JP2018163996A - アクチュエータおよび磁気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着および解放可能な２つの磁路部材を有するアクチュエータにおいて、２つの磁路部材を吸着させるときの電力を低減する。【解決手段】アクチュエータ１０は、第１磁路部材１２と、第１磁路部材１２に対して吸着および解放可能な第２磁路部材１４と、可変永久磁石１８と、コイル１６と、解放ばね２６と、迂回磁路部材２４を有する。迂回磁路部材２４は、第２磁路部材が解放状態のときに可変永久磁石１８と並列の磁路を形成する。第２磁路部材１４が解放状態のときにコイル１６に電流を流すと、磁束は、可変永久磁石１８を通る経路より磁気抵抗の低い迂回磁路部材２４を含む経路を通る。磁気抵抗の低い経路を磁束が通るので、必要な磁力を発生させるための電力を低減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁石と永久磁石の磁力を利用して動作するアクチュエータおよびこのアクチュエータに利用可能な磁気回路に関する。

電磁石と永久磁石の磁力を利用して、２つの磁路部材を吸着させ、また解放させるアクチュエータが知られている。下記特許文献１には、第１磁路部材（ヨーク１３）と、第１磁路部材（１３）に吸着、解放される第２磁路部材（３１）が示されている。第２磁路部材（３１）は、第１および第２の永久磁石（１６，１７）の磁力により吸着状態に維持される。第２磁路部材（３１）が吸着状態にあるときに、コイル（１１）へのパルス状の通電によって第２の永久磁石（１７）の磁性が反転して、第２磁路部材（３１）を吸着する力が失われる。そして、第２磁路部材（３１）は、解放ばね（３２）により第１磁路部材（１３）から解放される。第２磁路部材（３１）が解放状態にあるときに、コイル（１１）に解放させたときの向きとは反対のパルス状の電流を流す。この通電により、永久磁石（１７）の極性が反転して、第２磁路部材（３１）が第１磁路部材（１３）に吸着される。なお、( ）内の用語および符号は、下記特許文献１で用いられている用語および符号である。これらの符号は、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特開平１−３０３３３１号公報

永久磁石は磁気抵抗が大きく、永久磁石に磁束を通すためには、コイルに大きな電流を流す必要がある。

本発明は、２つの磁路部材を吸着させるときの電力を低減することを目的とする。

本発明に係るアクチュエータは、第１磁路部材と、第１磁路部材に対して吸着および解放可能な第２磁路部材と、磁力によって第２磁路部材を第１磁路部材に吸着させる第１永久磁石と、第１磁路部材、第２磁路部材および第１永久磁石を含む磁気回路に磁束を発生させるコイルと、第１磁路部材から解放する方向に第２磁路部材を付勢する解放ばねと、第２磁路部材が第１磁路部材から解放している状態では第１永久磁石と並列の磁路を形成するように、かつ第２磁路部材が第１磁路部材に吸着している状態では第１永久磁石と並列の磁路を形成しないように配置された迂回磁路部材と、を有する。第１永久磁石は、第２磁路部材が解放されているときは、吸着されているときに比べて磁束密度が不可逆的に低下している。第２磁路部材が第１磁路部材から解放している状態において、コイルにより発生された磁束は第１永久磁石を迂回して迂回磁路部材を通る。

本発明の他の態様である磁気回路は、第１磁路部材と、第１磁路部材に対して吸着および解放可能な第２磁路部材と、磁力によって第２磁路部材を第１磁路部材に吸着させる第１永久磁石と、第２磁路部材が第１磁路部材から解放している状態では第１永久磁石と並列の磁路を形成するように、かつ第２磁路部材が第１磁路部材に吸着している状態では第１永久磁石と並列の磁路を形成しないように配置された迂回第１磁路部材と、を有する。第１永久磁石は、第２磁路部材が解放されているときは、吸着されているときに比べて磁束密度が不可逆的に低下している。第２磁路部材が第１磁路部材から解放している状態において、当該磁気回路に発生された磁束は、第１永久磁石を迂回して迂回磁路部材を通る。

また、第１永久磁石は第２磁路部材と共に移動するよう第２磁路部材内に配置され、迂回磁路部材は固定配置されるようにできる。

また、第１磁路部材、第２磁路部材および第１永久磁石を含む磁気回路に含まれる第２永久磁石を更に有するようにできる。第２永久磁石は、第２磁路部材が第１磁路部材に吸着された状態においては第１永久磁石と並列状態になって磁力により第２磁路部材を第１磁路部材に吸着させ、第２磁路部材が第１磁路部材から解放されると、第２永久磁石の磁束によって極性が反転され、第１永久磁石と直列状態となって磁力は第２磁路部材に作用しない。

また、第１永久磁石は、第２磁路部材が第１磁路部材から解放されることで磁束密度が不可逆的に低下する。

迂回磁路部材を設けることにより、第２磁路部材が第１磁路部材から解放しているときに、第１および第２磁路部材内に発生される磁束に沿う磁路の磁気抵抗を小さくすることができ、第２磁路部材を吸着するための電力を低減することができる。

本実施形態のアクチュエータの概略構成を示す模式図である。 他の実施形態のアクチュエータの概略構成を示す模式図である。 さらに他の実施形態のアクチュエータの概略構成を示す模式図である。 さらに他の実施形態のアクチュエータの概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態のアクチュエータ１０の構成を示す模式図である。（ａ）は、第１磁路部材１２に第２磁路部材１４が吸着されて、接合している状態（以下、「吸着状態」と記す。）を示し、（ｂ）は第１磁路部材１２から第２磁路部材１４が解放されて、離間している状態（以下、「解放状態」と記す。）を示している。（ｃ）は、解放状態の第２磁路部材１４を吸着するよう動作している状態を示す図である。

第１磁路部材１２は略Ｕ字形であり、Ｕ字形の内側にコイル１６が配置されている。コイル１６には、図１の紙面を貫く方向に電流が流れる。第２磁路部材１４は、第１磁路部材１２に対して吸着および解放可能である。第２磁路部材１４は、第１磁路部材１２のＵ字形の両端にそれぞれ対応する第１磁路片１４Ａおよび第２磁路片１４Ｂを含む。第１磁路片１４Ａおよび第２磁路片１４Ｂは、略直線形または略平板形である。第１磁路部材１２のＵ字形の一端に第１磁路片１４Ａが対向し、他端に第２磁路片１４Ｂが対向する。第２磁路部材１４が第１磁路部材１２に吸着されると、第１磁路片１４ＡがＵ字形の一端に接合し、第２磁路片１４Ｂが他端に接合する。第１磁路片１４Ａと第２磁路片１４Ｂの間には永久磁石１８が配置され、これらは一体となっている。永久磁石１８は、保持力が小さく、極性を容易に反転させることができる磁石である。以降、永久磁石１８を、可変永久磁石１８と記す。可変永久磁石１８は、例えばアルニコ磁石とすることができる。第２磁路部材１４が第１磁路部材１２に吸着しているとき、第１磁路部材１２、第２磁路部材１４および可変永久磁石１８により閉じた回路が形成される。コイル１６は、この閉じた回路の内側を貫通している。

第１磁路片１４Ａおよび第２磁路片１４Ｂは、可変永久磁石１８を越えて第１磁路部材１２と反対側に延びている。この可変永久磁石１８を越えて延びている部分を後方延長部２２と記す。第１磁路片１４Ａに属する後方延長部を２２Ａ、第２磁路片１４Ｂに属する後方延長部を２２Ｂで示す。第２磁路部材１４が解放されたとき（（ｂ）参照）、後方延長部２２Ａ，２２Ｂに挟まれる位置に迂回磁路部材２４が配置される。迂回磁路部材２４は、第１磁路部材１２と相対的な位置変化をしないように配置されている。

第２磁路部材１４は、解放ばね２６によって、第１磁路部材１２から離れる方向に付勢されている。この解放ばね２６の付勢力を「Ｆ_E」と記す。コイル１６は、第１磁路部材１２、第２磁路部材１４、可変永久磁石１８および迂回磁路部材２４で形成された磁気回路に磁束を生じさせることができる。

第２磁路部材１４が吸着状態にあるとき、磁路が閉じているため、可変永久磁石１８は磁力を保持している。第２磁路部材１４を第１磁路部材１２に吸着するよう作用する磁力を「Ｆ_M」と記す。この磁力Ｆ_Mが解放ばね２６の付勢力Ｆ_Eに勝り、第２磁路部材１４が吸着状態に維持される。第２磁路部材１４が吸着状態にあるときに可変永久磁石１８により生じる磁束を「Φ_M」で示す。

第２磁路部材１４が吸着状態にあるときに、コイル１６に、可変永久磁石１８による磁束Φ_Mとは反対向きの磁束を発生させる電流を流すと、第２磁路部材１４が解放される。コイル１６によって反対向きの磁束を発生させると、その磁束は、磁束Φ_Mの少なくとも一部を相殺する。つまり、図１において、コイル１６に、紙面を裏側から表側に貫く方向に電流を流して第１磁路部材１２および第２磁路部材１４により形成される磁路内に磁束を発生させ、可変永久磁石１８による磁束Φ_Mを減じる。磁束Φ_Mが減少することにより磁力Ｆ_Mが低下し、解放ばね２６の付勢力Ｆ_Eが磁力Ｆ_Mを上回って第２磁路部材１４が第１磁路部材１２から解放される。第２磁路部材１４が解放されることで、磁路が開いて磁束Φ_Mが減少し、可変永久磁石１８は自己減磁する。つまり、可変永久磁石１８は、磁路が開いたとき自己減磁する特性を有する磁石であり、第２磁路部材１４が解放状態になると、磁束密度が不可逆的に低下する。なお、第２磁路部材１４が解放されたとき、迂回磁路部材２４を通るように可変永久磁石１８の磁束が形成されてしまうことを防止するために、第１磁路片１４Ａと迂回磁路部材２４および第２磁路片１４Ｂと迂回磁路部材２４の間にギャップが設けられ、磁気抵抗が大きくされている。可変永久磁石１８は、コイル１６の通電により生じる磁束により、減磁させるようにすることもできる。

