JP2001045736A - リニアモータ - Google Patents
リニアモータInfo
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- JP2001045736A JP2001045736A JP22087699A JP22087699A JP2001045736A JP 2001045736 A JP2001045736 A JP 2001045736A JP 22087699 A JP22087699 A JP 22087699A JP 22087699 A JP22087699 A JP 22087699A JP 2001045736 A JP2001045736 A JP 2001045736A
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- permanent magnets
- permanent magnet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コギング力を低減すると共に、高速移動時の振
動や一定速送り時の速度変動を低減でき、かつ、安価な
リニアモータを提供する。 【解決手段】３相の電機子巻線５と永久磁石４を有する
電機子鉄心３を可動子２に、誘導子６を固定子としたリ
ニアモータ１において、誘導子６に設けた誘導子歯６ａ
は長手方向にピッチλ毎に等間隔に形成してあり、電機
子鉄心３は、その積厚方向が誘導子歯６ａのピッチ方向
と直交するように配置してあり、永久磁石４は、各々の
ティース先端３ａに極性の異なる永久磁石２個を一組と
して、永久磁石２組を並べて設けている。また、誘導子
歯６ａのピッチ方向に沿う永久磁石１個の幅Ｗmは、誘
導子歯６ａのピッチλとの間に、Ｗm＝λ／２の関係を
有し、さらに各々の永久磁石組間には、０＜δ≦λの関
係を満たす隙間δを設ける。
動や一定速送り時の速度変動を低減でき、かつ、安価な
リニアモータを提供する。 【解決手段】３相の電機子巻線５と永久磁石４を有する
電機子鉄心３を可動子２に、誘導子６を固定子としたリ
ニアモータ１において、誘導子６に設けた誘導子歯６ａ
は長手方向にピッチλ毎に等間隔に形成してあり、電機
子鉄心３は、その積厚方向が誘導子歯６ａのピッチ方向
と直交するように配置してあり、永久磁石４は、各々の
ティース先端３ａに極性の異なる永久磁石２個を一組と
して、永久磁石２組を並べて設けている。また、誘導子
歯６ａのピッチ方向に沿う永久磁石１個の幅Ｗmは、誘
導子歯６ａのピッチλとの間に、Ｗm＝λ／２の関係を
有し、さらに各々の永久磁石組間には、０＜δ≦λの関
係を満たす隙間δを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置やＦＡ機器などの分野で高精度位置決め送りとして
用いられると共に、高速・高加減速で直線運動を行い、
高推力を得ることが可能なリニアモータに関する。
装置やＦＡ機器などの分野で高精度位置決め送りとして
用いられると共に、高速・高加減速で直線運動を行い、
高推力を得ることが可能なリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、可動子に電機子巻線と永久磁石を
備えた電機子鉄心、固定子に誘導子歯を持つ３相リニア
誘導子形同期モータは図７のようになっている。図７は
従来の３相リニア誘導子形同期モータの斜視図、図８は
３相リニア誘導子形同期モータのうち、可動子の永久磁
石と固定子の配置を示す図であって、（ａ）は各相永久
磁石の着磁パターン図、（ｂ）は（ａ）に対応した固定
子の平面図である。図７において、１１はリニアモー
タ、１２はリニアモータ１１の可動子、１３はＥ字形状
に打ち抜いた電磁鋼板を多数積層してなる電機子鉄心、
１３ａは電機子鉄心のティース、１４は各々のティース
１３ａ先端部に一列に設けた薄板状の永久磁石、１５は
電機子鉄心のティース部１３ａの外周に巻装された３相
（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）からなる電機子巻線である。永久
磁石１４および電機子巻線１５を備えた電機子鉄心１３
を可動子１２としている。１６はリニアモータ１１の固
定子で、可動子１２と一定の空隙を介して図示しないベ
ースに支持されている。１７は一定の歯幅と高さ（継鉄
厚み）の断面をもつ細長い磁性体であって、誘導子歯を
構成している。１８は非磁性体であって、この磁性体１
７と非磁性体１８をサンドイッチ状に交互に並べて固着
したものを固定子として構成する。また、可動子１２と
固定子１６の支持は、スライダとガイドレールからなる
図示しないリニアガイドで行われると共に、この場合、
スライダ（図示せず）は可動子側に、ガイドレール（図
示せず）は固定子側に取り付けられる。さらに、可動子
１２に設けた永久磁石１４は、図８において、固定子１
