JP6414094B2 - ガルバノスキャナ - Google Patents
ガルバノスキャナ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6414094B2 JP6414094B2 JP2016022761A JP2016022761A JP6414094B2 JP 6414094 B2 JP6414094 B2 JP 6414094B2 JP 2016022761 A JP2016022761 A JP 2016022761A JP 2016022761 A JP2016022761 A JP 2016022761A JP 6414094 B2 JP6414094 B2 JP 6414094B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator core
- rotor
- galvano scanner
- permanent magnet
- magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
この第2の発明に係るガルバノスキャナは、回転軸、およびこの回転軸の周方向に配置された永久磁石を有するロータと、ロータの外径側に空隙を介して配置された複数のコイル、および複数のコイルの外径側に配置されたステータコアを有するステータと、ロータに連結され予め定められた角度範囲内で回転する光学部材とを備え、ステータコアは、ステータの回転軸に垂直な断面において、異なる複数のコイルの隣り合う断面同士の外径側の周方向範囲に位置する第1の部分と、残りの周方向範囲に位置する第2の部分とで構成され、ステータコアの第1の部分における周方向のパーミアンスは、ステータコアの第2の部分における周方向のパーミアンスよりも小さく、ステータコアの第2の部分は、内径側に突出する突起を有するものである。
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1に係るガルバノスキャナを示す縦断面図である。なお、縦断面図とは、ガルバノスキャナの回転軸を含む平面における断面図である。
図2に示すように、4個の方形状のコイル9(図2では奥側の1個を省略)が、方形状の平行な一対の長辺を軸方向と平行に、ステータコア8の内周面に周方向に並んで配列され、接着剤またはモールドによってステータコア8に固着されている。隣り合うコイル9は、方形状の長辺が接して配設されている。そして、隣り合うコイル9は、互いに逆向きに巻回して作製されている。このため、隣り合うコイル9の隣接する方形状の長辺に流れる電流の方向は、同じ方向となる。
コイル9は、図3および図4に示すように、銅などの線材を扁平な方形状の枠(図示せず)に必要な回数だけ巻回したものを、図4に示すように、ステータコア8の内周面に沿って円弧状に曲げて成形することによって作製される。
ガルバノスキャナ1のガルバノミラー10は、レーザ加工機(図示せず)のレーザ光線の経路内に配置される。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)によってガルバノミラー10の回転角度が制御される。ガルバノミラー10の回転角度によってレーザ光線の反射方向が変化するため、被加工物へのレーザ光線の入射位置が制御される。
ロータリエンコーダからの回転角度情報に基づいて電流方向が制御され、ロータ5は加速されて回転する。ロータ5は、目標の停止角度に近づくと、電流方向が逆方向に制御されて減速され、目標の停止角度に停止する。
ロータ5は、上述のように、加速、減速、停止、加速、・・・の順に回転動作を繰り返す。このため、ガルバノスキャナ1は、被加工物においてレーザ光線の照射位置を変えながら、被加工物に穴を1つずつ順番に開口して加工する。
このとき、ステータコア8は、ステータ冷却装置(図示せず)によって冷却されている。このため、ステータコア8は、ロータ5の温度よりも低い。よって、ロータ5のおける永久磁石6の熱は、ステータコア8へ放熱される。また、永久磁石6の熱は、回転軸4を伝わり軸方向に放熱される。
図5に示すように、ステータ7の回転軸4に垂直な断面において、ステータコア8の第1の部分18における周方向のパーミアンスは、ステータコア8の第2の部分19における周方向のパーミアンスよりも小さい。この構成によって、コイル9の電流磁束25の磁路における磁気抵抗が高くなる。図5の点線の矢印で示されるように、4分割されたステータコア8の内2つずつに跨って通るコイル9の電流磁束25が減少する。よって、コイル9の電流磁束25によって永久磁石6に発生する渦損を低減できる。
ここで、図5のガルバノスキャナ1が一般の回転電機に用いられた場合、ロータ5の回転角度の制限がない。このため、ロータ5の回転角度が増加するにつれて、ギャップ12を通過する永久磁石6の磁石磁束24が増加し、永久磁石6の磁石磁束24が次第に減少していく。ロータ5が図5から45°回転すると、永久磁石6の磁石磁束24の全てがギャップ12を通過する。このため、永久磁石6の磁石磁束24が最も減少する。この永久磁石6の磁束の減少に伴って、トルクが減少するという不都合が生じてしまう。
図7は、この発明を実施するための実施の形態2に係るガルバノスキャナの要部を示す図1における回転軸に垂直なA−A断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態1と異なる。4個に分割されたステータコア8の第2の部分19は、各コイル9の断面の間において、内周面から内径側に突出し周方向に離間している2個の突起13をそれぞれ有する。2個の突起13は、コイル9の断面において、異なるコイル9の断面側の周方向側面と反対側の周方向側面にそれぞれ接して、コイル9の位置決めに用いられる。
