JP5396400B2

JP5396400B2 - Linear actuator

Info

Publication number: JP5396400B2
Application number: JP2010537715A
Authority: JP
Inventors: 英彦杉本
Original assignee: Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Industries Corp
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-11-17
Also published as: TW201031083A; WO2010055698A1; TWI469475B; JPWO2010055698A1

Description

本発明は、リニアアクチュエータに関する。
本願は、２００８年１１月１７日に、日本に出願された特願２００８−２９３７１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a linear actuator.
This application claims priority on November 17, 2008 based on Japanese Patent Application No. 2008-293718 for which it applied to Japan, and uses the content here.

現在、リニアアクチュエータには、リニアモータを動力源として、推力を生み出すものが存在している。このリニアモータを採用するリニアアクチュエータの特徴は、高速に直線運動を行うことが可能であり、加速及び減速の性能に優れ、さらに直線運動における等速性に優れていることである。また、このリニアアクチュエータでは、リニアモータを採用することによって、作動時における騒音の発生を低減することが出来ると共に発塵を抑制することが出来る。 Currently, there are linear actuators that generate thrust using a linear motor as a power source. The feature of the linear actuator employing this linear motor is that it can perform linear motion at high speed, is excellent in acceleration and deceleration performance, and is excellent in constant velocity in linear motion. Further, in this linear actuator, by employing a linear motor, it is possible to reduce the generation of noise during operation and to suppress dust generation.

また、リニアアクチュエータには、リニアモータ以外を動力源とするものが存在し、例えば、下記特許文献１には、可動子の動作ストロークが増大しても、推力が低下しないリニアアクチュエータの一種であるソレノイドが開示されている。このソレノイドは、可動子と、可動子の外周に沿って設けられたコイルと、可動子及びコイルを収容するベース及びケースから構成され、コイルと可動子の間に、可動子側がＮ極でありかつコイル側がＳ極である永久磁石から成る第１の円筒状固定鉄芯と、磁性材から成る第２の円筒状固定鉄芯とが間隔を空けて配置されている。そして、このソレノイドでは、上記構成によって、可動子の動作ストロークが広範囲に及んだとしても可動子の推力を維持することが出来る。 In addition, some linear actuators have a power source other than a linear motor. For example, Patent Document 1 below is a type of linear actuator in which thrust does not decrease even when the operation stroke of the mover increases. A solenoid is disclosed. This solenoid is composed of a mover, a coil provided along the outer periphery of the mover, a mover and a base and a case for accommodating the coil, and the mover side has an N pole between the coil and the mover. And the 1st cylindrical fixed iron core which consists of a permanent magnet whose coil side is a south pole, and the 2nd cylindrical fixed iron core which consists of magnetic materials are arrange | positioned at intervals. With this solenoid, the thrust of the mover can be maintained even if the operation stroke of the mover reaches a wide range due to the above configuration.

また、リニアアクチュエータと近似する構造を持つものとして、下記特許文献２には、放熱性悪化を抑制するともに、搭載性の悪化、消費電力の増加及び電磁吸引力発生の応答性の悪化を抑制することのできる電磁駆動バルブが開示されている。この電磁駆動バルブは、複数のコイルが並列に埋設された矩形のコアからなる電磁石を備え、コアにコイルを並列に埋設することで、複数のコイルを同心状に配設した場合のように外側のコイルによって囲われた状態となる内側のコイルの放熱性が悪化することはなくなる。 In addition, as having a structure similar to a linear actuator, Patent Document 2 listed below suppresses deterioration of heat dissipation and suppresses deterioration of mountability, increase of power consumption, and deterioration of responsiveness of generation of electromagnetic attraction force. An electromagnetically driven valve is disclosed. This electromagnetically driven valve includes an electromagnet having a rectangular core in which a plurality of coils are embedded in parallel, and the coils are embedded in parallel in the core so that the plurality of coils are arranged concentrically as in the case of the concentric arrangement. The heat dissipation of the inner coil that is surrounded by the coil is not deteriorated.

特開２００１−１４５３２１号公報JP 2001-145321 A 特開２００２−１２２２６４号公報JP 2002-122264 A

ところで、リニアモータを動力源とするリニアアクチュエータは、上述したように、高速運動性、加減速性及び等速運動性に優れているという特徴がある。しかしながら、当該リニアモータでは、垂直方向の磁力ではなく傾倒方向の磁力を動力として利用している為、大きな推力を生み出す為には、リニアモータ自体の規模を大きくする、または複数のリニアモータを組み合わせる必要があった。その為、リニアモータを動力源とするリニアアクチュエータでは、大きな推力を生み出すことを要求されると、大きなリニアモータまたは複数のリニアモータを収容しなければならない為に、その規模が大きくならざるをえなかった。また、上記従来のソレノイド（上記特許文献１）も、大きな推力を生み出す為には、電磁石を大きくしなければならない為、規模が大きくならざるをえなかった。また、上記特許文献２では、コイルがコアに埋設されたものを電磁石として使用しているが、コイルがコアに埋設されることで、コアを通る磁力が多くなるので、磁力を有効活用できていない。そして、磁力を有効活用できていないので、大きな推力を発生させために、必要以上に大きな電磁石を搭載しなければならない。 By the way, as described above, a linear actuator using a linear motor as a power source is characterized by being excellent in high-speed motility, acceleration / deceleration, and constant-velocity motility. However, the linear motor uses a magnetic force in the tilt direction instead of a magnetic force in the vertical direction as power, so in order to generate a large thrust, the linear motor itself is enlarged or a plurality of linear motors are combined. There was a need. For this reason, in a linear actuator that uses a linear motor as a power source, if it is required to generate a large thrust, it must be accommodated in a large linear motor or a plurality of linear motors. There wasn't. The conventional solenoid (Patent Document 1) also has to have a large scale because the electromagnet must be enlarged to generate a large thrust. In Patent Document 2, the coil embedded in the core is used as an electromagnet. However, since the coil is embedded in the core, the magnetic force passing through the core increases, so that the magnetic force can be effectively utilized. Absent. And since the magnetic force cannot be used effectively, in order to generate a large thrust, an electromagnet larger than necessary must be mounted.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型でありながら、大きな推力を生み出すことが出来るリニアアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a linear actuator that can generate a large thrust while being small in size.

上記目的を達成するために、本発明では、リニアアクチュエータに係る第１の解決手段として、磁性材を有する可動子を磁力によって第１の方向及び当該第１の方向とは反対側の第２の方向に往復動させるリニアアクチュエータであって、前記可動子を内部に収容する軟磁性材料からなる固定子と、前記固定子の内部において、第１、第２の方向を磁極方向とすると共に一方の磁極が前記可動子の磁性材と対向するように固定された電磁石とを具備するという手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solving means related to a linear actuator, a mover having a magnetic material is moved by a magnetic force into a first direction and a second side opposite to the first direction. A linear actuator that reciprocates in a direction, and a stator made of a soft magnetic material that accommodates the mover therein, and the first and second directions are defined as magnetic pole directions inside the stator and one of the stators A means is adopted in which the magnetic pole includes an electromagnet fixed so as to face the magnetic material of the mover.

本発明では、リニアアクチュエータに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、磁力によって所定の可動軸を第１の方向及び当該第１の方向とは反対側の第２の方向に往復動させるリニアアクチュエータであって、中空状に形成され、前記可動軸を内部に収納すると共に一面に前記可動軸の一端が挿通する開口が形成された軟磁性材料からなる枠体と、該枠体の内部において、前記可動軸に固定されると共に前記枠体と微小ギャップを隔てて対向する軟磁性材料からなる支持体と、前記枠体の内部において、前記第１、第２の方向を磁極方向とすると共に一方の磁極が第１の方向側で接触するように前記支持体に固定された永久磁石と、前記枠体の内部において、第１、第２の方向を磁極方向とすると共に一方の磁極が前記永久磁石の他方の磁極と対向するように前記枠体に固定された電磁石とを具備し、前記可動軸、前記支持体及び前記永久磁石が前記可動子であり、前記永久磁石が前記可動子の磁性材であり、前記枠体が前記固定子であるという手段を採用する。 In the present invention, as the second solving means relating to the linear actuator, in the first solving means, the predetermined movable shaft is moved in the first direction and the second direction opposite to the first direction by the magnetic force. A linear actuator that reciprocates, a frame made of a soft magnetic material that is formed in a hollow shape, houses the movable shaft therein, and has an opening through which one end of the movable shaft is inserted, and the frame A support body made of a soft magnetic material fixed to the movable shaft and opposed to the frame body with a minute gap inside the body, and the first and second directions of the magnetic poles inside the frame body And a permanent magnet fixed to the support so that one of the magnetic poles is in contact with the first direction side, and the first and second directions are set as the magnetic pole direction inside the frame body, Magnetic poles An electromagnet fixed to the frame so as to face the other magnetic pole of the permanent magnet, wherein the movable shaft, the support and the permanent magnet are the movable element, and the permanent magnet is the movable element. A magnetic material is used, and the frame is the stator.

本発明では、リニアアクチュエータに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記電磁石と前記枠体との間に第１、第２の方向を磁極方向とするように設けられた第２の電磁石をさらに１つ以上備えるという手段を採用する。 In the present invention, as the third solving means relating to the linear actuator, in the second solving means, the first and second directions are provided between the electromagnet and the frame so as to be the magnetic pole direction. A means of further including one or more second electromagnets is employed.

本発明では、リニアアクチュエータに係る第４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、前記枠体の内部において、前記第１、第２の方向を磁極方向とすると共に一方の磁極が第２の方向側で接触するように前記支持体に固定された第２の永久磁石と、前記第１、第２の方向を磁極方向とすると共に一方の磁極が前記第２の永久磁石の他方の磁極と対向するように前記枠体の内部に固定された第３の電磁石とをさらに備えるという手段を採用する。 In the present invention, as the fourth solving means related to the linear actuator, in the second or third solving means, the first and second directions are set as the magnetic pole directions and one of the magnetic poles inside the frame body. Of the second permanent magnet fixed to the support so as to be in contact with the second direction side, the first and second directions as the magnetic pole direction, and one magnetic pole of the second permanent magnet. A means of further including a third electromagnet fixed inside the frame so as to face the other magnetic pole is adopted.

