JPH1169761A - リニアモータ - Google Patents
リニアモータInfo
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- JPH1169761A JPH1169761A JP21282797A JP21282797A JPH1169761A JP H1169761 A JPH1169761 A JP H1169761A JP 21282797 A JP21282797 A JP 21282797A JP 21282797 A JP21282797 A JP 21282797A JP H1169761 A JPH1169761 A JP H1169761A
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- linear motor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ効率を向上し、製造の簡易化したリニ
アモータを提供する。 【解決手段】 略長方形状で透磁率が高い薄板２を中心
軸３に向けて多数積み重ねて形成した角柱状のインナヨ
ーク１と、略長方形状で透磁率が高い薄板５を中心軸に
向けて多数積み重ねて形成すると共に軸方向に異磁極を
交互に形成するように３つの磁極の中央の磁極７にコイ
ル１２を巻き付けたアウタヨーク４と、アウタヨーク４
をインナヨーク１に対向して所定空隙９を隔てて構成し
たヨークブロック１０と、ヨークブロック１０を複数個
組み合わせることにより略正多角形状に形成した全体ヨ
ーク１１と、ラジアル方向に磁化した一対の平板状永久
磁石１４，１５を磁化の向きが交互に逆向きになるよう
に軸方向に所定間隔を設けて空隙内に配置した可動子１
３から構成している。従って、モータ効率が向上すると
共に、モータの製造が非常に簡易になる。
アモータを提供する。 【解決手段】 略長方形状で透磁率が高い薄板２を中心
軸３に向けて多数積み重ねて形成した角柱状のインナヨ
ーク１と、略長方形状で透磁率が高い薄板５を中心軸に
向けて多数積み重ねて形成すると共に軸方向に異磁極を
交互に形成するように３つの磁極の中央の磁極７にコイ
ル１２を巻き付けたアウタヨーク４と、アウタヨーク４
をインナヨーク１に対向して所定空隙９を隔てて構成し
たヨークブロック１０と、ヨークブロック１０を複数個
組み合わせることにより略正多角形状に形成した全体ヨ
ーク１１と、ラジアル方向に磁化した一対の平板状永久
磁石１４，１５を磁化の向きが交互に逆向きになるよう
に軸方向に所定間隔を設けて空隙内に配置した可動子１
３から構成している。従って、モータ効率が向上すると
共に、モータの製造が非常に簡易になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動磁石型のリニ
アモータに係わり、モータ効率の向上と製造の簡易化を
図るものである。
アモータに係わり、モータ効率の向上と製造の簡易化を
図るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、リニアモータの開発が活発に行わ
れつつある。従来から欧米では宇宙空間で用いるスター
リングエンジン用のリニアモータが研究されていた。近
年、米国ＳＵＮＰＯＷＥＲ社は一般の環境下で用いるコ
ンプレッサ用の可動磁石型リニアモータを開発した（Ｎ
ｉｃｈｏｌａｓ Ｒ．ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａｌｔ、Ｒｅ
ｕｖｅｎ Ｕｎｇｅｒ：Ｌｉｎｅａｒ ｃｏｍｐｒｅｓ
ｓｏｒｓ−ａｍａｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐｌ
−６，１９９４）。
れつつある。従来から欧米では宇宙空間で用いるスター
リングエンジン用のリニアモータが研究されていた。近
年、米国ＳＵＮＰＯＷＥＲ社は一般の環境下で用いるコ
ンプレッサ用の可動磁石型リニアモータを開発した（Ｎ
ｉｃｈｏｌａｓ Ｒ．ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａｌｔ、Ｒｅ
ｕｖｅｎ Ｕｎｇｅｒ：Ｌｉｎｅａｒ ｃｏｍｐｒｅｓ
ｓｏｒｓ−ａｍａｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐｌ
−６，１９９４）。
【０００３】図７に従来のリニアモータの概略図を示
す。リニアモータ１００は、円筒状のインナヨーク１０
１と、２個の磁極１０２，１０３を有するアウタヨーク
１０４と、中心軸１０５の周りに巻いたコイル１０６
と、円筒状の永久磁石１０７を有する可動子１０８より
構成されている。
す。リニアモータ１００は、円筒状のインナヨーク１０
１と、２個の磁極１０２，１０３を有するアウタヨーク
１０４と、中心軸１０５の周りに巻いたコイル１０６
と、円筒状の永久磁石１０７を有する可動子１０８より
構成されている。
【０００４】そして、コイル１０６に交流電流が供給さ
れると、磁極１０２，１０３に軸方向に異磁極が交互に
形成され、可動子１０８の永久磁石１０７との磁気的吸
引、反発作用により、コイル１０６電流の大きさと永久
磁石１０７の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子
１０８が交流電流の周波数に同期して往復動する。
れると、磁極１０２，１０３に軸方向に異磁極が交互に
形成され、可動子１０８の永久磁石１０７との磁気的吸
引、反発作用により、コイル１０６電流の大きさと永久
磁石１０７の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子
