JPH10174418A - リニアモータ - Google Patents
リニアモータInfo
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- JPH10174418A JPH10174418A JP8340533A JP34053396A JPH10174418A JP H10174418 A JPH10174418 A JP H10174418A JP 8340533 A JP8340533 A JP 8340533A JP 34053396 A JP34053396 A JP 34053396A JP H10174418 A JPH10174418 A JP H10174418A
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- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
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Abstract
と。 【解決手段】ピッチPで極性が異なる矩形断面をした棒
状の永久磁石とこの永久磁石を固着したテーブルとこれ
らを移動可能に支持する支持手段とを備えた可動子と、
磁極がエアギャップを介して前記永久磁石を挟む電磁石
を複数個備えた固定子とからなり、その固定子を交流励
磁することによって前記可動子を移動させるm相のリニ
アモータにおいて、対面する磁極の一方が他方より長い
一組の鉄心が前記永久磁石を前記磁極の間に挟んでピッ
チ2Pで並べられ、その一組の鉄心の長い方に1つのコ
イルが共通に巻かれて片側磁石ユニットをなし、前記片
側磁石ユニット2個を対向させ前記磁極をピッチPずら
して一列に並ぶよう配置して固定子ユニットをなし、そ
の固定子ユニットをその隣り合う鉄心のピッチが(P+
P/m)(m=2、3、4、・・・)となるよう複数個
並べて固定子をなす。
Description
直線運動をするステッピングモータ或いはサーボモー
タ、ダイレクトドライブモータに関する。
与えれば、コンパクトな構成で高い推力を得ることが知
られており、様々な構造のものが考えられている。その
うち、可動子の応答性とダンピング特性を改善し、リー
ド線処理を簡単にして安価に製造できるようにしたもの
が特開昭63−310361号公報に開示されている。
そのリニアモータの構造は同公報に詳しく述べられてい
るが、概ね次のようになっている。断面がコ字状で上に
開いた直線状の固定子には、内側に断面が同じくコ字状
のヨークが2つ平行に並んで固定されており、ヨークの
底にそれぞれコイルが長手方向に巻回されている。2つ
のヨークはそれぞれ上に伸びた2つの磁極を持ってい
る。この磁極の上面にはそれぞれ磁極板が固定されてお
り、他方の磁極板に向かって等間隔で突起状の極歯が伸
びており、向かい合う極歯が互い違いになってクローポ
ール形の磁極面をなしている。固定子の長手方向に移動
可能に支持された可動子には、前記磁極面とエアギャッ
プを介して対向するよう互いに平行な2組の永久磁石が
設けられており、前記磁極板の突起と同じ間隔で極性が
反転するよう着磁されている。このような構成におい
て、2つのヨークに巻回されたコイルに位相が90度ず
れた2相の正弦波電流を供給すると、広く知られている
リニアモータのメカニズムによって可動子は固定子の上
を長手方向に移動することができる。
術によると、次のような問題があった。すなわち、固定
子に設けた2つのヨークと磁極板が前記のような構造と
なっているため、ヨークを塊状の鉄心で形成して、磁極
板を薄い軟磁性鋼板で形成せざるをえず、コイルに流す
励磁電流を大きくすると磁気飽和が生じてモータのピー
クの推力が抑えられてしまうほか、可動子の移動速度を
大きくすると磁極板の鉄損が大きくなるという欠点があ
った。また、2つのヨーク上面から伸びて互い違いにな
った磁極板の極歯の間の隙間を通る磁束の漏れが全体と
して大きいので、励磁電流に対してモータの推力が小さ
い、すなわちモータ定数が小さいという欠点があった。
さらに、固定子と可動子の間に磁気吸引力が生じるの
で、可動子の支持機構に大きな負担がかかり、構造に歪
みが生じて様々な弊害を生じるという欠点もあった。
解消するためになされたものであり、信頼性があり、高
い推力が得られるモータを提供することを目的とする。
そこで本発明は、ピッチPで極性が異なる矩形断面をし
た棒状の永久磁石とこの永久磁石を固着したテーブルと
これらを移動可能に支持する支持手段とを備えた可動子
と、磁極がエアギャップを介して前記永久磁石を挟む電
磁石を複数個備えた固定子とからなり、その固定子を交
流励磁することによって前記可動子を移動させるm相の
リニアモータにおいて、対面する磁極の一方が他方より
長い一組の鉄心が前記永久磁石を前記磁極の間に挟んで
ピッチ2Pで並べられ、その一組の鉄心の長い方に1つ
のコイルが共通に巻かれて片側磁石ユニットをなし、前
記片側磁石ユニット2個を対向させ前記磁極を互いにピ
ッチPずらして一列に並ぶよう配置して固定子ユニット
をなし、その固定子ユニットをその隣り合う鉄心のピッ
チが(P+P/m)(m=2、3、4、・・・)となる
よう複数個並べて固定子をなしてm相のリニアモータと
したのである。
は珪素鋼板を積層した上、磁路の断面を従来よりも大き
くすることができるので、前記従来技術に比べて磁気飽
和が生じにくく、モータのピーク推力を大きくすること
ができる。また、可動子と固定子の間に働く磁気吸引力
が相殺されるので支持機構の負担が軽くなって信頼性の
向上と機構の簡素化ができるのである。以下、本発明の
実施の形態を図に基づいて説明する。図1は本発明の第
1実施例を示す2相のリニアモータの斜視図であり、図
2はその一部を省略した平面図である。図において1は
ベースであり、この上に固定子ユニット21、22を搭
載して固定子2をなしている。固定子ユニット21、2
2はそれぞれ同じ構成の2つの片側磁石ユニット31A
と31B、32Aと32Bを備えており、片側磁石ユニ
ット31Aは2つの同じ形状のC形鉄心41、43を備
えている。C形鉄心41は珪素鋼板が積層されており、
長方形の片方の側辺の上部を切欠いて、対向する平行な
磁極面を持つ磁極511、512を形成してC形として
いるものであり、同じ形状のC形鉄心43を鉄心の中心
間距離が2Pとなるよう平行に並べられている。両鉄心
の下辺に共通にコイル61が巻回され、前記磁極面が上
側になるよう横に寝せてベース1に固定して片側磁石ユ
ニット31Aをなしている。磁石ユニット31Bも同じ
ように構成されており、C形鉄心41、42、43、4
4の磁極511、522、531、542と磁極51
2、521、532、541の磁極面がそれぞれ直線状
にならび、互いに平行に対面している。同じ構成の固定
子ユニット21と固定子ユニット22とは、中心間距離
が4.5Pとなっており、隣り合うC形鉄心の中心間距
離は1.5Pとなって、それぞれの磁極面が同一平面上
にくるよう配置されている。C形鉄心41、42、4
3、44の磁極511、522、531、542と51
2、521、532、541の間には、断面が四角の棒
状の永久磁石7が配置され図示しないテーブルに固定さ
れている。そのテーブルは図示しない支持機構によって
左右の移動方向に移動可能に支持されて可動子8をなし
ている。永久磁石7は前記C形鉄心の各磁極面に向かう
方向に着磁されており、長手方向にピッチPで着磁の向
きが逆になっている。
のコイル61、62に、電流を図2の向きに供給して励
磁するときの状況について説明する。C形鉄心41、4
2を通る磁束はそれぞれ図3(a)、(b)に示すよう
に、永久磁石7の着磁方向と一致して磁束が加算され
る。永久磁石7の極性とエアギャップを介して対面する
C形鉄心の磁極の極性が異なり、磁気吸引力を生じるの
で、可動子8の移動方向位置は図2の状態で安定保持さ
れる。磁気吸引する力の和は、2つのC形鉄心の2つの
磁極の吸引力の大きさが等しく、逆向きであるため、キ
ャンセルされてゼロになる。次に、固定子ユニット2
1、22の励磁を切替えるときの動作について図4を用
いて説明する。図4は固定子1の励磁の状態を4ステッ
プに分けて、それぞれ励磁中の磁極の状態を上から見た
ものを示している。(a)は、図2、図3で説明したも
のと同じ励磁の状態にあり、対面する固定子の磁極と可
動子の磁極が異極になり磁気吸引力により安定保持され
ている。(b)は、(a)で固定子ユニット21に供給
した電流と同じように固定子ユニット22に電流を供給
した時の状態を示しており、(a)と同じ理由で、
(a)に対して可動子8が右に0.5P移動した位置で
安定保持されている。(c)は(a)の場合と逆向きの
電流を供給した状態を示しており、(b)に対して0.
5P右に移動した位置で安定保持されている。(d)は
(b)の場合と逆向きの電流を供給した状態を示してお
り、(c)に対して0.5P右に移動した位置で安定保
持されている。(a)から(d)までの4ステップを経
て(a)に戻る1サイクルの電流の切替えにより、可動
子8は2Pだけ右に移動することができるので、これを
繰り返すことによって可動子8を連続的に右に移動させ
ることができるのである。逆の順序で電流を切替えてい
くと、同じメカニズムで可動子8を左に移動させること
ができるのは言うまでもない。
する。図5(a)は一部を省略した第2実施例のリニア
モータの平面図であり、(b)は(a)のA−A’断面
図である。第2実施例は一部を除いて第1実施例と類似
しており、異なる点のみ説明する。変更点の1つは、第
1実施例のC形鉄心41をC形鉄心451とI形鉄心4
61とに分けた点にあり、それぞれ対面する磁極55
1、552の2組の磁極面が平行になるようベース1に
剛に固定されている。もう一つの変更点は可動子8にあ
り、前記2組の磁極面の間に位置するよう永久磁石7
2、71が非磁性材73を間に挟んで直接または間接に
図示しないテーブルに固着されている。そして、永久磁
石71、72とC形鉄心、I形鉄心とで閉じた磁気回路
をなしている。C形鉄心452、453、454はC形
鉄心451と同じであり、I形鉄心462、463、4
64はI形鉄心461と同じであり、これらによって構
成する片側磁極ユニット33A、33Bは第1実施例の
片側ユニット31A、31Bに対応している。このよう
な構成をした第2実施例のリニアモータの動作は、固定
子2の磁束の発生状況が第1実施例と同じになるので、
第1実施例と同じような動作をする。第1実施例に比べ
ると、固定子2と可動子8との対向する磁極面の面積が
およそ2倍になっているので、推力が2倍になるという
特徴がある。以上述べた2つの実施例は片側磁石ユニッ
トが2個の場合を述べたが、3個以上であってもよい。
また2つの実施例は2相のリニアモータであるが、固定
子ユニットを3個設け、その中心間距離を16P/3、
すなわち隣り合う鉄心の中心間距離を4P/3とするこ
とにより、3相のリニアモータとすることができる。同
様に固定子ユニットをm個設け、その中心間距離を(P
+P/m)とすればm相のモータとすることができ、い
ずれも前記の2相のモータと同様、電流の切換えで両方
向に移動させることができる。
素鋼板を積層して固定子のC形鉄心或いはI形鉄心をな
しているので、従来のものに比べて磁路の面積を大きく
することができ、磁気飽和が生じにくくなって高い推力
を得ることができる。また各鉄心の並べられている方向
に珪素鋼板が積層されているため、各鉄心間の漏れ磁束
が小さく、推力の低下が最小に抑えられている。そし
て、可動子の永久磁石を薄くすると磁界変調率が大きく
なるので、これによっても高い推力を得ることができ
る。さらに、固定子と可動子間に働く磁気吸引力が永久
磁石の両側面で相殺されるので可動子の支持機構に与え
る負担が小さく、リニアモータの信頼性を高めるなどの
効果がある。
図
4A、34B 片側磁石ユニット 41、42、43、44、451、452、453、4
54 C形鉄心 461、462、463、464 I形鉄心 511、512、521、522、531、532、5
41、542、551、552 磁極 61、62 コイル 7、71、72 永久磁石 73 非磁性材 8 可動子
Claims (1)
- ピッチPで極性が異なる矩形断面をした棒状の永久磁石
とこの永久磁石を固着したテーブルとこれらを移動可能
に支持する支持手段とを備えた可動子と、磁極がエアギ
ャップを介して前記永久磁石を挟む電磁石を複数個備え
た固定子とからなり、その固定子を交流励磁することに
よって前記可動子を移動させるm相のリニアモータにお
いて、対面する磁極の一方が他方より長い一組の鉄心が
前記永久磁石を前記磁極の間に挟んでピッチ2Pで並べ
られ、その一組の鉄心の長い方に1つのコイルが共通に
巻かれて片側磁石ユニットをなし、前記片側磁石ユニッ
ト2個を対向させ前記磁極を互いにピッチPずらして一
列に並ぶよう配置して固定子ユニットをなし、その固定
子ユニットをその隣り合う鉄心のピッチが(P+P/
m)(m=2、3、4、・・・)となるよう複数個並べ
て固定子をなしたことを特徴とするm相のリニアモー
タ。
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