JP5184468B2 - Electromagnetic suspension and vehicle using the same - Google Patents
Electromagnetic suspension and vehicle using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5184468B2 JP5184468B2 JP2009200700A JP2009200700A JP5184468B2 JP 5184468 B2 JP5184468 B2 JP 5184468B2 JP 2009200700 A JP2009200700 A JP 2009200700A JP 2009200700 A JP2009200700 A JP 2009200700A JP 5184468 B2 JP5184468 B2 JP 5184468B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- linear motor
- cylindrical linear
- phase
- pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims description 35
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 117
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 29
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、電磁サスペンション及びそれを用いた車両に係り、特に、3相交流により駆動される、永久磁石式の円筒リニアモータを用いる電磁サスペンション及びそれを用いた車両に関する。 The present invention relates to a vehicle using the electromagnetic suspension and same, driven by a 3-phase alternating current, an electromagnetic suspension and vehicle using the same use cylindrical linear motor of permanent magnet type.
従来、例えば、特開2004−53003号公報に記載のように、3相同期型円筒リニアモータが知られている。この3相同期型円筒リニアモータは、2重筒の外筒(固定子)の内周側にコイルを取り付け、内筒(移動子)の外周側に永久磁石を取り付けた構成となっており、固定子鉄心を用いないものである。
また、例えば、特開平7−276963号公報に記載のように、リング状のスペーサからなる固定子鉄心と、コイルからなる固定子を有する3相非同期型(誘導型)円筒リニアモータを用いたものが知られている。
Conventionally, for example, as described in JP-A-2004-53003, a three-phase synchronous cylindrical linear motor is known. This three-phase synchronous cylindrical linear motor has a structure in which a coil is attached to the inner peripheral side of a double cylinder outer cylinder (stator) and a permanent magnet is attached to the outer peripheral side of the inner cylinder (mover). A stator core is not used.
Further, for example, as described in JP-A-7-276963, a three-phase asynchronous (induction type) cylindrical linear motor having a stator core made of a ring-shaped spacer and a stator made of a coil is used. It has been known.
特開2004−53003号公報に記載のものは、固定子側に固定子鉄心を持たない構成であり、外筒と内筒の間の空間にコイルを配置する空隙巻線方式であるため、外筒側の固定子ヨークの内面と、内筒の外周に取り付けられた永久磁石の外周面との間の距離が長くなり、結果として、推力が小さいという問題があった。
また、特開平7−276963号公報に記載のものは、移動子側に永久磁石を用いない構造であるため、起磁力が低く、したがって、推力が小さいという問題があった。
そこで、本発明者らは、推力を大きくするため、外筒側の固定子に固定子鉄心を設け、また、内筒側の移動子に永久磁石を設けた3相同期モータについて検討を進めた。しかし、外筒に対して内筒をスライドさせた際に、内筒の永久磁石の位置が変化することにより、発生する推力に大きな脈動が発生することが分かった。また、ディテント力(回転型モータにおけるコギングトルクに相当)も大きくなることが分かった。
本発明の目的は、推力が大きく、しかも、推力脈動やディテント力を低減できる電磁サスペンション及びそれを用いた車両を提供することにある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-53003 has a configuration without a stator core on the stator side, and is a gap winding method in which a coil is arranged in a space between the outer cylinder and the inner cylinder. There is a problem that the distance between the inner surface of the stator yoke on the cylinder side and the outer peripheral surface of the permanent magnet attached to the outer periphery of the inner cylinder is increased, resulting in a small thrust.
Moreover, since the structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-276963 has a structure in which a permanent magnet is not used on the moving element side, there is a problem that the magnetomotive force is low and therefore the thrust is small.
In order to increase the thrust, the present inventors have studied a three-phase synchronous motor in which a stator iron core is provided on the outer cylinder side stator and a permanent magnet is provided on the inner cylinder side rotor. . However, it has been found that when the inner cylinder is slid with respect to the outer cylinder, a large pulsation is generated in the generated thrust by changing the position of the permanent magnet of the inner cylinder. It was also found that the detent force (equivalent to cogging torque in a rotary motor) also increased.
The purpose of the present invention, the thrust is large, moreover, it is to provide a vehicle using the electromagnetic suspension and it can reduce the thrust pulsation and detent force.
また、本発明は、推力が大きく、しかも、トルク脈動やディテント力を低減できる電磁サスペンション及びそれを用いた車両を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an electromagnetic suspension that has a large thrust and can reduce torque pulsation and detent force, and a vehicle using the same.
本発明の最も代表的な特徴は、前記固定子突極のピッチτsと、前記永久磁石のピッチτpが、τp:τs=6:5又は6:7であり、前記固定子鉄心の両端に配置された補助突極を備え、該補助突極は、前記固定子鉄心と接する側が円筒形状であり、その端部側で前記移動子側の面が所定角度で前記移動子側から外周側に徐々に遠ざかる形状を有することにより、推力脈動とディテント力がより低減したものである。 The most typical feature of the present invention, the pitch .tau.s of said stator salient poles, pitch tau p of the permanent magnet, .tau.p: .tau.s = 6: 5 or 6: 7, both ends of the stator core The auxiliary salient pole has a cylindrical shape on the side in contact with the stator core, and the end surface side of the mover side faces the outer peripheral side from the mover side with a predetermined angle. Thus , the thrust pulsation and the detent force are further reduced by having the shape gradually moving away .
本発明によれば、推力が大きく、しかも、推力脈動やディテント力を低減できるものとなる。 According to the present invention, thrust is large, and thrust pulsation and detent force can be reduced.
以下、図1〜図7を用いて、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの構成について説明する。
最初に、図1及び図2を用いて、本実施形態による円筒リニアモータの第1の例の構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの第1の例における磁気回路の構成を示す横断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの第1の例において、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。
Hereinafter, the configuration of the cylindrical linear motor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of the first example of the cylindrical linear motor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a magnetic circuit in a first example of a cylindrical linear motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the induced voltage generated in the stator winding at the moment when the moving element is moving at a constant speed in the first example of the cylindrical linear motor according to the first embodiment of the present invention. It is.
図1に示すように、本例による円筒リニアモータは、円筒形状の固定子1と、この固定子1の内周側に隙間を介して配置されるとともに、固定子1の軸方向に直線的に移動可能な移動子10とから構成される。
As shown in FIG. 1, the cylindrical linear motor according to the present example is arranged with a
固定子1は、固定子鉄心3と、固定子巻線2とから構成される。固定子鉄心3は、固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部(固定子突極)3bとから構成される。固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとは、いずれも、鉄製である。
The
固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bは、鉄粉を圧縮して成形した圧粉鉄心を用いることもできる。圧粉鉄心を用いることにより、固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bの抵抗値を大きくできるので、固定子鉄心3内に発生する渦電流損が小さくなり、本実施例の円筒リニアモータの効率が向上する。
As the
次に、固定子巻線2の構成について説明する。固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによってスロットが形成される。図示の例では、6個のスロットが形成され、6個のスロット内には、6個の固定子巻線2a(U−)、2b(U+),2c(V+),2d(V−),2e(W−),2f(W+)が、それぞれ配置される。固定子巻線2は、表面をエナメル被覆された銅線を、リング状に複数ターン巻回したものが用いられる。固定子巻線2a(U−),2b(U+)は、U相固定子コイルを構成し、固定子巻線2c(V+),2d(V−)は、V相固定子コイルを構成し、固定子巻線2e(W−),2f(W+)は、W相固定子コイルを構成する。
Next, the configuration of the stator winding 2 will be described. A slot is formed by the
U相コイルについて見ると、固定子巻線2a(U−)は、固定子巻線2b(U+)とは逆方向に巻回され、逆方向に電流が流れる。U相固定子巻線2a(U−)、2b(U+)は、隣り合っているので、連続して巻回されている。このように、同相のコイルを連続巻きとすることにより、コイルの接続作業を少なくできるため、コイルの製作性が向上する。ここでは、U相固定子巻線2a(U−),2b(U+)について説明したが、他のV相,W相固定子巻線についても同様である。さらに、U相,V相,W相の3相巻線は、スター(Y)結線される。
Looking at the U-phase coil, the stator winding 2a (U−) is wound in the opposite direction to the stator winding 2b (U +), and a current flows in the opposite direction. Since the
次に、移動子10の構成について説明する。移動子10は、移動子鉄心12と、9個の永久磁石11とからなる。9個の永久磁石11は、リング状であるとともに、移動子鉄心12の外周側に互いに離間して等間隔で取り付けられている。リング状永久磁石11は、永久磁石11の円周方向に複数個に分割して形成したものであってもよい。隣接する永久磁石11の表面の極性は、N極,S極が軸方向に交互に並んだ構成となっている。
Next, the configuration of the
なお、本例では、永久磁石11の数を9個としているが、これは移動子10が軸方向に所定の長さだけ移動することを配慮してのことである。永久磁石11の外周側と、固定子鉄心歯部3bの内周側の間には、所定の空隙が設けられており、移動子10は、固定子1の内部を移動子10の軸方向に非接触で往復動可能となるように支持機構を介して、固定子1と連結されている。
In this example, the number of
図1の円筒リニアモータでは、隣接する固定子鉄心歯部(固定子突極)3bの中心間の距離(固定子突極のピッチ)をτsとし、隣接する永久磁石11の中心間の距離(永久磁石のピッチ)をτpとすると、τp:τs=6:5としている。すなわち、5×τp=6×τsの関係がある。したがって、5極に対して6スロットないし6突極が対応する磁気回路になっている。このことから、本例の円筒リニアモータを5極−6スロット円筒リニアモータと称する。 In the cylindrical linear motor of FIG. 1, the distance between the centers of adjacent stator core teeth (stator salient poles) 3b (stator salient pole pitch) is τs, and the distance between the centers of adjacent permanent magnets 11 ( When the pitch of the permanent magnets is τp, τp: τs = 6: 5. That is, there is a relationship of 5 × τp = 6 × τs. Therefore, the magnetic circuit corresponds to 6 slots or 6 salient poles for 5 poles. For this reason, the cylindrical linear motor of this example is referred to as a 5-pole 6-slot cylindrical linear motor.
なお、後述するように、この磁気回路を円筒リニアモータの基本単位として、移動子10の軸方向に、この磁気回路の基本単位を繰り返して連結することにより、さらに、極数,スロット数の大きな円筒リニアモータを構成することができる。
As will be described later, this magnetic circuit is used as a basic unit of a cylindrical linear motor, and the basic unit of this magnetic circuit is repeatedly connected in the axial direction of the moving
次に、図2を用いて、図1で説明した5極−6スロット円筒リニアモータの固定子巻線2に発生する誘起電圧について説明する。図2は、移動子10が一定速度で移動している場合のある瞬時における、固定子巻線2a(U−),2b(U+),2c(V+),2d(V−),2e(W−),2f(W+)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2d,E2e,E2fを示している。図2において、矢印の長さが誘起電圧の大きさ,向きが誘起電圧の位相を表している。
Next, an induced voltage generated in the stator winding 2 of the 5-pole 6-slot cylindrical linear motor described in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the
U相に注目すると、固定子巻線2a(U−),2b(U+)に発生する誘起電圧E2a,E2bの大きさは同一であるが、電圧位相が30°だけずれている。U相固定子巻線2a(U−),2b(U+)は、連続して巻回されているので、U相コイルに発生する誘起電圧は、誘起電圧E2a,E2bのベクトル和になる。V相コイル,W相コイルにおける誘起電圧についても同様である。この結果、図2に示すように、U相,V相,W相コイルに発生する誘起電圧は、互いに120度ずれた位相差を持つことになるので、3相同期モータとして動作することが可能になる。
When attention is paid to the U phase, the magnitudes of the induced voltages E2a and E2b generated in the
ここで、図3及び図4を用いて、本発明の円筒リニアモータにおける、誘起電圧の源である鎖交磁束の流れ方について説明する。なお、以下の説明では、固定子巻線2に鎖交する磁束の流れ方をわかりやすく説明するために、単一の永久磁石11が着磁されている場合を考えることにする(残りの永久磁石11は全く磁化されていない状況を想定する)。
Here, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the flow of the interlinkage magnetic flux as the source of the induced voltage in the cylindrical linear motor of the present invention will be described. In the following description, a case where a single
図3は、本発明による円筒リニアモータにおける鎖交磁束の流れを示す横断面図である。図4は、本発明による円筒リニアモータにおける鎖交磁束の変化の説明図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the flow of interlinkage magnetic flux in the cylindrical linear motor according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of changes in the interlinkage magnetic flux in the cylindrical linear motor according to the present invention.
図3は、単一の着磁済み永久磁石11xの軸方向中心位置が、図中の線Cに一致する位置にある場合の磁束(波線)の流れ方を模式的に描いたものである。図中のφは、灰色に着色した固定子巻線2xに鎖交する磁束である。着磁済みの永久磁石11xが、固定子巻線2xから離れた位置にあっても、鎖交磁束φが発生している。また、鎖交磁束φは、移動子10の内部を軸方向に流れる磁束となっている。こうした鎖交磁束φに関する特徴は、回転型の永久磁石式モータや平板型の永久磁石式リニアモータと著しく異なっており、本発明の円筒リニアモータを特徴付けるものである。
FIG. 3 schematically shows how the magnetic flux (broken line) flows when the axial center position of the single magnetized
図4は、移動子10が線Cから線Aの方向に移動したときの、鎖交磁束φの変化の様子を、横軸を移動子10の移動量に取って示したものである。線Bの位置で永久磁石11xと固定子巻線2xの位置が一致し、鎖交磁束φはゼロになる。線Bの位置を過ぎて、線Aの位置に永久磁石11xが到達すると、図3に示す磁束の流れ方から明らかなように、鎖交磁束φの符号が反転する。こうした鎖交磁束φの変化の仕方も、本発明による円筒リニアモータに特有のものである。
FIG. 4 shows how the flux linkage φ changes when the
図1に示した例は、磁気回路の基本単位が5極−6スロットの円筒リニアモータ(τp:τs=6:5)であるが、これを7極に対して6スロットが対応する7極−6スロット円筒リニアモータ(τp:τs=6:7)としてもよいものである。6スロットに対して6±1極が対応する、2種類の円筒リニアモータ(τp:τs=6:6±1)は、電気的に双子の関係にあり、これらにおいて、U相,V相,W相の固定子巻線2の配置,各固定子巻線2に発生する誘起電圧の位相関係は、同じになる。
The example shown in FIG. 1 is a cylindrical linear motor (τp: τs = 6: 5) in which the basic unit of the magnetic circuit is 5 poles and 6 slots, and this is 7 poles corresponding to 6 slots with respect to 7 poles. A -6 slot cylindrical linear motor (τp: τs = 6: 7) may be used. Two types of cylindrical linear motors (τp: τs = 6: 6 ± 1) corresponding to 6 ± 1 poles for 6 slots are electrically in a twin relationship, and in these, U phase, V phase, The arrangement of the W-
以上で説明した円筒リニアモータを、移動子10の軸方向に繰り返し連結することにより、より極数,スロット数の大きな円筒リニアモータを構成することができる。
By repeatedly connecting the cylindrical linear motor described above in the axial direction of the
次に、図5及び図6を用いて、本実施形態による円筒リニアモータの第2の例の構成について説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの第2の例における磁気回路の構成を示す横断面図である。図6は、本発明の第1の実施形態による円筒リニアモータの第2の例において、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。
Next, the configuration of the second example of the cylindrical linear motor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic circuit in the second example of the cylindrical linear motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of the induced voltage generated in the stator winding at an instant when the movable element is moving at a constant speed in the second example of the cylindrical linear motor according to the first embodiment of the present invention. It is.
図5は、図1に示した5極−6スロット円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)を軸方向に2回繰り返すことにより得られる10極−12スロット円筒リニアモータの磁気回路を示している。固定子1Aは、固定子巻線2Aと、固定子鉄心3Aからなる。固定子巻線2Aに注目すると、固定子巻線2a(U−),2b(U+),2c(V+),2d(V−),2e(W−),2f(W+)が第1の磁気回路の基本単位、固定子巻線2a’(U+),2b’(U−),2c’(V−),2d’(V+),2e’(W+),2f’(W−)が第二の磁気回路の基本単位に対応している。これら第1と第二の固定子巻線において、電流の流れる向きが互いに逆方向になっている。こうした巻線上の配慮が必要になる理由は、磁気回路の基本単位における極数が5(奇数)であることによる。すなわち、第1の磁気回路の基本単位において、永久磁石11の表面の極性が、例えば、S極から始まりS極で終わるとすると、隣の第二の基本単位においては、N極から始まりN極で終わることになる。この結果、同一方向の推力を発生するためには、電流の向きを逆向きにする必要が生じる。
FIG. 5 shows a magnetic circuit of a 10 pole-12 slot cylindrical linear motor obtained by repeating the 5 pole-6 slot cylindrical linear motor (basic unit of magnetic circuit) shown in FIG. 1 twice in the axial direction. . The
図6は、移動子10が一定速度で移動している場合のある瞬時における、上記第1の固定子巻線2a(U−),2b(U+),2c(V+),2d(V−),2e(W−),2f(W+)および上記第二の固定子巻線2a’(U+),2b’(U−),2c’(V−),2d’(V+),2e’(W+),2f’(W−)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2d,E2e,E2fおよび誘起電圧E2a’,E2b’,E2c’,E2d’,E2e’,E2f’を示している。第1の固定子巻線および第二の固定子巻線に関する誘起電圧を示すベクトルは、完全に一致している。このことから、U相,V相,W相コイルの3相巻線をスター(Y)結線する際には、それぞれの相において、第1の巻線と第二の巻線を並列接続することも可能になる。
FIG. 6 shows the
図5に示したように、図1に示した5極−6スロット円筒リニアモータから10極−12スロット円筒リニアモータが構成できるが、さらに、5極−6スロット円筒リニアモータを3回,4回,…と移動子10の軸方向に連結することにより、15極−18スロット,20極−24スロット,…の円筒リニアモータ(いずれもτp:τs=6:5)を構成することができる。ただし、上述したように、磁気回路の基本単位(5極−6スロット)を連結する毎に、各相コイルに流れる電流の向きを反転する必要がある。また、5極−6スロット円筒リニアモータと電気的に双子の関係にある7極−6スロット円筒リニアモータからも、同様の方法により、14極−12スロット,21極−18スロット,…の円筒リニアモータ(いずれもτp:τs=6:7)を構成することができる。
As shown in FIG. 5, a 10 pole-12 slot cylindrical linear motor can be constructed from the 5 pole-6 slot cylindrical linear motor shown in FIG. ..,... And 15 in the axial direction of the moving
次に、図7を用いて、本実施形態による5極−6スロット円筒リニアモータの推力およびディテント力特性について説明する。
図7は、本発明の第1の実施形態による5極−6スロット円筒リニアモータの効果の説明図である。
Next, thrust and detent force characteristics of the 5-pole 6-slot cylindrical linear motor according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the effect of the 5-pole 6-slot cylindrical linear motor according to the first embodiment of the present invention.
図7(A)は、本実施形態による5極−6スロット円筒リニアモータの磁場解析の結果(磁束線の分布状況)を示している。図7(B)は、比較例として、4極−6スロット円筒リニアモータの磁場解析の結果(磁束線の分布状況)を示している。 FIG. 7A shows the result of magnetic field analysis (distribution state of magnetic flux lines) of the 5-pole 6-slot cylindrical linear motor according to the present embodiment. FIG. 7B shows the result of magnetic field analysis (distribution state of magnetic flux lines) of a 4-pole 6-slot cylindrical linear motor as a comparative example.
図7(C)において、横軸は移動子10の移動量(mm)を示し、縦軸は磁場解析による円筒リニアモータの推力の計算値(N)を示している。図中、線A1が、本実施形態による5極−6スロット円筒リニアモータの推力波形である。また、線B1が、比較例としての4極−6スロット円筒リニアモータの推力波形である。図7(C)の線A1,線B1を比較すると、線B1において移動子10の移動量方向に細かく変動する推力(高次脈動成分)が含まれており、この分だけ、線A1で示した推力の振れ幅が線B1で示した推力の振れ幅より小さくなる。
In FIG. 7C, the horizontal axis indicates the moving amount (mm) of the moving
さらに、図7(D)において、横軸は移動子10の移動量(mm)を示し、縦軸は磁場解析による円筒リニアモータのディテント力(回転型モータにおけるコギングトルクに対応)の計算値(N)を示している。図中、線A2が、本実施形態による5極−6スロット円筒リニアモータのディテント力波形である。また、線B2が、比較例としての4極−6スロット円筒リニアモータのディテント力波形である。図7(D)の線A2,線B2を比較すると、線B2において、線B1と同程度の高次脈動成分が含まれており、この分だけ、線A2で示したディテント力の振れ幅が線B2で示したディテント力の振れ幅より小さくなる。
Further, in FIG. 7D, the horizontal axis represents the moving amount (mm) of the moving
以上で説明したように、本実施形態によれば、円筒リニアモータにおける固定子突極のピッチをτs,永久磁石のピッチをτpとしたとき、τp:τs=6:6±1となるように円筒リニアモータの磁気回路を構成することにより、永久磁石による磁束の利用率が良好で、かつ推力における高次脈動分を低減して、推力波形の振れ幅を小さくすることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the pitch of the stator salient poles in the cylindrical linear motor is τs and the pitch of the permanent magnet is τp, τp: τs = 6: 6 ± 1. By configuring the magnetic circuit of the cylindrical linear motor, the utilization factor of the magnetic flux by the permanent magnet is good, and the high-order pulsation in the thrust can be reduced, and the fluctuation width of the thrust waveform can be reduced.
また、上記の円筒リニアモータ(τp:τs=6:6±1)においては、同相の固定子巻線2が隣接して配置されるので、同相コイルを連続巻きとすることができる。この結果、コイル接続作業の工数が低減し、モータの製作性を向上することができる。
In the cylindrical linear motor (τp: τs = 6: 6 ± 1), the in-
次に、図8〜図10を用いて、本発明の第2の実施形態による円筒リニアモータの構成について説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態による円筒リニアモータの切り欠き外観図である。図9は、本発明の第2の実施形態による円筒リニアモータの横断面図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。図10は、本発明の第2の実施形態による5極−6スロット円筒リニアモータの効果の説明図である。
Next, the configuration of the cylindrical linear motor according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a cutaway external view of a cylindrical linear motor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view of a cylindrical linear motor according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. FIG. 10 is an explanatory diagram of the effect of the 5-pole 6-slot cylindrical linear motor according to the second embodiment of the present invention.
図8及び図9に示すように、固定子1Bは、固定子巻線2Aと、固定子鉄心3Bからなる。固定子鉄心3Bは、固定子突極ピッチτsで軸方向に周期的な構造を持つ、固定子鉄心ヨーク3aおよび固定子鉄心歯部(固定子突極)3bよりなる胴部固定子鉄心と、胴部固定子鉄心の軸方向の両端部に設けた、同一形状の補助突極3cとから構成される。補助突極3cは円錐台形状であり、その軸方向長さはd1である。補助突極3cが、胴部固定子鉄心と接する側は、円筒形状(軸方向長さd2)である。補助突極3cの内周側の面は、角度βをなすように円錐台状に成形してある。
As shown in FIGS. 8 and 9, the stator 1B includes a stator winding 2A and a
推力波形およびディテント力波形を平坦化するためには、軸方向長さd2および角度βを調節し、最適値に設定する必要がある。 In order to flatten the thrust waveform and the detent force waveform, it is necessary to adjust the axial length d2 and the angle β and set them to optimum values.
軸方向長さd2および角度βの最適値は、これらをパラメタとして補助突極3cの形状を変化させながら磁場解析を繰り返し実施し、推力波形やディテント力波形における脈動成分を最小化することにより求められる。角度βの最適値は、概ね20°、軸方向長さd2については、固定子鉄心歯部(固定子突極)3bの軸方向長さの数分の一程度が最適となる。
Optimal values of the axial length d2 and the angle β are obtained by repeatedly performing a magnetic field analysis while changing the shape of the auxiliary
固定子鉄心3Bの軸方向の両端部に設けられた補助突極3cは、固定子鉄心3Bの両端部における磁束の変化を滑らかにするものであり、補助突極3cを設けることで、図7(C)および図7(D)で述べた推力波形およびディテント力波形を滑らかにすることができる。
The auxiliary
図10は、最適形状の補助突極3cを設けた場合の比較例としての4極−6スロット円筒リニアモータと、最適形状の補助突極3cを設けた場合の本実施形態による5極−6スロット円筒リニアモータの特性比較の結果をまとめて示している。
FIG. 10 shows a 4-pole 6-slot cylindrical linear motor as a comparative example when the auxiliary
図10(A)は、本実施形態による補助突極3c付き5極−6スロット円筒リニアモータの磁場解析の結果(磁束線の分布状況)を示している。図10(B)は、比較例としての補助突極3c付き4極−6スロット円筒リニアモータの磁場解析の結果(磁束線の分布状況)を示している。
FIG. 10A shows the result of magnetic field analysis (distribution state of magnetic flux lines) of a 5-pole 6-slot cylindrical linear motor with auxiliary
図10(C)において、横軸は移動子10の移動量(mm)を示し、縦軸は磁場解析による円筒リニアモータの推力の計算値(N)を示している。図中、線C1が、本実施形態による補助突極3c付き5極−6スロット円筒リニアモータの推力波形である。また、線D1が、比較例としての補助突極3c付き4極−6スロット円筒リニアモータの推力波形である。
In FIG. 10C, the horizontal axis represents the moving amount (mm) of the moving
図10(C)より、本実施形態による補助突極3c付き5極−6スロット円筒リニアモータでは、平坦な推力波形が得られているのに対して、比較例としての補助突極3c付き4極−6スロット円筒リニアモータでは、図7(C)で述べた高次脈動成分がそのまま残った波形となり、両者の波形の平坦度に大きな差が生じる。
From FIG. 10C, in the 5-pole 6-slot cylindrical linear motor with auxiliary
さらに、図10(D)において、横軸は移動子10の移動量(mm)を示し、縦軸は磁場解析による円筒リニアモータのディテント力の計算値(N)を示している。図中、線C2が、本実施形態による補助突極3c付き5極−6スロット円筒リニアモータのディテント力波形である。また、線D2が、比較例としての補助突極3c付き4極−6スロット円筒リニアモータのディテント力波形である。
Further, in FIG. 10D, the horizontal axis indicates the moving amount (mm) of the moving
図10(D)より、本実施形態による補助突極3c付き5極−6スロット円筒リニアモータでは、平坦なディテント力波形が得られているのに対して、比較例としての補助突極3c付き4極−6スロット円筒リニアモータでは、図7(D)で述べた高次脈動成分がそのまま残った波形となり、両者の波形の平坦度に大きな差が生じる。
From FIG. 10D, the 5-pole 6-slot cylindrical linear motor with auxiliary
なお、詳細は省略するが、5極−6スロット円筒リニアモータと電気的に双子の関係にある7極−6スロット円筒リニアモータについても、同様のことが言える。さらに、6±1極−6スロット円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)を軸方向に繰り返し連結することにより構成した、より多極の円筒リニアモータにおいても、基本単位毎の推力を重ね合わせたものが全推力となるので、図10と同様の良好な推力,ディテント力波形を得ることができる。 Although not described in detail, the same can be said for a 7-pole 6-slot cylindrical linear motor that is electrically twined with a 5-pole 6-slot cylindrical linear motor. Furthermore, even in a multipolar cylindrical linear motor constructed by repeatedly connecting 6 ± 1 pole-6 slot cylindrical linear motor (basic unit of magnetic circuit) in the axial direction, the thrust for each basic unit is superimposed. Since the thing becomes the total thrust, the same good thrust and detent force waveforms as in FIG. 10 can be obtained.
以上で説明したように、本実施形態によれば、円筒リニアモータにおける固定子突極のピッチをτs、永久磁石のピッチをτpとしたとき、τp:τs=6:6±1となるように円筒リニアモータの磁気回路を構成し、固定子鉄心の両端部に補助突極を設けることにより、永久磁石による磁束の利用率が良好で、かつ推力およびディテント力波形が平坦な円筒リニアモータを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the pitch of the stator salient poles in the cylindrical linear motor is τs and the pitch of the permanent magnet is τp, τp: τs = 6: 6 ± 1. By providing a magnetic circuit for a cylindrical linear motor and providing auxiliary salient poles at both ends of the stator core, a cylindrical linear motor with good utilization of magnetic flux by permanent magnets and flat thrust and detent force waveforms is provided. can do.
次に、図11及び図12を用いて、本発明の第3の実施形態による円筒リニアモータの構成について説明する。
図11は、本発明の第3の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図12は、本発明の第3の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the cylindrical linear motor according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic circuit of the cylindrical linear motor according to the third embodiment of the present invention. FIG. 12 is an explanatory diagram of the induced voltage generated in the stator winding at an instant when the moving element is moving at a constant speed in the cylindrical linear motor according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
図7及び図10に示したモータ性能やモータの製作性に関する良好な特徴を有する円筒リニアモータは、τp:τs=6:6±1の関係を満足するものだけではない。3相交流で駆動される同期式の円筒リニアモータの理論的な検討によれば、
τp:τs=3×n:3×n±1 (n=2,3,4,5,…) …(1)
の関係式を満足するものがすべて該当する。ここで、n=2の場合が、上で説明した6±1極−6スロット円筒リニアモータに対応している。
The cylindrical linear motor having good characteristics regarding the motor performance and the manufacturability of the motor shown in FIGS. 7 and 10 does not only satisfy the relationship of τp: τs = 6: 6 ± 1. According to a theoretical study of a synchronous cylindrical linear motor driven by three-phase AC,
τp: τs = 3 × n: 3 × n ± 1 (n = 2, 3, 4, 5,...) (1)
Anything that satisfies the relational expression is applicable. Here, the case of n = 2 corresponds to the 6 ± 1 pole-6 slot cylindrical linear motor described above.
式(1)は、3×n±1の極に対して3×nのスロットないし固定子突極が対応することを表している。一般に、(3×n±1)極−(3×n)スロット円筒リニアモータは磁気回路の基本単位を構成するものであり、これ自体がより極数,スロット数の小さい円筒リニアモータの磁気回路の基本単位を繰り返すことにより構成されることはない。 Equation (1) indicates that 3 × n slots or stator salient poles correspond to 3 × n ± 1 poles. In general, a (3 × n ± 1) pole- (3 × n) slot cylindrical linear motor constitutes a basic unit of a magnetic circuit, which itself has a smaller number of poles and a smaller number of slots. It is not constructed by repeating the basic unit.
図11は、式(1)においてn=3とした場合の円筒リニアモータの構成を示している。n=3の場合には、式(1)より、τp:τs=9:9±1となるので、9±1極−9スロット円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)となる。これらは、n=2の場合の6±1極−6スロット円筒リニアモータと同様に、電気的に双子の関係にある。 FIG. 11 shows the configuration of the cylindrical linear motor when n = 3 in the equation (1). In the case of n = 3, τp: τs = 9: 9 ± 1 from Equation (1), so that 9 ± 1 pole-9 slot cylindrical linear motor (basic unit of magnetic circuit). These are electrically twin like the 6 ± 1 pole-6 slot cylindrical linear motor in the case of n = 2.
図11は、8極−9スロット円筒リニアモータにおける磁気回路の構成を示している。固定子1Cは、固定子巻線2Cと、固定子鉄心3Cからなる。固定子鉄心3Cは、固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される。固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される9個のスロット内には、固定子巻線2Cがそれぞれ配置される。固定子巻線2Cは、9個の固定子巻線2a(U+),2b(U−),2c(U+),2d(V+),2e(V−),2f(V+),2g(W+),2h(W−),2i(W+)から構成される。隣り合う三つの固定子巻線2a(U+),2b(U−),2c(U+)は、U相固定子コイルを構成し、隣り合う三つの固定子巻線2d(V+),2e(V−),2f(V+)は、V相固定子コイルを構成し、隣り合う三つの固定子巻線2g(W+),2h(W−),2i(W+)は、W相固定子コイルを構成する。それぞれの相のコイルにおいて、隣り合う巻線の電流の向きが交互に反転するように巻回する必要があるが、同相コイルを連続巻きとすることが可能である。
FIG. 11 shows the configuration of a magnetic circuit in an 8-pole 9-slot cylindrical linear motor. The stator 1C includes a stator winding 2C and a stator core 3C. The stator core 3C is formed by a
図12は、移動子10が一定速度で移動している場合のある瞬時における、固定子巻線2a(U+),2b(U−),2c(U+),2d(V+),2e(V−),2f(V+),2g(W+),2h(W−),2i(W+)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2d,E2e,E2f,E2g,E2h,E2iを示す。図12において、矢印の長さが誘起電圧の大きさ、向きが誘起電圧の位相を表している。U相に注目すると、固定子巻線2a(U+),2b(U−),2c(U+)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2cの大きさは同一であるが、E2a,E2b,E2cの順に20°ずつ電圧位相が異なっている。U相コイルに発生する誘起電圧は、誘起電圧E2a,E2b,E2cのベクトル和である。このとき、誘起電圧E2a,E2b,E2cの位相が少しずつ異なっていることから、U相コイルの誘起電圧波形に含まれる高調波成分が比較的少なくなる。V相コイル,W相コイルにおける誘起電圧についても同様のことが言える。この結果、図12に示すように,U相,V相,W相コイルに発生する誘起電圧は、互いに120度ずれた位相差を持つことになるので、3相同期モータとして動作する。また、各相コイルの誘起電圧が正弦波に近くなるので、滑らかな推力波形を実現しやすい。
FIG. 12 shows the
また、固定子鉄心3Cの両端部に、図8,図9にて説明したように、補助突極を設けることで、推力,ディテント力波形を平坦にすることができる。
Further, as described with reference to FIGS. 8 and 9, the thrust and detent force waveforms can be flattened by providing auxiliary salient poles at both ends of the
以上は、8極−9スロット円筒リニアモータについて磁気回路や誘起電圧を説明したが、これと電気的に双子の関係にある10極−9スロット円筒リニアモータにおいても固定子巻線2の配置,各巻線に発生する誘起電圧に関して同様のことが言える。
The magnetic circuit and the induced voltage have been described above for the 8-pole 9-slot cylindrical linear motor. However, the arrangement of the
また、6±1極−6スロット円筒リニアモータと同様に、9±1極−9スロット円筒リニアモータを、移動子10の軸方向に繰り返し連結することにより、より極数,スロット数の大きな円筒リニアモータを構成することができる。ただし、9±1極−9スロット円筒リニアモータを構成する磁気回路の基本単位において、永久磁石11の数が8ないし10と偶数になるので、図5で述べた、電流の向きの反転に関する巻線上の配慮は必要がない。すなわち、9±1極−9スロット円筒リニアモータに関しては、図11に示す磁気回路の基本単位を軸方向に繰り返し連結する際に、電流の流れる向きを一切変更する必要はない。
Similarly to the 6 ± 1 pole-6 slot cylindrical linear motor, a 9 ± 1 pole-9 slot cylindrical linear motor is repeatedly connected in the axial direction of the moving
以上で説明したように、本実施形態によれば、円筒リニアモータにおける固定子突極のピッチをτs、永久磁石のピッチをτpとしたとき、τp:τs=9:9±1となるように円筒リニアモータの磁気回路を構成し、固定子鉄心の両端部に補助突極を設けることにより、永久磁石による磁束の利用率が良好で、かつ推力およびディテント力波形が平坦な円筒リニアモータを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the pitch of the stator salient poles in the cylindrical linear motor is τs and the pitch of the permanent magnet is τp, τp: τs = 9: 9 ± 1. By providing a magnetic circuit for a cylindrical linear motor and providing auxiliary salient poles at both ends of the stator core, a cylindrical linear motor with good utilization of magnetic flux by permanent magnets and flat thrust and detent force waveforms is provided. can do.
次に、図13及び図14を用いて、本発明の第4の実施形態による円筒リニアモータの構成について説明する。
図13は、本発明の第4の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図14は、本発明の第4の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the cylindrical linear motor according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic circuit of the cylindrical linear motor according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 14 is an explanatory diagram of the induced voltage generated in the stator winding at an instant when the mover is moving at a constant speed in the cylindrical linear motor according to the fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
図13は、式(1)においてn=4とした場合の円筒リニアモータの構成を示している。n=4の場合には、式(1)より、τp:τs=12:12±1となるので、12±1極−12スロット円筒リニアモータが磁気回路の基本単位であり、これらは電気的に双子の関係にある(固定子巻線2の配置、各固定子巻線2に発生する誘起電圧の発生の仕方が同一)。
FIG. 13 shows the configuration of the cylindrical linear motor when n = 4 in the equation (1). When n = 4, τp: τs = 12: 12 ± 1 from equation (1), so a 12 ± 1 pole-12 slot cylindrical linear motor is the basic unit of the magnetic circuit, and these are electrically (The arrangement of the
図13は、11極−12スロット円筒リニアモータにおける磁気回路の構成を示している。固定子1Dは、固定子巻線2Dと、固定子鉄心3Dからなる。固定子鉄心3Dは、固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される。固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される9個のスロット内には、固定子巻線2Dがそれぞれ配置される。例えば、U相固定子コイルの固定子巻線2Dは、隣り合う四つの固定子巻線2a(U−),2b(U+),2c(U−),2d(U+)から構成され、連続巻きとすることが可能である。V相、W相固定子コイルについても、同様の固定子巻線2の構成になっている。
FIG. 13 shows the configuration of a magnetic circuit in an 11 pole-12 slot cylindrical linear motor. The stator 1D includes a stator winding 2D and a stator core 3D. The stator core 3D is formed by a
図14は、移動子10が一定速度で移動している場合のある瞬時における、固定子巻線2に発生する誘起電圧を示している。U相に注目すると、固定子巻線2a(U−),2b(U+),2c(U−),2d(U+)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2dの大きさは同一であるが、E2a,E2b,E2c,E2dの順に15°ずつ電圧位相が異なっている。U相コイルに発生する誘起電圧は、誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2dのベクトル和である。このとき、図12で述べた理由により、U相コイルの誘起電圧波形に含まれる高調波成分が減少して、正弦波に近くなる。V相コイル、W相コイルにおける誘起電圧についても同様のことが言える。各相コイルの誘起電圧は、互いに120度ずれた位相差を持つことになるので、3相同期モータとして動作する。また、各相コイルの誘起電圧が正弦波に近くなるので、滑らかな推力波形を実現しやすい。
FIG. 14 shows an induced voltage generated in the stator winding 2 at a certain moment when the moving
また、固定子鉄心3Dの両端部に、図8,図9にて説明したように、補助突極を設けることで、推力,ディテント力波形を平坦にすることができる。
Further, as described with reference to FIGS. 8 and 9, the thrust and detent force waveforms can be flattened by providing auxiliary salient poles at both ends of the
さらに、12±1極−12スロット円筒リニアモータを、移動子10の軸方向に繰り返し連結することにより、より極数、スロット数の大きな円筒リニアモータを構成することができる。ただし、この場合の磁気回路の基本単位において、永久磁石11の数が11ないし13と奇数になるので、図5で述べた、電流の向きの反転に関する巻線上の配慮が必要である。
Furthermore, by repeatedly connecting 12 ± 1 pole-12 slot cylindrical linear motors in the axial direction of the moving
以上で説明したように、本実施形態によれば、円筒リニアモータにおける固定子突極のピッチをτs、永久磁石のピッチをτpとしたとき、τp:τs=12:12±1となるように円筒リニアモータの磁気回路を構成し、固定子鉄心の両端部に補助突極を設けることにより、永久磁石による磁束の利用率が良好で、かつ推力およびディテント力波形が平坦な円筒リニアモータを提供することができる。 As described above, according to this embodiment, when the pitch of the stator salient poles in the cylindrical linear motor is τs and the pitch of the permanent magnet is τp, τp: τs = 12: 12 ± 1. By providing a magnetic circuit for a cylindrical linear motor and providing auxiliary salient poles at both ends of the stator core, a cylindrical linear motor with good utilization of magnetic flux by permanent magnets and flat thrust and detent force waveforms is provided. can do.
次に、図15及び図16を用いて、本発明の第5の実施形態による円筒リニアモータの構成について説明する。
図15は、本発明の第5の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図16は、本発明の第5の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the cylindrical linear motor according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic circuit of the cylindrical linear motor according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 16 is an explanatory diagram of the induced voltage generated in the stator winding at an instant when the mover is moving at a constant speed in the cylindrical linear motor according to the fifth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
図15は、式(1)においてn=5の場合の円筒リニアモータ(τp:τs=15:15±1)を示している。この場合には、15±1極−15スロット円筒リニアモータが磁気回路の基本単位であり、これらは電気的に双子の関係にある(固定子巻線2の配置、各固定子巻線2に発生する誘起電圧の発生の仕方が同一)。
FIG. 15 shows a cylindrical linear motor (τp: τs = 15: 15 ± 1) when n = 5 in equation (1). In this case, a 15 ± 1 pole-15 slot cylindrical linear motor is the basic unit of the magnetic circuit, and these are electrically in a twin relationship (arrangement of the
図15は、14極−15スロット円筒リニアモータにおける磁気回路の構成を示している。固定子1Eは、固定子巻線2Eと、固定子鉄心3Eからなる。固定子鉄心3Eは、固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される。固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される9個のスロット内には、固定子巻線2Eがそれぞれ配置される。例えば、U相固定子コイルの固定子巻線2Eは、隣り合う五つの固定子巻線2a(U+),2b(U−),2c(U+),2d(U−),2e(U+)から構成され、連続巻きとすることが可能である。V相、W相固定子コイルについても、同様の固定子巻線の構成になっている。
FIG. 15 shows a configuration of a magnetic circuit in a 14 pole-15 slot cylindrical linear motor. The
図16は、移動子10が一定速度で移動している場合のある瞬時における、固定子巻線2に発生する誘起電圧を示している。U相に注目すると、固定子巻線2a(U+),2b(U−),2c(U+),2d(U−),2e(U+)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2d,E2eの大きさは同一であるが、E2a,E2b,E2c,E2d,E2eの順に12°ずつ電圧位相が異なっている。U相コイルに発生する誘起電圧は、誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2d,E2eのベクトル和である。このとき、図12で述べた理由により、U相コイルの誘起電圧波形に含まれる高調波成分が減少して、正弦波に近くなる。V相コイル、W相コイルにおける誘起電圧についても同様のことが言える。各相コイルの誘起電圧は、互いに120度ずれた位相差を持つことになるので、3相同期モータとして動作する。また、各相コイルの誘起電圧が正弦波に近くなるので、滑らかな推力波形を実現しやすい。
FIG. 16 shows the induced voltage generated in the stator winding 2 at a certain moment when the moving
また、固定子鉄心3Eの両端部に、図8,図9にて説明したように、補助突極を設けることで、推力,ディテント力波形を平坦にすることができる。
Further, as described with reference to FIGS. 8 and 9, the thrust and detent force waveforms can be flattened by providing auxiliary salient poles at both ends of the
さらに、15±1極−15スロット円筒リニアモータを、移動子10の軸方向に繰り返し連結することにより、より極数,スロット数の大きな円筒リニアモータを構成することができる。ただし、この場合の磁気回路の基本単位において、永久磁石11の数が14ないし16と偶数になるので、図5で述べた、電流の向きの反転に関する巻線上の配慮は必要がない。すなわち、15±1極−15スロット円筒リニアモータに関しては、図15に示す磁気回路の基本単位を軸方向に繰り返し連結する際に、電流の流れる向きを一切変更する必要はない。
Further, by repeatedly connecting 15 ± 1 pole-15 slot cylindrical linear motors in the axial direction of the moving
以上で説明したように、本実施形態によれば、円筒リニアモータにおける固定子突極のピッチをτs、永久磁石のピッチをτpとしたとき、τp:τs=15:15±1となるように円筒リニアモータの磁気回路を構成し、固定子鉄心の両端部に補助突極を設けることにより、永久磁石による磁束の利用率が良好で、かつ推力およびディテント力波形が平坦な円筒リニアモータを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the pitch of the stator salient poles in the cylindrical linear motor is τs and the pitch of the permanent magnet is τp, τp: τs = 15: 15 ± 1. By providing a magnetic circuit for a cylindrical linear motor and providing auxiliary salient poles at both ends of the stator core, a cylindrical linear motor with good utilization of magnetic flux by permanent magnets and flat thrust and detent force waveforms is provided. can do.
なお、nが6以上の円筒リニアモータについては説明を省略するが、式(1)に該当するすべての円筒リニアモータにおいては、各相コイルを構成する固定子巻線2が隣接して配置されるので、連続巻線が可能である。この結果、コイル接続作業の工数が低減し、モータの製作性を向上することができる。さらに、推力およびディテント力の脈動についても、式(1)のnが大きいほど、脈動成分を小さくすることができる。 In addition, although description is omitted about the cylindrical linear motor whose n is 6 or more, in all the cylindrical linear motors corresponding to the formula (1), the stator winding 2 constituting each phase coil is disposed adjacently. Thus, continuous winding is possible. As a result, the number of man-hours for coil connection work is reduced, and the manufacturability of the motor can be improved. Further, regarding the pulsation of thrust and detent force, the pulsation component can be made smaller as n in the equation (1) is larger.
次に、図17及び図18を用いて、本発明の第6の実施形態による円筒リニアモータの構成について説明する。
図17は、本発明の第6の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図18は、本発明の第6の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the cylindrical linear motor according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic circuit of the cylindrical linear motor according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 18 is an explanatory diagram of the induced voltage generated in the stator winding at an instant when the mover is moving at a constant speed in the cylindrical linear motor according to the sixth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
図1〜図16までの説明では、円筒リニアモータの磁気回路の基本単位において、極数とスロット数の差が1の場合の円筒リニアモータについて述べている。しかしながら、3相交流で駆動される同期式円筒リニアモータの理論的な検討によれば、式(1)を満足する円筒リニアモータ以外にも、
τp:τs=3×n:3×n±2 (n=3,5,7,9,…) …(2)
τp:τs=3×n:3×n±4 (n=5,7,9,11,…) …(3)
τp:τs=3×n:3×n±5 (n=6,7,8,9,…) …(4)
τp:τs=3×n:3×n±7 (n=8,9,10,11,…) …(5)
等の関係式を満足する円筒リニアモータを構成することができる。式(2)は(3×n±2)極−(3×n)スロット円筒リニアモータ,式(3)は(3×n±4)極−(3×n)スロット円筒リニアモータ,式(4)は(3×n±5)極−(3×n)スロット円筒リニアモータ,式(5)は(3×n±7)極−(3×n)スロット円筒リニアモータが磁気回路の基本単位であることを表している。
In the description from FIG. 1 to FIG. 16, the cylindrical linear motor in the case where the difference between the number of poles and the number of slots is 1 in the basic unit of the magnetic circuit of the cylindrical linear motor is described. However, according to the theoretical examination of the synchronous cylindrical linear motor driven by three-phase alternating current, in addition to the cylindrical linear motor satisfying the expression (1),
τp: τs = 3 × n: 3 × n ± 2 (n = 3, 5, 7, 9,...) (2)
τp: τs = 3 × n: 3 × n ± 4 (n = 5, 7, 9, 11,...) (3)
τp: τs = 3 × n: 3 × n ± 5 (n = 6, 7, 8, 9,...) (4)
τp: τs = 3 × n: 3 × n ± 7 (n = 8, 9, 10, 11,...) (5)
A cylindrical linear motor that satisfies the above relational expression can be configured. Equation (2) is (3 × n ± 2) pole− (3 × n) slot cylindrical linear motor, Equation (3) is (3 × n ± 4) pole− (3 × n) slot cylindrical linear motor, 4) (3 × n ± 5) pole- (3 × n) slot cylindrical linear motor, equation (5) is (3 × n ± 7) pole- (3 × n) slot cylindrical linear motor. Represents a unit.
これらの中で、式(2)を満足する円筒リニアモータの系列が、式(1)を満足する円筒リニアモータの系列に次いで実用上の価値が大きい。以下、図17,18を用いて、この点を詳しく説明する。 Among these, the series of cylindrical linear motors satisfying the formula (2) has the practical value next to the series of cylindrical linear motors satisfying the formula (1). Hereinafter, this point will be described in detail with reference to FIGS.
図17は、式(2)においてn=3の場合の円筒リニアモータを示している。この場合には、式(2)より、τp:τs=9:9±2となるので、9±2極−9スロット円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)となる。これら2種類の円筒リニアモータは、固定子巻線2の配置、各固定子巻線2に発生する誘起電圧の発生の仕方に関して、電気的に双子の関係にある。
FIG. 17 shows a cylindrical linear motor in the case of n = 3 in equation (2). In this case, since τp: τs = 9: 9 ± 2 from the equation (2), it becomes a 9 ± 2 pole-9 slot cylindrical linear motor (basic unit of magnetic circuit). These two types of cylindrical linear motors are electrically in a twin relationship with respect to the arrangement of the
図17は、7極−9スロット円筒リニアモータにおける磁気回路の構成を示している。固定子1Fは、固定子巻線2Fと、固定子鉄心3Fからなる。固定子鉄心3Fは、固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される。固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される9個のスロット内には、固定子巻線2Fがそれぞれ配置される。固定子巻線2Fは、9個の固定子巻線2a(U−),2b(U+),2c(V+),2d(W+),2e(W−),2f(U−),2g(V−),2h(V+),2i(W+)より構成される。固定子巻線2a(U−),2b(U+),2f(U−)は、U相固定子コイルを構成し、固定子巻線2c(V+),2g(V−),2h(V+)は、V相固定子コイルを構成し、固定子巻線2d(W+),2e(W−),2i(W+)は、W相固定子コイルを構成する。式(1)を満足する円筒リニアモータのように、それぞれの相のコイルを構成する固定子巻線2が隣り合って配置されることはなく、同一相のコイル間を接続するために渡り線が必要になる。
FIG. 17 shows a configuration of a magnetic circuit in a 7-pole 9-slot cylindrical linear motor. The
図18は、移動子10が一定速度で移動している場合のある瞬時における、固定子巻線2a(U−),2b(U+),2c(V+),2d(W+),2e(W−),2f(U−),2g(V−),2h(V+),2i(W+)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2d,E2e,E2f,E2g,E2h,E2iを示す。U相に注目すると、固定子巻線2a(U−),2b(U+),2f(U−)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2fの大きさは同一であるが、E2a,E2f,E2bの順に20°ずつ電圧位相が異なっている。U相コイルに発生する誘起電圧は、誘起電圧E2a,E2b,E2fのベクトル和である。V相コイル,W相コイルにおける誘起電圧についても同様のことが言える。この誘起電圧の発生の仕方は、図11で説明した8極−9スロット円筒リニアモータと全く同じである。したがって、各相コイルの誘起電圧に含まれる高調波成分が比較的少なくなることから、誘起電圧の波形が正弦波に近くなるので、滑らかな推力波形を実現しやすい。
FIG. 18 shows
また、固定子鉄心3Fの両端部に、図8,図9にて説明したように、補助突極を設けることで、推力,ディテント力波形をさらに平坦にすることができる。
Further, as described with reference to FIGS. 8 and 9, the thrust and detent force waveforms can be further flattened by providing auxiliary salient poles at both ends of the
以上で説明したように、本実施形態によれば、円筒リニアモータにおける固定子突極のピッチをτs、永久磁石のピッチをτpとしたとき、τp:τs=15:15±1となるように円筒リニアモータの磁気回路を構成し、固定子鉄心の両端部に補助突極を設けることにより、永久磁石による磁束の利用率が良好で、かつ推力およびディテント力波形が平坦な円筒リニアモータを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the pitch of the stator salient poles in the cylindrical linear motor is τs and the pitch of the permanent magnet is τp, τp: τs = 15: 15 ± 1. By providing a magnetic circuit for a cylindrical linear motor and providing auxiliary salient poles at both ends of the stator core, a cylindrical linear motor with good utilization of magnetic flux by permanent magnets and flat thrust and detent force waveforms is provided. can do.
次に、図19及び図20を用いて、本発明の第7の実施形態による円筒リニアモータの構成について説明する。
図19は、本発明の第7の実施形態による円筒リニアモータの磁気回路の構成を示す横断面図である。図20は、本発明の第7の実施形態による円筒リニアモータにおいて、移動子が一定速度で移動している場合のある瞬時における固定子巻線に発生する誘起電圧の説明図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the cylindrical linear motor according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 and 20.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic circuit of the cylindrical linear motor according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 20 is an explanatory diagram of the induced voltage generated in the stator winding at an instant when the moving element is moving at a constant speed in the cylindrical linear motor according to the seventh embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
図19は、式(2)においてn=5の場合の円筒リニアモータを示している。この場合には、式(2)より、τp:τs=15:15±2となるので、15±2極−15スロット円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)となる。これら2種類の円筒リニアモータは、電気的に双子の関係にある。 FIG. 19 shows a cylindrical linear motor when n = 5 in equation (2). In this case, τp: τs = 15: 15 ± 2 from the equation (2), so that it becomes a 15 ± 2 pole-15 slot cylindrical linear motor (basic unit of magnetic circuit). These two types of cylindrical linear motors are electrically in a twin relationship.
図19は、13極−15スロット円筒リニアモータにおける磁気回路の構成を示している。固定子1Gは、固定子巻線2Gと、固定子鉄心3Gからなる。固定子鉄心3Gは、固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される。固定子鉄心ヨーク3aと、固定子鉄心歯部3bとによって形成される9個のスロット内には、固定子巻線2Gがそれぞれ配置される。例えば、U相固定子コイルは、固定子巻線2a(U+),2b(U−),2c(U+),2i(U−),2j(U+)から構成され、式(1)を満足する円筒リニアモータのように、それぞれの相のコイルを構成する固定子巻線2Gが隣り合って配置されることはなく、同一相のコイル間を接続するために渡り線が必要になる。V相、W相固定子コイルについても、同様の固定子巻線の構成になっている。
FIG. 19 shows the configuration of a magnetic circuit in a 13 pole-15 slot cylindrical linear motor. The stator 1G includes a stator winding 2G and a stator core 3G. The stator core 3G is formed by a
図19は、移動子10が一定速度で移動している場合のある瞬時における、固定子巻線2に発生する誘起電圧を示している。U相に注目すると、固定子巻線2a(U+),2b(U−),2c(U+),2i(U−),2j(U+)に発生する誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2i,E2jの大きさは同一であるが、E2a,E2i,E2b,E2j,E2cの順に12°ずつ電圧位相が異なっている。U相コイルに発生する誘起電圧は、誘起電圧E2a,E2b,E2c,E2d,E2eのベクトル和である。V相コイル,W相コイルにおける誘起電圧についても同様のことが言える。この誘起電圧の発生の仕方は、図15で説明した14極−15スロット円筒リニアモータと全く同じである。したがって、各相コイルの誘起電圧に含まれる高調波成分が比較的少なくなることから、誘起電圧の波形が正弦波に近くなるので、滑らかな推力波形を実現しやすい。
FIG. 19 shows an induced voltage generated in the stator winding 2 at a certain moment when the moving
また、固定子鉄心3Gの両端部に、図8,図9にて説明したように、補助突極を設けることで、推力,ディテント力波形をさらに平坦にすることができる。 Further, as described with reference to FIGS. 8 and 9, the thrust and detent force waveforms can be further flattened by providing auxiliary salient poles at both ends of the stator core 3G.
以上で説明したように、本実施形態によれば、円筒リニアモータにおける固定子突極のピッチをτs、永久磁石のピッチをτpとしたとき、τp:τs=15:15±1となるように円筒リニアモータの磁気回路を構成し、固定子鉄心の両端部に補助突極を設けることにより、永久磁石による磁束の利用率が良好で、かつ推力およびディテント力波形が平坦な円筒リニアモータを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the pitch of the stator salient poles in the cylindrical linear motor is τs and the pitch of the permanent magnet is τp, τp: τs = 15: 15 ± 1. By providing a magnetic circuit for a cylindrical linear motor and providing auxiliary salient poles at both ends of the stator core, a cylindrical linear motor with good utilization of magnetic flux by permanent magnets and flat thrust and detent force waveforms is provided. can do.
なお、以上においては、式(2)においてn=3,5の場合の円筒リニアモータについて説明したが、nが7以上の場合の円筒リニアモータについても、各相のコイルを構成する固定子巻線2がすべて隣り合って配置されることはなく、同一相のコイル間を接続するために渡り線が必要になる。しかし、誘起電圧の波形が正弦波に近くなるので、滑らかな推力波形を実現しやすい。
In the above description, the cylindrical linear motor in the case of n = 3, 5 in the formula (2) has been described. However, the stator winding constituting the coil of each phase also for the cylindrical linear motor in the case where n is 7 or more. The
なお、式(1)を満足する円筒リニアモータと同様に、式(2)を満足する円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)を、移動子10の軸方向に繰り返し連結することにより、より極数,スロット数の大きな円筒リニアモータを構成することができる。この場合の磁気回路の基本単位において、永久磁石11の数が、nに依らず常に奇数になるので、磁気回路の基本単位を軸方向に繰り返し連結する毎に、電流の流れる向きが反転するように巻線の仕方を配慮する必要である。
Similar to the cylindrical linear motor satisfying the expression (1), the cylindrical linear motor satisfying the expression (2) (basic unit of the magnetic circuit) is repeatedly connected in the axial direction of the moving
式(3),(4),(5)に対応する円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位),すなわち、(3×n±4)極−(3×n)スロット円筒リニアモータ,(3×n±5)極−(3×n)スロット円筒リニアモータ,(3×n±7)極−(3×n)スロット円筒リニアモータについては、詳しい説明を省略するが、誘起電圧の波形も従来の円筒リニアモータと比較して正弦波に近くなるので、滑らかな推力波形を実現しやすい。 Cylindrical linear motor (basic unit of magnetic circuit) corresponding to the equations (3), (4), (5), that is, (3 × n ± 4) pole- (3 × n) slot cylindrical linear motor, (3 × The detailed description of the n ± 5) pole- (3 × n) slot cylindrical linear motor and the (3 × n ± 7) pole- (3 × n) slot cylindrical linear motor is omitted, but the waveform of the induced voltage is also conventional. Compared to a cylindrical linear motor, it is close to a sine wave, so it is easy to realize a smooth thrust waveform.
次に、図21を用いて、本発明による円筒リニアモータの構成について説明する。
図21は、本発明による円筒リニアモータの構成の説明図である。
Next, the configuration of the cylindrical linear motor according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 21 is an explanatory diagram of the configuration of the cylindrical linear motor according to the present invention.
図21において、横方向がスロット数M,縦方向が極数Pに対応し、それぞれ、30スロット,21極までの円筒リニアモータを記号により分類してまとめている。 In FIG. 21, the horizontal direction corresponds to the number of slots M and the vertical direction corresponds to the number of poles P, and cylindrical linear motors having up to 30 slots and 21 poles are classified and grouped by symbols.
記号Cが、本発明による円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)を表している。アンダーライン付きのCは、磁気回路の基本単位を繰り返して連結する際に、コイルを流れる電流を反転させる必要があることを表している。CないしCの上付き添字、下付き添字は、それぞれ、極数とスロット数の差、上述の関係式におけるnである。また、CないしCの直前の数字は、基本単位の繰り返し数である。例えば、4CはCを4回繰り返すことを意味する。記号■と◆が、比較例の円筒リニアモータである。■は2極−3スロット、◆は4極−3スロット円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)を表している。■ないし◆の直前の数値は、この基本単位の繰り返し数である。“3相モータ不成立”は、3相モータとして成立しない極数−スロット数の組み合わせであることを表している。 The symbol C represents a cylindrical linear motor (a basic unit of a magnetic circuit) according to the present invention. C with an underline indicates that the current flowing through the coil needs to be reversed when the basic units of the magnetic circuit are repeatedly connected. The superscripts and subscripts from C to C are the difference between the number of poles and the number of slots, respectively, and n in the above relational expression. The number immediately before C or C is the number of repetitions of the basic unit. For example, 4C means that C is repeated four times. Symbols ■ and ◆ indicate the cylindrical linear motor of the comparative example. (2) represents a 2-pole-3 slot, and (♦) represents a 4-pole-3 slot cylindrical linear motor (basic unit of a magnetic circuit). The numerical value immediately before ■ or ◆ is the number of repetitions of this basic unit. “Three-phase motor not established” represents a combination of the number of poles and the number of slots that is not established as a three-phase motor.
図21には、これまで図面などを用いて説明してきた円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位)の実施形態はすべて記載されている。例えば、記号C2−1は、図1で述べた5極−6スロット円筒リニアモータ、記号C2+1は、C2−1と電気的に双子の関係にある7極−6スロット円筒リニアモータである。また、C2−1,C2+1などの磁気回路の基本単位を軸方向に繰り返して構成した円筒リニアモータについても漏れなく記載されている。 FIG. 21 shows all the embodiments of the cylindrical linear motor (the basic unit of the magnetic circuit) described so far with reference to the drawings. For example, the symbol C2-1 is the 5-pole 6-slot cylindrical linear motor described with reference to FIG. 1, and the symbol C2 + 1 is the 7-pole-6-slot cylindrical linear motor that is electrically twinned with C2-1. In addition, a cylindrical linear motor configured by repeating basic units of magnetic circuits such as C2-1 and C2 + 1 in the axial direction is also described without omission.
図21から明らかなように、本発明による円筒リニアモータ(磁気回路の基本単位ないしこれを複数回繰り返したもの)において、スロット数Mと極数Pの比M/Pは、3/4より大きく、3/2より小さい。つまり、
3/4<M/P<3/2 …(6)
の関係を満足する。一方、固定子突極3bのピッチτs、永久磁石11のピッチτpとの間に、P×τp=M×τsの関係があるので、本発明による円筒リニアモータにおいて、永久磁石11のピッチτpと固定子突極3bのピッチτsの比τp/τsは、
3/4<τp/τs<3/2 …(7)
の関係を満足する。
As is apparent from FIG. 21, in the cylindrical linear motor according to the present invention (the basic unit of the magnetic circuit or a repetition of this multiple times), the ratio M / P between the number of slots M and the number of poles P is greater than 3/4. Less than 3/2. In other words,
3/4 <M / P <3/2 (6)
Satisfy the relationship. On the other hand, since there is a relationship of P × τp = M × τs between the pitch τs of the stator
3/4 <τp / τs <3/2 (7)
Satisfy the relationship.
式(7)は、本発明による円筒リニアモータを特徴付ける重要な関係式である。これまで、式(1)〜式(5)と関連付けて、本発明による円筒リニアモータの構成、効果を述べてきたが、他方、本発明による円筒リニアモータは、式(7)を満足するように磁気回路を構成したものと言い換えることができる。すなわち、式(7)を満足する円筒リニアモータによれば、従来の円筒リニアモータと比較して、良好な推力を実現することができる。また、固定子鉄心の両端に補助突極を設けることで、さらに、良好なディテント力波形を実現することができる。 Expression (7) is an important relational expression that characterizes the cylindrical linear motor according to the present invention. Up to now, the configuration and effect of the cylindrical linear motor according to the present invention have been described in association with the equations (1) to (5). On the other hand, the cylindrical linear motor according to the present invention satisfies the equation (7). It can be paraphrased as a magnetic circuit. That is, according to the cylindrical linear motor that satisfies Expression (7), it is possible to realize a good thrust as compared with the conventional cylindrical linear motor. Further, by providing auxiliary salient poles at both ends of the stator core, a better detent force waveform can be realized.
次に、図22〜図24を用いて、本実施例の電磁サスペンションの構成について説明する。なお、以下の例では、自動車用の電磁サスペンションを例にして説明する。
図22は、本実施例の電磁サスペンションの構成を示すシステムブロック図である。図23は、本実施例の電磁サスペンションの要部構成を示すブロック図である。図24は、本実施例の電磁サスペンションに用いるドライバ回路の構成を示すブロック図である。
Next, the configuration of the electromagnetic suspension of this embodiment will be described with reference to FIGS. In the following example, an electromagnetic suspension for automobiles will be described as an example.
FIG. 22 is a system block diagram showing the configuration of the electromagnetic suspension of this example. FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of the electromagnetic suspension according to the present embodiment. FIG. 24 is a block diagram showing the configuration of the driver circuit used in the electromagnetic suspension of this embodiment.
図22において、電磁サスペンションは、円筒リニアモータを含むサスペンションユニット100FL,100FR,100RL,100RRと、円筒リニアモータを駆動するドライバ300(300FL,300FR,300RL,300RR)とから構成される。サスペンションユニット100FL,100FR,100RL,100RRの中の円筒リニアモータの構成は、図1に示したとおりである。 In FIG. 22, the electromagnetic suspension includes suspension units 100FL, 100FR, 100RL, and 100RR including a cylindrical linear motor, and a driver 300 (300FL, 300FR, 300RL, and 300RR) that drives the cylindrical linear motor. The configuration of the cylindrical linear motor in the suspension units 100FL, 100FR, 100RL, and 100RR is as shown in FIG.
サスペンションユニット100FLは、左前輪側部材と車体の間に介装され、サスペンションユニット100FRは、右前輪側部材と車体の間に介装される。サスペンションユニット100RLは、左後輪側部材と車体の間に介装され、サスペンションユニット100RRは、右後輪側部材と車体の間に介装される。 The suspension unit 100FL is interposed between the left front wheel side member and the vehicle body, and the suspension unit 100FR is interposed between the right front wheel side member and the vehicle body. The suspension unit 100RL is interposed between the left rear wheel side member and the vehicle body, and the suspension unit 100RR is interposed between the right rear wheel side member and the vehicle body.
ドライバ300FL,300FR,300RL,300RRは、各車輪に対応するサスペンションタワー部に設けられている。ドライバ300(300FL,300FR,300RL,300RR)には、DC36Vの高圧電源(バッテリ)BHが接続されている。 Drivers 300FL, 300FR, 300RL, and 300RR are provided in the suspension tower corresponding to each wheel. A high voltage power source (battery) BH of DC36V is connected to the driver 300 (300FL, 300FR, 300RL, 300RR).
ドライバ300は、CANバスを介して、サスペンションコントロールユニット(SCU)200に接続されている。SCU200は、車両の振動の抑制や、車両の姿勢の制御すべく、ドライバ300に駆動指令を出力して、サスペンションユニット100FL,100FR,100RL,100RRの中の円筒リニアモータが発生する推進力を制御するとともに、円筒リニアモータの起電力を用いて車体の減衰力を制御する。
The
SCU200には、車体の上下振動を検出する第1,第2、第3上下加速度センサ210A,210B,210Cと、車輪の速度を検出する車輪速センサ220と、ハンドルの回転角を検出するハンドル角センサ230と、ブレーキが踏み込まれたか否かを検出するブレーキセンサ240とが接続されている。第1上下加速度センサ210Aは、右前輪のサスペンションタワー部に設けられ、第2上下加速度センサ210Bは、左前輪のサスペンションタワー部に設けられ、第3上下加速度210Cは、車体後部のトランク内に設けられている。
The
SCU200は、第1,第2、第3上下加速度センサ210A,210B,210Cと、車輪速センサ220と、ハンドル角センサ230と、ブレーキセンサ240と、図1にて説明したストロークセンサ190からの信号に基づいて、車両の振動,姿勢の変化や車両の不安定な挙動を抑制するように、また、車速や運転者のハンドル操作やブレーキ操作に対して車両がより安定するように各輪のサスペンションユニット100FL,100FR,100RL,100RRに対する制御量を決定し、ドライバ300に対して円筒リニアモータの駆動信号を出力する。
The
次に、図23,図24を用いて、ドライバ300の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図23に示すように、円筒リニアモータのU相コイル(固定子巻線)2(U),V相コイル(固定子巻線)2(V),W相コイル(固定子巻線)2(W)は、Y結線されている。ドライバ200は、U相,V相,W相の駆動電流を、各相コイルに供給する。磁極位置センサ170A,170Bによって検出された磁極位置信号は、ドライバ300に入力する。ストロークセンサ190によって検出されたストローク量信号は、ドライバ300を介してCANバスにより、SCU200に入力する。
As shown in FIG. 23, a U-phase coil (stator winding) 2 (U), a V-phase coil (stator winding) 2 (V), a W-phase coil (stator winding) 2 ( W) is Y-connected. The
図24に示すように、ドライバ300は、ドライバCPU310と、PMW信号生成器320と、半導体スイッチング素子330とから構成されている。半導体スイッチング素子330は、U相上アームMOS−FET332UUと、U相下アームMOS−FET332LUと、V相上アームMOS−FET332UVと、V相下アームMOS−FET332LVと、W相上アームMOS−FET332UWと、W相下アームMOS−FET332LWとから構成されている。ドライバCPU310は、CANバスCANを介してSCU200からのサスペンション駆動指令に基づいて、半導体スイッチング素子330をPWM駆動するための制御信号を出力する。PWM信号生成器320は、ドライバCPU310からの制御信号に基づいて、半導体スイッチング素子330を構成する各MOSーFETのゲートにオンオフ駆動信号を供給する。
As shown in FIG. 24, the
1…固定子
2…固定子巻線
3…固定子鉄心
3a…固定子鉄心ヨーク
3b…固定子鉄心歯部(固定子突極)
3c…補助突極
10…移動子
11…永久磁石
12…移動子鉄心
DESCRIPTION OF
3c ... auxiliary
Claims (3)
前記固定子は、
複数の固定子突極を有する固定子鉄心と、
この固定子鉄心の隣接する2つの前記固定子突極と固定子鉄心ヨークとによって形成された複数のスロット内にそれぞれ挿入された3相の固定子巻線とからなり、
前記移動子は、移動子鉄心に固定された複数の永久磁石からなり、
前記固定子突極のピッチτsと、前記永久磁石のピッチτpが、τp:τs=6:5又は6:7であり、
前記固定子鉄心の両端に位置する端部の前記固定子突極のさらに外側に配置された補助突極を備え、
該補助突極は、前記固定子鉄心と接する側が円筒形状であり、その端部側で前記移動子側の面が所定角度で前記移動子側から外周側に徐々に遠ざかる円錐台形状を有することを特徴とする電磁サスペンション。 A suspension unit including a cylindrical linear motor, and a cylindrical linear motor that is arranged with a gap between the stator and the stator and is movable linearly with respect to the stator ; An electromagnetic suspension composed of a driver for driving the cylindrical linear motor and attached between the vehicle body and the wheel,
The stator is
A stator core having a plurality of stator salient poles;
The stator core includes three-phase stator windings respectively inserted into a plurality of slots formed by two adjacent stator salient poles and a stator core yoke .
The moving element is composed of a plurality of permanent magnets fixed to the moving element core.
The pitch τs of the stator salient poles and the pitch τp of the permanent magnets are τp: τs = 6: 5 or 6: 7,
An auxiliary salient pole disposed on the outer side of the stator salient pole at the end located at both ends of the stator core;
The auxiliary salient pole has a cylindrical shape on the side in contact with the stator iron core, and has a truncated cone shape in which the surface on the moving element side gradually moves away from the moving element side to the outer peripheral side at a predetermined angle. Electromagnetic suspension characterized by.
鉄粉を圧縮して前記固定子鉄心を成形したことを特徴とする電磁サスペンション。 The electromagnetic suspension according to claim 1, wherein
An electromagnetic suspension, wherein the stator iron core is formed by compressing iron powder.
この電磁サスペンションの前記リニアモータの前記固定子巻線に通電する電流を制御する制御手段と、
前記車体の運動を検出する運動検出手段とを有する車両であって、
前記リニアモータの前記固定子は、
複数の固定子突極を有する固定子鉄心と、
この固定子鉄心の隣接する2つの前記固定子突極と固定子鉄心ヨークとによって形成された複数のスロット内にそれぞれ挿入された3相の固定子巻線とからなり、
前記移動子は、移動子鉄心に固定された複数の永久磁石からなり、
前記固定子突極のピッチτsと、前記永久磁石のピッチτpが、τp:τs=6:5又は6:7であり、
前記固定子鉄心の両端に位置する端部の前記固定子突極のさらに外側に配置された補助突極を備え、
該補助突極は、前記固定子鉄心と接する側が円筒形状であり、その端部側で前記移動子側の面が所定角度で前記移動子側から外周側に徐々に遠ざかる円錐台形状を有し、
前記制御手段は、前記運動検出手段によって検出された車体の運動を抑制するように、前記固定子巻線に流す電流を制御することを特徴とする車両。 A stator of cylindrical shape having a stator winding, while being arranged with a gap relative to the stator, the linear motor composed of a linearly movable mover relative to the stator An electromagnetic suspension attached between the vehicle body and the wheel, comprising a suspension unit including a driver that drives the cylindrical linear motor ,
Control means for controlling a current to be supplied to the stator winding of the linear motor of the electromagnetic suspension;
A vehicle having motion detection means for detecting motion of the vehicle body,
The stator of the linear motor is
A stator core having a plurality of stator salient poles;
The stator core includes three-phase stator windings respectively inserted into a plurality of slots formed by two adjacent stator salient poles and a stator core yoke .
The moving element is composed of a plurality of permanent magnets fixed to the moving element core.
The pitch τs of the stator salient poles and the pitch τp of the permanent magnets are τp: τs = 6: 5 or 6: 7,
An auxiliary salient pole disposed on the outer side of the stator salient pole at the end located at both ends of the stator core;
The auxiliary salient pole has a cylindrical shape on the side in contact with the stator core, and has a truncated cone shape whose surface on the end side is gradually away from the mover side to the outer periphery side at a predetermined angle. ,
The vehicle characterized in that the control means controls a current flowing through the stator winding so as to suppress the movement of the vehicle body detected by the movement detection means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009200700A JP5184468B2 (en) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | Electromagnetic suspension and vehicle using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009200700A JP5184468B2 (en) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | Electromagnetic suspension and vehicle using the same |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006174880A Division JP2008005665A (en) | 2006-06-26 | 2006-06-26 | Cylindrical linear motor and vehicle using it |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009291069A JP2009291069A (en) | 2009-12-10 |
JP5184468B2 true JP5184468B2 (en) | 2013-04-17 |
Family
ID=41459676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009200700A Active JP5184468B2 (en) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | Electromagnetic suspension and vehicle using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5184468B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5700193B2 (en) * | 2010-02-05 | 2015-04-15 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Linear actuator and suspension device using the same |
JP5574173B2 (en) * | 2010-03-18 | 2014-08-20 | 株式会社安川電機 | Permanent magnet type synchronous linear motor and table feeding device using the same |
CN102306996B (en) * | 2011-08-26 | 2013-01-16 | 北京航空航天大学 | Cylindrical linear motor |
JP6387235B2 (en) | 2014-03-12 | 2018-09-05 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | Linear motor |
JP6373022B2 (en) | 2014-03-12 | 2018-08-15 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | Linear motor |
CN105546010B (en) * | 2016-01-22 | 2017-06-27 | 山东理工大学 | Three-phase electric excitation biconvex electrode telescopic shock absorber |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH088764B2 (en) * | 1985-11-08 | 1996-01-29 | 株式会社日立製作所 | Permanent magnet field type brushless motor |
JP2001280416A (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Tokico Ltd | Electromagnetic suspension device and its control method |
JP2001352747A (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-21 | Aida Eng Ltd | Linear motor and press molding machine using the same as drive source |
JP3717446B2 (en) * | 2001-11-19 | 2005-11-16 | 山洋電気株式会社 | Linear motor armature and linear motor |
JP2005240984A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Hitachi Ltd | Electromagnetic suspension device |
JP4264021B2 (en) * | 2004-04-05 | 2009-05-13 | 山洋電気株式会社 | Cylinder type linear synchronous motor |
JP4574224B2 (en) * | 2004-05-12 | 2010-11-04 | 山洋電気株式会社 | Linear motor |
JP2006101678A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Hitachi Ltd | Linear motor and its manufacturing method |
-
2009
- 2009-08-31 JP JP2009200700A patent/JP5184468B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009291069A (en) | 2009-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008005665A (en) | Cylindrical linear motor and vehicle using it | |
US9627936B2 (en) | Permanent magnet motor | |
JP4576406B2 (en) | Electric motor | |
JP5287824B2 (en) | motor | |
JP2006187079A (en) | Cylindrical linear motor, electromagnetic suspension and vehicle employing it | |
EP2180580A2 (en) | Motor | |
JP5184468B2 (en) | Electromagnetic suspension and vehicle using the same | |
JP2008283785A (en) | Switched reluctance motor | |
WO2006118219A1 (en) | Motor and control device thereof | |
JP2003009486A (en) | Variable speed motor | |
CN204258453U (en) | A kind of stator and accordingly brshless DC motor and three-phase switch reluctance machine | |
JP5538984B2 (en) | Permanent magnet motor | |
JP2008301652A (en) | Permanent magnet type rotating electric machine and electric power steering arrangement using the same | |
JP2004343903A (en) | Rotary linear synchronous motor | |
US20080290754A1 (en) | AC Motor | |
JP4652382B2 (en) | Permanent magnet type brushless motor for electric power steering system | |
JP5885423B2 (en) | Permanent magnet rotating electric machine | |
JP2007089260A (en) | Linear synchronous motor | |
JP2007306798A (en) | Permanent magnet type brushless motor for electric power-steering system | |
JP5739254B2 (en) | Control device for synchronous motor | |
JP4172482B2 (en) | Connection pattern switching device | |
US8395294B2 (en) | AC motor with loop windings and improved magnetic flux paths | |
JP2007166798A (en) | Dynamo-electric machine, compressor, blower, and air conditioner | |
JP2012147623A (en) | Coreless motor, robot hand mounted with coreless motor and robot | |
JP4652381B2 (en) | Permanent magnet type brushless motor for electric power steering system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090902 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100331 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20100331 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120409 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121016 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121217 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130115 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130116 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5184468 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160125 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |