JP2001028871A - Linear actuator - Google Patents
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアアクチュエ
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 linear actuator.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のリニアアクチュエータとしては、
特表平8−505038号公報に記載のものが知られて
いる。このリニアアクチュエータは、図13に示す同心
のテレスコーピング方式において配置、構成されるシリ
ンダ形状の可動子1およびシリンダ形状の固定子2を有
し、相関の軸往復移動を行う。固定子2は、可動子1に
対して実質上摩擦のない軸移動を行うよう寸法付けられ
た空間3を有する。可動子1は固定子2と動的に相互作
用し、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。2. Description of the Related Art Conventional linear actuators include:
The one described in JP-T-8-505038 is known. This linear actuator has a cylinder-shaped mover 1 and a cylinder-shaped stator 2 that are arranged and configured in the concentric telescoping method shown in FIG. The stator 2 has a space 3 dimensioned for substantially frictionless axial movement with respect to the mover 1. The mover 1 interacts dynamically with the stator 2 and converts electrical energy into mechanical energy.
【0003】可動子1は亜鈴型で、通常2つの間隔を開
けて配置された環状の磁性体部を有する。固定子3は、
通常それぞれ8組のティース部を有する。ティース部は
それぞれ放射状に間隔配置された複数の極を有する。1
つのティース部は4つの極により限定される。一つのテ
ィース部に複数の永久磁石4を軸方向に設置している。
磁石は放射状にその極性を切り換える。The mover 1 is dumbbell-shaped, and has a ring-shaped magnetic body usually arranged at two intervals. The stator 3
Usually each has eight sets of teeth. The teeth each have a plurality of radially spaced poles. 1
One tooth is defined by four poles. A plurality of permanent magnets 4 are installed in one tooth part in the axial direction.
The magnet switches its polarity radially.
【0004】固定子2はさらに、8組の固定子巻線(図
示せず)を有する。各固定子巻線は、巻線スロットに配
置され、固定子極Pの関連セット上に軸上に設置されて
いる。各固定子巻線は、ひと続きに接続され、さらに、
その端部には電源(図示せず)が接続されていて、通電
することにより電磁力が生成されてリニアアクチュエー
タは作動する。[0004] The stator 2 further has eight sets of stator windings (not shown). Each stator winding is arranged in a winding slot and mounted on-axis on an associated set of stator poles P. Each stator winding is connected in series, and
A power supply (not shown) is connected to the end, and when energized, an electromagnetic force is generated to operate the linear actuator.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、巻線の線績率が十分ではないために巻線
抵抗が高く、さらに巻線工法上スロット開口部の幅を小
さくできず、永久磁石による磁束の発生量を十分とれな
いために通電する電流量が多く、銅損が増加するといっ
た問題が発生する。However, in the above-mentioned conventional construction, the winding resistance is high because the winding ratio of the winding is not sufficient, and the width of the slot opening cannot be reduced due to the winding method. Since a sufficient amount of magnetic flux is not generated by the magnet, a large amount of current flows, which causes a problem that copper loss increases.
【0006】ここで、銅損は次のようになる。Here, the copper loss is as follows.
【0007】Wcu=Ia2*Ra … (1) ただし、Iaは電機子(または巻線)電流、Raは巻線
抵抗を表わす。Wcu = Ia 2 * Ra (1) where Ia represents an armature (or winding) current, and Ra represents a winding resistance.
【0008】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、固定子を分割コアにすることにより、線
積率を上げて、巻線抵抗を下げている。さらに、ティー
ス先端部の幅を大きくすることにより、永久磁石を多く
利用できるようにしている。これらにより、小型で、高
効率かつ高出力なリニアアクチュエータを提供すること
を目的とする。The present invention solves such a conventional problem. By using a stator as a split core, the linearity is increased and the winding resistance is reduced. Further, by increasing the width of the tooth tip, a large number of permanent magnets can be used. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a small, highly efficient and high-output linear actuator.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、リニアアクチュエータにおいて、固定子
を分割コアにすることにより、線積率を上げて、巻線抵
抗を下げている。さらに、ティース先端部の幅を大きく
することにより、永久磁石を多く利用できるようにした
ことを特徴とする。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a linear actuator, a stator is divided into cores, thereby increasing the linearity and reducing the winding resistance. Further, by increasing the width of the tooth tip, many permanent magnets can be used.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために本発
明は、コイル部および永久磁石を備えた環状固定子と、
磁束通路部を有する可動子とを備え、前記コイル部で発
生する磁束と前記永久磁石で発生する磁束との相互作用
により、前記可動子が環状固定子内で往復運動するリニ
アアクチュエータであって、前記環状固定子は複数のコ
ア構成部材を連結固定することで成るリニアアクチュエ
ータである。このように構成することで、巻線の占績率
を上げることができるために、抵抗値を下げることがで
きる。また、巻線機などを利用できるために、巻線にか
かる時間が大幅に短縮できる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides an annular stator having a coil portion and a permanent magnet;
A mover having a magnetic flux passage portion, and a linear actuator in which the mover reciprocates in the annular stator by an interaction between a magnetic flux generated in the coil portion and a magnetic flux generated in the permanent magnet, The annular stator is a linear actuator formed by connecting and fixing a plurality of core components. With this configuration, the occupation rate of the winding can be increased, so that the resistance value can be reduced. In addition, since a winding machine or the like can be used, the time required for winding can be greatly reduced.
【0011】さらに、スロット開口部の幅を小さくする
ことができる。永久磁石により発生する磁束量を増加さ
せることができるため、同一電流で発生する推力が、よ
り有効に発生するようになる。これらにより、銅損を下
げることができる。以上の結果、高効率で高出力なリニ
アアクチュエータを提供することができる。またさら
に、同出力では小型化ができる。Further, the width of the slot opening can be reduced. Since the amount of magnetic flux generated by the permanent magnet can be increased, the thrust generated by the same current is generated more effectively. With these, copper loss can be reduced. As a result, a high-efficiency, high-output linear actuator can be provided. Further, the same output can be downsized.
【0012】また、ティース先端部の幅を大きくするこ
とにより、永久磁石により発生する磁束量をより多くす
ることができる。これにより、推力をより多く利用する
ことができる。したがって、さらに高効率で高出力にで
き、同出力ではさらに小型化ができる。Also, by increasing the width of the tooth tip, the amount of magnetic flux generated by the permanent magnet can be increased. Thereby, more thrust can be used. Therefore, higher output can be achieved with higher efficiency, and further downsizing can be achieved with the same output.
【0013】また、各極を構成する前記永久磁石は、固
定子極内に埋め込んで配置する。これにより、永久磁石
の設置が簡単になり、組み立てやすく、頑強な固定子機
構が得られる。[0013] Further, the permanent magnets constituting the respective poles are buried and arranged in the stator poles. This simplifies the installation of the permanent magnet, facilitates assembly, and provides a robust stator mechanism.
【0014】さらにまた、上記記載のいずれかの永久磁
石を平板磁石にする。これにより、上記永久磁石の製造
が容易になり、また、コストダウンができる。Further, any one of the permanent magnets described above is a plate magnet. As a result, the production of the permanent magnet is facilitated, and the cost can be reduced.
【0015】さらに、各極を構成する磁石セットを分割
することにより、さらに多くの永久磁石を設置すること
ができるため、同一電流で発生する推力がより大きくで
きる。また、前記固定子がヨーク部分で分割してもよ
い。前記固定子がティース部分で分割してもよい。さら
に、前記固定子の周りにリングを設ける。これにより、
磁束密度を下げることができるために、鉄損が改善され
る。また、頑強な固定子機構が得られる。Further, by dividing the magnet set constituting each pole, more permanent magnets can be installed, so that the thrust generated by the same current can be increased. Further, the stator may be divided at a yoke portion. The stator may be divided at a tooth portion. Further, a ring is provided around the stator. This allows
Since the magnetic flux density can be reduced, iron loss is improved. Also, a robust stator mechanism is obtained.
【0016】[0016]
【実施例】(実施例1)実施例1について図面を参照し
て説明する。以下に示す実施例は半径方向8極・軸方向
4極のリニアアクチュエータに関わるものであるが、極
数について限定はない。(Embodiment 1) Embodiment 1 will be described with reference to the drawings. The embodiment described below relates to a linear actuator having eight poles in the radial direction and four poles in the axial direction, but the number of poles is not limited.
【0017】実施例1のリニアアクチュエータは、図1
に示すように、同心のテレスコーピング方式において配
置、構成されるシリンダ形状の可動子12およびシリン
ダ形状の固定子13を有し、相関の軸往復移動を行う。
固定子13は、可動子12に対して実質上摩擦のない軸
移動を行うよう寸法付けられた空間14を有する。可動
子12は固定子13と動的に相互作用し、電気エネルギ
ーを機械エネルギーに変換する。FIG. 1 shows a linear actuator according to the first embodiment.
As shown in (1), a concentric telescoping method has a cylindrical movable element 12 and a cylindrical stator 13 arranged and configured in a concentric telescoping method, and performs correlated axial reciprocating movement.
Stator 13 has a space 14 dimensioned to provide substantially frictionless axial movement relative to mover 12. The mover 12 dynamically interacts with the stator 13 to convert electrical energy into mechanical energy.
【0018】可動子12を図2で詳細に見てみると、一
般に可動子12は亜鈴型で、磁性体部20、21の間隔
を開けて軸15に固定されている。磁性体部20、21
は複数の電磁鋼板を積層して円状になっており、磁性体
部20、21に放射状のスリットを設けることで、磁性
体部20、21を流れる磁束路を形成している。When the movable element 12 is viewed in detail in FIG. 2, the movable element 12 is generally dumbbell-shaped, and is fixed to the shaft 15 with a gap between the magnetic portions 20 and 21. Magnetic parts 20, 21
Is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets to form a circular shape. By providing radial slits in the magnetic body portions 20 and 21, a magnetic flux path flowing through the magnetic body portions 20 and 21 is formed.
【0019】図1により固定子13を詳細に説明する
と、固定子13は、固定子構成部材13a、13b、1
3c、13d、13e、13f、13gを連結した連結
コアである。固定子構成部材13aは、図1(a)に示
すようにT字形状をした電磁鋼板を軸方向に積層するこ
とによって得る。さらに、固定子構成部材13aの状態
で、ティース部の周りに巻線を集中巻きすることでコイ
ル部(図示せず)を得る。さらに、固定子構成部13a
のティース部先端に磁石セット40を接着することによ
り取付け、複数の固定子構成部材13a等を連結して環
状の固定子を得る。この時、固定子構成部材13a、1
3bの連結部はレーザ溶接により連結する。他の固定子
構成部材に対しても同様にレーザ溶接することで環状方
向に連結した固定子13を得る。The stator 13 will be described in detail with reference to FIG. 1. The stator 13 includes stator constituent members 13a, 13b, 1
3c, 13d, 13e, 13f, and 13g are connected cores. The stator component member 13a is obtained by laminating T-shaped electromagnetic steel sheets in the axial direction as shown in FIG. Furthermore, a coil part (not shown) is obtained by concentrating winding around the teeth part in the state of the stator constituent member 13a. Further, the stator component 13a
The magnet set 40 is attached to the tip of the tooth portion by bonding, and a plurality of stator constituent members 13a and the like are connected to obtain an annular stator. At this time, the stator constituent members 13a, 1
The connecting portion 3b is connected by laser welding. The other stator components are similarly laser-welded to obtain the stator 13 connected in the annular direction.
【0020】固定子13は、ティース部を放射状に間隔
配置している。それぞれのティース部には、可動子12
と対向する面に、軸方向に4つの極を備えた磁石セット
40〜47を固定している。磁石セット40等は軸方向
に永久磁石を積重ねており、固定子の軸方向から見た図
1(b)に示すように、永久磁石40a〜40dより構
成されている。The stator 13 has teeth arranged at radial intervals. Each tooth has a mover 12
The magnet sets 40 to 47 having four poles in the axial direction are fixed to the surface facing the. The magnet set 40 and the like have permanent magnets stacked in the axial direction, and are constituted by permanent magnets 40a to 40d as shown in FIG. 1B viewed from the axial direction of the stator.
【0021】つまり、固定子13内には8つのティース
部に対応して磁石セットが8つあり、それぞれの磁石セ
ットは軸方向の位置が同じであれば、半径方向に隣り合
うメイン磁石の磁極は異極となる。つまり、磁石セット
40のとなり側に配置された磁石セット41は可動子1
2に対して異極になっている。That is, there are eight magnet sets in the stator 13 corresponding to the eight teeth portions. If the magnet sets have the same axial position, the magnetic poles of the main magnets adjacent in the radial direction are provided. Are different. That is, the magnet set 41 arranged on the side next to the magnet set 40 is
There is a different polarity to 2.
【0022】このように構成したリニアアクチュエータ
は、コイル部に通電することで、電気磁束を発生し、永
久磁石より発生する磁束との相互作用により可動子が軸
方向に振動する。この時の動作を説明すると、コイル部
に通電することで発生した電気磁束は、ティース部を通
過して可動子12の方向へ流れると、ティース部の可動
子対向面に取り付けた磁石セット40を通過しようとす
る。この時、磁石セット40の永久磁石の磁束方向は軸
方向で異なっているため、永久磁石40a、40cを通
過しようとする部分において、ティース部を流れる磁束
は強め合い、永久磁石40b、40dを通過しようとす
る電気磁束は磁束方向が異なるので互いに打ち消し合っ
てしまい、ティース部から発生する磁束は微少になって
しまう。つまり、ティース部の磁極は軸方向で磁束の強
い部分と、磁束の弱い部分があり、このティース部軸方
向の磁束の強弱に可動子12の磁性体部20、21が引
き付けられて可動子は動く。The linear actuator thus configured generates an electric magnetic flux by energizing the coil portion, and the mover vibrates in the axial direction by interaction with the magnetic flux generated by the permanent magnet. The operation at this time will be described. When the electric magnetic flux generated by energizing the coil portion passes through the teeth portion and flows in the direction of the mover 12, the magnet set 40 attached to the mover facing surface of the teeth portion is moved. Try to pass. At this time, since the magnetic flux directions of the permanent magnets of the magnet set 40 are different in the axial direction, the magnetic flux flowing through the teeth portion is strengthened at the portion where the permanent magnets 40a and 40c are going to pass, and passes through the permanent magnets 40b and 40d. Since the electric magnetic fluxes to be tried have different directions of the magnetic flux, they cancel each other out, and the magnetic flux generated from the teeth portion becomes very small. In other words, the magnetic poles of the teeth portion have a portion where the magnetic flux is strong in the axial direction and a portion where the magnetic flux is weak. The magnetic portions 20 and 21 of the mover 12 are attracted to the strength of the magnetic flux in the axial direction of the teeth portion, and the mover is moved. Move.
【0023】また、コイル部の通電を逆方向に切り替え
るとティース部に流れる電気磁束の磁束方向は逆(可動
子からコア外周方向)となり、通電方向を切り替える
前、ティース部の軸方向で磁束が強かった部分(永久磁
石40a、40c)が弱くなり、逆に通電方向を切り替
える前、ティース部の軸方向で磁束が弱かった部分は強
くなる。このように、ティース部の強弱が変わると可動
子12が引き付けられる部分も変わるため可動子12が
ティース部の磁束の強いメイン磁石40b、40dに引
き付けられる。このように、通電を切り替えることで可
動子12を振動する。When the energization of the coil portion is switched in the opposite direction, the magnetic flux direction of the electric magnetic flux flowing through the teeth portion is reversed (from the mover to the outer periphery of the core). The parts that were strong (permanent magnets 40a, 40c) are weakened, and conversely, the parts where the magnetic flux was weak in the axial direction of the teeth before switching the energizing direction are strong. As described above, when the strength of the teeth changes, the portion to which the mover 12 is attracted also changes, so the mover 12 is attracted to the main magnets 40b and 40d of the teeth where the magnetic flux is strong. Thus, the movable element 12 vibrates by switching the energization.
【0024】なお、ティース部40に注目して本実施例
のリニアアクチュエータの振動を説明したが、ティース
部41〜47に関しても同様の原理で通電方向を変える
ことで可動子を振動する。ただし、隣り合うティース部
にあり、軸方向で同じ位置にある永久磁石の磁極方向
は、逆方向になる。なぜならば、可動子12を通過する
磁束が隣り合うティース部と磁性体部20、21とで磁
束ループを作るのでよい。Although the vibration of the linear actuator of the present embodiment has been described focusing on the teeth section 40, the movers of the teeth sections 41 to 47 are also vibrated by changing the energizing direction according to the same principle. However, the magnetic pole directions of the permanent magnets located at adjacent teeth and located at the same position in the axial direction are opposite to each other. This is because the magnetic flux passing through the mover 12 may form a magnetic flux loop between the adjacent teeth and the magnetic members 20 and 21.
【0025】ティース部は、図1(b)に示すように、
軸方向に4つの固定子区分30a〜30dと分けること
ができる。ティース部に流れる磁束は、磁性体部20、
21および固定子極Pの関係により最小磁束φminか
ら最大磁束φmaxに変化する。[0025] As shown in FIG.
It can be divided axially into four stator sections 30a to 30d. The magnetic flux flowing through the teeth portion is
21 and the stator pole P, the magnetic flux changes from the minimum magnetic flux φmin to the maximum magnetic flux φmax.
【0026】故に、図3を参照すると、例えば固定子区
分30aおよび30c等の2つの固定子区分において
は、図3(a)で示すように永久磁石(PM)束は正
(N極性)で、一方固定子区分30bおよび30d等の
他の2つの固定子区分では図3(b)で示すように永久
磁束は負(S極性)である。1つの固定子巻線(図示せ
ず)内の極P毎の総磁束は、図3(c)で示すように、
+2(φmax−φmin)および−2(φmax−φ
min)間で変化する。Therefore, referring to FIG. 3, in two stator sections such as stator sections 30a and 30c, the permanent magnet (PM) bundle is positive (N polarity) as shown in FIG. 3 (a). On the other hand, in the other two stator sections such as the stator sections 30b and 30d, the permanent magnetic flux is negative (S polarity) as shown in FIG. The total magnetic flux for each pole P in one stator winding (not shown), as shown in FIG.
+2 (φmax−φmin) and −2 (φmax−φmin)
min).
【0027】図3(a)を参照すると、原動機のストロ
ーク長関数としての固定子極内の永久磁束φを図示する
永久磁束の正曲線30acが示されている。図3(b)
は永久磁束の負曲線30bdを示し、一方図3(c)
は、極Pと関連のコイル内で誘導された永久磁束φを図
示する永久磁束曲線30eを示している。Referring to FIG. 3 (a), a positive permanent magnetic flux curve 30ac illustrating the permanent magnetic flux φ in the stator poles as a function of the stroke length of the prime mover is shown. FIG. 3 (b)
Shows the negative curve 30bd of the permanent magnetic flux, while FIG.
Shows a permanent magnetic flux curve 30e illustrating the permanent magnetic flux φ induced in the coil associated with the pole P.
【0028】図3(c)を見ると、PM束はストローク
真ん中で零であることが分かる。飽和が無視できるとす
ると、束の線変化は原動機の位置関数として生じると仮
定することができる。したがって、調和運動を想定した
場合、次のように決められる。FIG. 3C shows that the PM bundle is zero in the middle of the stroke. Assuming that saturation is negligible, it can be assumed that flux line changes occur as a function of prime mover position. Therefore, assuming a harmonious movement, it is determined as follows.
【0029】 X=1/2(ls×sinw1t)…(1) 故に、4つのコイルが連係した場合の総誘導電圧のrm
s値は次のようになる。X = 1 / (ls × sinw1t) (1) Therefore, the rm of the total induced voltage when four coils are linked.
The s value is as follows:
【0030】 Ea=35.53f1(φmax−φmin)Nc…(2) ここで、Ncはコイル毎の巻数に等しい。また、f1は
周波数を表わす。Ea = 35.53f1 (φmax−φmin) Nc (2) where Nc is equal to the number of turns of each coil. F1 represents a frequency.
【0031】次に誘導電圧およびその結果生じる電磁力
を詳細に見ていく。誘導電圧は式(2)で求められる。
誘導されたemf Eaおよび電機子(または巻線)電
流Iaが位相にあると、最大電磁力が生成される。つま
り、 (Pem)max=EaIa…(3) したがって、電源Vs(図示せず)に接続されて、電磁
力を生成するために巻線を通電することによりリニアア
クチュエータは作動する。Next, the induced voltage and the resulting electromagnetic force will be examined in detail. The induced voltage is obtained by equation (2).
When the induced emf Ea and armature (or winding) current Ia are in phase, a maximum electromagnetic force is generated. That is, (Pem) max = EaIa (3) Therefore, the linear actuator is operated by being connected to the power supply Vs (not shown) and energizing the winding to generate an electromagnetic force.
【0032】ここで、本実施例のリニアアクチュエータ
において、固定子13はそれぞれ固定子構成部材13a
〜13hに分割したものである。これにより、固定子コ
ア構成部材13a等の各固定子コアごとに巻線機などに
より巻線することが可能となり、巻線の線績率が大幅に
上がる。したがって、巻線の抵抗値が下がるために上記
(1)式より明らかなように銅損が低減できる。Here, in the linear actuator according to the present embodiment, the stators 13 are respectively constituted by the stator constituent members 13a.
1313h. This makes it possible to perform winding by a winding machine or the like for each of the stator cores such as the stator core constituent member 13a and the like, and the wire yield of the winding is greatly increased. Therefore, since the resistance value of the winding decreases, the copper loss can be reduced as is apparent from the above equation (1).
【0033】また、巻線機などを利用できるために、巻
線にかかる時間が大幅に短縮できる。さらに、巻わくも
不要にすることができる。Further, since a winding machine can be used, the time required for winding can be greatly reduced. Furthermore, it is not necessary to wind up.
【0034】さらに、分割することにより、スロット開
口部16の幅を小さくできる。これにより、磁石セット
40等により誘導された永久磁束量を増加させることが
できるため、結果として(φmax−φmin)が大き
くなる。したがって、上記(3)式および(4)式より
明らかなように、同一電流で発生する推力がより大きく
なる。またさらに、同出力では小型化ができる。Further, by dividing, the width of the slot opening 16 can be reduced. Thus, the amount of permanent magnetic flux induced by the magnet set 40 and the like can be increased, and as a result, (φmax−φmin) increases. Therefore, as is apparent from the above equations (3) and (4), the thrust generated by the same current becomes larger. Further, the same output can be downsized.
【0035】なお、図1で示す固定子構成部材13aと
固定子構成部材bとの連結面は直線状であり、溶接によ
り連結しているが、図4に示すような固定子構成部材で
あってもよい。つまり固定子構成部材の連結部は図4
(a)に示す連結部19aの円弧状や、図4(b)に示
す連結部19bのくさび型状や、図4(c)に示すよう
な連結部19cのかぎ型状でもよい。また、これらの形
状の組み合わせや、他の形状でも構わない。The connecting surface between the stator constituent member 13a and the stator constituent member b shown in FIG. 1 is linear and connected by welding. However, the stator constituent member as shown in FIG. You may. That is, the connecting portion of the stator constituent member is shown in FIG.
The arc shape of the connecting portion 19a shown in FIG. 4A, the wedge shape of the connecting portion 19b shown in FIG. 4B, or the hook shape of the connecting portion 19c shown in FIG. Also, a combination of these shapes or another shape may be used.
【0036】なお、本実施例のリニアアクチュエータを
圧縮機に用いることで、小型で高効率な圧縮機が得られ
る。さらに、この圧縮機を用いることにより、小型で高
効率な空調機が得られる。さらに、この圧縮機を用いる
ことにより、小型で高効率な冷蔵庫が得られる。By using the linear actuator of this embodiment for a compressor, a compact and highly efficient compressor can be obtained. Furthermore, by using this compressor, a compact and highly efficient air conditioner can be obtained. Furthermore, by using this compressor, a compact and highly efficient refrigerator can be obtained.
【0037】(実施例2)図5は実施例2に係るリニア
アクチュエータを示す断面図である。実施例1と同じ部
分は同様の符号を付け説明を省略する。実施例2はティ
ース先端部18の幅を大きくすることにより、さらに永
久磁石を多く設置することができるために、同一電流で
発生する推力がより大きくできる。FIG. 5 is a sectional view showing a linear actuator according to a second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. In the second embodiment, by increasing the width of the tooth tip 18, more permanent magnets can be installed, so that the thrust generated by the same current can be increased.
【0038】(実施例3)図6は実施例3に係るリニア
アクチュエータの固定子構成部材13aの断面図であ
る。各極を構成する磁石セット40は、固定子極内に設
置してもよい。このような固定子構成部材を環状に組み
合わせ固定子を形成する。このようなリニアアクチュエ
ータは実施例1と同様の動作および効果が得られるとと
もに、永久磁石の設置が簡単になり、組み立てやすく、
頑強な固定子が得られる。(Embodiment 3) FIG. 6 is a sectional view of a stator constituting member 13a of a linear actuator according to Embodiment 3. The magnet set 40 constituting each pole may be installed in the stator pole. Such stator components are combined in a ring to form a stator. Such a linear actuator can obtain the same operation and effect as the first embodiment, and can easily install the permanent magnet, and can easily assemble the linear actuator.
A robust stator is obtained.
【0039】(実施例4)図7は実施例4に係るリニア
アクチュエータの固定子構成部材13aの断面図であ
る。各極を構成する磁石セット110は、平板磁石を使
用している。このような固定子構成部材を環状に組み合
わせ固定子を形成する第1の実施例と同様の動作および
効果が得られるとともに、永久磁石の製造が簡単にな
り、コストダウンができる。(Embodiment 4) FIG. 7 is a sectional view of a stator constituting member 13a of a linear actuator according to Embodiment 4. The magnet set 110 constituting each pole uses a flat plate magnet. The same operations and effects as those of the first embodiment in which the stator components are annularly combined to form the stator can be obtained, and the production of the permanent magnet can be simplified and the cost can be reduced.
【0040】(実施例5)図8(a)は実施例5に係る
リニアアクチュエータを示す固定子構成部材13aの断
面図である。このような固定子構成部材を環状に組み合
わせ固定子を形成する。このようなリニアアクチュエー
タは第1、3、4の実施例と同様の動作および効果が得
られるとともに、磁石セット120を分割して設置する
ことにより、さらに多くの永久磁石を設置することがで
きるため、同一電流で発生する推力がより大きくでき
る。なお、図8(b)に示すように固定子構成部材13
aに永久磁石埋め込み穴を複数個つくり、この複数の埋
め込み穴にそれぞれ永久磁石126を埋め込んでもよ
い。(Embodiment 5) FIG. 8A is a sectional view of a stator component 13a showing a linear actuator according to Embodiment 5. FIG. Such stator components are combined in a ring to form a stator. Such a linear actuator can obtain the same operation and effects as those of the first, third, and fourth embodiments, and can install more permanent magnets by dividing and installing the magnet set 120. The thrust generated by the same current can be increased. In addition, as shown in FIG.
A plurality of permanent magnet embedding holes may be formed in a, and the permanent magnet 126 may be embedded in each of the plurality of embedding holes.
【0041】(実施例6)図9は実施例6のリニアアク
チュエータの断面図である。実施例1と同じ部分は同様
の符号を付け説明を省略する。このような固定子は固定
子構成部材33a、33b、33cを環状に連結するこ
とで構成される。固定子構成部材33aは一つの固定子
に二つのティース部を備えている。このように一つの固
定子構成部材に複数のティース部を設けることで、固定
子の組立てが容易になる。(Embodiment 6) FIG. 9 is a sectional view of a linear actuator according to Embodiment 6. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. Such a stator is configured by connecting the stator constituent members 33a, 33b, 33c in a ring shape. The stator component 33a has two teeth portions on one stator. Providing a plurality of teeth portions on one stator component as described above facilitates assembly of the stator.
【0042】(実施例7)図10は実施7に係わるリニ
アアクチュエータの固定子の断面図である。実施例1と
同じ部分は同様の符号を付け説明を省略する。実施例7
の特徴は複数の固定子構成部材13a〜13gにより構
成する固定子の周りにリング34を設けることである。
これにより、リング34はバックヨークとして機能し磁
束密度を下げることができる。これにより銅損および鉄
損が改善される。さらにまた、頑強な固定子機構が得ら
れる。(Embodiment 7) FIG. 10 is a sectional view of a stator of a linear actuator according to Embodiment 7. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. Example 7
Is characterized in that a ring 34 is provided around a stator constituted by a plurality of stator components 13a to 13g.
This allows the ring 34 to function as a back yoke and reduce the magnetic flux density. Thereby, copper loss and iron loss are improved. Furthermore, a robust stator mechanism is obtained.
【0043】(実施例8)図11は実施8に係るリニア
アクチュエータの固定子の断面図である。この固定子は
リング状コア部219の内側にティース部213a、2
13b、213c、213d、213e、213f、2
13g、213hを連結することにより得た固定子であ
る。ティース部213a等には先端に磁石セット240
〜247がそれぞれに取り付けられている。このティー
ス部213aに巻線を集中巻きしてコイル部(図示せ
ず)形成し、リング状コア部219に連結していく。図
11での連結レーザ溶接によって行っているが、カシメ
部を設けて、嵌合圧入により組み立ててもよい。(Eighth Embodiment) FIG. 11 is a sectional view of a stator of a linear actuator according to an eighth embodiment. This stator has teeth 213a, 2a inside ring-shaped core 219.
13b, 213c, 213d, 213e, 213f, 2
This is a stator obtained by connecting 13g and 213h. The teeth 213a and the like have a magnet set 240 at the tip.
To 247 are attached to each. A winding (not shown) is formed by concentrating the winding around the teeth portion 213 a and connected to the ring-shaped core portion 219. Although the connection laser welding is performed in FIG. 11, a caulking portion may be provided and assembled by press fitting.
【0044】(実施例9)図12は実施9に係るリニア
アクチュエータを示す図である。このリニアアクチュエ
ータは、円筒状の可動子301と、この可動子301の
内側に位置する固定子とからなる。この固定子は、固定
構成部材302a、302b、302c、302d、3
02e、301f、302g、302hを環状に連結す
ることで組み立てることができる。固定子構成部材には
それぞれ磁石セット303が貼り付けられており、固定
子構成部材301aの凹み部に巻線を巻回することでコ
イル部301を得る。このようにコイル部301aと磁
石セット303を設けた固定子構成部材301aを複数
環状に連結することで固定子を得るこの時、固定子構成
部材301a、301bの連結はレーザ溶接により行
う。(Embodiment 9) FIG. 12 is a view showing a linear actuator according to Embodiment 9. This linear actuator includes a cylindrical mover 301 and a stator located inside the mover 301. The stator comprises fixed components 302a, 302b, 302c, 302d, 3
02e, 301f, 302g, and 302h can be assembled by connecting them annularly. A magnet set 303 is attached to each of the stator constituent members, and a coil part 301 is obtained by winding a coil around the recess of the stator constituent member 301a. At this time, when the stator is obtained by connecting a plurality of stator components 301a provided with the coil portion 301a and the magnet set 303 in a ring shape, the stator components 301a and 301b are connected by laser welding.
【0045】[0045]
【発明の効果】上記実施例の記載から明らかなように、
請求項1記載の発明によれば、固定子を分割することに
より、巻線の線績率を上げることができるために、抵抗
値を下げることができる。さらに、スロットオープンを
小さくすることができる。これらにより、銅損を下げる
ことができる。以上の結果、高効率で高出力なリニアア
クチュエータを提供することができる。また、巻線機な
どを利用できるために、巻線にかかる時間が大幅に短縮
できる。As is clear from the description of the above embodiment,
According to the first aspect of the present invention, by dividing the stator, the wire ratio of the winding can be increased, so that the resistance value can be reduced. Furthermore, slot open can be reduced. With these, copper loss can be reduced. As a result, a high-efficiency, high-output linear actuator can be provided. In addition, since a winding machine or the like can be used, the time required for winding can be greatly reduced.
【0046】さらに、請求項2記載の発明においては、
上記と同様の効果が得られるとともに、ティース先端部
の幅を大きくすることにより、永久磁石により発生する
磁束量をより多くすることができる。これにより、推力
をより多く利用することができる。さらに、従来と同出
力のリニアアクチュエータを小型軽量で構成することが
できる。Further, in the invention according to claim 2,
The same effect as described above is obtained, and the amount of magnetic flux generated by the permanent magnet can be increased by increasing the width of the tooth tip. Thereby, more thrust can be used. Further, a linear actuator having the same output as the conventional one can be configured with a small size and light weight.
【0047】さらに、請求項3記載の発明においては、
上記と同様の効果が得られるとともに、さらにまた、永
久磁石の設置が簡単になり、組み立てやすく、頑強な固
定子機構が得られる。Further, in the invention according to claim 3,
The same effects as described above can be obtained, and furthermore, the permanent magnets can be easily installed, easily assembled, and a robust stator mechanism can be obtained.
【0048】さらに、請求項4記載の発明においては、
上記と同様の効果が得られるとともに、平板の永久磁石
端面を用いることにより、永久磁石の製造が容易にな
り、また、コストダウンができる。Further, in the invention according to claim 4,
The same effects as above can be obtained, and by using the flat permanent magnet end face, the production of the permanent magnet is facilitated and the cost can be reduced.
【0049】さらに、請求項5記載の発明においては、
上記と同様の効果が得られるとともに、各極を構成する
磁石セットを分割することにより、さらに多くの永久磁
石を設置することができるため、同一電流で発生する推
力がより大きくできる。Further, in the invention according to claim 5,
The same effect as described above can be obtained, and more permanent magnets can be installed by dividing the magnet set constituting each pole, so that the thrust generated by the same current can be increased.
【0050】さらに、請求項6記載の発明においても、
上記と同様の効果が得られる。さらに、請求項7記載の
発明においても、上記と同様の効果が得られる。さら
に、請求項8記載の発明においても、上記と同様の効果
が得られるとともに、前記固定子の周りにリングを設け
ることにより、磁束密度を下げることができるために、
鉄損が改善される。また、頑強な固定子機構が得られ
る。請求項10記載の発明は、可動子を固定子の外側に
配置した構成であり、永久磁石の表面積を広く取ること
ができる。Further, in the invention according to claim 6,
The same effects as above can be obtained. Further, the same effect as described above can be obtained in the invention described in claim 7. Furthermore, in the invention according to claim 8, the same effect as described above can be obtained, and by providing a ring around the stator, the magnetic flux density can be reduced.
Iron loss is improved. Also, a robust stator mechanism is obtained. The tenth aspect of the present invention has a configuration in which the mover is disposed outside the stator, so that the surface area of the permanent magnet can be increased.
【0051】また、請求項11記載の発明においては、
上記発明のリニアアクチュエータを用いることにより、
小型で高効率な圧縮機が得られる。According to the eleventh aspect of the present invention,
By using the linear actuator of the above invention,
A compact and highly efficient compressor can be obtained.
【0052】さらに、請求項12記載の発明において
は、上記発明の圧縮機を用いることにより、小型で高効
率な空調機が得られる。さらに、請求項13記載の発明
においては、上記発明の圧縮機を用いることにより、小
型で高効率な冷蔵庫が得られる。Further, in the twelfth aspect of the present invention, a compact and highly efficient air conditioner can be obtained by using the compressor of the above invention. Further, in the invention according to the thirteenth aspect, by using the compressor of the above invention, a compact and highly efficient refrigerator can be obtained.
【図1】(a)本願実施例1のリニアアクチュエータの
断面図 (b)同永久磁石セットを示す図FIG. 1A is a sectional view of a linear actuator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a view showing the permanent magnet set.
【図2】同可動子の斜視図FIG. 2 is a perspective view of the mover.
【図3】磁束の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of magnetic flux.
【図4】同固定子構成部材の連結部を示す図FIG. 4 is a view showing a connecting portion of the stator constituent members.
【図5】本願実施例2のリニアアクチュエータの断面図FIG. 5 is a sectional view of a linear actuator according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本願実施例3の固定子構成部材の断面図FIG. 6 is a sectional view of a stator component according to a third embodiment of the present invention.
【図7】本願実施例4の固定子構成部材の断面図FIG. 7 is a sectional view of a stator constituent member according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】本願実施例5の固定子構成部材の断面図FIG. 8 is a sectional view of a stator constituent member according to a fifth embodiment of the present invention.
【図9】本願実施例6のリニアアクチュエータの断面図FIG. 9 is a sectional view of a linear actuator according to a sixth embodiment of the present invention.
【図10】本願実施例7の固定子の断面図FIG. 10 is a sectional view of a stator according to a seventh embodiment of the present invention.
【図11】本願実施例8の固定子の断面図FIG. 11 is a sectional view of a stator according to an eighth embodiment of the present invention.
【図12】(a)本願実施例8の固定子の断面図(b)
同固定子構成部材を示す図FIG. 12A is a sectional view of a stator according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG.
The figure which shows the same stator component
【図13】従来のリニアアクチュエータを示す断面図FIG. 13 is a sectional view showing a conventional linear actuator.
12 可動子 13 固定子 13a〜13h 固定子構成部材 14 空間 15 軸 12 mover 13 stator 13a to 13h stator constituent members 14 space 15 axis
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉村 俊幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤木 茂明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川野 慎一朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岡田 幸弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村上 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 赤澤 輝行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H002 AA03 AA07 AB01 AB03 AB04 AB06 AB08 AC02 AC06 AC08 AC09 AE07 AE08 5H622 AA03 CA02 CA05 CA10 CA14 CB03 CB05 PP10 PP11 PP19 5H633 BB07 BB11 GG02 GG04 GG09 GG11 GG12 GG13 HH02 HH04 HH05 HH06 HH09 HH11 HH13 HH15 HH18 HH20 HH22 HH24 HH27 5H641 BB05 BB14 BB19 GG02 GG04 GG08 HH02 HH08 HH10 HH12 HH13 HH14 HH16 HH20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshiyuki Tamamura 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Shigeaki Fujiki 1006 Odaka Kadoma Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Shinichiro Kawano 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Yukihiro Okada 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Hiroshi Murakami Osaka Prefecture 1006 Kadoma Kadoma Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Teruyuki Akazawa 1006 Kadoma City Kadoma, Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.F term (reference) 5H002 AA03 AA07 AB01 AB03 AB04 AB06 AB08 AC02 AC06 AC08 AC09 AE07 AE08 5H622 AA03 CA02 CA05 CA10 CA14 CB03 CB05 PP10 PP11 PP19 5H633 BB07 BB11 GG02 GG04 GG09 GG1 1 GG12 GG13 HH02 HH04 HH05 HH06 HH09 HH11 HH13 HH15 HH18 HH20 HH22 HH24 HH27 5H641 BB05 BB14 BB19 GG02 GG04 GG08 HH02 HH08 HH10 HH12 HH13 HH14 HH16 HH20
Claims (13)
定子と、磁束通路部を有する可動子とを備え、前記コイ
ル部で発生する磁束と前記永久磁石で発生する磁束との
相互作用により、前記可動子が環状固定子内で往復運動
するリニアアクチュエータであって、前記環状固定子は
複数のコア構成部材を連結固定することで構成されるリ
ニアアクチュエータ。An annular stator having a coil portion and a permanent magnet; and a mover having a magnetic flux passage portion, wherein an interaction between a magnetic flux generated by the coil portion and a magnetic flux generated by the permanent magnet is provided. A linear actuator in which the mover reciprocates in an annular stator, wherein the annular stator is configured by connecting and fixing a plurality of core components.
は、半径方向に突出部を備える請求項1記載のリニアア
クチュエータ。2. The linear actuator according to claim 1, wherein a tooth tip, which is a part of the annular stator, has a protrusion in a radial direction.
記載のリニアアクチュエータ。3. The stator according to claim 1, wherein the permanent magnet is embedded in the stator.
The linear actuator as described.
求項1記載のリニアアクチュエータ。4. The linear actuator according to claim 1, wherein one of the permanent magnets is a plate magnet.
方向で複数個に分割されている請求項1記載のリニアア
クチュエータ。5. The linear actuator according to claim 1, wherein the permanent magnet constituting each pole is divided into a plurality in the radial direction of the stator.
を備え、複数のコア構成部材のヨーク部同士を組み合せ
た環状固定子を有する請求項1記載のリニアアクチュエ
ータ。6. The linear actuator according to claim 1, wherein the core component has a yoke portion and a teeth portion, and has an annular stator in which the yoke portions of the plurality of core components are combined.
ィース構成部材とを連結固定することで構成される請求
項1記載のリニアアクチュエータ。7. The linear actuator according to claim 1, wherein the annular stator is configured by connecting and fixing an annular yoke constituent member and a teeth constituent member.
請求項1〜6いずれか1項に記載のリニアアクチュエー
タ。8. The linear actuator according to claim 1, wherein a fixing ring is provided around the annular stator.
イル部を備える固定子は、前記ティース部に永久磁石の
磁束が流れるよう永久磁石を配設し、この永久磁石は永
久磁石の磁束が前記ティース部正方向に流れる正方向永
久磁石部と負方向に流れる負方向永久磁石部とを軸方向
に配置したものであり、前記コイル部の通電方向を変え
ることで、前記正方向永久磁石部または前記負方向永久
磁石部のいずれか一方の磁極を弱め、かつ他方の磁極を
強め、前記コイル部の通電方向を切り替えることで、通
電方向を切り替える前、電気磁束により弱められていた
磁極が強くなり、強められていた磁極は弱くなる前記テ
ィース部の磁束変化に従い磁性体部を備える可動子は往
復運動するリニアアクチュエータであって、前記固定子
は複数の固定子構成部材を連結固定することからなるリ
ニアアクチュエータ。9. A stator having a coil portion in which windings are concentratedly wound for each tooth portion is provided with a permanent magnet so that a magnetic flux of a permanent magnet flows through the tooth portion. The positive permanent magnet portion that flows in the positive direction of the teeth portion and the negative permanent magnet portion that flows in the negative direction are arranged in the axial direction. By changing the energizing direction of the coil portion, the positive permanent magnet portion is changed. Or, by weakening one of the magnetic poles of the negative permanent magnet portion, and strengthening the other magnetic pole, by switching the energizing direction of the coil portion, before switching the energizing direction, the magnetic pole that has been weakened by the electric magnetic flux is strong. The mover provided with a magnetic part is a linear actuator that reciprocates according to a change in magnetic flux of the teeth part, and the strengthened magnetic pole is weakened. A linear actuator consisting of connecting and fixing members.
固定子と、この環状固定子の外周を覆うように磁束通路
部を有する可動子とを備え、前記コイル部で発生する磁
束と前記永久磁石で発生する磁束との相互作用により、
前記可動子が環状固定子に沿って往復運動するリニアア
クチュエータであって、前記環状固定子は複数のコア構
成部材から成るリニアアクチュエータ。10. An annular stator having a coil portion and a permanent magnet, and a mover having a magnetic flux passage so as to cover an outer periphery of the annular stator, wherein a magnetic flux generated in the coil portion and the permanent magnet are provided. Interaction with the magnetic flux generated by the
A linear actuator in which the mover reciprocates along an annular stator, wherein the annular stator includes a plurality of core components.
アアクチュエータを利用する圧縮機。11. A compressor using the linear actuator according to claim 1.
アアクチュエータを利用する空調機。12. An air conditioner using the linear actuator according to claim 1.
アアクチュエータを利用する冷蔵庫。13. A refrigerator using the linear actuator according to claim 1.
Priority Applications (1)
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JP11197052A JP2001028871A (en) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Linear actuator |
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