JP5525408B2 - 電気機械装置 - Google Patents
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- H02K7/08—Structural association with bearings
Description
3 可動子
5 固定子
9 永久磁石列
13 永久磁石
15 第1の磁極部アセンブリ
17 第2の磁極部アセンブリ
19 巻線
20 電機子ユニット
21A,21B ヨーク部材
23 磁極部
Claims (16)
- 固定子に対して可動子が往復運動をするように構成されている電気機械装置であって、
前記固定子及び前記可動子の一方は、前記可動子が前記往復運動をする運動方向に複数の永久磁石が列を成すように並んで構成された1以上の永久磁石列を備え、前記複数の永久磁石が前記運動方向と直交する直交方向に対向する二つの磁極面に異なる極性の磁極が現れるように着磁され且つ前記運動方向に沿って交互に異なる極性の磁極が磁極面に現れるように配置されて前記1以上の永久磁石列が構成されており、
前記固定子及び可動子の他方は、
前記1つの永久磁石列に対して前記直交方向の一方側に配置されて前記永久磁石列の前記磁極面と対向する2以上の磁極部を備えた第1の磁極部アセンブリと、
前記永久磁石列に対して前記直交方向の他方側に配置されて前記永久磁石列の前記磁極面と対向する1以上の磁極部を備えた第2の磁極部アセンブリと、
前記第1の磁極部アセンブリに含まれる前記2以上の磁極部と前記第2の磁極部アセンブリに含まれる前記1以上の磁極部とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を有する1相の巻線とを有し、
前記1相の巻線の巻回中心軸の方向と前記往復運動する運動方向とは一致する方向にあり、
前記第1の磁極部アセンブリに含まれる前記2以上の磁極部が、前記第2の磁極部アセンブリに含まれる前記1以上の磁極部に対して前記運動方向にシフトした状態で配置されている1以上の電機子ユニットと、
前記1以上の永久磁石列並びに前記第1及び第2の磁極部アセンブリを流れた磁束が閉磁路を形成するように配置された1以上のヨーク部材とを有しており、
前記永久磁石列を構成する前記複数の永久磁石の隣り合う2つの前記永久磁石の中心間のピッチをτpとし、前記第1及び第2の磁極部アセンブリを構成するそれぞれの前記磁極部の前記運動方向の長さ寸法をTLとしたときに、τp<TL<2τpの関係が成立していることを特徴とする電気機械装置。 - 前記第1の磁極部アセンブリに含まれる前記2以上の磁極部は、前記第2の磁極部アセンブリに含まれる前記1以上の磁極部に対して、前記永久磁石列を構成する複数の前記永久磁石の隣り合う2つの永久磁石の中心間のピッチ(τp)分だけ前記運動方向にシフトしている請求項1に記載の電気機械装置。
- 前記永久磁石は短尺板状を呈しており、前記永久磁石列は長尺板状を呈しており、
前記磁極部は前記永久磁石列と対向する平坦な磁極面を有している請求項1に記載の電気機械装置。 - 前記永久磁石は円板状を呈しており、前記永久磁石列は円柱状を呈しており、
前記磁極部は前記永久磁石列と対向する磁極面が円弧状を呈する形状を有している請求項1に記載の電気機械装置。 - 前記第1及び第2の磁極部アセンブリと前記巻線とが、電気絶縁樹脂によりモールドされていることを特徴とする請求項1に記載の電気機械装置。
- 前記1以上の永久磁石列及び前記1以上の電機子ユニットがそれぞれ1つあり、
前記巻線の外側に、前記運動方向に延びるヨーク本体と該ヨーク本体の両端部に設けられて前記永久磁石列と対向する一対の補助ヨークとからなる1つの前記ヨーク部材が配置されている請求項1に記載の電気機械装置。 - 前記一対の補助ヨークが、前記巻線の内部空間内に延びる延長部をそれぞれ備えており、
前記延長部が前記第1の磁極部アセンブリの前記2以上の磁極部の少なくとも一部を構成している請求項6に記載の電気機械装置。 - 前記閉磁路の一部に、前記永久磁石列中の第1の永久磁石、第1の磁極部アセンブリの第1の磁極部、前記永久磁石列中の前記第1の永久磁石の隣りに位置する第2の永久磁石、前記第2の磁極部アセンブリの第1の磁極部、前記永久磁石列中の前記第2の永久磁石の隣りに位置する第3の永久磁石、第1の磁極部アセンブリの前記第1の磁極部の隣りに位置する第2の磁極部、前記永久磁石列中の前記第3の永久磁石の隣りに位置する第4の永久磁石を順番に通る蛇行磁路を形成するように、前記複数の永久磁石の前記ピッチ、前記第1の磁極部アセンブリの前記2以上の磁極部と前記第2の磁極部アセンブリの前記1以上の磁極部のシフト量が定められている請求項1に記載の電気機械装置。
