JPS627769B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直線的動作をする電気―駆動力変換器
に関し、小型化及び消費電力の節減することを目
的とするものである。

従来、小型テープレコーダ等小型機器に使用さ
れる直線的動作をする電気―駆動力変換器（以下
リニア・アクチユエータと呼称する。）はプラン
ジヤーソレノイドが殆どであつた。

プランジヤーソレノイドは駆動源として永久磁
石を含む磁気回路を全く有さず、コイルに通電す
ることにより発生する磁界のみを用いて駆動力を
発生させているので、消費電力が大きく、バツテ
リーを電源とする機器においてはバツテリーの寿
命が短かくなるのみならず、大きな駆動力を必要
とする場合には消費電流を増加させなくてはなら
ないので全体的に大型化せざるを得ず、小型機器
に組み込むことができない。

またプランジヤーソレノイドでは一個で双方向
駆動を行なうことが不可能であり、従つて双方向
駆動を行なう場合には二個のプランジヤーソレノ
イドを必要とし、小型機器の大きさがプランジヤ
ーソレノイドにて制限されることとなつていた。

更にプランジヤーソレノイドはその動作原理か
らストロークを長くとることが不可能であるのみ
ならず鉄芯同志がぶつかり合つて大きな騒音を発
生し、またこの騒音を防ぐ為に防音処理を施すと
駆動力が弱くなる等多くの欠点を有している。

本発明は永久磁石を用いた磁気回路及び該磁気
回路の磁界と直角に設けたコイルで駆動力を発生
させるようにして上記の諸欠点を解消したのもの
である。

即ち、永久磁石を用いた磁気回路の磁界とコイ
ルに流れる電流とによりフレミングの左手の法則
のとおり、磁界と電流の方向夫々と直角な方向に
力が働らき、この力によりリニア・アクチユエー
タとしての動作をさせることができ、コイルに流
れる電流の向きを変えることにより双方向駆動が
可能となる。

原理的にはスピーカーのボイスコイル部と同じ
であるが、本願発明はリニア・アクチユエータと
して駆動力をとり出すことを主眼としたもので、
磁気回路の形状を角型形状とすることにより磁路
内での空隙部の磁束密度を高くし、該磁気回路の
磁力とコイルに通電することにより発生する磁力
との相互作用により大きな力を取り出し得るよう
にしている。従つて小さい消費電力でも大きな駆
動力を発生させることが可能となる。

また、磁気回路の空隙部にコイルが存在する場
合は一定の駆動力を発生するので該空隙部の長さ
よりストローク分の長さだけ長いコイルを用いれ
ば、該ストローク分の長さの範囲内において常に
一定の力を発生し、従つてストロークの長さは自
由に選択することができるのみならず、空隙部よ
り長いコイル部分を有するコイルを用いることに
より、コイルによる損失は増加するが、電流値を
抑えることができ、空隙部の磁束を最も有効に利
用することができる。

以下本発明のリニア・アクチユエータについて
一実施例を示す添付図面によつて詳細に説明す
る。

第１図乃至第３図に示すように本発明のリニ
ア・アクチユエータはセンターポール１、ヨーク
２及び該ヨーク２に固着した永久磁石３とから成
る磁気回路と、ボビン４及び該ボビン４に捲回し
たコイル５から成る作動部とで構成されている。

ヨーク２は、断面形状が方形のセンターポール
１を固着するほぼ方形の基板２′と、該基板２′の
四方の端縁部から前記センターポール１に平行な
方向に延長される側板２″とから構成されてい
る。

尚、互に隣接する側板２″同志は直接接触する
ことなく互に離間された状態としている。

該側板２″の互に対向する内面所定位置には板
状の永久磁石３を設けているが、永久磁石３の互
に対向する面の極性は互に逆極性となるようにし
ている。

従つて永久磁石３の内面と、これに対向するセ
ンターポール１の外側面とは平行となり、永久磁
石３とセンターポール１とで形成される空隙内の
磁束密度を高くすることができる。

永久磁石３とセンターポール１との間には常に
一定方向の磁界が存在するので、コイル５に通電
すれば、前記磁界とコイル５により発生される磁
界との相互作用によりコイル５は一方向に駆動力
が与えられ、ボビン４と共一方向に移動する。逆
方向に通電すれば、コイル５により発生される磁
界の向きが逆となる為逆方向に移動される。

尚、前記作動部は、第１図の中央縦断平面図及
び第２図の中央縦断側面図に示すように、永久磁
石３に対しては若干の空間を隔てて配置されてい
るが、一方センターポール１に対してはその外面
に接している。この構成によつて作動部は静止状
態において、センターポール１によつて支持さ
れ、一方作動状態において、センターポール１の
外面に沿つて摺動する。

また、空隙部分の磁界は、該空隙部分に位置す
るコイルに直接作用して駆動力を発生するのであ
るから、ストロークに応じてコイルの長さを決定
すれば第４図中実線に示すように決定されたスト
ローク内では常に同じ駆動力を発生させることが
でき、同図中破線で示すプランジヤーソレノイド
の如く、ストロークが多くなると急激に駆動力が
小さくなるという欠点を解消できるのである。

尚、図中６は被駆動物とボビン４とを連結する
連結部、７は連結用の孔である。

以上のようになる本発明の電気―駆動力変換器
は次の効果を奏する。

永久磁石を含む磁気回路とコイルとで構成し
たのでコイルへの通電の向きにより双方向駆動
が可能となる。

ヨーク、センターポールを断面方形としたの
で小型化した場合空隙部分の磁束を有効利用で
き、大きな駆動力を得ることができる。

尚、ヨーク、センターポールを円筒形状とし
たもろでは、それを小型テープレコーダ等の機
器に組み込む場合大きな駆動力を得ることがで
きなかつた。何故ならば大きな駆動力を得る為
には空隙部分に大きな磁束を発生させるべくヨ
ーク、センターポールの奥行を大きくすること
が必要である（径を大きくすることは高さ方向
の広がりが生ずる為小型機器では適用し難
い。）が、それではセンターポールに集中する
磁束が飽和してしまい、その為に空隙部分に大
きな磁束を発生させることができない。これに
対し、ヨーク、センターポールが断面方形のも
のでは、上記の如き機器に組み込む場合、ヨー
ク、センターポールの奥行をそのまま単に横巾
を適度に広げることで小型機器への組み込みが
し易く、しかも奥行を少なくすることでセンタ
ーポールへの磁束集中による飽和を避けること
ができるので、空隙部分に大きな磁束を発生さ
せることができ、それにより大きな駆動力を得
ることができるものである。

コイルの長さにより決定されるストローク範
囲内において常に同じ駆動力を発生させること
ができる。

ヨーク、センターポールを断面方形としたの
で永久磁石の加工が容易となるとともに特に小
型機器においては空間を有効に利用できる。

コイルを捲回したボビンの内面四方をセンタ
ーポールに対して接触させたので、作動部をセ
ンターポールによつて支持することができ、作
動部の支持構造が簡略化されるとともに、駆動
力の伝達が良好となる。この場合、センターポ
ールの断面形状が方形状であることが極めて重
要である。もしセンターポールの断面形状が円
状であるならば連結部を通じて連結される被駆
動物が回転モーメントを発生し易いものであつ
た場合その回転モーメントによつてコイルを捲
回したボビンが容易に回転してしまい、安定な
往復動作を実現し得なくなるのである。これに
対し本発明の如くセンターポールの断面形状が
方形状であれば、上記の様な不用意な回転動作
を防止でき、正確な往復動作を安定的に実現し
得るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発
明の電気―駆動力変換器の中央縦断平面図、第２
図は同中央縦断側面図、第３図は同正面図、第４
図はストローク―駆動力特性を示す図。 １…センターポール、２…ヨーク、３…永久磁
石、４…ボビン、５…コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部空間を断面方形に形成したヨークの内面
   ４方に板状の永久磁石を固着するとともに、該ヨ
   ークの内部空間の中央部に断面方形状のセンター
   ポールを固定配置し、該センターポールと前記板
   状の永久磁石の間にコイルを捲回したボビンを、
   該ボビンの内面４方が前記センターポールに接し
   た状態で摺動可能な様に設置して前記コイルへの
   通電方向を変えることにより、前記ボビンを双方
   向に駆動させ得るようにしたことを特徴とする電
   気―駆動力変換器。