JP5937263B1 - リニアモータ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態によるリニアモータ1の外観の概略構成を示す図である。リニアモータ1は、2つの電機子コア10_1及び10_2(以下では、単に電機子コア10と称する場合もある)と、それらを連結する天板(連結板とも言う)30と、固定子20と、によって構成される。固定子20は、界磁コア201と、界磁コア201に固定ネジ204によって固定された複数のマグネット202とによって構成される。
図6は、本発明の実施形態によるリニアモータ1の電機子コア10と固定子20との関係、及び電機子コア10の特徴を説明するための図である。
リニアモータ1のコギング推力の主要因は、電機子コア10の端部に界磁マグネット202による磁束が作用する「端効果」である。つまり、右側端部のコア(右端部ティース)が固定子20に設置された永久磁石202に吸引される力と左側コア(左端部ティース)が永久磁石202から離れる力が相対的に異なっているとコギング推力が生じる。この吸引される力と離れる力を相対的に等しくするとコギング推力は理論的に「0」となる。この吸引される力と離れる力を相対的に等しくし、端効果を低減するためには、電機子コア10の全長Lcを、界磁マグネット202のピッチτpの整数倍に近接した長さにすることが効果的である。端効果は、電機子コアと界磁マグネット磁束の吸引力に起因するため、Lcをτpの整数倍に近接した長さに最適化することで、コア両端部に作用する磁気吸引力をバランス化して相殺することができる。
図7は、本発明の実施形態によるリニアモータ1の電機子コア10の端部ティース幅と主ティース幅との関係を説明するための図である。ここでは、主ティース幅Ayが端部ティース幅Byよりも大きい場合と端部ティース幅Byが主ティース幅Ayよりも大きい場合(図7A参照)とで比較している(図7B参照)。
界磁マグネット202にはマグネット個々の磁束密度バラツキが存在するため、単純にLcをτpの整数倍に近接した長さにするだけでは、コギング推力を全て相殺することはできないこともある。そのため、電機子コア10両端の端部ティース102の先端を長くしてテーパ形状にするとともに、端部ティース102の内側に凸部を設けることで、端効果を相殺しやすくする。このテーパ形状は、直線的よりも円弧状であるとより効果的である。
図9は、電機子コア10の端部ティース102に設けられる凸部の、コギング推力を低減するために有効なサイズを考察するための図(実験結果)である。図9Aは有効な凸部の幅Bjを示す図であり、図9Bは有効な凸部の高さHjを示す図である。
リニアモータ1の推力特性の向上と、モータを取り付ける構造体の簡素化を実現するため、上述のように、本発明の実施形態では、永久磁石(界磁マグネット)202をリニアモータ1の中央に配置し、その外側に2つの電機子コアを設ける構造としている。
本実施形態によるリニアモータでは、リニアモータの進行方向(移動方向MD)における電機子コアの長さをLc、永久磁石のピッチをτp、Nを自然数とすると、電機子コアの長さLcが、(N×τp−0.2×τp)≦Lc≦(N×τP+0.2×τp)で規定される。このようにすることにより、従来のリニアモータに比べてコギング推力を効果的に低減することが可能となる。
10_1 電機子コア
10_2 電機子コア
20 固定子
30 天板
101 主ティース
102 端部ティース
103 電機子巻線
201 界磁コア
202 永久磁石(界磁マグネット)
203 固定ネジ用貫通穴
204 固定ネジ
Claims (9)
- 界磁コアに複数の永久磁石が配置されて構成される固定子と、
前記永久磁石と磁気的空隙を介して配置された電機子巻線を有する電機子コアと、備えるリニアモータであって、
前記電機子コアは、巻線が取り付けられる複数の主ティースと、端部ティースと、を有し、
前記リニアモータの進行方向における前記電機子コアの長さをLc、前記永久磁石のピッチをτp、Nを自然数とすると、前記電機子コアの長さLcは、(N×τp−0.2×τp)≦Lc≦(N×τP+0.2×τp)で規定され、
前記リニアモータの前記進行方向における前記端部ティースの幅Byは、前記リニアモータの前記進行方向における1つの前記主ティースの幅Ayよりも大きい、リニアモータ。 - 請求項1において、
前記電機子コアは、巻線が取り付けられる複数の主ティースと、端部ティースと、を有し、
前記端部ティースの先端は、湾曲面を有する形状をなす、リニアモータ。 - 界磁コアに複数の永久磁石が配置されて構成される固定子と、
前記永久磁石と磁気的空隙を介して配置された電機子巻線を有する電機子コアと、備えるリニアモータであって、
前記リニアモータの進行方向における前記電機子コアの長さをLc、前記永久磁石のピッチをτp、Nを自然数とすると、前記電機子コアの長さLcは、(N×τp−0.2×τp)≦Lc≦(N×τP+0.2×τp)で規定され、
前記電機子コアは、巻線が取り付けられる複数の主ティースと、端部ティースと、を有し、
前記端部ティースは、前記電機子コアの内側の方に突き出る凸部を有し、当該凸部は、前記進行方向の突出幅をBj、前記進行方向と垂直方向の突出高さをHj、前記永久磁石の高さをHmとすると、0.06×τp≦Bj≦0.08×τp、0.1×Hm≦Hj≦0.2×Hmで規定される、リニアモータ。 - 請求項3において、
前記電機子コアは、巻線が取り付けられる複数の主ティースと、端部ティースと、を有し、
前記主ティースのスロット幅Asは、前記端部ティースのスロット幅Bs以上である、リニアモータ。 - 請求項1乃至4の何れか1項において、
前記固定子において、前記複数の永久磁石は、前記界磁コアの両面に前記進行方向に対して交互に極性が異なるように、かつ前記界磁コアの両面で前記固定子を貫通する方向の極性となるように、前記界磁コアの両面に配置され、
前記界磁コアの両面に対向するように2つの前記電機子コアが配置される、リニアモータ。 - 請求項5において、
前記2つの電機子コアは、板状部材によって連結されて一体化され、当該2つの電機子コアと前記板状部材によってコの字形状をなす、リニアモータ。 - 請求項6において、
前記板状部材は、前記リニアモータによって駆動される対象装置に前記リニアモータを固定するための固定部を有し、
前記板状部材の少なくとも前記固定部には、前記板状部材よりも熱伝達率の低い材質で構成される断熱部材が取り付けられている、リニアモータ。 - 請求項1乃至7の何れか1項において、
前記固定子は、前記永久磁石を両面に配置して構成され、固定用穴を有する固定子モジュールを複数個用意し、当該複数の固定子モジュールを前記固定用穴に固定部材を挿入することにより連結して構成される、リニアモータ。 - 請求項1乃至8の何れか1項において、
前記電機子コアは、巻線が取り付けられる複数の主ティースと、端部ティースと、を有し、
前記複数の主ティースは、前記電機子巻線を当該主ティースの先端から差し込むことを可能にするために、顎部を有さない直線形状をなしている、リニアモータ。
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