WO2023157273A1 - リニア搬送システム - Google Patents

リニア搬送システム Download PDF

Info

Publication number
WO2023157273A1
WO2023157273A1 PCT/JP2022/006845 JP2022006845W WO2023157273A1 WO 2023157273 A1 WO2023157273 A1 WO 2023157273A1 JP 2022006845 W JP2022006845 W JP 2022006845W WO 2023157273 A1 WO2023157273 A1 WO 2023157273A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mover
magnets
teeth
pitch
stator module
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/006845
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄一朗 中村
拓実 東松
ザイニ アリフ
淳 細野
裕史 若山
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2022543000A priority Critical patent/JP7262680B1/ja
Priority to PCT/JP2022/006845 priority patent/WO2023157273A1/ja
Publication of WO2023157273A1 publication Critical patent/WO2023157273A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G54/00—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for
    • B65G54/02—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for electrostatic, electric, or magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion 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
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Definitions

  • the present disclosure relates to a linear transport system that moves a mover using the thrust of a linear motor.
  • linear transfer system that uses the thrust of a linear motor to move a mover is a transfer system in which each of a plurality of movers attached with magnets moves independently along a linear guide arranged on a stator. be.
  • the linear transfer system of Patent Document 1 energizes coils wound around the teeth of a stator to generate thrust force on the mover due to the attraction and repulsion forces between the magnet and the coil, thereby moving the mover. It is moved along a linear guide.
  • Patent Document 1 does not disclose the combination of the magnet pitch and the tooth pitch in the linear motor of the linear transfer system, and if the combination of the magnet pitch and the tooth pitch is inappropriate, the cogging thrust increases. Or, there is a problem that the thrust density is lowered.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a linear transfer system capable of improving thrust density while suppressing cogging thrust.
  • the linear transfer system of the present disclosure includes a stator module having an iron core having a plurality of teeth and a coil wound around the iron core, and a rotor parallel to the moving direction.
  • the mover has a plurality of identical magnets arranged on the same side and is propelled by the electromagnetic force from the coil, and the mover is produced by supplying an independent single-phase alternating current to each of the coils of the stator module.
  • a motor drive control device that controls the magnet pitch of the magnets arranged on the mover is Lm, and the tooth pitch of the teeth is Lt, where 1.3 ⁇ Lm/ It satisfies Lt ⁇ 1.4.
  • the linear transport system according to the present disclosure has the effect of improving thrust density while suppressing cogging thrust.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a linear transport system according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a motor unit included in the linear transport system according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining motor characteristics of the linear transfer system according to the first embodiment
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a stator module included in the linear transfer system according to the second embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a linear portion of a motor portion provided in a linear transport system according to a third embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a linear portion of a motor portion included in a linear transfer system according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a first example motor unit included in the linear transfer system according to the fifth embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a second example motor unit included in the linear transfer system according to the fifth embodiment;
  • Embodiment 1. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a linear transport system according to a first embodiment; FIG. FIG. 1 shows an example of a linear transport system 100 in a top view.
  • the horizontal plane is the XY plane
  • the Z-axis direction is the direction parallel to the vertical direction
  • the mover 2 moves in the direction parallel to the XY plane.
  • the linear transfer system 100 includes one or more stator modules, one or more movers, a transfer path 5, and a motor drive control device 10.
  • FIG. 1 shows a case where the linear transfer system 100 includes three stator module groups 1A to 1C and seven movers 2. As shown in FIG.
  • Each of the stator module groups 1A-1C is composed of a plurality of stator modules.
  • the stator module groups 1A and 1B are composed of the stator modules 30 of the straight section and the stator modules 40 of the curved section, and the stator module group 1C is composed of the stator modules 30 of the straight section.
  • stator module 30 or the stator module 40 and the mover 2 constitute a motor section (motor sections 50 to 54 to be described later) which is a linear motor.
  • a motor section moves the mover 2 using thrust force to move an object to be transported placed on a table (not shown) on the mover 2. It is a system that transports objects (such as workpieces).
  • the motor unit 50 is arranged on a frame (not shown) provided in an industrial machine or the like.
  • the stator module groups 1A to 1C are provided with multiple coils wound around multiple teeth.
  • the transport path 5 is arranged on the outer periphery of the stator module groups 1A to 1C.
  • the mover 2 includes a permanent magnet (a magnet 21 to be described later).
  • the motor drive control device 10 is a device that is connected to the stator module groups 1A to 1C and drives the motor section 50 by applying current to the stator module groups 1A to 1C.
  • the illustration of connections between the motor drive control device 10 and the stator module groups 1A and 1B is omitted.
  • the motor drive control device 10 independently moves each of the movers 2 along linear guides (not shown) arranged in the stator module groups 1A to 1C. Specifically, the motor drive control device 10 energizes the coils of the stator module groups 1A to 1C to generate a thrust force on the mover 2 due to the attraction and repulsion forces between the magnets of the mover 2 and the coils. to move the mover 2 along the linear guide. As a result, the mover 2 moves on the transport path 5 .
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a motor unit included in the linear transport system according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of part of the motor section 50 included in the stator module group 1A when the linear transfer system 100 shown in FIG. 1 is cut along a plane parallel to the XY plane.
  • the motor section 50 includes a stator module 30 and a mover 2 .
  • the stator module 30 includes multiple coils 11 and an iron core 12 having multiple teeth 13 .
  • coil 11 is wound around teeth 13 of iron core 12 .
  • the iron core 12 of the stator module 30 is a laminated steel plate such as an electromagnetic steel plate.
  • the teeth 13 extend so that the axial direction is a direction within a plane (XY plane) including the moving direction of the mover 2 and perpendicular to the moving direction of the mover 2 .
  • FIG. 2 shows the case where the teeth 13 extend in a direction parallel to the Y-axis direction.
  • the coil 11 is wound around the teeth 13 with the extending direction of the teeth 13 as an axis. That is, the coil 11 is wound around the teeth 13 so as to form an annular shape when viewed from the extending direction of the teeth 13 (the Y-axis direction).
  • the mover 2 is propelled by electromagnetic force from the coil 11 .
  • a plurality of movers 2 are independently controlled on the transfer path 5 .
  • the mover 2 has a plurality of magnets 21 arranged on one side surface, or a plurality of magnets 21 arranged on both side surfaces.
  • the side surface on which the plurality of magnets 21 are arranged is the side surface of the mover 2 that is parallel to the moving direction of the mover 2 (the X-axis direction in FIG. 2).
  • a plurality of magnets 21 are arranged on the side surface of the mover 2 along the moving direction of the mover 2 . That is, the moving direction of the mover 2 is parallel to the arrangement direction of the magnets 21 arranged on one side surface.
  • FIG. 2 shows the case where three magnets 21 are arranged on one side surface of the mover 2
  • the number of magnets 21 arranged on the side surface of the mover 2 may be two. and may be four or more.
  • Each of the plurality of magnets 21 included in the mover 2 is the same magnet. That is, all the magnets 21 provided in the mover 2 have the same shape and the same magnetic properties. In other words, the mover 2 is configured using one type of magnet 21 .
  • the parts of the mover 2 where the magnets 21 are arranged are made of a soft magnetic material such as iron.
  • the motor drive control device 10 supplies current to each coil 11 of the stator module groups 1A to 1C in the vicinity of the mover 2.
  • FIG. The current supplied by the motor drive control device 10 is not a UVW three-phase alternating current, but a single-phase alternating current for controlling each phase independently. That is, the motor drive control device 10 supplies a current with an arbitrary waveform to each coil 11 by single-phase control. In this manner, the motor drive control device 10 controls the mover 2 by supplying independent single-phase alternating current to each coil 11 .
  • the linear transport system 100 satisfies 1.3 ⁇ Lm/Lt ⁇ 1.4, where the distance between adjacent magnets 21 is magnet pitch Lm and the distance between adjacent teeth 13 is tooth pitch Lt.
  • the magnet pitch Lm is the distance between the center position of one of the adjacent magnets 21 in the moving direction (the X-axis direction in FIG. 2) and the center position of the other magnet 21 in the moving direction.
  • the tooth pitch Lt is the distance between the center position of one of the adjacent teeth 13 in the moving direction of the magnet 21 and the center position of the other tooth 13 in the moving direction of the magnet 21 .
  • the length of one mover 2 facing the stator module groups 1A to 1C is defined as a unit length Lu. That is, the unit length Lu is the length in the moving direction of the mover 2 (X-axis direction in FIG. 2).
  • the number of magnets 21 included in the unit length Lu (hereinafter referred to as the number of magnets) is Nm
  • the number of teeth 13 (hereinafter referred to as the number of teeth)
  • the greatest common divisor of Nm and Nt is k.
  • Nt/k obtained by dividing the number of teeth Nt by the greatest common divisor satisfies 3n+1 or 3n+2 where n is a natural number.
  • the phase difference between current waveforms supplied to adjacent coils 11 is 135°. That is, when the mover 2 includes three magnets 21, one pole of the magnets 21 is 180°, and the number of teeth 13 included in the unit length Lu is four.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining motor characteristics of the linear transport system according to the first embodiment.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 3 is the cogging thrust, and the vertical axis is the maximum thrust.
  • FIG. 3 shows the relationship between the cogging thrust and the maximum thrust when the motor size of the motor unit 50 is the same and the magnet pitch Lm and the tooth pitch Lt are changed.
  • FIG. 3 plots the relationship between the cogging thrust and the maximum thrust in each model of the motor section 50 with various values of Lm/Lt.
  • the maximum thrust is the largest among the models.
  • the cogging thrust is the second smallest among the models, but the maximum thrust is also the second smallest among the models.
  • the linear transport system 100 of Embodiment 1 is configured to satisfy 1.3 ⁇ Lm/Lt ⁇ 1.4. With such a configuration, the linear transport system 100 can both reduce the cogging thrust generated by the magnetic attraction force between the iron core 12 and the magnet 21 and improve the thrust density of the motor section 50 . In addition, since 1.3 ⁇ Lm/Lt ⁇ 1.4, there is no need to increase the size of the motor section 50 .
  • the shape and magnetic properties of the magnets 21 included in the mover 2 of the linear transport system 100 are all the same. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the linear transport system 100 .
  • the motor drive control device 10 since the motor drive control device 10 generates an arbitrary current waveform, it is possible to select a combination of an arbitrary number of magnets Nm and an arbitrary number of teeth Nt within the range of 1.3 ⁇ Lm/Lt ⁇ 1.4. is possible, and the cogging thrust can be reduced and the thrust density of the motor section 50 can be improved.
  • the linear transport system 100 has a magnet pitch that is the pitch of the 21 magnets arranged on the mover 2 as Lm and a tooth pitch that is the pitch of the teeth 13 as Lt, Furthermore, since 1.3 ⁇ Lm/Lt ⁇ 1.4 is satisfied, it is possible to improve thrust density while suppressing cogging thrust. Further, by setting 1.3 ⁇ Lm/Lt ⁇ 1.4, the thrust density of the motor unit 50 can be improved, so that the motor unit 50 can be prevented from becoming large.
  • Embodiment 2 Next, Embodiment 2 will be described with reference to FIG.
  • the number of turns and the wire diameter of each coil 11 wound around the teeth 13 are the same between the teeth 13 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a stator module included in the linear transport system according to the second embodiment.
  • constituent elements in FIG. 4 constituent elements that achieve the same functions as those of the stator module group 1A of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a partial cross-sectional configuration of the stator module 30 when the linear transfer system 100 shown in FIG. 1 is cut along a plane parallel to the XY plane.
  • the number of turns and wire diameter of each coil 11 wound around the teeth 13 are the same between the teeth 13 .
  • the motor drive control device 10 generates an arbitrary current waveform, so even if the coil 11 has the same number of turns and wire diameter, it is possible to output an arbitrary thrust. Further, since the number of turns and the wire diameter of the coils 11 of the stator module group 1A can be made the same, the manufacturing of the motor section 50 is facilitated.
  • Embodiment 3 Next, Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a linear portion of a motor portion provided in the linear transport system according to Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a curved portion of a motor portion provided in the linear transport system according to the third embodiment. 5 and 6, components that achieve the same functions as those of the motor section 50 of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 5 shows one of the straight portions (the straight portions of the transport path 5) of the motor portion 51 included in the stator module group 1A when the linear transport system 100 shown in FIG. 1 is cut along a plane parallel to the XY plane.
  • 4 shows a cross-sectional configuration of the part.
  • FIG. 6 shows a partial cross-sectional configuration of the curved portion of the motor portion 51 included in the stator module group 1A when the linear transport system 100 shown in FIG. 1 is cut along a plane parallel to the XY plane. .
  • the linear portion of the motor portion 51 shown in FIG. 5 includes the stator module 30 and the mover 2.
  • a curved portion of the motor portion 51 shown in FIG. 6 includes the stator module 40 and the mover 2 .
  • illustration of the coil 11 is omitted in FIG.
  • FIG. 5 and 6 illustrate the case where the mover 2 is provided with six magnets 21.
  • FIG. The mover 2 of the motor section 51 may have two to five magnets 21, or may have seven or more magnets 21.
  • FIG. 5 and 6 illustrate the case where the mover 2 is provided with six magnets 21.
  • the mover 2 of the motor section 51 may have two to five magnets 21, or may have seven or more magnets 21.
  • the central magnet pitch which is the magnet pitch of the magnets 21 in the magnet row excluding the magnets 21 at the ends in the movement direction of the mover 2
  • Lmc satisfies Lmc>Lu/Nm. That is, in the motor section 51, when the unit length is Lu and the number of magnets is Nm, the center magnet pitch Lmc of the magnets 21 arranged at the center in the movement direction of the mover 2 satisfies Lmc>Lu/Nm.
  • the end magnet pitch Lme which is the magnet pitch of the magnets 21 arranged at the ends in the moving direction of the mover 2, satisfies Lme>Lu/Nm.
  • the magnet pitch of the magnets 21 arranged between the center portion and the end portions in the movement direction of the mover 2 may satisfy Lmc>Lu/Nm or Lme>Lu/Nm. good.
  • the magnet pitch is increased as the magnets 21 are closer to both ends in the moving direction of the mover 2 .
  • the magnet pitch of the magnets 21 provided in the mover 2 is symmetrical with the center of the arrangement direction of the magnets 21 as the axis of symmetry.
  • the shortest distance between the magnets 21 provided in the mover 2 and the teeth 13 provided in the stator module group 1A is the magnetic gap GP indicating the distance between the magnets 21 and the iron core 12 .
  • a magnetic gap GP indicating the distance between the magnet 21 and the iron core 12 is constant in the linear portion of the motor portion 51 . That is, the magnetic gap GP is constant in the linear portion of the stator module group 1A where the moving direction of the mover 2 is linear.
  • the magnetic gap GP is not constant and varies depending on the position of the mover 2 .
  • the linear transfer system 100 can suppress both the cogging thrust generated in the straight section and the cogging thrust generated in the curved section. That is, while the magnets 21 arranged at the center of the mover 2 and the magnets 21 arranged at the ends are of the same type (same shape and same magnetic characteristics), the linear transport system 100 , both the cogging thrust generated in the linear portion where the magnetic gap GP is constant and the cogging thrust generated in the curved portion where the magnetic gap GP is not constant can be suppressed.
  • the center magnet pitch Lmc of the magnets 21 arranged in the center of the mover 2 satisfies Lmc>Lu/Nm
  • the ends of the mover 2 have The arranged end magnet pitch Lme satisfies Lme>Lu/Nm.
  • Embodiment 4 will be described with reference to FIG.
  • the magnet pitch is set so as to satisfy Lme>Lu/Nm.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a linear portion of a motor portion provided in the linear transport system according to Embodiment 4.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional configuration of part of the motor section 52 included in the stator module group 1A when the linear transfer system 100 shown in FIG. 1 is cut along a plane parallel to the XY plane.
  • the motor section 52 includes a stator module 30 and a mover 2 .
  • the mover 2 of the motor section 52 has three magnets 21 .
  • the mover 2 of the motor section 52 may have two magnets 21 .
  • the motor unit 52 satisfies Lme>Lu/Nm.
  • the motor section 52 in the fourth embodiment also satisfies Lme>Lu as in the third embodiment. / Nm.
  • the linear transport system 100 can suppress both the cogging thrust generated in the straight section and the cogging thrust generated in the curved section, similarly to the motor section 51. That is, while the magnets 21 arranged in the central part of the mover 2 and the magnets 21 arranged in the end parts are of the same type, the linear transfer system 100 is arranged such that the magnetic gap is generated in the straight part where the magnetic gap is constant. It is possible to suppress both the cogging thrust and the cogging thrust generated in the curved portion where the magnetic gap is not constant.
  • the linear transport system 100 has a magnetic gap generated in a constant linear portion even when the same type of magnets 21 are arranged. It is possible to suppress both the cogging thrust and the cogging thrust generated in the curved portion where the magnetic gap is not constant.
  • Embodiment 5 Next, Embodiment 5 will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a first example motor unit provided in the linear transport system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a motor unit of a second example included in the linear transport system according to the fifth embodiment. 8 and 9, components that achieve the same functions as those of the motor unit 50 of the first embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional configuration of part of the motor section 53 included in the stator module group 1A when the linear transfer system 100 shown in FIG. 1 is cut along a plane parallel to the XY plane.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional configuration of part of the motor section 54 included in the stator module group 1A when the linear transfer system 100 shown in FIG. 1 is cut along a plane parallel to the XY plane.
  • the motor section 53 includes a stator module 30 and a mover 2A.
  • the motor section 54 includes a stator module 30 and a mover 2B.
  • the motor section 53 of the first example of Embodiment 5 includes a mover 2A instead of the mover 2.
  • the thickness in the Y-axis direction is thinner at the central portion in the moving direction of the mover 2A than at the end portions. Therefore, in the linear portion where the moving direction of the mover 2A is a straight line, the motor portion 53 is such that the distance between the center portion in the moving direction of the mover 2A and the iron core 12 is equal to the end portion in the moving direction of the mover 2A. It is wider than the distance from the iron core 12 . Further, in the motor section 53, the thickness in the Y-axis direction of the magnets 21 arranged on the mover 2A is all the same.
  • the magnetic gap GP1 between the magnet 21 having the magnets 21 at both ends in the movement direction of the mover 2A and the iron core 12 is the magnet 21 located at the end of the mover 2A. and the core 12 is larger than the magnetic gap GP2. That is, in the linear portion of the motor portion 53, the magnetic gap GP1 between the magnet 21 arranged at the center of the mover 2A and the iron core 12 is the same as the magnet 21 arranged at the end of the mover 2A and the iron core. 12 is larger than the magnetic gap GP2.
  • the magnetic gap GP1 is the first magnetic gap
  • the magnetic gap GP2 is the second magnetic gap.
  • the motor section 54 of the second example of Embodiment 5 includes a mover 2B instead of the mover 2.
  • the thickness in the Y-axis direction is continuously reduced from the end portion in the movement direction of the mover 2B to the central portion.
  • the distance between the mover 2B and the iron core 12 continuously widens from the end to the center in the moving direction of the mover 2B.
  • the thickness of the magnets 21 arranged in the mover 2B in the Y-axis direction is the same.
  • the mover 2B since the mover 2B has three magnets 21, one magnet 21 is arranged in the center of the mover 2B. , two magnets 21 are arranged at the center of the mover 2B. In this case, the average value of the magnetic gaps between the two magnets 21 is the average value of the magnetic gaps at the central portion of the mover 2B.
  • the magnets 21 that are not arranged in the center in the moving direction of the mover 2B have a smaller magnetic gap as the magnets 21 closer to the ends of the mover 2B. Also, even within one magnet 21, the average value of the magnetic gap is smaller toward the end.
  • the magnetic gap GP4 on the right end side of the mover 2B is smaller than the magnetic gap GP3 on the center side (left end side) of the mover 2B. It shows the state of being.
  • the average value of the magnetic gaps of the magnets 21 arranged at the ends of the mover 2B is calculated from the magnetic gaps GP3 and GP4.
  • the surface on which the magnet 21 is arranged may be a curved surface, a surface formed by connecting a plurality of flat surfaces, or a surface formed by combining a curved surface and a flat surface. may be
  • the magnetic gap between the magnet 21 at the end of the mover 2B and the iron core 12 is not constant but continuously changes, and the magnetic gap becomes smaller as it approaches the end. Therefore, in the motor portion 54, the average value of the magnetic gaps of the magnets 21 at the ends is smaller than the magnetic gap of the magnets 21 at the central portion.
  • the magnetic gap GP5 is the first magnetic gap
  • the magnetic gaps calculated from the magnetic gaps GP3 and GP4 are the second magnetic gaps.
  • the linear transfer system 100 can suppress both the cogging thrust force generated in the linear portion and the cogging thrust force generated in the curved portion in the same manner as the motor portions 51 and 52. That is, while the magnets 21 arranged at the central portion of the mover 2A or the mover 2B and the magnets 21 arranged at the ends thereof are of the same type, the linear transfer system 100 is configured such that the magnetic gap is constant. It is possible to suppress both the cogging thrust generated in the straight portion and the cogging thrust generated in the curved portion where the magnetic gap is not constant.
  • the linear transport system 100 is configured such that even when the same type of magnets 21 are arranged, the linear portion having a constant magnetic gap It is possible to suppress both the cogging thrust that occurs at the edge and the cogging thrust that occurs at the curved portion where the magnetic gap is not constant.
  • Embodiment 6 Next, Embodiment 6 will be described with reference to FIG. In the sixth embodiment, gaps are provided between cores 12 between stator modules.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a stator module included in the linear transfer system according to Embodiment 6.
  • FIG. 10 that achieve the same functions as those of the motor unit 50 of the first embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional configuration of part of the stator module group 1A when the linear transfer system 100 shown in FIG. 1 is cut along a plane parallel to the XY plane.
  • the stator module group 1A includes a stator module 31 and a stator module 32.
  • the stator module 31 and the stator module 32 are adjacent.
  • a gap 15 is provided between the iron cores 12 between the stator modules 31 and 32 .
  • the teeth 13 arranged at the ends in the moving direction of the mover 2 are the end teeth 13X.
  • the teeth other than the end teeth 13X are central teeth 13Y.
  • the shape of the end teeth 13X and the shape of the central teeth 13Y are the same. Thereby, the shape of the insulator used for the insulation between the end teeth 13X and the coil 11 and the shape of the insulator used for the insulation between the central teeth 13Y and the coil 11 can be the same.
  • the pitch between the teeth 13 of the stator module 31 is the pitch between the teeth 13 arranged at the ends in the moving direction of the mover 2 (here, the X-axis direction) (on the side where the gap 15 is provided)
  • the pitch between the teeth 13) is the end tooth pitch Lte.
  • the pitch between the teeth 13 of the stator module 31 is the central tooth pitch Ltc. That is, of the pitches between the teeth 13 of the stator module 31, the pitch between the teeth 13 arranged at the center in the movement direction of the mover 2 is the central tooth pitch Ltc.
  • the teeth 13 are arranged so as to satisfy Ltc ⁇ Lte.
  • the teeth 13 are arranged so that all the stator modules (such as the stator module 32) included in the stator module group 1A satisfy Ltc ⁇ Lte.
  • the pitch between the teeth 13 arranged at the end on the side where the void 15 is not provided is the same as the central tooth pitch Ltc.
  • the pitch between the tooth 13 arranged at the end on the side where the gap 15 is not provided and the tooth 13 adjacent to this tooth 13 is the same as the central tooth pitch Ltc.
  • the coils 11 are wound around the end teeth 13X as well as the center teeth 13Y, and the number of turns of the coils 11 of the end teeth 13X and the center teeth 13Y is the same.
  • the linear transfer system 100 is provided with the space 15 between the stator module 31 and the stator module 32, the assembling efficiency of the stator module group 1A is improved. If the air gap 15 exists between the stator module 31 and the stator module 32 as in the sixth embodiment, the cogging thrust due to the magnetic imbalance caused by the influence of the air gap 15 increases. In the sixth embodiment, teeth 13 are arranged so as to satisfy Ltc ⁇ Lte, so cogging thrust caused by gap 15 can be reduced.
  • the space 15 is provided between the iron cores 12 between the stator modules 31 and 32, so that the stator module group 1A can be easily assembled. can be done. Further, in the linear transport system 100, the teeth 13 are arranged so as to satisfy Ltc ⁇ Lte, so the cogging thrust caused by the gap 15 can be reduced.
  • stator module group 2, 2A, 2B mover, 5 transport path, 10 motor drive control device, 11 coil, 12 iron core, 13 teeth, 13X end teeth, 13Y central teeth, 15 air gaps, 21 magnets, 30-32, 40 stator module, 50-54 motor unit, 100 linear transfer system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

リニア搬送システムが、複数のティース（１３）を有した鉄心（１２）、および鉄心に巻回されているコイル（１１）を有する固定子モジュール（３０）と、移動方向に平行な側面に配置された複数の同一の磁石（２１）を有するとともにコイルからの電磁力によって推進される可動子（２）と、固定子モジュールが有するコイルのそれぞれに独立した単相交流の電流を供給することで可動子を制御するモータ駆動制御装置と、を備え、可動子に配置されている磁石のピッチである磁石ピッチをＬｍとし、ティースのピッチであるティースピッチをＬｔとした場合に、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たす。

Description

リニア搬送システム
　本開示は、リニアモータの推力を用いて可動子を移動させるリニア搬送システムに関する。
　リニアモータの推力を用いて可動子を移動させるリニア搬送システムの１つに、磁石が取り付けられた複数の可動子のそれぞれが、固定子に配置されたリニアガイドに沿って独立移動する搬送システムがある。
　例えば、特許文献１のリニア搬送システムは、固定子のティースに巻回されたコイルに通電して、磁石とコイルとの間の吸引力および反発力によって可動子に推力を発生させ、可動子をリニアガイドに沿って移動させている。
特開２００３－７０２２５号公報
　しかしながら、上記特許文献１の技術では、リニア搬送システムのリニアモータにおける、磁石ピッチおよびティースピッチの組み合わせが開示されておらず、磁石ピッチおよびティースピッチの組み合わせが不適切な場合、コギング推力が増加するか、または推力密度が低下するという問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、コギング推力を抑制しつつ推力密度を向上させることができるリニア搬送システムを得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のリニア搬送システムは、複数のティースを有した鉄心、および鉄心に巻回されているコイルを有する固定子モジュールと、移動方向に平行な側面に配置された複数の同一の磁石を有するとともにコイルからの電磁力によって推進される可動子と、固定子モジュールが有するコイルのそれぞれに独立した単相交流の電流を供給することで可動子を制御するモータ駆動制御装置と、を備え、可動子に配置されている磁石のピッチである磁石ピッチをＬｍとし、ティースのピッチであるティースピッチをＬｔとした場合に、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たす。
　本開示にかかるリニア搬送システムは、コギング推力を抑制しつつ推力密度を向上させることができるという効果を奏する。
実施の形態１にかかるリニア搬送システムの概略構成を示す図 実施の形態１にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の横断面図 実施の形態１にかかるリニア搬送システムのモータ特性を説明するための図 実施の形態２にかかるリニア搬送システムが備える固定子モジュールの横断面図 実施の形態３にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の直線部の横断面図 実施の形態３にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の曲線部の横断面図 実施の形態４にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の直線部の横断面図 実施の形態５にかかるリニア搬送システムが備える第１例のモータ部の横断面図 実施の形態５にかかるリニア搬送システムが備える第２例のモータ部の横断面図 実施の形態６にかかるリニア搬送システムが備える固定子モジュールの横断面図
　以下に、本開示の実施の形態にかかるリニア搬送システムを図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかるリニア搬送システムの概略構成を示す図である。図１では、リニア搬送システム１００の一例を上面図で示している。以下の説明では、水平面をＸＹ平面とし、Ｚ軸方向を鉛直方向に平行な方向とし、可動子２がＸＹ平面に平行な方向に移動する場合について説明する。
　リニア搬送システム１００は、１または複数の固定子モジュールと、１または複数の可動子と、搬送路５と、モータ駆動制御装置１０とを備えている。図１では、リニア搬送システム１００が、３つの固定子モジュール群１Ａ～１Ｃと、７つの可動子２とを備えている場合を示している。固定子モジュール群１Ａ～１Ｃは、それぞれ複数の固定子モジュールで構成されている。固定子モジュール群１Ａ，１Ｂは、直線部の固定子モジュール３０および曲線部の固定子モジュール４０で構成されており、固定子モジュール群１Ｃは、直線部の固定子モジュール３０で構成されている。
　リニア搬送システム１００では、固定子モジュール３０または固定子モジュール４０と、可動子２とで、リニアモータであるモータ部（後述するモータ部５０～５４）が構成される。
　リニア搬送システム１００は、モータ部（実施の形態１ではモータ部５０）が推力を用いて可動子２を移動させることで、可動子２上のテーブル（図示せず）に配置された搬送対象物（ワークなど）を搬送するシステムである。モータ部５０は、産業用機械等が備える架台（図示せず）上に配置される。
　固定子モジュール群１Ａ～１Ｃは、複数のティースに巻回された複数のコイルを備えている。搬送路５は、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃの外周部に配置されている。可動子２は、永久磁石（後述する磁石２１）を備えている。
　モータ駆動制御装置１０は、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃに接続されており、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃに電流を流すことでモータ部５０を駆動する装置である。なお、モータ駆動制御装置１０と、固定子モジュール群１Ａ，１Ｂとの接続については図示を省略している。
　モータ駆動制御装置１０は、可動子２のそれぞれを、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃに配置されたリニアガイド（図示せず）に沿って独立移動させる。具体的には、モータ駆動制御装置１０は、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃの各コイルに通電することで、可動子２の磁石とコイルとの間の吸引力および反発力によって可動子２に推力を発生させ、可動子２をリニアガイドに沿って移動させる。これにより、可動子２は、搬送路５上を移動する。
　図２は、実施の形態１にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の横断面図である。図２では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５０の一部の断面構成を示している。モータ部５０は、固定子モジュール３０と、可動子２とを含んで構成されている。
　固定子モジュール３０は、複数のコイル１１と、複数のティース１３を有した鉄心１２とを備えている。固定子モジュール３０では、コイル１１が、鉄心１２のティース１３に巻回されている。固定子モジュール３０の鉄心１２は、電磁鋼板等の積層鋼板である。
　ティース１３は、可動子２の移動方向を含む平面（ＸＹ平面）内の方向であって、可動子２の移動方向に垂直な方向が軸方向となるように延設されている。図２では、ティース１３が、Ｙ軸方向に平行な方向に延設されている場合を示している。コイル１１は、ティース１３の延設方向を軸としてティース１３に巻回されている。すなわち、コイル１１は、ティース１３の延設方向（Ｙ軸方向）から見た場合に環状となるように、ティース１３に巻回されている。可動子２は、コイル１１からの電磁力で推進される。リニア搬送システム１００では、複数の可動子２が搬送路５上で独立して制御される。
　可動子２は、片側の側面に配置された複数の磁石２１、もしくは両側の側面に配置された複数の磁石２１を備えている。複数の磁石２１が配置される側面は、可動子２の側面のうち、可動子２の移動方向（図２ではＸ軸方向）に平行な側面である。複数の磁石２１は、可動子２の移動方向に沿って可動子２の側面に配置されている。すなわち、可動子２の移動方向と、１つの側面に配置されている磁石２１の配置方向とは平行である。
　なお、図２では、可動子２の片側の側面に３つの磁石２１が配置されている場合を示しているが、可動子２の側面に配置される磁石２１は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
　可動子２が備える複数の磁石２１のそれぞれは、同一の磁石である。すなわち、可動子２が備える磁石２１は、形状が全て同じであり、磁気特性が全て同じである。換言すると、可動子２は、１種類の磁石２１を用いて構成されている。
　可動子２において、磁石２１が配置される部品は、鉄などの軟磁性材料で構成されている。モータ駆動制御装置１０は、可動子２の近傍にある固定子モジュール群１Ａ～１Ｃの各コイル１１に電流を供給する。モータ駆動制御装置１０が供給する電流はＵＶＷの三相交流ではなく、各相を独立に制御するための単相交流である。すなわち、モータ駆動制御装置１０は、単相制御によって、各コイル１１に任意の波形で電流を供給する。このように、モータ駆動制御装置１０は、各コイル１１のそれぞれに独立した単相交流の電流を供給することで可動子２を制御する。
　リニア搬送システム１００では、隣り合う磁石２１間の距離を磁石ピッチＬｍ、隣り合うティース１３間の距離をティースピッチＬｔとした場合、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たしている。
　磁石ピッチＬｍは、隣り合う磁石２１のうちの一方の磁石２１の移動方向（図２ではＸ軸方向）の中心位置と、他方の磁石２１の移動方向の中心位置との間の距離である。ティースピッチＬｔは、隣り合うティース１３のうちの一方のティース１３の、磁石２１の移動方向の中心位置と、他方のティース１３の、磁石２１の移動方向の中心位置との間の距離である。
　また、可動子２の１台分と、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃとが対向する長さをユニット長Ｌｕと定義する。すなわち、ユニット長Ｌｕは、可動子２の移動方向（図２ではＸ軸方向）の長さである。
　リニア搬送システム１００では、ユニット長Ｌｕに含まれる磁石２１の個数（以下、磁石数という）をＮｍ、ティース１３の個数（以下、ティース数という）をＮｔとし、ＮｍとＮｔの最大公約数をｋとした場合、ティース数Ｎｔを最大公約数で除したＮｔ／ｋが、ｎを自然数とした場合に３ｎ＋１または３ｎ＋２を満たしている。例えば、Ｎｍ＝３、Ｎｔ＝４の場合、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３、Ｎｔ／ｋ＝４となり、隣接するコイル１１に供給される電流波形の位相差は１３５°となる。すなわち、可動子２は、３つの磁石２１を備える場合、磁石２１の１極分が１８０°であり、ユニット長Ｌｕに含まれるティース１３が４個であるので、隣接するコイル１１に供給される電流波形の位相差は、１８０°×３／４＝１３５°となる。
　図３は、実施の形態１にかかるリニア搬送システムのモータ特性を説明するための図である。図３に示すグラフの横軸がコギング推力であり、縦軸が最大推力である。
　図３では、モータ部５０のモータサイズが同一で、磁石ピッチＬｍおよびティースピッチＬｔを変化させた場合のコギング推力と最大推力との関係を示している。図３では、Ｌｍ／Ｌｔの値を種々変化させたモータ部５０の各モデルにおけるコギング推力と最大推力との関係がプロットされている。
　図３では、Ｌｍ／Ｌｔの値が、「１．２」であるモデル、「１．２５」であるモデル、「１．３」であるモデル、「４／３」であるモデル、「１．４」であるモデル、および「１．５」であるモデルの、それぞれについてコギング推力と最大推力との関係がプロットされている。なお、モータ部５０の最大推力時の電流は、コイル１１で発生する銅損が同等となるように各モデルで調整されている。
　Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルの場合、最大推力は、モデル間で最大である。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルのコギング推力は、コギング推力が最小のＬｍ／Ｌｔ＝１．２のモデルのコギング推力と比較して差は僅かである。
　Ｌｍ／Ｌｔ＝１．５のモデルの場合、最大推力はモデル間で２番目に大きくなるが、コギング推力はモデル間で最大となる。
　Ｌｍ／Ｌｔ＝１．２のモデルの場合、コギング推力はモデル間で最小となるが、最大推力もモデル間で最小となる。
　Ｌｍ／Ｌｔ＝１．２５のモデルの場合、コギング推力はモデル間で２番目に小さくなるが、最大推力もモデル間で２番目に小さくなる。
　Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルの場合、最大推力はＬｍ／Ｌｔ＝１．５のモデルと同等でありモデル間で２番目に大きくなる。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルのコギング推力は、コギング推力が最小のＬｍ／Ｌｔ＝１．２のモデルのコギング推力と比較して差は僅かである。
　Ｌｍ／Ｌｔ＝１．４のモデルの場合、最大推力はＬｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルの最大推力に近い。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．４のモデルのコギング推力は、コギング推力が最小のＬｍ／Ｌｔ＝１．２のモデルのコギング推力と比較して差は僅かである。
　また、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルは、最大推力がモデル間で最大であり、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルおよびＬｍ／Ｌｔ＝１．４のモデルの最大推力は、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルの最大推力と比較して差は僅かである。
　このように、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．４のモデルのコギング推力は、モデル間で最小のコギング推力に近く、且つモデル間で最大の最大推力に近い。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルのコギング推力は、モデル間で最小のコギング推力に近く、且つモデル間で最大の最大推力である。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルのコギング推力は、モデル間で最小のコギング推力に近く、且つモデル間で最大の最大推力に近い。
　すなわち、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルの場合、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルの最大推力を維持しつつ、コギング推力の増加を抑えることができる。したがって、実施の形態１のリニア搬送システム１００は、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４となるように構成されている。このような構成により、リニア搬送システム１００は、鉄心１２と磁石２１との間の磁気吸引力で発生するコギング推力の低減と、モータ部５０の推力密度の向上とを両立することができる。また、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４とすればよいので、モータ部５０を大型化する必要がない。
　また、リニア搬送システム１００の可動子２が備える磁石２１の形状および磁気特性は、全て同じである。したがって、リニア搬送システム１００の製造コストを低減することが可能となる。
　また、モータ駆動制御装置１０が、任意の電流波形を生成するので、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４の範囲で任意の磁石数Ｎｍと任意のティース数Ｎｔとの組み合わせを選択することが可能となり、さらにコギング推力の低減とモータ部５０の推力密度を向上させることができる。
　このように実施の形態１によれば、リニア搬送システム１００が、可動子２に配置されている２１磁石のピッチである磁石ピッチをＬｍとし、ティース１３のピッチであるティースピッチをＬｔとした場合に、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たすので、コギング推力を抑制しつつ推力密度を向上させることが可能になる。また、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４とすることでモータ部５０の推力密度を向上させることができるので、モータ部５０が大型化することを抑制できる。
実施の形態２．
　つぎに、図４を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態２では、ティース１３に巻回される各コイル１１の巻数および線径をティース１３間で同一とする。
　図４は、実施の形態２にかかるリニア搬送システムが備える固定子モジュールの横断面図である。図４の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１の固定子モジュール群１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。図４では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール３０の一部の断面構成を示している。
　実施の形態２にかかるリニア搬送システム１００では、ティース１３に巻回される各コイル１１の巻数および線径をティース１３間で同一としている。モータ駆動制御装置１０は、三相交流ではない任意の電流波形、すなわち単相交流の電流波形を生成して各コイル１１に供給することで、Ｎｔ／ｋ＝３ｎ＋１またはＮｔ／ｋ＝３ｎ＋２の場合に、コイル１１の巻数および線径が同じ場合でも任意の推力を出力可能となる。
　このように実施の形態２によれば、モータ駆動制御装置１０が、任意の電流波形を生成するので、コイル１１の巻数および線径が同じ場合でも任意の推力を出力可能である。また、固定子モジュール群１Ａのコイル１１の巻数および線径を同一にできるので、モータ部５０の製造が容易になる。
実施の形態３．
　つぎに、図５および図６を用いて実施の形態３について説明する。実施の形態３では、可動子２の端部に配置されている磁石２１の磁石ピッチを、可動子２の中央部に配置されている磁石２１の磁石ピッチよりも長くしておく。
　図５は、実施の形態３にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の直線部の横断面図である。図６は、実施の形態３にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の曲線部の横断面図である。図５および図６の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のモータ部５０と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
　図５では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５１の直線部（搬送路５の直線部）の一部の断面構成を示している。図６では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５１の曲線部の一部の断面構成を示している。
　図５に示すモータ部５１の直線部は、固定子モジュール３０と、可動子２とを含んで構成されている。図６に示すモータ部５１の曲線部は、固定子モジュール４０と、可動子２とを含んで構成されている。なお、図６では、コイル１１の図示を省略している。
　図５および図６では、可動子２が６つの磁石２１を備えている場合を図示している。なお、モータ部５１の可動子２は、２～５つの磁石２１を備えていてもよいし、７つ以上の磁石２１を備えていてもよい。
　実施の形態３にかかるモータ部５１では、ユニット長Ｌｕ、磁石数Ｎｍの場合に、可動子２の移動方向の端部の磁石２１を除いた磁石列の磁石２１の磁石ピッチである中央磁石ピッチＬｍｃは、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。すなわち、モータ部５１では、ユニット長Ｌｕ、磁石数Ｎｍの場合に、可動子２の移動方向の中央部に配置されている磁石２１の中央磁石ピッチＬｍｃは、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。また、可動子２の移動方向の端部に配置されている磁石２１の磁石ピッチである端部磁石ピッチＬｍｅは、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。
　なお、可動子２の移動方向の中央部と端部との中間に配置されている磁石２１の磁石ピッチは、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たしてもよいし、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たしてもよい。モータ部５１では、可動子２の移動方向の両端部に近い磁石２１ほど磁石ピッチが大きくなっている。可動子２が備える磁石２１の磁石ピッチは、磁石２１の配置方向の中心を対称軸として対称になっている。
　可動子２が備える磁石２１と、固定子モジュール群１Ａが備えるティース１３との間の最短距離が、磁石２１と鉄心１２との距離を示す磁気ギャップＧＰである。磁石２１と鉄心１２との間の距離を示す磁気ギャップＧＰは、モータ部５１の直線部では一定である。すなわち、可動子２の移動方向が直線となる固定子モジュール群１Ａの直線部では、磁気ギャップＧＰは一定である。一方、モータ部５１の曲線部では鉄心１２が曲がっているので、磁気ギャップＧＰは一定ではなく、可動子２の位置によって異なる。すなわち、モータ部５１の曲線部では、可動子２の移動方向の中央部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰは、可動子２の移動方向の端部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰよりも小さくなる。
　モータ部５１のように、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たし、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たすことで、リニア搬送システム１００は、直線部で生じるコギング推力と曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。すなわち、可動子２の中央部に配置されている磁石２１と端部に配置されている磁石２１とを同一種類の磁石（同一の形状および同一の磁気特性）としたまま、リニア搬送システム１００は、磁気ギャップＧＰが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップＧＰが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。
　このように実施の形態３では、リニア搬送システム１００では、可動子２の中央部に配置されている磁石２１の中央磁石ピッチＬｍｃが、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たし、可動子２の端部に配置されている端部磁石ピッチＬｍｅが、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たしている。これにより、リニア搬送システム１００は、同一種類の磁石２１が配置されている場合であっても、磁気ギャップＧＰが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップＧＰが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。
実施の形態４．
　つぎに、図７を用いて実施の形態４について説明する。実施の形態４では、磁石数Ｎｍが２つまたは３つの場合に、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たすように磁石ピッチが設定される。
　図７は、実施の形態４にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の直線部の横断面図である。図７の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のモータ部５０と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。図７では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５２の一部の断面構成を示している。モータ部５２は、固定子モジュール３０と、可動子２とを含んで構成されている。
　モータ部５２の可動子２は、３つの磁石２１を備えている。なお、モータ部５２の可動子２は、２つの磁石２１を備えていてもよい。磁石数Ｎｍが３つ以下の場合、全ての磁石ピッチＬｍが、Ｌｍ＝Ｌｍｅとなる。この場合において、Ｌｍｅ＞Ｌｍｃとすることで、モータ部５２は、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。換言すると、ユニット長Ｌｕを磁石数Ｎｍで除した値よりも、端部磁石ピッチＬｍｅを大きくしておくことで、実施の形態４でも実施の形態３と同様にモータ部５２は、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。
　モータ部５２の構成により、モータ部５１と同様に、リニア搬送システム１００は、直線部で生じるコギング推力と曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。すなわち、可動子２の中央部に配置されている磁石２１と端部に配置されている磁石２１とを同一種類の磁石としたまま、リニア搬送システム１００は、磁気ギャップが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。
　このように実施の形態４によれば、実施の形態３と同様に、リニア搬送システム１００は、同一種類の磁石２１が配置されている場合であっても、磁気ギャップが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。
実施の形態５．
　つぎに、図８および図９を用いて実施の形態５について説明する。実施の形態５では、可動子（後述する可動子２Ａ，２Ｂ）の端部に近い磁石２１ほど磁気ギャップを小さくしておく。
　図８は、実施の形態５にかかるリニア搬送システムが備える第１例のモータ部の横断面図である。図９は、実施の形態５にかかるリニア搬送システムが備える第２例のモータ部の横断面図である。図８および図９の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のモータ部５０と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
　図８では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５３の一部の断面構成を示している。図９では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５４の一部の断面構成を示している。
　モータ部５３は、固定子モジュール３０と、可動子２Ａとを含んで構成されている。モータ部５４は、固定子モジュール３０と、可動子２Ｂとを含んで構成されている。
　図８に示すように、実施の形態５の第１例のモータ部５３は、可動子２の代わりに可動子２Ａを備えている。モータ部５３では、可動子２Ａの移動方向の中央部が端部よりもＹ軸方向の厚さが薄くなっている。したがって、モータ部５３は、可動子２Ａの移動方向が直線となる直線部では、可動子２Ａの移動方向の中央部と鉄心１２との間の距離が、可動子２Ａの移動方向の端部と鉄心１２との間の距離よりも広くなっている。また、モータ部５３では、可動子２Ａに配置されている磁石２１のＹ軸方向の厚さは全て同じである。
　したがって、モータ部５３の直線部では、可動子２Ａの移動方向の両端に磁石２１を有する磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ１が、可動子２Ａの端部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ２よりも大きくなっている。すなわち、モータ部５３の直線部では、可動子２Ａの中央部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ１が、可動子２Ａの端部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ２よりも大きくなっている。モータ部５３では、磁気ギャップＧＰ１が第１の磁気ギャップであり、磁気ギャップＧＰ２が第２の磁気ギャップである。
　図９に示すように、実施の形態５の第２例のモータ部５４は、可動子２の代わりに可動子２Ｂを備えている。モータ部５４では、可動子２Ｂの移動方向の端部から中央部にかけてＹ軸方向の厚さが連続的に薄くなっている。換言すると、モータ部５４は、可動子２Ｂと鉄心１２との間の距離が、可動子２Ｂの移動方向の端部から中央部にかけて連続的に広くなっている。また、モータ部５４では、可動子２Ｂに配置されている磁石２１のＹ軸方向の厚さは全て同じである。
　したがって、モータ部５４の直線部では、可動子２Ｂの中央部に近い磁石２１ほど、磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップの平均値が大きい。すなわち、モータ部５４では、可動子２Ｂの中央部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ５の平均値が最も大きくなる。図９では、可動子２Ｂが３つの磁石２１を備えているので、可動子２Ｂの中央部に１つの磁石２１が配置されているが、可動子２Ｂが偶数個の磁石２１を備えている場合、可動子２Ｂの中央部に２つの磁石２１が配置される。この場合、この２つの磁石２１の磁気ギャップの平均値が、可動子２Ｂの中央部における磁気ギャップの平均値となる。
　また、モータ部５４では、可動子２Ｂの移動方向の中央部に配置されていない磁石２１は、可動子２Ｂの端部に近い磁石２１ほど磁気ギャップが小さい。また、１つの磁石２１内でも端部側ほど磁気ギャップの平均値が小さい。
　図９では、可動子２Ｂの端部に配置されている磁石２１において、可動子２Ｂの右端部側の磁気ギャップＧＰ４が、可動子２Ｂの中央側（左端部側）の磁気ギャップＧＰ３よりも小さくなっている状態を示している。可動子２Ｂの端部に配置されている磁石２１の磁気ギャップの平均値は、磁気ギャップＧＰ３，ＧＰ４などから算出される。
　なお、可動子２Ｂの側面のうち磁石２１が配置される面は、曲面であってもよいし、複数の平面が繋げられた面であってもよいし、曲面と平面とが組み合わされた面であってもよい。
　このように、モータ部５４では、可動子２Ｂの端部の磁石２１と鉄心１２の磁気ギャップとが一定ではなく連続的に変化し、端部に近いほど磁気ギャップが小さくなっている。したがって、モータ部５４では、端部の磁石２１の磁気ギャップの平均値は、中央部の磁石２１の磁気ギャップより小さい。モータ部５４では、磁気ギャップＧＰ５が第１の磁気ギャップであり、磁気ギャップＧＰ３，ＧＰ４などから算出される磁気ギャップが第２の磁気ギャップである。
　モータ部５３，５４の構成により、モータ部５１，５２と同様に、リニア搬送システム１００は、直線部で生じるコギング推力と曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。すなわち、可動子２Ａまたは可動子２Ｂの中央部に配置されている磁石２１と端部に配置されている磁石２１とを同一種類の磁石としたまま、リニア搬送システム１００は、磁気ギャップが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。
　このように実施の形態５によれば、実施の形態２～４と同様に、リニア搬送システム１００は、同一種類の磁石２１が配置されている場合であっても、磁気ギャップが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。
実施の形態６．
　つぎに、図１０を用いて実施の形態６について説明する。実施の形態６では、固定子モジュール間の鉄心１２の間に空隙部が設けられている。
　図１０は、実施の形態６にかかるリニア搬送システムが備える固定子モジュールの横断面図である。図１０の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のモータ部５０と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。図１０では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａの一部の断面構成を示している。
　固定子モジュール群１Ａは、固定子モジュール３１と、固定子モジュール３２とを含んでいる。固定子モジュール３１と固定子モジュール３２とは、隣接している。実施の形態６にかかるリニア搬送システム１００では、固定子モジュール３１と固定子モジュール３２との間の鉄心１２間に空隙部１５が設けられている。
　固定子モジュール３１のティース１３のうち、可動子２の移動方向（ここではＸ軸方向）の端部に配置されているティース１３が、端ティース１３Ｘである。固定子モジュール３１のティース１３のうち、端ティース１３Ｘ以外が中央ティース１３Ｙである。固定子モジュール３１では、端ティース１３Ｘの形状と中央ティース１３Ｙの形状とは、同じである。これにより、端ティース１３Ｘとコイル１１との絶縁に使用されるインシュレータの形状と、中央ティース１３Ｙとコイル１１との絶縁に使用されるインシュレータの形状とを同じにできる。
　固定子モジュール３１のティース１３間のピッチのうち、可動子２の移動方向（ここではＸ軸方向）の端部に配置されているティース１３間のピッチ（空隙部１５が設けられている側のティース１３間のピッチ）が、端ティースピッチＬｔｅである。また、固定子モジュール３１のティース１３間のピッチのうち、可動子２の移動方向の両端にティース１３を有するティース１３のティース１３間のピッチが中央ティースピッチＬｔｃである。すなわち、固定子モジュール３１のティース１３間のピッチのうち、可動子２の移動方向の中央部に配置されているティース１３間のピッチが中央ティースピッチＬｔｃである。固定子モジュール３１では、Ｌｔｃ＜Ｌｔｅを満たすようにティース１３が配置されている。同様に、固定子モジュール群１Ａでは、固定子モジュール群１Ａに含まれる全ての固定子モジュール（固定子モジュール３２など）がＬｔｃ＜Ｌｔｅを満たすようにティース１３が配置されている。
　なお、空隙部１５が設けられていない側の端部に配置されているティース１３間のピッチは、中央ティースピッチＬｔｃと同じである。例えば、図１に示した固定子モジュール群１Ｃでは、プラスＸ軸方向の最端部のティース１３およびマイナスＸ軸方向の最端部のティース１３は、空隙部１５が設けられていない側の端部に配置されているティース１３である。この空隙部１５が設けられていない側の端部に配置されているティース１３と、このティース１３に隣接しているティース１３間のピッチは、中央ティースピッチＬｔｃと同じである。
　端ティース１３Ｘにも中央ティース１３Ｙと同様にコイル１１が巻回されており、端ティース１３Ｘのコイル１１と中央ティース１３Ｙのコイル１１の巻数とは同じである。
　リニア搬送システム１００は、固定子モジュール３１と、固定子モジュール３２との間に空隙部１５が設けられているので、固定子モジュール群１Ａの組立性が向上する。実施の形態６のように、固定子モジュール３１と、固定子モジュール３２との間に空隙部１５があると、空隙部１５の影響で生じる磁気的なアンバランスに起因するコギング推力が上昇するが、実施の形態６では、Ｌｔｃ＜Ｌｔｅを満たすようにティース１３が配置されているので、空隙部１５が原因のコギング推力を低減することができる。
　このように実施の形態６によれば、リニア搬送システム１００では、固定子モジュール３１，３２間の鉄心１２の間に空隙部１５が設けられているので、固定子モジュール群１Ａを容易に組立てることができる。また、リニア搬送システム１００では、Ｌｔｃ＜Ｌｔｅを満たすようにティース１３が配置されているので、空隙部１５が原因のコギング推力を低減することができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１Ａ～１Ｃ　固定子モジュール群、２，２Ａ，２Ｂ　可動子、５　搬送路、１０　モータ駆動制御装置、１１　コイル、１２　鉄心、１３　ティース、１３Ｘ　端ティース、１３Ｙ　中央ティース、１５　空隙部、２１　磁石、３０～３２，４０　固定子モジュール、５０～５４　モータ部、１００　リニア搬送システム。

Claims (7)

  1. 　複数のティースを有した鉄心、および前記鉄心に巻回されているコイルを有する固定子モジュールと、
    　移動方向に平行な側面に配置された複数の同一の磁石を有するとともに前記コイルからの電磁力によって推進される可動子と、
    　前記固定子モジュールが有する前記コイルのそれぞれに独立した単相交流の電流を供給することで前記可動子を制御するモータ駆動制御装置と、
    　を備え、
    　前記可動子に配置されている前記磁石のピッチである磁石ピッチをＬｍとし、前記ティースのピッチであるティースピッチをＬｔとした場合に、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たす、
    　ことを特徴とするリニア搬送システム。
  2. 　１台分の前記可動子と、前記固定子モジュールとが対向する範囲に含まれる前記磁石の個数をＮｍとし、前記ティースの個数をＮｔとし、前記Ｎｍと前記Ｎｔとの最大公約数をｋとし、ｎを自然数とした場合に、Ｎｔ／ｋ＝３ｎ＋１またはＮｔ／ｋ＝３ｎ＋２を満たす、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のリニア搬送システム。
  3. 　前記ティースのそれぞれは、前記コイルの巻数および線径が同一である、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載のリニア搬送システム。
  4. 　１台分の前記可動子と、前記固定子モジュールとが対向する長さをＬｕとし、前記Ｌｕの長さに含まれる前記磁石の個数をＮｍとし、前記可動子の移動方向の端部に配置されている前記磁石のピッチである端部磁石ピッチをＬｍｅとした場合に、前記Ｌｍｅは、Ｌｍe＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす、
    　ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のリニア搬送システム。
  5. 　前記可動子の移動方向の端部の磁石を除いた磁石列の前記磁石のピッチである中央磁石ピッチをＬｍｃとした場合に、前記Ｌｍｃは、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす、
    　ことを特徴とする請求項４に記載のリニア搬送システム。
  6. 　前記可動子の移動方向が直線となる前記固定子モジュールの直線部では、前記可動子の移動方向の両端に磁石を有する前記磁石と前記ティースとの間の距離である第１の磁気ギャップの平均値が、前記可動子の移動方向の端部における前記磁石と前記ティースとの間の距離である第２の磁気ギャップの平均値よりも大きい、
    　ことを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載のリニア搬送システム。
  7. 　前記固定子モジュール間の前記鉄心間には空隙部が設けられており、前記可動子の移動方向の両端にティースを有する前記ティースの前記ティース間のピッチである中央ティースピッチをＬｔｃとし、前記可動子の移動方向の端部に配置されている前記ティース間のピッチである端ティースピッチをＬｔｅとした場合に、Ｌｔｃ＜Ｌｔｅを満たす、
    　ことを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載のリニア搬送システム。
PCT/JP2022/006845 2022-02-21 2022-02-21 リニア搬送システム WO2023157273A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022543000A JP7262680B1 (ja) 2022-02-21 2022-02-21 リニア搬送システム
PCT/JP2022/006845 WO2023157273A1 (ja) 2022-02-21 2022-02-21 リニア搬送システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/006845 WO2023157273A1 (ja) 2022-02-21 2022-02-21 リニア搬送システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023157273A1 true WO2023157273A1 (ja) 2023-08-24

Family

ID=86052889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/006845 WO2023157273A1 (ja) 2022-02-21 2022-02-21 リニア搬送システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7262680B1 (ja)
WO (1) WO2023157273A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6030195B2 (ja) * 1978-11-15 1985-07-15 松下電器産業株式会社 直進電機
JPH0638500A (ja) * 1992-07-13 1994-02-10 Nippon Otis Elevator Co リニアモータ
JPH10511837A (ja) * 1994-11-16 1998-11-10 ワーヴル，ニコラ 永久磁石を使用した同期モータ
JP2001258235A (ja) * 2000-03-09 2001-09-21 Hitachi Metals Ltd リニアアクチュエータ
JP2007089260A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Hitachi Ltd リニア同期モータ
JP2008125345A (ja) * 2006-11-09 2008-05-29 Alois Jenny 高い出力密度を有するとともにディテント力が小さい鉄心リニアモータ
JP2012039680A (ja) * 2010-08-03 2012-02-23 Toshiba Mach Co Ltd リニアモータ及びリニアモータ装置
WO2017010552A1 (ja) * 2015-07-14 2017-01-19 株式会社新川 リニアモータ用界磁部及びリニアモータ
US20180062535A1 (en) * 2016-08-24 2018-03-01 Beckhoff Automation Gmbh Stator device for a linear motor, linear drive system, and method for operating a stator device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030048011A1 (en) * 2001-08-21 2003-03-13 Alexander Kashkarov Magneto-electric machine of linear type

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6030195B2 (ja) * 1978-11-15 1985-07-15 松下電器産業株式会社 直進電機
JPH0638500A (ja) * 1992-07-13 1994-02-10 Nippon Otis Elevator Co リニアモータ
JPH10511837A (ja) * 1994-11-16 1998-11-10 ワーヴル，ニコラ 永久磁石を使用した同期モータ
JP2001258235A (ja) * 2000-03-09 2001-09-21 Hitachi Metals Ltd リニアアクチュエータ
JP2007089260A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Hitachi Ltd リニア同期モータ
JP2008125345A (ja) * 2006-11-09 2008-05-29 Alois Jenny 高い出力密度を有するとともにディテント力が小さい鉄心リニアモータ
JP2012039680A (ja) * 2010-08-03 2012-02-23 Toshiba Mach Co Ltd リニアモータ及びリニアモータ装置
WO2017010552A1 (ja) * 2015-07-14 2017-01-19 株式会社新川 リニアモータ用界磁部及びリニアモータ
US20180062535A1 (en) * 2016-08-24 2018-03-01 Beckhoff Automation Gmbh Stator device for a linear motor, linear drive system, and method for operating a stator device

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023157273A1 (ja) 2023-08-24
JP7262680B1 (ja) 2023-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8274182B2 (en) Linear motor including extended tooth tips
JP6584619B2 (ja) リニアモータ
KR102178178B1 (ko) 리니어 모터
JP5477126B2 (ja) リニアモータ
US8384252B2 (en) Linear motor
US8674561B2 (en) Multi-head linear motor with cores
EP1883151A2 (en) Permanent magnet excited transverse flux linear motor with normal force compensation structure
JP5574173B2 (ja) 永久磁石形同期リニアモータおよびそれを用いたテーブル送り装置
JP5703168B2 (ja) モータ
JP3360606B2 (ja) リニアモータ
WO2018079088A1 (ja) 回転電機
JP2009219199A (ja) リニアモータ
WO2023157273A1 (ja) リニア搬送システム
JP5678025B2 (ja) 推力発生機構
JP2018050430A (ja) リニアモータ
CN113098227B (zh) 圆筒型动子结构优化方法及横向磁通直线开关磁阻电机
US11784550B2 (en) Permanent field magnet, manufacturing method, and linear motor
WO2020253847A1 (zh) 一种电机及包括该电机的设备
JP3824060B2 (ja) リニアモータ
WO2023145014A1 (ja) リニアモータ
CN110912291A (zh) 单相永磁同步电机及具有其的吸尘器
WO2010053444A1 (en) Dual coil linear motor with compensated cogging and attraction force
WO2024100907A1 (ja) リニアモータ
JP2003134791A (ja) 永久磁石形同期リニアモータ
JP2015130754A (ja) リニアモータ及びリニアモータの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022543000

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22927174

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1