JPH07245932A

JPH07245932A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH07245932A
Application number: JP5461194A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Aoyama; 博志青山
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な装置構成及び制御の下で、トルク変動
を軽減させる。【構成】対向する永久磁石４ａ，４ｂを、一つの永久
磁石４の幅の１／２だけ相対的にずらして配置（磁極の
位相差はπ／２）したリニアモータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石と電機子コイ
ルとを相対的に移動させるようにした永久磁石式のリニ
アモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリニアモータの構成を図４に示
す。固定子Ａには、磁気空隙５を介して、複数の永久磁
石４が相隣る磁極が相互に異なるように固着されてい
る。さらに、対向する永久磁石同士（４ａ，４ｂ）もそ
の磁極は相互に異なっている。そして、この磁気空隙５
内に電機子コイル６が配置され、電機子コイル６に駆動
電流を流すことにより、電機子コイル６が進行方向（図
４の矢印Ｃ）に沿って磁気空隙５内を移動するようにな
っている。しかし、このようなリニアモータでは、対向
する永久磁石４ａ，４ｂのＮ極とＳ極との間に吸引力Ｆ
１が働くため、固定子Ａの剛性が小さい場合には、固定
子Ａに変形（そり）が生じてしまう。このように固定子
Ａに変形が生じると、例えば、ロングストロークのリニ
アモータの場合には、磁気空隙５内の磁束密度が変化し
てトルク変動が生じてしまう。このトルク変動を防止す
るためには、固定子Ａの肉厚を厚くして剛性を増加させ
ればよいが、これではリニアモータの重量が増加し、装
置が高価なものになってしまい好ましくない。このよう
な問題を解決する技術として、例えば、特開昭６２−２
９０３４６号がある。これは、可動子上に設けられたギ
ャップセンサからの信号により、可動子を移動させるた
めに励磁されたソレノイドとは異なるソレノイドを、同
極が対向するように励磁するものである。このようにす
れば、対向する永久磁石の間に反発力が生じて固定子の
変形が防止される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記リニアモータ（特
開昭６２−２９０３４６号）でも、リニアモータを軽量
化すると共に、トルク変動を軽減させることは可能であ
る。しかし、可動子上にギャップセンサを設けなければ
ならず、さらに、このギャップセンサからの信号によ
り、ソレノイドの極性を変化させなければならないので
（ギャップ間隔を一定にするようにフィードバック系を
構成する）、装置が複雑化すると共に制御も複雑になっ
てしまう。

【０００４】そこで、本発明は、前記従来技術の問題点
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡
単な装置構成及び制御の下で、トルク変動を軽減するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、相隣る磁極が相互に異なるように、磁
気空隙を介して一対のヨークに対向配置された複数個の
永久磁石と、この磁気空隙内に設けられた電機子コイル
とを有し、電機子コイルに駆動電流を流すことにより、
永久磁石と電機子コイルとを相対的に移動させるように
したリニアモータにおいて、上記対向する永久磁石に設
けられた磁極の位相差が相対的にπ／２だけずれるよう
に、上記永久磁石を配置した。

【０００６】

【作用】本発明では、対向する永久磁石に設けられた磁
極の位相差が相対的にπ／２だけずれるように永久磁石
を配置した。このように構成すれば、対向する永久磁石
の間で新たに反発力が生じ吸引力が相殺されるので、吸
引力を大幅に軽減することができる。この結果、固定子
の剛性が小さい場合でも、固定子に変形が生じるのを防
止できる。このようにして固定子の変形が防止されれ
ば、磁気空隙内の磁束密度が一定となりトルク変動がほ
とんど生じない。さらに、トルク変動を防止するのに、
固定子の肉厚を厚くして剛性を増加させる必要はないの
で、リニアモータが軽量化し、かつコストも低下する。
また、上述のように、トルク変動を防止する方法とし
て、ギャップセンサからの信号によりフィードバック制
御する方法（特開昭６２−２９０３４６号参照）もある
が、この方法だと、装置が複雑化すると共に制御も複雑
になってしまう。これに対し、本発明では、対向する永
久磁石自体をずらことにより、トルク変動を防止してい
るので、装置構成も制御方法もかなり簡単になる。ただ
し、対向する永久磁石を単にずらすだけでは、吸引力を
効果的に相殺できない場合があるので、本発明では、対
向する永久磁石の磁極の位相差をπ／２だけ相対的にず
らしたのである。このようにすれば、吸引力と反発力と
がほとんど打ち消しあって、トルク変動が大幅に軽減さ
れる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図により説明する。最初
に、図２によりリニアモータの全体構成の一例を説明す
る。ベース１上には、センターヨーク２とサイドヨーク
３が固着されている。センターヨーク２とサイドヨーク
３の内側に、複数個の永久磁石４が、一定の磁気空隙５
を介して配置されている。このベース１に固着されたセ
ンターヨーク２とサイドヨーク３と永久磁石４により固
定子Ａが構成される。

【０００８】そして、この磁気空隙５に電機子コイル
（空心コイル）６が配置されている。電機子コイル６
は、多相コイルで構成され、各コイルに流れる電流を切
り替えることにより、電機子コイル６が一定推力を得て
一定方向に移動できるようになっている。この推力はフ
レミングの左手の法則に基づいて電機子コイル６に発生
する。この電機子コイル６の多相コイルの電流の切り替
えは、通常は電機子コイル６に設けたホール素子（図示
せず）が磁極の極性を検出することにより出力する検出
信号に基づいて行なわれる。このようにして、電機子コ
イル６が移動することにより、電機子コイル６を有する
可動子Ｂが移動するようになっている。

【０００９】次に、本発明のリニアモータの磁極構成を
図１に示す。複数個の永久磁石４は、界磁を発生させて
電機子コイル６を駆動させるために、進行方向（図１矢
印Ｃ）に沿って相隣る磁極が相互に異磁性となるよう
に、磁気空隙５を介して、対向する固定子Ａ（図２のヨ
ーク２，３）にそれぞれに固着されている。そして、本
発明では、対向する永久磁石４ａ，４ｂを、相対的にず
らして配置した。このようにずらして配置したのは、固
定子Ａに作用する力を軽減させるためである。

【００１０】つまり、対向する永久磁石４ａ，４ｂをず
らさない（磁極の位相差はπ）場合（図４参照）、対向
する永久磁石４ａ，４ｂのＮ極とＳ極との間には吸引力
Ｆ１が働くため、固定子Ａの剛性が小さい場合には、固
定子Ａが変形してしまう。このような変形が固定子Ａに
生じると、磁気空隙５内の磁束密度が変化してトルク変
動が生じてしまい、リニアモータの高精度運転が困難と
なってしまう。

【００１１】そこで、本発明では、トルク変動を軽減し
てリニアモータを高精度で運転可能にするために、上述
のように、対向する永久磁石４ａ，４ｂを相対的にずら
して配置したのである。この際、一つの永久磁石４の幅
（Ｌ）の１／２だけ相対的にずらすと（磁極の位相差は
π／２）、対向する永久磁石４ａ，４ｂの間で、吸引力
Ｆ１だけでなく反発力Ｆ２も生じる。このようにして発
生した吸引力Ｆ１と反発力Ｆ２とはほぼ等しく互いに打
ち消し合う。

【００１２】この結果、固定子Ａに作用する力がほとん
どなくなり、固定子Ａの剛性が小さい場合でも、固定子
Ａに変形が生じなくなる。このように、固定子Ａに変形
が生じなくなると、対向する永久磁石４ａ，４ｂの間の
磁気空隙５の幅（ｌ）が、進行方向（図１矢印Ｃ）に沿
って一定となる。これにより、磁気空隙５内の磁束密度
が一定となりトルク変動が生じなくなるので、リニアモ
ータを高精度に運転することが可能になる。

【００１３】また、本発明のリニアモータの磁極構成の
他の例を図３に示す。複数個の永久磁石４ａ，４ｂは、
界磁を発生させて電機子コイル６を駆動させるために、
進行方向（図３矢印Ｃ）に沿って、微小間隔ａをおいて
相隣る磁極が交互に異極性となるように、磁気空隙５を
介して、対向する固定子Ａ（図２の固定子２，３）にそ
れぞれ固着されている。そして、本発明では、対向する
永久磁石４ａ，４ｂをＬ／２＋ａ（Ｌ＞ａ）だけ相対的
にずらして配置した。この磁極配置においても、図１の
場合と同様に、対向する磁極の位相差はπ／２となる。
したがって、この磁極構成によっても、図１の場合と同
様の理由により、磁気空隙５内の磁束密度が一定とな
り、トルク変動が生じなくなるので、リニアモータを高
精度に運転することが可能になる。なお、磁石間隔ａは
大きすぎると、磁気空隙５に発生する磁束密度が減少
し、リニアモータのトルクが減少するといった不具合が
生じるので、磁石幅Ｌの０〜１／２の範囲とすることが
好ましい。

【００１４】また、上記実施例（図２）では、推力発生
部を２つ有するタイプのリニアモータについて説明した
が、本発明はこれに限定されず、単一の推力発生部を有
するタイプのリニアモータにも適用可能である。さら
に、上記実施例では、永久磁石４を固定しておいて電機
子コイル６を移動させるタイプ（可動コイル型）を説明
したが、本発明はこれに限定されず、電機子コイル６を
固定しておいて永久磁石４を移動させるタイプ（可動マ
グネット型）のリニアモータにも適用可能である。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、対向する永久磁石の磁
極の位相差をπ／２だけ相対的にずらして配置したの
で、対向する永久磁石の間で新たに反発力が生じて吸引
力が相殺され、吸引力を大幅に軽減することができる。
よって、固定子の剛性が小さい場合でも固定子の変形が
防止され、磁気空隙内の磁束密度が一定となってトルク
変動を効果的に防止できる。この結果、軽量かつ高精度
のリニアモータを低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニアモータの磁極構成を示す図であ
る。

【図２】リニアモータの全体構成を示す断面図である。

【図３】本発明のリニアモータの磁極構成の他の例を示
す図である。

【図４】従来のリニアモータの磁極構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ａ固定子Ｂ可動子２ヨーク３ヨーク４永久磁石５磁気空隙６電機子コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相隣る磁極が相互に異なるように、磁気
空隙を介して一対のヨークに対向配置された複数個の永
久磁石と、この磁気空隙内に設けられた電機子コイルと
を有し、電機子コイルに駆動電流を流すことにより、永
久磁石と電機子コイルとを相対的に移動させるようにし
たリニアモータにおいて、上記対向する永久磁石に設け
られた磁極の位相差が相対的にπ／２だけずれるよう
に、上記永久磁石を配置したことを特徴とするリニアモ
ータ。