JPH0456545B2 - - Google Patents
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- JPH0456545B2 JPH0456545B2 JP57067575A JP6757582A JPH0456545B2 JP H0456545 B2 JPH0456545 B2 JP H0456545B2 JP 57067575 A JP57067575 A JP 57067575A JP 6757582 A JP6757582 A JP 6757582A JP H0456545 B2 JPH0456545 B2 JP H0456545B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic pole
- mover
- movable element
- pole teeth
- linear motor
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可動子が直線的に移動するリニアモー
タに関するものである。
タに関するものである。
第１図は従来のリニアモータの一例を示す構成
図で、Ａは縦断面図、ＢはＡのＣ−Ｃ線断面図、
ＣはＡのＡ−Ａ線断面図、ＤはＢ−Ｂ線断面図で
ある。第１図において、１は磁性材で構成された
走行路、２はこの走行路に僅かな空隙を介して対
向する可動子で、この例では３相のリニアモータ
を示している。可動子２は、それぞれ３個の界磁
脚２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２
２３をもつた一対の鉄心２１，２２と、この一対
の鉄心２１，２２の間に介在されて上記の僅かな
空隙にバイアス磁束を供給する役目をもつ永久磁
石２０および一対の鉄心２１，２２の互に隣り合
う界磁脚２１１，２２１と２１２，２２２と２１
３，２２３にまたがつて巻回された３個の励磁巻
線３１，３２，３３で構成されている。また、各
界磁脚の走行路１に面した端部には、走行路１に
設けた歯のピツチＰと同一ピツチの３個の磁極歯
ａ，ｂ，ｃが設けられている。ここで鉄心２１，
２２の各界磁脚のうち同一鉄心に設けられた２１
１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３の
磁極歯位相は互いに（Ｎ±ｎ／ｍ）Ｐ〔ただし、
Ｎは整数、ｍはリニアモータの相数、ｎはｍ＞ｎ
なる整数で、この例では（５＋１／３）Ｐ〕ずれ
て配置され、また、第１図Ｃに示す様に鉄心２１
と２２の互に隣り合う各界磁脚に設けた磁極歯ど
うしは同一位相である。走行路１は、第１図Ｄに
示す様に可動子２の鉄心２１，２２に設けた磁極
歯と同一ピツチＰの磁極歯列１１，１２を有し、
磁極歯列１１と磁極歯列１２は前記可動子２の移
動方向に１／2Pだけ位相をずらせて配列してい
る。
図で、Ａは縦断面図、ＢはＡのＣ−Ｃ線断面図、
ＣはＡのＡ−Ａ線断面図、ＤはＢ−Ｂ線断面図で
ある。第１図において、１は磁性材で構成された
走行路、２はこの走行路に僅かな空隙を介して対
向する可動子で、この例では３相のリニアモータ
を示している。可動子２は、それぞれ３個の界磁
脚２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２
２３をもつた一対の鉄心２１，２２と、この一対
の鉄心２１，２２の間に介在されて上記の僅かな
空隙にバイアス磁束を供給する役目をもつ永久磁
石２０および一対の鉄心２１，２２の互に隣り合
う界磁脚２１１，２２１と２１２，２２２と２１
３，２２３にまたがつて巻回された３個の励磁巻
線３１，３２，３３で構成されている。また、各
界磁脚の走行路１に面した端部には、走行路１に
設けた歯のピツチＰと同一ピツチの３個の磁極歯
ａ，ｂ，ｃが設けられている。ここで鉄心２１，
２２の各界磁脚のうち同一鉄心に設けられた２１
１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３の
磁極歯位相は互いに（Ｎ±ｎ／ｍ）Ｐ〔ただし、
Ｎは整数、ｍはリニアモータの相数、ｎはｍ＞ｎ
なる整数で、この例では（５＋１／３）Ｐ〕ずれ
て配置され、また、第１図Ｃに示す様に鉄心２１
と２２の互に隣り合う各界磁脚に設けた磁極歯ど
うしは同一位相である。走行路１は、第１図Ｄに
示す様に可動子２の鉄心２１，２２に設けた磁極
歯と同一ピツチＰの磁極歯列１１，１２を有し、
磁極歯列１１と磁極歯列１２は前記可動子２の移
動方向に１／2Pだけ位相をずらせて配列してい
る。
このように構成した装置において、前記永久磁
石２０は第１図Ｂに示すような方向に着磁されて
おり、この永久磁石２０の発生する磁束は、鉄心
２１の各界磁脚２１１，２１２，２１３を通り磁
極歯ａ，ｂ，ｃから僅かな空隙を介して対向する
走行路１の磁極歯列１１を通り磁極歯列１２から
僅かな空隙を介して鉄心２２の各磁極歯、各界磁
脚２２１，２２２，２２３を通つて永久磁石２０
に戻る。つまり前記可動子２の磁極歯と走行路１
の磁極歯との間の空隙にバイアス磁束が存在して
いるわけである。いま、前記励磁巻線３１に励磁
電流を流すと、この励磁電流による磁束が前記バ
イアス磁束に重畳する。いま、鉄心２１側の界磁
脚２１１と走行路１との間の磁束が増加する方向
に励磁巻線３１に励磁電流を流すと、鉄心２２側
の界磁脚２２１と走行路１との間の磁束は減少す
る。この結果、可動子２の界磁脚２１１と走行路
１とが互いに引き合い、その空隙のレラクタンス
が最も小さくなる第１図Ａに示す位置で可動子２
は保持される。
石２０は第１図Ｂに示すような方向に着磁されて
おり、この永久磁石２０の発生する磁束は、鉄心
２１の各界磁脚２１１，２１２，２１３を通り磁
極歯ａ，ｂ，ｃから僅かな空隙を介して対向する
走行路１の磁極歯列１１を通り磁極歯列１２から
僅かな空隙を介して鉄心２２の各磁極歯、各界磁
脚２２１，２２２，２２３を通つて永久磁石２０
に戻る。つまり前記可動子２の磁極歯と走行路１
の磁極歯との間の空隙にバイアス磁束が存在して
いるわけである。いま、前記励磁巻線３１に励磁
電流を流すと、この励磁電流による磁束が前記バ
イアス磁束に重畳する。いま、鉄心２１側の界磁
脚２１１と走行路１との間の磁束が増加する方向
に励磁巻線３１に励磁電流を流すと、鉄心２２側
の界磁脚２２１と走行路１との間の磁束は減少す
る。この結果、可動子２の界磁脚２１１と走行路
１とが互いに引き合い、その空隙のレラクタンス
が最も小さくなる第１図Ａに示す位置で可動子２
は保持される。
次に励磁巻線３２に励磁電流を鉄心２１側の界
磁脚２１２と走行路１の間の磁束が増大する方向
に流すと両者は互いに引き合うので可動子２は左
側に移動する。ここで可動子２の移動量は、界磁
脚２１１の磁極歯ａ，ｂ，ｃと界磁脚２１２の磁
極歯ａ，ｂ，ｃとの間の位相が１／3Pずれてい
るので、１／3Pだへ移動することになる。
磁脚２１２と走行路１の間の磁束が増大する方向
に流すと両者は互いに引き合うので可動子２は左
側に移動する。ここで可動子２の移動量は、界磁
脚２１１の磁極歯ａ，ｂ，ｃと界磁脚２１２の磁
極歯ａ，ｂ，ｃとの間の位相が１／3Pずれてい
るので、１／3Pだへ移動することになる。
以下、同様にして、励磁巻線３３，３１，３
２，３３，……と順次励磁電流を流せば、可動子
は１／3Pを最小移動量として左側に順次移動す
る。また、励磁巻線３３，３２，３１の順で励磁
電流を流せば可動子２は右側に移動する。
２，３３，……と順次励磁電流を流せば、可動子
は１／3Pを最小移動量として左側に順次移動す
る。また、励磁巻線３３，３２，３１の順で励磁
電流を流せば可動子２は右側に移動する。
一方、励磁巻線３１，３２，３３に流す励磁電
流の流れ方向を前記の場合と逆にすると、第１図
Ｂにおいて界磁脚２２１と走行路１との間の磁束
が増大し、両者間で引き合うこととなる。したが
つて、励磁巻線３２，３３，３１，……に前記の
場合と逆の方向に順次励磁電流を流せば、同様に
可動子２は１／3Pを最小移動量として左側に移
動する。また、励磁巻線３３，３２，３１，……
の順に前記の場合とは逆方向の電流を流せば、可
動子２は１／3Pを最小多動量として右側に移動
する。ここで、走行路１の磁極歯列１１と１２と
は１／2Pだけ歯の位相がずれて形成されている
ので、励磁巻線に流す励磁電流の流れ方向を正方
向とした場合と負方向（逆方向）とした場合とで
は、可動子２の停止位置は互に重なることはな
く、１／6Pだけずれることになる。つまり励磁
巻線３１，３２，３３に流す励磁電流の切り換え
と、その励磁電流の流す方向を変えて順次励磁巻
線を励磁していくことにより、最小移動量１／
6Pで可動子２が移動する。また、上記説明にお
いて単相励磁でのみ説明してきたが、多相励磁に
することで、推力を増大させることができる。
流の流れ方向を前記の場合と逆にすると、第１図
Ｂにおいて界磁脚２２１と走行路１との間の磁束
が増大し、両者間で引き合うこととなる。したが
つて、励磁巻線３２，３３，３１，……に前記の
場合と逆の方向に順次励磁電流を流せば、同様に
可動子２は１／3Pを最小移動量として左側に移
動する。また、励磁巻線３３，３２，３１，……
の順に前記の場合とは逆方向の電流を流せば、可
動子２は１／3Pを最小多動量として右側に移動
する。ここで、走行路１の磁極歯列１１と１２と
は１／2Pだけ歯の位相がずれて形成されている
ので、励磁巻線に流す励磁電流の流れ方向を正方
向とした場合と負方向（逆方向）とした場合とで
は、可動子２の停止位置は互に重なることはな
く、１／6Pだけずれることになる。つまり励磁
巻線３１，３２，３３に流す励磁電流の切り換え
と、その励磁電流の流す方向を変えて順次励磁巻
線を励磁していくことにより、最小移動量１／
6Pで可動子２が移動する。また、上記説明にお
いて単相励磁でのみ説明してきたが、多相励磁に
することで、推力を増大させることができる。
ところで、この種のリニアモータの推力の向上
をはかるには、可動子の鉄心に設けられた磁極歯
と走行路に設けられた磁極歯との間のバイアス磁
束を大きくする事が非常に有効である。バイアス
磁束を大きくするひとつの手段は、バイアス磁束
を与える永久磁石で発生する磁束の総量を増やす
事、別の手段として、永久磁石で発生する磁束の
うち、リニアモータの推力に寄与していないもれ
磁束（リーケージフラツク）を極力減らす事等が
