专利名称：驱动装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及驱动装置，尤其涉及使用永久磁铁和线圈的驱动装置，在这种驱动装置中，做成在隔着线圈且为永久磁铁的相反侧上不配置另一永久磁铁或高导磁率材料的结构，从而能谋求装置薄且行程长。
背景技术：
作为精密定位装置，例如已熟知滚珠螺杆螺帽方式。此方式将滚珠轴承用于直线导向，其方法为利用伺服电机驱动滚珠螺杆进行旋转，从而使配合在螺杆上的螺帽直线移动，以进行定位。然而，在这种滚珠螺杆螺帽方式的情况下，由于直线导向与螺杆存在机械摩擦，超微米级以下的高精度定位困难。
因此，为了进行这种高精度定位，开发了使用依靠空气或磁的非接触飘浮导向、同时还使用可作非接触驱动的电磁直线电动机的驱动方法，并且已用于诸如半导体制造装置等巨额设备(参考例如日本国专利公开平11-186156号公报、专利公开平08-037772号公报、专利公开平05-111844号公报)。
本发明人已开发使用小型紧凑超声波飘浮装置的非接触导向(例如日本国专利申请2002-65366号公报)。
然而，使用上述电磁直线电动机的驱动方式的情况下，在能以无机械接触的方式进行驱动并可高精度定位的优点的反面，存在的问题是电磁线圈和永久磁铁组成的结构复杂，而且因磁场分布不均匀而有推力波动，难以高精度定位。
因此，作为解决此问题的方法，提出使用音圈电动机(单层型直线电动机)的驱动方式(参考例如橋爪等、新野 秀憲著，日本机械学会论文集(C篇)，Vol.67-661第273～第279页)。
参照图15说明其组成。图15示出音圈电动机的组成，首先，具有铁等高导磁率材料组成的轭铁301。该轭铁301做成“E”形，由中央凸起部303和一对侧壁部305、307构成。还有活动部309，该活动部309由中空柱部311和端部313构成。将所述中空柱部311设置成能以包围所述轭铁301的中央凸起部303的状态进行移动。
上述中空柱部311的外周卷绕线圈315。上述轭铁301的一对侧壁部305、307的内侧分别设置永久磁铁317、319。上述一对永久磁铁317、319在相互对置的方向(如图中箭头方向所示)受到磁化。利用这种结构提供的磁通分别从一对永久磁铁317、319流向所述轭铁301的中央凸起部303，又从该部经轭铁301流回上述一对永久磁铁317、319。
根据上述组成，依靠从各永久磁铁317、319流向所述轭铁301的中央凸起部303、又从该部经轭铁301流回上述一对永久磁铁317、319的磁通流与线圈315中流动的电流相互作用，按照“弗来明左手定律”在活动部309产生图15中的左右侧向的驱动力。
还有使图15所示的音圈电动机进一步变薄的电动机，图16示出该电动机。图16(a)是音圈电动机的正视图，图16(b)是图16(a)的b-b剖视截面图。首先，具有固定部401，此固定部401由衬底部403和从该衬底部403伸出的外伸部405构成。另一方面，还有活动部407，此活动部407形成C字状，由上侧平面板部409、下侧平面板部411和侧壁部413构成。
使所述下侧平面板部411插入所述固定部401侧的衬底部403与外伸部405之间。而且，所述下侧平面部部411上卷绕线圈415。这时，线圈415的卷绕方向与已经示出的音圈电动机时相差90度。又，在固定部401侧的衬底部403和外伸部405的内侧面分别安装永久磁铁417、417、419、419。
根据上述组成，依靠在线圈415流通适当方向的电流，与图15所示的音圈电动机时相同，按照“弗来明左手定律”在活动部407产生图16中的左右侧向驱动力。
于是，此情况下，可通过在水平方向卷绕线圈，谋求使装置变薄(参考例如日本国专利公开2002-136092号公报)。
根据上述已有组成，存在下面的问题。
首先，在图15所示音圈电动机的情况下，与以往的电磁直线电动机相比，具有线圈为1个等较简单的组成而且没有推力波动的优点，但其反面存在装置难以做薄的问题。
