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JP7707979B2 - Vernier motor - Google Patents
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JP7707979B2 - Vernier motor - Google Patents

Vernier motor

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JP7707979B2 JP2022047856A JP2022047856A JP7707979B2 JP 7707979 B2 JP7707979 B2 JP 7707979B2 JP 2022047856 A JP2022047856 A JP 2022047856A JP 2022047856 A JP2022047856 A JP 2022047856A JP 7707979 B2 JP7707979 B2 JP 7707979B2
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Description

本開示は、リニア型のバーニアモータに関する。 This disclosure relates to a linear vernier motor.

リニア型のバーニアモータとしては、複数の磁極部が直線状に配置される固定子と、同じく複数の磁極部が直線状に配置されるとともに固定子に対して直線動作するように組み合わされる可動子とを備えてなる。固定子は、例えばコイルを有する磁極部を備える電機子にて構成される。可動子は、例えば永久磁石及び磁性部を有する磁極部を備える界磁子にて構成される。また、バーニアモータは、固定子と可動子との間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られる構成のため、高い直動推力が得られるものとなっている(例えば特許文献1参照)。 A linear vernier motor comprises a stator with multiple magnetic poles arranged in a straight line, and a mover with multiple magnetic poles arranged in a straight line and combined to move linearly with respect to the stator. The stator is, for example, an armature with magnetic poles having coils. The mover is, for example, a field magnet with magnetic poles having permanent magnets and magnetic parts. Furthermore, the vernier motor is configured to obtain a magnetic deceleration effect during magnetic transmission between the stator and the mover, and thus can obtain a high linear thrust (see, for example, Patent Document 1).

特許第5812680号公報Patent No. 5812680

ところで、従来の一般的な構成では、バーニアモータの所望の低ディテント化を実現できる固定子と可動子との各磁極の極対数の組み合わせは限られている。つまり、バーニアモータの所望の低ディテント化を図るには磁極数が限られてモータの推力及び体格が段階的となるため、本発明者はそれらを微調整できる構成を検討していた。 However, in conventional general configurations, the combination of the number of pole pairs of each magnetic pole of the stator and the mover that can achieve the desired low detent of the vernier motor is limited. In other words, in order to achieve the desired low detent of the vernier motor, the number of magnetic poles is limited, and the thrust and size of the motor become gradual, so the inventors have been considering a configuration that can fine-tune them.

本開示の目的は、低ディテント化の実現とともにモータの推力及び体格の調整が容易なバーニアモータを提供することにある。 The objective of this disclosure is to provide a vernier motor that achieves low detent and allows easy adjustment of the motor's thrust and size.

上記課題を解決するバーニアモータは、コイル(22)及び磁性部材(23)を含む一極対の第1磁極部(21)が複数直線状に設けられてなる電機子(20)と、永久磁石(33,33a~33c)及び磁性部(34)を含む一極対の第2磁極部(32)が複数直線状に設けられてなる界磁子(30)と、を備え、前記コイルへの通電に基づく前記第1及び第2磁極部間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られる構成をなし、前記電機子及び前記界磁子の相対的な直線動作にて軸(L1)方向の直動推力を得るリニア型のバーニアモータであって、前記界磁子は、前記永久磁石が隣接の前記磁性部との間で磁束を行き来させる極異方性磁石若しくはハルバッハ配列磁石にて構成されるとともに、前記電機子に対して前記永久磁石の背面側に位置する第1の背面側部位(31a)と前記電機子に対して前記磁性部の背面側に位置する第2の背面側部位(31b)との少なくとも一部が非磁性部にて構成されており、前記第1の背面側部位(31a)と前記第2の背面側部位(31b)とは互いに別の部材である The vernier motor that solves the above problem includes an armature (20) having a plurality of linearly arranged first magnetic pole portions (21) of a pole pair including a coil (22) and a magnetic member (23), and a field element (30) having a plurality of linearly arranged second magnetic pole portions (32) of a pole pair including a permanent magnet (33, 33a to 33c) and a magnetic portion (34), and is configured to obtain a magnetic deceleration effect during magnetic transmission between the first and second magnetic pole portions based on current flow through the coil, and generates a linear thrust force in the axial (L1) direction by the relative linear movement of the armature and the field element. a linear vernier motor that can obtain a linear vernier motor, wherein the field element is composed of a polar anisotropic magnet or a Halbach array magnet that allows magnetic flux to pass between the permanent magnet and the adjacent magnetic portion, and at least a part of a first back side portion (31a) located on the back side of the permanent magnet with respect to the armature and a second back side portion (31b) located on the back side of the magnetic portion with respect to the armature are composed of a non-magnetic portion, and the first back side portion (31a) and the second back side portion (31b) are separate members .

上記構成によれば、界磁子の永久磁石は極異方性磁石若しくはハルバッハ配列磁石にて構成され、主として隣接の磁性部との間で磁束が行き来するように磁束の誘導が行われている。ここで、磁束の一部が永久磁石及び磁性部の背面側部位を通り、隣接のものよりも遠い磁性部及び永久磁石と作用するとリップルとなり、リップル増大の要因となり得る。これを考慮し、電機子に対する永久磁石及び磁性部の背面側部位の少なくとも一部を非磁性部として構成することで、リップル増大に繋がる不要な磁束の発生の抑制が図れる。つまり、リップルが小さく抑えられて低ディテント化が図れる。また、永久磁石及び磁性部の背面側部位を非磁性部としてもモータの推力への影響は小さく、推力の維持が可能である。このように磁極数の組み合わせに頼らずに推力の維持とリップル率を抑えることは、磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることに繋がり、モータの推力及び体格の微調整が容易であるともいえる。 According to the above configuration, the permanent magnets of the field element are composed of polar anisotropic magnets or Halbach array magnets, and magnetic flux is induced so that it mainly flows between adjacent magnetic parts. Here, if part of the magnetic flux passes through the rear side parts of the permanent magnets and magnetic parts and acts on magnetic parts and permanent magnets that are farther away than the adjacent ones, it becomes ripples, which can be a factor in increasing the ripples. In consideration of this, by configuring at least a part of the rear side parts of the permanent magnets and magnetic parts of the armature as non-magnetic parts, it is possible to suppress the generation of unnecessary magnetic flux that leads to an increase in ripples. In other words, the ripples are suppressed to be small and low detent is achieved. In addition, even if the rear side parts of the permanent magnets and magnetic parts are non-magnetic parts, the impact on the thrust of the motor is small, and it is possible to maintain the thrust. In this way, maintaining the thrust and suppressing the ripple rate without relying on the combination of the number of magnetic poles leads to a greater degree of freedom in the combination of the number of magnetic poles, and it can be said that it is easy to fine-tune the thrust and physical size of the motor.

第1実施形態におけるバーニアモータを示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vernier motor in the first embodiment. 第1実施形態における固定子及び可動子を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a stator and a mover in the first embodiment. 第1実施形態における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a stator and a mover in the first embodiment. 第1実施形態における可動子を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a mover in the first embodiment. 各形態のバーニアモータの推力及びリップル率の比較を示すグラフである。11 is a graph showing a comparison of thrust and ripple rate of each type of vernier motor. 第2実施形態における固定子及び可動子を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a stator and a mover in a second embodiment. 第2実施形態における可動子を示す分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view showing a mover in a second embodiment. 第3実施形態における固定子及び可動子を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a stator and a mover in a third embodiment. 第3実施形態における可動子を示す分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view showing a mover in a third embodiment. 変更例における可動子を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a mover in a modified example. 変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a stator and a mover in a modified example. 変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a stator and a mover in a modified example. 変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a stator and a mover in a modified example. 変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a stator and a mover in a modified example. 変更例における固定子及び可動子を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a stator and a mover in a modified example. 変更例における固定子及び可動子を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a stator and a mover in a modified example. 変更例における固定子及び可動子を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a stator and a mover in a modified example. 変更例における固定子及び可動子を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a stator and a mover in a modified example. 変更例における可動子を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a mover in a modified example. 変更例における可動子を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a mover in a modified example. 変更例における可動子を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a mover in a modified example.

