JP2008193760A - Linear motor - Google Patents

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Naoto Shibata
直人 柴田
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Tsubakimoto Chain Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor which can generate a holding force sufficient for stopping a mover (shaft or coil module) at the time of non-energization, has high thrust force at the time of energization and has less leakage magnetic flux to the surrounding. <P>SOLUTION: The linear motor has a shaft 110 in which a plurality of cylindrical permanent magnets are incorporated into an external circumferential pipe 112 made of a non-magnetic material so that the same poles can oppose each other; and a coil module 120 externally inserted into the shaft 110. In the linear motor, the coil module 120 has the predetermined number of ring-like coils disposed densely in an axial direction via an inter-coil yoke made of a magnetic material. With this configuration, the above problem is solved. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、直線方向にシャフト又はコイルモジュールが駆動されるリニアモータに関するものであり、更に詳しくは、騒音や振動、オイルミスト等を嫌う医薬品、半導体、食品等の製造現場やクリーンルーム、オフィスなどでの使用に適したリニアモータに関するものである。   The present invention relates to a linear motor in which a shaft or a coil module is driven in a linear direction. The present invention relates to a linear motor suitable for use.

最近、空気圧や油圧による駆動源を利用しにくく、従来のソレノイドではストローク・推力が足りない分野において、複数の円筒状永久磁石を同極同士が対向するように非磁性材料からなる外周パイプ中に組み込んだシャフトと、そのシャフトに外挿されるコイルモジュールとを有するリニアモータを用いることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０−３１３５６６号公報（図１乃至図３） 特開２００２−３５４７８０号公報（図１、図３） In recent years, it has been difficult to use pneumatic and hydraulic drive sources, and conventional solenoids do not have sufficient stroke and thrust. Multiple cylindrical permanent magnets are placed in an outer pipe made of a non-magnetic material so that the same poles face each other. It has been proposed to use a linear motor having an incorporated shaft and a coil module externally attached to the shaft (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-313566 (FIGS. 1 to 3) JP 2002-354780 A (FIGS. 1 and 3)

ところが、特許文献１に開示されたリニアモータでは、コイルモジュールが、空芯コイルだけからなり、鉄心を使わない構成であるため、コイルモジュールを所定の位置に静止させたい場合、すなわち、保持力を要する場合、コイルに直流電流を連続通電する必要があるだけでなく、ブレーキなどの構成部品が必要であった。また、コイルから空気中への漏れ磁束が大きく推力が低下するだけでなく、周辺へ磁場の影響を与えやすいという課題が指摘されていた。   However, in the linear motor disclosed in Patent Document 1, since the coil module is composed only of an air-core coil and does not use an iron core, when the coil module is desired to be stationary at a predetermined position, that is, the holding force is increased. If necessary, not only the coil needs to be continuously energized with a direct current but also a component such as a brake. Further, a problem has been pointed out that not only the magnetic flux leaked from the coil into the air is large, but the thrust is lowered, and the magnetic field is easily influenced to the periphery.

一方、特許文献２に開示されたリニアモータでは、コイルモジュールが、電機子コアを有しているが、複数の矩形状の電機子コアが、外側から磁性体ロッドの軸心方向に差し込まれる構成をしているため、電機子コアと磁性体ロッド間のギャップが不均一となり局所的に磁気飽和が発生すると共に、円周方向に隣接する電機子コア間に空隙ができて磁束が漏れるため、推力が低下するという課題が指摘されていた。   On the other hand, in the linear motor disclosed in Patent Document 2, the coil module has an armature core, but a plurality of rectangular armature cores are inserted from the outside in the axial direction of the magnetic rod. Because the gap between the armature core and the magnetic rod becomes non-uniform and magnetic saturation occurs locally, and a gap is created between the armature cores adjacent in the circumferential direction, and the magnetic flux leaks. The problem that the thrust was reduced was pointed out.

そこで、本発明の目的は、非通電時において、可動体（シャフト又はコイルモジュール）を静止させるのに十分な保持力を発生することが可能であり、通電時において、大きな推力を有し、周辺への漏れ磁束が少ないリニアモータを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to generate a holding force sufficient to make the movable body (shaft or coil module) stationary when not energized, and has a large thrust when energized. An object of the present invention is to provide a linear motor with little leakage magnetic flux.

請求項１に係る発明は、複数の円筒状永久磁石が同極同士が対向するように非磁性材料からなる外周パイプ中に組み込まれて成るシャフトと、前記シャフトに外挿されたコイルモジュールとを有するリニアモータにおいて、前記コイルモジュールが、磁性材料からなるコイル間ヨークを介して軸方向に密接して配置された所定数のリング状コイルを有していることによって、前記の課題を解決するものである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a shaft formed by incorporating a plurality of cylindrical permanent magnets into an outer peripheral pipe made of a nonmagnetic material so that the same poles face each other, and a coil module extrapolated to the shaft. In the linear motor having the coil module, the coil module has a predetermined number of ring-shaped coils arranged in close contact with each other in the axial direction via an inter-coil yoke made of a magnetic material. It is.

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、コイルモジュールが、その外周に磁性材料からなる円筒状のコイル外側ヨークを有していることによって、前記の課題をさらに解決するものである。   In addition to the configuration of the invention according to claim 1, the invention according to claim 2 further solves the above problem by having the coil module has a cylindrical coil outer yoke made of a magnetic material on the outer periphery thereof. It is a solution.

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明の構成に加えて、コイルモジュールが、その両端にシャフトに組み込まれた円筒状永久磁石の軸方向の長さの整数倍の距離を離間して配置された磁性材料からなるフランジを有していることによって、前記の課題をより一層解決するものである。   In the invention according to claim 3, in addition to the configuration of the invention according to claim 1 or claim 2, the coil module is an integral multiple of the axial length of the cylindrical permanent magnet incorporated in the shaft at both ends thereof. By having a flange made of a magnetic material arranged at a distance, the above-described problem is further solved.

なお、本発明における「ヨーク」とは、磁力線を通すための磁気構造であり、磁性材料によって構成される。また、「磁性材料」とは、磁性を帯びることが可能な物質のことであり、ケイ素鋼、純鉄などが用いられる。一方、「非磁性材料」とは、磁性をほとんど帯びることがない物質のことであり、ステンレス、アルミニウムなどが用いられる。   The “yoke” in the present invention is a magnetic structure for passing magnetic lines of force, and is made of a magnetic material. The “magnetic material” is a substance that can be magnetized, and silicon steel, pure iron, and the like are used. On the other hand, the “non-magnetic material” is a substance that hardly takes magnetism, and stainless steel, aluminum, and the like are used.

請求項１に係る発明によれば、複数の円筒状永久磁石が同極同士が対向するように非磁性材料からなる外周パイプ中に組み込まれて成るシャフトと、前記シャフトに外挿されたコイルモジュールとを有するリニアモータにおいて、前記コイルモジュールが、磁性材料からなるコイル間ヨークを介して軸方向に密接して配置された所定数のリング状コイルを有していることによって、非通電時に、シャフトに組み込まれた複数の円筒状永久磁石とコイルモジュールに組み込まれた磁性材料からなるコイル間ヨークとが引き合い可動体（シャフト又はコイルモジュール）を静止させるのに十分な保持力を発生させることができる。   According to the first aspect of the present invention, a shaft in which a plurality of cylindrical permanent magnets are incorporated in an outer peripheral pipe made of a nonmagnetic material so that the same poles face each other, and a coil module extrapolated to the shaft The coil module has a predetermined number of ring-shaped coils arranged in close contact with each other in the axial direction via an inter-coil yoke made of a magnetic material. A plurality of cylindrical permanent magnets incorporated in the coil module and an inter-coil yoke made of a magnetic material incorporated in the coil module are attracted to generate a holding force sufficient to make the movable body (shaft or coil module) stationary. .

請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、コイルモジュールが、その外周に磁性材料からなる円筒形状のコイル外側ヨークを有していることによって、非通電時に、シャフトに組み込まれた円筒状永久磁石とコイルモジュールに組み込まれた磁性材料からなるコイル間及びコイル外側ヨークとが協働して磁気回路を構成するため、より大きな保持力が発生する。また、通電時に、外部空間への漏れ磁束が低減し、推力が増大する。   According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the coil module has a cylindrical coil outer yoke made of a magnetic material on the outer periphery thereof, thereby de-energizing. Sometimes, a cylindrical permanent magnet incorporated in the shaft and a coil made of a magnetic material incorporated in the coil module and the coil outer yoke cooperate to form a magnetic circuit, so that a larger holding force is generated. Further, when energized, the magnetic flux leakage to the external space is reduced and the thrust is increased.

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２が奏する効果に加えて、コイルモジュールが、その両端にシャフトに組み込まれた円筒状永久磁石の軸方向の長さ（磁石ピッチ）の整数倍の距離を離間して配置された磁性材料からなるフランジを有していることによって、より大きな保持力が発生すると共に、磁石ピッチ単位での位置決めが可能になる。   According to the invention of claim 3, in addition to the effect of claim 1 or claim 2, the axial length (magnet pitch) of the cylindrical permanent magnet in which the coil module is incorporated in the shaft at both ends thereof By having flanges made of a magnetic material spaced apart by an integral multiple of the distance, a larger holding force is generated, and positioning in units of magnet pitch is possible.

本発明は、複数の円筒状永久磁石が同極同士が対向するように非磁性材料からなる外周パイプ中に組み込まれて成るシャフトと、前記シャフトに外挿されたコイルモジュールとを有するリニアモータにおいて、前記コイルモジュールが、磁性材料からなるコイル間ヨークを介して軸方向に密接して配置された所定数のリング状コイルを有するものであって、非通電時に、シャフトに組み込まれた複数の円筒状永久磁石とコイルモジュールに組み込まれた磁性材料からなるコイル間ヨークとが引き合い保持力が発生するものであれば、その具体的な実施の形態は、如何なるものであっても何ら構わない。   The present invention relates to a linear motor having a shaft in which a plurality of cylindrical permanent magnets are incorporated in an outer peripheral pipe made of a nonmagnetic material so that the same poles face each other, and a coil module externally attached to the shaft. The coil module has a predetermined number of ring-shaped coils closely arranged in the axial direction via inter-coil yokes made of a magnetic material, and a plurality of cylinders incorporated in the shaft when not energized As long as the holding force is generated by the inter-coil yoke made of a magnetic material incorporated in the coil-shaped permanent magnet and the coil module, any specific embodiment may be used.

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図６に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は、本発明の一実施例であるリニアモータの外観を示した斜視図である。このリニアモータ１００は、複数の円筒状永久磁石が同極同士が対向するように非磁性材料、例えば、ステンレスからなる外周パイプ１１２中に組み込まれて成るシャフト１１０と、このシャフト１１０に外挿されたコイルモジュール１２０とから構成されている。ここに示されたリニアモータ１００は、コイルモジュール１２０の両端に断面Ｌ字形状の取付部材１３０を有しており、シャフト１１０が軸方向に前進後退するシャフト可動型であるが、シャフト１１０を固定して、コイルモジュール可動型としても使用することが可能である。   FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a linear motor according to an embodiment of the present invention. The linear motor 100 includes a shaft 110 that is incorporated in an outer peripheral pipe 112 made of a nonmagnetic material, for example, stainless steel so that a plurality of cylindrical permanent magnets face each other with the same polarity, and is extrapolated to the shaft 110. And the coil module 120. The linear motor 100 shown here has a mounting member 130 having an L-shaped cross section at both ends of the coil module 120 and is a shaft movable type in which the shaft 110 moves forward and backward in the axial direction, but the shaft 110 is fixed. Thus, it can be used as a coil module movable type.

図２（ａ）は、図１に示したリニアモータの中心軸を通る垂直面で切断したときの断面図を示しており、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢視IIB方向から見た正面図である。図２に基づき本発明の主要部であるシャフト１１０と、コイルモジュール１２０について説明する。   2A shows a cross-sectional view when cut along a vertical plane passing through the central axis of the linear motor shown in FIG. 1, and FIG. 2B shows the direction IIB in FIG. 2A. It is the front view seen from. The shaft 110 and the coil module 120, which are the main parts of the present invention, will be described with reference to FIG.

シャフト１１０は、次のような構造をしている。非磁性材料、例えば、ステンレスからなる外周パイプ１１２の中に所定数の円筒状永久磁石１１４を同極同士が対向するように組み込まれており、隣接する円筒状永久磁石１１４の間には、磁性材料、例えば、ケイ素鋼からなる磁性板１１８が挟装されている。そして、外周パイプ１１２の両端は、非磁性材料からなる封止部材１１６により封止されている。なお、隣接する円筒状永久磁石１１４の間に挟装された磁性板１１８は、なくても構わない。   The shaft 110 has the following structure. A predetermined number of cylindrical permanent magnets 114 are incorporated in an outer peripheral pipe 112 made of a non-magnetic material, for example, stainless steel so that the same poles face each other. A magnetic plate 118 made of a material such as silicon steel is sandwiched. Both ends of the outer peripheral pipe 112 are sealed with a sealing member 116 made of a nonmagnetic material. Note that the magnetic plate 118 sandwiched between the adjacent cylindrical permanent magnets 114 may be omitted.

一方、コイルモジュール１２０は、次のような構造をしている。所定数（図２に示したものは１２個）のリング状コイル１２４が、その間に磁性材料からなるコイル間ヨーク１２６を挟装して、非磁性材料、例えば、ステンレスからなるセンターパイプ１２１に装填されている。そして、その外側を磁性材料、例えば、ケイ素鋼からなる円筒形状のコイル外側ヨーク１２２によって覆われている。また、コイルモジュール１２０の両端には、円筒状永久磁石１１４の軸方向の長さ（磁石ピッチ）の整数倍の距離を離間させて配置された磁性材料からなるフランジ１２８を有している。   On the other hand, the coil module 120 has the following structure. A predetermined number (twelve shown in FIG. 2) of ring-shaped coils 124 are loaded into a center pipe 121 made of a non-magnetic material, for example, stainless steel, with an inter-coil yoke 126 made of a magnetic material interposed therebetween. ing. The outside is covered with a cylindrical coil outer yoke 122 made of a magnetic material, for example, silicon steel. Further, at both ends of the coil module 120, there are flanges 128 made of a magnetic material arranged at a distance of an integral multiple of the axial length (magnet pitch) of the cylindrical permanent magnet 114.

この時、リング状コイル１２４の幅とコイル間ヨーク１２６の幅との和を、円筒状永久磁石１１４の軸方向の長さの略３の倍数分の１にすることによって、３相交流で駆動するときに円滑な移動ができるとともに、コイルモジュール１２０の両端に固設したフランジ１２８の位置をちょうど円筒状永久磁石１１４の軸方向の長さの整数倍の距離を離間させた位置とすることができる。   At this time, the sum of the width of the ring-shaped coil 124 and the width of the inter-coil yoke 126 is set to about one-third of the axial length of the cylindrical permanent magnet 114 to drive with a three-phase alternating current. The flange 128 fixed at both ends of the coil module 120 can be moved to a position separated by an integer multiple of the axial length of the cylindrical permanent magnet 114. it can.

また、図２（ａ）において参照符号１２９を付した断面Ｌ字形状のリング部材は、回転止めリングであって、この回転止めリング１２９の内周面に僅かな高さの凸部が設けられており、この凸部がシャフト１１０の外周パイプ１１２の外周表面に軸方向に刻設された僅かな深さの凹部（図示はされていない）と係合することによって、シャフト１１０とコイルモジュール１２０が相互に回転することを規制している。さらに、図２（ｂ）に示したように、フランジ１２８の四隅にボルト穴１２８ａを穿孔し、図１に示したように、ボルト１３２とナット１３４によって対峙するフランジ１２８を締め付けている。   In addition, the ring member having an L-shaped cross section denoted by reference numeral 129 in FIG. 2A is a rotation stop ring, and a convex portion having a slight height is provided on the inner peripheral surface of the rotation stop ring 129. The shaft 110 and the coil module 120 are engaged with each other by engaging a concave portion (not shown) with a slight depth carved in the axial direction on the outer peripheral surface of the outer peripheral pipe 112 of the shaft 110. Regulate the mutual rotation. Further, as shown in FIG. 2B, bolt holes 128a are drilled in the four corners of the flange 128, and the flange 128 facing the bolt 132 and the nut 134 is tightened as shown in FIG.

次に、図３に基づき本発明のリニアモータの駆動原理について説明する。なお、以下の説明においては、コイルモジュールを固定したシャフト可動型に基づいて説明する。   Next, the driving principle of the linear motor of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, description will be given based on a movable shaft type in which a coil module is fixed.

コイルモジュール１２０を構成する１２個のリング状コイル１２４には、それぞれ、順に１２０°ずつ位相の異なる３相の交流電源が接続され、ある瞬間において、図３（ａ）に示したような磁極が発生する。そして、コイルモジュール１２０に発生した磁極（Ｎ極及びＳ極）と異極のシャフト１１０に組み込まれた円筒状永久磁石の磁極（Ｓ極及びＮ極）との吸引力と、コイルモジュール１２０に発生した磁極（Ｎ極及びＳ極）と同極のシャフト１１０に組み込まれた円筒状永久磁石の磁極（Ｎ極及びＳ極）との反発力によって、シャフト１１０に対して紙面上で左方向に進めるような推力が発生する。   The twelve ring coils 124 constituting the coil module 120 are each connected with a three-phase AC power source having a phase difference of 120 ° in order, and at a certain moment, a magnetic pole as shown in FIG. appear. Then, the attraction force between the magnetic poles (N pole and S pole) generated in the coil module 120 and the magnetic poles (S pole and N pole) of the cylindrical permanent magnet incorporated in the shaft 110 of different polarity, and the coil module 120 The repulsive force between the magnetic poles (N pole and S pole) and the magnetic poles (N pole and S pole) of the cylindrical permanent magnet incorporated in the shaft 110 of the same polarity advances the shaft 110 leftward on the paper surface. Such thrust is generated.

そして、シャフト１１０が左方向に推進するのに合わせて、３相の交流電源の位相が変わり、図３（ｂ）に示したような磁極が発生する。この時も同様に、コイルモジュール１２０に発生した磁極（Ｎ極及びＳ極）と異極のシャフト１１０に組み込まれた円筒状永久磁石の磁極（Ｓ極及びＮ極）との吸引力と、コイルモジュール１２０に発生した磁極（Ｎ極及びＳ極）と同極のシャフト１１０に組み込まれた円筒状永久磁石の磁極（Ｎ極及びＳ極）との反発力によって、シャフト１１０に対して紙面上で左方向に進めるような推力が発生する。   Then, as the shaft 110 is propelled leftward, the phase of the three-phase AC power supply changes, and a magnetic pole as shown in FIG. 3B is generated. At this time, similarly, the attractive force between the magnetic poles (N pole and S pole) generated in the coil module 120 and the magnetic poles (S pole and N pole) of the cylindrical permanent magnet incorporated in the shaft 110 of different polarity, and the coil The repulsive force between the magnetic poles (N pole and S pole) generated in the module 120 and the magnetic poles (N pole and S pole) of the cylindrical permanent magnet incorporated in the shaft 110 having the same polarity as the shaft 110 on the paper surface. A thrust that advances in the left direction is generated.

さらに、図３（ｃ）に示すように、シャフト１１０に組み込まれた円筒状永久磁石の位相に合わせて、コイルモジュール１２０を構成するリング状コイル１２４に通電される３相交流の電流位相を変えていくことにより、シャフト１１０が左方向に推進する。また、３相交流の位相を逆転させることによって、シャフト１１０を右方向に推進させることができる。   Further, as shown in FIG. 3C, the current phase of the three-phase alternating current supplied to the ring coil 124 constituting the coil module 120 is changed in accordance with the phase of the cylindrical permanent magnet incorporated in the shaft 110. As a result, the shaft 110 is propelled to the left. Moreover, the shaft 110 can be propelled rightward by reversing the phase of the three-phase alternating current.

次に、図４に基づき、本発明のリニアモータの保持力及び推力が向上する原理について説明する。   Next, based on FIG. 4, the principle of improving the holding force and thrust of the linear motor of the present invention will be described.

本発明のリニアモータは、図４に示したようにシャフト１１０に装填された円筒状永久磁石１１４が発生する磁束が、コイルモジュール１２０に装填された隣接するリング状コイル１２４の間に挟装されたコイル間ヨーク１２６とコイル外側ヨーク１２２の中を集中して通ることによって、Ａで指示したような空間への漏れ磁束が低減され、磁気回路特性が向上するため、コイルへの非通電時における保持力が向上すると共に、通電時における推力が向上する。
さらに、コイルへの非通電時には、磁束が集中するところにコイル間ヨーク１２６が位置するようにコイルモジュール１２０が静止しようとするため、シャフト１１０に装填された円筒状永久磁石１１４の軸方向の長さピッチでの位置決め制御が可能になる。 In the linear motor of the present invention, the magnetic flux generated by the cylindrical permanent magnet 114 loaded on the shaft 110 is sandwiched between adjacent ring coils 124 loaded on the coil module 120 as shown in FIG. By concentrating through the inter-coil yoke 126 and the coil outer yoke 122, the magnetic flux leakage into the space as indicated by A is reduced and the magnetic circuit characteristics are improved. While holding power improves, the thrust at the time of electricity supply improves.
Further, when the coil is not energized, the coil module 120 attempts to be stationary so that the inter-coil yoke 126 is located where the magnetic flux is concentrated. Therefore, the axial length of the cylindrical permanent magnet 114 loaded on the shaft 110 is long. Positioning control at high pitch becomes possible.

また、本発明のリニアモータは、図５に示したようにコイルモジュール１２０がその両端に、シャフト１１０に組み込まれた円筒状永久磁石１１４の軸方向の長さ（磁石ピッチ）の整数倍の距離を離間させて磁性材料からなるフランジ１２８を装着しているため、非通電時により大きな保持力が発生する。このときフランジ１２８間の距離を磁石ピッチの整数倍になるように調整することで、保持力を最も大きくすることができる。さらに、フランジ１２８に磁石を内蔵することにより、さらに大きな保持力を得ることができる。しかしながら、この場合、シャフト１１０が静止するピッチは、磁石ピッチの２倍となる。なお、本実施例では、３相コイルを用いているが、単相用コイルであっても同様の効果を得ることができる。   Further, in the linear motor of the present invention, as shown in FIG. 5, the coil module 120 has a distance that is an integral multiple of the axial length (magnet pitch) of the cylindrical permanent magnet 114 incorporated in the shaft 110 at both ends thereof. Since the flange 128 made of a magnetic material is mounted with the gaps spaced apart from each other, a larger holding force is generated when power is not supplied. At this time, the holding force can be maximized by adjusting the distance between the flanges 128 to be an integral multiple of the magnet pitch. Furthermore, a larger holding force can be obtained by incorporating a magnet in the flange 128. However, in this case, the pitch at which the shaft 110 is stationary is twice the magnet pitch. In the present embodiment, a three-phase coil is used, but a similar effect can be obtained even with a single-phase coil.

