【手続補正書】
【提出日】平成18年7月4日(2006.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  振動するバネ質量体システムを備えた電磁アクチエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】  以下の構成要素、
−所定の磁化方向を有する少なくとも一つの磁石（４a ，４b）と、
−コイル（６）と磁石（４a ，４b）の間に空隙（８）が残り、アクチエータ（２）の静的な状態で磁石（４a ，４b）が、コイル（６）の長手方向に見て、コイル（６）の両端部から突出するように、コイル（６）が磁石（４a ，４b）に対して配置されていて、長手軸が磁石（４a ，４b）の磁化方向に対して大部分垂直に向き、電流を通電できる導電性のコイル（６）と、
−コイル（６）が巻装されていて、コイル（６）の長手方向に見て、コイル（６）の上と下に高透磁率の強磁性材料のカラー状の突起（１２a ，１２b ）で終わる高透磁率の強磁性磁芯（１０）と、
を有するアクチエータ（２）において、
−磁石（４a ，４b）を高透磁率の強磁性カバー（１４）の中に埋め込み、このカバーが少なくともコイル（６）とは反対の磁石（４a ，４b）の面（１６）と、コイル（６）の長手方向に見て、磁石（４a ，４b）の上面（１８）と下面（２０）を完全に覆い、
−埋め込まれた磁石（４a ，４b）を静的に支持し、コイル（６）に交流を通電した時にコイル（６）が磁芯（１０）を含めてコイルの長手方向に振動を完全に行うように、コイル（６）が磁芯（１０）を含めてバネ付勢されて支持されているか、
−あるいは磁芯（１０）を含めてコイル（６）を静的に支持し、コイル（６）に交流を通電した時に埋め込まれた磁石（４a ，４b）が振動を完全に行うようにバネ付勢されて支持されている、
ことを特徴とするアクチエータ（２）。
【請求項２】  以下の構成要素、
−半径方向に磁化されたリング状の磁石（４），
−長手軸が磁化の半径方向に対して垂直に配置され、磁石（４）とコイル（６）の間に空隙（８）が残るように、リング状の磁石（４）により同心状に取り囲まれている導電性のコイル（６），
を含むことを特徴とする請求項１に記載のアクチエータ（２）。
【請求項３】  以下の構成要素、
−一方の磁石（４a ）の磁化が正のｙ方向に向き、他方の磁石（４b ）の磁化が負のｙ方向に向き、磁石（４a ，４b ）の各々を高透磁率の強磁性カバー（１４）の中に埋め込み、このカバーがコイルとは反対の磁石（４a ，４b）の端面（１６）と、面の法線が正または負のｚ方向を向いている磁石（４a ，４b）の面（１８，２０）を少なくとも部分的に覆い、面の法線が正または負のｙ方向を向く端面を有する互いに間隔を保って配置された大部分直方体の磁石（４a ，４b）および、
−長手軸がｚ方向を向き、電流を通電でき、コイル（６）と磁石（４a ，４b ）の各々の間に空隙（８a ，８b ）が残るように磁石（４a ，４b ）の間に配置されている導電性のコイル（６），
を有することを特徴とする請求項１に記載のアクチエータ（２）。
【請求項４】  コイル（６）は調整可能な電気消費体（７２），特に可変抵抗（７２）により短絡されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアクチエータ（２）。
【請求項５】
−埋め込まれた磁石（４a ，４b ）は静的に支持され、コイル（６）が磁芯（１０）を含めてエラストマー軸受（６６）によりバネ付勢されて支持されているか、
−あるいはコイル（６）が磁芯（１０）を含めて静的に支持され、埋め込まれた磁石がエラストマー軸受（６６）によりバネ付勢されて支持されている、
ことを特徴とする請求項４に記載のアクチエータ（２）。
【請求項６】  磁石（４a ，４b ）は静的に支持され、コイル（６）が磁芯（１０）を含めて長手軸がコイル（６）の長手軸に延びているコイルバネ（２２a ，２２b ）によりバネ付勢されて支持されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアクチエータ（２）。
【請求項７】  磁石（４ａ，４ｂ）は静的に支持され、コイル（６）が磁芯（１０）を含めて板バネ（２６，２８）によりバネ付勢されて支持されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアクチエータ（２）。
【請求項８】  コイル（６）の長手方向に見て、磁芯（１０）の上と下に少なくとも一つの板バネ（２６，２８）を配置し、この板バネが一方で磁芯（１０）に機械的に接続し、他方でハウジング（２４）の静的な軸受の中に動かないように挟持されていることを特徴とする請求項７に記載のアクチエータ（２）。
【請求項９】  コイル（６）の長手方向に見て、磁芯（１０）の上と下に少なくとも一つの板バネ（２６，２８）を配置し、この板バネが中間領域で磁芯（１０）に機械的に接続し、端部で挟持されていることを特徴とする請求項７に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１０】  板バネ（２６，２８）の各々は端部でそれぞれ可動軸受（４４a ，４４b ）の中に挟持されていることを特徴とする請求項９に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１１】  板バネ（２６，２８）の各々は端部で動かないように挟持され、その長手方向に回転することを特徴とする請求項９に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１２】  コイル（６）の長手方向に見て、磁芯（１０）の上と下にそれぞれ一つの板バネ・システムを配置し、この板バネ・システムが少なくとも二つの板バネ（２６，２８）で構成され、これ等の板バネが端部で互いに機械的に接続し、板バネ・システムの一方の板バネ（２８）が磁芯（１０）に、また板バネ・システムの他方の板バネ（２６）がアクチエータのハウジング（２４）に機械的に動作接続していることを特徴とする請求項７に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１３】  磁芯（１０）の上下両方に配置されている板バネ（２６，２８）は一方でコイル（６）に、また他方でコイルを流れる電流を発生させる電圧源に接続していることを特徴とする請求項８〜１２の何れか１項に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１４】  コイル（６）は磁芯（１０）を含めて静的に支持され、埋め込まれた磁石（４ａ，４ｂ）は板バネ（２６，２８）によりバネ付勢されて支持されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１５】  コイル（６）の長手方向に見て、磁芯（１０）の上と下に少なくとも一つの板バネ（２６，２８）が配置され、その一端が埋め込まれた第一磁石（４a ）に機械的に接続し、その他端が埋め込まれた第二磁石（４a ）に機械的に接続し、その中間領域で固定されていることを特徴とする請求項３に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１６】  強磁性の磁芯（１０）と強磁性のカバー（１４）は絶縁層で互いに分離された高透磁性の強磁性の板で構成されていることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１７】  板は電磁鋼板であることを特徴とする請求項１５に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１８】  磁石（４）あるいは磁石（４a ，４b ）は永久磁石で構成されていることを特徴とする請求項１〜１６に記載のアクチエータ（２）。
【請求項１９】  永久磁石の少なくとも一つは希土類磁石で構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のアクチエータ（２）。
【請求項２０】  磁石（４）あるいは磁石（４a ，４b ）は電磁石で構成されていることを特徴とする請求項１〜１７に記載のアクチエータ（２）。
【請求項２１】  磁芯（１０）は二重Ｔ字型の磁芯（１０）として形成され、その長手軸はコイル（６）の長手軸に一致していることを特徴とする請求項３〜２０の何れか１項に記載のアクチエータ（２）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、以下の構成要素、
−所定の磁化方向を有する少なくとも一つの磁石と、
−コイルと磁石の間に空隙が残り、アクチエータの静的な状態で磁石が、コイルの長手方向に見て、コイルの両端部から突出するように、コイルが磁石の磁化方向にずらして磁石と並んで配置されていて、長手軸が磁石の磁化方向に対して大部分垂直に向き、電流を通電できる導電性のコイルと、
−コイルが巻装されていて、コイルの長手方向に見て、コイルの上と下に高透磁率の強磁性材料のカラー状の突起で終わる高透磁率の強磁性磁芯と、
を有するアクチエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
冒頭に述べた種類のアクチエータには、導電性コイルに交流を流すと励起されて振動する振動性の質量体バネシステムがある。これ等のアクチエータは種々の目的のために、例えばポンプ内のリニヤーモータとして、振動発生器として、あるいは振動減衰器として使用される。最後に述べた場合では、冒頭に述べた種類のアクチエータが振動部材と機械的に動作連結し、アクチエータの中で部品の振動に重畳する振動が生じる。アクチエータ内で発生する振動の振幅、周波数および位相を適当に選ぶと、部材の振動は低減または減衰する。
【０００３】
ドイツ特許第 43 01 845号明細書により、往復運動している機械部品に対して能動的な振動減衰器として使用されるアクチエータが知られている。この能動的な振動減衰器には機械部品に固定された支持板があり、この支持板には導電性の浸債コイルが動かないように配置されている。この浸漬コイルはポット磁石により半径方向に内側と半径方向に外側に同心状に取り囲まれている。このポット磁石はバネ部材により能動的な振動減衰器の支持板にバネ付勢されて接続され、浸漬コイルの軸に平行に向いた案内体により案内される。導電性の浸漬コイルに交流を流すと、ポット磁石は振動を始める。ポット磁石の振動は機械部品の振動に重畳するので、この振動を低減もしくは減衰させる。
【０００４】
ドイツ特許第 43 01 845号明細書により周知の能動的な振動減衰器は比較的簡単な構造であり、ポット磁石の案内体により保証される常時一定にされる空隙の間隔幅により充分直線状の駆動特性を有する。しかし、ポット磁石で生じる減衰力は構造の大きさに比べて比較的小さいことが確認できる。何故なら、能動的な振動減衰器内では比較的小さい周期的な励起力が生じ、減衰力が励起力の振幅に比例するからである。つまり、振動減衰器内では専ら電気力学的な力が励起力として働き、この力は浸漬コイルに電流が流れると浸漬コイルとポット磁石の間に生じる。振動減衰器内で発生する減衰力も振動質量の大きさに比例するので、この問題は基本的にポット磁石を大きくして解決できる。しかし、このためには能動的な振動減衰器を使用するどの場合でも、充分大きな構造空間を使用できない。この問題も、基本的には、振動するバネ質量体システムの固有周波数を減衰させるべき周波数範囲内に置くことにより解決できる。何故なら、この場合には慣性質量の振幅が適当に小さく減衰した時に非常に大きな値を占めるからである。しかし、減衰が少なければ、それに応じて望む共鳴の上昇の帯域幅も小さくなるので、狭い周波数範囲内でのみ大きな慣性力を得る。要約すれば、ドイツ特許第 43 01 845号明細書による周知の能動的な振動減衰器により振動システムの構造容積が予め指定されている場合( つまり、ポット磁石の質量が予め与えられている場合) ただ比較的小さい減衰力しか生じないことが確認できる。こうして、比較的小さな力だけで減衰させることができる。
【０００５】
論文 Modeling and Analysis of a new Linear Actuator by Renato Carlson, Nelson Sadowski, Alberto M. Beckert, Nelson J.Batistela (lnderstry Applications Conference1995,30. IAS Meeting IAS '95,Conference Record of the 1995 IEEE, 8 ‐12, 10, 1995, Orlando, Floridaで公開) により冒頭に述べた種類のリニヤーアクチエータが知られている。このアクチエータは二つの直方体の永久磁石を有し、これ等の永久磁石の間に導電性コイルが配置されていて、このコイルは二重のT 字型の鉄心に巻き付けてある。永久磁石の磁化はこれ等の永久磁石の間に配置されている導電性コイルの方に向き、コイルの長手方向に見て永久磁石の上面と下面が鉄で覆われている。両方の直方体の永久磁石は二つの直方体の鉄ブロックの間に配置されている。更に、永久磁石とこれ等の永久磁石を上端と下端で覆う磁束案内片がコイルバネによりバネ付勢されて保持されているが、リニヤーアクチエータの残りの部材は静的に保持されている。導電性コイルに交流を流すと、バネ付勢されて支持されている永久磁石が励起されて振動する。
【０００６】
上記論文のリニヤーアクチエータでは大きな外部励起力が発生する。何故なら、静的に支持されているアクチエータの部分とバネ付勢されて支持されているアクチエータの部分の間に、電気力学的な力の外に、更に磁気リラクタンス力が作用する。その場合、上記の二つの力は全て同じ方向に作用し、加算されて大きな合成力となる。従って、上記論文のリニヤーアクチエータでは比較的小さな構造形状でも大きな励起力が発生する。しかし、上記論文で知られているリニヤーアクチエータは構造が複雑であることを確認できる。何故なら、このアクチエータは多数の部材を含み、これ等の部材が空隙により互いに離されているからである。
【０００７】
この発明の課題は単純な構造で、大きな励起力を発生させることのできるアクチエータを提供することにある。
【０００８】
請求項１の特徴構成によれば、冒頭に述べた種類のアクチエータを前提として、上記の課題は、
−磁石を高透磁率の強磁性カバーの中に埋め込み、このカバーが少なくともコイルとは反対の磁石の面と、コイルの長手方向に見て、磁石の上面と下面を少なくとも部分的に覆い、
−埋め込まれた磁石を静的に支持し、コイルが磁芯を含めてコイルの長手方向に振動を完全に行うように、コイルが磁芯を含めてバネ付勢されて支持されいるか、
−あるいは磁芯を含めてコイルを静的に支持し、埋め込まれた磁石がコイルの長手方向に振動を完全に行うようにバネ付勢されて支持されている、
ことにより解決されている。
【０００９】
アクチエータのコイルに交流を流すと、アクチエータの振動可能に支持されている部材が振動でずれる。
【００１０】
このアクチエータは、冒頭に述べた応用の外に、自動車にバネ付勢して支持されている質量体を励起して振動させ、この振動を自動車内の乱れた振動をできる限り減衰させるように乱れた振動に重ねるという目的をもって使用される。この場合、アクチエータの振動する質量体を励起する力は他のバネ質量システムの励起力として利用される。この発明によるアクチエータの振動する質量体により大きな励起力が発生するので、自動車の中で大きな質量体が励起されて振動する。例えば、自動車のバッテリーをバネ付勢して支持でき、アクチエータで励起して振動させることができる。
【００１１】
この発明により得られる利点はアクチエータの構造が単純である点にある。何故なら、このアクチエータの部品数が少ないからである。アクチエータは、最も単純な場合、二つの部材だけで構成されている。つまり磁芯の周りに巻装されたコイルと磁石で構成され、アクチエータの両方の部材の一方がバネ付勢されて支持されている。この単純な構造にも係わらず、アクチエータの内部に大きな励起力が生じる。何故なら、アクチエータの中で電気力学的な力の外に、導電性コイルに交流を流すと、同じ向きのリラクタンス力も作用するからである( 詳しくは図面の説明を参照) 。この発明の他の利点はアクチエータで磁石と導電性コイルの間にただ一つの空隙しかない点にある。空隙の個数は論文 "Modeling and Analysis of a new Linear Actuator" で知られているアクチエータに比べて減らされている。空隙の個数が少ないため、アクチエータでは磁束損失が少なくなるので、発生する磁場をより良く利用できる。
【００１２】
請求項２によるこの発明の第一実施例では、アクチエータが以下の構成要素、
−半径方向に磁化されたリング状の磁石、
−長手軸が磁化の半径方向に対して垂直に配置され、磁石とコイルの間に空隙が残るように、リング状の磁石により同心状に取り囲まれている導電性のコイル、
を有する。
【００１３】
この実施例の利点は、アクチエータがコイルの長手方向に対して回転対称な構造となり、磁石とコイルの間にただ一つのリング状の空隙が生じるため、アクチエー夕の構造容積が最適に利用される点にある。更に、コイルに半径方向で作用する力は全て相互に相殺されて磁場損失が少なくなるだけである。それに加えて、このアクチエー夕には磁石あるいは磁芯の周りに巻装されたコイルを適当に支持した場合、充分直線的な動作特性がある。何故なら、リング磁石とコイルの間の空隙の幅が変化しないからである。適当に形成された支持に関しては図面の説明を参照されたい。
【００１４】
請求項３のこの発明の第二実施例によれば、アクチエータが以下の構成要素、
−一方の磁石の磁化が正のｙ方向に向き、他方の磁石の磁化が負のｙ方向に向き、磁石の各々を高透磁率の強磁性カバーの中に埋め込み、このカバーがコイルとは反対の磁石の端面と、面の法線が正または負のｚ方向を向いている磁石の面を少なくとも部分的に覆い、面の法線が正または負のｙ方向を向く端面を有し、互いに間隔を保って配置された大部分直方体の磁石および、
−長手軸がｚ方向を向き、電流を通電でき、コイルと磁石の各々の間に空隙が残るように磁石の間に配置されている導電性のコイル、
を有する。
【００１５】
この第二実施例を記述するため、アクチエータの個別部材の向きを明確にする直交座標系を導入する。この場合、磁石の磁化方向をｙ方向であることを前提とする。
【００１６】
この第二実施例の利点は、アクチエータの磁石が簡単な直方体構造であるため、簡単に作製できる点にある。この実施例の他の利点は、アクチエータがコイルの長手軸となるｘ−ｚ面に対して対称な構造であるため、この実施例でも、磁石の各々とコイルの間の両方の空隙が等しい幅を有するならy 方向でコイルに作用する全ての力が互いに相殺される点にある。更に、このアクチエータは、磁石または磁芯の周りに巻装されたコイルを適当に支持した場合、広い直線状の駆動特性を有する。何故なら、磁石とコイルの間の空隙幅が変化しないからである。適当に形成された支持に関しては、ここでも図面の説明を参照されたい。
【００１７】
請求項４の発明の他の構成によれば、アクチエータのコイルは調整可能な電力消費体、特に可変抵抗で短絡されている。この構成によるアクチエータのバネ付勢されて支持されている部材のところに負荷が固定されていると、このアクチエータはこの負荷に対する可変減衰部を有する能動的な軸受として働く。負荷とそれに伴いバネ付勢されて支持されているアクチエータの部品が外部の影響によりコイルの長手方向に振動すると、磁石が動き、それによりコイルを貫通する磁場が時間的に絶えず変化するので、コイルの電圧が誘起し、この電圧がコイルに電流を流す。この電気エネルギは、コイルを短絡している電力消費体の中で他のエネルギ形態に変換される。電力消費体としては電気エネルギを熱に変換する可変抵抗を使用すると有利である。負荷の振動エネルギを他のエネルギ形態、特に熱に変換することにより、負荷の振動が減衰する。この場合、減衰の程度は調整可能な電力消費体により調整できる。この減衰は、例えば電気抵抗を大きくすればそれに応じて大きくなる。負荷としては、例えば自動車のエンジンが考えられる。
【００１８】
請求項４のアクチエータでは、このアクチエータの可動部材が、請求項５で指定しているようなエラストマー軸受でバネ付勢されて支持されていると有利である。この代わりに、例えばスチールもしくはガラス繊維強化された合成樹脂による他の支持バネも使用できる。
【００１９】
請求項６の発明の他の構成によれば、磁石は静的に支持され、長手方向がコイルの長手方向に一致しているコイルバネで磁芯を含めてコイルはバネ付勢されて支持されている。これ等のコイルバネはコイルの長手軸に同心状に配置されていると有利である。
【００２０】
請求項７の発明の他の構成によれば、磁石は静的に支持され、板バネで磁芯を含めてコイルがバネ付勢されて支持されている。この構成の利点は板バネがコイルバネと同じように一方の方向に「 柔軟」 であるが、コイルバネと異なりこの方向に垂直に力を受け止め、大きく変形しない点にある。これ等の板バネは変形することなく力を受け止める板バネが空隙を補償する( あるいはその柔軟な方向がコイル, の長手軸の方向に一致する) ようにアクチエータの中に並べてあるので、アクチエータが動作する時に空隙の幅が充分一定に維持される。
【００２１】
請求項８の発明の他の構成によれば、コイルの長手方向に見て磁芯の上と下に少なくとも一つの板バネが配置されている。この板バネは一方で磁芯に機械的に接続し、他方で静的な軸受の中に動かないように挟持されている。板バネの長手方向はコイルの長手軸に対して大体垂直に向いていて、それ以外では任意の方向に向く。しかし、請求項3 の第二実施例のアクチエータでは、板バネはその長手方向が×方向に進むように好ましくは揃えてある。板バネをこのように配置することにより、その間にコイルを配置している磁石とコイルの間の空隙の幅はコイルの振動の全過程で一定に維持されることが保証される。
【００２２】
請求項9 の発明の他の構成によれば、コイルの長手方向に見て磁芯の上と下に少なくとも一つの板バネが配置されている。この板バネは中間領域で磁芯に機械的に接続し、両端で挟持されている。この構成の利点は、アクチエータが動作する時に合成トルクが生じることがない点にある。請求項１０の構成の第一実施例によれば、板バネの各々がその端部でそれぞれ一つの可動軸受に挟持されている。請求項１１の構成の他の実施例によれば、板バネの各々がその端部で動かないように挟持されその長手方向に延びる。
【００２３】
請求項１２の発明の他の構成によれば、コイルの長手方向に見て磁芯の上と下にそれぞれ一つの板バネシステムが配置されている。このシステムは端部で機械的に互いに接続された少なくとも二つの板バネ２６，２８から成り、板バネシステムのそれぞれ一方の板バネ２８は磁芯１０に、また板バネシステムのそれぞれ他方の板バネ２６はアクチエータのハウジング２４に機械的に接続している。板バネシステムの各々はコイルバネと同じようにコイルの長手方向に作用するが、この方向に対して垂直には剛であるので、動作中でも空隙の幅を一定に保持することが保証される。
【００２４】
この構成の利点は、板バネシステムが単純な構造であり、アクチエータが動作する時でも合成トルクが発生しない点にある。
【００２５】
請求項１３の発明の他の構成によれば、磁芯の上や下に配置されている板バネが一方でコイルに、また他方でコイルを流れる電流を発生させる電圧源に電気接続している。この構成の利点は電圧源を動かないように挟持されている板バネの端部に接続できる点にある。この例では、コイルが振動でずれた時でも、電圧源から板バネへのに導電接続部が動的に負荷を受けない。板バネとコイルの導線接続部もコイルが振動した時に動的に負荷を受けない。何故なら、導電接続部の両端が振動過程でも相対的に移動しないからである。
【００２６】
請求項１４の発明の他の構成によれば、磁芯と共にコイルが静的に支持され、埋め込まれた磁石が板バネによりバネ付勢して支持されている。
【００２７】
請求項１５の発明の他の構成によれば、請求項３のアクチエータの場合、コイルの長手方向に見て、磁芯の上と下に少なくとも一つの板バネが配置されている。この板バネの一端は第一磁石に機械的に接続し、他端は第二磁石に機械的に接続していて、中心領域で固定されている。
【００２８】
請求項１６の発明の他の構成によれば、強磁性の磁芯と強磁性のカバーが高透磁性を有する強磁性の板で形成され、両者は絶縁層で互いに分離されている。この構成の利点は強磁性の磁芯や強磁性のカバーを時間的に変化する磁束が通過する時に強磁性の磁芯の内部や強磁性のカバーの内部に強い渦電流が生じることがない点にある。むしろ、渦電流は板の「 厚さ」 に限定されるのでそれに応じて減衰する。従って、強磁性の板内の抵抗損失とそれにより生じる強磁性の板の加熱が無視できる。この構成の他の利点は、コイルで生じる磁場の渦電流による減衰も無視できる点にある。請求項１７の発明の他の構成によれば、板は電磁鋼板あるいは鉄である。
【００２９】
請求項１８の発明の他の構成によれば、磁石は永久磁石で構成されている。この構成の利点は、磁場を発生させるため磁石に電流を供給する必要かない点にある。請求項１９の発明の他の構成によれば、永久磁石の少なくとも一つを希土類磁石で形成している。この構成の利点は、希土類磁石は磁石の容積当たり大きな磁場を発生する、つまりエネルギ密度が高い点にある。
【００３０】
請求項２０の発明の他の構成によれば、磁石は電磁石で構成されている。この構成の利点は電磁石により特に強い磁場を発生させることができる点にある。
【００３１】
請求項２１の発明の他の構成によれば、コイルを巻装して磁芯が二重Ｔ字型磁芯で形成されている。この磁芯の長手軸はコイルの長手方向に一致する。この構成の利点は、そのような二重Ｔ字型磁芯を特に簡単に作製できる点にある。特にこの種の磁芯を絶縁層で互いに分離された高透磁性を有する強磁性の板で作製することが特に簡単に可能となる。
【００３２】
この発明の実施例および他の利点を以下の図面に関連して説明する。
【００３３】
図１はアクチエータ２を縦断面図にして示す。このアクチエータ２には正のｙ方向を向いた所定の磁化を示す磁石４がある。更に、このアクチエータ２には導電性コイル６がある。そのコイルの長手軸がｚ方向に向いているので、磁石４の磁化方向に大体垂直である。コイル６は高透磁率の強磁性磁芯１０の周りに巻装されている。この磁芯はコイルの長手方向( 即ちｚ方向) に見て、コイルの上と下で高透磁率の強磁性材料のカラー状の突起１２a と１２b で終わっている。このコイル６はアクチエータ２の前記構成部品の間に狭い空隙８を残すように磁石４に対して配置されている。磁石４は、図１の実施例の場合、アクチエータの静的な状態でコイル６の長手方向に見て上端や下端でコイル６から突き出ている。これは以下に説明する他の実施例の全ての磁石にも当てはまる。
【００３４】
磁石４は高透磁率の強磁性カバー１４の中に埋め込まれている。このカバーは磁石４のコイル６とは反対の面１６と、コイルの長手方向に見て、磁石の上面１８と下面２０を少なくとも部分的に、好ましくは完全に覆う。強磁性のカバー１４は、図示する実施例の場合およびこの発明の図示する他の全ての実施例の場合、カバー１４の横端面６２a,６２b が平坦( つまり突起なし) に磁石４の横端面６４に移行しているように好ましくは形成されている。図示する実施例では、コイル６は磁芯１０を含めてコイルバネ２２a と２２b によりアクチエータ２のハウジング２４の中にバネ付勢して支持されている。これに反して、カバー１４の中に埋め込まれている磁石４はハウジング２４の中に静的に支持されている。
【００３５】
カラー状の突起１２a と１２b は、図１に示す実施例の場合、この突起の横端面６０a,６０bと強磁性カバー１４の対向する横端面６２a,６２b の間に幅が好ましくは 0.2 mm 〜 5 mm の狭い空隙を残すように形成されている。この狭い空隙により、磁束がカラー状の突起１２a,１２b から強磁性カバーへ流れるかあるいはその逆に流れる時に磁場損失が少なくなるだけである。コイル６はこのコイル６と磁石４の間に空隙が残るように巻装すると好ましい。この空隙は前記端面６０a,６０b と６２a,６２b の間の空隙と同じ幅である。この発明の他の全ての実施例でも、カラー状の突起１２a,１２b はその横端面とカバー１４の対向する側面の間に狭い空隙が残るように形成されている。更に、コイル６は上に説明したように磁芯１０に巻装されている。
【００３６】
強磁性のカバー１４と、特に磁石４の上面１８または下面２０を覆う強磁性のカバーの部分は、厚さがＤである。磁芯のカラー状の突起１２a,１２b の厚さは強磁性のカバー１４の厚さＤより薄いか同じであると有利である。磁石４の長さはコイルの長手方向（つまりｚ方向) に約Ｌ＝ｌ＋ｄである。この長さはカラー状の突起１２a,１２bの厚さｄに加えたコイルの長さｌに相当する。コイル６と磁石４はアクチエータ２の静的な状態で磁石４が、コイル６の長手方向に見て、それぞれコイル６の上端や下端を長さｄ/2だけ突き出ているように互いに支持されている。上に述べた寸法は他の全ての実施例のアクチエータ２にも当てはまる。
【００３７】
以下では、コイル６に交流を流した時にアクチエータ２がどのように振る舞うかを説明する。その場合、先ずコイル６を流れ電流が磁芯１０の左側で紙面の中に流入するが、磁芯の右側で紙面から流出するように向いている。この場合、コイル６に電流が流れて磁場が発生する。この磁場の磁力線は磁芯１０の内部で負のｚ方向に向いている。磁束はカラー状の突起１２a,１２b を通して、また磁石４が埋め込まれたカバー１４を通して流れる。磁力線は図1 に示す向きである。コイル６で生じる磁場によりアクチエータ２に種々の力が生じる。領域Ａでは負のｚ方向に向いた力が生じ、この力は磁芯１０とコイル６に作用する。この磁気的なリラクタンス力は電流の流れるコイル６により生じる磁場の磁力線が領域Ａで磁石４を貫通するか、あるいは磁石４を閉ざすように努めさせる。何故なら、領域Ａでは磁石４により発生する磁力線が電流の流れるコイル６で生じる磁力線と同じ方向に向くからである。
【００３８】
領域Ｂでは、コイル６に負のｚ方向に向いたローレンツ力が働く。何故なら、そこではコイル６を流れる電流のベクトルが負のｘ方向に、また磁石４で生じる磁場が正のｙ方向に、従って、この両方のベクトルの外積が負のｚ方向に向くからである。
【００３９】
領域Ｃでは、負のｚ方向に向いた力が磁芯１０とコイル６に働く。何故なら、この領域でコイル６により発生した磁力線が磁石４により発生した磁力線と反対の方向を向くからである。磁力線はこの領域で互いに押し合うようになり、これはコイル６が下に逃れることにより行われる。
【００４０】
負のｚ方向でコイル６に作用する三つの力の全てを加算すると負のｚ方向に向く全ての力となる。この力はコイルを下の方向に動かすためにある。電流をコイルを通して他の方向に流すと、それに応じて正のｚ方向に向いた全体の力がコイルに作用し、従ってコイル６が正のｚ方向、つまり上に移動する。結局、交流をコイル６に流すと、コイル６には、コイル６，磁芯１０およびコイルバネ２２a と２２b から成る質量体バネシステムを励起して振動させる周期的な合成力が作用する。
【００４１】
振動する質量体バネシステム（図１の実施例、つまり磁芯１０を備えたコイル６）は静的な質量体に対して（図１の実施例、つまりカバー１４を備えた磁石４に対して) 好ましくは休止位置（図１参照) から最大で区間ｄ/2だけ上または下に（ｚ方向に見て) 出るように支持され、最大突出から他の最大突出までの振動の全距離はカラー状の突起１２a,１２b の厚さｄに丁度一致する。アクチエータ２はこの領域でリニヤーに振る舞うので、簡単に制御または調整できる。突き出しは、例えばバネ付勢された軸受で（図１の実施例でコイルバネ２２a,２２b の対応する剛性による) 制限される。全てのアクチエータ2 は他の実施例の全てでそのように支持されている。
【００４２】
この代わりに図１に示すアクチエータ２の機能は磁石４の磁場が正のｙの方向にあるいは負のｙの方向に向いているか否かに関係ないことがハッキリと強調されている。磁石４の磁場が負のｙ方向に向いているなら、コイルを流れる所定の電流方向でのみ、コイル６に作用する力の方向が逆転する。更に、この代わりに図１に示すアクチエータ２の機能はコイル６または磁石４がバネ付勢されて支持されているか否かに無関係であることが明らかになる。コイル６の代わりに磁石４がバネ付勢された支持されると、対応する電流方向でバネ付勢されたコイル６が下に移動し、その逆なると、バネ付勢されて支持されている磁石４は上に移動する。この種の動的な逆転は図示する他の全ての実施例でも考えられる。
【００４３】
図２はアクチエータ２を示し、この場合には図２ａはアクチエータ２の縦断面を示し、図２ｂは図２ａに示す直線に沿った横断面を示す。図２のアクチエータ２にはリング状の磁石４がある。この磁石の磁化は半径方向に内側に向いていてる。導電性コイル６の長手軸は磁石４の磁化の半径方向に垂直に配置されている。つまり、この長手軸はｚ方向に向いている。コイル６はリング状の磁石４により、コイル６とリング状の磁石４の間に空隙８が残るように同心状に取り囲まれる。その外、図２に示すアクチエータ２は図１に示すアクチエータと同じ構造を有する。つまり、コイル６はカラー状の突起１２a と１２b を有する磁芯１０に巻装され、リング状の磁石４はカバー1 4 に埋め込まれ、このカバーは磁石のコイルとは反対の面１６および、コイルの長手方向に見て、磁石の上面１８と下面２０を覆う。カラー状の突起１２a と１２b を有する磁芯１０はコイル６を巻き付けたダンベルあるいはケーブルドラムの形である。
【００４４】
図２に示すアクチエータ２の機能原理は図１に示すアクチエータ２の機能原理と同一であるので、この点には再度立ち入らない。図２に示すアクチエータ２では、図１に示すアクチエータ２の場合と全く同じに、磁芯１０に巻装されがコイル６が板バネ２６と２８によりバネ付勢された支持されている。この場合、板バネ２６はコイル６の長手方向に見て、磁芯１０の上に、また板バネ２８はコイル６の長手方向に見て磁芯１０の下に配置されている。板バネ２６と２８の一端はそれぞれ間隔保持体３０または３２を介して磁芯１０のカラー状の突起１２a または１２b に機械的に接続している。その場合、間隔保持体３０または３２は、中央の長手軸が、図２にも示すように、コイルの延長した長手軸に一致するように好ましくは配置されている（同じことは以下の実施例で示されている間隔保持体にも当てはまり、この間隔保持体は磁芯のカラー状の突起に機械的に接続している) 。板バネ２６や板バネ２８のそれぞれの他端はリング状の磁石４も固定されているハウジング２４に挟持されている。
【００４５】
図２に示すアクチエータ２の機能に対しても、リング状の磁石４により発生する磁場が半径内側方向（つまりコイルに) へ向くか半径外側方向（つまりコイルから離れる) へ向くかは重要でない。
【００４６】
図３ａと３ｂは面の方線が正または負のｙ方向に向いた端面を有する互いに間隔を保った二つのほぼ長方形の磁石４a と４bを備えたアクチエータ２を示す。磁石４a の磁化は正のｙ方向に向いているが、磁石４b の磁化は負のｙ方向に向いている。二つの長方形の磁石４a と４bの間の中心に導電性コイルが配置されている。このコイルの長手軸はｚ方向に向いている。磁石４a,４b とコイル６の間にはそれぞれ空隙８a と８b がある。コイル６は二重Ｔ字型の磁芯１０の周りに巻装されている。この磁芯はコイル６の長手方向（つまりｚ方向) に見て、コイルの上と下でカラー状の突起１２a と１２b で終わっている。磁石４a と４b の各々は、図３ａと３ｂに示すアクチエータ２の場合、高透磁率の強磁性カバー１４の中に埋め込まれている。このカバーはそれぞれコイル６とは反対の面１６a や１６b およびコイルの長手方向に見て磁石の上面１８と下面２０を覆っている。
【００４７】
図３ａと３ｂに示すアクチエータ２では、磁芯１０の周りに巻装されているコイル６は板バネ２６と２８でバネ付勢されて支持されているが、取り囲まれている磁石４a と４bは静的に支持されている。板バネ２６と２８は、それぞれコイルの長手方向に見て、磁芯１０の上と下に配置され、間隔保持体３０と３２を介して磁芯１０に機械的に接続している。
【００４８】
図３ａに示すアクチエータ２の線分ＩＶ／ＩＶの断面を示す図４から、板バネ２６と２８がアクチエータ２またはアクチエータ２のハウジング２４のところにどのように固定されているかが読み取れる。板バネ２６または板バネ２８の一端は間隔保持体３０または３２のところに固定されている。この間隔保持体はコイル６を巻装している磁芯１０に機械的に接続している。板バネ２６または板バネ２８の他端はハウジング２４の中に動かないように挟持されている。板バネ２６および板バネ２８はその長手軸がｘ方向に沿って延びるように向けてある。板バネ２６および板バネ２８のこのような整列の向きは図３ａを見ると分かる。つまり、コイル６に交流を流すと、コイル６はｚ方向に振動を始める。その場合、板バネ２６と２８はそれに合わせて曲がるので、磁芯１０の周りに巻装されているコイル６は振動時に弱く曲がった円弧上を移動する。しかし、この円弧は主にｘ−ｚ面内にあるので、板バネ２６と２８の長手方向をｘ方向に向けることにより、磁芯1 0 の周りに巻装され, ているコイル６が振動時に磁石４a にも磁石４b にも近接しないことを確実にする（これは、明らかに板バネ２６または２８の長手方向がｙ方向に向く場合である) 。板バネ２６と２８の長手方向を主にｘ方向に向けることにより、コイルの振動時に空隙８a と８bが必ず同じ幅となり、コイル６が磁石４a や４bに接触する恐れの生じないことが保証される。
【００４９】
図４から上の説明により導電性コイルへ特に有利に電流を導入できることが読み取れる。これには導線３４が電圧源３６からハウジング２４に対向する板バネ２６の端部に通じる。他の導線３８は間隔保持体３０と接続する板バネ２６の他端から導電性コイル６に通じる。これにより両方の導線４０と４２は電圧源３６から板バネ２８を介して導電性コイル６に通じるので、電流回路はコイルで閉ざされている。コイル６に通電したため、磁芯１０の周りに巻装されているコイル６がｚ方向に振動を始めると、板バネ２６または２８で終わる両方の導線３４と４０の端部はただ無視できる程度に負荷を受ける。何故なら、導線３４と４０が終わる板バネ２６と２８の領域はコイル６の振動する時に実際には変形しない。更に、板バネ２６と２８からコイル６に通じる導線３８と４２も動的に負荷を受けない。何故なら、これ等の導線の両方の終点はコイルがｚ方向に振動する時に必ず等間隔を示す。図４に関連して導線性コイル６への電流供給は、振動して支持されているコイル６が板バネ２６、２８を介してハウジングに接続し、当然
、板バネ２６と２８が導線性でハウジング２４や間隔保持体３０と３２に対して電気絶縁されている時のみに機能するところにはどこにでも使用できる。もちろん、電流供給は実施例に示す他の全てのバネでもそれ等が導電性である限り可能である。
【００５０】
図５は図３に示すアクチエータ２の磁芯１０の周りに巻装されたコイル６を保持部の代わりの実施例を示す。コイル６の長手方向に見て、磁芯１０の上と下にそれぞれ一つの板バネ２６と２８が再び配置されている。しかし、この実施例の場合、板バネ２６と２８はその中間領域で磁芯１０に固定されている間隔保持体３０または３２に機械的に接続し、端部でそれぞれアクチエータ2 のハウジング２４に嵌め込まれている。板バネ２６または２８の端部の間にある板バネ２６または２８の一部は、板バネの長手方向（つまりｘ方向) に延びるように形成されている。これは、板バネ２６の場合、この板バネ２６が両端でハウジング２４の中に可動軸受４４a または４４b により挟持されることにより達成される。可動軸受４４は弾性的に延びるゴム軸受である。板バネ２８の場合、これは、板バネの前記領域に折れ曲がり４６a または４６b があり、これ等の折れ曲がりが板バネ２８にも同じ力が働くなら板バネ２８のｘ方向の伸長を可能にすることにより達成される。
【００５１】
図５に示す磁芯１０の周りに巻装されたコイル６の保持の利点は、コイル６がｚ方向に振動する時に合成トルクを発生させない点にある。
【００５２】
図６は図２に示すリング状の磁石４を備えたアクチエータとほぼ同じ構成であるか、あるいは図３に示す二つの長方形の磁石４a,４b を備えたアクチエータ２とほぼ同じ構成であるアクチエータ２を示す。図６に示すアクチエータ２はただ磁芯１０の周りに巻装されたコイル６をバネ付勢して保持することで相違する。カラー状の突起１２a と１２b の中心に、他端がアクチエータ２のハウジング２４にそれぞれ機械的に接続している間隔保持体３０と３２がある。両方の間隔保持体３０と３２の各々は対向している板バネ２６a,２８a または２６b,２８bから成る板バネ・システムにより止められている。両方の板バネ２６と２８はその端部でそれぞれ間隔保持体４８により互いに間隔を保ち、この間隔保持体を介して互いに接続している。更に、上の板バネ２６は中間領域でハウジング２４に対向する各間隔保持体の一部に接続している。これに反して、下の板バネ２８は中間領域で磁芯１０に対向する各間隔保持体の一部に接続している。両方の板バネ２６と２８は板バネの長手方向がコイル６の長手方向に垂直か、あるいはコイル６の振動方向に垂直に延びるように向けられている。
【００５３】
コイル６に交流を流し、これによりコイル６が励起されて振動すると、間隔保持体３０と３２に組み込まれている板バネ２６と２８がコイルバネと同じように働くが、磁芯１０の周りに巻装されたコイル６が振動方向に垂直にずれないため、空隙８（図２も参照) あるいは空隙８a,８b（図３も参照) の幅が一定に維持されるという利点を有する。更に、図６に示されている磁芯１０の周りに巻装されたコイル６のバネ付勢した保持部には、コイル６をｚ方向に振動する時にトルクを発生しないという利点がある。
【００５４】
図７も図２に示すリング状の磁石４を備えたアクチエータとほぼ同じ構成であるか、あるいは図３に示す二つの長方形の磁石４a,４b を備えたアクチエータ２とほぼ同じ構成であるアクチエータ２を示す。図７に示す実施例では、相違はコイル６が磁芯１０を含めて静的に保持され、埋め込んだ磁石４または埋め込んだ磁石４a と４bがコイルに交流を流した時にｚ方向に充分振動するようにバネ付勢されて支持されている点にある。磁石４a と４bのバネ付勢された保持は板バネで行われる。これ等の板バネの一つがそれぞれコイル６の長手方向に見て磁芯１０の上と下に配置されている。この場合、板バネの各々は中間の領域で間隔保持体３０を介して磁芯１０に、また端部でそれぞれ間隔保持体を介してカバーされている磁石４a,４b に、図７の板バネ２６に対しても示してあるように、機械的に接続している。
【００５５】
この代わりに、磁芯１０の周りに巻装されたコイルは間隔保持体３２を介して直接ハウジング２４に機械的に接続している。この場合、埋め込まれた磁石４a と４bの各々が磁芯１０の上にも下にも間隔保持体５０と５２により振動するように支持されている。これ等の間隔保持体はそれぞれ重なっている板バネ２６と２８により止まっている。間隔保持体５０と５２は図６と関連して説明した間隔保持体３０と同じ構造を有するので、この点について間隔保持体５０と５２の構造についてもう一度詳しく立ち入らない。
【００５６】
図１〜７に示す全ての実施例では、磁石４または磁石４a と４b が対応する磁化方向の永久磁石として、あるいは電流を流した時に対応する磁化方向を決める電磁石として形成される。アクチエータ内に永久磁石を使用すれば、これ等の永久磁石を希土類磁石で形成すると有利である。
【００５７】
更に、図面に示す全ての実施例では強磁性の磁芯１０と強磁性のカバー１４は高透磁率の強磁性板、好ましくは絶縁層で互いに分離されている電磁鋼板または鉄から成る。その場合、板は導電性コイル６で生じた磁束を特に良く通し、渦電流は板の「厚さ」の中でのみ生じるように互いに積層されている。これは図３に示すアクチエータ２について例示的に説明されている。つまり、カラー状の突起１２a と１２b で終わる磁芯１０は電磁鋼板または鉄板であり、そのうちの一つは図３a に示してある。この板の上には他の板が接続する絶縁層がある。磁芯１０のこの構造はｘ方向に続くので、結局図３に示す磁芯１０が生じる。
【００５８】
カバー１４も「ｃ型」の電磁鋼板や鉄板で形成されている。そのうちの一つは図３ａに図示されている。図３ａに示す板の上には絶縁層があり、この絶縁層は図３ａに示す板を次に続く鉄板から切り離す。説明した構造はｘ方向に続くので、結局磁石４a と４bの全力バー１４が生じる。
【００５９】
図８ａは図２ｂに示すアクチエータと同じ構成にされているアクチエータ２を示す。従って、構造に関して付属する図面の説明を参照されたい。相違はただ図８a に示すアクチエータ２の場合、磁芯１０やカバー１４もそれぞれ絶縁塗料層５６で互いに分離されている隣り合わせにした個々の電磁鋼板または鉄板５４a または５４b から成る点にある。板５４a は円弧状の横断面を有し、板５４b はリングセグメント状の横断面を有する。円弧状の板５４a およびリングセグメント状の板５４b は、前記部材の外面上で絶縁塗料層が外に付属している二つの部材の場合、同じ半径になるように配置されている。
【００６０】
図８ｂは付属するリングセグメント状の板５４b を備えた円形セグメント状の板５４a を斜視図にして示す。磁芯１０の円形セグメント状の板５４a はコイル６を包囲する「ｃ」形を側面図でしている。リングセグメント状の板５４b も側面図で磁石４を包囲する「ｃ」の形をしている。板５４a や板５４b の「ｃ」形の側面は電気絶縁の塗料層で覆われている。円形セグメント状の板５４a の円弧長５８はできる限り短く形成されている。この場合、板５４a の中で生じる渦電流が無視できる。従って、同じことはリングセグメント状の板５４b の内側と外側の円弧長に当てはまる。
【００６１】
図９は図２に示すアクチエータとほぼ同じに形成されたアクチエータ２を縦断面にして示す。従って、これに関しては図２の説明を参照されたい。アクチエータ２の埋め込まれたリング状カバー４はリング状のエラストマー軸受６６の形のバネ部材により支持板６８に対してバネ付勢されて支持されている。この場合、エラストマー軸受は半径方向に外にカバー１４を取り囲み、カバー１４の下側と支持板６８の間に空隙が残るように形成されている。磁芯１０の周りに巻装されたコイル６は間隔保持体３２により支持板６８に静的に固定されている。カバー１４の上側には支持板７０が固定されている。その場合、支持板と磁芯１０の間の間隔、そしてそれによりｚ方向の「振動距離」を広げるため、場合によって、カバー１４と支持板の間に間隔保持体が存在する。エラストマー軸受６６の硬さは、アクチエータが図９に示す位置を占めるように選択される。この位置では支持板が周知（図示せず) 負荷で、例えばエンジンで静的に負荷されるなら、磁石４がコイル６の長手方向に見て支持板の上端部と下端部から同じ距離だけ突き出る。
【００６２】
コイル６の両端部は可変抵抗７２または可変電力源の形の可変電力消費体により短絡される。支持板７０のところで支持される負荷が外力によりｚ方向に沿って振動するなら、この振動はアクチエータ２に移り、バネ付勢されてカバーされている磁石４がコイルの長手方向に振動を始める。こうして、コイル６により取り囲まれている磁場が時間的に常時変化するので、コイル６には電圧が誘起し、それ故にそこに電流が流れる。電流の電気エネルギは抵抗７２の中で熱に変換される。このエネルギ変換により負荷の振動は減衰する。この減衰は電気抵抗７２が大きければそれだけ大きくなる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】  アクチエータの縦断面図、
【図２】  ａ：アクチエータの縦断面図、
ｂ；アクチエータの横断面図、
【図３】  ａ；アクチエータの縦断面図、
ｂ；アクチエータの横断面図、
【図４】  アクチエータの縦断面図、
【図５】  アクチエータの縦断面図、
【図６】  アクチエータの縦断面図、
【図７】  アクチエータの縦断面図、
【図８】  ａ；アクチエータの縦断面図、
ｂ；アクチエータの一部の斜視図、
【図９】  アクチエータの縦断面図。
【符号の説明】
２                アクチエータ
４                磁石
６                コイル
８                空隙
１０                磁芯
１２a,b             カラー状の突起
１４                カバー
１６                磁石のコイルとは反対の面
１８                磁石の上面
２０                磁石の下面
２２a,b             コイルバネ
２４                ハウジング
２６，２８          板バネ
３０，３２          間隔保持体
３４                導線
３６                電圧源
３８，４０，４２    導線
４４                可動軸受
４６                折り目
４８，５０，５２    間隔保持体
５４a,b             鉄板
５６                塗布層
５８                円弧の長さ
６０a,b             カラー状の突起の横端面
６２a,b             強磁性カバーの横端面
６４                磁石の横端面
６６                エラストマー軸受
６８，７０          支持板
７２                可変抵抗