(57)【要約】  可動子及び固定子を含めた全体の軸心位置合わせを容易に行えるアクチュエータ及びアクチュエータの製造方法を提供する。シャフト１１の中央部周面に界磁部１２を着設させた可動子１０と、シャフト１１の両端部に設けられた軸受部１４，１５と、シャフト１１の中央部及び界磁部１２を内部に収容してその両端部が軸受部１４，１５に接続されている円筒体１６とを有する可動子ユニット１を備える。コア２１にコイル２２，２３を巻回してなる固定子２と、ケース体３，４とをビス３２にて固着した後、ケース体４の開口４ａ側から、可動子ユニット１を固定子２及びケース体３，４の固着体内に挿通する。
2014084156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の開口を有するコアにコイルが巻回されている固定子と、前記コアに挿通された可動子とを備えており、該可動子は円柱状の軸体及び該軸体の周面側に設けられた複数の永久磁石を有しており、前記軸体の少なくとも一端部が軸受部を介してケース体に支持されているアクチュエータにおいて、
前記軸体の一部及び前記永久磁石を内部に収容する非磁性の円筒体を備えており、該円筒体と前記軸受部とが接続されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記軸受部は、ブッシュを有することを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記可動子は、前記軸体を２個有することを特徴とする請求項１または２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記コアは、それぞれが複数の磁性板を重ねてなる複数のコア素板を積層して構成されており、隣り合うコア素板の間に、前記磁性板の開きを抑止する非磁性体の抑止部材を設けてあることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
筒状の開口を有するコアにコイルが巻回されている固定子と、前記コアに挿通された可動子とを備えており、該可動子は円柱状の軸体及び該軸体の周面側に設けられた複数の永久磁石を有しており、前記軸体の少なくとも一端部が軸受部を介してケース体に支持されているアクチュエータを製造する方法において、
前記固定子と前記ケース体とを固着し、
前記可動子と、前記軸受部と、前記軸体の一部及び前記永久磁石を内部に収容し前記軸受部と接続する非磁性の円筒体とを有する可動子ユニットを、前記ケース体に固着された前記固定子の前記コアの開口に挿通することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を含む界磁部を有する可動子と電機子からなる固定子とを組み合わせたアクチュエータ、及びアクチュエータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械、電気部品、半導体製品などを製造する製造装置にあっては、加工対象物を載置したテーブルを直線移動させる駆動源としてアクチュエータが広く利用されている。このようなアクチュエータの構成として、複数の円筒状の永久磁石を有する界磁部を軸体（シャフト）の周面に設けてなる可動子を、コアにコイルを巻回させた中空円筒状の電機子からなる固定子に挿通させたものが知られている（例えば、特許文献１、２など）。【０００３】
また、固定子の構成としては、磁極部、該磁極部の外側に配置したヨーク部、並びに、該ヨーク部及び前記磁極部を接続する２つのコア部を有する軟質磁性体を９０°ずつ向きを変えて重ねて、前記コア部に捲き線を施すことが知られている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−５８３１９号公報
【特許文献２】特開２００８−１８７８２４号公報
【特許文献３】特開２０１２−７５２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１５は、上述したような構成の可動子と固定子とを組み合わせてなる従来のアクチュエータの構成を示す断面図である。アクチュエータは、可動子５０と固定子（電機子）６０とを備えている。【０００６】
可動子５０は、中央部の径が両端部の径よりも大きい長尺円柱状の非磁性体のシャフト５１と、シャフト５１の中央部の周面に接着された界磁部５２と、界磁部５２の変動を抑止するナット５３，５３とを有する。界磁部５２は、複数の円筒状の永久磁石５２ａと複数の円筒状のヨーク５２ｂとを、シャフト５１の周面にシャフト５１の軸心方向に一つずつ交互に接着させた構成をなす。界磁部５２は軸心方向に移動しないように、その両端面がナット５３，５３にて係止されている。【０００７】
中空矩形状の固定子６０は、中央部に開口を有する矩形状の複数の鋼板を積層させてなるコア６１と、コア６１の開口を挟む上部及び下部に巻回されたコイル６２，６３とを有する。固定子６０の中空部内に可動子５０が挿通されており、可動子５０（シャフト５１）の両端部はそれぞれ、その軸心方向に摺動自在に、ブッシュまたは板バネなどの軸受部材７１，７２を介してケース体７３，７４に保持されている。軸受部材７１はビス７５によりケース体７３に固着され、軸受部材７２はビス７６によりケース体７４に固着されている。また、コア６１とケース体７３，７４とはビス７７にて固着されている。【０００８】
