JP5578352B2

JP5578352B2 - 電磁アクチュエータ

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Description

本発明は、コイル及び永久磁石を用いた電磁アクチュエータに関する。

スライドテーブルの両側よりガイドレールに向かって第１及び第２突出部を形成することで、ヨークにおける磁気飽和の発生を抑制することができるリニア電磁アクチュエータが知られている（特許文献１）。

特開２００６−１８７１９２

ガイドレールは大きな硬度が必要なため、材料や熱処理によってガイドレールの硬度は大きく保たれる。ガイドレールの硬度が大きくなると、ガイドレールの保磁力、ヒステリシスも大きくなってしまう。そのため、テーブルの移動に伴い、永久磁石がガイドレールの上を移動すると、ガイドレールに残留磁気が発生してしまい、残留磁気の影響により、永久磁石の移動方向と逆向きの制動力が発生してしまう。この制動力の発生により移動方向の推力が小さくなる。また、テーブルの位置決めを制御する際、この制動力が発振の要因となり、テーブルの位置決めの精度が低下してしまう。

そこで本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、残留磁化による推力への影響を抑えることができ、テーブルの位置決め精度を確保することが可能な電磁アクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、永久磁石を支持する第１ヨークと、前記永久磁石に対向して配置されたコイルを支持する第２ヨークとの相対位置を、前記コイルに電流を流すことで発生する推力によって変位させる電磁アクチュエータであって、保磁力が所定値より小さい低保磁力磁性体を備え、前記低保磁力磁性体は、前記コイルと前記第２ヨークとの間に配設されていることを特徴とする。

前記第２ヨークの両端側には、前記第１ヨークに向かって第１突出部及び第２突出部が変位方向に沿って突出形成され、前記第１ヨークは、前記第１突出部及び前記第２突出部との間に設けられることを特徴とする。

前記第１ヨークの両端側には、前記第２ヨークに向かい第３突出部及び第４突出部が変位方向に沿って突出形成され、前記第３突出部及び第４突出部は、前記第２ヨークから離間し、前記第３突出部と前記第２ヨークとの間には第１ガイド部材が介装され、前記第４突出部と前記第２ヨークとの間には第２ガイド部材が介装されることを特徴とする。

第２ヨークの両端側には、前記第１ヨークに向かい第１突出部及び第２突出部が前記第３突出部及び第４突出部に沿って突出形成され、前記第１ガイド部材は、前記第１突出部と第３突出部との間に介装され、前記第２ガイド部材は、前記第２突出部と第４突出部との間に介装されることを特徴とする。

前記第２ヨークは、少なくとも前記永久磁石に対向する面以外の部分には硬化させるための熱処理が施されており、前記永久磁石に対向する面のうち、少なくとも前記永久磁石により磁化される領域は、硬化させるための熱処理が施されていないことを特徴とする。

前記低保磁力磁性体は、純鉄、電磁鋼、低炭素鋼、コバルト合金、または、アモルファス合金であることを特徴とする。

前記低保磁力磁性体は、プレート状の形状であることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明は、永久磁石を支持する第１ヨークと、前記永久磁石に対向して配置されたコイルを支持する第２ヨークとの相対位置を、前記コイルに電流を流すことで発生する推力によって変位させる電磁アクチュエータであって、前記第２ヨークは、少なくとも前記永久磁石に対向する面以外の部分には硬化させるための熱処理が施されており、前記永久磁石に対向する面のうち、少なくとも前記永久磁石により磁化される領域は、硬化させるための熱処理が施されていないことを特徴とする。

前記第２ヨークの前記永久磁石に対向する面は、硬化させるための熱処理が施されない領域であることを特徴とする。

前記第２ヨークの両端側には、前記第１ヨークに向かって第１突出部及び第２突出部が変位方向に沿って突出形成され、前記第１ヨークは、前記第１突出部及び前記第２突出部との間に設けられており、少なくとも前記第１突出部及び前記第２突出部は、熱処理が施されていることを特徴とする。

前記第１ヨークの両端側には、前記第２ヨークに向かって第３突出部及び第４突出部が前記第１突出部及び前記第２突出部に沿って突出形成され、前記第３突出部及び第４突出部は、前記第２ヨークから離間し、前記第１突出部と前記第３突出部との間には第１ガイド部材が介装され、前記第２突出部と前記第４突出部との間には第２ガイド部材が介装されることを特徴とする。

