JP3817967B2 - リニアモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、推力リプルや可動子のヨーイング、ピッチングの小さいことが要求される一定速送り用や、高速位置決め用のリニアモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリニアモータには、集中巻の電機子コイルを重ねずに配置したものがあるが、これらはコギング力が発生しないために、速度リプルの小さいことが要求される用途に適している。また、集中巻にしたコイルを重ねずに配置する簡単な構造であるため絶縁が容易であり、２００Ｖといった電圧の用途にも適用が可能となっている。
従来のリニアモータを図８ないし図１０に示す。図８はリニアモータの正断面図、図９は図８におけるＡ−Ａ線に沿う平断面図、図１０は電機子部を示す側面図である。
図８および図９において、リニアモータ１は、可動部２と固定部３とから構成されている。可動部２は、いわゆるコアレスタイプの電機子部４と、前記電機子部４を取り付けた電機子部支持体５とからなっている。前記電機子部４は、複数個の集中巻した電機子コイル６を有しており、これらの電機子コイル６は、樹脂７でモールドされている。
前記集中巻の電機子コイル６の形状は、図１０に示すように、２次側部８ａ、８ｂと対向した主に推力を発生する２つのコイル辺６ａ、６ｂが平行した形状となっている。そして、この電機子コイル６を各々斜めに倒して、進行方向一列に配置している。このように電機子コイル６を斜めに倒して配置する理由は、スキュー効果を利用して推力リプルを低減するためである。
また、固定部３は、永久磁石からなるいわゆる界磁極としての２次側部８ａ、８ｂと、前記２次側部８ａ、８ｂを取り付けたいわゆるバックヨークとしての２次側部支持体９ａ、９ｂとを有している。前記２次側部８ａ、８ｂを構成する永久磁石は、隣接する永久磁石どうし、および対向する永久磁石どうしが異極になるように並べて配置されている。なお、前記２次側部８ａ、８ｂと前記電機子部４は、互いに向かい合って進行方向に平行に配置され、２つの２次側部支持体９ａ、９ｂは、支持部材１０によって連結して支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、次のような問題があった。
(1) 複数の電機子コイルが進行方向に精度良く配置されなければ、推力リプルが発生する。
(2) 推力精度がコイル単体の寸法精度にも影響されやすく、推力リプルの低減が困難である。
(3) 推力リプルを低減するために、コイルを斜めに倒した場合、図１１に示すように、１個の電機子コイルに発生する推力は進行方向に対して傾いているため、全電機子コイルに発生する合成推力も進行方向に対して同様に傾くことになり、可動子にヨーイングまたはピッチングが発生し、高速・高精度な位置決めができない。
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、推力リプルを低減し、かつ可動子のヨーイングやピッチングを防ぐことができるリニアモータを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、２次側部を取り付けた２次側部支持体と、前記２次側部に空隙を介して対向するとともに、複数個の集中巻した電機子コイルを有する電機子部を取り付けた電機子部支持体とを有し、前記２次側部と前記電機子部とが、互いに向かい合って進行方向に平行に配置されているリニアモータにおいて、前記電機子コイルの形状を三角形状とし、前記電機子部を、三角形状とした前記電機子コイルの底辺が上下交互になるように、進行方向に、重ねずに配置して構成するようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
なお、本発明におけるリニアモータの基本構造は、電機子部を除き、従来技術におけるリニアモータの構造と略同じであり、図８ないし図１０と同一もしくは相当する部材は、同一符号を付し説明を省略する。
［第１の実施例］
図１は本発明の第１の実施例における電機子コイルの配置を示す電機子部の側面図である。図２は本発明の第１の実施例におけるリニアモータの推力発生を示す図である。
図１に示すように、電機子部４は、進行方向に一列に配備した集中巻の電機子コイル６を樹脂７でモールドして構成している。前記電機子コイル６は、二等辺三角形状に形成されており、隣り合う電機子コイル６の底辺６ｃが上下逆さになるように配置されている。
このように形成された電機子コイル６は、二等辺三角形の底辺６ｃを除く２辺のコイル辺６ａ、６ｂによって推力が発生する。これを図２を用いて説明する。２つのコイル辺６ａ、６ｂを貫く磁束は各々が逆方向であり、矢印Ｂで示す電流の方向も逆方向である。また、電機子コイル６が二等辺三角形状になっているため、矢印Ｃで示す推力方向は進行方向に対して左右に同角度傾斜しており、合成すると推力の方向は進行方向と一致する。つまり、１個の電機子コイル６に発生する推力の方向は、進行方向と一致していることになる。
したがって、スキュー効果によって推力リプルが低減するとともに、合成された推力が進行方向と一致するので、可動部２には全くヨーイングが発生しない。
［第２の実施例］
次に第２の実施例について説明する。
図３は、リニアモータの平断面図で、図９に相当する図である。
前記第１の実施例では、電機子コイル６は１層構造であったが、この第２の実施例では、電機子コイル６は２層構造になっている。
電機子部４は、その中央に電機子コイル６を貼り付けるための薄板状となった基板１１を設け、その左右両側に電機子コイル６を配置している。この左右両側の電機子コイル６は、基板１１上に接着で固定されている。電機子部４は、これら基板１１と一体になったものを樹脂７でモールドして構成している。基板１１は左右両側の電機子コイル６の絶縁の役割を果たすとともに、これらの電機子コイル６を結線するための回路パターンも施して結線板の役割をも果たしている。これにより、電機子コイル６の結線処理が非常に簡単になるとともに、基板１１によって電機子部４の強度が大きく高くなる。
電機子部４のコイル配置を図４に示す。右側の電機子コイル６は第１の実施例で示した電機子コイル６と同一の形状を成しており、またその配置方法も同じである。左側の電機子コイル６も同様に配置されるが、右側の電機子コイル６を上下逆さまにしたものになっている。これも第１の実施例と同様の効果を得ることができるが、さらに、コイル数が増えて推力の方向も分散されるため、個々のコイル位置のバラツキによる推力リプルを低減することができる。
［第３の実施例］
図５は、第３の実施例を示す電機子部の電機子コイル配置図である。
この第３の実施例では、電機子コイル６の形状を直角三角形状としている。
右側の電機子コイル６と左側の電機子コイル６は、図２で示した配置と同じく、上下逆さになるように配置している。
このようにすることにより、右側の電機子コイル６もしくは左側の電機子コイル６のみでは、発生する推力の方向が進行方向と一致していなくても、右側の電機子コイル６と左側の電機子コイル６の合成の推力の方向は進行方向と一致するので、推力リプルを低減することができる。
［第４の実施例］
図６は、電機子コイル６の形状を従来技術と同様にしたものである。ただし、右側の電機子コイル６と左側の電機子コイル６は上下逆さになるように配置しており、電機子コイル６の倒れ方向を逆にしている。
このようにすることにより、第３の実施例と同様に、右側の電機子コイル６もしくは左側の電機子コイル６のみでは、発生する推力の方向が進行方向と一致していなくても、右側の電機子コイル６と左側の電機子コイル６の合成の推力の方向は進行方向と一致するので、推力リプルを低減することができる。
［第５の実施例］
上記各実施例では、本発明を、可動部２の電機子部４を固定部３の２次側部８ａ、８ｂで挟み込む構造のリニアモータに適用した例を示したが、本発明は、図７に示すように、片側だけに２次側部８ａを配置した固定部３を有するリニアモータにおいても適用することができる。この場合の電機子コイル６の配置は、前記第１の実施例と同様にする。
このようにすることにより、第１の実施例と同様に、推力リプルを低減することができる。
なお、本発明は上記各実施例の構成に限ることはなく、次のような構成にしてもよい。
(1) 電機子部と２次側部は、いずれが固定部あるいは可動部でも構わない。
(2) 永久磁石形のリニアモータだけでなく、電磁石形のリニアモータでもよく、また、インダクション形のリニアモータや、リラクタンス形のリニアモータなど電機子を有するものであればどのようなリニアモータでもよい。
(3) 電機子部はコアレスタイプでなく、コアを有するタイプのものでもよい。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成で推力リプルを低減し、かつ可動子のヨーイングやピッチングを防ぐことができるリニアモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すコイル配置図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるリニアモータの推力発生を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例におけるリニアモータの平断面図で、図９に相当する図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示すコイル配置図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示すコイル配置図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示すコイル配置図である。
【図７】本発明の第５の実施例を示す上面から見た断面図である。
【図８】従来技術におけるリニアモータを示す正断面図である。
【図９】図８におけるＡ−Ａ線に沿う平断面図である。
【図１０】従来技術におけるコイル配置図である。
【図１１】従来技術におけるリニアモータの推力発生を示す図である。
【符号の説明】
１ リニアモータ、
２ 可動部、
３ 固定部、
４ 電機子部、
５ 電機子部支持体、
６ 電機子コイル、
６ａ、６ｂ コイル辺、
６ｃ 底辺、
７ 樹脂、
８ａ、８ｂ ２次側部、
９ａ、９ｂ ２次側部支持体、
１０ 支持部材、
１１ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、推力リプルや可動子のヨーイング、ピッチングの小さいことが要求される一定速送り用や、高速位置決め用のリニアモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリニアモータには、集中巻の電機子コイルを重ねずに配置したものがあるが、これらはコギング力が発生しないために、速度リプルの小さいことが要求される用途に適している。また、集中巻にしたコイルを重ねずに配置する簡単な構造であるため絶縁が容易であり、２００Ｖといった電圧の用途にも適用が可能となっている。
従来のリニアモータを図８ないし図１０に示す。図８はリニアモータの正断面図、図９は図８におけるＡ−Ａ線に沿う平断面図、図１０は電機子部を示す側面図である。
図８および図９において、リニアモータ１は、可動部２と固定部３とから構成されている。可動部２は、いわゆるコアレスタイプの電機子部４と、前記電機子部４を取り付けた電機子部支持体５とからなっている。前記電機子部４は、複数個の集中巻した電機子コイル６を有しており、これらの電機子コイル６は、樹脂７でモールドされている。
前記集中巻の電機子コイル６の形状は、図１０に示すように、２次側部８ａ、８ｂと対向した主に推力を発生する２つのコイル辺６ａ、６ｂが平行した形状となっている。そして、この電機子コイル６を各々斜めに倒して、進行方向一列に配置している。このように電機子コイル６を斜めに倒して配置する理由は、スキュー効果を利用して推力リプルを低減するためである。
また、固定部３は、永久磁石からなるいわゆる界磁極としての２次側部８ａ、８ｂと、前記２次側部８ａ、８ｂを取り付けたいわゆるバックヨークとしての２次側部支持体９ａ、９ｂとを有している。前記２次側部８ａ、８ｂを構成する永久磁石は、隣接する永久磁石どうし、および対向する永久磁石どうしが異極になるように並べて配置されている。なお、前記２次側部８ａ、８ｂと前記電機子部４は、互いに向かい合って進行方向に平行に配置され、２つの２次側部支持体９ａ、９ｂは、支持部材１０によって連結して支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、次のような問題があった。
(1) 複数の電機子コイルが進行方向に精度良く配置されなければ、推力リプルが発生する。
(2) 推力精度がコイル単体の寸法精度にも影響されやすく、推力リプルの低減が困難である。
(3) 推力リプルを低減するために、コイルを斜めに倒した場合、図１１に示すように、１個の電機子コイルに発生する推力は進行方向に対して傾いているため、全電機子コイルに発生する合成推力も進行方向に対して同様に傾くことになり、可動子にヨーイングまたはピッチングが発生し、高速・高精度な位置決めができない。
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、推力リプルを低減し、かつ可動子のヨーイングやピッチングを防ぐことができるリニアモータを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、２次側部を取り付けた２次側部支持体と、前記２次側部に空隙を介して対向するとともに、複数個の集中巻した電機子コイルを有する電機子部を取り付けた電機子部支持体とを有し、前記２次側部と前記電機子部とが、互いに向かい合って進行方向に平行に配置されているリニアモータにおいて、前記電機子コイルの形状を三角形状とし、前記電機子部を、三角形状とした前記電機子コイルの底辺が上下交互になるように、進行方向に、重ねずに配置して構成するようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
なお、本発明におけるリニアモータの基本構造は、電機子部を除き、従来技術におけるリニアモータの構造と略同じであり、図８ないし図１０と同一もしくは相当する部材は、同一符号を付し説明を省略する。
［第１の実施例］
図１は本発明の第１の実施例における電機子コイルの配置を示す電機子部の側面図である。図２は本発明の第１の実施例におけるリニアモータの推力発生を示す図である。
図１に示すように、電機子部４は、進行方向に一列に配備した集中巻の電機子コイル６を樹脂７でモールドして構成している。前記電機子コイル６は、二等辺三角形状に形成されており、隣り合う電機子コイル６の底辺６ｃが上下逆さになるように配置されている。
