JP2006304438A

JP2006304438A - リニアモータ

Info

Publication number: JP2006304438A
Application number: JP2005120430A
Authority: JP
Inventors: Shinya Iguchi; 真也井口; Yuji Shibata; 裕司柴田
Original assignee: IAI Corp
Current assignee: IAI Corp
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】固定子の両端部における磁束漏れを防止して、磁束漏れに起因した各種問題を解決することが可能なリニアモータを提供すること。
【解決手段】対向・配置された一対のヨークの内側に複数個の永久磁石を配置してなる固定子と、上記固定子の一対のヨークの間に移動可能に配置された電機子巻線部を有する可動子と、を具備してなるリニアモータにおいて、上記一対のヨークの両端に磁束漏れを防止するための磁束漏れ防止部が設けられているもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニアモータに係り、特に、固定子を構成する一対のヨークの両端からの磁束漏れを防止することができるように工夫したものに関する。

従来のリニアモータは、例えば、図６に示すような構成になっている。まず、固定子２０１があり、この固定子２０１は一対のヨーク２０３、２０３を対向・配置させた状態で備えている。上記ヨーク２０３、２０３はその下部に設置されたヨーク支持部材２０５を介して連結されている。詳しく説明すると、上記ヨーク２０３は複数個のヨーク要素２０３ａを連接した構成になっていて、各ヨーク要素２０３ａは複数本（図６では３本）の固定ネジ２０７によって上記ヨーク支持部材２０５に固定されている。

上記一対のヨーク２０３、２０３の内側面には、複数個の永久磁石２０９が所定のピッチで設置されている。この場合、隣接する永久磁石２０９、２０９の磁極は異なる極性となるように配置されていると共に、対向する永久磁石２０９、２０９についてもその磁極が異なる極性となるように配置されている。

上記固定子２０１の一対のヨーク２０３、２０３の間には可動子２１１が、図６中矢印Ｘで示す方向に移動可能な状態で配置されている。上記可動子２１１は、上板２１３と、この上板２１３の下方に取り付けられた樹脂モールド部２１５とから構成されている。上記樹脂モールド部２１５内には、図７に示すように、コイル基板２１７と、このコイル基板２１７に設置された複数個の巻線コイル部２１９とから構成されている。

上記構成において、上記巻線コイル部２１９に所定の電流を供給することにより、可動子２１１に矢印Ｘ方向の推力が発生し、それによって、可動子２１１が矢印Ｘで示す方向に移動することになる。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、固定子２０１を構成する一対のヨーク２０３、２０３の両端部をみてみると開放された状態にあり、そのため、図８に示すように、その開放された端部において磁束漏れが発生していて、外部機器類、例えば、磁気式リニアエンコーダ等に悪影響を与えてしまうという問題があった。
尚、図８中磁束を仮想線で示す。
又、そのような磁束漏れが発生している両端部においては有効な磁束を得ることができず必要な推力を得られないという問題があった。そのため従来は、固定子２０１の全長に対して有効ストロークを短く設定しなければならないという問題があった。

同種の構成のリニアモータを開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８等がある。

特開２００１−２４５４６４号公報特開２００１−９５２２４号公報特表平０９−５１１３８０号公報特開２００４−２６６９１４号公報特開２００１−１９７７１８号公報特開２００１−３２７１５２号公報特開平０５−１８４１２６号公報特開２００４−１８７３５０号公報

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、固定子の両端部における磁束漏れを防止して、磁束漏れに起因した各種問題を解決することが可能なリニアモータを提供することにある。

上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるリニアモータは、対向・配置された一対のヨークの内側に複数個の永久磁石を配置してなる固定子と、上記固定子の一対のヨークの間に移動可能に配置された電機子巻線部を有する可動子と、を具備してなるリニアモータにおいて、上記一対のヨークの両端に磁束漏れを防止するための磁束漏れ防止部が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項２によるリニアモータは、請求項１記載のリニアモータにおいて、
上記磁束漏れ防止部は上記一対のヨークの両端に取り付けられた磁性体プレートであることを特徴とするものである。
又、請求項３によるリニアモータは、請求項２記載のリニアモータにおいて、上記磁性体プレートはその横断面形状がＵ字状をなしていることを特徴とするものである。

以上述べたように本発明によるリニアモータは、対向・配置された一対のヨークの内側に複数個の永久磁石を配置してなる固定子と、上記固定子の一対のヨークの間に移動可能に配置された電機子巻線部を有する可動子と、を具備してなるリニアモータにおいて、上記一対のヨークの両端に磁束漏れを防止するための磁束漏れ防止部が設けられている構成になっているので、固定子の両端部における磁束漏れを防止して、外部機器への影響を軽減させることができると共に、有効ストローク長を延長させることが可能になる。
又、上記磁束漏れ防止部を例えば、上記一対のヨークの両端に取り付けられた磁性体プレートとすることが考えられる。
又、上記磁性体プレートの横断面形状をＵ字状とした場合には、ストロークを確保する上で好都合である。

以下、図１乃至図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。まず、図１に示すように、固定子１があり、この固定子１は一対のヨーク３、３を対向・配置させた状態で備えている。上記ヨーク３は複数個のヨーク要素３ａを連接した構成になっていて、図示しないベース部材に固定されている。

上記一対のヨーク３、３の内側面には、複数個の永久磁石９が所定のピッチで設置されている。この場合、隣接する永久磁石９、９の磁極は異なる極性となるように配置されていると共に、対向する永久磁石９、９についてもその磁極が異なる極性となるように配置されている。

上記固定子１の一対のヨーク３、３の間には可動子１１が、図１中矢印Ｘで示す方向に移動可能な状態で配置されている。上記可動子１１は、上板１３と、この上板１３の下方に取り付けられた樹脂モールド部１５とから構成されている。上記樹脂モールド部１５内には、図２に示すように、コイル基板１７と、このコイル基板１７に設置された複数個の巻線コイル部１９とから構成されている。

既に説明した固定子１の一対のヨーク３、３の両端には、磁束漏れ防止部材としての磁性体プレート２１、２１が設置されている。
尚、図ではそのうちの一方の磁性体プレート２１のみを示す。
このような磁性体プレート２１、２１を設置することにより、固定子１の両端部における磁束漏れを防止しようとするものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、通常の動作であるが、上記巻線コイル部１９に所定の電流を供給することにより、可動子１１に矢印Ｘで示す方向の推力が発生し、それによって、可動子１１が矢印Ｘで示す方向に移動することになる。
又、固定子１の両端部における磁束の状況であるが、図３に示すように、磁性体プレート２１を設置しているので、磁束が外部に漏れるようなことはなく、磁性体プレート２１を介して閉じた状態となる。
尚、図３において磁束を仮想線で示す。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、固定子１の両端部における磁束漏れを効果的に防止することができる。これを図４を参照して説明する。図４（ａ）は従来のリニアモータの固定子２０１の構造を示し、図４（ｂ）は本実施の形態のリニアモータの固定子１の構成を示している。そして、これら両構造において、磁気空隙外部における磁束密度の変化を示したのが図４（ｃ）であり、磁気空隙内における磁束密度の変化を示したのが図４（ｄ）である。

まず、磁気空隙外部における状況をみてみると、図４（ｃ）の左側の線図に示すように、従来の場合には固定子２０１の端部にて磁束密度が急激に大きくなっている。これは、端部の磁気空隙内において磁束漏れが発生していることを意味するものである。これに対して、図４（ｃ）の右側の線図に示すように、本実施の形態の場合には、端部においても磁束密度が大きくなることはなく、これは、端部の磁気空隙内において磁束漏れが発生していないことを意味するものである。

一方、磁気空隙内部における状況をみてみると、図４（ｄ）の左側の線図に示すように、従来の場合には、固定子２０１の端部にて磁束密度が急激に小さくなっている。これは、端部の磁気空隙内において磁束漏れが発生していることを意味するものである。これに対して、図４（ｄ）の右側の線図に示すように、本実施の形態の場合には、端部においても磁束密度が小さくなることはなく、これは、端部の磁気空隙内において磁束漏れが発生していないことを意味するものである。

このように、固定子１の両端部における磁束漏れが効果的に防止されるので、まず、外部機器、例えば、磁気式リニアエンコーダに対する磁束の影響を軽減させることができる。
又、固定子１の両端部における推力の低下を防止することができ、それによって、有効ストローク長の拡大を図ることができる。これは装置の小型化が可能になることを意味する。
又、上記磁性体プレート２１の横断面形状をＵ字状としているので、ストロークを確保する上で好都合である。

次に、図５を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この場合は、磁性体プレート２１を平板状にしたものであり、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。
このような構成でも同様の効果を奏することができる。

尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
まず、磁性体プレートの形状としては図示したものに限定されるものではなく、様々な形状、例えば、円弧状であってもよい。
又、磁性体プレートをヨークに一体に設けることも考えられる。
又、磁性体プレート以外の構成の磁束漏れ防止部の構成も考えられる。
又、各部品の材質についてはこれを特に限定するものではない。

本発明は、リニアモータに係り、特に、固定子を構成する一対のヨークの両端からの磁束漏れを防止することができるように工夫したものに関し、例えば、一軸アクチュエータに好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、リニアモータの一部の構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。本発明の第１の実施の形態を示す図で、作用を説明するためのリニアモータの平面図である。本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４（ａ）は従来のリニアモータの構成を示す平面図、図４（ｂ）は一実施の形態によるリニアモータの構成を示す平面図、図４（ｃ）は磁気空隙外部における磁束密度の変化を一実施の形態の場合と従来との場合とで比較して示す特性図、図４（ｄ）は磁気空隙内における磁束密度の変化を一実施の形態の場合と従来との場合とで比較して示す特性図である。本発明の第２の実施の形態を示す図で、作用を説明するためのリニアモータの平面図である。従来例を示す図で、リニアモータの一部の構成を示す斜視図である。従来例を示す図で、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。従来例を示す図で、磁束漏れを説明するためのリニアモータの平面図である。

符号の説明

１固定子
３ヨーク
３ａヨーク要素
９永久磁石
１１可動子
１３上板
１５樹脂モールド
１７コイル基板
１９巻線コイル部
２１磁性体プレート（磁束漏れ防止部材）

Claims

対向・配置された一対のヨークの内側に複数個の永久磁石を配置してなる固定子と、上記固定子の一対のヨークの間に移動可能に配置された電機子巻線部を有する可動子と、を具備してなるリニアモータにおいて、
上記一対のヨークの両端に磁束漏れを防止するための磁束漏れ防止部が設けられていることを特徴とするリニアモータ。
請求項１記載のリニアモータにおいて、
上記磁束漏れ防止部は上記一対のヨークの両端に取り付けられた磁性体プレートであることを特徴とするリニアモータ。
請求項２記載のリニアモータにおいて、
上記磁性体プレートはその横断面形状がＵ字状をなしていることを特徴とするリニアモータ。