JPH11332211A - Cylindrical linear motor - Google Patents

Cylindrical linear motor

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Publication number
JPH11332211A
JPH11332211A JP13005198A JP13005198A JPH11332211A JP H11332211 A JPH11332211 A JP H11332211A JP 13005198 A JP13005198 A JP 13005198A JP 13005198 A JP13005198 A JP 13005198A JP H11332211 A JPH11332211 A JP H11332211A
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JP
Japan
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magnetic pole
linear
stator
axial direction
mover
Prior art date
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Pending
Application number
JP13005198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Suzuki
信二 鈴木
Satoshi Sugita
聡 杉田
Shigeto Murata
茂人 村田
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Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP13005198A priority Critical patent/JPH11332211A/en
Publication of JPH11332211A publication Critical patent/JPH11332211A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a cylindrical linear motor whose stator core poles can be excited without stator windings on the poles and which can output a larger thrust than a cylindrical stepping motor. SOLUTION: A mover 32 is composed of a straight movable shaft 27, a magnet attachment unit 29 and annular permanent magnets 31a-31h which are attached to the magnet attaching part 30 of the magnet attachment unit 29 so as to have N-poles and S-poles arranged alternately. A plurality of stator cores 35 are fixed to the inner wall of a frame 5 in the circumferential direction of the mover 32 with the same intervals. Annular windings composed of winding conductors annularly wound around the mover 32 so as to surround the circumference of the mover 32 are used as field windings 39a-39e. The parts of the field windings 39a-39e are respectively fitted to slots formed between adjacent pole parts 35c arranged in the axial direction of the plurality of stator cores 35.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可動子が固定子の
内部に配置されて直線運動をするシリンダ形リニア同期
モータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder type linear synchronous motor in which a mover is arranged inside a stator and moves linearly.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、シリンダ形リニアモータとして実
際に販売されているものとしては、シリンダ形のリニア
ステッピングモータ(またはリニアパルスモータ)があ
る。この市販されているシリンダ形のリニアステッピン
グモータは、内周面に直動軸の軸線方向に沿って複数の
小歯が形成され且つ励磁巻線が巻装された複数の固定子
コアからなる固定子と、直動軸に固定され内部に永久磁
石を備えて外周面に直動軸の軸線方向に沿って複数の小
歯が形成された可動部を備えた可動子とを備えている。
そしてこのリニアステッピングモータでは、複数の固定
子コアの励磁巻線を順次励磁することにより固定子の小
歯と可動子の小歯との間に推力を発生させて直動軸を直
線運動させる。
2. Description of the Related Art At present, a cylinder type linear stepping motor (or linear pulse motor) is actually sold as a cylinder type linear motor. This commercially available cylindrical linear stepping motor has a fixed stator comprising a plurality of stator cores having a plurality of small teeth formed on an inner peripheral surface thereof along an axial direction of a linear motion shaft and an excitation winding wound thereon. And a movable element fixed to the linear motion shaft and having a permanent magnet therein and having a movable portion having a plurality of small teeth formed on the outer peripheral surface along the axial direction of the linear motion shaft.
In this linear stepping motor, the excitation windings of the plurality of stator cores are sequentially excited to generate a thrust between the small teeth of the stator and the small teeth of the mover, thereby causing the linear motion shaft to move linearly.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】リニアステッピングモ
ータは、位置制御性能は高いものの、大きな推力を得る
ことができない。そのため大きな負荷トルクを必要とす
る用途には不向きである。
The linear stepping motor has high position control performance, but cannot obtain a large thrust. Therefore, it is not suitable for applications requiring a large load torque.

【0004】本発明の目的は、大きな推力を得ることが
できて、しかも構造が簡単なシリンダ形リニア同期モー
タを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor capable of obtaining a large thrust and having a simple structure.

【0005】本発明の他の目的は、励磁巻線を固定子コ
アに巻回する必要のないシリンダ形リニア同期モータを
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor which does not require winding an exciting winding around a stator core.

【0006】本発明の他の目的は、直動軸を支持するリ
ニア軸受の寿命を長くすることができるシリンダ形リニ
ア同期モータを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor capable of extending the life of a linear bearing supporting a linear motion shaft.

【0007】本発明の更に他の目的は直動軸を支持する
リニア軸受の寿命を長くすることができて、しかもより
大きな推力を得ることができるシリンダ形リニア同期モ
ータを提供することにある。
A further object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor which can extend the life of a linear bearing for supporting a linear motion shaft and can obtain a larger thrust.

【0008】本発明の他の目的は、可動子と固定子との
間に位置関係を検出する位置検出センサを内蔵したシリ
ンダ形リニア同期モータを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor having a built-in position detecting sensor for detecting a positional relationship between a mover and a stator.

【0009】本発明の他の目的は、可動子と固定子との
間に位置関係の検出精度が高いシリンダ形リニア同期モ
ータを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor having a high detection accuracy of a positional relationship between a mover and a stator.

【0010】本発明の別の目的は、防水性能の高いシリ
ンダ形リニア同期モータを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor having high waterproof performance.

【0011】本発明の他の目的は、組み立てが容易でし
かも機械的強度の高いシリンダ形リニア同期モータを提
供することにある。
Another object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor which is easy to assemble and has high mechanical strength.

【0012】本発明の他の目的は、可動子の構造及び組
み立てが簡単なシリンダ形リニア同期モータを提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a cylinder type linear synchronous motor in which the structure and assembly of the mover are simple.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のシリンダ形リニ
ア同期モータでは、シリンダ形のフレームを有するケー
スの両端に一対のリニア軸受が取付けられている。具体
的なものでは、内部に空洞を有するシリンダ形のフレー
ムの両端に固定された一対のエンドブラケットに一対の
リニア軸受がそれぞれ取付けられている。リニア軸受と
しては、一般的にはボールスプラインが用いられる。
In the cylinder type linear synchronous motor according to the present invention, a pair of linear bearings is attached to both ends of a case having a cylinder type frame. Specifically, a pair of linear bearings are respectively attached to a pair of end brackets fixed to both ends of a cylindrical frame having a cavity therein. Generally, a ball spline is used as a linear bearing.

【0014】可動子は、一対のリニア軸受に直線往復運
動可能に支持された直動軸と、直動軸に固定されてフレ
ームの空洞内に配置され且つ直動軸の軸線方向に延びる
磁石取付部を備えた透磁性材料からなる磁石取付体と、
この磁石取付体の磁石取付部に支持され且つ磁極面に交
互にN極とS極とが現れるように軸線方向に並べれられ
た複数の永久磁石からなる1以上の永久磁石列とを備え
て構成される。1つの永久磁石列を構成する複数の永久
磁石は、物理的に分離した複数の永久磁石であってもよ
いし、物理的に1つの磁性体が長手方向に交互にN極と
S極とに着磁されて構成された複数の永久磁石でもよ
い。
The mover includes a linear motion shaft supported by a pair of linear bearings so as to be able to reciprocate linearly, a magnet mounting fixed to the linear motion shaft, disposed in a cavity of the frame, and extending in the axial direction of the linear motion shaft. A magnet mounting body made of a magnetically permeable material having a portion,
The magnet mounting body is provided with at least one permanent magnet row composed of a plurality of permanent magnets that are supported by a magnet mounting portion and that are arranged in the axial direction such that N poles and S poles appear alternately on a magnetic pole surface. Is done. The plurality of permanent magnets constituting one permanent magnet row may be a plurality of physically separated permanent magnets, or one magnetic body may alternately have N poles and S poles in the longitudinal direction. A plurality of permanent magnets configured to be magnetized may be used.

【0015】永久磁石列が複数列ある場合には、複数列
の永久磁石列は周方向にほぼ等しい間隔をあけて配置す
るのが好ましい。但し、径方向の外面にN極またはS極
が現れるように着磁された円環状永久磁石を用いて、永
久磁石列の集合体を構成してもよい。具体的には、可動
子の磁石取付体の外周部に軸線方向に所定の間隔をあけ
てN極とS極が交互に並ぶように円環状永久磁石を嵌合
させて固定する。このような複数の円環状永久磁石を用
いた場合には、複数の円環状永久磁石の固定子コアの複
数の磁極部と対向する部分が、それぞれ永久磁石列を構
成する複数の永久磁石となる。このような円環状永久磁
石を用いると、可動子の構造が簡単になるだけでなく、
永久磁石の磁石取付体への取付が容易になる。
When there are a plurality of permanent magnet rows, it is preferable that the plurality of permanent magnet rows are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction. However, an assembly of permanent magnet rows may be formed using an annular permanent magnet magnetized such that an N pole or an S pole appears on the outer surface in the radial direction. Specifically, annular permanent magnets are fitted and fixed so that N poles and S poles are alternately arranged at predetermined intervals in the axial direction on the outer periphery of the magnet mounting body of the mover. When such a plurality of toroidal permanent magnets are used, portions of the plurality of toroidal permanent magnets facing the plurality of magnetic pole portions of the stator core become a plurality of permanent magnets constituting a permanent magnet row, respectively. . The use of such an annular permanent magnet not only simplifies the structure of the mover,
Attachment of the permanent magnet to the magnet attachment body is facilitated.

【0016】固定子は、ケースのフレームの内周側に固
定された基部及び直動軸の径方向において磁極面が1以
上の永久磁石列と対向し且つ軸線方向に所定の間隔をあ
けて配置された複数の磁極部を有する1以上の固定子コ
アと、1以上の固定子コアの複数の磁極部の磁極面に所
定の極性の磁極が現れるように各磁極部を励磁する複数
の励磁巻線とから構成される。磁気的なバランスから見
ると固定子コアは複数あることが好ましく、複数の固定
子コアは可動子の複数の永久磁石列とそれぞれ対向する
ように周方向にほぼ等しい間隔をあけて配置するのが好
ましい。
The stator has a magnetic pole surface facing one or more rows of permanent magnets in the radial direction of the base and the linear motion shaft fixed to the inner peripheral side of the case frame, and is arranged at a predetermined interval in the axial direction. At least one stator core having a plurality of magnetic pole portions formed therein, and a plurality of excitation windings for exciting each magnetic pole portion such that magnetic poles of a predetermined polarity appear on the magnetic pole surfaces of the plurality of magnetic pole portions of the one or more stator cores. And a line. In terms of magnetic balance, it is preferable that there be a plurality of stator cores, and that the plurality of stator cores be arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction so as to face the plurality of permanent magnet rows of the mover, respectively. preferable.

【0017】シリンダ形リニア同期モータでは、固定子
の複数の励磁巻線に流れる励磁電流の通電方向を変えて
複数の磁極部の磁極面に現れる磁極の極性を変えること
により移動磁界を発生して、1以上の永久磁石列と複数
の磁極部との間に直動軸を軸線方向に変位さる推力を発
生する。励磁電流が交流電流であれば、その周波数に応
じて磁極部の磁極面に現れる磁極の極性が変化すること
になる。多相の交流電流を複数の励磁巻線に通電すれば
多相同期モータとなるため、大きな推力を得ることがで
きる。励磁電流の極性及び大きさを固定すれば固定子と
可動子との間には吸引力のみが働き、可動子の位置は固
定される。
In the cylinder type linear synchronous motor, the moving magnetic field is generated by changing the direction of the exciting current flowing through the plurality of exciting windings of the stator to change the polarity of the magnetic poles appearing on the magnetic pole surfaces of the plurality of magnetic pole portions. A thrust for displacing the direct acting shaft in the axial direction is generated between one or more permanent magnet rows and the plurality of magnetic pole portions. If the exciting current is an alternating current, the polarity of the magnetic pole appearing on the magnetic pole surface of the magnetic pole portion changes according to the frequency. When a multi-phase AC current is applied to a plurality of excitation windings, a multi-phase synchronous motor is obtained, so that a large thrust can be obtained. If the polarity and magnitude of the exciting current are fixed, only the attractive force acts between the stator and the mover, and the position of the mover is fixed.

【0018】固定子コアの磁極部を励磁する場合、回転
電機の発想に従えば、磁極部の外周に巻線導体を巻回す
ることになる。この回転電機の発想をリニア同期モータ
に持ち込むと、軸線方向の長さが長くなる上、巻線の巻
回作業が大変になる。そこで本発明では、固定子の複数
の励磁巻線として、それぞれ可動子の周囲を周方向に囲
むように巻線導体を環状に巻回してなる環状巻線を用い
る。そして1以上の固定子コアの軸線方向に隣接する2
つの磁極部間に形成されたスロットに対応する1つの励
磁巻線の一部を嵌合させる構造を採用する。このように
すると1つのスロットに嵌合された励磁巻線が発生する
磁束が隣接する2つの磁極部を循環するように流れて、
隣接する2つの磁極部の磁極面には極性の異なる磁極が
現れる。1以上の固定子コアの複数のスロットに嵌合し
た複数の励磁巻線に流す励磁電流を適当に切り替えるこ
とにより、固定子側に軸線方向の一方の方向から他方の
方向に向かって(または他方の方向から一方の方向に向
かって)N極とS極の磁界が所定の速度で移動している
のと同じ状態の移動磁界が得られる。この移動磁界は、
多相同期電動機で用いる回転磁界に相当するものであ
る。この移動磁界により、固定子コアの複数の磁極部と
可動子の永久磁石列との間に推力が発生して直動軸が軸
線方向に移動する。固定子コアの複数の磁極部の磁極面
に現れる磁極を一定にすれば、可動子と固定子との間に
は吸引力のみが発生して可動子は固定される。
When exciting the magnetic pole portion of the stator core, a winding conductor is wound around the magnetic pole portion according to the idea of the rotating electric machine. If the idea of the rotating electric machine is introduced into the linear synchronous motor, the length in the axial direction becomes longer and the winding work of the winding becomes difficult. Therefore, in the present invention, as the plurality of excitation windings of the stator, annular windings each formed by winding a winding conductor in an annular manner so as to surround the mover in the circumferential direction are used. And one or more stator cores adjacent in the axial direction
A structure is adopted in which a part of one excitation winding corresponding to a slot formed between two magnetic pole portions is fitted. In this case, the magnetic flux generated by the excitation winding fitted in one slot flows so as to circulate through two adjacent magnetic pole portions,
Magnetic poles having different polarities appear on the magnetic pole surfaces of two adjacent magnetic pole portions. By appropriately switching the exciting current flowing through the plurality of exciting windings fitted into the plurality of slots of the one or more stator cores, the stator is moved from one axial direction to the other (or the other direction). (From one direction to the other direction), a moving magnetic field in the same state that the magnetic fields of the north pole and the south pole are moving at a predetermined speed is obtained. This moving magnetic field
This corresponds to a rotating magnetic field used in a polyphase synchronous motor. Due to this moving magnetic field, thrust is generated between the plurality of magnetic pole portions of the stator core and the row of permanent magnets of the mover, and the direct acting shaft moves in the axial direction. If the magnetic poles appearing on the magnetic pole surfaces of the plurality of magnetic pole portions of the stator core are made constant, only the attractive force is generated between the mover and the stator, and the mover is fixed.

【0019】複数の励磁巻線に位相の異なるp相(但し
pは2以上の正の整数)の励磁電流を流して移動磁界を
得る場合に、m個(但しmは2以上の正の整数)の固定
子コアを用いるときには、m個の固定子コアを周方向に
ほぼ等しい間隔をあけて配置する。また複数の励磁巻線
として、p×q個(但しqは1以上の正の整数)の環状
巻線を用意する。1つの固定子コアにn個の磁極部を設
けるとすると、この場合nはn=p×q+1の関係にな
る。そしてm個の固定子コアの軸線方向に隣接する2つ
の磁極部間にそれぞれ形成されるn−1個のスロット
に、それぞれ対応する1つの環状巻線の一部を嵌合させ
る。このようにするとm個の固定子コアのn個の磁極部
から、完全に同期した移動磁界を発生せることができ
る。スロットに環状巻線を嵌合させるだけでよいため、
スロットの軸線方向の寸法(隣接する2つの磁極部間の
間隔)が狭くなっても、固定子を簡単に構成することが
できる。
When a p-phase (where p is a positive integer of 2 or more) exciting current having a different phase is applied to a plurality of exciting windings to obtain a moving magnetic field, m pieces (where m is a positive integer of 2 or more) are obtained. When the stator core is used, m stator cores are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction. As the plurality of exciting windings, p × q (where q is a positive integer of 1 or more) annular windings are prepared. Assuming that one stator core is provided with n magnetic pole portions, in this case, n has a relationship of n = p × q + 1. Then, a part of each corresponding one of the annular windings is fitted into n-1 slots formed between two magnetic pole portions adjacent to each other in the axial direction of the m stator cores. In this way, a perfectly synchronized moving magnetic field can be generated from the n magnetic pole portions of the m stator cores. Since it is only necessary to fit the annular winding into the slot,
Even when the axial dimension of the slot (the distance between two adjacent magnetic pole portions) is reduced, the stator can be easily configured.

【0020】励磁巻線として用いる環状巻線を構成する
場合には、巻線作業の作業性と巻回密度の向上及び励磁
巻線の保護の観点から、励磁巻線を絶縁材料からなるボ
ビンに巻回して構成するのが好ましい。この場合には、
ボビンの一部をスロットに嵌合する。各励磁巻線を巻装
するボビンは各励磁巻線ごとに独立していてもよいが、
各ボビンが一体に連結されていてもよい。
When the annular winding used as the exciting winding is formed, the exciting winding is formed on a bobbin made of an insulating material from the viewpoints of workability of winding work, improvement of winding density and protection of the exciting winding. It is preferred to be wound. In this case,
A part of the bobbin is fitted in the slot. The bobbin around which each excitation winding is wound may be independent for each excitation winding,
Each bobbin may be connected integrally.

【0021】固定子コアの複数の磁極部の磁極面を実質
的に平坦に構成し、磁石取付体の磁石取付部に取付けら
れた永久磁石列を構成する複数の永久磁石の磁極面を複
数の磁極部の磁極面との間の間隙寸法が実質的に一定に
なるようにほぼ平坦にすると、固定子の磁極面と可動子
の磁極面との間の間隙寸法に実質的に変化がないため、
磁気的にみて最も大きな推力が得られ、直動軸に偏った
力が加わるのを阻止することができる。そのためリニア
軸受に大きな力が加わることがなく、リニア軸受の寿命
を延ばすことができる。なおこのような構成にすると、
永久磁石が固定された状態の可動子の磁石取付体の輪郭
の横断面形状はいわゆる角形となる。
The magnetic pole surfaces of the plurality of magnetic pole portions of the stator core are configured to be substantially flat, and the magnetic pole surfaces of the plurality of permanent magnets constituting the permanent magnet array mounted on the magnet mounting portion of the magnet mounting body are formed of a plurality of magnetic pole surfaces. When the gap between the pole face of the magnetic pole portion and the pole face of the stator is made substantially flat so as to be substantially constant, the gap between the pole face of the stator and the pole face of the mover does not substantially change. ,
The largest thrust is obtained magnetically, and it is possible to prevent a biased force from being applied to the linear motion shaft. Therefore, a large force is not applied to the linear bearing, and the life of the linear bearing can be extended. With such a configuration,
The cross-sectional shape of the contour of the magnet mounting body of the mover with the permanent magnet fixed is a so-called square shape.

【0022】回転電機の可動子のように、永久磁石が固
定された状態の可動子の磁石取付体の輪郭の横断面形状
が実質的に円形になるように、永久磁石の磁極面を円弧
状に形成すると、回転電機の製造設備を用いて可動子及
び固定子を構成する各部品を製造できるため、製造コス
トを下げることができる。その場合、固定子コアの複数
の磁極部の磁極面と永久磁石の磁極面との間の間隙寸法
のバラツキが余り大きくならないように固定子コアの複
数の磁極部の磁極面を湾曲させるのが好ましい。回転電
機の固定子コアと同様に、固定子コアは複数枚の鋼板を
積層して構成する。その場合には、複数の磁極部を構成
する歯部を備えた櫛歯状の複数枚の鋼板を用いる。そし
て櫛歯状の複数枚の鋼板を固定子コアの磁極面が円弧状
になるように(湾曲するように)積層する。この場合
に、可動子の構造を簡単にするためには、前述の円環状
永久磁石を用いればよい。
Like the mover of the rotating electric machine, the magnetic pole surface of the permanent magnet is formed in an arc shape so that the cross-sectional shape of the magnet mounting body of the mover with the permanent magnet fixed is substantially circular. In this case, since the components constituting the mover and the stator can be manufactured using the manufacturing equipment of the rotating electric machine, the manufacturing cost can be reduced. In this case, the magnetic pole surfaces of the plural magnetic pole portions of the stator core should be curved so that the variation in the gap size between the magnetic pole surfaces of the plural magnetic pole portions of the stator core and the magnetic pole surfaces of the permanent magnets does not become too large. preferable. Like the stator core of the rotating electric machine, the stator core is configured by stacking a plurality of steel plates. In that case, a plurality of comb-teeth-shaped steel plates provided with teeth forming a plurality of magnetic pole portions are used. Then, a plurality of comb-shaped steel plates are laminated so that the magnetic pole surface of the stator core becomes arc-shaped (curved). In this case, in order to simplify the structure of the mover, the above-described annular permanent magnet may be used.

【0023】リニアステッピングモータと異なって、リ
ニア同期モータは、励磁巻線に流れる励磁電流を切り替
えるために、可動子と固定子との軸線方向における位置
関係を検出する位置検出センサを必要とする。ケースの
外部に突出する直動軸の変位を検出するように位置検出
センサを設けることも考えられるが、このようにすると
既存のモータと同様の感覚で取扱うことができず不便で
ある。またこのようにすると温度変化による各部材の熱
膨脹による検出誤差が大きくなって位置制御精度が悪く
なる問題も生じる。そこで可動子と固定子との軸線方向
における位置関係を検出する位置検出センサをフレーム
の内部に配置すれば、上記の問題はほぼ解消できる。位
置検出センサは、可動子に取付けられた光学的にまたは
磁気的に検出可能な被検出体と、フレームの内周部に固
定されて被検出部の位置または移動量を光学的にまたは
磁気的に検出する検出部とから構成できる。この場合
に、可動子の磁石取付体とフレームは熱膨脹係数が異な
る材料によって形成されているときには、被検出部を永
久磁石列よりも直動軸の負荷が接続される出力軸部に近
い位置に配置するのが好ましい。このようにすると検出
部も当然にして負荷が接続される出力軸部に近い位置に
配置されることになる。このようにすれば負荷が接続さ
せる出力軸部に近い位置に位置検出センサが配置される
ため、センサが検出する誤差が小さくなる。もし直動軸
の出力軸部と反対側の非出力軸部側に位置検出センサを
配置すると、出力軸部側から非出力軸部側に位置する各
部の膨脹が累積して被検出部及び検出部の取付位置の変
化として現れる。これに対して位置検出センサの被検出
部及び検出部を直動軸の出力軸部側に近い位置に配置す
ると、被検出部及び検出部の取付位置を変化させる熱膨
脹の累積値がわずかであるため、位置検出センサの検出
精度が高くなり、その分リニア同期モータの位置決め精
度が高くなる。なお磁石取付体の出力軸部側の外周に位
置検出センサの被検出部を取付ける部分を形成しておけ
ばよい。
Unlike a linear stepping motor, a linear synchronous motor requires a position detecting sensor for detecting the positional relationship between the mover and the stator in the axial direction in order to switch the exciting current flowing through the exciting winding. It is conceivable to provide a position detection sensor so as to detect the displacement of the linear motion shaft protruding outside the case. However, in such a case, the motor cannot be handled with the same feeling as an existing motor, which is inconvenient. In addition, in this case, a detection error due to thermal expansion of each member due to a temperature change becomes large, and there is a problem that position control accuracy is deteriorated. Therefore, if the position detection sensor for detecting the positional relationship between the mover and the stator in the axial direction is disposed inside the frame, the above problem can be almost solved. The position detection sensor is an optically or magnetically detectable object mounted on the mover, and is fixed to the inner peripheral portion of the frame to optically or magnetically detect the position or the amount of movement of the detected portion. And a detection unit that detects the current time. In this case, when the magnet mounting body and the frame of the mover are formed of materials having different thermal expansion coefficients, the detected part is located closer to the output shaft part to which the load of the direct drive shaft is connected than the permanent magnet row. It is preferable to arrange them. In this case, the detection unit is naturally arranged at a position close to the output shaft to which the load is connected. With this arrangement, the position detection sensor is disposed at a position near the output shaft to which the load is connected, so that the error detected by the sensor is reduced. If a position detection sensor is arranged on the non-output shaft side opposite to the output shaft portion of the direct acting shaft, the expansion of each part located from the output shaft side to the non-output shaft side accumulates and the detected portion and the detected It appears as a change in the mounting position of the part. On the other hand, when the detected portion and the detecting portion of the position detection sensor are arranged at a position close to the output shaft portion side of the linear motion shaft, the accumulated value of thermal expansion that changes the mounting position of the detected portion and the detecting portion is small. Therefore, the detection accuracy of the position detection sensor increases, and the positioning accuracy of the linear synchronous motor increases accordingly. It should be noted that a portion for mounting the detected portion of the position detecting sensor may be formed on the outer periphery of the magnet mounting body on the output shaft side.

【0024】また一対のエンドブラケットの直動軸の負
荷が接続されない非出力軸部側の端部を支持するリニア
軸受が取付けられる側のエンドブラケットに、該エンド
ブラケットから突出する直動軸の非出力軸部側の端部を
覆うカバー部材を取付けてもよい。このようにすると直
動軸の非出力軸部とリニア軸受部を保護できる。とくに
カバー部材として防水性を有する構造のものを用いれ
ば、直動軸の非出力軸部側からモータの内部に水分が入
り込むのを阻止できる。このような機能は、特に直動軸
の非出力軸部側が上側に位置するようにして直動軸を上
下方向に変位させる姿勢で本発明のリニア同期モータを
用いる場合に効果を発揮する。
The end bracket on the side on which the linear bearing supporting the end of the pair of end brackets on the side of the non-output shaft to which the load on the linear shaft is not connected is attached to the end of the linear shaft protruding from the end bracket. A cover member covering the end on the output shaft side may be attached. By doing so, the non-output shaft portion and the linear bearing portion of the linear motion shaft can be protected. In particular, if a cover having a waterproof structure is used, moisture can be prevented from entering the motor from the non-output shaft side of the direct acting shaft. Such a function is particularly effective when the linear synchronous motor of the present invention is used in a posture in which the non-output shaft portion side of the linear motion shaft is positioned above and the linear motion shaft is vertically displaced.

【0025】また固定子コアのフレームに対する取付け
に関して次のようにするのが好ましい。フレームの内周
部に複数の固定子コアの基部がフレームの一方の開口端
部側から挿入可能な複数の嵌合溝を形成しておく。これ
ら複数の嵌合溝にはフレームの他方の開口端部側に固定
子コアの軸線方向の一方の端面と接触して固定子コアの
位置決めを図るストッパ面を設ける。そして固定子コア
の基部が嵌合溝に嵌合されて固定子コアの一方の端面が
ストッパ面と接触した状態で、固定子コアの軸線方向の
他方の端面と接触するストッパ部材をフレームに対して
固定する。更に固定子コア、複数の励磁巻線及びストッ
パ部材を絶縁モールド材料によりモールドする。ストッ
パ面とストッパ部材は、固定子コアに働く軸線方向への
反力を受けて、固定子コアが軸線方向に変位するのを阻
止する機能を果たす。この機能があるために、モールド
部に力が加わってモールド部にクラック等が入るのを防
止できる。
It is preferable that the stator core is attached to the frame as follows. A plurality of fitting grooves are formed in the inner peripheral portion of the frame so that the bases of the plurality of stator cores can be inserted from one opening end side of the frame. The plurality of fitting grooves are provided on the other open end side of the frame with stopper surfaces for contacting one end surface of the stator core in the axial direction for positioning the stator core. Then, in a state where the base of the stator core is fitted in the fitting groove and one end face of the stator core is in contact with the stopper face, the stopper member that comes into contact with the other end face in the axial direction of the stator core with respect to the frame. And fix it. Further, the stator core, the plurality of excitation windings and the stopper member are molded with an insulating molding material. The stopper surface and the stopper member function to prevent the stator core from being displaced in the axial direction by receiving a reaction force acting on the stator core in the axial direction. Because of this function, it is possible to prevent cracks and the like from entering the mold portion due to the application of force to the mold portion.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態の一例を
詳細に説明する。図1は、本発明をシリンダ形リニア三
相同期モータ1に適用した実施の形態の一例の一部破断
断面図であり、図2は図1の半部横断面図である。この
シリンダ形リニア三相同期モータ1のケース3は、非磁
性材料(例えばアルミニューム)製のシリンダ形のフレ
ーム5とアルミニューム製の一対のエンドブラケット7
及び9とから構成されている。フレーム5は、内部に円
筒状の空洞5aを有しており、またその両端開口部の内
側にエンドブラケット7及び9が嵌合される環状の段部
5b,5bを有している。エンドブラケット7及び9の
中央部の開口部7a及び9aには、ボールスプラインか
らなるリニア軸受11及び13が嵌合されている。リニ
ア軸受11及び13は、エンドブラケット7及び9に対
して4本の捩子15で固定されている。一対のエンドブ
ラケット7及び9のフレーム5の段部5b,5bに嵌合
される環状突出部7b及び9bの外周部には、径方向外
側に向かって開口する環状の溝7c及び9cが形成され
ており、この溝7c及び9c内にはシール用のオーリン
グ17及び19が嵌合されている。図2に示されるよう
にエンドブラケット7及び9には、輪郭形状がほぼ四角
形をなすフランジ部7d及び9dが一体に設けられてお
り、このフランジ部の四隅には、取付用のボルトを挿入
する孔21及び23がそれぞれ形成されている。なおエ
ンドブラケット7及び9は、フレーム5に対して捩子2
5により固定されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a partially cutaway sectional view of an example of an embodiment in which the present invention is applied to a cylinder type linear three-phase synchronous motor 1, and FIG. 2 is a half transverse sectional view of FIG. The case 3 of the cylindrical linear three-phase synchronous motor 1 includes a cylindrical frame 5 made of a non-magnetic material (for example, aluminum) and a pair of aluminum end brackets 7.
And 9. The frame 5 has a cylindrical cavity 5a inside, and has annular steps 5b, 5b into which end brackets 7 and 9 are fitted inside the openings at both ends. Linear bearings 11 and 13 made of ball splines are fitted into openings 7a and 9a at the center of the end brackets 7 and 9, respectively. The linear bearings 11 and 13 are fixed to the end brackets 7 and 9 with four screws 15. Annular grooves 7c and 9c that open radially outward are formed on the outer peripheral portions of the annular protrusions 7b and 9b fitted to the steps 5b and 5b of the frame 5 of the pair of end brackets 7 and 9. O-rings 17 and 19 for sealing are fitted in the grooves 7c and 9c. As shown in FIG. 2, the end brackets 7 and 9 are integrally provided with flange portions 7d and 9d each having a substantially quadrangular contour, and a mounting bolt is inserted into each of the four corners of the flange portions. Holes 21 and 23 are respectively formed. Note that the end brackets 7 and 9
5 fixed.

【0027】一対のリニア軸受11及び13には、直線
往復運動可能に鉄製の直動軸27が支持されている。図
1に示した状態は、直動軸27の負荷が接続される出力
軸部27aが最も外側に突出した状態である。ケース3
の内部に位置する直動軸27の部分には、磁性材料であ
る鉄製の磁石取付体29が直動軸27と同心になるよう
に固定されている。磁石取付体29は、基本的には円筒
形形状を成しており、その内部には直動軸27の外周に
嵌合される嵌合孔29aと、この嵌合孔29aの両側に
位置して嵌合孔29aよりも径寸法の大きい第1及び第
2の大径孔29b及び29cが形成されている。第1の
大径孔29bは、リニア軸受11の内側端部の外周面と
接触しない径寸法を有しており、また第2の大径孔29
cもリニア軸受13の外周面と接触しない径寸法を有し
ている。磁石取付体29の第1の大径孔29bが形成さ
れている部分(直動軸27の出力軸部27a側の端部)
の外周には、後に説明する位置検出センサの被検出部5
1として用いられるリニアスケールが取付けられる段部
29dが形成されている。また第2の大径孔29cが形
成される部分の外周部が磁石取付部30を構成してい
る。磁石取付部30は、直動軸27の軸線方向に延びる
ほぼ円筒形状を有してり、その外周には8個の円環状永
久磁石31a〜31hが嵌合されている。隣接する2つ
の円環状永久磁石の間及び円環状永久磁石31hの軸線
方向外側には非磁性材料からなり一部が切断されたほぼ
環状またはC字状のストッパ部材33…が嵌合されてい
る。磁石取付部30の外周部には、ストッパ部材33…
が嵌合される嵌合溝が形成されている。なお円環状永久
磁石31a〜31hは接着剤を介して磁石取付部30に
固定してもよいし、円環状永久磁石31a〜31hの全
体を合成樹脂によりモールドしてもよい。更に円環状永
久磁石31a〜31hが嵌合された磁石取付部30の外
側に熱収縮チューブを被せた後、熱収縮チューブを加熱
して熱収縮させて、円環状永久磁石31a〜31hを全
体的に包み込むようにしてもよい。円環状永久磁石31
a,31c,31e及び31gは、径方向の外面にN極
が現れるように着磁されており、円環状永久磁石31
b,31d,31f及び31hは、径方向の外面にN極
が現れるように着磁されている。その結果、直動軸27
の軸線方向にN極とS極とが交互に並ぶ永久磁石の列が
形成されることになる。なお後述する6個の固定子コア
の7個の磁極部と対向する各円環状永久磁石の部分が、
それぞれ本発明における周方向に所定の間隔を明けて配
置された複数の永久磁石列を構成する複数の永久磁石を
構成する。この例では、直動軸27と、磁石取付体29
と円環状永久磁石31a〜31hによって可動子32が
構成されている。
A pair of linear bearings 11 and 13 support a linear motion shaft 27 made of iron so as to be able to reciprocate linearly. The state shown in FIG. 1 is a state in which the output shaft portion 27a to which the load of the linear motion shaft 27 is connected projects outmost. Case 3
An iron magnet mounting body 29 made of a magnetic material is fixed to a portion of the linear motion shaft 27 located inside the linear motion shaft 27 so as to be concentric with the linear motion shaft 27. The magnet mounting body 29 basically has a cylindrical shape, and has inside thereof fitting holes 29a fitted on the outer periphery of the linear motion shaft 27, and positioned on both sides of the fitting holes 29a. Thus, first and second large-diameter holes 29b and 29c having a larger diameter than the fitting hole 29a are formed. The first large-diameter hole 29 b has a diameter that does not contact the outer peripheral surface of the inner end of the linear bearing 11.
c also has a diameter that does not contact the outer peripheral surface of the linear bearing 13. Portion of the magnet mounting body 29 where the first large-diameter hole 29b is formed (the end of the direct-acting shaft 27 on the output shaft portion 27a side).
On the outer periphery of the sensor, a detected part 5 of a position detection sensor described later is provided.
A step 29d to which the linear scale used as 1 is attached is formed. The outer peripheral portion of the portion where the second large-diameter hole 29c is formed constitutes the magnet mounting portion 30. The magnet mounting portion 30 has a substantially cylindrical shape extending in the axial direction of the linear motion shaft 27, and eight annular permanent magnets 31a to 31h are fitted around its outer periphery. A substantially annular or C-shaped stopper member 33, which is made of a nonmagnetic material and partially cut, is fitted between two adjacent annular permanent magnets and on the axially outer side of the annular permanent magnet 31h. . Stopper members 33 are provided on the outer peripheral portion of the magnet mounting portion 30.
A fitting groove into which is fitted is formed. The annular permanent magnets 31a to 31h may be fixed to the magnet mounting portion 30 via an adhesive, or the entire annular permanent magnets 31a to 31h may be molded with a synthetic resin. Further, after a heat-shrinkable tube is put on the outside of the magnet mounting portion 30 to which the annular permanent magnets 31a to 31h are fitted, the heat-shrinkable tube is heated and thermally shrunk, thereby forming the entire annular permanent magnets 31a to 31h. It may be wrapped around. Toroidal permanent magnet 31
a, 31c, 31e and 31g are magnetized so that the N pole appears on the outer surface in the radial direction, and the annular permanent magnet 31
b, 31d, 31f and 31h are magnetized so that the N pole appears on the outer surface in the radial direction. As a result, the linear motion shaft 27
, A row of permanent magnets in which N poles and S poles are alternately arranged in the axial direction is formed. Note that each of the annular permanent magnet portions facing the seven magnetic pole portions of the six stator cores described below
A plurality of permanent magnets constituting a plurality of permanent magnet rows arranged at predetermined intervals in the circumferential direction in the present invention are configured. In this example, the linear motion shaft 27 and the magnet mounting body 29
The mover 32 is constituted by the ring-shaped permanent magnets 31a to 31h.

【0028】なお磁石取付体29の直動軸27への固定
の態様は任意であるが、この例では直動軸27の2か所
に周方向に4つずつ設けた嵌合孔にピン34を嵌合して
磁石取付体29を直動軸27に対して固定している。
The manner in which the magnet mounting body 29 is fixed to the linear motion shaft 27 is arbitrary. In this example, four pins 34 are provided in four fitting holes provided in the circumferential direction at two locations on the linear motion shaft 27. And the magnet mounting body 29 is fixed to the linear motion shaft 27.

【0029】フレーム5の内周部には、6個の固定子コ
ア35…が固定されている。6個の固定子コア35…
は、それぞれフレーム5の内周側に固定された基部35
a及び直動軸27の径方向において磁極面35b…が円
環状永久磁石31a〜31hによって形成される永久磁
石列と対向し且つ直動軸27の軸線方向に所定の間隔を
あけて配置された7つの磁極部35c…を有している。
固定子コア35は、複数枚の鋼板を積層して構成されて
いる。鋼板としては、磁極部35c…を構成する歯部を
備えた櫛歯状の複数枚の鋼板を用いる。そして櫛歯状の
複数枚の鋼板を固定子コアの磁極面35bが円弧状にな
るように(湾曲するように)積層する。なお積層した各
鋼板はレーザ溶接等により相互に結合されている。6個
の固定子コア35…は、磁極面35bが可動子の永久磁
石列とそれぞれ対向するように周方向にほぼ等しい間隔
(この例では60度間隔)をあけて配置されている。
Six stator cores 35 are fixed to the inner periphery of the frame 5. Six stator cores 35 ...
Are bases 35 fixed to the inner peripheral side of the frame 5, respectively.
a and the magnetic pole faces 35b in the radial direction of the linear motion shaft 27 face the permanent magnet rows formed by the annular permanent magnets 31a to 31h, and are arranged at a predetermined interval in the axial direction of the linear motion shaft 27. It has seven magnetic pole portions 35c.
The stator core 35 is configured by laminating a plurality of steel plates. As the steel plate, a plurality of comb-teeth-shaped steel plates having teeth forming the magnetic pole portions 35c are used. Then, a plurality of comb-teeth-shaped steel plates are laminated so that the magnetic pole surface 35b of the stator core is formed in an arc shape (curved). The laminated steel plates are mutually connected by laser welding or the like. The six stator cores 35 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction (60-degree intervals in this example) such that the magnetic pole surfaces 35b face the permanent magnet rows of the mover, respectively.

【0030】フレーム5の内周部に固定子コア35の基
部35aを固定するための構造は任意である。この例で
はフレーム5の内周部に一方の開口端部(エンドブラケ
ット9側の開口端部)側から挿入可能な6つの嵌合溝5
c…を周方向に等しい間隔を明けて形成している。そし
てこれら嵌合溝5cには、フレーム5の他方の開口端部
(エンドブラケット7側の開口端部)側に固定子コア3
5の軸線方向の一方の端面と接触して固定子コア35の
位置決めを図るストッパ面5dを設けてある。そして固
定子コア35の基部35aは、嵌合溝5cに圧入嵌合さ
れている。固定子コア35の軸線方向の一方の端面がス
トッパ面5dと接触した状態で、固定子コア35の軸線
方向の他方の端面と接触するように、環状のストッパ部
材37がフレーム5の内周部に対して固定されている。
ストッパ部材は溶接または捩子止め等によりフレーム5
に対してしっかりと固定されている。
The structure for fixing the base 35a of the stator core 35 to the inner peripheral portion of the frame 5 is arbitrary. In this example, six fitting grooves 5 that can be inserted into the inner peripheral portion of the frame 5 from one opening end (the opening end on the end bracket 9 side) side.
are formed at equal intervals in the circumferential direction. These fitting grooves 5c are provided with the stator core 3 on the other open end (open end on the end bracket 7 side) side of the frame 5.
5 is provided with a stopper surface 5d for contacting one end surface in the axial direction for positioning the stator core 35. The base 35a of the stator core 35 is press-fitted into the fitting groove 5c. An annular stopper member 37 is provided on the inner peripheral portion of the frame 5 so that one end surface in the axial direction of the stator core 35 contacts the other end surface in the axial direction of the stator core 35 in a state of contact with the stopper surface 5d. Fixed against.
The stopper member is connected to the frame 5 by welding or screwing.
It is firmly fixed against.

【0031】各固定子コア35の隣接する2つの磁極部
35c間に形成される6個のスロットには、巻線導体を
環状に巻回してなる環状巻線からなる励磁巻線39a〜
39fの一部がそれぞれ嵌合されている。なお図1の例
では、各励磁巻線39a〜39fは、図4(A)及び
(B)に示すような合成樹脂製のボビン41に巻線導体
が巻回されて構成されており、ボビン41の一部と一緒
に励磁巻線が各スロットに嵌合されている。理解を容易
にするために、図2及び図3においては、ボビン41を
省略してある。ボビンは、円筒部41aの両端に環状の
2枚の鍔部41bが結合された構造になっており、2枚
の鍔部41b,41bの間に絶縁材料により被覆された
巻線導体39が巻回されて各励磁巻線が構成されてい
る。図4(B)において40は励磁巻線の引出し線であ
る。図2及び図3に示した概略斜視図を見ると分かるよ
うに、隣接する2つの固定子コア35の間には、軸線方
向に延びる6本の空間43が形成される。各励磁巻線3
9a〜39fからの引出し線40は、この空間43を利
用して引き回されて給電線または所定の励磁巻線の引出
し線と接続される。なお本質的にはボビン41を用いる
必要はないが、ボビン41を用いると作業性及び絶縁性
は大幅に向上する。
The six slots formed between two adjacent magnetic pole portions 35c of each stator core 35 have exciting windings 39a to 39g formed of annular windings formed by winding winding conductors in an annular shape.
A part of 39f is fitted respectively. In the example of FIG. 1, each of the excitation windings 39a to 39f is configured by winding a winding conductor around a synthetic resin bobbin 41 as shown in FIGS. 4A and 4B. An exciting winding is fitted in each slot together with a part of 41. 2 and 3, the bobbin 41 is omitted for easy understanding. The bobbin has a structure in which two annular flanges 41b are coupled to both ends of a cylindrical portion 41a, and a winding conductor 39 covered with an insulating material is wound between the two flanges 41b. Each excitation winding is configured by being turned. In FIG. 4B, reference numeral 40 denotes a lead wire of the exciting winding. As can be seen from the schematic perspective views shown in FIGS. 2 and 3, six spaces 43 extending in the axial direction are formed between two adjacent stator cores 35. Each excitation winding 3
The lead wire 40 from 9a to 39f is routed using this space 43 and connected to a feeder wire or a lead wire of a predetermined excitation winding. Although it is essentially unnecessary to use the bobbin 41, use of the bobbin 41 greatly improves workability and insulation.

【0032】この例では固定子コア35…、励磁巻線3
9a〜39f及びストッパ部材37を絶縁モールド材料
によりモールドしてモールド部45を形成する。なお図
1においては、モールド部45を破線で示してある。ス
トッパ面5dとストッパ部材37は、固定子コア35…
に働く軸線方向への反力を受けて、固定子コア35…が
軸線方向に変位するのを阻止する機能を果たす。この機
能があるために、モールド部45に力が加わってモール
ド部45にクラック等が入るのを防止できる。なおこの
例では、固定子コア35…と励磁巻線39a〜39fと
により固定子47が構成されている。
In this example, the stator cores 35, the excitation windings 3
9a to 39f and the stopper member 37 are molded with an insulating molding material to form a molded portion 45. In FIG. 1, the mold part 45 is shown by a broken line. The stopper surface 5d and the stopper member 37 are connected to the stator core 35.
Performs a function of preventing the stator cores 35 from being displaced in the axial direction by receiving a reaction force in the axial direction acting on the stator cores 35. Because of this function, it is possible to prevent a crack or the like from entering the mold portion 45 due to a force applied to the mold portion 45. In this example, the stator 47 is constituted by the stator cores 35 and the excitation windings 39a to 39f.

【0033】リニアステッピングモータと異なって、リ
ニア同期モータは、励磁巻線39a〜39fに流れる励
磁電流を切り替えるために、可動子32と固定子47と
の軸線方向における位置関係を検出する位置検出センサ
を必要とする。ケースの外部に突出する直動軸27の変
位を検出するように位置検出センサを設けることも考え
られるが、このようにすると既存のモータと同様の感覚
で取扱うことができず不便である。またこのようにする
と温度変化による各部材の熱膨脹による検出誤差が大き
くなって位置制御精度が悪くなる問題も生じる。そこで
この例では、図1に示すように可動子32と固定子47
との軸線方向における位置関係を検出する位置検出セン
サ49をフレーム5の内部に配置している。位置検出セ
ンサ49は、可動子32に取付けられた光学的にまたは
磁気的に検出可能な被検出部51と、フレーム5の内周
部に固定されて被検出部51の位置または移動量を光学
的にまたは磁気的に検出する検出部53とから構成でき
る。光学的に位置を検出する位置検出センサでは、被検
出部51として所定の反射パターンを備えたリニアスケ
ールを用いる。そして発光部と受光部とを備えた検出部
53から被検出部51に光を照射して反射してきた光に
含まれる情報に基づいて位置を検出する。この例では、
可動子32の磁石取付体29とフレーム5は熱膨脹係数
が異なる材料によって形成されている。そこで被検出部
51を直動軸27の負荷が接続される出力軸部27aに
近い位置に配置し、検出部53も出力軸部27aに近い
位置に配置してある。直動軸27の出力軸部27aを通
して負荷側から伝達される熱が直動軸27を通して、モ
ータ1のケース3の内部に伝わると、直動軸27、磁石
取付体29及びフレーム5がそれぞれ熱膨脹を起こす。
もし直動軸27の出力軸部27aと反対側の非出力軸部
27b側に位置検出センサを配置すると、出力軸部27
a側から非出力軸部側27bに位置する各部の膨脹が累
積して被検出部及び検出部の取付位置の変化として現れ
る。これに対してこの例のように位置検出センサ49の
被検出部51及び検出部53を直動軸27の出力軸部側
に近い位置に配置すると、被検出部51及び検出部53
の取付位置を変化させる熱膨脹の累積値がわずかである
ため、位置検出センサ49の検出精度が高くなり、その
分リニア同期モータの位置決め精度が高くなる。
Unlike the linear stepping motor, the linear synchronous motor is a position detecting sensor for detecting the positional relationship between the mover 32 and the stator 47 in the axial direction in order to switch the exciting current flowing through the exciting windings 39a to 39f. Need. It is conceivable to provide a position detection sensor so as to detect the displacement of the linear motion shaft 27 protruding outside the case. However, in such a case, the motor cannot be handled with the same feeling as an existing motor, which is inconvenient. In addition, in this case, a detection error due to thermal expansion of each member due to a temperature change becomes large, and there is a problem that position control accuracy is deteriorated. Therefore, in this example, as shown in FIG.
A position detection sensor 49 for detecting a positional relationship in the axial direction with the position is disposed inside the frame 5. The position detection sensor 49 is an optically or magnetically detectable detected portion 51 attached to the mover 32 and is fixed to the inner peripheral portion of the frame 5 to optically detect the position or the moving amount of the detected portion 51. And a detection unit 53 for detecting magnetically or magnetically. In the position detection sensor that optically detects a position, a linear scale having a predetermined reflection pattern is used as the detection target 51. Then, the position is detected based on information contained in the light reflected by irradiating light to the detection target 51 from the detection unit 53 including the light emitting unit and the light receiving unit. In this example,
The magnet mounting body 29 and the frame 5 of the mover 32 are formed of materials having different thermal expansion coefficients. Therefore, the detected part 51 is arranged at a position near the output shaft part 27a to which the load of the linear motion shaft 27 is connected, and the detection part 53 is also arranged at a position near the output shaft part 27a. When the heat transmitted from the load side through the output shaft portion 27a of the linear motion shaft 27 is transmitted to the inside of the case 3 of the motor 1 through the linear motion shaft 27, the linear motion shaft 27, the magnet mounting body 29 and the frame 5 thermally expand. Cause
If the position detection sensor is arranged on the non-output shaft portion 27b side of the linear motion shaft 27 opposite to the output shaft portion 27a, the output shaft portion 27
The expansion of each part located from the a side to the non-output shaft side 27b accumulates and appears as a change in the mounting position of the detected part and the detection part. On the other hand, if the detected part 51 and the detecting part 53 of the position detecting sensor 49 are arranged at a position close to the output shaft side of the linear motion shaft 27 as in this example, the detected part 51 and the detecting
Since the cumulative value of the thermal expansion that changes the mounting position of the motor is small, the detection accuracy of the position detection sensor 49 increases, and the positioning accuracy of the linear synchronous motor increases accordingly.

【0034】図1の例では、直動軸27の負荷が接続さ
れない非出力軸部27b側の端部を支持するリニア軸受
13が取付けられる側のエンドブラケット9には、エン
ドブラケット9から突出する直動軸28の非出力軸部2
7b側の端部を覆う金属製または合成樹脂製のカバー部
材55が取付けられている。カバー部材55を設ける
と、直動軸27の非出力軸部27bとリニア軸受部13
を保護できる。特にこの例ではカバー部材55として防
水性を有する構造のものを用いている。具体的には、カ
バー部材55のフランジ部55aに、エンドブラケット
9の外面に向かう方向に開口する環状の嵌合溝が形成し
てあり、この嵌合溝にシール用のオーリング57が圧縮
状態で嵌合されている。なおカバー部材55は、フラン
ジ部55aに設けた図示しない複数の貫通孔に捩子を挿
入してエンドブラケット9に対して捩子止めされてい
る。このような構造にすると、直動軸27の非出力軸部
27b側からモータの内部に水分が入り込むのを阻止で
きる。このような機能は、特に直動軸27の非出力軸部
側27bが上側に位置するようにして直動軸27を上下
方向に変位させる姿勢でこのリニア三相同期モータ1を
用いる場合に効果を発揮する。
In the example shown in FIG. 1, the end bracket 9 on the side to which the linear bearing 13 for supporting the end of the non-output shaft portion 27b to which the load of the direct acting shaft 27 is not connected projects from the end bracket 9. Non-output shaft portion 2 of the linear motion shaft 28
A cover member 55 made of metal or synthetic resin that covers the end on the 7b side is attached. When the cover member 55 is provided, the non-output shaft portion 27b of the linear motion shaft 27 and the linear bearing portion 13
Can be protected. In particular, in this example, the cover member 55 having a waterproof structure is used. Specifically, an annular fitting groove that opens in a direction toward the outer surface of the end bracket 9 is formed in the flange portion 55a of the cover member 55, and the O-ring 57 for sealing is compressed in this fitting groove. Are fitted. The cover member 55 is screwed into the end bracket 9 by inserting screws into a plurality of through holes (not shown) provided in the flange portion 55a. With such a structure, it is possible to prevent moisture from entering the motor from the non-output shaft portion 27b side of the direct drive shaft 27. Such a function is particularly effective when the linear three-phase synchronous motor 1 is used in a posture in which the non-output shaft portion side 27b of the linear motion shaft 27 is positioned above and the linear motion shaft 27 is vertically displaced. Demonstrate.

【0035】シリンダ形リニア同期モータでは、固定子
47の励磁巻線39a〜39fに流れる励磁電流の通電
方向を変えて各固定子コア35の磁極部35c…の磁極
面35b…に現れる磁極の極性を変えることにより移動
磁界を発生し、可動子32の永久磁石列と固定子47の
磁極部35c…との間に直動軸27を軸線方向に変位さ
せる推力を発生する。この例では励磁電流として正弦波
の三相交流を用いる。三相交流の周波数に応じて磁極部
35c…の磁極面35b…に現れる磁極の極性が変化す
る。多相の交流電流を励磁巻線に通電すれば多相同期モ
ータとなるため、大きな推力を得ることができるのであ
る。励磁電流を変化させなければ(極性及び大きさを固
定すれば)固定子47と可動子32との間には吸引力の
みが働き、可動子32の位置は固定されることになる。
In the cylindrical linear synchronous motor, the direction of the excitation current flowing through the excitation windings 39a to 39f of the stator 47 is changed to change the polarity of the magnetic poles appearing on the magnetic pole surfaces 35b of the magnetic pole portions 35c of the stator cores 35. , A moving magnetic field is generated, and a thrust for displacing the linear motion shaft 27 in the axial direction between the permanent magnet row of the mover 32 and the magnetic pole portions 35c of the stator 47 is generated. In this example, a sine wave three-phase alternating current is used as the exciting current. The polarity of the magnetic pole appearing on the magnetic pole surfaces 35b of the magnetic pole portions 35c changes according to the frequency of the three-phase alternating current. When a multi-phase AC current is applied to the exciting winding, a multi-phase synchronous motor is obtained, so that a large thrust can be obtained. If the exciting current is not changed (the polarity and the magnitude are fixed), only the attractive force acts between the stator 47 and the mover 32, and the position of the mover 32 is fixed.

【0036】この例の励磁巻線39a〜39fの励磁態
様について、図5を及び図6を用いて簡単に説明する。
まずこの例では、電気角で120度ずつ位相がずれた3
相の励磁電流U,V及びWを用いる。そこで6個の固定
子コア35…の隣接する2個のスロットに嵌合される2
個の励磁巻線39a及び39bにはU相の励磁電流を流
し、その次に隣接する2個のスロットに嵌合される2個
の励磁巻線39c及び39dにはV相の励磁電流を流
し、その次に隣接する2個のスロットに嵌合される2個
の環状巻線39e及び39fにはW相の励磁電流を流
す。そして6個の固定子コア35…のそれぞれの軸線方
向に隣接する2つの磁極部35c…に現れる極性が異極
性になるように6個の励磁巻線39a〜39fを結線す
る。この例では、図5に示した磁束の流れを生じさせる
ために、U相の励磁電流を流す励磁巻線39a及び39
bにはそれぞれ逆方向にU相の励磁電流が流れるように
引出し線を結線して、結線した引出し線にU相の給電線
を接続する。なお図5に示した記号は電流の流れる方向
を示している。V相の励磁電流を流す励磁巻線39c及
び39dも,それぞれ逆方向にV相の励磁電流が流れる
ように引出し線を結線して、結線した引出し線にV相の
給電線を接続する。同様にして、W相の励磁電流を流す
励磁巻線39e及び39fも,それぞれ逆方向にW相の
励磁電流が流れるように引出し線を結線して、結線した
引出し線にW相の給電線を接続する。
The excitation mode of the excitation windings 39a to 39f of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
First, in this example, the electrical angle is shifted by 120 degrees every 3 degrees.
The phase excitation currents U, V and W are used. Therefore, the two stator slots 35 fitted into the two adjacent slots of the six stator cores 35.
A U-phase exciting current is applied to the two exciting windings 39a and 39b, and a V-phase exciting current is applied to the two exciting windings 39c and 39d fitted to two adjacent slots. Then, a W-phase exciting current is passed through the two annular windings 39e and 39f fitted into the two adjacent slots next to it. Then, the six excitation windings 39a to 39f are connected so that the polarities appearing in the two magnetic pole portions 35c adjacent to each other in the axial direction of the six stator cores 35 have different polarities. In this example, in order to generate the magnetic flux flow shown in FIG.
A lead wire is connected to b so that a U-phase excitation current flows in the opposite direction, and a U-phase power supply line is connected to the connected lead wire. The symbols shown in FIG. 5 indicate the direction in which the current flows. The excitation windings 39c and 39d through which the V-phase excitation current flows also connect the lead wires so that the V-phase excitation current flows in the opposite directions, and connect the V-phase power supply line to the connected lead wires. Similarly, the excitation windings 39e and 39f, through which the W-phase excitation current flows, are connected to the lead wires such that the W-phase excitation current flows in the opposite directions, and the W-phase power supply line is connected to the connected lead wires. Connecting.

【0037】このように結線して、位置検出センサ49
の出力に基づいて、各励磁巻線に流れる励磁電流を切り
替えることにより、見掛け上軸線方向に移動する移動磁
界を発生させると、同期電動機の原理と同様の動作原理
で、可動子32が軸線方向に移動する。励磁電流の切り
替えを停止すれば、可動子32と固定子47との間には
吸引力のみが働き可動子32は停止する。
With the above connection, the position detection sensor 49
By switching the exciting current flowing through each exciting winding based on the output of the motor, an apparent moving magnetic field that moves in the axial direction is generated, and the movable element 32 is moved in the axial direction by the same operating principle as that of the synchronous motor. Go to When the switching of the excitation current is stopped, only the attractive force acts between the mover 32 and the stator 47, and the mover 32 stops.

【0038】この例で用いた励磁態様を一般的に説明す
ると次のようになる。まず複数の励磁巻線に位相の異な
るp相(但しpは2以上の正の整数)の励磁電流を流し
て移動磁界を得る場合には、m個(但しmは2以上の正
の整数)の固定子コアを用いるときには、m個の固定子
コアを周方向にほぼ等しい間隔をあけて配置する。また
複数の励磁巻線として、p×q個(但しqは1以上の正
の整数)の環状巻線を用意する。1つの固定子コアにn
個の磁極部を設けるとすると、この場合nはn=p×q
+1の関係になる。そしてm個の固定子コアの軸線方向
に隣接する2つの磁極部間にそれぞれ形成されるn−1
個のスロットに、それぞれ対応する1つの環状巻線の一
部を嵌合させる。このようにするとm個の固定子コアの
n個の磁極部から、完全に同期した移動磁界を発生せる
ことができる。スロットに環状巻線を嵌合させるだけで
よいため、スロットの軸線方向の寸法(隣接する2つの
磁極部間の間隔)が狭くなっても、固定子を簡単に構成
することができる。そして多相の励磁電流を用いて推力
を高める場合には、m個の固定子コアの軸線方向に連続
して並ぶq個のスロットに嵌合されたq個の環状巻線に
同じ相の励磁電流を流す。そしてこのときでもm個の固
定子コアのそれぞれの軸線方向に隣接する2つの磁極部
に現れる極性が異極性になるようにp×q個の環状巻線
を結線する。このようにすると、多相化した場合でも配
線が複雑にならない。推力を増減する場合には、同じ相
の励磁電流が流れる環状巻線の数を増減すればよい。図
1の例で、更に推力を大きくするためには、1相に対し
て3個の励磁巻線を用意する。その場合、各固定子コア
の磁極部の数は10個となり、励磁巻線の数は9個とな
る。
The excitation mode used in this example is generally described as follows. First, when a moving magnetic field is obtained by supplying p-phase (where p is a positive integer of 2 or more) exciting currents having different phases to a plurality of exciting windings, m pieces (where m is a positive integer of 2 or more) Are used, m stator cores are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction. As the plurality of exciting windings, p × q (where q is a positive integer of 1 or more) annular windings are prepared. N for one stator core
In this case, n is n = p × q
+1 relationship. And n-1 formed between two magnetic pole portions adjacent to each other in the axial direction of the m stator cores.
A part of one corresponding annular winding is fitted into each of the slots. In this way, a perfectly synchronized moving magnetic field can be generated from the n magnetic pole portions of the m stator cores. Since it is only necessary to fit the annular winding into the slot, even if the axial dimension of the slot (the distance between two adjacent magnetic pole portions) is reduced, the stator can be easily configured. When the thrust is increased by using a multi-phase excitation current, the same phase of excitation is applied to q annular windings fitted in q slots continuously arranged in the axial direction of the m stator cores. Apply current. Also in this case, p * q annular windings are connected so that the polarities appearing at two magnetic pole portions adjacent to each other in the axial direction of the m stator cores are different from each other. In this way, the wiring does not become complicated even in the case of multi-phase. In order to increase or decrease the thrust, the number of annular windings through which the same phase exciting current flows may be increased or decreased. In the example of FIG. 1, three exciting windings are prepared for one phase in order to further increase the thrust. In that case, the number of magnetic pole portions of each stator core is 10, and the number of excitation windings is 9.

【0039】上記例では、円環状永久磁石31a〜31
hを用いたが、各固定子コア35…に対応して設けられ
る永久磁石列を独立した複数の永久磁石により構成して
もよいのは勿論である。その場合には、実際的に複数の
永久磁石列は、可動子32の周方向に間隔をあけて設け
られることになる。
In the above example, the annular permanent magnets 31a to 31
Although h is used, it is needless to say that the permanent magnet array provided corresponding to each stator core 35 may be constituted by a plurality of independent permanent magnets. In this case, a plurality of permanent magnet rows are provided at intervals in the circumferential direction of the mover 32 in practice.

【0040】上記例では、6個の固定子コア35を周方
向にほぼ等しい間隔をあけて配置したが、理論的には固
定子コアは1つでもよい。しかしながら固定子コアを1
つにすると、可動子と固定子との間に働く吸引力により
直動軸に径方向の一方向に偏った力が働き、その力がリ
ニア軸受に作用してリニア軸受の寿命を短くする。その
ためこの例のように、複数の固定子コアを磁気バランス
良く配置するのが好ましい。また固定子コアの数を多く
すると、その分合成推力も大きくなるので、得ようとす
る推力に応じて固定子コアの数を決定してもよい。
In the above example, six stator cores 35 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction, but theoretically one stator core may be used. However, one stator core
In other words, a force biased in one radial direction acts on the linear motion shaft due to the suction force acting between the mover and the stator, and the force acts on the linear bearing to shorten the life of the linear bearing. Therefore, it is preferable to arrange a plurality of stator cores with good magnetic balance as in this example. Further, if the number of stator cores is increased, the resultant thrust increases accordingly, so the number of stator cores may be determined according to the thrust to be obtained.

【0041】上記例の可動子のように、永久磁石が固定
された状態の可動子の磁石取付体の輪郭の横断面形状が
実質的に円形になるように、永久磁石の磁極面を円弧状
に形成すると、回転電機の製造設備を用いて可動子及び
固定子を構成する各部品を製造できるため、製造コスト
を下げることができる。しかしながらこの構造では、固
定子コア35の磁極部35cの磁極面35bと永久磁石
の磁極面との間の間隙寸法にバラツキが生じる。そこで
図7に示すように、固定子コア135の複数の磁極部1
35cの磁極面135bを実質的に平坦に構成し、磁石
取付体129の磁石取付部130に取付けられた永久磁
石列を構成する複数の永久磁石131として平板状の磁
石を用いると、永久磁石131の磁極面131aが平坦
になって、複数の磁極部135c…の磁極面135bと
の間の間隙寸法が実質的に一定になる。このようにする
と固定子147の磁極面135bと可動子132の磁極
面131aとの間の間隙寸法に実質的に変化がないた
め、磁気的に見て最も大きな推力が得られ、しかも直動
軸を回転させるようなトルクが発生するのを阻止するこ
とができる。そのためリニア軸受に偏った力が加わるこ
とがなく、リニア軸受の寿命を延ばすことができる。な
おこのような構成にすると、永久磁石131が固定され
た状態の可動子132の磁石取付体129の輪郭の横断
面形状はいわゆる角形となり、角形シリンダ形リニア同
期モータとなる。
As in the mover of the above example, the magnetic pole surface of the permanent magnet is formed in an arc shape so that the cross-sectional shape of the magnet mounting body of the mover with the permanent magnet fixed is substantially circular. In this case, since the components constituting the mover and the stator can be manufactured using the manufacturing equipment of the rotating electric machine, the manufacturing cost can be reduced. However, in this structure, the gap size between the magnetic pole surface 35b of the magnetic pole portion 35c of the stator core 35 and the magnetic pole surface of the permanent magnet varies. Therefore, as shown in FIG. 7, a plurality of magnetic pole portions 1 of the stator core 135 are provided.
When the magnetic pole surface 135b of the magnet 35c is configured to be substantially flat, and a plate-shaped magnet is used as the plurality of permanent magnets 131 constituting the permanent magnet array attached to the magnet attachment portion 130 of the magnet attachment 129, the permanent magnet 131 Are flattened, and the gap size between the magnetic pole surfaces 135b of the plurality of magnetic pole portions 135c is substantially constant. In this case, since the gap dimension between the magnetic pole surface 135b of the stator 147 and the magnetic pole surface 131a of the mover 132 does not substantially change, the largest thrust is obtained magnetically, and the linear motion shaft Is prevented from being generated. Therefore, a biased force is not applied to the linear bearing, and the life of the linear bearing can be extended. With such a configuration, the cross-sectional shape of the outline of the magnet mounting body 129 of the mover 132 in a state where the permanent magnet 131 is fixed is a so-called square shape, which is a square cylindrical linear synchronous motor.

【0042】なお図7の角形シリンダ形リニア同期モー
タを構成する場合には、図8に示すように、永久磁石1
31を少しずつ傾けて即ちスキューさせて磁石取付体1
29の磁石取付部130に配置するのが好ましい。図8
の例では、磁石取付体129の磁石取付部130の平面
上に軸線方向に間隔をあけて円柱状のピン140…を固
定する。そしてこのピン140の間に隣接する永久磁石
とは異なる極性が磁極面に現れるように永久磁石131
を2本のピン140の間に配置する。このようにすると
隣接する磁石どうしは吸引力によって角部が引き合い、
図示のように交互に異なった方向に傾斜(スキュー)し
た状態になる。そしてこの状態で、磁石取付部130の
周囲に熱収縮チューブを被せ、熱収縮チューブを収縮さ
せれば、永久磁石131…をそれぞれ軸線方向に対して
傾けた状態で磁石取付部130に固定することができ
る。このような永久磁石131の取付構造を採用すれ
ば、コギングトルクを向上させることができる。なお永
久磁石をスキューさせる構造を上記図1の例に適用して
も良いのは勿論である。
When the rectangular cylinder type linear synchronous motor shown in FIG. 7 is constructed, as shown in FIG.
31 is tilted little by little, i.e., skewed,
It is preferable to arrange them on the 29 magnet mounting portions 130. FIG.
In the example, the cylindrical pins 140 are fixed on the plane of the magnet mounting portion 130 of the magnet mounting body 129 at intervals in the axial direction. Then, the permanent magnet 131 is set so that a polarity different from that of the adjacent permanent magnet appears between the pins 140 on the magnetic pole surface.
Is disposed between the two pins 140. In this way, the corners of the adjacent magnets attract each other due to the attractive force,
As shown in the figure, the skew is alternately inclined (skewed) in different directions. In this state, a heat-shrinkable tube is placed around the magnet mounting portion 130, and the heat-shrinkable tube is contracted, so that the permanent magnets 131 are fixed to the magnet mounting portion 130 in a state where they are inclined with respect to the axial direction. Can be. By employing such a mounting structure of the permanent magnet 131, the cogging torque can be improved. The structure for skewing the permanent magnet may be applied to the example of FIG.

【0043】なお上記の例で説明した励磁巻線の励磁態
様または方法は一例であって、本発明を実施する場合の
励磁巻線の励磁方法は移動磁界を発生できるものであれ
ば任意である。
Note that the excitation mode or method of the excitation winding described in the above example is merely an example, and the excitation method of the excitation winding in practicing the present invention is arbitrary as long as it can generate a moving magnetic field. .

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明のシリンダ形リニア同期モータで
は、固定子の複数の励磁巻線に流れる励磁電流の通電方
向を変えて複数の磁極部の磁極面に現れる磁極の極性を
変えることにより移動磁界を発生して、1以上の永久磁
石列と複数の磁極部との間に直動軸を軸線方向に変位さ
る推力を発生するため、公知のシリンダ形リニアステッ
ピングモータよりも大きな推力を得ることができる。特
に本発明によれば、固定子の複数の励磁巻線として、そ
れぞれ可動子の周囲を周方向に囲むように巻線導体を環
状に巻回してなる環状巻線を用い、固定子コアの軸線方
向に隣接する2つの磁極部間に形成されたスロットに対
応する励磁巻線の一部を嵌合させる構造を採用するた
め、励磁巻線を固定子コアの磁極部に巻回する必要がな
くなる。そのため本発明によれば、大きな推力を発生す
ることができるシリンダ形リニア同期モータを簡単な構
造で構成することができる。
In the cylinder type linear synchronous motor of the present invention, the moving direction is changed by changing the direction of the exciting current flowing through the plurality of exciting windings of the stator to change the polarity of the magnetic poles appearing on the magnetic pole surfaces of the plurality of magnetic pole portions. Generates a magnetic field to generate a thrust between one or more permanent magnet rows and a plurality of magnetic pole parts that displaces the direct-acting axis in the axial direction, so that a larger thrust than a known cylinder-type linear stepping motor is obtained. Can be. In particular, according to the present invention, as the plurality of excitation windings of the stator, annular windings each formed by winding a winding conductor in an annular manner so as to surround the mover in the circumferential direction are used, and the axis of the stator core is used. Since a structure is adopted in which a part of the exciting winding corresponding to the slot formed between two magnetic pole parts adjacent in the direction is fitted, it is not necessary to wind the exciting winding around the magnetic pole part of the stator core. . Therefore, according to the present invention, a cylinder-type linear synchronous motor capable of generating a large thrust can be configured with a simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明をシリンダ形リニア三相同期モータに適
用した実施の形態の一例の一部破断断面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway sectional view of an example of an embodiment in which the present invention is applied to a cylindrical linear three-phase synchronous motor.

【図2】図1の半部横断面図である。FIG. 2 is a half cross-sectional view of FIG. 1;

【図3】図1の例の固定子の概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of the stator of the example of FIG. 1;

【図4】(A)はボビンの斜視図、(B)はボビンに励
磁巻線を巻装した状態の断面図である。
FIG. 4A is a perspective view of a bobbin, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the bobbin with an exciting winding wound thereon.

【図5】図1のシリンダ形リニア三相同期モータの固定
子側の励磁巻線の配置状態を説明するために用いる図で
ある。
FIG. 5 is a view used to explain an arrangement state of excitation windings on a stator side of the cylindrical linear three-phase synchronous motor of FIG. 1;

【図6】図1のシリンダ形リニア三相同期モータの固定
子と可動子の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a stator and a mover of the cylindrical linear three-phase synchronous motor of FIG. 1;

【図7】本発明を角形シリンダ形リニア同期モータに適
用した場合の固定子と可動子の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a stator and a mover when the present invention is applied to a rectangular cylinder type linear synchronous motor.

【図8】図7の角形シリンダ形リニア同期モータにおけ
る永久磁石の取付け方の一例を説明するために用いる図
である。
8 is a view used to explain an example of a method of mounting permanent magnets in the rectangular cylinder linear synchronous motor of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ形リニア三相同期モータ 3 ケース 5 フレーム 7,9 エンドブラケット 11,13 リニア軸受 27 直動軸 27a 出力軸部 29,129 磁石取付体 31a〜31h 円環状永久磁石 131 永久磁石 32,132 可動子 35,135 固定子コア 35b,135b 磁極面 35c,135c 磁極部 39a〜39f 励磁巻線(環状巻線) 41 ボビン 47,147 固定子 55 カバー部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder type linear three-phase synchronous motor 3 Case 5 Frame 7,9 End bracket 11,13 Linear bearing 27 Linear motion shaft 27a Output shaft part 29,129 Magnet attachment body 31a-31h Toroidal permanent magnet 131 Permanent magnet 32,132 Movable 35,135 Stator core 35b, 135b Magnetic pole surface 35c, 135c Magnetic pole portion 39a-39f Excitation winding (annular winding) 41 Bobbin 47,147 Stator 55 Cover member

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダ形のフレームを有するケースの
両端に取付けられた一対のリニア軸受と、 前記一対のリニア軸受に直線往復運動可能に支持された
直動軸、前記直動軸に固定されて前記フレーム内に配置
され且つ前記直動軸の軸線方向に延びる磁石取付部を備
えた透磁性材料からなる磁石取付体及び前記磁石取付体
の前記磁石取付部に支持され且つ磁極面に交互にN極と
S極とが現れるように軸線方向に並べれられた複数の永
久磁石からなる1以上の永久磁石列を備えた可動子と、 前記フレームの内周側に固定された基部及び前記直動軸
の径方向において磁極面が前記1以上の永久磁石列と対
向し且つ前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置された
複数の磁極部を有する1以上の固定子コア並びに前記1
以上の固定子コアの前記複数の磁極部を励磁する複数の
励磁巻線を備えた固定子とを具備し、 前記複数の励磁巻線に流れる励磁電流の方向を変えて前
記複数の磁極部の磁極面に現れる磁極の極性を変えるこ
とにより移動磁界を発生させて、前記1以上の永久磁石
列と前記複数の磁極部との間に前記直動軸を前記軸線方
向に変位させる推力を発生するように構成されたシリン
ダ形リニア同期モータであって、 前記固定子の前記複数の励磁巻線はそれぞれ前記可動子
の周囲を周方向に囲むように巻線導体が環状に巻回され
て構成されており、 前記1以上の固定子コアの前記軸線方向に隣接する2つ
の前記磁極部間に形成されたスロットに対応する1つの
前記励磁巻線の一部が嵌合されていることを特徴とする
シリンダ形リニア同期モータ。
1. A pair of linear bearings attached to both ends of a case having a cylindrical frame, a linear motion shaft supported by the pair of linear bearings so as to be able to reciprocate linearly, and fixed to the linear motion shaft. A magnet mounting body made of a magnetically permeable material having a magnet mounting portion disposed in the frame and extending in the axial direction of the linear motion shaft; and a magnet mounting portion supported by the magnet mounting portion of the magnet mounting body and alternately having N A mover including at least one permanent magnet row composed of a plurality of permanent magnets arranged in the axial direction so that a pole and an S pole appear; a base fixed to an inner peripheral side of the frame; and the linear motion shaft One or more stator cores having a plurality of magnetic pole portions whose magnetic pole faces face the one or more permanent magnet rows in the radial direction and are arranged at predetermined intervals in the axial direction;
A stator having a plurality of exciting windings for exciting the plurality of magnetic pole portions of the stator core, wherein the direction of an exciting current flowing through the plurality of exciting windings is changed to form the plurality of magnetic pole portions. A moving magnetic field is generated by changing the polarity of a magnetic pole appearing on a magnetic pole surface, and a thrust for displacing the linear motion shaft in the axial direction is generated between the one or more permanent magnet rows and the plurality of magnetic pole portions. A cylindrical linear synchronous motor configured as described above, wherein the plurality of excitation windings of the stator are each configured by winding a winding conductor in an annular manner so as to surround the mover in a circumferential direction. A part of one excitation winding corresponding to a slot formed between two magnetic pole portions adjacent to the one or more stator cores in the axial direction is fitted. Cylinder type linear synchronous motor.
【請求項2】 内部に空洞を有するシリンダ形のフレー
ムと、 前記フレームの両端に固定された一対のエンドブラケッ
トと、 前記一対のエンドブラケットに取り付けられた一対のリ
ニア軸受と、 前記一対のリニア軸受に直線往復運動可能に支持された
直動軸、前記直動軸に固定されて前記フレームの前記空
洞内に配置され且つ前記直動軸の軸線方向に延びる磁石
取付部を備えた透磁性材料からなる磁石取付体及び前記
磁石取付体の前記磁石取付部に支持され且つ磁極面に交
互にN極とS極とが現れるように軸線方向に並べれられ
た複数の永久磁石からなり周方向に間隔をあけて配置さ
れたm列(但しmは2以上の正の整数)の永久磁石列を
備えた可動子と、 前記フレームの内周側に固定された基部及び前記直動軸
の径方向において磁極面が前記m列以上の永久磁石列と
対向し且つ前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置され
たn個(但しnは3以上の正の整数)の磁極部を有する
m個の固定子コア及び前記m個の固定子コアの前記n個
の磁極部の磁極面に所定の極性の磁極が現れるように各
磁極部を励磁する複数の励磁巻線を備えた固定子とを具
備し、 前記複数の励磁巻線に位相の異なるp相(但しpは2以
上の正の整数)の励磁電流を流して前記複数の磁極部の
磁極面に現れる磁極の極性を変えることにより移動磁界
を発生して、前記m列の永久磁石列と前記m個の固定子
コアの前記n個の磁極部との間に前記直動軸を前記軸線
方向に変位させる推力を発生するように構成されたシリ
ンダ形リニア同期モータであって、 前記m個の固定子コアは前記可動子の周方向にほぼ等し
い間隔をあけて配置されており、 前記複数の励磁巻線は、それぞれ前記可動子の周囲を周
方向に囲むように巻線導体が環状に巻回されてなるp×
q個(但しqは1以上の正の整数)の環状巻線からな
り、 前記nはn=p×q+1の関係にあり、 前記m個の固定子コアの前記軸線方向に隣接する2つの
前記磁極部間にそれぞれ形成されたn−1個のスロット
にそれぞれ対応する1つの前記環状巻線の一部が嵌合さ
れていることを特徴とするシリンダ形リニア同期モー
タ。
2. A cylindrical frame having a cavity therein, a pair of end brackets fixed to both ends of the frame, a pair of linear bearings attached to the pair of end brackets, and the pair of linear bearings A linear motion shaft supported so as to be capable of linear reciprocating motion, a magnetically permeable material fixed to the linear motion shaft, disposed in the cavity of the frame, and provided with a magnet mounting portion extending in the axial direction of the linear motion shaft. And a plurality of permanent magnets supported by the magnet mounting portion of the magnet mounting body and arranged in the axial direction such that N poles and S poles alternately appear on the magnetic pole surfaces. A mover having m rows (where m is a positive integer of 2 or more) of permanent magnet rows arranged at intervals, a base fixed to the inner peripheral side of the frame, and magnetic poles in a radial direction of the translation shaft Face M stator cores having n (where n is a positive integer of 3 or more) magnetic pole portions facing at least m rows of permanent magnet rows and arranged at predetermined intervals in the axial direction; A stator having a plurality of exciting windings for exciting each magnetic pole portion such that a magnetic pole of a predetermined polarity appears on the magnetic pole surface of the n magnetic pole portions of the m stator cores; A moving magnetic field is generated by flowing an exciting current of a p-phase (where p is a positive integer of 2 or more) having a different phase to the exciting winding and changing the polarity of the magnetic poles appearing on the magnetic pole surfaces of the plurality of magnetic pole portions. A cylindrical linear device configured to generate a thrust for displacing the translation shaft in the axial direction between the m rows of permanent magnet rows and the n magnetic pole portions of the m stator cores. A synchronous motor, wherein the m stator cores are substantially equal in a circumferential direction of the mover Are spaced interval, said plurality of excitation windings, p × the winding conductor so that each surround the movable element in the circumferential direction is wound annularly
It consists of q (where q is a positive integer of 1 or more) annular windings, n is in a relationship of n = p × q + 1, and two of the m stator cores adjacent to each other in the axial direction are A cylindrical linear synchronous motor, wherein a part of one of said annular windings respectively corresponding to n-1 slots formed between magnetic pole portions is fitted.
【請求項3】 前記励磁巻線は絶縁材料からなるボビン
に巻回されており、前記ボビンの一部が前記スロットに
嵌合されている請求項1または2に記載のシリンダ形リ
ニア同期モータ。
3. The cylinder-type linear synchronous motor according to claim 1, wherein the excitation winding is wound around a bobbin made of an insulating material, and a part of the bobbin is fitted in the slot.
【請求項4】 前記固定子コアの前記複数の磁極部の前
記磁極面は実質的に平坦に構成されており、 前記磁石取付体の前記磁石取付部に取付けられた前記永
久磁石列を構成する前記複数の永久磁石の前記磁極面は
前記複数の磁極部の前記磁極面との間の間隙寸法が実質
的に一定になるようにほぼ平坦である請求項1に記載の
シリンダ形リニア同期モータ。
4. The magnetic pole faces of the plurality of magnetic pole portions of the stator core are configured to be substantially flat, and form the permanent magnet row mounted on the magnet mounting portion of the magnet mounting body. The cylinder-type linear synchronous motor according to claim 1, wherein the pole faces of the plurality of permanent magnets are substantially flat so that a gap between the pole faces of the plurality of pole portions is substantially constant.
【請求項5】 前記m個の固定子コアは偶数個ある請求
項2に記載のシリンダ形リニア同期モータ。
5. The cylinder-type linear synchronous motor according to claim 2, wherein the number of the m stator cores is an even number.
【請求項6】 前記可動子と前記固定子との前記軸線方
向における位置関係を検出する位置検出センサが、前記
フレームの内部に配置されている請求項1または2に記
載のシリンダ形リニア同期モータ。
6. The cylinder-type linear synchronous motor according to claim 1, wherein a position detection sensor for detecting a positional relationship between the mover and the stator in the axial direction is disposed inside the frame. .
【請求項7】 前記位置検出センサは、前記可動子に取
付けられた光学的にまたは磁気的に検出可能な被検出体
と、前記フレームに固定されて前記被検出部の位置また
は移動量を光学的にまたは磁気的に検出する検出部とか
ら構成され、 前記可動子の前記磁石取付体と前記フレームは熱膨脹係
数が異なる材料によって形成されており、 前記被検出部は前記永久磁石列よりも前記直動軸の負荷
が接続される出力軸部に近い位置に配置されている請求
項6に記載のシリンダ形リニア同期モータ。
7. The position detection sensor comprises: an optically or magnetically detectable detection target attached to the movable element; and a position or movement amount of the detection target fixed to the frame. The magnet mounting body of the mover and the frame are formed of materials having different thermal expansion coefficients, and the detected part is more than the permanent magnet row. 7. The cylinder-type linear synchronous motor according to claim 6, wherein the linear linear motor is arranged at a position close to an output shaft to which a load of the linear motion shaft is connected.
【請求項8】 前記一対のエンドブラケットの前記直動
軸の負荷が接続されない非出力軸部側の端部を支持する
前記リニア軸受が取付けられる側の前記エンドブラケッ
トには、該エンドブラケットから突出する前記直動軸の
前記非出力軸部側の端部を覆うカバー部材が取付けられ
ている請求項1または2に記載のシリンダ形リニア同期
モータ。
8. The end bracket on the side to which the linear bearing that supports the end of the pair of end brackets on the side of the non-output shaft to which the load on the linear motion shaft is not connected projects from the end bracket. The cylinder type linear synchronous motor according to claim 1 or 2, further comprising a cover member that covers an end of the linear motion shaft on the non-output shaft side.
【請求項9】 前記フレームの内周部には前記複数の固
定子コアの前記基部が前記フレームの一方の開口端部側
から挿入可能な複数の嵌合溝が形成されており、 前記複数の嵌合溝は前記フレームの他方の開口端部側に
前記固定子コアの前記軸線方向の一方の端面と接触して
前記固定子コアの位置決めをするストッパ面を有してお
り、 前記固定子コアの前記基部が前記嵌合溝に嵌合されて前
記固定子コアの前記一方の端面が前記ストッパ面と接触
した状態で、前記固定子コアの前記軸線方向の他方の端
面と接触するストッパ部材が前記フレームに対して固定
されており、 前記固定子コア、前記複数の励磁巻線及び前記ストッパ
部材が絶縁モールド材料によりモールドされている請求
項1に記載のシリンダ形リニア同期モータ。
9. A plurality of fitting grooves into which the bases of the plurality of stator cores can be inserted from one open end side of the frame are formed in an inner peripheral portion of the frame. The fitting groove has a stopper surface on the other open end side of the frame, which is in contact with the one end surface of the stator core in the axial direction to position the stator core. In a state where the base portion is fitted in the fitting groove and the one end face of the stator core is in contact with the stopper face, a stopper member that contacts the other end face in the axial direction of the stator core is provided. The cylinder-type linear synchronous motor according to claim 1, wherein the stator core, the plurality of excitation windings, and the stopper member are fixed to the frame with an insulating molding material.
【請求項10】 前記可動子の前記磁石取付体の外周部
には径方向の外面にN極またはS極が現れるように着磁
された複数の円環状永久磁石が、前記軸線方向にN極と
S極とが交互に並ぶように前記軸線方向に所定の間隔を
あけて嵌合されており、 前記1以上の固定子コアの磁極部と対向する円環状永久
磁石の部分が、前記永久磁石列を構成する前記複数の永
久磁石を構成している請求項1に記載のシリンダ形リニ
ア同期モータ。
10. A plurality of annular permanent magnets magnetized so that N poles or S poles appear on a radially outer surface of an outer peripheral portion of the magnet mounting body of the mover, and N poles in the axial direction. And the S pole are alternately arranged at predetermined intervals in the axial direction, and the portion of the annular permanent magnet facing the magnetic pole portion of the one or more stator cores is the permanent magnet. The cylinder-type linear synchronous motor according to claim 1, wherein the plurality of permanent magnets forming a row are formed.
【請求項11】 前記固定子コアは櫛歯状の複数枚の鋼
板が、前記固定子コアの前記磁極面が円弧状になるよう
に積層されて構成されている請求項10に記載のシリン
ダ形リニア同期モータ。
11. The cylinder type according to claim 10, wherein the stator core is formed by stacking a plurality of comb-shaped steel plates so that the magnetic pole surface of the stator core is formed in an arc shape. Linear synchronous motor.
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