JP2950148B2 - Linear motor - Google Patents

Linear motor

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JP2950148B2
JP2950148B2 JP11227194A JP11227194A JP2950148B2 JP 2950148 B2 JP2950148 B2 JP 2950148B2 JP 11227194 A JP11227194 A JP 11227194A JP 11227194 A JP11227194 A JP 11227194A JP 2950148 B2 JP2950148 B2 JP 2950148B2
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潔 山田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、固定子に内蔵された固
定子コイルを励磁して可動子を駆動するリニアモータに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motor for driving a mover by exciting a stator coil built in a stator.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、固定子に内蔵された固定子コイル
を励磁して可動子を駆動するリニアモータが、線形の力
を要求される自動ドアの開閉、或いは、工場の搬送ライ
ン等に用いられている。このリニアモータでは、可動子
の位置を固定子側に設けられた位置センサによって検出
し、該固定子に取り付けられた固定子コイルを選択的に
励磁することにより可動子を駆動している。このリニア
モータは、全長が長くなるとき、例えば物品の搬送路に
用いるときに高速化が要求される。
2. Description of the Related Art At present, a linear motor that excites a stator coil built in a stator to drive a mover is used for opening / closing an automatic door requiring linear force, or for a transfer line of a factory. Have been. In this linear motor, the position of the mover is detected by a position sensor provided on the stator side, and the mover is driven by selectively exciting a stator coil attached to the stator. This linear motor is required to have a high speed when the overall length is long, for example, when the linear motor is used for an article conveying path.

【0003】可動子の速度を決定するリニアモータの推
力Tは、固定子コイルの巻数Nとコイル電流Iとの関数
であり、T∝NIで表される。このコイル電流Iは、固
定子コイルに印加される電圧Vから該固定子コイルに誘
起する逆起電力Vb を引いたものを固定子コイルの抵抗
Rで割った、即ち、I=〔V−Vb 〕/Rで表される。
他方、逆起電力Vb は、可動子の速度vと固定子コイル
のコイルインダクタンスLとの関数で、Vb ∝vLで表
される。可動子の速度vは、該速度vが上昇して逆起電
力Vb が大きくなることにより飽和し、これにより制限
を受ける。
The thrust T of the linear motor that determines the speed of the mover is a function of the number of turns N of the stator coil and the coil current I, and is expressed by T∝NI. The coil current I is obtained by subtracting the back electromotive force Vb induced in the stator coil from the voltage V applied to the stator coil, and dividing the result by the resistance R of the stator coil, that is, I = [V−Vb ] / R.
On the other hand, the back electromotive force Vb is a function of the speed v of the mover and the coil inductance L of the stator coil, and is expressed by Vb∝vL. The speed v of the mover saturates as the speed v increases and the back electromotive force Vb increases, thereby being limited.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このため、印加電圧V
を一定にして可動子の速度vを高めるためには、固定子
コイルの巻数Nを少なくすることによりコイルインダク
タンスLを小さくし、逆起電力Vb を押さえる必要があ
る。しかし、固定子コイルの巻数Nを少なくした場合に
は、可動子が低速で逆起電力Vb の小さいときに、固定
子コイルに流れるコイル電流Iが大きくなり、損失が大
きくなるばかりか、大電流により発生する熱に対して固
定子コイルの絶縁を保ち得るようにするため固定子、即
ち、リニアモータを大型化することが必要となった。他
方、印加電圧Vを高め可動子を高速化する方法は、可動
子の低速時に電圧を下げることにより固定子コイル電流
を小さくでき、低速時の電流損失を押さえ得る反面、電
源に大きな容量を必要としてコストが嵩むという問題が
あった。
For this reason, the applied voltage V
In order to increase the speed v of the mover while keeping the constant, it is necessary to reduce the coil inductance L by reducing the number of turns N of the stator coil and to suppress the back electromotive force Vb. However, when the number of turns N of the stator coil is reduced, when the mover is low speed and the back electromotive force Vb is small, the coil current I flowing through the stator coil is increased, so that not only the loss is increased but also the large current is increased. In order to maintain the insulation of the stator coil against the heat generated by the motor, it is necessary to increase the size of the stator, that is, the linear motor. On the other hand, in the method of increasing the applied voltage V to increase the speed of the mover, the stator coil current can be reduced by lowering the voltage when the mover is at a low speed, and current loss at a low speed can be suppressed. However, there is a problem that the cost increases.

【0005】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、可動子を高速で駆動できると共
に、可動子の低速時に損失の小さなリニアモータを提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to provide a linear motor capable of driving a mover at a high speed and having a small loss when the mover is at a low speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は第1の態様において、可動子40と、複数
の固定子コイルが配列された固定子10とを有するリニ
アモータにおいて、前記固定子10に、可動子40の高
速となる位置に小さな巻数の固定子コイル16a〜16
c’が配列されると共に、可動子40の低速となる位置
に大きな巻数の固定子コイル16g〜16i’が配列さ
れていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a linear motor having a mover and a stator having a plurality of stator coils arranged therein. The stator 10 is provided with a small number of stator coils 16a to 16
It is characterized in that c ′ is arranged and stator coils 16 g to 16 i ′ having a large number of turns are arranged at a position where the speed of the mover 40 is low.

