特開 2017-60217 アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-60217(P2017-60217A)

(43)【公開日】2017年3月23日

(54)【発明の名称】アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/16 20060101AFI20170303BHJP

   H01F 7/122 20060101ALI20170303BHJP

【ＦＩ】

   H02K33/16 A

   H01F7/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-180723(P2015-180723)

(22)【出願日】2015年9月14日

(71)【出願人】

【識別番号】000220505

【氏名又は名称】日本電産トーソク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】真貝 一美

(72)【発明者】

【氏名】金城 秀一

【テーマコード（参考）】

5E048

5H633

【Ｆターム（参考）】

5E048AB10

5E048AC05

5E048AC06

5E048AD07

5H633BB08

5H633BB20

5H633GG04

5H633GG09

5H633GG16

5H633HH03

5H633HH05

5H633HH09

5H633HH13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】エネルギー消費を低減しつつ、かつ、応答性を向上できる構造を有するアクチュエータを提供する。
【解決手段】軸方向に延びる中心軸に沿って配置される第１コア３３および第１コイル３５を有する第１ソレノイド３１と、第１ソレノイドと軸方向に離れて配置され、第２コア３４および第２コイル３６を有する第２ソレノイド３２と、第１ソレノイドと第２ソレノイドとの間に軸方向に移動可能に配置され、マグネット４１,４２を有する可動部４０と、可動部に取り付けられ、ハウジング２０の外部に突出する第１出力部５０と、を備える。第１ソレノイドは、第１コアの可動部側の端部に配置され径方向に拡がる磁性体製の第１コアプレート３７を有する。第２ソレノイドは、第２コアの可動部側の端部に配置され径方向に拡がる磁性体製の第２コアプレート３８を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延びる中心軸に沿って配置される第１コアおよび前記第１コアに巻き回される第１コイルを有する第１ソレノイドと、
前記第１ソレノイドと軸方向に離れて配置され、軸方向に延びる第２コアおよび前記第２コアに巻き回される第２コイルを有する第２ソレノイドと、
前記第１ソレノイドと前記第２ソレノイドとの間に軸方向に移動可能に配置され、マグネットを有する可動部と、
前記第１ソレノイド、前記第２ソレノイド、および前記可動部を収容するハウジングと、
前記可動部に取り付けられ、前記ハウジングの外部に突出する第１出力部と、
を備え、
前記第１ソレノイドは、前記第１コアの前記可動部側の端部に配置され径方向に拡がる磁性体製の第１コアプレートを有し、
前記第２ソレノイドは、前記第２コアの前記可動部側の端部に配置され径方向に拡がる磁性体製の第２コアプレートを有する、アクチュエータ。

【請求項2】

前記ハウジングは、軸方向に延びる筒状で、かつ、磁性体製であり、
前記マグネットは、第１マグネットと、前記第１マグネットと軸方向に離れて配置される第２マグネットと、を有し、
前記可動部は、前記第１マグネットと前記第２マグネットとの軸方向の間に配置され径方向に拡がる磁性体製の中央プレートをさらに有する、請求項１に記載のアクチュエータ。

【請求項3】

前記中央プレートの径方向外側の端部は、前記第１マグネットおよび前記第２マグネットよりも径方向外側に配置される、請求項２に記載のアクチュエータ。

【請求項4】

前記可動部は、前記第１マグネットの前記第１ソレノイド側に配置され径方向に拡がる磁性体製の第１対向プレートと、前記第２マグネットの前記第２ソレノイド側に配置され径方向に拡がる磁性体製の第２対向プレートと、を有し、
前記第１対向プレートは、前記第１コアプレートと軸方向に対向し、
前記第２対向プレートは、前記第２コアプレートと軸方向に対向する、請求項２または３に記載のアクチュエータ。

【請求項5】

前記第１対向プレートの径方向外側の端部は、前記第１マグネットの径方向外側の端部と径方向において同じ位置、または前記第１マグネットの径方向外側の端部よりも径方向内側に配置され、
前記第２対向プレートの径方向外側の端部は、前記第２マグネットの径方向外側の端部と径方向において同じ位置、または前記第２マグネットの径方向外側の端部よりも径方向内側に配置される、請求項４に記載のアクチュエータ。

【請求項6】

前記可動部は、軸方向に延びる柱状部を有し、
前記中央プレート、前記第１対向プレートおよび前記第２対向プレートは、前記柱状部によって互いに固定され、
前記第１マグネットおよび前記第２マグネットは、環状であり、かつ、前記柱状部に固定される、請求項４または５に記載のアクチュエータ。

【請求項7】

前記第１コイルと前記第２コイルとは、電気的に接続され、
前記第１コイルの巻線方向と前記第２コイルの巻線方向とは、互いに異なる、請求項１から６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

【請求項8】

前記可動部は、前記第１ソレノイドおよび前記第２ソレノイドの一方から磁力による吸引力を受け、かつ、前記第１ソレノイドおよび前記第２ソレノイドの他方から磁力による反発力を受けることで、軸方向に移動する、請求項１から７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

【請求項9】

前記第１コアは、軸方向両端に開口する筒状であり、
前記第１出力部は、前記可動部から軸方向に延び、かつ、前記第１コアの内部を介して前記ハウジングの外部に突出する、請求項１から８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

