(57)【要約】【課題】クリアランスの変化を抑制することが可能なリニアアクチュエータを提供すること。【解決手段】有底筒状のアウターヨーク２の内側に、上下に配向された磁石３とインナーヨーク４を下から順に備え、インナーヨーク４とアウターヨーク２の間に左右方向に磁気ギャップを形成する。磁気ギャップ内のコイル６に通電すると、フレミングの左手の法則による親指の方向に発生する電磁力によって直線運動が生じる。コイル６を巻き付けてあるボビン７には、磁気ギャップの上方でインナーヨーク４からアウターヨーク２に向かう漏れ磁束に由来する磁極に反発する磁極を有し、反発力同士の釣合いの位置にコイル６を位置決めする位置決め磁石９が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状のアウターヨークの内側に、上下に配向された磁石とインナーヨークを下から順に備え、前記インナーヨークと前記アウターヨークの間に左右方向に磁気ギャップを形成し、前記磁気ギャップ内のコイルに通電すると、フレミングの左手の法則による親指の方向に発生する電磁力によって直線運動の生じるリニアアクチュエータにおいて、
前記コイルを巻き付けてあるボビンには、前記磁気ギャップの上方で前記インナーヨーク及び前記アウターヨークの一方から他方に向かう漏れ磁束に由来する磁極に反発する磁極を有し、反発力同士の釣合いの位置に前記コイルを位置決めする位置決め磁石が設けられている
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記釣合いの位置は、前記磁気ギャップにおける左右方向の中央位置である
請求項１に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、電磁力によって直線運動の生じるリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されたボイスコイル型アクチュエータは、有底筒状のアウターヨークの内側に、上下に配向された磁石とインナーヨークを下から順に備え、インナーヨークとアウターヨークの間に左右方向に磁気ギャップを形成している。磁気ギャップ内のコイルに通電すると、フレミングの左手の法則により電磁力が発生する。上記コイルは、板バネ等により弾性的に、磁気ギャップ内を上下方向に運動可能に保持されるとともに、磁気回路との間に左右方向にクリアランスが保たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開（ＷＯ）０３／０５７３７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電磁力を向上するべく、磁気ギャップ内のコイルの占有率を高めるには、狭いクリアランスを保ってコイルを保持する必要があるが、板バネの組付け方法や組付け精度によりクリアランスが変化する。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、クリアランスの変化を抑制すること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】
【０００６】
上記課題を解決するリニアアクチュエータは、有底筒状のアウターヨークの内側に、上下に配向された磁石とインナーヨークを下から順に備え、前記インナーヨークと前記アウターヨークの間に左右方向に磁気ギャップを形成し、前記磁気ギャップ内のコイルに通電すると、フレミングの左手の法則による親指の方向に発生する電磁力によって直線運動の生じるリニアアクチュエータにおいて、前記コイルを巻き付けてあるボビンには、前記磁気ギャップの上方で前記インナーヨーク及び前記アウターヨークの一方から他方に向かう漏れ磁束に由来する磁極に反発する磁極を有し、反発力同士の釣合いの位置に前記コイルを位置決めする位置決め磁石が設けられていることをその要旨としている。
【０００７】
この構成によれば、磁気ギャップ内のコイル位置に片寄りがある場合、磁気回路と位置決め磁石との反発力が作用して、コイル位置が釣合いの位置に戻される。つまり、コイル位置の片寄りが解消され、釣合いの位置でコイルは安定して保持される。したがって、クリアランスの変化を抑制することができる。
【０００８】
上記リニアアクチュエータについて、前記釣合いの位置は、前記磁気ギャップにおける左右方向の中央位置であることとしてもよい。
この構成によれば、ギャップ中央にコイルを位置決めすることで、クリアランスが最小の位置でコイルを保持できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クリアランスの変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】リニアアクチュエータの構成を示す断面図。
【図２】磁気回路を示す断面図。
【図３】コイルに順方向に電流を流したときの電磁力の向きを示す図。
【図４】コイルに逆方向に電流を流したときの電磁力の向きを示す図。
【図５】コイルが磁気ギャップの中央位置にある場合を示す断面図。
【図６】コイルが内側に片寄った場合を示す断面図。
【図７】コイルが外側に片寄った場合を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、リニアアクチュエータの一実施の形態について説明する。
図１に示すように、リニアアクチュエータ１は、有底円筒状のアウターヨーク２の内側に、上下に配向された磁石３とインナーヨーク４を下から順に備えている。インナーヨーク４とアウターヨーク２は共に鉄等の磁性体よりなる。磁石３には例えばネオジム磁石が用いられ、上側がＮ極に設定されるとともに、下側がＳ極に設定されている。これにより、インナーヨーク４は磁化されてＮ極の特性を持ち、アウターヨーク２は磁化されてＳ極の特性を持つ。
【００１２】
図２に示すように、インナーヨーク４とアウターヨーク２との間には、左右方向に磁気ギャップ５が形成されている。ここで、磁束は、磁石３のＮ極からインナーヨーク４を通過するとともに、磁気ギャップ５を介してアウターヨーク２を通過した後、磁石３のＳ極に達する。つまり、磁束は、磁気ギャップ５では内から外に向かう。そして、磁気ギャップ５内にはコイル６（図１参照）が配置されている。このコイル６はボビン７に巻き付けられている。ボビン７とアウターヨーク２との間には円環状のゴム８が介在されている。これにより、コイル６は、ゴム８により弾性的に、磁気ギャップ５内を上下方向に運動可能に保持されるとともに、磁気回路（磁石３、インナーヨーク４、アウターヨーク２）との間に左右方向にクリアランスが保たれている。
【００１３】
図３に示すように、コイル６に順方向に電流を流すと、磁気ギャップ５（図２参照）での磁束の方向が内から外であることを前提に、フレミングの左手の法則により、上向きに電磁力が発生する。これにより、コイル６はボビン７と一体でゴム８（図１参照）を若干伸ばしながら上向きに直線運動を行う。
【００１４】
図４に示すように、コイル６に逆方向に電流を流すと、磁気ギャップ５（図２参照）での磁束の方向が内から外であることを前提に、フレミングの左手の法則により、下向きに電磁力が発生する。これにより、コイル６はボビン７と一体でゴム８（図１参照）を若干縮ませながら下向きに直線運動を行う。
【００１５】
したがって、コイル６に順方向に電流を流す第１の通電制御と、コイル６に逆方向に電流を流す第２の通電制御とを交互に繰り返すことで、リニアアクチュエータ１は、コイル６及びボビン７が一体となってゴム８の弾性力に抗して上下に振動する。
【００１６】
図１を参照して、ボビン７には、磁気ギャップ５の上方で当該磁気ギャップ５に沿って中実の円環状をなす位置決め磁石９が設けられている。位置決め磁石９には例えばネオジム磁石が用いられ、内側がＮ極に設定されるとともに、外側がＳ極に設定されている。つまり、位置決め磁石９は、磁気ギャップ５の上方でインナーヨーク４からアウターヨーク２に向かう漏れ磁束に由来する磁極に反発する磁極を有する。位置決め磁石９の直下にコイル６が位置している。
【００１７】
次に、リニアアクチュエータ１の作用について説明する。
図５に示すように、コイル６が磁気ギャップ５の中央位置にある場合、磁気回路（磁石３、インナーヨーク４、アウターヨーク２）と位置決め磁石９の反発力同士が釣合う。この場合、コイル６は、クリアランスが最小となる磁気ギャップ５の中央位置で安定して保持される。
【００１８】
図６に示すように、コイル６が内側に片寄った場合、位置決め磁石９とインナーヨーク４との反発力が、位置決め磁石９とアウターヨーク２との反発力を上回る。この場合、コイル６は、反発力同士の釣合いの位置に向けて外側に戻される。その結果、コイル６は、クリアランスが最小となる磁気ギャップ５の中央位置で安定して保持される。
【００１９】
図７に示すように、コイル６が外側に片寄った場合、位置決め磁石９とアウターヨーク２との反発力が、位置決め磁石９とインナーヨーク４との反発力を上回る。この場合、コイル６は、反発力同士の釣合いの位置に向けて内側に戻される。その結果、コイル６は、クリアランスが最小となる磁気ギャップ５の中央位置で安定して保持される。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）磁気ギャップ５内のコイル６の位置に片寄りがある場合、磁気回路（磁石３、インナーヨーク４、アウターヨーク２）と位置決め磁石９との反発力が作用して、コイル６の位置が釣合いの位置に戻される。つまり、コイル６の位置の片寄りが解消され、釣合いの位置でコイル６は安定して保持される。したがって、クリアランスの変化を抑制することができる。
【００２１】
（２）磁気ギャップ５の中央位置にコイル６を位置決めすることで、クリアランスが最小の位置でコイル６を保持できる。
（３）磁気ギャップ５に沿って位置決め磁石９が中実の環状をなすことで、輪の全周で反発力が作用する。したがって、コイル６の位置の片寄りが確実に解消される。
【００２２】
（４）位置決め磁石９が永久磁石である本構成によれば、位置決め磁石が電磁石による構成とは異なり、釣合いの位置でコイル６を保持するにあたり、位置決め磁石９に電流を流し続ける必要がない。したがって、暗電流を低減できる。
【００２３】
尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・位置決め磁石９は磁気ギャップ５に沿って断片的に設けられてもよい。この構成によれば、位置決め磁石９の容積を減らすことができる。尚、位置決め磁石９が中実の環状をなす上記実施の形態の構成、或いは、位置決め磁石９が磁気ギャップ５に沿って断片的に設けられる本構成にかかわらず、インサート成形の技術を用いればボビン７に位置決め磁石９を設けることができる。無論、別部材の位置決め磁石９をボビン７に取り付ける構成も許容される。
【００２４】
・アウターヨーク２を固定すればコイル６の振動が得られるとともに、逆にコイル６を固定すれば磁気回路（磁石３、インナーヨーク４、アウターヨーク２）の振動が得られるところ、いずれの構成を採用してもよい。
【００２５】
・リニアアクチュエータ１の直線運動は上下方向への振動に限らず、上下一方への直線運動であってもよい。この場合、コイル６への通電を遮断すると、ゴム８の弾性力により原位置に復帰するモーメンタリ式のリニアアクチュエータが得られる。
【００２６】
・磁石３及び位置決め磁石９にネオジム磁石以外の永久磁石を用いてもよい。例えば、サマリウム鉄磁石を用いてもよい。或いは、磁石３や位置決め磁石９にプラスチックマグネットを用いてインナーヨーク４、アウターヨーク２、ボビン７に一体成形してもよい。もっとも、電磁石を用いることも許容される。
【００２７】
・磁石３の配向は上下逆でもよい。この場合、位置決め磁石９の配向は内外逆となる。
・ゴム８に代えて板バネ或いはコイルバネ等を用いてもよい。
次に、上記実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
【００２８】
（イ）リニアアクチュエータにおいて、位置決め磁石は磁気ギャップに沿って中実の環状をなすこと。この構成によれば、磁気ギャップに沿って位置決め磁石が中実の環状をなすことで、輪の全周で反発力が作用する。したがって、コイル位置の片寄りが確実に解消される。
【００２９】
（ロ）リニアアクチュエータにおいて、位置決め磁石は磁気ギャップに沿って断片的に設けられること。この構成によれば、位置決め磁石の容積を減らすことができる。
（ハ）リニアアクチュエータにおいて、位置決め磁石は永久磁石であること。この構成によれば、位置決め磁石が電磁石による構成とは異なり、釣合いの位置でコイルを保持するにあたり、位置決め磁石に電流を流し続ける必要がない。したがって、暗電流を低減できる。
【符号の説明】
【００３０】
１…リニアアクチュエータ、２…アウターヨーク、３…磁石、４…インナーヨーク、５…磁気ギャップ、６…コイル、７…ボビン、８…ゴム、９…位置決め磁石。
【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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