前記熱処理は、高周波焼入れ、浸炭焼入れ、及び真空焼入れのいずれかであることを特徴とする。

前記第１ガイド部材及び第２ガイド部材は、複数の転動体を含み、前記複数の転動体の少なくとも一部は磁性体からなる第１転動体であることを特徴とする。

前記第１ガイド部材及び第２ガイド部材は、前記第１転動体と、非磁性体からなる第２転動体とを含み、前記第１転動体及び第２転動体は、前記変位方向に沿って交互に配設されていることを特徴とする。

前記第１ヨークと前記第２ヨークとは対向配置され、前記永久磁石は、前記第１ヨークの前記第２ヨークがある側に配設され、前記コイルは、前記第２ヨークの前記第１ヨークがある側に配設されていることを特徴とする。

前記コイルは、絶縁体によって成形された空芯のコイルであることを特徴とする。

本願発明によれば、コイルと第２ヨークの間に低保磁力磁性体を設けるようにしたので、残留磁化の発生を抑えることができる。残留磁化の発生を抑えることができるので、残留磁化による第１ヨークの推力への影響を抑えることができ、第１ヨークを正確に移動させることができ、第１ヨークの位置決め精度を向上させる電磁アクチュエータを提供することができる。

また、本願発明によれば、第２ヨークの永久磁石に対向する面のうち、永久磁石により磁化される領域には、硬化させるための熱処理が施されない領域であるので、残留磁化の発生を抑えることができる。残留磁化の発生を抑えることができるので、残留磁化による第１ヨークの推力への影響を抑えることができ、第１ヨークを正確に移動させることができ、第１ヨークの位置決め精度を向上させる電磁アクチュエータを提供することができる。

本実施の形態にかかるリニア電磁アクチュエータの斜視図である。図１に示すリニア電磁アクチュエータの分解斜視図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。図１のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。図５Ａ〜図５Ｃは、スライドテーブルの推力を妨げる制動力が発生する原理を説明するための模式図であって、図５Ａは、可動部が停止しているときに磁性体に発生する磁極を示し、図５Ｂは、磁性体の保磁力が小さい場合に、可動部の矢印Ｂ１方向の移動によって、該磁性体に発生する磁極を示し、図５Ｃは、磁性体の保磁力が大きい場合、可動部の矢印Ｂ１方向に移動によって、該磁性体に発生する磁極を示す。低保磁力磁性体をガイドレールとコイルとの間に設けない場合における、スライドテーブルの位置及び移動方向と、スライドテーブルの推力の偏差との関係を示す図である。一定の厚さ（例えば、０．５ｍｍ）を有する低保磁力磁性体をガイドレールとコイルとの間に設けた場合における、スライドテーブルの位置及び移動方向と、スライドテーブルの推力の偏差との関係を示す図である。図７の低保磁力磁性体を２枚重ねて、２枚の低保磁力磁性体をガイドレールとコイルとの間に設けた場合における、スライドテーブルの位置及び移動方向と、スライドテーブルの推力の偏差との関係を示す図である。図６〜図８のそれぞれの場合におけるスライドテーブルの移動による推力のヒステリシスを示す図である。変形例２のリニア電磁アクチュエータの分解斜視図であり、ガイドレールのうち熱処理が施される領域（斜線で示す）の一例を示す図である。変形例３のリニア電磁アクチュエータの分解斜視図であり、ガイドレールのうち永久磁石によって磁化される領域（斜線で示す）の一例を示す図である。

本発明に係る電磁アクチュエータについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。本実施の形態では、本発明の電磁アクチュエータを、リニア電磁アクチュエータに適用して説明する。

図１は、本実施の形態にかかるリニア電磁アクチュエータ１０の斜視図であり、図２は、リニア電磁アクチュエータ１０の分解斜視図であり、図３及び図４は、リニア電磁アクチュエータ１０の断面図である。なお、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図であり、図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。

リニア電磁アクチュエータ１０は、固定部１４と、固定部１４に対向して配設された可動部１８とを備えている。固定部１４は、ガイドレール（第２ヨーク）２０と、保磁力が所定値（例えば、５００Ａ/ｍ）より小さい低保磁力磁性体３６と、コイル１２と、回路基板２６と、ストッパー部６０とを備える。可動部１８は、スライドテーブル４６（第１ヨーク）と、長方形の板状部材７０と、エンドブロック７２と、２つの永久磁石１６ａ、１６ｂと、スケール４８と、ストッパー部７３とを備えている。

