JP4110335B2

JP4110335B2 - リニアモータ

Info

Publication number: JP4110335B2
Application number: JP12685098A
Authority: JP
Inventors: 正希久恒; 恭祐宮本; 一弘前川; 貴仁土井
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2018-04-20
Also published as: JPH11308848A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動電機子巻線を有する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は、図６に示すように構成されている。図において、３０はリニアモータで、移動子３６と、前記移動子３６に取付けられた電機子３１と、前記移動子３６に空隙を介して対向する固定部３５と、前記固定部３５に取付けられた永久磁石３４とから構成されている。前記電機子３１は電磁鋼板を櫛歯状に打ち抜き、巻線収納溝３２ａとヨーク３２ｂとを有する電機子鉄板を積層固定した電機子鉄心３２の巻線収納溝３２ａに電機子巻線３３を収納して構成し、移動子３６の裏面に取付けている。前記永久磁石３４は、前記電機子鉄心３２に対向させて隣同志が異極となるように固定部３５に永久磁石を取付けて構成している。このように構成したリニアモータ３０の電機子巻線３３を励磁すると、この電機子巻線３３と永久磁石３４との電磁作用により、移動子３６が軸線方向に移動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記移動子３６が軸線方向に移動すると、前記永久磁石３４の磁気吸引力により、図７のＤ線で示すように移動子３６に１周期のコギングトルクが発生し、移動子３６が円滑に移動することができなかった。そこで、本発明は、コキングトルクの発生を抑え、移動子が円滑に移動できるリニアモータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、永久磁石を取付けた固定部と、前記固定部の永久磁石に対向する電機子鉄心の歯部に電機子巻線を巻装した電機子を取付けた移動子とを備え、前記電機子を前記移動子の移動方向に向かって３個に分割すると共に、前記永久磁石と前記電機子の関係は、前記電機子鉄心の相隣り合う歯部の間隔の９倍の長さの寸法を８等分した間隔で前記永久磁石を前記固定部に配置する関係に設定してあるリニアモータにおいて、前記３分割された電機子は、前記電機子鉄心に歯部を６個設け、前記３個の歯部にＵ相を、残り３個にＶ相の電機子巻線を巻装して前記移動子に取付けた第１の電機子と、前記電機子鉄心に歯部を６個設け、前記３個の歯部にＶ相を、残り３個にＷ相の電機子巻線を巻装して、前記第１の電機子との間に前記永久磁石の取付け間隔の１／３の間隔をあけて介装した非磁性材からなるスペーサを前記移動子に取付けた第２の電機子と、前記電機子鉄心に歯部を６個設け、前記３個の歯部にＷ相を、残り３個にＵ相の電機子巻線を巻装して、前記第２の電機子との間に前記永久磁石の取付け間隔の１／３の間隔をあけて介装した非磁性材からなるスペーサを前記移動子に取付けた第３の電機子と、を備えている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すもので、（ａ）はリニアモータの側断面図、（ｂ）は第１の電機子の説明図、（ｃ）は第２の電機子の説明図、（ｄ）は第３の電機子の説明図、図２はコギングトルクの波形図である。図において、１は移動子で、この移動子１の裏面に第１の電機子２、第２の電機子３および第３の電機子４をそれぞれ取付けている。１ａは第１の電機子２、第２の電機子３および第３の電機子４の電機子巻線に接続するモータリードコネクタである。前記第１の電機子２は、電磁鋼板をＩ字形に打ち抜いて積層した６個の電機子鉄心５を相互に連結して構成している。すなわち、電機子鉄心５の一方側部に設けた凸部５ａを相隣り合う電機子鉄心５の他方側部に設けた凹部５ｂに嵌合して連結している。前記第１の電機子２は、図１（ｂ）に示すように前記電機子鉄心５の３個の巻線収納溝５ｃにＵ相を、残り３個の巻線収納溝５ｃにＶ相の電機子巻線６を巻装して収納している。前記第２の電機子３は、電磁鋼板をＩ字形に打ち抜いて積層した６個の電機子鉄心５を相互に連結して構成している。すなわち、電機子鉄心５の一方側部に設けた凸部５ａを相隣り合う電機子鉄心５の他方側部に設けた凹部５ｂに嵌合して連結している。前記第２の電機子３は、図１（ｃ）に示すように前記電機子鉄心５の３個の巻線収納溝５ｃにＶ相を、残り３個の巻線収納溝５ｃにＷ相の電機子巻線６を巻装して収納している。第３の電機子４は、電磁鋼板をＩ字形に打ち抜いて積層した６個の電機子鉄心５を相互に連結して構成している。すなわち、電機子鉄心５の一方側部に設けた凸部５ａを相隣り合う電機子鉄心５の他方側部に設けた凹部５ｂに嵌合して連結している。前記第３の電機子４は、図１（ｄ）に示すように前記電機子鉄心５の３個の巻線収納溝５ｃにＷ相を、残り３個の巻線収納溝５ｃにＵ相の電機子巻線６を巻装して収納している。７は第１の電機子２と第２の電機子３との間および第２の電機子３と第３の電機子４との間に介装した非磁性材からなるスペーサ、８は固定部９に固定した永久磁石で、前記電機子鉄心５の相隣り合う歯部の間隔の９倍の長さと等しい長の寸法を８等分した間隔で固定部９に永久磁石８を固定している。前記第１の電機子２、第２の電機子３および第３の電機子４は、前記永久磁石７の取付け間隔の１／３の間隔をおいて第１の電機子２、第２の電機子３および第３の電機子４を移動子１に取付けている。このように本発明のリニアモータは、３相で、永久磁石と電機子の関係を８極：９コイルの関係で構成している。つぎに、このように構成したリニアモータの動作について説明する。第１の電機子２、第２の電機子３および第３の電機子４の電機子巻線６に通電すると、移動子１が直線方向に移動する。前記第１の電機子２の電機子巻線６は、永久磁石８との電磁作用により移動子１を軸線方向に移動する移動力を発生する。この場合、図２のＡ線に示すようなコギングトルクを発生する。つぎに、第２の電機子３の電機子巻線６を励磁すると永久磁石８の磁束との電磁作用により移動子１を軸線方向に移動する移動力を発生する。この場合、図２のＢ線で示すように第１の電機子２のコギングトルクＡに対し電気角で１２０°遅れのコギングトルクが発生する。さらに、第３の電機子４の電機子巻線６を励磁すると界磁永久磁石８の磁束との電磁作用により移動子１を軸線方向に移動する移動力を発生する。この場合、図２のＣ線で示すように第２の電機子３のコギングトルクに対しで１２０°遅れのコギングトルクが発生する。前記コギングトルクは、図２に示すように第１の電機子２によるコギングトルクＡと第２の電機子３によるコギングトルクＢと第３の電機子４によるコギングトルクＣが相殺されて零となり、移動子１にコギングトルクは発生しない。図３は、本発明の第２の実施例を示す正断面図で、１０は工作機械のテーブルで、コ字状のベース１１の脚部１２にリニアガイド１３を介して載置してある。前記テーブル１０の裏面に第１、第２および第３の電機子２、３、４が取付けてある。前記ベース１１の底面に永久磁石８が取付けてある。このように構成した工作機械のテーブル１０に取付けた第１、第２および第３の電機子２、３、４の電機子巻線６を励磁すると、永久磁石８との電磁作用によりテーブル１０はコギングトルクを生じることなく円滑に直線方向に移動することができる。図４は、本発明の第３の実施例を示す正断面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図で、１４は工作機械のテーブルで、コ字状のベース１５の脚部１６にリニアガイド１７を介して載置してある。前記テーブル１４の裏面には第１の電機子１８、第２の電機子１９および第３の電機子２０をそれぞれ取付けてある。前記第１の電機子１８は、電磁鋼板をＩ字形に打ち抜いて積層した６個の電機子鉄心２１を相互に連結して構成している。すなわち、電機子鉄心２１の一方側部に設けた凸部２１ｂを相隣り合う電機子鉄心２１の他方側部に設けた凹部２１ｃに嵌合して連結している。前記第１の電機子１８は、図１（ｂ）と同じように前記電機子鉄心２１の３個の巻線収納溝２１ａにＵ相を、残り３個の巻線収納溝２１ａにＶ相の電機子巻線６を巻装して収納している。前記第２の電機子１９は、電磁鋼板をＩ字形に打ち抜いて積層した６個の電機子鉄心２１を相互に連結して構成している。すなわち、電機子鉄心２１の一方側部に設けた凸部２１ｂを相隣り合う電機子鉄心２１の他方側部に設けた凹部２１ｃに嵌合して連結している。前記第２の電機子１９は、図１（ｃ）と同じように前記電機子鉄心２１の３個の巻線収納溝２１ａにＶ相を、残り３個の巻線収納溝２１ａにＷ相の電機子巻線６を巻装して収納している。前記第３の電機子２０は、電磁鋼板をＩ字形に打ち抜いて積層した６個の電機子鉄心２１を相互に連結して構成している。すなわち、電機子鉄心２１の一方側部に設けた凸部２１ｂを相隣り合う電機子鉄心２１の他方側部に設けた凹部２１ｃ嵌合して連結している。前記第３の電機子は、図１（ｄ）と同じように前記電機子鉄心２１の３個の巻線収納溝２１ａにＷ相を、残り３個の巻線収納溝２１ａにＵ相の電機子巻線６を巻装して収納している。２２は第１の電機子１８と第２の電機子１９との間および第２の電機子１９と第３の電機子２０との間に介装した非磁性材からなるスペーサである。２３は固定部２４に固定した永久磁石で、前記電機子鉄心２１の９倍の長さと等しい長さに８個を等間隔で固定部２４に固定して、３相で、永久磁石と電機子の関係を８極：９コイルの関係を有するリニアモータを構成している。このように構成したリニアモータの電機子巻線に通電してテーブルを軸線方向移動すると、第１の電機子に発生するコギングトルクは第２の電機子および第３の電機子に発生するコギングトルクに相殺されて、テーブルにコギグントルクが発生することなく、テーブルを円滑に移動することができる。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、電機子を３個に分割し、永久磁石の取付け間隔の１／３の間隔をあけて第１の電機子、第２の電機子および第３の電機子を設けたので、それぞれの電機子に生ずるコギングトルクを相殺でき、移動子にコギングトルクが発生せず、移動子は円滑に動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、（ａ）はリニアモータの側断面図、（ｂ）は第１の電機子の説明図、（ｃ）は第２の電機子の説明図、（ｄ）は第３の電機子の説明図である。
【図２】本発明のリニアモータのコギングトルクの波形図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す正断面である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す正断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】従来のリニアモータの側面図である。
【図７】従来のリニアモータのコギングトルクの波形図である。
【符号の説明】
１移動子、２第１の電機子、３第２の電機子、４第３の電機子、５電機子鉄心、５ａ凸部、５ｂ凹部、５ｃ巻線収納溝、６電機子巻線、７スペーサ、８永久磁石、９固定部、１０テーブル、１１ベース、１２脚部、１３リニアガイド、１４テーブル

Claims

永久磁石を取付けた固定部と、前記固定部の永久磁石に対向する電機子鉄心の歯部に電機子巻線を巻装した電機子を取付けた移動子とを備え、
前記電機子を前記移動子の移動方向に向かって３個に分割すると共に、前記永久磁石と前記電機子の関係は、前記電機子鉄心の相隣り合う歯部の間隔の９倍の長さの寸法を８等分した間隔で前記永久磁石を前記固定部に配置する関係に設定してあるリニアモータにおいて、
前記３分割された電機子は、
前記電機子鉄心に歯部を６個設け、前記３個の歯部にＵ相を、残り３個にＶ相の電機子巻線を巻装して前記移動子に取付けた第１の電機子と、
前記電機子鉄心に歯部を６個設け、前記３個の歯部にＶ相を、残り３個にＷ相の電機子巻線を巻装して、前記第１の電機子との間に前記永久磁石の取付け間隔の１／３の間隔をあけて介装した非磁性材からなるスペーサを前記移動子に取付けた第２の電機子と、
前記電機子鉄心に歯部を６個設け、前記３個の歯部にＷ相を、残り３個にＵ相の電機子巻線を巻装して、前記第２の電機子との間に前記永久磁石の取付け間隔の１／３の間隔をあけて介装した非磁性材からなるスペーサを前記移動子に取付けた第３の電機子と、
を備えたことを特徴とするリニアモータ。