JP2008259413A - Linear actuator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized linear motor that is high in efficiency, low in heat generation, and that can obtain uniform thrust force, extending to all the strokes. <P>SOLUTION: A linear actuator is equipped with a coil structure and a movable member that undergoes linear reciprocating movement in the axial directions. The movable member has a first and a second magnets disposed in a space along the moving direction, and these two magnets are magnetized in reverse to each other. A third magnet is disposed in between the first and the second magnets and is magnetized along the moving direction. The coil structure has a set of coils, and the moving member is reciprocatively movable by feeding a current. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、リニアアクチュエータに関するもので、特に、但し限定するものではないが、直線往復運動に供するものである。   The present invention relates to a linear actuator, and in particular, but not limited to, a linear reciprocating motion.

長い歴史の中で、様々なタイプのリニアアクチュエータが提示されている。   In the long history, various types of linear actuators have been presented.

簡単なアクチュエータの例として、ソレノイドがあり、電気コイルに対応して電機子が可動する。ソレノイドのようなアクチュエータは小型から大型まで、家庭用から工業用まで様々な用途に使われる。（例えば、特許文献１参照）
特開２００３−７０２２６号公報 As an example of a simple actuator, there is a solenoid, and an armature moves corresponding to an electric coil. Actuators such as solenoids are used in a variety of applications from small to large, from home to industrial. (For example, see Patent Document 1)
JP 2003-70226 A

しかしながら、様々なリニアアクチュエータの技術が知られているが、設計上、更に重要な点として性能上さまざまな障害点がある。   However, although various linear actuator technologies are known, there are various obstacles in performance as an important point in design.

従来のリニアアクチュエータの問題点として、与えられたサイズに対して、限られた推力が挙げられる。大きな推力が要求される用途には、これに対応して大型のリニアアクチュエータが必要となる。大型のリニアアクチュエータは多くの用途では適用できるものの、全体として製品の小型化が要求される用途には最小限のサイズのリニアアクチュエータが望ましい。この問題は、コイルのサイズ、電流を大きくすることで対応できる。しかし、消費電力の増大、発熱の増大といった問題点が発生する。多くの用途では、効率の最大化、発熱の最小化が望ましい。   A problem with conventional linear actuators is limited thrust for a given size. For applications that require a large thrust, a large linear actuator is required. Although a large linear actuator can be applied in many applications, a linear actuator having a minimum size is desirable for applications in which downsizing of the product is required as a whole. This problem can be dealt with by increasing the coil size and current. However, problems such as increased power consumption and increased heat generation occur. In many applications, it is desirable to maximize efficiency and minimize heat generation.

ソレノイドのような従来のリニアアクチュエータの他の問題点として挙げられるのが、全ストロークに渡る均一な推力が得られない事である。一般的に、電磁力が最大となるストロークの中央部において推力が最大となる。ストローク端に行くに従って推力は低下する。可動範囲で推力が変動するという事は、通常、最低推力に合わせなければならず、与えられた用途におけるリニアアクチュエータのサイズを決定する事になる。   Another problem of conventional linear actuators such as solenoids is that uniform thrust over the entire stroke cannot be obtained. Generally, the thrust is maximized at the center of the stroke where the electromagnetic force is maximized. The thrust decreases as the stroke ends. The fact that the thrust fluctuates in the movable range usually has to be matched to the minimum thrust and will determine the size of the linear actuator for a given application.

また、従来のリニアアクチュエータの推力／ストロークの非線形性特性は精密な位置決めが出来なくなる。   Further, the thrust / stroke nonlinearity characteristic of the conventional linear actuator cannot be precisely positioned.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、小型で、効率が高く、発熱が少なく、全ストロークに渡り均一な推力が得られるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a linear actuator that is small in size, high in efficiency, low in heat generation, and capable of obtaining a uniform thrust over the entire stroke.

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、コイルメンバーと、往復可動する可動メンバーとを備え、前記可動メンバーは、往復可動の軸を持ち、前記軸に沿って離れて配置され逆方向に着磁された第１の磁石および第２の磁石と、前記第１の磁石および前記第２の磁石の間に配置され第１および第２の磁石とは異なる方向に着磁された第３の磁石とを有し、前記コイルメンバーは、前記軸に沿って離れてかつ同軸に配置される第１のコイルおよび第２のコイルを有する。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 includes a coil member and a movable member that can reciprocate, and the movable member has a reciprocating shaft, and is spaced apart along the shaft. The first magnet and the second magnet magnetized in opposite directions, and the magnets arranged in a direction different from the first and second magnets are arranged between the first magnet and the second magnet. A third magnet, and the coil member includes a first coil and a second coil arranged coaxially apart from each other along the axis.

また、請求項２に記載の発明は、前記可動メンバーは、シャフトと、前記シャフトの径方向に着磁された前記第１の磁石と、前記第１の磁石とは逆方向に着磁された前記第２の磁石とを有する、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the movable member is magnetized in a direction opposite to the shaft, the first magnet magnetized in the radial direction of the shaft, and the first magnet. And the second magnet.

また、請求項３に記載の発明は、前記第１の磁石、前記第２の磁石、前記第３の磁石は、前記可動メンバーの軸と平行に互いに直列で隣接して配設される、ことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the first magnet, the second magnet, and the third magnet are arranged adjacent to each other in series in parallel to the axis of the movable member. It is characterized by.

また、請求項４に記載の発明は、前記第１の磁石、前記第２の磁石、前記第３の磁石は、前記可動メンバーの円周方向に延びる、ことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the first magnet, the second magnet, and the third magnet extend in a circumferential direction of the movable member.

また、請求項５に記載の発明は、前記シャフトは磁性体で構成される、ことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is characterized in that the shaft is made of a magnetic material.

また、請求項６に記載の発明は、前記シャフトは非磁性体で構成され、前記第１の磁石、前記第２の磁石、前記第３の磁石が前記シャフトの円周方向に設置される、ことを特徴とする。   In the invention according to claim 6, the shaft is made of a non-magnetic material, and the first magnet, the second magnet, and the third magnet are installed in a circumferential direction of the shaft. It is characterized by that.

また、請求項７に記載の発明は、前記コイルメンバーは、前記第１および前記第２のコイルを収容するコアを更に有し、前記コアには、前記第１のコイル、前記第２のコイルと前記可動メンバーに近接する前記コアの端部との間でそれぞれ延びる第１のギャップおよび第２のギャップが形成される、ことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, the coil member further includes a core that accommodates the first and second coils, and the core includes the first coil and the second coil. And a first gap and a second gap respectively extending between the movable member and the end of the core adjacent to the movable member.

また、請求項８に記載の発明は、前記可動メンバーは、第１の方向の最大位置と第２の方向の最大位置との間を動くように配置され、前記第１の方向の最大位置と前記第２の方向の最大位置において、関係する方向における前記第３の磁石の対応する端部は、前記第１のギャップと前記第２のギャップとの間の前記コアの部分に整列する、ことを特徴とする。   In the invention according to claim 8, the movable member is arranged to move between a maximum position in the first direction and a maximum position in the second direction, and the maximum position in the first direction is At the maximum position in the second direction, the corresponding end of the third magnet in the relevant direction is aligned with the part of the core between the first gap and the second gap; It is characterized by.

また、請求項９に記載の発明は、前記可動メンバーが、第１の方向の最大位置と第２の方向の最大位置との間を動くように配置され、前記第１の方向の最大位置と前記第２の方向の最大位置との中間の初期位置において、前記第１の磁石は前記第１のコイルと対向して配置されるとともに、前記第２の磁石は前記第２のコイルと対向して配置される、ことを特徴とする。   The invention according to claim 9 is arranged such that the movable member moves between a maximum position in the first direction and a maximum position in the second direction, and the maximum position in the first direction is In an initial position intermediate between the maximum position in the second direction, the first magnet is disposed to face the first coil, and the second magnet is opposed to the second coil. It is characterized by being arranged.

また、請求項１１に記載の発明は、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、電流を受けるように構成され、前記可動メンバーを第１の方向に動かすために、電流は第１の極性に流し、前記第１の方向とは逆の第２の方向に動かす時は、前記第１の極性とは逆の第２の極性に電流を流す、ことを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, the first coil and the second coil are configured to receive an electric current, and the electric current is the first in order to move the movable member in the first direction. When flowing in a polarity and moving in a second direction opposite to the first direction, the current flows in a second polarity opposite to the first polarity.

また、請求項１２に記載の発明は、非磁性体メンバーが、前記コイルメンバーと前記可動メンバーとの間に介在する、ことを特徴とする。   The invention described in claim 12 is characterized in that a non-magnetic member is interposed between the coil member and the movable member.

また、請求項１３に記載の発明は、前記非磁性体メンバーは、前記可動メンバーの動きの長手方向に延在するスリーブを有する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 13 is characterized in that the non-magnetic member has a sleeve extending in a longitudinal direction of movement of the movable member.

また、請求項１４に記載の発明は、ギャップが、前記可動メンバーと前記非磁性体メンバーとの間に設けられる、ことを特徴とする。   The invention according to claim 14 is characterized in that a gap is provided between the movable member and the non-magnetic member.

また、請求項１５に記載の発明は、電機子をもつ可動メンバーと、前記可動メンバーを往復動させるコイルメンバーとを備え、前記コイルメンバーは、前記可動メンバーの移動方向に互いに離間するように配置された２つのコイルで構成され、前記電機子は、ハルバック配列を構成する３つの磁石で構成される。   The invention according to claim 15 includes a movable member having an armature and a coil member that reciprocates the movable member, and the coil members are arranged so as to be separated from each other in the moving direction of the movable member. The armature is composed of three magnets constituting a hullback arrangement.

また、請求項１６に記載の発明は、第１の位置、第２の位置の間を動きうる可動部品を持ち、可動部品は前記可動メンバーに結合する、ことを特徴とする。   Further, the invention described in claim 16 has a movable part that can move between a first position and a second position, and the movable part is coupled to the movable member.

また、請求項１７に記載の発明は、前記可動メンバーは、前記可動メンバーの望ましい位置を示す制御信号および／又は前記可動メンバーの位置を示す制御信号に応答して動かされる、ことを特徴とする。   The invention according to claim 17 is characterized in that the movable member is moved in response to a control signal indicating a desired position of the movable member and / or a control signal indicating the position of the movable member. .

また、請求項１８に記載の発明は、コアと、前記コアに取り巻かれ前記コアによって決定される軸に沿って動く電機子とを備え、前記コアは、前記コアと同軸に直列に配置される２つのみのコイルを持ち、前記電機子は、ハルバック配列を構成しコアの軸方向に沿って配置される３つのみの磁石を持つ。   The invention according to claim 18 includes a core and an armature that surrounds the core and moves along an axis determined by the core, the core being arranged in series coaxially with the core. Having only two coils, the armature has a hullback arrangement and has only three magnets arranged along the axial direction of the core.

また、請求項１９に記載の発明は、電機子と、前記電機子を取り巻く第１のコイルおよび第２のコイルとを備え、前記電機子は、前記電機子に沿って離れて配置され互いに逆の極性で前記電機子の径方向に着磁された第１の磁石および第２の磁石と、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に配置された第３の磁石とを持ち、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、コアの中に収納され、前記コアは、前記第１のコイル、前記第２のコイルと前記電機子に近接する前記コアの端部との間でそれぞれ延びる第１のギャップおよび第２のギャップを持つ、ことを特徴とする。   The invention according to claim 19 includes an armature, and a first coil and a second coil surrounding the armature, wherein the armature is disposed along the armature and is opposite to each other. Having a first magnet and a second magnet magnetized in the radial direction of the armature with a polarity of a third magnet, and a third magnet disposed between the first magnet and the second magnet. The first coil and the second coil are housed in a core, and the core includes the first coil, the second coil, and an end of the core adjacent to the armature. A first gap and a second gap extending between each other.

また、請求項２０に記載の発明は、前記電機子は、第１の方向の最大位置と前記第１の方向とは逆の第２の方向の最大位置との間を動くように設定され、前記第１の方向の最大位置と前記第２の方向の最大位置の夫々において、前記第３の磁石の対応する端部は、関係する方向において、前記第１のギャップおよび前記第２のギャップの間に整列する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 20 is set such that the armature moves between a maximum position in a first direction and a maximum position in a second direction opposite to the first direction, At each of the maximum position in the first direction and the maximum position in the second direction, the corresponding end of the third magnet has the first gap and the second gap in the direction concerned. It is characterized by aligning between them.

また、請求項２１に記載の発明は、前記第１の磁石と前記第３の磁石および前記第２の磁石と前記第３の磁石の少なくとも１つの隣接部はテーパー形状を呈する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 21 is characterized in that at least one adjacent portion of the first magnet, the third magnet, and the second magnet and the third magnet has a tapered shape. To do.

また、請求項２２に記載の発明は、前記可動メンバーの磁石数は３つであり、前記コイルメンバーのコイル数は２つである、ことを特徴とする。   The invention according to claim 22 is characterized in that the number of magnets of the movable member is three and the number of coils of the coil member is two.

開示する本発明の最初の形態について、リニアアクチュエータは、コイル、往復運動する可動メンバーを備え、この可動メンバーは、リニアに可動する可動軸を持ち、互いに逆方向の極性を持つ第１、第２の磁石と、前記第１、第２の磁石の間にある、極性を与えられた第３の磁石を持ち、可動軸と同軸に、離れて設置される第１、第２のコイルを持つ。前記第１、第２の磁石は、コイルに隣接する磁石表面の磁界強度が強くなり、往復可動部材に隣接する磁石表面の磁界強度が弱まるように、着磁してある。磁石の磁界強度が、磁石が接合される往復運動部材の円周において、最大化できるように配慮される。   In the first aspect of the present invention to be disclosed, the linear actuator includes a coil and a movable member that reciprocates. The movable member has first and second linearly movable shafts and opposite polarities. The first and second coils are disposed between the first magnet and the first and second magnets. The first and second coils are disposed coaxially with the movable shaft. The first and second magnets are magnetized so that the magnetic field strength on the magnet surface adjacent to the coil is increased and the magnetic field strength on the magnet surface adjacent to the reciprocating member is decreased. Consideration is given so that the magnetic field strength of the magnet can be maximized at the circumference of the reciprocating member to which the magnet is joined.

従って、第１、第２、第３の磁石から発する磁力線と、それぞれのコイルへの電流による磁力線は、相互に作用する。一つのコイルに一つの方向に流れ、他方のコイルには逆の方向に流れる電流は、可動メンバーと磁石に対して、第一の方向に動くように作用する。逆に、第１、第２のコイルに前記と逆方向の電流を流すと、第１の方向とは逆の方向に動くように作用する。電流が与えられなければ、磁石と可動メンバーは停止したままである。従って、電流を与える事で、磁石と可動メンバーの動きを制御できる。   Accordingly, the lines of magnetic force generated from the first, second, and third magnets interact with the lines of magnetic force generated by the currents to the respective coils. A current flowing in one direction in one coil and in the opposite direction in the other coil acts to move the movable member and the magnet in the first direction. On the other hand, when a current in the opposite direction to the first and second coils is passed, the first and second coils act to move in the direction opposite to the first direction. If no current is applied, the magnet and the movable member remain stationary. Therefore, the movement of the magnet and the movable member can be controlled by applying an electric current.

事実上、３つの磁石は、第１の側の磁界強度が強まり他方の側の磁界強度が強まるように配置されたハルバック磁石パターンに従って配置される。この磁石の配置は一方の側の磁界強度を大きく弱め、逆の側の磁界強度を強める。この磁石配置の使用の利点として、磁石の取り付けた反対側の磁束線が低減できる事から、従来のリニアアクチュエータで必要としている鉄材のアマチャー又は鉄材の裏打ちされたアマチャーの量を低減、或いはなくす事が出来る。同様に、コイルに近接した側の磁界強度は増強され、以下に説明することをリニアアクチュエータに適用すると推力が増大する。   In effect, the three magnets are arranged according to a Halbach magnet pattern arranged such that the magnetic field strength on the first side is increased and the magnetic field strength on the other side is increased. This magnet arrangement greatly reduces the magnetic field strength on one side and increases the magnetic field strength on the opposite side. The advantage of using this magnet arrangement is that the magnetic flux lines on the opposite side to which the magnets are attached can be reduced, so that the amount of iron armature or iron-backed armature required by conventional linear actuators can be reduced or eliminated. I can do it. Similarly, the magnetic field strength on the side close to the coil is enhanced, and the thrust increases when the following description is applied to a linear actuator.

磁石は、往復作動する可動メンバーに、可動メンバーの寸法、形状に適した構造で配置される。例えば、磁石は、円筒シャフトに直径方向に均一の磁界が発生するようにリング状に配置される。磁石は、追加的に或いは変形例として、磁石の保護、全体の寸法低減が目的で、往復運動する可動メンバーに埋め込まれる。追加的に或いは変形例として、往復運動する可動メンバーの円周に、可動方向と並行に１つ又は数個のラインに分割して配置される。   The magnet is arranged on the movable member that reciprocates in a structure suitable for the size and shape of the movable member. For example, the magnets are arranged in a ring shape so that a uniform magnetic field is generated in the diameter direction on the cylindrical shaft. In addition or as a modification, the magnet is embedded in a reciprocating movable member for the purpose of protecting the magnet and reducing the overall size. In addition or as a modification, it is divided and arranged in one or several lines around the circumference of the movable member that reciprocates in parallel with the movable direction.

例えば、９０°分割で４個のハルバック配列磁石を円周上に配置する事も出来る。これは、メンバーの重量を低減できる。   For example, four hullback array magnets can be arranged on the circumference in 90 ° divisions. This can reduce the weight of the member.

本発明においては、必要に応じて、ハルバック配列磁石の範囲にある様々な配置が活用できる。   In the present invention, various arrangements within the range of the Halbach array magnet can be utilized as necessary.

磁石自体は、最適な材料から選定され、例えば、ネオジ磁石（ＮＤＦＥＢ）、サマリュームコバルト磁石（ＳＭＣＯ）又はフェライト磁石が使用できる。他の最適な磁石材料も使用できる。   The magnet itself is selected from optimum materials, and for example, a neodymium magnet (NDFEB), a summary cobalt magnet (SMCO) or a ferrite magnet can be used. Other optimal magnet materials can also be used.

この磁石配置は、従来のように、鉄材、即ち重い往復運動する可動メンバーの必要はなく、即ち鉄材以外を使った軽量な設計が出来る。リニアアクチュエータの用途に応じた適切な材料が選択できる。例えば、往復運動する可動メンバーの材料として、樹脂のような非金属を使用することで、重量を大幅に低減できる。更に、可動部の重量低減は可動メンバーの慣性の低減にもつながる。   This magnet arrangement does not require an iron material, that is, a movable member that reciprocates heavily, as in the prior art, that is, a lightweight design using a material other than the iron material is possible. An appropriate material can be selected according to the application of the linear actuator. For example, the weight can be significantly reduced by using a non-metal such as resin as the material of the movable member that reciprocates. Furthermore, reducing the weight of the movable part leads to a reduction in inertia of the movable member.

往復運動する可動メンバーの形と寸法は、用途とリニアアクチュエータが作り出す望ましい動きによって決定される。一例として、往復運動する可動メンバーはコイルの中心軸に沿った、円筒又は実軸でもいい。このような、配置において、第１の磁石の着磁方向は、軸中心に対して外側に広がる方向であり、第２の磁石は、反対の極性となる。第３の磁石は、第１と第２の磁石の間に設置され、着磁方向は、一つの磁石から他の磁石に向かう方向である。各磁石は、ハルバック効果が増すなら、離れて設置できる。   The shape and size of the reciprocating movable member is determined by the application and the desired movement that the linear actuator produces. As an example, the reciprocating movable member may be a cylinder or a real axis along the central axis of the coil. In such an arrangement, the magnetization direction of the first magnet is a direction spreading outward with respect to the axial center, and the second magnet has the opposite polarity. The third magnet is installed between the first and second magnets, and the magnetization direction is a direction from one magnet toward another magnet. Each magnet can be placed away if the hullback effect is increased.

磁石は、往復運動する可動メンバーの周り又は軸に沿って、適度な配置がなされる。磁石は、均一の磁界強度を持たせるため円筒形の磁石とすることができる。磁石表面の磁界強度は、ハルバック効果で増大する。   The magnets are moderately placed around or along the axis of the reciprocating movable member. The magnet can be a cylindrical magnet in order to have a uniform magnetic field strength. The magnetic field strength on the magnet surface increases due to the hullback effect.

コイルは、前記の３つの磁石の磁束と協業で働けるような配置にしている。２つのコイルと磁石による磁力線の相互作用は、全ストローク中で、コア内および往復運動する可動メンバー内の磁束変動を最小限にする。これによって、リニアアクチュエータの効率を高め、電力消費を最小化し、重要な事は、コア内と往復運動する可動メンバー内の熱の発生と放出を最小化する。   The coil is arranged so that it can work in cooperation with the magnetic flux of the three magnets. The interaction of the magnetic field lines by the two coils and magnets minimizes flux fluctuations in the core and in the reciprocating movable member during the entire stroke. This increases the efficiency of the linear actuator and minimizes power consumption, and importantly minimizes the generation and release of heat in the movable member that reciprocates within the core.

コイルの配置は、往復運動する可動メンバー部分を取り巻くように配置されても良い。しかしながら、望ましくは、コイルの中心を往復運動する可動メンバーが動くように配置される。この配置と、シャフトの周辺に延びる前に記載した３つ磁石の、組み合わせで、リニアアクチュエータに発生する推力を最大化する。   The coil may be disposed so as to surround the movable member portion that reciprocates. Preferably, however, the movable member that reciprocates around the center of the coil is arranged to move. The combination of this arrangement and the three magnets described before extending around the shaft maximizes the thrust generated in the linear actuator.

コイルの配置は、第１、第２のコイルをコア中に収納し、可動メンバーの可動軸に対応する中心軸を持つ鉄コアの形を持つ。２つのコイルは、リニアアクチュエータの特定の要求仕様、コア材料、コイルの巻き線密度、などに従って、最適な距離を持って配置される。同様に、コイルのサイズとコイルを取り巻くコアのサイズは、リニアアクチュエータの要求仕様に従って、選定される。   The arrangement of the coils has an iron core shape in which the first and second coils are housed in the core and has a central axis corresponding to the movable axis of the movable member. The two coils are placed at an optimal distance according to the specific requirements of the linear actuator, the core material, the coil winding density, etc. Similarly, the size of the coil and the size of the core surrounding the coil are selected according to the required specifications of the linear actuator.

コイルを取り巻くコアは、コイル周辺および往復運動する可動メンバーに結合した磁石に沿った磁界を橋渡ししたり、集中させる。コア内の磁束の短絡を防止、即ちコアのみを周回する磁束線を防止するため、コアは２つのギャップを入れるか又は、コイルと往復運動する可動メンバーに隣接するコア端部に延びるコア材料を非連続としている。実質的に、コアの断面は、往復運動する可動メンバーとこれに結合するハルバック配列磁石に隣接する２つのギャップを持ったＥ字形状をしている。   The core surrounding the coil bridges or concentrates the magnetic field along the magnet coupled to the coil and to the reciprocating movable member. In order to prevent short-circuiting of the magnetic flux in the core, i.e. to prevent the magnetic flux lines that circulate only in the core, the core may have two gaps or a core material extending to the end of the core adjacent to the movable member reciprocating with the coil. Discontinuous. In effect, the cross section of the core is E-shaped with two gaps adjacent to a reciprocating movable member and a hullback array magnet coupled thereto.

各ギャップのサイズは、コア材料、コイル配置、そして電流の要素で決定され、従って、リニアアクチュエータの要求仕様で決定される。しかしながら、最小ギャップ長は、与えられる作動電流における磁気飽和を防止する最小値に設定される。ギャップ自体は、空隙又はコイルを保護する材料で埋められる。但し、磁気的な短絡を防止する材料である必要がある。   The size of each gap is determined by the core material, coil placement, and current factors, and is therefore determined by the linear actuator requirements. However, the minimum gap length is set to the minimum value that prevents magnetic saturation at a given operating current. The gap itself is filled with a material that protects the air gap or coil. However, the material needs to prevent a magnetic short circuit.

リニアアクチュエータは、リニア作動又はストロークの最適な長さを持つように、設定できる。ストロークは、中点位置から第１の方向の最大のストロークまでの第１の部分を形成し、そして、中点から逆方向の第２の方向に向かう最大のストロークの第２の部分を形成する。都合に良い事に、フルストロークに渡って、磁界強度を増加するために、第３の磁石の中点位置が、コイルの配置の中間位置に相当する。即ち、第３の磁石は、第１、第２のコイルの、可動方向に沿った、中間位置にある。つまり、コイルの磁力線と第１の磁石と第２の磁石による磁力線の結合による推力は、両方の方向で最大化される。以下に詳細を述べる。   The linear actuator can be set to have an optimal length of linear actuation or stroke. The stroke forms a first portion from the midpoint position to the maximum stroke in the first direction, and forms a second portion of the maximum stroke from the midpoint to the second direction in the reverse direction. . Conveniently, in order to increase the magnetic field intensity over the full stroke, the midpoint position of the third magnet corresponds to the intermediate position of the coil arrangement. That is, the third magnet is in an intermediate position along the movable direction of the first and second coils. That is, the thrust generated by the coupling of the magnetic field lines of the coil and the magnetic field lines of the first magnet and the second magnet is maximized in both directions. Details are described below.

両方向のストローク長は、望ましくは推力の最大化と全ストロークに渡って、一定に保つように選定される。この事は、上述したコアのギャップの間に、第３の磁石の末端が位置するように、動きを制限する事で実現する。つまり、第３の磁石の末端は、両方向の動きにおいて、ギャップに重なる事が無いようにしている。   The stroke length in both directions is preferably chosen to keep the thrust constant and constant over the entire stroke. This is realized by restricting the movement so that the end of the third magnet is located between the gaps of the core described above. That is, the end of the third magnet does not overlap the gap in both directions of movement.

ハルバック配列の特徴として、第３の磁石の端部においては、磁界強度は小さいか又はゼロに向かう値である。もし、磁界強度が小さくなる位置にまで延びたとき、磁石とコイルの磁束の結合は低下する。結果として、リニアアクチュエータの推力が低下する事になる。第３の磁石の磁束線が小さくなる部分がコアのギャップに合致するように、リニアアクチュエータのストロークを制限する事で、推力は最大化できると同時に、ストロークと推力の関係も一定化する。   As a characteristic of the Hullback arrangement, the magnetic field strength is small or a value toward zero at the end of the third magnet. If it extends to a position where the magnetic field strength becomes small, the coupling between the magnetic flux of the magnet and the coil decreases. As a result, the thrust of the linear actuator is reduced. By limiting the stroke of the linear actuator so that the portion where the magnetic flux line of the third magnet becomes smaller matches the core gap, the thrust can be maximized and the relationship between the stroke and the thrust can be made constant.

リニアアクチュエータは、往復運動する可動メンバーの動きの終端には（可動メンバーの動きを止める）壁があり、第３の磁石の端部が、ギャップに重ならないようにしている。   The linear actuator has a wall (stopping the movement of the movable member) at the end of the movement of the movable member that reciprocates so that the end of the third magnet does not overlap the gap.

リニアアクチュエータの用途に応じて、コア材料は適正に選択できる。例えば、１００Ｈｚ以下の低い周波数の電流印加の場合、鉄又は他の適正な材料を選択できる。１００Ｈｚ以上の高い周波数の電流印加の場合、適正な磁性圧粉材料が使われる。   The core material can be selected appropriately depending on the application of the linear actuator. For example, in the case of applying a low frequency current of 100 Hz or less, iron or other suitable material can be selected. In the case of applying a high frequency current of 100 Hz or more, an appropriate magnetic powder material is used.

コイルの製造手法も含め、コイルの巻き線自体も、ここでは詳述しないが、よく知られた技術を用いて行なわれる。コイルは、従来技術である、交流電源で駆動され、２つのコイルは、並列、或いは直列接続され、最適な駆動電源に接続される。   Although not described in detail here, the coil winding itself, including the coil manufacturing method, is performed using well-known techniques. The coil is driven by an AC power source, which is a conventional technique, and the two coils are connected in parallel or in series, and are connected to an optimum driving power source.

リニアアクチュエータは、一方向可動に設定され、原点復帰は、スプリング又は重力など、他の手段で行なわれてもよい。このような、用途は、例えば、自動車のブレーキに用いられてもよい。このような用途では、電流は一方向となる。両方向駆動が要求される往復運動の用途では、適正な交流電流により、シャフトは第１の方向と逆の第２の方向に駆動される。   The linear actuator is set to be movable in one direction, and the return to origin may be performed by other means such as a spring or gravity. Such an application may be used, for example, in an automobile brake. In such applications, the current is unidirectional. In reciprocating applications where bi-directional driving is required, the shaft is driven in a second direction opposite the first direction by a suitable alternating current.

往復運動メンバーは、限定される事は無いが、ピストン、レバー、カム、その他の適切な部材を動かすように設定される。その部材自体は、勿論、複雑なコンポーネントの一部である。例えば、リニアアクチュエータは、自動車のブレーキ、エンジン部品、減速機、ポンプなどを制御する。   The reciprocating member is not limited and is set to move a piston, lever, cam, or other suitable member. The member itself is of course part of a complex component. For example, the linear actuator controls an automobile brake, an engine component, a speed reducer, a pump, and the like.

冷凍機の冷凍配管のような例では、可動メンバーはパイプに収納される。リニアアクチュエータは、圧力パイプの中にある冷凍機ポンプを駆動し、このような用途では、可動部材は、コイル及びコアからシールされ、この場合、コイル、コアと可動メンバー間は、非磁性体の例えばスリーブとか適当なチューブが用いられる。   In an example such as a refrigeration pipe of a refrigerator, the movable member is housed in a pipe. The linear actuator drives a refrigerator pump in the pressure pipe, and in such an application, the movable member is sealed from the coil and the core, where the coil, the core and the movable member are non-magnetic. For example, a sleeve or a suitable tube is used.

スリーブ又はチューブは圧力を与えられた液体、気体が収納され、可動部材はこれらと共に動くと理解されるべきである。スリーブ又はチューブは、可動メンバーのストロークの方向を制御するガイドを持つことも出来る。可動メンバーの外周とスリーブ、筒の内周には適当なギャップが設けられる。このギャップ又はクリアランスは全体、又は一部に、適当な潤滑又は低摩擦材料で充填されてもよい。   It should be understood that the sleeve or tube contains a pressurized liquid, gas, and the movable member moves with them. The sleeve or tube can also have a guide that controls the direction of the stroke of the movable member. Appropriate gaps are provided between the outer periphery of the movable member and the inner periphery of the sleeve and cylinder. This gap or clearance may be wholly or partially filled with a suitable lubrication or low friction material.

他の要件を見ると、リニアアクチュエータは、第１、第２のコイル、リニアアクチュエータの可動軸に沿って動く電機子(ＡＲＭＡＴＵＲＥ)を持つ電磁誘導メンバーを持ち、電機子はハルバック磁石構成の複数の磁石を持つ。   Looking at other requirements, the linear actuator has first and second coils, an electromagnetic induction member having an armature that moves along the movable axis of the linear actuator (ARMATURE), and the armature has a plurality of Halbach magnet configurations. Have a magnet.

他の要件を見ると、電機子を取り巻く第１、第２のコイルを備え、電機子は、電機子に沿って離れて設置された円周方向に互いに逆方向の極性に着磁された第１、第２の磁石と、第１、第２のコイルの間に第３の極性を持った磁石を備える。第１、第２のコイルは、コイルから電機子に隣接するコアの端部まで延びる第１、第２のギャップを持つコアの中に収納される。   According to another requirement, the first and second coils surrounding the armature are provided, and the armature is magnetized in polarities opposite to each other in the circumferential direction installed along the armature. A magnet having a third polarity is provided between the first and second magnets and the first and second coils. The first and second coils are housed in a core having first and second gaps extending from the coil to the end of the core adjacent to the armature.

他の要件を見ると、リニアアクチュエータに備わる機構は、第１と第２の位置に動く可動部材を持ち、可動部材は、リニアアクチュエータの往復可動メンバーに接続される。   Looking at other requirements, the mechanism provided in the linear actuator has a movable member that moves in first and second positions, and the movable member is connected to a reciprocating movable member of the linear actuator.

更に、他の要件を見ると、電機子を取り巻くコアを持ち、電機子はコアの軸に沿って動くように設定される。コアは、コアと同軸に巻かれ、直列接続された、少なくとも２つのコイルを持ち、電機子はハルバック磁石構成の複数の磁石を持ち、電機子の長手方向に延びる。   Further, looking at other requirements, it has a core that surrounds the armature, and the armature is set to move along the axis of the core. The core has at least two coils wound coaxially with the core and connected in series, and the armature has a plurality of magnets having a hullback magnet configuration and extends in the longitudinal direction of the armature.

リニアアクチュエータの往復運動メンバーは、コイルの電流を増減する特定の制御信号に応答して動く。例えば、制御信号とは、可動メンバーの目標位置、可動メンバーの実際の位置の両方又は一方に応答するもので、即ちクローズドループである。   The reciprocating member of the linear actuator moves in response to specific control signals that increase or decrease the coil current. For example, the control signal is a response to the target position of the movable member and / or the actual position of the movable member, that is, a closed loop.

第１の磁石と第３の磁石および第２の磁石と第３の磁石の少なくとも１つの隣接部をテーパー形状とすることで磁束の流れがスムーズになり、発生磁界を大きくできる。そのため、希土類磁石の量を少なくして、必要推力を得ることが出来る。   By making at least one adjacent portion of the first magnet and the third magnet and the second magnet and the third magnet into a tapered shape, the flow of magnetic flux becomes smooth, and the generated magnetic field can be increased. Therefore, the required thrust can be obtained by reducing the amount of the rare earth magnet.

また、第３の磁石を中央に第１の磁石と第２の磁石をテーパ形状を利用しながら両側からすべりこませるように組み付けることで、組みつけ作業が容易になる。   Further, the assembling work is facilitated by assembling the first magnet and the second magnet so that the third magnet is slid from both sides while utilizing the tapered shape.

以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する
図１は、本発明の実施例のリニアアクチュエータ１の断面を示す。リニアアクチュエータ１は２つのコイル３ａ（第１のコイル）、３ｂ（第２のコイル）を収納するコア２を持つ。電気コイルは、従来の技術によりリング状に形成される。コイルへの電気的接続は、図示していないが、互いに逆方向に流れるように設定されている。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross section of a linear actuator 1 according to an embodiment of the present invention. The linear actuator 1 has a core 2 that houses two coils 3a (first coil) and 3b (second coil). The electric coil is formed in a ring shape by a conventional technique. Although not shown, the electrical connection to the coil is set to flow in opposite directions.

コア２及びコイル３ａ、３ｂは、コイルとコア２の中心を細く延びるリニアアクチュエータ１の中心部を取り巻くように設定される。非磁性体のスリーブ４はコア２とリニアアクチュエータ１の中心部に設置される。従って、コア２と中心部は分離されている。   The core 2 and the coils 3 a and 3 b are set so as to surround the central portion of the linear actuator 1 that extends thinly around the center of the coil and the core 2. The non-magnetic sleeve 4 is installed at the center of the core 2 and the linear actuator 1. Therefore, the core 2 and the central part are separated.

コア２は、鉄又は圧粉磁性体など、最適な材料で構成される。材料は、例えば、望ましいストロークとか負荷など、リニアアクチュエータの特定の用途に応じて選定される。また、コイル３ａ、３ｂに流れる電流の周波数によっても、材料は選択される。   The core 2 is made of an optimum material such as iron or a dust magnetic material. The material is selected according to the specific application of the linear actuator, for example, the desired stroke or load. The material is also selected depending on the frequency of the current flowing through the coils 3a and 3b.

スリーブ４は往復運動メンバー、叉はリニアアクチュエータ１の中心に同軸の取り付け可動メンバーを取り囲む。この例では、可動メンバーは中空のシャフト５と、シャフト５の周りに結合されて、ラジアル方向に着磁された円筒磁石６ａ（第１の磁石）、６ｂ（第２の磁石）とを有する。シャフト５は、鉄等の磁性体で構成されるが、ステンレス、アルミニウム、樹脂等の非磁性体で構成してもよい。磁石６ａ、６ｂは、シャフト５の軸７に沿って、互いに離れて設置される。以下で説明する第３の磁石８（第３の磁石）は、２つの磁石６ａ、６ｂの中間に設置され、軸方向に着磁されている。３つの磁石６ａ、６ｂ、８は、シャフト５の表面に沿って互いに隣接している。   The sleeve 4 surrounds a reciprocating member or a movable mounting member coaxial with the center of the linear actuator 1. In this example, the movable member has a hollow shaft 5 and cylindrical magnets 6a (first magnet) and 6b (second magnet) coupled around the shaft 5 and magnetized in the radial direction. The shaft 5 is made of a magnetic material such as iron, but may be made of a nonmagnetic material such as stainless steel, aluminum, or resin. The magnets 6 a and 6 b are installed apart from each other along the axis 7 of the shaft 5. A third magnet 8 (third magnet) described below is installed in the middle of the two magnets 6a and 6b and is magnetized in the axial direction. The three magnets 6 a, 6 b, 8 are adjacent to each other along the surface of the shaft 5.

可動メンバーは、第１の方向の最大ストローク位置（図７（ｂ））と第１の方向とは反対の第２の方向の最大ストローク位置（図７（ｃ））との間を動くように配置される。図７（ａ）に示されるように、図７（ｂ）の最大ストローク位置と図７（ｃ）の最大ストローク位置との中間位置が初期位置に設定されている。初期位置において、磁石６ａはコイル３ａと対向して配置されるとともに、磁石６ｂはコイル３ｂと対向して配置される。   The movable member moves between the maximum stroke position in the first direction (FIG. 7B) and the maximum stroke position in the second direction opposite to the first direction (FIG. 7C). Be placed. As shown in FIG. 7A, an intermediate position between the maximum stroke position in FIG. 7B and the maximum stroke position in FIG. 7C is set as the initial position. In the initial position, the magnet 6a is disposed to face the coil 3a, and the magnet 6b is disposed to face the coil 3b.

磁石６ａ、６ｂ、８は、シャフト５に最適な方法、つまり、はめあい又は適当な機械的結合方法で接合されている。追加的に、又は変形例として、接着剤も用いられる。   The magnets 6a, 6b, 8 are joined to the shaft 5 in an optimum manner, i.e. by fitting or a suitable mechanical coupling method. In addition or as a variant, an adhesive is also used.

この例では、シャフト５および磁石６ａ、６ｂ、８が、軸７に沿って可動する可動メンバー又は電機子を形成する。磁石６ａ、６ｂ、８の表面と、スリーブ４の内側には、適切なギャップ１１が与えられ、スリーブ４の軸に沿って自由に動く事が出来る。   In this example, the shaft 5 and the magnets 6 a, 6 b, 8 form a movable member or armature that moves along the axis 7. Appropriate gaps 11 are provided on the surfaces of the magnets 6 a, 6 b, 8 and the inside of the sleeve 4, so that they can move freely along the axis of the sleeve 4.

このスリーブ４の寸法は、リニアアクチュエータ１の用途によって決定される。電機子が密封又は入れ物環境の中で動くような用途のリニアアクチュエータ１では、スリーブ４は筒又は圧力容器の壁として働く。冷凍機の冷媒回路として働く例がある。変形例として或いは追加的に、スリーブ４は可動メンバーの動きを制御するガイドとしても働く。   The dimension of the sleeve 4 is determined by the application of the linear actuator 1. In a linear actuator 1 where the armature moves in a sealed or container environment, the sleeve 4 serves as the wall of the cylinder or pressure vessel. There is an example that works as a refrigerant circuit of a refrigerator. As an alternative or in addition, the sleeve 4 also serves as a guide for controlling the movement of the movable member.

図１に示す様に、本発明によるリニアアクチュエータ１はコンパクトであり且つ簡素な構造である。   As shown in FIG. 1, the linear actuator 1 according to the present invention is compact and has a simple structure.

図２は、シャフト５とシャフト５上の磁石６ａ、６ｂ、８の配置関係を断面図により詳細に示している。図２に示す様に、３つの磁石６ａ、６ｂ、８は、シャフト５の表面に沿って配置されている。３つの矢印は、３つの磁石の極性を示している。左から右に見て、第１の磁石６ａは磁束がシャフト５の中心軸７から離れる方向に配置される。第２の磁石８は磁束がシャフト５の中心軸７に沿うように、即ち右から左に向くように配置される。第３の、最後の磁石は、磁束が、シャフト５の中心軸７に向くように配置される。この磁石の配置は、ハルバック構造又はハルバック配列として知られている。この磁石配置は、各磁石の着磁の方向は隣の磁石の着磁の方向に対して正しい角度ならば、いかなる数の磁石も取りうる。この例では、３つだけの磁石を示しているが、シャフト５の長さ、リニアアクチュエータ１の望ましいストロークによって、コイルの数との組み合わせで、いかなる組み合わせも取りうるものである。   FIG. 2 shows the positional relationship between the shaft 5 and the magnets 6a, 6b, and 8 on the shaft 5 in detail in a sectional view. As shown in FIG. 2, the three magnets 6 a, 6 b, 8 are arranged along the surface of the shaft 5. Three arrows indicate the polarities of the three magnets. When viewed from the left to the right, the first magnet 6 a is arranged in a direction in which the magnetic flux leaves the central axis 7 of the shaft 5. The second magnet 8 is arranged so that the magnetic flux is along the central axis 7 of the shaft 5, that is, from right to left. The third and last magnet is arranged so that the magnetic flux is directed toward the central axis 7 of the shaft 5. This arrangement of magnets is known as a hullback structure or a hullback arrangement. This magnet arrangement can take any number of magnets as long as the magnetization direction of each magnet is the correct angle with respect to the magnetization direction of the adjacent magnet. In this example, only three magnets are shown, but any combination can be taken in combination with the number of coils depending on the length of the shaft 5 and the desired stroke of the linear actuator 1.

図３にハルバック配列磁石が発生する磁束を示す。図３の矢印で示す様に、ハルバック配列の上側９では、磁束が増大し、下側１０では、弱められる（実質的に減少）。この配列は、コイルと結合する上側１０の磁束を増大するばかりでなく、下側９の磁束を弱め、従来の構成では必要とする鉄材のバックヨーク量を低減又は無くす事が出来る。他方に磁束が集中し、逆の面は磁束が低下するためである。   FIG. 3 shows the magnetic flux generated by the Halbach array magnet. As indicated by the arrows in FIG. 3, the magnetic flux increases on the upper side 9 of the hullback array and is weakened (substantially decreases) on the lower side 10. This arrangement not only increases the magnetic flux on the upper side 10 coupled with the coil, but also weakens the magnetic flux on the lower side 9 and can reduce or eliminate the amount of iron back yoke required in the conventional configuration. This is because the magnetic flux concentrates on the other side, and the opposite surface decreases the magnetic flux.

図３は、磁束が小さくなる部分を示している。これらは、基準点ＡとＢで示しており、基準点Ａは磁石６ａと第３の磁石８の接点で、最小の磁束量を示す点であり、基準点Ｂは磁石６ｂと第３の磁石８の接合点で、最小の磁束量を示す点である。このような点は、磁束の方向の変化する点であり、最小の磁束でゼロに近づく値となる。   FIG. 3 shows a portion where the magnetic flux is reduced. These are indicated by reference points A and B. The reference point A is a point of contact between the magnet 6a and the third magnet 8 and indicates the minimum amount of magnetic flux, and the reference point B is the magnet 6b and the third magnet. This is a point indicating the minimum amount of magnetic flux at 8 junction points. Such a point is a point where the direction of the magnetic flux changes, and becomes a value approaching zero with the minimum magnetic flux.

図４は、リニアアクチュエータ１の、違った断面を示しており、２つのコイル３ａ、３ｂ は、コア２に収納され、リニアアクチュエータの中心部の周りに巻かれる。ハルバック配列時磁石がシャフト５に結合され、リニアアクチュエータの中心部に設置される。ハルバック配列を構成する磁石６ａ、６ｂ、８はスリーブ４から微小ギャップ１１で分離される。ギャップ１１はシャフトとハルバック配列磁石６ａ、６ｂ、８を互いに干渉することなく軸方向に自由に動かす。   FIG. 4 shows a different cross section of the linear actuator 1, in which the two coils 3 a, 3 b are housed in the core 2 and wound around the center of the linear actuator. When the hullback is arranged, the magnet is coupled to the shaft 5 and installed at the center of the linear actuator. The magnets 6 a, 6 b, 8 constituting the hullback array are separated from the sleeve 4 by a minute gap 11. The gap 11 freely moves the shaft and the hullback array magnets 6a, 6b, and 8 in the axial direction without interfering with each other.

勿論、ギャップ１１は必須要件ではなく、シャフト５と磁石６ａ、６ｂ、８を動かす適切な滑り材料に置き換えてもよい。適切な材料とは、例えば、ＰＴＦＥコーティングとか、リニアアクチュエータの用途に準じたその他の材料であってもよい。   Of course, the gap 11 is not an essential requirement, and may be replaced with a suitable sliding material that moves the shaft 5 and the magnets 6a, 6b, and 8. Suitable materials may be, for example, PTFE coatings or other materials according to the application of the linear actuator.

図５は、本発明によるリニアアクチュエータ１の最適な特性と断面寸法とハルバック配列を示す説明図である。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the optimum characteristics, cross-sectional dimensions, and hullback arrangement of the linear actuator 1 according to the present invention.

図５（ａ）は、本発明によるリニアアクチュエータの最適な特性を示している。往復運動可動メンバーのストロークを、−Ｓと＋Ｓで示しており、この距離において、推力は実質的に一定である。一定推力を提供する事は、リニアアクチュエータ１のデザイン範囲において、特段に有利であると認識される。   FIG. 5A shows the optimum characteristics of the linear actuator according to the present invention. The stroke of the reciprocating movable member is indicated by -S and + S, and at this distance, the thrust is substantially constant. It is recognized that providing a constant thrust is particularly advantageous in the design range of the linear actuator 1.

図５（ｂ）に、再び断面図であるが、特定の寸法を表示している。図５（ｂ）の寸法表示は、以下の寸法である。   FIG. 5B is a cross-sectional view again, but shows specific dimensions. The dimension display of FIG.5 (b) is the following dimensions.

Ｌ１ ハルバック配列可動メンバーのトータル長さ
Ｌ２ 往復可動メンバーの可動方向に沿った、コアのトータル長さ
Ｃ ハルバック配列を構成する磁石(ａ)の外側端部とステーターコアの外側端部の距離
Ａ 磁石(ａ)の外側端部と上側コイルのギャップ(ｇ)の外側端部の距離
Ｂ 第３の磁石(ｂ)の端部と上側コイルのギャップ(ｇ)の内側端部の距離
ｇ コイルと可動メンバー中間にあるコアのギャップ長さ
ｄ１ コアの端部とコイル間の距離
ｄ２ ２つのコイル間の距離
ｄ３ コイルの端部とコアの外側端部の距離
ｄ４ 可動メンバーの壁の厚さ
リニアアクチュエータの最適性能は、各方向のトータルストロークをＳとすると、図５（ａ）のＡとＢの寸法に等しい時に得られる。即ち、以下の関係の時である。 L 1 Total length of the Hullback array movable member L 2 Total length of the core along the movable direction of the reciprocating movable member C Distance between the outer end of the magnet (a) and the outer end of the stator core constituting the Hullback array A Distance between the outer end of the magnet (a) and the outer end of the upper coil gap (g) B Distance between the end of the third magnet (b) and the inner end of the upper coil gap (g) g Coil Gap length d of the core in the middle of the movable member d 1 Distance between the end of the core and the coil d 2 Distance between the two coils d 3 Distance between the end of the coil and the outer end of the core d 4 Wall of the movable member The optimum performance of the linear actuator can be obtained when the total stroke in each direction is S, which is equal to the dimensions A and B in FIG. That is, it is at the time of the following relationship.

Ａ＝Ｂ＝Ｓ
ｇ及び、ｄ１〜ｄ４は、リニアアクチュエータの使用条件によって決定される。これらの値は、要求される推力条件下での、磁気的飽和を防止するべく選定される。コア２の磁気飽和を防止するための寸法決定については、この領域の技術を熟知する者なら十分理解される。 A = B = S
g and d 1 to d 4 are determined by the use conditions of the linear actuator. These values are selected to prevent magnetic saturation under the required thrust conditions. The dimension determination for preventing magnetic saturation of the core 2 is well understood by those skilled in the art.

上記の関係の重要な点は、図５（ｃ）を参照して理解される。図５（ｃ）は、本発明による１組のコイルとハルバック配列を示している。３つのイメージは、可動メンバーの３つの位置に対応している。即ち、第１の方向に対する最大位置、第２の方向に対する最大位置、中点位置である。   The important point of the above relationship can be understood with reference to FIG. FIG. 5 (c) shows a set of coils and a Halbach arrangement according to the present invention. The three images correspond to the three positions of the movable member. That is, the maximum position with respect to the first direction, the maximum position with respect to the second direction, and the midpoint position.

ハルバック配列と可動メンバー内の、３つの位置でのわずかな磁束変化が、図５（ｃ）において、明確に読み取れる。また、全ストロークに渡って、２つのコイルと可動メンバー間の、一般的に均一な磁束の伝達状況が示されている。上述した如く、磁束の均一な結合は全ストロークに渡って均一な推力発生をもたらしている。従って、図５（ｃ）から、本発明に従った構成により、可動部の全ストロークに渡って、推力が発生できる事が理解される。図３に示されたハルバック配列の磁束線がコイルの磁束線にスムースに結合する事で達成される。   The slight magnetic flux changes at the three positions in the hullback array and the movable member can be clearly read in FIG. 5 (c). In addition, a generally uniform transmission state of magnetic flux between the two coils and the movable member is shown over the entire stroke. As described above, the uniform coupling of magnetic flux results in uniform thrust generation over the entire stroke. Therefore, it can be understood from FIG. 5C that thrust can be generated over the entire stroke of the movable portion by the configuration according to the present invention. This is achieved by smoothly coupling the magnetic flux lines of the Hullback arrangement shown in FIG. 3 to the magnetic flux lines of the coil.

更に、リニアアクチュエータの線形性を改良するため、そして磁石とコイルの磁束の結合のスッテップ的な変化を防止するため、ハルバック配列の第３の磁石の他の磁石に接する端部は、コアギャップに重ならないように動きが規制される。図５（ｃ）に示す様に、コアのギャップの上の磁束は低い。同様に、図３を参照にして説明すると、参照点Ａ、Ｂでの磁束は低い。これらの点を（ギャップに）重ならないようにする事で推力のストロークに対する線形性を適正化する。   Furthermore, in order to improve the linearity of the linear actuator and to prevent a step change in the coupling between the magnetic flux of the magnet and the coil, the end of the third magnet in the hullback arrangement that touches the other magnet is connected to the core gap. The movement is regulated so as not to overlap. As shown in FIG. 5 (c), the magnetic flux above the core gap is low. Similarly, referring to FIG. 3, the magnetic flux at reference points A and B is low. By ensuring that these points do not overlap (gaps), the linearity of the thrust stroke is optimized.

リニアアクチュエータの推力は、ハルバックとコイルの関係を２コイル１ハルバックとして、直列に構成する事で、増大できる。しかしながら、最適な推力とストロークの関係を得るためには、上記の原理、即ち、各ハルバック配列の中間の磁石の終端部はコアのギャップ又はコイルに整列するコアに整列する事を防止しなければならない。大きな推力は、これらの組み合わせの直列構成、即ち、適切に配置した直列配置のコイルペアとの組み合わせと、電機子に沿った３つの磁石の直列配置によって得られる。   The thrust of the linear actuator can be increased by configuring the relationship between the hullback and the coil as two coils and one hullback in series. However, in order to obtain the optimum thrust-stroke relationship, the above principle, ie, the end of the magnet in the middle of each hullback arrangement must be prevented from aligning with the core that is aligned with the core gap or coil. Don't be. Large thrust is obtained by a series configuration of these combinations, ie, a combination of appropriately arranged series-paired coil pairs and a series arrangement of three magnets along the armature.

図６は、本発明の実施例を、特性データ及び寸法例と共に示している。   FIG. 6 shows an embodiment of the present invention with characteristic data and example dimensions.

図６（ａ）は、コア２に位置するコイル３ａ、コイル３ｂの各それぞれの電流方向を示している。シャフト５が、図の上部に移動するためには、コイル３ａの電流極性は紙面に向かって流れ、コイル３ｂの電流は紙面から出てくる方向に流れる。逆に、シャフト５を下方に異動したいときは前記と逆の電流を流す。   FIG. 6A shows the current directions of the coils 3 a and 3 b located in the core 2. In order for the shaft 5 to move to the upper part of the figure, the current polarity of the coil 3a flows toward the paper surface, and the current of the coil 3b flows in the direction coming out of the paper surface. On the contrary, when it is desired to move the shaft 5 downward, a current reverse to the above is applied.

径方向に着磁された磁石６ａと６ｂ、及び軸方向に着磁された磁石８は、ハルバック配列を構成する。図３を参照して、図６（ａ）に示された電流の方向において、シャフト５はハルバック配列の磁束と結合して図の上面に向けた推力を得る。逆に、電流が逆であるとハルバック配列の磁束との結合により、図の下面に向けた推力を得る。   The magnets 6a and 6b magnetized in the radial direction and the magnet 8 magnetized in the axial direction constitute a hullback array. Referring to FIG. 3, in the current direction shown in FIG. 6 (a), shaft 5 is combined with the magnetic flux of the hullback arrangement to obtain a thrust toward the upper surface of the figure. On the other hand, when the current is reversed, a thrust toward the lower surface of the figure is obtained by coupling with the magnetic flux in the Halbach array.

図６（ａ）は、更に、ギャップ１１（又はクリアランス）が、磁石６ａ、６ｂ、８とスリーブ４（又はチューブ）の間にあり、軸７に沿って磁石６ａ、６ｂ、８を自由に動かす事を説明している。   FIG. 6 (a) also shows that there is a gap 11 (or clearance) between the magnets 6a, 6b, 8 and the sleeve 4 (or tube), allowing the magnets 6a, 6b, 8 to move freely along the axis 7. Explaining things.

図６（ａ）は、更に、コア内にコイル３ａ、コイル３ｂの配置を示している。図示するように、ハルバック配列に近接した側のコア２の非連続部又はギャップ１２ａ（第１のギャップ）と１２ｂ（第２のギャップ）と共に配置される。実際的には、コアは“Ｅ”形状をしている。既に述べたように、ギャップ１２ａと１２ｂはコア２の磁気的な短絡を防止するために設けられている。   FIG. 6A further shows the arrangement of the coils 3a and 3b in the core. As shown in the drawing, the cores 2 are arranged with discontinuous portions or gaps 12a (first gap) and 12b (second gap) on the side close to the Halbach array. In practice, the core has an “E” shape. As already described, the gaps 12a and 12b are provided to prevent a magnetic short circuit of the core 2.

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すリニアアクチュエータ１の推力／ストローク特性を示している。特徴的な利点として、実質的に推力ラインはストローク−２.５ｍｍ〜＋２.５ｍｍ、即ちトータルストローク５ｍｍにおいて変動しない。事実、全ストロークにおいて、変動量はわずか１０Ｎである。   FIG. 6B shows the thrust / stroke characteristics of the linear actuator 1 shown in FIG. As a characteristic advantage, the thrust line substantially does not fluctuate at a stroke of −2.5 mm to +2.5 mm, that is, a total stroke of 5 mm. In fact, the variation is only 10N in the entire stroke.

図６（ｃ）は、ストローク５ｍｍにおける、２つの各コイルの鎖交磁束を現している。“Upper coil”はコイル３ｂ、“Lower Coil”はコイル３ａに対応する。   FIG. 6C shows the interlinkage magnetic flux of two coils at a stroke of 5 mm. “Upper coil” corresponds to the coil 3b, and “Lower Coil” corresponds to the coil 3a.

図７は、図示の電流極性における磁束線を現している。   FIG. 7 shows magnetic flux lines at the current polarity shown.

図７（ａ）は、中点位置にあるリニアアクチュエータを示している。中点位置とは、即ち、径方向着磁磁石（６ａ、６ｂ）と軸方向着磁磁石(８)が、２つのコイルの中間位置にあるゼロストローク位置のことである。電流は供給されず、可動部材は、静止状態にある。磁束線はハルバック配列磁石とコアを通る。   FIG. 7A shows the linear actuator at the midpoint position. The midpoint position is a zero stroke position where the radially magnetized magnets (6a, 6b) and the axially magnetized magnet (8) are located between the two coils. No current is supplied and the movable member is stationary. The magnetic flux lines pass through the hullback array magnet and the core.

２つのコイルに、第１、第２の電流が、下記する手段制御ユニットにより与えられ、励起される。コイルは、直列に接続されるか、適切に並列に接続される。   The first and second currents are applied to the two coils by the means control unit described below and excited. The coils are connected in series or suitably connected in parallel.

図７（ｂ）において、上側コイルには紙面に入っていく方向の電流が加えられ、下側コイルには、紙面から出てくる電流が加えられる。これによって、ハルバック配列磁石、従って、シャフト５を、中点位置から、図７（ｂ）に示す位置に動かす。これは、図３に示された、配列からの磁束が（コイルと）磁気結合した結果である。   In FIG. 7B, a current in a direction entering the paper surface is applied to the upper coil, and a current coming from the paper surface is applied to the lower coil. As a result, the hullback array magnet, and thus the shaft 5, is moved from the midpoint position to the position shown in FIG. This is a result of the magnetic coupling (with the coil) from the array shown in FIG.

更に、図７（ｂ）に示す様に、ハルバック配列の中間磁石８の端部Ａ１はコア２のギャップの端部Ｃ１に整列されるようにしている。ハルバック配列は、これ以上は進まないように配置される。図に示す様に、コイルと、ハルバック配列の磁束の磁気結合は、均一性が保たれている。可動メンバーは、Ｃ１点に規定される限界を越えて動けるが、推力の線形性は妥協せざるを得ない。 Further, as shown in FIG. 7B, the end A 1 of the intermediate magnet 8 in the Hullback arrangement is aligned with the end C 1 of the gap of the core 2. The hullback array is arranged so as not to advance any further. As shown in the figure, the magnetic coupling between the coil and the magnetic flux in the Halbach array is kept uniform. Movable member is move beyond the limits defined in C 1 point, linearity of thrust compromise forced.

図７（ｃ）は、逆の電流が加えられた状況を示す。図７（ｃ）において、上側のコイルには、図から出てくる方向の電流が流れ、下側コイルには図に入っていく方向の電流が流れる。従って、ハルバック配列は、図の下方に動くように働く。中間磁石の端部Ａ２はコアのギャップの端部Ｃ１に整列されるようにしている。繰り返しになるが、ハルバック配列は、これ以上動かないようにされており、同様に、磁気結合は、図示する様に均一である。 FIG. 7C shows a situation where a reverse current is applied. In FIG.7 (c), the electric current of the direction which comes out from a figure flows into an upper coil, and the electric current of the direction which enters a figure flows into a lower coil. Therefore, the Halbach array works to move downward in the figure. End A 2 of the intermediate magnets are to be aligned with the end C 1 of the gap of the core. Again, the hullback array is kept from moving any further, and similarly, the magnetic coupling is uniform as shown.

図７（ｂ）、７（ｃ）から理解されるように、中間磁石の端部がコアのギャップ端部に重ならないように、ハルバック配列磁石の動きを制限する事で、リニアアクチュエータの（推力）の線形性が最適化される。コイルの間隔を長くする事と磁石の長さを短くする事のいずれか一方（又は組み合わせ）でリニアアクチュエータのストロークを長く出来る。   As can be understood from FIGS. 7B and 7C, by restricting the movement of the Hullback array magnet so that the end of the intermediate magnet does not overlap the gap end of the core, ) Linearity is optimized. The stroke of the linear actuator can be increased by either increasing the coil interval or decreasing the magnet length (or combination).

本領域に精通した者なら、電流を制御する事で、ハルバック配列磁石が取り付けられた部材或いはシャフトを動かすことは認識できる。精密な電流制御で、精密な動きを制御できる。更に、電流の変化をすばやく行う事で、取り付けメンバーの動きをすばやく出来るし、更に、取り付けメンバー又はシャフトの重量、即ち慣性を小さくする事でより強化できる。   Those who are familiar with this area can recognize that the member or the shaft to which the hullback array magnet is attached is moved by controlling the current. With precise current control, precise movement can be controlled. Further, the movement of the mounting member can be quickly performed by changing the current quickly, and further, the weight can be further strengthened by reducing the weight of the mounting member or the shaft, that is, the inertia.

図７（ａ）〜（ｃ）に示す様に、コアの磁気飽和の適正化は、与えられた電流値及び単位当たりのストロークに対する推力に対して、ハルバック配列磁石の長さと共に、コアの寸法、コア中のギャップのサイズが決定する。   As shown in FIGS. 7 (a)-(c), the optimization of the magnetic saturation of the core is dependent on the dimensions of the core as well as the length of the hullback array magnet for a given current value and thrust per unit stroke. The size of the gap in the core is determined.

図８は、ここに挙げたリニアアクチュエータの、制御機器の構成例を示している。リニアアクチュエータ１の２つのコイルは、駆動ユニット１３と適当なインターフェース１４を介して接続され、電流を受ける。図では、コイルは直列に接続されているが、各独立で接続されてもよい。駆動ユニット１３とインターフェース１４はデジタルシグナルプロセッサー１５又は相当するものからの信号を受けるもので、それらは、他のユニット又はユーザーからの信号１６を受ける。リニアアクチュエータの位置を決定するため、ポジションセンサー１７が必要に応じて、取り付けられ、制御線１８を介して、駆動ユニット１３、インターフェース１４と接続される。他の制御ユニットが採用される事は、本領領域に精通した者なら認識できる。   FIG. 8 shows a configuration example of the control device of the linear actuator mentioned here. The two coils of the linear actuator 1 are connected to the drive unit 13 via a suitable interface 14 and receive current. In the figure, the coils are connected in series, but may be connected independently. The drive unit 13 and interface 14 receive signals from a digital signal processor 15 or equivalent, which receive signals 16 from other units or users. In order to determine the position of the linear actuator, a position sensor 17 is attached as necessary, and is connected to the drive unit 13 and the interface 14 via the control line 18. The adoption of other control units can be recognized by those familiar with this area.

図９〜１２は、磁石６ａと磁石８の隣接部２０と磁石６ｂと磁石８の隣接部１９のテーパー角度θを変えたリニアアクチュエータの断面図とその磁界解析結果を示す説明図である。図９〜図１２はテーパー角度θのみ変更したもので、その他の部位については同様である。   9-12 are cross-sectional views of the linear actuator in which the taper angle θ of the adjacent portion 20 of the magnet 6a and the magnet 8 and the adjacent portion 19 of the magnet 6b and the magnet 8 is changed, and an explanatory view showing the magnetic field analysis result. 9 to 12 show only the taper angle θ changed, and the other parts are the same.

図９（ａ）は、磁石６ａと磁石８の隣接部２０と磁石６ｂと磁石８の隣接部１９のテーパー角度θが９０°の場合の断面形状で、図９（ｂ）は、その磁界解析結果（磁束の流れベクトルおよび最大推力値）である。   FIG. 9A shows a cross-sectional shape when the taper angle θ of the adjacent portion 20 of the magnet 6a and the magnet 8 and the adjacent portion 19 of the magnet 6b and the magnet 8 is 90 °, and FIG. 9B shows the magnetic field analysis thereof. It is a result (magnetic flux flow vector and maximum thrust value).

図１０（ａ）は、磁石６ａと磁石８の隣接部２０と磁石６ｂと磁石８の隣接部１９のテーパー角度θが４５°の場合の断面形状で、図１０（ｂ）は、その磁界解析結果（磁束の流れベクトルおよび最大推力値）である。   10A is a cross-sectional shape when the taper angle θ of the adjacent portion 20 of the magnet 6a and the magnet 8 and the adjacent portion 19 of the magnet 6b and the magnet 8 is 45 °, and FIG. 10B shows the magnetic field analysis thereof. It is a result (magnetic flux flow vector and maximum thrust value).

図１１（ａ）は、磁石６ａと磁石８の隣接部２０と磁石６ｂと磁石８の隣接部１９のテーパー角度θが３０°の場合の断面形状で、図１１（ｂ）は、その磁界解析結果（磁束の流れベクトルおよび最大推力値）である。   FIG. 11A shows a cross-sectional shape when the taper angle θ of the adjacent portion 20 of the magnet 6a and the magnet 8 and the adjacent portion 19 of the magnet 6b and the magnet 8 is 30 °, and FIG. It is a result (magnetic flux flow vector and maximum thrust value).

図１２（ａ）は、磁石６ａと磁石８の隣接部２０と磁石６ｂと磁石８の隣接部１９のテーパー角度θが６０°の場合の断面形状で、図１２（ｂ）は、その磁界解析結果（磁束の流れベクトルおよび最大推力値）である。   FIG. 12A shows a cross-sectional shape when the taper angle θ of the adjacent portion 20 of the magnet 6a and the magnet 8, and the adjacent portion 19 of the magnet 6b and the magnet 8 is 60 °, and FIG. It is a result (magnetic flux flow vector and maximum thrust value).

テーパー角度θが４５°（図１０）の場合に、隣接部１９、２０での磁束の流れはスムーズになり、従来のテーパー角度θが９０°の場合（図９の）と比較して、最大推力値が６３．６７と最も大きくなる。隣接部１９、２０のテーパー形状をテーパー角度が４５°付近とすることで、小型で、効率が高く、発熱が少ない、リニアアクチュエータを提供できる。また、希土類磁石の量を少なくできるため、コストが低減する。   When the taper angle θ is 45 ° (FIG. 10), the flow of the magnetic flux in the adjacent portions 19 and 20 becomes smooth, and is the maximum compared to the case where the conventional taper angle θ is 90 ° (FIG. 9). The thrust value is the largest at 63.67. By setting the taper shape of the adjacent portions 19 and 20 to a taper angle of around 45 °, it is possible to provide a linear actuator that is small in size, high in efficiency, and low in heat generation. Further, since the amount of rare earth magnet can be reduced, the cost is reduced.

図１３は、磁石６ａ、６ｂ、８をシャフト５に組み付ける手順を示す説明図である。円周方向に分割された磁石６ａ、６ｂ、８を、シャフト５上に接着する場合、互いに反発あるいは引き付け合うことで、接着作業に手間が掛かるが、アキシアル方向の磁石８をシャフト５に接着した後に、ラジアル方向の磁石６ａ、６ｂを接着する手順でテーパ形状を利用しながら両側からすべりこませるように組付けを行なうことで、組付け作業が容易になる。   FIG. 13 is an explanatory diagram showing a procedure for assembling the magnets 6 a, 6 b, and 8 to the shaft 5. When the magnets 6 a, 6 b, 8 divided in the circumferential direction are bonded onto the shaft 5, it takes time for the bonding work by repelling or attracting each other, but the magnet 8 in the axial direction is bonded to the shaft 5. Later, the assembly work is facilitated by performing the assembly so as to be slid from both sides while utilizing the tapered shape in the procedure of bonding the radial magnets 6a and 6b.

本発明のリニアアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the linear actuator of this invention. ハルバック磁石構成の断面図である。It is sectional drawing of a hullback magnet structure. ハルバック磁石の磁束線図である。It is a magnetic flux diagram of a hullback magnet. 本発明のリニアアクチュエータの第２の断面図である。It is a 2nd sectional view of the linear actuator of the present invention. 本発明によるリニアアクチュエータ１の最適な特性と断面寸法とハルバック配列を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the optimal characteristic of the linear actuator 1 by this invention, a cross-sectional dimension, and a hullback arrangement | sequence. 本発明の実施例を、特性データ及び寸法例と共に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the Example of this invention with the characteristic data and the example of a dimension. 電流極性における磁束線を現している。The magnetic flux lines in the current polarity are shown. リニアアクチュエータの、制御機器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the control apparatus of a linear actuator. 磁石の隣接部のテーパー角度θが９０°の場合のリニアアクチュエータの断面とその磁界解析結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section of a linear actuator in case the taper angle (theta) of the adjacent part of a magnet is 90 degrees, and its magnetic field analysis result. 磁石の隣接部のテーパー角度θが４５°の場合のリニアアクチュエータの断面とその磁界解析結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section of a linear actuator in case the taper angle (theta) of the adjacent part of a magnet is 45 degrees, and its magnetic field analysis result. 磁石の隣接部のテーパー角度θが３０°の場合のリニアアクチュエータの断面とその磁界解析結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section of a linear actuator in case the taper angle (theta) of the adjacent part of a magnet is 30 degrees, and its magnetic field analysis result. 磁石の隣接部のテーパー角度θが６０°の場合のリニアアクチュエータの断面とその磁界解析結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section of a linear actuator in case the taper angle (theta) of the adjacent part of a magnet is 60 degrees, and its magnetic field analysis result. 磁石の組み付け手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the assembly | attachment procedure of a magnet.

符号の説明Explanation of symbols

１ リニアアクチュエータ
２ コア（コイルメンバー）
３ａ コイル（コイルメンバー；第１のコイル）
３ｂ コイル（コイルメンバー；第２のコイル）
４ スリーブ（非磁性体メンバー）
５ シャフト（可動メンバー）
６ａ 磁石（可動メンバー；第１の磁石）
６ｂ 磁石（可動メンバー；第２の磁石）
７ 軸
８ 磁石（可動メンバー；第３の磁石）
１２ａ 第１のギャップ
１２ｂ 第２のギャップ
１９ 隣接部
２０ 隣接部 1 Linear actuator 2 Core (coil member)
3a coil (coil member; first coil)
3b Coil (coil member; second coil)
4 Sleeve (non-magnetic member)
5 Shaft (movable member)
6a Magnet (movable member; first magnet)
6b Magnet (movable member; second magnet)
7 axis 8 magnet (movable member; 3rd magnet)
12a 1st gap 12b 2nd gap 19 Adjacent part 20 Adjacent part

Claims (22)

コイルメンバーと、往復可動する可動メンバーとを備え、
前記可動メンバーは、往復可動の軸を持ち、前記軸に沿って離れて配置され逆方向に着磁された第１の磁石および第２の磁石と、前記第１の磁石および前記第２の磁石の間に配置され第１および第２の磁石とは異なる方向に着磁された第３の磁石とを有し、
前記コイルメンバーは、前記軸に沿って離れてかつ同軸に配置される第１のコイルおよび第２のコイルを有する、ことを特徴とするリニアアクチュエータ。 It has a coil member and a movable member that can reciprocate,
The movable member has a reciprocally movable shaft, and is disposed along the shaft so as to be separated from the first magnet and the second magnet, and the first magnet and the second magnet. And a third magnet magnetized in a different direction from the first and second magnets,
The said coil member has the 1st coil and 2nd coil which are arrange | positioned along the said axis | shaft apart and coaxially, The linear actuator characterized by the above-mentioned. 前記可動メンバーは、シャフトと、前記シャフトの径方向に着磁された前記第１の磁石と、前記第１の磁石とは逆方向に着磁された前記第２の磁石とを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。 The movable member includes a shaft, the first magnet magnetized in a radial direction of the shaft, and the second magnet magnetized in a direction opposite to the first magnet. The linear actuator according to claim 1. 前記第１の磁石、前記第２の磁石、前記第３の磁石は、前記可動メンバーの軸と平行に互いに直列で隣接して配設される、ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。 The said 1st magnet, the said 2nd magnet, and the said 3rd magnet are mutually arrange | positioned in series mutually in parallel with the axis | shaft of the said movable member, The any one of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. A linear actuator according to any one of the above. 前記第１の磁石、前記第２の磁石、前記第３の磁石は、前記可動メンバーの円周方向に延びる、ことを特徴とする請求項１乃至３の少なくともいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。 4. The linear actuator according to claim 1, wherein the first magnet, the second magnet, and the third magnet extend in a circumferential direction of the movable member. 5. . 前記シャフトは磁性体で構成される、ことを特徴とする請求項２に記載のリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 2, wherein the shaft is made of a magnetic material. 前記シャフトは非磁性体で構成され、前記第１の磁石、前記第２の磁石、前記第３の磁石が前記シャフトの円周方向に設置される、ことを特徴とする請求項２に記載のリニアアクチュエータ。 The said shaft is comprised with a nonmagnetic material, The said 1st magnet, the said 2nd magnet, and the said 3rd magnet are installed in the circumferential direction of the said shaft, The Claim 2 characterized by the above-mentioned. Linear actuator. 前記コイルメンバーは、前記第１および前記第２のコイルを収容するコアを更に有し、前記コアには、前記第１のコイル、前記第２のコイルと前記可動メンバーに近接する前記コアの端部との間でそれぞれ延びる第１のギャップおよび第２のギャップが形成される、ことを特徴とする請求項１乃至６の少なくともいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。 The coil member further includes a core that accommodates the first and second coils, and the core includes the first coil, an end of the core adjacent to the second coil, and the movable member. The linear actuator according to claim 1, wherein a first gap and a second gap that respectively extend between the first and second portions are formed. 前記可動メンバーは、第１の方向の最大位置と第２の方向の最大位置との間を動くように配置され、前記第１の方向の最大位置と前記第２の方向の最大位置において、関係する方向における前記第３の磁石の対応する端部は、前記第１のギャップと前記第２のギャップとの間の前記コアの部分に整列する、ことを特徴とする請求項７に記載のリニアアクチュエータ。 The movable member is disposed so as to move between a maximum position in a first direction and a maximum position in a second direction, and has a relationship between the maximum position in the first direction and the maximum position in the second direction. The linear end of claim 7, wherein a corresponding end of the third magnet in a direction to align is aligned with a portion of the core between the first gap and the second gap. Actuator. 前記可動メンバーは、第１の方向の最大位置と第２の方向の最大位置との間を動くように配置され、前記第１の方向の最大位置と前記第２の方向の最大位置との中間の初期位置において、前記第１の磁石は前記第１のコイルと対向して配置されるとともに、前記第２の磁石は前記第２のコイルと対向して配置される、ことを特徴とする請求項１乃至８の少なくともいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。 The movable member is arranged to move between a maximum position in the first direction and a maximum position in the second direction, and is intermediate between the maximum position in the first direction and the maximum position in the second direction. In the initial position, the first magnet is disposed to face the first coil, and the second magnet is disposed to face the second coil. Item 9. The linear actuator according to at least one of Items 1 to 8. 前記コイルメンバーは前記可動メンバーの周りに延び、前記可動メンバーは前記コイルメンバーの軸に沿って可動する、ことを特徴とする請求項１乃至９の少なくともいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。 10. The linear actuator according to claim 1, wherein the coil member extends around the movable member, and the movable member is movable along an axis of the coil member. 11. 前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、電流を受けるように構成され、前記可動メンバーを第１の方向に動かすために、電流は第１の極性に流し、前記第１の方向とは逆の第２の方向に動かす時は、前記第１の極性とは逆の第２の極性に電流を流す、ことを特徴とする請求項１乃至１０の少なくともいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。 The first coil and the second coil are configured to receive an electric current, and in order to move the movable member in a first direction, the electric current flows in a first polarity, and the first direction is 11. The linear actuator according to claim 1, wherein when moving in a reverse second direction, a current flows in a second polarity opposite to the first polarity. 11. . 非磁性体メンバーが、前記コイルメンバーと前記可動メンバーとの間に介在する、ことを特徴とする請求項１乃至１１の少なくともいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 1, wherein a non-magnetic member is interposed between the coil member and the movable member. 前記非磁性体メンバーは、前記可動メンバーの動きの長手方向に延在するスリーブを有する、ことを特徴とする請求項１２に記載のリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 12, wherein the non-magnetic member has a sleeve extending in a longitudinal direction of movement of the movable member. ギャップが、前記可動メンバーと前記非磁性体メンバーとの間に設けられる、ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 12, wherein a gap is provided between the movable member and the nonmagnetic member. 電機子をもつ可動メンバーと、前記可動メンバーを往復動させるコイルメンバーとを備え、前記コイルメンバーは、前記可動メンバーの移動方向に互いに離間するように配置された２つのコイルで構成され、前記電機子は、ハルバック配列を構成する３つの磁石で構成される、リニアアクチュエータ。 A movable member having an armature; and a coil member for reciprocating the movable member, wherein the coil member is composed of two coils arranged so as to be separated from each other in a moving direction of the movable member. The child is a linear actuator composed of three magnets constituting a hullback array. 第１の位置、第２の位置の間を動きうる可動部品を持ち、可動部品は前記可動メンバーに結合する、ことを特徴とする請求項１５に記載のアクチュエータを持つ装置。 16. The apparatus with an actuator according to claim 15, wherein the apparatus has a movable part movable between a first position and a second position, and the movable part is coupled to the movable member. 前記可動メンバーは、前記可動メンバーの望ましい位置を示す制御信号および／又は前記可動メンバーの位置を示す制御信号に応答して動かされる、ことを特徴とする請求項１６に記載のアクチュエータを持つ装置。 The apparatus according to claim 16, wherein the movable member is moved in response to a control signal indicating a desired position of the movable member and / or a control signal indicating a position of the movable member. コアと、前記コアに取り巻かれ前記コアによって決定される軸に沿って動く電機子とを備え、前記コアは、前記コアと同軸に直列に配置される２つのみのコイルを持ち、前記電機子は、ハルバック配列を構成しコアの軸方向に沿って配置される３つのみの磁石を持つリニアアクチュエータ。 An armature that surrounds the core and moves along an axis determined by the core, the core having only two coils arranged in series coaxially with the core, the armature Is a linear actuator having only three magnets which are arranged along the axial direction of the core, constituting a Hullback array. 電機子と、前記電機子を取り巻く第１のコイルおよび第２のコイルとを備え、前記電機子は、前記電機子に沿って離れて配置され互いに逆の極性で前記電機子の径方向に着磁された第１の磁石および第２の磁石と、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に配置された第３の磁石とを持ち、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、コアの中に収納され、前記コアは、前記第１のコイル、前記第２のコイルと前記電機子に近接する前記コアの端部との間でそれぞれ延びる第１のギャップおよび第２のギャップを持つ、ことを特徴とするリニアアクチュエータ。 An armature, and a first coil and a second coil surrounding the armature, the armature being arranged along the armature and spaced apart from each other in the radial direction of the armature. A first magnet and a second magnet magnetized; a third magnet disposed between the first magnet and the second magnet; and the first coil and the second magnet. The coil is housed in a core, and the core includes a first gap and a second gap extending between the first coil, the second coil, and an end of the core proximate to the armature, respectively. A linear actuator characterized by having a gap. 前記電機子は、第１の方向の最大位置と前記第１の方向とは逆の第２の方向の最大位置との間を動くように設定され、前記第１の方向の最大位置と前記第２の方向の最大位置の夫々において、前記第３の磁石の対応する端部は、関係する方向において、前記第１のギャップおよび前記第２のギャップの間に整列する、ことを特徴とする請求項１９に記載のリニアアクチュエータ。 The armature is set to move between a maximum position in a first direction and a maximum position in a second direction opposite to the first direction, and the maximum position in the first direction and the first position The corresponding end of the third magnet is aligned between the first gap and the second gap in the relevant direction at each of the maximum positions in the two directions. Item 20. The linear actuator according to Item 19. 前記第１の磁石と前記第３の磁石および前記第２の磁石と前記第３の磁石の少なくとも１つの隣接部はテーパー形状を呈する、ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。 The at least 1 adjacent part of the said 1st magnet, the said 3rd magnet, the said 2nd magnet, and the said 3rd magnet exhibits a taper shape, Either of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Linear actuator. 前記可動メンバーの磁石数は３つであり、前記コイルメンバーのコイル数は２つである、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 1, wherein the number of magnets of the movable member is three, and the number of coils of the coil member is two.
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