JP2007274820A

JP2007274820A - リニアモータ

Info

Publication number: JP2007274820A
Application number: JP2006097993A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Shibahara; 和晶柴原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】アクチュエータ及び電磁ダンパとして使用可能なリニアモータにおいて、永久磁石を保護する保護カバーから漏れる磁気を遮蔽して鉄粉等の吸着を防止する。
【解決手段】内周部にコイル９が取付けられたアウタヨーク２内に、外周部に永久磁石７が取付けられたセンタヨーク３を挿入してコイル９と永久磁石７とを対向させる。コイル９に通電することによって推力を発生させ、また、コイル９と磁石７との相対移動によってコイル９に生じる誘導電流を制御して減衰力を発生させる。アウタヨーク２から延出したセンタヨーク３を高透磁率の軟磁性体からなる保護カバー１１で覆って永久磁石７を保護する。保護カバー１１により、永久磁石７によって生じる磁束に対して閉じた磁気回路を形成することにより、永久磁石７の磁気を遮蔽することができ、鉄粉等の吸着を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁力によって推力を発生するアクチュエータ又は減衰力を発生する電磁ダンパ等として使用することができるリニアモータに関するものである。

鉄道車両の電磁ダンパ、電磁サスペンション装置等に使用されるリニアモータとして、例えば特許文献１に記載されているように、外周部に軸方向に沿って複数の永久磁石が取付けられた円筒状のセンタヨークと、センタヨークの外側に配置されて内周部にセンタヨークの永久磁石に対向する複数のコイルが取付けられたアウタヨークとをガイドロッドによって軸方向に沿って移動可能に支持した構造のものが知られている。
特開２００４−２７８７８３号公報

このリニアモータは、コイルと永久磁石との相対位置に応じてコイルに適当な駆動電流を供給することによって推力を発生させることができ、アクチュエータとして使用することができる。また、永久磁石とコイルとの相対変位によってコイルに生じる誘導電流を可変抵抗器あるいはデューティー制御回路等によって制御することにより、センタヨークとアウタヨークとの相対移動に対して減衰力を作用させることができ、電磁ダンパとして使用することができる。

上述のような構造のリニアモータでは、アウタヨークから延出するセンタヨークの外周部に取付けられて外部に露出する永久磁石を飛び石、水、塵埃、鉄粉等の異物の付着から保護する必要がある。このため、一般的には、ゴム、布の伸縮性の蛇腹等の保護カバーによってアウタヨークの露出部分を覆うことが考えられる。

しかしながら、このように保護カバーによってアウタヨークの露出部分を覆った場合でも、次のような問題がある。永久磁石の強い磁気が保護カバーを透して外部に漏れるため、鉄粉等の異物が保護カバーに吸着される。そして、大量の鉄粉等が保護カバーに付着すると、汚濁だけでなく保護カバーの劣化の原因となり、そのまま放置した場合、保護カバーが破損して、鉄粉等がセンタヨークの永久磁石に吸着されて不具合を発生させる可能性がある。また、飛び石等によって保護カバーが破損した場合にも同様の問題が生じることになる。更に、保守、点検時等において、工具等が外部に漏れる磁気によって吸引、吸着されるため、作業性が悪化するという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、保護カバーから漏れる磁気を遮蔽して永久磁石を確実に保護することができるリニアモータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内周部にコイルが取付けられたアウタヨークと、外周部に永久磁石が取付けられ、前記アウタヨーク内に軸方向に移動可能に挿入されて前記アウタヨークの一端から外部へ延出されたセンタヨークとを備え、前記永久磁石と前記コイルとの相対変位に関して前記コイルに流れる電流を制御して前記アウタヨークと前記センタヨークとの間に推力又は減衰力を発生させるリニアモータにおいて、
前記アウタヨークから延出された前記センタヨークを覆う磁性体からなる保護カバーを設け、該保護カバーにより、前記永久磁石によって生じる磁束に対して閉じた磁気回路を形成して前記永久磁石の磁気を遮蔽することを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、請求項１記載のリニアモータにおいて、前記保護カバーを、前記センタヨークの延出端に固定された円筒状のカバーで構成し、前記アウタヨークの一端外周に前記円筒状のカバーの内周面と摺動するシール部材を設けたことを特徴とする。
さらに、請求項３に係る発明は、請求項１記載のリニアモータにおいて、前記保護カバーを、一端が前記センタヨークの延出端に固定され、他端が前記アウタヨークの一端外周に固定された円筒状の金属ベローズで構成したことを特徴とする。

請求項１の発明に係るリニアモータによれば、保護カバーによってセンタヨークの永久磁石を保護することができ、このとき、保護カバーによって形成される閉じた磁気回路によって永久磁石の磁気が遮蔽されるので、保護カバーに鉄粉等の異物が吸着されるのを防止することができる。
請求項２の発明に係るリニアモータによれば、上記請求項１の効果に加え、前記保護カバーを、前記センタヨークの延出端に固定された円筒状のカバーで構成し、前記アウタヨークの一端外周に前記円筒状のカバーの内周面と摺動するシール部材を設けたことで、前記センタヨークが外気と直接触れることを防止し、さらに、シール部材の面をカバーの内周面としたことで、飛び石などで、摺動面を傷つけることを防止でき、耐久性が向上する。
請求項３の発明に係るリニアモータによれば、上記請求項１の効果に加え、前記保護カバーを、一端が前記センタヨークの延出端に固定され、他端が前記アウタヨークの一端外周に固定された円筒状の金属ベローズで構成したことにより、シール性も確保できる。

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。
本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。図１に示すように、第１実施形態に係るリニアモータ１は、略有底円筒状のアウタヨーク２内に、略有底円筒状のセンタヨーク３の開口端側が挿入されて、センタヨーク３の底部側がアウタヨーク２の外部へ延出された構造となっている。アウタヨーク２の底部には、アウタヨーク３の中心に沿って開口部付近まで延びる円筒状のガイドロッド４が立設されている。ガイドロッド４は、センタヨーク３内に挿入されて軸受５、６によって、センタヨーク３を摺動案内している。

センタヨーク３の外周部には、リング状の永久磁石７が軸方向に沿って複数取付けられている。アウタヨーク２の内周部には、円筒状のコア８が取付けられ、このコア８の内周部にセンタヨーク３の永久磁石７に対向するよう軸方向に沿って複数配置されたコイル９が取付けられている。永久磁石７とコア８との間には、所定のクリアランスが設けられている。

センタヨーク３の底部には、アウタヨーク２の外径よりも大径の円板状の拡径部１０が形成されており、拡径部１０の外周部に円筒状の保護カバー１１が取付けられている。保護カバー１１は、アウタヨーク２から延出したセンタヨーク３を覆ってアウタヨーク２の外周部まで延ばされている。保護カバー１１の先端部には、アウタヨーク２の外周面に摺接する案内部１２が形成され、案内部１２には、アウタヨーク２の外周面に摺動可能に密着するシール部材１３が取付けられている。

シール部材１３は、望ましくはフッ素樹脂を含有したものが使用され、これにより、摺動摩擦を低減するとともに、摺動時にアウタシール２の外周面にフッ素樹脂成分を転写し、アウタヨーク２の外周面に撥水性を付与して水、雪、塵埃等を付着しにくくし、また、凍結した場合にも氷を容易に剥離可能にする。あるいは、アウタヨーク２の摺動面にフッ素樹脂を含有するメッキ（フッ素含有の複合無電解ニッケルメッキ等）を施すことによって同様の効果を奏することができる。

保護カバー１１は、磁性体であり、望ましくは高透磁率の軟磁性体からなり、永久磁石７によって生じる磁束に対して閉じた磁気回路を形成して永久磁石７の磁気を遮蔽するようになっている。

アウタヨーク２の開口端部には、保護カバー１１の案内部１２に当接してセンタヨーク３の伸長位置を規定するストッパ１４が取付けられている。アウタヨーク２の外周部には、冷却用の放熱フィン１５が形成されている。また、アウタヨーク２の底部の外側端部及びセンタヨーク３の底部の外側端部には、それぞれ取付部１６、１７が設けられている。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
リニアモータ１は、永久磁石７とコイル９の相対位置に応じてコイル９に適当な駆動電流を供給することによって、アウタヨーク２とセンタヨーク３との間に推力を発生させて伸縮させることができる。また、アウタヨーク２とセンタヨーク３との相対移動に伴う永久磁石７とコイル９との相対変位によってコイル９に誘導起電力が生じるので、コイル９を流れる電流に抵抗を付与することにより、アウタヨーク２とセンタヨーク３との相対移動に対して減衰力を作用させることができる。このとき、コイル９を流れる電流を可変抵抗器で制御し、あるいは、電流のオン／オフをデューティ制御することによって減衰力を制御することができる。

