JP2009022121A - Linear motor and linear actuator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor and a linear actuator whose overall length is not significantly increased even if the stroke is lengthened. <P>SOLUTION: A peripheral yoke forme of a magnetic material is placed in proximity to the peripheral portion of an exciting coil. The yoke and the coil can be moved relative to each other. As a result, it is possible to obtain a linear motor whose overall length is not significantly increased even if a stroke is lengthened. Further, it is possible to obtain an actuator short in overall length whose sectional area is increased as compared with a conventional case and whose overall length is increased only by an amount equivalent to an increase in the stroke even if the stroke is lengthened. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、精密位置決めシステムに用いられるリニアモータと該リニアモータを使用したリニアアクチュエータに係り、特に、ストロークを長くしても全長がストローク増加分程度しか長くならず、小断面積でかつ全長が短くなるように工夫したものに関する。 The present invention relates to, for example, a linear motor used in a precision positioning system and a linear actuator using the linear motor, and in particular, even if the stroke is lengthened, the total length is only increased by about the stroke increase, and has a small cross-sectional area and It relates to the device designed to shorten the overall length.

非接触駆動の可能なリニアモータとして、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3に開示されているようなものがある。
特開2005−328586号公報 特開2001−333567号公報 特開平10−313566号公報
As a linear motor capable of non-contact driving, there are those disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, for example.
JP 2005-328586 A JP 2001-333567 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-313566

上記特許文献1、特許文献2、特許文献3に記載されているリニアモータの場合には、十分な推力が得られないという問題があると共に、隣接する永久磁石の界面近傍で磁界の急峻なピークを持った不均一な磁界分布となり、それが原因して推力の変動をもたらし位置決め精度が低下してしまうという問題があった。 In the case of the linear motors described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, there is a problem that sufficient thrust cannot be obtained, and a steep peak of the magnetic field near the interface between adjacent permanent magnets. As a result, there is a problem that the magnetic field distribution has a non-uniform magnetic field distribution, which causes a variation in thrust and lowers positioning accuracy.

そこで、本件特許出願人は、これらの問題点を解決するものとして、特願2007−28147や特願2007−51051に係る特許願を提出している(これら2件は未公開である)。以下、これらの特許願に開示されているリニアモータの構成を説明する。 Accordingly, the present patent applicant has filed patent applications relating to Japanese Patent Application No. 2007-28147 and Japanese Patent Application No. 2007-51051 as solutions to these problems (these two cases have not been disclosed). The configuration of the linear motor disclosed in these patent applications will be described below.

まず、特願2007−28147に係る特許願に開示されているリニアモータは、図5に示すような構成になっている。まず、固定子101があり、この固定子101は、ヨーク103と、このヨーク103の内周側に配置された3個の異なる位相のU相コイル121、V相コイル123、W相コイル125等から構成されている。上記ヨーク103は、透磁率が高い磁性材料、例えば、軟鉄から構成されている。又、上記ヨーク103の両端にはガイド部材107、109が取り付けられている。 First, the linear motor disclosed in the patent application related to Japanese Patent Application No. 2007-28147 has a configuration as shown in FIG. First, there is a stator 101. This stator 101 includes a yoke 103, three U-phase coils 121, a V-phase coil 123, a W-phase coil 125 and the like arranged on the inner peripheral side of the yoke 103. It is composed of The yoke 103 is made of a magnetic material having a high magnetic permeability, for example, soft iron. Guide members 107 and 109 are attached to both ends of the yoke 103.

又、この場合には三相コイル駆動方式を採用しており、上記3個の異なる位相のコイル、すなわち、U相コイル121、V相コイル123、W相コイル125を一組とし、これを三組設置している。又、この場合にはU相コイル121、V相コイル123、W相コイル125の駆動を正弦波駆動としているものである。 In this case, a three-phase coil drive system is adopted, and the above three coils having different phases, that is, a U-phase coil 121, a V-phase coil 123, and a W-phase coil 125 are combined into one set. A set is installed. In this case, the driving of the U-phase coil 121, the V-phase coil 123, and the W-phase coil 125 is a sine wave drive.

又、上記U相コイル121、V相コイル123、W相コイル125の内周側には5個の永久磁石113が連接された状態で内装されている。上記永久磁石113の両端にはシャフト115、117が接続されている。上記シャフト115、117は上記ガイド部材107、109を貫通・配置されている。 In addition, five permanent magnets 113 are connected to the inner peripheral side of the U-phase coil 121, V-phase coil 123, and W-phase coil 125. Shafts 115 and 117 are connected to both ends of the permanent magnet 113. The shafts 115 and 117 are disposed through the guide members 107 and 109.

