JP2020156259A - Cylindrical linear motor - Google Patents
Cylindrical linear motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020156259A JP2020156259A JP2019054290A JP2019054290A JP2020156259A JP 2020156259 A JP2020156259 A JP 2020156259A JP 2019054290 A JP2019054290 A JP 2019054290A JP 2019054290 A JP2019054290 A JP 2019054290A JP 2020156259 A JP2020156259 A JP 2020156259A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic pole
- armature
- main magnetic
- field
- linear motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
【課題】質量推力密度を向上できる筒型リニアモータの提供である。【解決手段】上記した目的を達成するため、筒型リニアモータMは、筒状の電機子Eと、電機子Eの内周に配置されるとともに電機子Eに対して軸方向へ移動可能であって、軸方向にN極とS極とが交互に配置される界磁Fとを備え、界磁Fがハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極8および軸方向に着磁された環状の副磁極10と、主磁極8の電機子E側に設けた環状の継鉄9とを有している。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tubular linear motor capable of improving mass thrust density. SOLUTION: In order to achieve the above object, a tubular linear motor M is arranged on a tubular armature E and an inner circumference of the armature E, and can move in the axial direction with respect to the armature E. It is provided with a field F in which N poles and S poles are alternately arranged in the axial direction, and a radialally magnetized annular main in which the field Fs are arranged alternately in the axial direction in a Halbach arrangement. It has a magnetic pole 8 and an annular sub-magnetic pole 10 magnetized in the axial direction, and an annular joint iron 9 provided on the armature E side of the main magnetic pole 8. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、筒型リニアモータに関する。 The present invention relates to a tubular linear motor.
筒型リニアモータは、たとえば、筒状のヨークの内周に保持される巻線を有する筒状の電機子と、電機子内に軸方向へ移動自在に挿入される筒状のロッドと、軸方向にS極とN極とが交互に現れるように積層されてロッド内に収容される複数の永久磁石とを備えるものがある。 A tubular linear motor includes, for example, a tubular armature having a winding held on the inner circumference of a tubular yoke, a tubular rod inserted into the armature so as to be movable in the axial direction, and a shaft. Some include a plurality of permanent magnets that are laminated so that S poles and N poles appear alternately in the direction and are housed in the rod.
このように構成された筒型リニアモータでは、たとえば、電機子のU相、V相およびW相の各相巻線へ120度位相をずらした正弦波電圧を印加する120度通電制御を行って永久磁石を吸引すると、ロッドおよび永久磁石が可動子として電機子に対して軸方向へ駆動される(たとえば、特許文献1参照)。 In the cylindrical linear motor configured in this way, for example, 120-degree energization control is performed in which a sinusoidal voltage shifted by 120 degrees is applied to the U-phase, V-phase, and W-phase windings of the armature. When the permanent magnet is attracted, the rod and the permanent magnet are driven axially with respect to the armature as a mover (see, for example, Patent Document 1).
従来の筒型リニアモータでは、永久磁石が軸方向に沿って着磁されており、隣り合う永久磁石が同極同士を向き合わせるようにして積層されており、電機子側へ磁界を効率的に作用させることが難しく、質量推力密度(筒型リニアモータの最大推力を質量で割った数値)を向上するには限界がある。 In a conventional cylindrical linear motor, permanent magnets are magnetized along the axial direction, and adjacent permanent magnets are stacked so that the same poles face each other, efficiently transmitting a magnetic field to the armature side. It is difficult to make it work, and there is a limit to improving the mass thrust density (the value obtained by dividing the maximum thrust of a tubular linear motor by the mass).
これに対して、径方向に着磁された永久磁石でなる主磁極と軸方向に着磁された永久磁石でなる副磁極とを交互に積層するハルバッハ配列にて界磁を構成すると、電機子側へ磁界を集中して作用させて筒型リニアモータの質量推力密度を向上できるように思われるが、主磁極の軸方向長さが短いと主磁極で磁気飽和が生じて大きな磁界を電機子に作用させられないので質量推力密度の向上が難しい。 On the other hand, if the field is composed of a Halbach arrangement in which a main magnetic pole made of a permanent magnet magnetized in the radial direction and a secondary magnetic pole made of a permanent magnet magnetized in the axial direction are alternately laminated, an armature is used. It seems that the magnetic field can be concentrated on the side to improve the mass thrust density of the tubular linear motor, but if the axial length of the main magnetic pole is short, magnetic saturation occurs at the main magnetic pole and a large magnetic field is generated by the magnet. It is difficult to improve the mass thrust density because it cannot act on the magnet.