第２磁路部材１４が解放状態にあるときには磁力Ｆ_Mが小さいか、または０であり、解放ばね２６の付勢力Ｆ_Eが勝った状態にある。このとき、コイル１６に通電しなくても第２磁路部材１４の解放状態が維持される。また、第２磁路部材１４が振動など外部からの力により第１磁路部材１２に接近しても、磁力Ｆ_Mが小さいために、第２磁路部材１４の第１磁路部材１２への吸着が抑制される。また、鉄粉など磁性体の異物の第２磁路部材１４への付着も抑制することができる。

第２磁路部材１４を再度吸着状態とするには、コイル１６に紙面の表側から裏側へ向かう電流を流す。この電流によって発生する磁束Φ_Eは、可変永久磁石１８を通る経路（（ｃ）に一点鎖線で示す。）より磁気抵抗が小さくされた迂回磁路部材２４を含む経路を通る。迂回磁路部材２４は、可変永久磁石１８と並列した磁路を形成するように配置され、第２磁路部材１４の吸着状態、解放状態に応じて変化する磁気抵抗に応じて実際に磁束の通る経路が定まる。磁束Φ_Eにより生じる磁力Ｆ_Mが解放ばね２６の付勢力Ｆ_Eより大きいと第２磁路部材１４が第１磁路部材１２に吸着される。また、このコイル１６に電流を流すことによって生じた磁束Φ_Eにより、可変永久磁石１８が再び磁化され、可変永久磁石１８による磁束Φ_Mが発生する。第２磁路部材１４が吸着され、可変永久磁石１８による磁束Φ_Mが発生すれば、コイルによる磁束Φ_Eがなくても可変永久磁石１８の磁束Φ_Mが維持される。よって、可変永久磁石１８は自己減磁を起こさず、磁力が維持され、吸着状態が維持される。

アクチュエータ１０は、第２磁路部材１４を吸着するとき、および解放するときにコイル１６に電流を流せば動作し、吸着状態および解放状態を維持するためにコイル１６に電流を流す必要がない。また、第２磁路部材１４を解放する際、可変永久磁石１８の磁性を反転させる必要がなく、第２磁路部材１４を解放するためにコイル１６に流す電流を抑えることができる。さらに、第２磁路部材１４を吸着する際、迂回磁路部材２４を通る磁気抵抗の低い経路を磁束Φ_Eが通るため、小さい電流で、必要な磁力Ｆ_Mを発生させることができる。

図２は、他の実施形態のアクチュエータ３０の構成を示す模式図である。（ａ）は、第１磁路部材３２に第２磁路部材３４が吸着されて、接合している状態（以下、「吸着状態」と記す。）を示し、（ｂ）は第１磁路部材３２から第２磁路部材３４が解放されて、離間している状態（以下、「解放状態」と記す。）を示している。（ｃ）は、解放状態の第２磁路部材３４を吸着するよう動作している状態を示す図である。

第１磁路部材３２は略直線形または平板形である。第２磁路部材３４は、第１磁路部材３２に対して吸着および解放可能である。第２磁路部材３４は、第１磁路部材３２の直線形の両端部にそれぞれ対応する第１磁路片３４Ａおよび第２磁路片３４Ｂを含む。第１磁路片３４Ａおよび第２磁路片３４Ｂは、それぞれが略直線形または略平板形を有する。第１磁路部材３２の一端の側方に第１磁路片３４Ａが対向し、他端の側方に第２磁路片３４Ｂが対向する。第１磁路片３４Ａと第２磁路片３４Ｂの間には、コイル３６、および２個の永久磁石３８，４０が配置されている。２個の永久磁石３８，４０は、コイル３６を挟むように配置され、両端がそれぞれ第１磁路片３４Ａと第２磁路片３４Ｂに接している。第１および第２磁路片３４Ａ，３４Ｂおよび２個の永久磁石３８，４０は、一体となって動き、コイル３６はこれらと一体に動いてもよく、固定されてもよい。第２磁路部材３４が第１磁路部材３２に吸着されると、第１磁路片３４Ａが第１磁路部材３２の一端に接合し、第２磁路片３４Ｂが他端に接合する。コイル３６には、図２の紙面を貫く方向に電流が流れる。一方の永久磁石３８は、保持力が小さく、極性を容易に反転させることができる磁石である。以降、永久磁石３８を、可変永久磁石３８と記す。可変永久磁石３８は、例えばアルニコ磁石とすることができる。他方の永久磁石４０は、保持力が大きく、極性を容易に反転させることができない磁石である。以降、永久磁石４０を固定永久磁石４０と記す。固定永久磁石４０は、例えばネオジム磁石とすることができる。

第１磁路片３４Ａおよび第２磁路片３４Ｂは、可変永久磁石３８を越えて第１磁路部材３２と反対側に延びている。この可変永久磁石３８を越えて延びている部分を後方延長部４２Ａ，４２Ｂと記す。第１磁路片３４Ａに属する後方延長部を４２Ａ、第２磁路片３４Ｂに属する後方延長部を４２Ｂで示す。第２磁路部材３４が解放されたとき（（ｂ）参照）、後方延長部４２Ａ，４２Ｂに挟まれる位置に迂回磁路部材４４が配置される。

迂回磁路部材４４は、第１磁路部材３２と相対的な位置変化をしないように配置されている。第２磁路部材３４は、解放ばね４６によって、第１磁路部材３２から離れる方向に付勢されている。この解放ばね４６の付勢力を「Ｆ_E」と記す。コイル３６は、第１磁路部材３２と、第２磁路部材３４と、可変永久磁石３８または迂回磁路部材４４とで形成された磁気回路に磁束を生じさせることができる。

第２磁路部材３４が第１磁路部材３２に吸着しているとき、第１および第２磁路部材３２，３４、可変永久磁石３８および固定永久磁石４０により閉じた磁気回路が形成される。可変永久磁石３８により生じる磁束Φ_M1は、第２磁路片３４Ｂ、第１磁路部材３２、第２磁路片３４Ａで形成される磁路を通る。また、固定永久磁石４０により生じる磁束Φ_M2も、第２磁路片３４Ｂ、第１磁路部材３２、第２磁路片３４Ａで形成される磁路を通る。磁束Φ_M1と磁束Φ_M2は並行しており、可変永久磁石３８と固定永久磁石４０は、第２磁路部材３４が第１磁路部材３２に吸着しているときに並列配置となっている。また、第２磁路部材３４が第１磁路部材３２に吸着されると、可変永久磁石３８の磁束Φ_M1が維持されるため、可変永久磁石３８は自己減磁を起こさず、磁力を保持している。

第２磁路部材３４を第１磁路部材３２に吸着するよう作用する磁力を「Ｆ_M」と記す。この磁力Ｆ_Mが解放ばね４６の付勢力Ｆ_Eに勝り、第２磁路部材１４が吸着状態に維持される。

第２磁路部材３４が吸着状態にあるときに、コイル３６に、可変永久磁石３８による磁束Φ_M1とは反対向きの磁束を発生させる電流を流すと第２磁路部材３４が解放される。コイル３６によって反対向きの磁束を発生させると、その磁束は、磁束Φ_M1の少なくとも一部を相殺する。つまり、図２において、コイル３６に、紙面を裏側から表側に貫く方向に電流を流して第１磁路部材３２および第２磁路部材３４により形成される磁路内に磁束を発生させ、可変永久磁石３８による磁束Φ_M1を減じる。磁束Φ_M1が減少することにより磁力Ｆ_Mが減少し、解放ばね４６の付勢力Ｆ_Eが磁力Ｆ_Mを上回って第２磁路部材３４が第１磁路部材３２から解放される。第２磁路部材３４が解放されることで、磁路が開いて磁束Φ_M1が減少し、可変永久磁石３８は自己減磁する。つまり、可変永久磁石３８は、磁路が開いたとき自己減磁する特性を有する磁石であり、第２磁路部材３４が解放状態となると、磁束密度が不可逆的に低下する。なお、第２磁路部材３４が解放されたとき、迂回磁路部材４４を通る磁束が形成されて可変永久磁石３８の磁束が維持されてしまうことを防止するために、第１磁路片３４Ａと迂回磁路部材４４および第２磁路片３４Ｂと迂回磁路部材４４の間にギャップが設けられ、磁気抵抗が大きくされている。第２磁路部材３４が解放状態にあるときには、第１磁路部材３２との間にギャップが形成され、このギャップによる磁気抵抗は、可変永久磁石３８の磁気抵抗より大きくなるよう設定されている。この結果、固定永久磁石４０により生じた磁束が可変永久磁石３８に作用し、可変永久磁石３８が磁性が反転する。可変永久磁石３８と固定永久磁石４０は、共通の磁束Φ_M1,₂を形成し、第２磁路部材３４が解放されているとき直列配置になっている。この磁束Φ_M1,₂により可変永久磁石３８は自己減磁を起こさず、磁力が維持される。可変永久磁石３８は、コイル３６の通電により生じる磁束により、減磁させるようにすることもできる。

第２磁路部材３４が解放状態にあるときには、磁束Φ_M1,₂は、第２磁路部材３４内に留まり、第１磁路部材３２とほとんど相互作用せず、磁力Ｆ_Mが小さくなり、解放ばね４６の付勢力Ｆ_Eが勝った状態にある。このとき、コイル３６に通電しなくても第２磁路部材３４の解放状態が維持される。また、第２磁路部材３４が振動など外部からの力により第１磁路部材３２に接近しても、磁力Ｆ_Mが小さいために、第２磁路部材３４の第１磁路部材３２への吸着が抑制される。また、鉄粉など磁性体の異物の第２磁路部材３４への付着も抑制することができる。

第２磁路部材３４を再度吸着状態とするには、コイル３６に紙面の表側から裏側へ向かう電流を流す。この電流によって発生する磁束Φ_Eは、可変永久磁石３８を通る経路より磁気抵抗の小さい迂回磁路部材４４を通る。迂回磁路部材４４は、可変永久磁石３８と並列した磁路を形成するように配置され、第２磁路部材３４の吸着状態、解放状態に応じて変化する磁気抵抗に応じて実際に磁束の通る経路が定まる。磁束Φ_Eにより生じる磁力Ｆ_Mが解放ばね４６の付勢力Ｆ_Eより大きいと第２磁路部材３４が第１磁路部材３２に吸着される。また、このコイル３６に電流を流すことによって生じた磁束Φ_Eにより、可変永久磁石３８が再び磁化され、可変永久磁石３８による磁束Φ_M1が発生する。第２磁路部材３４が吸着され、可変永久磁石３８による磁束Φ_M1が発生すれば、コイル３６による磁束Φ_Eがなくても可変永久磁石３８の磁束Φ_M1が維持される。よって、可変永久磁石３８は自己減磁を起こさず、磁力が維持され、吸着状態が維持される。

迂回磁路部材４４を固定し、第２磁路部材３４を固定された迂回磁路部材４４に接触しつつ移動するようにしてもよい。

図３は、更に他の実施形態のアクチュエータ５０の構成を示す模式図である。（ａ）は、第１磁路部材５２に第２磁路部材５４が吸着されて、接合している状態（以下、「吸着状態」と記す。）を示し、（ｂ）は第１磁路部材５２から第２磁路部材５４が解放されて、離間している状態（以下、「解放状態」と記す。）を示している。（ｃ）は、解放状態の第２磁路部材５４を吸着するよう動作している状態を示す図である。

第１磁路部材５２は略Ｕ字形であり、Ｕ字形の内側にコイル５６が配置されている。コイル５６には、図１の紙面を貫く方向に電流が流れる。第２磁路部材５４は、略直線形、または略平板形であり、第１磁路部材５２に対して吸着および解放可能である。第２磁路部材５４は、第１磁路部材５２に吸着されたとき、第１磁路部材５２のＵ字形の両端を橋渡すように配置されている。第１磁路部材５２のＵ字形の一辺には、両極を結ぶ方向がＵ字形の一辺に沿うように永久磁石５８が配置されている。永久磁石５８は、保持力が小さく、極性を容易に反転させることができる磁石である。以降、永久磁石５８を、可変永久磁石５８と記す。可変永久磁石５８は、例えばアルニコ磁石とすることができる。第２磁路部材５４が第１磁路部材５２に吸着しているとき、第１磁路部材５２、第２磁路部材５４および可変永久磁石５８により閉じた回路が形成される。コイル５６は、この閉じた回路の内側を貫通している。

第１磁路部材５２の可変永久磁石５８が配置された辺に並行して迂回磁路部材６４が配置される。このアクチュエータ５０において、迂回磁路部材６４は第２磁路部材５４と一体に形成され、全体として略Ｌ字形となっている。迂回磁路部材６４の先端６４ａは、第２磁路部材５４が解放され移動しても（（ｂ）参照）、第１磁路部材５２の、可変永久磁石５８よりも根元側の部分に対向するように配置される。

第２磁路部材５４は、解放ばね６６によって、第１磁路部材５２から離れる方向に付勢されている。この解放ばね６６の付勢力を「Ｆ_E」と記す。コイル５６は、第１磁路部材５２、第２磁路部材５４、可変永久磁石５８または迂回磁路部材６４で形成された磁気回路に磁束を生じさせることができる。

第２磁路部材５４が吸着状態にあるとき、磁路が閉じているため、可変永久磁石５８は磁力を保持している。第２磁路部材５４を第１磁路部材５２に吸着するよう作用する磁力を「Ｆ_M」と記す。この磁力Ｆ_Mが解放ばね６６の付勢力Ｆ_Eに勝り、第２磁路部材５４が吸着状態に維持される。第２磁路部材５４が吸着状態にあるときに可変永久磁石５８により生じる磁束を「Φ_M」で示す。

第２磁路部材５４が吸着状態にあるときに、コイル５６に、可変永久磁石５８による磁束Φ_Mとは反対向きの磁束を発生させる電流を流すと、第２磁路部材５４が解放される。コイル５６によって反対向きの磁束を発生させると、その磁束は、磁束Φ_Mの少なくとも一部を相殺する。つまり、図３において、コイル５６に、紙面を表側から裏側に貫く方向に電流を流して第１磁路部材５２および第２磁路部材５４により形成される磁路内に磁束を発生させ、可変永久磁石５８による磁束Φ_Mを減じる。このとき、可変永久磁石５８を通る経路の磁気抵抗よりも、迂回磁路部材６４を通る経路の磁気経路の方が、先端６４ａと第１磁路部材５２の間のギャップによって大きくされており、コイル５６による磁束は迂回磁路部材６４を通らず、可変永久磁石５８を通る。磁束Φ_Mが減少することにより、解放ばね６６の付勢力Ｆ_Eが磁力Ｆ_Mを上回り、第２磁路部材５４が第１磁路部材５２から解放される。第２磁路部材５４が解放されることで、磁路が開いて磁束Φ_Mが減少し、可変永久磁石６８は自己減磁する。つまり、可変永久磁石６８は、磁路が開いたとき自己減磁する特性を有する磁石であり、第２磁路部材５４が解放状態になると、磁束密度が不可逆的に低下する。なお、可変永久磁石５８は、コイル５６の通電により生じる磁束により、減磁させるようにすることもできる。

