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公開番号2025159775
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-22
出願番号2024062523
出願日2024-04-09
発明の名称一定力発生器
出願人日本パルスモーター株式会社
代理人個人,個人
主分類H02K 41/03 20060101AFI20251015BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ストロークを長くすることができる、一定力発生器を提供すること。
【解決手段】一定力発生器は、長手方向に延在する固定部位と、長手方向に延在して配置され、固定部位に対して長手方向に移動可能な可動部位と、を含む。固定部位は、長手方向に延在する中心軸に直交しかつ互いに離間して対向する第1の端面および第2の端面と中心軸に平行な第1の側面とで、長手方向に沿って開口する断面略コ字型のスリットを持ち、長手方向に固定長さを持つ。可動部位は、スリットに部分的に挿入された状態で、長手方向に延在して配置され、長手方向に固定長さと所定の許容範囲内で等しい可動長さを持つ。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
長手方向に延在する固定部位と、
前記長手方向に延在して配置され、前記固定部位に対して前記長手方向に移動可能な可動部位と、
を含む一定力発生器であって、
前記固定部位は、前記長手方向に延在する中心軸に直交しかつ互いに離間して対向する第１の端面および第２の端面と前記中心軸に平行な第１の側面とで、前記長手方向に沿って開口する断面略コ字型のスリットを持ち、前記長手方向に固定長さを持ち、
前記可動部位は、前記スリットに部分的に挿入された状態で、前記長手方向に延在して配置され、前記長手方向に前記固定長さと所定の許容範囲内で等しい可動長さを持つ、
ことを特徴する一定力発生器。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記固定長さをＬ１とし、前記可動長さをＬ２としたとき、０．８０Ｌ１≦Ｌ２≦１．２０Ｌ１の関係にある、請求項１に記載の一定力発生器。
【請求項３】
前記固定部位は、
前記中心軸と平行でかつ前記第１の側面と対向する第２の側面側で、前記長手方向に延在する一本の棒状体であって、強磁性体から成る前記棒状体と、
前記中心軸と平行で、前記第１の側面および前記第２の側面と直交し、かつ互いに離間して対向する第３の側面側および第４の側面側で、前記長手方向に延在する一対の磁性板であって、それらの間に前記棒状体を挟むように前記中心軸と直交する方向で所定距離離間する一対の対向面を持ち、強磁性体から成る前記一対の磁性板と、
前記第１の側面側で、前記長手方向に延在する一対の永久磁石板であって、前記スリットを形成するように前記一対の磁性板の前記一対の対向面にそれぞれ接して配置された、前記一対の永久磁石板と、
を備える、請求項１又は２に記載の一定力発生器。
【請求項４】
前記棒状体は、前記長手方向に長い実質的に直方体の形状をしており、前記一対の磁性板の前記一対の対向面と接する一対の接側面を持ち、
前記固定部位は、前記一対の磁性板の前記一対の対向面と前記棒状体の前記一対の接側面とを接触させるように、前記一対の磁性板と前記棒状体とを締結する締結部材を更に含む、
請求項３に記載の一定力発生器。
【請求項５】
前記一対の磁性板は、前記第１の側面側で、前記長手方向に延在して前記一対の対向面に設けられた一対の凹部を有し、
前記一対の永久磁石板は、それぞれ、前記一対の凹部に配置されている、
請求項３に記載の一定力発生器。
【請求項６】
前記一対の永久磁石板の各々は、前記長手方向で分割された、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の永久磁石片から成る、
請求項３または５に記載の一定力発生器。
【請求項７】
前記一対の永久磁石板の各々は、
前記長手方向と直交し、かつ対向する永久磁石板に対向する厚さ方向に着磁された主磁石板と、
該主磁石板を前記長手方向と直交する方向で両側から挟み込むように幅方向に着磁して配置された２個の副磁石板であって、挟み込んだ主磁石板の両側に面する前記副磁石板の磁極が、当該挟み込んだ主磁石板の内側の磁極と同じ極性の磁極となるように挟み込む、前記２個の副磁石板と、
を含む、ことを特徴とする請求項３または５に記載の一定力発生器。
【請求項８】
前記一対の永久磁石板の各々は、前記長手方向と直交し、かつ対向する永久磁石板に対向する厚さ方向に着磁された１つの磁石板から成る、ことを特徴とする請求項３または５に記載の一定力発生器。
【請求項９】
前記可動部位は、
前記スリット内に挿入され、かつ、前記一対の永久磁石板とギャップを空けた状態で、前記長手方向に延在して配置された、強磁性体から成る可動板と、
前記スリットから離れた位置で前記可動板と離間し、かつ、前記可動板と平行に、前記長手方向に延在して配置された、非磁性体から成るガイドと、
前記可動板と前記ガイドとを連結する接続部材と、
を備えた、請求項３または４に記載の一定力発生器。
【請求項１０】
前記接続部材は、前記固定部位と前記可動部位とが磁気的に安定している磁気的安定状態において、前記第１の端面および前記第２の端面の近傍位置で、前記可動板と前記ガイドとを連結する一対の連結部材から成る、請求項９に記載の一定力発生器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は一定力発生器に関し、特に、リニアアクチュエータと共に用いられる一定力発生器に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
リニアアクチュエータは、被駆動体を長手方向（軸方向）に駆動するために使用される。
【０００３】
このようなリニアアクチュエータは、例えば、長手方向に延在する中心軸を持つアクチュエータシャフトと、このアクチュエータシャフトの周囲に配置された界磁コイルと、から構成される。アクチュエータシャフトは、中心軸方向に着磁した複数の永久磁石を、同磁極同士を対向させて直列に繋ぎ合せた状態で、固定したものである。界磁コイルは、アクチュエータシャフトを、ギャップを介して同心状に内包するように、複数の筒状のコイルを直列に繋ぎ合せたものである。界磁コイルはアクチュエータケースで覆われる。すなわち、アクチュエータケースの内壁面に、界磁コイルが取り付けられ、固定される。このようなリニアアクチュエータは、例えば、アクチュエータシャフトが固定部、界磁コイルとアクチュエータケースとの組み合わせが可動部となるように構成される。このような構成のリニアアクチュエータは、コイル可動型リニアアクチュエータまたは磁石固定型リニアアクチュエータと呼ばれる。
【０００４】
一方、上述したコイル可動型（磁石固定型）リニアアクチュエータとは異なり、アクチュエータシャフトが可動部、界磁コイルとアクチュエータケースとの組み合わせが固定部となるように構成された、リニアアクチュエータも知られている。このような構成のリニアアクチュエータは、磁石可動型リニアアクチュエータまたはコイル固定型リニアアクチュエータと呼ばれる。
【０００５】
上述したコイル可動型（磁石固定型）リニアアクチュエータにおいて、界磁コイルは、リニアアクチュエータとして三相リニアアクチュエータを構成するために、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の少なくとも３個のコイルから成る。そして、三相リニアアクチュエータでは、それぞれのコイルに電気的に１２０度の位相差を持つ交流電流を流し、各コイルへの通電を制御する。このように通電を制御することにより、三相リニアアクチュエータは、永久磁石から発生される磁界と、界磁コイルに流される電流との間の相互作用（いわゆる、フレミングの左手規則）により、界磁コイルとアクチュエータケースとの組み合わせから成る可動部を中心軸方向（長手方向）に駆動する推力が得られるように構成している。
【０００６】
コイル可動型（磁石固定型）リニアアクチュエータにおいては、被駆動体がアクチュエータケースに固定される。したがって、界磁コイルとアクチュエータケースとの組み合わせから成る可動部の中心軸方向（長手方向）の移動に伴って、被駆動体は、中心軸方向（長手方向）に駆動される。被駆動体を鉛直方向（垂直方向）に駆動させたい場合がある。そのような被駆動体としては、例えば、少量液体の吸引、吐出を行う分注装置の分注ヘッドがある。その場合、コイル可動型（磁石固定型）リニアアクチュエータの中心軸方向（長手方向）は、鉛直方向（垂直方向）に延在することになる。このように被駆動体を鉛直方向（垂直方向）に駆動することを、以下、「鉛直駆動」と呼ぶことにする。
【０００７】
このような構成のコイル可動型（磁石固定型）リニアアクチュエータにおいては、界磁コイルに電流が流れていない場合、界磁コイルと永久磁石との間に電磁力が働かない。そのため、鉛直駆動の場合では、リニアアクチュエータの可動部は、被駆動体とともにそれらの重力により下方向に落ちてしまう。例えば、界磁コイルに電流を流すための電源が急に落ちた場合などに、可動部を含む被駆動体はストンと落下してしまう。この落下した被駆動体は、例えば、リニアアクチュエータの下に配置されていた機材などにぶつかり、その機材を破損させるおそれがある。
【０００８】
尚、前述したように、リニアアクチュエータは、２種類に大別される。コイル可動型（磁石固定型）リニアアクチュエータであろうと、磁石可動型（コイル固定型）リニアアクチュエータであろうと、永久磁石をＮＳ交互に直列に並べて、界磁コイルの磁界との吸引反発により動作する。したがって、鉛直駆動の場合では、磁石可動型（コイル固定型）リニアアクチュエータにおいても、界磁コイルに通電されていないと、被駆動体は、アクチュエータシャフトである可動部と共に、ストンと落下してしまう。
【０００９】
そこで、このような鉛直駆動の場合における被駆動体の落下を防止するために、リニアアクチュエータを採用した機器には、可動部を含む被駆動体の重力に対抗する推力を補助するための推力補助機構が設けられている。このような落下防止用の推力補助機構としては、従来、圧縮／ひっぱりバネや空気圧縮機、カウンターウエイトなどが用いられている。
【００１０】
なお、このような推力補助機構は、被駆動体の落下の防止ばかりでなく、リニアアクチュエータの駆動中において、重力に対抗する一定の推力を補助するためにも用いられる。特に、精密な位置制御が要求される分注装置においては、リニアアクチュエータとして、サーボ制御されるリニアアクチュエータ、つまりリニアサーボアクチュエータが使用されることが多い。リニアサーボアクチュエータをサーボ制御する場合、ゲイン調整という作業が必要になる。負荷が一定な場合には、ゲイン調整を容易に行なうことが可能である。しかしながら、負荷が変動する場合、ゲイン調整をすることが困難である。また、たとえゲイン調整をしたとても、リニアサーボアクチュエータは最適な動きをなかなかしないことが知られている。よって、一定の推力を補助する推力補助機構は、このようなリニアサーボアクチュエータを採用したときにメリットがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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