【請求項10】

前記可動部に取り付けられる第２出力部をさらに備え、
前記第２コアは、軸方向両端に開口する筒状であり、
前記第２出力部は、前記可動部から軸方向に延び、かつ、前記第２コアの内部を介して前記ハウジングの外部に突出する、請求項９に記載のアクチュエータ。

【請求項11】

前記第１出力部は、前記可動部から径方向に延びる、請求項１から８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

【請求項12】

前記可動部は、軸方向に延びる支持部を有し、
前記第１コアと前記第２コアとのうちの少なくとも一方は、軸方向の可動部側に開口する凹部を有し、
前記支持部は、前記第１コアと前記第２コアとのうちの少なくとも一方の凹部内に挿入される、請求項１１に記載のアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、油圧を用いたアクチュエータが知られている。しかし、油圧を用いたアクチュエータでは、オイル圧を常時かけ続ける必要があり、油圧ポンプを常時稼働させる必要がある。そのため、エネルギー消費が大きい問題があった。これに対して、モータを用いたアクチュエータが提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２４７７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、モータを用いたアクチュエータでは、ロータのイナーシャによって、起動時に出力の遅れが発生し、応答性が低下する問題があった。

【0005】

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、エネルギー消費を低減しつつ、かつ、応答性を向上できる構造を有するアクチュエータを提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一つの態様のアクチュエータは、軸方向に延びる中心軸に沿って配置される第１コアおよび前記第１コアに巻き回される第１コイルを有する第１ソレノイドと、前記第１ソレノイドと軸方向に離れて配置され、軸方向に延びる第２コアおよび前記第２コアに巻き回される第２コイルを有する第２ソレノイドと、前記第１ソレノイドと前記第２ソレノイドとの間に軸方向に移動可能に配置され、マグネットを有する可動部と、前記第１ソレノイド、前記第２ソレノイド、および前記可動部を収容するハウジングと、前記可動部に取り付けられ、前記ハウジングの外部に突出する第１出力部と、を備え、前記第１ソレノイドは、前記第１コアの前記可動部側の端部に配置され径方向に拡がる磁性体製の第１コアプレートを有し、前記第２ソレノイドは、前記第２コアの前記可動部側の端部に配置され径方向に拡がる磁性体製の第２コアプレートを有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一つの態様によれば、エネルギー消費を低減しつつ、かつ、応答性を向上できる構造を有するアクチュエータが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態のアクチュエータを示す断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態のアクチュエータを示す断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態のアクチュエータを示す断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態の他の一例であるアクチュエータを示す断面図である。

【図5】図５は、第２実施形態のアクチュエータを示す断面図である。

【図6】図６は、第３実施形態のアクチュエータを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るアクチュエータについて説明する。以下の説明においては、図１に示す中心軸Ｊの延びる方向と平行な方向（図１では、例えば左右方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

【0010】

また、ある対象に対して、図１における軸方向の右側を単に「右側」と呼び、図１における軸方向の左側を単に「左側」と呼ぶ。なお、右側および左側は、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１に示す本実施形態のアクチュエータ１０は、例えば、車両の自動変速機に用いられるアクチュエータである。アクチュエータ１０は、例えば、自動変速機のハイギアとローギアとを切り換える。

【0012】

アクチュエータ１０は、ハウジング２０と、第１ソレノイド３１と、第２ソレノイド３２と、可動部４０と、第１出力部５０と、を備える。ハウジング２０は、軸方向に延びる筒状である。ハウジング２０は、第１ソレノイド３１、第２ソレノイド３２、および可動部４０を収容する。ハウジング２０は、磁性体製である。ハウジング２０は、筒部２１と、右側蓋部２２と、左側蓋部２３と、右側補助プレート２４と、左側補助プレート２５と、を有する。

【0013】

筒部２１は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。右側蓋部２２は、筒部２１の右側の端部に接続される。右側蓋部２２は、右側蓋部２２を軸方向に貫通する出力軸孔２２ａを有する。左側蓋部２３は、筒部２１の左側の端部に接続される。右側蓋部２２および左側蓋部２３は、例えば、径方向に拡がる円板状である。左側蓋部２３は、筒部２１の左端を閉塞する。

【0014】

右側補助プレート２４は、右側蓋部２２の左面に固定される円環板状の部材である。右側補助プレート２４の内側は、出力軸孔２２ａと繋がる。左側補助プレート２５は、左側蓋部２３の右面に固定される円環板状の部材である。

【0015】

第１ソレノイド３１は、ハウジング２０の内部における右方に配置される。第１ソレノイド３１は、第１コア３３と、第１コイル３５と、第１コアプレート３７と、を有する。

【0016】

第１コア３３は、軸方向に延びる中心軸Ｊに沿って配置される。第１コア３３は、例えば、軸方向両端に開口する円筒状である。第１コア３３の右側の端部は、例えば、右側補助プレート２４の内側に嵌め合わされる。第１コア３３の右側の開口は、出力軸孔２２ａと繋がる。第１コア３３は、磁性体製である。図示は省略するが、第１コア３３の外周面には、ボビン状のインシュレータが装着される。第１コイル３５は、ボビン状のインシュレータを介して第１コア３３に巻き回される。

