JPH07303363A - Linear actuator - Google Patents

Linear actuator

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JPH07303363A
JPH07303363A JP11452294A JP11452294A JPH07303363A JP H07303363 A JPH07303363 A JP H07303363A JP 11452294 A JP11452294 A JP 11452294A JP 11452294 A JP11452294 A JP 11452294A JP H07303363 A JPH07303363 A JP H07303363A
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JP
Japan
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mover
magnet
force
linear actuator
stator
Prior art date
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Application number
JP11452294A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Mikami
均 三上
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Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority to JP11452294A priority Critical patent/JPH07303363A/en
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Abstract

PURPOSE:To position a magnet moving type linear actuator with high accuracy by reducing the size of the actuator and improving the linearity of the thrust of the actuator without reducing the thrust of the actuator nor increasing the cost of the actuator. CONSTITUTION:The axial length L1 of a magnet constituting body 12 (the distance between both outermost ones of a plurality of cylindrical permanent magnets 12a,..., 12f constituting the body 12) forming the mover 1 of a magnet moving type linear actuator and the axial length L2 of a magnetic pole section 22 (the distance between both outermost ones of a plurality of magnetic poles 22a,..., 22g) forming a stator 2 are set in a relation, L1<L2. Therefore the influence of a detent force can be remarkably reduced when a detent force offsetting elastic body which can make the occurrence of a restoring force substantially zero and gives an elastic force to the mover in the axial direction is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、FA機器や工作機械
等の広範囲の分野で使用されるリニアアクチュエータの
改良に係り、特に、小型で推力のリニアリティが高く、
安定した高精度の位置決めを実現可能としたリニアアク
チュエータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a linear actuator used in a wide range of fields such as FA equipment and machine tools, and in particular, it is compact and has high thrust linearity.
The present invention relates to a linear actuator that enables stable and highly accurate positioning.

【0002】[0002]

【従来の技術】リニアアクチュエータとしては、従来か
らVCM(ボイスコイル型リニアモータ)のように電流
力を利用したアクチュエータが多用されている。電流力
を利用したアクチュエータは、応答性に優れるという長
所を有する反面、体積あたりの発生推力があまり大きく
なく、大推力を得るためにはアクチュエータの大型化を
招き、用途範囲が限定されるという短所を有している。
さらに、アクチュエータを構成する部材のうち、永久磁
石の占める割合が大きく、低価格化にも限度があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a linear actuator, an actuator utilizing current force, such as a VCM (voice coil type linear motor), has been widely used. An actuator that uses current force has the advantage of excellent responsiveness, but on the other hand, the thrust generated per volume is not very large, and the drawback is that the actuator must be upsized in order to obtain a large thrust, and the application range is limited. have.
Further, the ratio of permanent magnets to the members constituting the actuator is large, and there has been a limit to cost reduction.

【0003】リニアアクチュエータの用途の拡大に伴
い、最近では、大推力が得られ、比較的磁石の使用量が
少なく、体積当たりの発生推力が大きい磁石可動型リニ
アアクチュエータ、すなわち、磁気力を利用したアクチ
ュエータが提案されている。磁石可動型リニアアクチュ
エータとしては、従来から図8〜図10に示す如き構成
が知られている(1992年6月5日、社団法人電気学
会発行、「電気学会研究会資料 リニアドライブ研究会
LD−92−46:可動磁石型アクチュエータの推力
向上に関する検討」)。
With the expansion of applications of linear actuators, recently, a large movable thrust force has been obtained, a relatively small amount of magnets used, and a large movable thrust force per volume, ie, a movable magnetic linear actuator, that is, a magnetic force has been used. Actuators have been proposed. As a movable magnet type linear actuator, the configurations as shown in FIGS. 8 to 10 have been conventionally known (published by The Institute of Electrical Engineers of Japan, June 5, 1992, “The Institute of Electrical Engineers of Japan Material Linear Drive Study Group LD- 92-46: Study on Improving Thrust of Movable Magnet Actuator ").

【0004】詳述すると、図8は全体の概要構成を示す
縦断面説明図であり、図9はその一部詳細縦断面説明図
であり、図10は図9のB−B断面説明図である。図中
1は可動子であり、円柱状の可動ヨーク11の外周部
に、ラジアル方向に磁化された複数の円筒状永久磁石1
2a,……12hを磁化の向き(図9において円筒状永
久磁石12a,……12h内に示す矢印の向きが、各々
永久磁石12a,……12hの磁化の向きを示してい
る)が交互に逆向きになるようにして軸方向に隣接配置
した磁石構成体12を固着した構成からなっている。な
お、図中13は、可動ヨーク11の両端部に突設する出
力軸である。
More specifically, FIG. 8 is a vertical cross-sectional explanatory view showing the overall schematic structure, FIG. 9 is a partial detailed vertical cross-sectional explanatory view thereof, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. is there. In the figure, reference numeral 1 denotes a mover, and a plurality of cylindrical permanent magnets 1 magnetized in a radial direction are provided on an outer peripheral portion of a cylindrical movable yoke 11.
12h are alternately magnetized (the directions of the arrows shown in the cylindrical permanent magnets 12a, 12h in FIG. 9 indicate the magnetized directions of the permanent magnets 12a, 12h). It is configured such that magnet constituents 12 that are arranged adjacent to each other in the axial direction so as to be opposite to each other are fixed. In addition, reference numeral 13 in the drawing denotes an output shaft projecting from both ends of the movable yoke 11.

