JP5579128B2 - Core linear motor - Google Patents

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Description

本発明は、コア付のリニアモータに関する。   The present invention relates to a linear motor with a core.

電気エネルギーを直線運動に変換するためにリニアモータが利用される。図1は、リニアモータの構成例を示す断面図である。リニアモータ2は、所定の間隙にて対向配置される固定子(ステータ)10と可動子(ムーバ)20を備える。固定子10は、図中矢印で示す可動子20の可動方向に延設される2次側継鉄12と、2次側継鉄12上に交互に配置される極性の異なる永久磁石14(N,S)を備える。   Linear motors are used to convert electrical energy into linear motion. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a linear motor. The linear motor 2 includes a stator (stator) 10 and a mover (mover) 20 that are arranged to face each other with a predetermined gap. The stator 10 includes a secondary yoke 12 extending in the moving direction of the mover 20 indicated by an arrow in the figure, and permanent magnets 14 (N having different polarities arranged alternately on the secondary yoke 12. , S).

可動子20は、その可動方向の断面が繰り返しの凹凸形状、言い換えれば櫛歯形状を有する1次鉄心(コア)22と、1次鉄心22の複数の凸型部分(歯24)に巻装されるコイル26と、を備える。1次鉄心22の両端が開放されていると、磁石14からみた磁気抵抗が、可動子20の移動に伴って周期的に変化し、これが周期的な推力変動(コギング)の原因となる。このコギングを防止するために、1次鉄心22の両端部には、補助歯28と称される部材が取付けられている。   The mover 20 is wound around a primary iron core (core) 22 having a repetitive concave-convex shape, in other words, a comb-teeth shape, and a plurality of convex portions (teeth 24) of the primary iron core 22 in the movable direction. Coil 26. When both ends of the primary iron core 22 are open, the magnetic resistance viewed from the magnet 14 periodically changes as the mover 20 moves, and this causes periodic thrust fluctuation (cogging). In order to prevent this cogging, members called auxiliary teeth 28 are attached to both ends of the primary iron core 22.

特開平5−103457号公報JP-A-5-103457 特開平6−38500号公報JP-A-6-38500

図1のリニアモータ2では、可動子20の位置に応じて推力が変動する推力リプルが発生する。図2は、推力変動を示す図である。推力リプルが存在すると、リニアモータ2の制御指令と、可動子の実際の位置に乖離が生ずるため好ましくない。   In the linear motor 2 of FIG. 1, a thrust ripple in which the thrust varies depending on the position of the mover 20 is generated. FIG. 2 is a diagram illustrating thrust fluctuation. The presence of thrust ripple is not preferable because a deviation occurs between the control command of the linear motor 2 and the actual position of the mover.

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、リニアモータの推力リプルの低減にある。   The present invention has been made in view of such problems, and one of the exemplary purposes of the certain aspect is to reduce the thrust ripple of the linear motor.

本発明のある態様は、リニアモータに関する。このリニアモータは、可動方向に間隔を開けて配置される複数の歯を有し、その可動方向の断面が櫛歯形状を有するコアと、コアの歯それぞれに巻装されるコイルと、コアの両端に設けられる補助歯と、を有する可動子と、可動子の可動方向に配置される複数の磁石を有し、可動子と間隔を開けて対向配置される固定子と、を備える。可動子の進行方向に対し最後端のコイルが巻装される歯は、その磁気的状態が、その他の歯の磁気的状態と異なるように構成される。   One embodiment of the present invention relates to a linear motor. This linear motor has a plurality of teeth arranged at intervals in the movable direction, a core whose cross section in the movable direction has a comb-teeth shape, a coil wound around each of the core teeth, A mover having auxiliary teeth provided at both ends, and a stator having a plurality of magnets arranged in the moving direction of the mover and arranged to face the mover with a gap therebetween. The tooth on which the coil at the rearmost end is wound with respect to the moving direction of the mover is configured such that its magnetic state is different from the magnetic state of the other teeth.

最後端のコイルが巻装される歯は、磁気飽和が発生しにくくなるように構成されてもよい。   The tooth around which the last coil is wound may be configured so that magnetic saturation is less likely to occur.

進行方向に対して最後端の歯(コア)には、局所的な磁気飽和が発生し、これにより起磁力高調波が発生する傾向が強い。この態様によると、コアの最後端部において磁気飽和が発生しないようにコアを設計することにより、起磁力高調波を抑制することができ、ひいては推力リプルを低減することができる。   The last tooth (core) with respect to the traveling direction has a local magnetic saturation, which tends to generate magnetomotive harmonics. According to this aspect, by designing the core so that magnetic saturation does not occur at the rearmost end portion of the core, it is possible to suppress magnetomotive force harmonics and to reduce thrust ripple.

ある態様において、最後端のコイルが巻装される歯と磁石の間隙の長さが、その他の歯と磁石の間隙の長さより長くてもよい。
これにより、コアの最後端部における磁気飽和を抑制でき、推力リプルを低減できる。
In one aspect, the length of the gap between the tooth and the magnet around which the last coil is wound may be longer than the length of the gap between the other teeth and the magnet.
Thereby, the magnetic saturation in the last end part of a core can be suppressed, and a thrust ripple can be reduced.

最後端のコイルが巻装される歯の材料が、その他の歯の材料と異なっていてもよい。最後端のコイルが巻装される歯が、その他の歯の材料よりも飽和磁束密度が高い材料で構成されてもよい。
これにより、コアの最後端部における磁気飽和を抑制でき、推力リプルを低減できる。
The tooth material around which the last coil is wound may be different from the other tooth materials. The tooth around which the last coil is wound may be made of a material having a higher saturation magnetic flux density than other tooth materials.
Thereby, the magnetic saturation in the last end part of a core can be suppressed, and a thrust ripple can be reduced.

本発明の別の態様もまた、リニアモータである。このリニアモータは、可動方向に間隔を開けて配置される複数の歯を有し、その断面が櫛歯形状を有するように形成されるコアと、コアの歯それぞれに巻装されるコイルと、コアの両端に設けられる補助歯と、を有する可動子と、可動子の可動方向に配置される複数の磁石を有し、可動子と間隔を開けて対向配置される固定子と、を備える。可動子の進行方向に対し最後端のコイルが巻装される歯と磁石の間隙の長さは、その他の歯と磁石の間隙の長さより長く構成される。   Another aspect of the present invention is also a linear motor. This linear motor has a plurality of teeth arranged at intervals in the movable direction, a core formed so that the cross section has a comb-teeth shape, a coil wound around each of the teeth of the core, A mover having auxiliary teeth provided at both ends of the core, and a stator having a plurality of magnets arranged in the moving direction of the mover and arranged to face the mover with a gap therebetween. The length of the gap between the tooth and the magnet around which the last coil is wound with respect to the moving direction of the mover is configured to be longer than the length of the gap between the other teeth and the magnet.

本発明のさらに別の態様もまた、リニアモータである。このリニアモータは、可動方向に間隔を開けて配置される複数の歯を有し、その断面が櫛歯形状を有するように形成されるコアと、コアの歯それぞれに巻装されるコイルと、コアの両端に設けられる補助歯と、を有する可動子と、可動子の可動方向に配置される複数の磁石を有し、可動子と間隔を開けて対向配置される固定子と、を備える。可動子の進行方向に対し最後端のコイルが巻装される歯が、その他の歯の材料よりも飽和磁束密度が高い材料で構成される。   Yet another embodiment of the present invention is also a linear motor. This linear motor has a plurality of teeth arranged at intervals in the movable direction, a core formed so that the cross section has a comb-teeth shape, a coil wound around each of the teeth of the core, A mover having auxiliary teeth provided at both ends of the core, and a stator having a plurality of magnets arranged in the moving direction of the mover and arranged to face the mover with a gap therebetween. The tooth around which the last coil is wound with respect to the moving direction of the mover is made of a material having a higher saturation magnetic flux density than other tooth materials.

本発明によれば、リニアモータの推力リプルを低減できる。   According to the present invention, thrust ripple of the linear motor can be reduced.

リニアモータの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of a linear motor. 推力変動を示す図である。It is a figure which shows a thrust fluctuation | variation. 第1の実施の形態に係るリニアモータの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the linear motor which concerns on 1st Embodiment. 図1のリニアモータの第1極〜第3極をU相で、第4極〜第6極をV相で、第7極〜第9極をW相で駆動したときの各極が発生する磁束密度を示す波形図である。The first to third poles of the linear motor in FIG. 1 are generated in the U phase, the fourth to sixth poles are driven in the V phase, and the seventh to ninth poles are driven in the W phase. It is a wave form diagram which shows magnetic flux density. 図5(a)は、最後端の歯の鋼版グレードを変化させたときの、電気角に対する発生推力を、図5(b)は、推力の周波数特性を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing the thrust generated with respect to the electrical angle when the steel plate grade of the last tooth is changed, and FIG. 5B is a diagram showing the frequency characteristics of the thrust. 第2の実施の形態に係るリニアモータの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the linear motor which concerns on 2nd Embodiment. 図7(a)は、最後端の歯の長さを変化させたときの、電気角に対する発生推力を、図7(b)は、推力の周波数特性を示す図である。FIG. 7A is a diagram showing the thrust generated with respect to the electrical angle when the length of the last tooth is changed, and FIG. 7B is a diagram showing the frequency characteristics of the thrust.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

