JP5544538B2 - 磁石埋め込み型円筒リニアモータ - Google Patents

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Description

本発明は、磁石埋め込み型円筒リニアモータに関し、特に、可動子に磁性リングとリングマグネット体を交互に設け、リングマグネット体を複数のリングマグネットで構成することにより、円筒状固定子に流れる磁束を正弦波状とした推力の向上を得ることを目的とする。
従来、用いられいたこの種の磁石埋め込み型円筒リニアモータとしては、例えば、特許文献１の図８の着磁方法によるマグネットを用いた構成の磁石埋め込み型円筒リニアモータが、図５に示されるように、採用されている。
すなわち、図５に示されるように、長手の円筒状ケース１の内壁１ａには、例えば、三相巻線からなる固定子巻線２を有する円筒状固定子３が設けられている。
前記円筒状固定子３の各固定子巻線２の内側の空隙４内には、長手形状の可動子５が軸方向Ａに沿って往復移動可能に配設され、この可動子５の外周には、多数のリングマグネット体６が設けられ、各リングマグネット体６は、矢印にて表示されているように、ラジアル方向に磁化されたラジアル磁化方向に着磁され、その磁化方向は交互に異なる方向となるように設定されている。
特開２００２−３６９４９２号公報
従来の磁石埋め込み型円筒リニアモータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の磁気回路における固定子巻線２を有する円筒状固定子３に対する各リングマグネット体６からの磁束の流れは、図３で示されるように、リングマグネット６を流れる磁束は、図５の矢印に沿っているため、円筒状固定子３に磁束は流れると共に、可動子５の内部に磁束が流れ、正常できれいな波形の正弦波にならず、部分的に磁束が少ない個所が発生し、推力リップルの発生となっていた。
従って、小型化に比例して推力密度が低下し、小型で高推力型のリニアモータを得ることは困難であった。
本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータは、円筒状ケースの内壁に設けられた円筒状固定子と、前記円筒状固定子に所定間隔で設けられた多数の固定子巻線と、前記円筒状固定子の内側空隙内に軸方向移動自在に設けられた可動子と、前記可動子の外周に軸方向に沿って所定間隔で交互に設けられた磁性リング及びリングマグネット体と、前記リングマグネット体を構成するための２個のリングマグネットとを備え、前記各リングマグネットの磁化方向は、前記リングマグネット体の軸方向断面でみて互いに異なると共に前記各リングマグネットはラジアル磁化方向に対して４５度ずれていることにより、前記円筒状固定子に流れる磁束は前記可動子内部にはほとんど流れることなく、かつ、推力リップルが発生することもなく正弦波状に形成されるようにした構成において、前記リングマグネットは互いに軸方向に直列配設され、前記各リングマグネットの磁化方向は、前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれてＶ字型を形成している構成である。
本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータは、以上のように構成されていることにより、次のような効果を得ることができる。
すなわち、円筒状ケースの内壁に設けられた円筒状固定子と、前記円筒状固定子に所定間隔で設けられた多数の固定子巻線と、前記円筒状固定子の内側空隙内に軸方向移動自在に設けられた可動子と、前記可動子の外周に軸方向に沿って所定間隔で交互に設けられた磁性リング及びリングマグネット体と、前記リングマグネット体を構成するための２個のリングマグネットとを備え、前記各リングマグネットの磁化方向は、前記リングマグネット体の軸方向断面でみて互いに異なると共に前記各リングマグネットはラジアル磁化方向に対して４５度ずれていることにより、前記円筒状固定子に流れる磁束は前記可動子内部にはほとんど流れることなく、かつ、推力リップルが発生することもなく正弦波状に形成されることにより、多くの磁束が円筒状固定子に均等に流れ、可動子の内部には磁束は殆んど流れず、磁束が小さくなることにより、発生する推力リップルもなく、安定した高推力を得ることができる。
また、前記リングマグネットは互いに軸方向に直列配設された二個よりなり、前記各リングマグネットの磁化方向は、前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれていることにより、磁束の流れを強制的に正弦波形状とすることができ、推力リップルを防ぐことができる。
本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータを示す断面図である。 図１の要部の拡大断面図である。 図５の従来構成の磁束の流れを示す説明図である。 図１の本発明構成の磁束の流れを示す説明図である。 従来の磁石埋め込み型の円筒リニアモータを示す断面図である。
本発明は、可動子に磁性リングとリングマグネット体を交互に設け、リングマグネット体を複数のリングマグネットで構成することにより、円筒状固定子に流れる磁束を正弦波状とし、推力の向上を得るようにした磁石埋め込み型円筒リニアモータを提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明による磁石埋め込み型円筒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ついては、同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１で示されるものは長手の円筒状ケースであり、この円筒状ケース１の内壁１ａには、例えば、三相巻線からなる固定子巻線２を有する円筒状固定子３が設けられている。
前記円筒状固定子３の各固定子巻線２の内側の空隙４内には、長手形状の可動子５が軸方向Ａに沿って往復移動可能に配設され、この可動子５の外周には、多数のリングマグネット体６が設けられ、各リングマグネット体６は、図２の拡大図に示されるように、二個の第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂで構成されている。
前記第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂの磁化方向は、矢印にて示されるように、互いに異なると共に、図５で示される周知のラジアル磁化方向６Ａに対して、その内周側又は外周側へ向けてその磁化方向が数１０度、例えば、４５度ずれているように着磁され、４５度の場合には、各４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡに沿って形成され、一対のリングマグネット６ａ，６ｂ毎の各４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡは、軸方向断面でみて対角線であるため、交互にその方向は異なるが、Ｖ字型となるように構成されている。
前記可動子５の外周５ａには、前記リングマグネット体６と磁性リング１０とが互いに交互に所定の間隔で設けられ、前記各リングマグネット体６は、前記外周５ａ上において前記各磁性体リング１０間で埋め込まれた状態となって構成されている。
前記各リングマグネット体６を構成する第１、第２リングマグネット６ａ，６ｂの４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡ（図１及び図２で矢印にて示される）の着磁方法は、例えば、前述の特許文献１の図２、図６、図７及び図１０に開示されている着磁方法等の周知の方法を応用することにより可能である。
尚、前述の４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡは、リングマグネット６ａ，６ｂを縦断面すなわち、前述の軸方向断面でみた場合、ラジアル方向から４５度ずれているため４５度ラジアル磁化方向としており、この４５度は１０〜１５度の増減が可能である。
次に、動作について説明する。まず、図１及び図２における円筒リニアモータの場合、各リングマグネット体６を構成するためのリングマグネット６ａ，６ｂが一対で構成されて前述の４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡに着磁されているため、各リングマグネット体６の磁化方向は、各々Ｖ字型でその磁化方向が互いに異なるため、三相駆動した場合の各リングマグネット体６と円筒状固定子３及び可動子５における磁束の流れは、図６に示されるように、各リングマグネット体６の各リングマグネット６ａ，６ｂの各４５度ラジアル磁化方向６ａＡ，６ｂＡに沿って強制的に流れが整えられるため、多くの磁束が円筒状固定子３に均等に流れて強制的に従来よりも大きい山の正弦波の磁束となり、可動子５内部には殆んど磁束が流れず、従来のように磁束が小さくなって一部に推力リップルが発生することもなく、従来よりも安定した大きい推力を得ることができる。
本発明による磁石埋め込み型円筒リニアモータは、各種小型装置における小型部材の直動アクチュエータとして用いることができる。
１ 円筒状ケース
１ａ 内壁
２ 固定子巻線
３ 円筒状固定子
４ 空隙
５ 可動子
５ａ 外周
６ リングマグネット体
６ａ 第１リングマグネット
６ｂ 第２リングマグネット
６ａＡ ４５度ラジアル磁化方向
６ｂＡ ４５度ラジアル磁化方向
Ａ 軸方向
１０ 磁性リング

Claims (1)

  1. 円筒状ケース(1)の内壁(1a)に設けられた円筒状固定子(3)と、前記円筒状固定子(3)に所定間隔で設けられた多数の固定子巻線(2)と、前記円筒状固定子(3)の内側空隙(4)内に軸方向(A)移動自在に設けられた可動子(5)と、前記可動子(5)の外周(5a)に軸方向(A)に沿って所定間隔で交互に設けられた磁性リング(10)及びリングマグネット体(6)と、前記リングマグネット体(6)を構成するための２個のリングマグネット(6a,6b)とを備え、
    前記各リングマグネット(6a,6b)の磁化方向は、前記リングマグネット体(6)の軸方向断面でみて互いに異なると共に前記各リングマグネット(6a,6b)はラジアル磁化方向に対して４５度ずれていることにより、前記円筒状固定子(3)に流れる磁束は前記可動子(5)内部にはほとんど流れることなく、かつ、推力リップルが発生することもなく正弦波状に形成されるようにした磁石埋め込み型円筒リニアモータにおいて、
    前記リングマグネット(6a,6b)は互いに軸方向(A)に直列配設され、前記各リングマグネット(6a,6b)の磁化方向は、前記ラジアル磁化方向に対して４５度ずれてＶ字型を形成していることを特徴とする磁石埋め込み型円筒リニアモータ。
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