the magnetic poles are arranged in 4 × 6 rows and the exciting coil unit 105 is arranged in a matrix shape with 40 × 48 rows. However, the arrangement of the magnetic poles and the exciting coils is not limited to these combinations.

本発明における、磁極と励磁コイルのマトリックス状の配置状態は、以下の条件を満たせばよい。
可動子の磁極・・・隣り合う磁極同士を異極として、マトリックス状に配置
固定子の励磁コイル・・・以下の式が成り立つように、コイルをマトリックス状に配置

Figure 0005292541


In the present invention, the matrix-like arrangement state of the magnetic poles and the exciting coils may satisfy the following conditions.
The magnetic poles of the mover are arranged in a matrix with the adjacent magnetic poles different from each other. The excitation coil of the stator is arranged in a matrix so that the following formula is satisfied.
Figure 0005292541


駆動の際は、隣接したm×nの領域同士が交互に異極となるようにコイルを領域毎のパターン状に励磁する。   When driving, the coils are excited in a pattern for each region so that adjacent m × n regions have different polarities alternately.

回転は、m×n領域をm方向に1以上m−1以下のマトリックスずつ回転方向に移動させるように励磁パターンを変更する。磁石の磁極が変更前のm×n領域から反発し、かつ、変更後のm×n領域へ向かって吸引するように回転する。   The rotation changes the excitation pattern so that the m × n region is moved in the rotation direction by 1 to m−1 matrix in the m direction. The magnetic pole of the magnet repels from the m × n region before the change and rotates so as to be attracted toward the m × n region after the change.

直動も回転同様、m×n領域をn方向に1以上n−1以下のマトリックスずつ直動方向に移動させるように励磁パターンを変更する。   Similarly to the rotation of the linear motion, the excitation pattern is changed so that the m × n region is moved in the linear motion direction by a matrix of 1 to n−1 in the n direction.

回転直動複合動作は、m×n領域をm方向に1以上m−1以下のマトリックス、且つn方向に1以上n−1以下のマトリックスずつ、すなわちコイルマトリックスを展開した際の斜め方向に向かって任意の角度で、励磁パターンを推移させることにより可動子が複合運動を行う。   In the rotation / linear motion combined operation, the m × n region is directed in the diagonal direction when the matrix of 1 to m−1 in the m direction and the matrix of 1 to n−1 in the n direction are expanded, that is, the coil matrix is expanded. By moving the excitation pattern at an arbitrary angle, the mover performs a combined motion.

また、実施の形態2において、生体の血管内で使用する血管内視鏡用デバイスに適用可能な電磁アクチュエータとして、そのサイズを外径φ2mm、長さ14mmとしたが、本発明の電磁アクチュエータを適用できるのは、血管内視鏡用デバイス等の分野には限定されず、当然ながら、電磁アクチュエータとしてのサイズも外径φ2mm、長さ14mmに限定されるものではない。   In the second embodiment, the electromagnetic actuator applicable to a vascular endoscope device used in a blood vessel of a living body has an outer diameter of 2 mm and a length of 14 mm. However, the electromagnetic actuator of the present invention is applied. What can be done is not limited to the field of vascular endoscopic devices and the like, and of course, the size as an electromagnetic actuator is not limited to an outer diameter of 2 mm and a length of 14 mm.

可動子の回転と直動及びそれらの複合動作を用いる任意のデバイスに適用することが可能であり、そのサイズも適用するデバイスと必要とする直動方向のストロークに応じて、任意のサイズで実現することができる。   It can be applied to any device that uses the rotation and linear motion of the mover and their combined motion, and the size can be realized in any size depending on the device to be applied and the stroke in the required linear motion direction. can do.

加えて、本発明の電磁アクチュエータに適用される励磁コイル、磁極及び可動子を支持する軸受の種類、形態も特に限定されるものではなく、必要とするアクチュエータのサイズ及び性能等に応じて、適当なものを用いることができる。   In addition, the types and forms of bearings that support the excitation coil, magnetic poles, and mover applied to the electromagnetic actuator of the present invention are not particularly limited, and are appropriate according to the required size and performance of the actuator. Can be used.