【0005】図中2は固定子であり、円筒状固定ヨーク
21の内周部に、前記可動子1の磁石構成体12と所定
の空隙を形成して対向する複数の磁極22a,……22
gからなる磁極部22を有するとともに駆動コイル23
を周方向に巻回配置した構成からなっている。図中3は
可動子1の支持部であり、可動子1の出力軸13を軸受
31を介して軸方向(図中左右方向)移動可能に支持す
るフランジ部32から構成され、該フランジ部32は固
定子2の各々端部に固着されている。
Reference numeral 2 in the drawing denotes a stator, and a plurality of magnetic poles 22a, ... 22 which are opposed to each other in the inner peripheral portion of the cylindrical fixed yoke 21 by forming a predetermined gap with the magnet constituting body 12 of the mover 1.
and a drive coil 23 having a magnetic pole portion 22 of g.
Is arranged in a circumferential direction. Reference numeral 3 in the drawing denotes a support portion of the mover 1, which is composed of a flange portion 32 that supports the output shaft 13 of the mover 1 via a bearing 31 so as to be movable in the axial direction (left-right direction in the drawing). Are fixed to each end of the stator 2.

【0006】以上の構成において、駆動コイル23に電
流を通電すると、固定子2の磁極部22に所定の極性が
発生(予め、軸方向に隣接配置する各々磁極22a,…
…22gの極性が交互に異なるよう各々の駆動コイル2
3を接続しておく)し、可動子1の磁石構成体12を構
成する各々の円筒状永久磁石12a,……12hとの磁
気的作用により、可動子1が所定方向に移動する。
In the above structure, when a current is applied to the drive coil 23, a predetermined polarity is generated in the magnetic pole portion 22 of the stator 2 (the magnetic poles 22a, which are arranged adjacent to each other in the axial direction in advance).
... Each drive coil 2 so that the polarities of 22g are alternately different.
3 are connected), and the mover 1 moves in a predetermined direction by a magnetic action with each of the cylindrical permanent magnets 12a, ... 12h forming the magnet structure 12 of the mover 1.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】先に説明した磁石可動
型リニアアクチュエータにおいては、該リニアアクチュ
エータが本来有する大推力化、低価格化を実現すること
が可能であるが、小型化、推力の高リニアリティ化を実
現することができず、現在リニアアクチュエータに要求
される安定した高精度の位置決めを達成できない。
In the magnet movable type linear actuator described above, it is possible to realize a large thrust and a low price originally possessed by the linear actuator, but it is downsized and the thrust is high. The linearity cannot be realized, and the stable and highly accurate positioning currently required for the linear actuator cannot be achieved.

【0008】詳述すると、従来の磁石可動型リニアアク
チュエータは図示の如く(図8参照)、可動子1を構成
する磁石構成体12の軸方向の長さL1、すなわち、磁
石構成体12を構成する複数の円筒状永久磁石12a,
……12hのうち両端部に位置する円筒状永久磁石12
aと12hの外側端部間の長さと、固定子2を構成する
磁極部22の軸方向の長さL2、すなわち、複数の磁極
22a,……22gのうち両端部に位置する磁極22a
と磁極22gの外側端部間の長さとすると、磁石構成体
12と磁極部22との対向部における各々の軸方向の長
さL1、L2の長さが等しいため、可動子1の移動に伴
い、磁石構成体12の一部が固定子2(磁極部)の外側
に位置することとなる。
More specifically, as shown in FIG. 8 (see FIG. 8), the conventional movable magnet type linear actuator has the axial length L 1 of the magnet assembly 12 constituting the mover 1 , that is, the magnet assembly 12 as shown in FIG. A plurality of cylindrical permanent magnets 12a,
The cylindrical permanent magnets 12 located at both ends of 12h.
a and the length between the outer end portions of 12h and the axial length L 2 of the magnetic pole portion 22 constituting the stator 2 , that is, the magnetic poles 22a located at both ends of the plurality of magnetic poles 22a, ...
And the length between the outer ends of the magnetic poles 22g, the lengths L 1 and L 2 in the axial direction at the facing portions of the magnet structure 12 and the magnetic pole portions 22 are equal, so that the mover 1 moves Accordingly, a part of the magnet structure 12 is located outside the stator 2 (magnetic pole part).

