JP2001251841A - リニアアクチュエータ - Google Patents

リニアアクチュエータ

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JP2001251841A
JP2001251841A JP2000061487A JP2000061487A JP2001251841A JP 2001251841 A JP2001251841 A JP 2001251841A JP 2000061487 A JP2000061487 A JP 2000061487A JP 2000061487 A JP2000061487 A JP 2000061487A JP 2001251841 A JP2001251841 A JP 2001251841A
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JP
Japan
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permanent magnet
linear actuator
armature coil
yoke
linear
Prior art date
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Application number
JP2000061487A
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English (en)
Inventor
Yukihiro Okada
幸弘 岡田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直線部と円弧部で生じる推力に大きな差があ
るため、これが直線部から円弧部へ、あるいは円弧部か
ら直線部へ移る際の推力変動の原因となっていた。 【解決手段】 1はヨーク、2及び2’は図中に示され
た方向に着磁された円弧部及び直線部の永久磁石、3は
電機子コイルである。電機子コイル3には、永久磁石
2、2’からの磁束が鎖交しているため、電機子コイル
3に所定の電流を流すことで、フレミングの左手の法則
により、電機子コイル3に推力が生じて移動することと
なる。このとき、円弧部の永久磁石2の面積に残留磁束
密度を乗じた値が、直線部の永久磁石2’の面積に残留
磁束密度を乗じた値より大きいことから、直線部と円弧
部での推力変動を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、OA機器、制御機
器、電子機器、工作機械、半導体や液晶製造関連機器、
医療関連機器等において直線部及び円弧部からなるトラ
ック型の軌道を移動するための駆動力を発生するリニア
アクチュエータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、リニアアクチュエータとしては、
図11のものが知られている。図11は従来のリニアア
クチュエータを示している。図11で1はヨーク、2、
2’は図中の矢印の方向に着磁された永久磁石、3は電
機子コイルとで構成されている。
【0003】以上のように構成されたリニアアクチュエ
ータについて、以下その動作について説明する。
【0004】電機子コイル3には、永久磁石2からの磁
束が鎖交しているため、電機子コイル3に所定の電流を
流すことで、フレミングの左手の法則により、電機子コ
イル3に推力が生じて移動することとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、ヨーク1に設けた永久磁石2はどれも、
同じ大きさ、同じ形状の永久磁石であったため、同一電
流同一磁束で発生する推力は同じである。直線部では、
各電流の流れる方向と移動方向が略直角になるため、コ
イル部で発生する推力の方向は、移動方向と略一致す
る。しかしながら、円弧部では、コイル部の各電流の向
きと円弧の半径方向とは略一致せず、コイル部で発生す
る推力の方向と移動方向にズレが生じる。このため、円
弧部を移動する場合は、コイル部の推力は低減してしま
う。つまり、直線部と円弧部で生じる推力に大きな差が
あるため、これが、直線部から円弧部へ、あるいは円弧
部から直線部へ移る際の推力変動の原因となっていた。
【0006】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、リニアアクチュエータにおいて、直線部
と円弧部での推力変動を低減することが可能なリニアア
クチュエータを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、電機子コイルと、前記電機子コイルの両側
に所定の空隙を形成して略駆動方向に磁極が異なるよう
に配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石外側に配
設され直線部と円弧部からなるヨークとで構成されてい
るリニアアクチュエータにおいて、前記円弧部の永久磁
石のコイルに対向している面積に残留磁束密度を乗じた
値が、前記直線部の永久磁石のコイルに対向している面
積に残留磁束密度を乗じた値より大きいことを特徴とし
ます。
【0008】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
は、電機子コイルと、前記電機子コイルの両側に所定の
空隙を形成して略駆動方向に磁極が異なるように配置さ
れた複数の永久磁石と、前記永久磁石外側に配設され直
線部と円弧部からなるヨークとで構成されているリニア
アクチュエータにおいて、前記円弧部の永久磁石のコイ
ルに対向している面積に残留磁束密度を乗じた値が、前
記直線部の永久磁石のコイルに対向している面積に残留
磁束密度を乗じた値より大きいことを特徴とするリニア
アクチュエータである。上記のように、円弧部の永久磁
石のコイルに対向している面積に残留磁束密度を乗じた
