JP2013138592A - Linear motor including magnet member and manufacturing method of magnet member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁石部材を備えるリニアモータ及びこの磁石部材の製造方法に関し、具体的には軸方向に永久磁石と必要に応じてポールシューを相互に積層した磁石部材を備えるリニアモータ及びこの磁石部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a linear motor including a magnet member and a method of manufacturing the magnet member, and more specifically, a linear motor including a magnet member in which a permanent magnet and a pole shoe are laminated on each other in the axial direction, and the magnet member, respectively. It relates to the manufacturing method.
従来から、モータの固定子と可動子とを直線状に配列し、電気エネルギを直線運動のための推力に変換するリニアモータが知られている。このリニアモータは、例えば、平板状のバックヨークに磁石を配列した磁石部材と、この磁石部材と所定の隙間を介して対向配置される電機子とを有したものや、ステンレスパイプ等に永久磁石とポールシューを相互に複数積層して形成した磁石部材と、この磁石部材に遊嵌するように円筒形のコイルを中心を合わせて組合せたハウジングとを備えているものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, linear motors are known in which a stator and a mover of a motor are linearly arranged to convert electric energy into thrust for linear motion. This linear motor includes, for example, a magnet member having magnets arranged on a flat back yoke and an armature disposed opposite to the magnet member with a predetermined gap therebetween, or a permanent magnet on a stainless steel pipe or the like. And a magnet member formed by laminating a plurality of pole shoes, and a housing in which a cylindrical coil is combined with a center so as to be loosely fitted to the magnet member.
このようなリニアモータは、コイルに電流を流すことで、磁場が発生し、コイルの磁場と永久磁石の磁場との相互作用によって、磁石部材を直線運動させる推力を発生させる。 In such a linear motor, a magnetic field is generated by passing an electric current through the coil, and a thrust that linearly moves the magnet member is generated by the interaction between the magnetic field of the coil and the magnetic field of the permanent magnet.
しかしながら、従来の磁石部材やこれを組み込んだリニアモータによると、永久磁石やポールシューはバックヨーク及びステンレスパイプ内で相互に接着により固定されているため、磁石部材の製造時に接着剤が固化するまで、永久磁石を治具等で固定しておく必要があり、製造時間の短縮をすることができないといった課題があった。 However, according to the conventional magnet member and the linear motor incorporating the same, the permanent magnet and the pole shoe are fixed to each other in the back yoke and the stainless steel pipe, so that the adhesive is solidified when the magnet member is manufactured. In addition, there is a problem that it is necessary to fix the permanent magnet with a jig or the like, and the manufacturing time cannot be shortened.
また、永久磁石やポールシューとステンレスパイプとの隙間や磁石部材全長の寸法を抑えるため並びに、磁束密度を理想の状態に設定するために永久磁石やポールシューに高精度の加工を施す必要があり、製造コストの抑制が難しいといった課題があった。 In addition, it is necessary to process the permanent magnet and pole shoe with high precision in order to suppress the gap between the permanent magnet and pole shoe and the stainless steel pipe, the overall length of the magnet member, and to set the magnetic flux density to an ideal state. There is a problem that it is difficult to control the manufacturing cost.
さらに、永久磁石は、ネオジ焼結磁石によって形成されているので、ネオジ焼結磁石の価格高騰により製造コストの抑制を図ることが難しく、また、ネオジ焼結磁石の使用量を削減して磁石を小型化したり、内部を空洞に加工した円筒状に形成したりすると、磁束密度が低下してリニアモータの性能を維持することができないといった課題もあった。 In addition, since permanent magnets are made of neodymium sintered magnets, it is difficult to control production costs due to the rising price of neodymium sintered magnets. When it is downsized or formed into a cylindrical shape whose inside is processed into a cavity, there is a problem that the magnetic flux density is lowered and the performance of the linear motor cannot be maintained.
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、接着剤による構成部材の接着を不要として容易に製造することができると共に、永久磁石やポールシューに高精度の加工を施すことなく、永久磁石の使用量を抑え、磁束密度を維持しながらも製造コストを抑制することができる磁石部材を備えるリニアモータ及びこの磁石部材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can be easily manufactured without using an adhesive to bond the constituent members, and the permanent magnet and the pole shoe are processed with high accuracy. It aims at providing the linear motor provided with the magnetic member which can suppress the usage-amount of a permanent magnet, and can suppress manufacturing cost, maintaining a magnetic flux density, and the manufacturing method of this magnet member.
