JP2011067081A - マルチヘッド形コアレスリニアモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交互に磁極が異なるように配列されたP個の永久磁石6をもつ永久磁石界磁と、集中的に巻回され且つ3相接続されたM個の電機子コイル3をもつ電機子と、前記電機子と前記永久磁石界磁の何れか一方を可動子1に、他方を固定子4として構成すると共に、同一の前記固定子4上に前記可動子1を複数個並べて配置し、前記複数の可動子1を別々に駆動するようにしたマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記複数の可動子1は、前記固定子4に対して前記永久磁石6の磁極数Pと前記電機子コイル3の数Mで決定される関係がそれぞれ異なる大推力可動子11aと小推力可動子12aとから構成される。
【選択図】図1
Description
図13は、第1従来技術のコアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。図13において、1は電機子を構成する可動子であり、可動子1は可動子ベース2と集中的に巻回され且つ3相接続された複数個の電機子コイル3から構成されている。4は永久磁石界磁を構成する固定子であり、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されている。固定子4は界磁ヨーク5上と該界磁ヨーク5の長手方向、所謂直線方向に向かって交互に磁極が異なるように設けた複数個の永久磁石6とから構成されている。
このようなリニアモータにおいて、同じ体格である複数個の可動子1が同一の固定子4上に配置されて、可動子1に搭載された図示しない別々のワークを動かすことができる。上記の図13に示すマルチヘッド仕様のリニアモータは一般的な仕様であるが、この構造において、ユーザから必要な推力が複数の可動子によって異なるような要求がある場合は、例えば、図14に示すリニアモータが提案されている。
図14は、第2従来技術のコアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。なお、図に示すリニアモータは可動子を電機子とし、固定子を界磁として構成したものを説明する。
図14において、11aは大推力可動子、12aは小推力可動子、31aは大推力電機子コイル、32aは小推力電機子コイルである。
リニアモータは基本的に永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイルの数Mで決定される関係が、P=4、M=3のコンビネーションのものを1セットとして構成するもので、図14では、これを小推力可動子12aからなる1セットと、該小推力可動子12aの長さ2台分に相当する大推力可動子11aからなる2セットで構成することにより、必要推力の異なるワークに合わせて同一のコンビネーションを有する可動子の長さを決定することができる。
このように、図14に示す従来のマルチヘッド仕様のリニアモータでは、最小単位の磁極数とコイル数のコンビネーションを1セットとし、各可動子の必要推力に応じて、可動子のセット数を変えることで対応を図るようにしている。
請求項1に記載の発明は、直線方向に向かって交互に磁極が異なるように配列されたP個の永久磁石をもつ永久磁石界磁と、前記永久磁石界磁と磁気的空隙を介して対向配置されると共に、集中的に巻回され且つ3相接続されたM個の電機子コイルをもつ電機子と、を備え、前記電機子と前記永久磁石界磁の何れか一方を可動子に、他方を固定子として構成すると共に、同一の前記固定子上に前記可動子を複数個並べて配置することにより、前記複数の可動子を前記固定子に対して別々に駆動するようにしたマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記複数の可動子は、前記固定子に対して前記永久磁石の磁極数Pと前記電機子コイルの数Mで決定される関係がそれぞれ異なる大推力可動子と小推力可動子とから構成されることを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは4τp×N(Nは1以上の整数)であり、
前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=2n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子の長さは2τpとすることを特徴としている。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは4τp×N(Nは1以上の整数)であり、
前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=2n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子または前記固定子に設けられる前記電機子コイルのうちW相コイルを電気角180°ずらし、当該コイルの巻き方向を反転させて配置することにより、前記小推力可動子の長さを(4/3)τpとすることを特徴としている。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記大推力可動子および前記小推力可動子の両方は、永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の可動子長さは4τp×N(Nは1以上の整数)とするものであり、前記小推力可動子は、前記可動子または前記固定子に設けられるW相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、前記小推力可動子の長さを(8/3)τpとすることを特徴としている。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは4τp×N(Nは1以上の整数)であり、前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子または前記固定子に設けられる前記電機子コイルのうちW相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、前記小推力可動子の長さを(10/3)τpとすることを特徴としている。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは5τp×N(Nは1以上の整数)であり、前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=2n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子の長さは2τpとすることを特徴としている。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは5τp×N(Nは1以上の整数)であり、前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=2n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子または前記固定子に設けられる前記電機子コイルのうちW相コイルを電気角180°ずらし、当該コイルの巻き方向を反転させて配置することにより、前記小推力可動子の長さを(4/3)τpとすることを特徴としている。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは5τp×N(Nは1以上の整数)であり、前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子または前記固定子に設けられる前記電機子コイルのうちV相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、前記小推力可動子の長さを(8/3)τpとすることを特徴としている。
また、請求項9に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記大推力可動子および前記小推力可動子の両方は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の可動子長さは5τp×N(N1以上の整数)とするものであり、前記小推力可動子は、前記可動子または前記固定子に設けられるW相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、前記小推力可動子の長さを(10/3)τpとすることを特徴としている。
図1において、11aは大推力可動子、12bは小推力可動子、31aは大推力コイル、32bは小推力コイルである。
第1実施形態が従来技術と異なる点は、固定子を構成する永久磁石界磁の磁極数Pと可動子を構成する電機子のコイル数Mで決定される関係(コンビネーション)がそれぞれ異なる複数の大推力可動子11aと小推力可動子12bとから構成される可動子1を同一固定子4上に配置した点である。
具体的には、図1において、大推力可動子11aは永久磁石界磁の磁極数P=4、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは4τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12bは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、その可動子長さは2τpとなっている。
一般に、リニアスライダの用途に応じて、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさが異なると、ワーク搭載対象の各可動子に要求される必要推力の差が生じる。
すなわち、第1実施形態において、図1に示される大推力可動子11aと小推力可動子12bのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11aおよび小推力可動子12bにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=4:3、P:M=2:3とし、また、大推力可動子11aおよび小推力可動子12bの長さを、それぞれ4τp×N(Nは1以上の整数)、2τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/67%)と巻線ターン数(比率は100%/48%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/32%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/44%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/48%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/23%)が得られる。その結果、大推力可動子11aと小推力可動子12bの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
図2、図3において、11aは大推力可動子、12cは小推力可動子、31aは大推力コイル、32cは小推力コイルである。図3において、小推力コイル32cはU相コイル32u、V相コイル32v、W相コイル32w´で構成される。
第2実施形態は、図2,3に示すように、大推力可動子11aは永久磁石界磁の磁極数P=4、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは4τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12cは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、W相コイルを電気角180°ずらしてコイルの巻き方向を反転させて配置することにより、その可動子長さは(4/3)τpとなっている。
すなわち、図2、図3に示される大推力可動子11aと小推力可動子12cのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11aおよび小推力可動子12cにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=4:3、P:M=2:3とし、また、小推力可動子12cのW相コイルの電気角を180度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11aおよび小推力可動子12cの長さを、それぞれ4τp×N(Nは1以上の整数)、(4/3)τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/67%)と巻線ターン数(比率は100%/48%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/32%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/88%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/34%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/12%)が得られる。その結果、大推力可動子11aと小推力可動子12cの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
図4、図5において、11aは大推力可動子、12dは小推力可動子、31aは大推力コイル、32dは小推力コイルである。図5において、小推力コイル32dはU相コイル32u、V相コイル32v、W相コイル32wで構成される。
第3実施形態は、図4、図5に示すように、大推力可動子11aと小推力可動子12dにおいて、ともに永久磁石界磁の磁極数P=4、電機子コイル数M=3のコンビネーションとし、極ピッチをτpとした場合、大推力可動子11aの可動子長さは4τp×N(N:1,2,3…)とし、小推力可動子12dについては、V相コイル32vを電気角360°ずらして配置することにより、その可動子長さを(8/3)τpとしたものである。
すなわち、図4、図5に示される大推力可動子11aと小推力可動子12dのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11aおよび小推力可動子12dにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、何れもP:M=4:3とし、また、小推力可動子12dのV相コイルの電気角を360度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11aおよび小推力可動子12dの長さを、それぞれ4τp×N(Nは1以上の整数)、(8/3)τpに変えると、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数、巻線ターン数のそれぞれの比率が同じなため、誘起電圧定数は変わらないが、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/200%)が異なり、さらに巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/71%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/50%)が得られる。その結果、大推力可動子11aと小推力可動子12dの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
図6、図7において、11aは大推力可動子、12eは小推力可動子、31aは大推力コイル、32eは小推力コイルである。
第4実施形態は、図6,図7に示すように、大推力可動子11aは永久磁石界磁の磁極数P=4、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは4τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12eは永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、W相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、その可動子長さは(10/3)τpとなっている。
すなわち、図6、図7に示される大推力可動子11aと小推力可動子12eのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11aおよび小推力可動子12eにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=4:3、P:M=5:3とし、また、小推力可動子12eのW相コイルの電気角を360度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11aおよび小推力可動子12eの長さを、それぞれ4τp×N(Nは1以上の整数)、(10/3)τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/98%)と巻線ターン数(比率は100%/127%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/124%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/263%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/77%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/59%)が得られる。その結果、大推力可動子11aと小推力可動子12eの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
図8において、11bは大推力可動子、12bは小推力可動子、31bは大推力コイル、32bは小推力コイルである。
第5実施形態は、図8に示すように、大推力可動子11bは永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは5τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12bは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、その可動子長さは2τpとなっている。
すなわち、図8に示される大推力可動子11bと小推力可動子12bのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11bおよび小推力可動子12bにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=5:3、P:M=2:3とし、また、大推力可動子11bおよび小推力可動子12bの長さを、それぞれ5τp×N(Nは1以上の整数)、2τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/68%)と巻線ターン数(比率は100%/38%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/26%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/34%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/44%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/20%)が得られる。その結果、大推力可動子11bと小推力可動子12bの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
図9、図3において、11bは大推力可動子、12cは小推力可動子、31bは大推力コイル、32cは小推力コイルである。
第6実施形態は、図9,図3に示すように、大推力可動子11bは永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは5τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12cは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、W相コイルを電気角180°ずらしてコイルの巻き方向を反転させて配置することにより、その可動子長さは(4/3)τpとなっている。
すなわち、図9、図3に示される大推力可動子11bと小推力可動子12cのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11bおよび小推力可動子12cにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=5:3、P:M=2:3とし、また、小推力可動子12cのW相コイルの電気角を180度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11bおよび小推力可動子12cの長さを、それぞれ5τp×N(Nは1以上の整数)、(4/3)τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/68%)と巻線ターン数(比率は100%/38%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/26%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/67%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/31%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/10%)が得られる。その結果、大推力可動子11bと小推力可動子12cの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
図10、図5において、11bは大推力可動子、12dは小推力可動子、31bは大推力コイル、32dは小推力コイルである。
第7実施形態は、図10,図5に示すように、大推力可動子11bは永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは5τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12dは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、V相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、その可動子長さは(8/3)τpとなっている。
すなわち、図10、図5に示される大推力可動子11bと小推力可動子12dのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11bおよび小推力可動子12dにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=5:3、P:M=2:3とし、また、小推力可動子12dのV相コイルの電気角を360度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11bおよび小推力可動子12dの長さを、それぞれ5τp×N(Nは1以上の整数)、(8/3)τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/102%)と巻線ターン数(比率は100%/79%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/80%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/152%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/65%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/43%)が得られる。その結果、大推力可動子11bと小推力可動子12dの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
図11、図7において、11bは大推力可動子、12eは小推力可動子、31bは大推力コイル、32eは小推力コイルである。
第8実施形態は、図11、図7に示すように、大推力可動子11bと小推力可動子12eにおいて、ともに永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションとし、極ピッチをτpとした場合、大推力可動子11bの可動子長さは5τp×N(N:1,2,3…)とし、小推力可動子12eについては、W相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、その可動子長さを(10/3)τpとしたものである。
すなわち、図11、図7に示される大推力可動子11bと小推力可動子12eのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11bおよび小推力可動子12eにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、何れもP:M=5:3とし、また、小推力可動子12eのW相コイルの電気角を360度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11bおよび小推力可動子12eの長さを、それぞれ5τp×N(Nは1以上の整数)、(10/3)τpに変えると、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数、巻線ターン数のそれぞれの比率が同じなため、誘起電圧定数は変わらないが、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/200%)が異なり、さらに巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/71%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/50%)が得られる。その結果、大推力可動子と小推力可動子の体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
なお、実施形態では、電機子を可動子とし、界磁を固定子として構成したもので説明したが、電機子を固定子とし、界磁を可動子として構成したもので構わない。
11a、11b 大推力可動子
12a、12b、12c、12d、12e 小推力可動子
2 可動子ベース
3 電機子コイル
31a、31b 大推力コイル
32a、32b、32c、32d、32e 小推力コイル
32u U相コイル
32v V相コイル
32w W相コイル
32w´ −W相コイル
4 固定子(永久磁石界磁)
5 界磁ヨーク
6 永久磁石
Claims (9)
- 直線方向に向かって交互に磁極が異なるように配列されたP個の永久磁石をもつ永久磁石界磁と、
前記永久磁石界磁と磁気的空隙を介して対向配置されると共に、集中的に巻回され且つ3相接続されたM個の電機子コイルをもつ電機子と、
を備え、前記電機子と前記永久磁石界磁の何れか一方を可動子に、他方を固定子として構成すると共に、同一の前記固定子上に前記可動子を複数個並べて配置することにより、前記複数の可動子を前記固定子に対して別々に駆動するようにしたマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、
前記複数の可動子は、前記固定子に対して前記永久磁石の磁極数Pと前記電機子コイルの数Mで決定される関係がそれぞれ異なる大推力可動子と小推力可動子とから構成されることを特徴とするマルチヘッド形コアレスリニアモータ。 - 前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは4τp×N(Nは1以上の整数)であり、
前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=2n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子の長さは2τpとすることを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。 - 前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは4τp×N(Nは1以上の整数)であり、
前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=2n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子または前記固定子に設けられる前記電機子コイルのうちW相コイルを電気角180°ずらし、当該コイルの巻き方向を反転させて配置することにより、前記小推力可動子の長さを(4/3)τpとすることを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。 - 前記大推力可動子および前記小推力可動子の両方は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の可動子長さは4τp×N(Nは1以上の整数)とするものであり、
前記小推力可動子は、前記可動子または前記固定子に設けられるV相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、前記小推力可動子の長さを(8/3)τpとすることを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。 - 前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは4τp×N(Nは1以上の整数)であり、
前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子または前記固定子に設けられる前記電機子コイルのうちW相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、前記小推力可動子の長さを(10/3)τpとすることを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。 - 前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは5τp×N(Nは1以上の整数)であり、
前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=2n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子の長さは2τpとすることを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。 - 前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは5τp×N(Nは1以上の整数)であり、
前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=2n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子または前記固定子に設けられる前記電機子コイルのうちW相コイルを電気角180°ずらし、当該コイルの巻き方向を反転させて配置することにより、前記小推力可動子の長さを(4/3)τpとすることを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。 - 前記大推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の長さは5τp×N(Nは1以上の整数)であり、
前記小推力可動子は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=4n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、前記小推力可動子または前記固定子に設けられる前記電機子コイルのうちV相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、前記小推力可動子の長さを(8/3)τpとすることを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。 - 前記大推力可動子および前記小推力可動子の両方は、前記永久磁石磁極数Pと前記電機子コイル数Mの関係を、P:M=5n:3nとすると共に(但しnは1以上の整数)、極ピッチをτpとした場合、前記大推力可動子の可動子長さは5τp×N(N1以上の整数)とするものであり、
前記小推力可動子は、前記可動子または前記固定子に設けられるW相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、前記小推力可動子の長さを(10/3)τpとすることを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。
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