JP5352802B2 - Trapezoidal magnet skew structure of cylindrical linear motor with core - Google Patents
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Description
本発明は、コア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造に関し、特に、筒状の励磁コイル内に、平面でみて台形型をなす複数の筒状のマグネット片を長手方向に積層した長手コアを配設し、スキュー構造によるコギングの低減とトルクアップの両立を実現するための新規な改良に関する。 The present invention relates to a trapezoidal magnet skew structure for a cylindrical linear motor with a core, and in particular, a longitudinal core in which a plurality of cylindrical magnet pieces having a trapezoidal shape in a plan view are stacked in a longitudinal direction in a cylindrical excitation coil. The present invention relates to a novel improvement for realizing cogging reduction and torque increase by a skew structure.
従来、用いられていたこの種の円筒状等のリニアモータとしては、特許出願を特に行っていないため、特許文献等を開示していないが、一般に、コアレスの直線可動子が主として、工作機械及びチップマウンタ等に採用されていたため、直線移動時のコギング現象は大きい問題とはならなかった。 No patent application has been made for this type of linear motor, such as a cylinder, that has been used in the past, so no patent literature is disclosed, but generally a coreless linear mover is mainly used as a machine tool and Since it was used in chip mounters and the like, the cogging phenomenon during linear movement was not a big problem.
しかし、直線移動時の推力を高めるためには、固定側又は可動側又はその両方にコアを設ける必要があり、おのずとコギングの問題が発生することになっていた。
前述の筒状のリニアモータと異なるフラット形のリニアモータでは、ステータにスキューを設けることでコギング低減を行っているが、図3及び図4で示される第1部材(可動子又は固定子)1の円板等の長手コア2の外周に貼着された各マグネット片3は、図3の場合は、交互に着磁方向を変える従来からのNS磁石配列で構成され、図4では、各マグネット片3毎に着磁方向90度ずつずらせた構成が開示されている。
However, in order to increase the thrust at the time of linear movement, it is necessary to provide a core on the fixed side or the movable side or both, which naturally causes a problem of cogging.
In the flat linear motor different from the cylindrical linear motor described above, cogging is reduced by providing a skew in the stator, but the first member (mover or stator) 1 shown in FIGS. In the case of FIG. 3, each
従来、用いられていたこの種の筒状のリニアモータは、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、各マグネット片3の側部3aの形状が、第1部材1の直線移動方向Aと直交方向に揃えられているため、直線移動時のトルクムラであるコギングトルクが発生し、円滑な直線移動動作を得ることが困難であった。
Conventionally, this type of cylindrical linear motor has been configured as described above, and thus has the following problems.
That is, since the shape of the
本発明によるコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造は、円筒又は円柱状の長手コアの外周面に多数の筒状マグネット片を貼着し、互いに隣接する前記各筒状マグネット片の着磁方向を90度異ならせてなる第1部材と、前記第1部材の外周位置に配設された直線円筒状の第2部材と、前記第2部材の内面に設けられた励磁コイルと、を備え、前記各筒状マグネット片は、全体形状が平面でみて台形をなし、かつ、互いに接触する状態で前記長手コアに設けられ、前記第1又は第2部材は、前記第1又は第2部材の長手方向に沿って直線移動するようにしたコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造において、前記長手コアの両端部以外の前記各筒状マグネット片の側部の側部方向は、前記長手コアの軸方向に対して非直交方向であり、前記長手コアの外周の平面でみて前記軸方向に沿う軸方向外周面における前記各筒状マグネット片の前記台形に基づく長辺と前記長辺より短い短辺は互いに交互に配設されている構成であり、また、前記長手コアの両端には、軸体が前記長手コアと一体又は別体で設けられ、前記軸体は前記第2部材の両端から外方へ突出している構成である。 The trapezoidal magnet skew structure of a cylindrical linear motor with a core according to the present invention has a large number of cylindrical magnet pieces attached to the outer peripheral surface of a cylindrical or cylindrical long core, and the cylindrical magnet pieces adjacent to each other are attached. A first member having a different magnetic direction by 90 degrees, a linear cylindrical second member disposed at an outer peripheral position of the first member, and an excitation coil provided on an inner surface of the second member. Each of the cylindrical magnet pieces has a trapezoidal shape when viewed in plan, and is provided on the longitudinal core in a state of being in contact with each other, and the first or second member is the first or second member. longitudinal direction in the trapezoidal magnet skew structure co cylindrical linear motor with a you so that to linear movement along, the side direction sides of the respective cylindrical magnet pieces other than the both end portions of said longitudinal core Is the axial direction of the longitudinal core The long side based on the trapezoid of each cylindrical magnet piece and the short side shorter than the long side are in a non-orthogonal direction and in the axial outer peripheral surface along the axial direction when viewed from the outer peripheral plane of the longitudinal core. a configuration are arranged alternately, also at both ends of said longitudinal core is provided shaft body in the longitudinal cores and integrally or separately, the shaft body outward from both ends of the second member It is the structure which protrudes.
本発明によるコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造は、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、円筒又は円柱状の長手コアの外周面に多数の筒状マグネット片を貼着し、互いに隣接する前記各筒状マグネット片の着磁方向を90度異ならせてなる第1部材と、前記第1部材の外周位置に配設された直線円筒状の第2部材と、前記第2部材の内面に設けられた励磁コイルと、を備え、前記各筒状マグネット片は、全体形状が平面でみて台形をなし、かつ、互いに接触する状態で前記長手コアに設けられ、前記第1又は第2部材は、前記第1又は第2部材の長手方向に沿って直線移動するようにしたコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造において、前記長手コアの両端部以外の前記各筒状マグネット片の側部の側部方向は、前記長手コアの軸方向に対して非直交方向であり、前記長手コアの外周の平面でみて前記軸方向に沿う軸方向外周面における前記各筒状マグネット片の前記台形に基づく長辺と前記長辺より短い短辺は互いに交互に配設されていることにより、コギングのないトルクの大きいリニアモータを得ることができる。
また、前記長手コアの両端には、軸体が前記長手コアと一体又は別体で設けられ、前記軸体は前記第2部材の両端から外方へ突出していることにより、第1部材の両端の何れの側にも被駆動体を接続させることができる。
Since the trapezoidal magnet skew structure of the cylindrical linear motor with core according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, a plurality of cylindrical magnet pieces are attached to the outer peripheral surface of a cylindrical or columnar longitudinal core, and the first member formed by making the magnetization directions of the cylindrical magnet pieces adjacent to each other different by 90 degrees; A linear cylindrical second member disposed at an outer peripheral position of the first member; and an exciting coil provided on an inner surface of the second member, wherein each cylindrical magnet piece has a flat overall shape. a trapezoidal look, and provided in the longitudinal cores in a state in contact with each other, the first or second member, core you so that to linear movement along the longitudinal direction of the first or second member in trapezoidal magnet skew structure biasing cylindrical linear motor, the side direction sides of the respective cylindrical magnet pieces other than the both end portions of said longitudinal core, a non-orthogonal direction to the axial direction of said longitudinal core Yes, as seen in the plane of the outer circumference of the longitudinal core By the said shorter short side than the long side and the long side based on the trapezoid of each tubular magnet pieces in the axial outer peripheral surface along the axial direction which are arranged alternately with each other, a large linear motor without cogging torque Can be obtained.
Further, shafts are provided at both ends of the longitudinal core integrally or separately from the longitudinal core, and the shaft body projects outward from both ends of the second member, whereby both ends of the first member are A driven body can be connected to either side.
本発明は、筒状の励磁コイル内に、平面でみて台形型をなす複数の筒状のマグネット片を長手方向に積層した長手コアを配設し、スキュー構造によるコギングの低減とトルクアップの両立を実現するようにしたコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造を提供することを目的とする。 In the present invention, a longitudinal core in which a plurality of cylindrical magnet pieces having a trapezoidal shape in a plan view are disposed in a longitudinal direction in a cylindrical excitation coil, and cogging reduction and torque increase are both achieved by a skew structure. It is an object of the present invention to provide a trapezoidal magnet skew structure for a cored cylindrical linear motor.
以下、図面と共に本発明によるコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造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、円筒又は円柱状をなす磁性の長手コア2を有する第1部材であり、この長手コア2の外周面には多数の筒状マグネット片3が貼着して設けられている。
A preferred embodiment of a trapezoidal magnet skew structure of a cored cylindrical linear motor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
Note that the same or equivalent parts as in the conventional example will be described using the same reference numerals.
In FIG. 1, what is indicated by reference numeral 1 is a first member having a magnetic longitudinal core 2 having a cylindrical or columnar shape, and a large number of
前記各筒状マグネット片3は、平面的にみて台形型をなす輪状体で構成され、各筒状マグネット片3は長手コア2の長手方向すなわち軸方向に沿って積層され、各筒状マグネット片3の側部3aの側部方向Bは、この長手コア2の軸方向すなわち直動方向Cに対して非直交方向となるように形成されることにより、スキュー構造となるように構成されている。
すなわち、図1で示されるように、前記長手コア2の両端部1a,1b以外の前記各筒状マグネット片3の側部3aの側部方向Bは、前記長手コア2の軸方向Cに対して非直交方向であり、前記長手コア2の外周の平面でみて前記軸方向Cに沿う軸方向外周面2aにおける前記各筒状マグネット片3の前記台形に基づく長辺3Aと前記長辺3Aより短い短辺3Bは互いに交互に配設されていることにより、前述のスキュー構造が達成されている。
Each
That is, as shown in FIG. 1, the side direction B of the
前記第1部材1の外側位置には、直線円筒状の第2部材4が配設され、この第2部材4の内面4aには、励磁コイル5が極ピッチXに合わせて多数配設されている。
前記各筒状マグネット片3の着磁方向Dは、互いに隣接する各筒状マグネット片3において互いに90度異なるように形成されている。但し、この着磁方向Dを90度変える構成は、トルク向上のための手段として周知であり、この第2部材4に磁性材を用いることもできる。
A linear cylindrical
The magnetizing directions D of the
前述の第1部材1と第2部材4とを組合わせて形成されるコア付筒状リニアモータ10において、長手コア2の両端に前記第2部材4の両端4b,4cよりも外側へ突出して軸体11を設けた場合には、固定子としての前記第2部材4の励磁コイル5に駆動信号を供給することにより、前記軸体11を有する第1部材1が可動子として直動方向Cに沿って直動することができる。
In the cylindrical
また、前述の直動動作とは逆に、前記軸体11及び第1部材1を固定子として固定した状態で、前記励磁コイル5に駆動信号を供給すると、前記第2部材4が可動子として直動方向Cに沿って直動することができる。
また、図2は図1の他の形態を示すもので、同一極ピッチXにおける前記各マグネット片3の配設位相を変化させた構成を示しているが、他の構成は図1と同一であるため、図示及び説明を省略する。
Contrary to the linear motion described above, when a drive signal is supplied to the excitation coil 5 with the shaft 11 and the first member 1 fixed as a stator, the
FIG. 2 shows another embodiment of FIG. 1 and shows a configuration in which the arrangement phase of each
本発明によるコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造は、コギングの少ないトルクフルなリニアモータだけではなく、リニアアクチュエータにも適用することができる。 The trapezoidal magnet skew structure of the cored cylindrical linear motor according to the present invention can be applied not only to a torqueful linear motor with less cogging but also to a linear actuator.
1 第1部材(可動子又は固定子)
1a,1b 両端部
2 長手コア
2a 軸方向外周面
3 筒状マグネット片
3a 側部
3A 長辺
3B 短辺
B 側部方向
C 直動方向(軸方向)
4 第2部材(可動子又は固定子)
5 励磁コイル
10 コア付筒状リニアモータ
11 軸体
X 極ピッチ
1 First member (mover or stator)
1a, 1b both ends 2 Long core
2a Axial outer
3A long side
3B Short side B Side direction C Linear motion direction (axial direction)
4 Second member (mover or stator)
5
Claims (2)
前記各筒状マグネット片(3)は、全体形状が平面でみて台形をなし、かつ、互いに接触する状態で前記長手コア(2)に設けられ、前記第1又は第2部材(1,4)は、前記第1又は第2部材(1,4)の長手方向に沿って直線移動するようにしたコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造において、
前記長手コア(2)の両端部(1a,1b)以外の前記各筒状マグネット片(3)の側部(3a)の側部方向(B)は、前記長手コア(2)の軸方向(C)に対して非直交方向であり、前記長手コア(2)の外周の平面でみて前記軸方向(C)に沿う軸方向外周面(2a)における前記各筒状マグネット片(3)の前記台形に基づく長辺(3A)と前記長辺(3A)より短い短辺(3B)は互いに交互に配設されていることを特徴とするコア付筒状リニアモータの台形型マグネットスキュー構造。 A large number of cylindrical magnet pieces (3) are attached to the outer peripheral surface of a cylindrical or columnar longitudinal core (2), and the magnetization direction (D) of each cylindrical magnet piece (3) adjacent to each other is 90 degrees. A different first member (1), a linear cylindrical second member (4) disposed at an outer peripheral position of the first member (1), and an inner surface (4a) of the second member (4) Excitation coil (5) provided in),
Each cylindrical magnet piece (3) has a trapezoidal shape when viewed in plan and is provided on the longitudinal core (2) in a state of being in contact with each other, and the first or second member (1, 4). , in trapezoidal magnet skew structure of the first or core with cylindrical linear motor was so that to linear movement along the longitudinal direction of the second member (1, 4),
The side direction (B) of the side portion (3a) of each cylindrical magnet piece (3) other than both end portions (1a, 1b) of the longitudinal core (2) is the axial direction of the longitudinal core (2) ( C) is a non-orthogonal direction, and the cylindrical magnet pieces (3) of the cylindrical magnet pieces (3) on the axial outer peripheral surface (2a) along the axial direction (C) as seen in the outer peripheral plane of the longitudinal core (2). A trapezoidal magnet skew structure for a cylindrical linear motor with a core, wherein a long side (3A) based on a trapezoid and a short side (3B) shorter than the long side (3A) are alternately arranged.
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