JP2012244678A - Linear motor - Google Patents

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Sukehiro Akama
助広 赤間
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Shibaura Machine Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor in which a leakage of a magnetic flux is suppressed.SOLUTION: A linear motor 1 comprises: a first main magnet 25A having a magnetization direction directed in a direction (z direction) perpendicular to a movable direction (x direction); a first coil 19A having a length in an axial direction which is smaller than a length in the x direction of the first main magnet 25A, having the axial direction directed in the x direction, and having an outer peripheral surface directed to the first main magnet 25A; an outer yoke 7 for covering a side of the first main magnet 25A opposite to the first coil 19A; a leakage prevention magnet 31 adjacent to one end in the x direction of the first main magnet 25A and having a magnetic pole directed to the first main magnet 25A, the magnetic pole being the same as a magnetic pole of the first main magnet 25A directed to the first coil 19A; and a leakage prevention yoke 12 for covering a side of the leakage prevention magnet 31 opposite to the first coil 19A and a side of the leakage prevention magnet 31 opposite to the first main magnet 25A.

Description

本発明は、ボイスコイルモータ等のリニアモータに関する。   The present invention relates to a linear motor such as a voice coil motor.

ボイスコイルモータ等のリニアモータは広く知られている。なお、特許文献1では、コイルに鎖交する磁束を発生するメインマグネットに隣接して、メインマグネットの磁化方向と直交する方向を磁化方向とする補助マグネットを設けることにより、ヨークを不要としたリニアモータが開示されている。   Linear motors such as voice coil motors are widely known. In Patent Document 1, a linear magnet that does not require a yoke is provided by providing an auxiliary magnet having a magnetization direction in a direction orthogonal to the magnetization direction of the main magnet adjacent to the main magnet that generates a magnetic flux interlinking with the coil. A motor is disclosed.

特開2010−158140号公報JP 2010-158140 A

近年、リニアモータを含む装置の小型化が図られている。その結果、リニアモータと、リニアモータによって駆動される磁性体の被駆動部材とが近接する。そして、リニアモータから漏洩する磁束によって被駆動部材がリニアモータに吸引される。このような吸引は、高速制御性能や一定推力性能の低下を招く。そこで、リニアモータからの磁束の漏洩が抑制されることが好ましい。   In recent years, downsizing of devices including linear motors has been attempted. As a result, the linear motor and the magnetic driven member driven by the linear motor come close to each other. Then, the driven member is attracted to the linear motor by the magnetic flux leaking from the linear motor. Such suction causes a reduction in high-speed control performance and constant thrust performance. Therefore, it is preferable that leakage of magnetic flux from the linear motor is suppressed.

本発明の一態様に係るリニアモータは、磁化方向を可動方向に直交する方向に向けた第1メインマグネットと、軸方向の長さが前記第1メインマグネットの前記可動方向の長さよりも小さく、前記軸方向を前記可動方向に向けるとともに外周面を前記第1メインマグネットに向けた第1コイルと、前記第1メインマグネットの前記第1コイルとは反対側を覆う外ヨークと、前記第1メインマグネットの前記可動方向の一端に隣接し、前記第1メインマグネットが前記第1コイルに向けている磁極と同一の磁極を前記第1メインマグネットに向けている漏洩防止マグネットと、前記漏洩防止マグネットの前記第1コイルとは反対側及び前記第1メインマグネットとは反対側を覆う漏洩防止ヨークと、を有する。   The linear motor according to one aspect of the present invention has a first main magnet having a magnetization direction oriented in a direction orthogonal to the movable direction, and an axial length smaller than a length of the first main magnet in the movable direction. A first coil having an axial direction directed to the movable direction and an outer peripheral surface directed to the first main magnet; an outer yoke covering an opposite side of the first main magnet from the first coil; and the first main A leakage preventing magnet adjacent to one end of the moving direction of the magnet and having the same magnetic pole as the first main magnet directed to the first coil directed to the first main magnet; and A leakage preventing yoke that covers a side opposite to the first coil and a side opposite to the first main magnet;

好適には、前記リニアモータは、前記第1メインマグネットの前記漏洩防止マグネットとは反対側に隣接し、前記第1メインマグネットが前記第1コイルに向けている磁極と同一の磁極を前記第1メインマグネットに向けている第1補助マグネットを更に有し、前記漏洩防止マグネットは、前記可動方向の長さが前記第1補助マグネットの前記可動方向の長さよりも小さい。   Preferably, the linear motor is adjacent to a side of the first main magnet opposite to the leakage prevention magnet, and the first main magnet has the same magnetic pole as the magnetic pole facing the first coil. A first auxiliary magnet facing the main magnet is further provided, and the leakage preventing magnet has a length in the movable direction smaller than a length in the movable direction of the first auxiliary magnet.

好適には、前記リニアモータは、前記第1補助マグネットの前記第1メインマグネットとは反対側に隣接し、磁極の向きが前記第1メインマグネットとは逆向きとされた第2メインマグネットと、軸方向の長さが前記第2メインマグネットの前記可動方向の長さよりも小さく、前記第1コイルと同軸に配置されるとともに外周面を前記第2メインマグネットに向けた第2コイルと、前記第2メインマグネットの前記第1補助マグネットとは反対側に隣接し、前記第2メインマグネットが前記第2コイルに向けている磁極と同一の磁極を前記第2メインマグネットに向けている第2補助マグネットと、を更に有し、前記外ヨークは、前記第1補助マグネット、前記第2メインマグネット及び前記第2補助マグネットの前記第1コイル及び前記第2コイルとは反対側も覆い、前記第2補助マグネットの前記第2メインマグネットとは反対側を覆うとともに、前記可動方向に見て前記第2コイルと重なる位置まで延びる端ヨークが設けられている。   Preferably, the linear motor is adjacent to a side of the first auxiliary magnet opposite to the first main magnet, and a second main magnet having a magnetic pole direction opposite to the first main magnet; A second coil having an axial length smaller than a length of the second main magnet in the movable direction, coaxially arranged with the first coil and having an outer peripheral surface facing the second main magnet; A second auxiliary magnet that is adjacent to the opposite side of the two main magnets to the first auxiliary magnet and that has the same magnetic pole as the magnetic pole that the second main magnet is directed to the second coil directed to the second main magnet. The outer yoke includes the first auxiliary magnet, the second main magnet, and the first coil and the second auxiliary magnet of the second auxiliary magnet. Opposite side covering the coil, and the second main magnet of the second auxiliary magnet to cover the opposite side, the end yoke extending seen in the moving direction to a position overlapping the second coil is provided.

好適には、前記リニアモータは、前記可動方向及び前記第2メインマグネットの磁化方向に直交する方向において前記第2メインマグネットが前記第2コイルに向けている磁極と同一の磁極を前記第2コイルの外周面に向けたサブマグネットと、前記サブマグネットの前記第2コイルとは反対側を覆うとともに、前記端ヨークに連続するサブヨークと、前記第2コイルに挿通されるとともに前記端ヨークに連続するセンターヨークと、を更に有する。   Preferably, the linear motor has the same magnetic pole as the magnetic pole that the second main magnet faces the second coil in a direction orthogonal to the movable direction and the magnetization direction of the second main magnet. A sub-magnet facing the outer peripheral surface of the sub-magnet, a side of the sub-magnet opposite to the second coil, a sub-yoke continuous with the end yoke, and inserted into the second coil and continuous with the end yoke And a center yoke.

好適には、前記可動方向及び前記第1メインマグネットの磁化方向に直交する方向において前記第1コイルの外周面に対向するマグネット及びヨークは設けられていない。   Preferably, a magnet and a yoke that are opposed to the outer peripheral surface of the first coil in a direction orthogonal to the movable direction and the magnetization direction of the first main magnet are not provided.

上記の構成によれば、リニアモータからの磁束の漏洩が抑制される。その結果、例えば、リニアモータによる磁性体の吸引が抑制される。   According to said structure, the leakage of the magnetic flux from a linear motor is suppressed. As a result, for example, the attraction of the magnetic material by the linear motor is suppressed.

本発明の実施形態に係るリニアモータの外観を示す斜視図。The perspective view which shows the external appearance of the linear motor which concerns on embodiment of this invention. 図1のリニアモータの他の向きからの外観を示す斜視図。The perspective view which shows the external appearance from the other direction of the linear motor of FIG. 図1のリニアモータの可動子の外観を示す斜視図。The perspective view which shows the external appearance of the needle | mover of the linear motor of FIG. 図1のリニアモータを可動方向において見た図。The figure which looked at the linear motor of FIG. 1 in the movable direction. 図1のリニアモータを可動方向の側方から見た図。The figure which looked at the linear motor of FIG. 1 from the side of the movable direction. 図1のリニアモータの作用を説明する図。The figure explaining the effect | action of the linear motor of FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、同一若しくは同様の構成については、同一の符号を付すことがある。また、この場合において、「コイル19」を「第1コイル19A」「第2コイル19B」とするなど、名称の頭に数字を付すとともに、符号に大文字のアルファベットを付し、同一若しくは同様の構成を区別することがある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same or similar structure, the same code | symbol may be attached | subjected. Further, in this case, “coil 19” is “first coil 19A” and “second coil 19B”, and the names are prefixed with numerals and capital letters are added to the reference numerals, and the same or similar configuration. May be distinguished.

図1は、本発明の実施形態に係るリニアモータ1の外観を示す斜視図である。また、図2は、リニアモータ1を図1の紙面奥手側から見た斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a linear motor 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the linear motor 1 as viewed from the back side in FIG.

リニアモータ1は、x方向に駆動力を発揮するリニアモータである。すなわち、リニアモータ1は、固定子3と、固定子3に対してx方向へ移動可能な可動子5とを有している。なお、図1においては、可動子5は、一部のみが示されている。   The linear motor 1 is a linear motor that exhibits a driving force in the x direction. That is, the linear motor 1 includes a stator 3 and a movable element 5 that can move in the x direction with respect to the stator 3. In FIG. 1, only a part of the mover 5 is shown.

リニアモータ1は、いわゆる可動コイル型のリニアモータとして構成されている。すなわち、固定子3は、マグネット(25、27、29及び31)と、ヨーク(7、9、11、12及び13)とを有し、可動子5は、コイル19を有している。   The linear motor 1 is configured as a so-called moving coil type linear motor. That is, the stator 3 has magnets (25, 27, 29, and 31) and yokes (7, 9, 11, 12, and 13), and the mover 5 has a coil 19.

ヨークは、マグネットの磁気経路を構成するだけでなく、マグネットを保持する部材を兼ねており、リニアモータ1の概ね直方体状の外形(箱体)を構成している。具体的には、固定子3は、直方体状のz方向の面を構成する一対の外ヨーク7と、y方向の面を構成する一対のサブヨーク9と、x方向の面を構成する端ヨーク11(図2)と、外ヨーク7のx方向の端部に設けられた漏洩防止ヨーク12とを有している。また、固定子3は、これらの外形を構成するヨークの中央においてx方向に延びるように配置されたセンターヨーク部13を有している。   The yoke not only constitutes the magnetic path of the magnet but also serves as a member for holding the magnet, and constitutes a substantially rectangular parallelepiped outer shape (box) of the linear motor 1. Specifically, the stator 3 includes a pair of outer yokes 7 constituting a rectangular parallelepiped z-direction surface, a pair of sub yokes 9 constituting a y-direction surface, and an end yoke 11 constituting an x-direction surface. (FIG. 2) and a leakage preventing yoke 12 provided at the end of the outer yoke 7 in the x direction. In addition, the stator 3 has a center yoke portion 13 disposed so as to extend in the x direction at the center of the yoke constituting these outer shapes.

一対の外ヨーク7は、それぞれ概ね矩形の平板状に形成されており、可動子5を挟んでz方向において互いに対向している。一対のサブヨーク9は、それぞれ概ね矩形の平板状に形成されており、可動子5を挟んでy方向において互いに対向している。サブヨーク9は、x方向の長さが外ヨーク7の概ね半分程度とされており、一対の外ヨーク7により形成されたy方向の隙間の半分程度を塞いでいる。端ヨーク11は、概ね矩形の平板状に形成されており、一対の外ヨーク7及び一対のサブヨーク9により形成されたx方向の正側に形成された開口を塞いでいる。   The pair of outer yokes 7 are each formed in a substantially rectangular flat plate shape, and face each other in the z direction with the mover 5 interposed therebetween. The pair of sub yokes 9 are each formed in a substantially rectangular flat plate shape, and face each other in the y direction with the mover 5 interposed therebetween. The sub yoke 9 is approximately half the length in the x direction of the outer yoke 7 and closes about half of the gap in the y direction formed by the pair of outer yokes 7. The end yoke 11 is formed in a substantially rectangular flat plate shape, and closes the opening formed on the positive side in the x direction formed by the pair of outer yokes 7 and the pair of sub yokes 9.

漏洩防止ヨーク12は、外ヨーク7のx方向に直交する断面形状と同一の断面形状の外側部12aと、外側部12aからコイル19側へ突出する端面部12bとを有している。端面部12bは、外側部12aよりもx方向の厚みが薄く形成されるとともに、外側部12aよりもy方向の幅が小さく形成されている。   The leakage prevention yoke 12 has an outer portion 12a having the same cross-sectional shape as the cross-sectional shape orthogonal to the x direction of the outer yoke 7, and an end surface portion 12b protruding from the outer portion 12a to the coil 19 side. The end surface portion 12b is formed to be thinner in the x direction than the outer portion 12a, and smaller in the y direction than the outer portion 12a.

センターヨーク部13は、その本体たるセンターヨーク15(図1)と、センターヨーク15を囲む管状部材17とを有している。   The center yoke portion 13 has a center yoke 15 (FIG. 1) as a main body and a tubular member 17 surrounding the center yoke 15.

センターヨーク15は、鉄等の磁性体により形成され、例えば、断面矩形状に形成されている。センターヨーク15は、x方向において一対の外ヨーク7と概ね同等の長さを有している。   The center yoke 15 is made of a magnetic material such as iron, and has a rectangular cross section, for example. The center yoke 15 has substantially the same length as the pair of outer yokes 7 in the x direction.

管状部材17は、センターヨーク15の外形と相似形の筒状(本実施形態では断面矩形の筒状)に形成され、センターヨーク15の概ね全体を覆っている。管状部材17は、非磁性且つ導電性を有する材料により形成されている。このような材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスが挙げられる。管状部材17は、1対のコイル19の相互インダクタンスの抑制に寄与する。   The tubular member 17 is formed in a cylindrical shape similar to the outer shape of the center yoke 15 (in this embodiment, a cylindrical shape having a rectangular cross section), and covers substantially the entire center yoke 15. The tubular member 17 is made of a nonmagnetic and conductive material. Examples of such a material include copper, aluminum, and stainless steel. The tubular member 17 contributes to suppression of the mutual inductance of the pair of coils 19.

外形を構成するヨーク(7、9、11及び12)は、例えば、鉄等の磁性体により形成されている。上述したヨーク(7、9、11、12及び13)は、ねじや接着剤等、適宜な方法により互いに固定されてよい。また、一部のヨークは互いに一体的に形成されていてもよいし、一のヨークが複数の部材から構成されていてもよい。例えば、外側部12aが外ヨーク7と一体的に形成されるとともに端面部12bが外側部12aとは別部材により形成されてもよい。   The yokes (7, 9, 11 and 12) constituting the outer shape are made of a magnetic material such as iron, for example. The yokes (7, 9, 11, 12, and 13) described above may be fixed to each other by an appropriate method such as a screw or an adhesive. Further, some yokes may be formed integrally with each other, or one yoke may be composed of a plurality of members. For example, the outer portion 12a may be formed integrally with the outer yoke 7 and the end surface portion 12b may be formed by a separate member from the outer portion 12a.

図3は、可動子5の外観を示す斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the mover 5.

可動子5は、2つのコイル19と、2つのコイル19を保持する保持部材21と、保持部材21に固定された連結部材23とを有している。なお、図1及び図2では、保持部材21及び連結部材23の図示を省略した。   The mover 5 includes two coils 19, a holding member 21 that holds the two coils 19, and a connecting member 23 that is fixed to the holding member 21. 1 and 2, the holding member 21 and the connecting member 23 are not shown.

コイル19は、特に図示しないが、例えば、線材が整列巻きされることにより構成されている。線材は、丸線でも平角線でもよい。なお、占積率を向上させる観点からは、線材は、平角線が好ましい。また、線材は、銅等の適宜な導電材料により形成されてよい。なお、可動子5の軽量化(高速化)を図る観点からは、線材はアルミニウムにより形成されていることが好ましい。   Although not specifically illustrated, the coil 19 is configured, for example, by aligning and winding wires. The wire may be a round wire or a flat wire. In addition, from the viewpoint of improving the space factor, the wire is preferably a rectangular wire. The wire may be formed of an appropriate conductive material such as copper. In addition, from the viewpoint of reducing the weight (speeding up) of the mover 5, the wire is preferably formed of aluminum.

コイル19は、例えば、軸方向(開口方向)に見て矩形状に形成されている。2つのコイル19は、例えば、互いに同一の構成であり、互いに同軸的に配置され、保持部材21により保持されている。なお、2つのコイル19は、互いに接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。   For example, the coil 19 is formed in a rectangular shape when viewed in the axial direction (opening direction). For example, the two coils 19 have the same configuration, are arranged coaxially with each other, and are held by a holding member 21. Note that the two coils 19 may or may not be connected to each other.

保持部材21は、樹脂等の絶縁材料により形成されてもよいし、金属等の導電材料により形成されてもよい。絶縁材料により形成される場合には、渦電流の発生を抑制でき、導電材料(金属)により形成される場合には、強度を確保しつつ保持部材21の小型化を図ることができる。なお、保持部材21は、金属により形成された場合には、渦電流の発生を抑制するために、複数の孔部が形成されてもよい。コイル19と保持部材21とは例えば接着剤により互いに固定されている。   The holding member 21 may be formed of an insulating material such as resin, or may be formed of a conductive material such as metal. When formed of an insulating material, generation of eddy current can be suppressed, and when formed of a conductive material (metal), the holding member 21 can be downsized while ensuring strength. When the holding member 21 is made of metal, a plurality of holes may be formed in order to suppress the generation of eddy current. The coil 19 and the holding member 21 are fixed to each other by an adhesive, for example.

連結部材23は、リニアモータ1の駆動対象に連結される部材であり、図3では模式的に直方体状に図示している。連結部材23は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂により形成されている。連結部材23は、ねじ、接着剤、埋設等の適宜な方法により保持部材21に固定されている。   The connecting member 23 is a member connected to the driving target of the linear motor 1 and is schematically illustrated in a rectangular parallelepiped shape in FIG. The connecting member 23 is formed of a resin such as a glass epoxy resin, for example. The connecting member 23 is fixed to the holding member 21 by an appropriate method such as a screw, an adhesive, or embedding.

なお、図1及び図2に示した固定子3において、サブヨーク9及び端ヨーク11がx方向の負側にのみ設けられ、x方向の正側が開放されているのは、連結部材23が移動可能な空間を確保するためである。   In the stator 3 shown in FIGS. 1 and 2, the sub yoke 9 and the end yoke 11 are provided only on the negative side in the x direction, and the positive side in the x direction is open. This is to secure a large space.

図4は、リニアモータ1をx方向に見た図であり、図5は、リニアモータをy方向に見た図である。なお、図4及び図5においても、可動子5は、一部が省略されて図示されている。   4 is a diagram of the linear motor 1 viewed in the x direction, and FIG. 5 is a diagram of the linear motor viewed in the y direction. 4 and 5, the mover 5 is shown with a part thereof omitted.

固定子3は、メインマグネット25(図1、図2及び図5)と、サブマグネット27(図1及び図4)と、補助マグネット29(図1及び図5)と、漏洩防止マグネット31(図1、図2及び図5)とを有している。   The stator 3 includes a main magnet 25 (FIGS. 1, 2 and 5), a sub magnet 27 (FIGS. 1 and 4), an auxiliary magnet 29 (FIGS. 1 and 5), and a leakage prevention magnet 31 (FIG. 1, 2 and 5).

メインマグネット25としては、具体的には、z方向において対向する一対の第1メインマグネット25Aと、z方向において対向し、一対の第1メインマグネット25Aに対してx方向の負側に配置された一対の第2メインマグネット25Bとが設けられている。   Specifically, the main magnet 25 is disposed on the negative side in the x direction with respect to the pair of first main magnets 25A opposed to the pair of first main magnets 25A in the z direction. A pair of second main magnets 25B is provided.

第1メインマグネット25A及び第2メインマグネット25Bは、例えば、互いに同一の構成である。メインマグネット25は、例えば、矩形の平板状に形成され、厚さ方向を磁化方向として形成されている。また、メインマグネット25は、z方向において磁極をコイル19の外周面に向けるようにして外ヨーク7の内側面に設けられている。また、メインマグネット25は、コイル19よりもx方向の長さが大きく形成されている。   For example, the first main magnet 25A and the second main magnet 25B have the same configuration. The main magnet 25 is formed, for example, in a rectangular flat plate shape, and the thickness direction is formed as the magnetization direction. The main magnet 25 is provided on the inner surface of the outer yoke 7 so that the magnetic poles are directed toward the outer peripheral surface of the coil 19 in the z direction. The main magnet 25 is formed to have a length in the x direction larger than that of the coil 19.

従って、メインマグネット25から出た磁束は、コイル19のy方向に延びる部分に対してz方向に鎖交する。従って、コイル19に電流が流されると、フレミングの左手の法則に従ってコイル19にはx方向の力が付与される。   Therefore, the magnetic flux emitted from the main magnet 25 is linked in the z direction to the portion of the coil 19 extending in the y direction. Accordingly, when a current is passed through the coil 19, a force in the x direction is applied to the coil 19 in accordance with Fleming's left-hand rule.

なお、可動子5の有効ストロークは、例えば、図5に示すように、メインマグネット25のx方向の長さL1からコイル19のx方向の長さL2を差し引いた長さ(L3+L4)により定義される。第1コイル19A及び第2コイル19Bの間隔は、第1コイル19Aの第1メインマグネット25Aに対する相対位置と、第2コイル19Bの第2メインマグネット25Bに対する相対位置が同一になるように設定されている。   The effective stroke of the mover 5 is defined by, for example, a length (L3 + L4) obtained by subtracting the length L2 of the coil 19 in the x direction from the length L1 of the main magnet 25 in the x direction, as shown in FIG. The The interval between the first coil 19A and the second coil 19B is set so that the relative position of the first coil 19A with respect to the first main magnet 25A and the relative position of the second coil 19B with respect to the second main magnet 25B are the same. Yes.

第1メインマグネット25A及び第2メインマグネット25Bは、第1コイル19A及び第2コイル19Bに対する磁極の向きが互いに逆向きとされている。従って、第1メインマグネット25A及び第2メインマグネット25B間において、内側の磁極同士を結ぶ磁気経路がセンターヨーク部13により構成され、外側の磁極同士を結ぶ磁気経路が外ヨーク7により構成される。その結果、磁束が効率的にコイル19に鎖交する。   In the first main magnet 25A and the second main magnet 25B, the directions of the magnetic poles with respect to the first coil 19A and the second coil 19B are opposite to each other. Therefore, between the first main magnet 25 </ b> A and the second main magnet 25 </ b> B, the magnetic path connecting the inner magnetic poles is formed by the center yoke portion 13, and the magnetic path connecting the outer magnetic poles is formed by the outer yoke 7. As a result, the magnetic flux efficiently links to the coil 19.

また、一対のコイル19は、電流の向きが互いに逆回りとなるように電流が供給される。これにより、一対のコイル19に電流が供給されることにより生じる磁束は互いに打ち消され、鉄損が抑制される。   The pair of coils 19 are supplied with current so that the current directions are opposite to each other. Thereby, the magnetic flux generated by supplying a current to the pair of coils 19 is canceled out and iron loss is suppressed.

サブマグネット27は、例えば、矩形の平板状に形成され、厚さ方向を磁化方向として形成されている。また、サブマグネット27は、第2メインマグネット25Bが第2コイル19Bに向けている磁極と同一の磁極(本実施形態ではN極)をy方向において第2コイル19Bの外周面に向けるようにしてサブヨーク9の内側面に設けられている。また、サブマグネット27は、x方向において第2メインマグネット25Bと同等の長さを有している。   The sub-magnet 27 is formed in, for example, a rectangular flat plate shape, and the thickness direction is formed as the magnetization direction. Further, the sub magnet 27 has the same magnetic pole (N pole in the present embodiment) as the magnetic pole that the second main magnet 25B faces the second coil 19B so as to face the outer peripheral surface of the second coil 19B in the y direction. The inner surface of the sub yoke 9 is provided. The sub magnet 27 has a length equivalent to that of the second main magnet 25B in the x direction.

従って、サブマグネット27から出た磁束は、第2コイル19Bのz方向に延びる部分に対してy方向に鎖交する。従って、第2コイル19Bに電流が流されると、フレミングの左手の法則に従って第2コイル19Bにはx方向の力が付与される。   Therefore, the magnetic flux emitted from the submagnet 27 is linked in the y direction with respect to the portion of the second coil 19B extending in the z direction. Therefore, when a current is passed through the second coil 19B, an x-direction force is applied to the second coil 19B in accordance with Fleming's left-hand rule.

サブマグネット27の2つの磁極(N極及びS極)に対向するセンターヨーク部13及びサブヨーク9は端ヨーク11により連結されている。従って、センターヨーク部13、端ヨーク11及びサブヨーク9により、サブマグネット27のN極から出た磁束がサブマグネット27のS極へ入る磁気経路が構成される。その結果、磁束が効率的にコイル19に鎖交する。   The center yoke portion 13 and the sub yoke 9 facing the two magnetic poles (N pole and S pole) of the sub magnet 27 are connected by the end yoke 11. Accordingly, the center yoke portion 13, the end yoke 11, and the sub yoke 9 constitute a magnetic path through which the magnetic flux emitted from the N pole of the sub magnet 27 enters the S pole of the sub magnet 27. As a result, the magnetic flux efficiently links to the coil 19.

補助マグネット29としては、具体的には、第1メインマグネット25Aと第2メインマグネット25Bとの間に配置され、これらメインマグネット25に隣接する一対の第1補助マグネット29Aと、第2メインマグネット25Bの第1補助マグネット29Aとは反対側に隣接する一対の第2補助マグネット29Bとが設けられている。   Specifically, the auxiliary magnet 29 is disposed between the first main magnet 25A and the second main magnet 25B, and a pair of first auxiliary magnets 29A adjacent to the main magnet 25 and the second main magnet 25B. A pair of second auxiliary magnets 29B are provided on the opposite side to the first auxiliary magnet 29A.

第1補助マグネット29A及び第2補助マグネット29Bは、例えば、互いに同一の構成である。補助マグネット29は、例えば、細長い直方体状に形成され、長手方向に直交する幅方向を磁化方向として形成されている。また、補助マグネット29は、隣接するメインマグネット25がコイル19に向けている磁極と同一の磁極をその隣接するメインマグネット25に向けるようにして外ヨーク7の内側面に設けられている。すなわち、本実施形態では、第1補助マグネット29Aは、S極を第1メインマグネット25Aに向けるとともにN極を第2メインマグネット25Bに向け、第2補助マグネット29BはN極を第2メインマグネット25Bに向けている。   For example, the first auxiliary magnet 29A and the second auxiliary magnet 29B have the same configuration. The auxiliary magnet 29 is formed in, for example, an elongated rectangular parallelepiped shape, and the width direction perpendicular to the longitudinal direction is formed as the magnetization direction. Further, the auxiliary magnet 29 is provided on the inner surface of the outer yoke 7 so that the same magnetic pole as that of the adjacent main magnet 25 is directed to the coil 19 is directed to the adjacent main magnet 25. That is, in the present embodiment, the first auxiliary magnet 29A directs the S pole to the first main magnet 25A, the N pole to the second main magnet 25B, and the second auxiliary magnet 29B sets the N pole to the second main magnet 25B. Is aimed at.

従って、第1補助マグネット29Aにより、第2メインマグネット25BのN極から出た磁束がセンターヨーク部13を通過せずに第1メインマグネット25AのS極へ流れてしまうことが抑制され、効率的に磁束をコイル19に鎖交させることができる。   Therefore, the first auxiliary magnet 29A suppresses the magnetic flux emitted from the north pole of the second main magnet 25B from flowing to the south pole of the first main magnet 25A without passing through the center yoke portion 13, and is efficient. The magnetic flux can be linked to the coil 19.

また、第2補助マグネット29Bにより、第2メインマグネット25BのN極から出た磁束がセンターヨーク部13を通過せずに第2メインマグネット25BのS極へ流れてしまうことが抑制され、効率的に磁束をコイル19に鎖交させることができる。   Further, the second auxiliary magnet 29B suppresses the magnetic flux emitted from the N pole of the second main magnet 25B from flowing to the S pole of the second main magnet 25B without passing through the center yoke portion 13, and is efficient. The magnetic flux can be linked to the coil 19.

漏洩防止マグネット31は、例えば、細長い平板状に形成され、厚み方向を磁化方向として形成されている。また、漏洩防止マグネット31は、漏洩防止ヨーク12の外側部12aの内側(コイル19側)且つ端面部12bと第1メインマグネット25Aとの間に設けられている。換言すれば、漏洩防止マグネット31は、第1コイル19Aとは反対側及び第1メインマグネット25Aとは反対側が漏洩防止ヨーク12により覆われている。また、漏洩防止マグネット31は、第1メインマグネット25Aがコイル19に向けている磁極と同一の磁極(本実施形態ではS極)を第1メインマグネット25Aに向けている。   The leakage prevention magnet 31 is formed in, for example, an elongated flat plate shape, and the thickness direction is formed as the magnetization direction. The leakage prevention magnet 31 is provided on the inner side (coil 19 side) of the leakage prevention yoke 12 and between the end surface portion 12b and the first main magnet 25A. In other words, the leakage prevention magnet 31 is covered with the leakage prevention yoke 12 on the side opposite to the first coil 19A and the side opposite to the first main magnet 25A. Further, the leakage prevention magnet 31 has the same magnetic pole (S pole in this embodiment) as the first main magnet 25A facing the coil 19 facing the first main magnet 25A.

従って、第1メインマグネット25AのS極に向かう磁束がリニアモータ1の開放端側(x方向の負側)に漏れることが抑制される。また、漏洩防止マグネット31のN極から出る磁束の開放端側への漏れは、磁束が漏洩防止ヨーク12に流れることにより抑制される。   Therefore, the magnetic flux toward the south pole of the first main magnet 25A is prevented from leaking to the open end side (negative side in the x direction) of the linear motor 1. Further, the leakage of the magnetic flux from the N pole of the leakage preventing magnet 31 to the open end side is suppressed by the magnetic flux flowing through the leakage preventing yoke 12.

なお、漏洩防止マグネット31は、磁束の漏洩を主たる目的とするものであることから、磁束を効率的にコイル19に鎖交させるための補助マグネット29に比較して、大きさ(ひいては磁界の強さ)が小さくてもよい。また、漏洩防止マグネット31を小さくすることにより、漏洩防止マグネット31からの磁束の漏洩を防止する漏洩防止ヨーク12を小さくすることができ、小型化が相乗的に図られる。漏洩防止マグネット31は、例えば、補助マグネット29に対してx方向の大きさが半分以下とされている。   Since the leakage prevention magnet 31 is mainly intended for leakage of magnetic flux, the leakage prevention magnet 31 is larger in size (and consequently stronger in magnetic field) than the auxiliary magnet 29 for efficiently linking the magnetic flux to the coil 19. A) may be small. Further, by reducing the leakage prevention magnet 31, the leakage prevention yoke 12 that prevents the leakage of magnetic flux from the leakage prevention magnet 31 can be reduced, and the size reduction can be achieved synergistically. The leakage preventing magnet 31 is, for example, less than half the size of the auxiliary magnet 29 in the x direction.

図6は、リニアモータ1の作用を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the linear motor 1.

図6において、横軸はx方向の位置を示し、縦軸はコイル19の位置における磁界の強さを示している。実線Ln1は、リニアモータ1の磁界の強さを示し、実線Ln0は、比較例の磁界の強さを示している。比較例としては、リニアモータ1から補助マグネット29、漏洩防止マグネット31及び漏洩防止ヨーク12を無くしたものを想定した。   In FIG. 6, the horizontal axis indicates the position in the x direction, and the vertical axis indicates the magnetic field strength at the position of the coil 19. A solid line Ln1 indicates the magnetic field strength of the linear motor 1, and a solid line Ln0 indicates the magnetic field strength of the comparative example. As a comparative example, the linear motor 1 without the auxiliary magnet 29, the leakage prevention magnet 31, and the leakage prevention yoke 12 was assumed.

実線Ln0及び実線Ln1において、正方向及び負方向に高くなっている領域R1及びR2は、それぞれメインマグネット25の磁界に対応している。リニアモータ1は、比較例に比較して、領域R1及びR2における、磁界の強さが一定となるx方向の長さが長くなっている。すなわち、推力が一定に維持されるストロークが長くなっている。また、リニアモータ1は、領域R1の正方向の負側において、磁界の強さが速やかに低下しており、磁束の漏洩が抑制されている。   In the solid line Ln0 and the solid line Ln1, the regions R1 and R2 that are higher in the positive direction and the negative direction correspond to the magnetic field of the main magnet 25, respectively. Compared with the comparative example, the linear motor 1 has a longer length in the x direction in which the magnetic field strength is constant in the regions R1 and R2. That is, the stroke in which the thrust is maintained constant is long. Further, in the linear motor 1, the strength of the magnetic field is rapidly reduced on the negative side in the positive direction of the region R1, and the leakage of magnetic flux is suppressed.

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.

マグネット及びコイルは、いずれが可動子又は固定子であってもよい。また、双方がリニアモータが設けられる機器の筐体等に対して移動してもよい。   Either the magnet or the coil may be a mover or a stator. In addition, both of them may move with respect to a housing or the like of a device provided with a linear motor.

第2メインマグネット(25B)及び第2コイル(19B)は設けられなくてもよい。換言すれば、メインマグネットは、可動方向において一対設けられなくてもよい。例えば、リニアモータ1は、第1メインマグネットのN極からS極へ磁束が流れるように、ヨーク等が構成されてもよい(実施形態のサブマグネット27参照)。また、サブマグネット及び補助マグネットも本発明の必須要件ではない。   The second main magnet (25B) and the second coil (19B) may not be provided. In other words, a pair of main magnets may not be provided in the movable direction. For example, the linear motor 1 may be configured with a yoke or the like so that magnetic flux flows from the N pole to the S pole of the first main magnet (see the sub magnet 27 in the embodiment). Further, the sub magnet and the auxiliary magnet are not essential requirements of the present invention.

マグネットやコイルの形状は適宜に設定されてよい。例えば、コイルは円形であってもよいし、マグネットはコイルの外周面を囲む環状に形成されていてもよいし、この場合において円形に形成されていてもよい。また、メインマグネット等のマグネットは、複数のマグネットから構成されてもよいし、逆に、メインマグネット及びサブマグネットが一体的に形成されるなどしてもよい。   The shape of the magnet or coil may be set as appropriate. For example, the coil may be circular, and the magnet may be formed in an annular shape surrounding the outer peripheral surface of the coil, or in this case, may be formed in a circular shape. Further, the magnet such as the main magnet may be composed of a plurality of magnets, or conversely, the main magnet and the sub magnet may be integrally formed.

1…リニアモータ、7…外ヨーク、12…漏洩防止ヨーク、19A…第1コイル、29A…第1メインマグネット、31…漏洩防止マグネット。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Linear motor, 7 ... Outer yoke, 12 ... Leakage prevention yoke, 19A ... 1st coil, 29A ... 1st main magnet, 31 ... Leakage prevention magnet

Claims (5)

磁化方向を可動方向に直交する方向に向けた第1メインマグネットと、
軸方向の長さが前記第1メインマグネットの前記可動方向の長さよりも小さく、前記軸方向を前記可動方向に向けるとともに外周面を前記第1メインマグネットに向けた第1コイルと、
前記第1メインマグネットの前記第1コイルとは反対側を覆う外ヨークと、
前記第1メインマグネットの前記可動方向の一端に隣接し、前記第1メインマグネットが前記第1コイルに向けている磁極と同一の磁極を前記第1メインマグネットに向けている漏洩防止マグネットと、
前記漏洩防止マグネットの前記第1コイルとは反対側及び前記第1メインマグネットとは反対側を覆う漏洩防止ヨークと、
を有するリニアモータ。
A first main magnet having a magnetization direction in a direction perpendicular to the movable direction;
A first coil having an axial length smaller than a length of the first main magnet in the movable direction, with the axial direction facing the movable direction and an outer peripheral surface facing the first main magnet;
An outer yoke covering the opposite side of the first main magnet from the first coil;
A leakage preventing magnet adjacent to one end of the first main magnet in the movable direction and having the same magnetic pole as the first main magnet directed to the first coil directed to the first main magnet;
A leakage preventing yoke that covers the opposite side of the leakage preventing magnet from the first coil and the opposite side of the first main magnet;
Linear motor having
前記第1メインマグネットの前記漏洩防止マグネットとは反対側に隣接し、前記第1メインマグネットが前記第1コイルに向けている磁極と同一の磁極を前記第1メインマグネットに向けている第1補助マグネットを更に有し、
前記漏洩防止マグネットは、前記可動方向の長さが前記第1補助マグネットの前記可動方向の長さよりも小さい
請求項1に記載のリニアモータ。
A first auxiliary that is adjacent to the side opposite to the leakage preventing magnet of the first main magnet and that has the same magnetic pole as the magnetic pole that the first main magnet faces toward the first coil faces the first main magnet. A magnet,
The linear motor according to claim 1, wherein the leakage prevention magnet has a length in the movable direction smaller than a length in the movable direction of the first auxiliary magnet.
前記第1補助マグネットの前記第1メインマグネットとは反対側に隣接し、磁極の向きが前記第1メインマグネットとは逆向きとされた第2メインマグネットと、
軸方向の長さが前記第2メインマグネットの前記可動方向の長さよりも小さく、前記第1コイルと同軸に配置されるとともに外周面を前記第2メインマグネットに向けた第2コイルと、
前記第2メインマグネットの前記第1補助マグネットとは反対側に隣接し、前記第2メインマグネットが前記第2コイルに向けている磁極と同一の磁極を前記第2メインマグネットに向けている第2補助マグネットと、
を更に有し、
前記外ヨークは、前記第1補助マグネット、前記第2メインマグネット及び前記第2補助マグネットの前記第1コイル及び前記第2コイルとは反対側も覆い、
前記第2補助マグネットの前記第2メインマグネットとは反対側を覆うとともに、前記可動方向に見て前記第2コイルと重なる位置まで延びる端ヨークが設けられている
請求項2に記載のリニアモータ。
A second main magnet which is adjacent to the first auxiliary magnet on the opposite side of the first main magnet, and whose magnetic pole direction is opposite to the first main magnet;
A second coil having an axial length smaller than a length of the second main magnet in the movable direction, arranged coaxially with the first coil and having an outer peripheral surface facing the second main magnet;
The second main magnet is adjacent to the side opposite to the first auxiliary magnet, and the second main magnet has the same magnetic pole as the second magnetic pole directed to the second coil. An auxiliary magnet,
Further comprising
The outer yoke covers the opposite side of the first auxiliary magnet, the second main magnet, and the second auxiliary magnet from the first coil and the second coil,
The linear motor according to claim 2, wherein an end yoke that covers the opposite side of the second auxiliary magnet from the second main magnet and extends to a position overlapping the second coil when viewed in the movable direction is provided.
前記可動方向及び前記第2メインマグネットの磁化方向に直交する方向において前記第2メインマグネットが前記第2コイルに向けている磁極と同一の磁極を前記第2コイルの外周面に向けたサブマグネットと、
前記サブマグネットの前記第2コイルとは反対側を覆うとともに、前記端ヨークに連続するサブヨークと、
前記第2コイルに挿通されるとともに前記端ヨークに連続するセンターヨークと、
を更に有する請求項3に記載のリニアモータ。
A sub-magnet in which the same magnetic pole as the second main magnet is directed to the second coil in the direction perpendicular to the movable direction and the magnetization direction of the second main magnet is directed to the outer peripheral surface of the second coil; ,
A sub yoke that covers the side of the sub magnet opposite to the second coil and that is continuous with the end yoke;
A center yoke that is inserted through the second coil and continues to the end yoke;
The linear motor according to claim 3, further comprising:
前記可動方向及び前記第1メインマグネットの磁化方向に直交する方向において前記第1コイルの外周面に対向するマグネット及びヨークは設けられていない
請求項4に記載のリニアモータ。
The linear motor according to claim 4, wherein a magnet and a yoke facing the outer peripheral surface of the first coil are not provided in the movable direction and a direction orthogonal to the magnetization direction of the first main magnet.
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