JP5352802B2

JP5352802B2 - 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

Info

Publication number: JP5352802B2
Application number: JP2009033849A
Authority: JP
Inventors: 浩一仲岩
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: JP2010193584A

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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を示す断面図である。図１の他の形態を示す断面図である。従来のコア付筒状リニアモータの要部を示す平面図である。図３の他の従来構成を示す断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

円筒又は円柱状の長手コア(2)の外周面に多数の筒状マグネット片(3)を貼着し、互いに隣接する前記各筒状マグネット片(3)の着磁方向(D)を９０度異ならせてなる第１部材(1)と、前記第１部材(1)の外周位置に配設された直線円筒状の第２部材(4)と、前記第２部材(4)の内面(4a)に設けられた励磁コイル(5)と、を備え、
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。
前記長手コア(2)の両端には、軸体(11)が前記長手コア(2)と一体又は別体で設けられ、前記軸体(11)は前記第２部材(4)の両端(4b,4c)から外方へ突出していることを特徴とする請求項１記載の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。