电磁致动器.pdf

本发明涉及一种电磁致动器，其目的是遍及大范围的位移，确保某种程度大小以上的足够的推力。具有位移放大点的电磁致动器（1）具备：位移放大机构（1A），其具有形成间隙（5）的两面（2as、2bs），并且由磁性体构成；和设置在位移放大机构（1A）的线圈（6）。通过在线圈（6）中流动电流而在磁性体产生磁通，在两面（2as、2bs）之间产生吸引力。通过该两面（2as、2bs）之间的吸引力，使位移放大点位移。

权利要求书1.  一种电磁致动器，具有位移放大点，其特征在于，具备：位移放大机构，其包含具有推力产生部的磁性体；和线圈，其设置在包含磁性体的位移放大机构，使磁性体产生磁通，通过在线圈中流动电流来使磁性体产生磁通，通过来自推力产生部的推力来使位移放大点位移。2.  根据权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，推力产生部由形成间隙的两面构成。3.  根据权利要求2所述的电磁致动器，其特征在于，位移放大机构具有：环状部分；和至少一对位移部分，其配置在环状部分内，在其间形成间隙。4.  根据权利要求3所述的电磁致动器，其特征在于，环状部分的一部分由弹性部件构成。5.  根据权利要求3或4所述的电磁致动器，其特征在于，线圈设置在一对位移部分中的一方的位移部分。6.  根据权利要求3至5中任一项所述的电磁致动器，其特征在于，在环状部分内设置有在其间形成间隙的两对以上的位移部分。

说明书电磁致动器
技术领域
本发明涉及包含位移放大机构的电磁致动器，尤其是涉及遍及大范围的位移都能够确保某种程度大小以上的足够的推力、并能使整体小型化的电磁致动器。
背景技术
以往以来，已知有使用电磁吸引力的电磁致动器。在图20（a）（b）（c）中示出构成以往技术的电磁致动器的电磁吸引力产生机构。图20（a）是电磁吸引力产生机构101的主视图。电磁吸引力产生机构101由截面形状呈大致四边形的铁等磁性体构成，向相同方向大致平行地延伸的一对吸引铁芯102a、102b的一端由磁力产生铁芯103连接而形成为“コ字形”。
而且，在磁力产生铁芯103的周围卷绕有由铜线等具有导电性的线材构成的绕线104。吸引铁芯102a、102b的另一端成为呈平面形状的吸附面102as、102bs。此处，图20（b）是图20（a）的箭头A101方向向视图，图20（c）是图20（a）的箭头B101方向向视图。另外，在图20（b）、（c）中，省略了绕线104。如图20（b）、（c）所示，吸引铁芯102a、102b的截面面积与磁力产生铁芯103的截面面积大致相同。
在图21中示出利用该电磁吸引力产生机构101的电磁致动器111。在图21所示的电磁致动器111中，通过未图示的保持机构，电磁吸引力产生机构101的吸附面102as、102bs被保持为大致垂直，可动铁片106如实线那样地配置成在与该电磁吸引力产生机构101的吸附面102as、102bs相对的位置、离开微小的间隙105。此处，可动铁片106一侧的面106s1与吸附面102as、102bs之间的间隙105的长度是x101。
可动铁片106另一侧的面106s2通过线107a连接于弹簧108的一端，弹簧108的另一端经由线107b连接于壁面109。可动铁片106的面106s1、106s2大致垂直，电磁吸引力产生机构101的吸附面102as、102bs和与其相对的可动铁片106的面106s1大致平行。
接着，以下使用图21说明电磁致动器111的作用。当向绕线104施加电压时，向绕线104中供给电流，在构成为磁力产生铁芯103→吸引铁芯102a→间隙105→可动铁片106→间隙105→吸引铁芯102b→磁力产生铁芯103的磁路中产生磁通而使磁通增加。因此，从吸附面102as、102bs经由间隙105，产生对可动铁片106的面106s1的吸引力。此时，弹簧108伸长，可动铁片106如图21的虚线那样地向吸附面102as、102bs侧位移，面106s1吸附到吸附面102as、102bs。此处，间隙105的长度大致成为0。
这种情况下，可动铁片106被未图示的导向件或者平行簧片导向，一边维持大致垂直的姿势一边移动。因此，在可动铁片106的移动中，可动铁片106的面106s1与电磁吸引力产生机构101的吸附面102as、102bs能够始终保持平行。
接着，若切断施加于绕线104的电压，则供给的电流消失而使上述磁路的磁通减小。于是，因弹簧108的作用力，可动铁片106的面106s1从吸附面102as、102bs离开，恢复到图21所示的实线的位置、即面106s1与吸附面102as、102bs的间隙105的长度为x101的位置。这样，使用电磁吸引力产生机构101而使可动铁片106产生的位移是x101。
在这样的电磁致动器111中，存在以下问题。在图21中，在使供给到绕线104的电流为恒定时，横轴取位移x101的值，纵轴取在使该位移产生时、可动铁片106从电磁吸引力产生机构101受到的吸引力即推力，在图22中用单点划线示出表示两者的关系的曲线图。由图22可知，在位移小的情况下推力非常大，而当位移变大时推力急速变小。
因此，在图21的间隙的长度x101（位移）大的情况下，可动铁片106从电磁吸引力产生机构101受到的吸引力即推力与在间隙的长度x101（位移）小的情况下相比显著下降。在图21中，在可动铁片106的面106s1与电磁 吸引力产生机构101的吸附面102as、102bs相距最远的位置，施加到可动铁片106的推力极小。
