JP2002027729A - Linear motor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、閉磁路を有するリ
ニアモータに関し、特に、各相でコアの巻線部の位置を
ずらせて、離れたコア分割体に相ごとにコイルを巻回す
ることにより、１つのコアで多相駆動のユニットを構成
して、コイル側の全長を短くすることができるリニアモ
ータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motor having a closed magnetic circuit, and more particularly, to displacing a winding portion of a core in each phase so as to wind a coil for each phase on a separated core divided body. Accordingly, the present invention relates to a linear motor in which a single core forms a multi-phase drive unit and the overall length on the coil side can be shortened.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来提案されていたトンネル状の閉磁路
を有するリニアモータは、磁束を有効に利用するため
に、コアを永久磁石の表裏の両方に対向させており、コ
アの対向部分は表裏で対称な構造となっている。ところ
で、このような閉磁路を有するリニアモータでは、例え
ば、積層した複数のコア分割体にコイルを巻回すること
によって、コイル１相分のユニットを形成し、この１相
分のユニットを複数連結することによって、多相構造の
モータを構成している。2. Description of the Related Art In a linear motor having a tunnel-like closed magnetic circuit proposed so far, a core is opposed to both the front and back of a permanent magnet in order to effectively use a magnetic flux. It has a symmetrical structure. By the way, in a linear motor having such a closed magnetic path, for example, a coil is wound around a plurality of laminated core divided bodies to form a unit for one phase of a coil, and a plurality of units for one phase are connected. By doing so, a motor having a multi-phase structure is configured.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のリニアモータのように、コイル１相分のユニットを
複数連結することによって、多相構造のモータを構成す
る場合は、コイル側の全長が相数に比例して長くなると
いう問題点が発生する。However, when a motor having a multi-phase structure is formed by connecting a plurality of units for one phase of a coil as in the above-mentioned conventional linear motor, the total length of the coil side is limited. There is a problem that the length increases in proportion to the number.
【０００４】本発明は、上記従来の閉磁路を有するリニ
アモータが有する問題点に鑑み、各相でコアの巻線部の
位置をずらせて、離れたコア分割体に相ごとにコイルを
巻回することにより、１つのコアで多相駆動のユニット
を構成して、コイル側の全長を短くすることができるリ
ニアモータを提供することを目的とする。In view of the above-mentioned problems of the conventional linear motor having a closed magnetic path, the present invention displaces the position of the winding portion of the core in each phase, and winds the coil for each phase on a separated core divided body. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a linear motor in which a single core constitutes a multi-phase drive unit and the overall length on the coil side can be shortened.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のリニアモータは、コアを永久磁石の表と裏
とに対向させることにより閉磁路を構成するリニアモー
タにおいて、複数のコア分割体を重ねることによりコア
を形成するとともに、コア分割体の巻線部を、巻回する
コイルの厚み方向に位置を違えて形成したことを特徴と
する。In order to achieve the above object, a linear motor according to the present invention comprises a plurality of divided cores in a linear motor having a closed magnetic circuit formed by facing a core to the front and back of a permanent magnet. The core is formed by stacking the bodies, and the winding portions of the core split body are formed at different positions in the thickness direction of the coil to be wound.
【０００６】このリニアモータは、コア分割体の巻線部
を、巻回するコイルの厚み方向に位置を違えて形成する
ことから、各相のコイルの位置をずらせて、離れたコア
分割体に同相のコイルを巻回することができ、これによ
り、１つのコアで多相駆動のユニットを構成して、モー
タのコイル側の全長を短くすることができる。In this linear motor, the winding portions of the core splits are formed at different positions in the thickness direction of the coil to be wound, so that the coils of the respective phases are shifted to separate core splits. A coil of the same phase can be wound, whereby a single core constitutes a multi-phase drive unit, so that the total length of the motor on the coil side can be shortened.
【０００７】この場合において、各相に対応したコア分
割体の巻線部のみを内包するようにコイルを巻回するこ
とができる。In this case, the coil can be wound so as to include only the winding portion of the core divided body corresponding to each phase.
【０００８】これにより、コイルを磁極集中巻に巻回す
ることができる。Thus, the coil can be wound around the magnetic pole concentrated winding.
【０００９】また、各相に対応したコア分割体と周期が
ずれたコア分割体とを内包するようにコイルを巻回する
ことができる。Further, the coil can be wound so as to include a core divided body corresponding to each phase and a core divided body whose cycle is shifted.
