JPH10117470A

JPH10117470A - 面移動アクチュエータ

Info

Publication number: JPH10117470A
Application number: JP28929296A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Saito; 重男斉藤; Takatoshi Oyama; 貴俊大山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2016-10-11
Also published as: JP3755071B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽荷重の被駆動体を所定平面内で高速駆動可
能で、外形の小型化、構造の簡素化、軽量化を図ること
ができる。【解決手段】ループ状コイル３，４を有していて内周
側のループ状コイル３の外側に外周側のループ状コイル
４を平面的に配置してなるコイル体と、各ループ状コイ
ル３，４と鎖交する磁束を発生する永久磁石１１，１
２，１３，１４をベース板１５に固着した磁石体とを備
え、前記コイル体と前記磁石体とが平行状態を維持して
相対移動自在であり、前記ループ状コイル３，４の通電
時に発生する推力は前記コイル体又は磁石体の移動平面
内で少なくとも２方向の推力成分を有する構成となって
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルへの通電に
より、各種の被駆動体を所定面内で任意の位置に移動さ
せることが可能なアクチュエータに係り、とくにコイル
側と、永久磁石側を平行状態を維持して相互に面移動自
在とした面移動アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被駆動体をＸＹ方向に移動する装
置として、特開平７−４６８１８号のＸＹステージが知
られている。このＸＹステージは、所定平面内で移動自
在に支持された移動テーブルを３個のボイスコイルモー
タでＸ方向、これに直交するＹ方向、並びに回転方向に
駆動するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、軽荷重の被
駆動部品を姿勢に関係なく（水平面に限らず垂直面や傾
斜面内で）高速で動かす用途では、可動部分をできるだ
け小型、軽量にする必要があるが、上記ＸＹステージで
は可動部分の小型化、軽量化に限界がある。また、可動
コイル型のボイスコイルモータの場合、コイルに給電す
るための電線が必要となり、構造が複雑化する。

【０００４】本発明は、上記の点に鑑み、軽荷重の被駆
動体を所定平面内で高速駆動可能で、外形の小型化、構
造の簡素化、軽量化を図ることのできる面移動アクチュ
エータを提供することを目的とする。

【０００５】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の面移動アクチュエータは、複数
のループ状コイルを有していて内周側のループ状コイル
の外側に外周側のループ状コイルを平面的に配置してな
るコイル体と、各ループ状コイルと鎖交する磁束を発生
する永久磁石をベース板に固着した磁石体とを備え、前
記コイル体と前記磁石体とが平行状態を維持して相対移
動自在であり、前記複数のループ状コイルの通電時に発
生する推力は前記コイル体又は磁石体の移動平面内で少
なくとも２方向の推力成分を有することを特徴としてい
る。

【０００７】また、本発明に係る第２の面移動アクチュ
エータは、２個のループ状コイルを有していて内周側の
ループ状コイルの外側に外周側のループ状コイルをホル
ダ内に平面的に配置してなるコイル体と、各ループ状コ
イルと鎖交する磁束を発生する永久磁石をベース板に固
着した磁石体とを備え、前記ホルダによって前記磁石体
が各ループ状コイルの配置平面に対して平行に相対移動
自在に支持されるとともに、各ループ状コイルの通電時
に発生する推力は前記コイル体又は磁石体の移動平面内
でＸ方向と該Ｘ方向に直交するＹ方向の推力成分を有す
ることを特徴としている。

【０００８】前記第１又は第２の面移動アクチュエータ
において、前記ループ状コイルの前記磁石体に対向する
側の反対側に磁性体を固定配置し、前記磁石体との間で
吸引力を発生させる構成としてもよい。

【０００９】また、前記磁石体を弾性部材で少なくとも
２箇所で支持するか、あるいは少なくとも２方向より引
っ張り又は押圧して各ループ状コイルの非通電時におけ
る前記磁石体を所定の相対位置に復帰させる構成として
もよい。

【００１０】さらに、前記磁石体の相対運動を検出する
検出コイルを前記ループ状コイルに近接させて固定配置
してもよい。

【００１１】前記磁石体の相対位置検出用に磁気式又は
光学式センサを設ける構成としてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る面移動アクチ
ュエータの実施の形態を図面に従って説明する。

