JP3348124B2 - 可動磁石式アクチュエータ - Google Patents
可動磁石式アクチュエータInfo
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Description
工作機械等において電気エネルギーを電磁作用により往
復運動エネルギー等に変換させる可動磁石式アクチュエ
ータに関する。
タとしては、本出願人が実願平5−35519号で提案
しているものがある。この実願平5−35519号の可
動磁石式アクチュエータは、貫通軸体を一体化した磁石
可動体を用い、駆動コイルを配置したボビンの内側に前
記磁石可動体を配置するとともに、ボビン外側に固定の
軸受部材で前記貫通軸体を摺動自在に支える構造となっ
ている。
うな貫通軸体を軸受部材で支持する可動磁石式アクチュ
エータの構造の場合、以下に述べる問題点がある。
と、該軸受部材をボビン又は外装ケース等に保持するた
めの保持部材が必要となり、全長が長くなる嫌いがあ
る。
対側にデッドスペースが生じる。すなわち、貫通軸体の
反対側端部が動作時に突出することを考慮して余分なス
ペースをあけておく必要がある。
め、部品点数が多くなり、組立にもそれだけ手間がかか
る。
型化を図ることのできる可動磁石式アクチュエータを提
供することにある。
て構造の簡略化を図りあわせて組立を容易にすることが
できる可動磁石式アクチュエータを提供することにあ
る。
の実施例において明らかにする。
に、本発明の可動磁石式アクチュエータは、柱状希土類
永久磁石の端部又は外周の少なくとも一部分に摺動部材
を一体化し、前記希土類永久磁石と前記摺動部材のうち
少なくとも前記希土類永久磁石を穴あき構造となし、前
記希土類永久磁石を貫通する貫通軸体に、少なくとも前
記希土類永久磁石を当該貫通軸体に係合する止め輪で固
定し、かつ前記摺動部材が最大径部となるように磁石可
動体を構成し、駆動コイルを配置したボビンの内側に前
記磁石可動体を摺動自在に設け、前記磁石可動体の磁界
と前記駆動コイルの電流との相互作用で推力を発生させ
ることを特徴としている。
配置し、該非磁性パイプの内側に前記磁石可動体を摺動
自在に設けてもよい。
周に前記摺動部材を被せて一体化したものであってもよ
い。
金属又は樹脂でコーティングした構成としてもよい。
石可動体の移動に伴う誘起電圧を検出する構成とするこ
ともできる。また、前記摺動部材は耐摩耗性樹脂である
とよい。
磁石可動体に発生する推力は、当該磁石可動体による磁
界が、通電時の駆動コイルに作用するフレミングの左手
の法則に基づいて与えられる推力に準ずるものである
(フレミングの左手の法則はコイルに対して適用される
が、ここでは駆動コイルが固定のため、磁石可動体にコ
イルに作用する力の反力としての推力が発生する。)。
したがって、推力に寄与するのは、磁石可動体が有する
希土類永久磁石の磁束の垂直成分(希土類永久磁石の軸
方向に直交する成分)である。また、磁石可動体が、駆
動コイルの巻かれたボビン内を移動する際、該磁石可動
体の最大径部が樹脂又は金属等の摺動部材となっている
ため、該摺動部材が前記ボビン内周部を直接接触しなが
ら摺動することができる。
配置し、該非磁性パイプの内側に前記磁石可動体を移動
自在に設けた場合、耐摩耗性を改善して長寿命化を図る
ことができる。
くとも前記希土類永久磁石を穴あき構造とし、前記希土
類永久磁石を貫通する貫通軸体に前記希土類永久磁石を
固定して前記磁石可動体を構成した場合、前記貫通軸体
に前記希土類永久磁石を確実に固定できしかも前記貫通
軸体の端部を出力軸として利用することができる。ま
た、前記貫通軸体に係合する止め輪で少なくとも前記希
土類永久磁石を当該貫通軸体に容易に固定することが可
能となる。
周に前記摺動部材を被せて一体化したものである場合、
当該磁石可動体の部品点数を削減することができる。
金属又は樹脂でコーティングした構成とした場合、前記
希土類永久磁石の腐食、劣化等を防止することができ
る。
石可動体の移動に伴う誘起電圧を検出する構成として、
前記磁石可動体の移動速度やその位置を検出することが
できる。
タの実施例を図面に従って説明する。
す。これらの図において、1は内周部が円周面となった
ガイド円筒体を兼ねた絶縁樹脂製ボビンであり、両端部
に鍔部1a,1bを有するとともに中間部にも中間鍔部
1cを有している。中間鍔部1cの一部は端子台1dと
なっており、図3のようにここに4本の端子ピン2a,
2b,2c,2dが植設されている。中間鍔部1cで2
分されたボビン1の外周部には、2連の駆動コイル3
a,3bがそれぞれ巻回されている。この2連の駆動コ
イル3a,3bは、相互に異なる向きに電流が流れるよ
うに結線され、その両端の巻線引き出し端が、例えば前
記端子ピン2a,2bに接続されている。また、ボビン
1には、2連の駆動コイル3a,3bの外側に対し検出
コイル4が巻回され、その巻線引き出し端が、例えば前
記端子ピン2c,2dに接続されている。そして、ボビ
ン1の周囲に駆動コイル3a,3b及び検出コイル4の
周囲を囲む如く軟磁性体の円筒状ヨーク5が装着されて
いる。但し、円筒状ヨーク5には切り欠きが設けてあ
り、前記端子台1dは円筒状ヨーク5外部に露出するよ
うになっている。
着磁された穴あき円柱状希土類永久磁石11、この永久
磁石11の両端に配置された穴あき円板状摺動部材12
a,12b及び一方の円板状摺動部材12aの外側位置
に配置された穴あき円板状クッション板13に金属貫通
軸体14を挿通し、該金属貫通軸体14の係合溝15に
止め具(金属製Eリング)16を嵌め込み係止して、当
該金属貫通軸体14に永久磁石11、摺動部材12a,
12b及びクッション板13を固定したものである。こ
こで、貫通軸体14は非磁性又は磁性金属であり、クッ
ション板13はシリコンゴム等の弾性材であり、多少圧
縮状態で一対の止め具16間に挟持されている。この結
果、クッション板13は永久磁石11及び摺動部材12
a,12bの厚みのばらつきを吸収してがたつきを防止
することができる。前記穴あき円板状摺動部材12a,
12bは、穴あき円柱状希土類永久磁石11及びクッシ
ョン板13の外径よりも大きな外径寸法を有するもの
で、摩擦係数の小さな耐摩耗性の金属又は樹脂で形成さ
れている。例えば、金属(磁性又は非磁性のいずれでも
よい)であればステンレス等であり、樹脂であればフッ
素樹脂、ポリアセタール等であり、さらにステンレス等
の金属表面に摩擦係数の小さなフッ素樹脂加工等を施し
たものを使用することができる。このような摺動部材1
2a,12bは、磁石可動体10を移動自在に案内する
ガイド円筒体としてのボビン1の内周部に配置したとき
に、該ボビン1の内周面1eに直接接触しながら摺動す
る。
1や摺動部材12a,12b等を一体化する際に接着剤
を併用してもよい。
配置した状態で、ボビン1及び円筒状ヨーク5の外側に
断面コ字状保持枠体20が固着されている。この保持枠
体20の両側の折り曲げ部20a,20bは、前記ボビ
ン1の両端面に当接乃至圧接しており、前記金属貫通軸
体14の端部が衝突するのを回避するために図3の如く
切り欠き(又は穴)21が形成されている。そして、金
属貫通軸体14の一方の端部は保持枠体20の外部に出
力軸として延長している。この保持枠体20の両側の折
り曲げ部20a,20bは、それぞれ磁石可動体10の
端面(クッション板13、摺動部材12b)に当接して
磁石可動体10の移動範囲を規定するストッパとしても
機能する。この保持枠体20は、非磁性でも磁性体であ
ってもよい。
うち、例えば駆動コイル3aは永久磁石11のN極を含
む端部を囲み、駆動コイル3bは、永久磁石11のS極
を含む端部をそれぞれ囲むことができるように円環状に
巻回されており、かつ駆動コイル3aに流れる電流の向
きと、コイル3bの電流の向きとは逆向きである(図1
の各コイルに付したN,Sを参照)。
a,3bに電流を流すことにより、磁石可動体10によ
る磁界と駆動コイル3a,3bの電流との相互作用で、
フレミングの左手の法則に基づく力に準ずる推力がその
磁石可動体10に発生する。この推力は、図1の極性で
は、磁石可動体10が右方向に移動する向きであり、各
コイルの電流を反転させれば磁石可動体10の推力の向
きも反転する。なお、その際、軟磁性体円筒状ヨーク5
は駆動コイル3a,3bの電流の向きに直交する磁界成
分を増加させてフレミングの左手の法則に基づく力に準
ずる推力を大きくできる作用がある。また、強力な磁界
を発生可能な希土類磁石11を用いたことも推力向上に
有効である。
駆動コイル3a,3bに交流電流を流すことにより、一
定周期で振動を繰り返すバイブレータとして働く。
を得ることができる。
りも大きな外径の穴あき円板状摺動部材12a,12b
が、ガイド円筒体を兼ねたボビン1の内周面1eに直接
接触しながら摺動するため、金属貫通軸体14を摺動自
在に支持する軸受やこれを固定するための部材が不要と
なる。このため、部品点数が少なく、簡単な構造のリニ
アアクチュエータを実現できる。
る出力軸以外は全てボビン1内に収まるため、全長が短
くなり、全ストローク移動時も出力軸と反対側に金属貫
通軸体14が突出することがないため、省スペース化が
可能である。
たので、前記磁石可動体10の移動に伴う誘起電圧を出
力でき、その誘起電圧から前記磁石可動体10の移動速
度やその位置を検出することができる。なお、一対の駆
動コイル3a,3bは相互に逆向きに電流を流すため、
検出コイル4への影響は実質的に無い(無視できる)。
面コ字状保持枠体20を軟磁性体とすれば、駆動コイル
3a,3bの非通電時に両端部の折り曲げ部20a,2
0bのいずれか一方に磁石可動体10を吸着しておくこ
とができる。すなわち、折り曲げ部20a,20bを磁
性吸着体として機能させることができ、例えば、駆動コ
イル3a,3bに通電されていない状態では磁石可動体
10はどちらかの折り曲げ部20a,20bに吸着保持
され、現在吸着している折り曲げ部20a,20bから
磁石可動体10が離脱する向きに駆動コイル3a,3b
で推力を発生させれば、反対側の折り曲げ部20a,2
0bに磁石可動体10が移動して吸着停止する。
において、駆動コイル3a,3b及び検出コイル4を巻
装した絶縁樹脂製の円筒状ボビン1の内周部にステンレ
ス等の非磁性金属製の円筒パイプ30が固着されてお
り、この円筒パイプ30の内側に磁石可動体10が移動
自在に配置されている。その他の構成部分は前述した第
1実施例と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を
付して説明を省略する。
パイプ30は、磁石可動体10の摺動部材12a,12
bが直接接触してこれを摺動自在に案内する円筒状ガイ
ド部材として働き、円筒パイプ30として摩擦係数の少
なく耐摩耗性の良好な材質を選ぶことで、長寿命化を図
ることができる。その他の作用効果は前述した第1実施
例と同様である。
0の代わりに使用可能な磁石可動体の変形例である。こ
の場合の磁石可動体40は、穴あき円柱状希土類永久磁
石11と、円板状頭部付き貫通軸体44と、ステンレス
等の非磁性金属製の円筒状摺動部材42とからなってい
る。円板状頭部付き貫通軸体44の円板状頭部44a
は、希土類永久磁石11と略同径である。そして磁石可
動体40は、円板状頭部付き貫通軸体44の軸部44b
を穴あき円柱状希土類永久磁石11の貫通穴に挿通後、
円筒状摺動部材42を希土類永久磁石11及び円板状頭
部44aの外周に被せ、当該円筒状摺動部材42の両端
部をかしめて(折り曲げて)相互に固定一体化すること
で組み立てられている。
筒状摺動部材42であり、これがボビンの内周部又はボ
ビン内周の非磁性パイプの内側に直接接して円滑に摺動
できる。また円板状頭部付き貫通軸体44は、樹脂等で
簡単に形成でき、このような円板状頭部付き貫通軸体4
4を用いることで磁石可動体40の部品点数が希土類永
久磁石11、貫通軸体44及び摺動部材42の3点に削
減でき、構造の簡略化を図るとともに組立容易とするこ
とができる。
0の代わりに使用可能な磁石可動体の他の変形例であ
る。この場合の磁石可動体50は、穴あき円柱状希土類
永久磁石11と、頭部付き貫通軸体54と、頭部付き貫
通軸体54の頭部54aが嵌まる凹部55aを持つ樹脂
製等の円板状押さえ部材55と、ステンレス等の非磁性
金属製の円筒状摺動部材42とからなっている。円板状
押さえ部材55は、希土類永久磁石11と略同径であ
る。この磁石可動体50は、頭部付き貫通軸体54の軸
部54bを穴あき円柱状希土類永久磁石11の貫通穴に
挿通後、円板状押さえ部材55を頭部54aに被せ、さ
らに円筒状摺動部材42を希土類永久磁石11及び円板
状押さえ部材55の外周に被せ、当該円筒状摺動部材4
2の両端部をかしめて相互に固定一体化することにより
組み立てられる。
筒状摺動部材42であり、これがボビンの内周部又はボ
ビン内周の非磁性パイプの内側に直接接して円滑に摺動
できる。また、樹脂製等の円板状押さえ部材55を用い
たことで、頭部付き貫通軸体54の頭部54aは、比較
的小径でもよく、頭部付き貫通軸体54を金属等で容易
に作製することができる。また、図5に比べると部品点
数が1つ増えるが、やはり、部品点数が少なく、構造が
簡単で、組立容易であるといえる。
材12a,12bの代わりに、図5及び図6のように希
土類永久磁石の外周に摺動部材を被せて一体化してもよ
いことは明らかである。なお、図1、図4、図5及び図
6に示した磁石可動体の希土類永久磁石11の少なくと
も外周面を含む表面に金属又は樹脂のコーティング層を
設けておくことが希土類永久磁石11の寿命や劣化を防
止して信頼性を高める上で望ましい。以上本発明の実施
例について説明してきたが、本発明はこれに限定される
ことなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変
更が可能なことは当業者には自明であろう。
式アクチュエータによれば、柱状希土類永久磁石の端部
又は外周の少なくとも一部分に摺動部材を一体化し、前
記希土類永久磁石と前記摺動部材のうち少なくとも前記
希土類永久磁石を穴あき構造となし、前記希土類永久磁
石を貫通する貫通軸体に、少なくとも前記希土類永久磁
石を当該貫通軸体に係合する止め輪で固定し、かつ前記
摺動部材が最大径部となるように磁石可動体を構成し、
駆動コイルを配置したボビンの内側に前記磁石可動体を
摺動自在に設けたので、前記摺動部材が、ボビン内周側
を摺動するため、従来構造で必要であった貫通軸体を摺
動自在に支持する軸受やこれを固定するための部材が不
要となり、部品点数の削減及び構造の簡略化を図ること
ができ、さらには組立容易とすることができる。また、
出力軸以外は全てボビン内に収まるため、全長が短くな
り、全ストローク移動時も出力軸と反対側に突出する軸
体がないため、省スペース化が可能である。
実施例を示す正断面図である。
を示す正断面図である。
形例を示す正断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 柱状希土類永久磁石の端部又は外周の少
なくとも一部分に摺動部材を一体化し、前記希土類永久
磁石と前記摺動部材のうち少なくとも前記希土類永久磁
石を穴あき構造となし、前記希土類永久磁石を貫通する
貫通軸体に、少なくとも前記希土類永久磁石を当該貫通
軸体に係合する止め輪で固定し、かつ前記摺動部材が最
大径部となるように磁石可動体を構成し、駆動コイルを
配置したボビンの内側に前記磁石可動体を摺動自在に設
け、前記磁石可動体の磁界と前記駆動コイルの電流との
相互作用で推力を発生させることを特徴とする可動磁石
式アクチュエータ。 - 【請求項2】 前記ボビンの内周に非磁性パイプを配置
し、該非磁性パイプの内側に前記磁石可動体を摺動自在
に設けた請求項1記載の可動磁石式アクチュエータ。 - 【請求項3】 前記磁石可動体が前記希土類永久磁石の
外周に前記摺動部材を被せて一体化したものである請求
項1又は2記載の可動磁石式アクチュエータ。 - 【請求項4】 前記希土類永久磁石の少なくとも外周部
を金属又は樹脂でコーティングした請求項1,2又は3
記載の可動磁石式アクチュエータ。 - 【請求項5】 前記ボビンに検出コイルを設けた請求項
1,2,3又は4記載の可動磁石式アクチュエータ。 - 【請求項6】 前記摺動部材が耐摩耗性樹脂である請求
項1,2,3,4又は5記載の可動磁石式アクチュエー
タ。
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