JPH0622399B2 - リニヤモ−タ - Google Patents

リニヤモ−タ

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JPH0622399B2
JPH0622399B2 JP57192078A JP19207882A JPH0622399B2 JP H0622399 B2 JPH0622399 B2 JP H0622399B2 JP 57192078 A JP57192078 A JP 57192078A JP 19207882 A JP19207882 A JP 19207882A JP H0622399 B2 JPH0622399 B2 JP H0622399B2
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JP
Japan
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mover
stator
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linear motor
stator core
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JP57192078A
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長彦 長坂
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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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)
  • Non-Mechanical Conveyors (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、汎用誘導電動機の円筒型固定子を流用し、ネ
ジロッドからなる可動子を軸線方向にリニヤ駆動するリ
ニヤモータに関する。
〔従来の技術〕
従来、この種のリニヤモータとして、例えば、ソリッド
構造の固定子コアに軸線方向に走る巻線スロットを周方
向に沿って複数個形成し、このスロットに多相集中巻コ
イルを装着し、さらに、隣接スロット間に形成される電
磁突極の磁極面を角ネジとして構成した固定子と、この
固定子の角ネジに対応するピッチの環状溝を形成したリ
ニヤ駆動の可動電機子とからなるステッピングモータが
特公昭46−23980号公報に開示されており、ま
た、固定子の積層コアに軸線方向に走る巻線スロットを
設け、隣接する電磁突極の突部を順次1/(相数)ピッ
チずつずらした不連続な階段状ネジ構造としたものが実
開昭50−48914号公報に開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
第1の公知例においては、電磁突極の磁極面にネジを切
る際スロット部で断続切削となるため固定子を積層コア
型にすることができず、そのため、やむなくソリッド型
コア構造としている。従って高周波励磁をするとコアロ
スが増大するので、高効率のモータを構成することがで
きない。
また、第2の公知例においては、固定子コアの積層化は
可能であるが、電磁突極突部を少しずつずらして周回す
るようにコアを積層するのは大変複雑な製作工程を要す
るとともに、推進力に寄与する磁束成分を大きくするた
めに各突部がロッドの環状ネジ部と対向する面積を大き
くとろうとしてもそれは困難である。そのため推進力に
寄与する磁束成分を大きくとろうするとマシンサイズが
大きくなってしまうという欠点があった。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、
高周波励磁時もコアロスを少なくするため積層コア構造
が可能で、従来常用されている汎用の誘導電動機の固定
子の技術をそのまま流用可能とし、推進力に寄与する有
効磁束を増加して高効率・高推進力でかつ製作容易なリ
ニヤモータを提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明は、 円筒型に構成され軸線方向に走る巻線スロットを周方向
に沿って多数形成した積層コアからなる固定子コアと、
この固定子コアのスロットに装着された回転磁界発生用
の多相巻線と、固定子コアの内周磁極面に、放射方向に
着磁され軸線方向に相隣れる磁極が互いに逆極性となる
ように隣接して装着された軸線方向に等幅で薄い多数の
リング状永久磁石とを有する固定子と、 一対の永久磁石の軸線方向幅に等しいピッチのネジ山を
形成した強磁性体製のネジロッドからなり、固定子の内
側に配置された可動子と、 可動子を、回転方向には拘束するが、軸線方向には移動
自在に支持する軸受ガイドと を備えたリニヤモータを構成したものである。
可動子は1条ネジまたは2条ネジとして構成することが
できる。
〔作 用〕
上記のように構成されたリニヤモータでは、永久磁石が
無いときの固定子によって形成される回転磁界に永久磁
石による磁界が重畳され、その結果、磁束変調率が大き
くなり、回転方向の磁束変化も連続的であり、また可動
子の長さ方向に磁界が正弦波状に分布する。そして、有
効推力が大きく、推力の脈動もなく、かつ固定子コアを
積層型のものとして構成するので、高周波駆動の場合で
もコアロスが少なく、高速・高効率のリニヤモータを実
現することができる。
〔実施例〕
第1図は本発明によるリニヤモータの一実施例を示す縦
断面図、第2図はその横断面図である。
第3図および第4図は固定子永久磁石の磁極と可動子た
るネジロッドのピッチないしリードとの関係を示す説明
図であって、第3図は縦断面図、第4図はその横断面図
である。
第1図および第2図は、本発明の一実施例として、最も
一般的な4局の固定子を用い、推進効率が良くトルクリ
ップルの少ない2条ネジ構造の可動子とした場合の実施
例を示すものである。
後述の永久磁石4以外は、汎用の誘導電動機と同様に円
筒型に構成された4極の固定子6が設けられている。固
定子コア1は、フレーム3の内面に取り付けられてお
り、軸線方向に走る巻線スロットが周方向に複数個形成
されており、その巻線スロットには回転磁界形成用の4
極の多相巻線2が巻装されている。固定子コア1の、可
動子7に対向する磁極面には、放射方向に着磁され、軸
線方向に幅tを有するリング状の薄い永久磁石4が軸線
方向に交互に異極性となるように多数隣接して並設され
ている(第3図参照)。
永久磁石4が配設された固定子6の内側には、磁気空隙
を介し、表面に角形もしくは台形のネジ山を有するネジ
ロッドとして構成された可動子7が配設されている。第
3図に示すように、可動子7に形成されたネジ山のピッ
チ(互いに隣り合うネジ山の相対応する2点を軸線に平
行に測った距離)をP、リード(ネジ山のつる巻き線に
沿って軸のまわりを1周するとき軸線方向に進む距離)
をL、リード角(ネジ山のつる巻き線と、その上の1点
を通るネジの軸に直角な平面とがなす角度)をβとすれ
ば、この実施例の可動子7の場合、P=2tであり、ま
た2条ネジであることから、L=4t=2Pである。因
に、1条ネジの場合はL=2t=Pである。可動子7は
移動軸8上に取り付けられている。
可動子7は、移動軸8の軸線方向すなわち推進方向には
移動自在に支持されているが、それに直角な方向の回転
運動はできないように軸受ガイド5によって支持されて
いる。
この実施例によるリニヤモータの動作原理を説明すれば
次のとおりである。
以上の構成を有するリニヤモータにおいて、固定子6内
に挿入された可動子7の突部(ネジ山)には、多相巻線
2の無励磁のとき、すなわち交流励磁の無い状態のと
き、ネジ山のリード角βと永久磁石4の作用により第5
図(a)に示すように菱形格子状の誘導磁極が生じる。
多相巻線2を励磁すると、固定子コア1には4局の回転
磁界が生じる(第4図参照)。ある瞬間、ある横断面の
ある磁極位置において、多相巻線2の作る磁束φと永
久磁石4の作る磁束φとが重畳され、両者の極性が同
一となる磁極部分の合成磁束φはφ+φとなり
(第5図(b),(c)参照)、それに直交する隣接磁
極では両者の極性が逆になって、その合成磁束φはφ
−φとなる。かくして軸線方向のある特定の永久磁
石位置bにおいて、第5図(b)に示すように、円周方
向に空間的に90゜位相毎に磁束の強弱を生じ、固定子
1/2周で1サイクルの磁界を生ずる。軸線方向に隣接
する永久磁石位置cでは同図(c)に示すように、磁束
の強弱関係が同図(a)に示す磁極のそれと比較して9
0゜だけ位相がずれている。このことを可動子7側から
見ると、1サイクルの磁界は、可動子7のL/2=1P
に相当することになる。可動子7のネジ山がピッチPに
対応するリード角βだけ傾斜しているため、この合成磁
束φの強弱は第5図(a)の永久磁石位置bにおいて
は円周方向に見て0゜と180゜の位置で第5図(b)
に示すようにφ+φに、また90゜と270゜の位
置では同図(c)に示すようにφ−φに、それぞれ
磁束の正負(NS)のピークが生じ、それとネジ山とが
対向する。このような磁束分布を有する磁界により、可
動子7のネジ山に沿う方向の、すなわち回転方向に対し
てリード角βだけ傾斜した方向の駆動力Fが発生する。
この駆動力Fは、軸線方向の力(推進力)Fとそれに
直角な回転力(トルク)Fとに分解することができ、
それぞれ次式に従って計算することができる。
=F・sinβ F=F・cosβ ここで可動子7は回転方向すなわちトルクFに対して
は軸受ガイド5によって拘束され、軸線方向に対しては
移動自在に支持されているので、可動子7は推進力F
により軸線方向にのみ駆動されることになる。
次の瞬間、回転磁界による磁束φが回転方向にシフト
すると、それに追従する形で可動子7はそれに対応する
距離だけ軸線方向(推進方向)に駆動される。多相巻線
2による交流磁界の1サイクル(=空間角180゜)で
可動子7は1ピッチ(=1P)だけ推進される。
以上のことを第5図(b),(c)の合成磁束φに注
目するならば、可動子7を単なる交流磁界φの中に入
れただけではφ=φであるが、永久磁石による磁束
φを加えることにより、磁束φは多相交流磁界の作
る同極位置で、磁束変調率(φ±φ)/φで変調
され、磁束φの大きさに応じた大きな推進力Fを得
ることができる。
なお、逆方向に推進させたい場合は、一般的な誘導電動
機と同様に回転磁界の回転方向を逆に、すなわち励磁電
流の相回転方向を逆にしてやればよい。
以上の実施例においては、固定子6が4極型に構成さ
れ、かつ可動子7が2条ネジ型であるとして説明した
が、可動子7が1条ネジ型であってもよく、また、可動
子7のネジのリードLは永久磁石幅tの極数倍なら同様
な作用・効果を奏することができる。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下のような作用・効果を奏することができる。
汎用誘導電動機の固定子をそのまゝ流用でき、製造上
有利である。その場合、固定子に螺旋状の歯を形成した
りする必要が無い。
可動子の軸線方向に磁界が正弦波状に分布し、放射方
向の磁束変化も連続的であるから、有効推力が大きく、
かつ推力の脈動もなく、制御が容易である。
固定子コアを積層型に構成するのが容易であり、従っ
て高周波駆動時のコアロスを少なくすることができ、高
速・高効率のリニヤモータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の一実施例の縦断面図およ
び横断面図、第3図は同実施例における可動子のネジピ
ッチおよびリードと永久磁石磁極の関係を示す縦断面
図、第4図は第3図のモータの回転磁界を説明するため
の横断面図、第5図は可動子凸部の永久磁石による誘導
磁極と回転磁界との関係を説明する図であって、(a)
は可動子の誘導磁極を説明するための固定子および可動
子の展開図、同図(b)および(c)は隣接する2永久
磁石位置での円周方向に見た重畳磁束の分布を示す図で
ある。 1……固定子コア、2……多相巻線、3……フレーム、
4……永久磁石、5……軸受ガイド、6……固定子、7
……可動子、8……移動軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−66165(JP,A) 特開 昭55−10840(JP,A) 実開 昭52−140015(JP,U) 実開 昭56−118588(JP,U) 実開 昭56−106082(JP,U) 実開 昭50−48914(JP,U) 実開 昭47−17113(JP,U) 実開 昭55−67684(JP,U) 特公 昭46−23980(JP,B1)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒型に構成され軸線方向に走る巻線スロ
    ットを周方向に沿って多数形成した積層コアからなる固
    定子コア(1)と、この固定子コア(1)のスロットに
    装着された回転磁界発生用の多相巻線(2)と、固定子
    コア(1)の内周磁極面に、放射方向に着磁され軸線方
    向に相隣れる磁極が互いに逆極性となるように隣接して
    装着された軸線方向に等幅で薄い多数のリング状永久磁
    石(4)とを有する固定子(6)と、 一対の永久磁石(4,4)の軸線方向幅に等しいピッチ
    のネジ山を形成した強磁性体製のネジロッドからなり、
    固定子(6)の内側に配置された可動子(7)と、 可動子(7)を、回転方向には拘束するが、軸線方向に
    は移動自在に支持する軸受ガイド(5)と を備えたリニヤモータ。
  2. 【請求項2】可動子(7)が1条ネジとして構成されて
    いる特許請求の範囲第1項記載のリニヤモータ。
  3. 【請求項3】可動子(7)が2条ネジとして構成されて
    いる特許請求の範囲第1項記載のリニヤモータ。
JP57192078A 1982-11-01 1982-11-01 リニヤモ−タ Expired - Lifetime JPH0622399B2 (ja)

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JPS5983567A JPS5983567A (ja) 1984-05-15
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52140015U (ja) * 1976-04-16 1977-10-24
JPS5666165A (en) * 1979-11-05 1981-06-04 Graphtec Corp Linear pulse motor
JPS56106082U (ja) * 1980-01-17 1981-08-18
JPS56118588U (ja) * 1980-02-13 1981-09-10

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