１０８が交流電流の周波数に同期して往復動する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】モータの効率向上を阻
害するのが渦電流損失、ヒステリシス損失等の鉄損であ
る。渦電流損失は、ヨーク材の板厚の２乗に比例する特
性を有しているため、ヨークを薄板を積層して構成する
ことが有効である。しかし、従来のリニアモータの構成
では、ヨークが円筒形状であり、製造において中心軸に
向けて薄板を積層することが非常に困難であるという課
題があった。
害するのが渦電流損失、ヒステリシス損失等の鉄損であ
る。渦電流損失は、ヨーク材の板厚の２乗に比例する特
性を有しているため、ヨークを薄板を積層して構成する
ことが有効である。しかし、従来のリニアモータの構成
では、ヨークが円筒形状であり、製造において中心軸に
向けて薄板を積層することが非常に困難であるという課
題があった。
【０００６】本発明は上記従来の課題を解消するもので
あり、鉄損の中の渦電流損失を低減し、モータ効率を向
上すると共に、ヨークの製造が簡易なリニアモータを提
供することを目的とする。
あり、鉄損の中の渦電流損失を低減し、モータ効率を向
上すると共に、ヨークの製造が簡易なリニアモータを提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のリニアモータは、略長方形状で透磁率が高い
薄板を中心軸に向けて多数積み重ねて形成した角柱状の
インナヨークと、略長方形状で透磁率が高い薄板を中心
軸に向けて多数積み重ねて形成すると共に軸方向に異磁
極を交互に形成するように３つの磁極の中央の磁極にコ
イルを巻き付けたアウタヨークと、前記アウタヨークの
磁極を有する面をインナヨークに対向して所定空隙を隔
てて構成したヨークブロックと、前記ヨークブロックを
複数個組み合わせることにより略正多角形状に形成した
全体ヨークと、ラジアル方向に磁化した一対の平板状永
久磁石を磁化の向きが交互に逆向きになるように軸方向
に所定間隔を設けて前記インナヨークとアウタヨーク間
の空隙内に配置した可動子から構成している。
に本発明のリニアモータは、略長方形状で透磁率が高い
薄板を中心軸に向けて多数積み重ねて形成した角柱状の
インナヨークと、略長方形状で透磁率が高い薄板を中心
軸に向けて多数積み重ねて形成すると共に軸方向に異磁
極を交互に形成するように３つの磁極の中央の磁極にコ
イルを巻き付けたアウタヨークと、前記アウタヨークの
磁極を有する面をインナヨークに対向して所定空隙を隔
てて構成したヨークブロックと、前記ヨークブロックを
複数個組み合わせることにより略正多角形状に形成した
全体ヨークと、ラジアル方向に磁化した一対の平板状永
久磁石を磁化の向きが交互に逆向きになるように軸方向
に所定間隔を設けて前記インナヨークとアウタヨーク間
の空隙内に配置した可動子から構成している。
【０００８】これにより、鉄損を低減してモータ効率を
向上すると共に、リニアモータの製造が簡易になる。
向上すると共に、リニアモータの製造が簡易になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、略長方形状で透磁率が高い薄板を中心軸に向けて多
数積み重ねて形成した角柱状のインナヨークと、略長方
形状で透磁率が高い薄板を中心軸に向けて多数積み重ね
て形成すると共に軸方向に異磁極を交互に形成するよう
に３つの磁極の中央の磁極にコイルを巻き付けたアウタ
ヨークと、前記アウタヨークの磁極を有する面をインナ
ヨークに対向して所定空隙を隔てて構成したヨークブロ
ックと、前記ヨークブロックを複数個組み合わせること
により略正多角形状に形成した全体ヨークと、ラジアル
方向に磁化した一対の平板状永久磁石を磁化の向きが交
互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設けて前記
インナヨークとアウタヨーク間の空隙内に配置した可動
子から構成したことにより、鉄損を低減してモータ効率
を向上すると共に、リニアモータの製造が簡易になると
いう作用を有する。
は、略長方形状で透磁率が高い薄板を中心軸に向けて多
数積み重ねて形成した角柱状のインナヨークと、略長方
形状で透磁率が高い薄板を中心軸に向けて多数積み重ね
て形成すると共に軸方向に異磁極を交互に形成するよう
に３つの磁極の中央の磁極にコイルを巻き付けたアウタ
ヨークと、前記アウタヨークの磁極を有する面をインナ
ヨークに対向して所定空隙を隔てて構成したヨークブロ
ックと、前記ヨークブロックを複数個組み合わせること
により略正多角形状に形成した全体ヨークと、ラジアル
方向に磁化した一対の平板状永久磁石を磁化の向きが交
互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設けて前記
インナヨークとアウタヨーク間の空隙内に配置した可動
子から構成したことにより、鉄損を低減してモータ効率
を向上すると共に、リニアモータの製造が簡易になると
いう作用を有する。
【００１０】請求項２に記載の発明は、可動子の移動中
に前記一対の平板状永久磁石の各々が常にアウタヨーク
の２つの磁極に同時に交わるように配置したことによ
り、永久磁石による磁束が有効に作用し、リニアモータ
の推力が増大するという作用を有する。
に前記一対の平板状永久磁石の各々が常にアウタヨーク
の２つの磁極に同時に交わるように配置したことによ
り、永久磁石による磁束が有効に作用し、リニアモータ
の推力が増大するという作用を有する。
【００１１】請求項３に記載の発明は、前記ヨークブロ
ックを３個で構成したことにより、銅損を低減してモー
タ効率を向上すると共に、外径寸法を小型化できるとい
う作用を有する。
ックを３個で構成したことにより、銅損を低減してモー
タ効率を向上すると共に、外径寸法を小型化できるとい
う作用を有する。
【００１２】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明によるリニアモータの第
１実施例を示す断面図であり、図２は図１におけるＡ−
Ａ断面図である。
から図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明によるリニアモータの第
１実施例を示す断面図であり、図２は図１におけるＡ−
Ａ断面図である。
【００１３】１はインナヨークであり、略長方形状で透
磁率の高い多数の薄板２を中心軸３に向けて多数積み重
ねて角柱状に形成している。４はアウタヨークであり、
略長方形状で透磁率の高い多数の薄板５を中心軸に向け
て多数積み重ねて角柱状に形成すると共に軸方向に３つ
の磁極６，７，８を有している。アウタヨーク４の磁極
６，７，８を有する面をインナヨーク１に対向して所定
空隙９を隔ててインナヨーク１の外側に設けて各ヨーク
ブロック１０を構成している。そして、ヨークブロック
１０を複数個組み合わせることにより全体ヨーク１１を
略正多角形状に形成している。
磁率の高い多数の薄板２を中心軸３に向けて多数積み重
ねて角柱状に形成している。４はアウタヨークであり、
略長方形状で透磁率の高い多数の薄板５を中心軸に向け
て多数積み重ねて角柱状に形成すると共に軸方向に３つ
の磁極６，７，８を有している。アウタヨーク４の磁極
６，７，８を有する面をインナヨーク１に対向して所定
空隙９を隔ててインナヨーク１の外側に設けて各ヨーク
ブロック１０を構成している。そして、ヨークブロック
１０を複数個組み合わせることにより全体ヨーク１１を
略正多角形状に形成している。
【００１４】アウタヨーク４の３つの磁極６，７，８に
異磁極を交互に形成するように、中央の磁極７の周りに
コイル１２が巻かれており、コイル１２は各ヨークブロ
ック１０毎に個別に巻かれており、各々のコイル１２は
並列に接続されている。
異磁極を交互に形成するように、中央の磁極７の周りに
コイル１２が巻かれており、コイル１２は各ヨークブロ
ック１０毎に個別に巻かれており、各々のコイル１２は
並列に接続されている。
【００１５】ここで、インナヨーク１、アウタヨーク４
を構成する多数の薄板２、５は無方向性の電磁鋼帯（新
日本製鐵製３５Ｈ４４０等）を使用しており、薄板方向
の飽和磁束密度が高く、鉄損が低い特性を有していると
共に、表面は絶縁皮膜が施されている。
を構成する多数の薄板２、５は無方向性の電磁鋼帯（新
日本製鐵製３５Ｈ４４０等）を使用しており、薄板方向
の飽和磁束密度が高く、鉄損が低い特性を有していると
共に、表面は絶縁皮膜が施されている。
【００１６】可動子１３は、ラジアル方向に磁化した一
対の平板状永久磁石１４，１５と、永久磁石支持体１
６，シャフト１７から構成している。永久磁石１４，１
５はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が望ましく、磁化の
向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設
けて永久磁石支持体１６で固定され、インナヨーク１と
アウタヨーク４間の空隙９内に配置されている。
対の平板状永久磁石１４，１５と、永久磁石支持体１
６，シャフト１７から構成している。永久磁石１４，１
５はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が望ましく、磁化の
向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設
けて永久磁石支持体１６で固定され、インナヨーク１と
アウタヨーク４間の空隙９内に配置されている。
【００１７】永久磁石支持体１６、シャフト１７はアル
ミ、ステンレス等の非磁性体から成る。シャフト１７の
往復動を円滑にする軸受１８は、どのような構成でも良
いが、従来からあるリニアボールベアリング、含油メタ
ル軸受等種々の構成が選択できる。軸受１８を支持する
フランジ部１９，２０は非磁性体より構成される。
ミ、ステンレス等の非磁性体から成る。シャフト１７の
往復動を円滑にする軸受１８は、どのような構成でも良
いが、従来からあるリニアボールベアリング、含油メタ
ル軸受等種々の構成が選択できる。軸受１８を支持する
フランジ部１９，２０は非磁性体より構成される。
【００１８】以上のように構成されたリニアモータにお
いて、永久磁石１５から発生した磁束２１は、空隙９、
インナヨーク１、空隙９、永久磁石１４、アウタヨーク
４、空隙９を通って永久磁石１５に戻ると共に空隙９に
静磁界を発生する。インナヨーク１、アウタヨーク４中
では薄板２、５の平面内を循環する。
いて、永久磁石１５から発生した磁束２１は、空隙９、
インナヨーク１、空隙９、永久磁石１４、アウタヨーク
４、空隙９を通って永久磁石１５に戻ると共に空隙９に
静磁界を発生する。インナヨーク１、アウタヨーク４中
では薄板２、５の平面内を循環する。
【００１９】そして、コイル１２に交流電流が供給され
ると、磁極６，７，８に軸方向に異磁極が交互に形成さ
れ、可動子１３の永久磁石１４，１５との磁気的吸引、
反発作用により、コイル１２電流の大きさと永久磁石１
４，１５の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子１
３と共にシャフト１７が交流電流の周波数に同期して往
復動する。
ると、磁極６，７，８に軸方向に異磁極が交互に形成さ
れ、可動子１３の永久磁石１４，１５との磁気的吸引、
反発作用により、コイル１２電流の大きさと永久磁石１
４，１５の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子１
３と共にシャフト１７が交流電流の周波数に同期して往
復動する。
【００２０】ここで、永久磁石１４，１５から発生した
磁束２１は、インナヨーク１、アウタヨーク４中では薄
板２、５の平面内を循環するので、鉄損が小さくなる。
また、磁束２１が薄板２、５の平面内を循環する時に、
磁束２１と交差する方向に渦電流２２を発生しようとす
る。これは磁束密度に比例する電流である。しかしなが
ら、インナヨーク１及びアウタヨーク４を透磁率が高く
表面が絶縁された多数の薄板２を中心軸３に向けて多数
積み重ねて角柱状に形成したことにより、渦電流の発生
を殆ど無くすことができ、鉄損が大幅に低減する。従っ
て、モータ効率を向上することができる。
磁束２１は、インナヨーク１、アウタヨーク４中では薄
板２、５の平面内を循環するので、鉄損が小さくなる。
また、磁束２１が薄板２、５の平面内を循環する時に、
磁束２１と交差する方向に渦電流２２を発生しようとす
る。これは磁束密度に比例する電流である。しかしなが
ら、インナヨーク１及びアウタヨーク４を透磁率が高く
表面が絶縁された多数の薄板２を中心軸３に向けて多数
積み重ねて角柱状に形成したことにより、渦電流の発生
を殆ど無くすことができ、鉄損が大幅に低減する。従っ
て、モータ効率を向上することができる。
【００２１】また、インナヨーク１及びアウタヨーク４
を薄板２を単純に多数積み重ねて角柱状に形成したこと
により、リニアモータのヨークの製造が非常に簡易にな
る。
を薄板２を単純に多数積み重ねて角柱状に形成したこと
により、リニアモータのヨークの製造が非常に簡易にな
る。
【００２２】また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石は加
工が難しく、円筒形状は加工が複雑になるためコストが
高い。加工の単純な平板状永久磁石１４，１５としたこ
とにより、磁石の製造が簡易になり、磁石コストの低
減、即ちモータの低コスト化が図れる。
工が難しく、円筒形状は加工が複雑になるためコストが
高い。加工の単純な平板状永久磁石１４，１５としたこ
とにより、磁石の製造が簡易になり、磁石コストの低
減、即ちモータの低コスト化が図れる。
【００２３】尚、以上の説明ではヨークブロック１０が
４個で構成した例で説明したが、ヨークブロック１０は
複数個、即ち２以上であればいくつでも良い。
４個で構成した例で説明したが、ヨークブロック１０は
複数個、即ち２以上であればいくつでも良い。
【００２４】また、以上の説明ではアウタヨーク４にコ
イル１２を巻いた例で説明したが、インナヨーク１にコ
イル１２を巻いた構成も可能である。
イル１２を巻いた例で説明したが、インナヨーク１にコ
イル１２を巻いた構成も可能である。
【００２５】また、以上の説明では磁極が３個の例で説
明したが、ヨーク及び磁石、コイルを軸方向に更に直列
接続した構成も可能である。
明したが、ヨーク及び磁石、コイルを軸方向に更に直列
接続した構成も可能である。
【００２６】以上のように本実施例のリニアモータは、
略長方形状で透磁率が高い薄板２を中心軸３に向けて多
数積み重ねて形成した角柱状のインナヨーク１と、略長
方形状で透磁率が高い薄板５を中心軸に向けて多数積み
重ねて形成すると共に軸方向に異磁極を交互に形成する
ように３つの磁極６，７，８の中央の磁極７にコイル１
２を巻き付けたアウタヨーク４と、前記アウタヨーク４
の磁極を有する面をインナヨーク１に対向して所定空隙
９を隔てて構成したヨークブロック１０と、前記ヨーク
ブロック１０を複数個組み合わせることにより略正多角
形状に形成した全体ヨーク１１と、ラジアル方向に磁化
した一対の平板状永久磁石１４，１５を磁化の向きが交
互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設けて前記
インナヨーク１とアウタヨーク４間の空隙内に配置した
可動子１３から構成している。
略長方形状で透磁率が高い薄板２を中心軸３に向けて多
数積み重ねて形成した角柱状のインナヨーク１と、略長
方形状で透磁率が高い薄板５を中心軸に向けて多数積み
重ねて形成すると共に軸方向に異磁極を交互に形成する
ように３つの磁極６，７，８の中央の磁極７にコイル１
２を巻き付けたアウタヨーク４と、前記アウタヨーク４
の磁極を有する面をインナヨーク１に対向して所定空隙
９を隔てて構成したヨークブロック１０と、前記ヨーク
ブロック１０を複数個組み合わせることにより略正多角
形状に形成した全体ヨーク１１と、ラジアル方向に磁化
した一対の平板状永久磁石１４，１５を磁化の向きが交
互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設けて前記
インナヨーク１とアウタヨーク４間の空隙内に配置した
可動子１３から構成している。
【００２７】従って、鉄損の中の渦電流損失を低減し、
モータ効率が向上すると共に、モータの製造が簡易にな
り、コストも低減できる。
モータ効率が向上すると共に、モータの製造が簡易にな
り、コストも低減できる。
【００２８】（実施の形態２）図３は本発明によるリニ
アモータの実施例を示す断面図である。リニアモータと
しての構成は、前述の図１、図２の構成と同様である。
アモータの実施例を示す断面図である。リニアモータと
しての構成は、前述の図１、図２の構成と同様である。
【００２９】図３において、中心軸３から左は可動子１
３が下死点に来た場合を、右は可動子１３が上死点に来
た場合を示している。一対の平板状永久磁石１４，１５
の各々は、可動子１３が下死点から上死点に至る移動中
において常にアウタヨーク４の２つの磁極に同時に交わ
るように配置している。即ち、下死点では永久磁石１４
は磁極６と７に同時に交わり、永久磁石１５は磁極７と
８に同時に交わるように、上死点でも永久磁石１４は磁
極６と７に同時に交わり、永久磁石１５は磁極７と８に
同時に交わるように、永久磁石１４，１５と磁極６，
７，８の中心軸方向の位置関係を設定している。
３が下死点に来た場合を、右は可動子１３が上死点に来
た場合を示している。一対の平板状永久磁石１４，１５
の各々は、可動子１３が下死点から上死点に至る移動中
において常にアウタヨーク４の２つの磁極に同時に交わ
るように配置している。即ち、下死点では永久磁石１４
は磁極６と７に同時に交わり、永久磁石１５は磁極７と
８に同時に交わるように、上死点でも永久磁石１４は磁
極６と７に同時に交わり、永久磁石１５は磁極７と８に
同時に交わるように、永久磁石１４，１５と磁極６，
７，８の中心軸方向の位置関係を設定している。
【００３０】以上のように構成されたリニアモータにお
いて、下死点では永久磁石１５のＮ極から発生した磁束
２１は、アウタヨーク４の磁極８からコイル１２のスロ
ット２３を取り囲むようにして磁極７を通って永久磁石
１４のＳ極に戻る。また、磁極８からコイル１２のスロ
ット２４を取り囲むようにして磁極６を通って永久磁石
１４のＳ極に戻る。そして、永久磁石１４のＮ極からイ
ンナヨーク１を通って永久磁石１５のＳ極に戻る。従っ
て、一対の平板状永久磁石１４，１５の各々を、可動子
１３が下死点から上死点に至る移動中において常にアウ
タヨーク４の２つの磁極に同時に交わるように配置して
いることにより、永久磁石１４，１５の磁束はコイル１
２のスロット２３，スロット２４に有効に作用し、永久
磁石１４，１５とコイル１２による磁気力を有効に生み
出し、大きな推力を得ることができる。
いて、下死点では永久磁石１５のＮ極から発生した磁束
２１は、アウタヨーク４の磁極８からコイル１２のスロ
ット２３を取り囲むようにして磁極７を通って永久磁石
１４のＳ極に戻る。また、磁極８からコイル１２のスロ
ット２４を取り囲むようにして磁極６を通って永久磁石
１４のＳ極に戻る。そして、永久磁石１４のＮ極からイ
ンナヨーク１を通って永久磁石１５のＳ極に戻る。従っ
て、一対の平板状永久磁石１４，１５の各々を、可動子
１３が下死点から上死点に至る移動中において常にアウ
タヨーク４の２つの磁極に同時に交わるように配置して
いることにより、永久磁石１４，１５の磁束はコイル１
２のスロット２３，スロット２４に有効に作用し、永久
磁石１４，１５とコイル１２による磁気力を有効に生み
出し、大きな推力を得ることができる。
【００３１】以上のように本実施例のリニアモータは、
可動子の移動中に前記一対の平板状永久磁石の各々が常
にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わるように配置
している。
可動子の移動中に前記一対の平板状永久磁石の各々が常
にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わるように配置
している。
【００３２】従って、永久磁石１４，１５とコイル１２
による磁気力を有効に生み出し、大きな推力を得ること
ができる。
による磁気力を有効に生み出し、大きな推力を得ること
ができる。
【００３３】（実施の形態３）図４は本発明によるリニ
アモータの第１実施例を示す断面図であり、図５は図４
におけるＡ−Ａ断面図であり、図６は図５におけるＢ−
Ｂ断面図である。
アモータの第１実施例を示す断面図であり、図５は図４
におけるＡ−Ａ断面図であり、図６は図５におけるＢ−
Ｂ断面図である。
【００３４】１はインナヨークであり、略長方形状で透
磁率の高い多数の薄板２を中心軸３に向けて多数積み重
ねて角柱状に形成している。４はアウタヨークであり、
略長方形状で透磁率の高い多数の薄板５を中心軸に向け
て多数積み重ねて角柱状に形成すると共に軸方向に３つ
の磁極６，７，８を有している。アウタヨーク４の磁極
６，７，８を有する面をインナヨーク１に対向して所定
空隙９を隔ててインナヨーク１の外側に設けて各ヨーク
ブロック１０を構成している。そして、ヨークブロック
１０を３個組み合わせることにより全体ヨーク１１を略
正三角形状に形成している。
磁率の高い多数の薄板２を中心軸３に向けて多数積み重
ねて角柱状に形成している。４はアウタヨークであり、
略長方形状で透磁率の高い多数の薄板５を中心軸に向け
て多数積み重ねて角柱状に形成すると共に軸方向に３つ
の磁極６，７，８を有している。アウタヨーク４の磁極
６，７，８を有する面をインナヨーク１に対向して所定
空隙９を隔ててインナヨーク１の外側に設けて各ヨーク
ブロック１０を構成している。そして、ヨークブロック
１０を３個組み合わせることにより全体ヨーク１１を略
正三角形状に形成している。
【００３５】アウタヨーク４の３つの磁極６，７，８に
異磁極を交互に形成するように、中央の磁極７の周りに
コイル１２が巻かれており、コイル１２は各ヨークブロ
ック１０毎に個別に巻かれている。
異磁極を交互に形成するように、中央の磁極７の周りに
コイル１２が巻かれており、コイル１２は各ヨークブロ
ック１０毎に個別に巻かれている。
【００３６】可動子１３は、ラジアル方向に磁化した一
対の平板状永久磁石１４，１５と、永久磁石支持体１
６，シャフト１７から構成している。永久磁石１４，１
５はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が望ましく、磁化の
向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設
けて永久磁石支持体１６で固定され、インナヨーク１と
アウタヨーク４間の空隙９内に配置されている。
対の平板状永久磁石１４，１５と、永久磁石支持体１
６，シャフト１７から構成している。永久磁石１４，１
５はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が望ましく、磁化の
向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設
けて永久磁石支持体１６で固定され、インナヨーク１と
アウタヨーク４間の空隙９内に配置されている。
【００３７】以上のように構成されたリニアモータにお
いて、永久磁石１４，１５から発生した磁束２１は、空
隙９、インナヨーク１、空隙９、アウタヨーク４、空隙
９を通って永久磁石１４，１５に戻ると共に空隙９に静
磁界を発生する。インナヨーク１、アウタヨーク４中で
は薄板２、５の平面内を循環する。
いて、永久磁石１４，１５から発生した磁束２１は、空
隙９、インナヨーク１、空隙９、アウタヨーク４、空隙
９を通って永久磁石１４，１５に戻ると共に空隙９に静
磁界を発生する。インナヨーク１、アウタヨーク４中で
は薄板２、５の平面内を循環する。
【００３８】そして、コイル１２に交流電流が供給され
ると、磁極６，７，８に軸方向に異磁極が交互に形成さ
れ、可動子１３の永久磁石１４，１５との磁気的吸引、
反発作用により、コイル１２電流の大きさと永久磁石１
４，１５の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子１
３と共にシャフト１７が交流電流の周波数に同期して往
復動する。
ると、磁極６，７，８に軸方向に異磁極が交互に形成さ
れ、可動子１３の永久磁石１４，１５との磁気的吸引、
反発作用により、コイル１２電流の大きさと永久磁石１
４，１５の磁束密度に比例した推力が発生し、可動子１
３と共にシャフト１７が交流電流の周波数に同期して往
復動する。
【００３９】ここで、コイル１２の全長のうち永久磁石
１４，１５の磁束に作用するのは、永久磁石１４，１５
の幅Ｗｙの部分だけであり、コイル１２のそれ以外の部
分は磁束に作用しない無効部分、即ち軸方向の推力発生
に寄与しない無効部分となる。コイル１２のスロット２
３，２４幅を１ｃｓ、コイルスロット２３と２４の間隔
を１ｂｓとすると、コイル１２の全長のうち永久磁石１
４，１５の磁束に作用する有効率Ａは、Ａ＝Ｗｙ／（Ｗ
ｙ＋２１ｃｓ＋１ｂｓ）で表される。
１４，１５の磁束に作用するのは、永久磁石１４，１５
の幅Ｗｙの部分だけであり、コイル１２のそれ以外の部
分は磁束に作用しない無効部分、即ち軸方向の推力発生
に寄与しない無効部分となる。コイル１２のスロット２
３，２４幅を１ｃｓ、コイルスロット２３と２４の間隔
を１ｂｓとすると、コイル１２の全長のうち永久磁石１
４，１５の磁束に作用する有効率Ａは、Ａ＝Ｗｙ／（Ｗ
ｙ＋２１ｃｓ＋１ｂｓ）で表される。
【００４０】ヨークブロックの数が２，３，４，…，１
２と変えた時の有効率Ａを（表１）に示す。
２と変えた時の有効率Ａを（表１）に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】ヨークブロック数が少ないほど有効率Ａが
高い。即ち、ヨークブロック数が少ないほど銅損が減少
し、モータ効率が向上する。ヨークブロック数が４を越
えると有効率Ａは５０％以下となり、モータ効率面から
好ましくない。
高い。即ち、ヨークブロック数が少ないほど銅損が減少
し、モータ効率が向上する。ヨークブロック数が４を越
えると有効率Ａは５０％以下となり、モータ効率面から
好ましくない。
【００４３】また、リニアモータに使用されている永久
磁石の全磁石長Ｌｍ、インナヨーク１とアウタヨーク４
を合計したヨーク体積Ｖｙ、ヨークの高さＨｙが同じ条
件で、ヨークブロック数を２，３，４と変えた時の形状
寸法（外接円直径）を（表２）に示す。
磁石の全磁石長Ｌｍ、インナヨーク１とアウタヨーク４
を合計したヨーク体積Ｖｙ、ヨークの高さＨｙが同じ条
件で、ヨークブロック数を２，３，４と変えた時の形状
寸法（外接円直径）を（表２）に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】ヨークブロック数が多いほど形状寸法は大
きくなるが、ヨークブロック数が３の場合は、ヨークブ
ロック数が２の場合よりも逆に形状寸法が小さくなる。
きくなるが、ヨークブロック数が３の場合は、ヨークブ
ロック数が２の場合よりも逆に形状寸法が小さくなる。
【００４６】ブロック数２はコイル有効率Ａが１番高い
ものの、形状寸法が非常に大きくなるために好ましくな
い。本実施例のヨークブロック数３は、永久磁石１４，
１５の磁束が有効に作用するコイルの割合を増し、銅損
を低減してモータ効率を向上すると共に、形状寸法も比
較的小さくなる。
ものの、形状寸法が非常に大きくなるために好ましくな
い。本実施例のヨークブロック数３は、永久磁石１４，
１５の磁束が有効に作用するコイルの割合を増し、銅損
を低減してモータ効率を向上すると共に、形状寸法も比
較的小さくなる。
【００４７】以上のように本実施例のリニアモータは、
ヨークブロックを３個で構成している。
ヨークブロックを３個で構成している。
【００４８】従って、銅損を低減してモータ効率が向上
すると共に、モータの形状寸法が小さくなる。
すると共に、モータの形状寸法が小さくなる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように本発明は、略長方形状で透
磁率が高い薄板を中心軸に向けて多数積み重ねて形成し
た角柱状のインナヨークと、略長方形状で透磁率が高い
薄板を中心軸に向けて多数積み重ねて形成すると共に軸
方向に異磁極を交互に形成するように３つの磁極の中央
の磁極にコイルを巻き付けたアウタヨークと、前記アウ
タヨークの磁極を有する面をインナヨークに対向して所
定空隙を隔てて構成したヨークブロックと、前記ヨーク
ブロックを複数個組み合わせることにより略正多角形状
に形成した全体ヨークと、ラジアル方向に磁化した一対
の平板状永久磁石を磁化の向きが交互に逆向きになるよ
うに軸方向に所定間隔を設けて前記インナヨークとアウ
タヨーク間の空隙内に配置した可動子から構成したこと
により、鉄損の中の渦電流損失を低減し、モータ効率が
向上すると共に、モータの製造が非常に簡易になる。
磁率が高い薄板を中心軸に向けて多数積み重ねて形成し
た角柱状のインナヨークと、略長方形状で透磁率が高い
薄板を中心軸に向けて多数積み重ねて形成すると共に軸
方向に異磁極を交互に形成するように３つの磁極の中央
の磁極にコイルを巻き付けたアウタヨークと、前記アウ
タヨークの磁極を有する面をインナヨークに対向して所
定空隙を隔てて構成したヨークブロックと、前記ヨーク
ブロックを複数個組み合わせることにより略正多角形状
に形成した全体ヨークと、ラジアル方向に磁化した一対
の平板状永久磁石を磁化の向きが交互に逆向きになるよ
うに軸方向に所定間隔を設けて前記インナヨークとアウ
タヨーク間の空隙内に配置した可動子から構成したこと
により、鉄損の中の渦電流損失を低減し、モータ効率が
向上すると共に、モータの製造が非常に簡易になる。
【００５０】また、請求項１記載のリニアモータにおい
て、可動子の移動中に前記一対の平板状永久磁石の各々
が常にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わるように
配置したことにより、永久磁石とコイルによる磁気力を
有効に生み出し、大きな推力を得ることができる。
て、可動子の移動中に前記一対の平板状永久磁石の各々
が常にアウタヨークの２つの磁極に同時に交わるように
配置したことにより、永久磁石とコイルによる磁気力を
有効に生み出し、大きな推力を得ることができる。
【００５１】また、請求項１記載のリニアモータにおい
て、ヨークブロック数を３個としたことにより、銅損を
低減し、モータ効率が向上すると共に、モータの形状寸
法が小さくなる。
て、ヨークブロック数を３個としたことにより、銅損を
低減し、モータ効率が向上すると共に、モータの形状寸
法が小さくなる。
【図１】本発明の第１実施例のリニアモータの断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の第２実施例のリニアモータの断面図
【図４】本発明の第３実施例のリニアモータの断面図
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面図
【図６】図５におけるＢ−Ｂ断面図
【図７】従来例のリニアモータの断面図
１ インナヨーク ２ 薄板 ３ 中心軸 ４ アウタヨーク ５ 薄板 ６，７，８ 磁極 ９ 空隙 １０ ヨークブロック １１ 全体ヨーク １２ コイル １３ 可動子 １４，１５ 永久磁石
Claims (3)
- 【請求項１】 略長方形状で透磁率が高い薄板を中心軸
に向けて多数積み重ねて形成した角柱状のインナヨーク
と、略長方形状で透磁率が高い薄板を中心軸に向けて多
数積み重ねて形成すると共に軸方向に異磁極を交互に形
成するように３つの磁極の中央の磁極にコイルを巻き付
けたアウタヨークと、前記アウタヨークの磁極を有する
面をインナヨークに対向して所定空隙を隔てて構成した
ヨークブロックと、前記ヨークブロックを複数個組み合
わせることにより略正多角形状に形成した全体ヨーク
と、ラジアル方向に磁化した一対の平板状永久磁石を磁
化の向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間隔
を設けて前記インナヨークとアウタヨーク間の空隙内に
配置した可動子から構成したリニアモータ。 - 【請求項２】 可動子の移動中に前記一対の平板状永久
磁石の各々が常にアウタヨークの２つの磁極に同時に交
わるように配置した請求項１記載のリニアモータ。 - 【請求項３】 前記ヨークブロックを３個で構成した請
求項１記載のリニアモータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21282797A JP3215655B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | リニアモータ |
| TW89114227A TW453014B (en) | 1997-08-07 | 1999-02-04 | Linear motor and linear compressor |
| TW88101708A TW419879B (en) | 1997-08-07 | 1999-02-04 | Linear motor and linear compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21282797A JP3215655B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1169761A true JPH1169761A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3215655B2 JP3215655B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=16629027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21282797A Expired - Fee Related JP3215655B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215655B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1148620A1 (en) * | 1999-10-27 | 2001-10-24 | Matsushita Refrigeration Company | Linear motor |
| EP1300932A2 (en) | 2001-10-05 | 2003-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus |
| WO2003085810A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-16 | Zanussi Elettromeccanica S.P.A | Linear motor and compressor driven by said motor |
| JP2008278709A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Jtekt Corp | リニアアクチュエータ |
| JP2008306836A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Jtekt Corp | リニアアクチュエータ |
| GB2503015A (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-18 | Isis Innovation | Stator core module and reinforced armature in a linear electromechanical transducer |
| JP2014217089A (ja) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 日立金属株式会社 | リニアモータ用固定子 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP21282797A patent/JP3215655B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1148620A1 (en) * | 1999-10-27 | 2001-10-24 | Matsushita Refrigeration Company | Linear motor |
| EP1148620A4 (en) * | 1999-10-27 | 2006-03-22 | Matsushita Refrigeration | LINEAR MOTOR |
| EP1300932A2 (en) | 2001-10-05 | 2003-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus |
| EP1300932A3 (en) * | 2001-10-05 | 2004-04-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus |
| US6864602B2 (en) | 2001-10-05 | 2005-03-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus |
| WO2003085810A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-16 | Zanussi Elettromeccanica S.P.A | Linear motor and compressor driven by said motor |
| JP2008278709A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Jtekt Corp | リニアアクチュエータ |
| JP2008306836A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Jtekt Corp | リニアアクチュエータ |
| GB2503015A (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-18 | Isis Innovation | Stator core module and reinforced armature in a linear electromechanical transducer |
| US9966817B2 (en) | 2012-06-14 | 2018-05-08 | Oxford University Innovation Limited | Electromechanical transducer |
| JP2014217089A (ja) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 日立金属株式会社 | リニアモータ用固定子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3215655B2 (ja) | 2001-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |