特許 6095673 リニア直流モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6095673

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】リニア直流モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/18 20060101AFI20170306BHJP

【ＦＩ】

   H02K33/18 B

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-535346(P2014-535346)

(86)(22)【出願日】2013年1月18日

(86)【国際出願番号】JP2013000238

(87)【国際公開番号】WO2014041711

(87)【国際公開日】20140320

【審査請求日】2015年11月12日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2012/005910

(32)【優先日】2012年9月14日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390040051

【氏名又は名称】株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(72)【発明者】

【氏名】丸山 利喜

(72)【発明者】

【氏名】寺島 智樹

【審査官】 田村 惠里加

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−１２９７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３５６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３２８６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８８０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０６５６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２１１３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０６２３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３７５０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３３／００−３３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動対象物（９）が搭載されるスライド部材（６）と、
前記スライド部材（６）を、モータ前後方向に直線状に延びるガイドレール（５）に沿ってスライド可能な状態で支持しているリニアガイド（３）と、
前記スライド部材（６）に取り付けられていると共に、第１駆動コイル（１１）および第２駆動コイル（１２）を備えたモータ可動子（１０）と、
前記第１、第２駆動コイル（１１、１２）との間に前記ガイドレール（５）に沿ったスライド方向への磁気駆動力を発生させる第１駆動マグネット（１４、１４Ａ）および第２駆動マグネット（１５、１５Ａ）を備えたモータ固定子（１３）と、
前記スライド部材（６）の前記スライド方向の位置を検出するために、固定側検出部（１８）および前記スライド部材（６）に取り付けた可動側検出部（１７）を備えた検出部（１６）と、
前記リニアガイド（３）、前記モータ固定子（１３）および前記検出部（１６）の前記固定側検出部（１８）が取り付けられているベース部材（２）とを有しており、
前記第１駆動コイル（１１）および前記第２駆動コイル（１２）は、それぞれ、前記スライド方向に平行に延びるコイル中心軸線（１１ａ、１２ａ）を中心として円筒状にコイル巻線が巻回されている同一形状および同一大きさの円筒状コイルであり、
前記第１駆動コイル（１１）および前記第２駆動コイル（１２）は、前記スライド部材（６）の中心を通り前記スライド方向に平行に延びるモータ中心軸線（１ａ）を中心として、左右対称の位置に配置されており、
前記第１駆動マグネット（１４、１４Ａ）および前記第２駆動マグネット（１５、１５Ａ）は、前記モータ中心軸線（１ａ）を中心として、左右対称の位置において、前記第１駆動コイル（１１）および前記第２駆動コイル（１２）に対峙しており、
前記第１、第２駆動コイル（１１、１２）の双方の前記コイル中心軸線（１１ａ、１２ａ）を含む平面（Ｐ）に対して、一方の側に前記リニアガイド（３）が配置され、他方の側に前記検出部（１６）が配置されており、
前記モータ可動子（１０）は、前記スライド部材（６）に対して、前記モータ中心軸線（１ａ）を中心として左右対称の位置に取り付けた非磁性材からなる第１、第２円筒状コイルフレーム（２１、２２）を備え、前記第１、第２駆動コイル（１１、１２）は、前記第１、第２円筒状コイルフレーム（２１、２２）の円筒状外周面に巻回されたものであり、
前記モータ固定子（１３）は、前記モータ中心軸線（１ａ）を中心として左右対称の位
置に配置されている同一形状および同一大きさの第１アウターヨーク（２３）および第２アウターヨーク（２４）と、前記モータ中心軸線（１ａ）を中心として左右対称の位置に配置されている同一形状および同一大きさの第１インナーヨーク（２５）および第２インナーヨーク（２６）とを備えており、
前記第１アウターヨーク（２３）および前記第２アウターヨーク（２４）のそれぞれは、前記第１駆動コイル（１１）および前記第２駆動コイル（１２）を同心状に取り囲んでおり、
前記第１インナーヨーク（２５）および前記第２インナーヨーク（２６）のそれぞれは、前記第１円筒状コイルフレーム（２１）および前記第２円筒状コイルフレーム（２２）の中空部を同心状に貫通して延びている円柱状のインナーヨークであり、
前記リニアガイド（３）の前記モータ前後方向の後端が、前記ベース部材（２）に固定され、
前記第１、第２アウターヨーク（２３、２４）の前記モータ前後方向の後端および前記第１、第２インナーヨーク（２５、２６）の前記モータ前後方向の後端が、それぞれ、前記ベース部材（２）に固定され、
前記検出部（１６）の前記固定側検出部（１８）は、前記ベース部材（２）に固定したセンサプレート（１９）に搭載されているリニア直流モータ（１、１Ａ）。

【請求項2】

前記第１駆動マグネット（１４）および前記第２駆動マグネット（１５）のそれぞれは、前記第１アウターヨーク（２３）および前記第２アウターヨーク（２４）の内部において、これらのヨーク円形内周面（２３ａ、２４ａ）に沿って、等角度間隔で配置されている矩形断面の複数の駆動マグネットである請求項１に記載のリニア直流モータ（１）。

【請求項3】

前記第１駆動マグネット（１４Ａ）および前記第２駆動マグネット（１５Ａ）のそれぞれは、前記第１駆動コイル（１１）および前記第２駆動コイル（１２）を同心状に取り囲む状態で、前記第１アウターヨーク（２３）および前記第２アウターヨーク（２４）の内周面（２３ａ、２４ａ）に固定したＣ形マグネットである請求項１に記載のリニア直流モータ（１Ａ）。

【請求項4】

前記第１アウターヨーク（２３）および前記第２アウターヨーク（２４）は、それぞれ、第１ヨーク部分（２３Ａ、２４Ａ）と、この第１ヨーク部分（２３Ａ、２４Ａ）の前記モータ中心軸線（１ａ）の方向の前後に連続している同一形状の第２ヨーク部分（２３Ｂ、２４Ｂ）および第３ヨーク部分（２３Ｃ、２４Ｃ）とを備えており、
前記第１、第２駆動コイル（１１、１２）に対して、前記第１ヨーク部分（２３Ａ、２４Ａ）のヨーク円形内周面（２３ａ、２４ａ）が一定のギャップで対峙しており、
前記第２ヨーク部分（２３Ｂ、２４Ｂ）および前記第３ヨーク部分（２３Ｃ、２４Ｃ）のヨーク円形内周面（２３ｂ）は、前記第１ヨーク部分（２３Ａ、２４Ａ）の前記ヨーク円形内周面（２３ａ）よりも内径が大きく、
前記第１ヨーク部分（２３Ａ、２４Ａ）と前記第１、第２インナーヨーク（２５、２６）の円形外周面との間のギャップよりも大きなギャップで、前記第２、第３ヨーク部分（２３Ｂ、２４Ｂ）、（２３Ｃ、２４Ｃ）の前記ヨーク円形内周面（２３ｂ、２４ｂ）は、前記第１、第２インナーヨーク（２５、２６）の前記円形外周面に対峙している請求項１、２または３に記載のリニア直流モータ（１Ａ）。

【請求項5】

前記モータ可動子（１０）の前記モータ中心軸線（１ａ）のスライド範囲を規定する第１ストッパ（３０）および第２ストッパ（３１）を有し、
前記第１ストッパ（３０）は、前記第１、第２インナーヨーク（２５、２６）と、前記第１、第２アウターヨーク（２３、２４）の前記第２ヨーク部分（２３Ｂ、２４Ｂ）との間に、それぞれ配置されており、
前記第２ストッパ（３１）は、前記第１、第２インナーヨーク（２５、２６）と、前記第１、第２アウターヨーク（２３、２４）の前記第３ヨーク部分（２３Ｃ、２４Ｃ）との間に、それぞれ配置されている請求項４に記載のリニア直流モータ（１Ａ）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズなどの位置決めに用いるのに適したリニア直流モータに関し、特に、高応答および高精度で位置決めを行うことのできるリニア直流モータに関する。

【背景技術】

【0002】

ボイスコイルモータを利用して、応答性良くレンズを移動させて焦点合わせ等の動作を行うリニアアクチュエータが広く用いられている。特許文献１に開示のリニアアクチュエータは、直線往復移動する可動子の重心と、この可動子をガイドするリニアガイドの中心を一致させて、位置決め精度および耐久性を向上させている。

【0003】

特許文献１に開示のリニアアクチュエータは、コイル、および、これを支持する矩形枠状のコイルフレームからなるコイルアセンブリを有している。コイルアセンブリの内側に、リニアガイド、レンズ取り付け用のフレーム、可動子の位置検出用のセンサ等の部材が配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−３５６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のリニアアクチュエータにおいては、矩形枠状のコイルアセンブリの内側に各部品が組み込まれる。このため、コイルアセンブリの寸法が比較的大きくなり、剛性が低下することがある。コイルアセンブリと固定子側の永久磁石との間で発生する推力で、レンズフレーム、センサ等の可動部を移動させる際に、矩形枠状のコイルアセンブリが推力に耐えられずに変形することがある。可動部の移動時に矩形枠状のコイルアセンブリが変形すると、可動子の移動に僅かな遅れが生じ、応答性が低下するおそれがある。また、コイルアセンブリに共振が発生し、可動子の位置決め応答性、位置決め精度が低下するおそれがある。

【0006】

本発明の課題は、可動子の剛性を高め、高応答および高精度で位置決め動作を行うことのできるリニア直流モータを提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明のリニア直流モータは、
移動対象物が搭載されるスライド部材と、
前記スライド部材を、モータ前後方向に直線状に延びるガイドレールに沿ってスライド可能な状態で支持しているリニアガイドと、
前記スライド部材に取り付けられていると共に、第１駆動コイルおよび第２駆動コイルを備えたモータ可動子と、
前記第１、第２駆動コイルとの間に前記ガイドレールに沿ったスライド方向への磁気駆動力を発生させる第１駆動マグネットおよび第２駆動マグネットを備えたモータ固定子と、
前記スライド部材の前記スライド方向の位置を検出するために、固定側検出部および前記スライド部材に取り付けた可動側検出部を備えた検出部と、
前記リニアガイド、前記モータ固定子および前記検出部の前記固定側検出部が取り付けられているベース部材とを有しており、
前記第１駆動コイルおよび前記第２駆動コイルは、それぞれ、前記スライド方向に平行に延びるコイル中心軸線を中心として円筒状にコイル巻線が巻回されている同一形状および同一大きさの円筒状コイルであり、
前記第１駆動コイルおよび前記第２駆動コイルは、前記スライド部材の中心を通り前記スライド方向に平行に延びるモータ中心軸線を中心として、左右対称の位置に配置されており、
前記第１駆動マグネットおよび前記第２駆動マグネットは、前記モータ中心軸線を中心として、左右対称の位置において、前記第１駆動コイルおよび前記第２駆動コイルに対峙しており、
前記第１、第２駆動コイルの双方の前記コイル中心軸線を含む平面に対して、一方の側に前記リニアガイドが配置され、他方の側に前記検出部が配置されており、
前記モータ可動子は、前記スライド部材に対して、前記モータ中心軸線を中心として左右対称の位置に取り付けた非磁性材からなる第１、第２円筒状コイルフレームを備え、前記第１、第２駆動コイルは、前記第１、第２円筒状コイルフレームの円筒状外周面に巻回されたものであり、
前記モータ固定子は、前記モータ中心軸線を中心として左右対称の位置に配置されている同一形状および同一大きさの第１アウターヨークおよび第２アウターヨークと、前記モータ中心軸線を中心として左右対称の位置に配置されている同一形状および同一大きさの第１インナーヨークおよび第２インナーヨークとを備えており、
前記第１アウターヨークおよび前記第２アウターヨークのそれぞれは、前記第１駆動コイルおよび前記第２駆動コイルを同心状に取り囲んでおり、
前記第１インナーヨークおよび前記第２インナーヨークのそれぞれは、前記第１円筒状コイルフレームおよび前記第２円筒状コイルフレームの中空部を同心状に貫通して延びている円柱状のインナーヨークであり、
前記リニアガイドの前記モータ前後方向の後端が、前記ベース部材に固定され、
前記第１、第２アウターヨークの前記モータ前後方向の後端および前記第１、第２インナーヨークの前記モータ前後方向の後端が、それぞれ、前記ベース部材に固定され、
前記検出部の前記固定側検出部は、前記ベース部材に固定したセンサプレートに搭載されていることを特徴とする。

【0008】

本発明のリニア直流モータでは、レンズ等の移動対象物が搭載されるスライド部材の中心を通るモータ中心軸線に対して、左右対称の位置に、円筒状の第１、第２駆動コイルおよび第１、第２駆動マグネットを配置している。可動側の第１、第２駆動コイルは、スライド部材の両側に位置している。よって、スライド部材、リニアガイド、検出部などの形状、大きさ、配置位置等の影響を受けることなく、これらとは独立に、第１、第２駆動コイルを設計できる。この結果、スライド部材を磁気駆動力によってスライドさせる際に、第１、第２駆動コイルに変形が生じないように、これらの駆動コイルに十分な剛性をもたせることが容易になる。また、スライド部材に必要とされる推力が得られるように、第１、第２駆動コイルおよび第１、第２駆動マグネットを設計することも容易になる。

【0009】

本発明では、磁気駆動力は、スライド部材の中心を通るモータ中心軸線に対して左右対称の位置において発生する。また、スライド部材を中心として、第１、第２駆動コイルが配置されている方向とは直交する方向の両側には、リニアガイドおよび検出部が配置されている。よって、スライド部材に取り付けられるリニアガイドに沿ってスライドする部材、検出部におけるスライド部材の側に取り付けられる部材を、スライド部材を中心として、バランス良く配置することが容易である。

【0010】

この結果、磁気駆動力によってスライド部材に作用するスライド方向への推力の中心を、スライド部材の重心に一致させるように設計することが容易である。これらを一致させることで、スライド部材に推力が作用する場合に、スライド部材をスライド可能に支持しているリニアガイドに無理な応力が加わることを防止あるいは抑制でき、スライド部材とリニアガイドの間のスライド抵抗を低減できる。これにより、スライド部材を応答性良くスライドさせ、精度良く位置決めすることができる。また、リニアガイド等に無理な応力が生じないので、これらの部位の寿命も向上する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態１のリニア直流モータの正面図、底面図および側面図である。

【図2】図１のリニア直流モータを正面側から見た場合の斜視図および背面側から見た場合の斜視図である。

【図3】図１のリニア直流モータをＡ−Ａ線で切断した場合の断面図、Ｂ−Ｂ線で切断した場合の断面図およびＣ−Ｃ線で切断した場合の断面図である。

【図4】図１のリニア直流モータの斜視図であり、そのスライド側の部分を取り出した状態を示す。

【図5】図１のリニア直流モータの改変例を示す要部の概略横断面図である。

【図6】本発明の実施の形態２のリニア直流モータの斜視図である。

【図7】図６のリニア直流モータの正面図、平面図、底面図および左側面図である。

【図8】図６のリニア直流モータをａ−ａ線で切断した場合の縦断面図、ｂ−ｂ線で切断した場合の横断面図、背面図、ｄ−ｄ線で切断した場合の断面図およびｅ−ｅ線で切断した場合の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、図面を参照して、本発明を適用したリニア直流モータの実施の形態を説明する。以下に述べるリニア直流モータは、例えばレンズの焦点合わせを行うためのレンズ駆動用のリニアアクチュエータとして用いられるものである。レンズ以外の移動対象物を直線往復移動させるために本発明のリニア直流モータを用いることが可能なことは勿論である。

【0013】

［実施の形態１］
図１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、実施の形態１のリニア直流モータの正面図、底面図および側面図である。図２（ａ）および（ｂ）は、リニア直流モータを正面側から見た場合の斜視図および背面側から見た場合の斜視図である。なお、以下においては、説明の便宜上、図示のモータ設置姿勢に従って、モータ幅方向をＸ、モータ上下方向をＹ、モータ前後方向をＺとして説明する。

【0014】

これらの図に示すように、リニア直流モータ１は全体として直方体形状をしており、その背面は、一定厚さの長方形輪郭をしたベースプレート２によって規定されている。ベースプレート２には、リニア直流モータ１の固定側の構成部品が取り付けられている。

【0015】

ベースプレート２には、固定側の構成部品であるリニアガイド３が取り付けられている。リニアガイド３は、ベースプレート２におけるモータ幅方向Ｘの中央から、モータ前後方向Ｚに沿って前方に向かって延びている。リニアガイド３は、リニアプレート４と、この上面に取り付けたガイドレール５を備えている。リニアガイド３には、ガイドレール５に沿ってモータ前後方向Ｚにスライド自在の状態で、リニア直流モータ１の可動側の構成部品であるスライド部材６が搭載されている。

【0016】

スライド部材６は、ガイドレール５にスライド自在の状態で搭載されているスライダ７と、この上に固定されている直方体形状のレンズフレーム８を備えている。レンズフレーム８の中央にはモータ前後方向Ｚに円形開口部８ａが貫通している。円形開口部８ａには、レンズ９が同心状態に固定されている。ベースプレート２の中心部にも円形開口部２ａ（図２（ｂ）参照）が形成されており、これによって、レンズ９を通ってモータ前後方向Ｚにリニア直流モータ１を貫通して延びる光路が形成されている。

【0017】

図３（ａ）〜（ｃ）はリニア直流モータ１をＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線で切断した場合の断面図である。図４はリニア直流モータ１の斜視図であり、そのスライド側の部分を取り出した状態を示す。

【0018】

これらの図も参照して説明すると、スライド部材６にはリニア直流モータ１のモータ可動子１０が搭載されている。モータ可動子１０は、スライド部材６のモータ幅方向Ｘの一方の側に配置した第１駆動コイル１１と、他方の側に配置した第２駆動コイル１２を備えている。第１、第２駆動コイル１１、１２は、モータ中心軸線１ａを中心として、左右対称の位置に配置されている。モータ中心軸線１ａは、スライド部材６の中心である円形開口部８ａの中心を通って、当該スライド部材６のスライド方向であるモータ前後方向Ｚに延びている。

【0019】

リニア直流モータ１のモータ固定子１３は、複数個の第１駆動マグネット１４および複数個の第２駆動マグネット１５を備えている。第１駆動マグネット１４と第２駆動マグネット１５は、モータ中心軸線１ａを中心として、左右対称の状態に配置されている。第１、第２駆動コイル１１、１２を励磁すると、第１、第２駆動コイル１１、１２と第１、第２駆動マグネット１４、１５の間に、それぞれ、ガイドレール５に沿ったスライド方向（モータ前後方向Ｚ）への磁気駆動力が発生する。

【0020】

リニア直流モータ１には、スライド部材６のスライド位置を検出するための検出部１６が搭載されている。検出部１６は、図２、図４から分かるように、スライド部材６の上面に搭載されている可動側検出部１７と、ベースプレート２の側に取り付けられている固定側検出部１８とを備えている。固定側検出部１８は、ベースプレート２に固定したセンサプレート１９に搭載されている。検出部１６は、例えば、可動側検出部１７に搭載された発光部と固定側検出部１８に搭載されている受光部とを備えた光学式の位置検出器である。

【0021】

スライド部材６と、ここに搭載されているレンズ９、モータ可動子１０および可動側検出部１７によって、リニア直流モータ１の可動部が構成されている。これに対して、ベースプレート２に取り付けられているリニアガイド３、モータ固定子１３および固定側検出部１８によって、リニア直流モータ１の固定部が構成されている。

【0022】

モータ可動子１０およびモータ固定子１３の構成を更に説明する。まず、モータ可動子１０について説明する。モータ可動子１０の第１駆動コイル１１は円筒コイルであり、そのコイル巻線は、スライド部材６のスライド方向（モータ前後方向Ｚ）に平行に延びるコイル中心軸線１１ａを中心として、円筒状に巻回されている。本例では、非磁性材からなる第１円筒状コイルフレーム２１がレンズフレーム８の一方の側面に取り付けられている。この第１円筒状コイルフレーム２１の円形外周面に沿ってコイル巻線が巻回されている。

【0023】

他方の第２駆動コイル１２も同一構成である。第２駆動コイル１２は円筒コイルであり、そのコイル巻線は、スライド部材６のスライド方向（モータ前後方向Ｚ）に平行に延びるコイル中心軸線１２ａを中心として、円筒状に巻回されている。非磁性材からなる第２円筒状コイルフレーム２２がレンズフレーム８の他方の側面に取り付けられている。この第２円筒状コイルフレーム２２の円形外周面に沿ってコイル巻線が巻回されている。

【0024】

第１、第２駆動コイル１１、１２は、同一形状および同一大きさの円筒状コイルである。また、先に述べたように、第１駆動コイル１１および第２駆動コイル１２は、スライド部材６の中心（円形開口部８ａの中心）を通ってスライド方向（モータ前後方向Ｚ）に平行に延びるモータ中心軸線１ａを中心として、モータ幅方向Ｘにおいて左右対称の位置に配置されている。

【0025】

次に、モータ固定子１３について説明する。モータ固定子１３の第１駆動マグネット１４および第２駆動マグネット１５は、第１、第２駆動コイル１１、１２に対応して、モータ中心軸線１ａを中心として、左右対称の位置に配置されている。モータ固定子１３は、第１、第２アウターヨーク２３、２４と、第１、第２インナーヨーク２５、２６を備えている。第１、第２アウターヨーク２３、２４は、モータ中心軸線１ａを中心として左右対称の位置に配置されており、同一形状および同一大きさのものである。同様に、第１、第２インナーヨーク２５、２６は、モータ中心軸線１ａを中心として左右対称の位置に配置されており、同一形状および同一大きさのものである。

【0026】

第１アウターヨーク２３は、全体として直方体の輪郭をしており、強磁性板を積層した積層構造のものである。本例の第１アウターヨーク２３は、第１ヨーク部分２３Ａと、この第１ヨーク部分２３Ａの前後に連続している同一形状の第２ヨーク部分２３Ｂおよび第３ヨーク部分２３Ｃとを備えている。モータ前後方向Ｚの後側の第３ヨーク部分２３Ｃの後端はベースプレート２に固定されており、前側の第２ヨーク部分２３Ｂの前端には、同一輪郭の第１エンドヨーク２７が固定されている。

【0027】

この構成の第１アウターヨーク２３の内部には、図４から分かるように、円形断面の中空部がモータ前後方向Ｚに延びている。この中空部の円形内周面は、スライド部材６の側に開口している。また、中空部内には、同軸状態で、第１駆動コイル１１が装着された第１円筒状コイルフレーム２１が挿入されている。第１駆動コイル１１に対しては、中空部を規定している第１ヨーク部分２３Ａのヨーク円形内周面２３ａが一定のギャップで対峙している。これに対して、前後の第２ヨーク部分２３Ｂ、第３ヨーク部分２３Ｃのヨーク円形内周面２３ｂは、ヨーク円形内周面２３ａよりも内径が大きい。したがって、第１ヨーク部分２３Ａと第１インナーヨーク２５の円形外周面の間のギャップよりも大きなギャップで、第２、第３ヨーク部分２３Ｂ、２３Ｃのヨーク円形内周面２３ｂは第１インナーヨーク２５の円形外周面に対峙している。これにより、モータ可動子１０とモータ固定子１３の間でマグネット磁路が短絡しないようにしている。

【0028】

第１ヨーク部分２３Ａの内部には、そのヨーク円形内周面２３ａに沿って、円周方向に等角度間隔で、複数個、例えば５個の第１駆動マグネット１４が埋め込まれている。本例では、偏平な矩形断面の第１駆動マグネット１４が、第１ヨーク部分２３Ａのモータ前後方向Ｚの略全長に亘って延びている。また、各第１駆動マグネット１４は、ヨーク円形内周面２３ａの内側において、当該ヨーク円形内周面２３ａにおける最も近い点に引いた接線の方向に延びる姿勢で配置されている。

【0029】

第１インナーヨーク２５は、第１駆動コイル１１の中空部を同心状態で貫通して延びている。第１インナーヨーク２５の後端はベースプレート２に固定されており、その前端面２５ａは、第１エンドヨーク２７に形成されている円形貫通穴２７ａから前方に露出している。

【0030】

他方の第２アウターヨーク２４も第１アウターヨーク２３と同一構成のものである。本例の第２アウターヨーク２４は、第１ヨーク部分２４Ａと、この第１ヨーク部分２４Ａの前後に連続している同一形状の第２ヨーク部分２４Ｂおよび第３ヨーク部分２４Ｃとを備えている。モータ前後方向Ｚの後側の第３ヨーク部分２４Ｃの後端はベースプレート２に固定されており、前側の第２ヨーク部分２４Ｂの前端には、同一輪郭の第２エンドヨーク２８が固定されている。

【0031】

第２アウターヨーク２４の内部には、円形断面の中空部がモータ前後方向Ｚに延びている。この中空部の円形内周面は、スライド部材６の側に開口している。また、中空部内には、同軸状態で、第２駆動コイル１２が装着された第２円筒状コイルフレーム２２が挿入されている。第２駆動コイル１２に対しては、中空部を規定している第１ヨーク部分２４Ａのヨーク円形内周面２４ａが一定のギャップで対峙している。これに対して、前後の第２ヨーク部分２４Ｂ、第３ヨーク部分２４Ｃのヨーク円形内周面２４ｂは、ヨーク円形内周面２４ａよりも内径が大きい。したがって、第１ヨーク部分２４Ａと第２インナーヨーク２６の円形外周面の間のギャップよりも大きなギャップで、第２、第３ヨーク部分２４Ｂ、２４Ｃのヨーク円形内周面２４ｂは第２インナーヨーク２６の円形外周面に対峙している。これにより、モータ可動子１０とモータ固定子１３の間でマグネット磁路が短絡しないようにしている。

【0032】

第１ヨーク部分２４Ａの内部には、そのヨーク円形内周面２４ａに沿って、円周方向に等角度間隔で、複数個、例えば５個の第２駆動マグネット１５が埋め込まれている。偏平な矩形断面の第２駆動マグネット１５が、第１ヨーク部分２４Ａのモータ前後方向Ｚの略全長に亘って延びている。また、各第２駆動マグネット１５は、ヨーク円形内周面２４ａの内側において、当該ヨーク円形内周面２４ａにおける最も近い点に引いた接線の方向に延びる姿勢で配置されている。

【0033】

第２インナーヨーク２６は、第２駆動コイル１２の中空部を同心状態で貫通して延びている。第２インナーヨーク２６の後端はベースプレート２に固定されており、その前端面２６ａは、第２エンドヨーク２８に形成されている円形貫通穴２８ａから前方に露出している。

【0034】

図３に示すように、第１インナーヨーク２５と第１アウターヨーク２３の間の前後の部位、および第２インナーヨーク２６と第２アウターヨーク２４の間の前後の部位には、それぞれ緩衝材からなるストッパ３０、３１が配置されている。すなわち、第１インナーヨーク２５と、第１アウターヨーク２３の第２ヨーク部分２３Ｂとの間に、ストッパ３０が配置されており、第１インナーヨーク２５と、第１アウターヨーク２３の第３ヨーク部分２３Ｃとの間に、ストッパ３１が配置されている。同様に、第２インナーヨーク２６と、第２アウターヨーク２４の第２ヨーク部分２４Ｂとの間に、ストッパ３０が配置されており、第２インナーヨーク２６と、第２アウターヨーク２４の第３ヨーク部分２４Ｃとの間に、ストッパ３１が配置されている。前側の各ストッパ３０は、第１、第２エンドヨーク２７、２８に取り付けられており、後側の各ストッパ３１は、ベースプレート２に取り付けられている。前後のストッパ３０、３１の間で、モータ可動子１０（スライド部材６）がモータ前後方向Ｚにスライド可能である。

【0035】

次に、図１（ａ）、図３（ａ）、（ｂ）から分かるように、リニア直流モータ１では、第１、第２駆動コイル１１、１２の双方のコイル中心軸線１１ａ、１２ａを含む平面Ｐに対して、一方の側にリニアガイド３が配置され、他方の側に検出部１６が配置されている。すなわち、スライド部材６におけるモータ上下方向Ｙの一方の側にはスライダ７が取り付けられ、他方の側には可動側検出部１７が搭載されている。

【0036】

スライド部材６においては、そのモータ幅方向Ｘの両側に左右対称の状態でモータ可動子１０の第１、第２駆動コイル１１、１２が取り付けられている。モータ固定子１３の第１、第２駆動マグネット１４、１５とモータ可動子１０の第１、第２駆動コイル１１、１２の間にそれぞれ発生する磁気駆動力によって、スライド部材６にはスライド方向の推力が作用する。スライド部材６に作用する推力の中心は、モータ中心軸線１ａ上に位置し、モータ可動子１０の重心もモータ中心軸線１ａ（スライド部材６の中心）に位置する。

【0037】

したがって、スライド部材６を挟み上下に配置されているスライダ７および可動側検出部１７をバランス良く配置することで、スライド部材６自体の重心位置を、その中心（モータ中心軸線１ａ）に位置させることができる。このようにすれば、スライド部材６のスライド時に無理な力がリニアガイド等に作用することが無く、スライド部材６を応答性良く移動させ、精度良く位置決めすることができる。また、無理な力が各部に生ずることを抑制できるので、耐久性を高めることもできる。

【0038】

［実施の形態１の改変例］
図５は、上記のリニア直流モータ１の改変例に係るリニア直流モータの主要部を示す概略横断面図である。改変例に係るリニア直流モータ１Ａは、基本的に、上記のリニア直流モータ１と同一構成である。よって、図５においては、リニア直流モータ１の各部に対応するリニア直流モータ１Ａの部位には同一の符号を付し、それらの説明を省略する。

【0039】

リニア直流モータ１Ａでは、モータ固定子１３の第１、第２駆動マグネット１４Ａ、１５Ａが、一定厚および一定幅のＣ形マグネットから形成されている。すなわち、第１アウターヨーク２３のヨーク部分２３Ａの円形内周面２３ａに、スライド部材６の側に開口しているＣ形マグネットからなる第１駆動マグネット１４Ａが同心状に固定されている。第１駆動マグネット１４Ａは、例えば、略２７０度の角度を張る円弧形状をしており、その円形内周面１４ａが一定のギャップで第１駆動コイル１１に対峙している。

【0040】

同様に、第２アウターヨーク２４のヨーク部分２４Ａの円形内周面２４ａに、スライド部材６の側に開口しているＣ形マグネットからなる第２駆動マグネット１５Ａが同心状に固定されている。第２駆動マグネット１５Ａは、例えば、略２７０度の角度を張る円弧形状をしており、その円形内周面１５ａが一定のギャップで第２駆動コイル１２に対峙している。

【0041】

第１、第２駆動マグネット１４Ａ、１５Ａは同一形状および同一大きさのものであり、モータ中心軸線１ａに対して左右対称な位置に、左右対称な状態で配置されている。

【0042】

この構成のリニア直流モータ１Ａは、前述のリニア直流モータ１と同様な作用効果を奏する。

【0043】

なお、上記のリニア直流モータ１、１Ａにおいては、第１、第２アウターヨーク２３、２４は、強磁性板の積層構造体として構成されている。この代わりに、第１、第２アウターヨーク２３、２４を一体構造のもの、例えば焼結体からなる一体物とすることもできる。この場合においても、上記のリニア直流モータ１、１Ａの場合と同様な作用効果が得られる。

【0044】

［実施の形態２］
次に、図６、図７および図８を参照して本発明の実施の形態２のリニア直流モータを説明する。図６は実施の形態２のリニア直流モータを正面側から見た場合の斜視図であり、図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれリニア直流モータの正面図、平面図、底面図および左側面図である。また、図８（ａ）〜（ｅ）はそれぞれリニア直流モータをａ−ａ線で切断した場合の縦断面図、ｂ−ｂ線で切断した場合の横断面図、背面図、ｄ−ｄ線で切断した場合の断面図およびｅ−ｅ線で切断した場合の断面図である。なお、以下においては、説明の便宜上、図示のモータ設置姿勢に従って、モータ幅方向をＸ、モータ上下方向をＹ、モータ前後方向をＺとして説明する。

【0045】

リニア直流モータ１００は全体として直方体形状をしており、そのモータフレーム１０１は、一定厚さの長方形輪郭をした底板１０２と一定厚さの長方形輪郭の背板１０４とを備えている。底板１０２には、一定幅、一定厚さの長方形の側板部１０５が形成されている。側板部１０５は、正面から見た場合に、底板１０２の左側の端部から上方に直角に折れ曲がって延びている。側板部１０５の後端は、背板１０４に対して、固定ネジ１０３によって締結固定されている（図８（ｃ）参照）。

【0046】

モータフレーム１０１の側板部１０５の内側の垂直側面１０５ａには、リニアガイド１０６が配置されている。リニアガイド１０６は、固定側の部品であるガイドレール１０７と可動側の部品であるスライダ１０８から構成されている。ガイドレール１０７は、固定ネジ１０９によって、側板部１０５の垂直側面１０５ａに固定されている。ガイドレール１０７は、垂直側面１０５ａにおける底板１０２の表面１０２ａから所定の高さの位置に配置されており、垂直側面１０５ａの前端から背板１０４まで、モータ前後方向Ｚに水平に延びている。スライダ１０８は、ガイドレール１０７に沿ってモータ前後方向Ｚにスライド自在の状態で、ガイドレール１０７に係合している。

【0047】

スライダ１０８には、モータ上下方向Ｙおよびモータ前後方向Ｚに延びる平坦な垂直表面１０８ａが形成されている。この垂直表面１０８ａには、レンズフレーム１１０（スライドフレーム）が搭載されている。レンズフレーム１１０は、モータ前後方向に延びる長方形輪郭をした一定厚さの垂直底板１１１と、垂直底板１１１における前端からモータ幅方向Ｘに延びる長方形輪郭をした一定厚さの垂直前板１１２と、垂直底板１１１の後端からモータ幅方向Ｘに延びる長方形輪郭をした一定厚さの垂直背板１１３とを備えている。垂直底板１１１は、固定ネジ１１４によって、スライダ１０８の垂直表面１０８ａに固定されている。

【0048】

垂直前板１１２には、モータ前後方向Ｚに貫通する円形開口部１１２ａが形成されている。円形開口部１１２ａには、移動対象物であるレンズ（図示せず）が同心状態に固定されている。垂直背板１１３にも、円形開口部１１３ａと同軸となるように、モータ前後方向Ｚに貫通する円形開口部１１３ａが形成されている。モータフレーム１０１の背板１０４にも、円形開口部１１２ａと同軸となるように、円形開口部１０４ａが形成されている。モータフレーム１０１における垂直前板１１２の前側の部分は前方に開口しているので、レンズおよび円形開口部１１３ａ、１０４ａによって、モータ前後方向Ｚにリニア直流モータ１００を貫通して延びる光路が形成されている。

【0049】

正面から見た場合に、レンズフレーム１１０に対して、モータ幅方向Ｘおける右側の位置（リニアガイド１０６とは反対側の位置）には、検出部１１５が配置されている。検出部１１５は、スライダ１０８の位置、正確には、レンズフレーム１１０に搭載されているレンズのモータ前後方向Ｚの位置を検出する。検出部１１５は、レンズフレーム１１０に搭載されている可動側検出部１１６と、モータフレーム１０１の側に取り付けられている固定側検出部１１７とを備えている。検出部１１５は、例えば、可動側検出部１１６に搭載された発光部１１８と固定側検出部１１７に搭載されている受光部１１９とを備えた光学式の位置検出器である。

【0050】

固定側検出部１１７は、モータフレーム１０１の背板１０４に固定ネジ１２０によって固定した取付けフランジ１２１に搭載されている。取付けフランジ１２１は、正面から見た場合に、背板１０４の右側の端からモータ側面に沿ってモータ前方に延びる長方形輪郭の板部材である。取付けフランジ１２１の内側の垂直側面には、長方形の固定側回路基板１２２が積層されている。固定側回路基板１２２の内側表面に、受光部１１９が搭載されている。

【0051】

可動側検出部１１６は、レンズフレーム１１０の垂直前板１１２および垂直背板１１３の先端面の間に架け渡した長方形輪郭の可動側回路基板１２３と、この可動側回路基板１２３の表面に搭載した発光部１１８とを備えている。発光部１１８は、固定側検出部１１７の受光部１１９に一定の間隔で対峙した位置にあり、受光部１１９の受光面に沿ってモータ前後方向Ｚに移動する。

【0052】

次に、レンズフレーム１１０に対して、そのモータ上下方向Ｙの上側には、リニア直流モータ１００のモータ可動子１３０およびモータ固定子１４０が配置されている。モータ可動子１３０は駆動コイル１３１を備えている。駆動コイル１３１は円筒コイルであり、円筒状コイルフレーム１３２の外周面に巻回したコイル巻線を備えている。円筒状コイルフレーム１３２は非磁性材からなり、その両側（モータ前後方向Ｚ）の開口縁部が、レンズフレーム１１０の垂直前板１１２、垂直背板１１３におけるモータ上下方向の上側の側部に、連結固定されている。

【0053】

ここで、レンズフレーム１１０のスライドに伴って発生するピッチング方向のモーメントを低減するためには、モータ幅方向Ｘにおいて、モータ推力中心と可動部重心とが一致するか、なるべく近い位置となるように、設定しておくことが望ましい。一例として、モータ推力中心が、モータ中心軸線上（円筒状コイルフレーム１３２の中心軸線１３２ａ上）に位置し、可動部重心がレンズフレーム１１０に搭載されたレンズの光軸上に位置する場合には、例えば、これらを同一の垂直平面Ｐａ上に位置させる。

【0054】

リニア直流モータ１００のモータ固定子１４０は、複数個の駆動マグネット１４１と、アウターヨーク１４２と、インナーヨーク１４３とを備えている。駆動マグネット１４１を励磁すると、駆動コイル１３１と駆動マグネット１４１の間に、ガイドレール１０７に沿ったスライド方向（モータ前後方向Ｚ）への磁気駆動力が発生する。

【0055】

アウターヨーク１４２は、全体として直方体の輪郭をしており、強磁性板を積層した積層構造のものである。アウターヨーク１４２は、第１ヨーク部分１４２Ａと、この第１ヨーク部分１４２Ａの前後に連続している同一形状の第２、第３ヨーク部分１４２Ｂ、１４２Ｃとを備えている。モータ前後方向Ｚの後側の第２ヨーク部分１４２Ｃの後端は背板１０４に固定されており、前側の第２ヨーク部分１４２Ｂの前端には、同一輪郭のエンドヨーク１４４が固定されている。すなわち、４本の固定ボルト１４５によって、モータ前側から、アウターヨーク１４２を挟み、エンドヨーク１４４が背板１０４に締結固定されている。

【0056】

アウターヨーク１４２の内部には、円形断面の中空部がモータ前後方向Ｚに延びている。この中空部の円形内周面は、スライダ１０８の側に開口している。また、中空部内には、同軸状態で、駆動コイル１３１が装着された円筒状コイルフレーム１３２が挿入されている。駆動コイル１３１に対しては、中空部を規定している第１ヨーク部分１４２Ａのヨーク円形内周面が一定のギャップで対峙している。これに対して、前後の第２ヨーク部分１４２Ｂ、１４２Ｃのヨーク円形内周面は、第１ヨーク部分１４２Ａのヨーク円形内周面よりも内径が大きい。したがって、第１ヨーク部分１４２Ａとインナーヨーク１４３の円形外周面の間のギャップよりも大きなギャップで、第２、第３ヨーク部分１４２Ｂ、１４２Ｃのヨーク円形内周面はインナーヨーク１４３の円形外周面に対峙している。これにより、モータ可動子１３０とモータ固定子１４０の間でマグネット磁路が短絡しないようにしている。

【0057】

第１ヨーク部分１４２Ａの内部には、そのヨーク円形内周面に沿って、円周方向に等角度間隔で、複数個、例えば５個の駆動マグネット１４１が埋め込まれている。本例では、偏平な矩形断面の駆動マグネット１４１が、第１ヨーク部分１４２Ａの前後方向Ｚの略全長に亘って延びている。また、各駆動マグネット１４１は、ヨーク円形内周面の内側において、当該ヨーク円形内周面における最も近い点に引いた接線の方向に延びる姿勢で配置されている。

【0058】

インナーヨーク１４３は、駆動コイル１３１の中空部を同心状態で貫通して延びている。インナーヨーク１４３の後端はモータフレーム１０１の背板１０４に、固定ネジ１４６によって固定されており、その前端面１４３ａは、第１エンドヨーク１４４に形成されている円形貫通穴から前方に露出している。また、インナーヨーク１４３の前端面１４３ａと第１エンドヨーク１４４の前端面は同一の垂直平面上に位置している。

【0059】

図８（ａ）に示すように、インナーヨーク１４３とアウターヨーク１４２の間の前後の部位には、それぞれ緩衝材からなるストッパ１７０、１７１が配置されている。すなわち、インナーヨーク１４３と、アウターヨーク１４２の第２ヨーク部分２３Ｂとの間に、ストッパ１７０が配置されており、インナーヨーク１４３と、アウターヨーク１４２の第３ヨーク部分１４２Ｃとの間に、ストッパ１７１が配置されている。前側のストッパ１７０はエンドヨーク１４４に取り付けられており、後側のストッパ１７１は、背板１０４に取り付けられている。前後のストッパ１７０、１７１の間で、モータ可動子１３０がモータ前後方向Ｚにスライド可能である。

【0060】

このように、リニア直流モータ１００では、スライダ１０８と、レンズフレーム１１０と、モータ可動子１３０および可動側検出部１１６とによって、可動部が構成されている。これに対して、モータフレーム１０１と、ここに取り付けられているガイドレール１０７、モータ固定子１４０および固定側検出部１１７とによって、固定部が構成されている。

【0061】

可動部と固定部の間は、モータ前方にＵ字状に突出しているフレキシブルプリント配線基板１６０を介して電気的に接続されている。すなわち、フレキシブルプリント配線基板１６０の一端は、モータフレーム１０１の側に取り付けた固定側回路基板１２２に搭載されたコネクタ（図示せず）に接続され、他端は、可動側のレンズフレーム１１０に取り付けた可動側回路基板１２３に搭載したコネクタ（図示せず）に接続されている。また、外部配線群１６１は、取付けフランジの前端に沿ってモータ上下方向Ｙの上方に引き出されている。

【0062】

なお、リニア直流モータ１００においても、図５に示す場合と同様に、複数の駆動マグネット１４１の代わりに、一定厚、一定幅のＣ形マグネットを用いることができる。アウターヨーク１４２は、強磁性板の積層構造体として構成されている。この代わりに、アウターヨーク１４２を一体構造のもの、例えば焼結体からなる一体物とすることもできる。

【0063】

以上説明したように、実施の形態２のリニア直流モータ１００は、
レンズが搭載されるレンズフレーム（１１０）と、
前記レンズフレーム（１１０）を、モータ前後方向（Ｚ）に直線状に延びるガイドレール（１０７）に沿ってスライド可能な状態で支持しているリニアガイド（１０６）と、
前記レンズフレーム（１１０）に取り付けられていると共に、駆動コイル（１３１）を備えたモータ可動子（１３０）と、
前記駆動コイル（１３１）との間に前記ガイドレール（１０７）に沿ったスライド方向への磁気駆動力を発生させる駆動マグネット（１４１）を備えたモータ固定子（１４０）と、
前記レンズフレーム（１１０）の前記スライド方向の位置を検出する検出部（１１５）と、
前記リニアガイド（１０６）、前記モータ固定子（１４０）および前記検出部（１１５）の固定側の部位が取り付けられているモータフレーム（１０１）と、
を有しており、
前記駆動コイル（１３１）は、前記スライド方向に平行に延びる中心軸線（１３２ａ）を中心として円筒状にコイル巻線が巻回されている円筒状コイルであり、
前記レンズフレーム（１１０）、前記リニアガイド（１０６）および前記検出部（１１５）は、前記モータ固定子（１４０）およびモータ可動子（１３０）に対して、モータ上下方向（Ｙ）の下側に配置され、
前記レンズフレーム（１１０）に対して、モータ幅方向（Ｘ）の一方の側に、前記リニアガイド（１０６）が配置され、他方側に、前記検出部（１１５）が配置されている。

【0064】

ここで、前記リニアガイド（１０６）のスライド方向の中心線と前記検出部（１１５）の検出位置とが、モータ上下方向（Ｙ）において、同一位置（図８（ｂ）における同一平面Ｐｂ上の位置）あるいは、なるべく近い位置にあることが望ましい。

【0065】

また、前記モータ可動子（１３０）および前記レンズフレーム（１１０）を含む可動部に作用するモータ推力の中心と、前記可動部の重心とが、モータ幅方向（Ｘ）において、同一位置、あるいは、なるべく近い位置にあることが望ましい。

【0066】

さらに、前記モータ可動子（１３０）を、非磁性材からなる円筒状コイルフレーム（１３２）の円筒状外周面に、前記駆動コイル（１３１）を巻回した構成とすることができる。前記モータ固定子（１４０）を、アウターヨーク（１４２）と、インナーヨーク（１４３）とを備えた構成とすることができる。この場合、前記アウターヨークによって前記駆動コイル（１３１）を同心状に取り囲み、前記インナーヨーク（１４３）を、前記円筒状コイルフレーム（１３２）の中空部を同心状に貫通して延びている円柱状のインナーヨークとすることができる。

【0067】

さらにまた、前記駆動マグネット（１４１）を、前記アウターヨーク（１４２）の内部において、その内周面に沿って、等角度間隔で配置されている複数の駆動マグネットとすることができる。この代わりに、前記駆動マグネットを、前記駆動コイル（１３１）を同心状に取り囲む状態で、前記アウターヨーク（１４２）の内周面に固定したＣ形マグネットとすることができる。

【0068】

次に、前記アウターヨーク（１４２）は、第１ヨーク部分（１４１Ａ）と、この第１ヨーク部分（１４２Ａ）の前記モータ前後方向（Ｚ）の前後に連続している同一形状の第２ヨーク部分（１４２Ｂ）および第３ヨーク部分（１４２Ｃ）とを備えており、
前記駆動コイル（１３１）に対して、前記第１ヨーク部分（１４２Ａ）のヨーク円形内周面が一定のギャップで対峙しており、
前記第２ヨーク部分（１４２Ｂ）および前記第３ヨーク部分（１４２Ｃ）のヨーク円形内周面は、前記第１ヨーク部分（１４２Ａ）の前記ヨーク円形内周面よりも内径が大きく、
前記第１ヨーク部分（１４２Ａ）と前記インナーヨーク（１４３）の円形外周面との間のギャップよりも大きなギャップで、前記第２、第３ヨーク部分（１４２Ｂ、１４２Ｃ）の前記ヨーク円形内周面は、前記インナーヨーク（１４３）の前記円形外周面に対峙していることが望ましい。

【0069】

前記モータ可動子（１３０）のスライド範囲を規定する第１ストッパ（１７０）および第２ストッパ（１７１）を有している場合には、
前記第１ストッパ（１７０）は、前記インナーヨーク（１４３）と、前記アウターヨーク（１４２）の前記第２ヨーク部分（１４２Ｂ）との間に配置し、
前記第２ストッパ（１７１）は、前記インナーヨーク（１４３）と、前記アウターヨーク（１４２）の前記第３ヨーク部分（１４３Ｃ）との間に配置することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】