JP5153806B2 - Galvano scanner - Google Patents
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Description
この発明は、光学部材を回転駆動して光線を反射、或いは回折偏光するガルバノスキャナに関するものである。 The present invention relates to a galvano scanner that rotates an optical member to reflect or diffract polarized light.
従来のガルバノスキャナは、コイルを備えたステータと、永久磁石を備えたロータと、ロータの回転軸に取り付けられたミラーと、を有する。そして、ステータがハウジングなどに固定され、ロータがコイルにより発生した駆動トルクを永久磁石で受けて回転され、ミラーが回転動作される。モータが連続回転動作するのに対し、ガルバノスキャナは基準位置より±数十度の範囲で回転動作する。そして、コイルに流れる駆動電流は、ロータを回転させる(加速させる)場合と止める(減速させる)場合とでは、逆方向に流れ、滑らかに動作させるには、正弦波に似た電流波形となる。連続穴加工を行うレーザ加工にガルバノスキャナを適用する場合、加速→減速→静止を繰り返すことになり、高速動作させると駆動電流の周波数が高くなる。このため、永久磁石に渦電流が流れて渦損が発生し、永久磁石の温度が高くなる。永久磁石の温度が過度に高くなると、熱減磁が発生し、磁石特性が劣化し、ガルバノスキャナの動作に支障が生じる。 A conventional galvano scanner has a stator provided with a coil, a rotor provided with a permanent magnet, and a mirror attached to a rotating shaft of the rotor. Then, the stator is fixed to the housing or the like, the rotor is rotated by receiving the driving torque generated by the coil by the permanent magnet, and the mirror is rotated. While the motor continuously rotates, the galvano scanner rotates within a range of ± tens of degrees from the reference position. The drive current flowing in the coil flows in the opposite direction between when the rotor is rotated (accelerated) and when stopped (decelerated), and has a current waveform similar to a sine wave for smooth operation. When the galvano scanner is applied to laser processing for performing continuous hole processing, acceleration → deceleration → stillation is repeated, and the frequency of the drive current increases when operated at high speed. For this reason, eddy current flows through the permanent magnet, eddy loss occurs, and the temperature of the permanent magnet increases. When the temperature of the permanent magnet is excessively high, thermal demagnetization occurs, the magnet characteristics are deteriorated, and the operation of the galvano scanner is hindered.
このような状況を鑑み、渦電流の経路を切断するように永久磁石に溝を形成し、渦損による永久磁石の温度上昇を抑えるようにした従来の揺動アクチュエータ装置が提案されていた(例えば、特許文献1参照)。 In view of such a situation, there has been proposed a conventional oscillating actuator device in which a groove is formed in a permanent magnet so as to cut off an eddy current path and a temperature increase of the permanent magnet due to eddy loss is suppressed (for example, , See Patent Document 1).
従来の揺動アクチュエータ装置では、溝を永久磁石に形成し、渦電流の経路を切断して渦損による永久磁石の温度上昇を抑えている。しかし、永久磁石に溝を形成することは、永久磁石の軸方向長さが溝幅の分だけ短くなることに相当し、駆動トルクを低下させるという不具合がある。また、溝を形成しても、渦電流は完全に流れなくなるわけではなく、溝を迂回して流れる。そこで、駆動周波数が高い場合には、永久磁石の温度が限界以上に上昇する懸念があった。 In a conventional oscillating actuator device, a groove is formed in a permanent magnet, and an eddy current path is cut to suppress an increase in temperature of the permanent magnet due to eddy loss. However, forming a groove in the permanent magnet corresponds to a reduction in the axial length of the permanent magnet by the groove width, and there is a problem that the driving torque is reduced. Even if the groove is formed, the eddy current does not completely flow, but flows around the groove. Therefore, when the drive frequency is high, there is a concern that the temperature of the permanent magnet rises beyond the limit.
また、一般的なモータでは、ロータとステータとの間の隙間にロータの軸方向一側から他側に冷媒を流通させ、ロータの温度上昇を抑えていた。しかし、ガルバノスキャナでは、高速動作させるために駆動トルクを大きくする必要があり、ロータとステータとの間の隙間が狭くなっている。そこで、一般的なモータにおけるロータの冷却方法を適用しても、冷媒が当該隙間を流れにくく、冷却効果が小さかった。 Further, in a general motor, a refrigerant is circulated from one side of the rotor in the axial direction to the other side in a gap between the rotor and the stator, thereby suppressing an increase in the temperature of the rotor. However, in the galvano scanner, it is necessary to increase the driving torque in order to operate at high speed, and the gap between the rotor and the stator is narrow. Therefore, even if a rotor cooling method in a general motor is applied, the refrigerant hardly flows through the gap, and the cooling effect is small.
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、ロータの外周面に沿った圧損の小さい冷媒流通路を構築し、永久磁石の温度上昇を抑えることができるガルバノスキャナを得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and a galvano scanner capable of suppressing a rise in temperature of a permanent magnet by constructing a refrigerant flow passage with a small pressure loss along the outer peripheral surface of the rotor. The purpose is to obtain.
この発明に係るガルバノスキャナは、シャフト、および該シャフトの周りに配置された2n極(但し、nは正の整数)の永久磁石を有するロータと、円筒面の内周面を有し、ロータを囲繞するように配設されたステータコア、および一対の長辺を有する扁平な枠状に作製され、長辺を上記シャフトの軸方向に平行として、周方向に並んで、上記ステータコアの内周面に固着された2n個のコイルを有するステータと、上記シャフトの軸方向一端に連結された光学部材と、備え、上記光学部材を回動駆動して光線を反射或いは回折偏光する。そして、吸入穴と排出穴とが、上記シャフトの軸方向に離れて、上記2n個のコイルの少なくとも1つのコイルの内周側に開口するように上記ステータコアに形成され、冷媒が上記吸入穴から上記コイルの内周側に流れ、上記ステータコアの内周面と上記永久磁石の外周面との間を上記シャフトの軸方向に上記排出穴の下部まで流れ、該排出穴から流出する冷媒流通路が構成されている。 A galvano scanner according to the present invention includes a rotor having a shaft and a 2n-pole (where n is a positive integer) permanent magnet disposed around the shaft, and an inner peripheral surface of a cylindrical surface. A stator core disposed so as to surround and a flat frame shape having a pair of long sides, the long sides being parallel to the axial direction of the shaft, arranged in the circumferential direction, on the inner peripheral surface of the stator core A stator having 2n coils fixed to each other and an optical member connected to one end of the shaft in the axial direction are provided, and the optical member is rotationally driven to reflect or diffract polarized light. The suction hole and the discharge hole are formed in the stator core so as to be separated from each other in the axial direction of the shaft and open to the inner peripheral side of at least one of the 2n coils. A refrigerant flow passage that flows to the inner peripheral side of the coil, flows between the inner peripheral surface of the stator core and the outer peripheral surface of the permanent magnet in the axial direction of the shaft to the lower portion of the discharge hole, and flows out from the discharge hole. It is configured.
この発明によれば、吸入穴と排出穴とが、シャフトの軸方向に離れて、コイルの内周側に開口するようにステータコアに形成され、冷媒が吸入穴からコイルの内周側に流れ、ステータコアの内周面と永久磁石の外周面との間をシャフトの軸方向に排出穴の下部まで流れ、排出穴から流出する冷媒流通路が構成されている。そこで、冷媒流通路の通路断面積が大きくなり、冷媒流通路の圧損が少なくなり、冷媒の移動速度を高速にすることができ、高い冷却性能を実現できる。これにより、永久磁石の過度の温度上昇が抑えられ、永久磁石の熱減磁による磁石特性の劣化を抑制できる。 According to this invention, the suction hole and the discharge hole are formed in the stator core so as to be separated from each other in the axial direction of the shaft and open to the inner peripheral side of the coil, and the refrigerant flows from the suction hole to the inner peripheral side of the coil. A refrigerant flow passage that flows between the inner peripheral surface of the stator core and the outer peripheral surface of the permanent magnet in the axial direction of the shaft to the lower portion of the discharge hole and flows out of the discharge hole is configured. Therefore, the passage sectional area of the refrigerant flow passage is increased, the pressure loss of the refrigerant flow passage is reduced, the moving speed of the refrigerant can be increased, and high cooling performance can be realized. Thereby, the excessive temperature rise of a permanent magnet is suppressed and the deterioration of the magnet characteristic by the thermal demagnetization of a permanent magnet can be suppressed.
以下、本発明のガルバノスキャナの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the galvano scanner of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るガルバノスキャナを示す縦断面図、図2は図1のII−II矢視断面図、図3はこの発明の実施の形態1に係るガルバノスキャナの要部を示す側面図、図4はこの発明の実施の形態1に係るガルバノスキャナに適用されるコイルを示す図であり、図4の(a)は上面図、図4の(b)は断面図である。なお、図3では、冷却穴とコイルとの位置関係を示すために、冷媒吸入ポート、冷媒排出ポートなどを省略している。また、図2における永久磁石の極表示は外周面のものを示している。
Embodiment 1 FIG.
