JP7473788B2

JP7473788B2 - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP7473788B2
Application number: JP2020037224A
Authority: JP
Inventors: 章洋伊藤; 瞬也渡邉; 信雄有賀
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2024-04-24
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: JP2021141699A

Description

本発明は、固定子に対して移動可能に形成された可動子を備えたリニアアクチュエータに関する。

電磁作用により可動子を移動させるリニアアクチュエータが知られている。リニアアクチュエータとしては、スライダが、ベース上においてリニアガイドに案内されて往復移動するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のリニアアクチュエータでは、固定子はベース上に配置固定され、スライダの下面に取り付けられた可動子との間隙は一定に保たれて対向する。可動子は、所定間隔で多数のスロットが設けられ、複数のスロットにコイルが収納されている。

スライダは、その移動方向の正面に形成された吸入孔と、前面から後面に連通した通風孔を有している。スライダの移動によって、空気が吸入孔および通風孔に取り込まれた後で外気に排出される。

特開２００２－１５３０４１号公報

特許文献１のリニアアクチュエータでは、スライダの移動によって、空気が吸入孔および通風孔に取り込まれて外気に排出されることにより、コイルが冷却される。しかしながら、スライダの移動量、すなわち可動子のストロークが小さいと、スライダの移動によって吸入孔および通風孔から取り込まれる空気量が非常に少ないため、コイルが十分に冷却されない場合がある。

本発明は、可動子のストロークが小さい場合でも、コイルを十分に冷却することが可能なリニアアクチュエータを提供する。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係るリニアアクチュエータは、筐体内に配置され、コイルを有する固定子と、前記筐体内において前記固定子に対して往復動可能に配置される可動子とを備え、前記可動子は、前記筐体の一端側に配置される底面部と、前記底面部から前記固定子との間に所定隙間が形成されるように前記筐体の他端側に向かって突出する環状部とを有し、前記筐体は、前記固定子と前記可動子の前記底面部との間に形成される吸入空間と連通するように形成された開口を有しており、前記コイルは、前記固定子の外周面において前記環状部と対向する位置に配置されており、前記可動子が前記筐体の一端側に向かって往動したときに、前記筐体の外部から前記開口を介して取り込まれた空気が前記所定隙間を通過して前記固定子の外周面及び前記可動子の内周面に接触した後で前記吸入空間に流れ込むと共に、前記可動子が前記筐体内の他端側に向かって復動したときに、前記吸入空間内の空気が前記所定隙間を通過して前記固定子の外周面及び前記可動子の内周面に接触した後で前記開口を介して前記筐体の外部へ流れ出すことを特徴とする。

これにより、本発明に係るリニアアクチュエータでは、コイルに通電することにより電磁力によって可動子が筐体の一端側に向かって往動したときに、筐体の開口を介して取り込まれた空気が固定子と可動子との間に形成される吸入空間に流れ込むと共に、可動子が筐体内の他端側に向かって復動したときに、その吸入空間内の空気が筐体の開口を介して筐体の外部へ流れ出す。そのため、可動子の往復動作にともなって筐体内に出入りする空気によって、固定子のコイル周辺部の温度上昇を低減可能である。また、可動子の往復動作にともなって筐体内に出入りする空気の体積を大きくすることにより、放熱性能が向上する。なお、固定子のコイル周辺部の温度上昇とは、例えば、隣り合うティース部間に配置されるコイルの温度上昇や、可動子の内部に配置される磁石の温度上昇や、コイル近傍に配置されるボールスプラインの温度上昇などを意味する。

本発明に係るリニアアクチュエータにおいて、前記可動子が前記筐体の一端側に向かって往動したときに、前記筐体の外部から前記開口を介して取り込まれた空気が、前記所定隙間を通過して前記吸入空間に流れ込むと共に、前記可動子が前記筐体内の他端側に向かって復動したときに、前記吸入空間内の空気が、前記所定隙間を通過して前記開口を介して前記筐体の外部へ流れ出すことを特徴とする。

本発明に係るリニアアクチュエータは、筐体内に配置された固定子と、前記筐体内において前記固定子に対して往復動可能に配置される可動子とを備え、前記固定子は、複数のティース部と、隣り合う前記ティース部間に配置されるコイルとを有し、前記可動子は、前記筐体の一端側に配置される底面部と、前記底面部から前記固定子との間に所定隙間が形成されるように前記筐体の他端側に向かって突出する環状部とを有し、前記筐体は、前記固定子と前記可動子の前記底面部との間に形成される吸入空間と連通するように形成された開口を有しており、前記コイルの内周側には、前記開口と前記吸入空間とを連通させる空気通路が形成された軸部が配置されており、前記可動子が前記筐体の一端側に向かって往動したときに、前記筐体の外部から前記開口を介して取り込まれた空気が前記空気通路を通過して前記吸入空間に流れ込むと共に、前記可動子が前記筐体内の他端側に向かって復動したときに、前記吸入空間内の空気が前記空気通路を通過して前記開口を介して前記筐体の外部へ流れ出すことを特徴とする。

これにより、本発明に係るリニアアクチュエータでは、コイルに通電することにより電磁力によって可動子が筐体の一端側に向かって往動したときに、筐体の開口を介して取り込まれた空気が固定子と可動子との間に形成される吸入空間に流れ込むと共に、可動子が筐体内の他端側に向かって復動したときに、その吸入空間内の空気が筐体の開口を介して筐体の外部へ流れ出す。そのため、可動子の往復動作にともなって筐体内に出入りする空気によって、固定子のコイル周辺部の温度上昇を低減可能である。また、可動子の往復動作にともなって筐体内に出入りする空気の体積を大きくすることにより、放熱性能が向上する。なお、固定子のコイル周辺部の温度上昇とは、例えば、隣り合うティース部間に配置されるコイルの温度上昇や、可動子の内部に配置される磁石の温度上昇や、コイル近傍に配置されるボールスプラインの温度上昇などを意味する。
また、本発明に係るリニアアクチュエータでは、可動子の往復動作にともなって筐体内に出入りする空気によって、コイルの内周側に配置されたボールスプラインの温度上昇をより効果的に低減可能である。そのため、ボールスプラインに使用されるグリースの温度上昇による寿命の低下を抑えられ、潤滑性能を長期に渡って維持できる。

本発明に係るリニアアクチュエータにおいて、前記筐体の外周面には、リニアアクチュエータを制御する駆動装置用のヒートシンクが取り付けられており、前記可動子が前記筐体の一端側に向かって往動したときに、前記ヒートシンク周辺を通過した空気が前記開口を介して取り込まれて前記吸入空間に流れ込むと共に、前記可動子が前記筐体内の他端側に向かって復動したときに、前記吸入空間から前記開口を介して前記筐体の外部へ流れ出した空気が前記ヒートシンクに接触することを特徴とする。

これにより、本発明に係るリニアアクチュエータでは、可動子の往復動作にともなって筐体内に出入りする空気によって、リニアアクチュエータを制御する駆動装置の温度上昇を低減可能である。

本発明に係るリニアアクチュエータにおいて、前記開口は、前記筐体の他端側に配置された他端面に形成されることを特徴とする。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ１では、可動子の往復動作にともなって、可動子が離れる面であり且つ可動子が近づく面である筐体の他端面に開口が形成されるため、筐体の外部から固定子と可動子との間に形成される空間に空気を効率よく出入りさせることが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、可動子の往復動作にともなって筐体内に出入りする空気によって、固定子のコイル周辺部の温度上昇を低減可能である。

本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータ（可動子が右方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図１のリニアアクチュエータの斜視図である。図１のリニアアクチュエータの動作を説明する図である。図１のリニアアクチュエータ（可動子が左方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図１のリニアアクチュエータの動作を示す模式図である。本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータ（可動子が右方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図６のリニアアクチュエータの斜視図である。図６のリニアアクチュエータの動作を示す模式図である。本発明の第３実施形態に係るリニアアクチュエータ（可動子が右方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図９のリニアアクチュエータの動作を示す模式図である。本発明の第４実施形態に係るリニアアクチュエータの斜視図である。図１１のリニアアクチュエータ（可動子が右方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図１１のリニアアクチュエータ（可動子が左方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図１１のリニアアクチュエータの動作を示す模式図である。本発明の第４実施形態の変形例に係るリニアアクチュエータ（可動子が右方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図１５のリニアアクチュエータの斜視図である。本発明の第５実施形態に係るリニアアクチュエータ（可動子が右方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図１７のリニアアクチュエータ（可動子が左方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図１７のリニアアクチュエータの動作を示す模式図である。本発明の第５実施形態の変形例に係るリニアアクチュエータ（可動子が右方向に移動した状態）の軸方向に沿った部分断面図である。図２０のリニアアクチュエータの動作を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
リニアアクチュエータ１は、図１に示すように、アウター型リニアアクチュエータであり、円筒形状に形成された固定子２と、固定子２に対して所定隙間（ギャップ）を空けて配置される円筒形状の可動子３とを有している。固定子２及び可動子３は、略円筒形状の筐体６内に配置される。可動子３は、固定子２の径方向外側において固定子２の軸方向に往復移動可能に形成される。

固定子２は、円筒状のヨーク部（固定子ヨーク鉄心）１０と、ヨーク部１０の外周部から可動子３に向かって突出する２つのティース部（固定子磁極鉄心）１１、１２とを有している。２つのティース部１１、１２は、それぞれ、固定子２の軸方向に離れて形成されると共に、ヨーク部１０の全周にわたって形成される。隣り合うティース部１１、１２間には、コイル８が配置される。

筐体６内において、固定子２のヨーク部１０の内側には、可動子３を直線移動させるための軸部１５が配置される。軸部１５は、ボールスプライン１６を有している。ボールスプライン１６は、ヨーク部１０に支持され、筐体６の左端面６ａにボルトにより取り付けられている。

ボールスプライン１６は、ボールスプラインシリンダ１６ａと、ボールスプラインシャフト１６ｂとを有している。ボールスプラインシリンダ１６ａは、ヨーク部１０に移動不可能に支持されており、ボールスプラインシャフト１６ｂを直線移動可能に支持している。ボールスプラインシャフト１６ｂは、可動子３に取り付けられている。そのため、ボールスプラインシャフト１６ｂは、可動子３と共に直線移動可能である。

可動子３は、筐体６の右端側（一端側）に配置される略円板状の底面部３ａと、底面部３ａから筐体６の左端側（他端側）に向かって突出する環状部３ｂとを有している。底面部３ａの軸方向中央部には、ボールスプラインシャフト１６ｂが取り付けられる。そのため、ボールスプラインシャフト１６ｂは、可動子３と一体となってリニアアクチュエータ１の軸方向に沿って往復動作を行う。

環状部３ｂの内部の軸方向左端部、軸方向中央部及び軸方向右端部に配置される永久磁石５ａ、５ｂ、５ｃは、可動子３の内側面に沿って略全周にわたって配置される。

可動子３の軸方向左端部に配置される複数の永久磁石５ａは、Ｎ極が外径側に且つＳ極が内径側に配置され、可動子３の軸方向中央部に配置される複数の永久磁石５ｂは、Ｓ極が外径側に且つＮ極が内径側に配置され、可動子３の軸方向右端部に配置される複数の永久磁石５ｃは、Ｎ極が外径側に且つＳ極が内径側に配置される。

固定子２のティース部１１、１２の先端と可動子３の環状部３ｂの内周面との間は、所定隙間が形成される。コイル８に電流が通電されてない状態では、ティース部１１の先端の軸方向中央部は、永久磁石５ａと永久磁石５ｂとの接続部と対向しており、ティース部１２の先端の軸方向中央部は、永久磁石５ｂと永久磁石５ｃとの接続部と対向している。

筐体６の左端面６ａには、図２に示すように、４つの開口３０が形成されている。４つの開口３０は、筐体６の左端面６ａの外周部近傍において周方向に等間隔に配置される。そのため、筐体６の内部空間は、４つの開口３０を介して、筐体６の外部と連通している。

４つの開口３０は、筐体６内に配置された可動子３の環状部３ｂの先端面と対向するように配置される。そのため、筐体６内において、可動子３が往復動作を行うと、可動子３の環状部３ｂの先端面が４つの開口３０から離れる方向への移動と、可動子３の環状部３ｂの先端面が４つの開口３０に近づく方向への移動とを交互に繰り返す。

リニアアクチュエータ１の動作について、図３に基づいて説明する。

リニアアクチュエータ１において、コイル８に電流を通電してない状態では、図３（ａ）に示すように、永久磁石５ａ、可動子３、永久磁石５ｂ、ティース部１１の順に結ぶループで磁束が形成されると共に、永久磁石５ｃ、可動子３、永久磁石５ｂ、ティース部１２の順に結ぶループで磁束が形成される。

コイル１６に電流を通電すると、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、コイル１６に流れる電流により起磁力の偏磁作用で太線の方向に周回する磁束ループが生じ、可動子３が軸方向に沿って移動する。

また、コイル１６への電流の流れの方向を変化させることにより、可動子３の推力方向が変わるため、可動子３は、ティース部１１、１２に対して移動する。

図１は、コイル８に電流が流れて可動子３が軸方向に沿って右方向に移動した状態を示すのに対し、図４は、コイル８に電流が流れて可動子３が軸方向に沿って左方向に移動した状態を示している。

筐体６内において可動子３が往復動作を行った場合の状態について、図５に基づいて説明する。図５（ａ）は、可動子３が軸方向に沿って右方向に移動した図１の状態を模式的に図示したものであり、図５（ｂ）は、可動子３が軸方向に沿って左方向に移動した図４の状態を模式的に図示したものである。

可動子３が右方向に移動した場合、図５（ａ）に示すように、可動子３の環状部３ｂの先端面が、筐体６の左端面６ａに形成された４つの開口３０から離れるように移動すると共に、可動子３の底面部３ａが、固定子２の右端面２Ｔから離れるように移動する。

そのとき、筐体６の左端面６ａと可動子３の環状部３ｂの先端面との間には、通過空間が形成されると共に、可動子３の底面部３ａと固定子２の右端面２Ｔとの間には、吸入空間が形成される。

すなわち、可動子３が右方向に移動するときに、筐体６の外部から４つの開口３０を介して通過空間に空気が取り込まれ、その空気は、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過して吸入空間に流れ込むことにより、吸入空間に空気が取り込まれる。

このように、４つの開口３０から筐体６の内部に取り込まれた空気が、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過して吸入空間に流れ込むことにより、その空気により固定子２のコイル８や可動子３の磁石５ａ、５ｂ、５ｃが冷却される。

図５（ａ）の状態から可動子３が左方向に移動した場合、図５（ｂ）に示すように、可動子３の環状部３ｂの先端面が、筐体６の左端面６ａに形成された４つの開口３０に近づくように移動すると共に、可動子３の底面部３ａが、固定子２の右端面２Ｔに近づくように移動する。

そのとき、吸入空間内の空気は、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過して通過空間に移動した後、４つの開口３０を介して筐体６の外部へ吐出される。

このように、吸入空間に取り込まれた空気が、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過して４つの開口３０から筐体６の外部へ吐出されることにより、その空気により固定子２のコイル８や可動子３の磁石５ａ、５ｂ、５ｃが冷却される。

以上のように、本実施形態のリニアアクチュエータ１は、筐体６内に配置された固定子２と、筐体６内において固定子２に対して往復動可能に配置される可動子３とを備え、可動子３は、筐体３の右端側に配置される底面部３ａと、底面部３ａから固定子２との間に所定隙間が形成されるように筐体６の他端側に向かって突出する環状部３ｂとを有し、筐体６は、固定子２と可動子３の底面部３ｂとの間に形成される吸入空間と連通するように形成された開口３０を有しており、可動子３が筐体６の右端側に向かって往動したときに、筐体６の外部から開口３０を介して取り込まれた空気が吸入空間に流れ込むと共に、可動子３が筐体６内の他端側に向かって復動したときに、吸入空間内の空気が開口３０を介して筐体６の外部へ流れ出す。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ１では、コイル８に通電することにより電磁力によって可動子３が筐体６の右端側に向かって往動したときに、筐体６の開口３０を介して取り込まれた空気が固定子２と可動子３との間に形成される吸入空間に流れ込むと共に、可動子３が筐体６内の左端側に向かって復動したときに、その吸入空間内の空気が筐体６の開口３０を介して筐体６の外部へ流れ出す。そのため、可動子３の往復動作にともなって筐体６内に出入りする空気によって、固定子２のコイル周辺部の温度上昇を低減可能である。また、可動子３の往復動作にともなって筐体６内に出入りする空気の体積を大きくすることにより、放熱性能が向上する。なお、固定子２のコイル周辺部の温度上昇とは、例えば、隣り合うティース部１１、１２間に配置されるコイル８の温度上昇や、可動子３の内部に配置される磁石５ａ、５ｂ、５ｃの温度上昇や、コイル８近傍に配置されるボールスプライン１６の温度上昇などを意味する。