一方、突起13によってコイル9の電流磁束25も増加する。しかし、ステータコア8の第1の部分には、周方向にギャップ12が形成されているため、コイル9の電流磁束25の増加が抑えられる。これにより、トルクの向上と同時に、コイル9の電流磁束25によって永久磁石6に発生する渦損を低減することができる。このため、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。
なお、突起13の個数は、2個に限らず、2個以上の複数個でもよい。そして、複数個の突起13は、周方向に離間している。
図8は、この発明を実施するための実施の形態3に係るガルバノスキャナの要部を示す図1における回転軸に垂直なA−A断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態2と異なる。ステータコア8の第2の部分19は、各コイル9の断面の間において、ステータコア8の第2の部分19の内周面から内径側に突出する1個の突起13をそれぞれ有する。すなわち、実施の形態2における隣り合う2個の突起13同士の間が同じ材質で埋められ、1個の突起13が形成されている。
この構成によっても、実施の形態1と同様に、ステータコア8の第1の部分18には、周方向にギャップ12が形成されているため、実施の形態1と同様の効果を奏する。
図9は、この発明を実施するための実施の形態4に係るガルバノスキャナの要部を示す図1における回転軸に垂直なA−A断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態2と異なる。ギャップである平行溝14の内径側には、離間したステータコア8の第1の部分18同士を連結する接続部である薄肉部15がある。
この構成によっても、実施の形態1と同様に、ステータコア8の第1の部分18には、周方向にギャップである平行溝14が形成されているため、実施の形態1と同様の効果を奏する。
なお、ステータコア8が電磁鋼板などの磁性材料の板材から打ち抜いて作製される場合には、ステータコア8を打ち抜く際に平行溝14を形成してもよい。
図10は、この発明を実施するための実施の形態5に係るガルバノスキャナの要部を示す図1における回転軸に垂直なA−A断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態4と異なる。ギャップである平行溝14の外径側には、離間したステータコア8の第1の部分18同士を連結する接続部である薄肉部15がある。
この構成によっても、実施の形態1と同様に、ステータコア8の第1の部分18には、周方向にギャップである平行溝14が形成されているため、実施の形態1と同様の効果を奏する。
図12は、この発明を実施するための実施の形態6に係るガルバノスキャナの要部を示す図1における回転軸に垂直なA−A断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態2と異なる。ステータコアの第1の部分18におけるギャップ12は、外径側に向かうに従ってギャップ長が拡がる開口型形状に形成されている。
この構成によっても、実施の形態1と同様に、ステータコア8の第1の部分18には、周方向にギャップ12が形成されているため、実施の形態1と同様の効果を奏する。
図13は、この発明を実施するための実施の形態7に係るガルバノスキャナの要部を示す図1における回転軸に垂直なA−A断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態6と異なる。ギャップである開口型溝16の内径側には、離間したステータコア8の第1の部分18同士を連結する接続部である薄肉部15がある。
この構成によっても、実施の形態6と同様に、ステータコア8の第1の部分18には、周方向にギャップである開口型溝16が形成されているため、実施の形態6と同様の効果を奏する。
図14は、この発明を実施するための実施の形態8に係るガルバノスキャナの要部を示す図1における回転軸に垂直なA−A断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態6と異なる。ギャップである閉口型溝17の外径側には、離間したステータコア8の第1の部分18同士を連結する接続部である薄肉部15がある。
この構成によっても、実施の形態6と同様に、ステータコア8の第1の部分18には、周方向にギャップである閉口型溝17が形成されているため、実施の形態6と同様の効果を奏する。
図15は、この発明を実施するための実施の形態9に係るガルバノスキャナを示す縦断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、実施の形態2から6のいずれかに係るガルバノスキャナ1の構成に加えて、ハウジング2の軸方向一端部側、すなわちステータ7の軸方向一端部側に磁石吸引力低減機構201が設けられた構造となっている。
図17は、本実施の形態に係るガルバノスキャナの磁石吸引力低減機構を示す図15における回転軸に垂直なD−D断面図である。図17において、磁石吸引力低減機構201は、バネ202と、ハウジング207とを有している。バネ202は、ロータ5とハウジング207を介してステータ7とに接続されている。また、バネ202は、ロータ5の磁極の中心が同じコイル9に隣り合う突起13同士の間の周方向の中央部である中立角度からいずれか一方に回転した場合には、回転角度に応じてロータ5が中立角度に戻る方向の復元力が発生するように設置されている。なお、バネ202は、図7のように永久磁石6の磁極の中心が中立角度にあるときに、ロータ5にバネ202による復元力が発生しないように設置されているのが望ましい。
