JP5511713B2 - Linear motor - Google Patents
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Description
この発明は、固定子のストローク全体の一部に対向するように可動子の永久磁石が配置されたリニアモータに関し、特に固定子に対して可動子が相対移動する際のコギング力を抑制するための可動子構造に関するものである。 The present invention relates to a linear motor in which a permanent magnet of a mover is arranged so as to face a part of the entire stroke of the stator, and particularly to suppress cogging force when the mover moves relative to the stator. This relates to the mover structure.
一般に、工作機械や半導体製造装置などの産業機械においては、テーブル送りや搬送機器のアクチュエータに対し、高速化および高精度化の要求が高いことから、近年では、工作機械などにダイレクト駆動のリニアモータがよく用いられるようになっている。 In general, in industrial machines such as machine tools and semiconductor manufacturing equipment, there is a high demand for high speed and high precision for actuators for table feed and transfer equipment. Is often used.
リニアモータは、回転型サーボモータおよびボールネジを組み合わせた駆動方式に比べて、高精度特性および高加速度特性を得ることができ、かつバックラッシュや摩擦による応答誤差が生じないことから、高精度システムを構築する場合に適している。 Compared with a drive system that combines a rotary servo motor and a ball screw, a linear motor can achieve high accuracy and acceleration characteristics, and no response error due to backlash or friction. Suitable for building.
リニアモータは、固定子と、固定子に対して相対移動自在な可動子とを備えており、一般的な固定子は、磁石板の上に複数の永久磁石を配置して構成され、隣接する永久磁石は、互いに異極となるように着磁されている。また、可動子の複数のティースには、それぞれコイルが巻回されている。 The linear motor includes a stator and a mover that can move relative to the stator. The general stator is configured by arranging a plurality of permanent magnets on a magnet plate, and is adjacent to the stator. The permanent magnets are magnetized so as to have different polarities. A coil is wound around each of the teeth of the mover.
前述の回転型サーボモータおよびボールネジを組み合わせた駆動方式の場合には、限界速度以下で運転する必要があるのでストロークに制限があるが、リニアモータの場合には、限界速度やストローク制限の問題は理論上生じない。 In the case of the drive system that combines the rotary servo motor and the ball screw described above, it is necessary to operate at a speed lower than the limit speed, so the stroke is limited. However, in the case of a linear motor, the problem of the limit speed and stroke limit is It does not occur in theory.
しかし、上記構成のリニアモータにおいては、長ストローク化すると、必要とする永久磁石数が増加するうえ、高推力化を目的として、永久磁石にネオジム磁石が多く用いられることから、リニアモータが高価になる原因となっている。
そこで、低コスト化を目的として、ストローク全体の一部に永久磁石を配置したリニアモータが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
However, in the linear motor having the above configuration, when the stroke is increased, the number of required permanent magnets is increased, and a large number of neodymium magnets are used as permanent magnets for the purpose of increasing the thrust. It has become a cause.
Therefore, for the purpose of reducing the cost, a linear motor in which a permanent magnet is arranged in a part of the entire stroke has been proposed (for example, see Patent Document 1).
特許文献１に記載の従来のリニアモータは、隣り合う各２つの磁極が互いに異なる極性を有するように配置された磁極列（可動子）と、磁極列に対向するように配列された電機子列（可動子）と、磁極列と電機子列との間に位置するように配置されかつ互いに間隔を隔てて所定方向に並んだ所定数の軟磁性体（固定子）とにより構成され、電機子列の磁極数と、磁極列の磁極数と、軟磁性体の磁極数との比が「１：Ｍ：（１＋Ｍ）／２」（Ｍ＞０、かつＭ≠１）に設定されている。
A conventional linear motor described in
従来のリニアモータは、特許文献１に記載のように、コギング力を低減するための構成を備えていないので、固定子に対する可動子の相対移動時にコギング力が発生して、位置決め精度が悪化するうえ、リニアスケール調整作業時の妨げになるという課題があった。
Since the conventional linear motor does not have a configuration for reducing the cogging force as described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、移動可能なストローク全体の一部に対向するように可動子の永久磁石が配置されたリニアモータにおいて、コギング力の低減を実現したリニアモータを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a linear motor in which a mover permanent magnet is arranged so as to face a part of the entire movable stroke, the cogging force is reduced. It aims at obtaining the linear motor which realized.
この発明に係るリニアモータは、固定子と、固定子に対して相対移動自在に配置された可動子とを備え、固定子は、可動子の進行方向に沿って一定のピッチで配列された複数の軟磁性体の磁極により構成され、可動子は、固定子の両面に対して所定のギャップを隔てて対向配置された第１および第２の構造体からなり、第１の構造体は、固定子の一方の面に対向配置された複数のティースと、複数のティースの各々に巻回されたコイルとからなり、第２の構造体は、固定子の他方の面に対向配置された複数の永久磁石と、永久磁石を位置決め固定するコアとからなり、複数の永久磁石は、隣り合う磁極が互いに異極となるように配置されたリニアモータであって、第１および第２の構造体は、進行方向にｎ分割（ｎは自然数）され、第１および第２の構造体の分割部の離間距離は、一定の磁極ピッチτに対して、τ／ｎ＋ｍ・τ（ｍは０以上の整数）に設定され、第１および第２の構造体は進行方向に２分割され、２分割された第１の構造体のうち、一方のコイル配置は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、・・・の順に設定され、他方のコイル配置は、Ｕの逆相、Ｖの逆相、Ｗの逆相、・・・の順に設定されたものである。 A linear motor according to the present invention includes a stator and a mover disposed so as to be relatively movable with respect to the stator, and the stator is a plurality of stators arranged at a constant pitch along the moving direction of the mover. The movable element is composed of first and second structures that are arranged to face both surfaces of the stator with a predetermined gap therebetween, and the first structure is fixed. The second structure includes a plurality of teeth disposed opposite to one surface of the stator, and a coil wound around each of the plurality of teeth. The second structure includes a plurality of teeth disposed opposite to the other surface of the stator. The permanent magnet includes a permanent magnet and a core for positioning and fixing the permanent magnet. The plurality of permanent magnets are linear motors arranged so that adjacent magnetic poles are different from each other, and the first and second structures are , Divided into n in the traveling direction (n is a natural number) Distance divided portions of the second structure, for a constant magnetic pole pitch τ, τ / n + m · τ (m is an integer of 0 or more) is set to, the first and second structures moving direction In the first structure that is divided into two, one coil arrangement is set in the order of U phase, V phase, W phase,..., And the other coil arrangement is the reverse phase of U. , V reverse phase, W reverse phase,...
この発明によれば、ストローク全体の一部に可動子の永久磁石が配置されたリニアモータにおいて、安価な構成で、コギング１ｆ成分（ｆは基本波成分）をキャンセル可能な可動子構造を実現することにより、可動子の移動時におけるコギング力を抑制することができる。 According to the present invention, in a linear motor in which a mover permanent magnet is arranged in a part of the entire stroke, a mover structure capable of canceling a cogging 1f component (f is a fundamental wave component) is realized with an inexpensive configuration. Thereby, the cogging force at the time of movement of a needle | mover can be suppressed.
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るリニアモータ１００を示す断面図である。
図１において、リニアモータ１００は、固定子１と、固定子１に対して相対移動自在な可動子２とにより構成されている。
1 is a sectional view showing a
In FIG. 1, a
固定子１は、移動可能なストローク全体にわたって固定配置された複数の軟磁性体の磁極１１からなり、各磁極１１は、一定の磁極ピッチτを隔てて進行方向に沿って並べて構成されている。なお、磁極１１の材質としては、安価に製作したい場合には鉄が用いられる。また、磁極部の渦電流損を低減したい場合には、電磁鋼板を積層して構成される。
The
可動子２は、固定子１に対向する第１および第２の構造体２１、２２からなり、第１および第２の構造体２１、２２は、固定子１のストローク全体の一部の両面に対し、所定のギャップＧ１、Ｇ２を介して対向配置するようにそれぞれ位置決め支持されている。各ギャップＧ１、Ｇ２は同一値であってもよい。
The
第１の構造体２１は、コイル４が巻回された複数のティース３により構成され、第２の構造体２２は、複数の永久磁石５が固定子対向面に貼り付けられたコア６により構成されている。
第１および第２の構造体２１、２２は、それぞれ進行方向に２分割されており、固定子１の磁極１１の磁極ピッチτに対して、τ／２となるように離間配置されている。
The
The first and
第１の構造体２１において、ティース３は、固定子１の磁極１１の磁極ピッチτと同一のピッチで配列されている。
一方、第２の構造体２２において、永久磁石５は、磁極ピッチτよりも短いピッチで配列され、かつ隣り合う磁極が互いに異極となるように配置されている。
なお、可動子２のティース３やコア６も、固定子１の磁極１１と同様に、渦電流損低減を実現するためには、電磁鋼板を積層して構成することが望ましい。
In the
On the other hand, in the
In addition, similarly to the
図１に示したリニアモータ１００の場合、第１の構造体２１のティース３の数は「６」、第２の構造体２２の永久磁石５の数は「８」、ティース３（磁極ピッチτと同ピッチ）に対向する磁極１１の数は「６」であり、ティース３の数「６」と磁極の数「６」とが等しい。
したがって、可動子２（第１および第２の構造体２１、２２）が離間配置されていない場合には、コギング１ｆ成分（および、その倍数成分）が発生する。
In the case of the
Therefore, when the mover 2 (the first and
しかし、図１のリニアモータ１００のように、ストローク全体の一部に永久磁石５を配置した構成において、第１および第２の構造体２１、２２を進行方向にτ／２だけ離間配置することにより、可動子２の分割部で発生するコギング１ｆ成分の位相が１８０°だけシフトするので、コギング１ｆ成分を低減することが可能である。
However, in the configuration in which the
なお、２分割でコギング１ｆ成分の位相が実質的に１８０°（＋ｍ・３６０°）ずれていればよいので、分割部の離間距離（ずらし量）は、τ／２に限定されることはなく、０以上の整数ｍを用いて、ｍ・τ＋τ／２に設定してもよい。
また、図１においては、可動子２を２分割した場合を示したが、ｎ分割（ｎは自然数）した場合には、第１および第２の構造体２１、２２の分割部の離間距離は、磁極ピッチτに対して、τ／ｎ＋ｍ・τに設定されることになる。
Note that the phase of the cogging 1f component only needs to be substantially 180 ° (+ m · 360 °) shifted in two divisions, so the separation distance (shift amount) of the divided portions is not limited to τ / 2. The integer m greater than or equal to 0 may be used to set m · τ + τ / 2.