另一方面，在图16所示的音圈电动机的情况下，具有的优点是可通过在水平方向卷绕线圈415谋求设备薄，但其中也不充分，要求进一步变薄。又，图16所示的音圈电动机的情况下，固定部401和活动部407组成错综复杂，存在结构复杂的问题。而且，行程依赖于线圈的大小，所以行程有界线，存在行程难以变长的问题。
本发明是根据上述各点而完成的，其目的在于提供一种可谋求装置薄和行程长的驱动装置。
发明内容
为了达到上述目的，本申请发明的第1方面的驱动装置，包括固定部、设置成可相对于固定部移动的活动部、装在所述固定部和活动部中的任一侧的永久磁铁、以及装在所述固定部和活动部中的另一任一侧并且与所述永久磁铁对置的线圈，其中，在隔着所述线圈且为所述永久磁铁的相反侧上，不配置永久磁铁高导磁率材料。
又，第2方面的驱动装置是在第1方面所述的驱动装置中，在与永久磁铁的面平行的方向卷绕所述线圈。
又，第3方面的驱动装置是在第1方面所述的驱动装置中，在与所述永久磁铁垂直的方向卷绕所述线圈。
又，第4方面的驱动装置是在第3方面所述的驱动装置中，在所述线圈的卷绕空心部配置高导磁率材料。
又，第5方面的驱动装置是在第4方面所述的驱动装置中，将所述高导磁材料配置成沿所述活动部的移动方向延长。
又，第6方面的驱动装置在第1至5方面中任一方面所述的驱动装置中，由非接触导向机构相对于所述固定部引导所述活动部。
又，第7方面的驱动装置是在第6方面所述的驱动装置中，所述非接触导向机构装置是超声波飘浮装置。
又，第8方面的驱动装置在第1至7方面中任一方面所述的驱动装置中，将所述线圈装在所述固定部侧。
又，第9方面的驱动装置在第1至8方面中任一方面所述的驱动装置中，所述活动部相对于所述固定部单向移动。
又，第10方面的驱动装置在第1至8方面中任一方面所述的驱动装置中，所述活动部或所述固定部中间隔配置包含非平行的线圈配置的多个线圈，使所述活动部相对于所述固定部往X轴、Y轴的2维方向移动。
又，第11方面的驱动装置在第1至8方面中任一方面所述的驱动装置中，所述活动部或所述固定部中间隔配置包含非平行的线圈配置的多个线圈，使所述活动部相对于所述固定部往X轴、Y轴的2维方向移动，同时还进行旋转。
即，本发明的驱动装置具有固定部、设置成可相对于固定部移动的活动部、装在所述固定部和活动部中的任一侧的永久磁铁、以及装在所述固定部和活动部中的另一任一侧并且与所述永久磁铁对置的线圈，其中，在隔着所述线圈且为所述永久磁铁的相反侧上，不配置永久磁铁和高导磁率材料。因而，能谋求装置薄。
这时，考虑在与永久磁铁的面平行的方向卷绕所述线圈。此情况下，对行程长度存在界限，但能真正确保推力充分。
又，考虑在与所述永久磁铁垂直的方向卷绕所述线圈。此情况下，对行程长度没有界限，可通过加长永久磁铁的长度，使行程长度加长。
这时，考虑在所述线圈的卷绕空心部配置高导磁率材料，从而能谋求加大推力。
又，考虑结构上做成由非接触导向机构相对于所述固定部引导所述活动部，这时考虑所述非接触导向机构装置是超声波飘浮装置。采用非接触导向机构时，定位精度提高，而且其中采用超声波漂移机构时，能谋求装置小型化。
又，考虑将所述线圈装在所述固定部侧，这时能期望以固定部为中介的热传导带来高冷却效果。因而能防止热膨胀和热形变引起的定位精度降低。
又，作为最一般的例子，考虑所述活动部相对于所述固定部单向移动的组成，但也可通过所述活动部或所述固定部中间隔配置包含非平行的线圈配置的多个线圈，使所述活动部相对于所述固定部往X轴、Y轴的2维方向移动。
又，利用同样的组成，能使所述活动部相对于所述固定部往X轴、Y轴的2维方向移动，同时还进行旋转。
图1是示出本发明实施方式1的图，图1(a)是示出驱动装置的组成的俯视图，图1(b)是示出驱动装置的组成的正视图，图1(c)是图1(a)的c-c剖视截面图。
图2是示出本发明实施方式1的图，图2(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图2(b)是图2(a)的b-b剖视截面图。
