JPH06251933A - 有極リニヤアクチュエーター - Google Patents
有極リニヤアクチュエーターInfo
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- JPH06251933A JPH06251933A JP5033706A JP3370693A JPH06251933A JP H06251933 A JPH06251933 A JP H06251933A JP 5033706 A JP5033706 A JP 5033706A JP 3370693 A JP3370693 A JP 3370693A JP H06251933 A JPH06251933 A JP H06251933A
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Abstract
率が良く、可動鉄心を左右に作動可能な有極リニヤアク
チュエータを提供する。 【構成】 内部が中空の磁性体9R 、9L を対峙して置
き、この中空部を左右に動く可動鉄心3を配設する。こ
の磁性体9R 、9L の間には継鉄5に可動鉄心3の運動
方向と直角の方向に永久磁石1U 、1D による磁束を通
るように配設し、この磁束にコイル4R 、4L の励磁に
よって発生する可動鉄心3の運動方向と同方向の磁束
を、左右の磁性体でそれぞれ一方では加算、一方では減
算になるように流す。コイルの磁束の磁路の中に永久磁
石が直列に入らないように磁気回路を構成する。従っ
て、コイルの励磁によって、ギャップの磁束密度が左右
の磁性体間で変化し、可動鉄心3が移動する。
Description
ロークに亙って吸引力がほぼ一定である有極リニヤアク
チュエーターに関する。
直線運動をする無極或いは有極のソレノイドは非常に多
く用いられているが、何れもストロークの大きい所、換
言すれば動作間隙の大きい所で急激に吸引力が小さくな
り、反対に動作間隙の小さい所では急激に吸引力が大と
なるという問題があった。また、一般にストロークが大
きいソレノイドでは消費電力が大であった。また、可動
鉄心の道程の中間部での吸引力の大きさを制御すること
は困難である共に、通電時の吸引方向が決まっているた
めに他の方向への可動鉄心の移動には復帰用スプリング
のバネ力によって行っていた。更に、通電後の端部での
可動鉄心の保持及び保持の解除は比較的に困難であっ
た。
費電力でストロークの全てにおいて略一様の吸引力を生
じさせることができる有極リニヤアクチュエーターを得
ることが目的である。
に請求項1に記載の発明の有極リニヤアクチュエーター
は、貫通した中空部を有しかつ各々磁極を生成するため
の1対の磁性体が対峙して配設された吸引手段と、前記
磁性体の各々との間に間隙を有するように前記中空部の
各々に一部が挿入されかつ直線的に移動可能に保持され
た可動鉄心と、前記吸引手段の対峙した磁性体の間に設
けられて前記間隙の各々に第1の磁束を通過させる永久
磁石と、前記吸引手段の対峙した磁性体の間に設けられ
て、前記一方の間隙では前記第1の磁束と加算される方
向に通過しかつ他方の間隙では前記磁束と減算される方
向に通過する第2の磁束を形成する励磁コイルと、を有
している。
の有極リニヤアクチュエーターにおいて前記間隙に摩擦
係数の少ない非磁性体を配設したことを特徴としてい
る。
2に記載の有極リニヤアクチュエーターにおいて、前記
間隙に可動鉄心の移動に伴って回転する回転体を設けた
ことを特徴としている。
求項3の何れか1項に記載の有極リニヤアクチュエータ
ーにおいて、前記磁性体の中空部の少なくとも一方は、
前記間隙が前記可動鉄心の移動方向の中心付近から端部
に向かって徐々に減少しかつ該端部側で最小となるか、
前記間隙が前記可動鉄心の移動方向の中心付近から端部
に向かって徐々に増加しかつ該端部側で最大となるか、
何れか一方となるように形成したことを特徴としてい
る。
求項4の何れか1項に記載の有極リニヤアクチュエータ
ーにおいて、前記磁性体の前記可動鉄心の移動方向の先
端部側または後端部側に該可動鉄心の移動を機械的に止
めると共に磁気的に該可動鉄心を保持する保持磁極を生
成する保持磁極生成手段を更に設けたことを特徴として
いる。
求項5の何れか1項に記載の有極リニヤアクチュエータ
ーにおいて、前記吸引手段の前記可動鉄心の移動方向の
先端部側または後端部側で前記可動鉄心を磁気的に保持
できるように可動鉄心と少ない間隙で相対する突起部位
を前記吸引手段の磁性体に設けたことを特徴としてい
る。