【００１０】これにより、コイルを進行波巻に巻回する
ことができる。Thus, the coil can be wound in a traveling wave winding.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明のリニアモータの実
施の形態を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a linear motor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１２】図１〜図３に、本発明のリニアモータの第
１実施例を示す。このリニアモータは、図３に示すよう
に、コイル２を巻回したコア１を、永久磁石３の上面と
下面とに対向させることにより閉磁路を構成している。
そして、このリニアモータは、図２〜図３に示すよう
に、複数のコア分割体１ａ〜１ｆを走行方向に重ねるこ
とによりコア１を形成するとともに、コア分割体１ａ〜
１ｆの巻線部１１を、隣接するコア分割体１ａ、１ｄ、
１ｅ及びコア分割体１ｂ、１ｃ、１ｆで、順次、巻回す
るコイル２の厚み分だけ高さ方向に位置を違えて形成し
ている。1 to 3 show a first embodiment of a linear motor according to the present invention. In this linear motor, as shown in FIG. 3, a core 1 on which a coil 2 is wound faces a top surface and a bottom surface of a permanent magnet 3 to form a closed magnetic path.
As shown in FIGS. 2 and 3, the linear motor forms the core 1 by stacking a plurality of core divisions 1 a to 1 f in the traveling direction, and also forms the core divisions 1 a to 1 f.
If the winding portion 11 of 1f is connected to the adjacent core divided bodies 1a, 1d,
1e and the core divided bodies 1b, 1c, 1f are formed at positions different in the height direction by the thickness of the coil 2 to be wound sequentially.
【００１３】コア分割体１ａ〜１ｆは、図１〜図２に示
すように、コイル２が巻回される巻線部１１と、巻線部
１１の一端から一体に延出され、永久磁石３の上面と対
向する表側対向部１２と、巻線部１１の他端から一体に
延出され、永久磁石３の下面と対向する裏側対向部１３
とを備えており、巻線部１１と表側対向部１２、及び巻
線部１１と裏側対向部１３は、図１に示すように、それ
ぞれ縦杆部１４、１５によって連結されている。そし
て、隣接するコア分割体１ａ、１ｄ、１ｅ及びコア分割
体１ｂ、１ｃ、１ｆでは、縦杆部１４、１５の長さを変
えることにより、各対向部１２、１３と巻線部１１との
距離を、コイル２の厚み分だけ順次長くなるように形成
している。なお、コア分割体１ａ〜１ｆは、コア分割体
１ａとコア分割体１ｂ、コア分割体１ｃとコア分割体１
ｄ、コア分割体１ｅとコア分割体１ｆがそれぞれ同形状
のものからなり、一方を裏返すことによって対称形状と
なされている。As shown in FIGS. 1 and 2, the core divided bodies 1 a to 1 f are integrally extended from one end of the winding part 11 around which the coil 2 is wound, and And a back-side facing portion 13 integrally extending from the other end of the winding portion 11 and facing the lower surface of the permanent magnet 3.
As shown in FIG. 1, the winding portion 11 and the front facing portion 12 and the winding portion 11 and the back facing portion 13 are connected by vertical rod portions 14 and 15, respectively. Then, in the adjacent core divisions 1a, 1d, 1e and the core divisions 1b, 1c, 1f, the length of the vertical rods 14, 15 is changed so that each of the opposing parts 12, 13 and the winding part 11 The distance is sequentially increased by the thickness of the coil 2. The core divided bodies 1a to 1f include a core divided body 1a and a core divided body 1b, and a core divided body 1c and a core divided body 1c.
d, The core divided body 1e and the core divided body 1f are respectively formed of the same shape, and are formed in a symmetrical shape by turning over one of them.
【００１４】積層するコア分割体１ａ〜１ｆの層数、す
なわち極の数は相数の整数倍で、必要とする推力によっ
て決定される。極を多くすることにより、極数とコイル
に流す励磁電流に比例した推力を得ることができる。コ
ア分割体１ａ〜１ｆの間隔は、内部を通過する磁束が他
のコア分割体に流れないように、磁気抵抗を増加させる
目的で隙間をあける。The number of layers of the core divided bodies 1a to 1f to be laminated, that is, the number of poles is an integral multiple of the number of phases and is determined by a required thrust. By increasing the number of poles, a thrust proportional to the number of poles and the exciting current flowing through the coil can be obtained. A gap is provided between the core divisions 1a to 1f for the purpose of increasing the magnetic resistance so that the magnetic flux passing inside does not flow to another core division.
【００１５】一方、このようにコア分割体１ａ〜１ｆを
組み合わせたコア１のユニットに対し、図３に示すよう
に、上下面の方向に着磁した永久磁石３を、着磁の方向
が上下で反転するように交互に並べ固定した永久磁石ユ
ニット３０をコア１の表側対向部１２と裏側対向部１３
の間に挿通させる。なお、コア１は、図３に示す矢印Ｙ
の方向に可動するが、推力の発生方向はこの可動方向と
なり、永久磁石３から作用する上下の吸引力は相殺され
る。On the other hand, as shown in FIG. 3, a permanent magnet 3 magnetized in the direction of the upper and lower surfaces is applied to the unit of the core 1 in which the core divided bodies 1a to 1f are combined as described above. The permanent magnet units 30 which are alternately arranged and fixed so as to be inverted by the
Insert between. The core 1 is indicated by an arrow Y shown in FIG.
However, the direction of generation of the thrust is the movable direction, and the upper and lower attractive forces acting from the permanent magnet 3 are cancelled.
【００１６】ところで、コア分割体１ａ〜１ｆを配置す
る間隔には、以下の関係がある。永久磁石の間隔をＰ
ｍ、３相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の内で異なる相のコア分割
体の間隔をｐ１、ｐ２、同相のコアの間隔をｐｔとする
と、 ｐ１＝ｐ２＝ｐｔ／（３＋ｎ） となる（ｎは整数）。また、永久磁石３の間隔Ｐｍと同
相のコアの間隔ｐｔは、 Ｐｍ＝ｐｔ となる。By the way, the intervals at which the core divided bodies 1a to 1f are arranged have the following relationship. Permanent magnet spacing is P
m, when the intervals between the core divided bodies of different phases among the U, V and W phases of three phases are p1 and p2 and the interval between the cores of the same phase is pt, p1 = p2 = pt / (3 + n) (N is an integer). Further, the interval pt between the cores having the same phase as the interval Pm between the permanent magnets 3 is expressed as Pm = pt.
【００１７】この第１実施例では、図３に示すように、
積層したコア分割体１ａ〜１ｆの中で、同相のコア分割
体のみを内包するようにＵ相コイル２１をコア分割体１
ａ、１ｂに、Ｖ相コイル２２をコア分割体１ｃ、１ｄ
に、Ｗ相コイル２３をコア分割体１ｅ、１ｆにそれぞれ
巻回する。このコイル２１〜２３の巻き方は、コア分割
体１ａ〜１ｆで、各相で独立した交番磁界を派生する磁
極集中巻に相当する。In the first embodiment, as shown in FIG.
The U-phase coil 21 is divided into the core divided bodies 1a to 1f so that only the in-phase core divided bodies are included in the laminated core divided bodies 1a to 1f.
a, 1b, the V-phase coil 22 is divided into core divided bodies 1c, 1d.
Next, the W-phase coil 23 is wound around the core divided bodies 1e and 1f, respectively. The way in which the coils 21 to 23 are wound corresponds to magnetic pole concentrated winding in which the core divided bodies 1a to 1f derive an independent alternating magnetic field in each phase.
【００１８】これに対し、図４に、磁界が時間的に移動
する進行波巻の例を示す。なお、図４は、コア分割体の
巻線部の断面とコイルの巻き方を模式的に示している。
コア分割体１ａ〜１ｆを、それぞれ端から順位にＣ１、
Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…Ｃ１２とする。Ｃ１はコア分割体１
ａ、Ｃ２はコア分割体１ｄ、Ｃ３はコア分割体１ｅと、
図３に示すコア分割体１ａ〜１ｆの配置に順に対応して
いる。Ｕ相のコイルＬＣ１はコア分割体Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３、Ｃ４を内包するように巻き、Ｖ相のコイルＬＣ２は
コア分割体Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５を内包するように巻
く。また、Ｗ相コイルＬＣ３はコア分割体Ｃ３、Ｃ４、
Ｃ５、Ｃ６を内包するように巻く。以下同様に、ｎ番目
のコイルＬＣｎは、コア分割体Ｃ３ｎ、Ｃ３ｎ＋１、Ｃ
３ｎ＋２、Ｃ３ｎ＋３を内包するように巻き、コア分割
体の最後までいくと先頭のコア分割体に折り返すように
する。On the other hand, FIG. 4 shows an example of a traveling wave winding in which a magnetic field moves with time. FIG. 4 schematically shows a cross section of the winding portion of the core split body and a method of winding the coil.
