WO2020079869A1 - 筒型リニアモータ - Google Patents

筒型リニアモータ Download PDF

Info

Publication number
WO2020079869A1
WO2020079869A1 PCT/JP2019/012440 JP2019012440W WO2020079869A1 WO 2020079869 A1 WO2020079869 A1 WO 2020079869A1 JP 2019012440 W JP2019012440 W JP 2019012440W WO 2020079869 A1 WO2020079869 A1 WO 2020079869A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pole
linear motor
core
magnetic
field
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/012440
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
善明 加納
佐藤　浩介
眞一郎 袴田
Original Assignee
Ｋｙｂ株式会社
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 Ｋｙｂ株式会社 filed Critical Ｋｙｂ株式会社
Priority to US17/274,492 priority Critical patent/US20210313867A1/en
Publication of WO2020079869A1 publication Critical patent/WO2020079869A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a cylindrical linear motor.
  • the tubular linear motor is mounted in a slot between a core and a tooth, which includes a tubular yoke and a plurality of teeth axially arranged on the outer periphery of the yoke, as disclosed in JP2008-253130A.
  • An armature having U-phase, V-phase, and W-phase windings, a cylindrical base provided on the outer periphery of the armature, and an inner circumference of the base so that S poles and N poles are alternately arranged in the axial direction.
  • a mover composed of a plurality of permanent magnets attached to the.
  • the pitch of the teeth on the core and the pitch of the magnetic poles on the magnet are different, so it is difficult to generate reluctance thrust and it is difficult to improve thrust.
  • an object of the present invention is to provide a tubular linear motor that can improve thrust.
  • a cylindrical linear motor of the present invention is mounted on a core having a plurality of teeth that are cylindrical and are provided on the outer periphery at equal intervals in the axial direction, and a slot between the teeth of the core.
  • the magnetic field and the magnetic field are arranged alternately.
  • the magnetic field has a yoke or an air gap between the magnetic poles in the axial direction.
  • n is an integer of 1 or more, there are 6n slots for two magnetic poles. It has a 2-pole 6-n slot structure facing each other.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a cylindrical linear motor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a partially enlarged vertical cross-sectional view of the cylindrical linear motor according to the embodiment, with the core and the field facing each other.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the core of the tubular linear motor according to the embodiment is displaced to the left from the state shown in FIG. 2 with respect to the field.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the core and the field of the cylindrical linear motor in the first modified example of the embodiment.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the core and the field of the cylindrical linear motor in the second modified example of the embodiment.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a core and a field of a cylindrical linear motor according to a third modification of the embodiment.
  • FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of the core and the field of the cylindrical linear motor in the fourth modified example of the embodiment.
  • a tubular linear motor 1 has a core 2 having a plurality of teeth 4 which are tubular and are provided on the outer periphery at equal intervals in the axial direction, and the teeth 4 of the core 2.
  • U-phase, V-phase, and W-phase three-phase windings 5 mounted in slots 6 between four, and a cylindrical core 2 is inserted inwardly so as to be movable in the axial direction,
  • the magnetic field 7 includes N poles and S poles alternately arranged in the axial direction.
  • the core 2 is configured to include a cylindrical core body 3 and a plurality of teeth 4 which are annular and are provided on the outer periphery of the core body 3 at intervals in the axial direction.
  • the core 2 is movable. Has been a child.
  • the core body 3 has a cylindrical shape as described above. Further, no matter where the tooth 4 is cut from the inner circumference to the outer circumference with a cylinder centered on the axis A (see FIG. 1) of the core 2, the cross-sectional area of the core body 3 is the same when the tooth 4 is cut by the cylinder. The thickness of the core body 3 is ensured so as to be equal to or larger than the cross-sectional area that can be obtained.
  • the tooth 4 has a rectangular cross-sectional shape with the same axial length (width) from the inner circumference to the outer circumference. The width may be increased to secure a large magnetic path cross-sectional area on the inner peripheral side.
  • a total of six slots 6 that are voids are provided between the teeth 4 and 4 that are adjacent to each other in FIG. 1.
  • the winding 5 is wound around and attached to the slot 6.
  • the winding 5 is mounted in each slot 6 in the order of W phase, U phase, and V phase for each phase.
  • the core 2 and the winding wire 5 form an armature E.
  • the core 2 configured in this way is mounted on the outer circumference of the rod 11 formed of a non-magnetic material that is the output shaft. Specifically, the core 2 is fixed to the rod 11 by being held by annular sliders 12 and 13 whose right end and left end in FIG. 1 are fixed to the rod 11.
  • the stator S has an outer tube 10 formed of a cylindrical non-magnetic material, a back yoke 9 formed of a cylindrical magnetic material inserted into the outer tube 10, A cylindrical non-magnetic inner tube 8 forming an annular gap with the back yoke 9, and a cylindrical field 7 inserted in the annular gap between the back yoke 9 and the inner tube 8. Has been done.
  • the field magnet 7 has a plurality of N-pole first magnetic poles M1 formed of a plurality of annular permanent magnets having an N-pole on the inner peripheral side, and a plurality of annular permanent magnets having an S-pole on the inner peripheral side.
  • the second magnetic pole M2 of S pole and the plurality of annular yokes Y are provided, and the first magnetic pole M1 and the second magnetic pole M2 are alternately laminated with the yoke Y interposed therebetween. That is, while the yoke Y is interposed between the first magnetic pole M1 and the second magnetic pole M2, the first magnetic pole M1 and the second magnetic pole M2 are axially alternated from one axial end of the cylindrical linear motor 1. It is arranged.
  • the N pole of the first magnetic pole M1 and the S pole of the second magnetic pole M2 appear alternately on the inner peripheral side.
  • the first magnetic pole M1 and the second magnetic pole M2 have the same axial length, and the two magnetic pole pitch 2P, which is twice the magnetic pole pitch P, is equal to the axial length of the core 2.
  • the inner tube 8 is tubular and made of a non-magnetic material, and is fitted to the inner circumference of the field 7. Further, sliders 12 and 13 are in sliding contact with the inner circumference of the inner tube 8, and the sliders 12 and 13 allow the armature E to move smoothly in the axial direction together with the rod 11 without being eccentric with respect to the field 7. .
  • the inner tube 8 forms a gap between the outer circumference of the core 2 and the inner circumference of the field 7, and plays a role of guiding the axial movement of the core 2 in cooperation with the sliders 12 and 13.
  • the inner tube 8 may be made of a non-magnetic material, but if it is made of synthetic resin, the mass thrust density improving effect of the cylindrical linear motor 1 is enhanced.
  • the mass thrust density is a numerical value obtained by dividing the maximum thrust of the cylindrical linear motor 1 having the above-mentioned configuration by the mass. Further, since the inner tube 8 prevents the core 2 from being attracted to the field magnet 7 when the core 2 is inserted into the field magnet 7, a good assembling property can be realized. Although there are many advantages of providing the inner tube 8, the inner tube 8 can be omitted.
  • the inner tube 8 may be made of a non-magnetic metal, but when it is a non-magnetic metal, an eddy current is generated inside the inner tube 8 when the armature E moves in the axial direction, and A force that prevents movement is generated.
  • the inner tube 8 is made of synthetic resin, eddy current is not generated, so that the thrust of the cylindrical linear motor 1 can be improved more effectively and the mass of the cylindrical linear motor 1 can be reduced.
  • the inner tube 8 is made of synthetic resin, if it is made of fluororesin, friction and wear between the sliders 12 and 13 can be reduced.
  • the inner tube 8 may be made of another synthetic resin, or the inner circumference of the inner tube 8 made of another synthetic resin may be coated with a fluororesin to reduce friction and wear.
