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JP2006149121A - Linear motor - Google Patents

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Publication number
JP2006149121A
JP2006149121A JP2004337772A JP2004337772A JP2006149121A JP 2006149121 A JP2006149121 A JP 2006149121A JP 2004337772 A JP2004337772 A JP 2004337772A JP 2004337772 A JP2004337772 A JP 2004337772A JP 2006149121 A JP2006149121 A JP 2006149121A
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JP
Japan
Prior art keywords
thickness direction
yoke
linear motor
yokes
stator
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004337772A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiko Iijima
邦彦 飯島
Kenji Shiroshita
健治 城下
Teruaki Kichiji
輝朗 吉地
Yasuhiro Kataoka
康浩 片岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tamagawa Seiki Co Ltd
Original Assignee
Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tamagawa Seiki Co Ltd filed Critical Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority to JP2004337772A priority Critical patent/JP2006149121A/en
Publication of JP2006149121A publication Critical patent/JP2006149121A/en
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Abstract

【課題】本発明は、固定子の各ヨークに埋設した永久磁石の板厚方向を、ヨークの厚さ方向と同一方向として配設し、表面磁石型の固定子に近い磁束の発生を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明によるリニアモータは、各ヨーク(1a,1b)内に埋設した各永久磁石(2)は、その板厚方向(t)が各ヨーク(1a,1b)の厚さ方向(T)と同一となるように配設され、表面磁石型の固定子(1)に近い磁束の発生を得る構成である。
【選択図】図1
The present invention provides a permanent magnet embedded in each yoke of a stator with the same plate thickness direction as the thickness direction of the yoke so as to generate magnetic flux close to a surface magnet type stator. With the goal.
In a linear motor according to the present invention, each permanent magnet (2) embedded in each yoke (1a, 1b) has a thickness direction (t) in the thickness direction of each yoke (1a, 1b). It is arranged to be the same as T), and is configured to obtain the generation of magnetic flux close to the surface magnet type stator (1).
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、リニアモータに関し、特に、固定子の各ヨークに埋設する各永久磁石の板厚方向を、ヨークの厚さ方向と同一方向として配設し、表面磁石型の固定子に近い状態の磁束の発生により、各ヨーク間のギャップの磁束を自由に制御しやすくし、推力リプルの低減及び制御性の向上を得るための新規な改良に関する。   The present invention relates to a linear motor, and in particular, the plate thickness direction of each permanent magnet embedded in each yoke of the stator is arranged in the same direction as the thickness direction of the yoke, and is in a state close to a surface magnet type stator. The present invention relates to a novel improvement for making it easy to freely control the magnetic flux in the gap between the yokes by generating magnetic flux, reducing thrust ripple and improving controllability.

従来、用いられていたこの種のリニアモータとしては、特許文献1に開示された図8及び図9の構成を挙げることができる。
図8において符号1aで示されるものは長手形状の固定子1の一方のヨークであり、このヨーク1a内には複数の永久磁石2がこのヨーク1aの長さ方向Lに沿って所定間隔で埋設されている。
Conventionally used linear motors of this type include the configurations shown in FIGS. 8 and 9 disclosed in Patent Document 1. FIG.
In FIG. 8, the reference numeral 1a indicates one yoke of the elongated stator 1, and a plurality of permanent magnets 2 are embedded in the yoke 1a at predetermined intervals along the length direction L of the yoke 1a. Has been.

前記固定子1に対し、非接触状態で可動子3が長さ方向Lに沿って往復移動可能に配設され、この可動子3は軟磁性材料からなるクローポール型コア4及び巻線5によって構成されている。   A movable element 3 is arranged so as to be reciprocally movable along the length direction L in a non-contact state with respect to the stator 1, and the movable element 3 is constituted by a claw pole type core 4 and a winding 5 made of a soft magnetic material. It is configured.

前記可動子3は、クローポール型コア4からなり、このクローポール型コア4は、巻線5の上に位置して巻線5と同一の幅を有するクローポール部4Aと、前期クローポール部4A以外の部分で構成されるコア部4Bとから構成されている。   The mover 3 includes a claw pole type core 4, which is located on the winding 5 and has a claw pole part 4 </ b> A having the same width as that of the winding 5, and a previous claw pole part. It is comprised from the core part 4B comprised by parts other than 4A.

前記クローポール部4Aは、クローポール型コア4のうちのクローポール型のティース部を構成している。   The claw pole part 4 </ b> A constitutes a claw pole type tooth part of the claw pole type core 4.

また、図5から図7で示めされる構成の他の従来構成においては、前述の図8及び図9で示される従来構成と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略するが、前記永久磁石2が、各ヨーク1a及び1b内で縦型に配設されている。   Further, in other conventional configurations shown in FIGS. 5 to 7, the same parts as those in the conventional configurations shown in FIGS. 8 and 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The permanent magnet 2 is arranged vertically in each yoke 1a and 1b.

すなわち、各ヨーク1a,1b内に埋設された各永久磁石2は、全体が長手板形状をなすと共に、その板厚を示す板厚方向tが長手形状の各ヨーク1a,1bの厚さを示す厚さ方向Tに対して異なる方向に配設されている。すなわち、各永久磁石2を対向させ、ヨーク1a,1bに磁束を集め、このヨーク1a,1bから磁束を固定子1と可動子3間のギャップからなる長手空隙Gへ生じさせる構成である。   That is, each permanent magnet 2 embedded in each yoke 1a, 1b has a longitudinal plate shape as a whole, and a plate thickness direction t indicating the thickness indicates the thickness of each yoke 1a, 1b having a longitudinal shape. They are arranged in different directions with respect to the thickness direction T. That is, the permanent magnets 2 are opposed to each other, the magnetic flux is collected in the yokes 1 a and 1 b, and the magnetic flux is generated from the yokes 1 a and 1 b into the longitudinal gap G formed by the gap between the stator 1 and the mover 3.

特開2004−215414号公報JP 2004-215414 A

従来のリニアモータは、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の何れの従来構成においても、永久磁石をヨーク内に埋設する際、永久磁石の各磁極がその板厚方向に沿ってヨーク内で対向して向い合せとなるため、固定子と可動子間の磁束密度を上げようとすると、永久磁石の厚さを厚くする必要があり、その場合には、永久磁石を厚くした分だけ磁極幅が狭くなり、十分に永久磁石からの磁束を生かすことが困難となっていた。
Since the conventional linear motor is configured as described above, the following problems exist.
That is, in any of the conventional configurations described above, when the permanent magnet is embedded in the yoke, the magnetic poles of the permanent magnet face each other in the yoke along the plate thickness direction, so that the stator and the movable magnet are movable. In order to increase the magnetic flux density between the elements, it is necessary to increase the thickness of the permanent magnet. In this case, the magnetic pole width is reduced by the thickness of the permanent magnet, and the magnetic flux from the permanent magnet is fully utilized. It was difficult.

本発明によるリニアモータは、対向配置され固定子を構成する一対のヨークと、前記各ヨーク内に長手方向に沿って所定間隔で配設された複数の永久磁石と、前記一対のヨーク間に形成された長手空隙内に往復移動自在に配設され巻線が巻回された可動子とよりなるリニアモータにおいて、前記各永久磁石は、その板厚方向が前記各ヨークの厚さ方向と同一となるように配設されている構成であり、また、前記可動子は、クローポール部を有する構成であり、また、前記可動子は、軟磁性材料にて形成されている構成である。   A linear motor according to the present invention is formed between a pair of yokes that are arranged opposite to each other to form a stator, a plurality of permanent magnets disposed in the yokes at predetermined intervals along a longitudinal direction, and the pair of yokes. In the linear motor comprising a mover wound in a reciprocating manner and wound around a coiled longitudinal gap, each permanent magnet has the same plate thickness direction as the thickness direction of each yoke. The mover is configured to have a claw pole portion, and the mover is formed of a soft magnetic material.

本発明によるリニアモータは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ヨーク内に埋設した各永久磁石は、その板厚方向がヨークの厚さ方向と同一となるように配設されているため、従来の表面磁束型の固定子と同様な磁極形成を行うことができ、かつ、磁極の幅を広くすることができ、ギャップの磁束を自在に制御することによって、推力リプルの低減及び制御性の向上を得ることができる。
また、磁極の幅が従来より広くなるため、従来の1相当り複数の巻線を必要としていたのに対し、1相当り1個で済み、巻線製作の工程を簡略化できる。
また、可動子が軟磁性材料にて構成されているため、クローポール部を有する複雑な構造も容易に得ることができる。
Since the linear motor according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, the permanent magnets embedded in the yoke are arranged so that the plate thickness direction is the same as the thickness direction of the yoke, so that magnetic pole formation similar to that of a conventional surface magnetic flux type stator is performed. In addition, the width of the magnetic pole can be increased, and the magnetic flux in the gap can be freely controlled, so that the thrust ripple can be reduced and the controllability can be improved.
Further, since the width of the magnetic pole is wider than the conventional one, a plurality of windings corresponding to the conventional one are required, but only one corresponding to one is required, and the winding manufacturing process can be simplified.
Further, since the mover is made of a soft magnetic material, a complicated structure having a claw pole portion can be easily obtained.

本発明は、ヨーク内に埋設した永久磁石の板厚方向を、ヨークの厚さ方向と同一とすることにより、従来の表面磁束型の固定子と同様な磁極形成を行えるようにし、磁極の幅を広くして長手空隙における磁束を自在に制御できるようにしたリニアモータを提供することを目的とする。   In the present invention, the thickness direction of the permanent magnet embedded in the yoke is made the same as the thickness direction of the yoke, so that the magnetic pole can be formed in the same manner as a conventional surface magnetic flux type stator. An object of the present invention is to provide a linear motor in which the magnetic flux in the longitudinal gap can be freely controlled by widening the width.

以下、図面と共に本発明によるリニアモータの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図1において、符号1で示されるものは、ギャップGを介して互いに対向は位置された一対の第1、第2ヨーク1a,1bからなる長手形状の固定子であり、前記各ヨーク1a,1b内にはその長手方向Lに沿って複数の永久磁石2が所定間隔で埋設されている。
Hereinafter, preferred embodiments of a linear motor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to a part the same as that of a prior art example, or an equivalent part.
In FIG. 1, what is indicated by reference numeral 1 is a longitudinal stator composed of a pair of first and second yokes 1a and 1b which are positioned to face each other with a gap G interposed therebetween. A plurality of permanent magnets 2 are embedded along the longitudinal direction L at predetermined intervals.

前記各永久磁石2は、図3及び図4で示されるように全体形状が長手平板形状をなす構成であり、その板厚の方向を示す板厚方向tは前記各ヨーク1a,1bの厚さの方向を示す厚さ方向Tと同一方向である。   As shown in FIGS. 3 and 4, each permanent magnet 2 has a configuration in which the overall shape is a longitudinal flat plate shape, and the thickness direction t indicating the thickness direction is the thickness of each yoke 1a, 1b. It is the same direction as the thickness direction T indicating the direction of

前記永久磁石2の配設状態は、各ヨーク1a,1b内に埋設されていることが異なるのみで、従来の表面磁束型(例えば、特開2004−215414号公報における図4の開示)の固定子と同じ磁極形成を行うことができるように、厚さ方向tにおける対向面に磁極が形成されている。
従って、磁極の幅を広くしてギャップからなる長手空隙Gの磁束を自在に制御できるように構成されている。
The arrangement of the permanent magnet 2 differs only in that it is embedded in each of the yokes 1a and 1b, and the conventional surface magnetic flux type (for example, the disclosure of FIG. 4 in JP-A-2004-215414) is fixed. Magnetic poles are formed on the opposing surfaces in the thickness direction t so that the same magnetic pole formation as that of the child can be performed.
Accordingly, the magnetic flux in the longitudinal gap G composed of a gap can be freely controlled by increasing the width of the magnetic pole.

前記長手空隙G内には、図2で示される可動子3が往復移動自在に配設されており、この可動子3は複数のクローポール部4Aの内側に巻線5を有するクローポール型で軟磁性体材料で三次元形状を有するように構成されている。
尚、前記可動子3は、クローポール型に限ることなく、クローポール部4Aを有しない磁極構成のものも用いることができる。
A movable element 3 shown in FIG. 2 is reciprocally disposed in the longitudinal gap G. The movable element 3 is a claw pole type having windings 5 inside a plurality of claw pole portions 4A. The soft magnetic material is configured to have a three-dimensional shape.
The movable element 3 is not limited to the claw pole type, and a magnetic pole configuration not having the claw pole portion 4A can also be used.

また、前記固定子1及び可動子3の材料は軟磁性材料よりなると共に、その構造としては、積層鋼板・焼結粉体磁性材料を用いるか、又は、焼結粉体磁性材料のみで形成されている。
また、前記巻線5は、3相構成であるが、1相当たり複数の巻線ではなく、1相毎に1個で構成されている。
Further, the material of the stator 1 and the mover 3 is made of a soft magnetic material, and a laminated steel plate / sintered powder magnetic material is used as a structure thereof, or only the sintered powder magnetic material is formed. ing.
Moreover, although the said coil | winding 5 is a three-phase structure, it is comprised by one piece for every phase instead of several windings per phase.

前記クローポール部4Aの形状は、図2に特に示されているように、基部から先端に向けて幅が小さくなる三角形又は台形状となるように構成され、各クローポール部4A間の溝3Aの形状は、可動子3の長手方向に対して直交せず、非直交状態すなわち斜めとなるように形成されている。   As specifically shown in FIG. 2, the claw pole portion 4A has a triangular or trapezoidal shape whose width decreases from the base portion toward the tip, and a groove 3A between the claw pole portions 4A. The shape of is not orthogonal to the longitudinal direction of the mover 3 but is formed in a non-orthogonal state, that is, diagonally.

本発明は、リニアモータに限らず、リニアアクチュエータにも適用可能である。   The present invention is applicable not only to a linear motor but also to a linear actuator.

本発明によるリニアモータを示す斜視構成図である。It is a perspective view showing a linear motor according to the present invention. 図1の可動子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the needle | mover of FIG. 図1の構成を正面から見て磁極を示す正面図である。It is a front view which shows a magnetic pole seeing the structure of FIG. 1 from the front. 図1の要部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the principal part of FIG. 従来のリニアモータを示す斜視構成図である。It is a perspective block diagram which shows the conventional linear motor. 図5の構成を正面から見て磁極を示す正面図である。It is a front view which shows a magnetic pole seeing the structure of FIG. 5 from the front. 図6の要部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the principal part of FIG. 他の従来例を示すリニアモータの要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the linear motor which shows another prior art example. 図8の可動子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the needle | mover of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 固定子
1a 第1ヨーク
1b 第2ヨーク
2 永久磁石
3 可動子
4A クローポール部
5 巻線
G 長手空隙
t 板厚方向
T 厚さ方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 1a 1st yoke 1b 2nd yoke 2 Permanent magnet 3 Movable element 4A Claw pole part 5 Winding G Longitudinal gap t Thickness direction T Thickness direction

Claims (3)

対向配置され固定子(1)を構成する一対のヨーク(1a,1b)と、前記各ヨーク(1a,1b)内に長手方向に沿って所定間隔で配設された複数の永久磁石(2)と、前記一対のヨーク(1a,1b)間に形成された長手空隙(G)内に往復移動自在に配設され巻線(5)が巻回された可動子(3)とよりなるリニアモータにおいて、
前記各永久磁石(2)は、その板厚方向(t)が前記各ヨーク(1a,1b)の厚さ方向(T)と同一となるように配設されていることを特徴とするリニアモータ。
A pair of yokes (1a, 1b) which are arranged opposite to each other and constitute the stator (1), and a plurality of permanent magnets (2) arranged in the yokes (1a, 1b) at predetermined intervals along the longitudinal direction And a linear motor comprising a movable element (3) around which a winding (5) is wound so as to be reciprocally movable in a longitudinal gap (G) formed between the pair of yokes (1a, 1b). In
Each of the permanent magnets (2) is arranged such that the thickness direction (t) thereof is the same as the thickness direction (T) of each of the yokes (1a, 1b). .
前記可動子(3)は、クローポール部(4A)を有することを特徴とする請求項1記載のリニアモータ。   The linear motor according to claim 1, wherein the movable element (3) has a claw pole portion (4A). 前記可動子(3)は、軟磁性材料にて形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のリニアモータ。   3. The linear motor according to claim 1, wherein the mover is made of a soft magnetic material.
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