JP3215655B2 - リニアモータ - Google Patents
リニアモータInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動磁石型のリニ
アモータに関するものである。
アモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、リニアモータの開発が活発に行わ
れつつある。従来から欧米では宇宙空間で用いるスター
リングエンジン用のリニアモータが研究されていた。近
年、米国ＳＵＮＰＯＷＥＲ社は一般の環境下で用いるコ
ンプレッサ用の可動磁石型リニアモータを開発した（Ｎ
ｉｃｈｏｌａｓ Ｒ．ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａｌｔ、Ｒｅ
ｕｖｅｎ Ｕｎｇｅｒ：Ｌｉｎｅａｒ ｃｏｍｐｒｅｓ
ｓｏｒｓ−ａｍａｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐｌ
−６，１９９４）。
れつつある。従来から欧米では宇宙空間で用いるスター
リングエンジン用のリニアモータが研究されていた。近
年、米国ＳＵＮＰＯＷＥＲ社は一般の環境下で用いるコ
ンプレッサ用の可動磁石型リニアモータを開発した（Ｎ
ｉｃｈｏｌａｓ Ｒ．ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａｌｔ、Ｒｅ
ｕｖｅｎ Ｕｎｇｅｒ：Ｌｉｎｅａｒ ｃｏｍｐｒｅｓ
ｓｏｒｓ−ａｍａｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐｌ
−６，１９９４）。
【０００３】図７に従来のリニアモータの概略図を示
す。リニアモータ１００は、円筒状のインナヨーク１０
１と、２個の磁極１０２，１０３を有するアウタヨーク
１０４と、中心軸１０５の周りに巻いたコイル１０６
と、円筒状の永久磁石１０７を有する可動子１０８より
構成されている。
す。リニアモータ１００は、円筒状のインナヨーク１０
１と、２個の磁極１０２，１０３を有するアウタヨーク
１０４と、中心軸１０５の周りに巻いたコイル１０６
と、円筒状の永久磁石１０７を有する可動子１０８より
構成されている。
【０００４】そして、コイル１０６に交流電流が供給さ
れると、磁極１０２，１０３に軸方向に異磁極が交互に
形成され、可動子１０８の永久磁石１０７との磁気的吸
引、反発作用により、コイル１０６電流の大きさと永久
磁石１０７の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子
１０８が交流電流の周波数に同期して往復動する。
れると、磁極１０２，１０３に軸方向に異磁極が交互に
形成され、可動子１０８の永久磁石１０７との磁気的吸
引、反発作用により、コイル１０６電流の大きさと永久
磁石１０７の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子
１０８が交流電流の周波数に同期して往復動する。
【０００５】上記従来例におけるインナヨーク１０１お
よびアウタヨーク１０４は透磁率の高い多数の薄板が積
み重ねられて形成されている。モータの渦電流損失はヨ
ーク材の板厚の二乗に比例する特性を有しているので、
このような従来例の構成によれば単に金属ブロックでヨ
ークを形成したものに比べて、渦電流損失を低減して鉄
損によるモータ効率の低下を改善することができる。
よびアウタヨーク１０４は透磁率の高い多数の薄板が積
み重ねられて形成されている。モータの渦電流損失はヨ
ーク材の板厚の二乗に比例する特性を有しているので、
このような従来例の構成によれば単に金属ブロックでヨ
ークを形成したものに比べて、渦電流損失を低減して鉄
損によるモータ効率の低下を改善することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のリニア
モータの構成では、ヨークが円筒形状であり、内周部と
外周部とで寸法差があるため、均一な厚さの薄板を製造
において中心軸に向けて正確に積層することが非常に困
難であるという課題があった。また、そのため薄板を均
一な厚さとせず、外周部を若干肉厚とする楔形状のもの
が採用されているがこの場合は著しくコスト高になると
いう課題があった。
モータの構成では、ヨークが円筒形状であり、内周部と
外周部とで寸法差があるため、均一な厚さの薄板を製造
において中心軸に向けて正確に積層することが非常に困
難であるという課題があった。また、そのため薄板を均
一な厚さとせず、外周部を若干肉厚とする楔形状のもの
が採用されているがこの場合は著しくコスト高になると
いう課題があった。
【０００７】本発明は上記従来の課題を解消するもので
あり、鉄損の中の渦電流損失を低減し、モータ効率を向
上すると同時に、ヨークの製造が簡易、安価となるリニ
アモータを提供することを目的とする。
あり、鉄損の中の渦電流損失を低減し、モータ効率を向
上すると同時に、ヨークの製造が簡易、安価となるリニ
アモータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のリニアモータは、中心軸と、略長方形状で透
磁率が高い薄板を多数枚積み重ねて形成した角柱状のイ
