(57)【要約】【課題】マグネットが剥がれにくく体積効率のよいボイスコイル形リニアモータを提供する。【解決手段】外ヨーク１に単一極のセグメントマグネット２を固着した外ヨークユニット７と、セグメントマグネット２と空隙を介して対向し、貫通する巻線４と内ヨーク３を備えた内ヨークユニット８と、２つの外ヨークユニット７を一定間隔に保持するスペーサ６と、外ヨークユニット７の端部に配置されセグメントマグネット２端部と当接する面板５とを備え、互いに隣り合う異磁極の外ヨークユニット７を面板５およびスペーサ６を介して軸方向に連結固定したものである。【選択図】  図１
2004242479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角形の中空部を持つ外ヨークの中空内周面に単一極のセグメントマグネットを固着した外ヨークユニットと、前記セグメントマグネットと空隙を介して対向し、貫通する巻線と内ヨークを備えた内ヨークユニットと、複数の外ヨークユニットを一定間隔に保持するスペーサと、前記外ヨークユニットの端部に配置され前記セグメントマグネット端部と当接する面板とを備え、互いに隣り合う異磁極の外ヨークユニットを面板およびスペーサを介して軸方向に連結固定したリニアモータ。
【請求項２】
面板にセグメントマグネット端部と当接する突起部を設けた請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
セグメントマグネットの軸線方向の端部に傾斜あるいは切欠部を設け、面板の突起部を当接させた請求項２記載のリニアモータ。
【請求項４】
面板にバネ材を用いた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外ヨークの中空部にセグメントマグネットを配置したボイス形リニアモータのマグネット固定構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁束の収束度がよく、ヨークに流れる磁束が均一になり、全ストロークに渡り電機子反作用が有効に働く、省スペースのボイスコイル形リニアモータが提案されており、これを図を用いて説明する。
【０００３】
図３おいて、外ヨーク３１と内ヨーク３２と側ヨーク３３とで構成した日の字形の閉鎖磁気回路と、極性を逆にしたマグネット３５とで界磁３０を構成し、空隙を介し、電機子４０を設け、外ヨーク３１に設けたマグネットを隣同士の極性を逆にした同じ幅の複数のマグネットと、内ヨーク３２に設けたマグネットを隣同士の極性を逆にした同じ幅の複数のマグネットと、マグネットの対向するもの同士を異磁極となるように配置し、コイルをマグネットのピッチと等しいピッチに分割し、隣同士の巻き方向を逆にした直列のコイル３８とし、ボビン３７の側面・軸方向端部に軸方向と直角方向に折り曲げたフランジ３７を有するスラスト板３９を固定し、フランジ３７にワークを連結する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２１４５３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のリニアモータは、製作が容易な略直方体のマグネットを平面ヨーク上に固着し、対向するマグネット同士が異磁極であるため、経時変化などにより接着強度が劣化すると、マグネット同士が吸引して外れる可能性があった。マグネットの脱落を防止するには、マグネット本体に座ぐり付きの孔を設けてネジ固定する必要があった。
【０００６】
また、推力を取り出すためにはスラスト板が必要であり、この厚み方向のコイルは磁束と鎖交状態にないため推力に寄与せず体積効率が悪かった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、マグネットが剥がれにくく体積効率のよいボイスコイル形リニアモータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明のリニアモータは、多角形の中空部を持つ外ヨークの中空内周面に単一極のセグメントマグネットを固着した外ヨークユニットと、前記セグメントマグネットと空隙を介して対向し、貫通する巻線と内ヨークを備えた内ヨークユニットと、複数の外ヨークユニットを一定間隔に保持するスペーサと、前記外ヨークユニットの端部に配置され前記セグメントマグネット端部と当接する面板とを備え、互いに隣り合う異磁極の外ヨークユニットを、面板およびスペーサを介して軸方向に連結固定したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１に記載のリニアモータは、互いに隣り合う異磁極の外ヨークユニットを、面板およびスペーサを介して軸方向に連結固定したものであり、セグメントマグネットの接着強度が劣化しても面板により内側に脱落することはない。また、常に１ストローク分の巻線が全周にわたって磁束と鎖交状態にあり、推力に寄与するため体積効率のよいリニアモータとなる。
【００１０】
また、請求項２記載のリニアモータは、上記に加えて、面板の突起部により確実にセグメントマグネットの端部に当接させることができる。
【００１１】
また、請求項３記載のリニアモータは、セグメントマグネットの軸線方向の端部に傾斜あるいは切欠部を設け、面板の突起部を当接させたもので、セグメントマグネットを軸方向とラジアル方向の２方向に固定するので、固着力が劣化しても内側に脱落することはない。
【００１２】
さらに、請求項４記載のリニアモータは、面板にバネ材を用いたもので、バネ圧を用いて当接させるため、セグメントマグネットの寸法バラツキを吸収できるとともに、セグメントマグネットの端部が欠けるのを防止できる。
【００１３】
【実施例】
本実施例は、４つの外ヨークユニットと２つの内ヨークユニットで構成した基本形である。
【００１４】
図１において、１は外ヨーク、２はセグメントマグネット、３は内ヨーク、４は巻線、５は面板、６はスペーサ、７は外ヨークユニット、８は内ヨークユニット、９は保持台である。
【００１５】
外ヨーク１は、外形が四角で中央に多角形（実施例は八角形）の孔部を備えており、薄い鉄板を打ち抜き積層して形成する。
【００１６】
セグメントマグネット２は、ネオジ系の焼結マグネットを用いるため、後加工が容易な略直方体にしている。そして、端部に小さな切欠部２ａを設けている（両端に切欠部を設けてもよい）。
【００１７】
そして、８個のセグメントマグネット２の切欠部２ａを巻線側に向けて、外ヨーク１の内周面に固着して（内周は単一極）、外ヨークユニット７を構成する。
【００１８】
外ヨークユニット７ａ（内周がＮ極）および外ヨークユニット７ｂ（内周がＳ極）の外ヨーク１の側面を面接合する（図１において上下の位置関係にある２つの外ヨークをあらかじめ一体構成してもよい）。
【００１９】
一方、外周を絶縁処理した円柱の内ヨーク３上に巻線４を２区間に分けて（巻線４ａ、巻線４ｂ）を巻回して、内ヨークユニット８を構成する。巻線４ａと巻線４ｂはターン数およびその軸方向寸法を同じに設定するが、電流の向きを逆にするため逆巻回する。
【００２０】
面板５およびスペーサ６は非磁性材で構成する。面板５の中央には、セグメントマグネット２の切欠部２ａと係合する８つの突起部５ａを設けている。スペーサ６の軸方向寸法は、リニアモータの有効ストロークとほば同じ寸法に設定する。
【００２１】
この有効ストロークは、セグメントマグネット２と巻線４の軸方向寸法の差とほぼ等しく、本実施例ではコスト面を考慮してセグメントマグネットを短く設定している。
【００２２】
ここで、面接合した外ヨークユニット７ａと外ヨークユニット７ｂを、スペーサ６の両側に互いに隣り合う磁極が異磁極になるように配置する。セグメントマグネット２の切欠部２ａと係合するように面板５の突起部５ａを係合させ、両側の面板５で外ヨーク１、スペーサ６、外ヨーク１を挟むようにボルトで固定する。なお、セグメントマグネット２の両端に切欠部２ａを設け、面板５を外ヨーク１の両面に設けてもよい。
【００２３】
セグメントマグネット２は、面板５とスペーサ６で挟持されるとともに、突起部５ａと切欠部２ａとの係合により、軸方向とラジアル方向の２方向に固定されるため、内周側に脱落することがなくなる。
【００２４】
ここで、連結した２組の外ヨークユニット７に、逆配置した２つの内ヨークユニット８を貫通させ、それぞれ隣り合う巻線に流れる電流の向きを逆に設定するとともに、内ヨークユニット８の両端を保持台９で固定し、平行を確保する。
【００２５】
そして、セグメントマグネット２と巻線４との空隙が一定になるように外ヨークユニット７（あるいは保持台９）を機器の駆動側に、保持台９（あるいは外ヨークユニット７）を機器の固定側に固定する。
【００２６】
次に、磁気回路について説明する。まず、セグメントマグネット２の内周Ｎ極からでた主磁束は、内ヨーク３〜セグメントマグネット２（内周がＳ極）〜外ヨーク１〜隣接したセグメントマグネット２（内周Ｎ極）〜隣りの内ヨーク３〜隣りのセグメントマグネット２（内周がＳ極）〜外ヨーク１〜元のセグメントマグネット２（内周Ｎ極）に還流する。
【００２７】
巻線４（巻線４ａおよび巻線４ｂ）は、この磁気回路の磁気ギャップ内にあって、還流する主磁束と鎖交状態にあるため、巻線４に電流を流すと電磁作用により所定方向に力が作用し、巻線側（保持台）を固定すればマグネット側（外ヨーク）が可動する。
【００２８】
このとき、互いに隣り合う磁極を異磁極、互いに隣り合う巻線の電流の向きを逆になるように接続しているので、１ストローク分の巻線全周にわたって同じ向きに推力が作用し、体積効率のよいリニアモータとなる。
【００２９】
また、図２に示すように、端部に傾斜部２２ａを設けたセグメントマグネット２２と、突起部２５ａを設けた面板２５を組み合せて外ヨークユニットとしてもよく、傾斜部２２ａを内ヨーク側に向けて外ヨーク２１に固着する。
【００３０】
そして、面板にバネ材を用いれば、セグメントマグネット（切欠部や傾斜部）に寸法バラツキがあってもバネ圧により吸収することができ、セグメントマグネットが欠けるのを防止できる。
【００３１】
なお、本実施例は２つの内ヨークユニットと４つの外ヨークユニット（２×２）で構成した基本形であるが、それ以上でも実施できる。例えば、巻線を２区間に分けて巻回した内ヨークユニットが４つ（縦横２×２）の場合、外ヨークユニットは８つ（４×２）で実施できる。また、巻線を３区間に分けて巻回した内ヨークユニットが２つの場合、外ヨークユニットは６つ（２×３）で実施できる。
【００３２】
いずれの場合にも、複数の内ヨークユニットを平行配置し、内ヨークユニットに巻回した巻線の区分数と外ヨークユニットを同数にして、互いに隣り合う磁極を異磁極、互いに隣り合う巻線の電流の向きが逆になるように設定すればよい。
【００３３】
また、セグメントマグネットの端部形状および面板の突起部形状は、本実施例に限定されるものではなく、面板の突起部でセグメントマグネットの端部を２方向に固定できる構成であればよい。
【００３４】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように本発明によれば、面板の突起部をセグメントマグネットの端部に当接させることで２方向に固定でき、固着力の低下によりセグメントマグネットが剥がれるのを防止できる。
【００３５】
また、１ストローク分の巻線全周にわたり同一方向に推力を発生させることができ、推力の取り出しが容易で体積効率のよいリニアモータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるリニアモータの断面図
【図２】本発明の実施例における他の外ヨークユニットの説明図
【図３】従来のボイスコイル形リニアモータの斜視図
【符号の説明】
１、２１  外ヨーク
２、２２  セグメントマグネット
２ａ  切欠部
３  内ヨーク
４（４ａ、４ｂ）  巻線
５、２５  面板
５ａ、２５ａ  突起部
６  スペーサ
７（７ａ、７ｂ）  外ヨークユニット
８  内ヨークユニット
９  保持台
２２ａ  傾斜部
【図１】
2004242479.tif 000003
【図２】
2004242479.tif 000004
【図３】
2004242479.tif 000005