JPH06508499A - 電磁アクチュエータ - 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】 電磁アクチュエータ 光Ｊ１ＪＩＩ 本発明は一般的には電磁アクチュエータ、より詳細には、類似する設計のアクチ ュエータと比較した時、比較的低レベルの電気入力信号に応答して比較的大きな 出力（ｏｕｔｐｕｔ　ｆｏｒｃｅｓ　）を提供する能力を持つ改良された電磁ア クチュエータに関する。

凹」 電磁アクチュエータは周知である。多くのアプリケーションにおいては、アクチ ュエータの出力は電気制御或はコマンド信号の関数として制御され、このために 様々なアプリケーションに使用が可能である。一つのタイプの電磁アクチュエー タは“線型（ｌｉｎｅａｒ）　”アクチュエータであるが、このタイプのアクチ ュエータは、出力は入力電流に線型的に比例する。

例えば、１９９０年１月９日付けで交付され、本出願において開示される発明の 譲受人に譲渡された米国特許第４．８９２．３２８号（以降特許第°３２８号と 呼ばれる）において説明されるように、一つのタイプの線型電磁アクチュエータ が自動車サスペンションシステム内の電磁支柱アセンブリ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａ ｇｎｅｔｉｃ　５ｔｒｕｔ　ａｓｓｅ＋ｏｂｌｙ）の一部として自動車ばね付き 質量（ｖｅｈｉｃｌｅ　ｓｐｒｕｎｇ　ｍａｓｓ　）のレベル及び方位を自動車 ばね無し質量（ｖｅｈｉｃｌｅ　ｕｎｓｐｒｕｎｇ　ｍａｓｓ　）との関係で制 御するために採用される。より詳細には、径方向に分極された永久磁石がばね付 き質量（ｓｐｒｕｎｇ　ｍａｓｓ　）によって運ばれ、ばね無し質量（ｕｎｓｐ ｒｕｎｇ　＋＋＋ａｓｓ　）によって運ばれるコイル内に同軸的に置かれる。電 流がコイルに軸方向の力（ａｘｉａｌ　ｆｏｒｃｅ　）が生成されるように選択 された振幅及び極性にて加えられ、生成された軸方向の力によってばね付き質量 とばね無し質量の方位が所定の方位に維持される。

上記の特許第′３２８号においては、径方向に分極された磁石が磁石の径方向に 内側の極への磁束リターン経路（ｆｌｕｘ　ｒｅｔｕｒｎ　ｐａｔｈ）が提供さ れるように磁気的に“ソフト（５ｏｆｔ）”な鉄がら製造された細長いロッド上 に搭載される。従って、径方向に外側の極から生成され、コイルを径方向に通過 する磁束が、何らかの手段によって、一つの完全な磁気回路が与えられるように この細長いロッドのいずれかの端に向けられなければならない。ただし、この細 長いロッドへのリターンのためのコイルの外側の磁束経路はこのコイルを再度通 過することはできない。さもなければ、リターン磁束と相互作用するコイル電流 がこの永久磁石の径方向に外側の極の所の磁束と相互作用するコイル電流によっ て生成された力と反対の力を生成することとなる。従って、この細長いロッドの 両端間の磁束経路をコイルの外側に保持するために、コイルは非磁性材料のハウ ジング内に収容され、コイルの外側の磁束経路が自動車のばね及びその間に径方 向に分極された磁石を運ぶ細長いロッドが接続される上側及び下側ばねシートを 通過するようにされる。ただし、この非磁性材料から成るハウジングは高リラク タンス磁束経路（ｈｉｇｈ　ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｆｌｕｘ　ｐａｔｈ　）を与 え、これはコイルを横断しての永久磁石の径方向に外側の極からの磁束密度を低 減させ、従って、デバイスの全体としての効率を低下させる。

特許第°３４３号に説明の改良された線型電磁アクチュエータは上に説明の制約 を特徴する特許第′３４３号のアクチュエータは比較的小さなレベルのコマンド 信号に応答して比較的大きな出力（ｏｕｔｐｕｔ　ｆｏｒｃｅｓ　）を提供する 能力を持つ、特許第°３４３号に示されるように、このアクチュエータは同軸的 に搭載され、相対運動の共通軸に沿って互いに相対的に移動可能な第−及び第二 の円筒のアセンブリを含む。

第一のアセンブリは各々が異なる半径を持ち、相対運動の軸の回りに同軸的に配 置された三つのコイルを含む。第二のアセンブリは各々が磁束が内側コイルと中 間コイルの間で各磁石から径方向に向かうように分極された少なくとも一つのペ アの軸方向に離れて置がれた円筒の磁石を含む。少なくとも第二のペアの類似す る磁石が中間のコイルと外側のコイルとの間に位置される。これら磁石は各セッ トの磁石の一つが径方向に内側の方向に磁束を提供し、各セットの他方の磁石が 径方向に外側の方向の磁束を提供するように分極される６　内側に向かう磁束を 提供する磁石及び外側に向かう磁束を提供する磁石はいずれも各々の極方位（ｐ ｏｌａｒｉｔｙ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）のこれら磁石がコイルアセンブリの 同一セクションを通じての全ての径方向の磁束を提供するように軸方向に整合さ れる。