本発明の実施の形態1を示す電磁アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the electromagnetic actuator which shows Embodiment 1 of this invention. (a)本発明の実施の形態1に係る、電磁アクチュエータ回転方向の可動子の磁極と励磁コイルの位置関係を表した図である。 (b)本発明の実施の形態1に係る、可動子の磁極が構成しているマトリックスの展開図である。 (c)本発明の実施の形態1に係る、電磁アクチュエータの固定子の励磁コイルが構成しているマトリックスの展開図である。(A) It is a figure showing the positional relationship of the magnetic pole of the needle | mover of an electromagnetic actuator rotation direction, and an exciting coil based on Embodiment 1 of this invention. (B) It is an expanded view of the matrix which the magnetic pole of the needle | mover which concerns on Embodiment 1 of this invention comprises. (C) It is an expanded view of the matrix which the exciting coil of the stator of the electromagnetic actuator based on Embodiment 1 of this invention comprises. (a)本発明の実施の形態1に係る、電磁アクチュエータ回転動作時の可動子の磁極と励磁コイルの位置関係を表した図である。 (c)本発明の実施の形態1に係る、電磁アクチュエータ回転動作時の固定子の励磁コイルが構成しているマトリックスの展開図である。(A) It is a figure showing the positional relationship of the magnetic pole of a needle | mover and exciting coil at the time of electromagnetic actuator rotation operation based on Embodiment 1 of this invention. (C) It is an expanded view of the matrix which the exciting coil of the stator at the time of electromagnetic actuator rotational operation which concerns on Embodiment 1 of this invention comprises. (a)本発明の実施の形態1に係る、電磁アクチュエータ直動運動時の可動子の磁極と励磁コイルの位置関係を表した図である。 (b)本発明の実施の形態1に係る、可動子の磁極が構成しているマトリックスの展開図である。 (c)本発明の実施の形態1に係る、電磁アクチュエータの固定子の励磁コイルが構成しているマトリックスの展開図である。(A) It is a figure showing the positional relationship of the magnetic pole of the needle | mover and exciting coil at the time of the electromagnetic actuator linear motion based on Embodiment 1 of this invention. (B) It is an expanded view of the matrix which the magnetic pole of the needle | mover which concerns on Embodiment 1 of this invention comprises. (C) It is an expanded view of the matrix which the exciting coil of the stator of the electromagnetic actuator based on Embodiment 1 of this invention comprises. (a)本発明の実施の形態1に係る、電磁アクチュエータ直動運動時の可動子の磁極と励磁コイルの位置関係を表した図である。 (c)本発明の実施の形態1に係る、電磁アクチュエータ直動運動時の固定子の励磁コイルが構成しているマトリックスの展開図である。(A) It is a figure showing the positional relationship of the magnetic pole of the needle | mover and exciting coil at the time of the electromagnetic actuator linear motion based on Embodiment 1 of this invention. (C) It is an expanded view of the matrix which the exciting coil of the stator at the time of the electromagnetic actuator linear motion based on Embodiment 1 of this invention comprises. 本発明の実施の形態2を示す、電磁アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the electromagnetic actuator which shows Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3を示す、電磁アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the electromagnetic actuator which shows Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4を示す、電磁アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the electromagnetic actuator which shows Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5を示す、電磁アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the electromagnetic actuator which shows Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6を示す、電磁アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the electromagnetic actuator which shows Embodiment 6 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 回転直動複合動作電磁アクチュエータ
101 可動子
102 磁極部
102a 永久磁石
103 出力軸
104 ハウジング
105 励磁コイル部
106 固定子
107 軸受部
108 磁性体
109 中空部
110 凹部
x、y 磁気ギャップの距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Rotation | straight-line direct acting combined action electromagnetic actuator 101 Movable element 102 Magnetic pole part 102a Permanent magnet 103 Output shaft 104 Housing 105 Excitation coil part 106 Stator 107 Bearing part 108 Magnetic body 109 Hollow part 110 Recessed part x, y Distance of magnetic gap

Claims (6)

複数の励磁コイルを有する固定子と、異なる磁極を交互に配した磁極部を有し、回転可能であるとともに、軸方向へも可動可能な可動子と、前記可動子を支持する軸受部を備えた電磁アクチュエータにおいて、
前記可動子の磁極部は、薄膜磁石であって、可動子の回転方向及び軸方向に異なる極性に微細着磁された磁極が、隣り合う磁極同士を異極として、マトリックス状に配置されており、
前記固定子の励磁コイルは、前記磁極部に形成されている磁極のマトリックスに対して、以下の式が成り立つように、コイルパターンをマトリックス状に配置した円筒状のパターンコイルであり、
Figure 0005292541
前記励磁コイルの配置において、マトリックスを構成する励磁コイルを、同一の磁極のみで励磁した隣接する複数のコイルの範囲を1つの領域として、領域毎に励磁パターンを変化させることにより、前記可動子を回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動するように構成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
A stator having a plurality of exciting coils, a magnetic pole portion in which different magnetic poles are alternately arranged, a movable portion that is rotatable and movable in the axial direction, and a bearing portion that supports the movable portion. In the electromagnetic actuator
The magnetic pole part of the mover is a thin-film magnet, and magnetic poles that are finely magnetized to have different polarities in the rotation direction and the axial direction of the mover are arranged in a matrix with the adjacent magnetic poles different from each other. ,
Exciting coils of the stator, with respect to the matrix of the magnetic pole formed in the magnetic pole portions, such that the following formula is valid, a cylindrical pattern coils the coil pattern is arranged in a matrix,
Figure 0005292541
In the arrangement of the excitation coils, the excitation coil constituting the matrix is set to a range of a plurality of adjacent coils excited by only the same magnetic pole, and the excitation pattern is changed for each region. An electromagnetic actuator characterized by being configured to perform a combined operation motion of rotation and linear motion such as rotation, linear motion, and spiral motion.
請求項1に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記可動子を支持する軸受部が、前記固定子の内周部全体に亘り配置されており、前記軸受部の内周面全体で可動子を支持していることを特徴とする電磁アクチュエータ。
The electromagnetic actuator according to claim 1,
An electromagnetic actuator characterized in that a bearing portion that supports the mover is arranged over the entire inner peripheral portion of the stator, and the mover is supported by the entire inner peripheral surface of the bearing portion.
前記マトリックスを構成する個々の励磁コイルについて、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置することを特徴とする請求項1又は2記載の電磁アクチュエータ。3. The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein a magnetic material is arranged in at least a part of the hollow portion of each exciting coil constituting the matrix.
複数の励磁コイルを有する固定子と、異なる磁極を交互に配した磁極部を有し、回転可能であるとともに、軸方向へも可動可能な可動子と、前記可動子を支持する軸受部を備えた電磁アクチュエータにおいて、A stator having a plurality of exciting coils, a magnetic pole portion in which different magnetic poles are alternately arranged, a movable portion that is rotatable and movable in the axial direction, and a bearing portion that supports the movable portion. In the electromagnetic actuator
前記可動子の磁極部は、凹部を有する部分と凹部を有さない部分が、交互に並んだ状態でマトリックス状に配置されており、前記凹部を有する部分には同一の磁極で永久磁石が、凹部形状の構成面に対して同一の方向で配置されており、前記凹部を有さない部分に前記永久磁石とは異極の磁極が誘起されていることにより、前記マトリックス状の配置において、可動子の回転方向及び軸方向に異なる極性の磁極が、隣り合う磁極同士を異極となっており、The magnetic pole portion of the mover is arranged in a matrix in a state in which portions having recesses and portions not having recesses are alternately arranged, and permanent magnets with the same magnetic poles in the portions having the recesses, It is arranged in the same direction with respect to the concave-shaped constituent surface, and a magnetic pole different from the permanent magnet is induced in a portion not having the concave portion, so that it is movable in the matrix-like arrangement. Magnetic poles with different polarities in the rotation direction and axial direction of the child are different from each other in the adjacent magnetic poles,
前記固定子の励磁コイルは、前記磁極部に形成されている磁極のマトリックスに対して、以下の式が成り立つように、コイルパターンをマトリックス状に配置した円筒状のパターンコイルであり、  The excitation coil of the stator is a cylindrical pattern coil in which a coil pattern is arranged in a matrix so that the following formula is established for a matrix of magnetic poles formed in the magnetic pole part:
Figure 0005292541
Figure 0005292541
前記励磁コイルの配置において、マトリックスを構成する励磁コイルを、同一の磁極のみで励磁した隣接する複数のコイルの範囲を1つの領域として、領域毎に励磁パターンを変化させることにより、前記可動子を回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動するように構成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。In the arrangement of the excitation coils, the excitation coil constituting the matrix is set to a range of a plurality of adjacent coils excited by only the same magnetic pole, and the excitation pattern is changed for each region. An electromagnetic actuator characterized by being configured to perform a combined operation motion of rotation and linear motion such as rotation, linear motion, and spiral motion.
請求項4に記載の電磁アクチュエータにおいて、The electromagnetic actuator according to claim 4, wherein
前記可動子を支持する軸受部が、前記固定子の内周部全体に亘り配置されており、前記軸受部の内周面全体で可動子を支持していることを特徴とする電磁アクチュエータ。  An electromagnetic actuator characterized in that a bearing portion that supports the mover is arranged over the entire inner peripheral portion of the stator, and the mover is supported by the entire inner peripheral surface of the bearing portion.
前記マトリックスを構成する個々の励磁コイルについて、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置することを特徴とする請求項4又は5記載の電磁アクチュエータ。6. The electromagnetic actuator according to claim 4, wherein a magnetic material is arranged in at least a part of the hollow portion of each exciting coil constituting the matrix.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10075030B2 (en) 2015-08-11 2018-09-11 Genesis Robotics & Motion Technologies Canada, Ulc Electric machine
US11043885B2 (en) 2016-07-15 2021-06-22 Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc Rotary actuator
US11139707B2 (en) 2015-08-11 2021-10-05 Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc Axial gap electric machine with permanent magnets arranged between posts

