JPS60255088A - リニアモ−タ - Google Patents

リニアモ−タ

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Publication number
JPS60255088A
JPS60255088A JP59108404A JP10840484A JPS60255088A JP S60255088 A JPS60255088 A JP S60255088A JP 59108404 A JP59108404 A JP 59108404A JP 10840484 A JP10840484 A JP 10840484A JP S60255088 A JPS60255088 A JP S60255088A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
stator
pole
magnetic flux
magnetic pole
Prior art date
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Pending
Application number
JP59108404A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Kanazawa
金沢 宏至
Seiji Yamashita
誠二 山下
Kunio Miyashita
邦夫 宮下
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59108404A priority Critical patent/JPS60255088A/ja
Publication of JPS60255088A publication Critical patent/JPS60255088A/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)
  • Control Of Linear Motors (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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、リニアモータの可動子と固定子間に働く吸引
力に係り、特に固定子歯と固定子歯がはずれる場合にお
いて可動子に働く逆トルク低減に好適なりニアモータの
制御に関する。
〔発明の背景〕
従来例を第1図において説明する。可動子1は、可動子
励磁区間で固定子2−内に設けられた磁石(図示せず)
により励磁され、磁極P1〜P6上をコイル4に電流を
流す方向をかえることで可動子1は、磁極と吸引もしく
は反発により矢印Aの方向に進行する。可動子1が破線
で示す位置、つまり可動子lが固定子2内の磁極P6か
らはずれようとする位置において可動子1は固定子内に
設けた磁石(図示せず)からの励磁がなくなるために磁
石(図示せず)により励磁された磁極21〜P6特に磁
極P6との間に可動子1の進行方向とは逆方向の吸引力
が働き可動子1の速度を変動させるため制御性及び省エ
ネルギーの観点からの欠点があった。
なお、この種のりニアモータとして関連するものには例
えば特開昭58−6067が挙げられる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、可動子が励磁区間から外れる位置での
逆トルク(進行方向と逆に働く吸引力)を低減し、可動
子に速度変動を生じさせないようなりニアモータを提供
することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するために可動子が固定子に
設けられた磁極とはずれる位置にある場合、この磁極は
磁石により励磁され可動子を吸引するため可動子を磁極
に吸引する力となる磁束を打ち消す方向に電流を流すこ
とで磁極の磁石としての機能を低減することにより可動
子と磁極間に働く吸りl力を低減させ速度変動を減少し
、制御性のよいものとすることである。
〔発明の実施例〕
以下図面に従って、本発明の動作原理を説明する。第2
図、第3図は本発明の原理的な構造を示す図である。可
動子lはP、のピッチを持つ磁性体で構成され、ピッチ
P、のおよそ1/2のピッチは、可動子と固定子との間
に磁気抵抗を少なくし、残りの1 / 2 P tのピ
ッチは磁気抵抗の高い部材、もしくはギャップを広くす
るよう構成される。固定子2には1つの歯3に1つのコ
イル4が巻装される。そして、1つの歯3とコイル4と
で毎相毎極コイルが形成される。歯3のピッチPI2、
すなわち、隣合うコイル間の位相は(1)式に従うよう
配置される。
(1)式において、mはモータの相数である。
例えば、3相の場合には、2P、/3にすることが出来
る。固定子の鉄心工4の側面には、第3図に示すよう磁
石5が設けられる。磁石5の磁束11は破風のように流
れる。すなわち、磁化5から出た磁束は、固定子鉄心1
4に入り、歯3に至り、主ギャップ7を介して可動子1
に至り、戻り磁性材9、戻りギャップ8を介して、ヨー
ク10゜6を通って磁石5に戻る。磁石5の役割は、可
動子と固定子歯の間に磁化力を与えることにある。
従って、本発明は、第3図の構造でなくとも実現できる
磁石5により、固定子歯3と、可動子1の間には一定の
磁化力を与えているから、固定子歯と可動子との主ギャ
ップの磁束は、可動子が移動するに従い変化する。すな
わち、第4図に示す位置のときと、第5図に示す位置の
ときとでは、主ギャップの磁気抵抗が変化する。第4図
は、可動子歯IAと歯部3とが一致した場合であり、こ
の場合が1つのコイル4に流れる磁石の磁束は最も大き
くなる。第6図は、可動子と固定子とを一定の相対速度
で移動させた場合であって、コイルを流れる磁束は曲線
11のように変化する。第6図の0点が第4図の位置に
対応し、D点が第5図に対応する。1つのコイルに入る
磁束は曲線11のように変化するから、コイル4には、
曲線12のような内部誘起電圧が発生することになる。
誘起電圧が発生することは、ACリニアモータ番;成る
ことを示す。例えば、第6図のように誘起電圧の位相と
流す電流13の位相と番一致させれば、電源からモータ
に電力を送り込むことになり、移動方向に推力を発生さ
せることとなる。逆に第6図の誘起電圧位相12と逆位
相の電流を流すと電力はモータから電源に送られ減速方
向の推力を発生させる。磁束の変化する大きさと、誘起
電圧の位相とは、機械的な位置関係で定まるために。
可動子の相対位置を検出して、流す電流の方向を決めれ
ば、推力は第2図の左右いずれの方向にも可動できる。
又、電流の大きさを制御すると、推力をも制御できるこ
ととなる。
上の説明は、1つのコイルについて説明したが(I)式
に従うよう固定子歯のピッチを定めれば、任意の相数の
ACリニアモータが実現できる。例えば、3相とし3相
のインバータ、もしくは、3相のアンプを用い、可動子
の相対位置(磁極位[)を検出しながら各相の電流を流
せば、どのような位置においても推力を発生させること
が可能である。
しかし、1例として第7図(a)に示すように可動子1
が矢印Aの方向に進行し図に示す位置の場合、磁極P6
により可動子1は矢印Aの方向に進行するよう制御可能
である。しかし、第7図(b)に示す位置に来た場合、
従来例では逆トルクを生じ可動子に速度変動をあたえて
いた。しかし、第8図の磁極P6の上部に磁気センサ1
5なるホール素子、磁気抵抗効果素子、サーチコイル。
磁気変調可能ヘッド及びウィガンドワイヤ等を設は図示
しないがこの位置を検出する位置センサ、もしくは磁極
位置検出センサを用いて磁気センサ15の部分を通る磁
束16の方向と逆方向に磁束を生じるようにコイル4に
電流を流し制御することで、総磁束の和を零とすること
ができ可動子1に働く逆吸引力をほとんど零にする事が
可能である。尚、この磁気センサ15は、磁束16を検
出できる位置であればどこであっても良い。また、第8
図に示したブラシレスリニアモータタイプだけでなく、
リニアステップモータ等に応用できる事は言うまでもな
い。ただし、リニアステップモータにおいては、磁極歯
が1つだけでなく複数個の歯に前記制御ができるように
制御コイルを巻くか、もしくはステップ駆動用コイルを
用いて電流を流して制御でき前記可動子1が端部の磁極
P6からはずれる場合に生じる逆吸引力を低減するよう
制御でき、第9図(1)に示す従来時の速度変動曲線か
ら(2)、(3)に示す速度変動の極めて小さい速度変
動曲線を得ることができる。
第10図を用いて具体的に説明する。
構成は可動子1及び磁極P2〜P6、磁極位置検出セン
サ16、位置検出センサ171分配器18、演算回路1
9、インバータINV、直流電源ync及びコイル4か
らなる。動作について説明する。磁極検出センサ16は
、可動子1の磁極の位置を検出し分配器18により演算
回路19を介してインバータINVにコイル4のどの相
に電流を流すかを指令する。また1位置センサ17は可
動子1が図に示す位置に来たことを光、磁気、接点等の
スイッチを用いて検出し、演算回路19に可動子1が磁
極P6をはずれた事を知らせる。このとき磁気センサ1
5は固定子2内に設けた磁石5により励磁されている磁
極P6を通る磁束16を検出し、演算回路19に伝達す
る。演算回路19は、磁気センサ15からの磁束信号を
もとに磁極P6の相もしくは、磁極P6と同相のコイル
4に磁石5により励磁されている磁極P6を通る磁束1
6の方向とは逆向きに磁束を発生するような電流を流す
ようにインバータINVに指令する。
以上の動作を行うことにより磁極P6を通る磁束16を
ほとんど零にし、磁束16が通ることによる磁極P6が
可動子1を吸引しようとする力を低減する。
第11図に実際制御を行った場合の磁極P6のコイル4
に流れる電流波形について説明する。図は、可動子1が
固定子端部の磁極P6をはずれるまでの磁極P6のコイ
ル4を流れる電流IP6で、OFF点は可動子1が磁極
P6をはずれる点である。
’r、=’l’、+’r、 ・・・・・・ (1)T1
は磁極P6のコイル4に流れる電流による力でT、は、
磁石5により励磁される力である。
前記制御は、可動子1に働く力T1を零となるように制
御電流■。FFを流し、電極P6のコイル4に流れる電
流による力T、と磁石5により励磁される力T、の和を
零としようとするものである。
ただし、磁石5による力T、は可動子1と磁極P1〜P
6の位置により決まり外部からは制御不可能であるため
磁極P6のコイル4に流れる電流IP6を制御し、(1
)式を満たそうとするものである。尚、従来は、磁極P
6のコイル4に流れる電流Ip6を制御していなかった
ので(1)式が零になっておらず多少なりとも可動子1
に逆トルクを生じさせていた。本発明によれば、第11
図に示した、可動子1が磁極P6をはずれるOFF点に
おいて、逆トルクとなる磁極P6の磁束を磁気センサ1
5により検出し、また、位置センサ17を用いて磁極P
6の磁束を打ち消すような電流工。1を流すことで可動
子1に働く逆トルクを低減し、可動子1の速度変動を極
めて小さくでき制御性向上の効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、可動子が固定子の磁極からはずれる磁
極に磁気センサを設は制御することで速度変動を低くし
、省エネルギーの効果がある。また他の効果として制御
性向上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は、リニアモータの進行方向と平行な横
断面図、第3図は、リニアモータの進行方向と垂直な縦
断面図、第4図、第5図、第7図(a)、(b)、第8
図はりニアモータ可動子の横断面図、第6図は、誘起電
圧、磁束変化、電流位相を示した図、第9図は、時間−
速度変動曲線を示す図、第1O図は、制御ブロック図、
第11図は、1相の電流波形図である。 ■・・・可動子、P1〜P6・・・磁極、4・・・コイ
ル、5・・・磁石’、”) 15・・・磁気センサ、1
61極位置検出センサ、17・・・位置検出センサ、1
8・・・分配器、TNV・・・インバータ、19・・・
演算回路。 勝2ω 第3圀 寮4図 竪S国 察9 口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、長手方向に一定のピッチで磁性体よりなる複数の歯
    状で凹凸の磁極歯を有する可動子と、前記可動子に僅か
    な空隙を保って対向した磁性体よりなる複数個の磁極を
    有する固定子、可動子を固定子に設けた永久磁石により
    励磁するコイルからなる構造のりニアモータにおいて、
    磁気センサを設けてその信号により前記固定子に設けた
    磁極の磁束を打ち消す様に制御する事を特徴とするりニ
    アモータ。 2、特許請求の範囲第1項において、前記磁気センサに
    ホール素子を用いた事を特徴とするりニアモータ。 3、特許請求の範囲第1項において、前記可動子歯が固
    定子磁極歯からはずれる場合においてのみ前記固定子磁
    極の磁束を打ち消す様に制御する事を特徴とするりニア
    モータ。 4、特許請求の範囲第3項において、前記可動子歯が固
    定子磁極歯からずれる位置を検出するために位置検出セ
    ンサを設けたことを特徴とするりニアモータ。
JP59108404A 1984-05-30 1984-05-30 リニアモ−タ Pending JPS60255088A (ja)

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JP59108404A JPS60255088A (ja) 1984-05-30 1984-05-30 リニアモ−タ

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JP59108404A JPS60255088A (ja) 1984-05-30 1984-05-30 リニアモ−タ

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JPS60255088A true JPS60255088A (ja) 1985-12-16

Family

ID=14483892

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59108404A Pending JPS60255088A (ja) 1984-05-30 1984-05-30 リニアモ−タ

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JP (1) JPS60255088A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102651599A (zh) * 2011-02-23 2012-08-29 株式会社安川电机 线性马达

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102651599A (zh) * 2011-02-23 2012-08-29 株式会社安川电机 线性马达

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