JP4692711B2 - リニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、リニアアクチュエータに関し、性能向上およびその構造の簡素化に関するものである。

リニアアクチュエータは、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。

リニアアクチュエータとしては、ボイスコイルモータがある。このボイスコイルモータは、永久磁石により作られた磁界の中で、コイルに電流を流すことによりコイルに生じる力で駆動を行うもので、コイルを含む可動子が動く可動コイル型とも呼ばれている。

また、他のリニアアクチュエータとして、コイルを含む可動子が動く可動コイル型（例えばボイスコイルモータ）や、永久磁石を含む可動子が動く可動磁石型等がある。（例えば、非特許文献１，２参照）。
「リニア振動アクチュエータの分類と研究開発の現状」、電気学会リニアドライブ研究会、平成９年１月２０日、第４１頁〜第４６頁 「３次元磁気回路を採用したレシプロモータの開発と応用」、月刊フードケミカル、２００３年７月号、第６５頁〜第６９頁

ところで、上記した可動コイル型のものは、可動子にコイルが含まれることから、可動子に電流を流さなければならず、このための給電線に可動子の移動で断線を生じてしまうことがあり、また、可動磁石型のものは、性能向上を図るために高い磁束密度を得ようとした場合に永久磁石の重量が増大することになり、その結果、可動子の重量が増加することになるため、望むように性能の向上を図ることができなかった。
この対策として、従来より種々の試みがなされているが、リニアアクチュエータを製造するうえで常に課題となるのは、永久磁石が非常に高価な点である。リニアアクチュエータを如何に安価に製造できるかは、永久磁石の数や大きさを如何に減少させることができるかにかかっているといっても過言ではない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、永久磁石の数や大きさを減らし、リニアアクチュエータ１個当たりの製造単価に占める永久磁石の割合を低減することでリニアアクチュエータの製造コストの削減を図ることを目的とする。また、本発明の他の目的は、可動子に作用する付勢力を用途に応じた強さに設定できるリニアアクチュエータの提供を目的とする。さらに、本発明の他の目的は、可動子の軽量化を図り応答性をよくすることにある。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
請求項１記載のリニアアクチュエータは、コイルを備えた固定子と、少なくとも一部に鉄部材を有し、前記固定子に対し軸線方向に沿って往復動可能に設けられた可動子と、前記固定子に、前記可動子の往復動方向の中心位置に対して前記鉄部材の軸線方向に対称となる位置に設けられたリング状の永久磁石と、を備え、前記固定子は、前記鉄部材に対向させかつ磁極を軸線方向に直交させた状態で前記永久磁石を設けるための永久磁石設置部と、前記鉄部材に対向しかつ前記永久磁石が設けられていない永久磁石未設置部と、を有するとともに前記可動子に対向する対向面と、内部に、前記コイルと前記対向面との間に前記コイルの磁束を軸線方向に通さないギャップと、を有し、前記ギャップにより、軸線方向における中央を境に前記対向面側の磁極の領域が第１領域と第２領域とに分割され、前記対向面のうち前記永久磁石未設置部に対応する面が前記永久磁石設置部に対応する面よりも前記鉄部材側に位置しており、前記第１領域および前記第２領域に設けられる前記永久磁石の前記可動子側は同極とされ、前記鉄部材が、前記固定子側に突出するとともに軸線方向両端部に設けられた一対の環状の凸部と、これら一対の前記凸部間に径方向内側に凹む凹部と、を有し、少なくとも前記コイルに電流を流していない状態で、前記一対の凸部が、前記往復動方向中心位置に対して互いに前記軸線方向に対称に位置し、さらに、各凸部の前記軸線方向のいずれか一方の端部が、前記永久磁石に対向するとともに当該永久磁石の前記軸線方向の両端部の間に位置し、各凸部の他方の端部が、前記永久磁石未設置部に対向していることを特徴とする。

本発明によれば、固定子側のコイルの通電方向を交互に切り替えることにより、鉄部材すなわち可動子を軸線方向に沿って往復動させることのできるリニアアクチュエータにおいて、永久磁石の設置部分を固定子の鉄部材に対向する面の一部分にしたことで、可動子に対する付勢力をそれほど多く必要としない用途においては、所望の性能を維持しつつ永久磁石の使用量を減らすことができる。また、永久磁石の設置部分については、固定子の全周にわたって永久磁石が設けられているため、例えば、永久磁石が固定子の周方向に間隔を置いて設けられている場合と比べて、可動子に対する付勢力が均一化される。

また、固定子と可動子との隙間が往復動方向に一定に保たれるので、磁束漏洩を抑えることができる。

また、請求項２の発明は、前記対向面のうち前記永久磁石未設置部に対応する面と前記永久磁石の表面とは軸線方向に視て一致していることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、一対の前記永久磁石が互いの磁極の並びを揃え、前記固定子の軸線方向に離間して設けられた前記第１領域と前記第２領域に設けられている、あるいは、一つの前記永久磁石が前記固定子の軸線方向で隣り合う前記第１領域と前記第２領域とに設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記固定子には、前記鉄部材に前記永久磁石とは逆側で対向する磁極部材が一体成形され、前記可動子は、前記鉄部材を入れ子とする合成樹脂のインサート成形により、形成されるものであることを特徴とする。
本発明によれば、固定子と磁極部材を別々に製造してそれらを接合させる必要がない。また、可動子を容易かつ軽量に形成することができる。

請求項１記載の発明によれば、永久磁石の設置部分を固定子の鉄部材に対向する面の一部分にしたので、永久磁石の数や大きさを減らし、リニアアクチュエータ１個当たりの製造単価に占める永久磁石の割合を低減すること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。

請求項２記載の発明によれば、固定子と可動子の間の隙間が軸線方向に一定に保たれるので磁束漏洩を抑えることができ、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。

請求項３記載の発明によれば、固定子と可動子との隙間が広い領域を部分的に形成することができるので、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。

請求項４記載の発明によれば、固定子と磁極部材を別々に製造してそれらを接合させる必要がないので、製造が容易となる。また、可動子が軽量になるので、応答性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明におけるリニアアクチュエータの第１の実施の形態を示す。
このリニアアクチュエータ６は、全体として円筒形状をなしている固定子２と、この固定子２の内側に軸線方向に沿って往復動可能に設けられた可動子４と、固定子２の内周側に埋設されたリング状の永久磁石５と、固定子２の内部に巻回状態に配設されたコイル１とを備えている。
この固定子２の軸線方向および径方向における中央の所定範囲には、略リング状の収納空間部８が形成されていて、この収納空間部８には、リング状に巻回されたコイル１が配設されている。

さらに、この固定子２の軸線方向中央部であって、コイル１と永久磁石５との間には、軸線方向外側に位置するほど半径方向外側に広がるテーパ面１０が形成されている。そして、これら一対のテーパ面１０と収納空間部８との間がエアギャップ（磁気ギャップ）１５とされている。
この固定子２は、例えば磁性材料である焼結材で焼結により成形されている。また、この固定子２には、可動子４の内側に延出する形状のバックヨークは設けられていない。

上記永久磁石５は、ネオジウム磁石からなり、軸線方向に直交する方向に磁極を向け、固定子２の内周面のうち永久磁石５が設けられていない永久磁石未設置部（鉄部材に対向する面の他部）９と、面一になるように設けられている。具体的には、Ｎ極を可動子側に向けて、固定子２の軸線方向中央部に設けられている。ここで、軸線方向における永久磁石５の軸線方向長さは、可動子４の軸線方向長さよりも短くなっている。
永久磁石５は、固定子２の永久磁石側に形成されたエアギャップ１５によって、軸線方向における中央を境に第1領域２１と第２領域２２とに磁気的に分割されており、その結果、第1領域２１および第２領域２２がそれぞれ別々の永久磁石５として作用する。

可動子４は全体として略円筒形状をなしており、その外径が固定子２の内径よりも若干小径とされている。この可動子４は固定子２の内側に、同軸をなすように挿入されることによって、固定子２に対してその軸線方向に沿って往復動可能に設けられている。
また、可動子４には、永久磁石側すなわち径方向外側に突出する一対の環状の凸部Ｔが軸線方向両端部すなわち可動子の往復動方向両端部に設けられており、その結果、これら凸部Ｔの間に半径方向内方に凹む凹部が形成されている。それぞれの凸部Ｔの軸線方向の長さは、永久磁石５の半分の長さである。
なお、可動子４は、全体が磁化されていない磁性材料である鉄部材３ａからなっており、例えば焼結材からなっている。

上記構造のリニアアクチュエータ６において、コイル１に電流を流していない状態では、永久磁石５の第１領域２１および第２領域２２によって、図１に二点鎖線で示すように、永久磁石５の第１領域２１、鉄部材３ａ、固定子２をこの順に結ぶループで磁束が形成されるとともに、永久磁石５の第２領域２２、鉄部材３ａ、固定子２をこの順に結ぶループで磁束が形成される。このとき可動子４は停止状態とされる。

そして、コイル１に交流電流（正弦波電流，矩形波電流）を流すと、以下のように動作する。
例えば、図２に示すように、コイル１に一方向（図２における右側端面から見て、反時計回り方向）に流れるように電流が流れると、このコイル１を正方向に周回するように起磁力が生じる。すると、図２に二点鎖線で示すように、永久磁石の第１の領域２１、鉄部材３ａ、固定子１とをこの順に結ぶループで磁束が形成されることになる。
以上によって軸線方向における一側（図２において左側）となる永久磁石５の第１領域２１、鉄部材３ａ、固定子２とに磁束が導かれることで、可動子４が軸線方向における一方向（図２において右方向）に移動する。

次に、図３に示すように、コイル１に逆方向（図３における右側端面から見て、時計回り方向）に流れるように電流が流れると、このコイルを上記に対し逆方向（負方向）に周回するように起磁力が生じる。すると、図３に二点鎖線で示すように、永久磁石５の第２領域２２、鉄部材３ａ、固定子２とを、この順に結ぶループで磁束が形成されることになる。
以上によって、軸線方向における一側（図３における右側）となる永久磁石５の第２領域２２、鉄部材３ａ、固定子２とに磁束が導かれることで、可動子４が軸線方向における一方向（図３における左方向）に移動する。

そして、交流電流によってコイルへの電流の流れの方向が交互に変化することにより、以上の作動を繰り返して、可動子４は固定子２に対して軸線方向に所定のストロークで往復動することになる。

以上に述べた本実施形態のリニアアクチュエータ６によれば、永久磁石５の設置部分を固定子２の鉄部材３ａに対向する面の一部分にしたことで、可動子４に対する付勢力をそれほど多く必要としない用途においては、所望の性能を維持しつつ永久磁石５の使用量を減らすことができ、コストの削減が可能となる。また、永久磁石５の設置部分については、固定子２の全周にわたって永久磁石５が設けられているため、例えば、永久磁石５が固定子２の周方向に間隔を置いて設けられている場合と比べて、可動子４に対する付勢力を均一化することができる。

加えて、上述したようなループの磁束で可動子４を移動させることから、可動子４の永久磁石５に対し反対側すなわち内周側に固定子２の一部をバックヨークとして配置しない構成にできる。したがって、可動子４の永久磁石５に対し反対側すなわち内周側の空間を有効利用できる。具体的には、別途のシリンダやそのピストン等を配置することができる。
さらに、永久磁石５に隣接してエアギャップ１５が形成されているため、永久磁石５の第１領域２１または第２領域２２のいずれかを介して固定子２と可動子４との磁束を導くことが確実にできる。なお、エアギャップ１５に換えて非磁性材料（磁気的ギャップ）を配置してもよい。

可動子４を外周側に凸部Ｔを設けない円筒状とすることも可能である。しかしながら、可動子４の外周部に凸部Ｔを形成した方が、往復動のいずれにおいても往復動の方向に直交する凸部Ｔあるいは凸部Ｔの端面に効率的に吸引力を作用させることができ、可動子４をより大きな力で駆動することができるため好ましい。

さらに、上述したすべてのリニアアクチュエータ６について、中心軸線側と外周側とで構成を反転させるようにしてもよい。例えば、コイル１を含む固定子の外周側にリング状の永久磁石５を配置し、永久磁石５の外周側に往復動可能に円筒形状の可動子４を設けるのである。
このように構成すれば、全体として同じ大きさにした場合に、同じ推力を得るためのコイルが小さくなるので鉄損が少なくなり、力を発生させる面積を大きくすることができて、効率を向上させることができる。

永久磁石５は、上記したフェライトリング磁石以外にも、ネオジウム、サマリウムコバルト等の希土類系のものや、プラスチック磁石を用いることも可能である。
また、上記リニアアクチュエータ６に位置、速度等を検出するセンサを設ければ、閉ループ制御を行うことで速度や位置の制御が可能なリニアサーボアクチュエータとして利用することができる。

図４は、本発明におけるリニアアクチュエータの第２の実施の形態を示す。
以下、上記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第２実施形態のリニアアクチュエータ６１において、永久磁石５は、永久磁石未設置部９に対して、鉄部材側に突出させて、往復動方向の中央部分に設けられている。
これにより、固定子２と永久磁石未設置部９と可動子４との隙間が広まり、可動子４に対する付勢力が弱まる。その結果、変位に対する推力勾配の小さい（磁気ばねの弱い）モータとすることが出来、サーボモータとしての利用に適したモータとすることが出来る。さらに、固定子２の表面に設けられているので、永久磁石５の設置を容易に行うことが可能となり、製造コストの削減を図ることができる。

図５は、本発明におけるリニアアクチュエータの第３の実施の形態を示す。
以下、上記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第３実施形態のリニアアクチュエータ６２においては、図５に示すように、上記永久磁石５を軸線方向において二つの永久磁石５ａ、５ｂに分割し、これら永久磁石５ａ、５ｂを互いの磁極の並びを揃え、固定子２の往復動方向に離間して固定子２の内周面に設けている。
具体的には、Ｎ極を可動子側に向けて、固定子２の鉄部材３ａに対向する面において往復動方向の両端に離間して設けられている。さらに永久磁石５ａ、５ｂは永久磁石未設置部９に対して、鉄部材側に突出させて設けられている。

これにより、それぞれの永久磁石５ａ、５ｂにおいて確実に磁束を生じさせることができる。そして、永久磁石５ａ、５ｂは永久磁石未設置部９に対して、鉄部材側に突出させて設けられているので、永久磁石未設置部９と可動子４との隙間が広まり、可動子４に対する付勢力を部分的に弱めることができる。

図６は、本発明におけるリニアアクチュエータの第４の実施の形態を示す。
以下、上記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第４実施形態のリニアアクチュエータ６３においては、図６に示すように、上記永久磁石５を軸線方向において二つの永久磁石５ａ、５ｂに分割し、これら永久磁石５ａ、５ｂを互いの磁極の並びを揃え、固定子２の往復動方向に離間して設け、さらに永久磁石５ａ、５ｂを永久磁石未設置部９と面一に設けている。

これにより、固定子２の軸方向における左右両側で確実に磁束を生じさせることができ、さらに、永久磁石５ａ、５ｂの面と永久磁石未設置部９の面とを面一に設けることで、固定子２と可動子４の隙間が軸線方向に一定に保たれるので磁束漏洩を抑えることができる。その結果、可動子４に対する付勢力が強められ、磁気ばねの強いモータとすることが出来、共振運転に必要な機械ばねの負担を減らすことが可能で共振運転に適したモータになる。
以上、いわゆるインナーコアレスリニアアクチュエータについて述べた。

図７は、本発明におけるリニアアクチュエータの第５の実施の形態を示す。
以下、上記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第５実施形態のリニアアクチュエータ７は、いわゆるインナーコア付リニアアクチュエータであり、固定子２に設けられた環状のギャップ部１３にカップ状の可動子４が往復動可能に設けられたものである（以下の実施形態においても同様）。具体的には、固定子２と、鉄片（鉄部材）３を有し固定子２に対し軸線方向に沿って往復動可能に設けられた可動子４と、鉄片３ｂに対向しかつ軸線方向に直交するように磁極を向けて固定子２に設けられた永久磁石５と、固定子２に固定されたコイル１とを備え、鉄片３ｂに対して永久磁石５とは逆側で対向するインナー磁極（磁極部材）１１が固定子２に一体成形されてなる。

上記固定子２には、固定子２の軸線方向における一端側に設けられた薄板リング状の底板部１２と、この底板部１２の径方向内側部分に固定子２と同軸をなして設けられた円筒形状のインナー磁極（磁極部材）１１とを有しており、磁性材料である焼結材で焼結により一体成形されている。
永久磁石５は、軸線方向に直交するように磁極を向け、永久磁石未設置部９と面一になるように設けられている。具体的には、Ｎ極を可動子側に向けて、固定子２の中心位置に設けられている。

そして、永久磁石５とインナー磁極１１との間に前記環状のギャップ部１３が形成されている。
永久磁石５は、これに接合される固定子２の永久磁石側に隣接して形成されたエアギャップ１５によって、軸線方向における中央を境に第1領域２１と第２領域２２とに磁気的に分割されており、その結果、第1領域２１および第２領域２２がそれぞれ別々の永久磁石５として作用する。
また、固定子２には、前記固定子２の鉄片３ｂに対向する面に設けられた永久磁石５に対し、エアギャップ１５が形成されている。

可動子４は、略円板状の基部４１と、上記環状のギャップ部１３に入り込むように設けられる円筒部４２とを備え、この円筒部４２の基部４１に対し反対側に同軸同径をなして固定される円筒形状の可動磁極としての鉄片３ｂが、可動子４の往復動方向に間隔をおいて一対設けられてなる。
これにより、一対の鉄片３ｂは、環状のギャップ部１３内に同軸に配置されることになるが、軸線方向における各鉄片３ｂの中央部位を、それぞれ永久磁石５の両端部にほぼ合わせるように配置されている。

可動子４は、基部４１と円筒部４２とが非磁性材料であるエンジニアリングプラスチック等の合成樹脂からなっており、鉄片３ｂは、磁化されていない磁性材料からなるもので焼結材からなっている。さらに可動子４は、鉄片３ｂを入れ子とする合成樹脂のインサート成形により形成されている。
そして可動子４の外周側には、永久磁石５とコイル１とを保持するアウター磁極１４が設けられている。

以上のように、可動子４は、鉄片３ｂを有し軸線方向に沿って往復動可能となるように固定子２に支持されることになり、永久磁石５は永久磁石未設置部９と面一になるように設けられており、鉄片３ｂに対向しかつ前記往復動の方向に直交するように磁極を向け、固定子２に固定される。
そして、固定子２には、鉄片３ｂに永久磁石５とは逆側で対向するインナー磁極１１が一体成形されていることになる。

上記の構成からなるリニアアクチュエータ７において、コイル１に電流を流していない状態では、永久磁石５の第１領域２１および第２領域２２によって、図７に二点鎖線で示すように、永久磁石５の第１領域２１、鉄片３ｂ、インナー磁極１１、鉄片３ｂ、アウター磁極１４をこの順に結ぶループで磁束が形成されるとともに、永久磁石５の第２領域２２、鉄片３ｂ、インナー磁極１１、鉄片３ｂ、アウター磁極１４とをこの順に結ぶループで磁束が形成される。このとき可動子４は停止状態とされる。

そして、コイル１に交流電流（正弦波電流，矩形波電流）を流すと以下のように動作する。
例えば、図８に示すように、コイル１に一方向（図８において右側端面から見て、反時計回り方向）に流れるように電流が流れると、このコイル１を正方向に周回するように起磁力が生じる。すると、図８に二点鎖線で示すように、永久磁石５の第１の領域２１、鉄片３ｂ、インナー磁極１１、鉄片３ｂ、アウター磁極１４とをこの順に結ぶループで磁束が形成されることになる。
以上によって軸線方向における一側（図８において左側）となる永久磁石５の第１領域２１、鉄片３ｂ、インナー磁極１１、鉄片３ｂ、アウター磁極１４とに磁束が導かれることで、可動子４が軸線方向における一方向（図８において右方向）に移動する。

次に、図９に示すように、コイル１に逆方向（図９における右側端面から見て、時計回り方向）に流れるように電流が流れると、このコイル１を上記に対し逆方向（負方向）に周回するように起磁力が生じる。すると、図９に二点鎖線で示すように、永久磁石５の第２領域２２、鉄片３ｂ、インナー磁極１１、鉄片３ｂ、アウター磁極１４とを、この順に結ぶループで磁束が形成されることになる。

よって、軸線方向における一側（図９における右側）となる永久磁石５の第２領域２２、鉄片３ｂ、インナー磁極１１、アウター磁極１４とに磁束が導かれることで、可動子４が軸線方向における一方向（図８における左方向）に移動する。

このように、この第５の実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、鉄片３ｂに永久磁石５とは逆側で対向するインナー磁極１１が、固定子２に一体成形されているため、これらを別々に製造した後に接合させる必要がないので、製造が容易となる。加えて、可動子４に永久磁石５がないことから、可動子４の製造時に鉄片には吸引力が働かないため、可動子４の一体成形が容易となる。したがって、コストダウンを図ることができる。

さらに、鉄片３ｂを入れ子として合成樹脂のインサート成形により可動子４を製造すると、この可動子４に永久磁石５がないことから、後加工が可能となり、リニアアクチュエータ７の同軸同心度の精度を向上させることができる。
加えて、可動子４が、鉄片３ｂを入れ子とする合成樹脂のインサート成形により成形されるものであるため、鉄片３ｂを含む可動子４を容易に形成することができる。しかも、可動子４が軽くなるので応答性をよくすることができる。

さらに、固定子２を焼結材で形成するため、コスト低減や性能向上（鉄損低減）を図れ、機械強度を向上できる。固定子２を圧粉鉄心で形成しても同様の効果が得られる。
なお、可動子４の基部および円筒部は非磁性材料であれば合成樹脂ではなくアルミダイキャストや非磁性ステンレス等で形成してもよく、この場合、剛性を向上できるメリットがある。しかしながら、合成樹脂で形成する方が軽量化と鉄損低減の観点から好ましい。

図１０は、本発明におけるリニアアクチュエータの第６の実施形態を示す。
以下、上記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第６の実施形態のリニアアクチュエータ７１において、永久磁石５は、固定子２の永久磁石未設置部９に対して、鉄片側に突出させて、往復動方向の中央部分に設けられている。
これにより、永久磁石未設置部９と可動子４との隙間が広まり、可動子４に対する付勢力を部分的に弱めることができる。さらに、固定子２の表面に設けられているので、永久磁石５の設置を容易に行うことが可能となり、製造コストの削減を図ることができる。

図１１は、本発明におけるリニアアクチュエータの第７の実施形態を示す。
以下、上記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第７の実施形態のリニアアクチュエータ７２において、永久磁石５は、図１１に示すように、上記永久磁石５を軸線方向において二つの永久磁石５ａ、５ｂに分割し、これら永久磁石５ａ、５ｂを互いの磁極の並びを揃え、固定子２の前記往復動方向に離間して固定子２の内周面に設けている。
具体的には、Ｎ極を可動子側に向けて、固定子２の永久磁石未設置部９において往復動方向の両端に離間して設けられている。さらに永久磁石５ａ、５ｂは永久磁石未設置部９に対して、鉄片側に突出させて設けられている。

これにより、それぞれの永久磁石５ａ、５ｂにおいて確実に磁束を生じさせることができる。そして、永久磁石５ａ、５ｂは永久磁石未設置部９に対して、鉄片側に突出させて設けられているので、永久磁石未設置部９と可動子４との隙間が広まり、可動子４に対する付勢力を部分的に弱めることができる。

図１２は、本発明におけるリニアアクチュエータの第８の実施形態を示す。
以下、上記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第８の実施形態のリニアアクチュエータ７３において、永久磁石５は、図１２に示すように、永久磁石５を軸線方向において二つの永久磁石５ａ、５ｂに分割し、互いの磁極の並びを揃え、固定子２の往復動方向に離間して設けてある。具体的には、Ｎ極を可動子側に向けて設置し、さらに永久磁石５ａ、５ｂは固定子２の永久磁石未設置部９と、面一に設けられている。

これにより、固定子２の軸方向における左右両側で確実に磁束を生じさせることができ、さらに、永久磁石５ａ、５ｂの面と固定子２の面とを面一に設けることで、固定子２と可動子４の隙間が軸線方向に一定に保たれるので磁束漏洩を抑えることができる。その結果、可動子４に対する付勢力を強めることが可能となる。

上述した効果に加えて、上記第１実施形態から第８実施形態におけるリニアアクチュエータによれば、コイルが可動子ではなく固定子に設けられるため、可動部分が鉄心のみとなり、例えばボイスコイルモータ（可動コイル型）のように給電線がいらず断線事故が無くなるとともに、例えばムービングマグネットモータ（可動磁石型）のように機械強度の高くない（脆い）材料を動かすことによる事故が起きにくくなる。

さらに、第１実施形態から第５実施形態におけるインナーコアレスリニアアクチュエータによれば、可動子に樹脂を用いる必要がなく、鉄材、非鉄材など金属のみで構成可能であるので、コンプレッサー駆動などの駆動で予想される高温環境において、非常に信頼性の高い運転が出来る。

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、例えば、永久磁石５ａ、５ｂの位置、エアギャップ１５の位置を変えてもよい。
また、上記実施例における構成は一例であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の第１実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が流れていない状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。 本発明の第１実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が一方向（正の方向）に流れている状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。 本発明の第１実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が一方向（負の方向）に流れている状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。 本発明の第２実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。 本発明の第３実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。 本発明の第４実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。 本発明の第５実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。 本発明の第５実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が一方向（正の方向）に流れている状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。 本発明の第５実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図であって、コイルに電流が一方向（負の方向）に流れている状態の磁束の状態を二点鎖線で示すものである。 本発明の第６実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。 本発明の第７実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。 本発明の第８実施形態のリニアアクチュエータを示す側断面図である。

符号の説明

１ コイル
２ 固定子
３ａ 鉄部材
３ｂ 鉄片
４ 可動子
５ 永久磁石
５ａ 永久磁石
５ｂ 永久磁石
６ インナーコアレスリニアアクチュエータ
７ インナーコア付リニアアクチュエータ

Claims (4)

1. コイルを備えた固定子と、
   少なくとも一部に鉄部材を有し、前記固定子に対し軸線方向に沿って往復動可能に設けられた可動子と、
   前記固定子に、前記可動子の往復動方向の中心位置に対して前記鉄部材の軸線方向に対称となる位置に設けられたリング状の永久磁石と、を備え、
   前記固定子は、前記鉄部材に対向させかつ磁極を軸線方向に直交させた状態で前記永久磁石を設けるための永久磁石設置部と、前記鉄部材に対向しかつ前記永久磁石が設けられていない永久磁石未設置部と、を有するとともに前記可動子に対向する対向面と、
   内部に、前記コイルと前記対向面との間に前記コイルの磁束を軸線方向に通さないギャップと、を有し、
   前記ギャップにより、軸線方向における中央を境に前記対向面側の磁極の領域が第１領域と第２領域とに分割され、
   前記対向面のうち前記永久磁石未設置部に対応する面が前記永久磁石設置部に対応する面よりも前記鉄部材側に位置しており、
   前記第１領域および前記第２領域に設けられる前記永久磁石の前記可動子側は同極とされ、
   前記鉄部材が、前記固定子側に突出するとともに軸線方向両端部に設けられた一対の環状の凸部と、これら一対の前記凸部間に径方向内側に凹む凹部と、を有し、
   少なくとも前記コイルに電流を流していない状態で、
   前記一対の凸部が、前記往復動方向中心位置に対して互いに前記軸線方向に対称に位置し、さらに、各凸部の前記軸線方向のいずれか一方の端部が、前記永久磁石に対向するとともに当該永久磁石の前記軸線方向の両端部の間に位置し、各凸部の他方の端部が、前記永久磁石未設置部に対向している
   ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 前記対向面のうち前記永久磁石未設置部に対応する面と前記永久磁石の表面とは軸線方向に視て一致している
   ことを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
3. 一つの前記永久磁石が前記固定子の軸線方向で隣り合う前記第１領域と前記第２領域とに設けられている
   あるいは、
   一対の前記永久磁石が互いの磁極の並びを揃え、前記固定子の軸線方向に離間して設けられた前記第１領域と前記第２領域に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記固定子には、前記鉄部材に前記永久磁石とは逆側で対向する磁極部材が一体成形され、
   前記可動子は、前記鉄部材を入れ子とする合成樹脂のインサート成形により、形成されるものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。

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