(57)【要約】【課題】  永久磁石とコイルとによって構成される磁気回路における磁気抵抗を低減させて、推力の向上を図ることが可能な駆動装置を提供すること。【解決手段】  永久磁石と、上記永久磁石の面に対して平行な方向に巻回されているコイルと、を具備してなる駆動装置において、上記コイルの巻線内部にヨークが配置されていて上記永久磁石と磁気回路を形成するようにしたものであり、それによって、コイルの中心から幅方向外側に向かう磁束の漏れを低減させることができ、磁気回路における磁気抵抗を低減させて推力の向上を図ることができる。【選択図】  図１
2007252011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と、上記永久磁石の面に対して平行な方向に巻回されているコイルと、を具備してなる駆動装置において、
上記コイルの巻回内部にヨークが配置されていて、該ヨークと上記永久磁石とによって磁気回路を形成するようにしたことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置において、
上記ヨークの一部を延長して上記永久磁石に接近させるようにしたことを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載の駆動装置において、
上記ヨークの一部は上記永久磁石の面に対して直交する方向に折曲・延長されているものであることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１記載の駆動装置において、
上記永久磁石の背面には別のヨークが接合されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項４記載の駆動装置において、
上記別のヨークの一部を延長して上記コイルに接近させるようにしたことを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項５記載の駆動装置において、
上記ヨークは上記永久磁石の面に対して直交する方向に折曲・延長されていることを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、超音波浮上ガイド装置に組み込まれる駆動装置に係り、特に、永久磁石とコイルとによって構成される磁気回路において、コイルの中心から幅方向外側に向かう磁束の漏れを低減させて、推力の向上を図ることができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置は、例えば、図９に示すような構成になっている。図９（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図であり、図９（ｂ）は駆動装置の構成を示す側面図である。まず、永久磁石５０１があり、この永久磁石５０１の下方にはコイル５０３が設置されている。上記永久磁石５０１は図９中上下方向に磁化されており、又、上記コイル５０３は、図９（ａ）において、紙面に直交する方向に巻回されている。
【０００３】
上記構成によると、永久磁石５０１から生じる磁束が直下のコイル５０３に流れる電流に作用して、「フレミングの左手の法則」によって、図９（ａ）中左右方向の推力を得ることができる。
なお、本願の先行技術として、例えば特許文献１がある。
【特許文献１】ＷＯ  ２００４／０５９８２１  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、図９（ｂ）に示すように、コイル５０３の上部に作用する磁束と逆向きの磁束がコイル５０３の左右部に作用すると、コイル５０３の上部に作用する推力と逆向きの推力が発生してしまい、結局、駆動装置としての推力が低減されてしまうという問題があった。
例えば、図９（ｂ）において、コイル５０３の上部に下向きの磁束が作用している。これに対して、コイル５０３の左右部においては中心から外側に向かう磁束が作用している。このような場合には、コイル５０３の左右部にはコイル５０３の上部における推力とは逆向きの推力が発生してしまうことになる。
【０００５】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、永久磁石とコイルとによって構成される磁気回路における磁気抵抗を低減させて、推力の向上を図ることが可能な駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による駆動装置は、永久磁石と、上記永久磁石の面に対して平行な方向に巻回されているコイルと、を具備してなる駆動装置において、上記コイルの巻回内部にヨークが配置されていて、該ヨークと上記永久磁石とによって磁気回路を形成するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２による駆動装置は、請求項１記載の駆動装置において、上記ヨークの一部を延長して上記永久磁石に接近させるようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項３による駆動装置は、請求項２記載の駆動装置において、上記ヨークの一部は上記永久磁石の面に対して直交する方向に折曲・延長されているものであることを特徴とするものである。
