(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な構造で、直接、直流電流で往復動作させる。【解決手段】励磁コイル２を卷回したリング状コイルヨ−ク１を磁束発生方向に二つ互いに対面させる。その中間にマグネット単体ないしバックヨ−クに磁石を複数固着したマグネットヨ−クを遥動子９として配置する。遥動子９を挟んでコイルヨ−ク間ケ−ス表面に非接触センサ−で感知した信号を電子的制御手段で交番反転させ、ないし機械的手段である感知マグネットを具えたロッカ−レバ−遥動機構とスイッチにより移動状態を感知しその反応動作により直流電流の両極を交互に反転分配する機構で、擬似交番電流として励磁コイルに通電印加できる装置で交流を含めた信号増幅交番電流もスイッチ等の切替手段により直接励磁コイル２に印加する。【選択図】図２
2005261173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に卷回した励磁コイルを、中心に貫通軸孔を設けた電磁軟鉄材でなる円筒凹型容器に挿入固着したコイルヨ−ク二組を所定間隔で開口面を対面させ円筒ケ−スに固定し、その中間に円周方向に着磁した円板状永久磁石単体を遥動子として、もしくは厚み方向に着磁したリング状磁石二組を磁束誘導する鉄鋼材質でなる円板状バックヨ−ク両面に接着固定したマグネットヨ−クを、すなわち遥動子が同一方向に移動するように磁束磁界を形成するコイルヨ−クと向き合うように、該磁石磁極磁束を誘導する構造を具えた遥動子を配置し、該揺動子中心からはネジ等で締結一体化されたシャフトがケ−ス外に伸張形成されている。該シャフト両側に挿入された圧縮スプリングはコイルヨ−ク軸孔中間部に設けられた軸受を兼ねたバネ受座で遥動子を左右コイルヨ−ク間の中間位置に保持し、コイルヨ−ク直近円筒ケ−ス表面部に該遥動子の位置を感知する非接触手段によるセンサ−が遥動子を挟んで対称設置されその感知信号をもとにケ−ス内もしくは装置外に設けられる電子的制御回路で励磁コイルに通電する直流電流の正負極性を同時反転し、遥動子を反対コイルヨ−ク方向に移動させる動作を繰り返すことにより遥動子ないし遥動子と一体結合のシャフトを往復動作させることのできる直流電流による往復運動リニア駆動装置。
【請求項２】
前記第１項記載の往復運動リニア駆動装置において、コイルヨ−ク間を遥動する円板状遥動子は外周を両面とも固着する磁石の厚み高さの鍔を立ち上げ、中心に軸穴をもち左右対称形状に加工された鉄鋼材質形成のマグネットヨ−クに厚み方向に着磁したリング状永久磁石の中心を合わせて該ヨ−ク両面に同磁極面で接着固定し外周縁両面に立ち上がる鍔に対極を誘導させると同時に磁石外周縁とヨ−ク鍔内周縁との空間隙間を対面するコイルヨ−ク側生成磁極磁界圏と相対反応させるために遥動子ヨ−ク鍔内径の少なくとも１０％以上の間隙を設け有効相対磁界を形成できるようにしたことを特長とする往復運動リニア駆動装置。
【請求項３】
前記第１項および第２項記載の往復運動リニア駆動装置において、コイルヨ−クと遥動子機構を第一の円筒ケ−スに内蔵し、第一のケ−ス円筒表面上、揺動子を挟むようにその左右のコイルヨ−ク中間位置に細溝を開口し、該細溝にそって往復移動する中間部に磁石を固着した薄板ないし棒状のロッカ−レバ−を配置し、該レバ−の両端もしくは所定中間位置から内径方向にア−ムを遥動子が押せる長さに突出させて、該中間部磁石真上ないし該磁束検知範囲にリ−ドスイッチを配し、該スイッチの感応動作により、励磁コイルへの直流電流の正負極性を反転通電する機構とし、また該レバ−中間の磁石を突起形状としマイクロスイッチ等の機械的手段により当該位置を検知同様反転動作ができるようにし、これらの機構を第一の円筒ケ−スと第二のケ−ス間に収めた装置としたことを特徴とする往復運動リニア駆動装置。
【請求項４】
前記第３項記載の往復運動リニア駆動装置において、一組のロッカ−レバ−中間部に設けられた感知用磁石の真上ないしその磁界影響内に正負極両回路に各々設けるリ−ドスイッチを２本を並行配置し、またはロッカレバ−中間部に設けられた突起部により感知動作するマイクロスイッチ等を含め、ロッカ−レバ−、センサ−スイッチ制御回路、電源端子またはそれらを一体的に組み込んだ回路基板ユニットを別ケ−スに納め、本体ケ−スにネジ等の締結手段により取り付け交換できることを特長とした往復運動リニア駆動装置。
【請求項５】
前記第１項、第２、第３項および第４項記載の直流電源駆動の往復運動リニア駆動装置において、入力電源ソ−スとして交流や音楽信号等の変動交番増幅電流にも動作対応できるよう直流電源極性反転回路をスイッチ手段を介して分離し直接コイルヨ−クの電磁コイルに当該変動増幅電流を通電印加して往復動作させることができることを特長とした往復運動リニア駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、回転モ−タ−と同様に直流電流によりモ−タ−シャフトを回転ではなく往復運動をさせ、多様な伝達媒体へシャフトを連結することにより、もしくは装置自身で往復運動、振動またはリニア動作等の機能を果たすものである。すなわち、二つの電磁石磁界の間に永久磁石ないしその構造体を遥動子として往復もしくはシャフトで左右に遥動できるようにし、その電磁石コイルの直流電流正負極をスイッチング機構で交番反転させ遥動子を動作もしくは遥動子結合シャフトの往復動作を連結媒体へ伝達ないし制御等をさせることのできる往復運動リニア駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、この種に近い製品はモ−タのシャフト回転運動を円盤カム機構等で直線運動に変えている。また直接リニア動作させるエアポンプなどはＡＣ交流電源の固定波長により往復振動をさせている。同様リニア動作させるものとしては電磁弁やソレノイドバルブがある。一般市場では直接リニア駆動する装置が見当たらず、回転モ−タを利用して対応している。また振動装置として応用する場合はシャフトに錘を取り付けてアンバランス遥動機構として利用している。同様モ−タに往復動作をさせる場合は直流モ−タ正逆回転制御回路等各種考案によりシャフトに取り付けたカムやワイヤ巻取り機構によりリニア動作をさせている。また直流電流で直接リニア動作させる電磁弁やソレノイドはあっても長時間連続的往復運動を期待できるものではない。モ−タ正逆動作のための電子制御回路は簡単なものから複雑で高度な制御がいろいろ考案されているが、直接リニア駆動できる装置があれば余分なものである。現時点ではダイレクトに直流電流による往復動作ができる低コストリニアモ−タ等は見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  解決しようとする問題点は、回転モ−タを使わず直接、直流電流で往復動作させることができるリニアモ−タである。磁極の交番によりマグネットは吸引反発することは自明であるが、安価な機構で、その磁束エネルギ−を効率よく運動エネルギ−に変換させ往復動作させるには、コイルヨ−ク直前で直流正負極をタイミング良く反転させ、交番電流として励磁コイルに印可通電することである。直流を交番電流に変換させることは電子回路では簡単に構成できるが機械式にくらべ複雑であり、小型化低価格を要求される往復リニアモ−タには実用的でない。低コストで操作容易の機構とするには直流電流を交番電流に自己動作で変換できる回転モ−タの回転部ブラシに相当する部品が必要である。さらに高い電気エネルギ−変換効率で、バランスのとれた往復動作をさせるための機構が必要であり、長寿命でメンテナンス性も高く、制御容易の構造で、遥動子結合シャフトにより外部にそのリニア動作を伝達し、各種プランジャ−やリニア駆動機構として応用利用するだけではなく、遥動子自身をフリ−ピストンとしてポンプや振動機として利用することのできる内部構造を持った装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明の請求項１に係わる往復運動リニア駆動装置は、単純機構でより高いメンテナンス性と運動エネルギ−変換効率を達成できる磁気回路を構成し、直流電流で往復動作をさせるため、永久磁石固定磁束とコイル変動磁束の反発吸引動作を自己スイッチング機構で行なわせるため、遥動子の移動を非接触方式で光、磁束変化やコイルインピ−ダンスの変化で捕らえるセンサ−とスイッチング回路機構により構成し、該遥動子が所定の位置に到達した時点で正負極同時反転を行い、擬似交番電流として励磁コイルに印加通電し、電圧−電流制御により該遥動子をコイルヨ−ク間に低速から高速で往復させその動作をリニアエネルギ−や振動エネルギ−として応用利用する。【０００５】すなわち、直流電流通電により励磁コイルに発生するＮＳ両磁極を同一面に誘導する電磁軟鉄で形成し、中心に貫通軸孔を持った凹状容器に環状コイルを挿入固着したコイルヨ−クを二つ所定間隔で対面させ、中間にその変動磁束で吸引反発する磁石で構成された遥動子を配置するものである。遥動子は基本的にはコイル磁束に吸引反発するものであれば永久磁石単体でもよいが、対面コイルヨ−クの励磁コイルの磁束は容器内外輪周端に誘導されているのでこの誘導磁界と対面反応する磁石磁界が必要である。当該装置を小型化する場合、遥動子の質量をできるだけ軽くする必要があり、磁石単体を遥動子として使用できる。すなわち円周方向に着磁したリング状希土類マグネット等を遥動子として通常はシャフトを連結して外力利用するが磁石そのものをピストン等としポンプ装置などにも応用できる。鉄材で形成された円板状バックヨ−クの両面に磁石を接着したマグネットヨ−クはコイル側変動磁束に対し安定して反応する強力な磁界を形成し、高反発高吸引動作ができるが重量が軽くできず小型化しにくい。しかし多数個の円盤状磁石の磁極方向を揃えて、バックヨ−クにコイルヨ−クの内輪側生成磁束圏と合致する様に放射状に固着したヨ−ク構造体とするとかなり大型の装置も構成できる。厚み方向に着磁すなわち上下面にＮＳ磁極を形成しているリング状磁石の両磁束磁界は、外周縁を鍔状に立ち上げた円板状バックヨ−クに中心を合わせえて固着すると片側開放面側の磁束は磁石表面内輪部位に、対極側すなわちバックヨ−クに接着された側の磁束磁界はヨ−ク外輪周鍔に誘導される。マグネットヨ−ク両面に接着する磁石の磁極はコイルヨ−ク側の磁束と対称反応できる磁界配置とする。よってコイル側の電流正負極の組み合わせにより対抗配線すれば、対面磁石磁極磁界と対応動作できるのでマグネットヨ−クの両面に固着されるマグネット磁極は左右両面異なっても支障はない。この往復運動を外部へ伝播させるため遥動子には一体的に形成された真鍮やアルミ材で加工された非磁性体材質で形成されるシャフトが片側もしくは両側へ延長配置されている。またコイルヨ−ク軸孔には該遥動子シャフトを保持スライドさせる軸受が設けられさらに圧縮スプリング受部を兼ねた構造としている。遥動子はシャフトに挿入装填された圧縮スプリングに両側を挟まれコイルヨ−ク間に中間保持されている。遥動子はコイルヨ−ク単体の磁界反発の組み合わせでも動作するが動作が不安定で遥動子のコイルヨ−ク面へ���激突を避ける機構が難しいがスプリングで中間に懸垂させることでバランスを保持することができる。シャフトは磁石単体構造の場合も同様遥動子の片側もしくは両側に遥動子と一体的に形成し、片端または両端がケ−ス外へ外部伝達シャフトとして伸びている。【０００６】これらの構造体を直流電流で往復動作させるためには、擬似交番電流をコイルに通電印加する必要がある。遥動子を反転させるためには、センサ−により遥動子の上死点の位置感知と、高速で直流両極を同時に反転し通電するスイッチング機構があればよい。その感知方法として遥動子の外輪外周部からの磁界磁場を感知するか、シャフトに埋め込まれた磁石等のセンサ−感応機構、励磁コイルのマグネット運動による電流変化を感知する電子回路、ホトセンサ−によるシャフト位置感知センサ−等いろいろな方法により駆動させることができる。反転回路は回転モ−タ−の正逆転制御回路とほとんど類似であるので応用利用できる。そのため電極反転スイッチング回路と遥動子位置センサ−および配線機構をアルミ材や樹脂材質等の円筒状ケ−スで一体的にケ−シングする。【０００７】請求項２の発明に係わる往復運動リニア駆動装置は、磁気回路の効率を最大限かつ効果的に利用するための遥動子構造に関するもので、揺動子をバックヨ−クと永久磁石２個で構成し固定磁極磁界を相手方コイルヨ−ク変動磁束磁界と高効率で反応させるため、バックヨ−ク両面に接着する磁石磁極面を両面とも同極とし外周端に誘導する対極を両面磁石とも同極とし、さらに該接着磁石外周縁とバックヨ−ク鍔内周縁との隙間を少なくともヨ−ク内径寸法の約１０％以上の間隙を設けコイルヨ−ク側の生成磁界圏と対応させることのできる有効磁界圏を確保したことを特長とするものである。【０００８】請求項３の発明に係わる往復運動リニア駆動装置は、直流電源により遥動子を往復運動させるために機械的手段で該遥動子の動作位置を正確に感知し、励磁コイルに吸引反発誘導磁束を発生せしめる電流の正負極反転機構に関するものである。大型サイズの装置では本体基本構造をできるだけシンプルにする目的から、非接触でその目的を達成する方法が採用されるが、小型化の場合さらに低コストを求められる。本考案は電子回路や複雑なセンサ−等使用せず、簡単な機構でその目的を達成しようとするものである。【０００９】すなわち回転モ−タのブラシに相当する感知ロッカ−レバ−を組み込むため揺動子を挟むようにその左右のコイルヨ−ク中間位置に小幅溝を開口し、薄板状ないし細径棒状のロッカ−レバ−を配置し、該レ−バ両端もしくは中間位置２点からは内径方向に伸びたロッカ−レバ−ア−ムが突き出し、遥動子により押されてコイルヨ−ク端面部直前で捨置される機構とし、該レバ−中央部にはセンサ−感知用磁石を固着もしくは突起部を形成してある。その真上もしくは当該磁石磁界感知範囲に磁束感応型リ−ドスイッチもしくはラッチ式マイクロスイッチ等を配置し、遥動子がコイルヨ−ク直前の所定の感知位置に移動したら、反転電流に切り替えて遥動子を反対側に移動させる機能構造を構成している。すなわち本装置の回路スイッチを入れると中間保持されている遥動子はすぐに片側は吸引状態で反対側は反発励磁状態で一定方���のコイルヨ−ク側に移動する。中間位置でロッカ−レバ−のア−ムをコイルヨ−ク側に押し出す。コイルヨ−クと接触する寸前でレバ−中央部の磁石磁界を感知するリ−ドスイッチが働き片側回路の正負の電流極を直接切り替える。同時に円筒ケ−ス反対側に設置してあるもう一つの回路系内のリ−ドスイッチも動作し電流極を反転通電する。この二つのロッカ−レバ−動作により励磁コイルに正負極が反転されて直流電流が印加され遥動子は反対側に移動する、しかしア−ムは捨置きされるため反転電流は継続してコイルに印加継続通電され反対ア−ムが押されるとまた反転電流に切り替わる動作を繰り返す機構となっている。ロッカ−レバ−の中央に配置された微小マグネットの移動距離はロッカ−ア−ムの移動距離に同期するが磁束感知を正確に調整するため磁界遮断ないし調整板としてパ−マロイ等の薄板をリ−ドスイッチとの間に配置して調整する。リ−ドスイッチはトランスファ−型とし正負回路におのの組み込み、常にどちらかの電流が流れるような回路とし、ロッカ−レバ−のスイッチ動作は必ず遥動方向と逆の通電回路が働く配線回路となっているので電気的ミス動作では当該装置が途中停止することはない。すなわちこの機構で重要な動作は、遥動子の位置をセンシングするだけではなく、遥動子がコイルヨ−ク直前でア−ムを押してリ−ドスイッチを動作させ反転電流をコイルに通電し反発磁束を発生させて、同時に反対側コイルヨ−クは吸引磁束を発生させ、遥動子が反対側のア−ムを押して復帰させるまで継続通電する回路である。【００１０】請求項４の発明に係わる往復運動リニア駆動装置は、ロッカ−レバ−機構と切り替えスイッチであるリ−ドスイッチ等の制御機構部分を別ケ−スに収めた制御ユニットとし、本体構造ケ−スとネジ等の締結手段で一体的に形成した。この結果、メンテナンス性、信頼性や生産性向上が図れコストも下げることができる。すなわち第一の本体ケ−スにはあらかじめ所定の位置にロッカ−レバ−ないし該レバ−のア−ム挿入用の細溝が加工してあり、制御ユニット固定用のネジ孔が加工されている。この溝孔に沿わせるように制御ユニット裏側のケ−スから両端ア−ムが突出したロッカ−レバ−を挿入し、ケ−ス両端のネジ等で固定するものである。【００１１】請求項５の発明に係わる往復運動リニア駆動装置は、高効率で交番電流に反応することができるので入力電源ソ−スとして直流電源だけでなく、交流や音楽信号等の変動交番増幅電流にも動作できる。そこで直流電源電極反転回路をバイパスすることで音楽信号等の増幅電流を直接コイルヨ−クの励磁コイルに通電印加し、マグネットヨ−ク磁束と反応動作させることにより、音楽連動振動装置としてまたは信号増幅電流同期駆動装置として応用できることを特長とした往復運動リニア駆動装置。
【発明の効果】
【００１２】  請求項１の発明によれば、通常防犯カメラのシャッタ−動作や各種バイブレ−タ等の駆動は回転モ−タ−によるか、特殊な電子回路により正逆回転制御によりカム等を介在させてそのリニア動作を取り出しているが、当該機構では直流電源を投入すれば直接往復動作を伝達でき、一時的な電流のＯＮ−ＯＦＦでも動作し、さらに電圧調整によりそのパワ−コントロ−ルもでき、ロッカ−レバ−長、ア−ム位置、感知センサ−のエリア調整で簡単にその振幅−遥動距離調整も行なえる。また構造が簡単なので直流ブラシ型モ−タと同じように親指ほどの小さな往復リニアモ−タから超大型サイズまで共通構造で生産でき、ポンプや、振動装置、各種スイッチャ−、プランジャ−等のリニアエンジンとしてさまざまな家電機器、事務機器、おもちゃ等に応用展開できるものである。【００１３】請求項２の発明によれば、当該装置の効率に影響する機構は遥動磁石の明確な磁束分離とコイルヨ−ク変動生成磁界とマグネットヨ−ク固定磁界をできるだけ大きくし、お互いの磁界が対抗反応できる有効磁束圏の形成である。そのため従来の磁気回路の考え方とは異なり磁束は一箇所に集中させる必要はない。お互いの磁界磁束圏を相互カバ−する吸引反発磁気回路であればよい。そのため磁気色回路が単純化でき高効率の磁気応用機構ができる。【００１４】請求項３の発明に係わる往復運動リニア駆動装置は、メモリ−機能を持たせたロッカ−レバ−機構により直流電源を擬似交番電流としてコイルヨ−ク励磁コイルに印加通電でき、遥動子を往復動作できることである。またリ−ドスイッチもしくはマイクロスイッチはトランスファ−型ないしラッチ式とし直流正負回路におのの組み込み、常にどちらかの電流が流れるような回路とし、ロッカ−レバ−のスイッチ動作は必ず遥動方向と逆の通電回路が働く配線回路としているので当該装置が途中停止することはない。すなわちこの機構で重要な工程は、遥動子の位置をセンシングするだけではなく、遥動子がコイルヨ−ク直前でリ−ドスイッチが働き反転電流をコイルに通電し反発磁束を発生させて、なおかつ反対側コイルヨ−クは吸引磁束が発生し、遥動子がロッカ−レバ−のア−ムを押し戻すまで継続通電する機械的メモリ−機能である。よって機構が単純化され操作容易な往復運動リニア駆動装置が構成できた。【００１５】請求項４の発明によれば、制御部分と駆動部分が完全に分離できるので、コンパクト化が図れ、操作性、メンテナンス性も向上する。また遥動子の振幅調整は遥動子間の反転位置すなわちロッカ−レバ−のア−ム位置と磁気センサ−の距離を変えることにより調整できるのでこれらの機能を別ユニット化することにより生産性が高まり、調整、補修も容易になり機種多様化が図れる。【００１６】請求項５の発明によれば、高効率な遥動装置であるので直流電流の電極スイッチング交番回路を分離し、直接交流電流または変動交番増幅電流を通電することにより振動装置や低音域音楽体感装置として応用利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  本発明装置は回転モ−タと同様な気軽さで、往復動作をすることができる直流駆動の汎用リニアモ−タを提供することにあり、各種小型ポンプ動力源、ＤＣソレノイド等の電磁開閉モ−タ、家電機器や事務機器への応用、おもちゃへの応用、各種警報装置また音楽信号や低周波域のマッサ−ジ交番波長信号をハイカットフィルタ−などの回路を必要とせずに、単純増幅した低周波域の電流で駆動できる振動装置として、応用展開ができるものでなくてはならない。そこで、できるだけ小型化、高寿命、防爆性等が低価格で提供されなくてはならない。そこで性能や小型化を図るためには希土類マグネット等の高磁力材を使用し、固着されるマグネッのヨ−ク面への接着磁極面はＮＳ極どちらでもよいが、強磁面を表に、裏側をヨ−ク固着面とし、対面している二つのコイルヨ−ク極性は該マグネット磁極面と相反動作する結線配線にする。電源として一般的な乾電池や家庭用ＡＣ−ＤＣアダプタ−を使用することができる。
【実施例１】
【００１８】  図１は本発明の往復運動リニア駆動装置本体の外観図でケ−ス片側中央部からは外部出力軸に連結するシャフトが伸びており、本体を構造体に固定するための放熱器兼固定金具３１がネジでコイルヨ−ク底部２に両端固定されている。本装置は二重ケ−ス７、１１で構成されている。その間隙内部にはロッカ−レバ−１２と感知磁石１６、リ−ドスイッチ１４，１５、直流・交流電源ソ−ス切り替えスイッチ２１や配線端子台１８等が基板上２６に構成され、それらの部材が収納されている。【００１９】図２は該装置の側面断面図で、遥動子９は希土類金属のネオジウムマグネットで円周方向に着磁しているが極性は励磁コイルに対応させればどちらでもよい。実施例では外輪をＮ極着磁とし、内部内輪側をＳ極着磁としている。相対するコイルヨ−ク１には励磁コイル２が挿入固着されている。マグネット遥動子９中心から左右に伸びるシャフト４はコイルヨ−ク軸孔１を貫通し、外部へ往復運動を伝達するため伸びている。このコイルヨ−ク軸孔には軸受兼バネ受座５が形成されシャフトに挿入されている圧縮バネ８が配置されている。この圧縮バネは遥動子シャフト４に挿入され遥動子９を左右から押えコイルヨ−ク１間中間に非通電時に位置するように形成されている。また二重ケ−ス間隙部分にはマグネット揺動子９を挟むようにロッカ−レバ−１２が左右のコイルヨ−ク中間部ケ−ス壁面開口部２４より内部にア−ム１３を出し、該ア−ムには緩衝用ゴム部材等１６が接着等で装着され揺動子外輪でコイルヨ−ク近傍所定位置まで移動捨置きされる機構をなし、該ロッカ−レバ−１２中央部には微小サイズの磁石１６が固着されている。その外側には該磁石１６の磁束を感知し直流電流の電極反転切り替え動作するトランスファ−型リ−ドスイッチ１４、１５が直流電流の両極に各々直列に結線されている。このリ−ドスイッチ１４，１５は基板上２６に固定されており基板上には切り替え配線がレイアウトされておりさらに入力電源端子台、励磁コイルへの出力端子台も配置されている。励磁コイル２が装填されているコイルヨ−ク１底部すなわちケ−ス両端部溝空間部にはコイルリ−ド線３，６が引き出され、ＯＮ−ＯＦＦ温度センサ−１０が回路に直列に入れられており、該センサ−１０からのリ−ド線３はもう一方のコイルリ−ド線６とともにセンサ−制御ユニットケ−ス端子板１８に接続されている。また両側のコイルヨ−ク底は本体装置固定のための取り付け金具兼ヒ−トシンク３１で目的物等にネジ３４で締結される。
【実施例２】
【００２０】  図３は磁石をバックヨ−ク両面に取り付けマグネットヨ−クを形成した遥動子を持った本体装置で制御回路部を別ユニットケ−スに収めた本体装置正面図。本体固定金具と一体化した放熱器３１が発熱するコイルヨ−ク１の熱を効果的に発散冷却する。当該放熱器３１は軸方向すなわち幅を自由に伸ばすことができるので負荷による発熱対策が容易にできる。図４は別ユニットケ−スを取り外した本体側面断面図。より小型化できるためまたメンテナンス性を向上させるために制御回路部すべて別ケ−スユニット２３に収めて着脱できるようにした。図５は当該ユニット２３の正面図を示し、ロッカ−レバ−一組で直流電源両性極反転ができるように感知磁石の磁束により感応するリ−ドスイッチ１４，１５が平行に２本配置している。このリ−ドスイッチ１４，１５は暫定正極回路と負極回路に直列に配線してある。また遥動子中間部に取り付けられている感知磁石１６が一部顔をだしておりリ−ドスイッチ１４，１５との間にはその磁束磁界を精度よく感知調製できるようにパ−マロイ等の材質でシ−ト状の磁束磁界遮断調整シ−ト３０が配置されている。遥動子９に押されて移動するロッカ−レバ−１２中間部に固着してある感知用磁石１６の磁束移動を感知してリ−ドスイッチ１４，１５は正負両極の交番切り替えを行なう。【００２１】図６は当該制御ユニットの側面断面図で両ケ−スサイドに励磁コイルリ−ド端子台１８が取り付けられており、中間からはソ−ス電源端子台１９が形成されている。また直流電源と交番交流電源両方が使用できるように切り替えスイッチ２１が配置され、基板中央付近にはＬＥＤランプ２２がコイルヨ−クの異常温度時に警報点滅するよう回路構成されており、基板２６下部面には摺動ガイドとしてすべりのよい薄板樹脂材等で形成されたスライダ−板が配置してありその下部本体ケ−スとの間にはロッカ−レバ−が適当圧でスライダ−２５に接しており、遥動子９の押移力で動作するように調整されている。ロッカ−レバ−１２は遥動子移動距離を調整する場合や消耗した場合、交換できるようなケ−ス構造となっており、ネジ２０でケ−スは簡単脱着できる構造となっている。図７は制御ユニットケ−ス背面図で、背面は本体ケ−ス側面沿うように局面構成されている。中央開口部３７はロッカ−レバ−ア−ム差込用細溝２ケ形成され該ケ−スを固定するネジ孔が両端に設けられている。【００２２】図８−１は永久磁石単体の着磁説明図。図８−２は本装置の磁石単体遥動子の磁気回路説明図であり、永久磁石単体で吸引反発ができる磁気回路および磁束磁界を説明している。リング状の円板磁石を円周方向に磁極を構成させ、コイルヨ−ク交番磁束磁界に対面させて往復運動をさせている。遥動子を軽くできるために小さな装置には向いているが、コイルヨ−クの磁界変動の影響を受けやすい。図９−１は本装置のマグネットヨ−ク複合磁石の磁気回路および磁束磁界説明図。図９−２は永久磁石をバックヨ−クに固着した磁極磁束の配置を図示している。永久磁石を両面にその磁束を厚み方向に着磁して接着もしくは多数枚の円板状で同様厚み方向に着磁した磁石を接着しても構成できるバックヨ−ク式の遥動子でその磁界を内輪と外輪に誘導できるので大型構���に適している。また変動磁界磁束に影響されにくく強力な磁界を構成できる。バックヨ−クに磁石を接着しているが、両面とも同極を固着し、バックヨ−ク外輪に双方とも同じ磁極を生成させている。コイルヨ−ク磁極を変更すれば遥動子外輪の両サイドに両極構成もできるが実験の結果、外輪鍔両面は同極形成の方が磁極レベルは高くなりパワ−がだせるので実施例ではこの方式は採用した。さらに磁石とバックヨ−ク外輪鍔との間隙はバックヨ−ク内径寸法の１５％程の隙間をとり磁界形成圏をコイル生成変動磁界圏と対称構築した。これにより遥動子の反発吸引力は増加し効率が向上する。図１０は本装置の電気回路基本ブロック図。基本回路であり必要に応じて保護回路やノイズ防止回路の付加が必要である。遥動子の移動位置感知方法は磁束感知のほかホ−ル素子やホトセンシング等の非接触で感知でき速度制御ないしパワ−制御等は直流モ−タの正逆転回路や制御機構の考案応用が容易にできる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】  本発明装置は、一般産業用の単純なプランジャ−用途から、その長寿命とシンプル構造から各種ポンプ駆動装置、振動、リニア駆動から家庭用電気製品やおもちゃ等コンパクト性と高い制御性能、単純性などから今後幅広く応用利用される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本体装置の側面図
【図２】本体装置の側面断面図
【図３】制御ユニット交換式本体装置の正面図
【図４】制御ユニット交換式本体装置の側面および部分断面図
【図５】制御ユニットケ−ス上面図および部分断面図
【図６】制御ユニットケ−ス側面断面図
【図７】制御ユニットケ−ス背面図
【図８】単体磁石遥動子磁気回路説明図
【図９】複合磁石遥動子磁気回路説明図
【図１０】電気回路ブロック図
【符号の説明】
【００２５】１−−−コイルヨ−ク
２−−−励磁コイル
３−−−励磁コイルリ−ド線暫定正極側
４−−−遥動子シャフト
５−−−軸受兼バネ受座
６−−−励磁コイルリ−ド線暫定負極側
７−−−外ケ−ス
８−−−圧縮バネ
９−−−遥動子／永久磁石
１０−−−温度センサ−
１１−−−内ケ−ス
１２−−−ロッカ−レバ−
１３−−−ロッカ−レバ−ア−ム
１４−−−リ−ドスイッチ暫定正極回路用
１５−−−リ−ドスイッチ暫定負極回路用
１６−−−感知用磁石
１７−−−ア−ム緩衝ゴム
１８−１−−−励磁コイルリ−ド線固定端子台暫定正極用
１８−２−−−励磁コイルリ−ド線固定端子台暫定負極用
１９−−−電源ソ−スリ−ド線固定端子台
２０−−−制御ユニットケ−ス固定ネジ
２１−−−電源ソ−ス切り替えスイッチ
２２−−−ランプ
２３−−−制御ユニット
２４−−−ロッカ−ア−ム開口部
２５−−−スライダ−シ−ト
２６−−−制御基板
２７−−−遥動子バックヨ−ク
２８−−−リング状永久磁石（厚み方向上下着磁）
２９−−−バックヨ−ク立上鍔部
３０−−−磁束遮断調整シ−ト（パ−マロイ）
３１−−−固定金具兼放熱器
３２−−−放熱器固定ネジ
３３−−−放熱フィン
３４−−−本体装置固定ネジ
３５−−−防振ゴム
３６−−−電源ソ−ス
３７−−−ロッカ−レバ−ア−ム溝穴（制御ユニット背面）
【図１】
2005261173.tif 000003
【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８−１】
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【図８−２】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【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】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
【図１】本体装置の側面図
【図２】本体装置の側面断面図
【図３】制御ユニット交換式本体装置の正面図
【図４】制御ユニット交換式本体装置の側面および部分断面図
【図５】制御ユニットケ−ス上面図および部分断面図
【図６】制御ユニットケ−ス側面断面図
【図７】制御ユニットケ−ス背面図
【図８−１】単体磁石の着磁説明図
【図８−２】単体磁石遥動子の磁気回路説明図
【図９−１】マグネットヨ−ク複合磁石磁気回路および磁束磁界説明図
【図９−２】永久磁石固着バックヨ−クの磁極磁束の配置説明図
【図１０】電気回路ブロック図