JPH0370462A - コイルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコイルモータに係り、特に可動子に大幅なスイ
ング運動を与えることができるようにしたコイルモータ
に関する。

［従来の技術および発明が解決すべき課題］リニアコイ
ルモータであるボイスコイルモータ（以下ＶＣＭ）は、
ディスクのヘッド送り、精密能動除振台の能動制御や精
密位置決め装置をはじめとして、種々の用途に適したも
のが選択されて使用されている。半導体製造装置のＺ軸
駆動用に、従来のソレノイドに代って制御レベルを向上
させるためにもＶＣＭが使用されている。このＶＣＭと
しては、以下の様な条件が要求されている。即ち、効率
良く推力Ｆが大であること、スイングが可能なこと、装
置全体の機械的サイズを変更しないという要求を満たず
ため円筒形またはそれに近い形であること等である。

なお、ｖＣＭの推力Ｆは、下式で表わされる。

Ｆ＝に−Ｂ・１・Ｉ 上式で、ｋＳＢ、Ｍ、Ｉはそれぞれ次の要素を示す。

ｋ・・・・・・モータ固有の定数 Ｂ・・・・・・ギャップ磁束密度 １・・・・・・磁界と鎖交する導体の長さ■・・・・・
・導体中を流れる電流値 第１０図に示す低い円筒形をした従来のＶＣＭは、コイ
ル１°と固定盤２°で構成される可動子９′と、ヨーク
４°に設けたドーナツ状の溝６′を内外側から挟む磁石
５′で構成される固定子８゛とから成る。第８図に示す
ように上下動だけを必要とする場合には、この型のＶＣ
Ｍは比較的効率良く推力Ｆが大であるが、固定子８°の
直径Ｄｏは大で望ましい形状とは言えず、固定子８゛の
直径Ｄｏを小さくして縦長に近い円筒形にすれば推力Ｆ
が著しく低下する。

また、第１０図に示す低い円筒形をした従来のＶＣＭに
スイングを必要とする場合、第９図のように動き、溝６
′に相当する必要なギヤツブｆを広く必要とし、ギヤツ
ブ磁束密度Ｂが減少し効率が低下する。更に、装置全体
の機械的サイズに合わせた縦長型（図示せず）とすると
、可動子９゛は、センターポール７や内外側の磁石５′
にスイングを著しく制限され、推力も低下する。

一方、第１１図に示す角形の従来のＶＣＭは、コイル１
０と固定盤２０で構成される直方体状の可動子９０と、
外形が直方体状のヨーク４０に設けた２本の溝６０をそ
れぞれ両側から挟む磁石５０で構成される固定子８０と
から戊る。この型のＶＣＭは、非常に効率が良く推力Ｆ
は大であるが、ヨーク４０と磁石５０とから成る固定子
８０側の平面加工が、円筒形のヨーク４′　と磁石５′
　とから戊る固定子８°に比較して多いためコスト高と
なる。更に、第１１図に示す角形の従来のＶＣＭを、装
置全体の機械的サイズに合わせた縦長型（図示せず）と
すると、可動子９０は、センターポール７や外側の磁石
５０にスイングを著しく制限され、推力も低下する。こ
のように従来のＶＣＭには以上のような種々の難点があ
った。

［発明の目的］ 本発明は上記の点を解決するためになされたもので、可
動子に大幅なスイング運動を与えることができ、かつ効
率の良いコイルモータを提、供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明によるコイルモー
タは、ヨークに設けた一個の溝内に、第１の対の異極磁
石と、第１の対の異極磁石に隣接し、かつその磁石とは
異極の第２の対の異極磁石とをそれぞれ対向配置し、中
空枠状に巻回して形成されたコイルを第１および第２の
対の異極磁石間に沿ってそれぞれコイルの推力発生に寄
与する部分を溝内で延在させ、コイルの推力発生に寄与
しない部分を第１の対の異極磁石の１つの磁石と対向し
て異極な第２の対の異極磁石の１つの磁石とを結ぶ方向
に溝内で延在させた構造である。

［実施例］ 第１図に示すように本発明によるコイルモータにおいて
、固定子８は、ヨーク４に設けた一個の溝６内に、第１
の対の異極磁石５ａを対向配置し、第１の対の異極磁石
５ａに隣接し、かつその磁石５ａとは異極の第２の対の
異極磁石５ｂとを対向配置する。一方、可動子９は、中
空枠状に巻回して形成されたコイル１が、スペーサ３を
介して固定盤２に固定されて成る。コイルモータとして
は、上記固定子８の第１の対の異極磁石間５ａ−５ａ間
、および第２の対の異極磁石間５ｂ−５ｂ間に沿ってそ
れぞれコイル１の推力発生に寄与する部分１１を溝６内
で延在させ、第１の対の異極磁石５ａの１つの磁石と対
向して異極な第２の対の異極磁石５ｂの１つの磁石とを
結ぶ方向に、コイル１の推力発生に寄与しない部分１２
を溝６内で延在させた構造である。

第２図に示すように、可動子９は、コイル１の一方の推
力発生に寄与する部分１１がスペーサ３を介してを固定
盤２に固定されている。コイル１の推力発生に寄与する
部分１１の長さａと固定子８の磁石５の幅ｄとの関係は
、ａがｄよりやや短く、コイル１の推力発生に寄与しな
い部分１２の長さｂと固定子８の上下の磁石５の距離ｅ
との関係は、ｂがｅよりやや短く、かつ、後述するよう
にｂ＃ｅ−３が望ましい。

第４図および第５図に示すように、ヨーク４の中央を一
個の溝６とし、この溝６を挟んで両側に磁石５が、上下
に固定されている。これら磁石５の極は上下左右ともに
異極である。コイル１は第７図に示すようなスイングを
することもあるので、溝６の両側に固定されている磁石
５の間隔、即ちギヤツブｆは（第４図参照）、コイル１
が溝６内を上下に揺動可能な間隔、即ち第３図のＣより
やや大であればよい。尚、ヨーク４の形状としては、ｈ
≦Ｄが好適である（第１図、第５図参照）。

本発明によるコイルモータにおけるストロークＳは、第
６図に示すＷ−ｗである。このストロークＳの一部分を
スイング角度に充当することができる（第７図参照）。

本発明では従来のセンターポール７（第１０図、第１１
図参照）に相当する部分がないため、センターポール７
に阻害されることなく、可動子９はほぼＷ−ｗの範囲で
自由にスイング可能である。

なお、コイル１は、細物平角エナメル線を使用した完全
整列巻の密巻き構造、磁石５は、希土類磁石が好適であ
る。

上記実施例によるコイルモータは、第１０図に示した従
来例の２倍以上の推力が得られ、第１１図に示した従来
例の２分の１以下のコストで製造された。

上記実施例ではコイルモータの外形をほぼ円筒状とした
が、コイルモータが設置されるスペースによっては、ヨ
ーク４の外形をほぼ直方体状としても同様に効率良くス
イングも可能である。

また、上記実施例では可動子９が上下動する例で説明し
たが、コイルモータの設置箇所によっては上下動のみに
限定されない。可動子と受動子の関係をコイルと磁石間
で相互に交換することも可能である。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本発明のコイルモー
タは、ヨークに設けた一個の溝内に、第１の対の異極磁
石と、第１の対の異極磁石に隣接し、かつその磁石とは
異極の第２の対の異極磁石とをそれぞれ対向配置し、中
空枠状に巻回して形成されたコイルを第１および第２の
対の異極磁石間に沿ってそれぞれコイルの推力発生に寄
与する部分を溝内で延在させ、コイルの推力発生に寄与
しない部分を第１の対の異極磁石の１つの磁石と対向し
て異極な第２の対の異極磁石の１つの磁石とを結ぶ方向
に溝内で延在させ、 コイルの推力発生に寄与する部分を結ぶ方向に推力を発
生させる構造であるので、小型筒状で、可動子に大幅な
スイング運動を与えることができ、かつ効率の良いコイ
ルモータとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコイルモータの概略説明図、第２
図はそのコイルと固定錠部分の説明図、第３図はそのコ
イル部分の説明図、第４図はその可動子の平面図、第５
図は可動子の正面図、第６図および第７図は本発明によ
るコイルモータの動作説明図、第８図および第９図は従
来のコイルモータの動作説明図、第１０図および第１１
図は従来のコイルモータの説明図である。 ２．２°、２０．、、、、、、、固定盤３　、、、、、
、、、スペーサ ４．４°、４０．、、、、、、、ヨーク５．５°、５０
．、、、、、、、磁石 ６．６°、６０．、、、、、、、溝 ７　、、、、、、、、センターポール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヨークに設けた一個の溝内に、第１の対の異極磁石と、
   前記第１の対の異極磁石に隣接し、かつその磁石とは異
   極の第２の対の異極磁石とをそれぞれ対向配置し、中空
   枠状に巻回して形成されたコイルを前記第１および第２
   の対の異極磁石間に沿ってそれぞれ該コイルの推力発生
   に寄与する部分を前記溝内で延在させ、該コイルの推力
   発生に寄与しない部分を前記第１の対の異極磁石の１つ
   の磁石と対向して異極な前記第２の対の異極磁石の１つ
   の磁石とを結ぶ方向に前記溝内で延在させたことを特徴
   とするコイルモータ。