JPH0534901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、３相リニア誘導子形同期モータの磁
路鉄心の積層および構成手段に関する。

〔従来技術と問題点〕

先行する技術として、本発明者が開発した特願
昭60−1769号（特開昭61−161952号）（昭和60年
１月９日出願）がある。

この先行技術を３相リニア誘導子形同期モータ
について説明をしておく、 その構成を表わす斜視図を第１４図に示す。

第１５図ａは各相の着磁パターン図、ｂはａに
対応した固定歯の平面図である。

固定子３０は、一定の幅（歯幅）と高さ（継鉄
厚み）の断面をもつ細長い磁性体３３３を等間隔
に、非磁性体３４を介挿してサンドウイツチ状に
固着し長手方向に対し直角に多数配列して誘導子
としたものである。

可動子２０は、３相トランスに使うＥ形コア
（たとえば、積層電機鋼板）２を用いて、この３
本の足に３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の巻線１を施し、
夫々のコアの断面図、つまり固定子３０に対向面
部には薄い板状の永久磁石４を貼りつける。

そして、この可動子２０は、固定子３０に対
し、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の巻線が長手方向に共に
平行になるよう巻装され、かつ板状磁石４と固定
子３０の表面との空隙を一定に保つように支持さ
れ、長手方向に移動できるように案内される。

また、可動子永久磁石４は固定子３０の歯ピツ
チ（磁性体３３の間隔）て同じ極対ピツチで、歯
切方向と平行に多極に着磁し、各３相の打の磁極
ピツチは互いに（1/3）極対ピツチずつ位相差が
与えられている。

このように構成されているので、固定子３０の
誘導歯３３によつて、Ｕ，Ｖ，Ｗ極の永久磁石４
の磁束は互いに通路を与えられて流れる。

各相磁極の位相差が120゜（電気角）なので、可
動子２０を動かすと各相巻線には互いに120゜差の
磁束が鎖交するので、３相誘起電圧を発生する。

逆に、各相に３相電流を通電すると３相同期モ
ータとして動く。

しかして、１つの可動子鉄心２から両隣の他の
可動子鉄心２へのもれ磁束〓_Lは、固定子鉄心３
３を介して行なわれる。

その態様を第１６図の説明図に表わす。

ところで、可動永久磁石４間のもれ磁束は空隙
磁束密度を下げて、可動子への推力を減らすでだ
けでなく、もれ磁束の通路になる鉄心３３が磁気
飽和しないように断面積を増やす必要があるた
め、鉄心３３や永久磁石４の材料を余分に必要と
する無駄が大きい。

つまり、この先行技術では、可動子鉄心２は磁
極ごとにセパレートしていなくて、永久磁石４も
一体の板状のもので、磁極（Ｎ，Ｓ）は着磁によ
つてつくる構造であつた。このため、マイナス推
力の原因になるもれ磁束が大であつた。

そこで本発明者は、誘導子形同期モータの１つ
の可動子鉄心から他の可動子鉄心へのもれ磁束を
へらすため、可動子鉄心を１極ごとに独立させ、
極ピツチの大きいマシンに適用できる大容量高速
の同期モータを提案（昭和60年５月９日出願・実
用新案願・同期モータ）した。

このリニア同期モータ（１相分）の構造を表わ
す斜視図を第１７図に示す。

すべての図面において同一符号は同一もしくは
相当部分を表わす。

可動子２０の可動子鉄心２１，２２，２３，…
はＥ形コアを積層し、固定子３０に空隙を介して
対向する磁路断面部に永久磁石４の磁極を貼りつ
け、単相の巻線１を巻装して１相分をユニツトと
し、２相、３相または多相分を一体に構成する。

そして、各相間はたとえば永久磁石４の極間す
なわち磁極ピツチの1/3程度のエアダクトト
（Airduct）１００を設け、各ユニツト相互は非
磁性体からなる適宜の保持手段により連設され、
可動子進行方向に順次配列される。

また、可動子２０の進行方向に直角の平面で切
つたとき、リニアモータの断面におけるＥ形コア
の真中の足に貼りつけられる永久磁石４の磁極の
極性は、両側の足につけられる永久磁石４の極性
と逆になるようにし、かつ、永久磁石４の極性は
進行方向に隣接する鉄心で互いに逆極性になるよ
うに配設される。

固定子３０はＩ形コアを積層し、１極分の厚さ
にまとめたものを、可動子の進行方向に沿つて、
可動子永久磁石磁極の極対ピツチで直線状に配列
したものである。

可動子鉄心２１，２３，２５，…には図示のよ
うな磁極φが流れるが、可動子鉄心２２，２４，
…には磁束φがほとんど流れない。ここで可動子
２０が矢印の方に１極ピツチ動くと、可動鉄心２
２，２４，…に逆極性の磁束φが流れて、可動子
鉄心２１，２３，…にはほとんど流れなくなる。

したがつて、これらの可動子鉄心に共通に巻か
れた巻線１の鎖交磁束は可動子が１極ピツチ動く
ごとに反転し、単相の同期モータとして働く。

この改良案における溝部もれ磁束の説明図を第
１８図に表わす。

改良案の構造では、もれ磁束φ_lはエアダクト部
分１００を横切らなければ流れられないので、従
来のもれ磁束φ_Lに比較して、非常に減ることが
わかる。

しかしながら、この改良案は単相ユユニツトご
との積層構造に対する手段であり、３相同期モー
タを形成するとき、工費において難をまぬがれな
い。

〔発明の目的〕

ここにおいて本発明は、これまでの技術手段の
難点を克服し、大容量のリニアモータカー等に適
用でき、効率、力率材料の利用率を向上させると
ともに、簡単な構造にした３相リニア誘導子形同
期モータを提供することを、その目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、固定子
に電磁石と誘導子をそして回転子に永久磁石を設
けた形式、あるいは固定子に電磁石と永久磁石を
そして回転子に誘導子をそなえた形式の回転モー
タを展開変形したもので、可動子に永久磁石をそ
して固定子に誘導子と電磁石を設けた形式、ある
いは可動子に永久磁石と電磁石をそして固定子に
誘導子をそなえたリニアモータとし、鉄心の積層
構造に特長があり、永久磁石の使用量を節減する
とともに、もれ磁束を減少させて推力を向上さ
せ、低速から高速までの広範囲の容量のモータを
カバーできる３相リニア誘導子形同期モータであ
る。

〔実施例〕

本発明の一実施例における可動子の底面図を第
１図に表わし、固定子の上面図を第２図に示す。

永久磁石４と電磁石（継鉄２と巻線１で形成す
る）より成る可動子２０を固定子３０の誘導子歯
３３に対向するギヤツプ面から、可動子および固
定子を平面的にみている。

第１図におけるＡ−A′，Ｂ−B′，Ｃ−C′の断
面図を第３図、第４図、第５図に表わす。

Ａ−A′，Ｂ−B′，Ｃ−C′断面は、図に示すよ
うに必要な磁路だけを継鉄２でつないでいる。そ
して界磁をなす永久磁石４の磁極（Ｎあるいは
Ｓ）ピツチの1/3ごとに鉄心２を積層し、微少な
エアダクト１００を介して、積層鉄心２１，２
１，２２，…（図示せず）をつみ重ねている。

すなわち、本発明はこうである。

可動子は進行方向に沿つて継鉄２の上に直線状
に一定のピツチで並べられた永久磁石４よりなる
界磁を３列、並行に配置し、相互の磁極起磁力の
位相差を120゜つまり極対ピツチの1/3に設定し、
固定子に対向して一定の空隙を介して支持され
る。

この３列の界磁をカバーする幅ｄをもち、厚さ
ｔを永久磁石４の進行方向に沿つた磁極幅とし、
可動子の進行方向に直角に、永久磁石４の極対ピ
ツチで配列された磁性体より成る誘導子を固定子
とする。

このとき、永久磁石４の起磁力により、誘導子
３３と継鉄２を通つて流れる磁束に鎖交するよう
に巻線１を、継鉄２側または誘導子３３側に溝を
設けて巻装する。

このような３相のリニア誘導子形同期モータに
おいて、継鉄２および誘導子３３鉄心の積層を磁
極ピツチの1/3をユニツトとして行ない、永久磁
石４の相互間にエアダクトを設けた手段である。

動作は、固定子３０に対し可動子２０が進行方
向に動くと、界磁永久磁石４の起磁力により、誘
導子３３、継鉄２を通つて流れる磁束が各相コイ
ルに対し、120゜の位相差をもつて変化するので、
３相同期モータとして機能する。

そしてこの一実施例の概念的正面図、斜視図
を、第６図ａ，ｂに示。

本発明の他の実施例における、電磁石と誘導子
を固定子とし、永久磁石を可動子とする同期モー
タを掲げる。

第７図は、可動子の固定子に対向する面つまり
底面の平面図である。

第８図、第９図、第１０図は第７図におけるＤ
−D′，Ｅ−E′，Ｆ−F′に沿う断面図である。

３つのＵ，Ｖ，Ｗ相の巻線１を誘導子３３に巻
回した固定子の可動子に対向する面をみた平面図
を第１１図に表わす。

永久磁石４の極対ピツチに対応する誘導子３３
の鉄心の積層厚み等の形状寸法は第１図〜第５図
に準応する。

第８図、第９図、第１０図に示した断面は、磁
路として必要な部分のみに継鉄２を用いている。
この継鉄２の磁束は電機子起磁力によつて、大き
く変動するので、電機鉄板を用いて積層する必要
がある。

Ｅ−E′断面（第９図）では、磁路長が他のＤ−
D′断面（第８図）やＦ−F′断面（第１０図）にく
らべて少し長くなるので、高さを少し大きくし
て、継鉄２内の起磁力ドロツプを他のものに揃え
ている。

同一相内での永久磁石４のもれ磁束は、推力を
下げるので、各継鉄積層ユニツト間にエアダクト
１００を設けて、このもれ磁束の発生を防いでい
る。

本発明の別の実施例の要部の概念図を第１３図
に表わす。

この別の実施例は可動子を永久磁石４（図示し
ていない）とし、固定子を誘導子３３と電磁石
（巻線１および継鉄２で形成する）からなる。

このリニアモータは可動子の進行方向に固定子
を連結して長くすることが容易である。

この１台の固定子３０_a，３０_b，３０_c，……）
長さを１区間として、この上に永久磁石４を積載
した車両が侵入すると、電磁巻線１_a，１_b，１_c，
……に電流を流すという区間切替え制御ができ
る。

ところで、これまではリニアモータで説明した
が、回転モータ（アキシアルギヤツプおよびラジ
アルギヤツプ）においても同様な磁気構造がとれ
る。

また、回転モータの円環状コイルの鉄心に対し
ても、この構造がとれる。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、 イ） 従来の鉄心を隙間なしに積層した構造にく
らべると、もれ磁束がへり、推力が大きくな
る。

ロ） 磁束がすべて積層鋼板に沿つて流れるの
で、鉄損が減少するから、高周波・高速駆動が
可能となる。

ハ） 永久磁石と鉄心の利用率が高くなるので、
材料費の節約になる。

ニ） エアダクトが多いので、冷却が良い。

ホ） エアダクトや鉄心隙間が増えるので電機子
インダクタンスが低くなる。

ヘ） 従来のリニア同期機に比べると、構造が単
純であるから、工費が安く、コストが下がる。

ト） 固定子を連結して非常に長くすることが容
易である。リニアモータカーに適する。

チ） 磁極ピツチをコイルピツチと関係なく、独
立に設定できるので、自由度が大きい。

リ） コイルの巻装は、ケーブルの敷設のような
作業になり、建設費が安くなる。

ヌ） 磁極ピツチを自由に大きくできるので、固
定子、可動子間のギヤツプもこれに比例して自
由に設定できる。

したがつて、当該分野に寄与するところ著しい
と考える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の可動子の底面図、
第２図はその固定子の上面図、第３図、第４図、
第５図は第１図のＡ−A′，Ｂ−B′，Ｃ−C′の断
面図、第６図はこの一実施例の概念的正面図、第
７図は本発明の他の実施例の可動子の底面図、第
８図、第９図、第１０図は第７図のＤ−D′，Ｅ
−E′，Ｆ−F′の断面図、第１１図はその固定子の
平面図、第１２図はその概念的正面図、第１３図
は本発明の別の実施例の要部の概念図、第１４図
〜第１８図は先行技術の説明図である。 １…巻線、２…鉄心、４…永久磁石、２０…可
動子、３０…固定子、３３…歯部、３４…溝部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動子は、 継鉄の上に直線上に一定のピツチで並べられた
   永久磁石を３列並行に配置し、相互の磁極起磁力
   の位相差を120゜である極対ピツチの1/3に設定す
   る手段と、 前記永久磁石の起磁力により、固定子の誘導子
   と前記継鉄を通つて流れる磁束に鎖交するように
   巻線を、前記継鉄または前記誘導子に巻装する手
   段と、 前記磁極ピツチの1/3をユニツトとして行なう
   手段と、 前記永久磁石の進行方向の相互間にエアダクト
   を設ける手段と、 固定子に対向して一定の空〓を介し進行方向に
   可動自在に支持される手段と、 固定子は、 前記永久磁石の３列の界磁をカバーする幅をも
   ち、その厚さは前記永久磁石の進行方向に沿つた
   磁極幅とし、前記可動子の進行方向に直角に、前
   記永久磁石の極対ピツチで配列された磁性体より
   成る誘導子を設ける手段と、 をそれぞれ具備することを特徴とする３相リニア
   誘導子形同期モータ。