(第1の実施の形態)
図3は、第1の実施の形態に係るリニアモータ2aの断面を示す図である。リニアモータ2aは、所定の間隙にて対向配置される固定子(ステータ)10と可動子(ムーバ)20aを備える。固定子10は、図中矢印で示す可動子20aの可動方向に延設される2次側継鉄12と、2次側継鉄12上に交互に配置される極性の異なる磁石14(N,S)を備える。
(First embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a cross section of the linear motor 2a according to the first embodiment. The linear motor 2a includes a stator (stator) 10 and a mover (mover) 20a that are opposed to each other with a predetermined gap. The stator 10 includes secondary side yokes 12 extending in the movable direction of the mover 20a indicated by arrows in the drawing, and magnets 14 (N, N, N) alternately arranged on the secondary side yoke 12. S).

可動子20aは、その可動方向の断面が繰り返しの凹凸形状、言い換えれば櫛歯形状を有する1次鉄心(コア)22aと、1次鉄心22aの複数の凸型部分(歯24_1〜24_9)に巻装されるコイル26_1〜26_9と、を備える。1次鉄心22aの両端部には、コギングを抑制するための補助歯28が取付けられている。   The mover 20a is wound around a primary iron core (core) 22a having a repetitive uneven shape, in other words, a comb-teeth shape, and a plurality of convex portions (teeth 24_1 to 24_9) of the primary iron core 22a. Coils 26_1 to 26_9 to be mounted. Auxiliary teeth 28 for suppressing cogging are attached to both ends of the primary iron core 22a.

可動子20aの進行方向(図中矢印方向)に対して最後端のコイル26_1が巻装される歯24_1は、その磁気的状態が、その他の歯24_2〜24_9の磁気的状態と異なるように構成される。より具体的に言えば、可動子20aが移動中に、最後端の歯24_1が、磁石およびコイル26_1が発生する磁束により磁気飽和しないように構成される。   The tooth 24_1 around which the coil 26_1 at the rearmost end is wound with respect to the moving direction of the mover 20a (the arrow direction in the figure) is configured such that its magnetic state is different from the magnetic state of the other teeth 24_2 to 24_9. Is done. More specifically, the last tooth 24_1 is configured not to be magnetically saturated by the magnetic flux generated by the magnet and the coil 26_1 while the mover 20a is moving.

第1の実施の形態では、最後端の磁気的状態を、その他の位置の磁気的状態と異ならしめるアプローチとして、歯24の材料に着目している。   In the first embodiment, attention is paid to the material of the teeth 24 as an approach for making the magnetic state at the rearmost end different from the magnetic state at other positions.

具体的には、最後端を除く歯24_2〜24_9は、同じ材料で構成され、最後端の歯24_1は、それとは異なる材料で構成される。より具体的には、最後端の歯24_1の鋼材は、その他の鋼材よりも、飽和磁束密度が高い材料で構成される。   Specifically, the teeth 24_2 to 24_9 except for the rearmost end are made of the same material, and the rearmost tooth 24_1 is made of a different material. More specifically, the steel material of the rearmost tooth 24_1 is made of a material having a higher saturation magnetic flux density than other steel materials.

以上がリニアモータ2aの構成である。   The above is the configuration of the linear motor 2a.

リニアモータ2aの動作を説明する前に、本発明において、最後端の磁気的状態に着目した理由を説明する。図1のリニアモータ2において、最後端から最先端の順に、歯24とコイル26のペアで構成される電磁石を、第1極P1〜第9極P9と称する。図4は、図1のリニアモータ2の第1極P1〜第3極P3をU相で、第4極P4〜第6極P6をV相で、第7極P7〜第9極P9をW相で駆動したときの各極の磁束密度を示す波形図である。進行方向に対して最後端の第1極P1においては、電機子反作用および補助歯28の影響によって、局所的な磁気飽和が発生する。   Before explaining the operation of the linear motor 2a, the reason why attention is paid to the magnetic state at the end in the present invention will be explained. In the linear motor 2 of FIG. 1, electromagnets composed of pairs of teeth 24 and coils 26 in order from the rearmost end to the forefront are referred to as first pole P1 to ninth pole P9. 4 shows the first pole P1 to the third pole P3 of the linear motor 2 of FIG. 1 in the U phase, the fourth pole P4 to the sixth pole P6 in the V phase, and the seventh pole P7 to the ninth pole P9 in the W phase. It is a wave form diagram which shows the magnetic flux density of each pole when driven by a phase. In the first pole P1 at the rearmost end with respect to the traveling direction, local magnetic saturation occurs due to the armature reaction and the influence of the auxiliary teeth 28.

磁気飽和が存在しなければ、コイルに正弦波の駆動電流を供給すると、それにより発生する磁束密度の波形も正弦波となる。ところが磁気飽和が存在すると、正弦波のピークがつぶれ、これにより高調波が発生する。正弦波のピークがつぶれると、その波形は矩形波に近づくことから、主として奇数次の高調波成分が発生することになる。   If magnetic saturation does not exist, when a sinusoidal drive current is supplied to the coil, the resulting magnetic flux density waveform also becomes a sine wave. However, when magnetic saturation exists, the peak of the sine wave is crushed, thereby generating harmonics. When the peak of the sine wave is crushed, the waveform approaches a rectangular wave, so that odd-order harmonic components are mainly generated.

θを電気角として、
U相のコイル26_1〜26_3に、駆動電流I・sinθを、
V相のコイル26_4〜26_6に、駆動電流I・sin(θ−120)を、
W相のコイル26_7〜26_9に、駆動電流I・sin(θ−240)を、
供給し、U相にのみ磁気飽和が発生する状況を考察する。磁気飽和による高調波の発生は3次高調波が支配的であると仮定すると、U相、V相、W相における電気角θに対する磁束量は、それぞれ、
U相: φ・sin(θ)+φU3rdsin(3θ)
V相: φ・sin(θ−120)
W相: φ・sin(θ−240)
で与えられる。このとき、リニアモータ2の起磁力Fは、各コイルの巻き数nを用いて、式(1)で与えられる。
F=n・φ・I・sinθ+n・φ・I・sin(θ−120°)+n・φ・I・sin(θ−240°)+n・φU3rd・I・sinθ・sin(3θ)
…(1)
where θ is the electrical angle,
The drive current I U · sin θ is applied to the U-phase coils 26_1 to 26_3,
A drive current I V · sin (θ−120) is applied to the V-phase coils 26_4 to 26_6.
A drive current I W · sin (θ-240) is applied to the W-phase coils 26_7 to 26_9.
Let us consider the situation in which magnetic saturation occurs only in the U phase. Assuming that the generation of harmonics due to magnetic saturation is dominated by the third harmonic, the amount of magnetic flux with respect to the electrical angle θ in the U phase, V phase, and W phase is
U phase: φ U · sin (θ) + φ U3rd sin (3θ)
Phase V: φ V · sin (θ-120)
W phase: φ W · sin (θ-240)
Given in. At this time, the magnetomotive force F of the linear motor 2 is given by Equation (1) using the number of turns n of each coil.
F = n · φ U · I U · sin 2 θ + n · φ V · I V · sin 2 (θ−120 °) + n · φ W · I W · sin 2 (θ−240 °) + n · φ U3rd · I U・ sinθ ・ sin (3θ)
... (1)

簡略化のため、I=I=I=I、かつφ=φ=φ=φを仮定すると、起磁力Fは、式(2)となる。
F=3・n・φ・I/2+n・φU3rd・I(cos2θ−cos4θ)/2 …(2)
For simplification, assuming that I U = I V = I W = I and φ U = φ V = φ W = φ, the magnetomotive force F is expressed by Equation (2).
F = 3 * n * (phi) * I / 2 + n * (phi) U3rd * I (cos2 (theta) -cos4 (theta)) / 2 ... (2)

つまりU相にのみ磁気飽和が発生すると、その高調波成分がV相、W相の起磁力によってキャンセルできなくなり、基本波の2倍と4倍の周波数の推力リップルが発生することになる。   In other words, when magnetic saturation occurs only in the U phase, the harmonic components cannot be canceled by the magnetomotive forces of the V and W phases, and thrust ripples having frequencies twice and four times that of the fundamental wave are generated.

図3に戻る。図3のリニアモータ2aでは、磁気飽和が発生しやすい最後端の極の歯24_1の材料として、飽和磁束密度が高い材料を用いることにより、磁気飽和が抑制される。図5(a)は、歯24_1の鋼版グレードを、50A230、50A600、50A1300と変化させたときの、電気角に対する発生推力を、図5(b)は、推力の周波数特性を示す図である。1次鉄心22aの最後端を除く部分としては、鋼材50A600を用いている。   Returning to FIG. In the linear motor 2a of FIG. 3, magnetic saturation is suppressed by using a material having a high saturation magnetic flux density as the material of the tooth 24_1 at the end of the end where magnetic saturation is likely to occur. FIG. 5A is a diagram showing the thrust generated with respect to the electrical angle when the steel plate grade of the tooth 24_1 is changed to 50A230, 50A600, and 50A1300, and FIG. 5B is a diagram showing the frequency characteristics of the thrust. . A steel material 50A600 is used as a portion excluding the rearmost end of the primary iron core 22a.

飽和磁束密度は、50A230、50A600、50A1300の順で高くなっていく。図5(b)から分かるように、最後端の歯24の飽和磁束密度を高くするにしたがい、2次高調波成分の推力リプルが小さくなることが分かる。   The saturation magnetic flux density increases in the order of 50A230, 50A600, and 50A1300. As can be seen from FIG. 5B, the thrust ripple of the second-order harmonic component decreases as the saturation magnetic flux density of the rearmost tooth 24 increases.

このように、第1の実施の形態に係るリニアモータ2aによれば、最後端の歯24_1の鋼材を最適化することにより、それにおいて生ずる磁気飽和を抑制することができる。その結果、歯24_1における磁石およびコイル26_1起因の磁束量変化が正弦波波形に近づくことになり、推力リプルを低減することができる。   Thus, according to the linear motor 2a which concerns on 1st Embodiment, the magnetic saturation which arises in it can be suppressed by optimizing the steel material of the tooth | gear 24_1 of the last end. As a result, the change in the amount of magnetic flux caused by the magnet and the coil 26_1 in the tooth 24_1 approaches a sinusoidal waveform, and thrust ripple can be reduced.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、最後端の歯24_1の材料の最適化により、磁気飽和を抑制するアプローチを説明した。第2の実施の形態では、別のアプローチとして、最後端の歯24_1において発生する磁束の大きさを低減することにより、磁気飽和を抑制するアプローチを説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the approach of suppressing magnetic saturation by optimizing the material of the rearmost tooth 24_1 has been described. In the second embodiment, as another approach, an approach for suppressing magnetic saturation by reducing the magnitude of the magnetic flux generated in the rearmost tooth 24_1 will be described.

図6は、第2の実施の形態に係るリニアモータ2bの断面を示す図である。リニアモータ2bにおいて、最後端を除く歯24_2〜24_9と、固定子10側の磁石14のギャップ長d2〜d9は、均一化されている。そして最後端の歯24_1との磁石14のギャップ長d1は、その他のギャップ長d2〜d9に比べて長く構成される。言い換えれば、最後端の歯24_1は、その他の歯24_2〜24_9に比べて短くなっている。   FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the linear motor 2b according to the second embodiment. In the linear motor 2b, the teeth 24_2 to 24_9 excluding the rear end and the gap lengths d2 to d9 of the magnet 14 on the stator 10 side are made uniform. And the gap length d1 of the magnet 14 with the tooth | gear 24_1 of the last end is comprised long compared with the other gap lengths d2-d9. In other words, the last tooth 24_1 is shorter than the other teeth 24_2 to 24_9.

以上がリニアモータ2bの構成である。
図7(a)は、歯24_1の長さを変化させたときの、電気角に対する発生推力を、図7(b)は、推力の周波数特性を示す図である。「Default」は、歯24_1の長さが、その他の歯24_2〜24_9の長さと等しい場合を、「Cut0.2mm」は、歯24_1の長さが、その他の歯24_2〜24_9より0.2mm短い場合を、「Cut0.4mm」は、歯24_1の長さが、その他の歯24_2〜24_9より0.4mm短い場合を示す。
The above is the configuration of the linear motor 2b.
FIG. 7A is a diagram showing the generated thrust with respect to the electrical angle when the length of the tooth 24_1 is changed, and FIG. 7B is a diagram showing the frequency characteristic of the thrust. “Default” indicates that the length of the tooth 24_1 is equal to the lengths of the other teeth 24_2 to 24_9, and “Cut0.2mm” indicates that the length of the tooth 24_1 is 0.2 mm shorter than the other teeth 24_2 to 24_9. “Cut 0.4 mm” indicates a case where the length of the tooth 24_1 is 0.4 mm shorter than the other teeth 24_2 to 24_9.

3相の起磁力F〜Fは、以下で示すように、コイル電流の駆動周波数の2倍波となる基本波成分Fと、その基本波成分の整数倍の高調波成分F、F、…を有する。
=Fcos2θ+Fcos4θ+Fcos6θ+・・・
=Fcos2(θ−120)+Fcos4(θ−120)+Fcos6(θ−120)+・・・
=Fcos2(θ−240)+Fcos4(θ−240)+Fcos6(θ−240)+・・・
ここで、2倍高調波は、3相交流の120°等配の位相差により打ち消されることになるが、3倍高調波は打ち消されない。これが原因で推力には、駆動周波数の6倍の周波数の推力リプルが発生する。
As shown below, the three-phase magnetomotive force F U to F W includes a fundamental wave component F 1 that is a second harmonic of the driving frequency of the coil current, and a harmonic component F 2 that is an integral multiple of the fundamental wave component, F 3 ,...
F U = F 1 cos 2θ + F 2 cos 4θ + F 3 cos 6θ +.
F V = F 1 cos2 (θ−120) + F 2 cos4 (θ−120) + F 3 cos6 (θ−120) +.
F W = F 1 cos2 (θ−240) + F 2 cos4 (θ−240) + F 3 cos6 (θ−240) +.
Here, the second harmonic is canceled by the phase difference of 120 ° equidistant of the three-phase alternating current, but the third harmonic is not canceled. This causes a thrust ripple with a frequency six times the driving frequency.

最後端の歯24のギャップ長を長くすることにより、ギャップにおける磁気抵抗が高まるため、U相の磁束量が低下し、それにより磁気飽和を緩和される。図7(b)から明らかなように、ギャップ長を最適化することにより、主として上述の6倍波の推力リプルを低減できる。   By increasing the gap length of the rearmost tooth 24, the magnetic resistance in the gap is increased, so that the amount of magnetic flux in the U phase is reduced, thereby relaxing the magnetic saturation. As is clear from FIG. 7B, the above-described 6th harmonic thrust ripple can be reduced mainly by optimizing the gap length.

なお推力リプルの振幅は、「Default」、「0.2mm」、「0.4mm」それぞれの場合で、39.9Np−p、35.2Np−p、56.5Np−pとなり、ギャップ長を長くしすぎると、U相の起磁力がV相、W相に比べて小さくなるため、起磁力不平衡が起こり、リプル振幅は増大する。   The amplitude of the thrust ripple is 39.9 Np-p, 35.2 Np-p, 56.5 Np-p for each of “Default”, “0.2 mm”, and “0.4 mm”, and the gap length is too long. Since the magnetomotive force of the U phase is smaller than that of the V phase and the W phase, magnetomotive force imbalance occurs, and the ripple amplitude increases.

言い換えれば、最後端の歯24_1のギャップ長の長さを最適化するとともに、その他の歯24_2〜24_9のギャップ長をあわせて最適化することにより、主として6倍波の推力リプルを低減できるとともに、推力リプルの振幅自体も低減することができる。   In other words, by optimizing the length of the gap length of the last tooth 24_1 and optimizing the gap length of the other teeth 24_2 to 24_9, the thrust ripple of the sixth harmonic can be mainly reduced. The amplitude of the thrust ripple itself can also be reduced.

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.

実施の形態では、リニアモータ2が一方向にのみ移動するものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。多くの用途において、リニアモータ2は双方向に可動となっており、往復運動を行う。この場合、いずれの方向に運動する際にも、推力リプルは低減されることが望ましい。   In the embodiment, the linear motor 2 is described as moving only in one direction, but the present invention is not limited to this. In many applications, the linear motor 2 is movable in both directions and reciprocates. In this case, it is desirable that the thrust ripple is reduced when moving in any direction.

往復運動を行うリニアモータ2においては、可動子20が第1方向に移動する際には最先端であった歯24_9が、第2方向に移動する際には最後端となる。したがって、往復運動をするリニアモータ2においては、両端の歯24_1、24_9の磁気的状態を、両端以外の歯24_2〜24_8と異なるように構成すればよい。   In the linear motor 2 that performs the reciprocating motion, the tooth 24_9, which is the most advanced when the mover 20 moves in the first direction, becomes the last end when it moves in the second direction. Therefore, in the linear motor 2 that reciprocates, the magnetic state of the teeth 24_1 and 24_9 at both ends may be configured to be different from the teeth 24_2 to 24_8 other than both ends.

具体的には、第1の実施の形態においては、両端の歯24_1、24_9の材料を、両端以外の歯24_2〜24_8の材料とは異なる材料を用いて構成すればよく、より具体的には、両端の歯24_1、24_9の材料を、両端以外の歯24_2〜24_8の材料よりも飽和磁束密度が高い材料で構成すればよい。第2の実施の形態においては、両端の歯24_1、24_9のギャップ長を、両端以外の歯24_2〜24_8のギャップ長よりも短く構成すればよい。このような変形例も、請求の範囲で規定される本発明の範囲に当然に包含される。   Specifically, in the first embodiment, the material of the teeth 24_1 and 24_9 at both ends may be configured using a material different from the material of the teeth 24_2 to 24_8 other than both ends, more specifically. The material of the teeth 24_1 and 24_9 at both ends may be made of a material having a higher saturation magnetic flux density than the material of the teeth 24_2 to 24_8 other than both ends. In the second embodiment, the gap length of the teeth 24_1 and 24_9 at both ends may be configured to be shorter than the gap length of the teeth 24_2 to 24_8 other than both ends. Such modifications are naturally included in the scope of the present invention defined by the claims.

実施の形態では、各相が3極で構成される場合を説明したが、本発明はこれには限定されず、相ごとの極数は特に限定されるものではない。   In the embodiment, the case where each phase includes three poles has been described. However, the present invention is not limited to this, and the number of poles for each phase is not particularly limited.

第2の実施の形態では、ギャップ長の変更により磁気抵抗を変化させる場合を説明したが、ギャップ長の他、厚み、形状、密度等を、あるいはそれらの任意の組み合わせを変更することによっても、磁気抵抗を変化させることが可能であり、こうした態様も本発明の範囲に含まれる。   In the second embodiment, the case where the magnetoresistance is changed by changing the gap length has been described, but in addition to the gap length, the thickness, shape, density, etc., or any combination thereof can be changed, The magnetoresistance can be changed, and such an embodiment is also included in the scope of the present invention.

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. By the way.

2…リニアモータ、10…固定子、12…2次側継鉄、14…磁石、20…可動子、22…1次鉄心、24…歯、26…コイル、28…補助歯。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Linear motor, 10 ... Stator, 12 ... Secondary side yoke, 14 ... Magnet, 20 ... Movable element, 22 ... Primary iron core, 24 ... Teeth, 26 ... Coil, 28 ... Auxiliary teeth

Claims (7)

可動方向に間隔を開けて配置される複数の歯を有し、その可動方向の断面が櫛歯形状を有するコアと、前記コアの歯それぞれに巻装されるコイルと、前記コアの両端に設けられる補助歯と、を有する可動子と、
前記可動子の可動方向に配置される複数の磁石を有し、前記可動子と間隔を開けて対向配置される固定子と、
を備え、
コイルが巻装されるのうち、前記可動子の進行方向に対し最後端に前記補助歯と隣接して位置する歯は、その磁気的状態が、その他のコイルが巻装される歯よりも磁気飽和が発生しにくくなるように構成されることを特徴とするリニアモータ。
A core having a plurality of teeth arranged at intervals in the movable direction, the cross section of the movable direction having a comb shape, a coil wound around each of the teeth of the core, and provided at both ends of the core A mover having an auxiliary tooth,
A plurality of magnets arranged in a moving direction of the mover, and a stator arranged to be opposed to the mover at an interval;
With
Of the teeth around which the coil is wound, the tooth positioned adjacent to the auxiliary tooth at the rearmost end with respect to the moving direction of the mover has a magnetic state greater than that of the tooth around which the other coil is wound. A linear motor characterized in that magnetic saturation is less likely to occur .
前記最後端に前記補助歯と隣接して位置する歯と前記磁石の間隙の長さが、その他のコイルが巻装される歯と前記磁石の間隙の長さより長く構成されることを特徴とする請求項に記載のリニアモータ。 The length of the gap between the tooth located adjacent to the auxiliary tooth at the rearmost end and the magnet is longer than the length of the gap between the tooth around which the other coil is wound and the magnet. The linear motor according to claim 1 . 前記最後端に前記補助歯と隣接して位置する歯の材料が、その他の歯の材料と異なっていることを特徴とする請求項に記載のリニアモータ。 Linear motor according to claim 1, wherein the last tooth located adjacent to the auxiliary tooth edge material, characterized in that is different from the other teeth material. 前記最後端に前記補助歯と隣接して位置する歯が、その他の歯の材料よりも飽和磁束密度が高い材料で構成されることを特徴とする請求項に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 3 , wherein a tooth located adjacent to the auxiliary tooth at the rearmost end is made of a material having a saturation magnetic flux density higher than that of other tooth materials. 可動方向に間隔を開けて配置される複数の歯を有し、その断面が櫛歯形状を有するコアと、前記コアの歯それぞれに巻装されるコイルと、前記コアの両端に設けられる補助歯と、を有する可動子と、
前記可動子の可動方向に配置される複数の磁石を有し、前記可動子と間隔を開けて対向配置される固定子と、
を備え、
コイルが巻装される歯のうち、前記可動子の進行方向に対し最後端に前記補助歯と隣接して位置する歯と前記磁石の間隙の長さが、その他のコイルが巻装される歯と前記磁石の間隙の長さより長く構成されることを特徴とするリニアモータ。
A core having a plurality of teeth arranged at intervals in the movable direction, the cross-section of which has a comb-teeth shape, a coil wound around each of the teeth of the core, and auxiliary teeth provided at both ends of the core A mover having, and
A plurality of magnets arranged in a moving direction of the mover, and a stator arranged to be opposed to the mover at an interval;
With
Of the teeth around which the coil is wound , the length of the gap between the tooth located adjacent to the auxiliary tooth at the rearmost end with respect to the moving direction of the mover and the magnet, and the tooth around which the other coil is wound And a linear motor characterized by being configured to be longer than the length of the gap between the magnets.
可動方向に間隔を開けて配置される複数の歯を有し、その断面が櫛歯形状を有するコアと、前記コアの歯それぞれに巻装されるコイルと、前記コアの両端に設けられる補助歯と、を有する可動子と、
前記可動子の可動方向に配置される複数の磁石を有し、前記可動子と間隔を開けて対向配置される固定子と、
を備え、
コイルが巻装される歯のうち、前記可動子の進行方向に対し最後端に前記補助歯と隣接して位置する歯が、その他のコイルが巻装される歯の材料よりも飽和磁束密度が高い材料で構成されることを特徴とするリニアモータ。
A core having a plurality of teeth arranged at intervals in the movable direction, the cross-section of which has a comb-teeth shape, a coil wound around each of the teeth of the core, and auxiliary teeth provided at both ends of the core A mover having, and
A plurality of magnets arranged in a moving direction of the mover, and a stator arranged to be opposed to the mover at an interval;
With
Of the teeth around which the coil is wound , the tooth located adjacent to the auxiliary tooth at the rearmost end with respect to the moving direction of the mover has a saturation magnetic flux density higher than that of the tooth material around which the other coils are wound. A linear motor that is made of high materials.
可動方向に間隔を開けて配置される複数の歯を有し、その可動方向の断面が櫛歯形状を有するコアと、前記コアの歯それぞれに巻装されるコイルと、前記コアの両端に設けられる補助歯と、を有する可動子と、
前記可動子の可動方向に配置される複数の磁石を有し、前記可動子と間隔を開けて対向配置される固定子と、
を備え、
コイルが巻装される歯のうち、前記可動子の進行方向に対し最後端に前記補助歯と隣接して位置する歯を、その他のコイルが巻装される歯より飽和磁束密度を高くするか、又は磁気抵抗を高くすることにより、前記最後端における磁束密度が飽和状態になることを抑制するよう構成されることを特徴とするリニアモータ。
A core having a plurality of teeth arranged at intervals in the movable direction, the cross section of the movable direction having a comb shape, a coil wound around each of the teeth of the core, and provided at both ends of the core A mover having an auxiliary tooth,
A plurality of magnets arranged in a moving direction of the mover, and a stator arranged to be opposed to the mover at an interval;
With
Of the teeth around which the coil is wound, is the tooth located adjacent to the auxiliary tooth at the rearmost end with respect to the moving direction of the mover higher in saturation magnetic flux density than the teeth around which other coils are wound ? or by increasing the reluctance linear motor, characterized in that the magnetic flux density at the last end is configured to suppress be saturated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000316271A (en) * 1999-04-27 2000-11-14 Yaskawa Electric Corp Linear motor
JP4458238B2 (en) * 2003-12-04 2010-04-28 株式会社安川電機 Permanent magnet synchronous linear motor
JP2008099379A (en) * 2006-10-10 2008-04-24 Hitachi Metals Ltd Low-profile linear motor
JP5106833B2 (en) * 2006-11-15 2012-12-26 ヤマハ発動機株式会社 Linear motor and single-axis actuator
JP5041017B2 (en) * 2010-03-11 2012-10-03 株式会社安川電機 Linear motor

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