JP5379458B2 - Coreless linear motor - Google Patents
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Description
本発明は、コアレスリニアモータに関するものであり、具体的には、可動子を高速移動させてもコイルが破損することのないコアレスリニアモータに関するものである。 The present invention relates to a coreless linear motor, and specifically relates to a coreless linear motor in which a coil is not damaged even when a mover is moved at a high speed.
従来より、可動子を移動させるリニアモータとして、固定子は、長手方向に延びる溝を有するヨークと、前記溝内に、磁気空隙を有して互いに極性が異なるように対向して配列されると共に、隣接する極性が互いに異なるように配列された界磁マグネットを備え、可動子は、並列に配列された複数のコイルを備えると共に、前記磁気空隙内に配置され、可動子が固定子に対して相対的に移動可能に配置されたコアレスリニアモータが知られている。 Conventionally, as a linear motor for moving a mover, a stator is arranged so as to be opposed to each other so that a yoke having a groove extending in a longitudinal direction and a magnetic gap in the groove are different in polarity from each other. The field magnets are arranged so that the polarities adjacent to each other are different from each other, and the mover includes a plurality of coils arranged in parallel, and is disposed in the magnetic gap, and the mover is arranged with respect to the stator. A coreless linear motor arranged so as to be relatively movable is known.
かかる構成のコアレスリニアモータは、複数のコイルをずらして配列して多相コイルを形成し、この多相コイルを構成するコイルにそれぞれU相コイル、V相コイル、W相コイルとして駆動電流を印加することにより、フレミングの左手の法則に基づいて、固定子に配列された界磁マグネットによって生じる磁束に応じた推力を発生することができる。 The coreless linear motor having such a configuration forms a multi-phase coil by shifting a plurality of coils and applies a drive current to each of the coils constituting the multi-phase coil as a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. Thus, based on Fleming's left-hand rule, it is possible to generate a thrust according to the magnetic flux generated by the field magnets arranged in the stator.
このようなコアレスリニアモータは、鉄心(コア)にコイルを巻回して形成していないので、可動子から重量の大きな鉄心を省略することができるので、可動子の重量の低減に寄与し、可動子の高速移動を実現することができる。 Since such a coreless linear motor is not formed by winding a coil around an iron core (core), a heavy iron core can be omitted from the mover, which contributes to reducing the weight of the mover and is movable. The child can be moved at high speed.
しかし、近時の産業界からは、更なる高速移動を実現したコアレスリニアモータが望まれている。コアレスリニアモータの推力の向上としては、特許文献1に記載されたコイルの配列方法が知られている。このコイルの配列方法によると、一対の直線部を有する長円環状に巻回されたコイルの長手方向の端部を巻回方向と直交する一方向に曲げて逃げ部を形成し、巻線の内側に両隣のコイルの直線部の片側の巻線が配置されており、それぞれのコイルの長手方向の端部においてコイルが互いに接触しないように、逃げ部の曲げの方向を反転させてコイルを配列している。また、コイルは、ガラスエポキシ樹脂等からなる絶縁体枠によって挟まれて固定されている。 However, a recent industry has demanded a coreless linear motor that realizes further high-speed movement. As an improvement in the thrust of the coreless linear motor, a coil arrangement method described in Patent Document 1 is known. According to this coil arrangement method, a longitudinal end of a coil wound in an oval shape having a pair of straight portions is bent in one direction perpendicular to the winding direction to form a relief portion. The windings on one side of the linear part of both adjacent coils are arranged on the inside, and the coil is arranged by reversing the bending direction of the relief part so that the coils do not contact each other at the longitudinal end of each coil doing. The coil is fixed by being sandwiched between insulator frames made of glass epoxy resin or the like.
このようにコイルを配列することで、隣接するコイルの端部が重なることなく配列することができ、コイルを隙間なく密接に配列できる。また、コイル自体を薄く形成することができ、界磁マグネットの磁気空隙を小さくすることができる。このように、特許文献1に記載されたコアレスリニアモータは、コイルの巻線の隙間と界磁マグネットの磁気空隙を小さく形成することができるので、推力を向上することができる。 By arranging the coils in this way, the ends of adjacent coils can be arranged without overlapping, and the coils can be arranged closely without gaps. Further, the coil itself can be formed thin, and the magnetic gap of the field magnet can be reduced. As described above, the coreless linear motor described in Patent Document 1 can improve the thrust because the gap between the windings of the coil and the magnetic gap of the field magnet can be formed small.
しかし、可動子の更なる高速化を図ろうとすると、従来のコアレスリニアモータの構成では可動子の移動速度の上昇に伴って、可動子の加減速によって可動子にかかる応力も増大し、可動子を高速移動させると、該応力の集中によって可動子が破損してしまうといった問題があった。 However, in order to further increase the speed of the mover, in the configuration of the conventional coreless linear motor, as the moving speed of the mover increases, the stress applied to the mover increases due to the acceleration / deceleration of the mover. When the is moved at a high speed, there is a problem that the mover is damaged due to the concentration of the stress.
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、コアレスリニアモータの可動子の移動速度の更なる高速化を実現し、且つ、コアレスリニアモータの可動子を高速で移動させた場合であっても、可動子の加減速にともなう応力によって可動子が破損することのないコアレスリニアモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, achieves a further increase in the moving speed of the mover of the coreless linear motor, and moves the mover of the coreless linear motor at a high speed. Even if it is a case, it aims at providing the coreless linear motor with which a needle | mover is not damaged by the stress accompanying the acceleration / deceleration of a needle | mover.
上記課題を解決するため本発明に係るコアレスリニアモータは、固定子と、前記固定子と相対的に移動可能な可動子とを備え、前記固定子は、長手方向に延びる溝を有するヨークと、前記溝内に、磁気空隙を有して互いに極性が異なるように対向して配列されると共に、隣接する極性が互いに異なるように配列された界磁マグネットを備え、前記可動子は、並列に配列された複数のコイルと、前記複数のコイルの上端部を伝熱部材を介して挟持するブラケットを備えると共に、前記磁気空隙内に配置されたコアレスリニアモータにおいて、前記コイルの前記界磁マグネットと対向する部位を除いた部位に形成された固定手段を備え、前記固定手段は、前記複数のコイルの前記ブラケットで固定された上端部と反対に位置する下端部に形成された第1の固定手段と、前記複数のコイルを前記ブラケットが挟持する部位に形成された第2の固定手段とを備え、 前記固定手段は、前記コイルの前記界磁マグネットと対向する部位を除いた部位を樹脂モールドすることによって形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a coreless linear motor according to the present invention includes a stator and a movable element movable relative to the stator, and the stator has a yoke having a groove extending in a longitudinal direction; In the groove, there are provided magnetic field magnets arranged opposite to each other so as to have different polarities, and adjacent magnetic poles are arranged so as to have different polarities, and the movers are arranged in parallel. In the coreless linear motor disposed in the magnetic gap, the coil is opposed to the field magnet in the coreless linear motor provided with a plurality of coils and a bracket for sandwiching upper ends of the coils via a heat transfer member comprising a fixing means formed in the region except the sites, the fixing means is formed at a lower end portion located opposite to the bracket with a fixed upper portion of the plurality of coils 1st fixing means and 2nd fixing means formed in the site | part which the said bracket clamps these several coils, The said fixing means remove | excluded the site | part facing the said field magnet of the said coil. the site is characterized that you have been formed by resin molding.
本発明によれば、コイルの界磁マグネットと対向する部位を除いた部位のみに固定手段を備えているので、可動子の重量の低減に寄与し、可動子の移動速度の更なる高速化を実現することができると共に、可動子の加減速に伴う応力が集中する部位に固定手段を形成しているので、該応力の集中による可動子の破損を防止することができる。 According to the present invention, since the fixing means is provided only in the portion excluding the portion facing the field magnet of the coil, it contributes to the reduction of the weight of the mover and further increases the moving speed of the mover. Since the fixing means is formed at a portion where stress due to acceleration / deceleration of the mover is concentrated, damage to the mover due to the concentration of the stress can be prevented.
以下、本発明に係るコアレスリニアモータについて図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, a coreless linear motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention according to each claim, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention. Absent.
図1は、本実施形態に係るコアレスリニアモータを示す斜視図であり、図2は、本実施形態に係るコアレスリニアモータの正面図であり、図3は、本実施形態に係るコアレスリニアモータの固定子を示す斜視図であり、図4は、本実施形態に係るコアレスリニアモータの可動子を示す斜視図であり、図5は、本実施形態に係るコアレスリニアモータの可動子の構成を説明するための分解図であり、図6は、本実施形態に係るコアレスリニアモータのコイルの形状を説明するための側面図であり、図7は、本実施形態に係るコアレスリニアモータのコイルの配列方法を説明するための側面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a coreless linear motor according to this embodiment, FIG. 2 is a front view of the coreless linear motor according to this embodiment, and FIG. 3 is a diagram of the coreless linear motor according to this embodiment. 4 is a perspective view showing a stator, FIG. 4 is a perspective view showing a mover of a coreless linear motor according to this embodiment, and FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the mover of the coreless linear motor according to this embodiment. FIG. 6 is a side view for explaining the shape of the coil of the coreless linear motor according to the present embodiment, and FIG. 7 is an array of the coil of the coreless linear motor according to the present embodiment. It is a side view for demonstrating a method.
図1に示すように、本実施形態に係るコアレスリニアモータ1は、固定子10と可動子20とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the coreless linear motor 1 according to this embodiment includes a
また、図2に示すように、可動子20のコイル21が固定子10に形成された溝13に挿入され、可動子20が固定子10に対して相対的に移動可能に配置されている。また、図1に示すように、固定子10は、長手方向(可動子の移動方向)に沿って、ヨーク11を複数連結して形成されている。このように、連結するヨーク11の数の適宜変更することで、可動子20の移動可能範囲(ストローク量)を容易に変更することができる。なお、可動子20のコイル21は、図示しない駆動電源と電気的に接続されており、コイル21に印加される駆動電流の制御を行うことで、可動子20に固定子10に対して相対的に移動可能な推力を付与することができるようになっている。
Further, as shown in FIG. 2, the
次に、本実施形態に係るコアレスリニアモータ1を構成する固定子10及び可動子20について図面を用いて説明する。
Next, the
図3に示すように、固定子10は、長手方向に延びる溝13が形成されたヨーク11と、この溝13内に磁気空隙を介して互いに対向して配列された永久磁石からなる界磁マグネット12a,12bとを備えている。ヨーク11は、底部材11aと、底部材11aの両側面から上方に立設して取り付けられた一対の側板11b,11bから構成されており、底部材11aと側板11b,11bの対向する面間とで溝13を形成している。また、側板11b,11bは底部材11aにボルト等で締結固定されている。
As shown in FIG. 3, the
さらに、側板11b,11bの対向する面には、夫々界磁マグネット12a,12bが対向して配列されている。界磁マグネット12a,12bは、互いに極性の異なる界磁マグネット12a,12bを対向して配列し、さらに、隣接する界磁マグネット12a,12bの極性が互いに異なるように配列されている。即ち、N極の界磁マグネット12a及びS極の界磁マグネット12bとが溝13内で対向して配置され、該N極の界磁マグネット12aと隣接する界磁マグネットは、S極の界磁マグネット12bとなるように配列されている。なお、界磁マグネット12a,12bは、底部材11aから側板11bの上端面に向かって延びる板状に形成されており、可動子20の進行方向における界磁マグネット12a,12bの幅は可動子20の移動に求められる推力に応じて適宜変更することが可能である。
Further,
また、底部材11aは、溝13に沿って形成された逃げ溝11cが形成されており、この逃げ溝11cは、後述するコイル21の端部に形成された固定手段22aとの干渉を防止するために形成されている。
Further, the
図4及び図5に示すように、可動子20は、コイル線を一対の直線部を有する長円環状に巻回した複数のコイル21a,21a…を可動子20の移動方向に沿って並列に配列し、コイル21を形成している。また、コイル21の上端部は伝熱部材27を介してブラケット26で挟持して固定されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
また、図5〜図7に示すように、コイル21aは、一対の直線部21bを有する長円環状に巻回されたコイルの長手方向の端部を巻回方向と直交する一方向に曲げて逃げ部21cを形成し、巻線の内側に両隣のコイル21aの直線部21bの片側の巻線が配置されており、それぞれのコイル21aの長手方向の端部においてコイルが互いに接触しないように、逃げ部21cの曲げの方向を反転させてコイル21aを配列している。
Moreover, as shown in FIGS. 5-7, the
また、図4及び図5に示すように、可動子の移動方向に沿ったコイル21の両端面には、ステンレスにより形成されたサイドバー23が固定されており、上述したブラケット26とサイドバー23とにより、コイル21の枠部材を形成している。さらに、上記ブラケット26で固定された端部と反対に位置するコイル21の下端部は、サイドバー23の下端を連結するように樹脂モールドされた固定手段22aが形成されている。なお、図2に示すように、コイル21の下端部は、逃げ溝11c内に配置されているので、界磁マグネット12と対向する部位を除いた部位に形成されている。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5,
このように、本実施形態に係る可動子20は、コイル21の界磁マグネット12と対向する部位を除いた部位に固定手段22aが形成されているので、コイル全体を樹脂モールドした場合と比較して、樹脂モールドの量を低減することができ、可動子20の重量を低減することができる。また、コイル21の界磁マグネット12と対向する面に樹脂モールドを形成していないので、コイル21と界磁マグネット12との間の磁気空隙を小さく設定することができる。さらに、可動子20の高速移動によって応力を受けるサイドバー23の下端を連結するように樹脂モールドによる固定手段22aが形成されているので、可動子20の加減速に伴う応力に対する剛性が付与されている。以上のように、本実施形態に係る可動子20は、重量を低減して移動速度を向上させる一方、剛性の必要な部位に樹脂モールドを施しているので、移動速度の高速化と、移動速度の高速化に伴う可動子20の破損の防止の両立を図ることができる。
As described above, in the
また、サイドバー23の長手方向の端面(可動子20の移動方向の端面)には、補強手段としてのサポート部材24が固定されている。なお、サポート部材24もサイドバー23と同様にステンレスにより形成されている。このように、サイドバー23の長手方向の端面にサポート部材24が固定されているので、可動子20の加減速に伴って、サイドバー23に集中する応力に対する剛性を付与することができる。
Further, a
さらに、コイル21の界磁マグネット12と対向する面にはガラスエポキシ板などで形成された薄板状の保護手段25が貼付けられている。このように、コイル21の界磁マグネット12と対向する面に保護手段が形成されているので、コイル21全体を樹脂モールドする場合と比較して界磁マグネット12と対向する面を薄板によって固定子10と可動子20との隙間から侵入する塵埃などから保護することができ、可動子20の軽量化と、界磁マグネット12とコイル21間の磁気空隙の縮小の両立を図ることができる。
Further, a thin plate-like protective means 25 formed of a glass epoxy plate or the like is attached to the surface of the
次に、図2を再び参照して、固定子10と可動子20との配置について説明する。
Next, the arrangement of the
図2に示すように、コイル21をブラケット26が挟持する部位にも上述した固定手段22aと同様に樹脂モールドによって固定手段22bが形成されている。このように、固定手段22bをコイル21の長手方向に沿って形成したので、樹脂モールドは放熱効果が低いことにより、コイル21で発生した熱を効率良く伝熱部材27に伝導することができ、伝熱部材27に取付けた図示しないヒートシンクなどの放熱手段によりコイル21に発生した熱を効率よく冷却することができる。
As shown in FIG. 2, the fixing means 22b is also formed by resin molding in the same manner as the fixing means 22a described above at the part where the
また、上述したように、コイル21の底部材11aと対向する側の端面及び、ブラケット26で挟持される側の端面には、樹脂モールドによって固定手段22a,22bが形成されているため、界磁マグネット12の可動子20の移動方向と直交する方向の端面は、面取り12c,12cが形成されており、界磁マグネット12と固定手段22a,22bとが干渉しないように形成されている。さらに、コイル21と界磁マグネット12とが対向する面積が増え、推力が向上する。
Further, as described above, the fixing means 22a and 22b are formed by resin molding on the end surface of the
なお、図示しないが、サイドバー23の固定手段22aを樹脂モールドする部位及び、ブラケット26の固定手段22bを樹脂モールドする部位は、可動子20の移動方向と直交する向きに複数の溝が段状に形成されており、該溝に樹脂が流れ込んで樹脂モールドを形成しているので、固定手段22a,22bをより強固に固定することができるようになっている。
Although not shown, a portion where the fixing means 22a of the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, the technical scope of this invention is not limited to description of the said embodiment. Various modifications or improvements can be added to the embodiment.
例えば、上記実施形態においては、固定手段を樹脂モールドによって形成した場合について説明したが、固定手段は、金属射出成形を用いて形成しても構わないし、金属又は合成樹脂によって形成した部材を取り付けても構わない。 For example, in the above embodiment, the case where the fixing means is formed by a resin mold has been described. However, the fixing means may be formed using metal injection molding, or a member formed of metal or synthetic resin is attached. It doesn't matter.
また、上記実施形態においては、固定手段をコイルの長手方向の両端部に形成した場合について説明したが、固定手段は、リニアモータの構成によっては、片側のみに形成しても構わない。 Moreover, in the said embodiment, although the case where a fixing means was formed in the both ends of the longitudinal direction of a coil was demonstrated, depending on the structure of a linear motor, you may form a fixing means only in one side.
また、上記実施形態においては、コイル21の界磁マグネット12と対向する面に薄板状の保護手段25を貼り付けて形成したが、更なる軽量化のために、この保護手段25は省略しても構わない。
Moreover, in the said embodiment, although the thin plate-shaped protection means 25 was affixed and formed in the surface facing the
さらに、サイドバー23及びブラケット26の固定手段22a,22bを樹脂モールドする部位は、可動子20の移動方向と直交する向きに複数の溝が形成された場合について説明したが、これらは溝形状に限定されず、複数の凹部を形成し、該凹部に樹脂モールドを流し込んで形成しても構わない。
Furthermore, although the part which resin-molds the fixing means 22a and 22b of the
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
1 コアレスリニアモータ、 10 固定子、 11 ヨーク、 12a,12b 界磁マグネット、 13 溝、 20 可動子、 21 コイル、 22a,22b 固定手段、 23 サイドバー、 24 サポート部材、 25 保護手段、 27 伝熱部材。 1 coreless linear motor, 10 stator, 11 yoke, 12a, 12b field magnet, 13 groove, 20 mover, 21 coil, 22a, 22b fixing means, 23 side bar, 24 support member, 25 protection means, 27 heat transfer Element.
Claims (4)
前記固定子と相対的に移動可能な可動子とを備え、
前記固定子は、長手方向に延びる溝を有するヨークと、前記溝内に、磁気空隙を有して互いに極性が異なるように対向して配列されると共に、隣接する極性が互いに異なるように配列された界磁マグネットを備え、
前記可動子は、並列に配列された複数のコイルと、前記複数のコイルの上端部を伝熱部材を介して挟持するブラケットを備えると共に、前記磁気空隙内に配置されたコアレスリニアモータにおいて、
前記コイルの前記界磁マグネットと対向する部位を除いた部位に形成された固定手段を備え、
前記固定手段は、前記複数のコイルの前記ブラケットで固定された上端部と反対に位置する下端部に形成された第1の固定手段と、前記複数のコイルを前記ブラケットが挟持する部位に形成された第2の固定手段とを備え、
前記固定手段は、前記コイルの前記界磁マグネットと対向する部位を除いた部位を樹脂モールドすることによって形成されていることを特徴とするコアレスリニアモータ。 A stator,
A movable element that is movable relative to the stator;
The stator is arranged with a yoke having a groove extending in a longitudinal direction and a magnetic gap in the groove so as to be opposed to each other so as to have different polarities and adjacent polarities to be different from each other. Field magnets,
In the coreless linear motor disposed in the magnetic gap, the mover includes a plurality of coils arranged in parallel and a bracket that sandwiches the upper end portions of the plurality of coils via a heat transfer member .
A fixing means formed on a portion of the coil excluding the portion facing the field magnet ;
The fixing means is formed at a portion where the bracket sandwiches the plurality of coils, and a first fixing means formed at a lower end portion opposite to an upper end portion fixed by the bracket of the plurality of coils. Second fixing means,
Said fixing means, coreless linear motor characterized that you have been formed by a portion other than the portion facing the field magnet of the coil to the resin molding.
前記可動子は、移動方向の両端面に前記コイルの補強手段を備えることを特徴とするコアレスリニアモータ。 The coreless linear motor according to claim 1 ,
The mover comprises a coreless linear motor comprising reinforcing means for the coil on both end faces in the moving direction.
前記コイルの前記界磁マグネットと対向する部位は、薄板状の保護手段を備えることを特徴とするコアレスリニアモータ。 In the coreless linear motor according to claim 1 or 2 ,
A coreless linear motor characterized in that a portion of the coil facing the field magnet is provided with a thin plate-like protection means.
前記界磁マグネットは、前記可動子の移動方向と直交する方向の端面が面取りされていることを特徴とするコアレスリニアモータ。 The coreless linear motor according to any one of claims 1 to 3 ,
The coreless linear motor, wherein the field magnet has a chamfered end face in a direction orthogonal to the moving direction of the mover.
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