ーターは、貫通した中空部を有しかつ各々磁極を生成す
るための1対の磁性体が対峙して配置されて吸引手段を
構成している。この吸引手段の1対の磁性体に設けられ
た各々の中空部には直線的に移動可能に保持された可動
鉄心の一部が磁性体の各々との間に間隙を有するように
挿入されている。この吸引手段の各磁性体における磁極
と可動鉄心との間の間隙(以下ギャップと言う)を略一
様にすることによって、有極リニヤアクチュエーターは
一様の吸引力を発揮することができる。また、可動鉄心
を吸引方向に対して略同じ断面に形成し、吸引磁極の端
面と可動鉄心の周面とを等間隔にすれば、可動鉄心が吸
引手段に引き込まれる時に、その全ストロークにおいて
ギャップが略一様になり、一様の吸引力を発揮できる。
ギャップには、永久磁石による磁束が通されており、こ
れに励磁コイルによる磁束が重畳される。本有極リニヤ
アクチュエータは、これら永久磁石及び励磁コイルの磁
束によって磁気回路を構成しており、吸引手段の一方の
磁性体におけるギャップでは、永久磁石による第1の磁
束と励磁コイルによる第2の磁束とが加算されるよう
に、他方の磁性体におけるギャップでは永久磁石による
第1の磁束と励磁コイルによる第2の磁束が減算される
ように磁気回路を構成する。この磁気回路において励磁
コイルの磁束の通る磁路中に永久磁石が含まれないよう
にする。これによって、励磁コイルの回路のパーミアン
スを小さくすることができ、小電力で励磁コイルによる
磁束を大きくすることができ、小さな電力で大きな吸引
力が得られる。
ップの方向に沿う面)と直角に磁束が通っている場合に
おける磁束と直角の方向に可動鉄心が引き込まれる力
(吸引力F)は、以下の式(1)に示すように、ギャッ
プδ、可動鉄心の円周b(直径をdとするとb=π・
d)、及び磁束密度Bに関係がある。
るとすると、有極アクチュエータの定格が決まれば磁束
密度Bは励磁アンペアターンに比例して決定される。即
ち、磁束密度Bは励磁電力の2乗に比例する。例えば、
1Wの励磁電力で得られる磁束密度を0.5テスラとす
れば1.5テスラを得るためには9Wを必要とする。こ
こで、永久磁石による磁束が通っているギャップに励磁
コイルによる磁束が重畳された場合、永久磁石による磁
束密度をB0 、励磁コイルによる磁束密度をB1 とする
と吸引力は(B0 ±B1 )2 で決定される。即ち永久磁
石の磁束密度B0 の設定によってB0 分だけ励磁コイル
の電力を節約できる。例えば、磁束密度B0 を1テスラ
とすると、0.5テスラ分の磁束を作れるだけの電力、
即ち1Wの電力で1.5テスラの磁束を得ることができ
る。つまり1Wの電力で9Wの吸引力を得る事ができ
る。このとき、無電力の時でも1テスラ分の吸引力Fは
残るが、この解決方法は後述する。
ルの磁束の回路が互いにギャップの所で重なり合い、他
の所では重ならず、励磁コイルの回路中に磁気抵抗の高
い永久磁石が入らない構造にすれば、励磁コイルによる
磁束が効率良くギャップの所を通り、有極にすることに
よって少ない電力で大きい吸引力を得ることができる。
体を対峙し、各磁性体の中空部における吸引力の差が外
部に動作力となる構造としている。両方の磁性体の永久
磁石による磁束密度は原則としてストロークの何処でも
同じようになるように構成されるので、永久磁石による
吸引力は両方の磁性体でバランスしており、外部に吸引
力は発生しない。即ち、可動鉄心は全ストロークの何処
でも力を受けない。
体では永久磁石の磁束と加算され、他方では減算される
構造としているので、一方側(例えば右方側)の磁性体
における励磁コイルによる磁束密度を磁束密度B1 、他
方側(例えば左方側)の磁性体における励磁コイルによ
る磁束密度を磁束密度B2 とすると、励磁コイルが動作
した時の吸引力Fは、以下の式(2)で表すことができ
る。
≫B2 の関係がある場合、即ち永久磁石の磁束密度に比
べて励磁コイルによる磁束密度が十分小さいときは式
(2)の第2項は無視されて第1項で吸引力が決まる。
この場合は励磁コイルだけの場合よりずっと大きい吸引
力を得ることができる。またこの場合の吸引力は励磁コ
イルの磁束に対して一次比例となる。そして全ストロー
クに亙ってほぼ同じ吸引力になる。励磁コイルの磁束が
大きい場合は式(2)の第二項は無視できずそのため吸
引力は、ストロークにしたがって変化し、通常引始めで
強く、また引終わりで弱くなるが、従来のソレノイドの
ような大きな変化はない。更にこれに対しては、鉄心の
移動に伴って鉄心と磁性体における磁極とのギャップが
変化するように磁性体の形状を考えることによってより
変化を少なくできる。B0 を大きくすると、同じ電力で
従来のソレノイドより大きな力を発揮できる。
率を得ているものには、マグネチックスピーカー等があ
る。本発明はこの原理を利用して上記構造で、直線運動
をする有極アクチュエーターを形成し、全ストロークに
亙ってほぼ一様な吸引力と高能率を得ている。
生成によって吸引手段と可動鉄心とを偏心させる力は、
請求項2に記載したように、各磁性体における磁極と可
動鉄心との間のギャップに略等しい厚さの摩擦係数の少
ない非磁性体を挿入することによって解消することがで
きる。また、請求項3に記載したように、このギャップ
に可動鉄心の移動に伴って回転する回転体を更に設けて
もよい。
励磁コイルの第2の磁束が大きくなると、一定のギャッ
プのもとで一定の吸引力を得ることは難しくなり、終期
で弱くなる。これは可動鉄心の移動に応じて、ギャップ
を変化させることによって、吸引力をほぼ一様にするこ
とができる。
引手段の対峙した磁性体の少なくとも一方を、ギャップ
が可動鉄心の移動方向の中心付近から端部に向かって徐
々に減少しかつ該端部側で最小となるように形成する。
従って、少なくとも一方の磁性体は、吸引手段の中央か
ら端部に向かってギャップが徐々に減少するクサビ型形
状になる。このようにすると吸引の初期の所でギャップ
が大きく、終期の所でギャップが小さくなるので、吸引
力は一定になる方向に補正される。また、このようにす
ると、無通電時には、ギャップが減少した最小の部位で
の永久磁石による磁束密度が増加し、この部位(端部)
で可動鉄心を静止させることができる。また、これとは
逆に、吸引手段の対峙した磁性体の少なくとも一方を、
ギャップが可動鉄心の移動方向の中心付近から端部に向
かって徐々に増加しかつ該端部側で最大となるように形
成することにより、無通電時に可動鉄心をストロークの
中央付近に安定的に止めることができる。すなわち、吸
引手段の中央に向けてギャップが徐々に減少するように
各磁性体を形成することで、吸引手段の中央部位ではギ
ャップが最小となり、磁束密度が増加し、可動鉄心を中
央で静止させることができる。
維持させるためには、請求項5に記載したように、磁性
体の前記可動鉄心の移動方向の先端部側または後端部側
に該可動鉄心の移動を機械的に止めると共に磁気的に該
可動鉄心を保持する保持磁極を生成する保持磁極生成手
段を更に設けてもよい。これによって、保持磁極生成手
段は磁束が通過して磁極を生成すると共に可動鉄心の移
動を停止させることができ、可動鉄心は吸引された端部
の位置に維持できる。この可動鉄心を端部で保持するた
めの他の手段として、請求項6に記載したように、吸引
手段の可動鉄心の移動方向の先端部側または後端部側で
可動鉄心を磁気的に保持できるように可動鉄心と少ない
ギャップで相対する突起部位を前記吸引手段の磁性体に
設けてもよい。このようにすることによって、吸引側の
端部のギャップは他の場所におけるギャップより、狭く
なる。これによって、ギャップの狭い部位に磁束が集中
し、可動鉄心が移動してくると、この磁束が集中した可
動鉄心の端部で可動鉄心を停止させることができる。
細に説明する。
チュエーターAcを図1及び図2を参照して説明する。
本実施例の有極リニヤアクチュエーターAcは、上下に
板状の外部継鉄8U ,8D を備えており、外部継鉄8U
の内面下部には厚み方向に着磁された板状の永久磁石1
U が取り付けられ、外部継鉄8D の内面上部には厚み方
向に着磁された板状の永久磁石1D が取り付けられてい
る。この永久磁石1U,1D には、磁束を通す継鉄5が
取り付けられている。なお、継鉄5の左右の側面には、
継鉄を通過する磁束を増加させるために、永久磁石
1R ,1L が取り付けられている。従って、継鉄5の中
空部内面には、磁極が生成される。
磁気抵抗の小さい磁性体9R ,9Lが取り付けられてい
る。この磁性体9R ,9L は、中心付近に貫通孔が設け
られた板状に形成されている。この磁性体9R ,9L の
貫通孔の内面部は、この磁性体を通過する磁束によって
磁極18R ,18L となる。
グ7R ,7L が取り付けられており、このベアリング7
R ,7L には支持棒6が通されている。この支持棒6に
は円筒状の可動鉄心3が取り付けられ、可動鉄心3は左
右(図1(a)矢印A方向及び反矢印A方向)に移動可
能となる。なお、この可動鉄心3の形状は板状のもので
も丸棒状のものでも良い。
空間でかつ可動鉄心3の周面に沿う方向には、励磁用の
