JPH0530143B2 - - Google Patents
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- JPH0530143B2 JPH0530143B2 JP143687A JP143687A JPH0530143B2 JP H0530143 B2 JPH0530143 B2 JP H0530143B2 JP 143687 A JP143687 A JP 143687A JP 143687 A JP143687 A JP 143687A JP H0530143 B2 JPH0530143 B2 JP H0530143B2
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- groove
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、コギング力を低減した直進電機に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a linear electric machine with reduced cogging force.
(従来の技術)
電機子鉄心が突極構造の直進電機は、電機子鉄
心が巻線用溝の形成によつて磁気的に不均一な構
造のため、永久磁石などにより構成される界磁部
との相互作用によつてコギング力を発生し、移動
子の円滑な直進が損なわれるという問題がある。(Prior art) In a linear electric machine with a salient pole structure, the armature core has a magnetically non-uniform structure due to the formation of winding grooves. There is a problem in that a cogging force is generated due to the interaction with the movable element, and smooth straight movement of the movable element is impaired.
そこで従来は、電機子の突極の界磁と対向する
部位にコギング低減用の突部あるいはダミースロ
ツトを設けていた。 Therefore, conventionally, a protrusion or dummy slot for reducing cogging has been provided at a portion of the salient pole of the armature that faces the field.
第7図は上記従来の直進電機の一例を示すもの
であつて、符号1は複数極に着磁された平板状の
永久磁石でなる界磁、2は電機子であり究極2a
とこれらの突極2a間に巻線用の溝2Cを有す
る。電機子2の各突極2aの界磁1と対向する部
位には突部2bが界磁1側に突出させてかつ巻線
用溝2cと平行な方向に設けられ、各巻線用の溝
2cによつて生ずるコギング力を各突部2bによ
つ生ずるコギング力で相殺するようになつてい
る。 FIG. 7 shows an example of the above-mentioned conventional linear electric machine, in which reference numeral 1 indicates a field consisting of a flat permanent magnet magnetized into multiple poles, and 2 indicates an armature, which is the ultimate 2a.
A groove 2C for winding is provided between these salient poles 2a. A protrusion 2b is provided at a portion of each salient pole 2a of the armature 2 facing the field 1 so as to protrude toward the field 1 side and is provided in a direction parallel to the winding groove 2c. The cogging force generated by the protrusions 2b is offset by the cogging force generated by each protrusion 2b.
第8図は従来の直進電機の別の例を示すもので
あつて、符号5は界磁、6は電機子である。電機
子6は界磁1に対向して配設された突極6aと巻
線用溝6cを有する。各突極6aの界磁1と対向
する部位には複数のダミースロツト6bが巻線用
溝6cと平行な方向に形成され、巻線用溝6cに
よつて生ずるコギング力を相殺するようになつて
いる。 FIG. 8 shows another example of a conventional linear electric machine, where 5 is a field and 6 is an armature. The armature 6 has salient poles 6a disposed facing the field 1 and a winding groove 6c. A plurality of dummy slots 6b are formed in the portion of each salient pole 6a facing the field 1 in a direction parallel to the winding groove 6c, so as to cancel out the cogging force generated by the winding groove 6c. There is.
(発明が解決しようとする問題点)
従来の直線電機では、電機子の突極に設ける突
部の高さを、巻線用溝によるコギング力を相殺す
るだけの高さにする必要があり、あるいは電機子
の突極に形成するダミースロツトの深さを、巻線
用溝によるコギング力を相殺するだけの深さにす
る必要がある。その結果突極と界磁とのギヤツプ
が全体として大きくなり、有効磁束が減少して効
率が低下するという問題があつた。即ちコギング
対策のために有効磁束と効率を犠牲にしていたわ
けである。また突部又はダミースロツトの分だけ
突極全体を電機子本体側に寄せる必要があるため
巻線スペースが小さくなり、さらに突部を形成す
るため巻線用の治具が複雑な形状になるという問
題がある。(Problems to be Solved by the Invention) In conventional linear electric machines, the height of the protrusion provided on the salient pole of the armature needs to be high enough to offset the cogging force due to the winding groove. Alternatively, the depth of the dummy slot formed in the salient pole of the armature needs to be deep enough to offset the cogging force due to the winding groove. As a result, the gap between the salient poles and the field magnet becomes large as a whole, resulting in a problem that the effective magnetic flux decreases and the efficiency deteriorates. In other words, effective magnetic flux and efficiency were sacrificed in order to prevent cogging. In addition, since the entire salient pole must be moved closer to the armature body by the amount of the protrusion or dummy slot, the winding space becomes smaller, and the winding jig becomes complicated in shape to form the protrusion. There is.