Each of the core divided bodies 1a to 1f is C1,
C2, C3, C4... C12. C1 is the core split 1
a, C2 is a core split 1d, C3 is a core split 1e,
This corresponds in order to the arrangement of the core divided bodies 1a to 1f shown in FIG. The U-phase coil LC1 is composed of the core divided bodies C1, C2, C
3 and C4, and the V-phase coil LC2 is wound so as to include the core divided bodies C2, C3, C4 and C5. Further, the W-phase coil LC3 includes core divided bodies C3, C4,
Wrap so as to include C5 and C6. Similarly, the n-th coil LCn is divided into core divided bodies C3n, C3n + 1, C3n
It is wound so as to include 3n + 2 and C3n + 3, and when it reaches the end of the core split, it is folded back to the first core split.
【００１９】図４では、４つのコア分割体にまたがるコ
イルの巻き方の例を示したが、図５に示すように、４つ
以外の例えば２つのコア分割体にまたがる巻き方も可能
である。回転機の場合には、コアの最後の極と先頭の極
は物理的に隣接しているが、リニアモータの場合には離
れた位置にある。このため、最後から先頭のコア分割体
に折り返してコイルを巻くことが困難な場合には、図５
に示すように、先頭のコア分割体のコイル２ａと最後の
コア分割体のコイル２ｂは独立したコイルとして巻き、
同一の電流が流れるように直列接続し、かつ電気抵抗を
他のコイルと同じになるよう調整すれば、離れた位置に
あっても同一条件で励磁することが可能である。FIG. 4 shows an example of winding a coil over four core divisions. However, as shown in FIG. 5, winding other than four, for example, two core divisions is also possible. . In the case of a rotating machine, the last pole and the leading pole of the core are physically adjacent, but in the case of a linear motor, they are far apart. For this reason, if it is difficult to wind the coil by folding it back from the end to the leading core division, FIG.
As shown in the figure, the coil 2a of the first core segment and the coil 2b of the last core segment are wound as independent coils,
If they are connected in series so that the same current flows, and if the electric resistance is adjusted to be the same as that of the other coils, it is possible to excite under the same conditions even at remote positions.
【００２０】このように、本実施例のリニアモータは、
コア分割体１ａ〜１ｆの巻線部１１を、巻回するコイル
２の厚み方向に位置を違えて形成することから、各相の
コイル２１〜２３の位置をずらせて、離れたコア分割体
１ａ〜１ｆに同相のコイルを巻回することができ、これ
により、１つのコア１で多相駆動のユニットを構成し
て、モータのコイル側の全長を短くすることができる。As described above, the linear motor of this embodiment is
Since the winding portions 11 of the core divisions 1a to 1f are formed at different positions in the thickness direction of the coil 2 to be wound, the positions of the coils 21 to 23 of each phase are shifted to separate core divisions 1a. In this case, a coil of the same phase can be wound around .about.1f, whereby a single-phase drive unit can be constituted by one core 1 and the total length of the coil side of the motor can be shortened.
【００２１】以上、本実施例では完全な閉磁路をもつＧ
型のコアで説明したが、永久磁石と対向するコアの一方
の対向部に、永久磁石の支持部材の一部が挿通するスリ
ット溝を走行方向に形成するようなリニアモータに対し
ても適用することが可能である。また、本実施例では３
相駆動の例を示したが、推力のリップルを減らすため、
さらに多相の構造にすることも可能であり、あるいは、
逆に２相駆動とすることも可能である。As described above, in this embodiment, G having a completely closed magnetic circuit
Although the description has been given of the mold core, the present invention is also applied to a linear motor in which a slit groove through which a part of a support member of the permanent magnet is inserted is formed in a running direction in one of the opposing portions of the core facing the permanent magnet. It is possible. In this embodiment, 3
Although the example of phase drive was shown, in order to reduce thrust ripple,
It is also possible to have a multi-phase structure, or
Conversely, two-phase driving is also possible.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明のリニアモータによれば、コア分
割体の巻線部を、巻回するコイルの厚み方向に位置を違
えて形成することから、各相のコイルの位置をずらせ
て、離れたコア分割体に同相のコイルを巻回することが
でき、これにより、１つのコアで多相駆動のユニットを
構成して、モータのコイル側の全長を短くし、コンパク
トで安定した推力のリニアモータを提供することができ
る。According to the linear motor of the present invention, the winding portions of the core segment are formed at different positions in the thickness direction of the coil to be wound. An in-phase coil can be wound around a separate core segment, thereby forming a multi-phase drive unit with one core, reducing the overall length of the motor coil side, and achieving a compact and stable thrust. A linear motor can be provided.
【００２３】また、各相に対応したコア分割体の巻線部
のみを内包するようにコイルを巻回することにより、コ
イルを磁極集中巻に巻回することができる。Further, by winding the coil so as to include only the winding portion of the core divided body corresponding to each phase, the coil can be wound in a magnetic pole concentrated winding.
【００２４】さらに、各相に対応したコア分割体と周期
がずれたコア分割体とを内包するようにコイルを巻回す
ることにより、コイルを進行波巻に巻回することができ
る。Further, by winding the coil so as to include the core divided body corresponding to each phase and the core divided body whose cycle is shifted, the coil can be wound in a traveling wave winding.
【図１】本発明のリニアモータの第１実施例のコア分割
体を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a core segment of a linear motor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施例のコア分割体を組み立てた状態を示す
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state where the core split body of the embodiment is assembled.
【図３】同実施例のリニアモータを示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing the linear motor of the embodiment.
【図４】コイルを進行波巻に巻回した例を示す要部拡大
断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part showing an example in which a coil is wound around a traveling wave.
【図５】コイルを進行波巻に巻回した他の例を示す斜視
図である。FIG. 5 is a perspective view showing another example in which a coil is wound in a traveling wave winding.
１ コア １ａ〜１ｆ コア分割体 １１ 巻線部 １２ 表側対向部 １３ 裏側対向部 １４、１５ 縦杆部 ２ コイル ２１ Ｕ相コイル ２２ Ｖ相コイル ２３ Ｗ相コイル ３ 永久磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core 1a-1f Core division body 11 Winding part 12 Front-facing part 13 Back-facing part 14, 15 Vertical rod part 2 Coil 21 U-phase coil 22 V-phase coil 23 W-phase coil 3 Permanent magnet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 孝夫 兵庫県尼崎市下坂部３丁目11番１号 日立 機電工業株式会社内 (72)発明者 真中 伸男 兵庫県尼崎市下坂部３丁目11番１号 日立 機電工業株式会社内 (72)発明者 飯沼 肇 兵庫県尼崎市下坂部３丁目11番１号 日立 機電工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H641 BB06 BB11 BB19 GG02 GG04 GG07 HH03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takao Takahashi 3-1-1, Shimosakabe, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Inside Hitachi Kiden Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Nobuo Manaka 3-1-1, Shimosakabe, Amagasaki City, Hyogo Prefecture No. Hitachi Machinery Industries, Ltd. (72) Inventor Hajime Iinuma 3-1-1, Shimosakabe, Amagasaki City, Hyogo Prefecture F-term in Hitachi Machinery Industries, Ltd. 5H641 BB06 BB11 BB19 GG02 GG04 GG07 HH03
Claims (3)
ことにより閉磁路を構成するリニアモータにおいて、複
数のコア分割体を重ねることによりコアを形成するとと
もに、コア分割体の巻線部を、巻回するコイルの厚み方
向に位置を違えて形成したことを特徴とするリニアモー
タ。1. A linear motor in which a core is opposed to the front and back of a permanent magnet to form a closed magnetic circuit, a core is formed by stacking a plurality of core segments, and a winding portion of the core segment is formed. Wherein the position of the coil to be wound is changed in the thickness direction of the coil to be wound.
を内包するようにコイルを巻回したことを特徴とする請
求項１記載のリニアモータ。2. The linear motor according to claim 1, wherein a coil is wound so as to include only a winding portion of the core divided body corresponding to each phase.
たコア分割体とを内包するようにコイルを巻回したこと
を特徴とする請求項１記載のリニアモータ。3. The linear motor according to claim 1, wherein a coil is wound so as to include a core divided body corresponding to each phase and a core divided body whose cycle is shifted.
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