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公開番号2025064999
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2024164703
出願日2024-09-24
発明の名称電磁アクチュエータ
出願人フィズィーク・インストゥルメンテ(ペーイー)エスエー・ウント・コー.カーゲー
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 33/18 20060101AFI20250410BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高加速度で並進軸に沿って移動することが可能な電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】2つのユニット2、3を備えた電磁アクチュエータに関し、これらのユニットは、電磁相互作用の際に、並進方向T及び回転方向Rにおいて、互いに対してガイド運動を引き起こすように構成され、それらの間に軸受ギャップを有する。このために、電磁アクチュエータは、圧縮ガスを軸受ギャップに供給して、ユニット2、3間にガスの膜を形成するように構成され、無摩擦浮動軸受を構成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
２つのユニット（２、３）を備える電磁アクチュエータ（１）であって、
前記２つのユニット（２、３）は、電磁相互作用により、並進方向（Ｔ）に互いに対するガイド移動を生じさせ、かつ、好ましくは、前記並進方向（Ｔ）の周囲で、回転方向（Ｒ）に互いに対するガイド移動を生じさせるか又は許容し、中間にある軸受ギャップを有するように構成され、
前記電磁アクチュエータ（１）は、前記軸受ギャップに加圧ガスを供給して、前記ユニット（２、３）の間に無摩擦浮動軸受を構成するガスの膜を形成するように構成される、電磁アクチュエータ（１）。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記ユニット（２）の一方が第１のユニット（２）であり、前記ユニット（２、３）の他方が第２のユニット（３）であり、
前記第１のユニット（２）は、前記並進方向（Ｔ）及び前記回転方向（Ｒ）における前記第１のユニット（２）に対する前記第２のユニット（３）の移動をガイドするために前記並進方向において前記第２のユニット（３）内に突出する突起（５）を有し、
前記第２のユニット（３）は、好ましくは、中間にある前記軸受ギャップを画定するために前記第１のユニット（２）の前記突起（５）を囲むブッシュを構成するか、及び／又は前記第１のユニット（２）の前記突起に対して同心円状に配置され、
前記第２のユニット（３）は、好ましくは、前記第１のユニット（２）と組み合わせてピストン室（１２）を有するピストンを構築するように閉じたエンドキャップを有し、前記ピストン室（１２）は、加圧ガス、特に空気を供給されるように構成される、請求項１に記載の電磁アクチュエータ（１）。
【請求項３】
前記アクチュエータ（１）は、ガス供給端子（２２）及びガス供給通路（２４）を有するガス供給装置（２３）をさらに備え、前記ガス供給装置（２３）は、ガス源、特に圧縮機から前記ガス供給端子（２２）に、前記ガス供給端子（２２）から少なくとも１つのノズルガスダクトを介して、前記ユニット（２、３）の１つに設けられた少なくとも１つのノズル（９’）に加圧ガス、特に空気を供給するように構成されており、前記少なくとも１つのノズル（９’）は、前記軸受ギャップに前記加圧ガスを供給するように構成されおり、
好ましくは、前記ガス供給端子（２２）は、前記ユニット（２、３）の一方の一部を形成する、請求項１又は２に記載の電磁アクチュエータ（１）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのノズル（９’）又は前記少なくとも１つのノズルガスダクトは、前記突起（５）内に設けられる、請求項３に記載の電磁アクチュエータ（１）。
【請求項５】
前記突起（５）は、前記軸受ギャップ及び前記ピストン室（１２）から加圧ガスを排気するように構成された前記突起（５）の排気ガスダクト（３２）に接続された排気溝（３０）を備える、請求項３又は４に記載の電磁アクチュエータ（１）。
【請求項６】
前記ユニット（２、３）の一方が少なくとも１つの磁石（２０）を備え、前記ユニット（２、３）の他方が少なくとも１つのコイル（２１）、好ましくはボイスコイルを備え、前記少なくとも１つのコイル（２１）は、前記少なくとも１つのコイル（２１）の活性化に応答して、電磁相互作用により前記少なくとも１つの磁石（２０）と相互作用し、
好ましくは、前記少なくとも１つの磁石（２０）は、前記ユニット（２、３）の一方のハウジング（４）内に配置され、前記第１のユニット（２）の突起（５）に対して同心円状に配置される、請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ（１）。
【請求項７】
前記第２のユニット（３）は、前記突起（５）に対して同心円状に配置されたボビン（９）を備え、又はボビン（９）として設計され、前記ボビンは前記少なくとも１つのコイル（２１）を収容する、請求項２～６のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ（１）。
【請求項８】
前記ボビンは、中空円筒対称を有する前記ハウジング（４）の凹部内に突出し、前記ハウジング（４）は、前記少なくとも１つの磁石（２０）を収容する、請求項７に記載の電磁アクチュエータ（１）。
【請求項９】
前記ボビン（９）の外面の少なくとも一部を覆って中間にあるスリーブギャップを設けるように前記ボビン（９）の外側に同心円状にスリーブ（１０）が配置され、
前記少なくとも１つのコイル（２１）は、前記ボビン（９）と前記スリーブ（１０）との間に配置される、請求項７又は８に記載の電磁アクチュエータ（１）。
【請求項１０】
前記電磁アクチュエータ（１）は、特に、前記ボビン（９）又は前記少なくとも１つのコイル（２１）を冷却するために、前記スリーブギャップに圧縮ガスを供給するように構成され、
好ましくは、前記ボビン（９）は、請求項３に記載のガス供給端子（２２）を収容する、請求項９に記載の電磁アクチュエータ（１）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無摩擦浮動軸受を備えた電磁アクチュエータ、及びそのような電磁アクチュエータを備えた位置決め装置、特に平行運動学的位置決め装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
既知の平行運動学的位置決めシステム、特にヘキサポッドプラットフォームは、６つの自由度、すなわち３つの直線軸及び３つの回転軸の全てにおいて、荷重の移動及び精密位置決め、整列及び変位に使用される。ヘキサポッドは、単一の移動プラットフォーム上で一緒に作用する６つのアクチュエータを備える。
【０００３】
先行技術のヘキサポッドでは、精密位置決めを可能にするために、ねじ駆動式のアクチュエータが使用される。しかしながら、これらのシステムは、非常に反復的な動作用途で使用されると、しばしば摩耗及び損傷に悩まされる。さらに、それらは、例えば、動作シミュレーション用途でしばしば必要とされる高い加速度及び速度を提供しない。
【０００４】
米国特許第１の０，５００，６７６号及び米国特許第１の１，０９０，７６１号には、レーザスキャニングシステムのレーザビーム集光サブシステムにおける前方光学素子の並進運動のための、無摩擦空気軸受運動ガイダンスを有する電磁アクチュエータが開示されている。しかしながら、これらの電磁アクチュエータは、並進運動のみを可能にするが、回転運動はできない。
【０００５】
平行運動学的位置決めシステム、特にヘキサポッドにおける使用に適していながら、高加速度で並進軸に沿って移動することが可能な電磁アクチュエータを提供することが好ましい。
【発明の概要】
【０００６】
第１の態様によれば、電磁アクチュエータが提供される。電磁アクチュエータは、２つのユニットを備えており、それらは、電磁相互作用により、並進方向において互いに対してガイド移動を生じさせ、回転方向において互いに対してガイド移動を生じさせるか又は許容するように構成される。２つのユニットは、中間にある軸受ギャップを有する。電磁アクチュエータは、ユニット間に無摩擦浮動軸受を構成するガスの膜を生成するために軸受ギャップに加圧ガスを供給するように構成される。回転方向における互いに対するガイド移動は、並進方向の周りであってもよい。
【０００７】
受動回転自由度は、作動技術を簡素化し、潜在的な過剰拘束の状況を取り除くことによって運動の制限を克服し得る。能動回転自由度は、追加の駆動オプションの観点から電磁アクチュエータの汎用性を高め得る。
【０００８】
ユニットの一方は第１のユニットであり、ユニットの他方は第２のユニットであってもよい。第１のユニットは、前記並進及び回転方向における第１のユニットに対する第２のユニットの移動をガイドするために、前記並進方向において第２のユニット内に突出する突起を有してもよい。第２のユニットは、第１のユニットの突起を囲むブッシュを構成して、中間にある軸受ギャップを画定してもよく、及び／又は第１のユニットの突起に対して同心円状に配置されてもよい。第２のユニットは、第１のユニットと組み合わせてピストン室を有するピストンを構築するように、閉じたエンドキャップを有してもよく、ピストン室は、好ましくは、突起に設けられ又は形成されたピストン室ガスダクトを介して、加圧ガスを供給されることが意図されている。
【０００９】
電磁アクチュエータは、ガス供給端子と、ガス源、特に圧縮機からガス供給端子に、及びガス供給端子から少なくとも１つのノズルガスダクトを介して、ユニットの１つに設けられた少なくとも１つのノズルに加圧ガス、特に空気を供給するように構成されたガス供給通路とを有するガス供給装置をさらに備えてもよい。好ましくは、ブッシュは、加圧ガスを軸受ギャップに供給するための少なくとも１つのノズルを備える。ガス供給端子は、ユニットの１つ、好ましくは第２のユニットの一部を形成してもよい。少なくとも１つのノズル又は少なくとも１つのノズルガスダクトは、突起に設けられ、又は形成されてもよい。突起が、軸受ギャップ又はピストン室から加圧ガスを排出するために、突起の排気ガスダクトに接続された排気溝を備える場合に有利である。
【００１０】
ユニットの１つ、好ましくは第１のユニットは、少なくとも１つの磁石を備えてもよく、ユニットの他の１つ、好ましくは第２のユニットは、少なくとも１つのコイルの活性化に応答して電磁相互作用によって少なくとも１つの磁石と相互作用する少なくとも１つのコイル、好ましくはボイスコイルを備えてもよい。少なくとも１つの磁石は、第１のユニットのハウジング内に配置されてもよい。ハウジングは、第２のユニットの外側の第１のユニットの突起に対して同心円状に配置されてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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