第二のアセンブリはまた内側コイルの内側に位置された中央コア部材及び外側コ イルの回りに位置された円筒チューブを含むが、両方ともこれら磁石によって生 成される径方向の磁束に対する軸方向のリターン経路を提供するために相対運動 の軸と同軸にされる。これらセットの磁石の間とこれら磁石の両端の所にコイル 内に制御電流をローレンツの法則に従って生成される電流／磁束力（ｃｕｒｒｅ ｎｔ／ｆｌｕｘ）が加算的になるように一方の方向においては内側に向かう磁束 を通じて加え、反対の方向においては外側に向かう磁束を通じて加えるためのブ ツシュが提供される。特許第“３４３号に示される実施例においては、これら磁 石、コア要素及び外側円筒は全て生成される力に応答してコイルと相対的に移動 する。これら磁石は、好ましくは、比較的高い磁束密度を生成する高磁気エネル ギ生成材料、例えば、ネオジウム・鉄・ホウ素或はサマリウム・コバルトから製 造される。

特許第°３４３号に示されるアクチュエータは特許第°３２８号に開示される電 磁デバイスと比較して比較的低いコマンド信号に応答して比較的高い出力を提供 する。第−及び第二のアセンブリは互いに相対的に移動するために、いずれのア センブリも外部デバイスをアクチュエートするために使用することができる。た だし、コイルアセンブリのみでは、構造的にアクチュエータデバイスに対して固 定されていようと或はアクチュエータに結合されていようと、これら二つのアセ ンブリ間に加えられる力に耐えるだけの十分な構造的な強さを持たない。さらに 、コア、外側円筒及び永久磁石を運ぶ中間円筒セクションがアクチュエートされ るデバイスに結合される場合は、追加の重さがアクチュエートされる質量に加わ り、より高い電流が要求され、或はバンド幅が低減されることとなる。

コイルに十分な構造的保全性を付与するために、特許第１５８号の図４或は図６ に示されるように、コイルをコアによって運び。

径方向に分極された磁石をコイルの外側の別個のアセンブリ内で移動させること もできる。特許第１５８号の図４においては、電気接続が移動磁石アセンブリに よって運ばれるブツシュを通じてコイルに対して作られる。特許第　°１５８号 の図６においては、ブツシュがコイルの第一の半分をコイルの第二の半分に対し て反対者（ｃｏｕｎｔｅｒｗｏｕｎｄ）にすることによって排除される。径方向 に第一の方向に磁束を持つ磁石はコイルの第一の半分に沿って移動し、これとは 反対の径方向の分極を持つ磁石は反対者にされたコイルの半分に沿って移動し、 コイルを通じての電流は磁束と加算的な力を生成するように相互作用し、結果と して第−及び第二のアセンブリは互いに相対的に移動する。

コイルのサポートを提供するさらに別のタイプのアクチュエータが従来の技術の 図１に示される。より詳細には、図１はＮｏｒｔｈｅｒｎＭａｇｎｅｔｉｃｓ　 ｏｆ　Ｖａｎ　Ｎｕｙｓ　（カリフォルニア州所在）から市販されている従来の 技術によるアクチュエータ１０を示す。従来の技術によるアクチュエータ】Ｏは 磁束伝導円筒ケースＩ２を含むが、このケース１２はケースの第一のエンド】６ と第二のエンド１８との間に伸びる内壁１４を持つ。電流伝導コイル２０が非磁 性材料から成るコイルキャリア２１上に巻かれる。キャリア２１はケース１２内 に同軸的に固定されるが、コイル２０の巻線はキャリア２１と内側壁！４との中 間に位置する。これら巻線は薄い銅線から作られる。

コアアセンブリ１９は第一の磁極をその第一のエンド２４の所に持ち、第二の反 対の磁極をその第二のエンド２６の所に持つ軸方向に分極した円筒磁石を持つ。

第一の円盤形状の磁束伝導材料の極片（ｐｏｌｅ　ｐｉｅｃｅ）　２８が永久磁 石２２の第一のエンド２４に取り付けられる。第二の磁束伝導材料の極片３０が 永久磁石２２の第二のエンド２６に接続される。

永久磁石２２並びに第−及び第二の極片２８．３０は円筒ロッド３２に同軸的に 搭載され、一方、円筒ロッド３２は、エンドキャップ３４．３６によって軸方向 にスライド可能な噛み合わせにて同軸的に受けられる。個々のエンドキャップ３ ４．３６は円筒ケースＪ２に取り付けられる。ロッド３２は各々の対応するエン ドキャップ３４．３６内の同軸穴３８．４０内にスライド可能な噛み合わせにて 受けられる。円筒ロッド３２及びエンドキャップ３４．３６は非磁性材料から製 造されることに注意する。円筒穴３８．４０は摩擦損失を低減するためにベアリ ング（図示なし）を含むこともできる。アクチュエータｌＯは一つのタイプの移 動コアアクチュエータ（ｍｏｖｉｎｇ　ｃｏｒｅ　ａｃｔｕａｔｏｒ）である。