这样的情况下，若想要使用该推力实现某种作用、例如想要实现产生振动，则该振动力显著下降。即，如图22所示，在这样的以往技术的电磁致动器111中，为了得到足够大的推力，必须使位移限定为极小的值。为了对其进行改善，使对于大位移的推力为足够大，就必须加大供给到图21所示的电磁吸引力产生机构101的绕线104的电流，因此需要使用能够应对大电流的零件作为构成绕线104的电流供给电路的电子零件。这招致该电路的成本上升或者大规模化，而不优选。另外，因为整体没有一体化，所以在分开制造电磁吸引力产生机构101、可动铁片106、线107a、107b以及弹簧108等各部分后将其连接或者配置，制造工序变得复杂。
发明内容
本发明是考虑这一点而作成的，其目的在于提供如下电磁致动器：能够抑制相对于位移的增加而推力显著下降，即使在大范围内位移也能够使推力的变动幅度小，且整体小型化从而能够容易制造。
本发明是一种具有位移放大点的电磁致动器，其特征在于，具备：位移放大机构，其包含具有推力产生部的磁性体；和线圈，其设置在包含磁性体的位移放大机构，使磁性体产生磁通；通过在线圈中流动电流来使磁性体产生磁通，通过来自推力产生部的推力来使位移放大点位移。
本发明是一种电磁致动器，其特征在于，推力产生部由形成间隙的两面构成。
本发明是一种电磁致动器，其特征在于，位移放大机构具有：环状部分；和至少一对位移部分，其配置在环状部分内，在其间形成间隙。
本发明是一种电磁致动器，其特征在于，环状部分的一部分由弹性部件构成。
本发明是一种电磁致动器，其特征在于，线圈设置在一对位移部分中的一方的位移部分。
本发明是一种电磁致动器，其特征在于，在环状部分内设置有在其间形成间隙的两对以上的位移部分。
如以上那样，根据本发明，能够抑制相对于位移增加而推力显著下降，即使在大范围内位移也能够使推力的变动幅度小，且能够使装置整体小型化。
附图说明
图1（a）（b）是示出磁路的模型的图。
图2是将图1的磁路置换为电路的图。
图3是表示图1的磁路的位移与推力的关系的曲线图。
图4（a）（b）（c）是示出本发明的第1实施方式的电磁致动器的图。
图5是图4（a）的区域P0的放大图。
图6是图4（a）的放大图。
图7是图6的区域P1的放大图。
图8（a）（b）（c）是示出本发明的第2实施方式的电磁致动器的图。
图9是图8（a）的区域P21的放大图。
图10是图8（a）的区域P22的放大图。
图11是图8（a）的放大图。
图12是图11的区域P21的放大图。
图13是图11的区域P22的放大图。
图14是图11的区域Q的放大图。
图15是表示第2实施方式的位移与推力的关系的曲线图。
图16是表示第2实施方式的位移与电流的关系的曲线图。
图17是示出第1实施方式的变形例的图。
图18是示出第2实施方式的第1变形例的图。
图19是示出第2实施方式的第2变形例的图。
图20（a）（b）（c）是示出以往技术的电磁吸引力产生机构的图。
图21是示出以往技术的电磁致动器的图。
图22是表示以往技术的电磁致动器的位移与推力的关系的曲线图。
附图标记说明
1A、21A位移放大机构
2a、2b、22a、22b、22c、22d、102a、102b吸引铁芯
3a、3b、23a、23b支承铁芯
4a、4b、24a、24b可动铁芯
24an1、24an2、24an3、24an4可动铁芯薄部
24bn1、24bn2、24bn3、24bn4可动铁芯薄部
24aw1、24aw2、24aw3可动铁芯厚部
24bw1、24bw2、24bw3可动铁芯厚部
5、25a、25c、105间隙
6、26a、26c、104绕线
101以往技术中的电磁吸引力产生机构
103磁力产生铁芯
106可动铁片
107a、107b线
108弹簧
109壁面
111以往技术中的电磁致动器
Mo磁路
Mc磁性体
G间隙
具体实施方式
第1实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
图1至图10是示出本发明的第1实施方式的图。
首先，说明成为本发明的基本原理的磁路的模型以及其位移与推力的 特性。
在图1（a）（b）中示出磁路的模型。此处，图1（a）是示出磁路的模型的图，图1（b）是示出对磁路附加了位移放大机构的模型的图。磁性体Mc具有截面面积Sm，该磁性体Mc形成长度Xg的间隙G，并且形成为环状，其全长是Xm。
在磁性体Mc卷绕有由导电体构成的绕线（未图示），当向绕线的两端施加电压V时，电流I被供给到绕线而磁性体Mc磁化。这种情况下，由磁性体Mc和间隙G构成磁路M0。在图2中示出将图1（a）的磁路M0置换为电路的图。该电路是在施加于磁路M0的磁位差F串联连接磁性体Mc的磁阻Rm和间隙G的磁阻Rg的形状。
若将串联连接的磁阻Rm和磁阻Rg的合成磁阻设为R，将磁性体Mc的磁导率设为μ，将间隙G的磁导率设为μ0（空气的磁导率），则成为
R=Rm+Rg=XmSmμ+XgSmμ0---(1)]]>
。由此，磁通Φ通过用图2中的磁位差F除以磁阻R，求出为
Φ=FR=FRm+Rg=NISmXmμ+Xgμ0---(2)]]>
。此处，在导出式（2）时，磁位差F使用绕线数N和电流I，而表示为
