JPH06245480A - リニア同期モータ - Google Patents

リニア同期モータ

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JPH06245480A
JPH06245480A JP2586793A JP2586793A JPH06245480A JP H06245480 A JPH06245480 A JP H06245480A JP 2586793 A JP2586793 A JP 2586793A JP 2586793 A JP2586793 A JP 2586793A JP H06245480 A JPH06245480 A JP H06245480A
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JP
Japan
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permanent magnets
field
synchronous motor
magnetic flux
width
Prior art date
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Pending
Application number
JP2586793A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiharu Watabe
渡部  俊春
Keiji Ando
圭司 安東
Hiroshi Harie
博史 針江
Akio Inage
秋夫 稲毛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2586793A priority Critical patent/JPH06245480A/ja
Publication of JPH06245480A publication Critical patent/JPH06245480A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電機子鉄心や界磁継鉄の寸法を縮小し、軽量で
かつ経済的なリニア同期モータにする。 【構成】交互に極性が反対になるように並べて配置され
た永久磁石の数を奇数個とし、その両端の永久磁石の幅
寸法を他の永久磁石の幅寸法の2分の1とすることによ
って、両端を除く他の永久磁石が生成した磁束は2分の
1ずつ両側に別れて隣の永久磁石に入る磁束分布となる
ことから、電機子鉄心や界磁継鉄を通る磁束は両端の永
久磁石の他の永久磁石が生成する磁束の2分の1にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、リニア同期モータ、
特にリニアエクチュエータとして可変周波数電源によっ
て可変速制御されるリニア同期モータの永久磁石からな
る界磁の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のリニア同期モータを界磁の
移動方向から見た側面図である。この図において、軌道
13にはレール12に敷設され、台車100には車輪1
1が取付けられており、この車輪11がレール12に案
内案内されて台車100が走行する。この台車にはその
下面に固定された非磁性材からなる支持体6と、この支
持体6に固定された板状の永久磁石5からなる界磁4が
取付けられている。両側の軌道13が対向する側面には
それぞれ電機子1A,1Bが取付けられていて空隙gを
介して界磁4を挟んでいる。電機子1A,1Bはそれぞ
れ電機子鉄心2A,2Bと電機子巻線3A,3Bとから
り、図示しないインバータなどの可変電圧可変周波数電
源に接続されていて、電機子巻線3A,3Bへ供給する
電流、周波数が制御されることによってリニア同期モー
タの推力及び移動速度が制御され、台車100はレール
12に沿った往復運動、又は一方向に運動するリニア電
磁アクチュエータが形成される。
【0003】図6は図5のA−A断面図である。この図
において、上の図のB−B線と下の図のB−B線とは一
致するもので、横長の図をB−B線で左右に分けて上下
に配置して図示したものである。したがって、以下の記
述では上下2つの図がB−B線でつながって1つの図に
なっているものとする。なお、B−B線は界磁4の左右
の対称線である。図の左右方向が界磁4の移動方向で、
電機子1A,1Bの長さ寸法Lは図5の台車100の移
動距離に応じて設定され、数m前後であり、ときには1
0mを越える場合もある。界磁4の長さlは1m程度で
ある。界磁4を構成する永久磁石5は4つの永久磁石5
1,52,53,54からなっていて、それぞれ極性が
交互に反対になるように支持体6に取付けられている。
例えば、永久磁石51の極性を上をN極、下をS極にす
ると、永久磁石52はこれとは反対に上がS極、下がN
極になる。
【0004】電機子巻線3A,3Bは、電機子鉄心2
A,2Bの界磁4の移動方向に沿って形成されたコイル
収納溝に所定の相順、極順で巻装された多相交流巻線で
ある。図7は図6のリニア同期モータの断面図の右半分
に対応する磁界分布を示す磁束線図であり、コンピュー
タによる磁界計算の結果である。図6との対応で明らか
なので符号の記載を省略してある。図において、磁束Φ
は、永久磁石53、電機子鉄心2A、永久磁石54、電
機子鉄心2B、そして永久磁石53に戻る循環分布とな
っている。この間、永久磁石53,54と電機子鉄心2
A,2Bの間の空隙gを通る。この図では明らかでない
が、永久磁石53から出た磁束のうちには、電機子鉄心
2A,2Bを通らないで近くの空隙を通って自分に戻っ
たり永久磁石54に入る成分もあるがその量は僅かであ
る。
【0005】回転形同期機の場合には、1つの界磁から
出た磁束Φはその2分の1ずつが両側に別れて電機子鉄
心に入るが、前述のように従来のリニア同期モータでは
図7に示すように一方の隣同士の永久磁石の間で磁束Φ
が閉じるという点で異なった磁束分布をしている。図8
は図5とは異なる従来のリニア同期モータを界磁の移動
方向から見た側面図である。この図のリニア同期モータ
の図5のリニア同期モータとの基本的に異なる点は、電
機子10が1つだけで代わりに永久磁石50の背景に界
磁継鉄7が設けられている点である。すなわち、界磁4
0は、台車の下部に固定された非磁性の支持体60、こ
の支持体に固定された強磁性の界磁継鉄7及びこの界磁
継鉄に極性の方向が図の上下方向に取付けられた永久磁
石50からなり、電機子10は軌道130に固定され電
機子鉄心20と電機子巻線30とからなっていて、空隙
gを介して界磁40に対向する位置に設けられている。
台車100、車輪11及びレール12は基本的に図5と
同じなので説明を省く。
【0006】図9は図8のC−C位置における断面図で
ある。この図も図6と同様に界磁50の中心線であるC
−C線で図を左右に切って上下に配置したものである。
この図において、界磁継鉄7には4つの永久磁石50
1,502,503,504が交互に極性が反対になる
ように並べて取付けられている。電機子10及びこれを
構成する電機子鉄心20、電機子巻線30は図6の電機
子1B及び電機子鉄心2B、電機子巻線3Bと基本的に
同じなので説明を省略する。
【0007】継鉄7は電機子10とは反対側の磁路を確
保するものであり、図6の場合に、そこに電機子鉄心2
Aがあったので必要なかったものである。図5、図6の
ようなリニア同期モータの場合、推力は永久磁石の両側
で発生するので効率が良い反面、電機子を2組必要とす
るために製作費が高いという欠点がある。図8、図9の
リニア同期モータの場合には、逆に推力が永久磁石の一
方の側にしか発生しない代わりに電機子が1組でよいの
で製作費が低いという利点がある。
【0008】図10は図9のリニア同期モータの断面図
の右半分に対応する磁界分布を示す磁束線図であり、コ
ンピュータによる磁界計算の結果である。図7と同様に
図9との対応で明らかので符号の記載を省略してある。
この図と図7との比較で明らかなように、図10の場合
も永久磁石503が生成した磁束Φの殆どが継鉄7及び
電機子鉄心2Bを通ることが分かる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、電機子
鉄心2A,2Bや20及び界磁継鉄7には永久磁石5
1,52,53,54,又は501,502,503,
504のうちの1つが生成する磁束Φの殆どが通るの
で、この磁束Φによって磁気飽和が生じないような磁路
の寸法が必要である。前述のように、回転形同期機の場
合には、1つ界磁極が生成する磁束の2分の1が電機子
鉄心を通るのに比べてリニア同期モータの場合には電機
子鉄心2A,2B,20や界磁継鉄7の寸法を倍にしな
ければならない。そのために、電機子鉄心及び界磁継鉄
の寸法が大きくかつ重量も大きくなるという問題があ
る。
【0010】この発明の目的は、このような問題を解決
し、永久磁石が生成する磁束が2分の1ずつに別れて電
機子鉄心や界磁継鉄を通るようにすることによって、電
機子鉄心や界磁継鉄の幅寸法を縮小し、軽量でかつ経済
的なリニア同期モータを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、交互に極性が反対に並べられた
複数の永久磁石からなる界磁を備えたリニア同期モータ
において、前記界磁の永久磁石の数が奇数個でその両端
の永久磁石の幅寸法が、他の永久磁石の幅寸法の2分の
1であるものとし、また、軌道に案内された台車に支持
体を介して支持された複数の永久磁石が交互に極性を反
対にして並べられてなる界磁と、この界磁の両側に空隙
を介して挟むように軌道側に支持された一対の電機子と
を備えたリニア同期モータにおいて、前記支持体に支持
された界磁の永久磁石の数が奇数であり、その両端の永
久磁石の幅寸法が他の永久磁石の幅寸法の2分の1であ
るものとし、また、軌道に案内された台車に支持体を介
して支持された界磁継鉄とこの界磁継鉄に交互に極性を
反対に並べられて固定された複数の永久磁石とからなる
界磁及びこの界磁に空隙を介して軌道側に支持された電
機子とを有するリニア同期モータにおいて、前記支持体
に支持された界磁の永久磁石の数が奇数であり、その両
端の永久磁石の幅寸法が他の永久磁石の幅寸法の2分の
1であるものとする。
【0012】
【作用】この発明の構成において、界磁の永久磁石の数
を奇数にし、両端の永久磁石の幅寸法を、他の永久磁石
の幅寸法の2分の1とすることによって、これら両端の
永久磁石の生成する磁束は他の永久磁石の約2分の1に
なり、両端を除く他の永久磁石が生成した磁束は2分の
1ずつ両側に別れて隣の永久磁石に入る磁束分布となる
ことから、電機子鉄心や継鉄などの磁路を通る磁束は両
端の永久磁石の他の永久磁石が生成する磁束の2分の1
になる。
【0013】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図1はこの発明の第1の実施例を示すリニア同期モータ
の断面図であり、図6と同じ構成要素には共通の符号を
付けて詳しい説明を省略する。この図において、界磁4
の永久磁石5は、図6と同じ幅寸法がWの永久磁石5
1,52,53とこれらの両側に配置した幅寸法がWの
2分の1の寸法W1 の永久磁石55,56とからなって
いる。これらの極性は従来と同じように交互に極性が反
対になるように並べられている。また、別の見方をする
と、図6の永久磁石54を半分に割ってその1つをその
位置で永久磁石56とし、残りの半分の反対側の端に配
置して永久磁石55としたものである。1つの永久磁石
54を2つに分割したので永久磁石の数は奇数の5つに
なる。
【0014】図2は図1のリニア同期モータの断面図の
右半分に対応する磁界分布を示す磁束線図であり、図6
と共通の事項については説明を省略する。永久磁石56
の幅W1 は左隣の永久磁石53の幅Wの2分の1なの
で、生成する磁束Φ1 も永久磁石53が生成する磁束Φ
の2分の1であり、そのため、永久磁石56が生成する
磁束Φ1 と永久磁石53が生成する磁束Φの2分の1が
連なり、永久磁石53の残りの半分の磁束Φ/2は左隣
の永久磁石52が生成する磁束の半分と連なる。このよ
うに、従来と同じ幅がWの永久磁石51,52,53が
生成する磁束ΦはΦ/2ずつ左右に別れて隣の永久磁石
と連なることになる。その結果、電機子鉄心2A,2B
を通る磁束は磁束Φの2分の1となることから、図6、
図7の電機子鉄心2A,2Bに比べて約半分の鉄心幅で
良いことになる。なお、図6と図1とで電機子鉄心に同
じ符号として2Aと2Bを付してあり、同じ寸法で図示
してあるが、実際には前述のように幅寸法は異なるもの
である。
【0015】図3はこの発明の第2の実施例としての片
側構成のリニア同期モータの断面図であり、図9と同じ
構成要素に対しては共通の符号を付けて詳しい説明を省
略する。この図において、永久磁石50は5つの永久磁
石505,501,502,503,506からなって
いて、永久磁石505、506は他の永久磁石501,
502及び503の幅寸法Wの2分の1のW1 にしてあ
る点は図1と共通である。永久磁石505,501,5
02,503,506はそれぞれ交互に極性が反対にな
るように配置されている。図1と同様に、図9の永久磁
石504を半分に分けてその一方をそのままの位置に配
置して永久磁石506に、もう一方を左端に配置して永
久磁石505としたものと見ることができる。
【0016】図4は図3のリニア同期モータの断面図の
右半分に対応する磁界分布を示す磁束線図である。図1
0との比較から明らかなように、図10では磁束の渦は
1つであるのに対して図4では2つになっている。それ
ぞれの図の1つの永久磁石が生成する磁束Φは同じであ
るから、図4の電機子鉄心20や継鉄7を通る磁束はΦ
/2となって、図10に比べて2分の1になっている。
したがって、電機子鉄心20と継鉄7の幅寸法は従来の
リニア同期モータに比べて約2分の1に縮小することが
できる。
【0017】前述の第1、第2の実施例の共通点は、界
磁4を構成する個々の永久磁石を従来の偶数の4個に対
して1つ増やして奇数の5つとし、両端の2つの幅寸法
1を他の永久磁石の幅寸法Wの2分の1にしたことで
あり、言い換えれば、従来の永久磁石の一方の端の1つ
を2分の1ずつに分割してその1つをもう一方の端に配
置したものである。したがって、使用される高価な永久
磁石の量は同じである。そして、永久磁石5又は50が
生成する磁束の分布は、幅寸法がWの永久磁石が生成す
る磁束Φの約2分の1が電機子鉄心2A,2Bや電機子
鉄心20,界磁継鉄7を通ることになるので、これらの
幅寸法を従来の約2分の1に小さくすることができ、そ
の結果、リニア同期モータの寸法縮小と重量低減が可能
になる。
【0018】
【発明の効果】この発明は前述のように、交互に極性を
反対にして並べて配置された永久磁石の数を奇数個とし
その両端の永久磁石の幅寸法を、他の永久磁石の幅寸法
の2分の1にすると、これら両端の永久磁石の生成する
磁束は他の永久磁石の2分の1になり、両端を除く他の
永久磁石が生成した磁束は2分の1ずつ両側に別れて隣
の永久磁石と連なる磁束分布となることから、電機子鉄
心や界磁継鉄を通る磁束は両端の永久磁石の他の永久磁
石が生成する磁束の2分の1になり、電機子鉄心や界磁
継鉄の幅寸法を約2分の1に短縮することができ、その
分これらの重量が低減するとともにリニア同期モータと
しての寸法短縮という効果が得られる。更には、重量低
減による材料費の節約によるコストダウンが計られると
いう効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示すリニア同期モー
タの断面図
【図2】図1のリニア同期モータの磁束分布を示す磁束
線図
【図3】この発明の第2の実施例を示すリニア同期モー
タの断面図
【図4】図3のリニア同期モータの磁束分布を示す磁束
線図
【図5】従来のリニア同期モータを界磁の移動方向から
見た側面図
【図6】図5のA−A断面図
【図7】図6のリニア同期モータの磁束分布を示す磁束
線図
【図8】図5とは異なる従来のリニア同期モータを界磁
の移動方向から見た側面図
【図9】図8のC−C位置における断面図
【図10】図9のリニア同期モータの磁束分布を示す磁
束線図
【符号の説明】
1A 電機子 1B 電機子 10 電機子 2A 電機子鉄心 2B 電機子鉄心 20 電機子鉄心 3A 電機子巻線 3B 電機子巻線 30 電機子巻線 4 界磁 40 界磁 5 永久磁石 50 永久磁石 51 永久磁石 52 永久磁石 53 永久磁石 55 永久磁石 56 永久磁石 501 永久磁石 502 永久磁石 503 永久磁石 505 永久磁石 506 永久磁石 7 界磁継鉄
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲毛 秋夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交互に極性が反対に並べられた複数の永久
    磁石からなる界磁を備えたリニア同期モータにおいて、 前記界磁の永久磁石の数が奇数個でその両端の永久磁石
    の幅寸法が、他の永久磁石の幅寸法の2分の1であるこ
    とを特徴とするリニア同期モータ。
  2. 【請求項2】軌道に案内された台車に支持体を介して支
    持された複数の永久磁石が交互に極性を反対にして並べ
    られてなる界磁と、この界磁の両側に空隙を介して挟む
    ように軌道側に支持された一対の電機子とを備えたリニ
    ア同期モータにおいて、 前記支持体に支持された界磁の永久磁石の数が奇数であ
    り、その両端の永久磁石の幅寸法が他の永久磁石の幅寸
    法の2分の1であることを特徴とするリニア同期モー
    タ。
  3. 【請求項3】軌道に案内された台車に支持体を介して支
    持された界磁継鉄とこの界磁継鉄に交互に極性を反対に
    並べられて固定された複数の永久磁石とからなる界磁及
    びこの界磁に空隙を介して軌道側に支持された電機子と
    を有するリニア同期モータにおいて、 前記支持体に支持された界磁の永久磁石の数が奇数であ
    り、その両端の永久磁石の幅寸法が他の永久磁石の幅寸
    法の2分の1であることを特徴とするリニア同期モー
    タ。
JP2586793A 1993-02-16 1993-02-16 リニア同期モータ Pending JPH06245480A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008253130A (ja) * 2007-03-08 2008-10-16 Sanyo Denki Co Ltd リニアモータ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008253130A (ja) * 2007-03-08 2008-10-16 Sanyo Denki Co Ltd リニアモータ

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