JP2000166211A - ボイスコイル形リニアモータ - Google Patents
ボイスコイル形リニアモータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高周波数域における力率の低下を防ぎ、推力減
少を抑えることのできる高速高応答のボイスコイル形リ
ニアモータを提供する。 【解決手段】内ヨーク１２と、外ヨーク１１と、側ヨー
ク１３と、内ヨーク１２および外ヨーク１１の対向面側
の軸方向に向かって複数配設された永久磁石１５ａ、１
５ｂと、永久磁石１５ａ、１５ｂ間に設けたボビン１７
とこのボビン１７に永久磁石１５ａ、１５ｂのピッチと
等ピッチに分割されるように配設されると共に巻方向を
逆にして巻回されたコイル１８とよりなる電機子２０
と、を備えたボイスコイル形リニアモータにおいて、内
ヨーク１２側に配設した永久磁石１５ｂと電機子２０間
の空隙に、非磁性体で導電体の金属管１９が永久磁石１
５ｂを囲むように配置してある。
少を抑えることのできる高速高応答のボイスコイル形リ
ニアモータを提供する。 【解決手段】内ヨーク１２と、外ヨーク１１と、側ヨー
ク１３と、内ヨーク１２および外ヨーク１１の対向面側
の軸方向に向かって複数配設された永久磁石１５ａ、１
５ｂと、永久磁石１５ａ、１５ｂ間に設けたボビン１７
とこのボビン１７に永久磁石１５ａ、１５ｂのピッチと
等ピッチに分割されるように配設されると共に巻方向を
逆にして巻回されたコイル１８とよりなる電機子２０
と、を備えたボイスコイル形リニアモータにおいて、内
ヨーク１２側に配設した永久磁石１５ｂと電機子２０間
の空隙に、非磁性体で導電体の金属管１９が永久磁石１
５ｂを囲むように配置してある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイスコイル形リ
ニアモータに関し、特に、周波数特性に優れたボイスコ
イル形リニアモータに関する。
ニアモータに関し、特に、周波数特性に優れたボイスコ
イル形リニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体製造装置などの分野でウェ
ハ搬送装置の除振を行うために用いられるボイスコイル
形リニアモータは図５、図６のようになっている。図５
は従来のボイスコイル形リニアモータの組立て状況を示
す斜視図であって、図６は図５の矢視Ａ方向から見た側
断面図である。図において、１２は磁気回路を構成する
矩形状の磁性体からなる内ヨーク、１１は内ヨーク１２
の長手方向に向かって外側に平行させるように設けた平
板状の磁性体からなる一対の外ヨーク、１３は内ヨーク
１２と外ヨーク１１の両端部に設けた磁性体からなる平
板状の一対の側ヨーク、１４は側ヨーク１３の中央部に
設けた溝部であり、外ヨーク１１の両側面に一対の側ヨ
ーク１３を対面させて固定してあと、側ヨーク１３の溝
部１４に内ヨーク１２を嵌め込んで日の字形の閉鎖磁気
回路を構成する。１５ａ、１５ｂは、それぞれ外ヨーク
１１、内ヨーク１２の対向面側に設けられ且つ軸方向に
向かって複数配設された永久磁石であって、界磁を構成
する。このうち、内ヨーク１２の対面する側に設けた二
つの永久磁石１５ｂ同士は同じ幅を有し且つ異極性に着
磁したものであって、外ヨーク１１の対面する側に設け
た二つの永久磁石１５ａ同士は同じ幅を有し且つ異極性
に着磁したものである。また、内ヨーク１２の外側に配
置した隣り合う永久磁石１５ｂ、外ヨーク１１の内側に
配置した隣り合う永久磁石１５ａはそれぞれ同じ幅を有
し且つ異極性に着磁したものである。１７は永久磁石１
５ａ、１５ｂ間に空隙を介して設けられた非磁性体より
なるボビンで、中央部に図示しない中仕切りを設けたも
のである。１８はボビン１７に軸方向に巻回されると共
に永久磁石のピッチと等しいピッチに分割され、且つ、
隣同士の巻方向を逆にしたコイルであり、直列あるいは
並列に結線したものである。上記のボビン１７とコイル
１８とで電機子２０を構成する。このようなボイスコイ
ル形リニアモータは、電機子２０が永久磁石１５ａと永
久磁石１５ｂ間で空隙を介して軸方向に向かって移動す
るようになっている。
ハ搬送装置の除振を行うために用いられるボイスコイル
形リニアモータは図５、図６のようになっている。図５
は従来のボイスコイル形リニアモータの組立て状況を示
す斜視図であって、図６は図５の矢視Ａ方向から見た側
断面図である。図において、１２は磁気回路を構成する
矩形状の磁性体からなる内ヨーク、１１は内ヨーク１２
の長手方向に向かって外側に平行させるように設けた平
板状の磁性体からなる一対の外ヨーク、１３は内ヨーク
１２と外ヨーク１１の両端部に設けた磁性体からなる平
板状の一対の側ヨーク、１４は側ヨーク１３の中央部に
設けた溝部であり、外ヨーク１１の両側面に一対の側ヨ
ーク１３を対面させて固定してあと、側ヨーク１３の溝
部１４に内ヨーク１２を嵌め込んで日の字形の閉鎖磁気
回路を構成する。１５ａ、１５ｂは、それぞれ外ヨーク
１１、内ヨーク１２の対向面側に設けられ且つ軸方向に
向かって複数配設された永久磁石であって、界磁を構成
する。このうち、内ヨーク１２の対面する側に設けた二
つの永久磁石１５ｂ同士は同じ幅を有し且つ異極性に着
磁したものであって、外ヨーク１１の対面する側に設け
た二つの永久磁石１５ａ同士は同じ幅を有し且つ異極性
に着磁したものである。また、内ヨーク１２の外側に配
置した隣り合う永久磁石１５ｂ、外ヨーク１１の内側に
配置した隣り合う永久磁石１５ａはそれぞれ同じ幅を有
し且つ異極性に着磁したものである。１７は永久磁石１
５ａ、１５ｂ間に空隙を介して設けられた非磁性体より
なるボビンで、中央部に図示しない中仕切りを設けたも
のである。１８はボビン１７に軸方向に巻回されると共
に永久磁石のピッチと等しいピッチに分割され、且つ、
隣同士の巻方向を逆にしたコイルであり、直列あるいは
並列に結線したものである。上記のボビン１７とコイル
１８とで電機子２０を構成する。このようなボイスコイ
ル形リニアモータは、電機子２０が永久磁石１５ａと永
久磁石１５ｂ間で空隙を介して軸方向に向かって移動す
るようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、コイルを分割し隣同士の巻方向を逆にしてあるため
コイルの持つインダクタンスは一体コイルより小さくな
っているものの、コイル通電電流の周波数が高くなるに
つれコイルのリアクタンスが増大すると共に、力率が低
下し高周波数になると、端子電圧の制限のため推力が下
がってしまい性能を満足に得られないという問題があっ
た。あるいは高周波数になると、ボイスコイル形リニア
モータを駆動する駆動アンプの容量が大きくなり、コス
トアップ、設置場所が大きくなるという問題があった。
また、ボビンが絶縁体ではないため、ボビン内に電機子
電流と逆方向の渦電流が発生し、界磁とのＢＬＩ則によ
り逆推力が発生するため、推力が低下する問題があっ
た。そこで本発明は、高周波数域における力率の低下を
防ぎ、推力減少を抑えることのできる高速高応答のボイ
スコイル形リニアモータを提供することを目的とする。
は、コイルを分割し隣同士の巻方向を逆にしてあるため
コイルの持つインダクタンスは一体コイルより小さくな
っているものの、コイル通電電流の周波数が高くなるに
つれコイルのリアクタンスが増大すると共に、力率が低
下し高周波数になると、端子電圧の制限のため推力が下
がってしまい性能を満足に得られないという問題があっ
た。あるいは高周波数になると、ボイスコイル形リニア
モータを駆動する駆動アンプの容量が大きくなり、コス
トアップ、設置場所が大きくなるという問題があった。
また、ボビンが絶縁体ではないため、ボビン内に電機子
電流と逆方向の渦電流が発生し、界磁とのＢＬＩ則によ
り逆推力が発生するため、推力が低下する問題があっ
た。そこで本発明は、高周波数域における力率の低下を
防ぎ、推力減少を抑えることのできる高速高応答のボイ
スコイル形リニアモータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項１記載の本発明は、磁気回路を構成する矩形
状の磁性体からなる内ヨークと、前記内ヨークの長手方
向に向かって外側に平行させるように設けた平板状の磁
性体からなる一対の外ヨークと、前記内ヨークと前記外
ヨークの両端部に設けた平板状の磁性体からなる一対の
側ヨークと、前記内ヨークおよび前記外ヨークの対向面
側に設けられ且つ軸方向に向かって複数配設された界磁
を構成する永久磁石と、前記永久磁石間に空隙を介して
設けられた非磁性体且つ絶縁体からなるボビンと前記ボ
ビンに前記永久磁石のピッチと等ピッチに分割されるよ
うに配設されると共に巻方向を逆にして巻回されたコイ
ルとよりなる電機子と、を備えており、前記永久磁石
は、前記内ヨークおよび前記外ヨークにそれぞれ対向す
る永久磁石同士並びに前記それぞれのヨークに配設され
た隣り合う永久磁石同士を、同じ幅で且つ異極を有する
もので構成されており、前記電機子を前記内ヨークおよ
び外ヨークの軸方向に向かって移動するようにしたボイ
スコイル形リニアモータにおいて、前記内ヨーク側に配
設した永久磁石と前記電機子間の空隙に、非磁性体且つ
導電体の金属管が前記内ヨーク側の永久磁石を囲むよう
に配置してある。また、請求項２記載の本発明は、磁気
回路を構成する矩形状の磁性体からなる内ヨークと、前
記内ヨークの長手方向に向かって外側に平行させるよう
に設けた平板状の磁性体からなる一対の外ヨークと、前
記内ヨークと前記外ヨークの両端部に設けた平板状の磁
性体からなる一対の側ヨークと、前記内ヨークおよび前
記外ヨークの対向面側に設けられ且つ軸方向に向かって
複数配設された界磁を構成する永久磁石と、前記永久磁
石間に空隙を介して設けられた非磁性体且つ絶縁体から
なるボビンと前記ボビンに前記永久磁石のピッチと等ピ
ッチに分割されるように配設されると共に巻方向を逆に
して巻回されたコイルとよりなる電機子と、を備えてお
り、前記永久磁石は、前記内ヨークおよび前記外ヨーク
にそれぞれ対向する永久磁石同士並びに前記それぞれの
ヨークに配設された隣り合う永久磁石同士を、同じ幅で
且つ異極を有するもので構成されており、前記電機子を
前記内ヨークおよび外ヨークの軸方向に向かって移動す
るようにしたボイスコイル形リニアモータにおいて、前
記内ヨーク側に配設した永久磁石と前記側ヨークの間
に、非磁性体かつ導電体の金属管が前記内ヨークの両端
を囲むように設けてある。また、請求項３記載の本発明
は、磁気回路を構成する矩形状の磁性体からなる内ヨー
クと、前記内ヨークの長手方向に向かって外側に平行さ
せるように設けた平板状の磁性体からなる一対の外ヨー
クと、前記内ヨークと前記外ヨークの両端部に設けた平
板状の磁性体からなる一対の側ヨークと、前記内ヨーク
および前記外ヨークの対向面側に設けられ且つ軸方向に
向かって複数配設された界磁を構成する永久磁石と、前
記永久磁石間に空隙を介して設けられた非磁性体且つ絶
縁体からなるボビンと前記ボビンに前記永久磁石のピッ
チと等ピッチに分割されるように配設されると共に巻方
向を逆にして巻回されたコイルとよりなる電機子と、を
備えており、前記永久磁石は、前記内ヨークおよび前記
外ヨークにそれぞれ対向する永久磁石同士並びに前記そ
れぞれのヨークに配設された隣り合う永久磁石同士を、
同じ幅で且つ異極を有するもので構成されており、前記
電機子を前記内ヨークおよび外ヨークの軸方向に向かっ
て移動するようにしたボイスコイル形リニアモータにお
いて、前記内ヨークの前記永久磁石と接する内側部分に
切り欠きが設けられ、前記切り欠きに非磁性体かつ導電
体の金属管が前記内ヨークを囲むように配置してある。
また、請求項４記載の本発明は、磁気回路を構成する矩
形状の磁性体からなる内ヨークと、前記内ヨークの長手
方向に向かって外側に平行させるように設けた平板状の
磁性体からなる一対の外ヨークと、前記内ヨークと前記
外ヨークの両端部に設けた平板状の磁性体からなる一対
の側ヨークと、前記内ヨークおよび前記外ヨークの対向
面側に設けられ且つ軸方向に向かって複数配設された界
磁を構成する永久磁石と、前記永久磁石間に空隙を介し
て設けられた非磁性体且つ絶縁体からなるボビンと前記
ボビンに前記永久磁石のピッチと等ピッチに分割される
ように配設されると共に巻方向を逆にして巻回されたコ
イルとよりなる電機子と、を備えており、前記永久磁石
は、前記内ヨークおよび前記外ヨークにそれぞれ対向す
る永久磁石同士並びに前記それぞれのヨークに配設され
た隣り合う永久磁石同士を、同じ幅で且つ異極を有する
もので構成されており、前記電機子を前記内ヨークおよ
び外ヨークの軸方向に向かって移動するようにしたボイ
スコイル形リニアモータにおいて、前記ボビンの軸方向
両端部に、非磁性体かつ導電体の金属管が前記内ヨ−ク
を囲むように設けてある。請求項１ないし４記載の上記
手段により、コイルに電流を流し始めると実施例の図１
〜図４に示すように、電機子による磁束φ１が発生する
が、金属管によってレンツの法則により電機子による磁
束を打ち消す方向に磁束φ２が誘起される。ヨーク内の
磁束は全体として低減されるためコイルのインダクタン
スは小さくなり、力率が向上できる。
に、請求項１記載の本発明は、磁気回路を構成する矩形
状の磁性体からなる内ヨークと、前記内ヨークの長手方
向に向かって外側に平行させるように設けた平板状の磁
性体からなる一対の外ヨークと、前記内ヨークと前記外
ヨークの両端部に設けた平板状の磁性体からなる一対の
側ヨークと、前記内ヨークおよび前記外ヨークの対向面
側に設けられ且つ軸方向に向かって複数配設された界磁
を構成する永久磁石と、前記永久磁石間に空隙を介して
設けられた非磁性体且つ絶縁体からなるボビンと前記ボ
ビンに前記永久磁石のピッチと等ピッチに分割されるよ
うに配設されると共に巻方向を逆にして巻回されたコイ
ルとよりなる電機子と、を備えており、前記永久磁石
は、前記内ヨークおよび前記外ヨークにそれぞれ対向す
る永久磁石同士並びに前記それぞれのヨークに配設され
た隣り合う永久磁石同士を、同じ幅で且つ異極を有する
もので構成されており、前記電機子を前記内ヨークおよ
び外ヨークの軸方向に向かって移動するようにしたボイ
スコイル形リニアモータにおいて、前記内ヨーク側に配
設した永久磁石と前記電機子間の空隙に、非磁性体且つ
導電体の金属管が前記内ヨーク側の永久磁石を囲むよう
に配置してある。また、請求項２記載の本発明は、磁気
回路を構成する矩形状の磁性体からなる内ヨークと、前
記内ヨークの長手方向に向かって外側に平行させるよう
に設けた平板状の磁性体からなる一対の外ヨークと、前
記内ヨークと前記外ヨークの両端部に設けた平板状の磁
性体からなる一対の側ヨークと、前記内ヨークおよび前
記外ヨークの対向面側に設けられ且つ軸方向に向かって
複数配設された界磁を構成する永久磁石と、前記永久磁
石間に空隙を介して設けられた非磁性体且つ絶縁体から
なるボビンと前記ボビンに前記永久磁石のピッチと等ピ
ッチに分割されるように配設されると共に巻方向を逆に
して巻回されたコイルとよりなる電機子と、を備えてお
り、前記永久磁石は、前記内ヨークおよび前記外ヨーク
にそれぞれ対向する永久磁石同士並びに前記それぞれの
ヨークに配設された隣り合う永久磁石同士を、同じ幅で
且つ異極を有するもので構成されており、前記電機子を
前記内ヨークおよび外ヨークの軸方向に向かって移動す
るようにしたボイスコイル形リニアモータにおいて、前
記内ヨーク側に配設した永久磁石と前記側ヨークの間
に、非磁性体かつ導電体の金属管が前記内ヨークの両端
を囲むように設けてある。また、請求項３記載の本発明
は、磁気回路を構成する矩形状の磁性体からなる内ヨー
クと、前記内ヨークの長手方向に向かって外側に平行さ
せるように設けた平板状の磁性体からなる一対の外ヨー
クと、前記内ヨークと前記外ヨークの両端部に設けた平
板状の磁性体からなる一対の側ヨークと、前記内ヨーク
および前記外ヨークの対向面側に設けられ且つ軸方向に
向かって複数配設された界磁を構成する永久磁石と、前
記永久磁石間に空隙を介して設けられた非磁性体且つ絶
縁体からなるボビンと前記ボビンに前記永久磁石のピッ
チと等ピッチに分割されるように配設されると共に巻方
向を逆にして巻回されたコイルとよりなる電機子と、を
備えており、前記永久磁石は、前記内ヨークおよび前記
外ヨークにそれぞれ対向する永久磁石同士並びに前記そ
れぞれのヨークに配設された隣り合う永久磁石同士を、
同じ幅で且つ異極を有するもので構成されており、前記
電機子を前記内ヨークおよび外ヨークの軸方向に向かっ
て移動するようにしたボイスコイル形リニアモータにお
いて、前記内ヨークの前記永久磁石と接する内側部分に
切り欠きが設けられ、前記切り欠きに非磁性体かつ導電
体の金属管が前記内ヨークを囲むように配置してある。
また、請求項４記載の本発明は、磁気回路を構成する矩
形状の磁性体からなる内ヨークと、前記内ヨークの長手
方向に向かって外側に平行させるように設けた平板状の
磁性体からなる一対の外ヨークと、前記内ヨークと前記
外ヨークの両端部に設けた平板状の磁性体からなる一対
の側ヨークと、前記内ヨークおよび前記外ヨークの対向
面側に設けられ且つ軸方向に向かって複数配設された界
磁を構成する永久磁石と、前記永久磁石間に空隙を介し
て設けられた非磁性体且つ絶縁体からなるボビンと前記
ボビンに前記永久磁石のピッチと等ピッチに分割される
ように配設されると共に巻方向を逆にして巻回されたコ
イルとよりなる電機子と、を備えており、前記永久磁石
は、前記内ヨークおよび前記外ヨークにそれぞれ対向す
る永久磁石同士並びに前記それぞれのヨークに配設され
た隣り合う永久磁石同士を、同じ幅で且つ異極を有する
もので構成されており、前記電機子を前記内ヨークおよ
び外ヨークの軸方向に向かって移動するようにしたボイ
スコイル形リニアモータにおいて、前記ボビンの軸方向
両端部に、非磁性体かつ導電体の金属管が前記内ヨ−ク
を囲むように設けてある。請求項１ないし４記載の上記
手段により、コイルに電流を流し始めると実施例の図１
〜図４に示すように、電機子による磁束φ１が発生する
が、金属管によってレンツの法則により電機子による磁
束を打ち消す方向に磁束φ２が誘起される。ヨーク内の
磁束は全体として低減されるためコイルのインダクタン
スは小さくなり、力率が向上できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第1の実施例を示すボ
イスコイル形リニアモータの側断面図である。図におい
て、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してそ
の説明を省略し、異なる点のみを説明する。本発明が従
来と異なる構成は、以下のとおりである。すなわち、内
ヨーク１２側に配設した永久磁石１５ｂと電機子２０間
の空隙に銅若しくはアルミニウムまたは真鍮等の非磁性
かつ導電体の金属管１９を設けて、永久磁石１５ｂの外
側を囲むように配設しており、外ヨーク１１側に配設し
た永久磁石１５ａと金属管１９間において、電機子２０
を軸方向に沿って移動自在にしたものである。次に動作
を説明する。コイル１８ａに通電すると、界磁１０と、
電機子２０によりＢＬＩ則にしたがって、軸方向に推力
が働く。コイル１８に電流を流し始めると、内ヨーク１
２に電機子２０による磁束φ１が発生し、金属管１９は
レンツの法則によりφ１を打ち消す方向となるので、コ
イル１８と逆方向の電流が発生し、金属管１９による磁
束φ２が内ヨーク１２に誘起される。ここで、磁束φ２
は磁束φ１と極性が違うため、磁束総量は少なくなり、
コイル１８から見たインダクタンスは小さくなる。その
結果、力率が向上し、有効電力が増すため、高周波数域
であっても端子電圧制限による推力低下を起こすことは
ない。また、内ヨーク１２の磁束総量が少なくなるた
め、電機子反作用が小さくなることから、内ヨーク１２
の磁気飽和による推力低下がなくなる。さらに、ボビン
１７は非磁性かつ絶縁体であるため、ボビン１７に渦電
流は発生せず、逆推力がないため、推力低下がなくな
る。実際にボイスコイル形リニアモータを試作して本実
施例による効果を調べたところ、インダクタンスは約６
３％となり、力率はかなり向上でき、高速・高応答なモ
ータを提供できることが確認された。次に、第２の実施
例を説明する。図２は第２の実施例を示す側断面図であ
る。本発明が従来と異なる点は、内ヨーク１２側に配設
した永久磁石１５ｂと側ヨーク１３との間に非磁性体か
つ導電体の金属管１９を設けて、内ヨーク１２の両端を
囲むように配設した点である。動作は第1の実施例と同
じなので省略する。本構成によれば、金属管１９を第1
の実施例のように電機子２０と内ヨーク１２の間に設け
ることなく、金属管１９を内ヨーク１２の両端を囲むよ
うに配設したので、金属管の組立が簡単にできる。次
に、第3の実施例について説明する。図３は第３の実施
例を示す側断面図である。本発明が従来と異なる点は、
内ヨーク１２側に配設した永久磁石１５ｂと接する内ヨ
ーク１２の内部に切り欠きを設け、切り欠きに非磁性体
かつ導電体の金属管１９を、内ヨーク１２を囲むように
配置した点である。動作については第1および第2の実施
例と同じなので省略する。本構成によれば、界磁１０は
永久磁石１５ｂ各々中央部に接する内ヨークで分かれる
に伴って、磁束密度が低いことから、切りかきを設けて
も界磁への影響は小さく、金属管の配置スペースに利用
できる。次に、第４の実施例を説明する。図４は第４の
実施例を示す側断面図である。本発明が従来と異なる点
は、ボビン１７の軸方向両端部に非磁性体かつ導電体の
金属管１９を設けて、内ヨ−ク１２を囲むように配置し
た点である。本構成によれば、ボビン１７の両端部に金
属管１９を設けることで、他実施例に比べて電機子２０
全体を強固にすることができ、電機子全体の機械強度が
向上するので、高速・高応答のボイスコイル形リニアモ
ータを実現することができる。また、ボビン１７の両端
部に金属管１９を設けることにより、電機子２０と各永
久磁石１５ａ、１５ｂ間のギャップを一定に保つことが
でき、高推力を得ることができる。動作については第
1、第2、第3の実施例と同じなので省略する。したがっ
て、ボイスコイル形リニアモータのコイルに通電する
と、電機子の軸方向に推力が得られ、内ヨークに電機子
による磁束φ１が発生し、金属管はレンツの法則により
φ１を打ち消す方向となるため、コイルと逆方向の電流
が発生し、金属管による磁束φ２が内ヨーク１２に誘起
される。φ２はφ１と極性が違うため、磁束総量は少な
くなるため、コイルからみたインダクタンスは小さくな
るので、力率は向上し、有効電力が増すため、高周波数
であっても端子電圧制限による推力低下を防ぐことがで
きる。また、ボビンは非磁性かつ絶縁体であるため、ボ
ビンに渦電流は発生せず、逆推力はないため、推力低下
を防止できる。なお、ボビン１７の材質を樹脂として射
出成形し、金属管１９と一体成形しても構わない。この
場合、力率の向上に加え、ボビン１７の機械強度を向上
することができる。また、第１の実施例において、内ヨ
ークと電機子間に配設した金属管は軸方向に左右対称な
構造であるが、金属管は軸方向に２分割しても一体の金
属管と特性上等価であるため、このように金属管を軸方
向に２分割しても構わない。また、第１の実施例乃至第
４の実施例は、内ヨークを金属管で囲む構成であるが、
外ヨーク、側ヨークを金属管で囲むような構成でも構わ
ず、同様な効果が得られる。また、本実施例に示したよ
うにボイスコイル形リニアモータに配設した金属巻は、
第１〜第4の実施例の何れかの配置を組み合わせた構成
にしても構わない。
いて説明する。図１は、本発明の第1の実施例を示すボ
イスコイル形リニアモータの側断面図である。図におい
て、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してそ
の説明を省略し、異なる点のみを説明する。本発明が従
来と異なる構成は、以下のとおりである。すなわち、内
ヨーク１２側に配設した永久磁石１５ｂと電機子２０間
の空隙に銅若しくはアルミニウムまたは真鍮等の非磁性
かつ導電体の金属管１９を設けて、永久磁石１５ｂの外
側を囲むように配設しており、外ヨーク１１側に配設し
た永久磁石１５ａと金属管１９間において、電機子２０
を軸方向に沿って移動自在にしたものである。次に動作
を説明する。コイル１８ａに通電すると、界磁１０と、
電機子２０によりＢＬＩ則にしたがって、軸方向に推力
が働く。コイル１８に電流を流し始めると、内ヨーク１
２に電機子２０による磁束φ１が発生し、金属管１９は
レンツの法則によりφ１を打ち消す方向となるので、コ
イル１８と逆方向の電流が発生し、金属管１９による磁
束φ２が内ヨーク１２に誘起される。ここで、磁束φ２
は磁束φ１と極性が違うため、磁束総量は少なくなり、
コイル１８から見たインダクタンスは小さくなる。その
結果、力率が向上し、有効電力が増すため、高周波数域
であっても端子電圧制限による推力低下を起こすことは
ない。また、内ヨーク１２の磁束総量が少なくなるた
め、電機子反作用が小さくなることから、内ヨーク１２
の磁気飽和による推力低下がなくなる。さらに、ボビン
１７は非磁性かつ絶縁体であるため、ボビン１７に渦電
流は発生せず、逆推力がないため、推力低下がなくな
る。実際にボイスコイル形リニアモータを試作して本実
施例による効果を調べたところ、インダクタンスは約６
３％となり、力率はかなり向上でき、高速・高応答なモ
ータを提供できることが確認された。次に、第２の実施
例を説明する。図２は第２の実施例を示す側断面図であ
る。本発明が従来と異なる点は、内ヨーク１２側に配設
した永久磁石１５ｂと側ヨーク１３との間に非磁性体か
つ導電体の金属管１９を設けて、内ヨーク１２の両端を
囲むように配設した点である。動作は第1の実施例と同
じなので省略する。本構成によれば、金属管１９を第1
の実施例のように電機子２０と内ヨーク１２の間に設け
ることなく、金属管１９を内ヨーク１２の両端を囲むよ
うに配設したので、金属管の組立が簡単にできる。次
に、第3の実施例について説明する。図３は第３の実施
例を示す側断面図である。本発明が従来と異なる点は、
内ヨーク１２側に配設した永久磁石１５ｂと接する内ヨ
ーク１２の内部に切り欠きを設け、切り欠きに非磁性体
かつ導電体の金属管１９を、内ヨーク１２を囲むように
配置した点である。動作については第1および第2の実施
例と同じなので省略する。本構成によれば、界磁１０は
永久磁石１５ｂ各々中央部に接する内ヨークで分かれる
に伴って、磁束密度が低いことから、切りかきを設けて
も界磁への影響は小さく、金属管の配置スペースに利用
できる。次に、第４の実施例を説明する。図４は第４の
実施例を示す側断面図である。本発明が従来と異なる点
は、ボビン１７の軸方向両端部に非磁性体かつ導電体の
金属管１９を設けて、内ヨ−ク１２を囲むように配置し
た点である。本構成によれば、ボビン１７の両端部に金
属管１９を設けることで、他実施例に比べて電機子２０
全体を強固にすることができ、電機子全体の機械強度が
向上するので、高速・高応答のボイスコイル形リニアモ
ータを実現することができる。また、ボビン１７の両端
部に金属管１９を設けることにより、電機子２０と各永
久磁石１５ａ、１５ｂ間のギャップを一定に保つことが
でき、高推力を得ることができる。動作については第
1、第2、第3の実施例と同じなので省略する。したがっ
て、ボイスコイル形リニアモータのコイルに通電する
と、電機子の軸方向に推力が得られ、内ヨークに電機子
による磁束φ１が発生し、金属管はレンツの法則により
φ１を打ち消す方向となるため、コイルと逆方向の電流
が発生し、金属管による磁束φ２が内ヨーク１２に誘起
される。φ２はφ１と極性が違うため、磁束総量は少な
くなるため、コイルからみたインダクタンスは小さくな
るので、力率は向上し、有効電力が増すため、高周波数
であっても端子電圧制限による推力低下を防ぐことがで
きる。また、ボビンは非磁性かつ絶縁体であるため、ボ
ビンに渦電流は発生せず、逆推力はないため、推力低下
を防止できる。なお、ボビン１７の材質を樹脂として射
出成形し、金属管１９と一体成形しても構わない。この
場合、力率の向上に加え、ボビン１７の機械強度を向上
することができる。また、第１の実施例において、内ヨ
ークと電機子間に配設した金属管は軸方向に左右対称な
構造であるが、金属管は軸方向に２分割しても一体の金
属管と特性上等価であるため、このように金属管を軸方
向に２分割しても構わない。また、第１の実施例乃至第
４の実施例は、内ヨークを金属管で囲む構成であるが、
外ヨーク、側ヨークを金属管で囲むような構成でも構わ
ず、同様な効果が得られる。また、本実施例に示したよ
うにボイスコイル形リニアモータに配設した金属巻は、
第１〜第4の実施例の何れかの配置を組み合わせた構成
にしても構わない。
【０００６】
【発明の効果】以上述べたように、第1の実施例によれ
ば、内側ヨーク側に配設した永久磁石と電機子間の空隙
に、銅若しくはアルミニウムまたは真鍮等の非磁性かつ
導電性の金属管を、内側ヨーク側の永久磁石外側を囲む
ように配置した構成としたので、力率は向上し且つ有効
電力が増すため、高周波数であっても端子電圧制限によ
る推力低下を防ぐことができ、高速・高応答なモータを
提供できる。また、磁気飽和による推力低下の防止がで
きる。さらに、ボビンは非磁性かつ絶縁体であるため、
ボビンに渦電流は発生せず、逆推力はないため、推力低
下を防止できる。また、第２の実施例によれば、第１実
施例の効果のほか、金属管を内ヨークの両端を囲むよう
に配設したので、金属管の組立が簡単にできるという効
果がある。また、第3の実施例によれば、第１実施例の
効果のほか、界磁は永久磁石各々中央部に接する内ヨー
クで分かれるに伴って、磁束密度が低いことから、切り
かきを設けても界磁への影響は小さく、金属管の配置ス
ペースに利用できる効果がある。また、第４の実施例に
よれば、第１実施例の効果のほか、ボビンの両端部に金
属管を設けることで、電機子全体を強固にできるととも
に、機械強度が向上するので、高速・高応答のボイスコ
イル形リニアモータを実現することができる。あるい
は、電機子と各永久磁石間のギャップを一定に保つこと
ができ、高推力を得ることができる効果がある。
ば、内側ヨーク側に配設した永久磁石と電機子間の空隙
に、銅若しくはアルミニウムまたは真鍮等の非磁性かつ
導電性の金属管を、内側ヨーク側の永久磁石外側を囲む
ように配置した構成としたので、力率は向上し且つ有効
電力が増すため、高周波数であっても端子電圧制限によ
る推力低下を防ぐことができ、高速・高応答なモータを
提供できる。また、磁気飽和による推力低下の防止がで
きる。さらに、ボビンは非磁性かつ絶縁体であるため、
ボビンに渦電流は発生せず、逆推力はないため、推力低
下を防止できる。また、第２の実施例によれば、第１実
施例の効果のほか、金属管を内ヨークの両端を囲むよう
に配設したので、金属管の組立が簡単にできるという効
果がある。また、第3の実施例によれば、第１実施例の
効果のほか、界磁は永久磁石各々中央部に接する内ヨー
クで分かれるに伴って、磁束密度が低いことから、切り
かきを設けても界磁への影響は小さく、金属管の配置ス
ペースに利用できる効果がある。また、第４の実施例に
よれば、第１実施例の効果のほか、ボビンの両端部に金
属管を設けることで、電機子全体を強固にできるととも
に、機械強度が向上するので、高速・高応答のボイスコ
イル形リニアモータを実現することができる。あるい
は、電機子と各永久磁石間のギャップを一定に保つこと
ができ、高推力を得ることができる効果がある。
【図１】本発明の害１の実施例を示すボイスコイル形リ
ニアモータの側断面図である。
ニアモータの側断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す側断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す側断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示す側断面図である。
【図５】従来のボイスコイル形リニアモータの組立て状
況を示す斜視図である。
況を示す斜視図である。
【図６】図５の矢視方向から見た側断面図である。
１０ 界磁 １ 外ヨーク ２ 内ヨーク ３ 側ヨーク ４ 溝 １５ａ，１５ｂ 永久磁石 １７ ボビン １８ コイル １９ 金属管 ２０ 電機子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪ノ口 博文 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 5H633 BB02 GG03 GG05 GG06 GG08 GG27 HH02 HH05 HH09 HH13 HH26
Claims (4)
- 【請求項１】磁気回路を構成する矩形状の磁性体からな
る内ヨークと、前記内ヨークの長手方向に向かって外側
に平行させるように設けた平板状の磁性体からなる一対
の外ヨークと、前記内ヨークと前記外ヨークの両端部に
設けた平板状の磁性体からなる一対の側ヨークと、前記
内ヨークおよび前記外ヨークの対向面側に設けられ且つ
軸方向に向かって複数配設された界磁を構成する永久磁
石と、前記永久磁石間に空隙を介して設けられた非磁性
体且つ絶縁体からなるボビンと前記ボビンに前記永久磁
石のピッチと等ピッチに分割されるように配設されると
共に巻方向を逆にして巻回されたコイルとよりなる電機
子と、を備えており、前記永久磁石は、前記内ヨークお
よび前記外ヨークにそれぞれ対向する永久磁石同士並び
に前記それぞれのヨークに配設された隣り合う永久磁石
同士を、同じ幅で且つ異極を有するもので構成されてお
り、前記電機子を前記内ヨークおよび外ヨークの軸方向
に向かって移動するようにしたボイスコイル形リニアモ
ータにおいて、 前記内ヨーク側に配設した永久磁石と前記電機子間の空
隙に、非磁性体且つ導電体の金属管が前記内ヨーク側の
永久磁石を囲むように配置してあることを特徴とするボ
イスコイル形リニアモータ。 - 【請求項２】磁気回路を構成する矩形状の磁性体からな
る内ヨークと、前記内ヨークの長手方向に向かって外側
に平行させるように設けた平板状の磁性体からなる一対
の外ヨークと、前記内ヨークと前記外ヨークの両端部に
設けた平板状の磁性体からなる一対の側ヨークと、前記
内ヨークおよび前記外ヨークの対向面側に設けられ且つ
軸方向に向かって複数配設された界磁を構成する永久磁
石と、前記永久磁石間に空隙を介して設けられた非磁性
体且つ絶縁体からなるボビンと前記ボビンに前記永久磁
石のピッチと等ピッチに分割されるように配設されると
共に巻方向を逆にして巻回されたコイルとよりなる電機
子と、を備えており、前記永久磁石は、前記内ヨークお
よび前記外ヨークにそれぞれ対向する永久磁石同士並び
に前記それぞれのヨークに配設された隣り合う永久磁石
同士を、同じ幅で且つ異極を有するもので構成されてお
り、 前記電機子を前記内ヨークおよび外ヨークの軸方向に向
かって移動するようにしたボイスコイル形リニアモータ
において、 前記内ヨーク側に配設した永久磁石と前記側ヨークの間
に、非磁性体かつ導電体の金属管が前記内ヨークの両端
を囲むように設けてあることを特徴とするボイスコイル
形リニアモータ。 - 【請求項３】磁気回路を構成する矩形状の磁性体からな
る内ヨークと、前記内ヨークの長手方向に向かって外側
に平行させるように設けた平板状の磁性体からなる一対
の外ヨークと、前記内ヨークと前記外ヨークの両端部に
設けた平板状の磁性体からなる一対の側ヨークと、前記
内ヨークおよび前記外ヨークの対向面側に設けられ且つ
軸方向に向かって複数配設された界磁を構成する永久磁
石と、前記永久磁石間に空隙を介して設けられた非磁性
体且つ絶縁体からなるボビンと前記ボビンに前記永久磁
石のピッチと等ピッチに分割されるように配設されると
共に巻方向を逆にして巻回されたコイルとよりなる電機
子と、を備えており、前記永久磁石は、前記内ヨークお
よび前記外ヨークにそれぞれ対向する永久磁石同士並び
に前記それぞれのヨークに配設された隣り合う永久磁石
同士を、同じ幅で且つ異極を有するもので構成されてお
り、前記電機子を前記内ヨークおよび外ヨークの軸方向
に向かって移動するようにしたボイスコイル形リニアモ
ータにおいて、 前記内ヨークの前記永久磁石と接する内側部分に切り欠
きが設けられ、 前記切り欠きに非磁性体かつ導電体の金属管が前記内ヨ
ークを囲むように配置してあることを特徴とするボイス
コイル形リニアモータ。 - 【請求項４】磁気回路を構成する矩形状の磁性体からな
る内ヨークと、前記内ヨークの長手方向に向かって外側
に平行させるように設けた平板状の磁性体からなる一対
の外ヨークと、前記内ヨークと前記外ヨークの両端部に
設けた平板状の磁性体からなる一対の側ヨークと、前記
内ヨークおよび前記外ヨークの対向面側に設けられ且つ
軸方向に向かって複数配設された界磁を構成する永久磁
石と、前記永久磁石間に空隙を介して設けられた非磁性
体且つ絶縁体からなるボビンと前記ボビンに前記永久磁
石のピッチと等ピッチに分割されるように配設されると
共に巻方向を逆にして巻回されたコイルとよりなる電機
子と、を備えており、前記永久磁石は、前記内ヨークお
よび前記外ヨークにそれぞれ対向する永久磁石同士並び
に前記それぞれのヨークに配設された隣り合う永久磁石
同士を、同じ幅で且つ異極を有するもので構成されてお
り、前記電機子を前記内ヨークおよび外ヨークの軸方向
に向かって移動するようにしたボイスコイル形リニアモ
ータにおいて、 前記ボビンの軸方向両端部に、非磁性体かつ導電体の金
属管が前記内ヨ−クを囲むように設けてあることを特徴
とするボイスコイル形リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33142798A JP3882977B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | ボイスコイル形リニアモータ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33142798A JP3882977B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | ボイスコイル形リニアモータ |
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|---|---|
| JP2000166211A true JP2000166211A (ja) | 2000-06-16 |
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Family
ID=18243554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33142798A Expired - Fee Related JP3882977B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | ボイスコイル形リニアモータ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3882977B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100407897B1 (ko) * | 2001-09-04 | 2003-12-06 | 한국과학기술원 | 기동자석형 ｖｃｍ을 이용한 정밀 액츄에이터스테이지장치 |
| US6856049B2 (en) | 2002-05-24 | 2005-02-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Voice coil linear actuator, apparatus using the actuator, and method for manufacturing the actuator |
| US7329971B2 (en) * | 2002-06-06 | 2008-02-12 | Kabushiki Kaisha Yasakawa Denki | Voice coil-type linear motor with cooling function |
| WO2018079672A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | ヤマハ株式会社 | アクチュエータ |
| WO2019003874A1 (ja) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | 日本電産サンキョー株式会社 | アクチュエータ |
| JP2019134597A (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 日本電産サンキョー株式会社 | アクチュエータ、およびその製造方法 |
| WO2020066688A1 (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 日本電産サンキョー株式会社 | アクチュエータ、およびパネルスピーカー |
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|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-11-20 JP JP33142798A patent/JP3882977B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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