JPH0378460A - 可動コイル形リニアアクチェータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばカーテン、　Ｍｌ＠、ないしは引戸式
扉などの開閉駆動装置として用いる電磁駆動式のリニア
アクチエータに関する。

〔従来の技術〕

頭記したカーテン、鍛帳、引戸式扉などの開閉駆動装置
として、レールケース内にリニアアクチエータを組み込
み、該リニアアクチエータの電磁推進力で可動子に吊り
下げたカーテンなどを直接ドライブして開閉操作するよ
うにしたものが既に提案されている。

かかるリニアアクチエータ式の開閉駆動装置は、索条１
回転モータで駆動される巻取ドラム、クラッチなどを組
合せた在来の駆動装置と比べて、機構が簡単、かつ小型
に構成できる他、開閉に伴う振動、騒音、および故障も
少ないなどの利点を有している。

次に従来における可動コイル形リニアアクチエータの概
要を第５図の原理図で説明する０図において、１は可動
子、２は可動子１の移動経路に沿って敷設した固定子、
３は固定子２と平行に敷設した給電線、４はコントロー
ラ、５は電源である。

２二で、可動子１は走行車体１ａにコイル６を搭載した
ものであり、コイル６は給電線３を摺動する集電ブラシ
７を介して電源５より給電される。−方、固定子２は、
可動子１の案内レールを兼ねた中心ヨーク２ａと、その
左右両側に配した外側ヨーク２ｂと、両端位置で中心ヨ
ーク２ａと外側ヨーク２ｂとを結合した端部ヨーク２ｃ
とからなる閉じた磁気回路を形成するヨークに対し、可
動子１のコイル６と僅かな空隙を隔てて対向するように
帯状の永久磁石８を外側ヨーク２ｂの内側に重ねて配備
した構成になる。なお、永久磁石８は図示のようにコイ
ル６との対向面が例えばＮ極に、背面をＳ極に着磁され
ている。

かかる構成で、永久磁石８のＮ極から出た磁束Φは可動
子ｌのコイル６と鎖交して中心ヨーク２ａに入り、ここ
から左右に分流して端部ヨーク２ｃ。

外側ヨーク２ｂを経て永久磁石８のＳ極に戻る。そして
、可動子１のコイル６に外部電源５より給電すると、永
久磁石８の磁束との間に電磁力（フレミングの左手の法
則）が働き、可動子１はコイル６の電流方向、つまり電
源５の極性に対応した方向Ｐに推進移動する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、例えば劇場などで使用する大形の機幅を開閉
駆動する場合には、リニアアクチエータの全長りが長大
となる。この場合に前記した従来の構成では、固定子側
で永久磁石８の全長域から出た磁束Φは図示のような閉
磁路を経由するためにヨーク体の両端部に磁束Φが集中
して磁気飽和が生じ易く、しかもこのような磁気飽和が
発生すると長さし方向での位置により磁束分布が一様で
な（なる、この結果、コイル６に生じる電磁推進力が可
動子１の移動位置により変化する。一方、磁気飽和を起
こさないようにヨークの断面積をあらかじめ大にすると
、それだけリニアアクチエータ全体の寸法１重量が増大
する。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、全体
での小型、軽量化を図りつつ、しかも移動経路長の大小
、可動子の移動位置に関係なく移動経路の全域で可動子
を安定した電磁力で推進駆動できるようにした可動コイ
ル形リニアアクチエータを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明の可動コイル形リニ
アアクチエータでは、固定子側には可動子移動経路に沿
ってその側方に敷設した帯状の永久磁石と、該永久磁石
の裏面側磁極面に重ねてそのその全長域に配した外側ヨ
ークを備え、可動子側にはメインヨークと、固定子側の
永久磁石磁極面に対面させてメインヨーク上に巻装した
コイルと、側端面を固定子側の外側ヨークに対面させて
メインヨークに結合したバイパスヨークを備えて構成す
るものとする。

〔作用〕

上記の構成により、固定子と可動子との間には永久磁石
より可動子側のメインヨーク２バイパスヨーク、および
バイパスヨークと対面する固定子側の外側ヨークを経て
永久磁石に戻る閉磁路が形成され、かつその閉磁路は可
動子の走行移動に対応して移り変わる。つまり、前記の
閉磁路には永久磁石の全長域から出た全磁束が集中的に
流れることはなく、可動子のコイルを含めてメインヨー
クとの対面する永久磁石からの磁束のみが流れる。

したがって、メインヨーク、バイパスヨークの断面積を
コイルと鎖交する磁束量で磁気飽和が生じないように定
めておくことにより、可動子移動経路の大小、可動子の
走行移動位置に関係なく常に一定した電磁推進力が得ら
れる。しかも、周定子側では永久磁石の背面側に外側ヨ
ークを組合せただけであり、リニアアクチエータ全体と
しての小型、軽量化が図れる。

〔実施例〕

第１図、第２図は本発明一実施例の構成、およびその磁
気回路を略示的に示した平面図、正面図、第３図は第１
図における部分的構成を詳細に示す斜視構造図、第４図
は本発明の別な実施例による略示平面図であり、第５回
に対応する同一部材には同じ符号が付しである。

まず、第１図、第２図において、固定子２は可動子１の
移動経路に沿ってその両側に敷設した帯状の永久磁石８
（永久磁石同士の対向面がＮ極。

背面がＳ極に着磁されている）と、永久磁石８の背面側
磁極面（Ｓ極側）に重ね合わせてその全長域に配した幅
広な外側ヨーク９を備えている。これに対して、可動子
１は鉄心断面が矩形で、かつ上面から見て両端部が先細
りな模形に形成されたメインヨーク１０と、固定子側の
永久磁石８に対面させてメインヨーク１０の中央部に巻
装したコイル６と、左右の端面を固定子側の外側ヨーク
９に対面させてメインヨークｌＯの上下両端部に結合し
たバイパスコーク１１を備えている。

そして、第３図のように固定子ｌの永久磁石８゜外側ヨ
ーク９は下面中央を開放した断面が逆Ｕ字形であるチャ
ンネル状のレールケース１２内の左右側面部に敷設され
ており、さらにレールケース１２の上面側にはその長手
方向に沿って給電線３を形成したプリント配線板構造の
給電レール１３が敷設されている。一方、可動子２の基
体を兼ねたメインヨーク１０の前後両端部には可動子２
．並びに可動子に吊り下げ支持したカーテン２ｗｉ帳（
図示せず）などの重量を支える走行車輪１４が、またバ
イパスヨーク１１の左右両側部には固定子側の外側ヨー
ク９の壁面に当接してバイパスヨーク１１と外側ヨーク
９との間に所定の空隙を保持する案内車輪１５が取付け
てあり、さらに前記の給電レール１３に対向してバイパ
スヨーク１１の上面にはコイル６にリード１６を介して
接続した集電ブラシ７が装着されている。

次に上記構成のリニアアクチエータの走行動作について
説明する。まず、第１図のコントローラ４に可動子１の
走行指令を与えると、その走行方向に対応した極性の電
流が電源５より給電レール１３の給電線３．集電ブラシ
７を介してコイル６に流れ、永久磁石８よりメインヨー
クｌＯに向かう磁束Φがコイル６と鎖交してフレミング
左手の法則による電磁力が働き、これにより可動子ｌが
車輪１４、１５にガイドされながらレールケース１２に
沿って走行する。また、コントローラ４でｔ源５の極性
を切換えるとコイル６に流れる電流の方向が逆となり、
可動子ｌは逆方向に走行する。

ところで、この走行状態における可動子１と固定子２と
の間の磁路について考察すると、第１図。

第２図に示すように永久磁石８のＮ極から出た磁束Φは
コイル６に鎖交した後にメインヨーク１０に入り、メイ
ンヨーク内で二手に分流してバイパスヨーク１１に向か
った後さらにバイパスヨーク１１で上下に分流して固定
子側の外側ヨーク９に向かい、ここを経由して永久磁石
８のＳ極に戻る経路を辿る。そして、可動子１が多動す
ると、これに連れて前記した磁路も同時に移動すること
になる。つまり、可動子１のメインヨーク１０．バイパ
スヨーク１１には永久磁石８の全長のうちメインヨーク
１０と対面する部分域の磁束のみが流れる。したがって
、メインヨーク１０．バイパスヨーク１１の断面積をあ
らかじめここを通流する磁束量で磁気飽和を起こさない
ように設定しておくことにより、可動子Ｉの走行移動位
置に関係なく、コイル６には常に一定した磁束が鎖交す
ることになり、したがって可動子１は一定した電磁推進
力で走行することになる。

なお、図示実施例では、メインヨークｌＯの両端部を先
細りの模形に形成し、この部分と永久磁石８との間の空
隙長を広くとるようにしている。これはコイル６と鎖交
しない磁束、つまり可動子ｌの推進力に関与しないで永
久磁石８からメインヨーク１０に流れ込む磁束量を低減
させて該部分で磁気飽和が発生するのをを抑制するため
に施した手段である。

次に本発明の別な実施例を第４図に示す、この実施例は
メインヨーク１０に対する磁気飽和の抑制効果を第１図
の実施例と比べてより一層高めたものであり、基本的に
は第１図の実施例と同様であるが、可動子１に対してコ
イルを分割コイル６ａと６ｂに２分割した上でメインヨ
ーク１０の両端部に巻装し、バイパスヨーク１１をメイ
ンヨーク１０の中央部の１箇所にのみ設置したものであ
る。なお、分割コイル６ａと６ｂは直列、ないし並列に
結線されている。

かかる構成によれば、メインヨーク１０の両端部にはバ
イパスヨーク１１がなく固定子側の外側ヨ−り９との間
の空隙長が大である。したがって給電によってコイル６
ａ、　６ｂが作る磁束に対して固定子側との間に形成さ
れる閉磁路の磁気抵抗は第１図の場合に比べて大きく、
これによりコイル６ａ、　６ｂが作る磁束と永久磁石８
の磁束とが重畳してメインヨーク１０を磁気飽和させる
度合がより小さくなる。これに対して永久磁石８から見
た可動子１との間の閉磁路はメインヨーク１０の中央部
に設けたバイパスヨーク１１により十分に確保されてお
り、その磁気抵抗は第１図の実施例と同等である。

〔発明の効果〕

本発明によるリニアアクチエータは、以上説明したよう
に構成されているので、次記の効果を奏する。

（Ｄ固定子側では従来構造における中心ヨーク。

端部ヨークを省略し、その代わりに可動子側にコイルを
巻装したメインヨーク、バイパスヨークを設けた構成に
より、従来構造と比べてリニアアクチエータ全体として
小型、軽量化が図れる。

（２）特に固定子側の永久磁石から見た可動子との間の
閉磁気回路において、永久磁石の全長域から出た磁束が
可動子との間の閉磁路内で集中することがなく、これに
より磁気飽和の発生を抑えて可動子移動経路上での磁束
分布の均一化が図れ、この結果として可動子の移動経路
長の大小に関係な（、常に安定した電磁力で可動子を推
進駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明一実施例の構成、およびその磁
気回路を略示的に表した平面図、正面図、第３図は第１
図における部分的構成を詳細に示す斜視構造図、第４図
は本発明の別な実施例による構成の略示平面図、第５図
は従来における可動固定子形リニアアクチエータの略示
構成図である。 図において、 １：可動子、２：固定子、５：電源、６コイル、８：永
久磁石、９：外側ヨーク、１０：メインヨー第１月 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）可動子の移動経路に沿って敷設した永久磁石を含む
   固定子と、コイルを搭載した可動子との組合せからなり
   、前記コイルへの給電により発生する電磁力で可動子を
   推進移動させる可動コイル型リニアアクチエータにおい
   て、固定子側には可動子移動経路に沿ってその側方に敷
   設した帯状の永久磁石と、該永久磁石の裏面側磁極面に
   重ねてそのその全長域に配した外側ヨークを備え、可動
   子側にはメインヨークと、固定子側の永久磁石磁極面に
   対面させてメインヨーク上に巻装したコイルと、側端面
   を固定子側の外側ヨークに対面させてメインヨークに結
   合したバイパスヨークを備えて構成したことを特徴とす
   る可動コイル形リニアアクチエータ。