JPH079081U - 可動磁石式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁石可動体が有する複数個の永久磁石の磁極
が発生する磁束を有効利用することで、推力の向上及び
効率の向上を図るとともに、各永久磁石を貫通軸体に固
定して該貫通軸体を摺動自在に支持する構造して、各永
久磁石の固定を確実にしかつ組立を容易とし、さらに磁
石可動体の動きの円滑化を図る。 【構成】 同極対向された２個の永久磁石５Ａ，５Ｂ及
びそれらの永久磁石間に配された中間部磁性体６を貫通
する貫通軸体８に、永久磁石５Ａ，５Ｂ及び中間部磁性
体６を固定して磁石可動体３を構成し、貫通軸体８を軸
受部材２２で摺動自在に支持して３連のコイル２Ａ，２
Ｂ，２Ｃの内側に当該磁石可動体３を移動自在に設け、
前記３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃを、各永久磁石５
Ａ，５Ｂの磁極間を境にして相異なる方向に電流が流れ
る如く結線している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、制御機器、電子機器、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 。

【０００２】

【従来の技術】

従来、可動磁石式の往復運動装置としては、図８の第１従来例の構造を持つも の、及び図９の第２従来例の構造を持つものがある。

【０００３】 図８の第１従来例において、１０は軸方向に着磁した棒状の永久磁石からなる 磁石可動体であり、両端面に磁極を有している。コイル１１Ａ，１１Ｂは、磁石 可動体１０の端部外周側をそれぞれ環状に周回するように巻回され、隣合う部分 に同極が発生するようになっている。なお、図示は省略してあるが、コイル１１ Ａ，１１Ｂは通常磁石可動体１０を軸方向に移動自在にガイドするためのガイド 筒体に装着される。そして、磁石可動体１０の各端面からの磁束がそれぞれコイ ル１１Ａ，１１Ｂと鎖交している。

【０００４】 図９の第２従来例において、磁石可動体１５は同極対向配置の２個の棒状永久 磁石１６Ａ，１６Ｂと、これらの永久磁石１６Ａ，１６Ｂ間に固着される棒状軟 磁性体１７とを固着一体化したものであり、コイル１８は磁石可動体１５の中間 部外周側をそれぞれ環状に周回するように巻回されている。なお、図示は省略し てあるが、コイル１８は通常磁石可動体１５を軸方向に移動自在にガイドするた めのガイド筒体に装着される。そして、磁石可動体１５の同極対向した永久磁石 端面からの磁束がコイル１８と鎖交している。

【０００５】 ところで、第１従来例及び第２従来例において、磁石可動体１０，１５に発生 する推力は、基本的には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永久磁 石の磁束の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する成分）である。

【０００６】 そこで、１個の永久磁石の場合、あるいは２個の同極対向配置の永久磁石の場 合について、磁束の垂直成分がどのようになるのかそれぞれ解析してみた。

【０００７】 図１０は、単独の永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を磁場 解析した結果を示す。但し、永久磁石は希土類永久磁石であって、直径２.５mm 、長さ６mmで、永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測した。

【０００８】 図１１は、２個の永久磁石を同極対向配置とし、かつ直接接合した場合におい て、２個の永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を磁場解析した 結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永久磁石であって、直径２.５mm、長さ ３mm（２個で６mm）で、永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測 した。

【０００９】 図１２は、２個の永久磁石を同極対向配置とし、かつ対向間隔を１mmとした場 合において、２個の永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を磁場 解析した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永久磁石であって、直径２.５m m、長さ３mmで、永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測した。

【００１０】 図１３は、２個の永久磁石を同極対向配置とし、かつ対向間隔を２mmとした場 合において、２個の永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を磁場 解析した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永久磁石であって、直径２.５m m、長さ３mmで、永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測した。

【００１１】 図１４は、２個の永久磁石を同極対向配置とし、かつ対向間隔を３mmとした場 合において、２個の永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を磁場 解析した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永久磁石であって、直径２.５m m、長さ３mmで、永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測した。