In addition, FIG. 1 shows the case where the
さらに、図１においては、各ティース３に対するコイル４の巻線が容易となるように、分割部をギャップとしたが、図２に示すように、進行方向に分割された第１および第２の構造体２１、２２の間にスペーサ７を配置して、ティース３を一体構成としてもよい。
Further, in FIG. 1, the divided portion is a gap so that the winding of the
図２の場合、スペーサ７の材質は、磁性体または非磁性体のいずれであってもよく、第２の構造体２１（ティース３）をスペーサ７と一体化することもできる。
同様に、スペーサ７を磁性体とした場合には、第２の構造体２２（永久磁石５を貼り付けるコア６）も進行方向にスペーサ７と一体化構成として、実質的にスペーサ７を省略することができる。この場合、部品点数が削減されて製造コストを低減することができる。
In the case of FIG. 2, the material of the spacer 7 may be either a magnetic material or a non-magnetic material, and the second structure 21 (the teeth 3) can be integrated with the spacer 7.
Similarly, when the spacer 7 is made of a magnetic material, the second structure 22 (
以上のように、この発明の実施の形態１（図１、図２）に係るリニアモータ１００は、固定子１と、固定子１に対して相対移動自在に配置された可動子２とを備えている。
固定子１は、可動子２の進行方向に沿って一定の磁極ピッチτで配列された複数の軟磁性体の磁極１１により構成されている。
As described above, the
The
可動子２は、固定子１の両面に対して所定のギャップＧ１、Ｇ２を隔てて対向配置された第１および第２の構造体２１、２２により構成されている。
第１の構造体２１は、固定子１の一方の面に対向配置された複数のティース３と、複数のティース３の各々に巻回されたコイル４により構成されている。
The
The
第２の構造体２２は、固定子１の他方の面に対向配置された複数の永久磁石５と、永久磁石５を位置決め固定するコア６により構成され、複数の永久磁石５は、隣り合う磁極が互いに異極となるように配置されている。
The
第１および第２の構造体２１、２２は、進行方向にｎ分割され、第１および第２の構造体２１、２２の分割部の離間距離は、磁極ピッチτに対して、τ／ｎ＋ｍ・τに設定されている。
The first and
具体的には、磁極ピッチτと同ピッチのティース３の数は、ティース３に対向する軟磁性体の磁極１１の数と等しい値に設定されており、この場合に、可動子２（図１、図２）の分割構成を適用することによりコギング１ｆ成分をキャンセルすることができる。
Specifically, the number of
すなわち、ストローク全体の一部に可動子２の永久磁石５が配置され、ティース３の数「６」が対向する磁極１１の数「６」と等しい値に設定されたリニアモータ１００において、安価な構成でコギング１ｆ成分を低減することができる。
That is, in the
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１、図２）では、コイル４の相配置について具体的に言及しなかったが、図３に示すように、２分割された第１の構造体２１の各々において、ティース３に巻回されたコイル４の相配置順序を、一方ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相、・・・と設定し、他方ではＵの逆相、Ｖの逆相、Ｗの逆相、・・・と設定してもよい。
In the first embodiment (FIGS. 1 and 2), the phase arrangement of the
図３はこの発明の実施の形態２に係るリニアモータ１００を示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図３において、進行方向に２分割された第１の構造体２１の各々のティース３に巻回されたコイル４は、分割部の前後で逆相となるように配置されている。
すなわち、第１の構造体２１の一方においては、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順序であるのに対し、他方においては、Ｕの逆相、Ｖの逆相、Ｗの逆相の順序となっている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a
In FIG. 3, the
That is, one of the
以上のように、この発明の実施の形態２（図３）に係るリニアモータ１００によれば、第１および第２の構造体２１、２２は進行方向に２分割され、２分割された第１の構造体２１のうち、一方のコイル配置は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、・・・の順に設定され、他方のコイル配置は、Ｕの逆相、Ｖの逆相、Ｗの逆相、・・・の順に設定されているので、分布巻係数（≦１．０）を最大値「１．０」に設定することができ、前述のコギング低減効果に加えて、リニアモータ１００を高効率に駆動することができる。
As described above, according to the
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２（図１〜図３）では、３相の磁束バランスについて考慮しなかったが、３相の磁束バランスを改善するために、図４に示すように、分割された第２の構造体２２Ａの各両端に位置する永久磁石５Ａの進行方向幅Ｌ２を、他の中間位置の永久磁石５の進行方向幅Ｌ１よりも大きい値に設定してもよい。
In the first and second embodiments (FIGS. 1 to 3), the three-phase magnetic flux balance was not considered. However, in order to improve the three-phase magnetic flux balance, the three-phase magnetic flux balance is divided as shown in FIG. The traveling direction width L2 of the
図４はこの発明の実施の形態３に係るリニアモータ１００Ａを示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a
図５は前述の実施の形態２（図３）の構成における磁束波形を各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）ごとに示す説明図であり、横軸は電気角［°］、縦軸は磁束φ［％］を示している。
図５において、Ｖ相（□特性参照）のピークを１００％とした場合に、Ｕ相およびＷ相（■特性、黒三角特性参照）のピークは６５％程度しかないことが分かる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the magnetic flux waveform in the configuration of the above-described second embodiment (FIG. 3) for each phase (U, V, W), where the horizontal axis represents the electrical angle [°] and the vertical axis represents the magnetic flux φ. [%].
In FIG. 5, when the peak of the V phase (see □ characteristics) is 100%, the peak of the U phase and the W phase (see ■ characteristics and black triangle characteristics) is only about 65%.
図５のような磁束波形となる原因として、Ｖ相は、２分割された第１および第２の構造体２１、２２（図３参照）の中央に配置されていることから磁束φを集め易いのに対し、Ｕ相およびＷ相は、２分割された第１および第２の構造体２１、２２の両端に配置されていることから、磁束φを集めにくくなっていることが考えられる。
The cause of the magnetic flux waveform as shown in FIG. 5 is that the V phase is arranged at the center of the two divided first and
そこで、この発明の実施の形態３（図４）においては、分割された第２の構造体２２Ａの両端に位置する永久磁石５Ａの進行方向幅Ｌ２を、他の中央部の永久磁石５の進行方向幅Ｌ１よりも長く設定することにより、Ｕ相およびＷ相の磁束φを向上させる構成としている。
Therefore, in the third embodiment (FIG. 4) of the present invention, the traveling direction width L2 of the
これにより、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のアンバランス（図５参照）が解消されて磁束特性が改善するので、前述のコギング低減効果に加えて、リニアモータ１００Ａを高効率に駆動することができる。
This eliminates the unbalance (see FIG. 5) of the three phases (U, V, W) and improves the magnetic flux characteristics. In addition to the above-described cogging reduction effect, the
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図４）では、３相の磁束バランスを改善するために、両端に位置する永久磁石５Ａの進行方向幅Ｌ２を、中央部の永久磁石５の進行方向幅Ｌ１よりも大きい値に設定したが、図６に示すように、分割された第２の構造体２２Ｂの両端に位置する永久磁石５Ｂの残留磁束密度を、他の中間位置の永久磁石５の残留磁束密度よりも大きい値に設定してもよい。
In the third embodiment (FIG. 4), in order to improve the three-phase magnetic flux balance, the traveling direction width L2 of the
図６はこの発明の実施の形態４に係るリニアモータ１００Ｂを示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a linear motor 100B according to
図６においては、図５に示した３相アンバランスを解消するために、分割された第２の構造体２２Ｂの両端に位置する永久磁石５Ｂの残留磁束密度を、他の永久磁石５の残留磁束密度よりも大きい値に設定している。すなわち、永久磁石５Ｂは、他の永久磁石５よりも保持力の大きい磁性材料で構成されている。
これにより、前述の実施の形態３と同様に、３相の磁束バランスが改善するので、前述のコギング低減効果に加えて、リニアモータ１００Ｂを高効率に駆動することができる。
In FIG. 6, in order to eliminate the three-phase imbalance shown in FIG. 5, the residual magnetic flux density of the
As a result, the three-phase magnetic flux balance is improved as in the third embodiment, so that the linear motor 100B can be driven with high efficiency in addition to the cogging reduction effect described above.
実施の形態５．
なお、上記実施の形態３、４（図４、図６）では、３相の磁束バランスを改善するために、第２の構造体２２Ａ、２２Ｂの各両端部の永久磁石５Ａ、５Ｂの磁束特性を向上させたが、図７に示すように、分割された第１の構造体２１Ｃの両端に位置するティース３Ｃの先端部３０の長さを、他の中間位置のティース３の先端部の長さとは異なる値に設定してもよい。
In the third and fourth embodiments (FIGS. 4 and 6), in order to improve the three-phase magnetic flux balance, the magnetic flux characteristics of the
図７はこの発明の実施の形態５に係るリニアモータ１００Ｃを示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a linear motor 100C according to
図７においては、３相のアンバランスを解消するために、分割された第１の構造体２１Ｃの両端に位置するティース３Ｃの先端部３０（外側）が、他の中央部のティース３の先端部よりも長くなるように伸張されている。
In FIG. 7, in order to eliminate the three-phase imbalance, the tips 30 (outside) of the
これにより、両端部に位置するＵ相およびＷ相が磁束φを集める範囲が拡大するので、前述と同様に、前述のコギング低減効果に加えて３相アンバランスが改善し、リニアモータ１００Ｃを高効率に駆動することができる。
なお、図７においては、両端に位置するティース３Ｃの先端部３０の長さを伸張させたが、リニアモータ１００Ｃの設計構造に応じて、他のティース３の先端部長さよりも短い値にも設定され得る。
As a result, the U-phase and W-phase located at both ends expand the range in which the magnetic flux φ is collected. Thus, in the same way as described above, the three-phase imbalance is improved in addition to the above-described cogging reduction effect, and the linear motor 100C is increased. It can be driven efficiently.
In FIG. 7, the length of the
実施の形態６．
なお、上記実施の形態１〜５（図１〜図７）では、主としてコギング１ｆのみを低減するための構成について述べたが、コギング１ｆのみならず、１ｆの倍数のコギングを低減するために、図８に示すように、第２の構造体２２Ｄの永久磁石５Ｄをそれぞれ積層方向に分割し、積層方向に分割された各永久磁石５１、５２を、磁極ピッチτよりも小さい範囲内で互いにずらして配置してもよい。
In the first to fifth embodiments (FIGS. 1 to 7), the configuration for mainly reducing the cogging 1f has been described. However, in order to reduce not only the cogging 1f but also a cogging of multiples of 1f, As shown in FIG. 8, the permanent magnet 5D of the second structure 22D is divided in the stacking direction, and the
図８はこの発明の実施の形態６に係るリニアモータ１００Ｄを示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｄ」を付して詳述を省略する。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a
図８においては、コギング１ｆのみならず、他のコギング成分も低減するために、永久磁石５Ｄを積層方向に分割して永久磁石５１、５２とし、互いにずらして配置する構成としている。
すなわち、永久磁石５１、５２のずらし量を磁極ピッチτよりも小さく設定することにより、コギング１ｆ成分とは異なる成分（低減要求に応じて設定される）を低減可能となる。
In FIG. 8, in order to reduce not only the cogging 1 f but also other cogging components, the
That is, by setting the shift amount of the
具体的には、永久磁石５１、５２のずらし量は、たとえばコギング６ｆ成分を低減するためには「τ／１２」に設定され、コギングｐｆ成分（ｐは自然数）を低減するためには「τ／２ｐ」に設定される。
これにより、可動子２Ｄの移動時におけるコギング力をさらに効果的に抑制することができる。
Specifically, the shift amount of the
Thereby, the cogging force at the time of movement of the needle | mover 2D can be suppressed more effectively.
実施の形態７．
なお、上記実施の形態６（図８）では、コギング１ｆのみならず、他のコギング成分を低減するために、第２の構造体２２Ｄの永久磁石５Ｄを積層方向に分割して互いにずらして配置したが、図９に示すように、第１の構造体２１Ｅのティース３Ｅをそれぞれ積層方向に分割し、積層方向に分割された各ティース３１、３２を、磁極ピッチτよりも小さい範囲内で互いにずらして配置してもよい。
Embodiment 7 FIG.
In the sixth embodiment (FIG. 8), in order to reduce not only the cogging 1f but also other cogging components, the permanent magnets 5D of the second structural body 22D are divided in the stacking direction and shifted from each other. However, as shown in FIG. 9, the
図９はこの発明の実施の形態７に係るリニアモータ１００Ｅを示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｅ」を付して詳述を省略する。
図９においては、他のコギング成分を低減するために、第１の構造体２１Ｅのティース３Ｅを積層方向に分割してティース３１、３２とし、互いにずらして配置する構成としている。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a
In FIG. 9, in order to reduce other cogging components, the
この場合も、前述と同様に、コギングｐｆ成分（ｐは自然数）を低減するためには、各ティース３１、３２のずらし量を「τ／２ｐ」に設定すればよい。
これにより、可動子２Ｄの移動時におけるコギング力をさらに効果的に抑制することができる。
Also in this case, as described above, in order to reduce the cogging pf component (p is a natural number), the shift amount of each of the
Thereby, the cogging force at the time of movement of the needle | mover 2D can be suppressed more effectively.
また、図９では、ティース３１に対して、ティース３２の全体をずらして配置したが、図１０のように、ティース３２’の先端部３０’のみをずらす構成としてもよい。
この場合、コギング力を効果的に抑制することが可能なうえ、ティース３２’の巻線部がティース３１の巻線部と同一の直線形状となることから、巻線作業も容易となる。
In FIG. 9, the
In this case, the cogging force can be effectively suppressed, and the winding portion of the
実施の形態８．
なお、上記各実施の形態１〜７（図１〜図１０）では、可動子２、２Ａ〜３Ｅを進行方向に２分割する場合について述べたが、図１１に示すように、可動子２Ｆを進行方向に３分割してもよい。
In each of the first to seventh embodiments (FIGS. 1 to 10), the case where the
図１１はこの発明の実施の形態８に係るリニアモータ１００Ｆを示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｆ」を付して詳述を省略する。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a
図１１において、可動子２Ｆは、進行方向に３分割されており、分割された第１および第２の構造体２１Ｆ、２２Ｆは、それぞれτ／３だけ離間配置されている。
また、第１の構造体２１Ｆの各ティース３に巻回されたコイル４は、「Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相」、「Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相」、「Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相」の順序で配置されている。
In FIG. 11, the
In addition, the
これにより、３分割された可動子２Ｆの各コギングの位相が１２０°ずれるので、前述と同様に、コギング１ｆ成分を低減することが可能となる。
また、コイル４の配置を、「Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相」、「Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相」、「Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相」としたので、効率のよい駆動が可能となる。
As a result, each cogging phase of the
Moreover, since the arrangement of the
さらに、図１１のコイル配置によれば、３相コイルが端部および中央部にわたってバランスよく配置されているので、前述の２分割配置と比較して、３相アンバランスが生じにくくなり、さらに効率のよい駆動が可能となる。 Furthermore, according to the coil arrangement of FIG. 11, since the three-phase coil is arranged in a balanced manner across the end and the center, a three-phase imbalance is less likely to occur compared to the two-part arrangement described above, and further efficiency is improved. Can be driven well.
なお、上記各実施の形態１〜８では、第１の構造体のティースを、磁極ピッチτと同一ピッチで配列し、ティースの数と対向磁極数とを一致させた場合を示したが、第１の構造体のティースを、磁極ピッチτとは異なるピッチで配列してもよい。
この場合、低減すべきコギング成分が前述とは異なるが、リニアモータの設計構造に応じて、第１および第２の構造体の分割部の離間距離を適切に設定することにより、コギングを低減することができる。
In the first to eighth embodiments, the case where the teeth of the first structure are arranged at the same pitch as the magnetic pole pitch τ and the number of teeth and the number of opposed magnetic poles are matched is shown. The teeth of one structure may be arranged at a pitch different from the magnetic pole pitch τ.
In this case, although the cogging component to be reduced is different from that described above, cogging is reduced by appropriately setting the separation distance between the divided portions of the first and second structures according to the design structure of the linear motor. be able to.
また、上記各実施の形態１〜８では、それぞれ代表的な構成例について説明したが、各実施の形態の構成を任意に重複して適用することも可能であり、その場合、それぞれの作用効果を重複して得られることは言うまでもない。 Further, in each of the above-described first to eighth embodiments, typical configuration examples have been described. However, it is also possible to apply the configurations of the respective embodiments in an arbitrarily overlapping manner, and in that case, the respective effects are provided. Needless to say, it can be obtained in duplicate.
１ 固定子、２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｅ’、２Ｆ 可動子、３、３Ｃ、３Ｅ、３Ｅ’ ティース、４ コイル、５、５Ａ、５Ｂ、５Ｄ 永久磁石、６ コア、７ スペーサ、１１ 磁極、２１、２１Ｃ、２１Ｅ、２１Ｅ’、２１Ｆ 第１の構造体、２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｄ、２２Ｆ 第２の構造体、３０、３０’ ティースの先端部、３１、３２、３２’ 分割されたティース、５１、５２ 分割された永久磁石、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｅ’、１００Ｆ リニアモータ、Ｇ１、Ｇ２ ギャップ、Ｌ１、Ｌ２ 進行方向幅、τ 磁極ピッチ。 1 Stator, 2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2E ′, 2F Mover, 3, 3C, 3E, 3E ′ Teeth, 4 Coil, 5, 5A, 5B, 5D Permanent Magnet, 6 Core, 7 Spacer, 11 Magnetic pole, 21, 21C, 21E, 21E ', 21F First structure, 22, 22A, 22B, 22D, 22F Second structure, 30, 30' Teeth tip, 31, 32, 32 'Divided teeth, 51, 52 Divided permanent magnets, 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100E', 100F Linear motor, G1, G2 gap, L1, L2 Traveling direction width, τ Magnetic pole pitch.
Claims (8)
前記固定子は、前記可動子の進行方向に沿って一定の磁極ピッチで配列された複数の軟磁性体の磁極により構成され、
前記可動子は、前記固定子の両面に対して所定のギャップを隔てて対向配置された第１および第２の構造体からなり、
前記第１の構造体は、前記固定子の一方の面に対向配置された複数のティースと、前記複数のティースの各々に巻回されたコイルとからなり、
前記第２の構造体は、前記固定子の他方の面に対向配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石を位置決め固定するコアとからなり、
前記複数の永久磁石は、隣り合う磁極が互いに異極となるように配置されたリニアモータであって、
前記第１および第２の構造体は、進行方向にｎ分割（ｎは自然数）され、前記第１および第２の構造体の分割部の離間距離は、前記磁極ピッチτに対して、τ／ｎ＋ｍ・τ（ｍは０以上の整数）に設定され、
前記第１および第２の構造体は前記進行方向に２分割され、
前記２分割された第１の構造体のうち、一方のコイル配置は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、・・・の順に設定され、他方のコイル配置は、Ｕの逆相、Ｖの逆相、Ｗの逆相、・・・の順に設定されたことを特徴とするリニアモータ。 A stator, and a mover arranged to be movable relative to the stator,
The stator is configured by a plurality of soft magnetic poles arranged at a constant magnetic pole pitch along the moving direction of the mover,
The mover is composed of first and second structures disposed opposite to each other with a predetermined gap on both surfaces of the stator.
The first structure includes a plurality of teeth disposed opposite to one surface of the stator, and a coil wound around each of the plurality of teeth.
The second structure includes a plurality of permanent magnets arranged opposite to the other surface of the stator, and a core for positioning and fixing the permanent magnets.
The plurality of permanent magnets are linear motors arranged such that adjacent magnetic poles are different from each other,
The first and second structures are divided into n in the traveling direction (n is a natural number), and the separation distance between the divided portions of the first and second structures is τ / n + m · τ (m is an integer of 0 or more) is set to,
The first and second structures are divided into two in the traveling direction;
Among the two divided first structures, one coil arrangement is set in the order of U phase, V phase, W phase,..., And the other coil arrangement is U reverse phase, V reverse. A linear motor characterized by being set in the order of phase, reverse phase of W ,.
前記固定子は、前記可動子の進行方向に沿って一定の磁極ピッチで配列された複数の軟磁性体の磁極により構成され、
前記可動子は、前記固定子の両面に対して所定のギャップを隔てて対向配置された第１および第２の構造体からなり、
前記第１の構造体は、前記固定子の一方の面に対向配置された複数のティースと、前記複数のティースの各々に巻回されたコイルとからなり、
前記第２の構造体は、前記固定子の他方の面に対向配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石を位置決め固定するコアとからなり、
前記複数の永久磁石は、隣り合う磁極が互いに異極となるように配置されたリニアモータであって、
前記第１および第２の構造体は、進行方向にｎ分割（ｎは自然数）され、前記第１および第２の構造体の分割部の離間距離は、前記磁極ピッチτに対して、τ／ｎ＋ｍ・τ（ｍは０以上の整数）に設定され、
前記第１および第２の構造体は前記進行方向に３分割され、
前記３分割された第１の構造体の各々のコイル配置は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、・・・、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、・・・、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、・・・の順に設定されたことを特徴とするリニアモータ。 A stator, and a mover arranged to be movable relative to the stator,
The stator is configured by a plurality of soft magnetic poles arranged at a constant magnetic pole pitch along the moving direction of the mover,
The mover is composed of first and second structures disposed opposite to each other with a predetermined gap on both surfaces of the stator.
The first structure includes a plurality of teeth disposed opposite to one surface of the stator, and a coil wound around each of the plurality of teeth.
The second structure includes a plurality of permanent magnets arranged opposite to the other surface of the stator, and a core for positioning and fixing the permanent magnets.
The plurality of permanent magnets are linear motors arranged such that adjacent magnetic poles are different from each other,
The first and second structures are divided into n in the traveling direction (n is a natural number), and the separation distance between the divided portions of the first and second structures is τ / n + m · τ (m is an integer of 0 or more)
The first and second structures are divided into three in the traveling direction,
The coil arrangement of each of the three divided first structures is U phase, V phase, W phase, ..., V phase, W phase, U phase, ..., W phase, U phase, V A linear motor characterized by being set in the order of phase ,.
前記固定子は、前記可動子の進行方向に沿って一定の磁極ピッチで配列された複数の軟磁性体の磁極により構成され、
前記可動子は、前記固定子の両面に対して所定のギャップを隔てて対向配置された第１および第２の構造体からなり、
前記第１の構造体は、前記固定子の一方の面に対向配置された複数のティースと、前記複数のティースの各々に巻回されたコイルとからなり、
前記第２の構造体は、前記固定子の他方の面に対向配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石を位置決め固定するコアとからなり、
前記複数の永久磁石は、隣り合う磁極が互いに異極となるように配置されたリニアモータであって、
前記第１および第２の構造体は、進行方向にｎ分割（ｎは自然数）され、前記第１および第２の構造体の分割部の離間距離は、前記磁極ピッチτに対して、τ／ｎ＋ｍ・τ（ｍは０以上の整数）に設定され、
分割された第２の構造体の両端に位置する永久磁石の進行方向幅は、他の永久磁石の進行方向幅よりも大きい値に設定されたことを特徴とするリニアモータ。 A stator, and a mover arranged to be movable relative to the stator,
The stator is configured by a plurality of soft magnetic poles arranged at a constant magnetic pole pitch along the moving direction of the mover,
The mover is composed of first and second structures disposed opposite to each other with a predetermined gap on both surfaces of the stator.
The first structure includes a plurality of teeth disposed opposite to one surface of the stator, and a coil wound around each of the plurality of teeth.
The second structure includes a plurality of permanent magnets arranged opposite to the other surface of the stator, and a core for positioning and fixing the permanent magnets.
The plurality of permanent magnets are linear motors arranged such that adjacent magnetic poles are different from each other,
The first and second structures are divided into n in the traveling direction (n is a natural number), and the separation distance between the divided portions of the first and second structures is τ / n + m · τ (m is an integer of 0 or more)
A linear motor characterized in that the traveling direction widths of the permanent magnets positioned at both ends of the divided second structure are set to be larger than the traveling direction widths of the other permanent magnets .
前記固定子は、前記可動子の進行方向に沿って一定の磁極ピッチで配列された複数の軟磁性体の磁極により構成され、
前記可動子は、前記固定子の両面に対して所定のギャップを隔てて対向配置された第１および第２の構造体からなり、
前記第１の構造体は、前記固定子の一方の面に対向配置された複数のティースと、前記複数のティースの各々に巻回されたコイルとからなり、
前記第２の構造体は、前記固定子の他方の面に対向配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石を位置決め固定するコアとからなり、
前記複数の永久磁石は、隣り合う磁極が互いに異極となるように配置されたリニアモータであって、
前記第１および第２の構造体は、進行方向にｎ分割（ｎは自然数）され、前記第１および第２の構造体の分割部の離間距離は、前記磁極ピッチτに対して、τ／ｎ＋ｍ・τ（ｍは０以上の整数）に設定され、
分割された第２の構造体の両端に位置する永久磁石の残留磁束密度は、他の永久磁石の残留磁束密度よりも大きい値に設定されたことを特徴とするリニアモータ。 A stator, and a mover arranged to be movable relative to the stator,
The stator is configured by a plurality of soft magnetic poles arranged at a constant magnetic pole pitch along the moving direction of the mover,
The mover is composed of first and second structures disposed opposite to each other with a predetermined gap on both surfaces of the stator.
The first structure includes a plurality of teeth disposed opposite to one surface of the stator, and a coil wound around each of the plurality of teeth.
The second structure includes a plurality of permanent magnets arranged opposite to the other surface of the stator, and a core for positioning and fixing the permanent magnets.
The plurality of permanent magnets are linear motors arranged such that adjacent magnetic poles are different from each other,
The first and second structures are divided into n in the traveling direction (n is a natural number), and the separation distance between the divided portions of the first and second structures is τ / n + m · τ (m is an integer of 0 or more)
A linear motor characterized in that the residual magnetic flux density of the permanent magnets located at both ends of the divided second structure is set to a value larger than the residual magnetic flux density of other permanent magnets .
積層方向に分割された各永久磁石は、前記磁極ピッチτよりも小さい範囲内で互いにずらして配置されたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のリニアモータ。 The permanent magnets of the second structure are each divided in the stacking direction,
The linear motor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the permanent magnets divided in the stacking direction are arranged to be shifted from each other within a range smaller than the magnetic pole pitch τ. .
積層方向に分割された各ティースは、前記磁極ピッチτよりも小さい範囲内で互いにずらして配置されたことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のリニアモータ。 The teeth of the first structure are each divided in the stacking direction,
8. The linear motor according to claim 1 , wherein the teeth divided in the stacking direction are arranged so as to be shifted from each other within a range smaller than the magnetic pole pitch τ.
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