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JP3944766B2 - Permanent magnet synchronous linear motor - Google Patents
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JP3944766B2 JP2001322322A JP2001322322A JP3944766B2 JP 3944766 B2 JP3944766 B2 JP 3944766B2 JP 2001322322 A JP2001322322 A JP 2001322322A JP 2001322322 A JP2001322322 A JP 2001322322A JP 3944766 B2 JP3944766 B2 JP 3944766B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、FA機器の搬送システム、例えば工作機械のテーブル送りや半導体製造装置のステッパ駆動機構などに利用される永久磁石形同期リニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、FA機器の搬送システム、例えば工作機械のテーブル送りや半導体製造装置のステッパ駆動機構などに利用される永久磁石形同期リニアモータとしては、図4のようになっている。図4は従来の永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。このリニアモータにおいては、8ポール9スロットを基本構成とし、電機子2を相対移動する可動子に、界磁1を固定子とした例を用いて説明する。
図において、1は界磁、11は平板状の界磁ヨーク、12は界磁ヨーク11に交互に異極となるように複数個取付けた永久磁石、2は永久磁石12と磁気的空隙を介して対向する電機子、21は電機子コアであって、電磁鋼板を櫛歯状に打ち抜き、スロット21aを形成する主ティース21bと、主ティース21bを連結する継鉄部24とを有する鋼板を積層固定したものである。22はスロット21aに巻回収納した電機子巻線である。23は電機子コア21の両端に設けた補助ティースであって、電機子コア両端の端効果により発生するコギング推力を低減する手段を施したものである。
【0003】
また、図5は従来の永久磁石形同期リニアモータのコギング推力波形を示した図である。図5に示すコギング推力波形のように、主ティース21bに働くコギング推力F1と、補助ティース21aに働くコギング推力F2とがF1+F2≒0となる条件に基づいて、主ティース21bの長さHtと補助ティース23の長さHdが0<Hd<Htの範囲で設定するとともに、併せて補助ティース21aのティース幅Bdと主ティース21bのティース幅BtがBd<Btの範囲で設定されている。上記の条件により、当該リニアモータはコギング推力を最小とすることができるようになっている(例えば、特願2000−118022)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術ではコギング推力低減のため、電機子コア端部の端効果をキャンセルする、あるいは端効果の影響を抑制するなどの手段を施しているが、実機においては、必ずしもコギング推力を低減させることができないという課題がある。
すなわち、リニアモータの設計の際には主ティースの形状寸法、界磁と電機子との間の磁気的空隙長などの設計値、界磁に使用する永久磁石の磁気特性の代表値を用いてコギング推力が最小となる条件を求め、補助ティースの形状寸法を決定している。ところが、実際に製作したリニアモータは、電機子コアの打ち抜き時の寸法ばらつきや誤差、界磁と電機子を組み合わせる際の磁気的空隙寸法の誤差、永久磁石を界磁ヨークに固定し組み立てる際の寸法ばらつきや誤差、電機子コアや界磁ヨーク、永久磁石などの磁性部材の磁気特性のばらつきや代表値との差違などにより、コギング推力がほぼゼロとなる寸法条件がずれ、コギング推力が大きくなってしまう。
このため、コギング推力が小さいリニアモータを設計値に近づけるよう製作するには、実機の形状寸法実測とコギング推力の評価を基にした設計と製作の繰り返しにより軽減されるが、実際には、構成部材の組み立て時の寸法ばらつきや誤差、磁性部材の磁気特性のばらつきや代表値との差違はその都度ごとに異なるため、容易に解決することはできない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、リニアモータのコギング推力を評価する場合の設計と製作による繰り返し評価作業に依存することなく、実機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれても容易にコギング推力を小さくすることができる永久磁石形同期リニアモータを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために,請求項1の本発明は、第1の界磁ヨーク上に交互に極性が異なるように複数の永久磁石を直線状に並べてなる第1の界磁と、前記第1の界磁と磁気的空隙を介して対向するように配置した第1の電機子とを備え、前記第1の電機子は、主ティースとスロットを有する第1の電機子コアと、前記第1の電機子コアのスロットにコイルを巻回した第1の電機子巻線とより構成され、前記第1の界磁と前記第1の電機子の何れか一方を相対移動する可動子に、他方を固定子とする永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記第1の電機子は、前記第1の界磁と対向する側を除く位置に,相対移動する前記可動子に伴って変化するコギング推力を相殺できるよう、当該コギング推力と同一周期の振動力を発生する振動力発生手段を備えたものである。
また、請求項2の本発明は、請求項1に記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記振動力発生手段は、前記第1の電機子における第1の界磁との対向面を除く面に設けられた第2の界磁ヨーク上に交互に極性が異なる複数の永久磁石を並べてなる第2の界磁と,前記第2の界磁と磁気的空隙を介して対向配置した第2の電機子とから構成され,前記第2の電機子は,スロットレス形の第2の電機子コアと,前記第2の電機子コアに空心コイルを巻回した第2の電機子巻線とから構成してあり,前記第1の界磁の磁極ピッチをτm1,前記第2の界磁の磁極ピッチをτm2としたとき,τm2=τm1×1/2の関係を有したものである。
