JPH05184121A - リニアアクチュエータ - Google Patents
リニアアクチュエータInfo
- Publication number
- JPH05184121A JPH05184121A JP122992A JP122992A JPH05184121A JP H05184121 A JPH05184121 A JP H05184121A JP 122992 A JP122992 A JP 122992A JP 122992 A JP122992 A JP 122992A JP H05184121 A JPH05184121 A JP H05184121A
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- Japan
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- yoke
- permanent magnet
- linear actuator
- movable member
- side yoke
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型，軽量で，高速，高推力，高リニアリティ
のリニアアクチュエータを提供する。 【構成】強磁性材料からなるサイドヨークおよびセンタ
ーヨークを縦断面形状若しくは端面形状を略Ｅ字形に構
成し，サイドヨークの内面に厚さ方向に着磁してなる永
久磁石を固着して磁気回路を構成し，永久磁石とセンタ
ーヨークとの間に形成される磁気空隙内に前記サイドヨ
ークおよびセンターヨークの縦断面若しくは端面と平行
する方向に移動自在にコイルを備えた可動部材を設けて
なるリニアアクチュエータにおいて，サイドヨークおよ
びセンターヨークの開口端近傍の永久磁石の極性を逆極
性に形成する。また逆極性に形成した部位の永久磁石の
可動部材移動方向の長さ寸法を，永久磁石全体の同方向
の長さ寸法の５〜３０％とする。
のリニアアクチュエータを提供する。 【構成】強磁性材料からなるサイドヨークおよびセンタ
ーヨークを縦断面形状若しくは端面形状を略Ｅ字形に構
成し，サイドヨークの内面に厚さ方向に着磁してなる永
久磁石を固着して磁気回路を構成し，永久磁石とセンタ
ーヨークとの間に形成される磁気空隙内に前記サイドヨ
ークおよびセンターヨークの縦断面若しくは端面と平行
する方向に移動自在にコイルを備えた可動部材を設けて
なるリニアアクチュエータにおいて，サイドヨークおよ
びセンターヨークの開口端近傍の永久磁石の極性を逆極
性に形成する。また逆極性に形成した部位の永久磁石の
可動部材移動方向の長さ寸法を，永久磁石全体の同方向
の長さ寸法の５〜３０％とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロボット，プロッタ，磁
気ディスク装置等の位置決めに使用されるリニアアクチ
ュエータに関するものであり，特に小型，高推力のリニ
アアクチュエータに関する。
気ディスク装置等の位置決めに使用されるリニアアクチ
ュエータに関するものであり，特に小型，高推力のリニ
アアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来ロボット等の位置決めに使用される
リニアアクチュエータとしては，例えば図６に示す構造
のものが公知である。図６において，１はサイドヨーク
であり，例えば軟鉄のような強磁性材料により有底中空
円筒状に形成する。２は永久磁石であり，中空円筒状に
形成すると共に，ラジアル方向に着磁し，前記サイドヨ
ーク１の内周面に同軸的に固着する。次に３はセンター
ヨークであり，前記サイドヨーク１と同様な強磁性材料
により円柱状に形成し，サイドヨーク１の底部中央に同
軸的に突設する。上記の構成により磁気回路を形成する
ことができる。次に４は可動部材であり，非磁性材料に
より中空円筒状に形成したボビン５の端部にコイル６を
巻装して形成すると共に，コイル６を前記永久磁石２と
センターヨーク３との間に形成される円環状の磁気空隙
７内に配設し，軸方向移動自在に介装させる。
リニアアクチュエータとしては，例えば図６に示す構造
のものが公知である。図６において，１はサイドヨーク
であり，例えば軟鉄のような強磁性材料により有底中空
円筒状に形成する。２は永久磁石であり，中空円筒状に
形成すると共に，ラジアル方向に着磁し，前記サイドヨ
ーク１の内周面に同軸的に固着する。次に３はセンター
ヨークであり，前記サイドヨーク１と同様な強磁性材料
により円柱状に形成し，サイドヨーク１の底部中央に同
軸的に突設する。上記の構成により磁気回路を形成する
ことができる。次に４は可動部材であり，非磁性材料に
より中空円筒状に形成したボビン５の端部にコイル６を
巻装して形成すると共に，コイル６を前記永久磁石２と
センターヨーク３との間に形成される円環状の磁気空隙
７内に配設し，軸方向移動自在に介装させる。
【０００３】上記の構成により，可動部材４を構成する
コイル６に正逆方向の通電を行なえば，フレミングの左
手の法則に従ってコイル６すなわち可動部材４を軸方向
に移動させることができる。従って可動部材４に装着し
たアーム等の機能部材（図示せず）の位置決め等を遂行
することができるのである。
コイル６に正逆方向の通電を行なえば，フレミングの左
手の法則に従ってコイル６すなわち可動部材４を軸方向
に移動させることができる。従って可動部材４に装着し
たアーム等の機能部材（図示せず）の位置決め等を遂行
することができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のリニアアク
チュエータにおいて，例えばサイドヨーク１の外径寸法
を小径化し，かつ可動部材４のストロークを増大させよ
うとすると，センターヨーク３が磁気的に飽和するとい
う問題点がある。また上記センターヨーク３の磁気的飽
和が更に進むと，永久磁石２とセンターヨーク３との間
に形成される磁気空隙７内における磁束密度が低い値と
なり，この結果可動部材４に付与される推力が低下し，
リニアアクチュエータとしての機能が阻害されるという
問題点がある。
チュエータにおいて，例えばサイドヨーク１の外径寸法
を小径化し，かつ可動部材４のストロークを増大させよ
うとすると，センターヨーク３が磁気的に飽和するとい
う問題点がある。また上記センターヨーク３の磁気的飽
和が更に進むと，永久磁石２とセンターヨーク３との間
に形成される磁気空隙７内における磁束密度が低い値と
なり，この結果可動部材４に付与される推力が低下し，
リニアアクチュエータとしての機能が阻害されるという
問題点がある。
【０００５】図３および図４は各々永久磁石の軸方向位
置と磁束密度との関係および可動部材のストロークと推
力との関係を示す図である。まず図３において，前記の
ようにセンターヨーク３（図６参照）が磁気的に飽和す
ると，磁束密度は鎖線ｂにて示すように，底部（図３左
側）および開口部（図３右側）における値が低くなり，
全体として低い値の磁束密度分布を形成する。このよう
な磁束密度分布になる結果，図４において曲線ｂにて示
すように，推力が低下し，この結果リニアアクチュエー
タとしての機能が阻害されることとなるのである。
置と磁束密度との関係および可動部材のストロークと推
力との関係を示す図である。まず図３において，前記の
ようにセンターヨーク３（図６参照）が磁気的に飽和す
ると，磁束密度は鎖線ｂにて示すように，底部（図３左
側）および開口部（図３右側）における値が低くなり，
全体として低い値の磁束密度分布を形成する。このよう
な磁束密度分布になる結果，図４において曲線ｂにて示
すように，推力が低下し，この結果リニアアクチュエー
タとしての機能が阻害されることとなるのである。
【０００６】またリニアアクチュエータの外形寸法およ
び重量が所定の値に規定若しくは制限された場合におい
て，コイル６側の仕様に合わせて磁気回路を最適化する
ように設計したときには，この磁気回路における最高の
磁束密度が自ずと決定されることとなる。従って磁束密
度をそれ以上に増大させることができず，この結果可動
部材４に付与されるべき推力の増大が期待できないこと
となる。
び重量が所定の値に規定若しくは制限された場合におい
て，コイル６側の仕様に合わせて磁気回路を最適化する
ように設計したときには，この磁気回路における最高の
磁束密度が自ずと決定されることとなる。従って磁束密
度をそれ以上に増大させることができず，この結果可動
部材４に付与されるべき推力の増大が期待できないこと
となる。
【０００７】近年この種のリニアアクチュエータに対す
る要求は次第に厳しくなってきており，小型化，軽量化
に加えて更に高速化，高推力化はもとより，リニアリテ
ィの向上に対する要請が高まってきている。この点にお
いて従来の構成のものでは，上記のような厳しい要求を
満足することができず，改善が要望されている現状であ
る。
る要求は次第に厳しくなってきており，小型化，軽量化
に加えて更に高速化，高推力化はもとより，リニアリテ
ィの向上に対する要請が高まってきている。この点にお
いて従来の構成のものでは，上記のような厳しい要求を
満足することができず，改善が要望されている現状であ
る。
【０００８】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し，小型，軽量であると共に，高速，高推力を発揮
し得ることはもとより，リニアリティを更に向上させ得
るリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
解決し，小型，軽量であると共に，高速，高推力を発揮
し得ることはもとより，リニアリティを更に向上させ得
るリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明においては，強磁性材料からなるサイドヨー
クおよびセンターヨークを縦断面形状若しくは端面形状
を略Ｅ字形に構成し，サイドヨークの内面に厚さ方向に
着磁してなる永久磁石を固着して磁気回路を構成し，永
久磁石とセンターヨークとの間に形成される磁気空隙内
に前記サイドヨークおよびセンターヨークの縦断面若し
くは端面と平行する方向に移動自在にコイルを備えた可
動部材を設けてなるリニアアクチュエータにおいて，サ
イドヨークおよびセンターヨークの開口端近傍の永久磁
石の極性を逆極性に形成する，という技術的手段を採用
した。
に，本発明においては，強磁性材料からなるサイドヨー
クおよびセンターヨークを縦断面形状若しくは端面形状
を略Ｅ字形に構成し，サイドヨークの内面に厚さ方向に
着磁してなる永久磁石を固着して磁気回路を構成し，永
久磁石とセンターヨークとの間に形成される磁気空隙内
に前記サイドヨークおよびセンターヨークの縦断面若し
くは端面と平行する方向に移動自在にコイルを備えた可
動部材を設けてなるリニアアクチュエータにおいて，サ
イドヨークおよびセンターヨークの開口端近傍の永久磁
石の極性を逆極性に形成する，という技術的手段を採用
した。
【００１０】本発明において，逆極性に形成した部位の
永久磁石の可動部材移動方向の長さ寸法を，永久磁石全
体の同方向の長さ寸法の５〜３０％とすることが好まし
い。上記長さ寸法の比率が５％未満であると，可動部材
に付与する推力およびリニアリティの向上が期待できな
いため好ましくない。一方３０％を超えると却って磁気
エネルギーに対応する推力を出力することができず，使
用効率を低下させるため不都合である。
永久磁石の可動部材移動方向の長さ寸法を，永久磁石全
体の同方向の長さ寸法の５〜３０％とすることが好まし
い。上記長さ寸法の比率が５％未満であると，可動部材
に付与する推力およびリニアリティの向上が期待できな
いため好ましくない。一方３０％を超えると却って磁気
エネルギーに対応する推力を出力することができず，使
用効率を低下させるため不都合である。
【００１１】本発明における逆極性の永久磁石は，永久
磁石全体を一体に形成してその一部に着磁手段の工夫に
よって逆極性を付与させた構成としてもよく，逆極性の
部位を別体の永久磁石によって構成してもよい。
磁石全体を一体に形成してその一部に着磁手段の工夫に
よって逆極性を付与させた構成としてもよく，逆極性の
部位を別体の永久磁石によって構成してもよい。
【００１２】
【作用】図１は本発明のリニアアクチュエータの原理を
説明するための要部縦断面図であり，同一部分は前記図
６と同一の参照符号で示す。図１において８は永久磁石
であり，永久磁石２と同一の内外径寸法に形成し，永久
磁石２と逆極性に着磁し，サイドヨーク１の開口端に固
着する。この場合，永久磁石２の軸方向の長さ寸法を，
永久磁石２，８の軸方向の合計長さ寸法の５〜３０％に
形成する。
説明するための要部縦断面図であり，同一部分は前記図
６と同一の参照符号で示す。図１において８は永久磁石
であり，永久磁石２と同一の内外径寸法に形成し，永久
磁石２と逆極性に着磁し，サイドヨーク１の開口端に固
着する。この場合，永久磁石２の軸方向の長さ寸法を，
永久磁石２，８の軸方向の合計長さ寸法の５〜３０％に
形成する。
【００１３】上記の構成により，例えば図６に示すよう
に永久磁石２による磁気回路を一方向とすることなく，
そのうちの１５〜３０％の磁束により図１に示すように
マイナーループＬ2 を形成させることができる。なおＬ
1 は永久磁石２による主ループである。従って同一量の
磁気エネルギ積の永久磁石を使用した場合において，図
６に示す従来の構成のものにおいては，センターヨーク
３が磁気的に飽和するような態様であっても，本発明に
おいては，前記のようにマイナーループＬ2 を形成する
ことにより，センターヨーク３における磁気的飽和を回
避することができるのである。この結果永久磁石とセン
ターヨークとの間に形成される磁気空隙内の磁束密度を
向上させ，可動部材に付与する推力を増大させ得るので
ある。
に永久磁石２による磁気回路を一方向とすることなく，
そのうちの１５〜３０％の磁束により図１に示すように
マイナーループＬ2 を形成させることができる。なおＬ
1 は永久磁石２による主ループである。従って同一量の
磁気エネルギ積の永久磁石を使用した場合において，図
６に示す従来の構成のものにおいては，センターヨーク
３が磁気的に飽和するような態様であっても，本発明に
おいては，前記のようにマイナーループＬ2 を形成する
ことにより，センターヨーク３における磁気的飽和を回
避することができるのである。この結果永久磁石とセン
ターヨークとの間に形成される磁気空隙内の磁束密度を
向上させ，可動部材に付与する推力を増大させ得るので
ある。
【００１４】
【実施例】図２は本発明の実施例を示す要部縦断面図で
あり，同一部分は前記図１および図６と同一の参照符号
で示す。なお永久磁石８の軸方向の長さ寸法を，永久磁
石８および永久磁石２の総軸方向長さ寸法に対して２５
％とした。すなわちサイドヨーク１をＳＳ４１により外
径２８ｍｍ，内径１８ｍｍ，長さ２８ｍｍに形成し，こ
の軸心部にＳＳ４１からなり，外径１２ｍｍに形成した
センターヨーク３を設け，サイドヨーク１の内周面に永
久磁石２，８を固着した。永久磁石２，８は何れも希土
類磁石（日立金属製ＨＳ２５ＣＲ）により，外径２４ｍ
ｍ，内径１８ｍｍに形成し，軸方向長さ寸法を各々１８
ｍｍ，６ｍｍに形成した。なお比較のために，従来のよ
うに永久磁石８を永久磁石２と同極性に着磁したものを
製作した。
あり，同一部分は前記図１および図６と同一の参照符号
で示す。なお永久磁石８の軸方向の長さ寸法を，永久磁
石８および永久磁石２の総軸方向長さ寸法に対して２５
％とした。すなわちサイドヨーク１をＳＳ４１により外
径２８ｍｍ，内径１８ｍｍ，長さ２８ｍｍに形成し，こ
の軸心部にＳＳ４１からなり，外径１２ｍｍに形成した
センターヨーク３を設け，サイドヨーク１の内周面に永
久磁石２，８を固着した。永久磁石２，８は何れも希土
類磁石（日立金属製ＨＳ２５ＣＲ）により，外径２４ｍ
ｍ，内径１８ｍｍに形成し，軸方向長さ寸法を各々１８
ｍｍ，６ｍｍに形成した。なお比較のために，従来のよ
うに永久磁石８を永久磁石２と同極性に着磁したものを
製作した。
【００１５】図３は永久磁石の軸方向位置と磁束密度と
の関係を示す図である。図３から明らかなように，図２
に示す構成により最大磁束密度は従来のものにおける曲
線ｂに示すように３０００Ｇに留まるのに対し，曲線ａ
に示すように４８００Ｇに向上している。またサイドヨ
ーク１およびセンターヨーク３の開口端からの漏洩磁束
を防止し，リニアリティも向上していることが認められ
る。
の関係を示す図である。図３から明らかなように，図２
に示す構成により最大磁束密度は従来のものにおける曲
線ｂに示すように３０００Ｇに留まるのに対し，曲線ａ
に示すように４８００Ｇに向上している。またサイドヨ
ーク１およびセンターヨーク３の開口端からの漏洩磁束
を防止し，リニアリティも向上していることが認められ
る。
【００１６】図４は可動部材のストロークと推力との関
係を示す図である。図４から明らかなように，本発明の
ものにおける曲線ａは，従来のものにおける曲線ｂより
上方に位置し，推力の最大値において２２０ｇｆから４
００ｇｆに大幅に増大させ得ることがわかる。これは前
記図３に示すように磁束密度が大幅に増大した結果であ
ると認められる。
係を示す図である。図４から明らかなように，本発明の
ものにおける曲線ａは，従来のものにおける曲線ｂより
上方に位置し，推力の最大値において２２０ｇｆから４
００ｇｆに大幅に増大させ得ることがわかる。これは前
記図３に示すように磁束密度が大幅に増大した結果であ
ると認められる。
【００１７】図５は本発明の他の実施例を示す要部側面
図であり，同一部分は前記図２と同一の参照符号で示
す。図５に示すものは，サイドヨーク１，センターヨー
ク３および永久磁石２，８を平板状若しくは棒状に形成
すると共に，サイドヨーク１を介して２個のアクチュエ
ータを重合させたものである。従って推力を２倍に増大
させた以外は，前記図２に示すものと基本的構成は同様
であり，作用効果もまた同様である。なお可動部材４は
図５において左右方向に移動する。
図であり，同一部分は前記図２と同一の参照符号で示
す。図５に示すものは，サイドヨーク１，センターヨー
ク３および永久磁石２，８を平板状若しくは棒状に形成
すると共に，サイドヨーク１を介して２個のアクチュエ
ータを重合させたものである。従って推力を２倍に増大
させた以外は，前記図２に示すものと基本的構成は同様
であり，作用効果もまた同様である。なお可動部材４は
図５において左右方向に移動する。
【００１８】本発明のリニアアクチュエータにおいて
は，可動部材４を構成するコイル６の電流の立上りや反
転を高速化するために，センターヨーク３の表面に例え
ばＣｕ等の導電材料からなるショートリングを設けるこ
とができる。更にこの種のリニアアクチュエータにおい
ては，永久磁石２，８に大なる減磁界が作用するため，
保持力の大なる希土類磁石を使用することが好ましい。
は，可動部材４を構成するコイル６の電流の立上りや反
転を高速化するために，センターヨーク３の表面に例え
ばＣｕ等の導電材料からなるショートリングを設けるこ
とができる。更にこの種のリニアアクチュエータにおい
ては，永久磁石２，８に大なる減磁界が作用するため，
保持力の大なる希土類磁石を使用することが好ましい。
【００１９】
【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから，開口部における磁束の漏洩を防止し，磁
束密度を向上させ，推力の増大を図ることができ，小
型，軽量，高速，高推力等の機能を確保しつつ，リニア
リティを大幅に向上させ得るという効果がある。
用であるから，開口部における磁束の漏洩を防止し，磁
束密度を向上させ，推力の増大を図ることができ，小
型，軽量，高速，高推力等の機能を確保しつつ，リニア
リティを大幅に向上させ得るという効果がある。
【図１】本発明のリニアアクチュエータの原理を説明す
るための要部縦断面図である。
るための要部縦断面図である。
【図２】本発明の実施例を示す要部縦断面図である。
【図３】永久磁石の軸方向位置と磁束密度との関係を示
す図である。
す図である。
【図４】可動部材のストロークと推力との関係を示す図
である。
である。
【図５】本発明の他の実施例を示す要部側面図である。
【図６】従来のリニアアクチュエータの例を示す要部縦
断面図である。
断面図である。
１ サイドヨーク ２，８ 永久磁石 ３ センターヨーク
Claims (2)
- 【請求項１】 強磁性材料からなるサイドヨークおよび
センターヨークを縦断面形状若しくは端面形状を略Ｅ字
形に構成し，サイドヨークの内面に厚さ方向に着磁して
なる永久磁石を固着して磁気回路を構成し，永久磁石と
センターヨークとの間に形成される磁気空隙内に前記サ
イドヨークおよびセンターヨークの縦断面若しくは端面
と平行する方向に移動自在にコイルを備えた可動部材を
設けてなるリニアアクチュエータにおいて， サイドヨークおよびセンターヨークの開口端近傍の永久
磁石の極性を逆極性に形成したことを特徴とするリニア
アクチュエータ。 - 【請求項２】 逆極性に形成した部位の永久磁石の可動
部材移動方向の長さ寸法を，永久磁石全体の同方向の長
さ寸法の５〜３０％としたことを特徴とする請求項１記
載のリニアアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP122992A JPH05184121A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | リニアアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP122992A JPH05184121A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | リニアアクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05184121A true JPH05184121A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=11495645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP122992A Pending JPH05184121A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | リニアアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05184121A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7757376B2 (en) | 2006-09-12 | 2010-07-20 | Tdk Corporation | Method for manufacturing of a magnetic circuit |
| WO2018139800A1 (ko) * | 2017-01-26 | 2018-08-02 | 엘지전자 주식회사 | 가동코어형 왕복동 모터 및 압축기 |
-
1992
- 1992-01-08 JP JP122992A patent/JPH05184121A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7757376B2 (en) | 2006-09-12 | 2010-07-20 | Tdk Corporation | Method for manufacturing of a magnetic circuit |
| WO2018139800A1 (ko) * | 2017-01-26 | 2018-08-02 | 엘지전자 주식회사 | 가동코어형 왕복동 모터 및 압축기 |
| US10971982B2 (en) | 2017-01-26 | 2021-04-06 | Lg Electronics Inc. | Moving core type reciprocating motor and compressor |
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