1 is a longitudinal sectional view showing a galvano scanner according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram of the galvano scanner according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a view showing a coil applied to the galvano scanner according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 4 (a) is a top view, and FIG. 4 (b) is a sectional view. It is. In FIG. 3, the refrigerant intake port, the refrigerant discharge port, and the like are omitted to show the positional relationship between the cooling hole and the coil. Moreover, the pole display of the permanent magnet in FIG. 2 shows the outer peripheral surface.
図1乃至図4において、ガルバノスキャナ1は、ハウジング2にベアリング3を介して回転可能に支持されたシャフト4に固着されたロータ5と、ハウジング2に固着されてロータ5を囲繞するように配設されたステータ7と、シャフト4の一端に固着された光学部材としてのガルバノミラー10と、シャフト4の他端に固着されたエンコーダ板11と、ロータ5を冷却するための冷媒吸入ポート12および冷媒排出ポート13と、を備えている。
1 to 4, the galvano scanner 1 is arranged so that a
ロータ5は、円筒形の永久磁石6をシャフト4に同軸に外嵌状態に装着し、接着剤などにより固着されて構成されている。永久磁石6は、例えばネオジウム焼結磁石を用い、4極に着磁配向された極異方性磁石である。ここで、永久磁石6は極異方性磁石であるので、磁束が永久磁石6の内径側に漏れない。そこで、シャフト4を磁性材料で作製する必要はなく、例えばSUS304などの非磁性材料で作製することができる。
The
ステータ7は、円筒体に形成されたステータコア8と、ステータコア8に装着されたコイル9と、を有する。ステータコア8は、例えばパーマロイ粉末を絶縁した後、加圧成形し、熱処理して作製された圧粉鉄心である。コイル9は、銅など線材を扁平な方形枠状に所定回巻回したものを、ステータコア8の内径に合わせて円弧状に曲げ成形して作製される。そして、4つの方形枠状のコイル9が、方形枠状の平行な一対の長辺をシャフト4の軸方向(以下、軸方向という)と平行となるように、ステータコア8の内周面に周方向に配列され、接着剤或いはモールドにより固着されている。また、隣り合うコイル9は、方形枠状の長辺を接するように配設されている。そして、隣り合うコイル9は、線材を逆向きに巻回して作製され、隣接する方形枠状の長辺に流れる電流の流れる方向が同じ方向となっている。
The
ガルバノミラー10は、矩形平板状に作製され、表面が反射面となる。
エンコーダ板11は、表面にスリットを有し、センサヘッド(図示せず)と協働して、ガルバノミラー10の角度変位をフィードバック制御するためのロータリエンコーダを構成している。なお、ガルバノミラー10の角度変位をフィードバック制御するため回転角度検出装置は、ロータリエンコーダに限らず、レゾルバを用いてもよい。
The
The
正方形の吸入穴14が、各コイル9の方形枠状の内周側、かつ一方の短辺の近くの領域に開口するように、ハウジング2およびステータコア8を貫通して形成されている。また、冷却穴14と同じ穴形状の排出穴15が、各コイル9の方形枠状の内周側、かつ他方の短辺の近くの領域に開口するように、ハウジング2およびステータコア8を貫通して形成されている。そして、冷媒吸入ポート12および冷媒排出ポート13が、それぞれ、ハウジング2に取り付けられ、吸入穴14および排出穴15に接続されている。
A
このように構成されたガルバノスキャナ1は、永久磁石6が4極であり、コイル9の個数が4個である。永久磁石6の極数とコイル9の個数とが同じであり、永久磁石6の極の中心が隣接するコイル9間にあるときが回転方向の基準位置となる。そして、永久磁石6の磁束は、図2に矢印で示されるように、N極からコイル9を突き抜けてステータコア8に達し、ステータコア8内を周方向の両側に流れ、コイル9を突き抜けて両隣のS極に入り、永久磁石6内を通ってN極に戻る磁路を形成する。
In the galvano scanner 1 configured as described above, the
冷媒吸入ポート12および冷媒排出ポート13は、外部冷却装置(図示せず)に連結されている。そして、図1に矢印で示されるように、冷媒が冷媒吸入ポート12から吸入穴14を通ってコイル9の内周側の軸方向一側に供給され、永久磁石6の外周面とステータコア8の内周面との間を軸方向他側に流れ、排出穴15を通って冷媒排出ポート13から排出される冷媒流通路が形成される。
The
つぎに、ガルバノスキャナ1を用いたレーザ加工について説明する。
ガルバノスキャナ1は、ガルバノミラー10がレーザ加工機(図示せず)のレーザ光線の経路に位置するように配置される。そして、エンコーダ板11を用いたロータリエンコーダの出力に基づいて制御回路(図示せず)によりガルバノミラー10の回動角度が制御される。これにより、レーザ光線の反射方向が変えられ、レーザ光線の被加工物への入射位置が制御される。
Next, laser processing using the galvano scanner 1 will be described.
The galvano scanner 1 is arranged so that the
まず、動作前に、ロータ5の位置の初期化が行われ、動作前のロータ5の回転位置が基準位置に位置するように調整される。この状態で、コイル9に電流を流すと、永久磁石6の磁束との相互作用により、ロータ5はフレミングの左手の法則に従った方向に回転する。このロータ5の回転方向はコイル9に流す電流方向により変えることができる。
そこで、ロータリエンコーダからの位置情報により電流方向を定めてロータ5を加速し回転させる。停止位置に近づくと、電流方向を逆方向としてロータ5を減速し、目的位置に停止させる。
ガルバノスキャナ1は、加速→減速→停止→加速→減速→停止・・・を繰り返し、レーザ光線の被加工物上でのレーザ光線の照射位置を変えながら、穴を1つずつ順番に開口することになる。
First, before the operation, the position of the
Therefore, the current direction is determined by the position information from the rotary encoder, and the
The galvano scanner 1 repeats acceleration->deceleration->stop->acceleration->deceleration-> stop ... to open holes one by one while changing the laser beam irradiation position on the workpiece. become.
ここで、連続穴あけ速度を4000(point/sec)とすると、電流周波数は4kHzとなる。電流によりできる磁束は永久磁石6内に達するので、永久磁石6の内部磁界も4kHzで変化し、渦電流が流れ、ジュール損により永久磁石6が発熱する。このとき、冷媒、例えば空気が冷媒吸入ポート12から吸入穴14を通ってコイル9の内周側の軸方向一端側に供給され、永久磁石6とステータコア8との間を軸方向他側に流れ、排出穴15を通って冷媒排出ポート13から排出される。これにより、永久磁石6で発生した熱が永久磁石6とステータコア8との間を軸方向他側に流れる空気に放熱され、永久磁石6の温度上昇が抑えられる。
Here, if the continuous drilling speed is 4000 (point / sec), the current frequency is 4 kHz. Since the magnetic flux generated by the current reaches the
つぎに、比較のために、一般的なモータで行われているロータの冷却方式をガルバノスキャナ1に適用した場合について説明する。
この比較例では、冷媒はロータ5とステータ7との間の隙間をロータ5の軸方向一側外方から他側に流通することになる。しかし、ガルバノスキャナ1では、高速動作させるために駆動トルクを大きくする必要があり、ロータ5とステータ7との間の隙間、即ち永久磁石6とコイル9との間の隙間が狭くなっている。そこで、冷媒流通路における永久磁石6とコイル9との間の部位の通路断面積が著しく小さくなり、圧損が大きくなる。
Next, for comparison, a description will be given of a case where a rotor cooling method performed by a general motor is applied to the galvano scanner 1.
In this comparative example, the refrigerant flows through the gap between the
この実施の形態1によれば、冷媒が冷媒吸入ポート12から吸入穴14を通ってコイル9の内周の軸方向一端側に入り、永久磁石6とステータコア8との間を軸方向他側に流れ、コイル9の内周の軸方向他端側から排出穴15を通って冷媒排出ポート13から排出される冷媒通路を構築している。永久磁石6の表面に沿った冷媒流通路の径方向幅は、コイル9と永久磁石6との間の空隙とコイル9の径方向厚みとの和となり、通路断面積が大きくなる。これにより、冷媒流通路の圧損が少なくなり、冷媒の移動速度を高速にすることができ、高い冷却性能を実現できる。そこで、永久磁石6の過度の温度上昇が抑えられ、永久磁石6の熱減磁による磁石特性の劣化を抑制できる。
According to the first embodiment, the refrigerant enters from the
なお、上記実施の形態1では、コイルが方形枠状の長辺同士を接するように周方向に配列されているものとしているが、コイルは、隣り合う方形枠状の長辺間に微小な隙間を確保して周方向に配列されてもよい。
また、上記実施の形態1では、ステータコアが円筒体に作製されているものとしているが、ステータコアは、内周面が円筒面で構成されていればよく、外周面は円筒面である必要はない。
In the first embodiment, the coils are arranged in the circumferential direction so that the long sides of the rectangular frame shape are in contact with each other. However, the coil has a minute gap between adjacent long sides of the rectangular frame shape. And may be arranged in the circumferential direction.
In the first embodiment, the stator core is formed in a cylindrical body. However, the stator core only needs to have a cylindrical inner surface, and the outer peripheral surface does not have to be a cylindrical surface. .
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2に係るガルバノスキャナの要部を示す側面図である。なお、図5では、冷却穴とコイルとの位置関係を示すために、冷媒吸入ポート、冷媒排出ポートなどを省略している。
FIG. 5 is a side view showing a main part of a galvano scanner according to
図5において、長穴形状の吸入穴16と排出穴17が、それぞれ、各コイル9の方形枠状の両短辺の内周縁部の近くの領域に開口するように、ハウジング2およびステータコア8に長穴の長軸をロータ5の回転方向に一致させて穿設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
In FIG. 5, in the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態2においても、冷媒が冷媒吸入ポート12から吸入穴16を通ってコイル9の内周の軸方向一端側に入り、永久磁石6とステータコア8との間を軸方向他側に流れ、コイル9の内周の軸方向他端側から排出穴17を通って冷媒排出ポート13から排出される冷媒通路が構築される。したがって、この実施の形態2は、上記実施の形態1と同様に、永久磁石6の過度の温度上昇が抑えられ、永久磁石6の熱減磁による磁石特性の劣化を抑制できる。
Also in the second embodiment, the refrigerant passes from the
永久磁石6の磁束は、N極からコイル9を突き抜けてステータコア8に達し、ステータコア8内を周方向の両側に流れ、コイル9を突き抜けて両隣のS極に入り、永久磁石6内を通ってN極に戻る。ここで、ステータコア8内に入った永久磁石8の磁束は、ステータコア8内をロータ5の回転方向に流れるので、吸入穴および排出穴の軸方向長さが長くなるほど、磁路断面積が減少する。このため、高い磁束密度設計の場合には、この磁束密度が飽和磁束に達し、トルク特性の低下をもたらすことになる。
The magnetic flux of the
この実施の形態2によれば、吸入穴16および排出穴17がロータ5の回転方向を長軸とする長穴形状に形成されている。そこで、吸入穴16および排出穴17の断面積を上記実施の形態1における吸入穴14および排出穴15の断面積と等しくした場合には、吸入穴16および排出穴17の短軸長さ、即ち軸方向長さは、吸入穴14および排出穴15に比べて短くなる。これにより、吸入穴16および排出穴17を形成することに起因する磁路断面積の減少が抑えられるので、冷却性能を維持しつつ、トルク特性を高めることができる。
また、吸入穴16および排出穴17の軸方向長さを吸入穴14および排出穴15の軸方向長さと等しくした場合には、吸入穴16および排出穴17の長軸長さ、即ち周方向長さは、吸入穴14および排出穴15に比べて長くなる。これにより、吸入穴16および排出穴17の断面積が増大するので、トルク特性を維持しつつ、冷却性能を高めることができる。
According to the second embodiment, the suction hole 16 and the
Further, when the axial lengths of the suction hole 16 and the
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3に係るガルバノスキャナの要部を示す側面図である。なお、図6では、冷却穴とコイルとの位置関係を示すために、冷媒吸入ポート、冷媒排出ポートなどを省略している。
FIG. 6 is a side view showing a main part of a galvano scanner according to
図6において、断面円形の吸入穴18および排出穴19が、それぞれ、各コイル9の方形枠状の両短辺の内周縁部の近くの領域に開口するように、ハウジング2およびステータコア8を貫通し、かつロータ5の回転方向に1列に並んで3つずつ形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
In FIG. 6, the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態3においても、冷媒が冷媒吸入ポート12から吸入穴18を通ってコイル9の内周の軸方向一端側に入り、永久磁石6とステータコア8との間を軸方向他側に流れ、コイル9の内周の軸方向他端側から排出穴19を通って冷媒排出ポート13から排出される冷媒通路が構築される。したがって、この実施の形態3は、上記実施の形態1と同様に、永久磁石6の過度の温度上昇が抑えられ、永久磁石6の熱減磁による磁石特性の劣化を抑制できる。
Also in the third embodiment, the refrigerant enters from the
この実施の形態3によれば、吸入穴18および排出穴19がロータ5の回転方向に1列に並んで3つずつ形成されている。そこで、吸入穴18および排出穴19の断面積を上記実施の形態1における吸入穴14および排出穴15の断面積と等しくした場合には、吸入穴18および排出穴19の軸方向長さは、吸入穴14および排出穴15の軸方向長さに比べて短くなる。これにより、吸入穴18および排出穴19を形成することに起因する磁路断面積の減少が抑えられるので、冷却性能を維持しつつ、トルク特性を高めることができる。
また、吸入穴18および排出穴19の軸方向長さを吸入穴14および排出穴15の軸方向長さと等しくした場合、吸入穴18および排出穴19の総断面積が増大するので、トルク特性を維持しつつ、冷却性能を高めることができる。
According to the third embodiment, three
Further, when the axial lengths of the
この実施の形態3によれば、吸入穴18および排出穴19が断面円形の穴形状であるので、穴加工が容易となる。
According to the third embodiment, since the
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4に係るガルバノスキャナの要部を示す側面図である。なお、図7では、冷却穴とコイルとの位置関係を示すために、冷媒吸入ポート、冷媒排出ポートなどを省略している。
FIG. 7 is a side view showing a main part of a galvano scanner according to
図7において、吸入穴20および排出穴21が、それぞれ、各コイル9の方形枠状の両短辺の内周縁部に接して開口するように、ハウジング2およびステータコア8を貫通するように形成されている。吸入穴20および排出穴21はD字状の穴形状に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
In FIG. 7, the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
したがって、この実施の形態4においても、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
この実施の形態4によれば、吸入穴20および排出穴21がコイル9の方形枠状の短辺縁部に接するように形成されているので、吸入穴20および排出穴21間の軸方向の距離が長くなる。そこで、永久磁石6の表面に沿った冷媒流通路の長さが長くなり、永久磁石6を効果的に冷却することができる。
Therefore, the fourth embodiment also has the same effect as the first embodiment.
According to the fourth embodiment, since the
なお、上記実施の形態4では、吸入穴20および排出穴21がD字状の穴形状に形成されているものとしているが、冷却穴の穴形状はD字状に限定されるものではなく、コイルの軸方向両側の内周形状に適合していればよい。例えば、コイルの枠形状が長方形であれば、冷却穴の穴形状は長方形となる。また、コイルの枠形状が長方形の長辺を半円で連結したレーストラック形状であれば、冷却穴の穴形状は半円形となる。
In the fourth embodiment, the
実施の形態5.
図8はこの発明の実施の形態5に係るガルバノスキャナを示す縦断面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a galvano scanner according to
図8において、吸入穴14が、各コイル9の方形枠状の他方の短辺の内周縁部の近くの領域に開口するように、ハウジング2およびステータコア8を貫通して形成されている。また、排出穴15が、各コイル9の方形枠状の一方の短辺の内周縁部の近くの領域に開口するように、ハウジング2およびステータコア8を貫通して形成されている。そして、冷媒吸入ポート12および冷媒排出ポート13が、それぞれ、吸入穴14および排出穴15に接続されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
In FIG. 8, the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
このように構成されたガルバノスキャナ1Aでは、冷媒が冷媒吸入ポート12から吸入穴14を通ってコイル9の内周の軸方向他端側に入り、永久磁石6とステータコア8との間を軸方向一側に流れ、コイル9の内周の軸方向一端側から排出穴15を通って冷媒排出ポート13から排出される冷媒通路を形成する。
In the
そこで、永久磁石6の軸方向他端側が優先的に冷却されるので、永久磁石6からシャフト4を介してロータリエンコーダ側に伝達される熱が低減され、ロータリエンコーダの温度上昇が抑えられる。これにより、動作温度範囲が80℃以下と狭い超高分解能の回転角度検出装置の使用が可能となる。
Therefore, since the other axial end of the
実施の形態6.
図9はこの発明の実施の形態6に係るガルバノスキャナを示す縦断面図、図10は図9のX−X矢視断面図、図11は図9のXI−XI矢視断面図である。なお、図10および図11では、冷媒吸入ポート、冷媒排出ポートなどを省略している。また、図10および図11における矢印は磁束の流れを示している。
9 is a longitudinal sectional view showing a galvano scanner according to
図9乃至図11において、ステータコア8Aは、円筒体に作製され、径方向外方に凸状の肉厚部22が、吸入穴14および排出穴15の軸方向内方の縁部に、軸方向に所定幅で、かつ吸入穴14および排出穴15の周方向の形成領域の全域にわたって形成されている。ステータ7Aは、4つの方形枠状のコイル9を、方形枠状の長辺をシャフト4と平行となるように、かつ互いに接するように、ステータコア8Aの内周面に周方向に配列され、接着剤或いはモールドにより固着されて、構成されている。ステータ7Aは、肉厚部22をハウジング2Aから延出するようにハウジング2Aに固着され、ロータ5を囲繞している。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
9 to 11, the stator core 8 </ b> A is formed in a cylindrical body, and a radially thick
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
このように構成されたガルバノスキャナ1Bにおいても、冷媒が冷媒吸入ポート12から吸入穴14を通ってコイル9の内周の軸方向一端側に入り、永久磁石6とステータコア8Aとの間を軸方向他側に流れ、コイル9の内周の軸方向他端側から排出穴15を通って冷媒排出ポート13から排出される冷媒通路が構築される。したがって、この実施の形態6においても、上記実施の形態1と同様に、永久磁石6が効果的に冷却され、永久磁石6の熱減磁が抑えられる。
Also in the galvano scanner 1B configured in this way, the refrigerant enters the one end side in the axial direction of the inner periphery of the
このガルバノスキャナ1Bでは、肉厚部22が吸入穴14および排出穴15の軸方向内方の縁部に、吸入穴14および排出穴15の周方向の形成領域の全域にわたって形成されている。そこで、吸入穴14および排出穴15を形成することに起因する軸心を通る平面におけるステータコア8Aの断面積の減少が、肉厚部22により補完されるので、吸入穴14および排出穴15の周辺での磁気飽和を防ぐことができ、トルク特性を向上できる。
In the galvano scanner 1 </ b> B, the
ここで、ステータコア8Aの回転方向の磁路断面積が、周方向に関して、略等しくなるように、肉厚部22を形成することが好ましい。
また、上記実施の形態6では、肉厚部22が軸方向に離れて吸入穴14および排出穴15の軸方向内方の縁部に形成されているものとしているが、肉厚部は吸入穴14と排出穴15との間に軸方向に延在するように形成してもよい。
Here, it is preferable to form the
In the sixth embodiment, the
なお、上記各実施の形態では、ステータコアが圧粉鉄心で作製されているものとしているが、コアが磁性材料で作製されていればよく、例えば磁性鋼板を積層一体化してなる積層鉄心でもよい。
また、上記各実施の形態では、コイルが扁平な方形枠状に形成されているものとしているが、コイルの形状は扁平な方形枠状に限定されるものではなく、一対の平行な長辺を有する扁平な枠状であればよく、例えば一対の平行な長辺の端部を半円で連結したレーストラック形状でもよい。
In each of the above embodiments, the stator core is made of a dust core. However, the core may be made of a magnetic material. For example, a laminated core made by laminating and integrating magnetic steel plates may be used.
Further, in each of the above embodiments, the coil is formed in a flat rectangular frame shape, but the shape of the coil is not limited to a flat rectangular frame shape, and a pair of parallel long sides are formed. It may be a flat frame shape having a racetrack shape in which ends of a pair of parallel long sides are connected by a semicircle, for example.
また、上記各実施の形態では、永久磁石に極異方性磁石を用いるものとしているが、永久磁石は極異方性磁石に限らず、パラレル異方性磁石やラジアル異方性磁石を用いてもよい。この場合、シャフトを磁性材料で作製する必要がある。
また、上記各実施の形態では、永久磁石がネオジウム焼結磁石で作製されているものとしているが、永久磁石はネオジウム焼結磁石に限定される必要はなく、例えばサマリウム系焼結磁石でもよい。
In each of the above embodiments, a polar anisotropic magnet is used as the permanent magnet. However, the permanent magnet is not limited to the polar anisotropic magnet, and a parallel anisotropic magnet or a radial anisotropic magnet is used. Also good. In this case, the shaft needs to be made of a magnetic material.
Moreover, in each said embodiment, although the permanent magnet shall be produced with the neodymium sintered magnet, a permanent magnet does not need to be limited to a neodymium sintered magnet, For example, a samarium type sintered magnet may be sufficient.
また、上記各実施の形態では、光学部材としてガルバノミラーを用いるものとしているが、光学部材はガルバノミラーに限定されるものではなく、例えば回折格子でもよい。
また、上記各実施の形態では、4極の永久磁石を用いるものとしているが、永久磁石の極数は4極に限らず、2n(但し、nは正の整数)極であればよい。永久磁石の極数が2n極であれば、コイルの個数も2n個となる。
また、上記各実施の形態では、吸入穴および排気穴が各コイルの内周側に開口するように形成されているが、吸入穴および排気穴は少なくとも1つのコイルの内周側に開口するように形成されていればよい。
In each of the above embodiments, a galvanometer mirror is used as an optical member. However, the optical member is not limited to a galvanometer mirror, and may be a diffraction grating, for example.
In each of the above embodiments, a 4-pole permanent magnet is used. However, the number of poles of the permanent magnet is not limited to 4 and may be 2n (where n is a positive integer). If the number of poles of the permanent magnet is 2n, the number of coils is also 2n.
In each of the above embodiments, the suction hole and the exhaust hole are formed so as to open to the inner peripheral side of each coil. However, the suction hole and the exhaust hole are opened to the inner peripheral side of at least one coil. What is necessary is just to be formed.
1,1A,1B ガルバノスキャナ、2,2A ハウジング、4 シャフト、5 ロータ、6 永久磁石、7,7A スタータ、8,8A スタータコア、9 コイル、10 ガルバノミラー(光学部材)、11 エンコーダ板(ロータリエンコーダ、回転角度検出装置)、14,16,18,20 吸入穴、15,17,19,21 排出穴、22 肉厚部。 1, 1A, 1B Galvano Scanner, 2, 2A Housing, 4 Shaft, 5 Rotor, 6 Permanent Magnet, 7, 7A Starter, 8, 8A Starter Core, 9 Coil, 10 Galvano Mirror (Optical Member), 11 Encoder Plate (Rotary Encoder, rotation angle detector), 14, 16, 18, 20 Suction hole, 15, 17, 19, 21 Discharge hole, 22 Thick part.
Claims (7)
円筒面の内周面を有し、ロータを囲繞するように配設されたステータコア、および一対の長辺を有する扁平な枠状に作製され、長辺を上記シャフトの軸方向に平行として、周方向に並んで、上記ステータコアの内周面に固着された2n個のコイルを有するステータと、
上記シャフトの軸方向一端に連結された光学部材と、備え、
上記光学部材を回動駆動して光線を反射或いは回折偏光するガルバノスキャナにおいて、
吸入穴と排出穴とが、上記シャフトの軸方向に離れて、上記2n個のコイルの少なくとも1つのコイルの内周側に開口するように上記ステータコアに形成され、
冷媒が上記吸入穴から上記コイルの内周側に流れ、上記ステータコアの内周面と上記永久磁石の外周面との間を上記シャフトの軸方向に上記排出穴の下部まで流れ、該排出穴から流出する冷媒流通路が構成されていることを特徴とするガルバノスキャナ。 A rotor having a shaft and a 2n pole (n is a positive integer) permanent magnet disposed around the shaft;
It is manufactured in the shape of a flat frame having a cylindrical inner surface, a stator core disposed so as to surround the rotor, and a pair of long sides, with the long sides parallel to the axial direction of the shaft. A stator having 2n coils aligned in a direction and fixed to the inner peripheral surface of the stator core;
An optical member connected to one axial end of the shaft, and
In the galvano scanner that rotationally drives the optical member to reflect or diffract polarized light,
A suction hole and a discharge hole are formed in the stator core so as to be spaced apart in the axial direction of the shaft and open to an inner peripheral side of at least one of the 2n coils;
The refrigerant flows from the suction hole to the inner peripheral side of the coil, flows between the inner peripheral surface of the stator core and the outer peripheral surface of the permanent magnet in the axial direction of the shaft to the lower part of the discharge hole, and from the discharge hole. A galvano scanner, characterized in that a refrigerant flow passage is formed.
上記吸入穴が上記シャフトの軸方向他側に位置し、上記排出穴が上記シャフトの軸方向一側に位置していることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のガルバノスキャナ。 A rotation angle detection device is disposed on the other axial side of the shaft,
The said suction hole is located in the axial direction other side of the said shaft, The said discharge hole is located in the axial direction one side of the said shaft, The any one of Claim 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. Galvo scanner.
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