JPS6178200A - 磁気駆動装置の磁気シ−ルド構造 - 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】 この発明は、磁気駆動装置の磁気シールド構造に関する
ものであって、更に詳細には、中空筒体の内部に配設し
た強磁性体芯と、該筒体の外周に対応的に配置した磁石
との磁気的結合を利用して。

前記強磁性体芯の非接触駆動を行なう磁気駆動装置にお
いて、前記磁石から外部に漏洩する磁気を有効に遮蔽し
得るようにした磁気シールド構造に関するものである。

周知の如く集積回路やトランジスタ等の半導体関連産業
では、その製造工程の多くに真空応用機器が使用されて
いる。また高度の真空状態を現出した真空チャンバーは
、磁気記録、光記録１表示素子等の分野にも利用され、
その他真空炉やスパッタ室での蒸着作業にも真空技術は
不可欠となっている。

これら各種の技術分野で使用される真空応用装置や、真
空を利用した技術の開発や硬究のために田川される試験
装置等は、外気と完全に遮断された真空容器内で、高真
空度を損うことのない条件下で動作するものであること
が要請される。この場合、面記真空容器中に密閉収納し
た各種のワークや試料を、該容器の真空を解除すること
なく非接触で直線移動させたり、回転させて姿勢変換さ
せたりするために、外部から真空容器内の前記ワーク等
を駆動する装置が必要とされる。また前記真空応用機器
以外にも、放射性液体や有毒液体の如く外部への漏出を
巌重に防ぐ必要のある媒体の収容機器や、その流路に使
用するバルブ等の駆動機構としても、外部から非接触で
操作し得るアクチュエータが要請されている。

こうした産業界の需要に応えるものとして１本件出願人
は、中空筒体の内部に配設した強磁性体芯と、該筒体の
外周に対応的に配置した磁石との磁気的結合を利用して
前記強磁性体芯の非接触駆動を行ない、この強磁性体芯
に挿通固定した駆動軸をその中心軸に沿う直線的な進退
移動並びに該軸線を中心とする回転移動とを１個別にま
たは同時に実施し得る装はとして、第１図に示すような
磁気駆動装置を新規に開発した。

この装置の概略構造は、第１図に示すように、例えばス
パッタ室のような真空装置１０の真空室中にワーク１２
が載置されており、このワーク１２を移動操作するため
のハンド１４が駆動軸１６の先端に装着されて、前記真
空室中に臨んでいる。真空装置１０の外方には非磁性材
料からなる中空円筒体１８が水平に突出延在し、該中空
円筒体１８の中空部は真空室に連通して真空雰囲気に保
持されている。この中空円筒体１８の内部に、前記駆動
軸１６に挿通固定した強磁性体芯１９が軸方向移動自在
に挿通配置しである。また中空円筒体１８の外周には、
磁石を主たる要素とする外部磁気構体１７が摺動移動自
在に挿通配置されている。そして前記外部磁気構体１７
を円筒体１８の外表面に沿って移動させることにより、
前記強磁性体芯１９および駆動軸１６を外部磁気構体１
７との磁気結合作用下に軸方向に非接触で移動させ得る
ようになっている。

この磁気駆動装置は、大気圧下にある外部と高度の真空
が形成された内部真空室とを画成する中空円筒体を介し
て、完全な非接触状態を保ったまま各種ワークを良好に
駆動し得る点で高く評価されるが、その駆動原理として
強磁性体芯と外部磁気構体との磁気結合作用を利用して
いるために、前記磁気構体から少からぬ量の磁気が外方
に漏洩し１周辺に磁気的悪影響を与える欠点が指摘され
る１例えば、外部磁気構体を収納するケースの外周表面
に鉄粉等の強磁性体が吸着されたり、真空装置に近接し
て配置した電気制御回路中の電子部品が磁気撹乱（ノイ
ズによる外乱）されて誤作動する原因になる等の不都合
がこれである。このような場合は、磁気構体を外部的に
被覆するケースを、充分に厚みのある非磁性体の金属材
料で構成することが一般的に考えられるが、徒らに当該
ケースの厚みを大きくしても比例的に重量が増大するの
で、磁気遮蔽効果は向上するものの、その反面として操
作性が低下する欠点がある。

本発明は、前述した如き磁気駆動装置に内在している前
記磁気的悪影響に鑑み、これを良好に解決すべく提案さ
れたものであって、外部磁気構体からの磁気漏洩を有効
に遮蔽し得るようにして、金属ケース外表面への強磁性
体の吸着を防ぎ、また磁気撹乱により電気制御回路が誤
作動するのを防止し、操作性の低下を防ぐ手段を提供す
ることを目的とする。

前記目的を達成するため本発明に係る磁気駆動装置の磁
気シールド構造は、非磁性材料からなる中空円筒体の内
部に駆動軸に挿通固定した第１の強磁性体芯を同心的か
つ軸方向移動自在に挿通配置すると共に、第１の強磁性
体ヨークおよび第１の磁石を軸方向に交互に隣接配置し
てなる第１のリング状−気構体を前記中空円筒体の外周
に摺動自在に挿通配置し、この第１のリング状磁気構体
を円筒体の外表面に沿って軸方向に移動させることによ
りこれと磁気結合した前記第１の強磁性体芯および駆動
軸を軸方向に移動させるように構成した磁気駆動装置に
おいて、前記第１の磁気構体の外周に囲繞配置したシー
ルドケースの厚み寸法を、少くとも前記第１のリング状
ヨークの厚み寸法に第１の磁石の厚み寸法の半分を加え
た値以上に設定したことを特徴とする。

次に本発明に係る磁気駆動装置の磁気シールド構造につ
き、好適な一実施例を挙げて添付図面を参照して以下説
明する。第２図は磁気駆動装置およびこれに付帯される
磁気シールド構造の縦断面を示すものであって、第１図
でサークルＡにより囲んだ部分に該当する個所であるか
ら、既出の部材と同一の構成部材については同じ参照符
号で示すものとする。

第１図に関連して述べた中空円筒体１８は１例えばｌ　
８−８５ＵＳ（ステンし・ス）の如き非磁性材料を材質
とし、その一方の開放端部は真空装に１０中に連通接続
すると共に、他方の閉塞端部は装置外方に水平に突出延
在している。この中空円筒体１８を隔てて、その外周に
は前記第１の磁気構体２２が移動可能に配設されており
、円筒体内部には駆動軸１６を備えた第１の強磁性体芯
２０が移動自在に挿通配置されている。これらの中空円
筒体１８および第１の強磁性体芯２０は、駆動軸を軸線
方向に進退駆動する推力部Ｐに対応して以下の構造を備
えている。

すなわち推力部Ｐの一部を構成する第１の強磁性体芯２
０は、例えばＬ３Ｃｒ系電磁ステンレスの如き強磁性材
料を材質とする基本的に円筒状の第１のコア２０ａであ
って、中空円筒体１８の内部に軸線方向（および円周方
向）への址動可能に挿通配置されている。前記第１の強
磁性体芯２０は、第２図および第３図から判明する如く
、第１のコア２０ａの外周長手方向に所定間隔で環状溝
部２４を穿設（図では４つ）することにより、２個以上
の円板形状部２６が画成（図では５つ）されるようにな
っているψ またこの第１の強磁性体芯２０に対応する第１の外部磁
気構体２２は、中空円筒体１８の外周に軸線方向（およ
び円周方向）への移動可能に挿通配置されている。この
第１の外部磁気構体２２は、例えば電磁軟鉄（Ｓ　２０
　Ｃ’）の如き強磁性体を材質とする第１のリング状ヨ
ーク２８およびリング状の第１の稀土類磁石３０を軸方
向に交互に隣接配置してなり、殊に磁極となる第１のリ
ング状ヨーク２８と、第１の強磁性体芯２０の円板形状
部２６とが中空円筒体１８を隔てて相互に対応する位置
関係に設定されている。従って第１のリング状ヨーク２
８は１円板形状部２６と同じく５つ設けられている。な
お第１の磁石３０による第１のヨーク２８の着磁方向は
、第２に例示したパターンに従っている。更に図示の実
施例では、第１のリング状ヨーク２８の板厚は６ミリ、
第１のリング状磁石３０の板厚も６ミリに設定されてい
る。

また第１のリング状ヨーク２８の抜孔内局面と中空円筒
体１８の外周面との間に形成される等幅の環状間隙の寸
法は１例えば０．３ミリまたは１．０ミリの何れかが好
適に選択される。このように構成される推力部Ｐでは、
磁極となる第１のリング状ヨーク２８と、強磁性体の円
板形状部２６とが全円周に亘って近接的に対応している
ため、高い密度の磁束を円周方向に関して平均に集束す
ることができる。従って第１の外部磁気構体２２を中空
円筒体１８に沿って摺動移動させろことにより、第１の
強磁性体芯２０には大きな駆動力が付与されて、軸線方
向に円滑に駆動される。

そして第１の外部磁気構体２２の外周には、アルミニュ
ウムの如き非磁性体を材質とする金属製シールドケース
３２が囲繞配置されるが、このシールドケース３２の厚
み寸法は、前記第１の外部磁気構体２２から磁気漏洩を
完全に遮蔽するに充分でかつ最小の厚みになるよう設定
される。すなわち第１の外部磁気構体２２の推力部Ｐで
は。

第２図に示すように、第１のリング状ヨーク２８および
隣接する第１のリング状磁石３０の間に形成される磁束
の半径ｒは、第１のヨーク２８の厚み寸法Ｙしに第１の
磁石３０の厚み寸法Ｍｅの半分を加えた値に等しくなっ
ている。従ってシールドケース３２の厚み寸法を、前記
計算値と同じか、またはこれより大きく設定すれば、第
１の磁気構体２２からの磁気漏洩を完全に遮蔽し得るこ
とになる１例えば図示の実施例では、少くとも前記第１
のリング状ヨーク２８の厚み寸法（Ｙｔ、＝６ミリ）に
、第１のリング磁石３０の厚み寸法（Ｍｔ＝６ミ１月の
半分を加えた寸法値（ｒ＝　Ｙシ＋１／　２　Ｍｔ）以
上の１１ミリに設定されている。

次に他の好適な実施例を第４図を参照して以下説明する
。第４図は磁気駆動装置およびこれに付帯される磁気シ
ールド構造の縦断面を示すものであって、第１図でサー
クルＡにより囲んだ部分に該当する個所であるから、既
出の部材と同一の構成部材については同じ参照符号で示
すものとする。

またこの実施例のシールド構造は、磁気駆動装置に設け
た軸線方向に進退駆動する推力部と、軸線を中心に回転
駆動する回転部とにより若干具るので、夫々を項分けし
て説明する。

第１図に関連して述べた中空円筒体１８は１例えば１８
−８ＳＵＳ（ステンレス）の如き非磁性材料を材質とし
、その一方の開放端部は真空装置１０中に連通接続する
と共に、他方の閉塞端部は装置外方に水平に突出延在し
ている。この中空円筒体１８を隔てて、その外周には前
記磁気構体１７が移動可能に配設されており５円筒体内
部には駆動軸１６を備えた強磁性体芯１９が移動自在に
挿通配置されている。これらの中空円筒体１８および強
磁性体芯１９は、駆動軸を軸線方向に進退駆動する推力
部Ｐと、軸線を中心に回転駆動する回転部Ｒとに対応し
て以下の構造を備えている。

（ａ）推力部Ｐについて 推力部Ｐの一部を構成する第１の強磁性体芯２０は１例
えば１３Ｃｒ系電磁ステンレスの如き強磁性材料を材質
とする基本的に円筒状の第１のコア２０ａであって、中
空円筒体１８の内部に軸線方向（および円周方向）への
移動可能に挿通配置されている。、前記第１の強磁性体
芯２０は、第３図および第４図から判明する如く、第１
のコア２０ａの外周長手方向に所定間隔で環状溝部２４
を穿設（図では・１つ）することにより、２個以上の円
板形状部２６が画成（図では５つ）されるようになって
いる。

またこの第１の強磁性体芯２０に対応する第１の外部磁
気構体２２は、中空円筒体１８の外周に４＋ｌｌｌ線方
向（および円周方向）への移動可能に挿通配置されてい
る。この第１の外部磁気構体２２は、例えば電磁軟鉄（
５２０Ｇ）の如き強磁性体を材質とする第１のリング状
ヨーク２８およびリング状の第１の稀土類磁石３０を軸
方向に交互に隣接配置してなり、殊に磁極となる第１の
リング状ヨーク２８と、第１の強磁性体芯２０の円板形
状部２６とが中空円筒体１８を隔てて相互に対応する位
置関係に設定されている。従って第１のリング状ヨーク
２８は、円板形状部２６と同じく５つ設けられている。

なお第１の磁石３０による第１のヨーク２８の着磁方向
は、第４図に例示したパターンに従っている。更に図示
の実施例では、第１のリング状ヨーク２８の板厚は６ミ
リ、第１のリング状磁石３０の板厚も６ミリに設定され
ている。

また第１のリング状ヨーク２８の抜孔内周面と中空円筒
体１８の外周面との間に形成される等幅の環状間隙の寸
法は５例えば０．３ミリまたは１．０ミリの何れかが好
適に選択される。このように構成される推力部Ｐでは、
磁極となる第１のリング状ヨーク２８と１強磁性体の円
板形状部２６とが全円周に亘って近接的に対応している
ため、高い密度の磁束を円周方向に関して平均に集束す
ることができる。従って第１の外部磁気構体２２を中空
円筒体１８に沿って摺動移動させることにより。

第１の強磁性体芯２０には大きな駆動力が付与されて、
軸線方向に円滑に駆動される。

そして第１の外部磁気構体２２の外周には、アルミニュ
ウムの如き非磁性体を材質とする金属製シールドケース
３２が囲続配置されるが、このシールドケース３２の厚
み寸法は、前記第１の外部磁気構体２２から磁気漏洩を
完全に遮蔽するに充分でかつ最小の厚みになるよう設定
される。すなわち第１の外部磁気構体２２の推力部Ｐで
は。

第２図に示すように、第１のリング状ヨーク２８および
隣接する第１のリング状磁石３０の間に形成される磁束
の半径「は、第１のヨーク２８の厚み寸法Ｙしに第１の
磁石３０の厚み寸法Ｍしの半分を加えた値に等しくなっ
ている。従ってシールドケース３２の厚み寸法を、前記
計算値と同じか、またはこれより大きく設定すれば、第
１の磁気構体２２からの磁気漏洩を完全に遮蔽し得るこ
とになる１例えば図示の実施例では、少くとも前記第１
のリング状ヨーク２８の厚み寸法（Ｙｔ＝６ミリ）に、
第１のリング磁石３０の厚み寸法（Ｍｅ＝６ミリ）の半
分を加えた寸法値（ｒ　＝　Ｙシ＋１／　２　Ｍｔ、）
以上の１１ミリに設定されている。

（ｂ）回転部Ｒについて 回転部Ｒの一部を構成する第２の強磁性体芯２１は１例
えば＋３Ｃｒ系電磁ステンレスの如き強磁性材料を材質
とする軸方向に長い第２のコア２０ｂであって、その横
断面は第５図に示すように、例えば６極のモータ回転子
の形状を呈している。

この第２のコア２０ｂは、中空円筒体１８の内部に円周
方向（および軸線方向）への移動可能に挿通配ｒされて
いる。なお前記推力部Ｐにおける第１の強磁性体芯２０
の第１のコア２０ａと、共通の駆動軸１６に挿通されて
隣接している第２の強磁性体芯２１の第２のコア２０ｂ
との間には、非磁性材料からなるスペーサ３４が同軸的
に介挿されて１両コア２０ａ、２０ｂが相互に干渉する
のを防止するようになっている。

また回転部Ｒにおける第２の外部磁気構体２３は１例え
ば電磁軟鉄（５２０Ｃ）の如き強磁性体を材質とする第
２のリング状ヨーク３６と、この第２のヨーク３６に第
５図に示す如き配列で、半径方向に所定の中心角をなす
よう隣接配置した複数個（ｎ個）の第２の稀土類磁石３
８ａ〜３８ｎとから構成される。そして前記第２の外部
磁気構体２３は、前記中空円筒体１８の外周に回転自在
（かつ軸方向移動自在）に挿通配置され、前記第２のコ
ア２０ｂの突条部が、円筒体１８を隔てて複数個（図示
例では６個）の第２の稀土類磁石３８と対応する位置関
係に設定されている。なお第２の稀土類磁石３８の内面
と中空円筒体１．８の外周面との間に形成される等幅の
環状間隙の寸法は、例えば０．３ミリまたは１．０ミリ
の何れかが好適に選択される。

更にこの回転部Ｒにおける第２の磁気構体２３の一部を
なす第２の稀土類磁石３８と、推力部Ｐにおける第１の
磁気構体２２の一部をなす第１のリング状ヨーク２８と
の間には、非磁性材料からなる環状スペーサ４０が介挿
されて、前記第２のコア２０ｂと第１のヨーク２８とが
相互に干渉するのを防止するようになっている。また第
４図で符号４２．４２は、回転部Ｒおよび推力部Ｐにお
ける第１および第２の磁気構体２２，２３を、中空円筒
体１８に対して回転移動自在に支持するスライドメタル
を示す。

このように構成される回転部Ｒでは、強磁性体の第２の
コア２０ｂの軸方向に長い突条部と、複数個の同じく軸
方向に長い第２の稀土類磁石３８とが長い距離で近接し
て対応しているため、ここでも高い密度の磁束を軸方向
に関して平均に集束することができる。従って第２の外
部磁気構体２３を中空円筒体１８に沿って回転移動させ
ることにより、これと磁気結合している第２の強磁性体
芯２１の第２のコア２０ｂおよび駆動軸１６を良好に回
転駆動させるようになっている。

そして前記第２の磁気構体２３における複数の第２の稀
土類磁石３８を支持する強磁性体の第２のリング状ヨー
ク３６の厚み寸法が小さい場合は。

前記第２の稀土類磁石３８と第２の強磁性体芯２１の第
２のコア２０ｂとの間に形成される磁束が該第２のコア
２０ｂを通過する際に、第２の強磁性体リング状ヨーク
３６が磁気的に飽和し、第２のリング状ヨークからその
一部を外部に漏洩させてしまう。従って本発明では、第
２の強磁性体リング状ヨーク３６の部み寸法は、前記複
数個の第２の稀土類磁石３８と第２のコア２０ｂとの間
に形成される磁束を外部に漏洩させることなく通過させ
るに充分で、かつその限度において最小の厚みになるよ
うな値に設定される。

この実施例の磁気駆動装置において、シールドケースの
表面における磁束密度を測定し、従来の構造のｉｌｌと
比較した結果、表に示すように表面磁束密度は大幅に減
少し、漏洩がほとんどなくなっていることがわかる。

表 なお強磁性体芯の材料は、常用されている鉄またはその
合金、特に電磁軟鋼や１３ｃｒ、ｆＳ電磁ステンレスな
どを使用すればよく、スペーサは、ステンレス鋼、真ち
ゅうなどの非磁性金属または合金が使用される。更に磁
石材料も任意であって、アルニコ、希土類合金その他の
強磁性合金、あるいは各種のフェライトから選択するこ
とができる。

以上詳細に説明した如く、本発明に係る磁気駆動装置の
シールド構造によれば、中空筒体の内部に配設した強磁
性体芯と、該筒体の外周に対応的に配置した磁石との磁
気的結合を利用して、前記強磁性体芯の非接触駆動を行
なうに際して、前記磁石から外部に漏洩する磁気を有効
に遮蔽し得る構造としたので、前述した如くケースの外
周表面に鉄粉等が吸着されたり、電気制御回路中の電子
部品が磁気撹乱されて誤作動する原因になる等の不都合
を未然に防止することができ、操作性が低下することも
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空装置に磁気駆動装置を設けた例の概略構造
図、第２図は本発明に係る磁気駆動装置のシールド構造
の一例を示す縦断面図、第３図は第２図および第４図の
ａ−ａ線横断面図、第４図は他の実施例を示す縦断面図
、第５図は第４図のｂ−ｂ線機断面図である。 ２０・・・・第１の強磁性体芯 ２１・・・・第２の強磁性体芯 ２２・・・・第１の磁気構体 ２３・・・・第２の磁気構体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性材料からなる中空円筒体の内部に駆動軸に
   挿通固定した第１の強磁性体芯を同心的かつ軸方向移動
   自在に挿通配置すると共に、第１の強磁性体ヨークおよ
   び第１の磁石を軸方向に交互に隣接配置してなる第１の
   リング状磁気構体を前記中空円筒体の外周に摺動自在に
   挿通配置し、この第１のリング状磁気構体を円筒体の外
   表面に沿って軸方向に移動させることによりこれと磁気
   結合した前記第１の強磁性体芯および駆動軸を軸方向に
   移動させるように構成した磁気駆動装置において、前記
   第１の磁気構体の外周に囲繞配置したシールドケースの
   厚み寸法を、少くとも前記第１のリング状ヨークの厚み
   寸法に第１の磁石の厚み寸法の半分を加えた値以上に設
   定したことを特徴とする磁気駆動装置の磁気シールド構
   造。
2. （２）非磁性材料からなる中空円筒体の内部に駆動軸に
   挿通固定した第２の強磁性体芯を同心的かつ回転自在に
   挿通配置すると共に、半径方向に所定の中心角で隣接配
   置した複数個の第２の磁石からなる第２の磁気構体を前
   記中空円筒体の外周に回転自在に挿通配置し、この第２
   の磁気構体を円筒体の外表面で回転させることによりこ
   れと磁気結合した前記第２の強磁性体芯および駆動軸を
   回転させるように構成した磁気駆動装置において、前記
   第２の磁気構体を強磁性体の第２のリング状ヨークによ
   り支持すると共に、この第２のリング状ヨークの厚み寸
   法を、前記複数個の第２の磁石からなる第２の磁気構体
   と第２の強磁性体芯との間に形成される磁束を漏洩させ
   ることなく通過させるに充分な厚み寸法に設定したこと
   を特徴とする磁気駆動装置の第２の磁気シールド構造を
   備えた特許請求の範囲第１項記載の磁気シールド構造。