ガイドレール２０、スライドテーブル４６として形成されるヨークは、マルテンサイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ等）、炭素鋼（例えば、Ｓ５５Ｃ等）、クロムモリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４１５等）であってもよい。ガイドレール２０及びスライドテーブル４６は、硬化させるための熱処理が施されている。例えば、ヨークが、（マルテンサイト系）ステンレス鋼であれば、真空焼入れ・焼戻しの熱処理を施すことによって、ヨークを硬化させる。また、ヨークが炭素鋼の場合は高周波焼入れ・焼戻しを、ヨークがクロムモリブデン鋼の場合は浸炭焼入れ・焼戻しを施すことによって、ヨークを硬化させる。マルテンサイト系ステンレス鋼、炭素鋼、又はクロムモリブデン鋼からなるヨークは、硬化させるための熱処理によって保磁力が一層高まり、高保磁力の磁性体になる。ガイドレール２０及びスライドテーブル４６は、全体に亘って熱処理が施されている。

ガイドレール２０は、断面略コ字状の形状を有しており、且つコイル１２及び低保磁力磁性体３６を支持する。低保磁力磁性体３６は、ガイドレール２０の上面に配設される。低保磁力磁性体３６は、純鉄（ＳＵＹ）であってもよく、電磁鋼であってもよい。純鉄とは、不純物をまったく含まない鉄のことをいうが、実際に製造するのは困難であるので、純度が所定値より高い鉄であればよい。また、低保磁力磁性体３６は、プレート状の形状を有してよい。さらに、低保磁力磁性体３６は、低炭素鋼、パーマロイなどのニッケル合金、パーメンジュールなどのコバルト合金、アモルファス合金であってもよい。

コイル１２は、絶縁膜で被覆された電導性の素線を巻回して樹脂からなる絶縁体３４によってモールド成形された空芯のコイルである。コイル１２は、低保磁力磁性体３６の上面略中央部分に配設される。

回路基板２６には、エンコーダ２２及び電子回路２４が実装されており、樹脂材料で形成されている。回路基板２６は、コイル１２より矢印Ａ１方向側の低保磁力磁性体３６の上面に配設されている。回路基板２６は、回路基板２６に形成された孔３８に螺入されるねじ４４により低保磁力磁性体３６上に配設される。

電子回路２４は、コイル１２の素線及びエンコーダ２２と電気的に各々接続され、図示しない外部装置からの制御信号に基づいて該素線に対して電流を流し、また、エンコーダ２２から入力された電気信号を外部装置に出力する。前記エンコーダ２２は、スライドテーブル４６の底面に配置されたスケール４８に対向して配置される。

エンコーダ２２は、スケール４８に向けて光を照射し、照射された光の反射光を受光する。可動部１８が矢印Ａ方向（変位方向）に変位した場合は、その反射光量が変動するので、エンコーダ２２は、受光した反射光の光量に基づいて可動部１８の変位量を算出して、算出結果を電気信号として電子回路２４に出力する。なお、エンコーダ２２は、図示しないが、光を照射する照射部、光を受光する受光部、及び受光部が受光した電荷に基づいて変位量を算出する変位量算出部を少なくとも有する。

ガイドレール２０の両側部には、そのベースより可動部１８に向かって突出部（第１及び第２突出部）２８ａ、２８ｂが突出形成され、各突出部２８ａ、２８ｂの内側には、図１〜図３に示す矢印Ａ方向に沿ってガイド溝３０ａ、３０ｂが形成される。ガイド溝３０ａ、３０ｂに転動体としての複数のボール（第１及び第２ガイド部材）３２が配設されている。この場合、ガイドレール２０は、可動部１８のスライドテーブル４６よりも幅広であり、ガイドレール２０の各突出部２８ａ、２８ｂの間に、スライドテーブル４６が設けられる。ガイドレール２０及び各突出部２８ａ、２８ｂの肉厚は、永久磁石１６ａ、１６ｂの矢印方向Ａの幅ｄ（図３参照）よりも薄い。なお、第１及び第２ガイド部材３２は、転動体として複数の円筒又は円柱であってもよい。

