JP2018153030A - リニアモータ - Google Patents
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Abstract
Description
図1および図2に示すように、第1の実施形態に係るリニアモータ10は、固定子20および可動子30を備えている。以下の説明において、可動子30が移動する方向をX方向(第1方向)といい、X方向と直交(交差)し、固定子20と可動子30とが相互に対向している方向をY方向(第2方向)といい、X方向とY方向とに直交(交差)する方向をZ方向(第3方向)という。以下の説明において、X方向のうち、第1磁石24側をマイナス側、第2磁石25側をプラス側という。
固定子20と可動子30とは、Y方向において相互に対向している。固定子20は可動子30の外側に配置されている。
固定子20は、アウタヨーク21と、側板22と、センタヨーク23と、第1磁石24と、第2磁石25と、を備えている。X方向、Y方向、およびZ方向において、センタヨーク23の中心に向かう側を内側、その反対側を外側と言う場合がある。
アウタヨーク21は、一般構造用圧延鋼材のうち、磁束が形成されやすい低炭素鋼で形成されている。なお、アウタヨーク21は、その他の鉄鋼材料で形成されてもよい。
側板22におけるY方向の両端部が、一対のアウタヨーク21のY方向の内側面に各別に接続されている。
側板22は、一般ステンレス鋼で形成されている。なお、側板22は鉄、他のステンレス鋼、および合成樹脂材料等の非磁性体により形成されてもよいし、側板22は無くてもよい。
センタヨーク23におけるX方向の両端部が、一対の側板22におけるX方向の内側面に各別に接続されている。
なお、センタヨーク23はアウタヨーク21と異なる材料により形成されてもよい。このような場合には、センタヨーク23およびアウタヨーク21それぞれの透磁率が互いに同等であることが好ましい。
第1磁石24のZ方向の長さは、アウタヨーク21と同等となっている。なお、第1磁石24のZ方向の長さは、アウタヨーク21よりも短くてもよい。一対の第1磁石24は互いに同形同大をなしている。
第2磁石25のZ方向の長さは、アウタヨーク21と同等となっている。なお、第2磁石25のZ方向の長さは、アウタヨーク21よりも短くてもよい。一対の第2磁石25は互いに同形同大をなしている。第1磁石24および第2磁石25は、互いに同形同大をなしている。
なお、第1磁石24および第2磁石25の着磁方向は、上記の逆でもよい。
可動子30のX方向の両端部は、一対の側板22の内側面と、X方向に隙間をあけて対向している。
ボビン31は、第1コイル32および第2コイル33が巻回される筒状部材である。ボビン31は、X方向から見て矩形状をなしている。ボビン31の内側に、センタヨーク23がX方向に挿入されている。
ボビン31の内周面は、センタヨーク23の外周面とY方向およびZ方向に隙間をあけている。なお、可動子30は、ボビン31を備えない空芯コイルであってもよい。
なお、Z方向の両端部のうち、いずれか一方のみが固定子20から外部に露出していてもよい。
また、第1コイル32および第2コイル33は、同じアンペアターンを実現可能となっている。ここで、アンペアターンとは、コイルにおける導線の巻き数と、コイルの導線を流れる電流値と、の積で決まる値であり、コイルに電流が流れた際に発生するコイル軸方向の磁束の強さを表す。
第1コイル32および第2コイル33のX方向のピッチと、第1磁石24および第2磁石25のX方向のピッチと、が互いに同等となっている。第1コイル32および第2コイル33それぞれのX方向の長さは互いに同等となっている。
第1コイル32と第1磁石24とのX方向の長さの差、および第2コイル33と第2磁石25とのX方向の長さの差は、互いに同等となっている。この長さの差が、可動子30の有効ストロークとなっている。一般に、リニアモータは、可動子の有効ストローク内で動作させる。
第1コイル32および第2コイル33に流す電流I1、I2は、例えば正弦波電流、矩形波電流などの交流電流とすればよい。なお、電流I1、I2は直流としてもよい。
これにより、図5に破線でしめすように、コイル60の電流と、磁石50の磁束と、に基づいて発生するローレンツ力が、有効ストローク内における両端部で減少して、可動子70の推力が低下するという問題がある。
しかしながら、磁石がコイルよりも短いため、有効ストローク内で可動子30がX方向に移動する場合に、第1コイル32および第2コイル33が、第1磁石24および第2磁石25の磁束密度の弱い部分とX方向で常に対向している。
これにより、図5に実線で示すように、有効ストローク内で、可動子30のX方向の位置に依らず、リニアモータ10に安定した推力特性を具備させることができる。また、常に高価である磁石の全体を使うので、磁石のコストを効率よくリニアモータ10の推力として利用することができる。
まず、磁石50から発生する磁束Wmの流れを説明する。磁束Wmは、センタヨーク81内を+X方向に流れ、アウタヨーク82内を−X方向に流れる磁束Wm1と、センタヨーク81内を−X方向に流れ、アウタヨーク82内を+X方向に流れる磁束Wm2と、アウタヨーク82からY方向の内側に向けて流れて磁石50に入り、センタヨーク81に出る磁束Wm3と、により構成されている。そしてこれらの磁束Wm1、Wm2、Wm3が磁経路を形成している。
このような状態において、コイル60から発生した磁束Wc3は、磁石50から発生した磁束Wmのうち、センタヨーク81内を+X方向に流れる磁束Wm3に加重される。
まず、第1磁石24および第2磁石25から発生する磁束W1、W2の流れを説明する。第1磁石24からY方向の外側に出た磁束W1は、X方向のマイナス側からプラス側に向けて流れ、アウタヨーク21内を通って第2磁石25に入る。
また、第2磁石25からY方向の内側に出た磁束W2は、X方向のプラス側からマイナス側に向けて流れ、センタヨーク23内を通って第1磁石24に入る。このように磁束W1、W2が循環することで、第1磁石24、アウタヨーク21、第2磁石25、およびセンタヨーク23をこの順に通過する磁経路が形成される。磁経路はY方向に隣り合うように2つ形成される。
実施形態のリニアモータ10では、第1コイル32および第2コイル33に、反対方向に電流を流すことができ、同じアンペアターンを実現可能としている。このため、第1コイル32および第2コイル33に、反対方向で同じアンペアターンとなるように電流を流すことにより、図1に示すように、第1コイル32で発生する磁束W3の向きと、第2コイル33で発生する磁束W4の向きと、が互いに反対を向く。また、これらの磁束W3および磁束W4それぞれの強さが、互いに同等となっている。
また、可動子30が、第1コイル32および第2コイル33で発生した磁束W3、W4の影響を受けない。このため、可動子30が有効ストローク内での位置によらず、第1磁石24および第2磁石25からの磁束W1、W2だけを受けることとなり、リニアモータ10に安定した推力特性を具備させることができる。
また、可動子30がX方向から見て矩形状をなしているため、固定子20から外部に露出している部分に平面が形成されることとなり、この平面を用いて周囲の構造物に容易に取付けることができる。
図7および図8に示すように、第2の実施形態に係るリニアモータ10Bの可動子30Bは、X方向において、少なくとも一部が固定子20Bから外部に露出している。
リニアモータ10Bは、X方向のプラス側にのみ側板22Bを備えている。センタヨーク23Bの−X方向の端部、および一対のアウタヨーク21Bの−X方向の端部それぞれのX方向の位置が互いに同等となっている。可動子30Bのボビン31Bおよび第1コイル32における−X方向の端部が、アウタヨーク21Bの−X方向の端部から、−X方向に向けて突出している。
また、側板22BがX方向のプラス側にのみ配置されているので、外部に露出したセンタヨーク23BのX方向のマイナス側の端部から、可動子30を容易に組み付けることができる。
また、上記のリニアモータ10、10Bは、X方向から見て矩形状をなしていた。これに対して、固定子のアウタヨークおよび可動子が、X方向から見て円筒状又は角筒状をなしてもよい。このような場合には、固定子のアウタヨークの内周面の全周にわたって磁石を配置してもよい。
また、上記のリニアモータ10、10Bでは、第1磁石24および第2磁石25が、互いに同形同大をなしている。これに対して、同じ大きさの磁束を発生するのであれば、第1磁石24および第2磁石25を、互いに異なる形状、異なる大きさ、異なる個数としてもよい。
また、第1磁石24および第2磁石25のピッチと、第1コイル32および第2コイル33のピッチとが一致している。これに対して、第1磁石24および第2磁石25のピッチと、第1コイル32および第2コイル33のピッチと、を互いに異ならせてもよい。
Claims (3)
- 固定子および可動子と、
前記固定子および前記可動子のうち一方に配置された第1コイルおよび第2コイルと、
前記固定子および前記可動子のうち他方に配置され、前記第1コイルに対向する第1磁石および前記第2コイルに対向する第2磁石と、を備え、
前記可動子が移動する第1方向と交差する第2方向における前記第1磁石の着磁方向は、前記第2方向における前記第2磁石の着磁方向に対して逆方向であり、
前記第1方向における前記第1コイルの長さは、前記第1方向における前記第1磁石の長さより長く、前記第1方向における前記第2コイルの長さは、前記第1方向における前記第2磁石の長さより長い、
リニアモータ。 - 前記固定子は、前記第2方向において、前記可動子の外側に配置され、
前記可動子は、前記第1方向および前記第2方向と交差する第3方向において、少なくとも一部が前記固定子から外部に露出している、
請求項1に記載のリニアモータ。 - 前記固定子は、前記第2方向において、前記可動子の外側に配置され、
前記可動子は、前記第1方向において、少なくとも一部が前記固定子から外部に露出している、
請求項1又は2に記載のリニアモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017048650A JP2018153030A (ja) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | リニアモータ |
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JP2018153030A true JP2018153030A (ja) | 2018-09-27 |
Family
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Family Applications (1)
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JP2017048650A Pending JP2018153030A (ja) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | リニアモータ |
Country Status (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109639086A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-16 | 南京航空航天大学 | 电磁感应式供电的音圈电机 |
WO2022138594A1 (ja) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 株式会社ニコン | ボイスコイルモータおよびレンズ鏡筒 |
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JP2004153964A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リニアモータ |
JP2013255313A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ |
-
2017
- 2017-03-14 JP JP2017048650A patent/JP2018153030A/ja active Pending
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