JP2006014464A - Linear actuator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear actuator which can be driven by one side power supply and can assure a sufficient thrust even at the center of the linear actuator. <P>SOLUTION: The linear actuator 11 includes a stator 12, a movable element 13 which has at least one iron member 30 and is provided reciprocatingly movably to the stator 12, at least one permanent magnets 14, 15, 16, 17 each having a pole opposing to the iron member 30 and perpendicularly to the reciprocating direction and provided along the reciprocating direction at the stator 12, a resetting means for making the movable element 13 reach a reference position of the reciprocating direction in a non-driving state, and a coil 18 provided at the stator 12. The permanent magnets 14, 15, 16 and 17 are constituted so that the magnetomotive forces of the reciprocating direction of the iron member become asymmetrical. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、構造が簡素で高性能なリニアアクチュエータに関する。   The present invention relates to a linear actuator having a simple structure and high performance.

小ストロークを得るためのアクチュエータとして、あらゆる産業界においてソレノイドが幅広く使用されている。しかし、ソレノイドには、ａ）電流に対しての推力の直線性が良くない。ｂ）通電することで発生する推力が変位に対して急激に低下する。ｃ）推力が片方向のみしか発生できないので原位置に戻す場合にコイルバネなど他の手段が必要である。等の欠点があるため、位置決め動作が必要な用途への適応には適していない。   Solenoids are widely used in all industries as actuators for obtaining small strokes. However, a) The linearity of the thrust with respect to the current is not good for the solenoid. b) Thrust generated by energization decreases rapidly with respect to displacement. c) Since thrust can be generated only in one direction, other means such as a coil spring is required when returning to the original position. Therefore, it is not suitable for application to applications that require positioning operation.

これに対して、リニアアクチュエータは、上記ａ）〜ｃ）の欠点を持たず、バネを併用し共振させることによって少ない損失で駆動できることから、コンプレッサモータ等として利用されている。そして、このリニアアクチュエータを用いたコンプレッサは高効率である等優れた性能を発揮できることから、冷蔵庫や、冷凍庫、あるいはエアコンディショナ用としての利用が期待されている（例えば特許文献１参照。）。
特開２００３−３３９１４７号公報。 On the other hand, linear actuators are used as compressor motors and the like because they do not have the disadvantages a) to c) described above and can be driven with less loss by resonating together with a spring. And since the compressor using this linear actuator can exhibit excellent performance, such as high efficiency, utilization for a refrigerator, a freezer, or an air conditioner is anticipated (for example, refer to patent documents 1).
JP2003-339147A.

しかし、従来形の永久磁石式リニアアクチュエータは、上記ａ）〜ｃ）の欠点はないが大きなストロークを得たい場合には、両電源（正負の電流を流すことができる電源）を用いるか、リニアアクチュエータのサイズ自体を大きくすることが必要である。
また、磁気中心（推力中心、ストローク中心）がリニアアクチュエータの中心にあり、リニアアクチュエータを最大ストロークで使用するには電流を正負に流すことが必要であった。すなわち、最大ストロークが２０ｍｍのリニアアクチュエータでは、正負の電流を流せるドライバを用意し、正負の電流を流すことで±１０ｍｍの変位を確保し、その結果として２０ｍｍのストロークを得る必要があった。 However, the conventional permanent magnet type linear actuator does not have the disadvantages of a) to c). However, when it is desired to obtain a large stroke, either a double power source (a power source capable of flowing positive and negative currents) is used, or a linear actuator is used. It is necessary to increase the size of the actuator itself.
Further, the magnetic center (thrust center, stroke center) is at the center of the linear actuator, and in order to use the linear actuator with the maximum stroke, it was necessary to flow current positively or negatively. That is, in a linear actuator having a maximum stroke of 20 mm, a driver capable of flowing positive and negative currents is prepared, and a displacement of ± 10 mm is ensured by flowing positive and negative currents. As a result, it is necessary to obtain a stroke of 20 mm.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来形のリニアアクチュエータに比して構成を複雑にすることなく、片電源によって駆動でき、リニアアクチュエータの中心においても充分な推力を確保することができるリニアアクチュエータを提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can be driven by a single power source without complicating the configuration as compared with a conventional linear actuator, and ensures a sufficient thrust even at the center of the linear actuator. Provided is a linear actuator that can be used.

上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、固定子と、少なくとも一つの鉄部材を有し前記固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、前記鉄部材に対向しかつ前記往復動の方向に直交して磁極を持たせるとともに前記固定子に前記往復動の方向に沿って設けられた少なくとも１つの永久磁石と、前記可動子を非駆動状態にて前記往復動方向の基準位置に至らせる復帰手段と、前記固定子に設けられたコイルとを備えるリニアアクチュエータであって、前記永久磁石は前記鉄部材の往復動方向の起磁力が非対称に構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means.
The invention according to claim 1 is a stator, a mover having at least one iron member and reciprocally movable with respect to the stator, and facing the iron member and orthogonal to the reciprocating direction. And at least one permanent magnet provided in the stator along the reciprocating direction, and a return means for bringing the mover to a reference position in the reciprocating direction in a non-driven state. And a coil provided on the stator, wherein the permanent magnet is asymmetric in magnetomotive force in the reciprocating direction of the iron member.

請求項１に係る発明によれば、固定子に前記往復動の方向に沿って設けられた少なくとも１つの永久磁石の起磁力が、鉄部材の往復動方向にて非対称に構成されているので、可動子に設けられた鉄部材は、コイルに電流を流すことで、まず、永久磁石の起磁力が安定する方向に移動し、電流をさらに大きくすることによって、可動子はさらに進行する。また、コイルに流れる電流を切り非駆動状態とすると、復帰手段により、鉄部材が往復動方向の基準位置に自動的に復帰する。   According to the first aspect of the present invention, the magnetomotive force of at least one permanent magnet provided in the stator along the reciprocating direction is configured asymmetrically in the reciprocating direction of the iron member. The iron member provided in the mover first moves in a direction in which the magnetomotive force of the permanent magnet is stabilized by passing a current through the coil, and the mover further proceeds by further increasing the current. Further, when the current flowing through the coil is cut off and brought into a non-driven state, the iron member automatically returns to the reference position in the reciprocating direction by the return means.

この場合、可動子が永久磁石の起磁力に関してオフセットしているため、鉄部材の往復動を一方向（片電源）の電流により行うことができ、また、オフセットしていない場合に比較して一方向のストロークを約２倍とすることができる。
また、電流の大きさを調整することによって位置決め動作が可能となる。
また、変位に対して推力をオフセットし、可動子の基準位置における推力をゼロとするとともにリニアアクチュエータの可動子の変位に略比例した推力を得ることができる。
その結果、リニアアクチュエータの中央に可動子がある場合（すなわち、従来のリニアアクチュエータにおける変位ゼロの場合）であっても、推力が得られる。 In this case, since the mover is offset with respect to the magnetomotive force of the permanent magnet, the reciprocating motion of the iron member can be performed by a current in one direction (single power supply), and also compared with the case where it is not offset. The directional stroke can be approximately doubled.
Further, the positioning operation can be performed by adjusting the magnitude of the current.
Further, it is possible to offset the thrust with respect to the displacement so that the thrust at the reference position of the mover is zero and to obtain a thrust substantially proportional to the displacement of the mover of the linear actuator.
As a result, thrust can be obtained even when the mover is in the center of the linear actuator (that is, when the displacement is zero in the conventional linear actuator).

請求項２に係る発明は、請求項１記載のリニアアクチュエータであって、前記永久磁石は、その磁極方向の厚みが前記鉄部材の往復動範囲の一端側にて厚い構成とされ、かつ他端側が薄い構成とされることによって起磁力が非対称に形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the linear actuator according to claim 1, wherein the permanent magnet is configured such that the thickness in the magnetic pole direction is thick at one end side of the reciprocating range of the iron member, and the other end. The magnetomotive force is asymmetrically formed by the thin side.

請求項２に係る発明によれば、永久磁石の磁極方向の厚みが鉄部材の往復動範囲の一端側にて厚く、他端側が薄く構成されているので起磁力が往復動方向にて非対称となり、可動子が永久磁石の起磁力に関してオフセットされる。   According to the second aspect of the present invention, since the thickness of the permanent magnet in the magnetic pole direction is thick at one end side of the reciprocating range of the iron member and the other end side is thin, the magnetomotive force is asymmetric in the reciprocating direction. The mover is offset with respect to the magnetomotive force of the permanent magnet.

請求項３に係る発明は、請求項１記載のリニアアクチュエータであって、前記永久磁石は、前記鉄部材の往復動範囲の軸方向位置における前記永久磁石の一端側の材質を他端側の材質と異ならせる構成とすることによって起磁力が非対称に形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the linear actuator according to claim 1, wherein the permanent magnet has a material on one end side of the permanent magnet at an axial position in a reciprocating range of the iron member. It is characterized in that the magnetomotive force is formed asymmetrically by adopting a configuration different from the above.

請求項３に係る発明によれば、永久磁石の材質を、復動範囲の一端側と他端側において異ならせることによって起磁力を異ならせている。その結果、往復動方向にて起磁力が非対称となり、可動子が永久磁石の起磁力に関してオフセットされる。   According to the invention which concerns on Claim 3, the magnetomotive force is varied by making the material of a permanent magnet differ in the one end side and other end side of a backward movement range. As a result, the magnetomotive force becomes asymmetric in the reciprocating direction, and the mover is offset with respect to the magnetomotive force of the permanent magnet.

請求項４に係る発明は、請求項１記載のリニアアクチュエータであって、前記永久磁石は、前記鉄部材の往復動範囲の軸方向位置の一端側に寄せて配置し、他端側には配置しない構成とすることによって起磁力が非対称に形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the linear actuator according to claim 1, wherein the permanent magnet is arranged close to one end side of the axial position of the reciprocating range of the iron member and arranged on the other end side. The magnetomotive force is formed asymmetrically by adopting a configuration that does not.

請求項４に係る発明によれば、永久磁石が鉄部材の往復動範囲の軸方向位置の一端側に寄せて配置され、他端側には配置されない構成とされている。従って、永久磁石がある一端側には起磁力が存在し、他端側には起磁力が存在しないので、往復動方向にて起磁力が非対称となり、可動子が永久磁石の起磁力に関してオフセットされる。   According to the invention which concerns on Claim 4, a permanent magnet is set near the one end side of the axial direction position of the reciprocation range of an iron member, and it is set as the structure which is not arrange | positioned at the other end side. Therefore, there is a magnetomotive force on one end side of the permanent magnet and no magnetomotive force on the other end side. Therefore, the magnetomotive force becomes asymmetric in the reciprocating direction, and the mover is offset with respect to the magnetomotive force of the permanent magnet. The

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のリニアアクチュエータであって、前記一端側の前記永久磁石と前記鉄部材との隙間を、前記他端側の前記永久磁石又は固定子と鉄部材との隙間よりも小さくするギャップを設けていることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the linear actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein a gap between the permanent magnet on the one end side and the iron member is set to the permanent on the other end side. A gap that is smaller than the gap between the magnet or the stator and the iron member is provided.

請求項５に係る発明によれば、他端側の前記永久磁石又は固定子と鉄部材との隙間を部分的に広く形成することで、用途に応じて可動子に対する付勢力を弱めるように調節することができる。   According to the invention which concerns on Claim 5, it adjusts so that the urging | biasing force with respect to a needle | mover may be weakened according to a use by forming the clearance gap between the said permanent magnet or stator and iron member of the other end partly wide. can do.

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のリニアアクチュエータであって、前記鉄部材と対向する面が前記可動子の往復動方向に面一に構成されていることを特徴とする。
請求項６に係る発明によれば、永久磁石又は固定子と、可動子の鉄部材との間の隙間が往復動方向に一定に保たれるので磁束漏洩が抑制され、その結果、可動子に対する付勢力を強めることが可能となる。 The invention according to claim 6 is the linear actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein a surface facing the iron member is configured to be flush with a reciprocating direction of the mover. It is characterized by that.
According to the invention which concerns on Claim 6, since the clearance gap between a permanent magnet or a stator and the iron member of a needle | mover is kept constant in a reciprocating direction, magnetic flux leakage is suppressed, As a result, with respect to a needle | mover It becomes possible to strengthen the urging force.

この発明に係るリニアアクチュエータによれば、片電源によって可動子を駆動することができ、モータサイズを大きくすることなく、２倍のストロークとすることができる。
また、永久磁石の使用量を従来のリニアアクチュエータに比較して１／２にすることができる。
また、磁石コイルに流れる電流を切り非駆動状態とすることで基準位置に自動的に復帰することができる。
さらに、電流の大きさを調整することによって位置決め動作が可能となり、可動子の基準位置における推力をゼロとするとともにリニアアクチュエータの中央に可動子がある場合（すなわち、従来のリニアアクチュエータにおける変位ゼロの場合）であっても、推力が得られ、可動子の変位に略比例した推力を得ることができる。 According to the linear actuator of the present invention, the mover can be driven by a single power source, and the stroke can be doubled without increasing the motor size.
Further, the amount of permanent magnet used can be halved compared to a conventional linear actuator.
In addition, it is possible to automatically return to the reference position by cutting off the current flowing through the magnet coil and setting it in a non-driven state.
Further, the positioning operation can be performed by adjusting the magnitude of the current, and the thrust at the reference position of the mover is made zero and the mover is in the center of the linear actuator (that is, the displacement of the conventional linear actuator is zero). Even in this case, a thrust is obtained, and a thrust substantially proportional to the displacement of the mover can be obtained.

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１〜図４はこの発明の第１の実施の形態に係るリニアアクチュエータを示す図である。
この実施形態のリニアアクチュエータ１１は、ヨーク（固定子）１２と、このヨーク１２の内側に往復動可能に設けられた可動子１３と、ヨーク１２に固定された第１の一対の永久磁石（永久磁石）１４，１５と、ヨーク１２に固定された第２の一対の永久磁石（永久磁石）１６，１７と、ヨーク１２に固定された二つのコイル１８、１９とを備えており、図３に示すように自らが弾性変形することにより可動子１３をヨーク１２に対して往復動可能に支持するとともに可動子を非駆動状態にて往復動方向の基準位置に至らせるための２枚の板バネ（復帰手段）３を備えている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 are views showing a linear actuator according to a first embodiment of the present invention.
The linear actuator 11 of this embodiment includes a yoke (stator) 12, a mover 13 provided inside the yoke 12 so as to be reciprocable, and a first pair of permanent magnets (permanent). Magnets) 14, 15; a second pair of permanent magnets (permanent magnets) 16, 17 fixed to the yoke 12; and two coils 18, 19 fixed to the yoke 12. As shown in the figure, two leaf springs for supporting the mover 13 so as to be reciprocally movable with respect to the yoke 12 by elastically deforming itself and for bringing the mover to a reference position in the reciprocating direction in a non-driven state. (Return means) 3 is provided.

上記ヨーク１２は、図１に示すように、その中心位置に貫通穴２１が形成されることにより全体として角筒形状をなしている。貫通穴２１は、円筒の内周面を所定の間隔をあけて二カ所その軸線に平行に切断した形状をなし互いに離間状態で対向する二カ所の円筒面部２２を有している。二カ所の円筒面部２２は、同径同長同幅をなしており同軸に配置されている。   As shown in FIG. 1, the yoke 12 has a rectangular tube shape as a whole by forming a through hole 21 at its center position. The through hole 21 has two cylindrical surface portions 22 which are formed in a shape in which the inner peripheral surface of the cylinder is cut in parallel at two places with a predetermined interval and opposed to each other in a separated state. The two cylindrical surface portions 22 have the same diameter, the same length, and the same width, and are arranged coaxially.

上記ヨーク１２は、その中心位置に貫通穴２１が形成されることにより全体として角筒形状をなしている。貫通穴２１は、円筒の内周面を所定の間隔をあけて二カ所その軸線に平行に切断した形状をなし互いに離間状態で対向する二カ所の円筒面部２２と、各円筒面部２２のそれぞれの両端縁部から円筒面部２２同士を結ぶ方向に沿って外側に延出する平面部２３と、各平面部２３のそれぞれの円筒面部２２に対し反対側の端縁部から平面部２３と直交して外側に延出する平面部２４と、円筒面部２２同士を結ぶ方向に延在して各平面部２４の対応するもの同士をそれぞれ連結させる平面状の内面部２５とを有している。ここで、二カ所の円筒面部２２は、同径同長同幅をなしており同軸に配置されている。   The yoke 12 has a rectangular tube shape as a whole by forming a through hole 21 at its center position. The through-hole 21 has two cylindrical surface portions 22 which are formed in a shape in which the inner peripheral surface of the cylinder is cut in parallel at two locations with a predetermined interval and which are opposed to each other in a separated state, and the cylindrical surface portions 22 respectively. A flat surface portion 23 extending outward from the edge portions of both ends along the direction connecting the cylindrical surface portions 22, and an orthogonal edge to the flat surface portion 23 from the opposite edge portion with respect to each cylindrical surface portion 22 of each flat surface portion 23. A flat surface portion 24 extending outward and a planar inner surface portion 25 extending in a direction connecting the cylindrical surface portions 22 and connecting corresponding ones of the flat surface portions 24 are provided. Here, the two cylindrical surface portions 22 have the same diameter, the same length, and the same width, and are arranged coaxially.

なお、このヨーク１２は、薄板状の鋼板をプレスで打ち抜いて基部材を形成し、この基部材を貫通穴２１の貫通方向に複数、位置を合わせながら積層しつつ接合させた積層鋼板からなっている。
可動子１３は、図３に示すように、先端に雄ネジ部１３ａが形成された円柱状をなし、軸方向に往復移動するシャフト１３ｂと、シャフト１３ｂを内側に挿嵌されてシャフト１３ｂの軸方向の途中位置に固定された可動磁極としての鉄部材３０とを備えている。 The yoke 12 is made of a laminated steel plate formed by punching a thin steel plate with a press to form a base member, and joining the base member while laminating a plurality of base members in the penetrating direction of the through hole 21. Yes.
As shown in FIG. 3, the mover 13 has a cylindrical shape with a male screw portion 13a formed at the tip, and a shaft 13b that reciprocates in the axial direction, and a shaft 13b that is inserted into the shaft 13b. And an iron member 30 as a movable magnetic pole fixed at an intermediate position in the direction.

永久磁石１４，１５は、図２に示すように、円筒を所定の間隔をあけて二カ所その軸線に平行に切断した形状をなす同長同幅の同じ材料の、例えばフェライト磁石からなるもので、永久磁石１４は、永久磁石１５に比較して、内径側の円弧の半径が小さく、すなわち厚みが厚く形成されている。永久磁石１４，１５は、互いに同軸をなし円周方向の位置を合わせ軸線方向に隣り合った状態で並べられて一方の円筒面部２２に接合固定されており、永久磁石１４と鉄部材３０とが形成するギャップ（隙間）は、永久磁石１５と鉄部材３０とが形成するギャップよりも小さく形成されている。ここで、これら永久磁石１４，１５は、軸線方向に直交する方向に磁極を持たせたラジアル異方性のもので、互いの磁極の並びを逆にしている。また、貫通穴２１の貫通方向における一方の永久磁石１４は、Ｎ極が外径側にＳ極が内径側に配置されており、他側の永久磁石１５は、Ｎ極が内径側にＳ極が外径側に配置されている。   As shown in FIG. 2, the permanent magnets 14 and 15 are made of, for example, ferrite magnets of the same material having the same length and the same width, which are formed by cutting a cylinder in parallel at two places at predetermined intervals. The permanent magnet 14 is formed so that the radius of the arc on the inner diameter side is smaller than that of the permanent magnet 15, that is, the thickness is thicker. The permanent magnets 14 and 15 are arranged coaxially with each other, aligned in the circumferential direction and adjacent to each other in the axial direction, and are bonded and fixed to one cylindrical surface portion 22. The permanent magnet 14 and the iron member 30 are connected to each other. The gap (gap) to be formed is smaller than the gap formed by the permanent magnet 15 and the iron member 30. Here, these permanent magnets 14 and 15 are of radial anisotropy having magnetic poles in a direction orthogonal to the axial direction, and the arrangement of the magnetic poles is reversed. One permanent magnet 14 in the through direction of the through hole 21 has an N pole arranged on the outer diameter side and an S pole arranged on the inner diameter side, and the other permanent magnet 15 has an N pole arranged on the inner diameter side. Is arranged on the outer diameter side.

永久磁石１６，１７は、図２に示すように、円筒を所定の間隔をあけて二カ所その軸線に平行に切断した形状をなす同長同幅の同じ材料の、例えばフェライト磁石からなるもので、永久磁石１６は、永久磁石１７に比較して、内径側の円弧の半径が小さく、すなわち厚みが厚く形成されている。永久磁石１６，１７は、互いに同軸をなし円周方向の位置を合わせ軸線方向に隣り合った状態で並べられて一方の円筒面部２２に接合固定されており、永久磁石１６と鉄部材３０とが形成するギャップ（隙間）は、永久磁石１７と鉄部材３０とが形成するギャップよりも小さく形成されている。ここで、これら永久磁石１６，１７は、軸線方向に直交する方向に磁極を持たせたラジアル異方性のもので、互いの磁極の並びを逆にしている。また、貫通穴２１の貫通方向における一方の永久磁石１６は、Ｓ極が外径側にＮ極が内径側に配置されており、他側の永久磁石１７は、Ｓ極が内径側にＮ極が外径側に配置されている。   As shown in FIG. 2, the permanent magnets 16 and 17 are made of, for example, ferrite magnets of the same material having the same length and the same width, which are formed by cutting a cylinder in parallel at two places at predetermined intervals. The permanent magnet 16 is formed so that the radius of the arc on the inner diameter side is smaller than that of the permanent magnet 17, that is, the thickness is thicker. The permanent magnets 16 and 17 are coaxial with each other, are aligned in the circumferential direction and are arranged adjacent to each other in the axial direction, and are bonded and fixed to one cylindrical surface portion 22. The permanent magnet 16 and the iron member 30 are fixed to each other. The gap (gap) to be formed is smaller than the gap formed by the permanent magnet 17 and the iron member 30. Here, these permanent magnets 16 and 17 are of radial anisotropy having magnetic poles in a direction perpendicular to the axial direction, and the arrangement of the magnetic poles is reversed. Further, one permanent magnet 16 in the penetration direction of the through hole 21 has the S pole arranged on the outer diameter side and the N pole arranged on the inner diameter side, and the other permanent magnet 17 has the S pole arranged on the inner diameter side. Is arranged on the outer diameter side.

以上により、第１の一対の永久磁石１４，１５および第２の一対の永久磁石１６，１７は、貫通穴２１の貫通方向に位置が合う永久磁石同士で内径側すなわち可動子１３側の磁極を逆にしている。すなわち、貫通穴２１の貫通方向に位置が合う永久磁石１４および永久磁石１６は互いに内径側の磁極を逆にしており、貫通穴２１の貫通方向に位置が合う永久磁石１５および永久磁石１７も互いに内径側の磁極を逆にしている。   As described above, the first pair of permanent magnets 14 and 15 and the second pair of permanent magnets 16 and 17 are permanent magnets that are positioned in the penetrating direction of the through hole 21, and the magnetic poles on the inner diameter side, that is, the mover 13 side. It is reversed. That is, the permanent magnet 14 and the permanent magnet 16 that are aligned in the through direction of the through hole 21 have the magnetic poles on the inner diameter side opposite to each other, and the permanent magnet 15 and the permanent magnet 17 that are aligned in the through direction of the through hole 21 are also mutually connected. The magnetic pole on the inner diameter side is reversed.

コイル１８は、図３に示すように、ヨーク１２に内側に突き出すように形成された円筒面部２２を取り囲むように巻き胴３２が取り付けられ、この巻き胴３２に導線が多重に巻き付けられて構成されている。コイル１９は、ヨーク１２を挟んで円筒面部２２と相対する位置に形成された上記円筒面部２２と対応する円筒面部２２に同じく巻き胴３２が取り付けられ、この巻き胴３２に導線が多重に巻き付けられて構成されている。   As shown in FIG. 3, the coil 18 has a winding drum 32 attached so as to surround a cylindrical surface portion 22 formed so as to protrude inwardly from the yoke 12, and a conductive wire is wound around the winding drum 32 in multiple layers. ing. In the coil 19, a winding drum 32 is similarly attached to a cylindrical surface portion 22 corresponding to the cylindrical surface portion 22 formed at a position facing the cylindrical surface portion 22 with the yoke 12 interposed therebetween, and a conductive wire is wound around the winding drum 32 in multiple layers. Configured.

２枚の板バネ３は、可動子１３の軸方向に離間し、ヨーク１２を間に挟んで配置されている。２枚の板バネ３は同じ形状をなし、均一な厚さの金属板を打ち抜き加工され、可動子１３の軸方向から見ると「８」の字形に形成されている。「８」の中央の線が交差する部分に相当する箇所には、可動子１３先端または後端を支持する貫通孔３ａ（図３に図示）がそれぞれ形成されている。また、「８」のマルの内側に相当する箇所には、上述のコイル１８または１９を内側に通すことが十分に可能な大きさの貫通孔３ｂ，３ｃがそれぞれ形成されている。
さらに、「８」の最上部および最下部に相当する箇所には、板バネ３をヨーク１２に固定するための小孔３ｄ，３ｅがそれぞれ形成されている。 The two leaf springs 3 are spaced apart in the axial direction of the mover 13 and are disposed with the yoke 12 interposed therebetween. The two leaf springs 3 have the same shape, are stamped from a metal plate having a uniform thickness, and are formed in a “8” shape when viewed from the axial direction of the mover 13. Through holes 3a (shown in FIG. 3) for supporting the front end or the rear end of the movable element 13 are formed at locations corresponding to portions where the central line of “8” intersects. Further, through holes 3b and 3c having a size capable of sufficiently passing the above-described coil 18 or 19 inside are formed at locations corresponding to the inside of the circle of “8”.
Further, small holes 3 d and 3 e for fixing the leaf spring 3 to the yoke 12 are formed at locations corresponding to the uppermost part and the lowermost part of “8”.

各板バネ３は、ともにコイル１８の軸方向の途中位置にて可動子１３を支持している。より詳細に説明すると、図３に示すように、可動子１３の先端を支持する一方の板バネ３は、貫通孔３ａに可動子１３の先端側を通して固定されるとともに、小孔３ｄに通される図示しないネジ、および小孔３ｅに通される図示しないネジによって可動子１３の中心からコイル１８または１９よりも遠い位置にてヨーク１２に固定されている。また、可動子１３の後端を支持する他方の板バネ３は、貫通孔３ａに可動子１３の後端側を通して固定されるとともに、小孔３ｄ，３ｅに通された上記ネジによって可動子の中心からコイル１８または１９よりも遠い位置にてヨーク１２に固定されている。   Each leaf spring 3 supports the mover 13 at an intermediate position in the axial direction of the coil 18. More specifically, as shown in FIG. 3, one leaf spring 3 that supports the tip of the mover 13 is fixed to the through hole 3a through the tip of the mover 13, and is passed through the small hole 3d. These are fixed to the yoke 12 at a position farther from the center of the movable element 13 than the coil 18 or 19 by a screw (not shown) and a screw (not shown) passed through the small hole 3e. The other leaf spring 3 that supports the rear end of the mover 13 is fixed to the through hole 3a through the rear end side of the mover 13, and the mover's screw is passed through the small holes 3d and 3e. It is fixed to the yoke 12 at a position farther than the coil 18 or 19 from the center.

一方の板バネ３は、貫通孔３ｂから可動子１３の先端側にコイル１８を突き出させるとともに、貫通孔３ｃから可動子１３の先端側にコイル１９を突き出させ、他方の板バネ３は、貫通孔３ｂから可動子１３の後端側にコイル１８を突き出させるとともに、貫通孔３ｃから同じく可動子１３の後端側にコイル１９を突き出させている。可動子１３の軸方向に沿う２枚の板バネ３の間隔は、同方向に沿うコイル１８または１９の寸法よりも狭くなっており、貫通孔３ｂ，３ｃは、コイル１９との干渉を避けるための「逃げ」としての役割を果たしている。   One leaf spring 3 causes the coil 18 to protrude from the through hole 3b to the distal end side of the mover 13, and also causes the coil 19 to protrude from the through hole 3c to the distal end side of the mover 13. The coil 18 is projected from the hole 3b to the rear end side of the mover 13, and the coil 19 is also projected from the through hole 3c to the rear end side of the mover 13. The distance between the two leaf springs 3 along the axial direction of the mover 13 is narrower than the dimension of the coil 18 or 19 along the same direction, and the through holes 3b and 3c avoid interference with the coil 19. It plays the role of “escape”.

各板バネ３は、従来のように可動子を滑らせて往復動可能に支持するのではなく、可動子１を可動子１３の先端側および後端側の２箇所で保持し、自らが弾性変形することによって可動子１を可動子１３の軸方向に往復動可能に支持している。なお、各板バネ３は、可動子１が往復動する際の変形量が、繰り返し弾性変形を強いられることによって疲労し、ついには破壊に至ってしまう可能性のある変形量よりも小さくなるように、可動子１３を支持する貫通孔３ａから小孔３ｄまたは３ｅまでの距離（直線距離ではなく、板バネ自体の長さ）を可能な限り長くしたり、板厚を薄くしたりといった事前の調整がなされている。ただし、その外形は可動子１３の軸方向からリニアアクチュエータ全体を見た場合にヨーク１２の外形からはみ出さない程度の大きさとなっている。   Each leaf spring 3 is not elastically supported by sliding the mover in a reciprocating manner as in the prior art, but holds the mover 1 at two positions on the front end side and the rear end side of the mover 13, and itself is elastic. By deforming, the movable element 1 is supported so as to be able to reciprocate in the axial direction of the movable element 13. In addition, each leaf | plate spring 3 is fatigued by repetitive elastic deformation, and the deformation | transformation amount when the needle | mover 1 reciprocates becomes smaller than the deformation | transformation amount which may eventually lead to destruction. Prior adjustment such as increasing the distance from the through hole 3a supporting the mover 13 to the small hole 3d or 3e (not the linear distance but the length of the leaf spring itself) as much as possible, or reducing the plate thickness Has been made. However, the outer shape is large enough not to protrude from the outer shape of the yoke 12 when the entire linear actuator is viewed from the axial direction of the mover 13.

上記構造のリニアアクチュエータ１１は、双方のコイル１８、１９に電流を流していない状態では、図４に曲線ａに示すように、ヨーク１２、永久磁石１６、鉄部材３０を経てヨーク１２をこの順に結ぶループで磁束が形成されると共に、曲線ｂに示すように、ヨーク１２、鉄部材３０、永久磁石１４を経て結ぶループで磁束が形成される。   The linear actuator 11 having the above structure, when no current is passed through both the coils 18 and 19, passes the yoke 12 through the yoke 12, the permanent magnet 16, and the iron member 30 in this order as shown by a curve a in FIG. 4. A magnetic flux is formed by the connecting loop, and a magnetic flux is formed by the loop connecting through the yoke 12, the iron member 30, and the permanent magnet 14 as shown by the curve b.

上記各曲線ａ、ｂからなるループによって、ヨーク１２、永久磁石１６、鉄部材３０、可動子１３、鉄部材３０、永久磁石１４およびヨーク１２を経る磁束φ１と、永久磁石１５、鉄部材３０、可動子１３、鉄部材３０、永久磁石１７を経てヨーク１２をこの順に結ぶ大ループの磁束φが形成される。   By the loop composed of the curves a and b, the magnetic flux φ1 passing through the yoke 12, the permanent magnet 16, the iron member 30, the mover 13, the iron member 30, the permanent magnet 14 and the yoke 12, the permanent magnet 15, the iron member 30, A large loop magnetic flux φ connecting the yoke 12 in this order through the mover 13, the iron member 30, and the permanent magnet 17 is formed.

かかる大ループの磁束φは、リニアアクチュエータ１１の往復動方向に関して非対称であり、可動子１３には基準位置にて図４の矢印方向に推力Ｐが発生するが、復帰手段である２枚の板バネ３に基準位置にて矢印の逆方向の推力Ｐが作用するような変形を予め与えて、可動子１３がリニアアクチュエータ１１の中央からオフセットさせた状態で基準位置にて停止させられている。   The large-loop magnetic flux φ is asymmetric with respect to the reciprocating direction of the linear actuator 11, and a thrust P is generated in the mover 13 in the direction of the arrow in FIG. 4 at the reference position. The spring 3 is deformed so that thrust P in the direction opposite to the arrow acts at the reference position in advance, and the movable element 13 is stopped at the reference position in a state where it is offset from the center of the linear actuator 11.

次にこの実施の形態のリニアアクチュエータ１１の作用について説明する。
可動子１３は非駆動状態にて、永久磁石１６から永久磁石１４に永久磁石の起磁力が発生し基準位置にて図４の矢印方向に推力Ｐが発生している。この推力Ｐは、復帰手段である２枚の板バネ３に基準位置にて矢印の逆方向に推力Ｐと等しい抗力が予め与えられることによって、可動子１３がリニアアクチュエータ１１の中央からオフセットした状態で基準位置に停止させられている。 Next, the operation of the linear actuator 11 of this embodiment will be described.
When the mover 13 is in a non-driven state, a magnetomotive force of the permanent magnet is generated from the permanent magnet 16 to the permanent magnet 14, and a thrust P is generated in the arrow direction of FIG. 4 at the reference position. This thrust P is a state in which the mover 13 is offset from the center of the linear actuator 11 by preliminarily applying a drag force equal to the thrust P in the opposite direction of the arrow to the two leaf springs 3 as return means. Is stopped at the reference position.

まず、双方のコイル１８、１９に直流電流を流すことにより、磁束がＳ極からＮ極に導かれることにより、ヨーク１２の外周部、円筒面部２２、永久磁石１６、鉄部材３０、可動子１３、鉄部材３０、永久磁石１４、ヨーク１２の外周部の順に循環する二つの対称なループがそれぞれ形成される。
また、同時に第１の永久磁石１５と第２の永久磁石１７間においても、磁束が、ヨーク１２の外周部、円筒面部２２、永久磁石１７、鉄部材３０、可動子１３、鉄部材３０、永久磁石１５、ヨーク１２の外周部の順に循環する二つの対称なループがそれぞれ形成される。 First, by applying a direct current to both the coils 18 and 19, the magnetic flux is guided from the S pole to the N pole, whereby the outer peripheral portion of the yoke 12, the cylindrical surface portion 22, the permanent magnet 16, the iron member 30, and the mover 13. Two symmetrical loops that circulate in the order of the outer periphery of the iron member 30, the permanent magnet 14, and the yoke 12 are formed.
At the same time, between the first permanent magnet 15 and the second permanent magnet 17, the magnetic flux is generated from the outer peripheral portion of the yoke 12, the cylindrical surface portion 22, the permanent magnet 17, the iron member 30, the mover 13, the iron member 30, and the permanent magnet. Two symmetrical loops that circulate in the order of the magnet 15 and the outer periphery of the yoke 12 are formed.

したがって、永久磁石１６と永久磁石１４の間においては永久磁石１６から永久磁石１４に向かう方向に、永久磁石１７と永久磁石１５の間においては永久磁石１５から永久磁石１７に向かう方向に磁束が発生し、永久磁石１６と永久磁石１４の間において鉄部材３０内の磁束が密になり、逆に永久磁石１７と永久磁石１５の間においては永久磁石１５、１７による起磁力が打ち消され、起磁力が小さくなる。
その結果、可動子１３には正方向（図７の左側）に向かう推力Ｆが作用し、可動子１３はその力に押されて同方向に移動する。 Accordingly, magnetic flux is generated between the permanent magnet 16 and the permanent magnet 14 in the direction from the permanent magnet 16 to the permanent magnet 14, and between the permanent magnet 17 and the permanent magnet 15 in the direction from the permanent magnet 15 to the permanent magnet 17. However, the magnetic flux in the iron member 30 becomes dense between the permanent magnet 16 and the permanent magnet 14, and conversely, the magnetomotive force by the permanent magnets 15 and 17 is canceled between the permanent magnet 17 and the permanent magnet 15, and the magnetomotive force Becomes smaller.
As a result, a thrust F directed in the positive direction (left side in FIG. 7) acts on the mover 13, and the mover 13 is pushed by the force and moves in the same direction.

可動子１３の鉄部材３０を往復動方向にオフセットさせた本発明に係るリニアアクチュエータ１１と従来の可動子１３をオフセットさせていないリニアアクチュエータの可動子の位置と推力の大きさＦとの関係は、図５に示すような関係となる。
つまり、可動子１３をオフセットさせていない従来のリニアクチュエータ１１は、可動子１３がヨーク１２内で軸方向の中間位置Ｑに位置し、そこから駆動され往復動すると、破線Ｘにて示すループを描く。これに対し、可動子１３をオフセットさせた本発明に係るリニアアクチュエータ１１は、可動子１３がヨーク１２において軸方向の中間位置からずれ、基準位置Ｒから駆動されて往復動すると、図５の実線Ｙに示すループを描くこととなる。 The relationship between the position F of the linear actuator 11 according to the present invention in which the iron member 30 of the mover 13 is offset in the reciprocating direction and the linear actuator 11 in which the conventional mover 13 is not offset and the magnitude F of the thrust is as follows. The relationship is as shown in FIG.
That is, in the conventional linear actuator 11 in which the mover 13 is not offset, when the mover 13 is positioned at the intermediate position Q in the axial direction in the yoke 12 and is driven and reciprocated therefrom, a loop indicated by a broken line X is formed. Draw. On the other hand, the linear actuator 11 according to the present invention in which the mover 13 is offset is displaced from the intermediate position in the axial direction in the yoke 12 and is driven from the reference position R to reciprocate. A loop indicated by Y will be drawn.

上記第１の実施の形態のリニアアクチュエータによれば、可動子の往復動全範囲荷を片電源にて駆動させることができる。その結果、一方向の電流で駆動できるストロークを約２倍にすることができる。
電流の大きさを調整することによって位置決め動作が可能となり、また、電流を切ることによって、可動子が基準位置に自動復帰する。 According to the linear actuator of the first embodiment, the full range load of the mover can be driven by a single power source. As a result, the stroke that can be driven with a current in one direction can be approximately doubled.
The positioning operation can be performed by adjusting the magnitude of the current, and the movable element automatically returns to the reference position by cutting the current.

また、変位に対して推力をオフセットし、可動子の基準位置における推力をゼロとするとともにリニアアクチュエータの可動子の変位に略比例した推力を得ることができる。
その結果、リニアアクチュエータの中央に可動子がある場合（すなわち、従来のリニアアクチュエータにおける変位ゼロの場合）であっても、推力が得られる。
この実施形態において、永久磁石１５及び永久磁石１７と鉄部材３０とで形成されるギャップよりも永久磁石１４及び永久磁石１６で形成されるギャップが広く形成されているので、可動子１３に対する付勢力を必要に応じて弱めるように調節することができる。 Further, it is possible to offset the thrust with respect to the displacement so that the thrust at the reference position of the mover is zero and to obtain a thrust substantially proportional to the displacement of the mover of the linear actuator.
As a result, thrust can be obtained even when the mover is in the center of the linear actuator (that is, when the displacement is zero in the conventional linear actuator).
In this embodiment, since the gap formed by the permanent magnet 14 and the permanent magnet 16 is wider than the gap formed by the permanent magnet 15 and the permanent magnet 17 and the iron member 30, the biasing force against the mover 13 is formed. Can be adjusted to weaken as needed.

また、永久磁石１５及び永久磁石１７は、永久磁石１４及び永久磁石１６に比較して厚さが薄く形成されているので、永久磁石の薄型化により製造コストを削減することができる。また、推力等に関しては、欠落させていないものと同等の性能を確保することができる。
また、永久磁石１５、１７を薄く形成することによって、永久磁石の使用量を減らし、製造コストを削減することができる。 Moreover, since the permanent magnet 15 and the permanent magnet 17 are formed thinner than the permanent magnet 14 and the permanent magnet 16, the manufacturing cost can be reduced by making the permanent magnet thinner. Further, with respect to thrust and the like, it is possible to ensure the same performance as that not lost.
Further, by forming the permanent magnets 15 and 17 thin, the amount of permanent magnets used can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

図６は、この発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータを示している。
この実施形態において、第１の実施形態と異なるのは、ヨーク１２の円筒面部２２の永久磁石１４、１６が配置される領域を、永久磁石１４、１６の厚みに応じて円筒面部２２の径を大きく形成し、第１の一対の永久磁石１４、１５と第２の一対の永久磁石１６、１７の鉄部材３０と対向する面を可動子３０の往復動方向に面一に構成した点である。 FIG. 6 shows an actuator according to a second embodiment of the present invention.
In this embodiment, the difference from the first embodiment is that the area of the cylindrical surface portion 22 of the yoke 12 in which the permanent magnets 14 and 16 are arranged is changed according to the thickness of the permanent magnets 14 and 16. The surface of the first pair of permanent magnets 14, 15 and the second pair of permanent magnets 16, 17 facing the iron member 30 is configured to be flush with the moving direction of the mover 30. .

第２の実施の形態のアクチュエータ１１によれば、コイル１８に電流を流すことによって、アクチュエータ１１の一端側に位置する永久磁石１６から永久磁石１４への磁束が密になり、その結果として一端側方向への推力Ｆが発生する。また、第１の実施形態の効果に加え、ヨーク１２に配置された第１の一対の永久磁石１４、１５と第２の一対の永久磁石１６、１７の鉄部材３０とで形成されるギャップが往復動方向に一定に保たれて磁束漏洩が抑制されるので、可動子１３に対する付勢力を強めることが可能となる。   According to the actuator 11 of the second embodiment, by passing a current through the coil 18, the magnetic flux from the permanent magnet 16 located on one end side of the actuator 11 to the permanent magnet 14 becomes dense, and as a result, one end side. A thrust F in the direction is generated. Further, in addition to the effects of the first embodiment, a gap formed by the first pair of permanent magnets 14 and 15 disposed on the yoke 12 and the iron member 30 of the second pair of permanent magnets 16 and 17 is formed. Since the magnetic flux leakage is suppressed while being kept constant in the reciprocating direction, the urging force against the mover 13 can be increased.

図７は、この発明の第３の実施の形態に係るアクチュエータを示している。
この実施形態において、第１の実施形態と異なるのは、永久磁石１４、１５、１６、１７は同径同長同幅に形成されるとともに、永久磁石１４、１６と永久磁石１５、１７の材料を異ならせて、永久磁石１４、１６を永久磁石１５、１７に比較して強磁性体で形成した点である。
具体的には、永久磁石１４、１６の材料をサマリウムコバルトとし、永久磁石１５、１７の材料をフェライト磁石とするような構成が挙げられる。 FIG. 7 shows an actuator according to a third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the difference from the first embodiment is that the permanent magnets 14, 15, 16, and 17 are formed to have the same diameter, the same length, and the same width, and the material of the permanent magnets 14, 16 and the permanent magnets 15, 17 The permanent magnets 14 and 16 are made of a ferromagnetic material as compared with the permanent magnets 15 and 17.
Specifically, the permanent magnets 14 and 16 may be made of samarium cobalt, and the permanent magnets 15 and 17 may be made of ferrite magnets.

第３の実施の形態のアクチュエータ１１によれば、コイル１８に電流を流すことによって、アクチュエータ１１の一端側に位置する永久磁石１６から永久磁石１４への磁束が密になり、その結果として一端側方向への推力Ｆが発生する。また、コイル１８に電流を流すことによって、アクチュエータ１１の一端側に位置する永久磁石１６から永久磁石１４への磁束が密になり、その結果として一端側方向への推力Ｆが発生する。また、第１の実施形態の効果に加え、ヨーク１２に配置された第１の一対の永久磁石１４、１５と第２の一対の永久磁石１６、１７の鉄部材３０とで形成されるギャップが往復動方向に一定に保たれて磁束漏洩が抑制されるので、可動子１３に対する付勢力を強めることが可能となる。   According to the actuator 11 of the third embodiment, by passing a current through the coil 18, the magnetic flux from the permanent magnet 16 located on one end side of the actuator 11 to the permanent magnet 14 becomes dense, and as a result, one end side. A thrust F in the direction is generated. Further, by passing an electric current through the coil 18, the magnetic flux from the permanent magnet 16 located on one end side of the actuator 11 to the permanent magnet 14 becomes dense, and as a result, a thrust F toward one end side is generated. Further, in addition to the effects of the first embodiment, a gap formed by the first pair of permanent magnets 14 and 15 disposed on the yoke 12 and the iron member 30 of the second pair of permanent magnets 16 and 17 is formed. Since the magnetic flux leakage is suppressed while being kept constant in the reciprocating direction, the urging force against the mover 13 can be increased.

図８は、この発明の第４の実施の形態に係るアクチュエータを示している。
この実施形態において、第１の実施形態と異なるのは、永久磁石１４Ａ、１６Ａを、鉄部材３０の往復動範囲の軸方向位置の一端側に寄せ、円筒面部２２内面に鉄部材３０方向に突出して配置し、他端側には配置しない構成とすることで起磁力が非対称に形成されている点である。 FIG. 8 shows an actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the difference from the first embodiment is that the permanent magnets 14A and 16A are brought closer to one end side of the axial position of the reciprocating range of the iron member 30 and protruded toward the iron member 30 toward the inner surface of the cylindrical surface portion 22. The magnetomotive force is asymmetrically formed by disposing them and not arranging them on the other end side.

第４の実施の形態のアクチュエータ１１によれば、コイル１８に電流を流すことによって、アクチュエータ１１の一端側に位置する永久磁石１６Ａから永久磁石１４Ａへの磁束が密になり、その結果として一端側方向への推力Ｆが発生する。また、第１の実施形態の効果に加え、永久磁石１４Ａ、１６Ａをヨーク１２に対し一端側に寄せることで、可動子の軸方向変位ゼロの場合でも可動子に推力を発生させることができる。   According to the actuator 11 of the fourth embodiment, by passing a current through the coil 18, the magnetic flux from the permanent magnet 16 </ b> A located on one end side of the actuator 11 to the permanent magnet 14 </ b> A becomes dense. A thrust F in the direction is generated. Further, in addition to the effects of the first embodiment, the permanent magnets 14A and 16A are brought closer to one end with respect to the yoke 12, so that thrust can be generated in the mover even when the mover has no axial displacement.

また、永久磁石１４Ａ、１６Ａが配置されないヨーク１２と鉄部材３０とで形成される領域のギャップが、永久磁石１４Ａ及び永久磁石１６Ａで形成されるギャップよりも広く形成されているので、可動子１３に対する付勢力を必要に応じて弱めるように調節することができる。
また、永久磁石の数や大きさを削減し、ヨーク１２の円筒面２を面一のまま使用するのでヨーク１２に永久磁石１４Ａ、１６Ａを埋設するための加工が必要ないので、リニアアクチュエータの製造コストを削減することができる。
また、永久磁石の使用量を１／２に減らすことにより、製造コストを削減することができる。 Further, since the gap in the region formed by the yoke 12 and the iron member 30 where the permanent magnets 14A and 16A are not arranged is formed wider than the gap formed by the permanent magnet 14A and the permanent magnet 16A, the mover 13 The biasing force against can be adjusted to weaken as necessary.
In addition, since the number and size of permanent magnets are reduced and the cylindrical surface 2 of the yoke 12 is kept flush, there is no need to embed the permanent magnets 14A and 16A in the yoke 12. Cost can be reduced.
Further, the manufacturing cost can be reduced by reducing the amount of the permanent magnet used to ½.

図９は、この発明の第５の実施の形態に係るアクチュエータを示している。
この実施形態において、第４の実施形態と異なるのは、ヨーク１２の円筒面部２２の永久磁石１４Ａ、１６Ａが配置される領域を、永久磁石１４Ａ、１６Ａの厚み分だけ径を大きく形成し、永久磁石１４Ａ、１６Ａをヨーク１２内に埋設配置し、鉄部材３０と対向する円筒面２２を永久磁石１４Ａ、１６Ａがある領域とない領域ともに可動子３０の往復動方向に面一に構成した点である。 FIG. 9 shows an actuator according to a fifth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the fourth embodiment is different from the fourth embodiment in that the area where the permanent magnets 14A and 16A of the cylindrical surface portion 22 of the yoke 12 are arranged is formed to have a larger diameter by the thickness of the permanent magnets 14A and 16A. The magnets 14A and 16A are embedded in the yoke 12, and the cylindrical surface 22 facing the iron member 30 is configured to be flush with the reciprocating direction of the mover 30 in both the areas where the permanent magnets 14A and 16A are present and not. is there.

第５の実施の形態のアクチュエータ１１によれば、ヨーク１２に配置された永久磁石１４Ａ、１６Ａの存在する領域と存在しない領域共に、鉄部材３０とで形成されるギャップが往復動方向に一定に保たれて磁束漏洩が抑制されるので、可動子１３に対する付勢力を強めることが可能となる。   According to the actuator 11 of the fifth embodiment, the gap formed by the iron member 30 is constant in the reciprocating direction in both the region where the permanent magnets 14A and 16A arranged in the yoke 12 are present and the region where the permanent magnets 14A are not present. Since it is maintained and magnetic flux leakage is suppressed, the urging force against the movable element 13 can be increased.

図１０は、この発明の第６の実施の形態に係るアクチュエータを示している。
この実施形態において、第４の実施形態と異なるのは、可動子１３の鉄部材３０が可動子１３の往復動方向に２個配置され、それぞれの鉄部材３０に対応した第１の１対の永久磁石１４、１５と、第２の１対の永久磁石１６、１７がヨーク１２の往復動方向の一端側に寄せられ、円筒面部２２に鉄部材３０方向に突出配置されている。 FIG. 10 shows an actuator according to a sixth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the fourth embodiment is different from the fourth embodiment in that two iron members 30 of the mover 13 are arranged in the reciprocating direction of the mover 13, and a first pair of iron members 30 corresponding to the respective iron members 30. The permanent magnets 14, 15 and the second pair of permanent magnets 16, 17 are brought close to one end side in the reciprocating direction of the yoke 12, and are disposed so as to protrude from the cylindrical surface portion 22 in the direction of the iron member 30.

第６の実施の形態のアクチュエータ１１によれば、コイル１８に電流を流すことによって、アクチュエータ１１の一端側に寄せて配置された永久磁石１６から永久磁石１４への磁束と、永久磁石１７から永久磁石１５への磁束とが密になり、その結果として一端側方向への推力が発生する。この場合、可動子１３に２個の鉄部材３０が設けられているので、ストロークは１／２になるが、２倍の推力２Ｆを得ることが可能となる。   According to the actuator 11 of the sixth embodiment, by passing an electric current through the coil 18, the magnetic flux from the permanent magnet 16 to the permanent magnet 14 arranged close to one end side of the actuator 11, and the permanent magnet 17 to the permanent magnet. The magnetic flux to the magnet 15 becomes dense, and as a result, thrust in the direction of one end is generated. In this case, since the two iron members 30 are provided on the mover 13, the stroke is halved, but a double thrust 2F can be obtained.

このリニアアクチュエータ１１は、可動子１３を正方向に移動させるようにコイルに電流を流すと、それによって発生した起磁力により磁束が生じるので、この可動子を確実に移動させることができる。
加えて、第１の一対の永久磁石１４、１５、及び第２の一対の永久磁石１６、１７をヨークの鉄心における軸方向の他端に寄せると、コイルに電流が流れていないときは、図１１に示す左方向にずれるオフセット状態の位置となる。 In the linear actuator 11, when a current is passed through the coil so as to move the mover 13 in the positive direction, a magnetic flux is generated by the magnetomotive force generated thereby, so that the mover can be moved reliably.
In addition, when the first pair of permanent magnets 14 and 15 and the second pair of permanent magnets 16 and 17 are brought close to the other axial end of the iron core of the yoke, when no current flows through the coil, FIG. 11 is an offset state shifted to the left.

上記のリニアアクチュエータ１１においては、板バネ３が、従来のように可動子を滑らせて往復動可能に支持するのではなく、可動子１を可動子１３の先端側および後端側の２箇所で保持し、自らが弾性変形することによって可動子１を可動子１３の軸方向に往復動可能に支持する。これにより、可動子１には摩耗も摺動抵抗も生じない。したがって、長期にわたる使用を経た後でも軸支持の精度が低下することがなく高い信頼性が得られる。さらに、摺動抵抗に起因する消費電力の損失がなく性能の向上が図れる。   In the linear actuator 11 described above, the leaf spring 3 does not slide the mover and supports it in a reciprocating manner as in the prior art, but the mover 1 is supported at two locations on the front end side and the rear end side of the mover 13. The movable element 1 is supported so that it can reciprocate in the axial direction of the movable element 13 by elastically deforming itself. Thereby, neither the abrasion nor the sliding resistance is generated in the mover 1. Therefore, even after a long period of use, the shaft support accuracy is not lowered and high reliability can be obtained. Furthermore, there is no loss of power consumption due to sliding resistance, and performance can be improved.

また、上記のリニアアクチュエータにおいては、各板バネ３を、コイル１８，１９との干渉を回避しつつ可動子を基点としてコイル１８，１９よりも遠い位置にて固定子２に支持させている。これにより、嵩の張るコイル１８，１９と２枚の板バネ３とをより近接して配置することが可能になる。したがって、リニアアクチュエータの小型化が図れる。   In the linear actuator, each leaf spring 3 is supported by the stator 2 at a position farther from the coils 18 and 19 with the mover as a base point while avoiding interference with the coils 18 and 19. Thereby, the bulky coils 18 and 19 and the two leaf springs 3 can be arranged closer to each other. Therefore, the size of the linear actuator can be reduced.

なお、上記実施の形態においては、ヨーク１２に内側に突き出すように形成された円筒面部２２と、該円筒面部２２に対応する円筒面部２２の突出形状部を、それぞれ巻き胴３２が取り囲み、これら巻き胴３２に導線が多重に巻き付けられた構成について説明したが、ヨーク１２において磁気回路を構成する鉄部材の円筒面部２２と対応する円筒面部２２を接続する中間部分の両側位置において導線を巻き付けても磁気を発生させてもよい。   In the above embodiment, the winding cylinder 32 surrounds the cylindrical surface portion 22 formed so as to protrude inward from the yoke 12 and the protruding shape portion of the cylindrical surface portion 22 corresponding to the cylindrical surface portion 22, and these windings Although the structure in which the conducting wires are wound around the cylinder 32 in a multiple manner has been described, the conducting wires may be wound at both side positions of the intermediate portion connecting the cylindrical surface portion 22 corresponding to the cylindrical surface portion 22 of the iron member constituting the magnetic circuit in the yoke 12. Magnetism may be generated.

また、上記実施形態において、永久磁石としては、上記したフェライト磁石以外にも、ネオジウム、サマリウムコバルト等の希土類系を用いることが可能である。
また、上記実施の形態においては、第１の一対の永久磁石１４、１５と第２の一対の永久磁石１６、１７と、コイル１８，１９で構成された２極のリニアアクチュエータの場合について説明について説明したが、３以上の極数を設けてもよい。
その他、軸受は板バネ以外に、すべり軸受やボールブッシュなどの転がり軸受を用いてもよい。
また、磁石の大きさ、厚さ、材料及び配置等の構成要素については、上記実施の形態に拘われることなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で選択することができる。 Further, in the above embodiment, as the permanent magnet, a rare earth system such as neodymium or samarium cobalt can be used in addition to the ferrite magnet described above.
Further, in the above-described embodiment, a description is given of a case of a two-pole linear actuator composed of a first pair of permanent magnets 14 and 15, a second pair of permanent magnets 16 and 17, and coils 18 and 19. Although described, three or more poles may be provided.
In addition to the leaf spring, the bearing may be a rolling bearing such as a sliding bearing or a ball bush.
Further, components such as the size, thickness, material, and arrangement of the magnet can be selected without departing from the spirit of the present invention without being limited to the above embodiment.

この発明の第１の実施形態に係るリニアアクチュエータを示す正面図である。It is a front view which shows the linear actuator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１の右側面から見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view seen from the right side surface of FIG. リニアアクチュエータを示す一部破断の斜視図である。It is a partially broken perspective view showing a linear actuator. コイルに電流が流れていないときの磁束の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the magnetic flux when the electric current is not flowing into the coil. この発明に係るオフセットしたリニアアクチュエータとオフセットしていない従来のリニアアクチュエータにおける可動子の変位と推力の大きさとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the displacement of a needle | mover, and the magnitude | size of a thrust in the offset linear actuator which concerns on this invention, and the conventional linear actuator which is not offset. この発明の第２の実施形態に係るリニアアクチュエータを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the linear actuator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第３の実施形態に係るリニアアクチュエータを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the linear actuator which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第４の実施形態に係るリニアアクチュエータを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the linear actuator which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第５の実施形態に係るリニアアクチュエータを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the linear actuator which concerns on 5th Embodiment of this invention. この発明の第６の実施形態に係るリニアアクチュエータを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the linear actuator which concerns on 6th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

３ 板バネ（復帰手段）
１１ リニアアクチュエータ
１２ ヨーク（固定子）
１３ 可動子
１４、１５ 第１の永久磁石（永久磁石）
１６、１７ 第２の永久磁石（永久磁石）
１８、１９ コイル
３０ 鉄片（鉄部材）

3 Leaf spring (return means)
11 Linear actuator 12 Yoke (stator)
13 Mover 14, 15 First permanent magnet (permanent magnet)
16, 17 Second permanent magnet (permanent magnet)
18, 19 Coil 30 Iron piece (iron member)

Claims (6)

固定子と、
少なくとも一つの鉄部材を有し前記固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、
前記鉄部材に対向しかつ前記往復動の方向に直交して磁極を持たせるとともに前記固定子に前記往復動の方向に沿って設けられた少なくとも１つの永久磁石と、
前記可動子を非駆動状態にて前記往復動方向の基準位置に至らせる復帰手段と、前記固定子に設けられたコイルとを備えるリニアアクチュエータであって、
前記永久磁石は前記鉄部材の往復動方向の起磁力が非対称に構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 A stator,
A mover provided with at least one iron member so as to be capable of reciprocating with respect to the stator;
At least one permanent magnet facing the iron member and having a magnetic pole perpendicular to the reciprocating direction and provided on the stator along the reciprocating direction;
A linear actuator comprising return means for bringing the mover to a reference position in the reciprocating direction in a non-driven state, and a coil provided on the stator,
2. The linear actuator according to claim 1, wherein the permanent magnet is asymmetric in magnetomotive force in the reciprocating direction of the iron member. 請求項１記載のリニアアクチュエータであって、
前記永久磁石は、その磁極方向の厚みが前記鉄部材の往復動範囲の一端側にて厚い構成とされ、かつ他端側が薄い構成とされることによって起磁力が非対称に形成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 1,
The permanent magnet has a magnetomotive force asymmetrically formed by having a thickness in the magnetic pole direction thick at one end of the reciprocating range of the iron member and a thin configuration at the other end. Characteristic linear actuator. 請求項１記載のリニアアクチュエータであって、
前記永久磁石は、前記鉄部材の往復動範囲の軸方向位置における前記永久磁石の一端側の材質を他端側の材質と異ならせる構成とすることによって起磁力が非対称に形成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 1,
The permanent magnet is formed asymmetrically in magnetomotive force by making the material on one end side of the permanent magnet different from the material on the other end side in the axial position of the reciprocating range of the iron member. Characteristic linear actuator. 請求項１記載のリニアアクチュエータであって、
前記永久磁石は、前記鉄部材の往復動範囲の軸方向位置の一端側に寄せて配置し、他端側には配置しない構成とすることによって起磁力が非対称に形成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 1,
The permanent magnet is arranged close to one end side in the axial position of the reciprocating range of the iron member, and is not arranged on the other end side so that the magnetomotive force is formed asymmetrically. Linear actuator. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のリニアアクチュエータであって、
前記一端側の前記永久磁石と前記鉄部材との隙間を、前記他端側の前記永久磁石又は固定子と鉄部材との隙間よりも小さくするギャップを設けていることを特徴とするリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to any one of claims 1 to 4,
A linear actuator, wherein a gap is provided to make a gap between the permanent magnet on the one end side and the iron member smaller than a gap between the permanent magnet or stator on the other end side and the iron member. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のリニアアクチュエータであって、
前記鉄部材と対向する面が前記可動子の往復動方向に面一に構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。

A linear actuator according to any one of claims 1 to 5,
A linear actuator characterized in that a surface facing the iron member is flush with a reciprocating direction of the mover.

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