(57)【要約】本体に軸に沿って力をかけるアクチュエータは、軸に沿って配置される環状体（３０）と、環状体（３０）内において実質的に同軸上に配置される環状の磁場供給源（２０）と、実質上円筒状の中心部材であり、該中心部材と環状体（３０）との間にギャップ（２２）が形成されるように環状体内に実質的に同軸上でかつ該環状体に固定して配置される中心部材と、中心部材と環状体との間のギャップ内に少なくとも部分的に延びる実質上円筒状の中空部材を有するアーマチュア（２５）とを有することを特徴とする。中空部材はアーマチュアが停止時の場合に磁場供給源（２０）の両側に配置される第一および第二の離間されたコイルを有し、第一および第二のコイルが配置されるギャップ（２２）の領域が磁束ギャップであり、第一および第二のコイルが逆向きの電流によって通電された場合にアーマチュアおよび環状体は相対並進運動をする。
2005517922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に沿って本体に力をかけるアクチュエータであって、
軸に沿って配置された環状体と、
環状体に対して内在し、かつ実質的に同軸上である環状の磁場供給源と、
実質的に円筒状の中心部材であり、該中心部材と環状体との間にギャップが形成されるように環状体内に実質的に同軸上でかつ該環状体に固定して配置される中心部材と、
少なくとも部分的に中心部材と環状体との間のギャップに延びる実質的に円筒状の中空部材を含むアーマチュアと、を有し、
中空部材は、アーマチュアの停止時において磁場供給源の両側に位置する第一および第二の離間されたコイルを有し、第一および第二のコイルが配置されたギャップの領域は磁束ギャップであり、逆方向の電流によって第一および第二のコイルが通電される場合にアーマチュアおよび環状体が相対並進運動をすることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
磁場供給源が電磁石であることを特徴とする、請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
環状体は、第一の内径を有する第一および第二の環状アセンブリ部と、第二の内径を有する第三の環状アセンブリ部とを有し、
第三の環状アセンブリ部は、それぞれの外側表面が一致する状態で第一および第二の環状アセンブリ部の間に配置され、第二の内径は第一の内径よりも大きく、磁場供給源が第一および第二の環状アセンブリの間で第三の環状アセンブリ部と同軸上に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
アクチュエータは、中心部材の外側表面から延びるベアリング部を有し、さらに中空部材は第一および第二のコイルの間に低摩擦領域を有し、ベアリング部が中空部材の低摩擦領域と接して運転時のアーマチュアの横方向運動を制限するベアリングを形成し、またさらにアーマチュアと中心部材とによって形成されるキャビティの間にエアーシールを形成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
アクチュエータは、磁束ギャップ内の磁束を密にするために磁束ギャップの両側において軸に沿って配置された第一および第二の環状コイルをさらに有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
軸に沿って本体に力をかけるアクチュエータであって、
軸に沿って配置されて磁場供給装置を支持する環状体と、
実質的に円筒状の中心部材であり、該中心部材と環状体との間にギャップが形成されるように環状体内に実質的に同軸上に配置される中心部材と、
少なくとも部分的に中心部材と環状体との間のギャップに軸に沿って延びる実質的に円筒状の中空部材を有するアーマチュアであり、中空部材が少なくとも一つのコイル装置をギャップ内に支持するとともに、ギャップ内の中空部材の少なくとも一部が低摩擦材料を含むアーマチュアと、
中心部材の表面から延びて中空部材の低摩擦材料に接して運転時におけるアーマチュアの横方向運動を制限するベアリングを形成するベアリング部と、を有するアクチュエータ。
【請求項７】
低摩擦材料は、中空部材の内側表面に設けられるＰＴＦＥドライライナーであることを特徴とする、請求項６記載のアクチュエータ。
【請求項８】
アーマチュアはさらにキャップと中心部材との間のキャビティを形成するキャップを有し、低摩擦材料に接するベアリング部がエアーシールを形成し、負荷に支持を提供するための密閉されたキャビティを形成することを特徴とする、請求項６または７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
中心部材は、
第一の直径を有する第一および第二の円筒状アセンブリ部と、
第一および第二のアセンブリ部の間の第二の直径を有する第三の円筒状アセンブリ部と、を含み、第三の円筒状アセンブリ部の外周が第一および第二のアセンブリ部の外周から延びて低摩擦材料に接するベアリング部を形成するよう第二の直径は第一の直径よりも大きいことを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
直線方向に力を生成するアクチュエータであって、
磁束生成手段を内蔵する中空体と、
中空体と同軸上に固定して配置され、該中空体との間に環状の空間を形成するコアと、
前記環状の空間内に配置されるとともに二つのコイル手段を支持するアーマチュア手段とを有し、
前記磁束生成手段は、前記中空体に配置されるとともに、前記二つのコイル手段の中間に位置して前記中空体、前記コア、および前記二つのコイル手段を通して磁束の通路を生じさせて、前記コイルが通電される場合に前記中空体と前記アーマチュアとの間に前記力を発生させることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１１】
本体に振動をかけるためのバイブレータであって、該バイブレータは請求項１０記載のアクチュエータを有し、前記アーマチュアと前記中空体との間に前記力が発生する場合、前記アーマチュアと前記中空体とは相互の相対往復運動が可能となるように配置され、さらに前記本体へ振動をかけるために前記アーマチュアを前記本体に連結する連結手段を含むことを特徴とするバイブレータ。
【請求項１２】
電磁アクチュエータに用いられるアーマチュアであって、第一および第二の離間されたコイルを支持する実質上円筒状の中空部材を含み、使用時においてはコイルがアーマチュアにエネルギーを与えて振動を引き起こすことを特徴とするアーマチュア。
【請求項１３】
第一および第二の離間されたコイルに逆向きの電流をかけることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかまたは請求項１０に記載のアクチュエータに用いられる電源。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれかに記載のアクチュエータに用いられるアーマチュア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軸に沿って本体に力をかける電磁アクチュエータに関する。かけられた力は本体に平行運動を与えるか、あるいは本体の運動に対抗する。本発明は航空宇宙産業、自動車産業および電子産業を含む様々な分野における機器、装置および構成部品の振動試験に対する特定の用途を有する。
【背景技術】
【０００２】
振動試験の分野では、シェーカーとも呼ばれる電磁アクチュエータが、生産環境において一般に用いられ、力、速度および変位の変動するレベルにおいて、さらに様々な期間における部品の検査に用いられる。いくつかのシェーカーは低いレベルの力を比較的短い期間においてかけるよう構成され、他のものは衝撃試験などに必要なより過酷な条件のために作られる。長期の連続する期間にわたる重負荷および極めて高い応力レベルにおける部品の検査に適するように、シェーカーは極めて頑丈で信頼性が高いものでなくてはならない。
【０００３】
公知の電磁アクチュエータの例として、出願人のＶ９６４、Ｖ９８４およびＶ９９４の現行モデルが挙げられる。図１は公知のアクチュエータの一般的な構造を示す。アーマチュア１は本体すなわちステータ２に対して振動するように設けられ、懸架部材７によってステータからつり下げられる。アーマチュア１は、環状のエアギャップに配置され、炭素繊維シートに覆われたアーマチュアコイル４を含む。動力を供給するため、エアギャップにわたって直流磁場を発生させるべく、対向して働く２つの電磁石５、６が提供される。コイル４は交流電流によって通電され、ステータ２に対して動き、加えられた交流電流の周波数においてアーマチュア１を振動させる。振動試験を受ける物品は直接アーマチュアの頂部に振動軸に対して垂直になるように置かれるか、あるいはアーマチュアが支持するワークテーブル上に置かれる。もう一つの方法として、水平振動試験を行う場合、振動試験を受ける物品はアーマチュアに連結された水平テーブルの上に置かれる。このような水平振動試験は米国特許第４，４８９，６１２号において説明されている。
【０００４】
この構成は一般的に多くの用途に適するが、全体構造および動作において問題がある。
【０００５】
振動試験の多数の例において、回転力の無い、あるいは最小限にとどめた純粋な垂直加速が要求される。これはとりわけジャイロスコープなどの回転力に敏感な装置の試験の場合においてである。通例アーマチュアコイルは巻き合わせた通電導体の隣接するもの同士を接着することによって構成される。このような導体は冷却目的で水が通過可能となるように中空とすることができる。アーマチュアコイル４のらせん形状は回転力を誘発する。これは、磁束がコイルの軸と平行であり、従ってバイブレータ自体の軸と平行であるため、らせん状のコイルではコイルを流れる電流はアクチュエータのスラスト軸に対して直角ではないからである。これはバイブレータの軸に対してある角度をなす捩り力を生成し、コイル４内の共振を励起する。この共振はまた、アーマチュア内に回転共振を引き起こすが、通常これは望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１に示されたアーマチュアの大きさと構造は、大きさがコイル装置の大きさに依存するために、共に変更できない。これはなぜなら、これらのアクチュエータ内には一つの磁束ギャップがあり、二つの磁場コイルが動力を提供しているからである。これらは磁束を集中させるために反対方向に流れる。運転時においては、アーマチュア１とステータ２との間の相対運動はアーマチュアが磁石の間に生成された磁場を中断および妨害することにつながる。図３Ａは図１に示されたアクチュエータの磁力線を示す。図３Ａからわかるように、この構成における磁場はかなり複雑で磁気回路内の空間に対して過度の競合が生じる。磁場への妨害を最小限にとどめるため、アーマチュアの構造は長くてクモの巣状である必要がある。しかし、アーマチュアの構造は大きな応力を受けるので、性能を最適化するために構造の設計は柔軟性を有するものであることが通常望ましい。
【０００７】
このような電磁アクチュエータのかかえるその他の問題は、構造の電気接続および冷却剤の接続さらにはアーマチュアベアリングの位置である。図１は中央に配置されたベアリング８を示し、ベアリングはアーマチュアがそれ自体の振動軸に沿って動くことを可能にする。コイルのための電気／冷却剤コネクタは図３Ａの２７ａで示され、対応する電気／冷却剤コネクタ２８ａがコイルの上端に配置される。これらの接続も、従ってアクチュエータの本体内に配置される。とりわけメンテナンス目的のため、これらの構成部品のアクチュエータ本体内における位置決めは、アクチュエータの構造上必要なことであるが、構成部品へのアクセスを得るためにはアクチュエータを少なくとも部分的に分解する必要があることを意味し、これは時間のかかる作業である。
【０００８】
既存の振動アセンブリのその他の特徴は、アーマチュアが通常シャフト９およびベアリング８装置を介して中心アセンブリにはめ込まれ、シャフトはアーマチュアに取り付けられることである。この従来の構成では、アーマチュア本体の頂部におけるシャフトの頭に別体のエアーシール１１が必要となる。このシールは通常柔軟性のあるゴム引きの布で提供される。しかしながら、このような柔軟性のあるシールは摩耗の問題にさらされる。
【０００９】
従って、改善された構造の電磁アクチュエータを提供することが本発明の目的である。
【００１０】
従来技術における少なくとも一つの問題を克服あるいは緩和することが本発明のもう一つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一つの態様によると、本発明は、軸に沿って本体に力をかけるアクチュエータを提供し、該アクチュエータは、軸に沿って配置された環状体と、環状体に対して内在し、かつ実質的に同軸上である環状の磁場供給源と、実質的に円筒状の中心部材であり、該中心部材と環状体との間にギャップが形成されるように環状体内に実質的に同軸上でかつ該環状体に固定して配置される中心部材と、少なくとも部分的に中心部材と環状体との間のギャップに延びる実質的に円筒状の中空部材を有するアーマチュアと、を有し、中空部材は、アーマチュアの停止時において磁場供給源の両側に位置する第一および第二の離間されたコイルを有し、第一および第二のコイルが配置されたギャップの領域は磁束ギャップであり、逆方向の電流によって第一および第二のコイルが通電される場合にアーマチュアおよび環状体が相対並進運動をすることが可能である。
【００１２】
本発明の他の態様によると、本発明は、軸に沿って本体に力をかけるアクチュエータを提供し、該アクチュエータは、軸に沿って配置されて磁場供給装置を支持する環状体と、実質的に円筒状の中心部材であり、該中心部材と環状体との間にギャップが形成されるように環状体内に実質的に同軸上に配置される中心部材と、少なくとも部分的に中心部材と環状体との間のギャップに軸に沿って延びる実質的に円筒状の中空部材とを有するアーマチュアであり、中空部材が少なくとも一つのコイル装置をギャップ内に支持するとともに、ギャップ内の中空部材の少なくとも一部が低摩擦材料を含むアーマチュアと、中心部材の表面から延びて中空部材の低摩擦材料に接して運転時におけるアーマチュアの横方向運動を制限するベアリングを形成し、またアーマチュアと中心アセンブリ部とによって形成されるキャビティの間にエアーシールを形成するベアリング部と、を有する。
【００１３】
さらなる態様によると、本発明は直線方向に力を生成するアクチュエータを提供し、該アクチュエータは、磁束生成手段を内蔵する中空体と、該中空体と同軸上に固定して配置され、該中空体との間に環状の空間を形成するコアと、前記環状の空間内に配置され二つのコイル手段を支持するアーマチュア手段と、を有し、前記磁束生成手段が前記中空体に配置されるとともに前記二つのコイル手段の中間に位置して前記中空体、前記コア、および前記二つのコイル手段を通して磁束の通路を生じさせ、前記コイルが通電されている場合に前記中空体と前記アーマチュアとの間に前記力を発生させる。
【００１４】
二つの磁束ギャップを駆動するためにアクチュエータに一つの磁場供給源を配置することにより、与えられる力定格に対してより効率的でコンパクトなコイル設計が得られる。さらには二つの磁束ギャップ内で生成される磁場はアクチュエータ内の二つのコイルにより密になり、漂遊磁界を最小限にすることが保証される。
【００１５】
これより本発明の一例としての詳細な説明が添付図を参照してなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図２を参照すると、電磁アクチュエータは第一の環状鋼製プレート３０と第二の環状鋼製プレート３１を含む。第一の環状鋼製プレートおよび第二の環状鋼製プレートは、直流磁場の供給源２０が配置される凹所を有する。この直流磁場の供給源は電磁石あるいは永久磁石とすることができる。第二の環状体３１はプレートの外縁近傍に円周状に配置されるピン３２によって第一の環状プレートに固定される。ピン、ねじあるいはその他の取付手段は等間隔に配置されることが望ましく、実際にはそのような連結手段はいくつあってもよい。第三の環状プレートアセンブリ３３は第二のプレートの上にあり、プレートの外縁近傍に円周状に配置された取付部材３４によって第二のプレートに固着される。これらの三つのリング形状プレートはアクチュエータのステータすなわち外装体を形成する。ステータの中央部にはセンターポールアセンブリ３５が配置される。センターポールアセンブリはベースアセンブリブロック３６により第一のプレートアセンブリ３０に固着される。
【００１７】
エアギャップ２２は、環状体すなわちステータ３０、３１、３３の中央の表面とセンターポールアセンブリ３５の外側表面との間に形成される。エアギャップ２２内には、アマーチュア２５の実質上円筒形で中空な部分に支持されたアーマチュアコイル２３および２４がある。これらのアマーチュアコイルは、スペーサー２６によって離間されている。スペーサーは非磁性でかつ非導電材料からできていて電流を誘発しない。例として、ブリモコ（ｂｒｉｍｏｃｏ）が用いられる。
【００１８】
第一および第三のプレートアセンブリはその内側表面に補償リング４０、４１を有し、これらはアクチュエータ停止時にアーマチュアコイルに隣接する。センターポールアセンブリも対応する補償リング４２、４３を有し、これらは停止時にアーマチュアコイルに隣接する。これらのリングは銅製である。補償電流がこれらのリング内で生じ、高周波数においてアクチュエータを駆動する電圧を抑えることが可能になる。
【００１９】
センターポールアセンブリは、第一の層５０、第二の層５１および中央の層５２で構成される。三つの層は全て鋼製であることが好ましい。図４を参照すると、中央の鋼製の層５２は他の二つの層を越えて延び、アーマチュアの横方向運動を抑制するベアリングの第一の部分を形成する。ベアリングのその他の部分はアーマチュア中空部のスペーサー上のドライライナー５３である。ドライライナーベアリング材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のように低摩擦特性を有するものである。Ｒｕｌｏｎ（登録商標）およびＦｒｅｅｌｏｎ（登録商標）は、好ましいＴＦＥ類の一例である。ＲｕｌｏｎはＴＦＥ、フルオロカーボンおよび他の不活性成分を特別に化合した形態である。これは注油の必要性が無く、極度の温度においても機能することができる。これはまた、摩耗耐性が高いとともに、負荷が与えられたときにも変形しにくくまた高い圧縮強度を有する。
【００２０】
ベアリング材は押し出し棒および管として得られるため、ベアリング材はどんな方法でもアーマチュア中空部に設けることができ、また実際のスペーサーを形成することができる。しかしながら、フルオロカーボン類の高コストの故に、テープあるいはシートが望ましい形態である。
【００２１】
この構成は付加的にアーマチュアキャップとセントラルアセンブリとの間のキャビティのためのエアーシールを形成する役目を果たす。これは負荷の支持のためにキャビティ内の空気圧を制御することを可能にする。これに関しては、アセンブリ６６は光学的な目標を通してアーマチュアの位置の違いを検知できる位置指示コントローラである。重大な位置変化を補償するため、コントローラはゆっくりとした反応でキャビティ内の空気圧を変える。図１の配置は従って従来の構成のようなシャフトおよび柔軟性のあるエアーシールを必要としない。シャフトが不要なので、アーマチュアの質量を減らすことができる。
【００２２】
アーマチュアは複数の周辺の懸架部材４４によってステータの上につり下げられ、懸架部材はエアギャップ内でアーマチュアコイルを心合わせするとともに、それ自体の振動軸に沿った自由な運動を可能にする。懸架部材はまたアーマチュアの振動軸に対して垂直なアーマチュアのどんな相対横方向運動も阻止する。懸架部材はどのような適切な構造であってもよく、アーマチュアの周囲を囲む四対あるいは五対の等間隔の部材を含むことが望ましい。
【００２３】
図２において、懸架部材は柔軟性のあるローラー部材であり、一端がアーマチュアの外側表面に取り付けられ、他端が懸架アセンブリ構成部品４５に取り付けられたアーチ形の表面を有する。懸架アセンブリ構成部品とアーマチュアとの間の軸方向の相対運動時においては、アーチ形の表面はたわんで回転する。
【００２４】
等しい値の反対の交流電流によるアーマチュアコイル２３、２４の通電によってアーマチュアは振動する。この通電により、アーマチュア２５とステータとの間に、コイル２３、２４にかけられた交流電流の周波数に応じた、アーマチュアの長手軸に沿った相対並進運動が生じる。ベースアセンブリ３６はおおよそエアギャップの幅のリング形の凹所４６を含み、運転時に移動するアーマチュアの中空部を受け入れる。図２において、二つのコイルおよびスペーサーを含むアーマチュアが停止状態で示されている。
【００２５】
図３Ａおよび３Ｂは、それぞれ従来技術の二つの電磁石／単一のコイルの配置によって生成された磁場、および本発明の単一の電磁石／二つのコイルによって生成された磁場を示す。図３Ａの配置では、四つの別々の磁場が示され、ステータ内の空間において競合する。比較して図３Ｂでは、たった二つの別々の磁場装置によるさらにコンパクトな装置が達成される。図３Ｂの装置においては、磁場の供給源の両側に、二つの磁場ギャップが存在する。この装置によって生成される磁場は図３Ａにおいて生成される磁場よりも頑強でより高い効率を有する。
【００２６】
この配置はまた、飽和効果を生じさせずに高い速度を達成する。これはなぜなら以前よりもアーマチュアコイルを長くすることができるからである。ギャップ内のコイルの巻数がより多いため、このより長い長さはギャップ磁束を低くすることができることを意味する。従って、より低いギャップ磁束により、かけられる同じ電圧においてもより高い速度が得られる。図２のアクチュエータにおいてアーマチュアの質量が４８ｋｇの場合、最大速度約３．２ｍ／ｓが達成される。比較して図１におけるアクチュエータにおいては最大速度２ｍ／ｓしか達成できない。
【００２７】
図３Ｂにおけるコイルの構成においては、コイルは互いに逆方向に作動して互いに相殺しあうので、それぞれのコイルで生成される回転力は同じ値で逆方向であり、捩り力を最小限にとどめる効果を有する。
【００２８】
図３Ｂのコイル設計により、アーマチュアのステータ本体に対する相対運動による磁場の妨害が最小限にとどめられるため、アーマチュア装置はどんな形であってもよい。従ってアーマチュアの大きさと形、およびコイルの構成の間の依存関係は最小限にとどめられる。これは極めて重要で、アーマチュアの設計においては与えられた装置の大きさに対して可能な限り大きなスラストを達成できることが望ましい。これに関しては、アーマチュアは放射クモの巣状設計に制約されることがなく、他のどんな適した構造、例えばブリキ缶の形状あるいはたとえ中実であってもよい。
【００２９】
このコイル設計により、同等の力定格においてアーマチュアを軽量化することが可能になる。これに関しては、図２において示されるような電磁アクチュエータにおいてアーマチュアの質量が４８ｋｇである場合、連続的に約１００ｋＮの正弦力およびランダム力が得られる。比較して、図１に示されるような電磁アクチュエータにおいては、質量が５９ｋｇであるアーマチュアから８９ｋＮの力しか得られず、その時でさえその力は連続的ではない。
【００３０】
図２におけるコイル配置のさらなる利点は、同じ本体の大きさにおける変位を増加できることにあり、これは物理的制約がより少ないことに拠る。これに関しては、図２を参照するとアーマチュアの動きに関する物理的制約はアーマチュアの中空部を受けるリング状のくぼみ４６の深さ、および最下端の位置にある場合にセンターアセンブリ３５の最上層に接するアーマチュア本体の放射状のリブ４７である。図２のアクチュエータ設計でアーマチュアの質量が４８ｋｇの場合、衝撃試験のために最大移動限界７５ｍｍ（最大振幅）が達成される。比較して図１のアクチュエータにおいては最大移動限界５０．８ｍｍ（最大振幅）しか達成できない。
【００３１】
図２の配置におけるさらなる利点は、コイルの下端が目視できること、あるいは少なくともアクセスし易いことに有り、これにより従来のアクチュエータと比較してメンテナンスがより容易に実施されうる。
【００３２】
図３Ｂの配置により、装置全体を分解することなくアーマチュアを取り外すことが可能になる。これはローラーマウント４４および図３Ｂにおいて明らかであるところの引き出し式接合端子２７ｂ、２８ｂを切り離すことによって達成できる。かくしてアーマチュアを取り出すことができる。この方法においては、図２のアクチュエータ内のアーマチュアはより容易に取り替えることができる。従来の構成では、引き出し式接合端子２７ｂ、２８ｂはそれほど都合良く配置されておらず、これは図３Ａにおいて明らかである。図３Ｂにおけるより都合の良い端子の配置は、新しく設計されたアクチュエータの結果であり、特に、アーマチュアコイルを磁場の供給源およびそのケーシングを越えて延在させるアーマチュアの中空部を考慮した結果である。実際には、約一時間かかることがわかった。これはほとんどの既存のアクチュエータにおけるアーマチュアの交換が丸一日かかることと比較される。図３Ａを参照すると、対応する接合端子２７ａおよび２８ｂがアクチュエータ内に配置されていて、従って容易に取り外すことができないことは明らかである。
【００３３】
図２のアクチュエータはまた、補助コイル６０および６１を有する。これらの二つのコイルによって生成された磁場は互いに逆方向に流れ、漏れをメインコイル装置に押し戻し、さらにギャップ内の磁束を密にし、漂遊磁界を極めて少なくとどめることが補償される。従って、これらのコイルはメインコイル装置から生じるどんな漂遊磁界をも相殺する助けになる。符号６３に位置する消磁コイルはこの点に関してさらなる助けとなり、漂遊磁界を実質的にはゼロまで取り除くように働く。これは繊細な機器を検査する場合にとりわけ重要である。
【００３４】
図２のアクチュエータにおいてはオーバートラベルアセンブリ６４が提供される。このアセンブリはアーマチュアの移動が極めて大きい場合において発生器への電力供給を切断する働きをする。これはペグおよび配線の構成を含み、配線は、アーマチュア上のペグが接触すると切断されるように設けられている。
【００３５】
高応力条件下で用いられるアクチュエータは膨大な熱を発生するため、このような装置には通例冷却メカニズムが組み込まれる。どんな冷却メカニズムも組み込むことができるが、たとえば空気冷却システムなどの他のシステムよりも効率的なため、液体冷却システムが用いられることが好ましい。ペイロードが危険な燃料あるいは高圧ガスを含む場合にアクチュエータから安全に熱を放散させることはとりわけ重要である。多くの空気冷却シェーカーにおいては、温度は１５０℃に到達しうるため、燃料あるいは高圧ガスが発火する危険性がある。
【００３６】
オイルあるいは冷媒などの他のいかなる冷却媒体も使用可能だが、液体は脱塩水であることが好ましい。図２の実施例においては、ほとんどの構成部品を通してあるいは周りに水が流され、それらを冷えた状態に保つ。センターアセンブリへの連結部７０は水／電力の接続部である。必要ならばアセンブリの周りに水が供給される。例として、冷えた状態に保つためアーマチュアコイルを通して水が供給される。適したアーマチュアはコイル内を通る炭素繊維のバックボーンすなわち脊柱を有し、この脊柱は、水を通すことができる中空のアルミニウムから形成される。
【００３７】
当業者には明らかなように一般的発明概念内において変更および追加が可能である。
【００３８】
当然のことながら本発明の幅広い発明概念は従来のどんな種類のアクチュエータあるいは振動発生器にも適用され、示された的確な実施例は一例に過ぎず、限定的なものではない。例として、アクチュエータが振動を能動的に制御し、アクチュエータが本体内の振動を相殺するために力をかけるよう運転される場合においても用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来技術における電磁アクチュエータの説明図である。
【図２】本発明の実施例に従った電磁アクチュエータの説明図である。
【図３Ａ】図１の従来技術のアクチュエータの磁力線を示す説明図である。
【図３Ｂ】図２の電磁振動発生機の磁力線を示す説明図である。
【図４】本発明の一態様に従ったドライベアリングシールを示す説明図である。
【図１】
2005517922.tif 000003
【図２】
2005517922.tif 000004
【図３Ａ】
2005517922.tif 000005
【図３Ｂ】
2005517922.tif 000006
【図４】
2005517922.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月27日(2003.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図３Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ａ】
2005517922.tif 000008
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図３Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｂ】
2005517922.tif 000009
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2005517922.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月23日(2004.6.23)
【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】
軸方向に力を生成するアクチュエータであって、
磁束生成手段(２０)を内蔵する中空体(３０，３１，３３)と、
中空体と同軸上に固定して配置され、該中空体との間に環状の空間(２２)を形成するコア(５０，５１，５２)と、
前記環状の空間内に少なくとも部分的に延びるとともに軸方向に離間された二つのコイル手段(２３，２４)を支持するアーマチュア手段(２５)とを有し、
前記磁束生成手段(２０)は、前記中空体に配置されるとともに、前記二つのコイル手段の軸方向中間に位置して前記中空体、前記コア、および前記二つのコイル手段を通して磁束の通路を生じさせて、前記コイルが通電される場合に前記中空体と前記アーマチュアとの間に前記力を発生させることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
中空体(３０，３１，３３)は、コア(５０，５１，５２)の軸に沿って配置された環状体であり、磁束生成手段は、環状体内に実質的に同軸上に設けられた環状の磁場供給源(２０)であり、
コアは、実質的に円筒状の部材であり、
アーマチュア手段は、実質的に円筒状の中空部材（２５）を含むことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
磁場供給源(２０)が電磁石であることを特徴とする、請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
環状体は、第一の内径を有する第一(３０)および第二(３３)の環状アセンブリ部と、
第二の内径を有する第三の環状アセンブリ部(３１)とを有し、
第三の環状アセンブリ部(３１)は、それぞれの外側表面が一致する状態で第一および第二の環状アセンブリ部の間に配置され、第二の内径は第一の内径よりも大きく、磁場供給源(２０)が第一および第二の環状アセンブリの間で第三の環状アセンブリ部と同軸上に配置されることを特徴とする、請求項２または３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
アクチュエータは、コア(５２)の外側表面から延びるベアリング部を有し、さらにアーマチュア手段(２５)は、第一および第二のコイル手段(２３，２４)の間に低摩擦領域(５３)を有し、
ベアリング部が中空部材の低摩擦領域と接して運転時のアーマチュア手段(２５)の横方向運動を制限するベアリングを形成し、またさらにアーマチュアとコアとによって形成されるキャビティの間にエアーシールを形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
低摩擦材料は、アーマチュア手段の内側表面に設けられるＰＴＦＥドライライナー(５３)であることを特徴とする、請求項５記載のアクチュエータ。
【請求項７】
アーマチュア手段はさらにキャップとコアとの間のキャビティを形成するキャップを有し、低摩擦材料に接するベアリング部がエアーシールを形成し、負荷に支持を提供するための密閉されたキャビティを形成することを特徴とする、請求項５または６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
コアは、
第一の直径を有する第一(５０)および第二(５１)の円筒状アセンブリ部と、
第一および第二のアセンブリ部の間の第二の直径を有する第三の円筒状アセンブリ部(５２)と、を含み、第三の円筒状アセンブリ部が第一および第二のアセンブリ部を超えて半径方向に突出して低摩擦材料に接するベアリング部を形成するよう第二の直径は第一の直径よりも大きいことを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項９】
コイル手段(２３，２４)の反対側の端部において軸に沿って配置された第一および第二の環状のコイル(６０，６１)を有し、これらのコイルは、コイル手段が占める環状の空間(２２)の部分に磁束を集中させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
第一および第二の離間されたコイル手段に逆向きの電流をかけるアクチュエータ用の電源を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
本体に振動をかけるためのバイブレータであって、該バイブレータは請求項１〜１０のいずれかに記載のアクチュエータを有し、前記アーマチュア手段と前記コアとの間に前記力が発生する場合、前記アーマチュア手段と前記コアとは相互の相対往復運動が可能となるように配置され、さらに前記本体へ振動をかけるために前記アーマチュア手段を前記本体に連結する連結手段を含むことを特徴とするバイブレータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【国際調査報告】
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