(第1実施形態)
以下、バーニアモータの第1実施形態について説明する。
(バーニアモータM1の全体構成)
図1に示すように、本実施形態のバーニアモータM1は、直動推力を得るリニア型のバーニアモータとして構成されている。バーニアモータM1は、ハウジング10と、固定子20と、可動子30とを備えている。本実施形態では、固定子20側が電機子、可動子30側が界磁子として構成されている。バーニアモータM1は、自身の軸L1方向(以下単に軸方向という)に沿って可動子30が固定子20に対して往復直線動作するように構成されている。
First Embodiment
A first embodiment of the vernier motor will be described below.
(Overall configuration of the vernier motor M1)
As shown in Fig. 1, the vernier motor M1 of this embodiment is configured as a linear type vernier motor that obtains a linear thrust force. The vernier motor M1 includes a housing 10, a stator 20, and a mover 30. In this embodiment, the stator 20 side is configured as an armature, and the mover 30 side is configured as a field element. The vernier motor M1 is configured such that the mover 30 moves linearly back and forth relative to the stator 20 along its own axis L1 direction (hereinafter simply referred to as the axial direction).

(ハウジング10の構成)
ハウジング10は、軸方向に沿って延びる円筒状のケース11と、ケース11の両端部をそれぞれ閉塞する円盤状の一対のエンドハウジング12とを備えている。エンドハウジング12の中央には、それぞれ軸受13が設けられている。軸受13は、可動子30を軸方向に沿って移動可能に支持するものである。
(Configuration of the housing 10)
The housing 10 includes a cylindrical case 11 extending along the axial direction, and a pair of disk-shaped end housings 12 closing both ends of the case 11. A bearing 13 is provided in the center of each end housing 12. The bearings 13 support the mover 30 so that the mover 30 is movable along the axial direction.

(固定子20の構成)
図1及び図2に示すように、固定子20は、ケース11の内周面に固定されている。固定子20は、全体が軸方向に沿って延びる略円環状に構成されている。固定子20は、軸方向長さがケース11の同方向長さよりも短く、例えば1/3から1/2程度の長さで構成されている。
(Configuration of stator 20)
1 and 2, the stator 20 is fixed to the inner peripheral surface of the case 11. The stator 20 is configured to have a generally circular ring shape extending along the axial direction as a whole. The axial length of the stator 20 is shorter than the length of the case 11 in the same direction, and is configured to be, for example, about 1/3 to 1/2 the length.

固定子20は、本実施形態では6つの磁極部21(第1磁極部)を有している。各磁極部21は、軸方向に直線状に並ぶようにして配置されている。各磁極部21は、それぞれ一極対の磁極を有して構成されている。各磁極部21は、それぞれコイル22と磁性板23(磁性部材)と永久磁石24とを備えている。 In this embodiment, the stator 20 has six magnetic pole portions 21 (first magnetic pole portions). The magnetic pole portions 21 are arranged in a straight line in the axial direction. Each magnetic pole portion 21 is configured with a magnetic pole pair. Each magnetic pole portion 21 has a coil 22, a magnetic plate 23 (magnetic member), and a permanent magnet 24.

コイル22は、導体線が軸L1周りを周回する態様の巻回形状をなしている。なお、コイル22としては、絶縁樹脂材よりなるインシュレータ(図示略)を含んで説明する。軸方向におけるコイル22の両側には、それぞれ磁性板23が当接して配置されている。磁性板23は、軟磁性材等の磁性金属材から円環板状に作製されている。磁性板23の外周縁は、ケース11の内周面に当接している。磁性板23の内周縁は、可動子30の外周面と所定の隙間を介して対向する。 The coil 22 has a wound shape in which the conductor wire is wound around the axis L1. The coil 22 will be described including an insulator (not shown) made of insulating resin material. Magnetic plates 23 are arranged in contact with both sides of the coil 22 in the axial direction. The magnetic plates 23 are made of a magnetic metal material such as a soft magnetic material in the shape of a circular ring. The outer periphery of the magnetic plate 23 is in contact with the inner periphery of the case 11. The inner periphery of the magnetic plate 23 faces the outer periphery of the mover 30 with a predetermined gap therebetween.

コイル22の径方向内側には、永久磁石24の外周面が当接して配置されている。永久磁石24は、1つの磁石材から円環状に作製されている。また、軸方向における永久磁石24の両端面は、コイル22の両側の磁性板23にそれぞれ当接して配置されている。永久磁石24の内周面と磁性板23の内周縁とは面一となっている。 The outer peripheral surface of the permanent magnet 24 is disposed in contact with the radially inner side of the coil 22. The permanent magnet 24 is made in an annular shape from a single magnetic material. In addition, both end faces of the permanent magnet 24 in the axial direction are disposed in contact with the magnetic plates 23 on both sides of the coil 22. The inner peripheral surface of the permanent magnet 24 and the inner peripheral edge of the magnetic plate 23 are flush with each other.

永久磁石24は、図3に示すように可動子30と対向する内周面において、軸方向中央部分での磁束が局所的に径方向に向くような着磁態様をなしている。本実施形態の永久磁石24は、軸方向に3等分した中央部の内周面がN極、磁性板23に当接する軸方向両端面がS極として現れるような極異方性磁石にて構成されている。また本実施形態では、永久磁石24の1/3の軸方向長さと磁性板23の2枚分の厚さとが同等に構成されている。 As shown in FIG. 3, the permanent magnet 24 is magnetized such that the magnetic flux in the axial center portion is locally oriented in the radial direction on the inner circumferential surface facing the mover 30. In this embodiment, the permanent magnet 24 is configured as a polar anisotropic magnet in which the inner circumferential surface of the central portion, divided into three equal parts in the axial direction, appears as a north pole, and both axial end faces that abut against the magnetic plate 23 appear as south poles. In this embodiment, one-third of the axial length of the permanent magnet 24 is configured to be equal to the thickness of two magnetic plates 23.

図2に示すように、固定子20としては、軸方向に隣接する磁極部21の磁性板23同士が互いに当接して配置されている。隣接の磁極部21間では、2枚の磁性板23が重なる態様をなしている。固定子20に用いる6つの磁極部21は、永久磁石24も含めて全てが同一構成となっている。また、6つの磁極部21のコイル22は、軸方向一方側から順にU相、-W相、V相、-U相、W相、-V相として設定されている。6つのコイル22には、それぞれ対応する3相電流が供給される。このように本実施形態の電機子よりなる固定子20は構成されている。 As shown in FIG. 2, the stator 20 is arranged such that the magnetic plates 23 of the magnetic pole portions 21 adjacent to each other in the axial direction are in contact with each other. Between adjacent magnetic pole portions 21, two magnetic plates 23 overlap. All six magnetic pole portions 21 used in the stator 20 are of the same configuration, including the permanent magnets 24. Furthermore, the coils 22 of the six magnetic pole portions 21 are set as U phase, -W phase, V phase, -U phase, W phase, and -V phase, in that order from one axial side. The six coils 22 are each supplied with a corresponding three-phase current. The stator 20 made of the armature of this embodiment is configured in this manner.

(可動子30の構成)
図1及び図2に示すように、可動子30は、軸方向に沿って長く延びる略円棒状に構成されている。可動子30は、軸方向中央部が固定子20の径方向内側に配置されている。可動子30は、固定子20に対して軸方向への往復直線動作が可能に設けられている。可動子30は、軸部31と磁極部32(第2磁極部)とを備えている。軸部31は、軸方向においてケース11よりも長く構成されている。軸部31は、軸方向両側部が各エンドハウジング12の軸受13にてそれぞれ支持されている。軸部31の軸方向の中央部には、複数の磁極部32が一体的に設けられている。
(Configuration of the mover 30)
As shown in Figures 1 and 2, the mover 30 is configured in a generally circular rod shape extending long along the axial direction. The axial center portion of the mover 30 is disposed radially inside the stator 20. The mover 30 is provided so as to be capable of linear reciprocating motion in the axial direction relative to the stator 20. The mover 30 includes a shaft portion 31 and a magnetic pole portion 32 (second magnetic pole portion). The shaft portion 31 is configured to be longer than the case 11 in the axial direction. Both axial side portions of the shaft portion 31 are supported by the bearings 13 of each end housing 12. A plurality of magnetic pole portions 32 are provided integrally with the axial center portion of the shaft portion 31.

複数の磁極部32は、軸部31の外周面において軸方向に直線状に並ぶようにして配置されている。複数の磁極部32は、軸方向の全体長さが固定子20の同方向長さよりも長く構成されている。複数の磁極部32は、本実施形態では8つの磁極部である。8つの磁極部32の内の5つは、軸方向長さが固定子20の同方向長さと同等に構成されている。すなわち、固定子20の6つの磁極部21と、可動子30の5つの磁極部32とが常に径方向に対向する関係となっている。電機子の極対数を「m」、界磁子の極対数を「n」とした場合、バーニアモータとしては「n=m±1」が成立する。電機子である固定子20の磁極部21の極対数は「m=6」、界磁子である可動子30の磁極部32の極対数は「n=5」であり、本実施形態ではこれを満たす。 The magnetic pole parts 32 are arranged on the outer circumferential surface of the shaft part 31 in a straight line in the axial direction. The magnetic pole parts 32 are configured so that the total axial length of the magnetic pole parts 32 is longer than the length of the stator 20 in the same direction. In this embodiment, there are eight magnetic pole parts. Five of the eight magnetic pole parts 32 are configured so that the axial length is equal to the length of the stator 20 in the same direction. In other words, the six magnetic pole parts 21 of the stator 20 and the five magnetic pole parts 32 of the mover 30 are always in a radially opposed relationship. If the number of pole pairs of the armature is "m" and the number of pole pairs of the field magnet is "n", then "n = m ± 1" holds for the vernier motor. The number of pole pairs of the magnetic pole parts 21 of the stator 20, which is the armature, is "m = 6", and the number of pole pairs of the magnetic pole parts 32 of the mover 30, which is the field magnet, is "n = 5", which is satisfied in this embodiment.

各磁極部32は、それぞれ永久磁石33と磁性部34とを備えている。8つの磁極部32の全体としては、軸方向において永久磁石33と磁性部34とが交互に設けられている。なお、永久磁石33は8つ設けられており、磁性部34は永久磁石33の両側に配置されるように9つ設けられている。永久磁石33と磁性部34とは、軸方向長さが互いに同等の長さに設定されている。1つの永久磁石33と隣接の1つの磁性部34とで一極対の磁極部32として機能する。 Each magnetic pole section 32 has a permanent magnet 33 and a magnetic section 34. The eight magnetic pole sections 32 as a whole are arranged such that the permanent magnets 33 and the magnetic sections 34 alternate in the axial direction. Eight permanent magnets 33 are provided, and nine magnetic sections 34 are provided, arranged on both sides of the permanent magnets 33. The permanent magnets 33 and the magnetic sections 34 are set to have the same axial length. One permanent magnet 33 and one adjacent magnetic section 34 function as one pole pair of magnetic pole sections 32.

永久磁石33は、1つの磁石材から円環状に作製されている。軸方向における永久磁石33の両端面は、両側の磁性部34にそれぞれ当接して配置されている。永久磁石33は、図3に示すように固定子20と対向する外周面において、軸方向中央部分での磁束が局所的に径方向に向くような着磁態様をなしている。本実施形態の永久磁石33は、軸方向に3等分した中央部の外周面がS極、磁性部34に当接する軸方向両端面がN極として現れるような極異方性磁石にて構成されている。 The permanent magnet 33 is made into a ring shape from a single magnetic material. Both end faces of the permanent magnet 33 in the axial direction are arranged in contact with the magnetic parts 34 on both sides. As shown in FIG. 3, the permanent magnet 33 is magnetized such that the magnetic flux in the central axial part is locally oriented in the radial direction on the outer circumferential surface facing the stator 20. In this embodiment, the permanent magnet 33 is configured as a polar anisotropic magnet in which the outer circumferential surface of the central part, divided into three equal parts in the axial direction, appears as an S pole, and both axial end faces in contact with the magnetic parts 34 appear as N poles.

図2及び図4に示すように、軸部31の一部を構成する永久磁石33の内側部分31aは、本実施形態ではアルミやSUS等の非磁性金属材にて構成されている。本実施形態では永久磁石33と内側部分31aとは、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。 As shown in Figures 2 and 4, the inner portion 31a of the permanent magnet 33, which constitutes part of the shaft portion 31, is made of a non-magnetic metal material such as aluminum or SUS in this embodiment. In this embodiment, the permanent magnet 33 and the inner portion 31a are made by integrally combining different materials.

磁性部34は、磁性金属材から円環状に作製されている。磁性部34の外周面と永久磁石33の外周面とは面一となっている。軸部31の一部を構成する磁性部34の内側部分31bは、本実施形態では磁性金属材にて構成されている。本実施形態では磁性部34と内側部分31bとは、軟磁性材等の1つの磁性金属材から一体部品として作製されている。 The magnetic part 34 is made of a magnetic metal material in an annular shape. The outer peripheral surface of the magnetic part 34 is flush with the outer peripheral surface of the permanent magnet 33. In this embodiment, the inner part 31b of the magnetic part 34, which constitutes part of the shaft part 31, is made of a magnetic metal material. In this embodiment, the magnetic part 34 and the inner part 31b are made as an integrated part from a single magnetic metal material such as a soft magnetic material.

そして、8つの永久磁石33と9つの磁性部34とを有する磁極部32の全体は、筒状部材35内に収容されている。筒状部材35は、アルミやSUS等の非磁性金属材から円筒状に作製されている。筒状部材35は、例えば軸方向両側に位置する各磁性部34とそれぞれ固定されて一体的に構成されている。このように本実施形態の界磁子よりなる可動子30は構成されている。 The entire magnetic pole portion 32, which has eight permanent magnets 33 and nine magnetic portions 34, is housed within a tubular member 35. The tubular member 35 is made of a non-magnetic metal material such as aluminum or SUS, and is cylindrical in shape. The tubular member 35 is fixed to each of the magnetic portions 34 located on both sides in the axial direction, for example, and is constructed as one unit. This is how the mover 30, which is made up of the field element of this embodiment, is constructed.

(可動子30の製造手順)
図1及び図4に示すように、本実施形態の可動子30では、永久磁石33と内側部分31aとが一体的に作製された円盤状の部品X1と、磁性部34と内側部分31bとが一体的に作製された円盤状の部品X2とが用いられる。永久磁石33を含む部品X1は8つ、磁性部34を含む部品X2は7つ用いられる。また、軸部31の端部側部位を構成する軸端部分に、磁性部34及び内側部分31bよりなる円盤部が一体的に作製された部品X3が用いられる。部品X3は2つ用いられる。そして、部品X1と部品X2とが交互に筒状部材35内に挿入されて積み重ねられ、軸方向両側に部品X3がそれぞれ配置される。永久磁石33及び磁性部34が交互の配置となるとともに、永久磁石33及び磁性部34の各内側部分31a,31bが軸部31として一体的となる。筒状部材35の軸方向両端部が部品X3の円盤部の磁性部34に対してかしめ等により固定されることで、一体的な可動子30が作製される。
(Manufacturing Procedure of the Movable Member 30)
As shown in Figs. 1 and 4, in the mover 30 of this embodiment, a disk-shaped part X1 in which the permanent magnet 33 and the inner part 31a are integrally manufactured, and a disk-shaped part X2 in which the magnetic part 34 and the inner part 31b are integrally manufactured are used. Eight parts X1 including the permanent magnet 33 and seven parts X2 including the magnetic part 34 are used. In addition, a part X3 in which a disk part consisting of the magnetic part 34 and the inner part 31b is integrally manufactured is used at the shaft end part constituting the end side part of the shaft part 31. Two parts X3 are used. Then, the parts X1 and the parts X2 are alternately inserted and stacked in the cylindrical member 35, and the parts X3 are arranged on both sides in the axial direction. The permanent magnets 33 and the magnetic parts 34 are arranged alternately, and the permanent magnets 33 and the inner parts 31a, 31b of the magnetic part 34 are integrated as the shaft part 31. Both axial ends of the cylindrical member 35 are fixed to the magnetic portion 34 of the disk portion of the part X3 by crimping or the like, thereby forming an integrated mover 30.

(本実施形態の作用)
本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のバーニアモータM1においては、上記構造上、可動子30が例えば軸方向一方に1つの磁極部32分移動すると、エアギャップの磁束密度分布は軸方向他方に固定子20の6つの磁極部21分(この場合1ブロック分)移動する。固定子20の6つの磁極部21と可動子30の5つの磁極部32とが同等長さに設定されていることから、固定子20の各コイル22への通電時の1周期変化による可動子30の動作は1つの磁極部32分である。つまり、可動子30の動作は1/5に減速した動作となる。こうした固定子20から可動子30への磁気伝達時の磁気減速効果が得られるバーニアモータM1においては、高推力のモータ出力が得られるものとなっている。
(Operation of this embodiment)
The operation of this embodiment will be described.
In the vernier motor M1 of this embodiment, due to the above structure, when the mover 30 moves, for example, in one axial direction by the amount of one magnetic pole portion 32, the magnetic flux density distribution in the air gap moves in the other axial direction by the amount of six magnetic pole portions 21 of the stator 20 (in this case, one block). Since the six magnetic pole portions 21 of the stator 20 and the five magnetic pole portions 32 of the mover 30 are set to the same length, the movement of the mover 30 due to one periodic change when current is applied to each coil 22 of the stator 20 is the amount of one magnetic pole portion 32. In other words, the movement of the mover 30 is decelerated to 1/5. In the vernier motor M1, which obtains such a magnetic deceleration effect during magnetic transmission from the stator 20 to the mover 30, a high thrust motor output can be obtained.

また本実施形態では、可動子30の永久磁石33に極異方性磁石等を用い、主として隣接の磁性部34との間で磁束が行き来するように磁束の誘導が行われている。ここで、磁束の一部が永久磁石33及び磁性部34の径方向内側の軸部31を通り、隣接のものよりも遠い磁性部34及び永久磁石33と作用するとリップルとなり、リップル増大の要因となり得る。そのため本実施形態では、軸部31の一部を構成する永久磁石33の内側部分31aを非磁性部とし、遠くの磁性部34及び永久磁石33間での磁束の行き来が抑制されている。このように可動子30での磁束の経路が適正化されることで、リップル増大に繋がる不要な磁束の発生が抑制されている。 In this embodiment, a polar anisotropic magnet or the like is used for the permanent magnet 33 of the mover 30, and magnetic flux is induced so that it travels mainly between adjacent magnetic parts 34. Here, if part of the magnetic flux passes through the shaft part 31 on the radially inner side of the permanent magnet 33 and magnetic part 34 and acts on the magnetic part 34 and permanent magnet 33 that are farther away than the adjacent ones, it becomes a ripple, which can be a factor in increasing the ripple. Therefore, in this embodiment, the inner part 31a of the permanent magnet 33 that constitutes part of the shaft part 31 is made a non-magnetic part, and the travel of magnetic flux between the distant magnetic part 34 and permanent magnet 33 is suppressed. In this way, the path of the magnetic flux in the mover 30 is optimized, and the generation of unnecessary magnetic flux that leads to increased ripple is suppressed.

図5には、各態様のバーニアモータの推力とリップル率とが示されている。本第1実施形態は「A1」にて示されている。比較対象の比較例「B」及び比較例「C」について、比較例「C」は、可動子の磁極部として上記した永久磁石33を用いず磁性部34のみで構成されたものである。また、比較例「B」は、可動子の磁極部として上記した永久磁石33と磁性部34とを用いるのは同じであるが、永久磁石33の内側部分31a等の軸部31が磁性金属材にて構成されたものである。比較例「C」の推力を「1」、単位推力に対するリップルの大きさをリップル率とし比較例「C」のリップル率を「1」として各態様が比較されている。なお、固定子の磁極数と可動子の磁極数との組み合わせは同じ設定である。 Figure 5 shows the thrust and ripple rate of the vernier motor in each aspect. The first embodiment is shown as "A1". For the comparative example "B" and comparative example "C" for comparison, the comparative example "C" does not use the above-mentioned permanent magnet 33 as the magnetic pole part of the mover, but is composed only of the magnetic part 34. In addition, the comparative example "B" also uses the above-mentioned permanent magnet 33 and magnetic part 34 as the magnetic pole part of the mover, but the shaft part 31 such as the inner part 31a of the permanent magnet 33 is composed of a magnetic metal material. Each aspect is compared with the thrust of the comparative example "C" as "1", the magnitude of the ripple per unit thrust as the ripple rate, and the ripple rate of the comparative example "C" as "1". The combination of the number of magnetic poles of the stator and the number of magnetic poles of the mover is set to the same setting.

比較例「B」では、比較例「C」に対して十分な高推力が得られ、またリップル率も大きく抑制されている。しかしながら、比較例「B」の態様では、永久磁石33の内側部分31a等の軸部31が磁性材であるためにリップルに繋がる磁束の抑制がなされず、特にリップル率についてまだ改善の余地があった。 In comparison example "B", a sufficiently high thrust force was obtained compared to comparison example "C", and the ripple rate was also significantly suppressed. However, in the configuration of comparison example "B", the shaft portion 31, such as the inner portion 31a of the permanent magnet 33, is made of a magnetic material, so the magnetic flux that leads to ripples is not suppressed, and there is still room for improvement, particularly with regard to the ripple rate.

これに対し本第1実施形態「A1」では、リップル率を比較例「B」よりも更に十分に抑制することが可能である。また、本実施形態の固定子20の磁極数と可動子30の磁極数との組み合わせは、もともとリップル率が小さくできる組み合わせである。換言すると、固定子20及び可動子30の各磁極数を変更すると、リップル率が大きくなる組み合わせもある。本実施形態のように磁極数の組み合わせに頼らずにリップル率を抑えることは、磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることにも繋がる。しかも、本第1実施形態「A1」では比較例「B」と同等の高推力が得られ、高推力を維持することが可能である。 In contrast, in the first embodiment "A1", it is possible to suppress the ripple rate more sufficiently than in the comparative example "B". Furthermore, the combination of the number of magnetic poles of the stator 20 and the number of magnetic poles of the mover 30 in this embodiment is a combination that can originally reduce the ripple rate. In other words, when the number of magnetic poles of the stator 20 and the mover 30 is changed, there are some combinations in which the ripple rate increases. Reducing the ripple rate without relying on the combination of the number of magnetic poles, as in this embodiment, also leads to a greater degree of freedom in the combination of the number of magnetic poles. Moreover, in the first embodiment "A1", a high thrust force equivalent to that of the comparative example "B" can be obtained, and a high thrust force can be maintained.

なお、図5中では、後述する第2実施形態「A2」、第3実施形態「A3」の推力及びリップル率も合わせて示されている。
(本実施形態の効果)
本実施形態の効果について説明する。
In addition, FIG. 5 also shows the thrust and ripple rates of a second embodiment "A2" and a third embodiment "A3" which will be described later.
(Effects of this embodiment)
The effects of this embodiment will be described.

(1-1)本実施形態の可動子30の永久磁石33は極異方性磁石にて構成され、主として隣接の磁性部34との間で磁束が行き来するように磁束の誘導が行われている。上記したが、磁束の一部が永久磁石33及び磁性部34の背面側部位である各内側部分31a,31bを通り、隣接のものよりも遠い磁性部34及び永久磁石33と作用するとリップルとなり、リップル増大の要因となり得る。これを考慮し本実施形態では、永久磁石33の内側部分31aを非磁性部として構成することで、リップル増大に繋がる不要な磁束の発生が抑制されている。つまり、リップルが小さく抑えられて低ディテント化を図ることができる。また、永久磁石33の内側部分31aを非磁性部としてバーニアモータM1の推力への影響は小さく、推力の維持が可能である。このように磁極数の組み合わせに頼らずに推力の維持とリップル率を抑えることは、磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることに繋がり、バーニアモータM1の推力及び体格の微調整が容易であるともいえる。 (1-1) The permanent magnet 33 of the mover 30 in this embodiment is composed of a polar anisotropic magnet, and magnetic flux is induced so that it mainly flows between the adjacent magnetic parts 34. As mentioned above, if part of the magnetic flux passes through the inner parts 31a, 31b, which are the rear side parts of the permanent magnet 33 and the magnetic part 34, and acts on the magnetic part 34 and the permanent magnet 33 that are farther away than the adjacent ones, it becomes a ripple, which can be a factor in increasing the ripple. In consideration of this, in this embodiment, the inner part 31a of the permanent magnet 33 is configured as a non-magnetic part, so that the generation of unnecessary magnetic flux that leads to an increase in ripple is suppressed. In other words, the ripple is suppressed to be small, and low detent can be achieved. In addition, by making the inner part 31a of the permanent magnet 33 a non-magnetic part, the impact on the thrust of the vernier motor M1 is small, and the thrust can be maintained. Maintaining thrust and suppressing the ripple rate in this way without relying on the combination of magnetic pole numbers increases the degree of freedom in the combination of magnetic pole numbers, making it easy to fine-tune the thrust and size of the vernier motor M1.

(1-2)可動子30は、永久磁石33を含む第1部品としての部品X1と、磁性部34を含む第2部品としての部品X2とが軸方向に積み重ねられる部位を含み一体的に構成されている。すなわち、可動子30を軸方向に複数に分割した比較的小さい部品X1,X2を扱うことになるため、可動子30の製造容易化等の効果が期待できる。 (1-2) The mover 30 is integrally constructed including a portion where part X1, which is a first part including the permanent magnet 33, and part X2, which is a second part including the magnetic part 34, are stacked in the axial direction. In other words, the mover 30 is divided into multiple parts in the axial direction, and the relatively small parts X1 and X2 are handled, which is expected to have the effect of making the mover 30 easier to manufacture.

(1-3)可動子30の一部を構成する部品X1,X2は、筒状部材35内に収容されて一体化が図られている。そのため、各部品X1,X2の組み付けが容易、各部品X1,X2を用いる一体化部分の形状規制を容易に行える等の効果が期待できる。 (1-3) The parts X1 and X2 that constitute a part of the mover 30 are housed in the cylindrical member 35 and integrated together. This is expected to have the following advantages: the parts X1 and X2 can be easily assembled, and the shape of the integrated part that uses the parts X1 and X2 can be easily regulated.

(1-4)円環状をなす永久磁石33の内側部分31aの全体が非磁性部となるため、軸部31を横断する不要な磁束の効果的な抑制が図れる。より確実にリップルを抑制することが可能である。 (1-4) The entire inner portion 31a of the annular permanent magnet 33 is non-magnetic, so unnecessary magnetic flux that crosses the shaft portion 31 can be effectively suppressed. Ripples can be suppressed more reliably.

(第2実施形態)
以下、バーニアモータの第2実施形態について説明する。
(固定子20及び可動子30の構成)
図6及び図7に示すように、本実施形態のバーニアモータM2は、固定子20については上記第1実施形態と同様に構成されている。可動子30は、軸部31の一部を構成する永久磁石33の内側部分31aと磁性部34の内側部分31bとが変更されている。
Second Embodiment
A second embodiment of the vernier motor will now be described.
(Configuration of the Stator 20 and the Movable Part 30)
6 and 7, the vernier motor M2 of this embodiment has a stator 20 configured similarly to that of the first embodiment. In the mover 30, the inner portion 31a of the permanent magnet 33 constituting a part of the shaft portion 31 and the inner portion 31b of the magnetic portion 34 are changed.

永久磁石33の内側部分31aは、本実施形態では磁性金属材にて構成されている。永久磁石33と内側部分31aとは、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。磁性部34の内側部分31bは、本実施形態では非磁性金属材にて構成されている。磁性部34と内側部分31bとは、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。つまり、永久磁石33及び磁性部34の各内側部分31a,31bが上記第1実施形態とは入れ替えた態様となっている。なお本実施形態においても、永久磁石33を含む部品X1と磁性部34を含む部品X2とは筒状部材35内に挿入されて、可動子30が一体的に構成されている。 In this embodiment, the inner portion 31a of the permanent magnet 33 is made of a magnetic metal material. The permanent magnet 33 and the inner portion 31a are made by combining different materials together. In this embodiment, the inner portion 31b of the magnetic part 34 is made of a non-magnetic metal material. The magnetic part 34 and the inner portion 31b are made by combining different materials together. In other words, the inner portions 31a, 31b of the permanent magnet 33 and the magnetic part 34 are switched from those in the first embodiment. In this embodiment, too, the part X1 including the permanent magnet 33 and the part X2 including the magnetic part 34 are inserted into the cylindrical member 35, and the mover 30 is integrally formed.

(本実施形態の作用)
本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においても、可動子30の軸部31の一部を構成する磁性部34の内側部分31bを非磁性部とし、遠くの磁性部34及び永久磁石33間での磁束の行き来が抑制されている。本構成においても上記第1実施形態と同様に、可動子30での磁束の経路が適正化されることで、リップル増大に繋がるような不要な磁束の発生が抑制されている。
(Operation of this embodiment)
The operation of this embodiment will be described.
In this embodiment as well, the inner portion 31b of the magnetic portion 34 constituting part of the shaft portion 31 of the mover 30 is made non-magnetic, suppressing the passage of magnetic flux between the distant magnetic portion 34 and the permanent magnet 33. In this configuration as well, as in the first embodiment, the path of the magnetic flux in the mover 30 is optimized, suppressing the generation of unnecessary magnetic flux that leads to increased ripple.

したがって、図5において本第2実施形態「A2」に示すように、上記第1実施形態と同様に、リップル率を十分に抑制することが可能である。またこのことは、固定子20及び可動子30の各磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることにも繋がる。しかも、本第2実施形態「A2」においても高推力を維持することが可能である。 Therefore, as shown in FIG. 5 for the second embodiment "A2," it is possible to sufficiently suppress the ripple rate, as in the first embodiment. This also leads to a greater degree of freedom in the combination of the number of magnetic poles of the stator 20 and the mover 30. Moreover, it is possible to maintain a high thrust force in the second embodiment "A2."

(本実施形態の効果)
本実施形態の効果について説明する。
(2-1)本実施形態においても、上記第1実施形態の効果(1-1)~(1-3)と同様の効果を得ることができる。
(Effects of this embodiment)
The effects of this embodiment will be described.
(2-1) In this embodiment as well, it is possible to obtain the same advantages as the advantages (1-1) to (1-3) of the first embodiment.

(2-2)円環状をなす磁性部34の内側部分31bの全体が非磁性部となるため、本実施形態でも軸部31を横断する不要な磁束の効果的な抑制が図れる。上記第1実施形態と同様に、より確実にリップルを抑制することが可能である。 (2-2) Because the entire inner portion 31b of the annular magnetic portion 34 is non-magnetic, this embodiment also effectively suppresses unnecessary magnetic flux that crosses the shaft portion 31. As with the first embodiment, it is possible to more reliably suppress ripples.

(第3実施形態)
以下、バーニアモータの第3実施形態について説明する。
(固定子20及び可動子30の構成)
図8及び図9に示すように、本実施形態のバーニアモータM3は、固定子20については上記第1実施形態と同様に構成されている。可動子30は、軸部31の一部を構成する永久磁石33及び磁性部34の各内側部分31a,31bがともに非磁性金属材にて構成されている。永久磁石33と内側部分31aとは、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。磁性部34と内側部分31bとについても、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。なお本実施形態においても、永久磁石33を含む部品X1と磁性部34を含む部品X2とは筒状部材35内に挿入されて、可動子30が一体的に構成されている。
Third Embodiment
A third embodiment of the vernier motor will now be described.
(Configuration of the Stator 20 and the Movable Part 30)
As shown in Figures 8 and 9, the vernier motor M3 of this embodiment has a stator 20 configured in the same manner as in the first embodiment. In the mover 30, the permanent magnet 33 constituting a part of the shaft portion 31 and the inner portions 31a, 31b of the magnetic portion 34 are both made of non-magnetic metal material. The permanent magnet 33 and the inner portion 31a are made by integrally combining different materials. The magnetic portion 34 and the inner portion 31b are also made by integrally combining different materials. In this embodiment, too, the part X1 including the permanent magnet 33 and the part X2 including the magnetic portion 34 are inserted into the cylindrical member 35 to integrally form the mover 30.

(本実施形態の作用)
本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においても、可動子30の軸部31の一部を構成する永久磁石33及び磁性部34の各内側部分31a,31bをともに非磁性部とし、遠くの磁性部34及び永久磁石33間での磁束の行き来が抑制されている。本構成においても上記第1実施形態と同様に、可動子30での磁束の経路が適正化されることで、リップル増大に繋がる不要な磁束の発生が抑制されている。
(Operation of this embodiment)
The operation of this embodiment will be described.
In this embodiment as well, the permanent magnet 33 and the inner portions 31a, 31b of the magnetic portion 34 constituting a part of the shaft portion 31 of the mover 30 are both non-magnetic, suppressing the passage of magnetic flux between the distant magnetic portion 34 and the permanent magnet 33. In this configuration as well, as in the first embodiment, the path of the magnetic flux in the mover 30 is optimized, suppressing the generation of unnecessary magnetic flux that leads to increased ripple.

したがって、図5において本第3実施形態「A3」に示すように、上記第1及び第2実施形態と同様に、リップル率を十分に抑制することが可能である。またこのことは、固定子20及び可動子30の各磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることにも繋がる。しかも、本第3実施形態「A3」においても高推力を維持することが可能である。 Therefore, as shown in FIG. 5 for the third embodiment "A3," it is possible to sufficiently suppress the ripple rate, as in the first and second embodiments. This also leads to a greater degree of freedom in the combination of the number of magnetic poles of the stator 20 and the mover 30. Moreover, it is possible to maintain a high thrust force in the third embodiment "A3."

(本実施形態の効果)
本実施形態の効果について説明する。
(3-1)本実施形態においても、上記第1実施形態の効果(1-1)~(1-3)と同様の効果を得ることができる。
(Effects of this embodiment)
The effects of this embodiment will be described.
(3-1) In this embodiment as well, it is possible to obtain the same advantages as the advantages (1-1) to (1-3) of the first embodiment.

(3-2)円環状をなす永久磁石33及び磁性部34の各内側部分31a,31bの全体が非磁性部となるため、本実施形態でも軸部31を横断する不要な磁束の効果的な抑制が図れる。上記第1実施形態と同様に、より確実にリップルを抑制することが可能である。 (3-2) The entire inner parts 31a, 31b of the annular permanent magnet 33 and the magnetic part 34 are non-magnetic, so this embodiment also effectively suppresses unnecessary magnetic flux that crosses the shaft part 31. As with the first embodiment, it is possible to more reliably suppress ripples.

(変更例)
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
(Example of change)
The above-described embodiments may be modified as follows: The above-described embodiments and the following modifications may be combined with each other to the extent that no technical contradiction occurs.

・可動子30の磁極部32において、永久磁石33を有する部品X1、磁性部34を有する部品X2を筒状部材35内に挿入して一体的に構成したが、接着剤を用いて各部品X1,X2を互いに固定してもよい。この場合、筒状部材35を省略することもできる。 - In the magnetic pole portion 32 of the mover 30, the part X1 having the permanent magnet 33 and the part X2 having the magnetic portion 34 are inserted into the cylindrical member 35 to be integrally configured, but the parts X1 and X2 may be fixed to each other using adhesive. In this case, the cylindrical member 35 may be omitted.

・図10に示すように、可動子30の軸部31を長尺の1本の軸素材から作製し、円環状の永久磁石33及び円環状の磁性部34を外周面に装着させてもよい。この態様は、特に図8にて示した上記第3実施形態の可動子30のように、軸部31の一部を構成する永久磁石33及び磁性部34の各内側部分31a,31bをともに非磁性金属材とする場合に適用し易い。軸部31は、非磁性金属若しくは非磁性樹脂等の長尺の1本の軸素材から作製できる。このようにすれば、軸部31の剛性を高く作製できる等の効果が期待できる。もちろん、図2及び図6にて示した上記第1及び第2実施形態のように、永久磁石33及び磁性部34の各内側部分31a,31bが異なる材料であっても、予め長尺の1本の軸部31を作製しておき、その後に永久磁石33及び磁性部34を装着させてもよい。 As shown in FIG. 10, the shaft 31 of the mover 30 may be made from a single long shaft material, and the annular permanent magnet 33 and the annular magnetic part 34 may be attached to the outer circumferential surface. This aspect is particularly applicable to the case where the permanent magnet 33 and the inner parts 31a, 31b of the magnetic part 34 constituting a part of the shaft 31 are both made of non-magnetic metal material, as in the mover 30 of the third embodiment shown in FIG. 8. The shaft 31 can be made from a single long shaft material such as a non-magnetic metal or non-magnetic resin. In this way, it is expected that the rigidity of the shaft 31 can be increased. Of course, as in the first and second embodiments shown in FIG. 2 and FIG. 6, even if the permanent magnet 33 and the inner parts 31a, 31b of the magnetic part 34 are made of different materials, a single long shaft 31 may be made in advance, and then the permanent magnet 33 and the magnetic part 34 may be attached.

・図11及び図12に示すように、可動子30に各永久磁石33a,33bを用いてもよい。可動子30に用いる永久磁石33を1つの極異方性磁石から構成したが、図11に示すように、軸方向に2分する2つの極異方性磁石よりなる永久磁石33aを用いてもよい。また図12に示すように、軸方向に3分する3つの磁石材のハルバッハ配列磁石よりなる永久磁石33bを用いてもよい。もちろん、各永久磁石33a,33bは、上記した永久磁石33と機能としては同じである。 - As shown in Figures 11 and 12, each permanent magnet 33a, 33b may be used in the mover 30. The permanent magnet 33 used in the mover 30 is composed of one polar anisotropic magnet, but as shown in Figure 11, a permanent magnet 33a consisting of two polar anisotropic magnets divided into two in the axial direction may be used. Also, as shown in Figure 12, a permanent magnet 33b consisting of a Halbach array magnet made of three magnetic materials divided into three in the axial direction may be used. Of course, each permanent magnet 33a, 33b has the same function as the permanent magnet 33 described above.

・図13に示すように、軸方向両端面を固定子20側に向けて拡開するように傾斜させた永久磁石33cを用いてもよい。永久磁石33cは、例えばハルバッハ配列磁石にて構成されている。軸方向両端面が傾斜する永久磁石33cは、軸方向の磁束分布変化を緩やかとする効果が期待できる。 - As shown in FIG. 13, a permanent magnet 33c may be used in which both axial end faces are inclined so as to widen toward the stator 20. The permanent magnet 33c is, for example, a Halbach array magnet. The permanent magnet 33c with both axial end faces inclined is expected to have the effect of gradual change in the magnetic flux distribution in the axial direction.

・図示しないが、可動子30に用いる永久磁石33の各永久磁石33a~33cへの変更のみならず、固定子20に用いる永久磁石24についても各永久磁石33a~33cと同様に変更してもよい。 - Although not shown, not only can the permanent magnets 33 used in the mover 30 be changed to the permanent magnets 33a to 33c, but the permanent magnets 24 used in the stator 20 can also be changed in the same way as the permanent magnets 33a to 33c.

・図14に示すように、固定子20の磁性板23の内周面、すなわち可動子30との対向面に軸方向に延びるスリット23aを設けてもよい。また、可動子30の磁性部34の外周面、固定子20との対向面に軸方向に延びるスリット34aを設けてもよい。各スリット23a,34aは、例えば周方向等間隔に複数設けられるものである。各スリット23a,34aの機能としては同じで、磁束の整流等の効果が期待できる。図示しないが、各スリット23a,34aに替えて凸条を設けても同様の効果が期待できる。 - As shown in FIG. 14, slits 23a extending in the axial direction may be provided on the inner peripheral surface of the magnetic plate 23 of the stator 20, i.e., the surface facing the mover 30. Also, slits 34a extending in the axial direction may be provided on the outer peripheral surface of the magnetic part 34 of the mover 30, the surface facing the stator 20. Each slit 23a, 34a is provided, for example, in a plurality at equal intervals in the circumferential direction. The function of each slit 23a, 34a is the same, and effects such as magnetic flux straightening can be expected. Although not shown, similar effects can be expected by providing protruding stripes instead of each slit 23a, 34a.

・図15~図18に示すように、可動子30の軸部31の軸方向全体に延びる長尺部材36a,36bを軸部31内に配置する態様であってもよい。
図15及び図16に示す態様では、長尺部材36aは非磁性材で作製され、非磁性部としても機能する。長尺部材36aを金属材で作製すれば、可動子30の軸部31の剛性の高める等の効果も期待できる。また、長尺部材36aを樹脂材で作製すれば、可動子30の軸部31の軽量化等の効果も期待できる。図17及び図18に示す態様では、長尺部材36bは磁性材で作製されている。長尺部材36bを金属材で作製すれば、可動子30の軸部31の剛性の高める等の効果が期待できる。なお、図15及び図17に示す態様は、永久磁石33の内側部分31aを非磁性材とした上記第1実施形態への適用である。また、図16及び図18に示す態様は、磁性部34の内側部分31bを非磁性材とした上記第2実施形態への適用である。
As shown in FIGS. 15 to 18, a mode may be adopted in which long members 36 a and 36 b extending over the entire axial direction of a shaft portion 31 of a mover 30 are disposed within the shaft portion 31 .
In the embodiment shown in Figs. 15 and 16, the long member 36a is made of a non-magnetic material and also functions as a non-magnetic part. If the long member 36a is made of a metal material, it is possible to expect an effect such as increasing the rigidity of the shaft part 31 of the mover 30. Furthermore, if the long member 36a is made of a resin material, it is possible to expect an effect such as reducing the weight of the shaft part 31 of the mover 30. In the embodiment shown in Figs. 17 and 18, the long member 36b is made of a magnetic material. If the long member 36b is made of a metal material, it is possible to expect an effect such as increasing the rigidity of the shaft part 31 of the mover 30. Note that the embodiment shown in Figs. 15 and 17 is applied to the above-mentioned first embodiment in which the inner part 31a of the permanent magnet 33 is made of a non-magnetic material. Furthermore, the embodiment shown in Figs. 16 and 18 is applied to the above-mentioned second embodiment in which the inner part 31b of the magnetic part 34 is made of a non-magnetic material.

また図19に示すように、長尺部材36aの一例として非磁性材よりなる複数本の棒状部材37aを用いてもよい。複数本の棒状部材37aは、軸部31の径方向中間位置において周方向等間隔に設けられている。また図20に示すように、長尺部材36aの一例として非磁性材よりなる円筒部材37bを用いてもよい。なお、円筒部材37bの内側部分37cは磁性材にて構成してもよく、空隙にて構成してもよい。また図21に示すように、図20に示した円筒部材37bと内側部分37cとをともに非磁性材、すなわち円柱部材37dを用いてもよい。円柱部材37dは、軸部31の中心部に設けられている。 As shown in FIG. 19, a plurality of rod-shaped members 37a made of a non-magnetic material may be used as an example of the long member 36a. The rod-shaped members 37a are provided at equal intervals in the circumferential direction at the radial middle position of the shaft portion 31. As shown in FIG. 20, a cylindrical member 37b made of a non-magnetic material may be used as an example of the long member 36a. The inner portion 37c of the cylindrical member 37b may be made of a magnetic material or may be made of an air gap. As shown in FIG. 21, both the cylindrical member 37b and the inner portion 37c shown in FIG. 20 may be made of a non-magnetic material, i.e., a cylindrical member 37d. The cylindrical member 37d is provided at the center of the shaft portion 31.

・可動子30の軸部31の少なくとも一部を非磁性金属材としたが、非磁性樹脂材に変更して非磁性部を構成してもよい。また、非磁性部は、磁性材を後加工で非磁性材とするものであってもよい。また、可動子30の軸部31の一部若しくは全体的に中空状とする等、非磁性部を空隙にて構成してもよい。 - At least a portion of the shaft portion 31 of the mover 30 is made of a non-magnetic metal material, but the non-magnetic portion may be formed by changing to a non-magnetic resin material. The non-magnetic portion may also be formed by making a magnetic material into a non-magnetic material through post-processing. The non-magnetic portion may also be formed by a gap, such as making a part or the entire shaft portion 31 of the mover 30 hollow.

・電機子である固定子20の磁極数と、界磁子である可動子30の磁極数との上記組み合わせは一例であり、適宜変更してもよい。電機子の極対数を「m」、界磁子の極対数を「n」とした場合、バーニアモータである「n=m±1」が成立する構成であればよい。 The above combination of the number of magnetic poles of the stator 20, which is the armature, and the number of magnetic poles of the mover 30, which is the field element, is one example and may be changed as appropriate. If the number of pole pairs of the armature is "m" and the number of pole pairs of the field element is "n", it is sufficient that the configuration satisfies "n = m ± 1", which is a vernier motor.

・固定子20を径方向内側、可動子30を径方向外側というように、固定子20と可動子30との径方向の関係を逆に構成してもよい。
・固定子20を電機子、可動子30を界磁子で構成したが、これとは逆に固定子20を界磁子、可動子30を電機子で構成してもよい。
The radial relationship between the stator 20 and the mover 30 may be reversed, such as with the stator 20 on the radial inside and the mover 30 on the radial outside.
Although the stator 20 is configured as an armature and the mover 30 is configured as a field element, the stator 20 may be configured as a field element and the mover 30 as an armature.

・本開示において使用される「少なくとも1つ」という表現は、所望の選択肢の「1つ以上」を意味する。一例として、本開示において使用される「少なくとも1つ」という表現は、選択肢の数が2つであれば「1つの選択肢のみ」または「2つの選択肢の双方」を意味する。 - The term "at least one" as used in this disclosure means "one or more" of the desired options. As an example, the term "at least one" as used in this disclosure means "only one option" or "both of the two options" if there are two options.

M1~M3 バーニアモータ、L1 軸、20 固定子(電機子)、21 磁極部(第1磁極部)、22 コイル、23 磁性板(磁性部材)、30 可動子(界磁子)、31 軸部(背面側部位)、31a,31b 内側部分(背面側部位)、32 磁極部(第2磁極部)、33,33a~33c 永久磁石、34 磁性部 M1-M3 vernier motor, L1 shaft, 20 stator (armature), 21 magnetic pole part (first magnetic pole part), 22 coil, 23 magnetic plate (magnetic member), 30 mover (field magnet), 31 shaft part (rear side part), 31a, 31b inner part (rear side part), 32 magnetic pole part (second magnetic pole part), 33, 33a-33c permanent magnet, 34 magnetic part

Claims (13)

コイル(22)及び磁性部材(23)を含む一極対の第1磁極部(21)が複数直線状に設けられてなる電機子(20)と、
永久磁石(33,33a~33c)及び磁性部(34)を含む一極対の第2磁極部(32)が複数直線状に設けられてなる界磁子(30)と、を備え、
前記コイルへの通電に基づく前記第1及び第2磁極部間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られる構成をなし、前記電機子及び前記界磁子の相対的な直線動作にて軸(L1)方向の直動推力を得るリニア型のバーニアモータ(M1~M3)であって、
前記界磁子は、前記永久磁石が隣接の前記磁性部との間で磁束を行き来させる極異方性磁石若しくはハルバッハ配列磁石にて構成されるとともに、前記電機子に対して前記永久磁石の背面側に位置する第1の背面側部位(31a)と前記電機子に対して前記磁性部の背面側に位置する第2の背面側部位(31b)との少なくとも一部が非磁性部にて構成されており、
前記第1の背面側部位(31a)と前記第2の背面側部位(31b)とは互いに別の部材である
バーニアモータ。
an armature (20) including a plurality of first magnetic pole portions (21) of a pole pair, each of which includes a coil (22) and a magnetic member (23), arranged in a straight line;
a field element (30) including a plurality of second magnetic pole portions (32) of a pole pair, each of which includes a permanent magnet (33, 33a to 33c) and a magnetic portion (34), arranged in a straight line;
A linear vernier motor (M1 to M3) configured to obtain a magnetic deceleration effect during magnetic transmission between the first and second magnetic pole portions based on current flow through the coil, and to obtain a linear thrust force in an axial (L1) direction by a relative linear motion of the armature and the field element,
The field element is composed of a polar anisotropic magnet or a Halbach array magnet that allows magnetic flux to pass between the permanent magnet and the adjacent magnetic portion, and at least a part of a first back side portion (31a) located on the back side of the permanent magnet with respect to the armature and a second back side portion (31b) located on the back side of the magnetic portion with respect to the armature are composed of a non-magnetic portion ,
The first rear side portion (31a) and the second rear side portion (31b) are separate members .
Vernier motor.
前記電機子は、円環状をなす固定子(20)として構成され、
前記界磁子は、前記固定子の径方向内側に配置される可動子(30)として構成されている、
請求項1に記載のバーニアモータ。
The armature is configured as a stator (20) having a circular ring shape,
The field element is configured as a mover (30) arranged radially inside the stator.
2. The vernier motor according to claim 1.
前記界磁子は、前記永久磁石を含む第1部品(X1)と前記磁性部を含む第2部品(X2)とが前記軸方向に積み重ねられる部位を含み一体的に構成されている、
請求項2に記載のバーニアモータ。
The field element is integrally configured including a portion where a first part (X1) including the permanent magnet and a second part (X2) including the magnetic portion are stacked in the axial direction.
3. The vernier motor according to claim 2.
前記第1及び第2部品は、筒状部材(35)内に収容されて構成されている、
請求項3に記載のバーニアモータ。
The first and second parts are housed in a tubular member (35).
4. The vernier motor according to claim 3.
前記界磁子は、前記永久磁石及び前記磁性部がそれぞれ円環状をなし、長尺の軸部(31)に対して前記永久磁石及び前記磁性部が装着されて構成されている、
請求項2に記載のバーニアモータ。
The field element is configured such that the permanent magnet and the magnetic portion each have an annular shape, and the permanent magnet and the magnetic portion are attached to a long shaft portion (31).
3. The vernier motor according to claim 2.
前記界磁子は、前記永久磁石が円環状をなし、前記永久磁石の内側部分(31a)が前記非磁性部として構成されている、
請求項2に記載のバーニアモータ。
The field element has a ring-shaped permanent magnet, and an inner portion (31a) of the permanent magnet is configured as the non-magnetic portion.
3. The vernier motor according to claim 2.
前記界磁子は、前記磁性部が円環状をなし、前記磁性部の内側部分(31b)が前記非磁性部として構成されている、
請求項2に記載のバーニアモータ。
The field element has a magnetic portion having an annular shape, and an inner portion (31b) of the magnetic portion is configured as the non-magnetic portion.
3. The vernier motor according to claim 2.
前記界磁子は、前記永久磁石及び前記磁性部がそれぞれ円環状をなし、前記永久磁石及び前記磁性部の各内側部分(31a,31b)がともに前記非磁性部として構成されている、
請求項2に記載のバーニアモータ。
In the field element, the permanent magnet and the magnetic portion each have an annular shape, and inner portions (31a, 31b) of the permanent magnet and the magnetic portion are both configured as the non-magnetic portion.
3. The vernier motor according to claim 2.
前記界磁子は、前記軸方向に延びる軸部(31a)を有するものであり、前記軸方向の全体に延びる長尺部材(36a,36b)が前記軸部内に配置されて構成されている、
請求項2に記載のバーニアモータ。
The field element has a shaft portion (31a) extending in the axial direction, and a long member (36a, 36b) extending entirely in the axial direction is disposed in the shaft portion.
3. The vernier motor according to claim 2.
前記長尺部材は、非磁性材にて構成されている、
請求項9に記載のバーニアモータ。
The elongated member is made of a non-magnetic material.
10. The vernier motor according to claim 9.
前記長尺部材は、磁性材にて構成されている、
請求項9に記載のバーニアモータ。
The elongated member is made of a magnetic material.
10. The vernier motor according to claim 9.
前記界磁子は、前記磁性部の前記電機子側の対向面に前記軸方向に延びるスリット(34a)若しくは凸条を有して構成されている、
請求項2に記載のバーニアモータ。
The field element is configured to have a slit (34a) or a protrusion extending in the axial direction on a surface of the magnetic portion facing the armature.
3. The vernier motor according to claim 2.
前記電機子は、前記磁性部材の前記界磁子側の対向面に前記軸方向に延びるスリット(23a)若しくは凸条を有して構成されている、
請求項2に記載のバーニアモータ。
The armature is configured to have a slit (23a) or a protrusion extending in the axial direction on a surface of the magnetic member facing the field element.
3. The vernier motor according to claim 2.
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