WO2007040009A1

WO2007040009A1 - リニア同期モータ及びリニアモータアクチュエータ

Info

Publication number: WO2007040009A1
Application number: PCT/JP2006/317520
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Kaneshige; Taro Miyamoto; Akihiro Unno
Original assignee: Thk Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2007-04-12
Also published as: US7888827B2; JP4993609B2; CN101278467A; JPWO2007040009A1; DE112006002589T5; US20090127939A1; CN101278467B

Abstract

　三相交流電流を移動子のコイルに通電した際に、各相により発生する推力の均一化を図って推力変動を可及的に小さくすることが可能なリニア同期モータを提供するものであり、Ｎ極及びＳ極が直線状に交互に配列された固定子マグネット(4)と、この固定子マグネット(4)と対向すると共に、三相交流電流の通電に伴って移動磁界を発生させ、前記固定子マグネット(4)に対して推力を及ぼす移動子(5)とから構成され、前記移動子(5)は、前記交流電流の相数の自然数倍となる数の歯(52)が配列されたコア部材(50)と、各歯(52)に対して巻かれると共に前記交流電流のいずれかの相が通電されるコイル(51)とから構成されており、前記コア部材(50)に具備された複数の歯(52)のうち、当該コア部材(50)の両端の歯(52)に巻回したコイル(51)に通電される交流電流のｕ相、ｗ相に対応した歯(52)の先端は、残余のｖ相の歯(52)の先端よりも前記固定子マグネット(4)に向けて突出している。

Description

明細書

リニア同期モータ及びリニアモータァクチユエータ

技術分野

[0001] 本発明は、例えば一般搬送機械や工作機械等の直線案内部に駆動手段として利用され、直線的に案内される可動体に対して推力やブレーキ力を与えるリニアモータにかかり、詳細には、コア部材に卷回したコイルに対して交流電流を通電し、前記コァ部材とマグネットとの間に生じる磁気吸引力を推力として利用するリニア同期モータの改良に関する。

背景技術

[0002] 一般搬送機械や工作機械において、テーブル等の可動体を直線的に往復動させる手段としては、推力発生源としてリニアモータを用いた所謂リニアモータァクチユエータが知られている。最も一般的なリニアモータァクチユエータとしては、ベッドゃコラム等の固定部上に一対のリニアガイドを用いて前記可動体を往復動自在に支承すると共に、リニアモータを構成する固定子及び可動子を互いに対向するようにして固定部及び可動体に夫々取り付けたものが知られている（特開平 10— 290560号公報等 )。具体的には、前記固定部に対してリニアガイドの軌道レールを配設すると共に該軌道レールと平行にリニアモータの固定子を取り付ける一方、前記可動体にはリニアガイドのスライダ及びリニアモータの移動子を取り付け、可動体側のスライダを軌道レールに組み付けることによって前記可動体を固定部上で往復動自在に支承すると共に、固定部側の固定子と可動体側の移動子とを互いに対向させるようにして、る。

[0003] リニアモータとしてはその駆動方式の違いにより種々のタイプが存在する力代表的なものとしては、コイルに対して複数相の交流電流を通電して使用する所謂リニア同期モータがある（特開 2003— 070226号公報、特開平 8— 205514号公報等)。このリニア同期モータは、 N極及び S極が直線状に交互に配列されて界磁を発生させる固定子マグネットと、前記交流電流の通電によって固定子マグネットの磁極の配列方向に沿った移動磁界を発生させる移動子とから構成されており、移動子が発生させる移動磁界と固定子マグネットが発生させる界磁との間に磁気吸引力または磁気反発力が生じ、これによつて移動子と固定子マグネットとを相対的に移動させる推力が発生するようになって!/、る。

[0004] 前記移動子は鉄等の強磁性体カゝら形成されたコア部材を具備するタイプと具備しないタイプとが存在する力発生推力の点では前者のタイプが有利である。かかるコァ部材には前記交流電流の相数の自然数倍となる数の歯が前記固定子マグネットと対向するように設けられている。これらの歯には前記コイルが卷回されており、コイルに通電すると各歯が電磁石となり、前記固定子マグネットを構成する各磁極との間に磁気吸引力又は磁気反発力が生じる。例えば三相交流電流は位相が 120度ずっ異なる u相、 V相、 w相の 3つの交番電流力形成されているので、前記コア部材の一端の歯には u相、次の歯には V相、更に次の歯には w相というように、一連の歯に卷回されたコイルに対して位相が 120度ずつ異なる交番電流を順次通電していくと、あたかもコア部材の一端に位置する歯力他端に位置する歯に向けて磁界が移動しているかのような現象を生じる。これが前述した移動磁界であり、この移動磁界と固定子マグネットとの協働によって移動子と固定子マグネットとの間に推力が作用する。

特許文献 1：特開平 10— 290560号公報

特許文献 2 :特開 2003— 070226号公報

特許文献 3：特開平 8 - 205514号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ここで、コア部材の歯と固定子マグネットの磁極との間に作用する磁気吸引力の大きさは、力かる歯を通る磁束密度によって異なったものとなり、磁束密度が高いほど前記磁気吸引力は大きくなる。従って、本来はコア部材の各歯を通る磁束密度が均等であれば、位相の異なる U相、 V相、 W相の交番電流を一連の歯に対して通電した際に、均一な推力が生じる答である。

[0006] し力し、コア部材の両端に位置している 2本の歯については、夫々の片側にのみ別の歯が隣接しており、両側に別の歯が隣接していないことから、これら 2本の歯を通る磁束密度はこれら以外の歯を通る磁束密度よりも低くなる傾向にある。従って、三相交流電流を構成する u相、 V相、 w相のうち、 u相をコア部材の一端の歯に、 w相をコァ部材の他端の歯に対応させた場合、前述の如く各歯に卷回したコイルに対して三相を通電して推力を発生させると、 V相に起因して発生する推力が U相及び W相に起因して発生する推力よりも若干強くなり、推力に周期的なバラツキが発生してしまうといった問題点があった。

[0007] また、コア部材の両端に位置する 2本の歯を通る磁束密度がこれら以外の歯を通る磁束密度よりも低いことから、強磁性体力なるコア部材を固定子マグネットに対して移動させた際に、コギング 'トルクが局所的に変動してしまい、これによつても移動子と固定子マグネットとの間の推力が変動してしまうといった問題点もあった。

[0008] 従来はこのような推力変動の問題点に対し、歯の配列ピッチの変更、歯厚さ又は歯幅の変更などによって対応を図ってきた力これらの対策はコイルを収容するスロット空間（互いに隣接する 2歯の間の空間）の減少等につながり、コイルの卷数の減少から大幅な推力の低下を招き易、と、つた問題点もあった。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、複数の相から構成される交流電流を移動子のコイルに通電した際に、各相により発生する推力の均一化を図り、それにより推力変動を可及的に小さくすることが可能なリユア同期モータを提供することにある。

[0010] 前記目的を達成する本発明のリニア同期モータは、 N極及び S極が直線状に交互に配列されて界磁を発生させる第 1の部材と、この第 1の部材と間隙を保って対向すると共に、複数相の交流電流の通電に伴って前記磁極の配列方向に沿った移動磁界を発生させ、前記第 1の部材に対して推力を及ぼす第 2の部材と、から構成されている。また、前記第 2の部材は、前記交流電流の相数の自然数倍となる数の歯が配列されたコア部材と、このコア部材の各歯に対して巻かれると共に前記交流電流のいずれかの相が通電されるコイルとから構成されてヽる。前記コア部材に具備された複数の歯のうち、当該コア部材の両端の歯に卷回したコイルに通電される交流電流の相に対応した歯の少なくとも 1本の先端は、残余の歯の先端よりも前記第 1部材に向けて突出している。

[0011] 例えば、三相交流 (u相、 V相、 w相）を例にとって説明すると、前記コア部材の一端の歯に卷回したコイルには u相力他端の歯に卷回したコイルには w相が通電されること〖こなる。この場合、 V相のコイルが卷回された歯の先端は U相及び W相のコイルが卷回された歯の先端よりも前記第 1の部材力離間させ、 u相及び w相のコイルが卷回された歯の先端を V相のコイルが卷回された歯の先端よりも第 1の部材に向けて突出させるのである。

