JP5467436B2 - Linear actuator - Google Patents

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Description

本発明は、リニアアクチュエータに関する。   The present invention relates to a linear actuator.

例えば、特許文献1には、単相リニアモータ(単相リニアアクチュエータ)が発生する推力および減衰力を利用したサスペンション装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a suspension device that uses thrust and damping force generated by a single-phase linear motor (single-phase linear actuator).

特開2008−286362号公報JP 2008-286362 A

上記従来技術においては、対向するコイルと磁石のみで推力を得ているので、位置による推力の変化の設定に自由度が少ないという課題があった。
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、位置による推力の変化の設定自由度を向上させることを課題とする。
In the above prior art, since thrust is obtained only by the opposing coil and magnet, there is a problem that the degree of freedom in setting the change in thrust depending on the position is low.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the degree of freedom in setting the change in thrust depending on the position.

上記課題を解決するために、本発明のリニアアクチュエータは、直線状に配置された複数個のコイルを有する第一部材と、前記コイルと対向して、前記コイルの配置方向に直線状に配置される複数個の磁力部材を有し、前記第一部材に対して前記複数個のコイルの配置方向に相対移動する第二部材と、からなるリニアアクチュエータであって、前記磁力部材の前記コイルの対向面と反対側の面に対向する対向部材を前記第一部材に設け、前記対向部材には、前記複数個のコイルの各コイルの移動方向の中心位置に対向する位置に配置される磁束密度が高くなり易い複数の高磁束密度部を前記コイルの配置方向に直線状に設け、前記複数の高磁束密度部のそれぞれの間は該高磁束密度部より磁束密度が高くなり難くなっていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a linear actuator according to the present invention is arranged linearly in the arrangement direction of the coil, facing a first member having a plurality of coils arranged linearly and the coil. And a second member that moves relative to the first member in the arrangement direction of the plurality of coils , wherein the magnetic member is opposed to the coil. A counter member facing the surface opposite to the surface is provided on the first member, and the counter member has a magnetic flux density arranged at a position facing a center position in the moving direction of each of the plurality of coils. A plurality of high magnetic flux density portions that are likely to be high are provided linearly in the arrangement direction of the coil, and the magnetic flux density is less likely to be higher than the high magnetic flux density portion between each of the plurality of high magnetic flux density portions. Characterize

本発明によれば、リニアアクチュエータの特性の設定自由度を向上させることができる。   According to the present invention, the degree of freedom in setting the characteristics of the linear actuator can be improved.

第1実施形態に係るリニアアクチュエータの縦断面を示す図である。It is a figure which shows the longitudinal cross-section of the linear actuator which concerns on 1st Embodiment. 図1に示される2極2スロットのリニアアクチュエータの要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the linear actuator of 2 pole 2 slot shown by FIG. (A)は従来方式のリニアアクチュエータのストローク中心におけるコイルに通電しない場合の磁束線図であり、(B)は(A)の状態で可動子を電機子に対して図における左側へ移動させた場合の磁束線図である。(A) is a magnetic flux diagram when the coil at the stroke center of the conventional linear actuator is not energized, and (B) is a state in which the mover is moved to the left in the figure with respect to the armature. It is a magnetic flux diagram in the case. (A)は第1実施形態のリニアアクチュエータのストローク中心(基準位置)におけるコイルに通電しない場合の磁束線図であり、(B)は(A)の状態で可動子を電機子に対して図における左側へ移動させた場合の磁束線図である。(A) is a magnetic flux diagram when not energizing the coil at the stroke center (reference position) of the linear actuator of the first embodiment, and (B) is a diagram showing the mover with respect to the armature in the state of (A). It is a magnetic flux diagram at the time of moving to the left side in FIG. 第1実施形態のリニアアクチュエータの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the linear actuator of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例を要部を拡大して示す断面図である(基準位置の状態)。It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the modification of 1st Embodiment (state of a reference position). 第2実施形態に係るリニアアクチュエータの縦断面を示す図である(基準位置の状態)。It is a figure which shows the longitudinal cross-section of the linear actuator which concerns on 2nd Embodiment (state of a reference position). 第2実施形態のリニアアクチュエータの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the linear actuator of 2nd Embodiment. 第3実施形態のリニアアクチュエータの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the linear actuator of 3rd Embodiment. 第3実施形態のリニアアクチュエータの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the linear actuator of 3rd Embodiment. 第4実施形態のリニアアクチュエータの要部を拡大して示す断面図である(基準位置の状態)。It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the linear actuator of 4th Embodiment (state of a reference position). (A)は第4実施形態のリニアアクチュエータのストローク中心(基準位置)におけるコイルに通電しない場合の磁束線図であり、(B)は(A)の状態で可動子を電機子に対して図における左側へ移動させた場合の磁束線図である。(A) is a magnetic flux line diagram when not energizing the coil at the stroke center (reference position) of the linear actuator of the fourth embodiment, and (B) is a diagram showing the mover with respect to the armature in the state of (A). It is a magnetic flux diagram at the time of moving to the left side in FIG. 第4実施形態のリニアアクチュエータの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the linear actuator of 4th Embodiment. 第4実施形態のリニアアクチュエータの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the linear actuator of 4th Embodiment. 図11におけるリニアアクチュエータの変形例の要部を拡大して示す断面図である(基準位置の状態)。It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the modification of the linear actuator in FIG. 11 (state of a reference position). 図15におけるリニアアクチュエータの変形例の要部を拡大して示す断面図である(基準位置の状態)。It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the modification of the linear actuator in FIG. 15 (state of a reference position). 本発明のリニアアクチュエータを採用した鉄道車両のサスペンション装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a suspension device for a railway vehicle that employs a linear actuator of the present invention. 図17に示される鉄道車両の台車の平面図である。It is a top view of the trolley | bogie of a rail vehicle shown by FIG.

以下に説明する各実施形態では、前述の発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄に記載した目的や課題さらには発明の効果に止まらず、以下に記載の課題や目的が解決あるいは達成できると共に、以下に説明する効果が得られる。   In each embodiment described below, the object and problem described in the column of the problem to be solved by the above-described invention and the effect of the invention and the effect of the invention are not limited, and the problem and object described below are solved. Alternatively, the effects described below can be obtained.

〔推力特性の安定〕
以下の図1乃至図14の実施形態では、例えば上記特許文献記載1に記載の技術に比べ、リニアアクチュエータのコイルと永久磁石(磁力部材)との相対変移に基づく推力脈動を小さくすることができ、安定した推力特性が得られる。このことは、延いては振動を抑制するための制御精度の向上につながる。
また、電機子と対向しない可動子の片側(可動子の内側)に、磁性体により構成された主内蔵固定コアおよび補助内蔵固定コアを配置したことにより、推力脈動を低減させて推力特性を安定させることができる。
また、電機子と対向しない可動子の片側(可動子の内側)に、複数個の補助コイルを配置し、隣接する補助コイル間の電流の位相差を180度に設定し、各補助コイルを、電機子のコイルに対して電気角で約90度の位相差を有して配置したので、従来、減衰力を発生させることができなかったストローク位置においても、減衰力を発生させることが可能になり、リニアアクチュエータの失陥時における安定性を向上させることができる。
さらに、隣接する補助コイル間に補助コアを配置することにより、大きい推力脈動を低減させることができる。
[Stability of thrust characteristics]
In the following embodiments shown in FIGS. 1 to 14, for example, the thrust pulsation based on the relative displacement between the coil of the linear actuator and the permanent magnet (magnetic member) can be reduced as compared with the technique described in Patent Document 1 described above. Stable thrust characteristics can be obtained. This leads to an improvement in control accuracy for suppressing vibration.
In addition, the main built-in fixed core and auxiliary built-in fixed core made of magnetic material are placed on one side of the mover that is not opposite to the armature (inside the mover), reducing thrust pulsation and stabilizing thrust characteristics. Can be made.
Also, a plurality of auxiliary coils are arranged on one side of the mover that does not face the armature (inside the mover), the phase difference of the current between adjacent auxiliary coils is set to 180 degrees, and each auxiliary coil is Because it is arranged with a phase difference of about 90 degrees in electrical angle with respect to the armature coil, it is possible to generate damping force even at stroke positions where it was not possible to generate damping force conventionally. Thus, the stability at the time of failure of the linear actuator can be improved.
Furthermore, a large thrust pulsation can be reduced by arranging the auxiliary core between adjacent auxiliary coils.

〔リニアアクチュエータの推力、減衰力の増大〕
以下の実施形態では、電機子と対向しない可動子の片側(可動子の内側)に、複数個の補助コイルを配置し、隣接する補助コイル間の電流の位相差を180度に設定し、各補助コイルを、電機子のコイルに対して電気角で約90度の位相差を有して配置したので、従来方式のリニアアクチュエータと比較して減衰力の最大値を増大させることができ、リニアアクチュエータを小型化や高減衰力化することができる。
また、コイルと補助コイルとを同位相に配置することにより、コイルで発生可能な推力および減衰力と補助コイルで発生可能な推力および減衰力とが同位相になることから、このようなリニアアクチュエータでは、最大推力および最大減衰力を効果的に向上させることができる。
[Increase in thrust and damping force of linear actuator]
In the following embodiments, a plurality of auxiliary coils are arranged on one side of the mover that does not face the armature (inside the mover), the phase difference of current between adjacent auxiliary coils is set to 180 degrees, Since the auxiliary coil is arranged with a phase difference of about 90 degrees in electrical angle with respect to the coil of the armature, the maximum value of the damping force can be increased as compared with the conventional linear actuator. The actuator can be reduced in size and increased in damping force.
Further, by arranging the coil and the auxiliary coil in the same phase, the thrust and damping force that can be generated by the coil and the thrust and damping force that can be generated by the auxiliary coil are in phase, so such a linear actuator. Then, the maximum thrust and the maximum damping force can be effectively improved.

〔構成の簡素化あるいは生産性の向上〕
推力脈動を低減させるためにばねが用いられたリニアアクチュエータが周知であるが、以下の実施形態では、このようなばねを使用することなく推力脈動を低減させることができる。その結果、上記周知技術のリニアアクチュエータと比較した場合、組立が容易であることから生産性を向上させることができる。
また、以下の実施形態では、リニアアクチュエータを単相交流電流で駆動しているので、駆動回路の簡素化が可能である。またリニアアクチュエータも3相リニアモータに比べ簡素化でき、小型化できる効果がある。
[Simplification of configuration or improvement of productivity]
A linear actuator using a spring to reduce thrust pulsation is well known, but in the following embodiments, thrust pulsation can be reduced without using such a spring. As a result, when compared with the linear actuator of the well-known technique, the assembly can be easily performed, so that the productivity can be improved.
In the following embodiments, since the linear actuator is driven by a single-phase alternating current, the drive circuit can be simplified. In addition, the linear actuator can be simplified as compared with the three-phase linear motor, and the size can be reduced.

〔放熱性の向上〕
3相リニアモータを動作ストロークが小さい範囲で使用すると、特定の相(例えば、U相)だけが発熱する場合がある。すると、発熱部分が局在化するので放熱性の問題が生じる。しかしながら、以下の実施形態では、単相のリニアアクチュエータを採用しているので、動作ストロークの大きさに関わらず、すべてのコイルが同程度に発熱する。そのため、発熱部分の表面積が大きくなるので、放熱性が向上する。
[Improved heat dissipation]
When a three-phase linear motor is used in a range where the operation stroke is small, only a specific phase (for example, U phase) may generate heat. Then, since the heat generating portion is localized, a problem of heat dissipation occurs. However, in the following embodiments, since a single-phase linear actuator is employed, all coils generate heat to the same extent regardless of the size of the operation stroke. Therefore, since the surface area of the heat generating portion is increased, heat dissipation is improved.

本発明に係るリニアアクチュエータが組込まれたサスペンション装置である横揺れ制振装置を備えた鉄道車両6について図17および図18を参照して説明する。
図17および図18に示されるように、鉄道車両6は、車体2と、輪軸3が装着されて車体2に取り付けられる台車4とを有する。台車4は、車体2に対して鉛直軸回りに回動可能であり、また、上下方向および左右方向(図17における上下方向および左右方向)に一定の範囲内で相対移動が可能に連結されており、空気ばね5を介して車体2を支持している。車体2と台車4との間には、リニアアクチュエータ1および減衰力可変ダンパ7が連結されている。
A railway vehicle 6 including a roll vibration damping device that is a suspension device in which a linear actuator according to the present invention is incorporated will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
As shown in FIGS. 17 and 18, the railway vehicle 6 includes a vehicle body 2 and a carriage 4 to which the wheel shaft 3 is attached and attached to the vehicle body 2. The carriage 4 is rotatable about the vertical axis with respect to the vehicle body 2 and is connected so as to be relatively movable in a certain range in the vertical direction and the horizontal direction (vertical direction and horizontal direction in FIG. 17). The vehicle body 2 is supported via the air spring 5. A linear actuator 1 and a variable damping force damper 7 are connected between the vehicle body 2 and the carriage 4.

リニアアクチュエータ1および減衰力可変ダンパ7は、車体2に固定された中心ピン8と台車4に固定された支柱9、10との間にそれぞれ結合されており、車体2と台車4との左右方向の変位に対して、リニアアクチュエータ1の推力および減衰力可変ダンパ7の減衰力が作用するようになっている。車体2には、車体2と台車4間の左右方向の変位を検出するストロークセンサおよび車体2の左右方向の加速度を検出する加速度センサ等の車両状態を検出する各種のセンサ手段11が設けられ、センサ手段11からの入力信号に基づきリニアアクチュエータ1および減衰力可変ダンパ7を制御するコントローラ12が設けられている。   The linear actuator 1 and the damping force variable damper 7 are respectively coupled between a center pin 8 fixed to the vehicle body 2 and support columns 9 and 10 fixed to the carriage 4. For this displacement, the thrust of the linear actuator 1 and the damping force of the damping force variable damper 7 act. The vehicle body 2 is provided with various sensor means 11 for detecting a vehicle state such as a stroke sensor for detecting a lateral displacement between the vehicle body 2 and the carriage 4 and an acceleration sensor for detecting a lateral acceleration of the vehicle body 2. A controller 12 for controlling the linear actuator 1 and the damping force variable damper 7 based on an input signal from the sensor means 11 is provided.

リニアアクチュエータ1は、通電電流に応じて推力を発生する電磁アクチュエータであり、コントローラ12からの駆動信号に応じて推力を発生する。減衰力可変ダンパ7は、ソレノイドバルブ等の減衰力切換弁を有し、通電電流により減衰力を少なくとも2段階に切換可能な油圧ダンパであり、コントローラ12からの制御信号により減衰力が切換えられる。なお、減衰力可変ダンパ7を用いることがコスト、性能面から望ましいが、この代わりに、減衰力が可変ではないダンパ、油圧ダンパ以外の形式のダンパを用いてもよく、リニアアクチュエータ1を用いてもよい。また、車体2の振動低減制御ロジックは、例えばスカイフック制御を採用することができる。   The linear actuator 1 is an electromagnetic actuator that generates a thrust according to an energized current, and generates a thrust according to a drive signal from the controller 12. The damping force variable damper 7 has a damping force switching valve such as a solenoid valve, and is a hydraulic damper capable of switching the damping force in at least two stages by an energization current. The damping force is switched by a control signal from the controller 12. Although it is desirable to use the damping force variable damper 7 from the viewpoints of cost and performance, instead of this, a damper other than a damper whose damping force is not variable or a damper other than a hydraulic damper may be used, and the linear actuator 1 is used. Also good. The vibration reduction control logic of the vehicle body 2 can employ skyhook control, for example.

コントローラ12は、センサ手段11の検出信号に基づき、リニアアクチュエータ1および減衰力可変ダンパ7を制御して車体の制振を行なう。例えば、鉄道車両6の低速走行時には、いわゆるパッシブ(制御なし)とし、リニアアクチュエータ1を作動させず、減衰力可変ダンパ7の減衰力を高減衰力側に切換え、減衰力可変ダンパ7の減衰力により車体2の左右方向の振動を減衰させる。他方、高速走行時には、いわゆるアクティブ制御を実行し、減衰力可変ダンパ7の減衰力を低減衰力側に切換え、加速度センサにより検出される左右方向の加速度に基づき、台車4の左右方向の振動を吸収し、また、車体2の左右方向の振動を抑制するようにリニアアクチュエータ1の推力を制御する。これにより、軌道の不整による台車4への外乱の入力および空力加振による車体2への外乱の入力に対して、車体2の左右方向の振動を抑制して、乗り心地および走行安定性を高め、高速走行を可能にする。   The controller 12 controls the linear actuator 1 and the damping force variable damper 7 on the basis of the detection signal of the sensor means 11 to suppress the vibration of the vehicle body. For example, when the railway vehicle 6 travels at a low speed, so-called passive (no control) is performed, the linear actuator 1 is not operated, the damping force of the damping force variable damper 7 is switched to the high damping force side, and the damping force of the damping force variable damper 7 is changed. As a result, the vibration of the vehicle body 2 in the left-right direction is attenuated. On the other hand, when traveling at high speed, so-called active control is executed, the damping force of the damping force variable damper 7 is switched to the low damping force side, and the left and right vibrations of the cart 4 are caused to vibrate based on the lateral acceleration detected by the acceleration sensor. The thrust of the linear actuator 1 is controlled so as to absorb and suppress the vibration of the vehicle body 2 in the left-right direction. As a result, the left and right vibrations of the vehicle body 2 are suppressed in response to the input of disturbance to the carriage 4 due to an irregular track and the input of disturbance to the vehicle body 2 due to aerodynamic vibration, thereby improving ride comfort and running stability. Enables high-speed driving.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を添付した図に基づき説明する。
図1に示すように、リニアアクチュエータ1は、略有底円筒形の第1部材13と、第1部材13の内部に設けられて第1部材13に対して相対移動可能な第2部材14とを有する。第1部材13は、電機子17を含む。電機子17は、複数個(第1実施形態では、2個)のコイル15A、15Bと、円筒形の磁性体(例えば、鉄などの軟磁性体)により構成されるコアとを有する。コアは、中心コア16Aおよび中心コア16Aの軸方向両側に配置された端部コア16B、16Cとにより構成される。第2部材14は、第1部材13の電機子17に対応させて設けられる可動子20を含む。可動子20は、複数個(第1実施形態では、2個)の主永久磁石18A、18B(磁力部材)と、主永久磁石18A、18Bの軸移動方向(ストローク方向であって、図1における左右方向)両側に配置される補助永久磁石19A、19Bと、を有する。なお、補助永久磁石19A、19Bは、リニアアクチュエータ1がストロークしたときにコイル15A、15Bと対向し、ストロークしていない中央位置にあるとき(基準位置にあるとき)には対向しない位置に設けられており、ストローク端において主永久磁石18A、18Bによる推力・減衰力の減少を補うものである。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the linear actuator 1 includes a substantially bottomed cylindrical first member 13, and a second member 14 provided inside the first member 13 and relatively movable with respect to the first member 13. Have The first member 13 includes an armature 17. The armature 17 includes a plurality of (two in the first embodiment) coils 15A and 15B and a core formed of a cylindrical magnetic body (for example, a soft magnetic body such as iron). The core includes a center core 16A and end cores 16B and 16C arranged on both sides in the axial direction of the center core 16A. The second member 14 includes a mover 20 provided corresponding to the armature 17 of the first member 13. The mover 20 includes a plurality (two in the first embodiment) of the main permanent magnets 18A and 18B (magnetic member) and the axial movement direction (stroke direction) of the main permanent magnets 18A and 18B in FIG. Left and right) auxiliary permanent magnets 19A and 19B disposed on both sides. The auxiliary permanent magnets 19A and 19B are provided at positions that face the coils 15A and 15B when the linear actuator 1 makes a stroke, and do not face the coils when they are at a non-stroke center position (when they are at the reference position). This compensates for a decrease in thrust and damping force caused by the main permanent magnets 18A and 18B at the stroke end.

