アクチュエータ
【課題】コアにコイルを取り付けるにあたり、電磁石の機能を損なうことなく、製造コストの低減と小型化とを両立するアクチュエータを提供する。
【解決手段】固定子コア１０を、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部１０ａ・１０ａ同士の間を開放したＣの字状乃至コの字状とし、環状コイル１１を、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップｇｐの寸法ｗ４よりもギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、固定子コア１０のうち延出部１０ｃ先端（端面１０ａ）から環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下で、所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して形成し、可動子コア（鉄心２ｃ）を、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に配置する。
【解決手段】固定子コア１０を、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部１０ａ・１０ａ同士の間を開放したＣの字状乃至コの字状とし、環状コイル１１を、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップｇｐの寸法ｗ４よりもギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、固定子コア１０のうち延出部１０ｃ先端（端面１０ａ）から環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下で、所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して形成し、可動子コア（鉄心２ｃ）を、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアにコイルを巻回した固定子を備えるアクチュエータに係り、特にコアに対するコイルの組み付けを適正化したアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなアクチュエータの一種として、特許文献１に示すリニアアクチュエータが知られている。このリニアアクチュエータは、固定子を構成する断面略筒状のコアと、このコアに巻回されるコイルと、このコアの内部において移動可能に構成される可動子と、を具備している。このコアの内壁には可動子に向けて延出して互いに対向する一対の対向面が形成されており、これら対向面には永久磁石が取り付けられ、各々の磁石が可動子に対向している。コイルへの通電によって可動子を固定子に対し相対移動させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３９１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のアクチュエータを製造するにあたり、導線をコアに巻き付けることによってコイルをコアに取り付けることが一般的であり、特に上記のようにループを形成するコアの場合は、導線をコアに巻き付けてコイルを形成するしかない。
【０００５】
しかしながら、アクチュエータのコンパクト化に伴ってアクチュエータを構成するコアが小さくなり、コアが小さくなるほど導線を巻き付けにくくなり、作業効率の低下を招いて製造コストが増大してしまう。
【０００６】
また、コアに導線を巻き付ける際に、導線に与えるテンションが弛むとコイルが大きくなり、このコイルの肥大に起因して巻回作業のやり直しによる製造コストの増加やコアの小型化の制約を招く場合がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、コアにコイルを取り付けるにあたり、電磁石の機能を損なうことなく、製造コストの低減と小型化とを両立するアクチュエータ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００９】
すなわち、本発明のアクチュエータは、可動子コアと、固定子コアと、固定子コアに巻回状態で設けられる環状コイルとを含んで構成され、前記環状コイルに通電されるに伴い前記可動子に所定の電磁力を作用させて可動子を移動させるアクチュエータであって、前記固定子コアを、基端部から延びる一対の延出部の先端部同士の間を開放したＣの字状乃至コの字状とし、前記環状コイルを、前記延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、前記固定子コアのうち前記延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下で、前記所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して形成し、前記可動子コアを、前記延出部同士の間に配置することで可動子コア及び固定子コアがコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成していることを特徴とする。
【００１０】
このように、固定子コアを、一対の延出部の先端部同士の間を開放したＣの字状乃至コの字状としてループを形成しないコアとし、環状コイルを、延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、固定子コアのうち延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下で、所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して形成しているので、予め巻回した環状コイルを固定子コアの延出部同士の間に形成されるギャップを通しつつ、環状コイルの孔に延出部を嵌めて環状コイルを固定子コアに取り付けることができ、固定子コアをコンパクト化しても作業効率が低減せず、製造コストの低減と小型化とを両立することが可能となる。勿論、延出部同士の間に可動子コアを配置して可動子コア及び固定子コアでコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成しているので、電磁石の機能を損なうものではない。しかも、予めコイルを巻回しているので、コイルを限られた範囲でコンパクトに仕上げることができ、コアに導線を巻き付ける際に生じるコイルの肥大に起因する製造コストの増大やコアの小型化の制約を回避することができる。
【００１１】
可動子コアに磁束をバランス良く作用させるためには、前記環状コイルは対をなし、この対をなす環状コイルは前記可動子コアを挟む延出部同士の中心線から対称となる位置に配置されていることが好ましい。
【００１２】
漏れ磁束を抑制して可動子コアに作用する磁束を強めるためには、前記一対の環状コイルは、可動子コアを挟む延出部同士の間のギャップを挟んで互いに対向する位置に配置されていることが効果的である。
【００１３】
上記本発明に係るアクチュエータは下記の製造方法により製造される。すなわち、可動子コアと、固定子コアと、固定子コアに巻回状態で設けられる環状コイルとを含んで構成され、前記環状コイルに通電されるに伴い前記可動子に所定の電磁力を作用させて可動子を移動させるアクチュエータの製造方法であって、基端部から延びる一対の延出部の先端部同士の間が開放されたＣの字状乃至コの字状をなす固定子コアを準備する固定子コア用意工程と、前記延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、固定子コアのうち前記延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下において、固定子コアと独立した状態で前記所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して環状コイルを形成するコイル形成工程と、巻回した環状コイルを固定子コアの延出部同士の間に形成されるギャップを通しつつ、環状コイルの孔に延出部を嵌めて環状コイルを固定子コアに取り付けるコイル取付工程と、前記延出部同士の間に前記可動子コアを配置して前記可動子コア及び前記固定子コアでコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成する磁路形成工程とを含むことが挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上説明した構成であるから、予め巻回した環状コイルを固定子コアの延出部同士の間に形成されるギャップを通しつつ、環状コイルの孔に延出部を嵌めて環状コイルを固定子コアに取り付けることができ、コアをコンパクト化しても作業効率が低減せず、製造コストの低減と小型化とを両立することが可能となる。勿論、延出部同士の間に可動子コアを配置して可動子コア及び固定子コアでコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成しているので、電磁石の機能を損なうものではない。しかも、予めコイルを巻回しているので、コイルを限られた範囲でコンパクトに仕上げることができ、コアに導線を巻き付ける際に生じるコイルの肥大に起因する製造コストの増大やコアの小型化の制約を回避することができる。したがって、製造コストの低減や小型化に適したアクチュエータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るアクチュエータを示す斜視図。
【図２】同アクチュエータを示す正面図。
【図３】同アクチュエータを示す平面図。
【図４】同アクチュエータを示す側面図。
【図５】同アクチュエータを構成する可動子を示す図。
【図６】同アクチュエータの製造方法に関する図。
【図７】同アクチュエータの製造方法に関する図。
【図８】同アクチュエータの動作に関する説明図。
【図９】同アクチュエータの適用例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
本実施形態のアクチュエータは、図１〜図４に示すように、可動子２を移動可能方向（図１及び図３で示すＸ方向）に沿って往復運動させるリニアアクチュエータに適用されており、固定子１と、この固定子１に対し相対移動可能に構成される可動子２と、この可動子２に電磁力を作用させて可動子２を移動させる磁気回路ｍｃとを有している。そして、本実施形態のリニアアクチュエータは、可動子２に例えばワイヤボンダのノズル等を始めとするワークを取り付け又は連結等により関連付けて、これら装置の駆動部を構成するために利用される。
【００１８】
固定子１は、図６（ａ）に示すように、固定子コアとも呼ばれる断面Ｃの字状をなし端面１０ａ同士が対向するＣ型コア１０と、図１〜図３に示すように、このＣ型コア１０に巻回されるコイル１１と、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａに取り付けられる永久磁石１２とを有する。なお、コア１０が断面Ｃの字状をなしているが、断面コの字状をなすものでもよく、ここでは両者をまとめてＣ型コアと称する。
【００１９】
固定子１を構成するＣ型コア１０は、図４及び図６（ａ）に示すように、断面Ｃの字状をなす複数のコア板１０ｓを積層して固定したもので、図２及び図６（ａ）に示すように、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部たる端面１０ａ・１０ａ同士の間を開放して端面１０ａ・１０ａ同士が互いに対向して平行な平面形状をなすように形成されている。
【００２０】
固定子１を構成するコイル１１は、図１〜図３及び図６（ｃ）に示すように、巻数が等しい一対のコイル１１・１１をコア１０に取り付けたもので、通電によりＣ型コア１０及びその端面１０ａ・１０ａ同士の間のギャップｇｐに可動子２を移動させるための磁束を発現させるものである。各々のコイル１１・１１は、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士、すなわち可動子コアたる鉄心２ｃを挟む延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間のギャップｇｐを挟んで互いに対向する位置に配置され、図６（ｃ）に示すように、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士、すなわち可動子コアたる鉄心２ｃを挟む延出部１０ｃ・１０ｃ同士の中心線ｃ１から対称の位置関係となるように設定されている。
【００２１】
固定子１を構成する永久磁石１２は、図３に示すように、一対の板状の永久磁石１２ａ・１２ｂを互いに対向する磁極が異なるようにＣ型コア１０の各々の端面１０ａ・１０ａに取り付けたものであり、これら一対の永久磁石１２ａ・１２ｂを二組用いて可動子の移動可能方向（Ｘ方向）に沿って隣接する磁極が異なるように配置している。
【００２２】
Ｃ型コア１０は、図２に示すように、その基端１０ｂ側がベース１３に固定されており、このベース１３を足場として可動子２を移動可能方向（Ｘ方向）に沿ってスライド可能に支持するスライド型軸受を用いた支持機構１４が配置されている。
【００２３】
可動子２は、図２及び図５に示すように、略棒状をなし先端２ａ側がＣ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士の間に配置され、基端２ｂ側が図示しないボルト等の固着具で支持機構１４に取り付けられ片持ち支持状態でＣ型コア１０の端面１０ａ（移動可能方向であるＸ方向）に沿って直線移動可能に構成されている。具体的には、可動子２は、図５に示すように、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士の間に配置される可動子コアとも呼ばれる鉄心２ｃと、この鉄心２ｃと支持機構１４とを関連付ける（連結）ための樹脂等の非磁性材からなる連結部材２ｄとを有する。鉄心２ｃは、図２に示すように、上記の固定子１を構成するＣ型コア１０、コイル１１及び永久磁石１２とともに可動子２を移動させる磁束ｍｆを発現させる磁気回路ｍｃを構成する複数の要素部品の一部である。ここでは要素部品のうち可動子２を構成する要素部品を磁路部材と呼ぶが、主に図１及び図２で示す本実施形態のように、磁気回路ｍｃを構成する要素部品（Ｃ型コア１０，コイル１１，永久磁石１２，鉄心２ｃ）のうち可動子を構成する磁路部材（鉄心２ｃ）以外の要素部品（Ｃ型コア１０，コイル１１，永久磁石１２）を、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士の間に生ずる磁束の向き（Ｙ方向）に直交する少なくとも三方向（Ｘ１方向，Ｘ２方向及びＺ１方向）に可動子２を開放するように配置している。これはＣ型コア１０を用いることにより実現可能となるものである。
【００２４】
図３及び図５に示すように、可動子２を構成する連結部材２ｄは、鉄心２ｃを移動可能方向（Ｘ方向）側から挟み込んで鉄心２ｃを固定しており、鉄心２ｃのうちＣ型コア１０の端面１０ａ側を開放することにより鉄心２ｃとＣ型コア１０に取り付けた永久磁石１２との隙間を限りなく小さくして磁路を形成しやすいように鉄心２ｃを支持するものである。
【００２５】
また、連結部材２ｄには、可動子２のうち先端２ａ側（反支持機構側）の寸法ｗ１を基端２ｂ側（支持機構１４側）の寸法ｗ２よりも小さくするテーパ部２ｄ１を形成することで、可動子２の重心を支持機構１４側に可能な限り近づけるように構成されている。このように、支持機構１４が可動子２を片持ち支持する構成では、可動子２の重心が支持機構１４に近づくほど加減速時の振動に対する安定度が増すので、本実施形態のように可動子２の重心を支持機構１４側に近づけるように、可動子２の支持機構１４側と反支持機構側とを非対称に形成すると、加速時又は減速時に可動子２に生じる振動を低減して可動子２を効率よく駆動させることが可能となる。なお、図５に示す可動子２のコアギャップ方向の寸法ｗ６は、図２に示すＣ型コア１０の端面１０ａ・１０ａに取り付けた永久磁石１２同士の間のギャップ寸法ｗ５に対応して若干小さく設定される。
【００２６】
上記の支持機構１４は、図２に示すように、この支持機構１４の少なくとも一部をＣ型コア１０の基端１０ｂ付近であってＣ型コア１０の延出部１０ｃ・１０ｃに挟まれる位置に配置し、図２及び図６（ａ）に示すＣ型コア１０に挟まれる空間ｓｐを有効利用している。また、Ｃ型コア１０に挟まれる空間ｓｐには、支持機構１４の他に可動子２の位置を検出するエンコーダ等を用いた位置検出センサ１５が上記のベース１３を足場として設けられている。この位置検出センサ１５は、支持機構１４と互いに対向して可動子２の基端２ｂを挟む位置関係に設定されており、可動子２のうち支持機構１４に近く振動の少ない部位を検出することで検出誤差を低減して検出精度を向上させている。位置検出センサ１５は、図示しない検出対象となる対象部と、この対象部を感知する感知部とから構成されており、本実施形態では、対象部を可動子２に設け、検知部をベース１３に固定することで、位置検出センサ１５を調整容易にするとともに検出を安定させている。
【００２７】
このように、アクチュエータを構成する支持機構１４及び位置検出センサ１５等の機構部品をアクチュエータの一方向側（Ｃ型コア１０の基端１０ｂ側）に集めて、可動子２と関連付けるワーク等の配置自由度を格段に向上させるとともに、アクチュエータ自体を限られた範囲でコンパクト化している。
【００２８】
上記の構成のアクチュエータの動作は特許文献１のものと同様であるので詳細な説明を省略するが、コイルに通電されていない場合は、図８（ａ）に示すように、対向する磁極が異なる一対の永久磁石１２ａ・１２ｂを、移動可能方向（Ｘ方向）に沿って隣接する磁極が異なるように二組配置することにより、Ｃ型コア１０のギャップｇｐに互いに向きの異なる二つの磁束ｍｆ１・ｍｆ２を発現させる。図８（ｂ）に示すように、コイル１１に対し或る方向（正方向）に通電を行うと、二つの磁束ｍｆ１・ｍｆ２のうち一方の磁束ｍｆ１が強まり他方の磁束ｍｆ２が弱まり、鉄心２ｃすなわち可動子２が磁束の強まる方向（Ｘ１方向）へ電磁力が作用して可動子２が移動する。一方、図８（ｃ）に示すように、上記の正方向に対して逆向きである逆方向にコイル１１への通電を行う場合には、その逆の方向（Ｘ２方向）に電磁力が作用して可動子２が移動する。この動作原理を利用して、図２に示す位置検出センサ１５の検出結果に基づきコイル１１・１１への通電をサーボ制御することでコイル１１・１１へ通電する電流の大きさ及び向きを制御し、可動子２を任意の位置に移動させるものである。すなわち、永久磁石１２を並べる方向に応じて可動子２の移動可能方向が決定されており、且つ、図１に示すように少なくとも三方向に可動子２を開放する構成であるので、磁石の並びを図９（ａ）→図９（ｂ）のように変えるだけで移動可能方向をＸ方向→Ｚ方向に変えることができ、共通の部品を用いて移動可能方向を多方向に対応させることが可能となる。
【００２９】
上記のアクチュエータは、次の工程を含む製造方法を実施することにより製造される。すなわち、その製造方法は、図６に示すように、コア用意工程と、コイル形成工程と、コイル取り付け工程と、磁石取り付け工程と、磁路形成工程とを含んで構成される。
【００３０】
コア用意工程では、図６（ａ）及び図４に示すように、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部１０ａ・１０ａ同士の間が開放された断面Ｃの字状乃至コの字状をなす複数のコア板１０ｓを積層して固定し固定子コアとも呼ばれるＣ型コア１０を生成する。なお、コア板１０ｓを積層せずにＣ型コア１０を一体成型してもよい。
【００３１】
コイル形成工程では、図６に示すように、Ｃ型コア１０の延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップのうち最も狭い先端部１０ａ・１０ａ同士の間のギャップ寸法ｗ４よりもコイル１１のギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、Ｃ型コア１０のうち延出部先端１０ａから環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８（図３参照）よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下において、固定子コア１０と独立した状態で導線１１ａを巻回して環状のコイル１１を形成する。この場合、Ｃ型コア１０と独立した状態で所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して環状コイル１１を形成する。この場合、Ｃ型コア１０と独立した状態で導線１１ａを巻くので専用の巻線機等を用いずに手作業でも作業効率を損なうことがなく、製造コストを省くことが可能となる。
【００３２】
コイル取り付け工程では、図６（ｃ）に示すように、巻回した環状のコイル１１をＣ型コア１０の先端部１０ａ・１０ａ同士（延出部１０ｃ・１０ｃ同士）の間のギャップｇｐを通しつつ、環状コイル１１の孔に延出部１０ｃを嵌めて樹脂等の接着剤を用いてコイル１１をコア１０に取り付ける。Ｃ型コア側を固定して装置に取り付けることが多いので、本方式のようにコイルを取付けたあと、ボイスコイルモータのように断線の恐れが無く。コイルへのリード線結線作業も容易となる。
【００３３】
磁石取り付け工程では、図７（ｄ）に示すように、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａに、二対の板状の永久磁石１２ａ・１２ｂを互いに対向する磁極が異なるように取り付ける。この際、コイル１１・１１及び永久磁石１２は、少なくとも三方向（Ｘ１方向，Ｘ２方向及びＺ１方向）にギャップｇｐを開放するように配置される。
【００３４】
磁路形成工程では、図７（ｅ）に示すように、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士（延出部１０ｃ・１０ｃ同士）の間に鉄心２ｃを配置して鉄心２ｃを含む可動子２を支持機構１４に取り付け、鉄心２ｃ及びＣ型コア１０でコイル１１への通電により生じる磁束の磁路を形成する。
【００３５】
なお、可動子２を小型化して軽量化するほど得られる加速度が大きくなり、ワーク可動のタクトタイムが向上して駆動効率（製造装置の駆動部に適用する場合は生産性）の向上を追求することができるものの、図５に示すように可動子２のコアギャップ方向の寸法ｗ６を小さくして可動子２を軽量化し、これに伴い図２に示す永久磁石１２同士の間のギャップ寸法ｗ５が図３に示すコア１０の端面幅Ｌの約３分の１よりも小さくなると推力低下を招いてしまう。よって、モータの性能を落とさずに高効率化及びコンパクトな構成を実現するためには、図２に示す永久磁石１２同士の間のギャップ寸法ｗ５を図３に示すコア１０の端面幅Ｌの３分の１以上に設定することが好ましい。
【００３６】
以上のように本実施形態のアクチュエータは、可動子コア（鉄心２ｃ）と、固定子コア１０と、固定子コア１０に巻回状態で設けられる環状コイル１１とを含んで構成され、環状コイル１１に通電されるに伴い可動子２に所定の電磁力を作用させて可動子２を移動させるアクチュエータであって、固定子コア１０を、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部（端面）１０ａ・１０ａ同士の間を開放したＣの字状をなすＣ型コア１０とし、環状コイル１１を、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップｇｐ寸法ｗ４よりもギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、固定子コアたるＣ型コア１０のうち延出部１０ｃの先端（端面１０ａ）から環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下で、所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して形成し、可動子コアたる鉄心２ｃを、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に配置することで可動子コア（鉄心２ｃ）及び固定子コア（Ｃ型コア１０）がコイル１１への通電により生じる磁束ｍｆの磁路を形成している。
【００３７】
このように、固定子コアを、一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部同士（端面１０ａ・１０ａ同士）の間を開放したＣの字状としてループを形成しないＣ型コア１０とし、環状コイルを、延出部１０ｃ・１０ｃ同士（端面１０ａ・１０ａ同士）の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法ｗ４よりもギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、固定子コア１０のうち延出部１０ｃ先端（端面１０ａ）から環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下で、所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して形成しているので、予め巻回した環状コイル１１を固定子コア１０の延出部１０ｃ同士の間に形成されるギャップｇｐを通しつつ、環状コイル１１の孔に延出部１０ｃを嵌めて環状コイル１１を固定子コア１０に取り付けることができ、固定子コアをコンパクト化しても作業効率が低減せず、製造コストの低減と小型化とを両立することが可能となる。勿論、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に可動子コア（鉄心２ｃ）を配置して可動子コア（鉄心２ｃ）及び固定子コア１０でコイル１１への通電により生じる磁束ｍｆの磁路を形成しているので、電磁石の機能を損なうものではない。しかも、予めコイル１１を巻回しているので、コイル１１を限られた範囲でコンパクトに仕上げることができ、コア１０に導線１１ａを巻き付ける際に生じるコイルの肥大に起因する製造コストの増大やコアの小型化の制約を回避することができる。
【００３８】
特に、本実施形態では、環状コイル１１は対をなし、この対をなす環状コイル１１・１１は可動子コア（鉄心２ｃ）を挟む延出部１０ｃ・１０ｃ同士の中心線から対称となる位置に配置されているので、可動子２に磁束をバランス良く作用させることが可能となる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、一対の環状コイル１１・１１は、可動子コア（鉄心２ｃ）を挟む延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間のギャップｇｐを挟んで互いに対向する位置に配置されているので、漏れ磁束を抑制してコア１０のギャップｇｐ間に作用する磁束を強めることが可能となる。
【００４０】
加えて、本実施形態では、一対のコイル１１・１１は、各々の巻数が等しくなるように構成されているので、可動子２に磁束をバランス良く作用させるとともに、部品を共通化して製造コストを低減させることが可能となる。
【００４１】
上記構成及び作用効果は、固定子コアを断面コの字状をなすコ型コアとした場合においても同様である。
【００４２】
上記本実施形態に係るアクチュエータは、以下の製造方法により製造される。すなわち、可動子コア（鉄心２ｃ）と、固定子コア１０と、固定子コア１０に巻回状態で設けられる環状コイル１１とを含んで構成され、環状コイル１１に通電されるに伴い可動子２に所定の電磁力を作用させて可動子２を移動させるアクチュエータの製造方法であって、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部（端面）１０ａ・１０ａ同士の間が開放されたＣの字状をなす固定子コア（Ｃ型コア１０）を準備する固定子コア用意工程と、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法ｗ４よりもギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、固定子コア１０のうち延出部１０ｃの先端（端面１０ａ）から環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下において、固定子コア１０と独立した状態で所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して環状コイル１１を形成するコイル形成工程と、巻回した環状コイル１１を固定子コア１０の延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップｇｐを通しつつ、環状コイル１１の孔に延出部１０ｃを嵌めて環状コイル１１を固定子コア１０に取り付けるコイル取付工程と、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に可動子コア（鉄心２ｃ）を配置して可動子コア（鉄心２ｃ）及び固定子コア（Ｃ型コア１０）でコイル１１への通電により生じる磁束ｍｆの磁路を形成する磁路形成工程とを含むことが挙げられる。
【００４３】
この構成及び作用効果は、固定子コアを断面コの字状をなすコ型コアとした場合においても同様である。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００４５】
例えば、本実施形態では、磁気回路ｍｃを構成する要素部品のうち可動子２を構成する磁路部材が鉄心２ｃである可動鉄心型のアクチュエータであるが、磁路部材を永久磁石とする可動磁石型に適用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２…可動子
２ｃ…鉄心（可動子コア）
１０…Ｃ型コア（固定子コア）
１０ａ…端面（先端部）
１０ｂ…基端部
１０ｃ…延出部
１１…コイル
１１ａ…導線
ｇｐ…ギャップ
ｗ３…コイルのギャップ方向の幅寸法
ｗ４…Ｃ型コアの端面のギャップ寸法
ｗ７，ｗ８…Ｃ型コアのうち延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位の寸法
ｗ９，ｗ１０…環状コイル１１の孔の寸法
ｃ１…Ｃ型コアの端面同士（延出部同士）の中心線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアにコイルを巻回した固定子を備えるアクチュエータに係り、特にコアに対するコイルの組み付けを適正化したアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなアクチュエータの一種として、特許文献１に示すリニアアクチュエータが知られている。このリニアアクチュエータは、固定子を構成する断面略筒状のコアと、このコアに巻回されるコイルと、このコアの内部において移動可能に構成される可動子と、を具備している。このコアの内壁には可動子に向けて延出して互いに対向する一対の対向面が形成されており、これら対向面には永久磁石が取り付けられ、各々の磁石が可動子に対向している。コイルへの通電によって可動子を固定子に対し相対移動させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３９１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のアクチュエータを製造するにあたり、導線をコアに巻き付けることによってコイルをコアに取り付けることが一般的であり、特に上記のようにループを形成するコアの場合は、導線をコアに巻き付けてコイルを形成するしかない。
【０００５】
しかしながら、アクチュエータのコンパクト化に伴ってアクチュエータを構成するコアが小さくなり、コアが小さくなるほど導線を巻き付けにくくなり、作業効率の低下を招いて製造コストが増大してしまう。
【０００６】
また、コアに導線を巻き付ける際に、導線に与えるテンションが弛むとコイルが大きくなり、このコイルの肥大に起因して巻回作業のやり直しによる製造コストの増加やコアの小型化の制約を招く場合がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、コアにコイルを取り付けるにあたり、電磁石の機能を損なうことなく、製造コストの低減と小型化とを両立するアクチュエータ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００９】
すなわち、本発明のアクチュエータは、可動子コアと、固定子コアと、固定子コアに巻回状態で設けられる環状コイルとを含んで構成され、前記環状コイルに通電されるに伴い前記可動子に所定の電磁力を作用させて可動子を移動させるアクチュエータであって、前記固定子コアを、基端部から延びる一対の延出部の先端部同士の間を開放したＣの字状乃至コの字状とし、前記環状コイルを、前記延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、前記固定子コアのうち前記延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下で、前記所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して形成し、前記可動子コアを、前記延出部同士の間に配置することで可動子コア及び固定子コアがコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成していることを特徴とする。
【００１０】
このように、固定子コアを、一対の延出部の先端部同士の間を開放したＣの字状乃至コの字状としてループを形成しないコアとし、環状コイルを、延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、固定子コアのうち延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下で、所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して形成しているので、予め巻回した環状コイルを固定子コアの延出部同士の間に形成されるギャップを通しつつ、環状コイルの孔に延出部を嵌めて環状コイルを固定子コアに取り付けることができ、固定子コアをコンパクト化しても作業効率が低減せず、製造コストの低減と小型化とを両立することが可能となる。勿論、延出部同士の間に可動子コアを配置して可動子コア及び固定子コアでコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成しているので、電磁石の機能を損なうものではない。しかも、予めコイルを巻回しているので、コイルを限られた範囲でコンパクトに仕上げることができ、コアに導線を巻き付ける際に生じるコイルの肥大に起因する製造コストの増大やコアの小型化の制約を回避することができる。
【００１１】
可動子コアに磁束をバランス良く作用させるためには、前記環状コイルは対をなし、この対をなす環状コイルは前記可動子コアを挟む延出部同士の中心線から対称となる位置に配置されていることが好ましい。
【００１２】
漏れ磁束を抑制して可動子コアに作用する磁束を強めるためには、前記一対の環状コイルは、可動子コアを挟む延出部同士の間のギャップを挟んで互いに対向する位置に配置されていることが効果的である。
【００１３】
上記本発明に係るアクチュエータは下記の製造方法により製造される。すなわち、可動子コアと、固定子コアと、固定子コアに巻回状態で設けられる環状コイルとを含んで構成され、前記環状コイルに通電されるに伴い前記可動子に所定の電磁力を作用させて可動子を移動させるアクチュエータの製造方法であって、基端部から延びる一対の延出部の先端部同士の間が開放されたＣの字状乃至コの字状をなす固定子コアを準備する固定子コア用意工程と、前記延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、固定子コアのうち前記延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下において、固定子コアと独立した状態で前記所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して環状コイルを形成するコイル形成工程と、巻回した環状コイルを固定子コアの延出部同士の間に形成されるギャップを通しつつ、環状コイルの孔に延出部を嵌めて環状コイルを固定子コアに取り付けるコイル取付工程と、前記延出部同士の間に前記可動子コアを配置して前記可動子コア及び前記固定子コアでコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成する磁路形成工程とを含むことが挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上説明した構成であるから、予め巻回した環状コイルを固定子コアの延出部同士の間に形成されるギャップを通しつつ、環状コイルの孔に延出部を嵌めて環状コイルを固定子コアに取り付けることができ、コアをコンパクト化しても作業効率が低減せず、製造コストの低減と小型化とを両立することが可能となる。勿論、延出部同士の間に可動子コアを配置して可動子コア及び固定子コアでコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成しているので、電磁石の機能を損なうものではない。しかも、予めコイルを巻回しているので、コイルを限られた範囲でコンパクトに仕上げることができ、コアに導線を巻き付ける際に生じるコイルの肥大に起因する製造コストの増大やコアの小型化の制約を回避することができる。したがって、製造コストの低減や小型化に適したアクチュエータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るアクチュエータを示す斜視図。
【図２】同アクチュエータを示す正面図。
【図３】同アクチュエータを示す平面図。
【図４】同アクチュエータを示す側面図。
【図５】同アクチュエータを構成する可動子を示す図。
【図６】同アクチュエータの製造方法に関する図。
【図７】同アクチュエータの製造方法に関する図。
【図８】同アクチュエータの動作に関する説明図。
【図９】同アクチュエータの適用例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
本実施形態のアクチュエータは、図１〜図４に示すように、可動子２を移動可能方向（図１及び図３で示すＸ方向）に沿って往復運動させるリニアアクチュエータに適用されており、固定子１と、この固定子１に対し相対移動可能に構成される可動子２と、この可動子２に電磁力を作用させて可動子２を移動させる磁気回路ｍｃとを有している。そして、本実施形態のリニアアクチュエータは、可動子２に例えばワイヤボンダのノズル等を始めとするワークを取り付け又は連結等により関連付けて、これら装置の駆動部を構成するために利用される。
【００１８】
固定子１は、図６（ａ）に示すように、固定子コアとも呼ばれる断面Ｃの字状をなし端面１０ａ同士が対向するＣ型コア１０と、図１〜図３に示すように、このＣ型コア１０に巻回されるコイル１１と、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａに取り付けられる永久磁石１２とを有する。なお、コア１０が断面Ｃの字状をなしているが、断面コの字状をなすものでもよく、ここでは両者をまとめてＣ型コアと称する。
【００１９】
固定子１を構成するＣ型コア１０は、図４及び図６（ａ）に示すように、断面Ｃの字状をなす複数のコア板１０ｓを積層して固定したもので、図２及び図６（ａ）に示すように、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部たる端面１０ａ・１０ａ同士の間を開放して端面１０ａ・１０ａ同士が互いに対向して平行な平面形状をなすように形成されている。
【００２０】
固定子１を構成するコイル１１は、図１〜図３及び図６（ｃ）に示すように、巻数が等しい一対のコイル１１・１１をコア１０に取り付けたもので、通電によりＣ型コア１０及びその端面１０ａ・１０ａ同士の間のギャップｇｐに可動子２を移動させるための磁束を発現させるものである。各々のコイル１１・１１は、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士、すなわち可動子コアたる鉄心２ｃを挟む延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間のギャップｇｐを挟んで互いに対向する位置に配置され、図６（ｃ）に示すように、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士、すなわち可動子コアたる鉄心２ｃを挟む延出部１０ｃ・１０ｃ同士の中心線ｃ１から対称の位置関係となるように設定されている。
【００２１】
固定子１を構成する永久磁石１２は、図３に示すように、一対の板状の永久磁石１２ａ・１２ｂを互いに対向する磁極が異なるようにＣ型コア１０の各々の端面１０ａ・１０ａに取り付けたものであり、これら一対の永久磁石１２ａ・１２ｂを二組用いて可動子の移動可能方向（Ｘ方向）に沿って隣接する磁極が異なるように配置している。
【００２２】
Ｃ型コア１０は、図２に示すように、その基端１０ｂ側がベース１３に固定されており、このベース１３を足場として可動子２を移動可能方向（Ｘ方向）に沿ってスライド可能に支持するスライド型軸受を用いた支持機構１４が配置されている。
【００２３】
可動子２は、図２及び図５に示すように、略棒状をなし先端２ａ側がＣ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士の間に配置され、基端２ｂ側が図示しないボルト等の固着具で支持機構１４に取り付けられ片持ち支持状態でＣ型コア１０の端面１０ａ（移動可能方向であるＸ方向）に沿って直線移動可能に構成されている。具体的には、可動子２は、図５に示すように、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士の間に配置される可動子コアとも呼ばれる鉄心２ｃと、この鉄心２ｃと支持機構１４とを関連付ける（連結）ための樹脂等の非磁性材からなる連結部材２ｄとを有する。鉄心２ｃは、図２に示すように、上記の固定子１を構成するＣ型コア１０、コイル１１及び永久磁石１２とともに可動子２を移動させる磁束ｍｆを発現させる磁気回路ｍｃを構成する複数の要素部品の一部である。ここでは要素部品のうち可動子２を構成する要素部品を磁路部材と呼ぶが、主に図１及び図２で示す本実施形態のように、磁気回路ｍｃを構成する要素部品（Ｃ型コア１０，コイル１１，永久磁石１２，鉄心２ｃ）のうち可動子を構成する磁路部材（鉄心２ｃ）以外の要素部品（Ｃ型コア１０，コイル１１，永久磁石１２）を、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士の間に生ずる磁束の向き（Ｙ方向）に直交する少なくとも三方向（Ｘ１方向，Ｘ２方向及びＺ１方向）に可動子２を開放するように配置している。これはＣ型コア１０を用いることにより実現可能となるものである。
【００２４】
図３及び図５に示すように、可動子２を構成する連結部材２ｄは、鉄心２ｃを移動可能方向（Ｘ方向）側から挟み込んで鉄心２ｃを固定しており、鉄心２ｃのうちＣ型コア１０の端面１０ａ側を開放することにより鉄心２ｃとＣ型コア１０に取り付けた永久磁石１２との隙間を限りなく小さくして磁路を形成しやすいように鉄心２ｃを支持するものである。
【００２５】
また、連結部材２ｄには、可動子２のうち先端２ａ側（反支持機構側）の寸法ｗ１を基端２ｂ側（支持機構１４側）の寸法ｗ２よりも小さくするテーパ部２ｄ１を形成することで、可動子２の重心を支持機構１４側に可能な限り近づけるように構成されている。このように、支持機構１４が可動子２を片持ち支持する構成では、可動子２の重心が支持機構１４に近づくほど加減速時の振動に対する安定度が増すので、本実施形態のように可動子２の重心を支持機構１４側に近づけるように、可動子２の支持機構１４側と反支持機構側とを非対称に形成すると、加速時又は減速時に可動子２に生じる振動を低減して可動子２を効率よく駆動させることが可能となる。なお、図５に示す可動子２のコアギャップ方向の寸法ｗ６は、図２に示すＣ型コア１０の端面１０ａ・１０ａに取り付けた永久磁石１２同士の間のギャップ寸法ｗ５に対応して若干小さく設定される。
【００２６】
上記の支持機構１４は、図２に示すように、この支持機構１４の少なくとも一部をＣ型コア１０の基端１０ｂ付近であってＣ型コア１０の延出部１０ｃ・１０ｃに挟まれる位置に配置し、図２及び図６（ａ）に示すＣ型コア１０に挟まれる空間ｓｐを有効利用している。また、Ｃ型コア１０に挟まれる空間ｓｐには、支持機構１４の他に可動子２の位置を検出するエンコーダ等を用いた位置検出センサ１５が上記のベース１３を足場として設けられている。この位置検出センサ１５は、支持機構１４と互いに対向して可動子２の基端２ｂを挟む位置関係に設定されており、可動子２のうち支持機構１４に近く振動の少ない部位を検出することで検出誤差を低減して検出精度を向上させている。位置検出センサ１５は、図示しない検出対象となる対象部と、この対象部を感知する感知部とから構成されており、本実施形態では、対象部を可動子２に設け、検知部をベース１３に固定することで、位置検出センサ１５を調整容易にするとともに検出を安定させている。
【００２７】
このように、アクチュエータを構成する支持機構１４及び位置検出センサ１５等の機構部品をアクチュエータの一方向側（Ｃ型コア１０の基端１０ｂ側）に集めて、可動子２と関連付けるワーク等の配置自由度を格段に向上させるとともに、アクチュエータ自体を限られた範囲でコンパクト化している。
【００２８】
上記の構成のアクチュエータの動作は特許文献１のものと同様であるので詳細な説明を省略するが、コイルに通電されていない場合は、図８（ａ）に示すように、対向する磁極が異なる一対の永久磁石１２ａ・１２ｂを、移動可能方向（Ｘ方向）に沿って隣接する磁極が異なるように二組配置することにより、Ｃ型コア１０のギャップｇｐに互いに向きの異なる二つの磁束ｍｆ１・ｍｆ２を発現させる。図８（ｂ）に示すように、コイル１１に対し或る方向（正方向）に通電を行うと、二つの磁束ｍｆ１・ｍｆ２のうち一方の磁束ｍｆ１が強まり他方の磁束ｍｆ２が弱まり、鉄心２ｃすなわち可動子２が磁束の強まる方向（Ｘ１方向）へ電磁力が作用して可動子２が移動する。一方、図８（ｃ）に示すように、上記の正方向に対して逆向きである逆方向にコイル１１への通電を行う場合には、その逆の方向（Ｘ２方向）に電磁力が作用して可動子２が移動する。この動作原理を利用して、図２に示す位置検出センサ１５の検出結果に基づきコイル１１・１１への通電をサーボ制御することでコイル１１・１１へ通電する電流の大きさ及び向きを制御し、可動子２を任意の位置に移動させるものである。すなわち、永久磁石１２を並べる方向に応じて可動子２の移動可能方向が決定されており、且つ、図１に示すように少なくとも三方向に可動子２を開放する構成であるので、磁石の並びを図９（ａ）→図９（ｂ）のように変えるだけで移動可能方向をＸ方向→Ｚ方向に変えることができ、共通の部品を用いて移動可能方向を多方向に対応させることが可能となる。
【００２９】
上記のアクチュエータは、次の工程を含む製造方法を実施することにより製造される。すなわち、その製造方法は、図６に示すように、コア用意工程と、コイル形成工程と、コイル取り付け工程と、磁石取り付け工程と、磁路形成工程とを含んで構成される。
【００３０】
コア用意工程では、図６（ａ）及び図４に示すように、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部１０ａ・１０ａ同士の間が開放された断面Ｃの字状乃至コの字状をなす複数のコア板１０ｓを積層して固定し固定子コアとも呼ばれるＣ型コア１０を生成する。なお、コア板１０ｓを積層せずにＣ型コア１０を一体成型してもよい。
【００３１】
コイル形成工程では、図６に示すように、Ｃ型コア１０の延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップのうち最も狭い先端部１０ａ・１０ａ同士の間のギャップ寸法ｗ４よりもコイル１１のギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、Ｃ型コア１０のうち延出部先端１０ａから環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８（図３参照）よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下において、固定子コア１０と独立した状態で導線１１ａを巻回して環状のコイル１１を形成する。この場合、Ｃ型コア１０と独立した状態で所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して環状コイル１１を形成する。この場合、Ｃ型コア１０と独立した状態で導線１１ａを巻くので専用の巻線機等を用いずに手作業でも作業効率を損なうことがなく、製造コストを省くことが可能となる。
【００３２】
コイル取り付け工程では、図６（ｃ）に示すように、巻回した環状のコイル１１をＣ型コア１０の先端部１０ａ・１０ａ同士（延出部１０ｃ・１０ｃ同士）の間のギャップｇｐを通しつつ、環状コイル１１の孔に延出部１０ｃを嵌めて樹脂等の接着剤を用いてコイル１１をコア１０に取り付ける。Ｃ型コア側を固定して装置に取り付けることが多いので、本方式のようにコイルを取付けたあと、ボイスコイルモータのように断線の恐れが無く。コイルへのリード線結線作業も容易となる。
【００３３】
磁石取り付け工程では、図７（ｄ）に示すように、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａに、二対の板状の永久磁石１２ａ・１２ｂを互いに対向する磁極が異なるように取り付ける。この際、コイル１１・１１及び永久磁石１２は、少なくとも三方向（Ｘ１方向，Ｘ２方向及びＺ１方向）にギャップｇｐを開放するように配置される。
【００３４】
磁路形成工程では、図７（ｅ）に示すように、Ｃ型コア１０の端面１０ａ・１０ａ同士（延出部１０ｃ・１０ｃ同士）の間に鉄心２ｃを配置して鉄心２ｃを含む可動子２を支持機構１４に取り付け、鉄心２ｃ及びＣ型コア１０でコイル１１への通電により生じる磁束の磁路を形成する。
【００３５】
なお、可動子２を小型化して軽量化するほど得られる加速度が大きくなり、ワーク可動のタクトタイムが向上して駆動効率（製造装置の駆動部に適用する場合は生産性）の向上を追求することができるものの、図５に示すように可動子２のコアギャップ方向の寸法ｗ６を小さくして可動子２を軽量化し、これに伴い図２に示す永久磁石１２同士の間のギャップ寸法ｗ５が図３に示すコア１０の端面幅Ｌの約３分の１よりも小さくなると推力低下を招いてしまう。よって、モータの性能を落とさずに高効率化及びコンパクトな構成を実現するためには、図２に示す永久磁石１２同士の間のギャップ寸法ｗ５を図３に示すコア１０の端面幅Ｌの３分の１以上に設定することが好ましい。
【００３６】
以上のように本実施形態のアクチュエータは、可動子コア（鉄心２ｃ）と、固定子コア１０と、固定子コア１０に巻回状態で設けられる環状コイル１１とを含んで構成され、環状コイル１１に通電されるに伴い可動子２に所定の電磁力を作用させて可動子２を移動させるアクチュエータであって、固定子コア１０を、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部（端面）１０ａ・１０ａ同士の間を開放したＣの字状をなすＣ型コア１０とし、環状コイル１１を、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップｇｐ寸法ｗ４よりもギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、固定子コアたるＣ型コア１０のうち延出部１０ｃの先端（端面１０ａ）から環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下で、所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して形成し、可動子コアたる鉄心２ｃを、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に配置することで可動子コア（鉄心２ｃ）及び固定子コア（Ｃ型コア１０）がコイル１１への通電により生じる磁束ｍｆの磁路を形成している。
【００３７】
このように、固定子コアを、一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部同士（端面１０ａ・１０ａ同士）の間を開放したＣの字状としてループを形成しないＣ型コア１０とし、環状コイルを、延出部１０ｃ・１０ｃ同士（端面１０ａ・１０ａ同士）の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法ｗ４よりもギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、固定子コア１０のうち延出部１０ｃ先端（端面１０ａ）から環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下で、所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して形成しているので、予め巻回した環状コイル１１を固定子コア１０の延出部１０ｃ同士の間に形成されるギャップｇｐを通しつつ、環状コイル１１の孔に延出部１０ｃを嵌めて環状コイル１１を固定子コア１０に取り付けることができ、固定子コアをコンパクト化しても作業効率が低減せず、製造コストの低減と小型化とを両立することが可能となる。勿論、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に可動子コア（鉄心２ｃ）を配置して可動子コア（鉄心２ｃ）及び固定子コア１０でコイル１１への通電により生じる磁束ｍｆの磁路を形成しているので、電磁石の機能を損なうものではない。しかも、予めコイル１１を巻回しているので、コイル１１を限られた範囲でコンパクトに仕上げることができ、コア１０に導線１１ａを巻き付ける際に生じるコイルの肥大に起因する製造コストの増大やコアの小型化の制約を回避することができる。
【００３８】
特に、本実施形態では、環状コイル１１は対をなし、この対をなす環状コイル１１・１１は可動子コア（鉄心２ｃ）を挟む延出部１０ｃ・１０ｃ同士の中心線から対称となる位置に配置されているので、可動子２に磁束をバランス良く作用させることが可能となる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、一対の環状コイル１１・１１は、可動子コア（鉄心２ｃ）を挟む延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間のギャップｇｐを挟んで互いに対向する位置に配置されているので、漏れ磁束を抑制してコア１０のギャップｇｐ間に作用する磁束を強めることが可能となる。
【００４０】
加えて、本実施形態では、一対のコイル１１・１１は、各々の巻数が等しくなるように構成されているので、可動子２に磁束をバランス良く作用させるとともに、部品を共通化して製造コストを低減させることが可能となる。
【００４１】
上記構成及び作用効果は、固定子コアを断面コの字状をなすコ型コアとした場合においても同様である。
【００４２】
上記本実施形態に係るアクチュエータは、以下の製造方法により製造される。すなわち、可動子コア（鉄心２ｃ）と、固定子コア１０と、固定子コア１０に巻回状態で設けられる環状コイル１１とを含んで構成され、環状コイル１１に通電されるに伴い可動子２に所定の電磁力を作用させて可動子２を移動させるアクチュエータの製造方法であって、基端部１０ｂから延びる一対の延出部１０ｃ・１０ｃの先端部（端面）１０ａ・１０ａ同士の間が開放されたＣの字状をなす固定子コア（Ｃ型コア１０）を準備する固定子コア用意工程と、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法ｗ４よりもギャップ方向の幅寸法ｗ３を狭くし、且つ、固定子コア１０のうち延出部１０ｃの先端（端面１０ａ）から環状コイル１１の取り付け位置に至る部位の寸法ｗ７，ｗ８よりも環状コイル１１の孔の寸法ｗ９，ｗ１０を幅広とする制約の下において、固定子コア１０と独立した状態で所定の電磁力を得るために必要なターン数導線１１ａを巻回して環状コイル１１を形成するコイル形成工程と、巻回した環状コイル１１を固定子コア１０の延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に形成されるギャップｇｐを通しつつ、環状コイル１１の孔に延出部１０ｃを嵌めて環状コイル１１を固定子コア１０に取り付けるコイル取付工程と、延出部１０ｃ・１０ｃ同士の間に可動子コア（鉄心２ｃ）を配置して可動子コア（鉄心２ｃ）及び固定子コア（Ｃ型コア１０）でコイル１１への通電により生じる磁束ｍｆの磁路を形成する磁路形成工程とを含むことが挙げられる。
【００４３】
この構成及び作用効果は、固定子コアを断面コの字状をなすコ型コアとした場合においても同様である。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００４５】
例えば、本実施形態では、磁気回路ｍｃを構成する要素部品のうち可動子２を構成する磁路部材が鉄心２ｃである可動鉄心型のアクチュエータであるが、磁路部材を永久磁石とする可動磁石型に適用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２…可動子
２ｃ…鉄心（可動子コア）
１０…Ｃ型コア（固定子コア）
１０ａ…端面（先端部）
１０ｂ…基端部
１０ｃ…延出部
１１…コイル
１１ａ…導線
ｇｐ…ギャップ
ｗ３…コイルのギャップ方向の幅寸法
ｗ４…Ｃ型コアの端面のギャップ寸法
ｗ７，ｗ８…Ｃ型コアのうち延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位の寸法
ｗ９，ｗ１０…環状コイル１１の孔の寸法
ｃ１…Ｃ型コアの端面同士（延出部同士）の中心線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子コアと、固定子コアと、固定子コアに巻回状態で設けられる環状コイルとを含んで構成され、前記環状コイルに通電されるに伴い前記可動子に所定の電磁力を作用させて可動子を移動させるアクチュエータであって、
前記固定子コアを、基端部から延びる一対の延出部の先端部同士の間を開放したＣの字状乃至コの字状とし、
前記環状コイルを、前記延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、前記固定子コアのうち前記延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下で、前記所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して形成し、
前記可動子コアを、前記延出部同士の間に配置することで可動子コア及び固定子コアがコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成していることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記コイルは対をなし、対をなすコイルは前記可動子コアを挟む延出部同士の中心線から対称となる位置に配置されている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記一対のコイルは、前記可動子コアを挟む延出部同士の間のギャップを挟んで互いに対向する位置に配置されている請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
可動子コアと、固定子コアと、固定子コアに巻回状態で設けられる環状コイルとを含んで構成され、前記環状コイルに通電されるに伴い前記可動子に所定の電磁力を作用させて可動子を移動させるアクチュエータの製造方法であって、
基端部から延びる一対の延出部の先端部同士の間が開放されたＣの字状乃至コの字状をなす固定子コアを準備する固定子コア用意工程と、
前記延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、固定子コアのうち前記延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下において、固定子コアと独立した状態で前記所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して環状コイルを形成するコイル形成工程と、
巻回した環状コイルを固定子コアの延出部同士の間に形成されるギャップを通しつつ、環状コイルの孔に延出部を嵌めて環状コイルを固定子コアに取り付けるコイル取付工程と、
前記延出部同士の間に前記可動子コアを配置して前記可動子コア及び前記固定子コアでコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成する磁路形成工程とを含むことを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項１】
可動子コアと、固定子コアと、固定子コアに巻回状態で設けられる環状コイルとを含んで構成され、前記環状コイルに通電されるに伴い前記可動子に所定の電磁力を作用させて可動子を移動させるアクチュエータであって、
前記固定子コアを、基端部から延びる一対の延出部の先端部同士の間を開放したＣの字状乃至コの字状とし、
前記環状コイルを、前記延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、前記固定子コアのうち前記延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下で、前記所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して形成し、
前記可動子コアを、前記延出部同士の間に配置することで可動子コア及び固定子コアがコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成していることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記コイルは対をなし、対をなすコイルは前記可動子コアを挟む延出部同士の中心線から対称となる位置に配置されている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記一対のコイルは、前記可動子コアを挟む延出部同士の間のギャップを挟んで互いに対向する位置に配置されている請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
可動子コアと、固定子コアと、固定子コアに巻回状態で設けられる環状コイルとを含んで構成され、前記環状コイルに通電されるに伴い前記可動子に所定の電磁力を作用させて可動子を移動させるアクチュエータの製造方法であって、
基端部から延びる一対の延出部の先端部同士の間が開放されたＣの字状乃至コの字状をなす固定子コアを準備する固定子コア用意工程と、
前記延出部同士の間に形成されるギャップのうち最も狭いギャップ寸法よりもギャップ方向の幅寸法を狭くし、且つ、固定子コアのうち前記延出部先端から環状コイルの取り付け位置に至る部位よりも環状コイルの孔を幅広とする制約の下において、固定子コアと独立した状態で前記所定の電磁力を得るために必要なターン数導線を巻回して環状コイルを形成するコイル形成工程と、
巻回した環状コイルを固定子コアの延出部同士の間に形成されるギャップを通しつつ、環状コイルの孔に延出部を嵌めて環状コイルを固定子コアに取り付けるコイル取付工程と、
前記延出部同士の間に前記可動子コアを配置して前記可動子コア及び前記固定子コアでコイルへの通電により生じる磁束の磁路を形成する磁路形成工程とを含むことを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５５０７０（Ｐ２０１２−５５０７０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９４９３３（Ｐ２０１０−１９４９３３）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
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