ンナヨークと、同じく略長方形状で透磁率が高い薄板を
多数枚積み重ねて形成すると共に軸方向に異磁極を交互
に形成するように３つの磁極の中央にコイルを巻き付け
たアウタヨークとを備え、前記アウタヨークの磁極を有
する面をインナヨークに対向して所定空隙を隔てて配置
することによりヨークブロックを形成し、前記ヨークブ
ロックを薄板の積み重ね方向が前記中心軸の直径方向と
垂直となるように、中心軸の周りに複数個、多角形状に
配設するとともに、磁化の向きが交互に逆向きになるよ
うにラジアル方向に磁化され且つ軸方向に所定間隔をお
いて各インナヨークとアウタヨーク間に配置された一対
の平板状永久磁石を有する可動子を軸方向に移動可能に
設けたものである。
に本発明のリニアモータは、中心軸と、略長方形状で透
磁率が高い薄板を多数枚積み重ねて形成した角柱状のイ
ンナヨークと、同じく略長方形状で透磁率が高い薄板を
多数枚積み重ねて形成すると共に軸方向に異磁極を交互
に形成するように３つの磁極の中央にコイルを巻き付け
たアウタヨークとを備え、前記アウタヨークの磁極を有
する面をインナヨークに対向して所定空隙を隔てて配置
することによりヨークブロックを形成し、前記ヨークブ
ロックを薄板の積み重ね方向が前記中心軸の直径方向と
垂直となるように、中心軸の周りに複数個、多角形状に
配設するとともに、磁化の向きが交互に逆向きになるよ
うにラジアル方向に磁化され且つ軸方向に所定間隔をお
いて各インナヨークとアウタヨーク間に配置された一対
の平板状永久磁石を有する可動子を軸方向に移動可能に
設けたものである。
【０００９】これにより、鉄損を低減してモータ効率を
向上すると共に、リニアモータの製造が簡易になる。
向上すると共に、リニアモータの製造が簡易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、中心軸と、略長方形状で透磁率が高い薄板を多数枚
積み重ねて形成した角柱状のインナヨークと、同じく略
長方形状で透磁率が高い薄板を多数枚積み重ねて形成す
ると共に軸方向に異磁極を交互に形成するように３つの
磁極の中央にコイルを巻き付けたアウタヨークとを備
え、前記アウタヨークの磁極を有する面をインナヨーク
に対向して所定空隙を隔てて配置することによりヨーク
ブロックを形成し、前記ヨークブロックを薄板の積み重
ね方向が前記中心軸の直径方向と垂直となるように、中
心軸の周りに複数個、多角形状に配設するとともに、磁
化の向きが交互に逆向きになるようにラジアル方向に磁
化され且つ軸方向に所定間隔をおいて各インナヨークと
アウタヨーク間に配置された一対の平板状永久磁石を有
する可動子を軸方向に移動可能に設けたものであるか
ら、均一な厚さの薄板を単純に一方向に積み重ねるだけ
でヨークが形成さ れることになる。
は、中心軸と、略長方形状で透磁率が高い薄板を多数枚
積み重ねて形成した角柱状のインナヨークと、同じく略
長方形状で透磁率が高い薄板を多数枚積み重ねて形成す
ると共に軸方向に異磁極を交互に形成するように３つの
磁極の中央にコイルを巻き付けたアウタヨークとを備
え、前記アウタヨークの磁極を有する面をインナヨーク
に対向して所定空隙を隔てて配置することによりヨーク
ブロックを形成し、前記ヨークブロックを薄板の積み重
ね方向が前記中心軸の直径方向と垂直となるように、中
心軸の周りに複数個、多角形状に配設するとともに、磁
化の向きが交互に逆向きになるようにラジアル方向に磁
化され且つ軸方向に所定間隔をおいて各インナヨークと
アウタヨーク間に配置された一対の平板状永久磁石を有
する可動子を軸方向に移動可能に設けたものであるか
ら、均一な厚さの薄板を単純に一方向に積み重ねるだけ
でヨークが形成さ れることになる。
【００１１】請求項２に記載の発明は、可動子の移動中
に前記一対の平板状永久磁石の各々が常にアウタヨーク
の２つの磁極に同時に交わるように配置したことによ
り、永久磁石による磁束が有効に作用し、リニアモータ
の推力が増大するという作用を有する。
に前記一対の平板状永久磁石の各々が常にアウタヨーク
の２つの磁極に同時に交わるように配置したことによ
り、永久磁石による磁束が有効に作用し、リニアモータ
の推力が増大するという作用を有する。
【００１２】請求項３に記載の発明は、前記ヨークブロ
ックを３個で構成したことにより、銅損を低減してモー
タ効率を向上すると共に、外径寸法を小型化できるとい
う作用を有する。
ックを３個で構成したことにより、銅損を低減してモー
タ効率を向上すると共に、外径寸法を小型化できるとい
う作用を有する。
【００１３】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。 （実施の形態１） 図１は本発明によるリニアモータの第１実施例を示す断
面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。
から図６を用いて説明する。 （実施の形態１） 図１は本発明によるリニアモータの第１実施例を示す断
面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１４】１はインナヨークであり、略長方形状で透
磁率の高い多数の薄板２を中心軸３の直径方向に垂直な
方向に多数積み重ねて角柱状に形成している。４はアウ
タヨークであり、略長方形状で透磁率の高い多数の薄板
５を中心軸３の直径方向に垂直な方向に多数積み重ねて
角柱状に形成すると共に軸方向に３つの磁極６，７，８
を有している。アウタヨーク４の磁極６，７，８を有す
る面をインナヨーク１に対向して所定空隙９を隔ててイ
ンナヨーク１の外側に設けて各ヨークブロック１０を構
成している。そして、ヨークブロック１０を各薄板２，
５の積み重ね方向が前記中心軸３の直径方向と垂直とな
るように、中心軸３の周りに複数個、配置することによ
り全体ヨーク１１を略正多角形状に形成している。
磁率の高い多数の薄板２を中心軸３の直径方向に垂直な
方向に多数積み重ねて角柱状に形成している。４はアウ
タヨークであり、略長方形状で透磁率の高い多数の薄板
５を中心軸３の直径方向に垂直な方向に多数積み重ねて
角柱状に形成すると共に軸方向に３つの磁極６，７，８
を有している。アウタヨーク４の磁極６，７，８を有す
る面をインナヨーク１に対向して所定空隙９を隔ててイ
ンナヨーク１の外側に設けて各ヨークブロック１０を構
成している。そして、ヨークブロック１０を各薄板２，
５の積み重ね方向が前記中心軸３の直径方向と垂直とな
るように、中心軸３の周りに複数個、配置することによ
り全体ヨーク１１を略正多角形状に形成している。
【００１５】アウタヨーク４の３つの磁極６，７，８に
異磁極を交互に形成するように、中央の磁極７の周りに
コイル１２が巻かれており、コイル１２は各ヨークブロ
ック１０毎に個別に巻かれており、各々のコイル１２は
並列に接続されている。
異磁極を交互に形成するように、中央の磁極７の周りに
コイル１２が巻かれており、コイル１２は各ヨークブロ
ック１０毎に個別に巻かれており、各々のコイル１２は
並列に接続されている。
【００１６】ここで、インナヨーク１、アウタヨーク４
を構成する多数の薄板２、５は無方向性の電磁鋼帯（新
日本製鐵製３５Ｈ４４０等）を使用しており、薄板方向
の飽和磁束密度が高く、鉄損が低い特性を有していると
共に、表面は絶縁皮膜が施されている。
を構成する多数の薄板２、５は無方向性の電磁鋼帯（新
日本製鐵製３５Ｈ４４０等）を使用しており、薄板方向
の飽和磁束密度が高く、鉄損が低い特性を有していると
共に、表面は絶縁皮膜が施されている。
【００１７】可動子１３は、ラジアル方向に磁化した一
対の平板状永久磁石１４，１５と、永久磁石支持体１
６，シャフト１７から構成している。永久磁石１４，１
５はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が望ましく、磁化の
向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設
けて永久磁石支持体１６で固定され、インナヨーク１と
アウタヨーク４間の空隙９内に配置されている。
対の平板状永久磁石１４，１５と、永久磁石支持体１
６，シャフト１７から構成している。永久磁石１４，１
５はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が望ましく、磁化の
向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設
けて永久磁石支持体１６で固定され、インナヨーク１と
アウタヨーク４間の空隙９内に配置されている。
【００１８】永久磁石支持体１６、シャフト１７はアル
ミ、ステンレス等の非磁性体から成る。シャフト１７の
往復動を円滑にする軸受１８は、どのような構成でも良
いが、従来からあるリニアボールベアリング、含油メタ
ル軸受等種々の構成が選択できる。軸受１８を支持する
フランジ部１９，２０は非磁性体より構成される。
ミ、ステンレス等の非磁性体から成る。シャフト１７の
往復動を円滑にする軸受１８は、どのような構成でも良
いが、従来からあるリニアボールベアリング、含油メタ
ル軸受等種々の構成が選択できる。軸受１８を支持する
フランジ部１９，２０は非磁性体より構成される。
【００１９】以上のように構成されたリニアモータにお
いて、永久磁石１５から発生した磁束２１は、空隙９、
インナヨーク１、空隙９、永久磁石１４、アウタヨーク
４、空隙９を通って永久磁石１５に戻ると共に空隙９に
静磁界を発生する。インナヨーク１、アウタヨーク４中
では薄板２、５の平面内を循環する。
いて、永久磁石１５から発生した磁束２１は、空隙９、
インナヨーク１、空隙９、永久磁石１４、アウタヨーク
４、空隙９を通って永久磁石１５に戻ると共に空隙９に
静磁界を発生する。インナヨーク１、アウタヨーク４中
では薄板２、５の平面内を循環する。
【００２０】そして、コイル１２に交流電流が供給され
ると、磁極６，７，８に軸方向に異磁極が交互に形成さ
れ、可動子１３の永久磁石１４，１５との磁気的吸引、
反発作用により、コイル１２電流の大きさと永久磁石１
４，１５の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子１
３と共にシャフト１７が交流電流の周波数に同期して往
復動する。
ると、磁極６，７，８に軸方向に異磁極が交互に形成さ
れ、可動子１３の永久磁石１４，１５との磁気的吸引、
反発作用により、コイル１２電流の大きさと永久磁石１
４，１５の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子１
３と共にシャフト１７が交流電流の周波数に同期して往
復動する。
【００２１】ここで、永久磁石１４，１５から発生した
磁束２１は、インナヨーク１、アウタヨーク４中では薄
板２、５の平面内を循環するので、鉄損が小さくなる。
また、磁束２１が薄板２、５の平面内を循環する時に、
磁束２１と交差する方向に渦電流２２を発生しようとす
る。これは磁束密度に比例する電流である。しかしなが
ら、インナヨーク１及びアウタヨーク４を透磁率が高く
表面が絶縁された多数の薄板２を中心軸３の直径方向に
垂直な方向に多数積み重ねて角柱状に形成したことによ
り、楔状の薄板に比べて渦電流の発生を殆ど無くすこと
ができ、鉄損が大幅に低減する。従って、モータ効率を
向上することができる。
磁束２１は、インナヨーク１、アウタヨーク４中では薄
板２、５の平面内を循環するので、鉄損が小さくなる。
また、磁束２１が薄板２、５の平面内を循環する時に、
磁束２１と交差する方向に渦電流２２を発生しようとす
る。これは磁束密度に比例する電流である。しかしなが
ら、インナヨーク１及びアウタヨーク４を透磁率が高く
表面が絶縁された多数の薄板２を中心軸３の直径方向に
垂直な方向に多数積み重ねて角柱状に形成したことによ
り、楔状の薄板に比べて渦電流の発生を殆ど無くすこと
ができ、鉄損が大幅に低減する。従って、モータ効率を
向上することができる。
【００２２】また、インナヨーク１及びアウタヨーク４
を薄板２を単純に多数積み重ねて角柱状に形成したこと
により、リニアモータのヨークの製造が非常に簡易にな
る。
を薄板２を単純に多数積み重ねて角柱状に形成したこと
により、リニアモータのヨークの製造が非常に簡易にな
る。
【００２３】また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石は加
工が難しく、円筒形状は加工が複雑になるためコストが
高い。加工の単純な平板状永久磁石１４，１５としたこ
とにより、磁石の製造が簡易になり、磁石コストの低
減、即ちモータの低コスト化が図れる。
工が難しく、円筒形状は加工が複雑になるためコストが
高い。加工の単純な平板状永久磁石１４，１５としたこ
とにより、磁石の製造が簡易になり、磁石コストの低
減、即ちモータの低コスト化が図れる。
【００２４】尚、以上の説明ではヨークブロック１０が
４個で構成した例で説明したが、ヨークブロック１０は
複数個、即ち２以上であればいくつでも良い。
４個で構成した例で説明したが、ヨークブロック１０は
複数個、即ち２以上であればいくつでも良い。
【００２５】また、以上の説明では薄板２，５を略長方
形状としたが、厳密に長方形である必要はなく平行四辺
形や長円形等、種々変形例が可能である。
形状としたが、厳密に長方形である必要はなく平行四辺
形や長円形等、種々変形例が可能である。
【００２６】また、以上の説明では磁極が３個の例で説
明したが、ヨーク及び磁石、コイルを軸方向に更に直列
接続した構成も可能である。
明したが、ヨーク及び磁石、コイルを軸方向に更に直列
接続した構成も可能である。
【００２７】以上のように本実施例のリニアモータは、
中心軸３と、略長方形状で透磁率が高い薄板２を多数積
み重ねて形成した角柱状のインナヨーク１と、略長方形
状で透磁率が高い薄板５を多数積み重ねて形成すると共
に軸方向に異磁極を交互に形成するように３つの磁極
６，７，８の中央の磁極７にコイル１２を巻き付けたア
ウタヨーク４とを備え、前記アウタヨーク４の磁極を有
する面をインナヨーク１に対向して所定空隙９を隔てて
配置することによりヨークブロック１０を形成し、前記
ヨークブロック１０を薄板２，５の積み重ね方向が前記
中心軸３の直径方向と垂直となるように、中心軸３の周
りに複数個、多角形状に配設するとともに、磁化の向き
が交互に逆向きになるようにラジアル方向に磁化され且
つ軸方向に所定間隔を設けて前記インナヨーク１とアウ
タヨーク４間の空隙内に配置された一対の平板状永久磁
石を有する可動子１３を軸方向に移動可能に設けたもの
である。
中心軸３と、略長方形状で透磁率が高い薄板２を多数積
み重ねて形成した角柱状のインナヨーク１と、略長方形
状で透磁率が高い薄板５を多数積み重ねて形成すると共
に軸方向に異磁極を交互に形成するように３つの磁極
６，７，８の中央の磁極７にコイル１２を巻き付けたア
ウタヨーク４とを備え、前記アウタヨーク４の磁極を有
する面をインナヨーク１に対向して所定空隙９を隔てて
配置することによりヨークブロック１０を形成し、前記
ヨークブロック１０を薄板２，５の積み重ね方向が前記
中心軸３の直径方向と垂直となるように、中心軸３の周
りに複数個、多角形状に配設するとともに、磁化の向き
が交互に逆向きになるようにラジアル方向に磁化され且
つ軸方向に所定間隔を設けて前記インナヨーク１とアウ
タヨーク４間の空隙内に配置された一対の平板状永久磁
石を有する可動子１３を軸方向に移動可能に設けたもの
である。
【００２８】従って、鉄損の中の渦電流損失を低減し、
モータ効率が向上すると共に、モータの製造が簡易にな
り、コストも低減できる。
モータ効率が向上すると共に、モータの製造が簡易にな
り、コストも低減できる。
【００２９】（実施の形態２） 図３は本発明によるリニアモータの実施例を示す断面図
である。リニアモータとしての構成は、前述の図１、図