このような構成のアクチュエータを組み立てる場合には、固定子６０の中空部内に可動子５０を挿通させた後、可動子５０（シャフト５１）の両端部に軸受部材７１，７２を介してケース体７３，７４を被せて保持し、ビス７５，７６にて軸受部材７１，７２をケース体７３，７４に固着すると共に、固定子６０（コア６１）とケース体７３，７４とをビス７７にて固着する。【０００９】
組み立てられた後のアクチュエータにあっては、十分な推力が得られて可動子５０の円滑な移動が実現されるためには、界磁部５２の外周面とコア６１の内周面との間に、周方向全域にわたって均一な所定の空隙が設けられていることが必要である。【００１０】
しかしながら、従来のアクチュエータでは、この周方向全域にわたる均一な空隙の設定が困難であるという問題点がある。言い換えると、従来のアクチュエータでは、可動子５０と固定子６０と軸受部材７１，７２とケース体７３，７４とがそれぞれ別々の部材にて構成されており、これらを一括して組み立てるため、それぞれの軸心を合わせることが難しく、特に可動子５０の軸心と固定子６０の軸心との位置合わせは困難であるという問題点がある。【００１１】
図１６Ａ〜Ｃは、このような問題点を説明するための断面図である。図１６Ａ〜Ｃにおいて、図１５と同一の部材には同一の参照符号を付してそれらの説明を省略する。可動子５０を固定子６０に挿通させていく場合（図１６Ａ参照）に、可動子５０の永久磁石５２ａと磁性体であるコア６１との間に吸着力が働くため、可動子５０が片寄りして界磁部５２の外周面とコア６１の内周面との間の空隙が周方向にわたって均一でなくなり、ときには、界磁部５２の外周面の一部がコア６１にくっついてしまう事態も発生する（図１６Ｂの破線ａ内参照）。また、界磁部５２の外周面とコア６１の内周面との間の空隙が位置によって異なった状態（図１６Ｃの破線ｂ内参照）で、可動子５０が軸受部材７１，７２を介して保持された場合、コア６１の外周面とケース体７３，７４の外周面とが面一でなくなって（図１６Ｃの破線ｃ内参照）、コア６１とケース体７３，７４とのビス７７による固着を行えないことも生じる。【００１２】
更に、従来のアクチュエータでは、上述したような可動子５０の片寄りによって、永久磁石５２ａ及び／またはコア６１に傷がついたり、軸受部材７１，７２に無用の力がかかって軸受部材７１，７２の消耗が激しくなるという問題もある。また、可動子５０と固定子６０との軸心ずれによって、一定の推力特性を安定的に得ることが難しいという問題もある。【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、可動子及び固定子を含めた全体の軸心位置合わせを容易に行うことができるアクチュエータ及びアクチュエータの製造方法を提供することを目的とする。【００１４】
本発明の他の目的は、可動子の外周面と固定子の内周面との間に、周方向全域にわたって均一な空隙を確実に簡便に設けることができるアクチュエータ及びアクチュエータの製造方法を提供することにある。【００１５】
本発明の更に他の目的は、固定子に対する可動子の軸心合わせを常に正確に行えるため、一定の推力特性を安定的に得ることができるアクチュエータ及びアクチュエータの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るアクチュエータは、筒状の開口を有するコアにコイルが巻回されている固定子と、前記コアに挿通された可動子とを備えており、該可動子は円柱状の軸体及び該軸体の周面側に設けられた複数の永久磁石を有しており、前記軸体の少なくとも一端部が軸受部を介してケース体に支持されているアクチュエータにおいて、前記軸体の一部及び前記永久磁石を内部に収容する非磁性の円筒体を備えており、該円筒体と前記軸受部とが接続されていることを特徴とする。【００１７】
本発明に係るアクチュエータは、前記軸受部がブッシュを有することを特徴とする。【００１８】
本発明に係るアクチュエータは、前記可動子が前記軸体を２個有することを特徴とする。【００１９】
本発明に係るアクチュエータは、前記コアは、それぞれが複数の磁性板を重ねてなる複数のコア素板を積層して構成されており、隣り合うコア素板の間に、前記磁性板の開きを抑止する非磁性体の抑止部材を設けてあることを特徴とする。【００２０】
本発明に係るアクチュエータの製造方法は、筒状の開口を有するコアにコイルが巻回されている固定子と、前記コアに挿通された可動子とを備えており、該可動子は円柱状の軸体及び該軸体の周面側に設けられた複数の永久磁石を有しており、前記軸体の少なくとも一端部が軸受部を介してケース体に支持されているアクチュエータを製造する方法において、前記固定子と前記ケース体とを固着し、前記可動子と、前記軸受部と、前記軸体の一部及び前記永久磁石を内部に収容し前記軸受部と接続する非磁性の円筒体とを有する可動子ユニットを、前記ケース体に固着された前記固定子の前記コアの開口に挿通することを特徴とする。【００２１】
