JPH07108086B2 - 直線運動電動機 - Google Patents
直線運動電動機Info
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- JPH07108086B2 JPH07108086B2 JP61045652A JP4565286A JPH07108086B2 JP H07108086 B2 JPH07108086 B2 JP H07108086B2 JP 61045652 A JP61045652 A JP 61045652A JP 4565286 A JP4565286 A JP 4565286A JP H07108086 B2 JPH07108086 B2 JP H07108086B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえばプリンターのヘッド駆動あるいは直
交座標ロボットのＸ軸およびＹ軸駆動用等OA,FA用の直
線用の直線運動電動機に関する。
交座標ロボットのＸ軸およびＹ軸駆動用等OA,FA用の直
線用の直線運動電動機に関する。
一般的な直線運動電動機としての従来装置は数多くの例
が見られる。それらのいくつかについて順を追って述べ
る。
が見られる。それらのいくつかについて順を追って述べ
る。
第１の従来例として永久磁石を使用した３相２極の直線
運動電動機について説明する。
運動電動機について説明する。
第５図はその第１の従来例の側断面図、第６図はその励
磁用の３相２極の電機子巻線のスロット内配置図であ
る。
磁用の３相２極の電機子巻線のスロット内配置図であ
る。
第５図において、１は界磁で交互極性に着磁した複数個
の永久磁石２を移動方向に接着させて設置している。３
は電機子で電機子コア４に多相巻線５U,5W,5V1,5V2を備
えおり、界磁１とは平面状空隙を介して対向し、多相巻
線を所定の順序で励磁することにより所定方向へ移動す
るようにしてある。
の永久磁石２を移動方向に接着させて設置している。３
は電機子で電機子コア４に多相巻線５U,5W,5V1,5V2を備
えおり、界磁１とは平面状空隙を介して対向し、多相巻
線を所定の順序で励磁することにより所定方向へ移動す
るようにしてある。
また、U,V,W相巻線のスロット内配置および接続は、第
６図に示す様になっている。Ｕ相とＷ相巻線は集中巻き
であるのに対して、Ｖ相巻線は２分割巻線とし、巻線５
V1と５V2より構成されている。なお、４aは電機子コア
４の歯部である。
６図に示す様になっている。Ｕ相とＷ相巻線は集中巻き
であるのに対して、Ｖ相巻線は２分割巻線とし、巻線５
V1と５V2より構成されている。なお、４aは電機子コア
４の歯部である。
さらに、コギング力を防止するための装置を設けた直線
電動機には以下のようなものがある。
電動機には以下のようなものがある。
第２の従来例として第８図の側断面図と第９図の平面図
に示す直線運動電動機がある（例えば、実公昭58-4342
8）。
に示す直線運動電動機がある（例えば、実公昭58-4342
8）。
この第２の従来例は電機子コア４の移動方向両端部に、
根元から先端に向かって界磁との間の空隙が大きくなる
ように磁極体を突設させて、パーミアンスの変動を小さ
くしてコギング力を小さくする手段である。
根元から先端に向かって界磁との間の空隙が大きくなる
ように磁極体を突設させて、パーミアンスの変動を小さ
くしてコギング力を小さくする手段である。
さらにまた、第３の従来例として、第10図の側断面図と
第11図の平面図に表す直線運動電動機がある（例えば、
実公昭59-1415）。
第11図の平面図に表す直線運動電動機がある（例えば、
実公昭59-1415）。
この第３の従来例は先の第２の従来例と同じ考え方に成
り、磁極体６の形状が第11図に特徴的に表示されるよう
な手段である。
り、磁極体６の形状が第11図に特徴的に表示されるよう
な手段である。
第４の従来例として、第12図に概略構成図を示すものが
ある（例えば、特公昭60-30195）。
ある（例えば、特公昭60-30195）。
この第４の従来例は、電機子鉄心の両端を伸ばし補助突
極4a,4bを設けたものである。
極4a,4bを設けたものである。
第５の従来例として、第13図に要部構成図を示す（例え
ば、特公昭58-27752）。
ば、特公昭58-27752）。
この第５の従来例は、固定子鉄心４に配設した電機子突
極３a1,3b1,3c1,3a2,3b2,3c2間に補助究極6a〜6eを備
え、電機子鉄心３の両端には補助突極4a,4bを設けてい
る。
極３a1,3b1,3c1,3a2,3b2,3c2間に補助究極6a〜6eを備
え、電機子鉄心３の両端には補助突極4a,4bを設けてい
る。
第６の従来例として、第14図に平面図，第15図に縦断正
面図を示す（例えば、実公昭53-26167）。
面図を示す（例えば、実公昭53-26167）。
この第６の従来例は、軸16を中心にして回転するターン
テーブル18を直接駆動するインナーローター型直流無整
流子型のものであり、扇状の固定子４に、ターンテーブ
ル18の軸心と対向させて、吸引部材10を配置してある。
テーブル18を直接駆動するインナーローター型直流無整
流子型のものであり、扇状の固定子４に、ターンテーブ
ル18の軸心と対向させて、吸引部材10を配置してある。
このような第１の従来例の永久磁石を使用した直線電動
機は、小形軽量に形成された優れた性能を持っている
が、永久磁石の洩れ磁束によるコギング力が生ずる。
機は、小形軽量に形成された優れた性能を持っている
が、永久磁石の洩れ磁束によるコギング力が生ずる。
ここで、電機子コア４に働くコギング力Ｆは ただし、 Ｐは電機子コア４に端部のパーミアンス、 Ｕは永久磁石２による起磁力、 Ｘは電機子コア４の移動位置、 で表わされる。
電機子３の位置を変えたときに得られるコギング力の特
性図を第７図に表わす。
性図を第７図に表わす。
これは電機子３が状態から漸次→→→→と
移動するときのコギング力Ｆの大きさを示し、Ｆは右向
きつまり状態における矢印の方向を正としている。
移動するときのコギング力Ｆの大きさを示し、Ｆは右向
きつまり状態における矢印の方向を正としている。
の状態では、電機子コア４が多少動いても左右両端の
パーミアンスの変動が小さく、コギング力Ｆは極めて小
さい値で安定しているが、あるいはの状態では電機
子コア４の端部が永久磁石２の極性の境界附近を通るの
で、電機子コア４の移動により、その端部のエッジ効果
のためパーミアンスが大きく変動し、コギング力は定格
推力の±30〜40％にも達する。
パーミアンスの変動が小さく、コギング力Ｆは極めて小
さい値で安定しているが、あるいはの状態では電機
子コア４の端部が永久磁石２の極性の境界附近を通るの
で、電機子コア４の移動により、その端部のエッジ効果
のためパーミアンスが大きく変動し、コギング力は定格
推力の±30〜40％にも達する。
また、速度起電力波形にも歪が生じて推力が変動し、特
に位置決め用サーボモータとして、位置決め精度を維持
できない欠点があった。
に位置決め用サーボモータとして、位置決め精度を維持
できない欠点があった。
第２、第３、第４および第５の従来例は電機子コアに流
れる主磁界の影響を直接受けるため、コギング力の減衰
力はこの影響を受け変動する。
れる主磁界の影響を直接受けるため、コギング力の減衰
力はこの影響を受け変動する。
また、第６の従来例はあくまでも回転型の電機であり、
本発明の対象とする直線運動電動機でなく、回転型の電
機であればこそ、固定子４と対称の位置に吸引片10を配
置することができるのであり、永久磁石と吸引片との間
の磁気吸引力と固定子と永久磁石の間に生じる吸引力を
平衡させるもので、例え第14図を直線状に展開したとし
ても、本発明のように励磁巻線を卷回した電機子から至
近位置に磁性体を絶縁して配設することで、コギングの
発生を完全に消去する手段には到達できないという、本
質的な欠点がある。
本発明の対象とする直線運動電動機でなく、回転型の電
機であればこそ、固定子４と対称の位置に吸引片10を配
置することができるのであり、永久磁石と吸引片との間
の磁気吸引力と固定子と永久磁石の間に生じる吸引力を
平衡させるもので、例え第14図を直線状に展開したとし
ても、本発明のように励磁巻線を卷回した電機子から至
近位置に磁性体を絶縁して配設することで、コギングの
発生を完全に消去する手段には到達できないという、本
質的な欠点がある。
ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、直線運
動電動機のコギング力を低減もしくは完全になくして位
置決め用サーボモータとして使用できる手段を提供する
ことを、その目的とする。
動電動機のコギング力を低減もしくは完全になくして位
置決め用サーボモータとして使用できる手段を提供する
ことを、その目的とする。
電機子コア４の移動によって発生するコギング力は
（１）式で表わされ、位置に対し第７図に示す関係があ
る。
（１）式で表わされ、位置に対し第７図に示す関係があ
る。
したがって、本発明は発生するコギング力とは反対の力
を電機子コアに作用させ、コギング力をなくすようにし
た手段をそなえる。すなわち、 本発明は、複数個の永久磁石を等ピッチで、磁極が交互
に入れ替るよう、直線状に配設した界磁と、櫛歯状の電
機子コアに多相巻線を巻回した電機子とを空隙を介して
面対向させ、 前記多相巻線を交流励磁することにより界磁と電機子と
を相対的に移動させる直線運動電動機において、 前記電機子コアの背面に、移動方向の片側あるいは両側
に張り出した板状のフレーム部を設け、 このフレーム部の張り出し部に、 非磁性体よりなる支持部材を介し、磁性体片を前記電機
子コアの端面と空間をもち、かつ前記界磁と空隙をもっ
て配設し、磁性体片に作用する水平分力がコギング力と
して発生する推力を低減あるいは抹消した、直線運動電
動機である。
を電機子コアに作用させ、コギング力をなくすようにし
た手段をそなえる。すなわち、 本発明は、複数個の永久磁石を等ピッチで、磁極が交互
に入れ替るよう、直線状に配設した界磁と、櫛歯状の電
機子コアに多相巻線を巻回した電機子とを空隙を介して
面対向させ、 前記多相巻線を交流励磁することにより界磁と電機子と
を相対的に移動させる直線運動電動機において、 前記電機子コアの背面に、移動方向の片側あるいは両側
に張り出した板状のフレーム部を設け、 このフレーム部の張り出し部に、 非磁性体よりなる支持部材を介し、磁性体片を前記電機
子コアの端面と空間をもち、かつ前記界磁と空隙をもっ
て配設し、磁性体片に作用する水平分力がコギング力と
して発生する推力を低減あるいは抹消した、直線運動電
動機である。
磁性体片に作用する水平分力Ｐが コギング力Ｆとして発生する推力を 低減あるいは抹消する。
この原理を第３図に表わす磁性体７に作用する水平分力
Ｐの解析図により説明する。
Ｐの解析図により説明する。
界磁１に平行に、一定空間距離δを保って磁性体片７を
配置し、磁性体片７を平行移動させると、第７図に示し
た電機子コア４の場合と同様に磁気エネルギーの変化か
ら、磁性体片にも第３図に示すような水平分力Ｐが作用
する。
配置し、磁性体片７を平行移動させると、第７図に示し
た電機子コア４の場合と同様に磁気エネルギーの変化か
ら、磁性体片にも第３図に示すような水平分力Ｐが作用
する。
このとき作用する水平分力Ｐの位置に対する形状は、磁
性体片７と界磁１との空間距離δ、および磁性体片７の
機械寸法すなわち幅W,長さL,高さＨを変えることによっ
て、特性曲線a,b,cのような形状となる。
性体片７と界磁１との空間距離δ、および磁性体片７の
機械寸法すなわち幅W,長さL,高さＨを変えることによっ
て、特性曲線a,b,cのような形状となる。
ところで、この特性曲線a,b,cの形状を作る一例を示せ
ば、磁性体片７の材質は鉄材を用い、磁極ピッチτに対
して磁性体片７の幅Ｗを小さくしていくと、曲線の形状
は、ｃからｂへさらにａのようになる。
ば、磁性体片７の材質は鉄材を用い、磁極ピッチτに対
して磁性体片７の幅Ｗを小さくしていくと、曲線の形状
は、ｃからｂへさらにａのようになる。
そこで、電機子コア４の移動に伴って発生するコギング
力をなくすには、これを打消すような水平分力Ｐが作用
する磁性体片７を作り、それに作用する水平分力Ｐとコ
ギング力Ｆとの合成力が零になるように、電機子３に配
置してコギング力を打消す。
力をなくすには、これを打消すような水平分力Ｐが作用
する磁性体片７を作り、それに作用する水平分力Ｐとコ
ギング力Ｆとの合成力が零になるように、電機子３に配
置してコギング力を打消す。
仮りに、磁性体片７に作用する水平分力Ｐの形状が電機
子コア４に作用するコギング力Ｆを打消すのに必要な理
想的な形状でなくても、磁性体片７と電機子コア４の位
置関係を適切に調整すれば、可成りコギング力Ｆの低減
が計れる。この状態は第４図に表わしたコギング力と位
置の関係図で示される。
子コア４に作用するコギング力Ｆを打消すのに必要な理
想的な形状でなくても、磁性体片７と電機子コア４の位
置関係を適切に調整すれば、可成りコギング力Ｆの低減
が計れる。この状態は第４図に表わしたコギング力と位
置の関係図で示される。
本発明の一実施例における断面で表わした側面図を第１
図に示す。
図に示す。
すべての図面において、同一符号は同一部材を表わす。
ここでは、永久磁石界磁同期機形,3相,4極を零に示す。
第１図はにおいて、界磁１は磁気回路を構成する鉄部材
の上に複数個の永久磁石２を接着固定することによって
構成されている。
の上に複数個の永久磁石２を接着固定することによって
構成されている。
また、電機子３は３相の電機子巻線５を収納するスロッ
トを打抜いた電磁鉄板を積層して櫛歯状に形成した電機
子コア４と電機子コア４のスロット内に収納された３相
電機子巻線５と電機子コア４を固定したフレーム部８よ
り構成されている。
トを打抜いた電磁鉄板を積層して櫛歯状に形成した電機
子コア４と電機子コア４のスロット内に収納された３相
電機子巻線５と電機子コア４を固定したフレーム部８よ
り構成されている。
さらに、電機子コア４の移動方向のフレーム部８の片側
には、電機子コア４に発生するコギング力Ｆを打消すに
必要な水平力Ｐが作用できるような形状寸法に鉄部材よ
り加工された磁性体片７が、それに作用する水平分力Ｐ
と電機子コア４に発生するコギング力Ｆの合成力が最小
になるように、界磁１の上面に空隙長δを隔てて平行に
アルミニウムあるいは真鍮等の非磁性材料からなる支持
部材９を介して、フレーム８に固定されている。
には、電機子コア４に発生するコギング力Ｆを打消すに
必要な水平力Ｐが作用できるような形状寸法に鉄部材よ
り加工された磁性体片７が、それに作用する水平分力Ｐ
と電機子コア４に発生するコギング力Ｆの合成力が最小
になるように、界磁１の上面に空隙長δを隔てて平行に
アルミニウムあるいは真鍮等の非磁性材料からなる支持
部材９を介して、フレーム８に固定されている。
このように形成することによって、コギング力Ｆが低減
でき、高精度な直線電動機が達成できた。
でき、高精度な直線電動機が達成できた。
そして、コギング力を低減する方法としては、本発明の
他の実施例を側断面図で表わす第２図に示すように、フ
レーム部８の両サイドに、一実施例（第１図）と同様の
考え方を適用して、磁性体片７を取り付ける手段があ
る。
他の実施例を側断面図で表わす第２図に示すように、フ
レーム部８の両サイドに、一実施例（第１図）と同様の
考え方を適用して、磁性体片７を取り付ける手段があ
る。
かくして本発明によれば、小形軽量で構成される永久磁
石を使用した直線運動電動機を保有する優れた性能が十
二分に発揮され、永久磁石の洩れ磁束によるコギング力
の発生も低減もしくは抹消され、特に位置決め用サーボ
モータとして、位置決め精度を高度に維持でき、信頼性
の向上と作業効率が著しく改善される。
石を使用した直線運動電動機を保有する優れた性能が十
二分に発揮され、永久磁石の洩れ磁束によるコギング力
の発生も低減もしくは抹消され、特に位置決め用サーボ
モータとして、位置決め精度を高度に維持でき、信頼性
の向上と作業効率が著しく改善される。
第１図は本発明の一実施例の側断面図、第２図は本発明
の他の実施例の側断面図、第３図は磁性体片に作用する
水平分力解析図、第４図はコギング力−位置の関係図、
第５図，第６図は従来例の説明図、第７図は電機子コア
の移動に伴って発生するコギング力の大きさと位置の関
係図、第８図から第15図は他の従来例の説明図である。 １……界磁、２……永久磁石、３……電機子、４……電
機子コアで４aはその歯部、５……多相巻線で５UはＵ相
巻線,5WはＷ相巻線,5V1・５V2はＶ相巻線、７……磁性
体片、８……フレーム部、９……支持部材。
の他の実施例の側断面図、第３図は磁性体片に作用する
水平分力解析図、第４図はコギング力−位置の関係図、
第５図，第６図は従来例の説明図、第７図は電機子コア
の移動に伴って発生するコギング力の大きさと位置の関
係図、第８図から第15図は他の従来例の説明図である。 １……界磁、２……永久磁石、３……電機子、４……電
機子コアで４aはその歯部、５……多相巻線で５UはＵ相
巻線,5WはＷ相巻線,5V1・５V2はＶ相巻線、７……磁性
体片、８……フレーム部、９……支持部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩金 孝信 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内 (56)参考文献 特公 昭60−30195（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭58−27752（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭58−43428（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭59−1415（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭53−26167（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (1)
- 【請求項１】複数個の永久磁石を等ピッチで、極性が交
互に入れ替るよう、直線状に配設した界磁と櫛歯状の電
機子コアに多相巻線を巻回した電機子とを、空隙を介し
て面対向させ、 前記多相巻線を交流励磁することにより界磁と電機子と
を相対的に移動させる直線運動電動機において、 前記電機子コアの背面に、移動方向の片側あるいは両側
に張り出した板状のフレーム部を設け、 このフレーム部の張り出し部に、 非磁性体よりなる支持部材を介し、磁性体片を前記電機
子コアの端面と空間をもち、かつ前記界磁と空隙をもっ
て配設し、磁性体片に作用する水平分力がコギング力と
して発生する推力を低減あるいは抹消した、 ことを特徴とする直線運動電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61045652A JPH07108086B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 直線運動電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61045652A JPH07108086B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 直線運動電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62203549A JPS62203549A (ja) | 1987-09-08 |
| JPH07108086B2 true JPH07108086B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=12725306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61045652A Expired - Fee Related JPH07108086B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 直線運動電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07108086B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19829052C1 (de) * | 1998-06-29 | 1999-12-30 | Siemens Ag | Synchronlinearmotor |
| DE102005004380B4 (de) * | 2005-01-31 | 2012-02-02 | Siemens Ag | Linearmotor mit Kraftwelligkeitsausgleich |
| CN101803161B (zh) * | 2007-09-14 | 2012-11-07 | Thk株式会社 | 线性电动机以及降低线性电动机的齿槽效应的方法 |
| JP5376257B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2013-12-25 | 株式会社安川電機 | モジュラー形リニアモータ電機子およびそれを備えたモジュラー形リニアモータ並びに搬送装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013465Y2 (ja) * | 1981-09-16 | 1985-04-30 | 日東電工株式会社 | 医療用包帯物 |
| JPS591415U (ja) * | 1982-06-24 | 1984-01-07 | 三菱重工業株式会社 | 多胴式巻取り機や巻戻し機の支持装置 |
| JPS6030195A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-15 | シャープ株式会社 | リ−ド接続方法 |
-
1986
- 1986-03-03 JP JP61045652A patent/JPH07108086B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62203549A (ja) | 1987-09-08 |
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| CN220190546U (zh) | 动子组件及电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |