JP2007089260A - リニア同期モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 推力変動を小さくすることができるリニア同期モータを提供する。
【解決手段】 移相器２２を介して第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂに対して、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａへの供給電流に比して、空間２０の長さ寸法Ｌに相当する電気角９０°に相当する大きさの位相角９０°だけ位相をずらした電流を供給する。第１電機子８ａのコイルヘの通電で得られる推力（第１電機子側部材側推力Ｆａ）と、第２電機子８ｂのコイルヘの通電で得られる推力（第２電機子側部材側推力Ｆｂ）と、を合せて得られる合成推力Ｆｇは、第１電機子側部材側推力Ｆａに含まれる推力脈動及び第２電機子側部材側推力Ｆｂに含まれる推力脈動が略打ち消し合うようになる。このため、全体として、推力変動が抑制される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機や自動車、搬送装置などに用いられるリニア同期モータに関するものである。

一般に、永久磁石回転同期モータにおいては、モータに電流を流さない状態で、外部から軸を回転させるとガタガタと引っかかるようなトルクを受ける。回転により軸の位置が変わると永久磁石からの磁束の経路が変化する。すると、磁場のエネルギーが周期的に変化し、磁場エネルギーを下げる方向にトルクが発生する。これをコギングトルクと呼んでいる。コギングトルクは、回転同期モータの回転時においても発生し、振動などの原因となる。
リニア同期モータにおいても同様に、磁場エネルギーの周期的な変化によって、推力の変動が発生する。これはコギング推力と呼ばれており、リニア同期モータのスムーズな運転を妨げる要因となっている。
従来のリニア同期モータの一例として図１１に示すリニア同期モータ１がある（特許文献１参照）。
このリニア同期モータ１は、図１１に示すように、長手方向に相対移動可能に設けられた軸状の界磁側部材２及び筒状の電機子側部材３を有している。
界磁側部材２は、軸状の界磁側鉄心４と、界磁側鉄心４に挿通された環状の１０個の磁極６からなる界磁５と、から大略構成されている。磁極６は、Ｎ極６Ｎ及びＳ極６Ｓから構成され、Ｎ極６Ｎ及びＳ極６Ｓは、界磁側部材２の軸方向に交互に配置されている。

電機子側部材３は、外筒７と、筒状をなし外筒７の内周側に挿通されて内側がギャップ（符号省略）を介して界磁５に対面する電機子８と、から大略構成されている。電機子８は、内周側に６個の環状のスリット９ａ〜９ｆ（以下、適宜、スリット９と総称する。）が形成された筒状の電機子鉄心１０と、電機子鉄心１０のスリット９ａ〜９ｆ内に嵌合された６個の電機子コイル１１と、から大略構成されている。前記スリット９ａ〜９ｆについて、以下、適宜、図１１左から順に、第１〜第６スリット９ａ〜９ｆという。

６個の電機子コイル１１は、１２０°ずつ位相がずれた所定周波数の正弦波状の三相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相電流）を発生する電源１２（図１参照）に接続され、各端子（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相電流供給端子１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ）〔図１参照〕からＵ相、Ｖ相、Ｗ相電流の供給を受けるようになっている。
Ｕ相電流供給端子１３Ｕには、第１、第４スリット９ａ、９ｄに嵌合された電機子コイル１１が接続され、Ｖ相電流供給端子１３Ｖには、第２、第５スリット９ｂ、９ｅに嵌合された電機子コイル１１が接続され、Ｗ相電流供給端子１３Ｗには、第３、第６スリット９ｃ、９ｆに嵌合された電機子コイル１１が接続されている。

このリニア同期モータ１では、位相のずれた電流を第１〜第６スリット９ａ〜９ｆに嵌合された電機子コイル１１を流すことにより、電機子８の界磁５との対向部分〔電機子鉄
心１０におけるスリット９及びスリット９の間の部分（電機子鉄心ティース１４）〕に、軸方向（図１１左右方向）に前記周波数に対応した速度で移動する磁界（移動磁界）が発生する。そして、移動磁界と界磁５による磁力とが相互作用し、移動磁界の移動速度に同期して界磁側部材２及び電機子側部材３が界磁側部材２の長手方向に相対的に変位する。
特開２００１‐２６８８８４

ところで、リニア同期モータでは、滑らかな運転を確保する観点から、発生する推力の変動は極力少ないことが望まれている。しかしながら、図１１に示すリニア同期モータ１では、図１２に示すようにかなり大きい推力脈動が前記所定周波数の約２倍周波数（３６０°の周波数変化に対して２波長分の変化となる推力脈動）で発生することがある。なお、図１２は、リニア同期モータ１の変位位置−推力特性を示し、縦軸に電機子コイル１１への通電により発生する推力をとり、横軸に、界磁側部材２及び電機子側部材３の相対変位（電気角で示される）をとっている。このため、図１１に示すリニア同期モータ１を工作機や自動車、搬送装置などに適用した場合、滑らかな運転が得られ難く、上記要望に適切には応え得るものになっていなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、推力変動を小さくすることができるリニア同期モータを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、長手方向に相対移動可能に設けられた長手状の第１、第２部材を有し、前記第１部材は、Ｎ極及びＳ極を前記第１部材の長手方向に交互に配置してなる界磁を有し、前記第２部材は、該第２部材の長手方向に順番に配置される複数個の電機子コイルからなり前記界磁に対向して配置される電機子と、該電機子を支持する支持部材と、を備え、前記界磁及び電機子の相互作用により、前記第１、第２部材が前記界磁の長手方向に沿って相対的に移動するリニア同期モータにおいて、前記電機子は、前記第２部材の長手方向に所定長さの空間を空けて少なくとも２組設けられ、前記空間を空けて隣接する二組の電機子の各電機子コイルに対し、前記空間の長さに相当する電気角に相当する大きさの位相角だけ位相をずらした電流を通電させる通電手段を設けたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のリニア同期モータにおいて、前記隣接する二組の電機子の各電機子コイルに対する前記位相角だけ位相をずらした電流の通電における該位相のずらしは、コンデンサ若しくはコイルを用いて行うか、又は前記電機子コイルを駆
動するドライバを介して前記電機子コイルを励磁することにより行うことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のリニア同期モータにおいて、前記空間には、前記隣接する２組の電機子を支持するスペーサを介在させたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載のリニア同期モータにおいて、前記スペーサは、その材料にステンレス鋼、アルミニウム合金、ＦＲＰ又はセラミックスを用いたことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のリニア同期モータにおいて、前記複数個の電機子に備えられる電機子コイルは各３個からなり、該３個の電機子コイルには、当該３個の電機子コイルの配置方向に沿って、位相が１２０°ずつ順次遅れ又は進むようにされた電流が通電されることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載のリニア同期モータにおいて、前記空間の長さに相当する電気角は、９０°であり、前記位相角は、６０°から１２０°の範囲の値であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のリニア同期モータにおいて、前記複数組は３組であり、前記空間の長さに相当する電気角は、６０°又は１２０°であることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のリニア同期モータにおいて、前記複数組はｎ組であり、前記空間の長さに相当する電気角は、１８０°／ｎであることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載のリニア同期モータにおいて、Ｎ極及びＳ極間に非磁性材料からなるスペーサを介在したことを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、長手方向に相対移動可能に設けられた長手状の第１、第２部材を有し、前記第１部材は、Ｎ極及びＳ極を前記第１部材の長手方向に交互に配置してなる界磁を有し、前記第２部材は、該第２部材の長手方向に順番に配置される複数個の電機子コイルからなり前記界磁に対向して配置される電機子と、該電機子を支持する支持部材と、前記各電機子コイルに電流を供給する通電手段とを備え、前記界磁及び電機子の相互作用により、前記第１、第２部材が前記界磁の長手方向に沿って相対的に移動するリニア同期モータにおいて、前記電機子は、前記第２部材の長手方向に所定長さの空間を空けて少なくとも２組設けられ、前記空間を空けて隣接する二組の電機子の各電機子コイルが発生する磁界は、前記空間の長さに相当する電気角に相当する大きさの位相角だけ位相をずらした磁界が生じるように前記電機子及び前記通電手段を構成したことを特徴とする。

請求項１から１０に記載の発明によれば、空間を空けて隣接する二組の電機子の各電機子コイルに対し、前記空間の長さに相当する電気角に略相当する大きさの位相角だけ位相をずらした電流を通電させるので、二組の電機子で得られる推力波形（変位位置−推力特性）が変位方向にずれる。このため、空間を形成せず二組の電機子間に空間に対応した位相角をずらせた電流を供給しない場合に比べて、二組の電機子で得られる推力を合せて得られる合成推力の推力脈動が打ち消しあって小さくなり、この分、推力変動を抑制できる。

以下、本発明の第１実施の形態に係るリニア同期モータ１Ａを図１（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。なお、図１１に示す部材と同等の部材については同一の符号で付し、その説明は適宜、省略する。
図１（ａ）において、リニア同期モータ１Ａは、長手方向に相対移動可能に設けられた軸状の界磁側部材２（第１部材）及び筒状の電機子側部材３（第２部材）を有している。
界磁側部材２は、軸状の界磁側鉄心４と、界磁側鉄心４に挿通された環状の１０個の磁極６からなる界磁５と、から大略構成されている。磁極６は、Ｎ極６Ｎ及びＳ極６Ｓから構成され、Ｎ極６Ｎ及びＳ極６Ｓは、界磁側部材２の軸方向に交互に配置されている。
電機子側部材３は、外筒７（支持部材）と、筒状をなし外筒７の内周側に挿通されて内側がギャップ（符号省略）を介して界磁５に対面する電機子８と、から大略構成されている。電機子８は、二組設けられており、図１（ａ）左側、右側のものをそれぞれ第１、第２電機子８ａ，８ｂという。

第１、第２電機子８ａ，８ｂは、長さ寸法Ｌの空間２０を空けて配置されている。この空間２０の長さ寸法Ｌは、電気角で９０°になるように設定されている。
各電機子８（第１、第２電機子８ａ，８ｂ）は、内周側に３個の環状のスリット９ａ〜９ｆが形成された筒状の電機子鉄心１０と、電機子鉄心１０のスリット９ａ〜９ｆ内に嵌合され、かつ図１（ｂ）に示すようにスター結線された３個の電機子コイル１１と、から大略構成されている。電機子鉄心１０は電機子コイル１１と磁気的に結合したものになっている。前記スリット９ａ〜９ｆについて、以下、適宜、図１（ａ）左から順に、第１〜第６スリット９ａ〜９ｆという。

第１電機子８ａの３個の電機子コイル１１は、１２０°ずつ位相がずれた（後述するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に遅れ位相となる）所定周波数の正弦波状の三相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相電流）を発生する電源１２に接続されている。そして、第１電機子８の３個の電機子コイル１１は、電源１２に設けられたＵ相、Ｖ相、Ｗ相電流供給用の端子（以下、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相電流供給端子１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗという。）に接続したＵ相、Ｖ相、Ｗ相接続線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗを通してＵ相、Ｖ相、Ｗ相電流の供給を受けるようになっている。
第２電機子８ｂの３個の電機子コイル１１は、図１（ｂ）に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相接続線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに分岐接続される移相器２２を介してＵ相、Ｖ相、Ｗ相電流供給端子１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗに接続され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相電流の供給を受けるようになっている。第１、第２電機子８ａ，８ｂの計６個の電機子コイル１１について、供給電流に対応して、以下、適宜、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａ、第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂという。

移相器２２は、電源１２からの電流の入力を受けてこの電流について所定位相角（以下、便宜上、調整位相角という。）分、位相を遅らせて第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂに出力する。
本実施の形態では、前記調整位相角は、前記空間２０の電気角９０°（空間２０の長さ寸法Ｌ）に対応して９０°に設定している。このため、第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂには、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａに比して位相が９０°遅れた電流が供給される。
なお、本実施の形態では、前記調整位相角は、所定位相角を９０°に設定しているが、これに代えて、前記空間２０の電気角９０°とほぼ同等の角度である６０°〜１２０°〔９０°を除く〕に設定してもよい。

上述したように構成したリニア同期モータ１Ａによれば、移相器２２を介して第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂに対して、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａへの供給電流に比して、空間２０の長さ寸法Ｌに相当する電気角９０°に相当する大きさの位相角（調整位相角９０°）だけ位相をずらした電流を供給する。
これにより、図１（ｃ）に示すように、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａヘの通電で得られる推力（第１電機子側部材側推力Ｆａ）と、第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂヘの通電で得られる推力（第２電機子側部材側推力Ｆｂ）と、を合せて得られる合成推力Ｆｇは、第１電機子側部材側推力Ｆａに含まれる推力脈動及び第２電機子側部材側推力Ｆｂに含まれる推力脈動が略打ち消し合うようになる。
このため、全体として、推力変動が抑制されて、界磁側部材２及び電機子側部材３の相対変位〔図１（ｃ）では電気角で示す〕に対してなだらかに変化する特性を示す。なお、図１（ｃ）では、実線で、合成推力Ｆｇ（第１電機子側部材側推力Ｆａ＋第２電機子側部材側推力Ｆｂ）の１／２（第１電機子側部材側推力Ｆａ及び第２電機子側部材側推力Ｆｂの平均値）を示している。

本実施の形態のリニア同期モータ１Ａでは、上述したように、推力変動が抑制されることにより、本実施の形態のリニア同期モータ１Ａが用いられる工作機や自動車、搬送装置などについて、滑らかな稼働を図ることが可能となる。
さらに、第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂに対して、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａへの供給電流に比して、空間２０の長さ寸法Ｌに相当する電気角９０°に相当する大きさの位相角（調整位相角９０°）だけ位相をずらした電流を供給することにより、空間２０を形成しているものの、空間２０を形成しないときと同様に各コイルに電流を供給することにより、同期モータとして良好に機能し、界磁側部材２及び電機子側部材３の相対変位を良好に果たすことができる。

また、一般に、リニア誘導モータでは、誘導電流を用いて推力を得ることから、効率、位置精度、発熱などの面で問題を有するものであった。これに比してこの第１実施の形態のリニア同期モータ１Ａによれば、効率の向上、また、位置精度の向上及び発熱の低減を図ることができる。

本第１実施の形態では、空間２０の長さ寸法について、電気角９０°に相当する寸法Ｌに設定し、第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂに対して、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａへの供給電流に比して、電気角９０°に相当する大きさの位相角（調整位相角９０°）だけ位相をずらした電流を供給する場合を例にしたが、本発明はこれに限られない。例えば、空間２０の長さを任意に設定し、第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂに対して、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａへの供給電流に比して、空間２０の長さ寸法に相当する電気角に相当する調整位相角だけ位相がずれる電流を供給するように構成してもよい。このように構成することにより第１電機子側部材側推力Ｆａと第２電機子側部材側推力Ｆｂと、を合せて得られる合成推力Ｆｇは、全体として推力変動が抑制されて、界磁側部材２及び電機子側部材３の相対変位に対してなだらかに変化する特性を示すことになる。

本願発明者らは、本実施の形態で空間２０を設けず、かつ移相器２２を用いないもの（以下、比較リニア同期モータという。）と本実施の形態（リニア同期モータ１Ａ）を対象にして磁場解析を実施した。そして、本実施の形態によれば、合成推力Ｆｇの低下を、比較リニア同期モータに比して、１０％以内に抑えること、ひいては運転効率の低下を実用上支障が生じない範囲に抑えることを確認できた。

上記実施の形態では、移相器２２を用いて第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂに供給される電流の位相をずらす場合を例にしたが、本発明はこれに限られない。例えば図２に示すように、図１の移相器２２に代えて、電源１２及び第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａ間、電源１２及び第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂ間にそれぞれドライバ２３ａ、２３ｂを介在し、この２個のドライバ２３ａ、２３ｂを用いて、前記第１実施の形態と同様に第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂに位相をずらした電流を供給するようにしてもよい。

次に、本発明の第２実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｂを、図３（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
このリニア同期モータ１Ｂは、図３（ａ）に示すように、第１実施の形態のリニア同期モータ１Ａに比して、第４〜第６スリット９ｄ〜９ｆに嵌合される電機子コイル１１について、各２個とし、第４〜第６スリット９ｄ〜９ｆの各２個の電機子コイル１１に対して、第１電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａへの供給電流と同じ位相の電流を供給するようにしたことが主に異なっている。ここで、第４〜第６スリット９ｄ〜９ｆに嵌合される電機子コイル１１を、供給する電流に対応して、以下、図３（ａ）左から順に、第２電機子分割Ｖ相コイル１１Ｖｓ、分割−Ｗ相コイル１１Ｗｆ、分割Ｗ相コイル１１Ｗｓ、分割−Ｕ相コイル１１Ｕｆ、分割Ｕ相コイル１１Ｕｓ、分割−Ｖ相コイル１１Ｖｆという。ここで、−Ｕ相とは、Ｕ相と１８０°位相のずれた電流であり、この電流をコイルに通電するには、例えば、分割−Ｕ相コイル１１Ｕｆの結線を分割Ｕ相コイル１１Ｕｓと逆にすればよい。また、分割−Ｕ相コイル１１Ｕｆの巻き方向を逆にしてもよい。

すなわち、図３（ｂ）に示すように、一般に１２０°ずつ遅れ位相となるＵ相電流Ｉ_U、Ｖ相電流Ｉ_V、Ｗ相電流Ｉ_Wに対して、差分電流〔Ｉ_V−Ｉ_W〕、〔Ｉ_W−Ｉ_U〕、〔Ｉ_U−Ｉ_V〕を得た場合、これら差分電流は、Ｕ相電流Ｉ_U、Ｖ相電流Ｉ_V、Ｗ相電流Ｉ_Wにそれぞれ９０°位相が遅れた電流になる。このように構成すると、左右の電機子の各電機子コイルが発生する磁界は、前記空間の長さに相当する電気角に相当する大きさの位相角だけ位相をずらした磁界が生じることとなる。本第２実施の形態では、このことを利用して、第１実施の形態と同様にして、推力変動を抑制できる。そして、このように構成することで、移相器が不要となり、製造コストを低減することができる。

上記第１実施の形態で用いた移相器２２に代えて、リアクタンス（コイル）又はコンデンサを用いてリニア同期モータ１Ｃを構成してもよい（第３実施の形態）。例えば、図４に示すように、図１の移相器２２に代えてＵ相、Ｖ相、Ｗ相接続線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ及び第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂとの間に、図１の移相器２２に代えてコイル２４を介在させ図１の移相器２２の機能を果たすようにすることができる。また、図４において、コイル２４に代えてコイルとコンデンサを適宜組み合わせて設けるように構成してもよい。このように構成することで、２つの電機子間の空間の長さに対応する電気角に応じて、２つの電機子の位相差を設定することができる。

次に、本発明の第４実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｄを図５に基づいて説明する。
このリニア同期モータ１Ｄは、空間２０に、非磁性のステンレス鋼材料からなる空間用スペーサ２５を介在している。この実施の形態によれば、空間用スペーサ２５の材料がステンレス鋼であり、剛性が高いことから、第１、第２電機子８ａ，８ｂの支持を容易に強化することが可能となる。

なお、空間用スペーサ２５としては、その材料に、ステンレス鋼に代えてアルミニウム合金を用いることができる。この場合、アルミニウム合金が放熱性の高いことから、モータの発熱を抑えることができる。
また、空間用スペーサ２５としては、その材料に、FRP又はセラミックスを用いることもできる。この場合、FRP又はセラミックスが軽量であることから、モータの軽量化と支持の強化が容易に可能となる。
また、空間用スペーサ２５を空洞にして配線に利用することにより、配線に必要な空間を確保しモータの製造を容易にすることが可能となる。また、空間用スペーサ２５において外部から界磁５側に貫通する孔を設け、それをベアリングのグリス供給通路として使用することにより容易にグリスを界磁５と電機子８の間に供給することが可能となり滑らかな駆動が可能となる。

次に、本発明の第５実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｅを図６（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
このリニア同期モータ１Ｅは、第１実施の形態（図１）に比して、図６（ａ）に示すように、Ｎ極６Ｎ及びＳ極６Ｓ間に非磁性材料からなる磁極間スペーサ２６を介在させていることが異なっている。
この第５実施の形態によれば、Ｎ極６Ｎ及びＳ極６Ｓ間の急激な磁場変化を緩和することになる。このため、第５実施の形態によれば、図６（ｂ）に示すように、磁極間スペーサ２６を介在させていない場合（図６（ｂ）で点線で示す。）に比して、発生推力の変動〔第５実施の形態の推力特性を図６（ｂ）で実線で示す。〕を減少させる効果が得られるとともに、Ｎ極６Ｎ及びＳ極６Ｓ（磁石間）の吸引力を緩和しさらにそれらの電磁力に対して支持を強化することが可能となる。

次に、本発明の第６実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｆを図７に基づいて説明する。
このリニア同期モータ１Ｆ（第６実施の形態）は、第１実施の形態（図１）に比して、移相器２２を廃止した〔移相器２２の機能は第２実施の形態で説明した技術（図３（ｂ））が果たすようにしている〕こと、図７に示すように、第２実施の形態（図３）と同様に第４〜第６スリット９ｄ〜ｆには各２個のコイルを配置したこと、第４実施の形態（図５）と同様に空間用スペーサ２５を設けたこと、第５実施の形態（図６）と同様に磁極間スペーサ２６を設けたことが、異なっている。
この第６実施の形態によれば、上述した第２、第４、第５実施の形態が奏する作用・効果を合せて奏することになる。

次に、本発明の第７実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｇを図８（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
第７実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｇは、図８（ａ）に示すように、単相巻線と電機子鉄心１０にて構成された第１、第２電機子８ａ，８ｂが電気角にてほぼ９０°に相当する長さ寸法Ｌだけ離して配置され、外筒７（支持部材）に支持されている。このリニア同期モータ１Ｇは一般家庭に供給される単相電源を用いて駆動することが出来る。
リニア同期モータ１Ｇは、第２電機子８ｂに第１電機子８ａに比して９０°位相がずれた電流を通電させるべく、図８（ｂ）に示すように、コンデンサ３０を用いて構成されている。
第７実施の形態では、単相巻線を用いているが、二相巻線に代えて単相巻線を用いてもよい。この場合、第１電機子１ａと第２電機子１ｂにそれぞれの相の電流を流してやればよい。

次に、本発明の第８実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｈを図９（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
前記第１実施の形態では、電機子８を２組備えたものであった。これに対し、第８実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｈは、図９（ａ）に示すように、３組の電機子８（第１〜第３電機子８ａ〜８ｃ）を備え、さらに第１〜第３電機子８ａ〜８ｃの各間に空間２０Ｈを形成しており、この点で、第１実施の形態と主に異なっている。

この第８実施の形態では、第１〜第３電機子８ａ〜８ｃが電気角にてほぼ６０°あるいは１２０°に相当する距離を離して（空間２０Ｈを形成して）設置している。そして、第１〜第３電機子８ａ〜８ｃの各電機子コイル１１（第３電機子８ｃの電機子コイル１１を第３電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル１１Ｕｃ，１１Ｖｃ，１１Ｗｃという。）に空間２０Ｈの距離分に相当する前記電気角（ほぼ６０°）にほぼ相当する位相（調整位相角６０°）をずらした電流を通電させることにより、発生推力（第１〜第３電機子８ａ〜８ｃの各電機子コイル１１ヘの通電で得られる推力を、第１，第２，第３電機子側部材側推力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃという。）の変動分（推力脈動）を低減するようにしている。本願発明者らは、本第８実施の形態を用いた検証を行い、図９(b)に示すように合成推力Ｆｇ〔図９(b)では、実線で合成推力Ｆｇの１／３を示している。〕を得ることができ、第８実施の形態によれば、発生推力の変動分を著しく低減できることを確認することができた。
なお、第８実施の形態では、調整位相角を６０°とした場合を例にしたが、１２０°としてもよい。

次に、本発明の第９実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｉを図１０に基づいて説明する。
前記第１実施の形態（図１）では、電機子８が２組で、かつ空間２０の長さ寸法Ｌが電気角で９０°である場合を例にした。これに対し、第９実施の形態に係るリニア同期モータ１Ｉでは、電機子８がｎ組（本実施の形態ではｎ＝３とし、３組の電機子８を用いている。）で、空間２０の長さ寸法Ｌが電気角で１８０°／ｎであるように設定しており、この点で、第１実施の形態に比して、主に異なっている。
この第９実施の形態によれば、空間２０Ｈの長さ寸法Ｌが電気角で１８０°／ｎにほぼ相当する電気角の位相をずらした電流を通電させることにより、発生推力の変動を著しく低減する効果が期待できる。

上記の各実施の形態では、軸状の界磁側部材２（第１部材）が筒状の電機子側部材３（第２部材）内に収納されて，両者が相対変位する場合を例にしたが，これに代えて、第１部材を筒状に形成し、かつ第２部材を軸状に形成し、第１部材内に第２部材を挿入し両者を相対変位するように構成してもよい。
また、上記の各実施の形態では、円筒型のリニア同期モータを例にしたが、これに代えて、板状のリニア同期モータに本発明を用いるようにしてもよい。

本発明の第１実施の形態に係るリニア同期モータを模式的に示す図であり、（ａ）は模式的な断面図、（ｂ）は回路図、（ｃ）は変位位置−推力特性を示す図である。 図１の移相器に代えてドライバを用いるリニア同期モータの回路図である。 本発明の第２実施の形態に係るリニア同期モータを模式的に示す図であり、（ａ）は模式的な断面図、（ｂ）はコイルに流れる電流の位相関係を示すベクトル図である。 本発明の第３実施の形態に係るリニア同期モータの回路図である。 本発明の第４実施の形態に係るリニア同期モータを模式的に示す断面図である。 本発明の第５実施の形態に係るリニア同期モータを模式的に示す図であり、（ａ）は模式的な断面図、（ｂ）は変位位置−推力特性を示す図である。 本発明の第６実施の形態に係るリニア同期モータを模式的に示す断面図である。 本発明の第７実施の形態に係るリニア同期モータを模式的に示す図であり、（ａ）は模式的な断面図、（ｂ）は回路図である。 本発明の第８実施の形態に係るリニア同期モータを模式的に示す図であり、（ａ）は模式的な断面図、（ｂ）は変位位置−推力特性を示す図である。 本発明の第９実施の形態に係るリニア同期モータを模式的に示す断面図である。 従来のリニア同期モータの一例を模式的に示す断面図である。 図１１のリニア同期モータの変位位置−推力特性を示す図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｉ…リニア同期モータ、２…界磁側部材（第１部材）、３…電機子側部材（第２部材）、８ａ…第１電機子、８ｂ…第２電機子、１１Ｕａ，１１Ｖａ，１１Ｗａ、１１Ｕｂ，１１Ｖｂ，１１Ｗｂ…第１、第２電機子Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル、２０…空間、２２…移相器。

Claims (10)

1. 長手方向に相対移動可能に設けられた長手状の第１、第２部材を有し、
   前記第１部材は、Ｎ極及びＳ極を前記第１部材の長手方向に交互に配置してなる界磁を有し、
   前記第２部材は、該第２部材の長手方向に順番に配置される複数個の電機子コイルからなり前記界磁に対向して配置される電機子と、該電機子を支持する支持部材と、を備え、
   前記界磁及び電機子の相互作用により、前記第１、第２部材が前記界磁の長手方向に沿って相対的に移動するリニア同期モータにおいて、
   前記電機子は、前記第２部材の長手方向に所定長さの空間を空けて少なくとも２組設けられ、
   前記空間を空けて隣接する二組の電機子の各電機子コイルに対し、前記空間の長さに相当する電気角に相当する大きさの位相角だけ位相をずらした電流を通電させる通電手段を設けたことを特徴とするリニア同期モータ。
2. 前記隣接する二組の電機子の各電機子コイルに対する前記位相角だけ位相をずらした電流の通電における該位相のずらしは、コンデンサ若しくはコイルを用いて行うか、又は前記電機子コイルを駆動するドライバを介して前記電機子コイルを励磁することにより行うことを特徴とする請求項１記載のリニア同期モータ。
3. 前記空間には、前記隣接する２組の電機子を支持するスペーサを介在させたことを特徴とする請求項１又は２記載のリニア同期モータ。
4. 前記スペーサは、その材料にステンレス鋼、アルミニウム合金、ＦＲＰ又はセラミックスを用いたことを特徴とする請求項３記載のリニア同期モータ。
5. 前記複数個の電機子に備えられる電機子コイルは各３個からなり、該３個の電機子コイルには、当該３個の電機子コイルの配置方向に沿って、位相が１２０°ずつ順次遅れ又は進むようにされた電流が通電されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のリニア同期モータ。
6. 前記空間の長さに相当する電気角は、９０°であり、前記位相角は、６０°から１２０°の範囲の値であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のリニア同期モータ。
7. 前記複数組は３組であり、前記空間の長さに相当する電気角は、６０°又は１２０°であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のリニア同期モータ。
8. 前記複数組はｎ組であり、前記空間の長さに相当する電気角は、１８０°／ｎであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のリニア同期モータ。
9. Ｎ極及びＳ極間に非磁性材料からなるスペーサを介在したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のリニア同期モータ。
10. 長手方向に相対移動可能に設けられた長手状の第１、第２部材を有し、
    前記第１部材は、Ｎ極及びＳ極を前記第１部材の長手方向に交互に配置してなる界磁を有し、
    前記第２部材は、該第２部材の長手方向に順番に配置される複数個の電機子コイルからなり前記界磁に対向して配置される電機子と、該電機子を支持する支持部材と、
    前記各電機子コイルに電流を供給する通電手段とを備え、
    前記界磁及び電機子の相互作用により、前記第１、第２部材が前記界磁の長手方向に沿って相対的に移動するリニア同期モータにおいて、
    前記電機子は、前記第２部材の長手方向に所定長さの空間を空けて少なくとも２組設けられ、
    前記空間を空けて隣接する二組の電機子の各電機子コイルが発生する磁界は、前記空間の長さに相当する電気角に相当する大きさの位相角だけ位相をずらした磁界が生じるように前記電機子及び前記通電手段を構成したことを特徴とするリニア同期モータ。
    
    

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