JP2003134791A - Permanent magnet synchronous linear motor - Google Patents

Permanent magnet synchronous linear motor

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JP2003134791A
JP2003134791A JP2001322322A JP2001322322A JP2003134791A JP 2003134791 A JP2003134791 A JP 2003134791A JP 2001322322 A JP2001322322 A JP 2001322322A JP 2001322322 A JP2001322322 A JP 2001322322A JP 2003134791 A JP2003134791 A JP 2003134791A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet synchronous linear motor capable of easily reducing a cogging thrust even if the shape dimension of an actual motor or the real magnetic characteristics of a magnetic member are deviated from designing values. SOLUTION: The permanent magnet synchronous linear motor comprises a first field 1 having a plurality of permanent magnets 12 alternatively having different polarities and aligned linearly on a first field yoke 31a, and a first armature 32 disposed oppositely to the field 1 via a magnetic air gap. The armature 32 has a first armature core 21 having main teeth 21b and a slots 21a, and a first armature winding 22 winding a coil in the slot 21a of the ore 21. A first armature 2 has a vibration force generating means 3 for generating a vibration force in the same period as that of the cogging thrust, so as to cancel the cogging thrust changing in association with the first armature 2 relatively moving to the opposite side to the side opposed to the first field 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、FA機器の搬送シ
ステム、例えば工作機械のテーブル送りや半導体製造装
置のステッパ駆動機構などに利用される永久磁石形同期
リニアモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet type synchronous linear motor used in a transportation system for FA equipment, such as a table feed of a machine tool or a stepper drive mechanism of a semiconductor manufacturing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、FA機器の搬送システム、例えば
工作機械のテーブル送りや半導体製造装置のステッパ駆
動機構などに利用される永久磁石形同期リニアモータと
しては、図4のようになっている。図4は従来の永久磁
石形同期リニアモータの側断面図である。このリニアモ
ータにおいては、8ポール9スロットを基本構成とし、
電機子2を相対移動する可動子に、界磁1を固定子とし
た例を用いて説明する。図において、1は界磁、11は
平板状の界磁ヨーク、12は界磁ヨーク11に交互に異
極となるように複数個取付けた永久磁石、2は永久磁石
12と磁気的空隙を介して対向する電機子、21は電機
子コアであって、電磁鋼板を櫛歯状に打ち抜き、スロッ
ト21aを形成する主ティース21bと、主ティース2
1bを連結する継鉄部24とを有する鋼板を積層固定し
たものである。22はスロット21aに巻回収納した電
機子巻線である。23は電機子コア21の両端に設けた
補助ティースであって、電機子コア両端の端効果により
発生するコギング推力を低減する手段を施したものであ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a permanent magnet type synchronous linear motor used in a transportation system of FA equipment, for example, a table feed of a machine tool or a stepper drive mechanism of a semiconductor manufacturing apparatus is shown in FIG. FIG. 4 is a side sectional view of a conventional permanent magnet type synchronous linear motor. This linear motor has a basic configuration of 8 poles and 9 slots,
An example will be described in which the field 1 is used as a stator for the mover that relatively moves the armature 2. In the figure, 1 is a field, 11 is a flat field yoke, 12 is a permanent magnet attached to the field yoke 11 so as to have different polarities alternately, 2 is a permanent magnet 12 and a magnetic gap. And 21 are armature cores facing each other, and are armature cores, which are main teeth 21b for punching an electromagnetic steel plate in a comb-teeth shape to form slots 21a and main teeth 2
Steel plates having a yoke portion 24 connecting 1b are laminated and fixed. Reference numeral 22 is an armature winding wound around the slot 21a. Reference numeral 23 denotes auxiliary teeth provided at both ends of the armature core 21, which are provided with means for reducing the cogging thrust generated by the end effect of both ends of the armature core.

【0003】また、図5は従来の永久磁石形同期リニア
モータのコギング推力波形を示した図である。図5に示
すコギング推力波形のように、主ティース21bに働く
コギング推力F1と、補助ティース21aに働くコギン
グ推力F2とがF1+F2≒0となる条件に基づいて、
主ティース21bの長さHtと補助ティース23の長さ
Hdが0<Hd<Htの範囲で設定するとともに、併せ
て補助ティース21aのティース幅Bdと主ティース2
1bのティース幅BtがBd<Btの範囲で設定されて
いる。上記の条件により、当該リニアモータはコギング
推力を最小とすることができるようになっている(例え
ば、特願2000−118022)。
FIG. 5 is a diagram showing a cogging thrust waveform of a conventional permanent magnet type synchronous linear motor. Based on the condition that the cogging thrust F1 acting on the main teeth 21b and the cogging thrust F2 acting on the auxiliary teeth 21a are F1 + F2≈0, as in the cogging thrust waveform shown in FIG.
The length Ht of the main teeth 21b and the length Hd of the auxiliary teeth 23 are set in the range of 0 <Hd <Ht, and the tooth width Bd of the auxiliary teeth 21a and the main teeth 2 are also set.
The tooth width Bt of 1b is set in the range of Bd <Bt. Under the above conditions, the linear motor can minimize the cogging thrust (for example, Japanese Patent Application No. 2000-118022).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術ではコギング推力低減のため、電機子コア端部の端効
果をキャンセルする、あるいは端効果の影響を抑制する
などの手段を施しているが、実機においては、必ずしも
コギング推力を低減させることができないという課題が
ある。 すなわち、リニアモータの設計の際には主ティースの形
状寸法、界磁と電機子との間の磁気的空隙長などの設計
値、界磁に使用する永久磁石の磁気特性の代表値を用い
てコギング推力が最小となる条件を求め、補助ティース
の形状寸法を決定している。ところが、実際に製作した
リニアモータは、電機子コアの打ち抜き時の寸法ばらつ
きや誤差、界磁と電機子を組み合わせる際の磁気的空隙
寸法の誤差、永久磁石を界磁ヨークに固定し組み立てる
際の寸法ばらつきや誤差、電機子コアや界磁ヨーク、永
久磁石などの磁性部材の磁気特性のばらつきや代表値と
の差違などにより、コギング推力がほぼゼロとなる寸法
条件がずれ、コギング推力が大きくなってしまう。この
ため、コギング推力が小さいリニアモータを設計値に近
づけるよう製作するには、実機の形状寸法実測とコギン
グ推力の評価を基にした設計と製作の繰り返しにより軽
減されるが、実際には、構成部材の組み立て時の寸法ば
らつきや誤差、磁性部材の磁気特性のばらつきや代表値
との差違はその都度ごとに異なるため、容易に解決する
ことはできない。本発明は、上記課題を解決するために
なされたものであり、リニアモータのコギング推力を評
価する場合の設計と製作による繰り返し評価作業に依存
することなく、実機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性
が設計値からずれても容易にコギング推力を小さくする
ことができる永久磁石形同期リニアモータを提供するこ
とを目的とする。
However, in the prior art, in order to reduce the cogging thrust, means for canceling the end effect of the end portion of the armature core or suppressing the influence of the end effect is taken. However, there is a problem in that the cogging thrust cannot always be reduced. That is, when designing a linear motor, the main tooth shape dimensions, design values such as the magnetic gap length between the field and the armature, and typical values of the magnetic characteristics of the permanent magnet used for the field are used. The shape and dimensions of the auxiliary teeth are determined by obtaining the conditions that minimize the cogging thrust. However, in the actually manufactured linear motor, dimensional variations and errors when punching the armature core, errors in the magnetic gap size when combining the field and armature, and when fixing the permanent magnet to the field yoke and assembling Due to dimensional variations and errors, variations in the magnetic characteristics of magnetic members such as armature cores, field yokes, and permanent magnets, and differences from the typical values, the dimensional conditions at which cogging thrust becomes almost zero deviate, and cogging thrust increases. Will end up. Therefore, to make a linear motor with a small cogging thrust close to the design value, this can be mitigated by repeating design and manufacturing based on actual shape measurement and cogging thrust evaluation. Since dimensional variations and errors in assembling the members, variations in the magnetic characteristics of the magnetic members, and differences from the representative values differ from case to case, they cannot be easily solved. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and does not rely on repeated evaluation work by design and manufacture in the case of evaluating cogging thrust of a linear motor, and does not rely on the shape and size of an actual machine or the actual magnetic field of a magnetic member. An object of the present invention is to provide a permanent magnet type synchronous linear motor that can easily reduce the cogging thrust even if the characteristics deviate from the designed values.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に,請求項1の本発明は、第1の界磁ヨーク上に交互に
極性が異なるように複数の永久磁石を直線状に並べてな
る第1の界磁と、前記第1の界磁と磁気的空隙を介して対
向するように配置した第1の電機子とを備え、前記第1の
電機子は、主ティースとスロットを有する第1の電機子
コアと、前記第1の電機子コアのスロットにコイルを巻
回した第1の電機子巻線とより構成され、前記第1の界磁
と前記第1の電機子の何れか一方を相対移動する可能子
に、他方を固定子とする永久磁石形同期リニアモータに
おいて、前記第1の電機子は、前記第1の界磁と対向す
る側を除く位置に,相対移動する可能子に伴って変化す
るコギング推力を相殺できるよう、当該コギング推力と
同一周期の振動力を発生する振動力発生手段を備えたも
のである。また、請求項2の本発明は、請求項1に記載
の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記振動力発
生手段は、前記第1の電機子における第1の界磁との対
向面を除く面に設けられた第2の界磁ヨーク上に交互に
極性が異なる複数の永久磁石を並べてなる第2の界磁
と,前記第2の界磁と磁気的空隙を介して対向配置した
第2の電機子とから構成され,前記第2の電機子は,ス
ロットレス形の第2の電機子コアと,前記第2の電機子
コアに空心コイルを巻回した第2の電機子巻線とから構
成してあり,前記第1の界磁の磁極ピッチをτm1,前
記第2の界磁の磁極ピッチをτm2としたとき,τm2
=τm1×1/2の関係を有したものである。また、請
求項3の本発明は、請求項1に記載の永久磁石形同期リ
ニアモータにおいて、前記振動力発生手段は、前記第1
の電機子における第1の界磁との対向面を除く面に設け
られたスロットを有する櫛状コアと,前記櫛状コアと磁
気的空隙を介して対向配置した第2の電機子とから構成
され,前記第2の電機子は,スロットレス形の第2の電
機子コアと,前記第2の電機子コアに空心コイルを巻回
した第2の電機子巻線とから構成してあり,前記主ティ
ースのティースピッチをτs1,前記櫛状コアが有する
前記ティースのティースピッチをτs2としたとき,τ
s1=τs2の関係を有しており,前記第1の界磁の磁
極ピッチをτm1,前記第2の電機子巻線の磁極ピッチ
をτm2としたとき,τm2=τm1×1/2の関係を
有したものである。また、請求項4の本発明は、請求項
1、2または3に記載の永久磁石形同期リニアモータに
おいて、前記第1の電機子コアの端部に補助ティースを
配置してあり、前記補助ティースの前記第1の界磁の長
手方向と直交する方向の長さをHd、前記主ティースの
前記第1の界磁の長手方向と直交する方向の長さをHt
とした時に、前記補助ティースの長さが0<Hd<Ht
の範囲に設定されたものである。
In order to solve the above problems, the present invention according to claim 1 is such that a plurality of permanent magnets are linearly arranged on the first field yoke so that the polarities are alternately different. A first field magnet, and a first armature arranged to face the first field magnet via a magnetic gap, the first armature, the first armature having a main tooth and a slot. 1 armature core, and a first armature winding having a coil wound around the slot of the first armature core, any one of the first field and the first armature In a permanent magnet type synchronous linear motor having one as a relatively movable element and the other as a stator, the first armature can relatively move to a position other than the side facing the first field. A vibration force with the same cycle as the cogging thrust is generated to cancel the cogging thrust that changes with the child. It is equipped with a vibrating force generating means. Further, the present invention according to claim 2 is the permanent magnet synchronous linear motor according to claim 1, wherein the vibrating force generating means is a surface other than a surface of the first armature facing the first field. A second field magnet formed by arranging a plurality of permanent magnets having different polarities alternately on a second field yoke provided on the second field yoke, and a second field magnet opposed to the second field magnet via a magnetic gap. An armature, and the second armature includes a slotless second armature core and a second armature winding in which an air-core coil is wound around the second armature core. Τm2, where τm1 is the magnetic pole pitch of the first field and τm2 is the magnetic pole pitch of the second field.
= Τm1 × 1/2. According to a third aspect of the present invention, in the permanent magnet synchronous linear motor according to the first aspect, the vibrating force generating means is the first
A comb-shaped core having a slot provided on a surface of the armature excluding a surface facing the first field, and a second armature facing the comb-shaped core with a magnetic gap therebetween. And the second armature includes a slotless second armature core and a second armature winding in which an air-core coil is wound around the second armature core, When the tooth pitch of the main teeth is τs1 and the tooth pitch of the teeth of the comb-shaped core is τs2, τ
s1 = τs2, and when the magnetic pole pitch of the first field is τm1 and the magnetic pole pitch of the second armature winding is τm2, the relationship of τm2 = τm1 × 1/2 I have. Further, the present invention according to claim 4 is the permanent magnet synchronous linear motor according to claim 1, 2 or 3, wherein auxiliary teeth are arranged at an end of the first armature core. Hd is the length in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the first field, and Ht is the length of the main teeth in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the first field.
And the length of the auxiliary teeth is 0 <Hd <Ht
It is set in the range of.

【0006】[0006]

【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。 [第1の実施例]図1は本発明の永久磁石形同期リニア
モータの側断面図である。本発明の構成要素が従来技術
と同じものについては同一符号を付してその説明を省略
し、異なる点のみ説明する。なお、第1の実施例から第
3の実施例にかかるリニアモータは、従来技術と同様に
8ポール、9スロットのギャップ対向形の例を示してい
る。また、主ティースの長さHtと補助ティースの長さ
Hdの範囲の設定、主ティースのティース幅Btと補助
ティースのティース幅の範囲の設定についても従来技術
と同じである。図において、3は振動力発生手段、31
は第2の界磁、31aは第2の界磁ヨーク,31bは永
久磁石,32は第2の電機子,32aは第2の電機子コ
ア,32bは第2の電機子巻線である。本発明が従来技
術と異なる点は、以下のとおりである。 すなわち、第1の電機子2は、第1の界磁1と対向する
側を除く位置(反対側)に,第1の界磁1(固定子)に
対して相対移動する第1の電機子2(可動子)に伴って
変化するコギング推力を相殺できるよう、当該コギング
推力と同一周期の振動力を発生する振動力発生手段3を
備えた点であり、この振動力発生手段3は,直流電流で
励磁することにより電磁的に振動力を発生させるもので
ある。本実施例に係る振動力発生手段3は、具体的に
は、前記第1の電機子2における第1の界磁1との対向
面を除く面(反対側)に設けられた第2の界磁ヨーク3
1a上に交互に極性が異なる複数の永久磁石31bを並
べてなる第2の界磁31と,第2の界磁31と磁気的空
隙を介して対向配置した第2の電機子32とから構成さ
れる。この第2の電機子32は,スロットレス形の第2
の電機子コア32aと,第2の電機子コア32aに空心
コイルを巻回した第2の電機子巻線32bとから構成し
てあり,第1の界磁1の磁極ピッチをτm1,第2の界
磁31の磁極ピッチをτm2としたとき,τm2=τm
1×1/2の関係を有したものとなっている。なお,便
宜状,第2の電機子巻線の磁極ピッチは図示していな
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a side sectional view of a permanent magnet type synchronous linear motor of the present invention. Constituent elements of the present invention that are the same as those of the prior art are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. It should be noted that the linear motors according to the first to third embodiments show an example of a gap facing type with 8 poles and 9 slots as in the prior art. Further, the setting of the range of the length Ht of the main teeth and the length Hd of the auxiliary teeth and the setting of the range of the tooth width Bt of the main teeth and the tooth width of the auxiliary teeth are the same as those in the conventional technique. In the figure, 3 is a vibration force generating means, 31
Is a second field magnet, 31a is a second field yoke, 31b is a permanent magnet, 32 is a second armature, 32a is a second armature core, and 32b is a second armature winding. The present invention is different from the prior art in the following points. That is, the first armature 2 moves relative to the first field 1 (stator) at positions (opposite sides) except the side facing the first field 1. 2 is provided with a vibrating force generating means 3 for generating a vibrating force having the same cycle as that of the cogging thrust so that the cogging thrust varying with the mover can be canceled out. By exciting with a current, an oscillating force is generated electromagnetically. Specifically, the vibrating force generating means 3 according to the present embodiment includes a second field provided on a surface (opposite side) of the first armature 2 excluding a surface facing the first field 1. Magnetic yoke 3
1a, a second field 31 formed by arranging a plurality of permanent magnets 31b alternately having different polarities, and a second armature 32 opposed to the second field 31 via a magnetic gap. It The second armature 32 is a slotless second armature.
Of the first armature core 32a and a second armature winding 32b in which an air-core coil is wound around the second armature core 32a. When the magnetic pole pitch of the field magnet 31 of is τm2, τm2 = τm
It has a relationship of 1 × 1/2. For convenience, the magnetic pole pitch of the second armature winding is not shown.

【0007】次に動作を説明する。リニアモータを第1
の界磁1の長手方向に移動させると、相対移動する第1
の電機子2の移動に伴ってコギング推力が変化するが、
第1の電機子2における第1の界磁1との対向面を除く
面(反対側)に設けた振動力発生手段3に僅かな直流電
流を供給すると、振動力発生手段3は当該コギング推力
と同一周期の振動力を発生し,、リニアモータ全体のコ
ギング推力を低減される。また、この時、振動力発生手
段3は、第1の電機子2における第1の界磁1側には設
置されていないため、振動力発生手段3の作用はリニア
モータとしての実行推力に影響しない。
Next, the operation will be described. Linear motor first
When the field magnet 1 is moved in the longitudinal direction,
The cogging thrust changes with the movement of the armature 2 of
When a slight DC current is supplied to the vibration force generating means 3 provided on the surface (opposite side) of the first armature 2 excluding the surface facing the first field magnet 1, the vibration force generating means 3 causes the cogging thrust to be generated. The vibration force of the same cycle is generated, and the cogging thrust of the entire linear motor is reduced. Further, at this time, the vibrating force generating means 3 is not installed on the side of the first field 1 in the first armature 2, so that the action of the vibrating force generating means 3 affects the effective thrust as the linear motor. do not do.

【0008】第1の実施例は上記の構成にしたので、コ
ギング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、第1
の界磁1と第1の電機子2との間に発生するコギング推
力の大きさに合わせた直流電流を、振動力発生手段3の
操作により第2の電機子2に通電することで,コギング
推力を設計値である最小値に戻すことができる。このた
め,リニアモータのコギング推力を評価する場合の設計
と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実機の形
状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれても容
易にコギング推力を小さくすることが可能な永久磁石形
同期リニアモータを提供することができる。また、振動
力発生手段3の界磁発生源が永久磁石12であることか
ら、第2の界磁発生用の励磁電流を必要としないため,
振動力発生手段3の付加にともなう電力損失の増大や温
度上昇を更に抑えることができる。また、本例のように
補助ティース23を設けた構成は、補助ティースを設け
てないものに比較してコギング推力が小さいので,振動
力発生手段3に供給する電力が少なくて済み,振動力発
生手段3の付加にともなう電力損失の増大や温度上昇を
抑えることができる。
Since the first embodiment has the above-mentioned structure, even when the cogging thrust becomes larger than the design value, the first embodiment
Cogging by energizing the second armature 2 by operating the vibrating force generating means 3 with a direct current corresponding to the magnitude of the cogging thrust generated between the field 1 and the first armature 2. The thrust can be returned to the minimum value that is the design value. This eliminates the need for repetitive evaluation work by designing and manufacturing when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and makes it easy to reduce the cogging thrust even if the actual machine dimensions and the actual magnetic characteristics of magnetic members deviate from the design values. It is possible to provide a permanent magnet type synchronous linear motor capable of performing the above. Further, since the field generating source of the vibration force generating means 3 is the permanent magnet 12, no exciting current for generating the second field is required.
It is possible to further suppress an increase in power loss and a temperature rise due to the addition of the vibration force generating means 3. In addition, in the configuration in which the auxiliary teeth 23 are provided as in this example, the cogging thrust is smaller than that in the case where the auxiliary teeth are not provided, so that the power supplied to the vibration force generating means 3 is small and the vibration force is generated. It is possible to suppress an increase in power loss and an increase in temperature due to the addition of the means 3.

【0009】[第2の実施例]次に、本発明の第2の実
施例について説明する。図2は本発明の第2の実施例を
示す永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。図
において,33は櫛状コアである。第2の実施例が第1
の実施例と異なる点は、以下のとおりである。 すなわち、振動力発生手段3は、第1の電機子2におけ
る第1の界磁1との対向面を除く面(反対側)に設けら
れたスロットを有する櫛状コア33と,櫛状コア33と
磁気的空隙を介して対向配置した第2の電機子32とか
ら構成され,第2の電機子32は,スロットレス形の第
2の電機子コア32aと,第2の電機子コア32aに空
心コイルを巻回した第2の電機子巻線32bとから構成
してあり,主ティース21bのティースピッチをτs
1,櫛状コア33が有するティースのティースピッチを
τs2としたとき,τs1=τs2の関係を有したもの
となっている。また、図示していないが、第1の界磁1
の磁極ピッチをτm1,第2の電機子巻線32bの磁極
ピッチをτm2としたときに,τm2=τm1×1/2
の関係を有したものとなっている。なお、動作について
は、第1の実施例と同じであるため、その説明は省略す
る。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a side sectional view of a permanent magnet type synchronous linear motor showing a second embodiment of the present invention. In the figure, 33 is a comb-shaped core. The second embodiment is the first
The points different from the embodiment are as follows. That is, the vibration force generating means 3 includes a comb-shaped core 33 having a slot provided on a surface (opposite side) of the first armature 2 excluding a surface facing the first field 1, and the comb-shaped core 33. And a second armature 32 opposed to each other via a magnetic gap, and the second armature 32 includes a slotless second armature core 32a and a second armature core 32a. It is composed of a second armature winding 32b around which an air-core coil is wound, and the tooth pitch of the main teeth 21b is τs.
1. When the tooth pitch of the teeth of the comb-shaped core 33 is τs2, the relationship of τs1 = τs2 is established. Although not shown, the first field 1
, Τm2 = τm1 × 1/2, where τm1 is the magnetic pole pitch and τm2 is the magnetic pole pitch of the second armature winding 32b.
It has a relationship of. Since the operation is the same as that of the first embodiment, its description is omitted.

【0010】第2の実施例は上記の構成にしたので,コ
ギング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、第1
の界磁1と第1の電機子2との間に発生するコギング推
力の大きさに合わせた直流電流を、振動力発生手段3の
操作により第2の電機子32に通電することにより,コ
ギング推力を設計値である最小値に戻すことができる。
このため,リニアモータのコギング推力を評価する場合
の設計と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実
機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれ
ても容易にコギング推力を小さくすることが可能な永久
磁石形同期リニアモータを提供することができる。更
に,振動力発生手段3に永久磁石を使用しないため,振
動力発生手段3の付加にともなうコスト増大と,永久磁
石の取り付けに代表される組み立て工数の増加を抑える
ことができる。
Since the second embodiment has the above-mentioned configuration, even if the cogging thrust becomes larger than the design value, the first embodiment
Cogging by energizing the second armature 32 by operating the oscillating force generating means 3 with a direct current corresponding to the magnitude of the cogging thrust generated between the field 1 and the first armature 2. The thrust can be returned to the minimum value that is the design value.
This eliminates the need for repetitive evaluation work by designing and manufacturing when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and makes it easy to reduce the cogging thrust even if the actual machine dimensions and the actual magnetic characteristics of magnetic members deviate from the design values. It is possible to provide a permanent magnet type synchronous linear motor capable of performing the above. Further, since a permanent magnet is not used for the vibration force generating means 3, it is possible to suppress an increase in cost associated with the addition of the vibration force generating means 3 and an increase in the number of assembling steps typified by mounting the permanent magnet.

【0011】[第3の実施例]次に、本発明の第3の実
施例について説明する。リニアモータとしての推力発生
面である第1の電機子における第1の界磁との反対側に
振動力発生手段3を設置した例を第1および第2の実施
例で説明したが,このほかの当該振動力発生手段3の設
置例として、例えば、図3(a)、(b)に示すものが
ある。図3は本発明の第3の実施例を示す永久磁石形同
期リニアモータの進行方向から見た正面図で、(a)は
電機子と界磁が片側の面で対向するギャップ対向形リニ
アモータ、(b)は電機子と界磁が各々の両側の面で対
向する磁束貫通形のリニアモータに適用した例である。
図3(a)、(b)に示したように振動力発生手段3を
第1の界磁1と第1の電機子2の対向部位,および可動
子のテーブル取り付け面5を避けた位置に設置するよう
にすると良い。第3の実施例は上記構成にしたので、振
動力発生手段3を用途に応じて自在に可動子のテーブル
に取り付けることができ、設計の自由度を増すことがで
きる。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described. An example in which the vibrating force generation means 3 is installed on the side of the first armature, which is the thrust generation surface as a linear motor, opposite to the first field has been described in the first and second embodiments. As an example of installation of the vibration force generating means 3, there is one shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3 is a front view of a permanent magnet type synchronous linear motor according to a third embodiment of the present invention as viewed from the traveling direction. FIG. 3A is a gap facing linear motor in which an armature and a field face each other on one side. , (B) is an example applied to a magnetic flux penetration type linear motor in which the armature and the field face each other on both sides.
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the vibration force generating means 3 is placed at a position where the first field 1 and the first armature 2 face each other and the table mounting surface 5 of the mover is avoided. It is good to install it. Since the third embodiment is configured as described above, the vibration force generating means 3 can be freely attached to the table of the mover according to the application, and the degree of freedom in design can be increased.

【0012】なお,本実施例における振動力発生手段に
用いる第2の電機子巻線は,全要素コイルを直列接続し
た単相コイルとしても良いし、第1の電機子巻線と同数
の相に分かれた巻線としても良い。この場合,電機子巻
線に流す直流電流の相ごとの大きさを調整することによ
って,発生する電磁振動力のピーク位置が変化するの
で、コギング推力に合わせて振動力の位相を電気的に調
整することが容易となる。また、本実施例では、第1の
界磁および第2の電機子を固定子,その他を可動子とし
て構成したが,その逆や,第1の界磁、第2の電機子の
入れ替えなどは自由に選択される。また、本実施例で
は、スロット形状をオープンスロットとした場合で説明
したが,例えばセミオープンスロットとしても構わな
い。
The second armature winding used in the vibrating force generating means in this embodiment may be a single-phase coil in which all element coils are connected in series, or the same number of phases as the first armature winding. It may be divided into two windings. In this case, since the peak position of the generated electromagnetic vibration force changes by adjusting the magnitude of the DC current flowing in the armature winding for each phase, the phase of the vibration force is electrically adjusted according to the cogging thrust. It becomes easy to do. Further, in the present embodiment, the first field and the second armature are configured as the stator, and the others are configured as the mover. However, the reverse or the replacement of the first field and the second armature is not possible. Freely selected. Further, in the present embodiment, the case where the slot shape is an open slot has been described, but it may be a semi-open slot, for example.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明の実施例によれば、以下の効果が
ある。 (1)第1の実施例は上記構成にしたため、コギング推
力が設計値よりも大きくなった場合でも、第1の界磁と
第1の電機子との間に発生するコギング推力の大きさに
合わせた直流電流を、振動力発生手段の操作により第2
の電機子に通電することで,コギング推力を設計値であ
る最小値に戻すことができる。このため,リニアモータ
のコギング推力を評価する場合の設計と製作による繰り
返し評価作業が不要になり、実機の形状寸法や磁性部材
の実磁気特性が設計値からずれても容易にコギング推力
を小さくすることが可能な永久磁石形同期リニアモータ
を提供することができる。また、振動力発生手段の界磁
発生源が永久磁石であることから、第2の界磁発生用の
励磁電流を必要としないため,振動力発生手段の付加に
ともなう電力損失の増大や温度上昇を更に抑えることが
できる。また、本例のように補助ティースを設けた構成
は、補助ティースを設けてないものに比較してコギング
推力が小さいので,振動力発生手段3に供給する電力が
少なくて済み,振動力発生手段の付加にともなう電力損
失の増大や温度上昇を抑えることができる。
According to the embodiments of the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since the first embodiment is configured as described above, even if the cogging thrust becomes larger than the design value, the magnitude of the cogging thrust generated between the first field magnet and the first armature is The combined direct current is output to the second by operating the vibration force generating means.
By energizing the armature of, the cogging thrust can be returned to the minimum value that is the design value. This eliminates the need for repetitive evaluation work by designing and manufacturing when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and makes it easy to reduce the cogging thrust even if the actual machine dimensions and the actual magnetic characteristics of magnetic members deviate from the design values. It is possible to provide a permanent magnet type synchronous linear motor capable of performing the above. Further, since the field generating source of the vibrating force generating means is a permanent magnet, an exciting current for generating the second field is not required. Therefore, an increase in power loss and a temperature rise due to the addition of the vibrating force generating means. Can be further suppressed. In addition, in the configuration in which the auxiliary teeth are provided as in this example, the cogging thrust is smaller than that in the case in which the auxiliary teeth are not provided, so that the power to be supplied to the vibration force generating means 3 can be small and the vibration force generating means can be used. It is possible to suppress an increase in power loss and a temperature rise due to the addition of.

【0014】(2)第2の実施例は上記構成にしたた
め、コギング推力が設計値よりも大きくなった場合で
も、第1の界磁と第1の電機子との間に発生するコギン
グ推力の大きさに合わせた直流電流を、振動力発生手段
の操作により第2の電機子に通電することにより,コギ
ング推力を設計値である最小値に戻すことができる。こ
のため,リニアモータのコギング推力を評価する場合の
設計と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実機
の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれて
も容易にコギング推力を小さくすることが可能な永久磁
石形同期リニアモータを提供することができる。更に,
振動力発生手段に永久磁石を使用しないため,振動力発
生手段の付加にともなうコスト増大と,永久磁石の取り
付けに代表される組み立て工数の増加を抑えることがで
きる。
(2) Since the second embodiment is configured as described above, even if the cogging thrust becomes larger than the design value, the cogging thrust generated between the first field magnet and the first armature is reduced. The cogging thrust can be returned to the minimum value which is the design value by supplying a direct current corresponding to the magnitude to the second armature by operating the vibrating force generating means. This eliminates the need for repetitive evaluation work by designing and manufacturing when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and makes it easy to reduce the cogging thrust even if the actual machine dimensions and the actual magnetic characteristics of magnetic members deviate from the design values. It is possible to provide a permanent magnet type synchronous linear motor capable of performing the above. Furthermore,
Since a permanent magnet is not used as the vibration force generating means, it is possible to suppress an increase in cost associated with the addition of the vibration force generating means and an increase in the number of assembling steps represented by mounting the permanent magnet.

【0015】(3)第3の実施例は上記構成にしたの
で、振動力発生手段を用途に応じて自在に可動子のテー
ブルに取り付けることができ、設計の自由度を増すこと
ができる。
(3) Since the third embodiment has the above-mentioned structure, the vibrating force generating means can be freely attached to the table of the mover according to the use, and the degree of freedom in design can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す永久磁石形同期リニ
アモータの側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view of a permanent magnet type synchronous linear motor showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例を示す永久磁石形同期リニ
アモータの側断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view of a permanent magnet type synchronous linear motor showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1から第4実施形態で望ましい構造
を持つ永久磁石形同期リニアモータの進行方向から見た
正面図である。
FIG. 3 is a front view of a permanent magnet type synchronous linear motor having a desirable structure in the first to fourth embodiments of the present invention as seen from the traveling direction.

【図4】従来の永久磁石形同期リニアモータの側断面図
である。
FIG. 4 is a side sectional view of a conventional permanent magnet type synchronous linear motor.

【図5】従来の永久磁石形同期リニアモータのコギング
推力波形を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a cogging thrust force waveform of a conventional permanent magnet synchronous linear motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の界磁 11 第1の界磁ヨーク 12 永久磁石 2 第1の電機子 21 第1の電機子コア 21a スロット 21b 主ティース 22 第1の電機子巻線 23 補助ティース 3 振動力発生手段 31 第2の界磁 31a 第2の界磁ヨーク 31b 永久磁石 32 第2の電機子 32a 第2の電機子コア 32b 第2の電機子巻線 33 櫛状コア 1st field 11 First field yoke 12 permanent magnet 2 First armature 21 First Armature Core 21a slot 21b Main teeth 22 First armature winding 23 Auxiliary teeth 3 Vibration force generation means 31 Second field 31a Second field yoke 31b Permanent magnet 32 Second Armature 32a Second armature core 32b Second armature winding 33 Comb core

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の界磁ヨーク上に交互に極性が異な
るように複数の永久磁石を直線状に並べてなる第1の界
磁と、前記第1の界磁と磁気的空隙を介して対向するよ
うに配置した第1の電機子とを備え、 前記第1の電機子は、主ティースとスロットを有する第1
の電機子コアと、前記第1の電機子コアのスロットにコ
イルを巻回した第1の電機子巻線とより構成され、 前記第1の界磁と前記第1の電機子の何れか一方を相対移
動する可能子に、他方を固定子とする永久磁石形同期リ
ニアモータにおいて、 前記第1の電機子は、前記第1の界磁と対向する側を除
く位置に,相対移動する可能子に伴って変化するコギン
グ推力を相殺できるよう、当該コギング推力と同一周期
の振動力を発生する振動力発生手段を備えたことを特徴
とする永久磁石形同期リニアモータ。
1. A first field magnet formed by arranging a plurality of permanent magnets linearly on the first field yoke so that the polarities thereof are alternately different, and a first magnetic field and a magnetic gap. And a first armature arranged so as to face each other, wherein the first armature is a first tooth having a main tooth and a slot.
An armature core and a first armature winding having a coil wound around a slot of the first armature core, and one of the first field magnet and the first armature In a permanent magnet type synchronous linear motor in which the other is a stator, and the other is a stator, in which the first armature is relatively movable to a position other than the side facing the first field. A permanent magnet synchronous linear motor characterized by comprising a vibrating force generating means for generating a vibrating force having the same cycle as the cogging thrust so that the cogging thrust varying with the above can be canceled out.
【請求項2】 前記振動力発生手段は、前記第1の電機
子における第1の界磁との対向面を除く面に設けられた
第2の界磁ヨーク上に交互に極性が異なる複数の永久磁
石を並べてなる第2の界磁と,前記第2の界磁と磁気的
空隙を介して対向配置した第2の電機子とから構成さ
れ,前記第2の電機子は,スロットレス形の第2の電機
子コアと,前記第2の電機子コアに空心コイルを巻回し
た第2の電機子巻線とから構成してあり,前記第1の界
磁の磁極ピッチをτm1,前記第2の界磁の磁極ピッチ
をτm2としたとき,τm2=τm1×1/2の関係を
有した請求項1に記載の永久磁石形同期リニアモータ。
2. The vibrating force generating means has a plurality of alternating polarities on a second field yoke provided on a surface of the first armature excluding a surface facing the first field. It is composed of a second field formed by arranging permanent magnets, and a second armature arranged opposite to the second field via a magnetic gap, and the second armature is a slotless type. A second armature core and a second armature winding in which an air-core coil is wound around the second armature core, and the magnetic pole pitch of the first field is τm1, 2. The permanent magnet synchronous linear motor according to claim 1, wherein the relationship of τm2 = τm1 × 1/2 is established when the magnetic pole pitch of the field 2 is τm2.
【請求項3】 前記振動力発生手段は、前記第1の電機
子における第1の界磁との対向面を除く面に設けられた
スロットを有する櫛状コアと,前記櫛状コアと磁気的空
隙を介して対向配置した第2の電機子とから構成され,
前記第2の電機子は,スロットレス形の第2の電機子コ
アと,前記第2の電機子コアに空心コイルを巻回した第
2の電機子巻線とから構成してあり,前記主ティースの
ティースピッチをτs1,前記櫛状コアのティースピッ
チをτs2としたとき,τs1=τs2の関係を有して
おり,前記第1の界磁の磁極ピッチをτm1,前記第2
の電機子巻線の磁極ピッチをτm2としたとき,τm2
=τm1×1/2の関係を有した請求項1に記載の永久
磁石形同期リニアモータ。
3. The vibrating force generating means includes a comb-shaped core having a slot provided on a surface of the first armature excluding a surface facing the first field, and the comb-shaped core and the magnetic core. And a second armature facing each other with a gap in between,
The second armature includes a slotless second armature core and a second armature winding in which an air-core coil is wound around the second armature core. When the tooth pitch of the teeth is τs1 and the tooth pitch of the comb-shaped core is τs2, there is a relationship of τs1 = τs2, and the magnetic pole pitch of the first field is τm1 and the second magnetic pole pitch is the second magnetic field.
Τm2 when the magnetic pole pitch of the armature winding of
2. The permanent magnet type synchronous linear motor according to claim 1, which has a relationship of τm1 × 1/2.
【請求項4】前記第1の電機子コアの端部に補助ティー
スを配置してあり、 前記補助ティースの前記第1の界磁の長手方向と直交す
る方向の長さをHd、前記主ティースの前記第1の界磁
の長手方向と直交する方向の長さをHtとした時に、前
記補助ティースの長さが0<Hd<Htの範囲に設定さ
れてある請求項1、2または3に記載の永久磁石形同期
リニアモータ。
4. An auxiliary tooth is arranged at an end portion of the first armature core, a length of the auxiliary tooth in a direction orthogonal to a longitudinal direction of the first field magnet is Hd, and the main tooth is The length of the auxiliary tooth is set in a range of 0 <Hd <Ht, where Ht is a length in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first field. The permanent magnet type synchronous linear motor described.
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