JP6826525B2 - Linear motor - Google Patents

Linear motor Download PDF

Info

Publication number
JP6826525B2
JP6826525B2 JP2017253949A JP2017253949A JP6826525B2 JP 6826525 B2 JP6826525 B2 JP 6826525B2 JP 2017253949 A JP2017253949 A JP 2017253949A JP 2017253949 A JP2017253949 A JP 2017253949A JP 6826525 B2 JP6826525 B2 JP 6826525B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic pole
magnetic
iron core
armature
linear motor
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
Application number
JP2017253949A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019122090A (en
Inventor
俊平 林
俊平 林
松本 拓也
拓也 松本
貴士 徳山
貴士 徳山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2017253949A priority Critical patent/JP6826525B2/en
Publication of JP2019122090A publication Critical patent/JP2019122090A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6826525B2 publication Critical patent/JP6826525B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Linear Motors (AREA)

Description

本発明は、永久磁石と鉄心とを有する磁極子を備える直動電動機に関する。 The present invention relates to a linear motor including a magnetic pole having a permanent magnet and an iron core.

特許文献1には、円柱状の磁極子と、当該磁極子の外周を囲むように配置された円筒状の電機子とを有する直動電動機が開示されている。この直動電動機では、電機子において複数のコイルが周方向に並べて設けられ、磁極子においてコイルと同数の永久磁石が周方向に並べて設けられている。各永久磁石は1つの磁極面をコイルに対向させて配置され、隣り合う永久磁石の磁極は互いに反対の極性とされている。 Patent Document 1 discloses a linear motor having a columnar magnetic monopole and a cylindrical armature arranged so as to surround the outer periphery of the magnetic monopole. In this linear motor, a plurality of coils are provided side by side in the circumferential direction in the armature, and the same number of permanent magnets as the coils are provided side by side in the circumferential direction in the magnetic pole. Each permanent magnet is arranged so that one magnetic pole surface faces the coil, and the magnetic poles of adjacent permanent magnets have opposite polarities.

特許文献2には、永久磁石がハルバッハ配列された磁極子を有する直動電動機が開示されている。ハルバッハ配列では鉄心を用いずにコイルに多くの磁束を鎖交させることができ、軽量で高出力の直動電動機を得ることができる。 Patent Document 2 discloses a linear motor having magnetic poles in which permanent magnets are arranged in a Halbach array. In the Halbach array, a large amount of magnetic flux can be interlinked in the coil without using an iron core, and a lightweight, high-power linear motor can be obtained.

特表2014−504129号公報Special Table 2014-504129 特許第5404029号公報Japanese Patent No. 5404029

電動機において、体積当たりの推力を増加させるためには、次の2つの方法がある。
(1)推力発生面、即ち、磁極子と電機子との対向面の面積を増加させる。
(2)コイルを大型化することで、電機子から生じる磁束を増加させる。
しかしながら、特許文献1に開示された直動電動機では、推力発生面を大きくするために磁極子の半径を大きくすると、電機子のコイルを設ける空間(コイルスペース)が減少し、コイルが小型化してしまう。電機子のバックヨークを薄くすることでコイルスペースを増加させることはできるが、バックヨークで磁気飽和が生じ、推力特性が低下する。一方、ハルバッハ配列は磁路中の磁石量を増加させることで空隙中の磁束密度を増加させる手法であり、磁石量が多くなるため高コストとなる。
In an electric motor, there are the following two methods for increasing the thrust per volume.
(1) Increase the area of the thrust generating surface, that is, the surface facing the magnetic monopole and the armature.
(2) By increasing the size of the coil, the magnetic flux generated from the armature is increased.
However, in the linear motor disclosed in Patent Document 1, if the radius of the magnetic pole element is increased in order to increase the thrust generation surface, the space (coil space) in which the armature coil is provided is reduced, and the coil is miniaturized. It ends up. Although the coil space can be increased by making the back yoke of the armature thinner, magnetic saturation occurs in the back yoke and the thrust characteristics deteriorate. On the other hand, the Halbach array is a method of increasing the magnetic flux density in the void by increasing the amount of magnets in the magnetic path, and the amount of magnets increases, resulting in high cost.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記課題を解決することができる直動電動機を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object thereof is to provide a linear motor that can solve the above problems.

上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の直動電動機は、複数のコイルが周方向に並べて配置された柱状の電機子と、前記電機子を囲繞する磁極子とを備え、前記磁極子は、前記コイルと対向して配置される鉄心と、前記コイルとの対向面を開放して前記鉄心を囲繞する複数の永久磁石とを具備する磁極ブロックを複数有し、前記磁極ブロックにおいて、前記複数の永久磁石が前記鉄心に同一の磁極を向けて配置されており、複数の前記磁極ブロックのそれぞれは、異なる磁極が周方向に交互に並ぶように配置され、且つ異なる磁極が前記電機子の長手方向に交互に並ぶように配置され、一の前記磁極ブロックの開放された側の面から出た磁束が、前記周方向及び前記長手方向に分岐し、当該一の前記磁極ブロックと前記周方向及び前記長手方向で隣り合う他の前記磁極ブロックに進入するIn order to solve the above-mentioned problems, the linear motion motor according to one aspect of the present invention includes a columnar magnet in which a plurality of coils are arranged side by side in the circumferential direction, and a magnetic pole magnet surrounding the magnet. The magnetic pole element has a plurality of magnetic pole blocks including an iron core arranged so as to face the coil and a plurality of permanent magnets that open the surface facing the coil and surround the iron core. In, the plurality of permanent magnets are arranged so that the same magnetic poles are directed toward the iron core, and each of the plurality of the magnetic pole blocks is arranged so that different magnetic poles are arranged alternately in the circumferential direction, and the different magnetic poles are arranged. Arranged so as to be alternately arranged in the longitudinal direction of the magnet, the magnetic flux emitted from the open side surface of the one magnetic pole block branches in the circumferential direction and the longitudinal direction to and the magnetic pole block of the one. It enters the other magnetic pole blocks adjacent to each other in the circumferential direction and the longitudinal direction .

また、上記態様において、隣り合う前記磁極ブロックは、永久磁石の一面を互いに密着させていてもよい。 Further, in the above aspect, the adjacent magnetic pole blocks may have one surface of the permanent magnet in close contact with each other.

また、上記態様において、前記鉄心は、前記電機子の長手方向視において先端が欠落した扇形の互いに平行な2つの円環扇形面と、前記2つの円環扇形面に対して垂直な4つの側面とを有する立体形状をなし、前記磁極ブロックは、前記鉄心における前記扇形の半径方向内側の側面以外の5つの面のそれぞれに前記永久磁石が取り付けられて構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the iron core has two fan-shaped circular fan-shaped surfaces having a missing tip in the longitudinal direction of the magnet and four side surfaces perpendicular to the two annular fan-shaped surfaces. The magnetic pole block may be formed by attaching the permanent magnet to each of the five surfaces other than the radial inner side surface of the fan shape in the iron core.

また、上記態様において、前記鉄心は、前記電機子の長手方向視において台形状の互いに平行な2つの台形面と、前記2つの台形面に対して垂直な4つの側面とを有する多面体状をなし、前記磁極ブロックは、前記鉄心における前記台形の上底側の側面以外の5つの面のそれぞれに前記永久磁石が取り付けられて構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the iron core has a polyhedron shape having two trapezoidal surfaces parallel to each other in the longitudinal direction of the armature and four side surfaces perpendicular to the two trapezoidal surfaces. The magnetic pole block may be configured such that the permanent magnet is attached to each of the five surfaces of the iron core other than the side surface on the upper bottom side of the trapezoid.

また、上記態様において、前記鉄心は、前記電機子の長手方向視において五角形の一辺が円弧状とされた形状の互いに平行な2つの主面と、前記2つの主面に対して垂直な5つの側面とを有する立体形状をなし、前記磁極ブロックは、前記鉄心における前記円弧状の側面以外の6つの面のそれぞれに前記永久磁石が取り付けられて構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the iron core has two main surfaces parallel to each other having a pentagonal arcuate side in the longitudinal direction of the armature, and five perpendicular to the two main surfaces. The magnetic pole block has a three-dimensional shape having a side surface, and the magnetic pole block may be configured by attaching the permanent magnet to each of six surfaces other than the arcuate side surface of the iron core.

また、上記態様において、前記鉄心は、互いに平行な菱形の2つの面と、前記2つの面に対して垂直な4つの面とを有する六面体が、前記菱形の一の対角線に平行な軸を中心に、他の対角線を円弧状に湾曲させた立体形状をなし、前記磁極ブロックは、前記鉄心における半径方向内側の円弧面以外の5つの面のそれぞれに前記永久磁石が取り付けられて構成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the iron core is a hexahedron having two faces of rhombuses parallel to each other and four faces perpendicular to the two faces, centered on an axis parallel to one diagonal of the rhombus. In addition, the magnetic pole block has a three-dimensional shape in which other diagonal lines are curved in an arc shape, and the magnetic pole block is configured by attaching the permanent magnet to each of five surfaces other than the arc surface on the inner side in the radial direction of the iron core. May be good.

また、上記態様において、前記磁極子は、推力を伝達する対象物を取り付けるために一部が欠落した環状に構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the magnetic monopole may be formed in an annular shape in which a part is missing in order to attach an object for transmitting thrust.

本発明によれば、コストを抑制しつつ、従来に比して直動電動機の推力特性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the thrust characteristics of the linear motor as compared with the conventional case while suppressing the cost.

実施の形態1に係る直動電動機の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the linear electric motor which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電機子の構成を示す平面断面図。FIG. 5 is a plan sectional view showing a configuration of an armature according to the first embodiment. 実施の形態1に係る磁極子の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the magnetic pole element which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る磁極ブロックの構成を示す分解斜視図。The exploded perspective view which shows the structure of the magnetic pole block which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る磁極子の磁路を説明するための部分拡大平面断面図。A partially enlarged plan sectional view for explaining a magnetic path of a magnetic pole element according to the first embodiment. 図5のA−A線による断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 実施の形態1に係る電機子コイルから生じた磁路を示す部分拡大平面断面図。FIG. 3 is a partially enlarged plan sectional view showing a magnetic path generated from the armature coil according to the first embodiment. 実施の形態2に係る直動電動機の構成を示す平面図。The plan view which shows the structure of the linear electric motor which concerns on Embodiment 2. 実施の形態2に係る直動電動機を用いたラックアンドピニオン機構の構成を示す平面図。The plan view which shows the structure of the rack and pinion mechanism using the linear electric motor which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る直動電動機を用いたラックアンドピニオン機構の構成を示す側面図。The side view which shows the structure of the rack and pinion mechanism which used the linear motor which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る電機子の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the armature which concerns on Embodiment 3. 実施の形態3に係る磁極子の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the magnetic pole element which concerns on Embodiment 3. 実施の形態3に係る電機子の構成を示す平面図。The plan view which shows the structure of the armature which concerns on Embodiment 3. 図13のB−B線における矢視図。FIG. 13 is a view taken along the line BB of FIG. 実施の形態3に係る磁極ブロックの構成を示す分解斜視図。An exploded perspective view showing a configuration of a magnetic pole block according to a third embodiment. 実施の形態3に係る磁極子の内側面を平面に展開した状態を示す図。The figure which shows the state which developed the inner side surface of the magnetic pole element which concerns on Embodiment 3 in a plane. 実施の形態4に係る磁極子の構成を示す平面断面図。The plan sectional view which shows the structure of the magnetic pole element which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施の形態4に係る磁極ブロックの構成を示す分解斜視図。An exploded perspective view showing a configuration of a magnetic pole block according to a fourth embodiment. 実施の形態5に係る磁極子の構成を示す平面断面図。FIG. 5 is a plan sectional view showing a configuration of a magnetic pole element according to a fifth embodiment. 実施の形態5に係る磁極ブロックの構成を示す分解斜視図。An exploded perspective view showing a configuration of a magnetic pole block according to a fifth embodiment. 磁極子の構成の変形例を示す平面断面図。The plan sectional view which shows the modification of the structure of the magnetic pole child.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態では、複数のコイルが周方向に並べて配置された円柱状の電機子と、電機子を囲繞する円環状の磁極子とを備える直動電動機について説明する。磁極子は、異なる磁極が周方向に交互に並ぶように複数の磁極ブロックが円環状に配置されて構成される。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a linear motor including a columnar armature in which a plurality of coils are arranged side by side in the circumferential direction and an annular magnetic pole element surrounding the armature will be described. The magnetic pole element is configured by arranging a plurality of magnetic pole blocks in an annular shape so that different magnetic poles are arranged alternately in the circumferential direction.

図1は、本実施の形態に係る直動電動機の構成を示す斜視図である。直動電動機100は、円柱状の電機子110と、円環状の磁極子120とを備える。電機子110と磁極子120とは同心円状に配置され、磁極子120が電機子110を囲繞する。直動電動機100が駆動されると、電機子110と磁極子120とが相対的に直線移動する。ここで、磁極子120を可動子とし、電機子110を固定子とする構成としてもよいし、電機子110を可動子とし、磁極子120を固定子とする構成としてもよい。本実施の形態では、磁極子120を可動子とし、電機子110を固定子とする構成について説明する。なお、以下の説明では、電機子110の中心軸101の長手方向を「可動方向」、中心軸101を中心とする円周方向を「周方向」、中心軸101に直交する方向を「半径方向」という。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a linear motor according to the present embodiment. The linear motor 100 includes a columnar armature 110 and an annular magnetic pole 120. The armature 110 and the magnetic pole 120 are arranged concentrically, and the magnetic pole 120 surrounds the armature 110. When the linear motor 100 is driven, the armature 110 and the magnetic pole 120 move relatively linearly. Here, the magnetic pole 120 may be a mover and the armature 110 may be a stator, or the armature 110 may be a mover and the magnetic pole 120 may be a stator. In the present embodiment, a configuration in which the magnetic pole 120 is a mover and the armature 110 is a stator will be described. In the following description, the longitudinal direction of the central axis 101 of the armature 110 is the "movable direction", the circumferential direction around the central axis 101 is the "circumferential direction", and the direction orthogonal to the central axis 101 is the "radial direction". ".

図2を参照して、電機子110の構成について説明する。図2は電機子の構成を示す平面断面図である。電機子110は、電機子コイル111と、ティース部112と、ヨーク部113とを有する。ヨーク部113は円筒状をなしており、その外側面からは平面視においてT字状のティース部112が周方向に等間隔に並ぶように半径方向外側に突出している。ティース部112は、軸方向にもヨーク部113から並べて設けられている。 The configuration of the armature 110 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a plan sectional view showing the configuration of the armature. The armature 110 has an armature coil 111, a teeth portion 112, and a yoke portion 113. The yoke portion 113 has a cylindrical shape, and T-shaped tooth portions 112 project outward in the radial direction so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction in a plan view from the outer surface thereof. The teeth portions 112 are also provided side by side from the yoke portions 113 in the axial direction.

ヨーク部113とティース部112とは電機子部材115として一体的に形成されている。かかる電機子部材115は、軟鉄、ソフトフェライト等の軟磁性体によって構成される。また、各ティース部112には導線が巻回され電機子コイル111が形成される。電機子コイル111は、周方向に10個設けられている。 The yoke portion 113 and the teeth portion 112 are integrally formed as an armature member 115. The armature member 115 is made of a soft magnetic material such as soft iron or soft ferrite. Further, a conducting wire is wound around each tooth portion 112 to form an armature coil 111. Ten armature coils 111 are provided in the circumferential direction.

次に、磁極子120の構成について説明する。図1に示すように、磁極子120は、円環状をなしており、電機子110の半径方向外側に配置される。図3は、磁極子120の構成を示す斜視図である。かかる磁極子120は、複数の磁極ブロック121を有しており、これらの磁極ブロック121が周方向に並べられた構造となっている。 Next, the configuration of the magnetic monopole 120 will be described. As shown in FIG. 1, the magnetic pole elements 120 have an annular shape and are arranged on the outer side in the radial direction of the armature 110. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the magnetic monopole 120. The magnetic pole element 120 has a plurality of magnetic pole blocks 121, and has a structure in which these magnetic pole blocks 121 are arranged in the circumferential direction.

図4は、磁極ブロック121の構成を示す分解斜視図である。磁極ブロック121は、軟磁性体の鉄心122と、5つの板状の永久磁石123a〜123eとを有している。鉄心122は、軸方向視において先端が円弧状に欠落した扇形(以下、「円環扇形」という)の互いに平行な2つの面(以下、「円環扇形面」という)と、これらの円環扇形面に対して垂直な4つの側面とを有する立体形状をなしている。永久磁石123a及び123bは、鉄心122の円環扇形面と同じ又は若干大きい円環扇形の主面を有しており、鉄心122の円環扇形面を隠すようにそれぞれに取り付けられる。永久磁石123c及び123dは、鉄心122の軸方向長さと同一又は若干大きい幅を有しており、鉄心122の長方形の側面(つまり、半径方向と平行な側面)を隠すようにそれぞれに取り付けられる。また、永久磁石123eは、鉄心122の大きい方の円弧面、即ち外側円弧面と同一の外径の円弧板状をなしており、鉄心122の外側円弧面を隠すようにこれに取り付けられる。つまり、鉄心122には、内側円弧面を開放して囲繞するように永久磁石123a〜123eが取り付けられる。また、各永久磁石123a〜123eは、鉄心122に同一の磁極を向けて配置される。鉄心122の開放された内側円弧面は可動子磁極124となる。後述するように、可動子磁極124は、各永久磁石123a〜123eが鉄心122を向く面の磁極と同一磁極となる。また、各永久磁石123a〜123eの外側を向く面(鉄心122とは反対側の面)は可動子磁極124の反対磁極となる。 FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of the magnetic pole block 121. The magnetic pole block 121 has a soft magnetic iron core 122 and five plate-shaped permanent magnets 123a to 123e. The iron core 122 has two planes (hereinafter referred to as "circular fan-shaped planes") parallel to each other in a fan shape (hereinafter referred to as "circular fan shape") whose tip is missing in an arc shape in the axial direction, and these circular rings. It has a three-dimensional shape with four sides perpendicular to the fan-shaped surface. The permanent magnets 123a and 123b have an annular fan-shaped main surface that is the same as or slightly larger than the annular fan-shaped surface of the iron core 122, and are attached to each of them so as to hide the annular fan-shaped surface of the iron core 122. The permanent magnets 123c and 123d have a width equal to or slightly larger than the axial length of the iron core 122, and are attached to each so as to hide the rectangular side surface (that is, the side surface parallel to the radial direction) of the iron core 122. Further, the permanent magnet 123e has an arc plate shape having the same outer diameter as the larger arc surface of the iron core 122, that is, the outer arc surface, and is attached to the permanent magnet 123e so as to hide the outer arc surface of the iron core 122. That is, permanent magnets 123a to 123e are attached to the iron core 122 so as to open and surround the inner arc surface. Further, the permanent magnets 123a to 123e are arranged so that the same magnetic poles are directed to the iron core 122. The open inner arc surface of the iron core 122 serves as a mover magnetic pole 124. As will be described later, the movable element magnetic pole 124 has the same magnetic pole as the magnetic pole on the surface where the permanent magnets 123a to 123e face the iron core 122. Further, the surface of each of the permanent magnets 123a to 123e facing outward (the surface opposite to the iron core 122) is the opposite magnetic pole of the mover magnetic pole 124.

図3を参照する。磁極ブロック121のそれぞれは、長方形の側面同士を接して周方向に互いに接続される。周方向に隣接する2つの磁極ブロック121の可動子磁極124は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極124が交互に並ぶように各磁極ブロック121が周方向に並べられる。このため、周方向について隣り合う磁極ブロック121の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック121が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック121を容易に周方向に並べて配置することができる。 See FIG. Each of the magnetic pole blocks 121 touches the side surfaces of the rectangle and is connected to each other in the circumferential direction. The mover magnetic poles 124 of the two magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the circumferential direction are different magnetic poles. That is, the magnetic pole blocks 121 are arranged in the circumferential direction so that the different movable magnetic poles 124 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the circumferential direction has an S pole and the other has an N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 121 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 121 can be easily arranged side by side in the circumferential direction.

また、複数の磁極ブロック121が一列に並んだ円環状の構造体は軸方向に複数積層される。軸方向に隣接する磁極ブロック121のそれぞれは、円環扇面同士を接して互いに接続される。軸方向に隣接する2つの磁極ブロック121の可動子磁極124は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極124が交互に並ぶように各磁極ブロック121が軸方向に並べられる。このため、軸方向について隣り合う磁極ブロック121の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック121が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック121を容易に軸方向に並べて配置することができる。 Further, a plurality of annular structures in which a plurality of magnetic pole blocks 121 are arranged in a row are laminated in the axial direction. Each of the magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the axial direction are in contact with each other and are connected to each other. The mover magnetic poles 124 of the two magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the axial direction are different magnetic poles from each other. That is, the magnetic pole blocks 121 are arranged in the axial direction so that the different movable magnetic poles 124 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the axial direction has an S pole and the other has an N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 121 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 121 can be easily arranged side by side in the axial direction.

さらに積層された円環状の構造体を囲繞するように円筒状の軟磁性体からなるバックヨーク125が外側に配置される。このため、各磁極ブロック121は可動子磁極124以外の磁極が外部に露出されず、バックヨーク125内に磁路が形成される。 Further, a back yoke 125 made of a cylindrical soft magnetic material is arranged on the outside so as to surround the laminated annular structure. Therefore, in each magnetic pole block 121, magnetic poles other than the mover magnetic pole 124 are not exposed to the outside, and a magnetic path is formed in the back yoke 125.

図5は磁極子120の磁路を説明するための部分拡大平面断面図であり、図6は図5のA−A線による断面図である。図5及び図6において、矢印は磁化方向を示しており、極性はS→Nとなっている。鉄心122は、その周囲を取り囲む永久磁石123a〜123eによって磁化される。S極が鉄心122に面する永久磁石123a〜123eから出た磁束が鉄心122内を進む。鉄心122には5面に永久磁石123a〜123eが取り付けられているため、これらの5つの永久磁石123a〜123eのそれぞれから出た磁束が鉄心122の内部を進み、それぞれの磁束が半径方向内向きに進行して可動子磁極124から内側の空間(電機子110とのギャップ)に出る。かかる磁束は放射状に周方向及び軸方向に分岐し、隣の磁極ブロック121のN極の可動子磁極124から鉄心122の内部に進入する。この鉄心122には、周方向及び軸方向のそれぞれに隣り合う4つの磁極ブロック121からの磁束が進入する。この鉄心122には永久磁石123a〜123eのN極が面しているため、磁束はさらにこの鉄心122の内部を進み、軸方向、周方向、及び半径方向外向きのそれぞれに分岐して永久磁石123a〜123eに入る。永久磁石123c及び123dからは周方向に隣接する永久磁石123c及び123dへと磁束が戻る。永久磁石123a及び123bからは軸方向に隣接する永久磁石123a及び123bへと磁束が戻る。また、永久磁石123eから出た磁束はバックヨーク125を周方向及び軸方向のそれぞれに分かれて進行し、周方向及び軸方向に隣接する磁極ブロック121の永久磁石123eに入る。 FIG. 5 is a partially enlarged plan sectional view for explaining the magnetic path of the magnetic pole element 120, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line AA of FIG. In FIGS. 5 and 6, the arrow indicates the magnetization direction, and the polarity is S → N. The iron core 122 is magnetized by the permanent magnets 123a to 123e surrounding the iron core 122. The magnetic flux generated from the permanent magnets 123a to 123e whose S pole faces the iron core 122 travels in the iron core 122. Since the permanent magnets 123a to 123e are attached to the five surfaces of the iron core 122, the magnetic fluxes emitted from each of the five permanent magnets 123a to 123e travel inside the iron core 122, and the respective magnetic fluxes are inward in the radial direction. From the mover magnetic flux 124 to the inner space (gap with the armature 110). The magnetic flux radially branches in the circumferential direction and the axial direction, and enters the inside of the iron core 122 from the mover magnetic pole 124 of the N pole of the adjacent magnetic pole block 121. Magnetic fluxes from four magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the circumferential direction and the axial direction enter the iron core 122. Since the north poles of the permanent magnets 123a to 123e face the iron core 122, the magnetic flux further travels inside the iron core 122 and branches into the axial direction, the circumferential direction, and the radial direction outward, respectively, and the permanent magnet. Enter 123a to 123e. The magnetic flux returns from the permanent magnets 123c and 123d to the permanent magnets 123c and 123d adjacent to each other in the circumferential direction. The magnetic flux returns from the permanent magnets 123a and 123b to the permanent magnets 123a and 123b adjacent in the axial direction. Further, the magnetic flux generated from the permanent magnet 123e travels in the back yoke 125 separately in the circumferential direction and the axial direction, and enters the permanent magnet 123e of the magnetic pole block 121 adjacent in the circumferential direction and the axial direction.

可動子磁極124は、当該可動子磁極124を含む鉄心122に面した永久磁石123a〜123eの磁極と同一極性となる。つまり、鉄心122に永久磁石123a〜123eのS極が面している場合、当該鉄心122の可動子磁極124はS極となり、鉄心122に永久磁石123a〜123eのN極が面している場合、当該鉄心122の可動子磁極124はN極となる。 The mover magnetic pole 124 has the same polarity as the magnetic poles of the permanent magnets 123a to 123e facing the iron core 122 including the mover magnetic pole 124. That is, when the S poles of the permanent magnets 123a to 123e face the iron core 122, the movable element magnetic pole 124 of the iron core 122 becomes the S pole, and the N poles of the permanent magnets 123a to 123e face the iron core 122. The mover magnetic pole 124 of the iron core 122 has an north pole.

上記のような構成の直動電動機100において、電機子コイル111に電流を流すと、電機子コイル111の周囲に磁界が発生する。図7は、電機子コイル111から生じた磁路を示す部分拡大平面断面図である。各電機子コイル111の断面の回りに環状の磁路が形成される。このとき、ティース部112の磁極子120との対向面が磁極(電機子磁極114)となる。 In the linear motor 100 having the above configuration, when a current is passed through the armature coil 111, a magnetic field is generated around the armature coil 111. FIG. 7 is a partially enlarged plan sectional view showing a magnetic path generated from the armature coil 111. An annular magnetic path is formed around the cross section of each armature coil 111. At this time, the surface of the teeth portion 112 facing the magnetic pole element 120 becomes a magnetic pole (armature magnetic pole 114).

電機子コイル111によって生じた磁束は、ギャップを通じて可動子磁極124から鉄心122に入り、永久磁石123a〜123dを通過する。永久磁石123c,123dを通過した磁束は、隣の磁極ブロック121の永久磁石123c,123dを介して鉄心122に入り、S極の可動子磁極124からギャップに出て、これに対向するN極の電機子磁極114に入る。図示しないが、永久磁石123a,123bを通過した磁束も同様にして、隣の磁極ブロック121の永久磁石123a,123bを介して鉄心122に入り、S極の可動子磁極124からギャップに出て、N極の電機子磁極114に入る。 The magnetic flux generated by the armature coil 111 enters the iron core 122 from the mover magnetic pole 124 through the gap and passes through the permanent magnets 123a to 123d. The magnetic flux that has passed through the permanent magnets 123c and 123d enters the iron core 122 via the permanent magnets 123c and 123d of the adjacent magnetic pole block 121, exits the gap from the armature magnetic pole 124 of the S pole, and is opposed to the permanent magnets 123c and 123d. Enter the armature magnetic pole 114. Although not shown, the magnetic flux that has passed through the permanent magnets 123a and 123b also enters the iron core 122 via the permanent magnets 123a and 123b of the adjacent magnetic pole block 121 and exits the gap from the armature magnetic pole 124 of the S pole. Enters the N-pole armature magnetic flux 114.

なお、電機子コイル111によって生じた磁束が永久磁石123eを通過してもよいし、通過しなくてもよい。当該磁束が永久磁石123eを通過するか否かは直動電動機100の構成による。例えば、鉄心122の半径方向寸法が小さく電機子磁極114と永久磁石123eとの距離が短ければ、電機子磁極114から生じた磁束が永久磁石123eを通過しやすく、鉄心122の半径方向寸法が大きく電機子磁極114と永久磁石123eとの距離が長ければ、電機子磁極114から生じた磁束が永久磁石123eを通過しにくい。本実施の形態に係る直動電動機100は、各鉄心122を永久磁石123a〜123eが取り囲んでいるため、従来型の鉄心の2面にのみ永久磁石が取り付けられた構造の回転子に比べて、可動子磁極124に生じる磁束が増大される。したがって、直動電動機100における磁気効率が向上する。 The magnetic flux generated by the armature coil 111 may or may not pass through the permanent magnet 123e. Whether or not the magnetic flux passes through the permanent magnet 123e depends on the configuration of the linear motor 100. For example, if the radial dimension of the iron core 122 is small and the distance between the armature magnetic pole 114 and the permanent magnet 123e is short, the magnetic flux generated from the armature magnetic pole 114 easily passes through the permanent magnet 123e, and the radial dimension of the iron core 122 is large. If the distance between the armature magnetic pole 114 and the permanent magnet 123e is long, it is difficult for the magnetic flux generated from the armature magnetic pole 114 to pass through the permanent magnet 123e. In the linear motor 100 according to the present embodiment, since each iron core 122 is surrounded by permanent magnets 123a to 123e, as compared with a rotor having a structure in which permanent magnets are attached only to two surfaces of the conventional iron core, The magnetic flux generated in the mover magnetic pole 124 is increased. Therefore, the magnetic efficiency of the linear motor 100 is improved.

(実施の形態2)
本実施の形態では、複数のコイルが周方向に並べて配置された円柱状の電機子と、一部が欠落した円環状の磁極子とを備える直動電動機について説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a linear motor including a columnar armature in which a plurality of coils are arranged side by side in the circumferential direction and an annular magnetic pole element in which a part of the coil is missing will be described.

図8は、本実施の形態に係る直動電動機の構成を示す平面図である。直動電動機200は、柱状の電機子210と、一部が欠落した円環状の磁極子220とを備える。電機子210と磁極子220とは同軸的に配置され、磁極子220が電機子210を囲繞する。直動電動機200が駆動されると、電機子210と磁極子220とが相対的に直線移動する。ここで、磁極子220を可動子とし、電機子210を固定子とする構成としてもよいし、電機子210を可動子とし、磁極子220を固定子とする構成としてもよい。本実施の形態では、磁極子220を可動子とし、電機子210を固定子とする構成について説明する。 FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the linear motor according to the present embodiment. The linear motor 200 includes a columnar armature 210 and an annular magnetic pole 220 with a part missing. The armature 210 and the magnetic pole 220 are arranged coaxially, and the magnetic pole 220 surrounds the armature 210. When the linear motor 200 is driven, the armature 210 and the magnetic pole 220 move relatively linearly. Here, the magnetic pole 220 may be a mover and the armature 210 may be a stator, or the armature 210 may be a mover and the magnetic pole 220 may be a stator. In the present embodiment, a configuration in which the magnetic pole 220 is a mover and the armature 210 is a stator will be described.

電機子210は、電機子コイル211と、ティース部212と、ヨーク部213とを有する。ヨーク部213は円柱状をなしている。ヨーク部213の円弧面からは外周の一部の範囲を除き、平面視においてT字状のティース部212が周方向に等間隔に並ぶように半径方向外側に突出している。ティース部212は、軸方向にもヨーク部213から並べて設けられている。即ち、本実施の形態に係る電機子部材215は、実施の形態1に係る電機子部材115から一部のティース部112が取り除かれた形状となっている。かかる電機子部材215は、軟鉄、ソフトフェライト等の軟磁性体によって構成される。 The armature 210 has an armature coil 211, a teeth portion 212, and a yoke portion 213. The yoke portion 213 has a columnar shape. Except for a part of the outer circumference from the arc surface of the yoke portion 213, T-shaped tooth portions 212 project outward in the radial direction so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction in a plan view. The teeth portion 212 is also provided side by side from the yoke portion 213 in the axial direction. That is, the armature member 215 according to the present embodiment has a shape in which a part of the teeth portion 112 is removed from the armature member 115 according to the first embodiment. The armature member 215 is made of a soft magnetic material such as soft iron or soft ferrite.

各ティース部212には導線が巻回され電機子コイル211が形成される。電機子コイル211は、周方向に8個設けられている。電機子部材215のティース部212が設けられていない部分は非コイル部216とされる。 A conducting wire is wound around each tooth portion 212 to form an armature coil 211. Eight armature coils 211 are provided in the circumferential direction. The portion of the armature member 215 where the tooth portion 212 is not provided is referred to as a non-coil portion 216.

次に、磁極子220の構成について説明する。図8に示すように、磁極子220は、一部が欠落した円環状、即ち平面視においてC字状をなしており、電機子210の半径方向外側に配置される。さらに詳細に説明すると、磁極子220の欠落部は、ヨーク部213の非コイル部216に周方向の位置を合わせて配置される。かかる磁極子220は、複数の磁極ブロック121を有しており、これらの磁極ブロック121が周方向に並べられた構造となっている。なお、磁極ブロック121の構成については、実施の形態1におけるものと同様であるので、その説明を省略する。 Next, the configuration of the magnetic monopole 220 will be described. As shown in FIG. 8, the magnetic pole element 220 has an annular shape in which a part is missing, that is, a C-shape in a plan view, and is arranged on the outer side in the radial direction of the armature 210. More specifically, the missing portion of the magnetic pole element 220 is arranged so as to align with the non-coil portion 216 of the yoke portion 213 in the circumferential direction. The magnetic pole element 220 has a plurality of magnetic pole blocks 121, and these magnetic pole blocks 121 have a structure in which they are arranged in the circumferential direction. Since the configuration of the magnetic pole block 121 is the same as that in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

磁極ブロック121のそれぞれは、長方形の側面同士を接して周方向に互いに接続される。周方向に隣接する2つの磁極ブロック121の可動子磁極124は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極124が交互に並ぶように各磁極ブロック121が周方向に並べられる。このため、周方向について隣り合う磁極ブロック121の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック121が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック121を容易に周方向に並べて配置することができる。 Each of the magnetic pole blocks 121 touches the side surfaces of the rectangle and is connected to each other in the circumferential direction. The mover magnetic poles 124 of the two magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the circumferential direction are different magnetic poles. That is, the magnetic pole blocks 121 are arranged in the circumferential direction so that the different movable magnetic poles 124 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the circumferential direction has an S pole and the other has an N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 121 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 121 can be easily arranged side by side in the circumferential direction.

また、複数の磁極ブロック121が一列に並んだ一部が欠落した円環状の構造体は軸方向に複数積層される(図示せず)。軸方向に隣接する磁極ブロック121のそれぞれは、円環扇面同士を接して互いに接続される。軸方向に隣接する2つの磁極ブロック121の可動子磁極124は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極124が交互に並ぶように各磁極ブロック121が軸方向に並べられる。このため、軸方向について隣り合う磁極ブロック121の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック121が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック121を容易に軸方向に並べて配置することができる。 Further, a plurality of annular structures in which a plurality of magnetic pole blocks 121 are arranged in a row and a part of which is missing are laminated in the axial direction (not shown). Each of the magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the axial direction are in contact with each other and are connected to each other. The mover magnetic poles 124 of the two magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the axial direction are different magnetic poles from each other. That is, the magnetic pole blocks 121 are arranged in the axial direction so that the different movable magnetic poles 124 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the magnetic pole blocks 121 adjacent to each other in the axial direction has an S pole and the other has an N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 121 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 121 can be easily arranged side by side in the axial direction.

さらに積層された平面視C字状の構造体を囲繞するように平面視C字の筒状の軟磁性体からなるバックヨーク225が外側に配置される。このため、各磁極ブロック121は可動子磁極124以外の磁極が外部に露出されず、バックヨーク225内に磁路が形成される。なお、本実施の形態に係る磁極ブロック121に形成される磁路は、実施の形態1で説明した物と同様であるので、その説明を省略する。同様に、本実施の形態に係る電機子コイル211によって形成される磁路は、実施の形態1に係る電機子コイル111によって形成される磁路と同様であるので、その説明を省略する。 Further, a back yoke 225 made of a tubular soft magnetic material having a C-shape in a plan view is arranged outside so as to surround the laminated C-shaped structure in a plan view. Therefore, in each magnetic pole block 121, magnetic poles other than the mover magnetic pole 124 are not exposed to the outside, and a magnetic path is formed in the back yoke 225. Since the magnetic path formed in the magnetic pole block 121 according to the present embodiment is the same as that described in the first embodiment, the description thereof will be omitted. Similarly, the magnetic path formed by the armature coil 211 according to the present embodiment is the same as the magnetic path formed by the armature coil 111 according to the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

上記の磁極子220における欠落部には、推力を伝達する対象物が取り付けられる。図9は、本実施の形態に係る直動電動機を用いたラックアンドピニオン機構の構成を示す平面図であり、図10はその側面図である。図9及び図10に示すように、推力伝達対象をラックアンドピニオン機構230におけるラックギア231とすることができる。本実施の形態に係る直動電動機200においては、磁極子210の一部が欠落しているため、この欠落部において磁気が発生せず、電機子210と磁極子220との間に生じる磁気吸引力が周方向で不均一となる。このため、欠落部の反対側において磁極子220が電機子210に引きつけられ、ラックギア231がピニオンギア232に押し付けられる。この結果、ラックギア231の歯の両面がピニオンギア232の2つの歯にそれぞれ接触した状態となり、バックラッシュが防止される。 An object for transmitting thrust is attached to the missing portion of the magnetic monopole 220. FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a rack and pinion mechanism using a linear motor according to the present embodiment, and FIG. 10 is a side view thereof. As shown in FIGS. 9 and 10, the thrust transmission target can be the rack gear 231 in the rack and pinion mechanism 230. In the linear motor 200 according to the present embodiment, since a part of the magnetic pole element 210 is missing, magnetism is not generated in this missing portion, and magnetic attraction generated between the armature 210 and the magnetic pole element 220 is generated. The force becomes non-uniform in the circumferential direction. Therefore, the magnetic monopole 220 is attracted to the armature 210 on the opposite side of the missing portion, and the rack gear 231 is pressed against the pinion gear 232. As a result, both sides of the teeth of the rack gear 231 are in contact with the two teeth of the pinion gear 232, respectively, and backlash is prevented.

(実施の形態3)
本実施の形態では、周方向に同極が並び、軸方向に交互に異極が並ぶように配置した磁極子を備える直動電動機について説明する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, a linear motor having magnetic poles arranged so that the same poles are arranged in the circumferential direction and different poles are arranged alternately in the axial direction will be described.

図11は、本実施の形態に係る電機子の構成を示す斜視図であり、図12は、本実施の形態に係る磁極子の構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る直動電動機は、円柱状の電機子310と、円環状の磁極子320とを備える。電機子310と磁極子320とは同心円状に配置され、磁極子320が電機子310を囲繞する。直動電動機が駆動されると、電機子310と磁極子320とが軸方向に相対的に直線移動する。ここで、磁極子320を可動子とし、電機子310を固定子とする構成としてもよいし、電機子310を可動子とし、磁極子320を固定子とする構成としてもよい。本実施の形態では、磁極子320を可動子とし、電機子310を固定子とする構成について説明する。 FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the armature according to the present embodiment, and FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the magnetic pole according to the present embodiment. The linear motor according to the present embodiment includes a columnar armature 310 and an annular magnetic pole 320. The armature 310 and the magnetic pole 320 are arranged concentrically, and the magnetic pole 320 surrounds the armature 310. When the linear motor is driven, the armature 310 and the magnetic pole 320 move linearly in the axial direction. Here, the magnetic pole 320 may be a mover and the armature 310 may be a stator, or the armature 310 may be a mover and the magnetic pole 320 may be a stator. In the present embodiment, a configuration in which the magnetic pole element 320 is a mover and the armature 310 is a stator will be described.

