(57)【要約】【課題】組立性に優れ、渦電流損が少なく高効率で機械剛性の高いリニアモータを提供する。【解決手段】円周方向に複数個に分割した断面形状が扇状のヨーク片１４ａと、ヨーク片１４ａの分割当接面を絶縁する絶縁体１９と、内ヨーク片１４ａの両端に配置され環状に配列したヨーク片１４ａを円柱形状に保持する端版１８とからなる内ヨーク１４を少なくとも２本備え、内ヨーク１４の両端部を磁性材からなる保持板１５と保持板１６で平行に保持したリニアモータ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状の内ヨークの外周に絶縁物を設け、マグネットワイヤによる巻線を施してなるボイスコイル型リニアモータにおいて、円周方向に複数個に分割した断面形状が扇状のヨーク片と、前記ヨーク片の分割当接面を絶縁する絶縁体と、前記内ヨーク片の両端に配置され環状に配列したヨーク片を円柱形状に保持する端版とからなる内ヨークを少なくとも２本備え、前記内ヨークの両端部を保持板で平行に保持したリニアモータ。
【請求項２】
環状配置した内ヨークが中実体である請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
外周の絶縁物と分割当接面の絶縁体とを一体で構成した請求項１または請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
絶縁物が絶縁フィルムで、絶縁体が接着剤であり、前記絶縁フィルムを接着固定した請求項１または請求項２に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外ヨークに設けた環状磁石の中空部を貫通するように内ヨークを配置したボイスコイル型リニアに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用機器の小型高性能化、高速化によりこれら機器の駆動用モータとしてリニアモータの開発が活発に行なわれている。特開２００３−８８０３２号公報に示されるボイスコイル型リニアモータでは、外ヨークと永久磁石からなる可動ユニットは、内ヨークの外周に巻回された巻線に電流を通電すると、巻線の電流方向と鎖交する永久磁石の磁束方向により、フレミングの左手の法則に従って可動ユニットは取付け台と取付け台の間を軸方向に移動する。永久磁石が軸方向に移動すると、永久磁石の端部直下にある内ヨーク内の磁束が時間的に変化するため、渦電流損が発生しモータ効率低下の要因となっている。
【０００３】
一方、渦電流損を低減させるために、薄板鋼板を円周方向に積層して内ヨークを構成するリニアモータが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００２−１９１１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、内ヨークに発生する渦電流の抑制であるが、薄板鋼板を円周方向に積層すると、外周側に向かって積層間にスキマが生じるため、内ヨークの有効断面積が小さくなり磁気飽和を起こしやすく、鋼板は板厚が均一という性質上から円周方向に積層すると中実体にするが困難であり、モータの推力低下と機械剛性の低下を招くことになる。また、円周方向に積層すると内ヨークの保持と組立性に問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、組立性に優れ、渦電流損が少なく高効率で機械剛性の高いリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、円柱形状の内ヨークの外周に絶縁物を設け、マグネットワイヤによる巻線を施してなるボイスコイル型リニアモータにおいて、円周方向に複数個に分割した断面形状が扇状のヨーク片と、前記ヨーク片の分割当接面を絶縁する絶縁体と、前記内ヨーク片の両端に配置され環状に配列したヨーク片を円柱形状に保持する端版とからなる内ヨークを少なくとも２本備え、前記内ヨークの両端部を保持板で平行に保持したリニアモータである。
【０００７】
また、環状配置した内ヨークが中実体であり、外周の絶縁物と分割当接面の絶縁体とを一体構成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のリニアモータによれば、ヨーク片の当接面を絶縁することで、渦電流を低減させることができる。また、環状に配置したヨーク片と絶縁体とを端版によって簡単に保持して内ヨークを構成できる。さらに、内ヨークの外周と端部の絶縁が同時にできるので直接巻線を巻回できる。
【０００９】
また、扇形断面の一辺の長さを、円柱形状の内ヨークの半径と同一寸法にすることで内
ヨークは略中実体となり、内ヨークの有効断面積を確保できるとともにモータの推力低下と機械剛性の低下を防止できる。
【００１０】
さらに、内ヨーク外周の絶縁物と分割当接面の絶縁体を一体構造にすることで、組立の作業性がさらに向上する。
【００１１】
したがって、渦電流の損失が少なく高効率で剛性の高いリニアモ−タを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
円柱形状の内ヨークの外周に絶縁物を設け、マグネットワイヤによる巻線を施してなるボイスコイル型リニアモータにおいて、円周方向に複数個に分割した断面形状が扇状のヨーク片と、前記ヨーク片の分割当接面を絶縁する絶縁体と、前記内ヨーク片の両端に配置され環状に配列したヨーク片を円柱形状に保持する端版とからなる内ヨークを少なくとも２本備え、前記内ヨークの両端部を保持板で平行に保持したリニアモータである。
【実施例１】
【００１３】
実施例１は、外ヨークの磁石中空孔を貫通する内ヨークを各々２組平行に保持したリニアモータである。
【００１４】
図１，図２において、１１は外ヨーク、１２は永久磁石、１３は巻線、１４は内ヨーク、１４ａはヨーク片、１４ｂは中空孔、１５，１６は磁性材からなる保持板、１７は絶縁物、１８は絶縁材からなる端版、１９はフィルム状の絶縁体である。
【００１５】
可動ユニットを構成する筒状の中空部を有する直方体の外ヨーク１１と、その内周面のほぼ前面を覆うように固着した環状の永久磁石１２とを２組用意する。２組の着磁した永久磁石１２は内周全面を異極の単一極にする。２組の外ヨーク１４を面接合して可動ユニットとする。
【００１６】
ここで、本発明の特徴である内ヨークの構成について説明する。断面が扇形状で等分割したヨーク片１４ａと、ヨーク片１４ａ間の当接面に配置する絶縁体１９とを治具に交互にセットしながら環状に配列する。次に、ヨーク片１４ａの両端近傍を端版１８で保持する。これにより、中空孔１４ｂを有する円柱形状の内ヨーク１４となる。このとき、内ヨーク１４の外周部にフィルム状の絶縁物１７を接着固定して絶縁する。
【００１７】
この後、内ヨーク１４外周の端版１８間に巻線１３を巻回する。巻線１３を巻回した内ヨーク１４の両端部を保持板１５および保持板１６で平行に保持固定する。このとき、互いの巻線１３に流れる電流の向きが逆になるように取付け、巻線１３の外周部と可動ユニットの永久磁石１２の内周面との空隙を一定に保持する。
【００１８】
２組の異磁極の外ヨーク１１と平行に保持した内ヨーク１４および磁性体からなる保持板１５、保持板１６によって閉磁路が構成され、巻線１３に電流を通電すると、巻線１３の電流方向と鎖交する永久磁石１２の磁束方向により、可動ユニットは保持板１５と保持板１６の間を同じ方向に力が作用して軸方向に移動する。
【００１９】
永久磁石１２が軸方向に移動すると、永久磁石１２の端部直下にある内ヨーク１４内の磁束が時間的に変化する。このため、従来の一体型の内ヨークでは渦電流損が発生するが、内ヨーク１４は円周方向に複数個に等分割され、かつ当接面を絶縁体１９で絶縁しているため渦電流損は大幅に低減できる。
【００２０】
絶縁体１９は、機械的圧縮強度の高いメタ系アラミド紙等で厚さが５０μｍ〜１００μｍ程度の薄板がよく、内ヨーク１４の有効断面積の低下を防止し、モータの推力低下を防止できる。
【００２１】
また、端版１８によって簡単に円柱形状の内ヨーク１４に容易に組立てることができ、端版１８および保持板１５、保持板１６で内ヨーク１４を固定するため、機械剛性を高めることができる。したがって、損失が小さく高推力を得ることができる。
【００２２】
なお、実施例１では２本の内ヨークと２つの外ヨークで説明したが、２組以上の場合にも互いに隣り合う永久磁石の磁極を異磁極にして、巻線に流れる電流の向きも互いに隣り合う巻線で逆に流れるようにすれば同様に実施できる。また、内ヨーク１４中央部の中空孔１４ｂは、内ヨーク１４が磁気飽和しない程度に設定すればよく、巻線１３に電力供給するためのリード線を通すことができ、冷却孔としても利用できる。
【実施例２】
【００２３】
実施例２は、実施例１における内ヨークの外周を絶縁する絶縁物と、ヨーク片の当接面を絶縁する絶縁体とを一体で構成したリニアモータで、内ヨークは中実体である。
【００２４】
磁気回路構成については実施例１と同様であり説明を省略し、内ヨークの構成を中心に説明する。
【００２５】
図３において、断面形状が扇形からなるヨーク片３４ａは、半径方向の辺ｂの長さを円柱形状の半径と同一寸法に設定して、環状に配列することで中実体となる。一方、絶縁体３９は、絶縁紙を折り曲げて得ることができ、接着によってあらかじめヨーク片３４ａに固着する。また、同様の形状をした樹脂成形品、ヨーク片の表面を絶縁塗料あるいは接着剤を塗布してもよい。
【００２６】
一方、絶縁体１９は、機械的圧縮強度の高いメタ系アラミド紙等で厚さが５０μｍ〜１００μｍ程度の薄板がよく、内ヨーク１４の有効断面積の低下を防止し、モータの推力低下を防止できる。
【００２７】
これにより、内ヨーク３４の有効断面積は最大となり、磁気飽和を緩和できモータ推力を大きくすることができる。
【００２８】
なお、実施例２は、内ヨークを中実体としたが、実施例１と同様に中空孔を設ける構成でもよく、絶縁体を略Ｌ形からコ字形状あるいは略Ｚ形状に構成して、あらかじめヨーク片に接着すれば作業性がよく、外周面と内周面を同時に絶縁できる。これにより、内ヨークの中空孔にリード線を通す際の絶縁を確保できる。
【００２９】
また、ヨーク片の当接面を接着剤により絶縁固着するとともに内ヨークの外周に絶縁フィルムを配設して接着剤で固着してもよい。
【００３０】
このように、本発明のリニアモータによれば、内ヨークを円周方向に等分割し、当接面を絶縁して内ヨークに発生する渦電流を低減させ、損失の少ない高効率で剛性の高いリニアモ−タを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のリニアモータは、高効率化に最適であり、高速で大推力を必要とする用途などにも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１におけるリニアモータの断面図
【図２】本発明の実施例１における内ヨークの断面図
【図３】本発明の実施例２における絶縁構成の説明図
【符号の説明】
【００３３】
１１  外ヨーク
１２  永久磁石
１３  巻線
１４  内ヨーク
１４ａ、３４ａ  ヨーク片
１４ｂ  中空孔
１５，１６  保持板
１７  絶縁物
１８  端版
１９、３９  絶縁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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