JP2023121182A - Cylindrical linear motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒型リニアモータに関する。 The present invention relates to cylindrical linear motors.
筒型リニアモータは、たとえば、軸方向にS極とN極とが交互に並ぶように収容される複数の永久磁石を有する界磁と、界磁に対して軸方向に相対移動可能な電機子とを備えるものがある。 A cylindrical linear motor includes, for example, a magnetic field having a plurality of permanent magnets in which S poles and N poles are arranged alternately in the axial direction, and an armature that is axially movable relative to the magnetic field. and
このように構成された筒型リニアモータでは、界磁或いは電機子を固定子としており、固定子側では界磁或いは電機子を外筒の内周に固定的に取り付けている。従来の筒型リニアモータでは、たとえば、固定子は、外筒と、外筒内に挿入された電機子と、外筒の両端の開口端に取り付けた一対の側壁と、一対の側壁と電機子との間の2箇所に挿入されたパッキンとを備えて構成されている(たとえば、特許文献1参照)。 In the tubular linear motor constructed in this manner, the field system or the armature is used as the stator, and the field system or the armature is fixedly attached to the inner circumference of the outer cylinder on the stator side. In a conventional cylindrical linear motor, for example, the stator includes an outer cylinder, an armature inserted into the outer cylinder, a pair of side walls attached to open ends at both ends of the outer cylinder, and a pair of side walls and the armature. and a packing inserted in two places between (see, for example, Patent Document 1).
筒型リニアモータでは、固定子に対して可動子を軸方向に駆動して推力を発生する際に、固定子における電機子に前記推力と同じ大きさの反力が作用するが、電機子の両端側にパッキンを設けているため、反力の全てをパッキンで受けることになる。 In a cylindrical linear motor, when the mover is axially driven with respect to the stator to generate thrust, a reaction force of the same magnitude as the thrust acts on the armature of the stator. Since packing is provided on both end sides, all the reaction force is received by the packing.
よって、従来の筒型リニアモータの推力を高推力化すると、パッキンが押しつぶされて電機子が軸方向へ移動してしまうという問題が生じる。また、界磁を固定子側に装着する場合、界磁が多数の磁石を接着剤の介在によって軸方向に積層する構造となるため、長年の使用によって高熱に晒される界磁の軸方向長さが僅かに変化して外筒に対して界磁が軸方向にガタつく場合もある。 Therefore, if the thrust force of a conventional cylindrical linear motor is increased, the packing will be crushed and the armature will move in the axial direction. In addition, when the field system is mounted on the stator side, the field system has a structure in which many magnets are laminated in the axial direction with adhesive intervening, so the axial length of the field system exposed to high heat due to long-term use may change slightly and the field may rattle in the axial direction with respect to the outer cylinder.
そこで、本発明は、高い推力の発生が可能であって界磁のガタつきを防止可能な筒型リニアモータの提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cylindrical linear motor capable of generating a high thrust force and preventing rattling of the magnetic field.
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、軸方向の内周にN極とS極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石を有する筒状の界磁と、界磁の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子と、筒状であって界磁の外周を覆うバレルと、バレルの一方の開口端に取り付けられて界磁の一方の端部に対向するヘッド部材と、バレルの他方の開口端に取り付けられて界磁の他方の端部に対向するボトム部材と、ボトム部材と界磁との間に介装される環状のスペーサと、スペーサの軸方向端部に設けた凹部内に収容されて界磁6を付勢する弾性体とを備えて構成されている。 In order to achieve the above object, a cylindrical linear motor according to the present invention is a cylindrical linear motor having a plurality of annular permanent magnets stacked such that N poles and S poles are alternately arranged on the inner periphery in the axial direction. a magnetic field, an armature inserted axially movably on the inner peripheral side of the magnetic field, a cylindrical barrel covering the outer periphery of the magnetic field, and a magnetic field attached to one open end of the barrel a head member facing one end of the barrel, a bottom member attached to the other open end of the barrel and facing the other end of the field, and an annular member interposed between the bottom member and the field and an elastic body that is housed in a recess provided at the axial end of the spacer and biases the magnetic field 6 .
このように構成された筒型リニアモータでは、界磁がスペーサの凹部内に収容された弾性体によって付勢されているため、筒型リニアモータの長年の使用によって高熱に晒されて界磁の軸方向長さが僅かに変化しても弾性体によって界磁のバレル内での軸方向のガタつきを防止できる。また、弾性体が界磁に対向するスペーサの凹部内に収容されているので、筒型リニアモータが推力を発生した際に界磁が当該推力の反力を受けても、弾性体のみならずスペーサでも当該反力を受けるため、筒型リニアモータの推力を高推力化しても界磁のバレルに対する軸方向のずれを抑制できる。 In the tubular linear motor constructed in this manner, the magnetic field is urged by the elastic body accommodated in the concave portion of the spacer, so that the tubular linear motor is exposed to high heat due to long-term use, and the magnetic field is distorted. Even if the length in the axial direction changes slightly, the elastic body can prevent the field from wobbling in the barrel in the axial direction. In addition, since the elastic body is accommodated in the recess of the spacer facing the magnetic field, when the cylindrical linear motor generates thrust, even if the magnetic field receives the reaction force of the thrust, not only the elastic body Since the spacer also receives the reaction force, even if the thrust force of the cylindrical linear motor is increased, the displacement of the field magnet in the axial direction with respect to the barrel can be suppressed.
また、筒型リニアモータにおける凹部は、スペーサの反界磁側端に設けられてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、メンテナンスの際の弾性体の交換が容易となる。 Also, the recess in the cylindrical linear motor may be provided at the anti-field side end of the spacer. According to the cylindrical linear motor configured in this way, the elastic body can be easily replaced during maintenance.
さらに、筒型リニアモータにおけるスペーサは、電機子が無負荷の状態において、ヘッド部材およびボトム部材の一方と界磁とに当接していてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、推力発生時に界磁に反力が作用しても界磁がスペーサによって支持され、弾性体によって付勢されるので、バレルに対する界磁の軸方向へのずれを効果的に防止できる。 Furthermore, the spacer in the cylindrical linear motor may be in contact with one of the head member and the bottom member and the magnetic field when the armature is in a no-load state. According to the tubular linear motor constructed in this manner, even if a reaction force acts on the magnetic field when a thrust force is generated, the magnetic field is supported by the spacer and urged by the elastic body. Directional deviation can be effectively prevented.
本発明の筒型リニアモータによれば、高い推力の発生が可能であって界磁のガタつきを防止できる。 According to the tubular linear motor of the present invention, it is possible to generate a high thrust force and prevent rattling of the magnetic field.
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1は、図1に示すように、軸方向の内周にN極とS極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石10a,10bを有する筒状の界磁6と、界磁6の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子2と、筒状であって界磁6の外周を覆うバレル7と、バレル7の一方の開口端に取り付けられて界磁6の一方の端部である図1中左端6aに対向するヘッド部材としてのヘッド部9aと、バレル7の他方の開口端に取り付けられて界磁6の他方の端部である図1中右端6bに対向するボトム部材としてのボトムキャップ12と、ボトムキャップ12と界磁6との間に介装されるスペーサとしての環状のエンド側スペーサ41と、エンド側スペーサ41の軸方向端部に設けた凹部41c内に収容されて界磁6を付勢する弾性体としてのOリング42とを備えて構成されている。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings. As shown in FIG. 1, a cylindrical linear motor 1 according to one embodiment includes a plurality of annular permanent magnets 10a stacked such that N poles and S poles are alternately arranged on the inner periphery in the axial direction. 10b, an armature 2 axially movably inserted into the inner periphery of the field system 6, a cylindrical barrel 7 covering the outer periphery of the field system 6, and a barrel 7. A head portion 9a as a head member that is attached to one open end of the field magnet 6 and faces the left end 6a in FIG. A bottom cap 12 as a bottom member facing the right end 6b in FIG. and an O-ring 42 as an elastic body that is accommodated in a concave portion 41c provided at the axial end of the end-side spacer 41 and biases the magnetic field 6. As shown in FIG.
以下、筒型リニアモータ1の各部について詳細に説明する。電機子2は、コア3と巻線5とを備えて構成されている。コア3は、円筒状のコア本体3aと、環状であってコア本体3aの外周に軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース3bとを備えて構成されている。 Each part of the cylindrical linear motor 1 will be described in detail below. The armature 2 includes a core 3 and windings 5 . The core 3 includes a cylindrical core body 3a and a plurality of annular teeth 3b provided on the outer periphery of the core body 3a at intervals in the axial direction.
コア3は、前述の通り筒状であって、図1に示すように、コア本体3aの外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3bを備えており、ティース3b,3b間には、巻線5が装着される空隙でなるスロット4が形成されている。また、本実施の形態では、図1中で隣り合うティース3b,3b同士の間には、空隙でなるスロット4が合計で9個設けられている。そして、このスロット4には、巻線5が巻き回されて装着されている。巻線5は、U相巻線、V相巻線およびW相巻線の三相の巻線で構成されている。9個のスロット4には、図1中左側から順に、W相、W相、W相およびV相、V相、V相、V相およびU相、U相、U相、U相およびW相が装着されている。 As described above, the core 3 has a cylindrical shape, and as shown in FIG. In between there is formed a slot 4 of air gap in which the winding 5 is fitted. Further, in this embodiment, a total of nine slots 4, which are voids, are provided between adjacent teeth 3b, 3b in FIG. A wire 5 is wound around the slot 4 and mounted thereon. The winding 5 is composed of three-phase windings of a U-phase winding, a V-phase winding and a W-phase winding. In the nine slots 4, from the left in FIG. 1, W phase, W phase, W phase and V phase, V phase, V phase, V phase and U phase, U phase, U phase, U phase and W phase. is installed.
そして、電機子2は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド11の先端の外周に装着されている。ロッド11は、筒状の第1ロッド20と、筒状であって外周にコア3が装着されるとともに第1ロッド20の内周に螺合される第2ロッド21とを備えている。 The armature 2 is attached to the outer circumference of the tip of a rod 11 that is an output shaft and is made of a non-magnetic material. The rod 11 includes a tubular first rod 20 and a tubular second rod 21 having the core 3 attached to the outer circumference thereof and screwed to the inner circumference of the first rod 20 .
第1ロッド20は、筒状であって図1中左端外周と図1中右端内周にそれぞれ螺子部22a,22bを有するロッド本体22と、筒型リニアモータ1を機器へ取り付けるブラケット23aを有してロッド本体22の図1中左端の螺子部22aに螺着されてロッド本体22の左端を閉塞するロッドキャップ23とを備えている。 The first rod 20 has a cylindrical rod body 22 having screw portions 22a and 22b on the outer periphery of the left end in FIG. 1 and the inner periphery of the right end in FIG. A rod cap 23 is screwed onto the screw portion 22a at the left end of the rod body 22 in FIG.
また、ロッド本体22の図1中右端外周には、環状のスライダ25が嵌合されている。スライダ25は、後述する筒部9bの内周に摺接する摺接部25aと、摺接部25aの図1中左方側であるロッド11の基端側に設けられた外径が摺接部25aよりも小径な小径部25bと、小径部25bの外周に周方向に沿って設けられた環状溝25cと、図1中右端内周に設けられたフランジ25dとを備えている。そして、スライダ25の環状溝25cには、弾性体としてのゴム製のシールリング26が装着されている。また、フランジ25dの内径は、ロッド本体22の内径以上であってロッド本体22の外径以下となっており、スライダ25をロッド本体22に嵌合するとフランジ25dがロッド本体22の図1中右端面に当接する。 An annular slider 25 is fitted to the outer periphery of the right end of the rod body 22 in FIG. The slider 25 has a sliding contact portion 25a which is in sliding contact with the inner circumference of the cylindrical portion 9b, which will be described later, and an outer diameter sliding contact portion provided on the base end side of the rod 11, which is the left side of the sliding contact portion 25a in FIG. It has a small diameter portion 25b smaller than 25a, an annular groove 25c provided along the outer circumference of the small diameter portion 25b along the circumferential direction, and a flange 25d provided on the inner circumference at the right end in FIG. A seal ring 26 made of rubber as an elastic body is attached to the annular groove 25c of the slider 25. As shown in FIG. The inner diameter of the flange 25d is greater than or equal to the inner diameter of the rod body 22 and less than or equal to the outer diameter of the rod body 22. When the slider 25 is fitted to the rod body 22, the flange 25d is positioned at the right end of the rod body 22 in FIG. Abut on the surface.
第2ロッド21は、外周にコア3が装着される筒状のコア保持筒21aと、コア保持筒21aの図1中右端となる先端の外周に設けられる環状のスライダ21bとを備えている。また、コア保持筒21aの図1中左端となる基端の外周には、螺子部21cが設けられており、コア保持筒21aの基端側内周には内径が他の部位よりも大きな内径大径部21dが設けられている。そして、コア保持筒21aの基端を第1ロッド20におけるロッド本体22の図1中右端の内周に挿入しつつ螺子部21cを螺子部22bに捩じ込むと、第1ロッド20と第2ロッド21とが連結される。このようにロッド11は、本実施の形態では、第1ロッド20と第2ロッド21とで構成されて筒状とされている。 The second rod 21 includes a tubular core holding tube 21a on the outer periphery of which the core 3 is mounted, and an annular slider 21b provided on the outer periphery of the tip of the core holding tube 21a, which is the right end in FIG. In addition, a threaded portion 21c is provided on the outer circumference of the base end of the core holding cylinder 21a, which is the left end in FIG. A large diameter portion 21d is provided. 1 of the rod main body 22 of the first rod 20, and screwing the threaded portion 21c into the threaded portion 22b. The rod 21 is connected. As described above, the rod 11 is configured by the first rod 20 and the second rod 21 and has a tubular shape in the present embodiment.
また、第2ロッド21におけるコア保持筒21aの外周には、コア3が嵌合されて装着されている。コア保持筒21aの外径は、第1ロッド20におけるロッド本体22の外径よりも小径となっているので、スライダ25を装着した第1ロッド20に電機子2を装着した第2ロッド21を前記した要領で連結すると、電機子2およびスライダ25が第1ロッド20の図1中右端と第2ロッド21のスライダ21bとで挟み込まれて固定される。このようにロッド11に電機子2を装着すると、コア3がスライダ21bおよびスライダ25に挟まれる格好でロッド11に固定される。なお、本実施の形態では、電機子2は、単一のコア3のみを有して構成されているが、コギング推力の向上等のために複数のコア3を持つ構成とされてもよい。 Further, the core 3 is fitted and attached to the outer periphery of the core holding tube 21 a of the second rod 21 . Since the outer diameter of the core holding tube 21a is smaller than the outer diameter of the rod main body 22 of the first rod 20, the second rod 21 having the armature 2 attached to the first rod 20 having the slider 25 attached thereto is attached. When connected in the manner described above, the armature 2 and the slider 25 are sandwiched between the right end of the first rod 20 in FIG. 1 and the slider 21b of the second rod 21 and fixed. When the armature 2 is attached to the rod 11 in this way, the core 3 is fixed to the rod 11 while being sandwiched between the sliders 21 b and 25 . In this embodiment, the armature 2 is configured with only a single core 3, but may be configured with a plurality of cores 3 in order to improve cogging thrust or the like.
つづいて、ロッド11には、ロッド11の外周を覆って空隙Gを形成するカバー17が設けられている。具体的には、カバー17は、筒状であって一端がロッド11の外周に設けた環状のカバーエンド18の外周に嵌合されるとともに他端がスライダ25の小径部25bの外周に嵌合されてロッド11に装着されている。 Next, the rod 11 is provided with a cover 17 that covers the outer periphery of the rod 11 and forms a gap G. As shown in FIG. Specifically, the cover 17 has a cylindrical shape, one end of which is fitted to the outer periphery of an annular cover end 18 provided on the outer periphery of the rod 11 and the other end of which is fitted to the outer periphery of the small diameter portion 25 b of the slider 25 . and attached to the rod 11.
カバー17とロッド11との間の空隙G内には、コア3に装着された各相の巻線5を外部の図示しない駆動回路へ接続するリード線Lが収容されており、カバー17を取外した状態で巻線5とリード線Lとの配線作業を行えるようになっており、筒型リニアモータ1の組立作業を容易ならしめている。 A gap G between the cover 17 and the rod 11 accommodates lead wires L for connecting the windings 5 of each phase attached to the core 3 to an external drive circuit (not shown). The work of wiring the windings 5 and the lead wires L can be performed in this state, and the work of assembling the cylindrical linear motor 1 is facilitated.
つづいて、本実施の形態では、界磁6は、軸方向に交互に積層され複数の環状の主磁極となる永久磁石10aと複数の環状の副磁極となる永久磁石10bとを備えて構成されている。また、界磁6は、外周に装着される円筒状の磁性体で形成されるバックヨーク8とともに、円筒状のバレル7と、バレル7内に挿入される円筒状のインナーチューブ9との間の環状隙間内に収容されている。 Next, in the present embodiment, the magnetic field 6 is composed of a plurality of annular permanent magnets 10a, which are alternately laminated in the axial direction and serve as main magnetic poles, and a plurality of annular permanent magnets 10b, which serve as auxiliary magnetic poles. ing. The magnetic field 6 is provided between a cylindrical barrel 7 and a cylindrical inner tube 9 inserted into the barrel 7 together with a back yoke 8 formed of a cylindrical magnetic material attached to the outer periphery. It is housed within the annular gap.
バレル7は、非磁性体で形成されており、図1中左側の開口端の内周に設けられた螺子部7aと、図1中右側の開口端の外周に設けられた螺子部7bとを備えている。また、バレル7の図1中右端側の開口端の外周には、ボトムキャップ12が螺着されており、バレル7の図1中右端の開口端が閉塞されている。ボトムキャップ12は、底部12aと筒部12bとを備えた有底筒状であって、バレル7の外周に筒部12bを螺合することでバレル7に装着されている。また、ボトムキャップ12の筒部12bには筒型リニアモータ1の機器への取り付けを可能とするブラケット12cが設けられている。ボトムキャップ12は、底部12aを界磁6の他方の端部となる図1中右端6bに対向させており、ボトム部材として機能する。 The barrel 7 is formed of a non-magnetic material, and has a threaded portion 7a provided on the inner periphery of the left open end in FIG. 1 and a threaded portion 7b provided on the outer periphery of the right open end in FIG. I have. A bottom cap 12 is screwed onto the outer periphery of the right open end of the barrel 7 in FIG. 1 to close the right open end of the barrel 7 in FIG. The bottom cap 12 has a bottomed tubular shape including a bottom portion 12a and a tubular portion 12b, and is attached to the barrel 7 by screwing the tubular portion 12b onto the outer circumference of the barrel 7. A bracket 12c is provided on the cylindrical portion 12b of the bottom cap 12 so that the cylindrical linear motor 1 can be attached to equipment. The bottom cap 12 has a bottom portion 12a facing the right end 6b in FIG. 1, which is the other end of the magnetic field 6, and functions as a bottom member.
インナーチューブ9は、非磁性体で形成されており、バレル7の図1中左端の開口端に螺子締結によって装着される環状のヘッド部9aと、ヘッド部9aよりも肉厚が薄くヘッド部9aの図1中右端の内周から延びて界磁6の内周に挿入される筒部9bとを備えて構成されている。よって、インナーチューブ9におけるヘッド部9aの図1中右端は、筒部9bの外周に装着される界磁6の一方の端部となる図1中左端6aに対向するヘッド部材として機能する。 The inner tube 9 is formed of a non-magnetic material, and includes an annular head portion 9a that is attached to the open end on the left end of the barrel 7 in FIG. and a cylindrical portion 9b extending from the inner circumference of the right end in FIG. 1 of the head portion 9a of the inner tube 9 functions as a head member facing the left end 6a in FIG.
また、インナーチューブ9は、ヘッド部9aの図1中右端と筒部9bとの境に湾曲面9c備えており、ヘッド部9aにのみ軸力が作用してもヘッド部9aと筒部9bの境に応力が集中しないようになっている。なお、このように応力集中を回避するには、ヘッド部9aと筒部9bとの境にテーパ面を設けるようにしてもよい。 In addition, the inner tube 9 has a curved surface 9c at the boundary between the right end of the head portion 9a in FIG. 1 and the cylinder portion 9b. Stress is not concentrated on the boundary. In order to avoid such stress concentration, a tapered surface may be provided at the boundary between the head portion 9a and the cylindrical portion 9b.
界磁6は、筒状のバックヨーク8の内周に軸方向に交互に積層されて挿入される複数の環状の主磁極となる永久磁石10aと複数の環状の副磁極となる永久磁石10bとを備えて構成されている。永久磁石10aと永久磁石10bとは、飛散防止のため、接着剤を介在して積層されている。なお、図1中で主磁極の永久磁石10aと副磁極の永久磁石10bに記載されている三角の印は、着磁方向を示しており、主磁極の永久磁石10aの着磁方向は径方向となっており、副磁極の永久磁石10bの着磁方向は軸方向となっている。主磁極の永久磁石10aと副磁極の永久磁石10bは、ハルバッハ配列で配置されており、界磁6の内周側では、軸方向にS極とN極が交互に現れるように配置されている。 The magnetic field 6 includes a plurality of annular permanent magnets 10a serving as main magnetic poles and a plurality of annular permanent magnets 10b serving as secondary magnetic poles, which are alternately stacked and inserted in the inner circumference of a cylindrical back yoke 8 in the axial direction. is configured with The permanent magnets 10a and 10b are laminated with an adhesive interposed therebetween in order to prevent scattering. In FIG. 1, the triangular marks on the permanent magnet 10a of the main pole and the permanent magnet 10b of the subsidiary pole indicate the magnetization direction, and the magnetization direction of the permanent magnet 10a of the main pole is the radial direction. , and the magnetization direction of the permanent magnet 10b of the secondary magnetic pole is the axial direction. The main magnetic pole permanent magnet 10a and the auxiliary magnetic pole permanent magnet 10b are arranged in a Halbach array. .
また、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、主磁極の永久磁石10aの軸方向長さは、副磁極の永久磁石10bの軸方向長さよりも長くなっている。このように、主磁極の永久磁石10aの軸方向長さを長くすればコア3との間の主磁極の永久磁石10aとの間の磁気抵抗を小さくできコア3へ作用させる磁界を大きくできるので筒型リニアモータ1の推力を向上できる。 Further, in the cylindrical linear motor 1 of the present embodiment, the axial length of the main magnetic pole permanent magnet 10a is longer than the axial length of the auxiliary magnetic pole permanent magnet 10b. Thus, if the axial length of the permanent magnet 10a of the main magnetic pole is increased, the magnetic resistance between it and the permanent magnet 10a of the main magnetic pole can be reduced, and the magnetic field acting on the core 3 can be increased. The thrust of the cylindrical linear motor 1 can be improved.
また、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、永久磁石10a,10bの外周にバックヨーク8を設けている。バックヨーク8を設けると磁気抵抗の低い磁路を確保できるので副磁極の永久磁石10bの軸方向長さの短縮に起因する磁気抵抗の増大が抑制される。よって、主磁極の永久磁石10aの軸方向長さを副磁極の永久磁石10bの軸方向長さよりも長くするとともに永久磁石10a,10bの外周に筒状のバックヨーク8を設けると筒型リニアモータ1の推力を大きく向上させ得る。バックヨーク8の肉厚は、主磁極の永久磁石10aの外部磁気抵抗の増大を抑制に適する肉厚に設定されればよい。 Further, in the cylindrical linear motor 1 of the present embodiment, a back yoke 8 is provided around the outer peripheries of the permanent magnets 10a and 10b. By providing the back yoke 8, it is possible to secure a magnetic path with low magnetic resistance, thereby suppressing an increase in magnetic resistance caused by shortening the axial length of the permanent magnet 10b of the secondary magnetic pole. Therefore, if the axial length of the permanent magnet 10a of the main magnetic pole is made longer than the axial length of the permanent magnet 10b of the auxiliary magnetic pole, and a tubular back yoke 8 is provided on the outer circumference of the permanent magnets 10a and 10b, then the tubular linear motor 1 thrust can be greatly improved. The thickness of the back yoke 8 may be set to a thickness suitable for suppressing an increase in the external magnetic resistance of the permanent magnet 10a of the main magnetic pole.
また、界磁6の内周側には、電機子2が軸方向移動自在に挿入されており、界磁6は、コア3に磁界を作用させている。なお、界磁6は、コア3の可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、コア3の可動範囲に応じて永久磁石10a,10bの設置範囲を決定すればよい。したがって、バレル7と筒部9bとの環状隙間のうち、コア3に対向し得ない範囲には、永久磁石10a,10bを設置しなくともよい。 An armature 2 is inserted axially movably on the inner peripheral side of the field magnet 6 , and the field magnet 6 applies a magnetic field to the core 3 . Since the magnetic field system 6 may apply a magnetic field to the movable range of the core 3, the installation range of the permanent magnets 10a and 10b may be determined according to the movable range of the core 3. FIG. Therefore, the permanent magnets 10a and 10b do not need to be installed in the range of the annular gap between the barrel 7 and the cylindrical portion 9b that cannot face the core 3.
なお、本実施の形態では、界磁6は、ハルバッハ配列の永久磁石10a,10bで構成されているが、ラジアル方向に着磁されて内周にN極を持つ環状の永久磁石とラジアル方向に着磁されて内周にS極を持つ環状の永久磁石とを順番に積層して構成されてもよい。 In the present embodiment, the magnetic field 6 is composed of permanent magnets 10a and 10b arranged in a Halbach array. It may be configured by sequentially laminating an annular permanent magnet that is magnetized and has an S pole on the inner circumference.
そして、筒部9bの外周とバレル7の内周との間には、環状のヘッド側スペーサ40、界磁6、環状のエンド側スペーサ41とが収容されている。ヘッド側スペーサ40は、筒状であって、図1中右側となる界磁側の外径より図1中左側となる反界磁側の外径が大きくなる形状となっており、大径部40aと小径部40bとを備えており、大径部40aの図1中左端がインナーチューブ9のヘッド部9aの図1中右端面に当接し、小径部40bの図1中右端が界磁6の左端6aに当接している。 Between the outer circumference of the cylindrical portion 9b and the inner circumference of the barrel 7, an annular head-side spacer 40, a field magnet 6, and an annular end-side spacer 41 are accommodated. The head-side spacer 40 has a tubular shape, and has a shape in which the outer diameter on the anti-field side, which is on the left side in FIG. 1, is larger than the outer diameter on the field side, which is on the right side in FIG. The left end of the large diameter portion 40a in FIG. 1 contacts the right end surface of the head portion 9a of the inner tube 9 in FIG. is in contact with the left end 6a of the .
また、ヘッド側スペーサ40の大径部40aの反界磁側端の端面40cの内周には面取りされてインナーチューブ9の湾曲面9cを避ける逃げ部40dが設けられている。このようにヘッド側スペーサ40が逃げ部40dを備えることで、ヘッド側スペーサ40の大径部40aの図1中左端である反界磁側端がヘッド部9aの図1中右端面に正対して当接できる。さらに、小径部40bの外径は、バックヨーク8の内径よりも小径となっており、小径部40bは、筒部9bとバックヨーク8との間に隙間に入り込んで界磁6の左端6aに正対して当接している。 Further, the inner circumference of the end face 40c of the large-diameter portion 40a of the head-side spacer 40 on the anti-field side end is chamfered to avoid the curved surface 9c of the inner tube 9, and a relief portion 40d is provided. By providing the head-side spacer 40 with the relief portion 40d in this way, the opposite-field-side end of the large-diameter portion 40a of the head-side spacer 40, which is the left end in FIG. can be abutted. Furthermore, the outer diameter of the small-diameter portion 40b is smaller than the inner diameter of the back yoke 8, and the small-diameter portion 40b enters the gap between the cylindrical portion 9b and the back yoke 8 to reach the left end 6a of the magnetic field 6. They are in direct contact.
エンド側スペーサ41は、筒状であって、図1中左側となる界磁側の外径より図1中右側となる反界磁側の外径が大きくなる形状となっており、大径部41aと小径部41bとを備えており、大径部41aの図1中右端がボトムキャップ12の底部12aの図1中左端面に当接し、小径部41bの図1中左端が界磁6の右端6bに当接している。さらに、小径部41bの外径は、バックヨーク8の内径よりも小径となっており、小径部41bは、筒部9bとバックヨーク8との間に隙間に入り込んで界磁6の右端6bに正対して当接している。 The end-side spacer 41 is cylindrical, and has a shape in which the outer diameter on the anti-field side on the right side in FIG. 1 is larger than the outer diameter on the field side on the left side in FIG. The right end of the large diameter portion 41a in FIG. 1 abuts the left end surface of the bottom portion 12a of the bottom cap 12 in FIG. It abuts on the right end 6b. Furthermore, the outer diameter of the small diameter portion 41b is smaller than the inner diameter of the back yoke 8, and the small diameter portion 41b enters the gap between the cylindrical portion 9b and the back yoke 8 to reach the right end 6b of the magnetic field 6. They are in direct contact.
また、エンド側スペーサ41の大径部41aの反界磁側端の端部には、環状の凹部41cが設けられており、当該凹部41c内には環状のOリング42が挿入されている。Oリング42の体積は、Oリング42が何ら外部から負荷を受けない状態では、凹部41cの容積よりも大きい。 An annular recess 41c is provided at the end of the large-diameter portion 41a of the end-side spacer 41 on the antifield side, and an annular O-ring 42 is inserted into the recess 41c. The volume of the O-ring 42 is larger than the volume of the recess 41c when the O-ring 42 is not subjected to any external load.
そして、筒部9bの外周には、図1中左から環状のヘッド側スペーサ40、界磁6、環状のエンド側スペーサ41が順に嵌合され、インナーチューブ9のヘッド部9aをバレル7に螺子締結した後、バレル7の図1中右端にボトムキャップ12を取り付けると、ヘッド側スペーサ40、界磁6およびエンド側スペーサ41がインナーチューブ9におけるヘッド部9aとボトムキャップ12の底部12aとで挟持され、界磁6がバレル7の内周に固定される。なお、界磁6の外周に装着されるバックヨーク8は、ヘッド部9aとボトムキャップ12とによって軸方向で挟持されていないが、界磁6に接着されているのでバレル7内で移動しない。界磁6の磁力によって界磁6に対するバックヨーク8の軸方向への移動を拘束できる場合には、バックヨーク8を界磁6に接着せずともよい。 1, an annular head-side spacer 40, a magnetic field 6, and an annular end-side spacer 41 are fitted in order from the left in FIG. After fastening, when the bottom cap 12 is attached to the right end of the barrel 7 in FIG. , and the magnetic field 6 is fixed to the inner circumference of the barrel 7 . The back yoke 8 attached to the outer periphery of the field system 6 is not axially sandwiched between the head portion 9a and the bottom cap 12, but is adhered to the field system 6 and does not move within the barrel 7. If the magnetic force of the field system 6 can restrain the movement of the back yoke 8 in the axial direction with respect to the field system 6 , the back yoke 8 may not be adhered to the field system 6 .
このように、界磁6がバレル7に固定されて、筒型リニアモータ1が推力を発揮せず、界磁6に推力の発生による軸方向の反力が作用していない状態では、界磁6の右端6bとエンド側スペーサ41の左端とが当接し、エンド側スペーサ41の右端とボトムキャップ12の底部12aとが当接する。また、この状態では、ヘッド側スペーサ40の右端は、界磁6の左端6aに当接するとともに、ヘッド側スペーサ40の左端は、インナーチューブ9のヘッド部9aの左端に当接している。さらに、エンド側スペーサ41の凹部41c内に収容されたOリング42は、エンド側スペーサ41の右端と底部12aとの当接によって、底部12aによって圧迫されて凹部41c内に圧縮された状態で押し込められており、エンド側スペーサ41を軸方向で界磁6側へ向けて付勢する。 In this way, in a state where the magnetic field system 6 is fixed to the barrel 7, the cylindrical linear motor 1 does not generate thrust, and no reaction force is applied to the magnetic field system 6 in the axial direction due to the generation of the thrust force, the magnetic field system 6 and the left end of the end-side spacer 41 are in contact, and the right end of the end-side spacer 41 and the bottom portion 12a of the bottom cap 12 are in contact. In this state, the right end of the head-side spacer 40 contacts the left end 6 a of the magnetic field 6 , and the left end of the head-side spacer 40 contacts the left end of the head portion 9 a of the inner tube 9 . Furthermore, the O-ring 42 accommodated in the recess 41c of the end-side spacer 41 is pushed into the recess 41c in a compressed state by being pressed by the bottom 12a due to the contact between the right end of the end-side spacer 41 and the bottom 12a. and urges the end-side spacer 41 toward the magnetic field 6 side in the axial direction.
なお、ヘッド部9aの内周には、第1ロッド20の外周を覆うカバー17の外周に摺接する環状のシール部材28が設けられており、筒型リニアモータ1内への塵や水などの侵入が防止されている。 An annular seal member 28 is provided on the inner circumference of the head portion 9a and is in sliding contact with the outer circumference of the cover 17 that covers the outer circumference of the first rod 20. Intrusion is prevented.
そして、インナーチューブ9内には、電機子2が装着されたロッド11が軸方向移動自在に挿入され、筒部9bの内周にスライダ21b,25が摺接して、電機子2の軸方向の移動が案内される。 A rod 11 on which the armature 2 is mounted is inserted into the inner tube 9 so as to be axially movable. Guided movement.
筒部9bは、コア3の外周と各永久磁石10a,10bの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ21b,25と協働してコア3の軸方向移動を案内する役割を果たしている。なお、本実施の形態では、電機子2は、単一のコア3のみを有して構成されているが、複数のコア3を持つ場合、電機子2の軸方向両端だけでなくコア3,3間にも筒部9bの内周に摺接するスライダを設けてもよい。 The cylindrical portion 9b forms a gap between the outer circumference of the core 3 and the inner circumferences of the permanent magnets 10a and 10b, and cooperates with the sliders 21b and 25 to guide the axial movement of the core 3. there is In the present embodiment, the armature 2 has only a single core 3. However, in the case of having a plurality of cores 3, not only the axial ends of the armature 2 but also the cores 3, 3 may be provided with a slider that slides on the inner circumference of the cylindrical portion 9b.
さらに、ボトムキャップ12の底部12aの内周には、ガイドロッド16が取り付けられている。ガイドロッド16は、底部12aの内周に固定される基端部16aと、基端部16aからロッド11側へ延びてロッド11内に摺動自在に挿入されるガイド部16bとを備えており、筒型リニアモータ1が伸縮しても常にロッド11の内周に摺接している。より詳細には、ガイドロッド16のガイド部16bは、第2ロッド21の内径大径部21dよりも先端側に摺動自在に挿入されている。 Further, a guide rod 16 is attached to the inner periphery of the bottom portion 12a of the bottom cap 12. As shown in FIG. The guide rod 16 includes a base end portion 16a fixed to the inner circumference of the bottom portion 12a, and a guide portion 16b extending from the base end portion 16a toward the rod 11 side and slidably inserted into the rod 11. , is always in sliding contact with the inner circumference of the rod 11 even when the cylindrical linear motor 1 expands and contracts. More specifically, the guide portion 16b of the guide rod 16 is slidably inserted toward the distal end side of the large inner diameter portion 21d of the second rod 21 .
このように本実施の形態における筒型リニアモータ1では、ガイドロッド16がロッド11の内周に摺接し、スライダ21b,25が筒部9bに摺接しているので、電機子2はロッド11とともに界磁6に対して偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。 As described above, in the cylindrical linear motor 1 of this embodiment, the guide rod 16 is in sliding contact with the inner circumference of the rod 11, and the sliders 21b and 25 are in sliding contact with the cylindrical portion 9b. It can move smoothly in the axial direction without eccentricity with respect to the magnetic field 6. - 特許庁
また、このように構成された筒型リニアモータ1では、電機子2の軸方向移動をガイドして界磁6に対する電機子2の偏心を防止する筒部9bがヘッド部9aと一体構造になっているので、筒部9bとヘッド部9aに歪が生じにくくスライダ21b,25が筒部9bの内周を滑らかに摺動でき、スムーズに伸縮できる。 Further, in the tubular linear motor 1 constructed as described above, the tubular portion 9b, which guides the axial movement of the armature 2 and prevents the eccentricity of the armature 2 with respect to the magnetic field 6, is integrated with the head portion 9a. Therefore, the cylinder portion 9b and the head portion 9a are less likely to be distorted, and the sliders 21b and 25 can smoothly slide on the inner circumference of the cylinder portion 9b, and can be expanded and contracted smoothly.
そして、筒型リニアモータ1は、ロッド11の界磁6に対する位置を図示しないストロークセンサで検知し、コア3の界磁6に対する電気角を把握して通電位相切換を行うとともにPWM制御により、各巻線5の電流量を制御して、筒型リニアモータ1における推力と電機子2の移動方向とを制御するコントローラによって駆動される。なお、前述のコントローラにおける制御方法は、一例でありこれに限られない。また、電機子2と界磁6とを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線5への通電、あるいは、巻線5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させて筒型リニアモータ1に前記外力による機器の振動や運動をダンピングさせ得るし、外力から電力を生むエネルギー回生も可能である。 The cylindrical linear motor 1 detects the position of the rod 11 with respect to the magnetic field 6 by a stroke sensor (not shown), grasps the electrical angle of the core 3 with respect to the magnetic field 6, switches the energization phase, and controls each winding by PWM control. It is driven by a controller that controls the amount of current in line 5 to control the thrust in cylindrical linear motor 1 and the moving direction of armature 2 . In addition, the control method in the controller described above is an example and is not limited to this. In addition, when an external force acts to relatively displace the armature 2 and the magnetic field 6 in the axial direction, the energization of the winding 5 or the induced electromotive force generated in the winding 5 produces a thrust that suppresses the relative displacement. can be generated to cause the cylindrical linear motor 1 to damp vibrations and motions of the equipment due to the external force, and energy regeneration to generate electric power from the external force is also possible.
以上のように、本発明の筒型リニアモータ1は、軸方向の内周にN極とS極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石10a,10bを有する筒状の界磁6と、界磁6の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子2と、筒状であって界磁6の外周を覆うバレル7と、バレル7の一方の開口端に取り付けられて界磁6の左端(一方の端部)6aに対向するヘッド部(ヘッド部材)9aと、バレル7の他方の開口端に取り付けられて界磁6の右端(他方の端部)6bに対向するボトムキャップ(ボトム部材)12と、ボトムキャップ(ボトム部材)12と界磁6との間に介装される環状のエンド側スペーサ(スペーサ)41と、エンド側スペーサ(スペーサ)41の軸方向端部に設けた凹部41c内に収容されて界磁6を付勢するOリング(弾性体)42とを備えて構成されている。 As described above, the cylindrical linear motor 1 of the present invention has a plurality of annular permanent magnets 10a and 10b stacked such that the N poles and S poles are alternately arranged on the inner periphery in the axial direction. a magnetic field 6, an armature 2 axially movably inserted into the inner circumference of the magnetic field 6, a cylindrical barrel 7 covering the outer circumference of the magnetic field 6, and one opening of the barrel 7 A head portion (head member) 9a attached to the end and facing the left end (one end) 6a of the field 6, and a right end (the other end) of the field 6 attached to the other open end of the barrel 7. ) 6b, an annular end-side spacer (spacer) 41 interposed between the bottom cap (bottom member) 12 and the field magnet 6, and an end-side spacer (spacer) and an O-ring (elastic body) 42 that is housed in a concave portion 41c provided at the axial end of the magnetic field 41 and biases the magnetic field 6. As shown in FIG.
このように構成された筒型リニアモータ1では、界磁6がエンド側スペーサ(スペーサ)41の凹部41c内に収容されたOリング(弾性体)42によって付勢されているため、筒型リニアモータ1の長年の使用によって高熱に晒されて界磁6の軸方向長さが僅かに変化してもOリング(弾性体)42によって界磁6のバレル7内での軸方向のガタつきを防止できる。また、Oリング(弾性体)42が界磁6に対向するエンド側スペーサ(スペーサ)41の凹部41c内に収容されているので、筒型リニアモータ1が推力を発生した際に界磁6が当該推力の反力を受けても、Oリング(弾性体)42のみならずエンド側スペーサ(スペーサ)41でも当該反力を受けるため、筒型リニアモータ1の推力を高推力化してもOリング42が押しつぶされずに界磁6のバレル7に対する軸方向のずれを抑制できる。 In the cylindrical linear motor 1 configured as described above, the magnetic field 6 is urged by the O-ring (elastic body) 42 accommodated in the concave portion 41c of the end-side spacer (spacer) 41. Even if the axial length of the magnetic field 6 changes slightly due to exposure to high heat due to long-term use of the motor 1, the O-ring (elastic body) 42 prevents the magnetic field 6 from wobbling in the barrel 7 in the axial direction. can be prevented. Further, since the O-ring (elastic body) 42 is accommodated in the concave portion 41c of the end-side spacer (spacer) 41 facing the magnetic field 6, the magnetic field 6 is Even if the reaction force of the thrust is received, not only the O-ring (elastic body) 42 but also the end-side spacer (spacer) 41 receives the reaction force. Axial deviation of the field 6 with respect to the barrel 7 can be suppressed without crushing the field 42 .
以上、このように構成された筒型リニアモータ1によれば、高い推力の発生が可能となるとともに、界磁6のガタつきを防止できる。 As described above, according to the cylindrical linear motor 1 configured as described above, it is possible to generate a high thrust force and prevent the magnetic field 6 from rattling.
なお、前述したところでは、弾性体は、Oリング42とされているが、Oリング42以外にも、界磁6を付勢できればよいので、スプリングワッシャやその他のスプリング、ゴム等とされてもよい。また、凹部41cは、必ずしも環状とされずともよいが、凹部41cが環状に形成されて、弾性体も環状とされると、弾性体の付勢力を円筒状の界磁6に対して周方向で均等に作用させ得るので界磁6の軸方向のガタつきを効果的に抑制し得る。 In the above description, the O-ring 42 is used as the elastic body, but a spring washer, other springs, rubber, or the like may be used in addition to the O-ring 42, as long as the magnetic field 6 can be biased. good. Further, although the recess 41c does not necessarily have to be annular, if the recess 41c is formed in an annular shape and the elastic body is also annular, the urging force of the elastic body is applied to the cylindrical magnetic field 6 in the circumferential direction. , the axial rattling of the magnetic field 6 can be effectively suppressed.
さらに、本実施の形態では、エンド側スペーサ41のみに凹部41cを設けてOリング(弾性体)を凹部41cに収容する構造を採用しているが、これに代えて、或いは、これに加えて、ヘッド側スペーサ40に凹部を設けて、ヘッド側スペーサの凹部に界磁6を軸方向に付勢する弾性体を収容してもよい。 Furthermore, in this embodiment, only the end-side spacer 41 is provided with the recess 41c and the O-ring (elastic body) is accommodated in the recess 41c. Alternatively, a recess may be provided in the head-side spacer 40, and an elastic body for biasing the magnetic field 6 in the axial direction may be accommodated in the recess of the head-side spacer.
本実施の形態では、エンド側スペーサ(スペーサ)41に設けられた凹部41cは、内周と外周に側壁を有する構造となっているので、界磁6が前記反力を受けた際に、エンド側スペーサ(スペーサ)41は、凹部41cの内側の肉厚と外周の肉厚とで反力を受け得る構造となって強度上有利となるが、凹部を環状とする場合、内周側或いは外周側に側壁を有しない構造も採用できる。 In the present embodiment, the recess 41c provided in the end-side spacer (spacer) 41 has a structure having sidewalls on the inner and outer peripheries. The side spacer (spacer) 41 has a structure capable of receiving a reaction force due to the inner wall thickness and the outer peripheral wall thickness of the recess 41c, which is advantageous in terms of strength. A structure without side walls can also be adopted.
また、本実施の形態では、エンド側スペーサ(スペーサ)41の反界磁側端にOリング(弾性体)42を収容する凹部41cを設けているので、筒型リニアモータ1のメンテナンスの際に、ボトムキャップ(ボトム部材)12をバレル7から取り外せば、エンド側スペーサ(スペーサ)41をバレル7から取り外さなくともOリング(弾性体)42にアクセスでき、Oリング(弾性体)42の交換が容易となる。なお、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、インナーチューブ9における筒部9bがヘッド部材としてのヘッド部9aと一体とされる構造を採用しているが、ヘッド部9aのみがバレル7に取り外し可能な態様となっていてもよく、その場合、ヘッド側スペーサ40を請求項に言うスペーサとして利用して反界磁側端に凹部を設け、当該凹部内に弾性体を収容すればヘッド部9aの取り外しによって弾性体の交換が容易に行えることになるので、このようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, since the recess 41c for accommodating the O-ring (elastic body) 42 is provided at the end of the end-side spacer (spacer) 41 on the anti-field side, maintenance of the cylindrical linear motor 1 is facilitated. If the bottom cap (bottom member) 12 is removed from the barrel 7, the O-ring (elastic body) 42 can be accessed without removing the end side spacer (spacer) 41 from the barrel 7, and the O-ring (elastic body) 42 can be replaced. easier. In the tubular linear motor 1 of the present embodiment, the tubular portion 9b of the inner tube 9 is integrated with the head portion 9a as a head member. It may be detachable, in which case the head side spacer 40 can be used as a spacer, provided with a recess on the opposite side of the magnetic field, and an elastic body can be accommodated in the recess to form a head portion. Since the elastic body can be easily replaced by removing 9a, it may be done in this manner.
なお、エンド側スペーサ41の界磁側の端部に凹部を設けて当該凹部にOリングを収容したり、ヘッド側スペーサ40の界磁側の端部に凹部を設けて当該凹部にOリングを収容したりすると、筒型リニアモータ1の使用によって高温に晒される界磁6にOリングが焼き付いてしまいOリングの交換が困難となる。ただし、交換が不要な弾性体を使用する場合、エンド側スペーサ41の界磁側の端部に凹部を設けて当該凹部に弾性体を収容してもよいし、ヘッド側スペーサ40の界磁側の端部に凹部を設けて当該凹部に弾性体を収容してもよい。 A recess may be provided at the end of the end-side spacer 41 on the field side to accommodate an O-ring, or a recess may be provided at the end of the head-side spacer 40 on the field side to accommodate the O-ring. Otherwise, the O-ring will seize on the magnetic field 6 exposed to high temperatures due to the use of the cylindrical linear motor 1, making it difficult to replace the O-ring. However, when using an elastic body that does not need to be replaced, a recess may be provided at the end of the end-side spacer 41 on the field side and the elastic body may be accommodated in the recess. A concave portion may be provided at the end of the elastic body to accommodate the elastic body.
また、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、エンド側スペーサ(スペーサ)41の軸方向端部は、電機子2が通電されずに無負荷な状態にあって、界磁6がOリング42の弾発力を受ける他には電機子2から軸方向の荷重を受けない状態、つまり、電機子2が無負荷の状態において、ボトムキャップ(ボトム部材)12と界磁6とに当接している。このように構成された筒型リニアモータ1では、エンド側スペーサ(スペーサ)41の軸方向端部は、電機子2が無負荷の状態において、ボトムキャップ(ボトム部材)12と界磁6とに当接しているので、推力発生時に界磁6に反力が作用しても界磁6がエンド側スペーサ(スペーサ)41によって支持され、さらに、Oリング(弾性体)42によって界磁6が付勢されるので、バレル7に対する界磁6の軸方向へのずれを効果的に防止できる。なお、ヘッド側スペーサ40をスペーサとして用い、ヘッド側スペーサ40に凹部を設けて弾性体を当該凹部に収容する場合、電機子2が無負荷の状態において、ヘッド側スペーサ40の軸方向端部をヘッド部(ヘッド部材)9aと界磁6とに当接させれば、推力発生時に界磁6に反力が作用した際にバレル7に対する界磁6の軸方向へのずれを効果的に防止できる。 Further, in the cylindrical linear motor 1 of the present embodiment, the axial ends of the end-side spacers (spacers) 41 are in a no-load state where the armature 2 is not energized and the magnetic field 6 is in contact with the O-ring. The bottom cap (bottom member) 12 and the magnetic field 6 are in contact with each other when the armature 2 receives no axial load other than the elastic force of the armature 2, that is, when the armature 2 is in a no-load state. ing. In the cylindrical linear motor 1 configured as described above, the axial end of the end-side spacer (spacer) 41 is in contact with the bottom cap (bottom member) 12 and the magnetic field 6 when the armature 2 is in a no-load state. Since they are in contact with each other, the field magnet 6 is supported by the end-side spacer (spacer) 41 even if a reaction force acts on the field magnet 6 when the thrust force is generated. As a result, axial displacement of the field 6 with respect to the barrel 7 can be effectively prevented. When the head-side spacer 40 is used as a spacer and a concave portion is provided in the head-side spacer 40 to house the elastic body in the concave portion, the axial end portion of the head-side spacer 40 is pushed when the armature 2 is in a no-load state. If the head portion (head member) 9a and the magnetic field 6 are brought into contact with each other, it is possible to effectively prevent the magnetic field 6 from being axially displaced from the barrel 7 when a reaction force acts on the magnetic field 6 when a thrust force is generated. can.
さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、凹部41cは、環状凹部であって、弾性体は、環状のOリング42とされている。このように構成された筒型リニアモータ1によれば、規格が決まっておりコンパクトなOリング42を弾性体とすることで、エンド側スペーサ(スペーサ)41に対してOリング42を無理なく装着できるとともに、Oリング42が安価で手に入りやすいので、筒型リニアモータ1を安価に製造できる。なお、弾性体をOリング42とする場合、メンテナンス時の交換の容易性に鑑み、エンド側スペーサ(スペーサ)41の反界磁側端に凹部41cを設けるとよい。また、ヘッド部9aのみのバレル7からの取り外しが可能であれば、Oリング42が収容される凹部をヘッド側スペーサ40の反界磁側端に設けても、同様に、メンテナンス時の交換が容易となる。 Furthermore, in the cylindrical linear motor 1 of the present embodiment, the concave portion 41c is an annular concave portion, and the elastic body is the annular O-ring 42 . According to the cylindrical linear motor 1 configured in this manner, the standardized and compact O-ring 42 is made of an elastic body, so that the O-ring 42 can be easily attached to the end-side spacer (spacer) 41. In addition, since the O-ring 42 is inexpensive and readily available, the cylindrical linear motor 1 can be manufactured at low cost. When the O-ring 42 is used as the elastic body, it is preferable to provide a concave portion 41c at the anti-field side end of the end-side spacer (spacer) 41 in view of ease of replacement during maintenance. Also, if only the head portion 9a can be removed from the barrel 7, even if a recess for accommodating the O-ring 42 is provided at the anti-field side end of the head-side spacer 40, replacement at the time of maintenance is similarly possible. easier.
また、本実施の形態では、電機子2を軸方向に駆動する際に反力としてインナーチューブ9のヘッド部9aに軸力が作用しても、ヘッド部9aと筒部9bとの境に湾曲面9c設けられているので、インナーチューブ9の前記境の部分への応力集中を緩和できる。ヘッド側スペーサ40が湾曲面9c避ける逃げ部40dを備えているので、ヘッド側スペーサ40の端面40cがヘッド部9aに正対して当接できるので、電機子2の駆動時の界磁6に作用する軸力によるヘッド側スペーサ40とヘッド部9aとの接触圧力を低減できる。 Further, in this embodiment, even if an axial force acts on the head portion 9a of the inner tube 9 as a reaction force when the armature 2 is driven in the axial direction, the boundary between the head portion 9a and the cylindrical portion 9b is curved. Since the surface 9c is provided, stress concentration on the boundary portion of the inner tube 9 can be alleviated. Since the head-side spacer 40 is provided with the relief portion 40d that avoids the curved surface 9c, the end surface 40c of the head-side spacer 40 can directly face the head portion 9a and contact the head portion 9a. The contact pressure between the head-side spacer 40 and the head portion 9a due to the axial force can be reduced.
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 preferred embodiments of the invention have been described in detail above, modifications, variations, and changes are possible without departing from the scope of the claims.
1・・・筒型リニアモータ、2・・・電機子、6・・・界磁、7・・・バレル、9a・・・ヘッド部(ヘッド部材)、10a,10b・・・永久磁石、12・・・ボトムキャップ(ボトム部材)、41・・・エンド側スペーサ(スペーサ)、41c・・・凹部、42・・・Oリング(弾性体) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Cylindrical linear motor 2... Armature 6... Field magnet 7... Barrel 9a... Head part (head member) 10a, 10b... Permanent magnet 12 ... bottom cap (bottom member), 41 ... end-side spacer (spacer), 41c ... concave portion, 42 ... O-ring (elastic body)
Claims (3)
前記界磁の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子と、
筒状であって前記界磁の外周を覆うバレルと、
前記バレルの一方の開口端に取り付けられて前記界磁の一方の端部に対向するヘッド部材と、
前記バレルの他方の開口端に取り付けられて前記界磁の他方の端部に対向するボトム部材と、
前記ヘッド部材および前記ボトム部材の少なくとも一方と前記界磁との間に介装される環状のスペーサと、
前記スペーサの軸方向端部に設けた凹部内に収容されて前記界磁を付勢する弾性体とを備えた
ことを特徴とする筒型リニアモータ。 a tubular magnetic field magnet having a plurality of annular permanent magnets stacked such that N poles and S poles are alternately arranged on the inner periphery in the axial direction;
an armature inserted axially movably on the inner peripheral side of the magnetic field;
a cylindrical barrel covering the outer periphery of the magnetic field;
a head member attached to one open end of the barrel and facing one end of the field;
a bottom member attached to the other open end of the barrel and facing the other end of the field;
an annular spacer interposed between at least one of the head member and the bottom member and the field magnet;
A cylindrical linear motor, comprising: an elastic body that is accommodated in a recess provided in an axial end of the spacer and biases the magnetic field.
ことを特徴とする請求項1に記載の筒型リニアモータ。 2. The tubular linear motor according to claim 1, wherein the concave portion is provided at the end of the spacer on the anti-field side.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の筒型リニアモータ。 3. The cylindrical linear motor according to claim 1, wherein the spacer is in contact with one of the head member and the bottom member and the magnetic field when the armature is in a no-load state. .
Priority Applications (1)
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JP2022024374A JP2023121182A (en) | 2022-02-21 | 2022-02-21 | Cylindrical linear motor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN118572942A (en) * | 2024-07-31 | 2024-08-30 | 山东天瑞重工有限公司 | Magnetic suspension motor |
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- 2022-02-21 JP JP2022024374A patent/JP2023121182A/en active Pending
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