JPH0619303Y2 - 大推力ボイスコイルモータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ボイスコイルモータに関するものであり、特
に大推力を有したボイスコイルモータに関するものであ
る。

従来の技術 近年、例えば６００Ｎといった大推力で且つ比較的スト
ロークの長いボイスコイルモータが、例えばポンプのピ
ストン駆動装置、工作機械の工具駆動装置等、種々の技
術分野にて広く要求されつつある。

従来のボイスコイルモータの一例が第４図及び第５図に
図示される。該ボイスコイルモータ１は、上ヨーク２、
下ヨーク３、上ヨーク及び下ヨークの間に位置したセン
ターポール４、並びに該上ヨーク、下ヨーク及びセンタ
ーポールを一端にて接続する連結部材５を有する。上ヨ
ーク、下ヨーク、センターポール及び連結部材は断面が
矩形の板状とされ、磁性材料にて形成される。

本例では、上ヨークの内側面には離隔して二つのマグネ
ット６ａ、６ｂが、例えば接着剤等により固着される。
隣接するマグネットは互いに極性が異なるように設けら
れる。同じように、下ヨークの内側面にも、上ヨークの
マグネットと対向する位置にマグネット７ａ、７ｂが配
置され、接着剤等にて下ヨークに固着される。上ヨーク
と対向する下ヨークのマグネットは上ヨークの対向する
マグネットと同じ極性となるように配置されるので、上
ヨーク、下ヨーク、上ヨーク及び下ヨークの間に位置し
たセンターポールとの間には、図示するような閉ループ
の磁気回路Ｍ１、Ｍ２が形成される。

センターポール４には往復動自在にコイル組立体８が配
置される。本例にてコイル組立体８は、断面が矩形とさ
れる中空のコイルボビン９に対をなす２つのコイル１０
ａ、１０ｂを軸線方向に離隔し、環状巻にして形成され
ている。該２つのコイルはその巻線方向が互いに逆とな
るように構成される。

一般に、大推力のボイスコイルモータは、マグネットが
大きくなり、又ヨーク自体も磁気飽和の問題のために必
然的に大きくなった。これに対し、上記構成のボイスコ
イルモータは、磁気回路Ｍ１、Ｍ２を通過する磁束量を
相当（５０％程度）低減せしめることができ、それによ
って上及び下ヨーク並びにマグネットの巨大化を最小限
度とすることができ、又、センターポールと各マグネッ
ト間の磁束密度を均一とし、そのために比較的低い磁束
密度にて、ストロークが大で且つ大推力のボイスコイル
モータを得ることができるという特長を有する。

考案が解決しようとする課題 本考案者等の研究実験の結果によると、上記構成のボイ
スコイルモータのコイル組立体の構成と、更には上及び
下ヨークとマグネットとの構成を改良することにより、
より高性能の大推力用ボイスコイルモータを得ることが
できることを見出した。

つまり、従来の大推力ボイスコイルモータのコイル組立
体は、剛性を大とするためにそのコイルボビン９が第４
図及び第５図に図示されるように、上板１１、下板１
２、両側板１３、１４から成る断面が矩形の中空形状と
されアルミニウム管にて一体に成形されたものであっ
た。

本考案者等は、このようなボビンを使用して形成された
コイルを使用した場合には、マグネットに対面したボビ
ンの上板１１及び下板１２には渦電流が発生し、逆方向
の推力が生じ、所期の推力が得られないことを見出し
た。

又、本考案者等の研究実験の結果によると、コイルに大
電流を流した場合に、コイル励磁による磁束は逆磁界を
形成し、推力に悪影響を与えるが、マグネットを取付け
る上及び下ヨークを特異な構成とすることにより逆磁界
成分の磁束はマグネット部を通過することなく磁気回路
を形成し、大電流でも推力と電流の関係を線形に近づけ
ることができ、大推力を得ることができることを見出し
た。

本考案は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

従って、本考案の目的は、コイルボビンに生じる渦電流
による推力抵抗をなくし、大推力のボイスコイルモータ
を提供することである。

本考案の他の目的は、コイル励磁による逆磁界成分の発
生を減少し、コイルに大電流を流した場合にも推力と電
流の関係を線形に極めて近いものとし、大推力を得るこ
とのできるボイスコイルモータを提供することである。

課題を解決するための手段 上記諸目的は本考案に係るボイスコイルモータにて達成
される。要約すれば本考案は、平行に配置された上ヨー
ク及び下ヨークと、前記上ヨーク及び下ヨークの間に配
置されたセンターポールと、前記上ヨーク、下ヨーク及
びセンターポールを一端にて接続する連結部材と、前記
上ヨーク及び下ヨークの対向する内側面に各々対向して
固着されたマグネットと、前記マグネットとセンターポ
ールとの間に位置し、該センターポールに往復動自在に
嵌挿されたコイル組立体とを備えたボイスコイルモータ
において、前記上ヨーク及び下ヨークのマグネットは、
それぞれ互いに近接して配置された少なくとも２個以上
のマグネットから構成され、且つ隣接するマグネットの
極性は異なるように配設されており、又、コイル組立体
は、断面が矩形とされる中空のコイルボビンと、該コイ
ルボビンに軸線方向に沿って互いに近接して配置された
複数個のコイルとを有し、そして隣接するコイルの巻き
線方向は互いに逆となるようにし、前記コイルボビンの
前記マグネットに対面する領域は絶縁材料にて形成し、
前記マグネットに対面しない領域は軽合金材料にて形成
されており、更に、前記各マグネットは上及び下ヨーク
に形成された溝内に配置されることを特徴とする大推力
用ボイスコイルモータである。

実施例 次に、本考案に係るボイスコイルモータを図面に即して
更に詳しく説明する。

第１図及び第２図に本考案に係るボイスコイルモータの
一実施例が図示される。本実施例にてボイスコイルモー
タ２０は、上ヨーク２１、下ヨーク２２、上ヨーク２１
及び下ヨーク２２の間に位置したセンターポール２３、
並びに該上ヨーク２１、下ヨーーク２２及びセンターポ
ール２３を一端にて螺子又は接着剤等にて一体に接続す
る連結部材２４を有する。上ヨーク２１、下ヨーク２
２、センターポール２３及び連結部材断面２４は矩形の
板状とされ、磁性材料にて形成される。

本実施例では、上ヨーク２１の内側面には離隔して二つ
の溝２１ａ、２１ｂが形成され、該溝２１ａ、２１ｂに
マグネット２５（２５ａ、２５ｂ）が、例えば接着剤等
により固着される。隣接するマグネット２５ａ、２５ｂ
は互いに極性が異なるように配置される。同じように、
下ヨーク２２の内側面にも互いに離隔して二つの溝２２
ａ、２２ｂが形成され、該溝２２ａ、２２ｂにマグネッ
ト２６ａ、２６ｂが、例えば接着剤等により固着され
る。下ヨーク２２のマグネット２６ａ、２６ｂは上ヨー
ク２１のマグネット２５ａ、２５ｂにそれぞれと対向す
るように配置され、又、下ヨークのマグネット２６ａ、
２６ｂは上ヨークの対向するマグネット２５ａ、２５ｂ
と同じ極性となるように配置される。これにより、上ヨ
ーク、下ヨーク、上ヨーク及び下ヨークの間に位置した
センターポールとの間には、図示するような閉ループの
磁気回路Ｍ１、Ｍ２が形成される。

センターポール２３には往復動自在にコイル組立体３０
が配置される。本実施例によると、第３図をも併せて参
照するに、コイル組立体３０は、断面が矩形とされる中
空のボビン３１に対をなす２つのコイル３２、３３が軸
線方向に離隔し、環状巻にして形成される。該２つのコ
イル３２、３３はその巻線方向が互いに逆とされ、励磁
されると、相互の磁束が相殺されるように構成される。

更に説明すると、本実施例では、コイルボビン３１は、
上板３４、下板３５、両側板３６、３７から成る断面が
矩形の中空管にて一体に成形され、２つのコイルを環状
巻きに巻付けるのを容易とするためにボビンの外周囲に
２つの環状溝３８、３９が形成される。

本考案によれば、コイルボビン３１の上板３４及び下板
３５は、繊維強化複合樹脂、例えばガラスエポキシ樹脂
板のようなガラス繊維強化樹脂板にて形成され、両側板
３６、３７はアルミニウム合金等の軽合金材料にて形成
される。このように、上板３４及び下板３５が絶縁体で
形成されるために、コイル３２、３３が励磁されたと
き、双方のコイルに発生する磁束が上板３４及び下板３
５と鎖交することとなるが、上板３４、下板３５に渦電
流が生じることはない。従って、渦電流による逆方向の
推力が発生することがなく、大推力化を図ることができ
る。又、両側板３６、３７はアルミニウム合金等の軽合
金材料にて形成され、繊維強化複合樹脂製の上板、下板
に一体的に接合されるために、コイルボビン３１は大推
力のボイスコイルモータに必要とされる剛性をも十分に
有することができる。

上述のように本考案によれば、渦電流を防止し得ること
により、上述のように、渦電流による逆方向の力が発生
することがなく、大推力を達成することが可能となる。
又コイル組立体の剛性を大とすることができることによ
り大推力下での高精度の運転及び制御が可能となる。

本実施例によれば、モータの起動時の推力の低下を防止
するためにセンターポール２３の外周囲にはショートコ
イル（銅管）２７が螺子或いは接着剤にて取付けられ
る。

更に、本考案によれば、上及び下ヨークのマグネット
は、第１図にて理解されるように、深さ（ｈ）だけヨー
クに埋設するような態様で各ヨークに取付けられる。こ
のために、本考案によれば、コイル励磁によって発生し
た磁束は、磁気抵抗の差によって、磁気回路Ｍ１、Ｍ２
を通過するのではなく、大半の磁束が隣接するマグネッ
トの側部に位置した磁性材料領域を経由した磁気回路ｍ
１、ｍ２を通過する。従って逆磁界成分の磁束が大幅に
低減され、実質的に零となり、その結果、大電流をコイ
ルに流した場合にも電流と推力との関係は線形に極めて
近いものとなり、大推力を得ることが可能である。上記
深さ（ｈ）はボイスコイルモータの特性により種々に設
計し得る。

上記実施例では、各ヨークには２つのマグネットが設け
られたが、３つ以上のマグネットを配置することもでき
る。この場合には当然にコイル組立体のコイルも対応し
て３つ以上設けられる。

考案の効果 本考案に係る大推力ボイスコイルモータは、特に、コイ
ルボビンのマグネットに対面する領域は絶縁材料にて形
成し、マグネットに対面しない領域は軽合金材料にて形
成されるので、コイルボビンに生じる渦電流による推力
抵抗をなくし、大推力を得ることができる。又、本考案
のボイスコイルモータは、各マグネットを上及び下ヨー
クに形成された溝内に配置することにより、コイル励磁
による逆磁界成分の発生を減少し、コイルに大電流を流
した場合にも推力と電流の関係を線形に極めて近いもの
とし、大推力を得ることができるという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る大推力ボイスコイルモータの縦
断面図である。 第２図は、第１図の線II−IIにとった断面図である。 第３図は、コイルボビンの斜視図である。 第４図は、従来の大推力ボイスコイルモータの一例の縦
断面図である。 第５図は、第４図の線Ｖ−Ｖにとった断面図である。 ２１：上ヨーク ２２：下ヨーク ２３：センターポール ２４：連結部材 ２５、２６：マグネット ２７：ショートコイル（銅管） ３０：コイル組立体 ３１：コイルボビン ３２、３３：環状溝 ３４：上板 ３５：下板 ３６、３７：両側板

フロントページの続き (72)考案者 佐藤 桂二 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)考案者 麻生 治 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)考案者 増村 照文 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−139158（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−23286（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−160613（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−27452（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−201078（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】平行に配置された上ヨーク及び下ヨーク
   と、前記上ヨーク及び下ヨークの間に配置されたセンタ
   ーポールと、前記上ヨーク、下ヨーク及びセンターポー
   ルを一端にて接続する連結部材と、前記上ヨーク及び下
   ヨークの対向する内側面に各々対向して固着されたマグ
   ネットと、前記マグネットとセンターポールとの間に位
   置し、該センターポールに往復動自在に嵌挿されたコイ
   ル組立体とを備えたボイスコイルモータにおいて、前記
   上ヨーク及び下ヨークのマグネットは、それぞれ互いに
   近接して配置された少なくとも２個以上のマグネットか
   ら構成され、且つ隣接するマグネットの極性は異なるよ
   うに配設されており、又、コイル組立体は、断面が矩形
   とされる中空のコイルボビンと、該コイルボビンに軸線
   方向に沿って互いに近接して配置された複数個のコイル
   とを有し、そして隣接するコイルの巻き線方向は互いに
   逆となるようにし、前記コイルボビンの前記マグネット
   に対面する領域は絶縁材料にて形成し、前記マグネット
   に対面しない領域は軽合金材料にて形成されており、更
   に、前記各マグネットは上及び下ヨークに形成された溝
   内に配置されることを特徴とする大推力用ボイスコイル
   モータ。