JP3233796B2 - リニア駆動アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造物制振装置の駆動
機構、コンテナクレーンの横行駆動装置、工作機械また
は搬送装置等に適用されるリニア駆動アクチュエータに
関する。

【０００２】

【従来技術】図２０には従来の駆動装置の一構成図が例
示されている。また、この図２０におけるＡ−ＡとＢ−
Ｂに沿った横断面図が図２１と図２２に各々示されてい
る。

【０００３】この図２０の従来装置においては、鋼等の
強磁性体で成る磁気回路４の内側に、良導体から成る複
数の励磁コイル３が配設されている。これらの励磁コイ
ル３には直流電流が通電され、これにより磁気回路４内
に形成される直流磁場を、この磁気回路４の一部である
強磁性体から成る凸形状を成すヨーク１'(以下、固定ヨ
ークと称する) によって駆動コイル２に対し集中させる
構造を有している。

【０００４】ここで、上述の様な従来装置は、固定ヨー
ク１' により集中させた励磁磁場を、駆動コイル２に直
交する方向に供給している。この励磁磁場と駆動電流と
の相互作用力である所のいわゆる「ローレンツ(Lorent
z) 力」が、静止する側としての固定ヨーク１' と駆動
コイル２との間に作用する。その結果、磁気回路４を固
定子と仮定すると、駆動コイル２はこのローレンツ力に
よって可動する範囲( ストローク範囲) １０の方向に移
動する。また、更に駆動コイル２の電流の極性を逆にす
ることにより、このローレンツ力は逆方向に働く。その
結果、駆動コイル２は前述とは反対の可動範囲１０' の
方向に移動可能とする装置である。また、駆動コイル２
の前述の動きに伴い可動部を支持するため、例えば図示
のようなボールベアリング２１が軸受として配設されて
いる。（但し、他の図面ではボールベアリングに相当す
る軸受部の図示は省略されている。） なお、この励磁コイル３により磁気回路４の内部に発生
する直流磁場は、磁気回路４の周囲から固定ヨーク１'
および駆動コイル２を経由して磁気回路４の中央部に至
るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２０に示される様な
従来装置においては、次に示す各課題のために、可動で
きるストローク範囲が最大５０mm程度の適用例以外は見
られず、この可動範囲の拡大には自ずと制約が在った。

【０００６】( １) 可動範囲、すなわちストロークを
長くする場合、装置の長さは、ストロークと駆動コイル
長さ、および励磁コイルの巻き厚や、磁気回路のヨーク
幅等の和となる故に、装置自体が大型化するので自ずと
その設置面積も広くなる。

【０００７】( ２) 従来装置を長尺化した場合に、構
造上、必然的に駆動コイルを長くする必要があり、駆動
コイルが発生する交流磁場と励磁コイルが発生する直流
磁場との干渉が大きくなる故に、発生する推力の直線性
に悪影響を及ぼす。すなわち、駆動電流と発生推力との
比例関係が損なわれる。通常の運用では、駆動電流の大
きさで発生推力を制御するため、発生推力の制御が困難
となる。

【０００８】( ３) 従来装置を長尺化した場合、磁気
回路を長尺化する必要がある結果、磁束漏れが増大し、
発生推力に寄与する固定ヨークと駆動コイルの直交する
部分における磁束密度の低下を招き、磁束密度と比例関
係にある発生推力も減少する。

【０００９】( ４) 駆動コイルを長尺化すると、駆動
コイルのインダクタンスが増加するが、必要な発生推力
を生じさせるための駆動電流を得るためには、駆動コイ
ルインダクタンスの増加に見合う電源電圧の増加が必要
となる故に、電力損失が大きくなる。また、アクチュエ
ータとしての応答性も低下する。

【００１０】( ５) 駆動コイルに加わる磁束密度をで
きるだけ大きくするためには、その駆動コイルの径方向
の厚みは薄い方がよい。しかし、装置の動作中は駆動コ
イルにローレンツ力の反力がかかる故に、大きな推力を
利用する装置では強度上、駆動コイル部の厚みを大きく
しなければならない。また、同じ磁束密度を確保するた
めの励磁電力も増大する。以上のように解決すべき課題
が多くあった。

【００１１】よって、本発明の目的は、用途に対応すべ
く可動範囲を拡大するために装置を構成する駆動コイル
を長尺化した場合でも、その装置全体の大きさが比較的
大型化せず、むしろ長尺化の割にはコンパクト化され、
稼働時においても駆動電流と発生推力との比例関係が保
たれ、かつ電力損失が少なく応答性も良好なリニア駆動
アクチュエータを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】従来技術の前述の課題を
解決し上記目的を達成するために、本発明は次のような
手段を講じている。すなわち、直流電流が通電される励
磁コイルが内部に巻回された磁性材料から成る磁気回路
と、前記回路の一部に設けた空隙部に発生する直流磁場
と前記空隙部に、該磁場と直交する位置に配した駆動コ
イルとを有する、ローレンツ力を利用し往復直線運動を
行うリニア駆動アクチュエータにおいて、 ( １) 駆動コイルに直流磁場を集中させて供給するヨー
クを、励磁用の磁気回路より独立させ、所定の隙間を介
して相対運動可能とすると共に、その駆動コイルを磁気
回路本体に固定する。

【００１３】( ２) 磁気回路の可動方向に直交する断面
の形状を矩形とし、その一方向のみを作用力が働く方向
とし、もう一方の方向を可動側および静止側で相対的に
その方向のずれを許容する構造に形成する。

【００１４】( ３) 励磁用の磁気回路本体から分離した
ヨークに、励磁用コイルを設ける。 ( ４) 磁気回路に固定された駆動コイルの部分に、ヨー
クに固定され、そのヨークの幅にほぼ等しい駆動コイル
の長さ分だけ、その駆動コイルに摺動しながら電流を通
電させる導電ブラシ機構を更に備える。

【００１５】すなわち、本発明では、図１に示すように
駆動コイル２に磁場を集中して供給するため配置されて
いた磁気回路４の一部であるヨーク１を、磁気回路本体
４から切り離し（以下、可動ヨークと称する）、駆動コ
イル２を磁気回路本体に固定することで、励磁磁場と駆
動電流の相互作用力であるローレンツ力の反力を磁気回
路本体から離間したヨーク１が受け推力を得る構造を実
施している。駆動コイル２を磁気回路４の中央部に固定
することにより、コイル形状保持を目的とする補強対策
は不要となる。

【００１６】また、ヨーク１が可動する側となる構造で
は、この可動ヨーク１に導電ブラシ機構を設置し、従
来、常時駆動コイル全体に通電していたものを、可動ヨ
ークに対向する部分( 幅) のみの駆動コイルに通電する
ことにより、磁場の干渉を抑え、推力と駆動電流との比
例関係を保持する。また、駆動コイルインダクタンスを
低減し、長尺化に伴う電源コストを抑えると共に消費電
力も低減することを可能とした。

【００１７】この磁気回路の長尺化に伴ない、磁気回路
の周辺部から磁気回路の中央部に磁束が漏洩し、推力発
生部における磁束密度の低下を招く問題に対しては、図
１２に示すように、最も磁束の集中を必要とする可動ヨ
ーク１の周囲に励磁コイル３を配置して、推力発生部で
ある駆動コイル２に磁束を効率良く供給できる駆動装置
を提供することも可能である。

【００１８】ただし、ヨーク１を磁気回路４から切り離
し可動にすることにより、エアギャップ( 隙間) を励磁
ヨーク側( 外周) と、駆動コイル側( 内周) との両方に
設ける必要が生じる。しかし、このエアギャップは小さ
くても良く、前述にあげた課題( ５) により設けるギャ
ップ量に比べて問題とはならない量である。

【００１９】

【作用】このような手段を講じたことにより、本発明装
置は次のような作用を奏する。本発明装置の第１実施例
にも示すように、励磁コイルが発生する直流磁場を駆動
コイルに集中させるために設置される可動ヨークをこの
磁気回路から切り離し、従来自由であった駆動コイルを
磁気回路の中央部に固定し、可動ヨークをＸ軸方向に自
由に可動自在に配することによって、従来装置で可動ス
トロークの２倍以上が必要であった装置本体の全長を縮
小することが可能となる。

【００２０】また、実際に利用する装置の用途によって
は、可動ヨーク側を固定し、磁気回路の側を往復直線運
動させることも可能である。なお、どの程度その全長を
縮小することが可能であるかについての比較について
は、従来装置と本発明装置の寸法を比較して示す図１８
と図１９から明かである。すなわち、従来装置の全長Ｌ
₀ （＝ ｌ_y ＋ ｌ₁ ＋ ｌ₂ ＋ Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ＋ ２
・ｌ_f ＋ ２・ｌ_t ) では、Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ がストローク
範囲である。これに対し本発明の装置の全長Ｌ_N ( ＝
ｌ_y ＋ Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ ＋ ２・ｌ_f ＋２・ｌ_t ) との比
較から、従来装置に比べて、ｌ₁ ＋ ｌ₂ だけ縮小する
ことが可能となる。ここで、従来装置において駆動コイ
ル２がストローク範囲の中心にある時（すなわち、Ｌ₁
＝ Ｌ₂ ，ｌ₁ ＝ ｌ₂ の場合）、駆動コイルの固定ヨ
ークに対向しない部分ｌ₁ ＋ ｌ₂ とストローク範囲Ｌ
₁ ＋ Ｌ₂ は、ｌ₁ ＋ｌ₂ ≦ Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ の関係にあ
る。よって、以上のことから従来装置と本発明装置とを
比較すると、ストローク Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ が長くなればそ
れだけ縮小できる長さｌ₁ ＋ｌ₂ も長くなる故に、装置
のコンパクト化にとってはより効果的になる。

【００２１】第２実施例に示されるように、駆動コイル
の励磁部分を可動ヨークに対向する幅だけにするための
導電ブラシ機構を配置したことにより、駆動コイルが作
る交流磁場の強さを低減することができ、励磁コイルが
作る直流磁場との干渉を抑制することが可能である。ま
た同時に、駆動コイルのインダクタンスを低減し、装置
の長尺化に伴う電源コストを抑えると共に、運用に伴う
消費電力も削減することができる。

【００２２】以上から、従来装置を長尺化した場合の課
題であった所の発生推力と駆動電流をグラフ( 図１７)
に示される様な比例関係に保つことが可能となる。ま
た、長尺化を図ることにより、磁気回路の周辺部から磁
気回路中央部への磁束漏れが増加し、推力発生部のヨー
クと駆動コイル間（例えば、図１１中の符号１１）の磁
束密度が減少し、発生推力の低下を招く。この不具合を
防止するためには、磁気回路の周辺部( 外周部) と中央
部( 中心軸部) 両者を離間して配置し、両者間の磁気抵
抗を大きくして、磁気的な漏れを少なくする方法もあ
る。しかし、この方法は、磁気回路の大型化( 例えば、
径の増大) を招く結果となる。そこで、本発明において
は、従来の形状的特徴であった円筒構造を、矩形構造に
改良し、励磁コイルを可動ヨークに巻き付けることで、
この励磁コイルで発生した磁束を可動ヨークから駆動コ
イルに直接的に効率よく供給することを可能にした。こ
の場合、仮に磁気回路の側を可動する側とし、ヨークを
固定部とした使用方法においては、励磁および駆動電流
が供給される側は全て固定側となるため、通電用ケーブ
ルの保持が非常に容易になるという二次的なメリットも
有している。

【００２３】

【実施例】以下に、図面を参照しながら本発明の複数の
実施例について説明する。 （第１実施例）図１には、本発明の第１実施例に係わる
リニア駆動アクチュエータの構成が平面図的に図示され
ている。また、図２には図１のＡ−Ａに沿った横断面
図、図３には図１のＢ−Ｂに沿った横断面図、図４には
図１のＣ−Ｃに沿った横断面図がそれぞれ例示されてい
る。

【００２４】これら図１〜図４から明かなように、磁性
材料からつくられた磁気回路本体４の中央部に対称な両
端位置に、複数の励磁コイル３が巻かれて取り付けられ
ている。この磁気回路本体４の外部に在る直流電源(DC)
５は、直列に配線されたこれらの励磁コイル３に直流電
流を印加することにより、可動ヨーク１近傍で直流磁場
を発生させる。また、この可動ヨーク１と磁気回路４の
中央部との間には、リニア駆動のための推力を発生させ
る為に本体長軸方向に固定的に駆動コイル２が巻かれて
いる。この駆動コイル２には磁気回路本体４の外部に在
る交流電源(AC)６から交流電流が供給される。この駆動
コイル２に直流磁場を集中させて供給する可動ヨーク１
は励磁用の磁気回路４から移動自在に独立にしかも、所
定の隙間を介して相対運動可能な状態で配設され、本体
の長軸方向に所定の長さの可動方向を有している。な
お、この駆動コイル２は前述の直流磁場と直交する位置
関係となるように配置されている。すなわち、当該磁場
と駆動コイル２に印加される直流電流との相互作用力で
あるローレンツ(Lorentz) 力( 後述) を利用して往復直
線運動を行なうリニア駆動アクチュエータを構成してい
る。

【００２５】つまり、本実施例の構成においては、励磁
コイル３が発生する直流磁場を駆動コイル２に集中させ
るために設置される可動ヨーク１をこの磁気回路４から
切り離し、従来自由であった駆動コイル２を磁気回路の
中央部に固定し、可動ヨーク１をＸ軸方向に自由に可動
自在に配設する構成を実施する。この結果、従来装置で
可動ストロークの２倍以上が必要であった装置本体の全
長を縮小することが可能となる。

【００２６】なお、実際の用途によっては、可動ヨーク
側を固定し、磁気回路の側を往復直線運動させる等の変
形実施も可能である。ここで、図１１に本発明における
大変位型の電磁アクチュエータの動作原理が示されてい
る。すなわち、励磁コイル３に励磁電流１３( 直流電
流) を図示の方向に印加して、静磁場７を駆動コイル２
に集中的に供給する。供給されたこの静磁場７と交流電
源６( 不図示) から印加された駆動電流１２( 交流電
流) により、駆動コイル２には「フレミングの左手の法
則」に従う向きにローレンツ力が作用する。また、駆動
コイル２は磁気回路本体４に固定されている構造である
故に、発生した推力はその反力として可動ヨーク１に対
して働く。すなわち、この反力の向きは、図中の矢印１
５の向きであることがわかる。

【００２７】（第２実施例）図５には、本発明の第２実
施例に係わる装置として、後述の振り子機構を利用した
構造物制振装置の駆動機構に用いられる実際の装置の構
成図が示されている。この構成図からも明かなように、
構造的には図１の第１実施例が構成する要素において
も、その動作原理においても類似している。すなわち、
磁気回路本体４の中央部両端に巻かれた励磁コイル３に
直流電源( 不図示) により電流を印加することによっ
て、磁気回路本体４と可動ヨーク１で直流磁場が発生さ
れ、可動ヨーク１と磁気回路４の中央部の間には、推力
を発生させる為の駆動コイル２が配設されている。同様
に本体外部には電源( 不図示) が備えられ所定の電流を
供給している。ただし、この第２実施例の特徴は、図８
に示されるような後述する断面構造の形状的改良のみな
らず、図６の部分Ｂの駆動コイル２に通電するための２
つの導電ブラシ機構７および治具８が配設されている点
に在る。

【００２８】図６には図５の本発明装置の側面図が示さ
れ、２つの導電ブラシ機構７および２つの治具８が本体
の上下に各々設けられていることがわかる。また、導電
ブラシ機構７の詳しい構造は図７の拡大断面図に示され
ている。