本実施形態のリニアアクチュエータ１において、可動子３が筐体６の右端側に向かって往動したときに、筐体６の外部から開口３０を介して取り込まれた空気が、所定隙間を通過して吸入空間に流れ込むと共に、可動子３が筐体６内の左端側に向かって復動したときに、吸入空間内の空気が、所定隙間を通過して開口３０を介して筐体６の外部へ流れ出す。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ１では、可動子３の往復動作にともなって筐体６内に出入りする空気によって、固定子２のコイル８の温度上昇及び可動子３内の磁石５ａ、５ｂ、５ｃの温度上昇をより効果的に低減可能である。

（請求項６の内容）
本実施形態のリニアアクチュエータ１において、開口３０は、筐体６の左端側に配置された左端面６ａに形成される。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ１では、可動子３の往復動作にともなって、可動子３が離れる面であり且つ可動子３が近づく面である筐体６の他端面６ａに開口が形成されるため、筐体６の外部から固定子２と可動子３との間に形成される吸入空間に空気を効率よく出入りさせることが可能である。

（第２実施形態）
本実施形態のリニアアクチュエータ１０１が、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と異なる点は、リニアアクチュエータ１では、４つの開口３０が筐体６に形成されるのに対し、リニアアクチュエータ１０１では、４つの開口３０及び４つの開口１３０が筐体１０６に形成される点である。なお、本実施形態のリニアアクチュエータ１０１の構造において、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の構造については詳細説明を省略する。

リニアアクチュエータ１０１の筐体１０６内において、固定子２のヨーク部１０の内側には、図６に示すように、可動子３を直線移動させるための軸部１１５が配置される。軸部１１５は、軸部本体１１５ａと、ボールスプライン１６とを有している。ボールスプライン１６は、軸部本体１１５ａに支持され、その軸部本体１１５ａが、筐体１０６の左端面６ａにボルトにより取り付けられている。

軸部１１５の軸部本体１１５ａは、図６に示すように、４つの空気流路１１６が形成される。図６では、４つの空気流路１１６の一部のみが図示されている。４つの空気流路１１６は、筐体１０６の左端面１０６ａからリニアアクチュエータ１０１の軸方向に沿って形成され、軸部本体１１５ａの右端面まで延びている。４つの空気流路１１６は、その左端部において筐体１０６の内部に開口しており、４つの開口１３０と連通する。

筐体１０６の左端面１０６ａには、４つの開口３０と、４つの開口１３０が形成されている。４つの開口３０は、筐体１０６の左端面１０６ａの外周部近傍において周方向に等間隔に配置される。４つの開口１３０は、筐体１０６の左端面１０６ａの中央部近傍において周方向に等間隔に配置され、４つの開口３０の径方向内側に配置される。そのため、筐体１０６の内部空間は、４つの開口３０及び４つの開口１３０を介して、筐体１０６の外部と連通している。

そのため、図８（ａ）に示すように、可動子３が右方向に移動するときに、筐体１０６の外部から４つの開口３０を介して空気を取り込んで、その空気を固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて吸入空間に取り込むと共に、筐体１０６の外部から４つの開口１３０を介して空気を取り込んで、その空気を４つの空気流路１１６を通過させて吸入空間に取り込むことが可能である。

また、図８（ｂ）に示すように、可動子３が左方向に移動するときに、吸入空間内の空気を、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて４つの開口３０を介して筐体１０６の外部へ吐出すると共に、４つの空気流路１１６を通過させて４つの開口１３０を介して筐体１０６の外部へ吐出することが可能である。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ１０１では、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の効果が得られる。

本実施形態のリニアアクチュエータ１において、固定子２は、複数のティース部１１、１２と、隣り合うティース１１、１２部間に配置されるコイル８とを有し、コイル８の内周側には、開口１３０と吸入空間とを連通させる空気通路１１６が形成された軸部本体１１５が配置されており、可動子３が筐体１０６の右端側に向かって往動したときに、筐体１０６の外部から開口１３０を介して取り込まれた空気が、空気通路１１６ａを通過して吸入空間に流れ込むと共に、可動子３が筐体１０６内の左端側に向かって復動したときに、吸入空間内の空気が、空気通路１１６ａを通過して開口１３０を介して筐体１０６の外部へ流れ出す。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ１０１では、可動子３の往復動作にともなって筐体１０６内に出入りする空気によって、ボールスプライン１６の温度上昇をより効果的に低減可能である。そのため、ボールスプライン１６に使用されるグリースの温度上昇による寿命の低下を抑えられ、潤滑性能を長期に渡って維持できる。

（第３実施形態）
本実施形態のリニアアクチュエータ２０１が、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と異なる点は、リニアアクチュエータ１では、ボールスプライン１６のボールスプラインシリンダ１６ａを固定して、ボールスプラインシャフト１６ｂが可動子３と共に往復動作しているのに対し、リニアアクチュエータ２０１は、ボールスプラインシャフト１６ｂを固定して、ボールスプラインシリンダ１６ａが可動子３と共に往復動作している点である。なお、本実施形態のリニアアクチュエータ２０１の構造において、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の構造については詳細説明を省略する。

リニアアクチュエータ２０１の筐体６内において、固定子２のヨーク部１０の内側には、図９に示すように、可動子３を直線移動させるための軸部２１５が配置される。軸部２１５は、軸部本体２１５ａと、ボールスプライン１６とを有している。ボールスプライン１６は、軸部本体２１５ａに支持され、その軸部本体２１５ａが、可動子３に取り付けられている。

ボールスプライン１６は、ボールスプラインシリンダ１６ａと、ボールスプラインシャフト１６ｂとを有している。ボールスプラインシリンダ１６ａは、軸部本体２１５ａに移動可能に支持され、ボールスプラインシャフト１６ｂを直線移動不可能に支持している。ボールスプラインシャフト１６ｂは、筐体６の左端面６ａにボルトにより取り付けられている。そのため、ボールスプラインシリンダ１６ａは、可動子３と共に直線移動可能である。

そのため、図１０（ａ）に示すように、可動子３が右方向に移動するときに、筐体６の外部から４つの開口３０を介して空気を取り込んで、その空気を固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて吸入空間に取り込むことが可能である。

また、図１０（ｂ）に示すように、可動子３が左方向に移動するときに、吸入空間内の空気を、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて４つの開口３０を介して筐体１０６の外部へ吐出することが可能である。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ２０１では、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の効果が得られる。

（第４実施形態）
本実施形態のリニアアクチュエータ３０１が、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と異なる点は、リニアアクチュエータ１では、４つの開口３０が筐体６に形成されるのに対し、リニアアクチュエータ３０１では、４つの開口３０及び１つの開口３３０が筐体３０６に形成される点である。なお、本実施形態のリニアアクチュエータ３０１の構造において、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の構造については詳細説明を省略する。

筐体３０６の外周面３０６ｂには、リニアアクチュエータ３０１を制御する駆動装置（ドライバ）３１０と、駆動装置３１０用のヒートシンク３１０ａが取り付けられている。ヒートシンク３１０ａは、筐体３０６の外周面３０６ｂと駆動装置３１０との間に配置される。

リニアアクチュエータ３０１の筐体３０６の左端面３０６ａには、４つの開口３０が形成され、筐体３０６の外周面３０６ｂには、１つの開口３３０が形成されている。４つの開口３０は、筐体３０６の左端面３０６ａの外周部近傍において周方向に等間隔に配置される。１つの開口３３０は、筐体３０６の外周面３０６ｂにおいて、ヒートシンク３１０ａの下面と対向するように形成される。そのため、筐体３０６の内部空間は、４つの開口３０及び１つの開口３３０を介して、筐体３０６の外部と連通している。

図１２は、コイル８に電流が流れて可動子３が軸方向に沿って右方向に移動した状態を示すのに対し、図１３は、コイル８に電流が流れて可動子３が軸方向に沿って左方向に移動した状態を示している。

筐体３０６内において可動子３が往復動作を行った場合の状態について、図１４に基づいて説明する。図１４（ａ）は、可動子３が軸方向に沿って右方向に移動した図１２の状態を模式的に図示したものであり、図１４（ｂ）は、可動子３が軸方向に沿って左方向に移動した図１３の状態を模式的に図示したものである。

図１４（ａ）に示すように、可動子３が右方向に移動するときに、筐体３０６の外部から４つの開口３０及び１つの開口３３０を介して空気を取り込んで、その空気を固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて吸入空間に取り込むことが可能である。そのとき、駆動装置３１０用のヒートシンク３１０ａ周辺を通過した空気が、開口３３０から取り込まれて吸入空間に取り込む。

また、図１４（ｂ）に示すように、可動子３が左方向に移動するときに、吸入空間内の空気を、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて４つの開口３０及び４つの開口３３０を介して筐体３０６の外部へ吐出することが可能である。そのとき、４つの開口３３０を介して筐体３０６の外部へ流れ出した空気が、駆動装置３１０用のヒートシンク３１０ａに接触する。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ３０１では、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の効果が得られる。

本実施形態のリニアアクチュエータ３０１において、筐体３０６の外周面３０６ｂには、リニアアクチュエータ３０１を制御する駆動装置３１０用のヒートシンク３１０ａが取り付けられており、可動子３が筐体３０６の右端側に向かって往動したときに、ヒートシンク３１０ａ周辺を通過した空気が開口３３０を介して取り込まれて吸入空間に流れ込むと共に、可動子３が筐体３０６内の左端側に向かって復動したときに、吸入空間から開口３３０を介して筐体３０６の外部へ流れ出した空気がヒートシンク３１０ａに接触する。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ３０１では、可動子３の往復動作にともなって筐体３０６内に出入りする空気によって、リニアアクチュエータ３０１を制御する駆動装置３１０の温度上昇を低減可能である。

（第４実施形態の変形例）
本変形例のリニアアクチュエータ４０１が、第４実施形態のリニアアクチュエータ３０１と異なる点は、リニアアクチュエータ３０１では、駆動装置３１０用のヒートシンク３１０ａが筐体３０６の外周面３０６ｂに取り付けられているのに対し、リニアアクチュエータ４０１では、駆動装置３１０用のヒートシンク３１０ａが筐体４０６の左端面４０６ａに取り付けられている点である。なお、本変形例のリニアアクチュエータ４０１の構造において、第４実施形態のリニアアクチュエータ３０１と同様の構造については詳細説明を省略する。

リニアアクチュエータ４０１の筐体４０６内において、固定子２のヨーク部１０の内側には、図１６に示すように、可動子３を直線移動させるための軸部４１５が配置される。軸部４１５は、軸部本体４１５ａと、ボールスプライン１６とを有している。

軸部本体４１５ａは、図１５に示すように、４つの空気流路４１６が形成される。図１５では、４つの空気流路４１６の一部のみが図示されている。４つの空気流路４１６は、軸部本体４１５ａの左端面からリニアアクチュエータ４０１の軸方向に沿って形成され、軸部本体４１５ａの右端面まで延びている。４つの空気流路４１６は、その左端部において筐体４０６の内部に開口しており、４つの開口４３０と連通する。

筐体４０６の左端面４０６ａには、４つの開口３０と、４つの開口４３０が形成されている。４つの開口４３０は、筐体４０６の左端面４０６ａの中央部近傍において周方向に等間隔に配置され、４つの開口３０の径方向内側に配置される。

筐体４０６の左端面４０６ａには、リニアアクチュエータ４０１を制御する駆動装置（ドライバ）４１０と、駆動装置４１０用のヒートシンク４１０ａが取り付けられている。ヒートシンク４１０ａは、筐体４０６の左端面４０６ａと駆動装置４１０との間に配置される。

そのため、可動子３が右方向に移動するときに、筐体４０６の外部から４つの開口３０を介して空気を取り込んで、その空気を固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて吸入空間に取り込むと共に、筐体４０６の外部から４つの開口４３０を介して空気を取り込んで、その空気を４つの空気流路４１６を通過させて吸入空間に取り込むことが可能である。そのとき、駆動装置４１０用のヒートシンク４１０ａ周辺を通過した空気が、４つの開口３０及び４つの開口４３０から取り込まれて吸入空間に取り込む。

また、可動子３が左方向に移動するときに、吸入空間内の空気を、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて４つの開口３０を介して筐体４０６の外部へ吐出すると共に、４つの空気流路４１６を通過させて４つの開口４３０を介して筐体４０６の外部へ吐出することが可能である。そのとき、４つの開口３０及び４つの開口４３０を介して筐体４０６の外部へ流れ出した空気が、駆動装置４１０用のヒートシンク４１０ａに接触する。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ４０１では、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の効果が得られる。

（第５実施形態）
本実施形態のリニアアクチュエータ５０１が、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と異なる点は、リニアアクチュエータ１では、アウター型リニアアクチュエータであるのに対し、リニアアクチュエータ５０１は、インナー型リニアアクチュエータである点である。なお、本実施形態のリニアアクチュエータ５０１の構造において、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の構造については詳細説明を省略する。

リニアアクチュエータ５０１は、図１７に示すように、インナー型リニアアクチュエータであり、円筒形状に形成された固定子５０２と、固定子５０２に対して所定隙間（ギャップ）を空けて配置される円柱形状の可動子５０３とを有している。固定子５０２及び可動子５０３は、略円筒形状の筐体５０６内に配置される。可動子５０３は、固定子２の径方向内側において固定子５０２の軸方向に往復移動可能に形成される。

固定子５０２は、円筒状のヨーク部（固定子ヨーク鉄心）５１０と、ヨーク部５１０の内側部から可動子５０３に向かって突出する２つのティース部（固定子磁極鉄心）５１１、５１２とを有している。２つのティース部５１１、５１２は、それぞれ、固定子５０２の軸方向に離れて形成されると共に、ヨーク部５１０の全周にわたって形成される。隣り合うティース部５１１、５１２間には、コイル５０８が配置される。

筐体５０６内において、可動子５０３の内側には、可動子５０３を直線移動させるための軸部５１５が配置される。軸部５１５は、軸部本体５１５ａと、ボールスプライン５１６とを有している。ボールスプライン５１６は、軸部本体５１５ａに支持され、その軸部本体５１５ａが、筐体５０６の左端面５０６ａにボルトにより取り付けられている。

可動子５０３は、筐体５０６の右端側（一端側）に配置される略円板状の底面部５０３ａと、底面部５０３ａから筐体５０６の左端側（他端側）に向かって突出する環状部５０３ｂとを有している。底面部５０３ａの軸方向中央部には、ボールスプラインシャフト５１６ｂが取り付けられる。そのため、ボールスプラインシャフト５１６ｂは、可動子５０３と一体となって往復動作を行う。

環状部５０３ｂの内部には、その軸方向左端部、軸方向中央部及び軸方向右端部に配置される永久磁石５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃを有している。

筐体５０６の左端面５０６ａには、図１７及び図１８に示すように、４つの開口５３０が形成されている。詳細には図示しないが、４つの開口５３０は、筐体５０６の左端面５０６ａの中央部近傍において周方向に等間隔に配置される。そのため、筐体５０６の内部空間は、４つの開口５３０を介して、筐体５０６の外部と連通している。

４つの開口５３０は、筐体５０６内に配置された可動子５０３の環状部５０３ｂの先端面と対向するように配置される。そのため、筐体５０６内において、可動子５０３が往復動作を行うと、可動子５０３の環状部５０３ｂの先端面が４つの開口５３０から離れる方向への移動と、可動子５０３の環状部５０３ｂの先端面が４つの開口５３０に近づく方向への移動とを交互に繰り返す。

リニアアクチュエータ５０１の動作は、第１実施形態のリニアアクチュエータ１の動作と同様であり、その詳細説明は省略する。

図１７は、コイル５０８に電流が流れて可動子５０３が軸方向に沿って右方向に移動した状態を示すのに対し、図１８は、コイル５０８に電流が流れて可動子５０３が軸方向に沿って左方向に移動した状態を示している。

筐体５０６内において可動子５０３が往復動作を行った場合の状態について、図１９に基づいて説明する。図１９（ａ）は、図１７の状態を模式的に図示したものであり、図１９（ｂ）は、図１８の状態を模式的に図示したものである。

可動子５０３が軸方向に沿って右方向に移動した場合、図１９（ａ）に示すように、可動子５０３の環状部５０３ｂの先端面が、筐体５０６の左端面５０６ａに形成された４つの開口５３０から離れるように移動すると共に、可動子５０３の底面部５０３ａが、軸部５１５の右端面５１５Ｔから離れるように移動する。

そのとき、筐体５０６の左端面５０６ａと可動子５０３の環状部５０３ｂの先端面との間には、通過空間が形成されると共に、可動子５０３の底面部５０３ａと軸部５１５の右端面５１５Ｔとの間には、吸入空間が形成される。

すなわち、可動子５０３が右方向に移動するときに、筐体５０６の外部から４つの開口５３０を介して通過空間に空気が取り込まれ、その空気は、軸部５１５の外周面と可動子５０３の環状部５０３ｂの内周面との間の隙間を通過して吸入空間に流れ込むことにより、吸入空間に空気が取り込まれると共に、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて吸入空間に取り込むことが可能である。

このように、４つの開口５３０から筐体５０６の内部に取り込まれた空気が、軸部５１５の外周面と可動子５０３の環状部５０３ｂの内周面との間の隙間を通過して吸入空間に流れ込むことにより、その空気により固定子５０２のコイル５０８や可動子５０３の磁石５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃが冷却される。

図１９（ａ）の状態から、可動子５０３が左方向に移動した場合、図１９（ｂ）に示すように、可動子５０３の環状部５０３ｂの先端面が、筐体５０６の左端面５０６ａに形成された４つの開口５３０に近づくように移動すると共に、可動子５０３の底面部５０３ａが、軸部５１５の右端面５１５Ｔに近づくように移動する。

そのとき、筐体５０６の左端面５０６ａと可動子５０３の環状部５０３ｂの先端面との間に形成された通過空間内の空気は、４つの開口５３０を介して筐体５０６の外部へ吐出される。また、吸入空間内の空気は、軸部５１６の外周面と可動子５０３の環状部５０３ｂの内周面との間の隙間を通過して通過空間に移動した後、４つの開口５３０を介して筐体５０６の外部へ吐出されると共に、固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて開口５３０を介して筐体５０６の外部へ吐出することが可能である。

このように、吸入空間に取り込まれた空気が、軸部５１５の外周面と可動子５０３の環状部５０３ｂの内周面との間の隙間を通過して４つの開口５３０から外部へ吐出されることにより、その空気により固定子５０２のコイル５０８や可動子５０３の磁石５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃが冷却される。

以上のように、本実施形態のリニアアクチュエータ５０１は、筐体５０６内に配置された固定子５０２と、筐体５０６内において固定子５０２に対して隙間を空けて配置される可動子５０３とを備え、可動子５０３は、筐体５０６の右端側に配置され且つ軸部５１５により直線移動可能に支持される底面部５０３ａと、底面部５０３ａから固定子５０２との間に所定隙間が形成されるように筐体５０６の左端側に向かって突出する環状部５０３ｂとを有し、筐体５０６は、軸部５１５と可動子５０３の底面部５０３ａとの間に形成される吸入空間と連通するように形成された開口５３０を有しており、可動子５０３が筐体５０６の右端側に向かって往動したときに、筐体５０６の外部から開口５３０を介して取り込まれた空気が吸入空間に流れ込むと共に、可動子５０３が筐体５０６内の左端側に向かって復動したときに、吸入空間内の空気が開口５３０を介して筐体５０６の外部へ流れ出す。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ５０１では、コイル５０８に通電することにより電磁力によって可動子５０３が筐体５０６の右端側に向かって往動したときに、筐体５０６の開口５３０を介して取り込まれた空気が軸部５１５と可動子５０３との間に形成される吸入空間に流れ込むと共に、可動子５０３が筐体５０６内の左端側に向かって復動したときに、その吸入空間内の空気が筐体５０６の開口５３０を介して筐体５０６の外部へ流れ出す。そのため、可動子５０３の往復動作にともなって筐体５０６内に出入りする空気によって、固定子５０２のコイル５０８周辺部の温度上昇を低減可能である。また、可動子５０３の往復動作にともなって筐体５０６内に出入りする空気の体積を大きくすることにより、放熱性能が向上する。なお、固定子５０２のコイル周辺部の温度上昇とは、例えば、隣り合うティース部５１１、５１２間に配置されるコイル５０８の温度上昇や、可動子５０３の内部に配置される磁石５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃの温度上昇や、コイル５０８近傍に配置されるボールスプライン５１６の温度上昇などを意味する。

（第５実施形態の変形例）
本変形例のリニアアクチュエータ６０１が、第５実施形態のリニアアクチュエータ５０１と異なる点は、リニアアクチュエータ５０１では、開口５３０が筐体５０６の左端面５０６ａに形成されるのに対し、リニアアクチュエータ６０１は、開口６３０が筐体６０６の外周面６０６ｂに形成される点である。なお、本変形例のリニアアクチュエータ６０１の構造において、第５実施形態のリニアアクチュエータ５０１と同様の構造については詳細説明を省略する。

リニアアクチュエータ６０１において、筐体６０６の外周面６０６ｂには、図２０に示すように、１つの開口６３０が形成されている。また、外周面６０６ｂには、開口６３０と連通する空気流路６１６ａが形成され、筐体６０６の左端面６０６ａには、空気流路６１６ａを固定子５０２と可動子５０３との間の所定隙間に連通させる空気流路６１６ｂが形成される。そのため、筐体６０６の開口６３０は、空気流路６１６ａ及び空気流路６１６ｂを介して、筐体６０６の内部空間と連通している

そのため、図２１（ａ）に示すように、可動子３が右方向に移動するときに、筐体６０６の外部から開口６３０を介して空気を取り込んで、その空気を空気流路６１６ａ、６１６ｂを通過させて吸入空間に取り込むと共に、筐体６０６と固定子２との間の隙間及び固定子２と可動子３との間の所定隙間を通過させて吸入空間に取り込むことが可能である。