こうして、第一の磁極片２８はコイル２０を横断して径方向に第一の方向に磁束 を提供し、第二の磁極片３０はコイル２０を横断して径方向にこれとは反対の方 向に磁束を提供する。理想的には。

磁束はケース】２に第一の磁極片２８の現在の位置と第二の磁極片３０との間の 軸セクション内で拘束される。こうして、電流がコイル２０内にその中点４２の 所で入れられ、電流リターンが第一のエンド４４と第二のエンド４６の所で起こ り、各エンド４４．４６が共通に接続された場合、各々の極片２８．３０との電 流磁束クロス積（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｆｌｕｘ　ｃｒｏｓｓ　ｐｒｏｄｕｃｔ）は 加算的となる。別の方法として、従来の技術によるアクチュエータｌＯのコイル ２０は特許第°１５８号に示されるように中点４２のいずれかのサイドで反対巻 （ｃｏｕｎｔｅｒｗｏｕｎｄ　）にすることもできる。

ただし、理想的な磁束拘束は存在しない。磁石２２は軸方向に分極されるために 、第一の磁極片２８から第二の磁極片３０への磁束の漏れがこれらがロッド３２ の中央穴を通じてロッド３２に接続されるポイントの所に存在する。さらに、磁 束経路がケース１２の外側の第一の磁極片２８及び第二の磁極片３０の先端の所 から出るが、これはこれら磁極片の先端が単に磁石２２の軸方向の分極を延長す るためである。従って、磁石２２から得られる全ての磁束をコイル２０の拘束さ れた軸傾域内に径方向の磁束を提供するために使用することはできない。この磁 束の損失はアクチュエータ１０から得られる総出力パワーを低減させる。

さらに、軸方向に一定にとどまる径方向に分極した高磁束密度を得るために、各 磁極片２８．３０はそれらの軸方向の寸法において比較的薄くなければならない 。そうでないと、磁束密度が各磁極片２８．３０が円筒磁石２２に隣接する所で 最大となり、円筒磁石２２から軸方向に離れるに従って低減する。磁極片２８． ３０の軸方向の寸法を大きくした場合も、得られる総磁束は永久磁石２２によっ て決定されるために、コイルを横断しての総磁束を変えることはできない。従っ て、高密度の径方向の磁束が非常に狭い軸方向の領域に拘束されるために、軸方 向の力を生成するためにコイル２０内の総電流の少しの部分のみが高磁束密度と 相互作用できるのみである。従って、従来の技術によるアクチュエータ１０にお いては上に参照される特許に開示されるアクチュエータを通じて得られるのと同 一のタイプの出力（ｏｕｔｐｕｔ、　ｆｏｒｃｅ）を達成するために、より高い 電流及びパワー消費が要求される。

従来の技術によるアクチュエータ１０から得られる総出力に対するもう一つの制 約は磁極片２８．３０とコイル２０との間にコイルキャリア（ｃｏｉｌ　ｃａｒ ｒｉｅｒ）　２１が位置されることに起因する。非磁性材料のキャリア２１はそ の中に磁束が拘束される間隙を拡大し、このために、磁場の強さを低減させる。

ｌ且豊且Ｉ 従って、本発明の主要な目的は図１に示される従来の技術によるアクチュエータ の一つ或は複数の短所及び制約を克服することにある。本発明の一つの重要な目 的は従来の技術によるよりもコイルのより大きな軸長を横断しての径方向の高い 磁束密度を達成する移動コア線型アクチュエータ（＋ｓｏｖｉｎｇ　ｃｏｒｅ　 １ｉｎｅａｒ　ａｃｔｕａｔｏｒ　）を提供することにある。

本発明のより広義の一面によると、電磁アクチュエータは磁束伝導（ｆｆｉａｇ ｎｅｔｉｃ　ｆｌｕｘ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）材料のケース、電流伝導（ｅｌ ｅｃｔｒｉｃａｌ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　）コイル、磁束伝 導材料のコア、及びベアの磁束生成要素を含む。このケースは第一のケースエン ド、第二のケースエンド、及び第一のケースエンドと第二のケースエンドのと間 に伸びる内壁を含む。この内壁はケース内に一つのチャンバを定義する。コイル はこのチャンバ内に内壁に隣接して同一の広がりを持つように（ｃｏｅｘｔｅｎ ｓｉｖｅｌｙ　）位置される。コイルは第一のケースエンドに接近して置かれた 第一のコイルエンド、第二のケースエンドに接近して置かれた第二のコイルエン ド、及び中点を持つ。

コアは第一のコアエンド、第二のコアエンド、及び第一のコアエンドと第二のコ アエンドの間に伸びる外壁を持つ。コアの外壁は第一のコアエンドに隣接する第 一の領域及び第二のコアエンドに隣接する第二の領域を持つ。コアはチャンバ内 に移動できるように受けられるが、コアの移動は第一のケースエンドと第二のケ ースエンドの間で、第一の領域がコイルを第一のコイルエンドと中点との間で横 断し、第二の領域がコイルを第二のコイルエンドと中点との間で横断するように 起こる。コイルと外壁は互いに対面する関係に置かれる。凸々の磁束生成要素（ ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｌｕｘ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔ）は第一 の磁気極性の第一の磁極面及び第二の反対の磁気極性の第二の磁極面を持つ。こ れら磁気要素の一つは第一の領域によって運ばれ、その第一・の磁極面が第一の 領域に隣接し、その第二の磁極面は第一の領域からコイルとある空間関係を持っ て離れて位置する。第二の磁気要素は！ｌ！二の領域によって運ばれ、その第一 の磁極面は第二の領域からコイルとある空間関係を持って離れて位置され、その 第二のＭ１極面は第二の領域に隣接する。コイルを横断しての第一のｑ域とケー スの内壁との間の磁束は第一の方向を持ち、コイルを横断しての第二の領域とケ ースの内壁との間の磁束は第一の方向とは反対の第二の方向を持つ。コイルはコ イル内の第一のコイルエンドと中点との間の電流がコイル内の第二のコイルエン ドと中点との間の電流の方向に対して反対の方向に流れるように配置される。従 って。

第一の方向における磁束のコイル電流との磁束電流クロス積（ｆｌｕｘｃｕｒｒ ｅｎｔ　ｃｒｏｓｓ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｌ　と第二の方向における磁束のコイル 電流との磁束電流クロス積は加算的となる。

本発明の一つの特徴はコアの外壁上の磁気要素の使用によって磁極面がコイルと 隣接するようにされ、結果として、この磁極面からの磁束密度がコイルを横断し て一定となる点である。従って、磁極面は従来の技術による磁極片と比較して軸 方向に大きく製造することができ、結果として、コイル電流はより大きな磁束と 相互作用し、ある任意の与えられた電流に対してより大きな出力を生成する。本 発明の一つの長所は、任意の出力に対してより低い電流を使用することが可能と なり、従って、コイル内の抵抗性損失が最小にできることである。

本発明のもう一つの特徴は、コイルが比較的薄いがただし幅のある絶縁された長 方形の幹及び自己支持コイル構造を提供するように巻かれたエツジから製造でき ることである。この自己支持構造（ｓｅｌｆ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　５ｔｒｕ ｃｔｕｒｅ　）は従来の技術においては必要とされるコイルキャリア（ｃｏｉｌ 　ｃａｒｒｉｅｒ）の必要性を排除し、コイルと磁気要素の磁極面との間の間隙 を最小にすることを可能にし、結果として、コイルを通じての磁場の強さが増加 される。

本発明のもう一つの特徴はコア内の任意の軸方向の磁束リターン経路に対して、 このような磁束経路がコアが中空の場合でも磁束伝導材料内に拘束されることで ある。これは、長所として、従来の技術によるアクチュエータのロッドの中空の 中心内に存在する磁束漏れを排除する。この長所は、磁気要素の磁極面の形状が コア拘束領域に隣接することによる。この特徴はまた従来の技術によるアクチュ エータ内に存在する外部磁束漏れも排除する。

本発明のこれら及びその他の目的、長所及び特徴は当業者においては以下の一例 としての実施例の説明を付属の図面及び特許請求の範囲との関連で読むことによ って一層明白となるものである。

図面の簡単な説明 図１（従来の技術）は従来の技術の水準を示すために使用される市販の電磁アク チュエータの断面図であり、図２は本発明の原理に従って構成された電磁アクチ ュエータの断面図であり。

図３は図２の電磁アクチュエータの一つの代替実施例の断面図であり、 図４はエツジ巻コイルの一部分の部分図であり。

図５は図２或は 図３に示されるコアのもう一つの代替実施例の断面図であり、そして 図６は図２或は図３に示されるコアのさらにもう一つの代替実施例の断面図であ る。

ｍ笠ｌ鳳１ 図２には本発明の原理に従って構成された線型電磁アクチュエータ５０が示され る。アクチュエータ５ｏはケース５２、電流伝導コイル５４．コア５６、及びペ アの磁束生成要素（ｍａｇｎｅｔ４ｃ　ｆｌｕｘｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｅｌｅ ＋＊ｅｎｔ）　５８を含む。アクチュエータ５ｏの上に述べた各要素は構造にお いては円筒形であり、互いに同軸上に位置されるものとして説明されるが、これ ら要素間の共同を満たす他の幾何も本発明の範囲に入るものである。

ケース５２は磁束伝導材料から製造される細長い円筒である。ケース５２は第一 のケース端６２、第二のケース端６４、及び第一のケース端６２と第二のケース 端６４との間に軸方向に延長する内壁６６を持つ。

コイル５４はチャンバ内に内壁６６に隣接して同一の広がりを持つように位置さ れる。コイル５４は第一のケース端６２に接近して置かれた第一のコイル端６８ 及び第二のケース端６４に接近して位置された第二のコイル端７０を持つ。コイ ル５４はさらに中点７２を持つ。後により詳細に説明されるように、第一のコイ ル端６８゜第二のコイル端７０及び中点７２はコイル５４に電気接続が作られる ように提供される。

コア５６は磁束伝導材料の円筒である。コア５６は第一のコア端７４、第二のコ ア端７６、及び第一のコア端７４と第二のコア端７６の間を伸びる円筒外壁７８ を持つ。外壁７８は第一のコア端７４に隣接する第一の領域８０及び第二のコア 端７６に隣接する第二の領ｂ１．７６を含む。

コア５６はケース５２のチャンバ内に同軸的に受けられ、この中に軸方向にスラ イドできるようなかみ合わせに搭載される。従って。

コア５６の円筒形の外壁７８はコイル５４から径方向に離される。

コア５６の運動は第一のケース端６２と第二のケース端６４との間で第一の領域 ８０が第一のコイル端６８と中点７２の間でコイル５４を軸方向に横断し、第二 の領域８２が第二のコイル端７ｏと中点７２の間でコイル５４を軸方向に横断す るように起こる。

磁気要素５８．６０は径方向に分極され、第一の磁気極性の第一の磁極面５８Ｓ 、６０Ｓ及び第一の極性とは反対の第二の磁気極性の第二の磁極面５８Ｎ、６Ｏ Ｎを持つ。第一の磁気要素５８は第一の領域８０によって運ばれ、その第一の磁 極面５８３は第一の領域８０に隣接し、その第二の磁極面５８Ｎは第一の領域か ら径方向にコイル５４とある空間関係を持って離れて置かれる。同様にして、第 二の磁気要素６０は第二の領域８２によって運ばれる。第二の磁気要素６０の第 一の磁極面６０５は第二の領域８２がら経方向にコイル５４とある空間関係を持 って離れて位置され、その第二の磁極面６ＯＮは第二の領域８２に隣接する。

従って、磁束生成要素５８．６０によって生成される磁束は第一の領域８０と第 一の領域８０と対面する内壁６６との間で径方向に拘束され、さらに第二の領域 ８２と第二の領域８２と対面する内壁６６の軸方向のセクションとの間で拘束さ れる。さらに、第一の磁気要素５８は第一の磁気要素６０と反対の極性であるた めに、第一の領域８０と内壁６６との間の径方向の磁束は第一の方向を持ち、第 二の領域８２と内壁６６との間の径方向の磁束は第二の反対の方向を持つ。磁束 は最も低いリラクタンスの経路を流れるために、軸方向に向かう磁束がコア５６ 内においては第一の領域８０と第二の領域８２との間に起こり、ケース５２内に おいてはコア５６が存在する軸方向の部分内に起こる。同様な理由により、磁極 面５８Ｎ或は磁極面６０Ｓから径方向に出る磁束はケース５２のチャンバ内で軸 方向にフリンジする傾向は持たない。

コイルは第一のコイル端６８と中点７２との間のコイル内の電流が第二のコイル 端７０と中点７２との間のコイル内の電流の方向に対して反対方向に流れるよう に配列される。従って、第一の径方向における磁極面５８Ｎからの磁束とコイル ５４内の電流との間の磁束電流クロス積（ｆｌｕｘ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｒｏｓ ｓ　ｐｒｏｄｕｃｔ）と磁極面６０Ｓからの第二の径方向における磁束とコイル ５４内の電流との間の磁束電流クロス積（ｆｌｕｘ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｒｏＳ ｓ　ｐｒｏｄｕｃｔ）は加算的となる。

図２から最も良くわかるように、コイル電流は上に説明のように、その軸方向に 沿って連続して巻がれたコイルの中点７２に電流を加えることによって反対方向 に流される。第一のコイル端６８と第二のコイル端７０は電流源への電流リター ン経路を提供するために共通に接続される。

図３には図２との関連で説明された線型アクチュエータ５ｏの代替実施例である 線型アクチュエータ５０’が示される。線型アクチュエータ５０′においては、 −次コイル５４゛が第一のコイル端６８と中点７２との間で第一の方向に巻がれ 、中点７２と第二のコイル７０との間で第二の方向に反対方向に巻かれる。この ような反対方向に巻かれたコイル（ｃｏｕｎｔｅｒｗｏｕｎｄ　ｃｏｉｌ　）は 前記の特許第°１５８号の図６との関連で説明される。こうして、電流が第一の コイル端６８に加えられ、電流リターンが第二のコイル端７ｏから取られた場合 は、中点７２の所に電流の方向の反転が与えられ、結果として、アクチュエータ 内の磁束電流クロス積は上に説明されたように加算的となる。

磁気要素５８．６０の各々は本発明の上に説明の実施例においては径方向に分極 された円筒磁石である。このような分極された磁気要素５８．６０はまた径方向 に分極した円筒磁石に接近して第一の領域８０或は第二の領域８０のいずれかの 回りにエツジツウエツジ（ｅｄｇｅ　ｔｏ　ｅｄｇｅ）に配置された一連の長方 形の棒磁石から形成することもできる。棒磁石のこのような構成が特許第′１５ ８号の図３との関連で説明されている。

図２の線型アクチュエータ５０．或は図３の線型アクチュエータ５０゛のいずれ においても、この構成はさらに第一のエンドキャップ８４及び第二のエンドキャ ップ８６を含む。エンドキャップ８４゜８６の各々は非磁性材料から製造される ０図２或は図３から最もわかるように、第一のエンドキャップ８４はケース５２ の第一の端６２に取り付けられ、第二のエンドキャップ８６はケース５２の第二 の端６４に取り付けられる。第一のエンドキャップ８４は同軸穴（ｃｏｘｉａｌ 　ｂｏｒｅ　）　８８を持つ。非磁性材料から製造されたロッド９０は穴８８内 に軸方向にスライドできるようなかみ合わせにて受けられ、コア５６の第一の端 ７４に取り付けられる。このロッドは接続されたデバイス（図示なし）の移動コ ア５６への外部接続を提供する。穴８８は当業者において周知の通り線型ベアリ ング或はブツシュ８９を含むこともできる。

アクチュエータ５０或はアクチュエータ５０“の二重エンド動作（ｄｏｕｂｌｅ 　ｅｎｄｅｄ　ａｃｔｉｏｎ　）要求される場合は、第二のエンドキャップ８６ は同軸穴９２を含むことができる。第二のロッド９４は穴９２内に軸方向にスラ イド可能な噛み合わせで受けられ、穴５６の第二のエンド７６に取り付けられる 。同様にして、穴９２はベアリング或はブツシュ９３を含むこともできる。

磁束生成要素５８．６０のケース５２に対しての相対的な移動の結果として内壁 ６６上に渦巻き電流が生成される。これら渦巻き電流はケース５２に対してコア ５６の移動に対抗する起電力（ｅｌｅｃｔｒｏＩ＋Ｉｏｔｉｖｅ　ｆｏｒｃｅ　 ）を生成する。幾つかのアプリケーションにおいては、この自然ダンピング効果 （ｎａｔｕｒａｌ　ｄａｍｐｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ）は望ましいものである。た だし、このような渦巻き電流を排除するために、内壁６６内及びコイル５４或は コイル５４゛に隣接して電流抑圧ラミネートを配置することもできる。このよう なラミネートの使用は当業者においては周知である。

図４はコイル５４（或は５４′）の断片図である。コイル５４は好ましいは長方 形の断面を持つワイヤから構成され、ワイヤの長さしが径方向を向き、幅Ｗが軸 方向を向（ように端に巻かれる。このような端に巻かれたコイル（ｅｇｄｅ　ｗ ｏｕｎｄ　ｃｏｉｌ　）の構成は特許第°１５８号に詳細に示される。

図５には、図２或は図３との関連で説明のコア５６の代替実施例であるコア５６ °が示される。コア５６°は中空の円筒構成であり。

磁束伝導材料から製造される。コア５６゛は非磁性材料から製造された円筒ロッ ド９４上に搭載される。ロッド９４の第一のエンド９６は第一のエンドキャップ ８４の穴８８内に受けられ、ロッド９４の第二のエンド９８は第二のエンドキャ ップ８６の穴９２内に受けられる。ベアリング或はブツシュ８９．９３をプリン トすることもできる。

コア５６°の説明において、磁気要素５８．６０が上に説明のように第−或は第 二の領域８０．８２の対応する一つに搭載される。

コア５６或は５６゛のいずれの実施例においても、軸方向の磁束は、磁気要素５ ８．６０の磁極面がコア材料に隣接するためにコア材料に拘束される。一つの磁 極面から出る磁束は次の反対の極性の磁極面への最も低いリラクタンスの経路を 探す。コア５６或はコア５６′のために、この経路は常にコア５６或は５６゛に 隣接する磁極面に対して磁束伝導材料の内側となる。コア５６或は５６°がら離 れた磁極面については、この最も低いリラクタンスの磁束経路はケース５２の内 壁６６までの間隙を横断しての径方向の経路である。

軸方向のフリンジング（ａｘｉａｌ　ｆｒｉｎｇｉｎｇ）がこの軸方向フリンジ ングに対する磁束経路が磁極面からの最も小さな径方向の経路よりも長く、従っ て、より高いリラクタンスを持つために排除される。

従って、コア５６或は５６゛を含むアクチュエータ５ｏ或はアクチュエータ５０ ′においては、磁気要素の磁極面間の磁束経路は反対の極性の磁極面間の磁気材 料に拘束されるか或はそれに対面する一つの磁極面を持つ間隙を横断する。いず れのケースにおいても、磁束漏れは上に記述された理由によって排除される。図 １の従来の技術によるデバイスにおいては、間隙は磁気材料を横断して、この間 隙に隣接する磁極面が存在しないような構成で存在する。従って。

従来の技術におけるこのような間隙の高リラクタンスの不連続性は。

この間隙の回りで磁束がフリンジする原因を作り、結果として、従来の技術との 関連で説明の漏れの原因となる。

図６には軸方向にスライド可能な組合わせにて第二のエンドキャップ８６°の方 に運ばれるコア５６”が示される。第二のエンドキャップ８６はコア５６″に向 かって同軸方向に伸びるポスト１００を含む。コア５６″はポスト１００をスラ イド可能な噛み合わせにて受りるような寸法にされた穴＋０２を含む。ベアリン グ或はブツシュ１０４をポスト１００に搭載することもできる。

を記においては１本発明の原理に従う線型アクチュエータの一つの好ましい実施 例が説明された。当業者においてはここに開示される本発明の概念から逸脱する ことなく上に説明の実施例の様々な使用或は修正が可能である。従って、本発明 は、以下の請求の範囲によってのみ定義されるものである。

ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．第一のケース端、第二のケース端、及び前記の第一のケース端と前記の第二 のケース端との間に伸びる内壁、並びに前記の内壁によって拘束されたチャンバ を持つ磁束伝導材料から成るケースを含む電磁アクチュエータであって、このア クチュエータがさらに、前記のチャンバ内に前記の内壁に隣接して同一の広がり をもって配置された電流伝導コイルを含み、このコイルが前記のケース端に接近 して配置された第一のコイル端、前記の第二のケース端に接近して配置された第 二のコイル端、及び中点を含み、前記のアクチュエータがさらに、 第一のコア端、第二のコア端、及び前記の第一のコア端と前記の第二のコア端と の間に伸びる外壁を持つ磁束伝導材料から成るコアを含み、前記の外壁が第一の コア端に隣接する第一の領域及び前記の第二のコア端に隣接する前記の第一の領 域から離れた第二の領域を持ち、前記のコアが前記のチャンバ内に移動できるよ うに受けられ、前記のコアの移動が前記の第一のケース端と前記の第二のケース 端との間で前記の第一の領域が前記のコイルを前記の第一のコイル端と前記の中 点との間で横断し、前記の第二の領域が前記のコイルを前記の第二のコイル端と 前記の中点との間で横断するように起こり、前記のコイル及び前記の外壁が互い に対面する関係を持ち、前記のアクチュエータがさらに、 ベアの磁気要素を持ち、これら磁気要素の各々が第一の極性の第一の磁極面及び 前記の第一の極性とは反対の第二の極性の第二の磁極面を持ち、前記の磁気要素 の第一の要素が前記の第一の領域によって運ばれ、この磁気要素の前記の第一の 磁極面が前記の第一の領域に隣接して置かれ、この磁気要素の前記の第二の磁極 面が前記のコイルと一定の空間関係をもって前記の第一の領域から離して置かれ 、前記の磁気要素の第二の要素が前記の第二の領域によって運ばれ、この磁気要 素の第一の磁極面が前記のコイルと一定の空間関係をもって前記の第二の領域か ら離して置かれ、この磁気要素の前記の第二の磁極面が前記の第二の領域に隣接 して置かれ、こうして前記のコイルを横断して前記の第一の領域と前記の内壁と の間の磁束が第一の方向を持ち、前記のコイルを横断しての前記の第二の領域と 前記の内壁との間の磁束が前記の第一の方向とは反対の第二の方向を持つように され、前記のコイルが前記のコイル内の電流が前記の第一のコイル端と前記の中 点との間で、前記のコイルを流れる前記の第二のコイル端と前記の中点との間の 電流の方向に対して反対の方向になるように構成され、これによって前記の第一 の方向における前記の磁束と前記の電流との磁束電流クロス積が前記の第二の方 向における前記の磁束の前記の電流との磁束電流クロス積と加算的になるように されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. ２．前記の磁気要素の各々が前記の第一の領域及び前記の第二の領域の対応する 一つの上にエッジツウエッジ構成にて置かれた複数の平坦な永久磁石を含むこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の電磁アクチュエータ。
3. ３．前記のコイルが前記の第一のコイル端から前記の第二のコイル端に向かって 連続的に巷かれ、前記の中点の所の電流入力及び前記の第一のコイル端及び前記 の第二のコイル端の各々の所に共通に接続された電流リターンを含むことを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の電磁アクチュエータ。
4. ４．前記のコイルが前記の第一のコイル端と前記の中点の間で第一の方向に巻か れ、前記の中点と前記の第二のコイル端の間で第二の方向に反対方向に巻かれ、 前記の第一のコイル端の所の電流入力及び前記の第二のコイル端の所の電流リタ ーンが含まれることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電磁アクチュエータ 。
5. ５．前記のアクチュエータがさらに前記の内壁と前記のコイルの中間に置かれる 渦電流抑止ラミネートを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電磁ア クチュエータ。
6. ６．前記のコイルがエッジウンド構造を持つことを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の電磁アクチュエータ。
7. ７．第一のケース端、第二のケース端、及び前記の第一のケース端と前記の第二 のケース端の間に伸びる円筒の内壁、並びに前記の内壁によって拘束されたチャ ンバを持つ円筒の磁束導電材料のケースを含む電磁アクチュエータであって、こ の電磁アクチュエータがさらに、 前記のチャンバ内に前記の壁に隣接して同一の広がりを持つように同軸的に配置 された電流伝導コイルを含み、前記のコイルが前記の第一のケース端に接近して 配置された第一のコイル端、前記の第二のケース端に接近して配置された第二の コイル端、及び中点を持ち、この電磁アクチュエータがさらに、第一のコア端、 第二のコア端、及び前記の第一のコア端と前記の第二のコア端の間に伸びる円筒 の外壁を持つ円筒の磁束伝導材料のコアを含み、前記の外壁が前記の第一のコア 端に隣接する第一の領域及び前記の第二のコア端に隣接する前記の第一の領域か ら離れた第二の領域を持ち、前記のコアが前記のチャンバ内に同軸的に移動でき るように受けられ、前記のコアの前記の第一のケース端と前記の第二のケース端 との間の移動が前記の第一の領域が前記のコイルを前記の第一のコイル端と前記 の中点との間で横断し、前記の第二の領域が前記のコイルを前記の第二のコイル 端と前記の中点との間で横断するように起こり、前記のコイル及び前記の外壁が 互いに対面する関係にあり、この電磁アクチュエータがさらに、ベアの経方向に 分極した磁気要素を含み、前記の磁気要素の各々が第一の極性の第一の磁極面及 び前記の第一の極性とは反対の第二の極性の第二の磁極面を持ち、前記の磁気要 素の第一の要素が前記の第一の領域によって運はれ、この磁気要素の前記の第一 の磁極面が前記の第一の領域に隣接して置かれ、この磁気要素の前記の第二の磁 極面が前記のコイルとある空間関係を持って前記の第一の領域から離して置かれ 、前記の磁気要素の第二の要素が前記の第二の領域によって運はれ、この磁気要 素の前記の第一の磁極面が前記のコイルとある空間関係を持って前記の第二の領 域から離して置かれ、この磁気要素の前記の第二の磁極面が前記の第二の領域に 隣接して置かれ、こうして前記のコイルを横断しての前記の第一の領域と前記の 内壁との間の磁束が第一の方向を持ち、前記のコイルを横断しての前記の第二の 領域と前記の内壁との間の磁束が前記の第一の方向とは反対の第二の方向を持つ ようにされ、前記のコイルが前記のコイル内の電流が前記の第一のコイル端と前 記の中点との間で、前記のコイルを流れる前記の第二のコイル端と前記の中点と の間の電流の方向に対して反対の方向になるように構成され、これによって前記 の第一の方向における前記の磁束と前記の電流との磁束電流クロス積が前記の第 二の方向における前記の磁束の前記の電流との磁束電流クロス積と加算的になる ようにされることを特徴とするを電磁アクチュエータ。
8. ８．前記の磁気要素の各々が前記の第一の領域及び前記の第二の領域の対応する 一つの所にエッジツウエッジ構成に置かれた複数の平坦な永久磁石を含むことを 特徴とする請求の範囲第７項に記載の電磁アクチュエータ。
9. ９．前記のコイルが前記の第一のコイル端から前記の第二のコイル端に向かって 連続的に巻かれ、前記の中点の所の電流入力及び前記の第一のコイル端及び前記 の第二のコイル端の各々の所に共通に接続された電流リターンを含むことを特徴 とする請求の範囲第７項の電磁アクチュエータ。
10. １０．前記のコイルが前記の第一のコイル端と前記の中点との間で第一の方向に 巻かれ、前記の中点と前記の第二のコイル端との間で第二の方向に反対方向に巻 かれ、また前記の第一のコイル端の所の電流入力及び前記の第二のコイル端の所 の電流リターンを持つことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の電磁アクチュ エータ。
11. １１．前記のアクチュエータがさらに前記の内壁と前記のコイルとの中間に配置 された渦巻き電流抑止ラミネートを含むことを特徴とする請求の範囲第７項に記 載の電磁アクチュエータ。
12. １２．前記のコイルがエッジウンド構造を持つことを特徴とする請求の範囲第７ 項に記載の電磁アクチュエータ。