JPS5827752B2 - straight electric machine - Google Patents

straight electric machine

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JPS5827752B2
JPS5827752B2 JP53142594A JP14259478A JPS5827752B2 JP S5827752 B2 JPS5827752 B2 JP S5827752B2 JP 53142594 A JP53142594 A JP 53142594A JP 14259478 A JP14259478 A JP 14259478A JP S5827752 B2 JPS5827752 B2 JP S5827752B2
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winding
auxiliary
magnetic
armature core
pole
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JP53142594A
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JPS5568871A (en
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誠 後藤
一二 小林
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、給電することにより直進力を得ることができ
る直進移動電動機、あるいは外部から直進駆動力を与え
ることにより電気出力を得ることができる直進移動発電
機のごとき直進電機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a linear movable motor such as a linear movable motor that can obtain a linear force by supplying power, or a linear movable generator that can obtain an electrical output by applying a linear drive force from the outside. It is related to electrical machinery.

一般に、電機子鉄心に溝を設けて電機子巻線を施した直
進電機は、溝を設けていない直進電機に比較して電機子
鉄心に多くの界磁磁束を効率良く鎖交させることができ
るため、小型、軽量で大きな出力が得られる直進電機と
なる。
In general, linear machines with grooves in the armature core and armature windings can link more field magnetic flux to the armature core more efficiently than straight machines without grooves. This results in a linear electric machine that is small, lightweight, and can provide high output.

しかし、電機子鉄心が巻線用の溝を有する場合には、電
機子鉄心が磁気的に不均一な構造であるため、たとえば
永久磁石などにより構成される界磁部との相互作用によ
ってコギング力を発生させるという欠点がある。
However, when the armature core has grooves for the windings, the armature core has a magnetically non-uniform structure, so cogging force is generated due to interaction with the field part composed of permanent magnets, etc. It has the disadvantage of causing

さらに、永久磁石の着磁状態と電機子鉄心の突極配置と
は、コギング力に密接な関係があると共に、出力のリッ
プルとも密接な関係があり、その両者を同時に小さくす
ることは難かしかった。
Furthermore, the magnetization state of the permanent magnet and the salient pole arrangement of the armature core are closely related to cogging force and output ripple, and it is difficult to reduce both at the same time. Ta.

本発明は、そのような欠点を考慮し、巻線用の溝を有す
る突極構造の電機子鉄心を使用しながらもコギング力と
共に出力リップルも同時に減少させた直進電機を提供す
るものである。
The present invention takes such drawbacks into consideration and provides a linear electric machine that uses an armature core with a salient pole structure having grooves for windings, but simultaneously reduces cogging force and output ripple.

以下、本発明について図面を参照して説明する。Hereinafter, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の要部構成図である。FIG. 1 is a block diagram of main parts of an embodiment of the present invention.

同図において、移動体1に取付けられた界磁部2は、等
ピッチ間隔または、はぼ等ピッチ間隔にN極、S極を交
互に4極有する平板状の永久磁石にて構成されている。
In the figure, a field section 2 attached to a moving body 1 is composed of a flat permanent magnet having four N poles and S poles alternately arranged at equal or roughly equal pitch intervals. .

電機子鉄心3は6個の巻線用突極3a1.3b1.3c
1.3a。
The armature core 3 has six winding salient poles 3a1.3b1.3c
1.3a.

+3b2t3c2と、それらの巻線用突極の間に位置す
る5個の補助突極4a、4b、4c 、4.d、4eと
、電機子鉄心3の両端に位置する2個の補助炎1t5a
、5bを一体的に有し、前記各巻線用突極および補助突
極の先端は界磁部2の磁極面と所要間隙あけて対向して
いる。
+3b2t3c2 and five auxiliary salient poles 4a, 4b, 4c, 4. located between these winding salient poles. d, 4e, and two auxiliary flames 1t5a located at both ends of the armature core 3.
, 5b, and the tips of each winding salient pole and auxiliary salient pole face the magnetic pole surface of the field section 2 with a required gap.

界磁部2と電機子鉄心3は相対的に移動可能であり、本
実施例では界磁部2が移動し、電機子鉄心3が固定され
ている。
The field part 2 and the armature core 3 are relatively movable, and in this embodiment, the field part 2 moves and the armature core 3 is fixed.

各巻線用突極3 1,3bl j 3CI + 3a2
y3b2 y 3(72には、それぞれ1個の電機子
巻線6al )6b1,6c1,6b2,6o2 が巻
装され、巻線6ax 、6a2t 6bt j 6b2
j 6c+ 7602は3相のY結線されている。
Salient pole for each winding 3 1,3bl j 3CI + 3a2
y3b2 y3 (72 is each wound with one armature winding 6al) 6b1, 6c1, 6b2, 6o2, windings 6ax, 6a2t 6bt j 6b2
j 6c+ 7602 is three-phase Y-connected.

第2図に本実施例の駆動回路の一列を示す。FIG. 2 shows one row of drive circuits of this embodiment.

界磁部2と電機子鉄心3の相対位置を例えばホール素子
等の磁電変換素子にて検出し、電流を通電すべき相を選
択する駆動相選択手段9の出力信号により、トラン4ジ
スタQa+Qb?QCを制御している。
The relative position between the field part 2 and the armature core 3 is detected by a magneto-electric conversion element such as a Hall element, and the output signal of the drive phase selection means 9 which selects the phase to which current should be applied is used to select the transistor Qa+Qb? Controls QC.

その結果、所定方向の駆動力を得ることができる。As a result, driving force in a predetermined direction can be obtained.

この関係を第3図乃至第6図を用いて説明する。This relationship will be explained using FIGS. 3 to 6.

第3図は巻線用突極3゜I 、3a2 と補助突極4c
の間の巻線用溝の付近の磁束の分布を代表して表わして
いる。
Figure 3 shows salient poles for winding 3゜I, 3a2 and auxiliary salient pole 4c.
The distribution of magnetic flux in the vicinity of the winding groove between the two is representatively shown.

同図において、界磁部2から出た磁束は矢印の線で示す
ように、大部分が磁気抵抗の高い溝部を避けて電機子鉄
心3の突極3C14C,3a2 に吸いとられる。
In the figure, most of the magnetic flux emitted from the field section 2 is absorbed by the salient poles 3C14C and 3a2 of the armature core 3, avoiding the grooves with high magnetic resistance, as shown by the arrow lines.

その結果、突極に磁束が流出入する突極の実効的なピッ
チは突極の先端のピッチよりも広くなり、はぼ突極の両
端の溝の中心間隔となる。
As a result, the effective pitch of the salient poles through which magnetic flux flows into and out of the salient poles is wider than the pitch of the tips of the salient poles, and is approximately equal to the distance between the centers of the grooves at both ends of the salient poles.

本実施例では、各巻線用突極3a+ 、3b+ t 3
ct t 3a2 、3t)213c2の両端の溝の中
心間隔は、界磁部2の1磁極ピツチTの16/15倍に
等しいか、または、はぼ等しくしている。
In this embodiment, each winding salient pole 3a+, 3b+t3
ct t 3a2 , 3t) The center distance between the grooves at both ends of the grooves 213c2 is equal to or approximately equal to 16/15 times the pitch T of one magnetic pole of the field section 2.

また、各補助突極4a 、 4b 。4c、4d、4e
の両端の溝の中心間隔は1磁極ピツチTの4/15倍に
等しいか、または、はぼ等しくしている。
Moreover, each auxiliary salient pole 4a, 4b. 4c, 4d, 4e
The center spacing between the grooves at both ends of the groove is equal to or approximately equal to 4/15 times the pitch T of one magnetic pole.

巻線6a2 に鎖交する磁束は、巻線用突極3a2に流
入する磁束と等しいから、巻線6a2 の実効ピッチは
、はぼ16T/15といえる。
Since the magnetic flux interlinking with the winding 6a2 is equal to the magnetic flux flowing into the winding salient pole 3a2, the effective pitch of the winding 6a2 can be said to be approximately 16T/15.

他の巻線についても同様である。The same applies to other windings.

従って、界磁部2と巻線6a□ との関係は、原理的に
は第4図に示す概略展開図となる。
Therefore, the relationship between the field portion 2 and the winding 6a□ is, in principle, as shown in the schematic development diagram shown in FIG.

同図において、巻線6a2 は等価的に実効ピッチ16
T/15の1タ一ン巻線10に置きかえである。
In the figure, the winding 6a2 has an equivalent effective pitch of 16
This is a replacement for the one-turn winding 10 of T/15.

ここで、巻線10に電流■を流すと、界磁部2との電磁
作用によって駆動力Fが生じる。
Here, when a current {circle around (2)} flows through the winding 10, a driving force F is generated due to electromagnetic interaction with the field section 2.

その大きさは、フレミングの左手の法則により、電流と
磁束密度に比例する。
Its size is proportional to the current and magnetic flux density according to Fleming's left-hand rule.

すなわち、通電された巻線の発生する駆動力は、その巻
線の実効ピンチの一端側のコイル辺による発生力(電流
と磁束密度の積)と他端側のコイルによる発生力(電流
と磁束密度の積)の代数的な加算によって求められる。
In other words, the driving force generated by the energized winding is the force generated by the coil side at one end of the effective pinch of the winding (the product of current and magnetic flux density) and the force generated by the coil at the other end (the product of current and magnetic flux). It is determined by algebraic addition of the density product).

電流の向きは巻線の両コイル辺において逆方向であるか
ら(第4図参照)駆動力は巻線の実効ピッチの両端にお
ける磁束密度間の差と電流値の積に比例することになる
Since the direction of the current is opposite on both coil sides of the winding (see FIG. 4), the driving force is proportional to the product of the current value and the difference between the magnetic flux densities at both ends of the effective pitch of the winding.

般に、界磁部2の発生する磁束密度Bxの分布波形はそ
の磁極の配置に対応して第5図に示すような台形波状に
変化する(N極の発生する磁束密度を正とすればS極の
発生ずる磁束密度は負となる)また、界磁部2の磁極の
存在しない位置における磁束密度は、はぼ零となってい
る。
In general, the distribution waveform of the magnetic flux density Bx generated by the field section 2 changes into a trapezoidal waveform as shown in Fig. 5, corresponding to the arrangement of the magnetic poles (if the magnetic flux density generated by the north pole is positive), (The magnetic flux density generated by the S pole is negative) Furthermore, the magnetic flux density at a position where no magnetic pole exists in the field section 2 is almost zero.

巻線5a+と6a2は直列に接続されて1相の巻線とな
っているために(第2図参照)、この相の巻線6al
、5a2に電流を流したときの1駆動力は、6al の
実効ピッチ両端の磁束密度の差と6a2の実効ピッチ両
端の磁束密度の差を代数的に加算した合成の磁束密度差
に比例する。
Since the windings 5a+ and 6a2 are connected in series to form a one-phase winding (see Figure 2), the winding 6al of this phase
, 5a2 is proportional to the composite magnetic flux density difference obtained by algebraically adding the difference in magnetic flux density at both ends of the effective pitch of 6al and the difference in the magnetic flux density at both ends of the effective pitch of 6a2.

巻線6b1 。6b2 および巻線6C1t 6c2に
ついても同様である。
Winding wire 6b1. The same applies to 6b2 and winding 6C1t 6c2.

第1図に示す界磁部2の定点A。と電機子鉄心3の定点
B0との変位差Zの変化に対する3相の巻線5a1,6
a2,6v 、61)2.6c:+602 の合成の磁
束密度差の変化を第6図に示す。
Fixed point A of the field section 2 shown in FIG. The three-phase windings 5a1, 6 with respect to the change in the displacement difference Z between the fixed point B0 and the fixed point B0 of the armature core 3
Figure 6 shows the change in the composite magnetic flux density difference of a2,6v, 61)2.6c:+602.

このとき、一定値の電流ia、ib、icを第7図に示
すように、相対変位Zに応じて3相の巻線6a126a
2t 6b+ 、6b2.6c+ t 6C,2に順次
流すと、駆動力Fは第8図のごとくとなる。
At this time, as shown in FIG. 7, constant values of currents ia, ib, and ic are applied to the three-phase winding 6a126a according to the relative displacement Z.
2t 6b+ , 6b2.6c+ t 6C, 2, the driving force F becomes as shown in FIG. 8.

一定電流を通電するときの駆動力Fの変動分が、直進電
動機の出力リツビルであるから、本実施例の出力リップ
ルは第8図のJFとなり、非常に小さい。
Since the variation in the driving force F when a constant current is applied is the output ripple of the linear motor, the output ripple in this embodiment is JF in FIG. 8, which is very small.

以上の説明および第6図乃至第8図から明らかなように
、各相の巻線5a+ 、5a2.6b+ ?6b2 、
5ct t 6(!2 の合成の磁束密度差の平担
部分の幅X(第6図参照)を広くするならば、出力リッ
プルは減少する。
As is clear from the above explanation and FIGS. 6 to 8, the windings 5a+, 5a2.6b+? 6b2,
If the width X (see FIG. 6) of the flattened portion of the composite magnetic flux density difference of 5ct t 6 (!2) is increased, the output ripple will be reduced.

界磁部2の磁束密度B xの分布は第5図のごとくであ
るから、巻線用突極の実効ピッチを界磁部2の1磁極ピ
ツチTに近づける程、平狽部分の幅Xが広がり、出力リ
ップルは減少する。
Since the distribution of the magnetic flux density B spread, and the output ripple decreases.

一般には、巻線用突極の実効ピッチを界磁部2の1磁極
ピツチの奇数倍にするならば、出力リップルは減少する
Generally, if the effective pitch of the winding salient poles is made an odd number multiple of the pitch of one magnetic pole of the field section 2, the output ripple will be reduced.

このような考えのもとに、本発明においては補助突極を
設けて、不要な磁束が巻線用突極と鎖交しないようにし
、巻線用突極の実効ピッチを界磁部2の1磁極ピツチの
奇数倍に近づけ、または等しくしている。
Based on this idea, in the present invention, an auxiliary salient pole is provided to prevent unnecessary magnetic flux from interlinking with the winding salient pole, and the effective pitch of the winding salient pole is adjusted to the field part 2. The pitch is made close to or equal to an odd number multiple of one magnetic pole pitch.

次に、本実施例におけるコギング力について説明する。Next, the cogging force in this example will be explained.

コギング力は界磁部と電機子鉄心の間の磁場に貯えられ
た磁気エネルギーが両者の相対的な変位に応じて変動す
ることにより生じるものであり、特に、界磁部の磁気的
不均一性(磁極に起因)と電機子鉄心の磁気的不均一性
(溝に起因)の両者に関係して発生する。
Cogging force is generated when the magnetic energy stored in the magnetic field between the field part and the armature core fluctuates according to the relative displacement of the two, and in particular, it is caused by magnetic non-uniformity in the field part. (caused by the magnetic poles) and magnetic inhomogeneities in the armature core (caused by the grooves).

磁気エネルギーは界磁部2の発生する磁束密度の2乗に
関係する量であるから、界磁部2の有する磁気的な周期
、波形(磁束密度を2乗した波形)は1磁極ピツチT毎
に繰返えされた周期波形となる。
Since magnetic energy is an amount related to the square of the magnetic flux density generated by the field section 2, the magnetic period and waveform (waveform obtained by squaring the magnetic flux density) of the field section 2 change every one magnetic pole pitch T. It becomes a periodic waveform that is repeated.

すなわら、界磁部2は周期Tの成分を基本として、周期
T/2 、 T/3 、 T/4 、・・・等の高調波
成分を含んでいることになる。
That is, the field section 2 is based on a component with a period T, and includes harmonic components with periods T/2, T/3, T/4, . . . .

一方、電機子鉄心3が有する磁気的な変動(磁気的不均
一性)は、突極の間に形成される巻線用溝7と巻線用突
極もしくは補助突極の先端に設けられた補助溝8によっ
て生じ、界磁部2の表面の各点から見た電機子鉄心3の
パーミアンス(磁気抵抗の逆数)の場所的な変動によっ
て表わされる。
On the other hand, the magnetic fluctuations (magnetic non-uniformity) of the armature core 3 are caused by the winding groove 7 formed between the salient poles and the tip of the winding salient pole or auxiliary salient pole. This is caused by the auxiliary grooves 8 and is expressed by local variations in permeance (reciprocal of magnetic resistance) of the armature core 3 viewed from each point on the surface of the field section 2.