【0017】

第１コアプレート３７は、第１コア３３の可動部４０側の端部、すなわち左端に配置される。第１コアプレート３７は、径方向に拡がる板状である。第１コアプレート３７は、例えば、中央に第１コアプレート３７を貫通する孔を有する円板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。第１コアプレート３７の孔は、第１コア３３の内側と繋がる。第１コアプレート３７は、磁性体製である。第１コアプレート３７の径方向外側の端部は、筒部２１の内側面から径方向内側に離れた位置に配置される。

【0018】

第２ソレノイド３２は、ハウジング２０の内部における左方に配置される。第２ソレノイド３２は、第１ソレノイド３１と軸方向に離れて配置される。第２ソレノイド３２は、第２コア３４と、第２コイル３６と、第２コアプレート３８と、を有する。

【0019】

第２コア３４は、軸方向に延びる。第２コア３４は、例えば、第１コア３３と同心の円柱状である。第２コア３４の左側の端部は、例えば、左側補助プレート２５の内側に嵌め合わされる。第２コア３４は、磁性体製である。図示は省略するが、第２コア３４の外周面には、ボビン状のインシュレータが装着される。

【0020】

第２コイル３６は、ボビン状のインシュレータを介して第２コア３４に巻き回される。図示は省略するが、第１コイル３５と第２コイル３６とは、電気的に接続される。例えば、第１コイル３５を構成する導電線と第２コイル３６を構成する導電線とは、連続する１本の導電線である。そのため、第１コイル３５と第２コイル３６とのいずれか一方のコイルに電流を流すことによって、第１コイル３５と第２コイル３６との両方に電流を流すことができる。

【0021】

第１コイル３５の巻線方向と第２コイル３６の巻線方向とは、互いに異なる。そのため、第１コイル３５と第２コイル３６とが電気的に接続される場合に、第１コイル３５に電流が流されることによって生じる磁界の向きと、第２コイル３６に電流が流されることによって生じる磁界の向きと、を互いに逆にすることができる。具体的には、例えば、第１コイル３５による磁界の向きが、第１コイル３５の内側を磁束が右側から左側に流れる向きである場合、第２コイル３６による磁界の向きは、第２コイル３６の内側を磁束が左側から右側に流れる向きである。

【0022】

なお、本明細書において、巻線方向とは、軸方向の一方側から他方側に向かってコイルを構成する導電線を辿る際に、導電線の周方向位置の変化する方向である。すなわち、巻線方向が互いに異なるとは、例えば、右側から左側に向かって導電線を辿る際に、第１コイル３５の導電線の周方向位置が時計回りに変化する場合、第２コイル３６の導電線の周方向位置が反時計回りに変化することを含む。

【0023】

第２コアプレート３８は、第２コア３４の可動部４０側の端部、すなわち右端に配置される。第２コアプレート３８は、径方向に拡がる板状である。第２コアプレート３８は、例えば、円板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。第２コアプレート３８は、磁性体製である。第２コアプレート３８の径方向外側の端部は、筒部２１の内側面から径方向内側に離れた位置に配置される。

【0024】

可動部４０は、第１ソレノイド３１と第２ソレノイド３２との間に軸方向に移動可能に配置される。可動部４０は、例えば、ハウジング２０の内部における軸方向のほぼ中央に配置される。可動部４０は、マグネットと、第１対向プレート４３と、第２対向プレート４４と、中央プレート４５と、柱状部５１と、を有する。

【0025】

マグネットは、第１マグネット４１と、第１マグネット４１と軸方向に離れて配置される第２マグネット４２と、を有する。図１では、第２マグネット４２は、第１マグネット４１の左側に配置される。

【0026】

第１マグネット４１および第２マグネット４２は、環状である。より詳細には、第１マグネット４１および第２マグネット４２は、円環状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。第１マグネット４１の外径と第２マグネット４２の外径とは、例えば、同じである。第１マグネット４１および第２マグネット４２は、軸方向に延びる柱状部５１に固定される。より詳細には、第１マグネット４１および第２マグネット４２は、例えば、柱状部５１に嵌め合わされて固定される。

【0027】

第１マグネット４１および第２マグネット４２は、永久磁石である。第１マグネット４１および第２マグネット４２は、軸方向に沿ってＮ極とＳ極とを有する。第１マグネット４１と第２マグネット４２とにおいて、互いに向かい合う側の磁極は、異なる。すなわち、第１マグネット４１の第２マグネット４２側（左側）の磁極がＮ極の場合、第２マグネット４２の第１マグネット４１側（右側）の磁極は、Ｓ極である。第１マグネット４１によって生じる磁界の向きと第２マグネット４２によって生じる磁界の向きとは、同じである。

【0028】

なお、本明細書において、磁界の向きとは、アクチュエータの各部品の内部を通る磁束の向きを含む。

【0029】

第１対向プレート４３は、第１マグネット４１の第１ソレノイド３１側（右側）に配置される。第１対向プレート４３は、径方向に拡がる板状である。第１対向プレート４３は、例えば、中央に第１対向プレート４３を軸方向に貫通する孔を有する円板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。