低保磁力磁性体３６の両端側には、ボール３２が外部に放出されることを防止する断面略コ字状のボール係止部材５２、５６がねじ５４、５８によってそれぞれ固定される。

ストッパー部６０は、ねじ６２によって低保磁力磁性体３６の上面に固定されている。ストッパー部６０は、可動部１８が矢印Ａ１方向に変位した際に、可動部１８がそれ以上変位することを阻止する。すなわち、ストッパー部６０は、スライドテーブル４６の他端部に連結されたエンドブロック７２の側面と当接することで、可動部１８のガイドレール２０の矢印Ａ１方向側への変位を阻止する。エンドブロック７２は、スライドテーブル４６の矢印Ａ２方向の他端部に図示しないねじによって固定される。なお、図１〜図３は、ストッパー部６０とエンドブロック７２とが当接し、可動部１８の矢印Ａ１方向への変位が阻止されている状態を示す。

スライドテーブル４６は、断面略コ字状の形状であり、スライドテーブル４６の幅は、ガイドレール２０の幅よりも小さく設定される。スライドテーブル４６の両側部には、そのベースより固定部１４に向かって突出部（第３及び第４突出部）７４ａ、７４ｂが突出形成されている。突出部７４ａ、７４ｂは、ガイドレール２０から離間するように突出形成されている。各突出部７４ａ、７４ｂの外側には、矢印Ａ方向に沿ってボール３２を配設可能なガイド溝７６ａ、７６ｂが形成されている。スライドテーブル４６とガイドレール２０とは、ボール３２を介して連結される（図４参照）。

すなわち、リニア電磁アクチュエータ１０では、ガイド溝７６ａ、７６ｂと、ガイド溝３０ａ、３０ｂとが略同一の高さとなるように、ガイドレール２０及びスライドテーブル４６が配置され、ガイド溝７６ａ、７６ｂ及びガイド溝３０ａ、３０ｂによって形成されるスペースに、複数のボール３２が有限長さのリニアガイドとして収容されている。各ボール３２の回転による案内作用下に、可動部１８は、固定部１４に対して矢印Ａ方向に変位自在となる。

略矩形状の永久磁石１６ａ、１６ｂは、スライドテーブル４６の幅方向の略中央部分においてコイル１２に対向してスライドテーブル４６の底面に配置される。つまり、永久磁石１６ａ、１６ｂは、スライドテーブル４６の固定部１４がある側に配設されている。永久磁石１６ａ、１６ｂは、所定間隔だけ離間して配置される。各永久磁石１６ａ、１６ｂの大きさは、コイル１２の大きさよりも小さく設定されている。なお、２つの永久磁石１６ａ、１６ｂを配設するようにしたが、１つ、又は３つ以上の永久磁石を配設してもよい。板状部材７０は、ねじ６８によってスライドテーブル４６の矢印Ａ１方向の一端部に固定されている。

スライドテーブル４６の一端部側及び他端部側には、その板厚方向に沿って複数のねじ孔７８が形成されており、スライドテーブル４６は、各ねじ孔７８に螺入する図示しないねじによって他の部材を固定可能である。一方、エンドブロック７２の矢印Ａ２方向の側面には、その板厚方向に沿って図示しないねじ孔が形成されており、このねじ孔に螺入するねじによって他の部材を固定可能である。

ストッパー部７３は、永久磁石１６ａ近傍におけるスライドテーブル４６の底面に配置されている。ストッパー部７３は、ストッパー部６０の矢印Ａ１方向の側面と当接することにより、スライドテーブル４６の矢印Ａ２方向側への変位を阻止する。

ボール係止部材５２、５６、ストッパー部６０、７３、板状部材７０、エンドブロック７２、及び、ねじ４４、５４、５８、６２、６８は、非磁性体から構成される。ボール３２は、磁性体であってもよく、非磁性体であってもよい。また、磁性体のボール３２（第１転動体）と、非磁性体（例えば、樹脂材）のボール３２（第２転動体）を矢印Ａ方向に沿って、交互に配設してもよい。

リニア電磁アクチュエータ１０において、スライドテーブル４６が複数のボール３２の案内作用下に矢印Ａ方向に変位する場合、ボール３２は同一方向に回転するが、隣接する各ボール３２同士が互いに接する面では、各ボール３２は互いに逆方向に回転する。これにより、各ボール３２間で高摩擦抵抗が生じて、ボール３２の位置ずれが発生し、滑らかにスライドテーブル４６を変位させることができなくなる可能性がある。したがって、磁性体のボール３２と非磁性体のボール３２とを交互に配設することで、隣接するボール３２間での摩擦抵抗を抑制し、スライドテーブル４６を滑らかに変位させることができる。

また、各ボール３２の少なくとも一部のボール３２を磁性体とすることで、突出部２８ａ、２８ｂと突出部７４ａ、７４ｂとの間のスペースにおける漏れ磁束の発生をさらに抑制することができる。

このような構成を有するリニア電磁アクチュエータ１０において、コイルの通電させる電流の向きを変えることによって、リニア電磁アクチュエータ１０内に発生する磁束とコイル１２を流れる電流の向きによって、コイル１２にフレミングの左手の法則に基づく矢印Ａ方向に向かう推力（ローレンツ力）が発生する。この発生した推力によってスライドテーブル４６、つまり、可動部１８が変位する。このスライドテーブル４６の変位中に、ガイドレール２０に残留磁化が発生してしまうと、スライドテーブル４６の推力を妨げる制動力が発生する。以下、この制動力が発生する原理について詳しく説明する。

図５Ａ〜図５Ｃは、スライドテーブル４６の推力を妨げる制動力が発生する原理を説明するための模式図である。可動部１００は、磁性体１０２と永久磁石１０４とを有し、永久磁石１０４は、磁性体１０６と対向して配置されている。可動部１００は、磁性体１０６の上方で矢印Ｂ方向に移動する。

図５Ａは、可動部１００が停止しているときに磁性体１０６に発生する磁極を示す。可動部１００が停止しているときは、磁性体１０６は、永久磁石１０４により磁化され、永久磁石１０４に対応する磁性体１０６の部分に磁極が発生する。具体的には、永久磁石１０４のＮ極の領域に対向する磁性体１０６の領域にはＳ極が磁化され、永久磁石１０４のＳ極の領域に対向する磁性体１０６の領域にはＮ極が磁化される。

図５Ｂは、磁性体１０６の保磁力が小さい場合（磁性体１０６が低保磁力の場合）に、可動部１００の矢印Ｂ１方向の移動によって、該磁性体１０６に発生する磁極を示す。可動部１００の移動に伴い磁性体１０６に磁化される磁極も移動する。図５Ｂ中の、永久磁石１０４から磁性体１０６に伸びている矢印は、永久磁石１０４と磁性体１０６とにより生じる磁気力を示す。このように、磁性体１０６の保磁力が小さい場合は、発生した磁気力は、可動部１００の移動方向に対して略垂直なので、水平方向の力が発生し難い。

図５Ｃは、磁性体１０６の保磁力が大きい場合（磁性体１０６が高保磁力の場合に）、可動部１００の矢印Ｂ１方向に移動によって、該磁性体１０６に発生する磁極を示す。可動部１００が移動しても、移動前に磁化した磁性体１０６の領域に磁化が残ってしまい（残留磁化）、磁化された領域に磁極が残存する状態となる。この残留磁化により、永久磁石１０４と磁性体１０６とによって生じる磁気力が、可動部１００の移動方向に対して斜め後方向に働いてしまい、可動部１００の移動方向とは逆の方向に力（制動力）が発生してしまう。したがって、磁性体１０６は、保磁力が小さい磁性体が好ましいが、ガイドレール２０及びスライドテーブル４６は、ある程度の強度と必要であり、熱処理で硬化させるために保磁力が大きい磁性体になってしまう。

そこで、本発明は、上述したように、永久磁石１６ａ、１６ｂとガイドレール２０との間に、ガイドレール２０の保磁力より小さい低保磁力磁性体３６を設けることで、残留磁化の発生を抑制することができる。これにより、制動力の発生を抑えることができる。つまり、低保磁力磁性体３６をコイル１２とガイドレール２０との間に設けておけば、低保磁力磁性体３６によってガイドレール２０が磁化され難くなる。この場合、低保磁力磁性体３６は永久磁石１６ａ、１６ｂによって磁化されるが、上述したように、低保磁力磁性体３６は残留磁化が少ない又は発生しないので、制動力の発生を抑えることができる。

図６は、低保磁力磁性体３６をガイドレール２０とコイル１２との間に設けない場合における、スライドテーブル４６の位置及び移動方向と、スライドテーブル４６の推力の偏差との関係を示す図である。横軸は、スライドテーブル４６の位置を示し、＋方向は、基準位置より矢印Ａ２方向（押出し方向）を示し、−方向は、基準位置より矢印Ａ１方向（引込み方向）を示す。また、縦軸は、スライドテーブル４６の推力の偏差を示す。偏差は、残留磁化の影響を受けた実際のスライドテーブル４６の推力と、残留磁化の影響を受けない場合のスライドテーブル４６の推力（基準推力）との差を示す。

図６に示すように、ガイドレール２０の残留磁化によって制動力が大きくなり、ヒステリシスが生じてしまっている。これにより、スライドテーブル４６の位置決めが難しくなるとともに、スライドテーブル４６の位置合わせ精度が低下してしまう。

図７は、一定の厚さ（例えば、０．５ｍｍ）を有する低保磁力磁性体３６をガイドレール２０とコイル１２との間に設けた場合における、スライドテーブル４６の位置及び移動方向と、スライドテーブル４６の推力の偏差との関係を示す図である。図７の縦軸、横軸は、図６と同様である。低保磁力磁性体３６をガイドレール２０と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間に設けると、ヒステリシスが図６に比べ小さくなっていることが諒解されよう。ここで、低保磁力磁性体３６を設けても完全にヒステリシスがなくならない理由としては、低保磁力磁性体３６であっても保磁力が小さいだけで、残留磁化は少なからず発生してしまうからである。また、ガイドレール２０にも小さい残留磁化が発生してしまうからである。

図８は、図７の低保磁力磁性体３６を２枚重ねて、２枚の低保磁力磁性体３６をガイドレール２０とコイル１２との間に設けた場合における、スライドテーブル４６の位置及び移動方向と、スライドテーブル４６の推力の偏差との関係を示す図である。図８の縦軸、横軸は、図６と同様である。２枚重ねた低保磁力磁性体３６をガイドレール２０と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間に設けると、ヒステリシスが図７に比べさらに小さくなっていることが諒解されよう。これは、図７に比べ、低保磁力磁性体３６及びガイドレール２０に発生する残留磁化がさらに小さくなっているからである。

このように、永久磁石１６ａ、１６ｂとガイドレール２０との間に低保磁力磁性体３６を設け、その厚さを厚くすると、ガイドレール２０及び低保磁力磁性体３６に発生する残留磁化がさらに小さくなり、スライドテーブル４６の推力は基準推力に近づく。なお、図７の低保磁力磁性体３６を２枚重ねるのではなく、厚さが１．００ｍｍの低保磁力磁性体３６を１枚設けた場合であっても、図８と同様の結果が得られる。

図９は、図６〜図８のそれぞれの場合におけるスライドテーブル４６の移動による推力のヒステリシスを示す図である。低保磁力磁性体３６を設けていない場合に発生するヒステリシスは、図７に示す低保磁力磁性体３６を設ける場合に比べ３倍以上大きくなる。また、図７に示す低保磁力磁性体３６を２枚重ねると、低保磁力磁性体３６を１枚設ける場合に比べ、ヒステリシスが約１／２小さくなることがわかる。低保磁力磁性体３６の厚さは、許容するヒステリシスの値に応じて変えてもよい。

このように、ガイドレール２０と永久磁石１６ａ、１６ｂとの間に低保磁力磁性体３６を設けることで、ガイドレール２０及び低保磁力磁性体３６に発生する残留磁化を抑えることができる。残留磁化を抑えることができるので、該残留磁化による可動部１８の推力の影響を抑えることができ、スライドテーブル４６を正確に移動させることができ、スライドテーブル４６の位置決め精度が向上したリニア電磁アクチュエータ１０を提供することができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変形してもよい。

（変形例１）上記実施の形態では、固定部１４のガイドレール２０にコイル１２を設け、可動部１８のスライドテーブル４６に永久磁石１６ａ、１６ｂを設けるようにしたが、固定部１４のガイドレール２０に永久磁石１６ａ、１６ｂを設け、可動部１８のスライドテーブル４６にコイル１２を設けるようにしてもよい。この場合は、低保磁力磁性体３６は、コイル１２とスライドテーブル４６との間に設けられる。

（変形例２）上記実施の形態では、スライドテーブル４６の推力を妨げる制動力の発生を抑制するために、ガイドレール２０とコイル１２との間に、低保磁力磁性体３６を設けるようにしたが、低保磁力磁性体３６を設けなくてもよい。この場合は、ガイドレール２０のうち、永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面以外に対して熱処理を施す。つまり、ガイドレール２０のうち、永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面に対しては熱処理を施さずに、それ以外の部位（突出部２８ａ、２８ｂ）に対して熱処理を施す。

図１０は、変形例２のリニア電磁アクチュエータ１０の分解斜視図であり、ガイドレール２０のうち熱処理が施される領域の一例を示す図である。斜線を付している領域２００は、ガイドレール２０のうち熱処理が施される領域を示している。つまり、領域２００以外の領域（斜線が付されていない領域）は、熱処理が施されない領域を示している。

突出部２８ａ、２８ｂは、スライドテーブル４６が矢印Ａ方向に移動するためのガイドとしての役割を果すものであるから硬い方が好ましい。一方で、ガイドレール２０のうち、永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面は、突出部２８ａ、２８ｂに比べ硬度が要求されない。したがって、ガイドレール２０の永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面以外の部位（突出部２８ａ、２８ｂ）に対してのみ熱処理を施す。ガイドレール２０の永久磁石１６ａ、１６ｂに対抗する面は、熱処理が施されていなので保磁力は高くなっていない。これにより、ガイドレール２０とコイル１２との間に低保磁力磁性体３６を設けなくても、ガイドレール２０に発生する残留磁化を抑制することができ、スライドテーブル４６の推力を妨げる制動力の発生を抑制することができる。

なお、ガイドレール２０のうち、永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面に対しては熱処理を施さずに、永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面以外に対して熱処理を施すとともに、ガイドレール２０とコイル１２との間に低保磁力磁性体３６を設けるようにしてもよい。これにより、更に、残留磁化の発生を抑えることができ、スライドテーブル４６の推力を妨げる制動力の発生を抑制することができる。

（変形例３）上記変形例２では、ガイドレール２０のうち、永久磁石１６ａ、１６ｂに対抗する面は熱処理を施さないようにしたが、ガイドレール２０の永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面うち、少なくとも永久磁石１６ａ、１６ｂによって磁化される領域には熱処理を施さなければよい。つまり、永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面であっても、永久磁石１６ａ、１６ｂによって磁化される領域以外であれば、熱処理を施してもよい。

図１１は、変形例３のリニア電磁アクチュエータ１０の分解斜視図であり、ガイドレールの永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面のうち永久磁石によって磁化される領域の一例を示す図である。斜線で示す領域２０２は、ガイドレール２０のうち、永久磁石１６ａ、１６ｂによって磁化される領域を示す。つまり、この領域２０２に熱処理を施してしまうと、永久磁石１６ａ、１６ｂによって残留磁化が発生し易くなり、該残留磁化による可動部１８の推力の影響が大きくなるので、少なくとも該領域２０２には、熱処理を施さないようにすればよい。

なお、ガイドレール２０の永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面のうち、少なくとも永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する領域には熱処理を施さないようにしてもよい。また、ガイドレール２０の永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する面のうち、少なくとも永久磁石１６ａ、１６ｂによって磁化される領域、又は、永久磁石１６ａ、１６ｂに対向する領域には熱処理を施さないとともに、ガイドレール２０とコイル１２との間に低保磁力磁性体３６を設けるようにしてもよい。これにより、更に、残留磁化の発生を抑えることができ、スライドテーブル４６の推力を妨げる制動力の発生を抑制することができる。

（変形例４）上記実施の形態では、カードタイプのリニア電磁アクチュエータ１０（薄型のリニア電磁アクチュエータ）を用いて説明したが、カードタイプのリニア電磁アクチュエータ１０に限定されないことは言うまでもない。また、リニア電磁アクチュエータ１０を用いて本発明を説明したが、リニア電磁アクチュエータ１０に限られず、電磁アクチュエータであればよい。

（変形例５）上記実施の形態の突出部２８ａ及び２８ｂのガイド溝３０ａ、３０ｂと、突出部７４ａ及び７４ｂのガイド溝７６ａ、７６ｂとで形成されるスペースに、ボール３２とボール３２とが接触しないように、ボール３２を保持する保持器を設けてもよい。これによりボール３２同士の摩擦を回避することができ、ボール３２がガイド溝３０ａ、３０ｂ、７６ａ、７６ｂから脱落することを防止することができる。保持器は、例えば、長手方向に沿って複数の孔が設けられたプレートであり、該保持器の孔にボール３２をそれぞれ嵌め込んでもよい。

また、保持器は、例えば、糸と、中心に孔が空いた摩擦力の小さい複数のプレートとを有し、ボール３２の中心には孔が設けられている。各ボール３２間にプレートを配置し、各ボール３２と各プレートとの孔に糸を通すことで、保持具は、各ボール３２同士が接触しないように複数のボール３２を保持することができる。

（変形例６）上記変形例１〜５を任意に組み合わせた形態であってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０…リニア電磁アクチュエータ１２…コイル
１４…固定部１６ａ、１６ｂ…永久磁石
１８…可動部２０…ガイドレール
２８ａ、２８ｂ、７４ａ、７４ｂ…突出部
３０ａ、３０ｂ、７６ａ、７６ｂ…ガイド溝
３２…ボール３６…低保磁力磁性体
４６…スライドテーブル２００、２０２…領域

Claims

永久磁石を支持する第１ヨークと、前記永久磁石に対向して配置されたコイルを支持する第２ヨークとの相対位置を、前記コイルに電流を流すことで発生する推力によって変位させる電磁アクチュエータであって、
保磁力が所定値より小さい低保磁力磁性体を備え、
前記低保磁力磁性体は、前記コイルと前記第２ヨークとの間に配設されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第２ヨークの両端側には、前記第１ヨークに向かって第１突出部及び第２突出部が変位方向に沿って突出形成され、
前記第１ヨークは、前記第１突出部及び前記第２突出部との間に設けられることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第１ヨークの両端側には、前記第２ヨークに向かい第３突出部及び第４突出部が変位方向に沿って突出形成され、
前記第３突出部及び第４突出部は、前記第２ヨークから離間し、
前記第３突出部と前記第２ヨークとの間には第１ガイド部材が介装され、
前記第４突出部と前記第２ヨークとの間には第２ガイド部材が介装されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項３に記載の電磁アクチュエータであって、
第２ヨークの両端側には、前記第１ヨークに向かい第１突出部及び第２突出部が前記第３突出部及び第４突出部に沿って突出形成され、
前記第１ガイド部材は、前記第１突出部と第３突出部との間に介装され、
前記第２ガイド部材は、前記第２突出部と第４突出部との間に介装されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１〜４の何れか１項に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第２ヨークは、少なくとも前記永久磁石に対向する面以外の部分には硬化させるための熱処理が施されており、前記永久磁石に対向する面のうち、少なくとも前記永久磁石により磁化される領域は、硬化させるための熱処理が施されていないことを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータであって、
前記低保磁力磁性体は、純鉄、電磁鋼、低炭素鋼、コバルト合金、または、アモルファス合金であることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータであって、
前記低保磁力磁性体は、プレート状の形状であることを特徴とする電磁アクチュエータ。
永久磁石を支持する第１ヨークと、前記永久磁石に対向して配置されたコイルを支持する第２ヨークとの相対位置を、前記コイルに電流を流すことで発生する推力によって変位させる電磁アクチュエータであって、
前記第２ヨークは、少なくとも前記永久磁石に対向する面以外の部分には硬化させるための熱処理が施されており、前記永久磁石に対向する面のうち、少なくとも前記永久磁石により磁化される領域は、硬化させるための熱処理が施されていないことを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項８に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第２ヨークの前記永久磁石に対向する面は、硬化させるための熱処理が施されない領域であることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項８又は９に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第２ヨークの両端側には、前記第１ヨークに向かって第１突出部及び第２突出部が変位方向に沿って突出形成され、
前記第１ヨークは、前記第１突出部及び前記第２突出部との間に設けられており、
少なくとも前記第１突出部及び前記第２突出部は、熱処理が施されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１０に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第１ヨークの両端側には、前記第２ヨークに向かって第３突出部及び第４突出部が前記第１突出部及び前記第２突出部に沿って突出形成され、
前記第３突出部及び第４突出部は、前記第２ヨークから離間し、
前記第１突出部と前記第３突出部との間には第１ガイド部材が介装され、
前記第２突出部と前記第４突出部との間には第２ガイド部材が介装されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項５、８〜１１のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータであって、
前記熱処理は、高周波焼入れ、浸炭焼入れ、及び真空焼入れのいずれかであることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項３、４、又は１１に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第１ガイド部材及び第２ガイド部材は、複数の転動体を含み、前記複数の転動体の少なくとも一部は磁性体からなる第１転動体であることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１３に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第１ガイド部材及び第２ガイド部材は、前記第１転動体と、非磁性体からなる第２転動体とを含み、
前記第１転動体及び第２転動体は、前記変位方向に沿って交互に配設されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータであって、
前記第１ヨークと前記第２ヨークとは対向配置され、
前記永久磁石は、前記第１ヨークの前記第２ヨークがある側に配設され、
前記コイルは、前記第２ヨークの前記第１ヨークがある側に配設されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータであって、
前記コイルは、絶縁体によって成形された空芯のコイルであることを特徴とする電磁アクチュエータ。