JPS62118755A

JPS62118755A - 交流式直線移動型電動機

Info

Publication number: JPS62118755A
Application number: JP25583085A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Amamiya; 洋一雨宮; Masatoyo Sogabe; 曽我部　正豊; Kazuyuki Kumagai; 熊谷　和志
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1985-11-16
Filing date: 1985-11-16
Publication date: 1987-05-30

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〕本発明は交流式直線移動型電動機（以下Ａ　ＣＩＪニア
モータと称する）に関する。本発明によるＡＣリニアモ
ータは、例えば工作機械を駆動するのに用いられる。

〔従来の技術〕

従来形のＡＣリニアモータにおいては、例えば第７図（
ａ）、　（ｂ）に示されるように固定子（または電機子
）７１および電機子（または固定子）７２はそれぞれ平
板状に構成されている。同期式を例にとって説明すると
、固定子７１は１３Ｔｆｆ性＃材料からなる基板７３内
に複数のコイルユニット７４がそれぞれ電機子７２の移
動方向に所定の間隔を有して埋設された構成を有し、一
方、電機子７２は非磁性材料からなる基板７５の同定子
７１側に複数の永久磁石７６と複数のコーク７７とが電
機子７２の移動方向に交互に配列された構成を有してお
り、この場合永久磁石７６はコイルユニット７４に対し
て同期するように配列されている。

第７図（８１，（ｂｌに示されるような平板状の固定子
７１および電機子７２をＡＣリニアモータとして機能さ
せる場合には、固定子７１側の基板７３を固定のテーブ
ル等に同定し、電機子７２側の基板７５を固定のガイド
（図示せず）に移動自在に固定し、コイルユニット７４
に三相交流電流を供給することにより発生する移動磁界
と該三相交流電流との間の電流力作用を利用して、矢印
で示されるような相対移動により出力が電機子７２より
取り出されるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来形におけるＡ　ＣＩＪニア
モータにおいては、電機子の移動行程の全領域にわたっ
て該電機子と固定子との間のギャップｄを所定値に維持
する必要があり、特に工作機械のように高精度の制御が
要求されるような場合には該ギャップ値の所定値への維
持はより一層厳密に行われる必要がある。従って、電機
子および固定子の組立に際してはかなりの広い領域にわ
たってギャップを所定値に維持する必要があるため困難
性が伴い、また電機子および固定子の取付けに際しては
高精度のガイド、テーブル等を必要とし、しかも手間を
要し、強いては取付は精度を低下させてしまうという問
題があった。

また、電機子の移動方向にわたって均一の推力を得るた
めには、コイルユニットの配設間隔が一定になる様管理
する必要があり、このことは、上述した組立の際の困難
性をより一層助長するものである。さらに、大きな推力
を得るためには、コイルユニットの数を増加させる必要
があり、このことが、モータの大形化を招くという問題
もあった。

本発明の目的は、上述した従来形における問題点に鑑み
、電機子および固定子の組立を比較的簡単にすると共に
、その取付は作業および手間を簡素化して取付は精度の
低下を防止し、推力の均一化を図ることができるＡＣリ
ニアモータを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、金属からなる棒状構造体と、該棒状構
造体の軸方向に移動可能に該棒状構造体を囲繞し、透磁
性の外部筒体の内周面に環状の透磁性のコアと交流電源
に接続され得る環状のプリント型コイルとが交互に配列
された筒状構造体とからなり、該棒状構造体および筒状
構造体のいずれか一方を固定子とし、軸方向の相対移動
により出力が取り出されるようになっているＡＣリニア
モータが提供される。

〔作　用〕

本発明によるＡＣリニアモータにおいては、固定子およ
び電機子が環状の構成要素の組合せからなる円筒９円柱
状構成であるため、組立を簡単に行うことができる。ま
た取付けに際しては、棒状構造体を固定子とした場合に
は該棒状構造体のみを固定すればよく、棒状構造体を電
機子とした場合には筒状構造体はテーブル等に同定し、
棒状構造体についてはガイドを用いることなく単にリニ
アボールベアリング等により簡単に軸支することができ
るため、取付は作業とその手間が大幅に簡素化され、ま
た取付は精度の低下を防１トすることもでき、さらにプ
リント型コイルを使用することにより、コイルユニット
の配設間隔の管理が容易となるため、推力の均一化を図
ることができ、また、プリント型コイルを薄くすればモ
ータの小形化を図ることもできる。

〔実施例〕第１図には本発明の一実施例としての同期式ＡＣリニア
モータの主要部、すなわち電機子および固定子、が断面
的に示され、第２図には同じ主要部が斜視的に示される
。

固定子１０は外部筒体１１、複数の環状のコア１２、お
よび複数の環状のプリント型コイル１３〜１８で構成さ
れている。外部筒体１１は透磁性材料（軟鋼）からなり
、プリント型コイル１３〜１８は所定の内径を有し、か
つ外部筒体１１の内部に嵌入され得るように形成されて
いる。コア１２は透磁性材料（軟鋼）からなり、好適に
はプリント型コイル１３〜１８と同じ内径を有し、かつ
外部筒体１１の内部に嵌入され得るように形成されてお
り、さらにその外周面上には軸方向に沿って溝部（図示
せず）が設けられており、この溝部はプリント型コイル
１３〜１８の接続用通路あるいは三相交流の電源供給用
通路として利用される。

外部筒体１１、コア１２およびプリント型コイル１３〜
１８は予め個別に製造されており、その組立に際しては
、外部筒体１１の内部に７個のコア１２とプリント型コ
イル１３〜１８とを交互に配列し、かつプリント型コイ
ル１３〜１８のそれぞれの２本のリード線をコア１２の
溝部を通して外部に導出させ、最後に焼きばめ等により
両端のコア１２を外部筒体１１に接着させる。このよう
にして、固定子１０は簡単に組立てられる。

一方、電機子２０はシャフト２１、複数の環状のヨーク
２２、および複数の環状の永久磁石２３゜２４．２５．
２６．−・・・・・−で構成されている。シャフト２１
は非磁性材料からなり、ヨーク２２は固定子ｌＯの内径
よりわずかに小さい外径を有し、かつシャフト２１の外
周面と嵌合し得るように形成されている。永久磁石２３
．２４．２５．２６゜・−・−・−・−は好適にはヨー
ク２２と同じ外径を有し、かつシャフト２１の外周面と
嵌合し得るように形成されている。ヨーク２２および永
久磁石２３．２４゜２５．２６．−・−・−のそれぞれ
の長さについては、該永久磁石の位置がコイルユニット
の各位置と同期するように予め決められている。

シャフト２１、ヨーク２２および永久磁石２３゜２４．
２５，２６．−・・−は予め個別に製造されており、そ
の組立に際しては、シャフト２１の外周面にヨーク２２
と永久磁石２３，２４，２５．２６゜−・−・・とを交
互に配列し、かつ永久磁石はその極性方向が交互に変わ
るように配列し、最後に電機子２０の必要とされる′移
動行程の範囲外において焼きばめ等によりヨーク２２を
シャフト２１に接着させる。このようにして、電機子２
０は簡単に組立てられる。この場合、ヨーク２２は１つ
おきにＮ極、Ｓ極に磁化される。

第１図および第２図に示されるような円筒１円柱状の固
定子１０および電機子２０をＡＣリニアモータとして機
能させる場合には、固定子ｌＯを固定のテーブル等に固
定し、電機子２０をその両端部においてリニアボールベ
アリング（図示せず）等により軸支し、プリント型コイ
ル１３〜１Ｂに三相交流を供給する。この場合、プリン
ト型コイル対１３および１６．１４および１７．１５お
よび１８はそれぞれ三相交流（第３図参照）の各相Ｕ、
Ｗ、Ｖに接続され、各プリント型コイル対は第４図ない
し第６図に示されるようにそれぞれのプリント型コイル
に流れる電流の向きが互いに逆向きとなるようにそれぞ
れのリード線が外部接続される。

次に、第１および第２図に示されるＡＣリニアモータの
動作について第３図ないし第６図を参照しながら説明す
る。

まず、第４図（ａ）に示される位置関係において各プリ
ント型コイル１３〜１８に第３図に示される三相交流が
供給されているものとする。ｔ、の時点において、プリ
ント型コイル（＋Ｕ）１３にはＵ＝１．すなわち１００
％の電流が流れており、プリント型コイル（−Ｗ）１４
にはＷ＝−−１すなわち５０％の電流が流れており、プ
リント型コイル電流が流れており、゛以下同様に、プリ
ント型コイル（−Ｕ）１６には一１００％の電流が、プ
リント型コイル（＋Ｗ）１７には一５０％の電流が、プ
リント型コイル（−Ｖ）１８には５０％の電流が、それ
ぞれ流れている。すなわち、プリント型コイル１３〜１
８に流れる電流は第４図（ｂ）に示されるように階段状
の波形Ａとなり、この波形Ａを全体的に均したものが破
線で示される波形Ｂである。

この電流波形Ｂにより発生する磁界は、ｈ電流分布と位
相的に９０°偏移した波形Ｃで表わされる。

一方、永久磁石２４〜２６により発生する磁界は波形り
で表わされる。従って、第４閉山）に示される波形Ｃお
よびＤの相対的位置関係から明らかなように、波形ＤＯ
８極は波形ＣのＳ極から斥けられ、かつ波形ＣのＮ極に
吸引され、波形りのＮ極は波形ＣのＮ極から斥けられる
ため、結果的に固定の波形Ｃに対して移動可能な波形り
は矢印で示されるように右方に移動する。このようにし
て第５図（ａｌに示されるような位置関係に移る。なお
、実際には、電機子２０の移動はコイル１３〜１８によ
る電流波形Ｂと該電流波形による磁界波形Ｃとの電流力
作用により引き起こされるものであり、第４図から第６
図までは説明を簡単にするための例示を示すものである
。

次にｔ２の時点においては、プリント型コイル１３〜１
８に流れる電流、該電流を均したもの、この均された電
流により発生する磁界、および永久磁石２４〜２６によ
り発生する磁界はそれぞれ第５図（ｂ）において波形Ａ
、Ｂ、Ｃ，Ｄで表わされる。波形ＣおよびＤの相対的位
置関係から明らかなように、波形りは矢印で示されるよ
うに右方に移動する。このようにして第６図（ａ）に示
されるような位置関係に移る。

次にｔ、の時点においては、プリント型コイル１３〜１
８に流れる電流、該電流を均したもの、この均された電
流により発生する磁界、および永久磁石２５〜２７によ
り発生する磁界はそれぞれ第６図（ｂ）において波形Ａ
、　Ｂ、　Ｃ，Ｄで表わされる。従って、波形Ｃおよび
Ｄの相対的位置関係から明らかなように、波形りは矢印
で示されるように右方に移動する。

上述した説明から明らかなように、各プリント型コイル
１３〜１８に三相交流を供給することにより電機子２０
を直線的に移動させることが可能となる。

なお、第１および第２図に示されるＡＣリニアモータは
同期式の場合を例にとうて説明したが、それに限らず誘
導式の場合にも適用することができる。この場合には、
第１図に示される構成において非磁性のシャフト２１の
代わりに透磁性のシャフトが、永久磁石２３，２４．２
５．２６・−−一−−−・の代わりに導電体が、それぞ
れ使用される。また誘導式の場合には、環状の導電体と
環状のヨークの配置はプリント型コイル１３〜１８に同
期させる必要はない。

また、第１図および第２図に示されるＡＣリニアモータ
においては、説明の簡単化のためプリント型コイルが６
個の場合について説明したが、それに限らず、本発明の
ＡＣリニアモータの構成から明らかなようにプリント型
コイルの数に制約がないことはもちろんである。また、
コアおよび、プリント型コイルは個別に製造するものと
したが、外部筒体内部に配する前に一体化させてもよい
。

この場合にはコイルユニッ、トの配設間隔の管理がさら
に容易となる。

さらに、第１図および第２図に示されるＡ　Ｃ＋Ｊニア
モータにおいては、シャフトの周囲にヨークおよび永久
磁石を交互に配列する構成としたが、それに限らず、例
えば永久磁石のみで構成してもよい。この場合には環状
の永久磁石が互いに隣接する構成となり、該永久磁石の
長さの選定に際しては、プリント型コイルによって発生
される磁束と該永久磁石によって発生される磁束とが同
期するように配慮する必要がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、固定子および電機子の組立を簡単に行
うことができ、また取付は作業とその手間を大幅に簡素
化することが可能となり、取付は精度の低下防止および
推力の均一化、モータの小形化にも寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての同期式ＡＣリニアモ
ータの主要部を示す断面図、第２図は第１図に示されるＡＣリニアモータの斜視図、第３図は三相交流の波形図、第４図（ａ）、　（ｂ）、第５図（ａ）、　（ｂ）およ
び第６図（ａ）。（ｂｌは第１図に示されるＡＣリニアモータの動作を説
明するための図、第７図（ａ）、　（ｂ）は従来形のＡＣリニアモータを
示す図、である。１０・・・同定子、　　　１工・・・外部筒体、Ｉ２・
・・コア、　　　１３〜１８・・・プリント型コイル、
２０・・・電機子、　　　　２１・・・シャフト、２２
・・・ヨーク、２３．２４，２５，２６．−−−−−・−１・・・永久
磁石。藝１　ロｎ＠２国

Claims

【特許請求の範囲】１、金属からなる棒状構造体と、該棒状構造体の軸方向
に移動可能に該棒状構造体を囲繞し、透磁性の外部筒体
の内周面に環状の透磁性のコアと交流電源に接続され得
る環状のプリント型コイルとが交互に配列された筒状構
造体とから成り、該棒状構造体および筒状構造体のいず
れか一方を固定子とし、軸方向の相対移動により出力が
取り出されるようになっている交流式直線移動型電動機
。２、前記棒状構造体が、非磁性材料からなるシャフトと
、該シャフトの外周面に交互に配列された環状の透磁性
体と環状の永久磁石とからなり、前記環状のプリント型
コイルに対して同期するように磁束を発生する、特許請
求の範囲第１項記載の電動機。３、前記棒状構造体が、透磁性材料からなるシャフトと
、該シャフトの外周面に交互に配列された環状の透磁性
体と環状の導電体とからなっている、特許請求の範囲第
１項記載の電動機。４、前記棒状構造体が、非磁性材料からなるシャフトと
、該シャフトの外周面に配設された環状の永久磁石とか
らなり、前記環状のプリント型コイルに対して同期する
ように磁束を発生する、特許請求の範囲第１項記載の電
動機。