本発明はかかる従来の問題点を解消するために
なされたもので、有効磁束の減少と効率の低下を
防止しながらコギング力の低減を図ることができ
ると共に、巻線スペースが小さくなることを防止
することができる直進電機を提供することを目的
とする。 The present invention has been made to solve these conventional problems, and is capable of reducing cogging force while preventing a decrease in effective magnetic flux and efficiency, and also prevents the winding space from becoming smaller. The purpose is to provide a linear electric machine that can
(問題点を解決するための手段)
本発明は、複数極に着磁された界磁と、この界
磁に対向して配設された巻線用溝及び究極を有す
る電機子とを備え、上記界磁と電機子のうちいず
れか一方を他方に対して直進運動させる直進電機
において、電機子の界磁に対向する部位であつて
上記巻線用溝の位置に対し磁極ピツチ又はこの整
数倍ずれた部位若しくは上記巻線用溝の位置に対
し磁極ピツチ及びこ整数倍ずれた複数の部位にお
ける前記究極の表面積を突極の他の部位よりも広
くしたことを特徴とする。(Means for Solving the Problems) The present invention includes a field magnetized into multiple poles, and an armature having a winding groove and an end disposed opposite to the field, In a linear electric machine in which one of the above-mentioned field and armature is moved in a straight line relative to the other, the part of the armature that faces the field has a magnetic pole pitch or an integral multiple thereof with respect to the position of the above-mentioned winding groove. It is characterized in that the ultimate surface area at a plurality of locations shifted by an integer multiple of the magnetic pole pitch with respect to the shifted location or the position of the winding groove is made larger than other locations of the salient pole.
(作用)
巻線用溝の位置に対し磁極ピツチ又はこの整数
倍だけずれた部位によつて生ずるコギング力は突
極の他の部位によつて生ずるコギング力よりも大
きく、このコギング力と電機子の巻線用溝によつ
て生ずるコギング力とが相殺される。(Function) The cogging force generated by the magnetic pole pitch or a portion shifted by an integral multiple of this with respect to the position of the winding groove is larger than the cogging force generated by other portions of the salient pole, and this cogging force and the armature The cogging force generated by the winding groove is canceled out.
ここで、本発明の実施例を説明する前に、コギ
ングの発生原理と、突部を設けることによるコギ
ング低減原理について説明しておく。 Before describing embodiments of the present invention, the principle of cogging generation and the principle of reducing cogging by providing protrusions will be explained.
一般に、鉄等の強磁性体に磁石が近づくと吸引
力が発生する。鉄のコアを持つ電機子と磁石とを
有する回転電機についても同様の吸引力が発生す
る。この吸引力の回転方向の成分を合わせたもの
にアンバランスが生じると回転力が発生する。こ
れがコギングトルクである。 Generally, when a magnet approaches a ferromagnetic material such as iron, an attractive force is generated. A similar attractive force occurs in a rotating electric machine having an armature with an iron core and a magnet. If an imbalance occurs in the sum of the rotational direction components of this suction force, rotational force is generated. This is cogging torque.
第9図のように、鉄片8を着磁されたリング状
磁石7の内部に置いて磁石7と一定の距離を保ち
ながら周方向に移動させた場合、第10図のよう
に磁石7のN極・S極に関係なく、鉄片8が1つ
の磁極ピツチ分を移動する毎に1周期のコギング
トルクが発生する。即ち、磁極数をmとすると、
1回転にm周期のコギングトルクが発生すること
になる。 As shown in FIG. 9, when the iron piece 8 is placed inside the magnetized ring-shaped magnet 7 and moved in the circumferential direction while maintaining a constant distance from the magnet 7, the N of the magnet 7 as shown in FIG. Regardless of the pole or south pole, one period of cogging torque is generated each time the iron piece 8 moves by one magnetic pole pitch. That is, if the number of magnetic poles is m,
Cogging torque of m periods is generated in one rotation.
第11図のように、断面が円形で溝のないコア
9を磁石1の内部に置いて磁石7と一定の距離を
保ちながら回転させた場合、コア9の全周にわた
り磁石7との距離が常に一定で吸引力のバランス
が取れているため、第12図に示すようにコギン
グトルクは発生しない。 As shown in FIG. 11, when a core 9 with a circular cross section and no grooves is placed inside the magnet 1 and rotated while maintaining a constant distance from the magnet 7, the distance from the magnet 7 increases over the entire circumference of the core 9. Since the suction force is always constant and balanced, no cogging torque occurs as shown in FIG.
