JP2001258235A - リニアアクチュエータ - Google Patents
リニアアクチュエータInfo
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- JP2001258235A JP2001258235A JP2000064278A JP2000064278A JP2001258235A JP 2001258235 A JP2001258235 A JP 2001258235A JP 2000064278 A JP2000064278 A JP 2000064278A JP 2000064278 A JP2000064278 A JP 2000064278A JP 2001258235 A JP2001258235 A JP 2001258235A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可動磁石型リニアアクチュエータで、可動子
の移動方向に並んでいる数個の界磁用永久磁石を持った
可動子の推力リップル率を小さくして、運動・停止を滑
らかにする。 【解決手段】 可動子の移動方向に並んでいる複数個の
界磁用永久磁石による空隙磁束密度分布を均一、すなわ
ち磁束密度極大値の最大と最小の差を平均値の３％以下
にすることによって推力リップル率を小さくする。具体
的には中央の界磁用永久磁石として端部のものよりも磁
力の低いものを用いる。
の移動方向に並んでいる数個の界磁用永久磁石を持った
可動子の推力リップル率を小さくして、運動・停止を滑
らかにする。 【解決手段】 可動子の移動方向に並んでいる複数個の
界磁用永久磁石による空隙磁束密度分布を均一、すなわ
ち磁束密度極大値の最大と最小の差を平均値の３％以下
にすることによって推力リップル率を小さくする。具体
的には中央の界磁用永久磁石として端部のものよりも磁
力の低いものを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリニアアクチュエー
タ、特に固定子側にコイルを設け、可動子側に永久磁石
を持っている可動磁石型リニアアクチュエータに関する
ものである。
タ、特に固定子側にコイルを設け、可動子側に永久磁石
を持っている可動磁石型リニアアクチュエータに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】１０ｃｍないし１ｍの長いストロークの
範囲内で物体の移動若しくは位置決めを行うためには、
例えば移動方向に沿って異極が交互に現われるように複
数個の永久磁石を設け、これらの永久磁石と対向する位
置に複数個のコイルを設けるとともに、上記永久磁石ま
たはコイルのいずれか一方を固定子とし、他方を可動子
とした永久磁石式リニアアクチュエータが使用されてい
る。
範囲内で物体の移動若しくは位置決めを行うためには、
例えば移動方向に沿って異極が交互に現われるように複
数個の永久磁石を設け、これらの永久磁石と対向する位
置に複数個のコイルを設けるとともに、上記永久磁石ま
たはコイルのいずれか一方を固定子とし、他方を可動子
とした永久磁石式リニアアクチュエータが使用されてい
る。
【０００３】永久磁石式リニアアクチュエータには、可
動子にコイルを設け、固定子に永久磁石を並べた可動コ
イル型と、可動子に永久磁石を設け、固定子にコイルを
並べた可動磁石型とがある。可動コイル型リニアアクチ
ュエータは、可動子が軽く慣性が小さいので位置決め精
度をよくできるが、固定子に多数の永久磁石を並べてお
り、それらの永久磁石の特性を正確に合わせることがで
きないために、固定子上の位置によって推力に変動を持
っていることがあるという問題がある。反対に可動磁石
型リニアアクチュエータは、可動子に永久磁石を備えて
いるために可動子が重くなるが推力の均一さを得やすい
という利点がある。
動子にコイルを設け、固定子に永久磁石を並べた可動コ
イル型と、可動子に永久磁石を設け、固定子にコイルを
並べた可動磁石型とがある。可動コイル型リニアアクチ
ュエータは、可動子が軽く慣性が小さいので位置決め精
度をよくできるが、固定子に多数の永久磁石を並べてお
り、それらの永久磁石の特性を正確に合わせることがで
きないために、固定子上の位置によって推力に変動を持
っていることがあるという問題がある。反対に可動磁石
型リニアアクチュエータは、可動子に永久磁石を備えて
いるために可動子が重くなるが推力の均一さを得やすい
という利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、複数の永久磁
石を移動方向に並べた可動子の場合、永久磁石が対向し
て形成する空隙の中央位置における磁束密度分布が均一
にならないことがあり、そのために可動子と通電されて
いるコイルとの相対位置によって推力リップルと呼ばれ
る位置決め精度の低下や整定時間の増加といったことが
生じて、半導体製造装置のステッパーのようにサブミク
ロンあるいはナノメータオーダの位置決め精度が要求さ
れる用途においては特に問題となる。
石を移動方向に並べた可動子の場合、永久磁石が対向し
て形成する空隙の中央位置における磁束密度分布が均一
にならないことがあり、そのために可動子と通電されて
いるコイルとの相対位置によって推力リップルと呼ばれ
る位置決め精度の低下や整定時間の増加といったことが
生じて、半導体製造装置のステッパーのようにサブミク
ロンあるいはナノメータオーダの位置決め精度が要求さ
れる用途においては特に問題となる。
【０００５】本発明は上記従来技術の問題点を解決し、
推力リップルを大幅に低減できる可動磁石型のリニアア
クチュエータを提供することを目的とする。
推力リップルを大幅に低減できる可動磁石型のリニアア
クチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のリニアアクチュ
エータは、交番磁界を生じるように並べられた励磁コイ
ルを持った固定子と、この固定子と対向するように並べ
られた複数個の界磁用永久磁石を持ち励磁コイルに沿っ
て走行することのできる可動子とを有するものにおい
て、前記複数個の界磁用永久磁石は、各々の一方の磁極
が前記励磁コイルに向いており、界磁用永久磁石に対応
する空隙磁束密度は、絶対値の極大値の最大と最小との
差が、その極大値の最大と最小との平均値に対する割合
で、３％以内であることを特徴とする。
エータは、交番磁界を生じるように並べられた励磁コイ
ルを持った固定子と、この固定子と対向するように並べ
られた複数個の界磁用永久磁石を持ち励磁コイルに沿っ
て走行することのできる可動子とを有するものにおい
て、前記複数個の界磁用永久磁石は、各々の一方の磁極
が前記励磁コイルに向いており、界磁用永久磁石に対応
する空隙磁束密度は、絶対値の極大値の最大と最小との
差が、その極大値の最大と最小との平均値に対する割合
で、３％以内であることを特徴とする。
【０００７】前記複数個の界磁用永久磁石のうち走行方
向端部にある界磁用永久磁石は、それ以外の界磁用永久
磁石よりも保磁力ｂＨｃが大であることが好ましい。
向端部にある界磁用永久磁石は、それ以外の界磁用永久
磁石よりも保磁力ｂＨｃが大であることが好ましい。
【０００８】また、本発明のリニアアクチュエータにお
いては、前記複数個の界磁用永久磁石のうち走行方向端
部にある界磁用永久磁石は、その磁化方向長さが、それ
以外の界磁用永久磁石の磁化方向長さよりも大であると
ともに、これら界磁用永久磁石の前記一方の磁極は励磁
コイルに対向している同一面内にあることができる。
いては、前記複数個の界磁用永久磁石のうち走行方向端
部にある界磁用永久磁石は、その磁化方向長さが、それ
以外の界磁用永久磁石の磁化方向長さよりも大であると
ともに、これら界磁用永久磁石の前記一方の磁極は励磁
コイルに対向している同一面内にあることができる。
【０００９】また、前記複数個の界磁用永久磁石のうち
走行方向端部にある界磁用永久磁石は、その前記一方の
磁極面の面積が、それ以外の界磁用永久磁石の前記一方
の磁極面の面積よりも大であるとともに、これら界磁用
永久磁石の前記一方の磁極は励磁コイルに対向している
同一面内にあることができる。
走行方向端部にある界磁用永久磁石は、その前記一方の
磁極面の面積が、それ以外の界磁用永久磁石の前記一方
の磁極面の面積よりも大であるとともに、これら界磁用
永久磁石の前記一方の磁極は励磁コイルに対向している
同一面内にあることができる。
【００１０】本発明のリニアアクチュエータは、偏平状
に形成した電磁コイルを連ねて配設してなる固定子と、
一連の複数の界磁用永久磁石によって前記固定子の長手
方向に沿って極性の異なる磁界を交互に形成しかつ前記
固定子の長手方向に沿って移動自在に配設した可動子と
を有し、前記複数の界磁用永久磁石は同一形状かつ同一
寸法としそのうちの両端に位置する永久磁石のＢ−Ｈ曲
線は同一温度における他の永久磁石のＢ−Ｈ曲線より高
い位置にあり、磁束密度分布のピーク値を実質的に同一
としたことを特徴とする。
に形成した電磁コイルを連ねて配設してなる固定子と、
一連の複数の界磁用永久磁石によって前記固定子の長手
方向に沿って極性の異なる磁界を交互に形成しかつ前記
固定子の長手方向に沿って移動自在に配設した可動子と
を有し、前記複数の界磁用永久磁石は同一形状かつ同一
寸法としそのうちの両端に位置する永久磁石のＢ−Ｈ曲
線は同一温度における他の永久磁石のＢ−Ｈ曲線より高
い位置にあり、磁束密度分布のピーク値を実質的に同一
としたことを特徴とする。
【００１１】また、本発明のリニアアクチュエータは、
偏平状に形成した電磁コイルを連ねて配設してなる固定
子と、ヨークに固定された一連の複数の界磁用永久磁石
によって前記固定子の長手方向に沿って移動自在に配設
した可動子とを有し、前記複数の界磁用永久磁石は同一
のＢ−Ｈ曲線を有しかつそのうちの両端に位置する永久
磁石の着磁方向の寸法を他の永久磁石のそれより大きく
し、磁束密度分布のピーク値を同一としたことを特徴と
する。
偏平状に形成した電磁コイルを連ねて配設してなる固定
子と、ヨークに固定された一連の複数の界磁用永久磁石
によって前記固定子の長手方向に沿って移動自在に配設
した可動子とを有し、前記複数の界磁用永久磁石は同一
のＢ−Ｈ曲線を有しかつそのうちの両端に位置する永久
磁石の着磁方向の寸法を他の永久磁石のそれより大きく
し、磁束密度分布のピーク値を同一としたことを特徴と
する。
【００１２】更に本発明のリニアアクチュエータは、偏
平状に形成した電磁コイルを連ねて配設してなる固定子
と、一連の複数の界磁用永久磁石によって前記固定子の
長手方向に沿って極性の異なる磁界を交互に形成しかつ
前記固定子の長手方向に沿って移動自在に配設した可動
子とを有し、前記複数の界磁用永久磁石は直方体形状と
し可動子の移動方向に平行な面の中央部にある永久磁石
面に凹部を設け、磁束密度分布のピーク値を実質的に同
一としたことを特徴とする。
平状に形成した電磁コイルを連ねて配設してなる固定子
と、一連の複数の界磁用永久磁石によって前記固定子の
長手方向に沿って極性の異なる磁界を交互に形成しかつ
前記固定子の長手方向に沿って移動自在に配設した可動
子とを有し、前記複数の界磁用永久磁石は直方体形状と
し可動子の移動方向に平行な面の中央部にある永久磁石
面に凹部を設け、磁束密度分布のピーク値を実質的に同
一としたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施例に基づいて詳
細に説明する。図１に本発明の実施例のリニアアクチュ
エータを断面図にて示している。１は固定子であり、固
定子に沿って多くのコイル１１が並んでいる。２は可動
子であり、固定子１を挟む形に永久磁石２１が配置され
ていて、中空角筒状になっている。固定子の両面に１〜
数個の永久磁石２１の磁極が対向して配置されており、
磁気空隙のところに固定子１が位置するようになってい
る。図１に示すものでは固定子の片面に向いている磁極
は４極あり、これらは界磁用永久磁石の一方の磁極であ
る。固定子面に向いている界磁用永久磁石磁極が順次反
対極性となるように並んでおり、各界磁用永久磁石２１
と、固定子１を介して、対向している界磁用永久磁石２
１も反対極性となっている。
細に説明する。図１に本発明の実施例のリニアアクチュ
エータを断面図にて示している。１は固定子であり、固
定子に沿って多くのコイル１１が並んでいる。２は可動
子であり、固定子１を挟む形に永久磁石２１が配置され
ていて、中空角筒状になっている。固定子の両面に１〜
数個の永久磁石２１の磁極が対向して配置されており、
磁気空隙のところに固定子１が位置するようになってい
る。図１に示すものでは固定子の片面に向いている磁極
は４極あり、これらは界磁用永久磁石の一方の磁極であ
る。固定子面に向いている界磁用永久磁石磁極が順次反
対極性となるように並んでおり、各界磁用永久磁石２１
と、固定子１を介して、対向している界磁用永久磁石２
１も反対極性となっている。
【００１４】界磁用永久磁石２１の裏側の磁極同士、す
なわち固定子１と反対側の磁極同士はヨーク２５で結ば
れている。固定子１の両側に並んでいる界磁用永久磁石
２１の裏側の磁極もこのヨーク２５で結ばれているので
ヨーク２５は固定子１をまたぐ馬蹄形あるいは筒形をし
ている。図１に示している可動子２では、界磁用永久磁
石２１と隣の界磁用永久磁石２１の間および端にある界
磁用永久磁石２１の外側には、界磁用永久磁石の側面方
向に磁化されている補助磁石２４が設けられていて、界
磁用永久磁石の対向している磁極間での空隙磁束密度分
布に広がりを付けるようにしている。
なわち固定子１と反対側の磁極同士はヨーク２５で結ば
れている。固定子１の両側に並んでいる界磁用永久磁石
２１の裏側の磁極もこのヨーク２５で結ばれているので
ヨーク２５は固定子１をまたぐ馬蹄形あるいは筒形をし
ている。図１に示している可動子２では、界磁用永久磁
石２１と隣の界磁用永久磁石２１の間および端にある界
磁用永久磁石２１の外側には、界磁用永久磁石の側面方
向に磁化されている補助磁石２４が設けられていて、界
磁用永久磁石の対向している磁極間での空隙磁束密度分
布に広がりを付けるようにしている。
【００１５】本発明の第一実施例のリニアアクチュエー
タに用いている中空角筒状可動子２で、固定子１の片側
にある界磁用永久磁石構造の平面図および断面図を各々
図２と図３に示している。図２では４個の界磁用永久磁
石２１の磁極が左から右にＳ，Ｎ，Ｓ，Ｎ極と並ぶよう
に固定子側を向いている。界磁用永久磁石の端と界磁用
永久磁石間には補助磁石２４が設けられており、界磁用
永久磁石と補助磁石の磁化方向は図３に矢印で示してい
る。可動子のヨーク２５は軟磁性体で作られている。
タに用いている中空角筒状可動子２で、固定子１の片側
にある界磁用永久磁石構造の平面図および断面図を各々
図２と図３に示している。図２では４個の界磁用永久磁
石２１の磁極が左から右にＳ，Ｎ，Ｓ，Ｎ極と並ぶよう
に固定子側を向いている。界磁用永久磁石の端と界磁用
永久磁石間には補助磁石２４が設けられており、界磁用
永久磁石と補助磁石の磁化方向は図３に矢印で示してい
る。可動子のヨーク２５は軟磁性体で作られている。
【００１６】界磁用永久磁石２１の大きさは、その磁極
面が３５ｍｍ×５０ｍｍで、その磁化方向の長さが７ｍ
ｍの矩形のものとした。また、補助磁石２４の大きさは
磁極面が７ｍｍ×５０ｍｍでその磁化方向の長さを５ｍ
ｍとした。これらの永久磁石はすべてＮｄＦｅＢ系の焼
結磁石であるが、両端の界磁用永久磁石２１と補助磁石
２４は日立金属社製ＨＳ４２ＡＨ材を用い、中央部の界
磁用永久磁石２１は日立金属社製ＨＳ３７ＢＨ材を用い
た。同一温度におけるＨＳ４２ＡＨ材とＨＳ３７ＢＨ材
の代表的な減磁曲線を図４に示しているように、ＨＳ４
２ＡＨ材は残留磁束密度、エネルギー積、保磁力bHc と
もにＨＳ３７ＢＨ材よりも高くなっている。
面が３５ｍｍ×５０ｍｍで、その磁化方向の長さが７ｍ
ｍの矩形のものとした。また、補助磁石２４の大きさは
磁極面が７ｍｍ×５０ｍｍでその磁化方向の長さを５ｍ
ｍとした。これらの永久磁石はすべてＮｄＦｅＢ系の焼
結磁石であるが、両端の界磁用永久磁石２１と補助磁石
２４は日立金属社製ＨＳ４２ＡＨ材を用い、中央部の界
磁用永久磁石２１は日立金属社製ＨＳ３７ＢＨ材を用い
た。同一温度におけるＨＳ４２ＡＨ材とＨＳ３７ＢＨ材
の代表的な減磁曲線を図４に示しているように、ＨＳ４
２ＡＨ材は残留磁束密度、エネルギー積、保磁力bHc と
もにＨＳ３７ＢＨ材よりも高くなっている。
【００１７】この可動子２で対向している界磁用永久磁
石２１の空隙中央、すなわち固定子コイルの位置におけ
る空隙磁束密度分布を図２の3-3 線に沿って測定したも
のを図５に示している。界磁用永久磁石に対応する空隙
磁束密度の絶対値の極大値の最大は０．７４９Ｔ（テス
ラ）で、最小は０．７３３Ｔであり、その差は０．０１
６Ｔ（２．１％：絶対値の極大の最大と最小との平均に
対する差の比率）であった。
石２１の空隙中央、すなわち固定子コイルの位置におけ
る空隙磁束密度分布を図２の3-3 線に沿って測定したも
のを図５に示している。界磁用永久磁石に対応する空隙
磁束密度の絶対値の極大値の最大は０．７４９Ｔ（テス
ラ）で、最小は０．７３３Ｔであり、その差は０．０１
６Ｔ（２．１％：絶対値の極大の最大と最小との平均に
対する差の比率）であった。
【００１８】この可動子２を用いたリニアアクチュエー
タの推力を測定した結果を図６に示している。推力の極
大値の最大は１．９３５kgf 、最小は１．８６０kgf 、
平均は１．９１４kgf であり、リップル率は１．９６％
であった。ここでリップル率は最大と最小の差の半分の
平均に対する比率である。
タの推力を測定した結果を図６に示している。推力の極
大値の最大は１．９３５kgf 、最小は１．８６０kgf 、
平均は１．９１４kgf であり、リップル率は１．９６％
であった。ここでリップル率は最大と最小の差の半分の
平均に対する比率である。
【００１９】次に、上記第一実施例で用いたのと同じ寸
法をしているが、界磁用永久磁石はすべてＨＳ４２ＡＨ
材とした中空角筒状可動子を持ったリニアクチュエータ
を比較例として用意した。ここで用いた界磁用永久磁石
の磁気特性は図４に示すものである。この可動子の空隙
磁束密度分布は図７に示すように磁束密度の極大値の最
大は０．７８１Ｔで最小は０．７５１Ｔでその差は０．
０３０Ｔ（３．９％）であった。また、この可動子を用
いたリニアアクチュエータの推力は図８に示すように最
大は２．０６８kgf 、最小は１．９３８kgf であり、リ
ップル率は３．２５％であった。
法をしているが、界磁用永久磁石はすべてＨＳ４２ＡＨ
材とした中空角筒状可動子を持ったリニアクチュエータ
を比較例として用意した。ここで用いた界磁用永久磁石
の磁気特性は図４に示すものである。この可動子の空隙
磁束密度分布は図７に示すように磁束密度の極大値の最
大は０．７８１Ｔで最小は０．７５１Ｔでその差は０．
０３０Ｔ（３．９％）であった。また、この可動子を用
いたリニアアクチュエータの推力は図８に示すように最
大は２．０６８kgf 、最小は１．９３８kgf であり、リ
ップル率は３．２５％であった。
【００２０】上に説明した第一実施例のリニアアクチュ
エータを比較例のものと比べると、本発明で、可動子中
央の磁石として比較的特性の低い磁石を用い、両端部の
磁石として比較的特性の高い磁石を用いることによっ
て、空隙磁束密度分布の極大値の最大と最小の差を小さ
くすることができ、リニアアクチュエータとしての推力
リップル率を小さくすることができた。
エータを比較例のものと比べると、本発明で、可動子中
央の磁石として比較的特性の低い磁石を用い、両端部の
磁石として比較的特性の高い磁石を用いることによっ
て、空隙磁束密度分布の極大値の最大と最小の差を小さ
くすることができ、リニアアクチュエータとしての推力
リップル率を小さくすることができた。
【００２１】このように第一実施例で空隙磁束密度分布
の差を小さくすることができた原因は、以下のように考
えることができる。図４に示す磁石の減磁曲線上に磁石
の動作点を記入している。可動子中央の界磁用永久磁石
ではパーミアンス係数はほぼ１．４であり、可動子端部
の界磁用永久磁石ではパーミアンス係数はほぼ１．３で
あると考えられる。
の差を小さくすることができた原因は、以下のように考
えることができる。図４に示す磁石の減磁曲線上に磁石
の動作点を記入している。可動子中央の界磁用永久磁石
ではパーミアンス係数はほぼ１．４であり、可動子端部
の界磁用永久磁石ではパーミアンス係数はほぼ１．３で
あると考えられる。
【００２２】そのために中央と端部の界磁用永久磁石と
して同じＨＳ４２ＡＨ材を用いた場合、その動作点の磁
束密度を比較すると、中央の永久磁石では端部の永久磁
石よりもかなり高くなっている。しかし、中央の界磁用
永久磁石として比較的特性の低いＨＳ３７ＢＨ材を用い
たときは、その動作点の磁束密度と両端部の特性の高い
ＨＳ４２ＡＨ材の磁束密度はほぼ同じなので、リニアア
クチュエータの可動子の磁束密度分布での極大値の差を
小さくすることができたものと考えられる。
して同じＨＳ４２ＡＨ材を用いた場合、その動作点の磁
束密度を比較すると、中央の永久磁石では端部の永久磁
石よりもかなり高くなっている。しかし、中央の界磁用
永久磁石として比較的特性の低いＨＳ３７ＢＨ材を用い
たときは、その動作点の磁束密度と両端部の特性の高い
ＨＳ４２ＡＨ材の磁束密度はほぼ同じなので、リニアア
クチュエータの可動子の磁束密度分布での極大値の差を
小さくすることができたものと考えられる。
【００２３】本発明の第二実施例のリニアアクチュエー
タに用いている中空角筒状可動子２で、可動子の片側に
ある界磁用永久磁石構造の断面図を図９に示している。
ここで平面図は図２と同じなのでそれを用いることにす
る。界磁用永久磁石２１と補助磁石２４の磁化方向は図
９に矢印で示しているように、第一実施例と同じであ
る。中央の界磁用永久磁石２１と補助磁石２４は図３に
示している第一実施例の中央の界磁用永久磁石２１と補
助磁石２４と各々同じ寸法をしているが、端部の界磁用
永久磁石２１はその磁化方向の長さが８ｍｍと中央のも
のよりも１ｍｍ長くなっており、それに伴い端部の補助
磁石２４の幅が８ｍｍと、図３に示しているものよりも
１ｍｍ幅が広くなっている。ここで用いた永久磁石はす
べて図４に減磁曲線を示しているＨＳ４２ＡＨ材であ
る。
タに用いている中空角筒状可動子２で、可動子の片側に
ある界磁用永久磁石構造の断面図を図９に示している。
ここで平面図は図２と同じなのでそれを用いることにす
る。界磁用永久磁石２１と補助磁石２４の磁化方向は図
９に矢印で示しているように、第一実施例と同じであ
る。中央の界磁用永久磁石２１と補助磁石２４は図３に
示している第一実施例の中央の界磁用永久磁石２１と補
助磁石２４と各々同じ寸法をしているが、端部の界磁用
永久磁石２１はその磁化方向の長さが８ｍｍと中央のも
のよりも１ｍｍ長くなっており、それに伴い端部の補助
磁石２４の幅が８ｍｍと、図３に示しているものよりも
１ｍｍ幅が広くなっている。ここで用いた永久磁石はす
