JPH01243841A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は高精度の位置決め制御や速度制御を行うのに最
適なりニアモータに関する。

〈従来の技術〉 従来のりニアモータは、永久磁石であるＮ、Ｓ極の磁極
を交互に配置せしめた界磁マグネットと電機子コイルと
を備えており、この電機子コイルに供給する電流を順次
切り換えることにより、電機子コイル又は界磁マグネッ
トを相対的に移動せしめるような構成となっている。こ
のようなりニアモータは、空心の電機子コイルのみの無
鉄心形と突極に巻線を巻回した有鉄心形とに分類するこ
とができるが、中でも無鉄心形リニアモータは、リニア
モータ全長にわたって界磁を得るために大型の固定子界
磁が必要で、一方の有鉄心形リニアモータは、電機子コ
イルを巻くための突極を形成する電機子コアが必要とな
り、何れもリニアモータの小型、軽量化を図る上で大き
な問題となっていた。

上記のような欠点を改良したりニアモータとしては、第
３図に示すもの掲げられる。そこでは、磁極鉄板５と多
相巻線４とを有す可動子６と、永久磁石１と継鉄２とを
有する固定子界磁３とを備えており、多相巻線４を多相
励磁することにより可動子６を永久磁石１に対して移動
せしめるような構成となっている。なお、可動子６に発
生するコギングを抑止させるための方法としては、有鉄
心形リニアモータの場合と同様に、磁極鉄板５の先端形
状を工夫することにより、コギングの発生要因である可
動子移動に基づく磁気抵抗変化を緩慢にせしめ、これで
コギングの発生レベルを低減するような方法が採られて
いる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来例による場合には、磁極鉄板５
の先端形状が複雑で、しかも加工精度が要求されるため
に、結果として許容レベルにまでコギングを十分に低減
できない状況にある。つまり高精度な定速度制御を行う
場合にはコギングは制御系における大きな外乱要因とな
ることは勿論のこと、高精度な位置決め制御を行う場合
にも同様に大きな障害となる。

本考案は上記事情に鑑みて創案されたものであり、高精
度な定速度制御や位置決め制御を行う場合にこれを妨げ
ることになるコギングを十分に低減することができるリ
ニアモータを提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明のりニアモータは、多数の永久磁石と第１の固定
継鉄とで構成される固定子界磁と、多相巻線と磁極鉄板
とで構成される可動子とを平面的に対向させ、多相巻線
を多相励磁することにより可動子を固定子界磁に対して
相対的に移動させるリニアモータであって、固定子界磁
に対向配置してあり、可動子の上方に一定の平面的空隙
を介して第２の固定継鉄を配設しである。

〈作用〉 固定子界磁から発生した磁束は可動子の磁極鉄板と第２
の固定継鉄とに分散されるので、コギングの発生要因で
ある可動子移動に伴う磁気エネルギーの移動方向変化は
、第２の固定継鉄に分散された分に応じて小さくなる。

〈実施例〉 以下、本発明にかかるリニアモータの一実施例を図面を
参照して説明する。第１図はりニアモータの構成を示す
側面視断面図である。

図において、１０は交互にＮ、Ｓ極に着磁した複数個の
永久磁石、２０は第１の固定継鉄で、永久磁石１０と第
１の固定継鉄２０とによって固定子界磁３０が構成され
ている。この固定子界磁３０の上方には、図外の軸受に
て間隔規制された可動子６０が固定子界磁３０の長手方
向に移動自在に設けられている。

しかも可動子６０は電機子コイルを複数個配設した多相
巻線４０とこれを保持する磁極鉄板５０とから構成され
ている。一方、７０は固定子界磁３０に対向して配置さ
れた第２の固定継鉄であって、移動自在な可動子６０の
上方に一定の平面的空隙を介して配設されている。つま
りリニアモータ８０は、多相巻線４０を順次励磁するこ
とにより、固定子界磁３０と第２の固定継鉄７０とによ
り挟まれた形の可動子６０を移動せしめるようになって
いる。

次に、上記のように構成されたりニアモータ８０でもっ
てコギングの発生を低減することができることの原理に
ついて図面を参照して説明する。第２図は本発明にかか
るリニアモータの磁気回路の模式説明図、第４図は従来
のりニアモータにおける磁気回路の模式説明図である。

まず、従来のりニアモータにおけるコギングの発生原理
について第４図を参照して説明する。

可動子６の磁極鉄板５に作用するコギング力は、固定子
界磁３と磁極鉄板５等とで構成される磁気回路における
可動子移動方向の磁気エネルギー変化に伴なって発生す
るものであるが、可動子６が移動するとこの磁気エネル
ギーが変化することになり、結果としてコギング力が磁
極鉄板５に作用することになる。即ち、コギング力Ｆは
、Ｆ＝ｄｗ／ｄｘ Ｗ：空隙における磁界の磁気エネルギーＸ：可動子の移
動量 で表すことができ、しかも磁気エネルギーＷは、Ｗ＝Ｕ
Φ／２ Ｕ：永久磁石１の起磁力 Φ：永久磁石１から発する磁束 で表されるので、結局、コギング力Ｆは永久磁石１から
発せられた磁束Φにおける可動子移動方向の変化に比例
することになる。なお、図中示すΦｒは漏れ磁束である
。

一方、第２図で示すように第２の固定継鉄７０が存在す
ることのみが異なる本発明による場合においても、可動
子６０が移動することに伴って、コギング力が磁極鉄板
５０に同様に作用することになるが、永久磁石１０から
の磁束Φは可動子６０の磁極鉄板５０にのみ集中せず、
第２の固定継鉄７０にも分散される形となる（漏れ磁束
Φｒも含む）。つまり永久磁石１０からの磁束Φは、磁
極鉄板５０を通る磁束Φ１と、第２の固定継鉄７０を通
る磁束Φ２と、漏れ磁束Φｒとに分散されることになり
（Φ＝Φ、＋Φ２＋Φｒ）、これに伴って磁束Φ１にお
ける可動子移動方向の変化分が第２の固定継鉄７０が無
い場合に比較して小さ（なる故に、磁極鉄板５０に作用
するコギング力は格段に低減され得ることになる。

更に具体的な数値の下に説明すると、永久磁石１０と磁
極鉄板５０との間隙をり、とし、永久磁石１０と第２の
固定継鉄７０との間隙をＬ！とする場合には、磁束Φ１
、Φ２と間隙ＬＩ、Ｌ２との関係は、Φ２／Φ＋　　−
Ｋ　　（Ｌｚ　／Ｌ＋　　）Ｋ：比例定数 となり、間隙り、が間隙Ｌ２に近い程、磁束Φ１が小さ
くなり、磁極鉄板５０の磁気エネルギーが減少し、それ
故、可動子６０の移動に伴うコギング力が低減されるこ
とになる。だが、磁束Φ、が小さくなりすぎると、磁極
鉄板５０と固定子界磁３０との空隙において、可動子６
０を駆動するに必要な所定の磁界が得られなくなるので
、間隙Ｌ２と間隙Ｌ１とは適当な値とすることが必要と
なり、Ｌ２／Ｌ＋　’ｉ１．５〜１．６　（Ｌ＋　＝７
　ｍｍ、　Ｌｚ　＝１１ｍｍ　）とした場合には、従来
例による場合に比較して、コギング力の振幅を約４０％
に低減させることが可能となった。

また、固定子界磁３０と第２の固定継鉄７０との間隙を
移動規制する図外の軸受の寿命を延ばすべく、磁極鉄板
５０の一部分を削除せしめて、軸受に作用する移動過電
を低減することが行われているが、この場合であっても
、第２の固定継鉄７０が存在することで、可動子６０を
駆動するに必要な磁束分布は安定して得ることができ、
コギングを格段に小さくできることも併せて高性能なり
ニアモータを実現することが可能となる。

〈発明の効果〉 以上、本案リニアモータによる場合には、コギングの発
生要因である可動子移動に基づく磁気抵抗変化を緩慢に
せしめる方法ではな（、コギング発生の要因たる可動子
移動に伴う磁気エネルギーの変化を抑止するという方式
を採っており、しかもこの方式は、第２の固定継鉄を新
たに配設するという比較的容易に行うことができるので
、結果として、コギングを許容レベルにまで十分に低減
することができる。それ故、高精度な位置決め制御や速
度制御を行う上で非常に優れたサーボモータを実現する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明にかかるリニアモータの一実
施例の説明図であって、第１図はりニアモータの構成を
示す側面視断面図、第２図はりニアモータの磁気回路の
模式説明図である。第３図は従来のりニアモータの構成
を示す側面説明図、第４図は従来のりニアモータにおけ
る磁気回路の模式説明図である。 １０・・・永久磁石 ２０・・・第１の固定継鉄 ３０・・・固定子界磁 ４０・・・多相巻線 ５０・・・磁極鉄板 ６０・・・可動子 ７０・・・第２の固定継鉄 ８０・・・リニアモータ 特許出願人　　　　シャープ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の永久磁石と第１の固定継鉄とで構成される
   固定子界磁と多相巻線と磁極鉄板とで構成される可動子
   とを平面的に対向させ、前記多相巻線を多相励磁するこ
   とにより前記可動子を前記固定子界磁に対して相対的に
   移動させるリニアモータであって、前記固定子界磁に対
   向配置してあり、前記可動子の上方に一定の平面的空隙
   を介して第２の固定継鉄を配設してあることを特徴とす
   るリニアモータ。