JPS61277362A - ３相リニア誘導子形同期モ−タ - Google Patents

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、３相リニア誘導子形同期モータの磁路鉄心の
積層および構成手段に関する。

〔従来技術と問題点） 先行する技術として、本発明者が開発した特願昭６０−
１７６９号（昭和６０年１月９日出願）がある。

この先行技術を３相リニア誘導子形同期モータについて
説明をしておく、 その構成を表わす斜視図を第１４図に示り一０第１５図
（ａ）は各相の着磁パターン図、（ｂ）は（ａ）に対応
した固定子歯の平面図である。

固定子３０は、一定の幅（歯幅）と高さく継鉄厚み）の
断面をもつ細長い磁性体３３を等間隔に、非磁性体３４
を介挿してサンドウィッチ状に固着し長手方向に対し直
角に多数配列して誘導子としたものである。

可動子２０は、３相トランスに使うＥ形コア（たとえば
、積層電機鋼板）２を用いて、この３本の足に３相（Ｕ
、Ｖ、Ｗ）の巻線１を施し、夫々のコアの断面図、つま
り固定子３０に対向面部には薄い板状の永久磁石４を貼
りつける。

そして、この可動子２０は、固定子３０に対し、３相（
Ｕ、Ｖ、Ｗ＞の巻線が長手方向に共に平行になるよう巻
装され、かつ板状磁石４と固定子３０の表面との空隙を
一定に保つように支持され、長手方向に移動できるよう
に案内される。

また、可動子永久磁石４は固定子３０の歯ピッチ（磁性
体３３の間隔）と同じ極対ピッチで、歯切方向と平行に
多極に着磁し、各３相の足の磁極ピッチは互いに（１／
３）極対ピッチずつ位相差が与えられている。

このように構成されているので、固定子３０の誘導歯３
３によって、Ｕ、Ｖ、Ｗ極の永久磁石４の磁束は互いに
通路を与えられて流れる。

各相磁極の位相差が１２０°　（電気角）なので、可動
子２０を動かすと各相巻線には互いに１２００差の磁束
が鎖交するので、３相誘起電圧を発生する。

逆に、各相に３相電流を通電すると３相同期モータとし
て動く。

しかして、１つの可動子鉄心２から両隣の他の可動子鉄
心２へのもれ磁束Φ１は、固定子鉄心３３を介して行な
われる。

その態様を第１６図の説明図に表わす。

ところで、可動永久磁石４間のもれ磁束は空隙磁束密度
を下げて、可動子への推力を減らすだけでなく、もれ磁
束の通路になる鉄心３３が磁気飽和しないように断面積
を増やす必要があるため、鉄心３３や永久磁石４の材料
を余分に必要とする無駄が大きい。

つまり、この先行技術では、可動子鉄心２は磁極ごとに
セパレートしていなくて、永久磁石４も一体の板状のも
ので、磁極（Ｎ、Ｓ）は着磁によってつくる構造であっ
た。このため、マイナス推力の原因になるもれ磁束が大
であった。

そこで本発明者は、誘導丁形同期モータの１つの可動子
鉄心から他の可動子鉄心へのもれ磁束をへらすため、可
動子鉄心を１極ごとに独立させ、極ピッチの大きいマシ
ンに適用できる大容量高速の同期モータを提案（昭和６
０年５月９日出願・実用新案願・同期モータ）した。

このリニア同期モータ（１相分）の構造を表わす斜視図
を第１７図に示す。

すべての図面において同一符号は同一もしくは相当部分
を表わす。

可動子２０の可動子鉄心２１，２２，２３．・・・はＥ
形コアをｖｉ層し、固定子３０に空隙を介して対向する
磁路断面部に永久磁石４の磁極を貼りっけ、単相の巻線
１を巻装して１相分をユニットとし、２相、３相または
多相分を一体に構成する。

そして、各相間はたとえば永久磁石４の極間すなわち磁
極ピッチの１／３程度のエアダクト（Ａｉｒｄｕｃｔ）
　１００を設け、各ユニット相互は非磁性体からなる適
宜の保持手段により連設され、可動子進行方向に順次配
列される。

また、可動子２０の進行方向に直角の平面で切ったとき
、リニアモータの断面におけるＥ形コアの真中の足に貼
りつけられる永久磁石４の磁極の極性は、両側の足につ
けられる永久磁石４の極性と逆になるようにし、かつ、
永久磁石４の極性は進行方向に隣接する鉄心で互いに逆
極性になるように配設される。

固定子３０は■形コアを積層し、１極分の厚さにまとめ
たものを、可動子の進行方向に沿って、可動子永久磁石
磁極の極対ピッチで直線状に配列したものである。

可動子鉄心２１．２３，２５．・・・には図示のような
磁束φが流れるが、可動子鉄心２２，２４゜・・・には
磁束φがほとんど流れない。ここで可動子２０が矢印の
方に１極ピッチ動くと、可動鉄心２２．２４．・・・に
逆極性の磁束φが流れて、可動子鉄心２１，２３．・・
・にはほとんど流れなくなる。

したがって、これらの可動子鉄心に共通に巻かれた巻線
１の鎖交磁束は可動子が１極ピッチ動くごとに反転し、
単相の同期モータとして働く。

この改良案における溝部もれ磁束の説明図を第１８図に
表わす。

改良案の構造では、もれ磁束φ１はエアダクト部分１０
０を横切らなければ流れられないので、従来のもれ磁束
φＬに比較して、非常に減ることがわかる。

しかしながら、この改良案は単相ユニットごとの積層構
造に対する手段であり、３相同期モータを形成するとき
、工費において難をまぬがれない。

〔発明の目的〕

ここにおいて本発明は、これまでの技術手段の難点を克
服し、大音けのリニアモータカー等に適用でき、効率、
力率、材料の利用率を向上させるどともに、簡単な構造
にした３相リニア誘導子形同期七−夕を提供することを
、その目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、固定子に電磁石
と誘導子をそして回転子に永久磁石を設けた形式、ある
いは固定子に電磁石と永久磁石をそして回転子に誘導子
をそなえた形式の回転モータを展開変形したもので、可
動子に永久磁石をそして固定子に誘導子と電磁石を設け
た形式、あるいは可動子に永久磁石と電磁石をそして固
定子に誘導子をそなえたりニアモータとし、鉄心の積層
構造に特長があり、永久磁石の使用舟を節減するととも
に、もれ磁束を減少させて推力を向上させ、低速から高
速までの広範囲の容量のモータをカバーできる３相リニ
ア誘導子形同期モータである。

〔実施例〕

本発明の一実施例における可動子の底面図を第１図に表
わし、固定子の上面図を第２図に示す。

永久磁石４と電磁石（継鉄２と巻線１で形成する）より
成る可動子２０を固定子３０の誘導子歯３３に対向する
キャップ面から、可動子および固定子を平面的にみてい
る。

第１図におけるＡ−Ａ’　、Ｂ−８’　、Ｃ−Ｃ’の断
面図を第３図、第４図、第５図に表わす。

Ａ−Δ’　、Ｂ−８’　、Ｃ−Ｃ’　断面は、図に示す
ように必要な磁路だけを継鉄２でつないでいる。

そして界磁をなす永久磁石４の磁極（ＮあるいはＳ）ピ
ッチの１７３ごとに鉄心２を積層し、微少なＴアダクト
１００を介して、積層鉄心２１．２１゜２２、・・・く
図示せず）をつみ重ねている。

すなわち、本発明はこうである。

可動子は進行方向に沿って継鉄２の上に直線状に一定の
ピッチで並べられた永久磁石４よりなる界磁を３列、並
行に配置し、相互の磁極起磁力の位相差を１２０°つま
り極対ピッチの１７３に設定し、固定子に対向して一定
の空隙を介して支持される。

この３列の界磁をカバーする幅ｄをもち、厚さｔを永久
磁石４の進行方向に沿った磁極幅とし、可動子の進行方
向に直角に、永久磁石４の極対ピッチで配列された磁性
体より成る誘導子を固定子とする。

このとき、永久磁石４の起磁力により、誘導子３３と継
鉄２を通って流れる磁束に鎖交するように巻線１を、継
鉄２側または誘導子３３側に溝を設けて巻装する。

このような３相リニア誘導子形同期モータにおいて、継
鉄２および誘導子３３鉄心の積層を磁極ピッチの１／３
をユニットとして行ない、永久磁石４の相互間にエアダ
ク１へを設けた手段である。

動作は、固定子３０に対し可動子２０が進行方向に動く
と、界磁永久磁石４の起磁力により、誘導子３３．継鉄
２を通って流れる磁束が各相コイルに対し、１２０°の
位相差をもって変化するので、３相同期七−タとして機
能する。

そしてこの一実施例の概念的正面図、斜視図を、第６図
（ａ）、（ｂ）に示す。

本発明゛の他の実施例における、電磁石と誘導子を固定
子とし、永久磁石を可動子とする同期モータを掲げる。

第７図は、可動子の固定子に対向する面つまり底面の平
面図である。

第８図、第９図、第１０図は第７図におけるＤ−Ｄ’　
、Ｅ−Ｅ’　、Ｆ−Ｆ’　に沿う断面図である。

３つのＵ、Ｖ、Ｗ相の巻線１をｉｌ！！導子３３に巻回
した固定子の可動子に対向する面をみた平面図を第１１
図に表わす。

永久磁石４の極対ピッチに対応づる誘導子３３の鉄心の
ｇ１層厚み等の形状寸法は第１図〜第５図に早発する。

第８図、第９図、第１０図に示した断面は、磁路として
必要な部分のみに継鉄２を用いている。

この継鉄２の磁束は電機子起磁力によって、大きく変動
するので、電機鉄板を用いて積層する必要がある。

Ｅ−Ｅ’断面（第９図）では、磁路長が他のＤ−Ｄ’断
面（第８図）やＦ−Ｆ’断面（第１０図）にくらべて少
し長くなるので、高さを少し大きくして、継鉄２内の起
磁力ドロップを伯のものに揃えている。

同−相内での永久磁石４のもれ磁束は、推力を下げるの
で、各継鉄積層ユニット間にエアダクト１００を設けて
、このもれ磁束の発生を防いでいる。

本発明の別の実施例の要部の概念図を第１３図に表わＪ
ｏ この別の実施例は可動子を永久磁石４（図示していない
）とし、固定子を誘導子３３と電磁石（＠線１および継
鉄２で形成する）からなる。

このリニアモータは可動子の進行方向に固定子を連結し
て長くすることが容易である。

この１台の固定子（３０３０３０ ａ′　　ｂ′　　ｃ’ ・・・・・・）長さを１区間として、この上に永久磁石
４を積載した車両が侵入すると、電磁巻線１ａ。

１　１　　・・・・・・に電流を流すという区間切替え
ｂ・　ｃ’ 制御ができる。

ところで、これまではりニアモータで説明したが、回転
モータ（アキシアルギヤツブおよびラジアルギャップ）
においても同様な磁気構造がとれる。

また、回転モータの円環状コイルの鉄心に対しても、こ
の構造がとれる。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、 イ）　従来の鉄心を隙間なしに積層した構造にくらべる
と、もれ磁束がへり、推力が大きくなる。

口）　磁束がすべて積層鋼板に沿って流れるので、鉄損
が減少するから、高周波・高速駆動が可能となる。

ハ）　永久磁石と鉄心の利用率が高くなるので、材料費
の節約になる。

二）　エアダクトが多いので、冷却が良い。

ホ）　エアダクトや鉄心隙間が増えるので電機子インダ
クタンスが低くなる。

へ）　従来のリニア同期機に比べると、構造が単純であ
るから、工費が安く、コストが下がる。

ト）　固定子を連結して非常に長くすることが容易であ
る。リニアモータカーに適する。

チ）　磁極ピッチをコイルピッチと関係なく、独立に設
定できるので、自由度が大きい。

す）　コイルの巻装は、ケーブルの敷設のような作業に
なり、建設費が安くなる。

ヌ）１１極ピツチを自由に大きくできるので、固定子、
可動子間のギャップもこれに比例して自由に設定できる
。

したがって、当該分野に寄与するとこる著しいと考える
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の可動子の底面図、第２図は
その固定子の上面図、第３図、第４図。 第５図は第１図のＡ−Ａ’　、Ｂ−８’　、Ｃ−Ｃ’の
断面図、第６図はこの一実施例の概念的正面図、第７図
は本発明の他の実施例の可動子の底面図、第８図、第９
図、第１０図は第７図のＤ−Ｄ’　。 Ｅ−Ｅ’　、Ｆ−Ｆ’　の断面図、第１１図はその固定
子の平面図、第１２図はその概念的正面図、第１３図は
本発明の別の実施例の要部の概念図、第１４図〜第１８
図は先行技術の説明図である。 １・・・巻線、２・・・鉄心、４・・・永久磁石、２０
・・・可動子、３０・・・固定子、３３・・・歯部、３
４・・・溝部。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　清第１図 第６図 第９図　　　　　　第１０図 第１５図 第１６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可動子は、 継鉄の上に直線上に一定のピッチで並べられた永久磁石
   を３列並行に配置し、相互の磁極起磁力の位相差を１２
   ０°である極対ピッチの１／３に設定する手段と、 前記永久磁石の起磁力により、固定子の誘導子と前記継
   鉄を通って流れる磁束に鎖交するように巻線を、前記継
   鉄または前記誘導子に巻装する手段と、 前記磁極ピッチの１／３をユニットとして行なう手段と
   、 前記永久磁石の進行方向の相互間にエアダクトを設ける
   手段と、 固定子に対向して一定の空隙を介し進行方向に可動自在
   に支持される手段と、 固定子は、 前記永久磁石の３列の界磁をカバーする幅をもち、その
   厚さは前記永久磁石の進行方向に沿つた磁極幅とし、前
   記可動子の進行方向に直角に、前記永久磁石の極対ピッ
   チで配列された磁性体より成る誘導子を設ける手段と、 をそれぞれ具備することを特徴とする３相リニア誘導子
   形同期モータ。