また、図２１（ｂ）に示すように、可動子３が左方向に移動するときに、吸入空間内の空気を、固定子２と可動子３との間の所定隙間及び空気流路６１６ａ、６１６ｂを通過させて開口６３０を介して筐体６０６の外部へ吐出すると共に、固定子２と可動子３との間の所定隙間及び筐体６０６と固定子２との間の隙間を通過させて開口６３０を介して筐体６０６の外部へ吐出することが可能である。

これにより、本実施形態のリニアアクチュエータ６０１では、第１実施形態のリニアアクチュエータ１と同様の効果が得られる。

なお、具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、可動子が右方向に移動するときに、筐体の外部から開口を介して空気を取り込んで、その空気を吸入空間に取り込むと共に、可動子が左方向に移動するときに、吸入空間内の空気を開口を介して筐体の外部へ吐出するが、それに限られない。すなわち、可動子が筐体の一端側に移動するときに、筐体の外部から開口を介して空気を取り込んで、その空気を吸入空間に取り込むと共に、可動子が筐体の他端側に移動するときに、吸入空間内の空気を開口を介して筐体の外部へ吐出する場合に、本発明の効果が得られる。

上記実施形態では、筐体の外部から開口を介して空気を取り込んで、その空気を吸入空間に取り込む場合の開口から吸入空間までの空気経路、及び、吸入空間内の空気を開口を介して筐体の外部へ吐出する場合の吸入空間から開口までの空気経路について種々の例を示したが、その空気経路は、それに限られない。

上記実施形態では、筐体に形成される開口について種々の例を示したが、筐体に形成される開口の数、大きさ、配置は、それに限られない。

上記実施形態では、軸部が、可動子を直線移動させるためのボールスプラインを有しているが、それに限られない。

上記実施形態では、コイルへ電流の流れの方向が交互に変化するように通電（単相交流）により駆動しているが、それに限らず、例えば３相交流等により駆動してもよい。

上記実施形態では、筐体内に出入りする空気によってコイル周辺部の温度上昇を低減しているが、それに限らず、例えば代替フロン冷媒など空冷式で取り扱う気体であれば適用可能である。

１、１０１、２０１．３０１、４０１、５０１リニアアクチュエータ
２、５０２固定子
３、５０３可動子
３ａ、５０３ａ底面部
３ｂ、５０３ｂ環状部
６、１０６、３０６、４０６、５０６筐体
６ａ、１０６ａ、３０６ａ、４０６ａ、５０６ａ筐体の左端面（筐体の他端面）
８、５０８コイル
１０、５１０ヨーク部
１１、５１１ティース部
１２、５１２ティース部
１５、１１５、２１５、４１５、５１５軸部
１６、５１６ボールスプライン
３０、１３０、３３０、４３０、５３０開口
１１６、４１６空気通路
３０６ｂ筐体の外周面
３１０駆動装置
３１０ａヒートシンク

Claims

筐体内に配置され、コイルを有する固定子と、
前記筐体内において前記固定子に対して往復動可能に配置される可動子とを備え、
前記可動子は、前記筐体の一端側に配置される底面部と、前記底面部から前記固定子との間に所定隙間が形成されるように前記筐体の他端側に向かって突出する環状部とを有し、
前記筐体は、前記固定子と前記可動子の前記底面部との間に形成される吸入空間と連通するように形成された開口を有しており、
前記コイルは、前記固定子の外周面において前記環状部と対向する位置に配置されており、
前記可動子が前記筐体の一端側に向かって往動したときに、前記筐体の外部から前記開口を介して取り込まれた空気が前記所定隙間を通過して前記固定子の外周面及び前記可動子の内周面に接触した後で前記吸入空間に流れ込むと共に、
前記可動子が前記筐体内の他端側に向かって復動したときに、前記吸入空間内の空気が前記所定隙間を通過して前記固定子の外周面及び前記可動子の内周面に接触した後で前記開口を介して前記筐体の外部へ流れ出すことを特徴とするリニアアクチュエータ。
筐体内に配置された固定子と、
前記筐体内において前記固定子に対して往復動可能に配置される可動子とを備え、
前記固定子は、複数のティース部と、隣り合う前記ティース部間に配置されるコイルとを有し、
前記可動子は、前記筐体の一端側に配置される底面部と、前記底面部から前記固定子との間に所定隙間が形成されるように前記筐体の他端側に向かって突出する環状部とを有し、
前記筐体は、前記固定子と前記可動子の前記底面部との間に形成される吸入空間と連通するように形成された開口を有しており、
前記コイルの内周側には、前記開口と前記吸入空間とを連通させる空気通路が形成された軸部が配置されており、
前記可動子が前記筐体の一端側に向かって往動したときに、前記筐体の外部から前記開口を介して取り込まれた空気が前記空気通路を通過して前記吸入空間に流れ込むと共に、
前記可動子が前記筐体内の他端側に向かって復動したときに、前記吸入空間内の空気が前記空気通路を通過して前記開口を介して前記筐体の外部へ流れ出すことを特徴とするリニアアクチュエータ。
前記筐体の外周面には、リニアアクチュエータを制御する駆動装置用のヒートシンクが取り付けられており、
前記可動子が前記筐体の一端側に向かって往動したときに、前記ヒートシンク周辺を通過した空気が前記開口を介して取り込まれて前記吸入空間に流れ込むと共に、
前記可動子が前記筐体内の他端側に向かって復動したときに、前記吸入空間から前記開口を介して前記筐体の外部へ流れ出した空気が前記ヒートシンクに接触することを特徴と
する請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
前記開口は、前記筐体の他端側に配置された他端面に形成されることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。