本発明のアクチュエータにあっては、可動子の軸体の一部及び界磁部を収容する非磁性の円筒体と可動子の軸体の両端部または一端部に設けられる軸受部とを接続した構成としており、可動子と軸受部とを一つの構成ユニット（可動子ユニット）としている。そして、可動子ユニットと固定子とケース体とを組み立ててアクチュエータを製造する場合には、まず、固定子（コア）とケース体とを固着し、その後、中空筒状の固定子に可動子ユニットを挿通して、軸受部を介してケース体にて可動子を摺動自在に保持させる。【００２２】
従来例にあっては、可動子と軸受部とが別々のユニットにて構成されているため、固定子に対する可動子の軸心合わせが困難であったが、本発明では、可動子と軸受部とを一つのユニットとして構成しているので、各部品の精度で可動子の軸心を決められるため、固定子に対する可動子の正確な軸心合わせを容易に行える。また、可動子の周面全域にわたって固定子との間で適正な空隙を設定できる。【００２３】
本発明にあっては、可動子と固定子との間に円筒体を介在させているので、可動子と固定子との間に一定距離以上の空隙が確実に設けられるため、可動子ユニットを固定子に挿通した際に、吸着力の影響を受けることが少なくなり、この点でも正確な軸心合わせを容易に行える。また、可動子と固定子との間に円筒体を介在させているため、稼働時に可動子と固定子とが直接擦れることはなく、永久磁石及び／またはコアが傷つく事態は発生しない。更に、軸受部に過分の力が作用せず、軸受部の消耗は抑えられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、可動子と軸受部とを一つの構成ユニットとしているので、可動子の軸心と固定子の軸心との位置合わせを容易に行うことができる。また、固定子に可動子を挿通させた際に吸着力の影響が少なくなり、可動子の片寄りを防止できる。したがって、可動子と固定子との適切な空隙を安定して維持することができ、常に一定の十分な推力を得ることができる。また、軸受部に無用の力がかかることもなく、軸受部の消耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るアクチュエータの構成を示す断面図である。
【図２】本発明のアクチュエータにおける可動子ユニットを示す斜視図である。
【図３】本発明のアクチュエータにおける可動子ユニットを示す断面図である。
【図４】本発明のアクチュエータにおける固定子（電機子）の構成を示す斜視図である。
【図５Ａ】本発明のアクチュエータにおける固定子（電機子）のコアの構成部材を示す斜視図である。
【図５Ｂ】本発明のアクチュエータにおける固定子（電機子）のコアの構成部材を示す斜視図である。
【図５Ｃ】本発明のアクチュエータにおける固定子（電機子）のコアの構成部材を示す斜視図である。
【図５Ｄ】本発明のアクチュエータにおける固定子（電機子）のコアの構成部材を示す斜視図である。
【図５Ｅ】本発明のアクチュエータにおける固定子（電機子）のコアの構成部材を示す斜視図である。
【図６】本発明のアクチュエータにおけるコア素板に抑止板を組み込んだ状態を示す斜視図である。
【図７】本発明のアクチュエータにおける固定子（電機子）のコアの構成を示す斜視図である。
【図８】本発明例及び従来例の一往復移動における推力の測定結果を表すグラフである。
【図９】本発明の他の実施の形態Ａにおける可動子ユニットを示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態Ａにおける可動子ユニットを用いたアクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態Ｂにおける可動子ユニットを示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態Ｃにおける可動子ユニットを示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態Ｄにおける可動子ユニットを示す断面図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態Ｅにおける可動子ユニットを示す断面図である。
【図１５】従来のアクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１６Ａ】従来のアクチュエータにおける問題点を説明するための断面図である。
【図１６Ｂ】従来のアクチュエータにおける問題点を説明するための断面図である。
【図１６Ｃ】従来のアクチュエータにおける問題点を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２７】
図１は本発明に係るアクチュエータの構成を示す断面図、図２及び図３は本発明のアクチュエータにおける可動子ユニットを示す斜視図及び断面図である。
【００２８】
本発明のアクチュエータは、可動子１０を含む可動子ユニット１と、電機子からなる固定子２と、ケース体３，４とを備える。また、可動子ユニット１は、可動子１０以外に、軸受部１４，１５と、円筒体１６とを有する。
【００２９】
可動子１０は、非磁性材からなる長尺円柱状の軸体としてのシャフト１１と、シャフト１１の周面に着設された界磁部１２と、界磁部１２の変動を抑止するナット１３，１３とを有する。シャフト１１は、例えば非磁性ステンレス鋼にて構成され、中央部の径が両端部の径よりも大きく、その中央部の周面に界磁部１２が接着されている。
【００３０】
界磁部１２は、複数の円筒状の永久磁石１２ａと複数の円筒状のヨーク１２ｂとを、シャフト１１の周面にシャフト１１の軸心方向に一つずつ交互に接着させた構成をなす。一つのヨーク１２ｂを挟んで隣り合う２つの永久磁石１２ａ，１２ａに関して同じ極性の磁極が対向するように、これらの複数の永久磁石１２ａは配列されている。界磁部１２は軸心方向に移動しないように、その両端面がナット１３，１３にて係止されている。
【００３１】
シャフト１１の両端部には、シャフト１１が軸心方向に摺動自在に、非磁性体例えば非磁性ステンレス鋼からなる軸受部１４及び軸受部１５が設けられている。シャフト１１の一方の端部（以下、単に一端部とも言う）に設けられた円筒状の軸受部１４は、シャフト１１の軸受けとして機能するブッシュ１４ａと、ブッシュ１４ａを内嵌するフランジ１４ｂとを有する。フランジ１４ｂは、シャフト１１一端部側（図３右側）がシャフト１１中央部側（図３左側）より外径が小さく、フランジ１４ｂのシャフト１１中央部側に、ブッシュ１４ａが配設されている。
【００３２】
シャフト１１の他方の端部（以下、単に他端部とも言う）に設けられた円筒状の軸受部１５は、シャフト１１の軸受けとして機能するブッシュ１５ａと、ブッシュ１５ａを内嵌するフランジ１５ｂとを有する。フランジ１５ｂは、シャフト１１中央部側（図３右側）がシャフト１１他端部側（図３左側）より外径が小さく、フランジ１５ｂのシャフト１１中央部側の外径は、フランジ１４ｂのシャフト１１中央部側の外径にほぼ等しい。フランジ１５ｂのシャフト１１中央部側に、ブッシュ１５ａが配設されている。
【００３３】
円筒体１６は、肉薄の非磁性体からなり、内部に可動子１０（シャフト１１の中央部及び界磁部１２）を収容する。円筒体１６は、例えば非磁性ステンレス鋼、セラミックなどの非磁性材にて構成され、界磁部１２の外周面と後述する固定子２のコア２１の内周面との間に介在される。
【００３４】
円筒体１６の一方の端部はフランジ１４ｂに、溶接によって接続されており、円筒体１６の他方の端部はフランジ１５ｂに、溶接によって接続されている。なお、溶接によって円筒体１６が接続されているとしたが、これに限らず、しばり嵌め、焼き嵌めなどの他の手法によって、円筒体１６の両端部をフランジ１４ｂ，１５ｂに接続するようにしても良い。つまり、接続手法は任意のものであって良い。
【００３５】
図４は本発明のアクチュエータにおける固定子（電機子）２の構成を示す斜視図、図５Ａ〜Ｅは固定子（電機子）２のコアの構成部材を示す斜視図である。固定子２は、中央部に開口２０を有する中空外形矩形状の磁性体のコア２１と、コア２１の開口２０を挟む上部及び下部に巻回されたコイル２２，２３とを有する。
【００３６】
コア２１は、図５Ａ〜Ｃに示すような複数の磁性体を重ねたコア素板、図５Ｄに示すような抑止板及び図５Ｅに示すような枠板を積層して構成される。図５Ａに示すコア素板２４は、同一形状の珪素鋼板を複数枚重ねて構成されており、可動子１０が挿通される磁極部２４ａと、磁極部２４ａの外側に配置されたヨーク部２４ｂと、磁極部２４ａ及びヨーク部２４ｂを接続する接続部２４ｃ，２４ｃとを有する。図５Ｂに示すコア素板２５は、同一形状の珪素鋼板を複数枚重ねて構成されており、ヨーク部２５ａのみを有する。図５Ｃに示すコア素板２６は、同一形状の珪素鋼板を複数枚重ねて構成されており、コア素板２４を９０度回転させたものであり、磁極部２６ａと、ヨーク部２６ｂと、接続部２６ｃ，２６ｃとを有する。また、各コア素板２４，２５，２６には、その四辺縁部中央にビス孔２７が形成されており、その四隅にピン孔２８が形成されている。
【００３７】
図５Ｄに示す抑止部材としての抑止板４１は、非磁性材例えばプラスチック製であって矩形状をなしている。抑止板４１の長さはコア素板２５の開口部分（内寸）の長さに等しく、抑止板４１の幅はコア素板２５の開口部分（内寸）の幅の半分程度であり、抑止板４１の厚さはコア素板２５の厚さに等しい。また、抑止板４１の長手方向中央には、可動子１０が挿通される開口４２が形成されている。この抑止板４１は、図６に示す如く、コア素板２５の開口部分に組み込まれた態様で使用される。この際、コア素板２５の厚さと抑止板４１の厚さとが等しいので、コア素板２５及び抑止板４１は面一となる。
【００３８】
図５Ｅに示す枠体４３は、非磁性材例えばステンレス製またはアルミニウム製であってコア素板２６と同様な形状をなしている。即ち、枠体４３は、中央に可動子１０が挿通される開口４４が形成され、開口４４を挟んでコイル２２，２３を通す２箇所の空隙４５，４５が形成され、その四辺縁部中央にビス孔２７が形成されており、その四隅にピン孔２８が形成されている。
【００３９】
コア素板２４、抑止板４１が組み込まれたコア素板２５（図６参照）、コア素板２６、抑止板４１が組み込まれたコア素板２５、コア素板２４、抑止板４１が組み込まれたコア素板２５、コア素板２６をこの順に重ね、その積層体の両端それぞれに枠体４３を重ねた後、重ねたコア素板２４，２５，２６及び枠体４３のピン孔２８にピンを挿入して固定することにより、図７に示すような中空外形矩形状のコア２１が構成される。そして、各コア素板２４の一方の接続部２４ｃに一括してコイル２２を巻回するとともに、各コア素板２４の他方の接続部２４ｃに一括してコイル２３を巻回して、図４に示す固定子（電機子）２は作製される。
【００４０】
ここで、コア素板２４及び２６はそれぞれ、複数枚の珪素鋼板を重ねて構成されているので、可動子１０が挿通された際に、各珪素鋼板が磁化されて同極性の磁石のようになり、同極性で向き合っているために反発力によってその重ね方向に各珪素鋼板が開いて拡がってしまうことが懸念される。また、ときには、珪素鋼板が曲がって、重ね自体がばらけてしまうことも起こり得る。このような場合には、コア２１に磁束が集中せず、アクチュエータとしての安定した推力特性が得られなくなる。
【００４１】
しかしながら、本発明では、隣り合うコア素板２４、２６の間に抑止板４１を設けているので、珪素鋼板間に反発力が作用し合っても、この抑止板４１の存在によって珪素鋼板の動きは抑止され、各珪素鋼板が重ね方向に開いて拡がってしまうことを抑制できる。よって、磁束は確実にコア２１に集中し、安定した推力特性を有するアクチュエータを提供できる。
【００４２】
なお、図５Ｄに示された抑止板４１の形状は一例であり、可動子ユニット１を挿通できて珪素鋼板の開きを抑止できるのであれば、任意の形状であって良い。
【００４３】
シャフト１１一端部側（図１右側）のケース体３は、中央に開口３ａを有している。開口３ａは、中央よりシャフト１１一端部側（図１右側）とシャフト１１中央部側（図１左側）とでその径が異なっており、シャフト１１一端部側の径はシャフト１１中央部側の径より狭く、中央が段差部３ｂとなっている。開口３ａのシャフト１１一端部側の径は、フランジ１４ｂのシャフト１１一端部側の外径にほぼ等しく、開口３ａのシャフト１１中央部側の径は、フランジ１４ｂのシャフト１１中央部側の外径よりも広くなっている。フランジ１４ｂのシャフト１１中央部側が段差部３ｂに当接した状態で、可動子ユニット１の先端部の一部がケース体３の開口３ａから外部に突出している。ケース体３と軸受部１４とは、リング材３１によって固着されている。
【００４４】
シャフト１１他端部側（図１左側）のケース体４は、中央に開口４ａを有している。開口４ａは、シャフト１１中央部側（図１右側）とシャフト１１他端部側（図１左側）とでその径が異なっており、シャフト１１中央部側の径はシャフト１１他端部側の径より狭く、中央が段差部４ｂとなっている。開口４ａのシャフト１１中央部側の径は、フランジ１５ｂのシャフト１１中央部側の外径よりも広く、開口４ａのシャフト１１他端部側の径は、フランジ１５ｂのシャフト１１他端部側の外径にほぼ等しい。フランジ１５ｂのシャフト１１他端部側が段差部４ｂに当接している。
【００４５】
以上のように、フランジ１４ｂ，フランジ１５ｂがそれぞれケース体３，ケース体４に当接した状態で、可動子ユニット１がケース体３，４に保持される。また、ケース体３と固定子２（コア２１）とケース体４とは、コア２１のビス孔２７を挿通する４本のビス３２にて一体的に固着されている。
【００４６】
本発明のアクチュエータにあっては、コイル２２、コイル２３に正方向に電流を流した後、逆方向に電流を流すといった、電流の＋，−（プラス，マイナス）の切替を行うことにより、固定子２に挿通された可動子１０が、固定子２に対して図１の左右方向に往復直線運動を行う。
【００４７】
以下、このような構成をなすアクチュエータを組み立てる手順、言い換えるとアクチュエータの製造方法について説明する。
【００４８】
まず、ケース体３と固定子２（コア２１）とケース体４とを、コア２１のビス孔２７を挿通する４本のビス３２にて一体的に固着する。この固着により、固定子２の軸心位置が固定される。
【００４９】
次いで、図２及び図３に示す上述した構成を有する可動子ユニット１を、その一端部側からケース体４の開口４ａに挿入し、先端方向（図１の右方向）へ前進させる。可動子ユニット１の一端部側のフランジ１４ｂの基端部がケース体３の段差部３ｂに当接するまで、可動子ユニット１を前進させる。この際、可動子ユニット１の他端部側のフランジ１５ｂの基端部がケース体４の段差部４ｂに当接する。段差部３ｂ，４ｂを設けているため、可動子ユニット１の位置決めを容易に行える。最後に、ケース体３とフランジ１４ｂ（軸受部１４）とを、リング材３１によって固着する。
【００５０】
以上のようにして、図１に示すようなアクチュエータが組み立てられる。組み立てられたアクチュエータでは、筒状の開口を有する固定子２（コア２１）に可動子１０の界磁部１２が挿通され、可動子１０の界磁部１２の外周面（磁極部）と固定子２のコア２１の内周面（磁極部）との間に、円筒体１６を介在させて、適切な距離の空隙が形成される。よって、可動子１０の移動時に安定した推力が得られる。
【００５１】
図１５に示すような従来例では、可動子と軸受部とを別個のユニットとして構成しているため、可動子の軸心、軸受部の軸心、固定子の軸心、及びケース体の軸心について最後に一括してそれらの位置合わせを行わなければならず、また、その際に吸着力の影響を受けるため、固定子に対する可動子の軸心合わせの処理が困難であり、可動子及び固定子の軸心ずれが避けられない。
【００５２】
これに対して、本発明では、可動子１０と軸受部１４，１５とを一つの構成ユニットとした可動子ユニット１を用いるようにしたので、可動子１０の軸心と軸受部１４，１５の軸心との位置合わせを、吸着力の影響を受けない環境で事前に行っておくことができる。そして、固定子２及びケース体３，４を固着した後に、つまり固定子２の軸心とケース体３，４の軸心との位置合わせが完了した後に、可動子ユニット１を挿通するようにしている。また、可動子１０と固定子２との間に非磁性の円筒体１６が介在しているので、可動子ユニット１を固定子２に挿通した際に、吸着力の影響を受けることが少ない。
【００５３】
したがって、可動子ユニット１挿通時の固定子２に対する可動子１０の軸心合わせの処理は極めて容易であり、また、その軸心の位置合わせの精度も高い。そして、界磁部１２の外周面とコア２１の内周面との間に、周方向全域にわたって均一な所定の空隙を設けることができ、十分な推力が得られて可動子１０の円滑な移動を実現できる。
【００５４】
また、可動子１０の固定子２への片寄りが生じないので界磁部１２がコア２１に擦れるようなことはなく、また、万一片寄りが生じたとしても円筒体１６が介在しているので稼働時に可動子１０と固定子２とが直接擦れることはないため、永久磁石１２ａ及び／またはコア２１に傷がつくこともない。また、軸受部１４，１５に過大の力がかかることもないため、ブッシュ１４ａ，１５ａを含む軸受部１４，１５の消耗は抑制される。
【００５５】
本発明例と従来例とに関して、アクチュエータを組み立てて、推力特性を測定した。以下、その結果について説明する。
【００５６】
従来例では、前述したように、可動子と軸受部とを別個のユニットとして構成しているため、可動子、軸受部、固定子及びケース体の軸心を一括して合わせなければならなかったので、それらの位置合わせが難しく、組み立てを完了するまで、二人以上の作業員でほぼ一日を要した。これに対して、本発明例では、可動子と軸受部とを一つの構成ユニットとしているため、容易に軸心の位置合わせを行えたので、一人の作業員で一分以内で組み立てを完了できた。よって、本発明例では従来例と比べて作業性を大幅に改善できることが分かる。なお、本発明例では可動子ユニットの抜き差しを簡単に行うことができ、ブッシュの交換も容易に行えた。
【００５７】
組み立てた本発明例と図１５の従来例とについてそれぞれ可動子を固定子に対して相対的に一回だけ往復移動させて、その際の推力を測定した。測定の方法は、以下のように行った。まず、固定子はステージに固定する。一方の可動子はロードセルとジョイントする。可動子を固定子に挿通し、定格電流（１．８Ａ）を印加した後、ステージ上の固定子を移動し、ストローク／推力波形を測定した。その測定結果を図８に表す。往きと戻りとで電流の＋，−の切り替わりをしている。
【００５８】
図８では、横軸にストローク（ｍｍ）、縦軸に推力（Ｎ）をとって、一往復移動における推力の変化を表しており、破線は従来例の特性を、実線は本発明例の特性をそれぞれ示している。従来例では、可動子の一回往復移動の往きと戻りとで約５０Ｎの推力差が生じている。一方本発明例では、可動子の一回往復移動の往きと戻りとで約１５Ｎの推力差しか生じていない。これは、本発明が可動子及び固定子を含めた全体の軸心の位置合わせをできること、及び、界磁部１２の外周面とコア２１の内周面との間に円筒体１６を介在させて適切な空隙が形成されたからである。本発明例では推力特性を大幅に向上できていることが分かる。
【００５９】
以下、本発明の可動子ユニット１の他の実施の形態について説明する。
（他の実施の形態Ａ）
図９は、他の実施の形態Ａにおける可動子ユニットを示す断面図である。図９において、図３と同様または同一の部分には同一の参照符号を付している。
【００６０】
永久磁石１２ａ及びヨーク１２ｂからなる界磁部１２がシャフト１１の軸心方向に移動しないように、界磁部１２両端面を、ナット１３，１３に加えて、非磁性材例えばアルミニウム製の係止部材１７，１７にて係止している。シャフト１１一端部側の軸受部１４の構成は図３と同様であるが、シャフト１１他端部側の軸受部１５５は、図３の軸受部１５とは異なっている。軸受部１５５は、その全長にわたって外径が均一である。なお、他の構成は、前述した実施の形態と同様である。図１０は、この他の実施の形態Ａにおける可動子ユニットを用いたアクチュエータの構成を示す断面図である。図１０において、図１と同様または同一の部分には同一の参照符号を付している。シャフト１１一端部側のケース体３の構成は図１と同様であるが、シャフト１１他端部側のケース体１４４は、図１のケース体４とは異なっている。ケース体１４４の中央の開口の径は、その全長にわたって均一であって、軸受部１５５の外径にほぼ等しい。シャフト１１が軸受部１４，１５５を介して、ケース体３，１４４に支持されている。
