TW201440388A - 可動子及線性馬達 - Google Patents

Abstract

本發明係具備朝第1方向延伸之呈棒狀形狀之軸11、及呈圓筒形狀且在其內側貫穿有軸11之複數個磁鐵12、13，複數個磁鐵12、13係具有產生與第1方向平行之磁通的推力磁鐵12、及朝筒狀形狀之直徑方向產生磁通的徑向磁鐵13，且以在兩端配置有推力磁鐵12之方式交互地排列配置推力磁鐵12及徑向磁鐵13，且更進一步具有由磁性體所構成之固定部14，該由磁性體所構成之固定部14係相對於分別配置在兩側之端部的推力磁鐵12，鄰接配置在沿著第1方向之更外側者。

Description

可動子及線性馬達

本發明係關於一種可動子及線性馬達。

以往，可動子係使用於進行直線性動作的線性馬達。此種線性馬達中係有一種軸型線性馬達，其係以貫穿形成在定子之貫穿孔的軸(shaft)作為可動子而動作。

在軸型線性馬達中，發揮作為可動子之功能的軸，係有安裝呈圓筒形狀之複數個磁鐵的情形。例如，安裝在軸之磁鐵係使用朝與軸之延伸方向平行的方向產生磁通之磁鐵(以下簡稱為推力(thrust)磁鐵)，及朝圓筒形狀之直徑方向產生磁通之磁鐵(以下簡稱為徑向(radial)磁鐵)。此外，如專利文獻1的揭示，亦有交互排列推力磁鐵及徑向磁鐵、即所謂以霍巴陣列(Halbach Array)排列磁鐵之情形。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2011-147333號公報

然而，依據前述之習知技術，以霍巴陣列排列之磁鐵中，從排列在端部的磁鐵產生的磁通的路徑、與從排列在中央部的磁鐵產生的磁通的路徑不同，因此容易產生漏磁通。而且，由於漏磁通之產生，會有造成線性馬達之推力特性惡化的情況之問題。

本發明係鑑於前述課題所研創者，其目的係獲致一種抑制以霍巴陣列排列之磁鐵產生的漏磁通且謀求線性馬達之推力特性提升的可動子。

為了要解決上述之課題並達成目的，本發明係具備朝第1方向延伸之呈棒狀形狀之軸、及呈圓筒形狀且在其內側貫穿有軸之複數個磁鐵，複數個磁鐵係具有產生與第1方向平行之磁通的推力磁鐵、及朝筒狀形狀之直徑方向產生磁通的徑向磁鐵，且以在兩端配置有推力磁鐵之方式交互地排列配置有推力磁鐵及徑向磁鐵，且更進一步具有由磁性體所構成之固定部，該由磁性體所構成之固定部係相對於分別配置在兩側之端部的推力磁鐵，鄰接配置在沿著第1方向之更外側者。

本發明之可動子係發揮可獲致一種抑制漏磁通之產生且謀求線性馬達之推力特性提升的可動子之效果。

1‧‧‧殼體

1a‧‧‧貫穿孔

2‧‧‧線圏

3‧‧‧磁軛

4‧‧‧線性軸套

11‧‧‧軸

11a‧‧‧溝槽

12‧‧‧推力磁鐵

13‧‧‧徑向磁鐵

14‧‧‧擋止輪(固定部)

15‧‧‧硬化部

50、100‧‧‧線性馬達

第1圖係顯示本發明實施形態1之線性馬達之概略構成的剖面圖。

第2圖係顯示可動子之製造順序的圖。

第3圖係顯示可動子之製造順序的圖。

第4圖係顯示可動子之製造順序的圖。

第5圖係顯示可動子之製造順序的圖。

第6圖係用以說明在實施形態1之線性馬達中，由可動子所具備之磁鐵產生之磁通的圖。

第7圖係用以說明在比較例所示之線性馬達中，由可動子所具備之磁鐵產生之磁通的圖。

以下，根據圖式詳細說明本發明實施形態之可動子及線性馬達。此外，本發明並非由該實施形態所限定者。

實施形態1

第1圖係顯示本發明實施形態1之線性馬達之概略構成的剖面圖。線性馬達50係貫穿形成在殼體(casing)1之貫穿孔1a的軸11沿著箭頭Z所示之方向(第1方向)直線地動作的線性馬達。亦即，線性馬達50係由軸11側發揮作為可動子之功能，由殼體1側發揮作為定子之功能的軸型線性馬達。

在殼體1之內側形成有可於內部收容軸11 之空間。在殼體1形成有供收容在內部之軸11之兩端貫穿之貫穿孔1a。在貫穿孔1a安裝有以可沿著箭頭Z所示之方向移動之方式保持軸11的線性軸套(linear bushing)4。

在殼體1之內部設置有線圏(coil)2及磁軛(yoke)3。線圏2係在殼體1之內部中，以包圍軸11之周圍的方式設置。磁軛3係在殼體1之內部中，設置於線圏2之外側。線性馬達50之定子係具有上述之殼體1、線圏2、磁軛3、線性軸套4而構成。

線性馬達50之可動子係具有軸11、磁鐵12、13、擋止輪(snap ring，固定部)14而構成。第2圖至第4圖係顯示可動子之製造順序的圖。以下，除了說明可動子之製造順序之外，亦說明包含可動子之詳細構成。

如第2圖所示，軸11係形成朝箭頭Z所示之方向延伸之棒狀形狀。在軸11形成有沿著周方向而延伸之2個溝槽11a。如第3圖所示，在2個溝槽11a中之一方溝槽11a嵌入有擋止輪14。擋止輪14係由鐵等的磁性體所構成。

並且，呈筒狀形狀之複數個磁鐵12、13係安裝在軸11。更具體而言，在呈筒狀形成之複數個磁鐵12、13的內側貫穿有軸11。最初安裝在軸11之磁鐵12、13係被推抵至預先嵌合在一方溝槽11a之擋止輪14。再者，複數個磁鐵12、13係配置成在2個溝槽11a之間彼此鄰接。

安裝在軸11之磁鐵12、13係由所產生之磁 通的方向與軸11之延伸方向平行的推力磁鐵12、及所產生之磁通的方向為軸11之直徑方向的徑向磁鐵13所構成。

最初安裝在軸11之磁鐵與最後安裝之磁鐵為推力磁鐵12。再者，推力磁鐵12及徑向磁鐵13係交互地排列。亦即，在軸11上係以兩端為推力磁鐵12之霍巴陣列來安裝磁鐵12、13。

如第4圖所示，若軸11上已安裝所有之磁鐵12、13，則如第5圖所示，亦在另一方之溝槽11a嵌入擋止輪14。磁鐵12、13之內周面與軸11之內周面係藉由接著劑接著。藉此，將磁鐵12、13固定在軸11。

回到第1圖，一方之擋止輪14，係以密接於設置在端部的推力磁鐵12之方式配置。在另一方之擋止輪14與推力磁鐵12之間係設置有間隙。在另一方之擋止輪14與推力磁鐵12之間的間隙中係充填有硬化部15。硬化部15係例如接著劑，在充填於間隙後，藉由硬化而將磁鐵12、13固定在擋止輪14之間。硬化部15係不限定於接著劑，只要是在充填於間隙後會硬化者即可。

可動部中之至少排列有磁鐵12、13的區域係收容在殼體1之內部。再者，在殼體1之內部中，可動子之磁鐵12、13與定子之線圏2係相對向。此外，藉由控制流通至線圏2之電流，可使可動子朝箭頭Z所示之方向移動。

第6圖係用以說明在實施形態1之線性馬達50中，由可動子所具備之磁鐵產生之磁通的圖。在線性馬 達50中，對於排列於軸11上之磁鐵12、13中配置於兩側之端部的各個推力磁鐵12，鄰接於沿著軸11之延伸方向的更外側，設置有屬於磁性體之擋止輪14。

由於在端部之推力磁鐵12之外側設置有擋止輪14，因此從端部之推力磁鐵12產生的磁通係通過屬於磁性體之擋止輪14的外周面。由此，從端部之推力磁鐵12產生的磁通係通過與更在推力磁鐵12之外側設置徑向磁鐵時同樣的路徑。此亦可換言之，端部的推力磁鐵12產生的磁通係通過與於推力磁鐵12的兩側設置徑向磁鐵13時同樣的路徑。

因此，在端部側產生之磁通的路徑X1、X5，及除此以外之部分、即在推力磁鐵12之兩側設置有徑向磁鐵13之部分產生的磁通的路徑X2至X4中，可謀求磁通通過空氣中之距離的均勻化。藉此，可謀求從可動子之磁鐵12、13產生的磁通的路徑X1至X5之磁阻的均勻化，而可謀求通過路徑X1至X5之磁通的均勻化。

第7圖係用以說明在比較例所示之線性馬達100中，由可動子所具備之磁鐵12、13產生之磁通的圖。在比較例所示之線性馬達100中，在排列於軸11的磁鐵12、13之兩側並未設置磁性體。

因此，從端部之推力磁鐵12產生的磁通的路徑Y1、Y5之通過空氣中的部分，係比從設置在上述以外之部分的磁鐵12、13產生的磁通的路徑Y2至Y5更多。因此，在路徑Y1、Y5中，磁阻會變大且磁通會減少，對 應地相鄰之路徑Y2、Y4之磁通量會增加。藉此，在路徑Y2、Y4中，會有洩漏至磁軛3之外部的漏磁通變得容易產生而導致線性馬達100之推力降低之情形。

另一方面，在本實施形態1之線性馬達50的可動子中，如利用第6圖所說明地，由於可謀求通過路徑X1至X5之磁通量的均勻化，因此難以產生漏磁通，而可謀求推力特性之提升。

再者，最初安裝在軸11之推力磁鐵12係只要使其抵接在預先嵌入於溝槽11a的擋止輸14即可進行定位。此外，之後安裝之磁鐵12、13亦只要使其抵接在之前安裝之磁鐵12、13，即可進行定位。因此，可謀求將磁鐵12、13安裝於軸11之際的定位作業的容易化。

再者，由於在安裝磁鐵12、13之後嵌入之擋止輪14與推力磁鐵12之間充填有硬化部15，因此即使因磁鐵12、13之尺寸誤差而在擋止輪14與推力磁鐵12之間有間隙時，亦可更穩固地固定磁鐵12、13。

再者，對安裝在軸11之磁鐵12、13，係朝與可動子之移動方向平行的方向施加推力。此外，磁鐵12、13之內周面與軸11之外周面雖係藉由接著劑等而接著，但對於其接著面，係在可動子之加減速時朝與推力平行之方向施加有慣性力。由於磁鐵12、13之內周面與軸11之外周面的接著面係與施加慣性力之方向平行，因此會有對於慣性力難以發揮充分之接著強度的情況。

在本實施形態1之可動子中，由於在沿著施 加於磁鐵12、13之推力(慣性力)之方向的兩側，設置有擋止輪14或硬化部15，因此可對於推力(慣性力)機械性地固定磁鐵12、13。藉此，可更確實地防止磁鐵12、13因推力(慣性力)而偏離。

再者，例如在軸11之外周面形成凸部來取代擋止輪14，以防止磁鐵12、13因推力(慣性力)而偏離時，必須研磨凸部以外之部分而形成軸11之粗度。因此，會有因加工精密度之要求或加工順序之增加等而造成製造成本增大之情況。

在本實施形態1中，只要將擋止輪14嵌入形成在軸11之溝槽11a，將硬化部15充填於擋止輪14與推力磁鐵12之間，即可防止磁鐵12、13因推力(慣性力)而偏離，因而亦可謀求製造成本之抑制。

再者，由於線性馬達50越小型化，軸11與磁鐵12、13亦越小型化，因此磁鐵12、13與軸11之接著面會變小。如此，即使在磁鐵12、13與軸11之接著面變小而難以發揮充分之接著強度時，亦可藉由擋止輪14與硬化部15更確實地防止磁鐵12、13之偏離。

再者，在本實施形態1中，以在兩端配置有推力磁鐵之霍巴陣列來排列複數個磁鐵12、13。因此，安裝在軸11之磁鐵12、13係徑向磁鐵13之個數比推力磁鐵12之個數少。一般而言，由於徑向磁鐵13比推力磁鐵12更高價，在可抑制徑向磁鐵13之個數的本實施形態1之可動子中，可謀求製造成本之抑制。

此外，在之後安裝之擋止輪14與推力磁鐵12之間並未形成有間隙之情形時，亦可不設置硬化部15。此外，軸11的剖面形狀亦可為第2圖所示之圓形形狀，亦可為四角形之類的多角形形狀。此外，軸11可為第2圖所示之柱狀形狀，亦可為筒狀形狀。此外，軸11亦可為磁性體，亦可為非磁性體。

(產業上之可利用性)

如以上所述，本發明之可動子係適用於軸側發揮作為可動子之功能的軸型線性馬達之可動子。

1‧‧‧殼體

1a‧‧‧貫穿孔

2‧‧‧線圏

3‧‧‧磁軛

4‧‧‧線性軸套

11‧‧‧軸

11a‧‧‧溝槽

12‧‧‧推力磁鐵

13‧‧‧徑向磁鐵

14‧‧‧擋止輪(固定部)

15‧‧‧硬化部

50‧‧‧線性馬達

Claims (4)

1. 一種可動子，係具備：朝第1方向延伸之呈棒狀形狀之軸；及呈圓筒形狀且在其內側貫穿有前述軸之複數個磁鐵，前述複數個磁鐵係具有產生與前述第1方向平行之磁通的推力磁鐵、及朝前述筒狀形狀之直徑方向產生磁通的徑向磁鐵，以在兩端配置有前述推力磁鐵之方式交互地排列配置前述推力磁鐵及前述徑向磁鐵，且更進一步具有包含磁性體之固定部，該包含磁性體之固定部係相對於分別配置在兩側之端部的前述推力磁鐵，鄰接配置在沿著第1方向之更外側者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可動子，其中，前述軸係在設有前述固定部之位置，沿著周方向形成溝槽，前述固定部係嵌合在前述溝槽之擋止輪。
3. 如申請專利範圍第2項所述之可動子，其中，前述固定部之中，一方之固定部係以密接前述推力磁鐵之方式配置，另一方之固定部係與前述推力磁鐵之間設置有間隙，並更具備充填在前述間隙而硬化之硬化部。
4. 一種線性馬達，係具備：申請專利範圍第1至3項中任一項所述之可動子；及使前述可動子沿著前述第1方向移動之定子， 前述定子係具有：於內部收容前述軸中至少排列有前述磁鐵之區域，且形成有供前述軸之兩端貫穿之貫穿孔的殼體；設置在前述殼體之內部且包圍前述軸之周圍的線圏；以及設置在前述殼體之內部，且為前述線圏之外側的磁軛。