KR20170037956A

KR20170037956A - 리니어 액추에이터

Info

Publication number: KR20170037956A
Application number: KR1020177002105A
Authority: KR
Inventors: 다다시 다케다; 히로시 기타하라; 다케시 스에
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-04-05
Also published as: CN110277892B; WO2016017474A1; CN110277892A; EP3176930A1; CN110323910A; US20170216885A1; CN106575913B; US10252295B2; CN110323910B; CN106575913A; EP3176930A4

Abstract

본원은, 적은 부품 개수로 가동체에 적정한 진동을 발생시킬 수 있는 리니어 액추에이터를 제공하는 것이다. 구체적으로는, 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 가동체(6)에는 원기둥 형상의 영구 자석(53)이 하나 설치되고, 고정체(2)에서는, 영구 자석(53)을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈(3)에 코일(55)이 권회되어 있다. 가동체(6)는 영구 자석(53)의 축선 L 방향의 양측에 제1 코어(71) 및 제2 코어(72)를 구비하고 있기 때문에, 코일(55)에 쇄교하는 자속 밀도가 높다. 스프링 부재(8)는 코일 보빈(3)에 접속되어 있고, 가동체(6)가 영구 자석(53)의 직경 방향 외측에서 스프링 부재(8)에 지지되어 있다. 이로 인해, 가동체(6)가 스프링 부재(8)에 의해 안정된 상태로 지지되어 있다.

Description

리니어 액추에이터{LINEAR ACTUATOR}

본 발명은, 자기 구동 기구를 구비한 리니어 액추에이터에 관한 것이다.

휴대 전화기 등의 분야에서는, 착신 등을 진동에 의해 통지하는 디바이스가 사용되고 있고, 이러한 디바이스로서는 영구 자석을 구비한 가동체를 고정체에 설치한 코일로 구동하는 리니어 액추에이터가 제안되어 있다(특허문헌 1, 2 참조). 이러한 리니어 액추에이터에 의하면, 코일에 공급하는 구동 신호에 의해 진동의 강약이나 주파수가 가변이다.

일본 특허 공개 제2012-135755호 공보 일본 특허 공개 제2006-7161호 공보

자기 구동 기구를 구비한 리니어 액추에이터에 있어서, 코일에 공급하는 구동 신호에 의해 진동의 강약이나 주파수가 가변이 되도록 구성하기 위해서는, 가동체에 충분한 추력을 부여할 필요가 있지만, 특허문헌 2에 기재된 구성과 같이, 지지축의 둘레에 코일을 배치하고, 코일의 둘레에 영구 자석을 배치한 경우, 큰 추력을 얻을 수 없다. 그렇다고 해서, 영구 자석을 축선 방향으로 복수 배치한 경우에는 부품 개수가 증대하고, 리니어 액추에이터의 비용이 늘어난다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 리니어 액추에이터에서는, 가동체를 관통하는 지지축에 의해 가동체를 지지하는 구성이기 때문에, 부품 개수가 많다는 문제점도 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 구성에서는, 가동체가 진동했을 때, 진동의 주파수에 따라서는 가동체가 공진한다는 문제점도 있다.

이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 제1 과제는 적은 부품 개수로, 가동체에 적정한 진동을 발생시킬 수 있는 리니어 액추에이터를 제공하는 데 있다.

또한, 자기 구동 기구를 구비한 리니어 액추에이터에 있어서, 코일에 공급하는 구동 신호에 의해 진동의 강약이나 주파수가 가변이 되도록 구성하기 위해서는, 가동체에 충분한 추력을 부여할 필요가 있지만, 특허문헌 2에 기재된 구성과 같이, 지지축의 둘레에 코일을 배치하고, 코일의 둘레에 영구 자석을 배치한 경우, 큰 추력을 얻을 수 없다. 따라서, 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 코일을 권회한 구성을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 영구 자석에는, 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 축선 방향의 타방측에서 겹치는 제2 코어를 설치하고, 제2 코어에 대해서는, 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 단부판부 및 단부판부의 외측 테두리로부터 축선 방향의 일방측으로 연장되어 코일을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 통형의 측판부를 설치하는 것이 바람직하다.

그러나, 단부판부 및 통형의 측판부를 구비한 제2 코어를 구성하기 위해서는, 드로잉 가공을 이용하게 되고, 드로잉 가공의 경우, 자성판의 두께에 제약이 있다. 이 때문에, 제2 코어의 단부판부를 충분한 두께로 형성할 수 없다는 문제점이 있다.

이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 제2 과제는, 단부판부 및 통형의 측판부를 구비한 코어에 있어서 단부판부를 충분한 두께로 할 수 있는 리니어 액추에이터를 제공하는 데 있다.

또한, 자기 구동 기구를 구비한 리니어 액추에이터에 있어서, 코일에 공급하는 구동 신호에 의해 진동의 강약이나 주파수가 가변이 되도록 구성하기 위해서는, 가동체에 충분한 추력을 부여할 필요가 있지만, 특허문헌 2에 기재된 구성과 같이, 지지축의 둘레에 코일을 배치하고, 코일의 둘레에 영구 자석을 배치한 경우, 큰 추력을 얻을 수 없다. 따라서, 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 코일을 권회한 구성을 채용하는 것이 바람직하다. 여기서, 영구 자석에는, 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 축선 방향의 타방측에서 겹치는 제2 코어를 설치하고, 제2 코어에 대해서는, 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 단부판부 및 단부판부의 외측 테두리로부터 축선 방향의 일방측으로 연장되어 코일을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 통형의 측판부를 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 코일 보빈에 있어서 제1 플랜지부로부터 축선 방향의 타방측에 위치하는 제2 플랜지부와, 제2 코어를 이용하여 스토퍼를 구성할 수 있다.

그러나, 코일 보빈의 제2 플랜지부를 이용하여 스토퍼를 구성하기에는, 제2 플랜지부의 두께가 얇고, 충분한 강도를 갖고 있지 않다.

이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 제3 과제는 코일 보빈에 있어서 제1 플랜지부로부터 축선 방향의 타방측에 위치하는 제2 플랜지부를 이용하여 스토퍼를 구성할 수 있는 리니어 액추에이터를 제공하는 데 있다.

상기 제1 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 리니어 액추에이터는, 원기둥 형상의 영구 자석을 하나 구비한 가동체와, 해당 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈을 구비한 고정체와, 상기 가동체와 상기 코일 보빈에 접속되어, 상기 코일 보빈에 대하여 상기 가동체가 축선 방향으로 이동 가능하게 지지된 상태로 하는 스프링 부재와, 상기 코일 보빈에 권회되어, 상기 영구 자석과 함께 상기 가동체를 축선 방향으로 구동하는 자기 구동 기구를 구성하는 코일과, 축선 방향에 있어서 상기 고정체와 상기 가동체와의 사이에 끼워진 겔상 댐퍼 부재를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 가동체의 구동에 자기 구동 기구를 사용하고, 또한 스프링 부재를 가동체 및 고정체와의 사이에 접속하고 있기 때문에, 자기 구동 기구에 의한 추진력과 스프링 부재의 가압력을 이용하여, 가동체를 축선 방향으로 구동할 수 있다. 또한, 가동체에는 원기둥 형상의 영구 자석이 설치되고, 고정체에서는 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 코일이 권회되어 있다. 이로 인해, 영구 자석 및 코일을 대직경화할 수 있으므로, 영구 자석이 하나라고 하는 간소한 구성으로도, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다. 또한, 축선 방향에 있어서 고정체와 가동체와의 사이에 겔상 댐퍼 부재가 끼워져 있다고 하는 간소한 구성으로 가동체의 공진을 억제할 수 있다. 또한, 가동체가 영구 자석의 직경 방향 외측에서 스프링 부재에 지지되어 있기 때문에, 가동체를 지지축으로 지지하지 않아도, 가동체에 기울기가 발생하기 어렵다. 그로 인해, 본 발명에 따르면, 적은 부품 개수로 리니어 액추에이터를 구성할 수 있음과 함께, 가동체에 적정한 진동을 발생시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 코일 보빈은, 상기 가동체에 대하여 축선 방향의 일방측에서 겹치는 저판부와, 해당 저판부에서 축선 방향의 타방측으로 돌출되어 상기 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 원통부를 구비하고, 상기 저판부에는, 축선 방향에서 보았을 때, 상기 원통부의 내주면과 상기 가동체의 외주면의 사이에 구성된 간극에 겹치는 슬릿이 둘레 방향의 복수 개소에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 리니어 액추에이터를 조립할 때, 슬릿으로부터 심 등의 지그를 배치하여 원통부의 내주면과 가동체의 외주면의 사이에 적정한 간극을 설치할 수 있다. 따라서, 둘레 방향의 어느 개소에 있어서도, 간극의 폭을 적정하게 설정할 수 있으므로, 가동체를 지지축으로 지지하지 않아도, 가동체에 기울기가 발생하기 어렵다.

