Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stellglied, das lineare Bewegung extrahiert, und ein Triebwerk und einen Anker, die in diesem Stellglied eingesetzt sind.The present invention relates to an actuator that extracts linear motion and an engine and armature used in this actuator.
Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art
In einer vertikalen Bewegungsvorrichtung für einen Bohrer, der in einer Bohrmaschine für eine elektronische Leiterplatte oder dergleichen benutzt wird, einem vertikalen Bewegungsmechanismus in einem Aufnahme/Ablage-Roboter (der ein Bauteil aufnimmt und dann an einer vorgegebenen Position ablegt) oder dergleichen, sind Hochgeschwindigkeitsbewegung und präzise Positionierung erforderlich. Daher führt beispielsweise ein herkömmliches Verfahren, bei dem die Leistungsabgabe eines Drehmotors durch Benutzung einer Kugelspindel in lineare Bewegung (vertikale Bewegung) umgewandelt wird, zu einer langsamen Bewegungsgeschwindigkeit und erfüllt damit das oben beschriebene Erfordernis nicht.In a vertical movement apparatus for a drill used in a power drill for an electronic circuit board or the like, a vertical movement mechanism in a pickup / dropping robot (which picks up a component and then deposits at a predetermined position), or the like, high-speed motion and precise positioning required. Therefore, for example, a conventional method in which the power output of a rotary motor is converted to linear motion (vertical motion) by use of a ball screw results in a slow moving speed and thus does not satisfy the requirement described above.
Daher ist bei derartiger vertikaler Bewegung die Nutzung von Stellgliedern (Linearmotoren), bei denen ermöglicht ist, eine parallele Bewegungsabgabe direkt zu extrahieren, im Fortschreiten. Beispielsweise ist ein Stellglied vorgeschlagen, das eine Konfiguration aufweist, bei der eine Permanentmagnetstruktur, welche durch Anordnen von mehreren flachen plattenförmigen Permanentmagneten erzielt ist, als ein Triebwerk eingesetzt wird, ein Anker, der mit einer Antriebsspule versehen ist, als ein Stator eingesetzt wird und dann das Triebwerk durch den Stator eingesetzt wird (Patentschrift 1). Bei dem Stellglied, das in dieser Patentschrift 1 offenbart ist, ist eine Struktur verwirklicht, bei der ein Magnetfluss, der einen Kurzschluss zwischen Magnetpolen mit unterschiedlicher Polarität bewirkt, nicht leicht erzeugt wird, und es ermöglicht ist, wenn bipolarer Antrieb durchgeführt wird, dass ein großer Maximalschub erzielt wird. Daher ist es ermöglicht, dass ein hohes Verhältnis zwischen Schub und magnetomotorischer Kraft erzielt wird. Ferner ist im Stand der Technik ein Linearmotor offenbart, der folgendes enthält: einen Stator, der durch Anordnen von mehreren Permanentmagneten erzielt ist, deren Magnetpole abwechselnd unterschiedlich sind; und ein Triebwerk, das bezüglich des Stators mit einem Magnetspalt dazwischen angeordnet ist und einen Anker bildet, der durch Wickeln von mehreren Spulen um einen Kern mit einem Schlitz erzielt ist (Patentschrift 2).Therefore, in such vertical movement, the use of actuators (linear motors) capable of directly extracting a parallel motion output is progressing. For example, there is proposed an actuator having a configuration in which a permanent magnet structure obtained by arranging a plurality of flat plate-shaped permanent magnets is used as an engine, an armature provided with a driving coil is used as a stator, and then the engine is inserted through the stator (Patent Document 1). In the actuator disclosed in this Patent Document 1, a structure is realized in which a magnetic flux which causes a short circuit between magnetic poles of different polarity is not easily generated, and when bipolar driving is performed, it is possible to realize a magnetic flux large maximum thrust is achieved. Therefore, it is possible to obtain a high ratio between thrust and magnetomotive force. Further, in the prior art, a linear motor is disclosed which includes: a stator obtained by arranging a plurality of permanent magnets whose magnetic poles are alternately different; and an engine disposed with respect to the stator with a magnetic gap therebetween and forming an armature obtained by winding a plurality of coils around a core with a slot (Patent Document 2).
[Schrift des Stands der Technik][Scripture of the Prior Art]
[Patentschrift][Patent Document]
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[Patentschrift 1] Internationale Patentveröffentlichung Nr. 2011/118568 [Patent Document 1] International Patent Publication No. 2011/118568
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[Patentschrift 2] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-165433 [Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-165433
[Kurzdarstellung der Erfindung][Brief Description of the Invention]
[Durch die Erfindung zu lösende Probleme][Problems to be Solved by the Invention]
In den letzten Jahren ist zusätzlich zur Verbesserung der maschinellen Bearbeitungspräzision Starrheitsförderung erforderlich, um einen Fehler zu verkleinern, der durch Verziehen in einem Vertikalstellglied verursacht ist. In einem solchen Fall wird, wenn die Gesamthöhe des Stellglieds hoch ist, die Schwerpunktposition ebenfalls hoch, sodass Verziehung im Triebwerk, die durch ein Biegemoment bewirkt ist, zunimmt und Verschlechterung der Bearbeitungspräzision bewirkt. Daher wird zunehmend gewünscht, dass die Länge des Stellglieds verringert wird und daher die Gesamthöhe in einem Fall verringert ist, in dem das Stellglied als Vertikalstellglied benutzt wird, sodass die Verziehung im Triebwerk, die durch eine Biegebewegung zur Zeit der Bewegung bewirkt wird, verringert wird. Bei dem beweglichen Magnetstellglied, das in Patentschrift 1 beschrieben ist, ist ermöglicht, dass oben beschriebene, exzellente Schubkraftkennzeichen erzielt werden. Jedoch ist im Falle eines Dreiphasenantriebs eine Konfiguration erforderlich, bei der die Anker jeder Phase in Bezug zueinander in Reihe angeordnet sind. Dies verursacht eine Zunahme der Länge und bewirkt dadurch ein Problem, dass Verringerung der Gesamthöhe in einem Fall schwierig wird, in dem das Stellglied als Vertikalstellglied benutzt wird. Demgegenüber ist es bei der Konfiguration von Patentschrift 2, damit die Schubkraft erhöht werden kann, erforderlich, die Anzahl von Windungen der Spule zu erhöhen, oder es ist alternativ erforderlich, dass die Wicklung dick hergestellt wird. Dies bewirkt eine Größenzunahme und eine Gewichtszunahme des Triebwerks und verursacht dadurch ein Problem, dass sich das Schub-/Körpergewichtsverhältnis verschlechtert.In recent years, in addition to the improvement of the machining precision, rigidity promotion is required to reduce an error caused by warping in a vertical actuator. In such a case, when the total height of the actuator is high, the center of gravity position also becomes high, so that distortion in the engine caused by a bending moment increases and causes deterioration of the machining precision. Therefore, it is increasingly desired that the length of the actuator is reduced and therefore the overall height is reduced in a case where the actuator is used as a vertical actuator, so that the distortion in the engine, which is caused by a bending movement at the time of movement is reduced , The movable magnetic actuator described in Patent Document 1 enables the above-described excellent thrust characteristics to be obtained. However, in the case of a three-phase drive, a configuration is required in which the armatures of each phase are arranged in series with each other. This causes an increase in the length, thereby causing a problem that it becomes difficult to reduce the overall height in a case where the actuator is used as a vertical actuator. On the other hand, in the configuration of Patent Document 2, in order to increase the thrust force, it is necessary to increase the number of turns of the coil, or alternatively it is required that the coil be made thick. This causes an increase in size and weight of the engine and thereby causes a problem that the thrust / body weight ratio deteriorates.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf derartige Situationen erdacht. Es ist eine Aufgabe davon, folgendes vorzusehen: ein Stellglied, das eine Struktur aufweist, bei der ein Magnetfluss, der einen Kurzschluss zwischen Magnetpolen mit unterschiedlicher Polarität bewirkt, nicht leicht erzeugt wird, und bei der lediglich ein Anker eingesetzt ist, sodass es ermöglicht ist, dass kontinuierliche Schubkraft im Zeitverlauf erzielt wird; und ein Triebwerk und einen Anker, die in diesem Stellglied eingesetzt sind.The present invention has been conceived in view of such situations. It is an object thereof to provide: an actuator having a structure in which a magnetic flux which causes a short circuit between magnetic poles of different polarity is not easily generated, and in which only one armature is inserted, so that it is possible in that continuous thrust is achieved over time; and an engine and an armature inserted in this actuator.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Stellglied vorzusehen, bei dem es nicht erforderlich ist, dass Anker jeder Phase in Reihe angeordnet sind, und es daher ermöglicht ist, dass die Gesamtlänge verringert ist, sodass es ermöglicht ist, wenn das Stellglied als Vertikalstellglied angewendet wird, dass die Gesamthöhe verringert ist, und dass es ermöglicht ist, dass die Verziehung im Triebwerk verringert ist; und ein Triebwerk und einen Anker, die in diesem Stellglied eingesetzt sind. Another object of the present invention is to provide an actuator in which it is not required that armatures of each phase are arranged in series, and therefore it is possible that the overall length is reduced, so that it is possible when the actuator as a vertical actuator is applied so that the overall height is reduced, and that it is possible that the distortion in the engine is reduced; and an engine and an armature inserted in this actuator.
[Mittel zur Problemlösung][Problem solving]
Das Stellglied gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Triebwerk, bei dem mehrere flache plattenförmige in jeder von zwei senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen in Kreuzform angeordnet sind, wobei eine Ebene der zwei Ebenen mit den mehreren Magneten versehen ist, die in Stärkerichtung magnetisiert sind und in einer Richtung einer Schnittlinie der zwei Ebenen angeordnet sind und Magnetisierungsrichtungen benachbarter Magneten einander entgegengesetzt sind, wobei die andere Ebene der zwei Ebenen mit den mehreren Magneten versehen ist, die in Stärkerichtung magnetisiert sind und in der Richtung der Schnittlinie angeordnet sind und Magnetisierungsrichtungen benachbarter Magneten einander entgegengesetzt sind, und wobei eine Gruppierung der mehreren Magneten in der einen Ebene und eine Gruppierung der mehreren Magneten in der anderen Ebene in der Richtung der Schnittlinie um ¼ Magnetfeldperiode voneinander abgelenkt sind, durch Öffnungsteile einer ersten und einer zweiten Kerneinheit eines Ankers eingeführt ist, der derart gebaut ist, dass erste Kerneinheiten, die aus einem weichen magnetischen Material gefertigt sind und die jede durch das Öffnungsteil in vier aufgeteilt sind, das eine Kreuzform aufweist, durch die das Triebwerk eingeführt ist, und wobei bei jeder davon jeder aufgeteilte Bereich zwei Magnetpolteile, die dem Öffnungsteil gegenüberliegen, ein Jochteil, das in einer Außenkante angeordnet ist, und ein Kernteil enthält, das das Jochteil und die Magnetpolteile miteinander verbindet, und zweite Kerneinheiten, die aus einem weichen magnetischen Material gefertigt sind und die jede durch das Öffnungsteil in vier aufgeteilt sind, das eine Kreuzform aufweist, durch die das Triebwerk eingeführt ist, und wobei bei jeder davon jeder aufgeteilte Bereich zwei Magnetpolteile, die dem Öffnungsteil gegenüberliegen, ein Jochteil, das in einer Außenkante angeordnet ist, und ein Kernteil enthält, das das Jochteil und die Magnetpolteile miteinander verbindet, und die jede in einer Ausrichtung liegt, die durch Umdrehen der ersten Kerneinheit erzielt ist, abwechselnd mit einem Abstandskern dazwischen gestapelt sind, der aus einem weichen magnetischen Material gefertigt ist, und derart, dass eine Wicklung in den Kernteilen der ersten Kerneinheit und der zweiten Kerneinheit vorgesehen ist, die einander überlappen.The actuator according to the present invention is characterized in that an engine in which a plurality of flat plate-shaped in each of two mutually perpendicular planes are arranged in a cross shape, wherein a plane of the two planes is provided with the plurality of magnets which are magnetized in the direction of strength and in a direction of a line of intersection of the two planes and magnetization directions of adjacent magnets are opposite to each other, the other plane of the two planes being provided with the plurality of magnets magnetized in the thickness direction and arranged in the direction of the intersecting line and magnetization directions of adjacent magnets are opposite to each other, and wherein a grouping of the plurality of magnets in the one plane and a grouping of the plurality of magnets in the other plane are deflected in the direction of the intersection by ¼ magnetic field period from each other through opening portions of a first and a second core unit of an armature constructed such that first core units made of a soft magnetic material and each divided into four by the opening part have a cross shape through which the engine is inserted; and wherein in each of them, each divided portion includes two magnetic pole pieces opposed to the opening portion, a yoke portion disposed in an outer edge, and a core portion interconnecting the yoke portion and the magnetic pole portions, and second core units made of a soft magnetic material and each divided by the opening part into four having a cross shape through which the engine is inserted, and in each of which each divided area has two magnetic pole parts opposed to the opening part, a yoke part disposed in an outer edge , and a core part containing the yoke part and the Ma gnetpolteile each other, and each lies in an orientation, which is achieved by turning the first core unit, alternately stacked with a spacer core made of a soft magnetic material, and such that a winding in the core parts of the first core unit and the second core unit overlapping each other.
Beim Stellglied der vorliegenden Erfindung werden unabhängige abwechselnde Magnetfelder im kreuzförmigen Spalt erzeugt, der sich in den zwei Richtungen (den zwei Richtungen, die senkrecht zueinander verlaufen) in einem Anker befindet, wonach die Phasen der Magnetfelder um 90 Grad voneinander abgelenkt werden, und wonach das Triebwerk, das einen kreuzförmigen Querschnitt aufweist, in dem die Magnetgruppierungen voneinander um ¼ Magnetfeldperiode in den zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen abgelenkt werden, in den kreuzförmigen Spalt eingeführt wird. Daher ist es, obgleich in einer phasenkollektiven konzentrierten Wicklungskonfiguration (einer Konfiguration, bei der Magnetpolzähne derselben Phase durch nur eine Antriebsspule kollektiv erregt werden), ermöglicht, dass eine kontinuierliche Schubkraft im Zeitverlauf erzielt wird, selbst wenn ein Anker eingesetzt wird. Ferner wird in einem Zustand, in dem ein Vorteil von niedrigem Kupferverlust erzielt ist, welcher durch einen niedrigen elektrischen Widerstand in der Wicklung bewirkt ist, was ein Merkmal der phasenkollektiven konzentrierten Wicklungskonfiguration ist, die Gesamtlänge des Stellglieds kurz.In the actuator of the present invention, independent alternating magnetic fields are generated in the cross-shaped gap located in an armature in the two directions (the two directions perpendicular to each other), after which the phases of the magnetic fields are deflected by 90 degrees from each other, and then An engine having a cross-shaped cross section in which the magnetic groupings are deflected from each other by ¼ magnetic field period in the two mutually perpendicular directions is introduced into the cross-shaped gap. Therefore, although in a phase-crowded concentrated winding configuration (a configuration in which magnetic phase teeth of the same phase are collectively excited by only one drive coil), it is possible to obtain a continuous thrust force over time even when an armature is employed. Further, in a state in which an advantage of low copper loss, which is caused by a low electrical resistance in the winding, which is a feature of the phase-crowded concentrated winding configuration, the overall length of the actuator becomes short.