コイル4R が各々巻き付けられている。従って、コイル
4Rによって生成される磁束の方向は、可動鉄心3の移
動方向と同方向になる。同様に、磁性体9L と永久磁石
1U 、1D との間の空間でかつ可動鉄心3の周面に沿う
方向には、励磁用のコイル4L が各々巻き付けられ、コ
イル4L によって可動鉄心3の移動と同方向の磁束が生
成される。これら、外部継鉄8U ,8D と磁性体9R ,
9L によって吸引手段を構成している。
ターAcの作動について内部を通る磁束を参照し説明す
る。永久磁石1U ,1D による、その磁束は実線矢印1
2のように流れている(図1(a)参照)。即ち、左右
の磁極18R ,18L に流れ込む磁束は同じ方向であ
る。この場合、可動鉄心3の外周はN極となり、磁性体
9R ,9L の中空部の内面に生成された磁極18R ,1
8L はS極となる。
を通電することによって励磁されて生じる磁束を、点線
矢印14の方向にする。このとき、永久磁石の磁束及び
コイルにより生成された磁束は、可動鉄心3の外周面と
磁性体9R ,9L の中空部の内面である磁極18R ,1
8L の間のギャップ16R ,16L を通るが、左方のギ
ャップ16L では可動鉄心3から磁性体9L へむけて共
に放射されて(図3(1)参照)2つの磁束は加算さ
れ、右方のギャップ16R では永久磁石により生成され
る磁束が可動鉄心3から磁性体9R へ向けて放射されか
つコイルにより生成される磁束が磁性体9R から可動鉄
心3へ向けて集中するので(図3(2)参照)2つの磁
束は減算される方向に流れる。
の間の左右のギャップで、左のギャップ16L の磁束密
度は右のギャップ16R の磁束密度より大となり、可動
鉄心3は左方向(図1(a)反矢印A方向)に吸引され
る。
に流せば、ギャップの磁束密度は左右が逆転して可動鉄
心は右方向(図1(a)矢印A方向)に移動する。可動
鉄心3が受ける力は作用の所で述べたように、永久磁石
による磁束密度Bと、コイル(電磁石)による起磁力に
よる磁束と、可動鉄心3の移動方向と直角方向の幅、と
の函数になる。
大きい永久磁石1U ,1D を通過せずに磁気抵抗の小さ
い磁性体9R ,9L 、外部継鉄8U ,8D と可動鉄心3
を通るので、容易に磁気回路を形成でき、少ない電力で
所望の磁束を得ることができる。
る。本実施例の有極リニヤアクチュエーターAcは、各
部材を円筒形状で構成した例である。なお、本実施例
は、上記実施例と略同様の構成であるため、同一部分に
は、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
り、外部継鉄8の内面には半径方向に着磁された円筒状
の永久磁石1が取り付けられている。この永久磁石1の
内部には、磁束を通す継鉄5が取り付けられている。従
って、上記実施例と同様に継鉄5の中空部内面には、磁
極が生成される。
かつ磁気抵抗の小さい磁性体9R ,9L が取り付けられ
ている。この磁性体9R ,9L の内面部は、この磁性体
を通過する磁束によって磁極18R ,18L となる。
つ可動鉄心3の周面に沿う方向には、励磁用のコイル4
R が各々巻き付けられている。従って、コイル4R によ
って生成される磁束の方向は、流れる電流の向きに応じ
た可動鉄心3の移動方向(図4矢印A方向及び反矢印A
方向)と同方向になる。同様に、磁性体9L と永久磁石
1との間の空間でかつ可動鉄心3の周面に沿う方向に
は、励磁用のコイル4Lが各々巻き付けられ、コイル4
L によって可動鉄心3の移動と同方向の磁束が生成され
る。
形状に形成することによって部品形状を単純化すること
ができ、更に低コスト化及び小型化を図ることができ
る。なお、本実施例の作用の説明は、上記実施例と同様
のため、省略する。
る。本実施例では、上記実施例の右側のコイルを省略し
ている。なお、第3実施例は、上記実施例と略同様の構
成であるため、同一部分には、同一符号を付し詳細な説
明は省略する。
が取り付けられ、外部継鉄8D の内面上部には永久磁石
1D が取り付けられている。この永久磁石1U ,1D に
は、磁束を通す継鉄5が取り付けられている。この外部
継鉄8U ,8D の両端部には、磁性体9R ,9L が取り
付けられている。磁性体9R と永久磁石1U 、1D との
間の空間でかつ可動鉄心3の周面に沿う方向には、励磁
用のコイル41が各々巻き付けられている。従って、コ
イル41によって生成される磁束の方向は、可動鉄心3
の移動方向と同方向になる。
石による磁束は上記実施例と同様に実線矢印12のよう
に同じ方向に流れている(図5(a)参照)。また、コ
イル41に所定の向きの電流を通電することによって励
磁されて生じる磁束は、点線矢印14の方向になる。こ
のとき、永久磁石の磁束及びコイルの磁束は、左右のギ
ャップ16R 、16L を通るが、左方のギャップ16L
ではこの二つの磁束は加算され、右方のギャップ16R
では減算される方向に流れる。従って、左方のギャップ
16L の磁束密度は右方のギャップ16R の磁束密度よ
り大となり、可動鉄心3は左方向(図5(a)反矢印A
方向)に吸引される。コイル41へ上記と逆方向に電流
を流せば、ギャップの磁束密度は左右が逆転し、可動鉄
心は右方向(図5(a)矢印A方向)に移動する。
気抵抗の大きい永久磁石を通過せずに可動鉄心3を通っ
て磁気回路を形成する。本実施例ではコイルの数が減少
することにより効率は悪化するが、有極アクチュエータ
の形状は上記実施例より更に小さくできる。
る。本実施例の有極リニヤアクチュエーターAcは、可
動鉄心の移動を円滑に行うための簡略な構成例を示した
ものである。なお、本実施例は、上記実施例と略同様の
構成であるため、要部のみを示しまた、同一部分には同
一符号を付し詳細な説明は省略する。
の外周面とのギャップに、ベアリング51を設けてい
る。可動鉄心3は常に左右の磁性体9R 、9L によって
吸引されており、可動鉄心3が板状の場合、時計方向ま
たは反時計方向に回転力(図6(a)矢印A方向、図6
(b)矢印B方向参照)を受けて磁性体に吸着される力
を受けている。また、可動鉄心3が丸棒状の場合には回
転力(図6(c)矢印C方向参照)をうけないが、可動
鉄心3の長手方向では同じように回転力(図6(a)矢
印A方向)を受ける。
3が吸着されると可動鉄心3は磁性体の端面での摩擦の
ために動けなくなるので、上記実施例では可動鉄心3を
支持する支持棒6をベアリング7に通して可動鉄心の移
動を可能にしている。本実施例では、この支持棒6とベ
アリング7の代わりに、ギャップにほぼ等しい厚さの、
耐摩耗性があり摩擦係数の少ない材料で構成されたベア
リング51を取り付けている。これによって、可動鉄心
3を移動可能にするベアリング7を外部に設けることな
く、可動鉄心3の移動部位のみにベアリング51を配設
することで、上記実施例と同様の効果を得ることでき
る。このベアリング51による支持は上記実施例のベア
リングによる支持より製造及び組付共に、より簡便であ
る。
に示したように、自ら回転して磁性体と可動鉄心3との
間の左右のギャップを適正に維持しながら少ない移動抵
抗で可動鉄心3を移動させるためのベアリング61を配
設してもよい。このベアリング61は、例えば磁性体ま
たは可動鉄心3或いはこの両者の上に形成された溝のな
かに適正なギャップを保つように配設される。なお、こ
のベアリング61は、ボール、丸棒、ボールベアリン
グ、スラストベアリング等の回転体で構成される。この
回転体を用いた構造は、上記構造よりもやや複雑にはな
るが、ベアリングと可動鉄心との摩擦損失を少なくする
ことができ、可動鉄心の移動抵抗を少なく抑えることが
できる。このため、より少ない電力で有極リニヤアクチ
ュエーターAcを移動させることができる。
を説明する。本実施例の有極リニヤアクチュエータAc
は、ギャップを可動鉄心3の移動に伴う方向に沿って変
化させたものである。なお、第5実施例は、上記実施例
と略同様の構成であるため、要部のみを示し、同一部分
には、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
動鉄心3を停止させたいときには、図8に示したよう
に、磁性体を一端部から他端部へ向けてギャップが徐々
に増加するように形成する。即ち、磁性体9R ,9
L に、可動鉄心側の端面が可動鉄心3に対して傾くよう
に円錐台状の貫通孔を形成する。また、磁性体9R ,9
L は、外部鉄心8U の左右の端部(図7反矢印A方向の
先端部、及び図7矢印A方向の先端部)でギャップが最
小となるように配置する。これにより、無通電時には、
磁性体9R ,9L の左右の端部の吸引力が最大となっ
て、外部継鉄の移動方向の中間付近は不安定釣り合い点
になる。このため、可動鉄心3は左右の何れか一方の終
端部で安定かつ静止し中間部で静止することがない。
で、ギャップを変化させた場合を説明したが、この磁性
体の端面は、直線的に変化する傾斜面であってもよく、
またギャップにより形成される吸引力特性に従って連続
的に変化する曲線的な傾斜面であってもよい。
コイルによる磁束が永久磁石による磁束に比較し略同じ
になると、可動鉄心3が磁性体の一方の端部から他方の
端部へコイルの励磁によって移動するとき、ギャップが
一定である場合には、引き始めの力が強く引き終わりの
力が弱くなる。本実施例では、可動鉄心3の移動に伴っ
てギャップが変化する。従って、上記構成とすれば、引
き始めの力と引き終わりの力との差を変化させることが
でき、このギャップの変化量を選択的に決定することに
よって、この差を自由に設定することができる。即ち、
可動鉄心の引き始めの力と引き終わりの力との差が定ま
れば、ギャップを変化させる割合を決定することができ
る。
の力と引き終わりの力との差を変化させることができる
ため、ストロークに応じた吸引力を保持する有極リニヤ
アクチュエータを得ることができる。
定かつ静止させる場合を図9を参照して説明する。磁性
体9R ,9L は、左右の端部と内側の端部とのギャップ
を比較して内側の端部が最小となるように外部継鉄を介
して対称に配置される。これにより、無通電時には、磁
性体9R ,9L の中央の端部の吸引力が最大となって、
外部継鉄5U 、5D の中間付近で釣り合い、静止するこ
とになる。従って、可動鉄心3は無通電時に移動ストロ
ークの中間点で安定に静止すると共に、コイルに供給す
る電流の向きに応じた励磁によって左右何れかの方向
(図9矢印Aまたは反矢印A方向)に移動する。このよ
うに、可動鉄心を有極リニヤアクチュエータの中間点で
静止させることができるため、双方向に移動可能な有極
リニヤアクチュエータを得ることができる。
する。本実施例は、動作し終わった可動鉄心3をその位
置で、無通電で保持することを目的としたものである。
なお、本実施例は、上記実施例と略同様の構成であるた
め、同一部分には、同一符号を付し詳細な説明は省略す
る。
端部の一部が接触するように保持用磁性体91が設けら
れている。従って、可動鉄心3が移動して左端に達する
と、永久磁石の磁束は、主として実線95で示したよう
に流れる。即ち、保持用磁性体91と可動鉄心3とのギ
ャップが磁性体と可動鉄心3とのギャップに比べて小さ
くなるように作られているので、このギャップのパーミ
アンンスは大きく沢山流れて大きな保持力で可動鉄心3
を保持することができる。またこの保持用磁性体91は
可動鉄心3のストッパーの役目も有している。
をその位置で、無通電で保持することができるが、この
保持を解くのはこの動作を行ったときと逆の励磁を付与
するコイルによって行う。ところが、このときも磁気回
路のパーミアンスが大きいため、少ない電力で可動鉄心
3の保持を解放することができる。
する。本実施例は、上記実施例で可動鉄心3が動作し終
わった位置で、無通電でその位置に可動鉄心3を保持す
ることの他の例を示したものである。
形成されており、この突起101の先端部分において可
動鉄心3に対するギャップは突起101以外の部分に比
べて狭くなっている。従って、本実施例では可動鉄心3
が左側の終端まで引かれて移動し終わった位置で急速
に、ギャップが狭くなり、この部位で磁性体9L と可動
鉄心3との間に流れる磁束がこのギャップの狭い部位に
集中しかつ磁束密度が上がるので、この部位での吸引力
が増大して可動鉄心3の端部を保持する。即ちこのギャ
ップの狭い磁性体の部位が保持磁極としての機能を有し
ている。このように、本実施例では、可動鉄心3が他の
部材と衝突することなく可動鉄心を所定位置に保持する
ことができるため、衝突音が発生せず、動作が静かで、
長寿命の有極リニヤアクチュエータを提供することがで
きる。
する。本実施例は、スプリング等のバネ力を用いずに可
動鉄心を復帰させるための構成を示したものである。な
お、本実施例は、上記実施例と略同様の構成であるた
め、同一部分には、同一符号を付し詳細な説明は省略す
る。
異なる形状をしている。即ち、磁性体9L は、図の左側
の端部でギャップが最小となるように端面が変化するよ
うに形成され、また、磁性体9R は、中空部の内面が可
動鉄心3に対して平行となるように形成されて外部継鉄
に取り付けられている。即ち、磁性体9L に生成される
磁極18L と可動鉄心3とのギャップ111、及び磁性
体9R に生成される磁極18R と可動鉄心3とのギャッ
プ112は、右方のギャップ112が同一幅で、左方の
ギャップ111を中央寄りの端部で右方のギャップ11
2と同じ幅にしかつ左端部に向かうに従ってギャップを
狭くなる構造である。このように、左右の磁性体におけ
るギャップ111、ギャップ112は一致しない。この
ように、ギャップ111が徐々に狭くなっているので吸
引力はギャップ111がギャップ112に対して大きい
ため、可動鉄心3は左方の端部で停止する。
イルに励磁電流を通電すると、永久磁石の磁束及びコイ
ルの磁束は、左方の磁性体9L の磁極18L と可動鉄心
3との間では永久磁石及びコイルの二つの磁束が減算さ
れ、右方の磁性体9R の磁極18R と可動鉄心3との間
では加算される方向に流れる。これによって、右方のギ
ャップ112の磁束密度は左方のギャップ111の磁束
密度より大となり、可動鉄心3は右方向(図12矢印A
方向)に吸引される。コイルの励磁電流の供給を遮断す
ると、磁性体の左右における磁束の加減算の関係が崩
れ、左方のギャップ111の磁束密度が大きくなり、可
動鉄心3は左方の端部で停止する。
に常に左方(ギャップ111に対する部位)が強く右方
(ギャップ112に対する部位)が弱くなるので、可動
鉄心3は常に左端に寄って静止し、コイルの励磁によっ
て、可動鉄心3は右方に吸引される。この励磁が停止さ
れると、可動鉄心は再び左方へ戻る。このように、本実
施例では、可動鉄心3を右方へ移動後に左方に戻して停
止させることができるため、スプリング等のバネ力を用
いることなく、有極アクチュエータの一方の端部に可動
鉄心3を復帰させ静止させることができる。
動鉄心の移動方向に交差するように磁束を設定及び生じ
させかつ、磁束が加算される方向及び減算される方向に
磁束を生じさせることができるため、少ない電力で大き
な吸引力を得られる効率の良い有極リニヤアクチュエー
タを得ることができ、また、大きなストロークであって
も大きな吸引力を得られる、という効果が得られる。
することにより、ストロークと吸引力との関係を表す吸
引力特性を用途に応じて変更することができると共にコ
イルで発生する磁束の方向を変更することによって可動
鉄心を双方向に動かすことができる、という効果が得ら
れる。
略構造を示し、(a)は、図2の可動鉄心の軸方向に沿
って切断した断面図、(b)は、図2の可動鉄心の軸方
向と直交する方向に沿って切断した断面図である。
部断面を含む外観図である。
当し、第1実施例の磁性体に流出入する磁束を説明する
ためのイメージ図である。
し(a)は、図1(a)に対応する図であり、(b)
は、図4(a)のI−I線断面図である。
し、(a)は、図1(a)に対応する図であり、(b)
は、図1(b)に対応する図である。
部を示す線図であり、(a)は正面図、(b)は板状の
可動鉄心の側面図、(c)は円筒状の可動鉄心の側面図
である。
形例を示す線図である。
部を示す線図である。
例の要部を示す線図である。
要部を示す線図である。
要部を示す線図である。
要部を示す線図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 貫通した中空部を有しかつ各々磁極を生
成するための1対の磁性体が対峙して配設された吸引手
段と、 前記磁性体の各々との間に間隙を有するように前記中空
部の各々に一部が挿入されかつ直線的に移動可能に保持
された可動鉄心と、 前記吸引手段の対峙した磁性体の間に設けられて前記間
隙の各々に第1の磁束を通過させる永久磁石と、 前記吸引手段の対峙した磁性体の間に設けられて、前記
一方の間隙では前記第1の磁束と加算される方向に通過
しかつ他方の間隙では前記磁束と減算される方向に通過
する第2の磁束を形成する励磁コイルと、 を有する有極リニヤアクチュエーター。 - 【請求項2】 前記間隙に摩擦係数の少ない非磁性体を
配設したことを特徴とする請求項1に記載の有極リニヤ
アクチュエーター。 - 【請求項3】 前記間隙に可動鉄心の移動に伴って回転
する回転体を設けたことを特徴とする請求項1または2
に記載の有極リニヤアクチュエーター。 - 【請求項4】 前記磁性体の中空部の少なくとも一方
は、前記間隙が前記可動鉄心の移動方向の中心付近から
端部に向かって徐々に減少しかつ該端部側で最小となる
か、前記間隙が前記可動鉄心の移動方向の中心付近から
端部に向かって徐々に増加しかつ該端部側で最大となる
か、何れか一方となるように形成したことを特徴とする
請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の有極リニヤ
アクチュエーター。 - 【請求項5】 前記磁性体の前記可動鉄心の移動方向の
先端部側または後端部側に該可動鉄心の移動を機械的に
止めると共に磁気的に該可動鉄心を保持する保持磁極を
生成する保持磁極生成手段を更に設けたことを特徴とす
