JP6289009B2 - Electromagnetic actuator - Google Patents
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Description
本発明は、電磁アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic actuator.
従来、例えば、特許文献1に示すような、VCM(ボイスコイルモータ)に代表される磁場中のコイルに電流を流すことによってコイルに働くローレンツ力を利用してコイル、又は磁石を動かすアクチュエータが一般的に知られている。 Conventionally, for example, an actuator that moves a coil or a magnet by using a Lorentz force acting on a coil by passing a current through a coil in a magnetic field typified by a VCM (voice coil motor) as shown in Patent Document 1 is generally used. Known.
正確に3点以上での位置停止が出来るアクチュエータを提供する場合、上記先行技術文献に記載された構成では、ホール素子など外部センサが必要となる。外部センサが必要であることからアクチュエータ全体の小型化が困難となる。また、センサを用いることにより制御が複雑になる。 In the case of providing an actuator capable of accurately stopping positions at three or more points, an external sensor such as a Hall element is required in the configuration described in the above prior art document. Since an external sensor is required, it is difficult to reduce the size of the entire actuator. Moreover, control becomes complicated by using a sensor.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易、且つ小型な構成で正確に位置決めができる電磁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, and an object thereof is to provide an electromagnetic actuator that can be accurately positioned with a simple and small configuration.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電磁アクチュエータは、
素子保持部と、素子保持部に機械的に連結された第1の磁石とを有する移動可能な移動部と、
第1の磁石を第1の磁石の外周側から覆う位置に固定して設置される第1のコイルと、
移動部が移動する方向に移動部に対して直列に配置され、移動可能な第2の磁石と、
第2の磁石を第2の磁石の外周側から覆う位置に固定して設置されている第2のコイルと、
第1の磁石の移動方向の一端を規制する第1の制止部材と、
第2の磁石の移動方向の一端を規制する第2の制止部材と、
第2の磁石の移動方向の他端を規制する第3の制止部材と
を有し、
第1の磁石と第2の磁石の少なくとも一方の磁石は、3つの制止部材のうちのいずれかの制止部材に当接した状態により、3点の位置において移動部を制止し、
第2の制止部材または第3の制止部材により移動部が制止しているとき、第1の磁石と第2の磁石は、磁気吸着力により連結するように着磁されていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the electromagnetic actuator according to the present invention includes:
A movable moving part having an element holding part and a first magnet mechanically coupled to the element holding part;
A first coil that is fixedly installed at a position covering the first magnet from the outer peripheral side of the first magnet ;
For the moving part in a direction in which the moving unit is moved is disposed in series, and a second magnet movable,
A second coil that is fixedly installed at a position covering the second magnet from the outer peripheral side of the second magnet ;
A first restraining member that regulates one end of the moving direction of the first magnet;
A second restraining member that regulates one end of the moving direction of the second magnet;
A third restraining member that regulates the other end of the second magnet in the moving direction;
At least one of the first magnet and the second magnet is in contact with any one of the three restraining members and restrains the moving portion at the three points .
When the moving part is restrained by the second restraining member or the third restraining member, the first magnet and the second magnet are magnetized so as to be coupled by a magnetic attraction force. .
本発明は、簡易、且つ小型な構成で正確に位置決めができる電磁アクチュエータを提供することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect of providing an electromagnetic actuator that can be positioned accurately with a simple and small configuration.
本実施形態の電磁アクチュエータの構成による作用効果を説明する。なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えない。従って、以下で説明する本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。 The effect by the structure of the electromagnetic actuator of this embodiment is demonstrated. In addition, this invention is not limited by this embodiment. That is, in describing the embodiment, a lot of specific details are included for the purpose of illustration, but various variations and modifications may be added to these details without exceeding the scope of the present invention. Accordingly, the exemplary embodiments of the present invention described below are set forth without loss of generality or limitation to the claimed invention.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る円筒型の電磁アクチュエータ100の断面図を示す。
電磁アクチュエータ100は、素子保持部5aと、素子保持部5aに機械的に連結された第1の磁石4aとを有する移動可能な移動部101と、第1の磁石4aを覆う位置に固定して設置される第1のコイル1aと、移動部101が移動する方向に対して直列に配置され、移動可能な第2の磁石4bと、第2の磁石4bを覆う位置に固定して設置されている第2のコイル1bと、第1の磁石4aの移動方向の一端を規制する第1の制止部材3aと、第2の磁石の移動方向の一端を規制する第2の制止部材3bと、第2の磁石4bの移動方向の他端を規制する第3の制止部材3cを有し、第1の磁石4aと第2の磁石4bの少なくとも一方の磁石は、3つの制止部材3a、3b、3cのうちのいずれかの制止部材に当接した状態により、3点の位置において移動部101を制止する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical
The
本実施形態では、素子保持部5aは、レンズLを囲むように保持、固定する。また、素子保持部材5aの外側には、円筒形の第1の磁石4aが設けられている。第1の磁石4aの着磁方向は径方向である。
In the present embodiment, the
また、固定部材2は、円筒形の第2の磁石4bを囲うように設置されている。そして、第1の磁石4a、第2の磁石4bをそれぞれ覆うように、コイル1a、コイル1bが固定して配置されている。この構成により、移動部101は、第1の磁石4aと制止部材3aとが当接することによって、紙面左側への移動が規制される。
The
第2の磁石4bが、制止部材3bにより紙面左側の移動を規制される。また、第2の磁石4bは、制止部材3cの右端により紙面右側の移動を規制される。この構成により、レンズLと、素子保持部5aと、第1の磁石4aとを有する移動体101は、第1の制止部材3a、第2の制止部材3b、第3の制止部材3cにより、3点において位置を正確に制止することが可能となる。各位置に移動する動作については、図2にて説明する。
The
次に、図2(a)、(b)、(c)を参照して、電磁アクチュエータ100の動作について説明する。図2(a)、(b)、(c)は、移動部101が制止する3点の位置及び動作をそれぞれ示している。
Next, the operation of the
移動部101の第1の位置は、第1の磁石4aが第1の制止部材3aに当接して制止する位置であり、
移動部101の第2の位置は、第1の磁石4aが第2の磁石4bに当接し、第2の磁石4bが第2の制止部材3bに当接して制止する位置であり、
移動部101の第3の位置は、第1の磁石4aが第2の磁石4bに当接し、第2の磁石4bが第3の制止部材3cに当接して制止する位置である。
The first position of the moving
The second position of the moving
The third position of the moving
図2(a)は、移動部101が、紙面に対して左の位置(第1の位置)に制止している状態を示す断面図である。図2(a)において、第1の磁石4aに、紙面左方向の力が働くように第1のコイル1aに電流を流す。これにより、移動部101の第1の磁石4aは、第1の制止部材3aに当接して位置が制止する。第1のコイル1aに流す電流については、駆動原理として後述する。
FIG. 2A is a cross-sectional view showing a state in which the moving
このとき、第2の磁石4bは、どの位置に存在していても良い。図2(a)においては、第2の磁石4bに紙面左方向に力が働くように第2のコイル1bに電流を流している。そして、移動部101は、第2の磁石4bを第2の制止部材3bの右端に当接して、制止している。
At this time, the
図2(b)は、移動部101が、紙面に対して図2(a)で示す状態と、図2(c)とで示す状態との間の略中央の位置(第2の位置)に制止している状態を示している。
FIG. 2B shows that the moving
まず、第1の磁石4aに対して、紙面右方向の力が働くように第1のコイル1aに電流を流す。また、第2の磁石4bに対して、紙面左方向の力が働くようにコイル1bに電流を流す。これにより、第2の磁石4bは、第2の制止部材3bの右端に当接して制止する。
First, an electric current is passed through the
そして、第1の磁石4aの右端と、第2の磁石4bの左端とが当接する。この結果、移動部101は、第1の磁石4aと第2の磁石4bとが当接した位置において制止する。換言すると、移動部101は、第1の磁石4aと第2の磁石4bを介して、第2の制止部材3bの右端によって位置を規制されることになる。ここで、第1の磁石4aの右方向に働く力よりも、第2の磁石4bに左方向に働く力を大きくしている。
And the right end of the
図2(c)は、移動部101が、紙面に対して右の位置に制止している状態を示している。第1の磁石4aに対して、紙面右方向の力が働くように、第1のコイル1a電流を流す。また、第2の磁石4bに対して、紙面右方向の力が働くように、第2のコイル1bに電流を流す。これにより、第2の磁石4bは、第3の制止部材3cに当接して制止する。また、第1の磁石4aは、第2の磁石4bに当接して位置が規制されて制止する。これにより、移動部101は、第1の磁石4aと第2の磁石4bとを介して、第3の制止部材3cによって位置を規制される。
FIG. 2C shows a state in which the moving
上述したように、第1の磁石4aの動作は、レンズLを有した移動部101の動作に対応している。このため、レンズLを有する移動体101は、第1の制止部材3a、第2の制止部材3b、第3の制止部材3cによって正確に位置を制止することが可能となる。
As described above, the operation of the
制止部材のみにより移動部の位置を規制することから、外部センサを必要としない。このため、小型な構成で正確に位置決めできる電磁アクチュエータを提供できる。また、センサを用いたフィードバック制御など複雑な制御手段を必要としない。このため制御が簡便化できる。 Since the position of the moving part is restricted only by the restraining member, no external sensor is required. Therefore, an electromagnetic actuator that can be accurately positioned with a small configuration can be provided. Further, complicated control means such as feedback control using a sensor is not required. For this reason, control can be simplified.