Das Stellglied gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Rahmenglied, das die mehreren Magneten stützt und befestigt.The actuator according to the present invention includes a frame member supporting and fixing the plurality of magnets.
Beim Stellglied der vorliegenden Erfindung sind die Magneten des Triebwerks durch das Rahmenglied gestützt und befestigt. Dies ermöglicht zuverlässig akkurate Magnetanordnung.In the actuator of the present invention, the motors of the engine are supported and fixed by the frame member. This reliably enables accurate magnetic arrangement.
Das Stellglied gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kernteil einen größeren (Breite × Stärke)-Wert als das Jochteil aufweist.The actuator according to the present invention is characterized in that the core part has a larger (width × thickness) value than the yoke part.
Beim Stellglied der vorliegenden Erfindung weist das Kernteil in jedem aufgeteilten Bereich des Ankers einen größeren (Breite × Stärke)-Wert als das Jochteil auf. Daher ist ebenfalls im Kernteil ein genügender Magnetfluss erzielt.In the actuator of the present invention, the core part in each divided area of the armature has a larger (width × thickness) value than the yoke part. Therefore, a sufficient magnetic flux is also achieved in the core part.
Das Stellglied gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Jochteile von benachbarten aufgeteilten Bereichen der ersten Kerneinheit mit einem nichtmagnetischen Glied dazwischen miteinander verbunden sind und die Jochteile von benachbarten aufgeteilten Bereichen der zweiten Kerneinheit mit einem nichtmagnetischen Glied dazwischen miteinander verbunden sind.The actuator according to the present invention is characterized in that the yoke parts of adjacent divided areas of the first core unit are connected to each other with a non-magnetic member therebetween and the yoke parts of adjacent divided areas of the second core unit are connected to each other with a non-magnetic member therebetween.
Beim Stellglied der vorliegenden Erfindung sind die Jochteile von benachbarten aufgeteilten Bereichen des Ankers mit einem nichtmagnetischen Glied dazwischen miteinander verbunden. Dies verhindert zuverlässig einen magnetischen Kurzschluss zwischen aufgeteilten Bereichen, die einander benachbart sind.In the actuator of the present invention, the yoke portions of adjacent divided portions of the armature are connected to each other with a nonmagnetic member therebetween. This reliably prevents a magnetic short circuit between divided areas that are adjacent to each other.
Das Triebwerk gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Triebwerk eines Stellglieds, das mehrere flache plattenförmige Magneten enthält, wobei: die mehreren Magneten in jeder von zwei senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen in einer Kreuzform angeordnet sind; eine Ebene der zwei Ebenen mit den mehreren Magneten versehen ist, die in Stärkerichtung magnetisiert sind und in einer Richtung einer Schnittlinie der zwei Ebenen angeordnet sind und Magnetisierungsrichtungen benachbarter Magneten einander entgegengesetzt sind, die andere Ebene der zwei Ebenen mit den mehreren Magneten versehen ist, die in Stärkerichtung magnetisiert sind und in der Richtung der Schnittlinie angeordnet sind und Magnetisierungsrichtungen benachbarter Magneten einander entgegengesetzt sind, und eine Gruppierung der mehreren Magneten in der einen Ebene und eine Gruppierung der mehreren Magneten in der anderen Ebene in der Richtung der Schnittlinie um ¼ Magnetfeldperiode voneinander abgelenkt sind.The engine according to the present invention is an actuator of an actuator including a plurality of flat plate-shaped magnets, wherein: the plurality of magnets are arranged in a cross shape in each of two mutually perpendicular planes; a plane of the two planes is provided with the plurality of magnets magnetized in thickness direction and arranged in a direction of a line of intersection of the two planes and magnetization directions of adjacent magnets are opposite to each other, the other plane of the two planes is provided with the plurality of magnets are magnetized in the direction of thickness and are arranged in the direction of the cutting line and magnetization directions of adjacent magnets are opposite to each other, and a grouping of the plurality of magnets in the one plane and a grouping of the plurality of magnets in the other plane in the direction of the cutting line are deflected by ¼ magnetic field period from each other are.
Der Anker gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein würfelförmiger Anker eines Stellglieds, durch den ein Triebwerk eingeführt ist, wobei der Anker derart gebaut ist, dass erste Kerneinheiten, die aus einem weichen magnetischen Material gefertigt sind und die jede durch ein Öffnungsteil in vier aufgeteilt sind, das eine Kreuzform aufweist, durch die das Triebwerk eingeführt ist, und wobei bei jeder davon jeder aufgeteilte Bereich zwei Magnetpolteile, die dem Öffnungsteil gegenüberliegen, ein Jochteil, das in einer Außenkante angeordnet ist, und ein Kernteil enthält, das das Jochteil und die Magnetpolteile miteinander verbindet, und zweite Kerneinheiten, die aus einem weichen magnetischen Material gefertigt sind und die jede durch ein Öffnungsteil in vier aufgeteilt sind, das eine Kreuzform aufweist, durch die das Triebwerk eingeführt ist, und wobei bei jeder davon jeder aufgeteilte Bereich zwei Magnetpolteile, die dem Öffnungsteil gegenüberliegen, ein Jochteil, das in einer Außenkante angeordnet ist, und ein Kernteil enthält, das das Jochteil und die Magnetpolteile miteinander verbindet, und die jede in einer Ausrichtung liegt, die durch Umdrehen der ersten Kerneinheit erzielt ist, abwechselnd mit einem Abstandskern dazwischen gestapelt sind, der aus einem weichen magnetischen Material gefertigt ist, und derart, dass eine Wicklung in den Kernteilen der ersten Kerneinheit und der zweiten Kerneinheit vorgesehen ist, die einander überlappen.The armature according to the present invention is a cubic armature of an actuator through which an engine is inserted, the armature being constructed such that first core units made of a soft magnetic material and each divided into four by an opening part, which has a cross shape through which the engine is inserted, and in each of which each divided portion includes two magnetic pole portions facing the opening portion, a yoke portion disposed in an outer edge, and a core portion connecting the yoke portion and the magnetic pole portions with each other and second core units made of a soft magnetic material and each divided into four by an opening part having a cross shape through which the engine is inserted, and wherein each divided area has two magnetic pole parts corresponding to the one Opposite opening part, a yoke part, in a outer edge, and a core member connecting the yoke member and the magnetic pole pieces, each in an orientation obtained by turning the first core unit, alternately stacked therebetween with a spacer core made of a soft magnetic material is made, and such that a winding is provided in the core parts of the first core unit and the second core unit, which overlap each other.
[Auswirkungen der Erfindung][Effects of the Invention]
Beim Stellglied der vorliegenden Erfindung ist eine Struktur verwirklicht, bei der ein Magnetfluss, der einen Kurzschluss zwischen Magnetpolen mit unterschiedlicher Polarität bewirkt, nicht leicht erzeugt wird. Ferner ist es ermöglicht, dass, wenn lediglich ein Anker eingesetzt ist, eine kontinuierliche Schubkraft im Zeitverlauf erzielt ist. Da es nicht erforderlich ist, dass die Anker jeder Phase in Reihe angeordnet sind, ist es ermöglicht, dass die Gesamtlänge verringert ist, und wenn das Stellglied auf ein Vertikalstellglied ausgeübt ist, ist es ermöglicht, dass die Gesamthöhe verringert ist. Infolgedessen ist es ermöglicht, dass die Gesamthöhe verringert ist, und ist es ermöglicht, dass ein Biegemoment, das auf das Triebwerk einwirkt, verringert ist. Dementsprechend ist es ermöglicht, dass ein Verziehen verringert ist, und dadurch ist es ermöglicht, dass gleichzeitig Präzisionsverbesserung und Größenverringerung der Verarbeitungsvorrichtung erzielt sind. Ferner ist es ermöglicht, da es ermöglicht ist, dass Größenverringerung verwirklicht ist, dass Antrieb mit hoher Effizienz erzielt ist, und es ist ermöglicht, dass ein hohes Verhältnis zwischen Schub und magnetomotorischer Kraft erzielt wird.In the actuator of the present invention, a structure is realized in which a magnetic flux which causes a short circuit between magnetic poles of different polarity is not easily generated. Furthermore, it is possible that when only one anchor is used, a continuous thrust force is achieved over time. Since it is not necessary for the anchors of each phase to be arranged in series, the overall length is allowed to be reduced, and when the actuator is applied to a vertical actuator, it is allowed that the overall height is reduced. As a result, the overall height is allowed to be reduced, and it allows a bending moment acting on the engine to be reduced. Accordingly, distortion is allowed to be reduced, and thereby it is possible to simultaneously achieve precision improvement and size reduction of the processing apparatus. Further, since it is allowed to realize size reduction, drive is achieved with high efficiency, and it is possible to achieve a high ratio between thrust and magnetomotive force.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen][Brief Description of the Drawings]
1 ist eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration eines Triebwerks darstellt. 1 FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of an engine. FIG.
2 ist eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration eines Magnetgruppierungsrahmens darstellt, der in einem Triebwerk eingesetzt ist. 2 FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of a magnet grouping frame used in an engine. FIG.
3 ist eine Draufsicht, die eine Kerneinheit darstellt, welche in einem Anker eingesetzt ist. 3 FIG. 10 is a plan view illustrating a core unit inserted in an armature. FIG.
4 ist eine Draufsicht, die die Form eines Ankerkerns darstellt. 4 is a plan view illustrating the shape of an armature core.
5 ist eine Perspektivansicht, die ein Bauverfahren für einen Ankerkern darstellt. 5 Fig. 10 is a perspective view illustrating a construction method for an armature core.
6 ist eine Perspektivansicht, die eine Antriebsspule darstellt, welche in einem Anker eingesetzt ist. 6 is a perspective view illustrating a drive coil which is inserted in an anchor.
7 ist eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration eines Ankers darstellt. 7 FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of an anchor. FIG.
8 ist eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration eines Stellglieds darstellt. 8th FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of an actuator. FIG.
9 ist eine Perspektivansicht, die Blockeinheiten darstellt, welche in einem Ankerkern eingesetzt sind. 9 FIG. 10 is a perspective view illustrating block units inserted in an armature core. FIG.
10 ist eine Perspektivansicht eines ¼-Blocks, der in einem Ankerkern eingesetzt ist. 10 is a perspective view of a ¼-block, which is inserted in an anchor core.
11 ist eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration eines Ankerkerns darstellt. 11 FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of an armature core. FIG.
12 ist ein Diagramm, das den Fluss eines Magnetflusses darstellt, der in einem Anker erzeugt ist. 12 Fig. 10 is a diagram illustrating the flux of a magnetic flux generated in an armature.
13 ist eine Perspektivansicht, die ein Implementierungsbeispiel eines Magnetgruppierungsrahmens darstellt. 13 Fig. 10 is a perspective view illustrating an implementation example of a magnetic grouping frame.
14 ist eine Perspektivansicht, die ein Implementierungsbeispiel eines Triebwerks darstellt. 14 FIG. 10 is a perspective view illustrating an example of an engine implementation. FIG.
15 ist eine Draufsicht, die ein Ankerrohmaterial darstellt, das bei der Fertigung eines Ankers eines Implementierungsbeispiels eingesetzt wird. 15 FIG. 10 is a plan view illustrating an anchor raw material used in manufacturing an armature of an implementation example. FIG.
16 ist eine Perspektivansicht, die ein Implementierungsbeispiel eines ¼-Blocks darstellt. 16 Fig. 10 is a perspective view illustrating an implementation example of a ¼ block.
17 ist eine Perspektivansicht, die ein Implementierungsbeispiel eines Ankerkerns darstellt. 17 FIG. 10 is a perspective view illustrating an implementation example of an armature core. FIG.
18 ist eine Perspektivansicht, die ein Implementierungsbeispiel einer Antriebsspule darstellt. 18 FIG. 10 is a perspective view illustrating an example of implementation of a drive coil. FIG.
19 ist eine Perspektivansicht, die ein Implementierungsbeispiel eines Ankers darstellt. 19 Fig. 10 is a perspective view illustrating an example of implementation of an anchor.
20 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen einer magnetomotorischen Antriebskraft und einer erzeugten Schubkraft einer Antriebsspule in einem Stellglied eines Implementierungsbeispiels veranschaulicht. 20 FIG. 12 is a graph illustrating the relationship between a magnetomotive driving force and a generated thrust force of a driving coil in an actuator of an implementation example. FIG.
21 ist ein Schaubild, das eine Schubkraftschwankung in einem Stellglied eines Implementierungsbeispiels veranschaulicht. 21 FIG. 12 is a graph illustrating a thrust fluctuation in an actuator of an implementation example. FIG.
22 ist eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration eines Stellglieds eines Vergleichsbeispiels darstellt. 22 FIG. 15 is a perspective view illustrating a configuration of an actuator of a comparative example. FIG.
23 ist ein Diagramm, das die Größe eines Stellglieds eines Vergleichsbeispiels darstellt. 23 FIG. 12 is a diagram illustrating the size of an actuator of a comparative example. FIG.
24 ist ein Schaubild, das Kennzeichen eines Stellglieds eines Vergleichsbeispiels veranschaulicht. 24 FIG. 12 is a diagram illustrating characteristics of an actuator of a comparative example. FIG.
25 ist eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration eines anderen Beispiels eines Magnetgruppierungsrahmens in einem Triebwerk darstellt. 25 FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of another example of a magnetic grouping frame in an engine. FIG.
26 ist eine Perspektivansicht, die einem Konfiguration von wiederum einem anderen Beispiel eines Magnetgruppierungsrahmens in einem Triebwerk darstellt. 26 FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of yet another example of a magnetic grouping frame in an engine. FIG.
27 ist eine Perspektivansicht, die ein anderes Beispiel von Einheitsblöcken darstellt, welche in einem Ankerkern eingesetzt sind. 27 Fig. 12 is a perspective view illustrating another example of unit blocks inserted in an armature core.
[Ausführungsweise der Erfindung]Embodiment of the Invention
Die vorliegende Erfindung wird untenstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die eine Ausführungsform darstellen, detailliert beschrieben.The present invention will be described below in detail with reference to the drawings which illustrate one embodiment.
Zunächst wird untenstehend die Konfiguration eines Triebwerks beschrieben. 1 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration eines Triebwerks darstellt, und 2 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration eines Magnetgruppierungsrahmens darstellt, der im Triebwerk eingesetzt ist. Das Triebwerk 1 weist eine Konfiguration auf, bei der mehrere flache plattenförmige Permanentmagneten im Magnetgruppierungsrahmen 10 ausgerichtet sind, der in 2 dargestellt ist.First, the configuration of an engine will be described below. 1 is a perspective view illustrating the configuration of an engine, and 2 FIG. 12 is a perspective view illustrating the configuration of a magnet grouping frame installed in the engine. FIG. The engine 1 has a configuration in which a plurality of flat plate-shaped permanent magnets in Magnetgruppierungsrahmen 10 are aligned in 2 is shown.
Beispielsweise ist der Magnetgruppierungsrahmen 10, der als ein Rahmenglied dient, das die Magneten stützt und befestigt, aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet, wie etwa Aluminium. Beim Magnetgruppierungsrahmen 10 sind in einer Ebene (der Ebene in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung in 2) von zwei Ebenen, die einander orthogonal schneiden, in einem Zustand, in dem die Mittelachse des Triebwerks 1 in der Beweglichkeitsrichtung (der Längsrichtung) als die Schnittlinie dient, mehrere Rahmenglieder 10a in der Beweglichkeitsrichtung in gleichen Abständen symmetrisch bezüglich der Mittelachse angeordnet. Ferner sind in der anderen Ebene (der Ebene in der Links- und Rechtsrichtung in 2) der zwei Ebenen mehrere Rahmenglieder 10b in der Beweglichkeitsrichtung in gleichen Abständen symmetrisch bezüglich der Mittelachse angeordnet.For example, the magnetic grouping frame 10 serving as a frame member supporting and fixing the magnets formed of a non-magnetic material such as aluminum. Magnetic grouping frame 10 are in a plane (the plane in the upward and downward direction in 2 ) of two planes orthogonal to each other in a state where the central axis of the engine 1 in the movable direction (the longitudinal direction) as the cutting line, a plurality of frame members 10a arranged in the direction of mobility at equal intervals symmetrically with respect to the central axis. Further, in the other plane (the plane in the left and right direction in FIG 2 ) of the two levels several frame members 10b arranged in the direction of mobility at equal intervals symmetrically with respect to the central axis.
Die flachen plattenförmigen Permanentmagneten im Triebwerk 1 werden in Stärkerichtungen magnetisiert (zu den Magnetisierungsrichtungen siehe offene Pfeile in 1), dann in die individuellen Spalte eingeführt, die zwischen benachbarten Rahmengliedern 10a und 10a oder 10b und 10b im Magnetgruppierungsrahmen 10 ausgebildet sind, und dann angehaftet und befestigt. Daher weist das Triebwerk 1 in seiner Gesamtheit einen kreuzförmigen Querschnitt auf.The flat plate-shaped permanent magnets in the engine 1 are magnetized in strength directions (for magnetization directions see open arrows in 1 ), then inserted into the individual column, which is between adjacent frame members 10a and 10a or 10b and 10b in the magnetic grouping frame 10 are formed, and then adhered and attached. Therefore, the engine points 1 in its entirety a cross-shaped cross section.
In einer Ebene (der Ebene in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung in 1) der zwei Ebenen, die einander orthogonal schneiden, in einem Zustand, in dem die Mittelachse des Triebwerks 1 in der Beweglichkeitsrichtung (der Längsrichtung) als die Schnittlinie dient, acht erste Magneten 11a und acht dritte Magneten 11c, deren Magnetisierungsrichtungen (die Richtungen, die durch offene Pfeile in 1 angezeigt sind) in der Stärkerichtung einander gegenüberliegend eingerichtet sind, abwechselnd in der Beweglichkeitsrichtung (der Richtung der Schnittlinie der Ebenen) symmetrisch bezüglich der Mittelachse angeordnet. Die Magnetisierungsrichtungen von jeweils zwei ersten Magneten 11a oder jeweils zwei dritten Magneten 11c, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse in der Beweglichkeitsrichtung angeordnet sind, sind dieselben.In a plane (the plane in the upward and downward direction in 1 ) of the two planes intersecting orthogonally in a state where the central axis of the engine 1 in the movable direction (the longitudinal direction) serves as the cutting line, eight first magnets 11a and eight third magnets 11c whose magnetization directions (the directions indicated by open arrows in FIG 1 are displayed) are arranged opposite each other in the thickness direction, arranged alternately in the direction of movement (the direction of the intersection line of the planes) symmetrically with respect to the central axis. The magnetization directions of two first magnets each 11a or two third magnets each 11c which are arranged symmetrically with respect to the central axis in the direction of mobility are the same.
Ferner sind in der anderen Ebene (der Ebene in der Rechts- und Linksrichtung in 1) acht zweite Magneten 11b und acht vierte Magneten 11d, deren Magnetisierungsrichtungen (die Richtungen, die durch offene Pfeile in 1 angezeigt sind) in der Stärkerichtung einander gegenüberliegend eingerichtet sind, abwechselnd in der Beweglichkeitsrichtung symmetrisch bezüglich der Mittelachse angeordnet. Die Magnetisierungsrichtungen von jeweils zwei zweiten Magneten 11b oder jeweils zwei vierten Magneten 11d, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse in der Beweglichkeitsrichtung angeordnet sind, sind dieselben.Further, in the other plane (the plane in the right and left direction in FIG 1 ) eight second magnets 11b and eight fourth magnets 11d whose magnetization directions (the directions indicated by open arrows in FIG 1 are displayed) are arranged opposite each other in the thickness direction, arranged alternately in the direction of movement symmetrically with respect to the central axis. The magnetization directions of every two second magnets 11b or two fourth magnets each 11d which are arranged symmetrically with respect to the central axis in the direction of mobility are the same.
Dann werden, wenn ein S-Pol/N-Pol der Permanentmagneten als eine Magnetfeldperiode (λ, 360 Grad) definiert ist, die Gruppierung der acht ersten Magneten 11a und der acht dritten Magneten 11c in der einen Ebene und die Gruppierung der acht zweiten Magneten 11b und der acht vierten Magneten 11d in der anderen Ebene in der Beweglichkeitsrichtung (der Längsrichtung) um ¼ Magnetfeldperiode (λ/4, 90 Grad) voneinander abgelenkt. Dabei gibt die Magnetfeldperiode einen Anordnungszyklus eines Paars der Magneten, die aus dem ersten Magneten 11a und dem dritten Magneten 11c oder dem zweiten Magneten 11b und dem vierten Magneten 11d an, die in Gegenrichtung zueinander in den Stärkerichtungen magnetisiert sind.Then, when an S pole / N pole of the permanent magnet is defined as a magnetic field period (λ, 360 degrees), the grouping of the eight first magnets 11a and the eighth third magnet 11c in one plane and the grouping of the eight second magnets 11b and the eighth fourth magnet 11d in the other plane in the mobility direction (the longitudinal direction) are deflected by ¼ magnetic field period (λ / 4, 90 degrees) from each other. At this time, the magnetic field period gives an arrangement cycle of a pair of the magnets made of the first magnet 11a and the third magnet 11c or the second magnet 11b and the fourth magnet 11d which are magnetized in opposite directions to each other in the thickness directions.
Als Nächstes wird im Folgenden die Konfiguration eines Ankers beschrieben. 3 ist eine Draufsicht, die eine Kerneinheit darstellt, welche in einem Anker eingesetzt ist. 3A stellt eine erste Kerneinheit 21a, dar, 3B stellt eine zweite Kerneinheit 21b dar, und 3C stellt eine Abstandskerneinheit 21c dar.Next, the configuration of an armature will be described below. 3 FIG. 10 is a plan view illustrating a core unit inserted in an armature. FIG. 3A represents a first core unit 21a , 3B represents a second core unit 21b dar., and 3C provides a distance kernel unit 21c represents.
Die erste Kerneinheit 21a enthält ein Öffnungsteil 22a, das eine Kreuzform aufweist, durch die das Triebwerk 1 eingeführt wird. Dieses Öffnungsteil 22a teilt die erste Kerneinheit 21a in vier auf. Jeder aufgeteilte Bereich ist aus einem weichen magnetischen Material ausgebildet und enthält folgendes: zwei Magnetpolteile 23a und 23a, die dem Öffnungsteil 22a gegenüberliegen; ein Jochteil 24a, das in der Außenkante angeordnet ist; und ein Kernteil 25a, das das Jochteil 24a und die Magnetpolteile 23a und 23a miteinander verbindet. Die Breite des Kernteils 25a ist größer als die Breite des Jochteils 24a, und die Breite × Stärke des Kernteils 25a ist größer als die Breite × Stärke des Jochteils 24a. Einander benachbarte aufgeteilte Bereiche befinden sich in einer Konfiguration, in der sie um 90 Grad um die Mitte des Öffnungsteils 22a mit einer Kreuzform voneinander weggedreht sind. Ferner sind derartige, einander benachbarte aufgeteilte Bereiche an den Endteilen der Jochteile 24a und 24a mit einem nichtmagnetischen Distanzstück 26a dazwischen verbunden. Daher sind derartige, einander benachbarte aufgeteilte Bereiche magnetisch voneinander isoliert.The first core unit 21a contains an opening part 22a , which has a cross shape through which the engine 1 is introduced. This opening part 22a shares the first core unit 21a in four. Each divided area is formed of a soft magnetic material and includes: two magnetic pole pieces 23a and 23a that the opening part 22a opposite; a yoke part 24a which is arranged in the outer edge; and a core part 25a that the yoke part 24a and the magnetic pole pieces 23a and 23a connects with each other. The width of the core part 25a is greater than the width of the yoke part 24a , and the width × thickness of the core part 25a is greater than the width × thickness of the yoke part 24a , Adjacent split areas are in a configuration in which they are 90 degrees about the center of the opening portion 22a are turned away from each other with a cross shape. Further, such adjacent divided portions are at the end portions of the yoke portions 24a and 24a with a non-magnetic spacer 26a connected in between. Therefore, such adjacent divided regions are magnetically isolated from each other.
Die zweite Kerneinheit 21b befindet sich in einer Ausrichtung, die durch Umdrehen der ersten Kerneinheit 21a erzielt ist. Die zweite Kerneinheit 21b enthält ein Öffnungsteil 22b, das eine Kreuzform aufweist, durch die das Triebwerk 1 eingeführt wird. Dieses Öffnungsteil 22b teilt die zweite Kerneinheit 21b in vier auf. Jeder aufgeteilte Bereich ist aus einem weichen magnetischen Material ausgebildet und enthält folgendes: zwei Magnetpolteile 23b und 23b, die dem Öffnungsteil 22b gegenüberliegen; ein Jochteil 24b, das in der Außenkante angeordnet ist; und ein Kernteil 25b, das das Jochteil 24b und die Magnetpolteile 23b und 23b miteinander verbindet. Die Breite des Kernteils 25b ist größer als die Breite des Jochteils 24b, und die Breite × Stärke des Kernteils 25b ist größer als die Breite × Stärke des Jochteils 24b. Einander benachbarte aufgeteilte Bereiche befinden sich in einer Konfiguration, in der sie um 90 Grad um die Mitte des Öffnungsteils 22b mit einer Kreuzform voneinander weggedreht sind. Ferner sind derartige, einander benachbarte aufgeteilte Bereiche an den Endteilen der Jochteile 24b und 24b mit einem nichtmagnetischen Distanzstück 26b dazwischen verbunden. Daher sind derartige, einander benachbarte aufgeteilte Bereiche magnetisch voneinander isoliert.The second core unit 21b is in an orientation by turning the first core unit 21a achieved. The second core unit 21b contains an opening part 22b , which has a cross shape through which the engine 1 is introduced. This opening part 22b shares the second core unit 21b in four. Each divided area is formed of a soft magnetic material and includes: two magnetic pole pieces 23b and 23b that the opening part 22b opposite; a yoke part 24b which is arranged in the outer edge; and a core part 25b that the yoke part 24b and the magnetic pole pieces 23b and 23b connects with each other. The width of the core part 25b is greater than the width of the yoke part 24b , and the width × thickness of the core part 25b is greater than the width × thickness of the yoke part 24b , Adjacent split areas are in a configuration in which they are 90 degrees about the center of the opening portion 22b are turned away from each other with a cross shape. Further, such adjacent divided portions are at the end portions of the yoke portions 24b and 24b with a non-magnetic spacer 26b connected in between. Therefore, such adjacent divided regions are magnetically isolated from each other.
Die Abstandskerneinheit 21c enthält Jochteile 24c in viergeteilter Form, die in der Umfangskante vorgesehen sind. Die Jochteile 24c sind aus einem weichen magnetischen Material ausgebildet. Dann werden benachbarte Jochteile 24c mit einem nichtmagnetischen Distanzstück 26c dazwischen miteinander verbunden. Das Mittelteil der Abstandskerneinheit 21c ist mit einem Öffnungsteil 22c mit einer größeren rechteckigen Form als die Öffnungsteile 22a und 22b versehen, durch das das Triebwerk 1 eingeführt wird. Das Jochteil 24c weist dieselbe Breite wie die Jochteile 24a und 24b auf.The distance core unit 21c contains yoke parts 24c in four-part form provided in the peripheral edge. The yoke parts 24c are formed of a soft magnetic material. Then will be adjacent yoke parts 24c with a non-magnetic spacer 26c in between connected. The middle part of the spacer core unit 21c is with an opening part 22c with a larger rectangular shape than the opening parts 22a and 22b provided by the engine 1 is introduced. The yoke part 24c has the same width as the yoke parts 24a and 24b on.
Hier sind die Öffnungsteile 22a und 22b in Draufsicht an derselben Position vorgesehen. Wenn die erste Kerneinheit 21a, die Abstandskerneinheit 21c und die zweite Kerneinheit 21b gestapelt werden, dann überlappen die Öffnungsteile 22a und 22b mit dem Öffnungsteil 22c dazwischen miteinander. Ferner sind die nichtmagnetischen Distanzstücke 26a, 26b und 26c in Draufsicht an derselben Position vorgesehen. Wenn die erste Kerneinheit 21a, die Abstandskerneinheit 21c und die zweite Kerneinheit 21b gestapelt werden, dann überlappen die nichtmagnetischen Distanzstücke 26a, 26b und 26c miteinander.Here are the opening parts 22a and 22b provided in plan view at the same position. If the first core unit 21a , the distance core unit 21c and the second core unit 21b are stacked, then overlap the opening parts 22a and 22b with the opening part 22c in between. Further, the non-magnetic spacers 26a . 26b and 26c provided in plan view at the same position. If the first core unit 21a , the distance core unit 21c and the second core unit 21b stacked, then overlap the non-magnetic spacers 26a . 26b and 26c together.
Ein Ankerkern ist durch Stapeln der ersten Kerneinheiten 21a, der Abstandskerneinheiten 21c und der zweiten Kerneinheiten 21b gebaut. 4 ist eine Draufsicht, die die Form des Ankerkerns darstellt, und 5 ist eine Perspektivansicht, die ein Bauverfahren für den Ankerkern darstellt. An armature core is by stacking the first core units 21a , the distance core units 21c and the second core units 21b built. 4 is a plan view illustrating the shape of the armature core, and 5 is a perspective view illustrating a construction method for the armature core.
Der Ankerkern 30 wird durch Stapeln von zwei ersten Kerneinheiten 21a und 21a, zwei zweiten Kerneinheiten 21b und 21b und drei Abstandskerneinheiten 21c, 21c und 21c gebaut. Insbesondere wird, wie in 5 dargestellt, das Stapeln in der Reihenfolge von der ersten Kerneinheit 21a, der Abstandskerneinheit 21c, der zweiten Kerneinheit 21b, der Abstandskerneinheit 21c, der ersten Kerneinheit 21a, der Abstandskerneinheit 21c und der zweiten Kerneinheit 21b ausgeführt, so dass der Ankerkern 30 gebaut ist.The anchor core 30 is done by stacking two first core units 21a and 21a , two second core units 21b and 21b and three spacer core units 21c . 21c and 21c built. In particular, as in 5 shown stacking in order from the first core unit 21a , the distance kernel unit 21c , the second core unit 21b , the distance kernel unit 21c , the first core unit 21a , the distance kernel unit 21c and the second core unit 21b executed, so that the anchor core 30 is built.
Dabei sind bei der ersten Kerneinheit 21a und der zweiten Kerneinheit 21b, die einander benachbart sind, das Jochteil 24a und das Jochteil 24b davon magnetisch mit dem Jochteil 24c und der Abstandskerneinheit 21c dazwischen verbunden. Es liegt jedoch ein Spalt, der der Stärke der Abstandskerneinheit 21c entspricht, zwischen den Magnetpolteilen 23a, 23a und den Magnetpolteilen 23b, 23b und zwischen dem Kernteil 25a und dem Kernteil 25b vor, und daher sind diese Teile magnetisch voneinander isoliert. Das Jochteil 24a, das Jochteil 24b und das Jochteil 24c dienen als Rückführungsweg für den magnetischen Fluss. Ein Spalt ist zwischen dem Magnetpolteil 23a und dem Magnetpolteil 23b und zwischen dem Kernteil 25a und dem Kernteil 25b vorgesehen, sodass ein magnetischer Kurzschluss verhindert ist.Here are the first core unit 21a and the second core unit 21b which are adjacent to each other, the yoke part 24a and the yoke part 24b of which magnetic with the yoke part 24c and the spacer core unit 21c connected in between. However, there is a gap of the thickness of the spacer core unit 21c corresponds, between the Magnetpolteilen 23a . 23a and the magnetic pole pieces 23b . 23b and between the core part 25a and the core part 25b before, and therefore these parts are magnetically isolated from each other. The yoke part 24a , the yoke part 24b and the yoke part 24c serve as a return path for the magnetic flux. A gap is between the magnetic pole piece 23a and the magnetic pole piece 23b and between the core part 25a and the core part 25b provided so that a magnetic short circuit is prevented.
Wenn diese Kerneinheiten gestapelt werden, gehen die Öffnungsteile 22a, 22b und 22c der individuellen Kernteile eine Verbindung miteinander ein, sodass ein Durchgangsloch 22 mit einer Kreuzform ausgebildet ist, in das das Triebwerk 1 eingeführt wird. Ferner werden die nichtmagnetischen Distanzstücke 26a, 26b und 26c der Kerneinheiten miteinander verbunden, sodass sie einen Distanzstückstützrahmen 26 bilden, der aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt ist und die Funktion des Isolierens der magnetischen Kopplung und die Funktion des Befestigens und Haltens der individuellen Kerneinheiten aufweist.When these core units are stacked, the opening parts go 22a . 22b and 22c the individual core parts connect with each other, so that a through hole 22 is formed with a cross shape into which the engine 1 is introduced. Further, the non-magnetic spacers become 26a . 26b and 26c the core units connected together so that they have a spacer support frame 26 formed of a non-magnetic material and having the function of insulating the magnetic coupling and the function of attaching and holding the individual core units.
6 ist eine Perspektivansicht, die eine Antriebsspule darstellt, welche im Anker eingesetzt ist. Als die Antriebsspule ist eingesetzt: zwei Antriebsspulen (eine erste Antriebsspule 41a und eine zweite Antriebsspule 41b), denen ein sinuswellenförmiger elektrischer Strom zugeführt wird; und zwei Antriebsspulen (eine dritte Antriebsspule 41c und eine vierte Antriebsspule 41d), denen ein kosinuswellenförmiger elektrischer Strom zugeführt wird. Die erste Antriebsspule 41a und die zweite Antriebsspule 41b, die ein Paar bilden, sind in der Rechts- und Linksrichtung in 6 voneinander beabstandet. Ferner sind die dritte Antriebsspule 41c und die vierte Antriebsspule 41d, die ein Paar bilden, in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung in 6 voneinander beabstandet. Ein elektrischer Strom wird der ersten Antriebsspule 41a und der zweiten Antriebsspule 41b, die ein Paar bilden, in derselben Richtung zugeführt, und ein elektrischer Strom wird der dritten Antriebsspule 41c und der vierten Antriebsspule 41d, die ein Paar bilden, in derselben Richtung zugeführt. 6 is a perspective view illustrating a drive coil, which is inserted in the anchor. As the drive coil is inserted: two drive coils (a first drive coil 41a and a second drive coil 41b ) to which a sine wave electric current is supplied; and two drive coils (a third drive coil 41c and a fourth drive coil 41d ) to which a cosine wave electric current is supplied. The first drive coil 41a and the second drive coil 41b that form a pair are in the right and left direction in 6 spaced apart. Furthermore, the third drive coil 41c and the fourth drive coil 41d forming a pair in the up and down direction in 6 spaced apart. An electric current becomes the first drive coil 41a and the second drive coil 41b , which form a pair, are supplied in the same direction, and an electric current becomes the third drive coil 41c and the fourth drive coil 41d , which form a pair, fed in the same direction.
Derartige vier Stücke, die aus der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d bestehen, sind derart im Ankerkern 30 angeordnet, dass sie um die Kernteile 25a und 25b gewickelt sind, sodass ein Anker 2 gebaut ist. 7 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration des Ankers 2 darstellt.Such four pieces, from the first to fourth drive coil 41a to 41d exist, are so in the anchor core 30 arranged them around the core parts 25a and 25b are wound, leaving an anchor 2 is built. 7 is a perspective view showing the configuration of the anchor 2 represents.
Dann wird das Treibwerk 1, das einen kreuzförmigen Querschnitt aufweist, in 1 dargestellt, in das Durchgangsloch 22 mit einer Kreuzform eingeführt, das sich in der Mitte des Ankers 2 befindet, in 7 dargestellt, sodass ein Stellglied 3 gebaut ist. 8 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration des Stellglieds 3 darstellt.Then the engine becomes 1 , which has a cross-shaped cross-section, in 1 shown in the through hole 22 introduced with a cross shape, located in the middle of the anchor 2 located in 7 shown, so that an actuator 3 is built. 8th is a perspective view showing the configuration of the actuator 3 represents.
Untenstehend wird hier ein Fertigungsverfahren für den Anker 2 mit der obenstehend beschriebenen Konfiguration beschrieben.Below is a manufacturing process for the anchor 2 described with the configuration described above.
9 ist eine Perspektivansicht, die Blockeinheiten darstellt, welche im Anker 30 eingesetzt sind. Dabei stellt 9A eine erste Blockeinheit 31a dar, 9B stellt eine zweite Blockeinheit 31b dar, und 9C stellt eine Rückführungsblockeinheit 31c dar. 9 Figure 4 is a perspective view illustrating block units which are anchored 30 are used. It puts 9A a first block unit 31a represents, 9B represents a second block unit 31b dar., and 9C represents a return block unit 31c represents.
Die erste Blockeinheit 31a entspricht einem aufgeteilten Bereich der ersten Kerneinheit 21a, die oben beschrieben ist, und ist aus einem weichen magnetischen Material ausgebildet. Die erste Blockeinheit 31a enthält: zwei Magnetpolteile 33a und 33a; ein Jochteil 34a, das in der Außenkante angeordnet ist; und ein Kernteil 35a, das das Jochteil 34a und die Magnetpolteile 33a und 33a miteinander verbindet.The first block unit 31a corresponds to a split area of the first core unit 21a , which is described above, and is formed of a soft magnetic material. The first block unit 31a contains: two magnetic pole pieces 33a and 33a ; a yoke part 34a which is arranged in the outer edge; and a core part 35a that the yoke part 34a and the magnetic pole pieces 33a and 33a connects with each other.
Die zweite Blockeinheit 31b wird durch Umdrehen der ersten Blockeinheit 31a und dann Drehen derselben um 90 Grad um die Normale der Seite erhalten. Dann entspricht die zweite Blockeinheit 31b entspricht einem aufgeteilten Bereich der zweiten Kerneinheit 21b, die oben beschrieben ist, und ist aus einem weichen magnetischen Material ausgebildet. Die zweite Blockeinheit 31b enthält: zwei Magnetpolteile 33b und 33b; ein Jochteil 34b, das in der Außenkante angeordnet ist; und ein Kernteil 35b, das das Jochteil 34b und die Magnetpolteile 33b und 33b miteinander verbindet.The second block unit 31b is done by flipping the first block unit 31a and then turning it 90 degrees around the normal of the page. Then the second block unit corresponds 31b corresponds to a split area of the second core unit 21b , which is described above, and is formed of a soft magnetic material. The second block unit 31b contains: two magnetic pole pieces 33b and 33b ; a yoke part 34b which is arranged in the outer edge; and a core part 35b that the yoke part 34b and the magnetic pole pieces 33b and 33b connects with each other.
Die Rückführungsblockeinheit 31c entspricht einem aufgeteilten Bereich der Abstandskerneinheit 21c, die oben beschrieben ist, und ist aus einem weichen magnetischen Material ausgebildet. Die Rückführungsblockeinheit 31c weist ein Jochteil 34c auf. The return block unit 31c corresponds to a split area of the distance core unit 21c , which is described above, and is formed of a soft magnetic material. The return block unit 31c has a yoke part 34c on.
Dann werden die erste Blockeinheit 31a, die Rückführungsblockeinheit 31c und die zweite Blockeinheit 31b in dieser Reihenfolge in einem Zustand gestapelt, in dem die Jochteile 34a, 34b und 34c davon aneinander ausgerichtet sind, sodass ein ¼-Block 37 gefertigt ist. 10 stellt die Konfiguration des gefertigten ¼-Blocks 37 dar.Then the first block unit 31a , the return block unit 31c and the second block unit 31b stacked in this order in a state in which the yoke parts 34a . 34b and 34c of which are aligned with each other, so that a ¼-block 37 is made. 10 represents the configuration of the finished ¼ block 37 represents.
Als Nächstes werden acht Stücke der ¼-Blöcke 37 durch einen Distanzstückstützrahmen 36, der aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt ist, miteinander verbunden, dass der Ankerkern 30 gefertigt ist, um ein Öffnungsteil mit einer Kreuzform zu enthalten, durch das das Treibwerk eingeführt wird. 11 stellt die Konfiguration des fertiggestellten Ankerkerns 30 dar.Next will be eight pieces of ¼ blocks 37 through a spacer support frame 36 , which is made of a non-magnetic material, connected together, that of the armature core 30 is manufactured to contain an opening part with a cross shape through which the drive is introduced. 11 Represents the configuration of the completed anchor core 30 represents.
Zum Schluss werden vier Stücke, die aus der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d, in 6 dargestellt, derart angeordnet, dass sie um die Durchdringungsspalte in den vier Ecken des Ankerkerns 30 laufen, sodass der Anker 2 wie in 7 dargestellt gefertigt ist.Finally, four pieces are taken from the first to fourth drive coil 41a to 41d , in 6 represented arranged around the penetration gaps in the four corners of the armature core 30 Run, leaving the anchor 2 as in 7 is made shown.
Im Folgenden wird der Betrieb des Stellglieds 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben.The following is the operation of the actuator 3 of the present invention.
Der Fluss des Magnetflusses, der im Anker erzeugt ist, wenn den vier Antriebsspulen elektrischer Strom zugeführt wird, ist in 12A bis 12D dargestellt. 12A, 12B, 12C bzw. 12D stellen den Fluss des Magnetflusses in den Fällen von elektrischen Winkeln von 0 Grad, 90 Grad, 180 Grad bzw. 270 Grad dar. Dabei ist in 12A bis 12D jede Antriebsspule im Querschnitt dargestellt und jede Kerneinheit in Draufsicht dargestellt.The flux of the magnetic flux generated in the armature when electric power is supplied to the four driving coils is in 12A to 12D shown. 12A . 12B . 12C respectively. 12D represent the flow of magnetic flux in the case of electrical angles of 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively 12A to 12D each drive coil shown in cross section and each core unit shown in plan view.
In 12A bis 12D zeigt eine Markierung „·” in jeder Antriebsspule die Richtung eines elektrischen Stroms an, der von der entlegenen Seite zur nahen Seite der Seite fließt, und eine Markierung „×” zeigt die Richtung eines elektrischen Stroms an, der von der nahen Seite zur entlegenen Seite der Seite fließt.In 12A to 12D A mark "·" in each drive coil indicates the direction of an electric current flowing from the far side to the near side of the page, and a mark "×" indicates the direction of an electric current from the near side to the far side the page flows.
Ferner zeigt ein offener Pfeil den Fluss des Magnetflusses (den Weg und die Richtung) in der Kerneinheit (der ersten Kerneinheit 21a) auf der nahen Seite der Seite an, und ein gestrichelter Pfeil zeigt den Fluss des Magnetflusses (den Weg und die Richtung) in der Kerneinheit (der zweiten Kerneinheit 21b) auf der entlegenen Seite der Seite an.Further, an open arrow shows the flow of the magnetic flux (the path and the direction) in the core unit (the first core unit 21a ) on the near side of the page, and a dashed arrow indicates the flux of the magnetic flux (the path and the direction) in the core unit (the second core unit 21b ) on the far side of the page.
