JPH08116658A - 磁石可動型リニアアクチュエータ及びポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁石可動体のストローク端近傍での推力を強
化し、負荷の変動に伴う磁石可動体のストロークの変動
を抑え、用途や使用目的に合わせた推力カーブを持つこ
とを可能とする。 【構成】 同極対向された永久磁石５Ａ，５Ｂ間に中間
部軟磁性体６を設けて磁石可動体３を構成し、相互の位
置関係が一定に規制された３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２
Ｃの内側に当該磁石可動体３を移動自在に設け、前記３
連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの両端側で前記磁石可動体
３の移動を妨げない位置に固定側の軟磁性体８Ａ，８Ｂ
を固定配置し、前記３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃを、
推力発生時において各永久磁石５Ａ，５Ｂの磁極間を境
にして相異なる方向に電流が流れる如く結線した構成で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御機器、電子機器、
工作機械等において電気エネルギーを電磁作用により往
復運動エネルギー等に変換させる磁石可動型の往復運動
装置であり、バイブレータ、流体ポンプ、コンプレッサ
等の用途に使用できる磁石可動型リニアアクチュエータ
及びポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁石可動型の往復運動装置として
は、特開平６−３８４８６号で開示され、図１５に示さ
れる磁石可動型リニアアクチュエータがある。

【０００３】図１５の従来例において、１は軟磁性体の
円筒状ヨークであり、該円筒状ヨーク１の内側に３連の
コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃが配置され、磁石可動体１１を
摺動自在に案内するためのガイド筒体１０を構成する絶
縁樹脂等の絶縁部材で円筒状ヨーク１に固着されてい
る。磁石可動体１１は同極対向配置の２個の円柱状永久
磁石５Ａ，５Ｂと、これらの永久磁石５Ａ，５Ｂ間に固
着される円柱状中間部軟磁性体６とを一体化したもので
ある。前記３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、磁石可動
体１１の外周側を周回する如く巻回され、磁石可動体１
１を構成する永久磁石５Ａの左端、永久磁石５Ａ，５Ｂ
の同極対向端、及び永久磁石５Ｂの右端の磁極からの磁
束とそれぞれ鎖交するように配置されている。これらの
コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは推力発生時において永久磁石
５Ａ，５Ｂの磁極間を境にして相異なる方向に電流が流
れる如く結線されている（磁極間の境は磁極と磁極の間
であれば必ずしも磁極中間位置になくともよい。）。そ
して、コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃと磁石可動体１１との位
置関係は、当該磁石可動体１１の大部分の可動位置にお
いて、永久磁石磁極間を境にして各コイルに流れる電流
が相互に逆向きとなるように設定しておく。なお、永久
磁石５Ａ，５Ｂの外側端面には必要に応じて推力を外部
に伝達するためのピン７等を図１５の仮想線の如く設け
てもよい。

【０００４】ここで、上記従来例において、磁石可動体
１１に発生する推力は、基本的にはフレミングの左手の
法則に基づいて与えられる推力に準ずるものである（フ
レミングの左手の法則はコイルに対して適用されるが、
ここではコイルが固定のため、磁石可動体にコイルに作
用する力の反力としての推力が発生する。）。したがっ
て、推力に寄与するのは、磁石可動体１１が有する永久
磁石５Ａ，５Ｂの磁束の垂直成分（永久磁石５Ａ，５Ｂ
の軸方向に直交する成分）である。

【０００５】ところで、磁石可動体１１の構造を、図１
５のように２個の永久磁石５Ａ，５Ｂを同極対向させか
つ永久磁石５Ａ，５Ｂ間に中間部軟磁性体６を配置する
ことにより、中間部軟磁性体位置の表面磁束密度の垂直
成分が、中間部軟磁性体の無い場合よりも大きくできる
ことがわかっている。また、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ
の外周側に軟磁性体の円筒状ヨーク１を設けた場合に
は、磁石可動体１１の表面磁束密度の垂直成分をさらに
増大させることが可能である。

【０００６】以上のように、２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ
を同極対向させかつ永久磁石間に中間部軟磁性体６を設
けた磁石可動体１１は、フレミングの左手の法則に基づ
く推力に寄与できる磁石可動体１１の長手方向に垂直な
磁束成分を大きくでき、かつ３連のコイル２Ａ，２Ｂ，
２Ｃは永久磁石の全磁極の磁束と有効に鎖交するので、
３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに交互に逆極性の磁界を
発生する向きに電流を通電することにより、大きな推力
を発生することができる。各コイルの電流を反転させれ
ば磁石可動体１１の推力の向きも反転する。交流電流を
流した場合には、一定周期で振動を繰り返すバイブレー
タとして働く。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、磁石
可動型リニアアクチュエータにおける磁石可動体に発生
する推力は、基本的にはフレミングの左手の法則に基づ
いて与えられる推力に準ずるものであり、推力を大きく
するにはコイルと鎖交する永久磁石の磁束の垂直成分
（永久磁石の軸方向に直交する成分）が多いことが望ま
れるが、図１５の従来例の構造では、図１６の曲線
（イ）に示す磁石可動体１１の軸方向変位量と推力（g
f）との関係より、磁石可動体１１のストロークの中心
（変位量零）で最大推力となり、両側のストローク端に
いくほど推力が小さくなっていることがわかる。この特
性は、永久磁石間に中間部軟磁性体を設けたり、コイル
の外周側に軟磁性体ヨークを設けたりして、永久磁石の
磁束の垂直成分の増加を図っても同様に表れる。

【０００８】なお、図１６の曲線（イ）の測定は、直径
２.５mm、長さ３mmの希土類永久磁石５Ａ，５Ｂの間に
長さ１mmの軟磁性体６を配置してなる磁石可動体１１を
用いた磁石可動型リニアアクチュエータにおいて、３連
のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに４０ｍＡの電流を流し、磁
石可動体１１の中間点が中央のコイル２Ｂの中間点に位
置するときを変位量零として行ったものである（但し、
円筒状ヨーク１の影響を無視した。）。

【０００９】前述のように、磁石可動体のストローク端
近傍での推力が小さいため、磁石可動型リニアアクチュ
エータへの負荷、すなわち磁石可動体１１への負荷が大
きくなるとストロークが小さくなってしまい、負荷の大
きさが変動するとストロークも変動してしまう。

【００１０】また、図１５の従来例の構造をもとにポン
プを構成する場合、磁石可動体に連結されたピストンや
ダイアフラムを往復駆動する際、ピストンやダイアフラ
ムが磁石可動体のストローク端側に押される距離が大き
くなるほど、ピストンやダイアフラムが元に戻ろうとす
る反発力が大きくなる。すなわち、磁石可動体の変位量
が大きいほど前記反発力が強くなる。従って、前述のよ
うに、磁石可動体は両側のストローク端にいくほど推力
が小さくなるため、反発力に抗しきれず充分なストロー
クを確保できないので、ポンプの効率向上が困難であっ
た。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑み、磁石可動体の
ストローク端近傍での推力を強化し、負荷の変動に伴う
磁石可動体のストロークの変動を抑え、用途や使用目的
に合わせた推力カーブを持つことを可能にした磁石可動
型リニアアクチュエータ及びポンプを提供することを目
的とする。

【００１２】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施例において明らかにする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の磁石可動型リニアアクチュエータは、同極
対向された少なくとも２個の永久磁石間に中間部軟磁性
体を設けて磁石可動体を構成し、相互の位置関係が一定
に規制された少なくとも３連のコイルの内側に当該磁石
可動体を移動自在に設け、前記少なくとも３連のコイル
の少なくとも一端側又は両端側で前記磁石可動体の移動
を妨げない位置に固定側軟磁性体を固定配置し、前記少
なくとも３連のコイルを、推力発生時において各永久磁
石の磁極間を境にして相異なる方向に電流が流れる如く
結線した構成としている。

【００１４】また、本発明の磁石可動型ポンプは、同極
対向された少なくとも２個の永久磁石間に中間部軟磁性
体を設けて磁石可動体を構成し、相互の位置関係が一定
に規制された少なくとも３連のコイルの内側に当該磁石
可動体を移動自在に設け、前記少なくとも３連のコイル
の少なくとも一端側又は両端側で前記磁石可動体の移動
を妨げない位置に固定側軟磁性体を固定配置し、前記少
なくとも３連のコイルを、推力発生時において各永久磁
石の磁極間を境にして相異なる方向に電流が流れる如く
結線し、前記少なくとも３連のコイルに対し一定位置関
係に設けられたケーシング室に対し往復駆動体を設ける
とともに、該往復駆動体を前記磁石可動体に連結した構
成としている。

【００１５】また、前記磁石可動型リニアアクチュエー
タ及びポンプにおいて、前記少なくとも３連のコイルの
コイル間にも固定側軟磁性体を固定配置してもよい。

【００１６】さらに、前記磁石可動型リニアアクチュエ
ータ及びポンプにおいて、前記少なくとも３連のコイル
の外周側に、前記固定側軟磁性体と一体又は別体に形成
した軟磁性体ヨークを設けて、前記永久磁石の着磁方向
に垂直な方向の磁束成分を増加させるための磁気回路を
構成してもよい。

【００１７】また、前記磁石可動型リニアアクチュエー
タ及びポンプにおいて、前記磁石可動体の軸方向両端に
位置する前記永久磁石の外側端面に端部軟磁性体を設け
てもよい。

【００１８】前記磁石可動型リニアアクチュエータにお
いて、前記磁石可動体の片側又は両側に当該磁石可動体
を押し戻すばね又は当該磁石可動体に対して反発力を発
生する戻し用永久磁石を配設してもよい。

【００１９】前記磁石可動型ポンプにおいて、前記ケー
シング室がシリンダ室を構成し、該シリンダ室に前記往
復駆動体としてのピストンを摺動自在に設けてもよい。

【００２０】また、前記磁石可動型ポンプにおいて、前
記往復駆動体が可撓性を有するダイアフラムであり、該
ダイアフラム周縁部が前記ケーシング室に固定されてい
る構成であってもよい。

【００２１】

【作用】本発明の磁石可動型リニアアクチュエータ及び
ポンプにおいては、同極対向された少なくとも２個の永
久磁石間に中間部軟磁性体を設けて磁石可動体を構成
し、相互の位置関係が一定に規制された少なくとも３連
のコイルの内側に当該磁石可動体を移動自在に設け、前
記少なくとも３連のコイルの少なくとも一端側又は両端
側に固定側軟磁性体を固定配置し、前記少なくとも３連
のコイルを、推力発生時において各永久磁石の磁極間を
境にして相異なる方向に電流が流れる如く結線した構成
としている。この基本動作原理は、前記少なくとも３連
のコイルと磁石可動体の各磁極が発生する磁束とを有効
に鎖交可能として、磁石可動体の軸方向に垂直な磁束成
分と、各コイルに流れる電流との間のフレミングの左手
の法則に基づく推力で磁石可動体を駆動するものであ
り、各コイルの電流を反転させれば磁石可動体の推力の
向きも反転し、交流電流を流した場合には、一定周期で
振動を繰り返す往復運動を行う。