次に、第13図のように、円形のコアの外周の
一部を取り除いて溝9aを形成したコア9の場合
を考える。このコア9を磁石7の内部に置いて磁
石7と一定の距離を保ちながら回転させた場合、
このコア9には第9図に示した鉄片8に生じたコ
ギングトルク(第10図参照)と位相及び大きさ
が同じで方向のみ反対のコギングトルクが発生す
る(第14図参照)。即ち、第12図に示したコ
ア9のコギングトルクから第10図に示した鉄片
8のコギングトルクを差し引いたコギングトルク
が発生するのである。逆に、コア9の溝9aの中
に溝9aと同じ形状の鉄片を設ければ、溝9aに
よつて発生したコギングトルクは鉄片によつて発
生したコギングトルクにより打ち消される。以上
のように、コア9の溝9aによつて発生したコギ
ングトルクに対して、位相および大きさが等しく
方向が逆のコギングトルクを加えると、互いに逆
向きのコギングトルクが互いに打消あつてコギン
グトルクをなくすことができることが分かる。 Next, as shown in FIG. 13, consider the case of a core 9 in which a groove 9a is formed by removing a portion of the outer periphery of a circular core. If this core 9 is placed inside the magnet 7 and rotated while maintaining a constant distance from the magnet 7,
A cogging torque is generated in the core 9 which is the same in phase and magnitude as the cogging torque generated in the iron piece 8 shown in FIG. 9 (see FIG. 10), but opposite only in direction (see FIG. 14). That is, the cogging torque generated is obtained by subtracting the cogging torque of the iron piece 8 shown in FIG. 10 from the cogging torque of the core 9 shown in FIG. 12. Conversely, if an iron piece having the same shape as the groove 9a is provided in the groove 9a of the core 9, the cogging torque generated by the groove 9a is canceled by the cogging torque generated by the iron piece. As described above, when cogging torques having the same phase and magnitude and opposite directions are applied to the cogging torque generated by the groove 9a of the core 9, the cogging torques in opposite directions cancel each other out, resulting in a cogging torque. It turns out that it is possible to eliminate
コア9の溝9aによつて発生したコギングトル
クを打ち消すために、溝9aと同じ形状の鉄片を
設ける場合は、コア9の溝9aの中でなくてもよ
い。第15図に示すように、電機子のコア9の一
部に溝9aに見合う突部9bを設けても同様の効
果が得られる。もちろん、磁石7の幅から電機子
のコア9がはみ出さないことが必要である。 In order to cancel the cogging torque generated by the groove 9a of the core 9, if an iron piece having the same shape as the groove 9a is provided, it does not need to be inside the groove 9a of the core 9. As shown in FIG. 15, a similar effect can be obtained by providing a portion of the core 9 of the armature with a protrusion 9b corresponding to the groove 9a. Of course, it is necessary that the armature core 9 does not protrude from the width of the magnet 7.
前述のように、コア9の溝9aによつて発生し
たコギングトルクは1磁極ピツチの周期を持つて
いるので、第16図のように溝9aから1磁極ピ
ツチ離れた位置に溝9aと同形同大の突部9cを
設ければ、溝9aによつて発生したコギングトル
クの位相と突部9cによつて発生したコギングト
ルクの位相とを揃えることができ、上記両者のコ
ギングトルクを互いに打ち消し合わせることがで
きる。また、溝9aから1磁極ピツチ離れた位置
に限らず、溝9aから磁極ピツチの整数倍離れた
何れか1カ所の位置に、溝9aと同形同大の突部
を設けても、溝9aによつて発生したコギングト
ルクの位相と突部9cによつて発生したコギング
トルクの位相とを揃えることができ、同様の効果
を得ることができる。 As mentioned above, the cogging torque generated by the groove 9a of the core 9 has a period of one magnetic pole pitch, so as shown in FIG. By providing the protrusions 9c of the same size, the phase of the cogging torque generated by the groove 9a and the phase of the cogging torque generated by the protrusion 9c can be aligned, and the two cogging torques cancel each other out. Can be matched. Further, it is not limited to the position one magnetic pole pitch away from the groove 9a, but even if a protrusion having the same shape and the same size as the groove 9a is provided at any one position separated from the groove 9a by an integral multiple of the magnetic pole pitch, the groove 9a The phase of the cogging torque generated by the protrusion 9c can be aligned with the phase of the cogging torque generated by the protrusion 9c, and the same effect can be obtained.
第15図、第16図の例では、突部の形状およ
び大きさは溝の形状および大きさと同じであり、
突部を設ける場所は1カ所であつたが、このよう
な形態に限られるものではない。第17図に示す
ように、溝9aの半分の大きさの突部9d,9e
を上述の位置の2カ所、即ち溝9aの位置と溝9
aから1磁極ピツチ離れた位置に設けても、コア
9の溝9aによつて発生したコギングトルクと突
部9d,9eによつて発生したコギングトルクと
を互いに打ち消し合わせることができる。即ち、
複数の突部によつて発生したコギングトルクの大
きさの合計が、溝によつて発生したコギングトル
クの大きさと同じになるように、かつ、上記複数
の突部によつて発生したコギングトルクの位相が
溝によつて発生したコギングトルクの位相と同じ
になるように適宜設けられていればよい。さら
に、コアの溝が何箇所あつても同様である。な
お、第18図は1つの溝9aを有するコア9のコ
ギングトルクの計算例であり、第19図は1つの
溝9aと1つの突部9cとを有するコア9のコギ
ングトルク計算例である。第18図と第19図か
ら明らかなとおり、1つの溝9aと1つの突部9
cとを有するコアの9の場合は、溝9aと突部9
cのコギングトルクが互いに打ち消されている。 In the examples shown in FIGS. 15 and 16, the shape and size of the protrusion are the same as the shape and size of the groove,
Although the protrusion was provided at one location, the present invention is not limited to this configuration. As shown in FIG. 17, protrusions 9d and 9e are half the size of the groove 9a.
at the two positions mentioned above, namely the position of the groove 9a and the groove 9.