６の歯ピッチ（磁性体１７の間隔）と同じ極対ピッチ
で、歯切方向と平行にＮ極、Ｓ極の極性が交互に並ぶよ
うに多極に着磁し、各３相のうちの磁極ピッチは互いに
１／３極対ピッチずつ位相差が与えられている。このよ
うなリニアモータは、固定子１６の誘導子歯（１７）に
よって、Ｕ、Ｖ、Ｗ極の永久磁石１４の磁束が互いに通
路を与えられて流れる。また、各相磁極の位相差が電気
角で１２０°なので、可動子１２を動かすと各相巻線に
は互いに１２０°差の磁束が鎖交し、３相誘起電圧を発
生する。逆に各相に３相電流を通電すると３相同期モー
タとして推力を発生し、可動子１２が固定子１６上を長
手方向に直線移動する。
備えた電機子鉄心、固定子に誘導子歯を持つ３相リニア
誘導子形同期モータは図７のようになっている。図７は
従来の３相リニア誘導子形同期モータの斜視図、図８は
３相リニア誘導子形同期モータのうち、可動子の永久磁
石と固定子の配置を示す図であって、（ａ）は各相永久
磁石の着磁パターン図、（ｂ）は（ａ）に対応した固定
子の平面図である。図７において、１１はリニアモー
タ、１２はリニアモータ１１の可動子、１３はＥ字形状
に打ち抜いた電磁鋼板を多数積層してなる電機子鉄心、
１３ａは電機子鉄心のティース、１４は各々のティース
１３ａ先端部に一列に設けた薄板状の永久磁石、１５は
電機子鉄心のティース部１３ａの外周に巻装された３相
（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）からなる電機子巻線である。永久
磁石１４および電機子巻線１５を備えた電機子鉄心１３
を可動子１２としている。１６はリニアモータ１１の固
定子で、可動子１２と一定の空隙を介して図示しないベ
ースに支持されている。１７は一定の歯幅と高さ（継鉄
厚み）の断面をもつ細長い磁性体であって、誘導子歯を
構成している。１８は非磁性体であって、この磁性体１
７と非磁性体１８をサンドイッチ状に交互に並べて固着
したものを固定子として構成する。また、可動子１２と
固定子１６の支持は、スライダとガイドレールからなる
図示しないリニアガイドで行われると共に、この場合、
スライダ（図示せず）は可動子側に、ガイドレール（図
示せず）は固定子側に取り付けられる。さらに、可動子
１２に設けた永久磁石１４は、図８において、固定子１
６の歯ピッチ（磁性体１７の間隔）と同じ極対ピッチ
で、歯切方向と平行にＮ極、Ｓ極の極性が交互に並ぶよ
うに多極に着磁し、各３相のうちの磁極ピッチは互いに
１／３極対ピッチずつ位相差が与えられている。このよ
うなリニアモータは、固定子１６の誘導子歯（１７）に
よって、Ｕ、Ｖ、Ｗ極の永久磁石１４の磁束が互いに通
路を与えられて流れる。また、各相磁極の位相差が電気
角で１２０°なので、可動子１２を動かすと各相巻線に
は互いに１２０°差の磁束が鎖交し、３相誘起電圧を発
生する。逆に各相に３相電流を通電すると３相同期モー
タとして推力を発生し、可動子１２が固定子１６上を長
手方向に直線移動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、リニアモータの固定子は、磁性体と非磁性体をサン
ドイッチ状に配置していることから、磁束の通りやすい
ところと通りにくいところが存在するためにパーミアン
ス変化が大きくなり、図９に示すように大きな振幅のコ
ギング力が発生することになる。その結果、コギング力
発生に伴って起こる高速移動時の振動や一定速送り時の
速度変動といった問題があった。このようなリニアモー
タのコギング力低減を図る方法として、固定子の誘導子
歯を可動子の進行方向に向かって斜めに設けたり、可動
子の永久磁石を斜めに配置するなどの方策（スキュー）
をとると、若干のコギング力の低減効果はあるものの、
逆に製造・組立工数がかかり、製品原価が高くなるとい
う問題があった。そこで、本発明はコギング力を低減す
ると共に、高速移動時の振動や一定速送り時の速度変動
を低減でき、かつ、安価なリニアモータを提供すること
を目的とする。
は、リニアモータの固定子は、磁性体と非磁性体をサン
ドイッチ状に配置していることから、磁束の通りやすい
ところと通りにくいところが存在するためにパーミアン
ス変化が大きくなり、図９に示すように大きな振幅のコ
ギング力が発生することになる。その結果、コギング力
発生に伴って起こる高速移動時の振動や一定速送り時の
速度変動といった問題があった。このようなリニアモー
タのコギング力低減を図る方法として、固定子の誘導子
歯を可動子の進行方向に向かって斜めに設けたり、可動
子の永久磁石を斜めに配置するなどの方策（スキュー）
をとると、若干のコギング力の低減効果はあるものの、
逆に製造・組立工数がかかり、製品原価が高くなるとい
う問題があった。そこで、本発明はコギング力を低減す
ると共に、高速移動時の振動や一定速送り時の速度変動
を低減でき、かつ、安価なリニアモータを提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１記載の本発明は、磁束を通すＥ字状の電磁
鋼板を多数積層してなる電機子鉄心と、前記電機子鉄心
の積厚方向に沿ってティース部の外周に巻装された３相
の電機子巻線と、前記電機子鉄心のティース部先端に設
けた薄板状の永久磁石と、前記永久磁石と空隙を介して
対向配置されると共に磁性体からなる誘導子歯を有する
誘導子を備え、前記電機子鉄心または前記誘導子の何れ
か一方を可動子に、他方を固定子として、前記電機子鉄
心と前記誘導子とを相対的に走行するように配置したリ
ニアモータにおいて、前記誘導子歯は、平板の上に突起
状に形成されると共にピッチλ毎に等間隔に設けてあ
り、前記電機子鉄心は、鉄心の積厚方向が前記誘導子歯
のピッチ方向と直交するように前記誘導子に対向配置し
てあり、前記永久磁石は、各々のティース先端部に極性
の異なる永久磁石２個を一組として、少なくとも永久磁
石２組を前記誘導子歯のピッチ方向に向かって並べて設
けてあり、前記誘導子歯のピッチ方向に沿う永久磁石１
個の幅Ｗmは、前記誘導子歯のピッチλとの間に、Ｗm＝
λ／２の関係を有しており、前記各々の永久磁石組間に
は、隙間δを設けると共に、前記隙間δと前記誘導子歯
のピッチλとの間には、０＜δ≦λの関係を有すること
を特徴としている。請求項２記載の本発明は、磁束を通
すＥ字状の電磁鋼板を多数積層してなる電機子鉄心と、
前記電機子鉄心の積厚方向に沿ってティース部の外周に
巻装された３相の電機子巻線と、前記電機子鉄心のティ
ース部先端に設けた薄板状の永久磁石と、前記永久磁石
と空隙を介して対向配置されると共に磁性体からなる誘
導子歯を有する誘導子を備え、前記電機子鉄心または前
記誘導子の何れか一方を可動子に、他方を固定子とし
て、前記電機子鉄心と前記誘導子とを相対的に走行する
ように配置したリニアモータにおいて、前記誘導子歯
は、平板の上に突起状に形成されると共にピッチλ毎に
等間隔に設けてあり、前記電機子鉄心は、鉄心の積厚方
向が前記誘導子歯のピッチ方向と直交するように前記誘
導子に対向配置してあり、前記永久磁石は、各々のティ
ース先端部に極性の異なる永久磁石２個を一組として、
少なくとも永久磁石２組を前記誘導子歯のピッチ方向に
向かって並べて設けてあり、前記誘導子歯のピッチ方向
に沿う永久磁石１個の幅Ｗmは、前記永久磁石の全個数
をＺ、前記永久磁石の見かけ上のスキュー角度θとした
場合、角度θが０°＜θ≦１８０°の範囲にあるとき、
め、請求項１記載の本発明は、磁束を通すＥ字状の電磁
鋼板を多数積層してなる電機子鉄心と、前記電機子鉄心
の積厚方向に沿ってティース部の外周に巻装された３相
の電機子巻線と、前記電機子鉄心のティース部先端に設
けた薄板状の永久磁石と、前記永久磁石と空隙を介して
対向配置されると共に磁性体からなる誘導子歯を有する
誘導子を備え、前記電機子鉄心または前記誘導子の何れ
か一方を可動子に、他方を固定子として、前記電機子鉄
心と前記誘導子とを相対的に走行するように配置したリ
ニアモータにおいて、前記誘導子歯は、平板の上に突起
状に形成されると共にピッチλ毎に等間隔に設けてあ
り、前記電機子鉄心は、鉄心の積厚方向が前記誘導子歯
のピッチ方向と直交するように前記誘導子に対向配置し
てあり、前記永久磁石は、各々のティース先端部に極性
の異なる永久磁石２個を一組として、少なくとも永久磁
石２組を前記誘導子歯のピッチ方向に向かって並べて設
けてあり、前記誘導子歯のピッチ方向に沿う永久磁石１
個の幅Ｗmは、前記誘導子歯のピッチλとの間に、Ｗm＝
λ／２の関係を有しており、前記各々の永久磁石組間に
は、隙間δを設けると共に、前記隙間δと前記誘導子歯
のピッチλとの間には、０＜δ≦λの関係を有すること
を特徴としている。請求項２記載の本発明は、磁束を通
すＥ字状の電磁鋼板を多数積層してなる電機子鉄心と、
前記電機子鉄心の積厚方向に沿ってティース部の外周に
巻装された３相の電機子巻線と、前記電機子鉄心のティ
ース部先端に設けた薄板状の永久磁石と、前記永久磁石
と空隙を介して対向配置されると共に磁性体からなる誘
導子歯を有する誘導子を備え、前記電機子鉄心または前
記誘導子の何れか一方を可動子に、他方を固定子とし
て、前記電機子鉄心と前記誘導子とを相対的に走行する
ように配置したリニアモータにおいて、前記誘導子歯
は、平板の上に突起状に形成されると共にピッチλ毎に
等間隔に設けてあり、前記電機子鉄心は、鉄心の積厚方
向が前記誘導子歯のピッチ方向と直交するように前記誘
導子に対向配置してあり、前記永久磁石は、各々のティ
ース先端部に極性の異なる永久磁石２個を一組として、
少なくとも永久磁石２組を前記誘導子歯のピッチ方向に
向かって並べて設けてあり、前記誘導子歯のピッチ方向
に沿う永久磁石１個の幅Ｗmは、前記永久磁石の全個数
をＺ、前記永久磁石の見かけ上のスキュー角度θとした
場合、角度θが０°＜θ≦１８０°の範囲にあるとき、
【０００５】
【数２】
