JP2002171743A - リニアモータ - Google Patents

リニアモータ

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JP2002171743A
JP2002171743A JP2000369747A JP2000369747A JP2002171743A JP 2002171743 A JP2002171743 A JP 2002171743A JP 2000369747 A JP2000369747 A JP 2000369747A JP 2000369747 A JP2000369747 A JP 2000369747A JP 2002171743 A JP2002171743 A JP 2002171743A
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JP
Japan
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magnets
linear motor
yoke
center
longitudinal direction
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JP2000369747A
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English (en)
Inventor
Takeshi Moriyama
毅 森山
Satoru Muranishi
哲 村西
Osamu Kokubo
修 小久保
Ikuma Nariyoshi
郁馬 成吉
Sukehiro Akama
助広 赤間
Teruaki Yokoyama
照晃 横山
Noboru Murakami
昇 村上
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】サイドヨークを必要以上に大きくすることなく
大きな推力を得ることが出来るリニアモータを提供す
る。 【解決手段】 断面コ字状のサイドヨーク内に少なくと
も複数のセンターヨークを備え、これら各センターヨー
クをそれ自身の空洞部に挿通して、長手方向に自在に可
動する少なくとも複数個の可動コイルを設けたリニアモ
ータであって、各センターヨークの両面に、対向する磁
石の極性が同一でかつ、長手方向に隣接する磁石の極性
が異なる磁石を設けると共に、隣接する鉛直方向のサイ
ドヨークに注目した場合には、一方のセンターヨークの
磁石の極性と他方のセンターヨークの磁石の磁性を異な
るように配列したリニアモータにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータに係
り、特に、位相制御駆動リニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】発明者らは先に位相制御駆動リニアモー
タ、特に、三相同期駆動のリニアモータに関して新たな
構成を発明して特許出願している。
【0003】このリニアモータは、図3に示すように、
断面コ字状のサイドヨーク12,14内にセンターヨー
ク16を設け、サイドヨーク12,14の内面には、対
向する磁石の磁極が同一で、かつ、それぞれ長手方向に
隣接する磁石の磁極が異なるように、N極,S極,N極
・・・・・・S極の配列で永久磁石50が設けられ、磁
気回路が構成されている。
【0004】そして、磁気回路内には、センターヨーク
16をそれ自身の空洞部に挿通してなる可動コイル3が
設けられており、可動コイル3を構成する各コイル部材
に所定の位相の電流を印可することにより、図中A方向
に可動する構成となっている。
【0005】可動コイル3は、具体的には、図4に示す
ように、接着剤等を塗布した導線を中央部に空洞5を設
けた、中空形状に多層巻きした、通称、ウエッド巻きし
たコイル部材3A1,3A2,・・・・,3C2を6個
を非磁性体の絶縁部材9、例えば、ガラスエポキシ樹脂
や絶縁処理(硬質アルマイト処理)されたアルミ合金で
接合して、一体化した構成となっている。
【0006】この可動コイル3は、図5に示すように、
三相交流で同期駆動されるように構成するため、各相を
U相、W相、V相とすれば、コイル部材3A1が[+
U],3A2が[−U],3B1が[+W],3B2が
[−W],3C1が[+V],3C2が[−V]相に対
応するように、電流が印可されるようになっている。そ
して、可動コイル3の長手方向の寸法Tがサイドヨーク
12,14に設けられた磁石50のN極,S極の単位磁
石4組分の寸法Sと等しくなるように構成されている。
【0007】しかるに、より大きな推力を得るには、上
述したリニアモータ10を図7に示すように上下に積み
重ねて連結した構成をとる必要がある。
【0008】このように構成されたリニアモータ100
は、図3に示したリニアモータ10の可動コイル3同士
を上下に連結板30Aで連結した構成となる。尚、動作
については、前述したリニアモータ10と同様なのでこ
こでは説明を省略する。このように構成すれば、図3に
示すリニアモータ10の2倍の推力が得られる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た構成のリニアモータ100には、図7に示すようにリ
ニアモータ100の鉛直方向Pの寸法が大きくなり、例
えばX−Yテーブルのように同一構成のリニアモータを
上下方向に2台使用するような場合には装置が必要以上
に大型化する不都合があった。
【0010】本発明は、このような従来の難点を解決す
るためになされたもので、リニアモータの鉛直方向の寸
法を出来るだけ小さくしつつ、大推力を得ることが可能
なリニアモータを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、 1.断面コ字状のサイドヨーク内に少なくとも複数のセ
ンターヨークを備え、これら各センターヨークをそれ自
身の空洞部に挿通して、長手方向に自在に可動する少な
くとも複数個の可動コイルを設けたリニアモータであっ
て、各センターヨークの両面に、対向する磁石の極性が
同一でかつ、長手方向に隣接する磁石の極性が異なる磁
石を設けると共に、隣接する鉛直方向のセンターヨーク
に注目した場合には、一方のセンターヨークの磁石の極
性と他方のセンターヨークの磁石の極性が異なる極性と
なるように磁石を配列して設けた。 2.各可動コイルは、中空コイル部材を長手方向に(6
×n)[nは整数]組配列し、その長手方向の寸法は、
サイドヨークの磁石の配列に注目した場合、長手方向に
磁石(4×n)[nは整数]組と同じになる構成とし
た。 3.可動コイルは、ウエット巻きにて構成し、隣接する
コイル部材同士を非磁性体からなる絶縁部材を介して連
結した。 4.可動コイルには、補強板を設けた。 5.サイドヨークの内面には、対向するセンターヨーク
の磁石の極性と異なる極性の磁石を設けると共に、長手
方向に異なる極性の磁石を交互に配列した。
【0012】以上のような構成により課題を解決した。
【0013】
【発明の実施形態】以下、本発明に係る、位相制御駆動
リニアモータ、特に、三相同期駆動リニアモータの実施
の一形態を図1乃至図6に基づいて説明するここで、前
述した図7に示した従来技術と同一の部材には、同一の
符号を付すものとする。
【0014】図1において、本実施例に係る、リニアモ
ータ1は、断面コ字状のサイドヨーク13,15の内部
にセンターヨーク16A,16Bを具備する構成となっ
ている。
【0015】センターヨーク16Aの両面には、対向す
る磁石の磁極が同一で、かつ、それぞれ長手方向に隣接
する磁石の磁極が異なるように、N極,S極,N極・・
・・・・S極の配列で永久磁石55が設けられ、磁気回
路が構成されている。
【0016】また、同様にセンターヨーク16Bの両面
には、対向する磁石の磁極が同一で、かつ、それぞれ長
手方向に隣接する磁石の磁極が異なるように、N極,S
極,N極,・・・・,S極の配列で永久磁石55が設け
られ、磁気回路が構成されている。
【0017】そして、これら上下のセンターヨーク16
A,16Bに設けた磁石に注目した場合には、各々対向
する磁石の極性が異なるように磁石55,56が配列さ
れている。
【0018】センターヨーク16A、16Bには、各々
それ自身の空洞部にセンターヨーク16A,または16
Bを挿通してなる可動コイル3,3が設けられている。
そして可動コイル3,3を構成する各コイル部材に所定
の位相の電流を印可することにより、図中A方向に可動
する構成となっている。
【0019】可動コイル3,3は、具体的には、前述し
た図4に示すように、接着剤等を塗布した導線を中央部
に空洞5を設けた、中空形状に多層巻きした、通称、ウ
エッド巻きしたコイル部材3A1,3A2,・・・・,
3C2を6個を非磁性体の絶縁部材9、例えば、ガラス
エポキシ樹脂や絶縁処理(硬質アルマイト処理)された
アルミ合金で接合して、一体化した構成となっている。
【0020】この可動コイル3,3の動作原理は、前述
した図5に示すように、三相交流で同期駆動されるよう
に構成するため、各相をU相、W相、V相とすれば、コ
イル部材3A1が[+U],3A2が[−U],3B1
が[+W],3B2が[−W],3C1が[+V],3
C2が[−V]相に対応するように、電流が印可される
ようになっている。
【0021】尚、本実施例では、磁石55を設けたセン
ターヨーク16A,磁石56を設けたセンターヨーク1
6Bが可動コイル3の空洞部5を挿通する構成であるが
動作原理は前述の従来例と同様である。そして、可動コ
イル3,3の長手方向の寸法Tがセンターヨーク16
A,16B,14に設けられた磁石55,56のN極,
S極の単位磁石4組分の寸法Sと等しくなるように構成
されている。
【0022】本実施例のように三相交流では、この組み
合わせが可動コイル3を駆動する1スパンであり、長手
方向に同様の組み合わせの可動コイルと磁石を設けれ
ば、理論的には2倍の推力が得られる。
【0023】すなわち、可動コイル3のコイル部材3A
1〜3A6と磁石55(56)の関係を、長手方向に6
(6×n)[nは整数]組配列し、その長手方向の寸法
は、サイドヨークの磁石の配列に注目した場合、長手方
向に磁石(4×n)[nは整数]組と同じになる構成と
すれば、可動コイル3を水平方向にn組連結して駆動す
ることも出来る。
【0024】尚、各コイル部材32A1,・・・・32
C2は、それぞれ同一の巻数で、同一の仕様となってい
る。隣接する各コイル部材32A1,32A2の接合寸
法dは、小さい方が好ましいが、本実施例では、2mm程
度となっている。また、この可動コイル3は、多層巻き
され接着剤などの接合部材で矩形状に固められているた
め、鉛直方向Yに対する剛性力が強く、可動コイル3の
変形が皆無である。
【0025】さらにまた、隣接する各コイル部材3A
1,3A2,・・・・,3C2には、それぞれ逆方向の
電流が印可され、かつ、非常に密に隣接して配列されて
いるので、コイル部材3A1,3A2,・・・,3C2
の各コイルのアンペアターン(N:巻数,I:電流)に
より発生する磁束を相互に、打ち消し合うことができる
ので、ヨーク1内に発生する[鉄損]を限りなく[0]
にすることができる。
【0026】このことは、センターヨーク16A,16
Bの磁気飽和を抑え、磁場の変化をなくし、熱性能が向
上することにつながり、磁石55,56の磁束温度変化
による磁束の変化を抑え、安定した推力を得る効果があ
る。
【0027】さらに、本実施例では、上下に隣接するセ
ンターヨーク16A,16Bの間にサイドヨークがない
ので、磁場が強められるので大きな推力を得やすい。図
6は、本実施例に係る、リニアモータの構成説明図で、
3Aは、可動コイル3に設けた、部品取付用の取付部
材、6は補強板である。尚、50,50は本実施例の他
の実施例に係る構成で、上下のサイドヨーク17,18
の内面に、対向するサンタヨーク16、16Bに配列し
た磁石と異なる磁性の磁石である。長手方向の磁石の配
列寸法と、可動コイル3のコイル部材との寸法は、セン
ターヨーク16A、16Bの磁石55,56と同様であ
る。このような構成にすれば、より大きな推力を容易に
得ることが出来る。
【0028】本実施例は、センターヨーク16A,16
Bの間に、図7に示す従来例のように推力に寄与しない
サイドヨーク12,14が不要なので磁気回路の利用効
率がよく、サイドヨークの鉛直方向の寸法Oを従来例に
比べ小さくしても、容易に同様の推力を得ることが出来
る。
【0029】また、上下のセンターヨーク16A,16
Bの磁石55,56の対向する磁性が異なるので不要な
方向の磁場を互いにうち消し合うことが出来るために、
センターヨーク16A,16Bの鉄損を略0に抑えるこ
とができ、永久磁石の温度による磁束の変化をなくすこ
とができる。
【0030】図2は、本実施例の他の実施例で、図1に
示すリニアモータ1と略同様の構成であるが、このリニ
アモータ11は、図示のようにサイドヨーク17,18
の内面に、対向するセンターヨーク16A,16Bに設
けた磁石55,56と磁極が異なる磁石を長手方向に交
互に配列したことを特徴としており、その他の構成は前
述した図1に示すリニアモータ1と同様である。
【0031】このような構成にすれば、図1のリニアモ
ータ1より磁束密度が大きくできるのでより大きな推力
を得られる。
【0032】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、位相制御駆動リニアモータにおいて、ヨークの鉛
直方向の寸法を小さくしても従来例と同様の推力を得ら
れる小型化が可能なリニアモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相制御駆動リニアモータ概要を示す
説明図。
【図2】本発明の他の実施例に係るリニアモータ概要を
示す説明図。
【図3】本発明のリニアモータの基本構成説明図。
【図4】本発明の可動コイルの説明図。
【図5】位相制御駆動リニアモータの動作原理説明図。
【図6】本発明の概略構成説明図。
【図7】従来の位相制御駆動リニアモータ概要を示す説
明図。 1(11)・・・・・・・ リニアモータヨーク 3 ・・・・・・・ 可動コイル 5 ・・・・・・・ 空洞 13,15,17,18・・・サイドヨーク 16A,16B・・・・ センターヨーク 3A1,3A2,3B1,3B2,3C1,3C2・・
コイル部材(中空コイル部材) 55,56,50・・・・・・永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成吉 郁馬 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 赤間 助広 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 横山 照晃 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 村上 昇 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 Fターム(参考) 5H633 BB02 GG03 GG06 GG13 HH02 HH06 HH13 HH25 JA10 5H641 BB10 BB11 GG03 GG05 HH02 JA02 JA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】断面コ字状のサイドヨーク内に少なくとも
    複数のセンターヨークを備え、これら各センターヨーク
    をそれ自身の空洞部に挿通して、長手方向に自在に可動
    する少なくとも複数個の可動コイルを設けたリニアモー
    タであって、 各センターヨークの両面に、対向する磁石の極性が同一
    でかつ、長手方向に隣接する磁石の極性が異なる磁石を
    設けると共に、隣接する鉛直方向のサイドヨークに注目
    した場合には、一方のセンターヨークの磁石の極性と他
    方のセンターヨークの磁石の極性が異なるように磁石を
    配列して設けたことを特徴とするリニアモータ。
  2. 【請求項2】前記各可動コイルは、中空コイル部材を長
    手方向に(6×n)[nは整数]組配列し、その長手方
    向の寸法は、サイドヨークの磁石の配列に注目した場
    合、長手方向に磁石(4×n)[nは整数]組と同じに
    なる構成とされていることを特徴とする請求項1記載の
    リニアモータ。
  3. 【請求項3】前記可動コイルは、ウエット巻きにて構成
    し、隣接するコイル部材同士を非磁性体からなる絶縁部
    材を介して連結したことを特徴とする請求項1または2
    記載のリニアモータ。
  4. 【請求項4】前記可動コイルには、補強板を設けたこと
    を特徴とする請求項1,2乃至3記載のリニアモータ。
  5. 【請求項5】前記サイドヨークの内面には対向するセン
    ターヨークの磁石の極性と異なる極性の磁石を設けると
    共に、長手方向に異なる極性の磁石を交互に配列して設
    けたことを特徴とする請求項1乃至請求項4記載のリニ
    アモータ。
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