본 발명에 있어서, 상기 가동체는, 상기 영구 자석에 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 상기 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 제2 코어를 구비하고, 상기 제1 코어는, 상기 영구 자석보다 대직경이며, 상기 간극은, 상기 원통부의 내주면과 상기 제1 코어의 외주면의 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 영구 자석의 외주면과 원통부의 내주면 사이에서 위치 결정을 행하는 경우보다, 가동체의 외주면과 원통부의 내주면의 위치 결정을 행하기 쉽다.

본 발명에 있어서, 상기 고정체는, 상기 저판부에 대하여 상기 가동체와는 반대측에 겹치는 고정판을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 축선 방향의 일방측을 고정판으로 막을 수 있으므로, 가동체의 외주면과 원통부의 내주면의 사이 등에 이물이 침입하기 어렵다.

본 발명에 있어서, 상기 고정판은, 상기 슬릿을 상기 가동체와는 반대측에서 막고 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 가동체와 코일 보빈의 사이나, 가동체와 고정판의 사이가 에어 댐퍼로서 작용한다. 이로 인해, 겔상 댐퍼 부재만을 이용한 경우에 비하여, 가동체의 공진을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 가동체와 코일 보빈의 사이나, 가동체와 고정판의 사이가 에어 댐퍼로서 작용하기 때문에, 겔상 댐퍼 부재에 요구되는 요구를 완화할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1코어 및 상기 저판부에는, 상기 겔상 댐퍼 부재가 내측에 배치된 관통 구멍이 형성되고, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 축선 방향에 있어서, 상기 고정판과 상기 가동체와의 사이에 끼워져 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 겔상 댐퍼 부재를 영구 자석과 코일 보빈의 사이에 배치하는 경우에 비하여, 축선 방향에 있어서 겔상 댐퍼 부재를 배치하는 스페이스를 확대할 수 있다. 그로 인해, 겔상 댐퍼 부재로서 축선 방향의 치수가 큰 것을 배치할 수 있으므로, 가동체의 공진을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고정판과 상기 가동체의 사이에는, 직경 방향 외측을 향하여 개구되는 개구부가 둘레 방향으로 연장되어 있고, 상기 고정판에는, 상기 개구부에 따라 점착 부재가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 가동체의 외주면과 원통부의 내주면의 사이 등에 이물이 침입하기 어렵다.

본 발명에 있어서, 상기 점착 부재는, 상기 고정판의 축선 방향의 타방측 면에 형성된 홈 내에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 점착 부재를 배치하는 스페이스를 용이하게 확보할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 예를 들어 실리콘 겔을 포함한다.

상기 제2 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 리니어 액추에이터는, 영구 자석을 구비한 가동체와, 해당 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈을 구비한 고정체와, 상기 가동체와 상기 코일 보빈에 접속되고, 상기 코일 보빈에 대하여 상기 가동체가 축선 방향으로 이동 가능하게 지지된 상태로 하는 스프링 부재와, 상기 코일 보빈에 권회되어, 상기 영구 자석과 함께 상기 가동체를 축선 방향으로 구동하는 자기 구동 기구를 구성하는 코일을 갖고, 상기 가동체는, 상기 영구 자석에 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 상기 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 제2 코어를 구비하고, 상기 제2 코어는, 상기 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 단부판부 및 해당 단부판부의 외측 테두리로부터 축선 방향의 일방측으로 연장되어 상기 코일을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 통형의 측판부를 구비한 제1 자성판과, 상기 단부판부에 적층된 제2 자성판을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 가동체의 구동에 자기 구동 기구를 사용하고, 또한 스프링 부재를 가동체 및 고정체의 사이에 접속하고 있기 때문에, 자기 구동 기구에 의한 추진력과 스프링 부재의 가압력을 이용하여, 가동체를 축선 방향으로 구동할 수 있다. 또한, 고정체에서는, 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 코일이 권회되어 있다. 이로 인해, 영구 자석 및 코일을 대직경화할 수 있으므로, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다. 또한, 영구 자석에는, 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 축선 방향의 타방측에서 겹치는 제2 코어를 설치하고 있기 때문에, 코일에 쇄교하는 자속 밀도를 높일 수 있다. 여기서, 제2 코어는, 단부판부 및 측판부를 구비한 제1 자성판과, 단부판부에 적층된 제2 자성판을 구비하고 있기 때문에, 제1 자성판에 대한 드로잉 가공 시의 제약으로부터 두께에 제한이 있는 경우에도, 제2 코어의 단부판부를 충분한 두께로 할 수 있다. 그로 인해, 코일에 쇄교하는 자속 밀도를 높일 수 있으므로, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단부판부의 판 두께와 상기 제2 자성판의 판 두께의 합은, 상기 제1 코어의 판 두께보다 큰 구성을 채용할 수 있다. 본 발명에서는, 제1 자성판의 단부판부에 제2 자성판이 적층되어 있기 때문에, 제2 코어의 단부판부를 충분한 두께로 할 수 있다. 그로 인해, 코일에 쇄교하는 자속 밀도를 높일 수 있으므로, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다.

본 발명에 있어서, 축선 방향에 있어서 상기 고정체와 상기 가동체의 사이에 끼워진 겔상 댐퍼 부재를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 가동체의 공진을 억제할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 코어는, 상기 겔상 댐퍼 부재가 내측에 배치된 관통 구멍이 형성되고, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 영구 자석과 상기 고정체의 사이에 끼워져 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 축선 방향에 있어서 겔상 댐퍼 부재를 배치하는 스페이스를 확대할 수 있다. 그로 인해, 겔상 댐퍼 부재로서 축선 방향의 치수가 큰 것을 배치할 수 있으므로, 가동체의 공진을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

상기 제3 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 리니어 액추에이터는, 영구 자석을 구비한 가동체와, 해당 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈을 구비한 고정체와, 상기 가동체와 상기 코일 보빈에 접속되고, 상기 코일 보빈에 대하여 상기 가동체가 축선 방향으로 이동 가능하게 지지된 상태로 하는 스프링 부재와, 상기 코일 보빈에 권회되어, 상기 영구 자석과 함께 상기 가동체를 축선 방향으로 구동하는 자기 구동 기구를 구성하는 코일을 갖고, 상기 가동체는, 상기 영구 자석에 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 상기 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 단부판부, 해당 단부판부의 외측 테두리로부터 축선 방향의 타방측으로 연장되어 상기 코일을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 통형의 측판부 및 해당 측판부로부터 직경 방향 내측에 돌출된 볼록부를 구비한 제2 코어를 갖고, 상기 코일 보빈은, 상기 코일이 권회된 통형 동체부와, 해당 통형 동체부의 축선 방향의 일방측 단부로부터 직경 방향 외측으로 직경 확장하는 제1 플랜지부와, 당해 제1 플랜지부에 대하여 축선 방향의 타방측에서 상기 통형 동체부로부터 직경 방향 외측으로 직경 확장하고, 상기 볼록부에 대하여 축선 방향의 타방측에서 대향함과 함께, 상기 측판부의 내면에 직경 방향 내측에서 대향하는 제2 플랜지부와, 상기 통형 동체부의 외주면 중, 상기 제2 플랜지부로부터 축선 방향의 타방측에 있어서 상기 제2 플랜지부로 연결되는 보강 리브를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 가동체의 구동에 자기 구동 기구를 사용하고, 또한 스프링 부재를 가동체 및 고정체의 사이에 접속하고 있기 때문에, 자기 구동 기구에 의한 추진력과 스프링 부재의 가압력을 이용하여, 가동체를 축선 방향으로 구동할 수 있다. 또한, 고정체에서는, 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 코일이 권회되어 있다. 이로 인해, 영구 자석 및 코일을 대직경화할 수 있으므로, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다. 또한, 코일 보빈에 있어서 제1 플랜지부로부터 축선 방향의 타방측에 위치하는 제2 플랜지부에 대해서는, 제2 플랜지부로부터 축선 방향의 타방측으로 설치된 보강 리브가 연결되어 있다. 이로 인해, 제2 플랜지부는 충분한 강도를 가지므로, 제2 플랜지부를 이용하여 스토퍼를 구성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 스프링 부재는, 상기 통형 동체부의 축선 방향의 타방측 단부에 접속된 고정체측 연결부와, 상기 측판부에 연결된 가동체측 연결부와, 상기 고정체측 연결부와 상기 가동체측 연결부에 접속된 아암부를 구비한 판 형상 스프링 부재이며, 상기 보강 리브는, 상기 가동체측 연결부와 상기 아암부와의 접속 위치로부터 둘레 방향으로 어긋난 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 코일 보빈에 보강 리브를 설치해도, 보강 리브와 스프링 부재의 아암부가 간섭하기 어렵다.

본 발명에 있어서, 상기 보강 리브는, 상기 아암부의 상기 가동체측 연결부와의 접속 위치에서 당해 아암부의 연장 방향을 따라서 축선 방향의 타방측으로부터 일방측을 향하여 기운 경사면을 축선 방향의 타방측을 향하게 하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 보강 리브와 스프링 부재의 아암부와의 간섭을 피하면서, 보강 리브를 둘레 방향의 넓은 범위에 걸쳐 형성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 코어는, 상기 겔상 댐퍼 부재가 내측에 배치된 관통 구멍이 형성되고, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 영구 자석과 상기 고정체의 사이에 끼워져 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 축선 방향에 있어서 겔상 댐퍼 부재를 배치할 스페이스를 확대할 수 있다. 그로 인해, 겔상 댐퍼 부재로서 축선 방향의 치수가 큰 것을 배치할 수 있으므로, 가동체의 공진을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

본 제1 발명에서는, 가동체의 구동에 자기 구동 기구를 사용하고, 또한 스프링 부재를 가동체 및 고정체의 사이에 접속하고 있기 때문에, 자기 구동 기구에 의한 추진력과 스프링 부재의 가압력을 이용하여, 가동체를 축선 방향으로 구동할 수 있다. 또한, 가동체에는 원기둥 형상의 영구 자석이 설치되고, 고정체에서는, 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 코일이 권회되어 있다. 이로 인해, 영구 자석 및 코일을 대직경화할 수 있으므로, 영구 자석이 하나라고 하는 간소한 구성으로도, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다. 또한, 축선 방향에 있어서 고정체와 가동체의 사이에 겔상 댐퍼 부재가 끼워져 있다고 하는 간소한 구성으로 가동체의 공진을 억제할 수 있다. 또한, 스프링 부재는, 가동체의 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 접속되어 있는 등, 가동체가 직경 방향 외측에서 스프링 부재에 지지되어 있다. 이로 인해, 가동체를 지지축으로 지지하지 않아도, 가동체에 기울기가 발생하기 어렵다. 그로 인해, 본 발명에 따르면, 적은 부품 개수로 리니어 액추에이터를 구성할 수 있음과 함께, 가동체에 적정한 진동을 발생시킬 수 있다.

본 제2 발명에서는, 가동체의 구동에 자기 구동 기구를 사용하고, 또한 스프링 부재를 가동체 및 고정체의 사이에 접속하고 있기 때문에, 자기 구동 기구에 의한 추진력과 스프링 부재의 가압력을 이용하여, 가동체를 축선 방향으로 구동할 수 있다. 또한, 고정체에서는 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 코일이 권회되어 있다. 이로 인해, 영구 자석 및 코일을 대직경화할 수 있으므로, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다. 또한, 영구 자석에는, 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1코어와, 축선 방향의 타방측에서 겹치는 제2 코어를 설치하고 있기 때문에, 코일에 쇄교하는 자속 밀도를 높일 수 있다. 여기서, 제2 코어는, 단부판부 및 측판부를 구비한 제1 자성판과, 단부판부에 적층된 제2 자성판을 구비하고 있기 때문에, 제1 자성판에 대한 드로잉 가공 시의 제약으로 인해 두께에 제한이 있는 경우에도, 제2 코어의 단부판부를 충분한 두께로 할 수 있다. 그로 인해, 코일에 쇄교하는 자속 밀도를 높일 수 있으므로, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다.

본 제3 발명에서는, 가동체의 구동에 자기 구동 기구를 사용하고, 또한 스프링 부재를 가동체 및 고정체의 사이에 접속하고 있기 때문에, 자기 구동 기구에 의한 추진력과 스프링 부재의 가압력을 이용하여, 가동체를 축선 방향으로 구동할 수 있다. 또한, 고정체에서는, 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈에 코일이 권회되어 있다. 이로 인해, 영구 자석 및 코일을 대직경화할 수 있으므로, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다. 또한, 코일 보빈에 있어서 제1 플랜지부로부터 축선 방향의 타방측에 위치하는 제2 플랜지부에 대해서는, 제2 플랜지부로부터 축선 방향의 타방측으로 설치된 보강 리브가 연결되어 있다. 이로 인해, 제2 플랜지부는 충분한 강도를 가지므로, 제2 플랜지부를 이용하여 스토퍼를 구성할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터의 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터의 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터에 있어서, 코일을 권회한 코일 보빈에 스프링 부재(8)를 설치한 모습을 도시하는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터에 사용한 스프링 부재, 코일 보빈 및 코일을 분해한 모습을 축선 방향의 타방측으로부터 본 분해 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터에 사용한 코일 보빈의 설명도이다.
도 7은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터에 사용한 코일 보빈의 제1 슬릿으로부터 지그를 삽입한 상태를 확대하여 도시하는 확대 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 리니어 액추에이터의 단면도이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 축선 L은 가동체(6)의 중심 축선이며, 축선 L은 가동체(6)의 무게 중심을 지나고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 축선 L이 연장되는 방향(축선 방향)에 있어서, 가동체(6)가 위치하는 측을 일방측 L1이라 하고, 고정체(2)의 고정판(4)이 위치하는 측을 타방측 L2라 하여 설명한다.

[실시 형태 1]

(전체 구성)

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)의 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)의 분해 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)의 단면도이고, 도 3의 (a), (b), (c)는 가동체(6)가 축선 L 방향의 타방측 L2에 위치하는 상태의 단면도, 가동체(6)가 축선 L 방향의 중간 위치(원점 위치)에 위치하는 상태의 단면도 및 가동체(6)가 축선 L 방향의 일방측 L1에 위치하는 상태의 단면도이다.

도 1, 도 2 및 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 형태의 리니어 액추에이터(1)는 고정체(2)와, 가동체(6)와, 가동체(6)와 고정체(2)에 접속된 스프링 부재(8)를 갖고 있고, 스프링 부재(8)는 고정체(2)에 대하여 가동체(6)를 축선 L 방향으로 이동 가능하게 지지하고 있다. 또한, 리니어 액추에이터(1)는 가동체(6)를 축선 L 방향으로 구동하는 자기 구동 기구(5)를 갖고 있다.

(가동체(6)의 구성)

가동체(6)는 자기 구동 기구(5)를 구성하는 영구 자석(53)을 하나 갖고 있다. 영구 자석(53)은 축선 L을 중심 축선으로 하는 원기둥 형상이고, 축선 L 방향에 있어서 N극과 S극으로 착자되어 있다. 또한, 가동체(6)는 영구 자석(53)에 축선 방향의 일방측 L1에서 겹치는 제1 코어(71)와, 영구 자석(53)에 축선 L 방향의 타방측 L2에서 겹치는 제2 코어(72)를 구비하고 있다.

제1 코어(71)는 축선 L을 중심으로 하는 원환형이고, 중심에 관통 구멍(710)을 갖고 있다. 또한, 제1 코어(71)는 외경 치수가 영구 자석(53)의 외경 치수보다 조금 크고, 제1 코어(71)의 외주면(715)은 영구 자석(53)의 외주면(535)보다 직경 방향 외측으로 튀어나와 있다. 이러한 제1 코어(71)는 영구 자석(53)의 축선 L 방향의 일방측 L1의 면에 접착 등의 방법으로 고정되어 있다.

제2 코어(72)는 영구 자석(53)에 축선 L 방향의 타방측 L2에서 겹치는 단부판부(721)와, 단부판부(721)의 외측 테두리로부터 축선 L 방향의 일방측 L1로 연장되는 원통형의 측판부(722)를 구비하고 있다. 또한, 측판부(722)의 축선 L 방향의 일방측 L1의 단부에서 직경 방향 내측으로 돌출된 스토퍼용의 볼록부(723)를 갖고 있다. 본 형태에 있어서, 제2 코어(72)는 3장의 자성판(제1 자성판(76), 제2 자성판(77) 및 제3 자성판(78))에 의해 구성되어 있다.

제1 자성판(76)은 영구 자석(53)에 축선 L 방향의 타방측 L2에서 겹치는 원형의 단부판부(761)와, 단부판부(761)의 외측 테두리로부터 축선 L 방향의 일방측 L1에 연장되는 원통형의 측판부(762)를 구비하고 있다. 제2 자성판(77)은 제1 자성판(76)의 단부판부(761)보다 조금 작은 원판 형상이고, 제1 자성판(76)의 단부판부(761)에 축선 L 방향의 일방측 L1에서 적층되어 있다. 이 상태에서, 제2 자성판(77)은 구멍(773)의 테두리 등을 이용하여 제1 자성판(76)의 단부판부(761)에 용접되어 있다. 이로 인해, 제2 코어(72)의 단부판부(721)는 제1 자성판(76)의 단부판부(761)와, 제2 자성판(77)에 의해 구성되어 있다. 따라서, 제2 코어(72)의 단부판부(721)의 두께는, 제1 자성판(76)의 단부판부(761)의 판 두께와 제2 자성판(77)의 판 두께의 합에 상당하고, 제1 코어(71)의 판 두께보다 크다. 또한, 제2 자성판(77)의 축선 L 방향의 타방측 L2의 면은, 외주연을 따라서 단차부(774)가 형성되어 있다.

제3 자성판(78)은 원통형의 동체부(781)를 갖고 있고, 동체부(781)의 축선 L 방향의 타방측 L2의 단부가 제1 자성판(76)의 측판부(762)의 축선 L 방향의 일방측 L1의 단부에 용접 등에 의해 연결되어 있다. 이로 인해, 제2 코어(72)의 측판부(722)는 제1 자성판(76)의 측판부(762)와, 제3 자성판(78)의 동체부(781)에 의해 구성되어 있다. 여기서, 제1 자성판(76)의 측판부(762)의 축선 L 방향의 일방측 L1의 단부에는, 둘레 방향의 복수 개소에 절결(763)이 형성되어 있고, 제1 자성판(76)의 측판부(762)와 제3 자성판(78)의 동체부(781)를 용접 등에 의해 연결할 때, 절결(763)에는, 후술하는 스프링 부재(8)의 가동체측 연결부(82)가 유지된다. 또한, 제3 자성판(78)은 동체부(781)의 축선 L 방향의 일방측 L1의 단부에서 직경 방향 내측으로 꺾인 환상부(782)를 갖고 있고, 이러한 환상부(782)에 의해, 제2 코어(72)의 스토퍼용의 볼록부(723)가 구성되어 있다. 이렇게 구성한 제2 코어(72)는 제2 자성판(77)이 영구 자석(53)의 축선 L 방향의 타방측 L2의 면에 접착 등의 방법으로 고정되어 있다.

(고정체(2)의 구성)

도 4는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 코일(55)을 권회한 코일 보빈(3)에 스프링 부재(8)를 설치한 모습을 도시하는 사시도이고, 도 4의 (a), (b)는 코일 보빈(3)을 축선 L 방향의 타방측 L2로부터 본 사시도 및 코일 보빈(3)을 축선 L 방향의 일방측 L1로부터 본 사시도이다. 도 5는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)에 사용한 스프링 부재(8), 코일 보빈(3) 및 코일(55)을 분해한 모습을 축선 L 방향의 타방측 L2로부터 본 분해 사시도이다. 도 6은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)에 사용한 코일 보빈(3)의 설명도이고, 도 6의 (a), (b), (c), (d)는 코일 보빈(3)을 축선 L 방향의 타방측 L2로부터 본 평면도, 코일 보빈(3)을 축선 L 방향의 일방측 L1로부터 본 저면도, 코일 보빈(3)의 측면도 및 코일 보빈(3)의 슬릿을 축선 L 방향의 타방측 L2로부터 본 모습을 확대해서 도시하는 설명도이다.

도 2, 도 3의 (b), 도 4, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 고정체(2)는 자기 구동 기구(5)의 코일(55)이 권회된 코일 보빈(3)을 갖고 있다. 코일 보빈(3)은, 가동체(6)에 대하여 축선 L 방향의 일방측 L1에서 겹치는 저판부(31)과, 저판부(31)로부터 축선 L 방향의 타방측 L2로 돌출된 원통부(32)를 구비하고 있고, 원통부(32)는 영구 자석(53)과 제2 코어(72)의 측판부(722) 사이에서 영구 자석(53)을 직경 방향 외측으로 둘러싸고 있다. 또한, 고정체(2)는 코일 보빈(3)의 저판부(31)에 대하여 가동체(6)와는 반대측(축선 L 방향의 일방측 L1)에 겹치는 고정판(4)을 구비하고 있다.

코일 보빈(3)에 있어서, 원통부(32)는 코일(55)이 권회된 통형 동체부(321)와, 통형 동체부(321)의 축선 L 방향의 일방측 L1의 단부로부터 직경 방향 외측으로 직경 확장한 원환형의 제1 플랜지부(322)와, 제1 플랜지부(322)에 대하여 축선 L 방향의 타방측 L2에서 통형 동체부(321)로부터 직경 방향 외측으로 직경 확장한 원환형의 제2 플랜지부(323)를 갖고 있다.

여기서, 축선 L 방향으로부터 보았을 때, 제2 플랜지부(323)는 제1 플랜지부(322)보다 대직경이다. 따라서, 통형 동체부(321)에 코일(55)을 권회한 상태에서, 제1 플랜지부(322)는 코일(55)의 외주면으로부터 약간 직경 방향 외측으로 돌출되어 있는 것에 비해, 제2 플랜지부(323)는 코일(55)의 외주면으로부터 제1 플랜지부(322)보다 직경 방향 외측으로 크게 돌출되어 있다.

코일 보빈(3)에 있어서, 원통부(32)의 축선 L 방향의 일방측 L1의 단부로부터 직경 방향 내측에 저판부(31)이 설치되어 있고, 저판부(31)의 중앙에는 관통 구멍(310)이 형성되어 있다. 또한, 제2 플랜지부(323)는 통형 동체부(321)의 선단면(328)보다 축선 L 방향의 일방측 L1에 설치되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 고정판(4)은 코일 보빈(3)의 저판부(31)에 대하여 가동체(6)와는 반대측(축선 L 방향의 일방측 L1)에 겹치는 원판부(41)와, 원판부(41)의 둘레 방향 1개소로부터 직경 방향 외측으로 돌출된 직사각형의 기판 지지부(42)를 갖고 있다. 기판 지지부(42)에는 배선 기판(46)이 지지되어 있고, 배선 기판(46)에는 코일(55)의 단부(551, 552)가 접속되어 있다.

(스프링 부재(8)의 구성)

도 2, 도 3의 (b), 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 스프링 부재(8)는 고정체(2)(코일 보빈(3))에 연결된 고정체측 연결부(81)와, 가동체(6)(제2 코어(72))에 연결된 가동체측 연결부(82)와, 고정체측 연결부(81)와 가동체측 연결부(82)에 접속된 복수개의 아암부(83)를 구비한 판 형상 스프링 부재이다. 본 형태에 있어서, 고정체측 연결부(81)는 원환형이고, 가동체측 연결부(82) 및 아암부(83)로부터 직경 방향 내측에 위치한다. 여기서, 고정체측 연결부(81)에는, 코일 보빈(3)의 통형 동체부(321)의 선단면(328)으로부터 축선 L 방향의 타방측 L2에 돌출된 돌기(329)가 끼워지는 구멍(819)이 형성되어 있고, 이 상태에서, 고정체측 연결부(81)와 통형 동체부(321)의 선단면(328)이 연결되어 있다.

가동체측 연결부(82)는 둘레 방향으로 3개로 분할되어 있고, 3개의 가동체측 연결부(82)의 각각으로부터 아암부(83)가 둘레 방향으로 연장되어 있다. 이러한 3개의 가동체측 연결부(82)는 모두, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 자성판(76)의 측판부(762)와 제3 자성판(78)의 동체부(781)를 용접 등에 의해 연결할 때, 절결(763)에 유지된다.

(보빈(3)의 제1 슬릿(311)의 구성)

도 7은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)에 사용한 코일 보빈(3)의 제1 슬릿(311)로부터 지그(30)을 삽입한 상태를 확대하여 도시하는 확대 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 코일 보빈(3)에 있어서, 저판부(31)에는, 둘레 방향의 복수 개소에 제1 슬릿(311)이 원호 형상으로 형성되어 있고, 축선 L 방향에서 보았을 때, 제1 슬릿(311)은 통형 동체부(321)의 내주면(325)(원통부(32)의 내주면(325))과 가동체(6)의 제1 코어(71)의 외주면(715)의 간극 G(도 3의 (b) 및 도 7 참조)와 겹치는 위치에 있다. 보다 구체적으로는, 도 7에 도시한 바와 같이, 축선 L 방향으로부터 보았을 때, 제1 슬릿(311)의 외주연(311a)은 통형 동체부(321)의 내주면(325)(원통부(32)의 내주면(325))과 겹치는 위치에 있고, 제1 슬릿(311)의 내주연(311b)은 제1 코어(71)의 외주면(715)과 겹치는 위치에 있다. 그 결과, 가동체(6)의 영구 자석(53)과 고정체(2)의 코일(55)의 위치가 고정밀도로 설정되어 있다.

이러한 구성은, 리니어 액추에이터(1)의 조립 공정에 있어서, 고정체측 연결부(81)를 코일 보빈(3)에 고정한 후, 스프링 부재(8)의 가동체측 연결부(82)를 제2 코어(72)에 고정할 때, 제1 슬릿(311)으로부터 박판 형상의 지그(30)(심)를 삽입하고, 지그(30)를 통형 동체부(321)의 내주면(325)(원통부(32)의 내주면(325))과 제1 코어(71)의 외주면(715)의 간극 G에 개재시킴으로써, 가동체(6)와 코일 보빈(3)의 위치 결정을 행한다. 그리고, 이 상태에서, 스프링 부재(8)의 가동체측 연결부(82)를 제2 코어(72)에 고정한다.

도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 코일 보빈(3)의 저판부(31)에는, 제1 슬릿(311)으로부터 직경 방향 내측에 제2 슬릿(312)이 형성되어 있다. 이러한 제2 슬릿(312)은 스프링 부재(8)를 개재하여 가동체(6)를 코일 보빈(3)에 설치한 후, 코일 보빈(3)의 저판부(31)에 고정판(4)을 접착제(도시하지 않음)에 의해 고정할 때, 고정판(4)으로부터 잘라 세워진 위치 결정판(43)이 끼워짐으로써, 코일 보빈(3)과 고정판(4)의 위치 결정이 행해진다.

이와 같이 하여, 코일 보빈(3)의 저판부(31)에 고정판(4)을 접착제에 의해 고정했을 때, 제1 슬릿(311) 및 제2 슬릿(312)은 접착제에 의해 막힘으로써, 고정체(2)의 내측에 있어서, 가동체(6)와 고정체(2)의 사이는, 직경 방향 외측을 향하여 개구되는 개구부(20)에서만 외부와 연통한다. 따라서, 가동체(6)와 고정체(2)의 사이는 에어 댐퍼로서 기능한다.

또한, 제1 슬릿(311) 및 제2 슬릿(312)에 있어서, 축선 L 방향의 일방측 L1의 개구 테두리에는 테이퍼면(311t, 312t)이 형성되어 있다. 따라서, 제1 슬릿(311) 및 제2 슬릿(312)에 대하여 지그(30)나 위치 결정판(43)을 용이하게 삽입할 수 있다. 또한, 접착제가 제1 슬릿(311) 및 제2 슬릿(312)을 향하여 용이하게 유입된다.

(점착 부재(45)의 구성)

도 1, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 고정판(4)에는, 개구부(20)에 따라 점착 부재(45)가 설치되어 있다. 본 형태에 있어서, 점착 부재(45)는 고정판(4)의 축선 L 방향의 타방측 L2의 면에 고착된 점착 테이프나 점착성을 구비한 도포물이다. 본 형태에 있어서, 점착 부재(45)는 축선 L 방향에서 보았을 때, 고정체(4)에 있어서, 코일 보빈(3)의 제1 플랜지부(322)의 외측 테두리와 겹치는 위치에 따라 원환형으로 형성되어 있다.

(보빈(3)의 보강 리브(33)의 구성)

본 형태의 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 가동체(6)와 고정체(2)의 사이에는, 제2 코어(72)의 내주면(727)에 직경 방향 내측에서 대향하는 제2 플랜지부(323)의 외주 단부부(327)에 의해, 외력에 의해 가동체(6)가 축선 L에 직교하는 방향으로 이동했을 때에 가동체(6)의 가동 범위를 규제하는 제1 스토퍼가 구성되어 있다. 또한, 가동체(6)와 고정체(2)의 사이에는, 제2 코어(72)의 볼록부(723)와 제2 플랜지부(323)에 의해, 외력에 의해 가동체(6)가 축선 L의 타방측 L2로 이동했을 때에 가동체(6)의 가동 범위를 규제하는 제2 스토퍼가 구성되어 있다.

단, 제2 플랜지부(323)는 얇은 원환부이고, 스토퍼용으로서 강도가 불충분하다. 따라서, 본 형태에서는 코일 보빈(3)의 원통부(32)의 외주면 중, 제2 플랜지부(323)보다 축선 L 방향의 타방측 L2에는 제2 플랜지부(323)에 연결되는 보강 리브(33)가 구성되어 있다. 본 형태에 있어서, 보강 리브(33)의 외주면(330)은 축선 L 방향에서 보았을 때, 제2 플랜지부(323)의 외주 단부(327)와 겹쳐 있다.

여기서, 보강 리브(33)는 아암부(83)의 가동체측 연결부(82)와의 접속 위치(820)로부터 둘레 방향으로 어긋난 위치에 설치되어 있다. 또한, 보강 리브(33)는 아암부(83)의 가동체측 연결부(82)와의 접속 위치(820)로부터 아암부(83)의 연장 방향을 따라서 축선 L 방향의 타방측 L2로부터 일방측 L1을 향하여 기운 경사면(335)을 축선 L 방향의 타방측 L2를 향하게 하고 있다. 즉, 보강 리브(33)는 둘레 방향의 치수가 축선 L 방향의 타방측 L2로는 짧고, 축선 L 방향의 일방측 L1로는 길게 되어 있고, 가장 긴 부분이 제2 플랜지부(323)와 연결되어 있다.

(겔상 댐퍼 부재(9)의 구성)

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 형태의 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 축선 L 상의 위치에 있어서 고정체(2)와 가동체(6)의 사이에는 겔상 댐퍼 부재(9)가 배치되어 있다.

보다 구체적으로는, 고정체(2)에 있어서, 고정판(4)은 가동체 6(영구 자석(53))에 대하여 축선 L 방향의 일방측 L1로 제1 코어(71)의 관통 구멍(710) 및 보빈(3)의 저판부(31)의 관통 구멍(310)을 개재하여 대향하는 고정체측 대향부로 되고 있고, 축선 L 방향에 있어서, 영구 자석(53)과 고정판(4)의 사이에는, 원기둥 형상의 겔상 댐퍼 부재(9)가 배치되어 있다. 여기서, 겔상 댐퍼 부재(9)는 축선 L 방향의 일방측 L1의 면이 고정판(4)에 접착제에 의해 고정되고, 타방측 L2의 면은, 영구 자석(53)에 접착제에 의해 고정되어 있다. 이 상태에서, 겔상 댐퍼 부재(9)는 제1 코어(71)의 관통 구멍(710)의 내측 및 보빈(3)의 저판부(31)의 관통 구멍(310)의 내측을 관통하고 있다.

본 형태에 있어서, 겔상 댐퍼 부재(9)는 침입도가 90도 내지 110도인 실리콘 겔을 포함한다. 침입도란, JIS-K-2207이나 JIS-K-2220으로 규정되어 있는 바와 같이, 25℃에서 9.38g의 총 하중을 가한 1/4 콘의 바늘이 5초간에 파고드는 깊이를 1/10mm 단위로 나타낸 값이고, 이 값이 작을수록 단단한 것을 의미한다.

(본 형태의 동작 및 주된 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 코일(51)에의 통전을 휴지하고 있는 기간, 가동체(6)는 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 가동체(6)의 질량과 스프링 부재(8)의 보유 지지력(가압력)이 균형이 잡힌 원점 위치에 있다. 이 상태에서, 코일(51)에 정현파나 반전 펄스 등을 공급하면, 먼저, 가동체(6)는 자기 구동 기구(5)에 의해 추진력을 받아, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 스프링 부재(8)의 가압력으로 저항하여, 축선 L 방향의 일방측 L1로 이동한다. 그때의 이동량은, 코일(51)에 공급되는 전류값과, 스프링 부재(8)의 가압력에 의해 규정된다. 그리고, 스프링 부재(8)의 가압력에 의해, 원점 위치로 복귀된 후, 역방향의 추진력을 받아, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 스프링 부재(8)의 가압력에 저항하고, 축선 L 방향의 타방측 L2로 이동한다. 이와 같이 하여, 가동체(6)를 축선 L 방향에서 진동시킨다. 그때의 이동량은, 코일(51)에 공급되는 전류값과, 스프링 부재(8)의 가압력에 의해 규정된다. 또한, 진동의 주파수는, 코일(51)에 공급되는 전류의 주파수에 의해 규정된다. 이로 인해, 진동의 강약이나 주파수가 가변이다.

여기서, 가동체(6)에는 원기둥 형상의 영구 자석(53)이 하나 설치되고, 고정체(2)에서는, 영구 자석(53)을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈(3)에 코일(55)이 권회되어 있다. 이로 인해, 영구 자석(53) 및 코일(55)을 대직경화할 수 있다. 또한, 가동체(6)는 영구 자석(53)의 축선 L 방향의 양측에 제1 코어(71) 및 제2 코어(72)를 구비하고 있기 때문에, 코일(55)에 쇄교하는 자속 밀도가 높다. 따라서, 영구 자석(53)이 하나라고 하는 간소한 구성으로도, 가동체(6)에 큰 추력을 부여할 수 있다.

또한, 스프링 부재(8)는 가동체(6)의 영구 자석(53)을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈(3)에 접속되어 있는 등, 가동체(6)가 영구 자석(53)의 직경 방향 외측에서 스프링 부재(8)로 지지되어 있다. 이로 인해, 가동체(6)가 스프링 부재(8)에 의해 안정된 상태에서 지지되어 있기 때문에, 가동체(6)를 지지축으로 지지하지 않아도, 가동체(6)에 기울기가 발생하기 어렵다. 그로 인해, 본 형태에 의하면, 적은 부품 개수로 리니어 액추에이터(1)를 구성할 수 있음과 함께, 가동체(6)에 적정한 진동을 발생시킬 수 있다.

또한, 제2 코어(72)에서는, 제1 자성판(76)과 제2 자성판(77)이 적층되어 있기 때문에, 제1 자성판(76)에 대한 드로잉 가공 시의 제약으로부터 두께에 제한이 있는 경우에도, 제2 코어(72)의 단부판부(721)를 충분한 두께로 할 수 있다. 예를 들어, 제2 코어(72)의 단부판부(721)의 두께(단부판부(762)의 판 두께와 제2 자성판(77)의 판 두께의 합)가 제1 코어(71)의 판 두께보다 크다. 그로 인해, 코일(55)에 쇄교하는 자속 밀도를 높일 수 있으므로, 가동체(6)에 큰 추력을 부여할 수 있다.

또한, 코일 보빈(3)의 저판부(31)에는, 축선 L 방향에서 보았을 때, 코일 보빈(3)의 원통부(32)의 내주면(325)과 가동체(6)의 외주면의 사이에 구성된 간극 G에 겹치는 제1 슬릿(311)이 둘레 방향의 복수 개소에 형성되어 있다. 이로 인해, 리니어 액추에이터(1)를 조립할 때, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 슬릿(311)으로부터 심 등의 지그(30)를 배치하여 원통부(32)의 내주면(325)과 가동체(6)의 외주면의 사이에 적정한 간극 G를 설치할 수 있다. 따라서, 둘레 방향의 어느 개소에 있어서도, 간극 G의 폭을 적정하게 설정할 수 있으므로, 가동체(6)를 지지축으로 지지하지 않아도, 가동체(6)에 기울기가 발생하기 어렵다. 여기서, 제1 코어(71)는 영구 자석(53)보다 대직경이기 때문에, 상기한 간극 G는 원통부(32)의 내주면(325)과 제1 코어(71)의 외주면(715)의 사이에 위치한다. 이로 인해, 영구 자석(53)의 외주면(535)과 원통부(32)의 내주면(325) 사이에서 위치 결정을 행하는 경우보다, 가동체(6)의 외주면과 원통부(32)의 내주면(325)의 위치 결정을 행하기 쉽다.

또한, 진동의 주파수는, 코일(51)에 공급되는 구동 신호의 주파수에 의해 규정된다. 그 때, 가동체(6)가 가동체(6)의 질량과 스프링 부재(8)의 스프링 상수에 대응하는 주파수에서 공진하는 경우가 있지만, 본 형태에서는, 고정체(2)의 고정판(4)과 가동체(6)의 영구 자석(53)의 사이에 겔상 댐퍼 부재(9)가 설치되어 있고, 이러한 겔상 댐퍼 부재(9)는 가동체(6)의 이동에 추종하여 변형되면서 가동체(6)의 진동을 흡수한다. 이로 인해, 가동체(6)의 공진을 억제할 수 있다. 또한, 겔상 댐퍼 부재(9)는 침입도가 90도 내지 110도이다. 이로 인해, 겔상 댐퍼 부재(9)는 댐퍼 기능을 발휘하기에 충분한 탄성을 가짐과 함께, 겔상 댐퍼 부재(9)가 파단하여 비산하는 것과 같은 사태가 발생하기 어렵다. 또한, 겔상 댐퍼 부재(9)는 가동체(6) 및 고정체(2)의 양쪽에 접착 고정되어 있기 때문에, 가동체(6)의 이동에 따라 겔상 댐퍼 부재(9)가 이동하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제1 코어(71) 및 코일 보빈(3)의 저판부(31)에는, 겔상 댐퍼 부재(9)가 내측에 배치된 관통 구멍(710, 310)이 형성되고, 겔상 댐퍼 부재(9)는 축선 L 방향에 있어서, 고정판(4)과 영구 자석(53)의 사이에 끼워져 있다. 이로 인해, 겔상 댐퍼 부재(9)를 가동체(6)와 코일 보빈(3)의 사이에 배치하는 경우에 비하여, 축선 L 방향에 있어서 겔상 댐퍼 부재(9)를 배치하는 스페이스를 확대할 수 있다. 그로 인해, 겔상 댐퍼 부재(9)로서 축선 L 방향의 치수가 큰 것을 배치할 수 있으므로, 가동체(6)의 공진을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 고정체(2)는 저판부(31)에 대하여 가동체(6)와는 반대측에 겹치는 고정판(4)을 구비하고 있기 때문에, 저판부(31)에 제1 슬릿(311) 등이 형성되어 있어도, 축선 L 방향의 일방측 L1을 고정판(4)으로 막을 수 있다. 따라서, 영구 자석(53)의 외주면(535)과 원통부(32)의 내주면(325)의 사이 등에 이물이 침입하기 어렵다. 또한, 고정판(4)은 제1 슬릿(311) 등을 막고 있기 때문에, 가동체(6)와 코일 보빈(3)의 사이나, 가동체(6)와 고정판(4)의 사이가 에어 댐퍼로서 작용한다. 이로 인해, 겔상 댐퍼 부재(9)만을 이용한 경우에 비하여, 가동체(6)의 공진을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 겔상 댐퍼 부재(9)에 요구되는 요구를 완화할 수 있다.

또한, 고정판(4)의 축선 L 방향의 타방측 L2의 면에는, 가동체(6)와 고정판(4)의 개구부(20)에 따라 점착 부재(45)가 설치되어 있기 때문에, 개구부(20)로부터 가동체(6)와 고정판(4)의 사이에 침입하려고 하는 티끌 등의 이물을 점착 부재(45)로 포착할 수 있다. 따라서, 영구 자석(53)의 외주면(535)과 원통부(32)의 내주면(325)의 사이 등에 이물이 침입하기 어렵다.

또한, 본 형태에서는, 코일 보빈(3)의 제2 플랜지부(323)를 스토퍼에 사용하고 있지만, 제2 플랜지부(323)에는 보강 리브(33)가 연결되어 있다. 이로 인해, 제2 플랜지부(323)는 충분한 강도를 갖기 때문에, 제2 플랜지부(323)를 이용하여 스토퍼를 구성할 수 있다. 또한, 보강 리브(33)는 스프링 부재(8)의 가동체측 연결부(82)과 아암부(83)의 접속 위치(820)로부터 둘레 방향으로 어긋난 위치에 설치되어 있기 때문에, 코일 보빈(3)에 보강 리브(33)를 설치해도, 보강 리브(33)와 스프링 부재(8)의 아암부(83)가 간섭하기 어렵다. 또한, 보강 리브(33)는 아암부(83)의 가동체측 연결부(82)와의 접속 위치(820)로부터 아암부(83)의 연장 방향을 따라서 축선 L 방향의 타방측 L2로부터 일방측 L1을 향하여 기운 경사면(335)을 축선 L 방향의 타방측 L2를 향하게 하고 있다. 이로 인해, 보강 리브(33)와 스프링 부재(8)의 아암부(83)의 간섭을 피하면서, 보강 리브(33)를 둘레 방향의 넓은 범위에 걸쳐 형성할 수 있다.

[실시 형태 2]

도 8은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 리니어 액추에이터(1)의 단면도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 실시 형태 1과 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 그들의 설명을 생략한다.

실시 형태 1에서는, 고정판(4)의 축선 L 방향의 타방측 L2의 면에 점착 부재(45)로서 점착 테이프나 점착성을 구비한 도포물을 설치했지만, 본 형태에서는 도 8에 도시한 바와 같이, 고정판(4)의 축선 L 방향의 타방측 L2의 면에 형성된 홈(48) 내에 점착 부재(45)를 배치해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 점착 부재(45)를 배치하는 스페이스를 용이하게 확보할 수 있다.

[기타의 실시 형태]

상기 실시 형태에서는, 겔상 댐퍼 부재(9)를 접착제에 의해 고정한 구조를 채용했지만, 겔상 댐퍼 부재(9)를 형성하기 위한 전구체를 설치한 후, 전구체를 겔화시켜, 겔상 댐퍼 부재(9) 자신의 접착력에 의해, 겔상 댐퍼 부재(9)를 고정해도 된다. 예를 들어, 실시 형태 2에서는 겔상 댐퍼 부재(9)를 형성하기 위한 UV 경화성의 전구체를 설치한 후, 전구체에 UV를 조사하여 겔화시켜, 겔상 댐퍼 부재(9) 자신의 접착력에 의해, 겔상 댐퍼 부재(9)를 고정해도 된다.

상기 실시 형태에서는, 축선 L 상에 원기둥 형상의 겔상 댐퍼 부재(9)를 설치했지만, 추가로 축선 L의 둘레에 겔상 댐퍼 부재(9)를 배치해도 된다. 또한, 축선 L 상을 대신하여, 축선 L의 둘레에 겔상 댐퍼 부재(9)를 배치해도 된다.

