JP2696183B2 - リニアインダクションモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、構造が簡単で小型化及び製作の工程短縮に
有効なリニアインダクションモータの構造に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来のリニアインダクションモータの１次側は、例え
ば、特開昭61−121766号公報に示されるように回転形IM
と同様に極ピッチで２層に巻回されている。具体的に
は、櫛歯状鉄心溝部に極ピッチ分のコイル跨りをもって
巻かれ、その間に他の２相分のコイル（最初をＲ相とす
ればＳ相及びＴ相）を同様の極ピッチで巻回するため、
それぞれのコイルは交差することになる。この様なコイ
ル関係で鉄心上に一様な磁界を生じさせるようにするた
め、１つの溝に２層のコイルを納める２層巻とする必要
があった。

しかし、このような巻き方によるときは、コイルを歯
に１箇所ずつ順番に巻付けていかねばならず、大きな工
数が必要となる。また、極ピッチ間に各相コイルエンド
を交差して巻回するため、コイルの極間跨り部分（コイ
ルエンド）は片側で極間隔の約1.75倍程度の巻回長さを
必要とし、したがって、モータの小形化が困難であると
いう問題点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、かかる問題点に鑑み、リニアインダクショ
ンモータ１の１次側を小形化できるとともに、製作工程
数の短縮化及び能率化を図ることができるリニアインダ
クションモータを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のリニアインダクシ
ョンモータは、リアクションプレートと、このリアクシ
ョンプレートの片側又は両側に所定間隔を設けて配置し
た１次側とからなるリニアインダクションモータにおい
て、前記１次側を、長手方向の１辺を凹凸形状に形成し
た積層した鉄心と、該鉄心の歯毎に単層に巻回したコイ
ルとで構成し、該コイルを配列順に２個置きの３つのグ
ループに分けるとともに、各コイルに同じ位相の電流を
流したときのコイルの極性が、隣接するコイル間におい
て互いに逆となるように各コイルをグループ毎に接続
し、前記３つのグループの一方の接続端子を三相交流電
源の各相にそれぞれ接続し、他方の接続端子を他のグル
ープの接続端子に接続したことを特徴とする。

〔作 用〕

このリニアインダクションモータは、長手方向の１辺
を凹凸形状に形成した積層した鉄心の歯毎にコイルを巻
付けることにより、同時に多数の歯にコイルの巻付けを
行うことができ、従来の複数の歯に亘って巻付ける方法
に比し、コイルを小径とすることができる。また、コイ
ルを配列順に２個置きの３つのグループに分けるととも
に、各コイルに同じ位相の電流を流したときのコイルの
極性が、隣接するコイル間において互いに逆となるよう
に各コイルをグループ毎に接続、前記３つのグループの
一方の接続端子を三相交流電源の各相にそれぞれ接続
し、他方の接続端子を他のグループの接続端子に接続す
ることにより、滑らかな進行磁界を発生させることがで
き、リニアインダクションモータの効率を向上すること
ができる。さらに、複数個のリニアインダクションモー
タを連ねても、継目で磁界が急速（減少）することがな
い。

〔実施例〕

第１図は、本発明のリニアインダクションモータの１
次側（以下単にリニアインダクションモータという。）
の概略説明図である。

このリニアインダクションモータ１は、長手方向の１
辺を凹凸形状に形成した積層して形成した１次側鉄心２
に一定ピッチを以て１列に歯3a,3b……（以下総称する
ときは歯３という。）を形成し、それぞれの歯３毎にコ
イル4a,4b……（以下総称するときはコイル４とい
う。）を巻回する。U,V,Wは電源接続端子を示す。

このリニアインダクションモータ１は、上記の如く各
歯３毎にコイル４を巻付け（以下単層巻という。）、コ
イル４を配列順に２個置きの３つのグループに分けると
ともに、各コイル４に同じ位相の電流を流したときのコ
イルの極性が、隣接するコイル間において互いに逆とな
るように各コイル４をグループ毎に接続し、前記３つの
グループの一方の接続端子U,V,Wを三相交流電源の各相
R,S,Tに、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相又はＲ相、Ｔ相、Ｓ相の順
にそれぞれ接続し、他方の接続端子を他のグループの接
続端子に接続するようにしたものである。

次に、第２図に示す、本発明の第１実施例である、歯
数18の片側式リニアインダクションモータを例に、本発
明のリニアインダクションモータの原理を説明する。

このリニアインダクションモータ10は、鉄心11に一定
ピッチを以て１列に歯12a,12b……12rを形成し、これに
コイル13a,13b……13rを巻付けたものである。

第３図（Ａ）に示すように、三相交流電源の各相R,S,
Tは、その周期をT0とすると、2/6T0の位相差を有しなが
ら、周期的に変動する。

このため、第３図（Ｃ）に示すように、三相交流電源
の各相R,S,Tに接続した各コイルに流れる電流の向き
も、当然、周期的に変動する。

ここで、各コイル13a,13b,13c,13d,13e,13f,……に対
する三相交流電源の各相の接続状態が分かり易いよう
に、仮定として、各コイルに同じ位相の電流（Ｒ相:t＝
0,S相:t＝2/6T0,T相:t4/6T0）を流したときの、各コイ
ルの電流の向きを第３図（Ｂ）に示す。この第３図
（Ｂ）における印は電流が紙面上方から下方に、ま
た、 は逆に紙面下方から紙面上方に流れる状態を示す。ただ
し、この図の電流の向きは、恒常的な電流の向きを示し
たものでも、また、現実（特定の時刻）の電流の向きを
示したものでもない。

なお、ここでは、コイル13a,13d,13g,13j,……（第１
のグループ）の一方の接続端子ＵにＲ相を、コイル13b,
13e,13h,13k,……（第２のグループ）の一方の接続端子
ＶにＳ相を、コイル13c,13f,13i,13l,……（第３のグル
ープ）の一方の接続端子ＷにＴ相を、それぞれ接続し、
３つのグループの他方の接続端子を他のグループの接続
端子に中性点Ｎにおいて接続した場合を示す。

第３図（Ｂ）に示すように、各コイル13a,13b,13c,13
d,13e,13f,……は、同じ位相の電流（Ｒ相:t＝0,S相:t
＝2/6T,T相:t＝4/6T）を流したときの電流の向きが、隣
接するコイル間において互いに逆となるように、すなわ
ち、第３図（Ｃ）に示す平面図において、コイル13a:右
回り，コイル13b:左回り，コイル13c:右回り，コイル13
d:左回り，コイル13e:右回り，コイル13f:左回り，……
となるように、各コイルをグループ毎に接続し、三相交
流電源の各相R,S,Tを接続するようにしている。

これにより、各コイル13a,13b,13c,13d,13e,13f,……
に同じ位相の電流を流したときのコイルの極性が、隣接
するコイル間において互いに逆となるようになる。

第４図に、特定の時刻（ｔ＝０）における、各コイル
13a,13b,13c,13d,13e,13f,……の電流の向き（第４図
（Ｃ））と、これにより発生する磁界の大きさと向き
（第４図（Ｂ））を示す。

コイル13aには、Ｒ相が正方向に接続されているた
め、第４図（Ｄ）に示す平面図において、右回りの電流
が流れ、これにより、＋１の磁界（コイル13aに発生す
る磁界の大きさと向きを便宜的に＋１で示す。）が発生
する。

コイル13bには、Ｓ相が逆方向に接続されているた
め、第４図（Ｄ）に示す平面図において、右回りの電流
が流れ（Ｓ相が普通に正方向に接続されていると、Ｓ相
はｔ＝０のとき負電圧のため左回りの電流が流れること
になる。）、これにより、＋1/2の磁界が発生する。

コイル13cには、Ｔ相が正方向に接続されているた
め、第４図（Ｄ）に示す平面図において、左回りの電流
が流れ（Ｔ相はｔ＝０のとき負電圧のため左回りの電流
が流れることになる。）、これにより、−1/2の磁界が
発生する。

コイル13dには、Ｒ相が逆方向に接続されているた
め、第４図（Ｄ）に示す平面図において、左回りの電流
が流れ（Ｒ相が普通に正方向に接続されていると、Ｒ相
はｔ＝０のとき正電圧のため右回りの電流が流れること
になる。）、これにより、−１の磁界が発生する。

コイル13eには、Ｓ相が正方向に接続されているた
め、第４図（Ｄ）に示す平面図において、左回りの電流
が流れ（Ｓ相はｔ＝０のとき負電圧のため左回りの電流
が流れることになる。）、これにより、−1/2の磁界が
発生する。

コイル13fには、Ｔ相が逆方向に接続されているた
め、第４図（Ｄ）に示す平面図において、右回りの電流
が流れ（Ｔ相が普通に正方向に接続されていると、Ｔ相
はｔ＝０のとき負電圧のため左回りの電流が流れること
になる。）、これにより、＋1/2の磁界が発生する。

以下、同じ繰り返しとなる。

第５図に、特定の時刻（ｔ＝0,T0/6,2/6T0,3/6T0）に
おける、各コイル13a,13b,13c,13d,13e,13f,……の電流
の向き（第５図（Ｂ））と、これにより発生する磁界の
大きさと向き（第５図（Ａ））を示す。

このように、コイル13a,13b,13c,13d,13e,13f,……の
配列順に、各コイルに同じ位相の電流を流したときのコ
イルの極性が、隣接するコイル間において互いに逆とな
るよう三相交流電源の各相R,S,Tを、Ｒ相,S相,T相の順
に接続することにより、第５図（Ａ）に示すように、図
上右から左に移動する滑らかな進行磁界を発生させるこ
とができ、これにより、リアクションプレートを円滑に
移動させることができるとともに、リニアインダクショ
ンモータの効率を向上することができるものとなる。

なお、コイル13a,13d,13g,13j,……（第１のグルー
プ）の一方の接続端子ＵにＲ相を、コイル13b,13e,13h,
13k,……（第２のグループ）の一方の接続端子ＶにＴ相
を、コイル13c,13f,13i,13l,……（第３のグループ）の
一方の端子ＷにＳ相を、それぞれ接続した場合は、上記
の場合とは逆に、第５図上方から右に移動する滑らかな
進行磁界を発生させることができるものとなる。

次に、第６図及び第７図は、第２実施例として本発明
を両側式リニアインダクションモータに適用した例を示
す。

このリニアインダクションモータ20は、対をなす１次
側鉄心21,22にそれぞれ対向し、かつ両者間に２次側の
リアクションプレート（図示省略）を挿入する間隔を存
して歯23,24を対設し、それぞれの歯23,24に単相巻とし
たコイル25a,25b……25r、及び26a……26rを巻付け、各
コイル25a,25b……、26a,26b……を、上記第１実施例と
同じように、配列順に２個置きの３つのグループに分け
るとともに、各コイルに同じ位相の電流を流したときの
コイルの極性が、隣接するコイル間において互いに逆と
なるように各コイルをグループ毎に接続し、前記３つの
グループの一方の接続端子U,V,Wを三相交流電源の各相
R,S,Tに、順にそれぞれ接続し、他方の接続端子を他の
グループの接続端子に接続する。

なお、相対するコイル25aと26a、25bと26b、……は同
一相とするとともに起磁力が互いに打消されないように
接続する。

第６図において鎖線で示す矢符Ａは、Ｒ相により形成
される磁束を、また、印及び は前例と同様の電流の向きを示す。

なお、この場合、従来のリニアインダクションモータ
では、複数の磁極心（歯）に亘ってコイルを巻付けたも
のであり、したがって、磁束は各歯に亘って略均一に分
布するが、本発明の各歯毎に単相巻とする方法では一部
に集中するものである。その要領を第８図に示す。

第８図において、（Ａ）は従来のリニアインダクショ
ンモータの磁束の分布要領を示すもので、相対する１次
側固定鉄心30,31にはそれぞれ複数（例えば３個）の歯3
2,33に亘ってコイル34,35が巻かれている。したがっ
て、コイルに生ずる磁束は各歯に均等に分布される。こ
れに対し本発明によるときは、第８図（Ｂ）に示す如
く、同一相のコイル40,41はそれぞれ鉄心36,37の歯38,3
9に対し極ピッチ毎に巻かれており、コイル40,41の巻か
れた歯のみが集中磁束を有するものである。

しかし、リニアインダクションモータの場合には、通
常のモータに比べ１次側と２次側との間の空隙も広く、
また、２次側のリアクションプレートRPは平板状の導体
で、通常のモータの回転子のようなスロットを有しない
ものである。したがって、各歯に対し、磁束の飽和しな
い範囲で磁束密度を高めることにより効率等において従
来の巻線方式と比べ劣ることはない。

次に、第９図は、本発明の応用例を示す。本応用例は
制動作用を選択して付与する片側式リニアインダクショ
ンモータに本発明を応用した例を示す。すなわち、この
リニアインダクションモータ50は前記第１実施例におけ
るコイル13a,13b……13rを前後の13a〜13i,13j〜13rに
区分し、正逆運転スイッチ52F1・52R1,52F2・52R2によ
り、一方のコイル13j〜13r（以下コイル群Ｂという）を
他方のコイル13a〜13i（以下コイル群Ａという）に対し
正相及び逆相に切換えるようにしたものである。この回
路によれば、52F1閉路でＡ群はＦ方向に、52R1閉路でＡ
群はＲ方向に、52F2閉路でＢ群はＦ方向に、52R2閉路で
Ｂ群はＲ方向に夫々進行磁界を発生する。したがって、
52F1・52F2を閉路した場合はＦ方向に、52R1・52R2を閉
路した場合はＲ方向にリアクションプレートは加速さ
れ、52R1と52F2を閉路した場合は、リアクションプレー
トはリニアインダクションモータの中央部で停止保持さ
れる。この構造を採用すれば１台のリニアインダクショ
ンモータで加減速と位置決め保持が正確にかつ簡単に行
うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、コイルの取付けに当たって、従来の
ように同一歯に複数のコイルが巻かれていながら、各歯
毎に、しかも同時に多数の歯に対しコイルの取付け作業
を行うことができ、鉄心の形状と相まって、リニアイン
ダクションモータの１次側をきわめて効率よく、かつ精
度よく製造することができる。また、コイルを配列順に
２個置きの３つのグループに分けるとともに、各コイル
に同じ位相の電流を流したときのコイルの極性が、隣接
するコイル間において互いに逆となるように各コイルを
グループ毎に接続し、前記３つのグループの一方の接続
端子を三相交流電源の各相にそれぞれ接続し、他方の接
続端子を他のグループの接続端子に接続することによ
り、滑らかな進行磁界を発生させることができ、リニア
インダクションモータの効率を向上することができる。
さらに、また、各歯に巻かれるコイルエンドは、従来の
複数の歯に巻付ける２層巻構造のリニアインダクション
モータの１次側に比し小さくすることができ、モータの
小型化を図ることができる。さらに、複数個のリニアイ
ンダクションモータを連ねても、従来の複数の歯に巻付
ける２層巻構造のリニアインダクションモータの１次側
のように継目で磁束が急変（減少）することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリニアインダクションモータの１次側
の説明図、第２図〜第５図は第１実施例に関し、第２図
（Ａ）はリニアインダクションモータの１次側の平面
図、（Ｂ）は同縦断面図、（Ｃ）はコイルの接続方法を
示す概念図、第３図（Ａ）は三相交流電源の電圧波形、
（Ｂ）はコイルの電流の向きを示す説明図、（Ｃ）はコ
イルの接続方法を示す概念図、第４図（Ａ）は三相交流
電源の電圧波形、（Ｂ）は発生する磁界の大きさと向き
を示す説明図、（Ｃ）はコイルの電流の向きを示す説明
図、（Ｄ）はコイルの接続方法を示す概念図、第５図は
（Ａ）は発生する磁界の大きさと向きの経時的変化を示
す説明図、（Ｂ）はコイルの電流の向きの経時的変化を
示す説明図、（Ｃ）はコイルの接続方法を示す概念図、
第６図〜第７図は第２実施例に関し、第６図はコイルの
電流の向きを示す説明図、第７図はコイルの接続方法を
示す概念図、第８図は（Ａ）従来構造と（Ｂ）本発明の
構造とのリニアインダクションモータの比較説明図、第
９図は応用例のコイルの接続方法及び回路を示す概念図
である。 1,10,20,50はリニアインダクションモータの１次側、3
a,3b…………,12a,12b…………,23,24,32,33,38,39は
歯、4a,4b…………,13a,13b…………,25a,25b…………,
26a,26b…………,34,35,40,41はコイル、51,52は切換ス
イッチである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−68866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−54862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−42264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−121766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−273165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−54862（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−42085（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−31305（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リアクションプレートと、このリアクショ
   ンプレートの片側又は両側に所定間隔を設けて配置した
   １次側とからなるリニアインダクションモータにおい
   て、前記１次側を、長手方向の１辺を凹凸形状に形成し
   た積層した鉄心と、該鉄心の歯毎に単層に巻回したコイ
   ルとで構成し、該コイルを配列順に２個置きの３つのグ
   ループに分けるとともに、各コイルに同じ位相の電流を
   流したときのコイルの極性が、隣接するコイル間におい
   て互いに逆となるように各コイルをグループ毎に接続
   し、前記３つのグループの一方の接続端子を三相交流電
   源の各相にそれぞれ接続し、他方の接続端子を他のグル
   ープの接続端子に接続したことを特徴とするリニアイン
   ダクションモータ。