JP3663708B2 - Electromagnetic drive device - Google Patents
Electromagnetic drive device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3663708B2 JP3663708B2 JP00460696A JP460696A JP3663708B2 JP 3663708 B2 JP3663708 B2 JP 3663708B2 JP 00460696 A JP00460696 A JP 00460696A JP 460696 A JP460696 A JP 460696A JP 3663708 B2 JP3663708 B2 JP 3663708B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive device
- winding coil
- drive
- magnetic field
- permanent magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁式の駆動装置に関するもので、特には、マイクロマシン等電源供給が困難な場所に用いる微小駆動装置に適した、無配線で駆動エネルギーを与えて進行方向および進行速度の制御が可能な電磁駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
次世代を担う技術としてマイクロマシンの研究が進められている。マイクロマシンは数mmから数μmの領域で活用する微細で精密な機械で、産業、医療の分野において活用が期待されている新しい技術分野である。
このマイクロマシンの研究の過程において、車体長さ4.8mm、幅1.8mm、高さ1.8mmの非常に微細なマイクロカーを試作した。マイクロカーはニッケルメッキの表面に金メッキを施した30μmの極薄ボディとシャーシとその内部にコイル直径1.0mmのモータから構成されている。このモータは3V、20mA、14Hzの電圧を外部よりワイヤー線で供給することで駆動させている。
【0003】
このためマイクロカーは電源供給のためのワイヤー線が、駆動中にからまったり、移動距離が長くなればワイヤー線の張力が小さなモータの駆動力を上回るなど、常に駆動範囲を制限する事となり、進行を妨げる不都合が生じる結果となる。さらに今後、マイクロマシンの技術が医療、工業等の分野で広く活用されるようになるためには、身体内などの極小領域空間などの駆動において、配線による電源供給が困難な場合が多いことが容易に考えられる。現在の技術において、
4.8mm×1.8mm×1.8mmの内部にバッテリを組み込むことや、長時間、安定して電源供給することは非常に困難である。
【0004】
加えて、マイクロカーは直線駆動のみで方向制御が出来ない。マイクロマシンへの応用を考えた時、入り組んだ配管内を移動する場合など非常に不都合である。このため、無配線で駆動力を与え、かつ方向制御が出来る電磁駆動装置の製作が必要不可欠である。
従来技術として、特開昭61−76058が開示されているが、この方法では固定ヨークを直線移動ガイドに固定しなければ安定的に駆動させることが出来ないことから、使用範囲がかなり制限されるため、マイクロマシン分野への適応は出来ない。このため、新たな駆動装置が必要とされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の配線による電源供給では、駆動範囲を制限すると共に、ワイヤー線の張力が、小さなモータの駆動力を上回り、進行を妨げる不都合が生じる結果となる。また、内部にバッテリを持つ構造では微小な駆動装置を製作することが困難である。
【0006】
本発明はかかる課題を解決するもので、従来のワイヤー線による電源供給や、内部にバッテリを持つことなく、自由な駆動を可能とする電磁駆動装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明は前記目的を達成するために、
請求項1に記載の構成により、巻き線コイルに交流電圧を与えて交番磁界を発生させ、巻き線コイルから距離を隔てて配置した駆動装置は、永久磁石を取り付けた移動子が巻き線コイルからの交番磁界を受けることで往復運動を起こさせその駆動力を用いて移動させることができ、これにより無配線で複数の巻き線コイルを配置した空間内の平面上を駆動が出来、加えて簡単な構造で微小化が可能となるという効果が得られる。
【0008】
また、請求項1記載の構成により、巻き線コイルに加える電流1サイクルのプラスとマイナスの電圧比率の変化に伴って磁界を変化させ、2組並行に配置した移動子の右側と左側の往復運動のサイクルを変え、左右のそれぞれの駆動部に伝える力の変化を方向制御及び進行速度に用いることが出来、無配線で複数の巻き線コイルを配置した空間内の平面上を方向、速度を制御しながら駆動ができるという効果が得られる。
【0009】
また、請求項1に記載の構成では、複数の巻き線コイルを配置した空間のみでしか駆動装置を駆動させることが出来ないが、請求項2に記載の構成では1個の巻き線コイルを移動させることにより、平面上を自由に駆動させることが、無配線で、自由に方向及び速度を制御しながらできるという効果が得られる。
【0010】
これらの発明によれば、微小な空間でエネルギー供給が不可能なエリアにおいて、無線で任意に駆動させることが可能な電磁駆動装置への展開が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1ないし図4は、本発明の第1の実施形態に関するもので、図1は第1の実施形態における電磁駆動装置の全体側面図、図2は第1の実施形態における駆動装置の上面図、図3は第1の実施形態における巻き線コイルに与える駆動信号のグラフ、図4は第1の実施形態における駆動装置駆動部の拡大側面図である。
【0012】
第1の実施形態において、駆動装置1は図1および図2に示すように長さ4.8mm、幅2.3mm、高さ1.8mmとなっている。駆動装置1を構成する部品は永久磁石2とボディ8を除いて、磁性作用を受けにくいステンレスであるSUS310Sをマシニングセンタ、ワイヤ放電加工機などで加工した部品である。これは電磁力を受けて駆動する際の効率を高めるためであり、これ以外の材料を用いても駆動は可能である。なお、ボディ8は20μmの磁性作用を受けにくい組成のニッケルメッキに1μmの金メッキを施して製作したものを被せている。 駆動装置1の構成は、図4の拡大詳細図に示す通り約0.5mm角の永久磁石2のN極、S極が移動子3に平行となるように固定されており、移動子3はシャーシ4の中央部に前後往復運動が出来るようにピン100により回動自在に支持されている。この移動子3がピン100を中心にして図中反時計方向に回動して、傾斜しながら前に動くことで、移動子3の前方にピン101aを中心に回動自在に取り付けられた爪5aを押し出し、その力でラチェット6aの歯1枚分を押し出すように回転させ、ラチェット6aと連結した車輪7aを回すことで駆動装置1を微動させる。また、移動子3が傾斜しながら後ろに動くことで、前に動くと同様に爪5b、ラチェット6bを押し、車輪7bを反時計方向に回すことで、駆動装置1を前進微動させる。この動きを繰り返して連続させることで駆動装置1は進行する。この機構において移動子3が前(または後ろ)に移動した時、ラチェット6a(またはラチェット6b)は押し出すと共にラチェット6b(またはラチェット6a)の歯の1枚分後退し、次の前進運動に備える位置に移動する歯数、この場合は16枚を設定している。
【0013】
駆動装置1はこれらの駆動部を駆動装置の進行方向に対して左右平行に2式備えている。この時、2組の永久磁石2も平行に置かれ、駆動部の作動が左右で互い違いになるように向かい合う互いの磁極が相反するよう固定する。
この駆動装置1を磁界を通し易い素材、例えばアクリル樹脂性のベース30の上に置き、このベース30の下部に巻き線コイル10を配置する。この巻き線コイル10は直径12mm、長さ27mmの円筒状で、その外周上に直径0.1mmのワイヤー線が700回巻かれており、制御回路11により100V、0.3A、8Hzの交流電圧を与えることで、巻き線コイル10には交番磁界が発生する。なお、巻き線コイル10の間隔は駆動装置1の進行方向に、コイル中心間距離30mmで複数配置し、巻き線コイル10上部から移動子3に取り付けた永久磁石2への距離も約30mmにおいた。
【0014】
永久磁石2は巻き線コイル10から交番磁界による電磁力を受けることで、移動子3を前後に往復運動を連続して起こさせ、駆動装置1は直進する。この時の進行速度は5mm/秒程度である。なお、巻き線コイル10に与える交流電圧の周期を変えることで、進行速度を可変とすることが可能である。
加えて、図3に示すように、1サイクルのプラスとマイナスの電圧比率を変化させることで、巻き線コイル10に発生する磁界を変化させ、2組の移動子3の右側と左側の往復運動のサイクルを変え、左右のそれぞれの駆動部に伝える力の変化を方向制御及び進行速度に用いる。この機構において2組の永久磁石2は移動子3の前後バランスの中央に置かず、前または後ろのいずれかにずらして固定するのが良い。巻き線コイル10に加える電流1サイクルのプラスとマイナスの電圧比率を変えることで一方が停止状態、もう一方が動き続けることにより方向変更が可能になる。
【0015】
図5は本発明の第2の実施形態における電磁駆動装置の全体側面図である。第1実施例では、複数の巻き線コイル10を配置した範囲内でしか駆動装置を駆動させることが出来ないが、第2の実施形態では、1個の巻き線コイル10を手で持つなどして、駆動装置から空間を隔てて近づけると駆動し始めるので、巻き線コイル10を駆動速度に合わせた速さで移動させると、連続して平面上を自由に駆動させることが可能となった。この時も制御回路11の1サイクルのプラスとマイナスの電圧比率を変化させながら、巻き線コイル10を移動させることで方向制御及び進行速度制御が出来る。
【0016】
第2の実施形態の発明によれば、マイクロマシンをはじめとして、微小な空間で、エネルギー供給が不可能なエリアにおいて、無線で自由に駆動させることが可能な駆動装置への活用が可能となる。
図6は本発明の第3の実施形態における駆動装置の上面図である。図6に示す第3の実施形態は第1の実施形態及び第2の実施形態で説明した駆動装置1の駆動部を1式とした構造を持つもので、左右への進行方向変更の必要が無く、直線的な駆動のみが必要とされる場合に適した、コンパクトな構成で無線駆動が可能な駆動装置であり、長さ4.8mm、幅1.8mm、高さ1.8mmとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における電磁駆動装置の全体側面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態における駆動装置の上面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態における巻き線コイルに与える駆動信号のグラフである。
【図4】本発明の第1の実施形態における駆動装置駆動部の拡大側面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態における電磁駆動装置の全体側面図である。
【図6】本発明の第3の実施形態における駆動装置の上面図である。
【符号の説明】
1 駆動装置
2 永久磁石
3 移動子
4 シャーシ
5 爪
6 ラチェット
7 車輪
8 ボディ
10 巻き線コイル
11 制御回路
30 ベース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic drive device, and is particularly suitable for a micro drive device used in a place where power supply is difficult, such as a micromachine, and can control the traveling direction and traveling speed by applying drive energy without wiring. The present invention relates to an electromagnetic drive device.
[0002]
[Prior art]
Research into micromachines is underway as the next generation technology. Micromachines are fine and precise machines used in the range of several millimeters to several micrometers, and are new technical fields expected to be used in the industrial and medical fields.
In the process of researching this micromachine, a very fine microcar having a vehicle body length of 4.8 mm, a width of 1.8 mm, and a height of 1.8 mm was prototyped. The microcar is composed of a 30 μm ultra-thin body with a nickel plating surface and gold plating, a chassis, and a motor with a coil diameter of 1.0 mm inside. This motor is driven by supplying a voltage of 3 V, 20 mA, 14 Hz from the outside with a wire.
[0003]
For this reason, the microcar always restricts the driving range, for example, the wire wire for power supply gets tangled during driving, or if the moving distance becomes long, the tension of the wire wire exceeds the driving force of a small motor, and so on. As a result, inconvenience occurs. Furthermore, in order for micromachine technology to be widely used in fields such as medical and industrial fields, it is often difficult to supply power by wiring when driving in a very small space such as in the body. Can be considered. In current technology,
It is very difficult to incorporate a battery inside a 4.8 mm × 1.8 mm × 1.8 mm or to supply power stably for a long time.
[0004]
In addition, the direction of the micro car cannot be controlled only by linear driving. When considering application to micromachines, it is very inconvenient when moving through complicated piping. For this reason, it is indispensable to produce an electromagnetic drive device that can provide a driving force without wiring and can control the direction.
Japanese Patent Laid-Open No. 61-76058 is disclosed as a prior art, but in this method, since the fixed yoke cannot be stably driven unless it is fixed to the linear movement guide, the range of use is considerably limited. Therefore, it cannot be applied to the micromachine field. For this reason, a new drive device is required.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional power supply by wiring, the driving range is limited, and the tension of the wire wire exceeds the driving force of a small motor, resulting in inconveniences that hinder the progress. Moreover, it is difficult to manufacture a minute driving device with a structure having a battery inside.
[0006]
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic drive device that can be driven freely without supplying power by a conventional wire line or having a battery inside.
[0007]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to achieve the above object, the present invention provides:
According to the configuration of claim 1, the drive device in which an alternating voltage is applied to the winding coil to generate an alternating magnetic field and is arranged at a distance from the winding coil, the mover with the permanent magnet attached is from the winding coil. By receiving the alternating magnetic field, it can be reciprocated and moved using its driving force, so that it can drive on the plane in the space where multiple winding coils are arranged without wiring, and in addition it is easy The effect is that miniaturization is possible with a simple structure.
[0008]
Further, according to the configuration of claim 1, the magnetic field is changed in accordance with the change in the positive and negative voltage ratio of the current applied to the winding coil, and the reciprocating motion of the right and left sides of the two movable elements arranged in parallel The change in force transmitted to the left and right drive units can be used for direction control and travel speed, and the direction and speed can be controlled on the plane in the space where multiple winding coils are arranged without wiring. The effect that it can drive is acquired.
[0009]
Moreover, in the structure of Claim 1 , although a drive device can be driven only in the space which has arrange | positioned several winding coils, in the structure of
[0010]
According to these inventions, it is possible to develop an electromagnetic drive device that can be arbitrarily driven wirelessly in an area where energy supply is impossible in a minute space.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 4 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall side view of an electromagnetic drive device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a top view of the drive device according to the first embodiment. FIG. 3 is a graph of a drive signal applied to the winding coil in the first embodiment, and FIG. 4 is an enlarged side view of the drive device drive unit in the first embodiment.
[0012]
In the first embodiment, the driving device 1 has a length of 4.8 mm, a width of 2.3 mm, and a height of 1.8 mm, as shown in FIGS. Except for the
[0013]
The drive device 1 includes two sets of these drive units in parallel to the direction of travel of the drive device. At this time, the two sets of
The driving device 1 is placed on a material that easily allows a magnetic field to pass, for example, an
[0014]
The
In addition, as shown in FIG. 3, by changing the positive and negative voltage ratio of one cycle, the magnetic field generated in the winding
[0015]
FIG. 5 is an overall side view of the electromagnetic drive device according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the drive device can be driven only within a range where a plurality of winding
[0016]
According to the second embodiment of the present invention, it is possible to utilize a drive device that can be freely driven wirelessly in an area where energy supply is impossible in a minute space such as a micromachine.
FIG. 6 is a top view of the driving apparatus according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment shown in FIG. 6 has a structure in which the drive unit of the drive device 1 described in the first embodiment and the second embodiment is set as one set, and it is necessary to change the traveling direction to the left and right. It is a drive device that can be driven wirelessly with a compact configuration, suitable for cases where only linear drive is required, and has a length of 4.8 mm, a width of 1.8 mm, and a height of 1.8 mm. Yes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall side view of an electromagnetic drive device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top view of the driving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph of a drive signal given to the wound coil in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged side view of a driving device driving unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an overall side view of an electromagnetic drive device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a top view of a driving device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記永久磁石及び駆動部を2式備え、前記永久磁石の磁極の向きを対極するように配置した駆動装置を、前記巻き線コイルから距離を隔てて配置し、前記巻き線コイルに加える電圧1サイクルのプラスとマイナスの電圧比率を変えることにより磁界を変化させて、前記駆動装置の進行方向および進行速度の制御をしながら駆動することを特徴とする電磁駆動装置。A mover having a permanent magnet, a drive unit having a drive unit that transmits the reciprocating motion of the mover as a drive force, and an electromagnetic drive unit having a winding coil, the distance from the winding coil being The drive device arranged at a distance is driven by reciprocating the movable element by receiving an alternating magnetic field from the winding coil by generating an alternating magnetic field by applying an alternating current to the winding coil ,
A drive device comprising two sets of the permanent magnet and the drive unit and arranged so as to oppose the direction of the magnetic pole of the permanent magnet is arranged at a distance from the winding coil, and a voltage applied to the winding coil is one cycle. An electromagnetic drive device , wherein the drive is performed while changing the magnetic field by changing the voltage ratio between plus and minus, and controlling the traveling direction and traveling speed of the driving device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00460696A JP3663708B2 (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Electromagnetic drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00460696A JP3663708B2 (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Electromagnetic drive device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09201029A JPH09201029A (en) | 1997-07-31 |
| JP3663708B2 true JP3663708B2 (en) | 2005-06-22 |
Family
ID=11588713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00460696A Expired - Fee Related JP3663708B2 (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Electromagnetic drive device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3663708B2 (en) |
-
1996
- 1996-01-16 JP JP00460696A patent/JP3663708B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09201029A (en) | 1997-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5823410B2 (en) | Electric toothbrush with actuator on brush head | |
| CN103536428B (en) | device for treating skin | |
| KR100661868B1 (en) | Power toothbrush | |
| JP6358750B2 (en) | Movable digestive tract capsule device | |
| US6242823B1 (en) | Linear electric machine | |
| JP5224209B2 (en) | Two-dimensional resonant vibration motor | |
| US7518479B2 (en) | Inline electromagnetic tool actuator | |
| WO2002036310A1 (en) | Electric tool with linear motor | |
| CN103812299A (en) | Actuator and electric beauty appliance | |
| JP2010125263A (en) | Electric toothbrush | |
| US20250017711A1 (en) | Synchronization and de-synchronization of sweeping and power tapping motions | |
| CN105598797A (en) | Electric grinding device | |
| JP3663708B2 (en) | Electromagnetic drive device | |
| JP2631363B2 (en) | Electric body | |
| JPH0252692A (en) | Small domestic vibrator | |
| JP6968910B2 (en) | Small equipment | |
| KR20020035420A (en) | Joint driving apparatus | |
| JP2012200293A (en) | Electric curtain | |
| KR20200143218A (en) | Vibration elimination for personal care devices | |
| CN101013870A (en) | Magnetic means of lodestone | |
| JP2017005877A (en) | Non-contact generator | |
| JP2004336842A (en) | Linear motor | |
| JP2552851B2 (en) | Wire cut electrical discharge machining method | |
| KR20100111099A (en) | Power generator of electric vehicle | |
| JP5851800B2 (en) | Auxiliary power unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050118 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050216 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050308 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050321 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080408 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110408 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120408 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120408 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130408 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130408 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |