JP3663553B2 - ボイスコイルリニアモータ - Google Patents

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Description

【001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ボイスコイル形リニアモータに関する。
【002】
【従来の技術】
第1の従来の技術として、平行させて設けた一対のバックヨークの内側に複数の永久磁石を設け、この永久磁石間にセンタヨークを設け、バックヨークとセンターヨークの両端面をサイドヨークで連結し、日の字形をした界磁を構成し、前記センタヨークにトロイダル巻きのムービング・コイルを移動自在に嵌め合わせたボイスコイル形リニアモータがある(例えば、実開昭63−202174号公報)。
第2の従来の技術として、磁気ヘッドを駆動するスイング・アームの駆動用の電機子コイルとして、矩形状に集中巻きしたコイルをコの字形に折り曲げたコイルがある(例えば、特開平4−26354号公報)。
【003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第1の従来の技術では、バックヨークの側面の開口部で、ムービング・コイルの作る磁束が漏れ、サイド・フォースの原因になるとともに、コイルに無効部分が生じ効率の低下を来していた。
また、第2の従来の技術のコイルを第1の従来の技術のボイスコイル形リニアモータに適用しても、上記の問題は解決できない。
そこで本発明は、サイド・フォースの生じ難い、コイルに無効部分が生じない効率の良いボイスコイルリニアモータを提供することを目的とする。
【004】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項1の発明は発明は、平行させて設けた一対のバックヨークの内側に設けた第1の永久磁石と、前記バックヨーク間に設けられ、前記第1の永久磁石と同幅で逆極性の第2の永久磁石を挿入するための永久磁石挿入穴を有する磁性体のマグネットホルダと、前記バックヨークとマグネットホルダの端面を連結するサイドヨークからなる界磁部と、矩形状に集中巻きし両端をコの字形に折り曲げて形成したコイルからなる電機子部と、を備え、前記電機子を前記マグネットホルダの外側に移動自在に嵌め合わせたボイスコイルリニアモータにおいて、前記電機子部を構成するコイルの組立体は、前記マグネットホルダに移動自在に嵌め合う管状のボビンの両側面に、前記コの字形に折り曲げて形成したコイルの折り曲げ部を対向させてロの字形に貼付した2組のコイルより構成されたものであり、前記界磁部は、前記バックヨークと前記マグネットホルダの両端面に前記サイドヨークを連結することにより日の字形に形成してあることを特徴としている、
また、請求項2の発明は、請求項1記載のボイスコイルリニアモータにおいて、前記コの字形に折り曲げたコイルを2枚背中合せに貼付してH形に形成したものである。
また、請求項3の発明は、平行させて設けた一対のバックヨークの内側に設けた第1の永久磁石と、前記バックヨーク間に設けられ、前記第1の永久磁石と同幅で逆極性の第2の永久磁石を挿入するための永久磁石挿入穴を有する非磁性体のマグネットホルダと、前記バックヨークとマグネットホルダの端面を連結する非磁性体の端板を備えた界磁部と、矩形状に集中巻きし両端をコの字形に折り曲げて形成したコイルを備えた電機子部と、を備え、前記電機子を前記マグネットホルダの外側に移動自在に嵌め合わせたボイスコイルリニアモータにおいて、前記電機子部を構成するコイルの組立体は、前記マグネットホルダに移動自在に嵌め合う管状のボビンの両側面に、前記コの字形に折り曲げて形成したコイルの折り曲げ部を対向させてロの字形に貼付した2組のコイルより構成されたものであり、前記界磁部は、前記バックヨークと前記マグネットホルダの一方端面に前記端板を連結することによりヨの字形に形成してあることを特徴としている。
また、請求項4の発明は、請求項3記載のボイスコイルリニアモータにおいて、前記コの字形に折り曲げたコイルを2枚背中合せに貼付してH形に形成したものである。
また、請求項5の発明は、請求項3記載のボイスコイルリニアモータにおいて、前記界磁部のヨの字形の側面の開口部にサブヨークを設けたものである。
【005】
【作用】
上記手段により、永久磁石2e、2fにより磁束が集中化されるとともに、永久磁石2e、2fとコイル8aの折り曲げ部がラップする。
また、バックヨーク1a、1bとサブヨーク11a、11bよりなる新たな磁気回路が付加される。