図18は、この発明を実施するための実施の形態10に係るガルバノスキャナを示す縦断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態9と異なる。図18において、磁石吸引力低減機構201は、ステータ7の軸方向一端部側に配置されており、ハウジング2の内部に配置されている。また、ロータ5の永久磁石6は、ステータ7の軸方向一端部側の端面を超えて磁石吸引力低減機構201まで軸方向に伸びている。
また、補助ステータコア204とステータコア8とが同じ形状であるため、共通化によって部品点数を削減できる。
図21は、この発明を実施するための実施の形態11に係るガルバノスキャナの磁石吸引力低減機構を示す図18における回転軸に垂直なE−E断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態9と異なる。図21において、磁石吸引力低減機構201は、補助ステータコア204と、ハウジング207と、補助ステータコア204の突起部205の代わりとなる永久磁石203とを有する。補助ステータコア204は、コアバック206のみを有している。補助ステータコア204のコアバック206には、隣り合う永久磁石203の間の周方向範囲にギャップ208が形成されている。磁石吸引力低減機構201の永久磁石203は、ロータ5の永久磁石6の外径側に空隙200を介して配置されている。また、永久磁石203の極性は、ロータ5の磁極の中心が図21のように中立角度に位置するときの対向するロータ5の磁極の極性と同じとなっている。また、図21において、永久磁石203の着磁方向は周方向となっている。
この構成によっても、図21と同様の効果を得ることができる。また、永久磁石203の体積を図21よりも低減できる。
図23は、この発明を実施するための実施の形態12に係るガルバノスキャナを示す縦断面図である。本実施の形態に係るガルバノスキャナ1の構成は、以下に述べる点で、実施の形態9と異なる。図23において、磁石吸引力低減機構201は、ハウジング2の軸方向両端部側、すなわちステータ7の軸方向両端部側に配置されている。それぞれの磁石吸引力低減機構201の構成は、実施の形態9から11のいずれかと同じである。
Claims (10)
- 回転軸、およびこの回転軸の周方向に異なる磁極が交互に形成された第1の永久磁石を有するロータと、
前記ロータの外径側に空隙を介して配置された複数のコイル、および前記複数のコイルの外径側に配置されたステータコアを有するステータと、
前記ロータに連結され予め定められた角度範囲内で回転する光学部材とを備え、
前記ステータコアは、前記ステータの前記回転軸に垂直な断面において、異なる前記複数のコイルの隣り合う断面同士の外径側の周方向範囲に位置する第1の部分と、残りの周方向範囲に位置する第2の部分とで構成され、
前記ステータコアの前記第1の部分における周方向のパーミアンスは、前記ステータコアの前記第2の部分における周方向のパーミアンスよりも小さく、
前記ステータコアの第1の部分には、周方向にギャップが形成されているガルバノスキャナ。 - 前記ステータコアの第1の部分における前記ギャップは、外径側に向かうに従ってギャップ長が拡がる請求項1に記載のガルバノスキャナ。
- 前記ギャップには、離間した前記ステータコアの第1の部分同士を連結する接続部がある請求項1または請求項2に記載のガルバノスキャナ。
- 回転軸、およびこの回転軸の周方向に異なる磁極が交互に形成された第1の永久磁石を有するロータと、
前記ロータの外径側に空隙を介して配置された複数のコイル、および前記複数のコイルの外径側に配置されたステータコアを有するステータと、
前記ロータに連結され予め定められた角度範囲内で回転する光学部材とを備え、
前記ステータコアは、前記ステータの前記回転軸に垂直な断面において、異なる前記複数のコイルの隣り合う断面同士の外径側の周方向範囲に位置する第1の部分と、残りの周方向範囲に位置する第2の部分とで構成され、
前記ステータコアの前記第1の部分における周方向のパーミアンスは、前記ステータコアの前記第2の部分における周方向のパーミアンスよりも小さく、
前記ステータコアの第2の部分は、内径側に突出する突起を有するガルバノスキャナ。 - 前記突起は、周方向に離間する複数個の突起からなる請求項4に記載のガルバノスキャナ。
- 前記ステータの軸方向端部側に配置され前記突起と前記第1の永久磁石との間に生じる磁石吸引力の周方向成分を低減する磁石吸引力低減機構とをさらに備えた請求項4または請求項5に記載のガルバノスキャナ。
- 前記磁石吸引力低減機構は、前記ロータと前記ステータとに接続されたバネを有し、
前記バネは、同じ前記コイルに隣り合う前記突起同士の間における周方向の中央部に前記ロータが戻る方向の復元力を発生する請求項6に記載のガルバノスキャナ。 - 前記磁石吸引力低減機構は、前記ステータコアの前記突起が前記ロータの軸心を中心に電気角で90°回転した形状の突起部を具備する補助ステータコアを有し、
前記補助ステータコアは、前記第1の永久磁石の外径側に空隙を介して配置された請求項6に記載のガルバノスキャナ。 - 前記磁石吸引力低減機構は、前記第1の永久磁石の外径側に空隙を介して配置された第2の永久磁石を有し、
前記第2の永久磁石は、同じ前記コイルに隣り合う前記突起同士の間における周方向の中央部に前記ロータの前記磁極の中心が位置するときの対向する前記磁極の極性と同じ極性を有する請求項6に記載のガルバノスキャナ。 - 前記磁石吸引力低減機構は、前記ステータの軸方向両端部側に配置された請求項6から請求項9のいずれか1項に記載のガルバノスキャナ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015066344 | 2015-03-27 | ||
JP2015066344 | 2015-03-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016188992A JP2016188992A (ja) | 2016-11-04 |
JP6414094B2 true JP6414094B2 (ja) | 2018-10-31 |
Family
ID=57240583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016022761A Active JP6414094B2 (ja) | 2015-03-27 | 2016-02-09 | ガルバノスキャナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6414094B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007071964A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Sony Corp | 光学スキャナ用ガルバノ形モータ及びそれを用いた画像表示装置 |
US20130169097A1 (en) * | 2011-12-31 | 2013-07-04 | Danotek Motion Technologies, Inc. | Low axial force permanent magnet machine |
-
2016
- 2016-02-09 JP JP2016022761A patent/JP6414094B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016188992A (ja) | 2016-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009148158A (ja) | シェル形磁石を備える永久励磁型の同期機 | |
US9088199B2 (en) | Motor | |
JP2010178535A (ja) | 永久磁石式回転電機の回転子及びその回転電機 | |
JP2014050211A (ja) | 永久磁石回転電機 | |
JP3470689B2 (ja) | リニアアクチュエータ | |
WO2017051522A1 (ja) | ブラシレスモータ | |
JPWO2017195263A1 (ja) | 永久磁石型モータ | |
JP2008005670A (ja) | 駆動装置 | |
JP2010158140A (ja) | リニアモータ | |
JP5589507B2 (ja) | リニア駆動装置の可動子及び固定子 | |
JP6414094B2 (ja) | ガルバノスキャナ | |
JP2001112228A (ja) | 磁石可動型リニアアクチュエータ | |
US4908592A (en) | Electromagnetic actuating device | |
JPH1155907A (ja) | 可動永久磁石を有する電磁気的な駆動装置 | |
JP5673438B2 (ja) | 回転電機のロータ構造 | |
JP2011030411A (ja) | リニアモータ | |
JP6258893B2 (ja) | ブレーキ装置 | |
JP6611966B2 (ja) | 電動機およびその製造方法 | |
JP5947756B2 (ja) | 無励磁作動型電磁ブレーキ | |
WO2019102761A1 (ja) | 筒型リニアモータ | |
WO2023188430A1 (ja) | ガルバノスキャナ | |
JP2016032424A (ja) | ロータコアの製造方法 | |
WO2023042639A1 (ja) | ロータの製造装置 | |
AU2015225336B2 (en) | Rotor | |
JP6965211B2 (ja) | 電動機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170927 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180626 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180731 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180904 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180917 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6414094 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |