JP6658177B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、電磁クラッチ、電磁ブレーキ、ソレノイド、及び永電磁チャック等の、電磁アクチュエータに関する。

従来から、電磁アクチュエータの一例として、例えば特許文献１のような永電磁チャックが使用されている。永電磁チャックは、定極性永久磁石、永電磁部、及びヨークを含んで構成される。永電磁部は極性可変永久磁石及びこの周囲に巻き回された極性反転コイルを備える。

図１６上段のように、定極性永久磁石１１０と極性可変永久磁石１１２との磁束が磁気回路的に直列であるとき、ヨーク１１４を介して永電磁チャック１００内で閉じた磁気回路Ｃ１１０が形成される。

極性反転コイル１１６を励磁させて磁極が反転するように極性可変永久磁石１１２を着磁させると、図１６下段のように、定極性永久磁石１１０及びワーク１１８を通る磁気回路Ｃ１１２と、定極性永久磁石１１０、ヨーク１１４、及びワーク１１８を通る磁気回路Ｃ１１４の、並列な磁気回路が形成される。ワーク１１８を通過する磁気回路が形成されることで、ワーク１１８は永電磁チャック１００に吸着される。

特開２００５−３０５５６５号公報

ところで、極性可変永久磁石の着磁に当たり、図１６上段のように、定極性永久磁石による磁束と順方向の磁束となるように極性可変永久磁石を着磁させる場合（ワークを取り外す場合）と、図１６下段のように、定極性永久磁石による磁束とは逆向きの磁束となるように極性可変永久磁石を着磁させる場合（ワークを吸着させる場合）とが挙げられる。

前者の着磁（順方向着磁）では極性反転コイルの磁束に加えて定極性永久磁石の磁束も利用して極性可変永久磁石を着磁できることから、相対的に極性反転コイルに供給する電流は少なくて済む。一方、後者の着磁（逆方向着磁）では定極性永久磁石の磁束を打ち消す磁束と、さらに極性可変永久磁石を着磁させるための磁束を極性反転コイルから発生させる必要がある。このため相対的に極性反転コイルに供給する電流量は多くなる。この逆方向着磁の際に供給される大電流を受容可能となるように、極性反転コイルとして大径のコイルが用いられ、その結果、電磁アクチュエータの大型化に繋がるおそれがある。

本発明は、極性反転コイルに供給する電流最大値を従来よりも低減可能な、電磁アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は、電磁アクチュエータに関する。当該電磁アクチュエータは、複数の定極性永久磁石と、複数の前記定極性永久磁石の同磁極同士を繋ぐヨークと、少なくとも一つの前記定極性永久磁石を除いてその他の前記定極性永久磁石を迂回する磁路を形成するように設けられたバックヨークと、前記ヨークを遮るように設けられ、極性可変永久磁石及び当該極性可変永久磁石に巻き回された極性反転コイルを備える永電磁部と、を備える。

また上記発明において、前記バックヨークは前記定極性永久磁石から脱着可能であることが好適である。

また上記発明において、２つの前記定極性永久磁石の一方の磁極同士を繋ぐ第１のヨークと、前記２つの定極性永久磁石の他方の磁極同士を繋ぐ第２のヨークと、を備えることが好適である。この場合において、前記永電磁部は、前記第１及び第２のヨークの少なくとも一方を遮るようにして設けられる。

また上記発明において、２つの前記定極性永久磁石の一方の磁極同士を繋ぐ第３のヨークと、他の２つの前記定極性永久磁石の前記一方の磁極同士を繋ぐ第４のヨークと、前記２つの前記定極性永久磁石の他方の磁極同士及び前記他の２つの前記定極性永久磁石の前記他方の磁極同士を繋ぐ第５のヨークと、を備えることが好適である。この場合において、前記永電磁部は、前記第３から第５の少なくとも２つのヨークを遮るようにして設けられる。

また上記発明において、３つの前記定極性永久磁石の一方の磁極同士を繋ぐ三叉状の第６のヨークと、前記３つの定極性永久磁石の他方の磁極同士を繋ぐ三叉状の第７のヨークと、を備えることが好適である。この場合において、前記永電磁部は、前記第６及び第７のヨークの少なくとも一方の三叉の各枝を遮るようにして設けられる。

本発明によれば、永電磁部を、複数の定極性永久磁石の同磁極同士を繋ぐヨークを遮るようにして設けている。このように、定極性永久磁石の磁束が相殺される箇所に永電磁部を設けることで、極性反転コイルに供給する電流最大値を従来よりも低減可能となる。

第１実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの構成を例示する図である。 第１実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの原理を説明する図である。 第１実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（チャックオフ）を説明する図である。 第１実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（チャックオン）を説明する図である。 第２実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（チャックオフ）を説明する図である。 第２実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（チャックオン）を説明する図である。 第３実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（チャックオフ）を説明する図である。 第３実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（チャックオン）を説明する図である。 第４実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（チャックオフ）を説明する図である。 第４実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（チャックオン）を説明する図である。 第５実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの構成を例示する図である。 第５実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（定極性永久磁石１２Ａを吸着面にする場合）を説明する図である。 第５実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（定極性永久磁石１２Ｂを吸着面にする場合）を説明する図である。 第５実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（定極性永久磁石１２Ｃを吸着面にする場合）を説明する図である。 第５実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャックの動作（定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｃを吸着面にする場合）を説明する図である。 従来の永電磁チャックの構成及び動作を説明する図である。

＜第１実施形態＞
図１には、本実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャック１０が例示されている。永電磁チャック１０は、定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｂ、Ｎ極側ヨーク１４、Ｓ極側ヨーク１６、永電磁部１８、及びバックヨーク２０を含んで構成される。図１に示されているように、本実施形態に係る永電磁チャック１０は、略ロ字形状に形成される。

定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｂは、相対的に保持力の高い、例えばネオジム磁石から構成される。一方の定極性永久磁石１２ＡのＮ極と他方の定極性永久磁石１２ＢのＮ極とがＮ極側ヨーク１４（第１のヨーク）で繋がれる。また一方の定極性永久磁石１２ＡのＳ極と他方の定極性永久磁石１２ＢのＳ極とがＳ極側ヨーク１６（第２のヨーク）で繋がれる。Ｎ極側ヨーク１４及びＳ極側ヨーク１６は鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性体から構成される。

定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｂの一方には、当該一方の定極性磁石を迂回する磁路を形成するようにバックヨーク２０が設けられる。図１では定極性永久磁石１２Ｂを迂回する磁路を形成するようにして、言い換えると、定極性永久磁石１２Ｂを回避してＮ極側ヨーク１４及びＳ極側ヨーク１６を繋ぐバイパスの磁路としてバックヨーク２０が設けられる。バックヨーク２０が設けられていない定極性永久磁石１２Ａが露出する面は、ワーク２２（図４参照）を吸着するチャック面となる。

バックヨーク２０はＮ極側ヨーク１４及びＳ極側ヨーク１６と同様に、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性体から構成される。また、バックヨーク２０は定極性永久磁石１２Ｂから脱着可能となっている。なお、バックヨーク２０と定極性永久磁石１２Ｂとの間にギャップを設けてもよい。ギャップはエアギャップでもよいし、バックヨーク２０と定極性永久磁石１２Ｂとの間に樹脂等の非磁性体からなるギャップ材を設けてもよい。

永電磁部１８は、極性可変永久磁石２４及びその周囲に巻き回された極性反転コイル２６を含んで構成される。極性可変永久磁石２４は相対的に保持力の小さい、例えばアルニコ磁石（Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ）やサマリウムコバルト（サマコバ）磁石から構成される。

