JP2004364399A - リニアモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動時における推力のリップルを低減しつつ、非通電停止時における軸状体Sと筒状体Cとの位置変動を防止することを可能とする。
【解決手段】細長棒状の界磁マグネット11を有する軸状体Sの外周側に相対移動可能に配置した複数個の電機子コイル12を有する筒状体Cの中空ケース13を非磁性材料とし、その中空ケース13に対して磁性ヨークを介在することなく複数個の電機子コイル12を装着したことによって、通電駆動時におけるコギングの発生をほとんどなくしつつ推力のリップルを小さく抑えるとともに、軸状体Sの界磁マグネット11を吸引して適宜の位置に保持する磁性保持部材14を筒状体Cに設けて、リニアモータを垂直状態に立てた場合などにおいても軸状体Sと筒状体Cとを停止状態に維持して離脱を防止したもの。
【選択図】 図1
【解決手段】細長棒状の界磁マグネット11を有する軸状体Sの外周側に相対移動可能に配置した複数個の電機子コイル12を有する筒状体Cの中空ケース13を非磁性材料とし、その中空ケース13に対して磁性ヨークを介在することなく複数個の電機子コイル12を装着したことによって、通電駆動時におけるコギングの発生をほとんどなくしつつ推力のリップルを小さく抑えるとともに、軸状体Sの界磁マグネット11を吸引して適宜の位置に保持する磁性保持部材14を筒状体Cに設けて、リニアモータを垂直状態に立てた場合などにおいても軸状体Sと筒状体Cとを停止状態に維持して離脱を防止したもの。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細長棒状の界磁マグネットを有する軸状体と、電機子コイルを有する筒状体とが、軸方向に沿って相対移動するように組み付けられたリニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、界磁マグネットを有する軸状体と、電機子コイルを有する筒状体とが相対移動可能に組み付けられたリニアモータにおいては、軸状体の界磁マグネットが、表面にN極とS極とを軸方向に交互に配置した棒状体から形成されているとともに、筒状体の電機子コイルが、複数個の環状コイル巻回体を上記軸状体の界磁マグネットに外嵌した構成になされている。そして、それら軸状体および筒状体のいずれか一方側が固定子として構成されるとともに、いずれか他方側が可動子として構成される。
【0003】
そのとき、上記筒状体に設けられた電機子コイルは、中空ケースの内壁面に沿って複数個のものが軸方向に並列するように取り付けられた構成になされているが、その電機子コイルを取り付けるにあたっては、上記中空ケースに固定された磁性ヨークを介して装着する型式のもの(例えば特許文献1)の他に、磁性ヨークを介することなく中空ケースの内壁面に直接取り付けるようにした型式のもの(例えば特許文献2)などがある。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−51531公報
【特許文献2】
特開平8−275497号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような各種従来構造のリニアモータのうち、上述した特許文献1にかかるもの、つまり磁性ヨークを有する型式のリニアモータでは、非通電停止時において、軸状体を構成する界磁マグネットと筒状体側の磁性ヨークとが相互に磁気吸引し合うこととなり、互いに吸引し合う位置において両部材どうしを保持する作用力が得られることから、例えば図6に示されているように、リニアモータ1の全体を略垂直状態に立てて使用する場合などにおいても、軸状体2と筒状体3と停止した位置に保持され、両部材2,3どうしが軸方向に離脱して外れてしまうような事態が防止されるという利点がある。しかしながら、その反面、磁性ヨークの磁気的吸引力に基づくコギングが発生し、駆動時の推力にリップルを生じる要因となる。
【0006】
これに対して、上述した特許文献2にかかる磁性ヨークを備えていない型式のリニアモータにおいては、中空ケースを非磁性材料から形成しておきさえすればコギングの発生がなくなり、推力のリップルを小さくすることが可能である。しかしながら非通電停止時における軸状体と筒状体とを保持する作用力が得られないことから、例えば図6に示されているように、リニアモータを略垂直状態に立てた場合などにおいて、非通電状態にする毎に可動子側が図示矢印のように自重で落下してしまい、軸状体2と筒状体3との位置合わせをその都度行わねばならなかったり、それら両部材2,3どうしが軸方向に離脱して外れてしまうような事態も発生することがある。
【0007】
そこで本発明は、駆動時における推力のリップルを低減しつつ、非通電停止時における軸状体と筒状体との位置変動を防止することができるようにしたリニアモータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項1にかかるリニアモータでは、複数個の電機子コイルが軸方向に並設された筒状体の中空ケースが、非磁性材料から形成されているとともに、前記電機子コイルが前記中空ケースの内壁面に対して磁性ヨークを介在することなく装着され、前記筒状体には、前記電機子コイルの非通電停止時に軸状体の界磁マグネットを吸引して前記軸状体を適宜の軸方向位置に保持する磁性保持部材が設けられている。
このような構成を有する請求項1にかかるリニアモータによれば、筒状体に設けられた電機子コイルが、磁性ヨークを介在することなく非磁性材料の中空ケースにより保持されていることから、通電駆動時におけるコギングの発生がほとんどなくなり、推力のリップルが小さく抑えられるようになっている。
また、非通電停止時においては、軸状体を構成する界磁マグネットが筒状体側の磁性保持部材に磁気吸引され、それらの両部材どうしが互いに保持し合うことから、例えばリニアモータを垂直状態に立てた場合などにおいても、それら軸状体と筒状体とが停止した状態に維持され、一方が他方から外れてしまうような事態が防止される。
【0009】
また、本発明の請求項2にかかるリニアモータでは、上記請求項1における磁性保持部材が、筒状体と軸状体との相対移動範囲の少なくとも一方側の終端位置において界磁マグネットの軸方向端部分に対向するように配置されている。
このような構成を有する請求項2にかかるリニアモータによれば、通電駆動時において磁性保持部材が界磁マグネットと対向することがなくなるため、その磁性保持部材によるコギングの発生を完全になくすことが可能となる。また、非通電停止時においては、磁性保持部材が配置された終端位置に界磁マグネットの軸方向端部分が常時セットされることから、その後の位置決め制御が容易に行われることとなる。
【0010】
さらに、本発明の請求項3にかかるリニアモータでは、上記請求項1における磁性保持部材が、界磁マグネットの外周面に対して半径方向に対向可能となるように配置されていることから、磁性保持部材の取付が、電機子コイルと同様な手順で効率的に行われるようになっている。
【0011】
さらにまた、本発明の請求項4にかかるリニアモータでは、上記請求項1における筒状体または軸状体に、相手方部材との相対移動を規制するストッパが設けられているとともに、磁性保持部材が、前記ストッパを相手方部材に当接させる方向に吸引する位置に配置されている。このような構成を有する請求項4にかかるリニアモータによれば、軸状体側との相対移動がストッパにより良好かつ高精度に規制されることとなる。
【0012】
また、本発明の請求項5にかかるリニアモータでは、上記請求項1における筒状体と軸状体との相対移動の方向が略垂直方向となるように設置されており、そのような垂直配置されるリニアモータにおける可動子側の落下現象や、軸状体と筒状体との離脱現象が良好に防止されるようになっている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示された3相駆動のリニアモータ10においては、細長棒状の界磁マグネット11を有する軸状体Sが可動子を構成するように軸方向に沿って往復移動自在に配置されているとともに、その軸状体Sの外周側には、電機子コイル12を一体に有する固定子としての筒状体Cが同心状に配置されている。
【0014】
上記軸状体Sに配置された界磁マグネット11は、表面磁極(N,S)が交互に配列されるように着磁された複数個のマグネット片11a,・・・の集合体からなり、それら複数のマグネット片11aが軸方向に沿って接合された状態に連結されている。そして、その界磁マグネット11の位置が、図示を省略した位置センサー部により検出されることによって位置制御されながらモータ駆動が行われるようになっている。
【0015】
一方、上記筒状体Cは、非磁性材料からなる中空ケース13を有しており、その中空ケース13の内壁面に沿って、複数個の電機子コイル12が軸方向に3相をなすように並列して取り付けられている。それらの各電機子コイル12は、上記軸状体Sと同心状となるようにコイルが巻回されたものであって、磁性ヨークを介在することなく、上記中空ケース13の内壁面に対して直接的に装着されている。
【0016】
このとき、上記筒状体Cにおける電機子コイル12の内周側壁面は、全周・全長にわたって潤滑性軸受面に形成されており、その筒状体Cに形成された潤滑性軸受面を介して、上記軸状体Sが、軸方向に適宜の範囲内で相対的に往復移動可能に挿通されている。すなわち上記軸状体Sは、図1のように図示右側まで移動し切った状態を一方側の終端位置として、図示左右方向に往復移動するように配置されている。
【0017】
また、上記筒状体Cの中空ケース13内には、上述した界磁マグネット11の図示右側端に位置する終端界磁マグネット11bに対応して、磁性保持部材14が配置されている。この筒状体Cに設けられた磁性保持部材14は、界磁マグネット11を半径方向外周側から取り囲むように配置されており、電機子コイル12への非通電停止時に、上記軸状体Sの界磁マグネット11を吸引する機能を備えている。そして、上述したように軸状体Sが図1のような終端位置に来たときに、上記終端界磁マグネット11bが上記磁性保持部材14と半径方向に対向するように位置し、その終端界磁マグネット11bを半径方向外周側から磁性保持部材14により吸引することによって、上記界磁マグネット11の全体を図1の終端位置に保持する構成になされている。
【0018】
このように本実施形態においては、筒状体Cの電機子コイル12が、磁性ヨークを介在することなく非磁性材料の中空ケース13により保持されていることから、通電駆動時におけるコギングの発生がほとんどなくなり、推力のリップルが小さく抑えられるようになっている。
【0019】
また、非通電停止時においては、軸状体Sを構成する界磁マグネット11が筒状体C側の磁性保持部材14に磁気吸引され、それら両部材11,14どうしが互いに保持し合うこととなる。従って、例えばリニアモータを垂直状態に立てた場合(図6参照)などにおいても、それら軸状体Sと筒状体Cとが停止した状態に維持され、一方が他方から外れてしまうような事態が防止される。
【0020】
さらに本実施形態では、軸状体Sと筒状体Cとの相対移動範囲の少なくとも一方側の終端位置において界磁マグネット11の軸方向端部分11bと磁性保持部材14が対向するように配置されていることから、通電駆動時において磁性保持部材14が界磁マグネット11と対向することがなくなるため、その磁性保持部材14によるコギングの発生を完全になくすことが可能となる。また、非通電停止時においては、磁性保持部材14が配置された終端位置に界磁マグネット11の軸方向端部分11bが常時セットされることから、その後の位置決め制御が容易に行われることとなる。
【0021】
特に、このようなリニアモータにおいて、筒状体Cと軸状体Sとの相対移動の方向が略垂直方向となるように設置した場合(図6参照)においては、可動子である軸状体Sの落下現象や、軸状体Sと筒状体Cとの離脱現象が良好に防止されることとなる。
【0022】
さらに本実施形態では、上述した磁性保持部材14が、界磁マグネット11の外周面と半径方向に対向可能に配置されていることから、磁性保持部材14の取付が、電機子コイル12と同様な手順で効率的に行われるようになっている。
【0023】
このとき例えば、上述した軸状体Sの図示左端側にストッパーを設け、軸状体Sが終端位置に来たときに、そのストッパーを筒状体C側に当接させることによって軸状体Sを確実かつ正確に停止させるように構成することも可能であり、そのようなストッパを設けておけば、軸状体Sの移動がストッパにより良好かつ高精度に規制されることとなる。
【0024】
その場合、前述した終端界磁マグネット11bの位置からやや図示右方にずらして磁性保持部材14を配置することとすれば、上述した軸状体Sのストッパーが筒状体Cの図示左端面に当接する位置まで確実に吸引させる構成とすることが可能となり、終端位置での停止をさらに確実かつ高精度に行わせることが可能となる。
【0025】
また、上述した軸状体Sの界磁マグネット11は、図2に示されている実施形態のように、軸方向に着磁されたマグネット片11cを同極どうしが軸方向に対向するように連接させた構造や、図3に示されている実施形態のように、その軸方向に着磁されたマグネット片11cと、径方向に着磁されたマグネット片11dとを軸方向に交互に配置した構造としても、上述した実施形態と同様な作用・効果を得ることができる。
【0026】
さらに、図4に示されている実施形態は、電機子コイル12を2相配置にしたものに本発明を適用したものであり、また図5に示されている実施形態は、3相配置した電機子コイル12の二組A,Bを配置したものに対して本発明を適用したものである。このような各実施形態においても、上述した実施形態と同様な作用・効果を得ることができる。