【0030】

第１対向プレート４３の径方向外側の端部は、例えば、第１マグネット４１の径方向外側の端部と径方向において同じ位置に配置される。すなわち、第１対向プレート４３の外径は、第１マグネット４１の外径と同じである。第１対向プレート４３は、第１コアプレート３７と軸方向に対向する。第１対向プレート４３の左面は、第１マグネット４１の右面と接触する。第１対向プレート４３は、磁性体製である。

【0031】

第２対向プレート４４は、第２マグネット４２の第２ソレノイド３２側（左側）に配置される。第２対向プレート４４は、径方向に拡がる板状である。第２対向プレート４４は、例えば、円板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。

【0032】

第２対向プレート４４の径方向外側の端部は、例えば、第２マグネット４２の径方向外側の端部と径方向において同じ位置に配置される。すなわち、第２対向プレート４４の外径は、第２マグネット４２の外径と同じである。

【0033】

第１対向プレート４３の径方向外側の端部と、第２対向プレート４４の径方向外側の端部とは、例えば、径方向において同じ位置に配置される。すなわち、第１対向プレート４３の外径と第２対向プレート４４の外径とは、同じである。

【0034】

第２対向プレート４４は、第２コアプレート３８と軸方向に対向する。第２対向プレート４４の右面は、第２マグネット４２の左面と接触する。第２対向プレート４４は、磁性体製である。

【0035】

中央プレート４５は、第１マグネット４１と第２マグネット４２との軸方向の間に配置される。中央プレート４５は、径方向に拡がる板状である。中央プレート４５は、例えば、中央に中央プレート４５を軸方向に貫通する孔を有する円板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。

【0036】

中央プレート４５の径方向外側の端部は、第１マグネット４１および第２マグネット４２よりも径方向外側に配置される。中央プレート４５の径方向外側の端部は、第１対向プレート４３および第２対向プレート４４よりも径方向外側に配置される。すなわち、中央プレート４５の外径は、第１マグネット４１の外径、第２マグネット４２の外径、第１対向プレート４３の外径、および第２対向プレート４４の外径よりも大きい。

【0037】

中央プレート４５の右面は、第１マグネット４１と接触する。中央プレート４５の左面は、第２マグネット４２と接触する。中央プレート４５は、磁性体製である。

【0038】

柱状部５１は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円柱状である。柱状部５１は、非磁性体製である。柱状部５１は、第１対向プレート４３の内側および中央プレート４５の内側に通される。柱状部５１の外周面には、第１対向プレート４３の内側面および中央プレート４５の内側面が固定される。柱状部５１の左端には、第２対向プレート４４が固定される。

【0039】

これにより、中央プレート４５、第１対向プレート４３、および第２対向プレート４４は、柱状部５１によって互いに固定される。このように、柱状部５１に中央プレート４５、各対向プレートおよび各マグネットをそれぞれ固定することによって、各部品を互いに強固に固定することができる。

【0040】

第１出力部５０は、可動部４０に取り付けられる。図１では、第１出力部５０は、可動部４０から軸方向（図１では軸方向右側）に延びるシャフトである。第１出力部５０は、非磁性体製である。第１出力部５０は、第１コアプレート３７の内側、第１コア３３の内部３３ａおよび出力軸孔２２ａを介して、ハウジング２０の外部に突出する。

【0041】

図１では、第１出力部５０と柱状部５１とは、単一の部材である。第１出力部５０は、柱状部５１の右端に接続される。第１出力部５０は、第１コア３３によって軸方向に移動可能に支持される。すなわち、第１コア３３は、第１出力部５０を支持するブッシュとして機能する。これにより、可動部４０は、第１出力部５０を介して、第１コア３３によって、軸方向に移動可能に支持される。

【0042】

第１出力部５０の右端は、例えば、自動変速機におけるハイギアとローギアとの切り換えシャフトに接続される。なお、第１出力部５０が、自動変速機におけるハイギアとローギアとの切り換えシャフト自体であってもよい。これにより、第１出力部５０が軸方向に移動することによって、自動変速機のハイギアとローギアとの切り換えを行うことができる。

【0043】

アクチュエータ１０においては、第１ソレノイド３１および第２ソレノイド３２に電流が供給されることによって、可動部４０および第１出力部５０が軸方向に移動する。以下、詳細に説明する。

【0044】

第１ソレノイド３１および第２ソレノイド３２に電流を供給すると、第１コイル３５および第２コイル３６に電流が流れ、磁界が生じる。例えば、第１コイル３５によって生じる磁界の向きが、第１マグネット４１によって生じる磁界と同じ向きの場合、第１コアプレート３７と第１マグネット４１との間には、磁力による吸引力が生じる。

【0045】

具体的には、例えば、第１マグネット４１の右側の磁極がＳ極の場合、第１マグネット４１によって励磁された第１対向プレート４３は、第１マグネット４１と接触する左面がＮ極となり、第１コアプレート３７と対向する右面がＳ極となる。そして、上述した第１コイル３５による磁界が生じると、第１コアプレート３７が励磁されて、第１対向プレート４３と対向する第１コアプレート３７の左面がＮ極となる。これにより、Ｓ極となった第１対向プレート４３の右面と、Ｎ極となった第１コアプレート３７の左面と、が互いに引き合って、第１コアプレート３７と第１対向プレート４３（第１マグネット４１）との間に磁力による吸引力が生じる。

【0046】

上記に加えて、第２コイル３６によって生じる磁界が第１コイル３５によって生じる磁界の向きと逆となる場合、第２コアプレート３８と第２マグネット４２との間に、磁力による反発力が生じる。

【0047】

具体的には、例えば、第２マグネット４２によって生じる磁界の向きが第１マグネット４１によって生じる磁界の向きと同じ場合、第２マグネット４２によって励磁された第２対向プレート４４の磁極は、軸方向に沿って第１対向プレート４３と同じ順に並ぶ。すなわち、第２対向プレート４４は、第２コアプレート３８と対向する左面がＮ極となり、第２マグネット４２と接触する右面がＳ極となる。そして、上述した第２コイル３６による磁界が生じると、磁界の向きが第１コイル３５によって生じる磁界の向きと逆であるため、第２コアプレート３８が励磁されて、第２対向プレート４４と対向する第２コアプレート３８の右面がＮ極となる。これにより、Ｎ極となった第２対向プレート４４の左面と、Ｎ極となった第２コアプレート３８の右面と、が互いに反発して、第２コアプレート３８と第２対向プレート４４（第２マグネット４２）との間に磁力による反発力が生じる。

【0048】

これにより、図２に示すように、可動部４０は、第１ソレノイド３１から磁力による吸引力を受け、かつ、第２ソレノイド３２から磁力による反発力を受けることで、軸方向右側に移動する。可動部４０の移動に伴って、第１出力部５０も軸方向右側に移動する。可動部４０および第１出力部５０は、第１対向プレート４３の右面と第１コアプレート３７の左面とが接触するまで、軸方向右側に移動する。

【0049】

ここで、本実施形態によれば、第１コイル３５と第２コイル３６とは、電気的に接続され、かつ、互いに巻線方向が異なる。そのため、上述したように、いずれか一方のソレノイドに電流を供給することのみによって、各コイルに電流を流すことができ、かつ、各コイルによって互いに異なる向きの磁界を生じさせることができる。したがって、いずれか一方のソレノイドに電流を供給することのみによって、上述したように可動部４０に磁力による吸引力および反発力を加えることができ、簡便である。

【0050】

第１対向プレート４３と第１コアプレート３７とが接触した状態においては、第１マグネット４１の磁界によって図２に矢印で示すような磁気回路が生じる。図２に示す磁気回路においては、第１マグネット４１から軸方向右側に放出された磁束が、第１対向プレート４３と、第１コアプレート３７と、第１コア３３と、右側補助プレート２４および右側蓋部２２と、筒部２１と、中央プレート４５と、をこの順で通って、第１マグネット４１に戻る。これにより、第１マグネット４１によって、第１対向プレート４３と第１コアプレート３７との間に吸着力が生じる。したがって、第１ソレノイド３１および第２ソレノイド３２に電流を供給しなくても、可動部４０および第１出力部５０の軸方向位置を図２に示す状態に保持できる。

【0051】

図２に示す状態から可動部４０および第１出力部５０を軸方向左側に移動させるためには、可動部４０および第１出力部５０を軸方向右側に移動させた場合と逆向きに、第１ソレノイド３１および第２ソレノイド３２に電流を供給する。これにより、第１コイル３５によって生じる磁界の向きが、第１マグネット４１によって生じる磁界の向きと逆向きになり、かつ、第２コイル３６によって生じる磁界の向きが、第２マグネット４２によって生じる磁界の向きと同じとなる。したがって、第１コアプレート３７と第１対向プレート４３（第１マグネット４１）との間に磁力による反発力が生じ、第２コアプレート３８と第２対向プレート４４（第２マグネット４２）との間に磁力による吸引力が生じる。

【0052】

その結果、可動部４０は、第２ソレノイド３２から磁力による吸引力を受け、かつ、第１ソレノイド３１から磁力による反発力を受けることで、軸方向左側に移動する。可動部４０の移動に伴って、第１出力部５０も軸方向左側に移動する。可動部４０および第１出力部５０は、第２対向プレート４４の左面と第２コアプレート３８の右面とが接触するまで、軸方向左側に移動する。

【0053】

第２対向プレート４４と第２コアプレート３８とが接触した状態においては、第２マグネット４２の磁界によって図３に矢印で示すような磁気回路が生じる。図３に示す磁気回路においては、第２マグネット４２から軸方向右側に放出された磁束が、中央プレート４５と、筒部２１と、左側補助プレート２５および左側蓋部２３と、第２コア３４と、第２コアプレート３８と、第２対向プレート４４と、をこの順で通って、第２マグネット４２に戻る。これにより、第２マグネット４２によって、第２対向プレート４４と第２コアプレート３８との間に吸着力が生じる。したがって、第１ソレノイド３１および第２ソレノイド３２に電流を供給しなくても、可動部４０および第１出力部５０の軸方向位置を図３に示す状態に保持できる。

【0054】

以上のように、可動部４０は、第１ソレノイド３１および第２ソレノイド３２の一方から磁力による吸引力を受け、かつ、第１ソレノイド３１および第２ソレノイド３２の他方から磁力による反発力を受けることで、軸方向に移動する。

【0055】

本実施形態によれば、第１ソレノイド３１と第２ソレノイド３２との軸方向の間にマグネットを有する可動部４０が配置されるため、上述したように、各ソレノイドによって生じる磁界の向きを逆向きにして可動部４０に吸引力と反発力とを加えることが可能である。これにより、可動部４０に加えられる駆動力を大きくでき、可動部４０の移動速度を大きくすることができる。したがって、可動部４０に取り付けられた第１出力部５０の移動速度を大きくすることができ、アクチュエータ１０の応答性を向上できる。

【0056】

さらに、第１コアプレート３７および第２コアプレート３８が設けられることで、各コアプレートが励磁された際に、各コアプレートとマグネットとの間を移動する磁束を多くできる。そのため、各コアプレートとマグネットとの間に働く磁力を大きくできる。これにより、可動部４０に加えられる駆動力をより大きくすることができ、結果としてアクチュエータ１０の応答性をより向上できる。

【0057】

また、上述したように、可動部４０がいずれか一方のコアプレートと接触した状態においては、各ソレノイドに電流を供給しなくても、可動部４０の軸方向位置を保持できる。そのため、各ソレノイドには、可動部４０を移動させる際にのみ、電流を供給すればよい。これにより、アクチュエータ１０のエネルギー消費を低減できる。

【0058】

以上により、本実施形態によれば、エネルギー消費を低減しつつ、かつ、応答性を向上できる構造を有するアクチュエータ１０が得られる。

【0059】

また、第１マグネット４１と第２マグネット４２との間に磁性体製の中央プレート４５が設けられることで、ハウジング２０から可動部４０、あるいは可動部４０からハウジング２０へと移動する磁束が中央プレート４５を介して移動しやすい。これにより、第１マグネット４１から放出される磁束および第２マグネット４２から放出される磁束が、図２および図３に示すような磁気回路を構成しやすい。したがって、可動部４０が第１コアプレート３７あるいは第２コアプレート３８に吸着した際の、可動部４０と各コアプレートとの吸着力を大きくすることができる。

【0060】

また、可動部４０が移動する際においても、図２および図３に示すような磁気回路が構成されやすく、可動部４０に加えられる磁力による吸引力を向上できる。これにより、可動部４０の移動速度をより大きくすることができ、アクチュエータ１０の応答性をより向上できる。

【0061】

また、中央プレート４５の径方向外側の端部が、第１マグネット４１および第２マグネット４２よりも径方向外側に配置されるため、中央プレート４５をよりハウジング２０の内側面、すなわち筒部２１の内側面に近づけやすい。これにより、ハウジング２０と中央プレート４５との間を磁束が移動しやすく、図２および図３に示す磁気回路がより構成されやすい。

【0062】

また、第１対向プレート４３および第２対向プレート４４が設けられることで、第１対向プレート４３と第１コアプレート３７との間、および第２対向プレート４４と第２コアプレート３８との間を、多くの磁束が移動することができる。これにより、可動部４０と各ソレノイドとの間に働く磁力をより大きくしやすく、アクチュエータ１０の応答性をより向上できる。

【0063】

また、第１対向プレート４３および第２対向プレート４４が設けられることで、図２および図３のように可動部４０が各コアプレートに吸着する際であっても、第１マグネット４１および第２マグネット４２が各コアプレートに直接的に接触することがない。これにより、可動部４０が移動して各コアプレートに接触した際の衝撃が第１マグネット４１および第２マグネット４２に伝わることを低減できる。したがって、第１マグネット４１および第２マグネット４２が破損することを抑制できる。

【0064】

また、例えば、第１対向プレート４３の径方向外側の端部が、第１マグネット４１よりも径方向外側に配置されると、第１対向プレート４３と筒部２１との距離が小さくなる。そのため、第１対向プレート４３と筒部２１との間を磁束が通りやすくなる。これにより、例えば、図２の場合、第１マグネット４１から右側に放出された磁束が、第１対向プレート４３から筒部２１へと流れ、筒部２１から中央プレート４５を介して第１マグネット４１に戻るような磁気回路が構成されやすくなる。したがって、可動部４０と第１コアプレート３７と間の吸着力に利用できる第１マグネット４１の磁束が低減し、可動部４０と第１コアプレート３７との間の吸着力が低減する虞がある。

【0065】

これに対して、第１対向プレート４３の径方向外側の端部が第１マグネット４１の径方向外側の端部と同じ位置に配置されることで、第１対向プレート４３を筒部２１から離しやすく、第１対向プレート４３と筒部２１との間に磁束が通ることを抑制できる。これにより、図２に矢印で示す磁気回路に利用できる第１マグネット４１の磁束を多くでき、可動部４０と第１コアプレート３７との間の吸着力が低減することを抑制できる。これは、第２対向プレート４４と第２マグネット４２との関係においても、同様である。

【0066】

また、図２に示すように、右側補助プレート２４が設けられることで、第１コア３３と筒部２１との間の磁束の経路を右側補助プレート２４の分だけ広くできる。すなわち、第１コア３３を通る磁束を、右側蓋部２２と右側補助プレート２４との両方を介して、筒部２１へと流すことができる。これにより、第１コア３３を通る磁束が、右側蓋部２２で飽和して外部に漏れることを抑制できる。したがって、可動部４０と第１コアプレート３７との吸着に利用できる第１マグネット４１の磁束が低減することを抑制でき、可動部４０と第１コアプレート３７との間の吸着力が低下することを抑制できる。

