(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルボビンの筒状胴部の外周に２連のコイルを巻装してコイル体を構成し、
軸方向に着磁された永久磁石に対して非貫通の出力部材を当該永久磁石の一端面に一体化した磁石可動体を、前記筒状胴部の内側に一定ストロークで摺動自在に設け、前記磁石可動体の突出方向の動きを規制する非磁性ストッパを有し、
前記永久磁石の他端面の磁極と主に鎖交する一方のコイルの外周部を囲むようにヨークとなる復帰用磁性体を設け、かつ前記永久磁石の一端面が当該磁性体の中央寄り端面よりも外側に出る位置関係とし、
前記２連のコイルに相互に逆方向に電流を通電するときに、当該電流と前記永久磁石の各磁極の磁束とにより前記出力部材を突出させる推力を発生することを特徴とする可動磁石型リニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記永久磁石がメッキ又はコーティング層を表面に有し、該メッキ又はコーティング層が形成された一端面に前記出力部材が溶着又は接着されてなる請求項１記載の可動磁石型リニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルへの通電によりカメラのシャッタ機構等を駆動可能な小型、小径の可動磁石型リニアアクチュエータに係り、とくに非通電時に原点位置に自動復帰可能な自動復帰式の可動磁石型リニアアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の可動磁石型リニアアクチュエータとしては、本出願人が実開平７−３０５８５号で提案した図３の構成のものが知られている。図３の可動磁石型リニアアクチュエータは、穴あき柱状希土類永久磁石１に貫通軸体２を貫通させ固定して磁石可動体３を構成し、前記貫通軸体２を軸受部材４で摺動自在に支持し、磁石可動体３の外側を囲むコイルボビン６に２連のコイル５Ａ，５Ｂを巻装して磁石可動体の磁極間を境にして相異なる方向に電流が流れる如く結線し、コイルボビン６の両側に側板７を介して前記軸受部材４を固定した構造となっている。また、側板７の一方又は両方を軟磁性体として磁石可動体３を吸着する磁性吸着体として機能させる場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図３の可動磁石型リニアアクチュエータの構成において、外形を小径化しようとすると、当然磁石可動体３の永久磁石１も小径となる。この小径永久磁石１とした場合、軸受部材４の取付側の側板７を軟磁性体にして磁性吸着体として機能させようとしても、磁石可動体３が側板７から離れた位置では磁気吸引力が急激に弱くなり、コイル非通電時に磁石可動体３が側板７に吸引されることで自動復帰する動作ができなくなる問題がある。
【０００４】
また、小径構造とする場合は、図３のように貫通軸体２を磁石可動体３に設けることがスペース上困難となる問題もある。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑み、小型、小径化を図ることが可能で、しかも非通電時に磁石可動体を原点位置に自動復帰させることが可能な自動復帰式の可動磁石型リニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可動磁石型リニアアクチュエータは、コイルボビンの筒状胴部の外周に２連のコイルを巻装してコイル体を構成し、
軸方向に着磁された永久磁石に対して非貫通の出力部材を当該永久磁石の一端面に一体化した磁石可動体を、前記筒状胴部の内側に一定ストロークで摺動自在に設け、前記磁石可動体の突出方向の動きを規制する非磁性ストッパを有し、
前記永久磁石の他端面の磁極と主に鎖交する一方のコイルの外周部を囲むようにヨークとなる復帰用磁性体を設け、かつ前記永久磁石の一端面が当該磁性体の中央寄り端面よりも外側に出る位置関係とし、
前記２連のコイルに相互に逆方向に電流を通電するときに、当該電流と前記永久磁石の各磁極の磁束とにより前記出力部材を突出させる推力を発生することを特徴としている。
【０００８】
また、前記可動磁石型リニアアクチュエータにおいて、前記永久磁石がメッキ又はコーティング層を表面に有していて、該メッキ又はコーティング層が形成された一端面に前記出力部材が溶着又は接着された構成としてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可動磁石型リニアアクチュエータの実施の形態を図面に従って説明する。
【００１０】
図１は本発明に係る可動磁石型リニアアクチュエータの実施の形態の全体構成を示し、図２は磁石可動体の構成を示す。これらの図において、１０は固定コイル体であり、摩擦抵抗の少ない樹脂製コイルボビン１１の円筒状胴部１２の外周に２連のコイル１３Ａ，１３Ｂを巻装したものである。２連のコイル１３Ａ，１３Ｂは相互に逆方向に電流が流れるように、コイルボビン１１に固定された複数の端子１４にそれぞれ結線されている。
【００１１】
磁石可動体２０は、軸方向に着磁された円柱状永久磁石２１の一端部に出力部材としての出力シャフト部材２５を一体化したものであり、コイルボビン１１の円筒状胴部１２の内周側に摺動自在に設けられている。
【００１２】
図２に示すように、前記円柱状永久磁石２１は、希土類磁石や、フェライト磁石であり、固定コイル体１のコイルボビン１１の内周側を摺動するため、その摺動を円滑にし、耐摩耗性及び耐腐蝕性を確保する目的でメッキ又はコーティング層２２を全表面に施してある。前記出力シャフト部材２５はシャフト本体２６の基部に前記円柱状永久磁石２１と同径の円板部２７を一体に形成したものである。そして、メッキ又はコーティング層２２を施してある円柱状永久磁石２１の一端面に出力シャフト部材２５の円板部２７がはんだ付け、ろう付け等による溶着又は接着剤による接着で固着されている。例えば、メッキ又はコーティング層２２をニッケル等のはんだ付着性の良好なあるいは溶接可能な金属層とし、出力シャフト部材２５をはんだ付け又は溶接に適した金属材質とすることで、円柱状永久磁石２１と出力シャフト部材２５とをはんだ付け、溶接等で十分強固に固着一体化できる。また、出力シャフト部材２５が樹脂製であれば、その樹脂及びメッキ又はコーティング層２２に対し接着性の高い接着剤を用いる。
【００１３】
前記磁石可動体２０は、その左端が前記円筒状胴部１２の奥側端面１５に当接することで左方向の動きが規制され、磁石可動体２０の右端がコイルボビン１１の右端面に固着された抜け防止部材としての非磁性ストッパ板１６に当接することで右方向の動きが規制される。すなわち、磁石可動体２０の軸方向の摺動範囲は一定ストロークに規制されている。
【００１４】
また、円柱状永久磁石２１は軸方向の両端に磁極を有するものであり、磁石可動体２０の外周側を周回する位置関係となっている２連のコイル１３Ａ，１３Ｂと鎖交し、例えばＮ極による磁束が一方のコイル１３Ａと主に鎖交し、Ｓ極による磁束が他方のコイル１３Ｂと主に鎖交する。そして、磁石可動体２０の摺動範囲において、それらの鎖交関係が保たれ、しかも円柱状永久磁石２１の磁極間を境にして相異なる方向に電流が流れる如く２連のコイル１３Ａ，１３Ｂは配置され、かつ結線されている。
【００１５】
さらに、２連のコイル１３Ａ，１３Ｂの非通電時に、磁石可動体２０が円筒状胴部１２内側左端の奥側端面１５に当接状態となる原点位置に復帰するように、鉄板等の軟磁性体からなる略円筒形状の復帰用磁性体３０が２連のコイル１３Ａ，１３Ｂの外側の片側位置、すなわち一方のコイル１３Ｂの外周部を囲むように配置されている。ここで、磁石可動体２０を、コイルボビン１１内の左端位置となる原点位置に確実に復帰させるために、円柱状永久磁石２１の一端面（Ｎ極面）が復帰用磁性体３０の右端面（中央寄り端面）Ｑよりも外側に突出するように、当該復帰用磁性体３０の軸方向長さ及び配置を設定している。なお、この復帰用磁性体３０は、２連のコイル１３Ａ，１３Ｂの通電時の推力を高める磁気ヨークとしても機能している。
【００１６】
この実施の形態において、固定コイル体１０が有する２連のコイル１３Ａ，１３Ｂに通電した場合、磁石可動体２０側の各磁極による磁束と各磁極の外側を周回している２連のコイル１３Ａ，１３Ｂの電流間でフレミングの左手の法則に基ずく推力が発生する。そして、２連のコイル１３Ａ，１３Ｂに相互に逆向きで磁石可動体２０の各磁極を右方向に動かす向きの電流を流したときに出力シャフト部材２５は突出方向に駆動され、コイルボビン１１から突出したシャフト本体２６は図１の仮想線Ｐの突出位置となる。
【００１７】
また、２連のコイル１３Ａ，１３Ｂへの通電をオフとすれば、推力は無くなり、復帰用磁性体３０と磁石可動体２０の各磁極間の磁気吸引力で磁石可動体２０は奥側端面１５に当接したコイルボビン１１左端の原点位置（図１の実線位置）に自動復帰する。
【００１８】
この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００１９】
(1)  復帰用磁性体３０は磁石可動体２０の移動方向にある程度の長さを持っており、しかも円柱状永久磁石２１の一端面（Ｎ極面）が復帰用磁性体３０の右端面（中央寄り端面）Ｑよりも外側に突出する位置関係となるように設定されているため、コイルボビンの左端面に磁気吸着用磁性体を配置する従来構造に比べて磁気吸引力の低下が少なく、磁石可動体２０及び円柱状永久磁石２１を小径化しても磁石可動体２０をコイルボビン１１の右端位置から確実に左端の原点位置に復帰させることができる。
【００２０】
(2)  磁石可動体２０に貫通軸体を設ける代わりに、磁石表面にメッキ又はコーティング層２２を施して樹脂製コイルボビン１１の内周側を磁石可動体２０が摺動する構造とし、メッキ又はコーティング層２２を施した円柱状永久磁石２１の一方の端面に出力シャフト部材２５を直接固着しており、小径化、小型化を図ることができる。また、メッキ又はコーティング層２２は永久磁石の割れ、欠け防止及び耐摩耗性及び耐腐蝕性の確保にも有効である。
【００２１】
(3)  円柱状永久磁石２１のメッキ又はコーティング層２２をニッケルメッキ等のはんだ付着性の良好なあるいは溶接可能な金属層とし、出力シャフト部材２５をはんだ付け又は溶接に適した金属材質とすることで、円柱状永久磁石２１と出力シャフト部材２５とをはんだ付け、溶接等で溶着することができ、固着強度を十分確保することができる。
【００２２】
なお、磁石可動体２０として円柱状永久磁石２１と出力シャフト部材２５とを一体化したものを例示したが、永久磁石は円柱状に限らず、角柱状等でもよく、これに合わせてコイルボビンの筒状胴部の内周断面も方形等とする。
【００２３】
また、出力部材として出力シャフト部材２５を例示したが、出力部材の形状はシャフト形状でなくともよく、コイルボビンから突出した部分は任意の形状を取り得る。
【００２４】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る可動磁石型リニアアクチュエータによれば、コイルボビンの筒状胴部の外周に２連のコイルを巻装してコイル体を構成し、軸方向に着磁された永久磁石に対して非貫通の出力部材を当該永久磁石の一端面に一体化した磁石可動体を、前記筒状胴部の内側に一定ストロークで摺動自在に設け、前記磁石可動体の突出方向の動きを規制する非磁性ストッパを有し、前記永久磁石の他端面の磁極と主に鎖交する一方のコイルの外周部を囲むようにヨークとなる復帰用磁性体を設け、かつ前記永久磁石の一端面が当該磁性体の中央寄り端面よりも外側に出る位置関係としたので、前記コイルボビンの端面に磁気吸着用磁性体を配置する従来構造に比べて磁気吸引力の低下が少なく、前記磁石可動体を小径化しても前記磁石可動体を確実に原点位置に自動復帰させることができる。このため、小型、小径の自動復帰式の可動磁石型リニアアクチュエータを実現可能である。
【００２６】
また、前記永久磁石がメッキ又はコーティング層を表面に有する構造として、該メッキ又はコーティング層が形成された一端面に前記出力部材を溶着又は接着する場合、貫通軸体を前記永久磁石に設ける必要が無くなり、この点でも永久磁石及び磁石可動体の小径化、小型化を図り、ひいては外形寸法の小径化、小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可動磁石型リニアアクチュエータの実施の形態を示す正断面図である。
【図２】実施の形態で用いる磁石可動体の一部を断面とした拡大正面図である。
【図３】従来の可動磁石型リニアアクチュエータを示す正断面図である。
【符号の説明】
１，２１  永久磁石
２  貫通軸体
３，２０  磁石可動体
４  軸受部材
５Ａ，５Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ  コイル
６，１１  コイルボビン
７  側板
１０  固定コイル体
１２  円筒状胴部
１５  奥側端面
２２  メッキ又はコーティング層
２５  出力シャフト部材
３０  復帰用磁性体
【図１】
0003755116.tif 000002
【図２】
0003755116.tif 000003
【図３】
0003755116.tif 000004