本実施形態に係る永電磁チャック１０では、永電磁部１８を、Ｎ極側ヨーク１４及びＳ極側ヨーク１６の少なくとも一方のヨークを遮るように、言い換えるとその経路（磁路）の中途に設けている。上述したように、Ｎ極側ヨーク１４及びＳ極側ヨーク１６は、それぞれ定極性永久磁石１２Ａ、１２Ｂの同磁極同士を繋いでいる。したがって図２に示すように、Ｎ極側ヨーク１４及びＳ極側ヨーク１６では、定極性永久磁石１２Ａ、１２Ｂの磁束が相殺される。そのような箇所に永電磁部１８を配置することで、極性可変永久磁石２４を着磁させる際に、打ち消すべき定極性永久磁石１２Ａ、１２Ｂの磁束は相対的に弱くなる。その結果、極性反転コイル２６に供給する電流最大値を従来よりも低減可能となる。

図３、図４を用いて本実施形態に係る永電磁チャック１０の動作を説明する。図３には非吸着時（チャックオフ）の状態が示されている。極性可変永久磁石２４はその磁束が定極性永久磁石１２Ａと直列、定極性永久磁石１２Ｂと並列となるように着磁されている。

このとき、定極性永久磁石１２Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０→Ｓ極側ヨーク１６→極性可変永久磁石２４→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ａとのループを形成する磁気回路Ｃ１が形成される。また、磁気回路Ｃ１と並列に、定極性永久磁石１２Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｂとのループを形成する磁気回路Ｃ２が形成される。このように、磁気回路Ｃ１，Ｃ２はいずれも永電磁チャック１０内で閉じた構成となる。

図４にはワーク吸着時（チャックオン）の状態が示されている。極性可変永久磁石２４は極性反転コイル２６によって磁極が反転され、定極性永久磁石１２Ｂと直列、定極性永久磁石１２Ａと並列となるように着磁される。

このとき、定極性永久磁石１２Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→ワーク２２→Ｓ極側ヨーク１６→極性可変永久磁石２４→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｂとのループを形成する磁気回路Ｃ３が形成される。また、磁気回路Ｃ３と並列に、定極性永久磁石１２Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→ワーク２２→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ａとのループを形成する磁気回路Ｃ４が形成される。このように、磁気回路Ｃ３，Ｃ４のいずれもワーク２２を通る磁気回路が形成されることで、ワーク２２は永電磁チャック１０に吸着される。

＜第２実施形態＞
図５には、本実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャック１０の別例が示されている。この例では、Ｓ極側ヨーク１６（第２のヨーク）を遮るようにして永電磁部１８Ａが設けられ、さらに、Ｎ極側ヨーク１４（第１のヨーク）を遮るようにして永電磁部１８Ｂが設けられている。

図５には非吸着時（チャックオフ）の状態が示されている。極性可変永久磁石２４Ａ，２４Ｂはともに定極性永久磁石１２Ａと直列、定極性永久磁石１２Ｂと並列となるように着磁されている。

このとき、定極性永久磁石１２Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０→Ｓ極側ヨーク１６→極性可変永久磁石２４Ａ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ａとのループを形成する磁気回路Ｃ５が形成される。また、磁気回路Ｃ５と並列に、図３と同様に磁気回路Ｃ２が形成される。図示されているように、磁気回路Ｃ２，Ｃ５はいずれも永電磁チャック１０内で閉じた構成となる。

図６はワーク吸着時（チャックオン）の状態が示されている。極性可変永久磁石２４Ａ，２４Ｂはそれぞれ極性反転コイル２６Ａ，２６Ｂによって磁極が反転され、定極性永久磁石１２Ｂと直列、定極性永久磁石１２Ａと並列となるように着磁される。

このとき、定極性永久磁石１２Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→ワーク２２→Ｓ極側ヨーク１６→極性可変永久磁石２４Ａ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｂとのループを形成する磁気回路Ｃ６が形成される。また、磁気回路Ｃ６と並列に、図４と同様に磁気回路Ｃ４が形成される。図示されているように、磁気回路Ｃ４，Ｃ６のいずれもワーク２２を通る磁気回路が形成されることで、ワーク２２は永電磁チャック１０に吸着される。

＜第３実施形態＞
図７には、本実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャック１０の更なる別例が示されている。この例では、図１で示した磁気回路が反周期境界条件で連続的に構成されている。

すなわち、定極性永久磁石１２Ａ＿１，１２Ｂ＿１のＳ極同士を繋ぐＳ極側ヨーク１６＿１（第３のヨーク）、定極性永久磁石１２Ａ＿２，１２Ｂ＿２のＳ極同士を繋ぐＳ極側ヨーク１６＿２（第４のヨーク）、ならびに、定極性永久磁石１２Ａ＿１，１２Ｂ＿１のＮ極同士及び定極性永久磁石１２Ａ＿２，１２Ｂ＿２のＮ極同士を繋ぐＮ極側ヨーク１４（第５のヨーク）が永電磁チャック１０に設けられている。加えて、Ｓ極側ヨーク１６＿１，１６＿２のそれぞれを遮るようにして、永電磁部１８Ａ＿１，１８Ａ＿２が設けられている。

バックヨーク２０は定極性永久磁石１２Ｂ＿１から定極性永久磁石１２Ｂ−２に亘って設けられている。したがって、バックヨーク２０は定極性永久磁石１２Ｂ＿１を迂回してＳ極側ヨーク１６＿１とＮ極側ヨーク１４とを繋ぐバイパス磁路であるとともに、定極性永久磁石１２Ｂ＿２を迂回してＳ極側ヨーク１６＿２とＮ極側ヨーク１４とを繋ぐバイパス磁路としても機能する。また、定極性永久磁石１２Ａ＿１，１２Ａ＿２が露出された面はワーク２２の吸着面となる。

図７には非吸着時（チャックオフ）の状態が示されている。極性可変永久磁石２４Ａ＿１はその磁束が定極性永久磁石１２Ａ＿１と直列、定極性永久磁石１２Ｂ＿１と並列となるように着磁されている。また極性可変永久磁石２４Ａ＿２は定極性永久磁石１２Ａ＿２と直列、定極性永久磁石１２Ｂ＿２と並列となるように着磁されている。

このとき、定極性永久磁石１２Ａ＿ｋ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→極性可変永久磁石２４Ａ＿ｋ→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→定極性永久磁石１２Ａ＿ｋとのループを形成する磁気回路Ｃ８＿ｋが形成される。なお、ｋは１また２の値を取り、例えば磁気回路Ｃ８＿１（ｋ＝１）であるときには当該回路の各構成に付されたｋにも１が割り当てられる。

また、磁気回路Ｃ８＿ｋと並列に、定極性永久磁石１２Ｂ＿ｋ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→定極性永久磁石１２Ｂ＿ｋとのループを形成する磁気回路Ｃ９＿ｋが形成される。上述と同様に、ｋは１または２の値を取り、例えば磁気回路Ｃ９＿１（ｋ＝１）であるときには当該回路の各構成に付されたｋにも１が割り当てられる。図７に示されているように、これら磁気回路Ｃ８＿１，Ｃ８＿２，Ｃ９＿１，Ｃ９＿２はいずれも永電磁チャック１０内で閉じた構成となる。

図８にはワーク吸着時（チャックオン）の状態が示されている。極性可変永久磁石２４Ａ＿１は極性反転コイル２６Ａ＿１によって磁極が反転され、その磁束が定極性永久磁石１２Ｂ＿１と直列、定極性永久磁石１２Ａ＿１と並列となるように着磁される。また極性可変永久磁石２４Ａ＿２は極性反転コイル２６Ａ＿２によって磁極が反転され、その磁束が定極性永久磁石１２Ｂ＿２と直列、定極性永久磁石１２Ａ＿２と並列となるように着磁される。

このとき、定極性永久磁石１２Ｂ＿ｋ→Ｎ極側ヨーク１４→ワーク２２→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→極性可変永久磁石２４Ａ＿ｋ→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→定極性永久磁石１２Ｂ＿ｋとのループを形成する磁気回路Ｃ１０＿ｋが形成される。また、磁気回路Ｃ１０＿ｋと並列に、定極性永久磁石１２Ａ＿ｋ→Ｎ極側ヨーク１４→ワーク２２→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→定極性永久磁石１２Ａ＿ｋとのループを形成する磁気回路Ｃ１１＿ｋが形成される。ここで、パラメータｋの取り扱いは図７の実施形態と同様である。このように、磁気回路Ｃ１０＿１，Ｃ１０＿２，Ｃ１１＿１，Ｃ１１＿２のいずれもワーク２２を通る磁気回路が形成されることで、ワーク２２は永電磁チャック１０に吸着される。

＜第４実施形態＞
図９には、本実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャック１０の更なる別例が示されている。この例では、図７で示した磁気回路に永電磁部１８Ｂを加えたものである。永電磁部１８Ｂは極性可変永久磁石２４Ｂ、極性反転コイル２６Ｂを備える。また永電磁部１８ＢはＮ極側ヨーク１４（第５のヨーク）を遮るように設けられている。

図９には非吸着時（チャックオフ）の状態が示されている。図７と同様に、極性可変永久磁石２４Ａ＿１はその磁束が定極性永久磁石１２Ａ＿１と直列、定極性永久磁石１２Ｂ＿１と並列となるように着磁されている。また極性可変永久磁石２４Ａ＿２は定極性永久磁石１２Ａ＿２と直列、定極性永久磁石１２Ｂ＿２と並列となるように着磁されている。さらに極性可変永久磁石２４Ｂはその磁束が定極性永久磁石１２Ａ＿１，１２Ａ＿２の両者と直列、定極性永久磁石１２Ｂ＿１，１２Ｂ＿２の両者と並列となるように着磁されている。

このとき、定極性永久磁石１２Ａ＿ｋ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→極性可変永久磁石２４Ａ＿ｋ→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→定極性永久磁石１２Ａ＿ｋとのループを形成する磁気回路Ｃ１２＿ｋが形成される。ここで、パラメータｋの取り扱いは図７の実施形態と同様である。

また、磁気回路Ｃ１２＿ｋと並列に、図７と同様の磁気回路Ｃ９＿ｋが形成される。図９に示されているように、これら磁気回路Ｃ９＿１，Ｃ９＿２，Ｃ１２＿１，Ｃ１２＿２はいずれも永電磁チャック１０内で閉じた構成となる。

図１０にはワーク吸着時（チャックオン）の状態が示されている。極性可変永久磁石２４Ａ＿１は極性反転コイル２６Ａ＿１によって磁極が反転され、その磁束が定極性永久磁石１２Ｂ＿１と直列、定極性永久磁石１２Ａ＿１と並列となるように着磁される。また極性可変永久磁石２４Ａ＿２は極性反転コイル２６Ａ＿２によって磁極が反転され、その磁束が定極性永久磁石１２Ｂ＿２と直列、定極性永久磁石１２Ａ＿２と並列となるように着磁される。さらに極性可変永久磁石２４Ｂはその磁束が定極性永久磁石１２Ｂ＿１，１２Ｂ＿２の両者と直列、定極性永久磁石１２Ａ＿１，１２Ａ＿２の両者と並列となるように着磁されている。

このとき、定極性永久磁石１２Ｂ＿ｋ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→ワーク２２→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→極性可変永久磁石２４Ａ＿ｋ→Ｓ極側ヨーク１６＿ｋ→定極性永久磁石１２Ｂ＿ｋとのループを形成する磁気回路Ｃ１３＿ｋが形成される。ここで、パラメータｋの取り扱いは図７の実施形態と同様である。また、磁気回路Ｃ１３＿ｋと並列に、図８と同様のＣ１１＿ｋが形成される。このように、磁気回路Ｃ１１＿１，Ｃ１１＿２，Ｃ１３＿１，Ｃ１３＿２のいずれもワーク２２を通る磁気回路が形成されることで、ワーク２２は永電磁チャック１０に吸着される。

＜第５実施形態＞
図１１には、本実施形態に係る電磁アクチュエータの一例である、永電磁チャック１０の更なる別例が示されている。この例では、永電磁チャック１０を三叉状に形成している。

すなわち、永電磁チャック１０は、定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを備える。さらに定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｂ，１２ＣのＮ極同士を繋ぐ三叉形状のＮ極側ヨーク１４（第６のヨーク）と、定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｂ，１２ＣのＳ極同士を繋ぐ三叉形状のＳ極側ヨーク１６（第７のヨーク）を備える。また、Ｎ極側ヨーク１４及びＳ極側ヨーク１６の少なくとも一方（図１１ではＮ極側ヨーク１４）の、三叉の各枝を遮るようにして、永電磁部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが設けられる。永電磁部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、それぞれ、極性可変永久磁石２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、及び極性反転コイル２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを備える。さらに、定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃをそれぞれ迂回する磁路を形成するようにしてバックヨーク２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが設けられている。

図１１に係る永電磁チャック１０の動作について、図１２〜図１４を用いて説明する。なお、図１２〜図１４では、図示を簡略化するため、永電磁チャック１０を平面的に図示している。図１２には、定極性永久磁石１２Ａのバックヨーク２０Ａを取り去り、定極性永久磁石１２Ａが露出する面（吸着面）にワーク２２を吸着させる前段階の図が例示されている。

図１２では、極性可変永久磁石２４Ａは、その磁束が定極性永久磁石１２Ａと直列となるように極性反転コイル２６Ａにより着磁される。極性可変永久磁石２４Ｂは、その磁束が定極性永久磁石１２Ｂと並列となるように極性反転コイル２６Ｂにより着磁される。極性可変永久磁石２４Ｃは、その磁束が定極性永久磁石１２Ｃと並列となるように極性反転コイル２６Ｃにより着磁される。

このとき、図１２で示すような磁気回路Ｃ１４＿ＢＣが形成される。磁気回路Ｃ１４＿ＢＣでは、定極性永久磁石１２Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ａ→Ｎ極側ヨーク１４との経路（磁路）が形成される。さらにここから分岐して、極性可変永久磁石２４Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｂ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ａとの経路（磁路）と、極性可変永久磁石２４Ｃ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｃ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ａとの経路（磁路）が形成される。

また磁気回路Ｃ１４＿ＢＣと並列に、定極性永久磁石１２Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｂ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｂとのループを形成する磁気回路Ｃ１５＿Ｂが形成される。さらに、磁気回路Ｃ１４＿ＢＣと並列に、定極性永久磁石１２Ｃ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｃ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｃとのループを形成する磁気回路Ｃ１５＿Ｃが形成される。

図１３には、定極性永久磁石１２Ｂのバックヨーク２０Ｂを取り去り、定極性永久磁石１２Ｂが露出する面（吸着面）にワーク２２を吸着させる前段階の図が例示されている。

図１３では、極性可変永久磁石２４Ａは、その磁束が定極性永久磁石１２Ａと並列となるように極性反転コイル２６Ａにより着磁される。極性可変永久磁石２４Ｂは、その磁束が定極性永久磁石１２Ｂと直列となるように極性反転コイル２６Ｂにより着磁される。極性可変永久磁石２４Ｃは、その磁束が定極性永久磁石１２Ｃと並列となるように極性反転コイル２６Ｃにより着磁される。

このとき、図１３で示すような磁気回路Ｃ１４＿ＡＣが形成される。磁気回路Ｃ１４＿ＡＣでは、定極性永久磁石１２Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４との経路（磁路）が形成される。さらにここから分岐して、極性可変永久磁石２４Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ａ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｂとの経路（磁路）と、極性可変永久磁石２４Ｃ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｃ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｂとの経路（磁路）が形成される。

また磁気回路Ｃ１４＿ＡＣと並列に、定極性永久磁石１２Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ａ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ａとのループを形成する磁気回路Ｃ１５＿Ａが形成される。さらに、磁気回路Ｃ１４＿ＡＣと並列に、定極性永久磁石１２Ｃ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｃ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｃとのループを形成する磁気回路Ｃ１５＿Ｃが形成される。

図１４には、定極性永久磁石１２Ｃのバックヨーク２０Ｃを取り去り、定極性永久磁石１２Ｃが露出する面（吸着面）にワーク２２を吸着させる前段階の図が例示されている。

図１４では、極性可変永久磁石２４Ａは、その磁束が定極性永久磁石１２Ａと並列となるように極性反転コイル２６Ａにより着磁される。極性可変永久磁石２４Ｂは、その磁束が定極性永久磁石１２Ｂと並列となるように極性反転コイル２６Ｂにより着磁される。極性可変永久磁石２４Ｃは、その磁束が定極性永久磁石１２Ｃと直列となるように極性反転コイル２６Ｃにより着磁される。

このとき、図１４で示すような磁気回路Ｃ１４＿ＡＢが形成される。磁気回路Ｃ１４＿ＡＢでは、定極性永久磁石１２Ｃ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ｃ→Ｎ極側ヨーク１４との経路（磁路）が形成される。さらにここから分岐して、極性可変永久磁石２４Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ａ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｃとの経路（磁路）と、極性可変永久磁石２４Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｂ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｃとの経路（磁路）が形成される。

また磁気回路Ｃ１４＿ＡＢと並列に、定極性永久磁石１２Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ａ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ａとのループを形成する磁気回路Ｃ１５＿Ａが形成される。さらに、磁気回路Ｃ１４＿ＡＢと並列に、定極性永久磁石１２Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｂ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｂとのループを形成する磁気回路Ｃ１５＿Ｂが形成される。

例えば定極性永久磁石１２Ａの露出面（吸着面）にワーク２２を吸着させる場合、図１２の状態で定極性永久磁石１２Ａの露出面にワーク２２を配置して、その後図１３または図１４の状態となるように永電磁部１８Ａ〜１８Ｃをそれぞれ操作する。このとき、図１３または図１４に示されたバックヨーク２０Ａはワーク２２に置き換わる。

なお、図１２〜図１４では、ワーク２２を吸着可能な定極性永久磁石を１箇所としていたが、この形態に限らない。例えば定極性永久磁石１２Ａ〜１２Ｃのいずれか２つに、ワーク２２を吸着させてもよい。

図１５には、定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｃの露出面を、ワーク２２の吸着面とする例が示されている。この例では、極性可変永久磁石２４Ａは、その磁束が定極性永久磁石１２Ａと直列となるように極性反転コイル２６Ａにより着磁される。極性可変永久磁石２４Ｂは、その磁束が定極性永久磁石１２Ｂと並列となるように極性反転コイル２６Ｂにより着磁される。極性可変永久磁石２４Ｃは、その磁束が定極性永久磁石１２Ｃと直列となるように極性反転コイル２６Ｃにより着磁される。

このとき、図１５で示すような磁気回路Ｃ１４＿Ｂが形成される。磁気回路Ｃ１４＿Ｂでは、定極性永久磁石１２Ａ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ａ→Ｎ極側ヨーク１４との経路（磁路）が形成される。またこれとは別に、定極性永久磁石１２Ｃ→Ｎ極側ヨーク１４→極性可変永久磁石２４Ｃ→Ｎ極側ヨーク１４との経路（磁路）が形成される。両経路は合流し、極性可変永久磁石２４Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｂ→Ｓ極側ヨーク１６との経路（磁路）が形成される。さらにここから分岐して、Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ａの経路（磁路）と、Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｃの経路（磁路）が形成される。

また磁気回路Ｃ１４＿Ｂと並列に、定極性永久磁石１２Ｂ→Ｎ極側ヨーク１４→バックヨーク２０Ｂ→Ｓ極側ヨーク１６→定極性永久磁石１２Ｂとのループを形成する磁気回路Ｃ１５＿Ｂが形成される。

例えば定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｃの露出面（吸着面）にそれぞれワーク２２を吸着させる場合、図１５の状態で定極性永久磁石１２Ａ，１２Ｃの露出面にそれぞれワーク２２を配置して、その後図１３の状態となるように永電磁部１８Ａ〜１８Ｃをそれぞれ操作する。このとき、図１３に示されたバックヨーク２０Ａ，２０Ｃはワーク２２に置き換わる。

＜その他の実施形態＞
上述した実施形態では永電磁チャック１０が示されていたが、本実施形態に係る電磁アクチュエータはこの例に限らない。例えば本実施形態に係る電磁アクチュエータは、電磁クラッチ、電磁ブレーキ、及びソレノイド等にも適用可能である。

例えば本実施形態に係る電磁アクチュエータを電磁クラッチに適用する場合には、Ｎ極側ヨーク１４、Ｓ極側ヨーク１６、永電磁部１８、バックヨーク２０を駆動源側のシャフト及び負荷側のシャフトの一方に設け、ワーク２２を他方のシャフトに設ければよい。

また例えば本実施形態に係る電磁アクチュエータを電磁ブレーキに適用する場合には、Ｎ極側ヨーク１４、Ｓ極側ヨーク１６、永電磁部１８、バックヨーク２０を固定側に設け、ワーク２２を回転側に設ければよい。

また例えば本実施形態に係る電磁アクチュエータをソレノイドに適用する場合には、ワーク２２をプランジャとし、当該プランジャを引き込むための磁束の形成やその開放の切り替えを、Ｎ極側ヨーク１４、Ｓ極側ヨーク１６、永電磁部１８、バックヨーク２０によって行えばよい。

本実施形態に係る電磁アクチュエータによれば、永電磁部１８の極性反転コイル２６に電力供給を行うのは、理論上、極性可変永久磁石２４の磁極を反転させるときのみで済み、それ以降は極性可変永久磁石２４及び極性可変永久磁石２４によってワーク２２の保持力が維持される。したがって、保持力を維持させるために常時電力供給が必要な電磁アクチュエータと比較して、省電力な電磁アクチュエータの提供が可能となる。

１０ 永電磁チャック、１４ Ｎ極側ヨーク、１６ Ｓ極側ヨーク、１８ 永電磁部、２０ バックヨーク、２２ ワーク、２４ 極性可変永久磁石、２６ 極性反転コイル。

Claims (1)

1. ３つの定極性永久磁石と、
   前記３つの定極性永久磁石の同磁極同士を繋ぐヨークと、
   少なくとも一つの前記定極性永久磁石を除いてその他の前記定極性永久磁石を迂回する磁路を形成するように設けられたバックヨークと、
   前記ヨークを遮るように設けられ、極性可変永久磁石及び当該極性可変永久磁石に巻き回された極性反転コイルを備える永電磁部と、
   を備え、
   前記ヨークは、
   ３つの前記定極性永久磁石の一方の磁極同士を繋ぐ第一の三叉状ヨークと、
   前記３つの定極性永久磁石の他方の磁極同士を繋ぐ第二の三叉状ヨークと、
   を備え、
   前記永電磁部は、前記第一及び第二の三叉状ヨークの少なくとも一方の三叉の各枝を遮るようにして設けられることを特徴とする、電磁アクチュエータ。
   

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