(57)【要約】【課題】モータ機能とリターダ機能と共通磁路を併せ持つことで、コンパクトかつシンプルな構成で、しかも低消費電力で可動子の位置保持を実現する。【解決手段】アクチュエータ１は固定子との協働により作用するモータ用可動子３と、このモータ用可動子３に連結され前記固定子との協働により作用するリターダ用可動子２７と、これらを制御する制御部とを備えている。前記モータ用可動子３と前記リターダ用可動子との連結は連結部２９が行っている。一方、前記前記固定子には、第１コイル２３と、第２コイル２５とが配置され、前記第１コイル２３と前記第２コイル２５とに電流が印加されると共通磁路ＥＲで磁束が相殺されるように構成されている。これにより、アクチュエータ１の小型・軽量化が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動とリターダ駆動を併せ持つアクチュエータであって、磁極の異なるマグネットを有するモータ用可動子と、磁性体からなるリターダ用可動子と、モータ用可動子またはリターダ用可動子に各々対向する複数の磁極片を備える固定子とを有し、
前記固定子はモータ駆動用ならびにリターダ駆動用の各々専用のコイルから発生する各磁束が流れる共通磁路を備えてなることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記モータ用可動子と前記リターダ用可動子とは連結部により連結され、
前記固定子は少なくとも第１磁極片、第２磁極片、及び第３磁極片を有し、さらに、前記第１磁極片から前記第２磁極片及び前記第３磁極片へ向かう第１連結磁路と、前記第２磁極片及び前記第１連結磁路を連結する第２連結磁路と、前記第３磁極片及び前記第１連結磁路を連結する第３連結磁路と、前記第１連結磁路から伸びる第１磁路と、前記第２連結磁路、前記第３連結磁路からそれぞれ伸びる第２磁路及び第３磁路とを有し、
前記第１磁極片、前記第２磁極片、及び前記第３磁極片は前記モータ用可動子を挟む第４連結磁路で連結され、前記第１磁路、前記第２磁路、及び前記第３磁路は前記リターダ用可動子で連結され、
前記共通磁路は、前記第１連結磁路に配置された第１コイルと前記第１磁路に配置された第２コイルとの間に形成され同時的に磁束が発生す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】
前記制御部は、前記第１コイルに電流印加し前記第１連結磁路に発生する磁束と同方向の磁束が前記第１磁路に発生するよう前記第２コイルに電流印加し、前記第１コイルと前記第２コイルとの間の領域で対向する磁束を相殺して前記共通磁路を小さくすることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記連結部にモータ用可動子とリターダ用可動子との連結比を決定する固定点を設けリターダ保持力を変えることを特徴とする請求項１、２又は３記載のアクチュエータ。
【請求項５】
モータ駆動とリターダ駆動を併せ持つアクチュエータの制御方法であって、磁極の異なるマグネットを有するモータ用可動子と、磁性体からなるリターダ用可動子と、モータ用可動子またはリターダ用可動子に各々対向する複数の磁極片を備える固定子とを制御する制御工程を有し、
前記制御工程は、モータ駆動ならびにリターダ駆動用の各々専用のコイルから同時的に発生する各磁束が固定子の共通磁路で対向するように電流印加し、前記各磁束を相殺して前記共通磁路を小さくすることを特徴とするアクチュエータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アクチュエータ及びアクチュエータの制御方法に関し、さらに詳細にはリニアモータ機能とリターダ機能とを併せ持つアクチュエータ及びアクチュエータの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の移動領域内において可動子を移動させて任意の位置に保持することが可能な電磁アクチュエータすなわちリニアモータがある。
【特許文献１】特開平１１−２５２８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来のリニアモータは、負荷が増大した場合、可動子を任意の位置に保持するためには消費電力が増大し、また、モータサイズが大きくなるという問題がある。
【０００４】
この対策として、可動子の位置保持にリターダを用いることが可能である。しかし、モータとリターダとを別々に設ける場合、それぞれのスペースを確保しなければならないうえ、全体として部品点数が増えるという問題がある。
【０００５】
この発明の課題は、上記従来のもののもつ問題点を排除して、モータ機能とリターダ機能とを併せ持つことで、コンパクトかつシンプルな構成で、しかも低消費電力で可動子の位置保持を実現することのできるアクチュエータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上記のような問題に鑑みなされたものであって、請求項１に係る発明は、モータ駆動とリターダ駆動を併せ持つアクチュエータであって、磁極の異なるマグネットを有するモータ用可動子と、磁性体からなるリターダ用可動子と、モータ用可動子またはリターダ用可動子に各々対向する複数の磁極片を備える固定子とを有し、前記固定子はモータ駆動用ならびにリターダ駆動用の各々専用のコイルから発生する各磁束が流れる共通磁路を備えてなるアクチュエータである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記モータ用可動子と前記リターダ用可動子とは連結部により連結され、前記固定子は少なくとも第１磁極片、第２磁極片、及び第３磁極片を有し、さらに、前記第１磁極片から前記第２磁極片及び前記第３磁極片へ向かう第１連結磁路と、前記第２磁極片及び前記第１連結磁路を連結する第２連結磁路と、前記第３磁極片及び前記第１連結磁路を連結する第３連結磁路と、前記第１連結磁路から伸びる第１磁路と、前記第２連結磁路、前記第３連結磁路からそれぞれ伸びる第２磁路及び第３磁路とを有し、前記第１磁極片、前記第２磁極片、及び前記第３磁極片は前記モータ用可動子を挟む第４連結磁路で連結され、前記第１磁路、前記第２磁路、及び前記第３磁路は前記リターダ用可動子で連結され、前記共通磁路は、前記第１連結磁路に配置された第１コイルと前記第１磁路に配置された第２コイルとの間に形成され同時的に磁束が発生する請求項１記載のアクチュエータである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記制御部は、前記第１コイルに電流印加し前記第１連結磁路に発生する磁束と同方向の磁束が前記第１磁路に発生するよう前記第２コイルに電流印加し、前記第１コイルと前記第２コイルとの間の領域で対向する磁束を相殺して前記共通磁路を小さくする請求項１又は２記載のアクチュエータである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記連結部にモータ用可動子とリターダ用可動子との連結比を決定する固定点を設けリターダ保持力を変える請求項１、２又は３記載のアクチュエータである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、モータ駆動とリターダ駆動を併せ持つアクチュエータの制御方法であって、磁極の異なるマグネットを有するモータ用可動子と、磁性体からなるリターダ用可動子と、モータ用可動子またはリターダ用可動子に各々対向する複数の磁極片を備える固定子とを制御する制御工程を有し、前記制御工程は、モータ駆動ならびにリターダ駆動用の各々専用のコイルから同時的に発生する各磁束が固定子の共通磁路で対向するように電流印加し、前記各磁束を相殺して前記共通磁路を小さくするアクチュエータの制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は以上のように、一つのアクチュエータで、駆動ＯＦＦ時に低剛性であり、高速作動を行うことができるリニアモータと、低消費電力で作用し、高剛性であるリターダとの特徴を併せ持つ構造が実現できる。
【００１２】
また、２つのコイルに係る磁路の一部を共通する点と使い方で磁路を効率的に流し、この共通磁路により軽量・小型化する点を特徴として可変動弁装置（例えばビストンシリンダの可動弁等）の高速制御を行うことができる。
【００１３】
さらに、リニアモータ可動子とリターダ可動子の連結比によりリターダの保持力の増幅等が可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１及び図２を参照する。図１は、この発明によるアクチュエータ（あるいはハイブリッドモータ）１の一実施の形態を示す模式図である。図２は図１に示すアクチュエータ１の断面Ａ−Ａ’の断面図である。
【００１６】
前記アクチュエータ１は固定子との協働により作用するモータ用可動子（磁性体よりなる）３と、前記固定子との協働により作用するリターダ用可動子（磁性体よりなる）２７と、これらを制御する制御部（図指しない）とを備える。
【００１７】
ここで、固定子は通常、リニアモータ作動時には固定されるべき目的物に固定されていて動かない。一方、可動子（モータ用可動子、リターダ用可動子）はこの固定子に対して相対的に移動する。また、前記制御部は固定子に備えられた２つのコイルに電流を印加する。例えば、モータ用可動子３を作動させるときは第１コイル２３に電流を印加し、リターダ用可動子２７を作動させるときは、第２コイル２５に電流を印加するようにスイッチング切り換えの制御を行う。
【００１８】
前記モータ用可動子３は、Ｎ極又はＳ極の一方の磁極に着磁された第１マグネット５（本例ではＮ極を想定している）と、他方の磁極（本例ではＳ極を想定している）に着磁された第２マグネット７とを有している（固定されている）。前記モータ用可動子３には前記リターダ用可動子２７が連結部２９により連結されている。これにより、モータ用可動子３の動作をリターダ用可動子２７により抑制することができる。
【００１９】
なお、上述の双方のマグネットの磁極を変えても（例えば、前記第１マグネット５をＳ極に着磁させ、前記第２マグネットをＮ極に着磁させる）、双方のコイルに印加する電流方向を変えることで、同一の動作を行うことができることは勿論である。
【００２０】
一方、前記固定子は、前記モータ用可動子３の所定可動範囲において、前記第１マグネット５、前記第２マグネット７にそれぞれ対向する第１磁極片１１と、前記第１マグネット５に対向する第２磁極片１３と、前記第２マグネット７に対向する第３磁極片１５とを有している。なお、前記第１磁極片１１、前記第２磁極片１３、及び前記第３磁極片１５と、前記第１マグネット５及び前記第２マグネット７とは、メカニカルなギャップＧ（例えば０．４（ｍｍ）程度）を介して対向している。
【００２１】
さらに、前記固定子は、モータ用可動子３の制御に係る第１コイル２３（図１及び図２参照）が配置され、前記第１磁極片１１から前記第２磁極片１３及び前記第３磁極片１５へ向かう第１連結磁路１７と、前記第２磁極片１３及び前記第１連結磁路１７を連結する第２連結磁路１９と、前記第３磁極片１５及び前記第１連結磁路１７を連結する第３連結磁路２１とを有する。
【００２２】
また、リターダ用可動子３の制御に係る第２コイル２５（図１及び図２参照）が配置され、前記第１連結磁路１７から伸びる第１磁路１７ａと、前記第２連結磁路１９、前記第３連結磁路２１からそれぞれ伸びる第２磁路１９ａ及び第３磁路２１ａとを有している。
【００２３】
なお、前記第１磁路１７ａ、前記第２磁路１９ａ、及び前記第３磁路２１ａと、前記リターダ可動子（連結磁路）２７とは、メカニカルなギャップ無しに配置されている。但し、摩擦力は小さく作動への影響は小さいものである。
【００２４】
前記第１磁極片１１、前記第２磁極片１３、及び前記第３磁極片１５は前記モータ用可動子３を挟む磁性体からなる第４連結磁路９で連結され、前記第１磁路１７ａ、前記第２磁路１９ａ、及び前記第３磁路２１ａは前記リターダ用可動子２７で連結され、前記第１コイル２３と前記第２コイル２５との間には共通磁路ＥＲを備えている。
【００２５】
ここで、前記制御部（図示しない）は、前記第１コイル２３に電流印加し前記第１連結磁路１７に発生する磁束と同方向の磁束が前記第１磁路１７ａに発生するよう前記第２コイル２５に電流印加し、前記第１コイル２３と前記第２コイル２５との間の領域で対向する磁束が相殺することで前記共通磁路ＥＲを小さくする。これにより、アクチュエータ１自体を軽量・小型にすることができる。
【００２６】
なお、上述の説明においては第４連結磁路９とモータ用可動子３は別体として説明したが一体として形成されていても構わないものである。
【００２７】
また、リターダ可動子２７は１枚板として説明したが、多板でも構わない。これにより、リターダとして作用させる板を選択的にすることでリターダとしての抑止効果を変化させることができる。
【００２８】
さらに、磁極片の数を多くしても構わない。すなわち、磁極片を多くすることで、モータ用可動子３の作用力を大きくできると共に可動範囲を広くすることもできる。
【００２９】
また、前記連結部２９にモータ用可動子３とリターダ用可動子２７との連結比（ｘ（符号３１−３１ｘ）：ｙ（符号３１−３１ｙ））を決定する固定点３１を設けリターダ保持力を変える。これにより、簡単な構造でモータ用可動子３の制動力を大きくすることができアクチュエータ１の軽量・小型化が容易に行える。
【００３０】
図３を参照する。モータ（モータ用可動子３）の駆動時の発生磁束の例を示す。すなわち、この場合第１コイル２３に電流印加される。そして、磁束ａが発生する。
【００３１】
この結果、磁極片１１はＳ極に着磁し、磁極片１３はＮ極に着磁し、磁極片１５はＮ極に着磁する。そして、第１マグネット３、第２マグネット７との配置関係でモータ用可動子３は矢印ＡＲ１方向に作動する。
【００３２】
一方、第１磁路１７ａ、第２磁路１９ａ、及び第３磁路２１ａはＮ極となりリターダ用可動子（連結磁路）２７には磁束は流れず、リターダとして働かない。
【００３３】
図４を参照する。リターダ用可動子２７の駆動時、磁束ｂが発生する。すなわち、このとき、第２コイル２５に電流印加されている。
【００３４】
そして、第１磁路１７ａはＮ極に着磁し、第２磁路１９ａはＳ極に着磁し、第３磁路２１ａはＳ極に着磁する。一方、磁極片１１、磁極片１３、及び磁極片１５は共にＳ極に着磁する。
【００３５】
この結果、リターダ用可動子（連結磁路）２７は磁性体よりなるものであるので、第１磁路１７ａ、第２磁路１９ａ、及び第３磁路２１ａにより強い力（可動する力より抑える力の方が強い）で吸引され、制動力が働き、位置保持される。
【００３６】
図５を参照する。上述の説明から明らかなように、リターダ駆動時の電流印加方向はモータ（リニアモータ）駆動時の電流印加方向により決定される。すなわち、第１コイル２３の磁束と第２コイル２５との磁束が同一になるように電流印加される。
【００３７】
モータ（リニアモータ）駆動からリターダ駆動への切り換え時に発生する磁束を示す。ここで、この電流印加は同時的に行われる。これにより、共通磁路には同時的に磁束が発生する。
【００３８】
そして、リターダ駆動時、第１磁路１７ａの発生磁束ｂがモータ（リニアモータ）駆動時、連結磁路１７の発生磁束ａと同方向になるので共通磁路ＥＲの磁束が減少する（すなわち、共通磁路ＥＲに発生する磁束が対向するので相殺する）。これにより、前記共通磁路ＥＲの磁束の飽和を防ぐことができる。換言すれば、共通磁路ＥＲを小さくすることができるので（例えば、Ｔ寸法を小さくすることができる）、アクチュエータ１の軽量・小型化を行うことができる。
【００３９】
なお、本発明は、上述した実施の態様の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより、その他の態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】アクチュエータの概略の構成を示す模式図である。
【図２】アクチュエータの断面を示す断面図である。
【図３】アクチュエータのリニアモータ駆動を説明する説明図である。
【図４】アクチュエータのリターダ駆動を説明する説明図である。
【図５】磁路共通化による作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  アクチュエータ
３  モータ用可動子
５  一方の磁極片
７  他方の磁極片
９  第４連結磁路
１１  第１磁極片
１３  第２磁極片
１５  第３磁極片
１７  第１連結磁路
１７ａ  第１磁路
１９  第２連結磁路
１９ａ  第２磁路
２１  第３連結磁路
２１ａ  第３磁路
２３  第１コイル
２５  第２コイル
２７  リターダ用可動子（連結磁路）
２９  連結部
３１  固定点
ＥＲ  共通磁路
【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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