【0067】

これは、左側補助プレート２５についても同様である。左側補助プレート２５が設けられることで、第２マグネット４２の磁束が左側蓋部２３で飽和して外部に漏れることを抑制でき、結果として、図３の状態における可動部４０と第２コアプレート３８との間の吸着力が低下することを抑制できる。

【0068】

また、例えば、柱状部５１および第１出力部５０が磁性体製の場合、各マグネットおよび各コイルによって生じる磁束が、第１出力部５０を通って、外部へと流れやすい。そのため、図２および図３に示すような磁気回路を構成する磁束が少なくなり、可動部４０に加えられる磁力による駆動力および吸着力が低下する。これにより、アクチュエータ１０の応答性が低下する虞があった。また、図２および図３の状態における可動部４０と各コアプレートとの吸着力が低下する虞があった。

【0069】

これに対して、本実施形態によれば、柱状部５１および第１出力部５０が非磁性体製であるため、各マグネットおよび各コイルによって生じる磁束が柱状部５１および第１出力部５０を通って外部に流れることを抑制できる。これにより、図２および図３に示すような磁気回路を構成する磁束が低下することを抑制でき、アクチュエータ１０の応答性が低下することを抑制できる。また、図２および図３の状態における可動部４０と各コアプレートとの吸着力が低下することを抑制できる。

【0070】

本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。以下の説明において上記説明と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。

【0071】

図４に示すアクチュエータ１１０のような構成であってもよい。図４に示すように、第１対向プレート１４３の径方向外側の端部は、第１マグネット４１の径方向外側の端部よりも径方向内側に配置される。第２対向プレート１４４の径方向外側の端部は、第２マグネット４２の径方向外側の端部よりも径方向内側に配置される。これにより、第１対向プレート１４３とハウジング２０との間の距離、および第２対向プレート１４４とハウジング２０との間の距離をより大きくできる。したがって、第１対向プレート１４３とハウジング２０との間、および第２対向プレート１４４とハウジング２０との間に磁束が通ることをより抑制できる。その結果、可動部１４０に加えられる磁力による駆動力および可動部１４０と各コアプレートとの磁力による吸着力をより大きくできる。

【0072】

また、第１コイル３５と第２コイル３６とは、電気的に絶縁されていてもよい。この場合、第１ソレノイド３１と第２ソレノイド３２とにそれぞれ電流を供給して、可動部４０および第１出力部５０を移動させる。

【0073】

また、この構成においては、第１コイル３５によって生じる磁界の向きと、第２コイル３６によって生じる磁界の向きと、を同じにすることができる。これにより、可動部４０に対して、第１ソレノイド３１と第２ソレノイド３２との両方から吸引力または反発力を加えることができる。この場合、図１に示すように、可動部４０は、第１ソレノイド３１と第２ソレノイド３２との間の軸方向の中央に、保持される。したがって、この構成によれば、可動部４０および第１出力部５０の位置を、図１から図３に示す３つの状態に切り換えることができる。これにより、例えば、自動変速機のハイギアとローギアとの切り換えに加えて、ニュートラルな状態を作り出すことができる。

【0074】

また、第１コイル３５と第２コイル３６とが電気的に絶縁される場合には、第１コイル３５の巻線方向と第２コイル３６の巻線方向とは、同じであってもよいし、異なってもよい。

【0075】

また、柱状部５１と第１出力部５０とは、互いに別部材であってもよい。また、柱状部５１が設けられなくてもよい。この場合には、中央プレート４５、各対向プレート、および各マグネットは、軸方向に隣り合う部材同士が互いに固定される。各部材同士の固定方法は、特に限定されず、例えば、接着剤等を用いて固定できる。また、可動部４０は、第１対向プレート４３および第２対向プレート４４を有していなくてもよい。

【0076】

＜第２実施形態＞
図５に示すように、本実施形態のアクチュエータ２１０において、左側蓋部２２３は、左側蓋部２２３を軸方向に貫通する出力軸孔２２３ａを有する。第２コア２３４は、例えば、軸方向両端に開口する円筒状である。第２コア２３４の左側の開口は、出力軸孔２２３ａと繋がる。

【0077】

第２コアプレート２３８は、例えば、中央に第２コアプレート２３８を貫通する孔を有する円板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。第２対向プレート２４４は、例えば、中央に第２対向プレート４４を軸方向に貫通する孔を有する円板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。

【0078】

アクチュエータ２１０は、可動部２４０に取り付けられる第２出力部２５２を備える。第２出力部２５２は、可動部２４０から軸方向（図５では軸方向左側）に延びるシャフトである。第２出力部２５２は、非磁性体製である。第２出力部２５２は、第２コアプレート２３８の内側、第２コア２３４の内部２３４ａおよび出力軸孔２２３ａを介して、ハウジング２２０の外部に突出する。

【0079】

第２出力部２５２の左端は、例えば、自動変速機におけるハイギアとローギアとの切り換え機構以外の機構に接続される。これにより、第１ソレノイド３１および第２ソレノイド２３２に電流が供給されることで、例えば、第１出力部５０によるハイギアとローギアとの切り換えと同時に、第２出力部２５２によって、他の機構の操作を行うことができる。

【0080】

図５では、第１出力部５０と柱状部５１と第２出力部２５２とは、単一の部材である。第２出力部２５２は、柱状部５１の左端に接続される。第２出力部２５２は、第２コア２３４によって軸方向に移動可能に支持される。すなわち、第２コア２３４は、第２出力部２５２を支持するブッシュとして機能する。これにより、可動部２４０は、第１出力部５０と第２出力部２５２とを介して、第１コア３３と第２コア２３４とによって、軸方向に移動可能に支持される。なお、第２出力部２５２は、柱状部５１と別部材であってもよい。

【0081】

これにより、可動部２４０を軸方向両側で支持することができるため、可動部２４０を安定して支持できる。したがって、可動部２４０を精度よく軸方向に移動させることができる。また、第１コア３３の軸方向の寸法および第２コア２３４の軸方向の寸法を小さくしても、可動部２４０を安定して支持できるため、第１コア３３および第２コア２３４を軸方向に小型化しやすい。これにより、アクチュエータ２１０を軸方向に小型化しやすい。

【0082】

＜第３実施形態＞
図６に示すように、本実施形態のアクチュエータ３１０において、筒部３２１は、筒部３２１を径方向に貫通する出力軸孔３２１ａを有する。出力軸孔３２１ａは、ハウジング３２０の内部における第１ソレノイド３３１と第２ソレノイド３３２との軸方向の間に開口する。右側蓋部３２２は、筒部３２１の右端を閉塞する。

【0083】

第１コア３３３は、軸方向の可動部３４０側（図６では左側）に開口する第１凹部３３３ａを有する。第２コア３３４は、軸方向の可動部３４０側（図６では右側）に開口する第２凹部３３４ａを有する。第１凹部３３３ａおよび第２凹部３３４ａは、軸方向に延びる。

【0084】

可動部３４０は、第１支持部３５２と、第２支持部３５３と、を有する。第１支持部３５２および第２支持部３５３は、軸方向に延びる。第１支持部３５２および第２支持部３５３は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円柱状である。第１支持部３５２の左端は、柱状部５１の右端に接続される。第２支持部３５３の右端は、柱状部５１の左端に接続される。図６では、第１支持部３５２と柱状部５１と第２支持部３５３とは、単一の部材である。

【0085】

第１支持部３５２は、第１凹部３３３ａ内に挿入される。第２支持部３５３は、第２凹部３３４ａ内に挿入される。第１支持部３５２は、第１凹部３３３ａ内を軸方向に移動可能である。第２支持部３５３は、第２凹部３３４ａ内を軸方向に移動可能である。第１支持部３５２と第２支持部３５３とを介して、可動部３４０は、第１コア３３３と第２コア３３４とに、軸方向に移動可能に支持される。これにより、可動部３４０を安定して支持することができる。

【0086】

第１出力部３５０は、可動部３４０から径方向に延びるシャフトである。第１出力部３５０は、中央プレート４５に接続される。図６では、第１出力部３５０と中央プレート４５とは、例えば、単一の部材である。第１出力部３５０は、出力軸孔３２１ａを介して、ハウジング３２０の外部に突出する。このように、第１出力部３５０を径方向に突出させることで、アクチュエータ３１０の軸方向の寸法を小型化することができる。

【0087】

なお、本実施形態においては、第１コア３３３と第２コア３３４とのうちの一方のみが、凹部を有してもよい。この場合、可動部３４０は、第１支持部３５２と第２支持部３５３とのうちの一方のみを有する。第１支持部３５２と第２支持部３５３とのうちの一方は、第１コア３３３と第２コア３３４とのうちの一方の凹部に、挿入される。

【0088】

また、第１支持部３５２と第２支持部３５３とは、柱状部５１と別部材であってもよい。また、第１出力部３５０は、中央プレート４５と別部材であってもよい。

【0089】

また、本実施形態のアクチュエータ３１０に、第２実施形態における第１出力部５０および第２出力部２５２を組み合わせて、アクチュエータが３つの出力部を有する構成としてもよい。この場合、アクチュエータによって同時に３つの機構を操作することが可能である。また、本実施形態のアクチュエータ３１０に、第１実施形態における第１出力部５０を組み合わせて、アクチュエータが径方向に突出する出力部と軸方向に突出する出力部との２つの出力部を有する構成としてもよい。

【0090】

上記の各実施形態のアクチュエータが用いられる機器は、特に限定されず、自動変速機以外の機器に用いられてもよい。また、上記の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0091】

１０，１１０，２１０，３１０…アクチュエータ、２０，２２０，３２０…ハウジング、３１，３３１…第１ソレノイド、３２，２３２，３３２…第２ソレノイド、３３，３３３…第１コア、３４，２３４，３３４…第２コア、３５…第１コイル、３６…第２コイル、３７…第１コアプレート、３８，２３８…第２コアプレート、４０，１４０，２４０，３４０…可動部、４１…第１マグネット、４２…第２マグネット、４３，１４３…第１対向プレート、４４，１４４，２４４…第２対向プレート、４５…中央プレート、５０，３５０…第１出力部、５１…柱状部、２５２…第２出力部、３３３ａ…第１凹部（凹部）、３３４ａ…第２凹部（凹部）、３５２…第１支持部（支持部）、３５３…第２支持部（支持部）、Ｊ…中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】