JPH087826Y2 - リニアアクチュエ−タ用部品 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、超薄型、小型でかつコストの低い扁平形リ
ニアアクチユエータ用部品に関する。ここでリニアアク
チユエータ用部品とはコイルユニツトと磁石のことであ
る。また、リニアアクチユエータとはコイルと磁気回路
等からなり、電気エネルギーを電磁力を利用して往復運
動の機械エネルギーに変換するものであり、たとえばリ
ニアアクチユエータ、リニアモータ等のことを示す。

〔従来の技術〕

近年、オーデイオ機器、ビデオ機器、OA機器等の大幅
な進歩と小型化薄型化に伴い、それらのなかで往復運動
を生みだすリニアアクチユエータも小型化薄型化が望ま
れてきている。一般にこのような、リニアアクチユエー
タにおいては、モーターで作つた回転運動を機械的なメ
カニズム、たとえばスチールベルトやギヤーを使つて直
線運動に変える方法がとられてきたが、小型薄型化は限
界があるので、直接往復運動を生みだすリニアアクチユ
エータが最近盛んに検討されている。こういつたリニア
アクチユエータは、直線上に１個又は複数個のうず巻状
コイルを並べそれに対峙して、１個又は複数個の磁極を
並べる構造をしている。そして、最近いわゆるプリント
コイルと言われるフオトリングラフイ技術を応用して作
られた非常に薄いコイルが使われる様になつて、コイル
をはさんでいるマグネツトとヨーク板との距離（ギヤツ
プ）を小さくして磁場を強くできその結果高い推力が得
られる様になつてきた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、このようなプリントコイルは、上記の様に小
型薄型リニアアクチユエータに使われるが、第１図
（Ａ），（Ｂ）に示すように、対峙して置かれる磁石21
の位置検出用素子22、たとえばホール素子とか磁気抵抗
素子といつた磁気検出機能を持つた素子のコイルに対す
る体積比が非常に大きくなり、リニアアクチユエータ内
の配置が困難となる。例えば第１図（Ｂ）のようにコイ
ルユニツト23の上に置こうとすれば対時して置かれる磁
石21につかえないようにエアーギヤツプを大きくしなけ
ればならず、せつかくの薄く巻けるというプリントコイ
ルの特長を生かせず、また磁石21の主磁束の外側に置く
と磁気検出感度が低下し、磁気検出素子のための増幅器
の高感度化が必要となりS/N比をとりにくくコストが高
くなる。

また、こうしてリニアアクチユエータは高推力が得ら
れるためその用途は非常に広くなつたが、そういつた用
途のなかで特に移動速度の安定性の優れたものを要求さ
れる場合には新たに次の様な問題点がもう一点生じてき
た。

それは磁石からの距離の差によるコイルが受ける磁場
の差である。例えば第１図にある様にコイルユニツト23
は多くの場合プリントコイルを複数枚重ね合わせて作ら
れるため、当然磁石から各プリントコイルへの距離が異
なる。すると磁石21とヨーク板24の距離は１〜3m/m程度
で磁石表面からヨーク板表面に行くに従つて非常に極く
わずかではあるが磁場の強さが弱くなつていく。

この様な各プリントコイルのある場所の磁場の違いに
よるプリントコイルの磁石におよぼす力のアンバランス
（磁石に近い側のコイルの方がヨーク板に近い側にある
コイルよりも磁石に与える力が大きい）により非常に微
妙な速度ムラが生じる。

〔問題点を解決するための手段・作用〕

本考案は上記問題点を解決した小型かつ薄型のリニア
アクチユエータ用部品に関するものである。

即ち、本考案は、以下の通りのものに関する。

下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）からなり、コイルユニッ
トを構成するプリントコイルのうち、磁石に最も近い側
のプリントコイルにのみ磁気検出素子を埋め込んだこと
を特徴とするリニアアクチユエータ用部品。

（ａ）しゅう動方向に垂直な方向の巾がｌである磁石2
1。

（ｂ）一定の間隔で該しゅう動方向に配置された、複数
個のうず巻状導体パターン３。

（ｃ）該うず巻状導体パターン３の外側で、磁石21の巾
方向の中心から距離Ｒが、Ｒ≦l/2＋ｄ（但し、ｄは、
磁石のプリントコイルユニットに面する表面から、プリ
ントコイルユニットの磁石と反対側の面までの距離）で
ある距離Ｒの位置に、磁気検出素子８の受感部が来るよ
うに該磁気検出素子８が埋め込まれている膜厚が0.1〜2
mmのプリントコイル１を、複数枚含むプリントコイルユ
ニット23 一般にモーターのコイルによつて構成されている部分
はコイルユニツトと呼ばれ、プリントコイルを使つたコ
イルユニツトの場合、複数枚のプリントコイルを積層し
てコイルユニツトを構成する場合が多い。

本考案に使用される磁石の材質は、何んでも良いが、
フエライトや希土類材料たとえばサマリウム、コバルト
などが好ましく使用される。磁石の厚さは0.2〜10m/mが
好ましい。

形状は基本的には直方体が良いが組み合わされる他の
部品形状等により変形が考えられる。磁石はコイル又は
磁石の移動方向に等しい幅で、コイルと対時する面に垂
直方向にN,Sと交互に着極する。第２図にその１例を示
す。

本考案に使用されるプリントコイルは、どんな製造法
によつたものでもよく、たとえばエツチング法やメツキ
法やそれらを組み合わせた方法で製造されたものでも良
いが、特開昭57−91590号公報に記載された製造法によ
り製造されたプリントコイルが好ましい。また、プリン
トコイルの厚さは0.1〜2mmにおいて、その効果を発揮す
る。またコイル部の線密度としては２〜20本/mm、さら
に好ましくは５〜20本/mmが良い。第３図に本考案に用
いられるプリントコイルの１例を示す。磁石の着極ピツ
チと同一のピツチでうず巻状パターン３がプリントコイ
ル支持体２の両面に形成されており、必要に応じてスル
ーホール６により、プリントコイル支持体２をはさんで
両側に存在する導体パターン３が導通するように接続さ
れる。プリントコイル支持体２は電気絶縁性を有すれば
何んでもよく、例えばガラスエポキシ基板やポリイミド
フイルムやエポキシ樹脂等が好ましく使用される。又、
スルーホール６の形成方法も何んでもよい。

コイルのパターン３は対極磁石がＮ極Ｓ極交互に着磁
されているのと同一のピツチでうず巻状導体パターンを
配置する。

なお一般にうず巻状導体パターンの中心は同一の直線
に並らび、可動部（コイル又は磁石）のしゆう動方向に
一致する。

磁気検出素子８をうめ込むプリントコイル上の位置
は、２つの条件を同時に満す必要があり、その第１の条
件は、第４図（Ｂ）に示すように磁石の中心からの距離
と磁場の強さの関係のグラフからわかる様に、磁石の巾
方向の中心から磁気検出素子８の受感部の距離をＲとし
たら、Ｒ≦l/2＋ｄ（1dは、磁石のプリントコイルユニ
ットに面する表面から、プリントコイルユニットの磁石
と反対側の面までの距離）であり、更にＲ≦l/2＋0.5×
ｄであることが好ましい。Ｒがl/2＋ｄより大きいと磁
場が弱くなり磁石位置検出精度が低下する。ここで受感
部とは、磁気検出素子８のうちの本当に磁場の強さを電
気信号に変換する能力のある場所である。さらに、距離
Ｒは受感部の中心に対する距離で評価することが磁気検
出原理からいつて重要である。磁気検出素子をうめ込む
位置の第２の条件は、うず巻状導体パターン３とその中
央部５を除いた場所でうず巻状導体パターン同志の間が
よい。

うず巻状導体パターン３の内側、即ち、中央部５（検
出磁場最大）に磁気検出素子８を配置した場合では、磁
気検出素子８の接続回路をうず巻状導体パターン３をク
ロスして設けざるを得なく、ヨーク板24と磁石21との距
離がうず巻状導体パターン３と接続回路とを加算した距
離以上になり、磁石の有する本来の力を減殺してしま
う。一方、磁気検出素子８をうず巻状導体パターン３同
志の間にうめ込んだ場合、接続回路をうず巻状導体パタ
ーン３とクロスさせて設ける必要がなく、プリントコイ
ルの厚みのみをもって磁石とヨーク板との距離を設計で
きて、磁石本来の力を最大限に取り出すアクチユエータ
を製作することができると共にアクチユエータを極めて
簡素なものとすることができる。更に複数の磁気検出素
子はコイルユニットを構成するプリントコイルのうち１
枚のプリントコイル内にうめ込む必要がある。コイルユ
ニツトのうちの複数枚のプリントコイルにわたつて磁気
検出素子をうめ込むと、磁石から各磁気検出素子への距
離が微妙に異なり、各磁気検出素子が受ける磁場の強さ
が少しづつ異なる。その結果各コイルに流す電流の切り
換えタイミングが微妙にズレてしまう。

またプリントコイル上の配置についても次のことを考
慮することが望ましい。磁気検出素子はその駆動方法に
応じて２個以上等ピツチに配置するが、多くの場合その
配列ピツチはうず巻状導体パターンの配列ピツチとは一
致しない。つまり一個の磁気検出素子をうず巻状導体パ
ターン同志の間の空いているスペースに配置しても他の
磁気検出素子の位置はうず巻状導体パターンと重なる。
例えば第５図（Ｂ）に示すようにうず巻状導体パターン
の、リニアアクチユエータ推力に寄与する部分を一部犠
牲にしてパターンを少し変形させ、そこに磁気検出素子
をうめ込む。これにより磁石に近い側のコイルの発生す
る力をさげ、磁石から遠い側のコイルの発生する力とそ
ろえてやることができる。

さらに、コイルユニツトを構成するプリントコイルの
うち磁石に最も近いプリントコイル上に磁気検出素子を
集めることが好ましい。そうすれば磁気検出素子の受け
る磁場を等しくさせ、各素子の出力電圧をそろえかつ磁
気検出素子を並べるためにコイルパターンを変形させる
ことにより磁石に最も近い側のプリントコイルのリニア
アクチユエータの推力への寄与を減じることによつて各
プリントコイルの推力への寄与もそろえることが同時に
可能となる。

磁気検出素子をプリントコイルへうめ込む方法は何ん
でも良いが、例えば素子の外形寸法にあわせてプレスで
穴を明け、穴に素子を入れて接着剤12で固定すれば良
い。この場合例えば、エポキシ系やフエノール系の接着
剤などが使用される。

磁気検出素子としては磁気を検出できるものならなん
でも良く、例えばホール素子、超小型コイル、磁気抵抗
素子等が挙げられる。

素子の厚さは何んでも良いが、その素子が取り付けら
れるプリントコイルの厚さより薄いのが好ましい。素子
がプリントコイルの厚さより薄ければコイルユニツト内
のその素子が取り付けられているプリントコイル以外の
プリントコイルのうず巻状導体パターンをその素子の位
置や形状にあわせて変形させる必要がなくうず巻状導体
パターンの設計に自由度が増す。また素子の形状も何ん
でも良いが、特に素子を外周に面した、うず巻状導体パ
ターンの角を丸味を持たせて変形させた領域に配置する
時は、五角形や三角形が好ましい。

以上の様にして磁気検出素子をうめ込んだプリントコ
イルと磁気検出素子を含まないプリントコイルとを複数
枚積層してコイルユニツトを形成する。

この積層にはコイルの固定ができてコイル間の絶縁が
とれれば何を使つてもよいが、例えばエポキシ系やフエ
ノール系の接着剤でも、また、絶縁フイルムの両面に接
着剤を半硬化の状態にして塗布してある接着剤シートを
用いても良い。第６図に１例を示す。

〔効果〕

本考案の磁気検出素子を内蔵したコイルユニツトと磁
石は、磁気検出素子を含めたコイルユニツトが薄いため
に効率の良い磁気回路が出きるので推力が大きくまた、
各磁気検出素子の磁場の差による出力のバラツキが少な
いので各コイルへの電流の切り換えのタイミングが正確
であり、さらに各プリントコイルの推力への寄与が一定
に揃えられているため高安定移動速度を持つた薄型リニ
アアクチユエータが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）は、リニアアクチユエータの一般的
な見取り図と断面図である。第２図（Ａ）、（Ｂ）は本
考案に用いる磁石の１態様の平面図及び正面図である。
第３図は本考案に用いられるプリントコイルの１例を示
し、第３図（Ａ）は平面図、第３図（Ｂ）は第３図
（Ａ）のＡ−Ａ′線で切断した断面図である。第４図
（Ａ）、（Ｂ）は本考案のアクチユエータ用部品の断面
図と磁石の巾方向の中心からの距離と磁場の強さの関係
を示すグラフである。第５図は本考案に用いる磁気検出
素子をうめ込んだプリントコイルの１例の平面図であ
る。第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本考案に用いるコ
イルユニツトの１例の表平面図、裏平面図及びＢ−Ｂ′
線での断面図である。 1,1′……プリントコイル 2,2′……プリントコイル支持体 3,3′……うず巻状導体パターン 4,4′……スルーホールランド 5,5′……うず巻状導体パターンの中央部 6,6′……スルーホール 7,7′……外部接続用端子 8,22……磁気検出素子 9,9′……絶縁用オーバーコート樹脂 12……接着剤 13……磁気検出素子埋込用穴 21……磁石 23……コイルユニツト 24……ヨーク板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−103559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−91590（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−86861（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−97596（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）からなり、コ
   イルユニットを構成するプリントコイルのうち、磁石に
   最も近い側のプリントコイルにのみ磁気検出素子を埋め
   込んだことを特徴とするリニアアクチュエータ用部品。 （ａ）しゅう動方向に垂直な方向の巾がｌである磁石2
   1。 （ｂ）一定の間隔で該しゅう動方向に配置された、複数
   個のうず巻状導体パターン３。 （ｃ）該うず巻状導体パターン３の外側で、磁石21の巾
   方向の中心からの距離Ｒが、Ｒ≦l/2＋ｄ（但し、ｄ
   は、磁石のプリントコイルユニットに面する表面から、
   プリントコイルユニットの磁石と反対側の面までの距
   離）である距離Ｒの位置に、磁気検出素子８の受感部が
   来るように該磁気検出素子８が埋め込まれている膜厚が
   0.1〜2mmのプリントコイル１を、複数枚含むプリントコ
   イルユニット23。