Even if it is provided at a position one magnetic pole pitch away from a, the cogging torque generated by the groove 9a of the core 9 and the cogging torque generated by the protrusions 9d and 9e can cancel each other out. That is,
The sum of the cogging torques generated by the plurality of protrusions is the same as the cogging torque generated by the grooves, and the cogging torque generated by the plurality of protrusions is It is only necessary that the phase be provided as appropriate so that the phase is the same as the phase of the cogging torque generated by the groove. Furthermore, the same holds true no matter how many grooves there are in the core. Note that FIG. 18 is an example of calculating the cogging torque of the core 9 having one groove 9a, and FIG. 19 is an example of calculating the cogging torque of the core 9 having one groove 9a and one protrusion 9c. As is clear from FIGS. 18 and 19, one groove 9a and one protrusion 9
In the case of core 9 with c, groove 9a and protrusion 9
The cogging torques of c cancel each other out.
以上、回転電機について述べたが、電機子と磁
石とを直線状に展開して考えれば、直進電機につ
いても同様に考えることができる。 The above description has been about a rotating electric machine, but if the armature and magnet are developed in a straight line, the same can be said about a linear electric machine.
(実施例)
以下、図面を参照しながら本発明に係る直進電
機の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of a linear electric machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図、第2図において、符号11は長手方向
に複数極に着磁された平板状の永久お磁石でなる
界磁、12は電機子である。電機子12は界磁1
1のN極とS極の一対の磁極の範囲内において界
磁11に対向して配置された三つの突極121
a,121b,121cとこれらの突極間に巻線
用溝123a,123b,123cを有してい
る。界磁11と電機子12のうちいずれか一方は
他方に対して界磁11の長手方向、即ち電機子1
2の各突極の配列方向に直進運動できるようにな
つている。第4図は上記実施例の全体を示すもの
で、電機子12を固定し、電機子12に対して界
磁11をその長手方向に直進運動させるようにな
つている。界磁11はガイドローラ13に案内さ
れて直進運動する。 In FIGS. 1 and 2, reference numeral 11 indicates a field consisting of a flat permanent magnet magnetized with a plurality of poles in the longitudinal direction, and 12 indicates an armature. Armature 12 is field 1
Three salient poles 121 arranged opposite to the field 11 within the range of a pair of magnetic poles, an N pole and an S pole.
Winding grooves 123a, 123b, 123c are provided between these salient poles. Either one of the field 11 and the armature 12 is aligned with the other in the longitudinal direction of the field 11, that is, the armature 1.
It is designed to be able to move linearly in the arrangement direction of each of the two salient poles. FIG. 4 shows the entire embodiment described above, in which the armature 12 is fixed and the field 11 is moved linearly relative to the armature 12 in its longitudinal direction. The field 11 is guided by guide rollers 13 and moves in a straight line.
電機子12の各突極121a,121b,12
1cには、上記各突極の長手方向の中央部におい
て両側方、即ち直進移動方向に直交する方向に突
出する突部122a,122b,122cが形成
されることにより、上記各突極の界磁11との対
向面の一部の表面積が突極の他の部位よりも広く
なつている。第3図aにも示されているよう、界
磁11の磁極ピツチをPとすると、上記各突極1
21a,121b,121cの各突部122a,
122b,122cは前記各巻線用溝123a,
123b,123cの位置に対し磁極ピツチPだ
けずれた部位に設けられている。より具体的に説
明すれば、巻線用溝123aに対応する突部は1
22c、巻線用溝123bに対応する突部は12
2a、巻線用溝123cに対応する突部は122
bであり、これら突部の形成部分の究極の表面積
が突極の他の部位の表面積よりも広くなつてい
る。 Each salient pole 121a, 121b, 12 of armature 12
1c is formed with protrusions 122a, 122b, and 122c that protrude on both sides, that is, in a direction perpendicular to the rectilinear movement direction, at the longitudinal center of each of the salient poles, so that the field of each of the salient poles is A portion of the surface facing the salient pole 11 has a larger surface area than other portions of the salient pole. As shown in FIG. 3a, if the magnetic pole pitch of the field 11 is P, each of the salient poles 1
Each protrusion 122a of 21a, 121b, 121c,
122b and 122c are the respective winding grooves 123a,
It is provided at a position shifted by a magnetic pole pitch P from the positions of 123b and 123c. To explain more specifically, the protrusion corresponding to the winding groove 123a is 1
22c, the protrusion corresponding to the winding groove 123b is 12
2a, the protrusion corresponding to the winding groove 123c is 122
b, and the ultimate surface area of the portion where these protrusions are formed is larger than the surface area of the other portions of the salient pole.
上記実施例によれば、電機子12の界磁11に
対向する各突極121a,121b,121cの
うち各突部122a,122b,122cの形成
によつて表面積が広げられた部分で生ずるコギン
グ力が突極121a,121b,121cの他の
部分で生ずるコギング力よりも大きくなる。そし
て上記各突部122a,122b,122cは各
巻線用溝123a,123b,123cの位置に
対し磁極ピツチPだけずれた部位に設けられてい
る結果、上記各突部の形成によつて表面積が広げ
られた部分で生ずるコギング力は各巻線用溝12
3a,123b,123cによつて生ずるコギン
グ力に対して互いに逆向きとなつて相殺され、コ
ギング力が減少する。 According to the above embodiment, cogging force is generated in the portions of the salient poles 121a, 121b, 121c facing the field 11 of the armature 12, whose surface areas are expanded by forming the respective protrusions 122a, 122b, 122c. is larger than the cogging force generated in other parts of the salient poles 121a, 121b, and 121c. The protrusions 122a, 122b, 122c are provided at positions shifted by the magnetic pole pitch P with respect to the positions of the winding grooves 123a, 123b, 123c. As a result, the surface area is expanded by the formation of the protrusions. The cogging force generated in the
The cogging forces generated by the actuators 3a, 123b, and 123c are opposite to each other and cancel each other out, thereby reducing the cogging force.
また上記実施例によれば、各突極の界磁との対
向面に界磁側に突出させて突部を設ける必要がな
く、またダミースロツトを設ける必要もないか
ら、各突極が全体として電機子本体側に後退する
ことはない。よつて、巻線スペースが制限され
ず、効率の低下を防止しつつコギング力の低減を
図ることができる。 Furthermore, according to the above embodiment, there is no need to provide a protrusion protruding toward the field side on the surface of each salient pole facing the field, and there is no need to provide a dummy slot. It will not retreat to the child body side. Therefore, the winding space is not limited, and cogging force can be reduced while preventing a decrease in efficiency.
電機子12の界磁11に対向する部位であつて
表面積を広くすべき部位、即ち上記実施例におい
て突部122a,122b,122c形成部分の
幅は基本的には巻線用溝123a,123b,1
23cの幅と同じにすればよいが、上記突部と巻
線用溝との位相が多少ずれてもコギング防止効果
があるため、上記突部の幅は上記巻線用溝の幅の
0.4〜2.5倍程度であつても差支えない。 The width of the portion of the armature 12 that faces the field 11 and should have a large surface area, that is, the portion where the protrusions 122a, 122b, 122c are formed in the above embodiment, is basically the width of the winding grooves 123a, 123b, 1
The width of the protrusion 23c may be the same as the width of the winding groove, but even if the phase between the protrusion and the winding groove is slightly shifted, there is a cogging prevention effect, so the width of the protrusion should be the same as the width of the winding groove.
There is no problem even if it is about 0.4 to 2.5 times.
電機子の界磁に対向する部位の表面積を部分的
に広くするための電機子の表面形状は上記実施例
の形状に限られるものではなく、第3図b,c,
dのように変形してもよい。bは電機子の突極の
一部分を幅方向に片側にのみ突出された形状、c
は幅方向に二分された突極の長手方向の中間部を
突部で連結した形状、dは幅方向に二分された突
極の長手方向の中間部を突部で連結すると共に突
極の一部分を幅方向に片側にのみ突出させた形状
である。このような各種形状の電機子を得るため
は、長さの異なるコアを組み合わせて積層しても
よいし、コアと突部付のヨーク板とを組み合わせ
てもよい。 The surface shape of the armature for partially widening the surface area of the portion of the armature facing the field is not limited to the shape of the above embodiment, and may be of the shape shown in FIGS.
It may be modified as shown in d. b is a shape in which a part of the salient pole of the armature is protruded only on one side in the width direction, c
is a shape in which the longitudinal middle part of a salient pole divided into two in the width direction is connected by a protrusion, and d is a shape in which the longitudinal middle part of a salient pole divided in half in the width direction is connected by a protrusion, and a part of the salient pole It has a shape in which it protrudes only on one side in the width direction. In order to obtain armatures of various shapes, cores of different lengths may be combined and laminated, or a core and a yoke plate with a protrusion may be combined.
以上説明した実施例では、各突極121a,1
21b,121cの表面積を部分的に広くするた
めの各突部122a,122b,122cの形成
部位を、各巻線用溝123a,123b,123
cの位置に対し磁極ピツチPだけずれた部位とし
ていたが、第9図ないし第19図について既に説
明したコギング低減原理から明らかなとおり、各
突極の表面積を部分的に広くするための各突部の
形成部位を、各巻線用溝の位置に対し磁極ピツチ
Pの整数倍、例えば、2P又は3Pだけずれた部位
としても差し支えない。 In the embodiment described above, each salient pole 121a, 1
The forming portions of the protrusions 122a, 122b, 122c for partially increasing the surface area of the wires 21b, 121c are formed in the respective winding grooves 123a, 123b, 123.
The position of each salient pole was shifted by the magnetic pole pitch P from the position of c, but as is clear from the cogging reduction principle already explained with reference to FIGS. It is also possible to form the part at a position shifted by an integral multiple of the magnetic pole pitch P, for example, 2P or 3P, with respect to the position of each winding groove.
次に、本発明の別の実施例を説明する。第5図
において、符号21は複数極に着磁された界磁、
22は電機子である。電機子22は3個の突極2
21a,221b,221cとこれら突極間に巻
線用溝223a,223b,223cを有する。
上記3個の突極は界磁21の4個の磁極の範囲内
に位置するように配設されている。上記各突極2
21a,221b,221cの界磁21に対向す
る部位には、部分的に幅方向、即ち直進移動方向
に直交する方向に伸びた突部222a,222
b,222cが3個ずつ設けられることによつて
その部分が表面積が突極の他の部分の表面積より
も広くなつている。界磁21の極磁ピツチをPと
すると上記突部は上記各巻線用溝の位置に対し磁
極ピツチP及びその整数倍である2P、3Pだけず
れた部位に設けられている。即ちこの実施例で
は、一つの巻線用溝に対して表面積の広い部分が
複数設けられている。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In FIG. 5, reference numeral 21 denotes a field magnetized with multiple poles;
22 is an armature. The armature 22 has three salient poles 2
21a, 221b, 221c and winding grooves 223a, 223b, 223c are provided between these salient poles.
The three salient poles are located within the range of the four magnetic poles of the field 21. Each salient pole 2 above
Protrusions 222a, 222 partially extend in the width direction, that is, in a direction orthogonal to the rectilinear movement direction, at the portions of 21a, 221b, and 221c that face the field 21.
By providing three portions b and 222c, the surface area of that portion is larger than that of the other portions of the salient pole. Assuming that the pole pitch of the field 21 is P, the protrusion is provided at a position shifted from the position of each winding groove by the magnetic pole pitch P and its integral multiples 2P and 3P. That is, in this embodiment, a plurality of portions with large surface areas are provided for one winding groove.
より具体的には、第5図において、電機子22
の溝223bに対して左へ磁極ピツチP離れた部
位に突部222a(突極221aの左端)を、右
へ磁極ピツチP離れた部位に突部222b(突極
221bの右端)を、さらに右へ磁極ピツチPの
2倍離れた部位に突部222c(突極221cの
中央)を設けてある。上記それぞれの突部222
a,222b,222cの大きさは溝223bの
約3分の1になつている。溝223bによつて発
生したコギング力に対し、上記3個の突部222
a,222b,222cによつて発生したコギン
グ力は、位相が同じで大きさがそれぞれ約3分の
1、方向が反対である。従つて、溝223bによ
つて発生したコギング力は、3個の突部222
a,222b,222cによつて発生したコギン
グ力により打ち消されることになる。 More specifically, in FIG.
The protrusion 222a (the left end of the salient pole 221a) is placed at a position a magnetic pole pitch P away from the groove 223b to the left, the protrusion 222b (the right end of the salient pole 221b) is placed at a position a magnetic pole pitch P away to the right, and further to the right. A protrusion 222c (center of the salient pole 221c) is provided at a location twice the magnetic pole pitch P. Each of the above protrusions 222
The size of the grooves a, 222b, and 222c is about one-third that of the groove 223b. The three protrusions 222 act against the cogging force generated by the groove 223b.
The cogging forces generated by a, 222b, and 222c have the same phase, about one-third the magnitude, and opposite directions. Therefore, the cogging force generated by the groove 223b is applied to the three protrusions 222.
This is canceled out by the cogging force generated by a, 222b, and 222c.
同様にして、電機子22の溝223cに対して
は、突極221cの右側の突部222c、突極2
21bの左側の突部222b、突極221aの中
央の突部222aがそれぞれ磁極ピツチPの整数
倍ずれた部位に設けられ、これらの突部によつて
発生するコギング力によつて、溝223cによつ
て発生するコギング力を打ち消すようになつてい
る。また、電機子22の溝223aに対しても、
突部222b、突極222c、突極222bがそ
れぞれ磁極ピツチPの整数倍ずれた部位に設けら
れ、これらの突部によつて発生するコギング力に
よつて、溝223aによつて発生するコギング力
を打ち消すようになつている。 Similarly, for the groove 223c of the armature 22, the protrusion 222c on the right side of the salient pole 221c, the protrusion 222c on the right side of the salient pole 221c,
A protrusion 222b on the left side of the salient pole 21b and a protrusion 222a in the center of the salient pole 221a are provided at positions shifted by an integral multiple of the magnetic pole pitch P, and the cogging force generated by these protrusions causes the groove 223c to It is designed to cancel out the cogging force that occurs due to twisting. Also, for the groove 223a of the armature 22,
The protrusions 222b, salient poles 222c, and salient poles 222b are provided at positions shifted by an integral multiple of the magnetic pole pitch P, and the cogging force generated by these protrusions causes the cogging force generated by the grooves 223a to be reduced. It is beginning to cancel out the
なお、前にも説明した通り、突部の数は3対に
限つたものではなく、突部の大きさによつて適当
に設けることが可能である。 As described above, the number of protrusions is not limited to three pairs, and can be provided as appropriate depending on the size of the protrusions.
上記実施例の場合も前記実施例の場合と同様に
コギング力の低減効果を奏する。そしてこの実施
例の場合は一つの巻線用溝に対して表面積の広い
部分が複数あるため、広い部分の面積と狭い部分
の面積の比率を小さくすることができ、全体の幅
を小さくすることができる。 In the case of the above-mentioned embodiment, the cogging force reduction effect is achieved similarly to the case of the above-mentioned embodiment. In the case of this embodiment, since there are multiple parts with a wide surface area for one winding groove, the ratio of the area of the wide part to the area of the narrow part can be reduced, and the overall width can be reduced. I can do it.
第6図は一つの巻線用溝に対して表面積の広い
部分を複数設けるための電機子の各種変形例を示
す。aは電機子の界磁に対向する部分の一部分を
幅方向に片側にのみ突出させた形状、bは電機子
の界磁に対向する部分を幅方向に二分して複数個
所で連結した形状、cは電機子の界磁に対向する
部分を幅方向に二分して複数箇所で連結すると共
に幅方向に片側にのみ突出させた形状である。こ
のような各種形状の電機子を得るための具体的手
段は、前述のように長さの異なるコアの組合せ又
はコアとヨーク板の組合せで得ることができる。 FIG. 6 shows various modifications of the armature for providing a plurality of portions with large surface areas for one winding groove. a is a shape in which a part of the armature facing the field is protruded only to one side in the width direction; b is a shape in which the armature facing the field is divided into two in the width direction and connected at multiple points; C has a shape in which the portion of the armature facing the field is divided into two in the width direction, connected at a plurality of points, and protrudes only on one side in the width direction. Specific means for obtaining armatures of various shapes as described above can be obtained by combining cores of different lengths or by combining cores and yoke plates.
なお、電機子の表面積が広い部分の幅方向の寸
法は、基本的には、上記広い部分が巻線用溝と同
数の場合は突極の地の部位の2倍の寸法、上記広
い部分の数が巻線用溝の2倍の場合は突極の他の
部位の1.5倍の寸法、上記広い部分の数が巻線用
溝の3倍の場合は突極の他の部位の1.33倍の寸法
程度にするのがコギング力を低減する上で好まし
い。もつとも、界磁の幅方向の寸法等磁気回路の
構成は個々に異なるし、前述のように電機子の表
面積を部分的に広くするための突部の直進方向の
寸法も一律に定められるものではなく、その他各
種の設計条件が個々に異なるので、電機子の表面
積が広い部分の幅方向の最適寸法及び長手方向の
最適寸法は上記各種条件によつて異なる。 In addition, the width direction dimension of the part with a wide surface area of the armature is basically twice the size of the ground part of the salient pole if the wide part has the same number as the winding grooves, or the width of the wide part. If the number of the wide portions is twice that of the winding grooves, the dimension is 1.5 times that of other parts of the salient pole, and if the number of the wide parts is three times that of the winding grooves, the dimension is 1.33 times that of other parts of the salient pole. It is preferable to reduce the cogging force to approximately the same size. However, the configuration of the magnetic circuit, such as the widthwise dimension of the field, differs from one individual to another, and as mentioned above, the linear dimension of the protrusion to partially widen the armature surface area cannot be uniformly determined. However, since various other design conditions differ from one another, the optimum width and longitudinal dimensions of the large surface area portion of the armature differ depending on the above-mentioned conditions.
本発明に係る直進電機は、界磁と電機子はいず
れか一方が他方に対して直進移動するものであれ
ばよい。 In the linear electric machine according to the present invention, any one of the field and the armature may move linearly relative to the other.
(発明の効果)
本発明によれば、電機子の界磁と対向する部位
の表面積を部分的に広くし、この部分で生ずるコ
ギング力で、巻線用溝で生ずるコギング力を相殺
するようにしたため、電機子の界磁との対向面に
界磁の方に向かう突出部を設ける必要がないし、
ダミースロツトを設ける必要もなく、有効磁束の
減少と効率の低下を防止しながらコギング力の低
減を図ることができる。また巻線スペースを広く
とることができるため、巻線がしやすく、電機子
の磁力を大きくすることもできる。界磁と対向す
る電機子の表面は突出部がなく平坦に形成するこ
とができるため、巻線治具の形状を単純化するこ
とができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the surface area of the portion of the armature that faces the field is partially widened, and the cogging force generated in this portion cancels out the cogging force generated in the winding groove. Therefore, there is no need to provide a protrusion facing the field on the armature surface facing the field,
There is no need to provide a dummy slot, and the cogging force can be reduced while preventing a decrease in effective magnetic flux and efficiency. Furthermore, since the winding space can be increased, winding is easier and the magnetic force of the armature can be increased. Since the surface of the armature facing the field can be formed flat without any protrusions, the shape of the winding jig can be simplified.
第1図は本発明に係る直進電機の一実施例を示
す側面図、第2図は同上実施例中の電機子を界磁
側から見た正面図、第3図は上記実施例に適用可
能な電機子の各種変形例を示す正面図、第4図は
上記実施例の斜視図、第5図は本発明に係る直進
電機の別の実施例を示す界磁と電機子との関係
図、第6図は同上実施例に適用可能な電機子の各
種変形例を示す正面図、第7図は従来の直進電機
の一例を示す正面図、第8図は従来の直進電機の
別の例を示す正面図、第9図は磁石中に鉄片が置
かれた状態を示す平面図、第10図は同上鉄片に
発生するコギングトルクを示す波形図、第11図
は磁石中に断面円形のコアが置かれた状態を示す
平面図、第12図は同上コアに発生するコギング
トルクを示す波形図、第13図は溝を有する断面
円形のコアが磁石中に置かれた状態を示す平面
図、第14図は同上コアに発生するコギングトル
クを示す波形図、第15図は溝付きコアと磁石と
の関係を示す展開図、第16図は溝および突部付
きコアと磁石との関係を示す展開図、第17図は
溝および複数の突部付きコアと磁石との関係を示
す展開図、第18図は溝を有する電機子コアと磁
束とコギングトルクの関係を示す波形図、第19
図は溝および突部付き電機子コアと磁束とコギン
グトルクの関係を示す波形図である。
11,21……界磁、12,22……電機子、
121a,121b,121c,221a,22
1b,221c……突極、123a,123b,
123c,223a,223b,223c……巻
線用溝。
Fig. 1 is a side view showing an embodiment of the linear electric machine according to the present invention, Fig. 2 is a front view of the armature in the above embodiment as seen from the field side, and Fig. 3 is applicable to the above embodiment. 4 is a perspective view of the above-mentioned embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the field and the armature showing another embodiment of the linear electric machine according to the present invention. Fig. 6 is a front view showing various modifications of the armature applicable to the above embodiment, Fig. 7 is a front view showing an example of a conventional linear electric machine, and Fig. 8 is a front view showing another example of a conventional linear electric machine. 9 is a plan view showing a state in which an iron piece is placed in the magnet, FIG. 10 is a waveform diagram showing the cogging torque generated in the same iron piece, and FIG. 11 is a diagram showing a core with a circular cross section in the magnet. FIG. 12 is a waveform diagram showing the cogging torque generated in the same core. FIG. 13 is a plan view showing the core with a circular cross section and grooves being placed in the magnet. Figure 14 is a waveform diagram showing the cogging torque generated in the same core as above, Figure 15 is a developed diagram showing the relationship between the grooved core and the magnet, and Figure 16 is a developed diagram showing the relationship between the core with grooves and protrusions and the magnet. 17 is a developed view showing the relationship between the core with grooves and a plurality of protrusions and the magnet, FIG. 18 is a waveform diagram showing the relationship between the armature core with grooves, magnetic flux, and cogging torque, and FIG.
The figure is a waveform diagram showing the relationship between an armature core with grooves and protrusions, magnetic flux, and cogging torque. 11, 21... Field, 12, 22... Armature,
121a, 121b, 121c, 221a, 22
1b, 221c... salient pole, 123a, 123b,
123c, 223a, 223b, 223c... Grooves for winding.
Claims (1)
して配設された巻線用溝及び突極を有する電機子
とを備え、上記界磁と電機子のうちいずれか一方
を他方に対して直進運動させる直進電機におい
て、電機子の界磁に対向する部位であつて上記巻
線用溝の位置に対し磁極ピツチ又はこの整数倍ず
れた部位若しくは上記巻線用溝の位置に対し磁極
ピツチ及びこの整数倍ずれた複数の部位における
前記突極の表面積を突極の他の部位よりも広くし
たことを特徴とする直進電機。1.Equipped with a field magnetized to multiple poles and an armature having a winding groove and salient poles arranged opposite to the field, and one of the field and the armature In a linear electric machine that moves in a straight line relative to the other, a part of the armature that faces the field and is shifted from the magnetic pole pitch or an integral multiple of this position with respect to the position of the winding groove, or a position of the winding groove. On the other hand, a linear electric machine characterized in that the surface area of the salient pole at the magnetic pole pitch and a plurality of parts shifted by an integral multiple of the pitch is made larger than other parts of the salient pole.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP143687A JPS63171155A (en) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | Rectilinear electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP143687A JPS63171155A (en) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | Rectilinear electric machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63171155A JPS63171155A (en) | 1988-07-14 |
| JPH0530143B2 true JPH0530143B2 (en) | 1993-05-07 |
Family
ID=11501391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP143687A Granted JPS63171155A (en) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | Rectilinear electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63171155A (en) |
-
1987
- 1987-01-07 JP JP143687A patent/JPS63171155A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63171155A (en) | 1988-07-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |