(57)【要約】【課題】出力性能の向上を図り、高精度組立が可能なリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】リング状の永久磁石４の一方側に設けられた第１ヨーク５の外周面と他方側に設けられた第２ヨーク６の内周面との間に空間部１２が形成されるヨーク構造体２どうしを、少なくとも第１ヨーク５の端面５ａどうし又は第２ヨーク６の端面６ａどうしが当接しかつ対向するヨーク端面に形成される磁極が同磁極となるように組み合わせてガイドパイプ７の外周に組み付けられるヨーク部１と、該ヨーク部１の空間部１２に配設されるコイル１１が巻き回されたコイルボビン１０と、ガイドパイプ７に挿入される軸８とが連結された軸連結部３とを具備し、コイル１１への通電方向を切り換えることでヨーク部１と軸連結部３とが相対的に軸方向へ往復動する。【選択図】図１
2005312286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルへの通電方向とヨーク部に形成される磁界とに直交する向きに作用する電磁力により可動部に推力が発生するリニアアクチュエータにおいて、
リング状の永久磁石の一方側に設けられた第１ヨークの外周面と他方側に設けられた第２ヨークの内周面との間に空間部が形成されるヨーク構造体どうしを、少なくとも第１ヨークの端面どうし又は第２ヨークの端面どうしが当接しかつ対向するヨーク端面に形成される磁極が同磁極となるように組み合わせてガイドパイプの外周に組み付けられるヨーク部と、
該ヨーク部の空間部に配設されるコイルが巻き回されたコイルボビンとガイドパイプに挿入される軸とが連結された軸連結体とを具備し、コイルへの通電方向を切り換えることでヨーク部と軸連結体とが相対的に軸方向へ往復動することを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１のヨーク部に代えて、リング状の永久磁石の一方側に設けられた第１ヨークと他方側に第１ヨークより外径が大きい第２ヨークが設けられたヨーク構造体どうしを、第２ヨーク間に介在させた筒状の第３ヨークの内周面と第１ヨークの外周面との間に空間部を形成しかつ近接する第１ヨークの端面に形成される磁極が同磁極となるように組み合せてガイドパイプの外周に組み付けられるヨーク部を具備することを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記軸連結体は、一端が第２ヨークに形成された開口部を通じてコイルボビンに連結され他端が軸に連結される１又は複数のコイル支持体を具備することを特徴とする請求項１又は２記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記ヨーク部は、永久磁石の一方側に第１ヨークが他方側に第２ヨークが積層されて同軸に位置決めされたまま着磁されることにより磁気吸引力で一体化されたヨーク構造体がガイドパイプの外周に組み付けられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記ヨーク部には、ガイドパイプと軸とが摺接する部位に対応してパイプ外周面とヨーク構造体内周面との間に第１隙間部が形成され、ガイドパイプとヨーク構造体とが当接する部位に対応してパイプ内周面と軸との間に第２隙間部が形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
第１ヨークには、コイルと対向する外周面部を軸方向両側へ拡張した磁束作用面部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至５の何れか１項記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
ヨークに対向する可動部外周面に可動軸の中心角度が１８０度以下の範囲で磁性体が設けられていることを特徴とする請求項1乃至６の何れか１項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、ボイスコイル型のリニアアクチュエータに係り、特にハードディスクドライブなど精密な位置決め装置、油圧及び空圧制御装置などに用いられる小型高性能なリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアアクチュエータに一例について、図１３を参照して説明する。固定部は、一対のリング状の永久磁石５１が対向面側を同磁極に配置され、各磁石５１の一方側に磁極片５２、他方側にサイドヨーク５３を各々配して、各サイドヨーク５３間に筒状ヨーク５４を配置してヨーク部５５が形成されている。可動部は、ヨーク部５５の対向する磁極片５２間に設けられる空間部６１にコイル支持体５６が設けられている。コイル支持体５６の外周側には磁極片５２の外周面と筒状ヨーク５４の内周面との隙間６２にコイルボビン５７が配設されており、該コイルボビン５７には可動コイル５８が巻き付けられている。コイル支持体５６の内周面側は、円筒状の出力軸５９に一体に嵌め込まれている。出力軸５９はヨーク部５５を貫通し、両側のサイドヨーク５３の貫通孔に設けられた軸受６０を介して摺動可能に支持されている。可動コイル５８へ通電するためのリード線６３は出力軸５９の内部空間及び空間部６１を通じて配線されている。
【０００３】
可動コイル５８へ通電すると、ヨーク部５５の磁気回路に形成される磁界（磁極片５２の外周面と筒状ヨーク５３の内周面との間で形成される磁界）と直交する向きに受ける電磁力により、コイル支持体５６及び出力軸５９に軸方向への推力が発生し、可動コイル５８への通電方向を切り換えることで、出力軸５９が軸方向へ往復動するようになっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１３３５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記図１３に示すリニアアクチュエータおいて、コイル支持体５６は、リング状の磁極片５２間に設けられる空間部６１に配設され、該空間部６１により出力軸５９の移動範囲が規制されるため、磁極片５２どうしの間隔を小さくすることができず、小型化に限界がある。また、ヨーク部５５に永久磁石５１から環状に形成される磁気回路において、磁極片５２と筒状ヨーク５３との間に発生する磁束の他に、磁極片５２の外周面以外の端面から漏れ磁束が発生する。この磁極片５２の外周面以外の端面から発生する漏れ磁束と可動コイル５８とが鎖交する磁束数は少ないものの、可動コイル５８と鎖交する方向は必ずしも直交せず、可動コイル５８に対して軸方向以外の電磁力成分が作用するため、可動部（コイル支持体５６及び出力軸５９）の推力が低減され、かつ該可動部にラジアル方向への振動が発生する。
【０００５】
また、出力軸５９は、サイドヨーク５３の貫通孔に設けられた軸受６０に支持されており、筒状ヨーク５４は、サイドヨーク５３の外径に合わせて固着されており、磁極片５２及びサイドヨーク５３はリング状永久磁石５１と同軸に固着されてヨーク部５５が形成されている。このように、ヨーク部５５を形成する各部品の組み立て基準が異なるため、磁極片５２の外周面及び筒状ヨーク５４の内周面と出力軸５９とを同軸度を維持して組み立てることが困難である。このため、磁極片５２の外周面及びヨーク５４の内周面との隙間に配設されるコイルボビン５７及び可動コイル５８の位置及び姿勢を精度良く保つことが難しい。よって、コイルボビン５７及び可動コイル５８とヨーク部５５との干渉を防ぐためには、コイルボビン５７と磁極片５２や筒状ヨーク５４とのクリアランスを広げる必要があり、磁極片５２と筒状ヨーク５４とのギャップが広がることにより、磁気回路からの漏れ磁束が増えて、可動部に発生する軸方向の推力を大きくできない。
【０００６】
また、コイル支持体５６の移動範囲を確保するため、リング状の磁極片５２どうしが隙間を設けて両側に配置されるため、永久磁石５１と磁極片５２及びサイドヨーク５３とが固着されて組み立てる必要があるが、固着手段としては磁石の特性低下や耐食性を考慮すると接着剤による接着が一般に用いられる。しかしながら、接着剤を確実に硬化させ十分接着強度を維持するためには、被接着物の加熱加工が必要になり、組立工数や組立時間が増えて量産性が低いという課題もある。
【０００７】
更に、図１４において、可動部の出力軸５９を固定ヨーク（図示せず）に固定されたガイドパイプ６４に挿通入して、出力軸５９がガイドパイプ６４にガイドされて軸方向に往復動する場合、出力軸５９はガイドパイプ６４の内壁面と摺動する。このとき、出力軸５９が傾いてガイドパイプ６４の両端側の開口部６５付近で点接触して摺動するおそれがある。このため、ガイドパイプ６４と出力軸５９の接触部分に荷重が集中し、摩耗を促進する。
【０００８】
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ヨーク部に形成される磁気回路の漏れ磁束を減らすことでヨーク部の小型化を図りつつ出力性能の向上を図り、高精度組立が可能なリニアアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
コイルへの通電方向とヨーク部に形成される磁界とに直交する向きに作用する電磁力により可動部に推力が発生するリニアアクチュエータにおいて、リング状の永久磁石の一方側に設けられた第１ヨークの外周面と他方側に設けられた第２ヨークの内周面との間に空間部が形成されるヨーク構造体どうしを、少なくとも第１ヨークの端面どうし又は第２ヨークの端面どうしが当接しかつ対向するヨーク端面に形成される磁極が同磁極となるように組み合わせてガイドパイプの外周に組み付けられるヨーク部と、該ヨーク部の空間部に配設されるコイルが巻き回されたコイルボビンと、ガイドパイプに挿入される軸とが連結された軸連結体とを具備し、コイルへの通電方向を切り換えることでヨーク部と軸連結体とが相対的に軸方向へ往復動することを特徴とする。
【００１０】
また、上記ヨーク部に代えて、リング状の永久磁石の一方側に設けられた第１ヨークと他方側に第１ヨークより外径が大きい第２ヨークが設けられたヨーク構造体どうしを、第２ヨーク間に介在させた筒状の第３ヨークの内周面と第１ヨークの外周面との間に空間部を形成しかつ近接する第１ヨークの端面に形成される磁極が同磁極となるように組み合せてガイドパイプの外周に組み付けられるヨーク部を具備することを特徴とする。
また、前記軸連結体は、一端が第２ヨークに形成された開口部を通じてコイルボビンに連結され他端が軸に連結される１又は複数のコイル支持体を具備することを特徴とする。
また、前記ヨーク部は、永久磁石の一方側に第１ヨークが他方側に第２ヨークが積層されて同軸に位置決めされて着磁されることにより磁気吸引力で一体化されたヨーク構造体がガイドパイプの外周に組み付けられることを特徴とする。
また、前記ヨーク構造体には、パイプ内周面と軸とが摺接する部位に対応してパイプ外周面とヨーク構造体内周面との間に第１隙間部が形成され、ガイドパイプとヨーク構造体とが当接する部位に対応してパイプ内周面と軸との間に第２隙間部が形成されることを特徴とする。
また、第１ヨークには、コイルと対向する外周面部を軸方向両側へ拡張した磁束作用面部が形成されていることを特徴とする。
また、ヨークに対向する可動部外周面に可動軸の中心角度が１８０度以下の範囲で磁性体が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述したリニアアクチュエータを用いれば、ヨーク部を構成するヨーク構造体どうしを、対向する第１ヨークの端面どうしを当接させ、第２ヨークの端面どうしを当接させ、或いは第1ヨーク及び第２ヨークの端面どうしを当接させて、或いは第１ヨークの端面どうしを近接させて組み合せてガイドパイプの外周に組み付けられるので、対向する第１、第２ヨーク端面に隙間が存在しないか、隙間が形成されても可及的に小さくすることができるので、対向するヨーク端面若しくは近接するヨーク端面からの漏れ磁束は極めて少なく、第１ヨーク外周面に磁束を集中して作用させることができる。よって、保持力が強く動作点の高い小型の永久磁石を用いることで、ヨーク部の小型化を図りつつ出力性能を向上させることができる。また、コイルの通電方向と直交するように鎖交する磁束を増やすことができるので、可動部（ヨーク部若しくは軸連結体）の推力を減じる無効成分を減らしてラジアル振動が起こり難く、永久磁石から発生した磁束を可動部の軸方向への推力へ効率良く変換でき、出力性能を向上させることができる。
また、ヨーク構造体どうしは、第１ヨークどうしを対向させてガイドパイプの外周に組み付けられるので、各ヨーク構造体の軸孔径若しくはガイドパイプの外径を基準として同軸に組み立てることができるので、ヨーク部の同軸度を出し易く組立性及び組付精度が向上する。よって、ヨーク部の内部空間を狭く設計しても、軸連結体とヨーク部とが干渉し難いのでアクチュエータとしての動作安定性が向上する。
また、ヨーク部は、永久磁石の一方側に第１ヨークが他方側に第２ヨークが積層されて同軸に位置決めされて着磁されることにより磁気吸引力で一体化されたヨーク構造体を形成できるので、被接着物の加熱や接着剤を加熱硬化するための加熱工程を省略できるので、組立時間を短縮化して量産性を高めることができる。
また、ヨーク構造体には、パイプ内周面と軸とが摺接する部位に対応してパイプ外周面とヨーク構造体内周面との間に第１隙間部が形成されるので、使用環境に応じてガイドパイプの外周面側への逃げが許容され、軸とガイドパイプとの間の摺動性が向上する。また、パイプ外周面とヨーク構造体内周面とが当接する部位に対応してパイプ内周面と軸とが摺接しない第２隙間部が形成されるので、ガイドパイプのヨーク構造体の軸孔への圧入による応力歪みを、第２隙間部で吸収できるので、軸の摺動性に影響することはない。よって、相対的に移動するヨーク部と軸連結体との軸方向への円滑な往復動を実現することができる。
また、第１ヨークには、コイルと対向する外周面部を軸方向両側へ拡張した磁束作用面部が形成されている場合には、ヨーク部内の空間部においてコイルの通電方向と直交して鎖交する磁束作用面が軸方向両側へ広がるため、可動部の軸方向両側への移動ストロークを長くすることができる。
更に、ヨークに対向する可動部外周面に可動軸の中心角度が１８０度以下の範囲で磁性体が設けられていると、該磁性体とヨーク間に作用する磁気吸引力により可動軸をガイドパイプの内周面に母線方向に沿って押し付けながら摺動するので、可動軸が傾いてガイドパイプの開口部において点接触して荷重が集中することがなく、接触部の摩耗を軽減して寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るリニアアクチュエータの最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態のリニアアクチュエータは、ボイスコイル型のリニアアクチュエータに係り、コイルへの通電方向とヨーク部に形成される磁界とに直交する向きに作用する電磁力により可動部に推力が発生するリニアアクチュエータに広く適用できる。以下の実施例では、ヨーク部と軸連結体のうち、ヨーク部を固定部、軸連結体を可動部として説明する。
【００１３】
[第１実施例]
図１乃至図６を参照して、第１実施例に係るリニアアクチュエータの概略構成について説明する。図１（ａ）において、ヨーク部（固定部）１は、左右両側のヨーク構造体２を組み合わせて形成されており、軸連結体（可動部）３は、ヨーク部１内外の空間部及びヨーク部１の軸芯に設けられている。ヨーク構造体２は、リング状の永久磁石４の一方側にはリング状の第１ヨーク５が隣接して設けられ、永久磁石４の他方側にはカップ状の第２ヨーク６が隣接して設けられている。第１ヨーク５及び第２ヨーク６は永久磁石４に対して接着剤により一体に接着されている。永久磁石４としては、例えば、ネオジウム−鉄−ボロン（Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ）の合金によるネオジウム磁石、アルミニウム−ニッケル−コバルト（ＡＬＮＩＣＯ）合金によるアルニコ磁石などが用いられる。
【００１４】
上記ヨーク構造体２どうしを、対向する第１ヨーク５の端面に形成される磁極が同磁極であり（永久磁石４の同磁極どうしを対向して配置させており）かつ少なくとも第１ヨーク５の端面５ａどうし又は第２ヨーク６の端面６ａどうしが当接して筒状の非磁性ガイドパイプ７の外周に組み付けられてヨーク部１が形成されている。即ち、対向する第１ヨーク５の端面５ａどうしのみを当接させて組み付ける態様と、第２ヨーク６の端面６ａどうしのみを当接させて組み付ける態様と、或いは第1ヨーク５の端面５ａどうし及び第２ヨーク６の端面６ａどうしを当接させて組み付ける態様（図１（ａ）参照）の何れかが採用される。本実施例では、対向する第１ヨーク５の端面５ａどうし又は第２ヨーク６の端面６ａどうしが同磁極に形成され、左右のヨーク構造体２どうしの反発力を抑えるため第２ヨーク６の端面６ａどうしを当接させた状態で、組立てねじ１７によりねじ止めされて一体に固定されている。各ヨーク構造体２の軸孔へのガイドパイプ７の圧入により左右のヨーク構造体２どうしの締結力が得られる場合には、組立てねじ１７による固定は不要である。いずれにしても、対向する第１ヨーク５の端面５ａ間及び第２ヨーク６の端面６ａ間に隙間が存在しないか、隙間が存在しても可及的に小さくすることができる。よって、ヨーク部１に形成される磁気回路における漏れ磁束を減らし永久磁石４の磁束を有効利用することでヨーク部１の小型化を図りつつ出力性能を向上させることができる。
【００１５】
また、本実施例では、左右両側で互いに当接するリング状の第１ヨーク５の軸孔にガイドパイプ７が嵌め込まれている。このガイドパイプ７としては、非磁性材料からなる金属パイプ、樹脂パイプ、セラミックの切削パイプ、燒結金属の含油軸受、直動軸受など、何れを用いても良い。
【００１６】
軸連結体３は、可動軸８、該可動軸８に連繋するコイル支持体９、該コイル支持体９に片持ち状に支持されるコイルボビン１０、該コイルボビン１０に巻き回される可動コイル１１を備えている。可動軸８は、ガイドパイプ７に摺動可能に挿入して支持される。可動軸８の材質は特に限定されないが、樹脂材、非磁性金属材或いはセラミックのように、非磁性材料を用いるほうが、漏洩磁束防止及び推力低下を防ぐため好ましい。また、第１ヨーク５の外周面と第２ヨーク６の内周面との間に形成される空間部１２には、コイルボビン１０が配設されている。コイルボビン１０には可動コイル１１が巻き回されている。コイルボビン１０は、コイル支持体９の一端と連結されて片持ち状に支持されている。コイル支持体９の他端は、第２ヨーク６に形成された開口部１３を通じて、第２ヨーク６の外側で可動軸８に固着されている。
【００１７】
本実施例では、コイルボビン１０を第２ヨーク６の外側に設けた１のコイル支持体９で片持ち支持したが、コイル支持体９を複数（両側に）設けてコイルボビン１０を両持ち支持しても良い。コイル支持体９の材質は、漏洩磁束防止及び推力低下を防ぐため、非磁性金属材や樹脂材などが好適に用いられる。コイル支持体９とコイルボビン１０との連結部は、ねじ止め、ねじ嵌合、スナップフィット（凹凸嵌合）、溶着など何れの連結構造であってもよい。
【００１８】
図１（ｂ）において、第２ヨーク６の周方向に複数箇所に形成された開口部１３を通じて、可動コイル１１へ通電するリード線１４がコイルボビン１０とコイル支持体９との連結部に沿ってヨーク部１の外部へ引き出される。これにより、リード線１４が軸連結体３の移動の妨げとなったり、断線したりするおそれはない。また、軸連結体３の往復動に伴う流体（空気、水、油等）の抵抗を低減するため、コイル支持体９に貫通孔が設けられていても良い。また、必要に応じて第２ヨーク６にカバーで覆って閉止された空間でコイル支持体９を移動可能に収容しても良い。
【００１９】
また、図２において、左右のヨーク構造体２（本実施例では、第１ヨーク５）の軸孔に圧入されたガイドパイプ７は、パイプ内周面と可動軸外周面とが摺動する部位（可動軸８のガイド面となる部位）に対応してガイドパイプ７の外周面と第１ヨーク５の内周面との間に第１隙間部１５が形成される。これにより、使用環境に応じてガイドパイプ７の外周面側への逃げが許容されるので、ガイドパイプ内を摺動する可動軸８の摺動性が向上する。また、ガイドパイプ７の外周面と第１ヨーク５の内周面とが当接する部位に対応してガイドパイプ７内周面と可動軸８との間に第２隙間部１６が各々形成されている。これにより、ガイドパイプ７の第１ヨーク５の軸孔への圧入による応力歪みを、第２隙間部１６で吸収できるので、可動軸８の摺動性に影響することはない。
このように、第１ヨーク５の軸孔に圧入されるガイドパイプ７は、当該ガイドパイプ７内に挿入される可動軸８の外周面と第１ヨーク５の内周面とで両側で挟み込まれた状態にならない。したがって、ガイドパイプ７に挿入される可動軸８の軸方向への円滑な往復動を実現することができる。
【００２０】
図１（ａ）において、ヨーク部１には、左右のヨーク構造体２において、永久磁石４のＮ極側から発生した磁束が第２ヨーク６を通過して、端面６ａで磁束が反発するためラジアル方向へ垂直方向に曲げられ、可動コイル１１が設けられるギャップ（空間部１２）を通過して第１ヨーク５に入り、端面５ａで磁束が反発するため軸方向へ垂直方向に曲げられて永久磁石４のＳ極側に戻るという、磁気回路が各々形成される（図１（ａ）矢印参照）。リード線１４を通じて可動コイル１１へ通電すると、コイル通電方向（紙面に垂直方向）と第２ヨーク６から第１ヨーク５に向かってラジアル方向へ形成される磁界とに直交する方向（軸方向）へ受ける電磁力により可動コイル１１（軸連結体３）に推力が発生する。可動コイル１１への通電方向を切り換えることで、軸連結体３が軸方向へ往復動するようになっている。
【００２１】
次に、上述のリニアアクチュエータの製造工程について図３乃至図５を参照して説明する。図３は（ａ）（ｂ）は、図１（ａ）の左右のヨーク構造体２を着磁装置１８により着磁する工程を示す。左右のヨーク構造体２は、軸孔を非磁性材よりなる位置決め治具１９の柱状部２０に嵌合させて位置決めされる。尚、ヨーク構造体２を構成する永久磁石４と第１、第２ヨーク５、６とは予め接着されていても良いが、必ずしも必要はない。そして、位置決め治具１９の周囲に設けられた着磁コイル２１へ通電することで、左右で第１ヨーク５に対して同磁極となるように着磁する。このように、第１ヨーク５、永久磁石４、第２ヨーク６が位置決め治具１９の柱状部２０に積層して嵌合させたまま着磁されることにより、永久磁石４の磁気吸引力で同軸度を維持したまま一体化されたヨーク構造体２が形成される。
【００２２】
次に、ヨーク部１の組立工程について図４及び図５を参照して説明する。
図４（ａ）において、非磁性材よりなるヨーク組立治具２２に、ヨーク構造体２を上下に組み付けてヨーク部１を組み立てる。即ち、ヨーク構造体２どうしが第１ヨーク５の端面５ａどうし及び第２ヨーク６の端面６ａどうしを対向させ、可動コイル１１が巻き回されたコイルボビン１０が第１ヨーク５と第２ヨーク６との間の空間部１２へ挿入された状態でヨーク組立治具２２に組み付けられる。
【００２３】
ヨーク組立治具２２の底部中央には、位置決めピン２３がスプリング２４により上側へ付勢して立設されている。下側のヨーク構造体２は、第２ヨーク６が治具底部及び治具内壁に当接して支持される。上下のヨーク構造体２は、軸孔に位置決めピン２３を嵌め込むことで軸線が一致し、同軸度を保った状態で、上側ヨーク構造体２の第２ヨーク６を加圧ツール２３で押圧し、第１ヨーク５の端面５ａどうし、第２ヨーク６の端面６ａどうしを当接するまで加圧する。尚、第１ヨーク５の端面５ａどうし又は第２ヨーク６の端面６ａどうしを当接するまで加圧するようにしても良い。
【００２４】
次に、図４（ｂ）において、加圧ツール２３で、上側ヨーク構造体２の第２ヨーク６を加圧したまま、加圧ツール２５の中心開口部２６に露出するヨーク部１の軸孔にガイドパイプ７を圧入する。ガイドパイプ７の先端が位置決めピン２３の上端に当接したままスプリング２４を下方に圧縮しながらガイドパイプ７がヨーク部１に軸孔に嵌め込まれる。ヨーク部１の軸孔にガイドパイプ７が圧入されれば、上下のヨーク構造体２どうしがガイドパイプ７の中心軸との同軸度を高精度に維持したまま一体に組み立てることができる。
【００２５】
次に、ヨーク部１のヨーク構造体２どうしの固定をより強固に維持するためには、図５（ａ）（ｂ）において、加圧ツール２５を外した第２ヨーク６のねじ穴２７に組立ねじ１７を嵌め込んで、ねじ嵌合させても良い。ねじ止め後、ヨーク組立治具２２よりヨーク部１を取り出し、当該ヨーク部１に軸連結体３を組み付ける。即ち、図１（ａ）において、ガイドパイプ７に右側から可動軸８を嵌め込んで該可動軸８の後端に固着されたコイル支持体９の先端を第２ヨーク６の開口部１３からヨーク部１内の空間部１２へ進入させ、コイルボビン１０と連結する。連結構造は、ねじ止め、ねじ嵌合、スナップフィット、溶着など様々な構成が適用できる。これにより、ヨーク部１に軸連結体３が組み付けられ、リニアアクチュエータが完成する。図２で説明したように、ガイドパイプ７は可動軸８の外周面と第１ヨーク５の内周面とで両側で挟み込まれた状態にならないので、可動軸８は軸方向への円滑な往復動を実現できる。
【００２６】
尚、図６において、第１ヨーク５には、可動コイル１１と対向する外周面部を軸方向両側へ拡張した磁束作用面部２７が形成されていてもよい。可動コイル１１の通電方向と直交して鎖交する磁束作用面が軸方向両側へ広がるため、軸連結体３の軸方向両側への移動ストロークを長くすることができる。
【００２７】
［第２実施例］
次に、リニアアクチュエータの他例について説明する。第１実施例と同一部材には同一番号付して説明を援用するものとし、以下では異なる構造を中心に説明する。
図７は、ヨーク部１の軸孔に圧入されるガイドパイプ７の圧入構造が異なっている。即ち、ガイドパイプ７の内周面側及び外周面側で形成される第１隙間部１５と第２隙間部１６の軸方向位置が異なっている。本実施例では、ガイドパイプ７が、左右のヨーク構造体２において、第２ヨーク６の軸孔に各々圧入されるようになっている。ヨーク構造体２（本実施例では、第２ヨーク６）の軸孔に圧入されたガイドパイプ７は、パイプ内周面と可動軸外周面とが摺動する部位（可動軸８のガイド面となる部位）を含む軸方向エリアに対応して、ガイドパイプ７の外周面と第１ヨーク５の内周面及びガイドパイプ７の外周面と永久磁石４の内周面との間に第１隙間部１５が形成されている。また、ガイドパイプ７の外周面と第２ヨーク６の内周面とが当接する部位に対応してガイドパイプ７と可動軸８とが摺接しない第２隙間部１６が形成されている。これにより、ガイドパイプ７の内外周面側への逃げが許容されるので可動軸８の摺動性が向上する。その他の構成及び組立工程は同様である。
【００２８】
［第３実施例］
次に、リニアアクチュエータの他例について説明する。第１実施例と同一部材には同一番号付して説明を援用するものとし、以下では異なる構造を中心に説明する。
図８は、ヨーク部１の軸孔に圧入されるガイドパイプ７の圧入構造が異なっている。即ち、本実施例では、ガイドパイプ７が、左右のヨーク構造体２において、第１ヨーク５及び第２ヨーク６の軸孔に各々圧入されるようになっている。ヨーク構造体２（本実施例では、第１ヨーク５及び第２ヨーク６）の軸孔にガイドパイプ７が圧入されると、パイプ内周面と可動軸外周面とが摺動する部位（可動軸８のガイド面となる部位）を含む軸方向エリアに対応して、ガイドパイプ７の外周面と第１ヨーク５の内周面との間に第１隙間部１５が形成されている。また、パイプ外周面と第１ヨーク５の内周面及びパイプ外周面と第２ヨーク６の内周面とが各々当接する部位に対応してガイドパイプ７と可動軸８との間に第２隙間部１６が形成されている。これにより、ガイドパイプ７の内外周面側への逃げが許容されるので可動軸８の摺動性が向上する。本実施例では各ヨーク構造体２を形成する第１ヨーク５、永久磁石４、第２ヨーク６間の接着工程は省略できる。永久磁石４の両側に設けられる第１ヨーク５の軸孔及び第２ヨーク６の軸孔にガイドパイプ７が圧入されて固定され、磁極間の反発に抗してヨーク構造体２の軸方向位置が強固に固定できるからである。その他の構成及び組立工程は同様である。
【００２９】
［第４実施例］
次に、リニアアクチュエータの他例について説明する。第１実施例と同一部材には同一番号付して説明を援用するものとし、以下では異なる構造を中心に説明する。
図９は、軸連結体３の構造が異なっている。即ち、コイルボビン１０を第２ヨーク６の外側で両側に設けた２のコイル支持体９でコイルボビン１０を両持ち支持した構成を示す。
ヨーク部１に軸連結体３を組み付けるには、ガイドパイプ７に嵌め込まれた可動軸８の軸方向両側でコイル支持体９の一端を固着し、該コイル支持体９の他端を第２ヨーク６の開口部１３からヨーク部１内の空間部１２へ各々進入させ、コイルボビン１０と連結する。連結構造は、ねじ止め、ねじ嵌合、スナップフィット、溶着など様々な構成が適用できる。これにより、ヨーク部１内に配置されるコイルボビン１０の姿勢が安定し、軸連結体３の軸方向両側への移動がよりスムーズになる。
尚、ヨーク部１の軸孔に圧入されるガイドパイプ７の圧入構造は図８と同様であり、ガイドパイプ７が、左右のヨーク構造体２において、第１ヨーク５及び第２ヨーク６の軸孔に各々圧入され、ガイドパイプ７の内外周面側への逃げが許容されるようになっているので可動軸８の摺動性が向上する。本実施例においても各ヨーク構造体２を形成する第１ヨーク５、永久磁石４、第２ヨーク６間の接着工程は省略できる。永久磁石４の両側に設けられる第１ヨーク５の軸孔及び第２ヨーク６の軸孔にガイドパイプ７が圧入されて固定され、磁極間の反発に抗してヨーク構造体２の軸方向位置が強固に固定できるからである。その他の構成及び組立工程は同様である。
【００３０】
［第５実施例］
次に、リニアアクチュエータの他例について説明する。第１実施例と同一部材には同一番号付して説明を援用するものとし、以下では異なる構造を中心に説明する。
図１０において、ヨーク部１の構成について説明する。ヨーク構造体２は、リング状の永久磁石４の一方側にリング状の第１ヨーク５が他方側に第１ヨーク５より外径が大きいリング状の第２ヨーク６が隣接して設けられている。このヨーク構造体２どうしを、第２ヨーク６間に筒状の第３ヨーク２８を介材させかつ対向する第１ヨーク５の端面５ａに形成される磁極が同磁極となるように筒状の非磁性ガイドパイプ７の外周に組み付けられている点が異なる。本実施例の場合、第１ヨーク５がガイドパイプ７に対して同軸度を維持して組み付けられるので、第１ヨーク５と積層して一体に形成される永久磁石４及び第２ヨーク６の同軸度も維持され、該第２ヨーク６間に固着される第３ヨーク２８の同軸度も高精度に維持して組み立てることができる。ヨーク部１の軸孔に圧入されるガイドパイプ７の圧入構造は図１と同様であり、軸連結体３の構成や該軸連結体３のヨーク部１への組み付け方法は図１と同様である。
【００３１】
また、コイルボビン１０はコイル支持体９に片持ち状に支持されているが、両持ち状に支持されるようにしても良い。また、第１ヨーク５には、図６と同様に可動コイル１１と対向する外周面部を軸方向両側へ拡張した磁束作用面部２７が形成されても良い。
また、ヨーク部１は、図３に示す着磁装置１８を用いて永久磁石４の一方側に第１ヨーク５が他方側に第２ヨーク６が積層されて同軸に位置決めされて着磁されることにより磁気吸引力で一体化されたヨーク構造体２を形成しても良い点も同様である。
【００３２】
[第６実施例]
次に、リニアアクチュエータの他例について説明する。第１実施例と同一部材には同一番号付して説明を援用するものとし、以下では異なる構造を中心に説明する。
図１１（ａ）（ｂ）において、ヨーク部１に対向する可動部外周面に可動軸中心角度が１８０度以下の範囲で磁性体が設けられている点が異なっている。図１１（ａ）において、可動コイル１１が巻き付けられたコイルボビン１０の軸方向両側には、可動軸中心角度が１８０度以下の範囲で軟磁性体(例えばＳ４５Ｃ(機械構造用炭素鋼)、ＳＳ４００(構造用圧延鋼板)等)２９が設けられている。図１１（ｂ）において軟磁性体２９は円弧板に形成されており、コイルボビン１０の外周に沿って固着されている。軟磁性体２９は左右のヨーク構造体２の第２ヨーク６の内周面に対向して設けられる。したがって、軟磁性体２９と第２のヨーク６間に作用する磁気吸引力Ｆ（図１１（ａ）参照）により可動軸８をガイドパイプ７の内周面に母線方向に沿って押し付けながら摺動する。よって、可動軸８が傾いてガイドパイプ７の開口部において点接触して荷重が集中することがなく、接触部の摩耗を軽減して寿命を延ばすことができる。その他の構成及び組立工程は第１実施例と同様である。
【００３３】
図１２に可動部に設けられる磁性体の配置構成の他例を示す。本実施例は、コイルボビン１０に巻き付けられる可動コイル１１を軸方向に２箇所に各々設け、これらの可動コイル１１間に軟磁性体２９が設けられている。このため、可動部の動作範囲において、軟磁性体２９は常に第１ヨーク５及び／又は第２ヨーク６と対向しているため、可動部を軸方向に移動させても軟磁性体２９を含む磁気回路の磁気抵抗は変化しない。この結果、軟磁性体２９に作用する磁気吸引力は変化せず、可動部−固定部間のコギングは生じない。したがって、軟磁性体２９と第２のヨーク６間に作用する磁気吸引力Ｆ（図１２参照）により可動軸８をガイドパイプ７の内周面に母線方向に沿って押し付けながら摺動する。よって、可動軸８が傾いてガイドパイプ７の開口部において点接触して荷重が集中することがなく、接触部の摩耗を軽減して寿命を延ばすことができる。
【００３４】
尚、リニアアクチュエータは、上述した各実施例に限定されるものではなく、例えば、軸連結体３が固定部で、ヨーク部１が可動部となるように設計しても良い。この場合、ヨーク部１は漏れ磁束をなくすため内部空間を省略して小型軽量化が図れるので少ない消費電力で往復動作させることが可能になる等様々な改良をなし得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施例に係るリニアアクチュエータの断面説明図及び右側面図である。
【図２】可動軸が挿入されたガイドパイプの拡大断面図である。
【図３】着磁装置を用いた着磁工程の断面説明図である。
【図４】ヨーク部の組立工程を示す断面説明図である。
【図５】ヨーク部の組立工程を示す断面説明図である。
【図６】図１の他例を示すリニアアクチュエータの断面説明図である。
【図７】第２実施例に係るリニアアクチュエータの断面説明図である。
【図８】第３実施例に係るリニアアクチュエータの断面説明図である。
【図９】第４実施例に係るリニアアクチュエータの断面説明図である。
【図１０】第５実施例に係るリニアアクチュエータの断面説明図である。
【図１１】第６実施例に係るリニアアクチュエータの軸方向断面図及び径方向断面図である。
【図１２】図１１の他例に係るリニアアクチュエータの断面説明図である。
【図１３】従来のリニアアクチュエータの断面説明図である。
【図１４】従来のリニアアクチュエータの課題を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ヨーク部
２  ヨーク構造体
３  軸連結体
４  永久磁石
５  第１ヨーク
６  第２ヨーク
７  ガイドパイプ
８  可動軸
９  コイル支持体
１０  コイルボビン
１１  可動コイル
１２  空間部
１３  開口部
１４  リード線
１５  第１隙間部
１６  第２隙間部
１７  組立ねじ
１８  着磁装置
１９  位置決め治具
２０  柱状部
２１  着磁コイル
２２  ヨーク組立治具
２３  位置決めピン
２４  スプリング
２５  加圧ツール
２６  中心開口部
２７  磁束作用面部
２８  第３ヨーク
２９  軟磁性体                        
【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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