第２磁路部材５４が解放状態にあるときには磁力Ｆ_Mが小さいか、または０であり、解放ばね６６の付勢力Ｆ_Eが勝った状態にある。このとき、コイル５６に通電しなくても第２磁路部材５４の解放状態が維持される。また、第２磁路部材５４が振動など外部からの力により第１磁路部材５２に接近しても、磁力Ｆ_Mが小さいために、第２磁路部材５４の第１磁路部材５２への吸着が抑制される。また、鉄粉など磁性体の異物の第２磁路部材５４への付着も抑制することができる。

第２磁路部材５４を再度吸着状態とするには、コイル５６に紙面の裏側から表側へ向かう電流を流す。この電流によって発生する磁束Φ_Eは、可変永久磁石５８を通る経路（（ｃ）に一点鎖線で示す。）より磁気抵抗が小さくされた迂回磁路部材６４を含む経路を通る。迂回磁路部材６４は、可変永久磁石５８と並列した磁路を形成するように配置され、第２磁路部材５４の吸着状態、解放状態に応じて変化する磁気抵抗に応じて実際に磁束の通る経路が定まる。磁束Φ_Eにより生じる磁力Ｆ_Mが解放ばね６６の付勢力Ｆ_Eより大きいと第２磁路部材５４が第１磁路部材５２に吸着される。また、このコイル５６に電流を流すことによって生じた磁束Φ_Eにより、可変永久磁石５８が再び磁化され、可変永久磁石５８による磁束Φ_Mが発生する。第２磁路部材５４が吸着され、可変永久磁石５８による磁束Φ_Mが発生すれば、コイルによる磁束Φ_Eがなくても可変永久磁石５８の磁束Φ_Mが維持される。よって、可変永久磁石５８は自己減磁を起こさず、磁力が維持され、吸着状態が維持される。

アクチュエータ５０は、第２磁路部材５４を吸着するとき、および解放するときにコイル５６に電流を流せば動作し、吸着状態および解放状態を維持するためにコイル５６に電流を流す必要がない。また、第２磁路部材５４を解放する際、可変永久磁石５８の磁性を反転させる必要がなく、第２磁路部材５４を解放するためにコイル５６に流す電流を抑えることができる。さらに、第２磁路部材５４を吸着する際、迂回磁路部材６４を通る磁気抵抗の低い経路を磁束Φ_Eが通るため、小さい電流で、必要な磁力Ｆ_Mを発生させることができる。

図２は、他の実施形態のアクチュエータ７０の構成を示す模式図である。（ａ）は、第１磁路部材７２に第２磁路部材７４が吸着されて、接合している状態（以下、「吸着状態」と記す。）を示し、（ｂ）は第１磁路部材７２から第２磁路部材７４が解放されて、離間している状態（以下、「解放状態」と記す。）を示している。（ｃ）は、解放状態の第２磁路部材７４を吸着するよう動作している状態を示す図である。

第１磁路部材７２は略Ｕ字形であり、Ｕ字形の内側にコイル７６が配置されている。コイル７６には、図１の紙面を貫く方向に電流が流れる。第２磁路部材７４は、略直線形、または略平板形であり、第１磁路部材７２に対して吸着および解放可能である。第２磁路部材７４は、第１磁路部材７２に吸着されたとき、第１磁路部材７２のＵ字形の両端を橋渡すように配置されている。第１磁路部材７２のＵ字形の一辺には、両極を結ぶ方向がＵ字形の一辺に沿うように永久磁石７８が配置されている。永久磁石７８は、保持力が小さく、極性を容易に反転させることができる磁石である。以降、永久磁石７８を、可変永久磁石７８と記す。可変永久磁石７８は、例えばアルニコ磁石とすることができる。アクチュエータ７０は、さらに永久磁石８０を備える。永久磁石８０は、第１磁路部材７２のＵ字形の先端部の間に配置され、その両端がそれぞれＵ字形の先端部に接している。永久磁石８０は、保持力が大きく、極性を容易に反転させることができない磁石である。以降、永久磁石８０を固定永久磁石８０と記す。固定永久磁石８０は、例えばネオジム磁石とすることができる。第１磁路部材７２、可変永久磁石７８および固定永久磁石８０は、一体となって動き、コイル７６はこれらと一体に動いてもよく、固定されてもよい。

第１磁路部材７２の可変永久磁石７８が配置された辺に並行して迂回磁路部材８４が配置される。このアクチュエータ７０において、迂回磁路部材８４は第２磁路部材７４と一体に形成され、全体として略Ｌ字形となっている。迂回磁路部材８４の先端８４ａは、第２磁路部材７４が解放され移動しても（（ｂ）参照）、第１磁路部材７２の、可変永久磁石７８よりも根元側の部分に対向するように配置される。

第２磁路部材７４は、解放ばね８６によって、第１磁路部材７２から離れる方向に付勢されている。この解放ばね８６の付勢力を「Ｆ_E」と記す。コイル７６は、第１磁路部材７２と、第２磁路部材７４と、可変永久磁石７８または迂回磁路部材６４とで形成された磁気回路に磁束を生じさせることができる。

第２磁路部材７４が第１磁路部材７２に吸着しているとき、第１および第２磁路部材７２，７４、可変永久磁石７８および固定永久磁石８０により閉じた磁気回路が形成される。可変永久磁石７８により生じる磁束Φ_M1は、第１磁路部材７２、第２磁路部材７４で形成される磁路を通る。また、固定永久磁石８０により生じる磁束Φ_M2も、第１磁路部材７２、第２磁路部材７４で形成される磁路を通る。磁束Φ_M1と磁束Φ_M2は並行しており、可変永久磁石７８と固定永久磁石８０は、第２磁路部材７４が第１磁路部材７２に吸着しているときに並列配置となっている。また、第２磁路部材７４が第１磁路部材７２に吸着されると、可変永久磁石７８の磁束Φ_M1が維持されるため、可変永久磁石７８は自己減磁を起こさず、磁力を保持している。

第２磁路部材７４が吸着状態にあるときに、コイル７６に、可変永久磁石７８による磁束Φ_M1とは反対向きの磁束を発生させる電流を流すと第２磁路部材７４が解放される。コイル７６によって反対向きの磁束を発生させると、その磁束は、磁束Φ_M1の少なくとも一部を相殺する。つまり、図４において、コイル１６に、紙面を裏側から表側に貫く方向に電流を流して第１磁路部材７２および第２磁路部材７４により形成される磁路内に磁束を発生させ、可変永久磁石７８による磁束Φ_M1を減じる。このとき、可変永久磁石７８を通る経路の磁気抵抗よりも、迂回磁路部材６４を通る経路の磁気経路の方が、先端６４ａと第１磁路部材５２の間のギャップによって大きくされており、コイル５６による磁束は迂回磁路部材６４を通らず、可変永久磁石５８を通る。磁束Φ_M1が減少することにより、解放ばね８６の付勢力Ｆ_Eが磁力Ｆ_Mを上回り、第２磁路部材７４が第１磁路部材７２から解放される。第２磁路部材７４が解放されることで、磁路が開いて磁束Φ_M1が減少し、可変永久磁石７８は自己減磁する。つまり、可変永久磁石７８は、磁路が開いたとき自己減磁する特性を有する磁石であり、第２磁路部材５４が解放状態になると、磁束密度が不可逆的に低下する。なお、第２磁路部材７４が解放されたとき、迂回磁路部材４４を通る磁路が形成されて可変永久磁石３８の磁束が維持されてしまうことを防止するために、第１磁路部材７２と迂回磁路部材８４の先端部８４ａの間にギャップが設けられ、磁気抵抗が大きくされている。第２磁路部材７４が解放状態にあるときには、第１磁路部材７２との間にギャップが形成され、このギャップによる磁気抵抗は、可変永久磁石７８の磁気抵抗より大きくなるよう設定されている。この結果、固定永久磁石８０により生じた磁束が可変永久磁石７８に作用し、可変永久磁石７８が磁性が反転する。可変永久磁石７８と固定永久磁石８０は、通の磁束Φ_M1,₂を形成し、第２磁路部材７４が解放しているとき直列状態になっている。この磁束Φ_M1,₂により可変永久磁石７８は自己減磁を起こさず、磁力が維持される。可変永久磁石７８は、コイル７６の通電により生じる磁束により、減磁させるようにすることもできる。

第２磁路部材７４が解放状態にあるときには、磁束Φ_M1,₂は、第２磁路部材７４内に留まり、第１磁路部材７２とほとんど相互作用しないから、磁力Ｆ_Mが小さくなり、解放ばね８６の付勢力Ｆ_Eが勝った状態にある。このとき、コイル７６に通電しなくても第２磁路部材７４の解放状態が維持される。また、第２磁路部材７４が振動など外部からの力により第１磁路部材７２に接近しても、磁力Ｆ_Mが小さいために、第２磁路部材７４の第１磁路部材７２への吸着が抑制される。また、鉄粉など磁性体の異物の第２磁路部材７４への付着も抑制することができる。

第２磁路部材７４を再度吸着状態とするには、コイル７６に紙面の表側から裏側へ向かう電流を流す。この電流によって発生する磁束Φ_Eは、可変永久磁石７８を通る経路より磁気抵抗が小さくなる迂回磁路部材８４を通る。迂回磁路部材８４は、可変永久磁石７８と並列した磁路を形成するように配置され、第２磁路部材７４の吸着状態、解放状態に応じて変化する磁気抵抗に応じて実際に磁束の通る経路が定まる。磁束Φ_Eにより生じる磁力Ｆ_Mが解放ばね８６の付勢力Ｆ_Eより大きいと第２磁路部材７４が第１磁路部材７２に吸着される。また、このコイル７６に電流を流すことによって生じた磁束Φ_Eにより、可変永久磁石７８が再び磁化され、可変永久磁石７８による磁束Φ_M1が発生する。第２磁路部材７４が吸着され、可変永久磁石７８による磁束Φ_M1が発生すれば、コイル７６による磁束Φ_Eをなくしても可変永久磁石７８の磁束Φ_M1が維持される。よって、可変永久磁石７８は自己減磁を起こさず、磁力が維持され、吸着状態が維持される。

迂回磁路部材８４を固定し、第２磁路部材７４を固定された迂回磁路部材８４に接触しつつ移動するようにしてもよい。

以上の各実施形態は例示であり、本発明の趣旨の範囲で様々な改変が可能である。例えば、第１磁路部材、第２磁路部材、迂回磁路部材や永久磁石の形状は変更可能である。

１０ アクチュエータ、１２ 第１磁路部材、１４ 第２磁路部材、１４Ａ 第１磁路片、１４Ｂ 第２磁路片、１６ コイル、１８ 可変永久磁石（第１永久磁石）、２２ 後方延長部、２４ 迂回磁路部材、２６ 解放ばね、３０ アクチュエータ、３２ 第１磁路部材、３４ 第２磁路部材、３４Ａ 第１磁路片、３４Ｂ 第２磁路片、３６ コイル、３８ 可変永久磁石（第１永久磁石）、４０ 固定永久磁石（第２永久磁石）、４２ 後方延長部、４４ 迂回磁路部材、４６ 解放ばね、５０ アクチュエータ、５２ 第１磁路部材、５４ 第２磁路部材、５６ コイル、５８ 可変永久磁石（第１永久磁石）、６４ 迂回磁路部材、６６ 解放ばね、７０ アクチュエータ、７２ 第１磁路部材、７４ 第２磁路部材、７４Ａ 第１磁路片、７４Ｂ 第２磁路片、７６ コイル、７８ 可変永久磁石（第１永久磁石）、８０ 固定永久磁石（第２永久磁石）、８４ 迂回磁路部材、８６ 解放ばね。

Claims (8)

1. 第１磁路部材と、
   第１磁路部材に対して吸着および解放可能な第２磁路部材と、
   磁力によって第２磁路部材を第１磁路部材に吸着させる第１永久磁石と、
   第１磁路部材、第２磁路部材および第１永久磁石を含む磁気回路に磁束を発生させるコイルと、
   第１磁路部材から解放する方向に第２磁路部材を付勢する解放ばねと、
   第２磁路部材が第１磁路部材から解放している状態では第１永久磁石と並列の磁路を形成するように、かつ第２磁路部材が第１磁路部材に吸着している状態では第１永久磁石と並列の磁路を形成しないように配置された迂回磁路部材と、
   を有し、
   第１永久磁石は、第２磁路部材が解放されているときは、吸着されているときに比べて磁束密度が不可逆的に低下しており、
   第２磁路部材が第１磁路部材から解放している状態において、コイルにより発生された磁束は第１永久磁石を迂回して迂回磁路部材を通る、
   アクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータであって、
   第１永久磁石は第２磁路部材と共に移動するよう第２磁路部材内に配置され、
   迂回磁路部材は固定配置される、
   アクチュエータ。
3. 請求項１または２に記載のアクチュエータであって、さらに、第１磁路部材、第２磁路部材および第１永久磁石を含む磁気回路に含まれる第２永久磁石を有し、
   第２磁路部材が第１磁路部材に吸着された状態においては、第１永久磁石と第２永久磁石は並列状態になって磁力により第２磁路部材を第１磁路部材に吸着させ、
   第２磁路部材が第１磁路部材から解放されると、第１永久磁石は、第２永久磁石の磁束によって極性が反転され、第１永久磁石と第２永久磁石は直列状態となって磁力は第２磁路部材に作用しない、
   アクチュエータ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のアクチュエータであって、第１永久磁石は、第２磁路部材が第１磁路部材から解放されることで磁束密度が不可逆的に低下する、アクチュエータ。
5. 第１磁路部材と、
   第１磁路部材に対して吸着および解放可能な第２磁路部材と、
   磁力によって第２磁路部材を第１磁路部材に吸着させる第１永久磁石と、
   第２磁路部材が第１磁路部材から解放している状態では第１永久磁石と並列の磁路を形成するように、かつ第２磁路部材が第１磁路部材に吸着している状態では第１永久磁石と並列の磁路を形成しないように配置された迂回磁路部材と、
   を有する磁気回路であって、
   第１永久磁石は、第２磁路部材が解放されているときは、吸着されているときに比べて磁束密度が不可逆的に低下しており、
   第２磁路部材が第１磁路部材から解放している状態において、当該磁気回路に発生された磁束は、第１永久磁石を迂回して迂回磁路部材を通る、
   磁気回路。
6. 請求項５に記載の磁気回路であって、
   第１永久磁石は第２磁路部材と共に移動するよう第２磁路部材内に配置され、
   迂回磁路部材は固定配置される、
   磁気回路。
7. 請求項５または６に記載の磁気回路であって、さらに、第１磁路部材、第２磁路部材および第１永久磁石を含む磁気回路に含まれる第２永久磁石を有し、
   第２磁路部材が第１磁路部材に吸着された状態においては第１永久磁石と第２永久磁石は並列状態になって磁力により第２磁路部材を第１磁路部材に吸着させ、
   第２磁路部材が第１磁路部材から解放されると、第１永久磁石は、第２永久磁石の磁束によって極性が反転され、第１永久磁石と第２永久磁石は直列状態となって磁力は第２磁路部材に作用しない、
   磁気回路。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載の磁気回路であって、第１永久磁石は、第２磁路部材が第１磁路部材から解放されることで磁束密度が不可逆的に低下する、磁気回路。

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