【006】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図1に基づいて説明する。
図1(a)は界磁部の構成を示す斜視図であり、図1(b)は電機子部の構成を示す斜視図である。
界磁部は、図1(a)に示すように、平行させて設けたバックヨーク1a、1bの内側の面に、後述するコイル8a、8bの進行方向に、極性の異なる所定幅の永久磁石2a、2b、2c、2dをコイル8a、8bの進行方向と直角方向に着磁し、対向するものの極性が逆になるよう、所定ピッチで間隙Cをもたせて貼付し、バックヨーク1a、1bの中間に非磁性体のマグネットホルダ3を設け、マグネットホルダ3に永久磁石挿入穴3aを設け、永久磁石挿入穴3aに永久磁石2a、2bと同じ幅の永久磁石2e、2fを永久磁石2a、2bと逆極性に進行方向と直角方向に着磁し永久磁石2a、2bと対面させて挿入してある。
バックヨーク1a、1bとマグネットホルダ3の両端面をサイドヨーク4a、4bで連結し、日の字形の界磁部10を構成する。
永久磁石の作る磁束は、
1.永久磁石2a−永久磁石2e−永久磁石2c−バックヨーク1b−サイドヨーク4a−バックヨーク1a−永久磁石2aを流れるφe、
2.永久磁石2b−バックヨーク1a−永久磁石2a−永久磁石2e−永久磁石2c−バックヨーク1b−永久磁石2d−永久磁石2f−永久磁石2b−バックヨーク1a−永久磁石2aを流れるφc、
3.永久磁石2b−バックヨーク1a−サイドヨーク4b−バックヨーク1b−永久磁石2d−永久磁石2f−永久磁石2bを流れるφeに3分岐される。
おのおのの永久磁石の作る磁束はギャップ部で集中される。ここでφc=2*φeである。
なお、サイドヨーク4aまたは4bの一方を省略し、ヨの字形の界磁部としてもよい。
この場合、上記の磁路の内1または3の一方がなくなるが、ギャップ部での磁束の集中度は損なわれない。
電機子部は、図1(a)に示すように、内径側にマグネットホルダ3と摺動自在に嵌め合う、非磁性体よりなる矩形断面の管状のボビン6の両端にはマグネットホルダ3と摺動自在に嵌め合う矩形断面の穴を設けたフランジ7a、7bを設けてある。ボビン6の両側面には矩形状に集中巻きしたコイルの対向する2辺を直角に折り曲げたコの字形のコイル8a、8bをおのおのの折り曲げ部を対面させてロの字形に貼付して、電機子部60を構成する。
コイル8a、8bの結線は、矢印で示すように、電流が同方向に流れるようにしてある。コイル8a、8bの直角に折り曲げた部は永久磁石2e、2fの側面とラップし、電機子反作用を生じる。
永久磁石2a、2bと永久磁石2e、2f間および永久磁石2e、2fと永久磁石2c、2d間とコイル8a、8b間に、空隙が生じるよう、マグネットホルダ3の外側にボビン6の内径側を摺動自在に嵌め合わせる。
【007】
図2は第2の実施例を示す界磁部の斜視図である。
実施例のサイドヨーク4aまたは4bの一方を省略し、一方のサイドヨーク4aまたは4bを非磁性体の端板4nに換え、電機子60の進行方向の一方端を開口し、界磁部10をヨの字形に形成したものである。この場合、永久磁石の作る磁束は、実施例のφcのみとなるが、永久磁石による磁気吸引力が端板4nに働かないので組立がし易くなる。
【008】
図3は第3の実施例を示す界磁部の斜視図である。
この例は、第2の実施例のヨの字形に形成した界磁部10の側面の開口部に、永久磁石2aと2bおよび永久磁石2cと2dの間隙Cと同じ位置に、幅Cの非磁性体よりなるスペーサ12、12を挟んだサブヨーク11a、11b、11c、11dを設ける。なお、スペーサ12、12を省略し空間にしてもよい。
この場合、サブヨーク11a、11b、11c、11dとコイル8a、8bのコの字形の両脚部の外側面との間のギャッブは洩れ磁束が生じないように充分な間隙を設ける。
このように構成することにより、
1.永久磁石2a−永久磁石2e−永久磁石2c−バックヨーク1b−サブヨーク11a−バックヨーク1a−永久磁石2aよりなる磁路、
2.永久磁石2a−永久磁石2e−永久磁石2c−バックヨーク1b−サブヨーク11c−バックヨーク1a−永久磁石2aよりなる磁路、
3.永久磁石2b−永久磁石2f−永久磁石2d−バックヨーク1b−サブヨーク11b−バックヨーク1a−永久磁石2bよりなる磁路に、
4.永久磁石2b−永久磁石2f−永久磁石2d−バックヨーク1b−サブヨーク11d−バックヨーク1a−永久磁石2bよりなる新たな磁路が付加され、ヨークの磁気飽和がなくなる。
なお、この場合のワークと電機子部60との連結は、ヨークの一方端部の開口部でフランジ7bにより行う。
【009】
図4は第4の実施例を示す電機子部の側面図である。