本発明に係るリニアモータは、磁石部材と、前記磁石部材に対して相対的に移動可能なコイルを備えるリニアモータにおいて、前記磁石部材は、長手方向に沿って磁石が配列されるとともに、前記磁石を希土類ボンド磁石によって鋳包んでなる成形体を備えることを特徴とする。 The linear motor according to the present invention is a linear motor including a magnet member and a coil movable relative to the magnet member. The magnet member includes magnets arranged along a longitudinal direction, and the magnet. It is characterized by comprising a molded body formed by casting with a rare earth bonded magnet.
また、本発明に係る磁石部材の製造方法は、長手方向に沿って磁石を配置する組立工程と、前記磁石の側面を、希土類ボンド磁石によって鋳包んで成形体を得る成形工程と、前記成形体を着磁する着磁工程とを備えることを特徴とする。 The magnet member manufacturing method according to the present invention includes an assembling step of arranging magnets along a longitudinal direction, a molding step of casting a side surface of the magnet with a rare earth bonded magnet to obtain a molded body, and the molded body. And a magnetizing step for magnetizing.
本発明によれば、磁石を、希土類ボンド磁石によって鋳包んでいるので、磁石を接着剤によって接着する必要がなく、且つ、希土類ボンド磁石によって鋳包むことで、磁束密度を維持しながら磁石部材を研磨することなく高精度の加工を行うことができるので、製造時間を短縮及び製造コストを削減することができる。 According to the present invention, since the magnet is cast with the rare earth bonded magnet, there is no need to bond the magnet with an adhesive, and the magnet member is cast with the rare earth bonded magnet to maintain the magnetic flux density. Since high-precision processing can be performed without polishing, the manufacturing time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明に係る磁石部材の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, an embodiment of a magnet member according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention according to each claim, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention. .
[第1の実施形態]
図1は、本実施形態に係るリニアモータが組み込まれたアクチュエータ1である。アクチュエータ1の構成について、図1及び2を用いて説明する。ここで、図1は、第1実施形態に係る磁石部材を組み込んだアクチュエータ1の斜視図である。また、図2は、第1実施形態に係る磁石部材を用いたアクチュエータ1の正面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an
アクチュエータ1に組み込まれた磁石部材10は、表面にN極又はS極が着磁される複数枚の板状の駆動用の磁石11,11を有する磁石部材10に対して、電機子40が相対的に直線運動するフラットタイプのリニアモータである。電機子40は磁石部材10にすきまgを介して対向する。
The
細長く伸びるベース4上には、板状の複数枚の磁石11が軸線方向に一列に並べられる。これら複数枚の磁石11を有する磁石部材10がリニアモータ1の固定子となる。ベース4は、底壁部4aと、底壁部4aの幅方向の両側に設けられる一対の側壁部4bとから構成される。底壁部4aの上面に磁石部材10が取り付けられる。
A plurality of plate-
磁石部材10には、軸線方向と直交する方向(図中上下方向)の両端面にN極及びS極が形成される。複数枚の磁石11の表面に交互にN極及びS極が形成されるように、磁石11は隣接する一対の磁石11に対して、磁極を反転させた状態で並べられる。
The
ベース5の側壁部4bの側面の一部には、リニアスケール22が、そのスリットの並びがベース5の長手方向に沿うようにして取り付けられる。
A
ベース4の側壁部4bの上面には、リニアガイド9の軌道レール8が取り付けられる。軌道レール8には、移動ブロック7がスライド可能に組み付けられる。軌道レール8と移動ブロック7との間には、転がり運動可能に複数のボールが介在される(図示せず)。移動ブロック7には、複数のボールを循環させるためのサーキット状のボール循環経路が設けられる。軌道レール8に対して移動ブロック7がスライドすると、複数のボールがこれらの間を転がり運動し、また複数のボールがボール循環経路を循環する。これにより、移動ブロック7の円滑な直線運動が可能になる。
The track rail 8 of the
一つの移動ブロック7の側面には、ブラケット28が取り付けられる。ブラケット28には、光センサ23が、リニアスケール22の読み取りが可能なように取り付けられる。
A
リニアガイド9の移動ブロック7の上面には、テーブル3が取り付けられる。テーブル3は例えばアルミなどの非磁性材料からなる。テーブル3には、移動対象が取り付けられる。テーブル3の下面には、リニアモータ1の可動子である電機子40が吊り下げられる。図2の正面図に示されるように、磁石11と電機子10との間にはすきまが設けられる。リニアガイド9は、電機子40が磁石11に対して相対的に移動するときにも、このすきまgを一定に維持する。
A table 3 is attached to the upper surface of the moving
図3に示すように、電機子40は、ケイ素鋼などの磁性材からなる櫛歯状に形成された複数のコア42にコイル41が巻回されている。コイル41は、それぞれU・V・W相からなる一組の三相コイルを構成している。このように、三相に構成されたコイル41に対して120°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル41の軸方向に移動する移動磁界が発生するので、電機子40は移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期した直線運動が実現する。
As shown in FIG. 3, in the
なお、電機子40の長手方向に沿った両端部には、ダミーコア43が取り付けられており、端部における磁束密度の低下を抑制してコギングを抑制する構造となっている。
In addition, the
また、図4に示すように、本実施形態に係る磁石部材10は、鉄などの磁性材からなる平板状に形成されるとともに、長手方向に沿って延びるバックヨーク50の上面に複数の磁石11,11が電機子40の移動方向に沿って一列に配列されている。また、磁石11,11は、外表面が希土類ボンド磁石14によって鋳包まれた成形体30を構成している。希土類ボンド磁石とは、希土類の磁粉をゴムやプラスチックに練り込んだ柔軟性及び熱可塑性のある磁石のことをいい、具体的には、ネオジボンド磁石やサマリウムボンド磁石が好適に用いられる。なお、磁石11は、ネオジ焼結磁石を平板状に形成したものであり、希土類ボンド磁石14で鋳包んだ成形体30の大きさが従来の磁石と同様の大きさとなるように、従来の磁石に比べて小型に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
希土類ボンド磁石14は、鋳包む磁石11の磁極と一致するように着磁されており、バックヨーク50の上面には、隣り合う成形体30の磁極が、N極及びS極が互いに反転して配列されている。
The rare-earth bonded
なお、本実施形態における磁石部材10は、バックヨーク50の上面に互いに隣接する複数の磁石11,11をN極及びS極を反転させながら配列した配列工程の後に、希土類ボンド磁石14によって鋳包んで成形体30を得る成形工程を経て着磁工程で着磁しても構わないし、複数の磁石11,11を個別に希土類ボンド磁石14で鋳包んだ成形体30をバックヨーク50の上面に配列して着磁工程で着磁しても構わない。
The
本実施形態に係る磁石部材10及びこの磁石部材10の製造方法によれば、磁石11を希土類ボンド磁石14によって鋳包んでいるので、成形後の成形体30を研磨などで高精度に加工する必要がなく、製造コストの抑制を図ることができる。これは、希土類ボンド磁石14を用いた成形は、金型を用いて射出成形されるため、成形後の成形体30の形状を高精度に成形することが可能であることによるものである。
According to the
また、磁石11を希土類ボンド磁石14によって鋳包んで成形体30を形成しているので、従来の磁石に比べて磁石11を小型に形成することができ、高価なネオジ焼結磁石の使用量を削減することで、製造コストの抑制を図ることができる。
In addition, since the molded
以上、説明した第1の実施形態に係る磁石部材を用いたリニアモータは、磁石11,11を平板状に形成した場合について説明した。しかし、磁石の形状は平板状に限られず、例えば平板状の各角部を面取りした多角形状とすることもできる。以下にこの変形例について説明を行う。
The linear motor using the magnet member according to the first embodiment described above has been described for the case where the
図5は、本発明の第1の実施形態に係る磁石部材の変形例を示す斜視図であり、図6は、本発明の第1の実施形態に係る磁石部材の変形例に用いられる磁石の正面図であり、図7は、本発明の第1の実施形態に係る磁石部材の変形例に用いられる磁石の配置図である。 FIG. 5 is a perspective view showing a modification of the magnet member according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows a magnet used in the modification of the magnet member according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a front view, and FIG. 7 is a layout diagram of magnets used in a modification of the magnet member according to the first embodiment of the present invention.
図5に示すように、本変形例に係る磁石部材10´は、上述した磁石部材10と同様に鉄などの磁性材からなり平板状に形成されるとともに、長手方向に沿って延びるバックヨーク50の上面に複数の磁石11´,11´が電機子40の移動方向に沿って一列に配列されている。また、磁石11´,11´は、外表面が希土類ボンド磁石14によって鋳包まれている。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、磁石11´は、矩形状の磁石の角部に面取りCを形成した多角形状となっている。このように、磁石11´の角部に面取りCを形成することで、焼結磁石の使用量を大幅に削減することが可能となる。また、磁石の角部に面取りCを形成すると、磁石を矩形状に形成した場合に比べ、モータ誘起電圧波形がより正弦波に近い波形となり、推力リップルを低下することができるという効果を生じる。なお、面取りCを形成することで、モータの推力は低下することとなるが、磁石の角部が誘起電圧に与える影響は比較的小さいことから、角部に面取りCを形成した場合、磁石の使用量が約20%程度削減できるところ、モータ推力の低下は約5%程度に抑えられており、磁石の削減効果が大きいことが解析結果から得られている。
As shown in FIG. 6, the
このように、本変形例に係る磁石部材10´は、推力への影響の小さい磁石の角部に面取りCを形成しているので、推力低下を最小限に抑えつつ、焼結磁石の使用量を抑えることができ、更なるコスト削減を図ることが可能となる。また、面取りCを形成することで、モータ誘起電圧がより正弦波に近い波形となり、推力リップルを低下することができるという効果を奏する。 Thus, since magnet member 10 'concerning this modification forms chamfering C in the corner of a magnet with little influence on thrust, the amount of sintered magnet used while minimizing thrust drop Therefore, further cost reduction can be achieved. Further, by forming the chamfer C, the motor induced voltage becomes a waveform closer to a sine wave, and the thrust ripple can be reduced.
さらに、図7に示すように、面取りCを形成した磁石11´は、その配置方法によって、図7の(a)〜(d)といった様々な磁石部材の有効長や磁石ピッチを同一の磁石11´を用いて実現することができ、リニアモータのラインナップ展開を図る場合において、磁石の共通化を図ることでコスト削減を図ることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 7, the
[第2の実施形態]
以上説明した第1の実施形態に係る磁石部材を用いたリニアモータは、磁石部材をフラットタイプのリニアモータに適用した場合について説明を行った。次に説明する第2の実施形態に係る磁石部材は、所謂ロッドタイプのリニアモータに磁石部材を適用した場合について説明を行う。なお、上述した第1の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
The linear motor using the magnet member according to the first embodiment described above has been described for the case where the magnet member is applied to a flat type linear motor. The magnet member according to the second embodiment to be described next will be described in the case where the magnet member is applied to a so-called rod type linear motor. Note that members that are the same as or similar to those in the first embodiment described above are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図8は、本発明の第2の実施形態に係る磁石部材を用いたリニアモータを示す断面図であり、図9は、本発明の第2の実施形態に係る磁石部材の成形体を示す斜視図であり、図10は、本発明の第2の実施形態に係る磁石部材の成形体の内部構造を示す図であり、図11は、本発明の第2の実施形態に係る磁石部材の成形体の構造を示す分解図であり、図12は、本発明の第2の実施形態に係る磁石部材の構造を示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a linear motor using a magnet member according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view showing a molded body of the magnet member according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing an internal structure of a molded body of a magnet member according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram of molding of the magnet member according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is an exploded view showing the structure of the body, and FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of the magnet member according to the second embodiment of the present invention.
図8に示すように、本実施形態に係る磁石部材は、ロッドタイプのリニアモータ1aに用いられるマグネットロッド10aとして構成されている。マグネットロッド10aは、マグネットロッド10aが遊嵌されるコイル41aを組み合わせて内包したハウジング40aに移動可能に挿入されている。
As shown in FIG. 8, the magnet member according to the present embodiment is configured as a
マグネットロッド10aは、磁石がN極同士及びS極同士を対向するように配置されており、N極同士及びS極同士の間にはポールシュー13が介在して積層されている。コイル41aは、U・V・W相からなる一組の三相コイルを構成している。このように、三相に構成されたコイル41aに対して120°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル41aの軸方向に移動する移動磁界が発生するので、ハウジング40aは移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期したマグネットロッド10aの直線運動が実現する。
The
また、本実施形態に係るマグネットロッド10aは、端部に取り付けられたエンドキャップ20を介してマグネットロッド10aの周方向の回転運動を規制する図示しないスプライン機構が取り付けられている。
Further, the
さらに、本実施形態に係るマグネットロッド10aは、両端にポールシュー13を備えるように磁石11aを希土類ボンド磁石で鋳包んだ成形体30aを連結することによって構成されている。ここで、希土類ボンド磁石とは、希土類の磁粉をゴムやプラスチックに練り込んだ柔軟性及び熱可塑性のある磁石のことをいう。
Furthermore, the
図9及び10に示すように、成形体30aは、軸方向に貫通孔12が形成された円筒状の磁石11aと、この磁石11aの軸方向の両端に配置されると共に、磁石11aと軸方向の断面形状が略同一に形成されたポールシュー13とを備えており、貫通孔12及び磁石11aの側面並びにポールシュー13は希土類ボンド磁石14aによって鋳包まれて一体的に構成されている。また、成形体30aの軸方向端面には、後述する連結手段21を挿入する連結孔14bが形成されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the molded
次に、図11を参照して成形体30aの具体的な構造について説明を行う。磁石11aは、軸方向に分割された分割体11b,11bとから構成されている。また、分割体11b,11b及びポールシュー13,13は、円筒状のボビン15に組み付けられている。
Next, a specific structure of the molded
分割体11b,11bは、ネオジ焼結磁石によって構成されており、分割体11b,11bを互いに組み合わせることで円筒状の磁石11aを構成するように軸方向の断面形状が円弧状に形成されている。
The divided
ポールシュー13は、鉄などの磁性体によって構成されており、磁石11aと軸方向の断面形状が略同一となるように、貫通孔16を備える概略円環状に形成されている。また、ポールシュー13の軸方向端面には、成形溝13aが中心から放射状に形成されている。
The
ボビン15は、円筒状のボビン本体18と、径方向に延設された一対のフランジ17,17とを備えており、分割体11b,11bをボビン本体18に組み合わせると共に、フランジ17にポールシュー13を当接させるように組み付けられる。また、フランジ17の径方向端部には、成形溝15aが複数形成されている。なお、ボビン15は、ネオジボンド焼結磁石によって構成されており、ボビン本体18とフランジ17,17とは一体に構成されている。
The
成形体30aは、磁石11a,ボビン15及びポールシュー13を一体に希土類ボンド磁石14aによって鋳包んで形成されている。希土類ボンド磁石14aは、具体的には、ネオジボンド磁石が好適に用いられる。この際、ボビン15のフランジ17やポールシュー13の軸方向端面に成形溝13a,15aがそれぞれ形成されているので、希土類ボンド磁石14aが成形溝13a,15aに充填されることで磁石11aの外表面や貫通孔12内,ボビン15及びポールシュー13を一体に希土類ボンド磁石14aによって鋳包んで形成することが可能となる。
The molded
このように形成された成形体30aは、図12に示すようにマグネットロッド10aとして組み合わせられる。マグネットロッド10aは、ステンレス等の非磁性の材質によって形成された円筒状の筒部材19内に成形体30aがN極同士及びS極同士が対向するように積層されている。また、マグネットロッド10aの両端部には、エンドキャップ20がそれぞれかしめ等の組付手段によって組付けられている。
The molded
さらに、成形体30a同士は、連結手段21を介して互いに組み付けられている。連結手段21は、ピン形状の部材であり、成形体30aの軸方向端部に形成された連結孔14bに圧入されることで、成形体30a同士を組み合わせている。
Further, the molded
次に、本実施形態に係るマグネットロッド10aの製造方法について説明を行う。本実施形態に係るマグネットロッド10aは、軸方向に貫通孔12が形成された円筒状となるように、分割体11b,11bとを組み合わせてなる磁石11aと、この磁石11aと軸方向断面形状が同一に形成されたポールシュー13とを、ボビン15に組み付ける組立工程を備える。
Next, the manufacturing method of the
組立工程では、分割体11b,11bは、ボビン本体18に径方向から組み付けられ、ポールシュー13は、軸方向に沿ってフランジ17に当接するまで組み付けられる。
In the assembling process, the divided
また、本実施形態に係るマグネットロッド10aの製造方法は、組立工程で組み立てられた各部材を、金型に装着した上で、希土類ボンド磁石14aによってインサート成型することで各部材を鋳包み成形体30aを得る成形工程を備える。
Moreover, the manufacturing method of the
さらに、本実施形態に係るマグネットロッド10aの製造方法は、成形工程で得られた成形体30aを着磁する着磁工程を備える。この着磁工程によって成形体30aが磁化され、成形体30aの一方をN極に、他方をS極とすることで、マグネットロッド10aとしての機能を奏することができる。
Furthermore, the manufacturing method of the
また、本実施形態に係るマグネットロッド10aの製造方法は、着磁された成形体30aをS極同士及びN極同士を対向して筒部材19内に配列する積層工程と、成形体30a同士を連結手段21によって相互に連結する連結手段を備える。
Moreover, the manufacturing method of the
本実施形態に係るマグネットロッド10a及びこのマグネットロッド10aの製造方法によれば、磁石11aとポールシュー13とを希土類ボンド磁石14aによって鋳包んでいるので、成形後の成形体30aを研磨などで高精度に加工する必要がないため、製造コストの抑制を図ることができる。
According to the
また、磁石11aが貫通孔12を有する円筒状に形成されているので、高価なネオジ焼結磁石の使用量を削減することで、製造コストの抑制を図ることができる。さらに、成形体30aを連結手段21によって相互に連結しているので、接着剤の固化時間を考慮することがなく、且つ治具等を不要とすることで製造時間を短縮することができるので、製造コストの抑制を図ることができる。
Moreover, since the
さらに、磁石11aを軸方向に分割した分割体11b,11bによって構成しているので、容易にフランジ17が形成されたボビン15に組み付けを行うことができる。
Furthermore, since the
[実施例]
次に、図13から17を参照して、上記第1及び第2の実施形態に係る磁石部材と従来の磁石部材との磁束密度及びコギングの比較について説明を行う。
[Example]
Next, a comparison of magnetic flux density and cogging between the magnet member according to the first and second embodiments and the conventional magnet member will be described with reference to FIGS.
図13は、第1の実施形態に係る磁石部材10の実施例1、従来の大きさの磁石を用いた磁石部材の比較例1及び、第1の実施形態に係る磁石部材10に用いた磁石11のみを用いた磁石部材の比較例2の磁束密度の推移を比較した実験結果を示すグラフである。
FIG. 13 shows Example 1 of the
比較例2の測定結果から明らかなように、従来の磁石部材の磁石に用いられるネオジ焼結磁石の使用量を削減するために、磁石を小さく形成すると、磁束密度は大幅に減少し、理想的な波形である正弦波から大きく離れた形状となってしまうのがわかる。 As is apparent from the measurement results of Comparative Example 2, when the magnet is formed small in order to reduce the amount of neodymium sintered magnet used for the magnet of the conventional magnet member, the magnetic flux density is greatly reduced, which is ideal. It can be seen that the shape is far away from the sinusoidal wave.
これに対し、第1の実施形態に係る磁石部材10は、実施例1の測定結果から明らかなように、比較例2の場合と同様にネオジ焼結磁石である磁石11の大きさを小さくしても、磁石11の表面を希土類ボンド磁石によって鋳包んでいるため、磁束密度はほとんど低下しておらず、従来の磁石部材と同等の磁束密度を得ることができることがわかる。また、比較例1のピーク値の両端に磁束密度の高い箇所が存在しているのに対し、実施例1の磁束密度のグラフはより正弦波に近い形状となっている。この結果からわかるように、実施例1の場合、比較例1のようにピーク値の両端に磁束密度の高い箇所が存在していなく、より正弦波に近い形状となっているため、推力のムラを起こすことがなく、円滑な動作を行うことが可能となることがわかる。
On the other hand, as is clear from the measurement result of Example 1, the
次に、図14は、図13と同様に第1の実施形態に係る磁石部材10の実施例1、従来の大きさの磁石を用いた磁石部材の比較例1及び、第1の実施形態に係る磁石部材10に用いた磁石11のみを用いた磁石部材の比較例2のコギングを比較した実験結果を示すグラフである。
Next, FIG. 14 is similar to FIG. 13 in Example 1 of the
比較例2のように、磁石の大きさを小型化すると、磁石間のピッチも増大することから、磁束密度の分布が悪化することで、コギングが生じることがわかる。また、比較例1についても比較例2よりは改善しているものの、少なからずコギングが生じていることがわかる。 As in Comparative Example 2, when the size of the magnet is reduced, the pitch between the magnets also increases, and it can be seen that cogging occurs due to the deterioration of the distribution of magnetic flux density. Moreover, although it is improving also about the comparative example 1 compared with the comparative example 2, it turns out that cogging has arisen not a little.
これに対し、実施例1のコギングはほぼ平坦な値を示しており、ほとんどコギングが生じていないことがわかる。これは、磁束密度がより理想的な形状となっていることや、希土類ボンド磁石によって磁石を鋳包むことで、磁石の角部での磁束密度を抑えているので、推力にムラが生じていないのである。 On the other hand, the cogging of Example 1 shows a substantially flat value, and it can be seen that the cogging hardly occurs. This is because the magnetic flux density has a more ideal shape, and the magnetic flux density at the corners of the magnet is suppressed by casting the magnet with a rare earth bonded magnet, so there is no unevenness in thrust. It is.
図15は、本発明の第1の実施形態に係る磁石部材10´の変形例の実施例2のモータ誘起電圧の変動を示すグラフであり、図16は、本発明の第1の実施形態に係る磁石部材10の実施例1のモータ誘起電圧の変動を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the variation of the motor induced voltage in Example 2 of the modified example of the
図15と図16を比較すると、実施例2のモータ誘起電圧は、U,V,W相のいずれの波形においても、実施例1の波形に比べてより正弦波に近い形状となっていることが明らかである。また、RMS値も実施例1については若干の変動が確認できるが、実施例2については、ほぼ平坦な結果を示している。 Comparing FIG. 15 and FIG. 16, the motor induced voltage of the second embodiment has a shape closer to a sine wave than the waveform of the first embodiment in any of the U, V, and W phase waveforms. Is clear. In addition, the RMS value can be confirmed to be slightly changed in the first embodiment, but the second embodiment shows a substantially flat result.
このように、実施例2は、実施例1に比べて磁石体積の低減に加えて誘起電圧の変動に伴う推力リップルが低減されていることがわかる。 As described above, it is understood that the thrust ripple associated with the fluctuation of the induced voltage is reduced in the second embodiment in addition to the reduction in the magnet volume as compared with the first embodiment.
図17は、第2の実施形態に係るマグネットロッド10aの実施例3、中実円柱状の磁石を用いた従来のマグネットロッドの比較例3及び、従来のマグネットロッドの磁石を円筒状に形成したマグネットロッドの比較例4の磁束密度の推移を測定した結果を示すグラフである。
FIG. 17 shows an example 3 of the
比較例4の測定結果から明らかなように、従来のマグネットロッドの磁石に用いられるネオジ焼結磁石の使用量を削減するために、磁石を円筒状に形成すると、比較例3と比べて磁束密度が2割程度低下することが分る。 As is apparent from the measurement results of Comparative Example 4, when the magnet is formed in a cylindrical shape in order to reduce the amount of neodymium sintered magnet used for the magnet of the conventional magnet rod, the magnetic flux density is compared with Comparative Example 3. Is about 20% lower.
これに対し、本実施形態に係るマグネットロッド10aは、実施例3の測定結果から明らかなように、貫通孔12及び磁石11aの表面を希土類ボンド磁石によって鋳包んでいるため、磁束密度はほとんど低下しておらず、従来のマグネットロッドと同等の磁束密度を得ることができることがわかる。
On the other hand, as is apparent from the measurement result of Example 3, the
このように、本実施形態に係る磁石部材10及びマグネットロッド10aは、磁束密度を低下させることなく性能を維持したまま、高価なネオジ焼結磁石の使用量を削減することができるので、製造コストの抑制を図ることができる。
As described above, the
また、本実施形態に係る磁石部材10及びマグネットロッド10aは、磁石11,11aを希土類ボンド磁石14,14aで鋳包んでいるため、外形形状を射出成型された希土類ボンド磁石14,14aで製造することができる。これにより、加工の難しいネオジ磁石の加工精度を上げる必要がなくなるので、製造コストの抑制を図ることができる。また、磁石11,11aを希土類ボンド磁石で鋳包むことで、磁石11,11aの防錆のための表面処理が不要となり、更なる製造コストの抑制を図ることができる。
Further, the
また、第1の実施形態に係るリニアモータ1は、電機子40にダミーコア43を設けた場合について説明を行ったが、コギングを抑制することができれば、ダミーコア43を設けなくても構わない。
Moreover, although the
また、第1の実施形態に係る磁石部材10は、平板状の磁石11をバックヨーク50の長手方向に対して並列に配列した場合について説明したが、磁石11の形状は、角部を丸めた形状にしても構わないし、長手方向に対して角度を持って斜めに配列する所謂スキュー配置の構成を採用しても構わない。
Moreover, although the
また、第2の実施形態に係るマグネットロッド10aは、ボビン15に磁石11a及びポールシュー13を組み付けた場合について説明したが、磁石11aとポールシュー13とを金型内で十分に固定することができれば、ボビン15を用いなくても構わない。さらに、ポールシュー13を用いず、磁石11aのみ又は磁石11aをボビン15に組み付けた状態で軸方向に積層配置してマグネットロッドを形成しても構わない。さらに、磁石を軸心方向に貫通孔を有する円筒状に形成し、該軸心方向の貫通孔を希土類ボンド磁石で埋め込んで成形体を形成しても構わない。
Moreover, although the
