JPH01199101A - 位置検出機能を有する電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、位置検出の可能な電磁アクチュエータに関し
、さらに詳しく言えば、機械的に結合された２つの可動
鉄片と２つの電磁コイルとを備えた位置検出機能を有す
る電磁アクチュエータに間するものである。

［従来の技術］ 従来、電磁アクチュエータの位置を検出するには、電磁
アクチュエータとは別の位置検出装置を可動部に取付け
て機械的な変位を電気信号に変換している０機械的な変
位を電気信号に変換する手段としては種々のものが開発
、販売されている。

変換Ｖ＆置の構造の例としては、静電型、動電型、光電
型等の種々のものがある。此等の検出装置を用いてサー
ボループにより電磁アクチュエータの制御を行なうと、
高精度に位置制御を行うことが可能である。一方、回転
型モータあるいはボールねじを用いて間ループあるいは
閉ループによる位置制御を行なうことも可能である。

更に、電磁アクチュエータの位置制御方法として、従来
より停止位置にゴム等の緩衝部材を配置することも行な
われる。この方法によれば、特別な制御装置を必要とし
ないので安価に構成できるが、精度に対する要求がある
場合には不向きである。

［発明が解決しようとする問題点］ この従来方式では、高精度に制御を行なおうとすると、
位置検出のための高価な検出装置及び回路手段が必要と
される。また、回転型モータあるいはボールねじ等の機
構部品により制御を行なうと、機構部品のバックラッシ
ュ及び不確定摩擦等により高精度に制御を行うことはで
きない、更に、多くの機構部品は慣性重量も大きいこと
から、高速な応答特性を得ることが困難であると共に、
耐火性の点て問題があった。

本発明は、此等従来技術に於ける問題点に鑑みて成され
たもので、非接触で検出できると共に高速応答性に優れ
た安価な位置検出機能を有する電磁アクチュエータを提
供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の位置検出機能を有する電磁アクチュエータは、
第１の自己インダクタンスを形成する第１のＭ磁コイル
と第１の可動鉄片と、第２の自己インダクタンスを形成
する第２の電磁コイルと第２の可動鉄片とを備える電磁
アクチユエータであって、前記第１の可動鉄片と前記第
２の可動鉄片とを結合する結合部材を有し、前記可動鉄
片の位置に関わらず前記第１の自己インダクタンスと前
記第２の自己インダクタンスとの差を一定にした位置検
出機能を有して成る。また、本発明の好適な実施態様に
よれば、第１の電磁コイルと第１の可動鉄片によるイン
ダクタンスの最大値と、第２の電磁コイルと第２の可動
鉄片によるインダクタンスの最大値とが同一かあるいは
ほぼ同一に構成され、前記第１の可動鉄片と前記第２の
可動鉄片との機械的結合により前記第１の電磁コイルと
前記第１の可動鉄片によるインダクタンスと前記第２の
電磁コイルと前記第２の可動鉄片によるインダクタンス
との差が前記第１及び前記第２の可動鉄片の位置に関わ
らず一定とされる。

［作用］ 第１の電磁コイルと第１の可動鉄片により第１の′自己
インダクタンスが形成され、第２の電磁コイルと第２の
可動鉄片により、第２の自己インダクタンスが形成され
る。これら２つの可動鉄片は、機械的に結合されて同時
に移動するよう構成されるので、第１及び第２の自己イ
ンダクタンスが同時に変化するが、可動鉄片の初期位置
が各コイルに対して多少異なるように固定されているの
で、可動鉄片の位置に関わらず、２つのインダクタンス
の差が一定になる。

【実施例］ 以下に本発明の好適な一実施例を添付図面を参照して説
明する。

第１図は、本発明の原理図である。図中、第１の電磁コ
イルが参照番号１で示され、また、第１の可動鉄片が参
照番号３で示される。第１の電磁コイル１は可動鉄片３
により自己インダクタンスＬａを形成し、また、第２の
電磁コイル２は可動鉄片４により自己インダクタンスＬ
ｂを形成する。

図中参照番号５は、インダクタンス測定のための交流電
源を示すもので、可動鉄片３，４を駆動するのは図示せ
ぬ直流電源により行うことができる。

即ち、微小交流電圧を直流電源に重畳して電磁コイル１
，２に印加することにより、可動鉄片３゜４を駆動しま
た、インダクタンスを計測することができる。第１図に
おいて＃照番号６は、電磁コイル２の端子間電圧を測定
する回路を示すもので、この端子間電圧の測定により位
置検出が行なわれる０次に、第２図と共に位置検出が行
なわれろ原理について説明する。

第２１２１は、横軸に可動鉄片３，４の変位をとり、ま
た、縦軸にインダクタンスをとって示したグラフである
。即ち、可動鉄片３，４０ストロークが比較的小さい領
域において、電磁コイルｌ及び２のインダクタンスＬ　
ａ、Ｌ　ｂの変化を示す曲線７゜８は、変位に比例して
いる。ところで、可動鉄片３と可動鉄片４との間には、
当初よりＸＩで示される変位１０が与えられている。こ
のため、変位量に閏ねらず一定のインダクタンス差９が
現われる０曲線１１は、２つのインダクタンスＬ　ａ、
Ｌ　ｂの比を示すもので、変位の増大に従って勾配が緩
やかに変化する。即ち、変位とインダクタンスの比Ｌ　
ａ／　Ｌ　ｂとの間には一定の間係がある。このため、
インダクタンス比Ｌ　ａ／　Ｌ　ｂを求めれば変位量が
閉接的に求められる。インダクタンス比Ｌａ／Ｌｂは、
電磁コイル１及び２に重畳されて供給された交流電圧の
比に相当するので、電磁コイルｌ及び２における交流電
圧を測定すると、変位量が測定できる。