次に、特願2007−51051に係る特許願に開示されているリニアモータは、図6及び図7に示すような構成になっている。まず、固定子201がある。この固定子201は、ヨーク203と、このヨーク203の内周側に設置されたコイル205とから構成されている。上記コイル205は4組の三相コイル207から構成されていて、上記三相コイル207は、U相コイル207aと、V相コイル207bと、W相コイル207cとから構成されている。上記ヨーク203は、透磁率が高い磁性材料、例えば、軟鉄から構成されている。又、上記ヨーク203の両端にはガイド部材209、211が取り付けられている。   Next, the linear motor disclosed in the patent application related to Japanese Patent Application No. 2007-51051 is configured as shown in FIGS. First, there is a stator 201. The stator 201 includes a yoke 203 and a coil 205 installed on the inner peripheral side of the yoke 203. The coil 205 is composed of four sets of three-phase coils 207, and the three-phase coil 207 is composed of a U-phase coil 207a, a V-phase coil 207b, and a W-phase coil 207c. The yoke 203 is made of a magnetic material having a high magnetic permeability, for example, soft iron. Guide members 209 and 211 are attached to both ends of the yoke 203.

上記コイル205の内周側には可動子213が図中左右方向に移動可能な状態で収容・配置されている。この可動子213は、円筒形状をなす複数個(この実施の形態の場合には6個)の永久磁石215を積層・配置した構成になっている。又、上記複数個の永久磁石215の両端にはシャフト217、219が取り付けられている。これらシャフト217、219は上記ガイド部材209、211を貫通・配置されている。 A mover 213 is accommodated and arranged on the inner peripheral side of the coil 205 in a state in which it can move in the left-right direction in the figure. The mover 213 has a configuration in which a plurality (six in the case of this embodiment) of permanent magnets 215 having a cylindrical shape are stacked and arranged. Further, shafts 217 and 219 are attached to both ends of the plurality of permanent magnets 215. The shafts 217 and 219 are disposed through the guide members 209 and 211.

上記シャフト219にはリニアスケール部243が設けられている。すなわち、シャフト219の一部に平坦部241を設け、その平坦部241にリニアスケール部243を設けるようにしたものである。上記リニアスケール部243は、縞状をなしていてスケール機能を備えた構成のものであり、鍍金及びエッチング加工によって設けられている。又、ガイド部材211には矩形の開口部245が形成されている。又、図中符号231、233、235は、A相センサ、B相センサ、Z相センサを示している。 The shaft 219 is provided with a linear scale portion 243. That is, a flat portion 241 is provided on a part of the shaft 219, and a linear scale portion 243 is provided on the flat portion 241. The linear scale portion 243 has a striped configuration and a scale function, and is provided by plating and etching. The guide member 211 is formed with a rectangular opening 245. Reference numerals 231, 233, and 235 in the figure indicate A-phase sensors, B-phase sensors, and Z-phase sensors.

上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、従来のリニアモータの場合には、短いストロークの場合は殆ど問題ないが、ストロークを長くすると全長が大幅に長くなってしまう問題点があった。以下、詳細に説明する。
例えば、図5に示したリニアモータの場合には、ヨーク103の内周側に配置された永久磁石113が移動しても、永久磁石113とヨーク103との磁気吸引力に変化はないが(コギングがない)、永久磁石113がヨーク103の端部に近づくと磁束分布が不均一となり、大きな磁気吸引力が生じることになる。その為、永久磁石113の端部がヨーク103の端部より少し手前までしか移動できないように設計してある。そして、ストロークを長くしようとすれば、永久磁石113をストローク分長くすると共にヨーク103についても永久磁石113が長くなった分と永久磁石113の移動量増加分に相当する分だけ長くしなければならない。つまり、増加するストロークの2倍の分だけヨーク103の長さを長くする必要があり、結局、ストロークを長くしようとするとリニアアクチュエータ全長が急激に長くなってしまうことになる。
又、図6及び図7に示したリニアアクチュエータの場合は、図5に示したリニアアクチュエータにリニアスケール243(リニアエンコーダ)を付与した構成になっており、このリニアスケール243の付与のために、リニアアクチュエータの全長はさらに長くなってしまうものである。
The conventional configuration has the following problems. That is, in the case of the conventional linear motor, there is almost no problem in the case of a short stroke, but there is a problem that the total length is significantly increased when the stroke is lengthened. Details will be described below.
For example, in the case of the linear motor shown in FIG. 5, even if the permanent magnet 113 arranged on the inner peripheral side of the yoke 103 moves, the magnetic attractive force between the permanent magnet 113 and the yoke 103 does not change ( When the permanent magnet 113 approaches the end of the yoke 103, the magnetic flux distribution becomes non-uniform and a large magnetic attractive force is generated. Therefore, the design is such that the end of the permanent magnet 113 can move only slightly before the end of the yoke 103. If the stroke is to be lengthened, the permanent magnet 113 must be lengthened by the stroke, and the yoke 103 must be lengthened by an amount corresponding to the length of the permanent magnet 113 and the amount of movement of the permanent magnet 113 increased. . That is, it is necessary to increase the length of the yoke 103 by twice the increasing stroke, and as a result, when the stroke is increased, the entire length of the linear actuator is abruptly increased.
In the case of the linear actuator shown in FIGS. 6 and 7, the linear actuator shown in FIG. 5 is provided with a linear scale 243 (linear encoder). The total length of the linear actuator is even longer.

本願発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ストロークを長くしてもその全長が大幅に長くなることがないリニアモータとリニアアクチュエータを提供することにある。 The present invention has been made based on such points, and an object of the present invention is to provide a linear motor and a linear actuator that do not significantly increase the overall length even if the stroke is lengthened.

上記課題を解決するべく本願発明の請求項1によるリニアモータは、励磁コイル外周部近傍に外周部磁性材料製ヨークを配置し、該外周部磁性材料製ヨークと上記励磁コイルとが相対運動可能であることを特徴とするものである。
又、請求項2によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、上記外周部磁性材料製ヨークの端部に端部磁性材料製ヨークを配置したことを特徴とするものである。
又、請求項3によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、上記外周部磁性材料製ヨークの一部に溝を切り欠いたことを特徴とするものである。
又、請求項4によるリニアモータは、請求項3記載のリニアモータにおいて、 上記外周部磁性材料製ヨークをハウジングに納めたことを特徴とするものである。
又、請求項5によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、 上記励磁コイルの内周側に滑りガイドを用いられていることを特徴とするものである。
又、請求項6によるリニアモータは、請求項5記載のリニアモータにおいて、上記滑りガイドが非磁性金属製であることを特徴とするものである。
又、請求項7によるリニアモータは、 請求項6記載のリニアモータにおいて、上記滑りガイドの滑り面に焼結体を用いることを特徴とするものである。
又、請求項8によるリニアモータは、請求項7記載のリニアモータにおいて、上記焼結体の表面にテフロン(登録商標)樹脂をコーティングすることを特徴とするものである。
又、請求項9によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、上記励磁コイル前後にはガイドホルダが設置されていて、該ガイドホルダの連結を連結部材を用いて行うことを特徴とするものである。
又、請求項10によるリニアモータは、請求項9記載のリニアモータにおいて、 上記連結部材にリニアスケールを取付けていることを特徴とするものである。
又、請求項11によるリニアアクチュエータは、請求項1〜請求項10の何れかに記載のリニアモータを使用したことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the linear motor according to claim 1 of the present invention has an outer peripheral magnetic material yoke arranged in the vicinity of the outer periphery of the exciting coil, and the outer peripheral magnetic material yoke and the exciting coil can move relative to each other. It is characterized by being.
According to a second aspect of the present invention, the linear motor according to the first aspect is characterized in that an end magnetic material yoke is disposed at an end of the outer peripheral magnetic material yoke.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the linear motor according to the first aspect, wherein a groove is cut out in a part of the outer peripheral magnetic material yoke.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the linear motor according to the third aspect, wherein the outer peripheral magnetic yoke is housed in a housing.
According to a fifth aspect of the present invention, the linear motor according to the first aspect is characterized in that a sliding guide is used on the inner peripheral side of the exciting coil.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the linear motor according to the fifth aspect, wherein the sliding guide is made of a nonmagnetic metal.
According to a seventh aspect of the present invention, in the linear motor according to the sixth aspect, a sintered body is used for the sliding surface of the sliding guide.
The linear motor according to claim 8 is the linear motor according to claim 7, wherein the surface of the sintered body is coated with Teflon (registered trademark) resin.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the linear motor according to the first aspect, wherein a guide holder is provided before and after the exciting coil, and the guide holder is connected using a connecting member. Is.
The linear motor according to claim 10 is the linear motor according to claim 9, wherein a linear scale is attached to the connecting member.
A linear actuator according to an eleventh aspect uses the linear motor according to any one of the first to tenth aspects.

以上述べたように上記課題を解決するべく本願発明の請求項1によるリニアモータは、励磁コイル外周部近傍に外周部磁性材料製ヨークを配置し、該外周部磁性材料製ヨークと上記励磁コイルとが相対運動可能であるように構成したので、リニアモータ全長を短くすることが可能になった。すなわち、ストローク増加させようとする場合には、永久磁石を増加させるだけよく、その際、リニアモータとしての全長は永久磁石の増加分だけ、すなわち、ストローク分だけ長くするだけでいい。又、従来の典型的な一軸アクチュエータである回転モータとボールねじを用いたアクチュエータと比べても、少なくとも、回転モータが不要になる分だけ大幅に短くすることができるものである。
又、請求項2によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、上記外周部磁性材料製ヨークの端部に端部磁性材料製ヨークを配置した構成になっているので、永久磁石の端部がリニアモータ端部近くまで来ることになり、端部から磁束漏れを防ぐと共に磁気回路を構成でき端部の永久磁石の磁束密度を向上させることができる。
又、請求項3によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、上記外周部磁性材料製ヨークの一部に溝を切り欠いた構成になっているので、可動部の運動を容易に取り出すことができる。
又、請求項4によるリニアモータは、請求項3記載のリニアモータにおいて、 上記外周部磁性材料製ヨークをハウジングに納めた構成になっているので、外周部磁性材料ヨークの円筒形状を保持することができ、それによって、狭ギャップの小型リニアモータを得ることができる。
又、請求項5によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、 上記励磁コイルの内周側に滑りガイドを用いられている構成になっているので、永久磁石と励磁コイルとのギャップを狭小で安定化させることができ、それによっても、リニアモータの小型化が可能になるものである。
又、請求項6によるリニアモータは、請求項5記載のリニアモータにおいて、上記滑りガイドが非磁性金属製であるので、磁束の流れを乱すことなく発生推力を確保することができるものである。又、非磁性金属とすることにより良好な熱伝導性が得られより大電流を流すことが可能になるので、リニアモータとしての小型化に大きく寄与するものである。
又、請求項7によるリニアモータは、 請求項6記載のリニアモータにおいて、上記滑りガイドの滑り面に焼結体を用いる構成になっているので、より円滑な動作を提供することができる。
又、請求項8によるリニアモータは、請求項7記載のリニアモータにおいて、上記焼結体の表面にテフロン(登録商標)樹脂をコーティングする構成になっているので、さらに円滑な動作を得ることができるものである。
又、請求項9によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、上記励磁コイル前後にはガイドホルダが設置されていて、該ガイドホルダの連結を連結部材を用いて行う構成になっているので、例えば、滑りガイドを二分割した構成も実現することができる。
又、請求項10によるリニアモータは、請求項9記載のリニアモータにおいて、 上記連結部材にリニアスケールを取付けている構成になっているので、新たな平面スペースを要することなく所望のリニアエンコーダを構成することができ、その際、リニアアクチュエータとしての全長を長くすることもない。
又、請求項11によるリニアアクチュエータは、請求項1〜請求項10の何れかに記載のリニアモータを使用した構成になっているので、断面積は従来例よる増えるものの、ストロークを長くしても略ストローク増加分しか全長が長くならない全長の短いアクチュエータを得ることが可能になったものである。
As described above, in order to solve the above-described problem, the linear motor according to claim 1 of the present invention has the outer peripheral magnetic material yoke disposed in the vicinity of the outer periphery of the exciting coil, and the outer peripheral magnetic material yoke, the exciting coil, and the like. Since it is configured to be capable of relative movement, the total length of the linear motor can be shortened. That is, in order to increase the stroke, it is only necessary to increase the number of permanent magnets. In this case, the total length of the linear motor only needs to be increased by the amount of increase of the permanent magnets, that is, by the stroke. In addition, compared with a conventional typical single-axis actuator, which is a rotary motor and an actuator using a ball screw, at least the rotation motor can be significantly shortened by an amount that is unnecessary.
According to a second aspect of the present invention, in the linear motor according to the first aspect, the end magnetic material yoke is disposed at the end of the outer peripheral magnetic material yoke. Since the portion comes close to the end of the linear motor, magnetic flux leakage can be prevented from the end and a magnetic circuit can be formed, and the magnetic flux density of the permanent magnet at the end can be improved.
According to a third aspect of the present invention, in the linear motor according to the first aspect of the present invention, since the groove is notched in a part of the yoke made of the outer peripheral magnetic material, the movement of the movable part can be easily taken out. be able to.
According to a fourth aspect of the present invention, in the linear motor according to the third aspect of the present invention, since the outer peripheral magnetic material yoke is housed in the housing, the outer peripheral magnetic material yoke is maintained in the cylindrical shape. Accordingly, a small linear motor with a narrow gap can be obtained.
Further, the linear motor according to claim 5 is the linear motor according to claim 1, wherein a sliding guide is used on the inner peripheral side of the exciting coil, so that the gap between the permanent magnet and the exciting coil is increased. It can be stabilized in a narrow space, and it is possible to reduce the size of the linear motor.
According to a sixth aspect of the present invention, in the linear motor according to the fifth aspect, since the sliding guide is made of a nonmagnetic metal, the generated thrust can be secured without disturbing the flow of magnetic flux. Further, by using a non-magnetic metal, good thermal conductivity can be obtained and a larger current can be flowed, which greatly contributes to miniaturization as a linear motor.
According to a seventh aspect of the present invention, in the linear motor according to the sixth aspect, since the sintered body is used for the sliding surface of the sliding guide, a smoother operation can be provided.
Further, the linear motor according to claim 8 is the linear motor according to claim 7, wherein the surface of the sintered body is coated with Teflon (registered trademark) resin, so that a smoother operation can be obtained. It can be done.
According to a ninth aspect of the present invention, in the linear motor according to the first aspect, a guide holder is provided before and after the exciting coil, and the guide holder is connected by using a connecting member. Therefore, for example, a configuration in which the sliding guide is divided into two parts can also be realized.
The linear motor according to claim 10 is the linear motor according to claim 9, wherein a linear scale is attached to the connecting member, so that a desired linear encoder can be configured without requiring a new plane space. In this case, the total length of the linear actuator is not increased.
Further, since the linear actuator according to claim 11 is configured to use the linear motor according to any one of claims 1 to 10, the cross-sectional area is increased as compared with the conventional example, but the stroke is lengthened. Thus, it is possible to obtain an actuator having a short overall length in which the overall length is increased only by an approximately stroke increase.