【００２９】この第２実施例の構成においては、図５〜
図７に示された駆動コイル２の励磁部分を可動ヨーク１
に対向する幅だけにするための導電ブラシ機構７が更に
配設されている。推力の発生部となるこの駆動コイル２
は、励磁コイル３による静磁場が供給される部分のみで
推力を発生するので、可動ヨーク１には所定の電流を駆
動コイル２に通電するための導電性の導電ブラシ機構７
が図７のように配設されている。この拡大断面図が示す
ように、導電ブラシ機構７はこれが取り付けられた可動
ヨーク１に対向して相対運動を行う駆動コイル２のみに
そのブラシの端部の接触を保ちながら所定の電流の通電
を行う。

【００３０】また、図８は図６中のＡ−Ａに沿った横断
面図を示している。エアギャップを表す図８中の空隙９
は、制振装置に特有の振り子機構の上下方向の移動を自
由にするための隙間部分であるが、この部分は発生推力
には何等関与しない部分である故に、上下方向の移動に
は十分な自由度を持たせることが可能である。

【００３１】また、ストローク方向以外の方向にも移動
の自由度を持たせる為に磁気回路の断面構造を円形では
なく、図８の断面形状に示すような矩形に形成してもよ
く、可動ヨーク１を支持する治具８( 但し、非磁性体)
も配している。なお、構造物制振装置においては、本発
明における大変位型のアクチュエータを振り子の一部と
して併用するので、可動ヨーク１を固定子として設定
し、磁気回路本体４を可動子として設定して運用され
る。

【００３２】図９には、本発明装置の２個の導電ブラシ
機構７と駆動コイル２との関係を表す説明図が例示され
ている。図示のように、一重巻きに積層された駆動コイ
ル２の外周には、ブラシ幅２０の間隔で配設された２個
の導電ブラシ機構７が接し、この駆動コイル２に所定の
電流を通電している。また、この駆動コイル２の両端は
開放された構造を成している。

【００３３】図１０には、本発明装置の駆動コイルの部
分拡大図が示されている。この図示された一巻きの駆動
コイル２は、良導体( 例えば、銅) の鋼板から形成され
ている。また、隣接する鋼板との間には絶縁のための絶
縁紙等が挟まれて積層され、図の様な一体構造の駆動コ
イル２を構成している。

【００３４】上述の如く導電ブラシ機構７の配設によ
り、駆動コイル２が作る交流磁場の強さを低減すること
ができ、励磁コイル３が作る直流磁場との干渉を抑制す
ることが可能である。同時に、駆動コイル２のインダク
タンスを低減し、装置自体の長尺化に伴う電源コストを
抑えると共に、実際の運用に伴う消費電力も削減するこ
とができる。また、この長尺化による駆動コイル２のイ
ンダクタンスの増加を抑制し、駆動電源および消費電力
の効率化を図る。更に、従来装置が課題としていた駆動
コイルによる交流磁場の発生を抑制し、励磁コイルによ
る直流磁場への影響を抑制することで、推力と駆動電流
の比例関係を保持するものである。

【００３５】また、磁気回路本体の中央部の両端に配置
された励磁コイル３により、駆動コイル２に供給される
直流磁場は、長尺化に伴い磁気回路を長く配する必要が
あるが、この磁気回路の周辺部から磁気回路の中央部へ
の磁束漏れが増加して、可動ヨーク１と駆動コイル２が
対向する推力発生部における磁束密度の低下を招く場合
がある。

【００３６】（第３実施例）図１２には、上述の不具合
の対策として改良された本発明装置の第３実施例とし
て、実際に製作された装置構成を例示している。すなわ
ち、この改良点は、第２実施例の励磁コイル３を可動ヨ
ーク１の両端部の周辺に巻くことで上述の不具合に対処
している。その結果、仮に磁束漏れを生じても、可動ヨ
ーク１に対向する駆動コイル２の推力発生部には常に一
定の磁束が供給可能となる。

【００３７】なお、図１３には、図１２中の本発明装置
のＡ−Ａに沿った断面図が示され、同じく図１４には、
本発明装置のＢ−Ｂに沿った断面図が実際の構成例とし
て詳しく示されている。すなわち、これら断面図に示さ
れるように、励磁コイル３が可動ヨーク１の両端部の周
辺に巻かれ、互いに極めて近接して配された構造である
ことがわかる。

【００３８】図１５には、本発明のリニア駆動アクチュ
エータを組み込んだ制振装置の全体図として横から見た
側面図が示され、図１６には同じくこの制振装置の縦か
ら見た正面図が示されている。

【００３９】これらの図において、リニア駆動の電磁ア
クチュエータの磁気回路４は、台座１９から伸びる第１
のアーム１７と、その第１アーム１７に連結されるギヤ
１６を介して接続される第２のアーム１８によって、振
り子状を成す「振り子機構」を構成しており、このリニ
ア駆動電磁アクチュエータを駆動させることにより、一
軸に対応する様ないわゆる「アクティブ・マスダンパ(
ＡＭＤ) 」となる。このような機構がもつ特徴は、磁気
回路４をマスとして利用すること、及び、振り子の腕を
ギヤ１６、第１アーム１７、および第２アーム１８から
構成することにより、装置全体がコンパクト化される点
にある。また、第１アーム１７および第２アーム１８の
腕の長さと、ギヤ１６のギヤ比を調整することにより、
振り子の振動周期を長くすることが可能になる点にも特
徴がある。

【００４０】図１７には、駆動電流を一定にした場合の
推力変化試験の結果が折れ線グラフで示されている。こ
の測定された試験結果から解るように、この導電ブラシ
機構を設置する以前に比べて、設置した以後についての
グラフの曲線は、各ヨーク位置に関する発生推力がほぼ
一定を表わす水平に近似する傾向がある。すなわち、こ
の導電ブラシ機構が配設されたために、駆動電流と発生
推力との関係において、発生推力がヨーク位置の違いに
関わらず安定化される。

【００４１】図１８には、本発明の第３実施例としての
本発明装置の寸法の一例が示されている。すなわち、本
装置の全長Ｌ_N は、Ｌ_N ＝ ｌ_y ＋ Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ ＋
２・ｌ_f ＋ ２・ｌ_t で表わされる。したがって、従来
装置の全長と比べて、本装置がどの程度その全長を縮小
することが可能であるかについては、従来装置の寸法を
示す図１４との比較から明らかである。すなわち、従来
装置の全長Ｌ₀ は、Ｌ₀ ＝ ｌ_y ＋ ｌ₁ ＋ ｌ₂ ＋
Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ ＋ ２・ｌ_f ＋ ２・ｌ_t で表わされる。
なお、ストローク範囲は Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ である。

【００４２】よって、本装置は従来装置に比べてその全
長をｌ₁ ＋ ｌ₂ だけ短く構成されていることが解る。
すなわち、全長をｌ₁ ＋ ｌ₂ だけ縮小できる。ここ
で、図１９の従来装置において駆動コイル２がストロー
ク範囲の中心にある時（すなわち、Ｌ₁ ＝ Ｌ₂ ，ｌ₁
＝ ｌ₂ の場合）、駆動コイル２の固定ヨーク１' に対
向しない部分 ｌ₁ ＋ ｌ₂ と、ストローク範囲 Ｌ₁
＋ Ｌ₂ は、ｌ₁ ＋ ｌ₂ ≦ Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ の関係にあ
る。よって、以上から従来装置と本発明の装置を比較す
ると、ストローク範囲 Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ が長くなればなる
ほど、縮小できる長さ ｌ₁ ＋ ｌ₂ も長くなることが
解る。

【００４３】更に本発明装置における基本的構造におい
ては、固定子は可動ヨーク１側であるが、上述のような
導電ブラシ機構７の採用および、励磁コイル３の配置改
良を行った結果、可動子側には、電源の供給等のための
ケーブルを配線する必要がなくなるという、配線接続上
の利点も生じる。

【００４４】（変形実施例）なお、以上の各実施例で
は、ヨークを可動できる状態( 可動ヨーク１) に構成し
ているが、装置の用途によっては、この可動ヨーク１側
を固定化し、磁気回路４の側を往復直線運動可能に構成
することも当然可能である。その他、本発明はその要旨
を逸脱しない範囲で種々変形実施することが可能であ
る。

【００４５】

【発明の効果】本発明装置がもたらす効果を示す一例と
して次のような性能が確認できる。すなわち、推力発生
部における磁束密度は１. ４ Ｔ、ピーク値発生推力は
２８０ kgf、ストローク長は±０. １ mの試験的駆動装
置を制作した結果、上記の諸性能を発揮することが確認
された。

【００４６】上述の駆動装置の全長は０. ６６ m以内に
納まり、ストローク範囲が０. ２ mであることを考慮す
ると、この種の装置としてはコンパクトな大きさである
と言える。なお、この全長の寸法に関しては、必要なス
トローク長を確保するため長くなる分だけその駆動装置
の全長を長く形成すればよい。その結果として、ストロ
ーク幅を長くすればするだけ、そのストローク長に対す
る駆動装置の全長寸法の比は小さくなる効果が発揮され
る。

【００４７】従来装置の寸法( 図１９) と本発明装置の
寸法( 図１８) との比較によれば、従来装置に比べてそ
の全長をｌ₁ ＋ ｌ₂ だけ縮小、すなわちコンパクト化
することが可能である。なぜならば、従来装置の全長Ｌ
₀ は、Ｌ₀ ＝ ｌ_y ＋ ｌ₁ ＋ ｌ₂ ＋ Ｌ₁ ＋ Ｌ₂
＋ ２・ｌ_f ＋ ２・ｌ_t で表わされ、本発明装置の全
長Ｌ_N は、Ｌ_N ＝ ｌ_y ＋ Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ ＋ ２・ｌ_f
＋ ２・ｌ_t で表される故である。（但し、Ｌ₁ ＋ Ｌ
₂ がストローク範囲）。

【００４８】また、本発明装置において、従来装置の横
断面の形状的特徴であった円形構造を矩形構造に形成
し、励磁コイル３を可動ヨーク１に巻き付けることによ
って、この励磁コイルで発生した磁束を可動ヨーク１か
ら駆動コイル２に直接的に効率よく供給することを可能
にした。またこの構造の場合、仮に磁気回路の側を可動
部とし、ヨーク側を固定部とした使用方法においては、
励磁および駆動電流が供給される側は全て固定側である
故に、通電用ケーブルの保持が容易になる。なお、駆動
コイル２への駆動電流の供給は導電ブラシ機構７によっ
て容易に行われる。

【００４９】また、図１７のグラフからも明かなよう
に、この導電ブラシ機構が無い装置に比べて、導電ブラ
シ機構が設置された構成の本発明装置に関するグラフ曲
線は水平に近似され、それぞれのヨーク位置に発生する
推力がほぼ一定を示している。この現象は、駆動電流と
発生推力との関係において、ヨーク位置の違いに関わら
ず推力が安定的に発生されるという効果が十分に発揮で
きる構成であることを証明している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の第１実施例に係わる構成図。

【図２】 図１中のＡ−Ａに沿った本装置の横断面図。

【図３】 図１中のＢ−Ｂに沿った本装置の横断面図。

【図４】 図１中のＣ−Ｃに沿った本装置の横断面図。

【図５】 本発明装置の第２実施例に係わる構成図。

【図６】 図５の本装置の側面図。

【図７】 図５中のＸ−Ｘに沿った導電ブラシ機構部分
の拡大縦断面図。

【図８】 図６中のＡ−Ａに沿った本装置の横断面図。

【図９】 本発明装置の導電ブラシ機構と駆動コイルの
概要を示す斜視図。

【図１０】 図９の駆動コイルの部分拡大図。

【図１１】 電磁アクチュエータの動作原理を表す説明
図。

【図１２】 本発明装置の第３実施例に係わる構成図。

【図１３】 図１２中の本発明装置のＡ−Ａに沿った横
断面図。

【図１４】 図１２中の本発明装置のＢ−Ｂに沿った横
断面図。

【図１５】 本発明のリニア駆動アクチュエータを組み
込んだ制振装置の側面図。

【図１６】 本発明のリニア駆動アクチュエータを組み
込んだ制振装置の正面図。

【図１７】 導電ブラシ機構の有無における、ヨーク位
置に対する発生推力の計測結果を表すグラフ。

【図１８】 本発明の第３実施例の各部分の寸法に関す
る説明図。

【図１９】 従来装置の各部分の寸法に関する説明図。

【図２０】 従来の駆動装置の構成を示す構成図。

【図２１】 図２０中の従来装置のＡ−Ａに沿った横断
面図。

【図２２】 図２０中の従来装置のＢ−Ｂに沿った横断
面図。

【符号の説明】

１…可動ヨーク、 ２…駆動コイル、 ３…励磁コ
イル、 ４…磁気回路、５…直流電源、 ６…交
流電源、 ７…導電ブラシ機構、 ８…治具、９…上
下方向空隙、 １０…ストローク範囲、 １１…推力
発生部空隙、１２…駆動電流、 １３…励磁電流、
１４…直流磁場、１５…発生推力、 １
６…ギヤ、 １７…第１アーム、１８…第
２アーム、 １９…台座、 ２０…ブラシ幅、
２１…ボールベアリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸中 英樹 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 近藤 浩 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 今田 健二 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 万場 猛 東京都八王子市宇津木町806−１ 株式 会社 振研内 (56)参考文献 特開 平１−308160（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−32749（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−10782（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 33/18 H02K 35/00 E04H 9/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料から成る磁気回路と、前記磁気
   回路の内部に巻回され直流電流が通電される励磁コイル
   と、前記励磁コイルにより直流磁場が発生する前記磁気
   回路の内部には所定の長さと幅をもつ空隙部を有し、前
   記空隙部の長手方向に沿って当該直流磁場と直交する方
   向に配設される駆動コイルとを具備し、当該直流磁場と
   前記駆動コイルに印加される交流電流との相互作用力で
   あるローレンツ力を利用して往復直線運動を行うリニア
   駆動アクチュエータにおいて、 前記駆動コイルに当該直流磁場を集中させて供給するヨ
   ーク部を有し、前記ヨーク部は、前記磁気回路から独立
   に配設され、所定の隙間を介して前記磁気回路と相対運
   動可能な所定の可動方向をもつと共に、前記駆動コイル
   は前記磁気回路本体に固定的に配設されていることを特
   徴とするリニア駆動アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記磁気回路の前記可動方向に直交する
   断面の形状は矩形を成し、供給される当該電流の向きに
   対応して前記可動方向の一方である第１の方向のみに作
   用力が働き、前記第１方向とは逆向きである第２の方向
   を、前記相対運動における可動する側および静止する側
   で相対的に前記可動方向のずれを許容することを特徴と
   する、請求項１に記載のリニア駆動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記磁気回路本体から所定の間隔を介し
   て分離されて成る前記ヨーク部には、直流励磁用コイル
   が具備されていることを特徴とする、請求項２に記載の
   リニア駆動アクチュエータ。
4. 【請求項４】 励磁用の前記磁気回路に固定的に配設さ
   れた前記駆動コイルの所定部分には、前記ヨーク部に固
   定され前記ヨーク部の長さに近似する前記駆動コイルの
   長さ分だけ前記駆動コイルに摺動しながら交流電流を前
   記駆動コイルに通電させる導電ブラシ機構が更に具備さ
   れていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１
   項に記載のリニア駆動アクチュエータ。