(57)【要約】小型軽量で、減磁による影響を受けずに安定的に高い推力を発生することができるアクチュエータを提供すること。アクチュエータは、リング状をなし、中心から外側に向かう向きに磁化された第１磁石体と、リング状をなし、中心から外側に向かう向きに磁化され、前記第１磁石体に外嵌固定された第２磁石体と、前記第１磁石体及び第２磁石体の一面と対向するように同軸に配置されたリング状のコイルを備え、前記第１磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが全コイルから遠ざかる向きであり、前記第２磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きである。
2017030004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状をなし、中心から外側に向かう向きに磁化された第１磁石体と、
リング状をなし、中心から外側に向かう向きに磁化され、前記第１磁石体に外嵌固定された第２磁石体と、
前記第１磁石体及び第２磁石体の一面と対向するように同軸に配置されたリング状のコイルを備え、
前記第１磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きであり、
前記第２磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きである
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
リング状をなし、外側から中心に向かう向きに磁化された第１磁石体と、
リング状をなし、外側から中心に向かう向きに磁化された、前記第１磁石体に外嵌固定された第２磁石体と、
前記第１磁石体及び第２磁石体の一面と対向するように同軸に配置されたリング状のコイルを備え、
前記第１磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きであり、
前記第２磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きである
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１磁石体の磁化方向の傾斜角度は４５度としてあり、
前記第２磁石体の磁化方向の傾斜角度は４５度としてある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しい２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてあり、
前記第２磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しく２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてある
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しい２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてあり、
前記第２磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しく２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてある
ことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記第１磁石体の径方向の長さは、前記第２磁石体の径方向の長さに比べて長い
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アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１磁石体及び第２磁石体は、平面視扇形をなす複数の磁石によって構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記第１磁石体の内周面側角部及び／又は前記第２磁石体の外周面側角部はコイル対向面側とは反対側において面取りしてある
ことを特徴する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記第１磁石体及び第２磁石体のコイルに対向する面と、前記第１磁石体と第２磁石体が接する面とで作られる角部に面取りが施されている
ことを特徴とする請求項８記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状の磁石体と、この磁石体の一面に対向配置されたリング状のコイルとを具備し、コイルに通電することで、磁石体が軸長方向に移動するアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リング状の磁石体と、この磁石体の一面に対向配置されたリング状のコイルとを具備し、コイルに通電することで、磁石体が軸長方向に移動するアクチュエータが知られている。このようなアクチュエータは、例えば望遠鏡に備えられた鏡を変形させる用途や、カメラのレンズを駆動する用途で使用されている（例えば特許文献１参照）。これらの用途に使用されるアクチュエータには、小型で軽量であること、さらに高い推力が要求される。【０００３】
特許文献１に記載のアクチュエータは、径方向にハルバッハ配列を有するように配置した３つのリング磁石で構成した磁石体によって、リング磁石の一面と対向するコイルに多くの磁束を鎖交させている。それにより、磁石体とコイルの間に発生する推力を大きくし、磁石の軽量化とアクチュエータの小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１４２９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術には次の様な問題がある。ハルバッハ配列を有していることから、磁石に減磁が発生する。特に、径方向の中央部に位置する磁石のコイル対向面で生じる減磁が大きい。この中央部の磁石のコイル対向面側の減磁はコイルと鎖交する磁束の大きさへの影響が大きい。そのため、経年変化により当該磁石の減磁が進むと、アクチュエータの推力低下に繋がる。よって、この部分（中央部）の磁石は減磁が生じにくい高い保磁力を有する、いわゆる高保磁力材により形成した磁石を使用する必要がある。それ以外の二つの磁石については高残留磁束密度を有する高残留磁束密度材を使用する。【０００６】
この場合、高保磁力材は高残留磁束密度材に比べて相対的に残留磁束密度が低く、対向するコイルに鎖交する磁束の磁束密度を高めることが困難となる。すなわち減磁対策のために、高保磁力材により形成した磁石を採用した場合は、高い推力を確保することは困難である。【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型軽量で、減磁による影響を受けずに安定的に高い推力を発生することができるアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアクチュエータは、リング状をなし、中心から外側に向かう向きに磁化された第１磁石体と、リング状をなし、中心から外側に向かう向きに磁化され、前記第１磁石体に外嵌固定された第２磁石体と、前記第１磁石体及び第２磁石体の一面と対向するように同軸に配置されたリング状のコイルを備え、前記第１磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きであり、前記第２磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きであることを特徴とする。【０００９】
本発明にあっては、前記第１磁石体は、中心から外側に向かって前記コイルから遠ざかる向きに磁化されている。前記第２磁石体は、中心から外側に向かって前記コイルへ近づく向きに磁化されている。その結果、小型軽量で高い推力を有するアクチュエータを得ることができる。【００１０】
本発明に係るアクチュエータは、リング状をなし、外側から中心に向かう向きに磁化された第１磁石体と、リング状をなし、外側から中心に向かう向きに磁化された、前記第１磁石体に外嵌固定された第２磁石体と、前記第１磁石体及び第２磁石体の一面と対向するように同軸に配置されたリング状のコイルを備え、前記第１磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きであり、前記第２磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きであることを特徴とする。【００１１】
本発明にあっては、前記第１磁石体は、外側から中心に向かって前記コイルへ近づく向きに磁化されている。前記第２磁石体は、外側から中心に向かって前記コイルへ遠ざかる向きに磁化されている。その結果、小型軽量で高い推力を有するアクチュエータを得ることができる。【００１２】
本発明に係るアクチュエータは、前記第１磁石体の磁化方向の傾斜角度は４５度としてあり、前記第２磁石体の磁化方向の傾斜角度は４５度としてあることを特徴とする。【００１３】
本発明にあっては、前記第1磁石体の磁化方向の傾斜角度は４５度としてある。前記第２磁石体の磁化方向の傾斜角度は４５度としてある。その結果、さらに高い推力を有するアクチュエータを得ることができる。【００１４】
本発明に係るアクチュエータは、前記第１磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しい２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルとの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてあり、前記第２磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しく２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてあることを特徴とする。【００１５】
本発明にあっては、前記第１磁石体及び第２磁石体を分割し、それぞれの傾斜角度の平均値を４５度とした。その結果、第１磁石体及び第２磁石体において、減磁が生じにくくなり、さらに高い推力を得ることができる。【００１６】
本発明に係るアクチュエータは、前記第１磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しい２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてあり、
前記第２磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しく２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてある
ことを特徴とする。【００１７】
本発明にあっては、前記第１磁石体及び第２磁石体を分割し、それぞれの傾斜角度の平均値を４５度とした。その結果、第１磁石体及び第２磁石体において、減磁が生じにくくなり、さらに高い推力を得ることができる。【００１８】
本発明に係るアクチュエータは、前記第１磁石体の径方向の長さは、前記第２磁石体の径方向の長さに比べて長いことを特徴とする。【００１９】
本発明にあっては、前記第１磁石体の径方向の長さは、前記第２磁石体の径方向の長さより長いことから、より高い推力を有するアクチュエータを得ることができる。【００２０】
本発明に係るアクチュエータは、前記第１磁石体及び第２磁石体は、平面視扇形をなす複数の磁石によって構成されていることを特徴とする。【００２１】
本発明にあっては、前記第１及び第２磁石体は平面視扇形をなす磁石で構成されているため、着磁及び組立作業を簡便に行うことができる。【００２２】
本発明に係るアクチュエータは、前記第１磁石体の内周面側角部及び／又は前記第２磁石体の外周面側角部はコイル対向面側とは反対側において面取りしてあることを特徴する。【００２３】
本発明にあっては、動作に貢献しない第１磁石体の内周面側角部及び／又は第２磁石体の外周面側角部を面取りしてあるので、磁石体の重量を軽くすることが可能となる。【００２４】
本発明に係るアクチュエータは、前記第１磁石体及び第２磁石体のコイルに対向する面と前記第１磁石体と第２磁石体が接する面とで作られる角部に面取りが施されていることを特徴とする。【００２５】
本発明にあっては、動作に貢献しない第１磁石体及び第２磁石体のコイルに対向する面と第１磁石体と第２磁石体が接する面とで作られる角部に面取りが施してあるので、磁石体の重量を軽くすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明にあっては、小型軽量で、減磁による影響を受けずに安定的に高い推力を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】アクチュエータの構成例を示す縦断面図である。
【図２】アクチュエータの要部の縦断面図である。
【図３】アクチュエータの要部をコイル側から見た平面図である。
【図４】アクチュエータの要部を磁石体側から見た平面図である。
【図５】磁石体による磁界がコイルに鎖交する様子を示した軸断面図である。
【図６Ａ】磁石体を構成する磁石の配向方向を示す説明図である。
【図６Ｂ】磁石体を構成する磁石の配向方向を示す説明図である。
【図７】アクチュエータを構成する磁石体の着磁工程についての説明図である。
【図８】着磁後の接合体を磁石体に組み立てる組立方法の一例を示す説明図である。
【図９】磁石体の縦断面図である。
【図１０】磁石体の縦断面図である。
【図１１】アクチュエータに用いる磁石体の別の形態を示す説明図である。
【図１２】磁石体の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施の形態１
以下、実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。図１は、アクチュエータ１０の構成例を示す縦断面図である。アクチュエータ１０は、コイル１、磁石体２、スリーブ３、筐体４、板バネ５、軸６を含む。アクチュエータ１０において、磁石体２は筐体４の底部(図1においては筐体4の下側）に固定されている。コイル１は板バネ５などの弾性体に軸方向に移動可能に支持されている。軸６はコイル１に固定され、アクチュエータ１０の出力を外部に取り出す役目を担う。アクチュエータ１０において、コイル１は、軸方向へ移動可能に支持されている。コイル１に電流を流すことにより、コイル１に磁界が発生する。発生した磁界と磁石体２による磁界との相互作用により、コイル１は軸方向に移動する。その結果、アクチュエータの機能を果たす。なお、コイル１を筐体４に固定し、磁石体２を弾性体により軸方向に移動可能に支持してもよい。この場合は、軸６は磁石体２に固定される。
【００２９】
図２はアクチュエータ１０の要部の縦断面図である。図３はアクチュエータ１０の要部をコイル１側から見た平面図である。図４はアクチュエータ１０の要部を磁石体２側から見た平面図である。
【００３０】
コイル１は円筒状をなしている。コイル１の中心部には軸６が通る円柱状の軸空間１１が設けられている。コイル１は軸空間１１の周囲に巻線が巻かれている。
【００３１】
磁石体２は円筒状をなしている。磁石体２は第１磁石体２１及び第２磁石体２２を含む。第１磁石体２１はリング状をなしている。第１磁石体２１は６個の扇型状の磁石を含む。第２磁石体２２はリング状をなしている。第２磁石体２２は６個の扇型状の磁石を含む。磁石体２は第１磁石体２１及び第２磁石体２２を内外に配置した構成としてある。図４に示すように、第１磁石体２１の径方向の長さ（内外径差）ｄ１は、第２磁石体２２の径方向の長さ（内外径差）ｄ２よりも長くしてある。コイル１と同様に、磁石体２の中心部には軸６が通る円柱状の軸孔２３が設けられている。第１磁石体２１及び第２磁石体２２は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジム−鉄−ボロン系）焼結磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石などである。
【００３２】
スリーブ３は円環状をなしている。スリーブ３は非磁性の金属、例えば、アルミニウムで構成する。スリーブ３は第２磁石体２２の外周面側に挿嵌してある。
【００３３】
図２に示すように、コイル１と磁石体２は夫々の一端面側で互いに一定の間隙を有して対向している。コイル１と磁石体２とは、同軸に配置してある。磁石体２の内径寸法ｒ２は、コイル１の内径寸法ｒ１と略同じにしてある。磁石体２の外径寸法Ｒ２は、コイル１の外径寸法Ｒ１より大きくしてある。
【００３４】
次に、磁石体２の磁化について述べる。図２又は図４に示す矢印が第１磁石体２１、第２磁石体２２の磁化の向きを示している。図４に示すように、第１磁石体２１及び第２磁石体２２は円筒形状の内周側から外周側に向かう向きに磁化を有している。第１磁石体２１と第２磁石体２２の径方向における磁化の向きは同じとしている。
【００３５】
磁化の向きは次のいずれの場合でも良い。まず、第１磁石体２１又は第２磁石体２２を構成するそれぞれの磁石が扇形の内径側から外径側に放射状の磁化を有している場合である。または、第１磁石体２１又は第２磁石体２２を構成する磁石が扇形の内径側から外径側に平行の磁化を有している場合である。
【００３６】
さらに、第１磁石体２１及び第２磁石体２２を軸方向に断面視した場合の磁化について述べる。図２に示すように、第１磁石体２１の磁化方向は、コイル１との対向面に対して傾斜している。第１磁石体２１の磁化の向きは、中心から外側、かつコイル１から離れる向きである。第１磁石体２１の磁化方向の傾斜角度θ１は略４５度である。第２磁石体２２の磁化方向は、コイル１との対向面に対して傾斜している。第２磁石体２２の磁化の向きは、中心から外側、かつコイル１へ近づく向きである。第２磁石体２２の磁化方向の傾斜角度θ２は略４５度である。第１磁石体２１と第２磁石体２２との磁化方向で形成される角度は略９０度である。ここで、第１磁石体２１の磁化方向の傾斜角度とは、磁化の向きに関わらず、第１磁石体２１の磁化方向がコイル１の対向面となす鋭角の角度を言う。第２磁石体２２の傾斜角度についても同様である。
【００３７】
図５は磁石体２による磁界がコイル１に鎖交する様子を示した軸断面図である。第１磁石体２１は、内径側から外径側に向かって、コイル１から離れるような向きの磁化を有している。第２磁石体２２は内径側から外径側に向かってコイル１に近づくような向きの磁化を有している。第１磁石体２１、第２磁石体２２による磁束はコイル１に鎖交して磁束ループＬを形成している。一方、コイル１との反対側には、磁束のループはほとんど発生しない。よって、磁石体２により発生した磁束を有効に利用でき、磁石体２の小型化を図ることができる。なお、磁束ループＬの矢印は磁束の方向を示す。
【００３８】
上述したように、第１磁石体２１の磁化方向の傾斜角度は４５度であり、第２磁石体２２の磁化方向の傾斜角度は４５度である。この角度が４５度より小さいと磁束ループＬは図５の紙面左右方向に大きくなる。それにより、磁束がアクチュエータ１０の径方向外側に漏洩する虞がある。またこの角度が４５度より大きい場合には磁束ループＬは図５の紙面左右方向に小さくなる。それにより、コイル１に鎖交しない磁束ができ、磁束の有効利用ができない。その結果、アクチュエータ１０の出力効率が低下し、十分な推力を得ることが困難となる。
【００３９】
また、図４に示したように、第１磁石体２１の径方向の長さｄ１は、第２磁石体２２の径方向の長さｄ２以上としてある。第１磁石体２１の径方向の長さｄ１が、第２磁石体２２の径方向の長さｄ２より小さい場合には、磁束の有効利用ができず、効率が低下するからである。より望ましくは、第１磁石体２１のコイル１対向面の面積と、第２磁石体２２のコイル１対向面の面積とが略等しくなるように、長さｄ１及び長さｄ２を定める。図５に示したように、磁束ループＬは、第２磁石体２２から出た後に、コイル１を鎖交し、第１磁石体２１に入る。したがって、磁石体２より発生する磁束を効率的に利用するためには、第２磁石体２２から出る磁束の量と、第１磁石体２１に入る磁束の量とが等しくなることが望ましい。両者の磁束量に差があると、ループせずにアクチュエータ１０の外部に出て行く磁束が発生するからである。ここで、第１磁石体２１のコイル１対向面の磁束密度と、第２磁石体２２のコイル１対向面の磁束密度とを等しくした場合、それぞれの対向面の面積を等しくすればよい。それにより、第２磁石体２２から出る磁束の量と、第１磁石体２１に入る磁束の量とが等しくなる。その結果、外部に出て行く磁束が少ない効率的な磁束ループＬを構成することが可能となる。
【００４０】
続いて、磁石体２の組み立て方法について説明する。図６Ａ及び６Ｂは磁石体２を構成する磁石の配向方向を示す説明図である。図６Ａ及び図６Ｂに示す矢印は、配向方向を示すものである。第１磁石体２１及び第２磁石体２２は、例えば、図６Ａに示すように、平行な方向に配向方向を有する扇型状に切り出された第１磁石２１ａ、第２磁石２２ａから構成される。または、図６Ｂに示すように、第１磁石２１ａ、第２磁石２２ａを、放射状の配向方向を有する磁石でも良い。ここで、配向方向とは、磁石が磁化されやすい方向を示している。図６は第１磁石２１ａ、第２磁石２２ａの上面又は下面から見た場合の配向方向を示している。図６に示す第１磁石２１ａ、第２磁石２２ａを側面から見た場合は、図２に示した磁化方向と同様な配向方向を持っている。なお、図６に示す矢印は、配向方向を示すものであり、着磁工程前の磁石は磁化されていない。図６に示すように、第１磁石体２１の第１磁石２１ａの外周面側と第２磁石体２２の第２磁石２２ａの内周面側を接着等の方法により接合し、中間体としての接合体２ａを形成する。
【００４１】
図７は、アクチュエータ１０を構成する磁石体２の着磁工程についての説明図である。上述した接合体２ａは、図示しない着磁装置中で、図７で示すような平行磁場Ｍを印加することにより着磁（磁化）することができる。接合体２ａを構成する第１磁石２１ａ、第２磁石２２ａの配向性は、図６を用いて説明したように磁石体端面に対して傾斜しているのみであるため、平行磁場中で十分着磁することが可能である。
【００４２】
図８は着磁後の接合体２ａを磁石体２に組み立てる組立方法の一例を示す説明図である。非磁性のスリーブ３の内周面側に、着磁済の接合体２ａの外周面側を押し付け、接着固定する。しかる後に別の接合体２ａの外周面側を非磁性のスリーブ３に押し付け、接着固定する。その際に接合体２ａの側面同士についても接着する。同様の方法にて残りの４ケ（合計６ケ）の接合体２ａを順次接着固定し、磁石体２を形成する。
【００４３】
磁石体２の組立の際には、各接合体２ａは相互作用により、磁石体２の中心軸から外向きに力を受ける。磁石体２の外周面側に非磁性のスリーブ３を配置することで、接合体２ａ同士の反発力にて磁石体２の組立を容易にすることができる。
【００４４】
また磁石体２として組みあがった後にも、それぞれの接合体２ａは軸中心から外側に向かう反発力を有していることから、反発力を非磁性のスリーブ３で受けることで構造物として安定した強度を維持することができる。もちろん、磁石体２の外周部に非磁性のスリーブ３を設けなくても良い。その際は、磁石体２の外周部及び内周部あるいは外周部のみを支持する円筒形の治具を使用し、組み立てる。組み立てた後に、治具より磁石体２を取り外せば良い。
【００４５】
本実施の形態のアクチュエータ１０においては、コイル１との対向面に対して傾斜した磁化方向を有する磁石体２を組み合わせているため、磁束が効率よくコイル１に鎖交する。その結果、小型でありながら、推力の大きいアクチュエータを得ることが可能となる。
【００４６】
本実施の形態のアクチュエータ１０においては、磁石体２を第１磁石体２１及び第２磁石体２２の二つの磁石で構成している。従来の所謂ハルバッハ配列における中央の磁石のように減磁が発生するおそれがないため、磁石体２は、高残留磁束密度材を用いた磁石から構成することが可能となる。それにより、小型でありながら、推力の大きいアクチュエータを得ることが可能となる。
【００４７】
また、本実施の形態のアクチュエータ１０では、組立工程において、接合体２ａを平行磁場中で着磁することができるため、特殊な着磁装置を必要とせず、組み立て装置の簡素化が図れる。ハルバッハ配列を有する磁石体の場合には、平行磁場とラジアル配向磁場の着磁を要するので、それに比べると着磁に用いる設備のコスト削減が可能となる。
【００４８】
実施の形態２
実施の形態２は、アクチュエータ１０に用いる磁石体２を構成する第１磁石体２１及び第２磁石体２２を軽量化する形態に関する。図９は磁石体２の縦断面図である。磁石体２の上側の面がコイル１と対向する面である。図９に示すように、磁石体２のコイル対向面側と反対側において内周面側と外周面側の角部に面取り２１１、２２１を施している。すなわち、第１磁石体２１の内周面側角部に面取り２１１が、第２磁石体２２の外周面側角部に面取り２２１が施してある。これらの構成以外については、実施の形態１と同様であるから、説明を省略する。
【００４９】
実施の形態２において、面取り２１１、２２１を施した部分は、磁束ループＬから最も離れた位置にある。したがって、面取りしたことによる磁石体２の磁気特性の低下は少ない。
【００５０】
実施の形態２のアクチュエータ１０では、面取り２１１、２２１を施すことで、磁石体２の軽量化を実現することができる。つまり、コイル１と鎖交する磁束量を減らすことなく、磁石体２の軽量化を図ることができる。なお、面取り寸法は、第１磁石体２１、第２磁石体２２のそれぞれについて、厚さの１／３程度までである。
実施の形態２では磁石体２の内周面側および外周面側を面取りしたが、内周面側と外周面側のどちらか一方のみを面取りしても、磁石体２の軽量化を図ることができる。
【００５１】
実施の形態３
実施の形態３は、実施の形態２の磁石体２をさらに軽量化した形態に関する。図１０は磁石体２の縦断面図である。実施の形態３においては、実施の形態２で設けた面取り２１１、２２１に加えて、コイル１に対向する面と、第１磁石体２１及び第２磁石体２２が接する面とによる角部に、面取り２１２、２２２が追加されている。これらの構成以外については、実施の形態２と同様であるから、説明を省略する。
【００５２】
面取り２１２、２２２を施した部分は、磁石体２による磁束ループＬにおいて、最も内側部分に位置するため、磁束流れが少ない箇所である。したがって、面取りしたことによる磁石体２の磁気特性の低下は少ない。
【００５３】
実施の形態３のアクチュエータ１０では、面取り２１１、２２１に加えて、さらに、面取り２１２、２２２を施すことで、磁石体２の軽量化をさらに図ることが可能となる。つまり、コイル１と鎖交する磁束量を減らすことなく、磁石体２の更なる軽量化を図ることができる。なお、面取り寸法は、第１磁石体２１、第２磁石体２２のそれぞれについて、厚さの１／３程度までである。
【００５４】
実施の形態４
実施の形態４は第１磁石体２１、第２磁石体２２それぞれを一方の外径が他方の内径と略等しくなる円筒状の二つの磁石に分割した形態に関する。図１１は、アクチュエータ１０に用いる磁石体２の別の形態を示す説明図である。図１２は磁石体２の平面図である。実施の形態４において、磁石体２を構成する第１磁石体２１は及び第２磁石体２２は、それぞれ二つに分割した円筒状の磁石を同軸配置してある。これらの構成以外については、実施の形態１と同様であるから、以下の説明においては、実施の形態１と異なる部分を主に説明する。
【００５５】
第１磁石体２１は第１磁石分体４１、第２磁石分体４２を含む。第１磁石分体４１の径方向の長さと第２磁石分体４２の径方向の長さは、略等しくなるようにしてある。実施の形態１の第１磁石体２１を径方向に２分割したものとなっている。第１磁石分体４１及び第２磁石分体４２は、共に磁化方向がコイル対向面（図面の上面）に対して傾斜している。第１磁石分体４１及び第２磁石分体４２は、磁化の向きが中心から外側、かつコイル１から遠ざかる向きとなっている。第１磁石分体４１の磁化方向の傾斜角度θ１１と、第２磁石分体４２の磁化方向の傾斜角度θ１２とは平均４５度、θ１１がθ１２より大きい値となるようにしてある。例えば、θ１１が４７度とすると、θ１２が４３度である。
【００５６】
第２磁石体２２は、第３磁石分体４３、第４磁石分体４４を含む。第３磁石分体４３の径方向の長さと第４磁石分体４４の径方向の長さは、略等しくなるようにしてある。実施の形態１の第２磁石体２２を径方向に２分割したものとなっている。第３磁石分体４３及び第４磁石分体４４は、共に磁化方向がコイル対向面（図面の上面）に対して傾斜している。第３磁石分体４３及び第４磁石分体４４は、磁化の向きが中心から外側、かつコイル１へ近づく向きとなっている。第３磁石分体４３の磁化方向の傾斜角度θ２１と、第４磁石分体４４の磁化方向の傾斜角度θ２２とは平均４５度、θ２２がθ２１より大きい値となるようにしてある。例えば、θ２２が４７度とすると、θ２１が４３度である。
【００５７】
実施の形態４のアクチュエータ１０では、実施の形態１と同様に磁石体２で発生した磁束が効率よくコイル１に鎖交するので、小型でありながら、推力の大きいアクチュエータを得ることが可能となる。また、第１磁石体２１及び第２磁石体２２それぞれを分割したことにより、磁束がより流れやすくなる。
【００５８】
なお、第１磁石体２１及び第２磁石体２２の分割数を２より大きくしても良い。第１磁石分体４１の径方向の長さと第２磁石分体４２の径方向の長さは、略等しくなるとしたが、コイル１に鎖交する磁束が大きく低下しない範囲であれば、それぞれの長さを変えても良い。第３磁石分体４３の径方向の長さと第４磁石分体４４の径方向の長さとについても同様である。
【００５９】
実施の形態１から実施の形態４のいずれにおいても、上述した第１磁石体２１及び第２磁石体２２の磁化の向きを逆向きとしてもよい。図６を除く図面に示す矢印の向きが逆となる。すなわち、第１磁石体２１は、磁化の向きが外側から中心に向かって、かつコイル対向面へ近づく向きとなる。第２磁石体２２は、磁化の向きが外側から中心に向かって、かつコイル対向面から遠ざかる向きとなる。この場合、上述した磁束ループは、逆回りになる。磁束ループの向きが逆となるだけであり、アクチュエータ１０が奏する効果は同様である。
【００６０】
各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
１      コイル
１０    アクチュエータ
１１    軸空間
２      磁石体
２ａ    接合体
２１    第１磁石体
２１ａ  第１磁石
４１    第１磁石分体
４２    第２磁石分体
２２    第２磁石体
２２ａ  第２磁石
４３    第３磁石分体
４４    第４磁石分体
２３    軸孔
３      スリーブ
Ｌ      磁束ループ
Ｍ      平行磁場
【図１】
2017030004.tif 000003
【図２】
2017030004.tif 000004
【図３】
2017030004.tif 000005
【図４】
2017030004.tif 000006
【図５】
2017030004.tif 000007
【図６Ａ】
2017030004.tif 000008
【図６Ｂ】
2017030004.tif 000009
【図７】
2017030004.tif 000010
【図８】
2017030004.tif 000011
【図９】
2017030004.tif 000012
【図１０】
2017030004.tif 000013
【図１１】
2017030004.tif 000014
【図１２】
2017030004.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月14日(2017.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状をなし、中心から外側に向かう向きに磁化された第１磁石体と、
リング状をなし、中心から外側に向かう向きに磁化され、前記第１磁石体に外嵌固定された第２磁石体と、
前記第１磁石体及び第２磁石体の一面と対向するように同軸に配置されたリング状のコイルを備え、
前記第１磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きであり、
前記第２磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きである
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
リング状をなし、外側から中心に向かう向きに磁化された第１磁石体と、
リング状をなし、外側から中心に向かう向きに磁化された、前記第１磁石体に外嵌固定された第２磁石体と、
前記第１磁石体及び第２磁石体の一面と対向するように同軸に配置されたリング状のコイルを備え、
前記第１磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きであり、
前記第２磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きである
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１磁石体の磁化方向の傾斜角度は４５度としてあり、
前記第２磁石体の磁化方向の傾斜角度は４５度としてある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しい２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてあり、
前記第２磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しく２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてある
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しい２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルへ近づく向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてあり、
前記第２磁石体は、一方の外径が他方の内径と略等しく２つの円筒状の磁石体を同軸に配して構成され、２つの磁石体は、磁化方向が前記コイルの対向面に対して傾斜し、磁化の向きが前記コイルから遠ざかる向きとしてあり、傾斜角度の平均値は４５度としてある
ことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記第１磁石体の径方向の長さは、前記第２磁石体の径方向の長さに比べて長い
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アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１磁石体及び第２磁石体は、平面視扇形をなす複数の磁石によって構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記第１磁石体の内周面側角部及び／又は前記第２磁石体の外周面側角部はコイル対向面側とは反対側において面取りしてある
ことを特徴する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記第１磁石体及び第２磁石体のコイルに対向する面と、前記第１磁石体と第２磁石体が接する面とで作られる角部に面取りが施されている
ことを特徴とする請求項８記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記コイルの外径は前記第２磁石体の外径より小さく、前記第１磁石体の外径は前記コイルの外径よりも小さい
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００２５］
本発明にあっては、動作に貢献しない第１磁石体及び第２磁石体のコイルに対向する面と第１磁石体と第２磁石体が接する面とで作られる角部に面取りが施してあるので、磁石体の重量を軽くすることが可能となる。
発明の効果
［００２６］
本発明にあっては、小型軽量で、減磁による影響を受けずに安定的に高い推力を発生することができる。
図面の簡単な説明
［００２７］
［図１］アクチュエータの構成例を示す縦断面図である。
［図２］アクチュエータの要部の縦断面図である。
［図３］アクチュエータの要部をコイル側から見た平面図である。
［図４］アクチュエータの要部を磁石体側から見た平面図である。
［図５］磁石体による磁界がコイルに鎖交する様子を示した軸断面図である。
［図６Ａ］磁石体を構成する磁石の配向方向を示す説明図である。
［図６Ｂ］磁石体を構成する磁石の配向方向を示す説明図である。
［図７］アクチュエータを構成する磁石体の着磁工程についての説明図である。
［図８］着磁後の接合体を磁石体に組み立てる組立方法の一例を示す説明図である。
［図９］磁石体の縦断面図である。
［図１０］磁石体の縦断面図である。
［図１１］アクチュエータに用いる磁石体の別の形態を示す説明図である。
［図１２］磁石体の平面図である。
［図１３］アクチュエータの要部の縦断面図である。
発明を実施するための形態
［００２８］
実施の形態１
以下、実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。図１は、アクチュエータ１０の構成例を示す縦断面図である。アクチュエータ１０は、コイル１、磁石体２、スリーブ３、筐体４、板バネ５、軸６を含む。アクチュエータ１０において、磁石体２は筐体４の底部（図１においては筐体４の下側）に固定されている。コイル１は板バネ５などの弾性体に軸方向に移動可能に支持
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
向がコイル対向面（図面の上面）に対して傾斜している。第３磁石分体４３及び第４磁石分体４４は、磁化の向きが中心から外側、かつコイル１へ近づく向きとなっている。第３磁石分体４３の磁化方向の傾斜角度θ２１と、第４磁石分体４４の磁化方向の傾斜角度θ２２とは平均４５度、θ２２がθ２１より大きい値となるようにしてある。例えば、θ２２が４７度とすると、θ２１が４３度である。
［００５７］
実施の形態４のアクチュエータ１０では、実施の形態１と同様に磁石体２で発生した磁束が効率よくコイル１に鎖交するので、小型でありながら、推力の大きいアクチュエータを得ることが可能となる。また、第１磁石体２１及び第２磁石体２２それぞれを分割したことにより、磁束がより流れやすくなる。
［００５８］
なお、第１磁石体２１及び第２磁石体２２の分割数を２より大きくしても良い。第１磁石分体４１の径方向の長さと第２磁石分体４２の径方向の長さは、略等しくなるとしたが、コイル１に鎖交する磁束が大きく低下しない範囲であれば、それぞれの長さを変えても良い。第３磁石分体４３の径方向の長さと第４磁石分体４４の径方向の長さとについても同様である。
［００５９］
実施の形態１から実施の形態４のいずれにおいても、上述した第１磁石体２１及び第２磁石体２２の磁化の向きを逆向きとしてもよい。図６を除く図面に示す矢印の向きが逆となる。すなわち、第１磁石体２１は、磁化の向きが外側から中心に向かって、かつコイル対向面へ近づく向きとなる。第２磁石体２２は、磁化の向きが外側から中心に向かって、かつコイル対向面から遠ざかる向きとなる。この場合、上述した磁束ループは、逆回りになる。磁束ループの向きが逆となるだけであり、アクチュエータ１０が奏する効果は同様である。
［００６０］
実施の形態５
本実施の形態は実施の形態１に制約条件を付加した形態である。実施の態１において、第１磁石体２１の径方向の長さ（内外径差）ｄ１は、第２磁石体２２の径方向の長さ（内外径差）ｄ２よりも長いこと、及び磁石体の外径
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
寸法Ｒ２は、コイル１の外径寸法Ｒ１より大きくしてあることは述べた。しかし、コイル１の外径寸法Ｒ１と、第１磁石体２１の外径寸法及び第２磁石体２２の外径寸法Ｒ２との大小関係は、図２で図示するに留めた。そこで、以下に３つの外径寸法について補足する。
［００６１］
図１３はアクチュエータの要部の縦断面図である。図１３は図２と同様にアクチュエータ１０の要部を示している。図１３に示すように第１磁石体２１の外径寸法Ｒ３とする。また、磁石体２の軸孔２３の直径をｒ２とする。さらに、上述したように第１磁石体２１の内外径差をｄ１、第２磁石体２２の内外径差をｄ２とすると、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ、以下の式（１）及び（２）で表すことができる。
［００６２］
Ｒ２＝（ｄ１＋ｄ２）×２＋ｒ２  …  （１）
Ｒ３＝ｄ１×２＋ｒ２  …  （２）
［００６３］
また、コイル１の外径寸法Ｒ１、磁石体２の外径寸法Ｒ２、及び第１磁石体２１の外径寸法Ｒ３の関係は、以下の式（３）で示す大小関係となることが望ましい。
［００６４］
Ｒ３＜Ｒ１＜Ｒ２  …  （３）
［００６５］
さらにまた、上述したように第１磁石体２１の内外径差ｄ１及び第２磁石体２２の内外径差ｄ２の大小関係は、以下の式（４）で表すことができる。
［００６６］
ｄ１＞ｄ２  …  （４）
［００６７］
以上のことから、第１磁石体２１と第２磁石体２２との境界は、コイル１の外径よりも内側である。また、第１磁石体２１と第２磁石体２２との境界は、磁石体２の内周（第１磁石体２１の内周）と外周（第２磁石体２２の外周）との中央よりも外側である。
［００６８］
各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
符号の説明
［００６９］
１      コイル
１０    アクチュエータ
１１    軸空間
２      磁石体
２ａ    接合体
２１    第１磁石体
２１ａ  第１磁石
４１    第１磁石分体
４２    第２磁石分体
２２    第２磁石体
２２ａ  第２磁石
４３    第３磁石分体
４４    第４磁石分体
２３    軸孔
３      スリーブ
Ｌ      磁束ループ
Ｍ      平行磁場
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１３】
2017030004.tif 000016
【国際調査報告】
2017030004.tif 000017
2017030004.tif 000018
2017030004.tif 000019
2017030004.tif 000020