【００１３】図１乃至図４で本発明に係る面移動アクチ
ュエータの第１の実施の形態を説明する。この第１の実
施の形態はコイル側を固定とし、永久磁石側をコイル側
に対して平行状態を維持して面移動自在とした磁石可動
型面移動アクチュエータを構成した例である。ここで、
図１は第１の実施の形態の全体構成を示す平面図、図２
は側断面図、図３は固定コイル体の平面図、図４は可動
磁石体の平面図である。これらの図において、１は固定
コイル体であり、図３のように樹脂等の非磁性材からな
るホルダ２の内側平坦面（内側底面）に内周側のループ
状コイル３及びその外側を周回する外周側のループ状コ
イル４を同心的かつ平面的に配置、固定したものであ
る。なお、この例では内周側及び外周側のループ状コイ
ル３，４は略方形ループをなす形状となっており、例え
ば自己融着性導線（いわゆるセメントワイヤー）を巻回
したボビンレスコイルである。

【００１４】一方、１０は可動磁石体であり、内周側の
ループ状コイル３に近接対向する第１群の永久磁石１
１，１２及び外周側のループ状コイル４に近接対向する
第２群の永久磁石１３，１４を図４のようにベース板１
５のコイル３，４への対向面に接着剤等で固着したもの
である。そして、可動磁石体１０のベース板１５はホル
ダ２の内側底面から突出した環状凸部２ａの先端面であ
る摺動部２ｂにて摺動自在に支持されている。この摺動
部２ｂには低摩擦材のコーティングを設けるようにして
もよい。また、ホルダ２の側面部２ｃ上端面に固定され
たカバー部材５でベース板１５は外れないように上から
抑えられている（但し、摺動動作は妨げられない。）。
これにより、可動磁石体１０は各ループ状コイル３，４
の配置平面（ホルダの内側底面）に対して平行な移動平
面内で摺動自在で、かつ図２のようにループ状コイル
３，４と永久磁石１１，１２，１３，１４間に一定間隙
が保たれるように支持される。なお、ベース板１５は鉄
板等の磁性体板でもよいし、樹脂板等の非磁性板でもよ
いが、磁性体板の方が永久磁石１１，１２，１３，１４
との間で吸着力が働き、永久磁石の脱落の危険が無い点
で好都合である。

【００１５】ここで、第１群の２個の永久磁石１１，１
２は、これらによる磁束が内周側のループ状コイル３と
鎖交するもので、図１の如く内周側のループ状コイル３
のＸ軸方向に沿った２箇所の直線状部分にそれぞれ近接
対向する長方形板形状であり、その長手方向がＸ軸方向
を向き、それぞれ厚み方向に磁化されている（片面単極
着磁）。

【００１６】また、第２群の２個の永久磁石１３，１４
は、これらによる磁束が外周側のループ状コイル４と鎖
交するもので、外周側のループ状コイル４のＹ軸方向に
沿った２箇所の直線状部分にそれぞれ近接対向する長方
形板形状であり、その長手方向がＹ軸方向を向き、それ
ぞれ厚み方向に磁化されている（片面単極着磁）。

【００１７】なお、第１群の２個の永久磁石１１，１２
の磁極の極性は相互に反対であり、一方の永久磁石１１
のＮ極がループ状コイル３に対面している場合、他方の
永久磁石１２のＳ極がループ状コイル３に対面する。同
様に、第２群の２個の永久磁石１３，１４の磁極の極性
も相互に反対であり、一方の永久磁石１３のＮ極がルー
プ状コイル４に対面している場合、他方の永久磁石１４
のＳ極がループ状コイル４に対面する。これは、ループ
状コイル３，４の上下、左右では各コイルを周回してい
る電流の向きが可動磁石体１０側から見て反対向きとな
るためである。このような磁極配置とすることで、第１
群の永久磁石１１，１２による推力（後述するようにフ
レミングの左手の法則に基づくものでＹ軸方向成分とな
る）は互いに強め合う向きに発生し、同様に第２群の永
久磁石１３，１４による推力（後述するようにＸ軸方向
成分となる）も互いに強め合う向きに発生する。

【００１８】なお、可動磁石体１０のベース板１５には
小型、軽量の被駆動体２０が固定されている。この被駆
動体２０は例えば、光学レンズ、プリズム等であり、光
線を通過させる必要がある場合には、ホルダ２の底面部
に透孔２ｄを、ベース板１５の被駆動体２０の位置する
中央部分に透孔１５ａをそれぞれ形成しておく。

【００１９】前記ホルダ２の側面部２ｃの外側には、端
子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを有する端子台２１
が取り付けられており、例えばループ状コイル３の引出
線が端子２２ａ，２２ｂに、ループ状コイル４の引出線
が端子２２ｃ，２２ｄにそれぞれ接続されている。

【００２０】この第１の実施の形態において、外周側の
ループ状コイル４に矢印Ｐ方向の電流を流すことによ
り、第２群の永久磁石１３，１４の磁束との間でフレミ
ングの左手の法則に基づくＸ軸方向の推力が発生し、可
動磁石体１０を図１のＸ＋方向に動かすことができる。
電流の向きを反転して矢印Ｑ方向とすれば可動磁石体１
０をＸ−方向に動かすことができる。

【００２１】また、内周側のループ状コイル３に矢印Ｒ
方向の電流を流すことにより、第１群の永久磁石１１，
１２の磁束との間でフレミングの左手の法則に基づくＹ
軸方向の推力が発生し、可動磁石体１０を図１のＹ＋方
向に動かすことができる。電流の向きを反転して矢印Ｓ
方向とすれば可動磁石体１０をＹ−方向に動かすことが
できる。

【００２２】さらに、外周側のループ状コイル４に矢印
Ｐ方向、かつ内周側のループ状コイル３に矢印Ｒ方向の
電流をそれぞれ流せば、Ｘ軸のＸ＋方向への推力成分と
Ｙ軸のＹ＋方向への推力成分との合成力によりＡ方向
（４５度方向）へ可動磁石体１０を移動させることがで
きる。従って、ループ状コイル３，４に通電する電流値
及び電流の向きを制御することで、推力のＸ軸方向成分
及びＹ軸方向成分を任意に設定して可動磁石体１０の移
動平面（コイル３，４の配置平面に対して平行）となる
Ｘ−Ｙ平面上の任意の方向、任意の位置に可動磁石体１
０を自由に移動させることが可能である。

【００２３】この第１の実施の形態によれば、次の通り
の効果を得ることができる。

【００２４】(1) 内周側のループ状コイル３の外側に
外周側のループ状コイル４をホルダ２内に平面的に配置
してなる固定コイル体１と、各ループ状コイル３，４と
鎖交する磁束を発生する第１群及び第２群の永久磁石１
１，１２，１３，１４をベース板１５に固着した可動磁
石体１０とを備え、各ループ状コイル３，４に電流を流
すことで、フレミングの左手の法則に基づく推力で可動
磁石体１０をＸ軸及びＹ軸方向に駆動する構造である。
このため、各ループ状コイル３，４と各永久磁石１１，
１２，１３，１４とが面対向する構造で、Ｘ軸方向の推
力を発生する外周側のループ状コイル４及び第２群の永
久磁石１３，１４からなるＸ軸方向のアクチュエータ部
分と、Ｙ軸方向の推力を発生する内周側のループ状コイ
ル３及び第１群の永久磁石１１，１２からなるＹ軸方向
のアクチュエータ部分とが同一平面上に構成されること
になり、小型に構成することができ、また簡素な構造と
することが可能で、軽量化を図ることができる。

【００２５】(2) 各永久磁石１１，１２，１３，１４
を小型で高性能の希土類磁石で構成することで、可動磁
石体１０を軽量化し、かつ大きな推力を発生可能であ
り、Ｘ−Ｙ平面を高速動作させることができる。

【００２６】(3) 通電する必要の無い可動磁石体１０
が動く構造であり、コイル可動型のように可動部分に通
電する必要がなく、取り扱いが簡単であり、構造の簡素
化ができる。

【００２７】図５及び図６で本発明の第２の実施の形態
を説明する。ここで、図５は第２の実施の形態の底面
図、図６は側断面図である。この場合、固定コイル体１
が有するループ状コイル３，４の可動磁石体１０に対向
する側の反対側に環状磁性体３０を固定配置している。
すなわち、固定コイル体１のホルダ２の外側底面に、環
状磁性体３０が固着されている。この環状磁性体３０は
例えば鉄板等であり、前記可動磁石体１０側の各永久磁
石１１，１２，１３，１４との間に吸引力（図６の矢印
Ｂ方向の力）を発生させ、可動磁石体１０の位置を安定
させるものである（とくに可動磁石体１０の上下方向の
がたつき防止に有効である。）。

【００２８】なお、その他の構成及び作用効果は前述の
第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同
一符号を付して説明を省略する。

【００２９】図７及び図８で本発明の第３の実施の形態
を説明する。ここで、図７は第３の実施の形態の平面
図、図８は側断面図である。この場合、固定コイル体３
１のホルダ３２は内側底面から突出した環状凸部３２ａ
の先端面である摺動部３２ｂで可動磁石体１０を摺動自
在に支持することは第１の実施の形態と同様であるが、
ホルダ３２の側面部３２ｃと環状凸部３２ａとの間隔が
やや広く形成されていて、この間隔を利用して可動磁石
体１０の４角を側面部３２ｃ側に引っ張る（吊る）弾性
部材（引っ張りばね又はゴム等）３５が配設されてい
る。すなわち、図７では側面部３２ｃの内側の４個の角
部と可動磁石体１０のベース板１５の４角とをそれぞれ
接続する弾性部材３５が合計４箇所設けられている。

【００３０】なお引っ張りばね又はゴム等の弾性部材３
５の代わりに、圧縮ばね又はゴム等の弾性部材３６を用
いることができ、この場合、図７の仮想線のように、ホ
ルダ３２の側面部３２ｃの内壁面と、可動磁石体１０の
ベース板１５の側端面との間に弾性部材３６を合計４箇
所配設して、可動磁石体１０を中央に向けて押圧するよ
うにしてもよい。

【００３１】なお、ホルダ３２は可動磁石体１０に固定
された被駆動体２０が光学レンズ、プリズム等であり、
光線を通過させる必要がある場合には、ホルダ３２の底
面部に透孔３２ｄを形成しておく。その他の構成は前述
の第２の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に
同一符号を付して説明を省略する。

【００３２】この第３の実施の形態によれば、弾性部材
３５又は弾性部材３６を設けたことで、可動磁石体１０
の位置の安定化を図って、振動、衝撃に対する動作の安
定性を確保でき、また各ループ状コイル３，４の非通電
時に可動磁石体１０をホルダ中央の原点位置に自動復帰
させることができる。なお、その他の作用効果は前述し
た第２の実施の形態と同様である。

【００３３】図９は本発明の第４の実施の形態を示す。
この場合、可動磁石体１０の運動を検出するループ状検
出コイル３３，３４を固定コイル体１のループ状コイル
３，４に近接させて固定配置している。具体的には、ル
ープ状検出コイル３３は内周側のループ状コイル３の下
層に、ループ状検出コイル３４は外周側のループ状コイ
ル４の下層にそれぞれ配置され、ホルダ２の内側底面に
コイル３，４とともに固着されている。その他の構成は
前述の第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部
分に同一符号を付して説明を省略する。

【００３４】この第４の実施の形態によれば、可動磁石
体１０側の各永久磁石の移動速度、位置等を検出コイル
３３，３４の誘起電圧を用いて検出することができる。
その他の作用効果は前述した第１の実施の形態と同様で
ある。

【００３５】図１０乃至図１２で本発明の第５の実施の
形態を説明する。ここで、図１０は第５の実施の形態の
平面図、図１１は要部拡大平面図、図１２は要部断面図
である。この場合、可動磁石体１０のベース板１５のコ
イル３，４への対向側に位置検出用の磁気式リニアスケ
ール磁石４０を固着するとともに、図１２のように位置
検出用磁気式リニアスケール磁石４０に近接対向するこ
とが可能な位置のホルダ３２内側底面上にＭＲセンサ
（磁気抵抗効果素子内蔵）４１が固定配置されている。
ここで、位置Ｕに配置された磁気式リニアスケール磁石
４０とＭＲセンサ４１の組がＸ軸方向の位置検出用の磁
気センサを構成し、磁気式リニアスケール磁石４０とＭ
Ｒセンサ４１が近接対向したときの可動磁石体１０のＸ
軸方向位置をＭＲセンサ４１の内部抵抗変化で検出でき
る。同様に、位置Ｖに配置された磁気式リニアスケール
磁石４０とＭＲセンサ４１の組がＹ軸方向の位置検出用
の磁気センサを構成し、磁気式リニアスケール磁石４０
とＭＲセンサ４１が近接対向したときの可動磁石体１０
のＹ軸方向位置をＭＲセンサ４１の内部抵抗変化で検出
できる。

【００３６】なお、可動磁石体１０の動作位置を磁気式
リニアスケール磁石４０とＭＲセンサ４１の組で測定
し、そのデータを用いてフィードバック制御（ループ状
コイル３，４に流す電流値、電流方向の制御）を実行す
ることで、Ｘ−Ｙ平面上の任意位置へ可動磁石体１０を
移動させることが可能である。

【００３７】なお、その他の構成及び作用効果は前述の
第３の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同
一符号を付して説明を省略する。

【００３８】図１３は上記第５の実施の形態で用いた検
出用永久磁石４０とＭＲセンサ４１の組の代わりに使用
可能な可動磁石体１０の光学式位置検出センサを示す。
この場合、光学式センサを構成する発光素子４２と受光
素子４３との間を可動磁石体１０のベース板１５に形成
されたスリット（又は穴）４４が位置することができる
ようになっている。受光素子４３は発光素子４２からの
光線がベース板１５で遮られるかスリット４４を通過し
て当該受光素子４３で受光されたかによって（更に受光
量の多少によって）ベース板１５の位置、すなわち可動
磁石体１０の位置を検出可能である。

【００３９】図１４及び図１５で本発明の第６の実施の
形態を説明する。ここで、図１４は第６の実施の形態の
平面図、図１５は第６の実施の形態で用いる永久磁石を
示す平面図である。この場合、第１の実施の形態で用い
たような片面単極着磁の永久磁石を複数個ベース板に固
着して可動磁石体を構成する代わりに、図１５のような
片面２極着磁の１個の方形枠状永久磁石５０を用いてい
る。ここで、永久磁石５０は２つの長辺部５１，５２が
内周側のループ状コイル３に近接対向（第１の実施の形
態における第１群の２個の永久磁石１１，１２に相当）
し、２つの短辺部５３，５４が外周側のループ状コイル
４に近接対向（第１の実施の形態における第２群の２個
の永久磁石１３，１４に相当）する配置となり、一方の
長辺部５１と短辺部５３のコイル対向面が例えばＮ極で
あれば他方の長辺部５２と短辺部５４のコイル対向面が
例えばＳ極となる。つまり、２つの長辺部５１，５２の
磁極の極性は相互に反対であり、同様に２つの短辺部５
３，５４の磁極の極性も相互に反対となる。これは、ル
ープ状コイル３，４の上下、左右では各コイルを周回し
ている電流の向きが可動磁石体１０側から見て反対向き
となるためである。このような磁極配置とすることで、
２つの長辺部５１，５２の磁極による推力（Ｙ軸方向）
は互いに強め合う向きに発生し、同様に２つの短辺部５
３，５４の磁極による推力（Ｘ軸方向）も互いに強め合
う向きに発生する。

【００４０】なお、その他の構成は前述の第１の実施の
形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付し
て説明を省略する。

【００４１】この第６の実施の形態によれば、第１の実
施の形態の作用効果に加えて、１個の方形枠状永久磁石
５０をベース板１５に固着することで可動磁石体１０を
構成でき、いっそうの構造の簡素化を図ることができ、
また永久磁石５０とベース板１５との固着強度を高める
ことができる。このような片面２極着磁の方形枠状永久
磁石５０は燒結磁石で作製可能であるが樹脂磁石等の複
合磁石として容易に作製することができる。

【００４２】図１６及び図１７で本発明の第７の実施の
形態を説明する。ここで、図１６は第７の実施の形態の
平面図、図１７は側断面図である。この場合、内周側及
び外周側のループ状コイルが円形であり、これに合わせ
て内周側及び外周側のループ状コイルに近接対向する各
永久磁石も円弧状となっている。これらの図において、
６１は固定コイル体であり、図１７のように樹脂等の非
磁性材からなる偏平円筒状外形を持つホルダ６２の内側
平坦面（内側底面）に内周側の円形ループ状コイル６３
及びその外側を周回する外周側の円形ループ状コイル６
４を同心的かつ平面的に配置、固定したものである。

【００４３】一方、７０は可動磁石体であり、内周側の
円形ループ状コイル６３に近接対向する第１群の円弧状
永久磁石７１，７２及び外周側の円形ループ状コイル６
４に近接対向する第２群の円弧状永久磁石７３，７４を
円形ベース板７５のコイル６３，６４への対向面に接着
剤等で固着したものである。そして、可動磁石体７０の
ベース板７５はホルダ６２の内側底面から突出した円環
状凸部６２ａの先端面である摺動部６２ｂにて摺動自在
に支持されている。また、ホルダ６２の側面部６２ｃ上
端面に固定されたカバー部材６５でベース板７５は外れ
ないように上から抑えられている（但し、摺動動作は妨
げられない。）。これにより、可動磁石体７０は各円形
ループ状コイル６３，６４の配置平面（ホルダの内側底
面）に対して平行な移動平面内で摺動自在で、かつ図１
７のように円形ループ状コイル６３，６４と永久磁石７
１，７２，７３，７４間に一定間隙が保たれるように支
持される。なお、ベース板７５は鉄板等の磁性体板でも
よいし、樹脂板等の非磁性板でもよい。

【００４４】ここで、第１群の２個の円弧状永久磁石７
１，７２は、これらによる磁束が内周側の円形ループ状
コイル６３と鎖交するもので、図１６の如く内周側の円
形ループ状コイル３のＸ軸方向に沿った２箇所の円弧状
部分にそれぞれ近接対向する円弧板形状であり、その長
手方向がＸ軸方向を向き、それぞれ厚み方向に磁化され
ている。

【００４５】また、第２群の２個の永久磁石７３，７４
は、これらによる磁束が外周側の円形ループ状コイル６
４と鎖交するもので、外周側の円形ループ状コイル６４
のＹ軸方向に沿った２箇所の円弧状部分にそれぞれ近接
対向する円弧板形状であり、その長手方向がＹ軸方向を
向き、それぞれ厚み方向に磁化されている。

【００４６】なお、第１群の２個の永久磁石７１，７２
の磁極の極性は相互に反対であり、一方の永久磁石７１
のＮ極が円形ループ状コイル６３に対面している場合、
他方の永久磁石７２のＳ極が円形ループ状コイル６３に
対面する。同様に、第２群の２個の永久磁石７３，７４
の磁極の極性も相互に反対であり、一方の永久磁石７３
のＮ極が円形ループ状コイル６４に対面している場合、
他方の永久磁石７４のＳ極が円形ループ状コイル６４に
対面する。これは、円形ループ状コイル６３，６４の上
下、左右では各コイルを周回している電流の向きが可動
磁石体７０側から見て反対向きとなるためである。この
ような磁極配置とすることで、第１群の永久磁石７１，
７２による推力（Ｙ軸方向成分となる）は互いに強め合
う向きに発生し、同様に第２群の永久磁石７３，７４に
よる推力（Ｘ軸方向成分となる）も互いに強め合う向き
に発生する。

【００４７】なお、可動磁石体７０のベース板７５に固
定された被駆動体２０が、光学レンズ、プリズム等の光
線を通過させる必要があるものの場合には、ホルダ６２
の底面部に透孔６２ｄを、ベース板７５の被駆動体２０
の位置する中央部分に透孔７５ａをそれぞれ形成してお
く。

【００４８】この第７の実施の形態の動作原理は第１の
実施の形態と実質的に同じであり、全体形状を円盤形状
とする場合に好都合な構造である。

【００４９】図１８及び図１９は本発明の第８の実施の
形態を示す。ここで、図１８は第８の実施の形態におい
て一部の部材を省略して示す平面図、図１９は正断面図
である。この場合、内周側及び外周側のループ状コイル
は円形であるが、これに対応する永久磁石として片面２
極着磁の１個の円形枠状永久磁石を用いている。これら
の図において、固定コイル体８１は樹脂等の非磁性材か
らなる偏平円筒状外形を持つホルダ８２と２個の円形ル
ープ状コイル６３，６４を有するが、ホルダ８２は図１
９のようにホルダ本体部８３とホルダ蓋体部８４とを接
着剤等で固着一体化したものであり、ホルダ蓋体部８４
の内側平坦面（内側天井面）に内周側の円形ループ状コ
イル６３及びその外側を周回する外周側の円形ループ状
コイル６４が同心的かつ平面的に配置、固定されてい
る。

【００５０】一方、可動磁石体９０は磁性又は非磁性の
円形ベース板９５に１個の片面２極着磁の円形枠状永久
磁石１００をベース板９５のコイル６３，６４への対向
面上に接着剤等で固着したものである。そして、可動磁
石体９０のベース板９５はホルダ本体部８３の内側底面
から突出した円環状凸部８３ａの先端面である摺動部８
３ｂにて摺動自在に支持されている。これにより、可動
磁石体９０は各円形ループ状コイル６３，６４の配置平
面（ホルダ蓋体部８４の内側天井面）に対して平行な移
動平面内で摺動自在で、かつ図１９のように円形ループ
状コイル６３，６４と円形枠状永久磁石１００間に一定
間隙が保たれるように支持される。

【００５１】前記円形枠状永久磁石１００は、図１８に
示すように２つの小径部１０１，１０２が内周側の円形
ループ状コイル６３に近接対向（第１の実施の形態にお
ける第１群の２個の永久磁石１１，１２に相当）し、２
つの大径部１０３，１０４が外周側の円形ループ状コイ
ル６４に近接対向（第１の実施の形態における第２群の
２個の永久磁石１３，１４に相当）する配置となり、一
方の小径部１０１と大径部１０３のコイル対向面が例え
ばＮ極であれば他方の小径部１０２と大径部１０４のコ
イル対向面が例えばＳ極となる。つまり、２つの小径部
１０１，１０２の磁極の極性は相互に反対であり、同様
に２つの大径部１０３，１０４の磁極の極性も相互に反
対となる。これは、円形ループ状コイル６３，６４の上
下、左右では各コイルを周回している電流の向きが可動
磁石体９０側から見て反対向きとなるためである。この
ような磁極配置とすることで、２つの小径部１０１，１
０２の磁極による推力（Ｙ軸方向）は互いに強め合う向
きに発生し、同様に２つの大径部１０３，１０４の磁極
による推力（Ｘ軸方向）も互いに強め合う向きに発生す
る。

【００５２】なお、可動磁石体９０のベース板９５に固
定された被駆動体２０が、光学レンズ、プリズム等の光
線を通過させる必要があるものの場合には、ホルダ８２
を構成するホルダ本体部８３及びホルダ蓋体部８４にそ
れぞれ透孔８５を、ベース板９５の被駆動体２０の位置
する中央部分に透孔９５ａをそれぞれ形成しておく。ま
た、ホルダ本体部８３の外側底面に円環状磁性体３０を
固着し、永久磁石１００との間で吸引力を発生して可動
磁石体９０の位置を安定化するようにしている。

【００５３】この第８の実施の形態の作用効果は、前述
した第６の実施の形態と同様であるが、さらに全体形状
を円盤形状とする場合に好都合な構造となっている。

【００５４】図２０及び図２１は本発明の第９の実施の
形態を示す。これらの図において、１１１は固定コイル
体であり、その非磁性ホルダ１１２は図２１に示すよう
に内周側及び外周側のループ状コイル３，４を平面的に
配置、固定した台座部１１２ａと該台座部１１２ａより
一段低くなった外縁脚部１１２ｂとからなっている。そ
して、可動磁石体１０のベース板１５の四隅と前記外縁
脚部１１２ｂの四隅とがベリリウム銅、燐青銅等の弾性
材質の金属線からなる弾性部材１１５で連結されてい
る。すなわち、可動磁石体１０のベース板１５は、四箇
所においてホルダ１１２に対して弾性部材１１５で弾性
的に支持されている（吊られている）。その他の構成は
前述した第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当
部分に同一符号を付して説明を省略する。

【００５５】この第９の実施の形態において、固定コイ
ル体１１１側のループ状コイル３，４に通電すること
で、弾性部材１１５の弾性力に抗して第１群の永久磁石
１１，１２及び第２群の永久磁石１３，１４を持つ可動
磁石体１０を、固定コイル体１１１のコイル配置平面と
なる台座部１１２ａに対し平行状態を維持してＸ−Ｙ方
向に移動させることができる。また、コイル３，４への
通電をオフとすれば、可動磁石体１０は弾性部材１１５
により原点位置に復帰する。

【００５６】なお、第６乃至第７の実施の形態の場合に
おいても、可動磁石体の位置安定化のための磁性体を第
２の実施の形態と同様に配置する構成とすることができ
る。

【００５７】また、第６乃至第８の実施の形態の場合に
おいても、可動磁石体の位置安定化及びループ状コイル
の非通電時での可動磁石体の原点位置復帰のための弾性
部材を第３又は第９の実施の形態と同様に設ける構成と
することが可能である。第３及び第９の実施の形態で
は、弾性部材は４箇所に設けたが、最低２箇所以上に設
ければ足りる。

【００５８】さらに、第６乃至第９の実施の形態の場合
においても、可動磁石体の移動速度、位置等を検出用に
検出コイルを第４の実施の形態と同様に設ける構成とす
ることができる。

【００５９】また、第６乃至第９の実施の形態の場合に
おいても、可動磁石体の位置検出のために第５の実施の
形態の如き磁気的又は光学的な位置検出手段を設ける構
成とすることが可能である。

【００６０】本発明の各実施の形態では、複数のループ
状コイルを有するコイル体側を固定、永久磁石を有する
磁石体側を可動として説明したが、用途に応じて磁石体
側を固定、コイル体側を可動とし、コイル体側に被駆動
体を設けた構造とすることもできる。

【００６１】また、本発明の各実施の形態では、磁石体
が水平面を移動する如き説明を行ったが、コイル体を垂
直面、傾斜面に配置することで磁石体は垂直面、傾斜面
内でコイル体に対し平行状態で相対移動することが可能
である。

【００６２】本発明に係る各実施の形態では、内周側及
び外周側のループ状コイルを独立した別個のコイルとし
たが、内周側及び外周側のループ状コイルを、中間にタ
ップ（引出線部分）を引き出して連続的に１個のコイル
として巻線し、巻線後にタップを切断して内周側及び外
周側の２個のコイルに電気的に分離する構造とすること
もできる。

【００６３】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る面移
動アクチュエータは、複数のループ状コイルを有してい
て内周側のループ状コイルの外側に外周側のループ状コ
イルを平面的に配置してなるコイル体と、各ループ状コ
イルと鎖交する磁束を発生する永久磁石をベース板に固
着した磁石体とを備え、前記コイル体と前記磁石体とが
平行状態を維持して相対移動自在であり、前記複数のル
ープ状コイルの通電時に発生する推力は前記コイル体又
は磁石体の移動平面内で少なくとも２方向の推力成分を
有する構成であり、前記磁石体又はコイル体を前記移動
平面内の任意の位置に駆動することが可能である（前記
コイル体と磁石体の相対位置関係を特定の移動平面内で
任意に設定できる）。

【００６５】また、各ループ状コイルと各永久磁石とが
面対向する構造であり、２方向の推力成分を発生する機
構が同一平面上に構成されることになり、小型に構成す
ることができ、また簡素な構造とすることが可能で、軽
量化を図ることができる。

【００６６】さらに、磁石体に小型軽量で高性能の永久
磁石を設けることで、可動磁石体を軽量化し、かつ大き
な推力を発生可能として、移動平面を高速動作させるこ
とができる。

【００６７】また、通電する必要の無い磁石体が動く構
造を採用した場合には、コイル可動型のように可動部分
に通電する必要がなく、取り扱いが簡単となり、構造の
簡素化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面移動アクチュエータの第１の実
施の形態の全体構成を示す平面図である。

【図２】同側断面図である。

【図３】第１の実施の形態における固定コイル体の平面
図である。

【図４】第１の実施の形態における可動磁石体の平面図
である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す底面図であ
る。

【図６】同側断面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図８】同側断面図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態を示す要部拡大断面
図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図１１】第５の実施の形態の要部拡大平面図である。

【図１２】第５の実施の形態の要部断面図である。

【図１３】第５の実施の形態で使用可能な光学式位置検
出センサを示す側断面図である。

【図１４】本発明の第６の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図１５】第６の実施の形態で用いる永久磁石を示す平
面図である。

【図１６】本発明の第７の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図１７】同側断面図である。

【図１８】本発明の第８の実施の形態において一部の部
材を省略して示す平面図である。

【図１９】第８の実施の形態を示す側断面図である

【図２０】本発明の第９の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図２１】第９の実施の形態を示す側断面図である

【符号の説明】

１，３１，６１，８１，１１１固定コイル体２，３２，６２，８２，１１２ホルダ３，４，６３，６４ループ状コイル５，６５カバー部材１０，７０，９０可動磁石体１１，１２，１３，１４，５０，７１，７２，７３，７
４，１００永久磁石１５ベース板２０被駆動体２１端子台３０環状磁性体３３，３４検出コイル３５，３６，１１５弾性部材４０磁気式リニアスケール磁石４１ＭＲセンサ４２発光素子４３受光素子４４スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のループ状コイルを有していて内周
側のループ状コイルの外側に外周側のループ状コイルを
平面的に配置してなるコイル体と、各ループ状コイルと
鎖交する磁束を発生する永久磁石をベース板に固着した
磁石体とを備え、前記コイル体と前記磁石体とが平行状
態を維持して相対移動自在であり、前記複数のループ状
コイルの通電時に発生する推力は前記コイル体又は磁石
体の移動平面内で少なくとも２方向の推力成分を有する
ことを特徴とする面移動アクチュエータ。
【請求項２】２個のループ状コイルを有していて内周
側のループ状コイルの外側に外周側のループ状コイルを
ホルダ内に平面的に配置してなるコイル体と、各ループ
状コイルと鎖交する磁束を発生する永久磁石をベース板
に固着した磁石体とを備え、前記ホルダによって前記磁
石体が各ループ状コイルの配置平面に対して平行に相対
移動自在に支持されるとともに、各ループ状コイルの通
電時に発生する推力は前記コイル体又は磁石体の移動平
面内でＸ方向と該Ｘ方向に直交するＹ方向の推力成分を
有することを特徴とする面移動アクチュエータ。
【請求項３】前記ループ状コイルの前記磁石体に対向
する側の反対側に磁性体を固定配置し、前記磁石体との
間で吸引力を発生させた請求項１又は２記載の面移動ア
クチュエータ。
【請求項４】前記磁石体を弾性部材で少なくとも２箇
所で支持するか、あるいは少なくとも２方向より引っ張
り又は押圧して各ループ状コイルの非通電時における前
記磁石体を所定の相対位置に復帰させる請求項１，２又
は３記載の面移動アクチュエータ。
【請求項５】前記磁石体の相対運動を検出する検出コ
イルを前記ループ状コイルに近接させて固定配置した請
求項１，２，３又は４記載の面移動アクチュエータ。
【請求項６】前記磁石体の相対位置検出用に磁気式又
は光学式センサを設けた請求項１，２，３，４又は５記
載の面移動アクチュエータ。