界磁部2の有する磁気的な周期、波形と電機子鉄心3の
有する磁気的な変動の相互作用によってコギング力を生
じるものであり、第1図のごとく界磁部2と電機子鉄心
3の両者に周期性がある場合には、一般に、その両者に
共通して存在する周期成分(これを整合成分という)の
コギング力が主に生じる。
The cogging force is generated by the interaction between the magnetic period and waveform of the field section 2 and the magnetic fluctuations of the armature core 3, and as shown in Fig. 1, the cogging force between the field section 2 and the armature core 3 is When both have periodicity, generally a cogging force mainly occurs due to a periodic component (referred to as a matching component) that is common to both.

界磁部2の磁気的な周期、波形は1磁極ピツチTを基本
周期とした周期変動であるから、電機子鉄心3の磁気的
な変動を1磁極ピツチ毎にかさねて考えれば良く、一般
に、その合成の変動分を小さくするか、変動のピッチを
短かく(周波数を高く)するならば、界磁部2との相互
作用であるコギング力は小さくなる。
Since the magnetic period and waveform of the field section 2 are periodic fluctuations with one magnetic pole pitch T as the basic period, it is sufficient to consider the magnetic fluctuations of the armature core 3 in terms of each magnetic pole pitch, and in general, If the combined variation is made smaller or the pitch of the variation is made shorter (the frequency is made higher), the cogging force that is the interaction with the field section 2 becomes smaller.

さて、第3図に示すごとく、巻線用溝7の部分に流入す
る磁束は矢印の線で示すように、大部分が磁気抵抗の荒
い溝部をさけて、電機子鉄心3の突極に吸いとられる。
Now, as shown in FIG. 3, most of the magnetic flux flowing into the winding groove 7 avoids the groove with rough magnetic resistance and is attracted to the salient pole of the armature core 3, as shown by the arrow line. Be taken.

その結果、図示の破線H1゜112より深く入り込む磁
束は非常に少なくなる。
As a result, the magnetic flux penetrating deeper than the illustrated broken line H1°112 becomes extremely small.

従って、巻線用溝7の深さは破線H,,H2よりも深く
ても、磁気的には破線H0,H2のものとほぼ同等であ
る。
Therefore, even though the depth of the winding groove 7 is deeper than the broken lines H, , H2, it is magnetically almost the same as that of the broken lines H0, H2.

そこで、第1図に例示するごとく巻線用突極3a、+
、3t)+ t 3c:+ t 3a2 y3b2,3
C2および両端の補助突極5a 、5bに巻線用溝と磁
気的にほぼ同等な効果を有する浅い開溝状の補助溝8を
設けるならば、電機子鉄心3の有する磁気的平均−性の
状態は変化する。
Therefore, as illustrated in FIG. 1, the winding salient poles 3a, +
, 3t) + t 3c: + t 3a2 y3b2,3
If C2 and the auxiliary salient poles 5a and 5b at both ends are provided with auxiliary grooves 8 in the form of shallow open grooves that have almost the same magnetic effect as the winding grooves, the magnetic average property of the armature core 3 will be reduced. Conditions change.

この第1図に例示した本発明の実施例においては、各巻
線用突極3al 、3b1,3C1,3a2,3b2゜
3c2 の両端の溝の中心間隔を16T/15とし、巻
線用突極の間に位置する補助突極4a 、 4b 。
In the embodiment of the present invention illustrated in this FIG. Auxiliary salient poles 4a and 4b located between.

4c、4d、4eの両端の溝の中心間隔を4T/15と
し、補助溝8を巻線用突極の両端の溝の中心間隔を4等
分する位置に配置している。
The center spacing between the grooves at both ends of 4c, 4d, and 4e is 4T/15, and the auxiliary groove 8 is arranged at a position that equally divides the center spacing between the grooves at both ends of the winding salient pole into four.

すなわち、巻線用溝および補助溝からなる溝の全体が、
はぼ等ピッチ(本例では4T/15 )となるように配
置されている。
In other words, the entire groove consisting of the winding groove and the auxiliary groove is
They are arranged at an approximately equal pitch (4T/15 in this example).

従って、本実施例での界磁部2の磁極面に対向している
電機子鉄心3の部分を、1磁極ピツチTを基本としてみ
るときの合成の変唐分は、第9図aに実線Mで示すよう
に、主に15個の山、谷を有する小さな変動となる。
Therefore, when the part of the armature core 3 facing the magnetic pole surface of the field section 2 in this embodiment is viewed on the basis of one magnetic pole pitch T, the variation of the composition is shown by the solid line in Fig. 9a. As shown by M, there are small fluctuations mainly having 15 peaks and valleys.

なお、同図aの一点鎖線m1は巻線用溝7による磁気的
な変動を表わし、破線m2は補助溝8による磁気的な変
動を表わしている。
In addition, the dashed-dotted line m1 in FIG.

界磁部2と電機子鉄心3の相対位置に伴って、界磁部2
の磁極と対向する溝は変化するが、合成変動分の変動振
幅および変動の周期は、はぼ一定である。
Depending on the relative position of the field part 2 and the armature core 3, the field part 2
Although the groove facing the magnetic pole changes, the fluctuation amplitude and the period of the fluctuation of the resultant fluctuation are approximately constant.

コギング力は界磁部の有する磁気的な周期、波形と電機
子鉄心の有する磁気的な変動とが整合(一致)するとき
に生じる。
Cogging force occurs when the magnetic period and waveform of the field portion match the magnetic fluctuations of the armature core.

従って、本実施例のコギング力は界磁部2の1磁極ピツ
チの移動に対して主に15往復(30回)力の向きが変
化する小さなものとなる。
Therefore, the cogging force of this embodiment is small, with the direction of the force mainly changing 15 times (30 times) for each movement of one magnetic pole pitch of the field section 2.

第9図すに補助溝8を設けない場合の電機子鉄心3の合
成の磁気的変動分を示す。
FIG. 9 shows the composite magnetic fluctuation of the armature core 3 when the auxiliary groove 8 is not provided.

この場合の合成の変動分は、突極の間に形成された巻線
用溝7による磁気的な変動〔第9図aのml 〕だけ
を合威したものであり、3個の山、谷を有する大きな変
動となる。
In this case, the composite fluctuation is the sum of only the magnetic fluctuation due to the winding groove 7 formed between the salient poles [ml in Fig. 9a], and is the sum of the three peaks and valleys. This results in large fluctuations.

その結果、コギング力も界磁部2の1磁極ピツチの移動
に対して3往復(6回)力の向きが変化する大きなもの
となる。
As a result, the cogging force also becomes so large that the direction of the force changes three times (six times) with respect to the movement of one magnetic pole pitch of the field section 2.

第9図a、bを比較するならば、補助溝8を設けること
により磁気的変動の大きさは小さくなり、■ かつ磁気的変動の支配的な成分の周期も 15倍の高次
となっている。
Comparing Figures 9a and 9b, we can see that by providing the auxiliary groove 8, the magnitude of the magnetic fluctuation is reduced, and the period of the dominant component of the magnetic fluctuation is also 15 times higher order. There is.

一般に、コギング力の各成分の大きさは、電機子鉄心の
有する該当成分の大きさと、界磁部である永久磁石の有
する該当成分の大きさの積に関係し、その積が小さくな
れはコギング力の該当成分の大きさも小さくなる。
In general, the magnitude of each component of cogging force is related to the product of the magnitude of the component in the armature core and the magnitude of the component in the permanent magnet that is the field part, and the smaller the product, the more cogging The magnitude of the corresponding component of force also becomes smaller.

また、永久磁石の有する成分は、通常、高次の成分にな
る程、その大きさは急速に減衰している。
Further, the magnitude of the components of a permanent magnet usually decreases more rapidly as the components become higher-order components.

従って、電機子鉄心の右する磁気的な変動分の大きさが
小さい点と、変動の支配的な成分の周期が短いことによ
り、第1図に示す本発明の実施例のコギング力は著しく
小さくなっている。
Therefore, the cogging force in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is extremely small due to the small magnitude of the magnetic fluctuation component on the armature core and the short period of the dominant component of the fluctuation. It has become.

すなわち、本発明のごとく補助溝を設けることにより電
機子鉄心の磁気的な変動の状態を変化させ、コギング力
の支配的な成分の周期を短くするならば、コギング力は
減小する。
That is, if the state of magnetic fluctuation of the armature core is changed by providing an auxiliary groove as in the present invention and the period of the dominant component of the cogging force is shortened, the cogging force is reduced.

なお、第1図に示した本発明の実施例においては電機子
鉄心3を固定子とし、界磁部2を移動させる場合に限ら
れるものではなく、その関係が逆であっても良く、得ら
れる効果に差異はない。
Note that in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the armature core 3 is used as a stator and the field section 2 is moved. There is no difference in the effect.

また、第1図の実施例は、そのまま直進発電機としても
使用可能である。
Further, the embodiment shown in FIG. 1 can also be used as a linear generator as it is.

すなわち、移動体1を外力により駆動するならば、巻線
5al 、 6a2 。
That is, if the moving body 1 is driven by an external force, the windings 5al and 6a2.

6bl + 6b226c1 j 6c2に3相の発電
電圧を得ることができる。
A three-phase power generation voltage can be obtained at 6bl + 6b226c1 j 6c2.

従って、たとえばアノードを共通接続した3個のダイオ
ードの各カソードに上記3相の発電電圧を供給して整流
するならば、アノードからは移動速度に対応した直流電
圧を得ることができる。
Therefore, for example, if the three-phase generated voltage is supplied to each cathode of three diodes whose anodes are commonly connected and rectified, a DC voltage corresponding to the moving speed can be obtained from the anode.

従って、本発明は直進電動機に限らず直進発電機として
も適用可能である。
Therefore, the present invention is applicable not only to linear motors but also to linear generators.

また、前述の実施例では電子整流子型直進電動機を例に
とって説明したが、ブラシ等により駆動相を切換えるよ
うにしても良い。
Further, in the above-mentioned embodiments, an electronic commutator type linear motor was explained as an example, but the drive phase may be switched using a brush or the like.

さらに本発明は永久磁石を使用した簡単かつ安定な界磁
部はもちろんのこと、その他の構造のものであっても、
固定磁界を発生する界磁部であれは適用できる。
Furthermore, the present invention applies not only to a simple and stable field part using permanent magnets, but also to other structures.
Any field part that generates a fixed magnetic field can be applied.

また、本発明の実施例に示すように、補助溝の深さを浅
くして、突極の基部を先端より狭くするならば、巻線を
収納する空間を大きくすることができるため、効率の良
い直進電機となる。
Furthermore, as shown in the embodiments of the present invention, if the depth of the auxiliary groove is made shallow and the base of the salient pole is made narrower than the tip, the space for storing the winding wire can be increased, which improves efficiency. It becomes a good straight-line electric machine.

さらに、補助溝の幅を突極間の溝幅とほぼ等しくするな
らば、磁気的にほぼ同等な効果を容易に得ることができ
る。
Furthermore, if the width of the auxiliary groove is made approximately equal to the groove width between the salient poles, approximately the same magnetic effect can be easily obtained.

もちろん、補助溝の構造を突極間の溝とほぼ同一1状と
しても良い。
Of course, the structure of the auxiliary groove may be substantially the same as the groove between the salient poles.

また、珪素鋼板の薄板を金型にて打抜き、第1図の図面
に垂直方向に積層固定して電機子鉄心を構成するならば
、各突極および溝の配置精度が良くなり、補助溝の効果
が安定した量産が容易となる。
In addition, if the armature core is constructed by punching thin sheets of silicon steel plate with a die and fixing them in a stack in the direction perpendicular to the drawing in Figure 1, the arrangement precision of each salient pole and groove will be improved, and the auxiliary grooves will be Mass production with stable effects becomes easy.

第10図に本発明の別の実施列の要部構成図を示す。FIG. 10 shows a main part configuration diagram of another embodiment of the present invention.

本実mf+lJは電機子鉄心の対向長に比較して界磁部
の対向長が長くなっている。
In the actual mf+lJ, the opposing length of the field portion is longer than the opposing length of the armature core.

同図において、移動体11に取付けられた平板状の永久
磁石にて構成される界磁部12は、等ピッチ間隔Tまた
は、はぼ等ピッチ間隔にてN極、S極が交互に配置され
ている。
In the figure, a field part 12 made up of flat permanent magnets attached to a moving body 11 has N poles and S poles arranged alternately at equal pitch intervals T or approximately equal pitch intervals. ing.

電機f鉄心13は2個の巻線用突極13aと13bと、
それらの間に位置する補助突極14と、電機子鉄心13
の両端に位置する補助突極15a、15bとを有してい
る。
The electric machine f iron core 13 has two winding salient poles 13a and 13b,
Auxiliary salient pole 14 located between them and armature core 13
It has auxiliary salient poles 15a and 15b located at both ends.

各巻線用突極13a、13bには巻線16 a 、15
bが巻装されており、それらに交鎖する磁屯は1磁極
ビツナTの偽の位置差を有している。
Each winding salient pole 13a, 13b has a winding 16a, 15
b are wound, and the magnetic turrets intersecting them have a false position difference of one magnetic pole bit T.

従って、界磁部12と電機子鉄心13との相対位置に応
じて電流を通電する巻線および電流方向を切換えるなら
は、所定方向の持続セる駆動力を得ることができる。
Therefore, if the winding to which the current is applied and the current direction are switched depending on the relative position between the field section 12 and the armature core 13, a sustained driving force in a predetermined direction can be obtained.

本実施例においては、各巻線用突極13a。In this embodiment, each winding salient pole 13a.

13bの先端に2個の補助溝18を設けて電機子鉄心1
3の合成の磁気的変動分を小さくしている。
Two auxiliary grooves 18 are provided at the tip of armature core 13b.
The magnetic fluctuation of the composite of 3 is reduced.

これらの補助溝18は突極の間に形成される巻線用溝1
7と磁気的に同等または、はぼ同等の効果を有しており
、補助溝18と巻線用17とからなる溝の全体が、はぼ
3T/8ピッチ間隔に配置されている。
These auxiliary grooves 18 are the winding grooves 1 formed between the salient poles.
7, and the entire groove consisting of the auxiliary groove 18 and the winding wire 17 is arranged at a pitch of 3T/8.

また、両端の補助突極15a、15bには端に行くほど
界磁部12との対向間隙が犬となるごとくテーパーがつ
けられており、その結果、本実施例のコギング力は小さ
くなっている。
Further, the auxiliary salient poles 15a and 15b at both ends are tapered so that the opposing gap with the field part 12 becomes dog-like toward the ends, and as a result, the cogging force in this embodiment is reduced. .

なお、前述の実施例では各巻線用突極の実効ピッチを界
磁部の1磁極ピツチに、はぼ等しくしているか、本発明
はそのような場合に限らず、たとえは図示の実施例の界
磁部の1磁極ピツチをも。
Incidentally, in the above embodiment, the effective pitch of each winding salient pole is approximately equal to the pitch of one magnetic pole of the field section, but the present invention is not limited to such a case; Also the pitch of one magnetic pole in the field part.

1/、、、、、、、等にした場合のように、一般σこ、
巻線用突極の実効ピッチを界磁部の1磁極ピツチの奇数
倍に近い場合であっても実施できる。
As in the case of 1/, , , , , etc., the general σ is
This method can be implemented even when the effective pitch of the winding salient poles is close to an odd multiple of the pitch of one magnetic pole in the field section.

もちろん、1磁極ピツチの奇数倍に等しい場合であって
も良く、補助溝を配置することによりコギング力は低減
できる。
Of course, the pitch may be equal to an odd number multiple of one magnetic pole pitch, and the cogging force can be reduced by arranging the auxiliary groove.

一般に、補助溝の中心と、それに隣接する溝(巻線用溝
または補助溝)の中心とのピッチを界磁部の1磁極ピツ
チの整数倍と異なるように補助溝を設けるならば、コギ
ング力を小さくし得る。
Generally, if the auxiliary groove is provided so that the pitch between the center of the auxiliary groove and the center of the adjacent groove (winding groove or auxiliary groove) is different from an integral multiple of the pitch of one magnetic pole in the field part, the cogging force will be increased. can be made smaller.

その他、コギング力を低減させる補助溝の配置は多くの
変形が考えられるか、しかし、補助溝の個数を巻線用溝
の個数と等しく、または多くするならば、谷溝を浅く、
かつ小さくできるため、補助溝の部分における磁束の変
動は小さくなり、直進電機の性能は向上する。
In addition, there are many possible variations in the arrangement of the auxiliary grooves that reduce the cogging force. However, if the number of auxiliary grooves is equal to or greater than the number of winding grooves, the valley grooves should be made shallower.
Moreover, since it can be made small, fluctuations in magnetic flux in the auxiliary groove portion are reduced, and the performance of the linear electric machine is improved.

また、各巻線用突極に同数個の補助溝を対称的に配置す
るならば、各巻線用突極に流出入する磁束のバラツキは
なくなり、直進電機の性能は良くなる。
Furthermore, if the same number of auxiliary grooves are arranged symmetrically on each salient pole for windings, there will be no variation in the magnetic flux flowing in and out of each salient pole for windings, and the performance of the linear electric machine will be improved.

前述の実施例に示すように、巻線用溝と磁気的に等しい
か、または、はぼ等しい効果を有する補助溝を突極の先
端に設け、溝(巻線用溝および補助溝)の全体が等ピッ
チまたは、はぼ等ピッチ間隔に配置するならば、簡単に
コギング力を小さくできる。
As shown in the above-mentioned embodiment, an auxiliary groove having an effect magnetically equal to or almost equal to that of the winding groove is provided at the tip of the salient pole, and the entire groove (the winding groove and the auxiliary groove) is The cogging force can be easily reduced if they are arranged at equal pitches or at approximately equal pitch intervals.

このような構成は、巻線用突極の間に補助突極を設け、
巻線用突極の実効ピッチと補助突極の実効ピッチとの比
をL:K(ここにLおよびKは整数)とし、溝(巻線用
溝および補助溝)の全体を巻線用突極の実効ピッチのL
分の1毎に配置するならば容置に実現できる。
In such a configuration, an auxiliary salient pole is provided between the winding salient poles,
The ratio of the effective pitch of the winding salient pole to the effective pitch of the auxiliary salient pole is L:K (here, L and K are integers), and the entire groove (winding groove and auxiliary groove) is the winding salient pole. L of effective pitch of poles
If it is placed every 1/2nd, it can be realized as a container.

もらろん、各補助溝が同一の磁気的効果をもたない場合
、および溝の全体が等ピッチ間隔に配置されていない場
合でも、本発明は有効である。
Of course, the present invention is effective even when the auxiliary grooves do not have the same magnetic effect, and even when the grooves are not all arranged at equal pitches.

また、補助突極を配置することにより、巻線用突極の実
効ピッチを1磁極ピツチの奇数倍に近づけることができ
ると共に、巻線用溝の幅、深さを小さくできるために、
形状の小さな補助溝により巻線用溝と磁気的に同等な効
果が得られ、補助溝の個数を多くできるため、コギング
力を十分小さくできる。
In addition, by arranging the auxiliary salient poles, the effective pitch of the winding salient poles can be brought closer to an odd multiple of one magnetic pole pitch, and the width and depth of the winding groove can be reduced.
The small-shaped auxiliary grooves can provide the same magnetic effect as the winding grooves, and since the number of auxiliary grooves can be increased, the cogging force can be sufficiently reduced.

すなわち、補助突極は出力のリップルの低減と共に、補
助溝との紹合せにおけるコギング力の低減に対しても有
用である。
That is, the auxiliary salient pole is useful for reducing output ripple as well as for reducing cogging force when introduced with the auxiliary groove.

もちろん、補助突極に補助溝を設けても良い。Of course, an auxiliary groove may be provided on the auxiliary salient pole.

さらに、電機子鉄心の巻線用突極および巻線の相数は前
述の実施例に限定されず、一般に、多相の直進電機を実
現可能である。
Furthermore, the salient poles for the winding of the armature core and the number of phases of the winding are not limited to the above-mentioned embodiments, and in general, a multi-phase linear electric machine can be realized.

また、電機子鉄心の巻線用突極が等ピッチ間隔にて配置
されている場合に限らず、突極間のピッチに粗密が存在
する場合においても、本発明は実施できる。
Further, the present invention can be practiced not only when the salient poles for the winding of the armature core are arranged at equal pitch intervals, but also when there is a difference in pitch between the salient poles.

また、界磁部の磁極が不等ピッチ間隔に配置されている
場合、および無磁性の部分が有する場合においても、本
発明は有効である。
Further, the present invention is effective even when the magnetic poles of the field part are arranged at irregular pitch intervals and when the magnetic field part has a non-magnetic part.

以上のように、本発明はコギング力が小さく、出力リッ
プルが小さく、かつ効率の良い直進電動機あるいは直進
発電機を実現し得る。
As described above, the present invention can realize a linear motor or a linear generator with low cogging force, low output ripple, and high efficiency.

従って、本発明に基づき、特にレコードプレーヤなどの
音響器用電子整流子型直進電機を構成した場合には、振
動や、駆動力のむらを極小にし得るため、極めて高性能
な音響機器とし得る。
Therefore, when an electronic commutator-type linear electric machine for a sound device such as a record player is configured based on the present invention, vibrations and unevenness of driving force can be minimized, so that an extremely high-performance audio device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の要部構成図、第2図は同実
施f+1の駆動回路の一=f!Iを示す図、第3図は同
実施例における要部の磁束分布を代表的に表わした図、
第4図は同実施例における要部の概略展開図、第5図は
同実施例における界磁部の磁束密度分布を表わす図、第
6図、第7図、第8図は同実施例の駆動動作を説明する
ための図、第9図a、bは同実施例におけるコギング力
の低減効果を比較説明するための図、第10図は本発明
の別の実施例の要部構成図である。 1.11・・・・・・移動体、2,12・・・・・・界
磁部、3゜13・・・・・・電機子鉄心、3a+ 、
3a2 、3b13b2.3c+ 、 3c2 、 1
3a 、 13b・−−−−−巻線用突極、4a 〜4
e 、 5a 、 5b 、 14 、15a。 15b・・・・・・補助突極、5at 、5a2,5b
+ 。 6b2.6ct 、 6C2、16a 、 16b−巻
線、7.17・・・・・・巻線用溝、8,18・・・・
・・補助溝、9・・・・・・駆動相選択手段、10・・
・・・・等価1ターン巻線。
FIG. 1 is a block diagram of a main part of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of a drive circuit of f+1 in the same implementation = f! A diagram showing I, FIG. 3 is a diagram representatively showing the magnetic flux distribution of the main part in the same example,
Fig. 4 is a schematic development diagram of the main parts of the same embodiment, Fig. 5 is a diagram showing the magnetic flux density distribution of the field part in the same embodiment, and Figs. 6, 7, and 8 are diagrams of the same embodiment. Figures 9a and 9b are diagrams for explaining the driving operation, and Figures 9a and 9b are diagrams for comparing and explaining the cogging force reduction effect in the same embodiment. Figure 10 is a diagram showing the main part configuration of another embodiment of the present invention. be. 1.11...Moving body, 2,12...Field section, 3゜13...Armature core, 3a+,
3a2, 3b13b2.3c+, 3c2, 1
3a, 13b・------ Salient pole for winding, 4a ~ 4
e, 5a, 5b, 14, 15a. 15b...Auxiliary salient pole, 5at, 5a2, 5b
+. 6b2.6ct, 6C2, 16a, 16b-winding, 7.17... Winding groove, 8, 18...
...Auxiliary groove, 9...Drive phase selection means, 10...
...Equivalent one turn winding.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数個の磁極を有する界磁部と、前記界磁部に対向
する位置に、電機子巻線が巻装された巻線用突極を有す
る電機子鉄心を具備し、前記界磁部と電機子鉄心のうち
、いずれか一方を他方に対して直進可能に構成し、前記
電機子鉄心に所要個数の補助突極を設けて前記巻線用突
極の両側に位置する溝の中心間隔を前記界磁部の1磁極
ピツチの奇数倍に等しく、または、はぼ等しくし、かつ
、前記巻線用突極の前記界磁部と対向する位置に補助溝
を設け、前記補助溝の中心ど隣接する溝の中心の間隔を
前記界磁部の1磁極ピツチの非整数倍にしたことを特徴
とする直進電機。 2 複数個の磁極を有する界磁部と、前記界磁部に対向
する位置に、電機子巻線が巻装された巻線用突極を有す
る電機子鉄心を具備し、前記界磁部と電機子鉄心のうち
、いずれか一方を他方に対して直進可能に構成し、前記
電機子鉄心には前記巻線用突極に隣接した所要個数の補
助突極を設け、かつ前記巻線用突極の前記界磁部と対向
する部分に補助溝を設け、前記巻線用突極および補助突
極の間に形成された溝と前記補助溝を含めてなる前記電
機子鉄心の有する溝の全体を、隣接する溝の中心間隔が
−・定または、はぼ一定となるように配置したことを特
徴とする直進電機。
[Claims] 1. An armature core comprising: a field part having a plurality of magnetic poles; and a salient pole for winding around which an armature winding is wound, at a position facing the field part. , one of the field part and the armature core is configured to be movable in a straight line with respect to the other, and a required number of auxiliary salient poles are provided on the armature core and are located on both sides of the winding salient pole. The distance between the centers of the grooves is equal to or approximately equal to an odd number multiple of one magnetic pole pitch of the field part, and an auxiliary groove is provided at a position facing the field part of the winding salient pole, A linear electric machine characterized in that the distance between the centers of the auxiliary grooves and the centers of adjacent grooves is a non-integral multiple of one magnetic pole pitch of the field section. 2. A field part having a plurality of magnetic poles, and an armature core having a winding salient pole around which an armature winding is wound at a position facing the field part, and the field part and Either one of the armature cores is configured to be movable in a straight line relative to the other, and the armature core is provided with a required number of auxiliary salient poles adjacent to the winding salient poles, and An auxiliary groove is provided in a portion of the pole facing the field part, and the entire groove of the armature core includes the auxiliary groove and a groove formed between the winding salient pole and the auxiliary salient pole. are arranged so that the center distance between adjacent grooves is constant or almost constant.
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