２の構成と同様である。
である。リニアモータとしての構成は、前述の図１、図
２の構成と同様である。
【００３０】図３において、中心軸３から左は可動子１
３が下死点に来た場合を、右は可動子１３が上死点に来
た場合を示している。一対の平板状永久磁石１４，１５
の各々は、可動子１３が下死点から上死点に至る移動中
において常にアウタヨーク４の２つの磁極に同時に交わ
るように配置している。即ち、下死点では永久磁石１４
は磁極６と７に同時に交わり、永久磁石１５は磁極７と
８に同時に交わるように、上死点でも永久磁石１４は磁
極６と７に同時に交わり、永久磁石１５は磁極７と８に
同時に交わるように、永久磁石１４，１５と磁極６，
７，８の中心軸方向の位置関係を設定している。
３が下死点に来た場合を、右は可動子１３が上死点に来
た場合を示している。一対の平板状永久磁石１４，１５
の各々は、可動子１３が下死点から上死点に至る移動中
において常にアウタヨーク４の２つの磁極に同時に交わ
るように配置している。即ち、下死点では永久磁石１４
は磁極６と７に同時に交わり、永久磁石１５は磁極７と
８に同時に交わるように、上死点でも永久磁石１４は磁
極６と７に同時に交わり、永久磁石１５は磁極７と８に
同時に交わるように、永久磁石１４，１５と磁極６，
７，８の中心軸方向の位置関係を設定している。
【００３１】以上のように構成されたリニアモータにお
いて、下死点では永久磁石１５のＮ極から発生した磁束
２１は、アウタヨーク４の磁極８からコイル１２のスロ
ット２３を取り囲むようにして磁極７を通って永久磁石
１４のＳ極に戻る。また、磁極８からコイル１２のスロ
ット２４を取り囲むようにして磁極６を通って永久磁石
１４のＳ極に戻る。そして、永久磁石１４のＮ極からイ
ンナヨーク１を通って永久磁石１５のＳ極に戻る。従っ
て、一対の平板状永久磁石１４，１５の各々を、可動子
１３が下死点から上死点に至る移動中において常にアウ
タヨーク４の２つの磁極に同時に交わるように配置して
いることにより、永久磁石１４，１５の磁束はコイル１
２のスロット２３，スロット２４に有効に作用し、永久
磁石１４，１５とコイル１２による磁気力を有効に生み
出し、大きな推力を得ることができる。
いて、下死点では永久磁石１５のＮ極から発生した磁束
２１は、アウタヨーク４の磁極８からコイル１２のスロ
ット２３を取り囲むようにして磁極７を通って永久磁石
１４のＳ極に戻る。また、磁極８からコイル１２のスロ
ット２４を取り囲むようにして磁極６を通って永久磁石
１４のＳ極に戻る。そして、永久磁石１４のＮ極からイ
ンナヨーク１を通って永久磁石１５のＳ極に戻る。従っ
て、一対の平板状永久磁石１４，１５の各々を、可動子
１３が下死点から上死点に至る移動中において常にアウ
タヨーク４の２つの磁極に同時に交わるように配置して
いることにより、永久磁石１４，１５の磁束はコイル１
２のスロット２３，スロット２４に有効に作用し、永久
磁石１４，１５とコイル１２による磁気力を有効に生み
出し、大きな推力を得ることができる。
【００３２】以上のように本実施例のリニアモータは、
可動子の移動中に前記一対の平板状永久磁石の各々が常
にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わるように配置
している。
可動子の移動中に前記一対の平板状永久磁石の各々が常
にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わるように配置
している。
【００３４】従って、永久磁石１４，１５とコイル１２
による磁気力を有効に生み出し、大きな推力を得ること
ができる。
による磁気力を有効に生み出し、大きな推力を得ること
ができる。
【００３３】（実施の形態３） 図４は本発明によるリニアモータの第１実施例を示す断
面図であり、図５は図４におけるＡ−Ａ断面図であり、
図６は図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
面図であり、図５は図４におけるＡ−Ａ断面図であり、
図６は図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００３５】１はインナヨークであり、略長方形状で透
磁率の高い多数の薄板２を中心軸３の直径方向に対して
垂直となる方向に多数積み重ねて角柱状に形成してい
る。４はアウタヨークであり、同様に略長方形状で透磁
率の高い多数の薄板５を中心軸３の直径方向に対して垂
直となる方向に多数積み重ねて角柱状に形成すると共に
軸方向に３つの磁極６，７，８を有している。アウタヨ
ーク４の磁極６，７，８を有する面をインナヨーク１に
対向して所定空隙９を隔ててインナヨーク１の外側に設
けて各ヨークブロック１０を構成している。そして、ヨ
ークブロック１０を３個組み合わせることにより全体ヨ
ーク１１を略正三角形状に形成している。
磁率の高い多数の薄板２を中心軸３の直径方向に対して
垂直となる方向に多数積み重ねて角柱状に形成してい
る。４はアウタヨークであり、同様に略長方形状で透磁
率の高い多数の薄板５を中心軸３の直径方向に対して垂
直となる方向に多数積み重ねて角柱状に形成すると共に
軸方向に３つの磁極６，７，８を有している。アウタヨ
ーク４の磁極６，７，８を有する面をインナヨーク１に
対向して所定空隙９を隔ててインナヨーク１の外側に設
けて各ヨークブロック１０を構成している。そして、ヨ
ークブロック１０を３個組み合わせることにより全体ヨ
ーク１１を略正三角形状に形成している。
【００３５】アウタヨーク４の３つの磁極６，７，８に
異磁極を交互に形成するように、中央の磁極７の周りに
コイル１２が巻かれており、コイル１２は各ヨークブロ
ック１０毎に個別に巻かれている。
異磁極を交互に形成するように、中央の磁極７の周りに
コイル１２が巻かれており、コイル１２は各ヨークブロ
ック１０毎に個別に巻かれている。
【００３６】可動子１３は、ラジアル方向に磁化した一
対の平板状永久磁石１４，１５と、永久磁石支持体１
６，シャフト１７から構成している。永久磁石１４，１
５はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が望ましく、磁化の
向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設
けて永久磁石支持体１６で固定され、インナヨーク１と
アウタヨーク４間の空隙９内に配置されている。
対の平板状永久磁石１４，１５と、永久磁石支持体１
６，シャフト１７から構成している。永久磁石１４，１
５はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が望ましく、磁化の
向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設
けて永久磁石支持体１６で固定され、インナヨーク１と
アウタヨーク４間の空隙９内に配置されている。
【００３７】以上のように構成されたリニアモータにお
いて、永久磁石１４，１５から発生した磁束２１は、空
隙９、インナヨーク１、空隙９、アウタヨーク４、空隙
９を通って永久磁石１４，１５に戻ると共に空隙９に静
磁界を発生する。インナヨーク１、アウタヨーク４中で
は薄板２、５の平面内を循環する。
いて、永久磁石１４，１５から発生した磁束２１は、空
隙９、インナヨーク１、空隙９、アウタヨーク４、空隙
９を通って永久磁石１４，１５に戻ると共に空隙９に静
磁界を発生する。インナヨーク１、アウタヨーク４中で
は薄板２、５の平面内を循環する。
【００３８】そして、コイル１２に交流電流が供給され
ると、磁極６，７，８に軸方向に異磁極が交互に形成さ
れ、可動子１３の永久磁石１４，１５との磁気的吸引、
反発作用により、コイル１２電流の大きさと永久磁石１
４，１５の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子１
３と共にシャフト１７が交流電流の周波数に同期して往
復動する。
ると、磁極６，７，８に軸方向に異磁極が交互に形成さ
れ、可動子１３の永久磁石１４，１５との磁気的吸引、
反発作用により、コイル１２電流の大きさと永久磁石１
４，１５の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子１
３と共にシャフト１７が交流電流の周波数に同期して往
復動する。
【００３９】ここで、コイル１２の全長のうち永久磁石
１４，１５の磁束に作用するのは、永久磁石１４，１５
の幅Ｗｙの部分だけであり、コイル１２のそれ以外の部
分は磁束に作用しない無効部分、即ち軸方向の推力発生
に寄与しない無効部分となる。コイル１２のスロット２
３，２４幅を１ｃｓ、コイルスロット２３と２４の間隔
を１ｂｓとすると、コイル１２の全長のうち永久磁石１
４，１５の磁束に作用する有効率Ａは、Ａ＝Ｗｙ／（Ｗ
ｙ＋２１ｃｓ＋１ｂｓ）で表される。
１４，１５の磁束に作用するのは、永久磁石１４，１５
の幅Ｗｙの部分だけであり、コイル１２のそれ以外の部
分は磁束に作用しない無効部分、即ち軸方向の推力発生
に寄与しない無効部分となる。コイル１２のスロット２
３，２４幅を１ｃｓ、コイルスロット２３と２４の間隔
を１ｂｓとすると、コイル１２の全長のうち永久磁石１
４，１５の磁束に作用する有効率Ａは、Ａ＝Ｗｙ／（Ｗ
ｙ＋２１ｃｓ＋１ｂｓ）で表される。
【００４０】ヨークブロックの数が２，３，４，…，１
２と変えた時の有効率Ａを（表１）に示す。
２と変えた時の有効率Ａを（表１）に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】ヨークブロック数が少ないほど有効率Ａが
高い。即ち、ヨークブロック数が少ないほど銅損が減少
し、モータ効率が向上する。ヨークブロック数が４を越
えると有効率Ａは５０％以下となり、モータ効率面から
好ましくない。
高い。即ち、ヨークブロック数が少ないほど銅損が減少
し、モータ効率が向上する。ヨークブロック数が４を越
えると有効率Ａは５０％以下となり、モータ効率面から
好ましくない。
【００４３】また、リニアモータに使用されている永久
磁石の全磁石長Ｌｍ、インナヨーク１とアウタヨーク４
を合計したヨーク体積Ｖｙ、ヨークの高さＨｙが同じ条
件で、ヨークブロック数を２，３，４と変えた時の形状
寸法（外接円直径）を（表２）に示す。
磁石の全磁石長Ｌｍ、インナヨーク１とアウタヨーク４
を合計したヨーク体積Ｖｙ、ヨークの高さＨｙが同じ条
件で、ヨークブロック数を２，３，４と変えた時の形状
寸法（外接円直径）を（表２）に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】ヨークブロック数が多いほど形状寸法は大
きくなるが、ヨークブロック数が３の場合は、ヨークブ
ロック数が２の場合よりも逆に形状寸法が小さくなる。
きくなるが、ヨークブロック数が３の場合は、ヨークブ
ロック数が２の場合よりも逆に形状寸法が小さくなる。
【００４６】ブロック数２はコイル有効率Ａが１番高い
ものの、形状寸法が非常に大きくなるために好ましくな
い。本実施例のヨークブロック数３は、永久磁石１４，
１５の磁束が有効に作用するコイルの割合を増し、銅損
を低減してモータ効率を向上すると共に、形状寸法も比
較的小さくなる。
ものの、形状寸法が非常に大きくなるために好ましくな
い。本実施例のヨークブロック数３は、永久磁石１４，
１５の磁束が有効に作用するコイルの割合を増し、銅損
を低減してモータ効率を向上すると共に、形状寸法も比
較的小さくなる。
【００４７】以上のように本実施例のリニアモータは、
ヨークブロックを３個で構成している。
ヨークブロックを３個で構成している。
【００４８】従って、銅損を低減してモータ効率が向上
すると共に、モータの形状寸法が小さくなる。
すると共に、モータの形状寸法が小さくなる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように本発明は、中心軸と、略長
方形状で透磁率が高い薄板を多数枚積み重ねて形成した
角柱状のインナヨークと、同じく略長方形状で透磁率が
高い薄板を多数枚積み重ねて形成すると共に軸方向に異
磁極を交互に形成するように３つの磁極の中央にコイル
を巻き付けたアウタヨークとを備え、前記アウタヨーク
の磁極を有する面をインナヨークに対向して所定空隙を
隔てて配置することによりヨークブロックを形成し、前
記ヨークブロックを薄板の積み重ね方向が前記中心軸の
直径方向と垂直となるように、中心軸の周りに複数個、
多角形状に配設するとともに、磁化の向きが交互に逆向
きになるようにラジアル方向に磁化され且つ軸方向に所
定間隔をおいて各インナヨークとアウタヨーク間に配置
された一対の平板状永久磁石を有する可動子を軸方向に
移動可能に設けたことにより、鉄損の中の渦電流損失を
低減し、モータ効率が向上すると共に、モータの製造が
非常に簡易で安価になる。
方形状で透磁率が高い薄板を多数枚積み重ねて形成した
角柱状のインナヨークと、同じく略長方形状で透磁率が
高い薄板を多数枚積み重ねて形成すると共に軸方向に異
磁極を交互に形成するように３つの磁極の中央にコイル
を巻き付けたアウタヨークとを備え、前記アウタヨーク
の磁極を有する面をインナヨークに対向して所定空隙を
隔てて配置することによりヨークブロックを形成し、前
記ヨークブロックを薄板の積み重ね方向が前記中心軸の
直径方向と垂直となるように、中心軸の周りに複数個、
多角形状に配設するとともに、磁化の向きが交互に逆向
きになるようにラジアル方向に磁化され且つ軸方向に所
定間隔をおいて各インナヨークとアウタヨーク間に配置
された一対の平板状永久磁石を有する可動子を軸方向に
移動可能に設けたことにより、鉄損の中の渦電流損失を
低減し、モータ効率が向上すると共に、モータの製造が
非常に簡易で安価になる。
【００５０】また、請求項２記載のリニアモータにおい
て、可動子の移動中に前記一対の平板状永久磁石の各々
が常にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わるように
配置したことにより、永久磁石とコイルによる磁気力を
有効に生み出し、大きな推力を得ることができる。
て、可動子の移動中に前記一対の平板状永久磁石の各々
が常にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わるように
配置したことにより、永久磁石とコイルによる磁気力を
有効に生み出し、大きな推力を得ることができる。
【００５１】また、請求項３記載のリニアモータにおい
て、ヨークブロック数を３個としたことにより、銅損を
低減し、モータ効率が向上すると共に、モータの形状寸
法が小さくなる。
て、ヨークブロック数を３個としたことにより、銅損を
低減し、モータ効率が向上すると共に、モータの形状寸
法が小さくなる。
【図１】本発明の第１実施例のリニアモータの断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の第２実施例のリニアモータの断面図
【図４】本発明の第３実施例のリニアモータの断面図
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面図
【図６】図５におけるＢ−Ｂ断面図
【図７】従来例のリニアモータの断面図
１ インナヨーク ２ 薄板 ３ 中心軸 ４ アウタヨーク ５ 薄板 ６，７，８ 磁極 ９ 空隙 １０ ヨークブロック １１ 全体ヨーク １２ コイル １３ 可動子 １４，１５ 永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−7909（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−24645（ＪＰ，Ｂ１) 特表 平７−503598（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 41/03
Claims (3)
- 【請求項１】 中心軸と、略長方形状で透磁率が高い薄
板を多数枚積み重ねて形成した角柱状のインナヨーク
と、同じく略長方形状で透磁率が高い薄板を多数枚積み
重ねて形成すると共に軸方向に異磁極を交互に形成する
ように３つの磁極の中央にコイルを巻き付けたアウタヨ
ークとを備え、前記アウタヨークの磁極を有する面をイ
ンナヨークに対向して所定空隙を隔てて配置することに
よりヨークブロックを形成し、前記ヨークブロックを薄
板の積み重ね方向が前記中心軸の直径方向と垂直となる
ように、中心軸の周りに複数個、多角形状に配設すると
ともに、磁化の向きが交互に逆向きになるようにラジア
ル方向に磁化され且つ軸方向に所定間隔をおいて各イン
ナヨークとアウタヨーク間に配置された一対の平板状永
久磁石を有する可動子を軸方向に移動可能に設けたこと
を特徴とするリニアモータ。 - 【請求項２】 可動子の移動中に一対の平板状永久磁石
の各々が常にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わる
ように配置した請求項１記載のリニアモータ。 - 【請求項３】 ヨークブロックを３個で構成した請求
項１、または請求項２記載のリニアモータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21282797A JP3215655B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | リニアモータ |
| TW89114227A TW453014B (en) | 1997-08-07 | 1999-02-04 | Linear motor and linear compressor |
| TW88101708A TW419879B (en) | 1997-08-07 | 1999-02-04 | Linear motor and linear compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21282797A JP3215655B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1169761A JPH1169761A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3215655B2 true JP3215655B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=16629027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21282797A Expired - Fee Related JP3215655B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215655B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001128434A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-05-11 | Matsushita Refrig Co Ltd | リニアモータ |
| EP1300932B1 (en) | 2001-10-05 | 2013-12-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus |
| ITPN20020022A1 (it) * | 2002-04-05 | 2003-10-06 | Zanussi Elettromecc | Motore lineare e compressore azionato da detto motore. |
| JP5135870B2 (ja) * | 2007-05-07 | 2013-02-06 | 株式会社ジェイテクト | リニアアクチュエータ |
| JP5135898B2 (ja) * | 2007-06-07 | 2013-02-06 | 株式会社ジェイテクト | リニアアクチュエータ |
| GB2503015A (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-18 | Isis Innovation | Stator core module and reinforced armature in a linear electromechanical transducer |
| JP6303284B2 (ja) * | 2013-04-22 | 2018-04-04 | 日立金属株式会社 | リニアモータ |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP21282797A patent/JP3215655B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1169761A (ja) | 1999-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |