JP5766134B2 - Shaft type linear motor mover, permanent magnet, linear motor - Google Patents

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この発明は、シャフト型リニアモータ可動子、上記可動子に使用する永久磁石、上記可動子を取り付けたリニアモータ関するものである。 The present invention, shaft type linear motor movable element, the permanent magnet used for the movable element, in which relates to a linear motor attached to the movable element.

従来のシャフト型リニアモータでは、永久磁石側を固定子、コイル側を可動子にしており、可動子の動力線が引きずられて断線トラブルが生じていた。そこで、コイル側を固定子、永久磁石側を可動子としたシャフト型リニアモータが開発されている。
永久磁石側を可動子としたリニアモータとして、シャフトと、軸方向に着磁された円柱状の永久磁石と円柱状の軟磁性材を交互に配列したものと、外周側からシャフトと永久磁石および軟磁性材とを固定する構造のものがあった(例えば、下記の特許文献1)。
この構成では、可動子を組み立てた後に永久磁石を着磁することが困難であり、着磁済みの永久磁石を用いて、可動子を組立てる必要がある。その場合、永久磁石同士や軟磁性材との反発および吸引に加えて、永久磁石の着磁方向の管理が必要であることから、組立作業性が悪く生産性が低下する。また、円柱状の永久磁石および円柱状の軟磁性材を複数用いるため、可動子の同軸度および真直度が悪化しやすく、組立精度が低下する。
In the conventional shaft type linear motor, the permanent magnet side is a stator and the coil side is a mover, and the power line of the mover is dragged, causing a disconnection trouble. Therefore, a shaft type linear motor having a stator on the coil side and a mover on the permanent magnet side has been developed.
As a linear motor having a permanent magnet side as a mover, a shaft, a cylindrical permanent magnet magnetized in the axial direction, and a columnar soft magnetic material are alternately arranged, and the shaft, permanent magnet and There has been a structure for fixing a soft magnetic material (for example, Patent Document 1 below).
In this configuration, it is difficult to magnetize the permanent magnet after assembling the mover, and it is necessary to assemble the mover using a magnetized permanent magnet. In that case, in addition to the repulsion and attraction between the permanent magnets and the soft magnetic material, it is necessary to manage the magnetization direction of the permanent magnets, resulting in poor assembly workability and reduced productivity. Further, since a plurality of cylindrical permanent magnets and cylindrical soft magnetic materials are used, the coaxiality and straightness of the mover are likely to deteriorate, and the assembly accuracy is reduced.

従来の特許文献2では、ラジアル方向に着磁したリング状の永久磁石および永久磁石を固定するリングヨークを用いることで、組立精度の向上を図っている。また、可動子組立前に永久磁石をリングヨークに固定した状態で永久磁石を着磁することで、可動子組立時の永久磁石同士の反発を軽減し、作業性が向上する。   In the conventional patent document 2, the assembly accuracy is improved by using a ring-shaped permanent magnet magnetized in the radial direction and a ring yoke for fixing the permanent magnet. Further, by magnetizing the permanent magnet in a state where the permanent magnet is fixed to the ring yoke before the assembly of the mover, the repulsion between the permanent magnets during assembly of the mover is reduced and the workability is improved.

また、従来の特許文献3では、4種類の円筒状磁石(径方向外向きに着磁された磁石、第1軸方向に着磁された磁石、径方向内向きに着磁された磁石、第2軸方向に着磁された磁石)を円筒状のインナーヨークの外周面に交互に接着した可動子を、第1ユニットと第2ユニットを交互に配列した電機子に貫通させてアクチュエータとしたものが示されており、可動子の組立精度の向上を図っている。また、径方向に着磁したリング状の永久磁石と、軸方向に着磁したリング状の永久磁石を交互に配列することで、可動子の推力が向上する。   Moreover, in the conventional patent document 3, four types of cylindrical magnets (a magnet magnetized radially outward, a magnet magnetized in the first axial direction, a magnet magnetized radially inward, The actuator is made by penetrating the armature in which the first unit and the second unit are alternately arranged through the armature in which the biaxially magnetized magnets) are alternately bonded to the outer peripheral surface of the cylindrical inner yoke. Is shown to improve the assembly accuracy of the mover. Further, the thrust of the mover is improved by alternately arranging the ring-shaped permanent magnets magnetized in the radial direction and the ring-shaped permanent magnets magnetized in the axial direction.

特開2008−79358号公報JP 2008-79358 A 特開2004−187455号公報JP 2004-187455 A 特開2010−57338号公報JP 2010-57338 A

上記の特許文献2では、更に生産性を向上させるために、可動子組立後に永久磁石を着磁しようとする場合、着磁する極性の異なる永久磁石が隣接しているため、永久磁石の着磁が困難である。さらにリングヨークは可動子の磁極の分必要となるため、部品点数が増える。また、径方向に配向された永久磁石のみで構成されているため、可動子の推力が十分に出ないということが懸念される。   In Patent Document 2 described above, in order to further improve the productivity, when a permanent magnet is to be magnetized after assembly of the mover, permanent magnets having different polarities adjacent to each other are adjacent to each other. Is difficult. Furthermore, since the ring yoke is required for the magnetic poles of the mover, the number of parts increases. Moreover, since it is comprised only with the permanent magnet oriented in radial direction, we are anxious about the thrust of a needle | mover not fully taking out.

上記の特許文献3では、径方向に着磁したリング状の永久磁石と、軸方向に着磁したリング状の永久磁石が、それぞれ可動子の磁極の分必要となり、部品点数が増える。また、高効率化および小径化のため、さらなる可動子の推力の向上が求められる。   In the above-mentioned Patent Document 3, a ring-shaped permanent magnet magnetized in the radial direction and a ring-shaped permanent magnet magnetized in the axial direction are required for the magnetic poles of the mover, and the number of parts increases. In addition, further improvement in the thrust of the mover is required for higher efficiency and smaller diameter.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、部品点数の増加を抑制し、高効率化・小径化・生産性向上が可能となるシャフト型リニアモータ可動子を提供する。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a shaft type linear motor movable element capable of suppressing an increase in the number of parts and improving efficiency, reducing a diameter, and improving productivity. To do.

また、上記可動子に使用する永久磁石、上記可動子を取り付けたリニアモータ提供する。 Moreover, the permanent magnet used for the said needle | mover and the linear motor which attached the said needle | mover are provided.

この発明に係るシャフト型リニアモータ可動子は、シャフトと、上記シャフトの外周に固定されるリング状の永久磁石とを有し、上記永久磁石は、軸方向に沿って複数箇所において極異方に着磁されており、上記永久磁石の軸方向両端部分は、その着磁方向が軸方向を向いている The shaft type linear motor movable element according to the present invention includes a shaft and a ring-shaped permanent magnet fixed to the outer periphery of the shaft, and the permanent magnet is extremely anisotropic at a plurality of locations along the axial direction. Magnetization is performed, and the magnetization direction of both end portions of the permanent magnet in the axial direction is directed to the axial direction .

この発明に係る永久磁石は、シャフト型リニアモータ可動子に使用される永久磁石であって、その軸方向に沿って複数箇所において極異方に配向されており、上記永久磁石の軸方向両端部分は、その配向方向が軸方向を向いている The permanent magnet according to the present invention is a permanent magnet used for a shaft type linear motor mover, and is oriented anisotropically at a plurality of locations along the axial direction thereof, and both end portions in the axial direction of the permanent magnet. Is oriented in the axial direction .

この発明に係るリニアモータは、シャフトと、上記シャフトの外周に固定されるリング状の永久磁石とを有し、上記永久磁石は、軸方向に沿って複数箇所において極異方に着磁されており、上記永久磁石の軸方向両端部分は、その配向方向が軸方向を向いているシャフト型リニアモータ可動子と、上記シャフト型リニアモータ可動子に間隙を介して配置された固定子を備えたものである The linear motor according to the present invention includes a shaft and a ring-shaped permanent magnet fixed to the outer periphery of the shaft, and the permanent magnet is magnetized anisotropically at a plurality of locations along the axial direction. And both end portions in the axial direction of the permanent magnet are provided with a shaft type linear motor movable element whose orientation direction is directed in the axial direction, and a stator arranged with a gap in the shaft type linear motor movable element. Is .

この発明のシャフト型リニアモータ可動子及びリニアモータによれば、軸方向に沿って複数箇所において極異方配向された永久磁石を使用することで、従来では磁極の分だけ必要であった永久磁石を一体化でき、部品点数を削減できる。また、永久磁石から発生する磁場が大きくなるため、可動子の推力を向上させる効果を奏する。   According to the shaft type linear motor movable element and the linear motor of the present invention, permanent magnets that have been conventionally required by the amount of magnetic poles are used by using permanent magnets that are poled anisotropically at a plurality of locations along the axial direction. Can be integrated, and the number of parts can be reduced. Moreover, since the magnetic field generated from the permanent magnet is increased, the effect of improving the thrust of the mover is achieved.

この発明の永久磁石によれば、可動子組立後に永久磁石の着磁を行なう際に、発生する着磁磁場の向きと、可動子を組立てた状態での永久磁石の配向方向をほぼ一致させることが可能であり、可動子組立後の永久磁石の着磁が容易となる。したがって、可動子組立時の永久磁石同士や軟磁性材との反発・吸引の恐れがなく、さらに永久磁石の着磁方向の管理も不要となるため、作業性が改善される。   According to the permanent magnet of the present invention, when the permanent magnet is magnetized after the mover is assembled, the direction of the magnetizing magnetic field generated and the orientation direction of the permanent magnet when the mover is assembled are substantially matched. The permanent magnet can be easily magnetized after the mover is assembled. Therefore, there is no fear of repulsion and attraction between the permanent magnets and the soft magnetic material at the time of assembly of the mover, and management of the magnetization direction of the permanent magnets becomes unnecessary, so that workability is improved.

本発明の実施の形態1によるシャフト型リニアモータ可動子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1によるリング状の永久磁石の配向方向を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the orientation direction of the ring-shaped permanent magnet by Embodiment 1 of this invention. 径方向に配向されているリング状の永久磁石の断面図である。It is sectional drawing of the ring-shaped permanent magnet orientated to radial direction. 軸方向に配向されているリング状の永久磁石の断面図である。It is sectional drawing of the ring-shaped permanent magnet orientated to the axial direction. 径方向に配向されているリング状の永久磁石の着磁磁場の向きを示す図である。It is a figure which shows the direction of the magnetization magnetic field of the ring-shaped permanent magnet orientated to radial direction. 図5に示す向きで着磁磁場を発生させて着磁したときの永久磁石の着磁方向を示す図である。It is a figure which shows the magnetization direction of a permanent magnet when a magnetizing magnetic field is generated and magnetized in the direction shown in FIG. 軸方向に配向されているリング状の永久磁石の着磁磁場の向きを示す図である。It is a figure which shows the direction of the magnetization magnetic field of the ring-shaped permanent magnet orientated to the axial direction. 図7に示す向きで着磁磁場を発生させて着磁したときの永久磁石の着磁方向を示す図である。It is a figure which shows the magnetization direction of a permanent magnet when a magnetizing magnetic field is generated and magnetized in the direction shown in FIG. 本発明の実施に形態1による永久磁石の着磁磁場の向きを示す図である。It is a figure which shows the direction of the magnetization magnetic field of the permanent magnet by Embodiment 1 of this invention. 図9に示す向きで着磁磁場を発生させて着磁したときの永久磁石の着磁方向を示す図である。It is a figure which shows the magnetization direction of a permanent magnet when a magnetizing magnetic field is generated and magnetized in the direction shown in FIG. 本発明の実施に形態1による永久磁石を磁場中成形するための装置構成を示す図である。It is a figure which shows the apparatus structure for shape | molding the permanent magnet by Embodiment 1 of this invention in a magnetic field. 本発明の実施に形態1による永久磁石の磁場中成形の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the shaping | molding in the magnetic field of the permanent magnet by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1によるシャフト型リニアモータ可動子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石の着磁磁場発生用コイルの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the coil for magnetic field generation of the permanent magnet in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施に形態1における永久磁石の着磁磁場の向きを示す図である。It is a figure which shows the direction of the magnetization magnetic field of the permanent magnet in Embodiment 1 of this invention. 図15に示す向きで着磁磁場を発生させて着磁したときの永久磁石の着磁方向を示す図である。It is a figure which shows the magnetization direction of a permanent magnet when a magnetizing magnetic field is generated and magnetized in the direction shown in FIG. 径方向に配向されたリング状の永久磁石を適用した可動子を組立後に着磁するときの着磁磁場の向きを示すである。It shows the direction of a magnetizing magnetic field when a mover to which a ring-shaped permanent magnet oriented in the radial direction is applied is magnetized after assembly. 本発明の実施の形態1によるシャフト型リニアモータ可動子の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1によるシャフト型リニアモータ可動子の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1と参考技術によるシャフト型リニアモータ可動子の推力を比較したグラフである。It is the graph which compared the thrust of the shaft type linear motor mover by Embodiment 1 and reference technology of this invention. 本発明の実施の形態2における永久磁石の着磁後の極性分布を示す図である。It is a figure which shows the polarity distribution after the magnetization of the permanent magnet in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石の着磁後の極性分布を示す図である。It is a figure which shows the polarity distribution after the magnetization of the permanent magnet in Embodiment 1 of this invention. 図21および図22で示した永久磁石の表面磁束量の周方向平均値を軸方向にプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the circumferential direction average value of the surface magnetic flux amount of the permanent magnet shown in FIG. 21 and FIG. 22 to the axial direction. 図21で示す永久磁石の断面図である。It is sectional drawing of the permanent magnet shown in FIG. 本発明の実施の形態2における永久磁石を磁場中成形するための装置構成を示す図である。It is a figure which shows the apparatus structure for shape | molding the permanent magnet in Embodiment 2 of this invention in a magnetic field. 本発明の実施の形態2における永久磁石の磁場中成形の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of shaping | molding in the magnetic field of the permanent magnet in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2によるシャフト型リニアモータ可動子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における永久磁石の着磁磁場発生用コイルの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the coil for magnetic field generation of the permanent magnet in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における永久磁石の着磁磁場の向きを示す図である。It is a figure which shows the direction of the magnetization magnetic field of the permanent magnet in Embodiment 2 of this invention. 図28に示す向きで着磁磁場を発生させて着磁したときの永久磁石の着磁方向を示す図である。It is a figure which shows the magnetization direction of a permanent magnet when a magnetizing magnetic field is generated and magnetized in the direction shown in FIG. 本発明の実施の形態4によるシャフト型リニアモータ可動子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4によるシャフト型リニアモータ可動子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4によるシャフト型リニアモータ可動子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における永久磁石の着磁磁場の向きを示す図である。It is a figure which shows the direction of the magnetization magnetic field of the permanent magnet in Embodiment 4 of this invention. 軸方向に着磁された永久磁石を両端部に設置した場合と、径方向に着磁された永久磁石を両端部に設置した場合の可動子の推力を比較したグラフである。It is the graph which compared the thrust of the needle | mover when the permanent magnet magnetized in the axial direction is installed in both ends, and the permanent magnet magnetized in the radial direction is installed in both ends. 本発明の実施の形態4の永久磁石の軸方向厚さLbに対する軸方向厚さLaの比率と、可動子の推力の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship of the ratio of axial thickness La with respect to axial thickness Lb of the permanent magnet of Embodiment 4 of this invention, and the thrust of a needle | mover. 本発明の実施の形態4と実施の形態1および参考技術によるシャフト型リニアモータ可動子の推力を比較したグラフである。It is the graph which compared the thrust of the shaft type linear motor needle | mover by Embodiment 4 and Embodiment 1 of this invention, and a reference technique.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるシャフト型リニアモータ可動子の斜視図である。図において、シャフト型リニアモータ可動子(以下、可動子と呼ぶ)10は、シャフト1と、リング状の永久磁石2aとを有する。
シャフト1は、軟磁性体であり、例えば鉄によって形成されている。図1ではシャフト1は丸棒形状をしているが、円筒形状としてもよい。シャフト1が円筒形状の場合は、丸棒形状の場合と比べて、直径が同じであれば当該シャフトの質量が小さくなるため、可動子の応答性が向上する。
リング状の永久磁石2aは、例えばネオジム焼結磁石であるが、ネオジムボンド磁石、サムリウム系の焼結磁石又はボンド磁石、フェライト系の焼結磁石又はボンド磁石を用いてもよい。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a shaft type linear motor movable element according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a shaft type linear motor movable element (hereinafter referred to as a movable element) 10 has a shaft 1 and a ring-shaped permanent magnet 2a.
The shaft 1 is a soft magnetic material and is made of, for example, iron. In FIG. 1, the shaft 1 has a round bar shape, but may have a cylindrical shape. When the shaft 1 has a cylindrical shape, the mass of the shaft is reduced if the diameter is the same as compared with the case of a round bar shape, thereby improving the response of the mover.
The ring-shaped permanent magnet 2a is, for example, a neodymium sintered magnet, but a neodymium bonded magnet, a samlium-based sintered magnet or bonded magnet, a ferrite-based sintered magnet or bonded magnet may be used.

図2は図1のリング状の永久磁石2aの配向方向を示す断面図である。永久磁石2aの配向方向は図2に記載されている両向きの矢印方向で示される。ここで、比較の対象として、図3に径方向に配向されているリング状の永久磁石の断面図を、図4に軸方向に配向されているリング状の永久磁石の断面図を示す。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the orientation direction of the ring-shaped permanent magnet 2a of FIG. The orientation direction of the permanent magnet 2a is indicated by the double arrow direction shown in FIG. Here, for comparison, FIG. 3 shows a sectional view of a ring-shaped permanent magnet oriented in the radial direction, and FIG. 4 shows a sectional view of the ring-shaped permanent magnet oriented in the axial direction.

図3に示すように、リング状の永久磁石が径方向に配向されている場合、回転軸を含んだ平面による断面図においては、いずれも配向方向は図3の両向きの矢印のように、径方向に平行となる。この永久磁石を図5に示す向きに着磁磁場(白抜き矢印が着磁磁場の向き)を発生させて着磁した場合、永久磁石の着磁方向および極性は図6に示すようになる。なお、着磁磁場は、配向方向を持つ(異方性がある)永久磁石の配向方向と同方向の成分以外は、その永久磁石の着磁に寄与しない。この永久磁石の構成を粒子サイズの永久磁石の連続集合体として捉え、着磁方向を示す矢印部分の構造イメージを示すと、図6の吹き出し内部のように一律で径方向を向いている。   As shown in FIG. 3, when the ring-shaped permanent magnets are oriented in the radial direction, in the cross-sectional view of the plane including the rotation axis, the orientation direction is as indicated by the double-headed arrow in FIG. Parallel to the radial direction. When this permanent magnet is magnetized by generating a magnetizing magnetic field (the white arrow is the direction of the magnetizing magnetic field) in the direction shown in FIG. 5, the magnetizing direction and polarity of the permanent magnet are as shown in FIG. The magnetizing magnetic field does not contribute to the magnetization of the permanent magnet except for the component in the same direction as the orientation direction of the permanent magnet having the orientation direction (having anisotropy). When the structure of this permanent magnet is regarded as a continuous assembly of particle-sized permanent magnets and the structure image of the arrow portion indicating the magnetization direction is shown, it is directed uniformly in the radial direction as in the balloon in FIG.

図4に示すように、リング状の永久磁石が軸方向に配向されている場合、回転軸を含んだ平面による断面においては、いずれも配向方向は図4の両向きの矢印のように、配向方向は軸方向に平行となる。この永久磁石を図7に示す向きに着磁磁場(白抜き矢印が着磁磁場の向き)を発生させて着磁した場合、永久磁石の着磁方向および極性は図8に示すようになる。この永久磁石の構成を粒子サイズの永久磁石の連続集合体として捉え、着磁方向を示す矢印部分の構造イメージを示すと、図8の吹き出し内部のように一律で軸方向を向いている。   As shown in FIG. 4, when the ring-shaped permanent magnets are oriented in the axial direction, in the cross section by the plane including the rotation axis, the orientation direction is oriented as shown by the double-headed arrow in FIG. The direction is parallel to the axial direction. When this permanent magnet is magnetized by generating a magnetizing magnetic field (the white arrow is the direction of the magnetizing magnetic field) in the direction shown in FIG. 7, the magnetizing direction and polarity of the permanent magnet are as shown in FIG. When the structure of this permanent magnet is regarded as a continuous assembly of particle-size permanent magnets, and the structural image of the arrow portion indicating the magnetization direction is shown, it is oriented uniformly in the axial direction as in the balloon in FIG.

本実施の形態の永久磁石2aの配向方向は、上記のような配向方向とは異なり、軸方向に対して極異方(円弧状)となる。図2の領域αの付近での配向方向は、可動子の径方向を向いており、図2の領域βの付近での配向方向は、可動子の軸方向を向いている。図2の領域γの付近での配向方向は、可動子の径方向と軸方向の間となる方向であり、領域α〜領域γ〜領域βの配向方向が全て連続となっている。
あらかじめ、リニアモータ可動子として必要となる磁極の分だけ極異方の配向がなされており、図2では3つの磁極の場合を示しているが、磁極の数はこれに制限されるものではない。この永久磁石を図9に示す向きに着磁した場合、永久磁石の着磁方向および極性は図10に示すようになる。この永久磁石の構成を粒子サイズの永久磁石の連続集合体として捉え、着磁方向を示す矢印部分の構造イメージを示すと、図10の吹き出し内部のように粒子が少しずつ向きを変えて曲線を形成している。
The orientation direction of the permanent magnet 2a of the present embodiment is extremely anisotropic (arc-shaped) with respect to the axial direction, unlike the orientation direction as described above. The orientation direction in the vicinity of region α in FIG. 2 faces the radial direction of the mover, and the orientation direction in the vicinity of region β in FIG. 2 faces the axial direction of the mover. The alignment direction in the vicinity of the region γ in FIG. 2 is a direction between the radial direction and the axial direction of the mover, and the alignment directions of the region α to the region γ to the region β are all continuous.
The magnetic poles necessary for the linear motor mover are oriented in the anisotropic direction in advance, and FIG. 2 shows the case of three magnetic poles. However, the number of magnetic poles is not limited to this. . When this permanent magnet is magnetized in the direction shown in FIG. 9, the magnetization direction and polarity of the permanent magnet are as shown in FIG. When the structure of this permanent magnet is regarded as a continuous assembly of permanent magnets of particle size, and the structural image of the arrow portion indicating the magnetization direction is shown, the direction of the particles gradually changes as shown in the balloon in FIG. Forming.

次に本発明の実施に形態1によるリング状の永久磁石2aの製造工程の中の磁場中成形について説明する。ここでの永久磁石材料は、例えばNd、Fe、B、Dyを含むネオジム磁石合金の微粉末を原材料とする。
本実施の形態のリング状の焼結磁石を成形するための装置は、図11のような構成である。図11の装置は、磁石合金の微粉末11を給粉・充填する金型20と、金型20に充填された状態の磁石合金の微粉末11に磁場をかけて、永久磁石の配向方向を形成するための磁場成形用電磁コイル12と、磁場成形用電磁コイル12にて磁場を発生させた状態で、金型20に充填されたネオジム合金の微粉末11を加圧して圧縮成形するためのプレス(図示せず)を備える。
金型20は、上パンチ13、下パンチ14、円柱状のコア15、円筒状のダイス16によって構成されており、いずれも非磁性である。また、上パンチ13、下パンチ14、コア15、ダイス16に囲われた空間をキャビティー17とする。
Next, forming in a magnetic field in the manufacturing process of the ring-shaped permanent magnet 2a according to Embodiment 1 of the present invention will be described. The permanent magnet material here uses, for example, a fine powder of a neodymium magnet alloy containing Nd, Fe, B, and Dy as a raw material.
An apparatus for molding the ring-shaped sintered magnet of the present embodiment has a configuration as shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 11 applies a magnetic field to the mold 20 for supplying and filling the magnetic alloy fine powder 11 and the magnet alloy fine powder 11 filled in the mold 20 to change the orientation direction of the permanent magnet. Magnetic field forming electromagnetic coil 12 for forming, and in a state where a magnetic field is generated by magnetic field forming electromagnetic coil 12, pressurizing and compacting neodymium alloy fine powder 11 filled in mold 20 A press (not shown) is provided.
The mold 20 includes an upper punch 13, a lower punch 14, a columnar core 15, and a cylindrical die 16, all of which are nonmagnetic. A space surrounded by the upper punch 13, the lower punch 14, the core 15, and the die 16 is defined as a cavity 17.

図11の装置により、本実施の形態のリング状の永久磁石2aの製造工程を説明する。
まず、磁石合金の微粉末11を金型20に給粉し、金型20のキャビティー17に磁石合金の微粉末11を充填する。
磁場成形用電磁コイル12は、リング状のコイルであり、リング状の成形体と同軸となるように配置される。また、磁場成形用電磁コイル12は必要となる磁極の数によって、配置数が異なり、例えば磁極の数が3つであれば、磁場成形用電磁コイル12は4箇所配置される。
隣接する磁場成形用電磁コイル12は、電流の流れる方向が互いに逆向きとなるように形成されており、電流を流した際に隣接する磁場成形用電磁コイル12が発生する磁場の向きが逆向きになる。また、全ての磁場成形用電磁コイル12は、直列に接続されており、磁場成形用電磁コイル12に流れる電流値を均一にし、電流を流した際に磁場成形用電磁コイル12の発生する磁場の大きさがコイル間でバラつかないようにしている。
図11のように磁場成形用電磁コイル12を配置した状態で、上記のような電流の向きおよびコイルの直列接続状態で磁場成形用電磁コイル12に電流を流すと、図12のような磁場が発生する。磁石合金の微粉末11の各粒子は、磁場成形用電磁コイル12によって発生する磁場の向きと同じ方向に、それぞれの磁化容易方向を揃えるように動いて、整列する。
磁場成形用電磁コイル12にて磁場をかけた状態で、キャビティー17に充填された磁石合金の微粉末11に、プレス(図示せず)を用いて上パンチ13および下パンチ14により加圧して圧縮成形し、リング状の成形体を成形する。
圧縮成形した後のリング状の成形体を、真空焼結炉の中へ搬送し、所定の温度で焼結・熱処理をする。その後、必要に応じて仕上げ加工を施し、軸方向に対して極異方配向されたリング状の永久磁石2aを得る。
A manufacturing process of the ring-shaped permanent magnet 2a of the present embodiment will be described with reference to the apparatus of FIG.
First, the magnetic alloy fine powder 11 is supplied to the mold 20, and the cavity 17 of the mold 20 is filled with the magnetic alloy fine powder 11.
The magnetic field shaping electromagnetic coil 12 is a ring-shaped coil, and is arranged so as to be coaxial with the ring-shaped molded body. The number of magnetic field shaping electromagnetic coils 12 differs depending on the number of magnetic poles required. For example, if the number of magnetic poles is three, four magnetic field shaping electromagnetic coils 12 are arranged.
Adjacent magnetic field shaping electromagnetic coils 12 are formed so that the directions of current flow are opposite to each other, and the direction of the magnetic field generated by the adjacent magnetic field shaping electromagnetic coils 12 when the current flows is opposite. become. In addition, all the magnetic field shaping electromagnetic coils 12 are connected in series, and the current value flowing through the magnetic field shaping electromagnetic coil 12 is made uniform, and the magnetic field generated by the magnetic field shaping electromagnetic coil 12 when the current is supplied. The size is kept from varying between the coils.
When the magnetic field shaping electromagnetic coil 12 is arranged as shown in FIG. 11, when a current is passed through the magnetic field shaping electromagnetic coil 12 with the current direction and the coil connected in series as described above, the magnetic field as shown in FIG. Occur. The particles of the fine powder 11 of the magnet alloy move and align in the same direction as the direction of the magnetic field generated by the magnetic field forming electromagnetic coil 12 so that the respective easy magnetization directions are aligned.
The magnetic alloy fine powder 11 filled in the cavity 17 is pressed by the upper punch 13 and the lower punch 14 using a press (not shown) in a state where a magnetic field is applied by the magnetic field forming electromagnetic coil 12. Compression molding is performed to form a ring-shaped molded body.
The ring-shaped molded body after compression molding is conveyed into a vacuum sintering furnace and sintered and heat-treated at a predetermined temperature. Thereafter, finishing is performed as necessary to obtain a ring-shaped permanent magnet 2a that is oriented anisotropically in the axial direction.

次に、実施の形態1におけるシャフト型リニアモータ可動子の組立方法について説明する。
リング状の永久磁石2aを接着剤等の固定部材でシャフト1に固定する。なお、リング状の永久磁石2aのシャフト1への固定は、シャフト1に段付形状を設け、この段付形状部分に永久磁石2aを固定してもよい。
図13は本発明の実施の形態1によるシャフト型リニアモータ可動子の断面図である。例えば、図13の永久磁石2aの磁極の数は10であり、そのときの永久磁石2aの配向方向は図13の矢印のようになる。なお、永久磁石の磁極の数は、これに制限されるものではない。
リング状の永久磁石2aを接着剤等の固定部材でシャフト1に固定した状態で、着磁磁場発生用コイル21を図14に示すように配置する。そして、隣接する着磁磁場発生用コイル21同士は、電流の向きがそれぞれ異なるように通電する。そのため、着磁磁場発生用コイル21により発生する着磁磁場は、図15に示すようにリング状の永久磁石2aの配向方向とほぼ一致するため、可動子組立後の永久磁石の着磁が容易となる。着磁後の永久磁石2aの着磁方向は、図16の矢印が示す向きとなる。
Next, a method for assembling the shaft type linear motor movable element in the first embodiment will be described.
The ring-shaped permanent magnet 2a is fixed to the shaft 1 with a fixing member such as an adhesive. The ring-shaped permanent magnet 2a may be fixed to the shaft 1 by providing a stepped shape on the shaft 1 and fixing the permanent magnet 2a to the stepped shape portion.
FIG. 13 is a sectional view of the shaft type linear motor movable element according to the first embodiment of the present invention. For example, the number of magnetic poles of the permanent magnet 2a in FIG. 13 is 10, and the orientation direction of the permanent magnet 2a at that time is as shown by the arrow in FIG. Note that the number of magnetic poles of the permanent magnet is not limited to this.
With the ring-shaped permanent magnet 2a fixed to the shaft 1 with a fixing member such as an adhesive, the magnetizing magnetic field generating coil 21 is arranged as shown in FIG. The adjacent magnetized magnetic field generating coils 21 are energized so that the directions of the currents are different from each other. Therefore, the magnetizing magnetic field generated by the magnetizing field generating coil 21 substantially coincides with the orientation direction of the ring-shaped permanent magnet 2a as shown in FIG. 15, so that the permanent magnet can be easily magnetized after the mover is assembled. It becomes. The magnetization direction of the permanent magnet 2a after magnetization is the direction indicated by the arrow in FIG.

従来のシャフト型リニアモータ可動子においては、可動子組立後の永久磁石の着磁が困難であるため、可動子組立前に永久磁石を着磁した上で、組立を行なう必要があった。例えば、径方向に配向されたリング状の永久磁石を組み付けた可動子の場合では、可動子組立後に着磁するときに、図17に示すように着磁磁場の向きが配向方向と大きく異なる箇所があるために、ほとんど着磁できない領域δが存在する。
一方、可動子組立前に永久磁石を着磁した上で、可動子の組立を行なう場合は、前述のように、可動子組立時の永久磁石同士や軟磁性材との反発・吸引による作業性の悪化や、永久磁石の着磁方向の管理が必要となっており、生産性が低下していた。
In the conventional shaft type linear motor movable element, since it is difficult to magnetize the permanent magnet after the movable element is assembled, it is necessary to assemble the permanent magnet before the movable element is assembled. For example, in the case of a mover assembled with a ring-shaped permanent magnet oriented in the radial direction, when magnetized after assembly of the mover, the direction of the magnetization magnetic field is greatly different from the orientation direction as shown in FIG. Therefore, there is a region δ that can hardly be magnetized.
On the other hand, when assembling the mover after magnetizing the permanent magnet before assembling the mover, as described above, workability by repulsion and attraction between the permanent magnets and soft magnetic material during assembly of the mover As a result, it was necessary to manage the magnetization direction of the permanent magnets, and productivity was reduced.

本実施の形態では、可動子組立後の永久磁石の着磁が可能であるため、可動子組立時の永久磁石同士や軟磁性材との反発・吸引の恐れがなく、さらに永久磁石の着磁方向の管理も不要となるため、生産性が向上する。
また、図13に示すように永久磁石2aは、必要となる磁極の数だけ軸方向に対して極異方配向しておくことにより、可動子が複数の磁極を備える場合でも、単体の永久磁石で構成可能になるため、部品点数を削減することができ、コストの削減および生産性の向上が可能になる。
In the present embodiment, permanent magnets can be magnetized after assembly of the mover, so there is no risk of repulsion or attraction between the permanent magnets or soft magnetic materials during assembly of the mover, and the permanent magnets can be magnetized. Since direction management is not required, productivity is improved.
In addition, as shown in FIG. 13, the permanent magnet 2a has a single permanent magnet even when the mover has a plurality of magnetic poles by having the number of required magnetic poles oriented anisotropically in the axial direction. Therefore, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced and the productivity can be improved.

リング状の永久磁石2aが長軸となる場合は、図18のように、永久磁石2aよりも軸長が短く、軸方向に対して極異方配向されたリング状の永久磁石2bを、永久磁石2aの軸長相当分だけ複数配列することで代替してもよい。
さらに図19のように、軸方向に対して極異方配向された永久磁石の軸方向両端部分である領域δの配向方向が、軸方向を向いているリング状の永久磁石2cでもよい。
When the ring-shaped permanent magnet 2a has a long axis, as shown in FIG. 18, the ring-shaped permanent magnet 2b whose axial length is shorter than that of the permanent magnet 2a and is oriented anisotropically with respect to the axial direction is made permanent. It may be replaced by arranging a plurality of magnets corresponding to the axial length of the magnet 2a.
Further, as shown in FIG. 19, a ring-shaped permanent magnet 2 c may be used in which the orientation direction of the region δ that is both ends of the axial direction of the permanent magnet that is poled anisotropically with respect to the axial direction faces the axial direction.

図20は実施の形態1と参考技術の可動子を用いた場合で推力がどの程度異なるかを比較したグラフである。参考技術1として、径方向に配向および着磁されたリング状の永久磁石のみを用いた可動子を、参考技術2として、径方向に配向および着磁されたリング状の永久磁石と、軸方向に配向および着磁されたリング状の永久磁石を交互に設けた可動子を、比較の対象とした。なお、実施の形態1並びに参考技術1及び2において、可動子の寸法、永久磁石の材料、磁極の数はそれぞれ等しいものとした。
実施の形態1では、永久磁石が発生する磁場が大きくなるため、図20に示すように、径方向に配向および着磁されたリング状の永久磁石と、軸方向に配向および着磁されたリング状の永久磁石を交互に配列した可動子以上の推力が得られることがわかる。
FIG. 20 is a graph comparing how much the thrust differs in the case of using the mover of the first embodiment and the reference technique. As reference technique 1, a mover using only a ring-shaped permanent magnet oriented and magnetized in the radial direction, as reference technique 2, a ring-shaped permanent magnet oriented and magnetized in the radial direction, and an axial direction A mover in which ring-shaped permanent magnets that were oriented and magnetized alternately were provided for comparison. In Embodiment 1 and Reference Techniques 1 and 2, the dimensions of the mover, the material of the permanent magnet, and the number of magnetic poles are the same.
In the first embodiment, since the magnetic field generated by the permanent magnet increases, as shown in FIG. 20, a ring-shaped permanent magnet oriented and magnetized in the radial direction and a ring oriented and magnetized in the axial direction It turns out that the thrust more than the needle | mover which arranged the shape permanent magnet alternately is obtained.

実施の形態2.
本実施の形態は、リング状の永久磁石において、着磁後の極性分布がスキュー分布となっている。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, in a ring-shaped permanent magnet, the polarity distribution after magnetization is a skew distribution.

図21は、着磁後の極性分布がスキュー分布となっている永久磁石表面の極性分布を示す。図21中の点線は、永久磁石の極性の境界線となり、周方向に斜めに傾いている。なお、実施の形態1のように極性分布がスキュー分布でない場合では、着磁後の永久磁石表面の極性分布は図22のようになる。図21および図22で示した永久磁石の表面磁束量の周方向平均値を、軸方向(0からLまで)にプロットしたグラフを図23に示す。なお、図23においてN極の値を正としている。永久磁石にスキュー分布を設けることにより、永久磁石の表面磁束量の周方向平均値の、軸方向に対する変化の勾配が小さくなり、コギングトルクを低減することができる。
本実施の形態の永久磁石の配向方向は、軸方向に対して極異方に配向されているが、周方向にスキュー分布が設けてある。図24は、図21で示す永久磁石の断面図である。図21でわかるようにスキュー分布が設けてある場合では、図24のA‐A断面とB‐B断面では、永久磁石の配向状態が異なる。なお、スキュー分布を設けていない場合では、実施の形態1で示した図2のようにA‐A断面とB‐B断面で永久磁石の配向状態が同じとなる。
FIG. 21 shows the polarity distribution on the surface of the permanent magnet in which the polarity distribution after magnetization is skew distribution. A dotted line in FIG. 21 is a boundary line of the polarity of the permanent magnet, and is inclined obliquely in the circumferential direction. When the polarity distribution is not skew distribution as in the first embodiment, the polarity distribution on the surface of the permanent magnet after magnetization is as shown in FIG. FIG. 23 shows a graph in which the average value in the circumferential direction of the surface magnetic flux amount of the permanent magnet shown in FIGS. 21 and 22 is plotted in the axial direction (from 0 to L). In FIG. 23, the value of the N pole is positive. By providing the skew distribution in the permanent magnet, the gradient of the change in the circumferential direction average value of the surface magnetic flux amount of the permanent magnet with respect to the axial direction is reduced, and the cogging torque can be reduced.
The orientation direction of the permanent magnet of the present embodiment is oriented extremely anisotropic with respect to the axial direction, but a skew distribution is provided in the circumferential direction. 24 is a cross-sectional view of the permanent magnet shown in FIG. As can be seen from FIG. 21, in the case where the skew distribution is provided, the orientation state of the permanent magnet is different between the AA cross section and the BB cross section of FIG. In the case where no skew distribution is provided, the orientation state of the permanent magnets is the same in the AA section and the BB section as shown in FIG. 2 described in the first embodiment.

次に、本発明の実施の形態2による永久磁石2dの製造工程の中の磁場中成形について説明する。永久磁石材料は、実施の形態1と同様に例えばNd、Fe、B、Dyを含むネオジム磁石合金の微粉末を原材料とする。
本実施の形態のリング状の焼結磁石を成形するための装置は、図25のような構成である。図25の装置は、磁石合金の微粉末11を給粉・充填する金型20と、金型20に充填された状態の磁石合金の微粉末11に磁場をかけて、永久磁石の配向方向を形成するための磁場成形用電磁コイル12aと、磁場成形用電磁コイル12aにて磁場を発生させた状態で、金型20に充填された磁石合金の微粉末11を加圧して圧縮成形するためのプレス(図示せず)を備える。
金型20は、上パンチ13、下パンチ14、円柱状のコア15、円筒状のダイス16によって構成されており、いずれも非磁性である。また、上パンチ13、下パンチ14、コア15、ダイス16に囲われた空間をキャビティー17とする。
Next, forming in a magnetic field in the manufacturing process of the permanent magnet 2d according to the second embodiment of the present invention will be described. The permanent magnet material is made of a fine powder of a neodymium magnet alloy containing, for example, Nd, Fe, B, and Dy, as in the first embodiment.
The apparatus for molding the ring-shaped sintered magnet of the present embodiment has a configuration as shown in FIG. The apparatus of FIG. 25 applies a magnetic field to the mold 20 for supplying and filling the magnetic alloy fine powder 11 and the magnet alloy fine powder 11 filled in the mold 20 to change the orientation direction of the permanent magnet. Magnetic field forming electromagnetic coil 12a to be formed, and magnetic alloy fine powder 11 filled in the mold 20 is pressed and compression molded in a state where a magnetic field is generated by the magnetic field forming electromagnetic coil 12a. A press (not shown) is provided.
The mold 20 includes an upper punch 13, a lower punch 14, a columnar core 15, and a cylindrical die 16, all of which are nonmagnetic. A space surrounded by the upper punch 13, the lower punch 14, the core 15, and the die 16 is defined as a cavity 17.

本実施の形態2によるリング状の永久磁石2dの製造工程を説明する。
まず、磁石合金の微粉末11を金型20に給粉し、金型20のキャビティー17に磁石合金の微粉末11を充填する。
磁場成形用電磁コイル12aは、リング状のコイルであり、水平面(リング状の永久磁石の軸方向に直行する面)に対して一定の角度θを保った状態で配置される。角度θの大きさは必要となる永久磁石のスキュー分布の角度によって異なる。また、磁場成形用電磁コイル12aは必要となる磁極の数によって、配置数が異なり、例えば磁極の数が3つであれば、磁場成形用電磁コイル12aは4箇所配置される。
隣接する磁場成形用電磁コイル12aは、電流の流れる方向が互いに逆向きとなるように形成されており、電流を流した際に隣接する磁場成形用電磁コイル12aが発生する磁場の向きが逆向きになる。また、全ての磁場成形用電磁コイル12aは、直列に接続されており、磁場成形用電磁コイル12aに流れる電流値を均一にし、電流を流した際に磁場成形用電磁コイル12aの発生する磁場の大きさがコイル間でバラつかないようにしている。
図25のように磁場成形用電磁コイル12を配置した状態で、上記のような電流の向きおよびコイルの直列接続状態で磁場成形用電磁コイル12aに電流を流すと、図26のような磁場が発生する。磁石合金の微粉末11の各粒子は、磁場成形用電磁コイル12aによって発生する磁場の向きと同じ方向に、それぞれの磁化容易方向を揃えるように動いて、整列する。
磁場成形用電磁コイル12aにて磁場をかけた状態で、キャビティー17に充填された磁石合金の微粉末11に、プレス(図示せず)を用いて上パンチ13および下パンチ14を加圧して圧縮成形し、リング状の成形体を成形する。
圧縮成形した後のリング状の成形体を、真空焼結炉の中へ搬送し、所定の温度で焼結・熱処理をする。その後、必要に応じて仕上げ加工を施し、軸方向に対して極異方配向された上で周方向にスキューが設けてあるリング状の永久磁石2dを得る。
A manufacturing process of the ring-shaped permanent magnet 2d according to the second embodiment will be described.
First, the magnetic alloy fine powder 11 is supplied to the mold 20, and the cavity 17 of the mold 20 is filled with the magnetic alloy fine powder 11.
The magnetic field forming electromagnetic coil 12a is a ring-shaped coil, and is arranged in a state where a constant angle θ is maintained with respect to a horizontal plane (a plane orthogonal to the axial direction of the ring-shaped permanent magnet). The magnitude of the angle θ differs depending on the angle of the required skew distribution of the permanent magnet. The number of magnetic field shaping electromagnetic coils 12a differs depending on the number of magnetic poles required. For example, if the number of magnetic poles is three, four magnetic field shaping electromagnetic coils 12a are arranged.
Adjacent magnetic field shaping electromagnetic coils 12a are formed so that the directions of current flow are opposite to each other, and the direction of the magnetic field generated by the adjacent magnetic field shaping electromagnetic coil 12a when the current flows is opposite. become. In addition, all the magnetic field shaping electromagnetic coils 12a are connected in series, and the current value flowing through the magnetic field shaping electromagnetic coil 12a is made uniform, and the magnetic field generated by the magnetic field shaping electromagnetic coil 12a when the current is supplied. The size is kept from varying between the coils.
When the magnetic field shaping electromagnetic coil 12 is arranged as shown in FIG. 25 and a current is passed through the magnetic field shaping electromagnetic coil 12a with the current direction and the coil connected in series as described above, the magnetic field as shown in FIG. Occur. The particles of the fine powder 11 of the magnet alloy move and align in the same direction as the direction of the magnetic field generated by the magnetic field forming electromagnetic coil 12a so that the respective easy magnetization directions are aligned.
In a state where a magnetic field is applied by the magnetic field forming electromagnetic coil 12a, the upper punch 13 and the lower punch 14 are pressed against the fine powder 11 of the magnetic alloy filled in the cavity 17 using a press (not shown). Compression molding is performed to form a ring-shaped molded body.
The ring-shaped molded body after compression molding is conveyed into a vacuum sintering furnace and sintered and heat-treated at a predetermined temperature. Thereafter, finishing is performed as necessary to obtain a ring-shaped permanent magnet 2d which is oriented anisotropically with respect to the axial direction and is skewed in the circumferential direction.

図27は本発明の実施の形態2によるシャフト型リニアモータ可動子の断面図である。
可動子の組立方法については、実施の形態1とほぼ同様であるが、リング状の永久磁石2dを接着剤等の固定部材でシャフト1に固定した状態で、着磁磁場発生用コイル21dを図28に示すように配置する。隣接する着磁磁場発生用コイル21d同士は、電流の向きがそれぞれ異なるように通電することで、着磁磁場発生用コイル21dにて発生する着磁磁場は、図29に示すようにリング状の永久磁石2dの配向方向とほぼ一致するため、可動子組立後の永久磁石の着磁が容易となる。着磁後の永久磁石の着磁方向は、図30で示す矢印の向きとなる。
FIG. 27 is a sectional view of the shaft type linear motor movable element according to the second embodiment of the present invention.
The method of assembling the mover is almost the same as in the first embodiment, but the magnetized magnetic field generating coil 21d is shown in a state where the ring-shaped permanent magnet 2d is fixed to the shaft 1 by a fixing member such as an adhesive. Arrange as shown in FIG. The adjacent magnetizing magnetic field generating coils 21d are energized so that the directions of the currents are different from each other, so that the magnetizing magnetic field generated in the magnetizing magnetic field generating coil 21d is a ring shape as shown in FIG. Since it substantially coincides with the orientation direction of the permanent magnet 2d, the permanent magnet can be easily magnetized after the assembly of the mover. The magnetization direction of the permanent magnet after magnetization is the direction of the arrow shown in FIG.

本実施の形態では、実施の形態1と同様の効果を有すると共に、永久磁石の極性分布をスキュー分布とすることにより、永久磁石の表面磁束量の周方向平均値の、軸方向に対する変化の勾配が小さくなり、コギングトルクを低減することができる。   In this embodiment, the same effect as in the first embodiment is obtained, and the gradient of the change in the circumferential average value of the surface magnetic flux amount of the permanent magnet with respect to the axial direction is obtained by making the polarity distribution of the permanent magnet a skew distribution. The cogging torque can be reduced.

実施の形態3.
実施の形態1では、リング状の永久磁石は配向方向(磁石内の結晶粒の磁化容易軸が特定の方向に揃っている)を持つ異方性永久磁石を使用したが、配向方向を持たない(磁石内の結晶粒の磁化容易軸が特定の方向に揃っていない)等方性永久磁石を使用しても良い。その場合、実施の形態2と同様に、着磁後の極性分布がスキュー分布となっていてもよい。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, an anisotropic permanent magnet having an orientation direction (the easy axis of magnetization of crystal grains in the magnet is aligned in a specific direction) is used as the ring-shaped permanent magnet, but it does not have an orientation direction. An isotropic permanent magnet may be used (the easy magnetization axes of crystal grains in the magnet are not aligned in a specific direction). In that case, the polarity distribution after magnetization may be a skew distribution as in the second embodiment.

可動子の組立方法については、実施の形態1と同様であり、リング状の等方性の永久磁石をシャフトに固定する。そして、実施の形態1又は実施の形態2で用いる着磁磁場発生用コイル21、21aにより、可動子組立後に永久磁石の着磁を行なうことにより、実施の形態1又は実施の形態2と同様の着磁方向が得られる。
可動子組立後に永久磁石の着磁を行なう際に、等方性の永久磁石は、発生する着磁磁場の向きに倣って着磁されるため、可動子組立後の永久磁石の着磁を容易にし、生産性を向上できる。
The method for assembling the mover is the same as in the first embodiment, and a ring-shaped isotropic permanent magnet is fixed to the shaft. Then, by magnetizing the permanent magnet after the assembly of the mover by the magnetizing magnetic field generating coils 21 and 21a used in the first or second embodiment, the same as in the first or second embodiment. The magnetization direction can be obtained.
When magnetizing a permanent magnet after assembly of the mover, the isotropic permanent magnet is magnetized following the direction of the generated magnetic field, so it is easy to magnetize the permanent magnet after assembly of the mover And improve productivity.

実施の形態4.
図31は本発明の実施の形態4によるシャフト型リニアモータ可動子を示す斜視図、図32はリニアモータ可動子の永久磁石の配向方向を示す断面図、図33はリニアモータ可動子の永久磁石の着磁方向を示す断面図である。
本実施の形態のシャフト型リニアモータ可動子10は、シャフト1と、軸方向に配向されたリング状の永久磁石2eと径方向に配向されたリング状の永久磁石2fとを有する。
シャフト1は、実施の形態1と同様に軟磁性体であり、例えば鉄によって形成されている。また、シャフト1は丸棒形状をしているが円筒形状としてもよい。シャフト1が円筒形状の場合では、可動子の直径が同じであれば、可動子の質量が軽くなるため、応答性が向上する。
リング状の永久磁石2aは、例えばネオジム焼結磁石であるが、ネオジムボンド磁石、サムリウム系の焼結磁石もしくはボンド磁石、フェライト系の焼結磁石もしくはボンド磁石を用いてもよい。
図32に示すように軸方向に配向されたリング状の永久磁石2eを両端部に設置した上で、径方向に配向されたリング状の永久磁石2fと軸方向に配向されたリング状の永久磁石2cとが交互に配列されている。軸方向に配向された永久磁石2eの軸方向厚さをLa、径方向に配向された永久磁石2fの軸方向厚さをLbとする。また、各永久磁石の着磁方向は図33に示される矢印の向きのようになる。
Embodiment 4 FIG.
31 is a perspective view showing a shaft type linear motor mover according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 32 is a sectional view showing the orientation direction of the permanent magnet of the linear motor mover, and FIG. 33 is a permanent magnet of the linear motor mover. It is sectional drawing which shows the magnetization direction.
The shaft type linear motor movable element 10 of the present embodiment has a shaft 1, a ring-shaped permanent magnet 2e oriented in the axial direction, and a ring-shaped permanent magnet 2f oriented in the radial direction.
The shaft 1 is a soft magnetic material as in the first embodiment, and is made of, for example, iron. The shaft 1 has a round bar shape, but may have a cylindrical shape. In the case where the shaft 1 has a cylindrical shape, if the diameter of the mover is the same, the mass of the mover becomes light, and the responsiveness is improved.
The ring-shaped permanent magnet 2a is, for example, a neodymium sintered magnet, but a neodymium bonded magnet, a samlium-based sintered magnet or bonded magnet, or a ferrite-based sintered magnet or bonded magnet may be used.
As shown in FIG. 32, ring-shaped permanent magnets 2e oriented in the axial direction are installed at both ends, and then ring-shaped permanent magnets 2f oriented in the radial direction and ring-shaped permanent magnets oriented in the axial direction. Magnets 2c are alternately arranged. The axial thickness of the permanent magnet 2e oriented in the axial direction is La, and the axial thickness of the permanent magnet 2f oriented in the radial direction is Lb. Further, the magnetization direction of each permanent magnet is as shown by the arrow shown in FIG.

次に本発明の実施に形態4におけるシャフト型リニアモータ可動子の組立方法について説明する。軸方向に配向されたリング状の永久磁石2eが両端部に位置するように、径方向に配向されたリング状の永久磁石2fと軸方向に配向されたリング状の永久磁石2eとを必要な磁極の数だけ配置し、接着剤等の固定部材でシャフト1に固定する。磁極の数は、例えば10であり、そのときの永久磁石の配向方向は図32のようになる。なお、磁極の数は、これに制限されるものではない。
また、軸方向に配向されたリング状の永久磁石2eおよび径方向に配向されたリング状の永久磁石2fの、シャフト1への固定は、シャフト1に段付形状を設けることで固定してもよい。
軸方向に配向されたリング状の永久磁石2eおよび径方向に配向されたリング状の永久磁石2fを接着剤等の固定部材でシャフト1に固定した状態で、着磁磁場発生用コイル21を図34に示すように配置する。隣接する着磁磁場発生用コイル21同士は、電流の向きがそれぞれ異なるように通電することで、着磁磁場発生用コイル21にて発生する着磁磁場の向きは、図34に示すようにリング状の永久磁石2e、2fの配向方向と近くなるため、可動子組立後の永久磁石の着磁が容易となる。着磁後の永久磁石の着磁方向は、図33の矢印が示す向きとなる。
Next, a method for assembling the shaft type linear motor movable element according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The ring-shaped permanent magnet 2e oriented in the radial direction and the ring-shaped permanent magnet 2e oriented in the axial direction are necessary so that the ring-shaped permanent magnet 2e oriented in the axial direction is located at both ends. It arrange | positions by the number of magnetic poles, and it fixes to the shaft 1 with fixing members, such as an adhesive agent. The number of magnetic poles is 10, for example, and the orientation direction of the permanent magnet at that time is as shown in FIG. Note that the number of magnetic poles is not limited to this.
Further, the ring-shaped permanent magnet 2e oriented in the axial direction and the ring-shaped permanent magnet 2f oriented in the radial direction may be fixed to the shaft 1 by providing the shaft 1 with a stepped shape. Good.
The magnetized magnetic field generating coil 21 is illustrated with the ring-shaped permanent magnet 2e oriented in the axial direction and the ring-shaped permanent magnet 2f oriented in the radial direction fixed to the shaft 1 by a fixing member such as an adhesive. Arrange as shown in FIG. When the adjacent magnetizing magnetic field generating coils 21 are energized so that the directions of the currents are different from each other, the direction of the magnetizing magnetic field generated in the magnetizing magnetic field generating coil 21 is a ring as shown in FIG. Since the orientation directions of the permanent magnets 2e and 2f are close to each other, the permanent magnet can be easily magnetized after the mover is assembled. The magnetization direction of the permanent magnet after magnetization is the direction indicated by the arrow in FIG.

図35は、軸方向に配向された永久磁石2eを両端部に設置した場合と、径方向に配向された永久磁石2fを両端部に設置した場合の可動子の推力を比較したグラフである。グラフの縦軸は、径方向に配向された永久磁石2fを両端部に設置した場合を基準(100%)としたときの推力の比率である。軸方向に配向された永久磁石2eを両端部に設置した場合は、径方向に配向された永久磁石2fを両端部に設置した場合に比べて、可動子の推力がおよそ10%向上することがわかる。
また、軸方向に配向された永久磁石2eの軸方向厚さLaよりも径方向に配向された永久磁石2fの軸方向厚さLbが大きくなる。
図36は、径方向に配向された永久磁石2fの軸方向厚さLbに対する軸方向に配向された永久磁石2eの軸方向厚さLaの比率と、可動子の推力の関係を示している。なお、Lbに対するLaの比率が0であるときは、実施の形態1で述べた参考技術1と同様に径方向に配向された永久磁石のみを配列した状態であり、縦軸はこのときの可動子の推力を基準(100%)としている。
Lbに対するLaの比率が0であるときと、0以外のときを比べると、可動子の推力が向上している。軸方向に配向された永久磁石2eと径方向に配向された永久磁石2fを交互に配列することで、径方向に配向された永久磁石のみを配列する場合よりも、可動子の推力が向上することがわかる。さらに、Lbに対するLaの比率を0.20〜0.40、好ましくは0.25〜0.35とすることで、永久磁石が発生する磁場が増加し、可動子の推力が向上する。
FIG. 35 is a graph comparing the thrust of the mover when the permanent magnet 2e oriented in the axial direction is installed at both ends and when the permanent magnet 2f oriented in the radial direction is installed at both ends. The vertical axis of the graph represents the ratio of the thrust when the permanent magnet 2f oriented in the radial direction is installed at both ends as a reference (100%). When the permanent magnet 2e oriented in the axial direction is installed at both ends, the thrust of the mover can be improved by about 10% compared to the case where the permanent magnet 2f oriented in the radial direction is installed at both ends. Recognize.
Further, the axial thickness Lb of the permanent magnet 2f oriented in the radial direction is larger than the axial thickness La of the permanent magnet 2e oriented in the axial direction.
FIG. 36 shows a relationship between the ratio of the axial thickness La of the axially oriented permanent magnet 2e to the axial thickness Lb of the radially oriented permanent magnet 2f and the thrust of the mover. When the ratio of La to Lb is 0, only the permanent magnets oriented in the radial direction are arranged in the same manner as in Reference Technique 1 described in the first embodiment, and the vertical axis indicates the movable state at this time. The child's thrust is the standard (100%).
When the ratio of La to Lb is 0 and when it is other than 0, the thrust of the mover is improved. By alternately arranging the permanent magnets 2e oriented in the axial direction and the permanent magnets 2f oriented in the radial direction, the thrust of the mover is improved as compared with the case where only the permanent magnets oriented in the radial direction are arranged. I understand that. Furthermore, by setting the ratio of La to Lb to be 0.20 to 0.40, preferably 0.25 to 0.35, the magnetic field generated by the permanent magnet is increased and the thrust of the mover is improved.

実施の形態1、実施の形態1で述べた参考技術1、及び参考技術2における可動子の推力を比較すると、図37のグラフのようになり、参考技術よりも実施の形態4の方が可動子の推力が向上することがわかる。また、実施の形態1の場合がより可動子の推力が向上することがわかる。   Comparison of the thrust of the mover in the reference technique 1 and the reference technique 2 described in the first embodiment and the first embodiment is as shown in the graph of FIG. 37, and the fourth embodiment is more movable than the reference technique. It can be seen that the thrust of the child is improved. Moreover, it turns out that the case of Embodiment 1 improves the thrust of a needle | mover more.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

1 シャフト、2a,2b,2c,2d,2e,2f リング状永久磁石、
10 シャフト型リニアモータ可動子、11 磁石合金の微粉末、
12,12a 磁場成形用電磁コイル、13 上パンチ、14 下パンチ、15 コア、16 ダイス、17 キャビティ、20 金型、21,21d 着磁磁場発生用コイル。
1 shaft, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f ring-shaped permanent magnet,
10 shaft type linear motor mover, 11 fine powder of magnet alloy,
12, 12a Magnetic field forming electromagnetic coil, 13 upper punch, 14 lower punch, 15 core, 16 dice, 17 cavity, 20 mold, 21, 21d Magnet for generating magnetic field.

Claims (5)

シャフトと、上記シャフトの外周に固定されるリング状の永久磁石とを有するシャフト型リニアモータ可動子において、
上記永久磁石は、軸方向に沿って複数箇所において極異方に着磁されており、
上記永久磁石の軸方向両端部分は、その着磁方向が軸方向を向いているシャフト型リニアモータ可動子。
In a shaft type linear motor movable element having a shaft and a ring-shaped permanent magnet fixed to the outer periphery of the shaft,
The permanent magnet is poled anisotropically at a plurality of locations along the axial direction,
A shaft type linear motor movable element in which the magnetization direction of the permanent magnet ends in the axial direction is directed in the axial direction.
上記永久磁石の着磁方向は、リング外周部において略径方向内側を向き、リング内周部に行くに連れて軸方向を向き、さらにリング外周部に行くに連れて略径方向外側を向く略円弧形状となっている請求項1に記載のシャフト型リニアモータ可動子。 The magnetization direction of the permanent magnet is substantially inward in the radial direction at the outer periphery of the ring, is oriented in the axial direction as it goes to the inner periphery of the ring, and is further directed toward the outer side in the radial direction as it goes to the outer periphery of the ring. The shaft-type linear motor mover according to claim 1, wherein the shaft-type linear motor mover has an arc shape. 上記永久磁石の軸方向に沿って隣り合う着磁方向は、互いに逆方向である請求項2に記載のシャフト型リニアモータ可動子。 The shaft type linear motor movable element according to claim 2, wherein magnetization directions adjacent to each other along the axial direction of the permanent magnet are opposite to each other. 請求項1に記載のシャフト型リニアモータ可動子に使用される永久磁石であって、上記永久磁石の軸方向に沿って複数箇所において極異方に配向されており、上記永久磁石の軸方向両端部分は、その配向方向が軸方向を向いている永久磁石。 The permanent magnet used for the shaft type linear motor movable element according to claim 1, wherein the permanent magnet is oriented anisotropically at a plurality of locations along the axial direction of the permanent magnet, and both axial ends of the permanent magnet The part is a permanent magnet whose orientation is oriented in the axial direction. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシャフト型リニアモータ可動子と、上記シャフト型リニアモータ可動子に間隙を介して配置された固定子を備えたリニアモータ。 A linear motor comprising the shaft-type linear motor movable element according to any one of claims 1 to 3 and a stator disposed on the shaft-type linear motor movable element via a gap.
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