KR20160033629A

KR20160033629A - 직동 회전 액추에이터

Info

Publication number: KR20160033629A
Application number: KR1020150131616A
Authority: KR
Inventors: 쇼고 마키노; 모토미치 오토
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2016-03-28
Also published as: US20160087515A1; CN105449975A; JP2016063657A; CN105449975B; JP6052258B2

Abstract

직동 출력의 향상과 축방향의 소형화를 도모하는 것이 가능한 직동 회전 액추에이터를 제공한다. 직동 회전 액추에이터(1)는, 출력축(21)을 구비하고, 출력축(21)의 축방향(Z)으로 직동 가능하며 또한 출력축(21)의 둘레방향(θ)으로 회전 가능하게 지지되는 가동자(2)와, 가동자(2)를 직동시키는 자계를 발생하는 직동용 권선(33)과, 가동자(2)를 회전시키는 자계를 발생하는 회전용 권선(35)을 구비하는 고정자(3)를 구비하고, 가동자(2)는, 축방향(Z)으로 교대로 배열되는 복수의 영구자석(23)과 복수의 요크(25)를 구비하며, 각각의 요크(25)는, 직경방향(R)의 외주측으로 돌출되며 둘레방향(θ)으로 이격되어 배열되는 복수의 돌출부(257)를 구비하고, 각각의 돌출부(257)에는, 축방향(Z)의 양방측으로 각각 돌출되어 영구자석(23)과 직경방향(R)으로 중첩되는 차양부(259)가 마련된다.

Description

직동 회전 액추에이터{DIRECT ACTING ROTATION ACTUATOR}

본 발명은 직동 회전 액추에이터에 관한 것이다.

종래, 직동과 회전의 2개의 동작이 가능한 직동 회전 액추에이터가 알려져 있다.

비특허문헌 1에는, 복수의 영구자석과 복수의 요크가 축방향으로 교대로 배열되며, 각각의 요크에 직경방향으로 돌출되는 돌출부가 마련된 가동자가 개시되어 있다.

일본 특허 제 5261913 호 공보

Masaki Mori, Wataru Kitagawa and Takaharu Takeshita, "Design of Two-Degree-of-Freedom Electromagnetic Actuator using PMSM and LSM", Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics, 2013년 9월, 제 21권, 제 3호, p.476-481

그러나, 비특허문헌 1에 개시된 가동자의 구성에서는, 영구자석의 두께의 분량만큼 돌출부의 축방향의 간격이 생기기 때문에, 충분한 출력을 얻기 어려운데다가, 축방향으로 비대화되기 쉽다고 하는 과제가 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 출력의 향상과 축방향의 소형화를 도모할 수 있는 직동 회전 액추에이터를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 직동 회전 액추에이터는 가동자와 고정자를 구비한다. 상기 가동자는 출력축을 구비하고, 상기 출력축의 축방향으로 직동 가능하며 또한 상기 출력축의 둘레방향으로 회전 가능하게 지지된다. 상기 고정자는 상기 가동자를 직동시키는 자계를 발생하는 직동용 권선과, 상기 가동자를 회전시키는 자계를 발생하는 회전용 권선을 구비한다. 상기 가동자는 상기 축방향으로 교대로 배열되는 복수의 영구자석과 복수의 요크를 구비한다. 각각의 요크에는, 상기 직경방향의 외주측으로 돌출되며, 상기 둘레방향으로 이격되어 배열되는 복수의 돌출부가 마련된다. 각각의 돌출부에는, 상기 축방향의 양방측으로 각각 돌출되어, 상기 영구자석과 상기 직경방향으로 중첩되는 차양부가 마련된다.

본 발명의 일 태양에서는, 상기 영구자석에 대해 상기 축방향의 일방측에 위치하는 상기 요크에 마련된 상기 돌출부의 상기 차양부와, 타방측에 위치하는 상기 요크에 마련된 상기 돌출부의 상기 차양부가, 상기 둘레방향으로 중첩되지 않아도 좋다.

본 발명의 일 태양에서는, 상기 영구자석의 외주면이 상기 차양부의 내주면에 끼워 맞춰져도 좋다.

본 발명의 일 태양에서는, 상기 고정자는, 상기 직경방향의 내주측으로 돌출되며 상기 가동자에 대향하는, 상기 축방향과 상기 둘레방향으로 배열되는 복수의 돌출 코어를 추가로 구비해도 좋다.

본 발명의 일 태양에서는, 상기 돌출부의 상기 축방향의 길이가 상기 돌출 코어의 상기 축방향의 길이보다 커도 좋다.

본 발명의 일 태양에서는, 상기 영구자석에 대해 상기 축방향의 일방측에 위치하는 상기 요크에 마련된 상기 돌출부와, 타방측에 위치하는 상기 요크에 마련된 상기 돌출부의, 상기 둘레방향으로 보았을 때의 상기 축방향의 간격이, 상기 축방향으로 보았을 때의 상기 둘레방향의 간격보다 커도 좋다.

본 발명의 일 태양에서는, 상기 가동자는 상기 요크의 상기 직경방향의 내주측에 배치되는 영구자석을 추가로 구비해도 좋다.

본 발명의 일 태양에서는, 각각의 영구자석과 각각의 요크는 원반 형상이며, 서로 접착되어 상기 축방향으로 이어져도 좋다.

본 발명의 일 태양에서는, 상기 돌출부는 상기 요크의 외주면에 접착된 영구자석으로 이루어져도 좋다.

본 발명에 의하면, 요크의 돌출부에, 축방향의 양방측으로 각각 돌출되어 영구자석과 직경방향으로 중첩되는 차양부가 마련되어 있으므로, 차양부의 축방향의 간격을 영구자석의 두께보다 작게 할 수 있으며, 그 결과, 가동자의 자속 밀도가 높아져, 출력의 향상을 도모하는 것이 가능하다. 또한, 축방향의 소형화를 도모하는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 직동 회전 액추에이터의 단면도,
도 2는 도 1의 요부를 확대한 도면,
도 3은 가동자와 고정자의 단면도,
도 4는 고정자의 코어의 사시도,
도 5는 가동자의 사시도,
도 6은 가동자의 측면도,
도 7a는 가동자의 단면도,
도 7b는 가동자의 단면도,
도 8은 도 2의 요부를 더욱 확대한 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 직동 회전 액추에이터의 단면도,
도 10은 가동자와 고정자의 단면도,
도 11a는 가동자의 단면도,
도 11b는 가동자의 단면도,
도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 직동 회전 액추에이터의 단면도,
도 13은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 직동 회전 액추에이터의 단면도.

본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

[제 1 실시형태]

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 직동 회전 액추에이터(1)를, 출력축(21)을 지나도록 절단했을 때의 단면도이다. 도 2는 도 1에 있어서의 가동자(2)와 고정자(3)를 포함하는 요부를 확대한 도면이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에서 절단했을 때의 가동자(2)와 고정자(3)의 단면도이다. 각 도면에 있어서, Z방향은 출력축(21)의 축방향으로서, 가동자(2)가 직동하는 방향이다. θ방향은 출력축(21)의 둘레방향으로서, 가동자(2)가 회전하는 방향이다. R방향은 출력축(21)의 직경방향이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 직동 회전 액추에이터(1)는 원통 형상의 하우징(4)에 수용된 가동자(2)와 고정자(3)를 구비하고 있다. 가동자(2)는 출력축(21)을 구비하고 있고, 베어링 유닛(51, 53)에 의해 하우징(4)에 대해 Z방향으로 직동 가능하며 또한 θ방향으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링 유닛(51, 53)은 볼 스플라인(51a, 53a)과 베어링(51b, 53b)을 구비하고 있다. 출력축(21)의 재료로서는, 예컨대 비자성체가 바람직하지만, 강자성체라도 좋다. 고정자(3)는 하우징(4)의 내주면 상에 고정되어 있으며, 가동자(2)를 둘러싸고 있다.

출력축(21)의 일방의 단부는 하우징(4)의 외부로 연장되어 있다. 출력축(21)의 타방의 단부에는, 베어링(55)을 거쳐서 Z방향으로 연신되는 아암(57)이 장착되어 있다. 아암(57)에는 리니어 스케일(61)이 장착되어 있으며, 리니어 센서(63)와 함께, 출력축(21)의 Z방향의 위치를 검출하기 위해서 이용된다. 또한, 볼 스플라인(53a)에는, 원반형 영구자석(71)이 장착되어 있으며, 자기 검출 소자(73)와 함께, 출력축(21)의 θ방향의 회전각을 검출하기 위한 자기식 인코더를 구성하고 있다. 또한, 광학식의 로터리 인코더가 이용되어도 좋다.

도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 가동자(2)는 Z방향으로 교대로 배열되는 복수의 영구자석(23)과 복수의 요크(25)를 구비하고 있다. 영구자석(23)과 요크(25)는 환상으로 형성되어 있으며, 출력축(21)에 끼워져 있다. 영구자석(23)과 요크(25)는 서로 접촉한 상태에서 출력축(21)에 고정되어 있다. 가동자(2)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.

고정자(3)는 코어(31)에 감긴 직동용 권선(33)과 회전용 권선(35)을 구비하고 있다. 직동용 권선(33)과 회전용 권선(35)은 출력축(21)을 중심으로 동심원 형상으로 배치되어 있으며, R방향으로 중첩되어 있다. 직동용 권선(33)은 가동자(2)를 둘러싸도록 θ방향으로 감겨 있으며, 전류가 공급되면 가동자(2)를 직동시키는 자계를 발생한다. 회전용 권선(35)은 Z방향을 왕복하도록 감겨 있으며, 전류가 공급되면 가동자(2)를 회전시키는 자계를 발생한다.

고정자(3)는 θ방향으로 배열되는 복수의 코어(31)를 구비하고 있다. 복수의 코어(31)는, 조립되는 것에 의해, 가동자(2)를 둘러싸는 원통 형상의 외형을 이룬다. 각각의 코어(31)는, R방향의 내주측으로 돌출되며 가동자(2)에 대향하는 복수의 돌출 코어(319)를 구비하고 있다. 돌출 코어(319)는 티스(teeth)라고도 불린다. 돌출 코어(319)는 Z방향과 θ방향으로 배열된다. 도시된 예에서는, 7개의 돌출 코어(319)가 Z방향으로 배열되며, 6개의 돌출 코어(319)가 θ방향으로 배열되어 있다.

구체적으로는, 고정자(3)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하우징(4)의 내주면을 따르도록 만곡된 벽부(313)와, 벽부(313)의 θ방향의 중앙으로부터 R방향의 내주측으로 돌출된 줄기부(315)와, 줄기부(315)로부터 R방향의 내주측으로 돌출된 복수의 돌출 코어(319)를 구비하고 있다. 또한, 돌출 코어(319)는 θ방향으로 퍼진 선단부(318)를 구비하고 있다.

회전용 권선(35)은 줄기부(315)를 둘러싸도록 Z방향으로 왕복하며 감긴다. 코어(31)는 줄기부(315)에 회전용 권선(35)이 감긴 상태로 하우징(4)에 수용되며, 원통 형상으로 조립된다. 직동용 권선(33)은, Z방향으로 인접하는 돌출 코어(319)의 사이의 홈(31d)에 수용되도록, 원통 형상으로 조립된 복수의 코어(31)에 걸쳐서 θ방향으로 감긴다.

도 5와 도 6은 가동자(2)의 사시도와 측면도이다. 도 6에 있어서의 영구자석(23)의 내측에 첨부된 화살표는 S극으로부터 N극을 향하는 자화의 방향을 나타내고 있다. 도 7a는 도 6의 A-A선에서 절단했을 때의 가동자(2)의 단면도이다. 도 7b는 도 6의 B-B선에서 절단했을 때의 가동자(2)의 단면도이다. 도 7a와 도 7b에 있어서의 요크(25)의 돌출부(257)의 주위에 첨부된 화살표는 N극으로부터 S극을 향하는 자속의 방향을 나타내고 있다.

가동자(2)는 Z방향으로 교대로 배열되는 복수의 영구자석(23)과 복수의 요크(25)를 구비하고 있다. 복수의 영구자석(23)은 Z방향의 일방측이 N극인 영구자석(23A)과, Z방향의 타방측이 N극인 영구자석(23B)을 포함하고 있으며, 영구자석(23A)과 영구자석(23B)이 Z방향으로 교대로 배열되어 있다. 이 때문에, 복수의 요크(25)는 영구자석(23)의 S극에 끼워지는 요크(25A)와, 영구자석(23)의 N극에 끼워지는 요크(25B)를 포함하고 있으며, 요크(25A)와 요크(25B)가 Z방향으로 교대로 배열되어 있다.

각각의 요크(25)는, 환상부(253)로부터 R방향의 외주측으로 돌출되며, θ방향으로 이격되어 배열되는 복수의 돌출부(257)를 구비하고 있다. 돌출부(257)는 티스라고도 불린다. 여기서, 영구자석(23)의 S극에 끼워지는 요크(25A)의 돌출부(257)는 S극부가 되며, 영구자석(23)의 N극에 끼워지는 요크(25B)의 돌출부(257)는 N극부가 된다. 즉, 요크(25A)의 돌출부(257)의 R방향의 외주측이 S극이 되며, 요크(25B)의 돌출부(257)의 R방향의 외주측이 N극이 된다.

요크(25A)의 돌출부(257)(S극부)와 요크(25B)의 돌출부(257)(N극부)는 Z방향으로 보았을 때에 θ방향으로 교대로 배열되어 있다. 도시된 예에서는, 요크(25A, 25B)의 각각에 90도 간격으로 4개의 돌출부(257)가 마련되어 있으며, 이 때문에, Z방향으로 보았을 때 45도 간격으로 8개의 돌출부(257)가 θ방향으로 배열되어 있다. 또한, 요크(25A)의 돌출부(257)(S극부)와 요크(25B)의 돌출부(257)(N극부)는 θ방향으로 보았을 때에 Z방향으로 교대로 배열되어 있다.

그런데, 영구자석(23)과 요크(25)가 Z방향으로 교대로 배열되는 구성을 채용하는 경우, 영구자석(23)의 Z방향의 두께의 분량만큼 2개의 요크(25A, 25B)가 멀어지기 때문에, 비특허문헌 1과 같이 돌출부의 Z방향의 간격이 넓어지는 경향이 있다. 비특허문헌 1과 같이 돌출부의 Z방향의 간격이 넓어지면, 충분한 출력을 얻기 어려운데다가, 축방향으로 비대화되기 쉽다고 하는 과제가 있다.

그래서, 본 실시형태에서는, 각각의 요크(25)의 돌출부(257)에 Z방향으로 돌출되는 차양부(259)를 마련하는 것에 의해서, 이러한 과제를 해결하고 있다.

구체적으로는, 각각의 요크(25)의 돌출부(257)는 환상부(253)와 R방향으로 연속하는 중앙부(258)와, 중앙부(258)로부터 Z방향의 양방측으로 각각 돌출되는 차양부(259)를 구비하고 있다. 차양부(259)의 R방향의 두께와 θ방향의 폭은 중앙부(258)와 동일하다. 차양부(259)는 중앙부(258)로부터 Z방향으로 돌출함으로써 영구자석(23)과 R방향으로 중첩되어 있다. 또한, 영구자석(23)은 요크(25)의 환상부(253)와 동일 직경이며, 영구자석(23)의 외주면은 차양부(259)의 내주면에 끼워 맞추어져 있다.

이와 같이 요크(25)의 돌출부(257)에 차양부(259)를 마련함으로써, 2개의 요크(25A, 25B)의 돌출부(257)의 Z방향의 간격을 영구자석(23)의 Z방향의 두께보다 작게 할 수 있으며, 그 결과, 출력의 향상과 Z방향의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

즉, 요크(25A)의 돌출부(257)(S극부)와 요크(25B)의 돌출부(257)(N극부)의 Z방향의 간격이 작아지므로, 가동자(2)의 자속 밀도가 높아져, 직동 출력과 회전 출력의 양방을 향상시키는 것이 가능하다. 특히, Z방향에 있어서 가동자(2)의 자속 밀도가 높아지기 때문에, 직동 출력을 보다 향상시키기 쉽다. 또한, 필요한 돌출부(257)의 Z방향의 길이를 확보한 채로, 환상부(253)의 Z방향의 길이를 작게 할 수 있으므로, 장치 전체의 Z방향의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

도 8은 도 2에 있어서의 영구자석(23A, 23B), 요크(25A, 25B) 및 돌출 코어(319)를 포함하는 요부를 더욱 확대한 도면이다. 도 8에서는, 단면에 나타나지 않는 요크(25B)의 돌출부(257)(N극부)를 이점쇄선으로 묘사하고 있다.

Lc는 차양부(259)를 포함하는 돌출부(257)의 Z방향의 길이이다. Lc'은 환상부(253)의 Z방향의 길이이며, 환언하면, 돌출부(257)의 Z방향의 길이(Lc)로부터 차양부(259)의 돌출분을 뺀 길이이다. Lm은 영구자석(23)의 Z방향의 두께이며, 환언하면, Z방향으로 인접하는 2개의 환상부(253)의 간격이다. Lmz는 θ방향으로 보았을 때의 요크(25A)의 돌출부(257)(S극부)와 요크(25B)의 돌출부(257)(N극부)의 Z방향의 간격이다. Lt는 고정자(3)의 코어(31)에 마련된 돌출 코어(319)의 Z방향의 길이이며, 상세하게는, 돌출 코어(319)의 가동자(2)에 대향하는 면의 Z방향의 길이이다.

요크(25A)의 돌출부(257)(S극부)와 요크(25B)의 돌출부(257)(N극부)는 둘레방향으로 중첩되지 않는 것이 바람직하며, 환언하면, 양자의 간격(Lmz)은 0보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 차양부(259)의 돌출분(즉, Lc-Lc')은 영구자석(23)의 두께(Lm)의 반분보다 작은 것이 바람직하다. 이에 의하면, S극부와 N극부가 둘레방향으로 중첩되지 않도록 함으로써, 누설 자속을 억제하여, 직동 출력의 향상을 도모하는 것이 가능하다.

나아가서는, 요크(25A)의 돌출부(257)(S극부)와 요크(25B)의 돌출부(257)(N극부)의 θ방향으로 보았을 때의 Z방향의 간격(Lmz)은, Z방향으로 보았을 때의 θ방향의 간격(Lmθ)(도 7a를 참조)보다 큰 것이 바람직하다. S극부와 N극부의 간격(Lmz)을 확보함으로써, 누설 자속을 억제하여, 직동 출력의 향상을 도모하는 것이 가능하다.

돌출부(257)의 Z방향의 길이(Lc)는 돌출 코어(319)의 Z방향의 길이(Lt)보다 큰 것이 바람직하다. 이에 의하면, 직동용 권선(33)에 생기는 유도 전압을 정현파에 근접시킬 수 있기 때문에, 직동 출력의 향상을 도모하는 것이 가능하다.

즉, 돌출부(257)가 Z방향으로 이동할 때, 돌출부(257)가 돌출 코어(319)에 근접함에 따라서 돌출 코어(319)가 받는 자속 밀도가 서서히 커지고, 돌출부(257)가 돌출 코어(319)로부터 멀어짐에 따라서 돌출 코어(319)가 받는 자속 밀도가 서서히 작아지면, 직동용 권선(33)에 생기는 유도 전압을 정현파에 근접시키는 것이 가능하다. 여기서, 가동자(2)측의 자속 밀도는 고정자(3)측보다 큰 것이 일반적이므로, 돌출부(257)의 Z방향의 길이(Lc)를 돌출 코어(319)의 Z방향의 길이(Lt)보다 크게 함으로써, 직동용 권선(33)에 생기는 유도 전압을 정현파에 가깝게 하기 쉬워진다.

[제 2 실시형태]

도 9는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 직동 회전 액추에이터(1)의 가동자(2)와 고정자(3)를 포함하는 요부를 확대한 단면도이다. 도 10은 도 9의 X-X선에서 절단했을 때의 가동자(2)와 고정자(3)의 단면도이다. 도 11a와 도 11b는 상기 도 7a와 도 7b에 대응하는 단면도이다. 또한, 상기 실시형태와 중복되는 구성에 대해서는 도면 중에 동일한 번호를 부여함으로써 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는, 요크(25)의 R방향의 내주측에 영구자석(24)이 배치되어 있다. 즉, 요크(25)와 출력축(21)의 사이에 환상의 영구자석(24)이 개재되어 있다. 구체적으로는, 영구자석(23)의 S극에 끼워지는 요크(25A)의 R방향의 내주측에는, R방향의 외주측이 S극인 영구자석(24A)이 배치되어 있으며, 영구자석(23)의 N극에 끼워지는 요크(25B)의 R방향의 내주측에는, R방향의 외주측이 N극인 영구자석(24B)이 배치되어 있다.

이에 의하면, 요크(25)의 돌출부(257)에 있어서의 자속 밀도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 그 결과, 직동 출력과 회전 출력의 향상을 더욱 도모할 수 있다. 구체적으로는, 요크(25A)의 R방향의 내주측에 영구자석(24A)을 배치함으로써, 요크(25A)의 돌출부(257)(S극부)에 유입하는 자속 밀도를 더욱 향상시키는 것이 가능하며, 요크(25B)의 R방향의 내주측에 영구자석(24B)을 배치함으로써, 요크(25B)의 돌출부(257)(N극부)로부터 유출되는 자속 밀도를 더욱 향상시키는 것이 가능하다.

[제 3 실시형태]

도 12는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 직동 회전 액추에이터(1)의 가동자(2)와 고정자(3)를 포함하는 요부를 확대한 단면도이다. 또한, 상기 실시형태와 중복되는 구성에 대해서는 도면 중에 동일한 번호를 부여함으로써 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는, 각각의 영구자석(23)과 각각의 요크(25)가 원반 형상이며, 서로 접착되어 축방향으로 이어짐으로써 가동자(2)를 구성하고 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 영구자석(23)과 요크(25)가 마련되는 범위에서 출력축(21)(도 2 등을 참조)이 생략되어 있으며, 각각의 영구자석(23)과 각각의 요크(25)에는 출력축(21)을 위한 관통 구멍이 형성되어 있지 않다.

이에 의하면, 요크(25)의 돌출부(257)에 있어서의 자속 밀도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 그 결과, 직동 출력과 회전 출력의 새로운 향상을 도모하는 것이 가능하다.

[제 4 실시형태]

도 13은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 직동 회전 액추에이터(1)의 가동자(2)와 고정자(3)를 포함하는 요부를 확대한 단면도이다. 도 13에서는, 자화의 방향을 나타내기 위해서, 가동자(2)의 단면에 부여하는 해칭을 생략하고 있다. 또한, 상기 실시형태와 중복되는 구성에 대해서는 도면 중에 동일한 번호를 부여함으로써 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는, 상기 제 3 실시형태와 마찬가지로, 각각의 영구자석(23)과 각각의 요크(25)가 원반 형상이며, 서로 접착되어 축방향으로 이어짐으로써 가동자(2)를 구성하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기 제 1 내지 제 3 실시형태에 따른 돌출부(257)를 대신하여, 요크(25)의 외주면에 접착된 영구자석으로 이루어지는 돌출부(29)가 마련되어 있다. 돌출부(29)의 위치, 크기 및 범위는 상기 제 1 내지 제 3 실시형태에 따른 돌출부(257)와 마찬가지이다(도 5 내지 도 8 등을 참조).

구체적으로는, 영구자석(23)의 S극에 끼워지는 요크(25A)의 외주면에 접착되는 돌출부(29A)는 R방향의 외주측이 S극이며(S극부), 영구자석(23)의 N극에 끼워지는 요크(25B)의 외주면에 접착되는 돌출부(29B)는, R방향의 외주측이 N극이다(N극부). 도 13에서는 단면에 나타나지 않는 돌출부(29B)를 이점쇄선으로 묘사하고 있다.

이에 의하면, 돌출부(29)에 있어서의 자속 밀도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 그 결과, 직동 출력과 회전 출력의 향상을 더욱 도모하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 요크(25A)의 외주면에 돌출부(29A)를 배치함으로써, 돌출부(29A)(S극부)에 유입하는 자속 밀도를 더욱 향상시키는 것이 가능하며, 요크(25B)의 외주면에 돌출부(29B)를 배치함으로써, 돌출부(29B)(N극부)로부터 유출하는 자속 밀도를 더욱 향상시키는 것이 가능하다.

[특허문헌 1과의 비교]

특허문헌 1의 실시예 3과 도 5에는 클로 폴(claw pole) 철심(263a, 263b)이 개시되어 있다. 이것은, 「클로 폴」이라고 하는 단어로부터 명확한 바와 같이, 영구자석(253)이 위치하는 축방향의 일방측에만 클로부를 연장함으로써, 클로부에 직경방향의 자극을 형성하는 것이다. 즉, 특허문헌 1에는, 철심이 2개인 영구자석에 의해서 축방향으로 끼워지는 것이나, 클로부가 축방향의 양방측으로 각각 연장되는 것은 개시되어 있지 않다.

이에 반하여, 본 실시형태에서는, 각각의 요크(25)는 2개의 영구자석(23A, 23B)에 의해서 Z방향으로 끼워져 있으며, 영구자석(23)의 S극에 끼워지는 요크(25A)의 돌출부(257)가 S극부가 되고, 영구자석(23)의 N극에 끼워지는 요크(25B)의 돌출부(257)가 N극부로 되어 있다. 또한, 각각의 요크(25)의 돌출부(257)에는, Z방향의 양방측으로 각각 돌출되는 차양부(259)가 마련되어 있다.

이와 같이, 본 실시형태와 특허문헌 1의 차이점은 명확하며, 본 실시형태에 있어서의 차양부(259)를 포함하는 요크(25)와, 특허문헌 1에 있어서의 클로 폴 철심은 혼동해서는 안되는 것이라 사료된다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 여러 가지의 변형 실시가 당업자에게 있어서 가능한 것은 물론이다.

1 : 직동 회전 액추에이터 2 : 가동자
21 : 출력축 23, 24 : 영구자석
25 : 요크 253 : 환상부
257 : 돌출부 258 : 중앙부
259 : 차양부 3 : 고정자
29 : 돌출부 31 : 코어
313 : 벽부 315 : 줄기부
318 : 선단부 319 : 돌출 코어
31d : 홈 33 : 직동용 권선
35 : 회전용 권선 4 : 하우징
51, 53 : 베어링 유닛 51a, 53a : 볼 스플라인
51b, 53b, 55 : 베어링 57 : 아암
61 : 리니어 스케일 63 : 리니어 센서
71 : 원반형 영구자석 73 : 자기 검출 소자

Claims

출력축을 구비하고, 상기 출력축의 축방향으로 직동 가능하며 또한 상기 출력축의 둘레방향으로 회전 가능하게 지지되는 가동자와,
상기 가동자를 직동시키는 자계를 발생하는 직동용 권선과, 상기 가동자를 회전시키는 자계를 발생하는 회전용 권선을 구비하는 고정자를 구비하고,
상기 가동자는, 상기 축방향으로 교대로 배열되는 복수의 영구자석과 복수의 요크를 구비하며,
각각의 요크에는, 상기 직경방향의 외주측으로 돌출되며, 상기 둘레방향으로 이격되어 배열되는 복수의 돌출부가 마련되고,
각각의 돌출부에는, 상기 축방향의 양방측으로 각각 돌출되어, 상기 영구자석과 상기 직경방향으로 중첩되는 차양부가 마련되는
직동 회전 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 영구자석에 대해 상기 축방향의 일방측에 위치하는 상기 요크에 마련된 상기 돌출부의 상기 차양부와, 타방측에 위치하는 상기 요크에 마련된 상기 돌출부의 상기 차양부가, 상기 둘레방향으로 중첩되지 않는
직동 회전 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 영구자석의 외주면이 상기 차양부의 내주면에 끼워 맞춰지는
직동 회전 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 고정자는, 상기 직경방향의 내주측으로 돌출되어 상기 가동자에 대향하는, 상기 축방향과 상기 둘레방향으로 배열되는 복수의 돌출 코어를 추가로 구비하는
직동 회전 액추에이터.
제 4 항에 있어서,
상기 돌출부의 상기 축방향의 길이가 상기 돌출 코어의 상기 축방향의 길이보다 큰
직동 회전 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 영구자석에 대해 상기 축방향의 일방측에 위치하는 상기 요크에 마련된 상기 돌출부와, 타방측에 위치하는 상기 요크에 마련된 상기 돌출부의, 상기 둘레방향으로 보았을 때의 상기 축방향의 간격이, 상기 축방향으로 보았을 때의 상기 둘레방향의 간격보다 큰
직동 회전 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 가동자는 상기 요크의 상기 직경방향의 내주측에 배치되는 영구자석을 추가로 구비하는
직동 회전 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
각각의 영구자석과 각각의 요크는 원반 형상이며, 서로 접착되어 상기 축방향으로 이어지는
직동 회전 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 요크의 외주면에 접착된 영구자석으로 이루어지는
직동 회전 액추에이터.