リニアアクチュエータ1は、第1部材13の内部に第2部材14を摺動可能に挿入することで構成され、第2部材14の底部側(図1における右側)が外部に突出される。第1部材13および第2部材14の端部には、それぞれ車体2の中心ピン8および台車4の支柱9に連結させる連結部23、24が設けられる。第1部材13の底部には、第1部材13の内側を中心線に沿って延びるロッド25(対向部材の一部を構成する)の一端が接合される。電機子17の先端側(図1における右側)および基端側(図1における左側)の内周部には、可動子20の外周面を摺動可能に案内する電機子軸受26、27が設けられる。   The linear actuator 1 is configured by slidably inserting the second member 14 into the first member 13, and the bottom side (the right side in FIG. 1) of the second member 14 protrudes to the outside. At the end portions of the first member 13 and the second member 14, connecting portions 23 and 24 that are connected to the center pin 8 of the vehicle body 2 and the column 9 of the carriage 4 are provided. One end of a rod 25 (which constitutes a part of the opposing member) extending along the center line on the inside of the first member 13 is joined to the bottom of the first member 13. Armature bearings 26 and 27 for slidably guiding the outer peripheral surface of the mover 20 are provided on the inner peripheral portion of the armature 17 on the front end side (right side in FIG. 1) and the base end side (left side in FIG. 1). It is done.

図1に示されるように、主永久磁石18Aは、外周側がS極で内周側がN極であり(図1および図2には外周側がS極であることを示す符号Sが付してある。以下同様)、主永久磁石18Bは、外周側がN極で内周側がS極である(図1および図2には外周側がN極であることを示す符号Nが付してある。以下同様)。また、補助永久磁石19Aは、外周側がN極で内周側がS極であり、補助永久磁石19Bは、外周側がS極で内周側がN極である。コア16の内周溝には、円周方向に巻装された2つのコイル15A、15Bが収容されている。各コイル15A、15Bは、リニアアクチュエータ1のストローク中心〔図1および図2に示される状態で、ストローク±0mm(基準位置)〕で、各主永久磁石18A、18Bと軸方向中心位置が一致するようにして対向配置されている。   As shown in FIG. 1, the main permanent magnet 18A has an S pole on the outer peripheral side and an N pole on the inner peripheral side (in FIG. 1 and FIG. 2, a symbol S indicating that the outer peripheral side is the S pole is attached. The main permanent magnet 18B has an N pole on the outer peripheral side and an S pole on the inner peripheral side (in FIG. 1 and FIG. 2, the symbol N indicating that the outer peripheral side is the N pole is attached. ). The auxiliary permanent magnet 19A has an N pole on the outer peripheral side and an S pole on the inner peripheral side, and the auxiliary permanent magnet 19B has an S pole on the outer peripheral side and an N pole on the inner peripheral side. Two coils 15 </ b> A and 15 </ b> B wound in the circumferential direction are accommodated in the inner circumferential groove of the core 16. Each coil 15A, 15B has the axial center position coincident with each main permanent magnet 18A, 18B at the stroke center of the linear actuator 1 (stroke ± 0 mm (reference position) in the state shown in FIGS. 1 and 2). In this way, they are arranged opposite to each other.

コイル15A、15Bは、相互間の電流の位相差が180度に設定されている。具体的には、例えば、巻線方向を反対方向とするか、あるいは、通電方向が反対となるように回路構成されている。図2に示されるように、コイル15A、15Bに通電すると磁界が生じて、中心コア16Aおよび端部コア16B、16Cに磁極が生じる。その結果、中心コア16Aおよび端部コア16B、16Cに生じた磁極と主永久磁石18A、18Bとの間の引力および斥力により、可動子20に軸方向の推力が生じる。なお、図2に示される2つの主永久磁石18A、18Bの磁極の中心間の軸方向距離である磁極ピッチτpは、2つのコイル15A、15Bの中心間の軸方向距離であるコイルピッチτcに対して等しく設定されている。また、各コア16A、16B、16Cと可動子20との間には一定のクリアランスが設けられている。   The coils 15A and 15B have a current phase difference of 180 degrees between them. Specifically, for example, the circuit configuration is such that the winding direction is the opposite direction, or the energization direction is opposite. As shown in FIG. 2, when the coils 15A and 15B are energized, a magnetic field is generated, and magnetic poles are generated in the center core 16A and the end cores 16B and 16C. As a result, an axial thrust is generated in the mover 20 by the attractive force and repulsive force between the magnetic poles generated in the central core 16A and the end cores 16B and 16C and the main permanent magnets 18A and 18B. Note that the magnetic pole pitch τp that is the axial distance between the centers of the two main permanent magnets 18A and 18B shown in FIG. 2 is the coil pitch τc that is the axial distance between the centers of the two coils 15A and 15B. Are set equal to each other. In addition, a certain clearance is provided between each core 16A, 16B, 16C and the mover 20.

図1に示されるように、第1実施形態のリニアアクチュエータ1は、可動子20の内側に、リニアアクチュエータ1のストローク中心で、主永久磁石18A、18Bに対して対向配置された対向部材の主な高磁束密度部としての主内蔵固定コア28A、28Bと、補助永久磁石19A、19Bに対して対向配置された補助的な高磁束密度部としての補助内蔵固定コア29A、29Bとを有する。主内蔵固定コア28A、28Bおよび補助内蔵固定コア29A、29Bは、例えば、コア16と同じ材料により構成され、ロッド25を介して電機子17に結合されている。なお、主内蔵固定コア28A、28Bおよび補助内蔵固定コア29A、29Bの中心間の軸方向距離であるコアピッチ(図示省略)は、磁極ピッチτpおよびコイルピッチτcに対して等しく設定されている。また、主内蔵固定コア28A、28Bおよび補助内蔵固定コア29A、29Bと可動子20との間には一定のクリアランスが設けられている。また、主内蔵固定コア28A、28B及び補助内蔵固定コア29A、29Bからなる内蔵固定コアの各々の間は空間となっており、各内蔵固定コアより磁束密度が高くなり難くなっている。また、コイル15Aと主内蔵固定コア28Aとは対となっており、また、コイル15Bと主内蔵固定コア28Bは対となっている。   As shown in FIG. 1, the linear actuator 1 according to the first embodiment includes a main member of an opposing member disposed opposite to the main permanent magnets 18 </ b> A and 18 </ b> B at the stroke center of the linear actuator 1 inside the mover 20. Main built-in fixed cores 28A and 28B serving as high magnetic flux density portions and auxiliary built-in fixed cores 29A and 29B serving as auxiliary high magnetic flux density portions opposed to the auxiliary permanent magnets 19A and 19B. The main built-in fixed cores 28A and 28B and the auxiliary built-in fixed cores 29A and 29B are made of, for example, the same material as the core 16 and are coupled to the armature 17 via the rod 25. The core pitch (not shown) that is the axial distance between the centers of the main built-in fixed cores 28A and 28B and the auxiliary built-in fixed cores 29A and 29B is set equal to the magnetic pole pitch τp and the coil pitch τc. In addition, a certain clearance is provided between the main built-in fixed cores 28 </ b> A and 28 </ b> B and auxiliary built-in fixed cores 29 </ b> A and 29 </ b> B and the mover 20. Further, there is a space between each of the built-in fixed cores composed of the main built-in fixed cores 28A and 28B and the auxiliary built-in fixed cores 29A and 29B, and the magnetic flux density is less likely to be higher than each of the built-in fixed cores. The coil 15A and the main built-in fixed core 28A are paired, and the coil 15B and the main built-in fixed core 28B are paired.

第1実施形態の作用を説明する。
第1実施形態のリニアアクチュエータ1と比較するため、第1実施形態のリニアアクチュエータ1の作用を説明するに先立ち、主内蔵固定コア28A、28Bを持たない従来方式のリニアアクチュエータ1´の電機子17と可動子20との間に作用する力を説明する。なお、第1実施形態と同一あるいは相当の構成には、同一の名称および符号を付与する。また、補助永久磁石19A、19Bの図示を省略した簡略化された図を用いて説明する。図3(A)は、従来方式のリニアアクチュエータ1´のストローク中心におけるコイル15A、15Bに通電しない場合の磁束線図を示す。
The operation of the first embodiment will be described.
For comparison with the linear actuator 1 of the first embodiment, prior to describing the operation of the linear actuator 1 of the first embodiment, the armature 17 of the conventional linear actuator 1 ′ without the main built-in fixed cores 28 </ b> A and 28 </ b> B. The force acting between the movable element 20 and the movable element 20 will be described. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure which is the same as that of 1st Embodiment, or an equivalent. Further, description will be made using a simplified diagram in which the auxiliary permanent magnets 19A and 19B are not shown. FIG. 3A shows a magnetic flux diagram when the coils 15A and 15B are not energized at the stroke center of the conventional linear actuator 1 ′.

上記ストローク中心においては、N極から出て、端部コア16B、電機子17の外周部分、端部コア16Cを経由してS極へ入る磁束と、N極から出て、可動子20を経由してS極へ入る磁束と、が生じる。この状態では、電機子17と可動子20との間に作用する引力あるいは斥力は平衡する。この状態で、可動子20が電機子17に対して図3(A)における左側へ移動した場合、電機子17と可動子20との間の力の平衡が崩れ、リニアアクチュエータ1´は図3(B)の状態へ移行する。この状態では、中心コア16Aと主永久磁石15Aとの軸方向中心位置、端部コア16Bと補助永久磁石19A(図1参照)との軸方向中心位置、端部コア16Cと主永久磁石18Bとの軸方向中心位置が一致している。   At the stroke center, the magnetic flux exits from the N pole and enters the S pole via the end core 16B, the outer peripheral portion of the armature 17 and the end core 16C, and exits from the N pole and passes through the mover 20. Thus, a magnetic flux entering the south pole is generated. In this state, the attractive force or repulsive force acting between the armature 17 and the mover 20 is balanced. In this state, when the mover 20 moves to the left side in FIG. 3A with respect to the armature 17, the balance of the force between the armature 17 and the mover 20 is lost, and the linear actuator 1 'is shown in FIG. Transition to the state of (B). In this state, the axial center position of the center core 16A and the main permanent magnet 15A, the axial center position of the end core 16B and the auxiliary permanent magnet 19A (see FIG. 1), the end core 16C and the main permanent magnet 18B, The axial center positions of are consistent.

したがって、リニアアクチュエータ1´は、図3(B)の状態を維持しようとする。図3(B)の状態では、N極から出て、中心コア16A、電機子17の外周部分、端部コア16Cを経由してS極へ入る磁束と、N極から出て、可動子20を経由してS極へ入る磁束と、が生じる。そして、図5には、図3(A)の状態から図3(B)の状態へ移行する時の、電機子17−可動子20間の推力脈動が示されている。   Therefore, the linear actuator 1 ′ tries to maintain the state shown in FIG. In the state of FIG. 3 (B), magnetic flux that exits from the N pole and enters the S pole via the central core 16A, the outer peripheral portion of the armature 17 and the end core 16C, and the mover 20 exits from the N pole. And a magnetic flux entering the S pole via the. FIG. 5 shows the thrust pulsation between the armature 17 and the mover 20 when the state of FIG. 3 (A) is shifted to the state of FIG. 3 (B).

ここで、図3(A)の状態で、コイル15A、15Bに通電すると、コイル15A、15B間には180度の電流位相差があることから、発生した磁束により、例えば、図2に示すように、端部コア16B、中心コア16A、端部コア16Cは、それぞれN極、S極、N極に磁化される。そして、可動子20の表面は、主永久磁石18A、18Bにより、N極、S極に磁化されていることから、コア16A、16B、16Cと主永久磁石18A、18Bとの間には、引力あるいは斥力が作用して可動子20を図3(A)における左側へ移動させる推力が発生する。そして、コイル15A、15Bに逆向きに通電すると、発生する磁束の方向も逆向きになるため、端部コア16B、中心コア16A、端部コア16Cは、それぞれS極、N極、S極に磁化される。   When the coils 15A and 15B are energized in the state of FIG. 3A, there is a current phase difference of 180 degrees between the coils 15A and 15B. In addition, the end core 16B, the center core 16A, and the end core 16C are magnetized to the north, south, and north poles, respectively. Since the surface of the mover 20 is magnetized to the north and south poles by the main permanent magnets 18A and 18B, there is an attractive force between the cores 16A, 16B and 16C and the main permanent magnets 18A and 18B. Or a repulsive force acts and the thrust which moves the needle | mover 20 to the left side in FIG. 3 (A) generate | occur | produces. When the coils 15A and 15B are energized in the reverse direction, the direction of the generated magnetic flux is also reversed, so that the end core 16B, the center core 16A, and the end core 16C are respectively in the S pole, N pole, and S pole. Magnetized.

このようなリニアアクチュエータ1´においては、図3(A)に示されるコイル15A、15Bの軸方向中心位置と主永久磁石18A、18Bの軸方向中心位置とが一致した状態で推力が最大になり、例えば図3(B)に示される中心コア16Aの軸方向中心位置と主永久磁石18Aあるいは18Bの軸方向中心位置とが一致する状態で推力が0になる。この通電時における推力を表したのが図5におけるコイル発生力である。また、リニアアクチュエータ1´の推力は、(推力脈動)+(コイル発生力)であり、図5における従来推力である。   In such a linear actuator 1 ', the thrust becomes maximum when the axial center positions of the coils 15A and 15B shown in FIG. 3A coincide with the axial center positions of the main permanent magnets 18A and 18B. For example, the thrust becomes zero when the axial center position of the center core 16A shown in FIG. 3B and the axial center position of the main permanent magnet 18A or 18B coincide. The coil generation force in FIG. 5 represents the thrust during this energization. Further, the thrust of the linear actuator 1 ′ is (thrust pulsation) + (coil generation force), which is the conventional thrust in FIG. 5.

次に、図4(A)は、第1実施形態のリニアアクチュエータ1のストローク中心における、コイル15A、15Bに通電しない場合の磁束線図を示す。ここでは、補助永久磁石19A、19Bおよび補助内蔵固定コア29A、29Bの図示を省略した簡略化された図を用いて説明する。この状態では、N極から出て、端部コア16B、電機子17の外周部分、端部コア16Cを経由してS極へ入る磁束と、N極から出て、可動子20、主内蔵固定コア28A、ロッド25、主内蔵固定コア28B、可動子20を経由してS極へ入る磁束と、が生じる。これにより、コイル15A、15Bに通電しない状態では、中心コア16Aと主永久磁石18A、18Bとの間および端部コア16B、16Cと主永久磁石18A、18Bとの間で発生する力と、主内蔵固定コア28A、28Bと主永久磁石18A、18Bとの間で発生する力と、の2系統の力(引力あるいは斥力)が発生する。   Next, FIG. 4A shows a magnetic flux diagram when the coils 15A and 15B are not energized at the stroke center of the linear actuator 1 of the first embodiment. Here, the auxiliary permanent magnets 19A and 19B and the auxiliary built-in fixed cores 29A and 29B will be described using a simplified diagram. In this state, the magnetic flux that exits from the N pole and enters the S pole via the end core 16B, the outer peripheral portion of the armature 17 and the end core 16C, and the mover 20, the main built-in fixed A magnetic flux entering the south pole via the core 28A, the rod 25, the main built-in fixed core 28B, and the mover 20 is generated. Thus, in a state where the coils 15A and 15B are not energized, the force generated between the center core 16A and the main permanent magnets 18A and 18B and between the end cores 16B and 16C and the main permanent magnets 18A and 18B, Two systems of forces (attraction or repulsion) are generated between the built-in fixed cores 28A and 28B and the main permanent magnets 18A and 18B.

この状態では、電機子17と可動子20との間に作用する引力あるいは斥力は平衡する。この状態で、可動子20が電機子17に対して図4(A)における左側へ移動した場合、電機子17と可動子20との間の力の平衡が崩れ、リニアアクチュエータ1は図4(B)の状態へ移行しようとする。この時の可動子20と主内蔵固定コア28A、28Bとの間で発生する力は、まず、図4(A)の状態では、主永久磁石18A、18Bと主内蔵固定コア28A、28Bとの相互の軸方向中心位置が一致していることから、可動子20と主内蔵固定コア28A、28Bとの間には、相互の位置を維持しようとする力が作用する。   In this state, the attractive force or repulsive force acting between the armature 17 and the mover 20 is balanced. In this state, when the mover 20 moves to the left side in FIG. 4A with respect to the armature 17, the balance of force between the armature 17 and the mover 20 is lost, and the linear actuator 1 is shown in FIG. Try to shift to the state of B). The force generated between the mover 20 and the main built-in fixed cores 28A, 28B at this time is first between the main permanent magnets 18A, 18B and the main built-in fixed cores 28A, 28B in the state of FIG. Since the mutual axial center positions coincide with each other, a force for maintaining the mutual position acts between the mover 20 and the main built-in fixed cores 28A and 28B.

つまり、図5に示されるように、電機子17と可動子20との間で発生する力(図5における従来方式)と、可動子20と主内蔵固定コア28A、28Bとの間で発生する力(図5における本発明)とは、180度の位相差があることがわかる。したがって、第1実施形態におけるコイル15A、15Bに通電しない場合の推力脈動(図5における合成推力脈動)は、(電機子17−可動子20間の推力脈動)+(可動子20−主内蔵固定コア28A、28B間の推力脈動)となり、第1実施形態のリニアアクチュエータ1は、従来方式と比較して、推力脈動を低減することができることがわかる。   That is, as shown in FIG. 5, the force generated between the armature 17 and the mover 20 (conventional method in FIG. 5) and the mover 20 and the main built-in fixed cores 28A and 28B are generated. It can be seen that there is a phase difference of 180 degrees from the force (the present invention in FIG. 5). Therefore, the thrust pulsation (the combined thrust pulsation in FIG. 5) when the coils 15A and 15B in the first embodiment are not energized is (the thrust pulsation between the armature 17 and the mover 20) + (movable element 20—main built-in fixed). The thrust pulsation between the cores 28A and 28B), and it can be seen that the linear actuator 1 of the first embodiment can reduce the thrust pulsation as compared with the conventional method.

ここで、図4(A)の状態で、コイル15A、15Bに通電すると、コイル15A、15B間には180度の電流位相差があることから、発生した磁束により、例えば、端部コア16B、中心コア16A、端部コア16Cは、それぞれN極、S極、N極に磁化される。そして、可動子20の表面は、主永久磁石18A、18Bにより、N極、S極に磁化されていることから、コア16A、16B、16Cと主永久磁石18A、18Bとの間には、引力あるいは斥力が作用して可動子20を図4(A)における左側へ移動させる推力が発生する。そして、コイル15A、15Bに逆向きに通電すると、発生する磁束の方向も逆向きになるため、端部コア16B、中心コア16A、端部コア16Cは、それぞれS極、N極、S極に磁化される。   Here, when the coils 15A and 15B are energized in the state of FIG. 4A, there is a current phase difference of 180 degrees between the coils 15A and 15B, and therefore, for example, the end core 16B, The center core 16A and the end core 16C are magnetized to the north, south, and north poles, respectively. Since the surface of the mover 20 is magnetized to the north and south poles by the main permanent magnets 18A and 18B, there is an attractive force between the cores 16A, 16B and 16C and the main permanent magnets 18A and 18B. Or a repulsive force acts and the thrust which moves the needle | mover 20 to the left side in FIG. 4 (A) generate | occur | produces. When the coils 15A and 15B are energized in the reverse direction, the direction of the generated magnetic flux is also reversed, so that the end core 16B, the center core 16A, and the end core 16C are respectively in the S pole, N pole, and S pole. Magnetized.

このようなリニアアクチュエータ1においては、従来方式のリニアアクチュエータ1´同様に、図4(A)に示されるコイル15A、15Bの軸方向中心位置と主永久磁石18A、18Bの軸方向中心位置とが一致した状態で推力が最大になり、例えば図4(B)に示される中心コア16Aの軸方向中心位置と主永久磁石18Aあるいは18Bの軸方向中心位置とが一致する状態で推力が0になる。この通電時における推力を表したのが図5におけるコイル発生力である。そして、リニアアクチュエータ1の推力(図5における合成推力)は、(合成推力脈動)+(コイル発生力)であることから、図5に示されるように、合成推力は従来推力と比較してコイル発生力により近似しており、第1実施形態のリニアアクチュエータ1は、従来方式と比較して推力脈動を低減することができる。   In such a linear actuator 1, the axial center positions of the coils 15A and 15B and the axial center positions of the main permanent magnets 18A and 18B shown in FIG. The thrust is maximized in the matched state. For example, the thrust is zero when the axial center position of the central core 16A shown in FIG. 4B and the axial center position of the main permanent magnet 18A or 18B are matched. . The coil generation force in FIG. 5 represents the thrust during this energization. Since the thrust of the linear actuator 1 (combined thrust in FIG. 5) is (synthetic thrust pulsation) + (coil generation force), as shown in FIG. 5, the combined thrust is a coil compared with the conventional thrust. The linear actuator 1 according to the first embodiment can be reduced in thrust pulsation as compared with the conventional method.

なお、第1実施形態では、外部からコイル15A、15Bへ電流を供給した場合のリニアアクチュエータ1の推力を説明したが、この説明は、外部から力を加えて可動子20を電機子17に対して移動させた時に電圧が誘起される場合にも適用することができる。この場合、リニアアクチュエータ1に発生するのは、推力ではなく、減衰力になる。また、主内蔵固定コア28A、28Bおよび補助内蔵固定コア29A、29Bは、任意の形状とすることができる。例えば、図6に示されるように、主内蔵固定コア28A、28Bの可動子20に近い部分の軸方向幅を確保し、その他の部分の幅を小さくしてリニアアクチュエータ1を構成することもできる。これにより、リニアアクチュエータ1の第1部材13(図1参照)を軽量化することができる。   In the first embodiment, the thrust of the linear actuator 1 when current is supplied to the coils 15 </ b> A and 15 </ b> B from the outside has been described, but this explanation applies the force from the outside to move the mover 20 to the armature 17. The present invention can also be applied to the case where a voltage is induced when moved by the movement. In this case, what is generated in the linear actuator 1 is not a thrust but a damping force. Further, the main built-in fixed cores 28A and 28B and the auxiliary built-in fixed cores 29A and 29B can have any shape. For example, as shown in FIG. 6, the linear actuator 1 can be configured by securing the axial width of the portion of the main built-in fixed cores 28 </ b> A and 28 </ b> B near the mover 20 and reducing the width of the other portions. . Thereby, the 1st member 13 (refer FIG. 1) of the linear actuator 1 can be reduced in weight.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第1実施形態と同一あるいは相当の構成には、同一の名称および符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第1実施形態と重複する説明を省く。
第1実施形態では、図5に示されるように、中心コア16Aの軸方向中心位置と主永久磁石18Aあるいは18B(磁力部材)の軸方向中心位置とが一致する状態、すなわちストロークが±40mmの時にリニアアクチュエータ1の推力および減衰力が0になる。そこで、第2実施形態では、図7に示されるように、可動子20における電機子17と対向しない側、すなわち、可動子20の内側に、複数個(第2実施形態では、3個)の補助コイル22A、22B、22C(対向部材の高磁束密度部間を構成)を配置してリニアアクチュエータ21を構成した。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure which is the same as that of 1st Embodiment mentioned above, or equivalent. In addition, for the sake of brevity, descriptions overlapping with the first embodiment are omitted.
In the first embodiment, as shown in FIG. 5, the axial center position of the center core 16A and the axial center position of the main permanent magnet 18A or 18B (magnetic member) coincide, that is, the stroke is ± 40 mm. Sometimes the thrust and damping force of the linear actuator 1 become zero. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 7, a plurality (three in the second embodiment) of the mover 20 on the side not facing the armature 17, that is, inside the mover 20. Auxiliary coils 22A, 22B, and 22C (configured between the high magnetic flux density portions of the opposing member) were arranged to configure the linear actuator 21.

リニアアクチュエータ21は、隣接する補助コイル22A、22B間および22A、22C間の電流の位相差が180度に設定されている。具体的には、例えば、巻線方向を反対方向とするか、あるいは、通電方向が反対となるように回路構成されている。補助コイル22A、22B、22Cは、ロッド25を介して電機子17と結合されている。補助コイル22A、22B、22Cは、電機子17のコイル15A、15Bに対して電気角で約90度の位相差を有して配置されている。また、隣接する補助コイル22A、22B間および22A、22C間の軸方向中心位置距離τS2は、コイル15A、15B間の軸方向中心位置距離τS1に略等しく設定されている。なお、補助コイル22A、22B、22Cは、非磁性体(本実施形態では銅)により構成されることから磁気的には空気と同等の扱いである。 In the linear actuator 21, the phase difference of current between adjacent auxiliary coils 22A and 22B and between 22A and 22C is set to 180 degrees. Specifically, for example, the circuit configuration is such that the winding direction is the opposite direction, or the energization direction is opposite. The auxiliary coils 22 </ b> A, 22 </ b> B, and 22 </ b> C are coupled to the armature 17 through the rod 25. The auxiliary coils 22A, 22B, 22C are arranged with a phase difference of about 90 degrees in electrical angle with respect to the coils 15A, 15B of the armature 17. The axial center position distance τ S2 between adjacent auxiliary coils 22A and 22B and between 22A and 22C is set substantially equal to the axial center position distance τ S1 between the coils 15A and 15B. The auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are made of a non-magnetic material (copper in this embodiment), and thus are magnetically equivalent to air.

ここで、補助コイル22A、22B、22Cを短絡させ、外部から力を加えて可動子20を電機子17に対して移動させた場合の減衰力を説明する。図7の状態では、主永久磁石18A、18Bの軸方向中心位置と隣接する補助コイル22A、22B、22C間の境界位置とが一致していることから、減衰力は発生しない。この状態で、リニアアクチュエータ21が縮む、すなわち、可動子20が電機子17に対して図7における左側へ移動した場合、可動子20と補助コイル22A、22B、22Cとの間に減衰力が発生し、この時のリニアアクチュエータ21が発生する合成減衰力は、(電機子17−可動子20間の推力脈動)+(コイル発生減衰力)+(補助コイル発生減衰力)であり、図8において本発明減衰力で表されるようになる。   Here, the damping force when the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are short-circuited and the mover 20 is moved relative to the armature 17 by applying a force from the outside will be described. In the state of FIG. 7, since the axial center positions of the main permanent magnets 18A and 18B coincide with the boundary positions between the adjacent auxiliary coils 22A, 22B, and 22C, no damping force is generated. In this state, when the linear actuator 21 contracts, that is, when the mover 20 moves to the left in FIG. 7 with respect to the armature 17, a damping force is generated between the mover 20 and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C. The combined damping force generated by the linear actuator 21 at this time is (thrust pulsation between the armature 17 and the mover 20) + (coil generation damping force) + (auxiliary coil generation damping force). The present invention is represented by the damping force.

したがって、第2実施形態では、従来方式で減衰力を発生させることができなかったストローク位置(図8における±40mmの位置)においても、減衰力を発生させることが可能になり、リニアアクチュエータ21の失陥時における安定性を向上させることができる。また、図8からわかるように、従来方式のリニアアクチュエータ1´と比較して減衰力の最大値も増大しており、リニアアクチュエータ21を小型化や高減衰力化することができる。さらに、第2実施形態では、補助コイル22A、22B、22Cが常時短絡状態であるため、仮に、コイル15A、15Bが断線、絶縁破壊等した場合であっても、可動子20と補助コイル22A、22B、22C間に減衰力が発生することにより、失陥時における安定性を向上させることができる。
なお、本実施の形態において、本発明の高磁束密度部は、可動子20を電機子17に対して移動している場合のみにおいて磁束密度が高くなり易い状態となる補助コイル22A、22B、22Cそれぞれの軸方向両側であり、補助コイル22A、22B、22Cのそれぞれの軸方向中間部は、磁束密度が高くなり難くなっている。
Therefore, in the second embodiment, it is possible to generate a damping force even at a stroke position (a position of ± 40 mm in FIG. 8) where the damping force cannot be generated by the conventional method. Stability at the time of failure can be improved. Further, as can be seen from FIG. 8, the maximum value of the damping force is increased as compared with the conventional linear actuator 1 ′, and the linear actuator 21 can be reduced in size and increased in damping force. Furthermore, in 2nd Embodiment, since auxiliary coil 22A, 22B, 22C is always a short circuit state, even if it is a case where coil 15A, 15B is a disconnection, a dielectric breakdown, etc., the needle | mover 20 and auxiliary coil 22A, By generating a damping force between 22B and 22C, the stability at the time of failure can be improved.
In the present embodiment, the high magnetic flux density portion of the present invention has the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C that are likely to have a high magnetic flux density only when the mover 20 is moved relative to the armature 17. The magnetic flux density is unlikely to be high at the axially intermediate portions of the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第1および第2実施形態と同一あるいは相当の構成には、同一の名称および符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第1および第2実施形態と重複する説明を省く。
第2実施形態では、失陥時の対策に重点を置き、補助コイル22A、22B、22C(対向部材)を常時短絡状態としたが、第3実施形態では、補助コイル22A、22B、22Cに外部から電流を供給して推力を発生させることにより、制振性能を向上させることを重点に置く。これを具現化するため、第3実施形態では、ストローク位置を検出ためのストロークセンサ(図示省略)を設け、該ストロークセンサにより検出されたストローク位置に基づき、補助コイル22A、22B、22Cの通電方向を制御するようにリニアアクチュエータ21を構成した。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure which is the same as that of 1st and 2nd embodiment mentioned above, or equivalent. Further, for the sake of brevity, the description overlapping with the first and second embodiments is omitted.
In the second embodiment, the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C (opposing members) are always short-circuited with emphasis on countermeasures against failure, but in the third embodiment, the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are externally connected. Emphasis is placed on improving the vibration damping performance by supplying current from In order to embody this, in the third embodiment, a stroke sensor (not shown) for detecting the stroke position is provided, and the energization directions of the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are based on the stroke position detected by the stroke sensor. The linear actuator 21 was configured to control the above.