ある。
をはかるには、可動子の鉄心に設けられた磁極歯
と走行路に設けられた磁極歯との間のバイアス磁
束を大きくする事が非常に有効である。バイアス
磁束を大きくするひとつの手段は、バイアス磁束
を与える永久磁石で発生する磁束の総量を増やす
事、別の手段として、永久磁石で発生する磁束の
うち、リニアモータの推力に寄与していないもれ
磁束（リーケージフラツク）を極力減らす事等が
ある。
以上の点から第１図に示すような構造の従来例
をみると、鉄心２１と２２との互いに隣り合う３
対の界磁脚２１１と２２１，２１２と２２２，２
１３と２２３との間の距離W1が狭い為に、この
間でのもれ磁束の量が非常に多く、磁気回路全体
のもれ磁束のうち最も大きな割合を占めている。
そのため永久磁石の磁束が有効に使われず、無駄
が多く、モータとして効率が良いとか言えない。
ここで前記距離W1を大きくすれば、もれ磁束を
小さくすることも可能ではあるが、それに応じて
走行路１の幅寸法W2もまた大きくしなければな
らない。走行路１の幅寸法W2の増加は走行路１
の全長に亘るので、走行路重量の増加分は大き
い。そのため、このモータを組み込んだ装置は重
量の増加をまぬがれない。また、このモータを組
み合せて構成するXYプロツタなどでは、一方の
軸のモータで他方の軸のモータをその走行路ごと
移動位置決めさせるため、走行路の重量の増加は
プロツタとして作図速度などに多大な悪影響を及
ぼす。
をみると、鉄心２１と２２との互いに隣り合う３
対の界磁脚２１１と２２１，２１２と２２２，２
１３と２２３との間の距離W1が狭い為に、この
間でのもれ磁束の量が非常に多く、磁気回路全体
のもれ磁束のうち最も大きな割合を占めている。
そのため永久磁石の磁束が有効に使われず、無駄
が多く、モータとして効率が良いとか言えない。
ここで前記距離W1を大きくすれば、もれ磁束を
小さくすることも可能ではあるが、それに応じて
走行路１の幅寸法W2もまた大きくしなければな
らない。走行路１の幅寸法W2の増加は走行路１
の全長に亘るので、走行路重量の増加分は大き
い。そのため、このモータを組み込んだ装置は重
量の増加をまぬがれない。また、このモータを組
み合せて構成するXYプロツタなどでは、一方の
軸のモータで他方の軸のモータをその走行路ごと
移動位置決めさせるため、走行路の重量の増加は
プロツタとして作図速度などに多大な悪影響を及
ぼす。
次に第１図に示す従来例の可動子の磁極歯の加
工は、寸法精度が出にいという欠点がある。一般
に可動子の磁極歯の加工は、加工刃を磁極歯ピツ
チずつ送つて歯形成してゆくが、リニアモータの
相数が増えて５相、６相，……となると、同一の
鉄心に設けた位相の異なる磁極歯の種類が５種
類、６種類，……と増え、その位相差も2π／５，
2π／６、……と細かくなる為、加工途中で何度
も加工刃の送りピツチを変える必要があつて加工
精度が出にくいという欠点があり、結果的にリニ
アモータの位置決め精度の劣化を招きやすい。
工は、寸法精度が出にいという欠点がある。一般
に可動子の磁極歯の加工は、加工刃を磁極歯ピツ
チずつ送つて歯形成してゆくが、リニアモータの
相数が増えて５相、６相，……となると、同一の
鉄心に設けた位相の異なる磁極歯の種類が５種
類、６種類，……と増え、その位相差も2π／５，
2π／６、……と細かくなる為、加工途中で何度
も加工刃の送りピツチを変える必要があつて加工
精度が出にくいという欠点があり、結果的にリニ
アモータの位置決め精度の劣化を招きやすい。
本発明の第１の目的は、上述のもれ磁束を大幅
に減少させながら、走行路の幅を寸法とその重量
を増大させることなく、高い効率と高推力化を実
現する新規な構造のリニアモータを提供すること
にある。また本発明の第２の目的は可動子、固定
子（走行路）の磁極歯の形成をより容易にし、結
果としてその機械精度と位置決め精度をたかめら
れる構造の新規な構造のリニアモータを提供する
ことにある。そのため本発明のリニアモータはピ
ツチがＰで同一位相の磁極歯を形成した複数個の
界磁脚をもつ鉄心を一対有し、これら一対の鉄心
を可動子の移動方向にその磁極歯位相が１／２・
Ｐだけずらして配置し、かつ前記一対の鉄心の
各々の複数個の界磁脚を前記可動子の移動方向と
直交す方向に配置し、前記一対の鉄心を通るバイ
アス磁束を供給する手段と、前記界磁脚を励磁す
るための手段とを含めて前記可動子を構成し、そ
の可動子が移動する走行路には、多数のスリツト
を形成したスリツト部材と磁性材よりなる基盤と
固着することにより、前期可動子と対向する面に
前記可動子の移動方向に沿つて磁極歯列を複数列
設け、それら磁極歯列の各磁極歯のピツチを前記
可動子の磁極歯と同一ピツチとし、かつ前記各磁
極歯列相互間のピツチ位相を前記可動子の移動方
向にｎ／ｍ・Ｐ（ただし、ｍはリニアモータの相
数、ｎはｍ＞ｎなる関係にある整数）ずつずらせ
るような新規な構造を採用している。以下にその
実施例について図面を以つて詳しく説明してゆ
く。
に減少させながら、走行路の幅を寸法とその重量
を増大させることなく、高い効率と高推力化を実
現する新規な構造のリニアモータを提供すること
にある。また本発明の第２の目的は可動子、固定
子（走行路）の磁極歯の形成をより容易にし、結
果としてその機械精度と位置決め精度をたかめら
れる構造の新規な構造のリニアモータを提供する
ことにある。そのため本発明のリニアモータはピ
ツチがＰで同一位相の磁極歯を形成した複数個の
界磁脚をもつ鉄心を一対有し、これら一対の鉄心
を可動子の移動方向にその磁極歯位相が１／２・
Ｐだけずらして配置し、かつ前記一対の鉄心の
各々の複数個の界磁脚を前記可動子の移動方向と
直交す方向に配置し、前記一対の鉄心を通るバイ
アス磁束を供給する手段と、前記界磁脚を励磁す
るための手段とを含めて前記可動子を構成し、そ
の可動子が移動する走行路には、多数のスリツト
を形成したスリツト部材と磁性材よりなる基盤と
固着することにより、前期可動子と対向する面に
前記可動子の移動方向に沿つて磁極歯列を複数列
設け、それら磁極歯列の各磁極歯のピツチを前記
可動子の磁極歯と同一ピツチとし、かつ前記各磁
極歯列相互間のピツチ位相を前記可動子の移動方
向にｎ／ｍ・Ｐ（ただし、ｍはリニアモータの相
数、ｎはｍ＞ｎなる関係にある整数）ずつずらせ
るような新規な構造を採用している。以下にその
実施例について図面を以つて詳しく説明してゆ
く。
第２図は本発明の一実施例を示す構成図で、Ａ
は縦断面図、ＢはＡのＤ−Ｄ線断面図、ＣはＡの
Ｅ−Ｅ線断面図、ＤはＡのＦ−Ｆ線断面図であ
る。
は縦断面図、ＢはＡのＤ−Ｄ線断面図、ＣはＡの
Ｅ−Ｅ線断面図、ＤはＡのＦ−Ｆ線断面図であ
る。
この第２図において、可動子５は複数個の界磁
脚（この実施例では５１１，５１２，５１２と５
２１，５２２，５２３の各々３個）をもつた一対
の鉄心５１，５２，この一対の鉄心５１，５２の
間に介在され、バイアス磁束を供給する役目をも
つ永久磁石５０および一対の鉄心５１，５２の互
に隣に合う界磁脚５１１と５２１（５１２と５２
２，５１３と５２３）にまたがつて巻回された複
数個（ここまでは６１，６２，６３の３個）の励
磁巻線で構成されている。また、各界磁脚（５１
１，５１２，５１３，５２１，５２２，５２３）
の走行路に面した端部には、ピツチＰの複数の磁
極歯を形成し、各磁極歯の位相関係は、第２図Ｃ
に示す様に鉄心５１の界磁脚５１１，５１２，５
１３に設けた磁極歯を同一位相とし、鉄心５２の
界磁脚５２１，５２２，５２３に設けた磁極歯を
同一位相とし、鉄心５１，５２の互い隣り合う界
磁脚５１１，５２１（５１２と５２２，５１３と
５２３）の磁極歯の位相１／２・Ｐずらして配置
している。具体的には第２図Ｃに示すように鉄心
５１に設けた磁極歯と鉄心５２に設けた磁極歯の
距離関係（ｋ＋１／２）・Ｐ（但し、ｋは正の整数
とする）となるようにしている。また、走行路４
は磁性材よりなり、前記可動子５に設けた磁極歯
と対向する面に可動子５の磁極歯と同一ピツチＰ
の磁極歯を複数個設けている。ここで前記走行路
４の磁極歯は前記可動子５の移動方向に沿つて複
数列（この実施例では４１，４２，４３の３列）
の磁極歯列が存在し、この磁極歯列４１，４２，
４３の位相関係は、可動子５の移動方向にｎ／
ｍ・Ｐ（ｍはリニアモータの相数、ｎはｍ＞ｎな
る関係の整数）ずれて配置され、この実施例では
磁極歯列４１，４２（４２と４３，４３と４１）
と１／3P位相をずらせて配置している。
脚（この実施例では５１１，５１２，５１２と５
２１，５２２，５２３の各々３個）をもつた一対
の鉄心５１，５２，この一対の鉄心５１，５２の
間に介在され、バイアス磁束を供給する役目をも
つ永久磁石５０および一対の鉄心５１，５２の互
に隣に合う界磁脚５１１と５２１（５１２と５２
２，５１３と５２３）にまたがつて巻回された複
数個（ここまでは６１，６２，６３の３個）の励
磁巻線で構成されている。また、各界磁脚（５１
１，５１２，５１３，５２１，５２２，５２３）
の走行路に面した端部には、ピツチＰの複数の磁
極歯を形成し、各磁極歯の位相関係は、第２図Ｃ
に示す様に鉄心５１の界磁脚５１１，５１２，５
１３に設けた磁極歯を同一位相とし、鉄心５２の
界磁脚５２１，５２２，５２３に設けた磁極歯を
同一位相とし、鉄心５１，５２の互い隣り合う界
磁脚５１１，５２１（５１２と５２２，５１３と
５２３）の磁極歯の位相１／２・Ｐずらして配置
している。具体的には第２図Ｃに示すように鉄心
５１に設けた磁極歯と鉄心５２に設けた磁極歯の
距離関係（ｋ＋１／２）・Ｐ（但し、ｋは正の整数
とする）となるようにしている。また、走行路４
は磁性材よりなり、前記可動子５に設けた磁極歯
と対向する面に可動子５の磁極歯と同一ピツチＰ
の磁極歯を複数個設けている。ここで前記走行路
４の磁極歯は前記可動子５の移動方向に沿つて複
数列（この実施例では４１，４２，４３の３列）
の磁極歯列が存在し、この磁極歯列４１，４２，
４３の位相関係は、可動子５の移動方向にｎ／
ｍ・Ｐ（ｍはリニアモータの相数、ｎはｍ＞ｎな
る関係の整数）ずれて配置され、この実施例では
磁極歯列４１，４２（４２と４３，４３と４１）
と１／3P位相をずらせて配置している。
このように構成したリニアモータにおいて、永
久磁石５０が第２図Ａに示すような方向に着磁さ
れているものとすれば、可動子５と走行路４との
間には、同図の５０１に示す方向に磁束が発生し
ている。つまり鉄心５１、走行路４、鉄心５２の
向きのバイアス磁束が存在する。いま、界磁脚５
１１，５２１に巻回されている励磁巻線６１に励
磁電流を流すと、この励磁電流により発生する磁
束がバイアス磁束と重畳し、界磁脚５１１と走行
路４の磁極歯列４１との間の磁束が増大し、界磁
脚５２１と走行路４の磁極歯列４１との間の磁束
が減少する。この結果、可動子５の界磁脚５１１
と走行路４の磁極歯列４１とが互いに引き合い、
その空隙のレラクタンスが最も小さくなる第２図
Ａに示す位置で可動子５は保持される。次に界磁
脚５１２と５２２に巻回されている励磁巻線に励
磁電流を流すと、今度は界磁脚５１２と走行路４
の磁極歯列４２との間の磁束が増大し互いに引き
合うので可動子５は左側に移動する。ここで可動
子５の移動量は、走行路に設けられた磁極歯列４
１，４２の位相が可動子の移動方向に１／2Pず
らして配列している為、１／3Pだけ移動するこ
ととなる。以下同様にして、励磁巻線６３，６
１，６２，６３，……と順次励磁電流を流せば、
可動子５は１／３・Ｐを最小移動量として左側に
順次移動する。また、励磁巻線６３，６２，６
１，……順で励磁電流を流せば可動子５は右側に
移動する。
久磁石５０が第２図Ａに示すような方向に着磁さ
れているものとすれば、可動子５と走行路４との
間には、同図の５０１に示す方向に磁束が発生し
ている。つまり鉄心５１、走行路４、鉄心５２の
向きのバイアス磁束が存在する。いま、界磁脚５
１１，５２１に巻回されている励磁巻線６１に励
磁電流を流すと、この励磁電流により発生する磁
束がバイアス磁束と重畳し、界磁脚５１１と走行
路４の磁極歯列４１との間の磁束が増大し、界磁
脚５２１と走行路４の磁極歯列４１との間の磁束
が減少する。この結果、可動子５の界磁脚５１１
と走行路４の磁極歯列４１とが互いに引き合い、
その空隙のレラクタンスが最も小さくなる第２図
Ａに示す位置で可動子５は保持される。次に界磁
脚５１２と５２２に巻回されている励磁巻線に励
磁電流を流すと、今度は界磁脚５１２と走行路４
の磁極歯列４２との間の磁束が増大し互いに引き
合うので可動子５は左側に移動する。ここで可動
子５の移動量は、走行路に設けられた磁極歯列４
１，４２の位相が可動子の移動方向に１／2Pず
らして配列している為、１／3Pだけ移動するこ
ととなる。以下同様にして、励磁巻線６３，６
１，６２，６３，……と順次励磁電流を流せば、
可動子５は１／３・Ｐを最小移動量として左側に
順次移動する。また、励磁巻線６３，６２，６
１，……順で励磁電流を流せば可動子５は右側に
移動する。
一方、励磁巻線６１，６２，６３に流す励磁電
流の流れ方向を前記の場合と逆にすると、鉄心５
２の界磁脚５２１，５２２，５２３と走行路４の
磁極歯列４１，４２，４３との間の磁束が増大
し、両者間で引き合うこととなる。したがつて励
磁巻線６１，６２，６３……に前記の場合と逆方
向の励磁電流を順次流せば、同様に可動子５は
１／3Pを最小移動量として左側に移動する。ま
た、励磁巻線６３，６２，６１，……の順に前記
の場合とは逆方向の電流を流せば、可動子５は
１／3Pを最小移動量として右側に移動する。こ
こで可動子５の界磁脚５１１と５１２（５１２と
５２２，５１３と５２３）とに設けた磁極歯の位
相は、可動子５の移動方向に１／２・Ｐだけずら
して配置しているので、励磁巻線に流す励磁電流
の流れ方向を正方向として場合と、負方向（逆方
向）とした場合とでは、可動子５の停止位置は互
に重なることはなく、１／6Pだけずれることに
なる。つまり励磁巻線６１，６２，６３に流す励
磁電流の切り換えと、その励磁電流の流す方向を
変えて順次励磁巻線を励磁していくことにより最
小移動量１／6Pで可動子５が移動する。また、
上記説明において単相励磁でのみ説明してきた
が、多相励磁にすることで、第１図で説明した従
来例と同様に推力を増大させることができるのは
言うまでもない。
流の流れ方向を前記の場合と逆にすると、鉄心５
２の界磁脚５２１，５２２，５２３と走行路４の
磁極歯列４１，４２，４３との間の磁束が増大
し、両者間で引き合うこととなる。したがつて励
磁巻線６１，６２，６３……に前記の場合と逆方
向の励磁電流を順次流せば、同様に可動子５は
１／3Pを最小移動量として左側に移動する。ま
た、励磁巻線６３，６２，６１，……の順に前記
の場合とは逆方向の電流を流せば、可動子５は
１／3Pを最小移動量として右側に移動する。こ
こで可動子５の界磁脚５１１と５１２（５１２と
５２２，５１３と５２３）とに設けた磁極歯の位
相は、可動子５の移動方向に１／２・Ｐだけずら
して配置しているので、励磁巻線に流す励磁電流
の流れ方向を正方向として場合と、負方向（逆方
向）とした場合とでは、可動子５の停止位置は互
に重なることはなく、１／6Pだけずれることに
なる。つまり励磁巻線６１，６２，６３に流す励
磁電流の切り換えと、その励磁電流の流す方向を
変えて順次励磁巻線を励磁していくことにより最
小移動量１／6Pで可動子５が移動する。また、
上記説明において単相励磁でのみ説明してきた
が、多相励磁にすることで、第１図で説明した従
来例と同様に推力を増大させることができるのは
言うまでもない。
次に本発明のリニアモータにおける構造上の特
徴を説明する。
徴を説明する。
第２図において、一対の鉄心５１と５２との間
隔Ｗを広くできる。このＷを広く取ることによ
り、可動子５の鉄心５１の界磁脚から鉄心５２の
界磁脚へのもつれ磁束を極端に減少させることが
できる為、磁久磁石５０で発生する磁束を有効に
利用することができる。この為、バイアス磁束が
増大し、推力の向上につながる。なお、この構造
の場合、Ｗは可動子の移動方行の寸法である為、
走行路の幅も変らず、走行路の重量には殆んど影
響がない。
隔Ｗを広くできる。このＷを広く取ることによ
り、可動子５の鉄心５１の界磁脚から鉄心５２の
界磁脚へのもつれ磁束を極端に減少させることが
できる為、磁久磁石５０で発生する磁束を有効に
利用することができる。この為、バイアス磁束が
増大し、推力の向上につながる。なお、この構造
の場合、Ｗは可動子の移動方行の寸法である為、
走行路の幅も変らず、走行路の重量には殆んど影
響がない。
なお、本発明のリニアモータにおいて、可動子
５の一対の鉄心５１，５２に設けた磁極歯と走行
路に設けた磁極歯との対向面積は、磁極歯の幅は
せまくなるが、磁極歯の枚数を可動子の移動方向
に極めて容易に増やせるので自在に設計できる。
その為、バイアス磁束が増大しすぎて磁気飽和が
発生するのを避けることも容易である。また、可
動子の磁極歯の枚数をその移動方向に増てして
も、走行路の幅寸法は何ら変る事がない為、走行
路の重量増加も殆んどない。
５の一対の鉄心５１，５２に設けた磁極歯と走行
路に設けた磁極歯との対向面積は、磁極歯の幅は
せまくなるが、磁極歯の枚数を可動子の移動方向
に極めて容易に増やせるので自在に設計できる。
その為、バイアス磁束が増大しすぎて磁気飽和が
発生するのを避けることも容易である。また、可
動子の磁極歯の枚数をその移動方向に増てして
も、走行路の幅寸法は何ら変る事がない為、走行
路の重量増加も殆んどない。
このように本発明のリニアモータは、効率を高
めて推力を増大させることが出来、またそれによ
つて走行路の重量の増加もないという特長をもつ
ている。な、本発明者の試作に依れば本発明のリ
ニアモータは従来例と同等に走行路幅、及び重
量、ほゞ同等の可動子寸法、及び重量で推力は30
％〜40％増大することが確認されている。従つて
前述の如くXYプロツタなどに本発明のリニアモ
ータは最もよく適合するものと言える。
めて推力を増大させることが出来、またそれによ
つて走行路の重量の増加もないという特長をもつ
ている。な、本発明者の試作に依れば本発明のリ
ニアモータは従来例と同等に走行路幅、及び重
量、ほゞ同等の可動子寸法、及び重量で推力は30
％〜40％増大することが確認されている。従つて
前述の如くXYプロツタなどに本発明のリニアモ
ータは最もよく適合するものと言える。
さらに、従来例の可動子磁極歯の加工精度が出
にくいという欠点に対しても、本発明のリニアモ
ータの可動子５の構造は非常に有利である。すな
わち、可動子５の複数個の界磁脚のうち同一の鉄
心にある界磁脚に設けた各磁極歯位相は同一とし
ているので、リニアモータの相数が増えて何相と
なろうと、同一の鉄心に設けた磁極歯は、位相に
関して１種類であり、加工刃の送りピツチを変え
るのは、ただ一対の鉄心における位相差１／２・
Ｐを設ける時だけで済む。その為、本発明のリニ
アモータの可動子の構造は、磁極歯の加工におけ
る作業性を改善し、寸法精度を容易に高めうる非
常に優れたものである。
にくいという欠点に対しても、本発明のリニアモ
ータの可動子５の構造は非常に有利である。すな
わち、可動子５の複数個の界磁脚のうち同一の鉄
心にある界磁脚に設けた各磁極歯位相は同一とし
ているので、リニアモータの相数が増えて何相と
なろうと、同一の鉄心に設けた磁極歯は、位相に
関して１種類であり、加工刃の送りピツチを変え
るのは、ただ一対の鉄心における位相差１／２・
Ｐを設ける時だけで済む。その為、本発明のリニ
アモータの可動子の構造は、磁極歯の加工におけ
る作業性を改善し、寸法精度を容易に高めうる非
常に優れたものである。
なお、以上の説明では、本発明のリニアモータ
は、ステツプモータとして動作を説明したが、位
置検出手段、無接点給電手段等を設け、電子整流
子リニアモータとして使用しても本発明の利点を
何ら損うものではない。
は、ステツプモータとして動作を説明したが、位
置検出手段、無接点給電手段等を設け、電子整流
子リニアモータとして使用しても本発明の利点を
何ら損うものではない。
第３図および第４図は本発明のリニアモータの
他の実施例を示す要部構成図である。なお図中
で、第２図に示す実施例と同一の構成要素につい
ては、同一の番号を付すものとする。
他の実施例を示す要部構成図である。なお図中
で、第２図に示す実施例と同一の構成要素につい
ては、同一の番号を付すものとする。
第２図の実施例では、一対の鉄心５１，５２の
間に永久磁石５０を介在させバイアス磁束を与え
るようにしたものであるが、第３図に示すように
鉄心５１と鉄心５２との間の磁路に巻線６０を巻
回させ、これによつてバイアス磁束をを与えるよ
うにしても良い。また、一対の界磁脚５１１と５
２１（５１２と５２２２，５１３と５２３）とに
またがつて巻回される励磁巻線６１，６２，６３
は、第４図に示すように各界磁脚５１１，５２１
に別々に巻線６１１，６１２を巻回し、これを直
列接続するか、あるいは、これらの別々に励磁電
流を流すようにしてもよい。界磁脚５１２，５２
２，５１３，５２３についても同様である。
間に永久磁石５０を介在させバイアス磁束を与え
るようにしたものであるが、第３図に示すように
鉄心５１と鉄心５２との間の磁路に巻線６０を巻
回させ、これによつてバイアス磁束をを与えるよ
うにしても良い。また、一対の界磁脚５１１と５
２１（５１２と５２２２，５１３と５２３）とに
またがつて巻回される励磁巻線６１，６２，６３
は、第４図に示すように各界磁脚５１１，５２１
に別々に巻線６１１，６１２を巻回し、これを直
列接続するか、あるいは、これらの別々に励磁電
流を流すようにしてもよい。界磁脚５１２，５２
２，５１３，５２３についても同様である。
ここで、一対の鉄心５１と５２との間隔Ｗを極
端に広くし、かつ、一対の界磁脚５１１と５１２
（５１２と５２２，５１３と５２３）とにまたが
つて励磁巻線を巻回すると、励磁巻線長が長くな
り銅損は増加する。リニアモータの効率の観点か
らは、銅損は小さい方が望ましい。第４図に示す
実施例は励磁巻線長を短くできるので銅損を減少
させるのに非常に効果が大である。
端に広くし、かつ、一対の界磁脚５１１と５１２
（５１２と５２２，５１３と５２３）とにまたが
つて励磁巻線を巻回すると、励磁巻線長が長くな
り銅損は増加する。リニアモータの効率の観点か
らは、銅損は小さい方が望ましい。第４図に示す
実施例は励磁巻線長を短くできるので銅損を減少
させるのに非常に効果が大である。
第５図は、第２図、第３図及び第４図に示す本
発明のリニアモータの実施例の走行路４の構造を
容易に、かつ精度良く実現する為の実施例であ
る。第５図のＡは走行路の平面図、ＢはＡのＧ−
Ｇ線断面図である。
発明のリニアモータの実施例の走行路４の構造を
容易に、かつ精度良く実現する為の実施例であ
る。第５図のＡは走行路の平面図、ＢはＡのＧ−
Ｇ線断面図である。
第５図において、エツチング等で複数のスリツ
トを設けた磁性材より成る薄板部材７１（以後、
これをエツチング板と称す）を磁性材より成る基
盤７２に固着することにより、等価的に磁極歯を
形成し、走行路４を実現する。ここでエツチング
板７１のスリツトは前記可動子５の移動方向に沿
つて複数列（本実施例では７１１，７１２，７１
３の３列）を設け、スリツト列７１１，７１２，
７１３の位相関係は、前記可動子の移動方向に
ｎ／ｍ・Ｐ（ただし、ｍはリニアモータの相数、
ｎはｍ＞ｎなる整数であり、本実施例では互いに
１／３・Ｐ）ずらせて構成してある。
トを設けた磁性材より成る薄板部材７１（以後、
これをエツチング板と称す）を磁性材より成る基
盤７２に固着することにより、等価的に磁極歯を
形成し、走行路４を実現する。ここでエツチング
板７１のスリツトは前記可動子５の移動方向に沿
つて複数列（本実施例では７１１，７１２，７１
３の３列）を設け、スリツト列７１１，７１２，
７１３の位相関係は、前記可動子の移動方向に
ｎ／ｍ・Ｐ（ただし、ｍはリニアモータの相数、
ｎはｍ＞ｎなる整数であり、本実施例では互いに
１／３・Ｐ）ずらせて構成してある。
エツチング板７１の各スリツトの寸法精度は、
エツチングされる薄板の材質及び厚さ寸法ｔによ
つて決まるエツチング精度に依存する。従つてリ
ニアモータの相数が５相、６相，……と増加する
ことによつて、走行路４の磁極歯列が５列，６
列、……と増加して複雑になつても、エツチング
板の製造の作業性は変わらず、精度を損うことな
く、非常に容易に製作できる。また、この実施例
エツチング板のスリツトは薄板を貫通している
が、ハーフエツチングでもよいことは言うまでも
なく、精度、製作の容易さでは同様の利点をも
つ。
エツチングされる薄板の材質及び厚さ寸法ｔによ
つて決まるエツチング精度に依存する。従つてリ
ニアモータの相数が５相、６相，……と増加する
ことによつて、走行路４の磁極歯列が５列，６
列、……と増加して複雑になつても、エツチング
板の製造の作業性は変わらず、精度を損うことな
く、非常に容易に製作できる。また、この実施例
エツチング板のスリツトは薄板を貫通している
が、ハーフエツチングでもよいことは言うまでも
なく、精度、製作の容易さでは同様の利点をも
つ。
なお、図示はしないが、エツチング板７１を使
わずに、磁性材よりなる基盤７２に直接ハーフエ
ツチングして走行路４を製作しても前記利点を何
ら損うことはない。
わずに、磁性材よりなる基盤７２に直接ハーフエ
ツチングして走行路４を製作しても前記利点を何
ら損うことはない。
第１図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは従来のリニアモータの
一例を示す各部の断面図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は本発明の一実施例を示す各部の断面図、第３図
および第４図は本発明のリニアモータの他の実施
例を示す要部構成図、第５図Ａ，Ｂは本発明で使
用しうる走行路の実施例を示す要部平面図と要部
断面図である。 ４……走行路、４１，４２，４３，７１１，７
１２，７１３……磁極歯列、５……可動子、５０
……永久磁石、５０１……永久磁石の磁路、５
１，５２……一対の鉄心、５１１，５１２，５１
３，５２１，５２２，５２３……界磁脚、６０…
…バイアス磁束供給用の励磁巻線、６１，６２，
６３……励磁巻線、７１……スリツト部材（エツ
チング板）、７２……磁性材よりなる基盤。
一例を示す各部の断面図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は本発明の一実施例を示す各部の断面図、第３図
および第４図は本発明のリニアモータの他の実施
例を示す要部構成図、第５図Ａ，Ｂは本発明で使
用しうる走行路の実施例を示す要部平面図と要部
断面図である。 ４……走行路、４１，４２，４３，７１１，７
１２，７１３……磁極歯列、５……可動子、５０
……永久磁石、５０１……永久磁石の磁路、５
１，５２……一対の鉄心、５１１，５１２，５１
３，５２１，５２２，５２３……界磁脚、６０…
…バイアス磁束供給用の励磁巻線、６１，６２，
６３……励磁巻線、７１……スリツト部材（エツ
チング板）、７２……磁性材よりなる基盤。
Claims (1)
- １ ピツチがＰで同一位相の磁極歯を形成した複
数個の界磁脚をもつ鉄心を一対有し、これら一対
の鉄心を可動子の移動方向にその磁極歯位相が
１／２・Ｐだけずらして配置し、かつ前記一対の
鉄心の各々の複数個の界磁脚を前記可動子の移動
方向と直交する方向に配置し、前記一対の鉄心を
通るバイアス磁束を供給する手段と、前記界磁脚
を励磁するための手段とを含めて前記可動子を構
成し、その可動子が移動する走行路には、多数の
スリツトを形成したスリツト部材と磁性材よりな
る基盤とを固着することにより、前期可動子と対
向する面に前期可動子の移動方向に沿つて磁極歯
列を複数列設け、それら磁極歯列の各磁極歯のピ
ツチを前記可動子の磁極歯と同一ピツチとし、か
つ前記各磁極歯列相互間のピツチ位相を前記可動
子の移動方向にｎ／ｍ・Ｐ（ただし、ｍはリニア
モータの相数、ｎはｍ＞ｎなる関係にある整数）
ずつずらせたことを特徴とするリニアモータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57067575A JPS58186363A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | リニアモ−タ |
| US06/486,965 US4504750A (en) | 1982-04-21 | 1983-04-20 | Linear motor |
| DE8383302275T DE3366213D1 (en) | 1982-04-21 | 1983-04-21 | Linear motor |
| EP83302275A EP0093547B1 (en) | 1982-04-21 | 1983-04-21 | Linear motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57067575A JPS58186363A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | リニアモ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58186363A JPS58186363A (ja) | 1983-10-31 |
| JPH0456545B2 true JPH0456545B2 (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=13348871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57067575A Granted JPS58186363A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | リニアモ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58186363A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005017498B4 (de) * | 2005-04-15 | 2010-07-08 | Siemens Ag | Synchronlinearmotor mit berührungsloser Abtastung der Zahnstruktur des Sekundärteils |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5098615A (ja) * | 1973-12-29 | 1975-08-05 |
-
1982
- 1982-04-21 JP JP57067575A patent/JPS58186363A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58186363A (ja) | 1983-10-31 |
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