【００１２】 図１５は、２個の永久磁石を同極対向配置とし、両永久磁石間に長さ１mmの軟 磁性体を配置した場合において、２個の永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密 度の垂直成分を磁場解析した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永久磁石で あって、直径２.５mm、長さ３mmで、永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れ た位置を計測した。

【００１３】 図１６は、２個の永久磁石を同極対向配置とし、両永久磁石間に長さ１mmの軟 磁性体を配置し、さらに２個の永久磁石の外周に対向させて軟磁性体ヨークを配 設した場合において、２個の永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成 分を磁場解析した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永久磁石であって、直 径２.５mm、長さ３mmで、ヨークは永久磁石を取り囲む円筒形状で厚み０.５mm、 長さ１０mmで永久磁石外周から１.２５mm離間した位置となっており、表面磁束 密度の垂直成分は永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測した。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

上述したように、磁石可動体に発生する推力は、基本的にはフレミングの左手 の法則に基づいて与えられる推力に準ずるものであり、コイルと鎖交する永久磁 石の磁束の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する成分）が多いことが望まれる が、図８の第１従来例では、表面磁束密度の垂直成分は図１０のようになり、図 １１乃至図１６の２個の永久磁石を同極対向配置とした場合に比較して垂直成分 が少ないことが判明した。このため図８の第１従来例の構成では、推力の向上に 限界がある。例えば、磁石可動体１０を直径２.５mm、長さ６mmの希土類永久磁 石で構成し、２個のコイル１１Ａ，１１Ｂの隣合う部分に同極が発生するように 各コイル１１Ａ，１１Ｂに４０ｍＡの電流を流したときに発生する推力Ｆ１は４ .７（gf）であった。

【００１５】 一方、図９の第２従来例では、２個の同極対向の永久磁石間に軟磁性体を配し た磁石可動体１５を用いており、磁束密度の垂直成分は図１５に示す如くなり、 同極対向の永久磁石１６Ａ，１６Ｂの磁極から出る磁束は１個の永久磁石の場合 （図１０参照）や２個の永久磁石のみの場合（図１１乃至図１４参照）よりも多 くなるが、コイルが磁石可動体１５の中間部を囲む１個のみであり、磁石可動体 １５の両端面の磁極による磁束は有効に利用していない嫌いがある。このため、 図９の第２従来例の場合も推力の向上が難しかった。例えば、図９の第２従来例 において磁石可動体１５として直径２.５mm、長さ３mmの希土類永久磁石を２個 用い（希土類永久磁石の性能は第１従来例と同じとする）、かつ両者間に長さ１ mmの軟磁性体を配置したものを用い、図８の第１従来例と同じ消費電力となるよ うに作成したコイル１８に４０ｍＡの電流を流し、第１従来例と同じ消費電力と したときに発生する推力Ｆ２は５.６（gf）であった。

【００１６】 なお、複数個の永久磁石及び磁性体を組み合わせて磁石可動体を構成する場合 、それらを確実に一体化することが要求される。また、永久磁石に出力取り出し 用ピンを設けてアクチュエータを構成する場合、磁石可動体や出力取り出し用ピ ンの無用のがたつき等を解消することが望ましく、その点についての配慮も必要 となる。

【００１７】 本考案は、上記の点に鑑み、少なくとも２個の永久磁石を同極対向配置とした 磁石可動体を用いしかも永久磁石の磁極が発生する磁束を有効利用することで、 推力の向上及び効率の向上を図るとともに、各永久磁石を貫通軸体に固定して該 貫通軸体を摺動自在に支持する構造して、各永久磁石の固定を確実にしかつ組立 を容易とし、さらに磁石可動体の動きの円滑化を図った可動磁石式アクチュエー タを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の可動磁石式アクチュエータは、同極対向 された少なくとも２個の永久磁石及びそれらの永久磁石間に配された中間部磁性 体を貫通する貫通軸体に、当該永久磁石及び中間部磁性体を固定して磁石可動体 を構成し、前記貫通軸体を軸受部材で摺動自在に支持して少なくとも３連のコイ ルの内側に当該磁石可動体を移動自在に設け、前記少なくとも３連のコイルを、 各永久磁石の磁極間を境にして相異なる方向に電流が流れる如く結線した構成と している。

