(57)【要約】【課題】高い推力が得られるものでありながら小型化も図ることのできるボイスコイル型リニアアクチュエータを提供する。【解決手段】強磁性体からなる軸状の中心ヨーク１と、中心ヨーク１の軸方向に沿って移動可能に配置される電機子コイル６と、電機子コイル６に対して同心配置され、かつ、径方向にＮＳ磁極を備える環状の永久磁石２とを備えたボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、電機子コイル６は、少なくとも軸方向３箇所に振り分け配置された電機子コイル部１８，１９，２０を有するとともに、軸方向で隣り合う電機子コイル部同士は、互いに逆方向に電流が流れるように構成され、永久磁石２は、各電機子コイル部それぞれに対して径方向で対向する位置に少なくとも軸方向３箇所に振り分けて配置されるとともに、軸方向で隣り合うもの同士のＮＳ磁極の向きは、径方向に対して交互に異なる向きとされている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体からなる軸状の中心ヨークと、前記中心ヨークの軸方向に沿って移動可能に同心配置される電機子コイルと、前記電機子コイルに対して同心配置され、かつ、径方向にＮＳ磁極を備える環状の永久磁石とを備えたボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記電機子コイルは、少なくとも軸方向３箇所に振り分け配置された電機子コイル部を有するとともに、軸方向で隣り合う前記電機子コイル部同士は、互いに逆方向に電流が流れるように構成されており、
前記永久磁石は、前記各電機子コイル部それぞれに対して径方向で対向する位置に少なくとも軸方向３箇所に振り分けて配置されるとともに、軸方向で隣り合うもの同士のＮＳ磁極の向きは、径方向に対して交互に異なる向きとされていることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記永久磁石が、前記電機子コイルの径方向内側となる前記中心ヨークの外周面に配置されていることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
径方向またはほぼ径方向に着磁された外周側の磁極がＮ極で前記軸方向での幅Ｐｍの前記永久磁石と、径方向またはほぼ径方向に着磁された外周側の磁極がＳ極で前記軸方向での幅Ｐｍの前記永久磁石とを、前記中心ヨークの外周面に、互いに前記軸方向に交互に互いに接する状態で配置して構成され、前記電機子コイルは、それぞれの電機子コイル部の前記軸方向での幅は等しく、かつその幅をＰｗに設定しており、軸方向で隣り合う電機子コイル部の中心間距離はＰｍに等しく、可動ストロークＰｓに対して、Ｐｗ＋Ｐｓ≦Ｐｍの関係に設定していることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項４】
請求項２に記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
径方向またはほぼ径方向に着磁された外周側の磁極がＮ極の永久磁石と、径方向またはほぼ径方向に着磁された外周側の磁極がＳ極の永久磁石とを、前記中心ヨークの周囲に、ピッチＰｍで前記軸方向に交互に配置して構成され、前記電機子コイルは、それぞれの電機子コイル部の前記軸方向での幅は等しく、かつその幅をＰｗに設定しており、軸方向で隣り合う電機子コイル部の中心間距離はＰｍに等しく、可動ストロークＰｓに対して、Ｐｗ＋Ｐｓ≦Ｐｍの関係に設定していることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記電機子コイルは、少なくとも３個の電機子コイル部に対応した巻き回し用溝と、隣り合う電機子コイル部を連結するコイル線を通すための連通溝とが形成されたボビンに、コイル線を巻き回して構成していることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記ボビンは、軸方向で隣り合う前記巻き回し用溝の間の部分に、前記巻き回し用溝と平行する溝を形成していることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項７】
請求項５または６に記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記ボビンは、絶縁体で構成されていることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項８】
請求項５または６に記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記ボビンは、主に導電体で構成されるとともに、軸方向および周方向で前記導電体を区画する絶縁層が介在されていることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項９】
請求項１から４のいずれかに記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記電機子コイルは、互いに接着されたコイル線よりなる電機子コイル部と、隣り合う電機子コイル部を連結するコイル線を通すための連通溝が成形されたスペーサとを、交互に積層して構成していることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれかに記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記電機子コイルの周囲に、強磁性体からなる固定された外ヨークを配置し、前記永久磁石と前記外ヨークとの間に形成される空隙内で、前記電機子コイルが移動可能に構成していることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載のボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、
前記永久磁石上の磁極の数と、前記電機子コイルの電機子コイル部の数をそれぞれ３個としていることを特徴とするボイスコイル型リニアアクチュエータ。
【請求項１２】
軸方向に沿って移動可能に配置される電機子コイルと、前記電機子コイルに対して同心配置され、かつ、径方向にＮＳ磁極を備える環状の永久磁石とを備えたボイスコイル型リニアアクチュエータの製造方法であって、
外周面にコイル線を巻き回すための周方向に沿う巻き回し用溝が少なくとも３個以上設けられ、軸方向で隣り合う前記巻き回し用溝間が連通溝で連絡されたボビンにコイル線を巻く電機子コイル作製工程と、
前記電機子コイルの各巻き回し用溝に巻き回されたコイルと前記永久磁石とが径方向においてそれぞれ対向するように、かつ軸方向で互いに隣り合う前記永久磁石のＮＳ磁極の向きを径方向に対して異なるように、前記電機子コイルと前記永久磁石とを配置する組立工程とを備え、
前記電機子コイル作製工程において、最も端に位置する巻き回し用溝から順に各巻き回し用溝を１〜ｎ（ｎは３以上の自然数）の番号で呼ぶとき、次の工程（Ａ）〜（Ｇ）に従って前記コイル線を巻きつけていくボイスコイル型リニアアクチュエータの製造方法。
（Ａ）コイル線に関し、はじめに１番の巻き回し用溝で所定の奇数層を巻いた後、連通溝を通して２番の巻き回し用溝に移動する。
（Ｂ）コイル線に関し、ｋ−１番の巻き回し用溝から、連通溝を通して、ｋ番の巻き回し用溝に移動してきた場合は、ｋ番の巻き回し用溝で１層以上の所定数層巻いてから、連通溝を通して、隣の巻き回し用溝に移動する。このときの移動先は、ｋ番の巻き回し用溝で偶数層の巻き線を行った場合はｋ−１番の溝であり、ｋ番の溝で奇数層の巻き線を行った場合は、ｋ＋１番の巻き回し用溝である。ただしｋは、２≦ｋ≦（ｎ−１）のうちいずれかである。
（Ｃ）コイル線に関し、ｋ＋１番の巻き回し用溝から、連通溝を通して、ｋ番の巻き回し用溝に移動してきた場合は、ｋ番の巻き回し用溝で１層以上の所定数層を巻いてから、連通溝を通して、隣の巻き回し用溝に移動する。このときの移動先は、ｋ番の巻き回し用溝で偶数層の巻き線を行った場合はｋ＋１番の巻き回し用溝であり、ｋ番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行った場合はｋ−１番の巻き回し用溝である。ただしｋは、２≦ｋ≦（ｎ−１）のうちいずれかである。
（Ｄ）コイル線に関し、ｎ番の巻き回し用溝では、偶数層の巻き線を行い、連通溝を通してｎ−１番の巻き回し用溝に移動する。
（Ｅ）１番の巻き回し用溝では、巻き線を終了しない場合は、（Ａ）の場合を除いて、偶数層を巻いた後、連通溝を通して２番の巻き回し用溝に移動する。
（Ｆ）巻き線を終了する場合は、前記（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）の工程に従いつつ１番の巻き回し用溝に移動し、１番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行ってから巻き線を完了する。
（Ｇ）隣り合う巻き回し用溝では、互いに巻き方向が逆になっている。
【請求項１３】
軸方向に沿って移動可能に配置される電機子コイルと、前記電機子コイルに対して同心配置され、かつ、径方向にＮＳ磁極を備える環状の永久磁石とを備えたボイスコイル型リニアアクチュエータの製造方法であって、
外周面にコイル線を巻き回すための周方向に沿う巻き回し用溝が少なくとも３個以上設けられ、軸方向で隣り合う前記巻き回し用溝間が連通溝で連絡されたボビンにコイル線を巻く電機子コイル作製工程と、
前記電機子コイルの各巻き回し用溝に巻き回されたコイルと前記永久磁石とが径方向においてそれぞれ対向するように、かつ軸方向で互いに隣り合う前記永久磁石のＮＳ磁極の向きを径方向に対して異なるように、前記電機子コイルと前記永久磁石とを配置する組立工程とを備え、
前記電機子コイル作製工程において、最も端に位置する巻き回し用溝から順に各巻き回し用溝を１〜ｎ（ｎは３以上の自然数）の番号で呼ぶとき、次の工程（Ａ）〜（Ｇ）に従って前記コイル線を巻きつけていくボイスコイル型リニアアクチュエータの製造方法。
（Ａ）コイル線に関し、はじめに１番の巻き回し用溝で所定の奇数層を巻いた後、連通溝を通して２番の巻き回し用溝に移動する。
