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JP7569534B2 - Cylindrical Linear Motor - Google Patents

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JP7569534B2
JP7569534B2 JP2021034938A JP2021034938A JP7569534B2 JP 7569534 B2 JP7569534 B2 JP 7569534B2 JP 2021034938 A JP2021034938 A JP 2021034938A JP 2021034938 A JP2021034938 A JP 2021034938A JP 7569534 B2 JP7569534 B2 JP 7569534B2
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cylindrical linear
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浩介 佐藤
眞一郎 袴田
大智 芝原
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Description

本発明は、筒型リニアモータに関する。 The present invention relates to a cylindrical linear motor.

筒型リニアモータは、筒状の界磁と、界磁内に軸方向へ移動可能に挿入された電機子とを備え、電機子は、環状であって外周に複数の環状のティースを備えたコアと、ティース間のスロットに装着される巻線とを備えている。このように構成された筒型リニアモータでは、電機子の巻線への通電によって界磁を電機子に対して軸方向へ駆動できる。 A cylindrical linear motor has a cylindrical field magnet and an armature inserted into the field magnet so that it can move axially. The armature has a ring-shaped core with multiple ring-shaped teeth on its outer periphery, and windings that are fitted into slots between the teeth. In a cylindrical linear motor configured in this way, the field magnet can be driven axially relative to the armature by passing current through the armature windings.

筒型リニアモータでは、界磁の駆動方向が軸方向であるために電機子におけるコアが軸方向において端部を持っており、コアの端効果によるコギング推力が発生してしまう。 In a cylindrical linear motor, the driving direction of the field magnet is the axial direction, so the core in the armature has ends in the axial direction, and cogging thrust is generated due to the end effect of the core.

このようなコアの端効果によるコギング推力を低減するために、軸方向に配置される2つのコアとコア間に介装される非磁性体のスペーサとで電機子を構成した筒型リニアモータが提案されている。このように構成された筒型リニアモータでは、コアをスペーサによって適切な間隔に配置することで一方のコアの端効果によるコギング推力を他方のコアの端効果によるコギング推力で打ち消すようにして、全体としてコギング推力を低減している(たとえば、特許文献1参照)。 In order to reduce the cogging thrust caused by the end effect of such cores, a cylindrical linear motor has been proposed in which the armature is made up of two axially arranged cores and a non-magnetic spacer interposed between the cores. In a cylindrical linear motor configured in this way, the cores are spaced at an appropriate distance by the spacer, so that the cogging thrust caused by the end effect of one core is cancelled out by the cogging thrust caused by the end effect of the other core, thereby reducing the cogging thrust overall (see, for example, Patent Document 1).

また、これとは別に、電気角で120度ずつずらして配置される3つの電機子で1つの電機子グループを構成し、3つの電気子グループを電気角で60度ずつずらして配置し、電機子グループ間に軟鉄或いはケイ素鋼板で構成された補極を挿入した構成を備えた筒型リニアモータの提案がある(たとえば、特許文献2参照)。この特許文献2の筒型リニアモータでは、電機子グループ間の補極によって電機子グループにおける端効果が低減される。 Separately, a cylindrical linear motor has been proposed in which one armature group is made up of three armatures arranged with an electrical angle of 120 degrees, and the three armatures groups are arranged with an electrical angle of 60 degrees, with interpoles made of soft iron or silicon steel inserted between the armature groups (see, for example, Patent Document 2). In the cylindrical linear motor of Patent Document 2, the interpoles between the armature groups reduce the end effect in the armature groups.

国際公開2019/202758号公報International Publication No. 2019/202758 特開2019-22412号公報JP 2019-22412 A

特許文献1に開示された筒型リニアモータでは、複数のコアを軸方向で適切な間隔で配置することで、一方のコアのコギング推力を他方のコアのコギング推力で打ち消すようにしているものの、1つのコアにつき2つの端部があり、合計4つの端部で端効果が生じることから、より一層のコギング推力の低下が望まれる。 In the cylindrical linear motor disclosed in Patent Document 1, multiple cores are arranged at appropriate intervals in the axial direction to cancel out the cogging thrust of one core with the cogging thrust of the other core. However, since there are two ends per core, and end effects occur at a total of four ends, it is desirable to further reduce the cogging thrust.

また、特許文献2に開示された筒型リニアモータでは、電機子ブロックの間隔が電気角の60度に相当するスロットピッチの2分の1の間隔となっているため、界磁の磁石ピッチと電機子におけるスロットピッチにずれが生じるため推力が低下するという問題がある。また、電機子グループ内には3つの電機子が空隙を開けて並べて配置されているため、各電機子の2つの端部で端効果が生じるので、より一層のコギング推力の低減が望まれる。 In addition, in the cylindrical linear motor disclosed in Patent Document 2, the spacing between the armature blocks is half the slot pitch, which corresponds to an electrical angle of 60 degrees, so there is a problem in that thrust is reduced due to a misalignment between the magnet pitch of the field magnet and the slot pitch in the armature. In addition, because three armatures are arranged side by side with gaps between them in each armature group, end effects occur at the two ends of each armature, so it is desirable to further reduce the cogging thrust.

そこで、本発明は、コギング推力を低減しつつも推力の向上を可能とする筒型リニアモータの提供を目的とする。 The present invention aims to provide a cylindrical linear motor that can reduce cogging thrust while improving thrust.

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、筒状の界磁と、筒状であって界磁の内周或いは外周に界磁に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティースを有して軸方向に並べて配置される複数のコアと、コアのティース間のスロットに装着される巻線と、コア間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサとを具備する電機子とを備え、スペーサの軸方向幅がスロットのピッチであるスロットピッチの整数倍に設定されている。 To achieve the above object, the cylindrical linear motor of the present invention comprises a cylindrical field magnet, a plurality of cylindrical cores arranged in the axial direction, each having a plurality of teeth spaced apart in the axial direction around the field magnet side, and arranged on the inner or outer circumference of the field magnet so as to be movable in the axial direction relative to the field magnet, a winding attached to the slot between the teeth of the core, and an annular spacer made of a magnetic material interposed between the cores, and an armature having the axial width of the spacer set to an integer multiple of the slot pitch, which is the pitch of the slots.

このように構成された筒型リニアモータでは、電機子を構成する複数のコアの間に介装されるスペーサが磁性体で形成されているため、コアのスペーサ側の端部は端効果を生じさない。また、スペーサの軸方向幅は、コアにおけるスロットピッチの整数倍となっているため、界磁の磁石ピッチとコアのスロットピッチにずれが生じず、推力低下を招くことが無く、複数のコアの巻線を単一の駆動回路で駆動できる。 In a cylindrical linear motor configured in this manner, the spacers interposed between the multiple cores that make up the armature are made of a magnetic material, so the ends of the cores on the spacer side do not produce end effects. In addition, the axial width of the spacer is an integer multiple of the slot pitch in the core, so there is no misalignment between the magnet pitch of the field magnet and the slot pitch of the core, which does not lead to a decrease in thrust and allows the windings of the multiple cores to be driven by a single drive circuit.

また、筒型リニアモータにおけるスペーサは、軸方向の両端に凹部を有していてもよい。このようにスペーサが凹部を備えていると、スペーサが軽量となるため筒型リニアモータの全体の質量も軽量となり、筒型リニアモータの質量推力密度が向上する
さらに、筒型リニアモータは、電機子の軸方向の両端にそれぞれ配置される一対のスライダを備え、界磁が電機子側に非磁性体のチューブを有し、スペーサおよびスライダが界磁側の周囲にチューブの周面に摺接するウェアリングを有していてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、複数のコアを備える電機子がスペーサおよびスライダによって少なくとも3点以上で支持されるため、界磁に対して電機子が偏心することなく円滑に軸方向へ移動できる。
In addition, the spacer in the cylindrical linear motor may have recesses at both ends in the axial direction. If the spacer has recesses in this way, the spacer becomes lighter, so the entire mass of the cylindrical linear motor becomes lighter, and the mass thrust density of the cylindrical linear motor is improved. Furthermore, the cylindrical linear motor may have a pair of sliders arranged at both ends in the axial direction of the armature, the field magnet has a non-magnetic tube on the armature side, and the spacer and slider have a wear ring that slides against the circumferential surface of the tube around the field magnet side. According to the cylindrical linear motor configured in this way, the armature having multiple cores is supported at at least three points by the spacers and sliders, so that the armature can move smoothly in the axial direction without being eccentric with respect to the field magnet.

本発明の筒型リニアモータによれば、コギング推力を低減しつつも推力を向上できる。 The cylindrical linear motor of the present invention can improve thrust while reducing cogging thrust.

一実施の形態における筒型リニアモータの縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view of a cylindrical linear motor according to an embodiment;

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、筒状の界磁6と、筒状であって界磁6の内周に界磁6に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲となる外周に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティース3bを有して軸方向に並べて配置される2つのコア3,3と、コア3のティース3b,3b間のスロット3cに装着される巻線4と、コア3,3間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサ5とを具備する電機子2とを備えて構成されている。 The present invention will be described below based on the embodiment shown in the drawings. As shown in FIG. 1, the cylindrical linear motor 1 in one embodiment is configured with a cylindrical field magnet 6, two cylindrical cores 3, 3 arranged side by side in the axial direction, each of which is arranged on the inner periphery of the field magnet 6 so as to be movable in the axial direction relative to the field magnet 6 and has a plurality of teeth 3b spaced apart in the axial direction on the outer periphery surrounding the field magnet side, a winding 4 attached to the slot 3c between the teeth 3b, 3b of the core 3, and an annular spacer 5 made of a magnetic material interposed between the cores 3, 3.

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、コア3のティース3b,3b間のスロット3cに装着された巻線4と、コア3,3間に設けたスペーサ5とを備えており、円筒状のロッド11の外周に装着されている。このように構成された電機子2は、筒状の界磁6内に軸方向へ移動可能に挿入されており、界磁6に対して軸方向に相対移動でき、本実施の形態では固定子とされている。 The components of the cylindrical linear motor 1 will be described in detail below. The armature 2 includes a core 3, a winding 4 attached to slots 3c between the teeth 3b, 3b of the core 3, and a spacer 5 provided between the cores 3, 3, and is attached to the outer periphery of a cylindrical rod 11. The armature 2 thus configured is inserted into the cylindrical field magnet 6 so as to be movable in the axial direction, and can move axially relative to the field magnet 6, and in this embodiment serves as a stator.

コア3,3は、ともに同形状とされており、円筒状のコア本体3aと、環状であってコア本体3aの外周に設けた複数のティース3bとを備えて構成されてロッド11の外周に軸方向に並べて装着されている。 The cores 3, 3 are both of the same shape, and are comprised of a cylindrical core body 3a and a number of annular teeth 3b provided on the outer periphery of the core body 3a, and are attached to the outer periphery of the rod 11 in a line in the axial direction.

コア本体3aは、前述の通り円筒状であって、その横断面積は、コア3の軸線を中心とする円筒でティース3bの内周から外周までのどこを切っても、ティース3bを前記円筒で切断した際にできる断面の面積以上となるように肉厚が確保されている。 As mentioned above, the core body 3a is cylindrical, and its thickness is ensured so that the cross-sectional area is equal to or greater than the cross-sectional area of the teeth 3b when cut anywhere from the inner periphery to the outer periphery with a cylinder centered on the axis of the core 3.

本実施の形態では、図1に示すように、コア本体3の外周に10個のティース3bが、軸方向に等間隔に並べて設けられており、ティース3b,3b間にそれぞれ巻線4が装着される空隙でなるスロット3cが形成されている。なお、本実施の形態では、ティース3bは、断面形状を台形にして外周における幅よりも内周における幅を大きくして内周側の磁路断面積を大きく確保しているが、内周から外周まで軸方向長さ(幅)が等しい矩形の断面形状をしていてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, ten teeth 3b are arranged at equal intervals in the axial direction on the outer periphery of the core body 3, and slots 3c are formed between the teeth 3b, each of which is a gap into which a winding 4 is attached. In this embodiment, the teeth 3b have a trapezoidal cross-sectional shape with a larger width at the inner periphery than at the outer periphery to ensure a large magnetic path cross-sectional area on the inner periphery side, but they may also have a rectangular cross-sectional shape with the same axial length (width) from the inner periphery to the outer periphery.

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3cが合計で9個設けられている。そして、このスロット3cには、巻線4が巻き回されて装着されている。巻線4は、U相、V相およびW相の三相巻線とされている。図1中左側のコア3の9個のスロット3cには、図1中左側からW相、W相、W相とU相、U相、U相、U相とV相、V相、V相、V相とW相の巻線4が装着されている。また、図1中右側のコア3の9個のスロット3cには、図1中左側から順に、W相とU相、U相、U相、U相とV相、V相、V相、V相とW相、W相、W相の巻線4が装着されている。なお、各コア3のスロット3cに装着される巻線4の相は、一例であって、これに限定されるものではなく、また、極数とスロット数によっても適宜変更可能である。 In addition, in this embodiment, a total of nine slots 3c consisting of gaps are provided between adjacent teeth 3b, 3b in FIG. 1. Windings 4 are wound and attached to these slots 3c. The windings 4 are three-phase windings of U-phase, V-phase, and W-phase. The nine slots 3c of the core 3 on the left side in FIG. 1 are fitted with windings 4 of W-phase, W-phase, W-phase and U-phase, U-phase, U-phase, U-phase and V-phase, V-phase, V-phase, and V-phase and W-phase from the left side in FIG. 1. The nine slots 3c of the core 3 on the right side in FIG. 1 are fitted with windings 4 of W-phase and U-phase, U-phase, U-phase, U-phase and V-phase, V-phase, V-phase and W-phase, W-phase, and W-phase from the left side in FIG. 1. Note that the phases of the windings 4 that are attached to the slots 3c of each core 3 are just an example and are not limited to this, and can be changed as appropriate depending on the number of poles and the number of slots.

そして、このように構成されたコア3,3は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド11の外周に装着されている。具体的には、コア3,3は、ロッド11の図1中右端側となる先端側の外周に嵌合されており、ロッド11に装着される環状であって非磁性体で形成された一対のスライダ12,13によって挟持されてロッド11に固定されている。スライダ12,13の外周には、ウェアリング12a,13aが装着されている。また、コア3,3間には、ロッド11の外周にコア3,3とともに嵌合される磁性体で形成されるスペーサ5が介装されており、コア3とコア3は、スペーサ5の軸方向長さL1だけ間隔を空けてロッド11に固定されている。スライダ12,13およびスペーサ5の外径は、コア3,3の外径よりも大径に設定されている。 The cores 3, 3 thus constructed are mounted on the outer periphery of the rod 11, which is the output shaft and is made of a non-magnetic material. Specifically, the cores 3, 3 are fitted to the outer periphery of the tip side of the rod 11, which is the right end side in FIG. 1, and are fixed to the rod 11 by being sandwiched between a pair of annular sliders 12, 13 made of a non-magnetic material and attached to the rod 11. Wear rings 12a, 13a are attached to the outer periphery of the sliders 12, 13. In addition, a spacer 5 made of a magnetic material that is fitted to the outer periphery of the rod 11 together with the cores 3, 3 is interposed between the cores 3, 3, and the cores 3 and 3 are fixed to the rod 11 with a gap of the axial length L1 of the spacer 5. The outer diameters of the sliders 12, 13 and the spacer 5 are set to be larger than the outer diameters of the cores 3, 3.

スペーサ5は、環状の磁性体で形成されており、軸方向における両端には、環状の凹部5a,5bが設けられるとともに、外周にウェアリング5cが装着されている。このように、スペーサ5は、凹部5a,5bを備えていて、肉抜きがなされているため、凹部5a,5bを備えず単なる環状とされる場合に比較して軽量となっている。また、スペーサ5の軸方向の幅L1は、コア3のスロットピッチL2の2倍の長さに設定されている。なお、スペーサ5の軸方向の幅L1は、nを整数とすると、L1=n×L2を満たしていればよい。つまり、スペーサ5の軸方向の幅L1は、コア3のスロットピッチL2の整数倍の長さに設定されていればよい。 The spacer 5 is formed of an annular magnetic material, and has annular recesses 5a, 5b at both ends in the axial direction, and a wear ring 5c is attached to the outer periphery. In this way, the spacer 5 has the recesses 5a, 5b and is hollowed out, so it is lighter than a simple annular spacer without the recesses 5a, 5b. The axial width L1 of the spacer 5 is set to twice the length of the slot pitch L2 of the core 3. The axial width L1 of the spacer 5 only needs to satisfy L1 = n x L2, where n is an integer. In other words, the axial width L1 of the spacer 5 only needs to be set to an integer multiple of the slot pitch L2 of the core 3.

そして、電機子2を保持したロッド11は、界磁6内に軸方向移動自在に挿入されている。ロッド11の図1中左端は、界磁6の外周を覆うバレル7の図1中左端に装着された環状のヘッドキャップ15内を通じてバレル7から外方へ突出している。また、ロッド11の図1中左端側となる基端側は、筒型リニアモータ1が設置される機器等への取り付けを可能とするブラケット16が取り付けられている。 The rod 11 holding the armature 2 is inserted into the field magnet 6 so as to be freely movable in the axial direction. The left end of the rod 11 in FIG. 1 protrudes outward from the barrel 7 through an annular head cap 15 attached to the left end in FIG. 1 of the barrel 7 that covers the outer periphery of the field magnet 6. A bracket 16 is attached to the base end side of the rod 11, which is the left end in FIG. 1, to enable attachment to equipment, etc. in which the cylindrical linear motor 1 is installed.

なお、各コア3におけるスロット3cに装着された同相の巻線4同士は、図示しない渡り線によって直列に接続されており、直列に接続された各相の一端の巻線4同士がコア3のスペーサ側で結線されている。なお、各コア3における巻線4同士が結線された結線部4aは、それぞれスペーサ5の凹部5a,5b内に収容されている。このようにスペーサ5における凹部5a,5bは、スペーサ5の軽量化に寄与するだけでなく、巻線4同士を結線する結線部4aを収容する収容部としても機能する。さらに、直列接続された各相の他端の巻線4から引き出されたリード線17は、ロッド11とロッド11の外周を覆う筒状のカバー14との間の環状隙間内を通じてロッド11の図1中左端となる基端側から筒型リニアモータ1の外方へと引き出されて図示しないインバータ等の駆動回路を介して電源に接続される。そして、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、電機子2は、固定子として機能する。 The windings 4 of the same phase mounted in the slots 3c of each core 3 are connected in series by a jumper wire (not shown), and the windings 4 at one end of each phase connected in series are connected to each other on the spacer side of the core 3. The connection parts 4a where the windings 4 of each core 3 are connected to each other are housed in the recesses 5a and 5b of the spacer 5. In this way, the recesses 5a and 5b in the spacer 5 not only contribute to reducing the weight of the spacer 5, but also function as a housing part for housing the connection parts 4a that connect the windings 4 to each other. Furthermore, the lead wires 17 drawn from the windings 4 at the other end of each phase connected in series are drawn out from the base end side of the rod 11, which is the left end in FIG. 1, through the annular gap between the rod 11 and the cylindrical cover 14 that covers the outer periphery of the rod 11, to the outside of the cylindrical linear motor 1 and connected to a power source via a drive circuit such as an inverter (not shown). In the cylindrical linear motor 1 of this embodiment, the armature 2 functions as a stator.

他方、界磁6は、本実施の形態では、軸方向に交互に積層されて挿入される環状の主磁極の永久磁石6aと環状の副磁極の永久磁石6bと、永久磁石6a,6bの外周に嵌合される円筒状であって磁性体で形成されるバックヨーク8とを備えて構成されている。 On the other hand, in this embodiment, the field magnet 6 is composed of an annular main pole permanent magnet 6a and an annular sub pole permanent magnet 6b that are alternately stacked and inserted in the axial direction, and a cylindrical back yoke 8 made of a magnetic material that is fitted onto the outer periphery of the permanent magnets 6a and 6b.

界磁6は、円筒状の非磁性体で形成されるバレル7と、バレル7内に挿入される円筒状の非磁性体のインナーチューブ9との間に形成された環状隙間内に収容されており、本実施の形態では、可動子として機能する。よって、本実施の形態の筒型リニアモータ1の可動子は、界磁6、バレル7およびインナーチューブ9を備えて構成されている。 The field magnet 6 is housed in an annular gap formed between the barrel 7, which is made of a cylindrical non-magnetic material, and the cylindrical inner tube 9, which is inserted into the barrel 7, and in this embodiment, functions as a mover. Therefore, the mover of the cylindrical linear motor 1 in this embodiment is composed of the field magnet 6, the barrel 7, and the inner tube 9.

なお、図1中で主磁極の永久磁石6aと副磁極の永久磁石6b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6aの着磁方向は径方向となっており、副磁極の永久磁石6bの着磁方向は軸方向となっている。主磁極の永久磁石6aと副磁極の永久磁石6bは、交互に積層されており、隣り合う主磁極の永久磁石6a同士および隣り合う副磁極の永久磁石6b同士の磁極配置が逆向きとなるように配置されて所謂ハルバッハ配列の磁石列Mを形成している。そして、界磁6の内周側には、軸方向でS極とN極が交互に現れるように永久磁石6a,6bが配置されている。 In addition, the triangular marks on the main pole permanent magnet 6a and the sub pole permanent magnet 6b in FIG. 1 indicate the magnetization direction, with the main pole permanent magnet 6a being magnetized in the radial direction and the sub pole permanent magnet 6b being magnetized in the axial direction. The main pole permanent magnets 6a and the sub pole permanent magnets 6b are alternately stacked, and the magnetic pole arrangement of adjacent main pole permanent magnets 6a and adjacent sub pole permanent magnets 6b is arranged so that they are in the opposite direction to each other, forming a magnet array M in a so-called Halbach array. The permanent magnets 6a and 6b are arranged on the inner periphery of the field magnet 6 so that the south and north poles appear alternately in the axial direction.

また、主磁極の永久磁石6aの軸方向長さは、副磁極の永久磁石6bの軸方向長さよりも長くなっており、本実施の形態では、副磁極の永久磁石6bの軸方向の長さの2倍から5倍の範囲になるように設定されている。主磁極の永久磁石6aの軸方向長さを前述した範囲になるようにすればコア3,3との間の主磁極の永久磁石6aとの間の磁気抵抗を小さくできコア3,3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。 The axial length of the main pole permanent magnet 6a is longer than the axial length of the sub pole permanent magnet 6b, and in this embodiment, is set to be in the range of two to five times the axial length of the sub pole permanent magnet 6b. By setting the axial length of the main pole permanent magnet 6a within the above-mentioned range, the magnetic resistance between the main pole permanent magnet 6a and the cores 3, 3 can be reduced, and the magnetic field acting on the cores 3, 3 can be increased, thereby improving the thrust of the cylindrical linear motor 1.

また、本発明の筒型リニアモータ1では、永久磁石6a,6bで形成された磁石列Mの外周にバックヨーク8を設けている。バックヨーク8を設けると副磁極の永久磁石6bの軸方向長さを短くしても磁気抵抗の低い磁路を確保できるため、主磁極の永久磁石6aの軸方向長さを長くする際の筒型リニアモータ1の推力を効果的に向上できる。より詳しくは、永久磁石6a,6bの外周にバックヨーク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6bの軸方向長さを短くしても磁気抵抗の増大が抑制される。よって、主磁極の永久磁石6aの軸方向長さを副磁極の永久磁石6bの軸方向長さよりも長くするとともに永久磁石6a,6b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6a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。なお、バックヨーク8を設けると磁気抵抗の増大を抑制できるが、バックヨーク8の省略も可能である。 In addition, in the cylindrical linear motor 1 of the present invention, a back yoke 8 is provided on the outer periphery of the magnet array M formed by the permanent magnets 6a and 6b. By providing the back yoke 8, a magnetic path with low magnetic resistance can be secured even if the axial length of the permanent magnet 6b of the sub-pole is shortened, so that the thrust of the cylindrical linear motor 1 can be effectively improved when the axial length of the permanent magnet 6a of the main pole is lengthened. More specifically, by providing the back yoke 8 on the outer periphery of the permanent magnets 6a and 6b, a magnetic path with low magnetic resistance can be secured, so that an increase in magnetic resistance can be suppressed even if the axial length of the permanent magnet 6b of the sub-pole is shortened. Therefore, by making the axial length of the permanent magnet 6a of the main pole longer than the axial length of the permanent magnet 6b of the sub-pole and providing a cylindrical back yoke 8 on the outer periphery of the permanent magnets 6a and 6b, the thrust of the cylindrical linear motor 1 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 6a of the main pole. Although providing a back yoke 8 can suppress an increase in magnetic resistance, the back yoke 8 can also be omitted.

なお、副磁極の永久磁石6bは、主磁極の永久磁石6aより高い保磁力を有する永久磁石とされている。永久磁石における残留磁束密度と保磁力は、互いに密接に関係しており、一般的に残留磁束密度を高めると保磁力は低くなり、保磁力を高めると残留磁束密度が低くなるという、互いに背反する関係にある。ハルバッハ配列では、副磁極の永久磁石6bには減磁方向に強い磁界が印加されるため、副磁極の永久磁石6bの保磁力を高くして減磁を抑制し、強い磁界をコア3,3に作用させ得るようにしている。対して、コア3,3に対して作用する磁界の強さは、主磁極の永久磁石6aの磁力線数に左右される。そのため、主磁極の永久磁石6aに高い残留磁束密度の永久磁石を使用して強い磁界をコア3,3に作用させるようにしている。本実施の形態では、副磁極の永久磁石6bを主磁極の永久磁石6aよりも保磁力を高くするのに際して、副磁極の永久磁石6bの材料を主磁極の永久磁石6aの材料よりも保磁力が高い材料としている。よって、材料の選定によって、主磁極の永久磁石6aと副磁極の永久磁石6bの組合せを簡単に実現できる。なお、本実施の形態では、主磁極の永久磁石6a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、副磁極の永久磁石6b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。 The permanent magnet 6b of the sub-pole is a permanent magnet with a higher coercive force than the permanent magnet 6a of the main pole. The residual magnetic flux density and coercive force of a permanent magnet are closely related to each other, and generally, increasing the residual magnetic flux density reduces the coercive force, and increasing the coercive force reduces the residual magnetic flux density, so that they are in a mutually contradictory relationship. In the Halbach arrangement, a strong magnetic field is applied to the permanent magnet 6b of the sub-pole in the demagnetization direction, so the coercive force of the permanent magnet 6b of the sub-pole is increased to suppress demagnetization and allow a strong magnetic field to act on the cores 3, 3. On the other hand, the strength of the magnetic field acting on the cores 3, 3 depends on the number of magnetic field lines of the permanent magnet 6a of the main pole. Therefore, a permanent magnet with a high residual magnetic flux density is used for the permanent magnet 6a of the main pole to allow a strong magnetic field to act on the cores 3, 3. In this embodiment, in order to make the permanent magnet 6b of the sub-pole higher in coercivity than the permanent magnet 6a of the main pole, the material of the permanent magnet 6b of the sub-pole is made of a material with a higher coercivity than the material of the permanent magnet 6a of the main pole. Therefore, by selecting the material, the combination of the permanent magnet 6a of the main pole and the permanent magnet 6b of the sub-pole can be easily realized. In this embodiment, the permanent magnet 6a of the main pole is made of a material with a high residual magnetic flux density, mainly composed of neodymium, iron, and boron, and the permanent magnet 6b of the sub-pole is made of a magnet that is difficult to demagnetize, with the addition of heavy rare earth elements such as dysprosium and terbium to the above material.

前述したところでは、界磁6は、より強い磁界を電機子2へ作用させるべく永久磁石6a,6bをハルバッハ配列で積層した構成を備えているが、電機子2側に軸方向で交互にS極とN極とが現れるように永久磁石を積層して電機子2に磁界を作用させることができればよいので、ハルバッハ配列以外の配列で積層した複数の永久磁石で構成されてもよい。 As described above, the field magnet 6 has a configuration in which the permanent magnets 6a, 6b are stacked in a Halbach array to apply a stronger magnetic field to the armature 2, but as long as the permanent magnets are stacked so that S and N poles appear alternately in the axial direction on the armature 2 side and a magnetic field can be applied to the armature 2, the field magnet 6 may be composed of multiple permanent magnets stacked in an array other than the Halbach array.

つづいて、インナーチューブ9は、筒状であって非磁性体で形成されており、界磁6の内周に嵌合されている。さらに、インナーチューブ9の図1中左端には、環状の内径がインナーチューブ9の内径よりも小径で外径がインナーチューブ9の外径よりも大径なヘッドキャップ15が一体に設けられている。また、インナーチューブ9の内周には、スペーサ5およびスライダ12,13の各ウェアリング5c,12a,13aが摺接しており、スペーサ5およびスライダ12,13によって3点支持されて電機子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。インナーチューブ9は、コア3の外周と界磁6の内周との間の環状の隙間を形成するとともに、スライダ12,13およびスペーサ5と協働して電機子2の軸方向移動を案内する役割を果たしている。なお、インナーチューブ9は、非磁性体で形成されればよいが、合成樹脂で形成されると筒型リニアモータ1の質量推力密度向上効果が高くなる。なお、質量推力密度は、筒型リニアモータ1の性能を示す一つの指標であって、数値が高い程、効率よく推力を発揮できることを示す。また、インナーチューブ9は、電機子2を界磁6に挿入する際に、コア3の界磁6への吸着を防ぐので、良好な組立性を実現できる。このように、インナーチューブ9を設ける利点は多々あるが、インナーチューブ9の省略も可能である。 Next, the inner tube 9 is cylindrical and made of a non-magnetic material, and is fitted to the inner circumference of the field magnet 6. Furthermore, a head cap 15, whose annular inner diameter is smaller than that of the inner tube 9 and whose outer diameter is larger than that of the inner tube 9, is integrally provided at the left end of the inner tube 9 in FIG. 1. The wear rings 5c, 12a, and 13a of the spacer 5 and the sliders 12 and 13 are in sliding contact with the inner circumference of the inner tube 9, and the armature 2 can move smoothly in the axial direction together with the rod 11 without being eccentric with respect to the field magnet 6 by being supported at three points by the spacer 5 and the sliders 12 and 13. The inner tube 9 forms an annular gap between the outer circumference of the core 3 and the inner circumference of the field magnet 6, and plays a role in guiding the axial movement of the armature 2 in cooperation with the sliders 12 and 13 and the spacer 5. The inner tube 9 may be made of a non-magnetic material, but if it is made of synthetic resin, the mass thrust density of the cylindrical linear motor 1 is improved. The mass thrust density is an index of the performance of the cylindrical linear motor 1, and the higher the value, the more efficiently the thrust can be generated. The inner tube 9 also prevents the core 3 from adhering to the field magnet 6 when the armature 2 is inserted into the field magnet 6, which allows for good assembly. Thus, although there are many advantages to providing the inner tube 9, it is also possible to omit the inner tube 9.

また、インナーチューブ9を非磁性体の金属としてもよいが、非磁性体の金属である場合、電機子2が軸方向へ移動する際にインナーチューブ9の内部に渦電流が生じて、電機子2の移動を妨げる力が発生してしまう。これに対して、インナーチューブ9を合成樹脂とすれば渦電流が生じないので筒型リニアモータ1の推力をより効果的に向上できるとともに、筒型リニアモータ1の質量を低減できる。なお、インナーチューブ9を合成樹脂とする場合、フッ素樹脂で製造すればスライダ12,13およびスペーサ5との間の摩擦および摩耗を低減できる。また、インナーチューブ9を他の合成樹脂で形成してもよく、また、摩擦および摩耗を低減するべく他の合成樹脂で形成されたインナーチューブ9の内周をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。 The inner tube 9 may be made of a non-magnetic metal, but if it is a non-magnetic metal, eddy currents will be generated inside the inner tube 9 when the armature 2 moves in the axial direction, generating a force that hinders the movement of the armature 2. In contrast, if the inner tube 9 is made of a synthetic resin, no eddy currents will be generated, so the thrust of the cylindrical linear motor 1 can be improved more effectively and the mass of the cylindrical linear motor 1 can be reduced. If the inner tube 9 is made of a synthetic resin, it can be made of fluororesin to reduce friction and wear between the sliders 12, 13 and the spacer 5. The inner tube 9 may also be made of other synthetic resins, and the inner circumference of the inner tube 9 made of other synthetic resins may be coated with fluororesin to reduce friction and wear.

バレル7は、非磁性体で有底筒状に形成されており、界磁6の磁力によってバレル7の外周に砂鉄等のコンタミナントの付着が防止されている。そして、バレル7およびインナーチューブ9の図1中右端は、バレル7における底部7aによって閉塞されており、バレル7の図1中左端は、インナーチューブ9の左端に設けられてバレル7の内周に螺子締結されるヘッドキャップ15によって閉塞されている。また、バレル7の図1中右端の底部7aには、筒型リニアモータ1を機器等への取り付け可能なブラケット7bを備えている。筒型リニアモータ1は、固定子側となるロッド11の基端に取り付けられたブラケット16と、可動子側となるバレル7の端部を閉塞する底部7aに設けられたブラケット7bを利用して機器等へ取り付けられて使用される。 The barrel 7 is made of a non-magnetic material and is formed into a cylindrical shape with a bottom, and the magnetic force of the field magnet 6 prevents the adhesion of contaminants such as iron sand to the outer periphery of the barrel 7. The right end of the barrel 7 and the inner tube 9 in FIG. 1 is closed by the bottom 7a of the barrel 7, and the left end of the barrel 7 in FIG. 1 is closed by a head cap 15 that is provided at the left end of the inner tube 9 and screwed to the inner periphery of the barrel 7. The bottom 7a at the right end of the barrel 7 in FIG. 1 is equipped with a bracket 7b that can attach the cylindrical linear motor 1 to equipment, etc. The cylindrical linear motor 1 is used by being attached to equipment, etc. using a bracket 16 attached to the base end of the rod 11 on the stator side and a bracket 7b provided on the bottom 7a that closes the end of the barrel 7 on the movable side.

なお、本実施の形態では、インナーチューブ9とヘッドキャップ15とが一体とされて一部品として構成されているが、インナーチューブ9とヘッドキャップ15とは別部品として構成されてもよい。さらに、バレル7とヘッドキャップ15の固定に際しては、螺子締結以外にもボルトやナットによる締結や溶接といった他の固定方法を採用してもよい。また、バレル7における筒部分と底部7aとを別部品として筒部分と底部7aとを連結するようにしてもよい。 In this embodiment, the inner tube 9 and the head cap 15 are integrated and configured as one component, but the inner tube 9 and the head cap 15 may be configured as separate components. Furthermore, when fastening the barrel 7 and the head cap 15, other fastening methods such as fastening with bolts and nuts or welding may be used in addition to screw fastening. Also, the tubular portion and the bottom portion 7a of the barrel 7 may be separate components, and the tubular portion and the bottom portion 7a may be connected to each other.

なお、ヘッドキャップ15は、内周に挿入されるロッド11を覆うカバー14の軸回りをシールするシール部材15aを備えており、筒型リニアモータ1内へのダストや水などの侵入を防止している。また、バレル7およびインナーチューブ9の軸方向長さは、電機子2、スペーサ5およびスライダ12,13との合計の軸方向長さよりも長く、電機子2は、界磁6内の軸方向長さの範囲で図1中左右へストロークできる。 The head cap 15 is equipped with a seal member 15a that seals around the axis of the cover 14 that covers the rod 11 inserted into the inner circumference, preventing dust, water, etc. from entering the cylindrical linear motor 1. The axial length of the barrel 7 and the inner tube 9 is longer than the combined axial length of the armature 2, the spacer 5, and the sliders 12 and 13, and the armature 2 can stroke left and right in FIG. 1 within the range of the axial length within the field magnet 6.

なお、界磁6における永久磁石6a,6bを積層して形成される磁石列Mは、バレル7の端部を閉塞する底部7aとバレル7の開口端に螺着されるヘッドキャップ15とで挟持されてバレル7に固定される。具体的には、磁石列Mの図1中左端とヘッドキャップ15との間、および、磁石列Mの図1中右端と底部7aとの間には、それぞれ環状のリテーナ18,19が介装されており、これらリテーナ18,19を介して磁石列Mがヘッドキャップ15と底部7aとで挟持されて界磁6のバレル7に固定されるとともにバレル7に対する軸方向の位置が調整されている。なお、ヘッドキャップ15とバレル7における底部7aとで界磁6の位置調整と固定が可能であれば、リテーナ18,19を省略できる。また、リテーナ18,19は、それぞれ複数のワッシャを積層して構成されてもよい。 The magnet array M formed by stacking the permanent magnets 6a and 6b in the field magnet 6 is fixed to the barrel 7 by being sandwiched between the bottom 7a that closes the end of the barrel 7 and the head cap 15 that is screwed to the open end of the barrel 7. Specifically, annular retainers 18 and 19 are interposed between the left end of the magnet array M in FIG. 1 and the head cap 15, and between the right end of the magnet array M in FIG. 1 and the bottom 7a, respectively. The magnet array M is sandwiched between the head cap 15 and the bottom 7a via these retainers 18 and 19, and is fixed to the barrel 7 of the field magnet 6, and its axial position relative to the barrel 7 is adjusted. If the position of the field magnet 6 can be adjusted and fixed between the head cap 15 and the bottom 7a of the barrel 7, the retainers 18 and 19 can be omitted. The retainers 18 and 19 may also be formed by stacking multiple washers.

筒型リニアモータ1は、電機子2と界磁6とが互いに軸方向へ相対移動でき、巻線4への通電によって可動子である界磁6を軸方向に駆動して前記機器等へ推力を与えることができる。そして、たとえば、巻線4に対する界磁6の電気角をセンシングし、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4の電流量を制御すれば、筒型リニアモータ1における推力と可動子である界磁6の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1では、電機子2が固定子であり、界磁6は可動子として振る舞う。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4への通電、あるいは、巻線4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回生も可能である。 In the cylindrical linear motor 1, the armature 2 and the field 6 can move relative to each other in the axial direction, and the field 6, which is the mover, can be driven in the axial direction by energizing the windings 4 to provide thrust to the equipment. For example, by sensing the electrical angle of the field 6 relative to the windings 4 and switching the energizing phase based on the electrical angle while controlling the amount of current in each winding 4 by PWM control, the thrust in the cylindrical linear motor 1 and the direction of movement of the field 6, which is the mover, can be controlled. Note that the above-mentioned control method is one example and is not limited to this. Thus, in the cylindrical linear motor 1 of this embodiment, the armature 2 is the stator, and the field 6 behaves as the mover. In addition, when an external force acts to displace the armature 2 and the field magnet 6 relative to each other in the axial direction, a thrust force that suppresses the relative displacement can be generated by passing electricity through the windings 4 or by induced electromotive force generated in the windings 4, allowing the cylindrical linear motor 1 to damp the vibration and movement of the equipment caused by the external force, and energy regeneration that generates electricity from the external force is also possible.

以上のように、本実施の形態の筒型リニアモータ1は、筒状の界磁6と、筒状であって界磁6の内周に界磁6に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲である外周に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティース3bを有して軸方向に並べて配置される複数のコア3と、コア3のティース3b,3b間のスロット3cに装着される巻線4と、コア3,3間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサ5とを具備する電機子2とを備え、スペーサ5の軸方向幅がスロット3cのピッチであるスロットピッチの整数倍に設定されている。 As described above, the cylindrical linear motor 1 of this embodiment includes a cylindrical field magnet 6, a plurality of cylindrical cores 3 arranged in the axial direction, each having a plurality of teeth 3b spaced apart in the axial direction on the outer periphery of the field magnet 6, which are arranged on the inner periphery of the field magnet 6 so as to be movable in the axial direction relative to the field magnet 6, a winding 4 attached to the slots 3c between the teeth 3b, 3b of the cores 3, and an annular spacer 5 made of a magnetic material interposed between the cores 3, 3, and the axial width of the spacer 5 is set to an integer multiple of the slot pitch, which is the pitch of the slots 3c.

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を構成する複数のコア3,3の間に介装されるスペーサ5が磁性体で形成されているため、コア3,3のスペーサ側の端部は端効果を生じさない。よって、本実施の形態の筒型リニアモータ1によれば、電機子2の全体として端効果を生じさせるコア3,3の端部は、反スペーサ側の2つの端部のみとなるので、端効果によるコギング推力を低減できる。 In the cylindrical linear motor 1 configured in this manner, the spacer 5 interposed between the multiple cores 3, 3 that make up the armature 2 is made of a magnetic material, so the ends of the cores 3, 3 on the spacer side do not produce an end effect. Therefore, according to the cylindrical linear motor 1 of this embodiment, the ends of the cores 3, 3 that produce an end effect on the armature 2 as a whole are only the two ends on the opposite side to the spacer, so the cogging thrust due to the end effect can be reduced.

ここで、スペーサ5の軸方向幅がスロットピッチの整数倍以外の長さに設定されてしまうと、一方のコア3と他方のコア3とが界磁6に対して異なる電気角で対向するようになってしまい、推力が低下してしまうだけでなく、一方のコア3の巻線4と他方のコア3の巻線4に異なるタイミングで通電せざるを得なくなるため筒型リニアモータ1の駆動にはコア3の数だけ駆動回路が必要となってしまう。これに対して、本実施の形態の筒型リニアモータ1におけるスペーサ5の軸方向幅は、コア3におけるスロットピッチの整数倍となっているため、界磁6の磁石ピッチとコア3のスロットピッチにずれが生じず、推力低下を招くことが無く、2つのコア3の巻線4を単一の駆動回路で駆動できるのである。 If the axial width of the spacer 5 is set to a length other than an integer multiple of the slot pitch, the one core 3 and the other core 3 will face each other at different electrical angles relative to the field 6, which will not only reduce the thrust, but will also force the windings 4 of one core 3 and the windings 4 of the other core 3 to be energized at different times, requiring as many drive circuits as there are cores 3 to drive the cylindrical linear motor 1. In contrast, the axial width of the spacer 5 in the cylindrical linear motor 1 of this embodiment is an integer multiple of the slot pitch of the core 3, so there is no misalignment between the magnet pitch of the field 6 and the slot pitch of the core 3, and the thrust is not reduced, and the windings 4 of the two cores 3 can be driven by a single drive circuit.

以上より、本実施の形態の筒型リニアモータ1によれば、コギング推力を低減しつつも推力を向上させ得る。 As a result, the cylindrical linear motor 1 of this embodiment can improve thrust while reducing cogging thrust.

なお、前述した筒型リニアモータ1では、電機子2が2つのコア3と、コア3,3間に介装される1つのスペーサ5とを備えて構成されているが、電機子2が3つ以上のコア3を備える場合、全てのコア3,3間のそれぞれにスロットピッチの整数倍の軸方向幅を備えたスペーサ5を介装するようにすればよい。一般化すれば、X個のコア3を備えている電機子2の場合、(X-1)個のコア3,3間にそれぞれ1つずつのスペーサ5を設ければよいので、(X-1)個のスペーサ5を備えていればよい。また、スペーサ5の軸方向幅L1は、nを任意の整数として、コア3のスロットピッチL2のn倍の長さに設定されればよい。電機子2が複数のスペーサ5を備える場合、各スペーサ5の軸方向幅は等しくなくともよい。ただし、スペーサ5が軽量であると筒型リニアモータ1も軽量となって筒型リニアモータ1の質量推力密度が向上するため、全てのスペーサ5の軸方向幅L1は、コア3のスロットピッチL2に等しくするのが好適である。 In the cylindrical linear motor 1 described above, the armature 2 is configured with two cores 3 and one spacer 5 interposed between the cores 3, 3. However, if the armature 2 has three or more cores 3, a spacer 5 having an axial width that is an integer multiple of the slot pitch may be interposed between each of the cores 3, 3. In general, in the case of an armature 2 having X cores 3, one spacer 5 may be provided between each of the (X-1) cores 3, 3, so that (X-1) spacers 5 may be provided. In addition, the axial width L1 of the spacer 5 may be set to a length n times the slot pitch L2 of the core 3, where n is an arbitrary integer. If the armature 2 has multiple spacers 5, the axial widths of the spacers 5 may not be equal. However, if the spacer 5 is light, the cylindrical linear motor 1 will also be light, and the mass thrust density of the cylindrical linear motor 1 will be improved, so it is preferable that the axial width L1 of all spacers 5 is equal to the slot pitch L2 of the core 3.

また、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、電機子2の外周側に筒状の界磁6を配置する構造を採用しているが、コア3の内周側にティース3bを設けてコア3の内周側に巻線4が装着されるスロット3cを形成して、電機子2の内側に界磁6を挿入する構造を採用してもよい。このように、筒型リニアモータ1は、筒状の界磁6と、筒状であって界磁6の内周或いは外周に界磁6に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティース3bを有して軸方向に並べて配置される複数のコア3と、コア3のティース3b,3b間のスロット3cに装着される巻線4と、コア3,3間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサ5とを具備する電機子2とを備え、スペーサ5の軸方向幅がスロットピッチの整数倍に設定されればよい。 In addition, in the cylindrical linear motor 1 of this embodiment, a structure is adopted in which a cylindrical field magnet 6 is arranged on the outer periphery of the armature 2, but a structure may also be adopted in which teeth 3b are provided on the inner periphery of the core 3, slots 3c in which the windings 4 are attached are formed on the inner periphery of the core 3, and the field magnet 6 is inserted inside the armature 2. In this way, the cylindrical linear motor 1 includes a cylindrical field magnet 6, a plurality of cores 3 that are arranged in the axial direction and have a plurality of teeth 3b that are arranged on the inner or outer periphery of the field magnet 6 so as to be movable in the axial direction relative to the field magnet 6 and are arranged around the field magnet side at intervals in the axial direction, a winding 4 that is attached to the slots 3c between the teeth 3b, 3b of the core 3, and an annular spacer 5 formed of a magnetic material that is interposed between the cores 3, 3, and the axial width of the spacer 5 is set to an integer multiple of the slot pitch.

また、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、スペーサ5が軸方向の両端に凹部5a,5bを有している。このようにスペーサ5が凹部5a,5bを備えているので、スペーサ5が軽量となるため筒型リニアモータ1の全体の質量も軽量となり、筒型リニアモータ1の質量推力密度を向上できる。また、スペーサ5が凹部5a,5bを備えているので、コア3の装着される巻線4の結線部4aを凹部5a,5bに収容でき結線部4aを保護して他部品との干渉を防止できる。なお、スペーサ5は、軸方向の両側ではなく、一方側のみに凹部を備えていてもよいし、凹部5a,5bは環状でなく、周方向で連続していなくともよい。 In addition, in the cylindrical linear motor 1 of this embodiment, the spacer 5 has recesses 5a and 5b at both ends in the axial direction. Since the spacer 5 has the recesses 5a and 5b in this way, the spacer 5 is lightweight, and the overall mass of the cylindrical linear motor 1 is also lightweight, and the mass thrust density of the cylindrical linear motor 1 can be improved. Furthermore, since the spacer 5 has the recesses 5a and 5b, the connection portion 4a of the winding 4 attached to the core 3 can be accommodated in the recesses 5a and 5b, protecting the connection portion 4a and preventing interference with other components. Note that the spacer 5 may have recesses only on one side instead of both axial sides, and the recesses 5a and 5b may not be annular and may not be continuous in the circumferential direction.

また、本実施の形態の筒型リニアモータ1は、電機子2の軸方向の両端にそれぞれ配置される一対のスライダ12,13を備え、界磁6が電機子側となる内周に非磁性体のインナーチューブ(チューブ)9を有し、スペーサ5およびスライダ12,13が外周にインナーチューブ(チューブ)9の周面に摺接するウェアリング5c,12a,13aを備えている。このように構成された筒型リニアモータ1によれば、複数のコア3,3を備える電機子2がスペーサ5およびスライダ12,13によって3点以上で支持されるため、界磁6に対して電機子2が偏心することなく円滑に軸方向へ移動できる。なお、筒型リニアモータ1が界磁6の外周側に電機子2が配置される構造を採用する場合、界磁6の外周に非磁性体のチューブを設けて、前記チューブの外周に摺接するウェアリングを電機子2側に設けられるスペーサおよびスライダの内周に設ければよい。この場合、非磁性体のバレル7の内周にコア、スペーサおよびスライダを装着し、ロッド11の外周に界磁とチューブとを装着すればよい。つまり、電機子2の軸方向の両端にそれぞれ一対のスライダ12,13を配置し、界磁6が電機子側に非磁性体のチューブを有し、スペーサ5およびスライダ12,13が界磁側の周囲にチューブの周面に摺接するウェアリング5c,12a,13aを備えた筒型リニアモータ1によれば、界磁6に対して電機子2が偏心することなく円滑に軸方向へ移動できるのである。 The cylindrical linear motor 1 of this embodiment is provided with a pair of sliders 12, 13 arranged at both ends of the armature 2 in the axial direction, a non-magnetic inner tube (tube) 9 on the inner periphery where the field magnet 6 is on the armature side, and the spacer 5 and the sliders 12, 13 are provided with wear rings 5c, 12a, 13a on the outer periphery that slide against the circumferential surface of the inner tube (tube) 9. According to the cylindrical linear motor 1 configured in this manner, the armature 2 having a plurality of cores 3, 3 is supported at three or more points by the spacer 5 and the sliders 12, 13, so that the armature 2 can move smoothly in the axial direction without being eccentric with respect to the field magnet 6. When the cylindrical linear motor 1 adopts a structure in which the armature 2 is arranged on the outer periphery side of the field magnet 6, a non-magnetic tube is provided on the outer periphery of the field magnet 6, and wear rings that slide against the outer periphery of the tube are provided on the inner periphery of the spacer and slider provided on the armature 2 side. In this case, the core, spacer, and slider are attached to the inner circumference of the non-magnetic barrel 7, and the field magnet and tube are attached to the outer circumference of the rod 11. In other words, with a cylindrical linear motor 1 in which a pair of sliders 12, 13 are arranged on both ends of the axial direction of the armature 2, the field magnet 6 has a non-magnetic tube on the armature side, and the spacer 5 and sliders 12, 13 have wear rings 5c, 12a, 13a that slide against the circumferential surface of the tube around the periphery of the field magnet side, the armature 2 can move smoothly in the axial direction without being eccentric relative to the field magnet 6.

なお、本実施の形態の筒型リニアモータ1では、スペーサ5をコア3と別体としているが、コア3にスペーサ5を一体化した構成の採用も可能である。たとえば、コア3の一端にスペーサ5を一体化した構造をコアユニットとすれば、1つのコア3に1つ以上のコアユニットを所望する数だけ積層して電機子2を構成することができる。 In the cylindrical linear motor 1 of this embodiment, the spacer 5 is separate from the core 3, but it is also possible to adopt a configuration in which the spacer 5 is integrated into the core 3. For example, if a structure in which the spacer 5 is integrated into one end of the core 3 is used as a core unit, the armature 2 can be constructed by stacking one or more core units on one core 3 as many times as desired.

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 embodiment of the present invention has 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、3・・・コア、3b・・・ティース、3c・・・スロット、4・・・巻線、5・・・スペーサ、5a,5b・・・凹部、5c,12a,13a・・・ウェアリング、6・・・界磁、12,13・・・スライダ 1: cylindrical linear motor, 2: armature, 3: core, 3b: teeth, 3c: slot, 4: winding, 5: spacer, 5a, 5b: recess, 5c, 12a, 13a: wear ring, 6: field magnet, 12, 13: slider

Claims (3)

筒状の界磁と、
筒状であって前記界磁の内周或いは外周に前記界磁に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティースを有して軸方向に並べて配置される複数のコアと、前記コアの前記ティース間のスロットに装着される巻線と、前記コア間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサとを具備する電機子とを備え、
前記スペーサの軸方向幅は、前記スロットのピッチであるスロットピッチの整数倍に設定される
ことを特徴とする筒型リニアモータ。
A cylindrical field magnet,
a plurality of cores arranged in the axial direction, each core being cylindrical and having a plurality of teeth arranged at intervals in the axial direction around the periphery of the field magnet and axially movably disposed on the inner or outer periphery of the field magnet, a winding fitted in a slot between the teeth of the core, and an annular spacer made of a magnetic material interposed between the cores;
A cylindrical linear motor, characterized in that the axial width of the spacer is set to an integer multiple of a slot pitch, which is the pitch of the slots.
前記スペーサは、軸方向の一端または両端に凹部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の筒型リニアモータ。
2. The cylindrical linear motor according to claim 1, wherein the spacer has a recess at one or both axial ends.
前記電機子の軸方向の両端にそれぞれ配置される一対のスライダを備え、
前記界磁は、電機子側に非磁性体のチューブを有し、
前記スペーサおよび前記スライダは、界磁側の周囲に前記チューブの周面に摺接するウェアリングを有する
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。
a pair of sliders disposed at both ends of the armature in an axial direction,
The field magnet has a non-magnetic tube on the armature side,
3. The cylindrical linear motor according to claim 1, wherein the spacer and the slider have wear rings on the periphery on the field side that come into sliding contact with the circumferential surface of the tube.
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