JPS6338949B2 - - Google Patents

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JPS6338949B2
JPS6338949B2 JP50236280A JP50236280A JPS6338949B2 JP S6338949 B2 JPS6338949 B2 JP S6338949B2 JP 50236280 A JP50236280 A JP 50236280A JP 50236280 A JP50236280 A JP 50236280A JP S6338949 B2 JPS6338949 B2 JP S6338949B2
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JP
Japan
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movable core
stator
core
strip
divided
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JP50236280A
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Japanese (ja)
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JPS57501707A (en
Inventor
Uikutooru Torifuonoitsuchi Berikofu
Anatoorii Domitorieuitsuchi Iurefu
Anatoorii Uradeimiroitsuchi Kororefu
Uradeimiiru Daniroitsuchi Kosenkofu
Reonido Uiachesurauoitsuchi Sukubii
Yuurii Iwan Marukofu
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.)
ODESUSUKII HORICHEFUNICHESUKII INST
Original Assignee
ODESUSUKII HORICHEFUNICHESUKII INST
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Publication date
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、電気機械に関し、より詳細には、
リニア電気モータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to electric machines, and more particularly,
Regarding linear electric motors.

(技術的背景) リニア電気モータはよく知られており、種々の
産業分野及び輸送において利用されている。この
ようなモータの主たる利点の中では、電気駆動シ
ステムから、回転運動を変形可能な別の運動に変
換するための機械的、水(油)圧的、及び類似の
中間装置を実質的に完全に除去する点が、注目さ
れている。このような配備によつて、全体として
駆動信頼性が増大する結果となり、現在の制御回
路の可能性を完全に利用することを許すが、この
可能性は、このような変換装置の現代の生産技術
レベルでは実現不可能である。
TECHNICAL BACKGROUND Linear electric motors are well known and used in various industrial fields and transportation. Among the main advantages of such motors are the virtually complete elimination of mechanical, hydraulic, and similar intermediate devices for converting rotary movement into deformable separate movements from electrical drive systems. The point of removal is attracting attention. Such an arrangement results in an overall increase in the drive reliability and allows the full utilization of the potential of current control circuits, which cannot be achieved with the modern production of such converters. This is not possible at a technical level.

しかしながら、リニア電気モータの開発に従事
している専門家、殊に電機子及び励磁巻線の結合
原理を利用している人々は、これらの活性材料の
使用度合が増大しているという問題に直面してい
る。
However, professionals engaged in the development of linear electric motors, especially those utilizing the coupling principle of armature and excitation windings, are faced with the problem of the increasing use of these active materials. are doing.

当該技術において知られているリニアモータ
(USSR発明者証第192895号、Int、Cl、HO2n、
1967年3月2日発行)の設計によれば、この問題
をある程度解決できる。該モータは、強磁性材料
でできた2つの平行条片によつて形成された磁気
コアをもつステータを含んでいる。各条片は条片
に沿つて一列に配置され一様に交互する凸部と凹
部を備えている。強磁性体条片は、一方条片の凸
部が他方条片の凸部と対面するよう配列されてい
る。該凸部はモータの主磁界に一定の形状を与え
るよう設計されており、この理由によつて、磁極
形成凸部として後述されよう。上述の条片間に
は、可動コアが配置され、このコアは、モータ
が、例えば工作機械で使用されている時、加工工
具を運転状態にセツトする。可動コアはまた、高
及び低透磁率をもつ交互する領域で構成されてい
る。
Linear motors known in the art (USSR Inventor's Certificate No. 192895, Int, Cl, HO2n,
(published on March 2, 1967), this problem can be solved to some extent. The motor includes a stator with a magnetic core formed by two parallel strips of ferromagnetic material. Each strip includes uniformly alternating protrusions and depressions arranged in a row along the strip. The ferromagnetic strips are arranged such that the convex portion of one strip faces the convex portion of the other strip. The protrusions are designed to give a certain shape to the main magnetic field of the motor, and for this reason will be referred to below as pole-forming protrusions. A movable core is arranged between the aforementioned strips, which core sets the processing tool into operation when the motor is used, for example, in a machine tool. The movable core is also comprised of alternating regions of high and low magnetic permeability.

ステータ磁気コアの各条片は、それらの間に配
置された励磁システムたる永久磁石をもちほぞ付
けされた積重ね電気鋼の形式で、構成されてい
る。これらの磁石は、外部励磁回路において直列
に連結されている、即ち、一方の磁石のN極は他
方の磁石のS極に向かつて対向配置されている。
これらの磁石によつて発生される起磁力は、互い
に一致して方向付けられ、可動コアを横断方向に
横切る。ステータの両磁気コア上には電機子巻線
が載置され、各巻線は等しい区分数を有する2つ
のコイルグループに分割されている。電機子巻線
数は任意である。
Each strip of the stator magnetic core is constructed in the form of stacked electrical steel sheets with excitation system permanent magnets arranged between them. These magnets are connected in series in an external excitation circuit, ie the north pole of one magnet is placed oppositely to the south pole of the other magnet.
The magnetomotive forces generated by these magnets are directed in unison with each other and transversely across the movable core. Armature windings are mounted on both magnetic cores of the stator, each winding being divided into two coil groups having an equal number of sections. The number of armature windings is arbitrary.

上述したリニア電気モータの配列は、銅の多大
の節約という明らかな利点を有している一方、低
透磁率の可動コア領域に対向して位置する電機子
巻線の活性側部分に電流が廻り流れるもののけん
引力の発生には寄与しないため効率が悪いという
問題を生じる。
While the linear electric motor arrangement described above has the obvious advantage of significant copper savings, the current is directed to the active part of the armature winding located opposite the low permeability moving core region. This causes the problem of poor efficiency because it does not contribute to the generation of traction force for the flowing object.

その上、回転形及びリニア形のステツプモータ
は、これらが利用の基礎を置いている顕著な反作
用的電磁力により特徴付けられる。しかしなが
ら、このような力の存在は、例えば、低速度領域
における金属加工生産プロセスに悪影響を与え
る。この特徴は、一般的にはDC又はACリニア電
気モータが機械ストロークに沿つて顕著な極性構
造をもつ場合に典型的に表われ、リニアモータに
より発生される電磁的けん引力に対して主磁界の
線に縦方向短絡が存在する場合に明白になる。
Moreover, rotary and linear step motors are characterized by significant counteracting electromagnetic forces on which they are based. However, the presence of such forces has a negative impact on metalworking production processes, for example in the low speed region. This characteristic is typically manifested when DC or AC linear electric motors have a pronounced polar structure along the machine stroke, and the main magnetic field is This becomes evident when there is a longitudinal short in the line.

(発明の開示) この発明は、反作用的電磁力の除去により、特
に低速範囲内で、けん引力の均一性、従つて可動
コア運動の均一性の増大を確実するような設計の
リニア電気モータを提供するという目的に基礎を
置いている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a linear electric motor of a design that ensures increased uniformity of the traction force and thus uniformity of the moving core motion, especially in the low speed range, due to the elimination of counteracting electromagnetic forces. It is based on the purpose of providing.

この目的は次のようにして達成される:即ち、
強磁性材料よりなる二つの条片に、それぞれ長さ
方向に凹凸部が交互に形成された列を高さ方向に
複数列形成したステータ磁気コアと、空隙部の低
透磁率領域により高透磁率領域が上下に複数に区
分され、ステータ磁気コアの条片間に配置された
可動コアと、励磁巻線と、ステータの磁気コアと
対向する可動コアの両側部にそれぞれ等数のター
ンを有して配置される電機子巻線、とより成るリ
ニア電気モータにおいて、ステータ条片の凹凸部
が交互に長さ方向に形成された列数を可動コアの
高透磁領域の上下の区分数と等しい列数にすると
共に、高さ方向に凸部と凹部とを交互に各条片上
に形成し、一方の条片の凸部に対向して他方の条
片の凹部が配置され、可動コアは、複数に区分さ
れた高透磁領域の各部分に、ステータ条片に対面
する両側の活性側部上で、かつ可動コアの運動方
向と垂直な方向に同軸に複数列の溝を設けて電機
子巻線を載置すると共に、高透磁領域の中央部の
上下面にステータの長さ方向に沿つて凹所を設け
てH形に形成励磁巻線を可動コアの中央部に形成
した凹所に配置し、ステータの両側の対向する上
下の凸部3に直交し、かつ可動コアの上下に複数
に区分された高透磁領域を通る経路を閉磁路とす
る主磁束を発生させ、主磁束と電機子電流とによ
り、ステータの両側の条片凸部方向の主磁束と直
交する方向に可動コアを駆動し、電機子巻線の1
ターンの枝路間の距離は、ステータの凸部の幅に
等しくなるように可動コアのステータに対向する
一方の活性側部上の溝内に載置されている。
This objective is achieved in the following way:
The stator magnetic core is made of two strips made of ferromagnetic material, each with multiple rows in the height direction of which uneven parts are formed alternately in the length direction, and high magnetic permeability due to the low magnetic permeability region of the air gap. The region is divided into a plurality of upper and lower parts, and has a movable core disposed between the strips of the stator magnetic core, an excitation winding, and an equal number of turns on both sides of the movable core facing the stator magnetic core. In a linear electric motor consisting of an armature winding arranged in such a manner that the number of rows in which the irregularities of the stator strips are formed alternately in the longitudinal direction is equal to the number of upper and lower sections of the high magnetic permeability region of the movable core. In addition to the number of rows, convex portions and concave portions are alternately formed on each strip in the height direction, and the concave portion of one strip is arranged opposite to the convex portion of the other strip, and the movable core is A plurality of rows of grooves are provided coaxially in each portion of the divided high magnetic permeability region on both active sides facing the stator strips and in a direction perpendicular to the direction of motion of the movable core, so that the armature In addition to placing the winding, recesses are provided along the length direction of the stator on the upper and lower surfaces of the central part of the high magnetic permeability region to form an H shape.A recess in which the excitation winding is formed in the central part of the movable core. It generates a main magnetic flux whose closed magnetic path is perpendicular to the opposing upper and lower convex parts 3 on both sides of the stator and passes through high magnetic permeability regions divided into a plurality of upper and lower parts of the movable core. and armature current drive the movable core in a direction perpendicular to the main magnetic flux in the direction of the convex strips on both sides of the stator, and one of the armature windings
The turns are seated in grooves on one active side facing the stator of the movable core such that the distance between the branches is equal to the width of the protrusion of the stator.

可動コアを2つの等しい部分に分割し、各部分
に分離励磁巻線を載置するのが便宜である。
It is expedient to divide the movable core into two equal parts and place a separate excitation winding in each part.

可動コアを3つの部分に分割して側方にある各
部分の活性側部の面積が各ステータ条片の凸部の
面積と同一関係にあり、モータは可動コアの中央
部分内に配置された1つの励磁巻線を有するよう
にするのが有利である。
The movable core is divided into three parts, the area of the active side of each lateral part is in the same relationship with the area of the convex part of each stator strip, and the motor is arranged in the central part of the movable core. It is advantageous to have one excitation winding.

リニアモータの上述の構成は、モータにより発
生される電磁的けん引力に沿つて主磁界線を短絡
することにより、反作用的電磁力をモータ中で除
去することができる。この結果主けん引力の変動
が顕著に減少し、それによつて均一なモータ運動
を増大する。モータの均一な運動は、モータが低
速度域内で動作する場合(金属加工プロセスの終
了、精密位置決め)に、特に必要である。
The above-described configuration of a linear motor allows reactionary electromagnetic forces to be eliminated in the motor by shorting the main magnetic field lines along the electromagnetic traction force generated by the motor. This results in a significantly reduced variation in the main traction force, thereby increasing uniform motor movement. Uniform movement of the motor is especially necessary when the motor operates within a low speed range (finishing metal working processes, precision positioning).

(この発明を遂行するための最良の形態) この発明のリニア電気モータは、ステータ磁気
コアが強磁性体材料からなる2つの等距離条片に
より形成されるステータを有する。これらの条片
の表面は、互いに対面し、一様に交互に形成され
る等幅の凸部と凹部を備えている。ステータ磁気
コア条片間には、電機子巻線と励磁巻線を備える
可動コアが位置している。電機子巻線は、電機子
の活性面により発生される電磁力が等しくなるよ
うに構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The linear electric motor of the present invention has a stator in which the stator magnetic core is formed by two equidistant strips of ferromagnetic material. The surfaces of these strips face each other and are provided with uniformly alternating protrusions and depressions of equal width. A movable core with an armature winding and an excitation winding is located between the stator magnetic core strips. The armature windings are configured such that the electromagnetic forces generated by the active surfaces of the armature are equal.

第1図に示されたこの発明の1つの実施例によ
れば、ステータ磁気コアの強磁性体1,2は、モ
ータ磁極ピツチτに等しい幅をもち磁極を形成す
る凸部3及び凹部4(第2図)を備えている。可
動コア5はステータに沿つて2つの等しい部分
6,7に分割されている。
According to one embodiment of the invention shown in FIG. 1, the ferromagnetic bodies 1, 2 of the stator magnetic core have a convex portion 3 and a concave portion 4 ( (Fig. 2). The movable core 5 is divided along the stator into two equal parts 6, 7.

可動コアの運動方向Fと直角な面で、ステータ
と対向する両側部には、電機子巻線配置用の溝8
を備える。図の理解を容易にするために、溝8は
第1図においてのみ示される。コアの両部分6,
7に設けられた溝8は各活性側部上のステータに
沿う長さ方向に複数列設けられており、各コアの
それぞれの溝は同一直線上、即ち同軸に配置され
ている。電機子巻線9は、各々がコアの一方の活
性側部に共通であるように溝8内に区分して載置
される。
Grooves 8 for arranging armature windings are provided on both sides facing the stator in a plane perpendicular to the moving direction F of the movable core.
Equipped with To facilitate understanding of the figures, groove 8 is only shown in FIG. 1. Both parts of the core 6,
The grooves 8 in 7 are arranged in a plurality of rows along the length of the stator on each active side, with the respective grooves in each core being colinear, i.e. coaxial. The armature windings 9 are placed in sections in the grooves 8 such that each is common to one active side of the core.

例えば、第1図の例においては、ステータに対
向したコアの両側部にそれぞれ8本の溝を形成
し、各側部には4巻線が配置されている。ここ
で、巻線の1区分(即ち1ターン)の枝路間の距
離は、第3図の破線に示すようにステータの凸部
の幅3に等しく設定する。
For example, in the example shown in FIG. 1, eight grooves are formed on each side of the core facing the stator, and four windings are arranged on each side. Here, the distance between the branches of one section (that is, one turn) of the winding is set equal to the width 3 of the protrusion of the stator, as shown by the broken line in FIG.

コア上に励磁巻線を配置するために、その各部
分には縦方向の溝11が設けられて各コア部分に
H型形状を与える。
In order to arrange the excitation winding on the core, each part thereof is provided with a longitudinal groove 11 giving each core part an H-shaped shape.

可動コアの構成は、磁極を形成する凸部3の数
と相互位置を決定する。この発明のこの実施例に
おいては、強磁性体1,2の長さ方向に可動コア
の区分数と等しい列数の凹凸部が形成された条片
を有し、この凹凸部は各列で凹凸部が交互に配置
されると共に、一方の列の凸部は他方の列の凹部
と対向配置されている。凸部3の各列はコアの対
応する部分6,7のレベルに位置する。更に、こ
の発明のモータの重要な特徴は、一方の条片の凸
部に対向して他方の条片の凹部が配置される点に
ある。第3図に示すように一つの凸部の高さが、
各コア6,7の電機子巻線9の活性導体の長さlδ
に等しく選定されることには注意すべきである。
凸部3の両列間の高さに沿つて計測される距離、
及び各凸部の厚さは隔離磁束許容値から決定さ
れ、既知の規則に従つて10〜15δに等しくなされ
るが、ここで、δは、可動コア活性平面と磁極形
成凸部面の間の一方側の非磁性空隙の大きさであ
る。
The configuration of the movable core determines the number and mutual position of the protrusions 3 forming the magnetic poles. In this embodiment of the invention, the ferromagnetic bodies 1 and 2 have a strip in which a number of rows of concave and convex portions equal to the number of sections of the movable core are formed in the length direction. The portions are arranged alternately, and the protrusions in one row are arranged to face the recesses in the other row. Each row of protrusions 3 is located at the level of a corresponding portion 6, 7 of the core. Furthermore, an important feature of the motor of the present invention is that the convex portion of one strip is opposed to the concave portion of the other strip. As shown in Figure 3, the height of one convex part is
The length of the active conductor of the armature winding 9 of each core 6, 7 lδ
It should be noted that the selection is made equal to .
The distance measured along the height between both rows of convex parts 3,
and the thickness of each convexity is determined from the isolation flux tolerance and is made equal to 10-15δ according to known rules, where δ is the distance between the moving core active plane and the pole-forming convex surface. This is the size of the nonmagnetic air gap on one side.

可動コアの部分6,7は変位なしに互いに上下
して配置され、両者間の距離はまたhに等しい。
可動コアはこの例では二つの部分に区分されてお
り、両者間の空隙部分には透磁率が低い領域、電
機子巻線および励磁巻線が巻回されているコア部
分は透磁率が高い領域と形成し、高透磁率領域と
低透磁率領域とが交互に配置されている。電機子
巻線9の区分は、可動コアの両部分6,7に共通
になつており、、これによつて各部分毎に電機子
巻線を巻回する場合よりも銅消費の減少が生じ
る。
The parts 6, 7 of the movable core are arranged one above the other without displacement, the distance between them also being equal to h.
In this example, the movable core is divided into two parts: the gap between them is a region with low magnetic permeability, and the core region around which the armature winding and excitation winding are wound is a region with high magnetic permeability. , and high magnetic permeability regions and low magnetic permeability regions are arranged alternately. The division of the armature winding 9 is common to both parts 6, 7 of the moving core, which results in a reduction in copper consumption compared to winding the armature winding separately for each part. .

第3図は第2図の線―に沿つた図であり、
励磁巻線10の磁界内における電機子巻線9の区
分12の配列を略図的に示している。磁束φ0は、
区分12の上部分(凸部に対向)を通じて直角方
向に進み、条片1の下部分を斜めに通過し、そし
て、可動コアの下部分7(凸部に対向)に直角方
向に入る。
Figure 3 is a diagram along the line - in Figure 2,
The arrangement of the sections 12 of the armature winding 9 in the magnetic field of the excitation winding 10 is schematically shown. The magnetic flux φ 0 is
It passes perpendicularly through the upper part of the section 12 (opposite the protrusion), passes obliquely through the lower part of the strip 1 and enters the lower part 7 of the movable core (opposite the protrusion) in a perpendicular direction.

即ち、第1図の破線で示したように、主磁束の
方向は、ステータの条片に形成された凸部に対し
ては直角方向に、可動コアの二つの高透磁領域に
対してはある角度をもつた方向に形成されてい
る。そして、主磁束は可動コアの二つの高透磁領
域と条片の凸部との重なり合う面積に比例して凸
部に集中し、可動コアの移動につれて、電機子巻
線9の各区分の磁束結合の変化が零から最大値迄
連続的に生起される。
That is, as shown by the broken line in FIG. 1, the direction of the main magnetic flux is perpendicular to the protrusions formed on the strips of the stator, and is perpendicular to the two high permeability regions of the movable core. It is formed in a direction with a certain angle. Then, the main magnetic flux is concentrated on the convex portion in proportion to the overlapping area between the two high magnetic permeability regions of the movable core and the convex portion of the strip, and as the movable core moves, the magnetic flux of each section of the armature winding 9 Changes in coupling occur continuously from zero to a maximum value.

第3図では、慣例的な装置と対比して、磁束
φ0が電機子巻線9の1つの同一区分12を2回
進行し、これによつて、電磁力は従来技術の装置
におけるのと同一であるが主磁束φ0の2分の1
の大きさをもつこの区分の起磁力を得ることがで
きるということが分る。このことによつて、モー
タの磁性材の消費を削減することができる。
In contrast to the conventional arrangement, in FIG . Same but half of main magnetic flux φ 0
It turns out that it is possible to obtain the magnetomotive force of this division with the magnitude of . This makes it possible to reduce the consumption of magnetic material in the motor.

上述した実施例によるリニア電気モータは次の
ように動作する。
The linear electric motor according to the embodiment described above operates as follows.

位置ピツクアツプにより制御される電気機械的
或いは半導体整流子を使用することによつて、電
機子巻線9を横切る電流が提供される(第1図)。
励磁巻線10は、コアの運動方向Fに垂直な平面
内で閉じている主磁束φ0を発生するように接続
されている(第2図の破線)。電機子巻線電流と
主磁束φ0の間の相互作用によりモータのけん引
力が発生し、この作用のもとでコアは正の方に変
位し始める。電気機械的或いは半導体整流子は可
動コアの運動過程において電機子巻線9内の電流
方向のスイツチングを行い、上の列の強磁性体凸
部3の領域に位置する導体内においては、誘導体
が同一方向に移動する時、電流が一方の方向を維
持し、一方下の列の凸部3の領域に位置する導体
内においては、方向が反対であるようにする。モ
ータの逆転はDCモータ用に使われている慣例的
な方法を用いることにより達成される。
Current across the armature winding 9 is provided by using an electromechanical or semiconductor commutator controlled by a position pickup (FIG. 1).
The excitation winding 10 is connected so as to generate a main magnetic flux φ 0 that is closed in a plane perpendicular to the direction of movement F of the core (dashed line in FIG. 2). The interaction between the armature winding current and the main magnetic flux φ 0 generates the traction force of the motor, and under this action the core begins to be displaced in the positive direction. The electromechanical or semiconductor commutator switches the direction of the current in the armature winding 9 during the movement of the moving core, and in the conductor located in the area of the ferromagnetic convexes 3 of the upper row, the dielectric When moving in the same direction, the current maintains one direction, while in the conductors located in the region of the protrusions 3 of the lower row the direction is opposite. Reversing the motor is accomplished using conventional methods used for DC motors.

第4図に示されるこの発明の別の実施例による
と、可動コアはステータに沿う非磁性空隙によつ
てコアの高さに沿つて3つの部分13〜15に分
割される。中央部分14と両側方にある部分1
3,15は2つの電機子巻線9を備える。図で分
るように、1方の巻線9は可動コアの1方の活性
側部に対し共通であり、他方の巻線9はコアの他
方の活性側部に対し共通である。コアの中央部分
14の高さは側方にある各部分13,15の高さ
の2倍である。電機子巻線9は、リニアDCモー
タの任意の慣例的な巻線と同様に構成され、位置
ピツクアツプとして制御される半導体或は電気機
械的整流子に接続される。ただ限定されること
は、これら各巻線のいくつかの区分の活性導体が
モータ磁極ピツチに等しく距離で互いに離れて配
置される必要があるということである。
According to another embodiment of the invention shown in FIG. 4, the movable core is divided into three sections 13-15 along the height of the core by a non-magnetic air gap along the stator. Central part 14 and parts 1 on both sides
3 and 15 are provided with two armature windings 9. As can be seen, one winding 9 is common to one active side of the moving core and the other winding 9 is common to the other active side of the core. The height of the central part 14 of the core is twice the height of the lateral parts 13,15. The armature winding 9 is constructed like any conventional winding of a linear DC motor and is connected to a semiconductor or electromechanical commutator which is controlled as a position pickup. The only limitation is that the active conductors of the several sections of each of these windings must be spaced apart from each other by a distance equal to the motor pole pitch.

可動コアのこのような構成はまた、ステータの
磁気コアの設計を決定する。前述の実施例におけ
るのと同じく、これらの磁気コアは磁極形成凸部
を備えた2つの強磁性条片1,2である。しかし
ながら、これらの凸部16〜18は、高さに沿つ
てそして可動コアの対応部分13〜15に対向し
て、3列に交互に凹部19が配置され凸部16〜
18の長さ方向の幅は、凹部のそれに同じく、や
はりモータ磁極ピツチに等しく、高さは、対向し
て配置された可動コアの部分の高さに対応する。
それ故、各凸部16,18の面積は凸部17の面
積の半分に等しい、磁極形成凸部の残りの寸法及
び空隙の寸法は前述のように選定される。
This configuration of the moving core also determines the design of the stator's magnetic core. As in the previous embodiment, these magnetic cores are two ferromagnetic strips 1, 2 with pole-forming ridges. However, these protrusions 16-18 are arranged with recesses 19 arranged alternately in three rows along the height and opposite the corresponding parts 13-15 of the movable core.
The longitudinal width of 18, like that of the recess, is again equal to the motor pole pitch, and the height corresponds to the height of the oppositely disposed portions of the movable core.
Therefore, the area of each convex portion 16, 18 is equal to half the area of convex portion 17, and the remaining dimensions of the pole-forming convex portions and the dimensions of the air gap are selected as described above.

注目されるべきことは、可動コアの堅固さを確
実にするために、コアの3つの部分全部の端面が
非強磁性体ジヤンパ(図示せず)によつて締め付
けられていることである。
It should be noted that the end faces of all three parts of the core are clamped by non-ferromagnetic jumpers (not shown) to ensure the rigidity of the moving core.

励磁巻線20は、可動コアの中央部分14を囲
み、前述の実施例と同様に縦方向の溝21内に載
置される。この巻線はこの図において破線で示さ
れたように閉じる磁束を発生する。
The excitation winding 20 surrounds the central part 14 of the movable core and is placed in a longitudinal groove 21 as in the previous embodiment. This winding generates a magnetic flux that closes as indicated by the dashed line in this figure.

上述の実施例に従つて構成されたモータは主と
して前述したものと同様に動作するけれども、次
の事項に注意が払われなければならない。
Although a motor constructed according to the embodiments described above operates largely as described above, the following considerations must be taken into account.

励磁巻線20は破線で示される磁束φ0を発生
する。ステータに対する可動コアの相対位置の函
数として制御される整流子は、同名の磁極を形成
する中央列凸部17に対向する位置の電機子巻線
導体に同一方向電流を確証する。
The excitation winding 20 generates a magnetic flux φ 0 indicated by the dashed line. The commutator, which is controlled as a function of the relative position of the moving core with respect to the stator, establishes the same direction of current in the armature winding conductors at positions opposite the center row ridges 17 forming the eponymous magnetic poles.

電機子巻線区分の巾はモータ磁極ピツチに等し
い故に、電流方向を対立させた導体は反対極性の
磁極に対向して位置する。従つて、電機子巻線9
の活性側部に影響を及ぼすけん引力は、同一側に
方向付けられる。考慮中の実施例モータにおける
磁束の短絡通路と前述のものにおけるそれの比較
から分ることは、磁束が同一であれば強磁性体条
片の厚さは2分の1に減少できるということであ
る。
Since the width of the armature winding section is equal to the motor pole pitch, conductors with opposing current directions are located opposite poles of opposite polarity. Therefore, the armature winding 9
The traction forces affecting the active side of are directed to the same side. A comparison of the short-circuit path of the magnetic flux in the example motor under consideration with that in the one described above shows that the thickness of the ferromagnetic strip can be reduced by a factor of two if the magnetic flux is the same. be.

考慮中の実施例のモータ寸法の増大は、高さに
関しては僅少であり、非磁性空隙の10〜15倍にな
つている。励磁巻線20の体積は、前述した実施
例のモータにおける励磁巻線の総体積を超過せ
ず、磁力線の長さの増大によりいくらか低減され
る。
The increase in motor dimensions for the embodiment under consideration is slight in terms of height, amounting to 10-15 times that of the non-magnetic air gap. The volume of the excitation winding 20 does not exceed the total volume of the excitation windings in the motors of the previously described embodiments and is somewhat reduced due to the increased length of the magnetic field lines.

発明者達により遂行された調査によれば、この
発明のリニアモータの鋼の消費は、回転DC電気
モータと同様に主磁界磁力線を短絡する原理を用
いた従来技術の構造におけるものに比べておよそ
6分の1以下になるということが実証される。こ
れらの調査で、典形的な例において毎分数mmオー
ダの均一なリニア変位速度が得られるという事実
により、反作用力が最少化されるということがわ
かる。
According to the research carried out by the inventors, the steel consumption of the linear motor of the present invention is approximately equal to that in the construction of the prior art using the principle of short-circuiting the main magnetic field lines, similar to rotating DC electric motors. It has been demonstrated that the reduction in energy consumption is less than one-sixth. These investigations show that reaction forces are minimized due to the fact that uniform linear displacement rates, on the order of a few mm per minute in typical examples, are obtained.

(工業利用性) この発明は、工業機構の往復運動及び直線変位
を意図される電気駆動装置に使用できる。この発
明は、広範囲速度制御が作業要素の比較的大きい
変位で要求される場合に、例えば、工作機械技
術、運輸の分野において、及び工業用ロボツトや
マニピユレータ用に設計された電気駆動装置に対
して、最大の利点を示すことができる。
Industrial Applicability The invention can be used in electric drives intended for reciprocating and linear displacement of industrial mechanisms. The invention is suitable for electric drives designed for example in the field of machine tool technology, transportation and for industrial robots and manipulators when wide range speed control is required with relatively large displacements of work elements. , can show the greatest advantage.

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

この発明は、添付した図面を参照してその実施
例に関してより詳細に説明されるが、その図面
中、第1図は、この発明のリニア電気モータの構
造的線図を示し、第2図は、第1図の線―に
沿つて取られた断面図を示し、第3図は、第2図
の線―に沿つた図でこの発明のリニア電気モ
ータのステータの一つの磁気コアを示し、第4図
は、この発明のモータの別の実施例の構造的線図
を示し、第5図は、第4図の線―沿つた図を
示し、第6図は、第5図と同様の上面図を示す。
The invention will be explained in more detail with respect to embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows a structural diagram of the linear electric motor of the invention, and FIG. , FIG. 3 shows a magnetic core of one of the stators of the linear electric motor of the invention in a view along the lines of FIG. 2, and FIG. 4 shows a structural diagram of another embodiment of the motor of the invention, FIG. 5 shows a view along the line of FIG. 4, and FIG. A top view is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 強磁性材料よりなる二つの条片に、それぞれ
長さ方向に凹凸部が交互に形成された列を高さ方
向に複数列形成したステータ磁気コアと、 空隙部の低透磁率領域により高透磁率領域が上
下に複数に区分され、ステータ磁気コアの条片間
に配置された可動コアと、 励磁巻線と、 ステータの磁気コアと対向する可動コアの両側
部にそれぞれ等数のターンを有して配置される電
機子巻線、 とより成るリニア電気モータにおいて、 ステータ条片の凹凸部が交互に長さ方向に形成
された列数を可動コアの高透磁領域の上下の区分
数と等しい列数にすると共に、高さ方向に凸部と
凹部とを交互に各条片上に形成し、一方の条片の
凸部に対向して他方の条片の凹部が配置され、 可動コア5は、複数に区分された高透磁領域の
各部分に、ステータ条片に対面する両側の活性側
部上で、かつ可動コアの運動方向と垂直な方向に
同軸に複数列の溝8を設けて電機子巻線9を載置
すると共に、高透磁領域の中央部の上下面にステ
ータの長さ方向に沿つて凹所11を設けてH形に
形成し、 励磁巻線10を可動コアの中央部に形成した凹
所11に配置し、ステータ1,2の両側の対向す
る上下の凸部3に直交し、かつ可動コアの上下に
複数に区分された高透磁領域を通る経路を閉磁路
とする主磁束を発生させ、主磁束と電機子電流と
により、ステータの両側の条片凸部方向の主磁束
と直交する方向Fに可動コアを駆動し、 電機子巻線9の1ターンの枝路間の距離は、ス
テータの凸部の幅に等しくなるように可動コアの
ステータに対向する一方の活性側部上の溝8内に
載置されることを特徴とする、リニア電気モー
タ。 2 可動コアは2つの等しい部分6,7に分割さ
れ、そして、 各部分上に分離励磁巻線10が載置されること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載された
リニア電気モータ。 3 可動コアは、3つの部分13〜15に分割さ
れて側方にある各部分13,15の活性側部の面
積が中央部分の活性側部の面積の半分に等しくな
るようされており、 ステータの各条片の凸部16〜18の面積が同
一の関係にあり、そして、 モータが、可動コアの中央部分14上に配置さ
れた励磁巻線10を備える ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載さ
れたリニア電気モータ。 4 励磁巻線10は、可動コアの運動方向Fに垂
直な平面内で閉じている主磁束を発生するように
配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載されたリニア電気モータ。 5 励磁巻線により発生される主磁束は、条片の
凸部と可動コアの高透磁率領域とが重なり合う面
積に比例して該凸部に集中するように構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載されたリニア電気モータ。
[Scope of Claims] 1. A stator magnetic core comprising two strips made of ferromagnetic material, each having a plurality of rows in the height direction in which concave and convex portions are alternately formed in the length direction; The high magnetic permeability area is divided into a plurality of upper and lower parts according to the magnetic permeability area, and the high magnetic permeability area is divided into a plurality of upper and lower parts, and is divided into a movable core placed between the strips of the stator magnetic core, an excitation winding, and a high permeability area on both sides of the movable core facing the stator magnetic core. In a linear electric motor consisting of an armature winding arranged with an equal number of turns, the irregularities of the stator strips alternate in the number of rows formed in the length direction in the high magnetic permeability regions of the moving core. The number of rows is equal to the number of upper and lower sections of the strip, and convex portions and concave portions are formed alternately on each strip in the height direction, so that the convex portion of one strip is opposed to the concave portion of the other strip. The movable core 5 is arranged in each part of the high magnetic permeability region divided into a plurality of sections, and a plurality of movable cores 5 are arranged coaxially in a direction perpendicular to the direction of motion of the movable core on both active sides facing the stator strips. Rows of grooves 8 are provided to place armature windings 9, and recesses 11 are provided along the length direction of the stator on the upper and lower surfaces of the central portion of the high permeability region to form an H-shape for excitation. The winding 10 is arranged in a recess 11 formed in the center of the movable core, and a high-transparent wire is arranged in a recess 11 formed in the center of the movable core, and is perpendicular to the opposing upper and lower convex portions 3 on both sides of the stators 1 and 2, and is divided into a plurality of sections above and below the movable core. A main magnetic flux whose path passing through the magnetic region is a closed magnetic path is generated, and the main magnetic flux and armature current drive the movable core in a direction F perpendicular to the main magnetic flux in the direction of the strip convex portions on both sides of the stator. It is ensured that the child winding 9 is placed in the groove 8 on one active side facing the stator of the movable core so that the distance between the branches of one turn is equal to the width of the protrusion of the stator. Features a linear electric motor. 2. A linear electric motor according to claim 1, characterized in that the movable core is divided into two equal parts 6, 7, and a separate excitation winding 10 is placed on each part. . 3. The movable core is divided into three parts 13 to 15 such that the area of the active side of each side part 13, 15 is equal to half the area of the active side of the central part, and the stator The areas of the protrusions 16 to 18 of each strip are in the same relationship, and the motor comprises an excitation winding 10 arranged on the central part 14 of the movable core. A linear electric motor as described in paragraph 1. 4 The excitation winding 10 is arranged so as to generate a main magnetic flux that is closed within a plane perpendicular to the moving direction F of the movable core. electric motor. 5. The main magnetic flux generated by the excitation winding is configured to concentrate on the convex portion in proportion to the area where the convex portion of the strip and the high magnetic permeability region of the movable core overlap. A linear electric motor according to claim 1.
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