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102158040B (en) * 2011-03-25 2012-12-05 哈尔滨工业大学 High-accuracy electromagnetic force controlled linear motor and control system thereof
CN103427588A (en) * 2012-05-18 2013-12-04 贾莉莉 Linear rotary servo motor with two degrees of freedom
DE102012219354A1 (en) 2012-10-23 2014-04-24 Olympus Winter & Ibe Gmbh Actuator for a surgical instrument
KR101331931B1 (en) 2012-11-12 2013-11-21 동아대학교 산학협력단 Linear actuator
KR101356765B1 (en) 2012-11-12 2014-01-28 동아대학교 산학협력단 Linear actuator
JP6082646B2 (en) * 2013-04-25 2017-02-15 山洋電気株式会社 Shaft rotation type linear motor and shaft rotation type linear motor unit
JP6052258B2 (en) * 2014-09-18 2016-12-27 株式会社安川電機 Linear rotary actuator
JP6052259B2 (en) * 2014-09-18 2016-12-27 株式会社安川電機 Linear rotary actuator
JP6718255B2 (en) * 2016-02-26 2020-07-08 富士フイルム株式会社 Endoscope
JP6533765B2 (en) * 2016-07-26 2019-06-19 Thk株式会社 Actuator
JPWO2021149420A1 (en) * 2020-01-22 2021-07-29
JP7044844B2 (en) * 2020-09-18 2022-03-30 株式会社神戸製鋼所 Electric motor
CN117318432B (en) * 2023-11-29 2024-02-20 湖南天友精密技术有限公司 Dynamic magnetic type permanent magnet motor and control method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60128859A (en) * 1983-12-15 1985-07-09 Yokogawa Hokushin Electric Corp Driving device
JPS6240052A (en) * 1985-08-14 1987-02-21 Tokyo R & D:Kk Rotary and axial linear motion combination type motor
JPH06225513A (en) * 1993-01-20 1994-08-12 Toyota Autom Loom Works Ltd Linear motor
JPH07131966A (en) * 1993-11-05 1995-05-19 Sharp Corp Two-dimensional linear motor
KR100352937B1 (en) * 2000-05-20 2002-09-16 미래산업 주식회사 Linear Electric Motor of Rotational and Linear Movement Type
JP2003284315A (en) * 2002-03-25 2003-10-03 Polymatech Co Ltd Two-dimensional motor-driven actuator and input unit using the same
JP2004040894A (en) * 2002-07-02 2004-02-05 Tsubakimoto Chain Co Electromagnetic actuator
JP2004343903A (en) * 2003-05-16 2004-12-02 Meidensha Corp Rotary linear synchronous motor
JP2005020885A (en) * 2003-06-26 2005-01-20 Meidensha Corp Rotary linear dc motor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10075030B2 (en) 2015-08-11 2018-09-11 Genesis Robotics & Motion Technologies Canada, Ulc Electric machine
US10476323B2 (en) 2015-08-11 2019-11-12 Genesis Robotics & Motion Technologies Canada, Ulc Electric machine
US11043862B2 (en) 2015-08-11 2021-06-22 Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc Electric machine
US11139707B2 (en) 2015-08-11 2021-10-05 Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc Axial gap electric machine with permanent magnets arranged between posts
US11043885B2 (en) 2016-07-15 2021-06-22 Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc Rotary actuator

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