アウタヨーク２から外部へ延出したセンタヨーク３は、シール部材１３によってシールされた保護カバー１１によって覆われて、飛び石、塵埃、水分等から保護される。また、保護カバー１１によって永久磁石７の磁束に対して閉じた磁気回路が形成されて永久磁石７の磁気が遮蔽されるので、保護カバー１１が鉄粉等の異物を吸着するのを防止することができ、また、保守点検時等に工具等を吸着するのを防止することができる。更に、保護カバー１１は、金属製であるから、充分な強度を得ることができ、センタヨーク３に取り付けられた永久磁石７を確実に保護することができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照して説明する。なお、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図２に示すように、本実施形態に係るリニアモータ１８では、上記第１実施形態に対して、保護カバー１１の案内部１２及びアウタヨーク２のストッパ１４が省略され、代りに、アウタヨーク２の開口端部に保護カバー１１の内周面を摺動案内する案内部材１９が取付けられている。案内部材１９には、保護カバー１１の内周面に摺動可能に密着するシール部材２０が取付けられている。そして、センタヨーク３の内周部に、軸受５に当接してセンタヨーク３の伸長位置を規定するストッパ２１が取付けられている。

なお、上記第１実施形態と同様の理由から、シール部材２０としてフッ素樹脂を含有したものを使用し、あるいは、保護カバー１１の摺動面にフッ素樹脂を含有するメッキ（フッ素含有の複合無電解ニッケルメッキ等）を施すことが望ましい。また、放熱フィン１５は、アウタヨーク２の開口端部まで形成されている。

このように構成したことにより、保護部材１１の内周側にシール部材２０との摺動面が配置されるので、摺動面が損傷しにくく、また、異物が付着しにくくなり、シール性を向上させることができる。また、放熱フィン１５をアウタヨーク２の開口端部付近まで配置することができ、これにより、放熱性を高めることができる。

次に、本発明の第３実施形態について、図３を参照して説明する。なお、上記第２実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。

本実施形態に係るリニアモータ２２では、上記第２実施形態に対して、案内部材１９が省略され、保護カバー１１の代りにセンタヨーク３の拡径部１０とアウタヨーク２の開口端部とを間を連結する伸縮可能な蛇腹状の保護カバー２３が設けられている。保護カバー２３は、磁性体であり、望ましくは高透磁率の軟磁性体からなり、永久磁石７によって生じる磁束に対して閉じた磁気回路を形成して永久磁石７の磁気を遮蔽するものであり、金属製ベローズとすることができる。これにより、シール部分から摺動部を無くしてシール性を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係るリニアモータの縦断面図である。本発明の第２実施形態に係るリニアモータの縦断面図である。本発明の第３実施形態に係るリニアモータの縦断面図である。

符号の説明

１リニアモータ、２アウタヨーク、３センタヨーク、７永久磁石、９コイル、１１保護カバー

Claims

内周部にコイルが取付けられたアウタヨークと、外周部に永久磁石が取付けられ、前記アウタヨーク内に軸方向に移動可能に挿入されて前記アウタヨークの一端から外部へ延出されたセンタヨークとを備え、前記永久磁石と前記コイルとの相対変位に関して前記コイルに流れる電流を制御して前記アウタヨークと前記センタヨークとの間に推力又は減衰力を発生させるリニアモータにおいて、
前記アウタヨークから延出された前記センタヨークを覆う磁性体からなる保護カバーを設け、該保護カバーにより、前記永久磁石によって生じる磁束に対して閉じた磁気回路
を形成して前記永久磁石の磁気を遮蔽することを特徴とするリニアモータ。
前記保護カバーを、前記センタヨークの延出端に固定された円筒状のカバーで構成し、前記アウタヨークの一端外周に前記円筒状のカバーの内周面と摺動するシール部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
前記保護カバーを、一端が前記センタヨークの延出端に固定され、他端が前記アウタヨークの一端外周に固定された円筒状の金属ベローズで構成したことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。