JP2010288418A - 円筒型リニアモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、可動軸の一部の軸径を他よりも小径とし、この小径部分に従来よりも肉厚のマグネットを設け、マグネットの磁束密度の向上を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明による円筒型リニアモータは、固定子(13)を有する筒状ケーシング(1)内に直動自在に設けられた可動軸(11)の中央部の第1可動軸(20)を他よりも小径とし、この第1可動軸(20)の外周面(11a)にマグネット(12)を設けることにより、従来よりも肉厚のマグネット(12)を設け、必要とする磁束密度を得る構成である。
【選択図】図1

Description

本発明は、円筒型リニアモータに関し、特に、可動軸の一部の軸径を他よりも小径とし、この小径部分に従来よりも肉厚のマグネットを設け、マグネットの磁束密度の向上を得るための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種のリニアモータとしては、例えば、特許文献1に開示された三相リニアモータがあるが、この固定子側にマグネットが設けられ、可動子側に巻線が設けられることにより、可動子が往復直線動作を行う構成であるが、例えば、精密装置に用いるための直径10ミリのリニアモータの構成を得ることは困難であった。
そのため、実際には、直径10ミリのリニアモータとして、図4及び図5に示される構成が採用されていた。
すなわち、図4において符号1で示されるものは全体形状が筒形をなす筒状ケーシングであり、この筒状ケーシング1は、その中央に位置する筒状ケーシング本体2と、この筒状ケーシング本体2の一端2aと他端2bに設けられ第1、第2軸受3,4を有する第1、第2筒体5,6と、より構成されている。
前記第1筒体5は、ピン又は取付ねじ等からなる固定部材7を介して前記一端2aに接続され、前記第2筒体6は、前記他端2b内に嵌め込み式に接続されている。
前記筒状ケーシング本体2の内壁2Aには、多数の仕切壁8aを有する長手筒状をなす筒状ボビン8が設けられ、この筒状ボビン8の各仕切壁8a間には三相のステータ巻線9が設けられている。
前記筒状ボビン8の内側に形成された長手中空孔10内には、前記各軸受3,4に直動自在に支持された可動軸11が矢印Aに沿って移動できるように設けられており、この可動軸11の外周面11aには、所定数のマグネット12が貼着により設けられている。
従って、前述の筒状ケーシング1、筒状ボビン8及びステータ巻線9によって筒状をなす固定子13が形成されている。
前述の構成において、前記ステータ巻線9に対して、所定の三相駆動信号を印加することにより、前記各マグネット12との周知の磁気作用によって可動軸11は矢印Aの方向に沿う往復直線移動を行うことができる。
特開2007−209174号公報
従来の円筒型リニアモータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、可動軸11の軸径は、その全長にわたり同一径であり、各軸受の内径によってこの軸径が決まり、マグネットの内径は軸受の内径及び可動軸の外径と動寸法であった。
そのため、筒状ボビンの内面と可動軸の外周面との間の空隙が極めて小さくなり、可動軸の外周面に取付けるマグネットの径方向の肉厚を厚くすることが困難で、薄いマグネットに対しては充分な着磁を行うことが可能で、必要とする磁束密度が得られず、10ミリ径の小型リニアモータにおいては、十分なトルクを得ることが困難であった。
本発明による円筒型リニアモータは、筒状ケーシングの内壁に筒状ボビンを介して設けられた複数のステータ巻線を有する固定子と、前記固定子の軸心に形成された長手中空孔内に直動自在に設けられた可動軸と、前記筒状ケーシングの両端に設けられ前記可動軸を直動自在に保持するための一対の第1、第2軸受と、前記可動軸の外周に設けられた複数のマグネットと、を備えた円筒型リニアモータにおいて、前記可動軸は、第1可動軸と、前記第1可動軸の両端に位置する凹凸部を介して接続される一対の第2可動軸と、よりなり、前記第1可動軸の第1軸径は前記第2可動軸の第2軸径よりも小であり、前記各マグネットは前記第1可動軸の外周面に設けられている構成であり、また、前記第1可動軸の両端に形成された一対の凹部と、前記各第2可動軸の内端に形成された凸部と、を備え、前記各凹部に前記凸部が嵌入している構成であり、また、前記筒状ケーシングは、前記固定子を有する筒状ケーシング本体と、前記筒状ケーシング本体の一端に固定部材を介して接続され前記第1軸受を有する第1筒体と、前記筒状ケーシングの他端に嵌め込み式に設けられ前記第2軸受を有する第2筒体と、からなる構成である。
本発明による円筒型リニアモータは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、筒状ケーシングの内壁に筒状ボビンを介して設けられた複数のステータ巻線を有する固定子と、前記固定子の軸心に形成された長手中空孔内に直動自在に設けられた可動軸と、前記筒状ケーシングの両端に設けられ前記可動軸を直動自在に保持するための一対の第1、第2軸受と、前記可動軸の外周に設けられた複数のマグネットと、を備えた円筒型リニアモータにおいて、前記可動軸は、第1可動軸と、前記第1可動軸の両端に位置する凹凸部を介して接続される一対の第2可動軸と、よりなり、前記第1可動軸の第1軸径は前記第2可動軸の第2軸径よりも小であり、前記各マグネットは前記第1可動軸の外周面に設けられていることにより、各マグネットの厚さを従来よりも厚くすることができ、十分な磁束密度を得ることにより、従来よりもトルクを向上させることができる。
また、前記第1可動軸の両端に形成された一対の凹部と、前記各第2可動軸の内端に形成された凸部と、を備え、前記各凹部に前記凸部が嵌入していることにより、マグネットを設ける第1可動軸の軸径を他の第2可動軸の軸径より小とすることができ、前述の効果を得ることができる。
また、前記筒状ケーシングは、前記固定子を有する筒状ケーシング本体と、前記筒状ケーシング本体の一端に固定部材を介して接続され前記第1軸受を有する第1筒体と、前記筒状ケーシングの他端に嵌め込み式に設けられ前記第2軸受を有する第2筒体と、からなることにより、マグネットを設けた後の可動軸の筒状ケーシング内への取付けが極めて容易となる。
本発明による円筒型リニアモータを示す断面図である。 図1の可動軸の要部を示す断面図である。 図2の要部を示す拡大断面図である。 従来の円筒型リニアモータを示す断面図である。 図4の可動軸を示す断面図である。
本発明は、可動軸の一部の軸径を他よりも小径とし、この小径部分に従来よりも肉厚のマグネットを設け、マグネットの磁束密度の向上を得るようにした円筒型リニアモータを提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明による円筒型リニアモータの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を付して説明する。
図1において符号1で示されるものは全体形状が筒形をなす筒状ケーシングであり、この筒状ケーシング1は、その中央に位置する筒状ケーシング本体2と、この筒状ケーシング本体2の一端2aと他端2bに設けられ第1、第2軸受3,4を有する第1、第2筒体5,6と、より構成されている。
前記第1筒体5は、ピン又は取付ねじ等からなる固定部材7を介して前記一端2aに接続され、前記第2筒体6は、前記他端2b内に嵌め込み式に接続されている。
前記筒状ケーシング本体2の内壁2Aには、多数の仕切壁8aを有する長手筒状をなす筒状ボビン8が設けられ、この筒状ボビン8の各仕切壁8a間には三相のステータ巻線9が設けられている。
前記筒状ボビン8の内側に形成された長手中空孔10内には、可動軸11が前記各軸受3,4を介して矢印Aの方向に沿って直動自在に設けられており、この可動軸11の外周面11aには、所定数のマグネット12が貼着により設けられている。
