JP2013229998A

JP2013229998A - Straight line reciprocation device

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Publication number: JP2013229998A
Application number: JP2012100159A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Horie; 克如堀江
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2013-11-07

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a straight line reciprocation device which smoothly reciprocates a driven member in an axial direction.SOLUTION: A straight line reciprocation device 10a includes a support base 11 where a movable table 12 formed as a driven member is provided so as to be reciprocated in a straight manner. A permanent magnet 33 magnetized in an axial direction is provided in the movable table 12, and a coil unit 17 having a coil pair 24a, 24b composed of three coils 23 is provided at the support base 11. An axial length M of the permanent magnet 33 is set so as to be shorter than lengths of the three coils 23 and be longer than lengths of the two coils 23.

Description

本発明は、支持台に装着される被駆動部材をリニアモータにより直線往復動する直線往復動装置に関する。 The present invention relates to a linear reciprocating device that linearly reciprocates a driven member mounted on a support base by a linear motor.

被駆動部材を直線往復動するための直線往復動装置としては、軸方向に着磁された永久磁石と、複数のコイルが永久磁石に沿って直線状に配置されて形成されるコイル組とを有し、永久磁石とコイル組とによりリニアモータを構成するタイプがある。永久磁石とコイル組は相対的に移動自在となっており、永久磁石が被駆動部材に設けられると、永久磁石は可動側となり、コイル組は固定側となる。一方、コイル組が被駆動部材に設けられると、コイル組は可動側となり、永久磁石は固定側となる。 As a linear reciprocating device for linearly reciprocating a driven member, a permanent magnet magnetized in the axial direction and a coil set formed by arranging a plurality of coils linearly along the permanent magnet There is a type in which a linear motor is constituted by a permanent magnet and a coil set. The permanent magnet and the coil set are relatively movable. When the permanent magnet is provided on the driven member, the permanent magnet becomes the movable side and the coil set becomes the fixed side. On the other hand, when the coil set is provided on the driven member, the coil set becomes the movable side, and the permanent magnet becomes the fixed side.

特許文献１には、ベースに取り付けられたステータと、ステータの外側にステータに沿って直線往復動自在に装着された可動側のムーバとを有し、ステータに複数のコイルが取り付けられ、ムーバに複数の円筒状の永久磁石が取り付けられた磁石可動型のリニアモータが記載されている。特許文献２には、３つの円筒状のコイルを、直線状にヨークに配置して形成されるコイル組と、軟磁性体を介して２つの永久磁石が突き当てられて構成される磁石可動体とを有し、磁石可動体がコイル組の内側に設けられて軸方向に駆動するようにした磁石可動型のリニアアクチュエータが記載されている。 Patent Document 1 has a stator attached to a base and a mover on the movable side attached to the outside of the stator so as to be linearly reciprocable along the stator, and a plurality of coils are attached to the stator. A magnet movable linear motor to which a plurality of cylindrical permanent magnets are attached is described. Patent Document 2 discloses a magnet movable body configured such that three cylindrical coils are linearly arranged on a yoke, and a pair of permanent magnets are abutted via a soft magnetic body. The movable magnet type linear actuator is described in which the movable magnet body is provided inside the coil set and is driven in the axial direction.

一方、特許文献３には、複数の永久磁石が設けられた界磁子と、コイルユニットからなる電気子とを有し、コイルユニットを直線往復動させるようにしたリニアモータが記載されている。 On the other hand, Patent Document 3 describes a linear motor having a field element provided with a plurality of permanent magnets and an electric element composed of a coil unit, and reciprocating the coil unit linearly.

特開２００２−２９１２２０号公報JP 2002-291220 A 特開平８−１１６６５８号公報JP-A-8-116658 特開２００４−３５７３５３号公報JP 2004-357353 A

このように、従来の直線往復動装置には、永久磁石を可動側としたタイプと、コイルを可動側としたタイプとがある。さらに、永久磁石を可動側としたタイプには、コイルの内側に永久磁石を配置したタイプと、コイルの外側に円筒形状の永久磁石を配置したタイプとがある。これらのタイプのリニアモータを有する従来の直線往復動装置においては、被駆動部材に推力を発生させるための永久磁石の軸方向長さを、１つのコイル組に対応させた長さとしている。例えば、３つのコイルによりコイル組が構成される場合には、永久磁石の長さを３つのコイルの長さに対応させた長さに設定している。 Thus, the conventional linear reciprocating device includes a type in which the permanent magnet is the movable side and a type in which the coil is the movable side. Furthermore, there are a type in which a permanent magnet is a movable side, a type in which a permanent magnet is arranged inside a coil, and a type in which a cylindrical permanent magnet is arranged outside a coil. In the conventional linear reciprocating device having these types of linear motors, the axial length of the permanent magnet for generating a thrust force on the driven member is set to a length corresponding to one coil set. For example, when a coil set is constituted by three coils, the length of the permanent magnet is set to a length corresponding to the length of the three coils.