【００２２】そして、同極対向された永久磁石間に中間
部軟磁性体を設けて磁石可動体を構成しているので、フ
レミングの左手の法則に基づく推力に寄与する磁石可動
体の軸方向（永久磁石の着磁方向）に垂直な磁束成分を
充分大きくできる。

【００２３】また、前記少なくとも３連のコイルの少な
くとも一端側又は両端側に固定側軟磁性体を設けている
ので、磁石可動体がそのストローク端へ移動する際、当
該固定側軟磁性体に近づくと磁石可動体にはその永久磁
石と前記固定側軟磁性体との間にディテント力（無励磁
吸引力）が働き、ストローク端近傍側でのフレミングの
左手の法則に基づく推力低下を補う如く推力が強化され
ている。

【００２４】さらに、磁石可動体の往復運動時に、磁石
可動体の一端が固定側軟磁性体を通過しても、その通過
した端部を引き戻す如く固定側軟磁性体のディテント力
が磁石可動体の進行方向と反対に働くため、機械的な規
制部材を設けずに磁石可動体のストロークを磁気的に規
制して往復運動させることも可能である。

【００２５】このように、ストローク端近傍側での推力
が強くなっているので、従来の構成で問題であったアク
チュエータへの負荷、すなわち磁石可動体への負荷が増
加したときのストロークの減少を少なくすることがで
き、負荷の変動に伴う磁石可動体のストロークの変動を
抑えることができる。従って、小型、小電流で大きな推
力の磁石可動型リニアアクチュエータを実現できる。

【００２６】また、前記少なくとも３連のコイルに対し
一定位置関係に設けられたケーシング室に対し往復駆動
体を設けるとともに、該往復駆動体を前記磁石可動体に
連結した構成の磁石可動型ポンプの場合は、磁石可動体
のストローク端側に押される距離、すなわち磁石可動体
及び往復駆動体の変位量の増加に伴って大きくなる反発
力に対して、磁石可動体の進行方向に働くディテント力
が対抗して磁石可動体及び往復駆動体のストロークの減
少を防ぎ、充分なストロークを確保できるとともに、負
荷の変動に伴うポンプ効率の変動を抑えることができ
る。また、交流電圧にて直接電磁往復動可能であるた
め、ばね等の機械的復帰機構が不要で機構の簡略化がで
き、磁石可動体の往復運動の方向に垂直な方向の偏りも
発生せず、円滑に磁石可動体を作動させることができ
る。従って、小型、小電流で効率良く駆動できる磁石可
動型ポンプを実現できる。

【００２７】前記磁石可動型リニアアクチュエータ及び
ポンプにおいて、前記少なくとも３連のコイルのコイル
間にも固定側軟磁性体を固定配置した場合、磁石可動体
に働くディテント力を増加させることができ、磁石可動
体のストローク端近傍でのさらなる推力増加を図ること
ができる。

【００２８】また、前記磁石可動型リニアアクチュエー
タ及びポンプにおいて、前記少なくとも３連のコイルの
外周側に、前記固定側軟磁性体と一体又は別体に形成し
た軟磁性体ヨークを設けて、前記永久磁石の着磁方向に
垂直な方向の磁束成分を増加させるための磁気回路を構
成した場合、前記ヨークを設けたことにより各永久磁石
のＮ極からＳ極に至る磁気回路の磁気抵抗が減少し、前
記磁石可動体の永久磁石から発生する総磁束が増加する
から、コイルに電流を通電することにより、フレミング
の左手の法則に基づいて与えられる推力をより大きくで
きる。

【００２９】さらに、前記磁石可動型リニアアクチュエ
ータ及びポンプにおいて、前記永久磁石を軸方向に着磁
し、前記磁石可動体の軸方向両端に位置する前記永久磁
石の外側端面に端部軟磁性体を設けた場合、磁石可動体
の軸方向両端に位置する永久磁石の外側端面の磁極から
出た磁束が端部磁性体の存在で垂直方向に曲がり易くな
る等の理由で永久磁石の外側部分での磁束密度の垂直成
分（永久磁石の軸方向に直交する成分）が増大する。す
なわち、フレミングの左手の法則に基づく推力に寄与で
きる磁石可動体の軸方向に垂直な磁束成分を大きくで
き、コイルに電流を通電することにより、いっそう大き
な推力を発生することができる。

【００３０】また、前記磁石可動型リニアアクチュエー
タ及びポンプにおいて、磁石可動体の質量や無励磁状態
の固定側軟磁性体のディテント力等から定まる固有振動
数と、少なくとも３連のコイルに供給する交流電流の周
波数を合わせることにより高効率な共振運動が可能とな
る。

【００３１】前記磁石可動型リニアアクチュエータにお
いて、前記磁石可動体の片側又は両側に当該磁石可動体
を押し戻すばね又は当該磁石可動体に対して反発力を発
生する戻し用永久磁石を配設した場合、磁石可動体はあ
る程度変位したところでばねの弾性力又は戻し用永久磁
石の反発力で中間位置に戻される。従って、磁石可動体
が往復運動によってストローク端側に設けられた規制部
材等に当たるのを防ぎ、永久磁石への衝撃が抑えられ、
磁石の割れや欠けが防止されるとともに、衝突による衝
撃音の発生が防止でき、磁石可動体の往復運動の際の振
動や音の発生を低減することができる。なお、磁石可動
体の進行方向に働くディテント力は充分であるので、磁
石可動体のストローク端近傍でのばねの弾性力又は戻し
用永久磁石の反発力よる推力低下の影響はほとんどな
い。

【００３２】また、前記磁石可動体の両側に当該磁石可
動体を押し戻すばね又は当該磁石可動体に対して反発力
を発生する戻し用永久磁石を配設した場合に、磁石可動
体の質量、無励磁状態の固定側軟磁性体のディテント
力、前記ばね又は前記戻し用永久磁石の反発力等から定
まる固有振動数と、少なくとも３連のコイルに供給する
交流電流の周波数を合わせることによりいっそう高効率
な共振運動が可能となる。

【００３３】また、前記磁石可動型ポンプにおいて、前
記ケーシング室がシリンダ室を構成し、該シリンダ室に
前記往復駆動体としてのピストンを摺動自在に設けた場
合、ピストンのストローク端側への変位量の増加に伴っ
て大きくなる反発力に対して、磁石可動体の進行方向に
働くディテント力が対抗してピストンのストロークの減
少を防ぎ、充分なストロークを確保できるとともに、負
荷の変動に伴うポンプ効率の変動を抑えることができ
る。

【００３４】また、前記磁石可動型ポンプにおいて、前
記往復駆動体が可撓性を有するダイアフラムであり、該
ダイアフラム周縁部が前記ケーシング室に固定されてい
る場合、ダイアフラムの弾性力が最大、すなわち負荷が
最大となるストローク端に磁石可動体が移動するときで
も、磁石可動体の進行方向に働くディテント力が対抗し
て充分な推力が得られ、ダイアフラムのストロークの減
少を防ぎ、充分なストロークを確保できるとともに、負
荷の変動に伴うポンプ効率の変動を抑えることができ
る。

【００３５】

【実施例】以下、本発明に係る磁石可動型リニアアクチ
ュエータ及びポンプの実施例を図面に従って説明する。

【００３６】図１及び図２は本発明の第１実施例である
磁石可動型リニアアクチュエータを示す。これらの図に
おいて、１は軟磁性体ヨークとしての円筒状ヨークであ
り、該円筒状ヨーク１の内側に、相互の位置関係が一定
に規制された３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃを有する絶
縁樹脂等のボビン４と、固定側軟磁性体である円環状
（穴あき円板状）軟磁性体８Ａ，８Ｄとが配置固定され
ている。前記ボビン４は、磁石可動体３を摺動自在に案
内するガイド筒体を構成するものである。

【００３７】磁石可動体３は、前記ボビン４の内周側を
摺動可能に設けられているものであって、同極対向配置
の２個の円柱状希土類永久磁石５Ａ，５Ｂと、これらの
永久磁石５Ａ，５Ｂ間に固着される円柱状中間部軟磁性
体６とからなり、それらの永久磁石５Ａ，５Ｂ及び中間
部軟磁性体６は接着剤等で相互に一体化されている。前
記永久磁石５Ａ，５Ｂは軸方向に着磁されており、一方
の端面がＮ極で他方の端面がＳ極になっている。

【００３８】前記磁石可動体３の場合、該磁石可動体３
が有する永久磁石５Ａ，５Ｂとして希土類永久磁石を用
いているので強力な磁極が形成され、しかも磁石可動体
３は同極対向された２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ間に中間
部軟磁性体６を設けて構成されているので、特に磁石可
動体３の中間位置での磁束密度の垂直成分（永久磁石の
軸方向に直交する成分）が多くなっており、磁石可動体
３の長手方向（永久磁石の着磁方向）に垂直な磁束成分
が充分大きくなっている。

【００３９】前記各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、磁石可
動体３の周囲を取り巻くように、絶縁樹脂等で形成され
ているボビン４に巻線をそれぞれ環状に巻回して磁石可
動体３の各磁極が発生する磁束と有効に鎖交可能になっ
ている。前記ボビン４は、外径が円筒状ヨーク１の内径
と同径で内径が磁石可動体３の外径よりも僅かに大きな
鍔付き円筒状に形成されている。なお、このボビン４に
より３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは鍔によって相互に
絶縁されて所望の間隔で一体化されており、各コイル毎
に別個のボビンを設ける必要がない。前記円環状軟磁性
体８Ａ，８Ｄは、外径及び内径がそれぞれ前記ボビン４
と同径に形成されている。そして、ボビン４の両端面に
円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄが配設された状態で、それら
は円筒状ヨーク１内に嵌め込み固定されている。ボビン
４、円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄ及び円筒状ヨーク１の接
面部分は接着剤等で相互に固着するのが望ましい。これ
らのボビン４及び円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄは一体化さ
れた状態において磁石可動体３を軸方向に摺動自在に案
内するためのガイド筒体を構成しており、このガイド筒
体の内径は磁石可動体３の外径よりも僅かに大きく、内
周は円周面となっている。

【００４０】そして、前記３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２
Ｃは推力発生時において永久磁石５Ａ，５Ｂの磁極間を
境にして相異なる方向に電流が流れる如く結線されてい
る。すなわち、中央のコイル２Ｂは中間部軟磁性体６及
び永久磁石５Ａ，５ＢのＮ極を含む端部を囲み、両側の
コイル２Ａ，２Ｃは、永久磁石５Ａ，５ＢのＳ極を含む
端部をそれぞれ囲むことができるようになっており、か
つ中央のコイル２Ｂに流れる電流の向きと、両側のコイ
ル２Ａ，２Ｃの電流の向きとは逆向きである（図１の各
コイルに付したＮ，Ｓを参照）。なお、磁石可動体３の
端面には必要に応じて推力を外部に伝達するためのピン
７等が図１の仮想線の如く設けられる。ポケットベル用
等のバイブレータとして用いる場合、ピン７は不要であ
る。

【００４１】ここで、上記第１実施例の動作について説
明する。まず、図１に示す極性になる如く、３連のコイ
ル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに交互に逆極性の磁界を発生する向
きに電流を通電する。磁石可動体３の長手方向に垂直な
磁束成分と各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに流れる電流との
間にフレミングの左手の法則に基づく推力Ｆ１が得ら
れ、磁石可動体３は該推力Ｆ１により図１の右方向に移
動する。この推力Ｆ１は磁石可動体３の永久磁石として
希土類永久磁石を用いることで強力なものとすることが
できる。磁石可動体３の永久磁石５Ｂ右端面（極性Ｓ）
が円環状軟磁性体８Ｄに近づくと、永久磁石５Ｂの右端
面の磁極と円環状軟磁性体８Ｄとの間にディテント力
（無励磁吸引力）Ｆ２が働き、磁石可動体３はそのまま
の移動方向（右方向）に吸引される。そして、各コイル
２Ａ，２Ｂ，２Ｃの電流を反転させ、図示した極性とは
逆になるように通電すると、磁石可動体３は同図の左方
向に移動する。右方向の動作と同様に、磁石可動体３の
永久磁石５Ａ左端面（極性Ｓ）が円環状軟磁性体８Ａに
近づくと、永久磁石５Ａの左端面の磁極と円環状軟磁性
体８Ａとの間にディテント力が働き、磁石可動体３はそ
のまま左方向に吸引される。再び、図１に示す極性にな
るように各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに通電すると、磁石
可動体３の推力の向きも反転し、磁石可動体３は同図の
右方向に移動する。このように、磁石可動体３を往復運
動させることができ、交流電流を流した場合には、一定
周期で振動を繰り返すバイブレータとして働く。

【００４２】この第１実施例では、３連のコイル２Ａ，
２Ｂ，２Ｃの両端側に円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄを設け
ているため、磁石可動体３が前述のフレミングの左手の
法則に基づく推力Ｆ１により一方に移動し、磁石可動体
３の端部が円環状軟磁性体に近づくと該磁石可動体３と
円環状軟磁性体との間にディテント力（無励磁吸引力）
Ｆ２がさらに働き、磁石可動体３はその移動方向に吸引
される。この円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄによるディテン
ト力Ｆ２は、磁石可動体３の外側端面が円環状軟磁性体
８Ａ，８Ｄの厚みの中央に位置するようになるまで前記
推力Ｆ１と同じ向きで作用し、磁石可動体３の外側端面
が円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄの厚みの中央に位置したと
きにディテント力Ｆ２は零となり、この位置を通過する
とディテント力Ｆ２は反対向き（磁石可動体３をボビン
４の中間位置に戻す向き）となる。

【００４３】図１６の曲線（ロ）は第１実施例の場合の
磁石可動体３の軸方向変位量とディテント力（gf）との
関係であって、無励磁状態すなわち３連のコイル２Ａ，
２Ｂ，２Ｃに電流を通電しない状態において、変位量零
の点から離れる方向（右方向）に磁石可動体３を動作さ
せて測定したものである（但し、直径２.５mm、長さ３m
mの希土類永久磁石５Ａ，５Ｂの間に長さ１mmの軟磁性
体６を配置してなる磁石可動体３を用いた）。図１６の
曲線（ロ）より、円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄを設けたこ
とによるディテント力は、磁石可動体３の一端が円環状
軟磁性体８Ａ，８Ｄに近づくのに従って増加するが、や
がて減少に転じ磁石可動体３の一端が円環状軟磁性体８
Ａ，８Ｄ厚みの中央に位置するときに零になる曲線を示
しており、そのピークが磁石可動体３のストローク端近
傍に位置しているのがわかる。

【００４４】図１６の曲線（ハ）は第１実施例の場合の
磁石可動体３の軸方向変位量と推力（gf）との関係であ
って変位量零の点から離れる方向（右方向）に磁石可動
体３が動作するときを示す。磁石可動体３の条件は図１
６の曲線（ロ）の場合と同様であり、３連のコイル２
Ａ，２Ｂ，２Ｃに４０ｍＡの電流を流し、図１５の従来
例と同じ消費電力としたときに発生する推力を測定し
た。図１６の曲線（ハ）より、曲線（イ）に示すフレミ
ングの左手の法則に基づく推力に、曲線（ロ）に示す円
環状軟磁性体８Ａ，８Ｄによるディテント力が加わって
いるため、磁石可動体３のストローク端近傍で推力がピ
ークとなっているのがわかる。但し、円環状軟磁性体８
Ａ，８Ｄを設けたことで、これがヨークとしても働き、
永久磁石５Ａ，５ＢのＮ極からＳ極に至る磁気回路の磁
気抵抗が減少して磁石可動体３の長手方向に垂直な磁束
成分が大きくなっているので、円環状軟磁性体８Ａ，８
Ｄが無い場合よりもフレミングの左手の法則に基づく推
力も若干増加しており、曲線（ハ）は曲線（イ）と
（ロ）の和よりも幾分上回っている。なお、図１６で
は、一方（右方向）の推力を示したが、他方（左方向）
の推力も同様の関係を示す。

【００４５】以上の第１実施例によれば、次の通りの効
果を得ることができる。

【００４６】(1) ３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの両
端側に円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄを固定的に設けている
ので、磁石可動体３がストローク端へ移動する際、円環
状軟磁性体８Ａ，８Ｄに近づくと磁石可動体３にはディ
テント力（無励磁吸引力）が働き、従来の構成で問題で
あったストローク端近傍側での推力低下を補って推力を
強化し、磁石可動体３への負荷が増加したときのストロ
ークの減少を少なくすることができる。従って、負荷の
変動に伴う磁石可動体３のストロークの変動を抑えるこ
とができる。

【００４７】(2) ３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外
周側に軟磁性体の円筒状ヨーク１を設けるとともに、３
連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ両端側に軟磁性体の円環状
軟磁性体８Ａ，８Ｄを設けているため、磁石可動体３の
永久磁石５Ａ，５ＢのＮ極からＳ極に至る磁気回路の磁
気抵抗が減少し、磁石可動体３の表面磁束密度の垂直成
分が増大する。従って、フレミングの左手の法則に基づ
いて与えられる推力をより大きくでき、小型、小電流で
大きな推力が得られる磁石可動型リニアアクチュエータ
を実現できる。

【００４８】(3) 磁石可動体３の往復運動時に、磁石
可動体３の一端が円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄを通過して
も、その通過した端部を引き戻す如く円環状軟磁性体８
Ａ，８Ｄによるディテント力が磁石可動体３の進行方向
と反対に働くため、磁石可動体３のストロークを磁気的
に規制して往復運動させることが可能であり、規制部材
を設けた場合に磁石可動体３が規制部材に接して発生す
る騒音、振動を抑えることができる。

【００４９】(4) 磁石可動体３の質量や円環状軟磁性
体８Ａ，８Ｄに起因するディテント力等から定まる磁石
可動型リニアアクチュエータの固有振動数と、３連のコ
イル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに供給する交流電流の周波数を合
わせることにより高効率な共振運動が可能となる。この
場合、バイブレータ（ポケットベルやマッサージ機用
等）として好適に使用できる。

【００５０】(5) 円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄは、鍔付
きボビン４の両端面に設ければよく、特殊なボビン形状
を必要とせず、３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃはボビン
４の鍔間にそれぞれ巻回すればよい。

【００５１】図３は本発明の第２実施例である磁石可動
型リニアアクチュエータを示す。この第２実施例では、
円筒状ヨーク１の内側に、３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２
Ｃを有する分割ボビン４Ａ，４Ｂ，４Ｃと固定側軟磁性
体としての円環状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄとが
配置固定され、分割ボビン４Ａ，４Ｂ，４Ｃと円環状軟
磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄとを組み合わせ一体化し
たガイド筒体の内側に磁石可動体３が摺動自在に設けら
れている。

【００５２】前記各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、絶縁樹
脂等で形成されている分割ボビン４Ａ，４Ｂ，４Ｃに巻
線をそれぞれ環状に巻回したものであり、前記磁石可動
体３の各磁極が発生する磁束と有効に鎖交可能になって
いる。前記分割ボビン４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、外径が円筒
状ヨーク１の内径と同径で内径が磁石可動体３の外径よ
りも僅かに大きな円環状に形成されている。前記円環状
軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは、外径及び内径がそ
れぞれ前記分割ボビン４Ａ，４Ｂ，４Ｃと同径に形成さ
れている。そして、左側のボビン４Ａの外側端面に円環
状軟磁性体８Ａが、ボビン４Ａ，４Ｂ間に円環状軟磁性
体８Ｂが、ボビン４Ｂ，４Ｃ間に円環状軟磁性体８Ｃ
が、右側のボビン４Ｃの外側端面に円環状軟磁性体８Ｄ
がそれぞれ位置する如く、円筒状ヨーク１内に嵌め込み
固定されている。分割ボビン４Ａ，４Ｂ，４Ｃ、円環状
軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ及び円筒状ヨーク１の
接面部分は接着剤等で相互に固着するのが望ましい。こ
れらの分割ボビン４Ａ，４Ｂ，４Ｃ及び円環状軟磁性体
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは一体化されることで、３連の
コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの相互の位置関係を一定に規制
するとともに、磁石可動体３を摺動自在に案内するため
のガイド筒体を構成しており、このガイド筒体の内径は
磁石可動体３の外径よりも僅かに大きく、内周は円周面
となっている。なお、その他の構成は前述の第１実施例
と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付した。

【００５３】この第２実施例の構成では、以下のような
動作になる。まず、図３に示す極性になる如く、３連の
コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに交互に逆極性の磁界を発生す
る向きに電流を通電することにより、磁石可動体３はフ
レミングの左手の法則に基づく推力Ｆ１により図３の右
方向に移動する。磁石可動体３の右移動により、永久磁
石５Ｂの右端面（Ｓ極）が円環状軟磁性体８Ｄに、永久
磁石５Ｂ左端面及び永久磁石５Ａの右端面（Ｎ極）が円
環状軟磁性体８Ｃに、永久磁石５Ａの左端面（Ｓ極）が
円環状軟磁性体８Ｂにそれぞれ近づくと、当該磁石可動
体３と各円環状軟磁性体８Ｂ，８Ｃ，８Ｄとの間にディ
テント力（無励磁吸引力）Ｆ３が働き、磁石可動体３は
そのままの移動方向（右方向）に吸引される。そして、
各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの電流を反転させ、図示した
極性とは逆になるように通電すると、磁石可動体３は図
３の左方向に移動する。すなわち、永久磁石５Ａの左端
面（Ｓ極）が円環状軟磁性体８Ａに、永久磁石５Ａ右端
面及び永久磁石５Ｂの左端面（Ｎ極）が円環状軟磁性体
８Ｂに、永久磁石５Ｂの右端面（Ｓ極）が円環状軟磁性
体８Ｃにそれぞれ近づくと、当該磁石可動体３と各円環
状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃとの間にディテント力が働
き、磁石可動体３はそのまま左方向に吸引される。再
び、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの電流を反転させれば磁
石可動体３の推力の向きも反転し、磁石可動体３は往復
運動を行い、交流電流を流した場合には、一定周期で振
動を繰り返すバイブレータとして働く。

【００５４】上記第２実施例では、３連のコイル２Ａ，
２Ｂ，２Ｃの両側の円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄに加え、
コイル２Ａ，２Ｂ間及びコイル２Ｂ，２Ｃ間にそれぞれ
円環状軟磁性体８Ｂ，８Ｃを設けているので、前記第１
実施例における磁石可動体３と円環状軟磁性体８Ａ，８
Ｄとの間に働くディテント力Ｆ２よりも大きなディテン
ト力Ｆ３が磁石可動体３に働く。従って、磁石可動体３
のストローク端近傍での推力をいっそう向上させ、より
大きな負荷に対応できる磁石可動型リニアアクチュエー
タを実現できる。なお、その他の作用効果は前述の第１
実施例と同様である。

【００５５】図４は本発明の第３実施例である磁石可動
型リニアアクチュエータを示す。この第３実施例では、
円筒状ヨーク１の内側に、３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２
Ｃを有する分割ボビン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと円環状
軟磁性体１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄが配置固定さ
れ、分割ボビン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと円環状軟磁性
体１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄとを組み合わせ一体
化したガイド筒体の内側に磁石可動体３が摺動自在に設
けられている。

【００５６】前記円環状軟磁性体１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃ，１８Ｄは、外径及び内径がそれぞれ前記分割ボビン
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと同径に形成されており、両側
の円環状軟磁性体１８Ａ，１８Ｄは径方向断面がＬ字状
に、中間の円環状軟磁性体１８Ｂ，１８Ｃは径方向断面
がＴ字状に、それぞれ内周側が軸方向に幅広く形成され
ている。また、分割ボビン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの内
周側は、各円環状軟磁性体１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１
８Ｄの幅広部分と嵌合する形状に形成されている。この
場合、隣り合う円環状軟磁性体１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃ，１８Ｄの各間に分割ボビン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ
がそれぞれ位置する如く、円筒状ヨーク１内に嵌め込み
固定されている。分割ボビン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、
円環状軟磁性体１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ及び円
筒状ヨーク１の接面部分は接着剤等で相互に固着するの
が望ましい。これらの分割ボビン１４Ａ，１４Ｂ，１４
Ｃ及び円環状軟磁性体１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ
は嵌合一体化されることで磁石可動体３を摺動自在に案
内するためのガイド筒体を構成しており、このガイド筒
体の内径は磁石可動体３の外径よりも僅かに大きく、内
周は円周面となっている。なお、その他の構成は前述の
第１実施例と同様であり、同一又は相当部分に同一符号
を付した。

【００５７】この第３実施例の構成では、以下のような
動作になる。まず、図４に示す極性になる如く、３連の
コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに交互に逆極性の磁界を発生す
る向きに電流を通電することにより、磁石可動体３はフ
レミングの左手の法則に基づく推力Ｆ１により図４の右
方向に移動する。磁石可動体３の右移動により、永久磁
石５Ｂの右端面（Ｓ極）が円環状軟磁性体１８Ｄに、永
久磁石５Ｂ左端面及び永久磁石５Ａの右端面（Ｎ極）が
円環状軟磁性体１８Ｃに、永久磁石５Ａの左端面（Ｓ
極）が円環状軟磁性体１８Ｂにそれぞれ近づくと、当該
磁石可動体３と各円環状軟磁性体１８Ｂ，１８Ｃ，１８
Ｄとの間にディテント力（無励磁吸引力）Ｆ４が働き、
磁石可動体３はそのままの移動方向（右方向）に吸引さ
れる。そして、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの電流を反転
させ、図示した極性とは逆になるように通電すると、磁
石可動体３は図４の左方向に移動する。すなわち、永久
磁石５Ａの左端面（Ｓ極）が円環状軟磁性体１８Ａに、
永久磁石５Ａ右端面及び永久磁石５Ｂ左端面（Ｎ極）が
円環状軟磁性体１８Ｂに、永久磁石５Ｂの右端面（Ｓ
極）が円環状軟磁性体１８Ｃにそれぞれ近づくと、当該
磁石可動体３と各円環状軟磁性体１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃとの間にディテント力が働き、磁石可動体３はそのま
ま左方向に吸引される。再び、各コイル２Ａ，２Ｂ，２
Ｃの電流を反転させれば磁石可動体３の推力の向きも反
転し、磁石可動体３は往復運動を行い、交流電流を流し
た場合には、一定周期で振動を繰り返すバイブレータと
して働く。

【００５８】上記第３実施例では、磁石可動体３の外周
に面する環状軟磁性体１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ
の内周側を幅広く形成しているので、磁石可動体３の変
位量が小さくても磁石可動体３にディテント力を及ぼす
ことができ、磁石可動体３の変位量が比較的小さい段階
でもフレミングの左手の法則に基づく推力に加えてディ
テント力が働く。従って、磁石可動体３のストローク端
近傍での推力向上に加え、磁石可動体３の推力を全体的
により向上させることができ、より大きな負荷に対応で
きる磁石可動型リニアアクチュエータを実現できる。な
お、その他の作用効果は前述の第１実施例と同様であ
る。

【００５９】図５は本発明の第４実施例である磁石可動
型リニアアクチュエータを示す。この図において、磁石
可動体１５は、同極対向配置の２個の円柱状希土類永久
磁石５Ａ，５Ｂと、これらの永久磁石５Ａ，５Ｂ間に固
着される円柱状中間部軟磁性体６と、永久磁石５Ａ，５
Ｂの外側両端面にそれぞれ固着される円板状端部軟磁性
体９Ａ，９Ｂとからなり、それらの永久磁石５Ａ，５
Ｂ、中間部軟磁性体６及び端部軟磁性体９Ａ，９Ｂは接
着剤等で相互に一体化されている。前記永久磁石５Ａ，
５Ｂは、軸方向に着磁されていて、一方の端面がＮ極で
他方の端面がＳ極になっている。なお、前記端部軟磁性
体９Ａ，９Ｂの肉厚は、中間部軟磁性体６の１／２〜１
倍程度に設定される。

【００６０】前記磁石可動体１５の場合、同極対向され
た２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ間に中間部軟磁性体６を設
けて構成されているので、特に磁石可動体１５の中間位
置での磁束密度の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交す
る成分）が多くなっており、磁石可動体１５の長手方向
（永久磁石の着磁方向）に垂直な磁束成分が充分大きく
なっている。また、永久磁石５Ａ，５Ｂの外側端面に端
部軟磁性体９Ａ，９Ｂを設けているので、永久磁石５
Ａ，５Ｂの外側端面の磁極から出た磁束が端部軟磁性体
９Ａ，９Ｂの存在で垂直方向に曲がり易くなる等の理由
で永久磁石５Ａ，５Ｂの外側部分での磁束密度の垂直成
分（永久磁石の軸方向に直交する成分）が増大する。

【００６１】なお、その他の構成は前述の第１実施例と
同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付した。

【００６２】この第４実施例の場合、フレミングの左手
の法則に基づく推力は、図１６曲線（ニ）のようにな
り、磁石可動体１５の外側両端面に端部軟磁性体９Ａ，
９Ｂを設けることによる磁束密度の垂直成分（永久磁石
の軸方向に直交する成分）の増加により、端部軟磁性体
の無い場合を示す曲線（イ）よりも全体的に推力が向上
しているのがわかる。例えば、端部軟磁性体の無い磁石
可動体３の場合に比較して数％乃至１０％程度の推力向
上が得られる。従って、推力とディテント力との総和
は、曲線（ホ）のようになり、前述した第１実施例の場
合よりも向上する。但し、第１実施例の磁石可動体３と
同じ永久磁石５Ａ，５Ｂ及び円柱状中間部軟磁性体６を
用い、永久磁石５Ａ，５Ｂのそれぞれの外側端面に長さ
０.５mmの円板状端部軟磁性体９Ａ，９Ｂを配置したも
のを用いるものとし、コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃへの通電
条件も同じにして測定した。

【００６３】この第４実施例によれば、磁石可動体１５
が同極対向された２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ間に中間部
軟磁性体６を設け、さらに永久磁石５Ａ，５Ｂの外側端
面に端部軟磁性体９Ａ，９Ｂを設けて構成されているの
で、フレミングの左手の法則に基づく推力に寄与できる
磁石可動体１５の軸方向（長手方向）に垂直な磁束成分
を充分大きくできる。従って、推力をより大きくでき、
小型、小電流でいっそう大きな推力が得られる磁石可動
型リニアアクチュエータを実現できる。その他の作用効
果は、前述の第１実施例と同様である。

【００６４】図６は本発明の第５実施例である磁石可動
型リニアアクチュエータを示す。この場合、磁石可動体
１５は、同極対向された２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ間に
中間部軟磁性体６を設け、さらに永久磁石５Ａ，５Ｂの
外側端面に端部軟磁性体９Ａ，９Ｂを設けて構成されて
いる。その他の構成は、前述の第２実施例と同様であ
り、同一又は相当部分に同一符号を付した。

【００６５】この第５実施例の場合も、磁石可動体１５
が同極対向された２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ間に中間部
軟磁性体６を設け、さらに永久磁石５Ａ，５Ｂの外側端
面に端部軟磁性体９Ａ，９Ｂを設けて構成されているの
で、フレミングの左手の法則に基づく推力に寄与できる
磁石可動体１５の軸方向（長手方向）に垂直な磁束成分
を充分大きくできる。従って、前述の第２実施例の場合
よりも一層推力を増大させることができる。なお、その
他の作用効果は、前述の第２実施例と同様である。

【００６６】図７は本発明の第６実施例である磁石可動
型リニアアクチュエータを示す。この場合、磁石可動体
１５は、同極対向された２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ間に
中間部軟磁性体６を設け、さらに永久磁石５Ａ，５Ｂの
外側端面に端部軟磁性体９Ａ，９Ｂを設けて構成されて
いる。その他の構成は、前述の第３実施例と同様であ
り、同一又は相当部分に同一符号を付した。

【００６７】この第６実施例の場合も、磁石可動体１５
が同極対向された２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ間に中間部
軟磁性体６を設け、さらに永久磁石５Ａ，５Ｂの外側端
面に端部軟磁性体９Ａ，９Ｂを設けて構成されているの
で、フレミングの左手の法則に基づく推力に寄与できる
磁石可動体１５の軸方向（長手方向）に垂直な磁束成分
を充分大きくできる。従って、前述の第３実施例の場合
よりも一層推力を増大させることができる。なお、その
他の作用効果は、前述の第３実施例と同様である。

【００６８】図８は本発明の第７実施例である磁石可動
型リニアアクチュエータを示す。この図において、２１
は軟磁性体の円筒状ヨークであり、該円筒状ヨーク２１
の内側に、相互の位置関係が一定に規制された３連のコ
イル２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、該３連のコイル２Ａ，２Ｂ，
２Ｃの各間及び両端側に円環状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８
Ｃ，８Ｄがそれぞれ配置され、これらのコイル２Ａ，２
Ｂ，２Ｃ及び円環状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは
磁石可動体２３を移動自在に案内するためのガイド筒体
２４を構成する絶縁樹脂等の絶縁部材（非磁性材）で円
筒状ヨーク２１に固着されている。このガイド筒体２４
の内径は磁石可動体２３の外径よりも僅かに大きく、内
周は円周面となっている。

【００６９】磁石可動体２３は、同極対向された２個の
穴あき円柱状希土類永久磁石２５Ａ，２５Ｂ、それらの
永久磁石間に配置された穴あき円柱状中間部軟磁性体２
６及び前記永久磁石２５Ａ，２５Ｂの外側位置に配置さ
れた穴あき円板状クッション板３１Ａ，３１Ｂに金属貫
通軸体２７を挿通し、該金属貫通軸体２７の係合溝３２
に止め具（金属製Ｅリングと呼ばれる止め輪）３３を嵌
め込み係止して、当該金属貫通軸体２７に永久磁石２５
Ａ，２５Ｂ、中間部軟磁性体２６及び円板状クッション
板３１Ａ，３１Ｂを固定したものである。前記永久磁石
２５Ａ，２５Ｂは、軸方向に着磁されていて、一方の端
面がＮ極で他方の端面がＳ極になっており、全表面に金
属あるいは樹脂からなる磁性又は非磁性コーティング層
３４がそれぞれ被着形成されている。該コーティング層
３４は電解メッキ、無電解メッキ等のメッキ技術や、蒸
着等の薄膜技術等を利用して形成してもよい。また、貫
通軸体２７は非磁性又は磁性金属であり、クッション板
３１Ａ，３１Ｂはシリコンゴム等の弾性材で形成された
緩衝部材であり、多少圧縮状態で一対の止め具３３間に
挟持されている。この結果、クッション板３１Ａ，３１
Ｂは各永久磁石２５Ａ，２５Ｂ及び中間部軟磁性体２６
の厚みのばらつきを吸収してがたつきを防止することが
できる。なお、前記金属貫通軸体２７に永久磁石２５
Ａ，２５Ｂ及び中間部軟磁性体２６を一体化する際に接
着剤を併用してもよい。

【００７０】前記３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは永久
磁石２５Ａ，２５Ｂの磁極間を境にして相異なる方向に
電流が流れる如く結線されている。すなわち、中央のコ
イル２Ｂは中間部軟磁性体２６及び永久磁石２５Ａ，２
５ＢのＮ極を含む端部を囲み、両側のコイル２Ａ，２Ｃ
は、永久磁石２５Ａ，２５ＢのＳ極を含む端部をそれぞ
れ囲むことができるように円環状に巻回されており、か
つ中央のコイル２Ｂに流れる電流の向きと、両側のコイ
ル２Ａ，２Ｃの電流の向きとは逆向きである（図８の各
コイルに付したＮ，Ｓを参照）。前記円環状軟磁性体８
Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは、その外径が円筒状ヨーク２１
の内径と同径に、内径がガイド筒体２４の内径以上に形
成されたものであり、隣り合うコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ
と少し間をおいてそれぞれ配設されている。

【００７１】また、前記軟磁性体の円筒状ヨーク２１及
び非磁性のガイド筒体２４の両端部に非磁性の側板３５
Ａ，３５Ｂが嵌合、固着され、該側板３５Ａ，３５Ｂの
中央部に焼結金属、高摺動性樹脂等の円筒状軸受部材３
６がそれぞれ固定支持されている。そして、各円筒状軸
受部材３６の内周面にて永久磁石２５Ａ，２５Ｂに貫
通、一体化された貫通軸体２７が摺動自在に支えられ、
該貫通軸体２７の一方の端部は軸受部材３６外側に突出
して、負荷と接続する出力ピンとして利用できるように
なっている。なお、側板３５Ａ，３５Ｂは前記ガイド筒
体２４の内周面に嵌合する凸部３７をそれぞれ有してお
り、該凸部３７の先端面が前記磁石可動体２３の移動時
にクッション板３１Ａ，３１Ｂに当接して当該磁石可動
体２３の移動範囲を規定するようになっている（なお、
側板３５Ａ，３５Ｂの距離を充分大きくすれば凸部３７
がクッション板３１Ａ，３１Ｂに当接しないようにもで
きる。）。また、前記軸受部材３６は非磁性でも磁性体
であってもよい。

【００７２】この第７実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータでは、前記第１実施例と同様に、磁石可動体２
３が有する永久磁石２５Ａ，２５Ｂとして希土類永久磁
石を用いているので強力な磁極が形成され、しかも各コ
イル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外周側に軟磁性体の円筒状ヨー
ク２１が設けられているため、フレミングの左手の法則
に基づく推力に寄与できる磁石可動体２３の軸方向（長
手方向）に垂直な磁束成分を大きくでき、磁石可動体２
３の周囲を環状に巻回する３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２
Ｃに交互に逆極性の磁界を発生する向きに電流を通電す
ることにより、いっそう大きな推力を発生することがで
きる。

【００７３】そして、３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの
各間及び両端側に軟磁性体の円環状軟磁性体８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ，８Ｄを設けているため、磁石可動体２３が前
述のフレミングの左手の法則に基づく推力により一方に
移動し、そのストローク端に近づくと、該磁石可動体２
３と円環状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄのうち各磁
極に近付くものとの間にディテント力（無励磁吸引力）
が働き、磁石可動体２３はその移動方向に吸引される。

【００７４】この円環状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８
Ｄによるディテント力は、磁石可動体２３の永久磁石２
５Ａ，２５Ｂの一端が円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄの厚み
の略中央に位置するときに零となり、磁石可動体２３の
一端が円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄを通過すると、該円環
状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄにより通過した端部
を引き戻す如く、進行方向と反対方向（磁石可動体２３
をガイド筒体２４の中央部に戻す向き）にディテント力
が働く。

【００７５】図８の極性では、磁石可動体２３が右方向
に移動する向きであり、各コイルの電流を反転させれば
磁石可動体２３の推力の向きも反転する。交流電流を流
した場合には、一定周期で振動を繰り返すバイブレータ
として働く。

【００７６】以上の第７実施例によれば、３連のコイル
２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各間及び両端側に円環状軟磁性体８
Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄを設けているので、磁石可動体２
３がストローク端へ移動する際、円環状軟磁性体８Ａ，
８Ｂ，８Ｃ，８Ｄのうち各磁極に近付くものと磁石可動
体２３との間にはディテント力（無励磁吸引力）が働
く。従って、磁石可動体２３駆動時のストローク端近傍
側での推力が強化され、磁石可動体２３（すなわち貫通
軸体２７）への負荷が増加したときのストロークの減少
を少なくすることができ、ひいては負荷の変動に伴う磁
石可動体２３のストロークの変動を抑えることができ
る。また、磁石可動体２３の往復運動時に、その端部が
円環状軟磁性体８Ａ，８Ｄを通り過ぎても磁石可動体２
３の進行方向と反対に働くディテント力により磁石可動
体２３のストロークが規制され、前記側板３５Ａ，３５
Ｂの凸部３７に当たるのを防止する、あるいは当たった
際の衝撃を抑えることができ、磁石可動体２３が凸部３
７に接して発生する騒音、振動を抑えることができる。

【００７７】この第７実施例においても、前述の第１実
施例で示したのと同様の作用効果が得られ、さらに、以
下に述べる作用効果を奏することができる。

【００７８】(1) 穴あき円柱状希土類永久磁石２５
Ａ，２５Ｂ及び穴あき円板状クッション板３１Ａ，３１
Ｂに金属貫通軸体２７を挿通し、該金属貫通軸体２７の
係合溝３２に止め具３３を嵌め込み係止して磁石可動体
２３を構成しており、永久磁石２５Ａ，２５Ｂの固定、
一体化を確実に実行でき、しかも組立容易であり固着信
頼性が高い。

【００７９】(2) 磁石可動体２３に一体の貫通軸体２
７を軸受部材３６で摺動自在に支持することで、磁石可
動体２３のがたつきを無くして常時ガイド筒体２４の内
周中心と同心状態に規制でき、しかも永久磁石２５Ａ，
２５Ｂを一体化するためのホルダ等を永久磁石外周側に
被せる必要がなく、永久磁石２５Ａ，２５Ｂの外周面と
コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの間隙を必要最小限に設定で
き、推力の向上に有効である。

【００８０】(3) 磁石可動体２３がガイド筒体２４の
内周面に接触しなくなるため、磁石可動体２３を軸方向
に円滑に移動させることが可能であり、磁石可動体２３
やガイド筒体２４の摩耗等の問題も解消でき、運動回数
の長寿命化が図れる。

【００８１】(4) 永久磁石２５Ａ，２５Ｂの外側位置
には緩衝材として穴あき円板状クッション板３１Ａ，３
１Ｂを設けることにより、磁石可動体２３の往復運動に
よってガイド筒体２４の両端部に固定されている側板３
５Ａ，３５Ｂの凸部３７に当たっても、永久磁石２５
Ａ，２５Ｂへの衝撃が抑えられ、磁石の割れや欠けが防
止されるとともに、衝突による衝撃音の発生が防止で
き、磁石可動体２３の往復運動に伴う振動や音の発生を
低減可能である。また、側板３５Ａ，３５Ｂにクッショ
ン板３１Ａ，３１Ｂに当たる凸部３７を形成しておくこ
とで、止め具３３が軸受部材３６に当たるのを防止でき
る。

【００８２】(5) 穴あき円柱状希土類永久磁石２５
Ａ，２５Ｂの全表面に磁性又は非磁性のコーティング層
３４を形成することで、当該永久磁石２５Ａ，２５Ｂを
備える磁石可動体２３が往復運動する際の衝撃で永久磁
石２５Ａ，２５Ｂに割れや欠けが発生することを防止す
ることができる。また、そのコーティング層３４は、穴
あき円柱状希土類永久磁石２５Ａ，２５Ｂ及び穴あき円
板状クッション板３１Ａ，３１Ｂに金属貫通軸体２７を
挿通して磁石可動体２３を構成する際に、永久磁石２５
Ａ，２５Ｂに割れや欠け等の損傷が発生するのも防止可
能である。なお、コーティング層３４は永久磁石２５
Ａ，２５Ｂの外周面に少なくとも設けられていれば、内
周面は省略してもよい。

【００８３】(6) 側板３５Ａ，３５Ｂの対向間隔を充
分大きく設定した場合には、磁石可動体２３の往復運動
時に、磁石可動体２３の端部が両端の円環状軟磁性体８
Ａ，８Ｄを通り過ぎた際に進行方向と反対に働くディテ
ント力により磁石可動体２３のストロークを規制し、前
記側板３５Ａ，３５Ｂの凸部３７に磁石可動体２３が当
たるのを防止することができ、これによって、低騒音
化、低振動化を図ることができる。

【００８４】図９は本発明の第８実施例である磁石可動
型リニアアクチュエータを示す。この図において、軟磁
性体の円筒状ヨーク２１及び非磁性のガイド筒体２４の
両端部に非磁性の側板３５Ｃ，３５Ｄが嵌合、固着さ
れ、該側板３５Ｃ，３５Ｄの内面と磁石可動体２３側の
円板状クッション板３１Ａ，３１Ｂ間に圧縮ばね３８が
配設されている。該圧縮ばね３８は磁石可動体２３を中
間位置に押し戻す作用を有する。なお、その他の構成は
前述の第７実施例と同様であり、同一又は相当部分に同
一符号を付した。

【００８５】この第８実施例によれば、各コイル２Ａ，
２Ｂ，２Ｃに通電されていない状態では、磁石可動体２
３は左右の圧縮ばね３８の弾性力で円筒状ヨーク２１内
の中間位置に復帰しており、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ
に直流電流を通電することで磁石可動体２３を一方に駆
動することができる。また、交流電流を通電すれば、磁
石可動体２３は往復運動してバイブレータとして動作す
るが、前記第７実施例で述べた円環状軟磁性体８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ，８Ｄのディテント力（変位量が過大になると
磁石可動体２３の進行方向と反対に働く）による磁石可
動体２３のストロークの規制に加え、磁石可動体２３は
ある程度変位したところで圧縮ばね３８の弾性力で中間
位置に戻される。従って、磁石可動体２３が側板３５
Ｃ，３５Ｄに衝突して衝撃音が発生することを防止でき
る。なお、磁石可動体２３の進行方向に働くディテント
力は充分であるので、磁石可動体２３のストローク端近
傍での圧縮ばね３８の弾性力による推力低下の影響はほ
とんどない。なお、その他の作用効果は前述の第７実施
例と同様である。

【００８６】図１０は本発明の第９実施例である磁石可
動型リニアアクチュエータを示す。この図において、軟
磁性体の円筒状ヨーク２１及び非磁性のガイド筒体２４
の両端部に非磁性の側板３５Ａ，３５Ｂが嵌合、固着さ
れ、該側板３５Ａ，３５Ｂの凸部３７の内周に戻し用環
状永久磁石３９がそれぞれ固定されている。そして、該
戻し用環状永久磁石３９及び軸受部材３６の内周穴を磁
石可動体２３の貫通軸体２７が貫通している。戻し用環
状永久磁石３９は、磁石可動体２３が有する永久磁石２
５Ａ，２５Ｂの外側端面の磁極との間で反発力を発生す
る磁極を磁石可動体２３への対向面に有している。例え
ば、図１０では、永久磁石２５Ａ，２５Ｂの外側端面の
Ｓ極に戻し用環状永久磁石３９のＳ極が対向している。
なお、その他の構成は前述の第７実施例と同様であり、
同一又は相当部分に同一符号を付した。

【００８７】この第９実施例によれば、各コイル２Ａ，
２Ｂ，２Ｃに通電されていない状態では、磁石可動体２
３は永久磁石２５Ａ，２５Ｂと左右の戻し用環状永久磁
石３９の反発力で円筒状ヨーク２１内の中間位置に復帰
しており、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに直流電流を通電
することで磁石可動体２３を一方に駆動することができ
る。また、交流電流を通電すれば、磁石可動体２３は往
復運動してバイブレータとして動作するが、前記第７実
施例で述べた円環状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの
ディテント力（変位量が過大になると磁石可動体２３の
進行方向と反対に働く）による磁石可動体２３のストロ
ークの規制に加え、磁石可動体２３はある程度変位した
ところで永久磁石２５Ａ，２５Ｂと左右の戻し用環状永
久磁石３９の反発力で中間位置に戻される。従って、磁
石可動体２３が側板３５Ａ，３５Ｂや戻し用環状永久磁
石３９に衝突して衝撃音が発生することを防止できる。
なお、磁石可動体２３の進行方向に働くディテント力は
充分であるので、磁石可動体２３のストローク端近傍で
の戻し用環状永久磁石３９の反発力による推力低下の影
響はほとんどない。なお、その他の作用効果は前述の第
７実施例と同様である。

【００８８】図１１は本発明の第１０実施例である磁石
可動型リニアアクチュエータを示す。この図において、
磁石可動体２３Ａは、同極対向された２個の穴あき円柱
状希土類永久磁石２５Ｃ，２５Ｄ、それらの永久磁石間
に配置された穴あき円柱状中間部軟磁性体２６、前記永
久磁石２５Ｃ，２５Ｄの外側に配置された穴あき円板状
端部軟磁性体２９Ａ，２９Ｂ及び該端部軟磁性体２９
Ａ，２９Ｂの外側位置に配置された穴あき円板状クッシ
ョン板３１Ａ，３１Ｂに金属貫通軸体２７を挿通し、該
金属貫通軸体２７の係合溝３２に止め具（金属製Ｅリン
グ）３３を嵌め込み係止して、当該金属貫通軸体２７に
永久磁石２５Ｃ，２５Ｄ、中間部軟磁性体２６、端部軟
磁性体２９Ａ，２９Ｂ及び円板状クッション板３１Ａ，
３１Ｂを固定したものである。ここで、貫通軸体２７は
非磁性又は磁性金属であり、クッション板３１Ａ，３１
Ｂはシリコンゴム等の弾性材であり、多少圧縮状態で一
対の止め具３３間に挟持されている。この結果、クッシ
ョン板３１Ａ，３１Ｂは各永久磁石２５Ｃ，２５Ｄ、軟
磁性体２６，２９Ａ，２９Ｂの厚みのばらつきを吸収し
てがたつきを防止することができる。なお、前記金属貫
通軸体２７に永久磁石２５Ｃ，２５Ｄ、軟磁性体２６，
２９Ａ，２９Ｂを一体化する際に接着剤を併用してもよ
い。前記端部軟磁性体２９Ａ，２９Ｂの肉厚は、中間部
軟磁性体２６の１／２〜１倍程度に設定される。なお、
その他の構成は前述の第７実施例と同じである。

【００８９】この第１０実施例では、前記第４乃至第６
実施例で示した磁石可動体１５と同様に、磁石可動体２
３Ａが有する永久磁石２５Ｃ，２５Ｄの外側端面に端部
軟磁性体２９Ａ，２９Ｂが配置されており、永久磁石２
５Ｃ，２５Ｄの外側端面の磁極から出た磁束が端部軟磁
性体２９Ａ，２９Ｂの存在で垂直方向に曲がり易くなる
等の理由で永久磁石２５Ｃ，２５Ｄの外側部分での磁束
密度の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する成分）が
増大する。すなわち、フレミングの左手の法則に基づく
推力に寄与できる磁石可動体２３Ａの軸方向（長手方
向）に垂直な磁束成分を大きくでき、磁石可動体２３Ａ
の周囲を環状に巻回する３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ
に交互に逆極性の磁界を発生する向きに電流を通電する
ことにより、いっそう大きな推力を発生することができ
る。例えば、端部軟磁性体の無い第８実施例の場合に比
較して数％乃至１０％程度の推力向上が得られる。な
お、その他の作用効果は前述の第７実施例と同様であ
る。

【００９０】なお、上記第１０実施例において、図１１
の仮想線に示すように、側板３５Ａ，３５Ｂの凸部３７
の内周側に固定されている軸受部材３６内面と磁石可動
体２３Ａ側の円板状クッション板３１Ａ，３１Ｂ間に圧
縮ばね３８Ａを配設してもよい。該圧縮ばね３８Ａは磁
石可動体２３Ａを中間位置に押し戻す作用を有する。従
って、圧縮ばね３８Ａを配設することで、磁石可動体２
３Ａが側板３５Ａ，３５Ｂに衝突して衝撃音が発生する
ことを防止できるといった前記第８実施例と同様の作用
効果が得られる。

【００９１】図１２は本発明の第１１実施例である磁石
可動型ポンプを示す。この図において、４０は往復動ア
クチュエータであり、該往復動アクチュエータ４０の磁
石可動体４３の両側に、ケーシング室としてのシリンダ
室５１Ａ，５１Ｂを設けるとともに、該シリンダ室５１
Ａ，５１Ｂに往復駆動体としてのピストン５２Ａ，５２
Ｂをそれぞれ摺動自在に設けて２個のポンプ部５３Ａ，
５３Ｂを構成している。

【００９２】前記往復動アクチュエータ４０は、軟磁性
体の円筒状ヨーク４１の内側に、３連のコイル２Ａ，２
Ｂ，２Ｃと、該３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各間及
び両端側にそれぞれ配置された円環状軟磁性体８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ，８Ｄとを有し、これらのコイル２Ａ，２Ｂ，
２Ｃ及び円環状軟磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは、磁
石可動体４３を摺動自在に案内するためのガイド筒体４
４を構成する絶縁樹脂等の絶縁部材（非磁性材）で円筒
状ヨーク４１に固着されている。ガイド筒体４４の内径
は磁石可動体４３の外径よりも僅かに大きく、内周は円
周面となっている。磁石可動体４３は、同極対向配置の
２個の円柱状希土類永久磁石５Ａ，５Ｂと、これらの永
久磁石５Ａ，５Ｂ間に配置される円柱状中間部軟磁性体
６と、各永久磁石５Ａ，５Ｂの外側端面にそれぞれ配置
される軸部品４５Ａ，４５Ｂと、非磁性筒状ホルダ４７
とからなり、それらの永久磁石５Ａ，５Ｂ、中間部軟磁
性体６及び軸部品４５Ａ，４５Ｂの円板状部４６Ａ，４
６Ｂは筒状ホルダ４７内に収納され接着剤、あるいはホ
ルダ端部のかしめ等で固定されている。前記３連のコイ
ル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは永久磁石５Ａ，５Ｂの磁極間を境
にして相異なる方向に電流が流れる如く結線されてい
る。すなわち、中央のコイル２Ｂは中間部軟磁性体６及
び永久磁石５Ａ，５ＢのＮ極を含む端部を囲み、両側の
コイル２Ａ，２Ｃは、永久磁石５Ａ，５ＢのＳ極を含む
端部をそれぞれ囲むことができるようになっており、か
つ中央のコイル２Ｂに流れる電流の向きと、両側のコイ
ル２Ａ，２Ｃの電流の向きとは逆向きである（図１２の
各コイルに付したＮ，Ｓを参照）。