（Ｂ）コイル線に関し、ｋ−１番の巻き回し用溝から、連通溝を通して、ｋ番の巻き回し用溝に移動してきた場合は、ｋ番の巻き回し用溝で１層以上の所定数層を巻いてから、連通溝を通して、隣の巻き回し用溝に移動する。このときの移動先は、ｋ番の巻き回し用溝で偶数層の巻き線を行った場合はｋ−１番の巻き回し用溝であり、ｋ番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行った場合はｋ＋１番の巻き回し用溝である。ただし、ｋは、２≦ｋ≦（ｎ−１）のうちいずれかである。
（Ｃ）コイル線に関し、ｋ＋１番の巻き回し用溝から、連通溝を通して、ｋ番の巻き回し用溝に移動してきた場合は、ｋ番の巻き回し用溝で１層以上の所定数層を巻いてから、連通溝を通して、隣の巻き回し用溝に移動する。このときの移動先は、ｋ番の巻き回し用溝で偶数層の巻き線を行った場合はｋ＋１番の巻き回し用溝であり、ｋ番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行った場合はｋ−１番の巻き回し用溝である。ただし、ｋは、２≦ｋ≦（ｎ−１）のうちいずれかである。
（Ｄ）コイル線に関し、１番の巻き回し用溝では、（Ａ）の場合を除いて、偶数層の巻き線を行い、連通溝を通して、２番の巻き回し用溝に移動する。
（Ｅ）コイル線に関し、ｎ番の巻き回し用溝では、巻き線を終了しない場合は、偶数層を巻いた後、連通溝を通してｎ−１番の巻き回し用溝に移動する。
（Ｆ）コイル線に関し、巻き線を終了する場合は、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）の工程に従いつつｎ番の巻き回し用溝に移動し、ｎ番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行ってから巻き線を完了する。
（Ｇ）隣り合う巻き回し用溝では、互いに巻き方向が逆になっている。
【請求項１４】
部品を保持可能に構成された保持部と、前記保持部を駆動する駆動部とを備える部品装着ヘッドであって、
前記駆動部に、請求項１から１１のいずれかに記載のボイスコイル型リニアアクチュエータを用いた部品装着ヘッド。
【請求項１５】
供給された部品が載置されている部品供給部と、
供給された被装着物が載置されている部品装着部と、
前記部品供給部上の部品を保持して前記部品装着部上の被装着物に装着する請求項１４に記載の部品装着ヘッドと、
前記部品装着ヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、
を備える部品組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイスコイル型リニアアクチュエータ及びこのアクチュエータを用いた装置、並びにこのアクチュエータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子部品の装着装置の装着ヘッドのように、比較的短距離で直線動作させるものなどに、ボイスコイル型リニアアクチュエータが利用されている。
【０００３】
一般に、ボイスコイル型リニアアクチュエータは、磁石の作る磁界とコイルに流れる電流の相互作用により推力を発生するものであるが、それには２種の形態のものがある。一つは、磁石が固定され、コイルが移動する形態のものである。もう一つは、逆にコイルが作る磁界の中で磁石が移動する形態のものである。
【０００４】
コイル可動タイプのものでは、例えば、特許文献１に示されたものや、あるいは特許文献２に示されたものが従来知られている。この従来のものは、径方向（ラジアル方向）に着磁した磁石がヨークに取付られている。そして、磁気ギャップの中にコイルが配置されて、コイルに電流を流すことで、推力を得る構成になっている。また、ボイスコイル型リニアアクチュエータとしては、例えば、特許文献２に上記と別形態で示されたもののように、軸方向に着磁された磁石が中心ヨークの軸方向に取り付けられたものが知られている。また、例えば、特許文献２に上記と別形態で示されたもののように、ラジアル方向に着磁して、それぞれ極性が逆の２つの磁石をヨークに取り付けた形態もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２９９２１０号公報（全頁、全図）
【特許文献２】
特開平１１−６９７５５号公報（全頁、全図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アクチュエータとして加減速を迅速に行なえることが望ましい。そのためには、推力を高めなければならない。単に推力を高めるには、磁気ギャップの磁束密度を高くすることやコイルを流れる電流を大きくすることが考えられる。しかしながら、コイルに大電流を流した場合、コイルでの発熱量も大きくなり、周辺部材に熱変形を発生させたり、熱により磁石が劣化するなどの問題がある。したがって、いかに磁気ギャップの磁束密度を高くするかが重要である。さらに、部品装着装置の装着ヘッドに用いられる場合、装着ヘッドを小型軽量化することが要求される。すなわち、磁束密度を高くして推力を向上させつつ、小型化を図ったボイスコイル型アクチュエータが求められている。ところが、従来のようなボイスコイル型リニアアクチュエータを小型化しようとした場合には、次の問題がある。
【０００７】
すなわち、従来においては、ヨーク、磁石、電機子コイルを通る磁気回路が一つしかない。このため、そのヨークにおける磁束の通路面積によって最大磁束透過量が制限されるので、ヨーク内部で磁束密度が飽和して、磁石の動作点が下がる。したがって、高い磁束密度を得ることが困難になり、高推力を得ることができない。特に、アクチュエータを径方向に小型化したいという要求がある場合は、中心ヨークが細くなり、外ヨーク部分も薄いものとなる。このため、高い磁束密度を得ることは一層困難となる。
【０００８】
ところで、特開平１１−６９７５５号公報に示された従来構造のうち、極性が逆である一対の磁石が用いられているものは、磁気抵抗が小さくなることで磁束密度が大きくなり、他の従来技術と比較して、その推力がやや改善する。しかしながら、その効果は限定的であって、組み立ても難しくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、高い推力が得られるものでありながら小型化も図ることのできるボイスコイル型リニアアクチュエータ及びこのアクチュエータを用いた装置、並びにそのコイルの巻線方法の提供を解決課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、強磁性体からなる軸状の中心ヨークと、前記中心ヨークの軸方向に沿って移動可能に同心配置される電機子コイルと、前記電機子コイルに対して同心配置され、かつ、径方向にＮＳ磁極を備える環状の永久磁石とを備えたボイスコイル型リニアアクチュエータにおいて、前記電機子コイルは、少なくとも軸方向３箇所に振り分け配置された電機子コイル部を有するとともに、軸方向で隣り合う前記電機子コイル部同士は、互いに逆方向に電流が流れるように構成されており、前記永久磁石は、前記各電機子コイル部それぞれに対して径方向で対向する位置に少なくとも軸方向３箇所に振り分けて配置されるとともに、軸方向で隣り合うもの同士のＮＳ磁極の向きは、径方向に対して交互に異なる向きとされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータによれば、軸方向で少なくとも３箇所に振り分け配置された永久磁石によって、磁気回路が軸方向で複数構成されることになるから、従来のように永久磁石同士によって構成される主要な磁気回路が１つしかないものと比較して、磁気抵抗が小さくなることで、同じコイルの量でもより高い推力を得ることができる。言い換えれば、少ないコイルの量でも同等の推力を得ることができる。また、主要な磁気回路が足し合わされる分、特に高い磁束密度を得ることができる。すなわち、異なる磁極によって挟まれた永久磁石の位置に対応する磁束密度が非常に大きくなる。したがって、このアクチュエータを全体として小型化する場合であっても、それを補って余りある磁束密度の向上が実現できるので、推力低下を抑制できるばかりか、推力の増大化が図れることになる。
【００１２】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、前記永久磁石が、前記電機子コイルの径方向内側となる前記中心ヨークの外周面に配置されている。この場合、軸状の中心ヨークの外周に、少なくとも３箇所に永久磁石が振り分けられて固定されているものであるから、中心ヨークと永久磁石とで磁気回路を構成することにより、より磁気抵抗の小さい磁気回路とすることができ、より高い磁束密度を得ることができる。また、永久磁石が電機子コイルよりも外側に配置されるものよりも組み付けしやすく、扱い易い。
【００１３】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、径方向またはほぼ径方向に着磁された外周側の磁極がＮ極で前記軸方向での幅Ｐｍの前記永久磁石と、径方向またはほぼ径方向に着磁された外周側の磁極がＳ極で前記軸方向での幅Ｐｍの前記永久磁石とを、前記中心ヨークの外周面に、互いに前記軸方向に交互に互いに接する状態で配置して構成され、前記電機子コイルは、それぞれの電機子コイル部の前記軸方向での幅は等しく、かつその幅をＰｗに設定しており、軸方向で隣り合う電機子コイル部の中心間距離はＰｍに等しく、可動ストロークＰｓに対して、Ｐｗ＋Ｐｓ≦Ｐｍの関係に設定している。この場合、このアクチュエータの可動ストロークは磁極の軸方向での幅より電機子コイル部の幅分を差し引いた長さ分以下のものとして確保されることになり、したがって、対応する磁極と電機子コイル部とが対向する軸方向での範囲内において可動することになる。よって、各電機子コイル部の全ての部分において逆方向の推力が発生することがないため、無駄なく大きい推力を得ることができる。
【００１４】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、径方向またはほぼ径方向に着磁された外周側の磁極がＮ極の永久磁石と、径方向またはほぼ径方向に着磁された外周側の磁極がＳ極の永久磁石とを、中心ヨークの周囲に、ピッチＰｍで前記軸方向に交互に配置して構成され、前記電機子コイルは、それぞれの電機子コイル部の前記軸方向での幅は等しく、かつその幅をＰｗに設定しており、軸方向で隣り合う電機子コイル部の中心間距離はＰｍに等しく、可動ストロークＰｓに対して、Ｐｗ＋Ｐｓ≦Ｐｍの関係に設定している。この場合、このアクチュエータの可動ストロークは磁極の軸方向での隣り合うものどうしのピッチ間隔より電機子コイル部の幅分を差し引いた長さ分以下のものとして確保されることになり、したがって、対応する磁極と電機子コイル部とが対向する軸方向での所定範囲内において可動することになる。よって、各電機子コイル部の全ての部分において逆方向の推力が発生することがないため、無駄なく大きい推力を得ることができる。
【００１５】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、前記電機子コイルは、少なくとも３個の電機子コイル部に対応した巻き回し用溝と、隣り合う電機子コイル部を連結するコイル線を通すための連通溝とが形成されたボビンに、コイル線を巻き回して構成している。この場合、電機子コイル部を軸方向に少なくとも３個設けた状態となっていてもコイル線はその形態をボビンによって一定に保持できる。
【００１６】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、前記ボビンは、軸方向で隣り合う前記巻き回し用溝の間の部分に、前記巻き回し用溝と平行する溝を形成している。この場合、このように巻き回し用溝と平行する溝を別途形成することによって、ボビンの軽量化を図ることができる。
【００１７】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、前記ボビンは、絶縁体で構成されている。この場合、ボビンが絶縁体で構成されていることで、コイル線に電流が流れるときや、電機子コイルの移動に伴う電磁誘導作用がそのボビン自体にはほとんど生じるものでなく、そのような電磁誘導作用による悪影響がほとんどない。
【００１８】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、前記ボビンは、主に導電体で構成されるとともに、軸方向および周方向で前記導電体を区画する絶縁層が介在されている。この場合、ボビンを例えばアルミニウムなどの導電体で構成する場合でも、軸方向および周方向で導電体を区画する絶縁層が介在されていることによって、導電体部分は小さく区画されたものとなっており、コイル線に電流が流れるときや、電機子コイルの移動に伴う電磁誘導作用がボビンの導電体部分に働くにしても、うず電流などが生じにくくなっていることから、それによる駆動力低下のような悪影響を小さくできる。
【００１９】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、前記電機子コイルは、互いに接着されたコイル線よりなる電機子コイル部と、隣り合う電機子コイル部を連結するコイル線を通すための連通溝が成形されたスペーサとを、交互に積層して構成している。この場合、ボビンにコイル線を巻き回す形態のものと比較して、電機子コイル部を内側で支える部分が無い状態にできるのでその分コイル線の巻き線層数を増やすことができ、推力を大きくできる。
【００２０】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、前記電機子コイルの周囲に、強磁性体からなる固定された外ヨークを配置し、前記永久磁石と前記外ヨークとの間に形成される空隙内で、前記電機子コイルが移動可能に構成している。この場合、中心ヨークと外ヨークを通じてより磁気抵抗の小さい磁気回路が形成されることになるから、外ヨークが無いものと比較して磁束密度を大きくすることができ、電機子コイルに発生する推力を大きなものにできる。また、外ヨークによって、電機子コイルや、永久磁石が保護される。
【００２１】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータは、好ましくは、前記永久磁石の磁極の数と、前記電機子コイルの前記電機子コイル部の数をそれぞれ３個としている。この場合、軸方向に主要な２つの磁気回路が形成され、従来のように主要な１つの磁気回路しかないものに比較して、電機子コイルを移動させる推力を増大させることができるとともに、従来と同推力を発生させるものとする場合、従来のものよりも径方向での小型化が図れる。
【００２２】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの第１の製造方法は、軸方向に沿って移動可能に配置される電機子コイルと、前記電機子コイルに対して同心配置され、かつ、径方向にＮＳ磁極を備える環状の永久磁石とを備えたボイスコイル型リニアアクチュエータの製造方法であって、外周面にコイル線を巻き回すための周方向に沿う巻き回し用溝が少なくとも３個以上設けられ、軸方向で隣り合う前記巻き回し用溝間が連通溝で連絡されたボビンにコイル線を巻く電機子コイル作製工程と、前記電機子コイルの各巻き回し用溝に巻き回されたコイルと前記永久磁石とが径方向においてそれぞれ対向するように、かつ軸方向で互いに隣り合う前記永久磁石のＮＳ磁極の向きを径方向に対して異なるように、前記電機子コイルと前記永久磁石とを配置する組立工程とを備え、前記電機子コイル作製工程において、最も端に位置する巻き回し用溝から順に各巻き回し用溝を１〜ｎ（ｎは３以上の自然数）の番号で呼ぶとき、次の工程（Ａ）〜（Ｇ）に従って前記コイル線を巻きつけていくボイスコイル型リニアアクチュエータの製造方法。
【００２３】
（Ａ）コイル線に関し、はじめに１番の巻き回し用溝で所定の奇数層を巻いた後、連通溝を通して２番の巻き回し用溝に移動する。
【００２４】
（Ｂ）コイル線に関し、ｋ−１番の巻き回し用溝から、連通溝を通して、ｋ番の巻き回し用溝に移動してきた場合は、ｋ番の巻き回し用溝で１層以上の所定数層巻いてから、連通溝を通して、隣の巻き回し用溝に移動する。このときの移動先は、ｋ番の巻き回し用溝で偶数層の巻き線を行った場合はｋ−１番の溝であり、ｋ番の溝で奇数層の巻き線を行った場合は、ｋ＋１番の巻き回し用溝である。ただしｋは、２≦ｋ≦（ｎ−１）のうちいずれかである。
【００２５】
（Ｃ）コイル線に関し、ｋ＋１番の巻き回し用溝から、連通溝を通して、ｋ番の巻き回し用溝に移動してきた場合は、ｋ番の巻き回し用溝で１層以上の所定数層を巻いてから、連通溝を通して、隣の巻き回し用溝に移動する。このときの移動先は、ｋ番の巻き回し用溝で偶数層の巻き線を行った場合はｋ＋１番の巻き回し用溝であり、ｋ番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行った場合はｋ−１番の巻き回し用溝である。ただしｋは、２≦ｋ≦（ｎ−１）のうちいずれかである。
【００２６】
（Ｄ）コイル線に関し、ｎ番の巻き回し用溝では、偶数層の巻き線を行い、連通溝を通してｎ−１番の巻き回し用溝に移動する。
【００２７】
（Ｅ）１番の巻き回し用溝では、巻き線を終了しない場合は、（Ａ）の場合を除いて、偶数層を巻いた後、連通溝を通して２番の巻き回し用溝に移動する。
【００２８】
（Ｆ）巻き線を終了する場合は、前記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）の工程に従いつつ１番の巻き回し用溝に移動し、１番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行ってから巻き線を完了する。
【００２９】
（Ｇ）隣り合う巻き回し用溝では、互いに巻き方向が逆になっている。
【００３０】
この場合、１番の巻き回し用溝からコイル線の巻き回しを開始してから他の巻き回し用溝に対してコイル線を巻き回した後、１番の巻き回し用溝でそのコイル線の巻き回しを終了するものであるから、少なくとも３つ有する巻き回し用溝の全てに所望の巻き回し向きで良好に巻線できるとともに、コイル線の両端をボビンの軸方向一端側にまとまったものとできる。また、各巻き回し用溝上においては、必ずコイル線を巻き回しながらコイル線の巻き回し位置を移動させることになるので、巻き回し溝のスペースをコイルの巻き回しに最大限活用することができる。なお、通常各巻き回し用溝の巻き線層数を同じにするが、巻き回し用溝間で溝深さが異なる場合には、それぞれの溝深さに対応した巻き線層数にすることが好ましい。
【００３１】
本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの第２の製造方法は、軸方向に沿って移動可能に配置される電機子コイルと、前記電機子コイルに対して同心配置され、かつ、径方向にＮＳ磁極を備える環状の永久磁石とを備えたボイスコイル型リニアアクチュエータの製造方法であって、外周面にコイル線を巻き回すための周方向に沿う巻き回し用溝が少なくとも３個以上設けられ、軸方向で隣り合う前記巻き回し用溝間が連通溝で連絡されたボビンにコイル線を巻く電機子コイル作製工程と、前記電機子コイルの各巻き回し用溝に巻き回されたコイルと前記永久磁石とが径方向においてそれぞれ対向するように、かつ軸方向で互いに隣り合う前記永久磁石のＮＳ磁極の向きを径方向に対して異なるように、前記電機子コイルと前記永久磁石とを配置する組立工程とを備え、前記電機子コイル作製工程において、最も端に位置する巻き回し用溝から順に各巻き回し用溝を１〜ｎ（ｎは３以上の自然数）の番号で呼ぶとき、次の工程（Ａ）〜（Ｇ）に従って前記コイル線を巻きつけていくボイスコイル型リニアアクチュエータの製造方法。
【００３２】
（Ａ）コイル線に関し、はじめに１番の巻き回し用溝で所定の奇数層を巻いた後、連通溝を通して２番の巻き回し用溝に移動する。
【００３３】
（Ｂ）コイル線に関し、ｋ−１番の巻き回し用溝から、連通溝を通して、ｋ番の巻き回し用溝に移動してきた場合は、ｋ番の巻き回し用溝で１層以上の所定数層を巻いてから、連通溝を通して、隣の巻き回し用溝に移動する。このときの移動先は、ｋ番の巻き回し用溝で偶数層の巻き線を行った場合はｋ−１番の巻き回し用溝であり、ｋ番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行った場合はｋ＋１番の巻き回し用溝である。ただし、ｋは、２≦ｋ≦（ｎ−１）のうちいずれかである。
【００３４】
（Ｃ）コイル線に関し、ｋ＋１番の巻き回し用溝から、連通溝を通して、ｋ番の巻き回し用溝に移動してきた場合は、ｋ番の巻き回し用溝で１層以上の所定数層を巻いてから、連通溝を通して、隣の巻き回し用溝に移動する。このときの移動先は、ｋ番の巻き回し用溝で偶数層の巻き線を行った場合はｋ＋１番の巻き回し用溝であり、ｋ番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行った場合はｋ−１番の巻き回し用溝である。ただし、ｋは、２≦ｋ≦（ｎ−１）のうちいずれかである。
【００３５】
（Ｄ）コイル線に関し、１番の巻き回し用溝では、（Ａ）の場合を除いて、偶数層の巻き線を行い、連通溝を通して、２番の巻き回し用溝に移動する。
【００３６】
（Ｅ）コイル線に関し、ｎ番の巻き回し用溝では、巻き線を終了しない場合は、偶数層を巻いた後、連通溝を通してｎ−１番の巻き回し用溝に移動する。
【００３７】
（Ｆ）コイル線に関し、巻き線を終了する場合は、前記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）の工程に従いつつｎ番の巻き回し用溝に移動し、ｎ番の巻き回し用溝で奇数層の巻き線を行ってから巻き線を完了する。
【００３８】
（Ｇ）隣り合う巻き回し用溝では、互いに巻き方向が逆になっている。
【００３９】
この場合、１番の巻き回し用溝からコイル線の巻き回しを開始してから他の巻き回し用溝に対してコイル線を巻き回した後、ｎ番の巻き回し用溝でそのコイル線の巻き回しを終了するものであるから、少なくとも３つ有する巻き回し用溝の全てに所望の巻き回し向きで良好に巻線できるとともに、コイル線の両端をボビンの軸方向両端にそれぞれ対応させて引き出した状態にできる。また、各巻き回し用溝上においては、必ずコイル線を巻き回しながらコイル線の巻き回し位置を移動させることになるので、巻き回し溝のスペースをコイルの巻き回しに最大限活用することができる。なお、通常各巻き回し用溝の巻き線層数を同じにするが、巻き回し用溝間で溝深さが異なる場合には、それぞれの溝深さに対応した巻き線層数にすることが好ましい。
【００４０】
本発明に係る部品装着ヘッドは、部品を保持可能に構成された保持部と、前記保持部を駆動する駆動部とを備える部品装着ヘッドであって、前記駆動部に、本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータを用いた部品装着ヘッドである。本発明に係る部品装着ヘッドによれば、駆動部ひいては部品装着ヘッドを小型軽量化できて、その加減速を急なものにできる。
【００４１】
本発明に係る部品組立装置は、供給された部品が載置されている部品供給部と、供給された被装着物が載置されている部品装着部と、前記部品供給部上の部品を保持して前記部品装着部上の被装着物に装着する本発明に係る部品装着ヘッドと、前記部品装着ヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、を備える部品組立装置である。本発明に係る部品組立装置によれば、部品装着動作などの高速化を図ることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１から図１０及び図２０は、実施形態１を示すものであって、図１は、本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの縦断面図、図２は、ボイスコイル型リニアアクチュエータの分解斜視図、図３は、ボイスコイル型リニアアクチュエータの横断面図、図４は、連結部材を連結したボイスコイル型リニアアクチュエータの縦断面図、図５は、コイル線を巻いた状態の電機子コイルの斜視図、図６は、ボビンの斜視図、図７は、磁石とコイル線の電機子コイル部との位置関係を示す断面図、図８は、ボビンへのコイル線の巻き回しを示す説明図、図９は、ボビンの変形例を示す斜視図、図１０は、装着ヘッドを示す概略側面図である。なお、図２０は、実施の形態１のボイスコイル型リニアアクチュエータの概略縦断面図であり、各部の具体的寸法を示すものである。
【００４４】
まず、このボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１の構成について説明する。
【００４５】
図１に示すように、ボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１は、中心固定子３、電機子コイル６、外ヨーク７を備えて構成されている。
【００４６】
詳述すると、アルミ合金からなるボビン４とそれに巻き回されたコイル線５とからなる電機子コイル６が中心固定子３に対して囲繞する状態で外嵌されている。さらに、その電機子コイル６には、鉄や、鉄−コバルト合金などの強磁性体からなる外ヨーク７が外嵌された構造となっている。
【００４７】
中心固定子３は、鉄や、鉄−コバルト合金などの強磁性体からなる直径７ｍｍの円柱状（軸状）の中心ヨーク１を有する。その中心ヨーク１の外周面に、複数枚の永久磁石２を所定配置で接着固定している。個々の永久磁石２は、径方向での厚さが１．５ｍｍの希土類磁石で構成され、後述するように周方向で８分の１の円弧状の板形状を成すものである。そして、これら永久磁石２は、中心ヨーク１の外周面に、周方向８枚接着してリング状（環状）を成すものが、軸方向で３箇所にそれぞれ位置するように、合計２４枚接着されている。各永久磁石２は隣り合う箇所では周方向および軸方向で互いに隙間無く当接したものとなっている。
【００４８】
中心固定子３と外ヨーク７とは、軸方向での一端側で板状の底ヨーク２１が連結され、それによって中心固定子３と外ヨーク７とが一体化されている。この底ヨーク２１は、鉄や、鉄−コバルト合金によりなる強磁性体である。電機子コイル６は、中心固定子３と外ヨーク７とがその間につくる空隙であるギャップＧのなかで、軸方向に移動可能に設定している。
【００４９】
中心固定子３は、軸方向に沿って並設された前記リング状の各永久磁石２によって軸方向で交互に異なる磁極が現れるように構成される。第１の磁極８を構成するそれぞれの永久磁石２は、円筒を８つに割った円弧状をなす板状形状をしている。第１の磁極８の各永久磁石２は、その円弧状形状での外周側から内周側に向かって磁界が生じるよう１次元的に着磁している。そして、中心ヨーク１の周方向に同一の永久磁石２を８枚環状となるように接着することで、略径方向に着磁した外表面側がＳ極となる磁極がこの場合作られる。この第１の磁極８の軸方向での磁極幅は、図２０に示すように１０ｍｍに設定している。
【００５０】
第２の磁極９は、第１の磁極８の隣に同様に８枚の永久磁石２を環状となるように接着して作られる。その着磁向きが、第１の磁極８で用いられている永久磁石２と逆になっているため、外表面側がＮ極となる磁極が作られる。この第２の磁極９の軸方向での磁極幅は同じく１０ｍｍである。
【００５１】
第３の磁極１０は、第２の磁極９の隣に、同様に８枚の永久磁石２を環状となるように接着して作られる。その着磁向きが、第１の磁極８の永久磁石２と同じになっているため、外表面側がＳ極となる磁極が作られる。この第３の磁極１０の軸方向での磁極幅は同じく１０ｍｍである。
【００５２】
電機子コイル６の構造は、図５に示すようになっている。電機子コイル６を構成するボビン４を図６に示す。略有底円筒形状でアルミ合金製のボビン４には、幅５ｍｍ、深さ１ｍｍの３つの巻き回し用溝１１，１２，１３が、１０ｍｍピッチで設けられている。これらの巻き回し用溝１１，１２，１３は中心固定子３の各磁極８，９，１０に対応している。これらの巻き回し用溝１１，１２，１３にコイル線５の巻線が行われる。隣り合う巻き回し用溝１１，１２，１３はそれぞれ幅１ｍｍ、深さ１ｍｍの連通溝１４，１５で互いに連結される。この連通溝１４，１５があることで、ボビン４の各巻き回し用溝１１，１２，１３にわたって、一本のコイル線５で連続的に巻線を行えるようになっている。したがって、各巻き回し用溝１１，１２，１３にコイル線５が巻き回されることで、それぞれ、第１の電機子コイル部１８、第２の電機子コイル部１９、第３の電機子コイル部２０がコイルとして形成される。また、第１の巻き回し用溝１１とボビン下端、及び、第３の巻き回し用溝１３とボビン上端の間にも、それぞれ幅１ｍｍ、深さ１ｍｍの連通溝１６，１７が設けられている。これら連通溝１６，１７により、コイル線５が外ヨーク７と干渉しない状態で、外部に取り出せるようになっている。
【００５３】
第１、第３の電機子コイル部１８，２０に対して、第２の電機子コイル部１９は、コイル線の巻き方向が逆になっている。これにより、それぞれ電流を流したときに発生する力の向きが、揃うようになっている。すなわち、各電機子コイル部１８，１９，２０と対応する磁石の磁極とが力の発生の関係で一定方向に揃うものとなっている。
【００５４】
また、このアクチュエータＡ１のストロークは最大５ｍｍとなる。すなわち、ストローク上端では、磁石２と電機子コイル部の位置関係は図７（ａ）のようになり、ストローク下端では、磁石２と電機子コイル部の位置関係は図７（ｂ）のようになる。ここで、各電機子コイル部の軸方向幅をＰｗ、磁石２の軸方向幅をＰｍ、アクチュエータＡ１のストロークをＰｓとすると、Ｐｗ＋Ｐｓ≦Ｐｍの関係となっている。
【００５５】
アクチュエータＡ１の断面図を図１，３，４に示す。ボビン４の肉厚は、巻き回し用溝１１，１２，１３、及び、連通溝１４〜１７のある部分では、０．４ｍｍ、その他の部分では１．４ｍｍである。ボビン４と磁石２、及び、ボビン４と外ヨーク７のギャップは、それぞれ０．３ｍｍであり、磁気回路ギャップＧ（磁石外径から外ヨーク内径までの距離）は２ｍｍとなっている。
【００５６】
なお、使用したコイル線５の諸元は次のようになっている。導体径：０．２ｍｍ、被覆厚さ：０．００８ｍｍ、長さ：１０．７ｍ、抵抗６．２Ω、総巻数：約２７０回
上記構成により、コイル線５に所要の直流電流を流すことによって、軸方向で隣り合う電機子コイル部１８，１９，２０同士は、互いに逆向きに電流が流れることになる。
【００５７】
一方、永久磁石２による磁気回路は、図１に一点鎖線で示すように、第１の磁極８、中心ヨーク１、第２の磁極９、第２の電機子コイル部１９、外ヨーク７、第１の電機子コイル部１８を磁力線が通る一つの磁気回路Ｍ１と、第３の磁極１０、中心ヨーク１、第２の磁極９、第２の電機子コイル部１９、外ヨーク７、第３の電機子コイル部２０を磁力線が通るもう一つの磁気回路Ｍ２との２つの磁気回路が軸方向で形成される。したがって、両磁気回路Ｍ１，Ｍ２のそれぞれにおいて電機子コイル６を軸方向で移動させる推力が発生することになる。また、図示していないが、第３の電機子コイル部２０、外ヨーク７、底ヨーク２１、中心ヨーク１、第３の磁極１０を磁力線が通る磁気回路も永久磁石２による磁気回路である。なお、後述する本発明に係る実施の形態２や、本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの各変形例について図示した磁気回路Ｍ１，Ｍ２も、永久磁石２による磁気回路である。
【００５８】
各電機子コイル１８，１９，２０を流れる電流と、各磁極８，９，１０とのそれぞれで発生する磁力線により、電流値に比例する推力が電機子コイル６に発生することになる。
【００５９】
電機子コイル６のボビン４にコイル線５を巻き回す巻線方法の詳細は図８に示すようになっている。なお、図８においては、ボビン４の断面の片半分を示している。以下、その巻線方法について詳述する。
（ａ）ボビン４の下端付近から連通溝１６を通して、第１の巻き回し用溝１１まで、コイル線５を導入する。
（ｂ）その後、第１の巻き回し用溝１１において、径方向で３層となるようにコイル線５の巻線を行う（このときの巻き方向を正方向とする）。
（ｃ）その後、コイル線５は連通溝１４を通して第２の巻き回し用溝１２に移動され、第１の巻き回し用溝１１に対する巻き方向とは逆転して径方向で３層にわたってコイル線５の巻線を行う。
（ｄ）その後、コイル線５は連通溝１５を通して第３の巻き回し用溝１３に移動され、巻き方向を正転して径方向で４層にわたってコイル線５の巻線を行う。
（ｅ）その後、コイル線５は連通溝１５を通して再び第２の巻き回し用溝１２に移動され、巻き方向を逆転して、さらに１層分のコイル線５の巻線を行う。
（ｆ）その後、コイル線５は連通溝１４を通して再び第１の巻き回し用溝１１に移動され、巻き方向を正転して、さらに１層分のコイル線５の巻線を行う。
（ｇ）その後、コイル線５の残りが連通溝１６を通してボビン４の下端付近に引き出されることによって、巻線作業を終了する。
【００６０】
巻き回し用溝１１，１２，１３の幅が５ｍｍ、コイル線径が０．２２ｍｍ程度であるから、１つの溝に対し、１層で２２〜２３回程度巻くことができる。１層巻き終わると、その径方向外側の層に移り、折り返して巻き進める。従って、径方向で偶数層巻いた場合は、巻き回し用溝の巻き始めた側に戻り、径方向で奇数層巻いた場合は、巻き回し用溝の巻き始めた側と反対側に来ることになる。そこで、図８に示すように巻くことで、第１〜第３の巻き回し用溝１１〜１３に対し、すべて径方向で４層にコイル線を巻いて、全体の巻き始め位置と巻き終わり位置を同じ位置にすることができる。電機子コイルへの配線の入口と出口が同じであるので、配線が簡潔になる。また、巻き回し溝のスペースをコイルの巻き回しに最大限活用することができる。なお、第３の巻き回し溝１３とボビン４上端との間の連通溝１７は利用していないが、こちらを利用して配線をボビン上端に引き出すこともできる。
【００６１】
また、コイル線５としては、図示しないがその断面形状が矩形状のものを用いても良い。この場合、各巻き回し用溝１１〜１３に隙間無く巻きつけることが可能である。これにより、コイル線の断面積を実質的に大きくすることができるので、コイル線における電気抵抗が減少する。したがって、発生推力を大きくするために永久磁石２の磁界中において流れる電流をある程度大きくしても、発熱量を増加させることがない。
【００６２】
巻き線を終了した後、コイル線５の形状を維持するため、電機子コイル６の外周を厚さ３０μｍ程度の薄い耐熱テープで保護している。従って、コイル線５の引き出し部分付近から巻線が緩んでくることがない。
【００６３】
なお、ここでは、ボビン４はアルミ合金で製作したが、ボビン４が導体であるために、コイル電流変化時には相互インダクタンスによってボビン４内に電流が生じ、逆推力が発生する。また、ボビン４が移動するとき、永久磁石２の作る磁界を横切るため、ボビン４内に渦電流が発生する。これにより、ボビン４の移動方向と逆方向の推力が発生する。これらを防止するためにボビン４を絶縁性の高い樹脂などからなる絶縁体で構成しても良い。あるいは、導電体からなるボビン４内に絶縁部分を備える構成にしても良い。
【００６４】
このボビン４内に絶縁部分を備える場合の具体的構造については、図９に示している。すなわち、このボビン４は、アルミ合金で構成されているリング状素片２２と、リング状素片２３とを所定の順序で軸方向に多数積層した構成となっている。各リング状素片２２，２３は、アルミ合金製であって、表面に絶縁性のメッキが施されている。また、これらのリング状素片２２，２３は、周方向で絶縁するスリット２２ａ，２３ａが設けられており、そのスリット２２ａ，２３ａが周方向での絶縁構造となっている。そして、これらのリング状素片２２，２３は、多数積層した状態で接着されてボビン４を構成する。リング状素片２２は、連通溝１４，１５，１６，１７を備える部分を構成する。リング状素片２３は、巻き回し用溝１１，１２，１３の部分を構成する。
【００６５】
このように、ボビン４を構成する導電体からなる部材が軸方向及び周方向で絶縁されていることによって、ボビン４に発生する渦電流は、リング状素片２２，２３間を流れないので抑制される。一方、ボビン４がアルミ合金製であるため、良好な熱伝導特性を有するのであって、熱の放散には有利である。これにより、電機子コイルを移動させるのに、より効率的なボイスコイル型リニアアクチュエータを得ることができる。
【００６６】
また、非常に高速な応答が求められる場合には、電流の立ち上がり遅れを改善するために、外ヨーク内周面、あるいは、中心固定子外周面に、銅などの抵抗率の小さい導電体でできた薄膜や、導電体でできた薄肉板材からなる円筒管状のショートコイルを配置しても良い。
【００６７】
そして、電機子コイル６に発生する推力は、図４に示すように、電機子コイル６下部に連結された連結部材２４によって負荷に伝達され、この移動は図示しないリニアガイドによって支持される。また、別に設けられた、リニアスケールとリニアエンコーダ（図示せず）によって、ストロークが検知される。この信号をフィードバックして、コイル電流を制御することで、アクチュエータを任意の位置に制御することができる。なお、図４においては、中心固定子３と外ヨーク７とを上端部で連結する底ヨーク２１については図示していない。
【００６８】
本発明の実施の形態１に係るボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１を装備した具体的装置について簡単に説明する。
【００６９】
図３２，３３には、それぞれ、電子部品を例えばパッケージや回路基板などへ装着するための部品組立装置の一例を示している。
【００７０】
図３２に示した部品組立装置は、電子部品を縦横に並べた状態で載置している部品供給用の供給基板４０と、パッケージや小型の回路基板などを縦横に並べた状態で載置している組立基板４１とを基台上に並べておくようにしてあり、部品の供給基板４０からの抜き取りやその部品を組立基板４１上のパッケージなどへ装着を行なう装着ヘッドＨ１がＸ−Ｙ軸に沿って移動可能に設けられて構成されている。図３２に示すものでは、装着ヘッドＨ１を４個Ｙ軸方向に並べた構成にしており、それら装着ヘッドＨ１は、サーボモータ４２、ボールねじ４３によってＹ軸方向で移動自在となっている。また、一対のリニアモータ４４，４４によって、装着ヘッドＨ１は、Ｘ軸方向で移動自在となっている。部品の吸着などを行なうノズル２８の上下方向すなわちＺ軸方向での移動は上述のボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１で行なわれる。
【００７１】
また、図３３に示した部品組立装置は、電子部品を縦横に並べた状態で載置しているとともに、Ｘ軸方向で移動自在な供給側移動ステージ４５と、パッケージや小型回路基板などを載置しているとともに、Ｘ軸方向で移動自在な装着側移動ステージ４６とを基台上に設置しており、部品の供給側移動ステージ４５からの抜き取りやその部品を装着側移動ステージ４６上のパッケージなどへ装着を行なう装着ヘッドＨ２がこれらステージ４５，４６の上方に門型の支持体を介して配置されて構成されている。この図３３の部品組立装置において、装着ヘッドＨ２を４個Ｙ軸方向に並べた構成にしており、それら装着ヘッドＨ２は、サーボモータ４２、ボールねじ４３によってＹ軸方向で移動自在となっている。各装着ヘッドＨ２の部品の吸着などを行なうノズル２８のＺ軸方向での移動は上述のボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１で行なわれる。また、装着側移動ステージ４６には、部品などの向きを変更できる回転ステージ４７を設けている。
【００７２】
図３２や図３３に示したような部品組立装置に設けられた部品装着ヘッドＨ１，Ｈ２の一例を図１０に示している。図１０においては、装着ヘッドＨ１が示されている。この部品装着ヘッドＨ１は、ボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１を備えているのであって、その詳細を以下に説明する。
【００７３】
ボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１の外ヨーク７、中心固定子３は、支持板２５に固定されており、図１０に示すように、電機子コイル６の上下動は連結部材２４によって取り出され、動作連結機構部２６に伝達される。動作連結機構部２６では、ボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１の電機子コイル６の上下動と、回転モータ２７の回転運動とが合成される。また、部品吸着用のエア配管が導入されて、機構運動と吸引圧力がノズル２８に伝達される。この部品装着ヘッドＨ１は、装置本体のＸ−Ｙ機構（図示せず）に連結部２９を介して連結されている。
【００７４】
ボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１と連結部材２４との結合部分を、図４に示す。電機子コイル６を構成するボビン４の下端と、連結部材２４とが結合されて、中心固定子３と外ヨーク７が作る磁気ギャップＧ内での電機子コイル６の上下動が連結部材２４に伝達される。
【００７５】
ボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１の電機子コイル６の位置は、リニアエンコーダ（図示せず）により測定され、フィードバック制御により、任意の位置に位置決めされる。また、部品を装着基板上に置いた後、電機子コイル６に流す電流値を制御することによって任意の押圧力が得られる。
【００７６】
また、電源をオフしているときにおいて、電機子コイル６をストローク上端で保持するため、電機子コイル６はバネ（図示せず）で引き上げられている。このバネによる引き上げ力は、可動部重量と摩擦力に打ち勝つ最小限の力であって、ボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１はこのバネの存在に妨げられることなく動作できる。
【００７７】
（実施形態２）
次に、本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの実施の形態２を図１１ないし図１３などに基づいて説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構造については、同一符号を付すとともに、前出の図においても実施の形態２と共通に記載されているものについては、その図を提示し、その提示した図に基づいて説明する。ここで、図１１は、ボイスコイル型リニアアクチュエータの概略縦断面図であって、各部の寸法を示している。図１２は、ボイスコイル型リニアアクチュエータの縦断面図、図１３は、ボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【００７８】
図１２を参照にして、このボイスコイル型リニアアクチュエータＡ２は、中心固定子３、電機子コイル６、外ヨーク７を備えて構成されている。
【００７９】
詳述すると、アルミ合金からなるボビン４とそれに巻き回されたコイル線５とからなる電機子コイル６が中心固定子３に対して囲繞する状態で外嵌されている。さらに、その電機子コイル６には、鉄や、鉄−コバルト合金などの強磁性体からなる外ヨーク７が外嵌された構造となっている。
【００８０】
中心固定子３は、鉄や、鉄−コバルト合金などの強磁性体からなる直径７ｍｍの円柱状（軸状）の中心ヨーク１を有する。その中心ヨーク１の外周面に、複数枚の永久磁石２を所定配置で接着固定している。個々の永久磁石２は、径方向での厚さが１．５ｍｍの希土類磁石で構成され、後述するように周方向で８分の１の円弧状の板形状を成すものである。そして、これら永久磁石２は、中心ヨーク１の外周面に、周方向８枚接着してリング状（環状）を成すものが、軸方向で３箇所にそれぞれ位置するように、合計２４枚接着されている。各永久磁石２は隣り合う箇所では周方向および軸方向で互いに隙間無く当接したものとなっている。
【００８１】
電機子コイル６は、中心固定子３と外ヨーク７とがその間につくる空隙であるギャップＧのなかで、軸方向に移動可能に設定している。
【００８２】
中心固定子３は、軸方向に沿って並設された前記リング状の各永久磁石２によって軸方向で交互に異なる磁極が現れるように構成される。第１の磁極８を構成するそれぞれの永久磁石２は、円筒を８つに割った円弧状をなす板状形状をしている。第１の磁極８の各永久磁石２は、その円弧状形状での外周側から内周側に向かって磁界が生じるよう１次元的に着磁している。そして、中心ヨーク１の周方向に同一の永久磁石２を８枚環状となるように接着することで、略径方向に着磁した外表面側がＳ極となる磁極がこの場合作られる。この第１の磁極８の軸方向での磁極幅は、図１１に示すように１０ｍｍに設定している。
【００８３】
第２の磁極９は、第１の磁極８の隣に同様に８枚の永久磁石２を環状となるように接着して作られる。その着磁向きが、第１の磁極８で用いられている永久磁石２と逆になっているため、外表面側がＮ極となる磁極が作られる。この第２の磁極９の軸方向での磁極幅は同じく１０ｍｍである。
【００８４】
第３の磁極１０は、第２の磁極９の隣に、同様に８枚の永久磁石２を環状となるように接着して作られる。その着磁向きが、第１の磁極８の永久磁石２と同じになっているため、外表面側がＳ極となる磁極が作られる。この第３の磁極１０の軸方向での磁極幅は同じく１０ｍｍである。
【００８５】
電機子コイル６の構造は、上述実施の形態１と同様、図５に示すようになっている。電機子コイル６を構成するボビン４を図６に示す。略有底円筒形状でアルミ合金製のボビン４には、幅５ｍｍ、深さ１ｍｍの３つの巻き回し用溝１１，１２，１３が、１０ｍｍピッチで設けられている。これらの巻き回し用溝１１，１２，１３は中心固定子３の各磁極８，９，１０に対応している。これらの巻き回し用溝１１，１２，１３にコイル線５の巻線が行われる。隣り合う巻き回し用溝１１，１２，１３はそれぞれ幅１ｍｍ、深さ１ｍｍの連通溝１４，１５で互いに連結される。この連通溝１４，１５があることで、ボビン４の各巻き回し用溝１１，１２，１３にわたって、一本のコイル線５で連続的に巻線を行えるようになっている。したがって、各巻き回し用溝１１，１２，１３にコイル線５が巻き回されることで、それぞれ、第１の電機子コイル部１８、第２の電機子コイル部１９、第３の電機子コイル部２０がコイルとして形成される。また、第１の巻き回し用溝１１とボビン下端、及び、第３の巻き回し用溝１３とボビン上端の間にも、それぞれ幅１ｍｍ、深さ１ｍｍの連通溝１６，１７が設けられている。これら連通溝１６，１７により、コイル線５が外ヨーク７と干渉しない状態で、外部に取り出せるようになっている。
【００８６】
第１、第３の電機子コイル部１８，２０に対して、第２の電機子コイル部１９は、コイル線の巻き方向が逆になっている。これにより、それぞれ電流を流したときに発生する力の向きが、揃うようになっている。すなわち、各電機子コイル部１８，１９，２０と対応する磁石の磁極とが力の発生の関係で一定方向に揃うものとなっている。
【００８７】
この実施の形態２についても、例えば、実施の形態１と同様、図３２，３３に示される部品組立装置の部品装着ヘッドＨ１，Ｈ２の上下方向（Ｚ軸方向）でのノズルの移動操作を行なうアクチュエータとして用いられる。この場合、ボイスコイル型リニアアクチュエータＡ２の外ヨーク７、中心固定子３は、支持板２５に固定されており、図１０に示すように、電機子コイル６の上下動は連結部材２４によって取り出され、動作連結機構部２６に伝達される。
【００８８】
次に、本発明に係る実施の形態のものの有利な点を、本発明者がシミュレーションした結果に基づいて従来のものと比較して説明する。
【００８９】
本発明の実施の形態２であるボイスコイル型リニアアクチュエータＡ２、すなわち磁石２を軸方向で３層設けるとともに底ヨーク２１を設けていないボイスコイル型リニアアクチュエータＡ２のシミュレーションは、図１１のような寸法設定や各部の配置で行なった。この場合、２次元軸対称解析のため、外ヨーク７の形状が円筒モデルになっており、外部形状が角柱状である上述実施形態とは異なるが、その傾向に大差はないと考えられる。
【００９０】
そのシミュレーションによると、ギャップＧの中央における磁束密度のラジアル方向（径方向）成分の軸方向での分布は、図１３のようになっている。図１３で示されるｘ方向はラジアル方向（径方向）を意味する。なお、図１３と同様、後述する本発明に係る実施形態や比較例のボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフにおいて、ｘ方向はラジアル方向（径方向）を意味する。なお、この磁束密度の測定箇所は、各電機子コイル部１８，１９，２０の径方向幅の中心を通る軸心方向に沿った直線上に存在している（図１において二点鎖線で示す直線Ｌ上に相当する）。
【００９１】
これに対して、従来例として、磁石２を軸方向で２層に構成したものをシミュレーションしたものを、図１４に示す。
【００９２】
この場合、磁石２、ギャップ距離、外ヨーク寸法、中心ヨーク寸法はそのままで、磁石２の幅を１５ｍｍに延長し、磁石２を軸方向で２層とした場合の磁束密度のラジアル方向成分の軸方向での分布は、図１５のようになる。
【００９３】
このシミュレーション結果と本発明とを比較すると、従来構造のものでは、磁束密度のラジアル方向成分が軸方向全体にわたって小さいものであることが明らかである。したがって、コイル長さを長くできるメリットを考慮しても、本発明の構成の方が電機子コイルの推力発生において有利であることがわかる。
【００９４】
また、特開平１１−６９７５５号公報の図５に開示されているように、磁石に隙間がある場合の例として、磁石幅１０ｍｍ、２つの磁石２の間隔を５ｍｍ、ヨーク端部から磁石２までの距離を２．５ｍｍとした場合（図１６参照）のシミュレーションを行なった。ギャップＧの中央における磁束密度のラジアル方向（径方向）成分の軸方向での分布は、図１７のようになる。磁石に対向する部分の磁束密度は、図１５より高いものの、図１３と比較すると、かなり小さく、また、磁石２両端の外の部分では、磁束密度が逆方向に発生し、ブレーキとして働いていることがわかる。
【００９５】
特開平１１−６９７５５号公報の図５に開示された例では、正確には底ヨーク２１が追加されている。この場合のシミュレーションを図１８のように設定して行なった。このシミュレーションによるギャップＧの中央における磁束密度のラジアル方向（径方向）成分の軸方向での分布は、図１９のようになる。この場合、改善はするものの、やはり磁石２を軸方向に３層設ける本発明の方が有利である。
【００９６】
なお、底ヨーク２１を追加して結果が良くなるのは、磁石３層の場合も同様であって、この場合のシミュレーションを図２０のように設定して行なった。この図２０に示すボイスコイル型リニアアクチュエータＡ１は、前記実施の形態１の具体例である。このシミュレーションによるギャップＧの中央における磁束密度のラジアル方向（径方向）成分の軸方向での分布は、図２１のようになる。したがって、底ヨーク２１の有無にかかわらず、磁石２を軸方向で３層設ける本発明が有利である。
【００９７】
以下、詳述する。ボイスコイル型リニアアクチュエータの推力Ｆは、磁束密度の有効成分（本発明ではラジアル方向成分）の平均値をＢ、コイルに流す電流をＩ、コイル長をＬとすると、Ｆ＝ＢＩＬで表される。一方、ボイスコイル型リニアアクチュエータの発熱量をＷとすると、Ｗ＝ＲＩ２となる。ここでＲはコイル線の抵抗値である。
【００９８】
従って、ボイスコイル型リニアアクチュエータの発熱量Ｗと推力Ｆとの関係は、
【００９９】
【数１】
2004088992.tif 000003
となる。
【０１００】
ボイスコイル型リニアアクチュエータの設計目標は、発熱を抑制して、推力を大きくすることであるから、
【０１０１】
【数２】
2004088992.tif 000004
を最大化することである。
【０１０２】
同じ太さのコイル線を用いた場合、ＲとＬとは比例関係にあるから、
【０１０３】
【数３】
2004088992.tif 000005
を最大化すれば良い。
【０１０４】
上記シミュレーションにおいて本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータＡにおけるコイルは、それぞれの電機子コイル部の巻き幅は５ｍｍ、電機子コイル部が３ヶ所であるから合計１５ｍｍの巻き幅が得られる。一方、磁石２を軸方向２層で構成した場合、それぞれの電機子コイル部の巻き幅は１０ｍｍ、電機子コイル部２カ所で合計２０ｍｍの巻き幅が得られる。すなわち、磁石２を軸方向２層で構成した場合は、本発明に対して、コイル長が４／３倍となる。
【０１０５】
上記（３）式を見ると、磁石２を軸方向で２層で構成した場合のＬが４／３倍になったとき、Ｂが約０．８６６倍よりも大きければ、磁石２層の方が有利であるといえる。しかしながら、実際にシミュレーションを行なうと、図１５，１７，１９に示されているとおり、磁束密度のラジアル方向（径方向）成分は、本発明の実施形態である磁石２を軸方向３層設けた場合よりはるかに小さい。そして、その平均値が約０．８７倍を下回ることは明らかである。
【０１０６】
磁束密度の有効成分の平均値を実際に計算すると、磁石２を軸方向で３層設けた図１１の場合、
【０１０７】
【数４】
2004088992.tif 000006
となる。
【０１０８】
一方、磁石を軸方向２層で構成した図１４の場合、
【０１０９】
【数５】
2004088992.tif 000007
図１６の場合、
【０１１０】
【数６】
2004088992.tif 000008
となる。
【０１１１】
磁石を軸方向２層で構成したものに底ヨークを追加した図１８の場合、
【０１１２】
【数７】
2004088992.tif 000009
磁石を軸方向３層で構成したものにおいて底ヨークを追加した図２０の場合、
【０１１３】
【数８】
2004088992.tif 000010
となる。
【０１１４】
したがって、磁石を軸方向３層で構成した方が有利である。これ以外にも、磁石を軸方向３層で構成したもののメリットとして、各コイル長が短くなるので、インダクタンスが減少し、電流の立ち上がりが速くなるという利点がある。
【０１１５】
また、図１６や図１８のように、磁石に隙間を設けた場合には、図１７、図１９の磁束密度の形から、ストロークに対する推力むらが大きくなることは容易に想像できる。したがって、磁石に隙間を設けないで３層配置した図１１、あるいは図２０に示したものは、推力むらの観点からも、優れている。
【０１１６】
なお、磁石を軸方向２層で構成したものは、図２２に示すように、その磁石を配置して、それぞれの電機子コイル部の巻き幅は１２．５ｍｍにして、２つの電機子コイル部の間隔を空けずに配置し、合計２５ｍｍの電機子コイル部を確保する方法も考えられる。これは、磁石に隙間がある場合、電機子コイル部の間隔を空けずに配置しても、電機子コイル部が、逆方向の磁石に直接対向しないためである。
【０１１７】
この場合、磁束密度のラジアル方向成分の分布は図２３のようになる。
【０１１８】
電機子コイル部の配置と動きとを考えると、磁束密度の有効成分の平均値は、次式で計算するべきで、
【０１１９】
【数９】
2004088992.tif 000011
となる。
【０１２０】
また、さらに底ヨーク２１を追加した場合、図２４のようにしてシミュレーションを行なうと、磁束密度のラジアル方向成分の分布は、図２５のようになる。
【０１２１】
ここで、磁束密度の有効成分の平均値は、
【０１２２】
【数１０】
2004088992.tif 000012
となる。
【０１２３】
これらの場合、本発明の上述実施形態のように、磁石を軸方向３層で構成した場合に対して、コイル長が５／３倍となる。したがって、Ｂが約０．７７５倍よりも大きければ、磁石を軸方向２層で構成した場合の方が有利であると言える。しかしながら、上の計算からもわかるように、Ｂは磁石を軸方向３層で構成した場合の約０．７５５倍を下回っており、磁石を軸方向３層で構成したボイスコイル型リニアアクチュエータの優位性が改めて確認できた。
【０１２４】
以上のように、従来のような、磁石を軸方向２層で構成したボイスコイル型リニアアクチュエータでは、小型に構成すると大きな磁束密度を得ることができない。一方、本発明の構成では、磁気ギャップ中央における、磁束密度のラジアル方向成分の分布は、図１３または図２１のようになる。このように、磁石を軸方向３層で構成した場合、特に、第２層の磁石外側での磁束密度が大きくなる。ボイスコイル型リニアアクチュエータを径方向に小型に構成しても、隣り合う磁極どうしで磁気回路が閉じるため、高い磁束密度を得ることができる。本発明では、軸方向少なくとも３層の磁石の隣り合う磁石どうしで磁気回路が閉じるため、外ヨークを配置しなくても、高い磁束密度が得られる。しかし、外ヨークを配置すると、更に磁束密度が増加し、より効果的であるため、アクチュエータ外カバーと兼用の外ヨークを配置する構成が有利である。図１３をみると、一見、ストロークによって大きな推力むらがあるように見えるが、電機子コイルの電機子コイル部の幅が５ｍｍあるため、コイル線の寸法を実施の形態１の場合と同じであるとして推力定数を計算すると、図２６のようになり、大きな推力むらがないことが判明した。なお、上記実施の形態１における実際の測定値のグラフを図２７に示す。この実測値においても、大きな推力むらがないことがわかる。
【０１２５】
上記実施の形態１，２では、電機子コイル部の幅と、アクチュエータのストロークを、ともに等しく５ｍｍとし、磁石幅を１０ｍｍとしたが、請求項３に記載されているように、電機子コイル部の幅と、ストロークとは、両者の和が磁石幅を超えない範囲で自由に選択でき、ストロークを伸ばしたい場合は、電機子コイル部の幅を小さくし、逆に、推力定数を大きくしたい場合は、電機子コイル部の幅を大きくすればよい。磁極を構成する各層の磁石の間に隙間を設け、電機子コイル部の幅とストロークの和を磁石幅より大きくとり、コイル巻き数を増やすことで推力定数を上げるようにする構成も考えられるが、上記実施形態のような構成をとることにより、磁石どうしが接しているため、組み立てが容易である。また、電機子コイル部の全面が、常に磁石に対向した位置にあるため、磁束密度の強い部分を常に利用できる。そして、少ない巻き線で高い推力定数を得ることができるので、電機子コイルを軽量に構成することができる。上記実施形態よりもさらに軽量化を図る場合には、ボビンのうち、巻き回し用溝１１，１２に挟まれた、周囲と比して厚みを有する部分、または巻き回し用溝１２，１３に挟まれた、周囲と比して厚みを有する部分に、図２８に示すように、さらに周方向の溝３２，３２を設けても良い。この溝３２，３２が連通溝１４，１５を横切っても、巻線に支障はない。このような溝３２，３２を設けることは、ボビンが導体の場合には、ボビン内に流れる電流を減らす効果もある。
【０１２６】
上記実施形態のような電機子コイルは、図８のような方法で、コイル線がボビン外径から、はみ出すことなく、確実な巻き線を行うことができる。隣り合う巻き回し用溝では、互いに巻き方向が逆になっているため、コイルに電流を流したとき、各電機子コイル部は協調して同一の方向に推力を発生する。また、コイル線の入口と出口とを１箇所にまとめて、簡潔な構成とすることができる。各電機子コイル部の巻き層数の総数は等しいので、すべての各巻き回し溝に有効にコイル線を配置することができ、推力定数が向上する。
【０１２７】
本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、各種の変形例や応用例が考えられる。
【０１２８】
（１）上記実施形態では、電機子コイルの電機子コイル部を軸方向に３個設け、それに対応するように永久磁石による磁極を軸方向に３個設けたものを示したが、４個以上軸方向に並んだ状態で設けても良い。
【０１２９】
（２）上記実施形態では、中心固定子側に永久磁石を設けたものを示したが、図２９に示すように、本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータＡ３としては、電機子コイル４の周囲に、強磁性体からなる固定された外ヨーク７を配置し、該外ヨーク７の軸方向での複数箇所それぞれにおける内周面に、前記永久磁石２が固定されるものでもよい。
【０１３０】
（３）上記実施形態では、中心ヨークおよび外ヨークを設けたものを示したが、外ヨークがない形態でもよい。
【０１３１】
（４）電機子コイルの巻き線方法としては、上記実施形態のものとは別に、例えば、図３０に示すような巻き線方法でもよい。詳述すると、
（ａ）ボビン４の下端付近から連通溝１６を通して、第１の巻き回し用溝１１まで、コイル線５を導入する。
（ｂ）その後、第１の巻き回し用溝１１において、径方向で３層となるようにコイル線５の巻線を行う（このときの巻き方向を正方向とする）。
（ｃ）その後、コイル線５は連通溝１４を通して第２の巻き回し用溝１２に移動され、第１の巻き回し用溝１１に対する巻き方向とは逆転して径方向で３層にわたってコイル線５の巻線を行う。
（ｄ）その後、コイル線５は連通溝１５を通して第３の巻き回し用溝１３に移動され、巻き方向を正転して径方向で４層にわたってコイル線５の巻線を行う。