- 前記1以上の永久磁石列は、前記直交方向に間隔を開けて並行に配置され且つ電気角で180°位置がずれるように配置された第1及び第2の永久磁石列からなり、
前記1以上の電機子ユニットは、前記第1及び第2の永久磁石列に対応する第1及び第2の電機子ユニットからなり、
前記第1の電機子ユニットの前記第1の磁極部アセンブリと前記第2の電機子ユニットの前記第1の磁極部アセンブリとが隣り合うように配置されており、
前記第1の電機子ユニットの前記巻線と前記第2の電機子ユニットの前記巻線とが、電気角で180°の位相差を持って電流が流れるように捲回されており、
前記1以上のヨーク部材は、前記第1の電機子ユニットの前記第1の磁極部アセンブリと前記第2の電機子ユニットの前記第1の磁極部アセンブリの前記運動方向の両側に配置されて、前記第1及び第2の永久磁石列を磁気的に結合する第1及び第2のヨーク部材からなることを特徴とする請求項1に記載の電気機械装置。 - 前記第1の永久磁石列と前記第2の永久磁石列とは、機械的に連結されていることを特徴とする請求項9に記載の電気機械装置。
- 前記第1の永久磁石列と前記第2の永久磁石列とは、それぞれ独立して可動できるように配置されていることを特徴とする請求項9に記載の電気機械装置。
- 前記可動子に前記永久磁石列が含まれ、前記固定子に前記電機子ユニットが含まれ、
前記固定子には、前記可動子が前記運動方向に移動することを許容するように前記可動子を支持する可動子支持機構が配置されている請求項1に記載の電気機械装置。 - 前記可動子はレール状に構成され、
前記可動子支持機構は、前記電機子ユニットの、前記運動方向の外側に配置されて、レール状に構成された前記可動子と接触して前記可動子の前記運動方向への運動を許容する摩擦抵抗が少ない一対のガイド機構を備えている請求項12に記載の電気機械装置。 - 前記可動子支持機構は、前記可動子の運動方向の両端に固定された一対の板バネ部材と、前記一対の板バネ部材を前記固定子に対して固定する固定構造とからなる請求項13に記載の電気機械装置。
- 前記可動子は円柱形状を有しており、
前記可動子支持機構は、前記電機子の前記第1及び第2の磁極部アセンブリの前記運動方向の両端に配置されて前記可動子ユニットをスラスト方向の運動を許容するように支持する一対のベアリングからなる請求項12に記載の電気機械装置。 - 固定子に対して可動子が所定の角度範囲を回動運動をするように構成されている電気機械装置であって、
前記可動子は、複数の永久磁石が列を成すように並んで構成された永久磁石列を備え、前記複数の永久磁石が前記永久磁石列が延びる延伸方向と直交する直交方向に対向する二つの磁極面に異なる極性の磁極が現れるように着磁され且つ前記延伸方向に沿って交互に異なる極性の磁極が磁極面に現れるように配置されて前記永久磁石列が構成されており、
前記固定子は、
前記永久磁石列に対して前記直交方向の一方側に配置されて前記永久磁石列の前記磁極面と対向する2以上の磁極部を備えた第1の磁極部アセンブリと、
前記永久磁石列に対して前記直交方向の他方側に配置されて前記永久磁石列の前記磁極面と対向する2以上の磁極部を備えた第2の磁極部アセンブリと、
前記第1の磁極部アセンブリに含まれる前記2以上の磁極部と前記第2の磁極部アセンブリに含まれる前記1以上の磁極部とが内部空間内に位置するように、巻線導体がコイル状に巻回されて構成された空芯構造を有する1相の巻線と、
前記永久磁石列並びに前記第1及び第2の磁極部アセンブリを流れた磁束が流れる閉磁路を形成するように配置されたヨーク部材とを有し、
前記1相の巻線の巻回中心軸の方向と前記回転運動の中心軸の方向とは一致する方向にあり、
前記第1の磁極部アセンブリに含まれる前記2以上の磁極部が、前記第2の磁極部アセンブリに含まれる前記2以上の磁極部に対して前記延伸方向にシフトした状態で配置されている電機子ユニットを備えており、
前記可動子が円柱状に構成されて、前記可動子の前記延伸方向の両端が回転可能に可動子支持機構によって支持されており、
前記永久磁石列を構成する前記複数の永久磁石の隣り合う2つの前記永久磁石の中心間のピッチをτpとし、前記第1及び第2の磁極部アセンブリを構成するそれぞれの前記磁極部の、前記永久磁石列が延びる前記延伸方向の長さ寸法をTLとしたときに、τp<TL<2τpの関係が成立していることを特徴とする電気機械装置。
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