また、第2の磁石4b、第2のコイル1b、第3の制止部材3cと同様の構成を、第1の磁石4aの紙面左側に設けることにより、同様の方法で4点の位置制止が可能となる。詳細は第7実施形態として説明する。
Further, by providing the same configuration as the
また、ここでは、素子保持部5aが保持する素子は、例えば、光学素子であるレンズLとしたが、プリズム、フィルター、CCD、波長板などの他の光学素子でも同様の効果を得ることが出来る。
Here, the element held by the
また、第2の磁石4bにも、例えば他の光学素子を取り付けることにより、移動部101、すなわち対応する第1の磁石4aの光学素子とともに、他の光学素子を動作(移動)させることも可能である。その際、他の光学素子、すなわち対応する第2の磁石4bは、図2(a)、(b)、(c)で示した位置で制止する。
Further, for example, by attaching another optical element to the
次に、本実施形態の電磁アクチュエータ100の磁石のパターンに関して説明する。図3(a)、(b)は、それぞれ第1の磁石4aを正面から見た構成を示している。
Next, the magnet pattern of the
図3(a)は、円筒形の第1の磁石4aを示す。図3(b)は、4枚の瓦型磁石4a1、4a2、4a3、4a4を配置した例を示す。図2(a)、(b)で示すように、磁石は1体の場合、複数の磁石を配置したパターンの場合のどちらの構成でもよい。また、図3(b)では瓦型の磁石としているが、もちろん平板型の磁石などでも良い。
FIG. 3A shows a cylindrical
図3(b)のように複数の磁石を配置したパターンの場合、第2の磁石4a1、4a2、4a3、4a4は、図1で示したように保持部材5aを必要とする。これに対して、図3(a)のように1体の磁石4aの場合は、保持部材5aを必ずしも必要としない。
In the case of a pattern in which a plurality of magnets are arranged as shown in FIG. 3B, the second magnets 4a1, 4a2, 4a3, 4a4 require the holding
次に、図4(a)、(b)を参照して、電磁アクチュエータの駆動原理を説明する。図4(a)、(b)は、電磁アクチュエータの側面の断面図を示している。
図4(a)は、磁石4aが径方向に着磁されているパターンを示している。図4(b)は、磁石が軸方向に着磁されているパターンを示している。
Next, the principle of driving the electromagnetic actuator will be described with reference to FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views of the side surface of the electromagnetic actuator.
FIG. 4A shows a pattern in which the
どちらのパターンも磁石4aからの磁束Fb(図中、点線で示す)と、第1のコイル1aに流れる電流の方向からフレミングの左手の法則より第1のコイル1aに働く力を矢印Faで示している。反作用により、第1の磁石4aはコイル1aに働く力と逆方向の力が働く。第1の磁石1aに働く力の方向を矢印Fcで示す。
また、電磁アクチュエータの外側には磁性体であるヨーク10が設けられている。ヨークを設ける構成については、以下の第3実施形態で詳述する。
In both patterns, the magnetic flux Fb from the
A
図4(a)の構成の場合は第1のコイル1aに電流を流すこと、図4(b)の場合は2つのコイル1a1、1a2に電流を流すことによって、第1の磁石4aを移動させることが可能な構成である。
In the case of the configuration of FIG. 4A, the
図4(b)の構成の場合、磁束Fb(点線で示す)の経路の観点から磁石4aに対して2個のコイル1a1、1a2を用いることで、効率的に約2倍の駆動力を得ることが出来る。
In the case of the configuration shown in FIG. 4B, by using two coils 1a1 and 1a2 with respect to the
(第2実施形態)
次に、図5(a)、(b)、(c)を参照して、第2実施形態の電磁アクチュエータ200について説明する。以下の実施形態の説明において、第1実施形態と同一の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する、
(Second Embodiment)
Next, the
本実施形態では、第2の制止部材の機能を果たす第1の固定部材2aの右端部、または第3の制止部材3cにより、移動部201が制止しているとき、第1の磁石4aと第2の磁石4bは、矢印Ffで示す磁気吸着力により連結するように着磁されていることが望ましい。
In the present embodiment, when the moving
これにより、第1の磁石4aと第2の磁石4bとが同じ方向への動きを必要とするとき、磁気吸着力Ffによって連結していることにより、第2の磁石4bを動かすだけで第1の磁石4aを一緒に動かすことが可能となる。この結果、省電力化と制御の簡便化を達成できるという効果を奏する。