【０００６】の関係を有することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すリニ
アモータの斜視図、図２は本発明の第１の実施例を示す
リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）
はリニアモータ可動子のコアティース先端部と誘導子の
部分拡大図である。図において、１はリニアモータ、２
はリニアモータの可動子、３はＥ字形状に打ち抜いた電
磁鋼板を多数積層してなる電機子鉄心、３ａは電機子鉄
心３のティース、４はティース３ａ先端部にＮ極、Ｓ極
の極性が交互に配列するように設けた薄板状の永久磁
石、５は電機子鉄心のティース３ａ部の外周に巻装され
た３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）からなる電機子巻線、７は
電機子鉄心３の上部に設けたテーブルである。永久磁石
４および電機子巻線５を備えた電機子鉄心３を可動子２
に、また誘導子６を固定子とすると共に、可動子と固定
子を図示しないリニアガイドで支持し、電機子鉄心３と
誘導子６とを相対的に走行させる基本構成は従来技術と
同じである。本発明が従来技術と異なる構成は、以下の
とおりである。図において、誘導子６は、磁性体で、か
つ、平板に突起状の誘導子歯６ａをピッチλ毎に等間隔
に形成して構成される。一方、可動子となる電機子鉄心
３は、電機子鉄心３の積厚方向が誘導子歯６ａのピッチ
方向と直交するように誘導子６上に配置されている。ま
た、電機子鉄心３のティース３ａ先端部に設けた永久磁
石４は、極性の異なる永久磁石２個を一組として、永久
磁石２組を誘導子歯のピッチ方向に向かって並べて設け
てある。さらに、誘導子歯のピッチ方向に沿う永久磁石
１個の幅をＷmとした場合、誘導子歯ピッチλとの間
に、Ｗm＝λ／２の関係を有している。またさらに、隣
接する２個の永久磁石を１組とした場合、各々の永久磁
石間に隙間δを設けており、隙間δと誘導子歯ピッチλ
との間には、０＜δ≦λの関係を有している。上記の関
係を有するリニアモータは、各ティース間に設けた永久
磁石の数が図２（ｂ）に示すように４個の場合、隣接す
る電機子鉄心のティース３ａ間のピッチを、３×λ＋λ
／３として表すことができる。つまり、λが電気角で３
６０°であるため、（３×３６０°）＋（３６０°／
３）＝１２００°となり、電機子鉄心３の各相磁極の位
相差が電気角で、１２００°−３×３６０°＝１２０°
となる。また、各ティース先端に設けた永久磁石４にお
いて、永久磁石４ａと永久磁石４ｂ、永久磁石４ｃと永
久磁石４ｄを各々１対の永久磁石組とすれば、各々の永
久磁石組同士の隙間δは、δ＝λ／８となる。つまり、
δは電気角で３６０／８＝４５°となっている。次に、
本実施例のリニアモータを用いて、コギング力を数値解
析により検討した結果を説明する。図３は第１の実施例
によるコギング力の波形を示したものである。コギング
力は、永久磁石４ａと永久磁石４ｂによって発生するも
のと、永久磁石４ｃと永久磁石４ｄによって発生するも
のをおおよそ足し合せたものである。しかし、前者と後
者の各々のコギング力は、隙間δによって、λ／８のず
れがあるため、それらの足し合せは図示のようになる。
これから、本実施例のリニアモータのコギング力を従来
技術（図９）と比較すると、振幅値で約３割程度低減さ
れることになり、このようなコギング力の低減効果は、
スキューを施したときと同じ効果を得ていることがわか
る。続いて、この理由を計算式を用いて説明する。ここ
で、コギング力の振幅をｆ1、電機子鉄心の積厚をＬ、
積厚方向の座標をｙ、可動子の進行方向の座標ｘ、スキ
ュー角度をθskとする。スキューが無い場合のコギング
力が誘導子歯ピッチλの２倍周期で発生するとすれば、
コギング力は次式で表すことができる。
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すリニ
アモータの斜視図、図２は本発明の第１の実施例を示す
リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）
はリニアモータ可動子のコアティース先端部と誘導子の
部分拡大図である。図において、１はリニアモータ、２
はリニアモータの可動子、３はＥ字形状に打ち抜いた電
磁鋼板を多数積層してなる電機子鉄心、３ａは電機子鉄
心３のティース、４はティース３ａ先端部にＮ極、Ｓ極
の極性が交互に配列するように設けた薄板状の永久磁
石、５は電機子鉄心のティース３ａ部の外周に巻装され
た３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）からなる電機子巻線、７は
電機子鉄心３の上部に設けたテーブルである。永久磁石
４および電機子巻線５を備えた電機子鉄心３を可動子２
に、また誘導子６を固定子とすると共に、可動子と固定
子を図示しないリニアガイドで支持し、電機子鉄心３と
誘導子６とを相対的に走行させる基本構成は従来技術と
同じである。本発明が従来技術と異なる構成は、以下の
とおりである。図において、誘導子６は、磁性体で、か
つ、平板に突起状の誘導子歯６ａをピッチλ毎に等間隔
に形成して構成される。一方、可動子となる電機子鉄心
３は、電機子鉄心３の積厚方向が誘導子歯６ａのピッチ
方向と直交するように誘導子６上に配置されている。ま
た、電機子鉄心３のティース３ａ先端部に設けた永久磁
石４は、極性の異なる永久磁石２個を一組として、永久
磁石２組を誘導子歯のピッチ方向に向かって並べて設け
てある。さらに、誘導子歯のピッチ方向に沿う永久磁石
１個の幅をＷmとした場合、誘導子歯ピッチλとの間
に、Ｗm＝λ／２の関係を有している。またさらに、隣
接する２個の永久磁石を１組とした場合、各々の永久磁
石間に隙間δを設けており、隙間δと誘導子歯ピッチλ
との間には、０＜δ≦λの関係を有している。上記の関
係を有するリニアモータは、各ティース間に設けた永久
磁石の数が図２（ｂ）に示すように４個の場合、隣接す
る電機子鉄心のティース３ａ間のピッチを、３×λ＋λ
／３として表すことができる。つまり、λが電気角で３
６０°であるため、（３×３６０°）＋（３６０°／
３）＝１２００°となり、電機子鉄心３の各相磁極の位
相差が電気角で、１２００°−３×３６０°＝１２０°
となる。また、各ティース先端に設けた永久磁石４にお
いて、永久磁石４ａと永久磁石４ｂ、永久磁石４ｃと永
久磁石４ｄを各々１対の永久磁石組とすれば、各々の永
久磁石組同士の隙間δは、δ＝λ／８となる。つまり、
δは電気角で３６０／８＝４５°となっている。次に、
本実施例のリニアモータを用いて、コギング力を数値解
析により検討した結果を説明する。図３は第１の実施例
によるコギング力の波形を示したものである。コギング
力は、永久磁石４ａと永久磁石４ｂによって発生するも
のと、永久磁石４ｃと永久磁石４ｄによって発生するも
のをおおよそ足し合せたものである。しかし、前者と後
者の各々のコギング力は、隙間δによって、λ／８のず
れがあるため、それらの足し合せは図示のようになる。
これから、本実施例のリニアモータのコギング力を従来
技術（図９）と比較すると、振幅値で約３割程度低減さ
れることになり、このようなコギング力の低減効果は、
スキューを施したときと同じ効果を得ていることがわか
る。続いて、この理由を計算式を用いて説明する。ここ
で、コギング力の振幅をｆ1、電機子鉄心の積厚をＬ、
積厚方向の座標をｙ、可動子の進行方向の座標ｘ、スキ
ュー角度をθskとする。スキューが無い場合のコギング
力が誘導子歯ピッチλの２倍周期で発生するとすれば、
コギング力は次式で表すことができる。
【０００８】
【数３】
【０００９】スキューがある場合は、次式で書き表すこ
とができる。
とができる。
【００１０】
【数４】
【００１１】また、上式を展開すると次式のようにな
る。
る。
【００１２】
【数５】
【００１３】また、スキュー角度θskとコギング力振幅
値の関係を図４に示す。図４はスキュー角度θskが０の
とき、コギング力振幅値を１とした場合の結果である。
次に、本発明のコギング力について計算式を用いて説明
する。第１の実施例によるとコギング力は、（１）式と
（１）式を電気角で４５°ずらせたもののおおよその足
し合せで表すことができる。
値の関係を図４に示す。図４はスキュー角度θskが０の
とき、コギング力振幅値を１とした場合の結果である。
次に、本発明のコギング力について計算式を用いて説明
する。第１の実施例によるとコギング力は、（１）式と
（１）式を電気角で４５°ずらせたもののおおよその足
し合せで表すことができる。
【００１４】
【数６】
【００１５】同様に上式を展開すると次式のようにな
る。
る。
【００１６】
【数７】
【００１７】スキュー角度θskが０のときのコギング力
振幅値を１とした場合、本発明によるコギング力の振幅
値は０．７１である。図４よりコギング力の振幅値が
０．７１時のスキュー角度θskを読取れば、θsk＝８０
°となる。従って、本案は約８０°のスキューの効果を
得ていることになる。また、この結果は図３と図９のコ
ギング力の振幅比としても現れている。次に、動作につ
いて説明する。リニアモータにおいて、固定子上に空隙
を介して対向配置させた可動子を固定子の長手方向に沿
って直線移動させると、電機子鉄心のティース部先端に
設けた永久磁石組間に所定の隙間を設けた配置構成によ
り、永久磁石２個を一組とする各々の永久磁石組によっ
て発生するコギング力の位相のずれが生じ、この位相の
ずれによってコギング力が低減される。その結果、可動
子は移動方向に速度変動を起こすことなく、一定の速度
で移動する。
振幅値を１とした場合、本発明によるコギング力の振幅
値は０．７１である。図４よりコギング力の振幅値が
０．７１時のスキュー角度θskを読取れば、θsk＝８０
°となる。従って、本案は約８０°のスキューの効果を
得ていることになる。また、この結果は図３と図９のコ
