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公開番号2024089455
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-03
出願番号2022204830
出願日2022-12-21
発明の名称バーニアモータ
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類H02K 41/03 20060101AFI20240626BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】推力を維持しつつ、低リップル化を図り得るバーニアモータを提供する。
【解決手段】バーニアモータの界磁子である可動子に用いられる永久磁石は、電機子である固定子に対向する周面において軸方向中央部を含む一部分を磁極として機能させている。永久磁石の軸方向中央部を含む1/3の軸方向範囲である軸方向中間部分33aの少なくとも0.75～1倍の内のいずれの倍率に設定された軸方向範囲(範囲W2は0.75倍の範囲)の磁束密度は、所望磁束密度Bxの±10%の範囲X1内に収まるフラットな態様の磁束密度分布となるように構成される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
コイル（２２）及び磁性部材（２３）を含む一極対の第１磁極部（２１）が複数直線状に設けられてなる電機子（２０）と、
永久磁石（３３，３５）及び磁性部（３４）を含む一極対の第２磁極部（３２）が複数直線状に設けられてなる界磁子（３０）と、を備え、
前記コイルへの通電に基づく前記第１及び第２磁極部間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られる構成をなし、前記電機子及び前記界磁子の相対的な直線動作にて軸（Ｌ１）方向の直動推力を得るリニア型のバーニアモータ（Ｍ１）であって、
前記界磁子の前記永久磁石は、前記電機子に対向する周面において磁極として機能させる軸方向中央部を含む１／３の軸方向範囲である軸方向中間部分（３３ａ）の０．７５～１倍の内のいずれの倍率に設定された軸方向範囲の磁束密度を、所望磁束密度（Ｂｘ）の±１０％の範囲（Ｘ１）内に収まるフラットな態様の磁束密度分布として構成されている、
バーニアモータ。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記界磁子の前記永久磁石は、前記軸方向中間部分を含む前記軸方向中間部分の１～１．２５倍の内のいずれの倍率に設定された軸方向範囲の磁束密度を、所望磁束密度の±１０％の範囲内に収まるフラットな態様の磁束密度分布として構成されている、
請求項１に記載のバーニアモータ。
【請求項３】
前記界磁子の前記永久磁石は、前記軸方向中間部分を含む前記軸方向中間部分の１．２５～１．５倍の内のいずれの倍率に設定された軸方向範囲の磁束密度を、所望磁束密度の±１０％の範囲内に収まるフラットな態様の磁束密度分布として構成されている、
請求項２に記載のバーニアモータ。
【請求項４】
前記界磁子の前記永久磁石は、軸方向中央部から軸方向端部となる位置ほど、磁束の配向角度（θ）を９０°から３０°まで次第に変化させた設定として構成されている、
請求項１に記載のバーニアモータ。
【請求項５】
前記界磁子の前記永久磁石は、極異方性磁石よりなる永久磁石（３３）、又はハルバッハ配列磁石よりなる永久磁石（３５）にて構成されている、
請求項１に記載のバーニアモータ。
【請求項６】
前記電機子は、円環状をなす固定子（２０）として構成され、
前記界磁子は、前記固定子の径方向内側に配置される可動子（３０）として構成されている、
請求項１に記載のバーニアモータ。
【請求項７】
前記電機子の前記第１磁極部は、隣接する前記磁性部材の間に永久磁石（２４）と磁性体（２５）との混成部材、又は極異方性磁石よりなる永久磁石（２６）、若しくはハルバッハ配列磁石よりなる永久磁石（２７）を配置し、前記界磁子に対向する周面の軸方向中間部分を磁極として機能させるべく構成されている、
請求項１に記載のバーニアモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、リニア型のバーニアモータに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
リニア型のバーニアモータとしては、複数の磁極部が直線状に配置される固定子と、同じく複数の磁極部が直線状に配置されるとともに固定子に対して直線動作するように組み合わされる可動子とを備えてなる。固定子は、例えばコイルを有する磁極部を備える電機子にて構成される。可動子は、例えば永久磁石及び磁性部を有する磁極部を備える界磁子にて構成される。また、バーニアモータは、固定子と可動子との間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られる構成のため、高い直動推力が得られるものとなっている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５８１２６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バーニアモータの一層の性能向上の実現のためには、低リップル化と高推力化とを更に推し進める必要がある。しかしながら、低リップル化と高推力化とは相反事項であって、低リップル化を図ろうとすると推力が低下するというように、両立の難しい課題であった。
【０００５】
本開示の目的は、推力を維持しつつ、低リップル化を図り得るバーニアモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係るバーニアモータは、コイル（２２）及び磁性部材（２３）を含む一極対の第１磁極部（２１）が複数直線状に設けられてなる電機子（２０）と、永久磁石（３３，３５）及び磁性部（３４）を含む一極対の第２磁極部（３２）が複数直線状に設けられてなる界磁子（３０）と、を備え、前記コイルへの通電に基づく前記第１及び第２磁極部間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られる構成をなし、前記電機子及び前記界磁子の相対的な直線動作にて軸（Ｌ１）方向の直動推力を得るリニア型のバーニアモータ（Ｍ１）であって、前記界磁子の前記永久磁石は、前記電機子に対向する周面において磁極として機能させる軸方向中央部を含む１／３の軸方向範囲である軸方向中間部分（３３ａ）の０．７５～１倍の内のいずれの倍率に設定された軸方向範囲の磁束密度を、所望磁束密度（Ｂｘ）の±１０％の範囲（Ｘ１）内に収まるフラットな態様の磁束密度分布として構成されている。
【０００７】
上記構成によれば、界磁子に用いられる永久磁石は、電機子に対向する周面において軸方向中央部を含む一部分を磁極として機能させている。永久磁石の軸方向中央部を含む１／３の軸方向範囲である軸方向中間部分の少なくとも０．７５～１倍の内のいずれの倍率に設定された軸方向範囲の磁束密度は、所望磁束密度の±１０％の範囲内に収まるフラットな態様の磁束密度分布となるようにして構成される。このような着磁態様の永久磁石を用いることで、モータの推力を維持しつつも、リップルを小さく抑えることが可能である（図５及び図６参照）。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態におけるバーニアモータを示す断面図である。
同形態における固定子及び可動子を示す断面図である。
同形態における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。
同形態における可動子の一部を示す斜視図である。
同形態における可動子に用いる永久磁石の表面磁束密度分布を示すグラフである。
同形態におけるモータの推力及びリップルの比較例との比較結果を示すグラフである。
同形態を含むモータの推力及びリップルの検討結果を示すグラフである。
同形態を含むモータの推力及びリップルの検討結果を示すグラフである。
同形態等の可動子に用いる永久磁石の磁束の配向を示す説明図である。
変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。
別の変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。
別の変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、バーニアモータの一実施形態について説明する。
（バーニアモータＭ１の全体構成）
図１に示すように、本実施形態のバーニアモータＭ１は、直動推力を得るリニア型のバーニアモータとして構成されている。バーニアモータＭ１は、ハウジング１０と、固定子２０と、可動子３０とを備えている。本実施形態では、固定子２０は電機子として構成されている。可動子３０は界磁子として構成されている。バーニアモータＭ１は、自身の軸Ｌ１方向（以下単に軸方向という）に沿って可動子３０が固定子２０に対して往復直線動作するように構成されている。
【００１０】
（ハウジング１０の構成）
ハウジング１０は、軸方向に沿って延びる円筒状のケース１１と、ケース１１の両端部をそれぞれ閉塞する円盤状の一対のエンドハウジング１２とを備えている。エンドハウジング１２の中央部には、それぞれ軸受１３が設けられている。軸受１３は、可動子３０を軸方向に沿って移動可能に支持するものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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