このように形成された電機子コイル６は、二等辺三角形の底辺６ｃを除く２辺のコイル辺６ａ、６ｂによって推力が発生する。これを図２を用いて説明する。２つのコイル辺６ａ、６ｂを貫く磁束は各々が逆方向であり、矢印Ｂで示す電流の方向も逆方向である。また、電機子コイル６が二等辺三角形状になっているため、矢印Ｃで示す推力方向は進行方向に対して左右に同角度傾斜しており、合成すると推力の方向は進行方向と一致する。つまり、１個の電機子コイル６に発生する推力の方向は、進行方向と一致していることになる。
したがって、スキュー効果によって推力リプルが低減するとともに、合成された推力が進行方向と一致するので、可動部２には全くヨーイングが発生しない。
［第２の実施例］
次に第２の実施例について説明する。
図３は、リニアモータの平断面図で、図９に相当する図である。
前記第１の実施例では、電機子コイル６は１層構造であったが、この第２の実施例では、電機子コイル６は２層構造になっている。
電機子部４は、その中央に電機子コイル６を貼り付けるための薄板状となった基板１１を設け、その左右両側に電機子コイル６を配置している。この左右両側の電機子コイル６は、基板１１上に接着で固定されている。電機子部４は、これら基板１１と一体になったものを樹脂７でモールドして構成している。基板１１は左右両側の電機子コイル６の絶縁の役割を果たすとともに、これらの電機子コイル６を結線するための回路パターンも施して結線板の役割をも果たしている。これにより、電機子コイル６の結線処理が非常に簡単になるとともに、基板１１によって電機子部４の強度が大きく高くなる。
電機子部４のコイル配置を図４に示す。右側の電機子コイル６は第１の実施例で示した電機子コイル６と同一の形状を成しており、またその配置方法も同じである。左側の電機子コイル６も同様に配置されるが、右側の電機子コイル６を上下逆さまにしたものになっている。これも第１の実施例と同様の効果を得ることができるが、さらに、コイル数が増えて推力の方向も分散されるため、個々のコイル位置のバラツキによる推力リプルを低減することができる。
［第３の実施例］
図５は、第３の実施例を示す電機子部の電機子コイル配置図である。
この第３の実施例では、電機子コイル６の形状を直角三角形状としている。
右側の電機子コイル６と左側の電機子コイル６は、図２で示した配置と同じく、上下逆さになるように配置している。
このようにすることにより、右側の電機子コイル６もしくは左側の電機子コイル６のみでは、発生する推力の方向が進行方向と一致していなくても、右側の電機子コイル６と左側の電機子コイル６の合成の推力の方向は進行方向と一致するので、推力リプルを低減することができる。
［第４の実施例］
図６は、電機子コイル６の形状を従来技術と同様にしたものである。ただし、右側の電機子コイル６と左側の電機子コイル６は上下逆さになるように配置しており、電機子コイル６の倒れ方向を逆にしている。
このようにすることにより、第３の実施例と同様に、右側の電機子コイル６もしくは左側の電機子コイル６のみでは、発生する推力の方向が進行方向と一致していなくても、右側の電機子コイル６と左側の電機子コイル６の合成の推力の方向は進行方向と一致するので、推力リプルを低減することができる。
［第５の実施例］
上記各実施例では、本発明を、可動部２の電機子部４を固定部３の２次側部８ａ、８ｂで挟み込む構造のリニアモータに適用した例を示したが、本発明は、図７に示すように、片側だけに２次側部８ａを配置した固定部３を有するリニアモータにおいても適用することができる。この場合の電機子コイル６の配置は、前記第１の実施例と同様にする。
このようにすることにより、第１の実施例と同様に、推力リプルを低減することができる。
なお、本発明は上記各実施例の構成に限ることはなく、次のような構成にしてもよい。
(1) 電機子部と２次側部は、いずれが固定部あるいは可動部でも構わない。
(2) 永久磁石形のリニアモータだけでなく、電磁石形のリニアモータでもよく、また、インダクション形のリニアモータや、リラクタンス形のリニアモータなど電機子を有するものであればどのようなリニアモータでもよい。
(3) 電機子部はコアレスタイプでなく、コアを有するタイプのものでもよい。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成で推力リプルを低減し、かつ可動子のヨーイングやピッチングを防ぐことができるリニアモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すコイル配置図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるリニアモータの推力発生を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例におけるリニアモータの平断面図で、図９に相当する図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示すコイル配置図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示すコイル配置図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示すコイル配置図である。
【図７】本発明の第５の実施例を示す上面から見た断面図である。
【図８】従来技術におけるリニアモータを示す正断面図である。
【図９】図８におけるＡ−Ａ線に沿う平断面図である。
【図１０】従来技術におけるコイル配置図である。
【図１１】従来技術におけるリニアモータの推力発生を示す図である。
【符号の説明】
１ リニアモータ、
２ 可動部、
３ 固定部、
４ 電機子部、
５ 電機子部支持体、
６ 電機子コイル、
６ａ、６ｂ コイル辺、
６ｃ 底辺、
７ 樹脂、
８ａ、８ｂ ２次側部、
９ａ、９ｂ ２次側部支持体、
１０ 支持部材、
１１ 基板
Claims (8)
- ２次側部を取り付けた２次側部支持体と、
前記２次側部に空隙を介して対向するとともに、複数個の集中巻した電機子コイルを有する電機子部を取り付けた電機子部支持体とを有し、
前記２次側部と前記電機子部とが、互いに向かい合って進行方向に平行に配置されているリニアモータにおいて、
前記電機子コイルの形状を三角形状とし、
前記電機子部を、三角形状とした前記電機子コイルの底辺が上下交互になるように、進行方向に、重ねずに配置して構成したことを特徴とするリニアモータ。 - 前記電機子部の両側に電機子コイルを配置し、これらの電機子コイルに空隙を介して対向するように２次側部を配置したことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
- 前記電機子部の中心に非磁性材である薄板の基板を設け、前記基板の左側と右側にそれぞれ前記電機子コイルを取り付けて構成したことを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
- 前記電機子を、前記基板の左側に取り付けた前記電機子コイルと、前記基板の右側に取り付けた前記電機子コイルとが、上下逆になるように配置して構成したことを特徴とする請求項２または３に記載のリニアモータ。
- 前記電機子部の片側に、空隙を介して２次側部を配置したことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
- 前記電機子部に非磁性材である薄板の基板を設け、前記基板に前記電機子コイルを取り付けたことを特徴とする請求項５に記載のリニアモータ。
- 前記基板が、絶縁かつ前記電機子コイルの結線の手段を有することを特徴とする請求項２から６のいずれかの項に記載のリニアモータ。
- ２次側部を取り付けた２次側部支持体と、
前記２次側部に空隙を介して対向するとともに、複数個の集中巻した電機子コイルを有する電機子部を取り付けた電機子部支持体とを有し、
前記２次側部と前記電機子部とが、互いに向かい合って進行方向に平行に配置されているリニアモータにおいて、
前記電機子部の中心に非磁性材である薄板の基板を設け、前記基板の左側と右側にそれぞれ前記電機子コイルを取り付け、前記基板の左側と右側に取り付けた前記電機子コイルを斜めに倒して配置するとともに、前記基板の左側に取り付けた前記電機子コイルの傾斜方向と、前記基板の右側に取り付けた前記電機子コイルの傾斜方向とを逆にしたことを特徴とするリニアモータ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13681899A JP3817967B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP13681899A JP3817967B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000333434A JP2000333434A (ja) | 2000-11-30 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP13681899A Expired - Fee Related JP3817967B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | リニアモータ |
Country Status (1)
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1999
- 1999-05-18 JP JP13681899A patent/JP3817967B2/ja not_active Expired - Fee Related
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