そうかといって、磁気飽和を生じさせない程度に主磁極の軸方向長さを十分に長くすると、磁極ピッチが長くなって界磁の軸方向の全長の長大化を招くだけでなく、電機子の軸方向の全長も長くなるので、質量の増大を招いてしまい、やはり、質量推力密度の向上が難しくなる。 On the other hand, if the axial length of the main magnetic pole is sufficiently long enough not to cause magnetic saturation, the magnetic pole pitch becomes long, which not only increases the total length of the field in the axial direction, but also increases the length of the armature. Since the total length in the axial direction is also long, the mass is increased, and it is also difficult to improve the mass thrust density.
そこで、本発明は、質量推力密度を向上できる筒型リニアモータの提供を目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a tubular linear motor capable of improving the mass thrust density.
上記の目的を達成するため、本発明の筒型リニアモータは、筒状の電機子と、電機子の内周或いは外周に配置されるとともに電機子に対して軸方向へ移動可能であって、軸方向にN極とS極とが交互に配置される界磁とを備え、界磁がハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極および軸方向に着磁された環状の副磁極と、主磁極の電機子側に設けた環状の継鉄とを有している。 In order to achieve the above object, the tubular linear motor of the present invention is arranged on a tubular armature and on the inner or outer circumference of the armature and is movable in the axial direction with respect to the armature. It has a field magnet in which N poles and S poles are alternately arranged in the axial direction, and the field magnets are arranged in a Halbach arrangement in the axial direction alternately in the axial direction. It has a magnetized annular secondary magnetic pole and an annular joint iron provided on the armature side of the main magnetic pole.
このように構成された筒型リニアモータでは、主磁極の電機子側となる外周には、円環状の継鉄が装着されているので、主磁極の軸方向長さを長くしなくとも主磁極の磁気飽和が緩和され、より多くの磁束の通過を許容できる。よって、ハルバッハ配列の界磁を利用しても、磁極ピッチを長くしなくとも電機子へ大きな磁界を作用させることができる。よって、筒型リニアモータの質量増を招かずにハルバッハ配列による界磁を利用して推力向上を図れる。 In the cylindrical linear motor configured in this way, an annular joint iron is mounted on the outer circumference of the main magnetic pole on the armature side, so that the main magnetic pole does not have to be lengthened in the axial direction. Magnetic saturation is relaxed and more magnetic flux can be allowed to pass through. Therefore, even if the field of the Halbach array is used, a large magnetic field can be applied to the armature without lengthening the magnetic pole pitch. Therefore, the thrust can be improved by using the field due to the Halbach array without inviting an increase in the mass of the tubular linear motor.
また、筒型リニアモータは、界磁が電機子の内周側に挿入されおり、主磁極が継鉄の内周側に配置され、周方向で分割された複数の磁石ピースを接合して形成されていてもよい。このように構成された筒型リニアモータでは、主磁極を複数の磁石ピースを接合して形成しているので、主磁極を容易に製造できるとともに外周の継鉄によって各磁石ピース同士の反発による飛散を防止できる。また、継鉄を主磁極の外周に嵌合すればよいので主磁極の飛散防止のためにネジ締結その他の締結構造を必要としないので、構造が簡素となるとともに加工コストの低減と質量増を抑制できる。 Further, in the tubular linear motor, the field magnet is inserted on the inner peripheral side of the armature, the main magnetic pole is arranged on the inner peripheral side of the joint iron, and a plurality of magnet pieces divided in the circumferential direction are joined to form. It may have been. In the cylindrical linear motor configured in this way, since the main magnetic poles are formed by joining a plurality of magnet pieces, the main magnetic poles can be easily manufactured and scattered by the repulsion between the magnet pieces due to the joint iron on the outer circumference. Can be prevented. In addition, since the joint iron may be fitted on the outer circumference of the main magnetic pole, no screw fastening or other fastening structure is required to prevent the main magnetic pole from scattering, which simplifies the structure and reduces processing costs and increases mass. Can be suppressed.
本発明の筒型リニアモータによれば、質量推力密度を向上できる。 According to the tubular linear motor of the present invention, the mass thrust density can be improved.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における筒型リニアモータMは、図1に示すように、筒状の電機子Eと、電機子Eの内周に配置されるとともに電機子Eに対して軸方向へ移動可能であって軸方向にN極とS極とが交互に配置される界磁Fとを備えて構成されている。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the figure. As shown in FIG. 1, the tubular linear motor M in one embodiment is arranged on the inner circumference of the tubular armature E and the armature E, and can move in the axial direction with respect to the armature E. It is configured to include a field F in which north poles and south poles are alternately arranged in the axial direction.
以下、筒型リニアモータMの各部について詳細に説明する。電機子Eは、筒状のコア1と、巻線2とを備えて構成されている。コア1は、円筒状のコア本体1aと、環状であってコア本体1aの内周に軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース1bとを備えて構成されて、本実施の形態では固定子とされている。
Hereinafter, each part of the tubular linear motor M will be described in detail. The armature E is configured to include a
コア1は、前述の通り筒状であって、図1に示すように、コア本体1aの内周に軸方向に等間隔に並べて設けられた10個のティース1bを備えており、ティース1b,1b間には、巻線2が装着される空隙でなるスロット3が形成されている。
As described above, the
また、本実施の形態では、図1中で隣り合うティース1b,1b同士の間には、空隙でなるスロット3が合計で9個設けられている。そして、このスロット3には、巻線2が巻き回されて装着されている。巻線2は、U相、V相およびW相の三相巻線とされている。9個のスロット3には、図1中左側から順に、W相、W相、W相とV相、V相、V相、V相とU相、U相、U相およびU相とW相の巻線2が装着されている。なお、巻線2の相の配置は、界磁F側の磁極数との関係で適宜変更可能である。
Further, in the present embodiment, a total of nine
そして、このように構成された電機子Eは、筒状のケース4の内周に固定されてケース4内に収容されている。また、ケース4の図1中左端は、一対のトラニオンピン5aを備えた筒状のベース5に連結されている。なお、ベース5の図1中左端は、有底筒状のガイド筒6の開口端に連結されており、ケース4、ベース5およびガイド筒6で筒型リニアモータMの外殻を形成している。
The armature E configured in this way is fixed to the inner circumference of the
また、ベース5におけるトラニオンピン5a,5aは、筒状とされており、トラニオンピン5a内を介してベース5の内外が連通されている。そして、電機子Eにおける各相の巻線2は、一方のトラニオンピン5a内に挿通されて筒型リニアモータMの外方に設置される図外の駆動回路に接続されるコードC1に接続されており、駆動回路から電力供給を受ける。また、ベース5内には、後述する界磁Fの磁気を検知して界磁Fの位置(電気角)を検知する磁気センサSが設けられている。磁気センサSは、他方のトラニオンピン5a内に挿通されて前記駆動回路を制御するコントローラに接続される信号線C2に接続されており、界磁Fの位置を検知してコントローラへ電圧でなる信号を出力する。なお、コードC1,C2がトラニオンピン5aの中央に設けた孔から筒型リニアモータM外へ導出されているので、筒型リニアモータMがトラニオンピン5aを中心に揺動してもコードC1,C2が振られることがなく、コードC1,C2への負荷が軽減される。
Further, the
界磁Fは、径方向に着磁された円環状の永久磁石でなる主磁極8と、主磁極8の外周に装着された円環状の継鉄9と、軸方向に着磁された円環状の永久磁石でなる副磁極10とを備え、主磁極8と副磁極10とをハルバッハ配列となるように交互に積層して形成されている。このように構成された界磁Fは、非磁性体でなる円柱状のロッド11と、外周に配置される筒状であって非磁性体でなるカバー12との間の環状隙間内に収容されている。具体的には、界磁Fは、ロッド11の外周に接着されて固定されている。
The field F has a main