図13及び図14を参照して、電機子310の構成について説明する。図13は電機子の構成を示す平面図であり、図14は図13のB−B線における矢視図、即ち、円筒状の電機子を平面的に展開したときの図である。電機子310は、電機子コイル311と、ティース部312と、ヨーク部313とを有する。ヨーク部313は円筒状をなしており、その外側面からは、周方向に概ね一周するように一部が欠落した環状のティース部312が半径方向外側に突出している。また、ヨーク部313には複数のティース部312が軸方向に並べて設けられている。 The configuration of the armature 310 will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is a plan view showing the configuration of the armature, and FIG. 14 is a view taken along the line BB of FIG. 13, that is, a view when the cylindrical armature is developed in a plane. The armature 310 has an armature coil 311 and a teeth portion 312 and a yoke portion 313. The yoke portion 313 has a cylindrical shape, and from the outer surface thereof, an annular tooth portion 312, which is partially missing so as to substantially go around in the circumferential direction, protrudes outward in the radial direction. Further, the yoke portion 313 is provided with a plurality of tooth portions 312 arranged side by side in the axial direction.

ヨーク部313とティース部312とは電機子部材315として一体的に形成されている。かかる電機子部材315は、軟鉄、ソフトフェライト等の軟磁性体によって構成される。各ティース部312には導線が巻回され電機子コイル311が形成される。1つの電機子コイル311は、ヨーク部313の外周を概ね一周する。 The yoke portion 313 and the teeth portion 312 are integrally formed as an armature member 315. The armature member 315 is made of a soft magnetic material such as soft iron or soft ferrite. An electric wire is wound around each tooth portion 312 to form an armature coil 311. One armature coil 311 substantially goes around the outer circumference of the yoke portion 313.

次に、磁極子320の構成について説明する。図12に示すように、磁極子320は、円環状をなしており、電機子310の半径方向外側に配置される。かかる磁極子320は、複数の磁極ブロック321を有しており、これらの磁極ブロック321が周方向に並べられた構造となっている。 Next, the configuration of the magnetic monopole 320 will be described. As shown in FIG. 12, the magnetic pole elements 320 have an annular shape and are arranged on the outer side in the radial direction of the armature 310. The magnetic pole element 320 has a plurality of magnetic pole blocks 321 and has a structure in which these magnetic pole blocks 321 are arranged in the circumferential direction.

図15は、磁極ブロック321の構成を示す分解斜視図である。磁極ブロック321は、軟磁性体の鉄心322と、5つの板状の永久磁石323a〜323eとを有している。鉄心322は、互いに平行な菱形の2つの面と、前記2つの面に対して垂直な4つの面とを有する六面体が、菱形の一の対角線に平行な軸を中心に、他の対角線を円弧状に湾曲させた立体形状をなしている。以下、周方向内側の菱形の円弧面を「内側菱形円弧面」、周方向外側の菱形の円弧面を「外側菱形円弧面」といい、内側菱形円弧面と外側菱形円弧面とを繋ぐ4つの面のそれぞれを「側面」という。 FIG. 15 is an exploded perspective view showing the configuration of the magnetic pole block 321. The magnetic pole block 321 has an iron core 322 made of a soft magnetic material and five plate-shaped permanent magnets 323a to 323e. The iron core 322 is a hexahedron having two rhombic faces parallel to each other and four faces perpendicular to the two faces, centering on an axis parallel to one diagonal of the rhombus, and circularly forming another diagonal line. It has a three-dimensional shape that is curved in an arc shape. Hereinafter, the rhombic arc plane on the inner side in the circumferential direction is referred to as the "inner rhombic arc plane", and the rhombic arc plane on the outer side in the circumferential direction is referred to as the "outer rhombic arc plane". Each of the faces is called a "side".

永久磁石323a乃至323dは、鉄心322の側面と同じ又は若干大きい主面を有しており、鉄心322の側面を隠すようにそれぞれに取り付けられる。永久磁石323eは、鉄心322の外側菱形円弧面と同じ又は若干大きい主面を有した円弧板状をなしており、外側菱形円弧面を隠すように取り付けられる。つまり、鉄心322には、内側菱形円弧面を開放して囲繞するように永久磁石323a〜323eが取り付けられる。また、各永久磁石323a〜323eは、鉄心322に同一の磁極を向けて配置される。鉄心322の開放された内側菱形円弧面は可動子磁極324となる。可動子磁極324は、各永久磁石323a〜323eが鉄心322を向く面の磁極と同一磁極となる。また、各永久磁石323a〜323eの外側を向く面(鉄心322とは反対側の面)は可動子磁極324の反対磁極となる。 The permanent magnets 323a to 323d have a main surface that is the same as or slightly larger than the side surface of the iron core 322, and are attached to each of the permanent magnets 323a to 323d so as to hide the side surface of the iron core 322. The permanent magnet 323e has an arc plate shape having a main surface equal to or slightly larger than the outer rhombic arc surface of the iron core 322, and is attached so as to hide the outer rhombic arc surface. That is, permanent magnets 323a to 323e are attached to the iron core 322 so as to open and surround the inner rhombic arc surface. Further, the permanent magnets 323a to 323e are arranged so that the same magnetic poles are directed to the iron core 322. The open inner rhombic arc surface of the iron core 322 serves as a mover magnetic pole 324. The mover magnetic pole 324 has the same magnetic pole as the magnetic pole on the surface where the permanent magnets 323a to 323e face the iron core 322. Further, the surface of each of the permanent magnets 323a to 323e facing the outside (the surface opposite to the iron core 322) is the opposite magnetic pole of the mover magnetic pole 324.

図12を参照する。磁極ブロック321のそれぞれは、側面同士を接して軸方向及び周方向に対して斜めの方向に互いに接続される。隣接する2つの磁極ブロック321の可動子磁極324は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極324が交互に並ぶように各磁極ブロック321が軸方向及び周方向に対して斜めの方向に並べられる。このため、隣り合う磁極ブロック321の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック321が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック321を容易に並べて配置することができる。 See FIG. Each of the magnetic pole blocks 321 is in contact with each other and is connected to each other in an axial direction and an oblique direction with respect to the circumferential direction. The mover magnetic poles 324 of the two adjacent magnetic pole blocks 321 are different magnetic poles from each other. That is, each magnetic pole block 321 is arranged in an oblique direction with respect to the axial direction and the circumferential direction so that different movable magnet magnetic poles 324 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the adjacent magnetic pole blocks 321 is the S pole and the other is the N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 321 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 321 can be easily arranged side by side.

図16は、本実施の形態に係る磁極子の内側面を平面に展開した状態を示す図である。1つの磁極ブロック321の軸方向の両側及び周方向の両側のそれぞれには、頂点を対向させるように磁極ブロック321が配置される。このようにして互いに頂点を対向させて配置される磁極ブロック321の可動子磁極324は同一磁極とされる。つまり、磁極ブロック321は、同一の可動子磁極324が周方向に並ぶように配置され、また、同一の可動子磁極324が軸方向に並ぶように配置される。 FIG. 16 is a diagram showing a state in which the inner side surface of the magnetic monopole according to the present embodiment is developed in a plane. The magnetic pole blocks 321 are arranged so that the vertices face each other on both sides in the axial direction and both sides in the circumferential direction of one magnetic pole block 321. The mover magnetic poles 324 of the magnetic pole blocks 321 arranged so that their vertices face each other in this way are the same magnetic poles. That is, the magnetic pole block 321 is arranged so that the same mover magnetic poles 324 are arranged in the circumferential direction, and the same mover magnetic poles 324 are arranged so as to be arranged in the axial direction.

以下の説明では、菱形円弧面の可動子磁極324が頂点を突き合わせるようにして周方向に一列に並んだ一群の磁極ブロック321を、磁極ブロック321の「列」という。1つの列に含まれる全ての可動子磁極324は同極とされる。また、隣り合う列は互いに異極とされる。図16に示すように、1列目(最も軸方向の一方側の列)はS極とされ、2列目(軸方向一方側の2番目の列)はN極とされ、3列目はS極とされ、4列目はN極とされ、5列目はS極とされ、6列目はN極とされる。換言すれば、磁極子320において、前後方向に1列ずつ可動子磁極324が反転し、一列の周方向に同一の可動子磁極324が並ぶ。 In the following description, a group of magnetic pole blocks 321 in which the movable magnetic poles 324 of the rhombic arc surface are arranged in a row in the circumferential direction so that the vertices abut each other are referred to as "rows" of the magnetic pole blocks 321. All mover magnetic poles 324 included in one row are of the same pole. Also, adjacent rows are opposite to each other. As shown in FIG. 16, the first row (the row on one side in the axial direction) is the south pole, the second row (the second row on the one side in the axial direction) is the north pole, and the third row is the north pole. The south pole is used, the fourth row is the north pole, the fifth row is the south pole, and the sixth row is the north pole. In other words, in the magnetic poles 320, the mover magnetic poles 324 are inverted one by one in the front-rear direction, and the same mover magnetic poles 324 are lined up in the circumferential direction of one row.

上記のようにして複数の磁極ブロック321が互いに接続されて構成された円環状の構造体を囲繞するように円筒状の軟磁性体からなるバックヨーク325が外側に配置される。このため、各磁極ブロック321は可動子磁極324以外の磁極が外部に露出されず、バックヨーク325内に磁路が形成される。 A back yoke 325 made of a cylindrical soft magnetic material is arranged on the outside so as to surround an annular structure formed by connecting a plurality of magnetic pole blocks 321 to each other as described above. Therefore, in each magnetic pole block 321, magnetic poles other than the mover magnetic pole 324 are not exposed to the outside, and a magnetic path is formed in the back yoke 325.

上記のような構成の直動電動機において、電機子コイル311に電流を流すと、電機子コイル311の周囲に磁界が発生する。各電機子コイル311の断面の回りに環状の磁路が形成される。このとき、ティース部312の磁極子320との対向面が電機子磁極314(図11参照)となる。 When a current is passed through the armature coil 311 in a linear motor having the above configuration, a magnetic field is generated around the armature coil 311. An annular magnetic path is formed around the cross section of each armature coil 311. At this time, the surface of the teeth portion 312 facing the magnetic pole element 320 becomes the armature magnetic pole 314 (see FIG. 11).

電機子コイル311に電流が流れると、電機子磁極314と可動子磁極324とが磁力によって吸引又は反発される。電機子コイル311に流れる電流が制御されることで、電機子コイル311によって生じる磁界が変化し、これによって磁極子320が軸方向に移動する。円環状のS極の電機子磁極314からは放射状に磁束が出る。かかる磁束は円環状に配置されたN極の列の各可動子磁極324に入り、この可動子磁極324を有する鉄心322に接する全ての永久磁石323を通過する。永久磁石323を出た磁束は、隣のS極の列の各磁極ブロック321の永久磁石323に入り、円環状に配置されたS極の各可動子磁極324から出て円環状のN極の電機子磁極314に入る。つまり、本実施の形態に係る直動電動機では、電機子310によって生じた磁束が磁極ブロック321の全ての永久磁石323を通過する。磁極子320では、各鉄心322を永久磁石323が取り囲んでいるため、従来型の鉄心の2面にのみ永久磁石が取り付けられた構造の磁極子に比べて、可動子磁極324に生じる磁束が増大される。したがって、直動電動機における磁気効率が向上する。 When a current flows through the armature coil 311, the armature magnetic pole 314 and the mover magnetic pole 324 are attracted or repelled by the magnetic force. By controlling the current flowing through the armature coil 311 the magnetic field generated by the armature coil 311 changes, which causes the monopole 320 to move in the axial direction. Magnetic flux is emitted radially from the armature magnetic pole 314 of the annular S pole. The magnetic flux enters each mover pole 324 in a row of N poles arranged in an annular shape and passes through all the permanent magnets 323 in contact with the iron core 322 having the mover pole 324. The magnetic flux emitted from the permanent magnet 323 enters the permanent magnet 323 of each magnetic pole block 321 in the adjacent row of S poles, exits from each movable armature magnetic pole 324 of the S poles arranged in an annular shape, and has an annular north pole. Enter the armature magnetic pole 314. That is, in the linear motor according to the present embodiment, the magnetic flux generated by the armature 310 passes through all the permanent magnets 323 of the magnetic pole block 321. In the monopole 320, since each iron core 322 is surrounded by a permanent magnet 323, the magnetic flux generated in the mover magnetic pole 324 is increased as compared with a magnetic pole having a structure in which permanent magnets are attached only to two surfaces of the conventional iron core. Will be done. Therefore, the magnetic efficiency of the linear motor is improved.

(実施の形態4)
本実施の形態では、軸方向視において台形状の互いに平行な2つの台形面と、2つの台形面に対して垂直な4つの側面とを有する多面体状の鉄心の5つの面に永久磁石が取り付けられた磁極ブロックにより構成された磁極子を有する直動電動機について説明する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, permanent magnets are attached to five surfaces of a polyhedron-shaped iron core having two trapezoidal trapezoidal surfaces parallel to each other and four side surfaces perpendicular to the two trapezoidal surfaces in the axial direction. A linear motor having a magnetic pole element composed of the magnetic pole blocks provided will be described.

本実施の形態に係る電機子の構成は、実施の形態1に係る電機子の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。 Since the configuration of the armature according to the present embodiment is the same as the configuration of the armature according to the first embodiment, the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

本実施の形態に係る磁極子の構成について説明する。図17は、本実施の形態に係る磁極子の構成を示す平面断面図である。磁極子420は、多角形環状をなしており、電機子110の半径方向外側に配置される。かかる磁極子420は、複数の磁極ブロック421を有しており、これらの磁極ブロック421が周方向に並べられた構造となっている。 The configuration of the magnetic pole element according to the present embodiment will be described. FIG. 17 is a plan sectional view showing the configuration of the magnetic pole element according to the present embodiment. The magnetic monopole 420 has a polygonal annular shape and is arranged on the outer side in the radial direction of the armature 110. The magnetic pole element 420 has a plurality of magnetic pole blocks 421, and has a structure in which these magnetic pole blocks 421 are arranged in the circumferential direction.

図18は、磁極ブロック421の構成を示す分解斜視図である。磁極ブロック421は、軟磁性体の鉄心422と、5つの板状の永久磁石423a〜423eとを有している。鉄心422は、軸方向視において台形の互いに平行な2つの面(以下、「台形面」という)と、これらの台形面に対して垂直な4つの側面とを有する多面体状をなしている。永久磁石423a及び423bは、鉄心422の台形面と同じ又は若干大きい台形の主面を有しており、鉄心422の台形面を隠すようにそれぞれに取り付けられる。永久磁石423c及び423dは、鉄心422の軸方向長さと同一又は若干大きい幅を有しており、鉄心422の台形の脚側の側面(つまり、半径方向と平行な側面)を隠すようにそれぞれに取り付けられる。また、永久磁石423eは、鉄心422の軸方向長さと同一又は若干大きい幅を有しており、鉄心422の台形の下底側の側面(つまり、半径方向外側を向く側面)を隠すようにこれに取り付けられる。つまり、鉄心422には、台形の上底側の側面(つまり、半径方向内側を向く側面)を開放して囲繞するように永久磁石423a〜423eが取り付けられる。また、各永久磁石423a〜423eは、鉄心422に同一の磁極を向けて配置される。鉄心422の開放された側面は可動子磁極424となる。可動子磁極424は、各永久磁石423a〜423eが鉄心422を向く面の磁極と同一磁極となる。また、各永久磁石423a〜423eの外側を向く面(鉄心422とは反対側の面)は可動子磁極424の反対磁極となる。 FIG. 18 is an exploded perspective view showing the configuration of the magnetic pole block 421. The magnetic pole block 421 has an iron core 422 made of a soft magnetic material and five plate-shaped permanent magnets 423a to 423e. The iron core 422 has a polyhedral shape having two trapezoidal surfaces parallel to each other in the axial direction (hereinafter referred to as "trapezoidal surfaces") and four side surfaces perpendicular to these trapezoidal surfaces. The permanent magnets 423a and 423b have a trapezoidal main surface that is the same as or slightly larger than the trapezoidal surface of the iron core 422, and are attached to each of them so as to hide the trapezoidal surface of the iron core 422. The permanent magnets 423c and 423d have a width equal to or slightly larger than the axial length of the iron core 422, respectively, so as to hide the trapezoidal leg-side side surface (that is, the side surface parallel to the radial direction) of the iron core 422. It is attached. Further, the permanent magnet 423e has a width equal to or slightly larger than the axial length of the iron core 422, so as to hide the side surface of the iron core 422 on the lower bottom side (that is, the side surface facing outward in the radial direction). Attached to. That is, the permanent magnets 423a to 423e are attached to the iron core 422 so as to open and surround the side surface on the upper bottom side of the trapezoid (that is, the side surface facing inward in the radial direction). Further, the permanent magnets 423a to 423e are arranged with the same magnetic poles facing the iron core 422. The open side surface of the iron core 422 becomes the mover magnetic pole 424. The mover magnetic pole 424 has the same magnetic pole as the magnetic pole on the surface where the permanent magnets 423a to 423e face the iron core 422. Further, the surface of each of the permanent magnets 423a to 423e facing the outside (the surface opposite to the iron core 422) is the opposite magnetic pole of the mover magnetic pole 424.

図17を参照する。磁極ブロック421のそれぞれは、台形の脚側の側面同士を接して周方向に互いに接続される。周方向に隣接する2つの磁極ブロック421の可動子磁極424は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極424が交互に並ぶように各磁極ブロック421が周方向に並べられる。このため、周方向について隣り合う磁極ブロック421の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック421が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック421を容易に周方向に並べて配置することができる。 See FIG. Each of the magnetic pole blocks 421 touches the side surfaces of the trapezoid on the leg side and is connected to each other in the circumferential direction. The mover magnetic poles 424 of the two magnetic pole blocks 421 adjacent to each other in the circumferential direction are different magnetic poles. That is, each magnetic pole block 421 is arranged in the circumferential direction so that different movable magnet magnetic poles 424 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the magnetic pole blocks 421 adjacent to each other in the circumferential direction has an S pole and the other has an N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 421 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 421 can be easily arranged side by side in the circumferential direction.

また、複数の磁極ブロック421が一列に並んだ環状の構造体は軸方向に複数積層される。軸方向に隣接する磁極ブロック421のそれぞれは、台形面同士を接して互いに接続される。軸方向に隣接する2つの磁極ブロック421の可動子磁極424は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極424が交互に並ぶように各磁極ブロック421が軸方向に並べられる。このため、軸方向について隣り合う磁極ブロック421の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック421が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック421を容易に軸方向に並べて配置することができる。 Further, a plurality of annular structures in which a plurality of magnetic pole blocks 421 are arranged in a row are laminated in the axial direction. Each of the magnetic pole blocks 421 adjacent to each other in the axial direction are connected to each other with the trapezoidal surfaces in contact with each other. The mover magnetic poles 424 of the two magnetic pole blocks 421 adjacent to each other in the axial direction are different magnetic poles from each other. That is, each magnetic pole block 421 is arranged in the axial direction so that different movable magnet magnetic poles 424 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the magnetic pole blocks 421 adjacent to each other in the axial direction has an S pole and the other has an N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 421 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 421 can be easily arranged side by side in the axial direction.

さらに積層された円環状の構造体を囲繞するように多角形筒状の軟磁性体からなるバックヨーク425が外側に配置される。このため、各磁極ブロック421は可動子磁極424以外の磁極が外部に露出されず、バックヨーク425内に磁路が形成される。バックヨーク425の外周面の頂点は、隣り合う2つの磁極ブロック421の接合位置の半径方向外側に設けられる。隣り合う2つの磁極ブロック421の接合位置の半径方向外側の部分は、一方の磁極ブロック421の永久磁石423eから出て他方の磁極ブロック421の永久磁石423eに入る磁束が通る箇所であり、磁束が集中する。このため、この部分に頂点を設けることによって、当該部分における半径方向に切断したときの断面積が大きくなり、磁気飽和を抑制することができる。 Further, a back yoke 425 made of a polygonal tubular soft magnetic material is arranged on the outside so as to surround the laminated annular structure. Therefore, in each magnetic pole block 421, magnetic poles other than the mover magnetic pole 424 are not exposed to the outside, and a magnetic path is formed in the back yoke 425. The apex of the outer peripheral surface of the back yoke 425 is provided on the outer side in the radial direction of the joining position of the two adjacent magnetic pole blocks 421. The radial outer portion of the joint position of the two adjacent magnetic pole blocks 421 is a portion through which the magnetic flux that exits from the permanent magnet 423e of one magnetic pole block 421 and enters the permanent magnet 423e of the other magnetic pole block 421 passes through. concentrate. Therefore, by providing the apex in this portion, the cross-sectional area of the portion when cut in the radial direction becomes large, and magnetic saturation can be suppressed.

(実施の形態5)
本実施の形態では、軸方向視において五角形の一辺が円弧状とされた平行な2つの主面と、2つの主面に対して垂直な5つの側面とを有する立体形状の鉄心の6つの面に永久磁石が取り付けられた磁極ブロックにより構成された磁極子を有する直動電動機について説明する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, six surfaces of a three-dimensional iron core having two parallel main surfaces having a pentagonal arcuate side in the axial direction and five sides perpendicular to the two main surfaces. A linear motor having a magnetic pole element composed of a magnetic pole block to which a permanent magnet is attached will be described.

本実施の形態に係る電機子の構成は、実施の形態1に係る電機子の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。 Since the configuration of the armature according to the present embodiment is the same as the configuration of the armature according to the first embodiment, the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

本実施の形態に係る磁極子の構成について説明する。図19は、本実施の形態に係る磁極子の構成を示す平面断面図である。磁極子520は、円環状をなしており、電機子110の半径方向外側に配置される。かかる磁極子520は、複数の磁極ブロック521を有しており、これらの磁極ブロック521が周方向に並べられた構造となっている。 The configuration of the magnetic pole element according to the present embodiment will be described. FIG. 19 is a plan sectional view showing the configuration of the magnetic pole element according to the present embodiment. The magnetic monopole 520 has an annular shape and is arranged on the outer side in the radial direction of the armature 110. The magnetic pole element 520 has a plurality of magnetic pole blocks 521, and has a structure in which these magnetic pole blocks 521 are arranged in the circumferential direction.

図20は、磁極ブロック521の構成を示す分解斜視図である。磁極ブロック521は、軟磁性体の鉄心522と、6つの板状の永久磁石523a〜523fとを有している。鉄心522は、軸方向視において、五角形の一辺が円弧となった平面形状の互いに平行な2つの主面と、これらの主面に対して垂直な5つの側面とを有する立体形状をなしている。永久磁石523a及び523bは、鉄心522の略五角形の主面と同じ又は若干大きい形状の主面を有しており、鉄心522の主面を隠すようにそれぞれに取り付けられる。永久磁石523c乃至523fは、鉄心522の軸方向長さと同一又は若干大きい幅を有しており、鉄心522の円弧面以外の側面を隠すようにそれぞれに取り付けられる。つまり、鉄心522には、円弧面(つまり、半径方向内側を向く側面)を開放して囲繞するように永久磁石523a〜523fが取り付けられる。また、各永久磁石523a〜523fは、鉄心522に同一の磁極を向けて配置される。鉄心522の開放された円弧面は可動子磁極524となる。可動子磁極524は、各永久磁石523a〜523fが鉄心522を向く面の磁極と同一磁極となる。また、各永久磁石523a〜523fの外側を向く面(鉄心522とは反対側の面)は可動子磁極524の反対磁極となる。 FIG. 20 is an exploded perspective view showing the configuration of the magnetic pole block 521. The magnetic pole block 521 has an iron core 522 made of a soft magnetic material and six plate-shaped permanent magnets 523a to 523f. The iron core 522 has a three-dimensional shape having two main surfaces parallel to each other in a planar shape in which one side of the pentagon is an arc in the axial direction, and five side surfaces perpendicular to these main surfaces. .. The permanent magnets 523a and 523b have a main surface having the same or slightly larger shape as the substantially pentagonal main surface of the iron core 522, and are attached to each of them so as to hide the main surface of the iron core 522. The permanent magnets 523c to 523f have a width equal to or slightly larger than the axial length of the iron core 522, and are attached to each of the permanent magnets 522 so as to hide the side surfaces of the iron core 522 other than the arc surface. That is, the permanent magnets 523a to 523f are attached to the iron core 522 so as to open and surround the arc surface (that is, the side surface facing inward in the radial direction). Further, the permanent magnets 523a to 523f are arranged so that the same magnetic poles are directed to the iron core 522. The open arc surface of the iron core 522 becomes the mover magnetic pole 524. The mover magnetic pole 524 has the same magnetic pole as the magnetic pole on the surface where the permanent magnets 523a to 523f face the iron core 522. Further, the surface of each permanent magnet 523a to 523f facing outward (the surface opposite to the iron core 522) is the opposite magnetic pole of the mover magnetic pole 524.

図19を参照する。磁極ブロック521のそれぞれは、円弧面に連なる側面(つまり、半径方向に平行な側面)同士を接して周方向に互いに接続される。周方向に隣接する2つの磁極ブロック521の可動子磁極524は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極524が交互に並ぶように各磁極ブロック521が周方向に並べられる。このため、周方向について隣り合う磁極ブロック521の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック521が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック521を容易に周方向に並べて配置することができる。 See FIG. Each of the magnetic pole blocks 521 is in contact with the side surfaces connected to the arc surface (that is, the side surfaces parallel to the radial direction) and are connected to each other in the circumferential direction. The mover magnetic poles 524 of the two magnetic pole blocks 521 adjacent to each other in the circumferential direction are different magnetic poles. That is, each magnetic pole block 521 is arranged in the circumferential direction so that different movable magnet magnetic poles 524 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the magnetic pole blocks 521 adjacent to each other in the circumferential direction has an S pole and the other has an N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 521 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 521 can be easily arranged side by side in the circumferential direction.

また、複数の磁極ブロック521が一列に並んだ環状の構造体は軸方向に複数積層される。軸方向に隣接する磁極ブロック521のそれぞれは、概略五角形の主面同士を接して互いに接続される。軸方向に隣接する2つの磁極ブロック521の可動子磁極524は互いに異なる磁極とされる。つまり、異なる可動子磁極524が交互に並ぶように各磁極ブロック521が軸方向に並べられる。このため、軸方向について隣り合う磁極ブロック521の接合面は一方がS極となり他方がN極となる。したがって、隣り合う2つの磁極ブロック521が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック521を容易に軸方向に並べて配置することができる。 Further, a plurality of annular structures in which a plurality of magnetic pole blocks 521 are arranged in a row are laminated in the axial direction. Each of the magnetic pole blocks 521 adjacent in the axial direction are connected to each other with the main surfaces of the substantially pentagons in contact with each other. The mover magnetic poles 524 of the two magnetic pole blocks 521 adjacent in the axial direction are different magnetic poles from each other. That is, each magnetic pole block 521 is arranged in the axial direction so that different movable magnet magnetic poles 524 are arranged alternately. Therefore, one of the joint surfaces of the magnetic pole blocks 521 adjacent to each other in the axial direction has an S pole and the other has an N pole. Therefore, the two adjacent magnetic pole blocks 521 are attracted to each other by the magnetic force, and the plurality of magnetic pole blocks 521 can be easily arranged side by side in the axial direction.

さらに積層された円環状の構造体を囲繞するように円筒状の軟磁性体からなるバックヨーク525が外側に配置される。このため、各磁極ブロック521は可動子磁極524以外の磁極が外部に露出されず、バックヨーク525内に磁路が形成される。 Further, a back yoke 525 made of a cylindrical soft magnetic material is arranged on the outside so as to surround the laminated annular structure. Therefore, in each magnetic pole block 521, magnetic poles other than the mover magnetic pole 524 are not exposed to the outside, and a magnetic path is formed in the back yoke 525.

上記のように、本実施の形態に係る磁極ブロック521にあっては、半径方向外側において所定角度で互いに傾斜するように2つの永久磁石523e及び523fを設けているため、実施の形態4のような半径方向外側に1つの永久磁石423eを設けた構成に比べて、永久磁石の表面積を大きくすることができる。このため、磁極ブロック521が生じる磁束量を増大させ、磁気特性を向上させることができる。 As described above, in the magnetic pole block 521 according to the present embodiment, since the two permanent magnets 523e and 523f are provided so as to incline with each other at a predetermined angle on the outer side in the radial direction, as in the fourth embodiment. The surface area of the permanent magnet can be increased as compared with the configuration in which one permanent magnet 423e is provided on the outer side in the radial direction. Therefore, the amount of magnetic flux generated by the magnetic pole block 521 can be increased, and the magnetic characteristics can be improved.

(その他の実施の形態)
上記の実施の形態1乃至5においては、磁極ブロックのそれぞれが固有の永久磁石を有する構成について述べたが、これに限定されるものではない。隣り合う磁極ブロックが1つの永久磁石を共有する構成であってもよい。図21は、磁極子の構成の変形例を示す平面断面図である。図21に示すように、この例に示す磁極子620では、半径方向に延びる板状の永久磁石623が、周方向に隣り合う磁極ブロック621によって共有される。つまり、周方向に隣り合う2つの鉄心622の間には、1つの永久磁石623が配置される。この永久磁石623のS極の面は1つの鉄心622に接合されており、この鉄心622の可動子磁極624がS極とされる。他方、永久磁石623のN極の面はもう一つの鉄心622に接合されており、この鉄心622の可動子磁極624がN極とされる。
(Other embodiments)
In the above-described first to fifth embodiments, the configuration in which each of the magnetic pole blocks has a unique permanent magnet has been described, but the present invention is not limited thereto. Adjacent magnetic pole blocks may be configured to share one permanent magnet. FIG. 21 is a plan sectional view showing a modified example of the configuration of the magnetic pole. As shown in FIG. 21, in the magnetic pole element 620 shown in this example, a plate-shaped permanent magnet 623 extending in the radial direction is shared by magnetic pole blocks 621 adjacent to each other in the circumferential direction. That is, one permanent magnet 623 is arranged between two iron cores 622 adjacent to each other in the circumferential direction. The surface of the south pole of the permanent magnet 623 is joined to one iron core 622, and the mover magnetic pole 624 of the iron core 622 is the south pole. On the other hand, the surface of the north pole of the permanent magnet 623 is joined to another iron core 622, and the mover magnetic pole 624 of this iron core 622 is the north pole.

また、上記の実施の形態3乃至5においては、磁極子を環状とする構成について述べたが、これに限定されるものではない。実施の形態2と同様に、磁極子を周方向の一部が欠落した環状とし、この欠落部にラックアンドピニオン機構等の推力伝達対象を取り付ける構成としてもよい。 Further, in the above-described third to fifth embodiments, the configuration in which the magnetic monopole is annular has been described, but the present invention is not limited to this. Similar to the second embodiment, the magnetic pole element may be an annular shape in which a part in the circumferential direction is missing, and a thrust transmission target such as a rack and pinion mechanism may be attached to the missing portion.

本発明の直動電動機は、永久磁石と鉄心とを有する磁極子を備える直動電動機として有用である。 The linear motor of the present invention is useful as a linear motor including a magnetic pole having a permanent magnet and an iron core.

100,200, 直動電動機
101 中心軸
110,210,310 電機子
111,211,311 電機子コイル
112,212,312 ティース部
113,213,313 ヨーク部
114 電機子磁極
115,215,315 電機子部材
120,220,320,420,520,620 磁極子
121,321,421,521,621 磁極ブロック
122,322,422,522,622 鉄心
123a〜123e,323a〜323e,423a〜423e,523a〜523f,623 永久磁石
124,324,424,524,624 可動子磁極
125,225,325,425,525 バックヨーク
216 非コイル部
230 ラックアンドピニオン機構
231 ラックギア
232 ピニオンギア
100,200, Linear motor 101 Central axis 110,210,310 Armature 111,211,311 Armature coil 112,212,312 Teeth part 113,213,313 York part 114 Armature magnetic pole 115,215,315 Armature Members 120, 220, 320, 420, 520, 620 Armatures 121, 321, 421, 521, 621 Magnetic pole blocks 122, 322, 422, 522,622 Iron cores 123a to 123e, 323a to 323e, 423a to 423e, 523a to 523f , 623 Permanent magnet 124,324,424,524,624 Movable armature poles 125,225,325,425,525 Back yoke 216 Non-coil part 230 Rack and pinion mechanism 231 Rack gear 232 Pinion gear

Claims (7)

複数のコイルが周方向に並べて配置された柱状の電機子と、
前記電機子を囲繞する磁極子と
を備え、
前記磁極子は、前記コイルと対向して配置される鉄心と、前記コイルとの対向面を開放して前記鉄心を囲繞する複数の永久磁石とを具備する磁極ブロックを複数有し、
前記磁極ブロックにおいて、前記複数の永久磁石が前記鉄心に同一の磁極を向けて配置されており、
複数の前記磁極ブロックのそれぞれは、異なる磁極が周方向に交互に並ぶように配置され、且つ異なる磁極が前記電機子の長手方向に交互に並ぶように配置され、
一の前記磁極ブロックの開放された側の面から出た磁束が、前記周方向及び前記長手方向に分岐し、当該一の前記磁極ブロックと前記周方向及び前記長手方向で隣り合う他の前記磁極ブロックに進入する、
直動電動機。
A columnar armature in which multiple coils are arranged side by side in the circumferential direction,
A magnetic monopole that surrounds the armature is provided.
The magnetic pole has a plurality of magnetic pole blocks including an iron core arranged so as to face the coil and a plurality of permanent magnets that open the surface facing the coil and surround the iron core.
In the magnetic pole block, the plurality of permanent magnets are arranged with the same magnetic pole facing the iron core .
Each of the plurality of magnetic pole blocks is arranged so that different magnetic poles are arranged alternately in the circumferential direction, and different magnetic poles are arranged so as to be arranged alternately in the longitudinal direction of the armature.
The magnetic flux emitted from the open side surface of the one magnetic pole block branches in the circumferential direction and the longitudinal direction, and the other magnetic pole adjacent to the one magnetic pole block in the circumferential direction and the longitudinal direction. Enter the block,
Linear motor.
隣り合う前記磁極ブロックは、永久磁石の一面を互いに密着させている、
請求項1に記載の直動電動機。
Adjacent magnetic pole blocks have one side of a permanent magnet in close contact with each other.
The linear motor according to claim 1.
前記鉄心は、前記電機子の長手方向視において先端が欠落した扇形の互いに平行な2つの円環扇形面と、前記2つの円環扇形面に対して垂直な4つの側面とを有する立体形状をなし、
前記磁極ブロックは、前記鉄心における前記扇形の半径方向内側の側面以外の5つの面のそれぞれに前記永久磁石が取り付けられて構成されている、
請求項2に記載の直動電動機。
The iron core has a three-dimensional shape having two fan-shaped circular fan-shaped surfaces having a missing tip in the longitudinal direction of the armature and four side surfaces perpendicular to the two annular fan-shaped surfaces. None,
The magnetic pole block is configured by attaching the permanent magnet to each of five surfaces of the iron core other than the radial inner side surface of the fan shape.
The linear motor according to claim 2.
前記鉄心は、前記電機子の長手方向視において台形状の互いに平行な2つの台形面と、前記2つの台形面に対して垂直な4つの側面とを有する多面体状をなし、
前記磁極ブロックは、前記鉄心における前記台形の上底側の側面以外の5つの面のそれぞれに前記永久磁石が取り付けられて構成されている、
請求項2に記載の直動電動機。
The iron core has a polyhedral shape having two trapezoidal surfaces parallel to each other in the longitudinal direction of the armature and four side surfaces perpendicular to the two trapezoidal surfaces.
The magnetic pole block is configured by attaching the permanent magnet to each of five surfaces of the iron core other than the side surface on the upper bottom side of the trapezoid.
The linear motor according to claim 2.
前記鉄心は、前記電機子の長手方向視において五角形の一辺が円弧状とされた形状の互いに平行な2つの主面と、前記2つの主面に対して垂直な5つの側面とを有する立体形状をなし、
前記磁極ブロックは、前記鉄心における前記円弧状の側面以外の6つの面のそれぞれに前記永久磁石が取り付けられて構成されている、
請求項2に記載の直動電動機。
The iron core has a three-dimensional shape having two main surfaces parallel to each other in a shape in which one side of a pentagon is arcuate in the longitudinal direction of the armature, and five side surfaces perpendicular to the two main surfaces. ,
The magnetic pole block is configured by attaching the permanent magnet to each of six surfaces of the iron core other than the arcuate side surface.
The linear motor according to claim 2.
前記鉄心は、互いに平行な菱形の2つの面と、前記2つの面に対して垂直な4つの面とを有する六面体が、前記菱形の一の対角線に平行な軸を中心に、他の対角線を円弧状に湾曲させた立体形状をなし、
前記磁極ブロックは、前記鉄心における半径方向内側の円弧面以外の5つの面のそれぞれに前記永久磁石が取り付けられて構成されている、
請求項2に記載の直動電動機。
The iron core is a hexahedron having two faces of a rhombus parallel to each other and four faces perpendicular to the two faces, and the other diagonal lines are centered on an axis parallel to one diagonal line of the rhombus. It has a three-dimensional shape curved in an arc shape,
The magnetic pole block is configured by attaching the permanent magnet to each of five surfaces other than the arc surface on the inner side in the radial direction of the iron core.
The linear motor according to claim 2.
前記磁極子は、推力を伝達する対象物を取り付けるために一部が欠落した環状に構成されている、
請求項1乃至6の何れかに記載の直動電動機。
The monopole is configured in an annular shape with a part missing to attach an object that transmits thrust.
The linear motor according to any one of claims 1 to 6.
JP2017253949A 2017-12-28 2017-12-28 Linear motor Active JP6826525B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017253949A JP6826525B2 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Linear motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017253949A JP6826525B2 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Linear motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019122090A JP2019122090A (en) 2019-07-22
JP6826525B2 true JP6826525B2 (en) 2021-02-03

Family

ID=67306583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017253949A Active JP6826525B2 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Linear motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6826525B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7540937B2 (en) * 2020-12-01 2024-08-27 株式会社神戸製鋼所 Magnetic field generator and electric motor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006545A (en) * 2005-06-21 2007-01-11 Yaskawa Electric Corp Periodical magnetic filed generator and linear motor employing it, rotatory motor, oscillating motor
JP2007143335A (en) * 2005-11-21 2007-06-07 Daikin Ind Ltd Field magneton and motor
JP4979256B2 (en) * 2006-04-05 2012-07-18 山洋電気株式会社 Linear motor
KR101732636B1 (en) * 2010-08-23 2017-05-24 주식회사 코베리 Linear motor
JP6492763B2 (en) * 2015-02-26 2019-04-03 日立金属株式会社 Method for assembling magnetic field generator and magnetic field generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019122090A (en) 2019-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6835692B2 (en) Electric motor
CN111279586B (en) Electric motor
JPS59132379U (en) synchronous motor
US20130038158A1 (en) Motor
JP2000341921A (en) Motor having power generating function using basic factor
JP5726386B1 (en) Permanent magnet motor rotor
JP5082241B2 (en) Linear motor and method of manufacturing stator included therein
JP6826525B2 (en) Linear motor
JP2012094825A (en) Columnar bonded magnet
JP6556589B2 (en) Linear motor
JP5944683B2 (en) Rotor and motor
JP2011030411A (en) Linear motor
JP3543148B2 (en) Linear motor
JP2012165506A (en) Axial gap motor
JP6767675B2 (en) A magnetic field generating member and a motor including the magnetic field generating member
JP7044844B2 (en) Electric motor
JP2021191121A (en) Motor device
JP2013255313A (en) Linear motor
JPS61164459A (en) Linear motor
JP5544538B2 (en) Embedded cylindrical linear motor
US11223249B2 (en) Electric motor
JP7391783B2 (en) How to assemble magnetic poles, motors, and magnetic poles
JP6634341B2 (en) Linear motor
JP7206835B2 (en) magnetic circuit
JP2010158166A (en) Linear actuator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200624

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200707

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200827

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: 20210112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210115

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6826525

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150