又、請求項４による駆動装置は、請求項１記載の駆動装置において、上記永久磁石の背面には別のヨークが接合されていることを特徴とするものである。
又、請求項５による駆動装置は、請求項４記載の駆動装置において、上記別のヨークの一部を延長して上記コイルに接近させるようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項６による駆動装置は、請求項５記載の駆動装置において、上記ヨークは上記永久磁石の面に対して直交する方向に折曲・延長されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上述べたように本願発明の請求項１による駆動装置は、永久磁石と、上記永久磁石の面に対して平行な方向に巻回されているコイルと、を具備してなる駆動装置において、上記コイルの巻回内部にヨークが配置されていて、該ヨークと上記永久磁石とによって磁気回路を形成するようにしたので、コイルの中心から幅方向外側に向かう磁束の漏れを低減させることができ、それによって、磁気回路における磁気抵抗を低減させて推力の向上を図ることができる。  
又、請求項２による駆動装置は、請求項１記載の駆動装置において、上記ヨークの一部を延長して上記永久磁石に接近させるようにした場合には、ヨークを介しての磁気回路がより確実なものとなり、上記効果をより高めることができる。
又、請求項３による駆動装置は、請求項２記載の駆動装置において、上記ヨークの一部は上記永久磁石の面に対して直交する方向に折曲・延長されている構成にした場合にも、ヨークを介しての磁気回路がより確実なものとなり、上記効果をより高めることができる。
又、請求項４による駆動装置は、請求項１記載の駆動装置において、上記永久磁石の背面には別のヨークが接合されている構成とした場合にも、ヨークを介しての磁気回路がより確実なものとなり、上記効果をより高めることができる。
又、請求項５による駆動装置は、請求項４記載の駆動装置において、上記別のヨークの一部を延長して上記コイルに接近させるようにした場合にも、ヨークを介しての磁気回路がより確実なものとなり、上記効果をより高めることができる。
又、請求項６による駆動装置は、請求項５記載の駆動装置において、上記ヨークは上記永久磁石の面に対して直交する方向に折曲・延長されている構成にした場合にも、ヨークを介しての磁気回路がより確実なものとなり、上記効果をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図１を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図であり、図１（ｂ）は駆動装置の構成を示す側面図である。まず、永久磁石１があり、この永久磁石１の下方にはコイル３が設置されている。上記永久磁石１は図１中上下方向に磁化されている。又、上記コイル３は、図１（ａ）において、紙面に直交する方向に巻回されている。
【０００９】
上記コイル３の巻回内部にはヨーク５が設置されている。このヨーク５を設置することにより、コイル３の上部を通過してコイル３の巻線内部に入る磁束が、図１（ｂ）においてコイル３の左右部を通過して出て行かないようにするものである。上記ヨーク５は高透磁率の磁性材料、例えば、軟鉄から構成されている。
【００１０】
以上の構成を基にその作用・効果を説明する。上記コイル３の巻線内部に入った磁束は、高透磁率のヨーク５を通る方が磁気抵抗が低くて済むので、ヨーク５を経由して、図１（ａ）のようにコイル３の外部へ出て永久磁石１へと還流することになる。そして、図１（ｂ）において、コイル３の左右部から出て行く磁束が減じることになる。その結果、コイル３の上部に作用する推力を高めることができる。
このように、ヨーク５を設置したことにより、図１（ｂ）において、中心から外方に向かう磁束を低減させることができ、その結果、コイル３の上部に作用する推力の向上を図ることができるものである。
【００１１】
次に、図２を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の構成におけるヨーク５をさらに永久磁石１側に近づけるように構成したものである。すなわち、上記ヨーク５の両端を上方に向けて９０°折り曲げて上記永久磁石１側に延長させたものである。図中折曲部を符号５ａ、５ｂで示す。
そのように構成することにより、磁気回路の磁気抵抗をさらに低減させることができ、図２（ｂ）においてコイル３の左右部への磁束の漏れはさらに低減されることになる。
【００１２】
次に、図３を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態の場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、前記第２の実施の形態におけるヨーク５の両端５ａ、５ｂを二股状とし、且つ、夫々の分岐部５ａ１、５ａ２、５ｂ１、５ｂ２を、図３（ｂ）に示すように、永久磁石１の幅よりも外側に位置するように永久磁石１の幅方向に所定量延長させ、その後永久磁石１方向に９０°折り曲げて延長させたものである。
【００１３】
その結果、ヨーク５の一部をさらに永久磁石１の裏面近傍にまで近づけることが可能となる。このように構成することにより、コイル３の上部を通り、コイル３の巻回内部を通ってヨーク５に入り、ヨーク５中を介して永久磁石１の裏面近傍にまで至る磁気回路が構成されることになる。よって、図３（ｂ）において、コイル３の左右部の漏れ磁束はさらに大幅に減じられることになり、又、磁気抵抗が低くなっており磁束密度も高くなり、その結果、推力をさらに向上させることが可能となる。
【００１４】
次に、図４を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の構成において、永久磁石１の背面側に別のヨーク１１を設置したものである。上記ヨーク１１の両端は折曲部１１ａ、１１ｂとなっていて、これら折曲部１１ａ、１１ｂは、図４（ａ）に示すように、下方に向かって９０°折り曲げられた状態になっている。それによって、新たに設けたヨーク１１の一部をコイル３の巻線内部に設置されているヨーク５に接近させるものである。
【００１５】
このように構成することにより、図４（ｂ）において、コイル３の左右部の漏れ磁束はさらに大幅に減じられることになり、その結果、推力をさらに向上させることが可能となる。
【００１６】
次に、図５を参照して本発明の第５の実施の形態を説明する。この場合には、前記第４の実施の形態の場合と同様に、永久磁石１の背面側にヨーク２１を設置し、このヨーク２１の永久磁石１の幅方向両端において、夫々一対の折曲部２１ａ、２１ａ、２１ｂ、２１ｂを設けたものである。上記折曲部２１ａ、２１ａ、２１ｂ、２１ｂは、図５（ｂ）に示すように、永久磁石１の幅よりも外側に向けて所定量延長され、そこから下方に向けて９０°折り曲げられて延長されている。
【００１７】
よって、前記第４の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるとともに、第４の実施の形態の場合に比べると磁気回路を短くすることができるものである。
【００１８】
次に、図６を参照して本発明の第６の実施の形態を説明する。この実施の形態の場合には、前記第３の実施の形態の構成において、永久磁石１の背面側にヨーク３１を設置したものである。
よって、前記第３の実施の形態の場合度同様の効果を奏することができるとともに、ヨーク３１を追加したことによりさらに効果的に磁気抵抗の低減を図ることができる。
【００１９】
次に、図７及び図８を参照して本発明の第７の実施の形態を説明する。この実施の形態の場合には、前記第６の実施の形態で説明した駆動装置を実際の超音波浮上ガイド装置の駆動装置として適用した例を示すものである。図７（ａ）は超音波浮上ガイド装置の構成を示す縦断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【００２０】
まず、固定部１０１があり、この固定部１の左右両端には超音波振動発生装置１０３、１０５が設置されていて、これら超音波振動発生装置１０３、１０５は夫々保持部材１０７、１０９を備えている。上記固定部１０１はこれら超音波振動発生装置１０３、１０５の保持部材１０７、１０９を介してベース１１１に固定されている。上記固定部１０１の幅方向両端には上側傾斜ガイド面１０１ａ、１０１ｂと、下側傾斜ガイド面１０１ｃ、１０１ｄが形成されている。
【００２１】
上記固定部１の上には可動部１２１が図７（ａ）中左右方向に移動可能な状態で設置されている。上記可動部１２１は、図７（ｂ）に示すように、上側可動部材１２３を備えていて、この上側可動部材１２３の幅方向両端には下側可動部材１２５、１２７が連結部材１２９、１３１を介して取り付けられている。上記上側可動部材１２３の幅方向両端には上側傾斜ガイド面１２３ａ、１２３ｂが形成されている。又、上記下側可動部材１２５、１２７には、下側傾斜ガイド面１２５ａ、１２７ａが夫々形成されている。上記上側傾斜ガイド面１２３ａ、１２３ｂが既に説明した固定部１０１側の上側傾斜ガイド面１０１ａ、１０１ｂに対向・配置されている。又、上記下側傾斜ガイド面１２５ａ、１２７ａが既に説明した固定部１０１側の下側傾斜ガイド面１０１ｃ、１０１ｄに対向・配置されている。
【００２２】
上記固定部１０１と可動部１２１との間には本願発明による駆動装置１３１が設置されている。この駆動装置１３１の構成は前記第６の実施の形態で説明した駆動装置と同じ構成のものである。以下説明する。
まず、図７（ｂ）に示すように、永久磁石１３５があり、この永久磁石１３５の下方にはコイル１３７が設置されている。上記コイル１３７の巻線内周側にはヨーク１３９が設置されている。又、上記永久磁石１３５の背面側にも別のヨーク１４１が設置されている。
【００２３】
上記ヨーク１３９とヨーク１４１は、図８に示すような形状になっている。まず。ヨーク１３９には、長手方向の両端において折曲部１３９ａ、１３９ａ、１３９ｂ、１３９ｂが突出・形成されている。上記折曲部１３９ａ、１３９ａ、１３９ｂ、１３９ｂは、ヨーク１３９の幅方向外側に向かって所定量延長された後上方に向かって９０°折り曲げられた形状になっている。又、その先端は再度ヨーク１３９の幅方向内側に向かって所定量延長されている。それによって、ヨーク１４１に接近するように構成されている。
【００２４】
上記構成において、可動部１２１は超音波振動発生装置１０３、１０５による超音波振動によって非接触浮上しており、左図中左右方向に移動可能になっている。又、可動部１２１には、駆動装置１３１のコイル１３７と永久磁石１３５との「フレミングの左手の法則」により左図左右方向への推力が付与され、それによって、左右方向に移動できるものである。
【００２５】
よって、このような超音波浮上ガイド装置においても、前記第６の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。すなわち、ヨーク１３９と１４１とによって、磁気回路における磁気抵抗が大幅に低減される。すなわち、図７（ｂ）において、コイル１３７の中心から外方に向かう磁束の漏れを大幅に低減させることができ、それによって、コイル１３７の上部における推力を向上させることができるものである。
【００２６】
尚、本発明は前記第１〜第７の実施の形態に限定されるものではない。
まず、ヨークの大きさ、形状、折曲部の形状などについてはこれを特に限定するものではない。
又、前記第７の実施の形態では超音波浮上ガイド装置の駆動装置として説明しているがそれに限定されるものではない。
又、永久磁石側とコイル側の両方にヨークを設置する場合において、何れのヨークをどの程度延長させて相手側のヨークに接近させるかについては任意に設定すればよい。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、駆動装置に係り、特に、永久磁石とコイルとによって構成される磁気回路における磁気抵抗を低減させて、推力の向上を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、超音波浮上装置の駆動装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図、図１（ｂ）は駆動装置の構成を示す中心断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図２（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図、図２（ｂ）は駆動装置の構成を示す中心断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図３（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図、図３（ｂ）は駆動装置の構成を示す中心断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図４（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図、図４（ｂ）は駆動装置の構成を示す中心断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す図で、図５（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図、図５（ｂ）は駆動装置の構成を示す中心断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す図で、図６（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図、図６（ｂ）は駆動装置の構成を示す中心断面図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態を示す図で、図７（ａ）は駆動装置の構成を示す縦断面図、図７（ｂ）は駆動装置の構成を示す中心断面図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態を示す図で、図８（ａ）は駆動装置の構成を示す斜視図、図８（ｂ）はヨークの構成を示す斜視図である。
【図９】従来例を示す図で、図９（ａ）は駆動装置の構成を示す正面図、図９（ｂ）は駆動装置の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  永久磁石
３  コイル
５  ヨーク
５ａ  折曲部
５ｂ  折曲部
５ａ１  分岐部
５ａ２  分岐部
５ｂ１  分岐部
５ｂ２  分岐部
１１  ヨーク
１１ａ  折曲部
１１ｂ  折曲部  
２１  ヨーク  
２１ａ  折曲部
２１ｂ  折曲部
３１  ヨーク
１３１  駆動装置
１３５  永久磁石
１３７  コイル
１３９  ヨーク
１４１  ヨーク
１３９ａ  折曲部
１３９ｂ  折曲部
【図１】
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【図２】
2007252011.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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