專利名稱：線性電動機致動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及動子相對于定子向一軸向相對地移動的線性致動器，尤其涉及動子相對于定子向軸線方向的一方向相對地移動，之后掉轉移動方向而向軸線方向的另一方向移動的行程式的線性電動機致動器。
背景技術：
以往，作為這種行程式的線性電動機致動器，已知有具備永磁鐵及線圈的音圈電動機(例如參照專利文獻1)。音圈電動機的工作原理利用弗萊明的左手法則，即利用在永磁鐵所形成的磁場中在線圈中流過電流時產生推力這一性質。若在線圈流過交流的電流， 則線圈在永磁鐵的磁場的范圍內沿一軸向進行移動。音圈電動機具有能夠高速運動且廉價這樣的特征，因此被廣泛用于揚聲器、磁盤的磁頭驅動、伺服閥的滑閥驅動等各種各樣的用途。先行技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2003-1M314號公報

發(fā)明內容
然而，音圈電動機存在如下本質上的問題，S卩，當音圈落在永磁鐵所形成的磁場的范圍外時，無法控制音圈。在使音圈相對于永磁鐵高速地移動或增大音圈的行程時，音圈會因慣性而落在永磁鐵的磁場的范圍外。若音圈的一半以上落在永磁鐵外，則即使在音圈中流過使音圈返回原處的電流，也難以控制音圈。為了解決該問題，在現(xiàn)有的音圈電動機中，在音圈上安裝彈簧或錐形紙等彈性體， 利用彈性體的恢復力來使音圈返回到永磁鐵的磁場的范圍內。然而，在利用機械的彈性體的恢復力來使音圈返回的情況下，若音圈的振動頻率接近彈性體的固有振動數而發(fā)生共振，則音圈的振動變得不穩(wěn)定。因此，需要使音圈以不與彈性體發(fā)生共振的頻率振動，存在可使用的頻率受到限制的問題。另外，若定子與動子通過彈性體連結，則彈性體相對于振動方向以外的力也會發(fā)生撓曲，因此存在結構不可避免地變得脆弱的問題。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的線性電動機致動器的上述課題而作成的，其目的在于提供一種即使不利用機械的彈性體的恢復力也能夠使動子移動的線性電動機致動器。以下，對本發(fā)明進行說明。本發(fā)明的第一方面涉及的線性電動機致動器具備具有沿軸線方向被磁化出N極及S極的至少一個永磁鐵的動子及定子中的一個；沿軸線方向排列有包圍所述動子及所述定子中的一個的第一及第二線圈的所述動子及所述定子中的另一個，所述線性電動機致動器的特征在于，在所述第一及所述第二線圈中流過相同相位的交流，且使連結所述第一及所述第二線圈的軸線方向的中心的線圈中心間距與所述動子及所述定子中的一個的磁極間距不同，從而使在所述第一線圈上產生的推力與在所述第二線圈上產生的推力的相位錯開。本發(fā)明的第二方面涉及的線性電動機致動器具備具有沿軸線方向被磁化出N極及S極的至少一個永磁鐵的動子及定子中的一個；沿軸線方向排列有包圍所述動子及所述定子中的一個的第一及第二線圈的所述動子及所述定子中的另一個，所述線性電動機致動器的特征在于，在所述第一及所述第二線圈中流過相位不同的交流，且使連結所述第一及所述第二線圈的軸線方向的中心的線圈中心間距與所述動子及所述定子中的一個的磁極間距一致，從而使在所述第一線圈上產生的推力與在所述第二線圈上產生的推力的相位錯開。本發(fā)明的第三方面涉及的線性電動機致動器具備具有沿軸線方向被磁化出N極及S極的至少一個永磁鐵的動子及定子中的一個；沿軸線方向排列有包圍所述動子及所述定子中的一個的第一及第二線圈的所述動子及所述定子中的另一個，所述線性電動機致動器的特征在于，在所述第一及所述第二線圈中流過相位不同的交流，且使連結所述第一及所述第二線圈的軸線方向的中心的線圈中心間距與所述動子及所述定子中的一個的磁極間距不同，從而使在所述第一線圈上產生的推力與在所述第二線圈上產生的推力的相位錯開。本發(fā)明的第四方面涉及的線性電動機致動器具備沿軸線方向被磁化出N極及S 極的第一及第二永磁鐵以同極彼此相對的方式空開間隔排列的動子及定子中的一個；具有包圍所述動子及所述定子中的一個的線圈的所述動子及所述定子中的另一個，所述線性電動機致動器的特征在于，所述第一及所述第二永磁鐵的外側的N極-N極間距或外側的S 極-S極間距比所述線圈的軸線方向上的長度長，通過在所述線圈中流過交流而使所述動子相對于所述定子移動，當所述動子移動至行程的一端時，所述第一永磁鐵進入所述線圈中，當所述動子移動至行程的另一端時，所述第二永磁鐵進入所述線圈中。發(fā)明效果根據本發(fā)明的第一方面及第三方面，由于在第一及第二線圈上產生的推力的相位錯開，由此能夠使第一線圈輸出例如正弦波的推力，使第二線圈輸出例如余弦波的推力。由于能夠在第一及第二線圈上同時作用按壓或拉拽動子的力，因此能夠提早對移動至行程的端部附近而進入減速區(qū)域的動子施加制動，能夠使動子可靠地振動。進而，在動子的移動中，第一及第二永磁鐵進入第一及第二線圈中的量發(fā)生變化，因此能夠使在第一及第二線圈上產生的推力進一步多樣地變化。其結果是，能夠使動子在從低頻率至高頻率的追隨性良好的情況下振動。根據本發(fā)明的第二方面，由于在第一及第二線圈上產生的推力的相位錯開，因此能夠使第一線圈輸出例如正弦波的推力，使第二線圈輸出例如余弦波的推力。由于能夠在第一及第二線圈上同時作用按壓或拉拽動子的力，因此能夠提早對移動到行程的端部附近而進入減速區(qū)域的動子施加制動，能夠使動子可靠地振動。根據本發(fā)明的第四方面，第一及所述第二永磁鐵的外側的N極-N極間距或外側的 S極-S極間距比線圈的軸線方向上的長度長，當動子移動至行程的一端時，第一永磁鐵進入所述線圈中，當動子移動至行程的另一端時，第二永磁鐵進入所述線圈中，因此能夠增大行程的端部處的恢復力。


圖1是本發(fā)明的線性電動機致動器(雙線圈型)的基本結構圖。圖2是動子的工作的原理圖(線圈的個數永磁鐵的個數=2:2)。圖3是動子的工作的原理圖(線圈的個數永磁鐵的個數=2:1)。圖4是本發(fā)明的第一實施方式的線性電動機致動器(雙線圈型)的剖視圖。圖5是定子的分解圖。圖6是表示線圈中心間距與永磁鐵的磁極間距的關系的示意圖。圖7是表示從定子拆下動子后的狀態(tài)的剖視圖。圖8是線性襯套的立體圖。圖9是線性襯套的剖視圖。圖10是第一及第二線圈的接線圖(并聯(lián))。圖11是第一及第二線圈的接線圖的其它例。圖12是第一及第二線圈的接線圖(串聯(lián))。圖13是表示在第一及第二線圈上產生的反電動勢的圖表。圖14是動子的動作狀態(tài)的推力矢量圖。圖15是動子的靜止狀態(tài)的推力矢量圖。圖16是本發(fā)明的第二實施方式的線性電動機致動器(雙線圈型)的示意圖。圖17是本發(fā)明的第二實施方式的線性電動機致動器(雙線圈型)的示意圖。圖18是表示排列有多個線圈單元的例子的剖視圖。圖19是表示將第一及第二線圈的外側用筒狀的磁軛包圍的例子的剖視圖。圖20是本發(fā)明的第三實施方式的線性電動機致動器(雙線圈型)的示意圖。圖21是表示環(huán)狀磁鐵與棒狀磁鐵的位置關系的立體圖。圖22是表示棒狀磁鐵移動時棒狀磁鐵所作用的推力的圖(圖中(a)表示棒狀磁鐵向左方移動的狀態(tài)，(b)表示位于中心的狀態(tài)，(c)表示向右方移動的狀態(tài))。圖23是表示相對于一對環(huán)狀磁鐵使第一及第二永磁鐵錯開的狀態(tài)的示意圖。圖M是表示動子的位置與在動子上產生的恢復力(產生力)的關系的圖表。圖25是表示形成在第三線圈的兩端部的磁極的變化的圖。圖沈是表示第一至第三線圈的輸出的圖(圖中(a)表示第一及第二線圈的輸出的合計，(b)表示第三線圈的輸出，(c)表示第一至第三線圈的輸出的合計)。圖27是在定子上設有一個線圈的線性電動機致動器(單線圈型)的基本結構圖。
具體實施例方式以下，根據附圖對本發(fā)明的線性電動機致動器的實施方式進行說明。對線性電動機致動器的基本結構及工作原理進行說明。線性電動機致動器有在定子上排列有第一及第二線圈的雙線圈型的線性電動機致動器、和設有一個線圈的單線圈型的線性電動機致動器。首先，對雙線圈型的線性電動機致動器進行說明。如圖1所示，兩個線圈(第一線圈Ia及第二線圈lb)以軸線一致的狀態(tài)排列在雙線圈型的線性電動機致動器的定子2上。第一及第二線圈la、lb的軸線方向上的長度彼此相等。連結第一及第二線圈la、lb的軸線方向的中心的線圈中心間距為LC1，第一及第二線圈la、lb的外部尺寸為LC3，第一及第二線圈la、lb的內部尺寸為LC2。在第一及第二線圈la、lb之間夾設有用于空出線圈間的間隔的間隔件7。在由第一及第二線圈la、lb的線圈構成的線圈單元的外側經由間隔件11及套管10設置直動軸承8作為引導機構。直動軸承8為襯套或花鍵，用于引導動子4的直線運動。第一及第二線圈la、lb、間隔件7、11、套管10收容在定子的圓筒狀的磁軛內。軸狀的動子4貫通第一及第二線圈la、lb內。動子4根據永磁鐵的數目而分成三種如、仙、如。即，在管狀的桿內配置中央部永磁鐵3c的類型如、在管狀的桿內配置第一及第二永磁鐵3a、3b的類型4b、在管狀的桿內配置中央部永磁鐵3c、第一及第二永磁鐵3a、 北的類型4c。線圈的個數與永磁鐵的個數之比分別為2 1、2 2、2 3。在任一種情況下，都能夠使動子4振動。以線圈的個數永磁鐵的個數=2 2為基礎。在線圈的個數永磁鐵的個數= 2 2的基礎上，在永磁鐵的外側還配置有第三及第四永磁鐵13a、i;3b的線性電動機致動器是圖4所示的本發(fā)明的第一實施方式的線性電動機致動器。首先，以線圈的個數永磁鐵的個數=2 2為例進行說明。如圖1所示，棒狀的第一及第二永磁鐵3a、!3b沿軸線方向空出間隔而配置在桿14的左右兩側。上述第一及第二永磁鐵3a、北與第一及第二線圈la、lb —對一對應。第一及第二永磁鐵3a、北各自的軸線方向的兩端部被磁化成N極及S極。第一及第二永磁鐵3a、3b以同極對置的方式、在該例中以N極彼此對置的方式排列在桿14中。在該例中，第一及第二永磁鐵3a、3b的內側的磁極(N極)比外側的磁極(S極)靠近第一及第二線圈la、lb的中心。并且，接近第一及第二線圈la、lb的中心的磁極(N極)的磁極間距LMl與連結第一及第二線圈la、lb的軸線方向的中心的中心間距LCl不同。中心間距LCl與磁極間距LMl的差設定為第一及第二線圈la、lb各自的線圈的軸線方向上的長度的1/8 3/8倍。這是為了將產生在第一及第二線圈la、lb上的推力的相位錯開90度左右，詳細情況在后敘述。各永磁鐵3a、3b的軸線方向上的長度比各線圈la、lb的軸線方向上的長度短。需要說明的是，在第一及第二永磁鐵3a、3b的外側的磁極比內側的磁極接近第一及第二線圈la、lb的中心的情況下(參照圖4)，使第一及第二永磁鐵3a、3b的外側的磁極的磁極間距LM2與第一及第二線圈la、lb的中心間距LCl不同即可。第一及第二線圈la、lb與第一及第二永磁鐵3a、3b的位置關系如下所述當動子 4b移動至軸線方向的右端時，第一永磁鐵3a進入第一線圈Ia內，當動子4b移動至軸線方向的左端時，第二永磁鐵北進入第二線圈Ib內。若將第一及第二線圈la、lb與第一及第二永磁鐵3a、3b以這樣的位置關系排列， 并在第一及第一線圈la、lb中流過相位一致的交流電流，則會在第一及第二線圈la、lb上產生相位偏移了大約90度的推力。即，在第一線圈Ia產生正弦波狀的推力，在第二線圈Ib 上產生余弦波狀的推力。由于具有在第一及第二線圈la、Ib上能夠同時作用按壓或拉拽動子4b的力、即在第一及第二線圈la、lb上同時作用向第一及第二線圈la、lb的軸線方向的相反方向作用的推力(彼此相向或朝向相反方向的推力)的時機，因此能夠提早對移動到行程的端部附近而進入減速區(qū)域的動子4b施加制動。并且，由于連結第一及第二線圈la、 Ib的軸線方向的中心的線圈中心間距LCl與第一及第二永磁鐵3a、3b的內側的磁極間距 LMl不同，因此在動子4b的移動中，第一及第二永磁鐵3a、北進入第一及第二線圈la、Ib中的量變化。因此，能夠使在第一及第二線圈la、lb上產生的推力進一步多樣地變化。即使動子4b移動至行程的端部附近(例如圖1中的左側)，第一永磁鐵3a的N極落在第一線圈Ia外，也能夠增大第二永磁鐵北進入第二線圈Ib內的量。因此，能夠確保行程的端部附近處的恢復力。其結果是，即使不利用機械的彈性體的恢復力，也能夠使動子 4b振動。由于未使用具有共振頻率的機械的彈性體，因此能夠使動子在從低頻率至高頻率的追隨性良好的情況下振動。接下來，對線圈的個數永磁鐵的個數=2 1，且在動子如上配置一個中央部永磁鐵3c的例子進行說明。在筒狀的桿14的中央部配置圓柱狀的一個中央部永磁鐵3c。中央部永磁鐵3c沿軸線方向被磁化，即其兩端部被磁化成N極及S極。中央部永磁鐵3c的軸線方向上的長度LM3比第一及第二線圈la、lb的外部尺寸LC3短即可，在該例中，中央部永磁鐵3c的軸線方向上的長度LM3設定為比內部尺寸LC2的長度短。因此，第一線圈Ia 及第二線圈Ib在中央部永磁鐵3c配置于第一及第二線圈la、lb的中心的狀態(tài)下配置在中央部永磁鐵3c的軸線方向的外側。中央部永磁鐵3c的軸線方向上的長度設定為比各線圈 IaUb的軸線方向上的長度短。第一及第二線圈la、lb與中央部永磁鐵3c的位置關系如下當動子如移動至軸線方向的一端時，中央部永磁鐵3c的一方的磁極進入第一及第二線圈la、lb中的一方，當動子如移動至軸線方向的另一端時，中央部永磁鐵3c的另一方的磁極進入第一及第二線圈la、lb中的另一個中。第一及第二線圈la、Ib與中央部永磁鐵3c以這樣的位置關系排列，當在第一及第一線圈la、lb中流過相位一致的交流時，動子如發(fā)生振動。在線圈的個數永磁鐵的個數=2 3，且在動子如上配置三個永磁鐵這種類型的動子4c中，在桿14的左右兩側配置圓柱狀的第一及第二永磁鐵3a、3b，在桿14的中央配置圓柱狀的中央部永磁鐵3c。第一及第二永磁鐵3a、3b的位置、長度及磁極與上述配置第一及第二永磁鐵3a、北類型的動子4b相同。中央部永磁鐵3c的位置、長度及磁極與上述配置一個中央部永磁鐵3類型的動子如相同。圖2表示線圈的個數永磁鐵的個數=2 2時的動子4b的動作原理圖。在該例中，在第一及第二線圈la、lb中流過相同相位的交流，在第一及第二線圈la、lb的兩端部從左側按順序形成例如N、S、N、S的磁極。第一及第二永磁鐵3a、3b以同極對置的方式從左側按順序形成例如S、N、N、S。在第一線圈Ia的兩端部按NS — ns — SN — sn — NS的順序形成磁極。在第二線圈Ib的兩端部按NS — ns — SN — sn — NS的順序形成磁極。在此， 大寫的磁極的磁場意味著比小寫的磁極的磁場強的意思。若在第一及第二線圈la、lb的軸線方向的中心與第一及第二永磁鐵3a、北的軸線方向的中心大致一致的狀態(tài)(動子4b配置在行程的中心的狀態(tài))下，在第一及第二線圈 IaUb中流過相同相位的交流，則配置在第一線圈Ia的左側的第一永磁鐵3a與第一線圈 Ia排斥。并且，配置在第二線圈Ib的右側的第二永磁鐵北被第二線圈Ib吸引。因此，動子4b向圖中左方向移動(Si)。若在第二永磁鐵北進入第二線圈Ib內的狀態(tài)(S2)下，使在第二線圈Ib中流動的電流反向，則從第二線圈Ib向第二永磁鐵北作用大的排斥力，動子4b向圖中右方向移動(S； )。動子4b通過行程的中心時，在動子4b上作用圖中右方向的推力。若在第一永磁鐵3a進入第一線圈Ia內的階段(S4)使在第一線圈Ia中流動的電流反向，則從第一線圈Ia向第一永磁鐵3a作用大的排斥力，動子4b向圖中左方向移動(S5)。并且，動子4b返回到行程的中心。由第一永磁鐵3a及第一線圈Ia構成的第一電動機、以及由第二永磁鐵北及第二線圈Ib構成的第二電動機在彼此面對、互相推擠的同時進行動作，因此第一及第二電動機彼此獨立。因此，第一永磁鐵3a及第一線圈Ia的N · S的方向也可以相反，或者第二永磁鐵北及第二線圈Ib的N · S的方向也可以相反。圖3是表示線圈的個數永磁鐵的個數=2 1時的動子如的動作原理圖。在第一及第二線圈la、lb中流過相同相位的交流。在第一及第二線圈la、lb各自的兩端部以同極相對的方式形成磁極。即，在第一及第二線圈la、Ib中以第一及第二線圈la、Ib的軸線方向的中心為界而對稱地形成N極及S極。在第一線圈Ia的兩端部按SN — sn — NS — ns — SN 的順序形成磁極。在第二線圈Ib的兩端部按NS — ns — SN — sn — NS的順序形成磁極。 在此，大寫的磁極的磁場意味著比小寫的磁極的磁場強的意思。中央部永磁鐵3c配置在第一線圈Ia及第二線圈Ib所產生的磁場內。若在動子如的中央部永磁鐵3c位于第一及第二線圈la、lb的軸線方向的中心的狀態(tài)下，在第一及第二線圈la、Ib中流過相同相位的交流，則中央部永磁鐵3c被第一線圈Ia吸引，且與第二線圈Ib排斥，向圖中左方向移動(Si)。向左方向移動的中央部永磁鐵3c進一步被第一線圈 Ia吸引，進入第一線圈Ia內(S2)。若在中央部永磁鐵3c進入第一線圈Ia內的階段使在第一線圈Ia中流動的電流的方向反向，則從第一線圈Ia向中央部永磁鐵3c作用大的排斥力，動子如向圖中右方向移動(S3)。動子如移動至行程的中心后，在第二線圈Ib的吸引力作用下進入第二線圈Ib內(S4)。若使在第二線圈Ib中流動的電流的方向反向，則從第二線圈Ib向永磁鐵作用大的排斥力，永磁鐵3c向圖中左方向移動(S5)。在如此反復下動子如發(fā)生振動。圖4表示本發(fā)明的雙線圈型的線性電動機致動器的第一實施方式。線性電動機致動器具備具有第一及第二線圈la、lb的定子2 ；具有第一及第二永磁鐵3a、3b的動子4。 線圈的個數與永磁鐵的個數之比為2 2。兩個環(huán)狀的線圈la、lb以軸線一致的狀態(tài)收納在構成定子2的外形的圓筒形狀的殼體5內。殼體5可以是磁性體，也可以是非磁性體。當殼體5為磁性體時，由第一及第二永磁鐵3a、!3b產生的磁通被導向殼體5內，該磁通容易與第一及第二線圈la、Ib正交，因此能夠在動子4作用大的推力。各線圈la、lb卷繞在兩端具有凸緣的筒狀的繞線管6上。在繞線管6間夾設用于在第一及第二線圈la、lb間空出間隔的非磁性體的間隔件7。第一及第二線圈la、lb的軸線方向的線圈長度實質上相同。第一及第二線圈la、lb構成線圈單元。在線圈單元的軸線方向的外側設有兩個線性襯套8作為引導動子4進行直線運動的引導機構。各線性襯套8通過止動環(huán)9固定在套管10上。套管10固定在殼體5的軸線方向的兩端部。在一對線性襯套8的軸線方向的外側設有環(huán)狀形狀的一對排斥磁鐵12a、12b作為復位用永磁鐵。該排斥磁鐵12a、12b與后述的動子4的外側永磁鐵13a、i;3b相互排斥。因此，在未從外部施加力時，動子4在行程的中央的原點、即在第一及第二線圈la、lb的軸線方向的中心位置取得平衡。另外，通過設置排斥磁鐵12a、12b，由此能夠防止切斷電源時動子4從定子2脫落的情況。尤其在將動子4朝向縱向而使用時有效。在想要將動子4停在從原點偏移的規(guī)定位置時，使左右的排斥磁鐵 12a、12b的磁力的大小不同即可。