（ｅ）その後、コイル線５は連通溝１５を通して再び第２の巻き回し用溝１２に移動され、巻き方向を逆転して、さらに１層分のコイル線５の巻線を行う。
（ｆ）その後、コイル線５は連通溝１４を通して再び第１の巻き回し用溝１１に移動され、巻き方向を正転して、さらに２層分のコイル線５の巻線を行う。
（ｇ）その後、コイル線５は連通溝１４を通して再び第２の巻き回し用溝１２に移動され、その巻き方向を逆転して、さらに１層分のコイル線５の巻線を行う。
（ｈ）その後、コイル線５は連通溝１５を通して再び第３の巻き回し用溝１３に移動され、巻き方向を正転して、さらに１層分のコイル線５の巻線を行う。
（ｉ）その後、コイル線５の残りが連通溝１７を通してボビン４の上端付近に引き出されることによって、巻線作業を終了する。
【０１３２】
（５）上記実施形態１，２での巻き線方法では、１番目の巻き回し溝に一旦巻き回しされた後、隣の巻き回し溝などへ巻き回しした後、１番目の巻き回し溝に戻ってきてそこへ残りの巻き回しをして巻き回しを終了するものを示したが、１番目の巻き回し溝に戻ってきた時点でも全体的な巻き回しが終了してはいない場合は、隣の巻き回し溝に再び移動してさらにコイル線の巻き回しを行ない、コイル線が最終的に１番目の巻き回し溝に戻ってきてから巻き線工程が終了するようにしてもよい。
【０１３３】
（６）上記実施形態１，２では、コイル線５で発生する熱を冷却する手段が設けられていないものを示したが、図３１に示すように、空気源Ｆを設け、この空気源Ｆにより送風された空気が外ヨーク７と中心固定子３との間のギャップＧを通して下方に流れるようにして、その放熱を図ってもよい。
【０１３４】
（７）上記実施形態では、軸方向に少なくとも３個の永久磁石を軸方向で互いに接する状態で配設したものを示したが、例えば、図３４に示すボイスコイル型アクチュエータＡ４のように、軸方向で隣り合う永久磁石２どうしが軸方向で一定間隔を隔てて配置したものでもよい。この場合、軸方向で隣り合う永久磁石２は軸方向で一定ピッチＰｍごとに配置されたものとなっている。また、電機子コイル４の各永久磁石２に対応して設けられる電機子コイル部１８，１９，２０のそれぞれが軸方向で一定幅Ｐｗとなっているとともに、軸方向で隣り合う電機子コイル部の中心間距離はＰｍに設定している。この場合、電機子コイル４の移動ストロークをＰｓとすると、Ｐｗ＋Ｐｓ≦Ｐｍの関係となっている。
【０１３５】
（８）上記実施形態では、筒状のボビンの外周に形成された環状溝部分にコイル線を巻線して各電機子コイル部を設けて電機子コイルを構成したものを示したが、例えば図３５に示すもののように構成してもよい。すなわち、図３５に示す電機子コイル６は、１本のコイル線５を巻き回して構成した電機子コイル部１８，１９，２０を軸方向３箇所に配置されるように構成し、各電機子コイル部１８，１９，２０は接着剤で巻き回した部分全体を固めるように接着し、隣り合う電機子コイル部１８，１９，２０の間にリング状のスペーサ５０，５０を介装し、両端にもそれぞれリング状部材５１，５２を設け、スペーサ５０，５０、リング状部材５１，５２によって電機子コイル部１８，１９，２０の形状を一定に保つようにしている。スペーサ５０，５０、リング状部材５１，５２には、コイル線５を軸方向に挿通させるための溝も形成されている。
【０１３６】
【発明の効果】
本発明によれば、軸方向で少なくとも３箇所に振り分け配置された永久磁石によって、磁気回路が軸方向で複数構成されることになるから、従来のように永久磁石同士によって構成される主要な磁気回路が１つしかないものと比較して、磁気抵抗が小さくなることで、同じコイルの量でもより高い推力を得ることができる。言い換えれば、少ないコイルの量でも同等の推力を得ることができる。また、主要な磁気回路が足し合わされる分、特に高い磁束密度を得ることができる。すなわち、異なる磁極によって挟まれた永久磁石の位置に対応する磁束密度が非常に大きくなる。したがって、このアクチュエータを全体として小型化する場合であっても、それを補って余りある磁束密度の向上が実現できるので、推力低下を抑制できるばかりか、推力の増大化が図れることになる。よって、推力を十分維持した状態でアクチュエータの小型軽量化が図れるとともに、駆動するための電流も小さくできて、それによる発熱を抑制できるなどの利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの縦断面図
【図２】ボイスコイル型リニアアクチュエータの分解斜視図
【図３】ボイスコイル型リニアアクチュエータの横断面図
【図４】連結部材を連結したボイスコイル型リニアアクチュエータの縦断面図
【図５】コイル線を巻いた状態の電機子コイルの斜視図
【図６】ボビンの斜視図
【図７】磁石とコイル線の電機子コイル部との位置関係を示す断面図
【図８】ボビンへのコイル線の巻き回し工程を示す説明図
【図９】ボビンの変形例を示す斜視図
【図１０】装着ヘッドを示す概略側面図
【図１１】本発明の実施の形態２に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの片半分と各寸法を示す概略縦断面図
【図１２】本発明の実施の形態２に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの縦断面図
【図１３】図１２のボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフ
【図１４】比較例としての磁石を軸方向２層配置した従来のボイスコイル型リニアアクチュエータの片半分と各寸法を示す概略縦断面図
【図１５】図１４のボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフ
【図１６】比較例としての磁石を軸方向２層配置した別の従来のボイスコイル型リニアアクチュエータの片半分と各寸法を示す概略縦断面図
【図１７】図１６のボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフ
【図１８】比較例としての磁石を軸方向２層配置したさらに別の従来のボイスコイル型リニアアクチュエータの片半分と各寸法を示す概略縦断面図
【図１９】図１８のボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフ
【図２０】本発明の実施の形態１に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの片半分と各寸法を示す概略縦断面図
【図２１】図２０のボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフ
【図２２】比較例としての磁石を軸方向２層配置したさらに別の従来のボイスコイル型リニアアクチュエータの片半分と各寸法を示す概略縦断面図
【図２３】図２２のボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフ
【図２４】比較例としての磁石を軸方向２層配置したさらに別の従来のボイスコイル型リニアアクチュエータの片半分と各寸法を示す概略縦断面図
【図２５】図２４のボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と磁束密度との関係を示すグラフ
【図２６】シミュレーションで求めた本発明の実施形態に係るボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と推力との関係を示すグラフ
【図２７】実測した本発明の実施形態に係るボイスコイル型リニアアクチュエータにおける軸方向位置と推力との関係を示すグラフ
【図２８】ボビンの変形例を示す斜視図
【図２９】磁石が外ヨーク側に設けられたボイスコイル型リニアアクチュエータを示す縦断面図
【図３０】ボビンへのコイル線の巻き回し工程の変形例を示す説明図
【図３１】冷却手段を備えるボイスコイル型リニアアクチュエータを示す縦断面図
【図３２】部品組立装置の一例を示す概略斜視図
【図３３】部品組立装置の別の例を示す概略斜視図
【図３４】本発明に係るボイスコイル型リニアアクチュエータの変形例の縦断面図
【図３５】電機子コイルの変形例を示す縦断面図
【符号の説明】
１　　　中心ヨーク
２　　　永久磁石
３　　　中心固定子
４　　　ボビン
５　　　コイル線
６　　　電機子コイル
７　　　外ヨーク
８，９，１０　　　磁極
１１，１２，１３　　　巻き回し用溝
１４，１５　　　連通溝
１８，１９，２０　　　電機子コイル部
Ｍ１，Ｍ２　　　磁気回路
【図１】
2004088992.tif 000013
【図２】
2004088992.tif 000014
【図３】
2004088992.tif 000015
【図４】
2004088992.tif 000016
【図５】
2004088992.tif 000017
【図６】
2004088992.tif 000018
【図７】
2004088992.tif 000019
【図８】
2004088992.tif 000020
【図９】
2004088992.tif 000021
【図１０】
2004088992.tif 000022
【図１１】
2004088992.tif 000023
【図１２】
2004088992.tif 000024
【図１３】
2004088992.tif 000025
【図１４】
2004088992.tif 000026
【図１５】
2004088992.tif 000027
【図１６】
2004088992.tif 000028
【図１７】
2004088992.tif 000029
【図１８】
2004088992.tif 000030
【図１９】
2004088992.tif 000031
【図２０】
2004088992.tif 000032
【図２１】
2004088992.tif 000033
【図２２】
2004088992.tif 000034
【図２３】
2004088992.tif 000035
【図２４】
2004088992.tif 000036
【図２５】
2004088992.tif 000037
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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