JP2011172439A

JP2011172439A - 磁石埋め込み型円筒リニアモータ

Info

Publication number: JP2011172439A
Application number: JP2010035873A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nakaiwa; 浩一仲岩
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-22
Also published as: JP5544538B2

Abstract

【課題】本発明は、可動子に磁性リングとリングマグネット体を交互に設け、リングマグネット体を複数のリングマグネットで構成することにより、円筒状固定子に流れる磁束を正弦波状として推力の向上を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータは、円筒状固定子(3)の内側の可動子(5)の外周に設けた各リングマグネット体(6)を複数のリングマグネット(6a〜6c)で形成し、各リングマグネット(6a〜6c)を互いに異ならせると共に、その磁化方向を４５度ラジアル磁化方向(6aA,6bA)とすることにより、円筒状固定子(3)側に正弦波状の磁束を形成し、推力の向上を計るようにした構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石埋め込み型円筒リニアモータに関し、特に、可動子に磁性リングとリングマグネット体を交互に設け、リングマグネット体を複数のリングマグネットで構成することにより、円筒状固定子に流れる磁束を正弦波状とした推力の向上を得ることを目的とする。

従来、用いられいたこの種の磁石埋め込み型円筒リニアモータとしては、例えば、特許文献１の図８の着磁方法によるマグネットを用いた構成の磁石埋め込み型円筒リニアモータが、図７に示されるように、採用されている。
すなわち、図７に示されるように、長手の円筒状ケース１の内壁１ａには、例えば、三相巻線からなる固定子巻線２を有する円筒状固定子３が設けられている。

前記円筒状固定子３の各固定子巻線２の内側の空隙４内には、長手形状の可動子５が軸方向Ａに沿って往復移動可能に配設され、この可動子５の外周には、多数のリングマグネット体６が設けられ、各リングマグネット体６は、矢印にて表示されているように、ラジアル方向に磁化されたラジアル磁化方向に着磁され、その磁化方向は交互に異なる方向となるように設定されている。

特開２００２−３６９４９２号公報

従来の磁石埋め込み型円筒リニアモータは、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、前述の磁気回路における固定子巻線２を有する円筒状固定子３に対する各リングマグネット体６からの磁束の流れは、図５で示されるように、リングマグネット６を流れる磁束は、図７の矢印に沿っているため、円筒状固定子３に磁束は流れると共に、可動子５の内部に磁束が流れ、正常できれいな波形の正弦波にならず、部分的に磁束が少ない個所が発生し、推力リップルの発生となっていた。
従って、小型化に比例して推力密度が低下し、小型で高推力型のリニアモータを得ることは困難であった。

本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータは、円筒状ケースの内壁に設けられた円筒状固定子と、前記円筒状固定子に所定間隔で設けられた多数の固定子巻線と、前記円筒状固定子の内側空隙内に軸方向移動自在に設けられた可動子と、前記可動子の外周に所定間隔で交互に設けられた磁性リング及びリングマグネット体と、前記リングマグネット体を構成するための複数のリングマグネットとを備え、前記各リングマグネットの磁化方向は、互いに異なると共に前記各リングマグネットの中の２個はラジアル磁化方向に対して数１０度ずれていることにより、前記円筒状固定子に流れる磁束は正弦波状に形成される構成であり、また、前記リングマグネットは互いに軸方向に直列配設された二個よりなり、前記各リングマグネットの磁化方向は、前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれている構成であり、また、前記リングマグネットは互いに軸方向に直列配設された三個よりなり、前記各リングマグネットの磁化方向は、一個がスラスト磁化方向と、他の二個が前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれている４５度ラジアル磁化方向と、よりなり、前記各４５度ラジアル磁化方向の磁化方向は互いに逆方向である構成である。

本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータは、以上のように構成されていることにより、次のような効果を得ることができる。
すなわち、円筒状ケースの内壁に設けられた円筒状固定子と、前記円筒状固定子に所定間隔で設けられた多数の固定子巻線と、前記円筒状固定子の内側空隙内に軸方向移動自在に設けられた可動子と、前記可動子の外周に所定間隔で交互に設けられた磁性リング及びリングマグネット体と、前記リングマグネット体を構成するための複数のリングマグネットとを備え、前記各リングマグネットの磁化方向は、互いに異なると共に前記各リングマグネットの中の２個はラジアル磁化方向に対して数１０度ずれていることにより、前記円筒状固定子に流れる磁束は正弦波状に形成されることにより、多くの磁束が円筒状固定子に均等に流れ、可動子の内部には磁束は殆んど流れず、磁束が小さくなることにより、発生する推力リップルもなく、安定した高推力を得ることができる。
また、前記リングマグネットは互いに軸方向に直列配設された二個よりなり、前記各リングマグネットの磁化方向は、前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれていることにより、磁束の流れを強制的に正弦波形状とすることができ、推力リップルを防ぐことができる。
また、前記リングマグネットは互いに軸方向に直列配設された三個よりなり、前記各リングマグネットの磁化方向は、一個がスラスト磁化方向と、他の二個が前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれている４５度ラジアル磁化方向と、よりなり、前記各４５度ラジアル磁化方向の磁化方向は互いに逆方向であることにより、強制的に正弦波磁束を得ることができる。

本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータを示す断面図である。図１の他の形態を示す断面図である。図１の要部の拡大断面図である。図２の要部の拡大断面図である。図７の従来構成の磁束の流れを示す説明図である。図１の本発明構成の磁束の流れを示す説明図である。従来の磁石埋め込み型の円筒リニアモータを示す断面図である。

本発明は、可動子に磁性リングとリングマグネット体を交互に設け、リングマグネット体を複数のリングマグネットで構成することにより、円筒状固定子に流れる磁束を正弦波状とし、推力の向上を得るようにした磁石埋め込み型円筒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磁石埋め込み型円筒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、同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１で示されるものは長手の円筒状ケースであり、この円筒状ケース１の内壁１ａには、例えば、三相巻線からなる固定子巻線２を有する円筒状固定子３が設けられている。

前記円筒状固定子３の各固定子巻線２の内側の空隙４内には、長手形状の可動子５が軸方向Ａに沿って往復移動可能に配設され、この可動子５の外周には、多数のリングマグネット体６が設けられ、各リングマグネット体６は、図３の拡大図に示されるように、二個の第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂで構成されている。

前記第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂの磁化方向は、矢印にて示されるように、互いに異なると共に、図７で示される周知のラジアル磁化方向６Ａに対して、その内周側又は外周側へ向けてその磁化方向が数１０度、例えば、４５度ずれているように着磁され、４５度の場合には、各４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡに沿って形成され、一対のリングマグネット６ａ，６ｂ毎の各４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡは、断面で対角線であるため、交互にその方向は異なるが、Ｖ字型となるように構成されている。
前記可動子５の外周５ａには、前記リングマグネット体６と磁性リング１０とが互いに交互に所定の間隔で設けられ、前記各リングマグネット体６は、前記外周５ａ上において前記各磁性体リング１０間で埋め込まれた状態となって構成されている。

前記各リングマグネット体６を構成する第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂの４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡ（図１及び図３で矢印にて示される）の着磁方法は、例えば、前述の特許文献１の図２、図６、図７及び図１０に開示されている着磁方法等の周知の方法を応用することにより可能である。
尚、前述の４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡは、リングマグネット６ａ，６ｂを縦断面でみた場合、ラジアル方向から４５度ずれているため４５度ラジアル磁化方向としており、この４５度は１０〜１５度の増減が可能である。

また、図２に示される構成は、図１の他の形態を示すもので、図１と同一又は同等部分には、同一符号を付すと共にその説明は省略するものとし、図１の構成とは異なる部分についてのみ説明するものとする。
すなわち、図１の形態に対して異なる構成は、リングマグネット体６の構成であり、図１の形態では第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂで構成されているのに対し、第１、第２、第３リングマグネット６ａ，６ｂ，６ｃよりなり、第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂは図１の形態と同一の一対の４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡと同じ磁化方向に着磁されている。

前記第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂの間に配設された第３リングマグネット６ｃの磁化方向は、図１、図４の矢印にて示されているように、この第３リングマグネット６ｃの軸方向Ａと同一方向に形成されたスラスト磁化方向６ｃＡとなるように着磁され、第１、第２、第３リングマグネット６ａ，６ｂ，６ｃの各磁化方向６ａＡ，６ｂＡ，６ｃＡを組合わせることにより、その磁化方向は台形状となるように構成されている。

次に、動作について説明する。まず、図１及び図３における円筒リニアモータの場合、各リングマグネット体６を構成するためのリングマグネット６ａ，６ｂが一対で構成されて前述の４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡに着磁されているため、各リングマグネット体６の磁化方向は、各々Ｖ字型でその磁化方向が互いに異なるため、三相駆動した場合の各リングマグネット体６と円筒状固定子３及び可動子５における磁束の流れは、図６に示されるように、各リングマグネット体６の各リングマグネット６ａ，６ｂの各４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡに沿って強制的に流れが整えられるため、多くの磁束が円筒状固定子３に均等に流れて強制的に従来よりも大きい山の正弦波の磁束となり、可動子５内部には殆んど磁束が流れず、従来のように磁束が小さくなって一部に推力リップルが発生することもなく、従来よりも安定した大きい推力を得ることができる。

また、図２の円筒リニアモータの場合、各リングマグネット体６が３個の第１、第２、第３リングマグネット６ａ，６ｂ，６ｃよりなると共に、第３リングマグネット６ｃの磁化方向がスラスト磁化方向６ｃＡであるため、図１の各リングマグネット体６のＶ字型の磁化方向に対して台形波状の磁化方向となり、磁束の流れが図６の状態において大きく山が伸びる状態となって、円筒状固定子３側で大きく伸びる正弦波形状となることによって、より大きい推力を得ることができる。

本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータは、各種小型装置における小型部材の直動アクチュエータとして用いることができる。

１円筒状ケース
１ａ内壁
２固定子巻線
３円筒状固定子
４空隙
５可動子
５ａ外周
６リングマグネット体
６ａ第１リングマグネット
６ｂ第２リングマグネット
６ｃ第３リングマグネット
６ａＡ４５度ラジアル磁化方向
６ｂＡ４５度ラジアル磁化方向
６ｃＡスラスト磁化方向
Ａ軸方向
１０磁性リング

Claims

円筒状ケース(1)の内壁(1a)に設けられた円筒状固定子(3)と、前記円筒状固定子(3)に所定間隔で設けられた多数の固定子巻線(2)と、前記円筒状固定子(3)の内側空隙(4)内に軸方向(A)移動自在に設けられた可動子(5)と、前記可動子(5)の外周(5a)に所定間隔で交互に設けられた磁性リング(10)及びリングマグネット体(6)と、前記リングマグネット体(6)を構成するための複数のリングマグネット(6a〜6c)とを備え、
前記各リングマグネット(6a〜6c)の磁化方向は、互いに異なると共に前記各リングマグネット(6a〜6c)の中の２個はラジアル磁化方向に対して数１０度ずれていることにより、前記円筒状固定子(3)に流れる磁束は正弦波状に形成されることを特徴とする磁石埋め込み型円筒リニアモータ。
前記リングマグネット(6a,6b)は互いに軸方向(A)に直列配設された二個よりなり、前記各リングマグネット(6a,6b)の磁化方向は、前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれていることを特徴とする請求項１記載の磁石埋め込み型円筒リニアモータ。
前記リングマグネット(6a〜6c)は互いに軸方向(A)に直列配設された三個よりなり、前記各リングマグネット(6a〜6c)の磁化方向は、一個がスラスト磁化方向(6cA)と、他の二個が前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれている４５度ラジアル磁化方向(6aA,6bA)と、よりなり、前記各４５度ラジアル磁化方向(6aA,6bA)の磁化方向は互いに逆方向であることを特徴とする請求項１記載の磁石埋め込み型円筒リニアモータ。