(57)【要約】【課題】  電力供給が必要となる機器を直動アクチュエータ側に搭載した場合に、電力を供給する電源線の敷設を不要として、電源線の断線問題を解決し、さらに電池の交換を不要とし得る電磁発電機およびこれを搭載した直動アクチュエータ装置を得る。【解決手段】  電磁発電機１００はエアシリンダ本体２に固定されてなり、絶縁ボビン６に巻回されてなる磁気コイル７と、一端部１１ａ付近に磁石１２を配設した可動磁石ロッド１１と、他端部１１ｂを、エアシリンダ可動ロッド４の先端部４ａと連結する連結部材５を備えてなり、エアシリンダ可動ロッド４の往復動作に応じて可動磁石ロッド１１が絶縁ボビン６の中空部分を往復動するように構成されている。このとき、磁石１２が磁気コイル７の内部を双方向に通過するため、磁気コイル７が、磁石１２による磁界（磁束）と鎖交して磁気コイル７に誘導起電力が発生するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに作用するための直動アクチュエータのピストンにおける伸縮動作と連動して、該ピストンの伸縮方向に移動し得る、磁石を所定位置に配してなるロッドと、
中空のボビンに巻回された磁気コイルとを有し、
該ロッドが該ボビンの中空貫通孔を通過して前記伸縮方向に移動することで、前記磁気コイルが、前記磁石による磁束と鎖交して該磁気コイルに誘導起電力が発生するように構成され、
前記ロッドにおける前記磁石の配設位置と、前記磁気コイルの配設位置とは、前記磁気コイル内を前記磁石が通過したときに、前記磁気コイルと前記磁石による磁束との単位時間当たりの鎖交本数が最大となる位置関係とされている、ことを特徴とする電磁発電機。
【請求項２】
前記磁気コイルは、前記ロッドの所定位置に配された前記磁石の移動速度が最大となる位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁発電機。
【請求項３】
前記磁気コイルが、前記磁石の可動範囲の中央部に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁発電機。
【請求項４】
前記直動アクチュエータがリニアシリンダからなり、
前記ロッドの全長が該リニアシリンダのピストンの可動長よりも長く設定され、
前記磁石を配する所定位置は前記ロッドの一端部付近とされる一方、前記ロッドの他端部は、連結部材により前記リニアシリンダのピストンと連結され、
該リニアシリンダの近傍には、該ピストンの特定位置が通過したか否かを検出するセンサーユニットが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の電磁発電機。
【請求項５】
少なくとも前記磁気コイルおよび発電機関連回路素子が磁気遮蔽性を有するケース内に収納されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の電磁発電機。
【請求項６】
前記磁気遮蔽性を有するケースの、少なくとも前記ロッドの移動方向に位置する一側面には、上記ロッドが嵌挿される孔部が設けられていることを特徴する請求項５に記載の電磁発電機。
【請求項７】
前記磁気コイルの出力信号を整流する整流回路と、
該整流回路からの出力電力を蓄積するコンデンサとを、
備えたことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の電磁発電機。
【請求項８】
前記磁気コイルは、互いに直列に接続された複数の単位コイルよりなる単位コイル群からなるとともに、隣接する単位コイル同士は、コイルの巻回方向が互いに逆向きとされていることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の電磁発電機。
【請求項９】
前記磁気コイルは、複数個の前記単位コイル群からなり、隣接する前記単位コイル群同士は電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の電磁発電機。
【請求項１０】
前記複数個の単位コイル群のそれぞれに整流回路が設けられ、これらの整流回路の出力が互いに加算されるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の電磁発電機。
【請求項１１】
前記磁石は線状に配列された複数個の単位磁石からなり、隣接する該単位磁石同士は互いに同一の極が対向するように配設されていることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項記載の電磁発電機。
【請求項１２】
前記磁石の着磁方向が前記ロッドの移動方向と平行とされることを特徴とする請求項１１に記載の電磁発電機。
【請求項１３】
ワークに作用するための直動アクチュエータと、
該直動アクチュエータのピストンにおける伸縮動作と連動して、該ピストンの伸縮方向に移動し得る、磁石を所定位置に配してなるロッドと、
中空のボビンに巻回された磁気コイルとを有し、
該ロッドが該ボビンの中空貫通孔を通過して前記伸縮方向に移動することで、前記磁気コイルが、前記磁石による磁束と鎖交して該磁気コイルに誘導電流が発生するように構成され、
前記ロッドにおける前記磁石の配設位置と、前記磁気コイルの配設位置とは、前記磁気コイル内を前記磁石が通過したときに、前記磁気コイルと前記磁石による磁束との単位時間当たりの鎖交本数が最大となる位置関係とされている、ことを特徴とする電磁発電機を搭載した直動アクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ワークに対して作用させる直動型の運動機関に搭載された電磁発電機およびこれを搭載した直動アクチュエータ装置に関し、詳しくは、直動型の運動機関の動作に応じて発電を行う電磁発電機およびこれを搭載した直動アクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、直動アクチュエータを用いた装置として、下記特許文献１等に記載されたスポット溶接装置が知られている。以下、直動アクチュエータ装置を、スポット溶接装置を用いて説明する。
【０００３】
すなわち、図４に示すスポット溶接装置３６０において、位置センサー３１６、３１７がエアシリンダ３３１に取付けられ、エアシリンダ３３１のピストン位置情報等が制御装置３８１に送信され、これに応じて制御装置３８１からの指令が各制御部位に送信され、各部材の動作が制御される。このとき、上記位置センサー３１６、３１７から制御装置３８１への信号の送信は、一般に信号線を介して行われる。
【０００４】
しかしながら、位置センサー３１６、３１７と制御装置３８１との間の信号線においては、エアシリンダ３３１に対するピストン（ロッド）３２７の伸縮動作に追随して同一箇所が屈曲するため、各線の所定部位には金属疲労が生じやすく、断線しやすいという問題が生じていた。
そこで、位置センサー３１６、３１７と制御装置３８１との間の通信を、有線に替えて無線とするシステムが採用されている。
【０００５】
なお、図４において、溶接ロボット３１１、およびスポット溶接装置３６０によりスポット溶接がなされる被溶接部材（ワーク）４２０が示されている。このスポット溶接装置３６０では、固定側電極３７４ａと可動側電極３７８ａとにより、ワーク４２０を挟持して溶接作業を行う。なお、可動側電極３７８ａはロッド３２７の先端に設けられ、加圧アクチュエータ３２５の駆動によりロッド３２７が下降すると、固定側電極３７４ａとの間にワーク４２０を挟持することになる。
【０００６】
その際にエアシリンダ３３１からシリンダロッド３２２が伸縮自在に可動し、このシリンダロッド３２２に取り付けられた抑え板３７２、３７６によって溶接部分に近接した領域を押圧する。これにより、所望部分へのスポット溶接を良好に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３７６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した装置において、上記位置センサー３１６、３１７からの信号を無線送信するための送信機をシリンダ側に設けると、送信機を駆動するための、外部商用電源からの電力供給用の電源線が断線しやくすなり、上記信号線の場合と同様に問題となる。
また、上記外部商用電源の替りに電池を使用する手法も考えられるが、電池切れの度に交換を強いられるのは煩に堪えない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、電力供給が必要となる機器を直動アクチュエータ側に搭載した場合に、電力を供給する電源線の敷設を不要として、電源線の断線問題を解決し、さらに電池の交換を不要とし得る電磁発電機およびこれを搭載した直動アクチュエータ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電磁発電機は、
ワークに作用するための直動アクチュエータのピストンにおける伸縮動作と連動して、該ピストンの伸縮方向に移動し得る、磁石を所定位置に配してなるロッドと、
中空のボビンに巻回された磁気コイルとを有し、
該ロッドが該ボビンの中空貫通孔を通過して前記伸縮方向に移動することで、前記磁気コイルが、前記磁石による磁束と鎖交して該磁気コイルに誘導起電力が発生するように構成され、
前記ロッドにおける前記磁石の配設位置と、前記磁気コイルの配設位置とは、前記磁気コイル内を前記磁石が通過したときに、前記磁気コイルと前記磁石による磁束との単位時間当たりの鎖交本数が最大となる位置関係とされている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記磁気コイルは、前記ロッドの所定位置に配された前記磁石の移動速度が最大となる位置に配されることが好ましい。
また、前記磁気コイルが、前記磁石の可動範囲の中央部に位置することが好ましい。
また、前記直動アクチュエータがリニアシリンダからなり、
前記ロッドの全長が該リニアシリンダのピストンの可動長よりも長く設定され、
前記磁石を配する所定位置は前記ロッドの一端部付近とされる一方、前記ロッドの他端部は、連結部材により前記リニアシリンダのピストンと連結され、
該リニアシリンダの近傍には、該ピストンの特定位置が通過したか否かを検出するセンサーユニットが設けられていることが好ましい。
【００１１】
また、少なくとも前記磁気コイルおよび発電機関連回路素子が磁気遮蔽性を有するケース内に収納されていることが好ましい。ここで、「発電機関連回路素子」とは発電機の制御回路や駆動回路等において、その回路を構成している各種の素子をいうものとする。
また、前記磁気遮蔽性ケースの前記ロッドの移動方向に位置する、少なくとも一側面には、上記ロッドが嵌挿される孔部が設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記磁気コイルの出力信号を整流する整流回路と、
該整流回路からの出力電力を蓄積するコンデンサとを、
備えることが好ましい。
また、前記磁気コイルは、互いに直列に接続された複数の単位コイルよりなる単位コイル群からなるとともに、隣接する単位コイル同士は、コイルの巻回方向が互いに逆向きとされていることが好ましい。
【００１３】
また、前記磁気コイルは、複数個の前記単位コイル群からなり、隣接する前記単位コイル群同士は電気的に接続されていることが好ましい。
また、前記複数個の単位コイル群のそれぞれに整流回路が設けられ、これらの整流回路の出力が互いに加算されるように構成されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記磁石は線状に配列された複数個の単位磁石からなり、隣接する該単位磁石同士は互いに同一の極が対向するように配設されていることが好ましい。
また、前記磁石の着磁方向が前記ロッドの移動方向と平行とされることが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明の電磁発電機を搭載した直動アクチュエータ装置は、
ワークに作用するための直動アクチュエータと、
該直動アクチュエータのピストンにおける伸縮動作と連動して、該ピストンの伸縮方向に移動し得る、磁石を所定位置に配してなるロッドと、
中空のボビンに巻回された磁気コイルとを有し、
該ロッドが該ボビンの中空貫通孔を通過して前記伸縮方向に移動することで、前記磁気コイルが、前記磁石による磁束と鎖交して該磁気コイルに誘導電流が発生するように構成され、
前記ロッドにおける前記磁石の配設位置と、前記磁気コイルの配設位置とは、前記磁気コイル内を前記磁石が通過したときに、前記磁気コイルと前記磁石による磁束との単位時間当たりの鎖交本数が最大となる位置関係とされている、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電磁発電機および直動アクチュエータ装置によれば、直動アクチュエータのピストンの伸縮動作と連動して、磁石が所定位置に配されたロッドを往復動させ、中空のボビンに巻回された磁気コイル内を通過させることにより、磁気コイルが、磁石による磁束と鎖交し、その鎖交する磁束の本数が変化することで磁気コイルに誘導電流が発生する。これにより、直動アクチュエータ付近に配された送信機に、その駆動電力を供給することができる。
【００１７】
また、ロッドの長さが上記ピストンの可動長よりも長く設定されるように構成されていることから、他端を上記ピストンの他端と連結した場合において、このロッドの一端側を保持する部材から外れることを防止することができる。
さらに、ロッドにおける磁石の配設位置と、ボビンに巻回された磁気コイルの配設位置とは、磁気コイル内を磁石が通過した際に、磁気コイルと磁石による磁束との単位時間当たりの鎖交本数が最大となる相対位置関係とされているから、効率よく誘導起電力を発生することができ、より大きな電力により送信機を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る電磁発電機の構造（（Ａ）はピストン収縮状態、（Ｂ）はピストン伸張状態）を示す模式図である。
【図２】本実施形態において、（Ａ）は磁石の磁束密度の分布を示すグラフ、（Ｂ）は可動磁石ロッド（磁石）の速度変化パターンを示すグラフ、（Ｃ）は本実施形態において、非磁性パイプ状ガイドに対する磁気コイルの配設位置を示す模式図、である。
【図３】図２（Ｂ）とは異なる、可動磁石ロッド（磁石）の速度変化パターンを示すグラフである。
【図４】本実施形態の電磁発電機が搭載される適用例としてのスポット溶接装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る電磁発電機１００について、図１を用いて説明する。ここで、図１（Ａ）はエアシリンダ可動ロッド（ピストン）４がエアシリンダ本体２に収納された状態（収縮状態）、図１（Ｂ）はエアシリンダ可動ロッド（ピストン）４がエアシリンダ本体２から伸張された状態（伸張状態）を示すものである。
【００２０】
この実施形態に係る電磁発電機１００は、図４に示すような直動アクチュエータ装置１に搭載されてなる。
すなわち、直動アクチュエータ装置１としては、前述したような溶接装置や、射出成型機により製造された成形品を型から取り出す際に使用される成形品取出し装置、その他、直動するアクチュエータを用いてワーク等に作用させる種々の装置に適用可能である。なお、本実施形態においては、この電磁発電機１００を汎用的なエアシリンダ２００に搭載した場合について説明する。
【００２１】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、エアシリンダ２００は、エアシリンダ本体２とエアシリンダ可動ロッド４からなり、第１エア導入口３ａおよび第２エア導入口３ｂからエアシリンダ本体２の、図示されない伸張側エア室あるいは収縮側エア室に、エア供給源（図４では３４１）からエアを導入することにより、エアシリンダ可動ロッド４の伸張動作および収縮動作が行われるようになっており、エアシリンダ可動ロッド４が伸張した際に、その先端部４ａをもってワークに作用させるようにしている。
【００２２】
上記エアシリンダ２００に搭載される電磁発電機１００は、エアシリンダ本体２に対して固定された、絶縁ボビン６に巻回されてなる磁気コイル７と、一端部１１ａよりやや内側に磁石（永久磁石（例えば、ネオジウム磁石））１２を配設した可動磁石ロッド１１と、この可動磁石ロッド１１の他端部１１ｂを、エアシリンダ可動ロッド４の先端部４ａと連結する連結部材５を備えてなり、エアシリンダ可動ロッド４の往復動作に応じて可動磁石ロッド１１が絶縁ボビン６の中空部分を往復動するように構成されている。このとき、磁石１２が磁気コイル７の内部を双方向に通過するため、磁気コイル７が、磁石１２による、変化する磁界（磁束）と鎖交して磁気コイル７に誘導起電力が発生するように構成されている。
このようにして発生した誘導起電力に応じて出力された誘導電流は図示されない整流回路により整流され、図示されないコンデンサに蓄積される。
【００２３】
なお、このようにコンデンサに蓄積された電力は、例えば、図４を用いた溶接装置においてセンサー（３１６、３１７）からの情報を無線送信する送信機等に供給される。これにより外部からの電源線の引き回しが不要となり、電源として電池を用いた場合のように煩雑な電池交換が不要となる。
【００２４】
以下、上述した電磁発電機１００の構成および作用をさらに詳しく説明する。
上述したように、可動磁石ロッド１１において一端部１１ａには、短尺の非磁性ガイド部１３が設けられており、そのロッド他端部１１ｂ側には、３つの磁石素子（単位磁石）を直列に配してなる磁石１２が設けられている。このように、磁石１２として、複数個の磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えるようにしたことにより、発電効率を高めることができる。
また、可動磁石ロッド１１のその他の領域は非磁性部材から構成されている。例えば、全体が同一の非磁性材料からなるロッドの所定位置に磁石１２を嵌め込み、ロッド表面と磁石表面とが面一となるように構成する。
なお、可動磁石ロッド１１は他端部１１ｂの端面において、ねじにより連結部材５に固定されている。
【００２５】
また、図２に示すように、各磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、隣接する磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ同士が、互いに同一の極が対向するように配設されている。この同極対向の磁石構造により、各磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃの各端面付近において、急峻に上昇し、あるいは下降するように変化する磁束が発生する。そして、これらの磁束が可動磁石ロッド１１の移動とともに磁気コイル７内を通り、磁気コイル７のワイヤを横切るように変化するので、磁気コイル７に誘導電流が発生する。なお、同極対向する磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃの各端面付近における磁束密度Φの変化は、図２（Ａ）に示すような形状となる。特に、両磁石素子１２ａ、１２ｂの間の磁束方向の変化は、両磁石素子１２ｂ、１２ｃの間の磁束方向の変化と互いに逆方向となり、前者が正から負に変化した場合には、後者が負から正に変化するように表される。
【００２６】
また、磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃの各端面付近において、急峻に上昇し、あるいは下降するように変化する磁束を発生させるためには、各磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃの間に何も挟むことなく直接、端面同士を当接させるように配置することが有効である。この場合、同極間の反発力を抑制して各磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃを連結する手段が必要となる。
なお、本実施形態の変型態様においては、磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃが各々リング状に形成され、可動磁石ロッド１１の軸方向に沿って串のように連結され、その左端と右端に位置する磁石素子１２ａの左側端面と、磁石素子１２ｃの右側端面とが、それぞれ可動磁石ロッド１１と非磁性ガイド１３により物理的に挟持固定されるように配設される。
なお、各磁石素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃの着磁方向は、可動磁石ロッド１１の軸方向、すなわち、エアシリンダ可動ロッド４の軸方向に平行な方向とされている。
【００２７】
次に、絶縁ボビン６に巻回された磁気コイル７について説明する。
磁気コイル７は、互いに直列に接続された複数のコイル素子７ａ、７ｂ、７ｃよりなる単位コイル群からなるとともに、隣接するコイル素子７ａ、７ｂ、７ｃ同士は、コイルの巻回方向が互いに逆向きとされ、交互に逆極性となるように設定されている。すなわち、各コイル素子７ａ、７ｂ、７ｃの巻回方向は、隣り合うコイル素子７ａ、７ｂ、７ｃ毎に互いに逆向きの正・逆・正方向となるように設定されており、これにより、より大きな起電力が発生する。
【００２８】
さらに、上記磁気コイル７を、複数個の上記単位コイル群から構成し、隣接する単位コイル群同士が電気的に接続されるようにしてもよい。
また、上記複数個の単位コイル群のそれぞれに整流回路を設け、これらの整流回路の出力が互いに加算されるように構成してもよい。
【００２９】
このコイルが絶縁ボビン６に巻回されてなる磁気コイル７は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、中空の非磁性パイプ状ガイド１４の内部中に、モールド成型等による埋込み加工や一体化成型の手法、あるいは嵌込み加工の手法等によって、絶縁ボビン６の中空部と非磁性パイプ状ガイド１４の中空部を空間的に一致させるようにして、配設される。
【００３０】
すなわち、非磁性パイプ状ガイド１４および可動磁石ロッド１１は互いにスムーズに摺動し得るように、非磁性パイプ状ガイド１４の中空部の内径寸法と、エアシリンダ可動ロッド４の外径寸法が互いに調整されるように形成されている。
可動磁石ロッド１１が、絶縁ボビン６（および非磁性パイプ状ガイド１４）の中空部を移動する際に、これら可動磁石ロッド１１と絶縁ボビン６（および非磁性パイプ状ガイド１４）の内壁面との接触箇所や衝突回数が増えると、可動磁石ロッド１１、ひいてはエアシリンダ可動ロッド４の駆動力が低下する原因となるため、絶縁ボビン６（および非磁性パイプ状ガイド１４）と可動磁石ロッド１１のうち、少なくとも一方または双方を、ポリプロピレンやポリアセタールなどからなる摩擦係数が低い材料により形成することが望ましい。このような材料を用いることで、絶縁ボビン６（および非磁性パイプ状ガイド１４）と可動磁石ロッド１１の相対移動時に、互いの摩擦を大幅に低減させることができる。
【００３１】
また、非磁性パイプ状ガイド１４は、エアシリンダ本体２の側壁部に、直接または間接的に接着あるいは貼着等の処理によって、エアシリンダ本体２に対して固定されている。
また、この非磁性パイプ状ガイド１４の全長は、エアシリンダ可動ロッド４の可動長よりも長尺に設定されており、可動磁石ロッド１１が非磁性パイプ状ガイド１４から外れないように配慮されている。
【００３２】
このように、エアシリンダ可動ロッド４の伸縮に応じて可動磁石ロッド１１がその軸方向に往復動すると、可動磁石ロッド１１が非磁性パイプ状ガイド１４上を摺動するように移動し、磁石１２が磁気コイル７（絶縁ボビン６）の中空部を双方向に通過する。これにより、磁石１２による磁束と磁気コイル７とが鎖交し、可動磁石ロッド１１が軸方向に往復動するのに伴って、その単位時間当たりの鎖交本数が変化するので、それに応じて磁気コイル７に誘導起電力が生じ、誘導電流が流れる。
【００３３】
ところで、磁気コイル７に発生する誘導起電力は、磁石１２による磁束の密度変化が大きいほど大きくなる。
【００３４】
すなわち、１ターンの磁気コイル７に発生する起電力ｅの大きさは、磁束をΦ〔Wb〕、時間をｔ〔ｓ〕とすると、ファラデーの電磁誘導の法則から、下式（１）のごとく、磁束Φの１ｓ当たりの変化量および磁気コイル７の巻回数ｎ（誘導起電力は巻回数ｎに比例）で表される。
ｅ＝-ｎ・ｄΦ／ｄｔ  〔Ｖ〕    （１）
【００３５】
ところで、磁石１２が形成する磁束密度は、例えば図２（Ａ）に示すような分布をしている。ここで、図２（Ａ）に示す、磁石１２の磁束密度Φの分布は、磁石１２を、その可動範囲の中央部に静止させた場合の静態分布を示すものである。また、エアシリンダ可動ロッド４の伸縮動作に伴い、この静態の磁束密度分布が図２（Ａ）において紙面左右方向に移動することにより、動態の磁束密度分布を示すものとなる。その磁束密度分布の移動速度変化は図２（Ｂ）により示されている。
【００３６】
上述したように、図２（Ａ）に示す分布の磁束密度が可動磁石ロッド１１の軸方向の広い範囲に亘って往復移動することになるから、結局、磁気コイル７の各コイル素子７ａ、７ｂ、７ｃにおける、上述したｄΦ／ｄｔの絶対値の大小は、可動磁石ロッド１１の速さ（磁石１２が移動する速さ）ｖ（ｔ）に依存することになる。
【００３７】
往復動する可動磁石ロッド１１の速さ（磁石１２が移動する速さ）は、エアシリンダ可動ロッド４が最も収縮した状態（図１（Ａ））、およびエアシリンダ可動ロッド４が最も伸張した状態（図１（Ｂ））で０となり、これら両者の間の所定位置において最も大きくなるように構成されており、可動磁石ロッド１１の伸縮状態に応じて移動速度が変化する。
【００３８】
本願発明者は、上記可動磁石ロッド１１の速さが最大となる、磁石１２と磁気コイル７の相対位置関係を、シミュレーションによって求めたところ、例えば、図２（Ｂ）に示すように、磁気コイル７が、磁石１２の可動範囲の中央部（横軸が0.5の位置）付近に配置するように設定した場合となった（収縮時の磁石１２の中央位置からの距離と、伸張時の磁石１２の中央位置からの距離がいずれもＳで等しくなる）。
すなわち、可動磁石ロッド１１の速さが最大となる、磁石１２の可動範囲の中央部付近に磁気コイル７を配置することが望ましいことが明らかとなった。
【００３９】
なお、磁石１２の可動範囲の中央部付近に磁気コイル７を配置することにより、可動磁石ロッド１１の伸長時または収縮時のいずれの場合においても、この電磁発電機１００の発電量が同じとなり、周辺回路やセンサー等の安定動作に寄与することができる。ここで、「中央部付近」とは、「磁石１２が、中央位置における場合と同程度の速度で移動しているときの磁石対応位置」を意味し、例えば、磁石が、その最大速度値の９０％以上の速度で移動する、磁気コイル７の配設位置範囲を意味するものとする。
ただし、エアシリンダ可動ロッド４の移動が、例えば、上記収縮状態位置と伸張状態位置の中央部ではない位置（例えば、図３の位置Ｐ）において最大速度となるような場合は、その速度が最大となる位置（例えば、図３の位置Ｐ）に磁気コイル７を配置する。
【００４０】
また、磁気コイル７は、複数のコイル素子７ａ、７ｂ、７ｃにおける各誘導起電力を、電圧の位相を互いに同期させて合成することにより、電磁発電機１００から上述したセンサー信号の送信機等に出力する電流を増大させることができる。
【００４１】
また、図示はしていないが、上述した磁気コイル７、絶縁ボビン６、非磁性パイプ状ガイド１４、および電磁発電機１００の周辺回路部品を、磁気遮蔽性を有するケースに収納することが好ましい。
また、上記磁気遮蔽性を有するケースの両側端面には各々、可動磁石ロッド１１を摺動支持する貫通孔部を設けた蓋部材（可動磁石ロッド支持部材）を配設することが好ましい。この場合には、非磁性パイプ状ガイド１４を不用とすることができるので、製造コストを削減することができる。
【００４２】
また、発電電力量を増大させるためには、上述した磁気コイル７中のコイル素子の数を増加させる方法が考えられるが、コイル巻回数に比例してコイルの直流抵抗が増大し、電圧降下が大きくなるため、コイル巻回数をあまり増加させ過ぎると、効率よく電力を得ることができない。そこで、このような観点から、効率の良いコイル巻回数を適宜決定することが肝要である。また、磁石１２を構成する、磁石素子の数についても、効率よく発電電力を得ることができる、との観点からその数を適宜決定することが肝要である。
【００４３】
また、非磁性パイプ状ガイド１４は、可動磁石ロッド１１が挿入される側とは反対側の端部が、閉じたパイプ状とされていてもよいし、開放されたパイプ状とされていてもよい。閉じたパイプ状とされていれば、非磁性パイプ状ガイド１４の中空部中へ塵埃等が侵入するのを防止することができる。
【００４４】
なお、本発明の電磁発電機およびこれを搭載した直動アクチュエータ装置としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様のものを採用し得る。
例えば上記実施形態においては、エアシリンダ可動ロッドと可動磁石ロッドは、互いに一体化させる連結部材によって連結され、互いに同一方向に移動するようにしているが、歯車等の他の連結部材を用いて連結してもよいし、可動磁石ロッドの移動方向がエアシリンダ可動ロッドの移動方向と一致しなくてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１      直動アクチュエータ装置
２      エアシリンダ本体
３ａ      第１エア導入口
３ｂ      第２エア導入口
４      エアシリンダ可動ロッド
４ａ      先端部
５      連結部材
６      絶縁ボビン
７      磁気コイル
７ａ、７ｂ、７ｃ      コイル素子
１１      可動磁石ロッド
１１ａ      一端部
１１ｂ      他端部
１２      磁石
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ      磁石素子
１４      非磁性パイプ状ガイド
１００      電磁発電機
２００      エアシリンダ
３１６、３１７      センサー
【図１】
2015061481.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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