【0009】例えば、可動子1が図(図8及び図9参
照)において右方向に移動した時、磁石構成体12を構
成する右端の円筒状永久磁石12aが磁極22aの右端
部より右方向に移動し、該円筒状永久磁石12aから発
生する磁束が漏洩することとなる。このような可動子1
と固定子2との位置関係の時、磁極22aの外側まで移
動した円筒状永久磁石12aと磁極22a(固定子2)
の端部との間で磁気吸引力、すなわち、可動子1を固定
子2の中央部に引き寄せる復元力が発生する。
For example, when the mover 1 moves to the right in the drawings (see FIGS. 8 and 9), the cylindrical permanent magnet 12a at the right end forming the magnet assembly 12 moves to the right from the right end of the magnetic pole 22a. The magnetic flux generated from the cylindrical permanent magnet 12a moves and leaks. Such a mover 1
And the stator 2 are in a positional relationship, the cylindrical permanent magnet 12a moved to the outside of the magnetic pole 22a and the magnetic pole 22a (stator 2)
A magnetic attraction force, that is, a restoring force for attracting the mover 1 to the central portion of the stator 2 is generated between the movable element 1 and the end of the stator 2.

【0010】この復元力は可動子1の位置によって変化
し、本来駆動コイル23に電流を通電することによって
発生する推力に重畳されることから、可動子1の推力の
高リニアリティ化を阻害する要因となっている。この復
元力の発生を極力低減する手段として、支持部3を構成
するフランジ部32として磁性体を使用し、実質的な磁
極部22(固定子2)の軸方向の長さL2を長くするこ
とが提案されているが、小型化の観点からは必ずしも得
策とは言い難い。
This restoring force changes depending on the position of the mover 1 and is superposed on the thrust that is originally generated by passing a current through the drive coil 23. Therefore, this is a factor that impedes the high linearity of the thrust of the mover 1. Has become. As a means for reducing the generation of this restoring force as much as possible, a magnetic material is used as the flange portion 32 that constitutes the support portion 3, and the substantial axial length L 2 of the magnetic pole portion 22 (stator 2) is increased. However, it is not necessarily a good idea from the viewpoint of miniaturization.

【0011】さらに、磁性体からなるフランジ部32を
配置することによって復元力の低減を実現できても、デ
ィテント力(駆動コイル23に通電しない状態で可動子
1が磁気的に安定な位置に移動しようとする力、すなわ
ち、可動子1が固定子2の一方端部に移動しようとする
力)が発生することとなり、結果として、推力の高リニ
アリティ化の達成ができないこととなる。
Further, even if the restoring force can be reduced by disposing the flange portion 32 made of a magnetic material, the detent force (the mover 1 moves to a magnetically stable position without energizing the drive coil 23). An attempted force, that is, a force to move the mover 1 to one end of the stator 2) is generated, and as a result, high linearity of thrust cannot be achieved.

【0012】この発明は、以上のような問題点を解決す
ることを目的として提案するもので、磁石可動型リニア
アクチュエータが本来有する大推力化、低価格化の長所
を損なうことなく、小型化、推力の高リニアリティ化を
実現するリニアアクチュエータの提供を主たる目的とす
るものである。
The present invention is proposed for the purpose of solving the above-mentioned problems, and it is possible to reduce the size of the magnetic linear actuator without impairing the advantages of the large movable thrust actuator and the low price. The main purpose is to provide a linear actuator that achieves high linearity of thrust.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために種々の構成を検討した結果、可動子1
を構成する磁石構成体12の軸方向の長さL1を、固定
子2を構成する磁極部22の軸方向の長さL2に比べて
小とすることにより復元力の発生を低減し、さらにディ
テント力を打ち消すために可動子に対して軸方向に弾性
力を付与する弾性体を所定位置に配置することによって
目的が達成可能であることを知見し、発明を完成したも
のである。
According to the present invention, as a result of examining various configurations in order to achieve the above-mentioned object, the mover 1
By reducing the axial length L 1 of the magnet structure 12 constituting the magnetic pole portion 22 to be smaller than the axial length L 2 of the magnetic pole portion 22 constituting the stator 2, generation of a restoring force is reduced, Further, they have found that the object can be achieved by disposing an elastic body that gives an elastic force to the mover in the axial direction in order to cancel the detent force, and thus completed the invention.

【0014】すなわち、この発明は、外周部に、ラジア
ル方向に磁化された少なくとも一対の円筒状永久磁石を
磁化の向きが交互に逆向きになるようにして軸方向に隣
接配置してなる磁石構成体を有する可動子と、内周部
に、前記磁石構成体と所定の空隙を形成して対向する磁
極部を有するとともに駆動コイルを巻回配置してなる固
定子とからなり、前記磁石構成体の軸方向の長さが磁極
部の軸方向の長さより小であり、かつ、前記可動子に対
して軸方向に弾性力を付与するディテント力打ち消し用
弾性体を配置したことを特徴とするリニアアクチュエー
タである。
That is, according to the present invention, at least a pair of cylindrical permanent magnets magnetized in the radial direction are arranged adjacent to each other in the axial direction in the outer peripheral portion so that the directions of the magnetization are alternately opposite. A magnet having a body, and a stator having a magnetic pole portion formed on the inner peripheral portion thereof to face the magnet structure and facing each other and having a drive coil wound around the magnet structure. The axial length of the magnetic pole portion is smaller than the axial length of the magnetic pole portion, and a detent force canceling elastic body that applies an elastic force to the movable element in the axial direction is arranged. It is an actuator.

【0015】[0015]

【作用】この発明のリニアアクチュエータの作用を、図
1〜図6に示す一実施例に基づいて説明する。図1は全
体の概要構成を示す縦断面説明図であり、図2は図1の
A−A断面説明図である。また、図3は他の実施例の概
要構成を示す縦断面説明図である。さらに、図4〜図6
は図1及び図3の構成において示したディテント力打ち
消し用弾性体の配置構成以外のディテント力打ち消し用
弾性体の配置構成を示す部分詳細説明図である。図1に
おいて、図中1は可動子であり、略円柱状の可動ヨーク
11の外周部に、ラジアル方向に磁化された複数(図に
おいては6個:3対)の円筒状永久磁石12a,……1
2fを磁化の向き(図1において円筒状永久磁石12
a,……12f内に示す矢印の向きが、各々永久磁石1
2a,……12fの磁化の向きを示している)が交互に
逆向きになるようにして軸方向に隣接配置した磁石構成
体12を固着した構成からなっている。なお、図中13
は、可動ヨーク11の中央部を貫通して該可動ヨーク1
1の両端部に突設する出力軸である。
The operation of the linear actuator of the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS. 1 is a vertical cross-sectional explanatory view showing the overall schematic configuration, and FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along the line AA of FIG. Further, FIG. 3 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of another embodiment. Furthermore, FIGS.
FIG. 4 is a partial detailed explanatory view showing an arrangement configuration of a detent force canceling elastic body other than the arrangement configuration of the detent force canceling elastic body shown in the configurations of FIGS. 1 and 3. In FIG. 1, reference numeral 1 is a mover, and a plurality of (6 in the figure: 3 pairs) cylindrical permanent magnets 12a magnetized in the radial direction are provided on the outer peripheral portion of a substantially cylindrical movable yoke 11. … 1
2f is the direction of magnetization (in FIG. 1, the cylindrical permanent magnet 12
The directions of the arrows shown in a, ...
2a, ..., 12f) (showing the magnetization directions of 12a) are alternately reversed, and the magnet constituents 12 arranged adjacent to each other in the axial direction are fixed. In addition, 13 in the figure
Penetrates through the central portion of the movable yoke 11,
1 is an output shaft projecting from both ends.

【0016】図中2は固定子であり、円筒状固定ヨーク
21の内周部に、前記可動子1の磁石構成体12と所定
の空隙を形成して対向する複数の磁極22a,……22
gからなる磁極部22を有するとともに駆動コイル23
を周方向に巻回配置した構成からなっている。図中3は
可動子1の支持部であり、可動子1の出力軸13を軸受
31を介して軸方向(図中左右方向)移動可能に支持す
るフランジ部32から構成され、該フランジ部32は固
定子2の各々端部に固着されている。なお、フランジ部
32は、平板状の非磁性体にて構成されている。図中4
a,4bはコイルバネからなるディテント力打ち消し用
弾性体であり、可動ヨーク11の各々両端部とフランジ
部32の各々内周面との間に配設され、いずれも図示の
如く可動子1が固定子2の中央位置にある時に、それぞ
れ可動ヨーク11の各々両端部を押圧する方向(軸方
向)に弾性力を作用している。
Reference numeral 2 in the drawing denotes a stator, and a plurality of magnetic poles 22a, ... 22 which are opposed to each other in the inner peripheral portion of the cylindrical fixed yoke 21 by forming a predetermined gap with the magnet constituting body 12 of the mover 1.
and a drive coil 23 having a magnetic pole portion 22 of g.
Is arranged in a circumferential direction. Reference numeral 3 in the drawing denotes a support portion of the mover 1, which is composed of a flange portion 32 that supports the output shaft 13 of the mover 1 via a bearing 31 so as to be movable in the axial direction (left-right direction in the drawing). Are fixed to each end of the stator 2. The flange portion 32 is made of a flat non-magnetic material. 4 in the figure
Reference numerals a and 4b are elastic bodies for canceling the detent force, which are coil springs, and are arranged between both end portions of the movable yoke 11 and inner peripheral surfaces of the flange portions 32, and the movable element 1 is fixed as shown in the drawings. When in the center position of the child 2, elastic force acts in a direction (axial direction) that presses both ends of each movable yoke 11.

【0017】以上の構成において、駆動コイル23に電
流を通電すると、固定子2の磁極部22に所定の極性が
発生(予め、軸方向に隣接配置する各々磁極22a,…
…22gの極性が交互に異なるよう各々の駆動コイル2
3を接続しておく)し、可動子1の磁石構成体12を構
成する各々の円筒状永久磁石12a,……12fとの磁
気的作用により、可動子1が所定方向に移動する。この
発明の構成においては、図示の如く磁石構成体12の軸
方向の長さL1が磁極部22の軸方向の長さL2より小で
あり、可動子1の移動範囲においては、いつでも磁石構
成体12と磁極部22が対向配置する関係にあることか
ら復元力の発生が低減され、しかも、所定のバネ定数を
有するディテント力打ち消し用弾性体4a,4bを配置
することによってディテント力が弾性力で相殺され目的
とする推力の高リニアリティ化が達成できる。
In the above structure, when a current is applied to the drive coil 23, a predetermined polarity is generated in the magnetic pole portion 22 of the stator 2 (each of the magnetic poles 22a, which are arranged adjacent to each other in the axial direction in advance).
... Each drive coil 2 so that the polarities of 22g are alternately different.
3 are connected), and the mover 1 moves in a predetermined direction by a magnetic action with each of the cylindrical permanent magnets 12a, ... 12f forming the magnet structure 12 of the mover 1. In the configuration of the present invention, as shown in the figure, the axial length L 1 of the magnet assembly 12 is smaller than the axial length L 2 of the magnetic pole portion 22, and the magnet is always in the moving range of the mover 1. Since the structural body 12 and the magnetic pole portion 22 are arranged so as to face each other, the generation of the restoring force is reduced, and moreover, the detent force is elastic by arranging the detent force canceling elastic bodies 4a and 4b having a predetermined spring constant. This is offset by the force, and the desired high linearity of thrust can be achieved.

【0018】図3に示す実施例は、この発明のリニアア
クチュエータの最もシンプルな構成を示すもので、可動
子1を構成する磁石構成体12が一対の円筒状永久磁石
12a,12bからなるもので、磁石構成体12に所定
の空隙を形成して対向する磁極部22も3つの磁極22
a,22b,22cだけであるが、磁石構成体12の軸
方向の長さL1が磁極部の軸方向の長さL2より小であ
り、可動ヨーク11の各々両端部とフランジ部32の各
々内周面との間にコイルバネからなるディテント力打ち
消し用弾性体4a,4bが配置されることにより、図1
に示す構成からなるリニアアクチュエータと同様な作用
効果を得ることがができる。
The embodiment shown in FIG. 3 shows the simplest construction of the linear actuator of the present invention, in which the magnet assembly 12 constituting the mover 1 comprises a pair of cylindrical permanent magnets 12a, 12b. The magnetic pole portion 22 facing the magnet structure 12 with a predetermined gap is also composed of three magnetic poles 22.
a, 22b, and 22c only, the axial length L 1 of the magnet structure 12 is smaller than the axial length L 2 of the magnetic pole portion, and both end portions of the movable yoke 11 and the flange portion 32 are formed. By arranging the elastic bodies 4a and 4b for canceling the detent force, which are coil springs, between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface, respectively, as shown in FIG.
It is possible to obtain the same effect as that of the linear actuator having the configuration shown in FIG.

【0019】以上に示すこの発明のリニアアクチュエー
タにおいて、可動子1を構成する各々円筒状永久磁石1
2a,……12f(図1の場合)または12a,12b
(図3の場合)は、ラジアル方向に磁化されることか
ら、Fe−B−R系焼結磁石、R−Co系焼結磁石等の
公知のラジアル方向に異方性を有する円筒状永久磁石
や、複数の弓形状永久磁石を円筒状に配置した構成を採
用することができる。
In the linear actuator of the present invention described above, each of the cylindrical permanent magnets 1 constituting the mover 1 is formed.
2a, ... 12f (in the case of FIG. 1) or 12a, 12b
Since (in the case of FIG. 3) is magnetized in the radial direction, a known cylindrical permanent magnet having anisotropy in the radial direction, such as a Fe—BR type sintered magnet or an R—Co type sintered magnet. Alternatively, a configuration in which a plurality of bow-shaped permanent magnets are arranged in a cylindrical shape can be adopted.

【0020】この発明のリニアアクチュエータにおいて
は、上記の磁化方向に磁化されていることとともに磁化
の向きが交互に逆向きである少なくとも一対の円筒状永
久磁石が必要であり、要求される特性や形状寸法に応じ
て、磁石材質とともに、その数量を選定することが望ま
しい。また、図1及び図3の構成においては、隣接する
円筒状永久磁石の軸方向端面が互い当接する如く配置し
ているが、この構成に限定されることなく軸方向端面を
所定の間隙を形成するようにして配置(図8参照)して
も目的とする効果が得られる。
The linear actuator of the present invention requires at least a pair of cylindrical permanent magnets that are magnetized in the above-described magnetization direction and have magnetization directions that are alternately opposite to each other. It is desirable to select the quantity as well as the magnet material according to the dimensions. Further, in the configurations of FIGS. 1 and 3, the axial end faces of the adjacent cylindrical permanent magnets are arranged so as to abut each other, but the present invention is not limited to this configuration, and the axial end faces form a predetermined gap. Even if it is arranged as described above (see FIG. 8), the desired effect can be obtained.

【0021】この発明において、磁石構成体12を支持
する可動ヨーク11も図示の構成に限定されるものでは
なく、可動子1の軽量化のために磁路形成を妨げない範
囲で出力軸13との接続部をアルミ合金等にて構成する
ことも可能である。さらに、良好なる磁路形成の観点か
らは望ましくないが、磁石構成体12を可動ヨーク11
にかえて該可動ヨーク11と同形状の非磁性体支持部材
にて出力軸13に接続固着しても、推力のリニアリティ
化の実現は可能である。
In the present invention, the movable yoke 11 for supporting the magnet structure 12 is not limited to the structure shown in the figures, and the output shaft 13 and the output shaft 13 may be formed within a range that does not hinder the formation of the magnetic path in order to reduce the weight of the mover 1. It is also possible to configure the connection part of the aluminum alloy or the like. Further, although not desirable from the viewpoint of forming a good magnetic path, the magnet structure 12 is attached to the movable yoke 11.
Alternatively, even if the non-magnetic support member having the same shape as the movable yoke 11 is connected and fixed to the output shaft 13, the linearity of the thrust can be realized.

【0022】固定子2の構成も図1及び図3の構成に限
定されるものではなく、内周部に、前記磁石構成体12
と所定の空隙を形成して対向する磁極部22を有し、所
定の駆動コイル23が巻回配置される構成であれば、必
ずしも全体として円筒状に構成する必要はない。すなわ
ち、可動子1を配置する内周部(磁極部22内周面)
が、該可動子1の軸方向の移動を妨げないように所定形
状に形成されていれば良く、外周部を矩形状としたりす
ることも可能である。特に、固定子2全体をケイ素鋼板
の積層体にて構成したり、バルク材とケイ素鋼板の積層
体とを併用する等、加工性、組立て性等を考慮して具体
的な構成を選定することが望ましい。
The structure of the stator 2 is not limited to the structure shown in FIGS. 1 and 3, and the magnet structure 12 is provided on the inner peripheral portion.
It is not always necessary to form a cylindrical shape as a whole as long as it has a structure in which a predetermined drive coil 23 is wound and arranged by forming a predetermined gap and opposing magnetic pole portions 22. That is, the inner peripheral portion where the mover 1 is arranged (the inner peripheral surface of the magnetic pole portion 22).
However, it may be formed in a predetermined shape so as not to hinder the movement of the mover 1 in the axial direction, and the outer peripheral portion may be rectangular. In particular, the stator 2 as a whole is made of a laminated body of silicon steel sheets, or a bulk material and a laminated body of silicon steel sheets are used in combination, and a specific configuration is selected in consideration of workability, assemblability, and the like. Is desirable.

【0023】先に説明したように、復元力の発生を低減
するためには、磁石構成体12の軸方向の長さL1を磁
極部22の軸方向の長さL2より小さくすることが必要
であり、要求される可動子1の移動量(ストローク
S)、推力等に応じて選定するが、復元力の発生の低減
には、少なくとも(L2−S)/L1≧1であり、好まし
くはL1+S≦L2≦L1+S+P (P;一対の磁石
幅)である。
As described above, in order to reduce the generation of the restoring force, the axial length L 1 of the magnet assembly 12 is made smaller than the axial length L 2 of the magnetic pole portion 22. It is necessary and selected according to the required movement amount of the mover 1 (stroke S), thrust force, etc., but at least (L 2 −S) / L 1 ≧ 1 is required to reduce the generation of restoring force. , Preferably L 1 + S ≦ L 2 ≦ L 1 + S + P (P; a pair of magnet widths).

【0024】また、可動子1に対して軸方向に弾性力を
付与するディテント力打ち消し用弾性体4としては、予
め、可動子1及び固定子2の構成に基づいて発生するデ
ィテント力を測定し、該ディテント力を相殺するような
バネ定数を有する弾性体を選定することが望ましいが、
その弾性体は図1及び図3に示すコイルバネに限定され
ることなく、板バネ、ゴム膜等の使用が可能であり、そ
の配置も図4〜図6に示すように種々の構成が採用でき
る。
As the detent force canceling elastic body 4 for applying an elastic force to the mover 1 in the axial direction, the detent force generated based on the configurations of the mover 1 and the stator 2 is measured in advance. , It is desirable to select an elastic body having a spring constant that cancels the detent force.
The elastic body is not limited to the coil spring shown in FIGS. 1 and 3, and a leaf spring, a rubber film, or the like can be used, and various arrangements can be adopted for the arrangement as shown in FIGS. 4 to 6. .

【0025】すなわち、図4は、出力軸13の両端に鍔
部14a,14bを形成し、該鍔部14a,14bと固
定子2の両端部に固着される非磁性フランジ32a,3
2bとの間にコイルバネからなるディテント力打ち消し
用弾性体4a,4bを配置した構成を示すものである。
この構成においては、可動子1(図示せず)が固定子2
の中央位置にある時に、各々のディテント力打ち消し用
弾性体4a,4bは出力軸13の両端の鍔部14a,1
4bを押圧する方向(軸方向)に弾性力を作用してい
る。
That is, in FIG. 4, the flanges 14a and 14b are formed at both ends of the output shaft 13, and the flanges 14a and 14b and the non-magnetic flanges 32a and 3 fixed to both ends of the stator 2 are formed.
2 shows a configuration in which elastic bodies 4a and 4b for canceling the detent force, which are coil springs, are arranged between the elastic bodies 4b and 2b.
In this configuration, the mover 1 (not shown) is the stator 2
Of the detent force canceling elastic bodies 4a, 4b at the center position of
The elastic force acts in the direction (axial direction) of pressing 4b.