以下、図1乃至図3を参照して本発明の一実施の形態を説明する。まず、ハウジング1があり、このハウジング1の内側には外周部磁性材料製ヨーク3が収容・配置されている。又、上記外周部磁性材料製ヨーク3の両端には端部磁性材料製ヨーク5、7が設置されている。上記外周部磁性材料製ヨーク3の内周側には磁石ホルダ9が設置されていて、この磁石ホルダ9の内周側には複数個の永久磁石11が積層・配置された状態で収容されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, there is a housing 1, and a yoke 3 made of an outer peripheral magnetic material is accommodated and disposed inside the housing 1. Further, end magnetic material yokes 5 and 7 are provided at both ends of the outer peripheral magnetic material yoke 3. A magnet holder 9 is installed on the inner peripheral side of the yoke 3 made of the outer peripheral magnetic material, and a plurality of permanent magnets 11 are accommodated in a stacked and arranged state on the inner peripheral side of the magnet holder 9. Yes.

上記磁石ホルダ9と外周部磁性材料製ヨーク3との間にはガイドホルダ13、13が設置されていて、これらガイドホルダ13、13の内周側には非磁性金属製(この実施の形態の場合にはりん青銅)の滑りガイド15が設置されている。上記滑りガイド15の外周側には励磁コイル17が設置されている。上記励磁コイル17は3組の三相コイル19から構成されていて、上記三相コイル19は、U相コイル19aと、V相コイル19bと、W相コイル19cとから構成されている。そして、U相コイル19aと、V相コイル19bと、W相コイル19c及び電流を流す向きを切り替えていくことにより、コイル17とそれに一体化された可動部を図中左右何れかの方向に移動させるものである。   Guide holders 13 and 13 are installed between the magnet holder 9 and the outer peripheral magnetic material yoke 3, and the guide holders 13 and 13 are made of a nonmagnetic metal (in this embodiment). In this case, a phosphor bronze sliding guide 15 is provided. An exciting coil 17 is installed on the outer peripheral side of the sliding guide 15. The excitation coil 17 is composed of three sets of three-phase coils 19, and the three-phase coil 19 is composed of a U-phase coil 19a, a V-phase coil 19b, and a W-phase coil 19c. Then, by switching the U-phase coil 19a, the V-phase coil 19b, the W-phase coil 19c and the direction in which the current flows, the coil 17 and the movable part integrated therewith are moved in either the left or right direction in the figure. It is something to be made.

又、上記ガイドホルダ13、13の一部は、上記ハウジング1及び外周部磁性材料製ヨーク3に形成された開口部21を介して外部に露出・配置されていて、連結部材23を介して連結されている。上記連結部材23にはスライダ25が取り付けられている。又、上記ハウジング1にはレール27が敷設されていて、上記スライダ25はこのレール27に沿って往復動可能に設置されている。   A part of the guide holders 13 and 13 is exposed and arranged outside through the opening 21 formed in the housing 1 and the yoke 3 made of the outer peripheral magnetic material, and is connected through the connecting member 23. Has been. A slider 25 is attached to the connecting member 23. A rail 27 is laid on the housing 1, and the slider 25 is installed so as to reciprocate along the rail 27.

又、上記スライダ25側にはリニアスケール29が取り付けられている。又、上記ハウジング1側には回路基板31が設置されていると共に、該回路基板31にはエンコーダセンサ33が設置されている。又、ハウジング1側にはフラットケーブル35が設置されている。 A linear scale 29 is attached to the slider 25 side. A circuit board 31 is installed on the housing 1 side, and an encoder sensor 33 is installed on the circuit board 31. A flat cable 35 is installed on the housing 1 side.

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、本実施の形態の場合には、外周部磁性材料製ヨーク3と永久磁石11の相対運動を止めて固定するべく、励磁コイル17の外周部の外周部磁性材料製ヨーク3と励磁コイル17との固定を外して相対運動可能に構成したので、リニアモータ全長を短くすることが可能になったものである。
例えば、ストローク増加させようとする場合には、永久磁石11を増加させるだけでよく、その際、リニアモータとしての全長は永久磁石11の増加分だけ、すなわち、ストローク分だけ長くするだけでいい。
そして、従来の典型的な一軸アクチュエータである回転モータとボールねじを用いたアクチュエータと比べても、少なくとも、回転モータが不要になる分だけ大幅に短くすることができるものである。
又、外周部近傍磁性材料製ヨーク3の端部に端部磁性材料製ヨーク5、7を設けているので、永久磁石11の端部がリニアモータ端部近くまで来ることになり、端部から磁束漏れを防ぐと共に磁気回路を構成でき端部の永久磁石11の磁束密度を向上させることができる。
又、励磁コイル17側を可動部とすると共に永久磁石11側を固定部とした場合、リニアモータの力の取り出しは上記固定部の内側にある可動部から取り出す必要がある。そこで、本実施の形態の場合には、ハウジング1及び外周部磁性材料製ヨーク3の一部に開口部21を形成するようにしており、それによって、可動部の運動を取り出すことができる。
又、外周部磁性材料製ヨーク3の一部を切り欠いて開口部21とした場合、外周部磁性材料製ヨーク3の円形状が歪み易くなるが、本実施の形態の場合に、切り欠いた外周部磁性材料製ヨーク3を円形状の穴のあいたハウジング1内に挿入するようにしているので、外周部磁性材料製ヨーク3の円形状を保持することができる。それによって、狭ギャップの小型リニアモータを得ることができる。
又、本実施の形態の場合には、滑りガイド15の回りに励磁コイル17を配置するようにしているので、永久磁石11と励磁コイル17とのギャップを狭小で安定化させることができ、それによっても、リニアモータの小型化が可能になるものである。
又、本実施の形態では、りん青銅製の滑りガイド15の一部を前後のガイドホルダ13、13に圧入することによって、励磁コイル17を固定すると共に永久磁石11が挿入された磁石ホルダ9を案内部材とする滑りガイド部が構成されているので、それによっても、リニアモータの小型化が可能になるものである。
又、この場合滑りガイド部を非磁性にすることにより、磁束の流れを乱すことなく発生推力を確保することができるものである。又、非磁性金属とすることにより良好な熱伝導性が得られより大電流を流すことが可能になるので、リニアモータとしての小型化に大きく寄与するものである。
又、連結部材23の下にリニアスケール29を取り付け、さらにその下にエンコーダセンサ33を配置するように構成しているので、新たな平面スペースを要することなく所望のリニアエンコーダを構成することができ、その際、リニアアクチュエータとしての全長を長くすることもない。
又、ガイドホルダ13、13の一部は外周部磁性材料製ヨーク3の開口部21を介して露出して連結部材23によって連結されており、さらに、このガイドホルダ13、13の一部はスライダ25と連結されており、それによって、円筒状滑りガイド部の回り止めの機能を果たすと伴にスライダ25上に負荷を載せ駆動させて位置決めすることができる。


又、 断面積は先願例に比べてより増えるものの、ストロークを長くしても略ストローク増加分しか全長が長くならない全長の短いリニアアクチュエータを得ることが可能になったものである。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
First, in the case of the present embodiment, the outer peripheral magnetic material yoke 3 and the exciting coil 17 at the outer peripheral portion of the exciting coil 17 are used to stop and fix the relative movement between the outer magnetic material yoke 3 and the permanent magnet 11. Since it is configured to be able to move relative to the linear motor, the overall length of the linear motor can be shortened.
For example, in order to increase the stroke, it is only necessary to increase the permanent magnet 11, and in that case, the total length of the linear motor only needs to be increased by the increase of the permanent magnet 11, that is, the stroke.
Compared with a conventional rotary motor that is a typical single-axis actuator and an actuator using a ball screw, at least the rotation motor can be significantly shortened.
Further, since the end magnetic material yokes 5 and 7 are provided at the end of the magnetic material yoke 3 near the outer peripheral portion, the end of the permanent magnet 11 comes close to the end of the linear motor. Magnetic flux can be prevented while preventing magnetic flux leakage, and the magnetic flux density of the permanent magnet 11 at the end can be improved.
Further, when the exciting coil 17 side is a movable part and the permanent magnet 11 side is a fixed part, it is necessary to take out the force of the linear motor from the movable part inside the fixed part. Therefore, in the case of the present embodiment, the opening 21 is formed in a part of the housing 1 and the yoke 3 made of the outer peripheral portion magnetic material, whereby the movement of the movable portion can be taken out.
In addition, when a part of the outer peripheral magnetic material yoke 3 is cut out to form the opening 21, the circular shape of the outer peripheral magnetic material yoke 3 is easily distorted. Since the outer peripheral magnetic material yoke 3 is inserted into the housing 1 having a circular hole, the circular shape of the outer peripheral magnetic yoke 3 can be maintained. Thereby, a small gap small linear motor can be obtained.
In the present embodiment, since the exciting coil 17 is arranged around the sliding guide 15, the gap between the permanent magnet 11 and the exciting coil 17 can be narrowed and stabilized. As a result, the linear motor can be miniaturized.
In the present embodiment, a portion of the phosphor bronze sliding guide 15 is press-fitted into the front and rear guide holders 13 and 13 to fix the exciting coil 17 and the magnet holder 9 into which the permanent magnet 11 is inserted. Since the sliding guide portion serving as the guide member is configured, the linear motor can also be reduced in size.
Further, in this case, the generated thrust can be secured without disturbing the flow of magnetic flux by making the sliding guide portion non-magnetic. Further, by using a non-magnetic metal, good thermal conductivity can be obtained and a larger current can be flowed, which greatly contributes to miniaturization as a linear motor.
In addition, since the linear scale 29 is attached under the connecting member 23 and the encoder sensor 33 is disposed under the linear scale 29, a desired linear encoder can be configured without requiring a new plane space. In this case, the total length of the linear actuator is not increased.
A part of the guide holders 13 and 13 is exposed through the opening 21 of the yoke 3 made of the outer peripheral magnetic material and is connected by a connecting member 23. Further, a part of the guide holders 13 and 13 is a slider. 25, thereby achieving a function of preventing rotation of the cylindrical sliding guide portion, and a load can be placed on the slider 25 and driven for positioning.


In addition, although the cross-sectional area is increased as compared with the prior application example, it is possible to obtain a linear actuator having a short overall length, which can increase the overall length only by the stroke increase even if the stroke is lengthened.

次に、図4を参照して本発明の第2の実施の形態を説明する。この第2の実施の形態の場合には、前記第1の実施の形態におけるりん青銅製の上記滑りガイド15の摺動面に焼結体層51を形成し、この焼結体層51の内周面にテフロン(登録商標)樹脂を薄くコーティングしたものである。図中テフロン(登録商標)樹脂のコーティング部を符号53で示す。
その他の構成は前記第1の実施の形態の場合と同じであり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of the second embodiment, a sintered body layer 51 is formed on the sliding surface of the sliding guide 15 made of phosphor bronze in the first embodiment. The peripheral surface is thinly coated with Teflon (registered trademark) resin. In the drawing, a coating portion of Teflon (registered trademark) resin is denoted by reference numeral 53.
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

したがって、前記第1の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができると共に、より円滑な動作を提供することができる。
尚、潤滑剤としては、液体潤滑剤と上記テフロン(登録商標)樹脂のような固体潤滑剤の二種類があるが、液体潤滑剤の場合には飛散等の不具合もあり、よって、固体潤滑剤が好ましい。
Therefore, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained, and a smoother operation can be provided.
There are two types of lubricants, liquid lubricants and solid lubricants such as the above-mentioned Teflon (registered trademark) resin, but in the case of liquid lubricants, there are also problems such as scattering. Is preferred.

尚、本発明は前記第1、第2の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、前記第1、第2の実施の形態の場合は、りん青銅製の滑りガイド15は、りん青銅板の上に焼結体層51を形成し、その上にテフロン(登録商標)樹脂をコーティングし、それを円筒状(C字状)に成形するようにしている。しかしながら,長さの長いものはプレス圧が高く生産性が落ちてしまう。そこで、滑りガイド15を二分割する構成が考えられる。この場合であっても励磁コイル17の前後のガイドホルダ13、13の連結を外部の連結部材23を用いることにより、例えば、二分割した滑りガイド15であっても外部でガイドホルダ13、13は連結されており、よって、二分割した滑りガイド15であっても一体化することができる。
又、可動部と固定部が入れ替わっても同等の機能を発揮することは言うまでもない。
その他、図示した構成あくまで一例であってそれに限定されるものではない。
The present invention is not limited to the first and second embodiments.
For example, in the case of the first and second embodiments, the phosphor bronze sliding guide 15 is formed by forming a sintered body layer 51 on a phosphor bronze plate and placing Teflon (registered trademark) resin thereon. It is coated and formed into a cylindrical shape (C shape). However, products with a long length have a high press pressure, resulting in decreased productivity. Therefore, a configuration in which the sliding guide 15 is divided into two parts is conceivable. Even in this case, the guide holders 13 and 13 before and after the exciting coil 17 are connected by using an external connecting member 23. For example, even if the sliding guide 15 is divided into two, the guide holders 13 and 13 are externally connected. Therefore, even the sliding guide 15 divided into two can be integrated.
Needless to say, even if the movable portion and the fixed portion are interchanged, the same function is exhibited.
In addition, the illustrated configuration is merely an example and is not limited thereto.

本発明は、リニアモータと該リニアモータを使用したリニアアクチュエータに係り、特に、ストロークを長くしても全長がストローク増加分程度しか長くならず、小断面積でかつ全長が短くなるように工夫したものに関し、例えば、精密位置決めシステムに用いられるリニアアクチュエータに好適である。 The present invention relates to a linear motor and a linear actuator using the linear motor, and in particular, even if the stroke is lengthened, the total length is only increased by about the stroke increase, and the device is devised so as to have a small cross-sectional area and a short total length. For example, it is suitable for a linear actuator used in a precision positioning system.

本発明の第1の実施の形態を示す図で、リニアアクチュエータの構成を示す側断面図である(図2のI−I断面図)。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is sectional drawing which shows the structure of a linear actuator (II sectional drawing of FIG. 2). 本発明の第1の実施の形態を示す図で、図2は図1のII―II断面図である。FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、図2のIII−III断面図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is III-III sectional drawing of FIG. 本発明の第2の実施の形態を示す図で、第1の実施の形態を示す図3に相当するリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。It is a figure which shows the 2nd Embodiment of this invention, and is sectional drawing which shows the structure of the linear actuator equivalent to FIG. 3 which shows 1st Embodiment. 先願例を示す図で、リニアアクチュエータの縦断面図である。It is a figure which shows a prior application example, and is a longitudinal cross-sectional view of a linear actuator. 先願例を示す図で、リニアアクチュエータの縦断面図である。It is a figure which shows a prior application example, and is a longitudinal cross-sectional view of a linear actuator. 先願例を示す図で、図7(a)は図6のa部を拡大して示す断面図、図7(b)は図7(a)のb−b断面図、図7(c)は図7(a)のc−c矢視図である。FIG. 7A is an enlarged cross-sectional view showing a part a of FIG. 6, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG. 7A, and FIG. These are cc arrow directional views of Fig.7 (a).

符号の説明Explanation of symbols

1 ハウジング
3 外周部磁性材料製ヨーク
5 端部磁性材料製ヨーク
7 端部磁性材料製ヨーク
9 磁石ホルダ
11 永久磁石
13 ガイドホルダ
15 滑りガイド
17 励磁コイル
19 三相コイル
21 開口部
23 連結部材
25 スライダ
27 レール
29 リニアスケール
33 エンコーダセンサ
51 焼結体層
53 テフロン(登録商標)樹脂コーティング部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 3 Peripheral part magnetic material yoke 5 End part magnetic material yoke 7 End part magnetic material yoke 9 Magnet holder 11 Permanent magnet 13 Guide holder 15 Sliding guide 17 Excitation coil 19 Three-phase coil 21 Opening part 23 Connecting member 25 Slider 27 Rail 29 Linear scale 33 Encoder sensor 51 Sintered body layer 53 Teflon (registered trademark) resin coating part

Claims (11)

励磁コイル外周部近傍に外周部磁性材料製ヨークを配置し、該外周部磁性材料製ヨークと上記励磁コイルとが相対運動可能であることを特徴とするリニアモータ。 A linear motor characterized in that an outer peripheral magnetic material yoke is disposed in the vicinity of an outer periphery of an exciting coil, and the outer peripheral magnetic material yoke and the exciting coil are capable of relative movement. 請求項1記載のリニアモータにおいて、
上記外周部磁性材料製ヨークの端部に端部磁性材料製ヨークを配置したことを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 1,
A linear motor comprising an end magnetic material yoke disposed at an end of the outer peripheral magnetic material yoke.
請求項1記載のリニアモータにおいて、
上記外周部磁性材料製ヨークの一部に溝を切り欠いたことを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 1,
A linear motor characterized in that a groove is cut out in a part of the yoke made of the outer peripheral portion magnetic material.
請求項3記載のリニアモータにおいて、
上記外周部磁性材料製ヨークをハウジングに納めたことを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 3,
A linear motor characterized in that the outer peripheral magnetic material yoke is housed in a housing.
請求項1記載のリニアモータにおいて、
上記励磁コイルの内周側に滑りガイドを用いるようにしたことを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 1,
A linear motor characterized in that a sliding guide is used on the inner peripheral side of the exciting coil.
請求項5記載のリニアモータにおいて、
上記滑りガイドが非磁性金属製であることを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 5,
A linear motor characterized in that the sliding guide is made of non-magnetic metal.
請求項6記載のリニアモータにおいて、
上記滑りガイドの滑り面に焼結体を用いることを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 6,
A linear motor using a sintered body on a sliding surface of the sliding guide.
請求項7記載のリニアモータにおいて、
上記焼結体の表面にテフロン(登録商標)樹脂をコーティングすることを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 7, wherein
A linear motor characterized in that a surface of the sintered body is coated with Teflon (registered trademark) resin.
請求項1記載のリニアモータにおいて、
上記励磁コイル前後にはガイドホルダが夫々設置されていて、該ガイドホルダの連結を連結部材を用いて行うことを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 1,
Guide motors are provided before and after the exciting coil, respectively, and the guide holders are connected using a connecting member.
請求項9記載のリニアモータにおいて、
上記連結部材にリニアスケールを取付けていることを特徴とするリニアモータ。
The linear motor according to claim 9, wherein
A linear motor, wherein a linear scale is attached to the connecting member.
請求項1〜請求項10の何れかに記載のリニアモータを使用したことを特徴とするリニアアクチュエータ。 A linear actuator using the linear motor according to claim 1.
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