  • the back yoke 9 has a tubular shape and is made of a magnetic material, and forms a magnetic path between the first magnetic pole M1 and the second magnetic pole M2 together with the yoke Y.
  • the axial length of the back yoke 9 may be equal to or longer than the total length of the field magnet 7.
  • the back yoke 9 can be omitted, when the back yoke 9 is provided, leakage of the magnetic field lines of the first magnetic pole M1 and the second magnetic pole M2 to the outside is suppressed, and the strength of the magnetic field on the inner peripheral side of the field magnet 7 is suppressed. Is suppressed, the thrust of the cylindrical linear motor 1 can be improved.
  • the outer tube 10 is provided on the outer periphery of the back yoke 9.
  • the outer tube 10 is formed of a non-magnetic material, and the magnetic force of the field magnet 7 prevents adhesion of contaminants such as sand iron to the outer circumference of the outer tube 10.
  • the back yoke 9 receives the load received by the tubular linear motor 1, the outer tube 10 may be omitted.
  • the left ends of the outer tube 10, the back yoke 9 and the inner tube 8 in FIG. 1 are closed by the cap 14, and the right ends of the outer tube 10, the back yoke 9 and the inner tube 8 in FIG. 1 are inserted into the inner circumference. It is closed by an annular head cap 15 that guides the axial movement of the rod 11.
  • the cap 14 is provided with a connector 14a for connecting the cable C connected to the winding wire 5 to an external power source (not shown) so that the winding wire 5 can be energized from an external power source.
  • the axial length of the outer tube 10 and the inner tube 8 is longer than the axial length of the core 2, and the core 2 can be stroked left and right in FIG. 1 within a range of the axial length within the field 7.
  • the cylindrical linear motor 1 The thrust force and the moving direction of the armature E can be controlled.
  • the control method described above is an example, and the present invention is not limited to this.
  • the armature E is the mover and the field 7 behaves as the stator.
  • a thrust force that suppresses the relative displacement by energization of the winding 5 or induced electromotive force generated in the winding 5. Can be generated to cause the cylindrical linear motor 1 to damp vibrations and movements of the device due to the external force, and energy can be regenerated to generate electric power from the external force.
  • the tubular linear motor 1 is configured as described above, and then the operation of the tubular linear motor 1 will be described.
  • the axial lengths of the first magnetic pole M1 and the second magnetic pole M2 are equal to the axial lengths from one end to the other end of the three adjacent slots 6 in the core 2. Therefore, as shown in FIG. 2, when three adjacent slots 6 of the core 2 (three slots 6 on the left half of the core 2 in FIG. 2) are directly opposed to the first magnetic pole M1, these three slots 6 are formed.
  • the teeth 4 located at both ends of the magnetic field 7 face each other corresponding to the yokes Y on both axial sides of the first magnetic pole M1 in the field magnet 7.
  • the tubular linear motor 1 of the present embodiment is a two-pole, six-slot linear motor in which six slots 6 face two magnetic poles of the field 7.
  • the magnetic flux of the first magnetic pole M1 passes through the yokes Y and the back yoke 9 on both sides in the axial direction of the first magnetic pole M1, and the axial direction of the three adjacent slots 6 in the left half of the core 2.
  • the teeth 4 and 4 on both sides and the core body 3 pass in a loop.
  • the magnetic flux of the second magnetic pole M2 passes through the yokes Y and the back yoke 9 on both axial sides of the second magnetic pole M2, and the teeth 4, 4 on both axial sides of the three adjacent slots 6 on the right half of the core 2. And passes through the core body 3 in a loop.
  • the teeth 4 of the core 2 serve as salient poles and are attracted to the field 7, so that reluctance thrust is generated. Reluctance thrust is obtained in addition to thrust.
  • the field 7 is made to have a saliency in the axial direction to provide a portion having a small magnetic resistance between the two magnetic poles M1 and M2. It is sufficient that the slots 6 face each other, and if the six slots 6 are one unit, the slots 6 of one or more units face two magnetic poles, and the total length of the core 2 is an integral multiple of the two magnetic pole pitch 2P. Just make it long. Therefore, assuming that n is an integer of 1 or more, the cylindrical linear motor 1 can exert reluctance thrust by making 6n slots 6 face two magnetic poles.
  • the cylindrical linear motor 1 of the present invention is mounted in the core 2 having a plurality of teeth 4 which are cylindrical and are provided on the outer periphery at equal intervals in the axial direction, and the slot 6 between the teeth 4 and 4 of the core 2.
  • a magnetic field 7 in which magnetic poles M1 and M2 of poles are alternately arranged.
  • the magnetic field 7 has a yoke Y between the magnetic poles M1 and M2 in the axial direction, and n is an integer of 1 or more, and 2 It has a two-pole 6n-slot structure in which 6n-slots face each other. According to the tubular linear motor 1 configured as described above, reluctance thrust can be obtained in addition to magnet thrust obtained by energizing the winding 5, so that the thrust can be improved.
  • tubular linear motor 1 of the present embodiment is provided with the tubular back yoke 9 on the outer periphery of the field magnet 7, leakage of the magnetic field lines of the field magnet 7 to the outside can be suppressed, so that the thrust force is further increased. Can be improved.
  • the field 7 is made to have a saliency in the axial direction.
  • the permanent magnet is made magnetic. It may be embedded in the body to form a yoke between the magnetic poles, or an air gap may be provided to make the field magnet 7 saliency.
  • the axial length of the core 3 in the tubular linear motor 1 of the present embodiment is made equal to the two magnetic pole pitch 2P, the axial length of the core 3 can geometrically obtain reluctance thrust. Since the length is suitable, reluctance thrust can be efficiently obtained.
  • the field may be configured as in the cylindrical linear motor 1D of the fourth modified example.
  • the cylindrical linear motors 1A, 1B, 1C and 1D differ from the cylindrical linear motor 1 only in the field configuration. 4 to 7, only the core 2 and the field of the cylindrical linear motors 1A, 1B, 1C, and 1D are shown, and the other configurations are omitted, but the configurations not shown are the cylinders.
  • the configuration is similar to that of the linear motor 1.
  • the field magnet 30 of the cylindrical linear motor 1A of the first modification shown in FIG. 4 includes a thick cylindrical member 31 formed of a magnetic material, an annular permanent magnet 32 embedded in the cylindrical member 31, 33, 34, 35, 36, 37.
  • the permanent magnet 32 is an annular permanent magnet having an N pole on the inner circumference
  • the permanent magnet 33 is an annular permanent magnet having an N pole on the right end side in FIG. 4 and an S pole on the left end side in FIG.
  • the permanent magnet 34 is an annular permanent magnet having an S pole on the right end side in FIG. 4 and an N pole on the left end side in FIG.
  • the permanent magnet 32 with the N pole facing the inner circumference side is arranged on the outer circumference of the space between the permanent magnet 33 and the permanent magnet 34, which are arranged with the N poles facing each other in the axial direction.
  • the magnets 32, 33, and 34 form one N-pole magnetic pole.
  • the permanent magnet 35 is an annular permanent magnet having an S pole on the inner circumference
  • the permanent magnet 36 is an annular permanent magnet having an S pole on the right end side in FIG. 4 and an N pole on the left end side in FIG.
  • the permanent magnet 37 is an annular permanent magnet having an N pole on the right end side in FIG. 4 and an S pole on the left end side in FIG.
  • the permanent magnet 35 with the S pole facing the inner peripheral side is arranged on the outer circumference of the space between the permanent magnet 36 and the permanent magnet 37 arranged so that the S poles face each other in the axial direction, and these permanent magnets are arranged.
  • the magnets 35, 36 and 37 form one S-pole magnetic pole.
  • These permanent magnets 35, 36 and 37 form one S-pole magnetic pole.
  • the tubular member 31 is a thick-walled cylinder made of a magnetic material, and has permanent magnets 32, 33, 34 that form an N-pole magnetic pole and permanent magnets 35, 36 that form an S-pole magnetic pole within the wall thickness. , 37 are alternately arranged in the axial direction for each magnetic pole and embedded.
  • the cylindrical member 31 is formed by combining divided bodies, and the permanent magnets 32, 33, 34, 35, 36, 37 can be embedded therein.
  • the magnetic poles of N pole and S pole are arranged to appear in the axial direction on the inner peripheral side, and the end of the magnetic pole of N pole is arranged on the inner peripheral side of the field magnet 30.
  • the magnetic body of the tubular member 31 is arranged between the permanent magnets 33 and 34 and the permanent magnets 36 and 37 at the ends of the S-pole magnetic poles to form a yoke between the magnetic poles. Therefore, the field magnet 30 has a saliency on the inner circumference in the axial direction.
  • the six slots 6 of the core 2 are opposed to the two magnetic poles of the field 30, and the cylindrical linear motor 1A is a linear motor having 2 poles and 6 slots.
  • the flow of the q-axis magnetic flux is improved, the reluctance thrust can be improved, and the annular permanent magnets 32, 33, 34, 35, 36, 37 having a rectangular cross section can be adopted and the cylinder can be used. Since the magnet size can be made smaller than the permanent magnets M1 and M2 of the die linear motor 1, the manufacturing cost is also low.
  • the field 40 of the cylindrical linear motor 1B of the second modified example shown in FIG. 5 includes a thick cylindrical member 41 formed of a magnetic material, and an annular permanent magnet embedded in the cylindrical member 41. 42, 43, 44 and 45 are provided.
  • the permanent magnet 42 is a conical shape with one end having a smaller diameter than the other end and has an N pole on the inner circumference.
  • the permanent magnet 43 has the same shape as the permanent magnet 42 and has the inner circumference. It is a permanent magnet with an N pole.
  • the permanent magnet 42 and the permanent magnet 43 are embedded in the tubular member 41 with their ends on the large diameter side in contact with each other, and these permanent magnets 42 and 43 form one N-pole magnetic pole. is doing.
  • the permanent magnet 44 is a permanent magnet having a conical shape with one end having a smaller diameter than the other end and having an S pole on the inner circumference.
  • the permanent magnet 45 has the same shape as the permanent magnet 45 and has the inner circumference. It is a permanent magnet with an S pole.
  • the permanent magnet 44 and the permanent magnet 45 are embedded in the tubular member 41 in a state where the ends on the large diameter side are in contact with each other, and these permanent magnets 44 and 45 form one S-pole magnetic pole. is doing.
  • the tubular member 41 is a thick-walled cylinder made of a magnetic material, and includes permanent magnets 42 and 43 forming magnetic poles of N poles and permanent magnets 44 and 45 forming magnetic poles of S poles within the wall thickness.
  • the magnetic poles are alternately arranged in the axial direction and embedded.
  • the tubular member 41 is formed by combining divided bodies, and the permanent magnets 42, 43, 44, 45 can be embedded therein.
  • the magnetic poles of N pole and S pole appear in the axial direction on the inner circumference side, and the permanent magnets of the N pole magnetic pole on the inner circumference side of the field magnet 40.
  • the magnetic body of the tubular member 41 is arranged between the magnets 42 and 43 and the permanent magnets 44 and 45 of the S-pole magnetic poles to form a yoke between the magnetic poles. Therefore, the field magnet 40 has a saliency on the inner circumference in the axial direction.
  • the six slots 6 of the core 2 face the two magnetic poles of the field magnet 40, and the cylindrical linear motor 1B is a linear motor having two poles and six slots.
  • the cylindrical linear motor 1B configured as described above can obtain the reluctance thrust in addition to the magnet thrust obtained by energizing the winding 5, so that the thrust can be improved.
  • the flow of the q-axis magnetic flux becomes better than that of the field magnet 30 shown in FIG. 4, and the reluctance thrust can be further improved. Since the field magnet 40 can use the permanent magnets 42, 43, 44, 45 having a smaller magnet size than the permanent magnets M1, M2 of the tubular linear motor 1, the manufacturing cost can be reduced.
  • the field 50 of the cylindrical linear motor 1C of the third modified example shown in FIG. 6 includes a thick cylindrical member 51 formed of a magnetic material and an annular permanent magnet embedded in the cylindrical member 51. 52 and 53 are provided.
  • the permanent magnet 52 is an annular permanent magnet having a semicircular cross section whose diameter increases toward the center in the axial direction and which has an N pole on the inner circumference.
  • the permanent magnet 52 is embedded in the tubular member 51 and forms one N-pole magnetic pole.
  • the permanent magnet 53 is a ring-shaped permanent magnet having a semicircular cross section whose diameter increases toward the center in the axial direction and which has an S pole on the inner circumference.
  • the permanent magnet 53 is embedded in the tubular member 51 and forms one S-pole magnetic pole.
  • the tubular member 51 is a thick-walled cylinder made of a magnetic material, and has a permanent magnet 52 that forms an N-pole magnetic pole and a permanent magnet 53 that forms an S-pole magnetic pole within the wall thickness. They are embedded alternately in the direction.
  • the tubular member 51 is formed by combining divided bodies, and the permanent magnets 52 and 53 can be embedded therein.
  • the field magnet 50 configured in this manner, magnetic poles of N and S poles are arranged to appear in the axial direction on the inner peripheral side, and permanent magnets of the N magnetic pole are arranged on the inner peripheral side of the field magnet 50.
  • the magnetic body of the tubular member 51 is arranged between the magnet 52 and the permanent magnet 53 of the S-pole magnetic pole to form a yoke between the magnetic poles. Therefore, the field magnet 50 has a saliency on the inner circumference in the axial direction.
  • the six slots 6 of the core 2 are opposed to the two magnetic poles of the field magnet 50, and the cylindrical linear motor 1C is a linear motor with two poles and six slots.
  • the attraction force is exerted so that the continuous three slots 6 of the core 2 face the magnetic poles in accordance with the positional relationship of the core 2 with respect to 50. Therefore, in the cylindrical linear motor 1C configured as described above, reluctance thrust is obtained in addition to the magnet thrust obtained by energizing the winding 5, so that the thrust can be improved.
  • the flow of the q-axis magnetic flux becomes better than that of the field magnet 40 shown in FIG. 5, and the reluctance thrust can be further improved.
  • the manufacturing cost is low.
  • the field 60 of the cylindrical linear motor 1D of the fourth modification shown in FIG. 7 includes a thick tubular member 61 formed of a magnetic material, an annular permanent magnet 32 embedded in the thick wall of the tubular member 61, 33, 34, 35, 36, 37.
  • the permanent magnets 32, 33, 34, 35, 36, 37 have the same structure as the cylindrical linear motor 1A shown in FIG. 4, and the permanent magnets 32, 33, 34 form one N-pole magnetic pole.
  • the permanent magnets 35, 36 and 37 form one S-pole magnetic pole.
  • annular slit 61a is provided on the inner circumference of the tubular member 61 and between the permanent magnets 32 and 37 and between the permanent magnets 34 and 36 which are magnetic poles.
  • the N pole and the S pole are separated by the slit 61a.
  • the magnetic poles of N pole and S pole are arranged to appear in the axial direction on the inner peripheral side, and the end of the magnetic pole of N pole is arranged on the inner peripheral side of the field magnet 60.
  • An air gap made of a slit 61a is formed between the permanent magnets 32 and 34 and the permanent magnets 36 and 37 at the ends of the S-pole magnetic poles. Therefore, the field magnet 60 has a saliency on the inner circumference in the axial direction.
  • the six slots 6 of the core 2 are opposed to the two magnetic poles of the field magnet 60, and the cylindrical linear motor 1D is a linear motor having two poles and six slots.
  • the tubular linear motor 1D configured in this manner can improve the thrust because reluctance thrust can be obtained in addition to the magnet thrust obtained by energizing the winding 5.
  • the salient pole is improved and reluctance thrust can be improved as compared with the field magnet 30 shown in FIG.
  • the magnetic flux can be reduced to improve the magnet thrust, and the total thrust of the cylindrical linear motor 1D can be improved as compared with the cylindrical linear motor 1A.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

本発明の筒型リニアモータ（１）は、筒状であって外周に軸方向の等間隔で設けられる複数のティース（４）を有するコア（２）と、コア（２）のティース（４），（４）間のスロット（６）に装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線（５）と、筒状であって内方にコア（２）が軸方向へ移動自在に挿入されて内周側に軸方向にＮ極の磁極Ｍ１とＳ極の磁極Ｍ２とが交互に配置される界磁７とを備え、界磁７は、軸方向の磁極Ｍ１，Ｍ２間にヨークを有しており、ｎを１以上の整数として、２極に対して６ｎスロットが対向する２極６ｎスロット構造となっている。

Description

筒型リニアモータ
　本発明は、筒型リニアモータに関する。
　筒型リニアモータは、たとえば、ＪＰ２００８－２５３１３０Ａに開示されているように、筒状のヨークとヨークの外周に軸方向に並べて配置される複数のティースを備えたコアとティース間のスロットに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線を有する電機子と、電機子の外周に設けられた円筒形のベースと軸方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶようにベースの内周に取付けられた複数の永久磁石とでなる可動子とを備えるものがある。
　このように構成された筒型リニアモータでは、電機子のＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線へ適宜通電すると、可動子の永久磁石が吸引されて可動子が電機子に対して軸方向へ駆動される。
　前記筒型リニアモータは、コアにおけるティースのピッチと磁石における磁極のピッチとが異なっているため、リラクタンス推力が発生しづらくなっていて、推力の向上が難しい。
　そこで、本発明は、推力を向上できる筒型リニアモータの提供を目的としている。
　上記の目的を達成するため、本発明の筒型リニアモータは、筒状であって外周に軸方向の等間隔で設けられる複数のティースを有するコアと、コアのティース間のスロットに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線と、筒状であって内方にコアが軸方向へ移動自在に挿入されて内周側に軸方向にＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に配置される界磁とを備え、界磁は、軸方向の磁極間にヨーク或いはエアギャップを有しており、ｎを１以上の整数として、２極に対して６ｎスロットが対向する２極６ｎスロット構造となっている。
図１は、一実施の形態における筒型リニアモータの縦断面図である。 図２は、一実施の形態の筒型リニアモータのコアと界磁とを正対した状態における一部拡大縦断面図である。 図３は、一実施の形態の筒型リニアモータのコアを界磁に対して図２に示した状態から左へ変位させた状態を示す図である。 図４は、一実施の形態の第一変形例における筒型リニアモータのコアと界磁の縦断面図である。 図５は、一実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのコアと界磁の縦断面図である。 図６は、一実施の形態の第三変形例における筒型リニアモータのコアと界磁の縦断面図である。 図７は、一実施の形態の第四変形例における筒型リニアモータのコアと界磁の縦断面図である。
　以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における筒型リニアモータ１は、図１に示すように、筒状であって外周に軸方向の等間隔で設けられる複数のティース４を有するコア２と、コア２のティース４，４間のスロット６に装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線５と、筒状であって内方にコア２が軸方向へ移動自在に挿入されて内周側に軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁７とを備えて構成されている。
　以下、筒型リニアモータ１の各部について詳細に説明する。コア２は、円筒状のコア本体３と、環状であってコア本体３の外周に軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース４とを備えて構成されて、本実施の形態では、可動子とされている。
　コア本体３は、前述の通り円筒状である。また、コア２の軸線Ａ（図１参照）を中心とする円筒でティース４の内周から外周までのどこを切っても、コア本体３の横断面積が、ティース４を前記円筒で切断した際にできる断面の面積以上となるようにコア本体３の肉厚が確保されている。
　本実施の形態では、図１に示すように、コア本体３の外周に７個のティース４が、軸方向に等間隔に並べて設けられており、ティース４，４間に巻線５が装着される空隙でなるスロット６が形成されている。なお、本実施の形態では、ティース４は、内周から外周まで軸方向長さ（幅）が等しい矩形の断面形状をしているが、断面形状を台形にして外周における幅よりも内周における幅を大きくして内周側の磁路断面積を大きく確保するようにしてもよい。
　また、本実施の形態では、図１中で隣り合うティース４，４同士の間には、空隙でなるスロット６が合計で６個設けられている。そして、このスロット６には、巻線５が巻き回されて装着されている。巻線５は、Ｗ相、Ｕ相、およびＶ相の順で１つのスロット６に一相毎で装着されている。筒型リニアモータ１では、コア２と巻線５とで電機子Ｅを構成している。
　そして、このように構成されたコア２は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド１１の外周に装着されている。具体的には、コア２は、その図１中で右端と左端とがロッド１１に固定される環状のスライダ１２，１３によって保持されて、ロッド１１に固定されている。
　他方、固定子Ｓは、本実施の形態では、円筒状の非磁性体で形成されるアウターチューブ１０と、アウターチューブ１０内に挿入される円筒状の磁性体で形成されるバックヨーク９と、バックヨーク９との間に環状隙間を形成する円筒状の非磁性体のインナーチューブ８と、バックヨーク９とインナーチューブ８との間の環状隙間に挿入される筒状の界磁７とで構成されている。
　界磁７は、環状であって内周側にＮ極を有する複数の永久磁石でなる複数のＮ極の第一磁極Ｍ１と、環状であって内周側にＳ極を有する複数の永久磁石でなるＳ極の第二磁極Ｍ２と、環状の複数のヨークＹとを備えており、第一磁極Ｍ１と第二磁極Ｍ２とをヨークＹを挟んで交互に積層して形成されている。つまり、第一磁極Ｍ１と第二磁極Ｍ２との間にヨークＹを介装しつつ、筒型リニアモータ１の軸方向一端から、第一磁極Ｍ１と第二磁極Ｍ２とが軸方向に交互に配置されている。よって、界磁７は、内周側に第一磁極Ｍ１のＮ極と第二磁極Ｍ２のＳ極とが交互に現れる。また、第一磁極Ｍ１と第二磁極Ｍ２の軸方向長さはともに等しく、磁極ピッチＰの二倍の長さである二磁極ピッチ２Ｐはコア２の軸方向長さと等しくなっている。
　インナーチューブ８は、筒状であって非磁性体で形成されており、界磁７の内周に嵌合されている。また、インナーチューブ８の内周には、スライダ１２，１３が摺接しており、スライダ１２，１３によって電機子Ｅはロッド１１とともに界磁７に対して偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。インナーチューブ８は、コア２の外周と界磁７の内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ１２，１３と協働してコア２の軸方向移動を案内する役割を果たしている。なお、インナーチューブ８は、非磁性体で形成されればよいが、合成樹脂で形成されると筒型リニアモータ１の質量推力密度向上効果が高くなる。ここで、質量推力密度とは、前述の構成の筒型リニアモータ１の最大推力を質量で割った数値である。また、インナーチューブ８は、コア２を界磁７に挿入する際に、コア２の界磁７への吸着を防ぐので、良好な組立性を実現できる。なお、インナーチューブ８を設ける利点は多々あるが、インナーチューブ８の省略も可能である。
　インナーチューブ８を非磁性体の金属としてもよいが、非磁性体の金属である場合、電機子Ｅが軸方向へ移動する際にインナーチューブ８の内部に渦電流が生じて、電機子Ｅの移動を妨げる力が発生してしまう。これに対して、インナーチューブ８を合成樹脂とすれば渦電流が生じないので筒型リニアモータ１の推力をより効果的に向上できるとともに、筒型リニアモータ１の質量を低減できる。なお、インナーチューブ８を合成樹脂とする場合、フッ素樹脂で製造すればスライダ１２，１３との間の摩擦および摩耗を低減できる。また、インナーチューブ８を他の合成樹脂で形成してもよく、また、摩擦および摩耗を低減するべく他の合成樹脂で形成されたインナーチューブ８の内周をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。
バックヨーク９は、筒状であって磁性体で形成されており、ヨークＹとともに第一磁極Ｍ１と第二磁極Ｍ２の磁路を形成している。バックヨーク９の軸方向長さは、界磁７の全長以上になっていればよい。なお、バックヨーク９については省略できるが、バックヨーク９を設けると、第一磁極Ｍ１および第二磁極Ｍ２の磁力線の外部への洩れが抑制されて界磁７の内周側の磁界の強さの低下が抑制されるので、筒型リニアモータ１の推力を向上できる。
　また、本実施の形態では、バックヨーク９の外周にアウターチューブ１０を設けている。アウターチューブ１０は、非磁性体で形成されており、界磁７の磁力によってアウターチューブ１０の外周に砂鉄等のコンタミナントの付着が防止されている。なお、筒型リニアモータ１が受ける荷重をバックヨーク９で受けるようにする場合、アウターチューブ１０を省略してもよい。
　そして、アウターチューブ１０、バックヨーク９およびインナーチューブ８の図１中左端はキャップ１４によって閉塞されており、アウターチューブ１０、バックヨーク９およびインナーチューブ８の図１中右端は内周に挿入されるロッド１１の軸方向の移動を案内する環状のヘッドキャップ１５によって閉塞されている。
　なお、キャップ１４には、巻線５に接続されるケーブルＣを外部の図示しない電源に接続するコネクタ１４ａを備えており、外部電源から巻線５へ通電できるようになっている。また、アウターチューブ１０およびインナーチューブ８の軸方向長さは、コア２の軸方向長さよりも長く、コア２は、界磁７内の軸方向長さの範囲で図１中左右へストロークできる。
　そして、たとえば、巻線５の界磁７に対する電気角をセンシングし、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御すれば、筒型リニアモータ１における推力と電機子Ｅの移動方向とを制御できる。なお、前述の制御方法は、一例でありこれに限られない。このように、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、電機子Ｅが可動子であり、界磁７は固定子として振る舞う。また、電機子Ｅと界磁７とを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線５への通電、あるいは、巻線５に発生する誘導起電力によって、前記相対変位を抑制する推力を発生させて筒型リニアモータ１に前記外力による機器の振動や運動をダンピングさせ得るし、外力から電力を生むエネルギ回生も可能である。
　以上のように筒型リニアモータ１は構成されており、つづいて、筒型リニアモータ１の作動について説明する。前述したように、第一磁極Ｍ１と第二磁極Ｍ２の軸方向長さがコア２における３つの隣り合うスロット６の一端から他端までの軸方向長さに等しい。よって、図２に示すように、コア２の３つの隣り合うスロット６（図２中でコア２の左半分の３つのスロット６）を第一磁極Ｍ１に正対させると、これら３つのスロット６の両端に位置するティース４がそれぞれ界磁７における第一磁極Ｍ１の軸方向両側のヨークＹに対応して正対する。このように、コア２の左半分の３つのスロット６を第一磁極Ｍ１に正対させると、コア２の右半分の３つのスロット６が第二磁極Ｍ２に正対する。つまり、コア２の右半分の３つの隣り合うスロット６は、第二磁極Ｍ２に正対して、これら３つのスロット６の両端に位置するティース４がそれぞれ界磁７における第二磁極Ｍ２の軸方向両側のヨークＹに対応して正対する。つまり、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、界磁７の２つの磁極に対して６つのスロット６が向き合う、二極６スロットのリニアモータとされている。
　図２に示したように、第一磁極Ｍ１の磁束は、第一磁極Ｍ１の軸方向両側のヨークＹとバックヨーク９とを通り、コア２の左半分の３つの隣り合うスロット６の軸方向両側のティース４，４とコア本体３をループ状に通る。他方、第二磁極Ｍ２の磁束は、第二磁極Ｍ２の軸方向両側のヨークＹとバックヨーク９とを通り、コア２の右半分の３つの隣り合うスロット６の軸方向両側のティース４，４とコア本体３をループ状に通る。
　この図２の状態からコア２が界磁７に対して左方へ変位した図３の位置にあると、図２中でヨークＹに正対していたティース４が左方へずれるため、第一磁極Ｍ１と第二磁極Ｍ２の磁力でティース４を図２に示す位置へ吸引するリラクタンス推力が発生する。
　このように本発明の筒型リニアモータ１では、コア２のティース４が突極となって界磁７に吸引されるため、リラクタンス推力が発生するので、巻線５に通電して得られるマグネット推力に加えてリラクタンス推力が得られる。リラクタンス推力を得るには、界磁７に軸方向に突極性を持たせて２つの磁極Ｍ１，Ｍ２間に磁気抵抗が小さくなる部位を設けて、２磁極に対して最小で６つのスロット６が正対するようにすればよく、６つのスロット６を１単位とすると、２磁極に対して１以上の単位のスロット６が正対すればよく、コア２の全長は二磁極ピッチ２Ｐの整数倍の長さにすればよい。よって、ｎを１以上の整数とすると、２磁極に対して６ｎ個のスロット６が正対するようにすれば、筒型リニアモータ１はリラクタンス推力を発揮できる。
　以上、本発明の筒型リニアモータ１は、筒状であって外周に軸方向の等間隔で設けられる複数のティース４を有するコア２と、コア２のティース４，４間のスロット６に装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線５と、筒状であって内方にコア２が軸方向へ移動自在に挿入されて内周側に軸方向にＮ極とＳ極の磁極Ｍ１，Ｍ２が交互に配置される界磁７とを備え、界磁７は、軸方向の磁極Ｍ１，Ｍ２間にヨークＹを有しており、ｎを１以上の整数として、２極に対して６ｎスロットが対向する２極６ｎスロット構造となっている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、巻線５に通電して得られるマグネット推力に加えてリラクタンス推力が得られるので、推力を向上できる。
　また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、界磁７の外周に筒状のバックヨーク９を備えているので、界磁７の磁力線の外部への漏れを抑制できるので、より一層推力を向上できる。
　前述のように、リラクタンス推力を得るには、界磁７に軸方向に突極性を持たせる。界磁７に突極性を持たせるには、第一磁極Ｍ１の永久磁石とＳ極の第二磁極Ｍ２の永久磁石との間に環状のヨークＹを介装するほかにも、永久磁石を磁性体中に埋め込んで磁極間にヨークを形成するか、エアギャップを設けて界磁７に突極性を持たせてもよい。
　また、本実施の形態の筒型リニアモータ１におけるコア３の軸方向長さを二磁極ピッチ２Ｐと等しくしているので、コア３の軸方向長さが幾何学的にリラクタンス推力を得るのに適する長さとなるので、効率的にリラクタンス推力を得られる。
　具体的には、図４から図７に示した一実施の形態の第一変形例の筒型リニアモータ１Ａ、第二変形例の筒型リニアモータ１Ｂ、第三変形例の筒型リニアモータ１Ｃおよび第四変形例の筒型リニアモータ１Ｄのように界磁を構成してもよい。
なお、筒型リニアモータ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、界磁の構成のみが筒型リニアモータ１と異なっている。図４から図７では、筒型リニアモータ１Ａ、１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのコア２と界磁のみを図示し、その他の構成については図示を省略しているが、図示を省略した構成については筒型リニアモータ１と同様の構成となっている。
　図４に示した第一変形例の筒型リニアモータ１Ａの界磁３０は、磁性体で形成した肉厚の筒部材３１と、筒部材３１の肉厚内に埋め込んだ環状の永久磁石３２，３３，３４，３５，３６，３７とを備えている。永久磁石３２は、内周にＮ極を持つ環状の永久磁石であり、永久磁石３３は、環状であって図４中右端側にＮ極、図４中左端側にＳ極を持つ永久磁石であり、永久磁石３４は、環状であって図４中右端側にＳ極、図４中左端側にＮ極を持つ永久磁石である。そして、軸方向でＮ極同士を対向させて配置される永久磁石３３と永久磁石３４との間のスペースの外周にＮ極を内周側に向けた永久磁石３２を配置して、これらの永久磁石３２，３３，３４で１つのＮ極の磁極を形成している。
　永久磁石３５は、内周にＳ極を持つ環状の永久磁石であり、永久磁石３６は、環状であって図４中右端側にＳ極、図４中左端側にＮ極を持つ永久磁石であり、永久磁石３７は、環状であって図４中右端側にＮ極、図４中左端側にＳ極を持つ永久磁石である。そして、軸方向でＳ極同士を対向させて配置される永久磁石３６と永久磁石３７との間のスペースの外周にＳ極を内周側に向けた永久磁石３５を配置して、これらの永久磁石３５，３６，３７で１つのＳ極の磁極を形成している。これらの永久磁石３５，３６，３７で１つのＳ極の磁極を形成している。
　筒部材３１は、磁性体で形成された肉厚の円筒であって、肉厚内にＮ極の磁極を形成する永久磁石３２，３３，３４とＳ極の磁極を形成する永久磁石３５，３６，３７とが磁極ごとに軸方向に交互に配置されて埋め込まれている。なお、筒部材３１は、分割体を組み合わせて形成されており、永久磁石３２，３３，３４，３５，３６，３７を埋め込めるようになっている。
　このように構成された界磁３０では、内周側にＮ極とＳ極の磁極が軸方向の出現するようになっており、界磁３０の内周側には、Ｎ極の磁極の末端の永久磁石３３，３４と、Ｓ極の磁極の末端の永久磁石３６，３７との間に筒部材３１の磁性体が配置されて磁極間にヨークが形成される。よって、界磁３０は、内周に軸方向にて突極性を有している。このような界磁３０の２磁極に対してコア２の６つのスロット６が対向して、筒型リニアモータ１Ａは、２極６スロットのリニアモータとなっており、界磁３０は、界磁３０に対するコア２に位置関係に応じて磁極に対してコア２の連続する３つのスロット６を正対させるように吸引力を発揮する。よって、このように構成された筒型リニアモータ１Ａは、巻線５に通電して得られるマグネット推力に加えてリラクタンス推力が得られるので、推力を向上できる。
　図４のように界磁３０を構成すると、ｑ軸磁束の流れが良くなりリラクタンス推力を向上できるとともに、断面矩形の環状の永久磁石３２，３３，３４，３５，３６，３７を採用できるとともに筒型リニアモータ１の永久磁石Ｍ１，Ｍ２よりも磁石サイズを小さくできるので製造コストも安価となる。
　また、図５に示した第二変形例の筒型リニアモータ１Ｂの界磁４０は、磁性体で形成した肉厚の筒部材４１と、筒部材４１の肉厚内に埋め込んだ環状の永久磁石４２，４３，４４，４５とを備えている。永久磁石４２は、一端の径が他端の径よりも小さな円錐形であって内周にＮ極を持つ永久磁石であり、永久磁石４３は、永久磁石４２と同一形状であって内周にＮ極を持つ永久磁石である。そして、永久磁石４２と永久磁石４３は、大径側の端部を当接させた状態で筒部材４１内に埋め込まれており、これらの永久磁石４２，４３で１つのＮ極の磁極を形成している。
　永久磁石４４は、一端の径が他端の径よりも小さな円錐形であって内周にＳ極を持つ永久磁石であり、永久磁石４５は、永久磁石４５と同一形状であって内周にＳ極を持つ永久磁石である。そして、永久磁石４４と永久磁石４５は、大径側の端部を当接させた状態で筒部材４１内に埋め込まれており、これらの永久磁石４４，４５で１つのＳ極の磁極を形成している。
　筒部材４１は、磁性体で形成された肉厚の円筒であって、肉厚内にＮ極の磁極を形成する永久磁石４２，４３とＳ極の磁極を形成する永久磁石４４，４５とが磁極ごとに軸方向に交互に配置されて埋め込まれている。なお、筒部材４１は、分割体を組み合わせて形成されており、永久磁石４２，４３，４４，４５を埋め込めるようになっている。
　このように構成された界磁４０では、内周側にＮ極とＳ極の磁極が軸方向の出現するようになっており、界磁４０の内周側には、Ｎ極の磁極の永久磁石４２，４３と、Ｓ極の磁極の永久磁石４４，４５との間に筒部材４１の磁性体が配置されて磁極間にヨークが形成される。よって、界磁４０は、内周に軸方向にて突極性を有している。このような界磁４０の２磁極に対してコア２の６つのスロット６が対向して、筒型リニアモータ１Ｂは、２極６スロットのリニアモータとなっており、界磁４０は、界磁４０に対するコア２に位置関係に応じて磁極に対してコア２の連続する３つのスロット６を正対させるように吸引力を発揮する。よって、このように構成された筒型リニアモータ１Ｂは、巻線５に通電して得られるマグネット推力に加えてリラクタンス推力が得られるので、推力を向上できる。
　図５のように界磁４０を構成すると、図４に示した界磁３０よりもｑ軸磁束の流れが良くなりリラクタンス推力をより向上できる。界磁４０では、筒型リニアモータ１の永久磁石Ｍ１，Ｍ２よりも磁石サイズが小さな永久磁石４２，４３，４４，４５を利用できるので製造コストも安価となる。
　さらに、図６に示した第三変形例の筒型リニアモータ１Ｃの界磁５０は、磁性体で形成した肉厚の筒部材５１と、筒部材５１の肉厚内に埋め込んだ環状の永久磁石５２，５３とを備えている。永久磁石５２は、環状で径が軸方向中央に向かうほど大きくなる断面半円状であって内周にＮ極を持つ永久磁石である。そして、永久磁石５２は、筒部材５１内に埋め込まれており１つのＮ極の磁極を形成している。
　永久磁石５３は、環状で径が軸方向中央に向かうほど大きくなる断面半円状であって内周にＳ極を持つ永久磁石である。そして、永久磁石５３は、筒部材５１内に埋め込まれており１つのＳ極の磁極を形成している。
　筒部材５１は、磁性体で形成された肉厚の円筒であって、肉厚内にＮ極の磁極を形成する永久磁石５２とＳ極の磁極を形成する永久磁石５３とが磁極ごとに軸方向に交互に配置されて埋め込まれている。なお、筒部材５１は、分割体を組み合わせて形成されており、永久磁石５２，５３を埋め込めるようになっている。
　このように構成された界磁５０では、内周側にＮ極とＳ極の磁極が軸方向の出現するようになっており、界磁５０の内周側には、Ｎ極の磁極の永久磁石５２と、Ｓ極の磁極の永久磁石５３との間に筒部材５１の磁性体が配置されて磁極間にヨークが形成される。よって、界磁５０は、内周に軸方向にて突極性を有している。このような界磁５０の２磁極に対してコア２の６つのスロット６が対向して、筒型リニアモータ１Ｃは、２極６スロットのリニアモータとなっており、界磁５０は、界磁５０に対するコア２に位置関係に応じて磁極に対してコア２の連続する３つのスロット６を正対させるように吸引力を発揮する。よって、このように構成された筒型リニアモータ１Ｃは、巻線５に通電して得られるマグネット推力に加えてリラクタンス推力が得られるので、推力を向上できる。
　図６のように界磁５０を構成すると、図５に示した界磁４０よりもさらにｑ軸磁束の流れが良くなりリラクタンス推力をより一層向上できる。界磁５０では、筒型リニアモータ１の永久磁石Ｍ１，Ｍ２よりも磁石サイズが小さな永久磁石５２，５３を利用できるので製造コストも安価となる。
　図７に示した第四変形例の筒型リニアモータ１Ｄの界磁６０は、磁性体で形成した肉厚の筒部材６１と、筒部材６１の肉厚内に埋め込んだ環状の永久磁石３２，３３，３４，３５，３６，３７とを備えている。永久磁石３２，３３，３４，３５，３６，３７は、図４に示した筒型リニアモータ１Ａと同様の構成とされており、永久磁石３２，３３，３４で１つのＮ極の磁極を形成し、永久磁石３５，３６，３７で１つのＳ極の磁極を形成している。
　さらに、図７に示した界磁６０では、筒部材６１の内周であって、磁極間である永久磁石３２，３７間と永久磁石３４，３６間に環状のスリット６１ａが設けられており、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とがスリット６１ａによって分断されている。
　このように構成された界磁６０では、内周側にＮ極とＳ極の磁極が軸方向の出現するようになっており、界磁６０の内周側には、Ｎ極の磁極の末端の永久磁石３２，３４と、Ｓ極の磁極の末端の永久磁石３６，３７との間にスリット６１ａでなるエアギャップが形成されている。よって、界磁６０は、内周に軸方向にて突極性を有している。このような界磁６０の２磁極に対してコア２の６つのスロット６が対向して、筒型リニアモータ１Ｄは、２極６スロットのリニアモータとなっており、界磁６０は、界磁６０に対するコア２に位置関係に応じて磁極に対してコア２の連続する３つのスロット６を正対させるように吸引力を発揮する。よって、このように構成された筒型リニアモータ１Ｄは、巻線５に通電して得られるマグネット推力に加えてリラクタンス推力が得られるので、推力を向上できる。
　図７のように界磁６０を構成すると、図４に示した界磁３０に比較して、突極性が良くなりリラクタンス推力を向上できるとともに、フラックスバリアによってＮ極とＳ極の磁石間の漏れ磁束を低減してマグネット推力を向上でき、筒型リニアモータ１Ｄのトータルの推力を筒型リニアモータ１Ａよりも向上できる。
　以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。
　本願は、２０１８年１０月１９日に日本国特許庁に出願された特願２０１８－１９７２６１に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (3)

  1. 　筒型リニアモータであって、
    　筒状であって外周に軸方向の等間隔で設けられる複数のティースを有するコアと、
    　前記コアの前記ティース間のスロットに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線と、
    　筒状であって内方に前記コアが軸方向へ移動自在に挿入されて内周側に軸方向にＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に配置される界磁とを備え、
    　前記界磁は、軸方向の前記磁極間にヨーク或いはエアギャップを有しており、
    　ｎを１以上の整数として、２極に対して６ｎスロットが対向する２極６ｎスロット構造である
    　筒型リニアモータ。
  2. 　請求項１に記載の筒型リニアモータであって、
    　前記界磁の外周に筒状のバックヨークを備えた
    　筒型リニアモータ。
  3. 　請求項１に記載の筒型リニアモータであって、
    　前記コアの軸方向長さは、前記界磁の二磁極ピッチと等しい
    　筒型リニアモータ。
PCT/JP2019/012440 2018-10-19 2019-03-25 筒型リニアモータ WO2020079869A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/274,492 US20210313867A1 (en) 2018-10-19 2019-03-25 Tubular linear motor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018197261A JP2020065412A (ja) 2018-10-19 2018-10-19 筒型リニアモータ
JP2018-197261 2018-10-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020079869A1 true WO2020079869A1 (ja) 2020-04-23

Family

ID=70283543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/012440 WO2020079869A1 (ja) 2018-10-19 2019-03-25 筒型リニアモータ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210313867A1 (ja)
JP (1) JP2020065412A (ja)
WO (1) WO2020079869A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114744847A (zh) * 2022-04-08 2022-07-12 山东大学 一种圆筒型同步磁阻直线电机

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112953159B (zh) * 2021-04-26 2022-07-12 合肥工业大学 一种高推力密度的双边型永磁辅助直线同步磁阻电机
JP2023174090A (ja) * 2022-05-27 2023-12-07 カヤバ株式会社 筒型リニアモータ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002291220A (ja) * 2001-01-17 2002-10-04 Kuronofangu Kk リニアモータ
JP2015173579A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 独立行政法人国立高等専門学校機構 リニアモータ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100574059C (zh) * 2002-01-16 2009-12-23 科龙勇发株式会社 线性电动机
JP5294762B2 (ja) * 2008-09-01 2013-09-18 三菱電機株式会社 リニアモータ
JP5515478B2 (ja) * 2009-07-17 2014-06-11 株式会社安川電機 周期磁界発生装置およびそれを用いたリニアモータ、回転型モータ
JP5370313B2 (ja) * 2010-08-24 2013-12-18 株式会社安川電機 リニアモータ
US20170126087A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 Rod F. Soderberg Device including material originating from magnetic particles providing structural and magnetic capabilities

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002291220A (ja) * 2001-01-17 2002-10-04 Kuronofangu Kk リニアモータ
JP2015173579A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 独立行政法人国立高等専門学校機構 リニアモータ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114744847A (zh) * 2022-04-08 2022-07-12 山东大学 一种圆筒型同步磁阻直线电机

Also Published As

Publication number Publication date
US20210313867A1 (en) 2021-10-07
JP2020065412A (ja) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5318758B2 (ja) リングコイルモータ
JP6272293B2 (ja) ブラシレスｄｃ電動機
WO2020079869A1 (ja) 筒型リニアモータ
TWI481160B (zh) 線性步進馬達及其製造方法
JPH0155804B2 (ja)
JP6373022B2 (ja) リニアモータ
WO2019102761A1 (ja) 筒型リニアモータ
JP2005020885A (ja) ロータリ・リニア直流モータ
JP2022007249A (ja) 筒型リニアモータ
JP5300381B2 (ja) 直流直巻モータおよびスタータ
JP7482480B2 (ja) 筒型リニアモータ
JP6260995B2 (ja) アキシャルギャップ形モータ
JP7240569B2 (ja) 筒型リニアモータ
JP7228179B2 (ja) 筒型リニアモータ
JP2020068623A (ja) 筒型リニアモータ
JP2019502354A (ja) 電気機械
JP6070329B2 (ja) 回転電機用ステータコア
JP2022135362A (ja) 筒型リニアモータ
JP7036317B2 (ja) 筒型リニアモータ
US11245321B2 (en) Cylindrical linear motor
JP7186956B2 (ja) 筒型リニアモータおよび円環状磁石の製造方法
JP2023121183A (ja) 筒型リニアモータ
WO2015136761A1 (ja) リニアモータ
JP2022135254A (ja) 筒型リニアモータ
JP2023140403A (ja) 筒型リニアモータ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19872440

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19872440

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1