また、第2の実施形態に係るマグネットロッド10aは、成形体30aを複数連結手段21によって連結した場合について説明したが、磁石11aやポールシュー13を軸方向に複数配列して、希土類ボンド磁石14aによって一体に成形すれば、連結手段21を用いて連結しなくても構わない。
Moreover, although the
また、第2の実施形態に係るマグネットロッド10aは、筒部材19内に成形体30aを複数組み付けた場合について説明したが、筒部材19を用いずに連結手段21で成形体30aを複数連結し、成形体30aの外表面を露出して使用しても構わない。この場合、筒部材19を用いることがないので、筒部材19の厚み分だけ成形体30aを大きく形成することができ、磁束密度をより大きく得ることが可能となる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
Moreover, although the
1,1a リニアモータ, 10 磁石部材, 10a マグネットロッド, 11,11a 磁石, 11a 分割体, 12 貫通孔, 13 ポールシュー, 14,14a 希土類ボンド磁石, 14b 連結孔, 15 ボビン, 19 筒部材, 21 連結手段, 40 電機子, 40a ハウジング, 41,41a コイル。 1, 1a linear motor, 10 magnet member, 10a magnet rod, 11, 11a magnet, 11a divided body, 12 through hole, 13 pole shoe, 14, 14a rare earth bonded magnet, 14b connecting hole, 15 bobbin, 19 cylinder member, 21 Connecting means, 40 armature, 40a housing, 41, 41a coil.
Claims (9)
前記磁石部材は、長手方向に沿って磁石が配列されるとともに、前記磁石を希土類ボンド磁石によって鋳包んでなる成形体を備えることを特徴とするリニアモータ。 In a linear motor comprising a magnet member and a coil movable relative to the magnet member,
The magnet member includes a molded body in which magnets are arranged along a longitudinal direction, and the magnet is cast with a rare earth bonded magnet.
前記磁石は、平板状に形成されるとともに、長手方向に沿って延びる固定子上に所定の間隔をもって配列されることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1,
The magnet is formed in a flat plate shape and arranged at a predetermined interval on a stator extending along a longitudinal direction.
前記磁石は、多角形状に形成されると共に、角部に面取りを形成したことを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 2,
The magnet is formed in a polygonal shape and has a chamfered corner.
前記磁石は、長手方向に貫通孔が形成された円筒状に形成され、
前記希土類ボンド磁石は、前記貫通孔及び前記磁石の側面を鋳包むことを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1,
The magnet is formed in a cylindrical shape with a through hole formed in the longitudinal direction,
The said rare earth bond magnet casts the through-hole and the side of the said magnet, The linear motor characterized by the above-mentioned.
前記貫通孔に挿通されるボビンを備えることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 4,
A linear motor comprising a bobbin inserted through the through hole.
前記磁石は、少なくとも2分割にされた分割体によって構成されることを特徴とするリニアモータ。 In the linear motor according to claim 4 or 5,
2. The linear motor according to claim 1, wherein the magnet is constituted by a divided body divided into at least two parts.
前記成形体は、軸方向端面に連結孔を備えると共に、前記連結孔に連結手段を介して前記成形体が複数連結されてマグネットロッドを構成することを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to any one of claims 4 to 6,
The molded body includes a connecting hole in an axial end face, and a plurality of the molded bodies are connected to the connecting hole via a connecting means to form a magnet rod.
前記成形体が、円筒状の筒部材内に複数積層されたことを特徴とするリニアモータ。 In the linear motor according to any one of claims 4 to 7,
A linear motor characterized in that a plurality of the molded bodies are laminated in a cylindrical tube member.
前記磁石の側面を、希土類ボンド磁石によって鋳包んで成形体を得る成形工程と、
前記成形体を着磁する着磁工程とを備えることを特徴とする磁石部材の製造方法。 An assembly process of arranging magnets along the longitudinal direction;
A molding step of casting a side surface of the magnet with a rare-earth bonded magnet to obtain a molded body;
A magnet member manufacturing method comprising magnetizing the molded body.
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