第３図は、本発明の実施例の機構図である。なお、実際
のソレノイド及び電磁アクチュエータは公知のように、
円筒型、矩形、その他種々の形状に構成できる。第３図
において参照番号１２はヨークであって、このヨーク１
２に第１の電磁コイルｌが巻回される。参照番号１３は
中央の貫通孔に結合部材１日が貫通するヨークであって
、結合部材１８の両端に可動鉄片１４．１５が固着され
る。結合部材１８により、可動鉄片１４とヨーク１２と
の間のギャップ１６と、可動鉄片１５とヨーク１３との
間のギャップ１７とが夫々異なるように構成される。こ
の２つのギャップの長さの差は、可動鉄片１４．１５の
位置の如何に問ねらず一定に保たれる。

第４図は本発明の他の実施例の機構図である。

第４図に示す例は、可動鉄片１４．１５が円筒状を成す
もので、ヨーク１２．１３とのギャップ差は、参照番号
１６及び１７にて示される。

７　第５図は本発明の更に他の実施例の機構図である。

この第５ＵＡに示す例では、可動鉄片１４及び１５が夫
々平行に移動する。結合部材１８は磁性材及び非磁性材
の何れを用いても良く、機械的な強度を保つことのでき
るものであれば種々の材料を用いることができる。ヨー
ク１２及び１３には可動鉄片１４及び１５を直接貫通さ
せるための貫通孔が設けられる。この場合も、ギャップ
差が一定となるように、ヨーク１２の底面２０と可動鉄
片１４の端面１９との間の距離と、ヨーク１３の底面２
２と可動鉄片１５の端面２１との間の距離が設定される
。

第６図は本発明の他の実施例の機構図である。

この例は、回転型の可動鉄片１４．１５を有する電磁ア
クチュエータに本発明を具現化したものである。結合部
材１８の軸に対して可動鉄片１４と可動鉄片１５とは異
なる角度で固定され、一定のインダクタンス差を形成す
るように構成される。

第７図は本発明の更に他の実施例の機構図である。この
図に示す例は、ボイスコイル型の可動部を持つ電磁アク
チュエータに本発明を具現化したものである。即ち、ボ
イスコイル型の第１の電磁コイル１の端部と、同じくボ
イスコイル型の第２の電磁コイル２の端部とが結合部材
１８にて結合される。第１の電磁コイル１の上端２３と
ヨーク１２の平坦部２４と、第２の電磁コイル２の下端
２５とヨーク１３の平坦部２６との間に形成されるギャ
ップ差は、常に一定の距離となるように構成される。な
お、ボイスコイル型の可動部を駆動するために、ヨーク
１２．１３には、永久磁石を磁路中に適宜設ける。この
ボイスコイル型の駆動部を持つ電磁アクチュエータは、
極めて高速応答性に優れている。

［発明の効果コ 以上述べてきたように、本発明によれば、非接触で変位
を検出てきると共に高速応答性に優れた安価な位置検出
機能を有する電磁アクチュエータが得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１は本発明の原理図、第２図は本発明の原理を示すグ
ラフ、第３図は本発明の実施例の機構図、第４図は本発
明の他の実施例の機構図、第５図は本発明の更に他の実
施例の機構図、第６図は本発明の他の実施例の機構図、
第７図は本発明の更に他の実施例の機構図である。 ｌ・・第１の電磁コイル、２・・第２の電磁コイル、３
，４．・可動鉄片、５・・交流電源、１２．１３・・ヨ
ーク、１４．１５・・可動鉄片、１８・・結合部材 第１図 す 第２図 嬉３ｆｆｌ 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の自己インダクタンスを形成する第１の電磁コ
   イルと第１の可動鉄片と、第２の自己インダクタンスを
   形成する第２の電磁コイルと第２の可動鉄片とを備える
   電磁アクチュエータであって、前記第１の可動鉄片と前
   記第２の可動鉄片とを結合する結合部材を有し、前記可
   動鉄片の位置に関わらず前記第１の自己インダクタンス
   と前記第２の自己インダクタンスとの差を一定にした位
   置検出機能を有する電磁アクチュエータ。 ２、第１の電磁コイルと第１の可動鉄片によるインダク
   タンスの最大値と、第２の電磁コイルと第２の可動鉄片
   によるインダクタンスの最大値とが同一かあるいはほぼ
   同一に構成され、前記第１の可動鉄片と前記第２の可動
   鉄片との機械的結合により前記第１の電磁コイルと前記
   第１の可動鉄片によるインダクタンスと前記第２の電磁
   コイルと前記第２の可動鉄片によるインダクタンスとの
   差が前記第１及び前記第２の可動鉄片の位置に関わらず
   一定であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の位置検出機能を有する電磁アクチュエータ。