る請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の有極リニ
ヤアクチュエーター。 - 【請求項6】 前記吸引手段の前記可動鉄心の移動方向
の先端部側または後端部側で前記可動鉄心を磁気的に保
持できるように可動鉄心と少ない間隙で相対する突起部
位を前記吸引手段の磁性体に設けたことを特徴とする請
求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の有極リニヤア
クチュエーター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03370693A JP3383339B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 有極リニヤアクチュエーター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03370693A JP3383339B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 有極リニヤアクチュエーター |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06251933A true JPH06251933A (ja) | 1994-09-09 |
JP3383339B2 JP3383339B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=12393867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03370693A Expired - Lifetime JP3383339B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 有極リニヤアクチュエーター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3383339B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004007987A1 (ja) * | 2002-07-17 | 2004-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電磁ブレーキ |
JP2007174758A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Yaskawa Electric Corp | 円筒形リニアモータ |
JP2010157730A (ja) * | 2008-12-31 | 2010-07-15 | Ls Industrial Systems Co Ltd | シリンダ状双安定永久磁石アクチュエータ |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP03370693A patent/JP3383339B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004007987A1 (ja) * | 2002-07-17 | 2004-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電磁ブレーキ |
JP2007174758A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Yaskawa Electric Corp | 円筒形リニアモータ |
JP2010157730A (ja) * | 2008-12-31 | 2010-07-15 | Ls Industrial Systems Co Ltd | シリンダ状双安定永久磁石アクチュエータ |
US8269588B2 (en) | 2008-12-31 | 2012-09-18 | Ls Industrial Systems Co., Ltd. | Cylinder type bistable permanent magnetic actuator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3383339B2 (ja) | 2003-03-04 |
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