値が、直線部の永久磁石のコイルに対向している面積に
残留磁束密度を乗じた値より大きいことにより、円弧部
での推力を大きくし、直線部と円弧部での推力変動を低
減することができる。
【0009】また、ヨーク部は、電機子コイル部を挟む
ように配設された上ヨーク部と下ヨーク部とからなり、
この上ヨーク部、下ヨーク部には、それぞれ永久磁石を
備えるようにしてもよい。
【0010】また、前記ヨークに前記永久磁石の位置決
め用の凸部あるいは凹部を設けたものである。
【0011】また、前記ヨークに貫通孔を設けたもので
ある。
【0012】また、前記永久磁石を複数に分割したもの
である。
【0013】また、前記電機子コイルの駆動方向の少な
くとも一方に冷却用のフィンを設けたものである。
【0014】また、コイル部の両端はヨーク部の方向へ
突出したガイド部を備え、このガイド部により、永久磁
石の両側を挟むような構成としており、コイル部がヨー
クの円弧に来ても、ガイド部によりガイドされ、コイル
部は、ヨーク部の円弧に沿って移動する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0016】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
におけるリニアアクチュエータの俯瞰図を示しており、
図1において、1はヨーク、2及び2’は図中に示され
た方向に着磁された円弧部及び直線部の永久磁石、3は
電機子コイルとで構成されている。
【0017】以上のように構成されたリニアアクチュエ
ータについて、以下その動作について説明する。
【0018】電機子コイル3には、永久磁石2、2’か
らの磁束が鎖交しているため、電機子コイル3に所定の
電流を流すことで、フレミングの左手の法則により、電
機子コイル3に推力が生じて移動することとなる。この
部分を詳しく説明すると、図2に示されているように、
永久磁石2から出た磁束は、電機子コイル3に鎖交す
る。このとき、電機子コイルは図に示されているように
電流が流れるため、各電機子コイル3に働く推力は、フ
レミングの左手の法則により紙面左側に生じることとな
り、電機子コイル3は紙面左側に移動する。このとき、
円弧部の永久磁石2の面積に残留磁束密度を乗じた値
が、直線部の永久磁石2’の面積に残留磁束密度を乗じ
た値より大きいことから、直線部と円弧部での推力変動
を低減することができる。
【0019】(実施例2)図3は本発明の第2の実施例
におけるリニアアクチュエータのヨークの俯瞰図を示し
ており、図3において、1はヨーク、2及び2’は図中
に示された方向に着磁された円弧部及び直線部の永久磁
石、3は電機子コイルとで構成されている。図1と異な
るのはヨーク1が図4に示すように永久磁石2及び2’
の位置決め用の凸部を配設したことである。
【0020】以上のように構成されたリニアアクチュエ
ータについて、以下その動作について説明する。
【0021】電機子コイル3には、永久磁石2、2’か
らの磁束が鎖交しているため、電機子コイル3に所定の
電流を流すことで、フレミングの左手の法則により、電
機子コイル3に推力が生じて移動することとなる。この
とき、円弧部の永久磁石2の面積に残留磁束密度を乗じ
た値が、直線部の永久磁石2’の面積に残留磁束密度を
乗じた値より大きいことから、直線部と円弧部での推力
変動を低減することができる。更に、ヨーク1に凸部を
設けていることから、容易に永久磁石2、2’の位置決
めができる。
【0022】なお、以上の説明では、ヨーク1に凸部を
設けたが、図4(b)のように凹部を設けても実施可能
である。
【0023】(実施例3)図5は本発明の第3の実施例
におけるリニアアクチュエータの俯瞰図を示しており、
図5において、1はヨーク、2及び2’は図中に示され
た方向に着磁された円弧部及び直線部の永久磁石、3は
電機子コイルとで構成されている。図1と異なるのはヨ
ーク1に図6に示すような貫通孔を設けたことである。
【0024】以上のように構成されたリニアアクチュエ
ータについて、以下その動作について説明する。
【0025】電機子コイル3には、永久磁石2、2’か
らの磁束が鎖交しているため、電機子コイル3に所定の
電流を流すことで、フレミングの左手の法則により、電
機子コイル3に推力が生じて移動することとなる。この
とき、円弧部の永久磁石2の面積に残留磁束密度を乗じ
た値が、直線部の永久磁石2’の面積に残留磁束密度を
乗じた値より大きいことから、直線部と円弧部での推力
変動を低減することができる。更に、ヨーク1に貫通孔
を設けているので、可動部の移動に伴ってこの貫通孔よ
り空気の吸排気が生じ、永久磁石2、2’の温度上昇に
よる減磁を抑制することができる。
【0026】(実施例4)図7は本発明の第4の実施例
におけるリニアアクチュエータの俯瞰図を示しており、
図7において、1はヨーク、2及び2’は図中に示され
た方向に着磁された円弧部及び直線部の永久磁石、3は
電機子コイルとで構成されている。図1と異なるのは永
久磁石2が図8に示すように分割されていることであ
る。
【0027】以上のように構成されたリニアアクチュエ
ータについて、以下その動作について説明する。
【0028】電機子コイル3には、永久磁石2、2’か
らの磁束が鎖交しているため、電機子コイル3に所定の
電流を流すことで、フレミングの左手の法則により、電
機子コイル3に推力が生じて移動することとなる。この
とき、円弧部の永久磁石2の面積に残留磁束密度を乗じ
た値が、直線部の永久磁石2’の面積に残留磁束密度を
乗じた値より大きいことから、直線部と円弧部での推力
変動を低減することができる。更に、永久磁石2、2’
を分割していることから、可動部の移動に伴って永久磁
石2、2’に生じる渦電流の発生を低減し、永久磁石
2、2’における損失や温度上昇を抑制することができ
る。
【0029】(実施例5)図9は本発明の第5の実施例
におけるリニアアクチュエータの俯瞰図を示しており、
図9において、1はヨーク、2及び2’は図中に示され
た方向に着磁された円弧部及び直線部の永久磁石、3は
電機子コイルとで構成されている。図1と異なるのは電
機子コイル3に図10に示すような冷却用のフィンが配
設されていることである。
【0030】以上のように構成されたリニアアクチュエ
ータについて、以下その動作について説明する。
【0031】電機子コイル3には、永久磁石2、2’か
らの磁束が鎖交しているため、電機子コイル3に所定の
電流を流すことで、フレミングの左手の法則により、電
機子コイル3に推力が生じて移動することとなる。この
とき、円弧部の永久磁石2の面積に残留磁束密度を乗じ
た値が、直線部の永久磁石2’の面積に残留磁束密度を
乗じた値より大きいことから、直線部と円弧部での推力
変動を低減することができる。更に、電機子コイル3に
冷却用のフィンが配設されていることから、発熱による
コイル抵抗の上昇を抑制し、銅損を低減することができ
る。
【0032】
【発明の効果】上記実施例から明らかなように、請求項
1、2に記載の発明によれば、前記円弧部の永久磁石の
コイルに対向している面積に残留磁束密度を乗じた値
が、前記直線部の永久磁石のコイルに対向している面積
に残留磁束密度を乗じた値より大きいことから、直線部
と円弧部での推力変動を低減することができる。
【0033】また、請求項3に記載の発明によれば、前
記ヨークに前記永久磁石の位置決め用の凸部を設けたこ
とから、容易に位置決めができる。
【0034】また、請求項4に記載の発明によれば、前
記ヨークに貫通孔を設けたことから、可動部の移動に伴
ってこの貫通孔より空気の吸排気が生じ、永久磁石2、
2’の温度上昇による減磁を抑制することができる。
【0035】また、請求項5記載の発明によれば、前記
永久磁石を複数に分割したことにより、可動部の移動に
伴って永久磁石2、2’に生じる渦電流の発生を低減し
永久磁石2、2’における損失や温度上昇を抑制するこ
とができる。
【0036】また、請求項6記載の発明によれば、前記
電機子コイルの駆動方向の少なくとも一方に冷却用のフ
ィンを設けたことから、発熱によるコイル抵抗の上昇を
抑制し、銅損を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の第1の実施例におけるリニアア
クチュエータを示す俯瞰図 (b)同リニアアクチュエータの進行方向から見た断面
【図2】本発明の第1の実施例におけるリニアアクチュ
エータの駆動原理の説明図
【図3】本発明の第2の実施例におけるリニアアクチュ
エータを示す俯瞰図
【図4】(a)、(b)は本発明の第2の実施例におけ
るヨークの俯瞰図
【図5】本発明の第3の実施例におけるリニアアクチュ
エータを示す俯瞰図
【図6】本発明の第3の実施例におけるヨークの俯瞰図
【図7】本発明の第4の実施例におけるリニアアクチュ
エータを示す俯瞰図
【図8】本発明の第4の実施例における永久磁石の俯瞰
【図9】本発明の第5の実施例におけるリニアアクチュ
エータを示す俯瞰図
【図10】本発明の第5の実施例における電機子コイル
の俯瞰図
【図11】従来のリニアアクチュエータを示す俯瞰図
【符号の説明】
1 ヨーク 2、2’ 永久磁石 3 電機子コイル 4 冷却用のフィン

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電機子コイルを備える電機子コイル部
    と、前記電機子コイル部に所定の空隙を形成して略駆動
    方向に磁極が異なるように配置された複数の永久磁石
    と、前記永久磁石外側に配設され直線部と円弧部からな
    るヨークとで構成されているリニアアクチュエータにお
    いて、前記円弧部の永久磁石のコイルに対向している面
    積に残留磁束密度を乗じた値が、前記直線部の永久磁石
    のコイルに対向している面積に残留磁束密度を乗じた値
    より大きいことを特徴とするリニアアクチュエータ。
  2. 【請求項2】 ヨーク部は、電機子コイル部を挟むよう
    に配設された上ヨーク部と下ヨーク部とからなり、この
    上ヨーク部、下ヨーク部には、それぞれ永久磁石を備え
    る請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  3. 【請求項3】 ヨークに永久磁石の位置決め用の凸部あ
    るいは凹部を設けたことを特徴とする請求項1記載のリ
    ニアアクチュエータ。
  4. 【請求項4】 ヨークに貫通孔を設けたことを特徴とす
    る請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  5. 【請求項5】 永久磁石を複数に分割したことを特徴と
    する請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  6. 【請求項6】 電機子コイルの駆動方向の少なくとも一
    方に冷却用のフィンを設けたことを特徴とする請求項1
    記載のリニアアクチュエータ。
  7. 【請求項7】 コイル部の両端はヨーク部の方向へ突出
    したガイド部を備え、このガイド部により、永久磁石の
    両側を挟むような構成とした請求項1記載のリニアアク
    チュエータ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2288008A2 (en) 2009-08-18 2011-02-23 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Linear and curvilinear motor system
WO2020048263A1 (zh) * 2018-09-06 2020-03-12 上海果栗自动化科技有限公司 线性传输系统的气源接入装置

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