JP2001349371A - 磁気回路構造及びギャップ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁路の形成を工夫することにより、ギャップ
の変化に対して吸引力の変化割合を大きくとれるように
した磁気回路構造を提供する。 【解決手段】 永久磁石１４Ａ、１４Ｂを組み込んだマ
グネットアッセンブリ１１と被磁気吸引体としてのター
ゲット２とをギャップＧ１を挟んで対向配置し、永久磁
石１４Ａ、１４Ｂの発生する磁力によってマグネットア
ッセンブリ１１とターゲット２間にギャップＧを通過す
る磁路１８を有する磁気回路１７を形成することによ
り、マグネットアッセンブリ１１とターゲット２間に吸
引力を発生させる。この場合に、前記１つの磁気回路１
７中の磁力線が前記ギャップＧ１を少なくとも２往復す
るように磁路１８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気浮上装置やア
クティブサスペンション等に適用可能な磁気回路構造、
及びこの磁気回路構造を利用したギャップ制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】磁力、或いは磁気吸引力を利用した動作
機構は非接触で精密な駆動が可能なため、半導体、液晶
などのクリーン環境が要求される製造装置や精密駆動装
置への応用が期待されている。特に、永久磁石を利用し
た動作機構は電磁石のように発熱したりしないため応用
範囲が広く、例えば磁気浮上装置やリニアモータの案内
装置等に実際に適用されている。

【０００３】これらの装置においては、磁石と磁性体、
あるいは磁石同士の距離（ギャップ）の制御を、高速、
高分解能、高剛性で行わなければならない。そのため、
例えば磁気浮上装置等においては、高応答性を確保する
ためにこのギャップの管理に圧電素子を利用することが
多い。

【０００４】図９は磁気位置決め装置（アクティブサス
ペンション）に利用される従来の磁気回路構造の例を示
している。

【０００５】図示の磁気回路構造において、１はマグネ
ットアッセンブリ（２つの部材のうちの一方の部材）、
２は磁性体で構成された被磁気吸引体（被位置決め体）
としてのターゲット（他方の部材）、３は圧電素子（駆
動手段）である。

【０００６】マグネットアッセンブリ１は、図１０に斜
視図で示すように、永久磁石４と、その両磁極（Ｎ極、
Ｓ極）に結合されたコア５、５とからなり、全体が断面
コ字状に構成されている。

【０００７】ターゲット２は、図示せぬ付勢手段（マグ
ネットアッセンブリ１側から見て離反手段）によって図
の上方に向けた付勢力（離反力）を常に受けている。

【０００８】圧電素子３は、マグネットアッセンブリ１
を微駆動して、マグネットアッセンブリ１とターゲット
２間のギャップＧの大きさを調節する。

【０００９】この磁気回路構造においては、マグネット
アッセンブリ１のコ字形の両先端面１Ｔ、１Ｔが、ギャ
ップＧを挟んでターゲット２と対向配置される。その結
果、永久磁石４の発生する磁力によってマグネットアッ
センブリ１とターゲット２間に、ギャップＧを通過する
磁路８を有する磁気回路７が形成され、マグネットアッ
センブリ１とターゲット２間に吸引力が発生するように
なっている。

【００１０】ギャップＧの大きさが変化すると磁気回路
７の磁路８における磁力線の強さが変化する。この特性
を利用して、ギャップＧの大きさを検出してこれを一定
に維持するように圧電素子３を駆動する電流をフィード
バック制御すると、結果としてマグネットアッセンブリ
１とターゲット２間に働く吸引力が一定に制御され、タ
ーゲット２を所定の位置に吸引・維持することができ
る。

【００１１】なお、図９、１０のそれぞれの上下を逆に
すると、ターゲット２を（重力に逆らって）吸引・浮上
させる磁気浮上装置として機能させることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電素子３
は駆動部３Ａの変位量が小さいために、ギャップＧを制
御する際のストロークが大きくとれず、そのため、マグ
ネットアッセンブリ１とターゲット２間の吸引力の変化
を大きくできないという問題がある。

【００１３】一般に圧電素子は複数個を積層することに
より、ある程度ストロークを大きくすることができる
が、大型化してしまうという問題がある。そこで、スト
ロークを大きくするために、機械的なテコを応用して変
位量を拡大する試みもなされているが、機構が複雑にな
る上、剛性が低下し、又、慣性質量が大きくなるため、
応答性やハンチングの問題が新たに発生することにな
る。

【００１４】本発明は、上記事情を考慮し、磁路の形成
を工夫することにより、ギャップの変化に対して吸引力
の変化割合を大きくとれるようにし、装置全体の複雑化
や大型化を回避すると共に、高剛性、高安定性を実現す
ることのできる磁気回路構造を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、２つ
の部材をギャップを挟んで対向配置すると共に、該２つ
の部材間に前記ギャップを通過する磁路を有する磁気回
路を形成し、この２つの部材間に所定の吸引力を発生さ
せる磁気回路構造において、前記磁気回路を、該磁気回
路中の磁路が前記２つの部材間のギャップを少なくとも
２往復するように形成したことにより、前記課題を解決
したものである。

【００１６】ここで、２つの部材は、前記磁気回路を形
成するために、その一方のみに磁石を含ませ、他方は単
なる磁性体だけで構成することもできるし、双方に磁石
を含ませた構成とすることもできる。

【００１７】この発明の磁気回路構造では、１つの磁気
回路中の磁力線がギャップを少なくとも２回以上往復す
るようにしているので、ギャップを通過する回数分だ
け、吸引力自体は低下するが、ギャップの変動に対する
吸引力の変化量を増大させることができる。即ち、少な
いギャップ変化量で、大きな吸引力変化を得ることがで
きる。言い換えると、ギャップ変化を指標として吸引力
を変化させる制御を行う場合に、同じギャップ変化に対
し高ゲインの応答が可能となり、制御性を向上させるこ
とができる。従って、例えば圧電素子によって微小なギ
ャップ変化量しか与えることができなくても、磁気浮上
制御等に関与する吸引力の変動量を大きくとることがで
き、ギャップ制御等の確実化ないしは容易化を図ること
ができる。

【００１８】なお、全体の吸引力の低下については、組
み込む永久磁石の磁力を大きくすることにより対処でき
るため、特に大きな問題は生じない。又、てこ等の機械
的なゲイン増幅機構を持たないため、系の慣性質量増大
による応答性の低下やハンチングの発生等の問題も生じ
ない。

【００１９】ここで、「２つの部材間のギャップを２回
以上往復する」とは、必ずしも単一のギャップを磁路が
２回以上往復する必要はなく、例えば片道、或いは一往
復のみ磁路が通過するようなギャップを複数有するよう
な構成であっても良い。要は、「２つの部材間に存在す
る（単一又は複数の）ギャップを、結果として磁路が２
回以上往復・通過するようにして単一の磁気回路が形成
される」構成となっていれば足りる。

【００２０】この具体的な構成としては、例えば、前記
２つの部材のうちの少なくとも一方側の部材に、非磁性
体を間に介在させることによって互いに磁気遮蔽した２
以上の磁路形成部を配置すると共に、前記２以上の磁路
形成部それぞれの両端面を前記２つの部材のうちの他方
側の部材に対しギャップを挟んで対向させ、前記磁気回
路によって発生する磁力線が該他方側の部材と前記２以
上の磁路形成部それぞれの両端面との間を順次直列に結
んだ経路を巡るように、該磁気回路の磁路を形成する構
成が採用できる（請求項２）。

【００２１】この場合、ギャップを挟んで対向する部分
以外の場所での磁路の短絡が起きないように、ギャップ
を形成する端面以外の部分と他方の部材と間の距離や非
磁性体の厚み等をギャップの大きさに対し十分に大きく
する必要がある。

【００２２】なお、磁路形成部の全てに磁石を含ませて
もよいし（請求項３）、磁石を含まない磁路形成部があ
ってもよい（請求項４）。

【００２３】全ての磁路形成部に磁石を含ませた場合
は、磁気回路全体の磁力をそれだけ増大させることがで
き、吸引力の増大が図れる。又、１つの磁路形成部に２
個以上の磁石を組み込んでももちろん良く、その場合は
一層吸引力の増大が図れる。

【００２４】ここで、「磁路形成部に磁石を含ませる」
とは、磁性体よりなるコアの中に磁石を埋め込む構成と
する場合や、磁石の片極や両極にコアを結合する構成と
する場合のほか、１個の磁路形成部の全体を１個の磁石
とする構成とする場合等を含む。即ち、磁路形成部自体
が、コアの有る無しに拘わらず、１個の磁石としての機
能を果たす構成をも含むものとする。

【００２５】一方、磁石を含まない磁路形成部を設けた
場合は、当該磁路形成部は、他の磁路形成部に含まれる
磁石の磁力線を通す磁性体としての機能のみを果たすこ
とになるが、磁石を含まない分だけ、コンパクトに形成
できる上、形状の自由度などが増し、コストダウンも図
れる。即ち、形状的あるいは寸法的に磁石を組み込めな
い場所に、このような磁石を含まない磁路形成部を配置
し、形状的あるいは寸法的に余裕のある場所に、磁石を
含む磁路形成部を配置することにより、当該磁気回路構
造を設計する際の自由度を増大させることができる。

【００２６】請求項５〜請求項７は、前記一方の部材の
形状的な特徴面から本発明の磁気回路構造を捉えたもの
であり、請求項５の発明は、前記磁路形成部として、第
１の磁路形成部と第２の磁路形成部とを、間に前記非磁
性体を挟んでそれぞれ断面コ字形に形成すると共に、こ
の順にこれら３者を積層一体化することにより全体が断
面コ字状の前記一方側の部材を構成し、このコ字形の先
端面を前記他方側の部材に対してギャップを挟んで対向
配置したことにより、前記課題を解決したものである。

【００２７】請求項６の発明は、請求項５の発明を更に
具体化したものであり、前記第１の磁路形成部と非磁性
体と第２の磁路形成部とを大きさを順次変えて半径断面
コ字状のリング体として形成し、この順にこれら三者を
嵌合して積層一体化することにより全体が半径断面コ字
状のリング形とされた「一方側の部材」を構成したこと
を特徴としている。

【００２８】なお、リング形の一方側の部材の中心孔を
何らかの部材により塞いで、全体を円盤状にしたものも
この発明に含まれる。

【００２９】又、請求項７の発明は、請求項５の発明を
他の手法で具体化したものであり、前記第１の磁路形成
部と非磁性体と第２の磁路形成部とを同じ大きさでそれ
ぞれ断面コ字状に形成すると共に、この順にこれら三者
を横に並べて積層一体化することにより全体が断面コ字
状とされた前記一方側の部材を構成したことを特徴とし
ている。

【００３０】なお、本磁気回路構造において磁気回路を
形成するための磁石としては、電磁石を用いることもで
きるが、永久磁石を用いると、発熱の影響を受けずに、
ギャップ制御を精度良く行うことができる。又、発熱の
影響を嫌う場所へも適用することができることになるた
め、応用範囲がより広がる。

【００３１】請求項８の発明は、本発明を２つの部材の
ギャップ制御装置に応用したもので、請求項１〜７のい
ずれかに記載の磁気回路構造を備え、且つ、前記２つの
部材間のギャップの大きさを指標として該２つの部材の
うちのいずれかを（相手側部材に対し）フィードバック
駆動することにより両部材間の磁気吸引力を所定の値に
制御し、以て前記ギャップの大きさを一定に維持し得る
駆動手段を備える。

【００３２】駆動手段としては、例えば圧電素子を利用
することができ、この駆動手段によりギャップの大きさ
を変えることにより、２つの部材間に働く吸引力を変化
させることができる。その際、前述したように、磁気回
路中の磁路がギャップを２往復以上していることから、
ギャップ調整のストローク変化に敏感に応じた吸引力変
化を得ることができ、制御性をそれだけ向上させること
ができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００３４】図１は本発明の第１実施形態の磁気回路構
造を示す断面図、図２は同磁気回路構造を構成するマグ
ネットアッセンブリの斜視図である。

【００３５】この磁気回路構造は、永久磁石１４Ａ、１
４Ｂが組み込まれたマグネットアッセンブリ（一方の部
材）１１と、磁性材料よりなる被磁気吸引体としてのタ
ーゲット（他方の部材）２と、圧電素子（駆動手段）３
とを備える。

【００３６】マグネットアッセンブリ１１は、側断面形
状がコ字状に形成されており、その２つの先端面１１Ｔ
が、ターゲット２に対しギャップＧ１を挟んで対向配置
されている。

【００３７】ターゲット２は、図示せぬ付勢手段（或い
は吸引手段）によって図の上方に向けた付勢力（吸引
力）を常に受けている。

【００３８】圧電素子３は、マグネットアッセンブリ１
を微駆動して、マグネットアッセンブリ１とターゲット
２間のギャップＧ１の大きさを調節する。

【００３９】この磁気回路構造においては、前述したよ
うに、マグネットアッセンブリ１のコ字形の両先端面１
Ｔ、１Ｔが、ギャップＧ１を挟んでターゲット２と対向
配置される。その結果、永久磁石１４Ａ、１４Ｂの発生
する磁力によって、マグネットアッセンブリ１１とター
ゲット２間に、ギャップＧ１を通過する磁路１８を有す
る１つの磁気回路１７が形成され、それにより、マグネ
ットアッセンブリ１１とターゲット２間に吸引力が発生
するようになっている。

【００４０】なお、マグネットアッセンブリ１１は、圧
電素子３の駆動部３Ａに固定されている。

【００４１】図２に示すように、マグネットアッセンブ
リ１１は、第１及び第２の２つの磁路形成体（磁路形成
部）１６Ａ、１６Ｂと、それらの間に挟まれて両磁路形
成体１６Ａ、１６Ｂ間を磁気遮蔽する非磁性体製のスペ
ーサ１９とから構成されている。

【００４２】各磁路形成体１６Ａ、１６Ｂは、磁性体材
料よりなるコア１５Ａ、１５Ｂと永久磁石１４Ａ、１４
Ｂとから構成されており、永久磁石１４Ａ、１４Ｂの両
極（Ｎ極、Ｓ極）にコア１５Ａ、１５Ｂが結合されてい
る。

【００４３】第１の磁路形成体１６Ａとスペーサ１９と
第２の磁路形成体１６Ｂは、大きさを順次小さくした断
面コ字状に形成されており、この順にこれら三者を外側
から内側へ入れ子式に積層一体化することで、断面コ字
状のマグネットアッセンブリ１１が構成されている。

【００４４】即ち、マグネットアッセンブリ１１の先端
面１１Ｔにおいて、スペーサ１９の端面１９Ｔを挟んで
並ぶ一対の磁路形成体１６Ａ、１６Ｂの各端面１６Ａ
Ｔ、１６ＢＴが、ターゲット２に対しギャップＧ１を挟
んで対向していることになる。

【００４５】永久磁石１４Ａ、１４Ｂの極性は、第１、
第２の磁路形成体１６Ａ、１６Ｂで逆向きに設定されて
いる。これにより、磁気回路１７の磁路１８が、ギャッ
プＧ１を２回往復するように形成される。つまり、磁気
回路１７によって発生する磁力線が、ターゲット２と磁
路形成体１６Ａ、１６Ｂのそれぞれの両端面１６ＡＴ、
１６ＢＴとの間を順次直列に結んだ経路を巡るように、
該磁気回路１７の磁路１８が形成されている。

【００４６】なお、磁路の短絡が起きないように、マグ
ネットアッセンブリ１１の凹部１１Ｄの大きさやスペー
サ１９の厚みは、ターゲット２とマグネットアッセンブ
リ１１間のギャップＧ１に対して十分大きくなるよう設
定されている。

【００４７】次に作用を説明する。

【００４８】一般に、磁石の吸引力は磁路上の磁気抵抗
で決まる。又、空気の磁気抵抗は磁性体の磁気抵抗に比
べて十分に大きい。従って、磁路上にエアギャップ（本
明細書では単に「ギャップ」と呼んでいる）がある場
合、発生する吸引力はエアギャップの大きさによってほ
ぼ決まると言ってよい。

【００４９】図９、図１０に示した従来の磁気回路構造
では、磁気回路７中にあるギャップＧ１は２箇所だけ
で、磁路８はマグネットアッセンブリ１とターゲット２
の間を１回往復するだけであったが、上述した本実施形
態の磁気回路構造では、磁気回路１７中にギャップＧ１
が計４箇所あり、磁路１８がマグネットアッセンブリ１
１とターゲット２の間を２回往復する。即ち、磁路１８
が磁気回路１７を一巡する間にギャップＧ１を４回通過
することになる。

【００５０】このため、圧電素子３によりマグネットア
ッセンブリ１１とターゲット２間のギャップＧ１の大き
さを変化させたとき、ギャップＧ１での磁気抵抗が従来
方式の約２倍変化する。従って、同じ駆動ストロークの
圧電素子３であっても、大きな磁気抵抗の変化を生じさ
せることができ、マグネットアッセンブリ１１とターゲ
ット２間に大きな吸引力の変化を取り出すことができ
る。この結果、高ゲイン、高応答性のギャップ制御（吸
引力制御）を実現することが可能となる。

【００５１】次に本発明の第２実施形態を説明する。

【００５２】図３は第２実施形態の磁気回路構造におけ
るマグネットアッセンブリ２１の構成を示す断面図であ
る。

【００５３】このマグネットアッセンブリ２１は、前記
第１実施形態のマグネットアッセンブリ１１のコ字状断
面を中心軸Ｌを軸にして回転させ、全体をリング形状に
構成している。即ち、このリング状のマグネットアッセ
ンブリ２１は、側面視した場合の半径断面がコ字状に形
成されており、中心部と外周部にターゲット２とギャッ
プＧ２を挟んで対向する端面２１Ｔが形成され、この端
面２１Ｔがターゲット２に対して対向配置されている。

【００５４】マグネットアッセンブリ２１とターゲット
２間には、ギャップＧ２を通過する磁路２８を有する磁
気回路２７が全周に亘って同心円状に形成され、それに
より、マグネットアッセンブリ２１とターゲット２間に
吸引力が発生するようになっている。

【００５５】前記マグネットアッセンブリ２１は、第１
及び第２の２つの磁路形成体（磁路形成部）２６Ａ、２
６Ｂと、それらの間に挟まれて両磁路形成体２６Ａ、２
６Ｂ間を磁気遮蔽する非磁性体製のスペーサ２９とから
構成されている。

【００５６】各磁路形成体２６Ａ、２６Ｂは、永久磁石
２４Ａ、２４Ｂと、その両磁極に結合されたコア２５
Ａ、２５Ｂとから構成されている。又、第１の磁路形成
体２６Ａとスペーサ２９と第２の磁路形成体２６Ｂは大
きさを順次小さくした半径断面コ字状のリング体として
形成されており、この順にこれら三者を外側から内側に
入れ子式に嵌合して積層一体化することにより、半径断
面コ字状のリング形のマグネットアッセンブリ２１が構
成されている。従って、コア２５Ａ、２５Ｂ、永久磁石
２４Ａ、２４Ｂも単独ではリング状に形成されている。

【００５７】マグネットアッセンブリ２１の端面２１Ｔ
においては、スペーサ２９の端面２９Ｔを挟んで並ぶ一
対の磁路形成体２６Ａ、２６Ｂの各端面２６ＡＴ、２６
ＢＴが、ターゲット２に対しギャップＧ２を挟んで対向
している。又、半径方向に着磁された永久磁石２４Ａ、
２４Ｂの極性は、第１、第２の磁路形成体２６Ａ、２６
Ｂで逆向きに設定されている。これにより、この場合も
磁気回路２７によって発生する磁力線が、ターゲット２
と磁路形成体２６Ａ、２６Ｂのそれぞれの両端面２６Ａ
Ｔ、２６ＢＴとの間を順次直列に結んだ経路を巡るよう
に、該磁気回路１７の磁路１８が形成されることとな
り、磁気回路２７の磁路２８がギャップＧ２を２往復す
る。従って前記第１実施形態と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００５８】次に本発明の第３実施形態を説明する。

【００５９】図４は第３実施形態の磁気回路構造を示す
断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視図である。

【００６０】本実施形態の磁気回路構造におけるマグネ
ットアッセンブリ３１は、図３に示した第２実施形態に
おけるリング状のマグネットアッセンブリ２１を変形し
たものである。即ち、図３のマグネットアッセンブリ２
１の二点鎖線枠ＩＶで示す中心部の第１の磁路形成体２
６Ａ部分を円柱形の（大型且つ強力な）永久磁石３４で
置き換え、他の箇所の永久磁石（２４Ａ、２４Ｂ）を無
くしたもので、形状的には、中心部に１個の円柱状の永
久磁石３４を組み込んだ円盤状のものである。従ってこ
の場合のマグネットアッセンブリ３１は、リング状のマ
グネットアッセンブリの中心部を埋めて円盤状としたも
のであると、ここでは考えることができる。

【００６１】このマグネットアッセンブリ３１は、第１
及び第２の２つの磁路形成体（磁路形成部）３６Ａ、３
６Ｂと、それらの間に挟まれて両磁路形成体３６Ａ、３
６Ｂ間を磁気遮蔽する非磁性体製のスペーサ３９とから
構成されている。ここで、一方の磁路形成体３６Ａは、
永久磁石３４と、その一方の磁極に結合されたコア３５
Ａとから構成されている。又、他方の磁路形成体３６Ｂ
は、磁石を含まない磁性体のみによって構成されてい
る。

【００６２】この磁気回路構造においては、永久磁石３
４の発生する磁力によって、マグネットアッセンブリ３
１とターゲット２間に、ギャップＧ３を通過する磁路３
８を有する磁気回路３７が形成され、それにより、マグ
ネットアッセンブリ３１とターゲット２間に吸引力が発
生する。

【００６３】マグネットアッセンブリ３１の端面３１Ｔ
においては、スペーサ３９の端面３９Ｔを挟んで同心円
状に並ぶ一対の磁路形成体３６Ａ、３６Ｂの各端面３６
ＡＴ、３６ＢＴが、ターゲット２に対し前記ギャップＧ
３を挟んで対向しており、磁気回路３７中の点線で示す
磁力線３８が、ギャップＧ３を２回往復するように磁路
２８が形成されている。

【００６４】この場合も、図３の例と同じく、磁路３８
がギャップＧ３を２往復するので、前記第１実施形態と
同様の作用効果を得ることができる。

【００６５】又、この第３実施形態におけるマグネット
アッセンブリ３１の場合は、１個の円柱状永久磁石３４
をリングの中心部に配置するだけで、他には永久磁石を
配置しないので、構成が簡単でコンパクト且つ低コスト
に作ることができる。

【００６６】又、円柱状の永久磁石３４を用いるので、
図３のように半径方向に着磁した特殊な永久磁石２４
Ａ、２４Ｂを用いる構造に比べて、より強力な永久磁石
を簡単且つ安価に入手することができる。

【００６７】次に本発明の第４実施形態を説明する。

【００６８】図６は第４実施形態の磁気回路構造を示す
斜視図、図７は同磁気回路構造を構成するマグネットア
ッセンブリの斜視図である。

【００６９】図１に示した第１実施形態のマグネットア
ッセンブリ１１の場合は、大きさを順次違えて断面コ字
状に形成した第１の磁路形成体１６Ａとスペーサ１９と
第２の磁路形成体１６Ｂとを、この順に外側から内側へ
向かって重ねて積層一体化していたが、本第４実施形態
のマグネットアッセンブリ４１の場合は、第１の磁路形
成体（磁路形成部）４６Ａと非磁性体製のスペーサ４９
と第２の磁路形成体（磁路形成部）４６Ｂとを同じ大き
さの断面コ字状に形成し、この順にこれら三者を横に平
行に並べて積層一体化し、断面コ字状のマグネットアッ
センブリ４１を構成している。

【００７０】各磁路形成体４６Ａ、４６Ｂは、磁性体材
料よりなるコア４５Ａ、４５Ｂと永久磁石４４Ａ、４４
Ｂとから構成されており、永久磁石４４Ａ、４４Ｂの両
極（Ｎ極、Ｓ極）にコア４５Ａ、４５Ｂが結合されてい
る。

【００７１】又、断面コ字状に形成されたマグネットア
ッセンブリ４１の２つの先端面４１Ｔが、ターゲット４
２に対しギャップＧ４を挟んで対向配置されている。こ
の結果、永久磁石４４Ａ、４４Ｂの発生する磁力によっ
て、マグネットアッセンブリ４１とターゲット４２間
に、ギャップＧ４を通過する磁路４８を有する単一の磁
気回路４７が形成され、それによりマグネットアッセン
ブリ４１とターゲット４２間に吸引力が発生するように
なっている。

【００７２】断面コ字状のマグネットアッセンブリ４１
の両先端面４１Ｔにおいては、スペーサ４９の端面４９
Ｔを挟んで並ぶ一対の磁路形成体４６Ａ、４６Ｂの各端
面４６ＡＴ、４６ＢＴが、ターゲット４２に対しギャッ
プＧ４を挟んで対向している。

【００７３】一方、ターゲット４２側は、磁性材料で形
成した２つの磁路形成体４２Ａ、４２Ｂと、それらの間
に挟まれて両磁路形成体４２Ａ、４２Ｂを磁気遮蔽する
非磁性体製のスペーサ４３とから構成されている。両側
の磁路形成体４２Ａ、４２Ｂ及びスペーサ４３は側面視
コ字状に形成されており、マグネットアッセンブリ４１
に対向する面に凹部４２Ｄが設けられている。この凹部
４２Ｄは磁気回路４７の磁路４８の短絡を防止するため
のものである。

【００７４】マグネットアッセンブリ４１の磁路形成体
４６Ａ、４６Ｂと、ターゲット４２の磁路形成体４２
Ａ、４２Ｂは９０度、方向をずらした（回転した）対応
関係にあり、マグネットアッセンブリ４１の２つの先端
面４１Ｔ、４１Ｔが、ターゲット４２側の磁路形成体４
２Ａ、４２Ｂに対面している。

【００７５】又、永久磁石４４Ａ、４４Ｂの極性が、第
１、第２の磁路形成体４６Ａ、４６Ｂで逆向きに設定さ
れており、これにより、磁気回路４７によって発生する
磁力線が、ターゲット４２と磁路形成体４６Ａ、４６Ｂ
のそれぞれの両端面４６ＡＴ、４６ＢＴとの間を順次直
列に結んだ経路を巡るように、該磁気回路４７の磁路４
８が形成されることとなり、磁気回路４７の磁路４８が
ギャップＧ４を２往復する。従って前記第１実施形態と
同様の作用効果を得ることができる。

【００７６】なお、上記第１〜第４の実施形態では、磁
気回路中の磁路が、ギャップを２往復する場合を示した
が、より多数回往復するように構成してもよい。

【００７７】図８の第５実施形態の磁気回路構造では、
１つの磁気回路５７中の磁路５８がギャップＧを３往復
するように磁路を構成している。

【００７８】この第５実施形態の場合、マグネットアッ
センブリ５１を、第１〜第３の３つの磁路形成体（磁路
形成部）５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃと、それらを互いに磁
気遮蔽するスペーサ（非磁性体）５９とで構成してい
る。各磁路形成体５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃは、コア５５
Ａ、５５Ｂ、５５Ｃと永久磁石５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ
とで構成されている。なお、第１の磁路形成体５６Ａに
は、永久磁石５４Ａが直列に２個配置されている。

【００７９】マグネットアッセンブリ５１には、凹部５
１Ｄを挟んで３つの端面５１Ｔが形成され、各端面５１
Ｔにおいてスペーサ５９の端面５９Ｔを挟んで並ぶ一対
の磁路形成体５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃの各端面５６Ａ
Ｔ、５６ＢＴ、５６ＣＴが、ターゲット２に対しギャッ
プＧ５を挟んで対向している。

【００８０】又、永久磁石５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃの極
性が、外側の第１の磁路形成体５６Ａと、内側の第２、
第３の磁路形成体５６Ｂ、５６Ｃとで逆向きに設定され
ており、これにより、マグネットアッセンブリ５１とタ
ーゲット２間で形成される磁気回路５７中の点線で示す
磁路５８が、ギャップＧ５を３回往復するように磁路が
形成されている。即ち、ターゲット２とギャップＧ５を
挟んで対向された第１、第２、第３の磁路形成体５６
Ａ、５６Ｂ、５６Ｃのそれぞれの両端面５６ＡＴ、５６
ＢＴ、５６ＣＴとの間を順次直列に結んだ経路を巡るよ
うに、（単一の）磁気回路４７の磁路５８が形成されて
いることになる。

【００８１】この磁気回路構造においては、永久磁石５
４Ａ〜５４Ｃの発生する磁力によって、マグネットアッ
センブリ５１とターゲット２間に、ギャップＧ５を通過
する前記磁路５８を有する磁気回路５７が形成され、そ
れにより、マグネットアッセンブリ５１とターゲット２
間に吸引力が発生する。

【００８２】この場合、磁気回路５７中にギャップＧ５
が６箇所あり、磁路５８がマグネットアッセンブリ５１
とターゲット２の間を３回往復する。つまり、磁路５８
が磁気回路５７を一巡する間にギャップＧ５を６回通過
することになるため、図示しない圧電素子によりマグネ
ットアッセンブリ５１とターゲット２間のギャップＧ５
の大きさ変化させたとき、磁気回路５７中の磁気抵抗が
従来方式の約３倍変化することになり、従って、同じ駆
動ストロークの圧電素子であっても、マグネットアッセ
ンブリ５１とターゲット２との間の吸引力を大きく変化
させることができる。

【００８３】なお、この例でも必ずしも全部の磁路形成
体に永久磁石を配置しなくてもよい。

【００８４】又、上記各実施形態では磁石として永久磁
石を組み込んだ場合を説明したが、永久磁石の代わりに
電磁石を配置してもよい。

【００８５】又、上記実施形態では、ターゲット２、４
２側は磁石を含まない磁性体のみで構成していたが、タ
ーゲット側にも磁石を組み込んで、マグネットアッセン
ブリ側とターゲット側の双方の磁石同士で吸引力を発生
させるようにしてもよく、ターゲット側にのみ磁石を組
込むようにしてもよい。いずれの場合も１つの磁気回路
において、磁石が直列に並ぶように磁石の極性を配置
し、１つの磁気回路中の磁力線がギャップを２回以上往
復するように磁路を形成すれば本発明を実現できる。

【００８６】これらの磁気回路構造は、従来と同様に磁
気浮上装置や磁気位置決め装置のギャップ制御装置に応
用することができる。即ち、これらの磁気回路構造にお
けるそれぞれのギャップの大きさを指標として、圧電素
子のような駆動手段によって２つの部材のうちのいずれ
かを（相手側部材に対し）フィードバック駆動するよう
にすれば、両部材間の磁気吸引力を高ゲインで所定の値
に制御することができることから、結果としてギャップ
の大きさを安定して一定に維持することのできるギャッ
プ制御装置が得られることになる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１つの磁気回路中の磁力線がギャップを２回以上往復す
るように２つの部材間に磁路を形成したので、ギャップ
の変化に対して吸引力の変化量を大きくとることができ
る。そのため、同じギャップ変化に対し、高ゲインの応
答が可能となり、制御性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の磁気回路構造の断面図

【図２】図１の磁気回路構造を構成するマグネットアッ
センブリの斜視図

【図３】本発明の第２実施形態の磁気回路構造を構成す
るマグネットアッセンブリの断面図

【図４】本発明の第３実施形態の磁気回路構造の断面図

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図

【図６】本発明の第４実施形態の磁気回路構造の断面図

【図７】図６の磁気回路構造を構成するマグネットアッ
センブリの斜視図

【図８】本発明の第５実施形態の磁気回路構造の断面図

【図９】従来の磁気回路構造の断面図

【図１０】図９の磁気回路構造を構成するマグネットア
ッセンブリの斜視図

【符号の説明】

Ｇ１〜Ｇ５…ギャップ ２、４２…ターゲット（他方の部材） ３…圧電素子（駆動手段） １１、２１、３１、４１、５１…マグネットアッセンブ
リ（一方の部材） １１Ｔ、２１Ｔ、３１Ｔ、４１Ｔ、５１Ｔ…先端面 １４Ａ，１４Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、４
４Ａ、４４Ｂ、５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ…永久磁石 １５Ａ，１５Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３５Ａ、３５Ｂ、４
５Ａ、４５Ｂ、５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ…コア １６Ａ，１６Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ、４
６Ａ、４６Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ…磁路形成体
（磁路形成部） １６ＡＴ，１６ＢＴ、２６ＡＴ、２６ＢＴ、３６ＡＴ、
３６ＢＴ、４６ＡＴ、４６ＢＴ、５６ＡＴ、５６ＢＴ、
５６ＣＴ…端面 １７、２７、３７、４７、５７…磁気回路 １８、２８、３８、４８、５８…磁路 １９、２９、３９、４９、５９…スペーサ（非磁性体） １９Ｔ、２９Ｔ、３９Ｔ、４９Ｔ、５９Ｔ…端面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの部材をギャップを挟んで対向配置す
   ると共に、該２つの部材間に前記ギャップを通過する磁
   路を有する磁気回路を形成し、この２つの部材間に所定
   の吸引力を発生させる磁気回路構造において、 前記磁気回路を、該磁気回路中の磁路が前記２つの部材
   間のギャップを少なくとも２往復するように形成したこ
   とを特徴とする磁気回路構造。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記２つの部材のうちの少なくとも一方側の部材に、非
   磁性体を間に介在させることによって互いに磁気遮蔽し
   た２以上の磁路形成部を配置すると共に、 前記２以上の磁路形成部それぞれの両端面を前記２つの
   部材のうちの他方側の部材に対しギャップを挟んで対向
   させ、 前記磁気回路によって発生する磁力線が該他方側の部材
   と前記２以上の磁路形成部それぞれの両端面との間を順
   次直列に結んだ経路を巡るように、該磁気回路の磁路を
   形成したことを特徴とする磁気回路構造。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記２以上の磁路形成部それぞれに、磁石が含まれるこ
   とを特徴とする磁気回路構造。
4. 【請求項４】請求項２において、 前記２以上の磁路形成部の少なくとも１つが、自身に磁
   石を含まないことを特徴とする磁気回路構造。
5. 【請求項５】請求項２〜４のいずれかにおいて、 前記磁路形成部として、第１の磁路形成部と第２の磁路
   形成部とを、間に前記非磁性体を挟んでそれぞれ断面コ
   字形に形成すると共に、この順にこれら３者を積層一体
   化することにより全体が断面コ字状の前記一方側の部材
   を構成し、このコ字形の先端面を前記他方側の部材に対
   してギャップを挟んで対向配置したことを特徴とする磁
   気回路構造。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記第１の磁路形成部と非磁性体と第２の磁路形成部と
   を大きさを順次変えて半径断面コ字状のリング体として
   形成し、この順にこれら三者を嵌合して積層一体化する
   ことにより全体が半径断面コ字状のリング形とされた前
   記一方側の部材を構成したことを特徴とする磁気回路構
   造。
7. 【請求項７】請求項５において、 前記第１の磁路形成部と非磁性体と第２の磁路形成部と
   を同じ大きさでそれぞれ断面コ字状に形成すると共に、
   この順にこれら三者を横に並べて積層一体化することに
   より全体が断面コ字状とされた前記一方側の部材を構成
   したことを特徴とする磁気回路構造。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の磁気回路
   構造を備え、且つ、 前記２つの部材間のギャップの大きさを指標として該２
   つの部材のうちのいずれかをフィードバック駆動するこ
   とにより両部材間の磁気吸引力を所定の値に制御し、以
   て前記ギャップの大きさを一定に維持し得る駆動手段を
   備えたことを特徴とする２つの部材間のギャップ制御装
   置。