[0012] このように構成すると、 u相に対応する一乃至複数の歯、 V相に対応する一乃至複数の歯、 w相に対応する一乃至複数の歯を夫々グループとして考えた場合に、各グループの磁束密度を平均化することができる。そのため、交流電流を通電した際の推力変動を可及的に小さくすることが可能となる。また、コア部材を搭載した第 2の部材を第 1の部材に対して移動させた際に生じるコギング 'トルクの局所的変動も抑えることができ、この点においても推力変動を可及的に小さくすることが可能となる。

[0013] また、前記第 1の部材は固定子としても、あるいは移動子としても差し支えない。第 1 の部材を固定子とするのであれば、第 2の部材が移動子となり、また、第 1の部材を移動子とするのであれば、第 2の部材が固定子となる。もっとも、第 2の部材はコイルを具備して移動磁界を発生させるものであるから、第 2の部材を固定子とすると、コア部材及びコイル部材を固定子である第 1の部材のストローク範囲にわたって設ける必要があり、第 2の部材の組み立てが面倒なものとなる。従って、第 2の部材の組立を容易なものにするといった観点力もすれば、第 1の部材を固定子とするのが好ましい図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明のリニア同期モータを適用したリニアモータァクチユエ一タの第 1の実施の形態を示す斜視図である。

[図 2]図 1に示したリニアモータァクチユエータを軌道レールの長手方向と直交する方向に沿って切断した縦断面図である。

[図 3]図 1に示したリニアモータァクチユエータにおけるボール無限循環路を示した平面断面図である。

[図 4]図 1に示したリニアモータァクチユエータに使用されて!/、るスぺーサベルトを示す平面図である。 [図 5]図 1に示したリニアモータァクチユエータに使用されて!/、るスぺーサベルトを示す側面図である。

[図 6]図 1に示したリニアモータァクチユエータにおける移動子及び固定子マグネットを軌道レールの長手方向に沿って切断した縦断面図である。

[図 7]コア部材の各歯を通る磁束 Φの様子を簡略的に示した図である。

[図 8]軌道レール上における固定子マグネットの配列形態の他の例を示す平面図である。

[図 9]本発明のリニア同期モータを適用したリニアモータァクチユエータの他の実施の形態を示す概略図である。

符号の説明

[0015] 1 · · ·軌道レール、 2· · ·可動体、 3· · ·テーブル構造体、 3a, 3b…スライダ、 3c…結合天板、 4…固定子マグネット、 5…移動子、 10· · ·固定ベース部、 11 · · ·側壁部、 30· · · ベアリング部、 31 · · ·天板部、 50· · ·コア部材、 51…コイル、 52…歯

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、添付図面に沿って本発明のリニア同期モータを詳細に説明する。

[0017] 図 1は本発明のリニア同期モータを搭載したリニアモータァクチユエータの一例を示すものである。このリニアモータァクチユエータは、チャネル状に形成された軌道レール 1と、制御対象である可動体を搭載すると共に前記軌道レール 1に沿って移動自在なテーブル構造体 3と、前記軌道レール 1に配設された固定子マグネット 4と、前記テーブル構造体 3に搭載されると共に前記固定子マグネット 4と相まってリニア同期モータを構成する移動子 5とから構成されており、前記テーブル構造体 3に搭載された移動子 5のコイルを励磁することによって該テーブル構造体 3を軌道レール 1に沿つて推進し、所定の位置に停止させることができるように構成されて、る。

[0018] 前記軌道レール 1は図示外のボルトによってベッド等の固定部に取り付けられる固定ベース部 10を有すると共に、この固定ベース部 10から立ち上がった一対の側壁部 11 , 11を有し、これら固定ベース部 10及び側壁部 11によって囲まれた空間が凹溝状の案内通路 12となっている。前記テーブル構造体 3はこの案内通路 12に沿つて往復動する。また、案内通路 12に面した各側壁部 11の内側面には上下に 2条のボールの転動溝 13が形成されており、このボール転動溝 13は軌道レール 1の長手方向に沿って形成されて！ヽる。

[0019] 一方、前記テーブル構造体 3は、前記軌道レールの案内通路内に配置されると共にこの案内通路内を自在に往復動する一対のスライダ 3a, 3bと、これらスライダ 3a, 3bを所定の間隔をおいて相互に連結する結合天板 3cとから構成されている。かかる結合天板 3cは長辺を軌道レール 1の長手方向に合致させた略長方形状に形成されており、長手方向の両端部には軌道レール 1の案内通路 12内に位置しているスライダ 3a, 3bが夫々固定される一方、結合天板 3cそれ自体は前記スライダ 3a, 3bに搭載されて軌道レール 1の案内通路 12の外側に位置している。また、前記結合天板 3c に固定された一対のスライダ 3a, 3bの間には前記移動子 5が設けられており、かかる移動子 5は結合天板 3cから吊り下げられて軌道レール 1の案内通路 12内に位置している。

[0020] 図 2は前記軌道レール 1及びスライダ 3a, 3bの断面図を示すものである。前記スライダ 3a, 3bは略矩形状に形成されて、軌道レール 1の案内通路 12内に配置されているが、少なくとも一部が軌道レール 1の案内通路 12から外部へ突出しており、軌道レール 1の側壁部 11の上端よりも上方に位置する頂面には前記結合天板 3cの取付面 33が形成されている。このスライダ 3a, 3bはボール 6が循環する無限循環路を左右二列ずつ、計四列備えており、各無限循環路が軌道レール 1の側壁部 11に形成されたボール転動溝 13に対応して、る。

[0021] 図 3は前記スライダのボール無限循環路を示す平面図である。前記スライダ 3a, 3b は、金属製ブロック力もなるベアリングレース 34と、前記スライダ 3の移動方向に関してべァリングレース 34の前後両端面に固定される一対の合成樹脂製エンドキャップ 3 5とから構成されている。各無限循環路は、前記べアリングレース 34の外側面に形成された負荷転動溝 36と、この負荷転動溝 36と平行にベアリングレース 34に形成されたボール戻し孔 37と、前記エンドキャップ 35に形成された U字状の方向転換路 38とから構成されており、多数のボール 6が荷重を負荷しながら軌道レール 1のボール転動溝 13とべアリングレース 34の負荷転動溝 36との間を転動するように構成されている。また、負荷転動溝 36を転走し終えたボール 6は一方のエンドキャップ 35の方向転換路 38に進入して荷重力も解放された後、無負荷状態でボール戻し孔 37を転動し、更に他方のエンドキャップ 35の方向転換路 38を転動することにより、再度べァリングレース 34の負荷転動溝 36へ循環するようになっている。尚、ボール戻し孔 37を無負荷状態のボール 6が転動すると、かかるボール戻し孔 37の内周面とボール 6とが接触し、騒音が発生してしまうことから、ボール戻し孔 37の内周面は合成樹脂によつて被覆されている。

[0022] 上記ボール 6は、図 4及び図 5に示すように、合成樹脂から形成された可撓性のスぺーサベルト 7に所定の間隔で配置されており、このスぺーサベルト 7と共にスライダ 3a, 3bの各無限循環路に組み込まれる。このスぺーサベルト 7には互いに隣接するボール同士を離隔させるようにして間座部 70が設けられており、これらボール 6が無限循環路内を循環しながら互いに接触するのを防止している。また、前後する一対の間座部 70の間にはボール 6の収容孔が形成され、そこにボール 6が収容されている。これにより、スライダ 3a, 3bが軌道レール 1の案内通路 12内を高速で移動しても、無限循環路内におけるボール同士の接触音が生じないことから、スライダ 3a, 3bの高速移動に伴う騒音の発生を抑えることができる他、無限循環路内におけるボール 6 の蛇行が防止され、軌道レール 1に対するスライダ 3a, 3bの円滑な移動、ひいてはテーブル構造体 3の円滑な移動が確保されている。

[0023] このように構成されたスライダ 3a, 3bは、ボール 6を介して前記軌道レール 1の一対の側壁 11 , 11の間に挟み込まれるようにして該軌道レール 1の案内通路 12内に配置されており、ボール 6が軌道レール 1のボール転動溝 13を転動することで、かかる軌道レール 1の長手方向に沿って自在に往復動することができるようになって!/、る。このとき、軌道レール 1は案内通路 12を取り囲むようにしてチャネル状に形成されていることから極めて剛性が高ぐまた、前記テーブル構造体 3も一対のスライダ 3a, 3bによって案内されて、ることから軌道レール 1に対して高、剛性を備えており、かかるテ一ブル構造体 3を軌道レール 1に沿って高精度に往復動させることができるものである。

[0024] 次に、リニア同期モータを構成する固定子マグネット及び移動子について説明する [0025] 前記固定子マグネット 4は、図 1に示されるように、軌道レール 1の固定ベース 10上に配設され、前記スライダ 3a, 3bが往復動する案内通路 12に面している。すなわち、力かる固定ベース 10が固定子マグネット 4のヨークとして機能している。各固定子マグネット 4は永久磁石からなり、軌道レール 1の長手方向に沿って N極及び S極が所定のピッチで交互に配列されている。これら固定子マグネット 4は軌道レール 1の案内通路 12内におけるスライダ 3a, 3bの移動方向と平行に配列されて、る必要があり、このことから軌道レール 1の固定ベース 10上にはボール転動溝 13と平行に凹溝 14 が形成され、前記界磁マグネット 4はこの凹溝 14に嵌まり込むようにして軌道レール 1 に固定されている。

[0026] 一方、図 6は、テーブル構造体に取り付けられた移動子 5と前記固定子マグネット 4 との位置関係を軌道レール 1の長手方向に沿って示した縦断面図である。かかる移動子 5は、前記結合天板 3c対してボルト 39で固定されるコア部材 50と、このコア部材 50に巻き回されたコイル 51と力も構成されている。前記コア部材 50には軌道レール 1の長手方向に沿って所定のピッチで複数のスロットが形成されており、全体として櫛歯状に形成されている。この電機子コア 50には前後にスロットが形成された歯 52 が 12本形成されており、前記コイル 51は各スロットを埋めるようにしてコア部材 50の各歯 52に巻き回されている。これら 12本の歯 52に対し、前記コイル 51は（u , u , u

1 2 3

, u )、（v , v , v , v )、（w , w , w , w )の 3ネ目に卷カれており、これら 3ネ目のコィノレ 5

4 1 2 3 4 1 2 3 4

1に対して三相交流の u相、 V相、 w相の各電流を通電して励磁することにより、移動子 5と固定子マグネット 4との間に吸引磁力及び反発磁力が発生し、前記移動子 5を搭載したテーブル構造体 3に対して軌道レール 1の長手方向に沿った推力又はブレ一キカを作用させることができるようになつている。尚、各歯 52はその幅及び厚さは等しく形成されている。

[0027] 3相に巻かれたコイル 51に対する印加電流は軌道レール 1の外側に取り付けられた位置検出装置 8の検出信号に基づいて決定される（図 2参照)。軌道レール 1の側壁部 11の外側面には所定のピッチでラダーパターンが繰り返し描かれたリニアスケール 80が固定される一方、テーブル構造体 3の結合天板 3cには前記リニアスケール 80のラダーパターンを光学的に読み取るェンコーダ 81が固定されて、る。可変周波数電源を制御するコントローラは、力かるエンコーダ 81の出力信号に基づいてスライダ 3の現在位置、現在速度を把握し、目標位置と現在位置との差、設定速度と現在速度との差に応じて三相交流の周波数を変化させながら各相のコイル 51に対して交流電流を供給する。

[0028] 図 6に示されるように、前記コア部材 50に具備された 12本の歯 52のうち、 v相のコィルが卷かれた 4本の歯（以下、「v相の歯」と!、う）は u相及び w相のコイルが巻かれた歯 (以下、それぞれを「u相の歯」、「w相の歯」という）よりも僅か〖こ短く形成され、目の歯は u相の歯及び w相の歯よりも固定子マグネットから離間している。逆の表現をすれば、 u相の歯及び w相の歯は V相の歯よりも固定子マグネット 4に向けて突出しているのである。

[0029] このようにコア部材 50の V相の歯のみを僅かに短く形成した理由は、各歯を通る磁束密度の差異を考慮し、それぞれ 4本ずつからなる u相の歯のグループと V相の歯のグループと w相の歯のグループとでこれらの歯を通る磁束密度を略均等にするためである。図 7はコア部材 50の各歯 52を通る磁束 Φの様子を矢線で簡略的に図示したものである。説明の便宜上、 u相の歯、 V相の歯、 w相の歯は夫々 2本ずっとし、コァ部材 50には 6本の歯が形成されていると仮定する。コア部材 50の両端に位置する 2本の歯（u , w )を除き、それ以外の 4本の歯 (V , w , u , V )は各々の両隣に別の

1 2 1 1 2 2

歯が設けられていることから、例えば W相の歯を通る磁束 Φは両隣の V相及び U相

1 1 2 の歯を通ることができる。し力し、 U相の歯に隣接するのは V相の歯のみなので、 U 相の歯を通る磁束 Φは V相の歯は通るものの、図中に破線で示す領域については通り難くなつている。このことは w相の歯についても同じである。すなわち、コア部材 5

2

0に存在する 6歯のうち、両端に位置する 2本の歯（u , w )は残余の 4本の歯 (V , w

1 2 1 1

, U , V )よりも通過する磁束 Φの本数が少ないのである。

2 2

[0030] このため、 u相の 2本の歯（u , u )に巻かれたコイルを励磁した場合と、 V相の 2本の

1 2

歯 (V , V )に巻かれたコイルを励磁した場合とを比較すると、後者の方が固定子マグ

1 2

ネット 4との間で生じる磁気吸引力が強いものとなってしまう。 w相の 2本の歯 (w， w

1 2

)に巻かれたコイルを励磁した場合と、 V相の 2本の歯 (V， V )に巻かれたコイルを励

1 2

磁した場合とを比較しても同じである。このことから、移動子 5が発生する推力は V相の周期に応じた変動、すなわちリップルを含む結果となってしまう。

[0031] また、コイルに対して通電を行ってヽな、状態にぉ、ても、コア部材 50は強磁性体であることから、かかるコア部材 50に具備された各歯と固定子マグネット 4との間には磁気吸引力が作用しており、コア部材 50が固定子マグネット 4の配列方向に移動すると、力かる固定子マグネット 4の配列ピッチとコア部材 50の歯の配列ピッチとの相関による磁気吸引力の変動が生じる。これが所謂コギング'トルクである。前述のように、 u相の歯 (u , u )全部と w相の歯 (w , w )全部とを比較すると、両者は同程度の数の

1 2 1 2

磁束 Φが通過していると考えられる力 V相の歯 (V , V )は U相の歯 (U , U )及び W相

1 2 1 2 の歯 (W , W )よりも多くの磁束 Φが通過していることから、前記コギング 'トルクも V相

1 2

の歯の存在に起因した変動を含んでいることになる。従って、このコギング 'トルクの変動によっても移動子 5の推力が周期的に変動することになる。

[0032] し力し、磁束 Φの通り易い V相の歯を u相及び w相の歯よりも固定子マグネット 4から遠ざければ、その分だけ磁束 Φが V相の歯を通り難くなり、各相の歯をグループとして考えた場合に、 u相の歯（u , u )、 V相の歯（V , V )、 w相の歯 (w , w )の夫々を通る

1 2 1 2 1 2

磁束 Φの数を略均一にすることができ、 V相の周期に応じた推力変動及びコギング' トルクの変動を可及的に抑え込むことが可能となるのである。

[0033] 例えば、図 7において、コア部材 50の両端に位置する 2本の歯（u , w )の夫々を通

1 2

る磁束の本数を Φ 、その他の 4本の歯（V , w , u , V )の夫々を通過する磁束の本

1 1 1 2 2

数を Φ とすると、前述の説明から明らかな通り Φ < Φである。従って、 U相の歯 (U 0 1 0 1

, U )を通過する磁束の総本数は Φ + Φ、 W相の歯 (V , V )を通過する磁束の総本

2 0 1 1 2

数も Φ + Φ である力 V相の歯 (V , V )を通過する磁束の総本数は Φ + Φ ( > Φ

0 1 1 2 0 0 0

+ Φ )である。ここで、 V相の歯を u相及び w相の歯よりも固定子マグネット 4から遠ざけ、 V相の個々の歯を通過する磁束の本数を Φ ( Φ > Φ > Φ )に調整すれば、 ν

2 0 2 1

相の歯 (V , V )を通過する磁束の総本数は Φ + Φ となる。少なくとも、 Φ + Φ >

1 2 2 2 0 0

Φ + Φであるから、 V相の歯の長さと U相及び W相の歯の長さの差異を調整すること

2 2

により、 Φ + Φ Φ + Φ とすることが可能であり、そのような V相の歯の長さを見出

2 2 0 1

すことにより、 U相の歯（U， U )を通過する磁束の総本数、 W相の歯 (V， V )を通過す

1 2 1 2 る磁束の総本数、 V相の歯 (V , V )を通過する磁束の総本数を略等しくし、 V相の周期に応じた推力変動及びコギング 'トルクの変動を抑え込むことができるのである。

[0034] コア部材 50の各歯を通過する磁束の本数は、各歯の幅及び厚さ、先端形状、スロットの間隔等に影響されることから、具体的な V相の歯 (V , V )の長さは実験によって

1 2

経験的に求めることが必要とされる力 U相、 V相、 W相の総ての歯が同じ条件の下で形成されているのであれば、少なくとも V相の歯を U相及び W相の歯よりも固定子マグネット 4から遠ざける必要がある。換言すれば、 u相及び w相の歯が V相の歯よりも固定子マグネット 4に近接している必要がある。

[0035] V相の歯を u相及び w相の歯よりも短くする場合、あるいは u相及び w相の歯^ V相の歯よりも長くする場合、いずれの場合であっても、各相に属する総ての歯について適用する必要はない。前述の通り、各相の歯を通過する磁束の総本数が略等しくなれば、 V相の周期に応じた推力変動を抑え込むことができ、例えば、 V相の特定の歯のみを短くし、あるいは u相及び w相の特定の歯のみを長く形成するようにしても磁束の総本数の調整を行ヽ得るカゝらである。

[0036] 尚、図 7はコア部材 50に 6本の歯が形成されている場合について説明した力図 6 の如く歯 52が 12本形成されている場合も同様に考えることができ、 V相の歯を u相の歯及び w相の歯よりも固定子マグネット 4から離間させることによって、 V相の周期に応じた推力変動及びコギング'トルクの変動を抑え込むことができるのである。

[0037] また、前述の説明は三相の交流電流を移動子 5の各コイルに通電する例について説明したが、本発明は三相に限らず、複数相 (X , X , · · · , X )の

1 2 n 交流電流を用いるリユアモータに対して広く適用することができるものである。その場合、移動子のコア部材は交流電流の相数 nの自然数倍の本数の歯を備えたものとなる。そして、コア部材の両端に位置する 2本の歯に対応した交流電流の相を xl及び xnとすると、それ以外の相（X , X , · · · , X )に対応した歯の先端は、前記 2本の歯の先端よりも固定子マグ

2 3 n-1

ネットから離間させることになり、それによつて推力変動及びコギング 'トルクの変動を抑え込むことが可能となる。但し、交流電流の相数が増加するにつれ、歯の長さの差異は小さくなると考えられる。コア部材に具備された歯の総本数が増えるにつれ、コァ部材の両端に位置する 2本の歯が磁束の総本数に及ぼす影響が小さくなると考えられる力である。 [0038] 図 8は軌道レール 1の固定ベース 10上における固定子マグネット 4の配列の他の例を示すものである。図 1に示した例では固定子マグネット 4の N極及び S極を軌道レール 1の長手方向に沿って単純に交互に配列しており、これら N極と S極の境界は軌道レール 1の幅方向（図 2における紙面左右方向）と平行であった。しかし、図 8に示す例では、固定子マグネット 4の N極及び S極を平行四辺形として形成し、これら N極及び S極の境界が軌道レール 1の幅方向に対して傾斜するように構成した。すなわちコァ部材 50の歯 52が軌道レール 1の長手方向へ進行する際、この歯 52に対向する固定子マグネット 4の磁極が突然に N極から S極へ、ある!/、は S極力も N極へ変化するのではなぐ徐々に変化するように構成されている。このように、各磁極の境界が軌道レール 1の幅方向に対して傾斜して、る場合の方力固定子マグネット 4の配列ピッチとコア部材 50の歯の配列ピッチとの相関による磁気吸引力の変動、すなわちコギング ·トルクの変動を小さくすることが可能であり、移動子 5の推力のリップルを小さくすることができる。