圖5是表示收容在殼體5內的間隔件7、線圈la、lb、線性襯套8及套管10的分解圖。一對線圈la、lb、一對線性襯套8以間隔件7為中心而左右對稱地排列。如圖4所示，動子4具備管狀的桿14、收容在桿14內的兩個永磁鐵3a、3b。桿14 由合成樹脂等非磁性材料構成。桿14支承在線性襯套8中，從而在桿14與繞線管6之間空出環(huán)狀的微小的磁間隙。第一及第二永磁鐵3a、3b隔著間隔件15配置在桿14內。第一及第二永磁鐵3a、 3b的磁極(N極及S極)沿桿14的軸線方向排列成一列。第一及第二永磁鐵3a、3b以同極 (在該實施方式中為S極)對置的方式配置。第一及第二永磁鐵3a、3b的軸線方向上的長度實質上相同。各線圈la、lb的軸線方向上的長度比各永磁鐵3a、3b的軸線方向上的長度長。優(yōu)選第一及第二永磁鐵3a、3b的外側的磁極間距(N極-N極間距)比第一及第二線圈的線圈中心間距長線圈長度的1/8 3/8倍左右。如圖6所示，在該實施方式中，第一及第二線圈la、lb的中心間的距離LCl與兩個永磁鐵3a、3b的外側的磁極間的距離LM2的差異量L3設定為線圈長度L4的1/4(1/4波長)。例如線圈長度為10mm、永磁鐵長度為6mm、線圈間的間隔件長度為6mm時，連結第一及第二線圈la、lb的中心的距離LCl = 5+6+5 = 16mm。兩個永磁鐵3a、3b的外側的磁極間的距離LM2需要比第一及第二線圈la、lb的中心的距離LCl長線圈長度L4的1/4，因此LM2 =16+10/4 = 18. 5。LCl與LM2的差異量并不限定于線圈長度的1/4，優(yōu)選在線圈長度的 1/8 3/8的范圍內即可。當動子4移動至行程的一端時，第一永磁鐵3a的磁極(在該例中為N極)接近第一線圈Ia的軸線方向的中心，第二永磁鐵北的磁極(在該例中為N極) 遠離第二線圈Ib的軸線方向的中心。當動子4移動至行程的另一端時，第二永磁鐵北的磁極(在該例中為N極)接近第二線圈Ib的軸線方向的中心，第一永磁鐵3a的磁極(在該例中為N極)遠離第一線圈Ia的軸線方向的中心。如圖4所示，在排斥的兩個永磁鐵3a、!3b之間夾設間隔件15。通過夾設間隔件15， 由此能夠形成從間隔件15呈放射狀地作用在第一及第二線圈la、lb上的磁力線。間隔件 15可以使用樹脂等非磁性材料、鐵等磁性材料中的任一種。間隔件15使用磁性材料時，磁阻少，因此能夠形成更多條磁力線。在兩個永磁鐵3a、3b的外側配置第三及第四永磁鐵13a、13b。第三及第四永磁鐵 13a、13b以相對于第一及第二永磁鐵3a、!3b同極對置的方式配置。在該實施方式中，第三及第四永磁鐵的N極與第一及第二永磁鐵3a、3b的N極對置。在第一及第二永磁鐵3a、北與第三及第四永磁鐵13a、i;3b之間夾設用于容易形成排斥型的磁力線的間隔件16。通過配置第三及第四永磁鐵13a、13b，由此能夠增強第一及第二永磁鐵3a、3b的外側的磁極(N極) 所產生的磁場，能夠使動子4強力地振動。第三及第四永磁鐵13a、13b的軸線方向上的長度比第一及第二永磁鐵3a、!3b的軸線方向上的長度長。越增長外側永磁鐵13a、13b的一軸向的長度，越能夠增強在兩個永磁鐵3a、3b的外側的磁極(N極)上產生的磁場，能夠使動子4強力地振動。動子4的桿14的兩端部被兩個蓋構件17閉塞。兩個蓋構件17固定在桿14的兩端部，夾持永磁鐵3a、;3b及外側永磁鐵13a、13b。圖7表示從定子2拆下動子4后的狀態(tài)。動子4與定子2不通過板簧等彈性體連結，動子4的向一軸向的直線運動是通過定子2的線性襯套8來引導的。當將動子4向一軸向拉出時，能夠從定子2完全地分離動子4。圖8是表示引導動子4的線性襯套8的立體圖，圖9是表示線性襯套8的剖視圖。 線性襯套8具備金屬制的外筒21、在外筒21的內周面上滾動的多個滾珠22、將多個滾珠22 以一定的間隔保持的保持架23。隨著動子4相對于定子2的移動，多個滾珠22在外筒21 的內周面與動子4的外周面之間滾動。保持架23形成為圓筒形狀，且具有從其內周貫通至外周的多個孔23a。多個滾珠22能夠旋轉地保持在這多個孔23a中。保持架23的軸線方向上的長度比外筒21的軸線方向上的長度短。保持架23與多個滾珠22 —起在外筒21內進行有限移動。通過使用線性襯套8，由此能夠實現(xiàn)動子4相對于定子2的一軸向的順暢的直線運動，在一軸向以外能夠實現(xiàn)高剛性的結構體。由于不需要像現(xiàn)有的音圈電動機那樣將動子 4與定子2通過板簧等彈性體連結，因此能夠實現(xiàn)調整、維護的容易化。另外，通過設置將多個滾珠22的間隔保持為一定的保持架23，由此能夠解決滾珠 22彼此在線圈la、lb或永磁鐵3a、3b的磁力作用下吸引的問題。滾珠22可以是磁性體，也可以是非磁性體。在滾珠22使用磁性體的情況下，若使用沒有保持架23的線性襯套8，則滾珠22彼此會在磁力下相互吸引，因此引起壽命降低、精度降低、發(fā)熱等問題。若滾珠22 使用樹脂、陶瓷等非磁性體，則能夠防止?jié)L珠22彼此吸引的情況。若取代線性襯套而使用滾珠花鍵，則還能夠實現(xiàn)動子4的止轉。滾珠花鍵的滾珠可以是磁性體也可以是非磁性體。圖10至圖12是表示第一及第二線圈la、lb的接線圖。圖10及圖11是表示將第一及第二線圈la、lb并聯(lián)連接的例子，圖12表示將第一及第二線圈la、lb串聯(lián)連接的例子。圖10表示第一及第二線圈la、lb的相對側接線成相同極的排斥型，圖11表示第一及第二線圈la、lb的相對側接線成相反極的吸引型。無論是排斥型的配線還是吸引型的配線都能夠使動子4發(fā)生振動。如圖10所示，在第一及第二線圈la、lb中流過來自交流電源19的用圖中實線表示的單相交流。通過在第一及第二線圈la、lb中流過單相交流，由此動子4沿軸線方向移動。當動子4移動時，第一永磁鐵3a所產生的磁力線以規(guī)定的速度橫穿第一線圈la，第二永磁鐵北所產生的磁力線以規(guī)定的速度橫穿第二線圈lb。因此，在第一及第二線圈la、lb 上產生反電動勢。