最後に、本発明のリニアモータの主要部分であるコイルモジュール１２０の製造方法の一例について図６に基づき説明する。   Finally, an example of the manufacturing method of the coil module 120 which is the main part of the linear motor of this invention is demonstrated based on FIG.

予め所定の大きさのリング状コイル１２４とコイル間ヨーク１２６を所定数用意する。次に非磁性材料、例えば、ステンレスからなるセンターパイプ１２１にコイル間ヨーク１２６とリング状コイル１２４を挿入させていく。すべてのコイル間ヨーク１２６とリング状コイル１２４をセンターパイプ１２１に挿入し終えたら、磁性材料、例えば、ケイ素鋼からなるコイル外側ヨーク１２２を被せる。   A predetermined number of ring-shaped coils 124 and inter-coil yokes 126 having a predetermined size are prepared in advance. Next, the inter-coil yoke 126 and the ring-shaped coil 124 are inserted into the center pipe 121 made of a nonmagnetic material, for example, stainless steel. When all the inter-coil yokes 126 and the ring-shaped coils 124 have been inserted into the center pipe 121, a coil outer yoke 122 made of a magnetic material, for example, silicon steel, is covered.

１２２ａで示したスリットは、リング状コイル１２４の給電線を引き出すためのスリットである。最後に両端に磁性材料からなるフランジ１２８を合わせて、対峙するフランジ１２８同士をボルトとナットによって締め付けることによって、コイルモジュール１２０が完成する。なお、図６に示した製造方法では、リング状コイル１２４とコイル間ヨーク１２６を交互にセンターパイプ１２１に挿入する例を示しているが、この例の他にも、例えば、２個のリング状コイル１２４をセンターパイプ１２１に挿入した後、１個のコイル間ヨーク１２６を挿入したり、あるいは、１個のリング状コイル１２４をセンターパイプ１２１に挿入した後に２個のコイル間ヨーク１２６を挿入することもできる。このように、リング状コイル１２４とコイル間ヨーク１２６の数を自由に組み合わせることによって、必要な推力に応じて磁石ピッチを変えることが可能になる。   A slit indicated by 122a is a slit for drawing out the feed line of the ring-shaped coil 124. Finally, the flanges 128 made of a magnetic material are fitted to both ends, and the opposing flanges 128 are tightened with bolts and nuts to complete the coil module 120. 6 shows an example in which the ring-shaped coils 124 and the inter-coil yokes 126 are alternately inserted into the center pipe 121. In addition to this example, for example, two ring-shaped coils After inserting 124 into the center pipe 121, one inter-coil yoke 126 can be inserted, or after inserting one ring-shaped coil 124 into the center pipe 121, two inter-coil yokes 126 can be inserted. . In this way, by freely combining the numbers of the ring-shaped coil 124 and the inter-coil yoke 126, it becomes possible to change the magnet pitch in accordance with the required thrust.

さらに、本発明は、円筒状永久磁石１１４及びリング状コイル１２４を用いて、断面円形状のシャフト１１０及び断面円筒形状のコイルモジュール１２０を有するリニアモータであるが、円筒状永久磁石１１４及びリング状コイル１２４を断面多角形状として、断面多角形状のシャフト及び断面多角リング形状のコイルモジュールを有するリニアモータとすることも可能である。   Furthermore, the present invention is a linear motor using a cylindrical permanent magnet 114 and a ring-shaped coil 124 and having a shaft 110 having a circular cross section and a coil module 120 having a cylindrical cross section. The coil 124 may be a polygonal cross-section, and a linear motor having a polygonal cross-section shaft and a coil module having a cross-section polygonal ring shape may be used.

本発明のリニアモータは、ソレノイドでは得られない長ストロークが得られ、漏れ磁束を低減したことにより高推力が得られ、機械的な構成が存在しないため応答性が高いという特徴を有しており、騒音や振動、オイルミストを嫌う場所での使用が可能であり、その産業上の利用可能性は、きわめて高い。   The linear motor of the present invention has a feature that a long stroke that cannot be obtained by a solenoid is obtained, a high thrust is obtained by reducing leakage magnetic flux, and a high response is obtained because there is no mechanical configuration. It can be used in places where noise, vibration and oil mist are disliked, and its industrial applicability is extremely high.

本発明の一実施例であるリニアモータの外観を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the external appearance of the linear motor which is one Example of this invention. 図１のリニアモータの垂直断面図と正面図である。It is the vertical sectional view and front view of the linear motor of FIG. 本発明のリニアモータの駆動原理を説明する図である。It is a figure explaining the drive principle of the linear motor of this invention. 本発明のリニアモータの保持力及び推力向上の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of holding force and thrust improvement of the linear motor of the present invention. 本発明のリニアモータの保持力向上の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the holding power improvement of the linear motor of this invention. 本発明のリニアモータの主要部であるコイルモジュールの製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the coil module which is the principal part of the linear motor of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１００ ・・・ リニアモータ
１１０ ・・・ シャフト
１１２ ・・・ 外周パイプ
１１４ ・・・ 円筒状永久磁石
１１６ ・・・ 封止部材
１１８ ・・・ 磁性板
１２０ ・・・ コイルモジュール
１２１ ・・・ センターパイプ
１２２ ・・・ コイル外側ヨーク
１２２ａ・・・ スリット
１２４ ・・・ リング状コイル
１２６ ・・・ コイル間ヨーク
１２８ ・・・ フランジ
１２８ａ・・・ ボルト穴
１２９ ・・・ 回転止めリング
１３０ ・・・ 取付部材
１３２ ・・・ ボルト
１３４ ・・・ ナット
Ａ ・・・ 漏れ磁束 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Linear motor 110 ... Shaft 112 ... Peripheral pipe 114 ... Cylindrical permanent magnet 116 ... Sealing member 118 ... Magnetic board 120 ... Coil module 121 ... Center pipe 122 ... Coil outer yoke 122a ... Slit 124 ... Ring coil 126 ... Inter-coil yoke 128 ... Flange 128a ... Bolt hole 129 ... Anti-rotation ring 130 ... Mounting member 132・ ・ ・ Bolt 134 ・ ・ ・ Nut A ・ ・ ・ Leakage magnetic flux

Claims (3)

複数の円筒状永久磁石が同極同士が対向するように非磁性材料からなる外周パイプ中に組み込まれて成るシャフトと、前記シャフトに外挿されたコイルモジュールとを有するリニアモータにおいて、
前記コイルモジュールが、磁性材料からなるコイル間ヨークを介して軸方向に密接して配置された所定数のリング状コイルを有していることを特徴とするリニアモータ。 In a linear motor having a shaft built into an outer peripheral pipe made of a non-magnetic material such that a plurality of cylindrical permanent magnets face each other with the same pole, and a coil module extrapolated to the shaft,
The linear motor according to claim 1, wherein the coil module has a predetermined number of ring-shaped coils arranged in close contact with each other in the axial direction via an inter-coil yoke made of a magnetic material. 前記コイルモジュールが、その外周に磁性材料からなる円筒状のコイル外側ヨークを有していることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。   The linear motor according to claim 1, wherein the coil module has a cylindrical coil outer yoke made of a magnetic material on an outer periphery thereof. 前記コイルモジュールが、その両端に前記シャフトに組み込まれた円筒状永久磁石の軸方向の長さの整数倍の距離を離間して配置された磁性材料からなるフランジを有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ。   The coil module has flanges made of a magnetic material spaced at an integer multiple of the axial length of a cylindrical permanent magnet incorporated in the shaft at both ends thereof. The linear motor according to claim 1 or 2.
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