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公開番号2025101899
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023218990
出願日2023-12-26
発明の名称リニアアクチュエータ及び機器
出願人キヤノン株式会社
代理人個人
主分類H02K 33/18 20060101AFI20250701BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】大型化や重量増加を抑制しつつ、駆動範囲内の特定の領域で効率を低下させることなく広範囲で効率を向上させたアクチュエータを提供する。
【解決手段】リニア直流モータ100は、相対移動する電機子部110と界磁部120とを有する。電機子部110は筒状のコイル111を有し、界磁部120は、主磁化方向をコイル111に向けてコイルの外側に配置された第1の永久磁石121a,121bと、移動方向に延在する形状を有し、移動方向と直交する断面積が移動方向において中央部で両端部よりも小さく、コイル111に挿入された状態で配置されたセンターヨーク122と、主磁化方向をコイル111に向けてセンターヨーク122の中央部を囲むように配置された第2の永久磁石121cとを有する構成とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直線的に相対移動する電機子部と界磁部とを有するリニアアクチュエータであって、
前記電機子部は筒状のコイルを有し、
前記界磁部は、
主磁化方向を前記コイルに向けて前記コイルの外側に配置された第１の永久磁石と、
前記電機子部と前記界磁部との相対的な移動方向に延在する形状を有し、前記移動方向と直交する断面積が前記移動方向において中央部で両端部よりも小さく、前記コイルに挿入された状態で配置されたセンターヨークと、
主磁化方向を前記コイルに向けて前記センターヨークの前記中央部を囲むように配置された第２の永久磁石と、を有することを特徴とするリニアアクチュエータ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２の永久磁石は、円筒形状を有し、主磁化方向が内周面から外周面に向かっていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記センターヨークは、
前記移動方向に沿って直径の異なる第１軸部、第２軸部および第３軸部を有する多段軸部材として構成された第１のセンターヨーク部材と、
円筒形状を有する第２のセンターヨーク部材と、を有し、
前記第２の永久磁石と前記第２軸部とが嵌合して前記中央部を構成し、
前記第２のセンターヨーク部材と前記第１軸部が嵌合して前記両端部の一方を構成すると共に前記第３軸部が前記両端部の他方を構成していることを特徴とする請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１のセンターヨーク部材において、前記第２軸部の直径は前記第１軸部の直径よりも大きく、且つ、前記第３軸部の直径は前記第２軸部の直径よりも大きく、
前記第３軸部の直径は、前記第２のセンターヨーク部材の外径および前記第２の永久磁石の外径と略等しいことを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１のセンターヨーク部材において、前記第２軸部の前記移動方向での長さが前記コイルの前記移動方向での長さ以下であることを特徴とする請求項３又は４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記移動方向において、前記第２の永久磁石と前記第１のセンターヨーク部材の前記第３軸部との間、および、前記第２の永久磁石と前記第２のセンターヨーク部材との間、のそれぞれに緩衝部材が配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記界磁部は、
前記第１の永久磁石が前記コイルと対向するように前記第１の永久磁石を保持するバックヨークと、
前記移動方向において前記センターヨークを挟み込むと共に前記バックヨークを保持するサイドヨークと、を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項８】
前記第１の永久磁石と前記バックヨークは、前記コイルを挟むように２箇所に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項９】
請求項１に記載のリニアアクチュエータと、
直線的に移動可能に配置され、前記リニアアクチュエータの前記電機子部と前記界磁部のいずれか一方と連結された被駆動体と、
前記コイルに電流を流すことによって前記被駆動体を駆動する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータ及び機器に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
様々な構成のリニアアクチュエータが知られており、そのうちの１つであるリニア直流モータ（以下「ＬＤＭ」と記す）は、静的な動力を非接触で被駆動体に伝達することができるため、高精度な位置決めが必要とされる駆動機構に広く用いられている。
【０００３】
ＬＤＭは、その界磁部の構成により単極型と多極型とに分類される。単極型のＬＤＭには、電機子部の駆動を単相で行うことができるために駆動制御が容易であり、また、推力のリップルが少ない等の利点がある。一方で、単極型のＬＤＭは、界磁部における磁気飽和の影響を大きく受ける。そのため、単極型のＬＤＭの駆動効率（以下単に「効率」という）を高めようとすると、一般的には界磁部を構成する磁石とヨークの大型化が必要となるため、ＬＤＭ全体が大型化しやすく、また、重量が増加しやすいという問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、特許文献１は、界磁部における磁石を表面付近の磁束密度が高まるハルバッハ配列の磁石群とする構成を開示している。また、特許文献２は、一般的に単極型のＬＤＭは有限の駆動範囲における中央部付近では端部付近よりも効率が高いという点に着目し、中央部付近のヨークを削った形状とすることで、中央部付近の有効磁束を端部側に割り振る構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１８５５０３号公報
特開２０２１－１７５２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された技術によれば、ヨークの大型化を抑制しながら効率を向上させることが可能となる。しかしながら、ハルバッハ配列の磁石群は互いに反発し合う不安定な配置状態であるため、磁石群を固定するための手段が別途必要となり、その結果として、モータ全体が大型化し、また、組立難度が上がってしまう。
【０００７】
一方、上記特許文献２に開示された技術によれば、モータ全体を大型化することなく、駆動範囲の端部まで必要な推力が得られる。しかしながら、駆動範囲の中央部付近での効率が低下してしまい、また、モータの形状によっては駆動範囲の端部側で効率が上がらない場合がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大型化や重量増加を抑制しつつ、駆動範囲内の特定の領域で効率を低下させることなく広範囲で効率を向上させたアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るリニアアクチュエータは、直線的に相対移動する電機子部と界磁部とを有するリニアアクチュエータであって、前記電機子部は筒状のコイルを有し、前記界磁部は、主磁化方向を前記コイルに向けて前記コイルの外側に配置された第１の永久磁石と、前記電機子部と前記界磁部との相対的な移動方向に延在する形状を有し、前記移動方向と直交する断面積が前記移動方向において中央部で両端部よりも小さく、前記コイルに挿入された状態で配置されたセンターヨークと、主磁化方向を前記コイルに向けて前記センターヨークの前記中央部を囲むように配置された第２の永久磁石と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大型化や重量増加を抑制しつつ、駆動範囲内の特定の領域で効率を低下させることなく広い領域で効率を向上させたアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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