また、請求項3の本発明は、請求項1に記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記振動力発生手段は、前記第1の電機子における第1の界磁との対向面を除く面に設けられたスロットを有する櫛状コアと,前記櫛状コアと磁気的空隙を介して対向配置した第2の電機子とから構成され,前記第2の電機子は,スロットレス形の第2の電機子コアと,前記第2の電機子コアに空心コイルを巻回した第2の電機子巻線とから構成してあり,前記主ティースのティースピッチをτs1,前記櫛状コアが有する前記ティースのティースピッチをτs2としたとき,τs1=τs2の関係を有しており,前記第1の界磁の磁極ピッチをτm1,前記第2の電機子巻線の磁極ピッチをτm2としたとき,τm2=τm1×1/2の関係を有したものである。
また、請求項4の本発明は、請求項1に記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記第1の電機子コアの端部に補助ティースを配置してあり、前記補助ティースの前記第1の界磁の長手方向と直交する方向の長さをHd、前記主ティースの前記第1の界磁の長手方向と直交する方向の長さをHtとした時に、前記補助ティースの長さが0<Hd<Htの範囲に設定されたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
[第1の実施例]
図1は本発明の永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。
本発明の構成要素が従来技術と同じものについては同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみ説明する。なお、第1の実施例から第3の実施例にかかるリニアモータは、従来技術と同様に8ポール、9スロットのギャップ対向形の例を示している。また、主ティースの長さHtと補助ティースの長さHdの範囲の設定、主ティースのティース幅Btと補助ティースのティース幅の範囲の設定についても従来技術と同じである。
図において、3は振動力発生手段、31は第2の界磁、31aは第2の界磁ヨーク,31bは永久磁石,32は第2の電機子,32aは第2の電機子コア,32bは第2の電機子巻線である。
本発明が従来技術と異なる点は、以下のとおりである。
すなわち、第1の電機子2は、第1の界磁1と対向する側を除く位置(反対側)に,第1の界磁1(固定子)に対して相対移動する第1の電機子2(可動子)に伴って変化するコギング推力を相殺できるよう、当該コギング推力と同一周期の振動力を発生する振動力発生手段3を備えた点であり、この振動力発生手段3は,直流電流で励磁することにより電磁的に振動力を発生させるものである。
本実施例に係る振動力発生手段3は、具体的には、前記第1の電機子2における第1の界磁1との対向面を除く面(反対側)に設けられた第2の界磁ヨーク31a上に交互に極性が異なる複数の永久磁石31bを並べてなる第2の界磁31と,第2の界磁31と磁気的空隙を介して対向配置した第2の電機子32とから構成される。この第2の電機子32は,スロットレス形の第2の電機子コア32aと,第2の電機子コア32aに空心コイルを巻回した第2の電機子巻線32bとから構成してあり,第1の界磁1の磁極ピッチをτm1,第2の界磁31の磁極ピッチをτm2としたとき,τm2=τm1×1/2の関係を有したものとなっている。なお,便宜状,第2の電機子巻線の磁極ピッチは図示していない。
【0007】
次に動作を説明する。
リニアモータを第1の界磁1の長手方向に移動させると、相対移動する第1の電機子2の移動に伴ってコギング推力が変化するが、第1の電機子2における第1の界磁1との対向面を除く面(反対側)に設けた振動力発生手段3に僅かな直流電流を供給すると、振動力発生手段3は当該コギング推力と同一周期の振動力を発生し,、リニアモータ全体のコギング推力を低減される。また、この時、振動力発生手段3は、第1の電機子2における第1の界磁1側には設置されていないため、振動力発生手段3の作用はリニアモータとしての実行推力に影響しない。
【0008】
第1の実施例は上記の構成にしたので、コギング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、第1の界磁1と第1の電機子2との間に発生するコギング推力の大きさに合わせた直流電流を、振動力発生手段3の操作により第2の電機子2に通電することで,コギング推力を設計値である最小値に戻すことができる。
このため,リニアモータのコギング推力を評価する場合の設計と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれても容易にコギング推力を小さくすることが可能な永久磁石形同期リニアモータを提供することができる。
また、振動力発生手段3の界磁発生源が永久磁石12であることから、第2の界磁発生用の励磁電流を必要としないため,振動力発生手段3の付加にともなう電力損失の増大や温度上昇を更に抑えることができる。
また、本例のように補助ティース23を設けた構成は、補助ティースを設けてないものに比較してコギング推力が小さいので,振動力発生手段3に供給する電力が少なくて済み,振動力発生手段3の付加にともなう電力損失の増大や温度上昇を抑えることができる。
【0009】
[第2の実施例]
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
図2は本発明の第2の実施例を示す永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。
図において,33は櫛状コアである。
第2の実施例が第1の実施例と異なる点は、以下のとおりである。
すなわち、振動力発生手段3は、第1の電機子2における第1の界磁1との対向面を除く面(反対側)に設けられたスロットを有する櫛状コア33と,櫛状コア33と磁気的空隙を介して対向配置した第2の電機子32とから構成され,第2の電機子32は,スロットレス形の第2の電機子コア32aと,第2の電機子コア32aに空心コイルを巻回した第2の電機子巻線32bとから構成してあり,主ティース21bのティースピッチをτs1,櫛状コア33が有するティースのティースピッチをτs2としたとき,τs1=τs2の関係を有したものとなっている。また、図示していないが、第1の界磁1の磁極ピッチをτm1,第2の電機子巻線32bの磁極ピッチをτm2としたときに,τm2=τm1×1/2の関係を有したものとなっている。なお、動作については、第1の実施例と同じであるため、その説明は省略する。
【0010】
第2の実施例は上記の構成にしたので,コギング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、第1の界磁1と第1の電機子2との間に発生するコギング推力の大きさに合わせた直流電流を、振動力発生手段3の操作により第2の電機子32に通電することにより,コギング推力を設計値である最小値に戻すことができる。
このため,リニアモータのコギング推力を評価する場合の設計と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれても容易にコギング推力を小さくすることが可能な永久磁石形同期リニアモータを提供することができる。
更に,振動力発生手段3に永久磁石を使用しないため,振動力発生手段3の付加にともなうコスト増大と,永久磁石の取り付けに代表される組み立て工数の増加を抑えることができる。
【0011】
[第3の実施例]
次に、本発明の第3の実施例について説明する。
リニアモータとしての推力発生面である第1の電機子における第1の界磁との反対側に振動力発生手段3を設置した例を第1および第2の実施例で説明したが,このほかの当該振動力発生手段3の設置例として、例えば、図3(a)、(b)に示すものがある。
図3は本発明の第3の実施例を示す永久磁石形同期リニアモータの進行方向から見た正面図で、(a)は電機子と界磁が片側の面で対向するギャップ対向形リニアモータ、(b)は電機子と界磁が各々の両側の面で対向する磁束貫通形のリニアモータに適用した例である。図3(a)、(b)に示したように振動力発生手段3を第1の界磁1と第1の電機子2の対向部位,および可動子のテーブル取り付け面5を避けた位置に設置するようにすると良い。
第3の実施例は上記構成にしたので、振動力発生手段3を用途に応じて自在に可動子のテーブルに取り付けることができ、設計の自由度を増すことができる。
【0012】
なお,本実施例における振動力発生手段に用いる第2の電機子巻線は,全要素コイルを直列接続した単相コイルとしても良いし、第1の電機子巻線と同数の相に分かれた巻線としても良い。この場合,電機子巻線に流す直流電流の相ごとの大きさを調整することによって,発生する電磁振動力のピーク位置が変化するので、コギング推力に合わせて振動力の位相を電気的に調整することが容易となる。
また、本実施例では、第1の界磁および第2の電機子を固定子,その他を可動子として構成したが,その逆や,第1の界磁、第2の電機子の入れ替えなどは自由に選択される。
また、本実施例では、スロット形状をオープンスロットとした場合で説明したが,例えばセミオープンスロットとしても構わない。
【0013】
【発明の効果】
本発明の実施例によれば、以下の効果がある。
(1)第1の実施例は上記構成にしたため、コギング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、第1の界磁と第1の電機子との間に発生するコギング推力の大きさに合わせた直流電流を、振動力発生手段の操作により第2の電機子に通電することで,コギング推力を設計値である最小値に戻すことができる。
このため,リニアモータのコギング推力を評価する場合の設計と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれても容易にコギング推力を小さくすることが可能な永久磁石形同期リニアモータを提供することができる。
また、振動力発生手段の界磁発生源が永久磁石であることから、第2の界磁発生用の励磁電流を必要としないため,振動力発生手段の付加にともなう電力損失の増大や温度上昇を更に抑えることができる。
また、本例のように補助ティースを設けた構成は、補助ティースを設けてないものに比較してコギング推力が小さいので,振動力発生手段3に供給する電力が少なくて済み,振動力発生手段の付加にともなう電力損失の増大や温度上昇を抑えることができる。
【0014】
(2)第2の実施例は上記構成にしたため、コギング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、第1の界磁と第1の電機子との間に発生するコギング推力の大きさに合わせた直流電流を、振動力発生手段の操作により第2の電機子に通電することにより,コギング推力を設計値である最小値に戻すことができる。
このため,リニアモータのコギング推力を評価する場合の設計と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれても容易にコギング推力を小さくすることが可能な永久磁石形同期リニアモータを提供することができる。
更に,振動力発生手段に永久磁石を使用しないため,振動力発生手段の付加にともなうコスト増大と,永久磁石の取り付けに代表される組み立て工数の増加を抑えることができる。
【0015】
(3)第3の実施例は上記構成にしたので、振動力発生手段を用途に応じて自在に可動子のテーブルに取り付けることができ、設計の自由度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。
【図3】本発明の第1から第4実施形態で望ましい構造を持つ永久磁石形同期リニアモータの進行方向から見た正面図である。
【図4】従来の永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。
【図5】従来の永久磁石形同期リニアモータのコギング推力波形を示した図である。
【符号の説明】
1 第1の界磁
11 第1の界磁ヨーク
12 永久磁石
2 第1の電機子
21 第1の電機子コア
21a スロット
21b 主ティース
22 第1の電機子巻線
23 補助ティース
3 振動力発生手段
31 第2の界磁
31a 第2の界磁ヨーク
31b 永久磁石
32 第2の電機子
32a 第2の電機子コア
32b 第2の電機子巻線
33 櫛状コア
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet type synchronous linear motor used in a FA system, for example, a table feed of a machine tool or a stepper drive mechanism of a semiconductor manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows a permanent magnet type synchronous linear motor conventionally used in a transport system for FA equipment, for example, a table feed of a machine tool or a stepper drive mechanism of a semiconductor manufacturing apparatus. FIG. 4 is a side sectional view of a conventional permanent magnet type synchronous linear motor. In this linear motor, an explanation will be given using an example in which an 8-pole 9-slot is a basic configuration, and the armature 2 is moved relative to the mover and the field 1 is a stator.
In the figure, 1 is a field magnet, 11 is a flat field yoke, 12 is a plurality of permanent magnets attached to the field yoke 11 so as to have different polarities alternately, and 2 is a permanent magnet 12 via a magnetic gap. The armatures 21 are opposed to each other, 21 is an armature core, which is formed by laminating steel plates having main teeth 21b forming slots 21a and yoke portions 24 connecting the main teeth 21b. It is fixed. Reference numeral 22 denotes an armature winding wound and accommodated in the slot 21a. Auxiliary teeth 23 provided at both ends of the armature core 21 are provided with means for reducing cogging thrust generated by the end effects at both ends of the armature core.
[0003]
FIG. 5 is a diagram showing a cogging thrust waveform of a conventional permanent magnet type synchronous linear motor. Like the cogging thrust waveform shown in FIG. 5, the length Ht of the main teeth 21b and the auxiliary are based on the condition that the cogging thrust F1 acting on the main teeth 21b and the cogging thrust F2 acting on the auxiliary teeth 21a are F1 + F2≈0. The length Hd of the tooth 23 is set in the range of 0 <Hd <Ht, and the tooth width Bd of the auxiliary tooth 21a and the tooth width Bt of the main tooth 21b are set in the range of Bd <Bt. Under the above-described conditions, the linear motor can minimize the cogging thrust (for example, Japanese Patent Application No. 2000-118022).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art, in order to reduce the cogging thrust, means such as canceling the end effect of the armature core end or suppressing the effect of the end effect are taken. However, in the actual machine, the cogging thrust is not necessarily reduced. There is a problem that it cannot be done.
That is, when designing the linear motor, use the design values such as the shape and size of the main teeth, the magnetic air gap length between the field and the armature, and the representative values of the magnetic characteristics of the permanent magnet used for the field. The conditions for minimizing the cogging thrust are obtained, and the shape dimensions of the auxiliary teeth are determined. However, the actually manufactured linear motor has a dimensional variation and error when the armature core is punched, a magnetic gap dimension error when combining the field and the armature, and a permanent magnet fixed to the field yoke. Due to dimensional variations and errors, variations in the magnetic properties of magnetic members such as armature cores, field yokes, and permanent magnets, and differences from typical values, the dimensional conditions where the cogging thrust becomes almost zero shifts and the cogging thrust increases. End up.
For this reason, in order to manufacture a linear motor with small cogging thrust close to the design value, it is reduced by repeated design and manufacturing based on actual shape measurement and evaluation of cogging thrust. The dimensional variations and errors during the assembly of the members, the variations in the magnetic characteristics of the magnetic members, and the differences from the representative values differ from case to case, and cannot be easily solved.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and does not depend on repeated evaluation work by design and manufacture when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and does not depend on the actual dimensions of the actual machine or the actual magnetism of the magnetic member. An object of the present invention is to provide a permanent magnet type synchronous linear motor that can easily reduce the cogging thrust even if the characteristic deviates from the design value.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention of claim 1 is characterized in that a first field magnet in which a plurality of permanent magnets are arranged in a straight line on the first field yoke so as to alternately have different polarities, A first armature disposed so as to be opposed to one field through a magnetic gap, the first armature includes a first armature core having a main tooth and a slot, and the first armature. A first armature winding in which a coil is wound around a slot of one armature core, and a mover that relatively moves one of the first field and the first armature; In the permanent magnet type synchronous linear motor having the other as a stator, the first armature is a cogging thrust that changes with the mover relative to a position excluding the side facing the first field. Vibration force generating means for generating a vibration force having the same period as the cogging thrust is provided. Is.
According to a second aspect of the present invention, in the permanent magnet synchronous linear motor according to the first aspect, the vibration force generating means is a surface excluding a surface facing the first field in the first armature. A second field magnet in which a plurality of permanent magnets having different polarities are arranged alternately on a second field yoke provided on the second field yoke, and a second field magnet disposed opposite to the second field magnet via a magnetic gap. The second armature includes a slotless second armature core, and a second armature winding in which an air-core coil is wound around the second armature core. When the magnetic pole pitch of the first field is τm1 and the magnetic pole pitch of the second field is τm2, the relationship is τm2 = τm1 × 1/2.
According to a third aspect of the present invention, in the permanent magnet type synchronous linear motor according to the first aspect, the vibration force generating means is a surface excluding a surface facing the first field in the first armature. And a second armature disposed opposite to the comb core via a magnetic gap, the second armature being a slotless second core. And a second armature winding in which an air-core coil is wound around the second armature core, and the tooth pitch of the main teeth is τs1, and the comb-shaped core has the tooth pitch When the tooth pitch of the teeth is τs2, the relationship is τs1 = τs2, the magnetic pole pitch of the first field is τm1, and the magnetic pole pitch of the second armature winding is τm2. τm2 = τm1 × 1/2 .
Further, the invention of claim 4, the permanent magnet type synchronous linear motor according to claim. 1 are arranged auxiliary teeth on the end of the first armature core, said first of said auxiliary teeth The length of the auxiliary teeth is 0 when the length in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the field is Hd and the length of the main teeth in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first field is Ht. <Hd <Ht is set.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a sectional side view of a permanent magnet type synchronous linear motor of the present invention.
Constituent elements of the present invention that are the same as those of the prior art will be given the same reference numerals and explanation thereof will be omitted, and only different points will be described. The linear motor according to the first to third embodiments shows an example of an 8-pole, 9-slot gap facing type as in the prior art. The setting of the range of the length Ht of the main teeth and the length Hd of the auxiliary teeth and the setting of the range of the teeth width Bt of the main teeth and the teeth width of the auxiliary teeth are the same as in the prior art.
In the figure, 3 is a vibration force generating means, 31 is a second field magnet, 31a is a second field yoke, 31b is a permanent magnet, 32 is a second armature, 32a is a second armature core, and 32b. Is a second armature winding.
The present invention is different from the prior art as follows.
That is, the first armature 2 is a first armature that moves relative to the first field 1 (stator) to a position (opposite side) excluding the side facing the first field 1. 2 is provided with a vibration force generating means 3 for generating a vibration force having the same cycle as that of the cogging thrust so that the cogging thrust changing with the movable element 2 can be canceled. The vibration force is generated electromagnetically by exciting with current.
Specifically, the vibration force generation means 3 according to the present embodiment is a second field provided on the surface (opposite side) of the first armature 2 excluding the surface facing the first field 1. From a second field 31 in which a plurality of permanent magnets 31b having different polarities are alternately arranged on a magnetic yoke 31a, and a second armature 32 arranged opposite to the second field 31 via a magnetic gap. Composed. The second armature 32 includes a slotless second armature core 32a, and a second armature winding 32b in which an air core coil is wound around the second armature core 32a. When the magnetic pole pitch of the first field 1 is τm1 and the magnetic pole pitch of the second field 31 is τm2, τm2 = τm1 × 1/2. For convenience, the magnetic pole pitch of the second armature winding is not shown.
[0007]
Next, the operation will be described.
When the linear motor is moved in the longitudinal direction of the first field 1, the cogging thrust changes with the movement of the first armature 2 that moves relatively, but the first field in the first armature 2 is changed. When a slight direct current is supplied to the vibration force generating means 3 provided on the surface (opposite side) excluding the surface facing 1, the vibration force generating means 3 generates a vibration force having the same cycle as the cogging thrust, and linear The cogging thrust of the entire motor is reduced. At this time, since the vibration force generating means 3 is not installed on the first field 1 side of the first armature 2, the action of the vibration force generating means 3 affects the effective thrust as a linear motor. do not do.
[0008]
Since the first embodiment has the above-described configuration, the magnitude of the cogging thrust generated between the first field 1 and the first armature 2 even when the cogging thrust becomes larger than the design value. The cogging thrust can be returned to the minimum value which is the design value by energizing the second armature 2 with the direct current adjusted to the above by operating the vibration force generating means 3.
This eliminates the need for repeated evaluation and design work when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and easily reduces the cogging thrust even if the actual machine geometry and the actual magnetic characteristics of the magnetic member deviate from the design values. It is possible to provide a permanent magnet type synchronous linear motor that can be used.
Further, since the field generating source of the vibration force generating means 3 is the permanent magnet 12, no excitation current for generating the second field is required, so that an increase in power loss accompanying the addition of the vibration force generating means 3 is achieved. And temperature rise can be further suppressed.
Further, the configuration in which the auxiliary teeth 23 are provided as in this example has a smaller cogging thrust than that in which the auxiliary teeth are not provided, so that less power is supplied to the vibration force generating means 3, and vibration force generation is possible. An increase in power loss and temperature rise due to the addition of the means 3 can be suppressed.
[0009]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a sectional side view of a permanent magnet type synchronous linear motor showing a second embodiment of the present invention.
In the figure, 33 is a comb-like core.
The second embodiment is different from the first embodiment as follows.
That is, the vibration force generating means 3 includes a comb-shaped core 33 having slots provided on the surface (opposite side) of the first armature 2 excluding the surface facing the first field 1, and the comb-shaped core 33. And a second armature 32 arranged opposite to each other with a magnetic air gap therebetween. The second armature 32 is divided into a slotless second armature core 32a and a second armature core 32a. When the tooth pitch of the main teeth 21b is τs1 and the teeth pitch of the teeth of the comb-shaped core 33 is τs2, the τs1 = τs2. It has a relationship. Although not shown, when the magnetic pole pitch of the first field 1 is τm1 and the magnetic pole pitch of the second armature winding 32b is τm2, there is a relationship of τm2 = τm1 × 1/2. It has become a thing. Since the operation is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0010]
Since the second embodiment has the above-described configuration, the magnitude of the cogging thrust generated between the first field 1 and the first armature 2 even when the cogging thrust becomes larger than the design value. The cogging thrust can be returned to the minimum value, which is the design value, by energizing the second armature 32 with the direct current adjusted to
This eliminates the need for repeated evaluation and design work when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and easily reduces the cogging thrust even if the actual machine geometry and the actual magnetic characteristics of the magnetic member deviate from the design values. It is possible to provide a permanent magnet type synchronous linear motor that can be used.
Further, since no permanent magnet is used for the vibration force generating means 3, it is possible to suppress an increase in cost due to the addition of the vibration force generating means 3 and an increase in the number of assembly steps represented by the attachment of the permanent magnet.
[0011]
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the first and second embodiments, the example in which the vibration force generating means 3 is installed on the side opposite to the first field in the first armature which is the thrust generating surface as a linear motor has been described. Examples of the installation of the vibration force generating means 3 include those shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
FIG. 3 is a front view of a permanent magnet type synchronous linear motor according to a third embodiment of the present invention as viewed from the traveling direction. FIG. 3A is a gap-facing linear motor in which an armature and a field face each other on one side. (B) is an example applied to a magnetic flux penetrating linear motor in which an armature and a field magnet face each other on both sides. As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the vibration force generating means 3 is positioned away from the opposing portion of the first field 1 and the first armature 2 and the table mounting surface 5 of the mover. It is good to install.
Since the third embodiment has the above-described configuration, the vibration force generating means 3 can be freely attached to the table of the mover according to the application, and the degree of design freedom can be increased.
[0012]
Note that the second armature winding used for the vibration force generating means in this embodiment may be a single-phase coil in which all element coils are connected in series, or divided into the same number of phases as the first armature winding. It may be a winding. In this case, the peak position of the generated electromagnetic vibration force changes by adjusting the magnitude of the DC current flowing through the armature winding for each phase. Therefore, the phase of the vibration force is adjusted electrically according to the cogging thrust. Easy to do.
In the present embodiment, the first field and the second armature are configured as a stator, and the others are configured as a mover. However, the reverse, the replacement of the first field and the second armature, etc. Free to choose.
In the present embodiment, the case where the slot shape is an open slot has been described. However, for example, a semi-open slot may be used.
[0013]
【The invention's effect】
The embodiment of the present invention has the following effects.
(1) Since the first embodiment is configured as described above, the magnitude of the cogging thrust generated between the first field and the first armature even when the cogging thrust becomes larger than the design value. By applying the combined DC current to the second armature by operating the vibration force generating means, the cogging thrust can be returned to the minimum value which is the design value.
This eliminates the need for repeated evaluation and design work when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and easily reduces the cogging thrust even if the actual machine geometry and the actual magnetic characteristics of the magnetic member deviate from the design values. It is possible to provide a permanent magnet type synchronous linear motor that can be used.
Further, since the field generating source of the vibration force generating means is a permanent magnet, an excitation current for generating the second field is not required, so that an increase in power loss and temperature increase due to the addition of the vibration force generating means. Can be further suppressed.
Further, the configuration in which the auxiliary teeth are provided as in this example has a smaller cogging thrust than that in which the auxiliary teeth are not provided, so that less power is supplied to the vibration force generating means 3 and the vibration force generating means. It is possible to suppress an increase in power loss and temperature rise due to the addition of.
[0014]
(2) Since the second embodiment has the above-described configuration, even when the cogging thrust is larger than the design value, the magnitude of the cogging thrust generated between the first field and the first armature is reduced. By applying the combined DC current to the second armature by operating the vibration force generating means, the cogging thrust can be returned to the minimum value which is the design value.
This eliminates the need for repeated evaluation and design work when evaluating the cogging thrust of a linear motor, and easily reduces the cogging thrust even if the actual machine geometry and the actual magnetic characteristics of the magnetic member deviate from the design values. It is possible to provide a permanent magnet type synchronous linear motor that can be used.
Further, since no permanent magnet is used for the vibration force generating means, it is possible to suppress an increase in cost due to the addition of the vibration force generating means and an increase in the number of assembly steps represented by the attachment of the permanent magnet.
[0015]
(3) Since the third embodiment has the above-described configuration, the vibration force generating means can be freely attached to the table of the mover according to the application, and the degree of design freedom can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a permanent magnet synchronous linear motor showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of a permanent magnet type synchronous linear motor showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of a permanent magnet type synchronous linear motor having a desirable structure in the first to fourth embodiments of the present invention viewed from the traveling direction.
FIG. 4 is a side sectional view of a conventional permanent magnet type synchronous linear motor.
FIG. 5 is a diagram showing a cogging thrust waveform of a conventional permanent magnet type synchronous linear motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st field 11 1st field yoke 12 Permanent magnet 2 1st armature 21 1st armature core 21a Slot 21b Main teeth 22 1st armature coil | winding 23 Auxiliary teeth 3 Vibration force generation means 31 Second field 31a Second field yoke 31b Permanent magnet 32 Second armature 32a Second armature core 32b Second armature winding 33 Comb-shaped core

Claims (4)

第1の界磁ヨーク上に交互に極性が異なるように複数の永久磁石を直線状に並べてなる第1の界磁と、前記第1の界磁と磁気的空隙を介して対向するように配置した第1の電機子とを備え、
前記第1の電機子は、主ティースとスロットを有する第1の電機子コアと、前記第1の電機子コアのスロットにコイルを巻回した第1の電機子巻線とより構成され、
前記第1の界磁と前記第1の電機子の何れか一方を相対移動する可動子に、他方を固定子とする永久磁石形同期リニアモータにおいて、
前記第1の電機子は、前記第1の界磁と対向する側を除く位置に,相対移動する前記可動子に伴って変化するコギング推力を相殺できるよう、当該コギング推力と同一周期の振動力を発生する振動力発生手段を備えたことを特徴とする永久磁石形同期リニアモータ。
Arranged on the first field yoke to be opposed to the first field magnet, in which a plurality of permanent magnets are arranged in a straight line so as to alternately have different polarities, with the first field magnet interposed through a magnetic gap. With the first armature
The first armature is composed of a first armature core having a main tooth and a slot, and a first armature winding in which a coil is wound around a slot of the first armature core,
In the permanent magnet type synchronous linear motor having the other as a stator, the mover relatively moving one of the first field and the first armature,
The first armature has a vibration force having the same period as the cogging thrust so that the cogging thrust that changes with the mover moving relative to the position excluding the side facing the first field can be offset. A permanent magnet type synchronous linear motor comprising vibration force generating means for generating
前記振動力発生手段は、前記第1の電機子における第1の界磁との対向面を除く面に設けられた第2の界磁ヨーク上に交互に極性が異なる複数の永久磁石を並べてなる第2の界磁と,前記第2の界磁と磁気的空隙を介して対向配置した第2の電機子とから構成され,
前記第2の電機子は,スロットレス形の第2の電機子コアと,前記第2の電機子コアに空心コイルを巻回した第2の電機子巻線とから構成してあり,
前記第1の界磁の磁極ピッチをτm1,前記第2の界磁の磁極ピッチをτm2としたとき,τm2=τm1×1/2の関係を有した請求項1に記載の永久磁石形同期リニアモータ。
The vibration force generating means is configured by arranging a plurality of permanent magnets having different polarities alternately on a second field yoke provided on a surface of the first armature excluding a surface facing the first field. A second field element, and a second armature disposed opposite to the second field with a magnetic gap,
The second armature includes a slotless second armature core, and a second armature winding in which an air-core coil is wound around the second armature core,
2. The permanent magnet type synchronous linear according to claim 1, wherein a relationship of τm2 = τm1 × 1/2 is established, where τm1 is a magnetic pole pitch of the first field and τm2 is a magnetic pole pitch of the second field. motor.
前記振動力発生手段は、前記第1の電機子における第1の界磁との対向面を除く面に設けられたスロットを有する櫛状コアと,前記櫛状コアと磁気的空隙を介して対向配置した第2の電機子とから構成され,
前記第2の電機子は,スロットレス形の第2の電機子コアと,前記第2の電機子コアに空心コイルを巻回した第2の電機子巻線とから構成してあり,
前記主ティースのティースピッチをτs1,前記櫛状コアのティースピッチをτs2としたとき,τs1=τs2の関係を有しており,
前記第1の界磁の磁極ピッチをτm1,前記第2の電機子巻線の磁極ピッチをτm2としたとき,τm2=τm1×1/2の関係を有した請求項1に記載の永久磁石形同期リニアモータ。
The vibration force generating means includes a comb-shaped core having a slot provided on a surface excluding a surface facing the first field in the first armature, and opposed to the comb-shaped core via a magnetic gap. A second armature arranged,
The second armature includes a slotless second armature core, and a second armature winding in which an air-core coil is wound around the second armature core,
When the teeth pitch of the main teeth is τs1 and the teeth pitch of the comb-shaped core is τs2, the relationship is τs1 = τs2.
2. The permanent magnet type according to claim 1, wherein the magnetic field pitch of the first field is τm1 and the magnetic pole pitch of the second armature winding is τm2, and τm2 = τm1 × 1/2. Synchronous linear motor.
前記第1の電機子コアの端部に補助ティースを配置してあり、
前記補助ティースの前記第1の界磁の長手方向と直交する方向の長さをHd、前記主ティースの前記第1の界磁の長手方向と直交する方向の長さをHtとした時に、前記補助ティースの長さが0<Hd<Htの範囲に設定されてある請求項1に記載の永久磁石形同期リニアモータ。
Auxiliary teeth are arranged at the end of the first armature core,
When the length of the auxiliary teeth in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first field is Hd, and the length of the main teeth in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first field is Ht, The permanent magnet type synchronous linear motor according to claim 1 , wherein the length of the auxiliary teeth is set in a range of 0 <Hd <Ht.
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