【００６１】
（他の実施の形態Ｂ）
図１１は、他の実施の形態Ｂにおける可動子ユニットを示す断面図である。図１１において、図３と同様または同一の部分には同一の参照符号を付している。
【００６２】
図１１に示す実施の形態Ｂでは、円柱状のシャフト１１の径が、軸心方向全域にわたって均一である。永久磁石１２ａ及びヨーク１２ｂからなる界磁部１２が設けられるシャフト１１の中央部には、空隙を埋めるための非磁性材例えばアルミニウム製の円筒部材１８が接着して設けられており、円筒部材１８の外周面に界磁部１２が接着されている。また、界磁部１２がシャフト１１の軸心方向に移動しないように、界磁部１２及び円筒部材１８の両端面を、非磁性材例えばアルミニウム製の係止部材１７，１７にて係止している。そして、シャフト１１の係止部材１７，１７に対応する箇所に溝が形成され、その部分がかしめられることにより、シャフト１１、界磁部１２、係止部材１７及び円筒部材１８が一体的に固着されている。なお、軸受部１４及び円筒体１６の構成は、前述した実施の形態と同様である。また、軸受部１５５の構成は実施の形態Ａと同じである。
【００６３】
可動子１０にあっては、円滑な移動を行って優れた推力特性を発揮するためには、軸受部に対向するシャフト１１の部分を、できる限り真円度が高く平滑な面にすることが重要である。よって、そのシャフト１１の部分に対する加工処理は公差を小さくする必要がある。円柱体に対する軸心を中心としたライン工程での加工処理では、外径が最大である部分が加工処理の基準となる。したがって、図３に示すような実施の形態では、シャフト１１の中央部が最も大径であるため、高精度の加工が必要とされる軸受部１４，１５に対向する部分が加工処理の基準とならず、ライン工程での加工処理に適さない。よって、大量生産には不向きであるという課題がある。
【００６４】
これに対して、図１１に示す実施の形態Ｂでは、シャフト１１の径が全長にわたって均一であるため、ライン工程における加工処理にあって、軸受部１４，１５５に対向する部分を加工処理の基準と設定できる。よって、ライン工程を使用しても、軸受部１４，１５５に対向する部分を精度良く加工でき、大量生産を可能にする。
【００６５】
（他の実施の形態Ｃ）
図１２は、他の実施の形態Ｃにおける可動子ユニットを示す断面図である。図１２において、図３と同様または同一の部分には同一の参照符号を付している。
【００６６】
この実施の形態Ｃでは、可動子ユニット１は２個の円柱状のシャフト１１ａ，１１ｂを有している。シャフト１１ａ，１１ｂは、同一形状をなしており、一方の端部が他方の端部よりも径が小さくなっている。径が小さい方の端部同士を適切な距離だけ離して対向させた態様で、２個のシャフト１１ａ，１１ｂは軸心を同一にして配置されている。また、シャフト１１ａ，１１ｂの径が小さい方の端部の周面にはねじが切られている。可動子ユニット１の軸心方向の中央部には、外周に永久磁石１２ａ及びヨーク１２ｂからなる界磁部１２が接着された非磁性材例えばアルミニウム製の円筒部材１８が設けられている。円筒部材１８の内周面にはねじが切られている。そして、シャフト１１ａ，１１ｂのねじと、円筒部材１８のねじとが螺合している。また、実施の形態Ｂと同様に、界磁部１２及び円筒部材１８の両端面は係止部材１７，１７にて係止されている。なお、軸受部１４及び円筒体１６の構成は、前述した実施の形態と同様である。また、軸受部１５５の構成は実施の形態Ａと同じである。
【００６７】
図１２に示す実施の形態Ｃでは、軸受部１４，１５５に対向するシャフト１１ａ，１１ｂの部分の径が最も大きいので、ライン工程における加工処理にあって、軸受部１４，１５５に対向する部分を加工処理の基準と設定できるため、ライン工程を使用しても、軸受部１４，１５５に対向する部分を精度良く加工でき、大量生産が可能である。なお、２個のシャフト１１ａ，１１ｂは必ずしも同一形状でなくてもよいが、同一形状とすることにより、製造の歩留りが良くなり低コスト化を図れる。
【００６８】
（他の実施の形態Ｄ）
図１３は、他の実施の形態Ｄにおける可動子ユニットを示す断面図である。図１３において、図３と同様または同一の部分には同一の参照符号を付している。
【００６９】
この実施の形態Ｄでは、可動子ユニット１は２個の円柱状のシャフト１１ａ，１１ｂを有している。シャフト１１ａ，１１ｂは、一方の端部が他方の端部よりも径が小さくなっている。シャフト１１ａの径が小さい方の端部には雌ねじが形成され、シャフト１１ｂの径が小さい方の端部には雄ねじが形成されている。シャフト１１ａの雌ねじとシャフト１１ｂの雄ねじとを螺合させて、２個のシャフト１１ａ，１１ｂは軸心を同一にして配置されている。また、可動子ユニット１の軸心方向の中央部には、外周に永久磁石１２ａ及びヨーク１２ｂからなる界磁部１２が接着された非磁性材例えばアルミニウム製の円筒部材１８が設けられている。また、実施の形態Ｂ，Ｃと同様に、界磁部１２及び円筒部材１８の両端面は係止部材１７，１７にて係止されている。なお、軸受部１４及び円筒体１６の構成は、前述した実施の形態と同様である。また、軸受部１５５の構成は実施の形態Ａと同じである。
【００７０】
図１３に示す実施の形態Ｄでも、上記の実施の形態Ｃと同様に、軸受部１４，１５５に対向するシャフト１１ａ，１１ｂの部分の径が最も大きいので、ライン工程における加工処理にあっても、軸受部１４，１５５に対向する部分を精度良く加工できるため、大量生産が可能である。
【００７１】
（他の実施の形態Ｅ）
図１４は、他の実施の形態Ｅにおける可動子ユニットを示す断面図である。図１４において、図３と同様または同一の部分には同一の参照符号を付している。
【００７２】
図１４に示す実施の形態Ｅでは、可動子ユニット１は２個の円柱状のシャフト１１ａ，１１ｂを有している。各シャフト１１ａ，１１ｂは、同一形状をなしており、その径は軸心方向全域にわたって均一である。端部同士を適切な距離だけ離して対向させた態様で、２個のシャフト１１ａ，１１ｂは軸心を同一にして配置されている。可動子ユニット１の軸心方向の中央部には、外周に永久磁石１２ａ及びヨーク１２ｂからなる界磁部１２が接着された非磁性材例えばアルミニウム製の円筒部材１８が設けられている。また、実施の形態Ｂ−Ｄと同様に、界磁部１２及び円筒部材１８の両端面は係止部材１７，１７にて係止されている。そして、シャフト１１ａ，１１ｂの係止部材１７，１７に対応する箇所に溝が形成され、その部分がかしめられることにより、シャフト１１ａ，１１ｂ、界磁部１２、係止部材１７，１７及び円筒部材１８が一体的に固着されている。なお、シャフト１１ａ，１１ｂと係止部材１７，１７とを塑性流動させることによる接合によって、これらを一体的に固着するようにしても良い。その他の軸受部１４及び円筒体１６の構成は、前述した実施の形態と同様である。また、軸受部１５５の構成は実施の形態Ａと同じである。
【００７３】
図１４に示す実施の形態Ｅでも、上記の実施の形態Ｂ−Ｄと同様に、ライン工程における加工処理にあっても、軸受部１４，１５５に対向するシャフト１１ａ，１１ｂの部分を精度良く加工できるため、大量生産が可能である。なお、２個のシャフト１１ａ，１１ｂは必ずしも同一形状でなくてもよいが、同一形状とすることにより、製造の歩留りが良くなり低コスト化を図れる。
【００７４】
なお、上述した実施の形態では、ピンを用いて複数のコア素板を固定してコアを構成するようにしたが、これとは異なり、複数のコア素板を重ねて接着剤にて接着することにより、コアを構成しても良い。また、円筒状の開口を有するコアとしているが、角筒状の開口を有するコアであっても良い。可動子も円柱状に限ったものではなく、角柱状であっても良い。また、軸受部がブッシュを有するとしたが、ブッシュに代えて軸受けとして機能するベアリングを用いるようにしても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１  可動子ユニット
２  固定子
３，４，１４４  ケース体
３ａ，４ａ  開口
３ｂ，４ｂ  段差部
１０  可動子
１１，１１ａ，１１ｂ  シャフト（軸体）
１２  界磁部
１２ａ  永久磁石
１２ｂ  ヨーク
１３  ナット
１４，１５，１５５  軸受部
１４ａ，１５ａ  ブッシュ
１４ｂ，１５ｂ  フランジ
１６  円筒体
１７  係止部材
１８  円筒部材
２０  開口
２１  コア
２２，２３  コイル
２４，２５，２６  コア素板
２７  ビス孔
２８  ピン孔
３１  リング材
３２  ビス
４１  抑止板（抑止部材）
４３  枠体
【図１】
2014084156.tif 000003
【図２】
2014084156.tif 000004
【図３】
2014084156.tif 000005
【図４】
2014084156.tif 000006
【図５Ａ】
2014084156.tif 000007
【図５Ｂ】
2014084156.tif 000008
【図５Ｃ】
2014084156.tif 000009
【図５Ｄ】
2014084156.tif 000010
【図５Ｅ】
2014084156.tif 000011
【図６】
2014084156.tif 000012
【図７】
2014084156.tif 000013
【図８】
2014084156.tif 000014
【図９】
2014084156.tif 000015
【図１０】
2014084156.tif 000016
【図１１】
2014084156.tif 000017
【図１２】
2014084156.tif 000018
【図１３】
2014084156.tif 000019
【図１４】
2014084156.tif 000020
【図１５】
2014084156.tif 000021
【図１６Ａ】
2014084156.tif 000022
【図１６Ｂ】
2014084156.tif 000023
【図１６Ｃ】
2014084156.tif 000024
【国際調査報告】
2014084156.tif 000025
2014084156.tif 000026