べて図４に減磁曲線を示しているＨＳ４２ＡＨ材であ
る。
【００２４】この可動子で対向している界磁用永久磁石
の空隙中央、すなわち固定子コイルの位置における磁束
密度分布を図１０に示している。磁束密度の極大値の最
大は０．７８０Ｔで最小は０．７６８Ｔでありその差は
０．０１２Ｔ（１．５５％）であった。この可動子を備
えたリニアアクチュエータの推力を測定した結果を図１
１に示す。推力の最大は２．０５０kgf 、最小は１．９
８０kgf であり、そのリップル率は１．７４％であっ
た。このように第二実施例においても可動子中央部にお
ける磁束密度分布の極大値の差が小さくなり、推力のリ
ップル率も小さなものとなった。
の空隙中央、すなわち固定子コイルの位置における磁束
密度分布を図１０に示している。磁束密度の極大値の最
大は０．７８０Ｔで最小は０．７６８Ｔでありその差は
０．０１２Ｔ（１．５５％）であった。この可動子を備
えたリニアアクチュエータの推力を測定した結果を図１
１に示す。推力の最大は２．０５０kgf 、最小は１．９
８０kgf であり、そのリップル率は１．７４％であっ
た。このように第二実施例においても可動子中央部にお
ける磁束密度分布の極大値の差が小さくなり、推力のリ
ップル率も小さなものとなった。
【００２５】本発明の第三実施例のリニアアクチュエー
タに用いている中空角筒状可動子２で、固定子の片側に
ある界磁用永久磁石構造を図１２〜１４に示している。
図１２は磁極を示す平面図、図１３は図１２の13-13 断
面図、図１４は図１２の14-14 断面図である。ここで用
いている永久磁石は第一実施例のものと外形寸法は同じ
であるが、中央の界磁用永久磁石２１はその上下端面か
ら半円状の切り込み２２を設けてあるためにその永久磁
石の面積が２０％程小さくなっているものである。界磁
用永久磁石２１及び補助磁石２４として第二実施例と同
じくＨＳ４２ＡＨ材を用いた。
タに用いている中空角筒状可動子２で、固定子の片側に
ある界磁用永久磁石構造を図１２〜１４に示している。
図１２は磁極を示す平面図、図１３は図１２の13-13 断
面図、図１４は図１２の14-14 断面図である。ここで用
いている永久磁石は第一実施例のものと外形寸法は同じ
であるが、中央の界磁用永久磁石２１はその上下端面か
ら半円状の切り込み２２を設けてあるためにその永久磁
石の面積が２０％程小さくなっているものである。界磁
用永久磁石２１及び補助磁石２４として第二実施例と同
じくＨＳ４２ＡＨ材を用いた。
【００２６】この可動子で対向している界磁用永久磁石
の空隙中央、すなわち固定子コイルの位置における磁束
密度分布、リニアアクチュエータの推力を図１５、図１
６に各々示している。磁束密度の極大値の最大は０．７
２４Ｔで最小は０．７０７Ｔでその差は０．０１７Ｔ
（２．３％）であった。また、推力の最大は１．８９４
kgf 、最小は１．８５６kgf であり、リップル率は２．
０％であった。
の空隙中央、すなわち固定子コイルの位置における磁束
密度分布、リニアアクチュエータの推力を図１５、図１
６に各々示している。磁束密度の極大値の最大は０．７
２４Ｔで最小は０．７０７Ｔでその差は０．０１７Ｔ
（２．３％）であった。また、推力の最大は１．８９４
kgf 、最小は１．８５６kgf であり、リップル率は２．
０％であった。
【００２７】第三実施例のように磁束密度の高くなる中
央の界磁用永久磁石の中央部の一部分を切り欠くことに
よって、図１７に拡大図で示すように空隙磁束密度の高
い部分が広くなるので推力を極めて滑らかなものとする
ことができる。
央の界磁用永久磁石の中央部の一部分を切り欠くことに
よって、図１７に拡大図で示すように空隙磁束密度の高
い部分が広くなるので推力を極めて滑らかなものとする
ことができる。
【００２８】
【発明の効果】以上詳しく説明したように本発明のリニ
アアクチュエータでは、可動子の界磁用永久磁石の空隙
中央での磁束密度分布の極大値の最大と最小の差を平均
磁束密度の３％以下としており、それによって推力のリ
ップル率を従来３％以上あったものを、小さくすること
ができた。推力のリップル率を小さくすることができた
ので、可動子の運動・停止が滑らかなものとなった。
アアクチュエータでは、可動子の界磁用永久磁石の空隙
中央での磁束密度分布の極大値の最大と最小の差を平均
磁束密度の３％以下としており、それによって推力のリ
ップル率を従来３％以上あったものを、小さくすること
ができた。推力のリップル率を小さくすることができた
ので、可動子の運動・停止が滑らかなものとなった。
【図１】本発明の実施例のリニアアクチュエータの断面
図を示す。
図を示す。
【図２】本発明の第一実施例に用いている中空角筒状可
動子の界磁用永久磁石構造の平面図である。
動子の界磁用永久磁石構造の平面図である。
【図３】図２の3-3 断面図である。
【図４】本発明の実施例に用いている永久磁石の減磁曲
線を示すグラフである。
線を示すグラフである。
【図５】本発明の第一実施例に用いている中空角筒状可
動子の空隙磁束密度分布を示すグラフである。
動子の空隙磁束密度分布を示すグラフである。
【図６】本発明の第一実施例での推力分布を示すグラフ
である。
である。
【図７】比較例に用いている中空角筒状可動子の空隙磁
束密度分布を示すグラフである。
束密度分布を示すグラフである。
【図８】比較例での推力分布を示すグラフである。
【図９】本発明の第二実施例に用いている中空角筒状可
動子の界磁用永久磁石構造の断面図（図２の9-9 断面
図）である。
動子の界磁用永久磁石構造の断面図（図２の9-9 断面
図）である。
【図１０】本発明の第二実施例に用いている中空角筒状
可動子の空隙磁束密度分布を示すグラフである。
可動子の空隙磁束密度分布を示すグラフである。
【図１１】本発明の第二実施例での推力分布を示すグラ
フである。
フである。
【図１２】本発明の第三実施例に用いている中空角筒状
可動子の界磁用永久磁石構造の平面図である。
可動子の界磁用永久磁石構造の平面図である。
【図１３】図１２の13-13 断面図である。
【図１４】図１２の14-14 断面図である。
【図１５】本発明の第三実施例に用いている中空角筒状
可動子の空隙磁束密度分布を示すグラフである。
可動子の空隙磁束密度分布を示すグラフである。
【図１６】本発明の第三実施例での推力分布を示すグラ
フである。
フである。
【図１７】本発明の第三実施例に用いている中空角筒状
可動子の空隙磁束密度分布の一部分を拡大したグラフで
ある。
可動子の空隙磁束密度分布の一部分を拡大したグラフで
ある。
１ 固定子 １１ コイル ２ 可動子 ２１ （界磁用）永久磁石 ２２ 切り込み ２４ 補助磁石 ２５ ヨーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武富 正喜 群馬県多野郡吉井町多比良2977番地 日立 金属機工株式会社内 Ｆターム(参考） 5H641 BB10 GG02 GG07 HH03 HH16 JA02 JA11
Claims (7)
- 【請求項１】 交番磁界を生じるように並べられた励磁
コイルを持った固定子と、 この固定子と対向するように並べられた複数個の界磁用
永久磁石を持ち励磁コイルに沿って走行することのでき
る可動子とを有するリニアアクチュエータにおいて、 前記複数個の界磁用永久磁石は、各々の一方の磁極が前
記励磁コイルに向いており、 界磁用永久磁石に対応する空隙磁束密度は、絶対値の極
大値の最大と最小との差が、その極大値の最大と最小と
の平均値に対する割合で、３％以内であることを特徴と
するリニアアクチュエータ。 - 【請求項２】 前記複数個の界磁用永久磁石のうち走行
方向端部にある界磁用永久磁石は、それ以外の界磁用永
久磁石よりも保磁力ｂＨｃが大であることを特徴とする
請求項１記載のリニアアクチュエータ。 - 【請求項３】 前記複数個の界磁用永久磁石のうち走行
方向端部にある界磁用永久磁石は、その磁化方向長さ
が、それ以外の界磁用永久磁石の磁化方向長さよりも大
であるとともに、これら界磁用永久磁石の前記一方の磁
極は励磁コイルに対向している同一面内にあることを特
徴とする請求項１あるいは２記載のリニアアクチュエー
タ。 - 【請求項４】 前記複数個の界磁用永久磁石のうち走行
方向端部にある界磁用永久磁石は、その前記一方の磁極
面の面積が、それ以外の界磁用永久磁石の前記一方の磁
極面の面積よりも大であるとともに、これら界磁用永久
磁石の前記一方の磁極は励磁コイルに対向している同一
面内にあることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載
のリニアアクチュエータ。 - 【請求項５】 偏平状に形成した電磁コイルを連ねて配
設してなる固定子と、一連の複数の界磁用永久磁石によ
って前記固定子の長手方向に沿って極性の異なる磁界を
交互に形成しかつ前記固定子の長手方向に沿って移動自
在に配設した可動子とを有し、前記複数の界磁用永久磁
石は同一形状かつ同一寸法としそのうちの両端に位置す
る永久磁石のＢ−Ｈ曲線は同一温度における他の永久磁
石のＢ−Ｈ曲線より高い位置にあり、磁束密度分布のピ
ーク値を実質的に同一としたことを特徴とするリニアア
クチュエータ。 - 【請求項６】 偏平状に形成した電磁コイルを連ねて配
設してなる固定子と、ヨークに固定された一連の複数の
界磁用永久磁石によって前記固定子の長手方向に沿って
移動自在に配設した可動子とを有し、前記複数の界磁用
永久磁石は同一のＢ−Ｈ曲線を有しかつそのうちの両端
に位置する永久磁石の着磁方向の寸法を他の永久磁石の
それより大きくし、磁束密度分布のピーク値を同一とし
たことを特徴とするリニアアクチュエータ。 - 【請求項７】 偏平状に形成した電磁コイルを連ねて配
設してなる固定子と、一連の複数の界磁用永久磁石によ
って前記固定子の長手方向に沿って極性の異なる磁界を
交互に形成しかつ前記固定子の長手方向に沿って移動自
在に配設した可動子とを有し、前記複数の界磁用永久磁
石は直方体形状とし可動子の移動方向に平行な面の中央
部にある界磁用永久磁石面に凹部を設け、磁束密度分布
のピーク値を実質的に同一としたことを特徴とするリニ
アアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064278A JP3814119B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | リニアアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064278A JP3814119B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | リニアアクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001258235A true JP2001258235A (ja) | 2001-09-21 |
| JP3814119B2 JP3814119B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=18583998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000064278A Expired - Lifetime JP3814119B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | リニアアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3814119B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004336857A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Sony Corp | 電磁駆動装置、レンズ駆動装置及び撮像装置 |
| JP2006505235A (ja) * | 2002-08-14 | 2006-02-09 | ヴォルヴォ・テクノロジー・アーベー | 電気機械とその使用 |
| JP7262680B1 (ja) * | 2022-02-21 | 2023-04-21 | 三菱電機株式会社 | リニア搬送システム |
-
2000
- 2000-03-09 JP JP2000064278A patent/JP3814119B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006505235A (ja) * | 2002-08-14 | 2006-02-09 | ヴォルヴォ・テクノロジー・アーベー | 電気機械とその使用 |
| US7859141B2 (en) | 2002-08-14 | 2010-12-28 | Volvo Technology Ab | Electrical machine and use thereof |
| JP2004336857A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Sony Corp | 電磁駆動装置、レンズ駆動装置及び撮像装置 |
| JP7262680B1 (ja) * | 2022-02-21 | 2023-04-21 | 三菱電機株式会社 | リニア搬送システム |
| WO2023157273A1 (ja) * | 2022-02-21 | 2023-08-24 | 三菱電機株式会社 | リニア搬送システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3814119B2 (ja) | 2006-08-23 |
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