【００９３】前記磁石可動体４３を摺動自在に案内する
ためのガイド筒体４４の左側にポンプ部５３Ａが構成さ
れている。すなわち、ガイド筒体４４の左側に前記シリ
ンダ室５１Ａが形成されており、軸部品４５Ａの軸４８
Ａの先端面にピストン５２Ａがボルト４９Ａで固定され
ている。ピストン５２Ａの端面には吸入穴５４Ａが形成
されており、該吸入穴５４Ａを閉塞するゴム等の可撓性
板材の吸入弁５５Ａが前記ボルト４９Ａでピストン５２
Ａの端面に重なるように取り付けられている。また、シ
リンダ室５１Ａの左側開口を密閉するためにＯリング５
６を介して蓋体５７Ａが前記円筒状ヨーク４１に固着さ
れている。前記シリンダ室５１Ａの右寄り位置に連通す
るように円筒状ヨーク４１及びガイド筒体４４を貫通す
る吸気穴５８Ａが、シリンダ室５１Ａの側壁を成す蓋体
５７Ａに排気穴５９Ａがそれぞれ形成されている。

【００９４】同様に、前記磁石可動体４３を摺動自在に
案内するためのガイド筒体４４の右側にポンプ部５３Ｂ
が構成されている。すなわち、ガイド筒体４４の右側に
シリンダ室５１Ｂが形成されており、軸部品４５Ｂの軸
４８Ｂの先端面にピストン５２Ｂがボルト４９Ｂで固定
されている。ピストン５２Ｂの端面には吸入穴５４Ｂが
形成されており、該吸入穴５４Ｂを閉塞するゴム等の可
撓性板材の吸入弁５５Ｂが前記ボルト４９Ｂでピストン
５２Ｂの端面に重なるように取り付けられている。ま
た、シリンダ室５１Ｂの右側開口を密閉するためにＯリ
ング５６を介して蓋体５７Ｂが前記円筒状ヨーク４１に
固着されている。前記シリンダ室５１Ｂの左寄り位置に
連通するように前記円筒状ヨーク４１及びガイド筒体４
４を貫通する吸気穴５８Ｂが、シリンダ室５１Ｂの側壁
を成す蓋体５７Ｂに排気穴５９Ｂが形成されている。

【００９５】この第１１実施例の往復動アクチュエータ
４０では、図１２に示す極性になる如く３連のコイル２
Ａ，２Ｂ，２Ｃに交互に逆極性の磁界を発生する向きに
電流を通電することにより、磁石可動体４３がフレミン
グの左手の法則に基づく推力により図１２の右方向に移
動し、当該磁石可動体４３のストローク端近傍では、磁
石可動体４３と各円環状軟磁性体８Ｂ，８Ｃ，８Ｄとの
間にディテント力（無励磁吸引力）が働いてそのままの
移動方向（右方向）に吸引される。このディテント力
は、磁石可動体４３右端部の永久磁石５Ｂ外側端面が円
環状軟磁性体８Ｄに近づくところで最大となり、円環状
軟磁性体８Ｄの厚みの中央付近に到達するとディテント
力は零となる。つまり、磁石可動体４３のストローク端
近傍での推力を強化している。このディテント力は、ピ
ストン５２Ａ，５２Ｂ駆動時の反発力に対して打ち消す
方向に働く。このため、磁石可動体４３への負荷が増加
したときのストロークの減少を少なくし、負荷の変動に
伴う磁石可動体４３のストロークの変動を抑えることが
できる。また、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの電流を反転
させれば磁石可動体４３の推力の向きも反転し、同様に
ディテント力が働く。従って、各コイル２Ａ，２Ｂ，２
Ｃに交流電流を流すことで、一定周期で往復運動を繰り
返す小型で推力の大きな往復動アクチュエータとして機
能する。なお、往復動アクチュエータ４０のその他の作
用効果は、前記第２実施例における磁石可動型リニアア
クチュエータと同様である。

【００９６】上記したように、往復動アクチュエータ４
０を往復運動することで、シリンダ室５１Ａ，５１Ｂ内
のピストン５２Ａ，５２Ｂが往復動し、２個のポンプ部
５３Ａ，５３Ｂを駆動することができる。すなわち、磁
石可動体４３が図１２の右方向に動くとき、ポンプ部５
３Ａでは吸入弁５５Ａが開きシリンダ室５１Ａの左側に
吸気穴５８Ａ及び吸入穴５４Ａを介して空気を吸入し、
ポンプ部５３Ｂではピストン５２Ｂがシリンダ室５１Ｂ
右側の空気を圧縮して排気穴５９Ｂを介し送出する。ま
た、磁石可動体４３が図１２の左方向に動くときは、ポ
ンプ部５３Ｂが空気を吸入し、ポンプ部５３Ａが空気を
排気穴５９Ａを介し送出する。

【００９７】この第１１実施例の磁石可動型ポンプで
は、往復動アクチュエータ４０が小型、小電流で大きな
推力が得られるものであり、円環状軟磁性体８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ，８Ｄによるディテント力の付加で磁石可動体
４３のストローク端近傍での推力が強化されているた
め、磁石可動体４３両側のポンプ部５３Ａ，５３Ｂでの
負荷が大きくてもストロークの減少を防ぎ、負荷の変動
に伴うポンプ効率の変動を抑えることができる。従っ
て、２個のポンプ部５３Ａ，５３Ｂを駆動する小型で効
率の良いエアーポンプ等を実現できる。

【００９８】図１３は本発明の第１２実施例である磁石
可動型ポンプを示す。この場合は、往復駆動体としての
ピストンに代えて往復動するダイアフラムを使用してい
る。すなわち、往復動アクチュエータ６０の構成は、前
述の第１１実施例の往復動アクチュエータ４０とほぼ同
様であり、軟磁性体の円筒状ヨーク６１の内側に、３連
のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、円環状軟磁性体８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ，８Ｄとを有し、前記磁石可動体４３を摺動自
在に案内するためのガイド筒体６４を絶縁樹脂等の絶縁
部材（非磁性材）で構成している。前記ガイド筒体６４
の左側にケーシング室７０の右部分が形成されており、
ケーシング室７０の左部分を構成する有蓋筒体７１の端
面と前記ガイド筒体６４の端面間に可撓性（弾性）を持
つ薄板状のダイアフラム７２の周縁部が挟持、固定され
ている。有蓋筒体７１は前記円筒状ヨーク６１のフラン
ジ部に固着されており、吸気穴７３及び排気穴７４を有
している。そして、吸気穴７３の内側、及び排気穴７４
の外側にそれぞれ逆流防止用の弁７５，７６が設けられ
ている。例えば弁７５，７６はゴム等の可撓性板材であ
り、一端にて有蓋筒体７１に固定されている。ダイアフ
ラム７２の中央部は磁石可動体４３に一体に固定されて
いる軸部品４５Ａの軸４８Ａに連結されている。また、
ガイド筒体６４の右側には、前記軸部品４５Ｂの軸４８
Ｂが摺動自在に嵌合する軸受穴６２が形成されている。
なお、その他の構成は前記第１１実施例と同様であり、
同一又は相当部分に同一符号を付した。

【００９９】この第１２実施例の往復動アクチュエータ
６０は、前記第１１実施例の往復動アクチュエータ４０
と同様に、フレミングの左手の法則に基づく推力とディ
テント力により往復運動することができ、各コイル２
Ａ，２Ｂ，２Ｃに交流電流を流すことで、一定周期で往
復運動を繰り返す小型で推力の大きな往復動アクチュエ
ータとして機能する（図１３に示す極性では磁石可動体
４３が右方向に移動する）。そして、この往復動アクチ
ュエータ６０を駆動することでダイアフラム７２を往復
動させ、ダイアフラム７２で隔離されたケーシング室７
０の左側の流体導入室７８の体積を増減することで、空
気等の吸気穴７３からの吸入、排気穴７４からの排出を
交互に繰り返し実行することができる。

【０１００】この第１２実施例の磁石可動型ポンプで
は、往復動アクチュエータ６０が小型、小電流で大きな
推力が得られるものであり、円環状軟磁性体８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ，８Ｄによるディテント力の付加で磁石可動体
４３のストローク端近傍での推力が強化されている。こ
のディテント力は、ダイアフラム７２駆動時の反発力に
対して打ち消す方向に働く。特に、ダイアフラム７２の
弾性力が最大、すなわち負荷が最大となるストローク端
に磁石可動体４３が位置するときでも、ディテント力に
より充分な推力が得られ、磁石可動体４３のストローク
の減少を防止できる。従って、小型で効率の良いエアー
ポンプを実現できる。

【０１０１】図１４は本発明の第１３実施例である磁石
可動型リニアアクチュエータを示す。この場合、円筒状
ヨーク１の内側に、円柱状希土類永久磁石５Ａ，５Ｂ，
５Ｃの磁極間を境にして相異なる方向に電流が流れる如
く結線された４連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを有
する分割ボビン４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄと、該分割ボビ
ン４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの各間及び両端側に円環状軟
磁性体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅをそれぞれ配置固
定し、磁石可動体１３を摺動自在に案内するためのガイ
ド筒体を構成している。磁石可動体１３は、同極対向配
置した３個の円柱状希土類永久磁石５Ａ，５Ｂ，５Ｃ
と、これらの永久磁石５Ａ，５Ｂ，５Ｃの各間に固着さ
れる円柱状中間部軟磁性体６Ａ，６Ｂと、永久磁石５
Ａ，５Ｃの外側両端面にそれぞれ固着される円板状端部
軟磁性体９Ａ，９Ｂとを一体化したものである。なお、
その他の構成は前述の第５実施例と同様である。

【０１０２】この第１３実施例の磁石可動型リニアアク
チュエータは、前記第５実施例と同様に、フレミングの
左手の法則に基づく推力とディテント力により往復運動
することができ、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに交
流電流を流すことで、一定周期で往復運動を繰り返すバ
イブレータとして機能する（図１４に示す極性では磁石
可動体１３が右方向に移動する）。この場合、３個の永
久磁石５Ａ，５Ｂ，５Ｃを有する磁石可動体１３を４連
のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄで駆動する構成として
いるので、前記第５実施例で示した２個の永久磁石を有
する磁石可動体を３連のコイルで駆動する構成と比較し
て、全体的にフレミングの左手の法則に基づく推力とデ
ィテント力が増加するので、推力がさらに大きい磁石可
動型リニアアクチュエータを実現できる。なお、その他
の作用効果は前述の第５実施例と同様である。

【０１０３】なお、前記第１乃至第１２実施例では、磁
石可動体は２個の同極対向の永久磁石と両永久磁石間の
中間部軟磁性体とを備える構成としたが、上記第１３実
施例で示したように、３個の同極対向の永久磁石と各永
久磁石間に設けた中間部軟磁性体とを有する磁石可動体
を４連のコイルで駆動する構成を採用してもよい。さら
に、４個以上の同極対向の永久磁石と各永久磁石間に設
ける中間部軟磁性体で磁石可動体を構成してもよく、こ
れに対応させてコイル数も５個以上とすることができ
る。

【０１０４】なお、各実施例において、固定側軟磁性体
である円環状軟磁性体は、装置の仕様を満足するように
少なくとも３連のコイルの少なくとも一端側に配置固定
すればよく、一端のみの場合、その一方向への推力が強
化される。また、前記第３実施例で示した環状軟磁性体
のように磁石可動体に対向する内周側を軸方向に幅広く
形成する等形状を工夫して、固定側軟磁性体によるディ
テント力の強弱や分布を適宜変更可能である。

【０１０５】なお、各実施例において、両外側に位置す
る固定側軟磁性体としての円環状軟磁性体の少なくとも
一方を軟磁性体円筒状ヨークと一体に形成する構成とし
てもよい。

【０１０６】また、各実施例において、軟磁性体ヨーク
としての円筒状ヨーク１，２１，４１，６１を半割や軸
方向に分割する等、複数個の分割ヨークを組み合わせて
一体化する構成でもよい。また、円環状軟磁性体も半割
等の複数個の分割軟磁性体を組み合わせて一体化する構
成としてもよい。この場合、各分割ヨークと分割軟磁性
体を予め一体に形成する構成も可能である。

【０１０７】なお、前記第１１及び第１２実施例のポン
プにおいて、前記第４、第５又は第６実施例と同様に、
磁石可動体軸方向両端に位置する永久磁石の外側端面に
端部軟磁性体を設ける構成としてもよい。

【０１０８】なお、前記各実施例において、コイルや固
定側軟磁性体の相互の位置関係を一定に規制（規定）す
る手段は、ボビンを用いる構成でも、軟磁性体ヨークの
内側に絶縁樹脂等の絶縁部材（非磁性材）で固着する構
成でもよい。さらに、ボビンについては半割等の複数個
の分割ボビンを組み合わせて一体化する構成が可能であ
る。

【０１０９】前記各実施例では、円筒状の軟磁性体ヨー
ク及びガイド筒体を用いたが、これに限らず、例えば、
角筒状等の軟磁性体ヨーク及びガイド筒体を採用するこ
ともでき、これに合わせて磁石可動体の方も角柱乃至角
筒状等にすることが可能であり、この場合も各コイルは
磁石可動体の外周を周回するように巻回すればよく、固
定側軟磁性体も磁石可動体の外周を囲むガイド筒体側に
設ければよい。

【０１１０】さらに、前記第７乃至第１０実施例では磁
石可動体２３，２３Ａの貫通軸体２７の両側を軸受部材
３６で支持したが、貫通軸体の片側のみを軸受部材で支
持する構造を採用してもよい。この場合、軸受部材も一
方のみとなる（但し、軸受部材を長めにすることが望ま
しい。）。

【０１１１】また、前記第７乃至第１０実施例では、軸
受部材３６により磁石可動体の貫通軸体２７を支持して
いるので、絶縁樹脂等の絶縁部材（非磁性材）のガイド
筒体２４を省略して各コイルをヨーク２１の内周側に絶
縁固定する構造を採用することも可能である。

【０１１２】以上本発明の実施例について説明してきた
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁石可動
型リニアアクチュエータ及びポンプによれば、同極対向
された少なくとも２個の永久磁石間に中間部軟磁性体を
設けて磁石可動体を構成し、相互の位置関係が一定に規
制された少なくとも３連のコイルの内側に当該磁石可動
体を移動自在に設け、前記少なくとも３連のコイルの少
なくとも一端側又は両端側で前記磁石可動体の移動を妨
げないように固定側軟磁性体を固定配置し、前記少なく
とも３連のコイルを、各永久磁石の磁極間を境にして相
異なる方向に電流が流れる如く結線した構成としたの
で、磁石可動体の軸方向（長手方向）に垂直な磁束成分
を充分大きくでき、かつ前記少なくとも３連のコイルと
磁石可動体の各磁極が発生する磁束とを有効に鎖交可能
であり、磁石可動体の垂直な磁束成分と各コイルに流れ
る電流との間のフレミングの左手の法則に基づいて磁石
可動体に与えられる推力を充分大きくできる。

【０１１４】また、前記少なくとも３連のコイルの少な
くとも一端側又は両端側に固定側軟磁性体を設けている
ので、磁石可動体がそのストローク端へ移動する際、磁
石可動体の進行方向にディテント力（無励磁吸引力）が
働き、ストローク端近傍側での推力低下を補う如く推力
が強化されるため、磁石可動体への負荷が増加したとき
のストロークの減少を少なくすることができ、負荷の変
動に伴う磁石可動体のストロークの変動を抑えることが
できる。

【０１１５】さらに、磁石可動体の往復運動時に、磁石
可動体の一端が固定側軟磁性体を通過しても、その通過
した端部を引き戻す如く固定側軟磁性体のディテント力
が磁石可動体の進行方向と反対に働くため、規制部材を
設けずに磁石可動体のストロークを磁気的に規制して往
復運動させることも可能である。

【０１１６】また、前記少なくとも３連のコイルに対し
一定位置関係に設けられたケーシング室に対し往復駆動
体を設けるとともに、該往復駆動体を前記磁石可動体に
連結して構成した磁石可動型ポンプの場合、磁石可動体
（往復駆動体）の進行方向に働くディテント力が磁石可
動体の変位量の増加に伴って大きくなる反発力を打ち消
し、磁石可動体のストロークを充分確保してポンプ効率
の向上を図り、負荷の変動に伴うポンプ効率の変動を抑
えることができる。また、交流電圧にて直接電磁往復動
させられるため、復帰用ばね等の機械的復帰機構が不要
であり、部品点数の削減、機構の簡略化、更には小型化
が可能である。従って、小型、小電流で効率良く駆動で
きる磁石可動型ポンプを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータを示す正断面図である。

【図２】同側面図である。

【図３】本発明の第２実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータを示す正断面図である。

【図４】本発明の第３実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータを示す正断面図である。

【図５】本発明の第４実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータを示す正断面図である。

【図６】本発明の第５実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータを示す正断面図である。

【図７】本発明の第６実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータを示す正断面図である。

【図８】本発明の第７実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータを示す正断面図である。

【図９】本発明の第８実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータを示す正断面図である。

【図１０】本発明の第９実施例の磁石可動型リニアアク
チュエータを示す正断面図である。

【図１１】本発明の第１０実施例の磁石可動型リニアア
クチュエータを示す正断面図である。

【図１２】本発明の第１１実施例の磁石可動型ポンプを
示す正断面図である。

【図１３】本発明の第１２実施例の磁石可動型ポンプを
示す正断面図である。

【図１４】本発明の第１３実施例である磁石可動型リニ
アアクチュエータを示す正断面図である。

【図１５】従来例を示す正断面図である。

【図１６】図１の第１実施例の磁石可動型リニアアクチ
ュエータと図１５の従来例における磁石可動体の変位量
と推力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１，２１，４１，６１ 円筒状ヨーク ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ コイル ３，１３，１５，２３，２３Ａ，４３ 磁石可動体 ４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ
ボビン ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ
永久磁石 ６，６Ａ，６Ｂ，２６ 中間部軟磁性体 ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃ，１８Ｄ 円環状軟磁性体 ９Ａ，９Ｂ，２９Ａ，２９Ｂ 端部軟磁性体 ２７ 貫通軸体 ３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ 側板 ３６ 軸受部材 ３８，３８Ａ 圧縮ばね ４０，６０ 往復動アクチュエータ ５１Ａ，５１Ｂ シリンダ室 ５２Ａ，５２Ｂ ピストン ５３Ａ，５３Ｂ ポンプ部 ７２ ダイアフラム

【手続補正書】

【提出日】平成７年２月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同極対向された少なくとも２個の永久磁
   石間に中間部軟磁性体を設けて磁石可動体を構成し、相
   互の位置関係が一定に規制された少なくとも３連のコイ
   ルの内側に当該磁石可動体を移動自在に設け、前記少な
   くとも３連のコイルの少なくとも一端側又は両端側で前
   記磁石可動体の移動を妨げない位置に固定側軟磁性体を
   固定配置し、前記少なくとも３連のコイルを、推力発生
   時において各永久磁石の磁極間を境にして相異なる方向
   に電流が流れる如く結線したことを特徴とする磁石可動
   型リニアアクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記少なくとも３連のコイルのコイル間
   にも固定側軟磁性体を固定配置した請求項１記載の磁石
   可動型リニアアクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記少なくとも３連のコイルの外周側
   に、前記固定側軟磁性体と一体又は別体に形成した軟磁
   性体ヨークを設けて、前記永久磁石の着磁方向に垂直な
   方向の磁束成分を増加させるための磁気回路を構成した
   請求項１又は２記載の磁石可動型リニアアクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】 前記磁石可動体の軸方向両端に位置する
   前記永久磁石の外側端面に端部軟磁性体を設けた請求項
   １、２又は３記載の磁石可動型リニアアクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記磁石可動体の片側又は両側に当該磁
   石可動体を押し戻すばね又は当該磁石可動体に対して反
   発力を発生する戻し用永久磁石を配設した請求項１、
   ２、３又は４記載の磁石可動型リニアアクチュエータ。
6. 【請求項６】 同極対向された少なくとも２個の永久磁
   石間に中間部軟磁性体を設けて磁石可動体を構成し、相
   互の位置関係が一定に規制された少なくとも３連のコイ
   ルの内側に当該磁石可動体を移動自在に設け、前記少な
   くとも３連のコイルの少なくとも一端側又は両端側で前
   記磁石可動体の移動を妨げない位置に固定側軟磁性体を
   固定配置し、前記少なくとも３連のコイルを、推力発生
   時において各永久磁石の磁極間を境にして相異なる方向
   に電流が流れる如く結線し、前記少なくとも３連のコイ
   ルに対し一定位置関係に設けられたケーシング室に対し
   往復駆動体を設けるとともに、該往復駆動体を前記磁石
   可動体に連結したことを特徴とする磁石可動型ポンプ。
7. 【請求項７】 前記少なくとも３連のコイルの各コイル
   間に前記固定側軟磁性体を配置した請求項６記載の磁石
   可動型ポンプ。
8. 【請求項８】 前記少なくとも３連のコイルの外周側
   に、前記固定側軟磁性体と一体又は別体に形成した軟磁
   性体ヨークを設けて、前記永久磁石の着磁方向に垂直な
   方向の磁束成分を増加させるための磁気回路を構成した
   請求項６又は７記載の磁石可動型ポンプ。
9. 【請求項９】 前記磁石可動体の軸方向両端に位置する
   前記永久磁石の外側端面に端部軟磁性体を設けた請求項
   ６、７又は８記載の磁石可動型ポンプ。
10. 【請求項１０】 前記ケーシング室がシリンダ室を構成
    し、該シリンダ室に前記往復駆動体としてのピストンが
    摺動自在に設けられている請求項６、７、８又は９記載
    の磁石可動型ポンプ。
11. 【請求項１１】 前記往復駆動体が可撓性を有するダイ
    アフラムであり、該ダイアフラム周縁部が前記ケーシン
    グ室に固定されている請求項６、７、８又は９記載の磁
    石可動型ポンプ。