【0009】[0009]

【作用】上記構成を有する本発明のリニアモータでは、
第1の態様において、可動子40を高速で移動させたい
位置に、巻数の小さな、即ち、コイルインダクタンスの
小さな固定子コイル16g〜16i’を配列してあるた
め、可動子40の移動の際に該固定子コイルにおいて誘
起される逆起電力が小さくなり、相対的に大きなコイル
電流が流れ、該コイル電流の関数である推力が大きくな
るため可動子40を高速で移動できる。他方、可動子4
0が低速で移動する位置に、巻数が大きく、即ち、抵抗
値の大きな固定子コイル16a〜16c’を配列してあ
るため、逆起電力が小さな可動子40の低速移動位置の
該固定子コイル16a〜16c’には、相対的に小さな
コイル電流しか流れなくなる。このため熱容量の小さな
固定子コイルを用いることが可能となる。また、好適な
態様において、該小さな巻数の固定子コイル16g〜1
6i’に太いコイル線、即ち、抵抗値の小さなコイル線
が用いられているため、該小さな巻数の固定子コイル1
6g〜16i’、即ち、可動子40が高速となる位置に
おいて、大きなコイル電流が流れ、大きな推力を発生さ
せることができる。他方、大きな巻数の固定子コイル1
6a〜16c’に細いコイル線、即ち、抵抗値の大きな
コイル線が用いられているため、該大きな巻数の固定子
コイル16a〜16c’、即ち、可動子40が低速であ
る位置においてコイル電流を制限することが可能とな
る。また、更に別の好適な態様において、小さな巻数の
固定子コイル16g〜16i’と大きな巻数の固定子コ
イル16a〜16c’との間に、中間の巻数の固定子コ
イル16d〜16f’を配置することにより、可動子4
0を円滑に増速、減速することが可能となる。
According to the linear motor of the present invention having the above configuration,
In the first embodiment, since the stator coils 16g to 16i 'having a small number of turns, that is, having a small coil inductance, are arranged at a position where the mover 40 is to be moved at a high speed. The back electromotive force induced in the stator coil decreases, a relatively large coil current flows, and the thrust, which is a function of the coil current, increases, so that the mover 40 can move at high speed. On the other hand, mover 4
Since the number of windings, that is, the stator coils 16a to 16c 'having a large resistance value, is arranged at a position where 0 moves at a low speed, the stator coil at a low-speed moving position of the mover 40 having a small back electromotive force is arranged. Only relatively small coil currents flow through 16a-16c '. Therefore, it is possible to use a stator coil having a small heat capacity. In a preferred embodiment, the small number of turns of the stator coils 16g-1g
Since a thick coil wire, that is, a coil wire having a small resistance value is used for 6i ', the stator coil 1 having a small number of turns is used.
At 6 g to 16 i ′, that is, at a position where the mover 40 moves at a high speed, a large coil current flows and a large thrust can be generated. On the other hand, a stator coil 1 having a large number of turns
Since a thin coil wire, that is, a coil wire having a large resistance value is used for 6a to 16c ', the coil current is reduced at a position where the stator coil 16a to 16c' having a large number of turns, that is, the mover 40 is at a low speed. It is possible to limit. In still another preferred embodiment, stator coils 16d to 16f 'having an intermediate number of turns are arranged between stator coils 16g to 16i' having a small number of turns and stator coils 16a to 16c 'having a large number of turns. The mover 4
0 can be smoothly increased and decelerated.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
説明する。図1は本発明の実施例に係るリニアモータの
回路図であり、図2は該リニアモータの斜視図である。
図2に示すように固定子10は、低速用のコイル板16
A及び基板52から成る低速コイルユニット12Aと、
中速用のコイル板16B及び基板52から成る中速コイ
ルユニット12Bと、高速用のコイル板16C及び基板
52から成る高速コイルユニット12Cとを複数連結し
て成る。図2は固定子10の始動側(左側ストローク
端)の一部を示しており、図示されている低速コイルユ
ニット12Aの図中左側には更に図示されない数個の低
速コイルユニット12Aが連結されており、他方、図示
されている高速コイルユニット12Aの図中右側には更
に数百個の高速コイルユニット12Aが連結されてお
り、更にその右側、即ち、終端(右側ストローク端)近
傍には数個の中速コイルユニット12Bと数個の低速コ
イルユニット12Aとが連結されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a linear motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the linear motor.
As shown in FIG. 2, the stator 10 is provided with a low-speed coil plate 16.
A and a low-speed coil unit 12A comprising a substrate 52;
A plurality of medium-speed coil units 12B each including a medium-speed coil plate 16B and a substrate 52 and a plurality of high-speed coil units 12C each including a high-speed coil plate 16C and a substrate 52 are connected. FIG. 2 shows a part of the starting side (left side stroke end) of the stator 10, and several low-speed coil units 12A (not shown) are further connected to the left side of the low-speed coil unit 12A shown in the figure. On the other hand, several hundred high-speed coil units 12A are further connected to the right side of the illustrated high-speed coil unit 12A in the figure, and several high-speed coil units 12A are further connected to the right side thereof, that is, near the end (right stroke end). The medium speed coil unit 12B and several low speed coil units 12A are connected.

【0013】該リニアモータは、該コイル板16A、1
6B、16Cを複数連結して成る1本の走行軌道54上
に可動子40を駆動する。低速コイルユニット12Aの
コイル板16Aには、細いコイル線で相対的に多くの数
巻かれた6つの固定子コイル16a、16b、16c及
び16a’、16b’16c’が内蔵されている。ま
た、中速コイルユニット12Bのコイル板16Bには、
中程度の太さのコイル線で中程度の数巻かれた6つの固
定子コイル16d、16e、16f及び16d’、16
e’16f’が内蔵されている。他方、高速コイルユニ
ット12Cのコイル板16Cには、太いコイル線で相対
的に少ない数巻かれた6つの固定子コイル16g、16
h、16i及び16g’、16h’16i’が内蔵され
ている。上述したように低速コイルユニット12Aの固
定子コイル16a〜16c’は細いコイル線で多く巻か
れ、中速コイルユニット12Bの固定子コイル16d〜
16f’は中程度の太さのコイル線で中程度の数巻か
れ、また、高速コイルユニット12Cの固定子コイル1
6g〜16i’は太いコイル線で少ない数巻かれている
ため、これら固定子コイル16a〜16i’は、ほぼ同
じ大きさに形成されていれ、コイル板内の収容が容易化
されている。複数の可動子磁石44から成る可動子40
は、該コイル板16A、16B、16Cの固定子コイル
16a〜16i’に発生された磁力により線形な推力が
付与される。
The linear motor includes the coil plates 16A,
The mover 40 is driven on one traveling track 54 formed by connecting a plurality of 6B and 16C. The coil plate 16A of the low-speed coil unit 12A contains six stator coils 16a, 16b, 16c and 16a ', 16b', 16c ', each of which is wound relatively many times with a thin coil wire. The coil plate 16B of the medium-speed coil unit 12B has
Six stator coils 16d, 16e, 16f and 16d ', 16 wound in medium number with medium thickness coil wire
e'16f 'is built in. On the other hand, a coil plate 16C of the high-speed coil unit 12C has six stator coils 16g, 16
h, 16i and 16g ', 16h'16i' are built-in. As described above, the stator coils 16a to 16c 'of the low-speed coil unit 12A are wound with many thin coil wires, and the stator coils 16d to 16d of the medium-speed coil unit 12B.
Reference numeral 16f 'denotes a medium-sized coil wire wound in a medium number of turns, and the stator coil 1 of the high-speed coil unit 12C.
Since 6 g to 16 i ′ are wound with a few thick coil wires, the stator coils 16 a to 16 i ′ are formed to have substantially the same size, so that accommodation in the coil plate is facilitated. A mover 40 including a plurality of mover magnets 44
Is given a linear thrust by the magnetic force generated in the stator coils 16a to 16i 'of the coil plates 16A, 16B, 16C.

【0014】可動子40は、ヨーク42に同一形状の複
数の可動子磁石44を配列固定して成る。この複数の可
動子磁石44は、厚さ方向に着磁され、図1に示すよう
に隣り合うどうしはそれぞれ極性を異にしている。ヨー
ク42の一方の側面には延在部46が設けられ、該延在
部46には後述するセンサユニット14、14’による
検出のための複数の検出用磁石48が保持されている。
この検出用磁石48は、該検出用磁石48の上方に位置
している上記複数の可動子磁石44の磁性とそれぞれ同
一となるように着磁されている。この可動子40の検出
用磁石48、即ち、可動子磁石44の磁力を検出するセ
ンサユニット14が、コイル板16A、16B、16C
に沿って配置されている。センサユニット14、14’
は、各コイルユニット12A、12B、12Cの両端に
設けられ、可動子40がコイルユニット12A、12
B、12C上の何処に位置してもこれを検出できるよう
にされている。
The mover 40 is formed by arranging and fixing a plurality of mover magnets 44 of the same shape on a yoke 42. The plurality of mover magnets 44 are magnetized in the thickness direction, and adjacent poles have different polarities as shown in FIG. An extension 46 is provided on one side surface of the yoke 42, and the extension 46 holds a plurality of detection magnets 48 for detection by the sensor units 14 and 14 ′ described later.
The detection magnet 48 is magnetized so as to have the same magnetism as that of the plurality of mover magnets 44 located above the detection magnet 48. The detection magnet 48 of the mover 40, that is, the sensor unit 14 for detecting the magnetic force of the mover magnet 44, is provided with coil plates 16A, 16B, 16C.
Are arranged along. Sensor units 14, 14 '
Are provided at both ends of each of the coil units 12A, 12B, and 12C, and the mover 40 is
This can be detected at any position on B and 12C.

【0015】低速コイルユニット14Aの回路図である
図1を参照して実施例のリニアモータの電機的な構成に
ついて説明する。上記可動子40の位置を検出するため
のセンサユニット14、14’は、3個の感磁素子14
a、14b、14cから成り、各感磁素子14a、14
b、14cは、該可動子40を制御するためのコントロ
ールユニット30にセンサバスライン17を介して接続
されている。該コントロールユニット30は、電力バス
ライン18を介してスイッチ回路20と接続されてい
る。そして、該スイッチ回路20は、ライン20a、2
0bを介して上記コイル板16Aと接続されている。他
方、該スイッチ回路20には、オア回路22を介してセ
ンサユニット14、14’からの検出信号が加えられる
ようになっている。
Referring to FIG. 1, which is a circuit diagram of the low-speed coil unit 14A, the electrical configuration of the linear motor according to the embodiment will be described. The sensor units 14 and 14 ′ for detecting the position of the mover 40 include three magnetic sensing elements 14.
a, 14b, 14c, each of the magneto-sensitive elements 14a, 14
b and 14c are connected via a sensor bus line 17 to a control unit 30 for controlling the mover 40. The control unit 30 is connected to the switch circuit 20 via the power bus line 18. The switch circuit 20 is connected to the lines 20a, 2a,
0b is connected to the coil plate 16A. On the other hand, detection signals from the sensor units 14 and 14 ′ are applied to the switch circuit 20 via an OR circuit 22.

【0016】上記コイル板16Aは、前述したように細
いコイル線で多く巻かれた同一形状の6個の固定子コイ
ル16a、16b、16c及び固定子コイル16a’、
16b’16c’を樹脂封止により一体化することによ
り構成され、図2に示すように可動子の走行軌道54に
沿って配置される。上記6個の固定子コイル16a及び
16a’、16b及び16b’、16c及び16c’
は、図3に示すよう直列に接続されると共に、3相スタ
ー結線がなされて、スイッチ回路20と接続されてい
る。図1に示すように各固定子コイルの導電部αと、コ
ア部βとは均一の幅に形成されており、1の固定子コイ
ルと隣接する固定子コイルとの間には、導電部αの1/
3に相当する長さの間隔が置かれている。一方、可動子
40の各永久磁石44の幅は、上記固定子コイルの導電
部α及びコア部βの幅と均一に形成されている。センサ
ユニット14の上記各感磁素子14a、14b、14c
は、検出用磁石48、即ち、可動子磁石44に感応する
素子で、例えば、ホール素子が用られている。この各感
磁素子14a、14b、14cの間隔は、永久磁石の幅
の1.5倍に設定されている。
As described above, the coil plate 16A has six stator coils 16a, 16b, 16c and stator coils 16a 'and 16a'
16b 'and 16c' are integrated by resin sealing, and are arranged along the traveling path 54 of the mover as shown in FIG. The six stator coils 16a and 16a ', 16b and 16b', 16c and 16c '
Are connected in series as shown in FIG. 3 and are connected to the switch circuit 20 in a three-phase star connection. As shown in FIG. 1, the conductive portion α of each stator coil and the core portion β are formed to have a uniform width, and a conductive portion α is provided between one stator coil and an adjacent stator coil. 1 /
There is an interval of length corresponding to three. On the other hand, the width of each permanent magnet 44 of the mover 40 is formed uniformly with the width of the conductive portion α and the core portion β of the stator coil. Each of the magneto-sensitive elements 14a, 14b, 14c of the sensor unit 14
Is an element that is sensitive to the detection magnet 48, that is, the mover magnet 44. For example, a Hall element is used. The interval between the magneto-sensitive elements 14a, 14b, 14c is set to 1.5 times the width of the permanent magnet.

【0017】可動子40が検出された際のセンサユニッ
ト14の各感磁素子14a、14b、14cからの検出
信号は、オア回路22に入力される。この入力に対応し
てオア回路22は出力をスイッチ回路20へ印加する。
これによりスイッチ回路20は、上記コイル板16Aを
通電可能な状態に切り換える。即ち、スイッチ回路20
は、固定子コイル16a、16bへのライン20a、2
0bと上記電力バスライン18との間に介在する接点部
20a’及び20b’を有するリレーであって、オア回
路22からの出力により該接点部20a’及び20b’
を接続状態にする。これにより、コイル板16Aは電力
バスライン18側と接続される。
A detection signal from each of the magnetic sensing elements 14a, 14b, 14c of the sensor unit 14 when the movable element 40 is detected is input to the OR circuit 22. The OR circuit 22 applies an output to the switch circuit 20 in response to this input.
As a result, the switch circuit 20 switches the coil plate 16A to a state where it can be energized. That is, the switch circuit 20
Are the lines 20a, 2a to the stator coils 16a, 16b
0b and the power bus line 18, the relay having contacts 20 a ′ and 20 b ′ interposed between the contacts 20 a ′ and 20 b ′ according to an output from the OR circuit 22.
To the connected state. Thereby, the coil plate 16A is connected to the power bus line 18 side.

【0018】コイルユニット12A、及び、図1に示す
該コイルユニット12Aと同様な構成を有する12B、
12Cは、図2を参照して上述したように可動子の走行
軌道54に沿って必要な長さだけ連結され、この連結の
際に、センサバスライン17及び電力バスライン18
が、隣接するコイルユニット12A、12B、12C間
において相互に接続される。
A coil unit 12A and a coil unit 12B having the same configuration as the coil unit 12A shown in FIG.
12C is connected by a required length along the traveling path 54 of the mover as described above with reference to FIG. 2, and in this connection, the sensor bus line 17 and the power bus line 18 are connected.
Are connected to each other between the adjacent coil units 12A, 12B, and 12C.

【0019】可動子40を制御するコントロールユニッ
ト30は、制御回路34と、トランジスタ回路36とか
ら成り、制御回路34はセンサユニット14からの検出
信号に基づき可動子40とコイル板16A、又はコイル
板16B、16Cとの相対位置を判断してトランジスタ
回路36へ駆動信号を与える。トランジスタ回路36
は、上記駆動信号を基に6個のトランジスタTra、T
rb、Trc、及び、Tra’、Trb’、Trc’を
オン、オフして、コイル板16Aの各固定子コイル16
a、16b、16c、16a’、16b’16c’、又
は、コイル板16B、16Cの各固定子コイルを励磁す
る。なお、トランジスタTra、Trb、Trc、及
び、Tra’、Trb’、Trc’とコイル板16Aの
固定子コイル16a、16b、16c及び16a’、1
6b’16c’との励磁相の関係は、可動子40の各動
作方向について1対1に決まっている。これは、コイル
板16B、16Cも同様である。コントロールユニット
30の固定子10への接続は、最端部に配設されたコイ
ルユニット12Aのセンサバスライン17及び電力バス
ライン18を該コントロールユニット30側へ接続する
ことにより行う。
The control unit 30 for controlling the mover 40 includes a control circuit 34 and a transistor circuit 36. The control circuit 34 controls the mover 40 and the coil plate 16A or the coil plate 16A based on a detection signal from the sensor unit 14. A drive signal is supplied to the transistor circuit 36 by determining a relative position with respect to 16B and 16C. Transistor circuit 36
Are six transistors Tra, T based on the drive signal.
rb, Trc, and Tra ', Trb', Trc 'are turned on and off, and each stator coil 16 of the coil plate 16A is turned on.
a, 16b, 16c, 16a ', 16b', 16c 'or the stator coils of the coil plates 16B, 16C are excited. The transistors Tra, Trb, Trc, and Tra ', Trb', Trc 'and the stator coils 16a, 16b, 16c and 16a' of the coil plate 16A, 1 '
The relationship of the excitation phase with 6b'16c 'is determined one-to-one for each operation direction of the mover 40. This is the same for the coil plates 16B and 16C. The connection of the control unit 30 to the stator 10 is performed by connecting the sensor bus line 17 and the power bus line 18 of the coil unit 12A provided at the end to the control unit 30 side.

【0020】次に、上記構成に係るリニアモータの動作
について説明する。制御回路34が可動子40を始動さ
せる状態において、可動子40は固定子10の最左端
(始動端部)の低速コイルユニット12A上に位置して
いる。この可動子40の検出用磁石48の磁力を、当該
コイルユニット12Aのセンサユニット14の各感磁素
子14a、14b、14cが感応して検出信号を制御回
路34、及び、オア回路22側へ送出している。オア回
路22は、これに対応してスイッチ回路20にハイレベ
ルの信号を送出する。これによりスイッチ回路20は、
接点部20a’及び20b’を接続し、3相スター結線
を閉成して電力バスライン18から固定子コイル16a
乃至16c’へ通電可能な状態に切り換える。他方、セ
ンサバスライン17を介して制御回路34へ送られた検
出信号を基に、該制御回路34は可動子磁石44と固定
子コイル16a〜16c’の相対位置を検出する。この
情報を基に制御回路34は、励磁相を決定してトランジ
スタ回路36のトランジスタTra、Trb、Trc、
及び、Tra’、Trb’、Trc’をオンして、固定
子コイル16a〜16c’を励磁することにより、可動
子磁石44にフレミング左手の法則に基づく推力を作用
させ移動を開始させる。
Next, the operation of the linear motor according to the above configuration will be described. In a state where the control circuit 34 starts the mover 40, the mover 40 is located on the leftmost end (starting end) of the stator 10 on the low-speed coil unit 12A. The magnetic force of the detection magnet 48 of the mover 40 is sensed by each of the magnetic sensing elements 14a, 14b, and 14c of the sensor unit 14 of the coil unit 12A, and a detection signal is sent to the control circuit 34 and the OR circuit 22 side. doing. The OR circuit 22 sends a high-level signal to the switch circuit 20 in response to this. As a result, the switch circuit 20
The contact portions 20a 'and 20b' are connected, the three-phase star connection is closed, and the power bus line 18 is connected to the stator coil 16a.
To 16c 'so that the current can be supplied. On the other hand, based on the detection signal sent to the control circuit 34 via the sensor bus line 17, the control circuit 34 detects the relative positions of the mover magnet 44 and the stator coils 16a to 16c '. Based on this information, the control circuit 34 determines the excitation phase and determines the transistors Tra, Trb, Trc,
Then, by turning on Tra ', Trb', and Trc 'to excite the stator coils 16a to 16c', a thrust based on the Fleming left hand rule is applied to the mover magnet 44 to start the movement.

【0021】この可動子40の始動の際には、可動子4
0の速度が零であるため、各固定子コイル16a〜16
c’の逆起電力Vb は零となる。しかし、前述したよう
にコイル16a〜16c’は、細いコイル線(即ち、抵
抗値が高い)が多く巻かれている(即ち、コイル線の長
さが長い)ため、抵抗値Rが大きく、従来技術の説明に
おいて言及したI=〔V−Vb 〕/Rで表されるコイル
電流(突入電流)が、抵抗値Rの値によって抑圧され、
該固定子コイル16a〜16c’において電流が必要以
上に浪費されず、また、異常に高温となることもない。
When starting the mover 40, the mover 4
Since the speed of 0 is zero, each of the stator coils 16a to 16
The back electromotive force Vb of c 'becomes zero. However, as described above, the coils 16a to 16c 'are wound with many thin coil wires (i.e., have a high resistance value) (i.e., have a long coil wire length). The coil current (rush current) represented by I = [V−Vb] / R mentioned in the description of the technology is suppressed by the value of the resistance value R,
In the stator coils 16a to 16c ', current is not wasted more than necessary, and the temperature does not become abnormally high.

【0022】可動子40の移動と共に隣接するコイルユ
ニット12Aの固定子コイル16a〜16c’に可動子
磁石44が順次対応していくと、センサユニット14
が、検出用磁石48の磁力に感応し検出信号を制御回路
34、及び、オア回路22側へ送出する。オア回路22
は、これに対応してスイッチ回路20にハイレベルの信
号を送出する。これにより隣接するコイルユニット12
Aのスイッチ回路20は、電力バスライン18から固定
子コイル16a乃至16c’へ通電を可能にする。他
方、センサバスライン17を介して制御回路34へ送ら
れた検出信号を基に、該制御回路34は可動子磁石44
と固定子コイル16a〜16c’の相対位置を検出す
る。これらの情報を基に、制御回路34は可動子磁石4
4と固定子コイル16a〜16c’との相対位置に基づ
き、可動子40の移動とともに励磁相を順次決定し、ト
ランジスタ回路36のトランジスタTra、Trb、T
rc、及び、Tra’、Trb’、Trc’を選択的に
オンして、固定子コイル16a〜16c’を励磁するこ
とにより、可動子磁石44に推力を連続的に作用させ
る。
When the mover magnet 44 sequentially corresponds to the stator coils 16a to 16c 'of the adjacent coil unit 12A as the mover 40 moves, the sensor unit 14
Responds to the magnetic force of the detection magnet 48 and sends out a detection signal to the control circuit 34 and the OR circuit 22 side. OR circuit 22
Sends a high-level signal to the switch circuit 20 in response to this. As a result, the adjacent coil units 12
The switch circuit 20 of A enables power to be supplied from the power bus line 18 to the stator coils 16a to 16c '. On the other hand, based on the detection signal sent to the control circuit 34 via the sensor bus line 17, the control circuit 34
And the relative positions of the stator coils 16a to 16c 'are detected. Based on these information, the control circuit 34
4 and the stator coils 16a to 16c ', the excitation phase is sequentially determined along with the movement of the mover 40, and the transistors Tra, Trb, T of the transistor circuit 36 are determined.
By selectively turning on rc and Tra ', Trb', and Trc 'to excite the stator coils 16a to 16c', a thrust is continuously applied to the mover magnet 44.

【0023】そして、可動子40が増速し図2に示す中
速コイルユニット12Bへ到達すると、可動子40の速
度は中速であるため、各固定子コイル16d〜16f’
に中程度の逆起電力Vb が発生する。前述したようにコ
イル16d〜16f’は、中間程度の太さのコイル線
(即ち、中程度の抵抗値)が中間程度巻かれている(即
ち、巻数Nが中程度である)ため、I=〔V−Vb 〕/
Rで表されるコイル電流が、中程度の抵抗値Rの値によ
り適切に押さえられるとともに、前述したT∝NIで表
される推力も中程度の巻数Nにより好適値まで高まり、
滑らかに加速していく。
When the speed of the mover 40 increases and reaches the medium-speed coil unit 12B shown in FIG. 2, since the speed of the mover 40 is a medium speed, each of the stator coils 16d to 16f 'is fixed.
, A moderate back electromotive force Vb is generated. As described above, in the coils 16d to 16f ', a coil wire having a medium thickness (that is, a medium resistance value) is wound around the medium (that is, the number of turns N is medium). [V-Vb] /
The coil current represented by R is appropriately suppressed by the medium resistance value R, and the thrust represented by T∝NI also increases to a suitable value by the medium number of turns N,
Accelerate smoothly.

【0024】更に、可動子40が増速し図2に示す高速
コイルユニット12Cへ到達すると、可動子40の速度
が高速であるため各固定子コイル16g〜16i’に最
大の逆起電力Vb が発生する。しかしながら、前述した
ようにコイル16g〜16i’は、太いコイル線(抵抗
値小)が少量巻かれている(コイルインダクタンスL最
小)ため、I=〔V−Vb 〕/Rで表されるコイル電流
が抵抗値Rによって大きく制限されないとともに、Vb
∝vLで表される逆起電力Vb が高まり難く、逆起電力
Vb による速度の飽和点が高くなる。このため、該高速
コイルユニット12Cで、可動子40は高速に達するこ
とができる。
Further, when the speed of the mover 40 increases and reaches the high-speed coil unit 12C shown in FIG. 2, the maximum back electromotive force Vb is applied to each of the stator coils 16g to 16i 'because the speed of the mover 40 is high. Occur. However, as described above, since the coils 16g to 16i 'have a small amount of thick coil wire (small resistance) wound (minimum coil inductance L), the coil current represented by I = [V-Vb] / R Is not greatly limited by the resistance value R, and Vb
The back electromotive force Vb represented by ∝vL is unlikely to increase, and the speed saturation point due to the back electromotive force Vb increases. Therefore, the mover 40 can reach a high speed in the high-speed coil unit 12C.

【0025】なお、図2は固定子10の左側のストロー
ク端(始端)側を示しており、図2の右側に位置するス
トローク端(終端)は示されていないが、この右側スト
ローク端には、図示しない中速コイルユニット12B、
低速コイルユニット12Aが配置されており、ここで可
動子40は減速されることになる。この実施例のリニア
モータは、該右側のストローク端で可動子40を停止さ
せ、その後、該右側のストローク端を始端として図2に
示す左側のストローク端に向けて再び可動子40を駆動
する。
FIG. 2 shows the left stroke end (start end) of the stator 10, and the stroke end (end) located on the right side of FIG. 2 is not shown. A medium-speed coil unit 12B (not shown),
The low-speed coil unit 12A is arranged, and here the mover 40 is decelerated. The linear motor of this embodiment stops the mover 40 at the right stroke end, and then drives the mover 40 again starting from the right stroke end toward the left stroke end shown in FIG.

【0026】この実施例のリニアモータの速度と電流の
関係について、図を参照して更に詳細に説明する。図
(A)は、該リニアモータの位置と動作速度との関係
を示している。図中、鎖線は低速コイルユニット12A
のみで固定子10を構成した場合の動作速度を、一点鎖
線は中速コイルユニット12Bのみで固定子10を構成
した場合の動作速度を、また、実線は高速コイルユニッ
ト12Cによる動作速度を示している。図(A)から
分かるように、本実施例のリニアモータは、高速コイル
ユニット12Cにより可動子40を高速で駆動する。図
(B)は、該リニアモータの移動距離とコイル通電電
流との関係を示している。図(A)と同様に、鎖線は
低速コイルユニット12Aのみで固定子10を構成した
場合のコイル電流を示している。図(B)から分かる
ように、本実施例では、速度が高まってもコイル電流が
低下しないため可動子40を高速で駆動することができ
る。
The relationship between the speed and the current of the linear motor of this embodiment will be described in further detail with reference to FIG. Figure
4 (A) shows the relationship between the position of the linear motor and the operating speed. In the figure, the chain line indicates the low-speed coil unit 12A.
Operating speed when the stator 10 is constituted only by the medium speed coil unit 12B, the dashed line indicates the operating speed when the stator 10 is constituted only by the medium speed coil unit 12B, and the solid line indicates the operating speed by the high speed coil unit 12C. I have. As it can be seen from FIG. 4 (A), the linear motor of the present embodiment drives the movable element 40 at a high speed by the high-speed coil unit 12C. Figure
4 (B) shows the relationship between the moving distance of the linear motor and the coil current. Similarly to FIG. 4 (A), the chain line indicates the coil current when the stator 10 is constituted only by the low-speed coil unit 12A. As can be seen from FIG. 4 (B), the in this embodiment, the coil current is also growing speed can be driven at high speed the mover 40 because it does not decrease.

【0027】上述したように上記スイッチ回路20の通
電は、可動子40が通過する各コイルユニット毎に行わ
れる。即ち、可動子40が通過してしまったコイルユニ
ットや、差しかかる前のコイルユニットでは、スイッチ
回路20がオフして電力消費が防がれている。即ち、固
定子の全ての固定子コイルに通電する方式(全域通電)
に対して、電力消費を小さく押さえている。この実施例
は、高速化が要求される、即ち、長い固定子を備えるリ
ニアモータにおいて採用されるため、固定子コイルを選
択的に通電することにより電力消費を押さえると共に、
上述したように可動子の低速時の消費電力の軽減させて
エネルギー効率を改善している。
As described above, the energization of the switch circuit 20 is performed for each coil unit through which the mover 40 passes. That is, in the coil unit through which the mover 40 has passed, or in the coil unit before the mover 40, the switch circuit 20 is turned off, thereby preventing power consumption. That is, a method of energizing all the stator coils of the stator (entire area energization)
However, power consumption is kept small. This embodiment requires high speed, that is, is adopted in a linear motor having a long stator, so that power consumption can be suppressed by selectively energizing the stator coil,
As described above, the power consumption of the mover at low speed is reduced to improve energy efficiency.

【0028】実施例は、例えば、数百m程度の主搬送ラ
イン上に車両を搬送し、5m程度の複数の副搬送ライン
により該車両に組み付けるための部品を搬送させるよう
なとき、該副搬送ラインの駆動用に好適に適用すること
ができる。即ち、リニアモータを高速化(5m/秒程
度)できるため、5mという長い搬送路でも短時間で部
品を送れるからである。
In the embodiment, for example, when a vehicle is transported on a main transport line of about several hundred meters and parts to be assembled to the vehicle are transported by a plurality of sub-transport lines of about 5 m, the sub-transport is performed. It can be suitably applied for driving a line. That is, since the speed of the linear motor can be increased (about 5 m / sec), parts can be sent in a short time even on a long conveyance path of 5 m.

【0029】この実施例においては、搬送路に要求され
る速度に合わせて所望のコイルユニット12A、12
B、12Cを適宜選択することができる。例えば、速度
を押さえて可動子を送りたい部分に、低速コイルユニッ
ト12Aを必要数連結する。なお、上述した例では、リ
ニアモータを往復動する、即ち両ストローク端でのみ停
止する例について説明したが、リニアモータの中間にお
いて可動子40を一旦停止する場合には、該中間の停止
部に中速コイルユニット12Bと低速コイルユニット1
2Aとを配置することにより、該中間の停止部における
電流の浪費を防ぐことができる。
In this embodiment, the desired coil units 12A and 12A are adjusted in accordance with the speed required for the conveying path.
B and 12C can be appropriately selected. For example, a required number of low-speed coil units 12A are connected to a portion where the mover is to be sent while suppressing the speed. In the above-described example, the linear motor is reciprocated, that is, an example in which the linear motor is stopped only at both stroke ends is described. Medium-speed coil unit 12B and low-speed coil unit 1
By arranging 2A, it is possible to prevent waste of current at the intermediate stop.

【0030】なお、上述した実施例において、低速コイ
ルユニット12Aと、中速コイルユニット12Bと、高
速コイルユニット12Cの3種類のコイルユニットを設
けたが、低速コイルユニット12Aと高速コイルユニッ
ト12Cの2種類で固定子10を構成することも可能で
あり、これとは反対に、中速コイルユニット12Bの他
に、中低速用コイルユニットと中高速用のコイルユニッ
トを設け、更に可動子40の加速を滑らかにすることも
できる。
In the above-described embodiment, three types of coil units, the low-speed coil unit 12A, the medium-speed coil unit 12B, and the high-speed coil unit 12C, are provided. It is also possible to configure the stator 10 with different types. On the contrary, in addition to the medium-speed coil unit 12B, a medium-low speed coil unit and a medium-high speed coil unit are provided. Can also be smoothed.

【0052】以上説明したように、実施例によれば、固
定子コイルのコイルインダクタンスを変えることによ
り、電源電圧を一定にしたままで可動子を高速で駆動で
きると共に、可動子の低速時の損失を小くすることが
できる。また、従来のリニアモータは、高速用に設定す
る場合に、低速時に固定子コイルで流れる大電流に耐え
得るよう放熱性と絶縁耐性とを高めるために大型化した
が、上記実施例のリニアモータは、低速時の発熱が低い
ため、高速型のリニアモータを小型に形成することが可
能となる。また、低速時の電流が少ないため電源の容量
を小さくすることができる。
As described above, according to the embodiment, by changing the coil inductance of the stator coil, the mover can be driven at a high speed with the power supply voltage kept constant, and the loss of the mover at a low speed can be achieved. it is possible small Kusuru. Further, when the conventional linear motor is set for high speed, the size of the linear motor is increased in order to increase heat dissipation and insulation resistance so as to withstand a large current flowing through the stator coil at low speed. Since heat generation at low speed is low, a high-speed linear motor can be formed in a small size. Further, since the current at a low speed is small, the capacity of the power supply can be reduced.

【0053】実施例のリニアモータは、構造がシンプル
で安価に構成できる利点がある。
The linear motor of the embodiment has an advantage that the structure is simple and can be constructed at low cost.

【0054】なお、前述した実施例ではコイルユニット
を連結することにより固定子を構成したが、この代わり
に、リニアモータを一体形成の固定子により形成するこ
とも可能である。また、上述した実施例で、可動子側に
永久磁石を配した磁石可動型直流リニアモータを例に挙
げて説明したが、本発明は、可動子側にもコイルを配し
たリニアモータに適用し得ることは言うまでもない。ま
た更に、上記実施例では、可動子と対応する位置の固定
子コイルのみ選択的に通電する例を挙げたが、本発明
は、固定子全体に通電する方式のリニアモータにも適用
することができる。
In the above-described embodiment, the stator is formed by connecting the coil units. Alternatively, a linear motor may be formed by an integrally formed stator. Further, in the above-described embodiment, a description has been given by taking as an example a magnet movable DC linear motor in which permanent magnets are arranged on the mover side, but the present invention is applied to a linear motor in which coils are also arranged on the mover side. It goes without saying that you get it. Furthermore, in the above-described embodiment, an example was given in which only the stator coil at a position corresponding to the mover is selectively energized. However, the present invention can be applied to a linear motor in which the entire stator is energized. it can.

【0055】[0055]

【効果】本発明のリニアモータは、以上説明したよう
に、電源電圧を一定にしたままで、可動子を高速で駆動
できると共に、可動子の低速時の損失を小さくすること
ができる。また、低速時の損失が少なく発熱が低いた
め、高速型のリニアモータを小型に形成することが可能
となる。更に、低速時の電流が少ないため電源容量を小
さくすることができる。
As described above, the linear motor of the present invention can drive the mover at high speed while keeping the power supply voltage constant, and can reduce the loss of the mover at low speed. Further, since the loss at low speed is small and the heat generation is low, it is possible to form a high-speed linear motor in a small size. Further, since the current at low speed is small, the power supply capacity can be reduced.

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

【図1】 本発明の1実施例に係るリニアモータの回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a linear motor according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示すリニアモータの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the linear motor shown in FIG.

【図3】 実施例に係る固定子コイルの結成状態を示す
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an assembled state of a stator coil according to the embodiment.

【図4】 本実施例に係るリニアモータの速度、コイル
電流及び位置の関係を示す図である。
FIG. 4 shows the speed and coil of the linear motor according to the embodiment .
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a current and a position.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 固定子 12 コイルユニット 14 センサユニット 18 電力バスライン 20 スイッチ回路 30 コントロールユニット 40 可動子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stator 12 Coil unit 14 Sensor unit 18 Power bus line 20 Switch circuit 30 Control unit 40 Mover

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−184120(JP,A) 特開 昭47−32108(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 41/02 - 41/035 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-184120 (JP, A) JP-A-47-32108 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02K 41/02-41/035

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 可動子と、 複数の固定子コイルが配列された固定子とを有するリニ
アモータにおいて、 前記固定子に、可動子の高速となる位置に小さな巻数の
固定子コイルが配列されると共に、可動子の低速となる
位置に大きな巻数の固定子コイルが配列されていること
を特徴とするリニアモータ。
1. A linear motor having a mover and a stator having a plurality of stator coils arranged therein, wherein a stator coil having a small number of turns is arranged on the stator at a position where the mover operates at a high speed. And a stator coil having a large number of turns arranged at a position where the mover is at a low speed.
【請求項2】 前記小さな巻数の固定子コイルに太いコ
イル線が用いられ、前記大きな巻数の固定子コイルに細
いコイル線が用いられていることを特徴とする請求項1
のリニアモータ。
2. The method according to claim 1, wherein a thick coil wire is used for the stator coil having a small number of turns, and a thin coil wire is used for the stator coil having a large number of turns.
Linear motor.
【請求項3】 前記固定子の前記小さな巻数の固定子コ
イルと前記大きな巻数の固定子コイルとの間に、中間の
巻数の固定子コイルが配列されていることを特徴とする
請求項1又は2のリニアモータ。
3. A stator coil having an intermediate number of turns is arranged between the stator coil having a small number of turns and the stator coil having a large number of turns of the stator. 2 linear motor.
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