Thereby, when the
また、移動部201は、中心軸AXに沿った方向に移動する。本実施形態では、中心軸AXから第1の磁石4aまでの距離LM1は、中心軸AXから第2の磁石4bまでの距離LM2に比べて小さいことが望ましい。即ち、第1の磁石4aの径は、第2の磁石4bの径よりも小さいように構成する。これにより、第1の磁石4aと第2の磁石4bが近づいたとき、お互いに磁気吸着力を働かせる構成にできる。
The moving
これにより、第2の磁石4bの制止部材の分、第1の磁石4aを小さくすることで省スペース化できるという効果を奏する。
Thereby, there exists an effect that space can be saved by making the
また、移動部201が移動する中心軸AXから第1のコイル1aまでの距離LC1は、中心軸AXから第2のコイル1bまでの距離LC2に比べて小さいことが望ましい。即ち、第1のコイル1aのコイル径は、第2のコイル1bより小さい。
この結果、第1のコイル1aと第1の磁石4aの距離が小さくなるため駆動力が向上する。
In addition, the distance LC1 from the central axis AX to which the moving
As a result, since the distance between the
次に、第2実施形態の電磁アクチュエータ200についてさらに詳細に説明する。図5(a)は、移動部201が紙面の左側に制止している状態である。まず、第1の磁石4aに対して紙面左方向の力が働くように、第1のコイル1aに電流を流す。これにより、第1の磁石4aは、第1の制止部材3aに当接して位置制止する。
Next, the
第1のコイル1aに流す電流については、図4を用いて上述した駆動原理と同じである。ここで、第2の磁石4bは、どの位置に存在していても良い。図2(a)においては、第2の磁石4bに対して紙面左方向に力が働くように第2のコイル1bに電流を流している。そして、第2の磁石4bを、第2の制止部材の機能を果たす第1の固定部材2aの右端に当接して制止させている。
About the electric current sent through the
第1の磁石4aに働く紙面左方向の力は、第1の磁石4aと第2の磁石4bが近接したときに働く磁気吸着力よりも大きくしている。
The leftward force acting on the
図5(b)は、移動部101が、紙面に対して図5(a)で示す状態と、図5(c)とで示す状態との間の略中央の位置(第2の位置)に制止している状態を示している。
FIG. 5B shows that the moving
第1の磁石4aに対して紙面右方向の力が働くように第1のコイル1aに電流を流す。第2の磁石4bと磁気吸着力により、第1の磁石4aと第2の磁石4bが当接する距離まで近づけるのと同時、またはその後に第2の磁石4bに対して紙面左方向の力が働くように第2のコイル1bに電流を流す。
An electric current is passed through the
これにより、第2の制止部材の機能を果たす第1の固定部材2aの右端に当接して制止した第2の磁石4bに第1の磁石4aが当接して位置制止する。
As a result, the
この結果、第1の磁石4aは、第2の磁石4bを介して第2の制止部材の機能を果たす第1の固定部材2aの右端によって位置を規制されることになる。
As a result, the position of the
第1の磁石4aと第2の磁石4bには磁気吸着力が働いている。このため、第1の磁石4aと第2の磁石4bを近づけた後、第1の磁石4aに対して右方向に働く力を第1のコイル1aによって発生させる必要がない。
A magnetic attractive force acts on the
また、上述したように、第2のコイル1bの径に対して、第1のコイル1aの径が小さい構成であることが望ましい。これにより、第1のコイル1aと第1の磁石4aの距離を小さくできる。この結果、第1の磁石4aへの電磁気力を大きくすることが出来る。
Further, as described above, it is desirable that the diameter of the
また、第1の磁石4aと第2の磁石4bが近づいて吸着するとき、第1の磁石4aと第2の磁石4bに働く磁気吸着力を調整するために、第1の磁石4aと第2の磁石4bの間に一定の距離が保持されるように非磁性の部材を設けても良い。
In addition, when the
図5(c)は、移動体201が紙面右の位置に制止している状態を示している。第2の磁石4bに対して紙面右方向の力が働くように第2のコイル1bに電流を流すことにより、第3の制止部材3cに当接して制止した第2の磁石4bに、さらに第1の磁石4aが当接して位置制止する。
FIG. 5C shows a state where the moving
これにより、第1の磁石4aは第2の磁石4bを介して第3の制止部材3cによって位置を規制されることになる。このとき第1の磁石4aと第2の磁石4bはお互いの磁気吸着力で一体として動いている。このため、第1の磁石4aに対して右方向に働く力を第1のコイル1aによって発生させる必要がない。
As a result, the position of the
(第2実施形態の変形例)
次に、図6を参照して、第2実施形態の変形例の電磁アクチュエータ250について説明する。
本変形例の第1の磁石4aは、図5(b)で示す第1の磁石4aとは異なる極性方向を有している。第1の磁石4aと第2の磁石4bの間に磁気吸着力を働かせる他の構成例である。その他の動作、位置制止については図5(a)、(b)、(c)と同様であるので、重複する説明を省略する。
(Modification of the second embodiment)
Next, an
The
(第3実施形態)
次に、図7を参照して、第3実施形態の電磁アクチュエータ300について説明する。
本実施形態は、第1のコイル1aと、第2のコイル1bとを覆うように磁性体であるヨーク302が設置されている。即ち、上述した第2実施形態の電磁アクチュエータ200の構成に対して、第1のコイル1a、第2のコイル1bの外側に、さらにヨーク302を追加配置した構成である。
(Third embodiment)
Next, an
In the present embodiment, a
ヨーク302と第1の磁石4a、第2の磁石4bに磁気吸着力が働く。このため、第1のコイル1a、第2のコイル1bに電流を投入しなくとも、移動体301の位置を保持することが可能となる。また、ヨーク302は、漏れ磁束を抑えるため、コイル通電による第1の磁石4a、第2の磁石4bに働く力が増大する。よって、駆動力が向上し、動作の安定性が向上する。
A magnetic attractive force acts on the
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の電磁アクチュエータ400とその変形例450について説明する。
図8(a)、(b)は、それぞれ第1の磁石4a1、4a2、4a3、もしくは第2の磁石の断面図である。本実施形態とその変形例では、第1の磁石と第2の磁石は、磁性体であるヨーク302の方向に対して、磁力が偏るように構成されている。磁力が偏るように構成されている例として、着磁、形状、または配列等を挙げることができる。
(Fourth embodiment)
Next, an
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views of the first magnet 4a1, 4a2, 4a3, or the second magnet, respectively. In the present embodiment and its modification, the first magnet and the second magnet are configured such that the magnetic force is biased with respect to the direction of the
この構成により、磁石と磁性体に働く磁力が偏っていることで、移動体の磁石に強い保持力が働く。つまり、ヨーク302(磁性体)と、第1の磁石4a1等、及び第2の磁石との磁気吸着力が強くなる。これにより、第1のコイル1aに電流を投入しなくても、第1の磁石4a、第2の磁石4bの制止を保つ力が強くなり、位置安定性が増す。
With this configuration, since the magnetic force acting on the magnet and the magnetic body is biased, a strong holding force acts on the magnet of the moving body. That is, the magnetic attractive force between the yoke 302 (magnetic body), the first magnet 4a1, etc., and the second magnet is increased. Thereby, even if it does not supply an electric current to the
(第5実施形態)
次に、第5実施形態の電磁アクチュエータ500について説明する。
本実施形態では、図9(a)、(b)、(c)に示すように、第1の磁石4a、第2の磁石4bの外側に、第1の磁石4aと第2の磁石4bに対してそれぞれ反発する磁気力F1、F2が働く極性を有する磁石である第1の反発磁石502a、第2の反発磁石502bが配置されている。
(Fifth embodiment)
Next, the
In this embodiment, as shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, the
反発磁石502a、502bとの反発力により、第1の磁石4a、第2の磁石4bが常に反発磁石502a、502bから離れる方向に力が働く。このため、第1のコイル1a、第2のコイル1bに電流を投入しなくても位置を保持することが可能となる。
さらに、常に反発力F1、F2が働いていることから、第1の磁石4a、または第2の磁石4bが微小に動いたとしても反発力で所定の位置に戻すことが可能となる。
Due to the repulsive force with the repelling
Furthermore, since the repulsive forces F1 and F2 are always working, even if the
各位置への動作についての第1のコイル1a、第2のコイル1bへの通電については第1実施形態の説明と同じであるため省略し、制止した各位置での力の働きについて以下で説明する。
The energization to the
図9(a)は、移動体501が、紙面左の位置に制止している状態を示している。第1の磁石4aは、反発磁石502aとの間で磁気反発力が働く。これにより、第1の磁石4aは、紙面左方向に力F1が働き、第1の制止部材3aに当接し制止する。
FIG. 9A shows a state in which the moving
図9(b)は、移動体501が略中央の位置に制止している状態を示している。第1の磁石4aは、反発磁石502aとの間に磁気反発力が働く、これにより、第1の磁石4aには、紙面右方向に力F1が働く。第1の磁石4aは、第2の磁石4bに当接し制止する。
FIG. 9B shows a state in which the moving
第2の磁石4bは、反発磁石502bとの間に磁気反発力が働く。これにより、第2の磁石4bには、紙面左方向に力F2が働く。第2の磁石4bは、第2の制止部材3bに当接し制止する。これにより、第1の磁石4aは、第2の磁石4bを介して第2の制止部材3bの右端によって位置制止する。
尚、このとき、第2の磁石4bと反発磁石502bに働く磁気反発力が、第1の磁石4aと反発磁石502aに働く磁気反発力よりも大きくする。
A magnetic repulsive force acts between the
At this time, the magnetic repulsive force acting on the
図9(c)は、移動体501が、紙面右の位置に制止している状態を示している。
第1の磁石4aには、反発磁石502aとの間に磁気反発力が働く。これにより、第1の磁石4aには紙面右方向に力F1が働く。第1の磁石4aは、第2の磁石4bに当接し制止する。
FIG. 9C shows a state in which the moving
A magnetic repulsive force acts between the
第2の磁石4bは、反発磁石502bとの間に働く磁気反発力により、紙面右方向に力F2が働く。そして、第2の磁石4bは第3の制止部材3cに当接し制止する。これにより、第1の磁石4aは、第2の磁石4bを介して、第3の制止部材3cによって位置制止する。
The
上記動作により、第1のコイル1a、第2のコイル1bに電流を流していない状態でも反発磁石502a、反発磁石502bによって常に位置を保持する力が働く。また、第1の磁石4a、第2の磁石4bが微小に動いたとしても、反発磁石502a、反発磁石502bとの反発力により戻される力が働く。このため位置安定性が向上する。尚、図では第1のコイル1a、第2のコイル1bの外側に反発磁石502a、502bを配置しているが、第1のコイル1a、第2のコイル1bと同じ列に配置しても同様の効果を得る。
By the above operation, a force that always maintains the position is exerted by the
(第6実施形態)
次に、図10を参照して、第6実施形態の電磁アクチュエータ600について説明する。
本実施形態は、上述の第2実施形態の構成を基本としている。第2実施形態の構成に加えて、さらに、第1の磁石4aが第1の制止部材3aに当接する方向に磁気力が働く極性を有する吸着磁石602aを有し、第2の磁石4bの外側に反発磁石602bが配置されている。
(Sixth embodiment)
Next, an
This embodiment is based on the configuration of the second embodiment described above. In addition to the configuration of the second embodiment, the
これにより、本実施形態では、反発磁石602bとの反発力により、第2の磁石4bが常に反発磁石602bから離れる方向に力が働く。このため、第2のコイル1bに電流を投入しなくても第2の磁石4bの位置を保持することが可能となる。
また、第1の磁石4aと第2の磁石4bが吸着しながら移動しているときは、反発磁石602bで位置を保持する。第1の磁石4aが第2の磁石4bから離れて制止するときは、吸着磁石602aにより位置保持を行う。
さらに、常に吸着力又は反発力が働いていることから、第1の磁石4a、または第2の磁石4bが微小に動いたとしても反発力で所定の位置に戻すことが可能となる。
Thereby, in this embodiment, force acts in the direction in which the
Further, when the
Furthermore, since the attractive force or the repulsive force is always working, even if the
さらに、具体的に説明を続ける。第1の磁石4aに対して吸着磁石602a、第2の磁石4bに対して反発磁石602bを外側に配置する。
Furthermore, the explanation will be continued specifically. An attracting
これにより、図中の矢印F1、F2が示すように第1の磁石4a、第2の磁石4bに力が働く。また、第1の磁石4a、第2の磁石4bの間で働く磁気吸着力については、両矢印Ffで示している。
As a result, a force acts on the
本実施形態においては、移動部601の各位置への動作についての第1のコイル1a、第2のコイル1bへの通電については、上述した第1実施形態の説明と同じであるため省略し、制止した各位置での力の働きについて以下で説明する。
In the present embodiment, the energization of the
図10(a)は、移動体601が、紙面左の位置に制止している状態を示している。
第1の磁石4aには、吸着磁石602aとの間で磁気吸着力が働く。このため、第1の磁石4aは、紙面左方向に力が働き、第1の制止部材3aに当接し制止する。この結果、移動体601が、紙面左の位置に制止する。
FIG. 10A shows a state where the moving
A magnetic attractive force acts on the
図10(b)は、移動体601が、紙面の略中央の位置に制止している状態を示している。
第1の磁石4aを紙面右方向に移動させる。また、第2の磁石4bも移動させて、第1の磁石4aと第2の磁石4bが一体として動く大きさの磁気吸着力Ffを働かせる。
FIG. 10B shows a state in which the moving
The
第2の磁石4bは、反発磁石602bとの間に働く磁気反発力により紙面左方向に力が働く。第2の磁石4bは、第1の固定部材2aの右端に当接し制止する。これにより、第1の磁石4aは、第2の磁石4bを介して第1の固定部材2aの右端によって位置制止する。
The
尚、このとき第2の磁石4bと反発磁石602bに働く磁気反発力が、第1の磁石4aと吸着磁石602aに働く磁気反発力よりも大きくする。
At this time, the magnetic repulsive force acting on the
図10(c)は、移動体601が紙面右の位置に制止している状態を示している。
第1の磁石4aと第2の磁石4bは一体として動く大きさの磁気吸着力Ffが働いている。第2の磁石4bは、反発磁石602bとの間に働く磁気反発力により紙面右方向に力が働く。第2の磁石4bは、第3の制止部材3cに当接し制止する。これにより、移動部601の第1の磁石4aは、第2の磁石4bを介して第3の制止部材3cによって位置制止する。
FIG. 10C shows a state in which the moving
The
上述した動作により、第1のコイル1a、第2のコイル1bに電流を流していない状態でも吸着磁石602a、反発磁石602bによって常に位置を保持する力が働く。また、第1の磁石4a、第2の磁石4bが微小に動いたとしても、吸着磁石602a、反発磁石602bとの反発力により戻される力が働く。このため、第1の磁石4a、第2の磁石4bの位置安定性が向上する。尚、図では第1のコイル1a、第2のコイル1bの外側に吸着磁石602a、反発磁石602bを配置しているが、コイルと同じ列に配置しても同様の効果を得る。
By the above-described operation, a force that always holds the position is exerted by the attracting
(第7実施形態)
次に、図11を参照して、第7実施形態の電磁アクチュエータ700について説明する。本実施形態では、移動部701は、4つの位置、即ち、左端、右端、及びこれら両端の間の2点(適宜、「左寄り中央位置」と「右寄り中央位置」という。)の合計4点の位置で正確に制止できる。
(Seventh embodiment)
Next, an
本実施形態は、基本的には、上述した第1実施形態の構成に対して、さらに左側に第3のコイル1c、第3の磁石4c、第4の制止部材30a、第3の保持部材(素子保持部)5cを追加した構成である。
In the present embodiment, basically, the
図11(a)は、移動体701が、紙面に対して左端に存在する状態を示している。
図11(b)は、移動体701が、紙面に対して左寄り中央位置に存在する状態を示している。
図12(a)は、移動体701が、紙面に対して右寄り中央位置に存在する状態を示している。
図12(b)は、移動体701が、紙面に対して右端に存在する状態を示している。
FIG. 11A shows a state in which the moving
FIG. 11B shows a state in which the moving
FIG. 12A shows a state in which the moving
FIG. 12B shows a state in which the moving
本実施形態では、例えば、第2の制止部材3bの左端3b’、右端3b”が制止部としての機能を果たす。また、移動体701が左端で制止するときは、第4の制止部材30aに当接した第3の磁石4cに対して、第1の磁石4aが当接している。
In the present embodiment, for example, the
このように、各位置状態における移動体701の駆動原理は、上記各実施形態において説明した手順を組み合わせることで容易に達成できる。
この結果、本実施形態では、3点に限られず、4点における移動体701の位置決めを簡易、且つ小型な構成で正確に達成することができる。
Thus, the driving principle of the moving
As a result, the present embodiment is not limited to three points, and positioning of the moving
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。 The present invention can take various modifications without departing from the spirit of the present invention.
以上のように、本発明は、簡易、且つ小型な構成で正確に位置決めができる電磁アクチュエータに適している。 As described above, the present invention is suitable for an electromagnetic actuator that can be accurately positioned with a simple and small configuration.
100、200、250、300、400、500、600 電磁アクチュエータ
1a 第1のコイル
1b 第2のコイル
1c 第3のコイル
2 固定部材
2a 第1の固定部材
2b 第2の固定部材
3a 第1の制止部材
3b 第2の制止部材
3c 第3の制止部材
30a 第4の制止部材
4a 第1の磁石
4b 第2の磁石
4c 第3の磁石
5a 第1の保持部材(素子保持部)
5b 第2の保持部材(素子保持部)
5c 第3の保持部材(素子保持部)
101、201、301、401、501、601、701 移動部
302 ヨーク
502a 第1の反発磁石
502b 第2の反発磁石
602a 吸着磁石
602b 反発磁石
AX 中心軸
LM1、LM2、LC1、LC2 距離
100, 200, 250, 300, 400, 500, 600
5b Second holding member (element holding portion)
5c 3rd holding member (element holding part)
101, 201, 301, 401, 501, 601 and 701
Claims (9)
前記第1の磁石を前記第1の磁石の外周側から覆う位置に固定して設置される第1のコイルと、
前記移動部が移動する方向に前記移動部に対して直列に配置され、移動可能な第2の磁石と、
前記第2の磁石を前記第2の磁石の外周側から覆う位置に固定して設置されている第2のコイルと、
前記第1の磁石の移動方向の一端を規制する第1の制止部材と、
前記第2の磁石の移動方向の一端を規制する第2の制止部材と、
前記第2の磁石の移動方向の他端を規制する第3の制止部材と
を有し、
前記第1の磁石と前記第2の磁石の少なくとも一方の磁石は、前記3つの制止部材のうちのいずれかの前記制止部材に当接した状態により、3点の位置において前記移動部を制止し、
前記第2の制止部材または前記第3の制止部材により前記移動部が制止しているとき、前記第1の磁石と前記第2の磁石は、磁気吸着力により連結するように着磁されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。 A movable moving part having an element holding part and a first magnet mechanically coupled to the element holding part;
A first coil that is fixedly installed at a position covering the first magnet from the outer peripheral side of the first magnet ;
The moving part is arranged in series for the moving part in the direction of movement, and a second magnet movable,
A second coil that is fixedly installed at a position covering the second magnet from the outer peripheral side of the second magnet ;
A first restraining member that regulates one end of the moving direction of the first magnet;
A second restraining member for regulating one end of the second magnet in the moving direction;
A third restraining member that regulates the other end of the second magnet in the moving direction;
At least one of the magnets of the first magnet and the second magnet, the contact with the one of the braking members of the three braking members, and restraining the movement portion at the position of the three-point ,
When the moving part is restrained by the second restraining member or the third restraining member, the first magnet and the second magnet are magnetized so as to be coupled by a magnetic attractive force. An electromagnetic actuator characterized by that.
2の磁石までの距離に比べて小さいことを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein the electromagnetic actuator is smaller than a distance to the two magnets.
第2のコイルまでの距離に比べて小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の電磁アクチュエータ。The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein the electromagnetic actuator is smaller than a distance to the second coil.
前記移動部の第2の位置は、前記第1の磁石と前記第2の磁石が互いに吸着する方向に磁気力が働く状態で前記第2の磁石が前記第2の制止部材に当接して制止する位置であり、 The second position of the moving portion is stopped when the second magnet comes into contact with the second stopping member in a state where a magnetic force acts in a direction in which the first magnet and the second magnet are attracted to each other. Is a position to
前記移動部の第3の位置は、前記第1の磁石と前記第2の磁石が互いに吸着する方向に磁気力が働く状態で前記第2の磁石が前記第3の制止部材に当接して制止する位置であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電磁アクチュエータ。 The third position of the moving portion is stopped when the second magnet comes into contact with the third stopping member in a state where a magnetic force acts in a direction in which the first magnet and the second magnet are attracted to each other. The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein the electromagnetic actuator is a position to be operated.
特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の電磁アクチュエータ。The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein the electromagnetic actuator is characterized in that:
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