【0026】図5は、出力軸13の一方に鍔部14を形
成し、該鍔部14と固定子2に固着される一方の非磁性
フランジ32aとの間及び該鍔部14と固定子2近傍に
設けられた治具5の端面との間にコイルバネからなるデ
ィテント力打ち消し用弾性体4a,4bを配置した構成
を示すものである。図中51は、治具5に形成された出
力軸13移動用の貫通孔である。この構成においては、
可動子1(図示せず)が固定子2の中央位置にある時
に、各々のディテント力打ち消し用弾性体4a,4bは
いずれも出力軸13の鍔部を押圧する方向(軸方向)に
弾性力を作用している。
In FIG. 5, a flange portion 14 is formed on one side of the output shaft 13, and between the flange portion 14 and one non-magnetic flange 32 a fixed to the stator 2, and between the flange portion 14 and the stator 2. It shows a structure in which elastic bodies 4a and 4b for canceling the detent force, which are coil springs, are arranged between the end surface of a jig 5 provided in the vicinity thereof. In the figure, 51 is a through hole formed in the jig 5 for moving the output shaft 13. In this configuration,
When the mover 1 (not shown) is at the center position of the stator 2, the elastic bodies 4a and 4b for canceling the detent force are elastic forces in the direction (axial direction) pressing the flange portion of the output shaft 13. Is working.

【0027】図6は、出力軸13を支持する非磁性フラ
ンジ32をゴム膜にて形成したものであり、該ゴム膜製
の非磁性フランジ32がディテント力打ち消し用弾性体
として機能する。このゴム膜32は、固定子2の一方端
または両端に配置する。この構成においては、可動子1
が固定子2の中央位置にある時には、可動子1に対して
軸方向の弾性力を付与していないが、可動子1の移動に
ともないディテント力打ち消し方向に弾性力を作用させ
ることが可能となる。以上に説明したディテント力打ち
消し用弾性体以外にも、種々の構成が採用できるのは、
先に説明した通りである。
In FIG. 6, the non-magnetic flange 32 for supporting the output shaft 13 is formed of a rubber film, and the non-magnetic flange 32 made of the rubber film functions as an elastic body for canceling the detent force. The rubber film 32 is arranged at one end or both ends of the stator 2. In this configuration, the mover 1
Is not applied to the mover 1 in the axial direction when is at the center position of the stator 2, it is possible to apply the elastic force in the detent force canceling direction as the mover 1 moves. Become. Besides the elastic body for canceling the detent force described above, various configurations can be adopted,
As explained above.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

実施例1 この発明の一実施例として、図3に示す構成からなるリ
ニアアクチュエータを作成した。磁石構成体12を構成
する円筒状永久磁石12a,12bとしては最大エネル
ギー積(BH)max=40MGOeのFe−B−R系
弓形焼結磁石を円筒状にして用いた。リニアアクチュエ
ータの外径は68mm、長さ(厚さ)は48mmであ
り、出力軸の長さは68mmであった。なお、磁石構成
体12の軸方向の長さL1と磁極部22の軸方向の長さ
2の差を12mmとし、可動子1の移動量(ストロー
ク)を4mmに設定し、ディテント力を測定したところ
図7に破線で示す値が得られた。なお、この構成におい
て、復元力は実質的に零であった。
Example 1 As an example of the present invention, a linear actuator having the configuration shown in FIG. 3 was produced. As the cylindrical permanent magnets 12a and 12b constituting the magnet structure 12, Fe-BR type arc-shaped sintered magnets having a maximum energy product (BH) max = 40MGOe were used in a cylindrical shape. The outer diameter of the linear actuator was 68 mm, the length (thickness) was 48 mm, and the length of the output shaft was 68 mm. Incidentally, the difference between the axial length L 2 of the axial length L 1 and the magnetic pole portion 22 of the magnet arrangement 12 and 12 mm, and set the amount of movement of the mover 1 (stroke) in 4 mm, the detent force Upon measurement, the value indicated by the broken line in FIG. 7 was obtained. In addition, in this structure, the restoring force was substantially zero.

【0029】上記のディテント力の測定値に基づいて、
所定のバネ定数(約0.4kgf/mm)のコイルバネ
からなるディテント力打ち消し用弾性体4a,4bを図
3に示す位置に配置したところ、図7に示すように可動
子1の移動位置に限らずこれらの合力はほぼ零となり、
推力の高リニアリティ化が実現可能であることが確認で
きた。実験によれば、発生推力の最大値は約9kgfで
あり、全ストロークでの推力の変動は5%未満であっ
た。
Based on the above measured values of detent force,
When the elastic bodies 4a, 4b for canceling the detent force, which are coil springs having a predetermined spring constant (about 0.4 kgf / mm), are arranged at the positions shown in FIG. 3, they are limited to the moving position of the mover 1 as shown in FIG. Without these, the resultant force is almost zero,
It was confirmed that high linearity of thrust could be realized. According to the experiment, the maximum value of the generated thrust is about 9 kgf, and the fluctuation of the thrust in all strokes is less than 5%.

【0030】実施例2 同様な推力(最大値=80kgf)を得る図1に示すこ
の発明のリニアアクチュエータと図8に示す従来のリニ
アアクチュエータ(但し、復元力を低減するために磁性
体フランジを使用)とを作成し、その大きさを測定した
ところ、この発明のリニアアクチュエータは従来のリニ
アアクチュエータの約3/4の長さとすることが可能と
なった。
Embodiment 2 A linear actuator of the present invention shown in FIG. 1 and a conventional linear actuator shown in FIG. 8 for obtaining a similar thrust (maximum value = 80 kgf) (however, a magnetic material flange is used to reduce the restoring force). ) And were measured, and the size thereof was measured, it became possible that the linear actuator of the present invention had a length of about 3/4 that of the conventional linear actuator.

【0031】[0031]

【発明の効果】この発明のリニアアクチュエータは、磁
石可動型リニアアクチュエータが本来有する大推力化、
低価格化の長所を損なうことなく、磁石構成体の軸方向
の長さを磁極部の軸方向の長さより小とすることによ
り、復元力の発生を実質的に零とし、さらに可動子に対
して軸方向に弾性力を付与するディテント力打ち消し用
弾性体を配置することによってディテント力の影響を大
幅に低減することが可能となり、小型化、推力の高リニ
アリティ化を実現するリニアアクチュエータの提供を可
能とした。
The linear actuator of the present invention has a large thrust which the magnet movable type linear actuator originally has,
By making the axial length of the magnet structure smaller than the axial length of the magnetic pole portion without impairing the merit of lowering the cost, the generation of restoring force is made substantially zero, and the moving element By arranging the elastic body for canceling the detent force that gives elastic force in the axial direction, it is possible to significantly reduce the influence of the detent force, and to provide a linear actuator that realizes downsizing and high linearity of thrust. Made possible

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明のリニアアクチュエータの全体の概要
構成を示す縦断面説明図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of an entire linear actuator of the present invention.

【図2】図1のA−A断面説明図である。2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】この発明のリニアアクチュエータの他の実施例
の概要構成を示す縦断面説明図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of another embodiment of the linear actuator of the present invention.

【図4】この発明のリニアアクチュエータの他のディテ
ント力打ち消し用弾性体の配置構成を示す部分詳細説明
図である。
FIG. 4 is a partial detailed explanatory view showing the arrangement configuration of another elastic body for canceling the detent force of the linear actuator of the present invention.

【図5】この発明の他の実施例のディテント力打ち消し
用弾性体の配置構成を示す部分詳細説明図である。
FIG. 5 is a partial detailed explanatory view showing an arrangement configuration of a detent force canceling elastic body according to another embodiment of the present invention.

【図6】この発明の他の実施例のディテント力打ち消し
用弾性体の配置構成を示す部分詳細説明図である。
FIG. 6 is a partial detailed explanatory view showing an arrangement configuration of a detent force canceling elastic body according to another embodiment of the present invention.

【図7】図1のリニアアクチュエータにおけるディテン
ト力打ち消し用弾性体の効果を確認した実験データを示
すグラフである。
7 is a graph showing experimental data for confirming the effect of the elastic body for canceling the detent force in the linear actuator of FIG.

【図8】従来のリニアアクチュエータの全体の概要構成
を示す縦断面説明図である。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional explanatory view showing the overall schematic configuration of a conventional linear actuator.

【図9】従来のリニアアクチュエータの一部詳細縦断面
説明図である。
FIG. 9 is a partial detailed vertical cross-sectional explanatory view of a conventional linear actuator.

【図10】図9のB−B断面説明図である。10 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 可動子 2 固定子 3 支持部 4a,4b ディテント力打ち消し用弾性体 5 治具 11 可動ヨーク 12 磁石構成体 12a〜12h 円筒状永久磁石 13 出力軸 14,14a,14b 鍔部 21 円筒状固定ヨーク 22 磁極部 22a〜22g 磁極 23 駆動コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mover 2 Stator 3 Support part 4a, 4b Detent force canceling elastic body 5 Jig 11 Movable yoke 12 Magnet composition 12a-12h Cylindrical permanent magnet 13 Output shaft 14, 14a, 14b Collar part 21 Cylindrical fixed yoke 22 magnetic pole part 22a-22g magnetic pole 23 drive coil

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外周部に、ラジアル方向に磁化された少
なくとも一対の円筒状永久磁石を磁化の向きが交互に逆
向きになるようにして軸方向に隣接配置してなる磁石構
成体を有する可動子と、内周部に、前記磁石構成体と所
定の空隙を形成して対向する磁極部を有するとともに駆
動コイルを巻回配置してなる固定子とからなり、前記磁
石構成体の軸方向の長さが磁極部の軸方向の長さより小
であり、かつ、前記可動子に対して軸方向に弾性力を付
与するディテント力打ち消し用弾性体を配置したことを
特徴とするリニアアクチュエータ。
1. A movable member having, on its outer peripheral portion, a magnet assembly in which at least a pair of cylindrical permanent magnets magnetized in a radial direction are arranged adjacent to each other in the axial direction such that the directions of magnetization are alternately opposite. A stator and a stator having a magnetic pole portion formed on the inner peripheral portion of the magnet constituent member and forming a predetermined gap to face the magnet constituent member, and having a drive coil wound around the magnet constituent member. A linear actuator characterized in that a length is smaller than an axial length of a magnetic pole portion, and an elastic body for canceling a detent force for arranging an elastic force in an axial direction is arranged on the mover.
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