(57)【要約】【課題】ヨークにおける磁気飽和の発生を抑制することが可能なリニア電磁アクチュエータを提供する。【解決手段】スライドテーブル４６の両側部よりガイドレール２０に向かって第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂが突出形成され、その一方で、前記ガイドレール２０の両側部より前記スライドテーブル４６に向かって第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂが突出形成されている。前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂと前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂとの間のクリアランスには、複数のボール３２が配設されている。永久磁石１６ａ、１６ｂによる磁束とコイル１２より発生する磁束とによってリニア電磁アクチュエータ１０内には第１〜第６磁路が形成され、前記各磁束は、前記第１〜第６磁路によって分割されて、前記ガイドレール２０及び前記スライドテーブル４６内を通過する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部のコイルに電流を流すことにより発生する推力によって永久磁石を含む可動部を変位させるリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部は、前記永久磁石を支持する第１ヨークを有し、
前記固定部は、前記永久磁石に離間して対向配置された前記コイルを支持する第２ヨークを有し、
前記第１ヨークの両側部には、前記第２ヨークに向かい第１突出部及び第２突出部が前記可動部の変位方向に沿って突出形成され、
前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記第２ヨークから僅かに離間し、
前記第１突出部と前記第２ヨークとの間には第１ガイド部材が介装され、
前記第２突出部と前記第２ヨークとの間には第２ガイド部材が介装される
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記第２ヨークの両側部には、前記第１ヨークに向かい第３突出部及び第４突出部が前記第１突出部及び第２突出部に沿って突出形成され、
前記第１ガイド部材は、前記第１突出部と前記第３突出部との間に介装され、
前記第２ガイド部材は、前記第２突出部と前記第４突出部との間に介装される
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材は複数の転動体で構成され、前記各転動体の一部は磁性体からなる第１転動体である
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材は、前記第１転動体と、非磁性体からなる第２転動体とから構成され、
前記第１及び前記第２転動体は、前記可動部の変位方向に沿って交互に配設されている
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記コイルは前記永久磁石よりも幅広である
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの厚みは、前記各永久磁石の変位方向の幅よりも小さい
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークにおける前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材近傍の箇所には、磁性体からなる塵埃を蓄積する溝が形成されている
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項８】
コイルに電流を流すことにより発生する推力によって固定部に対し可動部を変位させるリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部は、第１ヨークを有し、
前記固定部は、第２ヨークを有し、
前記固定部と前記可動部との間にはガイド部材が介装され、
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの少なくともいずれか一方には、前記可動部の変位方向に沿って突出部が設けられ、
前記突出部が前記第１ヨークに設けられている場合、該突出部は、前記第２ヨークに対向して設けられ、一方で、前記突出部が前記第２ヨークに設けられている場合、該突出部は、前記第１ヨークに対向して設けられ、
前記コイルが前記第１ヨークに配置されている場合、前記第２ヨークに永久磁石が配置され、一方で、前記コイルが前記第２ヨークに配置されている場合、前記第１ヨークに前記永久磁石が配置される
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項９】
請求項８記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記突出部は、前記第１ヨーク又は前記第２ヨークと一体的に形成され、あるいは、前記第１ヨーク又は前記第２ヨークに取着された磁性体である
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記ガイド部材は、球体状又は円筒状の複数の転動体で構成される
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１０記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部と前記固定部との間には、前記各転動体を保持する保持部材が前記可動部の変位方向に沿って設けられている
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１記載のリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部及び前記固定部の少なくともいずれか一方には、前記可動部の変位方向に沿ってラックが設けられ、
前記保持部材には、前記ラックに係合するピニオンが支持されている
ことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石とコイルとを対向配置させ、前記コイルに電流を流すことにより発生する推力で前記永久磁石を変位させるリニア電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
可動磁石型のリニア電磁アクチュエータでは、永久磁石とコイルとを対向配置して、前記コイルに電流を流した際にフレミングの左手の法則に基づいて発生する推力で前記永久磁石を変位させる（特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１、２に開示されたリニア電磁アクチュエータでは、前記永久磁石は第１ヨークに固定され、前記第１ヨークはスライダによって支持されている。一方、前記コイルは第２ヨークに固定され、前記第２ヨークはガイドレールによって支持されている。さらに、前記スライダと前記ガイドレールとの間にはガイド部材が介装されている。
【０００４】
ここで、前記永久磁石によって、前記リニア電磁アクチュエータの内部には、前記永久磁石、前記第１ヨーク、該第１ヨークと前記第２ヨークとの間のクリアランス、該第２ヨーク、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ、前記永久磁石を経路とする磁路が形成され、前記コイルに電流を流すと、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ、前記永久磁石、前記第１ヨーク、該第１ヨークと前記第２ヨークとの間のクリアランス、該第２ヨーク及び前記コイルを経路とする磁路も形成される。これにより、前記電流の方向と前記各磁路を通過する各磁束の方向とに応じて、前記永久磁石に作用する前記推力が発生し、前記永久磁石及び前記スライダは、前記ガイド部材の案内作用下に変位する。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２２７７２９号公報
【特許文献２】特開平１０−２９０５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１、２に開示されたリニア電磁アクチュエータを薄型化する場合、第１ヨーク及び第２ヨークにおける磁路の断面積が減少して、前記第１ヨーク及び前記第２ヨーク内で局所的に磁気飽和が発生する。この結果、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークより漏れ磁束が発生して、永久磁石に作用する推力が低下するほか、前記漏れ磁束によって前記リニア電磁アクチュエータ周辺の電子回路や電子機器の誤動作や、該リニア電磁アクチュエータ周辺の磁性体の前記リニア電磁アクチュエータへの吸引や、該リニア電磁アクチュエータ内に配置されたエンコーダや電子回路の誤動作が発生するという問題がある。
【０００７】
また、前記磁路を通過する磁束の作用下に磁性体からなる塵埃がガイド部材に付着して、スライダに対する該ガイド部材の摺動抵抗が増大し、その結果、前記スライダを円滑に変位させることが困難となるほか、前記塵埃がリニア電磁アクチュエータから外部に流出して周囲の環境を汚染するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ヨークにおける磁気飽和の発生を抑制することが可能なリニア電磁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】
【０００９】
本発明に係るリニア電磁アクチュエータは、固定部のコイルに電流を流すことにより発生する推力によって永久磁石を含む可動部を変位させるリニア電磁アクチュエータにおいて、前記可動部は、前記永久磁石を支持する第１ヨークを有し、前記固定部は、前記永久磁石に離間して対向配置された前記コイルを支持する第２ヨークを有し、前記第１ヨークの両側部には、前記第２ヨークに向かい第１突出部及び第２突出部が前記可動部の変位方向に沿って突出形成され、前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記第２ヨークから僅かに離間し、前記第１突出部と前記第２ヨークとの間には第１ガイド部材が介装され、前記第２突出部と前記第２ヨークとの間には第２ガイド部材が介装されることを特徴とする。
【００１０】
前記構成によれば、前記第１ヨークの両側部より前記第１突出部及び前記第２突出部が前記第２ヨークに向かって突出形成され、前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記第２ヨークから僅かに離間している。
【００１１】
この場合、前記永久磁石によって、前記リニア電磁アクチュエータの内部には、前記永久磁石、前記第１ヨーク、該第１ヨークと前記第２ヨークとの間のクリアランス、該第２ヨーク、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ及び前記永久磁石を経路とする第１磁路と、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第１突出部、該第１突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランス、該第２ヨーク、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ及び前記永久磁石を経路とする第２磁路と、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第２突出部、該第２突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランス、該第２ヨーク、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ及び前記永久磁石を経路とする第３磁路とが各々形成される。
【００１２】
さらに、前記コイルに電流を流した場合、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第１ヨークと前記２ヨークとの間のクリアランス、前記第２ヨーク及び前記コイルを経路とする第４磁路と、前記コイル、前記ギャップ、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第１突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランス、前記２ヨーク及び前記コイルを経路とする第５磁路と、前記コイル、前記ギャップ、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第２突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランス、前記２ヨーク及び前記コイルを経路とする第６磁路とが各々形成される。
【００１３】
すなわち、従来技術に係るリニア電磁アクチュエータでは、前記第１及び第４磁路しか形成されないので、前記第１及び第２ヨークにおいて局所的に磁束が集中して磁気飽和が発生するという問題があった。
【００１４】
これに対して、本発明に係るリニア電磁アクチュエータでは、前記第１及び第２突出部が形成されることにより、永久磁石による磁束で前記第１〜第３磁路が形成され、前記コイルに電流を流した際には前記第４〜第６磁路が形成される。そのため、前記永久磁石及び前記コイルにより発生する磁束は、前記第１〜第６磁路に分割されて前記第１及び第２ヨーク内を通過する。これにより、前記第１及び第２ヨーク内における局所的な磁束の集中が回避され、その結果、磁気飽和が緩和される。そのため、漏れ磁束の発生を防止して前記リニア電磁アクチュエータ内外に配置された電子回路や電気機器の誤動作や、該リニア電磁アクチュエータ周辺の磁性体の吸引を回避することができると共に、前記第１及び第２ヨーク内を通過する磁束の総量が増加して、前記永久磁石を駆動させるための推力が増大する。従って、前記永久磁石及び前記第１ヨークは、前記第１及び第２ガイド部材の案内作用下に変位自在となる。
【００１５】
また、前記第１及び第２突出部が、前記第２ヨークから僅かに離間しているので、前記第１及び第２突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランスにおける漏れ磁束の発生を抑制することが可能となる。
【００１６】
ここで、前記第２ヨークの両側部には、前記第１ヨークに向かい第３突出部及び第４突出部が前記第１突出部及び第２突出部に沿って突出形成され、前記第１ガイド部材は、前記第１突出部と前記第３突出部との間に介装され、前記第２ガイド部材は、前記第２突出部と前記第４突出部との間に介装されることが好ましい。
【００１７】
前記第３突出部が前記第１突出部に沿って形成され、その一方で前記第４突出部が前記第２突出部に沿って形成されているので、前記第１〜第４突出部における前記第１ヨークと前記第２ヨークとの対向面積が増大して、前記第２、第３、第５及び第６磁路における磁気飽和の発生を抑制することができる。
【００１８】
また、前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材を複数の転動体で構成し、前記各転動体の一部を磁性体からなる第１転動体とすることにより、前記第２及び第３磁路において、前記磁束は前記第１転動体を介して通過することになり、前記第１及び第２突出部と前記第３及び第４突出部との間のクリアランスにおける漏れ磁束の発生をさらに抑制することができる。
【００１９】
さらに、前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材を、前記第１転動体と、非磁性体からなる第２転動体とで構成し、前記第１及び前記第２転動体を前記可動部の変位方向に沿って交互に配設すると好適である。
【００２０】
前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材を全て前記第１転動体で構成すれば、前記永久磁石により発生する磁束に基づいて該第１転動体には磁気力が発生し、この磁気力の作用によって隣接する転動体同士が吸引され、前記可動部に対する前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材の摺動抵抗が増大して、前記可動部を円滑に変位させることができなくなる。
【００２１】
従って、前記第１及び第２転動体を前記可動部の変位方向に沿って交互に配設すれば、前記各第１転動体に対する前記磁気力の作用が緩和され、前記可動部を円滑に変位させることができる。
【００２２】
さらにまた、前記コイルを前記永久磁石よりも幅広とすることにより、前記永久磁石によって発生した磁束を、前記コイルに確実に鎖交させることが可能となる。
【００２３】
さらにまた、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの厚みを、前記各永久磁石の変位方向の幅よりも小さくすることにより、装置全体の薄型化及び小型化を実現することが可能となる。
【００２４】
さらにまた、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークにおける前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材近傍の箇所には、磁性体からなる塵埃を蓄積する溝が形成されていることが好ましい。
【００２５】
これにより、前記溝に漏れ磁束が発生し、前記第１及び第２ガイド部材に集合する磁性体からなる塵埃や、前記第１及び第２ガイド部材が磁性体からなる場合に該磁性体にて発生する磁性体の塵埃を、前記漏れ磁束によって前記溝に吸引させることが可能となる。その結果、前記第１及び第２ガイド部材に対する前記塵埃の付着を回避して、前記第１及び第２ガイド部材の案内作用下に前記可動部を滑らかに変位させることが可能になると共に、前記リニア電磁アクチュエータから外部への前記塵埃の発散を抑制して周囲環境の汚染を防止することができる。
【００２６】
また、本発明に係るリニア電磁アクチュエータは、コイルに電流を流すことにより発生する推力によって固定部に対し可動部を変位させるリニア電磁アクチュエータにおいて、前記可動部は第１ヨークを有し、前記固定部は第２ヨークを有し、前記固定部と前記可動部との間にはガイド部材が介装され、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの少なくともいずれか一方には前記可動部の変位方向に沿って突出部が設けられ、前記突出部が前記第１ヨークに設けられている場合、該突出部は前記第２ヨークに対向して設けられ、一方で、前記突出部が前記第２ヨークに設けられている場合、該突出部は前記第１ヨークに対向して設けられ、前記コイルが前記第１ヨークに配置されている場合、前記第２ヨークに永久磁石が配置され、一方で、前記コイルが前記第２ヨークに配置されている場合、前記第１ヨークに前記永久磁石が配置されることを特徴とする。
【００２７】
この構成でも、前記永久磁石及び前記コイルにより発生する磁束は、前記突出部によって複数の磁路に分割されて前記第１及び第２ヨーク内を通過するので、前記第１及び第２ヨーク内における局所的な磁束の集中が回避されて磁気飽和を緩和することができる。
【００２８】
ここで、前記突出部は、前記第１ヨーク又は前記第２ヨークと一体的に形成され、あるいは、前記第１ヨーク又は前記第２ヨークに取着された磁性体であることが好ましい。
【００２９】
また、前記ガイド部材は、球体状又は円筒状の複数の転動体で構成されることが好ましい。
【００３０】
さらに、前記可動部と前記固定部との間には、前記各転動体を保持する保持部材が前記可動部の変位方向に沿って設けられていることが好ましい。
【００３１】
さらにまた、前記可動部及び前記固定部の少なくともいずれか一方には、前記可動部の変位方向に沿ってラックが設けられ、前記保持部材には、前記ラックに係合するピニオンが支持されていることが好ましい。これにより、前記保持部材の位置ずれを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係るリニア電磁アクチュエータによれば、第１ヨークの両側部より第１突出部及び第２突出部が第２ヨークに向かって突出形成され、前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記第２ヨークから僅かに離間している。
【００３３】
この場合、永久磁石によって、前記リニア電磁アクチュエータの内部には、前記永久磁石、前記第１ヨーク、該第１ヨークと前記第２ヨークとの間のクリアランス、該第２ヨーク、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ及び前記永久磁石を経路とする第１磁路と、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第１突出部、該第１突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランス、該第２ヨーク、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ及び前記永久磁石を経路とする第２磁路と、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第２突出部、該第２突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランス、該第２ヨーク、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ及び前記永久磁石を経路とする第３磁路とが各々形成される。
【００３４】
さらに、コイルに電流を流した場合、前記コイル、該コイルと前記永久磁石との間のギャップ、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第１ヨークと前記２ヨークとの間のクリアランス、前記第２ヨーク及び前記コイルを経路とする第４磁路と、前記コイル、前記ギャップ、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第１突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランス、前記２ヨーク及び前記コイルを経路とする第５磁路と、前記コイル、前記ギャップ、前記永久磁石、前記第１ヨーク、前記第２突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランス、前記２ヨーク及び前記コイルを経路とする第６磁路とが各々形成される。
【００３５】
すなわち、従来技術に係るリニア電磁アクチュエータでは、前記第１及び第４磁路しか形成されないので、前記第１及び第２ヨークにおいて局所的に磁束が集中して磁気飽和が発生するという問題があった。
【００３６】
これに対して、本発明に係るリニア電磁アクチュエータでは、前記第１及び第２突出部が形成されることにより、前記永久磁石による磁束で前記第１〜第３磁路が形成され、前記コイルに電流を流した際には前記第４〜第６磁路が形成される。そのため、前記永久磁石及び前記コイルによって発生された磁束は、前記第１〜第６磁路に分割されて前記第１及び第２ヨーク内を通過する。これにより、前記第１及び第２ヨーク内における局所的な磁束の集中が回避され、その結果、磁気飽和が緩和される。この結果、漏れ磁束の発生を防止して前記リニア電磁アクチュエータ内外に配置された電子回路及び電子機器の誤動作や、該リニア電磁アクチュエータへの磁性体の吸引を回避することができると共に、前記第１及び第２ヨーク内を通過する磁束の総量が増加して、前記永久磁石を駆動させるための推力が増大する。従って、前記永久磁石及び前記第１ヨークは、前記第１及び第２ガイド部材の案内作用下に変位自在となる。
【００３７】
また、前記第１及び第２突出部が、前記第２ヨークから僅かに離間しているので、前記第１及び第２突出部と前記第２ヨークとの間のクリアランスにおける漏れ磁束の発生を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明に係るリニア電磁アクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３９】
図１は、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０の斜視図であり、図２は、前記リニア電磁アクチュエータ１０の分解斜視図であり、図３及び図４は、前記リニア電磁アクチュエータ１０の断面図である。
【００４０】
リニア電磁アクチュエータ１０は、図１及び図２に示すように、コイル１２が配設された固定部１４と、２つの永久磁石１６ａ、１６ｂが前記コイル１２に対向して配設された可動部１８とを備えている。
【００４１】
固定部１４は、図１〜図４に示すように、断面略コ字状のガイドレール（第２ヨーク）２０と、前記ガイドレール２０の上面略中央部分に配設されるコイル１２と、エンコーダ２２及び電子回路２４が実装された樹脂製の回路基板２６とを備えている。
【００４２】
前記ガイドレール２０の両側部には、そのベースより可動部１８に向かって突出部（第３及び第４突出部）２８ａ、２８ｂが突出形成され、前記各突出部２８ａ、２８ｂの内方には、図１〜図３に示す矢印Ａ方向に沿ってガイド溝３０ａ、３０ｂが形成され、前記ガイド溝３０ａ、３０ｂに転動体としての複数のボール（第１及び第２ガイド部材）３２が配設されている。この場合、前記ガイドレール２０は、可動部１８のスライドテーブル４６よりも幅広であり、前記ガイドレール２０の各突出部２８ａ、２８ｂは、前記スライドテーブル４６の突出部（第１及び第２突出部）７４ａ、７４ｂの外方に形成される（図４参照）。また、前記ガイドレール２０及び前記各突出部２８ａ、２８ｂの肉厚は、永久磁石１６ａ、１６ｂの矢印Ａ方向の幅ｄ（図３参照）よりも薄いことことが好ましい。
【００４３】
前記コイル１２は、絶縁膜で被覆された導電性の素線を巻回して樹脂からなる絶縁体３４によってモールド成形された空芯のコイルである。
【００４４】
ガイドレール２０の一端側（矢印Ａ１方向側）の底部には、上方に窪んだ凹部３６が形成され、この凹部３６に回路基板２６が嵌合している。前記回路基板２６は、該回路基板２６に形成された孔３８及び前記ガイドレール２０に形成された孔４０に螺入されるねじ４４により、前記ガイドレール２０に固定される。また、前記凹部３６の一部は切欠４２とされ、この切欠４２に前記電子回路２４が嵌合する。前記凹部３６のコイル１２寄りの箇所には孔４３が形成され、この孔４３にエンコーダ２２が挿通する。
【００４５】
前記電子回路２４は、コイル１２の素線及びエンコーダ２２と電気的に各々接続され、図示しない外部装置からの制御信号に基づいて前記素線に対して電流を流し、さらには、前記エンコーダ２２から入力された電気信号を前記外部装置に出力する。
【００４６】
前記エンコーダ２２は、可動部１８のスライドテーブル４６の底面に配置されたスケール４８に対向して配置され、前記可動部１８が矢印Ａ方向に変位した際に、前記スケール４８に向けて発光した光に対する反射光を受光し、前記反射光の光量に基づいて前記可動部１８の変位量を算出し、算出結果を前記電気信号として電子回路２４に出力する。
【００４７】
ガイドレール２０の一端側には電子回路２４を跨いで橋架部材５０が配設され、該橋架部材５０には、ボール３２が外部に放出されることを防止する断面略コ字状のボール係止部材５２がねじ５４を介して固定されている。
【００４８】
前記ガイドレール２０の他端側には、前記ボール係止部材５２と共にボール３２の外部への放出を防止する断面略コ字状のボール係止部材５６がねじ５８を介して固定されている。
【００４９】
さらに、前記ボール係止部材５６と前記コイル１２との間のガイドレール２０の上面には、可動部１８が矢印Ａ１方向に変位した際に、前記可動部１８がこれ以上変位することを阻止するストッパ６０がねじ６２を介して固定されている。この場合、前記ストッパ６０は、前記スライドテーブル４６の他端部に図示しないねじを介して連結されたエンドブロック７２の側面と当接することにより、前記可動部１８の前記ガイドレール２０の矢印Ａ１方向側への変位を阻止する。なお、図１及び図３は、前記ストッパ６０と前記エンドブロック７２とが当接して、可動部１８の矢印Ａ１方向への進行が停止している状態を示している。
【００５０】
さらにまた、図２に示すように、前記ガイドレール２０の一端部側及び他端部側には、孔４０よりも大径の複数のねじ孔６６が形成されており、前記ガイドレール２０は、前記各ねじ孔６６に螺入する図示しないねじを介して他の部材に固定可能である。
【００５１】
一方、可動部１８は、図１〜図４に示すように、断面略コ字状のスライドテーブル４６と、該スライドテーブル４６の矢印Ａ１方向の一端部にねじ６８を介して固定された長方形状の板状部材７０と、前記スライドテーブル４６の矢印Ａ２方向の他端部に図示しないねじを介して固定されたエンドブロック７２と、前記スライドテーブル４６の底面略中央部分においてコイル１２に対向配置された２つの永久磁石１６ａ、１６ｂと、前記スライドテーブル４６の底面にエンコーダ２２と対向して配置されたスケール４８と、前記永久磁石１６ａ近傍における前記スライドテーブル４６の底面に配置されたストッパ７３とを備えている。
【００５２】
前記スライドテーブル４６の幅はガイドレール２０の幅よりも小さく設定され、該スライドテーブル４６の両側部には、そのベースより固定部１４に向かって突出部（第１及び第２突出部）７４ａ、７４ｂが突出形成されている。また、前記各突出部７４ａ、７４ｂの外方には、矢印Ａ方向に沿ってボール３２を配設可能なガイド溝７６ａ、７６ｂが形成されている。この場合、前記スライドテーブル４６とガイドレール２０とは、前記ボール３２を介して連結されている（図４参照）。
【００５３】
すなわち、リニア電磁アクチュエータ１０では、ガイド溝７６ａ、７６ｂと、ガイド溝３０ａ、３０ｂとが略同一の高さとなるように、ガイドレール２０及びスライドテーブル４６が配置され、前記ガイド溝７６ａ、７６ｂ及び前記ガイド溝３０ａ、３０ｂによって形成されるクリアランスに、複数のボール３２が有限長さのリニアガイドとして収容されている。そのため、各ボール３２の回転による案内作用下に、可動部１８は、固定部１４に対して矢印Ａ方向に変位自在となる。
【００５４】
さらに、略矩形状の永久磁石１６ａ、１６ｂは互いに異なる方向（例えば、異なる上下方向）に着磁され、所定間隔だけ離間してスライドテーブル４６の底面に固定されている。この場合、前記各永久磁石１６ａ、１６ｂの幅は、コイル１２の幅よりも狭く設定されている。
【００５５】
板状部材７０の幅は、可動部１８が矢印Ａ２方向に変位した際に矢印Ａ１方向寄りのボール３２に当接するような幅とされている。
【００５６】
さらにまた、前記スライドテーブル４６の一端部側及び他端部側には、複数のねじ孔７８が形成されており、前記スライドテーブル４６は、前記各ねじ孔７８に螺入する図示しないねじを介して他の部材を固定可能である。一方、エンドブロック７２の矢印Ａ２方向の側面には図示しないねじ孔が形成されており、このねじ孔に螺入するねじを介して他の部材を固定可能である。
【００５７】
さらにまた、前記ストッパ７３は、ストッパ６０の矢印Ａ１方向の側面と当接することにより、ガイドレール２０の矢印Ａ２方向側への変位を阻止する。
【００５８】
そして、上述したリニア電磁アクチュエータ１０において、ガイドレール２０、スライドテーブル４６は磁性体から構成され、橋架部材５０、ボール係止部材５２、５６、ストッパ６０、板状部材７０、エンドブロック７２及びねじ４４、５４、５８、６２、６８は非磁性体から構成される。また、ボール３２として用いられる球体は、磁性体からなる鋼球（第１転動体）と非磁性体からなる球体（第２転動体）とであり、前記鋼球及び前記非磁性体からなる球体が矢印Ａ方向に沿って交互に配設されている。
【００５９】
本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００６０】
先ず、可動部１８が固定部１４に対して図１、図２及び図５に示す位置に配置されている状態において、可動部１８を矢印Ａ２方向に変位させる場合（ケース１）について説明する。
【００６１】
ケース１において、コイル１２に電流が流れていない場合、永久磁石１６ａ、１６ｂにより発生する磁束で、リニア電磁アクチュエータ１０内には、前記各磁束が通過する以下に示す磁路（第１〜第３磁路）８０ａ〜８０ｃが形成される。
【００６２】
前記第１磁路８０ａは、永久磁石１６ａ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の他端部とガイドレール２０の他端部との間のクリアランス、該ガイドレール２０のベース、コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ａとの間のギャップ及び前記永久磁石１６ａを経路とする第１経路８２ａと、前記永久磁石１６ａ、前記スライドテーブル４６、永久磁石１６ｂ、該永久磁石１６ｂと前記コイル１２との間のギャップ、前記コイル１２、前記スライドテーブル４６のベース、前記コイル１２、前記永久磁石１６ａと前記コイル１２との間のギャップ及び前記永久磁石１６ａとを経路とする第２経路８２ｂと、前記永久磁石１６ｂ、前記スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の一端部と前記ガイドレール２０の一端部との間のクリアランス、該ガイドレール２０のベース、コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ｂとの間のギャップ及び前記永久磁石１６ｂを経路とする第３経路８２ｃとから構成される。
【００６３】
また、前記第２磁路８０ｂは、永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の第１突出部７４ａ、ボール（鋼球）３２、ガイドレール２０の第３突出部２８ａ、前記ガイドレールのベース、コイル１２、該コイル１２と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ及び前記永久磁石１６ａ、１６ｂを経路としている。
【００６４】
さらに、前記第３磁路８０ｃは、永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の第２突出部７４ｂ、ボール（鋼球）３２、ガイドレール２０の第４突出部２８ｂ、前記ガイドレールのベース、前記コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ及び前記永久磁石１６ａ、１６ｂを経路としている。
【００６５】
一方、電子回路２４よりコイルの素線に電流を流した場合、前記電流によってコイル１２は磁束を発生し、この磁束によりリニア電磁アクチュエータ１０内には、前述した第１〜第３磁路８０ａ〜８０ｃに加え、以下に示す磁路（第４〜第６磁路）８０ｄ〜８０ｆが形成される。
【００６６】
前記第４磁路８０ｄは、コイル１２、該コイル１２と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ、該永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の一端部とガイドレール２０の一端部との間のクリアランス、該ガイドレール２０のベース及び前記コイル１２を経路とする第４経路８２ｄと、前記コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ、該永久磁石１６ａ、１６ｂ、前記スライドテーブル４６の他端部と前記ガイドレール２０との間のクリアランス、前記ガイドレール２０のベース及び前記コイル１２を経路とする第５経路８２ｅとから構成される。
【００６７】
また、前記第５磁路８０ｅは、コイル１２、該コイル１２と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ、前記永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の第１突出部７４ａ、ボール（鋼球）３２、ガイドレール２０の第３突出部２８ａ、前記ガイドレールのベース、及び前記永久磁石１６ａ、１６ｂを経路としている。
【００６８】
さらに、前記第６磁路８０ｆは、コイル１２、該コイル１２と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ、前記永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の第２突出部７４ｂ、ボール（鋼球）３２、ガイドレール２０の第４突出部２８ｂ、前記ガイドレールのベース、前記コイル１２を経路としている。
【００６９】
これらの第１〜第６磁路８０ａ〜８０ｆを通過する各磁束の方向と、前記コイル１２の素線を流れる電流の方向とによって、前記コイル１２には、フレミングの左手の法則に基づく矢印Ａ１方向に向かう推力（ローレンツ力）が発生するが、前記固定部１４のガイドレール２０が他の部材によって固定されている場合、可動部１８には前記推力に基づく矢印Ａ２方向への推力が作用して、該可動部１８は、前記ボール３２の回転に基づく案内作用下に前記矢印Ａ２方向へと変位し、ストッパ６０とストッパ７３とが当接した位置で停止する。
【００７０】
なお、図５及び図６中で第１〜第６磁路８０ａ〜８０ｆにおける矢印は、コイル１６に電流を流した際に発生する磁束及び永久磁石１６ａ、１６ｂによって発生する磁束が通過する方向の一例を示している。
【００７１】
次に、固定部１４から矢印Ａ２方向に突出している可動部１８を、図１、図３及び図５に示す位置にまで変位させる場合（ケース２）について説明する。
【００７２】
ケース２では、前述したケース１で示した電流に対して逆方向（逆相）の電流を、電子回路２４よりコイル１２の素線に流す。
【００７３】
この場合、コイル１２により発生する磁束の向きは、ケース１において前記コイル１２により発生する磁束の向きに対して逆方向となるので、第１〜第６磁路８０ａ〜８０ｆを通過する各磁束の方向と、前記コイル１２の素線を流れる電流の方向とによって、前記永久磁石１６ａ、１６ｂには、フレミングの左手の法則に基づく矢印Ａ１方向に向かう推力が発生する。これにより、可動部１８は前記ボール３２の回転に基づく案内作用下に前記矢印Ａ１方向へと変位し、エンドブロック７２の側面とストッパ６０の側面とが当接する図１、図３及び図５に示す位置において停止する。
【００７４】
次に、リニア電磁アクチュエータ１０における磁束密度分布のシミュレーションの結果について、図７〜図１０を参照しながら説明する。
【００７５】
このシミュレーションは、スライドテーブル４６の第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂと、ガイドレール２０の第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂとが、図７に示す非磁性体（樹脂）で構成された場合（以下、比較例ともいう。）と、図８に示す磁性体で構成された場合（以下、実施例ともいう。）とにおいて、コイル１２の素線に電流を流して磁束を発生させた際の磁束密度分布を比較したものである。ここで、前記比較例とは、従来技術に係るリニア電磁アクチュエータの場合であり、前記実施例とは、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０の場合である。
【００７６】
なお、前記シミュレーションでは、磁束密度分布の計算を簡単化する目的で、ボール３２やガイド溝３０ａ、３０ｂ、７６ａ、７６ｂを省き、第１〜第４突出部２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂを断面Ｌ字状の形状に設定している。
【００７７】
図９は、比較例のスライドテーブル４６における磁束密度分布を示し、図１０は、実施例のスライドテーブル４６における磁束密度分布を示す。なお、図９及び図１０に示す磁束密度分布において、網掛けの濃度が高いほど磁束密度が大きい。
【００７８】
図９に示す比較例の磁束密度分布では、永久磁石１６ａ、１６ｂ近傍のスライドテーブル４６の箇所で局所的に磁束密度が大きく、この箇所で磁気飽和が発生していることが容易に諒解される。すなわち、前記比較例では、第１〜第４突出部２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂが非磁性体（樹脂）で構成されているので（図７参照）、リニア電磁アクチュエータにおける磁路は第１磁路８０ａ及び第４磁路８０ｄ（図５参照）のみである。この結果、永久磁石１６ａ、１６ｂにより発生する磁束及びコイル１２により発生する磁束で、前述した箇所において磁束の集中と磁気飽和とが発生する。
【００７９】
これに対して、図１０に示す実施例の磁束密度分布では、比較例の磁束密度分布（図９参照）と比較して、永久磁石１６ａ、１６ｂ近傍のスライドテーブル４６の箇所における磁束密度が低下すると共に、磁束密度分布が前記スライドテーブル４６のベースや第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂの広範囲にわたることが容易に諒解される。
【００８０】
すなわち、前記実施例では、第１〜第４突出部２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂが磁性体で構成されているので（図８参照）、リニア電磁アクチュエータ１０内では第１〜第６磁路８０ａ〜８０ｆが形成される。この結果、永久磁石１６ａ、１６ｂにより発生した磁束及びコイル１２を流れる電流により発生した磁束は、前記第１〜第６磁路８０ａ〜８０ｆに分割されてスライドテーブル４６内を通過する。これにより、前記スライドテーブル４６内における局所的な磁束の集中や磁気飽和の発生を抑制することが可能となる。
【００８１】
このように、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０では、第１ヨークであるスライドテーブル４６より第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂが、第２ヨークであるガイドレール２０に向かって突出形成され、前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂは、前記ガイドレール２０から僅かに離間している。
【００８２】
ここで、コイル１２に電流が流れていない場合、永久磁石１６ａ、１６ｂにより発生する磁束で、リニア電磁アクチュエータ１０内には、永久磁石１６ａ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の他端部とガイドレール２０の他端部との間のクリアランス、該ガイドレール２０のベース、コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ａとの間のギャップ及び前記永久磁石１６ａを経路とする第１経路８２ａと、前記永久磁石１６ａ、前記スライドテーブル４６、永久磁石１６ｂ、該永久磁石１６ｂと前記コイル１２との間のギャップ、前記コイル１２、前記スライドテーブル４６のベース、前記コイル１２、前記永久磁石１６ａと前記コイル１２との間のギャップ及び前記永久磁石１６ａとを経路とする第２経路８２ｂと、前記永久磁石１６ｂ、前記スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の一端部と前記ガイドレール２０の一端部との間のクリアランス、該ガイドレール２０のベース、コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ｂとの間のギャップ及び前記永久磁石１６ｂを経路とする第３経路８２ｃとから構成される第１磁路８０ａが形成される。
【００８３】
また、前記リニア電磁アクチュエータ１０内には、前記第１磁路８０ａのほかに、永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の第１突出部７４ａ、ボール（鋼球）３２、ガイドレール２０の第３突出部２８ａ、前記ガイドレールのベース、コイル１２、該コイル１２と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ及び前記永久磁石１６ａ、１６ｂを経路とする前記第２磁路８０ｂが形成される。
【００８４】
さらに、永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の第２突出部７４ｂ、ボール（鋼球）３２、ガイドレール２０の第４突出部２８ｂ、前記ガイドレールのベース、前記コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ及び前記永久磁石１６ａ、１６ｂを経路とする前記第３磁路８０ｃも形成される。
【００８５】
一方、コイル１２に電流を流した場合、リニア電磁アクチュエータ１０内には、前記コイル１２、該コイル１２と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ、該永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の一端部とガイドレール２０の一端部との間のクリアランス、前記ガイドレール２０のベース及び前記コイル１２を経路とする第４経路８２ｄと、前記コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ、該永久磁石１６ａ、１６ｂ、前記スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の他端部と前記ガイドレール２０の他端部との間のクリアランス、前記ガイドレール２０のベース及び前記コイル１２を経路とする第５経路８２ｅとから構成される第４磁路８０ｄが形成される。
【００８６】
また、前記リニア電磁アクチュエータ１０内には、前記第４磁路８０ｄのほかに、コイル１２、該コイル１２と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ、前記永久磁石１６ａ、１６ｂ、スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の第１突出部７４ａ、ボール（鋼球）３２、ガイドレール２０の第３突出部２８ａ、前記ガイドレールのベース、及び前記永久磁石１６ａ、１６ｂを経路とする第５磁路８０ｅと、前記コイル１２、該コイル１２と前記永久磁石１６ａ、１６ｂとの間のギャップ、前記永久磁石１６ａ、１６ｂ、前記スライドテーブル４６、該スライドテーブル４６の第２突出部７４ｂ、ボール（鋼球）３２、前記ガイドレール２０の第４突出部２８ｂ、前記ガイドレールのベース及び前記コイル１２を経路とする第６磁路８０ｆとが各々形成される。
【００８７】
従来技術に係るリニア電磁アクチュエータでは、前記第１及び第４磁路８０ａ、８０ｄしか形成されないので、ガイドレール及びスライドテーブルにおいて磁束が集中して磁気飽和が発生するという問題があった。
【００８８】
これに対して、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０では、上述したように、コイル１２より発生した磁束及び永久磁石１６ａ、１６ｂより発生した磁束が、前記第１〜第６磁路８０ａ〜８０ｆに分割されて前記ガイドレール２０及び前記スライドテーブル４６内を通過するので、前記ガイドレール２０及び前記スライドテーブル４６内における局所的な磁束の集中が回避され、その結果、磁気飽和が緩和される。従って、漏れ磁束の発生を防止して前記リニア電磁アクチュエータ１０内外に配置された電子回路や電子機器の誤動作や該リニア電磁アクチュエータ１０への磁性体の吸引を回避することができると共に、前記ガイドレール２０及び前記スライドテーブル４６を通過する磁束の総量が増加して、前記永久磁石１６ａ、１６ｂを変位させる推力が増大する。これにより、前記永久磁石１６ａ、１６ｂを含む可動部１８は、ボール３２の案内作用下に変位自在となる。
【００８９】
また、第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂが、ガイドレール２０から僅かに離間しているので、前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂと前記ガイドレール２０との間のクリアランスにおける漏れ磁束の発生を抑制することが可能となる。
【００９０】
さらに、第３突出部２８ａが第１突出部７４ａに沿って突出形成され、その一方で第４突出部２８ｂが第２突出部７４ｂに沿って突出形成されているので、前記第１〜第４突出部２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂにおけるスライドテーブル４６とガイドレール２０との対向面積が増大して、第２、第３、第５及び第６磁路８０ｂ、８０ｃ、８０ｅ、８０ｆにおける磁束の集中や磁気飽和を抑制することができる。
【００９１】
また、ボール３２の一部に磁性体からなる鋼球が用いられているので、第２及び第３磁路８０ｂ、８０ｃを通過する磁束は、前記鋼球を介して通過することになり、前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂと前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂとの間のクリアランスにおける漏れ磁束の発生をさらに抑制することができる。
【００９２】
さらに、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０において、可動部１８が複数のボール３２の案内作用下に矢印Ａ方向に変位する場合、各ボール３２は同一方向に回転しているが、隣接する各ボール３２について互いに対向する面で比較すると、前記各ボール３２は互いに逆方向に回転している。
【００９３】
ここで、矢印Ａ方向に沿って配設された永久磁石１６ａ、１６ｂは、互いに異なる方向に着磁されている。そのため、全てのボール３２を鋼球とすれば、前記リニア電磁アクチュエータ１０の中心部よりも矢印Ａ１方向側に配設された鋼球には、永久磁石１６ｂによる磁束に基づく磁気力が矢印Ａ方向に作用し、その一方で、前記中心部よりも矢印Ａ２方向側に配設された鋼球には、永久磁石１６ａによる磁束に基づく磁気力が矢印Ａ方向に作用する。これにより、前記各鋼球は前記磁気力によって隣接する各鋼球が接触して、前記各鋼球における前記逆方向の回転で摩擦抵抗が発生し、前記各鋼球が回転できなくなる。そのため、可動部１８に対するボール３２全体の摺動抵抗が増大して、該可動部１８を円滑に変位させることが困難となるおそれがある。
【００９４】
そこで、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０では、鋼球からなるボール３２と非磁性体（例えば、樹脂）の球体からなるボール３２とを矢印Ａ方向に沿って交互に配設している。これにより、前記磁気力による前記各鋼球の位置ずれを防止して可動部１８を滑らかに変位させることが可能となる。
【００９５】
上述したように、前記磁気力による前記各鋼球の位置ずれを阻止することにより、前記可動部１８を円滑に変位させることができるので、前記各球体に代えて、非磁性体からなる複数の円筒体を配置してもよい。また、前記各球体又は前記各円筒体を非磁性体からなる棒状部材で一体的に連結して、前記磁気力による前記鋼球の位置ずれを強制的に阻止してもよい。さらに、第１〜第４突出部２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂ間のクリアランス内に非磁性体からなるロッド又は板体を配置し、前記ロッド又は前記板体において、矢印Ａ方向に対して所定間隔に形成された複数の孔に前記各鋼球を配設すると好適である。この場合、前記磁気力による前記各鋼球の矢印Ａ方向への位置ずれを、前記ロッド又は板体で阻止することが可能となる。
【００９６】
さらに、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０では、前記鋼球に代えて、磁性体からなる円筒部材を、その軸線方向が矢印Ａ方向と略一致するように配設すると好適である。前記円筒部材を配設することにより、前記円筒部材における前記第２及び第３磁路８０ｂ、８０ｃの断面積が増加して磁気抵抗が低下するためである。この結果、永久磁石１６ａ、１６ｂに作用する推力がさらに増大する。
【００９７】
さらにまた、コイル１２を永久磁石１６ａ、１６ｂよりも幅広とすることにより、前記永久磁石１６ａ、１６ｂによって発生した磁束を前記コイル１２に確実に鎖交させることが可能となる。
【００９８】
さらにまた、スライドテーブル４６及びガイドレール２０の厚みを、前記永久磁石１６ａ、１６ｂの矢印Ａ方向の幅ｄよりも小さくすることにより、装置全体の薄型化及び小型化を実現することが可能となる。
【００９９】
例えば、永久磁石１６ａ、１６ｂによる磁束密度が０．５〜０．６Ｔであって、ヨークとしてのガイドレール２０及びスライドテーブル４６を構成する鉄系材料（純鉄、低炭素鋼、ステンレス鋼）の飽和磁束密度が１．４〜１．８Ｔである場合、前記ガイドレール２０及び前記スライドテーブル４６には、前記永久磁石１６ａ、１６ｂより発生する磁束の３倍程度の磁束まで通過させることができる。
【０１００】
ここで、リニア電磁アクチュエータ１０では、前記永久磁石１６ａ、１６ｂにより発生する磁束を、前記ガイドレール２０及び前記スライドテーブル４６内において、矢印Ａ方向に２分割することが可能となる。
【０１０１】
従って、前記リニア電磁アクチュエータ１０では、永久磁石１６ａ、１６ｂにより発生する磁束に対して６倍程度までの磁束を、前記ガイドレール２０及び前記スライドテーブル４６内で磁気飽和を発生させることなく通過させることができる。この結果、前記ガイドレール２０及び前記スライドテーブル４６の厚みを永久磁石１６ａ、１６ｂの幅ｄに対してｄ／６まで薄くすることが可能である。
【０１０２】
なお、本実施形態では、矢印Ａ方向に沿って２個の永久磁石１６ａ、１６ｂをスライドテーブル４６の底面に配設しているが、３個以上の永久磁石を矢印Ａ方向に沿って前記スライドテーブル４６に配設することにより、前記可動部１８を変位させる推力がさらに増大することは勿論である。
【０１０３】
さらにまた、従来技術に係るリニア電磁アクチュエータでは、装置全体を垂直に起立させた状態で長期間使用した場合、ガイド部材としての転動体が下方に移動することにより、各転動体が回転するために必要な所定距離が確保できないので、スライドテーブルを下方に移動しようとしても、前記各転動体は回転することなくガイドレール及びスライドプレートに沿って移動する。この結果、可動部に対する前記ガイド部材の摺動抵抗が増大して、該可動部が上下方向に変位する際に、前記可動部を円滑に変位させることができなくなる。
【０１０４】
これに対して、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０では、全てのボール３２の一部が鋼球とされ、スライドテーブル４６で上下方向（矢印Ａ方向）に沿って配設された前記永久磁石１６ａ、１６ｂに対して上方に配設されたボール３２には、下方に作用する磁気力が発生し、その一方で、下方に配設されたボール３２には、重力に逆らって上方に作用する磁気力が発生する。
【０１０５】
この結果、隣接する各ボール３２の間では所定のクリアランスを確保でき、前記各ボール３２を容易に回転させることができる。従って、長期間にわたり前記リニア電磁アクチュエータ１０を使用しても、可動部１８を滑らかに変位させることが可能となる。
【０１０６】
さらにまた、本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータ１０では、図１１に示すように、スライドテーブル４６の両側部から矢印Ａ方向に直交する方向の外方に突出部８４ａ、８４ｂを突出形成させ、該突出部８４ａ、８４ｂの底面、第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂの上部、第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂの底部及びガイドレール２０における前記底部と対向する上部に、溝８６を形成すると好適である。
【０１０７】
すなわち、前記溝８６に漏れ磁束が発生して、ボール３２に集合する磁性体からなる塵埃や、前記鋼球が回転することによって発生する磁性体の塵埃を、前記漏れ磁束によって前記溝８６に吸引させることが可能となる。その結果、前記ボール３２に対する前記塵埃の付着を回避して、前記ボール３２の案内作用下に可動部１８を滑らかに変位させることが可能になると共に、リニア電磁アクチュエータ１０から外部への前記塵埃の発散を抑制して周囲環境の汚染を防止することができる。
【０１０８】
本実施形態では、スライドテーブル４６の底面に永久磁石１６ａ、１６ｂを配置し、一方で、ガイドレール２０の上面にコイル１２を配置しているが（図２〜図６参照）、図１２に示すように、前記スライドテーブル４６の底面に前記コイル１２を配置し、一方で、前記ガイドレール２０の上面に永久磁石１６ａ、１６ｂを配置しても、上述した作用効果が得られることは勿論である。
【０１０９】
また、本実施形態では、スライドテーブル４６の両側に第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂが設けられ、一方で、ガイドレール２０の両側に第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂが設けられているが（図２、図４及び図６参照）、図１３Ａに示す前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂのみが設けられた構成や、図１３Ｂに示す前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂのみが設けられた構成でも、前述した作用効果が得られる。なお、図１３Ａでは、前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂと前記スライドテーブル４６の底面との間に各ボール３２が介装され、図１３Ｂでは、前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂと前記ガイドレール２０の上面との間に前記各ボール３２が介装されている。
【０１１０】
また、図１４Ａに示す第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂを第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂの内方に設けた構成でも、あるいは、図１４Ｂに示す第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂの内方に第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂを設けた構成でも、前述した作用効果が得られる。
【０１１１】
さらに、本実施形態では、第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂがスライドテーブル４６と一体的に形成され、一方で、第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂがガイドレール２０と一体的に形成されているが（図２、図４及び図６参照）、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、ねじ１００ａ、１００ｂにより前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂをスライドテーブル４６の両側に固定し、一方で、ねじ１０２ａ、１０２ｂにより前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂをガイドレール２０の両側に固定しても、前述した作用効果が得られる。なお、図１５Ａは、前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂの内方に前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂを配置した場合であり、図１５Ｂは、前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂの内方に前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂを配置した場合を示している。
【０１１２】
さらに、本実施形態では、スライドテーブル４６とガイドレール２０との間にガイド部材としての各ボール３２が介装されているが（図２、図４及び図６参照）、図１６〜図１８に示すように、前記各ボール３２の代わりにリニアガイド１１２、１２４を配置し、該リニアガイド１１２、１２４の案内作用下に可動部１８を固定部１４に対して変位させることも可能である。
【０１１３】
なお、図１６において、前記リニアガイド１１２は、第１〜第４突出部２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂの外方に配置され、該リニアガイド１１２を構成するガイドレール１１０は、ねじ１０６によりガイドレール２０上面に固定され、スライドテーブル１０８は、ねじ１０４によりスライドテーブル４６底面に固定されている。また、図１７において、前記リニアガイド１１２は、前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂ内方であって、且つ、前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂ上方に配置されている。
【０１１４】
さらに、図１８において、前記リニアガイド１２４は、ねじ１２０により第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂ内方に固定された略Ｕ字状の支持部材１２６と、ねじ１２２により第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂ外方に固定された略Ｕ字状の支持部材１２８と、前記支持部材１２６、１２８間で支持された磁性体からなる略円筒状のローラ１３０と、該ローラ１３０の上下方向及び矢印Ａ方向（図１〜図３参照）への移動を規制し且つ前記ローラ１３０を保持する規制部材（保持部材）１３２とを有している。この場合、前記支持部材１２６における前記ローラ１３０との接触部分（支持部材１２８に対向する箇所）は、第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂに向かうテーパ状とされ、前記支持部材１２８における前記ローラ１３０との接触部分（支持部材１２６に対向する部分）は、第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂに向かうテーパ状とされている。この結果、前記支持部材１２６に連結されたスライドテーブル４６は、前記ローラ１３０の案内作用下にガイドレール２０に対して変位可能となる。
【０１１５】
そして、図１６〜図１８では、第１〜第４突出部２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂの近傍にリニアガイド１１２、１２４が配置されているので、前記第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂと前記第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂとの隙間に漏れ磁束が発生して、リニアガイド１１２、１２４に集合する磁性体からなる塵埃や、該リニアガイド１１２、１２４が磁性体からなる場合に該磁性体にて発生する磁性体の塵埃を、前記漏れ磁束によって前記隙間に吸引させることが可能となり、この結果、前記リニアガイド１１２、１２４に対する前記塵埃の付着を回避して、前記リニアガイド１１２、１２４の案内作用下にスライドテーブル４６を滑らかに変位させることが可能になる。
【０１１６】
さらにまた、図１９〜図２１に示すように、第１及び第２突出部７４ａ、７４ｂの側部に凹部１４４を形成し、第３及び第４突出部２８ａ、２８ｂの側部に凹部１５０を形成し、これらの凹部１４４、１５０間に前述したローラ１３０及び規制部材１３２やピニオン１４２を有するガイド部材１４０を介装させることも可能である。
【０１１７】
この場合、前記凹部１４４、１５０には、矢印Ａ方向（図２０参照）に沿って複数の円柱から構成され且つ前記ピニオン１４２に係合可能なラック１４６、１４８が配置され、前記ローラ１３０に接触する凹部１４４、１５０の一部は、テーパ状に形成されている。この結果、スライドテーブル４６は、ローラ１３０の案内作用と、ピニオン１４２及びラック１４６、１４８の係合作用下にガイドレール２０に対して円滑に変位することができる。また、前記ピニオン１４２と前記ラック１４６、１４８とを係合させることにより、規制部材１３２の位置ずれを防止することができる。なお、各ローラ１３０は、図１９及び図２１に示すように、矢印Ａ方向に沿って互い違いに傾斜して配置されている。
【０１１８】
図１８〜図２１では、ローラ１３０の案内作用下にスライドテーブル４６をガイドレール２０に対して変位させているが、該ローラ１３０の代わりに鋼球からなるボール３２を配置しても前記スライドテーブル４６を変位可能であることは勿論である。
【０１１９】
なお、本発明に係るリニア電磁アクチュエータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本実施形態に係るリニア電磁アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１のリニア電磁アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】図３に第１及び第４磁路を重畳表示させた縦断面図である。
【図６】図４に第２、第３、第５及び第６磁路を重畳表示させた縦断面図である。
【図７】比較例で用いたシミュレーションモデルを示す要部斜視図である。
【図８】実施例で用いたシミュレーションモデルを示す要部斜視図である。
【図９】図７のシミュレーションモデルにおける磁束密度分布を示す要部斜視図である。
【図１０】図８のシミュレーションモデルにおける磁束密度分布を示す要部斜視図である。
【図１１】各突出部及びガイドレールに溝が形成されている状況を示す要部縦断面図である。
【図１２】スライドテーブルにコイルを配置し、ガイドレールに永久磁石を配置した状況を示す断面図である。
【図１３】図１３Ａは、第１及び第２突出部を省略した状況を示す断面図であり、図１３Ｂは、第３及び第４突出部を省略した状況を示す断面図である。
【図１４】図１４Ａは、第１及び第２突出部の外方に第３及び第４突出部が形成されている状況を示す断面図であり、図１４Ｂは、第１及び第２突出部の内方に第３及び第４突出部が形成されている状況を示す断面図である。
【図１５】図１５Ａ及び図１５Ｂは、スライドテーブルと第１及び第２突出部とを別体とし且つガイドレールと第３及び第４突出部とを別体とした状況を示す断面図である。
【図１６】第１〜第４突出部の外方にリニアガイドを配置した状況を示す断面図である。
【図１７】第１〜第４突出部の内方にリニアガイドを配置した状況を示す断面図である。
【図１８】第１及び第２突出部と第３及び第４突出部との間にリニアガイドを配置した状況を示す断面図である。
【図１９】第１及び第２突出部と第３及び第４突出部との間にリニアガイドを配置した状況を示す断面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線に沿った断面図である。
【図２１】図１９のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０…リニア電磁アクチュエータ    １２…コイル
１４…固定部                      １６ａ、１６ｂ…永久磁石
１８…可動部                      ２０…ガイドレール
２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂ、８４ａ、８４ｂ…突出部
３０ａ、３０ｂ、７６ａ、７６ｂ…ガイド溝
３２…ボール                      ４６…スライドテーブル
５０…橋架部材                    ５２、５６…ボール係止部材
６０…ストッパ                    ７０…板状部材
７２…エンドブロック              ８０ａ〜８０ｆ…磁路
８２ａ〜８２ｅ…経路              ８６…溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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