In einem Zustand eines elektrischen Winkels von 0 Grad, in 12A dargestellt, fließt der elektrische Sinuswellen-(sin-Wellen-)Strom durch die erste Antriebsspule 41a und die zweite Antriebsspule 41b ist null, und der elektrische Cosinuswellen(cos-Wellen-)Strom fließt durch die dritte Antriebsspule 41c und die vierte Antriebsspule 41d ist auf dem Maximum. Dabei werden, wie in 12A dargestellt, Magnetflüsse, deren Richtungen um 180 Grad voneinander abweichen, in dem Spalt erzeugt, der in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung der Seite verläuft. Im Gegensatz dazu wird in dem Spalt, der in der Links-/Rechtsrichtung der Seite verläuft, kein Magnetfluss erzeugt.In a state of an electrical angle of 0 degrees, in 12A shown, the electrical sine wave (sin wave) current flows through the first drive coil 41a and the second drive coil 41b is zero and the cos wave electrical current flows through the third drive coil 41c and the fourth drive coil 41d is at the maximum. In doing so, as in 12A 4, magnetic fluxes whose directions deviate from each other by 180 degrees are generated in the gap extending in the up / down direction of the page. In contrast, no magnetic flux is generated in the gap extending in the left / right direction of the page.
Als Nächstes fließt in einem Zustand eines elektrischen Winkels von 90 Grad, in 12B dargestellt, der elektrische Sinuswellenstrom durch die erste Antriebsspule 41a und die zweite Antriebsspule 41b wird zum Maximum,, und der elektrische Cosinuswellenstrom fließt durch die dritte Antriebsspule 41c und die vierte Antriebsspule 41d wird null. Dabei werden, wie in 12B dargestellt, Magnetflüsse, deren Richtungen um 180 Grad voneinander abweichen, in dem Spalt erzeugt, der in der Links-/Rechtsrichtung der Seite verläuft. Im Gegensatz dazu wird in dem Spalt, der in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung der Seite verläuft, kein Magnetfluss erzeugt.Next, in a state of electrical angle of 90 degrees, flows in 12B shown, the electrical sine wave current through the first drive coil 41a and the second drive coil 41b becomes the maximum, and the cosine wave electric current flows through the third drive coil 41c and the fourth drive coil 41d becomes zero. In doing so, as in 12B 2, magnetic fluxes whose directions deviate from each other by 180 degrees are generated in the gap extending in the left / right direction of the page. In contrast, no magnetic flux is generated in the gap extending in the up / down direction of the page.
Als Nächstes wird in einem Zustand eines elektrischen Winkels von 180 Grad, in 12C dargestellt, der elektrische Sinuswellenstrom null und der Cosinuswellenstrom wird zum Maximum. Daher werden Magnetflüsse, deren Richtungen um 180 Grad voneinander abweichen, in dem Spalt erzeugt, der in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung der Seite verläuft. Im Gegensatz dazu wird in dem Spalt, der in der Rechts-/Linksrichtung der Seite verläuft, kein Magnetfluss erzeugt. Die Richtung des Magnetflusses, der in diesem Fall erzeugt wird, weicht um 180 Grad von der Richtung des Magnetflusses im Falle des elektrischen Winkels von 0 Grad, in 12A dargestellt, ab.Next, in a state of an electrical angle of 180 degrees, in 12C shown, the electric sine wave current zero and the cosine wave current becomes the maximum. Therefore, magnetic fluxes whose directions deviate from each other by 180 degrees are generated in the gap extending in the up / down direction of the page. In contrast, no magnetic flux is generated in the gap extending in the right / left direction of the page. The direction of the magnetic flux generated in this case deviates by 180 degrees from the direction of the magnetic flux in the case of the electrical angle of 0 degrees 12A shown, from.
Als Nächstes wird in einem Zustand eines elektrischen Winkels von 270 Grad, in 12D dargestellt, der elektrische Sinuswellenstrom zum Maximum und der Cosinuswellenstrom wird null. Daher werden Magnetflüsse, deren Richtungen um 180 Grad voneinander abweichen, in dem Spalt erzeugt, der in der Rechts-/Linksrichtung der Seite verläuft. Im Gegensatz dazu wird in dem Spalt, der in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung der Seite verläuft, kein Magnetfluss erzeugt. Die Richtung des Magnetflusses, der in diesem Fall erzeugt wird, weicht um 180 Grad von der Richtung des Magnetflusses im Falle des elektrischen Winkels von 90 Grad, in 12B dargestellt, ab.Next, in a state of an electrical angle of 270 degrees, in 12D shown, the sine wave electric current to the maximum and the cosine wave current becomes zero. Therefore, magnetic fluxes whose directions deviate from each other by 180 degrees are generated in the gap extending in the right / left direction of the page. In contrast, no magnetic flux is generated in the gap extending in the up / down direction of the page. The direction of the magnetic flux generated in this case deviates by 180 degrees from the direction of the magnetic flux in the case of the electrical angle of 90 degrees 12B shown, from.
Innerhalb des Ankers 2 wird die oben beschriebene Änderung des Flusses des Magnetflusses mit einer Periode von 360 Grad periodisch wiederholt. Inside the anchor 2 For example, the above-described change of the flux of the magnetic flux is periodically repeated with a period of 360 degrees.
Demgegenüber ist, wie oben beschrieben, die Anordnung der plattenförmigen Magneten im Triebwerk 1 wie folgt.On the other hand, as described above, the arrangement of the plate-shaped magnets in the engine 1 as follows.
D. h. in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung in 1 sind die ersten Magneten 11a und die dritten Magneten 11c, deren Magnetisierungsrichtungen einander in der Stärkerichtung entgegengesetzt sind, abwechselnd in der Beweglichkeitsrichtung symmetrisch bezüglich der Mittelachse in der Beweglichkeitsrichtung (der Längsrichtung) angeordnet. Ferner sind, in der Ebene in der Rechts-/Linksrichtung in 1, die zweiten Magneten 11b und die vierten Magneten 11d, deren Magnetisierungsrichtungen einander in der Stärkerichtung entgegengesetzt sind, abwechselnd in der Beweglichkeitsrichtung symmetrisch bezüglich der Mittelachse in der Beweglichkeitsrichtung angeordnet. Dann werden die Gruppierung der ersten Magneten 11a und der dritten Magneten 11c in der Ebene in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung und die Gruppierung der zweiten Magneten 11b und der vierten Magneten 11d in der Ebene in der Rechts-/Linksrichtung um λ/4 (λ: Magnetfeldperiode) in der Beweglichkeitsrichtung voneinander abgelenkt.Ie. in the up / down direction in 1 are the first magnets 11a and the third magnets 11c whose directions of magnetization are opposed to each other in the thickness direction are arranged alternately in the direction of movement symmetrically with respect to the central axis in the direction of movement (the longitudinal direction). Further, in the plane in the right / left direction in FIG 1 , the second magnet 11b and the fourth magnets 11d whose directions of magnetization are opposed to each other in the thickness direction, are arranged alternately in the direction of movement symmetrically with respect to the central axis in the direction of mobility. Then the grouping of the first magnets 11a and the third magnet 11c in the plane in the up / down direction and the grouping of the second magnets 11b and the fourth magnet 11d in the plane in the right / left direction are deflected by λ / 4 (λ: magnetic field period) in the direction of mobility from each other.
Wenn das Triebwerk 1 und der Anker 2 mit derartigen Konfigurationen miteinander kombiniert werden, ist es ermöglicht, dass eine kontinuierliche Schubkraft im Zeitverlauf selbst in einem Fall erzielt wird, in dem ein Anker 2 eingesetzt ist. Der Betrieb davon wird im Folgenden beschrieben.If the engine 1 and the anchor 2 With such configurations, it is possible to obtain a continuous thrust over time even in a case where an armature 2 is used. The operation thereof will be described below.
Das Triebwerk 1 mit einem kreuzförmigen Querschnitt wird in das kreuzförmige Durchgangsloch 22 des Ankers 2 eingeführt. Danach wird das Treibwerk 1 zunächst derart angeordnet, dass sich der erste Magnet 11a zwischen dem Magnetpolzahn (dem Magnetpolteil 23a der ersten Kerneinheit 21a) auf der nahen Seite der Seite in 12 und dem Magnetpolzahn (dem Magnetpolteil 23b der zweiten Kerneinheit 21b) auf der entlegenen Seite der Seite befinden kann. In diesem Zustand tritt, wenn ein elektrischer Strom mit einem elektrischen Winkel von 0 Grad, wie in 12A dargestellt, der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d zugeführt wird, im ersten Magneten 11a eine Abstoßungskraft bezüglich des Magnetpolzahns auf der nahen Seite der Seite und eine Anziehungskraft bezüglich des Magnetpolzahns auf der entlegenen Seite der Seite auf. Infolgedessen wird das Triebwerk 1 zur Richtung der entlegenen Seite der Seite bewegt.The engine 1 with a cross-shaped cross section becomes in the cross-shaped through hole 22 of the anchor 2 introduced. After that, the engine becomes 1 initially arranged such that the first magnet 11a between the magnetic pole tooth (the magnetic pole part 23a the first core unit 21a ) on the near side of the page in 12 and the magnetic pole tooth (the magnetic pole part 23b the second core unit 21b ) can be located on the far side of the page. In this state occurs when an electric current with an electrical angle of 0 degrees, as in 12A shown, the first to fourth drive coil 41a to 41d is fed in the first magnet 11a a repulsive force with respect to the magnetic pole tooth on the near side of the page and an attraction force with respect to the magnetic pole tooth on the far side of the page. As a result, the engine becomes 1 moved to the direction of the far side of the page.
Dann befindet sich, zum Zeitpunkt, an dem der erste Magnet 11a dieselbe Position in der axialen Mittenrichtung wie der Magnetpolzahn auf der entlegenen Seite der Seite erreicht, der zweite Magnet 11b zwischen dem Magnetpolzahn (dem Magnetpolteil 23b der zweiten Kerneinheit 21b) auf der entlegenen Seite der Seite und dem Magnetpolzahn (dem Magnetpolteil 23a der ersten Kerneinheit 21a) auf der nahen Seite der Seite. In diesem Zustand tritt, wenn ein elektrischer Strom mit einem elektrischen Winkel von 90 Grad, wie in 12B dargestellt, der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d zugeführt wird, im zweiten Magneten 11b eine Abstoßungskraft bezüglich des Magnetpolzahns auf der nahen Seite der Seite und eine Anziehungskraft bezüglich des Magnetpolzahns auf der entlegenen Seite der Seite auf. Infolgedessen wird das Triebwerk 1 zur Richtung der entlegenen Seite der Seite bewegt.Then, at the moment when the first magnet is 11a reaches the same position in the axial center direction as the magnetic pole tooth on the far side of the page, the second magnet 11b between the magnetic pole tooth (the magnetic pole part 23b the second core unit 21b ) on the far side of the side and the magnetic pole tooth (the magnetic pole part 23a the first core unit 21a ) on the near side of the page. In this state occurs when an electric current with an electrical angle of 90 degrees, as in 12B shown, the first to fourth drive coil 41a to 41d is fed in the second magnet 11b a repulsive force with respect to the magnetic pole tooth on the near side of the page and an attraction force with respect to the magnetic pole tooth on the far side of the page. As a result, the engine becomes 1 moved to the direction of the far side of the page.
Dann befindet sich, zum Zeitpunkt, an dem der zweite Magnet 11b dieselbe Position in der axialen Mittenrichtung wie der Magnetpolzahn auf der entlegenen Seite der Seite erreicht, der dritte Magnet 11c zwischen dem Magnetpolzahn (dem Magnetpolteil 23b der zweiten Kerneinheit 21b) auf der entlegenen Seite der Seite und dem Magnetpolzahn (dem Magnetpolteil 23a der ersten Kerneinheit 21a) auf der nahen Seite der Seite. In diesem Zustand wird, wenn ein elektrischer Strom mit einem elektrischen Winkel von 180 Grad, wie in 12C dargestellt, der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d zugeführt wird, ein Magnetfluss in Gegenrichtung zu dem Fall des elektrischen Winkels von 0 Grad im Anker 2 erzeugt (siehe 12C) Da jedoch die Magnetisierungsrichtung des dritten Magneten 11c außerdem in einer Gegenrichtung zum ersten Magneten 11a verläuft, tritt im dritten Magneten 11c eine Abstoßungskraft bezüglich des Magnetpolzahns auf der nahen Seite der Seite und eine Anziehungskraft bezüglich des Magnetpolzahns auf der entlegenen Seite der Seite auf. Infolgedessen wird das Triebwerk 1 zur Richtung der entlegenen Seite der Seite bewegt.Then, at the moment when the second magnet is on 11b reaches the same position in the axial center direction as the magnetic pole tooth on the far side of the page, the third magnet 11c between the magnetic pole tooth (the magnetic pole part 23b the second core unit 21b ) on the far side of the side and the magnetic pole tooth (the magnetic pole part 23a the first core unit 21a ) on the near side of the page. In this state, when an electric current with an electrical angle of 180 degrees, as in 12C shown, the first to fourth drive coil 41a to 41d is fed, a magnetic flux in the opposite direction to the case of the electrical angle of 0 degrees in the armature 2 generated (see 12C ) However, since the magnetization direction of the third magnet 11c also in a direction opposite to the first magnet 11a passes, enters the third magnet 11c a repulsive force with respect to the magnetic pole tooth on the near Side of the page and an attraction with respect to the magnetic pole tooth on the far side of the page. As a result, the engine becomes 1 moved to the direction of the far side of the page.
Dann befindet sich, zum Zeitpunkt, an dem der dritte Magnet 11c dieselbe Position in der axialen Mittenrichtung wie der Magnetpolzahn auf der entlegenen Seite der Seite erreicht, der vierte Magnet 11d zwischen dem Magnetpolzahn (dem Magnetpolteil 23b der zweiten Kerneinheit 21b) auf der entlegenen Seite der Seite und dem Magnetpolzahn (dem Magnetpolteil 23a der ersten Kerneinheit 21a) auf der nahen Seite der Seite. In diesem Zustand wird, wenn ein elektrischer Strom mit einem elektrischen Winkel von 270 Grad, wie in 12D dargestellt, der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d zugeführt wird, ein Magnetfluss in Gegenrichtung zu dem Fall des elektrischen Winkels von 90 Grad im Anker 2 erzeugt (siehe 12D). Da jedoch die Magnetisierungsrichtung des vierten Magneten 11d außerdem in einer Gegenrichtung zum zweiten Magneten 11b verläuft, tritt im vierten Magneten 11d eine Abstoßungskraft bezüglich des Magnetpolzahns auf der nahen Seite der Seite und eine Anziehungskraft bezüglich des Magnetpolzahns auf der entlegenen Seite der Seite auf. Infolgedessen wird das Triebwerk 1 zur Richtung der entlegenen Seite der Seite bewegt.Then, at the moment when the third magnet is on 11c reaches the same position in the axial center direction as the magnetic pole tooth on the far side of the page, the fourth magnet 11d between the magnetic pole tooth (the magnetic pole part 23b the second core unit 21b ) on the far side of the side and the magnetic pole tooth (the magnetic pole part 23a the first core unit 21a ) on the near side of the page. In this state, when an electric current with an electrical angle of 270 degrees, as in 12D shown, the first to fourth drive coil 41a to 41d is fed, a magnetic flux in the direction opposite to the fall of the electrical angle of 90 degrees in the armature 2 generated (see 12D ). However, since the magnetization direction of the fourth magnet 11d also in a direction opposite to the second magnet 11b passes, enters the fourth magnet 11d a repulsive force with respect to the magnetic pole tooth on the near side of the page and an attraction force with respect to the magnetic pole tooth on the far side of the page. As a result, the engine becomes 1 moved to the direction of the far side of the page.
Der oben beschriebene Betrieb wird periodisch wiederholt, sodass es ermöglicht ist, dass eine kontinuierliche Schubkraft im Zeitverlauf in der Bewegung des Triebwerks 1 erzielt wird.The operation described above is repeated periodically so as to allow a continuous thrust force over time in the movement of the engine 1 is achieved.
Dabei ist es ermöglicht, dass das Triebwerk 1, wenn die Richtung des elektrischen Stroms, der der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d zugeführt wird, in Bezug zu der oben beschriebenen umgekehrt wird, in einer Gegenrichtung zur oben beschriebenen bewegt wird, d. h. zur Richtung der nahen Seite der Seite.It makes it possible for the engine 1 when the direction of the electric current, that of the first to fourth drive coil 41a to 41d is reversed with respect to that described above, is moved in a direction opposite to that described above, ie, the direction of the near side of the page.
Im Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung werden unabhängige abwechselnde Magnetfelder, deren Phasen um 90 Grad voneinander abgelenkt werden, im kreuzförmigen Durchgangsloch 22 erzeugt, das sich in den zwei Richtungen (den zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen) in einem Anker 2 befindet, und dann wird das Triebwerk 1 mit einem kreuzförmigen Querschnitt, in dem die Magnetgruppierungen um ¼ Magnetfeldperiode in den zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen abgelenkt werden, in das kreuzförmige Durchgangsloch 22 eingeführt.In the actuator 3 According to the present invention, independent alternating magnetic fields whose phases are deflected by 90 degrees from each other in the cross-shaped through hole 22 generated in the two directions (the two mutually perpendicular directions) in an anchor 2 is, and then the engine 1 with a cross-shaped cross section in which the magnetic groupings are deflected by ¼ magnetic field period in the two mutually perpendicular directions, in the cross-shaped through hole 22 introduced.
Daher ist es im Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung, selbst wenn ein Anker 2 eingesetzt ist, ermöglicht, eine kontinuierliche Schubkraft zum Bewegen des Triebwerks 1 im Zeitverlauf vorzusehen. Daher ist Reihenanordnung von Ankern jeder Phase wie im Stand der Technik nicht erforderlich, und daher ist es ermöglicht, dass die Gesamtlänge verringert ist.Therefore it is in the actuator 3 of the present invention, even if an anchor 2 is used, allows a continuous thrust to move the engine 1 to provide over time. Therefore, row arrangement of anchors of each phase is not required as in the prior art, and therefore, the total length is allowed to be reduced.
Daher ist es, da es ermöglicht ist, dass die Gesamtlänge des Stellglieds 3 der vorliegenden Erfindung verringert ist, wenn das Stellglied auf ein vertikales Stellglied angewendet ist, ermöglicht, dass die Gesamthöhe verringert ist. Da die Höhe verringert ist, ist der Verziehungsbetrag im Triebwerk 1 ebenfalls verringert, und dadurch ist eine hohe Starrheit erzielt. Infolgedessen ist es ermöglicht, dass präzise Positionierung zu einem Werkstück erzielt wird, und daher ist es ermöglicht, dass Verbesserung der Bearbeitungspräzision erzielt wird.Therefore, it is because it allows the total length of the actuator 3 As the actuator is applied to a vertical actuator, the overall height is reduced. Since the altitude is reduced, the amount of the delay is in the engine 1 also reduced, and thereby a high rigidity is achieved. As a result, it is possible to achieve precise positioning to a workpiece, and therefore, it is possible to achieve improvement in machining precision.
Das Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung weist eine phasenkollektive konzentrierte Wicklungskonfiguration auf. Daher ist es ermöglicht, dass die Gesamtlänge in einem Zustand verringert ist, in dem ein Vorteil von niedrigem Kupferverlust, der durch niedrigen elektrischen Widerstand in den Antriebsspulen 41a bis 41d erzielt ist, aufrechterhalten wird.The actuator 3 The present invention has a phase-collectively concentrated winding configuration. Therefore, it allows the overall length to be reduced in a state where there is an advantage of low copper loss due to low electrical resistance in the drive coils 41a to 41d achieved, is maintained.
Bei dem Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung ist es ermöglicht, dass Größenverringerung verwirklicht ist. Daher ist Antrieb auf einer hohen Effizienz erzielt und es ist ermöglicht, dass ein hohes Verhältnis von Schub zu magnetomotorischer Kraft erzielt ist. Ferner ist beim Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung die Verbindungsebene mit dem Magnetweg groß, und dies trägt ebenfalls zur Verbesserung des Verhältnisses von Schub zu magnetomotorischer Kraft bei. Da das Verhältnis von Schub zu magnetomotorischer Kraft hoch ist, genügt ein niedriger elektrischer Strom zum Erzielen derselben Schubkraft, und daher ist es ermöglicht, dass die Wärmeerzeugungsrate verringert ist.At the actuator 3 The present invention enables size reduction to be realized. Therefore, drive is achieved on a high efficiency and it is possible that a high ratio of thrust to magnetomotive force is achieved. Furthermore, the actuator 3 According to the present invention, the connection plane with the magnetic path is large, and this also contributes to the improvement of the ratio of thrust to magnetomotive force. Since the ratio of thrust to magnetomotive force is high, a low electric current suffices to achieve the same thrust force, and therefore, the heat generation rate is allowed to be reduced.
In einem Stellglied mit einer dreiphasigen Konfiguration in einem späteren Vergleichsbeispiel tritt folgendes auf: eine Zeitzone, in der ein Magnetfluss durch die magnetomotorische Kraft (der zugeführte elektrische Strom × der Anzahl der Spulenwindungen) im Kernteil des Ankers jeder Phase erzeugt wird; und eine Zeitzone, in der ein derartiger Magnetfluss nicht erzeugt wird. Im Gegensatz dazu wird im Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung ein Magnetfluss in den Kernteilen 25a und 25b des Ankers 2 im Zeitverlauf immer erzeugt (siehe 12A bis 12D). Daher wird in der vorliegenden Erfindung das Kernmaterial immer magnetisiert, und daher ist es ermöglicht, dass die Sättigungsmagnetisierung des Kernmaterials im Zeitverlauf wirksam genutzt wird. Infolgedessen ist es ermöglicht, dass die Menge von eingesetztem Kernmaterial verringert ist.In an actuator having a three-phase configuration in a later comparative example, a time zone in which a magnetic flux is generated by the magnetomotive force (the supplied electric current x the number of coil turns) in the core part of the armature of each phase; and a time zone in which such a magnetic flux is not generated. In contrast, in the actuator 3 the present invention, a magnetic flux in the core parts 25a and 25b of the anchor 2 always generated over time (see 12A to 12D ). Therefore, in the present invention, the core material is always magnetized, and therefore, it is allowed to effectively utilize the saturation magnetization of the core material over time. As a result, it is possible to reduce the amount of core material used.
Die folgende Beschreibung erfolgt für eine detaillierte Konfiguration des Stellglieds, das von den vorlegenden Erfindern vorgelegt wurde, und die Kennzeichen des gefertigten Stellglieds.The following description will be made for a detailed configuration of the actuator presented by the present inventors and the characteristics of the manufactured actuator.
Ein Fertigungsbeispiel für das Triebwerk 1, das in einem Stellglied eingesetzt ist, wird im Folgenden beschrieben. Zunächst wurde der Magnetgruppierungsrahmen 10 aus Aluminium, wie in 13 dargestellt, gefertigt.A production example for the engine 1 used in an actuator will be described below. At first, the magnetic grouping frame became 10 made of aluminum, as in 13 shown, manufactured.
Die flachen plattenförmigen Permanentmagneten, die eingesetzt wurden, waren Nd-Fe-B-basierte gesinterte Magneten mit einem maximalen Energieprodukt von 370 kJ/m3 und einer Restmagnetflussdichte von Br = 1,4 Ti und sie wurden zu einer Form von 24 mm Länge, 10 mm Breite und 4,5 mm Stärke ausgeschnitten. Die ausgeschnittenen Magneten wurden in der Stärkerichtung magnetisiert und danach wie oben beschrieben ausgerichtet (siehe 1), sodass 32 Magneten (die ersten Magneten 11a, die zweiten Magneten 11b, die dritten Magneten 11c und die vierten Magneten 11d) insgesamt (16 Stücke in jeder Ebene) mit Epoxidhaftstoffen am Magnetgruppierungsrahmen 10 angehaftet wurden, wodurch das Triebwerk 1 gefertigt wurde. Die Konfiguration des fertiggestellten Triebwerks 1 ist in 14 dargestellt. In diesem Fall beträgt die Magnetfeldperiode (die Länge des Zyklus des S-Pol/N-Pol-Paars in den Magneten des Triebwerks 1) λ 24 mm. Daher werden die Gruppierung der ersten Magneten 11a und der dritten Magneten 11c und die Gruppierung der zweiten Magneten 11b und der vierten Magneten 11d um 6 mm (= λ/4) voneinander abgelenkt.The flat plate-shaped permanent magnets used were Nd-Fe-B based sintered magnets having a maximum energy product of 370 kJ / m 3 and a residual magnetic flux density of Br = 1.4 Ti, and they became a shape of 24 mm in length, 10 mm wide and 4.5 mm thick cut out. The cut-out magnets were magnetized in the thickness direction and then aligned as described above (see 1 ), so that 32 magnets (the first magnets 11a , the second magnet 11b , the third magnet 11c and the fourth magnets 11d ) in total (16 pieces in each plane) with epoxy adhesives on the magnet grouping frame 10 were attached, causing the engine 1 was made. The configuration of the finished engine 1 is in 14 shown. In this case, the magnetic field period (the length of the cycle of the S-pole / N-pole pair in the magnet of the engine 1 ) λ 24 mm. Therefore, the grouping of the first magnets 11a and the third magnet 11c and the grouping of the second magnets 11b and the fourth magnet 11d deflected by 6 mm (= λ / 4) from each other.
Als Nächstes wurde der Ankerkern 30 gefertigt. 20 Bahnen aus Ankerrohmaterial mit einer Form, die in 15A dargestellt ist, wurden aus einer Siliziumstahlplatte mit einer Stärke von 0,5 mm ausgeschnitten, wonach diese ausgeschnittenen 20 Bahnen gestapelt und durch Harzimprägnierung integriert wurden, sodass eine Blockeinheit mit einer Stärke von 10 mm gefertigt wurde. Es wurden 16 Blockeinheiten mit derselben Form gefertigt. Acht Blockeinheiten der 16 gefertigten Stücke wurden intakt als die ersten Blockeinheiten 31a (siehe 9A) eingesetzt, wonach die restlichen acht Blockeinheiten umgedreht und als die zweiten Blockeinheiten 31b (siehe 9B) eingesetzt wurden.Next was the anchor core 30 manufactured. 20 sheets of anchor raw material with a shape in 15A were cut out of a silicon steel plate having a thickness of 0.5 mm, after which these cut-out 20 sheets were stacked and integrated by resin impregnation, so that a block unit having a thickness of 10 mm was manufactured. 16 block units of the same shape were made. Eight block units of the 16 pieces made were intact as the first block units 31a (please refer 9A ), after which the remaining eight block units are turned over and as the second block units 31b (please refer 9B ) were used.
Ferner wurden vier Bahnen aus Ankerrohmaterial mit einer Form, die in 15B dargestellt ist, aus einer Siliziumstahlplatte mit einer Stärke von 0,5 mm ausgeschnitten, wonach diese ausgeschnittenen vier Bahnen gestapelt und durch Harzimprägnierung integriert wurden, sodass zwei erste Rückführungsblockeinheiten 31d mit einer Stärke von 2 mm gefertigt wurden, die als die Rückführungsblockeinheiten 31c (siehe 9C) dienen. Ferner wurden 10 Bahnen aus Ankerrohmaterial mit einer Form, die in 15B dargestellt ist, aus einer Siliziumstahlplatte mit einer Stärke von 0,5 mm ausgeschnitten, wonach diese ausgeschnittenen 10 Bahnen gestapelt und durch Harzimprägnierung integriert wurden, sodass eine zweite Rückführungsblockeinheit 31e mit einer Stärke von 5 mm gefertigt wurde, die als die Rückführungsblockeinheit 31c (siehe 9C) dient.Furthermore, four sheets of anchor raw material having a shape in 15B is cut from a silicon steel plate having a thickness of 0.5 mm, after which these cut four sheets are stacked and integrated by resin impregnation, so that two first recycling block units 31d made with a thickness of 2 mm, as the return block units 31c (please refer 9C ) serve. Furthermore, 10 sheets of anchor raw material having a shape in 15B was cut from a silicon steel plate having a thickness of 0.5 mm, after which these cut-out 10 sheets were stacked and integrated by resin impregnation, so that a second recycling block unit 31e made with a thickness of 5 mm as the return block unit 31c (please refer 9C ) serves.
Dann wurden die erste Blockeinheit 31a, die erste Rückführungsblockeinheit 31d, die zweite Blockeinheit 31b, die zweite Rückführungsblockeinheit 31e, die erste Blockeinheit 31a, die erste Rückführungsblockeinheit 31d und die zweite Blockeinheit 31b in dieser Reihenfolge gestapelt und dann mit Epoxidharz integriert, sodass der ¼-Block 37, wie in 16 dargestellt, fertiggestellt wurde.Then the first block unit 31a , the first return block unit 31d , the second block unit 31b , the second return block unit 31e , the first block unit 31a , the first return block unit 31d and the second block unit 31b stacked in this order and then integrated with epoxy so that the ¼ block 37 , as in 16 shown, was completed.
Die vier wie hierin beschrieben gefertigten ¼-Blöcke 37 wurden derart angeordnet, dass sie jeder um 90 Grad um die Stapelrichtung gedreht waren. Dann wurden vier Distanzstückstützrahmen 36 (49 mm Länge, 6 mm Breite und 5 mm Höhe), die aus Aluminium gefertigt wurden, angeordnet und am Außenumfang angehaftet, sodass der Ankerkern 30, wie in 17 dargestellt, gefertigt wurde. Dabei betrug die Länge des Ankerkerns 30 in der Beweglichkeitsrichtung (der Längsrichtung) 49 mm (= 10 mm + 2 mm + 10 mm + 5 mm + 10 m + 2 mm + 10 mm).The four ¼ blocks made as described herein 37 were arranged so that they were each rotated 90 degrees around the stacking direction. Then four spacer support frames became 36 (49 mm in length, 6 mm in width and 5 mm in height), which are made of aluminum, arranged and adhered to the outer circumference, so that the armature core 30 , as in 17 represented, was manufactured. It was the length of the anchor core 30 in the direction of movement (the longitudinal direction) 49 mm (= 10 mm + 2 mm + 10 mm + 5 mm + 10 m + 2 mm + 10 mm).
Die Breite (17 mm) des Kernteils in der Blockeinheit ist größer als die Breite (5 mm) im Jochteil eingerichtet, und die Breite × Stärke des Kernteils ist größer als die Breite × Stärke des Jochteils eingerichtet. Dies ist so, da zum Zeitpunkt des Stapelns die mehreren Jochteile einander benachbart gestapelt werden, während die Kernteile mit einem Spalt dazwischen gestapelt werden, und daher muss der Mangel in der Stärke durch die Breite kompensiert werden, damit ein genügender Magnetfluss im Kernteil erzielt werden kann.The width (17 mm) of the core part in the block unit is set larger than the width (5 mm) in the yoke part, and the width × thickness of the core part is set larger than the width × thickness of the yoke part. This is because at the time of stacking, the plural yoke parts are stacked adjacent to each other while the core parts are stacked with a gap therebetween, and therefore, the shortage in the thickness must be compensated by the width so that a sufficient magnetic flux can be obtained in the core part ,
Im Gegensatz zur Stärke der ersten Rückführungsblockeinheit 31d, die 2 mm beträgt, wurde die Stärke der zweiten Rückführungsblockeinheit 31e auf 5 mm eingerichtet. Dies dient dem Verringern einer Sperrkraft. Damit sich die die vierten harmonischen Komponenten der Sperrkräfte in der Gruppe, die aus der ersten Blockeinheit 31a, der ersten Rückführungsblockeinheit 31d und der zweiten Blockeinheit 31b, welche sich auf der nahen Seite in 17 befinden, besteht, und in der Gruppe, die aus ersten Blockeinheit 31a, der ersten Rückführungsblockeinheit 31d und der zweiten Blockeinheit 31b, welche sich auf der entlegenen Seite befinden, besteht, gegeneinander aufheben, wurde die Stärke der zweiten Rückführungsblockeinheit 31e um 3 mm größer als die Stärke der ersten Rückführungsblockeinheit 31d eingerichtet.In contrast to the strength of the first return block unit 31d , which is 2 mm, became the strength of the second return block unit 31e furnished to 5 mm. This serves to reduce a blocking force. So that the fourth harmonic components of the blocking forces in the group consisting of the first block unit 31a , the first return block unit 31d and the second block unit 31b which are on the near side in 17 are, and in the group consisting of first block unit 31a , the first return block unit 31d and the second block unit 31b , which are on the far side, is, cancel each other, became the strength of the second return block unit 31e 3 mm greater than the thickness of the first return block unit 31d set up.
Als Nächstes wurden vier Stücke, die aus der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d bestehen, wie in 18 dargestellt gefertigt. Ein mit Email beschichteter Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,7 mm wurde in 100 Windungen im Durchdringungsspalt des Kernteils des Ankerkerns 30, der in 17 dargestellt ist, gewickelt und dann mit Lack imprägniert und gehärtet, sodass die erste bis vierte Antriebsspule 41a bis 41d erhalten wurde. Als solche wurden die vier Stücke, die aus der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d bestehen, im Ankerkern 30 angeordnet, sodass der Anker 2 fertiggestellt war. Der fertiggestellte Anker 2 ist in 19 dargestellt.Next, four pieces were taken from the first to fourth drive coil 41a to 41d exist, as in 18 made shown. An enamel-coated copper wire with a diameter of 0.7 mm was wound in 100 turns in the penetration gap of the core part of the armature core 30 who in 17 is shown, wound and then impregnated with varnish and cured so that the first to fourth drive coil 41a to 41d was obtained. As such, the four pieces were made up of the first to fourth drive coil 41a to 41d exist in the anchor core 30 arranged so that the anchor 2 was finished. The finished anchor 2 is in 19 shown.
Eine Führungsrolle (nicht dargestellt) wurde in jedem Spitzenteil des kreuzförmigen Durchgangslochs 22 des Ankers 2, der wie oben beschrieben gefertigt wurde, eingerichtet. Dann wurde das fertiggestellte Triebwerk 1, das in 14 dargestellt ist, in das kreuzförmige Durchgangsloch 22 des Ankers 2 entlang der Führungsrollen eingeführt, sodass das Stellglied 3 gebaut wurde. Mithilfe der Führungsrollen ist eine Struktur erzielt, bei der das Triebwerk 1 in der Mitte des kreuzförmigen Durchgangslochs 22 des Ankers 2 gehalten ist und es dem Triebwerk 1 ermöglicht ist, sich frei in der axialen Mittenrichtung (der Beweglichkeitsrichtung) des Durchgangslochs 22 zu bewegen. Dabei weist das Triebwerk 1, das eingeführt werden soll, einen kreuzförmigen Querschnitt auf. Daher genügt es, dass jede Führungsrolle die Bewegung in lediglich einer anderen Richtung als der Beweglichkeitsrichtung einschränkt. Dementsprechend ist es ermöglicht, dass die Positionierung des Triebwerks 1 selbst dann erzielt wird, wenn flache plattenförmige Führungsrollen mit einer einfachen Konfiguration eingesetzt werden.A guide roller (not shown) was formed in each tip portion of the cruciform through-hole 22 of the anchor 2 set up as described above. Then the finished engine 1 , this in 14 is shown in the cross-shaped through hole 22 of the anchor 2 introduced along the guide rollers, so that the actuator 3 was built. Using the guide rollers, a structure is achieved where the engine 1 in the middle of the cruciform through-hole 22 of the anchor 2 is held and it's the engine 1 is allowed to freely in the axial center direction (the direction of movement) of the through hole 22 to move. This shows the engine 1 To be introduced, a cross-shaped cross section. Therefore, it is sufficient that each guide roller limits the movement in only one direction other than the direction of movement. Accordingly, it allows the positioning of the engine 1 is achieved even if flat plate-shaped guide rollers are used with a simple configuration.
Dann wurde das Triebwerk 1 derart angeordnet, dass sich die Mitte der individuellen Pole des ersten Magneten 11a und des dritten Magneten 11c in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung des Triebwerks 1 zwischen dem Magnetpolteil 23a und dem Magnetpolteil 23b, einander benachbart, des Ankers 2 befinden können (in der Mitte des Spalts zwischen dem Magnetpolteil 23a und dem Magnetpolteil 23b). Dann wurde ein Motorantrieb mit jeder Antriebsspule 41a bis 41d verbunden, sodass ein elektrischer Sinuswellenstrom mit einem elektrischen Winkel von 0 Grad in dieser Position und einer Magnetfeldperiode von 360 Grad in derselben Richtung der ersten Antriebsspule 41a und der zweiten Antriebsspule 411b zugeführt werden konnte und ein elektrischer Cosinuswellenstrom in derselben Richtung der dritten Antriebsspule 41c und der vierten Antriebsspule 41d zugeführt werden konnte.Then the engine became 1 arranged such that the center of the individual poles of the first magnet 11a and the third magnet 11c in the upward / downward direction of the engine 1 between the magnetic pole piece 23a and the magnetic pole piece 23b , adjacent to each other, of the anchor 2 can be located (in the middle of the gap between the magnetic pole piece 23a and the magnetic pole piece 23b ). Then a motor drive with each drive coil 41a to 41d connected, so that a sine electric current with an electrical angle of 0 degrees in this position and a magnetic field period of 360 degrees in the same direction of the first drive coil 41a and the second drive coil 411b and an electrical cosine wave current in the same direction of the third drive coil 41c and the fourth drive coil 41d could be supplied.
Dann wurde das Stellglied 3 an einer Schubtestbank befestigt und dann Schubkraftkennzeichen gemessen. 20 stellt die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Antriebskraft, die auf die Antriebsspule pro einzelner Antriebsspule ausgeübt ist (der zugeführte elektrische Strom × der Anzahl der Windungen der Spule) und der erzeugten Schubkraft dar. In 20 stellt der Graph (a) die Schubkraft (N) dar und der Graph (b) das Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft (N/A). Wie in 20 dargestellt, wurde in einem Fall, in dem der Punkt, an dem das Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft um 10% abnimmt, als die proportionale Schubgrenze definiert ist, das Stellglied 3 mit einer Schubkraft von 120 N als die proportionale Grenze erhalten. Ferner betrug zu dem Zeitpunkt, zu dem die Schubkraft an der proportionalen Grenze 120 N betrug, das Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft 0,24 N/A.Then the actuator became 3 attached to a Schubtestbank and then measured Schubkraftkennzeichen. 20 represents the relationship between the magnetomotive driving force exerted on the drive coil per single drive coil (the supplied electric current x the number of turns of the coil) and the generated thrust force 20 the graph (a) represents the thrust force (N) and the graph (b) represents the ratio of the thrust to the magnetomotive force (N / A). As in 20 For example, in a case where the ratio of the thrust to the magnetomotive force decreases by 10% is defined as the proportional thrust limit, the actuator has been described 3 with a thrust of 120 N as the proportional limit. Further, at the time when the thrust force at the proportional limit was 120 N, the ratio of the thrust to the magnetomotive force was 0.24 N / A.
Ferner stellt 21 Messergebnisse einer Schubkraftschwankung in einer Situation dar, in der das Triebwerk 1 zu einer Position von 50 mm vom Anfangspunkt bewegt wurde. In 21 zeigen die Graphen (a), (b), (c) und (d) die Messergebnisse in den Fällen an, in denen die magnetomotorische Antriebskraft, die auf jede Antriebsspule ausgeübt wurde, 0 A, 100 A, 200 A bzw. 400 A betrug. Wie aus 21 ersichtlich, wurde, wenn die magnetomotorische Antriebskraft 400 A betrug, eine Schubwelligkeit von ungefähr ±10% beobachtet. Es wurde jedoch erkannt, dass ermöglicht wurde, dass ein Schubkraftkontinuum zu einem praktisch zufriedenstellenden Ausmaß erzielt wurde.Further notes 21 Measurement results of a thrust fluctuation in a situation in which the engine 1 moved to a position of 50 mm from the starting point. In 21 Graphs (a), (b), (c) and (d) indicate the measurement results in cases where the driving magnetomotive force applied to each driving coil is 0A, 100A, 200A and 400A, respectively amounted to. How out 21 As can be seen, when the magnetomotive force was 400 A, a shear ripple of about ± 10% was observed. However, it was recognized that it was possible to achieve a thrust continuum to a practically satisfactory extent.
Es wird im Folgenden ein Vergleich des oben beschriebenen Stellglieds der vorliegenden Erfindung mit einem Stellglied eines Vergleichsbeispiels beschrieben.Hereinafter, a comparison of the above-described actuator of the present invention with an actuator of a comparative example will be described.
22 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration eines Stellglieds eines Vergleichsbeispiels darstellt, das nahezu dieselbe Einstufung wie das Stellglied der vorliegenden Erfindung aufweist. 23 ist ein Diagramm, das die Größe des Stellglieds des Vergleichsbeispiels darstellt. Das Stellglied des Vergleichsbeispiels war ein Stellglied mit Dreiphasenantrieb mit einer Konfiguration, bei der: ein Ankerkernbaumaterial und ein Magnetbaumaterial mit Eigenschaften, die äquivalent zu jenen der vorliegenden Erfindung sind, eingesetzt wurde; drei Anker (eine U-Phaseneinheit 53a, eine V-Phaseneinheit 53b und eine W-Phaseneinheit 53c) mit einem Ankerkern 51 und Antriebsspulen 52a und 52b in Reihe um einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt angeordnet waren; und ein Triebwerk 60, das derart gebaut war, dass flache plattenförmige Magneten 61a (20 mm Länge, 4 mm Breite und 4 mm Stärke) und flache plattenförmige Eisenjoche 61b (26 mm Länge, 3,5 mm Breite und 4 mm Stärke) abwechselnd parallel zur Beweglichkeitsrichtung ausgerichtet waren, durch die drei oben beschriebenen Anker eingeführt war. Dabei waren die Magnetisierungsrichtungen der Magneten 61a des Triebwerks 60 in den Beweglichkeitsrichtungen des Triebwerks 60 und die Magnetisierungsrichtungen von benachbarten Magneten 61a und 61a mit dem Eisenjoch 61b dazwischen einander entgegengesetzt. 22 FIG. 15 is a perspective view illustrating the configuration of an actuator of a comparative example having almost the same rating as the actuator of the present invention. 23 FIG. 15 is a diagram illustrating the size of the actuator of the comparative example. FIG. The actuator of the comparative example was a three-phase drive actuator having a configuration in which: an armature core material and a magnetic construction material having properties equivalent to those of the present invention were used; three anchors (one U-phase unit 53a , a V-phase unit 53b and a W phase unit 53c ) with an anchor core 51 and drive coils 52a and 52b were arranged in series separated by a predetermined distance; and an engine 60 which was built in such a way that flat plate-shaped magnet 61a (20 mm in length, 4 mm in width and 4 mm in thickness) and flat plate-shaped iron yokes 61b (26 mm in length, 3.5 mm in width and 4 mm in thickness) were aligned alternately parallel to the direction of mobility through which three anchors described above were inserted. The magnetization directions of the magnets were 61a of the engine 60 in the motions of the engine 60 and the magnetization directions of adjacent magnets 61a and 61a with the iron yoke 61b between them opposed to each other.
24 stellt die Kennzeichen (die Schubseite und das Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft) des Stellglieds des Vergleichsbeispiels dar. In 24 stellt der Graph (a) die Schubkraft (N) dar und der Graph (b) das Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft (N/A). Wie in 24 dargestellt, war in einem Fall, in dem der Punkt, an dem das Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft um 10% abnimmt, als die proportionale Schubgrenze definiert ist, die Schubkraft an einer proportionalen Grenze von 205 N. Ferner betrug zu dem Zeitpunkt, zu dem die Schubkraft an der proportionalen Grenze 205 N betrug, das Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft 0,08 bis 0,09 N/A. 24 represents the characteristics (the thrust side and the ratio of the thrust to the magnetomotive force) of the actuator of the comparative example 24 the graph (a) represents the thrust force (N) and the graph (b) represents the ratio of the thrust to the magnetomotive force (N / A). As in 24 In a case where the ratio of the thrust to the magnetomotive force decreases by 10% is shown as the proportional thrust limit, the thrust force was at a proportional limit of 205 N. Further, at that time, too where the thrust force at the proportional limit was 205 N, the ratio of the thrust to the magnetomotive force was 0.08 to 0.09 N / A.
Die oben angegebenen Kennzeichen des Vergleichsbeispiels, das in 24 dargestellt ist, und die Kennzeichen des Beispiels der vorliegenden Erfindung, das in 20 dargestellt ist, werden folgendermaßen miteinander verglichen. Im Beispiel der vorliegenden Erfindung sind die Schubkraft, die mit demselben Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft erzielt wird, und das Verhältnis des Schubs zur magnetomotorischen Kraft mit derselben Schubkraft jenen des herkömmlichen Beispiels beide überlegen. Dabei ist die Konfiguration (siehe 23) des Ankers mit einer Gesamtlänge von 86 mm im Vergleichsbeispiel erforderlich, während im Beispiel der vorliegenden Erfindung die Konfiguration (siehe 19) des Ankers 2 mit einer Gesamtlänge von 49 mm zum Erzielen der zufriedenstellenden Kennzeichen genügt.The above indicated characteristics of the comparative example, which in 24 and the characteristics of the example of the present invention, which are shown in FIG 20 is compared with each other as follows. In the example of the present invention, the thrust force associated with the same ratio of thrust to magnetomotive force is achieved, and the ratio of the thrust to the magnetomotive force with the same thrust superior to those of the conventional example. The configuration (see 23 ) of the anchor having a total length of 86 mm in the comparative example, while in the example of the present invention, the configuration (see 19 ) of the anchor 2 with a total length of 49 mm is sufficient to achieve the satisfactory characteristics.
Bei einem Vertikalstellglied ist es bekannt, dass der Verziehungsbetrag proportional zur Kubikzahl der Höhe ist. Im Beispiel der vorliegenden Erfindung wurde es ermöglicht, die Gesamtlänge auf ungefähr die Hälfte von jener des Vergleichsbeispiels zu verringern. Daher ist es, wenn das Beispiel der vorliegenden Erfindung auf ein Vertikalstellglied angewendet wird, ermöglicht, dass der Verziehungsbetrag auf ungefähr ein Achtel von jenem des Vergleichsbeispiels verringert ist.In a vertical actuator, it is known that the amount of warp is proportional to the cubic number of the height. In the example of the present invention, it has been possible to reduce the total length to about half of that of the comparative example. Therefore, when the example of the present invention is applied to a vertical actuator, it is possible for the amount of warp to be reduced to about one-eighth of that of the comparative example.
Von daher ist es beim Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass eine kontinuierliche Schubkraft durch Einsetzen von einem Anker 2 erzielt wird. Daher ist es ermöglicht, dass die Gesamtlänge auf ungefähr die Hälfte im Vergleich mit einer herkömmlichen Vorrichtung mit derselben Einstufung verringert ist. Daher ist es, wenn das Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung in einem Vertikalstellglied eingesetzt ist, ermöglicht, dass eine Verringerung der Gesamthöhe erzielt ist, sodass es ermöglicht ist, dass die Last eines Biegemoments auf die Verarbeitungsvorrichtung gemindert ist, und es ermöglicht ist, dass Größen- und Gewichtsverringerung erzielt sind.That's why it's the actuator 3 The present invention enables a continuous thrust force by insertion of an armature 2 is achieved. Therefore, the total length is allowed to be reduced to about half as compared with a conventional device having the same rating. Therefore, it is when the actuator 3 of the present invention is used in a vertical actuator, allows a reduction in the overall height is achieved, so that it allows the load of a bending moment is reduced to the processing device, and it is possible that size and weight reduction are achieved.
Ferner weist beim Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung der Querschnitt des Triebwerks 1 eine Kreuzform auf. Daher ist der Magnetpolzahn des Ankers 2 zuverlässig dem Magneten des Triebwerks 1 zugekehrt, sodass ein großer Verbindungsbereich zwischen dem Triebwerk 1 (dem Magneten) und dem Anker 2 (dem Magnetpolzahn) gewährleistet ist. Infolgedessen ist es ermöglicht, dass ein um einen Faktor von ungefähr 3 größeres Verhältnis zwischen Schub und magnetomotorischer Kraft als jenes des Stellglieds des Vergleichsbeispiels erzielt ist (siehe 20 und 24). Daher ist die erforderliche elektrische Antriebsleistung verringert, sodass die Nutzungseffizienz von elektrischer Leistung verbessert und Wärmeerzeugung verringert ist. Dementsprechend ist das Stellglied 3 der vorliegenden Erfindung besonders für kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsantrieb geeignet.Furthermore, the actuator 3 the present invention, the cross section of the engine 1 a cross shape. Therefore, the magnetic pole tooth of the armature 2 Reliable to the magnet of the engine 1 facing, leaving a large connection area between the engine 1 (the magnet) and the anchor 2 (the magnetic pole tooth) is guaranteed. As a result, a larger ratio of thrust to magnetomotive force than that of the actuator of the comparative example is allowed to be achieved by a factor of about 3 (see FIG 20 and 24 ). Therefore, the required electric drive power is reduced, so that the utilization efficiency of electric power improves and heat generation is reduced. Accordingly, the actuator 3 of the present invention particularly suitable for continuous high-speed drive.
Es wurde hierin obenstehend ein Modus beschrieben, bei dem flache plattenförmige Permanentmagneten im Triebwerk eingesetzt sind. Stattdessen können beispielsweise stangenförmige Permanentmagneten eingesetzt sein. Ferner kann die Oberfläche, die senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten verläuft, gekrümmt sein, solange es ermöglicht ist, dass eine kontinuierliche Schubkraft im Zeitverlauf zu einem praktisch zufriedenstellenden Ausmaß zur Zeit des Antreibens des Stellglieds gewährleistet ist.There has been described above a mode in which flat plate-shaped permanent magnets are used in the engine. Instead, for example, rod-shaped permanent magnets may be used. Further, the surface which is perpendicular to the magnetization direction of the permanent magnet may be curved as long as it is allowed to ensure a continuous thrust force over time to a practically satisfactory extent at the time of driving the actuator.
Als das nichtmagnetische Material wurde eine Siliziumstahlplatte eingesetzt. Einsetzbare Materialien sind jedoch nicht auf die Siliziumstahlplatte beschränkt. Es kann abhängig von der Abwendung ein amorphes Material, Eisen oder ein Ferrit, wie etwa Manganzinkferrit oder Nickelzinkferrit, eingesetzt werden.As the non-magnetic material, a silicon steel plate was used. However, usable materials are not limited to the silicon steel plate. An amorphous material, iron or a ferrite such as manganese zinc ferrite or nickel zinc ferrite may be used depending on the turnaround.
25 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration eines anderen Beispiels eines Magnetgruppierungsrahmens 10 darstellt, welche im Triebwerk 1 eingesetzt ist. In 25 sind gleiche Bauteile wie jene in 2 mit denselben Bezugszeichen versehen, und daher wird auf ihre Beschreibung verzichtet. In der Konfiguration des Magnetgruppierungsrahmens 10, der in 25 dargestellt ist, ist das Endteil von jedem der mehreren Rahmenglieder 10a und 10b, die in gleichen Abständen in der Beweglichkeitsrichtung (der Längsrichtung) angeordnet sind, einstückig an einem Rahmenglied 10c befestigt, das sich in der Beweglichkeitsrichtung erstreckt. Dadurch ist eine Konfiguration erzielt, bei der die Gesamtheit von einem Rahmen umgeben ist, sodass die Starrheit des Magnetgruppierungsrahmens 10 erhöht ist. 25 Fig. 12 is a perspective view showing the configuration of another example of a magnetic grouping frame 10 represents which in the engine 1 is used. In 25 are the same components as those in 2 provided with the same reference numerals, and therefore their description is omitted. In the configuration of the magnetic grouping frame 10 who in 25 is the end part of each of the plurality of frame members 10a and 10b which are arranged at equal intervals in the movable direction (the longitudinal direction), integral with a frame member 10c attached, which extends in the direction of mobility. Thereby, a configuration is achieved in which the whole is surrounded by a frame, so that the rigidity of the magnet grouping frame 10 is increased.
Ferner bildet in der beispielhaften Konfiguration von 25 das Umfangskantenteil von jedem der vier Rahmenglieder 10c eine lineare Führungsschiene 10d aus, die einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist und sich in der Beweglichkeitsrichtung erstreckt. Dabei ist, auch wenn nicht dargestellt, ein lineares Führungsgleitstück, an dem die lineare Führungsschiene 10d entlang verläuft, auf der inneren Seitenflächenseite jedes Distanzstückstützrahmens 26 (siehe 7) vorgesehen, der aus einem nichtmagnetischen Material im Anker 2 gefertigt ist. Da derartige lineare Führungsschienen 10d vorgesehen sind, ist eine gleichmäßige Bewegung des Triebwerks 1 verwirklicht. Daher werden, selbst zur Zeit eines Hochgeschwindigkeitsantriebs des Stellglieds, keine großen Schwingungen erzeugt, und daher ist es ermöglicht, dass lineare Hochgeschwindigkeitsbewegung des Triebwerks 1 stabil ohne Rütteln ausgeführt wird.Further, in the exemplary configuration of FIG 25 the peripheral edge portion of each of the four frame members 10c a linear guide rail 10d which has a substantially circular cross-section and extends in the direction of movement. It is, even if not shown, a linear guide slide on which the linear guide rail 10d along, on the inner side surface side of each spacer support frame 26 (please refer 7 ), which is made of a non-magnetic material in the armature 2 is made. As such linear guide rails 10d are provided, is a uniform movement of the engine 1 realized. Therefore, even at the time of high-speed driving of the actuator, no large vibrations are generated, and therefore, it is possible to achieve high-speed linear motion of the engine 1 stable without jarring.
26 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration wiederum eines anderen Beispiels eines Magnetgruppierungsrahmens 10 darstellt, welche im Triebwerk 1 eingesetzt ist. In 26 sind gleiche Bauteile wie jene in 25 mit denselben Bezugszeichen versehen, und daher wird auf ihre Beschreibung verzichtet. In der Konfiguration des Magnetgruppierungsrahmens 10, der in 26 dargestellt ist, sind die Rahmenglieder 10a und 10b derart vorgesehen, dass die Ebene, die mit den Magneten der Rahmenglieder 10a und 10b in Kontakt ist und in der Längsrichtung verläuft, geringfügig aus der zur Beweglichkeitsrichtung des Triebwerks 10 senkrecht stehenden Richtung abgelenkt ist (schräg verläuft). Der Ablenkungswinkel (der Schrägwinkel) beträgt wenige Grad oder dergleichen. Durch diese Konfiguration ist es ermöglicht, dass die Permanentmagneten 11a bis 11d in einer schräg verlaufenden Anordnung vorgesehen sind, wobei die Anordnung um einen vorgegebenen Winkel (einen Schrägwinkel) bezüglich einer senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Richtung geneigt ist. Wenn die schräg verlaufende Anordnung bei den Permanentmagneten 11a bis 11d eingesetzt ist, ist es ermöglicht, dass Schwingungen, die durch eine Sperrkraft zur Zeit des Antreibens des Stellglieds bewirkt sind, unterdrückt werden. 26 Fig. 12 is a perspective view showing the configuration of another example of a magnetic grouping frame 10 represents which in the engine 1 is used. In 26 are the same components as those in 25 provided with the same reference numerals, and therefore their description is omitted. In the configuration of the magnetic grouping frame 10 who in 26 is shown, the frame members 10a and 10b provided such that the plane coinciding with the magnets of the frame members 10a and 10b is in contact and extends in the longitudinal direction, slightly out of the direction of motion of the engine 10 is deflected vertically (obliquely). The deflection angle (the skew angle) is a few degrees or the like. This configuration allows the permanent magnets 11a to 11d are provided in an oblique arrangement, wherein the arrangement is inclined by a predetermined angle (a skew angle) with respect to a direction perpendicular to the direction of movement direction. When the oblique arrangement in the permanent magnet 11a to 11d is used, it is possible that vibrations caused by a locking force at the time of driving the actuator can be suppressed.
27 ist eine Perspektivansicht, die ein anderes Beispiel der Blockeinheiten darstellt, welche im Ankerkern 30 eingesetzt sind. 27A stellt eine erste Blockeinheit 31a dar, 27B stellt eine zweite Blockeinheit 31b dar, und 27C stellt eine Rückführungsblockeinheit 31c dar. In dem Beispiel, das in 27 dargestellt ist, sind im Gegensatz zum oben beschriebenen Beispiel (siehe 9) die Innenflächen der Kernteile 35a und 35b und der Jochteile 34a, 34b und 34c gekrümmt statt flach. Durch diese Konfiguration ist es ermöglicht, dass die Anzahl der Windungen der Wicklung in jeder der ersten bis vierten Antriebsspule 41a bis 41d erhöht ist. 27 Fig. 4 is a perspective view illustrating another example of the block units which are in the armature core 30 are used. 27A represents a first block unit 31a represents, 27B represents a second block unit 31b dar., and 27C represents a return block unit 31c In the example shown in 27 are in contrast to the example described above (see 9 ) the inner surfaces of the core parts 35a and 35b and the yoke parts 34a . 34b and 34c curved instead of flat. By this configuration, it is possible that the number of turns of the winding in each of the first to fourth drive coil 41a to 41d is increased.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Triebwerkengine
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22
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Ankeranchor
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33
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Stellgliedactuator
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1010
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MagnetgruppierungsrahmenMagnet Group Box
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11a11a
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Erster MagnetFirst magnet
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11b11b
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Zweiter MagnetSecond magnet
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11c11c
-
Dritter MagnetThird magnet
-
11d11d
-
Vierter MagnetFourth magnet
-
21a21a
-
Erste KerneinheitFirst core unit
-
21b21b
-
Zweite KerneinheitSecond core unit
-
21c21c
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AbstandskerneinheitDistance core unit
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2222
-
DurchgangslochThrough Hole
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22a, 22b22a, 22b
-
Öffnungsteilopening part
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23a, 23b23a, 23b
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Magnetpolteilmagnetic pole
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24a, 24b, 24c24a, 24b, 24c
-
Jochteilyoke
-
25a, 25b25a, 25b
-
Kernteilcore part
-
26, 3626, 36
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DistanzstückstützrahmenSpacer support frame
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26a, 26b, 26c26a, 26b, 26c
-
Nichtmagnetisches DistanzstückNon-magnetic spacer
-
3030
-
Ankerkernarmature core
-
31a31a
-
Erste BlockeinheitFirst block unit
-
31b31b
-
Zweite BlockeinheitSecond block unit
-
31c31c
-
RückführungsblockeinheitReturn block unit
-
33a, 33b33a, 33b
-
Magnetpolteilmagnetic pole
-
34a, 34b, 34c34a, 34b, 34c
-
Jochteilyoke
-
35a, 35b35a, 35b
-
Kernteilcore part
-
3737
-
¼-Block¼ block
-
41a41a
-
Erste AntriebsspuleFirst drive coil
-
41b41b
-
Zweite AntriebsspuleSecond drive coil
-
41c41c
-
Dritte AntriebsspuleThird drive coil
-
41d41d
-
Vierte AntriebsspuleFourth drive coil
