JPS62193553A - 永久磁石形リニア電磁アクチユエ−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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄肉円筒形の永久磁石を単極性磁界により軸
方向に駆動する電磁アクチュエータに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種装置としてダイナミックスピーカに用いら
れるボイスコイル形アクチュエータがある。

しかし、この従来例は可動コイル形で、所謂ボイスコイ
ルモータ（Ｖｏｉｃｅ　Ｃｏ１１　Ｍｏｔｏｒ）が、こ
のようなｍ６ｆｌアクチユエータとして使われて来た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来例の可動コイル形では、磁界を永久磁石の界ｍｓ、
がっくり、コイルの導体に流れる電機子電流ｉ　、コイ
ルの有効長を１としたとき、これに発生する力は Ｂ、・ｊ−ｉａ である。

しかし、可動コ、イルには電流をあまり流ゼないし、導
体断面を大きくすると、磁石が大きくなるので限度があ
る。

つまり、従来例は電磁アクチュエータとしてのｉｆｆ力
が小さかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、 円筒状でその軸方向にのみ移動できるように支持、案内
された永久磁石からなる可動子と、円筒状可動子をその
内、外から挟み、単極性の磁界を加える電磁石を形成し
、円筒状可動子の外周面、内周面に空隙を介して対向す
る磁極面には一定のピッチで誘導子歯をそなえる固定子
と、固定子電磁石へ交流電流を流す手段 を設けた永久磁石形リニア電磁アクチュエータである。

〔作用〕

電磁石に流れる電機子電流により発生する交番磁界Ｂａ
と、 円筒状永久磁石（たとえば、レアアース磁石）の中に等
価的に流れている界ｆ４ｉ電流ｉｆと、円筒状永久磁石
の周長１＝πＤ（Ｄは直径）と、から、 推力Ｆは、 Ｆ＝に−Ｂ　　”！「　・１ ｋは常数 が発生する電磁アクチュエータの働きをなす。

〔実施例〕

本発明の一実施例における構成を表わす側断面図を第１
図（ａ）に示ず。

第１図（ｂ）はその動作原理図である。

この一実施例は、円筒形の可動子永久磁石１゜の半径方
向起磁力形を表わす。

可動子は軸Δ−八へ方向にのみ移動できるよう支持、案
内された薄肉円筒状の永久磁石１ａで、軸方向に沿って
、一定ピッチで半径方向にＮ極。

Ｓ極と交互に着磁されている。

第２図（ａ）は可動子永久磁石の斜視図、１２図（ｂ）
はその各磁極の磁力の方向を矢印で示した一部側断面図
である。

固定子は、円筒可動子（可動子永久磁石、）を内、外か
ら挟み、単極性の磁界を加える電磁石より成り、円筒１
ａの内周面、外周面に空隙を介して対向する磁極面には
、永久磁石１８の磁極の極対ピッチに等しいピッチで誘
導子歯２．を設けている。

固定子電磁石のコイル３に交流電流を流し、可動子１ａ
をＩＮ１方向に駆動する。

ずなわら、可動永久磁石形では磁界Ｂ、をＮＩａ子（コ
イル３）電流がつくり、電流ｉは永久磁石１、の中に等
価的に流れている界１ｉ１１電電流ｉｔと考える。

推力Ｆは、永久磁石、の起磁力を等低励磁電流ｉ「で示
すと、３４１　ｉ法則により、１歯ピッチあたり Ｆ−（Ｂ　　−８）＋、・ｐ・・・・・・・・・（１式
）％式％ ここに、Ｂ　は歯頭部（２，２ｂ）、ＢＳはＩ　　　　
　　　　　　　　　ａ 満１ｍ口部（２ｏ）に電磁石がつくる磁界であり、１は
円ｎ１８の周長πＤである。

等低励磁電流ｉ、は、円筒１　の厚さし□、円筒状永久
磁石１　の保持カー」。とじたときｉ　１　＝２　Ｈｃ
　Ｌ　ｍ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・（２式）第３図は本発明の他の実施例を表わし、
第３図（ａ）は構成を示す側断面図、第３図＜ｂ）はそ
の動作原理図である。

この他の実施例の円筒形の可動子永久磁石１ｂは’ＭＩ
　Ａ　−Ａ　’方向に沿って一定ビツチτ、で軸方向に
多極＠磁され、固定子鉄心２の誘導子歯２゜と２．は円
筒１ａの内外で１／２歯ピッチずらせて配置されている
。

推力Ｆは、やはり（１式）が成り立ち、かつその等価励
磁・電流ｉ「は、磁極ピッチτ、から１１＝τ、Ｌｌ・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
（３式）本発明の別の実施例の横断面図を第４図、第５
図に示ず。

第１図、第３図の実施例ではストローク（可動範囲）が
、１磁極ピッチτ、であるが、これを大きくするには、
電磁石を２相以上とする必要があり、これを第４図に表
わす。

また、これまでの実施例は軸方向に長い構造になってい
るが、これを短くするには、第４図の１相分の構造とす
ればよい。

さらに、電磁石コイル３を円筒、の内側に設けた第５図
の構成も可能である。

しかして、これらの構造は半径方向起磁力形だけでなく
、軸方向起磁力形にも適用できる。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、次に掲げる数多くの格段の効
果が１９られる。

■　本発明のｆｆＨ！アクチュエータは、接線応ノｊが
Ｉ　Ｋｇ　ｆ’　／−近く出せるので、円筒内Ｆｔ１ｍ
、比重１０（ｇ　／ｉ）としても、１ｇ、ｆの質量を１
　Ｋｙ　ｆで駆動することになるので、１０００ｇとい
う大ぎな加速度が出せる。

従来例にみるボイスコイルモータのような可動コイル形
アクチュエータでは、１０Ａ／ａｎ２の電流密度、永久
磁石のつくる空隙磁界１Ｔ（テラス）とても、接線応力
が０　、１　Ｋｇ　ｆ　／　ｃｄ　シか出Ｕ゛ないので
、約１７１０の加速度しか出ない。

従って、本発明の永久磁石形はボイスコイルモータの１
０倍の性能が出せる。

■　本発明永久磁石形の性能を、寸法の小形化に振り向
ければ、小形、軽量の微少変位リニアアクチュエータか
できる。応力範囲はシー１１デイスク。

ＣＤ等のヘッドであるレンズの焦点や、トラッキングサ
ーボ用アクチュエータなど広い。

■　油圧サーボ弁をはじめ、エンジンの吸排気弁を直接
動かすアクチュエータとして期待できる。

ヘリカルソレノイドアクチュエータより優れた性能が出
せる。つまり、バリアプルリラクタンス形よりレアアー
ス使用の本発明の永久磁石の方が優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側断面図、原理説明図、第
２図は可Ｖ」子永久磁石の斜視図、各磁極の磁力方向を
示した一部側断面図、第３図は本発明の他の実施例の側
断面図、原理図、第４図、第５図は本発明の別の実施例
の横断面図である。 １３．、・・・可動子永久磁石、２・・・固定子鉄心で
２８．２．はその誘導歯をつくり２゜はその満開口部、
３・・・コイル。 出願人代理人　　Ｖｉ　　　藤　　−雄Ａ′ （α） 第１区 袖 （α）（ｂ） 第２図 第３図 第４図　　　　県５図 手続？ｉｌｉ正書 ；ど（利１６１年１２月タ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可動子は円筒状を形成しその軸方向にのみ移動でき
   るように支持、案内された永久磁石を設け、 固定子は円筒状可動子をその内、外から挟み、単極性の
   磁界を加える電磁石より成り、円筒状可動子の外周面、
   内周面に空隙を介して対向する磁極面には一定のピッチ
   で誘導子歯を備え、 固定子電磁石に巻回したコイルに交流電流を流す手段を
   有することを特徴とする永久磁石形リニア電磁アクチュ
   エータ。 ２、可動子永久磁石は軸方向に沿って、一定ピッチで円
   筒の半径方向にＮ極、Ｓ極と交互に着磁され、 固定子誘導子歯は可動子永久磁石の磁極の極対ピッチに
   等しいピッチで設けた 特許請求の範囲第１項記載の永久磁石形リニア電磁アク
   チュエータ。 ３、可動子永久磁石は軸方向に沿って、一定ピッチで軸
   方向に多極着磁され、 固定子誘導子歯は円筒状可動子永久磁石の内側面、外周
   面で１／２歯ピッチずらせて配置された特許請求の範囲
   １項記載の永久磁石形リニア電磁アクチュエータ。