本発明では、リニアアクチュエータに係る第５の解決手段として、上記第２〜第４いずれかの解決手段において、前記電磁石及び第２の電磁石は、前記可動軸が前記第１の方向に移動した際に前記永久磁石を内部に収容する穴部を備え、第３の電磁石は、前記可動軸が前記第２の方向に移動した際に前記第２の永久磁石を内部に収容する穴部を備えるという手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solving means relating to the linear actuator, in any one of the second to fourth solving means, the electromagnet and the second electromagnet are moved when the movable shaft moves in the first direction. The third electromagnet includes a hole portion that accommodates the second permanent magnet when the movable shaft moves in the second direction. Adopt means.

本発明では、リニアアクチュエータに係る第６の解決手段として、上記第２〜第５いずれかの解決手段において、前記枠体はケーシングであるという手段を採用する。 In the present invention, as a sixth solving means relating to the linear actuator, in the second to fifth solving means described above, a means is adopted in which the frame is a casing.

本発明では、リニアアクチュエータに係る第７の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記可動子は、往復動時に前記電磁石が入り込む溝部が設けられているという手段を採用する。 In the present invention, as a seventh solving means relating to the linear actuator, in the first solving means, a means is adopted in which the mover is provided with a groove portion into which the electromagnet enters during reciprocation.

本発明では、リニアアクチュエータに係る第８の解決手段として、上記第７の解決手段において、前記固定子の内部において、前記第１、第２の方向を磁極方向とすると共に一方の磁極が前記可動子の磁性材と対向し、前記電磁石と第１、２方向に対向する位置に固定された第２の電磁石を備え、前記可動子は、往復動時に前記第２の電磁石が入り込む第２の溝部が設けられているという手段を採用する。 In the present invention, as an eighth solving means related to the linear actuator, in the seventh solving means, the first and second directions are set to the magnetic pole direction and one of the magnetic poles is movable in the stator. A second electromagnet that opposes the magnetic material of the child and is fixed at a position facing the electromagnet in the first and second directions, and the mover has a second groove portion into which the second electromagnet enters during reciprocation. The means that is provided is adopted.

本発明では、リニアアクチュエータに係る第９の解決手段として、上記第７または第８の解決手段において、前記可動子は、第１の方向または／及び第２の方向に向って尖形状をしているという手段を採用する。 In the present invention, as a ninth solving means relating to the linear actuator, in the seventh or eighth solving means, the mover has a pointed shape in the first direction or / and the second direction. Adopt the means of being.

本発明によれば、可動子の移動方向と電磁石の磁極方向とが一致することで、可動子の移動方向と電磁石の磁束の方向とが一致する。これにより、本発明は、垂直磁力を効果的に利用して可動子を移動させることができるので、小型でありながらさらに大きな推力を生み出すことができる。 According to the present invention, since the moving direction of the mover and the magnetic pole direction of the electromagnet match, the moving direction of the mover and the direction of the magnetic flux of the electromagnet match. Thereby, since this invention can move a needle | mover using a perpendicular magnetic force effectively, it can produce a bigger thrust, though it is small.

本発明によれば、磁力によって所定の可動軸を第１の方向及び当該第１の方向とは反対側の第２の方向とに往復動させるリニアアクチュエータであって、中空状に形成され、可動軸を内部に収納すると共に一面に可動軸の一端が挿通する開口が形成された軟磁性材料からなる枠体と、該枠体の内部において、可動軸に固定されると共に枠体と微小ギャップを隔てて対向する軟磁性材料からなる支持体と、枠体の内部において、第１、第２の方向を磁極方向とすると共に一方の磁極が第１の方向側で接触するように支持体に固定された永久磁石と、枠体の内部において、第１、第２の方向を磁極方向とすると共に一方の磁極が永久磁石の他方の磁極と対向するように枠体に固定された電磁石とを具備する。 According to the present invention, a linear actuator that reciprocates a predetermined movable shaft in a first direction and a second direction opposite to the first direction by a magnetic force, is formed in a hollow shape and is movable A frame made of a soft magnetic material having a shaft accommodated therein and an opening through which one end of the movable shaft is inserted is formed on one surface, and the frame is fixed to the movable shaft and has a minute gap between the frame and the frame. Fixed to the support so that the first and second directions are in the magnetic pole direction and one of the magnetic poles is in contact with the first direction on the inside of the frame, and a support made of a soft magnetic material facing away from each other And an electromagnet fixed to the frame so that the first and second directions are the magnetic pole directions and one magnetic pole faces the other magnetic pole of the permanent magnet. To do.

このように、本発明に係るリニアアクチュエータでは、永久磁石と電磁石とを対向した位置に配置し、この永久磁石と電磁石とが発生する垂直磁力を利用して可動鉄片を第１の方向及び第２の方向とに往復動させる為、小型でありながら、大きな推力を生み出すことが可能になる。また、リニアアクチュエータでは、支持体及び枠体が永久磁石及び電磁石の磁力の磁路になり、永久磁石及び電磁石の磁力の影響を可動軸が受け難くなっている為、例え可動軸が磁性材によって構成されていたとしても、可動軸は、磁化され難く、さらに渦電流を発生し難い。 As described above, in the linear actuator according to the present invention, the permanent magnet and the electromagnet are arranged at the opposed positions, and the movable iron piece is moved in the first direction and the second using the perpendicular magnetic force generated by the permanent magnet and the electromagnet. Because it is reciprocated in the direction of, it is possible to generate a large thrust while being small. Further, in the linear actuator, the support body and the frame body are magnetic paths of the magnetic force of the permanent magnet and the electromagnet, and the movable shaft is not easily affected by the magnetic force of the permanent magnet and the electromagnet. Even if configured, the movable shaft is difficult to be magnetized, and further, it is difficult to generate an eddy current.

本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータＡの内部構造を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the internal structure of the linear actuator A which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータＡの図１のＸ−Ｘ線矢視図である。It is the XX arrow directional view of the linear actuator A which concerns on 1st Embodiment of this invention of FIG. 本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータＡの可動軸１が下方向へ移動する時の、第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４が発生する磁力の極性を示す図である。It is a figure which shows the polarity of the magnetic force which the 1st coil 2, the 2nd coil 3, and the auxiliary coil 4 generate | occur | produce when the movable shaft 1 of the linear actuator A which concerns on 1st Embodiment of this invention moves below. 本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータＡの可動軸１が上方向へ移動する時の、第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４が発生する磁力の極性を示す図である。It is a figure which shows the polarity of the magnetic force which the 1st coil 2, the 2nd coil 3, and the auxiliary coil 4 generate when the movable shaft 1 of the linear actuator A according to the first embodiment of the present invention moves upward. 本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータＡの推力特性を示す推力特性図である。It is a thrust characteristic diagram which shows the thrust characteristic of the linear actuator A which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係るコニカルタイプのリニアアクチュエータＡの内部構造を示す正面断面図である。It is a front sectional view showing the internal structure of the conical type linear actuator A concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータＢの内部構造を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the internal structure of the linear actuator B which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータＢの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the linear actuator B which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータＢの第１の変形例の内部構造を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the internal structure of the 1st modification of the linear actuator B which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータＢの第２の変形例の内部構造を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the internal structure of the 2nd modification of the linear actuator B which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータＢの第３の変形例の内部構造を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the internal structure of the 3rd modification of the linear actuator B which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、リニアアクチュエータに関する。
〔第1実施形態〕
図１は、本実施形態に係るリニアアクチュエータＡの内部構造を示す正面断面図であり、図２は、本実施形態に係るリニアアクチュエータＡの図１の線視Ｘ−Ｘに沿った断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present embodiment relates to a linear actuator.
[First embodiment]
FIG. 1 is a front sectional view showing the internal structure of the linear actuator A according to this embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XX in FIG. 1 of the linear actuator A according to this embodiment. is there.

本実施形態のリニアアクチュエータＡは、図１及び図２に示すように、可動軸１、第１コイル２（電磁石）、第２コイル３（第２の電磁石）及び補助コイル４（第３の電磁石）、第１永久磁石５（永久磁石）、第２永久磁石６（第２の永久磁石）、可動内側ヨーク７（支持体）及び固定外側ヨーク８（枠体）及び軸受９から構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the linear actuator A of the present embodiment includes a movable shaft 1, a first coil 2 (electromagnet), a second coil 3 (second electromagnet), and an auxiliary coil 4 (third electromagnet). ), A first permanent magnet 5 (permanent magnet), a second permanent magnet 6 (second permanent magnet), a movable inner yoke 7 (support body), a fixed outer yoke 8 (frame body), and a bearing 9. .

本実施形態に係るリニアアクチュエータＡは、可動軸１に可動内側ヨーク７が固定されると共に可動内側ヨーク７に第１永久磁石５及び第２永久磁石６が固定され、第１永久磁石５と第１コイル２との間に生じる吸引力及び反発力、第１永久磁石５と第２コイル３との間に生じる吸引力及び反発力並びに補助コイル４と第２永久磁石６との間に生じる吸引力及び反発力を利用して、可動軸１を下方向（第１の方向）及び上方向（第２の方向）に往復動させるものである。 In the linear actuator A according to this embodiment, the movable inner yoke 7 is fixed to the movable shaft 1, and the first permanent magnet 5 and the second permanent magnet 6 are fixed to the movable inner yoke 7. The attractive force and repulsive force generated between the first coil 2, the attractive force and repulsive force generated between the first permanent magnet 5 and the second coil 3, and the attractive force generated between the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6. The movable shaft 1 is reciprocated downward (first direction) and upward (second direction) using force and repulsive force.

可動軸１は、軸心方向に移動可能なように固定外側ヨーク８に収容され、その側面に可動内側ヨーク７が固定されている。そして、可動軸１は、その両端が固定外側ヨーク８の上面及び下面に設けられた開口部８ａに固定された軸受９によって支持され、固定外側ヨーク８の開口部８ａを挿通しながら下方向及び上方向への直線運動を行うことが出来る。なお、可動軸１は、磁性材である鉄合金によって構成されており、四角柱形状に成形されている。 The movable shaft 1 is accommodated in a fixed outer yoke 8 so as to be movable in the axial direction, and a movable inner yoke 7 is fixed to a side surface thereof. The movable shaft 1 is supported at both ends by bearings 9 fixed to openings 8 a provided on the upper surface and the lower surface of the fixed outer yoke 8. The movable shaft 1 extends downwardly while being inserted through the opening 8 a of the fixed outer yoke 8. A linear motion in the upward direction can be performed. The movable shaft 1 is made of an iron alloy that is a magnetic material, and is formed into a quadrangular prism shape.

第１コイル２は、固定外側ヨーク８の内部に固定され、固定外側ヨーク８の内部の底面に取り付けられた第２コイル３の上側に設けられている。この第１コイル２は、銅線のソレノイドコイル及びボビンによって構成され、ボビンをインサート体としてソレイドコイルが巻回され、ソレノイドコイル及びボビンが樹脂材料により一体成形されている。そして、第１コイル２のボビンは、第１永久磁石５を内部に収容する穴部を備えている。 The first coil 2 is fixed inside the fixed outer yoke 8 and is provided above the second coil 3 attached to the bottom surface inside the fixed outer yoke 8. The first coil 2 is composed of a copper wire solenoid coil and a bobbin. A solenoid coil and a bobbin are integrally formed of a resin material around which a solenoid coil is wound using the bobbin as an insert body. And the bobbin of the 1st coil 2 is provided with the hole which accommodates the 1st permanent magnet 5 in an inside.

また、第１コイル２は、リニアアクチュエータ駆動装置（図示略）に接続し、リニアアクチュエータ駆動装置の制御に応じて、可動軸１を下方向に移動させる際には、上方向がＮ極であり下方向がＳ極である磁力を発生させ、可動軸１を上方向に移動させる際には、上方がＳ極であり下方がＮ極である磁力を発生させる。 The first coil 2 is connected to a linear actuator driving device (not shown), and when the movable shaft 1 is moved downward according to the control of the linear actuator driving device, the upper direction is the N pole. When a magnetic force whose lower direction is the south pole is generated and the movable shaft 1 is moved upward, a magnetic force whose upper side is the south pole and whose lower side is the north pole is generated.

第２コイル３は、固定外側ヨーク８の内部の底面に固定されている。この第２コイル３は、第１コイル２と同様に、銅線のソレノイドコイル及びボビンによって構成されている。そして、第１コイル２のボビンも、第１永久磁石５を内部に収容する穴部を備えている。また、第２コイル３も、第１コイル２と同様に、リニアアクチュエータ駆動装置に接続し、リニアアクチュエータ駆動装置の制御に応じて、可動軸１を下方向に移動させる際には、上方向がＮ極であり下方向がＳ極である磁力を発生させ、可動軸１を上方向に移動させる際には、上方がＳ極であり下方がＮ極である磁力を発生させる。 The second coil 3 is fixed to the bottom surface inside the fixed outer yoke 8. Similar to the first coil 2, the second coil 3 is composed of a copper wire solenoid coil and a bobbin. And the bobbin of the 1st coil 2 is also provided with the hole which accommodates the 1st permanent magnet 5 in an inside. Similarly to the first coil 2, the second coil 3 is connected to the linear actuator driving device, and when the movable shaft 1 is moved downward according to the control of the linear actuator driving device, the upward direction is When a magnetic force having N poles and having S poles in the lower direction is generated and the movable shaft 1 is moved upward, a magnetic force having S poles on the upper side and N poles on the lower side is generated.

補助コイル４は、固定外側ヨーク８の内部の天井面に固定されている。この補助コイル４は、第１コイル２及び第２コイル３と同様に、ソレノイドコイル及びボビンによって構成されている。そして、補助コイル４のボビンは、第２永久磁石６を内部に収容する穴部を備えている。また、補助コイル４も、リニアアクチュエータ駆動装置に接続し、リニアアクチュエータ駆動装置の制御に応じて、可動軸１を下方向に移動させる際には、上方向がＳ極であり下方向がＮ極である磁力を発生させ、可動軸１を上方向に移動させる際には、上方がＮ極であり下方がＳ極である磁力を発生させる。 The auxiliary coil 4 is fixed to the ceiling surface inside the fixed outer yoke 8. Similar to the first coil 2 and the second coil 3, the auxiliary coil 4 includes a solenoid coil and a bobbin. The bobbin of the auxiliary coil 4 includes a hole that accommodates the second permanent magnet 6 therein. The auxiliary coil 4 is also connected to the linear actuator driving device, and when the movable shaft 1 is moved downward according to the control of the linear actuator driving device, the upper direction is the S pole and the lower direction is the N pole. When the movable shaft 1 is moved upward, a magnetic force having an N pole on the upper side and an S pole on the lower side is generated.

第１永久磁石５は、固定外側ヨーク８の内部に収容され、可動内側ヨーク７の下側固定面に固定されている、すなわち第１コイル２及び第２コイル３に対向するように可動内側ヨーク７に固定されている。この第１永久磁石５は、可動内側ヨーク７の下側固定面側がＮ極になると共に下方向がＳ極になる、すなわち第１コイル２及び第２コイル３側がＳ極になるように設けられている。そして、第１永久磁石５は、長方体形状をしており、吸引によって第１コイル２のボビン及び第２コイル３のボビンの穴部に入り込む。 The first permanent magnet 5 is housed in the fixed outer yoke 8 and is fixed to the lower fixed surface of the movable inner yoke 7, that is, the movable inner yoke so as to face the first coil 2 and the second coil 3. 7 is fixed. The first permanent magnet 5 is provided so that the lower fixed surface side of the movable inner yoke 7 becomes the N pole and the lower direction becomes the S pole, that is, the first coil 2 and the second coil 3 side become the S pole. ing. The first permanent magnet 5 has a rectangular shape, and enters the bobbin hole of the first coil 2 and the bobbin hole of the second coil 3 by suction.

第２永久磁石６は、固定外側ヨーク８の内部に収容され、可動内側ヨーク７の上側固定面に固定されている、すなわち補助コイル４に対向するように可動内側ヨーク７に固定されている。この第２永久磁石６は、可動内側ヨーク７の上側固定面側がＳ極になると共に上方向がＮ極になる、すなわち補助コイル４側がＮ極になるように設けられている。そして、第２永久磁石６は、長方体形状をしており、吸引によって補助コイル４のボビンの穴部に入り込む。そして、第１永久磁石５と、第２永久磁石６とでは、第１永久磁石５の方が、厚さが厚くなっている。 The second permanent magnet 6 is accommodated in the fixed outer yoke 8 and fixed to the upper fixed surface of the movable inner yoke 7, that is, fixed to the movable inner yoke 7 so as to face the auxiliary coil 4. The second permanent magnet 6 is provided so that the upper fixed surface side of the movable inner yoke 7 becomes the S pole and the upper direction becomes the N pole, that is, the auxiliary coil 4 side becomes the N pole. The second permanent magnet 6 has a rectangular shape, and enters the bobbin hole of the auxiliary coil 4 by suction. In the first permanent magnet 5 and the second permanent magnet 6, the first permanent magnet 5 is thicker.

可動内側ヨーク７は、軟磁性材である継鉄（ヨーク）によって構成されており、微小ギャップを隔てて対向するように固定外側ヨーク８の内部に収容されている。この可動内側ヨーク７は、下側固定面に第１永久磁石５が取り付けられ、上側固定面に第２永久磁石６が取り付けられている。また、この可動内側ヨーク７は、可動軸固定部７ａを有しており、この可動軸固定部７ａによって可動軸１の側面に固定されている。そして、可動内側ヨーク７は、軟磁性材によって構成される為、第１永久磁石５及び第２永久磁石６が発生する磁力の磁路になる。 The movable inner yoke 7 is constituted by a yoke (yoke) that is a soft magnetic material, and is accommodated in the fixed outer yoke 8 so as to face each other with a minute gap therebetween. The movable inner yoke 7 has a first permanent magnet 5 attached to the lower fixed surface and a second permanent magnet 6 attached to the upper fixed surface. The movable inner yoke 7 has a movable shaft fixing portion 7a, and is fixed to the side surface of the movable shaft 1 by the movable shaft fixing portion 7a. Since the movable inner yoke 7 is composed of a soft magnetic material, it becomes a magnetic path of magnetic force generated by the first permanent magnet 5 and the second permanent magnet 6.

固定外側ヨーク８は、軟磁性材である継鉄（ヨーク）によって構成されており、上記可動軸１、第１コイル２、第２コイル３、補助コイル４、第１永久磁石５、第２永久磁石６及び可動内側ヨーク７を収容する四角柱形状のケーシングである。この固定外側ヨーク８では、可動軸１が挿通する為の開口部８ａが上面及び下面の中央に設けられており、この開口部８ａに可動軸１を支持する軸受が固定されている。そして、固定外側ヨーク８は、軟磁性材によって構成される為、第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４のそれぞれと磁気回路を形成する。なお、固定外側ヨーク８の前後の側面は、磁気回路の形成に用いられない為、隙間が存在しても問題ない。だだし、固定外側ヨーク８は、構造物として一体化している必要はある。
軸受９は、固定外側ヨーク８の上面及び下面の開口部８ａに固定され、下方向及び上方向への直線運動自在に可動軸１を支持している。The fixed outer yoke 8 is composed of a yoke (yoke) that is a soft magnetic material, and the movable shaft 1, the first coil 2, the second coil 3, the auxiliary coil 4, the first permanent magnet 5, and the second permanent. This is a quadrangular prism casing that houses the magnet 6 and the movable inner yoke 7. In the fixed outer yoke 8, an opening 8a through which the movable shaft 1 is inserted is provided at the center of the upper surface and the lower surface, and a bearing that supports the movable shaft 1 is fixed to the opening 8a. Since the fixed outer yoke 8 is made of a soft magnetic material, it forms a magnetic circuit with each of the first coil 2, the second coil 3, and the auxiliary coil 4. In addition, since the front and back side surfaces of the fixed outer yoke 8 are not used for forming a magnetic circuit, there is no problem even if a gap exists. However, the fixed outer yoke 8 needs to be integrated as a structure.
The bearing 9 is fixed to the openings 8a on the upper surface and the lower surface of the fixed outer yoke 8, and supports the movable shaft 1 so as to be linearly movable downward and upward.

次に、このように構成されたリニアアクチュエータＡの動作について図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施形態に係るリニアアクチュエータＡの可動軸１が下方向へ移動する時の、第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４が発生する磁力の極性を示す図であり、図４は、本実施形態に係るリニアアクチュエータＡの可動軸１が上方向へ移動する時の、第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４が発生する磁力の極性を示す図である。 Next, the operation of the linear actuator A configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram illustrating the polarity of the magnetic force generated by the first coil 2, the second coil 3, and the auxiliary coil 4 when the movable shaft 1 of the linear actuator A according to the present embodiment moves downward. FIG. 4 is a diagram illustrating the polarity of the magnetic force generated by the first coil 2, the second coil 3, and the auxiliary coil 4 when the movable shaft 1 of the linear actuator A according to the present embodiment moves upward.

初期状態において、可動軸１は、最上限高さＨ１に位置している。そして、第１コイル２及び第２コイル３が、リニアアクチュエータ駆動装置の制御の下、図３に示すように、上方がＮ極である磁力を発生する。さらに、補助コイル４は、リニアアクチュエータ駆動装置の制御の下、第１コイル２の磁力の発生に同期して、図３に示すように、下方がＮ極である磁力を発生させる。 In the initial state, the movable shaft 1 is located at the maximum upper limit height H1. And the 1st coil 2 and the 2nd coil 3 generate | occur | produce the magnetic force which has an N pole upper direction under control of a linear actuator drive device, as shown in FIG. Further, the auxiliary coil 4 generates a magnetic force having an N pole on the lower side in synchronization with the generation of the magnetic force of the first coil 2 under the control of the linear actuator driving device as shown in FIG.

そして、第１コイル２及び第２コイル３への通電により、第１コイル２及び第２コイル３と第１永久磁石５との間に、吸引力が発生する為、第１永久磁石５は、第１コイル２及び第２コイル３に吸引される。また、補助コイル４への通電により、補助コイル４と第２永久磁石６との間に、反発力が発生する為、第２永久磁石６は、補助コイル４から離反する。そして、第１コイル２及び第２コイル３と第１永久磁石５との間の吸引力と、補助コイル４と第２永久磁石６との間の反発力との合力によって、可動軸１は、下方向へ移動する。この際、第１コイル２及び第２コイル３と第１永久磁石５との間には、図３に示す磁路が形成される。また、補助コイル４は、図３に示すように、閉じた磁路を形成する。同様に、第２永久磁石６も、図３に示すように、閉じた磁路を形成する。 And, since energizing force is generated between the first coil 2 and the second coil 3 and the first permanent magnet 5 by energizing the first coil 2 and the second coil 3, the first permanent magnet 5 is The first coil 2 and the second coil 3 are attracted. In addition, since the repulsive force is generated between the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6 by energization of the auxiliary coil 4, the second permanent magnet 6 is separated from the auxiliary coil 4. Then, due to the resultant force of the attractive force between the first coil 2 and the second coil 3 and the first permanent magnet 5 and the repulsive force between the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6, the movable shaft 1 is Move down. At this time, a magnetic path shown in FIG. 3 is formed between the first coil 2 and the second coil 3 and the first permanent magnet 5. The auxiliary coil 4 forms a closed magnetic path as shown in FIG. Similarly, the second permanent magnet 6 forms a closed magnetic path as shown in FIG.

上述した動作によって可動軸１が生み出す推力を、図５を参照して説明する。
図５は、本実施形態に係るリニアアクチュエータＡの推力特性を示す推力特性図である。なお、図５の推力特性図は、縦軸にストローク位置、横軸に推力を示す。
リニアアクチュエータＡでは、ストローク位置に応じて図５に示す推力特性を示す。
可動軸１は、最上限高さＨ１から下方向へ移動すると、図５に示すように、カーブを描きながら推力が、上昇する。そして、可動軸１が、高さＨ２の位置まで移動すると、推力は推力Ｔ１に到達する。その後、可動軸１が、高さＨ２から高さＨ３までの間、推力は推力Ｔ１のまま推移し、高さＨ３を超えると再び推力が推力Ｔ１から上昇する。そして、高さ０に到達すると、推力は最大になる。なお、推力Ｔ１以上の推力は、過負荷領域になる。The thrust generated by the movable shaft 1 by the above-described operation will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a thrust characteristic diagram showing the thrust characteristic of the linear actuator A according to the present embodiment. In the thrust characteristic diagram of FIG. 5, the vertical axis represents the stroke position and the horizontal axis represents the thrust.
In the linear actuator A, the thrust characteristic shown in FIG. 5 is shown according to the stroke position.
When the movable shaft 1 moves downward from the maximum upper limit height H1, the thrust increases while drawing a curve as shown in FIG. Then, when the movable shaft 1 moves to the position of the height H2, the thrust reaches the thrust T1. Thereafter, during the period from the height H2 to the height H3 of the movable shaft 1, the thrust remains the thrust T1, and when the height exceeds the height H3, the thrust rises again from the thrust T1. When the height reaches zero, the thrust becomes maximum. In addition, the thrust more than thrust T1 becomes an overload area | region.

上記高さＨ２とは、第１永久磁石５が図３に示すように第１コイル２のボビンの中に入りはじめた位置にあるときの高さである。そして、上記高さＨ３とは、第１永久磁石５が図４に示すように第２コイル３のボビンの中にほぼ入り込んで固定外側ヨーク８の内部の底面から数ｍｍの高さになったときの高さである。そして、上記高さＨ１とは、図示していないが、第２コイル３が補助コイル４のボビンの中に入り込んで固定外側ヨーク８の内部の天井面と第２永久磁石６との間隔が数ｍｍになったときの高さである。 The height H2 is a height when the first permanent magnet 5 is in a position where it enters the bobbin of the first coil 2 as shown in FIG. The height H3 is a height of several mm from the bottom surface inside the fixed outer yoke 8 when the first permanent magnet 5 almost enters the bobbin of the second coil 3 as shown in FIG. Is the height of time. The height H1 is not shown, but the second coil 3 enters the bobbin of the auxiliary coil 4 and the distance between the ceiling surface inside the fixed outer yoke 8 and the second permanent magnet 6 is several. It is the height when it becomes mm.

また、リニアアクチュエータＡでは、上述した動作によって第１コイル２及び第２コイル３と固定外側ヨーク８とが磁気回路を形成する。そして、可動内側ヨーク７に可動軸固定部７ａを設けることによって可動軸１と第１コイル２、第２コイル３並び第１永久磁石５とが離間している為、可動軸１は、磁力の影響を受け難くなっている。これにより、可動軸１は、磁化され難く、さらに渦電流が発生し難くなる為、大きな鉄損が発生しない。 In the linear actuator A, the first coil 2 and the second coil 3 and the fixed outer yoke 8 form a magnetic circuit by the above-described operation. Since the movable shaft 1 and the first coil 2, the second coil 3, and the first permanent magnet 5 are separated by providing the movable shaft fixing portion 7a on the movable inner yoke 7, the movable shaft 1 It is less affected. As a result, the movable shaft 1 is not easily magnetized and eddy currents are less likely to be generated, so that a large iron loss does not occur.

さらに、リニアアクチュエータＡでは、上述した動作によって補助コイル４と固定外側ヨーク８が磁気回路を形成する。そして、可動内側ヨーク７に可動軸固定部７ａを設けることによって、可動軸１と補助コイル４並び第２永久磁石６とが離間している為、可動軸１は、磁力の影響を受け難くなっている。これにより、可動軸１は、磁化され難く、さらに渦電流が発生し難くなる為、大きな鉄損が発生しない。 Further, in the linear actuator A, the auxiliary coil 4 and the fixed outer yoke 8 form a magnetic circuit by the above-described operation. By providing the movable shaft fixing portion 7a on the movable inner yoke 7, the movable shaft 1, the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6 are separated from each other, so that the movable shaft 1 is hardly affected by magnetic force. ing. As a result, the movable shaft 1 is not easily magnetized and eddy currents are less likely to be generated, so that a large iron loss does not occur.

その後、リニアアクチュエータＡでは、可動軸１が、高さＨ３まで移動すると、リニアアクチュエータ駆動装置の制御の下、可動軸１の位置に応じて、第２コイル３、第１コイル２という順番で、図４に示すように、上方がＳ極である磁力を発生する。さらに、補助コイル４は、リニアアクチュエータ駆動装置の制御の下、第１コイル２及び第２コイル３の磁力の発生に同期して、図４に示すように、下方がＳ極である磁力を発生させる。なお、可動軸１がＨ３まで移動すると、図４に示すように、第１永久磁石５は、第２コイル３のボビンの穴部に入り込み、固定外側ヨーク８の内部の底面の手前まで到達する。 Thereafter, in the linear actuator A, when the movable shaft 1 moves to the height H3, the second coil 3 and the first coil 2 are sequentially controlled according to the position of the movable shaft 1 under the control of the linear actuator driving device. As shown in FIG. 4, a magnetic force having an S pole on the top is generated. Further, the auxiliary coil 4 generates a magnetic force whose lower side is the S pole as shown in FIG. 4 in synchronization with the generation of the magnetic force of the first coil 2 and the second coil 3 under the control of the linear actuator driving device. Let When the movable shaft 1 moves to H3, as shown in FIG. 4, the first permanent magnet 5 enters the hole of the bobbin of the second coil 3 and reaches just before the bottom surface inside the fixed outer yoke 8. .

そして、第１コイル２及び第２コイル３への通電により、第１コイル２及び第２コイル３と第１永久磁石５との間に、反発力が発生する為、第１永久磁石５は、第１コイル２及び第２コイル３から離間する。また、補助コイル４への通電により、補助コイル４と第２永久磁石６との間に、吸引力が発生する為、第２永久磁石６は、補助コイル４に吸引される。そして、第１コイル２及び第２コイル３と第１永久磁石５の間の反発力と、補助コイル４と第２永久磁石６の間の吸引力との合力によって、可動軸１は、上方向へ移動する。この際、補助コイル４と第２永久磁石６との間には、図４に示す磁路が形成される。また、第１永久磁石５が、固定外側ヨーク８の内部の底面の手前あたりに位置している場合には、第１コイル２は通電されずに、第２コイル３のみが通電されて磁力を発生しており、その際に、第２コイル３は、図４に示すように、閉じた磁路を形成する。 And since the repulsive force generate | occur | produces between the 1st coil 2 and the 2nd coil 3, and the 1st permanent magnet 5 by electricity supply to the 1st coil 2 and the 2nd coil 3, the 1st permanent magnet 5 Separated from the first coil 2 and the second coil 3. Further, since energizing the auxiliary coil 4 generates an attractive force between the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6, the second permanent magnet 6 is attracted to the auxiliary coil 4. The movable shaft 1 is moved upward by the resultant force of the repulsive force between the first coil 2 and the second coil 3 and the first permanent magnet 5 and the attractive force between the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6. Move to. At this time, a magnetic path shown in FIG. 4 is formed between the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6. In addition, when the first permanent magnet 5 is positioned in front of the bottom surface inside the fixed outer yoke 8, the first coil 2 is not energized and only the second coil 3 is energized to generate magnetic force. At that time, the second coil 3 forms a closed magnetic path as shown in FIG.

また、リニアアクチュエータＡでは、上述した動作によって第１コイル２及び第２コイル３と固定外側ヨーク８とが磁気回路を形成する。そして、可動内側ヨーク７に可動軸固定部７ａを設けることによって、可動軸１と第１コイル２、第２コイル３並び第１永久磁石５とが離間している為、可動軸１は、磁力の影響を受け難くなっている。これにより、可動軸１は、磁化され難く、さらに渦電流が発生し難くなる為、大きな鉄損が発生しない。 In the linear actuator A, the first coil 2 and the second coil 3 and the fixed outer yoke 8 form a magnetic circuit by the above-described operation. Since the movable shaft 1 is provided with the movable shaft fixing portion 7a, the movable shaft 1, the first coil 2, the second coil 3, and the first permanent magnet 5 are separated from each other. It is hard to be affected by. As a result, the movable shaft 1 is not easily magnetized and eddy currents are less likely to be generated, so that a large iron loss does not occur.

さらに、リニアアクチュエータＡでは、第１コイル２及び第２コイル３の場合と同様に、可動内側ヨーク７に設けられた可動軸固定部７ａによって、可動軸と補助コイル４並び第２永久磁石６とが離間している為、可動軸１は、磁力の影響を受け難くなっている。これにより、可動軸１は、磁化され難く、さらに渦電流が発生し難くなる為、大きな鉄損が発生しない。 Further, in the linear actuator A, as in the case of the first coil 2 and the second coil 3, the movable shaft and the auxiliary coil 4 are aligned with the second permanent magnet 6 by the movable shaft fixing portion 7 a provided on the movable inner yoke 7. Are separated from each other, the movable shaft 1 is hardly affected by the magnetic force. As a result, the movable shaft 1 is not easily magnetized and eddy currents are less likely to be generated, so that a large iron loss does not occur.

そして、リニアアクチュエータＡは、リニアアクチュエータ駆動装置の制御の下、上述した第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４による磁力の発生を繰り返すことによって、可動軸１を下方向及び上方向に往復動させる。 The linear actuator A moves the movable shaft 1 downward and upward by repeating generation of magnetic force by the first coil 2, the second coil 3, and the auxiliary coil 4 described above under the control of the linear actuator driving device. Reciprocate.

以上のように、本実施形態に係るリニアアクチュエータＡでは、図１〜図２に示すように、固定外側ヨーク８の内部に第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４を固定し、可動軸１の側面に可動内側ヨーク７を設け、さらに第１永久磁石５を第１コイル２及び第２コイル３に対向するように可動内側ヨーク７に固定すると共に第２永久磁石６を補助コイル４に対向するように可動内側ヨーク７に固定する。 As described above, in the linear actuator A according to the present embodiment, the first coil 2, the second coil 3, and the auxiliary coil 4 are fixed inside the fixed outer yoke 8 as shown in FIGS. A movable inner yoke 7 is provided on the side surface of the shaft 1, and the first permanent magnet 5 is fixed to the movable inner yoke 7 so as to face the first coil 2 and the second coil 3, and the second permanent magnet 6 is fixed to the auxiliary coil 4. It fixes to the movable inner yoke 7 so that it may oppose.

そして、第１コイル２及び第２コイル３と第１永久磁石５との間の吸引力と、補助コイル４と第２永久磁石６との間の反発力との合力によって、可動軸１は、下方向へ移動する。また、第１コイル２及び第２コイル３と第１永久磁石５との間の反発力と、補助コイル４と第２永久磁石６との間の吸引力との合力によって、可動軸１は、上方向へ移動する。 Then, due to the resultant force of the attractive force between the first coil 2 and the second coil 3 and the first permanent magnet 5 and the repulsive force between the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6, the movable shaft 1 is Move down. Moreover, the movable shaft 1 is obtained by the resultant force of the repulsive force between the first coil 2 and the second coil 3 and the first permanent magnet 5 and the attractive force between the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6. Move upward.

このように、リニアアクチュエータＡでは、第１コイル２と第１永久磁石５、第２コイル３と第１永久磁石５、補助コイル４と第２永久磁石６とを対向した位置に配置することによって、垂直磁力に基づく吸引力及び反発力を効果的に利用して可動軸１を下方向及び上方向へ移動させる為、小型でありながら、大きな推力を生み出すことが可能になる。 As described above, in the linear actuator A, the first coil 2 and the first permanent magnet 5, the second coil 3 and the first permanent magnet 5, and the auxiliary coil 4 and the second permanent magnet 6 are arranged at opposing positions. Since the movable shaft 1 is moved downward and upward using the attractive force and the repulsive force based on the perpendicular magnetic force, it is possible to generate a large thrust while being small.

また、リニアアクチュエータＡでは、可動内側ヨーク７に可動軸固定部７ａを設けることによって、第１コイル２、第２コイル３、補助コイル４、第１永久磁石５及び第２永久磁石６と可動軸１とが離間している為に、可動軸１は、磁力の影響を受け難くなっている。これにより、可動軸１は、磁化され難く、さらに渦電流が発生し難くなる為、大きな鉄損が発生しない。 In the linear actuator A, the movable inner yoke 7 is provided with the movable shaft fixing portion 7a, whereby the first coil 2, the second coil 3, the auxiliary coil 4, the first permanent magnet 5, the second permanent magnet 6, and the movable shaft. Since 1 is separated from the movable shaft 1, the movable shaft 1 is hardly affected by the magnetic force. As a result, the movable shaft 1 is not easily magnetized and eddy currents are less likely to be generated, so that a large iron loss does not occur.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、固定外側ヨーク８の内部の天井面及び底面をフラットに成形したフラットタイプのリニアアクチュエータであるが、本発明はこれに限定されない。As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) Although the said embodiment is a flat type linear actuator which shape | molded the ceiling surface and bottom face inside the fixed outer yoke 8 flat, this invention is not limited to this.

フラットタイプのリニアアクチュエータの特徴は、短いストロークにおいて大きな推力を発生させることが出来ることである。このフラットタイプのリニアアクチュエータとは異なり、中ストローク以上で中レベルの推力を持続的に生み出すコニカルタイプのリニアアクチュエータが存在する。例えば、本実施形態を、図６に示すコニカルタイプのソレノイド型アクチュエータにしてもよい。なお、図６では、本実施形態に係るリニアアクチュエータＡと同一の構成要素に同一符号を付している。 A feature of the flat type linear actuator is that a large thrust can be generated in a short stroke. Unlike this flat type linear actuator, there is a conical type linear actuator that continuously generates a medium level thrust beyond a medium stroke. For example, this embodiment may be a conical solenoid actuator shown in FIG. In FIG. 6, the same components as those of the linear actuator A according to the present embodiment are denoted by the same reference numerals.

（２）上記実施形態は、可動内側ヨーク７に可動軸固定部７ａを設けて、可動軸１と、第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４とを離間させたが、本発明はこれに限定されない。
本実施形態では、可動軸固定部７ａを設けないようにしてもよい。可動内側ヨーク７に可動軸固定部７ａを設けない場合、可動軸１と第１コイル２、第２コイル３及び補助コイル４が近接する。(2) In the above embodiment, the movable shaft 1 is provided on the movable inner yoke 7 so that the movable shaft 1 is separated from the first coil 2, the second coil 3, and the auxiliary coil 4. It is not limited to this.
In the present embodiment, the movable shaft fixing portion 7a may not be provided. When the movable shaft fixing portion 7a is not provided on the movable inner yoke 7, the movable shaft 1, the first coil 2, the second coil 3, and the auxiliary coil 4 are close to each other.

（３）上記実施形態は、図１及び図２に示すように、可動軸１の軸心を中心として、その左右に第１コイル２、第２コイル３、補助コイル４、第１永久磁石５及び第２永久磁石６を配置することによって、可動軸１の推力を生み出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、左右に加えて前後にも第１コイル２、第２コイル３、補助コイル４、第１永久磁石５及び第２永久磁石６を配置すると、可動軸１の推力を増加させることが出来る。 (3) In the above embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the first coil 2, the second coil 3, the auxiliary coil 4, and the first permanent magnet 5 are arranged on the left and right sides of the movable shaft 1. And the thrust of the movable shaft 1 was produced by arranging the second permanent magnet 6, but the present invention is not limited to this. For example, if the first coil 2, the second coil 3, the auxiliary coil 4, the first permanent magnet 5, and the second permanent magnet 6 are arranged in front and rear in addition to the left and right, the thrust of the movable shaft 1 can be increased.

（４）上記実施形態は、第１永久磁石５を取り付ける可動内側ヨーク７の下側固定部分を下に延ばすことによって、第１永久磁石５が、第１コイル２及び第２コイル３のボビンの穴部に十分に入り込むようにしているが、本発明はこれに限定されない。可動内側ヨーク７の下側固定部分を下に延ばすのではなく、第１永久磁石５の厚さを厚くすることによって、第１コイル２及び第２コイル３のボビンの穴部に入り込むようにしてもよい。 (4) In the above embodiment, by extending the lower fixed portion of the movable inner yoke 7 to which the first permanent magnet 5 is attached, the first permanent magnet 5 can be connected to the bobbins of the first coil 2 and the second coil 3. The hole is sufficiently inserted, but the present invention is not limited to this. Instead of extending the lower fixed part of the movable inner yoke 7 downward, the thickness of the first permanent magnet 5 is increased so as to enter the bobbin holes of the first coil 2 and the second coil 3. Also good.

（５）上記実施形態では、可動軸１を磁性材である鉄合金によって構成したが、必要な強度を有するものであれば、磁性材ではない非磁性材の素材によって構成するようにしてもよい。また、可動軸固定部７ａは、可動内側ヨーク７の一部として軟磁性材である継鉄（ヨーク）によって構成しているが、可動軸１と同様、必要な強度を有するものであれば、磁性材以外の素材によって構成するようにしてもよい。例えば、可動軸固定部７ａが透磁率の低い非磁性材によって構成することによって、可動軸１は、さらに磁力の影響を受け難くなる。 (5) In the above embodiment, the movable shaft 1 is made of an iron alloy, which is a magnetic material, but may be made of a non-magnetic material that is not a magnetic material, as long as it has the required strength. . In addition, the movable shaft fixing portion 7a is configured by a yoke (yoke) that is a soft magnetic material as a part of the movable inner yoke 7, but as with the movable shaft 1, if it has a necessary strength, You may make it comprise with raw materials other than a magnetic material. For example, when the movable shaft fixing portion 7a is made of a nonmagnetic material having a low magnetic permeability, the movable shaft 1 is further less affected by the magnetic force.

（６）上記実施形態では、固定外側ヨーク８の内部の底面に、第２コイル３を１つ設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１コイル２の下に２つ以上の第２コイル３を積層するように設けるようにしてもよい。このように、２つ以上の第２コイル３を設けることによって、１つの第２コイル３を設ける場合よりも、可動軸１のストローク位置に応じた、細かな推力制御が可能になると共により長ストロークが可能になる。 (6) In the above embodiment, one second coil 3 is provided on the bottom surface inside the fixed outer yoke 8, but the present invention is not limited to this. For example, two or more second coils 3 may be provided below the first coil 2. As described above, by providing two or more second coils 3, fine thrust control according to the stroke position of the movable shaft 1 is possible and longer than when one second coil 3 is provided. Stroke is possible.

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態のリニアアクチュエータＢは、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、可動ヨーク１１、可動軸１２、第１コイル１３（電磁石）、第２コイル１４（第２の電磁石）、固定外側ヨーク１５（固定子）及び軸受１６から構成されている。なお、可動ヨーク１１及び可動軸１２は、本実施形態における可動子である。[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 7A and 7B, the linear actuator B according to the second embodiment includes a movable yoke 11, a movable shaft 12, a first coil 13 (electromagnet), a second coil 14 (second electromagnet), and a fixed outer yoke. 15 (stator) and a bearing 16. Note that the movable yoke 11 and the movable shaft 12 are movable elements in the present embodiment.

本実施形態に係るリニアアクチュエータＢは、可動ヨーク１１と第１コイル１３との間で生じる吸引力と、可動ヨーク１１と第２コイル１４との間で生じる吸引力とを利用して、可動ヨーク１１と可動軸１２を下方向（第１の方向）及び上方向（第２の方向）に往復動させるものである。 The linear actuator B according to the present embodiment uses the attractive force generated between the movable yoke 11 and the first coil 13 and the attractive force generated between the movable yoke 11 and the second coil 14 to move the movable yoke. 11 and the movable shaft 12 are reciprocated downward (first direction) and upward (second direction).

可動ヨーク１１は、軟磁性材である継鉄（ヨーク）によって構成され、上下方向に移動可能なように固定外側ヨーク１５に収容されている。そして、可動ヨーク１１は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、その下部が第１コイル１３の一方の磁極に対向し、その上部が第２コイル１４の一方の磁極に対向するように配置されている。この可動ヨーク１１は、下に移動した際に第１コイル１３が入り込む第１の溝部１１ａが下面に設けられている。また、可動ヨーク１１は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、その上部が横方向に連なる２つの尖形状１１ｃに形成されており、上に移動した際に第２コイル１４が入り込む第２の溝部１１ｂが２つの尖形状１１ｃの頂点に設けられている。さらに、可動ヨーク１１は、その下面の中央に可動軸１２が取り付けられている。 The movable yoke 11 is constituted by a yoke (yoke) that is a soft magnetic material, and is accommodated in the fixed outer yoke 15 so as to be movable in the vertical direction. As shown in FIGS. 7A and 7B, the movable yoke 11 is disposed such that the lower part thereof faces one magnetic pole of the first coil 13 and the upper part thereof faces one magnetic pole of the second coil 14. ing. The movable yoke 11 is provided with a first groove portion 11a in which the first coil 13 enters when the movable yoke 11 moves downward. Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, the movable yoke 11 has an upper portion formed in two pointed shapes 11c continuous in the lateral direction, and the second coil 14 enters when the second coil 14 moves upward. A groove 11b is provided at the apex of the two pointed shapes 11c. Further, the movable yoke 11 has a movable shaft 12 attached to the center of the lower surface thereof.

可動軸１２は、可動ヨーク１１の移動によって生じた推力を外部に伝達するものである。この可動軸１２は、固定外側ヨーク１５の内部において一方の端が可動ヨーク１１の下面に取り付けられ、固定外側ヨーク１５の下側に設けられた開口部１５ａに固定された軸受１６によって他端の近傍が支持されている。そして、可動軸１２は、可動ヨーク１１の移動によって固定外側ヨーク１５の開口部１５ａを挿通しながら下方向及び上方向に直線運動する。 The movable shaft 12 transmits the thrust generated by the movement of the movable yoke 11 to the outside. The movable shaft 12 is attached to the lower surface of the movable yoke 11 at one end inside the fixed outer yoke 15 and is fixed at the other end by a bearing 16 fixed to an opening 15 a provided below the fixed outer yoke 15. The neighborhood is supported. The movable shaft 12 linearly moves downward and upward while being inserted through the opening 15 a of the fixed outer yoke 15 by the movement of the movable yoke 11.

第１コイル１３は、固定外側ヨーク１５の内部の底面に固定されている。この第１コイル１３は、銅線のソレノイドコイル及びボビンによって構成され、ボビンをインサート体としてソレイドコイルが巻回され、ソレノイドコイル及びボビンが樹脂材料により一体成形されたものである。第１コイル１３の磁極方向は、可動ヨーク１１の移動方向に一致している。そして、第１コイル１３は、リニアアクチュエータ駆動装置（図示略）に接続し、リニアアクチュエータ駆動装置の制御に応じて、可動ヨーク１１を下方向に移動させるための磁力を発生する。そして、可動ヨーク１１が下に移動すると、第１コイル１３は可動ヨーク１１の第１の溝部１１ａに入り込む。その際、可動ヨーク１１の下部の中央部分は、第１コイル１３のボビンの穴に入り込む。 The first coil 13 is fixed to the bottom surface inside the fixed outer yoke 15. The first coil 13 is composed of a copper wire solenoid coil and a bobbin. A solenoid coil and a bobbin are integrally formed of a resin material by winding a solenoid coil using the bobbin as an insert body. The magnetic pole direction of the first coil 13 coincides with the moving direction of the movable yoke 11. The first coil 13 is connected to a linear actuator driving device (not shown), and generates a magnetic force for moving the movable yoke 11 downward according to the control of the linear actuator driving device. When the movable yoke 11 moves downward, the first coil 13 enters the first groove portion 11 a of the movable yoke 11. At that time, the lower central portion of the movable yoke 11 enters the bobbin hole of the first coil 13.

第２コイル１４は、固定外側ヨーク１５の内部の天井面に固定されている。この第２コイル１４は、第１コイル１３と同様に、ソレノイドコイル及びボビンによって構成されたものである。第２コイル１４の磁極方向は、可動ヨーク１１の移動方向に一致している。そして、第２コイル１４は、リニアアクチュエータ駆動装置（図示略）に接続し、リニアアクチュエータ駆動装置の制御に応じて、可動ヨーク１１を上方向に移動させるための磁力を発生する。そして、可動ヨーク１１が上に移動すると、第２コイル１４は可動ヨーク１１の第２の溝部１１ｂに入り込む。その際、可動ヨーク１１の上部の中央部分は、第２コイル１４のボビンの穴に入り込む。 The second coil 14 is fixed to the ceiling surface inside the fixed outer yoke 15. Similar to the first coil 13, the second coil 14 is configured by a solenoid coil and a bobbin. The magnetic pole direction of the second coil 14 coincides with the moving direction of the movable yoke 11. The second coil 14 is connected to a linear actuator driving device (not shown), and generates a magnetic force for moving the movable yoke 11 upward in accordance with the control of the linear actuator driving device. When the movable yoke 11 moves upward, the second coil 14 enters the second groove 11b of the movable yoke 11. At that time, the upper central portion of the movable yoke 11 enters the bobbin hole of the second coil 14.

固定外側ヨーク１５は、軟磁性材である継鉄（ヨーク）によって構成されており、上記可動ヨーク１１、可動軸１２、第１コイル１３及び第２コイル１４を収容する。この固定外側ヨーク１５は、可動軸１２が挿通するための開口部１５ａが下面中央に設けられている。そして、固定外側ヨーク１５の開口部１５ａは、可動軸１２を支持する軸受が固定されている。
軸受１６は、固定外側ヨーク１５の開口部１５ａに固定され、下方向及び上方向に直線運動自在に可動軸１２を支持している。The fixed outer yoke 15 is made of a yoke (yoke) that is a soft magnetic material, and houses the movable yoke 11, the movable shaft 12, the first coil 13, and the second coil 14. The fixed outer yoke 15 has an opening 15a through which the movable shaft 12 is inserted at the center of the lower surface. A bearing that supports the movable shaft 12 is fixed to the opening 15 a of the fixed outer yoke 15.
The bearing 16 is fixed to the opening 15a of the fixed outer yoke 15, and supports the movable shaft 12 so as to be linearly movable downward and upward.

次に、このように構成されたリニアアクチュエータＢの動作について説明する。
初期状態において、可動ヨーク１１は、リニアアクチュエータ駆動装置が第１コイル１３に磁力を停止させるとともに第２コイル１４に磁力を発生させることで、最上限高さに位置する。Next, the operation of the linear actuator B configured as described above will be described.
In the initial state, the movable yoke 11 is positioned at the maximum upper limit height when the linear actuator driving device stops the magnetic force in the first coil 13 and generates the magnetic force in the second coil 14.

そして、リニアアクチュエータ駆動装置は、可動ヨーク１１を下方向に移動させるために、第１コイル１３に対して通電することで第１コイル１３に磁力を発生させ、第２コイル１４に対する通電を停止することで第２コイル１４に磁力を停止させる。
すると、第１コイル１３と可動ヨーク１１との間に吸引力が発生し、かつ第２コイル１４と可動ヨーク１１との間の吸引力が停止するので、可動ヨーク１１は、第１コイルの方向に移動、すなわち下方向に移動する。この際に、可動ヨーク１１は、第１の溝部１１ａに第１コイル１３を収容する。Then, the linear actuator driving device generates a magnetic force in the first coil 13 by energizing the first coil 13 and stops energizing the second coil 14 in order to move the movable yoke 11 downward. This stops the magnetic force of the second coil 14.
Then, an attractive force is generated between the first coil 13 and the movable yoke 11, and the attractive force between the second coil 14 and the movable yoke 11 is stopped, so that the movable yoke 11 is in the direction of the first coil. Move, i.e. move downward. At this time, the movable yoke 11 accommodates the first coil 13 in the first groove portion 11a.

そして、可動ヨーク１１が下方向に移動することで生じる推力ｆを、以下式（１）であらわすことができる。
推力ｆ＝Ｌ^２ｉ^２／ｕ_ｇｎ^２Ｓ … （１）
（Ｌ：第１コイル１３のインダクタンス、ｕ_ｇ：可動ヨーク１１と固定外側ヨーク１５との間の空隙部の透磁率、ｎ：第１コイル１３のコイル巻数、Ｓ：第１コイル１３の磁束が通る磁路の断面積）The thrust f generated by moving the movable yoke 11 downward can be expressed by the following equation (1).
Thrust ^{^{_{^{f = L 2 i 2 / u}}}} g n 2 S ... (1)
(L: inductance of the first coil 13, _{u g:} magnetic permeability of air gap between the movable yoke 11 and the fixed outer yoke 15, n: number of turns of the coils of the first coil 13, S: the magnetic flux of the first coil 13 is Cross-sectional area of magnetic path through)

また、上記インダクタンスＬを、以下式（２）であらわすことができる。
インダクタンスＬ＝ｎ^２Ｓ／｛（ｘ＋ａ／ｕ_ｇ）＋（ｌ_ｉ／ｕ_ｉ）｝ … （２）
（ｘ＋ａ：可動ヨーク１１と固定外側ヨーク１５との間の空隙部の間隔、ｌ_ｉ：磁束が通る磁路の可動ヨーク１１及び固定外側ヨーク１５の長さ、ｕ_ｉ：ｌ_ｉの透磁率）
このことから、推力ｆは、電流ｉが小さくなるに従って小さくなり、電流ｉが大きくなるに従って大きくなる。また、推力ｆは、空隙部の間隔ｘ＋ａが小さくなるに従って大きくなり、空隙部の間隔ｘ＋ａが大きくなるに従って小さくなる。The inductance L can be expressed by the following formula (2).
Inductance ^{_{L = n 2 S / {(}} x + a / u g) + (l i / u i)} ... (2)
(X + a: gap distance between movable yoke 11 and fixed outer yoke 15, l _i : length of movable yoke 11 and fixed outer yoke 15 in the magnetic path through which magnetic flux passes, u _i : permeability of l _i )
From this, the thrust f becomes smaller as the current i becomes smaller, and becomes larger as the current i becomes larger. The thrust f increases as the gap interval x + a decreases, and decreases as the gap interval x + a increases.

その後、リニアアクチュエータ駆動装置は、可動ヨーク１１が最下限高さに達すると、可動ヨーク１１を上方向に移動させるために、第１コイル１３に対する通電を停止することで第１コイル１３に磁力を停止させ、第２コイル１４に対して通電することで第２コイル１４に磁力を発生させる。
すると、第１コイル１３と可動ヨーク１１との間に吸引力が停止し、かつ第２コイル１４と可動ヨーク１１との間の吸引力が発生するので、可動ヨーク１１は、第２コイル１４の方向に移動、すなわち上方向に移動する。この際に、可動ヨーク１１は、第２の溝部１１ｂに第２コイル１４を収容する。
そして、リニアアクチュエータＢは、リニアアクチュエータ駆動装置の制御の下、上述した動作を繰り返すことで可動ヨーク１１を下方向及び上方向に往復動させる。After that, when the movable yoke 11 reaches the minimum lower limit height, the linear actuator driving device stops energization of the first coil 13 by moving the first yoke 13 in order to move the movable yoke 11 upward. The magnetic force is generated in the second coil 14 by stopping and energizing the second coil 14.
Then, the attractive force is stopped between the first coil 13 and the movable yoke 11, and the attractive force between the second coil 14 and the movable yoke 11 is generated. Move in the direction, that is, move upward. At this time, the movable yoke 11 accommodates the second coil 14 in the second groove 11b.
The linear actuator B reciprocates the movable yoke 11 downward and upward by repeating the above-described operation under the control of the linear actuator driving device.

以上のように、本実施形態に係るリニアアクチュエータＢでは、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、固定外側ヨーク１５の内部の底面に第１コイル１３が固定され、内部の天井面に第２コイル１４を固定されている。また、可動ヨーク１１は、下方向の移動時に第１コイル１３を収容する第１の溝部１１ａと、上方向の移動時に第２コイル１４を収容する第２の溝部１１ｂとを備える。そして、可動ヨーク１１は、第１コイル１３との間に吸引力が発生すると第１の溝部１１ａに第１コイル１３を収容しながら下方向に移動し、第２コイル１４との間に吸引力が発生すると第２の溝部１１ｂに第２コイル１４を収容しながら上方向に移動する。 As described above, in the linear actuator B according to this embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, the first coil 13 is fixed to the bottom surface inside the fixed outer yoke 15, and the second coil is fixed to the ceiling surface inside. 14 is fixed. In addition, the movable yoke 11 includes a first groove portion 11a that accommodates the first coil 13 when moving downward, and a second groove portion 11b that accommodates the second coil 14 when moving upward. Then, when an attractive force is generated between the movable yoke 11 and the first coil 13, the movable yoke 11 moves downward while accommodating the first coil 13 in the first groove 11 a, and an attractive force between the movable yoke 11 and the second coil 14. When this occurs, the second coil 14 moves upward while being housed in the second groove 11b.

リニアアクチュエータＢでは、このように固定外側ヨーク１５の内部の表面に第１コイル１３及び第２コイル１４を配置して、可動ヨーク１１の移動時に可動ヨーク１１の第１の溝部１１ａに第１コイル１３が入り込み、また可動ヨーク１１の第２の溝部１１ｂに第２コイル１４が入り込むので、固定外側ヨーク１５にコイルが埋め込まれているものよりも、可動ヨーク１１を多くの磁束が通るので吸引力を有効に利用して可動ヨーク１１を上下方向に移動させることができる。このように、リニアアクチュエータＢでは、吸引力を有効に利用できることで、小型でありながら大きな推力を生み出すことができる。 In the linear actuator B, the first coil 13 and the second coil 14 are arranged on the inner surface of the fixed outer yoke 15 as described above, and the first coil is placed in the first groove portion 11a of the movable yoke 11 when the movable yoke 11 is moved. 13 and the second coil 14 enters the second groove 11b of the movable yoke 11, so that more magnetic flux passes through the movable yoke 11 than when the coil is embedded in the fixed outer yoke 15, so that the attractive force The movable yoke 11 can be moved in the vertical direction by effectively utilizing the above. Thus, the linear actuator B can generate a large thrust while being compact because the suction force can be effectively used.

また、リニアアクチュエータＢでは、第１コイル１３及び第２コイル１４の磁極方向と可動ヨーク１１の移動方向とが一致することで、可動ヨーク１１の移動方向と第１コイル１３及び第２コイル１４の垂直磁力の方向が一致する。これにより、リニアアクチュエータＢは、垂直磁力を効果的に利用して可動軸１を下方向及び上方向へ移動させることができるので、小型でありながらさらに大きな推力を生み出すことができる。 Further, in the linear actuator B, the moving direction of the movable yoke 11 and the moving directions of the first coil 13 and the second coil 14 are matched by the magnetic pole directions of the first coil 13 and the second coil 14 being matched with the moving direction of the movable yoke 11. The direction of the perpendicular magnetic force matches. As a result, the linear actuator B can move the movable shaft 1 downward and upward using the perpendicular magnetic force effectively, and thus can generate a larger thrust while being small in size.

また、リニアアクチュエータＢでは、第１コイル１３及び第２コイル１４が固定外側ヨーク１５の内部の表面に露出するように固定されているので、コイルが埋め込まれた構造のリニアアクチュエータと比較して放熱性に優れている。 In the linear actuator B, since the first coil 13 and the second coil 14 are fixed so as to be exposed on the inner surface of the fixed outer yoke 15, heat is radiated as compared with the linear actuator having a structure in which the coil is embedded. Excellent in properties.

さらに、リニアアクチュエータＢをこのような構造にすることで、リニアアクチュエータ駆動装置のコストを低減することができる。その理由について以下に説明する。
上記式（２）からわかるように、第１コイル１３のインダクタンスＬは、（ｘ＋ａ／ｕ_ｇ）や（ｌ_ｉ／ｕ_ｉ）が大きいほど小さくなる。
そして、空隙部の透磁率ｕ_ｇは、真空の透磁率Ｕ₀とほぼ同じであるので、上記式（２）においてヨークの透磁率ｕ_ｉと空隙部の透磁率ｕ_ｇとの関係は、ヨークの透磁率ｕ_ｉ≫空隙部の透磁率ｕ_ｇになる。すると、（ｌ_ｉ／ｕ_ｉ）は、（ｘ＋ａ／ｕ_ｇ）に比べて非常に小さい値になるので、上記式（２）において無視できる。Furthermore, the cost of a linear actuator drive device can be reduced by making the linear actuator B into such a structure. The reason will be described below.
As can be seen from the above equation (2), the inductance L of the first coil 13 is smaller the larger the (x + a / _{u g)} and _(l _i / _u i).
Then, magnetic permeability u _g of the gap portion is substantially the same as the permeability U ₀ of the vacuum, the relationship between the magnetic permeability u _g of permeability u _i and the gap portion of the yoke in the formula (2) includes a yoke The permeability u _i >> the gap permeability u _g . _{Then, (l} i / _{u i)} is negligible in since a very small value as compared with the _{(x + a / u g)} , the formula (2).

そして、第１コイル１３のインダクタンスＬは、空隙部の間隔（ｘ＋ａ）が大きくなるほど小さくなります。すなわち、すなわち、インダクタンスＬは、コイルが固定外側ヨーク１５に埋め込まれてコイルの周りに空隙部がないものよりも、第２実施形態に係るリニアアクチュエータＢのように固定外側ヨーク１５の表面に第１コイル１３が配置されて、空隙部があるものの方が小さくなります。 And the inductance L of the 1st coil 13 becomes so small that the space | interval (x + a) of a space | gap part becomes large. That is, the inductance L is greater on the surface of the fixed outer yoke 15 as in the linear actuator B according to the second embodiment than when the coil is embedded in the fixed outer yoke 15 and there is no gap around the coil. One coil 13 is arranged, and the one with a gap is smaller.

また、第１コイル１３のインダクタンス電圧ｖ、第１コイル１３の電流ｉ、第１コイル１３のインダクタンスＬの関係は、下記(３)であらわすことができる。
第１コイル１３のインダクタンス電圧ｖ＝Ｌ（ｄ／ｄｔ）ｉ … （３）
そして、上記式（３）を変形すると以下式（４）であらわすことができる。
第１コイル１３の電流ｉ＝（１／Ｌ）∫ｖｄｔ … （４）The relationship between the inductance voltage v of the first coil 13, the current i of the first coil 13, and the inductance L of the first coil 13 can be expressed by the following (3).
Inductance voltage of the first coil 13 v = L (d / dt) i (3)
And when the above equation (3) is modified, it can be expressed by the following equation (4).
Current i of first coil 13 = (1 / L) ∫vdt (4)

そして、上記式（４）からわかるように、同じ電流ｉである場合に、１／Ｌが大きいほど、すなわちインダクタンスＬが小さいほど、インダクタンス電圧ｖの時間積分値は小さくなる。
そして、電力ｐ＝ｉｖであるので、同じ電流ｉを流すときにインダクタンス電圧ｖが低ければ、電流ｉが変化するときのリニアアクチュエータ駆動装置の過渡電力容量は小さくなる。As can be seen from the above equation (4), when the current i is the same, the time integral value of the inductance voltage v decreases as 1 / L increases, that is, as the inductance L decreases.
Since power p = iv, if the inductance voltage v is low when the same current i flows, the transient power capacity of the linear actuator driving device when the current i changes is small.

上述したように、リニアアクチュエータＢでは、第１コイル１３の周囲に空隙部があることで、第１コイル１３のインダクタンスＬが小さくなる（第２コイル１４も同様）。そして、第１コイル１３のインダクタンスＬが小さくなることで、リニアアクチュエータ駆動装置の過渡電力容量が小さくなる。これにより、リニアアクチュエータ駆動装置を構成する電力変換器部の電力用半導体に許容電圧及び許容電流の低いものを使用することができるので、リニアアクチュエータ駆動装置のコストを低減することができる。 As described above, in the linear actuator B, the gap L around the first coil 13 reduces the inductance L of the first coil 13 (the same applies to the second coil 14). And the transient electric power capacity of a linear actuator drive device becomes small because inductance L of the 1st coil 13 becomes small. Thereby, since the thing with a low allowable voltage and allowable current can be used for the power semiconductor of the power converter part which comprises a linear actuator drive device, the cost of a linear actuator drive device can be reduced.

ただ、リニアアクチュエータＢは、可動ヨーク１１の上下方向の移動により空隙部の間隔が変動するので、インダクタンスＬも変化する。しかし、それでもインダクタンス電圧ｖの時間積分値は小さくなるので、リニアアクチュエータ駆動装置の過渡電力容量は小さくなる。 However, in the linear actuator B, the gap L varies due to the vertical movement of the movable yoke 11, so that the inductance L also changes. However, since the time integration value of the inductance voltage v is still small, the transient power capacity of the linear actuator driving device is small.

以上、本発明の第２実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、固定外側ヨーク１５の内部の天井面及び可動ヨーク１１の上部を２つの連なる尖形状１１ｃに成形しているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、本実施形態を、図８に示すリニアアクチュエータＢのように、可動ヨーク１１の上部を尖形状ではなくフラットな面にして、その面に第２の溝部１１ｂを設けるようにしてもよい。
さらに、図９及び図１０に示すように本実施形態の可動ヨーク１１を小さくする、すなわち可動ヨークを軽量化することで、すばやい往復運動が可能になる。
なお、図８、図９及び図１０では、第２実施形態に係るリニアアクチュエータＢと同一の構成要素に同一符号を付している。
また、図７Ａ及び図７ＢのリニアアクチュエータＢとは逆に、可動ヨーク１１の下部を２つの連なる尖形状に成形してもよい。As mentioned above, although 2nd Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the ceiling surface inside the fixed outer yoke 15 and the upper part of the movable yoke 11 are formed into two continuous pointed shapes 11c, but the present invention is not limited to this.
For example, in the present embodiment, like the linear actuator B shown in FIG. 8, the upper portion of the movable yoke 11 may be a flat surface instead of a pointed shape, and the second groove portion 11b may be provided on the surface.
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, the movable yoke 11 of the present embodiment is made smaller, that is, the movable yoke is reduced in weight, so that a quick reciprocating motion is possible.
In FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 10, the same components as those of the linear actuator B according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
Further, in contrast to the linear actuator B of FIGS. 7A and 7B, the lower portion of the movable yoke 11 may be formed into two continuous points.

Ａリニアアクチュエータ
１可動軸
２第１コイル
３第２コイル
４補助コイル
５第１永久磁石
６第２永久磁石
７可動内側ヨーク
７ａ可動軸固定部
８固定外側ヨーク
８ａ開口部
９軸受
Ｂリニアアクチュエータ
１１可動ヨーク
１１ａ第１の溝部
１１ｂ第２の溝部
１１ｃ尖形状
１２可動軸
１３第１コイル
１４第２コイル
１５固定外側ヨーク
１５ａ開口部
１６軸受A linear actuator 1 movable shaft 2 first coil 3 second coil 4 auxiliary coil 5 first permanent magnet 6 second permanent magnet 7 movable inner yoke 7a movable shaft fixed portion 8 fixed outer yoke 8a opening 9 bearing B linear actuator 11 movable Yoke 11a First groove portion 11b Second groove portion 11c Pointed shape 12 Movable shaft 13 First coil 14 Second coil 15 Fixed outer yoke 15a Opening portion 16 Bearing

Claims

A linear actuator that reciprocates a predetermined movable shaft in a first direction and a second direction opposite to the first direction by a magnetic force,
A frame made of a soft magnetic material that is formed in a hollow shape, houses the movable shaft inside, and has an opening through which one end of the movable shaft is inserted on one surface;
Inside the frame, a support made of a soft magnetic material fixed to the movable shaft and facing the frame with a small gap;
Inside the frame, a permanent magnet having the first and second directions as magnetic pole directions and one magnetic pole fixed to the first direction side of the support,
An electromagnet fixed to the frame so that the first and second directions are in the magnetic pole direction and one magnetic pole faces the other magnetic pole of the permanent magnet inside the frame,
Comprising at least one second electromagnet provided between the electromagnet and the frame so that the first and second directions are magnetic pole directions;
The electromagnet and the second electromagnet include a hole portion that houses the permanent magnet when the movable shaft moves in the first direction,
The movable shaft moves in the first direction by an attractive force generated between the permanent magnet, the electromagnet, and the second electromagnet. At this time, the permanent magnet is the second electromagnet. The movable shaft moves in the second direction by entering a hole, reaching the front of the frame, and then generating a repulsive force between the second electromagnet and the electromagnet in that order. A linear actuator characterized by

Inside the frame, a second permanent magnet having the first and second directions as the magnetic pole direction and one magnetic pole fixed to the second direction side of the support,
A third electromagnet fixed inside the frame so that the first and second directions are magnetic pole directions and one magnetic pole faces the other magnetic pole of the second permanent magnet. ,
The third electromagnet includes a hole portion that accommodates the second permanent magnet therein,
By generating a repulsive force between the second permanent magnet and the third electromagnet, the movable shaft moves in the first direction, and the second permanent magnet, the third electromagnet, The movable shaft moves in the second direction by generating an attractive force during the period, and the second permanent magnet enters the hole of the third electromagnet at that time. The linear actuator according to claim 1.

The electromagnet, the second electromagnet, the third electromagnet, the permanent magnet, and the second permanent magnet are arranged in two or four directions around the axis of the movable shaft. Item 3. The linear actuator according to Item 2.

The linear actuator according to claim 1, wherein the support is a nonmagnetic material.

The linear actuator according to claim 1, wherein the movable shaft is a magnetic material.

The linear actuator according to claim 1, wherein the movable shaft is a nonmagnetic material.

The said support body is extended in the said 1st direction so that the said permanent magnet may penetrate into the hole part of the said electromagnet and a said 2nd electromagnet at the time of reciprocation, The any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. A linear actuator according to claim 1.

The linear actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein the permanent magnet is formed to have a thickness so as to enter the hole portions of the first electromagnet and the second electromagnet during reciprocation. .