JPH0345623B2 - - Google Patents

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JPH0345623B2
JPH0345623B2 JP6833782A JP6833782A JPH0345623B2 JP H0345623 B2 JPH0345623 B2 JP H0345623B2 JP 6833782 A JP6833782 A JP 6833782A JP 6833782 A JP6833782 A JP 6833782A JP H0345623 B2 JPH0345623 B2 JP H0345623B2
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JP
Japan
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stator
movable element
magnetic
magnetic pole
pole teeth
Prior art date
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Application number
JP6833782A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS58186366A (en
Inventor
Terumichi Fukumoto
Noriaki Wakabayashi
Hiromi Onodera
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6833782A priority Critical patent/JPS58186366A/en
Publication of JPS58186366A publication Critical patent/JPS58186366A/en
Publication of JPH0345623B2 publication Critical patent/JPH0345623B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固定子、可動子がともに磁性体から
なる多数の凹凸の磁極歯を有し、可動子が固定子
と一定の間〓を維持しながら直線運動を行なうよ
うなリニアモータに関するもので、可動子の重量
を増加させることなく、固定子と可動子との間に
作用する磁気吸引力の固定子に垂直な方向の成分
の力を軽減し、可動子案内手段に作用する負荷力
を小さくすることによつて、動作音が小さく、ペ
アリング等の可動子案内手段の寿命が長い軽量な
リニアモータを提供することを目的とする。
[Detailed Description of the Invention] In the present invention, both the stator and the mover have a large number of concave and convex magnetic pole teeth made of magnetic material, and the mover performs linear motion while maintaining a constant distance from the stator. This technology is related to linear motors such as the Mover, and reduces the component of the magnetic attraction force acting between the stator and the mover in the direction perpendicular to the stator without increasing the weight of the mover. It is an object of the present invention to provide a lightweight linear motor with low operating noise and long life of movable element guide means such as pairing by reducing the load force acting on the means.

可動子が固定子に対して一定の間〓を維持しな
がら前記固定子との間に作用する磁気吸引力によ
つて運動を行なうリニアモータにおいては、可動
子の推力に関与するのは前記磁気吸引力の前記固
定子に平行な方向(長手方向)の成分の力であ
り、前記固定子に垂直な方向の成分の力は前記可
動子案内手段に作用する負荷力となり、該負荷力
が大きいと、ペアリング等の前記可動子案内手段
の寿命が短くなり、またモータの動作音も大きく
なる。
In a linear motor in which the mover maintains a constant distance from the stator and moves due to the magnetic attraction force acting between the mover and the stator, it is the magnetic force that is involved in the thrust of the mover. A force component of the attraction force in a direction parallel to the stator (longitudinal direction), and a component force in a direction perpendicular to the stator becomes a load force acting on the movable element guide means, and the load force is large. This shortens the life of the movable element guide means such as pairing, and also increases the operating noise of the motor.

第1図は、可動子と固定子との間に作用する磁
気吸引力の前記固定子に垂直な方向の成分の力を
軽減するように考慮して設計されたリニアモータ
の従来例を示す概略図である。同図において、1
は磁性体よりなる固定子で、2は固定子1上にそ
の長手方向に一定のピツチで形成された磁極歯を
示している。3は可動子のコアで磁性体よりなつ
ている。4は前記コア3の前記固定子1との対向
面上に形成された可動子の磁極歯で前記固定子1
の磁極歯2と同一ピツチで形成されている。5は
可動子に塔載された第1の永久磁石であり、モー
タの推力に関係する。6は可動子の前後に取付け
られた非磁性体よりなる支持部材で、ペアリング
7およびヨーク8が取付けられている。ペアリン
グ7は可動子との間〓を一定に保ちながら可動子
を固定子に対して滑らかに相対運動可能ならしめ
る役割を果している。8は磁性体よりなるヨーク
で、中央に第2の永久磁石9をはさみ、前記非磁
性体の支持部材6によつて前記コア3と連結され
ている。10a,10bは前記コア3に巻回され
た励磁巻線である。
FIG. 1 schematically shows a conventional example of a linear motor designed to reduce the component of the magnetic attraction force acting between a movable element and a stator in a direction perpendicular to the stator. It is a diagram. In the same figure, 1
2 represents a stator made of a magnetic material, and 2 represents magnetic pole teeth formed on the stator 1 at a constant pitch in its longitudinal direction. 3 is the core of the mover, which is made of a magnetic material. Reference numeral 4 denotes magnetic pole teeth of a mover formed on the surface of the core 3 facing the stator 1;
It is formed with the same pitch as the magnetic pole teeth 2 of. A first permanent magnet 5 is mounted on the movable element and is related to the thrust of the motor. Reference numeral 6 denotes a support member made of a non-magnetic material attached to the front and rear of the movable element, to which a pairing 7 and a yoke 8 are attached. The pairing 7 serves to enable the movable element to smoothly move relative to the stator while maintaining a constant distance between the movable element and the stator. A yoke 8 made of a magnetic material has a second permanent magnet 9 sandwiched in the center thereof, and is connected to the core 3 by the support member 6 made of a non-magnetic material. 10a and 10b are excitation windings wound around the core 3.

この従来例では、いわゆるSAWYER−
MOTORとして従来から知られているリニア・
パルス・モータに、固定子と可動子との間に作用
する磁気吸引力の固定子に垂直な方向の成分の力
を軽減する磁気回路(前記第2の永久磁石9と、
前記磁性体よりなるヨーク8と、前記固定子1と
で形成される)を設けたものである。前記コア3
と前記固定子1との間に作用する磁気吸引力の前
記固定子1に垂直な方向の成分の力を、前記ヨー
ク8と前記固定子1との間に作用する磁気吸引力
によつて軽減しようとするものである。前記ヨー
ク8と前記固定子1との間〓Gおよび前記第2の
永久磁石9の大きさは、可動子が固定子に対して
いかに高速に相対運動しても、前記ヨーク8が前
記固定子1に吸着してしまわないように選定され
る。このような従来例においては、可動子に推力
を発生させる部材(前記第1の永久磁石5と前記
コア3)と、可動子と固定子との間に作用する磁
気吸引力の固定子に垂直な方向の成分を軽減する
部材(前記第2の永久磁石9と前記ヨーク8)と
が独立して構成されているため、可動子の重量が
重く、前記磁気吸引力の固定子に垂直な方向の成
分を軽減する部材のないリニアモータに比較して
加速性が悪い。また、第1図に示すように可動子
に推力を発生させる部材の作る磁束φ1(第1図に
おいては、コイル10aに通電した場合の磁束を
示している。)と可動子と固定子との間に作用す
る磁気吸引力の固定子に垂直な方向の成分を軽減
する部材の作る磁束φ2は共通の固定子1の中を
流れるので互いに磁気的な干渉を生じやすく推力
が低下しがちである。これを防止するためには、
前記固定子1の厚みtを十分に厚くするか、また
は前記固定子1を上下にわけて中央に非磁性体を
はさみ、前記磁束φ1とφ2の磁路を分離するなど
の工夫が必要である。
In this conventional example, the so-called SAWYER-
Linear, traditionally known as MOTOR
A magnetic circuit (the second permanent magnet 9,
The yoke 8 made of the magnetic material and the stator 1) are provided. The core 3
The force of the component of the magnetic attraction force acting between the yoke 8 and the stator 1 in a direction perpendicular to the stator 1 is reduced by the magnetic attraction force acting between the yoke 8 and the stator 1. This is what I am trying to do. G between the yoke 8 and the stator 1 and the size of the second permanent magnet 9 are such that no matter how fast the mover moves relative to the stator, the yoke 8 is It is selected to avoid adsorption to 1. In such a conventional example, a member (the first permanent magnet 5 and the core 3) that generates a thrust force on the mover and a magnetic attraction force acting between the mover and the stator perpendicular to the stator. Since the members (the second permanent magnet 9 and the yoke 8) that reduce the component in the direction of Acceleration is poorer than a linear motor that does not have a component to reduce the component. In addition, as shown in Fig. 1, the magnetic flux φ 1 created by the member that generates thrust in the mover (Fig. 1 shows the magnetic flux when the coil 10a is energized) and the relationship between the mover and the stator. The magnetic flux φ 2 created by the member that reduces the component of the magnetic attraction force in the direction perpendicular to the stator that acts between the stators flows through the common stator 1, so they tend to cause magnetic interference with each other and the thrust tends to decrease. It is. To prevent this,
It is necessary to make the thickness t of the stator 1 sufficiently thick, or to separate the magnetic paths of the magnetic fluxes φ 1 and φ 2 by dividing the stator 1 into upper and lower parts and sandwiching a non-magnetic material in the center. It is.

本発明のリニアモータは前記従来の欠点を除去
し、可動子の推力に関係する磁束の一部が可動子
と固定子との間に作用する磁気吸引力の固定子に
垂直な方向の成分を軽減する役割りも果すように
構成したもので、可動子に推力を発生させる部材
と可動子と固定子との間に作用する磁気吸引力の
固定子に垂直な方向の成分の力を軽減する部材と
が同一の部材で構成されており、可動子の重量を
増加させることなく、可動子案内手段に作用する
負荷力を軽減することができると共に可動子の推
力に関係する磁束と、可動子案内手段に作用する
負荷力を軽減することに関係する磁束との相互干
渉はなく、両者を特に分離するような工夫を施さ
なくても、可動子と固定子との間に作用する磁気
吸引力の固定子に垂直な方向の成分を軽減するこ
とによる可動子の推力の低下への影響はない。従
つて加速性を維持したまま可動子案内手段に作用
する負荷力を軽減することのできる動作音が静か
で、案内手段の寿命の長いリニアモータを提供し
うる。
The linear motor of the present invention eliminates the above-mentioned conventional drawbacks, and a part of the magnetic flux related to the thrust of the mover is replaced by a component of the magnetic attraction force acting between the mover and the stator in the direction perpendicular to the stator. It is configured to also play a role of reducing the force in the direction perpendicular to the stator of the magnetic attraction force that acts between the member that generates thrust on the mover, the mover, and the stator. The members are made of the same material, and the load force acting on the mover guide means can be reduced without increasing the weight of the mover, and the magnetic flux related to the thrust of the mover and the mover can be reduced. There is no mutual interference with the magnetic flux, which is related to reducing the load force acting on the guide means, and the magnetic attraction force that acts between the mover and stator can be maintained without any special measures to separate the two. Reducing the component in the direction perpendicular to the stator has no effect on reducing the thrust of the mover. Therefore, it is possible to provide a linear motor that can reduce the load force acting on the movable element guide means while maintaining acceleration performance, has quiet operating noise, and has a long life of the guide means.

以下、本発明について図示の実施例に基いて説
明する。第2図および第3図は本発明の第1の実
施例を示す図であり、第2図は斜視図、第3図a
は正面図、第3図bは同図aにおけるA−A′線
における断面図である。ただし、いずれの図にお
いてもモータに接続されるリード線やコネクタ等
は省略してある。
Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments. 2 and 3 are diagrams showing the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view, and FIG. 3 is a perspective view.
3 is a front view, and FIG. 3b is a sectional view taken along line A-A' in FIG. 3a. However, in both figures, lead wires, connectors, etc. connected to the motor are omitted.

第2図および第3図において、11は磁性体よ
りなる固定子で、その長手方向と垂直な面におけ
る断面の形状は略々コ字型になつており、該固定
子の内側の表面11aと11bは平行に構成され
ている。該固定子11は磁性体よりなる角棒を切
削加工することによつて製作することができる
が、第4図に示すように磁性体よりなる3つの部
材11c,11d,および11eから組み立てる
ことも可能である。また第5図に示すように磁性
体よりなる2つの部材11cおよび11fから組
み立てることも可能である。12は前記固定子1
1に表面11b上に一定のピツチで形成された固
定子磁極歯を示している。該磁極歯12は機械加
工によつて形成することができるが、磁極歯12
の歯の高さに相当する厚みを持つた磁性体よりな
る板にエツチング加工を施すによつて、前記磁極
歯12の凹部に相当する部分の幅を持つ多数のス
リツトを前記磁極歯12と同一ピツチで形成した
エツチング板を前記固定子11の表面11bに接
着することによつても形成することが可能であ
る。13は可動子のコアで磁性体からなり、その
長手方向に3つの界磁部25a,25b,25c
が形成されている。14は前記3つの界磁部25
a,25b,25cのそれぞれの端面に前記固定
子11の磁極歯12と同一ピツチで形成されてい
る可動子磁極歯であり、前記各々の界磁部25
a,25b,25cについて磁極歯の位相はそれ
ぞれ1/3ピツチづつずれて形成されている。15
は可動子に塔載されている永久磁石であり、前記
コア13の磁極歯14の形成されている面と反対
側の面に密着して固定されており、該固定面に垂
直な方向に着磁されている。16はペアリング1
7を支持する非磁性体よりなるペアリング支持部
材である。ペアリング17は前記コア13と前記
固定子11との間〓G1を一定に保ちながら可動
子を固定子11に対して滑らかに相対運動させる
役割を果たしている。18は前記固定子11の磁
極歯12の形成されている部分の端面に設けられ
たガイドレールで前記固定子11に沿つて設けら
れている。19は可動子の片側の側面に取付けら
れた非磁性体よりなるサイドプレートであり、2
個のペアリング20,20を支持する役割りを果
している。21はペアリング20′を支持する補
助プレートであり、前記サイドプレート19に設
けられた軸22を中心として回転可能なように構
成されている。3個のペアリング20,20,2
0′は可動子が固定子11に沿つて運動するよう
にガイドレール18の両側をはさみ込むことによ
つて可動子を案内する。
In FIGS. 2 and 3, reference numeral 11 denotes a stator made of a magnetic material, and its cross-sectional shape in a plane perpendicular to its longitudinal direction is approximately U-shaped, and its inner surface 11a and 11b are configured in parallel. The stator 11 can be manufactured by cutting a square bar made of magnetic material, but it can also be assembled from three members 11c, 11d, and 11e made of magnetic material, as shown in FIG. It is possible. Furthermore, as shown in FIG. 5, it is also possible to assemble two members 11c and 11f made of magnetic material. 12 is the stator 1
1 shows stator magnetic pole teeth formed at a constant pitch on the surface 11b. The magnetic pole teeth 12 can be formed by machining, but the magnetic pole teeth 12
By etching a plate made of a magnetic material having a thickness corresponding to the height of the teeth, a number of slits having a width corresponding to the recess of the magnetic pole teeth 12 are formed to have the same width as the magnetic pole teeth 12. It can also be formed by adhering an etched plate made of pitch to the surface 11b of the stator 11. Reference numeral 13 denotes the core of the mover, which is made of a magnetic material, and has three field parts 25a, 25b, and 25c in the longitudinal direction.
is formed. 14 are the three field parts 25
Mover magnetic pole teeth are formed at the same pitch as the magnetic pole teeth 12 of the stator 11 on the respective end faces of the stator 11, and each of the field portions 25
The phases of the magnetic pole teeth of a, 25b, and 25c are each shifted by 1/3 pitch. 15
is a permanent magnet mounted on the mover, and is fixed in close contact with the surface of the core 13 opposite to the surface on which the magnetic pole teeth 14 are formed, and is attached in a direction perpendicular to the fixed surface. It is magnetized. 16 is pairing 1
This is a pairing support member made of a non-magnetic material that supports 7. The pairing 17 plays the role of smoothly moving the movable element relative to the stator 11 while keeping G1 constant between the core 13 and the stator 11. A guide rail 18 is provided along the stator 11 on the end face of the portion of the stator 11 where the magnetic pole teeth 12 are formed. 19 is a side plate made of a non-magnetic material attached to one side of the mover;
It plays a role of supporting the pairings 20, 20. Reference numeral 21 denotes an auxiliary plate that supports the pairing 20', and is configured to be rotatable about a shaft 22 provided on the side plate 19. 3 pairings 20, 20, 2
0' guides the mover by sandwiching both sides of the guide rail 18 so that the mover moves along the stator 11.

前記補助プレート21と前記サイドプレート1
9はスプリング23で連結されていて、該スプリ
ング23は前記サイドプレート19に直接取付け
られた前記2個のペアリング20,20を前記ガ
イドレール18の一方の面に適当な圧力で接触さ
せると共に前記補助プレート21に取付けられた
前記1個のペアリング20′を前記ガイドレール
18の他方の面に適当な圧力で接触せしめ、前記
ガイドレール18を前記3個のペアリング20,
20,20′で両側からはさみ込む。このように
前記固定子11に沿つた前記ガイドレール18を
前記固定子11の端部に該ガイドレール18の両
側を少なくとも3個のペアリングではさみ込むこ
とによつて可動子を前記固定子11に沿つて案内
する方式は案内機構をすべて可動子の片側に配置
することができるので可動子の他の片側の空間に
固定子を有効に配置することができ、前記固定子
11と前記コア13と前記永久磁石15がつくる
磁路の長さが短くなるような構造とすることがで
きる。その結果、前記永久磁石15の磁束の漏洩
を軽減することができ、磁束の漏洩によるモータ
の推力の低下を緩和することができる。24a,
24b,24cは、前記界磁部25a,25b,
25cにそれぞれ巻回された励磁巻線を示す。
The auxiliary plate 21 and the side plate 1
9 is connected by a spring 23, and the spring 23 brings the two pairings 20, 20 directly attached to the side plate 19 into contact with one surface of the guide rail 18 with appropriate pressure, and The one pairing 20' attached to the auxiliary plate 21 is brought into contact with the other side of the guide rail 18 with appropriate pressure, and the guide rail 18 is connected to the three pairings 20,
Insert from both sides at 20, 20'. In this way, by sandwiching the guide rail 18 along the stator 11 at the end of the stator 11 with at least three pairings on both sides of the guide rail 18, the movable element can be moved along the stator 11. In the method of guiding along the stator 11 and the core 13, all the guiding mechanisms can be placed on one side of the mover, so the stator can be effectively placed in the space on the other side of the mover. The structure can be such that the length of the magnetic path created by the permanent magnet 15 is shortened. As a result, the leakage of the magnetic flux of the permanent magnet 15 can be reduced, and the decrease in the thrust of the motor due to the leakage of the magnetic flux can be alleviated. 24a,
24b, 24c are the field parts 25a, 25b,
25c shows the excitation windings wound respectively.

次に本発明の第1の実施例の動作原理について
説明する。第6図は前記第1の実施例の動作原理
を説明するための図である。同図において、φm
は前記永久磁石15によつて前記界磁部25a,
25b,25c内に生ずる磁束を表わしている。
また、φa,φb,φcは前記励磁巻線24a,24
b,24cを励磁した時に生ずる磁束をそれぞれ
表わしている。第6図aは前記励磁巻線24aを
励磁した時の磁束の流れを示す図で、前記界磁部
25a,25b,25c内に生ずる磁束をそれぞ
れφP1,φP2,φP3とすると、 φP1=φn+φa …(1) φP2=φn−1/2φa …(2) φP3=φn−1/2φa …(3) となる。ここで前記励磁巻線24aの励磁電流ま
たは巻回数を調節して、φaを制御することによ
つて、 φP1≫φP2,φP1≫φP3 …(4) となるようにすることができる。
Next, the operating principle of the first embodiment of the present invention will be explained. FIG. 6 is a diagram for explaining the operating principle of the first embodiment. In the same figure, φm
The permanent magnet 15 causes the field portion 25a,
It represents the magnetic flux generated within 25b and 25c.
Moreover, φa, φb, φc are the excitation windings 24a, 24
The magnetic fluxes generated when magnets b and 24c are excited are respectively shown. FIG. 6a is a diagram showing the flow of magnetic flux when the excitation winding 24a is excited. If the magnetic fluxes generated in the field parts 25a, 25b, and 25c are respectively φ P1 , φ P2 , and φ P3 , then φ P1na …(1) φ P2n −1/2φ a …(2) φ P3n −1/2φ a …(3). Here, by adjusting the excitation current or the number of turns of the excitation winding 24a and controlling φ a , it is possible to make it so that φ P1 ≫ φ P2 , φ P1 ≫ φ P3 (4) can.

このような状態においては、前記界磁部25a
に磁束の強い流れが生じ、前記界磁部25aが前
記固定子11の磁極歯12に強く吸引され、推力
が発生する。第6図bは前記励磁巻線25bを励
磁した時の磁束の流れを示す図で、前記界磁部2
5a,25b,25c内に生ずる磁束φP1,φP2
φP3は、 φP1=φn−1/2φb …(5) φP2=φn+φb …(6) φP3=φn−1/2φb …(7) となり、前記励磁巻線24bの励磁電流または巻
回数を調節して、φbを制御することによつて、 φP2≫φP1,φP2≫φP3…(8) となるようにすることができる。
In such a state, the field portion 25a
A strong flow of magnetic flux is generated, the field portion 25a is strongly attracted to the magnetic pole teeth 12 of the stator 11, and thrust is generated. FIG. 6b is a diagram showing the flow of magnetic flux when the excitation winding 25b is excited.
Magnetic fluxes generated in 5a, 25b, 25c φ P1 , φ P2 ,
φ P3 becomes φ P1n −1/2φ b …(5) φ P2nb …(6) φ P3n −1/2φ b …(7), and the excitation winding 24b By adjusting the excitation current or the number of windings and controlling φ b , it is possible to make φ P2 ≫ φ P1 , φ P2φ P3 (8).

このような状態においては、前記界磁部25b
に磁束の強い流れが生じ、前記界磁部25bが前
記固定子11の磁極歯12に強く吸引され、推力
が発生する。第6図cは前記励磁巻線24cを励
磁した時の磁束の流れを示す図で、前記界磁部2
5a,25b,25c内に生ずる磁束φP1,φP2
φP3は、 φP1=φn−1/2φc …(9) φP2=φn−1/2φc …(10) φP3=φn+φc …(11) となり、前記励磁巻線24cの励磁電流、また
は巻回数を調節して、φcを制御することによつ
て、 φP3≫φP1,φP3≫φP2 …(12) となるようにすることができる。
In such a state, the field portion 25b
A strong flow of magnetic flux is generated, the field portion 25b is strongly attracted to the magnetic pole teeth 12 of the stator 11, and thrust is generated. FIG. 6c is a diagram showing the flow of magnetic flux when the excitation winding 24c is excited;
Magnetic fluxes generated in 5a, 25b, 25c φ P1 , φ P2 ,
φ P3 becomes φ P1 = φ n −1/2φ c …(9) φ P2 = φ n −1/2φ c …(10) φ P3nc …(11), and the excitation winding 24c By controlling φ c by adjusting the excitation current or the number of turns, it is possible to make φ P3 ≫ φ P1 , φ P3φ P2 (12).

このような状態においては、前記界磁部25c
に磁束の強い流れが生じ、前記界磁部25cが前
記固定子11の磁極歯12に強く吸引され、推力
が発生する。前記各々の界磁部25a,25b,
25cに形成されている磁極歯の位相はそれぞれ
1/3ピツチづつずれて形成されているので、前記
励磁巻線24a,24b,24cを選択的に順次
励磁してゆくことによつて、本発明の第1の実施
例に示すリニアモータは1/3ピツチづつ歩進する。
また、第6図に示すように前記永久磁石15の磁
束は、前記可動子のコア13と前記固定子11と
の間〓G1と、前記永久磁石15と前記固定子1
1との間〓G2を通過するので、可動子に作用す
る磁気吸引力の前記固定子11に垂直な方向の成
分の力は、前記間〓G1で生ずる前記固定子11
の面11bへの力FG1と、前記間隙G2で生ずる前
記固定子11の面11aへの力FG2とであり、特
にFG2は前記FG1を打ち消す方向に作用するので、
可動子に作用する磁気吸引力の前記固定子11に
垂直な方向の成分の力は、FG1−FG2となる。従つ
て、本発明によれば、可動子と固定子との間に作
用する磁気吸引力の固定子に垂直な方向の成分の
力を軽減することができる。前記間〓G2は、可
動子が前記固定子11に対していかに高速に相対
運動しても、前記固定子11の面11aに吸着し
てしまわないように、G2>G1の範囲で選定する。
また、前述のように可動子に推力を発生させるの
に必要な前記永久磁石15の磁束φnが、可動子
と固定子との間に作用する磁気吸引力の固定子に
垂直な方向の成分の力を軽減する役割りも果たす
ように構成されているので、可動子に推力を発生
させる部材と可動子と固定子との間に作用する磁
気吸引力の固定子に垂直な方向の成分を軽減する
部材とが同一であり、可動子の重量を増加させる
ことなく、可動子案内手段に作用する負荷力を軽
減することができる。さらに可動子の推力に関係
する磁束の一部が、可動子案内手段に作用する負
荷力を軽減する磁束にもなつているので、前記可
動子の推力に関係する磁束と、前記可動子案内手
段に作用する負荷力を軽減する磁束との間の磁気
的な干渉はもちろんない。
In such a state, the field portion 25c
A strong flow of magnetic flux is generated, the field portion 25c is strongly attracted to the magnetic pole teeth 12 of the stator 11, and thrust is generated. Each of the field parts 25a, 25b,
Since the phases of the magnetic pole teeth formed in 25c are shifted by 1/3 pitch, the present invention can be achieved by selectively and sequentially exciting the excitation windings 24a, 24b, and 24c. The linear motor shown in the first embodiment moves in 1/3 pitch increments.
Further, as shown in FIG. 6, the magnetic flux of the permanent magnet 15 is between the core 13 of the movable element and the stator 11,
1, the component force in the direction perpendicular to the stator 11 of the magnetic attraction force acting on the movable element passes through the stator 11 which is generated at the distance G1.
The force F G1 on the surface 11b of the stator 11, and the force F G2 on the surface 11a of the stator 11 generated in the gap G2. In particular, since F G2 acts in a direction that cancels out the F G1 ,
The force of the component of the magnetic attraction force acting on the movable element in the direction perpendicular to the stator 11 is F G1 - F G2 . Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the component of the magnetic attraction force acting between the movable element and the stator in the direction perpendicular to the stator. The distance G 2 is set within the range G 2 > G 1 so that no matter how fast the mover moves relative to the stator 11, it will not stick to the surface 11a of the stator 11. Select.
Further, as described above, the magnetic flux φ n of the permanent magnet 15 necessary to generate thrust in the mover is the component of the magnetic attraction force acting between the mover and the stator in the direction perpendicular to the stator. Since it is configured to also play the role of reducing force, it reduces the component of the magnetic attraction force that acts between the member that generates thrust on the mover, the mover, and the stator in the direction perpendicular to the stator. Since the member to be reduced is the same, the load force acting on the movable element guide means can be reduced without increasing the weight of the movable element. Further, since a part of the magnetic flux related to the thrust of the movable element becomes a magnetic flux that reduces the load force acting on the movable element guide means, the magnetic flux related to the thrust of the movable element and the movable element guide means There is of course no magnetic interference between the magnetic flux and the load force acting on it.

第7図は本発明の第2の実施例の原理構成図で
あり、可動子と固定子の間〓維持手段を含む可動
子案内手段は先述の第1の実施例と同一であると
して、省略してある。第7図aは正面図、第7図
bは側面図を示す。同図において、前記第1の実
施例と同一の番号を付けた部分は、前記第1の実
施例と同一の部材を示す。可動子がコ字形の固定
子11の内部に、間〓G1およびG2(G2>G1)を
へだてて配置されているのは前記第1の実施例と
同じである。可動子のコアは磁性体よりなる2つ
の部材、第1のコア26および第2のコア27か
ら構成され、前記第1のコア26は3つの界磁部
30a,30b,30cを前記固定子11の長手
方向に有しており、前記第2のコア27は3つの
界磁部31a,31b,31cを前記固定子11
の長手方向に有している。28は前記第1のコア
26の前記固定子11と対向する面に形成された
第1の可動子磁極歯であり、前記界磁部30a,
30b,30cのそれぞれの端面に形成されてい
て、各界磁部について位相がそれぞれ1/3ピツチ
づつずれて形成されている。29は前記第2のコ
ア27の前記固定子11と対向する面に形成され
た第2の可動子磁極歯であり、前記界磁部31
a,31b,31cのそれぞれの端面に形成され
ていて、各界磁部について位相がそれぞれ1/3ピ
ツチづつずれて形成されている。また前記第1の
コア26の前記磁極歯28と前記第2のコア27
の前記磁極歯29とは位相が互いに1/2ピツチず
れて形成されている。このように磁極歯を形成す
ると、前記界磁部30aの磁極歯を基準とする
と、前記界磁部31cの磁極歯の位相は1/6ピツ
チずれており、前記界磁部30bの磁極歯は2/6
ピツチ、前記界磁部30cの磁極歯は4/6ピツチ、
前記界磁部31bの磁極歯は5/6ピツチそれぞれ
位相がずれることになる。従つて、前記界磁部3
0a〜30cおよび31a〜31cを次の様に順
次励磁すれば、本発明の第2の実施例のモータは
1/6ピツチずつ歩進する。
FIG. 7 is a diagram showing the principle configuration of the second embodiment of the present invention, in which the movable element guide means including the means for maintaining the space between the movable element and the stator are the same as in the above-mentioned first embodiment, and are therefore omitted. It has been done. FIG. 7a shows a front view, and FIG. 7b shows a side view. In the same figure, parts with the same numbers as in the first embodiment indicate the same members as in the first embodiment. As in the first embodiment, the movable element is disposed inside the U-shaped stator 11 with a distance G 1 and G 2 (G 2 >G 1 ) apart. The core of the mover is composed of two magnetic members, a first core 26 and a second core 27, and the first core 26 connects the three field parts 30a, 30b, 30c to the stator 11. The second core 27 has three field parts 31a, 31b, 31c in the stator 11.
It has in the longitudinal direction. Reference numeral 28 denotes first mover magnetic pole teeth formed on the surface of the first core 26 facing the stator 11, and the field portions 30a,
30b and 30c, and the phase of each field portion is shifted by 1/3 pitch. Reference numeral 29 denotes second mover magnetic pole teeth formed on the surface of the second core 27 facing the stator 11;
A, 31b, and 31c are formed on each end face, and the phase of each field portion is shifted by 1/3 pitch. Furthermore, the magnetic pole teeth 28 of the first core 26 and the second core 27
The magnetic pole teeth 29 are formed with a phase shift of 1/2 pitch from each other. When the magnetic pole teeth are formed in this way, the phase of the magnetic pole teeth of the field section 31c is shifted by 1/6 pitch with respect to the magnetic pole teeth of the field section 30a, and the magnetic pole teeth of the field section 30b are 2/6
pitch, the magnetic pole teeth of the field part 30c are 4/6 pitch,
The magnetic pole teeth of the field section 31b are shifted in phase by 5/6 pitches. Therefore, the field section 3
If 0a to 30c and 31a to 31c are sequentially excited as follows, the motor of the second embodiment of the present invention will step by 1/6 pitch.

30a→31c→30b→31a→30c→3
1b …(13) 32aは前記界磁部30aと31bにわたつて
巻回されている励磁巻線であり、前記界磁部30
aと31aとでは互いに逆方向に巻回されてい
る。32bは前記界磁部30bと31bにわたつ
て巻回されている励磁巻線であり、前記界磁部3
0bと31bとで互いに逆方向に巻回されてい
る。32cは前記界磁部30cと31cにわたつ
て巻回されている励磁巻線であり、前記界磁部3
0cと31cとでは互いに逆方向に巻回されてい
る。前記励磁巻線32a,32b,32cに第8
図に示すような駆動電流を流すと、第(13)式に
示すシーケンスに従つて前記界磁部30a〜30
cおよび31a〜31cが順次励磁され、本発明
の第2の実施例に示すモータは1/6ピツチずつ歩
進する。該第2の実施例においても、可動子と固
定子の間に作用する磁気吸引力の固定子に垂直な
方向の成分の力を軽減することができること、可
動子と固定子との間〓G2の決め方、可動子の重
量を増加させることなく、可動子案内手段に作用
する負荷力を軽減することができること、可動子
の推力に関係する磁束の一部が、可動子案内手段
に作用する負荷力を軽減する磁束となつているの
で、これら両者の間の磁気的な干渉は存在しない
こと等の効果は先述の本発明の第1の実施例の場
合と全く同様である。また、本発明の第1および
第2の実施例において、前記永久磁石15の上に
磁性体よりなる平行平板を密着させて可動子を構
成してもさしつかえない。また、界磁部の数に応
じて4相モータ、5相モータなどとして構成して
も何らさしつかえない。さらに本文で述べた駆動
方法以外にも多相励磁駆動、マイクロステツプ駆
動などの種々な駆動法によつて本発明のリニアモ
ータを駆動することが可能である。特に、位置検
出器を具備し、閉ループ制御を行なうことによつ
て、通常のサーボ・モータとして動作させること
も可能である。
30a → 31c → 30b → 31a → 30c → 3
1b...(13) 32a is an excitation winding wound across the field parts 30a and 31b;
The wires a and 31a are wound in opposite directions. 32b is an excitation winding wound across the field parts 30b and 31b;
0b and 31b are wound in opposite directions. 32c is an excitation winding wound across the field parts 30c and 31c;
0c and 31c are wound in opposite directions. The excitation windings 32a, 32b, 32c have an eighth
When a drive current as shown in the figure is applied, the field parts 30a to 30
c and 31a to 31c are sequentially excited, and the motor shown in the second embodiment of the present invention advances by 1/6 pitch. Also in the second embodiment, it is possible to reduce the force in the direction perpendicular to the stator of the magnetic attraction force acting between the mover and the stator, and the force between the mover and the stator is 2 , the load force acting on the mover guide means can be reduced without increasing the weight of the mover, and a part of the magnetic flux related to the thrust of the mover acts on the mover guide means. Since the magnetic flux reduces the load force, the effects such as the absence of magnetic interference between the two are exactly the same as in the case of the first embodiment of the present invention described above. Further, in the first and second embodiments of the present invention, the movable element may be constructed by closely contacting a parallel flat plate made of a magnetic material onto the permanent magnet 15. Further, depending on the number of field parts, a four-phase motor, a five-phase motor, etc. may be used. Further, in addition to the driving method described in the main text, the linear motor of the present invention can be driven by various driving methods such as multiphase excitation driving and microstep driving. In particular, by providing a position detector and performing closed-loop control, it is also possible to operate it as a normal servo motor.

以上の説明で明らかなように、本発明のリニア
モータは、可動子の推力に関係する磁束の一部が
可動子と固定子との間に作用する磁気吸引力の固
定子に垂直な方向の成分を軽減する役割りも果た
しており、可動子に推力を発生させる部材と可動
子と固定子との間に作用する磁気吸引力の固定子
に垂直な方向の成分を軽減する部材とが同一部材
で構成されているので、可動子の重量を増加させ
ることなく、可動子案内手段の負荷力を軽減する
ことができる。また、可動子の推力に関係する磁
束と、可動子案内手段に作用する負荷力を軽減す
ることに関係する磁束との相互干渉もなく、前記
負荷力を軽減することによる可動子の推力への影
響もない。従つて、本発明のリニアモータは、高
加速性を維持したまま可動子案内手段の負荷力を
軽減することのできる動作音が静かで案内手段の
寿命の長いリニアモータであり、高信頼性、長寿
命、静音動作が要求される記録計、プロツタなど
への幅広い応用が可能である。また、固定子に沿
つたガイドレールを設け、該ガイドレールの両側
を少なくとも3個のペアリングではさみ込むこと
によつて可動子を前記固定子に沿つて案内する方
式を採用することにより、案内機構をすべて可動
子の片側に配置することができ、可動子の他の片
側の空間に固定子を有効に配置し、可動子と固定
子の作る磁路長が短くなる構造とすることが可能
である。従つて、磁束の漏洩を軽減することがで
き、磁束の漏洩によるモータ推力の低下を緩和し
うる効果を有する。
As is clear from the above description, in the linear motor of the present invention, part of the magnetic flux related to the thrust of the mover is generated by the magnetic attraction force acting between the mover and the stator in the direction perpendicular to the stator. The member that generates the thrust force on the mover and the member that reduces the component of the magnetic attraction force acting between the mover and the stator in the direction perpendicular to the stator are the same member. Therefore, the load force on the movable element guide means can be reduced without increasing the weight of the movable element. In addition, there is no mutual interference between the magnetic flux related to the thrust of the mover and the magnetic flux related to reducing the load force acting on the mover guide means, and the reduction of the load force reduces the thrust of the mover. No effect. Therefore, the linear motor of the present invention is a linear motor that can reduce the load force on the mover guide means while maintaining high acceleration, has quiet operating noise, and has a long guide means life, and has high reliability and It can be widely applied to recorders, plotters, etc. that require long life and quiet operation. Further, by adopting a method in which a guide rail is provided along the stator and the guide rail is sandwiched between at least three pairings on both sides, the movable element is guided along the stator. All the mechanisms can be placed on one side of the mover, and the stator can be effectively placed in the space on the other side of the mover, allowing for a structure that shortens the length of the magnetic path created by the mover and stator. It is. Therefore, leakage of magnetic flux can be reduced, and a reduction in motor thrust due to leakage of magnetic flux can be alleviated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来例の概略構成図、第2図は本発明
の第1の実施例の要部斜視図、第3図a,bはそ
の正面図と断面図、第4図および第5図は固定子
の組立て法を説明するための図、第6図a,b,
cは本発明の第1の実施例の動作原理を説明する
ための概要図、第7図a,bは本発明の第2の実
施例の要部正面図と要部側面図、第8図は同本発
明の第2の実施例における駆動電流波形の一例を
示す図である。 11……固定子、11a,11b……固定子の
内側表面、11c,11d,11e,11f……
固定子部材、12……固定子磁極歯、13……コ
ア、14……可動子磁極歯、15……永久磁石、
16……ペアリング支持部材、17……ペアリン
グ、18……ガイドレール、19……サイドプレ
ート、20,20′……ペアリング、21……補
助プレート、23……スプリング、22……軸、
24a,24b,24c……励磁巻線、25a,
25b,25c……界磁部、26……第1のコ
ア、27……第2のコア、28……第1の可動子
磁極歯、29……第2の可動子磁極歯、30a,
30b,30c,31a,31b,31c……界
磁部、32a,32b,32c……励磁巻線。
Fig. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional example, Fig. 2 is a perspective view of essential parts of the first embodiment of the present invention, Figs. 3 a and b are a front view and sectional view thereof, Figs. 4 and 5 are diagrams for explaining the method of assembling the stator, Figures 6a, b,
7c is a schematic diagram for explaining the operating principle of the first embodiment of the present invention, FIGS. 7a and 7b are a front view and a side view of the main part of the second embodiment of the invention, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example of a drive current waveform in the second embodiment of the present invention. 11... Stator, 11a, 11b... Inner surface of stator, 11c, 11d, 11e, 11f...
Stator member, 12... Stator magnetic pole teeth, 13... Core, 14... Mover magnetic pole teeth, 15... Permanent magnet,
16... Pairing support member, 17... Pairing, 18... Guide rail, 19... Side plate, 20, 20'... Pairing, 21... Auxiliary plate, 23... Spring, 22... Shaft ,
24a, 24b, 24c... excitation winding, 25a,
25b, 25c...Field part, 26...First core, 27...Second core, 28...First mover magnetic pole tooth, 29...Second mover magnetic pole tooth, 30a,
30b, 30c, 31a, 31b, 31c...field section, 32a, 32b, 32c...excitation winding.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 可動子が固定子に対して案内手段を介して相
対運動できるように構成され、前記可動子は、固
定子の長手方向に一定のピツチで凹凸の第1の磁
極歯がそれぞれの端面に形成されているような複
数個の界磁部を含む磁性体よりなる第1の部材
と、該第1の部材の前記複数個の界磁部にそれぞ
れ巻回された複数個の励磁巻線と、前記第1の部
材の第1の磁極歯の形成されている面と反対側の
面に密着して固定され、かつ該固定面に垂直な方
向に着磁された永久磁石を含めて成り、前記固定
子は、その長手方向に垂直な断面が略々コ字型の
形状をなし、前記可動子をとり囲むように配置さ
れ、前記可動子の第1の磁極歯と所定の第1間〓
をへだてると共に、前記可動子の第1の磁極歯の
形成されている面と反対側の面と所定の第2間〓
をへだて、かつ前記可動子の第1の磁極歯の形成
されている面と対向する面上に長手方向に一定の
ピツチで凹凸の第2の磁極歯が形成された磁性体
部材から構成され、前記案内手段は、前記可動子
と前記固定子との間の第1および第2間〓を維持
せしめる第1手段および固定子に沿つて可動子を
長手方向に案内せしめる第2手段とを含めて成る
ことを特徴とするリニアモータ。 2 案内手段の第1手段は、固定子の第2の磁極
歯が形成されている面と可動子の第1の磁極歯が
形成されている面との第1間〓を直接的に維持す
ることにより、間接的に第2間〓を維持するよう
な第1のペアリング手段と、これを支持する第1
のペアリング支持機構を含めて成り、前記案内手
段の第2手段は、長手方向に垂直な断面形状が
略々コ字型をした固定子の2つの端部のうち、少
なくとも一方に設けられたガイドレールと、可動
子を固定子に沿つて案内せしめるように前記ガイ
ドレールと咬合するように配置された第2のペア
リング手段および、これを支持する第2のペアリ
ング支持機構を含めてなることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のリニアモータ。
[Scope of Claims] 1. The movable element is configured to be able to move relative to the stator via a guide means, and the movable element has first magnetic pole teeth that are uneven at a constant pitch in the longitudinal direction of the stator. a first member made of a magnetic material including a plurality of magnetic field portions, each of which has a plurality of field portions formed on each end face; and a plurality of magnetic field portions each wound around the plurality of field portions of the first member. and a permanent magnet that is fixed in close contact with a surface of the first member opposite to the surface on which the first magnetic pole teeth are formed, and that is magnetized in a direction perpendicular to the fixed surface. The stator has a substantially U-shaped cross section perpendicular to its longitudinal direction, is arranged to surround the movable element, and has a predetermined contact with the first magnetic pole tooth of the movable element. The first room of
and a predetermined second space between the surface of the movable element opposite to the surface on which the first magnetic pole teeth are formed.
a magnetic material member, in which irregular second magnetic pole teeth are formed at a constant pitch in the longitudinal direction on a surface opposite to the surface on which the first magnetic pole teeth of the movable element are formed; The guiding means includes first means for maintaining first and second distances between the movable element and the stator, and second means for longitudinally guiding the movable element along the stator. A linear motor characterized by: 2. The first means of the guide means directly maintains the first distance between the surface on which the second magnetic pole teeth of the stator are formed and the surface on which the first magnetic pole teeth of the mover are formed. By doing so, the first pairing means that indirectly maintains the second pairing means and the first pairing means that supports this
The second means of the guide means is provided at at least one of the two ends of the stator, which has a substantially U-shaped cross section perpendicular to the longitudinal direction. A guide rail, a second pairing means arranged to engage with the guide rail so as to guide the movable element along the stator, and a second pairing support mechanism for supporting the second pairing means. A linear motor according to claim 1, characterized in that:
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