【0027】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【0028】
例えば、上述した実施形態では、軸状体Sを可動子として筒状体Cを固定子としているが、それとは逆に、軸状体Sを固定子とし、筒状体Cを可動子とすることも可能である。
【0029】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の請求項1記載にかかるリニアモータは、細長棒状の界磁マグネットを有する軸状体の外周側に相対移動可能に配置した複数個の電機子コイルを有する筒状体の中空ケースを非磁性材料とし、その中空ケースに対して磁性ヨークを介在することなく複数個の電機子コイルを装着したことによって通電駆動時におけるコギングの発生をほとんどなくしつつ推力のリップルを小さく抑えるとともに、軸状体の界磁マグネットを吸引して適宜の位置に保持する磁性保持部材を筒状体に設けて、非通電停止時に両部材どうしを互いに保持し合うことによって、リニアモータを垂直状態に立てた場合などにおいても軸状体と筒状体とを停止状態に維持して離脱を防止したものであるから、駆動時における推力のリップルを低減しつつ、非通電停止時における軸状体Sと筒状体Cとの位置変動を防止することができ、リニアモータの特性を向上させつつ使用性も同時に高めることができる。
【0030】
また、本発明の請求項2にかかるリニアモータは、上記請求項1における磁性保持部材を、筒状体と軸状体との相対移動範囲の少なくとも一方側の終端位置において界磁マグネットの軸方向端部分に対向するように配置し、通電駆動時において磁性保持部材が界磁マグネットと対向しないこととして磁性保持部材によるコギングの発生を完全になくすとともに、非通電停止時においては、磁性保持部材を配置した終端位置に界磁マグネットの軸方向端部分を常時セットして、その後の位置決め制御を容易に行うように構成したものであるから、上述した効果を高めることができる。
【0031】
さらに、本発明の請求項3にかかるリニアモータは、上記請求項1における磁性保持部材を界磁マグネットの外周面と半径方向に対向可能に配置したことによって、磁性保持部材の取付を界磁マグネットと同様な手順で効率的に行い得るように構成したものであるから、上述した効果に加えて、生産性を向上させることができる。
【0032】
さらにまた、本発明の請求項4にかかるリニアモータは、上記請求項1における筒状体に軸状体側との相対移動を規制するストッパを設けるとともに、界磁マグネットの軸方向にけおる一端部分をストッパに向かって吸引させる位置に磁性保持部材を配置したことによって、軸状体側との相対移動をストッパにより良好かつ高精度に規制する構成としたものであるから、上述した効果をさらに向上させることができる。
【0033】
また、本発明の請求項5にかかるリニアモータは、上記請求項1における筒状体と軸状体との相対移動の方向を略垂直方向となるように設置しても、可動子の落下や、軸状体と筒状体との離脱現象を良好に防止したものであるから、上述した効果のうちの使用性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したリニアモータの概略構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図2】本発明の他の実施形態における界磁マグネットの構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図3】本発明のさらに他の実施形態における界磁マグネットの構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図4】本発明を2相の電機子コイルを有するリニアモータに適用した場合における概略構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図5】本発明を3相二組の電機子コイルを有するリニアモータに適用した場合における概略構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図6】一般のリニアモータを垂直配置とした例を概略的に表した側面説明図である。
【符号の説明】
10 リニアモータ
11 界磁マグネット
11a マグネット片
11b 終端界磁マグネット
11c,11d マグネット片
12 電機子コイル
13 中空ケース
S 軸状体(可動子)
C 筒状体(固定子)
14 磁性保持部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、細長棒状の界磁マグネットを有する軸状体と、電機子コイルを有する筒状体とが、軸方向に沿って相対移動するように組み付けられたリニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、界磁マグネットを有する軸状体と、電機子コイルを有する筒状体とが相対移動可能に組み付けられたリニアモータにおいては、軸状体の界磁マグネットが、表面にN極とS極とを軸方向に交互に配置した棒状体から形成されているとともに、筒状体の電機子コイルが、複数個の環状コイル巻回体を上記軸状体の界磁マグネットに外嵌した構成になされている。そして、それら軸状体および筒状体のいずれか一方側が固定子として構成されるとともに、いずれか他方側が可動子として構成される。
【0003】
そのとき、上記筒状体に設けられた電機子コイルは、中空ケースの内壁面に沿って複数個のものが軸方向に並列するように取り付けられた構成になされているが、その電機子コイルを取り付けるにあたっては、上記中空ケースに固定された磁性ヨークを介して装着する型式のもの(例えば特許文献1)の他に、磁性ヨークを介することなく中空ケースの内壁面に直接取り付けるようにした型式のもの(例えば特許文献2)などがある。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−51531公報
【特許文献2】
特開平8−275497号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような各種従来構造のリニアモータのうち、上述した特許文献1にかかるもの、つまり磁性ヨークを有する型式のリニアモータでは、非通電停止時において、軸状体を構成する界磁マグネットと筒状体側の磁性ヨークとが相互に磁気吸引し合うこととなり、互いに吸引し合う位置において両部材どうしを保持する作用力が得られることから、例えば図6に示されているように、リニアモータ1の全体を略垂直状態に立てて使用する場合などにおいても、軸状体2と筒状体3と停止した位置に保持され、両部材2,3どうしが軸方向に離脱して外れてしまうような事態が防止されるという利点がある。しかしながら、その反面、磁性ヨークの磁気的吸引力に基づくコギングが発生し、駆動時の推力にリップルを生じる要因となる。
【0006】
これに対して、上述した特許文献2にかかる磁性ヨークを備えていない型式のリニアモータにおいては、中空ケースを非磁性材料から形成しておきさえすればコギングの発生がなくなり、推力のリップルを小さくすることが可能である。しかしながら非通電停止時における軸状体と筒状体とを保持する作用力が得られないことから、例えば図6に示されているように、リニアモータを略垂直状態に立てた場合などにおいて、非通電状態にする毎に可動子側が図示矢印のように自重で落下してしまい、軸状体2と筒状体3との位置合わせをその都度行わねばならなかったり、それら両部材2,3どうしが軸方向に離脱して外れてしまうような事態も発生することがある。
【0007】
そこで本発明は、駆動時における推力のリップルを低減しつつ、非通電停止時における軸状体と筒状体との位置変動を防止することができるようにしたリニアモータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項1にかかるリニアモータでは、複数個の電機子コイルが軸方向に並設された筒状体の中空ケースが、非磁性材料から形成されているとともに、前記電機子コイルが前記中空ケースの内壁面に対して磁性ヨークを介在することなく装着され、前記筒状体には、前記電機子コイルの非通電停止時に軸状体の界磁マグネットを吸引して前記軸状体を適宜の軸方向位置に保持する磁性保持部材が設けられている。
このような構成を有する請求項1にかかるリニアモータによれば、筒状体に設けられた電機子コイルが、磁性ヨークを介在することなく非磁性材料の中空ケースにより保持されていることから、通電駆動時におけるコギングの発生がほとんどなくなり、推力のリップルが小さく抑えられるようになっている。
また、非通電停止時においては、軸状体を構成する界磁マグネットが筒状体側の磁性保持部材に磁気吸引され、それらの両部材どうしが互いに保持し合うことから、例えばリニアモータを垂直状態に立てた場合などにおいても、それら軸状体と筒状体とが停止した状態に維持され、一方が他方から外れてしまうような事態が防止される。
【0009】
また、本発明の請求項2にかかるリニアモータでは、上記請求項1における磁性保持部材が、筒状体と軸状体との相対移動範囲の少なくとも一方側の終端位置において界磁マグネットの軸方向端部分に対向するように配置されている。
このような構成を有する請求項2にかかるリニアモータによれば、通電駆動時において磁性保持部材が界磁マグネットと対向することがなくなるため、その磁性保持部材によるコギングの発生を完全になくすことが可能となる。また、非通電停止時においては、磁性保持部材が配置された終端位置に界磁マグネットの軸方向端部分が常時セットされることから、その後の位置決め制御が容易に行われることとなる。
【0010】
さらに、本発明の請求項3にかかるリニアモータでは、上記請求項1における磁性保持部材が、界磁マグネットの外周面に対して半径方向に対向可能となるように配置されていることから、磁性保持部材の取付が、電機子コイルと同様な手順で効率的に行われるようになっている。
【0011】
さらにまた、本発明の請求項4にかかるリニアモータでは、上記請求項1における筒状体または軸状体に、相手方部材との相対移動を規制するストッパが設けられているとともに、磁性保持部材が、前記ストッパを相手方部材に当接させる方向に吸引する位置に配置されている。このような構成を有する請求項4にかかるリニアモータによれば、軸状体側との相対移動がストッパにより良好かつ高精度に規制されることとなる。
【0012】
また、本発明の請求項5にかかるリニアモータでは、上記請求項1における筒状体と軸状体との相対移動の方向が略垂直方向となるように設置されており、そのような垂直配置されるリニアモータにおける可動子側の落下現象や、軸状体と筒状体との離脱現象が良好に防止されるようになっている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示された3相駆動のリニアモータ10においては、細長棒状の界磁マグネット11を有する軸状体Sが可動子を構成するように軸方向に沿って往復移動自在に配置されているとともに、その軸状体Sの外周側には、電機子コイル12を一体に有する固定子としての筒状体Cが同心状に配置されている。
【0014】
上記軸状体Sに配置された界磁マグネット11は、表面磁極(N,S)が交互に配列されるように着磁された複数個のマグネット片11a,・・・の集合体からなり、それら複数のマグネット片11aが軸方向に沿って接合された状態に連結されている。そして、その界磁マグネット11の位置が、図示を省略した位置センサー部により検出されることによって位置制御されながらモータ駆動が行われるようになっている。
【0015】
一方、上記筒状体Cは、非磁性材料からなる中空ケース13を有しており、その中空ケース13の内壁面に沿って、複数個の電機子コイル12が軸方向に3相をなすように並列して取り付けられている。それらの各電機子コイル12は、上記軸状体Sと同心状となるようにコイルが巻回されたものであって、磁性ヨークを介在することなく、上記中空ケース13の内壁面に対して直接的に装着されている。
【0016】
このとき、上記筒状体Cにおける電機子コイル12の内周側壁面は、全周・全長にわたって潤滑性軸受面に形成されており、その筒状体Cに形成された潤滑性軸受面を介して、上記軸状体Sが、軸方向に適宜の範囲内で相対的に往復移動可能に挿通されている。すなわち上記軸状体Sは、図1のように図示右側まで移動し切った状態を一方側の終端位置として、図示左右方向に往復移動するように配置されている。
【0017】
また、上記筒状体Cの中空ケース13内には、上述した界磁マグネット11の図示右側端に位置する終端界磁マグネット11bに対応して、磁性保持部材14が配置されている。この筒状体Cに設けられた磁性保持部材14は、界磁マグネット11を半径方向外周側から取り囲むように配置されており、電機子コイル12への非通電停止時に、上記軸状体Sの界磁マグネット11を吸引する機能を備えている。そして、上述したように軸状体Sが図1のような終端位置に来たときに、上記終端界磁マグネット11bが上記磁性保持部材14と半径方向に対向するように位置し、その終端界磁マグネット11bを半径方向外周側から磁性保持部材14により吸引することによって、上記界磁マグネット11の全体を図1の終端位置に保持する構成になされている。
【0018】
このように本実施形態においては、筒状体Cの電機子コイル12が、磁性ヨークを介在することなく非磁性材料の中空ケース13により保持されていることから、通電駆動時におけるコギングの発生がほとんどなくなり、推力のリップルが小さく抑えられるようになっている。
【0019】
また、非通電停止時においては、軸状体Sを構成する界磁マグネット11が筒状体C側の磁性保持部材14に磁気吸引され、それら両部材11,14どうしが互いに保持し合うこととなる。従って、例えばリニアモータを垂直状態に立てた場合(図6参照)などにおいても、それら軸状体Sと筒状体Cとが停止した状態に維持され、一方が他方から外れてしまうような事態が防止される。
【0020】
さらに本実施形態では、軸状体Sと筒状体Cとの相対移動範囲の少なくとも一方側の終端位置において界磁マグネット11の軸方向端部分11bと磁性保持部材14が対向するように配置されていることから、通電駆動時において磁性保持部材14が界磁マグネット11と対向することがなくなるため、その磁性保持部材14によるコギングの発生を完全になくすことが可能となる。また、非通電停止時においては、磁性保持部材14が配置された終端位置に界磁マグネット11の軸方向端部分11bが常時セットされることから、その後の位置決め制御が容易に行われることとなる。
【0021】
特に、このようなリニアモータにおいて、筒状体Cと軸状体Sとの相対移動の方向が略垂直方向となるように設置した場合(図6参照)においては、可動子である軸状体Sの落下現象や、軸状体Sと筒状体Cとの離脱現象が良好に防止されることとなる。
【0022】
さらに本実施形態では、上述した磁性保持部材14が、界磁マグネット11の外周面と半径方向に対向可能に配置されていることから、磁性保持部材14の取付が、電機子コイル12と同様な手順で効率的に行われるようになっている。
【0023】
このとき例えば、上述した軸状体Sの図示左端側にストッパーを設け、軸状体Sが終端位置に来たときに、そのストッパーを筒状体C側に当接させることによって軸状体Sを確実かつ正確に停止させるように構成することも可能であり、そのようなストッパを設けておけば、軸状体Sの移動がストッパにより良好かつ高精度に規制されることとなる。
【0024】
その場合、前述した終端界磁マグネット11bの位置からやや図示右方にずらして磁性保持部材14を配置することとすれば、上述した軸状体Sのストッパーが筒状体Cの図示左端面に当接する位置まで確実に吸引させる構成とすることが可能となり、終端位置での停止をさらに確実かつ高精度に行わせることが可能となる。
【0025】
また、上述した軸状体Sの界磁マグネット11は、図2に示されている実施形態のように、軸方向に着磁されたマグネット片11cを同極どうしが軸方向に対向するように連接させた構造や、図3に示されている実施形態のように、その軸方向に着磁されたマグネット片11cと、径方向に着磁されたマグネット片11dとを軸方向に交互に配置した構造としても、上述した実施形態と同様な作用・効果を得ることができる。
【0026】
さらに、図4に示されている実施形態は、電機子コイル12を2相配置にしたものに本発明を適用したものであり、また図5に示されている実施形態は、3相配置した電機子コイル12の二組A,Bを配置したものに対して本発明を適用したものである。このような各実施形態においても、上述した実施形態と同様な作用・効果を得ることができる。
【0027】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【0028】
例えば、上述した実施形態では、軸状体Sを可動子として筒状体Cを固定子としているが、それとは逆に、軸状体Sを固定子とし、筒状体Cを可動子とすることも可能である。
【0029】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の請求項1記載にかかるリニアモータは、細長棒状の界磁マグネットを有する軸状体の外周側に相対移動可能に配置した複数個の電機子コイルを有する筒状体の中空ケースを非磁性材料とし、その中空ケースに対して磁性ヨークを介在することなく複数個の電機子コイルを装着したことによって通電駆動時におけるコギングの発生をほとんどなくしつつ推力のリップルを小さく抑えるとともに、軸状体の界磁マグネットを吸引して適宜の位置に保持する磁性保持部材を筒状体に設けて、非通電停止時に両部材どうしを互いに保持し合うことによって、リニアモータを垂直状態に立てた場合などにおいても軸状体と筒状体とを停止状態に維持して離脱を防止したものであるから、駆動時における推力のリップルを低減しつつ、非通電停止時における軸状体Sと筒状体Cとの位置変動を防止することができ、リニアモータの特性を向上させつつ使用性も同時に高めることができる。
【0030】
また、本発明の請求項2にかかるリニアモータは、上記請求項1における磁性保持部材を、筒状体と軸状体との相対移動範囲の少なくとも一方側の終端位置において界磁マグネットの軸方向端部分に対向するように配置し、通電駆動時において磁性保持部材が界磁マグネットと対向しないこととして磁性保持部材によるコギングの発生を完全になくすとともに、非通電停止時においては、磁性保持部材を配置した終端位置に界磁マグネットの軸方向端部分を常時セットして、その後の位置決め制御を容易に行うように構成したものであるから、上述した効果を高めることができる。
【0031】
さらに、本発明の請求項3にかかるリニアモータは、上記請求項1における磁性保持部材を界磁マグネットの外周面と半径方向に対向可能に配置したことによって、磁性保持部材の取付を界磁マグネットと同様な手順で効率的に行い得るように構成したものであるから、上述した効果に加えて、生産性を向上させることができる。
【0032】
さらにまた、本発明の請求項4にかかるリニアモータは、上記請求項1における筒状体に軸状体側との相対移動を規制するストッパを設けるとともに、界磁マグネットの軸方向にけおる一端部分をストッパに向かって吸引させる位置に磁性保持部材を配置したことによって、軸状体側との相対移動をストッパにより良好かつ高精度に規制する構成としたものであるから、上述した効果をさらに向上させることができる。
【0033】
また、本発明の請求項5にかかるリニアモータは、上記請求項1における筒状体と軸状体との相対移動の方向を略垂直方向となるように設置しても、可動子の落下や、軸状体と筒状体との離脱現象を良好に防止したものであるから、上述した効果のうちの使用性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したリニアモータの概略構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図2】本発明の他の実施形態における界磁マグネットの構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図3】本発明のさらに他の実施形態における界磁マグネットの構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図4】本発明を2相の電機子コイルを有するリニアモータに適用した場合における概略構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図5】本発明を3相二組の電機子コイルを有するリニアモータに適用した場合における概略構造を模式的に表した縦断面説明図である。
【図6】一般のリニアモータを垂直配置とした例を概略的に表した側面説明図である。
【符号の説明】
10 リニアモータ
11 界磁マグネット
11a マグネット片
11b 終端界磁マグネット
11c,11d マグネット片
12 電機子コイル
13 中空ケース
S 軸状体(可動子)
C 筒状体(固定子)
14 磁性保持部材
Claims (5)
- 中空ケース内に複数個の電機子コイルが軸方向に並設された筒状体と、その筒状体内の中心軸に沿って軸方向に適宜の範囲内で相対移動するように配置された細長棒状の界磁マグネットを有する軸状体と、を備えたリニアモータにおいて、
前記筒状体の中空ケースが、非磁性材料から形成されているとともに、
前記電機子コイルが、前記中空ケースの内壁面に対して磁性ヨークを介在することなく装着され、
前記筒状体に、前記電機子コイルの非通電停止時に前記軸状体の界磁マグネットを吸引して前記軸状体を適宜の軸方向位置に保持する磁性保持部材が設けられていることを特徴とするリニアモータ。 - 前記磁性保持部材は、前記筒状体と軸状体との相対移動範囲の少なくとも一方側の終端位置において前記界磁マグネットの軸方向端部分に対向するように配置されていることを特徴とする請求項1記載のリニアモータ。
- 前記磁性保持部材は、前記界磁マグネットの外周面に対して半径方向に対向可能となるように配置されていることを特徴とする請求項1記載のリニアモータ。
- 前記筒状体または軸状体には、相手方部材との相対移動を規制するストッパが設けられているとともに、
前記磁性保持部材が、前記ストッパを相手方部材に当接させる方向に吸引する位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載のリニアモータ。 - 前記筒状体と前記軸状体との相対移動の方向が、略垂直方向となるように設置されていることを特徴とする請求項1記載のリニアモータ。
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