图3说明本发明实施方式1，是示出离开永久磁铁表面的距离与磁通密度的关系的特性图。
图4是示出本发明实施方式2的图，图4(a)是示出驱动装置的组成的俯视图，图4(b)是示出驱动装置的组成的正视图，图4(c)是图4(a)的c-c剖视截面图。
图5是示出本发明实施方式2的图，图5(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图5(b)是图5(a)的b-b剖视截面图。
图6是示出本发明实施方式3的图，图6(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图6(b)是图6(a)的b-b剖视截面图。
图7说明本发明实施方式3，是示出离开永久磁铁表面的距离与磁通密度的关系的特性图。
图8是示出本发明实施方式4的图，图8(a)是示出驱动装置的组成的俯视图，图8(b)是示出驱动装置的组成的正视图，图8(c)是图4(a)的c-c剖视截面图。
图9是示出本发明实施方式4的图，图9(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图9(b)是图9(a)的b-b剖视截面图。
图10是示出本发明实施方式5的图，图10(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图10(b)是图10(a)的b-b剖视截面图。
图11是示出本发明实施方式6的图，图11(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图11(b)是图11(a)的b-b剖视截面图。
图12是示出本发明实施方式7的图，图12(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图12(b)是图12(a)的b-b剖视截面图。
图13是示出本发明实施方式8的图，图13(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图13(b)是图13(a)的b-b剖视截面图。
图14是示出本发明实施方式9的图，图14(a)是示出驱动装置的部分组成的侧视图，图14(b)是图14(a)的b-b剖视截面图。
图15说明已有技术例，是示出音圈电动机的组成的侧视截面图。
图16说明已有技术例，图16(a)是示出音圈电动机的组成的侧视图，图16(b)是图16(a)的b-b的剖视截面图。
具体实施例方式
下面，参照图1至图3说明本发明的实施方式1。图1(a)是示出本实施方式的驱动装置的组成的俯视图，图1(b)是该组成的正视图，图1(c)是图1(a)的c-c剖视截面图。
首先，具有固定部1，该固定部形成大致U字形，由底壁3、左侧侧壁5和右侧侧壁7构成。在所述左侧侧壁5和右侧侧壁7的内侧以尖锐的状态将左侧导向部9和右侧导向部11配置成凸出。
所述左侧导向部9的组成具有上侧倾斜面13和下侧倾斜面15，并将该上侧倾斜面13和下侧倾斜面15夹着的部分配置成往内侧凸出。同样，所述右侧导向部11的组成具有上侧倾斜面17和下侧倾斜面19，并将该上侧倾斜面17和下侧倾斜面19夹着的部分配置成往内侧凸出。
在所述固定部1的内侧收装活动部21，将该部配置成可在图1(b)和图1(c)中的Z轴方向飘浮并且可在图1(a)和图(b)中的Y轴方向移动的状态。所述活动部21主要由活动部主体23、振动装置25和柱部27等组成。所述振动装置25由振动片29、以及装在该振动片29的上下两面的电极部31、33组成。所述振动片29由压电材料构成。在所述振动装置29的两个作用侧设置左侧导向部35和右侧导向部37，使其分别对应于已说明的固定部1侧的左侧导向部9和右侧导向部11。所述左侧导向部35上设置上侧倾斜面39和下侧倾斜面41，构成尖锐的下凹部。同样，所述右侧导向部37上设置上侧倾斜面43和下侧倾斜面45，构成尖锐的下凹部。
