JPH1127919A - 電磁式アクチュエータ - Google Patents
電磁式アクチュエータInfo
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- JPH1127919A JPH1127919A JP10021688A JP2168898A JPH1127919A JP H1127919 A JPH1127919 A JP H1127919A JP 10021688 A JP10021688 A JP 10021688A JP 2168898 A JP2168898 A JP 2168898A JP H1127919 A JPH1127919 A JP H1127919A
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- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/066—Electromagnets with movable winding
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/12—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moving in alternate directions by alternate energisation of two coil systems
- H02K33/14—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moving in alternate directions by alternate energisation of two coil systems wherein the alternate energisation and de-energisation of the two coil systems are effected or controlled by movement of the armatures
-
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-
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Abstract
磁式アクチュエータを提供する。 【解決手段】 電磁アクチュエータはフェライト材料か
ら構成される固定部1、2、3、4および電気的に導電
性の材料から構成されるスライド部15、9、10を有
している。コイル7および8が中央コア3および4の回
りに位置決めされている。2つの環状の要素9および1
0はコア3および4を通って延在する軸14によって一
緒に固定して連結されている。アクチュエータはコイル
に供給される交流電流の相対的な大きさにより制御され
るピストンとして機能する。また、スライド部15が所
定の位置まで移動し1つのコイルだけが励磁されたとき
には力印加器としても機能する。往復運動するリニアモ
ータとして使用する場合、コイル7および8はスライド
部15がそれぞれの工程位置の終端に到達したときに切
換が行われ交互に励磁される。
Description
タに関するものであり、特に、位置決め、加工物への力
の印加、往復運動などの用途を有する電磁式アクチュエ
ータに関するものである。
州特許出願第96303854.2号においては、互い
に固定して固着された2つの同様な部材を含んでなる作
動装置(actuation apparatus )が記載され図示されて
いる。各部は外側の中空の管状の部分および内側部分を
有する管状の鉄製の構造体を含んでおり、これら2つの
部分はこれらの間に環状のギャップを形成するために端
板によりリンクされており、長手方向の断面において各
部は略E−形状となっている。これら2つの部分は互い
に対面し、それらの外側部分および内側部分の間で共通
の環状のキャビティを規定している。銅製のチューブが
キャビティ内で側方にスライド自在に配置されている。
キャビティの外部に銅製チューブの動きを移すため、外
側部分は長手方向に延在するスロットを有しており、ま
た放射状のスポークが銅製チューブに固着されるととも
にスロットを通って延在している。電気コイルが基部に
おいて内側部分をそれぞれ包囲しており、またコイルの
交流励磁により、銅製チューブ内に誘起されたうず電流
と鉄製の構造体内の磁界との相互作用によって、銅製チ
ューブの移動が生じる。コイルが励磁されたときの銅製
チューブの力/変位の現象により、2つのコイルの異な
る励磁によりその位置が変更されて、装置が位置決め装
置として機能する。
より汎用の用途である、電磁式アクチュエータを提供す
ることにある。
エータは、強磁性材料から構成される固定部と電気的に
導電性の材料から構成される可動部を含んでなり、固定
部は外側の中空の管状部分および外側の部分とコアとの
間に環状のギャップを規定するために位置決めされた中
央コアを含んでなり、可動部はギャップ内に位置すると
ともにその内部で直線状にスライドするように制約され
ており、また電気コイルが中央コアの回りに巻回されて
いる電磁式アクチュエータにおいて、固定部は、前記ギ
ャップ内の中央に位置決めされてその両側においてギャ
ップを長手方向に2つの短いギャップに分割するディス
クを含み、中央コアはディスクの対向する各面にそれぞ
れ固着された2つの部分内にあり、電気コイルがコアの
各部の回りに巻回されており、また、可動部が前記短い
ギャップの各1つの内にそれぞれスライド自在である2
つの分離した環状の要素、および前記要素が一致してス
ライドするようにこれらを互いに固着するための手段を
含んでなることを特徴とするものである。
はコアの両方の部分を通って延在する中央ボア、前記ボ
ア内部でスライド自在に移動自在である軸、および移動
自在な部分の環状の要素を軸の対向する両端に固定して
固着するための手段を含んでなる。好ましくは、軸は中
央ボア内においてリニアベアリング上に装着されてい
る。
スクから離れる方向において直径が増大しているもので
あり、直径の増大は直径の段階付けされた増加(steppe
d increase)によって行われる。
機能することができる。このモードでは、2つのコイル
は差動的に励磁され、導体チューブは2つのコイル内を
流れる電流の相対的な大きさに依存した位置を取る。本
アクチュエータはまた、力印加器(force applier )と
して機能することができる。このモードでは、1つのコ
イルだけが励磁される。2つのコイルを交互に励磁する
ことで、リニアの往復運動を発生することができる。
明を実施の形態によってより詳しく説明する。図1を参
照して、同図には、フェライト材料で構成された固定部
と電気的な導電材料で構成された可動部を有するアクチ
ュエータの長手方向の断面図が示されている。固定部
は、外側の薄い壁の管状のチューブ2が固定して固着さ
れた中央の厚い円筒状のディスク1を含んでいる。チュ
ーブ2はディスク1の両側上で所定の距離だけ長手方向
に延在している。2つの中央のフェライトコア3および
4はディスク1のいずれかの側に固着されており、また
チューブ2により規定された量内で反対方向に軸径方向
に延在している。コア3および4と外側の円筒状の壁2
の間の空間内には環状のギャップ5および6が規定され
ている。
り、これらの直径はディスク1からの距離とともに増大
する。電気コイル7および8は中央コア3および4の回
りに位置決めされており、また環状のギャップ5よび6
内のディスク1に近接している。
チューブ9および10から構成され、また中実の端11
および12を有している。チューブ9および10はギャ
ップ5および6内に位置決めされており、その内部で長
手方向に自由にスライドできる。これらは従来のように
アルミニウムあるいは銅から形成される。チューブ9お
よび10は一致してスライドするように一緒に固着され
ている。各チューブを互いに固着するために、中央のボ
ア13が両方のコア3および4を通って右に延在して設
けられている。軸14はボア13内で延在しており、ま
たその両端はチューブ9および10の端ディスク11お
よび12に固定して連結されている。軸14のスライド
運動を容易化するために、軸14とボア13の内面との
間にはリニアベアリングを設けることができる。チュー
ブ9と10および軸14は一緒に連結されて、2つの対
向する方向のいずれかにおけるリニア動作を、限度内
で、行うことができる複合の部材15を形成する。
イル7および8が励磁される態様に依存する。従来は5
0Hzである、交流電流によるコイル7または8の励磁
の効果は、フェライト素子内に交流磁界を発生させて、
導電部材15内にうず電流を発生することである。うず
電流は磁界と作用して導電部材15上に作用する力を生
成する。1つのコイルだけに交流電流が供給された場
合、力/変位の関係は図2に示したようになる。同図か
ら、段付きのコアを設けた場合、部材15が中央位置か
ら外にスライドする際に力が小さい範囲で僅かに増大
し、その後に性格にリニアの態様で変位が減少する。比
較のため、段付きされていないコアに対する力/変位の
曲線を同じスケールで示した。これから、部材15の運
動のほぼ全ての領域においてそれに加えられた力は段付
きのコアよりも顕著に大きい。
て動作させるためには、図1に示された回路構成が使用
される。2つのコイル7および8は両方共に、50Hz
の商用電源に接続された端子21および22からのトラ
イアックT1 およびT2 により励磁される。トライアッ
クの点弧は、各コイルが交互に励磁される態様で、フォ
トダイオードセンサD1およびD2により制御される。
いずれの時間においても、一方のトライアックの点弧角
は0°であり、他方のトライアックの点弧角は180°
であり、つまり、一方のトライアックは「オン」であ
り、他方のトライアックは「オフ」である。このため、
フォトダイオードD1およびD2は部材15の移動位置
の対向する端を検出しトライアックを適宜トリガする。
3においてAで印を付けた中央位置において、トライア
ックT2 の点弧角は0°であり、コイル8は励磁されて
「オン」であり、一方、T1 の点弧角は180°であ
り、コイル7は励磁されないで「オフ」である。したが
って、部材はBにおいてフォトダイオードD2により検
出されるその工程の終りに到達するまで右方に移動す
る。このポイントにおいて、トライアックT2 の点弧角
は180°に変化して、コイル8はオフとなる。同様
に、フォトダイオードD1は部材の工程の終りを検出
し、したがって、トライアックT1 の点弧角0°に変化
しコイルがオンになる。すると、部材はBからCに次い
でDへの移動により図示したように完全に左方に移動す
る。このポイントにおいて、フォトダイオード左方の工
程の終りを検出し、また各トライアックの点弧角が逆と
なり、DからA次いでBへの部材の対応した逆の移動が
生じる。スライド部材の往復運動の速度はスライド部材
への負荷によって決まる。
は、ダイオードD1およびD2は単一の位置センサに置
き換えられ、またトライアックT1 およびT2 の点弧角
は連続した変化となる。適当な構成の回路のダイヤグラ
ムを図4に示した。図4において、図1のアクチュエー
タがアクチュエータ41としてブロック図で示されてい
る。アクチュエータ41には、図1に示した構成と同様
に2つのトライアックT1 およびT2 を介して電力が供
給される。しかしながら、工程の終りだけを検出するフ
ォトダイオードの代わりに、スライド部材の位置を連続
的に検出するとともに位置に比例したアナログ出力を出
力する位置センサ42が設けられている。センサ42の
出力はアナログ−デジタル変換器43を介してデジタル
信号プロセッサ44に、またデジタル−アナログ変換器
45を介してトライアックのゲート制御回路46に供給
される。制御回路46はトライアックT1 およびT2 に
点弧パルスを供給する。アクチュエータの力/変位につ
いての異なる点弧角の影響を図5に例示した。点弧角が
小さい場合における、得られた力/変位の関係は曲線5
1により示した。曲線51は印加された力は距離に正し
く線形的に減少している。点弧角が大きい場合における
力/変位の曲線を52で示した。曲線52は印加された
力が距離とともに正しく減少していることを示してい
る。制御回路46から両方のトライアックを点弧するこ
とで部材15に力が印加され、また部材はこれらの力が
等しくて反対である均衡位置に駆動される。このような
位置を図5において53で示した。実際の均衡位置は制
御回路46により発生されるトライアックの点弧パルス
の電源に対する角度に依存する。図4の閉ループ回路に
より、広範囲の位置に亘り、また均衡位置からの移動に
対する大きな戻り力で、部材15の正確な位置決めが可
能となる。
e imparting device)としても容易に動作することがで
きる。1つのコイルだけが励磁された場合、いずれかの
位置において部材15に印加される力を図2に示した。
いずれかの値の力を印加することと逆関係において、必
要とされる部材15の位置が図2から分かる。アクチュ
エータは最初は上記した態様で位置決め装置として動作
し、部材15を必要とされる位置に移動させる。部材1
5に対する加工物の位置はこの段階においてこの移動を
補償するために調節される。両方のコイルの供給は次い
でオフされる。これは両方のトライアックの点弧角を1
80°に変更することにより達成される。トライアック
の1つだけの点弧角は次いで0°に変更されて完全にオ
ンになり、またこれに接続されたコイルには、部材15
へ力を供給するとともに接続されたいずれかの加工物が
予め決定された値を有することを確保するために、最大
電流が供給される。印加された力の方向は2つのコイル
7または8のいずれが励磁されるかに依存する。これに
より、必要に応じて、部材15に取り付けられた加工物
へ引張りあるいは圧縮力のいずれかを印加することが可
能になる。
いて、電気的な接点のスライドは必要でない。スライド
部材15は外部の電気接点を有しておらず、また従来の
リスかご型の誘導モータの堅牢性を有している。よっ
て、本アクチュエータは不良環境においても使用するこ
とができる。
の断面図である。
示したグラフである。
置されているときの力変位曲線を示したグラフである。
対して必要な電気制御回路のブロック図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 強磁性材料から構成される固定部と電気
的に導電性の材料から構成される可動部と、固定部は外
側の中空の管状部分(2)および外側の部分(2)とコ
アとの間に環状のギャップを規定するために位置決めさ
れた中央コアを含み、可動部はギャップ内に位置すると
ともにその内部で直線状にスライドするように制約され
ており、また電気コイル(7および8)が中央コアの回
りに巻回されている電磁式アクチュエータにおいて、固
定部は、前記ギャップ内の中央に位置決めされてその両
側においてギャップを長手方向に2つの短いギャップ
(5および6)に分割するディスク(1)を含み、中央
コアはディスク(1)の対向する各面にそれぞれ固着さ
れた2つの部分(3および4)内にあり、電気コイル
(7、8)がコアの各部(3、4)の回りに巻回されて
おり、また、可動部が前記短いギャップ(5あるいは
6)の各1つの内にそれぞれスライド自在である2つの
分離した環状の要素(9および10)、および前記要素
(9および10)が一致してスライドするようにこれら
を互いに固着するための手段を含んでなる、ことを特徴
とする電磁式アクチュエータ。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| GB9702192.7 | 1997-02-04 | ||
| GBGB9702192.7A GB9702192D0 (en) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | Electromagnetic actuators |
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- 1998-02-02 ZA ZA9800838A patent/ZA98838B/xx unknown
- 1998-02-03 JP JP02168898A patent/JP4055967B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| ZA98838B (en) | 1999-08-02 |
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| DE69817231T2 (de) | 2004-06-09 |
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| GB9702192D0 (en) | 1997-03-26 |
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