JP2009533014A - 電動リニアモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】従来技術の問題を解決したピストン−シリンダ形態の電動リニアモータを提供すること。
【解決手段】複数のステータ、軸線を中心として隣り合わせに配置された複数のコイルであって励磁されたときに前記軸線沿いに極が交番する半径方向の磁界を形成するように巻回されたコイル、前記ステータの中心軸に関して同軸方向に移動可能に前記ステータ内に配置されたアーマチャ、および、前記アーマチャを前記ステータに対して往復自在に支持するベアリングとを具備した電磁ピストン−シリンダ装置において、前記ベアリングが、非磁性材料から成ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は電動リニアモータに関する。
電動リニアモータは従来公知となっており、こうしたモータには、英国特許公開第１３０８３４９号のに開示されているようなピストン−シリンダ装置の形態がある。害装置は、エアギャップを形成する磁性材料からなる中空状のステータを具備しており、前記エアギャップ内には軸方向に移動可能な可動アーマチャが配設されている。
英国特許公開第１３０８３４９号明細書
こうした電動モータは多くの応用例で油圧式のピストン−シリンダ装置を置き換えるために用いられている。然しながら、負荷が軽く、かつ、特定の力特性(force profile)を再生することが求められる場合に問題が生じる。
本発明は、従来技術によるこうした装置の問題を解決したピストン−シリンダ形態の電動リニアモータを提供することを目的としている。
本発明によれば、複数のステータ、軸線を中心として隣り合わせに配置された複数のコイルであって励磁されたときに前記軸線沿いに極が交番する半径方向の磁界を形成するように巻回されたコイル、前記ステータの中心軸に関して同軸方向に移動可能に前記ステータ内に配置されたアーマチャ、および、前記アーマチャを前記ステータに対して往復自在に支持するベアリングとを具備した電磁ピストン−シリンダ装置において、前記ベアリングが、非磁性材料から成ることを特徴とした電磁ピストン−シリンダ装置が提供される。
好ましくは、前記ベアリングが非磁性材料から成るベアリングボールを具備している。
以下、添付図面を参照して一例として示す実施形態から本発明は一層理解されよう。
本発明の好ましい実施形態は電動リニアモータであって、そのステータは半径方向の磁界を形成し、そのアーマチャーは前記磁界ないで軸方向に移動するピストン状の部材を構成する。図１に示すように、ステータは円筒部１０を形成する円形断面の中空シリンダを具備し、該円筒部はエンドキャップ１１、１２によって閉鎖される開港淡部を有している。円筒部１０は隣り合わせに配置された一連のコイルを含み、該コイルに電流を供給して励磁されると、該コイルは前記円筒部の長手方向に配置された半径方向の磁界を形成する。前記コイルは、また、マンドレル１４に対して環状のエアギャップを形成する。前記マンドレルの淡部はエンドキャップ１１、１２内に配置されている。
中空状のアーマチャ１６が前記エアギャップ内に配置されている。該アマーチャは磁石集成体を含んでいる。該磁石集成体は、好ましくは、ステータコイルによって形成された半径方向の磁界と相互作用するように、アーマチャの長手方向に交番する一連の極を形成する複数の磁極片を備えた永久磁石である。
前記アーマチャは、ベアリング２０、２１によってマンドレル１４上でスライド自在となっている。前記ベアリングは詳細に後述する。アーマチャの動作はプランジャ２２によって形成される出力集成体に伝達される。前記プランジャは１または複数のロッド２３によって前記アーマチャに連結されており、該ロッドはエンドキャップ１２に形成された開口部を通してアーマチャの一端から突出している。前記ロッドは偏心している。
作用を説明する。交番電流によって前記ステータコイルが励磁されると、前記エアギャップないに移動する磁気波が形成され、これによって、前記アーマチャが移動する。
上述した構成を力装置として用いるとき、モータは、特に被試験対に小さな力を与えるときに入力した波形を正確に再生しないことを発見した。その結果、多くの調査が行われ、ロッド２３とエンドキャップ１２との間のシールが取り除かれた。更に、ベアリング２０、２１にも注意が払われた。と言うのは、ベアリングは、ステータによって形成された磁界内に配置されているからである。最初は、ベアリングレースを具備した高品質のボールベアリングが用いられた。然しながら、これは、課題を解決するためには尚不十分であることが分かった。意外にも、従来の高品質ボールレースをセラミック材料のような非磁性ボールに置換することによって望ましい改善が達成された。つまり、鋼製ベアリングボールをセラミックベアリングボールのような非磁性ベアリングボールに換えることによって問題は解決可能となった。また、ベアリングボールはもとよりボールレースをもセラミックのような非磁性材料に完全に置換することもできる。
上述した実施形態では、ステータコイルと永久磁石から成るアーマチャとを用いているが、ステータに加えて、アーマチャもコイルを用いた電磁気構成に変更することも可能である。或いは、アーマチャではなく、ステータに永久磁石を用いてもよい。
電磁装置の断面図である。
符号の説明
１０ 円筒部
１１ エンドキャップ
１２ エンドキャップ
１４ マンドレル
１６ アーマチャ
２０ ベアリング
２１ ベアリング
２２ プランジャ
２３ ロッド

Claims (5)

  1. 複数のステータ、軸線を中心として隣り合わせに配置された複数のコイルであって励磁されたときに前記軸線沿いに極が交番する半径方向の磁界を形成するように巻回されたコイル、前記ステータの中心軸に関して同軸方向に移動可能に前記ステータ内に配置されたアーマチャ、および、前記アーマチャを前記ステータに対して往復自在に支持するベアリングとを具備した電磁ピストン−シリンダ装置において、前記ベアリングが、非磁性材料から成ることを特徴とした電磁ピストン−シリンダ装置。
  2. 前記ベアリングが非磁性材料から成るベアリングボールを具備する請求項１に記載の装置。
  3. 前記ベアリングボールがセラミック材料から成る請求項２に記載の装置。
  4. マンドレルを更に具備し、前記アーマチャが前記マンドレル上で往復動作する中空状に形成され、前記ベアリングが前記アーマチャと前記マンドレルの間に配設されている請求項１に記載の装置。
  5. 該装置のエンドキャップを貫通して突出した１または複数のロッドが前記アーマチャの一端に設けられている請求項４に記載の装置。
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