JP2008005665A - 円筒リニアモータ及びそれを用いた車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 円筒リニアモータは、固定子1と、固定子1に対して隙間を介して配置されるとともに、固定子1に対して直線的に移動可能な移動子10とから構成される。固定子1は、固定子突極3bを有する固定子鉄心3と、固定子鉄心3に形成されたスロット内に挿入された3相の固定子巻線2とからなる。移動子10は、移動子鉄心12に固定された複数の永久磁石11を備える。固定子突極3bのピッチをτsとし、永久磁石11のピッチをτpとするとき、3/4<τp/τs<3/2とした。
【選択図】図1
Description
また、例えば、特開平7−276963号公報に記載のように、リング状のスペーサからなる固定子鉄心と、コイルからなる固定子を有する3相非同期型(誘導型)円筒リニアモータを用いたものが知られている。
また、特開平7−276963号公報に記載のものは、移動子側に永久磁石を用いない構造であるため、起磁力が低く、したがって、推力が小さいという問題があった。
そこで、本発明者らは、推力を大きくするため、外筒側の固定子に固定子鉄心を設け、また、内筒側の移動子に永久磁石を設けた3相同期モータについて検討を進めた。しかし、外筒に対して内筒をスライドさせた際に、内筒の永久磁石の位置が変化することにより、発生する推力に大きな脈動が発生することが分かった。また、ディテント力(回転型モータにおけるコギングトルクに相当)も大きくなることが分かった。
本発明の第1の目的は、推力が大きく、しかも、推力脈動を低減できる円筒リニアモータ及びそれを用いた車両を提供することにある。
本発明の第2の目的は、推力が大きく、しかも、推力脈動やディテント力を低減できる円筒リニアモータ及びそれを用いた車両を提供することにある。
また、本発明によれば、推力が大きく、しかも、推力脈動やディテント力を低減できるものとなる。
最初に、図1及び図2を用いて、本実施形態による円筒リニアモータの第1の例の構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの第1の例における磁気回路の構成を示す横断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの第1の例において、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。
図5は、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの第2の例における磁気回路の構成を示す横断面図である。図6は、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの第2の例において、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。
図8は、本発明の第2の実施形態による円筒リニアモータの切り欠き外観図である。図9は、本発明の第2の実施形態による円筒リニアモータの横断面図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。図10は、本発明の第2の実施形態による5極−6スロット円筒リニアモータの効果の説明図である。
図11は、本発明の第3の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図12は、本発明の第3の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
τp:τs=3×n:3×n±1 (n=2,3,4,5,…) …(1)
の関係式を満足するものがすべて該当する。ここで、n=2の場合が、上で説明した6±1極−6スロット円筒リニアモータに対応している。
図13は、本発明の第4の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図14は、本発明の第4の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図15は、本発明の第5の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図16は、本発明の第5の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図17は、本発明の第6の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図18は、本発明の第6の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
τp:τs=3×n:3×n±2 (n=3,5,7,9,…) …(2)
τp:τs=3×n:3×n±4 (n=5,7,9,11,…) …(3)
τp:τs=3×n:3×n±5 (n=6,7,8,9,…) …(4)
τp:τs=3×n:3×n±7 (n=8,9,10,11,…) …(5)
等の関係式を満足する円筒リニアモータを構成することができる。式(2)は(3×n±2)極−(3×n)スロット円筒リニアモータ,式(3)は(3×n±4)極−(3×n)スロット円筒リニアモータ,式(4)は(3×n±5)極−(3×n)スロット円筒リニアモータ,式(5)は(3×n±7)極−(3×n)スロット円筒リニアモータが磁気回路の基本単位であることを表している。
図19は、本発明の第7の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図20は、本発明の第7の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図21は、本発明による円筒リニアモータの構成の説明図である。
3/4<M/P<3/2 …(6)
の関係を満足する。一方、固定子突極3bのピッチτs、永久磁石11のピッチτpとの間に、P×τp=M×τsの関係があるので、本発明による円筒リニアモータにおいて、永久磁石11のピッチτpと固定子突極3bのピッチτsの比τp/τsは、
3/4<τp/τs<3/2 …(7)
の関係を満足する。
図22は、本実施例の電磁サスペンションの構成を示すシステムブロック図である。図23は、本実施例の電磁サスペンションの要部構成を示すブロック図である。図24は、本実施例の電磁サスペンションに用いるドライバ回路の構成を示すブロック図である。
図23に示すように、円筒リニアモータのU相コイル(固定子巻線)2(U),V相コイル(固定子巻線)2(V),W相コイル(固定子巻線)2(W)は、Y結線されている。ドライバ200は、U相,V相,W相の駆動電流を、各相コイルに供給する。磁極位置センサ170A,170Bによって検出された磁極位置信号は、ドライバ300に入力する。ストロークセンサ190によって検出されたストローク量信号は、ドライバ300を介してCANバスにより、SCU200に入力する。
2…固定子巻線
3…固定子鉄心
3a…固定子鉄心ヨーク
3b…固定子鉄心歯部(固定子突極)
3c…補助突極
10…移動子
11…永久磁石
12…移動子鉄心
Claims (10)
- 固定子と、この固定子に対して隙間を介して配置されるとともに、前記固定子に対して直線的に移動可能な移動子とから構成される円筒リニアモータであって、
前記固定子は、
固定子突極を有する固定子鉄心と、
この固定子鉄心に形成されたスロット内に挿入された3相の固定子巻線とからなり、
前記移動子は、移動子鉄心に固定された複数の永久磁石からなり、
前記固定子突極のピッチτsとし、前記永久磁石のピッチをτpとするとき、3/4<τp/τs<3/2としたことを特徴とする円筒リニアモータ。 - 請求項1記載の円筒リニアモータにおいて、
前記固定子鉄心の両端に配置された補助突極を備えたことを特徴とする円筒リニアモータ。 - 請求項2記載の円筒リニアモータにおいて、
前記固定子突極のピッチτsと、前記永久磁石のピッチτpが、
τp:τs=3×n:3×n±1(nが2,3,4,5,…のいずれかの整数)であることを特徴とする円筒リニアモータ。 - 請求項2記載の円筒リニアモータにおいて、
前記固定子突極のピッチτsと、前記永久磁石のピッチτpが、
τp:τs=3×n:3×n±2(nが3,5,7,9,…のいずれかの整数)であることを特徴とする円筒リニアモータ。 - 請求項2記載の円筒リニアモータにおいて、
前記固定子突極のピッチτsと、前記永久磁石のピッチτpが、
τp:τs=3×n:3×n±4(nが5,7,9,11,…のいずれかの整数)であることを特徴とする円筒リニアモータ。 - 請求項2記載の円筒リニアモータにおいて、
前記固定子突極のピッチτsと、前記永久磁石のピッチτpが、
τp:τs=3×n:3×n±5(nが6,7,8,9,…のいずれかの整数)であることを特徴とする円筒リニアモータ。 - 請求項2記載の円筒リニアモータにおいて、
前記固定子突極のピッチτsと、前記永久磁石のピッチτpが、
τp:τs=3×n:3×n±7(nが8,9,10,11,…のいずれかの整数)であることを特徴とする円筒リニアモータ。 - 請求項2記載の円筒リニアモータにおいて、
鉄粉を圧縮して前記固定子鉄心を成形したことを特徴とする円筒リニアモータ。 - 固定子と、この固定子に対して隙間を介して配置されるとともに、前記固定子に対して直線的に移動可能な移動子とから構成される円筒リニアモータであって、
前記固定子は、
固定子突極を有する固定子鉄心と、
この固定子鉄心の両端に配置された補助突極と、
この固定子鉄心に形成されたスロット内に挿入された3相の固定子巻線とからなり、
前記移動子は、移動子鉄心に固定された複数の永久磁石からなり、
前記固定子突極のピッチτsとし、前記永久磁石のピッチをτpとするとき、3/4<τp/τs<3/2としたことを特徴とする円筒リニアモータ。 - 固定子巻線を有する固定子と、この固定子に対して隙間を介して配置されるとともに、前記固定子に対して直線的に移動可能な移動子とから構成されるリニアモータからなり、車体と車輪の間に取り付けられたる電磁サスペンションユニットと、
この電磁サスペンションユニットの前記リニアモータの前記固定子巻線に通電する電流を制御する制御手段と、
前記車体の運動を検出する運動検出手段とを有する車両であって、
前記リニアモータの前記固定子は、
固定子突極を有する固定子鉄心と、
この固定子鉄心に形成されたスロット内に挿入された3相の固定子巻線とからなり、
前記移動子は、移動子鉄心に固定された複数の永久磁石からなり、
前記固定子突極のピッチτsとし、前記永久磁石のピッチをτpとするとき、
3/4<τp/τs<3/2とし、
前記制御手段は、前記運動検出手段によって検出された車体の運動を抑制するように、前記固定子巻線に流す電流を制御することを特徴とする車両。
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