F=NI(3)
 。
接着，求出在图1中因磁路M0的作用而在间隙G的两侧相对的面之间作用的吸引力即推力Fg。卷绕于磁性体Mc的绕线作为电感器进行作用，所以求出储蓄于其中的磁能Um、即电源所做的功。若将电源电压设为V，将在绕线中流动的电流设为I，将绕线的电感设为L，则
Um=∫0IIVdt=∫0IILdIdtdt=∫0ILIdI=LI22,(...V=LdIdt)---(4)]]>
此处，
V=NdΦdt]]>
即
LdIdt=NdΦdt]]>
，因此成为LI=NΦ
。由此，对式（4）进行变形，而成为
Um=NΦI2---(5)]]>
。此处，关于磁位差F、磁阻R，
F=NI=φR（6)
，所以使用式（6）来对式（5）进行变形，而成为
Um=ΦF2=Φ2R2---(7)]]>
。该磁能的变化量成为向外部或者来自外部的机械功。现在，以图1的间隙G的长度Xg方向为X方向，考虑仅该X方向上的功。若将在X方向上作用的力、即作用于间隙G的两侧的面之间的吸引力设为Fx，则机械能Ud为
Ud=∫0XFxdx]]>
。由此，因能量变化而产生的力可以写作
Fx=dUddx---(8)]]>
。Ud的变化由Um的变化决定，所以从式（8）得出

。这就是作用在间隙G的两侧的面之间的吸引力即推力。若将式（6）以及式（1）应用于式（9）而进行变形，则
Fx=Φ22μ0Sm=N2I22μ0SmR2=N2I2Smμ02(μ0μXm+Xg)2=αI2(X‾+Xg)2---(10)]]>
其中，
α=N2Smμ02]]>
X‾=μ0μXm]]>
。式（10）示出间隙G的长度、即位移Xg与推力Fx的关系，推力Fx与位移Xg的2次方成反比。此处，考虑将作为本发明的基本构成的使用杠杆原理的位移放大机构附加在图1的磁路。即如图1（b）所示，经由支点F0将位移Xg放大A倍而成为X。若将其用式子示出，则成为对于示出位移Xg与推力Fx的关系的式（10），如图1（b）所示进行A倍的位移放大（位移放大率A）。位移放大后的式（10）中的位移Xg置换为放大了A倍的位移（图3的位移X）。另外，位移放大后的式（10）中的推力Fx置换为减小成位移放大前的间隙G的长度Xg下的推力的
倍
的推力。若考虑位移放大机构给予位移以及推力的上述放大以及减小，来将式（10）改写为表示位移放大后的推力FA的式子，则在式（10）中将Xg视作放大A倍后的位移X，为了将其换算成位移放大前的值使其成为
倍
，并使该位移放大前的位移下的推力Fx为
倍
即可。即，位移放大后的力FA可以表示为
FA=αI2A(X‾+XgA)2=AαI2(AX‾+Xg)2---(11)]]>
此处，使用式（10）以及式（11），来比较在使电流I设为相同的情况下的位移Xg与推力FX以及FA的关系。
如上述那样，式（10）表示在不进行位移放大的情况下的位移Xg与推力FX的关系，式（11）表示在进行了位移放大的情况下的位移Xg与推力FA的关系。横轴取位移，纵轴取推力，在图3中示出将式（10）以及式（11）曲线图化的情况。
在图3中，单点划线表示式（10），实线表示式（11）。在位移为某值Xt以上的情况下，进行了位移放大时的推力比不进行的情况下的推力大，在位移为某值Xt以下的情况下则相反。
此外，图3的单点划线的曲线图与图22所示的电磁致动器111的位移与推力的关系的曲线图是同样的形状，这是因为在图22所示的电磁致动器111中没有实施位移放大。
如图3所示，在位移比Xt大的范围内，通过进行位移放大，相同位移下的推力变大，相反，在位移比Xt小的范围内，通过进行位移放大，相同位移下的推力变小。这就是通过进行位移放大，抑制比Xt大的位移下力急剧 下降，遍及大范围的位移，使推力的变动幅度小。另外，由此能够遍及想要利用的大范围的位移，确保某种程度大小以上的足够的推力。
即，如上述那样，在间隙G的长度、即位移Xg与推力Fx的关系中，推力Fx与位移Xg的2次方成反比，所以在对电磁致动器不进行位移放大的情况下，当位移Xg变小时，推力Fx大幅增加，当位移Xg变大时推力Fx极端减小。
在本实施例的实施方式中，通过对电磁致动器实施A倍的位移放大，与不进行位移放大的情况下相比位移Xg成为A倍，推力Fx成为1/A倍，所以推力Fx与位移Xg的关系如图3所示成为更平坦化。
以上的说明针对在电流I为相同的情况下的位移与推力的关系。在电磁力中，供给电流与推力为单调增加的关系。因此，能够抑制在位移比Xt大时的推力的下降、即在供给相同电流时能够实现更大的推力，意味着在位移比Xt大时，通过更小的电流供给就能够得到相同大小的推力。
这意味着在得到比某种程度大的位移下的推力时，作为构成电流供给电路的电子零件，不需要使用能够应对大电流的零件，能够防止该电路的成本上升或者大规模化。
接着，基于以上原理，通过图4（a）（b）（c）以及图5来说明对图1的磁路附加了位移放大机构的方式、即组合了位移放大机构的本发明的电磁致动器。
此处，图4（a）是示出电磁致动器的主视图，图4（b）是图4（a）的A1方向向视图，图4（c）是图4（a）的B1方向向视图。另外，图5是图4（a）的区域P0的放大图。