然后，形成上述组成的振动装置25通过进行超声波振动，使活动部21成为在Z轴方向飘浮的非接触状态，如图1(c)所示。
所述活动部21的柱部27的下端装有平板部47，该平板部47的下表面侧装有永久磁铁49、49，如图2(b)所示。另一方面，在已说明的固定部1的底壁3的内侧面设置线圈51。将该线圈51设置成在图中对永久磁铁49、49平行的方向(即水平方向)卷绕的状态。利用该永久磁铁49、49和线圈51组成的结构，产生使活动部21往图1(a)和图1(b)中的左右侧向(即Y方向)移动的驱动力。
如图2(b)所示，永久磁铁49、49各自的磁化方向相反。其原因如下。即，图2(b)中，线圈51的左端部和右端部上的电流方向相反。因此，为了使基于“弗来明左手定律”的推力方向相同，需要配置2个永久磁铁49、49，而且使这些磁铁49、49产生的磁通方向相反。又由于这时线圈51在图2(b)中的左端的部分往该图中右侧的永久磁铁49侧移动，结果使行程等于线圈51的移动方向宽度之半。所述线圈51与永久磁铁49、49之间的间隙α在本实施方式中设定为1mm。
根据上面的组成说明其作用。
首先，由振动装置25的超声波振动使飘浮力作用于活动部21，从而如图1(c)所示，活动部21成为对固定部1往Z轴方向飘浮的状态，即非接触状态。
该状态下，由于电流以适当的方向流过线圈51，根据“弗来明左手定律”，对活动部21施加往图中Y方向的某一方移动用的的驱动力。因此，活动部21往Y方向的某一方移动。
本实施方式的情况下，在隔着线圈51且为永久磁铁49的相反侧上不设置永久磁铁和高导磁率材料组成的构件，在这点上与以往的组成完全不同，但担心这时是否获得需要的磁通密度。参考图3对其进行说明。
图3是特性图，将横轴取为离开永久磁铁的距离，同时还将纵轴取为磁通密度，以示出两者的关系。从该特性图可知，越离开永久磁铁，磁通密度越衰减，该离开的距离小时，例如为2mm左右时，该衰减高达拾几％，因此通过将线圈51配置成接近永久磁铁49(如已说明的那样，本实施方式的情况下设定为1mm)，即使假设线圈51的背面侧不设置别的永久磁铁和高导磁率材料组成的构件，也能确保需要的磁通密度。
根据上述本实施方式，能取得效果如下。
首先，能谋求装置高度低(薄化)，从而可谋求装置小型化。这是因为在线圈51的背面侧，即在隔着线圈51且为永久磁铁49、49的相反侧上，不设置别的永久磁铁和高导磁率材料组成的构件，而且将线圈51与永久磁铁49、49之间的间隙α设定为极小的值(本实施方式的情况下为1mm)。
又，本实施方式的情况下，将永久磁铁49的中心定为推力作用点，但由于将该永久磁铁49配置成靠近活动部21的重心，活动部21的动作稳定，使诸如俯仰等动态定位精度提高。
顺便说一下在图16所示组成的情况下，线圈415成为推力作用点，但该点处在离开活动部407的重心的部位，因而不能获得上述优点。
又，本实施方式的驱动装置的情况下，行程比较短(例如30mm左右)，但具有厚度薄且能确保推力充分的优点。
尤其在采用非接触导向时，活动部为非接触，因而不能期望靠热传导冷却。但在本实施方式的情况下，将线圈51这一产生电流焦耳热的发热体装在固定部1侧，因而能取得固定部1侧的热传导带来的高冷却效果，可防止发热造成的热膨胀和热变形所引起的定位精度降低。即，其原因在于，固定部1本身热容量大，而且由于固定，与其他构件接触，能期望热传导带来的冷却效果大。
接着，参照图4和图5说明本发明的实施方式2。实施方式1的情况下，所取得组成为在对永久磁铁49平行的方向(即水平方向)卷绕线圈51，但实施方式2的情况下，在垂直的方向卷绕该线圈。下面作详细说明。
首先，在固定部1的底壁3侧设置线圈卷绕部61，并且在该线圈卷绕部61上卷绕线圈63。另一方面，将永久磁铁65安装在活动部21的柱部27的下端所安装的平板部47上。
其他组成与上述实施方式1相同，因而对相同的部分标注相同的符号，省略其说明。
此实施方式2的配置中，线圈63内靠近所述永久磁铁65侧的上端部与离开永久磁铁65的下端部中，磁通方向相同。另一方面，线圈63的上端部与线圈63的下端部则电流方向相反，因而根据“弗来明左手定律”，在线圈63的上端部和线圈63的下端部产生方向相反的推力。因此，如果磁通密度大小相同，则相互推力抵消，不产生推力。
然而，观看上述实施方式1的说明中参考的图3的特性图时，磁通密度随着与永久磁铁65的距离加大而减小，即线圈63的上端部与线圈63的下端部的磁通密度大为不同。例如，如图3所示，与永久磁铁65的距离为10mm时，磁通密度减小到原来的约1/3。因此，线圈63的上端部推力足够大，虽然该推力因线圈63的下端部推力而减小一部分，但结果还使线圈63的上端部推力处于支配地位，因而能确保需要的推力。
根据上述组成，能取得与上述实施方式1时相同的效果，同时永久磁铁65的磁通方向总相同，因而可通过加大永久磁铁65的长度，使行程延长。
接着，参照图6和图7说明本发明实施方式3。此实施方式3的情况下，在上述实施方式2时的组成中，线圈63的内侧介入高导磁率材料(例如铁)组成的磁通切断构件71。利用该构件，切断处在线圈63上侧的永久磁铁65产生的磁通，使线圈63的上端部与线圈63的下端部的磁通密度差加大，从而提高推力。
参照图7说明通过介入上述磁通切断构件71能使磁通密度减小多少。图7是特性图，其中将横轴取为离开永久磁铁65的表面的距离，同时将纵轴取为磁通密度，而且示出中间介入所述磁通切断构件71时两者的关系。根据该图，通过在对永久磁铁65隔开6mm处介入厚度2mm的软铁材料组成的磁通切断构件71，能使磁通密度减小达约二十几％。
因此，能取得与上述实施方式2时相同的效果，同时还加大线圈63的上端部与线圈63的下端部的磁通密度差，从而能取得较大的推力。
接着，参照图8和图9说明本发明实施方式4。在上述实施方式1～3的情况下，说明了将线圈装在固定部侧，同时还将永久磁铁装在活动部侧的例子，但也可将线圈装在活动部侧，同时将永久磁铁装在固定部侧。图8和图9示出该组成。
如图8(c)和图9所示，将线圈81装在平板部47，同时还将永久磁铁83、83装在固定部1的底壁3侧。
其他的组成与上述实施方式1时相同，因而相同部分标注相同的符号，省略其说明。
即使这种结构，也能取得大致相同的效果。
接着，参照图10说明本发明实施方式5。在上述实施方式1～4的情况下，都以假设活动部在Y方向移动的方式进行了说明，但结构上也可设为该活动部在Y方向和Z方向的2维方向移动。
即，如图10所示，固定部1在4个部位设置线圈103、105、107、109，而活动部111侧在4个部位设置永久磁铁113、115、117、119。利用这种组成，能使活动部111在X方向和Y方向的2维方向移动。
图10中省略非接触飘浮用的组成，但与上述实施方式1～4相同，也可考虑采用例如超声波振动的飘浮方式。
接着，参照图11说明本发明实施方式6。实施方式5的情况下，示出了在水平方向卷绕线圈的例子，但本实施方式6的情况下，在垂直方向卷绕该线圈。即，在固定部101侧设置往垂直方向卷绕的线圈121、123、125、127，而活动部111侧设置永久磁铁129。用这种结构也能使活动部111在X方向和Y方向的2维方向移动。
接着，参照图12说明本发明实施方式7。此实施方式7的情况下，如图12(b)所示，所形成的结构将上述实施方式3中的高导磁率材料(例如铁)组成的磁通切断构件71配置成往驱动方向延长。这样，使吸引力作用于该构件与永久磁铁65之间，从而能提高驱动时的滑块21的动态刚性，取得较稳定的动作。
接着，参照图13说明本发明实施方式8。此实施方式8的情况下，在实施方式6的组成中，将高导磁率材料(例如铁)组成的磁通切断构件171配置成贯通线圈121、123、125、127的内侧。这样，与实施方式7时相同，也能提高活动部111的动态刚性，取得较稳定的动作。
接着，参照图14说明本发明实施方式9。此实施方式9的情况下，在实施方式6的组成中，新添加并配置线圈221、223、225、227。上述实施方式6的组成中，通过使线圈121、线圈125的电流方向相反，或使线圈123、线圈127的电流方向相反，也能授给活动部111旋转力，使其旋转，但通过新添线圈221、223、225、227，适当控制全部线圈的电流方向，能进行更顺畅的旋转运动。
本发明不限于上述实施方式1～9，可作各种变换。
首先，上述实施方式1～9中，作为非接触飘浮方式，举超声波飘浮方式为例进行了说明，但此方式以外，也可考虑诸如空气方式、磁方式等。
又，虽然定位性能降低，但使用接触导向，本发明的驱动装置也有效。这是不言而喻的。
其他图示的组成毕竟是例子，不受其限定。
工业上的实用性综上所述，本发明的驱动装置设法形成在隔着线圈且为永久磁铁的相反侧上不配置别的永久磁铁和高导磁率材料的结构，因而能谋求装置薄且行程长，适合各种驱动装置。
权利要求
1.一种驱动装置，包括固定部、设置成可相对于上述固定部移动的活动部、装在所述固定部和活动部中的任一侧的永久磁铁、以及装在所述固定部和活动部中的另一任一侧并且与所述永久磁铁对置的线圈，其特征在于，在隔着所述线圈且为所述永久磁铁的相反侧上，不配置永久磁铁高导磁率材料。
2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，在与永久磁铁的面平行的方向卷绕所述线圈。
3.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，在与所述永久磁铁垂直的方向卷绕所述线圈。
4.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，在所述线圈的卷绕空心部配置高导磁率材料。
5.如权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，将所述高导磁材料配置成沿所述活动部的移动方向延长。
6.如权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，由非接触导向机构相对于所述固定部引导所述活动部。
7.如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，所述非接触导向机构装置是超声波飘浮装置。
8.如权利要求1至7中任一项所述的驱动装置，其特征在于，将所述线圈装在所述固定部侧。
9.如权利要求1至8中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述活动部相对于所述固定部单向移动。
10.如权利要求1至8中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述活动部或所述固定部中间隔配置包含非平行的线圈配置的多个线圈，使所述活动部相对于所述固定部往X轴、Y轴的2维方向移动。
11.如权利要求1至8中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述活动部或所述固定部中间隔配置包含非平行的线圈配置的多个线圈，使所述活动部相对于所述固定部往X轴、Y轴的2维方向移动，同时还进行旋转。
全文摘要
本发明的驱动装置，具有固定部，设置成可相对于固定部移动的活动部、装在所述固定部和活动部中的任一侧的永久磁铁、以及装在所述固定部和活动部中的另一任一侧并且与所述永久磁铁对置的线圈，其特征是在隔着所述线圈且为所述永久磁铁的相反侧上，不配置永久磁铁和高导磁率材料。
文档编号H02K41/03GK1732609SQ20038010737
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月25日 优先权日2002年12月26日
发明者藤永辉明 申请人:株式会社Iai