図7に示されるようなN極Nスロット構造(Nは2以上の整数)のリニアアクチュエータ21は、ストロークセンサを使用することなく駆動することができるが、この場合、制御力の方向、すなわち、補助コイル22A、22B、22Cの通電により発生する推力の向きは、電流の方向に依存する。図9に、補助コイル22A、22B、22Cに通電した時に発生する推力(補助コイル発生推力)を示す。この図に示されるように、補助コイル22A、22B、22Cに通電した時に発生する推力は、ストローク中心(ストローク0mmの位置)を基準に、伸び力(図9における推力比が+側)と縮み力(図9における推力比が−側)とに分かれてしまい、その場合の合成推力は、(推力脈動)+(コイル発生力)+(補助コイル発生力)である。   The linear actuator 21 having an N pole N slot structure (N is an integer of 2 or more) as shown in FIG. 7 can be driven without using a stroke sensor. In this case, the direction of the control force, that is, The direction of thrust generated by energization of the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C depends on the direction of current. FIG. 9 shows the thrust generated when the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are energized (auxiliary coil generated thrust). As shown in this figure, the thrust generated when the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are energized contracts with the extension force (the thrust ratio in FIG. 9 is the + side) with reference to the stroke center (position of the stroke 0 mm). 9 (the thrust ratio in FIG. 9 is -side), and the resultant thrust in this case is (thrust pulsation) + (coil generation force) + (auxiliary coil generation force).

したがって、ストローク0mmを基準としたストロークの縮み方向では、従来方式のリニアアクチュエータ1´よりも大きな推力を発生させることができるが、ストローク0mmを基準としたストロークの伸び方向では、従来方式のリニアアクチュエータ1´よりも小さい推力しか発生させることができない。そこで、第3実施形態では、前述したように、ストローク位置を検出ためのストロークセンサを配置し、検出されたストローク位置に基づき補助コイル22A、22B、22Cの通電方向を制御するようにリニアアクチュエータ21を構成した。この場合、通電方向を切り換えるストローク位置は、ストローク中心が望ましい。   Accordingly, in the contraction direction of the stroke based on the stroke of 0 mm, it is possible to generate a larger thrust than that of the conventional linear actuator 1 ′, but in the extension direction of the stroke based on the stroke of 0 mm, the conventional linear actuator Only a thrust smaller than 1 'can be generated. Therefore, in the third embodiment, as described above, the stroke sensor for detecting the stroke position is disposed, and the linear actuator 21 is controlled so as to control the energization direction of the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C based on the detected stroke position. Configured. In this case, the stroke position for switching the energization direction is preferably the center of the stroke.

また、第3実施形態では、ストローク位置の検出に、高精度のポテンショメータやレーザ変位計等の位置センサを使用し、補助コイル22A、22B、22Cへ供給する電流をストローク位置と推力指令とに応じて適切に制御することにより、図8に示されるような合成減衰力(本発明減衰力)と同じ曲線で表される合成推力を発生させることができる。しかしながら、リニアアクチュエータ21においては、コストダウン、ストロークセンサの不使用という要求がある。この場合、ホール素子等の比較的低コストの位置センサをストロークセンサとして用いることが望ましい。   In the third embodiment, a position sensor such as a high-precision potentiometer or laser displacement meter is used to detect the stroke position, and the current supplied to the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C depends on the stroke position and the thrust command. Thus, by appropriately controlling, it is possible to generate a composite thrust represented by the same curve as the composite damping force (the present invention damping force) as shown in FIG. However, the linear actuator 21 is required to reduce costs and not use a stroke sensor. In this case, it is desirable to use a relatively low-cost position sensor such as a Hall element as the stroke sensor.

ホール素子をストロークセンサとして使用した場合、センサの取付状態、補助コイル22A、22B、22Cへの通電等によりセンサ出力が変化してしまうことから、高精度の位置検出は困難である。そこで、図10に示されるように、ストローク中心から、例えば±15mmの領域内で補助コイル22A、22B、22Cに通電しないようにし、それ以外の領域で補助コイル22A、22B、22Cに供給する電流の向きを切り換えるようにリニアアクチュエータ21を構成することができる。   When the Hall element is used as a stroke sensor, the sensor output changes depending on the sensor mounting state, the energization of the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C, and thus it is difficult to detect the position with high accuracy. Therefore, as shown in FIG. 10, the current supplied to the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C in the other regions should not be energized within the region of ± 15 mm from the stroke center, for example. The linear actuator 21 can be configured to switch the direction of the.

第3実施形態では、ストローク位置の検出に高精度の位置センサを使用する必要がなく、例えば、ホール素子等の比較的低コストの位置センサで対応することができるので、リニアアクチュエータ21の製造コストの増大を抑制することができる。また、推力を高い効率で発生させることができるストローク領域でのみで補助コイル22A、22B、22Cに電流を供給するように構成したので、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cを効率的かつ効果的に活用することにより、より大きい推力を発生させることができ、リニアアクチュエータ21の小型化、制振性能の向上を成し遂げることができる。   In the third embodiment, it is not necessary to use a high-accuracy position sensor for detecting the stroke position. For example, a relatively low-cost position sensor such as a Hall element can be used. Can be suppressed. In addition, since the current is supplied to the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C only in the stroke region where the thrust can be generated with high efficiency, the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are made efficient. By utilizing it effectively, a larger thrust can be generated, and the linear actuator 21 can be miniaturized and the damping performance can be improved.

さらに、第3実施形態では、例えば、コイル15A、15Bに通電して推力を発生させ、これにより補助コイル22A、22B、22Cで誘起された電流を回生利用することにより、少ない電力で高い制振性能を得ることができる。なお、第3実施形態においては、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cに供給される電流の比率は任意に設定可能である。例えば、大きい推力を効率よく発生させることが可能なストローク中心付近では、コイル15A、15Bに供給する電流を大きくし、補助コイル22A、22B、22Cが発生する推力が大きいストロークが±40mm付近(図10参照)では、補助コイル22A、22B、22Cに供給する電流を大きくする。   Furthermore, in the third embodiment, for example, the coils 15A and 15B are energized to generate thrust, thereby regenerating and using the currents induced in the auxiliary coils 22A, 22B and 22C, thereby achieving high vibration suppression with less power. Performance can be obtained. In the third embodiment, the ratio of the current supplied to the coils 15A, 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, 22C can be arbitrarily set. For example, in the vicinity of the stroke center where a large thrust can be generated efficiently, the current supplied to the coils 15A and 15B is increased, and the stroke generated by the auxiliary coils 22A, 22B and 22C is about ± 40 mm (see FIG. 10), the current supplied to the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C is increased.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第1〜第3実施形態と同一あるいは相当の構成には、同一の名称および符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第1〜第3実施形態と重複する説明を省く。
前述した第2および第3実施形態では、図7に示されるように、可動子20における電機子17と対向しない側、すなわち、可動子20の内側に、複数個(第2および第3実施形態では、3個)の補助コイル22A、22B、22C(対向部材)を配置してリニアアクチュエータ21を構成することにより、推力および減衰力を発生させるストローク領域ならびにその力を改善した。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure same as the 1st-3rd embodiment mentioned above or an equivalent. In addition, for the sake of brevity, descriptions overlapping with the first to third embodiments are omitted.
In the second and third embodiments described above, as shown in FIG. 7, a plurality of (second and third embodiments) are provided on the side of the mover 20 that does not face the armature 17, that is, on the inner side of the mover 20. Then, by arranging the three) auxiliary coils 22A, 22B, and 22C (opposing members) to constitute the linear actuator 21, the stroke region in which thrust and damping force are generated and the force are improved.

図11に示されるように、第4実施形態では、第2および第3実施形態における隣接する補助コイル22A、22B、22C間に本発明の高磁束密度部となる補助コア32A、32Bを配置して、大きい推力脈動を低減させるようにリニアアクチュエータ31を構成した。なお、補助コア32A、32Bは、ロッド25(図1、図7参照)を介して電機子17に結合されている。図12(A)に、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cに通電しない場合の磁束線図を示す。ここでは、補助永久磁石19A、19Bの図示を省略した簡略化された図を用いて説明する。   As shown in FIG. 11, in the fourth embodiment, auxiliary cores 32A and 32B that are high magnetic flux density portions of the present invention are arranged between adjacent auxiliary coils 22A, 22B, and 22C in the second and third embodiments. Thus, the linear actuator 31 is configured to reduce a large thrust pulsation. The auxiliary cores 32A and 32B are coupled to the armature 17 via the rod 25 (see FIGS. 1 and 7). FIG. 12A shows a magnetic flux diagram when the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are not energized. Here, the auxiliary permanent magnets 19 </ b> A and 19 </ b> B will be described using a simplified diagram in which illustration is omitted.

図12(A)をリニアアクチュエータ31のストローク中心とした場合、磁束は、N極から出て、端部コア16B、電機子17の外周部分、端部コア16Cを経由してS極へ入る磁束と、N極から出て、可動子20、補助コア32A、ロッド25、補助コア32B、可動子20を経由してS極へ入る磁束と、が生じる。これにより、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cに通電しない状態では、中心コア16Aと主永久磁石18A、18B(磁力部材)との間および端部コア16B、16Cと主永久磁石18A、18Bとの間で発生する力と、補助コア32A、32Bと主永久磁石18A、18Bとの間で発生する力と、の2系統の力(引力あるいは斥力)が発生する。   When FIG. 12A is used as the stroke center of the linear actuator 31, the magnetic flux exits the N pole and enters the S pole via the end core 16B, the outer peripheral portion of the armature 17, and the end core 16C. Then, a magnetic flux that exits from the N pole and enters the S pole via the mover 20, the auxiliary core 32A, the rod 25, the auxiliary core 32B, and the mover 20 is generated. As a result, in a state where the coils 15A, 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, 22C are not energized, between the center core 16A and the main permanent magnets 18A, 18B (magnetic member) and the end cores 16B, 16C and the main permanent magnet 18A. , 18B, and a force generated between the auxiliary cores 32A, 32B and the main permanent magnets 18A, 18B (two attractive forces or repulsive forces) are generated.

この図12(A)の状態では、電機子17と可動子20との間に作用する引力あるいは斥力が平衡している。この状態で、可動子20が電機子17に対して図12(A)における左側へ移動した場合、電機子17と可動子20との間の力の平衡が崩れ、リニアアクチュエータ31は図12(B)の状態へ移行しようとする。この時の可動子20と補助コア32A、32Bとの間で発生する力は、まず、図12(A)の状態では、主永久磁石18A、18Bと補助コア32A、32Bとの相互の軸方向中心位置が一致していることから、可動子20と補助コア32A、32Bとの間には、相互の位置を維持しようとする力が作用する。   In the state of FIG. 12A, the attractive force or repulsive force acting between the armature 17 and the mover 20 is balanced. In this state, when the mover 20 moves to the left side in FIG. 12A with respect to the armature 17, the balance of the force between the armature 17 and the mover 20 is lost, and the linear actuator 31 is shown in FIG. Try to shift to the state of B). At this time, the force generated between the mover 20 and the auxiliary cores 32A and 32B is, first, in the state of FIG. 12A, the axial directions of the main permanent magnets 18A and 18B and the auxiliary cores 32A and 32B. Since the center positions coincide with each other, a force for maintaining the mutual position acts between the mover 20 and the auxiliary cores 32A and 32B.

つまり、図13に示されるように、電機子17と可動子20との間で発生する力(推力脈動)と、可動子20と補助コア32A、32Bとの間で発生する力(推力脈動)とは、180度の位相差があることがわかる。したがって、第4実施形態におけるコイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cに通電しない場合の推力脈動(図13における可動子−補助コア間推力脈動)は、(電機子17−可動子20間の推力脈動)+(可動子20−補助コア32A、32B間の推力脈動)となり、第4実施形態のリニアアクチュエータ31は、従来方式と比較して、推力脈動が低減されることがわかる。   That is, as shown in FIG. 13, the force (thrust pulsation) generated between the armature 17 and the mover 20 and the force (thrust pulsation) generated between the mover 20 and the auxiliary cores 32A and 32B. Indicates that there is a phase difference of 180 degrees. Therefore, the thrust pulsation (the thrust pulsation between the mover and the auxiliary core in FIG. 13) when the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are not energized in the fourth embodiment is (between the armature 17 and the mover 20). (Thrust pulsation)) + (thrust pulsation between the mover 20 and the auxiliary cores 32A and 32B), it can be seen that the thrust pulsation is reduced in the linear actuator 31 of the fourth embodiment compared to the conventional method.

ここで、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cを短絡させ、外部から力を加えて可動子20を電機子17に対して移動させた場合の減衰力を説明する。図11の状態では、主永久磁石18A、18Bの軸方向中心位置と補助コア32A、32Bの軸方向中心位置とが一致していることから、減衰力は発生しない。この状態で、リニアアクチュエータ31が縮む、すなわち、可動子20が電機子17に対して図11における左側へ移動した場合、可動子20と補助コア32A、32Bとの間に減衰力が発生し、この時のリニアアクチュエータ31が発生する合成減衰力は、(電機子17−可動子20間の推力脈動)+(コイル発生減衰力)+(補助コア発生減衰力)であり、図13において本発明減衰力で表されるようになる。   Here, the damping force when the coils 15A, 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, 22C are short-circuited and the mover 20 is moved relative to the armature 17 by applying a force from the outside will be described. In the state of FIG. 11, since the axial center positions of the main permanent magnets 18A and 18B and the axial center positions of the auxiliary cores 32A and 32B coincide with each other, no damping force is generated. In this state, when the linear actuator 31 contracts, that is, when the mover 20 moves to the left side in FIG. 11 with respect to the armature 17, a damping force is generated between the mover 20 and the auxiliary cores 32A and 32B. The combined damping force generated by the linear actuator 31 at this time is (thrust pulsation between the armature 17 and the mover 20) + (coil generated damping force) + (auxiliary core generated damping force). It is expressed by damping force.

したがって、第4実施形態においては、従来方式で減衰力を発生させることができなかったストローク位置(図13における±40mmの位置)においても、減衰力を発生させることが可能になり、リニアアクチュエータ31の失陥時における安定性を向上させることができる。また、第4実施形態では、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cが常時短絡状態であるため、仮に、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cが断線、絶縁破壊等した場合であっても、可動子20と補助コア32A、32B間に減衰力が発生することにより、失陥時における安定性を向上させることができる。   Therefore, in the fourth embodiment, it is possible to generate the damping force even at the stroke position (position of ± 40 mm in FIG. 13) where the damping force could not be generated by the conventional method, and the linear actuator 31. It is possible to improve the stability at the time of failure. In the fourth embodiment, since the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are always short-circuited, if the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are disconnected, broken down, etc. Even so, the occurrence of a damping force between the mover 20 and the auxiliary cores 32A and 32B can improve the stability at the time of failure.

さらに、第4実施形態では、隣接する補助コイル22A、22B、22C間に補助コア32A、32Bを配置したことにより、図13に示されるように、推力脈動(図13における可動子−補助コア間推力脈動)が低減されることから、リニアアクチュエータ31の取り扱いが容易になる。具体的には、従来方式のリニアアクチュエータ1´の初期位置は、中心コア16Aの軸方向中心位置と、主永久磁石18A、18B間の境界位置とが一致する位置であることから、リニアアクチュエータ1´を車両等の対象物に取り付ける場合、リニアアクチュエータ1´を伸ばすあるいは縮めることが必要であったが、第4実施形態では、推力脈動を低減させたことにより、取り付け作業を容易にすることができる。   Further, in the fourth embodiment, by arranging the auxiliary cores 32A, 32B between the adjacent auxiliary coils 22A, 22B, 22C, as shown in FIG. 13, thrust pulsation (between the mover and the auxiliary core in FIG. 13). Since the thrust pulsation is reduced, the linear actuator 31 can be easily handled. Specifically, the initial position of the conventional linear actuator 1 ′ is a position where the axial center position of the central core 16A coincides with the boundary position between the main permanent magnets 18A and 18B. When 'is attached to an object such as a vehicle, it is necessary to extend or contract the linear actuator 1 ′. However, in the fourth embodiment, the thrust pulsation is reduced to facilitate the attachment work. it can.

次に、第4実施形態において、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cに通電した場合を説明する。第3実施形態において述べたように、補助コイル22A、22B、22Cに通電した時に発生する推力は、ストローク中心(ストローク0mmの位置)を基準に、伸び力(図9における推力比が+側)と縮み力(図9における推力比が−側)とに分かれてしまうが、高精度のストロークセンサ(位置センサ)を使用して、ストローク位置と推力の方向とに応じてコイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cへ適切に電流を供給することにより、図13に表されるような合成減衰力に対して同じ曲線を描く合成推力を発生させることができる。なお、図14は、ホール素子等の簡易なストロークセンサ(位置センサ)を使用して、第3実施形態と同等の操作を行った場合の、第4実施形態のリニアアクチュエータ31の推力特性を示す。   Next, in the fourth embodiment, a case where the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are energized will be described. As described in the third embodiment, the thrust generated when the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are energized is based on the stroke center (position of the stroke 0 mm) (the thrust ratio in FIG. 9 is the + side). And the contraction force (thrust ratio in FIG. 9 is -side), but using a highly accurate stroke sensor (position sensor), the coils 15A and 15B and the auxiliary are used according to the stroke position and the direction of thrust. By appropriately supplying current to the coils 22A, 22B, and 22C, it is possible to generate a composite thrust that draws the same curve with respect to the composite damping force as shown in FIG. FIG. 14 shows thrust characteristics of the linear actuator 31 of the fourth embodiment when an operation equivalent to that of the third embodiment is performed using a simple stroke sensor (position sensor) such as a Hall element. .

第4実施形態においては、供給される電流に対して発生する推力が小さい(効率が低い)ストローク中心では、補助コイル22A、22B、22Cに通電せず、比較的高い効率が得られるストローク領域に絞り、補助コイル22A、22B、22Cに通電するとともに、ストローク中心付近のストローク位置をストロークセンサ(位置センサ)により高精度に検出し、該ストロークセンサの検出結果に基づき補助コイル22A、22B、22Cに供給する電流の向きを切り換えるように構成した。したがって、第4実施形態では、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cを効率的かつ効果的に活用することにより、大きい推力を発生させることができ、リニアアクチュエータ31を小型化することができるとともに制振性能を向上させることができる。   In the fourth embodiment, in the stroke center where the thrust generated with respect to the supplied current is small (low efficiency), the auxiliary coils 22A, 22B and 22C are not energized, and the stroke region where relatively high efficiency is obtained. While energizing the diaphragm and auxiliary coils 22A, 22B, and 22C, the stroke position near the center of the stroke is detected with high accuracy by a stroke sensor (position sensor), and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C are detected based on the detection result of the stroke sensor. It was configured to switch the direction of the supplied current. Therefore, in the fourth embodiment, by using the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C efficiently and effectively, a large thrust can be generated, and the linear actuator 31 can be downsized. It is possible to improve vibration control performance.

また、第4実施形態では、比較的低コストのホール素子等の位置センサを採用することができ、例えば、ポテンショメータやレーザ変位計等の高精度の位置センサを使用した場合と比較して、製造コストを削減することができる。さらに、コイル15A、15Bで推力を発生させ、これにより補助コイル22A、22B、22Cで誘起された電流を回生利用することにより、少ない電力で高い制振性能を得ることができる。なお、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cに供給される電流の比率は任意に設定可能である。例えば、大きい推力を効率よく発生させることが可能なストローク中心付近では、コイル15A、15Bに供給する電流を大きくし、補助コイル22A、22B、22Cが発生する推力が大きいストロークが±40mm付近(図13参照)では、補助コイル22A、22B、22Cに供給する電流を大きくすることができる。   Further, in the fourth embodiment, a relatively low-cost position sensor such as a Hall element can be employed. For example, it is manufactured in comparison with the case where a highly accurate position sensor such as a potentiometer or a laser displacement meter is used. Cost can be reduced. Further, by generating thrust by the coils 15A and 15B and regenerating and using the current induced by the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C, high vibration damping performance can be obtained with less power. The ratio of the current supplied to the coils 15A, 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, 22C can be arbitrarily set. For example, in the vicinity of the stroke center where a large thrust can be generated efficiently, the current supplied to the coils 15A and 15B is increased, and the stroke generated by the auxiliary coils 22A, 22B and 22C is about ± 40 mm (see FIG. 13), the current supplied to the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C can be increased.

なお、第2〜第4実施形態においては、コイル15A、15B間の軸方向中心位置距離τS1と隣接する補助コイル22A、22B、22C間の軸方向中心位置距離τS2とが等しくなるように構成したが、これに限定することを意図したものではない。τS1≠τS2とし、補助コイル22A、22B、22Cが発生可能な推力および減衰力の特性を任意に設定することにより、リニアアクチュエータ21、31の用途に応じた設計が可能になる。また、コイル15A、15Bと補助コイル22A、22B、22Cとの位相差は、任意に設定することができる。例えば、図15に示されるように、コイル15A、15Bと補助コイル22A、22Bとを同位相に配置してリニアアクチュエータ34を構成することもできる。 In the second to fourth embodiments, the axial center position distance τ S1 between the coils 15A and 15B is equal to the axial center position distance τ S2 between the adjacent auxiliary coils 22A, 22B, and 22C. Although configured, it is not intended to be limited to this. By setting τ S1 ≠ τ S2 and arbitrarily setting the characteristics of the thrust and damping force that can be generated by the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C, it becomes possible to design the linear actuators 21 and 31 according to their use. Further, the phase difference between the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B and 22C can be set arbitrarily. For example, as shown in FIG. 15, the linear actuator 34 can be configured by arranging the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A and 22B in the same phase.

この場合、コイル15A、15Bで発生可能な推力および減衰力と補助コイル22A、22Bで発生可能な推力および減衰力とが同位相になることから、このようなリニアアクチュエータ34では、推力が発生するストローク範囲は前述した実施形態と同一であるが、最大推力および最大減衰力を効果的に向上させることができる。これにより、ストロークを限定することにより、リニアアクチュエータ34を小型化することができる。また、第3および第4実施形態においては、コイル15A、15Bおよび補助コイル22A、22B、22Cは、通電、回生、短絡の各モードを必要に応じて任意に選択することができる。   In this case, the thrust and damping force that can be generated by the coils 15A and 15B and the thrust and damping force that can be generated by the auxiliary coils 22A and 22B have the same phase. Therefore, in such a linear actuator 34, thrust is generated. Although the stroke range is the same as that of the above-described embodiment, the maximum thrust and the maximum damping force can be effectively improved. Thereby, the linear actuator 34 can be reduced in size by limiting a stroke. In the third and fourth embodiments, the coils 15A and 15B and the auxiliary coils 22A, 22B, and 22C can arbitrarily select the energization mode, the regeneration mode, and the short-circuit mode as necessary.

また、図15におけるリニアアクチュエータ34の変形例として、図16に示されるように、補助コイル22A、22B間に補助コア32を設けてリニアアクチュエータ35を構成することができる。この場合、補助コア32と主永久磁石18A、18Bとの間に推力脈動が発生し、従来方式のリニアアクチュエータ1´に対して推力脈動が大きくなるが、図15に示されるリニアアクチュエータ34と比較して、より大きい推力を得ることができ、リニアアクチュエータ35を小型化することができる。
また、上記実施形態では、磁力部材の内側に配置された高密度磁束部のピッチをコイルのピッチと同じとしているが、異なるように構成することにより、全体としての推力や減衰力の特性を変えることができる。
さらに、上記実施形態では、高密度磁束部の軸方向の位置をコイルの位置と同じとしているが、異なるように構成することにより、全体としての推力や減衰力の特性を変えることができる。
また、上記実施形態では、円筒形のリニアモータを例に説明したが、第一部材、第二部材、対向部材を平板としてもよい。
さらに、上記実施形態では、鉄道用に本発明を用いた例を示したがこれに限らず、自動車のサスペンションやビルの制振ダンパに用いることも可能である。
As a modification of the linear actuator 34 in FIG. 15, as shown in FIG. 16, an auxiliary core 32 can be provided between the auxiliary coils 22 </ b> A and 22 </ b> B to configure the linear actuator 35. In this case, thrust pulsation is generated between the auxiliary core 32 and the main permanent magnets 18A and 18B, and the thrust pulsation is larger than that of the conventional linear actuator 1 ', but compared with the linear actuator 34 shown in FIG. Thus, a larger thrust can be obtained, and the linear actuator 35 can be reduced in size.
Moreover, in the said embodiment, although the pitch of the high-density magnetic flux part arrange | positioned inside a magnetic member is made the same with the pitch of a coil, the characteristic of the thrust and damping force as a whole is changed by comprising differently. be able to.
Furthermore, in the above-described embodiment, the axial position of the high-density magnetic flux portion is the same as the position of the coil, but the overall thrust and damping force characteristics can be changed by configuring differently.
Moreover, although the cylindrical linear motor was demonstrated to the example in the said embodiment, it is good also considering a 1st member, a 2nd member, and an opposing member as a flat plate.
Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is used for a railway has been shown. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be used for an automobile suspension or a building vibration damper.

1、21、31、34、35 リニアアクチュエータ、15A、15B コイル、17 電機子、18A、18B 主永久磁石(磁力部材)、20 可動子、22A、22B、22C 補助コイル(対向部材)、28A、28B 主内蔵固定コア(対向部材) 1, 21, 31, 34, 35 Linear actuator, 15A, 15B Coil, 17 Armature, 18A, 18B Main permanent magnet (magnetic member), 20 Mover, 22A, 22B, 22C Auxiliary coil (opposing member), 28A, 28B Main built-in fixed core (opposing member)

Claims (5)

直線状に配置された複数個のコイルを有する第一部材と、
前記コイルと対向して、前記コイルの配置方向に直線状に配置される複数個の磁力部材を有し、前記第一部材に対して前記複数個のコイルの配置方向に相対移動する第二部材と、からなるリニアアクチュエータであって、
前記磁力部材の前記コイルの対向面と反対側の面に対向する対向部材を前記第一部材に設け、
前記対向部材には、前記複数個のコイルの各コイルの移動方向の中心位置に対向する位置に配置される磁束密度が高くなり易い複数の高磁束密度部を前記コイルの配置方向に直線状に設け、
前記複数の高磁束密度部のそれぞれの間は該高磁束密度部より磁束密度が高くなり難くなっていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
A first member having a plurality of coils arranged in a straight line;
A second member having a plurality of magnetic members arranged linearly in the arrangement direction of the coils facing the coil and relatively moving in the arrangement direction of the plurality of coils with respect to the first member A linear actuator consisting of
The first member is provided with a facing member facing the surface opposite to the facing surface of the coil of the magnetic member,
The opposing member has a plurality of high magnetic flux density portions, which are likely to be high in magnetic flux density , arranged linearly in the arrangement direction of the coils. Provided,
Wherein the plurality of each of between the high magnetic flux density section linear actuator, characterized in that it is the magnetic flux density is hardly higher than the high magnetic flux density section.
前記対向部材の高磁束密度部を磁性体により構成したことを特徴とする請求項1に記載のリニアアクチュエータ。   The linear actuator according to claim 1, wherein the high magnetic flux density portion of the facing member is made of a magnetic material. 前記対向部材に補助コイルを設け、前記高磁束密度部を該補助コイル間の空隙により構成したことを特徴とする請求項1に記載のリニアアクチュエータ。   The linear actuator according to claim 1, wherein an auxiliary coil is provided on the opposing member, and the high magnetic flux density portion is formed by a gap between the auxiliary coils. 前記対向部材の高磁束密度部のピッチが前記コイル間のピッチと同じであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。   The linear actuator according to claim 1, wherein a pitch of the high magnetic flux density portion of the facing member is the same as a pitch between the coils. 前記対向部材の高磁束密度部の軸方向中間部の位置は、前記コイルと軸方向中間部軸方向位置が同じとなる位置が基準位置となるように取り付けられることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。   The position of the axially intermediate portion of the high magnetic flux density portion of the opposing member is attached so that the position where the axial position of the coil and the axially intermediate portion is the same is the reference position. 4. The linear actuator according to any one of 4.
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