JPH0564412A - 他励磁形リニアパラメトリツクモータ - Google Patents

他励磁形リニアパラメトリツクモータ

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JPH0564412A
JPH0564412A JP3240273A JP24027391A JPH0564412A JP H0564412 A JPH0564412 A JP H0564412A JP 3240273 A JP3240273 A JP 3240273A JP 24027391 A JP24027391 A JP 24027391A JP H0564412 A JPH0564412 A JP H0564412A
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Koichi Murakami
孝一 村上
Shinki Kikuchi
新喜 菊地
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動方向および移動速度の制御の容易なリニ
アパラメトリックモータの提供。 【構成】 第一および第二のU字形コア1、2にそれぞ
れ巻回された第一および第二の巻線3、4に交流を印加
したときに発生する磁界を一定経路上で互いにずれかつ
重複するように印加合成して、これらの合成磁界によっ
て該一定経路上に配置した移動体を移動させると共に、
前記第一および第二の巻線に印加する交流の位相を制御
して移動体の移動方向および速度を制御するようにした
他励形リニアパラメトリックモータ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータに関し、
特にパラメトリック発振を利用したリニアモータに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】本発明者らは、特願昭57−62867
号によりパラメトリック発振を利用した磁気ー機械アク
チュエータについて提案した。その基本構成を図9に示
す。図9を参照して、U字状の軟磁性材料で一次側磁心
1、二次側磁心2に各々一次側巻線3および二次側巻線
4を施してあり、該一次側巻線3および二次側巻線4に
電流を印加したときに発生する電流が共通磁路を構成す
る棒状のコア5に、その長さ方向に於いて、部分的に重
なりかつ互にずれて印加されるように、棒状コア5に対
して長さ方向にずれた位置でかつ片側面に一次側磁心1
を反対側面に二次側磁心2をそれぞれ接触させて磁心組
立体を構成している。すなわち、一次側磁心1および二
次側磁心2は、棒状コア5からなる共通磁路に対して、
電気角で90度ずれるように配置されている。二次側巻
線4には、同調用コンデンサCが接続されている。一次
側巻線1に交流電圧E1が印加されると、E1がある値
以上になったときに一次側磁心1と共通磁路である棒状
コア5とが周期的に磁気飽和される。そのため、共通磁
路と結合された二次側磁心2に巻回されている二次側巻
線4のインダクタンスが印加電源電圧の倍周波で周期的
に変化する。この時、パラメトリック発振が生じ、一次
側磁心1と電気角で90度ずれて配置した二次側磁心2
の二次側巻線のインダクタンス分とコンデンサが一次側
の入力交流周波数に同調し、一次側入力交流電圧と位相
のほぼ90度異なる電圧E2が二次側巻線4に誘起され
る。一次側および二次側磁心の脚aとc、cとb、ある
いはbとdの端面に於ける磁束の位相はそれぞれ90度
ずつ異なる。従って、図9に点線で示した磁気応動部材
6と磁心組立体との間に磁気的推力が発生する。この結
果、磁気応動部材6と磁心組立体との双方のうち一方を
固定して固定子とし、他方を可動として可動子としてお
けば、可動子の方が棒状コア5の長さ方向に移動するこ
とになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のパラメトリックモータは、構造が簡単であるとの利
点があるが、可動子の速度制御や移動方向の制御がこの
ままでは比較的困難であり、また二次側の電力を一次側
から供給しなければならないために効率が悪い等の欠点
がある。従って、本発明は、これらの欠点を除去し可動
子の移動速度および移動方向の制御が簡単で、始動時の
タイムラグが短く、かつ優れた効率を有するパラメトリ
ック発振利用のリニアモータを提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明によるリニアモータは、第1および第2のU字形コア
にそれぞれ巻回された第1および第2の巻線に電流を印
加したときに発生する磁界が棒状コアの長さ方向におい
て部分的に重なりかつ互いにずれた位置で該棒状コアに
印加されるような位置関係に前記第1および第2のU字
形コアと棒状コアとを配置してなる磁心組立体と、該棒
状コアの近傍に磁気応動材料からなる磁気応動部材とを
相対的に移動可能に配置し、前記磁界の印加により該磁
心組立体と磁気応動部材に相対的移動を生じさせるよう
になすとともに、前記第1および第2の巻線に印加する
交流の位相を制御して前記相対移動の方向および速度を
制御するようにしたことを特徴とする他励磁形パラメト
リックモータである。ここで、前記棒状コアを排除して
空間のままとしても良いし、該棒状コアの代わりに棒状
絶縁体を用いても良い。なお、磁気応動材料は、磁気に
反応する材料で、軟磁性体、永久磁石、導電性金属
(鉄、アルミ等)を意味するものとする。また、交流と
は、正弦波に限らず他の波形、例えば三角波、方形波等
を含むものとする。
【0005】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例によるリニアモータの
電気結線図を示している。同図において、モータ本体
は、図9に示した従来のものと、二次側巻線にコンデン
サを有していないことを除いて同じであるが、その磁心
組立体のみを模式的に示し、磁気応動部材は省略してあ
る。図1を参照して、商用周波数電源7からの正弦波交
流電圧を全波整流回路8にて全波整流し、チョークコイ
ル等の平滑回路(図示せず)を通して直流に変換する。
この直流はサイリスタ等で構成した方形波インバータ9
により方形波交番電圧に変換された後、スイッチ10を
介して、一次側入力電圧e1 として一次側巻線1に印
加される。方形波インバータ9は他励式で、スイッチ1
1を介して位相調整付トリガパルス発生器12によって
動作させられる。位相調整付トリガパルス発生器12
は、位相調整素子を有するトリガパルス発生器で、位相
調整素子で調整した位相を持ってトリガパルスを発生す
る。従って、方形波インバータ9は、位相調整付トリガ
パルス発生器12からの位相調整されたトリガパルスに
同期した位相をもって方形波交番電流を発生する。この
結果、一次側入力電圧e1 の位相は、位相調整付トリ
ガパルス発生器12の位相調整素子の操作により制御さ
れることになる。なお、一次側入力電圧は、パラメトリ
ックモータの特性上、多少の脈流を含んでいても、動作
上の支障はほとんど認められない。二次側巻線4には、
コンデンサが接続されることなく、商用周波数電源7か
らスイッチ13を介して正弦波交流電圧が二次側入力電
圧e2 として印加されている。図1のリニアモータで
は、一次側入力電圧e1 の印加による一次側磁束と二
次側入力電圧e2 の印加による二次側磁束との合成磁
束により、図9に示した従来のリニアモータと同様に、
推力が発生して可動子が移動することになる。ここで、
位相調整付トリガパルス発生器12の位相調整素子によ
り一次側入力電圧e1 の位相を制御することにより、
この可動子の移動速度および移動方向を制御することが
できる。
【0006】以下に、具体例を示す。一次側および二次
側磁心1および2、棒状コア5、ならびに一次側及び二
次側巻線3、4からなる磁心組立体として,図2に示す
各部寸法、すなわち、長さL、幅W、および高さHが、
それぞれ、104mm、37mm、および50mmで、
一次側巻線および二次側巻線3、4の巻回数を1280
ターンのものを用い、一次側入力電圧e1 を40.4
4Vおよび二次側入力電圧e2 を40.2Vとして、
各種データを実測した。なお、磁心組立体を固定子と
し、磁気応動部材を可動子とし、この可動子として厚さ
0.7mmのFe−Si合金板と厚さ2mmのAl板と
の合板を用いた。図3は、一次側及び二次側入力電圧の
位相差θに対する静止推力Fsの変化の実測値を示した
ものである。この図から明らかなように、一次側および
二次側入力電圧e1 およびe2 の位相差θが90度
のときに最大の推力が得られ、位相差θが−90度のと
きに逆向きの最大推理力が得られ、位相差θが0のとき
推力はほとんど0である。図4は、一次側及び二次側入
力電圧の位相差θに対する静止推力Fsと全入力電力P
iとの比(Fs/Pi)の変化の実測値である。同図か
ら明らかなように、±90度の付近で入力に対して静止
推力が効率よく得られていることがわかる。図3および
図4から、位相差θを90度から−90度の範囲で変化
させることによって、推力の大きさおよび向きを調整す
ることができることがわかる。この結果、リニアモータ
の可動子の速度および方向を調整できることがわかる。
上記実施例では棒状コア5を用いているが、この棒状コ
アに代えて棒状絶縁体を用いたり、あるいは、単に、棒
状コアを排除して空間として残した構造とすることがで
きる。この場合、磁気抵抗が増大するため、入力電力を
大きくする必要があるので入力電力に対する静止推力F
sの効率は悪化するが、静止推力Fsの最大値は、棒状
コアを用いる場合に比して、同一入力電圧で、約1.6
倍となる。
【0007】図2の磁心組立体と、その棒状コアの代わ
りに棒状絶縁体を配置したものをそれぞれ用いたリニア
モータについて、一次側入力を、周波数50Hz、電圧
40Vの方形波とし、二次側入力を、周波数50Hz、
電圧40Vの正弦波とした場合の実測データを図5から
図7に示す。図5は、位相差θと静止推力Fsの関係を
示すデータであり、(a)図は棒状コアを用いた場合
で、(b)図は棒状絶縁体を用いた場合である。これら
の図から、静止推力Fsの最大値は、棒状絶縁体を用い
た場合には棒状コアを用いた場合に比して約1.6倍と
なることがわかる。図6は、位相差θと静止推力対入力
比Fs/Pi(N/KW)の関係を示すデータであり、
(a)図は棒状コアを用いた場合で、(b)図は棒状絶
縁体を用いた場合である。これらの図から、位相差θと
静止推力対入力比Fs/Piとの関係は、棒状コアを用
いても棒状絶縁体を用いてもほとんど差がないことがわ
かる。図7は、位相差θと一次側入力P1 、二次側入
力P2 、および合計入力Piとの関係を示すデータで
あり、(a)図は棒状コアを用いた場合で、(b)図は
棒状絶縁体を用いた場合である。これらの図から、棒状
絶縁体を用いると、棒状コアを用いた場合に比して合計
入力Piが約2倍になることがわかる。
【0008】図8は、図2のリニアモータの応用例で、
図2の磁心組立体と回路からなる装置20をレール14
に沿って複数個配置し、レール14上に移動可能に配置
した可動子15を、各装置20の一次側入力電圧の位相
を調節することによって、レールに沿って所望の速度で
所望の方向に移動させることができる。
【0009】
【発明の効果】本発明による他励磁形リニアパラメトリ
ックモータは、第1および第2のU字形コアにそれぞれ
巻回された第1および第2の巻線に電流を印加したとき
に発生する磁界が棒状コア(あるいはこれに代わる絶縁
体や空間)の長さ方向において部分的に重なりかつ互い
にずれた位置で該棒状コア(これに代わる絶縁体や空
間)に印加されるような位置関係に前記第1および第2
のU字形コアと棒状コア(これに代わる絶縁体や空間)
とを配置してなる磁心組立体と、該棒状コア(これに代
わる絶縁体や空間)の近傍に磁気応動材料からなる磁気
応動部材とを相対的に移動可能に配置し、前記磁界の印
加により該磁心組立体と磁気応動部材に相対的移動を生
じさせるようになすとともに、前記第1および第2の巻
線に印加する交流の位相差を制御して前記相対移動の方
向および速度を制御するようにしたものであるので、リ
ニアパラメトリックモータの移動速度および移動方向を
任意にかつ容易に調整することができる。また、他励式
のために、発振は強制駆動となり、安定で、コンデンサ
が不要となる。さらに、二次側巻線には、直接二次側入
力が与えられているので、始動に要する時間が短くしか
も効率が良いとの効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による他励形パラメトリック
モモータの基本結線図、
【図2】(a) 実測に用いた磁心組立体の各部寸法を
示す平面図 (b) 図2(a)の側面図
【図3】一次側および二次側入力電圧の位相差θに対す
る静止推力Fsの変化を示すグラフ
【図4】位相差θに対する静止推力対入力電力比の変化
を示すグラフ
【図5】(a) 棒状コアを用いた場合における位相差
θと静止推力Fsの関係を示グラフ (b) 棒状絶縁体を用いた場合における位相差θと静
止推力Fsの関係を示グラフ
【図6】(a) 棒状コアを用いた場合における位相差
θと静止推力対入力比Fs/Pi(N/KW)の関係を
示すグラフ (b) 棒状絶縁体を用いた場合における位相差θと静
止推力対入力比Fs/Pi(N/KW)の関係を示すグ
ラフ
【図7】(a) 棒状コアを用いた場合における位相差
θと一次側入力P1 、二次側入力P2 、および合計
入力Piとの関係を示すグラフ (b) 棒状絶縁体を用いた場合における位相差θと一
次側入力P1 、二次側入力P2 、および合計入力P
iとの関係を示すグラフ
【図8】リニアパラメトリックモータの応用例を示す平
面図
【図9】従来のリニアパラメトリックモータの基本構成
を示す斜視図 1:一次側磁心 2:二次側磁心 3:一次側巻線 4:二次側巻線 5:棒状コア 7:商用周波数電源 8:全波整流回路 9:方形波インバータ 12:位相調整付トリガパルス発生器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1および第2のU字形コアにそれぞれ
    巻回された第1および第2の巻線に電流を印加したとき
    に発生する磁界が一定経路の長さ方向において部分的に
    重なりかつ互いにずれた位置で該一定経路上に印加され
    るような位置関係に前記第1および第2のU字形コアを
    該一定経路に沿って配置してなる磁心組立体と、該一定
    経路の近傍に磁気応動材料からなる磁気応動部材とを相
    対的に移動可能に配置し、前記磁界の印加により該磁心
    組立体と磁気応動部材に相対的移動を生じさせるように
    なすとともに、前記第1および第2の巻線に印加する交
    流の位相差を制御して前記相対移動の方向および速度を
    制御するようにしたことを特徴とする他励磁形リニアパ
    ラメトリックモータ。
  2. 【請求項2】 請求項1の他励磁形パラメトリックモー
    タにおいて、前記一定経路に棒状絶縁体を配置したこと
    を特徴とする他励磁形リニアパラメトリックモータ。
  3. 【請求項3】 第1および第2のU字形コアにそれぞれ
    巻回された第1および第2の巻線に電流を印加したとき
    に発生する磁界が棒状コアの長さ方向において部分的に
    重なりかつ互いにずれた位置で該棒状コアに印加される
    ような位置関係に前記第1および第2のU字形コアと棒
    状コアとを配置してなる磁心組立体と、該棒状コアの近
    傍に磁気応動材料からなる磁気応動部材とを相対的に移
    動可能に配置し、前記磁界の印加により該磁心組立体と
    磁気応動部材に相対的移動を生じさせるようになすとと
    もに、前記第1および第2の巻線に印加する交流の位相
    差を制御して前記相対移動の方向および速度を制御する
    ようにしたことを特徴とする他励磁形リニアパラメトリ
    ックモータ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100834485B1 (ko) * 2000-12-21 2008-06-02 티에치케이 가부시끼가이샤 리니어 모터 및 이것을 구동원으로 하는 구동 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100834485B1 (ko) * 2000-12-21 2008-06-02 티에치케이 가부시끼가이샤 리니어 모터 및 이것을 구동원으로 하는 구동 장치

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