例如，當動子4向圖中右方向移動時，在第一及第二線圈la、lb的兩端部產生妨礙動子4向右方向的移動這樣的磁極。通過該電磁感應，在第一及第二線圈la、lb 上產生用圖中虛線表示的反電動勢。圖13表示使動子4移動時在各線圈la、lb上產生的反電動勢。如上所述，第一及第二線圈la、lb的中心間的間距與第一及第二永磁鐵3a、!3b的外側的磁極間的間距相差線圈長度的1/4。因此，當使動子4移動時，在第一及第二線圈la、Ib產生相位錯開90度的正弦波狀的反電動勢。在第一及第二線圈la、lb的整體上產生的反電動勢為將在各線圈la、 Ib上產生的反電動勢合計而得到的值，因此相位錯開90度使得各線圈la、lb所產生的反電動勢互相抵消。反電動勢的合計值小于在各線圈上產生的反電動勢的2倍(相位錯開90 度時為V 2倍)。若反電動勢變大，則在第一及第二線圈la、lb中流過的電流減少，因此無法使動子高速振動。像本實施方式那樣，通過降低反電動勢，能夠使動子4高速地振動。圖14表示在動作中的動子4上作用的推力矢量、即考慮了滯后角的推力矢量。若在第一及第二線圈la、lb中流過相位一致的交流，則在流過第一線圈Ia的電流和第一永磁鐵3a的外側的磁極的磁場的相互作用下，動子4的軸線方向的推力起作用。另外，在第二線圈Ib與第二永磁鐵北的外側的磁極之間，在流過第二線圈Ib的電流和第二永磁鐵 3b的外側的磁極的磁場的相互作用下，動子4的軸線方向的推力也起作用。上述的推力為在第一及第二線圈la、lb上產生的推力。在為電動機的情況下，推力因滯后角(=指令角-輸出角)而產生。即，向第一及第二線圈la、lb輸入指令sin t時，動子4的輸出像 sin (cot+θ )那樣延遲角度θ的量，該滯后角轉換成推力。如圖14所示，圖中NS的文字的大小表示在線圈上產生的磁場的大小。當在第一及第二線圈la、lb中流過規(guī)定的頻率的交流時，動子也以相同頻率發(fā)生振動。雖然驅動頻率靠近，但計測并確認到如下情況，即，動子的相位與靜止狀態(tài)的相位(參照圖15)相比，以相位角計延遲30 60度。圖14表示將動子的位置分成八個狀態(tài)(每45度)的狀態(tài)。圖 14的動作狀態(tài)下的動子的相位比圖15所示的靜止狀態(tài)下的動子的相位延遲一階段。如圖14所示，當動子4位于原點時，從第一及第二線圈la、lb向第一及第二永磁鐵3a、北產生左方向的推力(Si)。因此，動子4向左方向移動。在動子4向左方向移動期間，第一永磁鐵3a進入第一線圈Ia內的量、第二永磁鐵北進入第二線圈Ib內的量發(fā)生變化，施加到動子4上的推力的大小也發(fā)生變化(S》。當動子4移動至行程的左端時，在動子4上施加右方向的推力。不僅從第一及第二線圈la、lb向動子4施加推力，還從排斥磁鐵12a向動子4施加右方向的推力。由此，動子4掉轉移動方向，開始向右方向移動(S3)。 動子4開始向右方向移動后，在第一及第二線圈la、lb中流動的電流瞬間變成零(S4)。之后，在第一及第二線圈la、lb中流動的電流反向，從第一及第二線圈Ib向第一及第二永磁鐵3a、3b施加右方向的推力(S5)。施加到S5的動子4上的推力的大小與Sl時的推力相同。之后，動子4向右方向移動。在動子4向右方向移動期間，第一及第二永磁鐵3a、!3b進入第一及第二線圈la、lb內的量發(fā)生變化，施加到動子4上的推力的大小也發(fā)生變化(S6)。 當動子4移動至行程的右端時，在動子4上施加左方向的推力(S7)。動子4掉轉移動方向后從第一及第二線圈la、lb施加到動子4上的推力變成零(S8)。只要在第一及第二線圈 la、lb中持續(xù)流過交流，動子4也以相同的周期持續(xù)振動。圖15是表示動子的靜止狀態(tài)的推力矢量圖。假定在第一及第二線圈la、lb中流過大小一定的直流，則動子4靜止于在第一及第二線圈la、lb上產生的推力平衡的點。并且，若改變流過第一及第二線圈la、Ib的電流，則動子4靜止于在第一及第二線圈la、Ib上產生的推力平衡的點。由此可知，本實施方式的線性電動機致動器不僅可以用作振動致動器，還能夠用作控制向一軸向移動動子4的位置的致動器。通過使第一及第二線圈la、lb 的中心間距與第一及第二永磁鐵3a、!3b的磁極的間距不同，在動子4上作用兩個推力矢量， 由此能夠進行動子4的位置控制。需要說明的是，排斥磁鐵12a、12b也影響動子4的靜止位置。圖16及圖17表示本發(fā)明的雙線圈型的線性電動機致動器的第二實施方式。在第一及第二線圈31a、31b之間配置有排斥磁鐵38這一點、及第一及第二永磁鐵39a、39b的磁極間距L2比第一及第二線圈31a、31b的中心間距Ll長這一點(參照圖17)與上述第一實施方式的線性電動機致動器不同。其它結構與上述第一實施方式的線性電動機致動器相同。
第一及第二線圈31a、31b以軸線一致的狀態(tài)排列在定子32上。在第一及第二線圈31a、31b之間設置環(huán)狀的排斥磁鐵38，該排斥磁鐵38與動子34的永磁鐵39a、39b排斥， 而使動子34返回到行程的大致中央。排斥磁鐵38的軸線方向的兩端部被磁化成N極及S 極。該排斥磁鐵38還帶有用于空出線圈31a、31b之間的間隔的間隔件的作用。在由第一及第二線圈31a、31b構成的線圈單元的外側經由間隔件35及套管36來設置直動軸承37。 直動軸承37為襯套或花鍵，引導動子34進行直線運動。通過在第一及第二線圈31a、31b之間設置一個排斥磁鐵38，由此能夠減小排斥磁鐵38的個數。另外，如圖18所示，在為了提高推力而排列有多個線圈單元的情況下，將模塊化后的第一線圈31a、排斥磁鐵38及第二線圈31b沿軸線方向按順序排列即可，因此變得有利。進而，由于在線圈單元的外側沒有配置排斥磁鐵，因此消除排斥磁鐵被外部的鐵部品吸引的可能性。如圖17所示，第一及第二永磁鐵39a、39b沿軸線方向空開間隔排列在動子34上。 第一及第二永磁鐵39a、39b以相對側成為異極的方式排列，例如從左側開始排列成S極、N 極、S極、N極。由第一及第二永磁鐵39a、39b構成的永磁鐵單元的軸線方向的兩端部落在由第一及第二線圈31a、31b構成的線圈單元的軸線方向的兩端部外。如圖17的下段所示，可以在動子34上配置一個中央部永磁鐵41。該中央部永磁鐵41的軸線方向上的長度設定為比第一及第二線圈31a、31b的內側的距離長，且比外側的距離短。也可以在中央部永磁鐵41的兩端部配置圓錐形的鐵等磁性材料42。這樣，由于中央部永磁鐵41的兩端部的磁力線順暢地減少，因此能夠增長動子34的行程，或使動子34 的動作順暢。圖19表示將第一及第二線圈31a、31b的外側用鐵等磁性材料構成的筒狀的磁軛 43包圍而成的例子。在磁軛43上設置覆蓋線圈單元的軸線方向的兩端部的端部壁43a。在該磁軛43的作用下，形成從磁鐵單元的軸線方向的兩端部通過磁軛43而朝向排斥磁鐵38 的磁路44，因此吸引力進一步增強，能夠使動子34強力地振動。圖20表示本發(fā)明的第三實施方式的線性電動機致動器(雙線圈型)。定子50具有第一及第二線圈51a、51b這一點、及動子56具有第一至第四永磁鐵53a、53b、Ma、54b這一點與第一實施方式的線性電動機致動器相同。在定子50的第一及第二線圈51a、51b之間配置有一對環(huán)狀磁鐵陽3、5釙作為排斥磁鐵這一點、及在定子50的第一及第二線圈51a、 51b之間還配置有第三線圈52這一點與第一實施方式的線性電動機致動器不同。一對環(huán)狀磁鐵55a、5 分別包圍第一永磁鐵53a或第二永磁鐵53b。一對環(huán)狀磁鐵55a、5^各自的軸線方向上的長度比第一及第二永磁鐵53a、53b的軸線方向上的長度短。當動子56位于行程的中心時，一方的環(huán)狀磁鐵5 位于第一永磁鐵53a的軸線方向上的長度的范圍內，另一方的環(huán)狀磁鐵5 位于第二永磁鐵53b的軸線方向上的長度的范圍內。其中，一對環(huán)狀磁鐵55a、5 各自的中心從第一及第二永磁鐵53a、5 各自的中心偏移規(guī)定的偏移量(參照圖23)。在定子50的第一及第二線圈的5la、5Ib外側經由間隔件57、套管58來安裝花鍵螺母59及滾珠襯套60。在動子56的桿61的一方的端部安裝形成花鍵槽的花鍵軸62，在另一方的端部安裝截面為圓形狀的襯套用軸63?；ㄦI軸62及花鍵螺母59帶有使動子56 止轉的功能。為了防止?jié)L珠彼此的接觸，在花鍵螺母59及滾珠襯套60上裝入隔離環(huán)。
圖21是表示一對環(huán)狀磁鐵55a、55b與第一及第二永磁鐵53a、53b的位置關系的立體圖。在圓盤狀的環(huán)狀磁鐵55a、5^上沿軸線方向磁化出S極及N極。在第一及第二永磁鐵53a、5;3b上也沿軸線方向磁化出S極及N極。若使環(huán)狀磁鐵55a、55b的N極S極與第一及第二永磁鐵53a、53b的N極S極的方向相反，則第一及第二永磁鐵53a、53b的軸線方向的中心位于環(huán)狀磁鐵55a、55b的軸線方向的中心。如圖22(a)所示，當使第一及第二永磁鐵53a、5;3b從環(huán)狀磁鐵55a、55b的中心向左側移動時，在第一及第二永磁鐵53a、5;3b上朝向右方向作用恢復力。如圖22(b)所示，當第一及第二永磁鐵53a、5;3b的中心與環(huán)狀磁鐵55a、5^的中心一致時，成為平衡狀態(tài)，第一及第二永磁鐵53a、5;3b將要保持在該位置。如圖22(c)所示，當使第一及第二永磁鐵53a、 53b從環(huán)狀磁鐵55a、5 的中心向右側移動時，在第一及第二永磁鐵53a、5 上朝向左方向作用恢復力。由于利用環(huán)狀磁鐵55a、55b的軸線方向的兩方的磁極來產生復位的力，因此能夠提高體積效率(恢復力/體積)。如圖23所示，通過將一對環(huán)狀磁鐵55a、5 各自的中心從第一及第二永磁鐵53a、 53b各自的中心錯開，由此能夠成為當動子56位于行程的中心時施加預壓的狀態(tài)。圖M表示動子56的位置與在動子56上產生的恢復力(產生力)的關系。作用在動子56上的恢復力為將作用在第一永磁鐵53a上的恢復力與作用在第二永磁鐵5 上的恢復力合計而得到的值。通過合計可知，由于能夠在原點附近也作用與位移成比例的恢復力，因此能夠使動子56容易地返回到原點。另外，如圖23所示，通過將一對環(huán)狀磁鐵55a、5 配置在定子50 的第一及第二線圈51a、51b的內側，由此能夠降低從一對環(huán)狀磁鐵55a、55b向外部漏磁而吸附異物的危險性。對夾設在第一及第二線圈51a、51b間的第三線圈52進行說明。如圖20所示，在第一及第二線圈51a、51b之間，且在一對環(huán)狀磁鐵55a、55b之間配置第三線圈52。一對環(huán)狀磁鐵55a、55b以同極彼此相對的方式排列在定子50上。圖25表示在第三線圈52的兩端部形成的磁極的變化。如該圖所示，在第三線圈 52中流過與第一及第二線圈51a、51b相同相位的交流。第三線圈52的卷繞方向與第一及第二線圈51a、51b的卷繞方向相反，在第三線圈52的軸線方向的兩端部形成與第一及第二線圈51a、51b相反的磁極。第三線圈52的卷繞方向也可以與第一及第二線圈51a、51b的卷繞方向相同，通過從反向通電也能夠在第三線圈52上形成相反的磁極。當在第一至第三線圈51a、51b、52中流過相同相位的交流時，在各線圈的軸線方向的兩端部形成用圖中各繞線管內磁場分布表示的N極及S極。以定子整體觀察時，用水平線的陰影表示的部分的磁場相互抵消，用斜線的陰影表示的部分的磁場相互增強。因此，假定線圈51a、51b、52與環(huán)狀磁鐵55a、5^的輸出相同時，定子50整體的磁場的強度成為圖中定子內磁場分布所示的狀態(tài)。在該定子內磁場分布的作用下，如圖25中(a)所示，動子56移動到左端時，在動子56上朝向右方向作用恢復力，如圖中(c)所示，當動子56移動到右端時，在動子56上作用使動子56朝向左方向移動的恢復力?？芍ㄟ^在第一及第二線圈51a、51b之間夾設第三線圈52，由此能夠使動子56更強力且以更大的振幅振動。圖沈表示第一至第三線圈的輸出。圖中(a)表示第一及第二線圈51a、51b的輸出。在該例中，第一及第二線圈51a、51b的輸出的相位彼此錯開π/4。因此，將第一及第二線圈51a、51b的輸出合計而得到的值成為第一線圈51a單獨的輸出的1.8倍。圖中(b)表示第三線圈52的輸出。通過將第三線圈52的輸出設為第一線圈51a的輸出的1. 8倍， 由此能夠使第一及第二線圈51a、51b的合計的輸出的大小與第三線圈52的輸出的大小一致。通過使大小一致，由此如圖中(c)所示，能夠使第一至第三線圈的合計輸出接近標準的正弦波。