【００１９】 また、前記磁石可動体の両端に位置する永久磁石の外側端面に端部磁性体を設 けてもよい。

【００２０】 また、前記少なくとも３連のコイルを固定したガイド筒体の少なくとも一方の 端部に前記磁石可動体を吸着する磁性吸着体を配置する構成としてもよい。

【００２１】 あるいは、前記ガイド筒体の端部位置に前記磁石可動体を押し戻すばね又は前 記磁石可動体との間で反発力を発生する戻し用永久磁石を配設するようにしても よい。

【００２２】 さらに、前記貫通軸体に係合する止め輪で前記永久磁石及び磁性体を当該貫通 軸体に固定する構造としてもよい。

【００２３】

【作用】

本考案の可動磁石式アクチュエータの基本動作原理を図６の参考例の概略構成 図によって説明する。この図６で、磁石可動体３は同極対向配置の２個の円柱状 永久磁石５Ａ，５Ｂと、これらの永久磁石５Ａ，５Ｂ間に固着される円柱状軟磁 性体（中間部磁性体）６とを一体化したものであり、図１５に示したように、磁 束密度の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する成分）が多い構造となっている 。３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、磁石可動体３の外周側を周回する如く巻回 され、磁石可動体３を構成する永久磁石５Ａの左端、永久磁石５Ａ，５Ｂの同極 対向端、及び永久磁石５Ｂの右端の磁極からの磁束とそれぞれ鎖交するように配 置されている。これらのコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは永久磁石５Ａ，５Ｂの磁極間 を境にして相異なる方向に電流が流れる如く結線されている（磁極間の境は磁極 と磁極の間であれば必ずしも磁極中間位置になくともよい。）。なお、図示は省 略してあるが、コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは通常磁石可動体３を軸方向に移動自在 にガイドするためのガイド筒体に装着される。コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃと磁石可 動体３との位置関係は、当該磁石可動体３の可動範囲において、永久磁石磁極間 を境にして各コイルに流れる電流が相互に逆向きとなるように設定するのが普通 である。

【００２４】 図６の参考例における磁石可動体３の基本構造は、図１５のように２個の永久 磁石を同極対向させかつ永久磁石間に軟磁性体を配置したものである。この図１ ５のときは軟磁性体位置に相当する領域Ｑの表面磁束密度の垂直成分は、軟磁性 体の無い図１１乃至図１４よりも優れている（磁束密度０.３Ｔ以上のピークの 幅が広くかつピークが高い。）。

【００２５】 このように、２個の永久磁石５Ａ，５Ｂを同極対向させかつ永久磁石間に軟磁 性体６を設けた磁石可動体３は、フレミングの左手の法則に基づく推力に寄与で きる磁石可動体３の長手方向に垂直な磁束成分を大きくでき、かつ３連のコイル ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは永久磁石の全磁極の磁束と有効に鎖交するので、３連のコイ ル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに交互に逆極性の磁界を発生する向きに電流を通電すること により、従来例では到達し得ない大きな推力を発生することができる。各コイル の電流を反転させれば磁石可動体３の推力の向きも反転する。交流電流を流した 場合には、一定周期で振動を繰り返すバイブレータとして働く。

【００２６】 本考案の基本構成である図６の参考例の場合、例えば、磁石可動体３として直 径２.５mm、長さ３mmの希土類永久磁石を２個用い（希土類永久磁石の性能は第 １従来例と同じとする）、かつ両者間に長さ１mmの軟磁性体を配置したものを用 い、図８、図９の第１、第２従来例と同じ消費電力となるように作成した３連の コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに４０ｍＡの電流を流し、同じ消費電力としたときに発 生する推力Ｆ３は６.７（gf）であった。これは、同一消費電力の第１従来例の 場合の約１.４２倍の推力であり、また第２従来例の約１.２倍の推力であり、第 １及び第２従来例に比較して格段に優れていることが判る。

【００２７】 図７の曲線（イ）は図６（ヨーク無し）の場合の磁石可動体３の軸方向変位量 と推力（gf）との関係を示す。但し、永久磁石の寸法、特性は図１５に示したも のとするとともに、磁石可動体３の中間点が中央のコイル２Ｂの中間点に位置す るときを変位量零とし、各コイルの電流は４０ｍＡとした。

【００２８】 図７の曲線（ロ）は図６の参考例の構成に加えて磁性ヨークを付加した場合（ 但し、永久磁石及びヨークの寸法、配置及び永久磁石の特性は図１６の通り）の 磁石可動体３の軸方向変位量と推力（gf）との関係であって変位量零の点から離 れる方向に磁石可動体が動作するときを示す。また、曲線（ハ）は、曲線（ロ） と同じ条件下での磁石可動体３の軸方向変位量と推力（gf）との関係であって変 位量零の点に近付く方向に動作するときを示す。但し、磁石可動体３の中間点が 中央のコイル２Ｂの中間点に位置するときを変位量零とし、各コイルの電流は４ ０ｍＡとした。このように、磁性ヨーク有りの場合に、磁石可動体３が変位量零 の点に近付くか又は離れるかによって推力が相違するのは、磁石可動体３の永久 磁石の磁極とヨークとの間に磁石可動体３を変位量零点に戻す磁気吸引力が働い ているからである。

【００２９】 このように、本考案の基本となる図６の参考例は、同極対向の永久磁石の組み 合わせ構造体で磁石可動体を構成しており、永久磁石の着磁方向（軸方向）に垂 直な磁束密度成分を充分大きくできかつ永久磁石の全ての磁極の発生する磁束を 有効利用できるので、磁石可動体を取り巻くように周回した少なくとも３連のコ イルに流れる電流との間のフレミングの左手の法則に基づく推力を充分大きくで き、小型、小電流で大きな推力を得ることができる。

【００３０】 本考案の可動磁石式アクチュエータでは、図６の参考例の構造を前提とし、さ らに複数の永久磁石及び磁性体を確実に一体化して磁石可動体を作製し、かつそ の磁石可動体の動きの円滑化を図っている。すなわち、永久磁石及び該永久磁石 間に配された磁性体を貫通する貫通軸体に、当該永久磁石及び磁性体を固定して 磁石可動体を構成したことで、該永久磁石及び磁性体の貫通軸体への固定を確実 に実行でき、組立容易としている。また、該貫通軸体を摺動自在に支持すること で磁石可動体が各コイルの内側をがたつきなく円滑に移動可能とすることができ 、その貫通軸体の端部を出力取り出し用ピンとして利用できる。

【００３１】

【実施例】

以下、本考案に係る可動磁石式アクチュエータの実施例を図面に従って説明す る。

【００３２】 図１及び図２は本考案の第１実施例を示す。これらの図において、１は軟磁性 体の円筒状ヨークであり、該円筒状ヨーク１の内側に３連のコイル２Ａ，２Ｂ， ２Ｃが配置され、これらのコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは磁石可動体３を移動自在に 案内するためのガイド筒体４を構成する絶縁樹脂等の絶縁部材で円筒状ヨーク１ に固着されている。このガイド筒体４の内周は円周面となっている。

【００３３】 磁石可動体３は、同極対向された２個の穴あき円柱状希土類永久磁石５Ａ，５ Ｂ、それらの永久磁石間に配置された穴あき円柱状中間部軟磁性体６及び前記永 久磁石５Ａ，５Ｂの外側位置に配置された穴あき円板状クッション板７Ａ，７Ｂ に金属貫通軸体８を挿通し、該金属貫通軸体８の係合溝９に止め具（金属製Ｅリ ング）２０を嵌め込み係止して、当該金属貫通軸体８に永久磁石５Ａ，５Ｂ、中 間部軟磁性体６及び円板状クッション板７Ａ，７Ｂを固定したものである。ここ で、貫通軸体８は非磁性又は磁性金属であり、クッション板７Ａ，７Ｂ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２０間に挟持されている 。この結果、クッション板７Ａ，７Ｂは各永久磁石５Ａ，５Ｂ及び軟磁性体６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。なお、前記金属貫 通軸体８に永久磁石５Ａ，５Ｂ及び軟磁性体６を一体化する際に接着剤を併用し てもよい。

【００３４】 前記３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは永久磁石５Ａ，５Ｂの磁極間を境にして 相異なる方向に電流が流れる如く結線されている。すなわち、中央のコイル２Ｂ は軟磁性体６及び永久磁石５Ａ，５ＢのＮ極を含む端部を囲み、両側のコイル２ Ａ，２Ｃは、永久磁石５Ａ，５Ｂ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、かつ中央のコイル２Ｂに流れる電流の向きと、 両側のコイル２Ａ，２Ｃ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）。

【００３５】 また、前記軟磁性体の円筒状ヨーク１及び非磁性のガイド筒体４の両端部に非 磁性の側板２１Ａ，２１Ｂが嵌合、固着され、該側板２１Ａ，２１Ｂの中央部に 焼結金属、高摺動性樹脂等の円筒状軸受部材２２がそれぞれ固定支持されている 。そして、各円筒状軸受部材２２の内周面にて永久磁石５Ａ，５Ｂ及び軟磁性体 ６に貫通、一体化された貫通軸体８が摺動自在に支えられ、該貫通軸体８の一方 の端部は軸受部材外側に突出して、出力ピンとして利用できるようになっている 。なお、側板２１Ａ，２１Ｂは前記ガイド筒体４の内周面に嵌合する凸部２３を それぞれ有しており、該凸部２３の先端面が前記磁石可動体３の移動時にクッシ ョン板７Ａ，７Ｂに当接して当該磁石可動体３の移動範囲を規定するようになっ ている。また、前記軸受部材２２は非磁性でも磁性体であってもよい。

【００３６】 この第１実施例では、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外周側に軟磁性体の円筒状 ヨーク１が設けられているため、磁石可動体３の表面磁束密度の垂直成分は図６ の参考例の場合よりもさらに増大する。このため、フレミングの左手の法則に基 づく推力に寄与できる磁石可動体３の長手方向に垂直な磁束成分を大きくでき、 磁石可動体３の周囲を環状に巻回する３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに交互に逆 極性の磁界を発生する向きに電流を通電することにより、いっそう大きな推力を 発生することができる。図１の極性では、磁石可動体３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３の推力の向きも反転する。 交流電流を流した場合には、一定周期で振動を繰り返すバイブレータとして働く 。

【００３７】 また、穴あき円柱状希土類永久磁石５Ａ，５Ｂ、穴あき円柱状中間部軟磁性体 ６及び穴あき円板状クッション板７Ａ，７Ｂに金属貫通軸体８を挿通し、該金属 貫通軸体８の係合溝９に止め具２０を嵌め込み係止して磁石可動体３を構成して おり、永久磁石５Ａ，５Ｂ及び中間部軟磁性体６の固定、一体化を確実に実行で き、しかも組立容易である。

【００３８】 さらに、磁石可動体３に一体の貫通軸体８を軸受部材２２で摺動自在に支持す ることで、磁石可動体３のがたつきを無くしてを常時ガイド筒体４の内周中心と 同心状態に規制でき、しかも永久磁石５Ａ，５Ｂや軟磁性体６を一体化するため のホルダ等を永久磁石外周側に被せる必要がなく、永久磁石５Ａ，５Ｂの外周面 とコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの間隙を必要最小限に設定でき、推力の向上に有効 である。また、磁石可動体３がガイド筒体４の内周面に接触しなくなるため、磁 石可動体３を軸方向に円滑に移動させることが可能であり、磁石可動体３やガイ ド筒体４の摩耗等の問題も解消できる。

【００３９】 なお、上記第１実施例の構成において、両端部の側板２１Ａ，２１Ｂのいずれ か一方又は両方を軟磁性体とすれば、軟磁性体で形成した側板を磁石可動体３を 吸着する磁性吸着体として機能させることができる。

【００４０】 例えば、側板２１Ａ，２１Ｂの両方を軟磁性体とした場合、コイル２Ａ，２Ｂ ，２Ｃに通電されていない状態では磁石可動体３はどちらかの側板に吸着保持さ れ、現在吸着している側板から磁石可動体３が離脱する向きに各コイル２Ａ，２ Ｂ，２Ｃで推力を発生させれば、反対側の側板方向に磁石可動体３が移動して吸 着停止する。

【００４１】 また、一方の側板のみを軟磁性体の磁性吸着体とすれば、コイル２Ａ，２Ｂ， ２Ｃに通電されていない状態では、常に磁石可動体３が一方の側板に吸着保持さ れるように設定できる。

【００４２】 図３は本考案の第２実施例を示す。この図において、軟磁性体の円筒状ヨーク １及び非磁性のガイド筒体４の両端部に非磁性の側板２１Ｃ，２１Ｄが嵌合、固 着され、該側板２１Ｃ，２１Ｄの内面と磁石可動体３側の円板状クッション板７ Ａ，７Ｂ間に圧縮ばね２４が配設されている。該圧縮ばね２４は磁石可動体３を 中間位置に押し戻す作用を有する。なお、その他の構成は前述の第１実施例と同 じである。

【００４３】 この第２実施例によれば、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに通電されていない状態 では、磁石可動体３は左右の圧縮ばね２４の弾性力で円筒状ヨーク１内の中間位 置に復帰しており、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに直流電流を通電することで磁石 可動体３を一方に駆動することができる。また、交流電流を通電すれば、磁石可 動体３は往復運動してバイブレータして動作するが、磁石可動体３はある程度変 位した所で圧縮ばね２４の弾性力で中間位置に戻されるため、磁石可動体３が側 板２１Ｃ，２１Ｄに衝突して衝撃音を発生することを防止できる。

【００４４】 図４は本考案の第３実施例を示す。この図において、軟磁性体の円筒状ヨーク １及び非磁性のガイド筒体４の両端部に非磁性の側板２１Ａ，２１Ｂが嵌合、固 着され、該側板２１Ａ，２１Ｂの凸部２３の内周に戻し用環状永久磁石２５がそ れぞれ固定されている。そして、該戻し用環状永久磁石２５及び軸受部材２２の 内周穴を磁石可動体３の貫通軸体８が貫通している。前記戻し用環状永久磁石２ ５は、磁石可動体３が有する永久磁石５Ａ，５Ｂの外側端面の磁極との間で反発 力を発生する磁極を磁石可動体３への対向面に有している。例えば図４では、永 久磁石５Ａ，５Ｂの外側端面のＳ極に戻し用環状永久磁石２５のＳ極が対向して いる。なお、その他の構成は前述の第１実施例と同じである。

【００４５】 この第３実施例によれば、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに通電されていない状態 では、磁石可動体３は永久磁石５Ａ，５Ｂと左右の戻し用環状永久磁石２５の反 発力で円筒状ヨーク１内の中間位置に復帰しており、各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ に直流電流を通電することで磁石可動体３を一方に駆動することができる。また 、交流電流を通電すれば、磁石可動体３は往復運動してバイブレータして動作す るが、磁石可動体３はある程度変位した所で永久磁石５Ａ，５Ｂと左右の環状永 久磁石２５の反発力で中間位置に戻されるため、磁石可動体３が側板２１Ａ，２ １Ｂや環状永久磁石２５に衝突して衝撃音を発生することを防止できる。

【００４６】 図５は本考案の第４実施例を示す。この図において、磁石可動体３Ａは、同極 対向された２個の穴あき円柱状希土類永久磁石５Ａ，５Ｂ、それらの永久磁石間 に配置された穴あき円柱状中間部軟磁性体６、前記永久磁石５Ａ，５Ｂの外側に 配置された穴あき円板状端部軟磁性体２６及び該端部軟磁性体２６の外側位置に 配置された穴あき円板状クッション板７Ａ，７Ｂに金属貫通軸体８を挿通し、該 金属貫通軸体８の係合溝９に止め具（金属製Ｅリング）２０を嵌め込み係止して 、当該金属貫通軸体８に永久磁石５Ａ，５Ｂ、中間部軟磁性体６、端部軟磁性体 ２６及び円板状クッション板７Ａ，７Ｂを固定したものである。ここで、貫通軸 体８は非磁性又は磁性金属であり、クッション板７Ａ，７Ｂ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２０間に挟持されている。この結果 、クッション板７Ａ，７Ｂは各永久磁石５Ａ，５Ｂ、軟磁性体６，２６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。なお、前記金属貫通軸体 ８に永久磁石５Ａ，５Ｂ、軟磁性体６，２６を一体化する際に接着剤を併用して もよい。前記端部軟磁性体２６の肉厚は、中間部軟磁性体６の１／２〜１倍程度 に設定される。なお、その他の構成は前述の第１実施例と同じである。

【００４７】 この第４実施例では、磁石可動体３Ａが有する永久磁石５Ａ，５Ｂの外側端面 に端部軟磁性体２６が配置されており、永久磁石５Ａ，５Ｂの外側端面の磁極か ら出た磁束が端部軟磁性体２６の存在で垂直方向に曲がり易くなる等の理由で永 久磁石５Ａ，５Ｂの外側部分での磁束密度の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交 する成分）が増大する。すなわち、フレミングの左手の法則に基づく推力に寄与 できる磁石可動体３Ａの長手方向に垂直な磁束成分を大きくでき、磁石可動体３ Ａの周囲を環状に巻回する３連のコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに交互に逆極性の磁界 を発生する向きに電流を通電することにより、いっそう大きな推力を発生するこ とができる。例えば、端部軟磁性体の無い第１実施例の場合に比較して数％乃至 １０％程度の推力向上が得られる。

【００４８】 なお、上記第１乃至第３実施例では、２個の同極対向の永久磁石と両永久磁石 間の軟磁性体を備える磁石可動体３を例示したが、３個以上の同極対向の永久磁 石と両永久磁石間の軟磁性体を備える構成としてもよく、これに対応させてコイ ル数も４個以上とすることができる。

【００４９】 また、上記第４実施例では、２個の同極対向の永久磁石と両永久磁石間の中間 部軟磁性体と２個の永久磁石の外側の端部軟磁性体とを備える磁石可動体３Ａを 例示したが、３個以上の同極対向の永久磁石と両永久磁石間の軟磁性体と両端に 位置する永久磁石の外側の端部軟磁性体とを備える構成としてもよく、これに対 応させてコイル数も４個以上とすることができる。また、第４実施例の構成に加 えて、第２及び第３実施例で述べた磁石可動体を中間位置に押し戻す圧縮ばね２ ４あるいは環状永久磁石２５を設けるようにしても差し支えない。

【００５０】 さらに、各実施例では磁石可動体３，３Ａの貫通軸体の両側を軸受で支持した が、貫通軸体の片側のみを軸受で支持する構造を採用してもよい。この場合、軸 受部材も一方のみとなる（但し、軸受部材を長めにすることが望ましい。）。

【００５１】 また、各実施例において、ガイド筒体４を省略して各コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ をヨーク１の内周側に絶縁固定する構造を採用することも可能である。

【００５２】 前記実施例では、円筒状のヨーク１及びガイド筒体４を用いたが、角筒状等の ヨーク及びガイド筒体を採用することもでき、この場合も各コイルは磁石可動体 の外周を周回するように巻回すればよい。

【００５３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の可動磁石式アクチュエータによれば、同極対向 された少なくとも２個の永久磁石間に中間部磁性体を配置して貫通軸体に一体化 した磁石可動体を用い、該貫通軸体を軸受部材で摺動自在に支える構成としたの で、磁石可動体の長手方向（永久磁石の着磁方向）に垂直な磁束成分を充分大き くでき、かつ磁石可動体の周囲を取り巻くように少なくとも３連のコイルを巻回 して磁石可動体の各磁極が発生する磁束と有効に鎖交可能としたので、前記垂直 な磁束成分と各コイルに流れる電流との間のフレミングの左手の法則に基づいて 与えられる推力を充分大きくできる。また、貫通軸体を用いることで複数個の永 久磁石及び中間部磁性体を当該貫通軸体に確実に固定でき、堅牢な磁石可動体を 構成でき、組立作業も簡単となる。また、貫通軸体を用いたことにより、複数個 の永久磁石及び中間部磁性体を一体化するために永久磁石や中間部磁性体の外周 を覆う非磁性ホルダ等は使用しなくてもよくなり、永久磁石外周面と各コイル間 の間隙を少なくして推力のいっそうの向上を図ることができる。そして、磁石可 動体の出力取り出し用ピンとして機能する貫通軸体を前記３連のコイルに対して 一定位置関係にある軸受部材で支持することで、磁石可動体の移動を円滑化する ことができ、小型、小電流で大きな推力を持つ信頼性の高い可動磁石式アクチュ エータを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る可動磁石式アクチュエータの第１
実施例を示す正断面図である。

【図２】同側面図である。

【図３】本考案の第２実施例を示す正断面図である。

【図４】本考案の第３実施例を示す正断面図である。

【図５】本考案の第４実施例を示す正断面図である。

【図６】本考案の基本動作原理を示す参考例の概略構成
図である。

【図７】図６の参考例における磁石可動体の変位量と推
力との関係を示すグラフである。

【図８】第１従来例を示す概略構成図である。

【図９】第２従来例を示す概略構成図である。

【図１０】単一の永久磁石の長手側面（永久磁石の着磁
方向に平行な面）の表面磁束密度の垂直成分（長手側面
に垂直な成分）を示すグラフである。

【図１１】２個の同極対向の永久磁石を直接的に対接状
態とした場合の長手側面の表面磁束密度の垂直成分を示
すグラフである。

【図１２】２個の永久磁石を１mmのエアーギャップを介
し同極対向状態とした場合の長手側面の表面磁束密度の
垂直成分を示すグラフである。

【図１３】２個の永久磁石を２mmのエアーギャップを介
し同極対向状態とした場合の長手側面の表面磁束密度の
垂直成分を示すグラフである。

【図１４】２個の永久磁石を３mmのエアーギャップを介
し同極対向状態とした場合の長手側面の表面磁束密度の
垂直成分を示すグラフである。

【図１５】２個の永久磁石を軟磁性体を介し同極対向状
態とした場合の長手側面の表面磁束密度の垂直成分を示
すグラフである。

【図１６】２個の永久磁石を軟磁性体を介し同極対向状
態とし、かつ軟磁性体ヨークを配置した場合の長手側面
の表面磁束密度の垂直成分を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 円筒状ヨーク ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ コイル ３，３Ａ 磁石可動体 ４ ガイド筒体 ５ 円柱状永久磁石 ６ 円柱状中間部軟磁性体 ７Ａ，７Ｂ クッション板 ８ 貫通軸体 ９ 係合溝 ２０ 止め具 ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ 側板 ２２ 軸受部材 ２４ 圧縮ばね ２５ 戻し用永久磁石 ２６ 端部軟磁性体

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 同極対向された少なくとも２個の永久磁
   石及びそれらの永久磁石間に配された中間部磁性体を貫
   通する貫通軸体に、当該永久磁石及び中間部磁性体を固
   定して磁石可動体を構成し、前記貫通軸体を軸受部材で
   摺動自在に支持して少なくとも３連のコイルの内側に当
   該磁石可動体を移動自在に設け、前記少なくとも３連の
   コイルを、各永久磁石の磁極間を境にして相異なる方向
   に電流が流れる如く結線したことを特徴とする可動磁石
   式アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記磁石可動体の両端に位置する永久磁
   石の外側端面に端部磁性体を設けた請求項１記載の可動
   磁石式アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記少なくとも３連のコイルを固定した
   ガイド筒体の少なくとも一方の端部に前記磁石可動体を
   吸着する磁性吸着体を配置した請求項１又は２記載の可
   動磁石式アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記少なくとも３連のコイルを固定した
   ガイド筒体の端部位置に前記磁石可動体を押し戻すばね
   を配設した請求項１又は２記載の可動磁石式アクチュエ
   ータ。
5. 【請求項５】 前記少なくとも３連のコイルを固定した
   ガイド筒体の端部位置に前記磁石可動体に対して反発力
   を発生する戻し用永久磁石を配設した請求項１又は２記
   載の可動磁石式アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記貫通軸体に係合する止め輪で前記永
   久磁石及び中間部磁性体を当該貫通軸体に固定した請求
   項１又は２記載の可動磁石式アクチュエータ。