[0039] 図 1に示したリニアモータァクチユエータでは、チャネル状の軌道レールに設けられた案内通路内において、前後する一対のスライダ 3a, 3bの間にリニア同期モータの移動子が取り付けられていた力本発明のリニアモータの利用態様はこれに限定されるものではない。図 9は本発明のリニア同期モータを利用して構成したリニアモータァクチユエータの別の態様を示すものである。このリニアモータァクチユエータは、機械装置のベッド等の固定部 107上に取り付けられるベース部 106と、このベース部 1 06上に互いに並行に配設される 2軸の直線案内装置 104と、これら直線案内装置 1 04によってベース部上に移動自在に設けられた可動テーブル 103と、前記ベース部 107と可動テーブル 103との間に設けられたリニア同期モータ 100と力も構成されている。前記直線案内装置 104は、ベース部 106に固定された軌道レール 108と、前記可動テーブル 103に固定されると共に前記軌道レール 108に沿って往復動自在なスライド部材 105とから構成されている。前記リニア同期モータ 100は移動子 101 及び固定子マグネット 102とから構成されており、固定子マグネット 102は可動テーブル 103の移動方向に沿ってベース部 106上に配列される一方、移動子 101は固定子マグネット 102と間隙を保つようにして前記可動テーブル 103に吊り下げられている。移動子 101の構造は図 6に示した移動子 5の構造と全く同じである。

このような構造のリニアモータァクチユエータにおいても、移動子 101のコア部材における歯の長さを前述した本発明の如く調整することによって、交流電流の V相の周期に応じた推力変動及びコギング 'トルクの変動を可及的に抑え込むことが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] N極及び S極が直線状に交互に配列されて界磁を発生させる第 1の部材 (4)と、この第 1の部材 (4)と間隙を保って対向すると共に、複数相の交流電流の通電に伴って前記磁極の配列方向に沿った移動磁界を発生させ、前記第 1の部材 (4)に対して推力を及ぼす第 2の部材 (5)と、力構成されるリニア同期モータにおいて、

前記第 2の部材 (5)は、前記交流電流の相数の自然数倍となる本数の歯 (52)が配列されたコア部材 (50)と、このコア部材 (50)の各歯 (52)に対して巻かれると共に前記交流電流のいずれかの相が通電されるコイル (51)と力なり、

前記コア部材 (50)に具備された複数の歯 (52)のうち、当該コア部材 (50)の両端の歯 ( 52)に卷回したコイル (51)に通電される交流電流の相に対応した歯 (52)の少なくとも 1 本の先端は、残余の歯 (52)の先端よりも前記第 1部材 (4)に向けて突出していることを特徴とするリニア同期モータ。

[2] 前記交流電流は u相、 V相及び w相からなる三相交流であり、前記コア部材 (50)の一端の歯 (52)に卷回したコイル (51)には u相力他端の歯 (52)に卷回したコイル (51)には w相が通電され、 V相のコイル (51)が卷回された歯 (52)の先端は u相及び w相のコイル (51)が卷回された歯 (52)の先端よりも前記第 1の部材 (4)力も離間していることを特徴とする請求項 1記載のリニア同期モータ。

[3] 長手方向に沿って N極及び S極が交互に配列された固定子マグネット (4)を有する軌道レール (1)と、この軌道レール (1)に沿って往復動自在なスライダ (3a,3b)と、前記軌道レール (1)の固定子マグネット (4)と間隙を保った状態で前記スライダ (3a,3b)に搭載されると共に、複数相の交流電流の通電に伴って前記軌道レール (1)の長手方向に沿った移動磁界を発生させ、前記軌道レール (1)に対して推力を及ぼす移動子 (5)と、力も構成されるリニアモータァクチユエータにおヽて、

前記移動子 (5)は、前記交流電流の相数の自然数倍となる数の歯 (52)が配列されたコア部材 (50)と、このコア部材 (50)の各歯 (52)に対して巻かれると共に前記交流電流のいずれかの相が通電されるコイル (51)と力なり、

前記コア部材 (50)に具備された複数の歯 (52)のうち、当該コア部材 (50)の両端の歯 ( 52)に卷回したコイル (51)に通電される交流電流の相に対応した歯 (52)の先端は、残余の歯 (52)の先端よりも前記固定子マグネット (4)に向けて突出していることを特徴とするリニアモータァクチユエータ。

前記固定子マグネット (4)を構成する各磁極は、軌道レール (1)の長手方向に対して傾斜配置されていることを特徴とする請求項 3記載のリニアモータァクチユエータ。