1:리니어 액추에이터 2:고정체
3:코일 보빈 4:고정판
5:자기 구동 기구 6:가동체
8:스프링 부재 9:겔상 댐퍼 부재
20:개구부 30:지그
31:저판부 32:원통부
33:보강 리브 45:점착 부재
48:홈 51:코일
53:영구 자석 55:코일
71:제1 코어 72:제2 코어
76:제1 자성판 77:제2 자성판
78:제3 자성판 81:고정체측 연결부
82:가동체측 연결부 83:아암부
310:저판부의 관통 구멍 311:제1 슬릿
312:제2 슬릿 322:제1 플랜지부
323:제2 플랜지부 325:원통부의 내주면
335:경사면 710:제1 코어의 관통 구멍
715:제1 코어의 외주면 721:제2 코어의 단부판부
723:스토퍼용의 볼록부 761:제1 자성판의 단부판부
762:제1 자성판의 측판부
820:아암부의 가동체측 연결부와의 접속 위치
G:간극 L:축선
L1:일방측 L2:타방측

Claims

원기둥 형상의 영구 자석을 하나 구비한 가동체와,
해당 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈을 구비한 고정체와,
상기 가동체와 상기 코일 보빈에 접속되고, 상기 코일 보빈에 대하여 상기 가동체가 축선 방향으로 이동 가능하게 지지된 상태로 하는 스프링 부재와,
상기 코일 보빈에 권회되어, 상기 영구 자석과 함께 상기 가동체를 축선 방향으로 구동하는 자기 구동 기구를 구성하는 코일과,
축선 방향에 있어서 상기 고정체와 상기 가동체의 사이에 끼워진 겔상 댐퍼 부재
를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 코일 보빈은, 상기 가동체에 대하여 축선 방향의 일방측에서 겹치는 저판부와, 해당 저판부로부터 축선 방향의 타방측으로 돌출되어 상기 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 원통부를 구비하고,
상기 저판부에는 축선 방향에서 보았을 때, 상기 원통부의 내주면과 상기 가동체의 외주면의 사이에 구성된 간극에 겹치는 슬릿이 둘레 방향의 복수 개소에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제2항에 있어서, 상기 가동체는, 상기 영구 자석에 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 상기 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 제2 코어를 구비하고,
상기 제1 코어는, 상기 영구 자석보다 대직경이며,
상기 간극은, 상기 원통부의 내주면과 상기 제1 코어의 외주면의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 고정체는, 상기 저판부에 대하여 상기 가동체와는 반대측에 겹치는 고정판을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제4항에 있어서, 상기 고정판은, 상기 슬릿을 상기 가동체와는 반대측에서 막고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 코어 및 상기 저판부에는, 상기 겔상 댐퍼 부재가 내측에 배치된 관통 구멍이 형성되고,
상기 겔상 댐퍼 부재는, 축선 방향에 있어서, 상기 고정판과 상기 가동체의 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정판과 상기 가동체 사이에서는, 직경 방향 외측을 향하여 개구되는 개구부가 둘레 방향으로 연장되어 있고,
상기 고정판에는, 상기 개구부를 따라 점착 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제7항에 있어서, 상기 점착 부재는, 상기 고정판의 축선 방향의 타방측 면에 형성된 홈 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 실리콘 겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
영구 자석을 구비한 가동체와,
해당 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈을 구비한 고정체와,
상기 가동체와 상기 코일 보빈에 접속되고, 상기 코일 보빈에 대하여 상기 가동체가 축선 방향으로 이동 가능하게 지지된 상태로 하는 스프링 부재와,
상기 코일 보빈에 권회되어, 상기 영구 자석과 함께 상기 가동체를 축선 방향으로 구동하는 자기 구동 기구를 구성하는 코일
을 갖고,
상기 가동체는, 상기 영구 자석에 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 상기 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 제2 코어를 구비하고,
상기 제2 코어는, 상기 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 단부판부 및 해당 단부판부의 외측 테두리로부터 축선 방향의 일방측으로 연장되어 상기 코일을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 통형의 측판부를 구비한 제1 자성판과, 상기 단부판부에 적층된 제2 자성판을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제10항에 있어서, 상기 단부판부의 판 두께와 상기 제2 자성판의 판 두께의 합은, 상기 제1 코어의 판 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제10항 또는 제11항에 있어서, 축선 방향에 있어서 상기 고정체와 상기 가동체의 사이에 끼워진 겔상 댐퍼 부재를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제12항에 있어서, 상기 제1 코어는, 상기 겔상 댐퍼 부재가 내측에 배치된 관통 구멍이 형성되고,
상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 영구 자석과 상기 고정체의 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 실리콘 겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
영구 자석을 구비한 가동체와,
해당 영구 자석을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 코일 보빈을 구비한 고정체와,
상기 가동체와 상기 코일 보빈에 접속되고, 상기 코일 보빈에 대하여 상기 가동체가 축선 방향으로 이동 가능하게 지지된 상태로 하는 스프링 부재와,
상기 코일 보빈에 권회되어, 상기 영구 자석과 함께 상기 가동체를 축선 방향으로 구동하는 자기 구동 기구를 구성하는 코일
을 갖고,
상기 가동체는, 상기 영구 자석에 축선 방향의 일방측에서 겹치는 제1 코어와, 상기 영구 자석에 축선 방향의 타방측에서 겹치는 단부판부, 해당 단부판부의 외측 테두리로부터 축선 방향의 타방측으로 연장되어 상기 코일을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 통형의 측판부 및 해당 측판부로부터 직경 방향 내측으로 돌출된 볼록부를 구비한 제2 코어를 갖고,
상기 코일 보빈은, 상기 코일이 권회된 통형 동체부와, 해당 통형 동체부의 축선 방향의 일방측 단부로부터 직경 방향 외측으로 직경 확장하는 제1 플랜지부와, 당해 제1 플랜지부에 대하여 축선 방향의 타방측에서 상기 통형 동체부로부터 직경 방향 외측으로 직경 확장하고, 상기 볼록부에 대하여 축선 방향의 타방측에서 대향함과 함께, 상기 측판부의 내면에 직경 방향 내측에서 대향하는 제2 플랜지부와, 상기 통형 동체부의 외주면 중, 상기 제2 플랜지부로부터 축선 방향의 타방측에 있어서 상기 제2 플랜지부로 연결되는 보강 리브를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제15항에 있어서, 상기 스프링 부재는, 상기 통형 동체부의 축선 방향의 타방측 단부에 접속된 고정체측 연결부와, 상기 측판부에 연결된 가동체측 연결부와, 상기 고정체측 연결부와 상기 가동체측 연결부에 접속된 아암부를 구비한 판 형상 스프링 부재이며,
상기 보강 리브는, 상기 가동체측 연결부와 상기 아암부와의 접속 위치로부터 둘레 방향으로 어긋난 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제16항에 있어서, 상기 보강 리브는, 상기 아암부의 상기 가동체측 연결부와의 접속 위치로부터 당해 아암부의 연장 방향을 따라서 축선 방향의 타방측으로부터 일방측을 향하여 기운 경사면을 축선 방향의 타방측을 향하게 하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 축선 방향에 있어서 상기 고정체와 상기 가동체의 사이에 끼워진 겔상 댐퍼 부재를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제18항에 있어서, 상기 제1 코어는, 상기 겔상 댐퍼 부재가 내측에 배치된 관통 구멍이 형성되고,
상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 영구 자석과 상기 고정체의 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 실리콘 겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.