如图4（a）（b）（c）以及图5所示，电磁致动器1具有后述位移点（阻力点（the point of load））L1。这样的电磁致动器1具备：由磁性体构成的位移放大机构1A，所述磁性体具有在其间形成间隙5的相对的两面2as、2bs，并且具有四边形截面；和线圈（绕线）6，其设置在由磁性体构成的位移放大机构1A，使位移放大机构1A产生磁通，电磁致动器1中，通过在线圈6中流动电流，使由磁性体构成的位移放大机构1A产生磁通，从而 使两面2as、2bs之间的间隙（推力部）5的长度x1变化，使位移点L1位移。
此外，示出了位移放大机构1A由具有四边形截面的磁性体构成的例子，但是不限于此，位移放大机构1A也可以具有圆形截面，也可以具有五边形截面，还可以具有六边形截面或者其他的多边形截面。
接着，叙述位移放大机构1A。位移放大机构1A具有：一对支承铁芯3a、3b，其由弹性部件构成；一对可动铁芯4a、4b，其位于一对支承铁芯3a、3b的两侧，并且由弹性部件构成；以及吸引铁芯2a、2b，其从各支承铁芯3a、3b向内侧延伸，并且包括形成间隙5的相对的两面2as、2bs。其中，由支承铁芯3a、3b和可动铁芯4a、4b构成环状部1B，吸引铁芯2a、2b成为一对位移部分1C。
接着，进一步叙述位移放大机构1A的各构成部件的关系。在吸引铁芯2a的一端连接支承铁芯3a的中点而形成“T字形”。同样地，在与吸引铁芯2a形状相同的吸引铁芯2b的一端连接与支承铁芯3a形状相同的支承铁芯3b的中点而形成“T字形”。另外，吸引铁芯2a以及吸引铁芯2b各自的另一端的面相对，在支承铁芯3a、3b的两端连接有可动铁芯4a、4b。
这种情况下，可动铁芯4a、4b都朝向吸引铁芯2a、2b的相反侧、即电磁致动器1的外侧微微弯曲成凸形。
如上述那样，由支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b构成环状部1B。另外，如上述那样，吸引铁芯2a、2b的相对的面成为形成微小的间隙5的两面2as、2bs，间隙5的长度成为x1。而且，在吸引铁芯2a的周围，卷附有由铜线等具有导电性的线材构成的绕线6。
在图4（b）、（c）中，省略了绕线6，如图4（b）、（c）所示，吸引铁芯2a、2b的截面面积与支承铁芯3a、3b的截面面积大致相同。另外，可动铁芯4a、4b的截面面积是吸引铁芯2a、2b的截面面积的大致1/2。另外，在示出图4（a）的区域P0的放大图的图5中，若将吸引铁芯2a、2b的相对的面2as、2bs的位置分别设为2a1、2b1，则在面2as与2bs之间，形成有2a1与2b1的距离成为x1那样的间隙5。
接着，使用图6以及图7说明由这样的结构构成的本实施方式的作用。
此处，图6是图4（a）的放大图。当在线圈（绕线）6的两端连接未图示的电压源而施加电压时，向绕线6供给电流。这种情况下，形成如吸引铁芯2a→支承铁芯3a→可动铁芯4a→支承铁芯3b→吸引铁芯2b→间隙5→吸引铁芯2a那样地磁通通过的第1磁路，另外形成如吸引铁芯2a→支承铁芯3a→可动铁芯4b→支承铁芯3b→吸引铁芯2b→间隙5→吸引铁芯2a那样地磁通通过的第2磁路，第1磁路以及第2磁路的磁通增加。
这样，位移放大机构1A形成由支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b构成的磁通通过的磁路。而且，如图5所示，上述磁路包含通过由磁性体构成的吸引铁芯2a、2b的面2as、2bs形成的间隙5。因此，经由间隙（推力部）5，在面2as与面2bs之间产生吸引力（推力）。此时，支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b都由弹性部件构成，所以在图5中吸引铁芯2a、2b的相对的面2as与面2bs之间产生的吸引力使面2as与面2bs接近。将这一情况作为图6的区域P1的放大图在图7中示出。
在图6中绕线6中没有流动电流的状态下，在图7中，吸引铁芯2a、2b的相对的面2as与面2bs的位置分别为2a1、2b1，它们之间的距离是x1。这与图5相同。在图7中用实线示出该状态。
接着，如上述那样，当在图6中绕线6中流动电流时，在图7中，在吸引铁芯2a、2b的相对的面2as与面2bs之间吸引力进行作用，面2as和面2bs的位置分别接近2a2、2b2，间隙5变小。在该状态下，面2as与面2bs之间的距离是x2。在图7中用虚线示出该状态。即，通过从在图6中绕线6中没有流动电流的状态变化到流动的状态，在图7中，对于面2as和面2bs，各自产生用C1示出的位移。
若从该状态起切断施加到图6的绕线6的电压，则上述磁路的磁通减小。由此，在面2as与面2bs之间作用的吸引力消失。此时，因为支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b由弹性部件构成，所以在图7中，吸引铁芯2a、2b的相对的面2as和面2bs的位置分别恢复到2a1、2b1。
这种情况下，恢复后的间隙5变得与在图6的绕线6中没有流动电流的状态、即没有产生磁通的状态下相同，面2as与面2bs之间的距离成为x1。
如以上那样，在电磁致动器1中，在吸引铁芯2a、2b的相对的面2as和面2bs产生的位移分别成为C1。
此处，关于在吸引铁芯2a、2b的相对的面2as和面2bs产生的各自的位移C1，在图6的区域P1中也通过实线和虚线进行了记载。
这样，在本实施方式中，当供给到绕线6的电流消失而磁通消失时，构成位移放大机构1A的支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b的吸引铁芯2a、2b恢复。因此，不需要配置用于使吸引铁芯2a、2b恢复的其他的弹性体，能够实现位移放大机构1A整体的小型化以及低成本化。
接着，使用图6，说明放大上述位移C1的作用。
在图6所示的区域P1中，如虚线所示，在吸引铁芯2a、2b的相对的面2as和面2bs产生C1长度的位移，但该位移是在吸引铁芯2a、2b的另一端产生的。因此，在中间点与吸引铁芯2a、2b的一端连接的支承铁芯3a、3b，也在相同方向上产生C1长度的位移。对支承铁芯3a，也与吸引铁芯2a同样地标出表示位移的虚线以及C1，来表示该情况（参照图6）。该支承铁芯3a的位移C1通过支承铁芯3a以及与其两端连接的可动铁芯4a、4b而被放大。此处，支承铁芯3a与支承铁芯3b配置为上下对称，所以作为整体，由支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b构成用于位移放大的连杆机构。
对于其原理，在图6中，对构成位移放大机构1A的支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b应用连杆机构来说明。连杆机构具有作为支承铁芯3a与可动铁芯4b的连接点的L11、作为可动铁芯4b的中点的L12、作为可动铁芯4b与支承铁芯3b的连接点的L13、作为支承铁芯3b与可动铁芯4a的连接点的L14、作为可动铁芯4a的中点的L15以及作为可动铁芯4a与支承铁芯3a的连接点的L16这6个连杆连接点，这些连杆连接点L11、L12、L13、L14、L15以及L16依次顺时针配置。而且，如图6所示，连接各连杆连接点L11、L12、L13、L14、L15以及L16之间的杆B11、B12、B13、B14、B15、B16也依次顺时针配置。在这些连杆连接点以及杆中，由连杆连接点L11、L12以及连接两者的杆B11构成组1，由连杆连接点L12、L13以及连接两者的杆B12构成组2，由连杆连接点L14、L15以及连接两者的杆B14构成组3 ，由连杆连接点L15、L16以及连接两者的杆B15构成组4，通过这4个组，分别构成同一位移放大用的连杆机构。
即，用于进行位移放大的连杆机构构成为环状。在这些构成连杆机构的组中，取组1为例来说明用于位移放大的连杆机构的作用。此外，组2与组1上下对称配置，组4以及组3分别与组1以及组2左右对称配置。因此，此处使用组1来进行作用的说明，剩余3个组的作用完全是同样的，所以省略它们的作用的说明。
用于位移放大的连杆机构具有通过杠杆原理将小的位移放大为大的位移的作用。即，在连杆机构中，存在作为杠杆的3要素的动力点（the pointof effort）、支点、阻力点。在图6中，上述组1所属的连杆连接点L11作为动力点E1进行作用。即，通过在将电流供给到绕线6时产生的支承铁芯3a的位移C1，而在连杆连接点L11，在图6的箭头的方向上产生朝向间隙5的位移G11。接着，若将从连杆连接点L11沿水平方向且向可动铁芯4b弯曲成凸形的方向延伸的直线Le11、与从连杆连接点L12沿垂直方向且向支承铁芯3a侧延伸的直线Le12的交点设为F1，则F1成为支点。而且，连杆连接点L12成为阻力点L1，在此处，向可动铁芯4b弯曲成凸形的方向，产生通过杠杆原理对在连杆连接点L11即动力点E1产生的位移G11进行放大而成的位移G12。
此处，可动铁芯4b的中点向可动铁芯4b弯曲成凸形的方向位移长度D1的量。在图6的可动铁芯4b，与支承铁芯3a同样地作为示出位移的虚线以及D1示出该情况。
这种情况下，长度C1与长度D1的比是位移放大率。该位移放大率能够设为以下那样而求出。将从动力点E1垂直地向阻力点L1方向引出的直线设为S1，将直线S1与杆B11、即连接动力点E1与阻力点L1的直线成的角设为θ1，将杆B11的长度设为l1，则位移放大率A1是从支点F1到阻力点L1的长度与从支点F1到动力点E1的长度的比，所以成为
A1=11cosθ111sinθ1=cotθ1---(12)]]>
。从上述那样的组2、3、4的位置关系来看，对于组2、3、4，同样的说明也成立。此处，连杆连接点L12即阻力点L1在组1和组2中共用，所以在其产生的位移与通过组1和组2双方的位移放大机构而产生的位移D1相同。
对于可动铁芯4a侧的连杆L15也是同样的。
这样，根据本实施方式，通过使吸引铁芯2a、2b的相对的两面2as、2bs之间的间隙5的长度变化，能够通过支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b对该间隙5的长度的变化进行放大，在变化点（阻力点）L1，产生大的位移。
这种情况下，能够遍及想要利用的大范围的位移，确保某种程度大小以上的足够的推力，另外，即使在位移大的情况下，也能够通过更小的电流供给来得到足够大的推力。由此，作为构成电流供给电路的电子零件，不需要使用能够应对大电流的零件，能够防止该电路的成本上升或者大规模化。进而，当使磁路的磁通减小时，因构成位移放大机构1A的支承铁芯3a、3b以及可动铁芯4a、4b的弹性力，使吸引铁芯2a、2b恢复。因此，不需要另行配置以吸引铁芯2a、2b的恢复为目的的弹性体，能够实现机构整体的小型化以及低成本化。另外，位移放大机构1A整体是一体化的构造，所以例如能够使用模具来以1个工序制造整体，所以制造容易。
第2实施方式
接着，通过图8至图16来说明本发明的第2实施方式。
此处，图8（a）是示出电磁致动器的主视图，图8（b）是图8（a）的A2方向向视图，图8（c）是图8（a）的B2方向向视图。另外，图9是图8（a）的区域P21的放大图。另外，图10是图8（a）的区域P22的放大图。
如图8（a）（b）（c）以及图9所示，电磁致动器21具有后述位移点（阻力点）L1。这样的电磁致动器21具备：由磁性体构成的位移放大机构21A，所述磁性体具有在其间形成间隙25a、25b的相对的两面22as、22bs以及两面22cs、22ds，并且具有四边形截面；和线圈（绕线）26a、26c，其设置在由磁性体构成的位移放大机构21A，使位移放大机构21A产生磁通，电磁致动器21中，通过在线圈26a、26c中流动电流，使由磁性体构成的位移 放大机构21A产生磁通，使两面22as、22bs之间以及两面22cs、22ds之间的间隙25a、25c的长度x21、x22变化，从而使位移点位移。
接着，叙述位移放大机构21A。位移放大机构21A具有：一对支承铁芯23a、23b，其由弹性部件构成；一对可动铁芯24a、24b，其位于一对支承铁芯23a、23b的两侧；一对吸引铁芯22a、22b，其从各支承铁芯23a、23b向内侧延伸，并且包含形成间隙25a的相对的两面22as、22bs；以及一对吸引铁芯22c、22d，其从各支承铁芯23a、23b向内侧延伸，并且包含形成间隙25c的相对的两面22cs、22ds。
其中，由支承铁芯23a、23b和可动铁芯24a、24b构成环状部1B，2对吸引铁芯22a、22b、吸引铁芯22c、22d构成位移部分21C。
接着，进一步叙述位移放大机构21A的各构成部分的关系。在吸引铁芯22a、22c各自的一端连接支承铁芯23a的中间点而形成“II字形”。同样地，在与吸引铁芯22a、22c形状相同的吸引铁芯22b、22d的一端连接与支承铁芯23a形状相同的支承铁芯23b的中间点而形成“II字形”。另外，吸引铁芯22a、22c以及吸引铁芯22b、22d各自的另一端的面分别相对，在支承铁芯23a、23b的两端连接有可动铁芯24a、24b。
这种情况下，可动铁芯24a、24b分别都朝向吸引铁芯22a、22b以及22c、22d的相反侧、即电磁致动器21的外侧，微微弯曲成凸形。
而且，可动铁芯24a、24b都具有交替连接在其弯曲方向上形成为厚的部分和形成为薄的部分而成的形状。可动铁芯24a与支承铁芯23a连接的部分是形成为薄的可动铁芯薄部24an1。从此处开始，使可动铁芯24a朝向支承铁芯23b连接形成为厚的可动铁芯厚部24aw1，进而在可动铁芯厚部24aw1朝向支承铁芯23b依次连接可动铁芯薄部24an2、可动铁芯厚部24aw2、可动铁芯薄部24an3、可动铁芯厚部24aw3、可动铁芯薄部24an4，可动铁芯薄部24an4连接于支承铁芯23b。
同样地，可动铁芯24b与支承铁芯23a连接的部分是形成为薄的可动铁芯薄部24bn1。从此处开始，使可动铁芯24b朝向支承铁芯23b连接形成为厚的可动铁芯厚部24bw1，进而在可动铁芯厚部24bw1朝向支承铁芯23b依 次连接可动铁芯薄部24bn2、可动铁芯厚部24bw2、可动铁芯薄部24bn3、可动铁芯厚部24bw3、可动铁芯薄部24bn4，可动铁芯薄部24bn4连接于支承铁芯23b。
如上述那样，由支承铁芯23a、23b以及可动铁芯24a、24b构成环状部21B。另外，如上述那样，吸引铁芯22a、22b以及22c、22d的相对的面成为形成微小的间隙25a、25c的面22as、22bs以及面22cs、22ds，间隙25a、25c的长度都成为x21。而且，在吸引铁芯22a、22c的周围，分别卷附有由铜线等具有导电性的线材构成的绕线26a、26c。
在图8（b）、（c）中，省略了绕线26a、26c，如图8（b）、（c）所示，吸引铁芯22a、22b、22c、22d的截面面积与支承铁芯23a、23b的截面面积大致相同。另外，在分别示出图8（a）的区域P21、P22的放大图的图9、图10中，若将吸引铁芯22a、22b的相对的面22as、22bs的位置分别设为22a1、22b1，则在面22as与22bs之间，形成有22a1与22b1的距离成为x21那样的间隙25a。同样地，如图10所示，若将吸引铁芯22c、22d的相对的面22cs、22ds的位置分别设为22c1、22d1，则在面22cs与22ds之间，形成有22c1与22d1的距离成为x21那样的间隙25c。
接着，使用图11至图13说明由这样的结构构成的本实施方式的作用。
此处，图11是图8（a）的放大图。当在线圈（绕线）26a、26c的两端分别连接未图示的电压源而施加电压时，向绕线26a、26c供给电流。这种情况下，形成如吸引铁芯22a→支承铁芯23a→吸引铁芯22c→间隙25c→吸引铁芯22d→支承铁芯23b→吸引铁芯22b→间隙25a→吸引铁芯22a那样地磁通通过的磁路，磁路的磁通增加。这样，位移放大机构21A构成由支承铁芯23a、23b以及可动铁芯24a、24b构成的磁通通过的磁路。而且，如图9、图10所示，上述磁路包括通过由磁性体构成的吸引铁芯22a、22b的面22as、22bs形成的间隙（推力部）25a、以及通过吸引铁芯22c、22d的面22cs、22ds形成的间隙（推力部）25c。因此，经由间隙25a，在面22as与面22bs之间产生吸引力（推力），并且经由间隙25c，在面22cs与面22ds之间产生吸引力。此时，支承铁芯23a、23b以及可动铁芯24a、24b都由弹性部件构 成，所以在吸引铁芯22a、22b的相对的面22as与面22bs、以及吸引铁芯22c、22d的相对的面22cs与面22ds之间产生的吸引力，使面22as与面22bs以及面22cs与面22ds接近。
作为图11的区域P21、P22的放大图，在图12、图13中示出该情况。在图11的绕线26a、26c中没有流动电流的状态下，在图12中，吸引铁芯22a、22b的相对的面22as和面22bs的位置分别是22a1、22b1，它们之间的距离是x21。这与图9相同。在图12中用实线示出该状态。
接着，如上述那样，当在图11的绕线26a、26c中流动电流时，在图12中，在吸引铁芯22a、22b的相对的面22as与面22bs之间吸引力进行作用，面22as和面22bs的位置分别接近22a2、22b2，间隙25a变小。在该状态下，面22as与面22bs之间的距离是x22。在图12中用虚线示出该状态。即，通过从在图11的绕线26a、26c中没有流动电流的状态变化到流动的状态，在图12中，对于面22as和面22bs，各自产生用C2示出的位移。
若从该状态起切断施加到图11的绕线26a、26c的电压，则供给的电流消失，而使上述磁路的磁通减小。由此，在面22as与面22bs之间作用的吸引力消失。此时，支承铁芯23a、23b以及可动铁芯24a、24b由弹性部件构成，所以在图12中，吸引铁芯22a、22b的相对的面22as和面22bs的位置分别恢复到22a1、22b1。
这种情况下，恢复后的间隙25a变得与在图11的绕线26a、26c中没有流动电流的状态、即没有产生磁通的状态下相同，面22as与面22bs之间的距离成为x1。
如以上那样，在电磁致动器21中，在吸引铁芯22a、22b的相对的面22as和面22bs产生的位移分别成为C2。另外，在图13所示的吸引铁芯22c、22d的间隙25c产生位移C2的过程，也与图12的情况下是同样的。对于以上说明的在吸引铁芯22a、22b的相对的面22as和面22bs以及吸引铁芯22c、22d的相对的面22cs和面22cs产生的位移C2，在图11的区域P21、P22中也通过实线和虚线进行了记载。
这样，根据本实施方式，当供给到绕线26a、26c的电流消失而使磁通 减小时，因构成位移放大机构21A的支承铁芯23a、23b以及可动铁芯24a、24b的弹性力，吸引铁芯22a、22b、22c、22d恢复。因此，不需要配置用于使吸引铁芯22a、22b、22c、22d恢复的另外的弹性体，能够实现位移放大机构21A整体的小型化以及低成本化。
接着，使用图11，说明放大上述位移C2的作用。
在图11所示的区域P21中，如虚线所示，在吸引铁芯22a、22b的相对的面22as和面22bs产生C2长度的位移，但该位移是在吸引铁芯22a、22b的另一端产生的。因此，在中间点与吸引铁芯22a、22b的一端连接的支承铁芯23a、23b，也向相同方向产生C2长度的位移。对支承铁芯23a，也与吸引铁芯22a同样地标出表示位移的虚线以及C2的，来表示该情况（参照图11）。该支承铁芯23a的位移C2通过支承铁芯23a以及与其两端连接的可动铁芯24a、24b而被放大。此处，支承铁芯23a与支承铁芯23b配置为上下对称，所以作为整体，由支承铁芯23a、23b以及可动铁芯24a、24b构成用于位移放大的连杆机构。
对于其原理，在图11中，对构成位移放大机构21A的支承铁芯23a、23b以及可动铁芯24a、24b应用连杆机构来说明。连杆机构具有作为支承铁芯23a与可动铁芯薄部24bn1的连接点的L21、作为可动铁芯薄部24bn2的大致中点的L22、作为可动铁芯薄部24bn3的大致中点的L23、作为可动铁芯薄部24bn4与支承铁芯23b的连接点的L24、作为支承铁芯23b与可动铁芯薄部24an4的连接点的L25、作为可动铁芯薄部24an3的大致中点的L26、作为可动铁芯薄部24an2的大致中点的L27以及作为可动铁芯薄部24an1与支承铁芯23a的连接点的L28这8个连杆连接点，这些连杆连接点L21、L22、L23、L24、L25、L26、L27、L28依次顺时针配置。而且，如图11所示，连接各连杆连接点L21、L22、L23、L24、L25、L26、L27、L28之间的杆B21、B22、B23、B24、B25、B26、B27、B28也依次顺时针配置。
在这些连杆连接点以及杆中，由连杆连接点L21、L22以及连接两者的杆B21构成组1，由连杆连接点L23、L24以及连接两者的杆B23构成组2，由连杆连接点L25、L26以及连接两者的杆B25构成组3，由连杆连接点L27 、L28以及连接两者的杆B27构成组4，通过这4个组，分别构成用于同一位移放大的连杆机构。
即，用于位移放大的连杆机构构成为环状。在图14中示出这些构成连杆机构的组中的组1的放大图、即图11的区域Q的放大图，并使用图11以及图14来说明组1的位移放大用的连杆机构的作用。此外，组2与组1上下对称配置，组4以及组3分别与组1以及组2左右对称配置。因此，此处使用组1来进行作用的说明，剩余3个组的作用完全是同样的，所以省略它们的作用的说明。
与图6的情况下同样地，在图11中，上述组1所属的连杆连接点L21作为动力点E2（图14）进行作用。即，通过在将电压施加到绕线26a、26b时产生的支承铁芯23a的位移C2，在连杆连接点L21，在图14的箭头的方向上产生朝向间隙25c的位移G21。接着，在图11中，若将从连杆连接点L21沿水平方向且向可动铁芯24b弯曲成凸形的方向延伸的直线（图14的Le21）、与从连杆连接点L22沿垂直方向且向支承铁芯23a侧延伸的直线（图14的Le22）的交点设为F2（图14），则F2成为支点。而且，连杆连接点L22成为阻力点L2（图14），在此处，如图14所示，在图11的可动铁芯24b弯曲成凸形的方向上产生通过杠杆原理对在连杆连接点L21即动力点E2产生的位移G21进行放大而成的位移G22。
此处，连杆连接点L22向图11的可动铁芯24b弯曲成凸形的方向位移（图11的D2）。
这种情况下，图11的长度C2与长度D2的比是位移放大率。该位移放大率能够如下求出。在图14中，将从动力点E2垂直地向阻力点L2方向引出的直线设为S2，将直线S2与杆B21、即连接动力点E2与阻力点L2的直线成的角设为θ2，将杆B21的长度设为l2，则位移放大率A2是从支点F2到阻力点L2的长度与从支点F2到动力点E2的长度的比，所以成为
A2=12cosθ212sinθ2=cotθ2---(13).]]>
从上述那样的组2、3、4的位置关系来看，对于组2、3、4同样的说明也成立。
此处，在图11中，若考虑作为组1的阻力点的连杆连接点L22与作为组2的阻力点的L23的中点的动作点L2y，则动作点L2y是可动铁芯24b的中点。因此，在该动作点L2y，生成与连杆L22以及连杆L23相同的位移D2。对于可动铁芯24a侧的连杆连接点L26、连杆连接点L27、作为可动铁芯24a的中点的动作点L2x也是同样的。
另外，如图8（a）所示，可动铁芯24a、24b具有交替连接在弯曲方向上、即位移方向上形成为厚的部分和形成为薄的部分而成的形状。因此，与第1实施方式的图1的电磁致动器1的可动铁芯4a、4b相比，因存在形成为薄的部分，能够通过放大后的位移来容易地动作。
另一方面，可动铁芯24a、24b中这样地形成为薄的部分多，即截面面积小的部分多，所以在将可动铁芯24a、24b认为是磁通通过的磁路的情况下，磁阻会变大。
这种情况下，难以仅通过包含可动铁芯24a、24b的磁路来产生如下的量的磁通：在图9中的间隙25a的两侧相对的面22as、22bs之间以及在图10中的间隙25c的两侧相对的面22cs、22ds之间产生足够的吸引力的量的磁通。为了对其进行补偿，构成包含截面面积大的吸引铁芯22a、22b，22c、22d的磁路，能够确保在上述的面之间产生足够的吸引力的量的磁通量。即，使用作为构成位移放大机构21A的支承铁芯23a、23b以及可动铁芯24a、24b中的一部分的支承铁芯23a、23b作为主要的磁路。
此处，与上述图3同样地，在图15中示出表示第2实施方式的位移与推力的关系的曲线图。此处，图15所示的曲线图表示本实施方式的一例。在供给相同电流的条件下，单点划线表示无位移放大的情况，实线表示有位移放大的情况。在位移比作为单点划线与实线相交的位移的250μm大的情况下，在有位移放大的情况下的推力大，在位移比250μm小的情况下，则相反。
而且，在有位移放大的情况下，使在大范围的位移下的推力的变动幅 度为小，能够遍及想要利用的大范围的位移，确保某种程度大小以上的足够的推力。
另外，在图16中示出表示第2实施方式的位移与电流的关系的曲线图。此处，图16所示的曲线图表示本实施方式的一例。在得到相同推力的条件下，单点划线表示无位移放大的情况，实线表示有位移放大的情况。在位移比作为单点划线与实线相交的位移的250μm大的情况下，有位移放大的情况下的电流小，在位移比250μm小的情况下，则相反。如上述那样，这意味着在有位移放大的情况下，在想要得到比某种程度大的位移下的推力时，不需要使用能够应对大电流的零件作为构成电流供给电路的电子零件，能够防止该电路的成本上升或者大规模化。
本发明的变形例
接着，说明本发明的变形例。
在上述第1实施方式的说明中，设为了在图4（a）的吸引铁芯2a的周围卷绕有绕线6，但是也可以如图17那样，卷绕绕线6的位置是吸引铁芯2b的周围。
另外，在上述第2实施方式的说明中，设为了在图8（a）的吸引铁芯22a、22c的周围分别卷绕有绕线26a、26c，但是也可以如图18那样，卷绕绕线26a、26c的位置分别是吸引铁芯22b、22d的周围。或者，也可以如图19那样，在支承铁芯23a的吸引铁芯22a与22c之间的部分的周围、和支承铁芯23b的吸引铁芯22b与22d之间的部分的周围分别卷绕绕线26a以及绕线26c。
另外，在以上说明中，位移放大机构1A、21A形成为环状，但是位移放大机构1A、21A的形状只要至少是由磁通通过的磁路来构成其一部分即可，并不一定是环状。
另外，在上述的实施方式中，示出了磁路具有磁性体的两面相对的间隙的例子，但是因磁通通过的磁路的作用而使位移放大机构1A、21A中的至少一部分产生推力的机构，不限定于在磁路的中途形成的磁性体的两面相对的间隙。