JP2003189578A - 磁石可動型電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な推力を確保しながらも、全体としての
太さの増大を抑え、小形化を図ることができる電磁アク
チュエータを得る。 【解決手段】 内側極歯１１Ａを形成するインナーヨー
ク部１０ａと、外側極歯１２Ａを形成するアウターヨー
ク部１０ｂと、これら両ヨーク部１０ａ，１０ｂの間の
空間部１３Ａとを有するヨーク１０Ａと、該空間部内１
３Ａに収容されて上記インナーヨーク部１０ａの周りを
取囲む環状の励磁コイル１４と、Ｎ極とＳ極とがラジア
ル方向に着磁され、該ヨーク１０Ａの軸線方向に変位自
在なるように配設された永久磁石１５とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石可動型の電磁
アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電磁的に目的物を移動させる
往復運動装置として、励磁コイルに電圧を印加し、その
磁気力によって、出力軸に連結された可動鉄心に直線的
な運動を与える電磁ソレノイド（電磁アクチュエータ）
は知られている。この電磁ソレノイドは、構造は簡単で
あるが、鉄心を励磁コイルの内部に含んでいるため、電
気的な応答を良くするのが難しいという問題があり、こ
れを解消するためには、起動時に励磁コイルに大電圧を
印可する必要がある。

【０００３】この問題を解消するため、本発明者は、上
記可動鉄心に代えて永久磁石を使用することにより電気
的応答性を高めた電磁アクチュエータを提案している
（特願２０００−２１７３０４号）。この電磁アクチュ
エータにおいては、上記電磁ソレノイドのように起動時
に大電圧を印加しなくても、永久磁石の磁気と通電時に
励磁コイルから発生する電磁気とを利用して応答性を高
めている。このような電磁アクチュエータにおいて、高
い電気的応答性を確保した状態でより強力な推力を確保
する必要がある場合には、励磁コイルの巻数を大きくす
るか、又は永久磁石を大きくして磁力を大きくする必要
があると考えられるが、アクチュエータ全体が太くなっ
てしまう場合があり、一層の小形化が求められるこの種
のものにおいては、この点が大きな障害となる可能性が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、十分な推力を確保しながらも、全体として
の太さの増大を抑え、小形化を図ることができる電磁ア
クチュエータを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の磁石可動型電磁アクチュエータは、内側極
歯を形成する柱状のインナーヨーク部と、このインナー
ヨーク部の外側に該インナーヨーク部の外周の少なくと
も一部を取囲むように位置して外側極歯を形成するアウ
ターヨーク部と、これら両ヨーク部の間の空間部とを有
する少なくとも一つのヨーク；上記ヨークの空間部内に
収容されて上記インナーヨーク部の周りを取囲む環状の
励磁コイル；上記インナーヨークとアウターヨークとの
間に配設可能な形状及び大きさを有すると共に、Ｎ極と
Ｓ極とがラジアル方向に着磁され、上記外側極歯と内側
極歯との間の位置に該ヨークの軸線方向に変位自在なる
ように配設された永久磁石；を備えたことを特徴とする
ものである。

【０００６】上記構成を有する電磁アクチュエータは、
ヨークを、内側極歯を形成する円柱状のインナーヨーク
部と、このインナーヨーク部のまわりに同心状に位置し
て外側極歯を形成する円筒状のアウターヨーク部と、こ
れら両ヨーク部の間に位置する環状の空間部とを有する
構成とし、該空間部内に励磁コイルを配設すると共に、
ラジアル方向に着磁した永久磁石を上記ヨークにおける
外側極歯と内側極歯との間の位置に同心状かつ該ヨーク
の軸線方向に変位自在なるように配設したので、コイル
への通電方向を変えることにより永久磁石をその軸線方
向に効率的に駆動することができ、しかも、励磁コイル
が永久磁石の移動方向に位置することとなるため、励磁
コイルをその巻数を増やして外径を大きくしたり、ある
いは永久磁石の外径をある程度大きくしても、励磁コイ
ルが永久磁石の外周面と対向する位置に配設されている
従来のものに比べて、アクチュエータ全体の太さが大き
くなることを抑えることができ、これにより、十分な推
力を確保しながらも、電磁アクチュエータ全体の小形化
を図ることが可能である。

【０００７】本発明においては、上記アウターヨーク部
と永久磁石とがそれぞれ、円形または多角形断面の筒状
をしているものとすることができ、この場合、この電磁
アクチュエータが、上記アウターヨーク部の先端に取付
けられて、上記ヨークと共にケーシングを構成するカバ
ーと、該ケーシング内に形成された磁石室と、該磁石室
内に移動自在に配設されて上記永久磁石を保持する磁石
ホルダーと、上記磁石室の中央部にケーシングの軸線方
向に前後動自在なるように配設され、基端側が該磁石ホ
ルダーと結合されていると共に、先端側が上記カバーを
貫通してケーシング外に導出された出力用のシャフトと
を有しているものとすることができる。また、上記ヨー
クの一対と、これらのヨークをそれらの内側及び外側極
歯同士が対向する向きで連結してケーシングを構成する
筒状のスリーブと、該ケーシングの内部に形成された磁
石室と、該磁石室内に移動自在に配設されて上記永久磁
石を保持する磁石ホルダーと、上記磁石室の中央部にケ
ーシングの軸線方向に前後動自在なるように配設され、
上記磁石ホルダーと結合されていると共に、上記一対の
ヨークを貫通してケーシング外に導出された出力用のシ
ャフトとを有しているものとすることもできる。

【０００８】さらに、本発明においては、上記アウター
ヨーク部と永久磁石とがそれぞれ、側面の一部が開放す
る不完全筒状をしているものとすることができ、この場
合、上記アウターヨーク部の側面の開放部に、レールと
このレール上を移動するスライド部材とからなるリニア
ガイド機構を設置し、上記スライド部材に上記永久磁石
を取付けたものとすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る第１の磁石可
動型電磁アクチュエータの構成を原理的に示すものであ
る。この第１の電磁アクチュエータ１Ａは、内側極歯１
１を形成する円柱状のインナーヨーク部１０ａと、この
インナーヨーク部１０ａと一体的に連結され、そのまわ
りに同心状に位置して外側極歯１２を形成する円筒状の
アウターヨーク部１０ｂと、これらの両ヨーク部１０
ａ，１０ｂの間に位置する環状の空間部１３とを有する
一つのヨーク１０と、該ヨーク１０の空間部１３内に収
容された、上記インナーヨーク部１０ａを取囲む環状の
励磁コイル１４と、上記ヨーク１０における外側極歯１
２と内側極歯１１との間の位置に同心状かつ該ヨーク１
０の軸線方向に変位自在なるように配設され、Ｎ極とＳ
極とがラジアル方向に着磁された円筒状の永久磁石１５
とを有している。

【００１０】上記インナーヨーク部１０ａ及びアウター
ヨーク部１０ｂは、上記励磁コイル１４の軸線方向の長
さ（幅）よりも長く、励磁コイル１４を空間部１３内に
収容した状態でも先端方向に突出している。そして、そ
の突出した部分がそれぞれ内側極歯１１及び外側極歯１
２を構成している。これら内側及び外側極歯１１，１２
間の隙間は、上記永久磁石１５の肉厚より大きく形成さ
れている。したがって、上記永久磁石１５が励磁コイル
１４側の移動端付近に近接すると、該永久磁石１５が上
記ヨーク１０の空間部１３における内側及び外側極歯１
１の先端側の空間内に収容されることになり、これによ
り、内側極歯１１の外周面と永久磁石１５の内周面と
が、また外側極歯１２の内周面と永久磁石の外周面とが
それぞれ対向することとなる。

【００１１】上記第１の電磁アクチュエータ１Ａにおい
ては、図１に示すように、永久磁石１５が、その外周面
側がＳ極、内周面側がＮ極になるようにラジアル方向に
着磁されている。この状態で、上記励磁コイル１４に、
図１中に記号で示す方向に通電すると、その電流の向き
によりヨーク１０の内側極歯１１がＮ極に、外側極歯１
２がＳ極になる。このため、上記内側極歯１１に発生し
たＮ極とそれに対面する永久磁石１５の内周面側のＮ
極、及び外側極歯１２に発生したＳ極とそれに対面する
永久磁石１５の外周面側のＳ極との間にそれぞれ反発力
が作用する。そして、永久磁石１５には内側及び外側極
歯１１，１２の間の空間から脱出させる方向（図１中の
矢印方向）に大きな推力が発生し、それによって永久磁
石１５が駆動される。

【００１２】また、上記励磁コイル１４に逆方向に通電
すると、ヨーク１０の内側及び外側極歯１１，１２に生
じるＮ及びＳの磁極が上述した場合とは逆の関係にな
り、そのため、永久磁石１５に発生する推力の方向も逆
方向（図１において右方）になり、永久磁石１５は内側
及び外側極歯１１，１２の間の空間に入る方向に移動す
ることになる。

【００１３】なお、励磁コイル１４の非通電時における
上記永久磁石１５は、該永久磁石１５のＮ極から、ヨー
ク１０における内側極歯１１から外側極歯１２に至る磁
路を通ってＳ極に達する磁束の作用により、基本的にヨ
ーク１０側に引きつけられて、ヨーク１０側の移動端に
停止することとなる。

【００１４】上記構成を有する第１の電磁アクチュエー
タ１Ａは、ヨーク１０におけるインナーヨーク部１０ａ
とアウターヨーク部１０ｂとの間に位置する空間部１３
内に励磁コイル１４を配設すると共に、永久磁石１５を
上記ヨーク１０における外側極歯１２と内側極歯１１と
の間の位置に同心状かつ該ヨーク１０の軸線方向に変位
自在なるように配設したことにより、励磁コイル１４が
永久磁石の移動方向上に位置することとなるため、励磁
コイル１４をその巻数を増やして外径を大きくしたり、
あるいは永久磁石１５の外径をある程度大きくしても、
励磁コイルが永久磁石の外周面と対向する位置に配設さ
れている従来のものに比べて、アクチュエータ全体の太
さが大きくなることを抑えることができ、これにより、
十分な推力を確保しながらも、電磁アクチュエータ全体
の小形化を図ることが可能である。また、内側及び外側
極歯１１，１２を形成するインナーヨーク部１０ａとア
ウターヨーク部１０ｂとをヨーク１０として一体に形成
したことにより、全体としての部品数を少なくすること
ができる。

【００１５】上記第１の電磁アクチュエータ１Ａにおい
ては、上記内側及び外側極歯１１，１２間には、ヨーク
１０全体としての磁路が形成されるので、両極歯１１，
１２の長さや肉厚、あるいはヨーク１０自体の磁気特性
等を調整して上記永久磁石１５の推力や磁気吸着力を調
整してもよい。

【００１６】また、上記第１の電磁アクチュエータ１Ａ
は、ヨーク１０のインナーヨーク部１０ａ及びアウター
ヨーク部１０ｂをそれぞれ円柱状及び円筒状とし、磁石
１５を円筒状のものとしているが、図２に示すように、
上記ヨーク１０Ａは、インナーヨーク部１０Ａａを四角
柱状とすると共に、アウターヨーク部１０Ａｂを四角形
断面の筒状とし、磁石１５Ａを四角形断面の筒状のもの
としてもよい。なお、上記インナーヨーク部１０Ａａは
必ずしも四角柱状でなくてもよく、任意の多角柱状であ
ってもよく、さらに、円筒状のアウターヨーク部１０Ａ
ｂに対して角柱状のものを用いてもよく、一方、上記ア
ウターヨーク部１０Ａａも四角形断面の筒状でなくて
も、他の多角形断面の筒状であってもよく、さらに、円
柱状のインナーヨーク部１０Ａａに対して種々の多角形
断面の筒状のものを用いてもよい。この場合、磁石１５
の形状はいずれかのヨーク部１０Ａａ，１０Ａｂの形状
に適応させることになる。

【００１７】図３は本発明に係る第２の磁石可動型電磁
アクチュエータの構成を原理的に示すものである。この
第２の電磁アクチュエータ１Ｂは、内側極歯２１を形成
するインナーヨーク部２０ａ、それと一体的に連結され
て外側極歯２２を形成するアウターヨーク部２０ｂ、及
び両ヨーク部２０ａ，２０ｂの間の空間部２３とを有す
る一つのヨーク２０と、上記空間部２３内に収容された
励磁コイル２４と、永久磁石２５とを有しているもの
で、上述した第１の電磁アクチュエータ１Ａと、内側極
歯２１の構成が異なっている。

【００１８】即ち、上記インナーヨーク部２０ａは、上
記励磁コイル２４の軸線方向の長さとほぼ同じ長さに形
成されていて、空間部２３内に該励磁コイル２４を収容
した場合には、外側極歯２２のように励磁コイル２４よ
り突出せず、インナーヨーク部２０ａの先端が内側極歯
２１を構成するようになっている。したがって、永久磁
石２５が励磁コイル２４側の移動端付近に近接すると、
該永久磁石２５の一部が、アウターヨーク部２０ｂにお
ける外側極歯２２が形成する中空内に収容された状態と
なって、該外側極歯２２の内周面と永久磁石２５の外周
面の一部が対向することになる。なお、この第２の電磁
アクチュエータ１Ｂは、上記インナーヨーク部２０ａ及
び内側極歯２１以外の構成は、上述の第１の電磁アクチ
ュエータ１Ａと実質的に同じであるため説明を省略す
る。

【００１９】上記構成を有する第２の電磁アクチュエー
タ１Ｂは、基本的に第１の電磁アクチュエータ１Ａと同
等の作用、効果を得ることができる。この場合、上記内
側極歯２１は励磁コイル２４より突出しないため、第１
のアクチュエータ１Ａに比べて推力が小さいが、ヨーク
２０の構成が比較的簡単で成形も容易であり、しかも、
永久磁石２５の支持構造の自由度を高めることができ
る。

【００２０】上記第２の電磁アクチュエータ１Ｂにおい
ては、ヨーク２０のインナーヨーク部２０ａ及びアウタ
ーヨーク部２０ｂをそれぞれ円柱状及び円筒状とすると
共に、磁石２５を円筒状としているが、インナーヨーク
部２０ａを四角柱その他の角柱状としたり、アウターヨ
ーク部２０ｂを各種多角形断面の筒状とし、磁石２５を
いずれかのヨーク部２０ａ，２０ｂの形状に適応させる
ことは、上記第１の電磁アクチュエータ１Ａの場合と同
じである。

【００２１】図４及び図５は、本発明に係る第３の磁石
可動型電磁アクチュエータの構成を原理的に示すもので
ある。この第３の電磁アクチュエータ１Ｃは、内側極歯
３１を形成する四角柱状のインナーヨーク部３０ａ、外
側極歯３２を形成するアウターヨーク部３０ｂ、及び両
ヨーク部３０ａ，３０ｂの間の空間部３３とを有する一
つのヨーク３０と、上記空間部３３内に収容されて上記
インナーヨーク部３０ａを取囲む励磁コイル３４と、ラ
ジアル方向に着磁された永久磁石３５とを有している。

【００２２】上記アウターヨーク部３０ｂは、側面の一
部が開放する不完全な四角形断面（断面コ字形）の筒状
に形成されている。そして、その開放部に、レール３６
と該レール３６上を移動するスライド部材３７とを有す
るリニアガイド機構が設置されている。この第３の電磁
アクチュエータ１Ｃでは、上記リニアガイド機構は、上
記スライド部材３７の下面側中央部に上記レール３６に
摺動自在に跨乗する凹溝部３７ａを設けて、レール３６
の両側面とスライド部材３７の凹溝部３７ａの両溝壁と
の対向面にそれぞれ溝３８，３８を形成し、各溝３８，
３８内に鋼球３９を回転自在に配設することにより構成
されている。

【００２３】上記磁石３５は、上記アウターヨーク部と
同様に、側面の一部が開放する不完全な四角形断面（断
面コ字形）の筒状に形成されていて、その開放部が上記
スライド部材３７の上面側に固定されている。

【００２４】上記構成を有する第３の電磁アクチュエー
タ１Ｃは、基本的に第１の電磁アクチュエータ１Ａと同
等の作用、効果を得ることができるが、磁石３５がリニ
アガイド機構によりガイドされるため、上記励磁コイル
３４に通電した場合には、よりスムーズな移動が可能で
ある。

【００２５】上記第３の電磁アクチュエータ１Ｃにおい
ては、インナーヨーク部３０ａを四角柱状とし、アウタ
ーヨーク部３０ｂ及び磁石３５を、側面の一部が開放す
る不完全な四角形断面の筒状としているが、インナーヨ
ーク部は円柱状やその他の角柱状としてもよく、アウタ
ーヨーク部３０ｂ及び磁石３５は、側面の一部が開放す
るものであれば、不完全な各種多角形断面あるいは円形
断面の筒状としてもよい。

【００２６】図６は、図１に示す第１の電磁アクチュエ
ータ１Ａを具体化した実施例のうちの一つを示すもので
ある。この第４の電磁アクチュエータ１Ｄは、１つのヨ
ーク４０と、ボビン４４ａに巻線４４ｂを捲回すること
により構成した励磁コイル４４と、上記ヨーク４０の一
端側に取付けられて該ヨーク４０と共にケーシングを構
成する非磁性材料からなるカバー４６と、該ケーシング
内に配設され、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁され
た円筒状の永久磁石４５と、該永久磁石４５が取付けら
れた磁石ホルダー４７と、先端側がケーシングの外部に
導出された出力用のシャフト４８とを備えている。

【００２７】上記ヨーク４０は、内側極歯４１を形成す
る円柱状のインナーヨーク部４０ａと、このインナーヨ
ーク部４０ａのまわりに同心状に位置して外側極歯４２
を形成するアウターヨーク部４０ｂと、これら両ヨーク
部４０ａ，４０ｂをそれぞれの基端側で連結する、ケー
シングのエンドカバーの機能を有する基部４０ｃとを一
体に有している。上記両ヨーク部４０ａ，４０ｂの間の
位置には、環状の空間部４３が形成されていて、この空
間部４３に上記励磁コイル４４が収容されている。そし
て、インナーヨーク部４０ａ及びアウターヨーク部４０
ｂのうち、上記空間部４３に上記励磁コイル４４より突
出した部分をそれぞれ内側極歯４１及び外側極歯４２と
している。

【００２８】上記カバー４６は、その一端側に、後述す
る磁石室４９を構成する中空部を有しており、その中空
部の開口端側が上記外側極歯４２の外周面の先端側に嵌
合している。したがって、ケーシングは、このカバー４
６と、上記ヨーク４０のアウターヨーク部４０ｂ及び基
部４０ｃとで構成されることとなる。また、このカバー
４６は、上記シャフト４８の先端側を上記中空部側から
ケーシングの外部に導出するための貫通孔４６ａを備え
ている。

【００２９】上記ケーシング内には、上記永久磁石４５
が取付けられた磁石ホルダー４７を移動自在に収容する
磁石室４９が形成されていて、該磁石室４９の中央部に
は、上記シャフト４８が、ケーシングの軸線方向に前後
動自在に配設されている。上記磁石ホルダーは４７は、
上記永久磁石４５から生じる推力を上記シャフト４８に
伝達して駆動させるもので、該シャフト４８の基端側
に、一緒に変位できるように固定されている。また、こ
の磁石ホルダー４７は、上記インナーヨーク部４０ａの
先端側を覆うような断面凹状に形成されていて、永久磁
石４５がヨーク４０側の移動端に近接した場合には、イ
ンナーヨーク部４０ａの外周面に接触しないように構成
されている。なお、上記永久磁石４５は、この磁石ホル
ダー４７の外周面側に嵌着されている。

【００３０】上記構成を有する第４の電磁アクチュエー
タ１Ｄは、上記シャフト４８の先端側を目的物に連結し
て該目的物の搬送等に使用される。図３に示すようにシ
ャフト４８が右側端にある状態において、励磁コイル４
４に通電して、内側及び外側極歯４１，４２に上記永久
磁石４５の内周側及び外周側の磁極と相反する磁極が発
生する方向に電流を流すと、両極歯４１，４２に発生し
た磁極と永久磁石４５の磁極との間に反発力が発生し、
永久磁石４５に両極歯４１，４２間の空間から脱出する
方向の推力が発生するため、シャフト４８は左側端まで
前進する。

【００３１】また、上記永久磁石４５が前進端にある状
態で上記励磁コイルに逆方向の電流を流すと、両極歯４
１，４２には上述した場合と逆の磁極が発生するため、
永久磁石４５は両極歯４１，４２との相互の磁気吸着力
によって、ヨーク４０側に吸引され、これによりシャフ
ト４８及び永久磁石４５は復帰端（右側端）に速やかに
後退する。なお、シャフト４８や永久磁石４５、磁石ホ
ルダー４７の重量や、永久磁石４５の磁力等によって
は、励磁コイル４４の通電を解除しても、永久磁石４５
の磁力のみによりシャフト４８の復帰動作を行う場合が
ある。

【００３２】なお、上記第４の電磁アクチュエータ１Ｄ
においては、磁極をラジアル方向に着磁した永久磁石４
５を用いているため、シャフト４８、磁石ホルダー４７
及び永久磁石４５を含む可動部分に働く横荷重が小さ
く、そのため、カバー４６の貫通孔４６ａに設けられ
た、シャフト４８を支持する軸受４６ｂも簡単な構成の
ものでよく、コストの低減、小さい横荷重に起因する耐
久性の向上を期待することができる。

【００３３】図７は、図１に示す第１の電磁アクチュエ
ータ１Ａを具体化した、上述の第４の電磁アクチュエー
タとは異なる実施例を示すものである。上記第４のアク
チュエータ１Ｄはヨークを１つ備えた構成のものであっ
たが、以下に述べる第５の電磁アクチュエータ１Ｅは、
ヨークを２つ備えたものである。

【００３４】即ち、この第５の電磁アクチュエータ１Ｅ
は、一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂを備え、ボビン６３
Ａ，６３Ｂに巻線６４Ａ，６４Ｂを捲回することにより
構成した励磁コイル５４Ａ，５４Ｂと、上記一対のヨー
ク５０Ａ，５０Ｂをそれらの内側及び外側極歯５１Ａ，
５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ同士が対向する向きで連結す
る、ケーシングの一部を構成する筒状のスリーブ５６
と、該ケーシング内に配設され、Ｎ極とＳ極とがラジア
ル方向に着磁された円筒状の永久磁石５５と、該永久磁
石５５を保持する磁石ホルダー５７と、ケーシングの軸
線方向に前後動自在なるように配設された、上記一対の
ヨーク５０Ａ，５０Ｂを貫通する出力用のシャフト５８
とを有している。

【００３５】上記一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂは、基本
的に相互に同形のもので、いずれも、内側極歯５１Ａ，
５１Ｂを形成する円柱状のインナーヨーク部５０Ａａ，
５０Ｂａと、各インナーヨーク部５０Ａａ，５０Ｂａの
まわりに同心状に位置して外側極歯５２Ａ，５２Ｂを形
成するアウターヨーク部５０Ａｂ，５０Ｂｂと、アウタ
ー部５０Ａａ，５０Ｂａとインナーヨーク部５０Ａｂ，
５０Ｂｂとを基端側で連結する、ケーシングのカバーの
機能を有する基部５０Ａｃ，５０Ｂｃとを一体に有して
いる。上記各ヨーク５０Ａ，５０Ｂはそれぞれの両ヨー
ク部の間の位置に、環状の空間部５３Ａ，５３Ｂが形成
され、これらの各空間部５３Ａ，５３Ｂに、上記励磁コ
イル５４Ａ，５４Ｂがそれぞれ収容されている。そし
て、アウター部５０Ａａ，５０Ｂａ及びインナーヨーク
部５０Ａｂ，５０Ｂｂのうち、上記空間部５３Ａ，５３
Ｂに上記励磁コイル５４Ａ，５４Ｂから突出した部分を
それぞれ内側極歯５１Ａ，５１Ｂ及び外側極歯５２Ａ，
５２Ｂとしている。また、上記各ヨーク５０Ａ，５０Ｂ
の軸線方向の中央には、インナーヨーク部５０Ａａ，５
０Ｂａ及び基部５０Ａｃ，５０Ｂｃを貫通する貫通孔６
１Ａ，６１Ｂが設けられていて、上記シャフト５８を挿
通させている。さらに、これら貫通孔６１Ａ，６１Ｂに
おける基部６０Ａ，６０Ｂ側には、シャフト５８を前後
動摺動自在に支持する軸受６２Ａ，６２Ｂが取付けられ
ている。

【００３６】上記スリーブ５６は、その左右両端側の開
口が、上記ヨーク５０Ａ，５０Ｂの各５０Ａｂ，５０Ｂ
ｂの先端側に嵌合している。したがって、ケーシング
は、このスリーブ５６と、一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂ
のアウターヨーク部５０Ａｂ，５０Ｂｂ及び基部５０Ａ
ｃ，５０Ｂｃとで構成されることとなる。

【００３７】上記ケーシング内には、上記永久磁石５５
が取付けられた磁石ホルダー５７を移動自在に収容する
磁石室５９が形成されていて、該磁石室５９の中央部に
は、上記シャフト５８が、ケーシングの軸線方向に前後
動自在に配設されている。上記磁石ホルダー５７は、上
記インナーヨーク部５０Ａａ，５０Ｂａの両方の先端側
を覆うよう形状に形成されたもので、シャフト５８の中
間付近に該シャフト５８と一体に変位できるように固定
され、永久磁石５５が各ヨーク５０Ａ，５０Ｂ側の移動
端に近接した場合には、その移動端側のインナーヨーク
部５０Ａａ，５０Ｂａの先端側外周面に接触しない状態
で覆うように構成されている。なお、上記永久磁石５５
は、この磁石ホルダー５７の外周面側の中央に位置不動
に固定されている。

【００３８】上記構成を有する第５の電磁アクチュエー
タ１Ｅは、上記シャフト５８の先端側（この実施例にお
いては左側端）を目的物に連結して該目的物の搬送等に
使用される。図７に示すように永久磁石５５が右側に位
置するヨーク５０Ｂ側の移動端にありシャフト５８が復
帰端側にある状態において、左側の位置するヨーク５０
Ａに取付けられた励磁コイル５４Ａに通電して、その内
側及び外側極歯５１Ａ，５２Ａに上記永久磁石５５の内
周側及び外周側の磁極と引き合う磁極が発生する方向に
電流を流すと、両極歯５１Ａ，５２Ａに発生した磁極と
永久磁石５５の磁極との間に吸引力が発生する、一方、
右側の位置するヨーク５０Ｂに取付けられた励磁コイル
５４Ｂに通電して、その内側及び外側極歯５１Ｂ，５２
Ｂに上記永久磁石５５の内周側及び外周側の磁極と相反
する磁極が発生する方向に電流を流すと、両極歯５１
Ｂ，５２Ｂに発生した磁極と永久磁石５５の磁極との間
に反発力が発生する。これにより、永久磁石５５が、右
側のヨーク５０Ｂ側から左側のヨーク５０Ａ側に移動す
る方向の推力が発生し、シャフト５８は左側端まで前進
する。

【００３９】また、上記永久磁石５５が前進端にある状
態で各励磁コイル５４Ａ，５４Ｂのそれぞれに上述の場
合と逆方向の電流を流すと、各ヨークの極歯には、上述
した場合と逆の磁極が発生するため、永久磁石５５は右
側のヨーク５０Ｂ側に吸引され、これによりシャフト５
８及び永久磁石５５は復帰端（右側端）に速やかに後退
する。なお、シャフト５８や永久磁石５５、磁石ホルダ
ー５７の重量や、永久磁石の磁力等によっては、各励磁
コイル５４Ａ，５４Ｂの通電を解除すると、永久磁石５
５の磁力により、現在の位置において最も近い方のヨー
ク側に向かってシャフト５８を移動させる場合がある。

【００４０】上記構成を有する第５の電磁アクチュエー
タ１Ｅにおいては、上述した第３の電磁アクチュエータ
１Ｅのような、ヨーク及び励磁コイルをケーシングの片
方だけに有するタイプのものに比べて、特別に励磁コイ
ルの巻数を増やしたり永久磁石の磁力を強くしなくて
も、大きな推力を得ることが容易であり、また電気的な
応答性も良い。

【００４１】上述した第５の電磁アクチュエータ１Ｅに
おいては、一対のヨーク５０Ａ，５０Ｂを同形のものを
用いているが、内側及び外側極歯の長さや肉厚等を相違
させて、一対のヨークの間で永久磁石５５との磁気吸着
力や反発力を調整するようにしてもよい。

【００４２】なお、上述した上記第４及び第５の電磁ア
クチュエータ１Ｄ，１Ｅにおいては、インナーヨーク部
を四角柱その他の角柱状としたり、アウターヨーク部を
各種多角形断面の筒状とし、磁石をいずれかのヨーク部
の形状に適応させることが望ましいことは、上記第１の
電磁アクチュエータ１Ａの場合と同じである。

【００４３】

【発明の効果】以上に詳述した本発明の電磁アクチュエ
ータによれば、ヨークを、内側極歯を形成する円柱状の
インナーヨーク部と、該インナーヨーク部のまわりに同
心状に位置して外側極歯を形成するアウターヨーク部
と、これら両ヨーク部の間に位置する環状の空間部とを
有する構成とし、該空間部内に励磁コイルを配設すると
共に、永久磁石を上記ヨークにおける外側極歯と内側極
歯との間の位置に同心状かつ該ヨークの軸線方向に変位
自在なるように配設したことにより、励磁コイルが永久
磁石の移動方向上に位置することとなるため、励磁コイ
ルをその巻数を増やして外径を大きくしたり、あるいは
永久磁石の外径をある程度大きくしても、アクチュエー
タ全体の太さが大きくなることを抑えることができ、こ
れにより、十分な推力を確保しながらも、電磁アクチュ
エータ全体の小形化を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の磁石可動型電磁アクチュエ
ータの構成を原理的に示す断面図である。

【図２】図１とは異なる実施例を示す横断面図である。

【図３】本発明に係る第２の磁石可動型電磁アクチュエ
ータの構成を原理的に示す断面図である。

【図４】本発明に係る第３の磁石可動型電磁アクチュエ
ータの構成を原理的に示す横断面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】図１の電磁アクチュエータを具体化した実施例
である第４の電磁アクチュエータを示す断面図である。

【図７】図６とは異なる実施例である第５の電磁アクチ
ュエータのを示す断面図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 電磁アクチュエー
タ １０，２０，３０，４０，５０Ａ，５０Ｂ ヨーク １０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０Ａａ，５０Ｂａ
インナーヨーク部 １０ｂ，２０ｂ，３０ｂ，４０ａ，５０Ａｂ，５０Ｂｂ
アウターヨーク部 １１，２１，３１，４１，５１Ａ，５１Ｂ 内側極
歯 １２，２２，３２，４２，５２Ａ，５２Ｂ 外側極
歯 １３，２３，３３，４３，５３Ａ，５３Ｂ 空間部 １４，２４，３４，４４，５４Ａ，５４Ｂ 励磁コ
イル １５，２５，３５，４５，５５ 磁石 ３６ レール ３７ スライド部材 ４６ ケース ４７，５７ 磁石ホルダー ４８，５８ シャフト ４９，５９ 磁石室 ５６ スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E048 AC05 AD07 5H633 BB08 GG02 GG04 GG09 GG16 GG30 HH03 HH07 HH09 HH17 HH22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側極歯を形成する柱状のインナーヨーク
   部と、このインナーヨーク部の外側に該インナーヨーク
   部の外周の少なくとも一部を取囲むように位置して外側
   極歯を形成するアウターヨーク部と、これら両ヨーク部
   の間の空間部とを有する少なくとも一つのヨーク；上記
   ヨークの空間部内に収容されて上記インナーヨーク部の
   周りを取囲む環状の励磁コイル；上記インナーヨークと
   アウターヨークとの間に配設可能な形状及び大きさを有
   すると共に、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁され、
   上記外側極歯と内側極歯との間の位置に該ヨークの軸線
   方向に変位自在なるように配設された永久磁石；を備え
   たことを特徴とする磁石可動型電磁アクチュエータ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電磁アクチュエータにお
   いて、上記アウターヨーク部と永久磁石とがそれぞれ、
   円形または多角形断面の筒状をしているもの。
3. 【請求項３】請求項１に記載の電磁アクチュエータにお
   いて、上記アウターヨーク部と永久磁石とがそれぞれ、
   側面の一部が開放する不完全筒状をしているもの。
4. 【請求項４】請求項２に記載の電磁アクチュエータにお
   いて、この電磁アクチュエータが、上記アウターヨーク
   部の先端に取付けられて、上記ヨークと共にケーシング
   を構成するカバーと、該ケーシング内に形成された磁石
   室と、該磁石室内に移動自在に配設されて上記永久磁石
   を保持する磁石ホルダーと、上記磁石室の中央部にケー
   シングの軸線方向に前後動自在なるように配設され、基
   端側が該磁石ホルダーと結合されていると共に、先端側
   が上記カバーを貫通してケーシング外に導出された出力
   用のシャフトとを有しているもの。
5. 【請求項５】請求項２に記載の電磁アクチュエータにお
   いて、上記ヨークの一対と、これらのヨークをそれらの
   内側及び外側極歯同士が対向する向きで連結してケーシ
   ングを構成する筒状のスリーブと、該ケーシングの内部
   に形成された磁石室と、該磁石室内に移動自在に配設さ
   れて上記永久磁石を保持する磁石ホルダーと、上記磁石
   室の中央部にケーシングの軸線方向に前後動自在なるよ
   うに配設され、上記磁石ホルダーと結合されていると共
   に、上記一対のヨークを貫通してケーシング外に導出さ
   れた出力用のシャフトとを有しているもの。
6. 【請求項６】請求項３に記載の電磁アクチュエータにお
   いて、上記アウターヨーク部の側面の開放部に、レール
   とこのレール上を移動するスライド部材とからなるリニ
   アガイド機構を設置し、上記スライド部材に上記永久磁
   石を取付けているもの。