JPS60131068A - リニアモ−タ - Google Patents

リニアモ−タ

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Publication number
JPS60131068A
JPS60131068A JP23813683A JP23813683A JPS60131068A JP S60131068 A JPS60131068 A JP S60131068A JP 23813683 A JP23813683 A JP 23813683A JP 23813683 A JP23813683 A JP 23813683A JP S60131068 A JPS60131068 A JP S60131068A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
magnetic
magnetic pole
pole tooth
rows
Prior art date
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Pending
Application number
JP23813683A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuichi Yoshida
修一 吉田
Noriaki Wakabayashi
若林 則章
Tsutomu Hamada
力 浜田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP23813683A priority Critical patent/JPS60131068A/ja
Publication of JPS60131068A publication Critical patent/JPS60131068A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は直交座標系ロボットや産業用X−Yテーブルな
どに応用できる直線的に作動するりニアモータで、特に
磁気回路に磁極歯を有するリニアモータに関する。
従来例の構成とその問題点 従来の磁極歯を有するリニアモータは第1図にその具体
構成を示すように、等ピッチで、かつ複数列の固定子磁
極歯列1a 、1bを有する固定子2と、この固定子磁
極歯列1a、1bと+11リノな空隙を保持しつつX方
向へ走行可能に設けられた可動子3より構成される。可
動子3は上部コア4゜永久磁石5a、5b、下部コア6
a、6b、1駆動コイル7x、了V + 7zで構成さ
れ、F部コア6a、6bにはステータ磁極歯列1a、1
bと同ピツチの可動子磁極歯8x、8y、8Zか固定子
磁極歯列1a、1bと対向して信けられている。
この様なりニアモータの動作原理は、固定子磁極歯列1
a、1bと可動子磁極歯8x、87,8Zとの間に発生
する永久磁石5a 、5bによる磁束ト駆動コイル7x
 、7y 、7zによる磁束との合成磁束による磁気力
を利用するものであシ、特開昭57−25151号公報
に記載の通りである。
上記の様に構成されたリニアモータで、前記上部コア、
下部コア、固定子の夫々の材料として純鉄を採用し、か
つ可動子重量が1.5Ky程度のものを製作したところ
、最大速度が1m/Sしか得られなかった。これはモー
タの動的推力が低下しているためで、その原因は、高速
で運動するりニアモータの可動子および固定子磁極歯列
で、高い周波数の磁束の交番に起因する渦電流が発生し
、エネルギー損失が著しく増大するためであシ、これは
磁極の材料に純鉄の様な比較的体積抵抗率の低いものを
用いたとき、かつモータが大型になる程顕著となる傾向
がある。
発明の目的 本発明の目的は、動的性能に関する従来の問題点を除去
し、渦電流によるエネルギー損失を抑制することによっ
て性能を向上したリニアモータを提供することである。
発明の構成 本発明のりニアモータは、固定子を主な磁気通路である
固定子基本部分と、磁極歯列を形成した薄磁性板を含め
て構成し、可動子の下部コアと前記固定子基本部分を、
磁性鋼板で、可動子走行方向と平行かつ磁極歯形成面と
1育交する面に沿うように配列し、この面と直交する方
向に積み重ねて固着して構成したものであり、これによ
り、リニアモータの性能を大幅に向上できるものである
実施例の説明 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す図である。
第2図において、リニアモータは等ピッチでかつ複数列
の固定子磁極歯列1a、1bを有する固定子2と、この
固定子磁極歯列1a、1bと適切な空隙を保持しつつ、
X方向へ走行i」J能なように設けられた可動子3より
構成される。固定子2は、固定子磁極歯列1a、1bを
形成した磁性スリット板9と固定子基本部分1○とから
構成され、可動子3は上部コア4.永久磁石5a、5b
、下部コアea、6b、駆動コイル7x、7y、7Zで
構成される。下部コア5a 、ebおよび固定子基本部
分1oは、磁性鋼板を、X方向と平行かつX−Z平面に
沿うように配列、Y方向に積み重ねて固着することによ
って構成され、更に下部コアea、ebには、固定子磁
極歯列1a、1bと同ピ、チの可動子磁極歯E3x 、
 By 、 13zが固定子磁極歯列1a、1bと対向
して設けられる。
第3図は本実施例の固定子2の構成を説明するための図
である。第3図において、固定子2は、主な磁気通路で
ある前記の方法で積層された固定子基本部分1Qと、固
定子磁極歯列1a、11)を形成するために、薄磁性板
を打抜きないしエツチング処理することにより得られた
スリット板9とを一体化して構成する。
以上のように構処された本実施例のりニアモータの動作
原理は、従来例と同じであるので省略する。
第4図および第6図は本実施例の磁束の流れを説明する
ための図である。
第4図は第2図を走行方向より示した断面図であり、永
久磁石5a、5bによる磁束は矢印Aの如く一方向へ流
れるが、その大きさは、可動子3の移動とともに、可動
子磁極1歯8xと固定子磁極歯列1a、ibとの相対位
置が変化し、両磁極歯間の磁気抵抗が変わるために、直
流バイアス磁束を動作点としてその上下に変化する。
第6図は第2図を111面より示した断面図であり、駆
動コイル7x 、7y 、7zによる磁束は電流の方向
に応じて矢印Bの如く双方向へ変化する。
第6図は積層された鋼板において、交流磁束の流れる方
向“と、その磁束によって生ずる渦電流との関係を説明
するための図である。
第6図においてX、Y、Z各方向に流れる交流磁束によ
って各々矢印Wx、Wy、W2に示す方向に渦電流か生
じる。このうちWx、N2の方向に(危れる渦′成流は
、鋼板と鋼板の間に勢じている憧僅かの空隙によって阻
止され、各々の鋼板内だけの発生にとどまる。
一方、WyX方向渦電流は、X−Z面内で太きなループ
を描いて流れる。そのため、同じ大きさの交流磁束をx
、y、z各方向に流した場合の体積当たりの渦電流損失
は、Y方向の場合よりもX。
Z各方向の場合の方が小さくなる。
以上の事に基づいて、本実梅例における磁極部の積層鋼
板の積層方向と、その中を流れる磁束の方向性との関係
及び、それによる渦電流損失の低減効果について、第4
図ないし第6図を参照しつつ説明する。まず、第5図に
よれば、駆動コイル7x 、7y 、7zによる磁束は
、X、Z方向成分しかないので、第6図のX、Z方向の
交流磁束と同様に積層による渦′亀流の発生が阻止され
る。捷だ、第4図によれば、永久磁石5a、5bによる
磁束は、下部コア6a、6b内ではZ方向成分のみであ
るが、上部コア4及び固定子2内ではY。
Z方向成分がある。−4二部コア4内は磁束変化分が極
めて小さいことが実験的に確められており、渦電流につ
いては問題ない。F部コア6a、6に+および固定子基
本部分1o内のZ方向成分の磁束変化による渦電流につ
いては、第6図のZ方向の交流磁束と同様に積層による
阻止効果がある。固定子基本部分10内のY方向成分の
磁束変化のみが、第6図のY方向磁束と同様に渦電流を
発生させる。
つまり、この成分については従来例と同等の渦電流を発
生している。しかし従来例ないし本実施例のリニアモー
タでは、原理的に磁石バイアス磁束変化の大きさは、駆
動コイルの磁束変化の大きさに比べて非常に小さいので
、この部分での渦電流損失の全体に占める割合は僅かで
ある。以上の事柄を総合すると本実施例のりニアモータ
では、従来例に比べて全体的に渦電流損失を抑えること
ができる為、動的推力特性を大幅に向上させることが可
能になった。
なお、磁極に用いる材料については純鉄に限らず、例え
ば珪素を数パーセント含有した磁性鋼板は、純鉄に比べ
て体積抵抗率が数倍程度大きいため、純鉄よりも渦電流
を阻止する効果が大きい。
そのため、この材料を下部コアおよび固定子基本部分に
用いたりニアモータでは、さらに性能が向上することを
確認している。
また、本実施例では渦電流の発生を、鋼板と鋼板の間の
極僅かの空隙によって阻止しているが、空隙だけに限ら
ず、鋼板表面に絶縁膜処理をし、その膜の電気抵抗によ
って渦電流を遮ることもできる。
第7図は、鋼板の絶縁の仕方を説明するための図で、夫
々積層した鋼板の断面図である。第7図(=)は本実施
例の方法と同じ場合で、鋼板11を積層したときに生ず
る空隙12だけで渦電流を阻止しようとするものである
。第7図0))は各鋼板11の片面に絶縁膜13の処理
をした場合で、絶縁膜13の電気抵抗と各鋼板間の空隙
120両方の効果で渦電流を阻止するものである。第7
図(C)は、両面に絶縁膜処理をした鋼板16と、それ
をしない鋼板11を交互に配列した場合である。第7図
(d)は、両面に絶縁膜処理をした鋼板15だけで構成
した場合である。第7図(a)〜(d)における全ての
鋼板11を四1厚さのもので構成し、さらに同じ厚さの
絶縁膜13の処理をした場合の渦電流を阻止する効果は
、第7図の(d) 、 (C) 、 (b) 、 (a
)の順に大きいことが確認されているが、本実施例の固
定子基本部分の様に磁束の流れがY方向成分を持つ場合
には、積層した鋼板のY方向の磁気的特性が絶縁膜およ
び空隙の影響で第7図の(d) 、 (C) 、 (b
) 、 (a)の順に悪いため、磁気回路設計の際に考
慮が必要になる。また、薄手の珪素鋼板は、冷間圧延を
繰り返した結果、圧延面方向に比べて厚さ方向の磁気抵
抗が高いため、さらに注意を要する。
なお、本実施例では、固定子磁極歯列を形成するために
、固定子基本部分と、薄磁性板を打抜き。
ないしエツチング処理することにより得られたスリット
板とを一体化して構成すると記したが、これはスリット
板に限らず、例えばハーフェソチノグなどの手法で表面
に磁極歯列を形成した薄磁性板でもよい。
また、本実施例では、駆動用巻線の数が3つの。
いわゆる3相のモータを示したが、相数は本発明の主旨
と関係ない。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明(ハリニアモー
タの可動子の下部コアおよび固定子基本部分を磁性鋼板
で、可動子走行方向と平行かつ磁極歯形成面と直交する
面に沿うように配列し、この面と直交する方向に積み重
ねて固着して構成しているので、磁路内で発生する渦電
流損失を著しく抑制するという優れた効果を有する。そ
の効果によりリニアモータの動的性能が向上し、従来最
大速度がi m / 8 Lか得られなかった可動子重
量1.5Ky程度のリニアモータに本発明を適用し、か
つ約3%の珪素を含有する磁性鋼板の両面に絶縁膜処理
を施して構成した結果、2.5 m / sを上回る最
高速度が確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の斜視図、第2図は本発明の一実施例の
斜視図、第3図は第2図の実施例の固定子の要部分解斜
視図、第4図および第6図は第2図で示した実施例の磁
束の流れを説明するための要部断面図、第6図は積層さ
れた鋼板において、交流磁束の流れる方向とその磁束に
よって生ずる渦電流との関係を説明するための図、第7
図(a)。 伽) 、 (C) 、 (d)は鋼板の絶縁の仕方を説
明するための図である。 1a、1b・・・・・・固定子磁極歯列、2・・・・・
・固定子、3・・・・・・可動子、4・・・・・・上部
コア、6a、6b・・・・・・永久磁石、6a、eb・
・・・・・下部コア、7xl 7V +7z・・・・・
・駆動コイル、8x、8y、8z・・・・・・可動子磁
極歯、9・・・・・・スリット板、1O・・・・・固定
子基本部分、11・・・・・・磁性鋼板、12・・・・
・空隙、13・・・・・・絶縁膜、14・・・・・・片
面に絶縁膜処理をした磁性鋼板、15・・・・・・両面
に絶縁膜処理をした磁性鋼板O 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名品 
1 図 第 2 図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 長手方向に等ピッチの磁極歯列を有する固定子と、前記
    固定子の磁極歯列上を所定の空隙を保持して前記固定子
    に沿って走行する可動子とを具備し、前記可動子は、永
    久磁石と磁気的に結合された上部コアおよび前記固定子
    の磁極歯列と対向して可動子の磁極歯を設けた下部コア
    と、前記下部コアに巻回された複数の駆動巻線とを具備
    し、前記固定子は、主な磁気通路である固定子基本部分
    と、磁極歯列を形成した薄磁性板を共Qiii L、前
    記下部コアおよび前記固定子の基本部分は、磁性鋼板を
    、可動子走行方向と平行かつ磁極歯形成面と直交する面
    に沿うように配列し、かつ、その面と直交する方向に積
    み重ねて固着して構成したことを特徴とするリニアモー
    タ0
JP23813683A 1983-12-16 1983-12-16 リニアモ−タ Pending JPS60131068A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60181179U (ja) * 1984-05-11 1985-12-02 三菱電機株式会社 リニアパルスモ−タ
JPS62239855A (ja) * 1986-04-10 1987-10-20 Shinko Electric Co Ltd リニアパルスモ−タにおけるスリツト板の製造方法
EP1258970A1 (en) * 2000-02-25 2002-11-20 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Canned linear motor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60181179U (ja) * 1984-05-11 1985-12-02 三菱電機株式会社 リニアパルスモ−タ
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