(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
前記固定子に往復動可能に支持された可動子と、
前記可動子を往復動させるための磁束を発生させるコイルと、
前記固定子又は前記可動子のいずれか一方に設けられ、前記往復動方向に沿って異なる磁極が並ぶように配される永久磁石と、
前記固定子又は前記可動子の他方に設けられ、前記永久磁石に向けて突出し、前記可動子が往復動の中心位置にある場合において、前記永久磁石における異なる磁極間の中心に対向するように配される突出磁極部とを備え、
前記コイル及び前記永久磁石の磁束によって、当該永久磁石が設けられた固定子又は可動子と前記突出磁極部との間で前記可動子を移動させるための推力を発生させるように構成するとともに、
前記突出磁極部の前記往復動方向における両端部のうち少なくとも一端部の磁気抵抗を、前記往復動方向における中央部から該一端部の端縁に向かって漸次大きくなるようにしており、
前記固定子又は前記可動子のいずれか一方に設けられ、かつ前記往復動方向から見て前記固定子又は前記可動子の他方と重なるように前記往復動方向に交差する方向に突出する突出壁部を含み、前記推力の発生とともに前記コイル及び前記永久磁石の磁束によって前記可動子を前記往復動方向に吸引する吸引力を発生させる吸引力発生部を、前記突出磁極部を挟んで前記往復駆動方向の両側に備えていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記突出壁部の内壁と、前記固定子又は前記可動子のいずれか一方のうち前記内壁と対向する対向部との間に、緩衝部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記固定子又は前記可動子のいずれか一方における前記往復動方向の両端に設けられ、前記吸引力発生部による前記可動子に対する吸引力を補強する吸引力補強部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記吸引力補強部が、
前記固定子又は前記可動子の少なくともいずれか一方に設けられた磁性体を備えることを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記吸引力補強部が、
前記固定子又は前記可動子の少なくともいずれか一方に設けられるとともに、前記可動子の往復動の領域にオフセットして設けられ、かつ前記往復動方向に沿って延びる補助突出部を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記永久磁石又は前記突出磁極部の少なくともいずれか一方が、前記往復動方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動子を往復動させるリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁作用により可動子を往復動させるリニアアクチュエータが利用されている。これらリニアアクチュエータの中には、円環状に形成されたヨークと、このヨーク内に往復動可能に支持された軸部と、この軸部に設けられたプランジャとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、ヨーク内には、永久磁石とコイルとが設けられている。
このような構成のもと、コイルに通電すると、コイルから発生した磁束が、ヨークから軸部の長さ方向に沿ってプランジャ内を通り、これによりヨークからプランジャにかけて磁束のループが形成される。そのため、軸部が軸線方向に往復動する。
【０００３】
また、他のリニアアクチュエータとして、ソレノイドなどの電磁石を備え、電磁石の吸引力により軸部を吸引するものも知られている。
【特許文献１】実開昭５７−５２７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような特許文献１に記載のリニアアクチュエータでは、コイルなどから生じた磁束が漏れてしまい、軸部を適正に往復動させるためには大きなエネルギーが必要となってしまうという問題がある。すなわち、発生する力の大きさが小さく、磁極の位置変化にともなって推力が低下するので小型で大きな推力のものは実現することができない。磁気回路内に永久磁石を組み込んでコイル通電の向きを変え、推力発生方向を変えることができるものの、ストローク端での推力低下が大きいため、比較的大きな推力を利用しようとすると推力低下の無い範囲に限られるので、有効ストロークが短くなってしまう。
【０００５】
一方、上記ソレノイドタイプでは、大きな推力が得られるものの、移動した軸部を戻すために、複数の電磁石を設けるか、バネなどの弾性部材を設ける必要があり、全体として大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、従来の往復動タイプのリニアアクチュエータと同様の簡易な構成で、推力発生効率を向上させて、広範囲にわたって有効な推力を発生させることができるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
【０００８】
本発明は、固定子と、前記固定子に往復動可能に支持された可動子と、前記可動子を往復動させるための磁束を発生させるコイルと、前記固定子又は前記可動子のいずれか一方に設けられ、前記往復動方向に沿って異なる磁極が並ぶように配される永久磁石と、前記固定子又は前記可動子の他方に設けられ、前記永久磁石に向けて突出し、前記可動子が往復動の中心位置にある場合において、前記永久磁石における異なる磁極間の中心に対向するように配される突出磁極部とを備え、前記コイル及び前記永久磁石の磁束によって、当該永久磁石が設けられた固定子又は可動子と前記突出磁極部との間で前記可動子を移動させるための推力を発生させるように構成するとともに、前記突出磁極部の前記往復動方向における両端部のうち少なくとも一端部の磁気抵抗を、前記往復動方向における中央部から該一端部の端縁に向かって漸次大きくなるようにしており、前記固定子又は前記可動子のいずれか一方に設けられ、かつ前記往復動方向から見て前記固定子又は前記可動子の他方と重なるように前記往復動方向に交差する方向に突出する突出壁部を含み、前記推力の発生とともに前記コイル及び前記永久磁石の磁束によって前記可動子を前記往復動方向に吸引する吸引力を発生させる吸引力発生部を、前記突出磁極部を挟んで前記往復駆動方向の両側に備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、従来の往復動タイプのリニアアクチュエータと同様の簡易な構成で、コイル及び前記永久磁石の磁束によって可動子を移動させるための推力を発生させるとともに、可動子を往復動方向に吸引する吸引力を発生することができる。
【００１０】
そのため、推力だけではなく吸引力によっても可動子を往復動させることができ、推力発生効率を向上させることができる。
【００１１】
この際、前記吸引力発生部が、前記固定子又は前記可動子のいずれか一方に設けられ、かつ前記往復動方向から見て前記固定子又は前記可動子の他方と重なるように前記往復動方向に交差する方向に突出する突出壁部を含むものであるため、可動子に対する推力と吸引力とを確実に発生させることができる。
【００１２】
また、前記突出磁極部の前記往復動方向における両端部のうち少なくとも一端部の磁気抵抗を、中央部から該一端部の前記往復動方向における端縁に向かって漸次大きくなるようにすることで有効磁束のパスが限定できるため、突出磁極部の少なくとも一端部と、固定子又は可動子の前記いずれか一方との間の漏れ磁束を低減させることができる。
【００１３】
そのため、推力発生効率をさらに向上させて広範囲にわたって可動子に対する推力を増大させることができるとともに、可動子の往復動の安定性を向上させることができる。
【００１４】
なお、上記のように「漸次大きくなるようにしている」具体的態様としては、例えば、テーパ状、アール状又は階段状などが挙げられるが、他の態様であってもよいことはいうまでもない。
【００１５】
また、本発明は、前記突出壁部の内壁と、前記固定子又は前記可動子のいずれか一方のうち前記内壁と対向する対向部との間に、緩衝部材が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、動子と固定子とが接触することによる騒音や振動を防止することができるだけでなく、耐久性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記固定子又は前記可動子のいずれか一方における前記往復動方向の両端に設けられ、前記吸引力発生部による前記可動子に対する吸引力を補強する吸引力補強部を備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明においては、吸引力補強部によって、可動子に対する吸引力が補強される。
これにより、可動子に対する吸引力を増大させることができ、推力発生効率をさらに向上させることができる。
【００１９】
また、本発明は、前記吸引力補強部が、前記固定子又は前記可動子の少なくともいずれか一方に設けられた磁性体を備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、可動子に対する吸引力を確実に補強することができる。
【００２１】
また、本発明は、前記吸引力補強部が、前記固定子又は前記可動子の少なくともいずれか一方に設けられるとともに、前記可動子の往復動の領域にオフセットして設けられ、かつ前記往復動方向に沿って延びる補助突出部を備えることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、補助突出部により可動子に対する吸引力を確実に補強することができる。
【００２３】
また、本発明は、前記永久磁石又は前記突出磁極部の少なくともいずれか一方が、前記往復動方向に複数設けられていることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、可動子に対する推力を増大させることができ、効率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、磁気抵抗により突出磁極部の磁束密度を上げることができることから、従来の往復動タイプのリニアアクチュエータと同様の簡易な構成により推力発生効率を向上させて広範囲にわたって有効な推力を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態におけるリニアアクチュエータについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態としてのリニアアクチュエータを示したものである。
リニアアクチュエータ１００は、図１（ａ）に示すように、円筒状に形成された固定子１０１と、円筒状に形成された可動子１０５とを備えている。固定子１０１及び可動子１０５は、磁性部材からなっている。
【００２７】
可動子１０５は、固定子１０１の筒孔１０１ａに挿通されている。そして、可動子１０５は、例えば、すべり軸受けや転がり軸受けなどの不図示の軸受け部材を介して、固定子１０１の筒孔内において軸線Ｌ方向に往復動可能に支持されている。可動子１０５の軸線Ｌ方向の中央には、円筒状の永久磁石１１０が設けられている。すなわち、可動子１０５は、円筒状の半体可動子１０５ａ，１０５ｂを備えており、これら半体可動子１０５ａ，１０５ｂの間に永久磁石１１０が設けられている。半体可動子１０５ａ，１０５ｂ及び永久磁石１１０は、同心軸上に連結されている。
永久磁石１１０の磁極は、軸線Ｌ方向に向けられており、固定子１０１の軸線Ｌ方向の一端側がＳ極となり、他端側がＮ極となっている。すなわち、この永久磁石１１０は、往復動方向である軸線Ｌ方向に沿って異なる磁極が並ぶように配されている。
【００２８】
固定子１０１の内壁には、その全周にわたって径方向外方に没する凹部１０９ａ，１０９ｂが形成されている。凹部１０９ａ，１０９ｂ内には、それぞれコイル１１ａ，１１ｂが設けられている。また、凹部１０９ａ，１０９ｂ同士の軸線Ｌ方向の間には、径方向内方に向けて突出する突出磁極部１０２が設けられている。すなわち、突出磁極部１０２は、永久磁石１１０に向けて突出し、可動子１０５が往復動の中心位置にある場合において、永久磁石１１０における異なる磁極間の中心に対向するように配されている。
突出磁極部１０２の先端面１０６は、軸線Ｌに沿った平坦面とされている。先端面１０６は、突出磁極部１０２の軸線Ｌ方向の中央部に形成されている。そして、突出磁極部１０２の軸線Ｌ方向の両端部には、永久磁石１１０に対して径方向外方に没する段差部（磁気抵抗増大部）１０７ａ，１０７ｂが形成されている。すなわち、突出磁極部１０２は、永久磁石１１０に対して凸形状に形成されている。そのため、段差部１０７ａ，１０７ｂと永久磁石１１０とが相対したときの両者間（段差部１０７ａ，１０７ｂと永久磁石１１０との間）のギャップは、突出磁極部１０２の先端面１０６と永久磁石１１０とが相対したときの両者間（先端面１０６と永久磁石１１０との間）のギャップよりも大きくなっている。これにより、段差部１０７ａ，１０７ｂの磁気抵抗は、突出磁極部１０２の先端面１０６の磁気抵抗よりも大きくなっている。
【００２９】
また、固定子１０１の軸線Ｌ方向の両端には、径方向内方（軸線Ｌ方向に直交する方向）に延在する内向きフランジ（突出壁部、吸引力発生部）１０３ａ，１０３ｂがそれぞれ設けられている。
内向きフランジ１０３ａ，１０３ｂは、円板状に形成されており、互いに平行に対向配置されている。内向きフランジ１０３ａ，１０３ｂの内縁部１１２ａ，１１２ｂは、可動子１０５の軸線Ｌ方向の両端面の外縁部１１３ａ，１１３ｂよりも径方向内方に延在している。すなわち、可動子１０５が往復動するときに、可動子１０５の両端面が内向きフランジ１０３ａ，１０３ｂの内面にそれぞれ接触するようになっており、これにより可動子１０５が固定子１０１から抜け出るのが防止されるようになっている。換言すれば、内向きフランジ１０３ａ，１０３ｂは、図１（ｂ）に示すように、軸線Ｌ方向から見て、可動子１０５の端面に重なるように、全周にわたって径方向内方に突出している。
【００３０】
次に、このように構成された本実施形態におけるリニアアクチュエータ１００の作用について説明する。なお、ここではリニアアクチュエータ１００の軸線Ｌ方向の一端側を、図２における左側の端とし、その方向を突出磁極部１０２の位置を基準として、−ｘ方向とする。また、他端側を、図２における右側の端とし、その方向を突出磁極部１０２の位置を基準として、ｘ方向とする。
【００３１】
まず、コイル１１ａ，１１ｂに通電しない自然状態において、可動子１０５は、永久磁石１１０の磁力によって、固定子１０１の両端のうちいずれかの端に固定されている。
ここでは、可動子１０５が他端側に固定されているものとする。
すなわち、図２に示すように、永久磁石１１０からの磁束は、Ｎ極から他方の半体可動子１０５ａを通り、外縁部１１３ａから内向きフランジ１０３ａの内縁部１１２ａに到達する。さらに、内向きフランジ１０３ａから突出磁極部１０２を通って、一方の半体可動子１０５ｂ内において永久磁石１１０のＳ極に戻る。これにより、永久磁石１１０のＮ極から出てＳ極にもどる磁束ループＭ１が形成される。
【００３２】
このとき、他端側において、半体可動子１０５ａの端面と内向きフランジ１０３ａの内面とを通る磁束により、それら半体可動子１０５ａの端面と内向きフランジ１０３ａの内面との間に磁極が形成される。そのため、半体可動子１０５ａと内向きフランジ１０３ａとを互いに引き付けあう吸引力が生じ、可動子１０５に対して他端側に向けられたＦの力が加わることになる。なお、ｘ方向の力をＦとし、−ｘ方向の力を−Ｆとする。
そのため、外縁部１１３ａが内縁部１１２ａに対して接近するように軸線Ｌ方向に吸引されて、可動子１０５がｘ方向に向けて移動し、さらに他端側において半体可動子１０５ａの端面と内向きフランジ１０３ａの内面とが当接して、この状態で固定される。このときには、突出磁極部１０２の先端面１０６は、永久磁石１１０及び一方の半体可動子１０５ｂとに対向した状態になる。
【００３３】
ここで、突出磁極部１０２に段差部１０７ａ，１０７ｂが形成されていない場合、図８に示すように、永久磁石１１０’のＮ極からの磁束の一部は、突出磁極部１０２’の他端側の端部１０２ａ’を介して漏れ出てしまう。すなわち、突出磁極部１０２’の端部と、半体可動子１０５ａ’との間のギャップが小さく磁気抵抗が小さいため、漏れ磁束ｍ１’が生じてしまう。そのため、半体可動子１０５ａ’の端面と内向きフランジ１０３’ａの内面との間の磁極において、吸引力発生面の磁束密度が低くなり、その結果、吸引力が低下してしまう。
本実施形態においては、図９に示すように、突出磁極部１０２に段差部１０７ａが形成され、突出磁極部１０２の端部と、半体可動子１０５ａとの間のギャップが大きく磁気抵抗が大きいため、永久磁石１１０のＮ極からの漏れ磁束ｍ１は極めて小さくなる。そのため、半体可動子１０５ａの端面と内向きフランジ１０３ａの内面との間の磁極において、吸引力発生面の磁束密度が高くなり、その結果、吸引力が増大する。これにより、可動子１０５は、固定子１０１の他端側に強固に固定される。
【００３４】
さて、可動子１０５が固定子１０１の他端側に固定された状態で、コイル１１ａ，１１ｂに所定の方向の電流を流すと、コイル１１ａ，１１ｂから磁束が生じる。そして、図３に示すように、コイル１１ａからの起磁力によって磁束ループＭ１が相殺されるため、コイル１１ｂからの磁束と永久磁石１１０のＮ極からの磁束は、半体可動子１０５ａの他端側に進むことなく、段差部１０７ａを介して突出磁極部１０２に進行する。さらに、その磁束は、突出電極部１０２から固定子１０１内を通り、内向きフランジ１０３ｂの内面から半体可動子１０５ｂを通って永久磁石１１０のＳ極に戻る。これにより、磁束ループＭ２が形成される。このとき、可動子１０５から突出磁極部１０２に磁束が通ることにより、可動子１０５と突出磁極部１０２との間に磁極が形成され、これにより、可動子１０５に対して、磁極のギャップ面に平行な軸線Ｌ方向の−Ｆの力（推力）が発生する。そのため、可動子１０５が−ｘ方向に移動する。
【００３５】
ここで、突出磁極部１０２に段差部１０７ａ，１０７ｂが形成されていない場合、可動子から他端側の内向きフランジを経て突出磁極部に到達した磁束は、突出磁極部の一端側の端部（図８に示す符号１０２ｂ’）から半体可動子（図８に示す符号１０５ｂ’）に漏れ出てしまう。
本実施形態においては、段差部１０７ｂが形成されていることから、半体可動子１０５ｂへの磁束の漏れが極めて小さくなり、可動子１０５への推力が増大する。
【００３６】
また、従来では、推力のみによって可動子を移動させていたが、本実施形態におけるリニアアクチュエータ１００では、推力に吸引力が加えられる。
すなわち、コイル１１ｂからの磁束と永久磁石１１０からの磁束とが、内向きフランジ１０３ｂの内面から半体可動子１０５ｂの端面に到達することによって、内向きフランジ１０３ｂの内面と半体可動子１０５ｂの端面との間に磁極が形成され、これにより、可動子１０５と、内向きフランジ１０３ｂとの間に吸引力が生じる。このとき、段差部１０７ｂから半体可動子１０５ｂへの漏れ磁束が極めて小さくなることから、内向きフランジ１０３ｂの内面と半体可動子１０５ｂの端面との間の吸引力も増大する。
これにより、可動子１０５に対して、−Ｆの吸引力が加わる。そのため、突出磁極部１０２と可動子１０５との間の磁極によって生じる推力に吸引力が加えられ、これら推力と吸引力により、可動子１０５が−ｘ方向に移動する。
【００３７】
そのため、可動子１０５は、図４に示すように、あるタイミングで固定子１０１に対して軸線Ｌ方向の中央に配される。このように、可動子１０５が固定子１０１の中央付近を通るときには、コイル１１ｂからの磁束と永久磁石１１０のＮ極からの磁束は、磁気抵抗の高い段差部１０７ａを通ることなく、先端面１０６の他端側を通ることになる。そのため、突出電極部１０２と可動子１０５との間の磁束密度が高くなり、推力が増大する。
【００３８】
可動子１０５が、さらに−ｘ方向に移動し続けると、図５に示すように、内向きフランジ１０３ｂの内面と半体可動子１０５ｂの端面とが当接し、可動子１０５の移動が規制される。吸引力は、内向きフランジ１０３ｂの内面と半体可動子１０５ｂの端面との間の距離寸法に依存するため、この状態で吸引力は最大となる。
このとき、通電を止めても、図６に示すように、永久磁石１１０のＮ極からの磁束は、半体可動子１０５ａを通って、突出電極部１０２、内向きフランジ１０３ｂ、半体可動子１０５ｂを順に通ってＳ極に戻り、これにより磁束ループＭ３が形成される。そのため、内向きフランジ１０３ｂの内面と半体可動子１０５ｂの端面との間の磁極によって生じる吸引力により、可動子１０５が一端側において固定される。
【００３９】
さらに、コイル１１ａ，１１ｂに、逆方向の電流を流すと、図７に示すように、永久磁石１１０からの磁束と、コイル１１ａからの磁束が、半体可動部１０５ａの端面ａから、内向きフランジ１０３ａ、突出電極部１０２、段差部１０７ｂ、半体可動子１０５ｂを通ることにより、磁束ループＭ４が形成される。これにより、可動子１０５に対して、Ｆの推力と吸引力が加わり、可動子１０５がｘ方向に移動する。
これらが繰り返されて、可動子１０５が往復動する。
【００４０】
図１０は、可動子１０５の位置と、可動子１０５に加わる発生力との関係を示すグラフである。なお、発生力Ｆとは、推力に吸引力を加えたものである。このグラフは、コイル１１ａ，１１ｂへの通電・非通電の状態と、段差部１０７ａ，１０７ｂの有無の状態とによって分けられる四つの状態の特性を示すものである。また、位置ｘは、固定子１０１の他端を示し、位置−ｘは、固定子１０１の一端を示し、位置０は、固定子１０１の中央を示している。
【００４１】
特性ａは、段差部１０７ａ，１０７ｂが無い場合であって非通電時の発生力の特性を示している。特性ｂは、段差部１０７ａ，１０７ｂが有る場合であって非通電時の発生力の特性を示している。すなわち、特性ａ，ｂは、吸引力を示すものである。
特性ａ，ｂに示すように、可動子１０５が固定子１０１の端部に配されたときに、吸引力は最大となる。さらに、固定子１０１の両端において、段差部１０７ａ，１０７ｂが有る場合の吸引力は、段差部１０７ａ，１０７ｂが無い場合の吸引力に対して、ほぼ２倍になっている。すなわち、漏れ磁束を低減させて磁束密度を高めることにより、吸引力が増大している。
【００４２】
特性ｃは、段差部１０７ａ，１０７ｂが無い場合であって通電時の発生力の特性を示している。特性ｂは、段差部１０７ａ，１０７ｂが有る場合であって通電時の発生力の特性を示している。すなわち、特性ａ，ｂは、推力＋吸引力を示すものである。
特性ｃ，ｄに示すように、可動子１０５が固定子１０１の中央前後に配されると、段差部１０７ａ，１０７ｂが有る場合の発生力が増大している。すなわち、コイル１１ｂ（１１ａ）からの磁束と永久磁石１１０のＮ極からの磁束は、段差部７ａ（７ｂ）を通らず、突出磁極部１０２の先端面１０６に集中するので、磁束密度が高められ、推力が増大し、これにより、発生力が増大している。
【００４３】
以上より、本実施形態におけるリニアアクチュエータ１００によれば、段差部７ａ，７ｂにより、突出磁極部と可動子との間の磁束密度を上げることができることから、可動子１０５に対する推力を増大させることができる。そのため、簡易な構成により推力発生効率を向上させて、広範囲にわたって有効な推力を発生させることができる。
また、推力を発生させるためのエネルギーを利用して、吸引力をも発生させることができることから、少ないエネルギーで可動子１０５を適正に往復動させることができる。
すなわち、可動子１０５のストローク端での推力低下を吸引力により補うことができる構成としているため、可動子１０５のストローク全域において大きな推力を発生させることができる。また、コイル１１ａ，１１ｂへの通電方向により、容易に推力発生方向を変えることができる。これは、電磁石の中央磁極にＮ極Ｓ極となるようにしたこと、それに対向した磁極（突出磁極部１０２）を凸形状にしていることなどによるものである。
さらに、可動子１０５のストローク端では、永久磁石１１０の磁束により吸引力が生じるため、コイル１１ａ，１１ｂへの通電をやめて（電流０で）も、可動子１０５のストローク端での位置保持が可能となる。またこの力は通電することでさらに大きくなる。
【００４４】
ここで、自動車などでは油圧アクチュエータから電動アクチュエータへの置き換えなどが検討されているが、当然小形で大きな推力を発生させるアクチュエータが求められる。本実施形態に係るリニアアクチュエータ１００のような磁気回路の構成であれば、小形大推力のアクチュエータを提供することが可能となる。ロック機構などでは、一方向へ可動子１０５を移動させた状態を保持しておく必要があり、リニアアクチュエータ１００によれば無通電でもその位置を保持することができ、その保持力を増やしたいときはコイル１１ａ，１１ｂに印加する電流を増大させればよく、ロック機構を低消費電力で実現できる。
また、圧縮機やバルブの開閉などは、可動子１０５のストローク端で大きな推力を必要とすることが多く、リニアアクチュエータ１００のように、可動子１０５のストローク端で大きな推力を発生させることができるアクチュエータを適用することで、これらの機器の効率改善や小型化に大きく貢献できる。
【００４５】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図１１において、図１から図９に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００４６】
本実施形態においては、突出磁極部１０２の軸線Ｌ方向の両端に、テーパー（磁気抵抗増大部）１１５ａ，１１５ｂが形成されている。テーパー１１５ａ，１１５ｂは、軸線Ｌ方向のそれぞれの両端に向けて漸次肉薄となるように形成されている。すなわち、テーパー１１５ａ，１１５ｂは、突出磁極部１０２と可動子１０５との間の距離寸法が、軸線Ｌ方向の両端にいくにしたがって、漸次大きくなるように形成されている。さらに換言すれば、テーパー１１５ａ，１１５ｂにおける磁気抵抗が、突出磁極部１０２の中央部（先端面１０６）側から突出磁極部１０２の端面側にわたって漸次大きくなるように変化している
これにより、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができるだけでなく、可動子１０５に対する推力及び吸引力を、可動子１０５の往復動に応じて滑らかに変化させることができ、可動子１０５の往復動の安定性を向上させることができる。また、組み込み時に段差が引っかかることを防止することができ、組み込み作業性を向上させることができる。
【００４７】
なお、突出磁極部１０２に設ける磁気抵抗増大部としては、適宜変更可能である。
例えば、図１２に示すように、段差部１０７ａ，１０７ｂとテーパー１１５ａ，１１５ｂをともに設けてもよい。
また、図３５に示すように、磁気抵抗増大部をアール状に形成してもよい。すなわち、アール面を円形にしてもよいし、同図に示すように、このアール面の曲率を徐々に変化させることにより、磁気抵抗を徐々に変化させるようにしてもよい。なお、同図における突出磁極部１０２は、その中央部から端部に向かって曲率を徐々に小さくしている。さらに、アール面の中央部を平坦面としてもよい。
また、図３６に示すように、段差部１０７ａ，１０７ｂを複数設けることにより、磁気抵抗増大部を、突出磁極部１０２の中央部の側から両端にわたって階段状に形成してもよい。これによっても、突出磁極部１０２の中央部の側から両端にわたって磁気抵抗を漸次変化させることができる。
さらに、図３７に示すように、段差部１０７ａ，１０７ｂに樹脂や金属からなるスペーサ１１４を設けてもよい。スペーサ１１４の表面は、先端面１０６と面一に配置することが好ましい。これにより、段差の引っかかりを防止することができ、組み込み作業性を向上させることができる。なお、段差部１０７ａ，１０７ｂにすると、テーパー状やアール状に形成するよりも、加工を容易にすることができることはいうまでもない。
【００４８】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図１３において、図１から図１２に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００４９】
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１は、円筒状に形成された固定子２と、長尺状に延びる可動子３とを備えている。固定子２及び可動子３は、磁性部材からなっている。
【００５０】
固定子２は、凹部６ａ，６ｂがそれぞれ形成された一対の環状体７ａ，７ｂを備えている。すなわち、環状体７ａ，７ｂの断面は、コ字状に形成されており、凹部６ａ，６ｂは径方向内方に開放された状態になっている。これら一対の環状体７ａ，７ｂは、環状の永久磁石８を介して、連結されている。そして、一対の環状体７ａ，７ｂ及び永久磁石８は、同軸上に配置されている。
永久磁石８の磁極は、軸線Ｌ方向に向けられており、固定子２の軸線Ｌ方向の一端側がＮ極となり、他端側がＳ極となっている。
【００５１】
固定子２の筒孔２ａには、可動子３が挿通されている。そして、可動子３は、例えば、すべり軸受けや転がり軸受けなどの不図示の軸受け部材を介して、固定子２の筒孔内において軸線Ｌ方向に往復動可能に支持されている。
可動子３は、円柱状に延びる軸部９を備えている。軸部９の長手方向の両端には、軸線Ｌ方向に直交する方向に延在するフランジ（突出壁部、吸引力発生部）１２ａ，１２ｂがそれぞれ設けられている。フランジ１２ａ，１２ｂは、円板状に形成されており、互いに平行に対向配置されている。フランジ１２ａ，１２ｂの外縁部１６ａ，１６ｂは、固定子２の両端面の内縁部１７ａ，１７ｂよりも径方向外方に延在している。すなわち、フランジ１２ａ，１２ｂの外縁部１６ａ，１６ｂの内壁は、可動子３が往復動するときに、固定子２の内縁部１７ａ，１７ｂにそれぞれ接触するようになっており、これにより可動子３が固定子２から抜け出るのが防止されるようになっている。換言すれば、フランジ１２ａ，１２ｂは、図１３（ｂ）に示すように、軸線Ｌ方向から見て、固定子２の端面に重なるように、その全周にわたって軸線Ｌ方向に直交する方向に突出している。
【００５２】
可動子３の長手方向（軸線Ｌ方向）の中央部には、その全周にわたって径方向外方に延在する突出磁極部１３が設けられている。突出磁極部１３は、断面が凸状に形成されている。そして、突出磁極部１３の先端面１４は、永久磁石８と、この永久磁石８を挟持する環状体７ａ，７ｂの突起部分の先端面とに対向配置されている。
また、突出磁極部１３の軸線Ｌ方向の両端には、段差部（磁気抵抗増大部）１５ａ，１５ｂが形成されている。
【００５３】
このような構成のもと、コイル１１ａ，１１ｂに通電すると、上記と同様にして、可動子３が往復動する。
以上より、本実施形態におけるリニアアクチュエータ１によれば、上記と同様の効果を奏することができるだけでなく、永久磁石８を固定子２側に設けたので、可動子３の軽量化・小型化を図ることができる。
【００５４】
（実施形態４）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第４の実施形態を示したものである。
図１４において、図１から図１３に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第３の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００５５】
本実施形態においては、フランジ１２ａ，１２ｂの内壁部に、ウレタン、ゴムなどの弾性部材（緩衝部材）２０が設けられている。すなわち、フランジ１２ａ，１２ｂの内壁部と、これら内壁部に対向する対向部（固定子２の端面）との間に弾性部材２０が設けられている。
このような構成のもと、可動子３が固定子２の端部に配されると、内縁部１７ａ，１７ｂは、フランジ１２ａ，１２ｂの内壁部にそれぞれ直接接触することなく、弾性部材２０に接触する。
そのため、可動子３と固定子２とが接触することによる騒音や振動を防止することができるだけでなく、耐久性を向上させることができる。
なお、弾性部材２０を、フランジ１２ａ，１２ｂの内壁部に設けるとしたが、これに限ることはなく、内縁部１７ａ，１７ｂに設けてもよいし、フランジ１２ａ，１２ｂの内壁部と、内縁部１７ａ，１７ｂとの両方に設けてもよい。
【００５６】
（実施形態５）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第５の実施形態を示したものである。
図１５において、図１から図１４に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第３の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００５７】
本実施形態においては、内縁部１７ａ，１７ｂに、環状の永久磁石からなる補助磁石（磁性体，吸引力補強部）２１ａ，２１ｂが設けられている。補助磁石２１ａ，２１ｂの磁極は、永久磁石８と同方向に向けられている。
このような構成のもと、コイル１１ａ，１１ｂへの通電により、外縁部１６ａ，１６ｂと内縁部１７ａ，１７ｂとの間に磁極が形成されると、コイル１１ａ，１１ｂの磁束と永久磁石８の磁束に、補助磁石２１ａ，２１ｂの磁束が加わる。
これにより、可動子３に対する吸引力を増大させることができ、推力発生効率をさらに向上させることができる。
【００５８】
（実施形態６）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
図１６は、本発明の第６の実施形態を示したものである。
図１６において、図１から図１５に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第３の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００５９】
本実施形態においては、フランジ１２ａ，１２ｂの内壁部の内縁部に、補助突出部（吸引力補強部）２４ａ，２４ｂが設けられている。補助突出部２４ａ，２４ｂは、互いに軸線Ｌ方向の内方に向けて矩形状（階段状）に延在するものである。これら補助突出部２４ａ，２４ｂの頂点部２５ａ，２５ｂ同士の間の軸線Ｌ方向における距離寸法は、固定子２の長手方向の長さ寸法と等しく設定されている。また、補助突出部２４ａ，２４ｂは、可動子３の往復動領域Ｓにオフセットして設けられている。そのため、可動子３の往復動において、可動子３が補助突出部２４ａ，２４ｂに接触することはない。
なお、往復動領域Ｓとは、外縁部１６ａ，１６ｂが、内縁部１７ａ，１７ｂに対して往復動する領域をいうものである。すなわち、往復動領域Ｓとは、外縁部１６ａ，１６ｂと内縁部１７ａ，１７とが、径方向に重なる領域であって軸線Ｌ方向に沿って延びる領域全体をいうものである。
【００６０】
このような構成のもと、外縁部１６ａ，１６ｂと内縁部１７ａ，１７ｂとが離れている状態においても、補助突出部２４ａ，２４ｂの頂点部２５ａ，２５ｂが、内縁部１７ａ，１７ｂに近づけられている（ギャップが小さくなり磁気抵抗が小さくなっている）ことから、これら補助突出部２４ａ，２４ｂと内縁部１７ａ，１７ｂとの間で磁束が通り易くなり、頂点部２５ａ，２５ｂと内縁部１７ａ，１７ｂとの間にも磁極が形成される。そのため、外縁部１６ａ，１６ｂと内縁部１７ａ，１７との間に形成される磁極による吸引力に、頂点部２５ａ，２５ｂと内縁部１７ａ，１７ｂとの間に形成される磁極による吸引力が加えられる。
したがって、可動子３に対する吸引力を増大させることができ、推力発生効率をさらに向上させることができる。
なお、補助突出部２４ａ，２４ｂを設けることにより、通電時の発生力が増大する。すなわち、電流切換時の発生力が大きいので、より早い応答が求められる用途に向いている。
さらに、例えば、可動子３が固定子２の他端に配されている状態で、段差部２４ｂが内縁部１７ｂにより近くなるように適当に設けることにより、コイル１１ａ，１１ｂに通電したときの内縁部１７ｂと外縁部１６ｂとの間の磁束をより通り易くさせることができ、吸引力をさらに増大させることができる。
【００６１】
（実施形態７）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
図１７は、本発明の第７の実施形態を示したものである。
図１７において、図１から図１６に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第３の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００６２】
本実施形態においては、固定子２の両端面の径方向の中央に、互いに軸線Ｌ方向外方に向けられた外方突出部（補助突出部、吸引力補強部）２７ａ，２７ｂが設けられている。外方突出部２７ａ，２７ｂの断面は、矩形状に形成されている。これら外方突出部２７ａ，２７ｂの先端面同士の軸線Ｌ方向における距離寸法は、フランジ１２ａ，１２ｂの内壁部同士の軸線Ｌ方向における距離寸法と等しく設定されている。また、外方突出部２７ａ，２７ｂは、可動子３の往復動領域Ｓにオフセットして設けられている。そのため、可動子３の往復動において、可動子３が外方突出部２７ａ，２７ｂに接触することはない。
【００６３】
このような構成のもと、外縁部１６ａ，１６ｂと内縁部１７ａ，１７とが離れている状態においても、上記第４の実施形態と同様にして、外方突出部２７ａ，２７ｂの可動子３側の頂点部と外縁部１６ａ，１６ｂとの間に磁極が形成される。そのため、外縁部１６ａ，１６ｂと内縁部１７ａ，１７との間に形成される磁極による吸引力に、外方突出部２７ａ，２７ｂの頂点部と内縁部１７ａ，１７ｂとの間に形成される磁極による吸引力が加えられる。
したがって、可動子３に対する吸引力を増大させることができ、推力発生効率をさらに向上させることができる。
【００６４】
なお、上記第５及び第６の実施形態において、補助突出部２４ａ，２４ｂ又は外方突出部２７ａ，２７ｂを設けるとしたが、これらの設置位置やサイズは、要求される可動子３の発生力や組み込みスペースなどに応じて適宜変更可能である。また、補助突出部２４ａ，２４ｂ及び外方突出部２７ａ，２７ｂの形状も、可動子３の発生力などに応じて適宜変更可能である。例えば、図１８及び図１９に示すように、補助突出部２４ａ，２４ｂ又は外方突出部２７ａ，２７ｂに、基端側に向かうにしたがって薄くなるようなテーパーを設けてもよい。
【００６５】
（実施形態８）
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。
図２０から図２３は、本発明の第８の実施形態を示したものである。
図２０から図２３において、図１から図１９に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第３の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００６６】
本実施形態においては、永久磁石８が軸線Ｌ方向に複数設けられている。これら複数の永久磁石８の磁極は、同方向に揃えられており、Ｎ極が一端側に向けられ、Ｓ極が他端側に向けられている。すなわち、これらの永久磁石８は、往復動方向である軸線Ｌ方向に沿って異なる磁極が並ぶように配されている。また、永久磁石８同士の間には、環状の磁性部材２８ａ，２８ｂが設けられている。
また、軸部９には、突出磁極部１３ａ，１３ｂが、軸線Ｌ方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。突出磁極部１３ａ，１３ｂは、図２２に示すように、可動子３が固定子２の長手方向の中央に配されたときに、すなわち可動子１０５が往復動の中心位置にある場合において、両端の永久磁石８における異なる磁極間の中心にそれぞれ対向するようになっている。
【００６７】
このような構成のもと、コイル１１ａ，１１ｂに通電しない状態においては、可動子３は、例えば他端側に固定される。すなわち、図２０に示すように、他端側の永久磁石８ａのＮ極からの磁束は、他端側の磁性部材２８ａ、突出磁極部１３ａ、軸部９を順に通り、フランジ１２ａに到達する。そして、その磁束は、外縁部１６ａから内縁部１７ａに到達し、他方の環状体７ａにおいてＳ極に戻り、これにより、主磁束ループＭ５が形成される。このとき、外縁部１６ａと内縁部１７ａとの間の磁極によって−Ｆの吸引力が生じ、可動子３が固定子２の他端側で固定される。
なお、一端側の永久磁石８ｂのＮ極からの磁束は、一方の環状体７ｂから突出磁極部１３ｂ、磁性部材２８ｂを順に通り、Ｓ極に戻る。これにより、磁束ループＭ６が形成される。
【００６８】
この状態から所定の方向に電流を流すと、図２１に示すように、コイル１１ｂからの磁束は、永久磁石８ｂのＮ極からの磁束とともに、固定子２の一端側にいき、内縁部１７ｂから一端側のフランジ１２ｂの外縁部１６ｂに到達する。さらに、その磁束は、軸部９、突出磁極部１３ｂ、磁性部材２８ｂを順に通って永久磁石８ｂのＳ極に戻り、これにより磁束ループＭ７が形成される。
また、コイル１１ａからの磁束は、他方の環状体７ｂ（内縁部１７ａ）、フランジ１２ａ（外縁部１６ａ）、軸部９突出磁極部１３ａを順に通り、さらに環状体７ｂに戻ることにより磁束ループＭ９が形成される。
また、永久磁石８ａのＮ極からの磁束は、磁性部材２８ａ、突出磁極部１３ａ、他方の環状体７ａを順に通ってＳ極に戻り、これにより磁束ループＭ８が形成される。
そして、突出磁極部１３ａ、１３ｂにより、それぞれに磁極が形成され、可動子３に対してＦの推力が発生する。さらに、一端側の外縁部１６ｂと内縁部１７ｂとの間の磁極により、可動子３に対してＦの吸引力が発生する。これにより、可動子３がｘ方向に移動する。
【００６９】
可動子３がさらにｘ方向に移動すると、図２２に示すように、可動子３は、固定子２の長手方向の中央に配される。さらに、図２３に示すように、外縁部１６ｂが内縁部１７ｂに当接し、可動子３が、一端側で固定される。
【００７０】
以上より、本実施形態によれば、固定子２及び可動子３の軸線Ｌ方向に複数の磁極が形成されるため、可動子３に対する推力を増大させることができ、推力発生効率を向上させることができる。
【００７１】
（実施形態９）
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。
図２４から図２７は、本発明の第９の実施形態を示したものである。
図２４から図２７において、図１から図２３に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第３の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００７２】
本実施形態においては、永久磁石８が軸線Ｌ方向に複数設けられており、これら永久磁石８の磁極が、軸線Ｌ方向に直交する方向に向けられている。具体的には、他端側に配置された永久磁石８ａ−１のＮ極は、径方向外方側に向けられ、Ｓ極は、径方向内方側（可動子３側）に向けられている。その隣りの永久磁石８ａ−２のＮ極は、径方向内方側に向けられ、Ｓ極は、径方向外方側に向けられている。その隣りの永久磁石８ｂ−１のＮ極は、径方向外方側に向けられ、Ｓ極は、径方向内方側に向けられている。その隣りの一端側の永久磁石８ｂ−１のＮ極は、径方向内方側に向けられ、Ｓ極は、径方向外方側に向けられている。すなわち、隣り合う永久磁石８の磁極が異なるように、軸線Ｌ方向に交互になるように永久磁石８が配列されている。換言すると、これらの永久磁石８は、往復動方向である軸線Ｌ方向に沿って異なる磁極が並ぶように配されている。
また、軸部９には、複数の突出磁極部１３ａ，１３ｂが設けられている。それぞれの突出磁極部１３ａ，１３ｂは、図２６に示すように、可動子３が固定子２の長手方向の中央に配されたときに、一端側の二つの永久磁石８ａ−１，８ａ−２及び他端側の二つの永久磁石８ｂ−１，８ｂ−２のそれぞれの境界部分に対向配置されるようになっている。すなわち、各突出磁極部１３ａ，１３ｂは、可動子１０５が往復動の中心位置にある場合において、永久磁石８ａ−１，８ａ−２における異なる磁極間の中心にそれぞれ対向するようになっている。
なお、環状体７は、一体成形されたものである。
【００７３】
このような構成のもと、コイル１１ａ，１１ｂに通電しない状態においては、可動子３は、例えば他端側に固定される。すなわち、図２４に示すように、永久磁石８ａ−２のＮ極からの磁束は、突出磁極部１３ａ、軸部９を通り、フランジ１２ａに到達する。そして、その磁束は、外縁部１６ａから内縁部１７ａに到達し、環状体７の他端側において永久磁石８ａ−２のＳ極に戻り、これにより、磁束ループＭ１１が形成される。このとき、外縁部１６ａと内縁部１７ａとの間の磁極によって−Ｆの吸引力が生じ、可動子３が固定子２の他端側で固定される。
なお、永久磁石８ｂ−２のＮ極からの磁束は、突出磁極部１３ｂ、軸部９を通り、フランジ１２ａに到達する。そして、その磁束は、外縁部１６ａから内縁部１７ａに到達し、環状体７において永久磁石８ｂ−２のＳ極に戻り、これにより、磁束ループＭ１０が形成される。
【００７４】
この状態から所定の方向に電流を流すと、図２５に示すように、コイル１１ｂからの磁束は、永久磁石８ｂ−１のＮ極からの磁束とともに、固定子２の一端側にいき、内縁部１７ｂから一端側のフランジ１２ｂの外縁部１６ｂに到達する。さらに、その磁束は、軸部９、突出磁極部１３ｂを通って永久磁石８ｂ−１のＳ極に戻り、これにより磁束ループＭ１２が形成される。
また、コイル１１ｂからの磁束は、永久磁石８ａ−１のＮ極からの磁束とともに、固定子２の一端側にいき、内縁部１７ｂから一端側のフランジ１２ｂの外縁部１６ｂに到達する。さらに、その磁束は、軸部９、突出磁極部１３ｂを通って永久磁石８ａ−１のＳ極に戻り、これにより磁束ループＭ１３が形成される。
また、コイル１１ａからの磁束は、永久磁石８ａ−１のＮ極からの磁束とともに、固定子２の他端側にいき、内縁部１７ａから他端側のフランジ１２ａの外縁部１６ａに到達する。さらに、その磁束は、軸部９、突出磁極部１３ｂを通って永久磁石８ａ−１のＳ極に戻り、これにより磁束ループＭ１４が形成される。
そして、突出磁極部１３ａ、１３ｂにより、それぞれに磁極が形成され、可動子３に対してＦの推力が発生する。さらに、外縁部１６ｂと内縁部１７ｂとの間の磁極により、可動子３に対してＦの吸引力が発生する。これにより、可動子３がｘ方向に移動する。
【００７５】
可動子３がさらにｘ方向に移動すると、図２６に示すように、可動子３は、固定子２の長手方向の中央に配される。さらに、図２７に示すように、外縁部１６ｂが内縁部１７ｂに当接し、可動子３が、一端側で固定される。
【００７６】
以上より、本実施形態によれば、固定子２及び可動子３の軸線Ｌ方向に複数の磁極が形成されるため、可動子３に対する推力を増大させることができ、推力発生効率を向上させることができる。
【００７７】
（実施形態１０）
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。
図２８は、本発明の第１０の実施形態を示したものである。
図２８において、図１から図２７に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第３の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００７８】
本実施形態においては、凹部６ａ，６ｂの軸線Ｌ方向の長さ寸法がコイル１１ａ，１１ｂの軸線Ｌ方向の長さ寸法よりも大きくなっている。コイル１１ａ，１１ｂは、それぞれ凹部６ａ，６ｂのうち長手方向の中央側に偏心して設けられている。そして、それぞれの凹部６ａ，６ｂの空いた領域に、フランジ１２ａ，１２ｂが配されている。
また、軸部９には、複数の突出磁極部１３ａ，１３ｂが設けられている。
【００７９】
これにより、可動子３の長さ寸法を小さくすることができるとともに、複数の突出磁極部１３ａ，１３ｂによって推力を増大させることができる。
【００８０】
（実施形態１１）
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。
図３３は、本発明の第１１の実施形態を示したものである。
図３３において、図１から図３２に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００８１】
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１ａは、直方体形状かつ中空状のケース５９を備えている。ケース５９の長手方向の両端面の中央には、それぞれ貫通孔３１ａ，３１ｂが形成されている。これら貫通孔３１ａ，３１ｂには、柱状に延びるシャフト３２が挿通されている。さらに、貫通孔３１ａ，３１ｂの縁部には、シャフト３２を往復動可能に支持する軸受け３３ａ，３３ｂがそれぞれ設けられている。
シャフト３２は、鉄などの金属からなるものである。なお、シャフト３２は、特に金属でなくてもよい。ただし、円筒状のアクチュエータでは断面積が小さくなる内径側の方が磁気飽和し易くなるので、シャフト３２を磁性体などにすることにより、飽和を低減することができる点で好ましい。
また、シャフト３２には、円筒状の可動コア（可動子）３６が設けられている。すなわち、可動コア３６の筒孔３６ａにシャフト３２が圧入されることによって、可動コア３６がシャフト３２の長手方向の中央部に固定されている。
【００８２】
可動コア３６は、磁性部材からなっており、長手方向の両端面には、軸線Ｌ方向に直交する方向に延在するフランジ３７ａ，３７ｂが設けられている。フランジ３７ａ，３７ｂは、可動コア３６の両端面の全周にわたって設けられている。また、フランジ３７ａ，３７ｂの縁部の表面側には、径方向外方にいくにしたがって、肉薄となるようなテーパー３８ａ，３８ｂが形成されている。
【００８３】
また、可動コア３６の周囲には、固定コア（固定子）４１が設けられている。固定コア４１は、永久磁石８を挟む第一の環状体４０ａ，４０ｂを備えている。第一の環状体４０ａ，４０ｂは、断面Ｌ字状に形成されており、その底面部分が互いに対向配置されている。第一の環状体４０ａ，４０ｂの軸線Ｌ方向の先端には、断面Ｌ字状の第二の環状体４６ａ，４６ｂが設けられている。第二の環状体４６ａ，４６ｂの底面部分は互いに対向配置されている。そして、第一の環状体４０ａ,４０ｂの内側の面と、第二の環状体４６ａ,４６ｂの底面部とによって、凹部４５ａ，４５ｂが形成されている。
また、第二の環状体４６ａ，４６ｂの底面部に直交する垂直壁部は、軸線Ｌ方向の先端にいくにしたがって、肉厚となるようなテーパー５０ａ，５０ｂが設けられている。
【００８４】
このような構成のもと、上記と同様にして、可動コア３６が往復動し、シャフト３２が軸線Ｌ方向に往復動する。
これにより、可動コア３６に対する吸引力を確実に増大させることができ、推力発生効率を向上させることができる。
また、テーパー３８ａ，３８ｂ，５０ａ，５０ｂが形成されていることから、ギャップ（磁気抵抗）が急激に変化することなく、そのため、磁束の急激な変化を防止することができる。
【００８５】
（実施形態１２）
次に、本発明の第１２の実施形態について説明する。
図３４は、本発明の第１２の実施形態を示したものである。
図３４において、図１から図３３に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００８６】
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１ｂは、直方体形状かつ中空状のケース５９を備えている。ケース５９は磁性部材からなるものである。このケース５９は、磁性部材からなる角筒状のケース本体部（固定子）６０を備えている。
ケース本体部６０の内周面のうち、軸線Ｌ方向の中央部には、径方向内方に突出する突出磁極部６０ａが設けられている。突出磁極部６０ａは、断面矩形状に形成されており、その先端は平坦面とされている。ケース本体部６０の両端には、磁性部材からなる凸形状の蓋部６１ａ，６１ｂが設けられている。
蓋部６１ａ，６１ｂは、互いに軸線Ｌ方向外方に向けられて対向配置されており、その底面部がケース本体部６０の縁部に取り付けられている。蓋部６１ａ，６１ｂの底面部の中央には、それぞれ凹部７４ａ，７４ｂが設けられている。また、蓋部６１ａ，６１ｂの中央部には、貫通孔６７ａ，６７ｂが形成されており、その貫通孔６７ａ，６７ｂ内には、シャフト３２を往復動可能に支持する軸受け６２ａ，６２ｂが設けられている。
【００８７】
シャフト３２の長手方向の中央部には、円筒状の可動コア（可動子）６９と、同形状の永久磁石６６とが同軸上に設けられて、磁石の着磁方向は軸線Ｌに沿った方向となっている。
可動コア６９は、互いに軸線Ｌ方向外方に向けられて対向配置された凸形状の凸状半体部６３ａ，６３ｂを備えている。凸状半体部６３ａ，６３ｂは、円筒状の本体部７５ａ，７５ｂと、この本体部７５ａ，７５ｂの一端面の中央に設けられた凸部７６ａ，７６ｂとを備えている。
凸状半体部６３ａ，６３ｂの底面部（本体部７５ａ，７５ｂの他端面）は対向配置されており、それら底面部同士の間に、永久磁石６６が設けられている。すなわち、凸状半体部６３ａ，６３ｂの底面部は、永久磁石６６を介して互いに接合されている。なお、凸状半体部６３ａ，６３ｂの外径寸法は、永久磁石６６の外径寸法と同一になっている。ただし、この径により吸引力発生部の面積が決定するので必要な吸引力に応じて決定すればよい。
【００８８】
そして、これら凸状半体部６３ａ，６３ｂ及び永久磁石６６の周面が、突出磁極部６０ａの先端面と、軸線Ｌ方向に直交する方向に対向して配されている。
また、本体部７５ａ，７５ｂの周面には、径方向内方に没する半体凹部７０ａ，７０ｂが全周にわたって設けられている。
さらに、凸部７６ａ，７６ｂは、凹部７４ａ，７４ｂ内にそれぞれ配されている。そして、本体部７５ａ，７５ｂの先端面（吸引力発生部）と、蓋部６１ａ，６１ｂの内縁部分の底面部（吸引力発生部）とが、それぞれ軸線Ｌ方向に対向して配されている。さらに、
凸部７６ａ，７６ｂの先端面（吸引力発生部）と、凹部７４ａ，７４ｂ内の底面（吸引力発生部）とが、それぞれ軸線Ｌ方向に対向して配されている。
また、凸部７６ａ，７６ｂの周面には、先端にいくにしたがって径方向に肉厚となるようなテーパー７１ａ，７１ｂが形成されている。なお、凸部７６ａ，７６ｂは、電流切替時の発生推力を増やすために設けられており、図２５のように、凸部７６ａ，７６ｂは無くても機能上は問題ない。また、テーパー７１ａ，７１ｂは、急激な磁束変化の防止と漏れ磁束低減のために設けられている。
【００８９】
このような構成のもと、コイル１１ａ，１１ｂに通電すると、凸状半体部６３ａ，６３ｂ及び永久磁石６６の周面と、突出磁極部６０ａの先端面との間に磁極が形成され、これにより、シャフト３２に軸線Ｌ方向の推力が働く。さらに、本体部７５ａ，７５ｂの先端面と、蓋部６１ａ，６１ｂの内縁部分の底面部との間に磁極が形成され、これによりシャフト３２に軸線Ｌ方向の吸引力が働く。さらに、凸部７６ａ，７６ｂの先端面と、凹部７４ａ，７４ｂ内の底面との間にも磁極が形成され、これによりシャフト３２に軸線Ｌ方向の吸引力が働く。
【００９０】
以上より、本実施形態におけるリニアアクチュエータ１ｂによれば、本体部７５ａ，７５ｂの先端面に加えて、凸部７６ａ，７６ｂの先端面においても、シャフト３２を吸引する吸引力を発生させることができることから、推力発生効率をさらに向上させることができる。
また、凸状半体部６３ａ，６３ｂの周面に、半体凹部７０ａ，７０ｂが全周にわたって設けられており、これら半体凹部７０ａ，７０ｂが磁気抵抗として働くことから、突出磁極部６０ａと永久磁石６６との間の磁束が、軸線Ｌ方向外方に向かうことなく、効率よく磁束ループを形成することができる。また、半体凹部７０ａ，７０ｂは設けなくてもよく、可動部の軽量化を考えたときなどに、磁気飽和を起こさない程度に設けることができる。
また、永久磁石６６がシャフト３２に設けられていることから、図２８における永久磁石８と比べて、永久磁石６６の径を小さくすることができることから、磁石の使用量をすくなくでき、さらにコストを削減することができる。
【００９１】
また、ケース本体部６０と可動コア６９とが、軸線Ｌ方向に重なっていないことから、ケース本体部６０内に可動コア６９を配し、蓋部６１ａ，６１ｂで蓋をするだけで、ケース５９内に、可動コア６９を容易にかつ迅速に組み込むことができる。
さらに、ケース５９が固定子として兼用されていることから、フレームなどが不要となり、そのため部品点数を減少させ、構成を簡易にすることができる。
また、コイル１１ａ，１１ｂや可動コア６９を軸線Ｌ方向に大きくすれば、高さ寸法Ｈ（図３４（ｂ）に示す）を維持したまま、損失の低減が図れるなど、性能を向上させることができる。また、コイル１１ａ，１１ｂを軸線Ｌ方向に大きくすれば、それらの断面積を一定にし、高さ寸法Hを小さくできるので、設計自由度を向上させることができる。
【００９２】
なお、本発明の技術範囲は上記第１から第１２の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図２９に示すように、軸線Ｌ方向に直交する方向に磁極を向けた永久磁石８を二つ設けてもよい。
また、図３０に示すように、一体成形された環状体７に径方向に延びる凹部３１を設けて、この凹部３１に永久磁石８を設けてもよい。
また、図３１（ａ）及び（ｂ）に示すように、固定子２及び可動子３を矩形状に形成してもよい。この場合、可動子３の往復動方向と直交する方向（矢印で示すＮ方向）にケイ素鋼板などを積層して固定子２を形成することができることから、損失を抑制することができる。
【００９３】
また、図３２に示すように、コイル１１ａ，１１ｂを軸部９に設けてもよい。ただし、固定子２側にコイル１１ａ，１１ｂを設けた方が、可動による断線のおそれがない点で好ましい。
また、可動子３が、軸受け部材により支持されるとしたが、これに限ることはなく、コイルバネや板バネなどの弾性体で支持するようにしてもよい。
また、外側を固定子２とし、内側を可動子３としたが、これに限ることはなく、外側の部材を可動子とし、内側の部材を固定子としてもよい。
また、内向きフランジ１０３ａ，１０３ｂやフランジ１２ａ，１２ｂなどの吸引力発生部は無くてもよい。
なお、上記第１から第１２の実施形態と上記変形例を自由に組み合わせることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係るリニアアクチュエータの第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は、固定子の半分を破断した様子を示す側面図、（ｂ）は、軸線Ｌ方向から見た正面図である。
【図２】図１のリニアアクチュエータにおいて、コイルに通電していないときの磁束の様子を示す説明図である。
【図３】図２のコイルに一方向に通電したときの磁束の様子を示す説明図である。
【図４】図３の可動子が固定子の長手方向の中央に配された様子を示す説明図である。
【図５】図４の固定子がさらに−ｘ方向に移動して、内向きフランジと可動子とが接触した様子を示す説明図である。
【図６】図５のリニアアクチュエータにおいて、コイルに通電していないときの磁束の様子を示す説明図である。
【図７】図６のコイルに反対方向に通電したときの磁束の様子を示す説明図である。
【図８】段差部が形成されていないときの磁束の様子を示す説明図である。
【図９】本実施形態において、段差部により漏れ磁束が低減される様子を示す説明図である。
【図１０】図１の可動子の位置と、可動子に加わる発生力との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係るリニアアクチュエータの第２の実施形態を示す図であって、固定子の半分を破断した様子を示す側面図である。
【図１２】図１１のリニアアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明に係るリニアアクチュエータの第３の実施形態を示す図であって、（ａ）は、固定子の半分を破断した様子を示す側面図、（ｂ）は、軸線Ｌ方向から見た正面図である。
【図１４】本発明に係るリニアアクチュエータの第４の実施形態を示す側断面図である。
【図１５】本発明に係るリニアアクチュエータの第５の実施形態を示す側断面図である。
【図１６】本発明に係るリニアアクチュエータの第６の実施形態を示す側断面図である。
【図１７】本発明に係るリニアアクチュエータの第７の実施形態を示す側断面図である。
【図１８】図１７のリニアアクチュエータの変形例を示す側断面図である。
【図１９】図１７のリニアアクチュエータの他の変形例を示す側断面図である。
【図２０】本発明に係るリニアアクチュエータの第８の実施形態を示す図であって、コイルに通電していないときの磁束の様子を示す説明図である。
【図２１】図２０のコイルに一方向に通電したときの磁束の様子を示す説明図である。
【図２２】図２１の可動子が固定子の長手方向の中央に配された様子を示す説明図である。
【図２３】図２２の固定子がさらにｘ方向に移動して、固定子と一端側のフランジとが接触した様子を示す説明図である。
【図２４】本発明に係るリニアアクチュエータの第９の実施形態を示す図であって、コイルに通電していないときの磁束の様子を示す説明図である。
【図２５】図２４のコイルに一方向に通電したときの磁束の様子を示す説明図である。
【図２６】図２５の可動子が固定子の長手方向の中央に配された様子を示す説明図である。
【図２７】図２６の固定子がさらにｘ方向に移動して、固定子と一端側のフランジとが接触した様子を示す説明図である。
【図２８】本発明に係るリニアアクチュエータの第１０の実施形態を示す側断面図である。
【図２９】本発明に係るリニアアクチュエータの第一の変形例を示す側断面図である。
【図３０】本発明に係るリニアアクチュエータの第二の変形例を示す側断面図である。
【図３１】本発明に係るリニアアクチュエータの第三の変形例を示す図であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は軸線Ｌ方向から見た正面図である。
【図３２】本発明に係るリニアアクチュエータの第四の変形例を示す側断面図である。
【図３３】本発明に係るリニアアクチュエータの第１１の実施形態を示す図であって、（ａ）は、リニアアクチュエータを側面から見た様子を示す断面図、（ｂ）は、軸線Ｌ方向から見た正面図である。
【図３４】本発明に係るリニアアクチュエータの第１２の実施形態を示す図であって、（ａ）は、リニアアクチュエータを側面から見た様子を示す断面図、（ｂ）は、軸線Ｌ方向から見た正面図である。
【図３５】図１１のリニアアクチュエータの第２の変形例を示す断面図である。
【図３６】図１１のリニアアクチュエータの第３の変形例を示す断面図である。
【図３７】図１１のリニアアクチュエータの第４の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１，１ａ，１００ リニアアクチュエータ
２，１０１ 固定子
３，１０５ 可動子
８，６６，１１０ 永久磁石
１１ａ，１１ｂ コイル
１２ａ，１２ｂ フランジ（突出壁部、吸引力発生部）
１３ 突出磁極部
１５ａ，１５ｂ 段差部（磁気抵抗増大部）
２０ 弾性部材（緩衝部材）
２１ａ，２１ｂ 補助磁石（磁性体、吸引力補強部）
２４ａ，２４ｂ 補助突出部（吸引力補強部）
２７ａ，２７ｂ 外方突出部（補助突出部、吸引力補強部）
３６，６９ 可動コア（可動子）
４１ 固定コア（固定子）
６０ ケース本体部（固定子）
６０ａ 突出磁極部
１０２ 突出磁極部
１０３ａ，１０３ｂ
内向きフランジ（突出壁部、吸引力発生部）
１０７ａ，１０７ｂ
段差部（磁気抵抗増大部）
１１５ａ，１１５ｂ
テーパー（磁気抵抗増大部）
【図１】
0005439749.tif 000002
【図２】
0005439749.tif 000003
【図３】
0005439749.tif 000004
【図４】
0005439749.tif 000005
【図５】
0005439749.tif 000006
【図６】
0005439749.tif 000007
【図７】
0005439749.tif 000008
【図８】
0005439749.tif 000009
【図９】
0005439749.tif 000010
【図１０】
0005439749.tif 000011
【図１１】
0005439749.tif 000012
【図１２】
0005439749.tif 000013
【図１３】
0005439749.tif 000014
【図１４】
0005439749.tif 000015
【図１５】
0005439749.tif 000016
【図１６】
0005439749.tif 000017
【図１７】
0005439749.tif 000018
【図１８】
0005439749.tif 000019
【図１９】
0005439749.tif 000020
【図２０】
0005439749.tif 000021
【図２１】
0005439749.tif 000022
【図２２】
0005439749.tif 000023
【図２３】
0005439749.tif 000024
【図２４】
0005439749.tif 000025
【図２５】
0005439749.tif 000026
【図２６】
0005439749.tif 000027
【図２７】
0005439749.tif 000028
【図２８】
0005439749.tif 000029
【図２９】
0005439749.tif 000030
【図３０】
0005439749.tif 000031
【図３１】
0005439749.tif 000032
【図３２】
0005439749.tif 000033
【図３３】
0005439749.tif 000034
【図３４】
0005439749.tif 000035
【図３５】
0005439749.tif 000036
【図３６】
0005439749.tif 000037
【図３７】
0005439749.tif 000038