因此，能夠使動子56的時間-位移曲線也接近標準的正弦波。需要說明的是，若使用立體聲放大器，設置第三線圈52的輸出相對于第一及第二線圈51a、51b的輸出的相位差，使輸出的峰值一致，則能夠實現(xiàn)更加效率良好的輸出。在此，為了將第三線圈52的輸出設為第一線圈51a的輸出的1.8倍，將第三線圈 52的安培匝數設為第一線圈51a的1. 8倍即可。S卩，流過第三線圈52的電流X卷繞數= 流過第一線圈51a的電流X卷繞數X 1.8即可。例如在線圈上施加IOV的電壓的情況下的輸出為，第三線圈=1500[T] Xlll [mA] = 166. 5 [AT]第一線圈=第二線圈=2400[Τ] X 45 [mA] = 108. 0 [AT]若以輸出比(=安培匝數比)考慮，則166. 5/108.0 = 1.54 ^ 1.81. M與1. 8的差產生的原因在于在計算上沒有考慮到第一及第二線圈51a、51b的電感。實際的第一及第二線圈51a、51b的輸出比108.0[AT]低。能夠確認的是，將第三線圈52反向接線時，在上述的輸出比下動子56不移動，因此第三線圈52的輸出變得與第一及第二線圈51a、51b的合計輸出大致相等。在使動子56振動的原理上，需要第一及第二線圈51a、51b的中心間距與磁極間距不同。其原因在于，在第一及第二線圈51a、51b之間容易空出空隙。通過在第一及第二線圈51a、51b之間配置第三線圈52，能夠減少無用的空間，且能夠提高體積效率(輸出/堆積)。進而，通過將第三線圈52的輸出設為比第一及第二線圈51a、51b的輸出大，由此能夠如上述那樣使第一至第三線圈51a、51b、52的合計輸出接近于正弦波。圖27表示在定子61上僅設有一個線圈63的單線圈型的線性電動機致動器的基本結構。動子4貫通線圈63內的空間。一個線圈63的軸線與動子62的振動一致。在線圈63的軸線方向的兩側經由間隔件64及套管65來設置直動軸承66。直動軸承66為襯套或花鍵，引導動子62進行直線運動。線圈63、間隔件64、套管65、直動軸承66收容在定子 61的圓筒狀的磁軛內。動子62具備管狀的桿68和在桿68內空出間隔配置的第一及第二永磁鐵67a、 67b。線圈63的個數與永磁鐵67a、67b的個數之比為1 2。第一及第二永磁鐵67a、67b 各自的軸線方向的兩端部被磁化成N極及S極，以同極彼此(N極彼此或S極彼此)對置的方式排列。第一及第二永磁鐵67a、67b的內側的距離L4比線圈63的軸線方向上的長度L3 長。因此，在線圈63的軸線方向的外側配置第一及第二永磁鐵67a、67b。需要說明的是，由第一及第二永磁鐵67a、67b構成的永磁鐵單元的軸線方向上的從一端部至另一端部的長度L5比線圈63的軸線方向上的長度長即可，第一及第二永磁鐵67a、67b的內側可以進入線圈63的軸線方向的兩端部內。各永磁鐵67a、67b的軸線方向上的長度比線圈63的軸線方向上的長度短。線圈63與第一及第二永磁鐵67a、67b的位置關系如下當動子62移動至軸線方向的一端時，第一及第二永磁鐵67a、67b中的一個進入線圈63內，當動子62移動至軸線方向的另一端時，第一及第二永磁鐵67a、67b中的另一個進入線圈63內。當在線圈63中流過單相交流時，在線圈63的兩端部按SN — sn — NS — ns — SN的順序形成磁極。例如在線圈63的左端部形成S極且在右端部形成N極的情況下，線圈63 與第一永磁鐵67a相互吸引，線圈63與第二永磁鐵67b相互排斥。因此，動子62向圖中右方向移動。隨著動子62向圖中右方向的移動，第一永磁鐵67a進入線圈63中。若在第一永磁鐵67a進入線圈63內的階段，使流過線圈63的電流的方向反向，則第一永磁鐵67a與線圈63以大的力相互排斥。因此，動子62掉轉移動方向，向圖中左方向移動。動子62超過行程的中心時，線圈63與第二永磁鐵67b相互吸引，第二永磁鐵67b進入線圈63中。若在該狀態(tài)下，再次使流過線圈63的電流的方向反向，則第二永磁鐵67b與線圈63以大的力相互排斥，因此動子62再次掉轉移動方向。通過如此反復，動子62發(fā)生振動?？梢栽诰€圈63的軸線方向的兩端部配置一對環(huán)狀磁鐵，這一對環(huán)狀磁鐵包圍第一及第二永磁鐵67a、67b，在線圈63不流過電流時，使動子62復位到行程的中心。一對環(huán)狀磁鐵的配置及磁極的方向與圖23及圖25的配置在第三線圈52的兩端部的一對環(huán)狀磁鐵55a、5 相同即可。若配置一對環(huán)狀磁鐵55a、55b，則不僅能夠使動子62復位到原點，還能夠使動子62強力地振動。本發(fā)明并不局限于上述實施方式，可以在不改變本發(fā)明的主旨的范圍內進行各種變更。為了錯開在定子的第一及第二線圈上產生的推力的相位，可以在定子的第一及第二線圈中流過相位不同的交流，使連結第一及第二線圈的軸線方向的中心的線圈中心間距與動子的磁極間距一致。只要在動子上設置一個以上的永磁鐵即可，可以與上述第一實施方式同樣地設置第一至第四永磁鐵。另外，為了錯開在定子的第一及第二線圈上產生的推力的相位，可以在定子的第一及第二線圈中流過相位不同的交流，使連結第一及第二線圈的軸線方向的中心的線圈中心間距與動子的磁極間距不同。只要在動子上設置一個以上的永磁鐵即可，可以與上述第一實施方式同樣地設置第一至第四永磁鐵。動子并不局限于沿水平方向配置，還可以沿垂直方向配置。只要能夠從第一及第二線圈向第一及第二永磁鐵作用力即可，即使在動子上作用有重力，也能夠使動子移動。當動子的慣性小時，即使省略兩個外側永磁鐵或排斥磁鐵，也能夠使動子移動。當動子的慣性大時，可以在定子與動子之間附設彈簧。在使動子振動的情況下，在第一及第二線圈中流過的電流為每一定的周期交替地反向流動的交流即可?？梢栽诘谝患暗诙€圈上施加正弦波以外的鋸齒波、三角波、矩形波等電壓。進而，可以在動子上設置第一及第二線圈，在定子上設置第一及第二永磁鐵，使線圈側移動。本說明書基于2009年4月15日申請的專利申請2009-098601及2009年12月25 日申請的專利申請2009-293915而主張優(yōu)先權，并將其內容全部包含在內。工業(yè)實用性本發(fā)明的線性電動機致動器剛性高，且能夠驅動至高速域，因此能夠利用在面向計測設備、技工設備、機動車、醫(yī)療設備、機器人、工業(yè)設備、民生設備的致動器等各樣的技術領域。尤其適用于驅動基板檢測器的測量端子、芯片焊接機、泵、手工工具、相機的對焦等。若制成大型化，還能夠用作減振裝置。
本發(fā)明的線性電動機適合用作在振動頻率為0 200Hz的范圍內振幅大的振動致動器。若使用編碼器來控制流過第一及第二線圈的電流，則還能夠控制動子的位置。符號說明la、31a、51a …第一線圈lb、31b、51b …第二線圈52…第三線圈2、32、50、61 …定子3a、53a、67a …第一永磁鐵3b、53b、67b …第二永磁鐵3c、41…中央部永磁鐵4、34、56、62 …動子1加、1沘…一對排斥磁鐵(復位用永磁鐵)13a…第三永磁鐵13b…第四永磁鐵38…環(huán)狀磁鐵(復位用永磁鐵)5^1、5 …一對環(huán)狀磁鐵(復位用永磁鐵)61…線圈
權利要求
1.一種線性電動機致動器，其具備具有沿軸線方向被磁化出N極及S極的至少一個永磁鐵的動子及定子中的一個； 沿軸線方向排列有包圍所述動子及所述定子中的一個的第一及第二線圈的所述動子及所述定子中的另一個，所述線性電動機致動器的特征在于，在所述第一及所述第二線圈中流過相同相位的交流，且使連結所述第一及所述第二線圈的軸線方向的中心的線圈中心間距與所述動子及所述定子中的一個的磁極間距不同，從而使在所述第一線圈上產生的推力與在所述第二線圈上產生的推力的相位錯開。
2.根據權利要求1所述的線性電動機致動器，其特征在于，所述動子及所述定子中的一個上具有沿軸線方向排列且同極彼此對置的第一及第二永磁鐵作為所述至少一個永磁鐵，所述第一及所述第二永磁鐵的外側的磁極的磁極間距或所述第一及所述第二永磁鐵的內側的磁極的磁極間距與所述第一及所述第二線圈的所述線圈中心間距不同。
3.根據權利要求2所述的線性電動機致動器，其特征在于，所述第一及所述第二永磁鐵的外側的磁極的磁極間距與所述第一及所述第二線圈的所述線圈中心間距不同，在所述第一及所述第二永磁鐵的外側排列沿軸線方向被磁化出N極及S極的第三及第四永磁鐵，以增強所述第一及所述第二永磁鐵的外側的磁極。
4.根據權利要求2或3所述的線性電動機致動器，其特征在于，在所述動子及所述定子中的另一個上設置復位用永磁鐵，當在所述第一及所述第二線圈中不流過電流時，該復位用永磁鐵使所述動子復位到行程的中心。
5.根據權利要求4所述的線性電動機致動器，其特征在于，所述復位用永磁鐵具有配置在所述第一及所述第二線圈的內側且包圍所述第一及所述第二永磁鐵的一對環(huán)狀磁鐵，所述一對環(huán)狀磁鐵分別沿軸線方向被磁化出N極及S極。
6.根據權利要求5所述的線性電動機致動器，其特征在于，所述一對環(huán)狀磁鐵以同極彼此相對的方式配置在所述動子及所述定子中的另一個上， 在所述一對環(huán)狀磁鐵之間配置第三線圈。
7.根據權利要求2所述的線性電動機致動器，其特征在于，在所述動子及所述定子中的一個上的所述第一及所述第二永磁鐵之間配置中央部永磁鐵，所述中央部永磁鐵的軸線方向的從一方的磁極至另一方的磁極的磁極間距比所述第一及所述第二線圈的內部尺寸短，當動子移動至軸線方向的一端時，中央部永磁鐵的一方的磁極進入第一及第二線圈中的一個內，當動子移動至軸線方向的另一端時，中央部永磁鐵的另一方的磁極進入第一及第二線圈中的另一個內。
8.根據權利要求1所述的線性電動機致動器，其特征在于，所述動子及所述定子中的一個具有沿軸線方向被磁化出N極及S極且配置在所述第一及所述第二線圈之間的中央部永磁鐵作為所述至少一個永磁鐵，所述中央部永磁鐵的軸線方向的從一方的磁極至另一方的磁極的磁極間距比所述第一及所述第二線圈的內部尺寸短。
9.一種線性電動機致動器，其具備具有沿軸線方向被磁化出N極及S極的至少一個永磁鐵的動子及定子中的一個； 沿軸線方向排列有包圍所述動子及所述定子中的一個的第一及第二線圈的所述動子及所述定子中的另一個，所述線性電動機致動器的特征在于，在所述第一及所述第二線圈中流過相位不同的交流，且使連結所述第一及所述第二線圈的軸線方向的中心的線圈中心間距與所述動子及所述定子中的一個的磁極間距一致，從而使在所述第一線圈上產生的推力與在所述第二線圈上產生的推力的相位錯開。
10.一種線性電動機致動器，其具備具有沿軸線方向被磁化出N極及S極的至少一個永磁鐵的動子及定子中的一個； 沿軸線方向排列有包圍所述動子及所述定子中的一個的第一及第二線圈的所述動子及所述定子中的另一個，所述線性電動機致動器的特征在于，在所述第一及所述第二線圈中流過相位不同的交流，且使連結所述第一及所述第二線圈的軸線方向的中心的線圈中心間距與所述動子及所述定子中的一個的磁極間距不同，從而使在所述第一線圈上產生的推力與在所述第二線圈上產生的推力的相位錯開。
11.一種線性電動機致動器，其具備沿軸線方向被磁化出N極及S極的第一及第二永磁鐵以同極彼此相對的方式空開間隔排列的動子及定子中的一個；具有包圍所述動子及所述定子中的一個的線圈的所述動子及所述定子中的另一個， 所述線性電動機致動器的特征在于，所述第一及所述第二永磁鐵的外側的N極-N極間距或外側的S極-S極間距比所述線圈的軸線方向上的長度長，通過在所述線圈中流過交流而使所述動子相對于所述定子移動， 當所述動子移動至行程的一端時，所述第一永磁鐵進入所述線圈中，當所述動子移動至行程的另一端時，所述第二永磁鐵進入所述線圈中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使不利用機械的彈性體的恢復力也能夠使動子振動的線性電動機致動器。沿軸線方向被磁化的第一及第二永磁鐵(3a、3b)沿軸線方向排列在動子(4)上。包圍第一及第二永磁鐵(3a、3b)的第一及第二線圈(1a、1b)排列在定子(2)上。在第一及第二線圈(1a、1b)中流過相同相位的交流，且使連結第一及第二線圈(1a、1b)的軸線方向的中心的線圈中心間距(LC1)與動子的磁極間距(LM1)不同，從而使在第一線圈(1a)上產生的推力與在第二線圈(1b)上產生的推力的相位錯開。
文檔編號H02K33/18GK102395432SQ20108001650
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月5日 優(yōu)先權日2009年4月15日
發(fā)明者巖城純一郎 申請人:Thk株式會社