JP4380192B2 - Permanent magnet array for linear motor and linear motor using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータ用永久磁石配列体とこれを用いたリニアモータに関するもので、特にその冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
直線状のステータと、そのステータに沿って互いに独立に移動可能な一対の可動子と、それら可動子をステータに沿って案内するガイドとを備えたリニアモータは公知である(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−198873号公報
【0004】
図5および図6は特許文献1に開示されているリニアモータ部分を抽出して説明する図で、図5はリニアモータの正面構造、図6は多数の永久磁石が固定子に固定された固定子構造を説明する図で、(a)は図5のA−A断面図、(b)は図5のB−B断面図、(c)はそこに用いられている永久磁石単体2の斜視図である。
両図において、1は固定子、点線で囲む2は固定子1に組み込まれた永久磁石、3(3a、3b)はコイル(図示なし)が組み込まれた可動子、4はスライダ8とガイドレール9より構成される直動軸受、5は測長システムのヘッド、6は測長システムのスケール、10は永久磁石2を保持する永久磁石保持体である。固定子1は非磁性材料であるアルニウム合金から成る本体に、多数の永久磁石2が固定されたものである。
永久磁石単体2は(c)から判るように角材状を成しており、これが多数個図5の紙面に垂直方向に(図6(a)で左右方向に)交互に極性が異なるように2側面の一方がN極、他方がS極に磁化されたものであり、N極とS極とが隣り合わせに一定間隔に並べて配列されている(図6(b)参照)。
一対の可動子3a、3bは各々固定子の表面側と裏側とにそれぞれ対向する2つの鉄心を備えており、それら鉄心が固定子1を跨って互いに連結されて全体としてコの字形(この構成は図示なし)を成している。
各鉄心には、それぞれU相,V相,W相のコイルが巻かれてコイルユニットを構成している。各コイルユニットは、電機子電流の制御により、各コイルが発生させる磁力と固定子の永久磁石の磁力との相互作用によって可動子を固定子に沿って直線状に移動させる直動力を発生させるように構成されている。
この可動子3a、3bの移動は、固定子1の表裏両面にそれぞれ固定された直動軸受4により案内される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来技術に係る永久磁石配列体には、以下のような課題があった。
1) 永久磁石配列体である固定子に冷却構造が無いこと。
2) したがって、熱発生源である2つの電機子(可動子)3a、3bから軸受4を通じて、また輻射により、固定子1に熱が伝わり、蓄熱され易いこと。
3) 冷却がないことによって負荷に対する熱伝導が大きいこと。
本発明の目的はこれらの課題を解決するもので、モータの冷却性能が向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができるリニアモータ用永久磁石配列体とこれを用いたリニアモータを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載のリニアモータ用永久磁石配列体の発明は、交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせに一定間隔で並べて配列し、前記永久磁石の周囲を永久磁石保持体で囲って成るリニアモータ用永久磁石配列体において、前記永久磁石がその隣り合うN−S磁極間の中央側面に窪みを有し、その窪みに冷却用空間を設けてあり、前記永久磁石が互いに2分割された磁石から構成されると共に、前記互いに2分割された各永久磁石の形状は、先端が凸状もしくは凹状あるいは湾曲状をした形状で構成されていることを特徴とする。
このように永久磁石間に冷却用空間を設けたことで、モータの性能が向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができ、冷却用空間を広く取ることができ、製作が容易になる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記各永久磁石の形状が、ベース板状の6角形断面をしていることを特徴とするリニアモータ用永久磁石配列体。
このようにすることで、冷却用空間を有効に大きくとれて有利である。
請求項3記載のリニアモータの発明は、請求項1または2記載のリニアモータ用永久磁石配列体と、該リニアモータ用永久磁石配列体の両側に設けられた電機子と、を有することを特徴とする。
このような永久磁石間に冷却用空間を設けた固定子を用いることで、性能のよいリニアモータを得ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図に基づいて詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は本発明に係るリニアモータの正面構造、図2は第1の実施の形態に係る固定子を説明する図で、(a)は図1のB−B断面図であり、(b)は永久磁石単体の斜視図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては説明を省略し、異なるものについて説明する。
図1および図2において、7は本発明によって設けられた冷却用空間である。この冷却用空間7は固定子1の上下方向に延びて貫通しており、永久磁石2の加熱によって下から上へ空気の自然対流が生じ、その際空気が周囲の熱を奪って上方から空気中に熱を放出することとなる。
したがって、従来技術に係る永久磁石配列体が有していた課題であった負荷に対する熱伝導が大きいという欠点がこの冷却用空間7による空気の自然対流によって解消される。
【0008】
[第2の実施の形態]
図3は第2の実施の形態に係る永久磁石配列体を示す図で、この特徴は永久磁石の形状を図3(b)の斜視図2’に示すように、永久磁石のN−S磁極間の中央側面に窪み2’aを設けた形状としている点である。
このような形状の永久磁石2’を図3(a)のように複数個配列すると、永久磁石2’とこれに隣接する永久磁石2’との間に広い冷却用空間7’を形成することができる。したがって、本実施の形態では第1実施の形態の冷却用空間7の伝熱面積(横断面積)より大きな冷却用空間7’の伝熱面積(横断面積)をとることができ、冷却能力がいっそう高まる。
【0009】
[第3の実施の形態]
図4は第3の実施の形態に係る永久磁石配列体を示す図で、図3の形状の永久磁石を(b)の2”に示すように、互いに2分割された2個の永久磁石を組み合わせたのが特徴である。
各永久磁石の形状は、先端が凸状、凹状、湾曲状をした形状が有効である。
しかしながらとくに図(a)のようにベース板状の5角形の1角を削(はつ)ってできる6画形断面に形成にするのが冷却用空間を有効に大きくとれて有利である。
図3のような形状の永久磁石2’を製造するには多数の工程が必要であり手間と時間がかかるが、このように2分割方法を採ると永久磁石の製造が簡略化され、あとは(a)のように2個の磁石の対向辺を突き合わせるだけで図3と同様の磁石ができあがる。
したがってこのような形状の磁石2”を(a)のように複数個配列すると、隣接磁石2”との間に広い空間ができるので、冷却用空間7’が大きくでき、冷却能力が高まる。
その他、永久磁石を2分割することにより、互いに吸引し合い、永久磁石挿入溝からの脱落を防止できるという効果も有している。
【0010】
[第4の実施の形態]
第4の実施の形態に係る永久磁石配列体は、このような冷却用空間7に冷媒を流すようにしたことを特徴としている。冷媒は強制風冷による空気や、液冷の用いられる水やアンモニア等が用いられる。このようにしたら、空気による自然対流と比べて著しい冷却効果が得られる。
【0011】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1記載のリニアモータ用永久磁石配列体によれば、
交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせに一定間隔で並べて配列し、前記永久磁石の周囲を永久磁石保持体で囲って成るリニアモータ用永久磁石配列体において、前記永久磁石がその隣り合うN−S磁極間の中央側面に窪みを有し、その窪みに冷却用空間を設けてあり、前記永久磁石が互いに2分割された磁石から構成されると共に、前記互いに2分割された各永久磁石の形状は、先端が凸状もしくは凹状あるいは湾曲状をした形状で構成されていることを特徴とする。
このように永久磁石間に冷却用空間を設けたことで、モータの性能が向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができ、冷却用空間を広く取ることができ、製作が容易になる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記各永久磁石の形状が、ベース板状の6角形断面をしていることを特徴とするリニアモータ用永久磁石配列体。
このようにすることで、冷却用空間を有効に大きくとれて有利である。
請求項3記載のリニアモータの発明は、請求項1または2記載のリニアモータ用永久磁石配列体と、該リニアモータ用永久磁石配列体の両側に設けられた電機子と、を有することを特徴とする。
このような永久磁石間に冷却用空間を設けた固定子を用いることで、性能のよいリニアモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るリニアモータの正面構造である。
【図2】第1の実施の形態に係る固定子を説明する図で、(a)は図1のB−B断面図であり、(b)は永久磁石単体の斜視図である。
【図3】第2の実施の形態に係る永久磁石配列体を示す図で、(a)は横断面図であり、(b)は永久磁石単体の斜視図である。
【図4】第3の実施の形態に係る永久磁石配列体を示す図で、(a)は横断面図であり、(b)は永久磁石単体の斜視図である。
【図5】従来のリニアモータの正面を示す図である。
【図6】従来の固定子構造を説明する図で、(a)は図5のA−A断面図、(b)は図5のB−B断面図、(c)はそこに用いられている永久磁石単体2の斜視図である。
【符号の説明】
1:固定子
2、2’、2”:永久磁石
2a:窪み
3:可動子
4:直動軸受
5:測長システムヘッド
6:測長システムスケール
7、7’:冷却用空間
8 スライダー
9 ガイドレール
10:永久磁石保持体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet array for a linear motor and a linear motor using the same, and more particularly to a cooling structure thereof.
[0002]
[Prior art]
A linear motor including a linear stator, a pair of movers that can move independently of each other along the stator, and a guide that guides the movers along the stator is known (for example, Patent Document 1). reference).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-198873
FIGS. 5 and 6 are diagrams illustrating the linear motor portion disclosed in
In both figures, 1 is a stator, 2 is surrounded by a dotted line, 2 is a permanent magnet incorporated in the
As can be seen from (c), the single
Each of the pair of
Each iron core is wound with a U-phase, V-phase, and W-phase coil to constitute a coil unit. Each coil unit is controlled by the armature current so as to generate a direct power for moving the mover linearly along the stator by the interaction between the magnetic force generated by each coil and the magnetic force of the permanent magnet of the stator. It is configured.
The movement of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the permanent magnet array according to the prior art has the following problems.
1) The stator, which is a permanent magnet array, has no cooling structure.
2) Therefore, heat is transferred from the two armatures (movable elements) 3a and 3b, which are heat generation sources, to the
3) Large heat conduction to the load due to lack of cooling.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve these problems, and to provide a permanent magnet array for a linear motor that can improve the cooling performance of the motor and keep heat conduction to a load low, and a linear motor using the same. It is in.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a permanent magnet array for a linear motor according to
By providing the cooling space between the permanent magnets in this manner, the performance of the motor is improved, the heat conduction to the load can be kept low, the cooling space can be widened, and the manufacture becomes easy.
According to a second aspect of the present invention, in the permanent magnet array for a linear motor according to the first aspect , the shape of each permanent magnet has a hexagonal cross section of a base plate shape. Magnet array.
By doing so, it is advantageous that the cooling space can be effectively made large.
The invention of a linear motor according to
A linear motor with good performance can be obtained by using a stator having a cooling space between such permanent magnets.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a front view of a linear motor according to the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining a stator according to a first embodiment, (a) is a cross-sectional view along BB in FIG. 1, and (b). FIG. 3 is a perspective view of a permanent magnet alone. In addition, description is abbreviate | omitted about the same thing as the component of this invention, and a different thing is demonstrated.
1 and 2,
Therefore, the drawback of the permanent magnet array according to the prior art, which is a problem of large heat conduction with respect to the load, is solved by the natural convection of air by the
[0008]
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a view showing a permanent magnet array according to the second embodiment. This feature is obtained by changing the shape of the permanent magnet to the NS magnetic pole of the permanent magnet as shown in the
When a plurality of permanent magnets 2 'having such a shape are arranged as shown in FIG. 3A, a wide cooling space 7' is formed between the permanent magnet 2 'and the adjacent permanent magnet 2'. Can do. Therefore, in this embodiment, the heat transfer area (cross-sectional area) of the
[0009]
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing a permanent magnet array according to the third embodiment. The permanent magnet having the shape of FIG. 3 is divided into two permanent magnets divided into two as shown in 2 ″ of FIG. The combination is a feature.
As the shape of each permanent magnet, a shape in which the tip is convex, concave, or curved is effective.
However, as shown in FIG. 5A, it is advantageous to form a six- section cross section formed by cutting one corner of a base plate-shaped pentagon so as to effectively increase the cooling space.
Manufacturing a permanent magnet 2 'having a shape as shown in FIG. 3 requires a number of processes and takes time and labor. However, if the two-segment method is used in this way, the manufacturing of the permanent magnet is simplified. As shown in (a), a magnet similar to that shown in FIG.
Accordingly, when a plurality of
In addition, by dividing the permanent magnet into two parts, the permanent magnets can be attracted to each other and prevented from falling off the permanent magnet insertion groove.
[0010]
[Fourth Embodiment]
The permanent magnet array according to the fourth embodiment is characterized in that a coolant is allowed to flow in such a
[0011]
【The invention's effect】
As described above, according to the permanent magnet array for linear motor according to
In a permanent magnet array for a linear motor in which a plurality of permanent magnets having different polarities are arranged side by side at regular intervals, and the permanent magnets are surrounded by a permanent magnet holder, the permanent magnets are adjacent to each other. has a recess in the center side among -S pole, is provided with a cooling space in a recess thereof, is composed of a magnet the permanent magnet is divided into two mutually Rutotomoni, of the permanent magnets said divided into two mutually The shape is characterized in that the tip has a convex shape, a concave shape, or a curved shape.
By providing the cooling space between the permanent magnets in this manner, the performance of the motor is improved, the heat conduction to the load can be kept low, the cooling space can be widened, and the manufacture becomes easy.
According to a second aspect of the present invention, in the permanent magnet array for a linear motor according to the first aspect, the shape of each permanent magnet has a hexagonal cross section of a base plate shape. Magnet array.
By doing so, it is advantageous that the cooling space can be effectively made large.
The invention of a linear motor according to
A linear motor with good performance can be obtained by using a stator having a cooling space between such permanent magnets.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a linear motor according to the present invention.
2A and 2B are views for explaining a stator according to a first embodiment, in which FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1 and FIG. 2B is a perspective view of a permanent magnet alone;
3A and 3B are diagrams showing a permanent magnet array according to a second embodiment, in which FIG. 3A is a cross-sectional view, and FIG. 3B is a perspective view of a permanent magnet alone.
4A and 4B are diagrams showing a permanent magnet array according to a third embodiment, where FIG. 4A is a cross-sectional view, and FIG. 4B is a perspective view of a permanent magnet alone.
FIG. 5 is a view showing the front of a conventional linear motor.
6A and 6B are diagrams for explaining a conventional stator structure, where FIG. 6A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. It is a perspective view of the permanent magnet
[Explanation of symbols]
1:
Claims (3)
前記永久磁石がその隣り合うN−S磁極間の中央側面に窪みを有し、その窪みに冷却用空間を設けてあり、
前記永久磁石が互いに2分割された磁石から構成されると共に、前記互いに2分割された各永久磁石の形状は、先端が凸状もしくは凹状あるいは湾曲状をした形状で構成されていることを特徴とするリニアモータ用永久磁石配列体。In the permanent magnet array for a linear motor, in which a plurality of permanent magnets having different polarities are alternately arranged side by side at regular intervals, and the permanent magnet is surrounded by a permanent magnet holder,
The permanent magnet has a depression in the central side surface between the adjacent NS magnetic poles, and a cooling space is provided in the depression;
Rutotomoni consists magnet the permanent magnet is divided into two mutually shape of each permanent magnet divided into two parts to each other, and wherein the tip is configured in a shape in which the convex or concave or curved shape Permanent magnet array for linear motor.
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