従って、前述の筒状ケーシング1、筒状ボビン8及びステータ巻線9によって筒状をなす固定子13が形成されている。
前記可動軸11は、その中央に位置する第1可動軸20と、この第1可動軸20の両端に位置する凹凸部21,22を介して接続された一対の第2可動軸23,24により構成されている。
前記各凹凸部21,22は、前記第1可動軸20の両端に形成された一対の凹部25,26と、前記各第2可動軸23,24の各内端に形成された各凸部27,28と、からなり、前記各凹部25,26に各凸部27,28が嵌入していることにより構成されている。
前記第1可動軸20の第1軸径Dは、前記各第2可動軸23,24の第2軸径Dよりも小、すなわち、小径の軸によって構成されている。
従って、前記第1可動軸20の外周面11aと前記筒状ボビン8の前記長手中空孔10を形成するための内周面8bとの間の空隙30は、従来例の図4の構成における空隙30aに対して前記第1可動軸20が小径化された分だけ拡大している。
そのため、前記マグネット12の肉厚は、図4の従来例におけるマグネット12の肉厚よりも約2倍位の肉厚を確保することができ、必要とする磁束密度を確保しつつ前記筒状ケーシング1の外径Dを従来と同じ、例えば、10ミリを確保することができる。
次に、前述の構成において、前記ステータ巻線9に対して、所定の三相駆動信号を印加することにより、前記各マグネット12との周知の磁気作用によって可動軸11は矢印Aの方向に沿う往復直線移動を行うことができる。
本発明は、円筒型リニアモータのみではなく、回転型モータにおいても、回転軸の一部に小径部を設けることにより、ロータのヨーク又はマグネットを大型化させてトルクアップを得ることに適用可である。
1 筒状ケーシング
2 筒状ケーシング本体
2a 一端
2b 他端
3,4 第1,第2軸受
5 第1筒体
6 第2筒体
2A 内壁
8 筒状ボビン
9 ステータ巻線
10 長手中空孔
11 可動軸
12 マグネット
20 第1可動軸
21,22 凹凸部
23,24 第2可動軸
25,26 凹部
27,28 凸部
第1軸径
第2軸径

Claims (3)

  1. 筒状ケーシング(1)の内壁(2A)に筒状ボビン(8)を介して設けられた複数のステータ巻線(9)を有する固定子(13)と、前記固定子(13)の軸心に形成された長手中空孔(10)内に直動自在に設けられた可動軸(11)と、前記筒状ケーシング(1)の両端に設けられ前記可動軸(11)を直動自在に保持するための一対の第1、第2軸受(3,4)と、前記可動軸(11)の外周に設けられた複数のマグネット(12)と、を備えた円筒型リニアモータにおいて、
    前記可動軸(11)は、第1可動軸(20)と、前記第1可動軸(20)の両端に位置する凹凸部(21,22)を介して接続される一対の第2可動軸(23,24)と、よりなり、前記第1可動軸(20)の第1軸径(D1)は前記第2可動軸(23,24)の第2軸径(D2)よりも小であり、前記各マグネット(12)は前記第1可動軸(20)の外周面(11a)に設けられていることを特徴とする円筒型リニアモータ。
  2. 前記第1可動軸(20)の両端に形成された一対の凹部(25,26)と、前記各第2可動軸(23,24)の内端に形成された凸部(27,28)と、を備え、前記各凹部(25,26)に前記凸部(27,28)が嵌入していることを特徴とする請求項1記載の円筒型リニアモータ。
  3. 前記筒状ケーシング(1)は、前記固定子(13)を有する筒状ケーシング本体(2)と、前記筒状ケーシング本体(2)の一端(2a)に固定部材(7)を介して接続され前記第1軸受(3)を有する第1筒体(5)と、前記筒状ケーシング(1)の他端(2b)に嵌め込み式に設けられ前記第2軸受(4)を有する第2筒体(6)と、からなることを特徴とする請求項1又は2記載の円筒型リニアモータ。
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