この例は、実施例のコイル8aをコイル8a1 、8a2 の2枚に、コイル8bをコイル8b1 、8b2 の2枚とし、コイル8a1 、8a2 およびコイル8b1 、8b2 を背中合わせに貼付してH字状に形成し、コイル8a1 および8b1 のH字状の外側の張出部を永久磁石2a、2b、2c、2dの側面にラップさせてある。
この場合、コイル8a1 および8b1 の張出部と永久磁石2a、2d間に電機子反作用が働く。
【010】
図5は第5の実施例を示す電機子部の斜視図である。
この例は、実施例のフランジ7a、7b間をL字形のスラスト板7tで連結し、L字形の底面を界磁の側面の開口の外側に出しワークとの連結をし易くしてある。
【011】
【発明の効果】
上記の構成により、下記の効果がある。
(1)永久磁石2e、2fにより磁束が集中化されるので、漏れ磁束が生じ難くなり効率が向上する。
(2)永久磁石2e、2fとコイル8aの折り曲げ部がラップし電機子反作用が働くので、コイルに無効部分が生じない。
(3)第3の実施例においては、新たな磁気回路が付加されるので、ヨークで磁気飽和が生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の、(a)界磁部の構成を示す斜視図、(b)電機子部の構成を示す斜視図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す界磁部の斜視図。
【図3】本発明の第3の実施例を示す界磁部の斜視図。
【図4】本発明の第4の実施例を示す電機子部の側面図。
【図5】本発明の第5の実施例を示す電機子部の斜視図。
【符号の説明】
1a、1b バックヨーク
2a、2b、2c、2d、2e、2f 永久磁石
3 マグネットホルダ
3a 永久磁石挿入穴
4a、4b サイドヨーク
6 ボビン
7a、7b フランジ
7t スラスト板
8a、8b、8a1 、8a2 、8b1 、8b2 コイル
10 界磁部
11a、11b、11c、11d サブヨーク
12 スペーサ
60 電機子部

Claims (5)

  1. 平行させて設けた一対のバックヨークの内側に設けた第1の永久磁石と、前記バックヨーク間に設けられ、前記第1の永久磁石と同幅で逆極性の第2の永久磁石を挿入するための永久磁石挿入穴を有する磁性体のマグネットホルダと、前記バックヨークとマグネットホルダの端面を連結するサイドヨークからなる界磁部と、
    矩形状に集中巻きし両端をコの字形に折り曲げて形成したコイルからなる電機子部と、を備え、
    前記電機子を前記マグネットホルダの外側に移動自在に嵌め合わせたボイスコイルリニアモータにおいて、
    前記電機子部を構成するコイルの組立体は、前記マグネットホルダに移動自在に嵌め合う管状のボビンの両側面に、前記コの字形に折り曲げて形成したコイルの折り曲げ部を対向させてロの字形に貼付した2組のコイルより構成されたものであり、
    前記界磁部は、前記バックヨークと前記マグネットホルダの両端面に前記サイドヨークを連結することにより日の字形に形成してあることを特徴とするボイスコイルリニアモータ。
  2. 前記コの字形に折り曲げたコイルを2枚背中合せに貼付してH形に形成した請求項1に記載のボイスコイルリニアモータ。
  3. 平行させて設けた一対のバックヨークの内側に設けた第1の永久磁石と、前記バックヨーク間に設けられ、前記第1の永久磁石と同幅で逆極性の第2の永久磁石を挿入するための永久磁石挿入穴を有する非磁性体のマグネットホルダと、前記バックヨークとマグネットホルダの端面を連結する非磁性体の端板を備えた界磁部と、
    矩形状に集中巻きし両端をコの字形に折り曲げて形成したコイルを備えた電機子部と、を備え、
    前記電機子を前記マグネットホルダの外側に移動自在に嵌め合わせたボイスコイルリニアモータにおいて、
    前記電機子部を構成するコイルの組立体は、前記マグネットホルダに移動自在に嵌め合う管状のボビンの両側面に、前記コの字形に折り曲げて形成したコイルの折り曲げ部を対向させてロの字形に貼付した2組のコイルより構成されたものであり、
    前記界磁部は、前記バックヨークと前記マグネットホルダの一方端面に前記端板を連結することによりヨの字形に形成してあることを特徴とするボイスコイルリニアモータ。
  4. 前記コの字形に折り曲げたコイルを2枚背中合せに貼付してH形に形成した請求項3に記載のボイスコイルリニアモータ。
  5. 前記界磁部のヨの字形の側面の開口部にサブヨークを設けた請求項3に記載のボイスコイルリニアモータ。
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