ギング力の振幅比としても現れている。次に、動作につ
いて説明する。リニアモータにおいて、固定子上に空隙
を介して対向配置させた可動子を固定子の長手方向に沿
って直線移動させると、電機子鉄心のティース部先端に
設けた永久磁石組間に所定の隙間を設けた配置構成によ
り、永久磁石２個を一組とする各々の永久磁石組によっ
て発生するコギング力の位相のずれが生じ、この位相の
ずれによってコギング力が低減される。その結果、可動
子は移動方向に速度変動を起こすことなく、一定の速度
で移動する。
【００１８】次に、第２の実施例について図５をもとに
説明する。図５は第２実施例による可動子のティース先
端部分の拡大図を表している。第２実施例が第１実施例
と異なる点は、永久磁石組の数を２に替えて３としたも
のである。すなわち、永久磁石４ａと４ｂ、同様に永久
磁石４ｃと４ｄ、４ｅと４ｆをそれぞれ一組としてい
る。この場合、隣接する電機子鉄心のティース間のピッ
チは、４×λ＋λ／３と表せることができる。また、そ
れら永久磁石組間の隙間δは、δ＝λ／１２になってい
る点である。つまり、δは電気角で３６０／１２＝３０
°であり、３つの永久磁石組は、１組を基準として３０
°ずれたものと６０°ずれたものになっている。よっ
て、第２実施例は第１実施例と同じスキューの効果を得
ることができる。動作については第1実施例と同じであ
るため説明を省略する。
説明する。図５は第２実施例による可動子のティース先
端部分の拡大図を表している。第２実施例が第１実施例
と異なる点は、永久磁石組の数を２に替えて３としたも
のである。すなわち、永久磁石４ａと４ｂ、同様に永久
磁石４ｃと４ｄ、４ｅと４ｆをそれぞれ一組としてい
る。この場合、隣接する電機子鉄心のティース間のピッ
チは、４×λ＋λ／３と表せることができる。また、そ
れら永久磁石組間の隙間δは、δ＝λ／１２になってい
る点である。つまり、δは電気角で３６０／１２＝３０
°であり、３つの永久磁石組は、１組を基準として３０
°ずれたものと６０°ずれたものになっている。よっ
て、第２実施例は第１実施例と同じスキューの効果を得
ることができる。動作については第1実施例と同じであ
るため説明を省略する。
【００１９】次に、第３の実施例について図６をもとに
説明する。図６は第３の実施例による可動子のティース
先端部分の拡大図を表している。第３実施例が、第１お
よび第２実施例と異なる点は、永久磁石４ａと４ｂ、永
久磁石４ｃと４ｄを一組とした場合、永久磁石組間の隙
間δは無く、１個の永久磁石の幅Wmがλ／２以上となっ
ている点である。ティース先端に貼り付けた永久磁石の
全個数をＺ個とすれば、永久磁石の幅Wmは、次式のよう
になる。
説明する。図６は第３の実施例による可動子のティース
先端部分の拡大図を表している。第３実施例が、第１お
よび第２実施例と異なる点は、永久磁石４ａと４ｂ、永
久磁石４ｃと４ｄを一組とした場合、永久磁石組間の隙
間δは無く、１個の永久磁石の幅Wmがλ／２以上となっ
ている点である。ティース先端に貼り付けた永久磁石の
全個数をＺ個とすれば、永久磁石の幅Wmは、次式のよう
になる。
【００２０】
【数８】
【００２１】ここで、角度θは永久磁石の見かけ上のス
キュー角であり、０°＜θ≦180°が成り立っている。
図６によれば、Ｚ＝４、θを＋９０°としているので、
永久磁石の幅Wmは次式のようになる。
キュー角であり、０°＜θ≦180°が成り立っている。
図６によれば、Ｚ＝４、θを＋９０°としているので、
永久磁石の幅Wmは次式のようになる。
【００２２】
【数９】
【００２３】これを電気角で表すと、λは３６０°であ
るので、 Wmは２０２．５°となる。第３実施例は、第
１および第２実施例の構造によるWmがλ／２＝１８０°
であるのに対して、従来構造の永久磁石４ａを基準とす
れば、永久磁石４ｂは．２２．５°、永久磁石４ｃは４
５°、永久磁石４ｄは６７．５°ずれて配置されたこと
になる。よって、各々の永久磁石と誘導子歯によって生
じるコギング力に位相差が生じるため、スキューによる
効果と同等の効果が得られ、コギング力を低減すること
ができる。動作については第１、第２実施例と同じであ
るため説明を省略する。したがって、本発明の第１、第
２実施例は、電機子鉄心のティース部先端に設けた永久
磁石組間に所定の隙間を設けた配置構成により、永久磁
石２個を一組とする各々の永久磁石組によって発生する
コギング力の位相のずれが生じるため、コギング力が低
減される。その結果、スキューによる効果と同等の効果
が得られ、可動子は、移動方向に向かって速度変動を起
こすことはなく、一定の速度で可動子を移動させること
ができる。また、第３実施例は、永久磁石組間の隙間δ
を無くし、１個の永久磁石の幅Wmをλ／２以上とした配
置構成により、各々の永久磁石と誘導子歯によって生じ
るコギング力に位相差が生じるため、スキューによる効
果と同等の効果が得られ、コギング力を低減することが
できる。なお、上記実施例では電機子巻線と永久磁石を
有する電機子鉄心を可動子としたが、電機子鉄心を固定
子とし、一方、誘導子歯が設けられた方を可動子として
も構わない。この構成の変更によって得られる発明の効
果は、上記実施例と同様であることは言うまでもない。
また、本実施例では、ティース先端に永久磁石を貼り付
ける構造のもので説明したが、ティース先端に凸凹を設
け、この凹部に永久磁石を埋め込む構造のものとしても
構わず、ティース先端部の形状は、適宜選択される。
るので、 Wmは２０２．５°となる。第３実施例は、第
１および第２実施例の構造によるWmがλ／２＝１８０°
であるのに対して、従来構造の永久磁石４ａを基準とす
れば、永久磁石４ｂは．２２．５°、永久磁石４ｃは４
５°、永久磁石４ｄは６７．５°ずれて配置されたこと
になる。よって、各々の永久磁石と誘導子歯によって生
じるコギング力に位相差が生じるため、スキューによる
効果と同等の効果が得られ、コギング力を低減すること
ができる。動作については第１、第２実施例と同じであ
るため説明を省略する。したがって、本発明の第１、第
２実施例は、電機子鉄心のティース部先端に設けた永久
磁石組間に所定の隙間を設けた配置構成により、永久磁
石２個を一組とする各々の永久磁石組によって発生する
コギング力の位相のずれが生じるため、コギング力が低
減される。その結果、スキューによる効果と同等の効果
が得られ、可動子は、移動方向に向かって速度変動を起
こすことはなく、一定の速度で可動子を移動させること
ができる。また、第３実施例は、永久磁石組間の隙間δ
を無くし、１個の永久磁石の幅Wmをλ／２以上とした配
置構成により、各々の永久磁石と誘導子歯によって生じ
るコギング力に位相差が生じるため、スキューによる効
果と同等の効果が得られ、コギング力を低減することが
できる。なお、上記実施例では電機子巻線と永久磁石を
有する電機子鉄心を可動子としたが、電機子鉄心を固定
子とし、一方、誘導子歯が設けられた方を可動子として
も構わない。この構成の変更によって得られる発明の効
果は、上記実施例と同様であることは言うまでもない。
また、本実施例では、ティース先端に永久磁石を貼り付
ける構造のもので説明したが、ティース先端に凸凹を設
け、この凹部に永久磁石を埋め込む構造のものとしても
構わず、ティース先端部の形状は、適宜選択される。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来技術で問題となっていたコギング力を、簡単な可動子
構造で低減することができる。その結果、高速移動時の
振動や、一定速送り時の速度変動を低減でき、かつ、安
価なリニアモータを得ることができる。
来技術で問題となっていたコギング力を、簡単な可動子
構造で低減することができる。その結果、高速移動時の
振動や、一定速送り時の速度変動を低減でき、かつ、安
価なリニアモータを得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すリニアモータの斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すリニアモータであ
って、（ａ）はその側断面図、（ｂ）はリニアモータ可
動子のコアティース先端部と誘導子の部分拡大図であ
る。
って、（ａ）はその側断面図、（ｂ）はリニアモータ可
動子のコアティース先端部と誘導子の部分拡大図であ
る。
【図３】第１の実施例によるコギング力の波形を示した
ものである。
ものである。
【図４】スキュー角度とコギング力の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるティース先端の
拡大図である。
拡大図である。
【図６】本発明の第３の実施例におけるティース先端の
拡大図である。
拡大図である。
【図７】従来の３相リニア誘導子形同期モータの斜視図
である。
である。
【図８】３相リニア誘導子形同期モータのうち、可動子
の永久磁石と固定子の配置を示す図であって、（ａ）は
各相永久磁石の着磁パターン図、（ｂ）は（ａ）に対応
した固定子の平面図である。
の永久磁石と固定子の配置を示す図であって、（ａ）は
各相永久磁石の着磁パターン図、（ｂ）は（ａ）に対応
した固定子の平面図である。
【図９】従来技術を示すリニアモータのコギング力の波
形である。
形である。
１ リニアモータ ２ 可動子 ３ 電機子鉄心 ３ａ ティース ４ 永久磁石 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ 永久磁石 ５ 電機子巻線 ６ 誘導子（固定子） ６ａ 誘導子歯 ７ テーブル
Claims (2)
- 【請求項１】磁束を通すＥ字状の電磁鋼板を多数積層し
てなる電機子鉄心と、前記電機子鉄心の積厚方向に沿っ
てティース部の外周に巻装された３相の電機子巻線と、
前記電機子鉄心のティース部先端に設けた薄板状の永久
磁石と、前記永久磁石と空隙を介して対向配置されると
共に磁性体からなる誘導子歯を有する誘導子を備え、前
記電機子鉄心または前記誘導子の何れか一方を可動子
に、他方を固定子として、前記電機子鉄心と前記誘導子
とを相対的に走行するように配置したリニアモータにお
いて、 前記誘導子歯は、平板の上に突起状に形成されると共に
ピッチλ毎に等間隔に設けてあり、 前記電機子鉄心は、鉄心の積厚方向が前記誘導子歯のピ
ッチ方向と直交するように前記誘導子に対向配置してお
り、 前記永久磁石は、各々のティース先端部に極性の異なる
永久磁石２個を一組として、少なくとも永久磁石２組を
前記誘導子歯のピッチ方向に向かって並べて設けてあ
り、 前記誘導子歯のピッチ方向に沿う永久磁石１個の幅Ｗm
は、前記誘導子歯のピッチλとの間に、Ｗm＝λ／２の
関係を有しており、 前記各々の永久磁石組間には、隙間δを設けると共に、
前記隙間δと前記誘導子歯のピッチλとの間には、０＜
δ≦λの関係を有していることを特徴とするリニアモー
タ。 - 【請求項２】磁束を通すＥ字状の電磁鋼板を多数積層し
てなる電機子鉄心と、前記電機子鉄心の積厚方向に沿っ
てティース部の外周に巻装された３相の電機子巻線と、
前記電機子鉄心のティース部先端に設けた薄板状の永久
磁石と、前記永久磁石と空隙を介して対向配置されると
共に磁性体からなる誘導子歯を有する誘導子を備え、前
記電機子鉄心または前記誘導子の何れか一方を可動子
に、他方を固定子として、前記電機子鉄心と前記誘導子
とを相対的に走行するように配置したリニアモータにお
いて、 前記誘導子歯は、平板の上に突起状に形成されると共に
ピッチλ毎に等間隔に設けてあり、 前記電機子鉄心は、鉄心の積厚方向が前記誘導子歯のピ
ッチ方向と直交するように前記誘導子に対向配置してお
り、 前記永久磁石は、各々のティース先端部に極性の異なる
永久磁石２個を一組として、少なくとも永久磁石２組を
前記誘導子歯のピッチ方向に向かって並べて設けてあ
り、 前記誘導子歯のピッチ方向に沿う永久磁石１個の幅Ｗm
は、前記永久磁石の全個数をＺ、前記永久磁石の見かけ
上のスキュー角度θとした場合、角度θが０°＜θ≦１
８０°の範囲にあるとき、 【数１】 の関係を有していることを特徴とするリニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087699A JP4352439B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087699A JP4352439B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001045736A true JP2001045736A (ja) | 2001-02-16 |
| JP4352439B2 JP4352439B2 (ja) | 2009-10-28 |
Family
ID=16757932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22087699A Expired - Fee Related JP4352439B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4352439B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006014391A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ電機子、リニアモータおよび平面モータ |
| JP2008517571A (ja) * | 2004-10-17 | 2008-05-22 | ドルマ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 磁石列を伴う搬送システムおよび／または駆動システムを有するスライドドア |
-
1999
- 1999-08-04 JP JP22087699A patent/JP4352439B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006014391A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ電機子、リニアモータおよび平面モータ |
| JP2008517571A (ja) * | 2004-10-17 | 2008-05-22 | ドルマ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 磁石列を伴う搬送システムおよび／または駆動システムを有するスライドドア |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4352439B2 (ja) | 2009-10-28 |
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