リニアモータを有する直線往復動装置としては、被駆動部材の全移動ストロークの範囲において、被駆動部材に加えられる軸方向の推力がほぼ一定となるようにし、被駆動部材の移動時に推力変動がないようにすることが好ましい。 In a linear reciprocating device having a linear motor, the axial thrust applied to the driven member is substantially constant over the entire moving stroke range of the driven member, and there is no fluctuation in the thrust when the driven member moves. It is preferable to do so.

そこで、被駆動部材のストロークと軸方向推力との関係を測定した。その結果、被駆動部材に推力を発生させるための永久磁石の軸方向長さをコイル組の長さに対応させた長さとすると、コイルに電流を流すことにより得られる軸方向推力は、コギングトルクの発生が大きくなり、被駆動部材の軸方向位置に応じて被駆動部材に加えられる推力が大きく変動することが判明した。 Therefore, the relationship between the stroke of the driven member and the axial thrust was measured. As a result, if the axial length of the permanent magnet for generating thrust to the driven member is made to correspond to the length of the coil set, the axial thrust obtained by passing an electric current through the coil is the cogging torque. It has been found that the occurrence of this increases, and the thrust applied to the driven member varies greatly depending on the axial position of the driven member.

被駆動部材に加えられる軸方向推力が軸方向の位置に応じて、コギングトルクによって大きく変動すると、被駆動部材を円滑に軸方向に移動させることができなくなる。 If the axial thrust applied to the driven member varies greatly due to the cogging torque according to the axial position, the driven member cannot be moved smoothly in the axial direction.

本発明の目的は、軸方向推力の変動を小さくし被駆動部材を円滑に軸方向に往復動することができる直線往復動装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a linear reciprocating device capable of reducing a fluctuation in axial thrust and smoothly reciprocating a driven member in the axial direction.

本発明の直線往復動装置は、支持台に装着された被駆動部材を直線往復動する直線往復動装置であって、前記支持台と前記被駆動部材の一方に設けられ、軸方向に着磁された永久磁石と、前記支持台と前記被駆動部材の他方に設けられ、円筒形状の複数のコイルにより形成されるコイル組とを有し、前記コイル組を構成する前記コイルの数をｎとし、前記コイルのピッチをＬとすると、前記永久磁石の軸方向長さＭは、ｎＬ未満であり、（ｎ−１）Ｌよりも長いことを特徴とする。 A linear reciprocating device of the present invention is a linear reciprocating device that linearly reciprocates a driven member mounted on a support base, and is provided on one of the support base and the driven member and is magnetized in the axial direction. A permanent magnet, a coil set provided on the other of the support base and the driven member and formed by a plurality of cylindrical coils, and the number of the coils constituting the coil set is n. When the pitch of the coil is L, the axial length M of the permanent magnet is less than nL and longer than (n−1) L.

直線状に配置される複数のコイルからなるコイル組とこれに沿って配置される永久磁石とを有し、被駆動部材を直線往復動する直線往復動装置において、永久磁石の軸方向長さを、コイル組の長さ未満の長さであって、コイル組を構成する複数のコイルよりも１つ少ないコイルの長さよりも長く設定すると、コギングトルクの発生を抑制することができる。これにより、被駆動部材を往復動させるときにおける被駆動部材に加えられる推力の変動を小さくすることができ、被駆動部材を円滑に軸方向に往復動することができる。 In a linear reciprocating device having a coil set including a plurality of coils arranged linearly and a permanent magnet arranged along the coil set, and linearly reciprocating a driven member, the axial length of the permanent magnet is set. If the length is less than the length of the coil set and is set to be longer than the length of one coil less than the plurality of coils constituting the coil set, the generation of cogging torque can be suppressed. Thereby, the fluctuation of the thrust applied to the driven member when the driven member is reciprocated can be reduced, and the driven member can be smoothly reciprocated in the axial direction.

本発明の一実施の形態である直線往復動装置を示す平面図であり、被駆動部材が後退限位置となっている。It is a top view which shows the linear reciprocating device which is one embodiment of this invention, and the to-be-driven member is a retreat limit position. 図１の左側面図である。It is a left view of FIG. 図１の右側面図である。It is a right view of FIG. （Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図であり、（Ｂ）は被駆動部材が前進限位置となった状態における一実施の形態の直線往復動装置を示す断面図である。(A) is an AA line expanded sectional view in Drawing 1, and (B) is a sectional view showing a linear reciprocating device of one embodiment in the state where a driven member was in a forward limit position. （Ａ）は図１〜図５に示した直線往復動装置における被駆動部材の移動ストロークに応じた軸方向推力（単位ニュートン）の変化を示す特性線図であり、（Ｂ）は比較例における被駆動部材の移動ストロークに応じた軸方向推力の変化を示す特性線図である。(A) is a characteristic diagram which shows the change of the axial direction thrust (unit Newton) according to the moving stroke of the driven member in the linear reciprocating device shown in FIGS. 1-5, (B) is in a comparative example. It is a characteristic diagram which shows the change of the axial direction thrust according to the moving stroke of a to-be-driven member. 本発明の他の実施の形態である直線往復動装置を示す断面図であり、（Ａ）は被駆動部材が後退限位置となった状態を示し、（Ｂ）は被駆動部材が前進限位置となった状態を示す。It is sectional drawing which shows the linear reciprocating device which is other embodiment of this invention, (A) shows the state which the to-be-driven member was in the retreat limit position, (B) is a to-be-driven member in the advance limit position This shows the state. 本発明のさらに他の実施の形態である直線往復動装置を示す断面図であり、（Ａ）は被駆動部材が後退限位置となった状態を示し、（Ｂ）は被駆動部材が前進限位置となった状態を示す。It is sectional drawing which shows the linear reciprocating device which is further another embodiment of this invention, (A) shows the state which the to-be-driven member was in the retreat limit position, (B) has shown that the to-be-driven member is a forward limit. Shows the position. さらに他の実施の形態である直線往復動装置におけるコイルユニットと磁石組立体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the coil unit and magnet assembly in the linear reciprocating device which is other embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの図面においては、共通する部材には同一の符号が付されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the common member.

図１〜図４に示される直線往復動装置１０ａは、ほぼ直方体形状となったブロック状の支持台１１を有し、支持台１１の表面には被駆動部材としての移動テーブル１２が長手方向に直線往復動自在に装着されている。支持台１１の表面側には図３に示されるようにガイドレール１３が突出して一体に設けられており、このガイドレール１３の両側にはガイド溝１４が設けられている。移動テーブル１２は、ガイド溝１４に転動自在に配置された図示しないボールを介して、支持台１１に往復動自在に案内される。移動テーブル１２は、図４（Ａ）に示されるように、移動テーブル１２が支持台１１の表面にほぼ重なった後退限位置と、図４（Ｂ）に示されるように、支持台１１から迫り出した前進限位置との間を往復動する。支持台１１のうち移動テーブル１２が迫り出す側が先端部となっており、反対側が後端部となっている。 The linear reciprocating device 10a shown in FIGS. 1 to 4 has a block-shaped support base 11 having a substantially rectangular parallelepiped shape, and a movable table 12 as a driven member is provided on the surface of the support base 11 in the longitudinal direction. It is mounted so that it can move back and forth in a straight line. As shown in FIG. 3, a guide rail 13 protrudes and is provided integrally on the surface side of the support base 11, and guide grooves 14 are provided on both sides of the guide rail 13. The moving table 12 is guided to the support base 11 so as to be able to reciprocate through a ball (not shown) that is rotatably arranged in the guide groove 14. As shown in FIG. 4 (A), the moving table 12 approaches the retracted limit position where the moving table 12 substantially overlaps the surface of the support base 11, and as shown in FIG. Reciprocates between the forward limit positions. The side of the support table 11 from which the moving table 12 projects is the front end, and the opposite side is the rear end.

図４に示されるように、支持台１１には収容孔１６が形成されている。収容孔１６内には円筒形状のコイルユニット１７が設けられ、コイルユニット１７は支持台１１に固定されている。コイルユニット１７の先端面は、支持台１１の先端部に設けられた仕切り壁１８の内面に突き当てられている。コイルユニット１７は、非磁性材料からなる円筒形状のボビン２１を有しており、ボビン２１には軸方向に一定間隔毎に仕切り部２２が径方向外方に突出して設けられている。ボビン２１の外側には６つのコイル２３が巻き付けられており、それぞれのコイル２３は仕切り部２２により仕切られている。６つのコイル２３のうち先端部側の３つのコイル２３は、一組のコイル組２４ａを構成しており、先端部側からＵ１相、Ｖ１相およびＷ１相となっている。他の３つのコイル２３は、他の一組のコイル組２４ｂを構成しており、先端部側からＵ２相、Ｖ２相およびＷ２相となっている。このように、コイルユニット１７は、それぞれ３相コイルを構成する２つのコイル組２４ａ，２４ｂを有している。それぞれのコイル２３の軸方向のピッチ、つまりコイル自体の長さ寸法と仕切り部２２の厚み寸法の合計寸法はＬとなっている。 As shown in FIG. 4, an accommodation hole 16 is formed in the support base 11. A cylindrical coil unit 17 is provided in the accommodation hole 16, and the coil unit 17 is fixed to the support base 11. The distal end surface of the coil unit 17 is abutted against the inner surface of the partition wall 18 provided at the distal end portion of the support base 11. The coil unit 17 has a cylindrical bobbin 21 made of a non-magnetic material, and the bobbin 21 is provided with partition portions 22 protruding radially outward at regular intervals in the axial direction. Six coils 23 are wound around the outside of the bobbin 21, and each coil 23 is partitioned by a partition portion 22. Of the six coils 23, the three coils 23 on the distal end side constitute a set of coil sets 24a, which are the U1, V1, and W1 phases from the distal end side. The other three coils 23 constitute another set of coil sets 24b, which are the U2, V2, and W2 phases from the tip side. Thus, the coil unit 17 has the two coil sets 24a and 24b that constitute a three-phase coil. The axial dimension of each coil 23, that is, the total dimension of the length dimension of the coil itself and the thickness dimension of the partition portion 22 is L.

支持台１１の仕切り壁１８には貫通孔２５が収容孔１６と同軸に形成されている。コイルユニット１７の内部には、磁石ユニットつまり磁石組立体２６が軸方向に移動自在に配置されている。磁石組立体２６は、貫通孔２５を貫通して移動テーブル１２の先端に取り付けられた連結ブロック２７に取り付けられている。このように、直線往復動装置１０ａにおけるリニアモータは、磁石組立体２６がコイルユニット１７の内側に配置された磁石可動型となっている。 A through hole 25 is formed in the partition wall 18 of the support base 11 coaxially with the accommodation hole 16. Inside the coil unit 17, a magnet unit, that is, a magnet assembly 26 is arranged so as to be movable in the axial direction. The magnet assembly 26 is attached to a connecting block 27 that passes through the through hole 25 and is attached to the tip of the moving table 12. Thus, the linear motor in the linear reciprocating device 10 a is a magnet movable type in which the magnet assembly 26 is disposed inside the coil unit 17.

磁石組立体２６はねじ部材２８により連結ブロック２７に取り付けられる連結ロッド３１を有し、この連結ロッド３１の後端部には非磁性材料からなる底付き円筒形状のホルダー３２が取り付けられている。このホルダー３２内には軸方向の長さＭの棒状の永久磁石３３が組み込まれている。永久磁石３３は軸方向に着磁されている。永久磁石３３の軸方向両端には軸方向長さＰの補助磁石３４ａ，３４ｂが組み込まれており、それぞれの補助磁石３４ａ，３４ｂは永久磁石３３の端面に突き当てられている。ホルダー３２の底壁３５には、ねじ部材３６が設けられており、このねじ部材３６と連結ロッド３１により永久磁石３３と補助磁石３４ａ，３４ｂは締結されて、それぞれの突き当て面が密着状態となる。 The magnet assembly 26 has a connecting rod 31 attached to the connecting block 27 by a screw member 28, and a bottomed cylindrical holder 32 made of a nonmagnetic material is attached to the rear end portion of the connecting rod 31. A rod-shaped permanent magnet 33 having an axial length M is incorporated in the holder 32. The permanent magnet 33 is magnetized in the axial direction. Auxiliary magnets 34 a and 34 b having an axial length P are incorporated at both axial ends of the permanent magnet 33, and the auxiliary magnets 34 a and 34 b are abutted against the end face of the permanent magnet 33. A screw member 36 is provided on the bottom wall 35 of the holder 32, and the permanent magnet 33 and the auxiliary magnets 34 a and 34 b are fastened by the screw member 36 and the connecting rod 31 so that the abutting surfaces are in close contact with each other. Become.

永久磁石３３は主たる永久主磁石であり、軸方向に着磁されており、永久磁石３３の両端部の極性は逆極性となっている。例えば、永久磁石３３の図４における左側端部がＮ極であるとすると、右側端部はＳ極となっている。それぞれの補助磁石３４ａ，３４ｂも軸方向に着磁されており、永久磁石３３に突き当てられる突き当て面は永久磁石３３の端部と同極性となっている。例えば、補助磁石３４ａの図４における右端部はＮ極となっており、左端部はＳ極となっている。同様に、補助磁石３４ｂの左端部はＳ極となっており、右端部はＮ極となっている。それぞれの補助磁石３４ａ，３４ｂの永久磁石３３に突き当てられる端部を永久磁石３３の端部と同極性とすることにより、永久磁石３３の両端部から径方向外方に向けて磁束が集中して立ち上げられる。このように、２つの補助磁石３４ａ，３４ｂは磁束立ち上げ用の永久磁石となっている。主たる永久磁石３３の長さ寸法はＭとなっており、補助磁石３４ａ，３４ｂの軸方向の厚み寸法はＰとなっている。 The permanent magnet 33 is a main permanent main magnet and is magnetized in the axial direction, and the polarities of both end portions of the permanent magnet 33 are opposite to each other. For example, if the left end of the permanent magnet 33 in FIG. 4 is an N pole, the right end is an S pole. Each of the auxiliary magnets 34 a and 34 b is also magnetized in the axial direction, and the abutting surface that abuts against the permanent magnet 33 has the same polarity as the end of the permanent magnet 33. For example, the right end in FIG. 4 of the auxiliary magnet 34a is an N pole, and the left end is an S pole. Similarly, the left end portion of the auxiliary magnet 34b is an S pole, and the right end portion is an N pole. By making the end of each auxiliary magnet 34a, 34b abutted against the permanent magnet 33 the same polarity as the end of the permanent magnet 33, the magnetic flux concentrates radially outward from both ends of the permanent magnet 33. To be launched. Thus, the two auxiliary magnets 34a and 34b are permanent magnets for raising magnetic flux. The length dimension of the main permanent magnet 33 is M, and the axial thickness dimension of the auxiliary magnets 34a and 34b is P.

２つのコイル組２４ａ，２４ｂはそれぞれ３相コイルとなっており、それぞれのコイル組２４ａ，２４ｂを構成するコイルの数ｎは３となっている。各コイル２３のピッチを上述のようにＬとすると、永久磁石３３の軸方向長さＭは３Ｌ未満であって、２Ｌよりも長い寸法に設定されている。つまり、永久磁石３３の長さＭは、一組のコイル組の長さつまりピッチの３倍よりも短い寸法である３Ｌ未満であって、２つのコイル２３のピッチよりも長い寸法である２Ｌ以上に設定されている。それぞれの補助磁石３４ａ，３４ｂの寸法Ｐは２Ｌ未満、つまり２つのコイル２３の長さ２Ｌ未満に設定されている。補助磁石３４ａ，３４ｂの軸方向の寸法Ｐを２Ｌ未満とすることにより、磁石組立体２６の長さを短く設定することができる。 The two coil sets 24a and 24b are each a three-phase coil, and the number n of coils constituting each of the coil sets 24a and 24b is three. Assuming that the pitch of each coil 23 is L as described above, the axial length M of the permanent magnet 33 is set to be less than 3L and longer than 2L. That is, the length M of the permanent magnet 33 is less than 3L, which is shorter than the length of one set of coils, ie, three times the pitch, and is longer than 2L, which is longer than the pitch of the two coils 23. Is set to The dimension P of each auxiliary magnet 34a, 34b is set to be less than 2L, that is, the length of the two coils 23 is less than 2L. By setting the axial dimension P of the auxiliary magnets 34a and 34b to less than 2L, the length of the magnet assembly 26 can be set short.

永久磁石３３の長さＭを一組のコイル組の長さである３Ｌと同一に設定すると、磁石組立体２６の軸方向移動に伴って、永久磁石３３の両端部から径方向外方に立ち上がる磁束がそれぞれのコイル組２４ａ，２４ｂの両端部と一致することになることから、コギングトルクが大きくなることが判明した。これに対し、永久磁石３３の長さＭを１組のコイル組の軸方向長さより短くし、２つのコイル２３の長さより長く、つまり２Ｌ以上とすると、永久磁石３３の両端部から径方向外方に立ち上がる磁束がコイル組２４ａ，２４ｂの両端部と一致することがなくなるとともに、コイル組２４ａ，２４ｂの一端部に永久磁石３３の一端部が一致するときには、永久磁石３３の他端部はコイル組２４ａ，２４ｂの両端部の間に位置することになる。これにより、磁石組立体２６が軸方向に移動する際に、コギングトルクの発生を抑制することができた。このように、コギングトルクの発生を抑制ないし低減することができると、被駆動部材としての移動テーブル１２を円滑に往復動させることができる。 When the length M of the permanent magnet 33 is set equal to 3L, which is the length of one set of coils, the magnet assembly 26 rises radially outward from both ends of the permanent magnet 33 as the magnet assembly 26 moves in the axial direction. It has been found that the cogging torque increases because the magnetic flux coincides with both end portions of the respective coil sets 24a and 24b. On the other hand, if the length M of the permanent magnet 33 is shorter than the axial length of one set of coils and is longer than the length of the two coils 23, that is, 2L or more, it is radially outward from both ends of the permanent magnet 33. When the one end of the permanent magnet 33 coincides with one end of the coil sets 24a and 24b, the other end of the permanent magnet 33 is coiled. It will be located between the both ends of group 24a, 24b. Thereby, when the magnet assembly 26 moved in the axial direction, the generation of cogging torque could be suppressed. Thus, if generation | occurrence | production of cogging torque can be suppressed thru | or reduced, the movement table 12 as a to-be-driven member can be smoothly reciprocated.

図５（Ａ）は図１〜図４に示した直線往復動装置における移動テーブル１２の移動ストロークに対する軸方向推力の変化を示す特性線図であり、図５（Ｂ）は比較例としての直線往復動装置における移動テーブル１２の移動ストロークに対する軸方向推力の変化を示す特性線図である。それぞれの直線往復動装置における永久磁石３３の外径Ｄは４ｍｍ、コイル２３のピッチＬは５ｍｍとし、それぞれのコイル２３に対して同一の電流を供給した。 FIG. 5A is a characteristic diagram showing changes in axial thrust with respect to the moving stroke of the moving table 12 in the linear reciprocating device shown in FIGS. 1 to 4, and FIG. 5B is a straight line as a comparative example. It is a characteristic diagram which shows the change of the axial direction thrust with respect to the moving stroke of the moving table 12 in a reciprocating device. The outer diameter D of the permanent magnet 33 in each linear reciprocating device was 4 mm, the pitch L of the coils 23 was 5 mm, and the same current was supplied to each coil 23.

比較例の直線往復動装置においては、永久磁石３３の軸方向長さＭは、それぞれのコイル組２４ａ，２４ｂの長さ３Ｌに設定されている。比較例においては、コギングトルクの影響により移動テーブル１２に加えられる軸方向推力の変動が最大約０．８Ｎとなった。これに対し、直線往復動装置１０ａにおいては、コギングトルクが減少し、推力の変動は最大０．４Ｎ程度にまで半減した。なお、比較例においては、補助磁石３４ａ，３４ｂが設けられていない。これに対し、永久磁石３３の両端部に補助磁石３４ａ，３４ｂを設けると、得られる推力は０．５Ｎ程度増加した。このように、磁束立ち上げ用の磁石を永久磁石３３の両端に配置すると、移動テーブル１２に大きな推力を加えることができる。 In the linear reciprocating device of the comparative example, the axial length M of the permanent magnet 33 is set to the length 3L of each coil set 24a, 24b. In the comparative example, the fluctuation of the axial thrust applied to the moving table 12 due to the influence of the cogging torque was about 0.8 N at the maximum. On the other hand, in the linear reciprocating device 10a, the cogging torque is reduced, and the fluctuation of the thrust is halved to about 0.4N at the maximum. In the comparative example, the auxiliary magnets 34a and 34b are not provided. On the other hand, when the auxiliary magnets 34a and 34b are provided at both ends of the permanent magnet 33, the thrust obtained is increased by about 0.5N. Thus, if the magnets for raising the magnetic flux are arranged at both ends of the permanent magnet 33, a large thrust can be applied to the moving table 12.

直線往復動装置１０ａにおけるブロック状の支持台１１、移動テーブル１２、連結ブロック２７、および連結ロッド３１としては、アルミ合金等の非磁性材料により製造されているが、これらをそれぞれ鉄等の磁性材料により製造するようにしても良い。特に、支持台１１を磁性材料により製造すると、コイルユニット１７により生成される磁界がコイルユニット１７の外側となっている支持台１１の部分を磁路として案内されることになる。これにより、磁界の強さを高めることができ、移動テーブル１２に対する推力を高めることができる。 The block-shaped support base 11, the moving table 12, the connecting block 27, and the connecting rod 31 in the linear reciprocating device 10a are manufactured from a nonmagnetic material such as an aluminum alloy. You may make it manufacture by. In particular, when the support 11 is made of a magnetic material, the magnetic field generated by the coil unit 17 is guided as a magnetic path in the portion of the support 11 that is outside the coil unit 17. Thereby, the strength of the magnetic field can be increased, and the thrust against the moving table 12 can be increased.

図６は、他の実施の形態である直線往復動装置１０ｂを示す断面図である。この直線往復動装置１０ｂにおいては、磁石組立体２６は２つの永久磁石３３ａ，３３ｂを有している。両方の永久磁石３３ａ，３３ｂの間には磁性材料３４ｃが配置され、永久磁石３３ａの先端側には補助磁石３４ａが配置され、永久磁石３３ｂの後端側には補助磁石３４ｂが配置されている。コイルユニット１７は、３組のコイル組２４ａ〜２４ｃを有している。このように、コイル組と永久磁石の数を前述した直線往復動装置１０ａよりも増加させることにより、移動テーブル１２に加えられる推力を増加させることができる。移動テーブル１２に加えられる推力に応じてコイル組と永久磁石の数が任意に設定される。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a linear reciprocating device 10b according to another embodiment. In this linear reciprocating device 10b, the magnet assembly 26 has two permanent magnets 33a and 33b. A magnetic material 34c is disposed between the permanent magnets 33a and 33b, an auxiliary magnet 34a is disposed on the front end side of the permanent magnet 33a, and an auxiliary magnet 34b is disposed on the rear end side of the permanent magnet 33b. . The coil unit 17 has three coil sets 24a to 24c. Thus, the thrust applied to the moving table 12 can be increased by increasing the number of coil sets and permanent magnets compared to the linear reciprocating device 10a described above. The number of coil sets and permanent magnets is arbitrarily set according to the thrust applied to the moving table 12.

この直線往復動装置１０ｂにおいても、それぞれの永久磁石３３ａ，３３ｂの軸方向長さＭは３Ｌ未満であって、２Ｌよりも長い寸法に設定されている。さらに、それぞれの補助磁石３４ａ，３４ｂと磁性材料３４ｃの軸方向の寸法Ｐは２Ｌ未満に設定される。これにより、上述した直線往復動装置１０ａと同様に、磁石組立体２６が軸方向に移動する際に、コギングトルクの発生を抑制することができ、被駆動部材としての移動テーブル１２を円滑に往復動させることができる。 Also in the linear reciprocating device 10b, the axial length M of each of the permanent magnets 33a and 33b is set to be less than 3L and longer than 2L. Further, the dimension P in the axial direction of each auxiliary magnet 34a, 34b and magnetic material 34c is set to be less than 2L. As a result, as with the linear reciprocating device 10a described above, when the magnet assembly 26 moves in the axial direction, the generation of cogging torque can be suppressed, and the movable table 12 as the driven member can be smoothly reciprocated. Can be moved.

図７は、さらに他の実施の形態である直線往復動装置１０ｃを示す断面図である。この直線往復動装置１０ｃの磁石組立体２６は、直線往復動装置１０ａと同様に１つの永久磁石３３を有しており、その両端部には補助磁石３４ａ，３４ｂが配置されている。これに対し、直線往復動装置１０ｃのコイルユニット１７に設けられた３つのコイル組２４ａ〜２４ｃは、２つのコイル２３により構成されており、それぞれのコイル組２４ａ〜２４ｃは２相コイルとなっている。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a linear reciprocating device 10c which is still another embodiment. The magnet assembly 26 of the linear reciprocating device 10c has one permanent magnet 33 as in the linear reciprocating device 10a, and auxiliary magnets 34a and 34b are arranged at both ends thereof. On the other hand, the three coil sets 24a to 24c provided in the coil unit 17 of the linear reciprocating device 10c are composed of two coils 23, and each of the coil sets 24a to 24c is a two-phase coil. Yes.

この直線往復動装置１０ｃにおいては、永久磁石３３の軸方向長さＭは２Ｌ未満であって、Ｌよりも長い寸法に設定されている。さらに、それぞれの補助磁石３４ａ，３４ｂの軸方向の寸法ＰはＬ未満に設定される。 In the linear reciprocating device 10c, the axial length M of the permanent magnet 33 is less than 2L and is set to be longer than L. Further, the dimension P in the axial direction of each auxiliary magnet 34a, 34b is set to be less than L.

コイル組を構成するコイル２３の数は、２相以上であれば任意の数に設定することができる。したがって、コイル組を構成するコイルの数をｎとし、各コイルのピッチをＬとすると、永久磁石の軸方向長さＭを、ｎＬ未満とし、（ｎ−１）Ｌよりも長い寸法とすることにより、移動テーブル１２の全往復動ストロークの範囲におけるコギングトルクを抑制することができる。これにより、移動テーブル１２に加えられる推力の変動が抑制されて、円滑に移動テーブル１２を駆動することができる。さらに、磁束立ち上げ用の補助磁石の軸方向寸法を（ｎ−１）Ｌ未満とすることにより、磁石組立体２６の長さが過度に大きくなることを防止できる。 The number of the coils 23 constituting the coil set can be set to an arbitrary number as long as it has two or more phases. Therefore, when the number of coils constituting the coil set is n and the pitch of each coil is L, the axial length M of the permanent magnet is less than nL and is longer than (n-1) L. Thereby, the cogging torque in the range of the full reciprocation stroke of the movement table 12 can be suppressed. Thereby, the fluctuation | variation of the thrust added to the movement table 12 is suppressed, and the movement table 12 can be driven smoothly. Furthermore, by setting the axial dimension of the auxiliary magnet for raising magnetic flux to less than (n−1) L, it is possible to prevent the magnet assembly 26 from becoming excessively long.

上述したそれぞれの直線往復動装置１０ａ〜１０ｃは、永久磁石を可動側とし、永久磁石をコイルユニット１７の内側に配置したタイプとなっている。直線往復動装置には、コイルユニット１７の外側に円筒形状の永久磁石を配置したタイプがある。このタイプには、コイルユニット１７を可動側とし永久磁石を固定側としたタイプと、コイルユニット１７を固定側とし、永久磁石を可動側としたタイプがある。 Each of the linear reciprocating devices 10 a to 10 c described above is of a type in which the permanent magnet is the movable side and the permanent magnet is disposed inside the coil unit 17. The linear reciprocating device includes a type in which a cylindrical permanent magnet is disposed outside the coil unit 17. This type includes a type in which the coil unit 17 is movable and the permanent magnet is fixed, and a type in which the coil unit 17 is fixed and the permanent magnet is movable.

図８は、コイルユニット１７とその外側に配置された円筒形状の磁石組立体２６とを示す断面図である。コイルユニット１７は、３組のコイル組２４ａ〜２４ｃを有し、それぞれのコイル組は３つのコイル２３により構成される３相コイルとなっている。コイルユニット１７の外側には円筒形状の磁石組立体２６が配置されており、磁石組立体２６は永久磁石３３とその両端部に配置される補助磁石３４ａ，３４ｂとにより構成される。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing the coil unit 17 and a cylindrical magnet assembly 26 disposed outside the coil unit 17. The coil unit 17 has three coil sets 24 a to 24 c, and each coil set is a three-phase coil constituted by three coils 23. A cylindrical magnet assembly 26 is disposed outside the coil unit 17, and the magnet assembly 26 includes a permanent magnet 33 and auxiliary magnets 34a and 34b disposed at both ends thereof.

このようにコイルユニット１７の外側に永久磁石３３と補助磁石３４ａ，３４ｂからなる磁石組立体２６を配置した形態においては、磁石組立体２６を可動側とすると、移動テーブル１２に磁石組立体２６が設けられ、コイルユニット１７が支持台１１にコアロッド３７により取り付けられる。一方、磁石組立体２６を支持台１１に固定して固定側とし、コイルユニット１７をコアロッド３７に対して軸方向に往復動自在に装着して移動テーブル１２に連結すると、コイルユニット１７により移動テーブル１２が駆動される。 As described above, in the embodiment in which the magnet assembly 26 including the permanent magnet 33 and the auxiliary magnets 34 a and 34 b is arranged outside the coil unit 17, when the magnet assembly 26 is the movable side, the magnet assembly 26 is attached to the moving table 12. The coil unit 17 is attached to the support base 11 with a core rod 37. On the other hand, when the magnet assembly 26 is fixed to the support base 11 to be a fixed side, and the coil unit 17 is reciprocally mounted in the axial direction with respect to the core rod 37 and connected to the moving table 12, the moving table is moved by the coil unit 17. 12 is driven.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、それぞれの直線往復動装置１０ａ〜１０ｃにおいては、永久磁石の両端に補助磁石を配置しているが、永久磁石のみにより磁石組立体２６を構成するようにしても良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in each of the linear reciprocating devices 10a to 10c, auxiliary magnets are arranged at both ends of the permanent magnet, but the magnet assembly 26 may be configured only by the permanent magnet.

１０ａ〜１０ｃ直線往復動装置
１１支持台
１２移動テーブル（被駆動部材）
１３ガイドレール
１４ガイド溝
１６収容孔
１７コイルユニット
２１ボビン
２３コイル
２４ａ〜２４ｃコイル組
２５貫通孔
２６磁石組立体
２７連結ブロック
３１連結ロッド
３２ホルダー
３３，３３ａ，３３ｂ永久磁石
３４ａ，３４ｂ補助磁石、
３５底壁
３６ねじ部材
３７コアロッド 10a to 10c linear reciprocating device 11 support base 12 moving table (driven member)
13 Guide rail 14 Guide groove 16 Housing hole 17 Coil unit 21 Bobbin 23 Coils 24a-24c Coil assembly 25 Through hole 26 Magnet assembly 27 Connection block 31 Connection rod 32 Holder 33, 33a, 33b Permanent magnet 34a, 34b Auxiliary magnet,
35 Bottom wall 36 Screw member 37 Core rod

Claims

A linear reciprocating device that linearly reciprocates a driven member mounted on a support;
A permanent magnet provided on one of the support base and the driven member and magnetized in the axial direction;
A coil set provided on the other of the support base and the driven member, and formed by a plurality of cylindrical coils;
When the number of the coils constituting the coil set is n and the pitch of the coils is L, the axial length M of the permanent magnet is less than nL and is longer than (n−1) L. A linear reciprocating device characterized.

2. The linear reciprocating device according to claim 1, wherein auxiliary magnets having an axial length P of less than (n-1) L are provided at both axial ends of the permanent magnet.

3. The linear reciprocating device according to claim 1, wherein the coil set is a three-phase coil constituted by three coils, and an axial length M of the permanent magnet is less than 3 L and is longer than 2 L. A linear reciprocating device characterized by that.

4. The linear reciprocating device according to claim 3, wherein an axial length of the auxiliary magnet is less than 2L.

3. The linear reciprocating device according to claim 1, wherein the coil set is a two-phase coil constituted by two coils, and an axial length M of the permanent magnet is less than 2 L and longer than L. 4. A linear reciprocating device characterized by that.

6. The linear reciprocating device according to claim 5, wherein an axial length of the auxiliary magnet is less than L.

The linear reciprocating device according to any one of claims 1 to 6, wherein the coil set is provided on the support base, and the permanent magnet is disposed coaxially with the permanent magnet inside the coil set. A linear reciprocating device provided on a driven member.

The linear reciprocating device according to any one of claims 1 to 6, wherein the coil set is provided on the support base, and the permanent magnet is disposed outside the coil set coaxially with the permanent magnet. A linear reciprocating device provided on a driven member.

The linear reciprocating device according to any one of claims 1 to 6, wherein the coil set is provided on the driven member, and the permanent magnet is disposed outside the coil set and coaxially with the permanent magnet. A linear reciprocating device provided on the support base.