図1中で主磁極8と副磁極10に記載されている三角の印は、着磁方向を示しており、前述の通り主磁極8の着磁方向は内周から外周或いは外周から内周に向く方向、つまり、径方向となっており、副磁極10の着磁方向は軸方向となっている。主磁極8と副磁極10の各磁極は、ハルバッハ配列で配置されており、界磁Fの軸方向でS極とN極が交互に現れ、かつ、磁界が界磁Fの外周の電機子E側に集中して作用するように配置されている。
The triangular marks on the main
そして、主磁極8の電機子E側となる外周には、円環状の継鉄9が装着されている。つまり、主磁極8は、継鉄9の内周側に配置されている。継鉄9には、主磁極8と副磁極10からの磁束が集束することになるが、継鉄9の飽和磁束密度が永久磁石である主磁極8、副磁極10の残留磁束密度より高いことから、主磁極8をギャップ表面に配置した場合に比べてより多くの磁束を電機子E側に通過させることができる。
An annular
なお、主磁極8と副磁極10の内径は等しいが、主磁極8の外径は副磁極10の外径よりも小さくなっている。継鉄9の外径は、副磁極10の外径に等しい。また、主磁極8の軸方向長さと継鉄9の軸方向長さを等しくしてある。よって、継鉄9が装着された主磁極8と副磁極10とを積層すると、主磁極8と副磁極10の内周が軸方向で面一となるとともに、継鉄9と副磁極10の外周が軸方向で面一となって、円筒状の界磁Fが形成される。また、主磁極8の軸方向長さは、副磁極10の軸方向長さよりも短くしてある。
The inner diameters of the main
ロッド11は、非磁性体であってアルミニウム等の主磁極8および副磁極10よりも比重が小さな材料で形成されており、界磁F内に挿入されている。界磁Fは、ロッド11の外周に接着によって固定されており、ロッド11に保持されている。また、ロッド11の一端は、アイ型のブラケット13が連結される先端プラグ14が取り付けられ、ロッド11の他端は、ガイド筒6の内周に摺接する環状のスライダ15を保持する終端プラグ16が取り付けられている。そして、界磁Fは、先端プラグ14と終端プラグ16とで挟持されてロッド11に対する位置ずれが防止されている。また、界磁Fの外周に配置されるカバー12は、先端プラグ14と終端プラグ16との間で挟持されてロッド11に保持される。さらに、先端プラグ14には、ケース4の外周に摺接するアウターチューブ17が取り付けられている。よって、ケース4とアウターチューブ17、および、ガイド筒6とスライダ15とによって電機子Eに対する界磁Fの軸方向の移動が案内され、電機子Eに対して界磁Fが偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。
The
なお、ロッド11は、外部入力による曲げモーメントに対抗して界磁Fを前記曲げモーメントから保護している。カバー12は、電機子E内への界磁Fの挿入の際に、界磁Fの電機子Eへの干渉を防止して界磁Fを保護しているが、強度を持たせて界磁Fを曲げモーメントから保護する機能を持たせてもよい。また、カバー12とロッド11の一方を強度部材として、他方を省略してもよい。
The
つづいて、主磁極8は、本実施の形態では、図2に示すように、複数の円弧状の磁石ピースMPを円環状に接合して形成されている。具体的には、主磁極8は、8つの円弧状の磁石ピースMPを接合して形成されている。つまり、本実施の形態では、主磁極8は、周方向に均等に8分割された磁石ピースMPで構成されており、同一形状の8個の円弧状の磁石ピースMPを円環状に組み合わせて各磁石ピースMPの周方向両端同士を接着剤で接着してこれらを接合して一体化して形成されている。なお、図2中で▲印は、着磁の方向を示している。また、図2では、着磁方向が径方向内側に向かっていて外周側がS極で内周側がN極となる例を示しているが、外周側がN極で内周側をS極としたい場合には着磁方向を径方向外側に向かうものとすればよい。
Subsequently, in the present embodiment, the main
各磁石ピースMPは、図2に示すように、パラレル配向で着磁されており、内周と外周とで異なる磁極が現れる磁極パターンであって着磁されている。この場合、主磁極8は、内周側にN極とS極の一方が現れるとともに、外周側にN極とS極の他方が現れる磁極パターンを有している。各磁石ピースMPがパラレル配向で着磁されているものの、複数の磁石ピースMPの磁気配向方向を主磁極8の中心を向くように接合しているので、主磁極8は、疑似的なラジアル配向の磁石として機能できる。
As shown in FIG. 2, each magnet piece MP is magnetized in a parallel orientation, and is magnetized with a magnetic pole pattern in which different magnetic poles appear on the inner circumference and the outer circumference. In this case, the main
なお、主磁極8は、磁石ピースMPを接合して構成されているので、軸方向に見て、磁石ピースMPの内外周の曲率中心Oは、寸法誤差や加工誤差を無視すれば主磁極8の中心と同じ点となる。
Since the main
このような主磁極8を製造するには、まず、図3に示すように、直方体を母材Bとして、この母材Bに短手方向を磁気配向方向としてパラレル配向に着磁する。図3中の一点鎖線で示した矢印は、磁気配向方向を示している。母材Bは、たとえば、磁石に適する原料を焼結や鋳造によって直方体に成形して得られる。パラレル配向で着磁された母材Bは、切削等によって図3中破線で示す磁石ピースMPとして必要な部分以外を切り取って円弧状に加工され、磁石ピースMPが作成される。
In order to manufacture such a main
母材Bから磁石ピースMPを作成する加工において、母材Bの任意の点をから磁気配向方向へ延長した線上に、得ようとする磁石ピースMPの内外周の曲率中心Oが配置されるように内周と外周を形作る切削加工を施す。このように切削加工を施すと、出来上がった磁石ピースMPの中央における磁気配向方向は主磁極8の中心に向かう方向となるため、磁気強度の面で有利となる。このように、本実施の形態では、磁石ピースMPの中央と主磁極8の中心に一致する磁石ピースMPの曲率中心Oとを結ぶ線(図3中二点鎖線)と磁石ピースMPの周方向の中央の磁気配向方向とを一致させている。このように、磁石ピースMPの周方向の中央と主磁極8の中心とを結ぶ線と磁石ピースMPの中央の磁気配向方向とを一致させると磁気強度を効率よく大きくできる。つまり、各磁石ピースMPが各磁石ピースMPの周方向の中央とその磁石ピースの内外周の曲率中心Oとを結ぶ方向を磁気配向方向として着磁されている場合、磁気強度を効率よく大きくできる。磁石ピースMPの周方向の中央と主磁極8の中心とを結ぶ線と磁石ピースMPの中央の磁気配向方向とを一致させると好適であるが、磁石ピースMPの内周と外周とで異なる極が現れるように着磁されていればよい。
In the process of creating the magnet piece MP from the base material B, the center of curvature O on the inner and outer circumferences of the magnet piece MP to be obtained is arranged on a line extending from an arbitrary point of the base material B in the magnetic orientation direction. Is machined to form the inner and outer circumferences. When the cutting process is performed in this way, the magnetic orientation direction at the center of the completed magnet piece MP is toward the center of the main
このようにして作成された磁石ピースMPを円環状に接合して主磁極8を形成するには、本実施の形態では、以下のように加工する。まず、図4(a)に示すように、4つの磁石ピースMPをロッド11の外周に周方向で等間隔に配置されるように接着する(第一工程)。そして、接着剤が十分に乾燥してロッド11に4つの磁石ピースMPが固定されたのち、図4(b)に示すように、接着剤を介在させつつ残りの4つの磁石ピースMPを既にロッド11に固定された磁石ピースMP間に嵌め込んで接着する(第二工程)。このようにロッド11を芯材として利用すると、磁石ピースMPを円環状に簡単に接合でき、主磁極8を製造する加工が簡単となるとともにロッド11への固定も同時に行える。よって、主磁極8を形成してからロッド11へ接着すると、主磁極8とロッド11の接着工程が必要となるが、ロッド11へ磁石ピースMPを接着して主磁極8を形成すると前記接着工程を省けるので加工コストが低減される。
In order to form the main
このようにロッド11の外周に磁石ピースMPを貼り付けて主磁極8を形成した後に、継鉄9を主磁極8の外周に嵌め込みつつ接着する(第三工程)。そして、主磁極8と継鉄9とが一体化されたら続いて主磁極8と継鉄9に副磁極10を積層してこれらを接着する(第四工程)。副磁極10が十分に固定されたら、前述した第一工程から第四工程の工程を繰り返す。この加工を筒型リニアモータMに必要とされる磁極数が満たされるまで繰り返して界磁Fが形成される。
After the magnet piece MP is attached to the outer periphery of the
このようにして製造された主磁極8は、磁石ピースMPがパラレル配向されているものの、ラジアル配向で着磁された磁石として振る舞う。なお、図2に示すように、軸方向に見て各磁石ピースMPの任意点における磁気配向方向が主磁極8の直径方向となす角度αを25度以下とすると、各磁石ピースMPがパラレル配向で着磁されているものの、主磁極8は、ラジアル配向に近づき、内周側の界磁強度を確保できる。主磁極8によれば、完全なラジアル配向の円環状磁石に比較しても界磁強度の低下が低く留められるので、完全なラジアル配向の円環状磁石と遜色のない界磁強度を確保できる。主磁極8を形成する磁石ピースMPの数、つまり、主磁極8の分割数は、本実施の形態では、8個となっているが、8個に限定されるものではない。
The main
なお、磁石ピースMPの形状は、全て同一形状でなくともによいが、本実施の形態では、磁石ピースMPを全て同一形状としている。このように磁石ピースMPの形状を同一形状とすると、主磁極8の磁気強度が特に低い部分がランダムにできてしまう心配がない。また、磁石ピースMPの周方向長さが不ぞろいとなるとこれらを接合する際に綺麗な円環状となる組合せができてしまうので接合加工が面倒となるが、磁石ピースMPが同一形状であると接合加工も容易となる。
The shape of the magnet pieces MP does not have to be the same, but in the present embodiment, all the magnet pieces MP have the same shape. When the shape of the magnet piece MP is the same as described above, there is no concern that a portion of the main
なお、主磁極8は、本実施の形態では、ロッド11の外周に装着されているが、ロッド11を廃止することも可能である。その場合、主磁極8および副磁極10は、環状ではなく円板状とされてもよく、界磁Fを曲げる力が作用しないようにカバー12に強度を持たせて界磁Fを保護すればよい。また、主磁極8は、周方向に分割された複数の磁石ピースMPで形成されているが、単一の円盤状或いは円環状の永久磁石であってもよい。本実施の形態では、主磁極8は、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とする残留磁束密度が高い材料で構成され、副磁極10は、前記材料にジスプロシウムやテリビウム等の重希土類元素の添加量を増やした減磁しにくい磁石で構成されている。
Although the main
このように構成された筒型リニアモータMでは、電機子Eに対する界磁Fの位置を磁気センサSで検知し、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにPWM制御により、各巻線2の電流量を制御して推力と界磁Fの電機子Eに対する移動方向とを制御できる。なお、前述の制御方法は、一例でありこれに限られない。このように、本実施の形態の筒型リニアモータMでは、電機子Eが固定子であり、界磁Fは可動子として振る舞う。また、筒型リニアモータMは、電機子Eと界磁Fとを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線2への通電、あるいは、巻線2に発生する誘導起電力によって、前記相対変位を抑制する推力を発生でき、電機子Eと界磁Fの相対変位を抑制できるし、外力から電力を生むエネルギ回生も可能である。 In the cylindrical linear motor M configured in this way, the position of the field F with respect to the armature E is detected by the magnetic sensor S, the current-carrying phase is switched based on the electric angle, and each winding 2 is controlled by PWM. The amount of current can be controlled to control the thrust and the moving direction of the field F with respect to the armature E. The above-mentioned control method is an example and is not limited to this. As described above, in the tubular linear motor M of the present embodiment, the armature E is a stator and the field F behaves as a mover. Further, in the tubular linear motor M, when an external force that relatively displaces the armature E and the field F in the axial direction acts, the winding 2 is energized or the induced electromotive force generated in the winding 2 causes the tubular linear motor M. It is possible to generate a thrust that suppresses the relative displacement, suppress the relative displacement between the armature E and the field F, and regenerate energy that generates electric power from an external force.
以上のように、本実施の形態の筒型リニアモータMは、筒状の電機子Eと、電機子Eの内周に配置されるとともに電機子Eに対して軸方向へ移動可能であって、軸方向にN極とS極とが交互に配置される界磁Fとを備え、界磁Fがハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極8および軸方向に着磁された環状の副磁極10と、主磁極8の電機子E側に設けた環状の継鉄9とを有している。
As described above, the tubular linear motor M of the present embodiment is arranged on the inner circumference of the tubular armature E and the armature E, and is movable in the axial direction with respect to the armature E. An annular main
このように構成された筒型リニアモータMでは、主磁極8の電機子E側となる外周には、円環状の継鉄9が装着されているので、主磁極8の軸方向長さを長くしなくとも副磁極10からの磁束が集束され、より多くの磁束の通過を許容できる。よって、ハルバッハ配列の界磁Fを利用しても、磁極ピッチを長くしなくとも電機子Eへ大きな磁界を作用させることができる。よって、筒型リニアモータMの質量増を招かずにハルバッハ配列による界磁Fを利用して推力向上を図れる。以上より、本実施の形態の筒型リニアモータMによれば、質量推力密度を向上できる。
In the tubular linear motor M configured in this way, an annular
なお、本実施の形態の筒型リニアモータMでは、電機子Eを界磁Fの外周に配置しているが、図5に示した筒型リニアモータMAのように、筒状の界磁FAの内周に電機子EAを配置するようにしてもよい。なお、界磁FAにおける主磁極8Aと副磁極10Aの磁極の向きは、内周の電機子EA側に集中して磁界が作用するように配置されればよい。その場合、主磁極8Aの電機子EA側となる内周に継鉄9Aを設け、主磁極8Aと継鉄9Aとを一体化したものに副磁極10Aを交互に積層して界磁FAを形成すればよい。電機子EAについては、コア1Aの外周にロット3Aを設けて、このスロット3Aに各相の巻線2Aを装着しておけばよい。このように電機子EAを界磁FAの内周に軸方向移動自在に挿入した筒型リニアモータMAにあっても、主磁極8Aの内周に継鉄9Aを設けているので軸方向の長さを長くせずとも副磁極10からの磁束が集束されるので、質量増大を招かずに推力を確保でき、質量推力密度を向上できる。
In the tubular linear motor M of the present embodiment, the armature E is arranged on the outer periphery of the field F, but like the tubular linear motor MA shown in FIG. 5, the tubular field FA The armature EA may be arranged on the inner circumference of the armature. The directions of the magnetic poles of the main
また、本実施の形態の筒型リニアモータMでは、界磁Fが電機子Eの内周側に挿入されおり、主磁極8が周方向で分割された複数の磁石ピースMPを接合して形成されている。このように構成された筒型リニアモータMでは、主磁極8を継鉄9の内周側に配置し、複数の磁石ピースMPを接合して形成しているので、主磁極8を容易に製造できるとともに外周の継鉄9によって各磁石ピースMP同士の反発による飛散を防止できる。また、継鉄9を主磁極8の外周に嵌合すればよいので主磁極8の飛散防止のためにネジ締結その他の締結構造を必要としないので、構造が簡素となるとともに加工コストの低減と質量増を抑制できる。
Further, in the tubular linear motor M of the present embodiment, the field F is inserted on the inner peripheral side of the armature E, and the main
さらに、本実施の形態の筒型リニアモータMでは、主磁極8と副磁極10が円環状であるので、主磁極8と副磁極10を円盤状の磁石とするよりも軽量となり、筒型リニアモータMの質量推力密度をより一層向上できる。
Further, in the tubular linear motor M of the present embodiment, since the main
また、本実施の形態の筒型リニアモータMでは、界磁Fが主磁極8および副磁極10より比重の小さな材料で形成されるロッド11の外周に装着されている。このように構成された筒型リニアモータMでは、複数の磁石ピースMPを接合して主磁極8を形成する場合にロッド11を芯材として利用できるので、磁石ピースMPを円環状に接合する加工が容易となるとともに、ロッド11を設けても筒型リニアモータMの質量増加を抑制できる。なお、ロッド11は、中実の円柱状とされているが筒状とされていてもよい。
Further, in the tubular linear motor M of the present embodiment, the field F is mounted on the outer periphery of the
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, modifications, modifications, and changes can be made without departing from the scope of the claims.
8,8A・・・主磁極、9,9A・・・継鉄、10,10A・・・副磁極、11・・・ロッド、E,EA・・・電機子、F,FA・・・界磁、M,MA・・・筒型リニアモータ、MP・・・磁石ピース 8,8A ... Main magnetic pole, 9,9A ... Joint iron, 10,10A ... Secondary magnetic pole, 11 ... Rod, E, EA ... Armature, F, FA ... Field , M, MA ・ ・ ・ Cylindrical linear motor, MP ・ ・ ・ Magnet piece
Claims (2)
前記電機子の内周或いは外周に配置されるとともに前記電機子に対して軸方向へ移動可能であって、軸方向にN極とS極とが交互に配置される界磁とを備え、
前記界磁は、ハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極および軸方向に着磁された環状の副磁極と、前記主磁極の前記電機子側に設けた環状の継鉄とを有する
ことを特徴とする筒型リニアモータ。 With a tubular armature
It is provided with a field that is arranged on the inner circumference or the outer circumference of the armature, is movable in the axial direction with respect to the armature, and has N poles and S poles alternately arranged in the axial direction.
The fields are arranged on the axially magnetized annular main magnetic poles and the axially magnetized annular secondary magnetic poles arranged alternately in the axial direction in a Halbach array, and on the armature side of the main magnetic poles. A tubular linear motor characterized by having an annular joint iron provided.
前記主磁極は、前記継鉄の内周側に配置され、周方向で分割された複数の磁石ピースを接合して形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の筒型リニアモータ。 The field is inserted into the inner peripheral side of the armature.
The tubular linear motor according to claim 1, wherein the main magnetic pole is arranged on the inner peripheral side of the joint iron and is formed by joining a plurality of magnet pieces divided in the circumferential direction.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019054290A JP2020156259A (en) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Cylindrical linear motor |
PCT/JP2020/003728 WO2020195159A1 (en) | 2019-03-22 | 2020-01-31 | Cylindrical linear motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019054290A JP2020156259A (en) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Cylindrical linear motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020156259A true JP2020156259A (en) | 2020-09-24 |
Family
ID=72560135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019054290A Pending JP2020156259A (en) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Cylindrical linear motor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020156259A (en) |
WO (1) | WO2020195159A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12176784B2 (en) | 2022-01-24 | 2024-12-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Magnetic field apparatus and linear motor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118100581B (en) * | 2024-04-28 | 2024-07-23 | 比亚迪股份有限公司 | Suspension motor, suspension system and vehicle |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007006545A (en) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Yaskawa Electric Corp | Periodical magnetic filed generator and linear motor employing it, rotatory motor, oscillating motor |
JP5422175B2 (en) * | 2008-11-05 | 2014-02-19 | 三菱重工業株式会社 | Linear actuator |
-
2019
- 2019-03-22 JP JP2019054290A patent/JP2020156259A/en active Pending
-
2020
- 2020-01-31 WO PCT/JP2020/003728 patent/WO2020195159A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12176784B2 (en) | 2022-01-24 | 2024-12-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Magnetic field apparatus and linear motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020195159A1 (en) | 2020-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7638919B2 (en) | Stator arrangement and rotor arrangement for a transverse flux machine | |
US7915777B2 (en) | Ring coil motor | |
US7868510B2 (en) | High-efficiency wheel-motor utilizing molded magnetic flux channels with transverse-flux stator | |
JPS63257448A (en) | Electronically rectified dc motor without collector | |
EP3490120B1 (en) | Rotary electric machine equipped with magnetic flux variable mechanism | |
CN111954971A (en) | Electric motor | |
US20100253178A1 (en) | Permanent-magnet synchronous motor | |
WO2007048211A2 (en) | Permanent magnet rotor | |
US20180034352A1 (en) | Disc rotor- and axial flux-type rotating electric machine | |
US4728830A (en) | Electric motor with magnetic enhancement | |
US7576468B2 (en) | Commutation of brushless electrodynamic machines | |
JP2011078202A (en) | Axial gap motor | |
JP2008160973A (en) | Rotor and rotating electric machine | |
JP2018082600A (en) | Double rotor type rotating electrical machine | |
US8373328B2 (en) | Pulsed multi-rotor constant air gap switched reluctance motor | |
EP1953901A1 (en) | Motor and device using the same | |
WO2020195159A1 (en) | Cylindrical linear motor | |
US20220060070A1 (en) | Rotating electric machine | |
US20240221987A1 (en) | Apparatus for manufacturing rotor | |
JP2007215397A (en) | Electric motor and equipment equipped with the same | |
US20210143715A1 (en) | Rotor for an electrical machine, and electrical machine | |
JP6609138B2 (en) | Axial gap type rotating electrical machine | |
US20210111601A1 (en) | Rotor for a Brushless Direct-Current Motor, Particularly for an Electric Motor of the Inner Rotor Type, and Electric Motor Comprising Such a Rotor | |
US11735967B2 (en) | Rotary electric machine with rotor having permanent magnets with concave faces between two flat portions | |
CN115104240A (en) | Rotor |