JP2002531039A - リニアモータの巻線コア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ヨーク（３）とこれから突き出た歯（４）とを備え、これらによって巻線を収納するための溝（５）が形成されているリニアモータの巻線コアにおいて、歯がそれぞれヨーク側部分（７）と反ヨーク側部分（６）とを備えている。ヨーク側部分における磁束密度を減少させるために、この部分は横方向に、即ちリニアモータの運動方向に対して垂直方向へ反ヨーク側部分に較べて広げられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、ヨークとこれから突き出た歯とを備え、これらにより少なくとも１
つの巻線を収納するための溝が形成されているリニアモータの巻線コアに関する
。このような巻線コアはリニアモータの作用側及び／又は反作用側（一次側もし
くは二次側とも呼ばれる）のために使用される。

【０００２】 このような巻線コアの歯において巻線によって誘起される磁界の磁束密度が非
常に大きくなることがある。その場合、磁束密度は巻線コアの材料に対する飽和
磁化が達せられる程大きくなり、これによりリニアモータの効率が減少する。

【０００３】 歯における磁束密度を減少させるために、歯の断面積を大きくすることが考え
られる。歯の断面積をリニアモータの運動方向に拡大すると、これにより溝幅が
減少する。これにより、一つには、２つの歯の間隔が小さくなることにより溝漏
れが増大する。さらに、溝内では巻線のスペースが小さくなる。その上、歯の質
量が大きくなることにより歯におけるヒステリシス損が大きくなる。

【０００４】 歯における磁束密度を減少させる別の方法は、リニアモータの運動方向に対し
て垂直にその横方向断面積を大きくすることである。しかしながら、この方法も
、溝漏れを大きくする。さらに、このような処置においても、歯の質量が大きく
なり、これにより出力損失を大きくする。

【０００５】 本発明の課題は、上述の欠点を大幅に回避し、歯における磁束密度を減少させ
ることにある。

【０００６】 この課題は請求項１に記載の巻線コアにより解決される。

【０００７】 この解決案は、歯における磁束密度はヨークに隣接する部分において最大であ
り、ヨークから距離が離れるにつれ溝漏れが増大することにより減少する、とい
う認識に基づいている。

【０００８】 即ち、歯はそれぞれヨーク側部分と反ヨーク側部分とを備えている。ヨーク側
部分はリニアモータの運動方向に対して垂直な方向へ横方向に反ヨーク側部分に
対して広げられている。これにより歯の断面積は、磁束密度が最大であるところ
で拡大されることになる。他方、歯の断面積は、溝漏れが最大であるところ、即
ち反ヨーク側部分では拡大されない。

【０００９】 歯のヨーク側端部の広がりは特に凡そ１０％であるのがよい。

【００１０】 特に、この広がりは歯の両側に対して対称に形成される。

【００１１】 歯の広がりは少なくとも１つの段部の形で実現される。特に、この少なくとも
１つの段部はヨークから歯の長さの半分以上には離れていない。

【００１２】 或いは、歯の広がりは傾斜段部によっても形成することができる。

【００１３】 以下において実施例を図を参照して詳細に説明する。 図１は従来の技術による巻線コアにおける磁束密度の分布を示す。 図２は本発明による巻線コアの第一の実施例をリニアモータの運動方向に垂直
な側面で示す。 図３は第一の実施例をリニアモータの運動方向に対して直角方向の、巻線コア
のヨーク及び歯を通る断面で示す。 図４は第二の実施例をリニアモータの運動方向に対して直角方向の、巻線コア
のヨーク及び歯を通る断面で示す。

【００１４】 図１には（ここでは一次側部材或いは作用側部材の）従来の巻線コア１におい
て、巻線（図示されていない）に電流が流れている状態における磁束の分布が示
されている。参照数字２はリニアモータの反作用側部材（或いは二次側部材）で
ある。この反作用側部材と作用側部材は公知のように互いに相互作用している。

【００１５】 巻線コアはヨーク３と歯４とからなり、これらの間に溝５が形成されている。
図の中央の歯では、歯４の、ヨーク３に接している範囲において磁束密度が最大
であることが示されている。この磁束密度は、ヨークから離れるにつれ、歯４の
間にヨーク３からの距離の増大とともに増加する溝漏れにより減少する。

【００１６】 図２は、本発明による巻線コア１の第一の実施例を運動方向に対して垂直に見
た側面図を示す。図示の巻線コア１はリターンヨーク３と、これから突き出た歯
４とからなる。歯４は巻線（図示されていない）を収納する溝５の区画を形成し
ている。即ち、巻線は歯の周りに巻回されている。

【００１７】 歯４はそのヨーク側部分７が反ヨーク側部分６よりも広く形成されている（図
３）。この両部分６、７間の移行部は段部８として形成され、この段部のヨーク
３からの距離は歯４の反ヨーク側端面９からの距離より小さい。巻線（図示され
ていない）は、広げられた部分７の周りにも、広げられていない部分６の周りに
も巻回されているように形成されている。

【００１８】 歯を上述のような形状にすることにより、部分７における磁束密度は、部分６
の範囲における溝漏れを増大することなく、減少させることができる。部分７を
部分６に対して広げることによる歯の質量の増加は歯４の総質量に較べて相対的
に小さく、それゆえヒステリシス損による出力損失は僅かしか上昇しない。

【００１９】 第二の実施例（図４）は、歯４’の反ヨーク側部分６’からヨーク側部分７’
への移行が傾斜段部１０を介して行われている点で第一の実施例とは異なってい
る。

【００２０】 歯の反ヨーク側部分から幅広のヨーク側部分への移行部についての２つの実施
例に示された形状は唯一可能なものではない。例えば、連続的に或いは屈曲した
経過をもつ多重段或いは移行部も可能である。反ヨーク側部分から幅広のヨーク
側部分へ連続的に移行する場合には連続的な広がりは歯の反ヨーク側端面から始
まることができる。また、歯の形状は対称である必要もない。例えば、歯の広い
部分への移行部が両側で異なっている或いは歯の一方の側においてのみ存在する
ようにすることも可能である。

【００２１】 図３及び４の断面図から分かるように、巻線コアはそれぞれ互いに積層された
個々の鋼板から作られている。歯の拡大は、その場合、その都度最後の側面の鋼
板（図では全てが４もしくは４’）が全ての残りのものとは異なる歯の長さを持
つことによって実現されている。多段構成はこれらの鋼板がそれぞれ互に異なる
（外側に向かって減少する）歯の長さを持つことによっても実現される。

【００２２】 歯の長さを明らかにするために、図３及び４においてそれぞれ溝底５’は貫通
線で示されている。

【００２３】 図１に示されるように、磁束密度は歯のヨーク側部分において、溝５及びヨー
ク３に直接接して最大である。これは有限要素法による計算により確認され、図
１はかかる計算に基づいている。それ故、磁束密度を飽和磁化以下に減少させる
ために、歯の相当する部分のみを横方向に拡大することで基本的には充分である
。

【００２４】 しかし、図示の実施例では、付加的に巻線コアの全長にわたってヨークが拡大
され、従ってこの場合も磁束密度が減少されている。これはまた、逆に、ヨーク
３の高さ或いは深さを（図において垂直に）減少させるためにも利用することが
できる。というのは、これに伴う磁束密度の上昇はヨークの広がりにより補償さ
れるからである。このようにして平坦な構造のリニアモータが実現される。

【００２５】 さらに、例えば、歯４の間においてヨーク３の広がりを断念して、リニアモー
タの長さにわたってヨークが統一的な幅を持たず、材料（従って、質量）を節約
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の巻線コアにおける磁束密度の分布図

【図２】 本発明による巻線コアの第一の実施例の側面図

【図３】 本発明による巻線コアの第一の実施例の断面図

【図４】 本発明による巻線コアの第二の実施例の断面図

【符号の説明】

１ 巻線コア ２ 反作用側部材 ３ ヨーク ４，４’ 歯 ５ 溝 ５’ 溝底 ６，６’ 歯の反ヨーク側部分 ７，７’ 歯のヨーク側部分 ８ 段部 ９ 歯の反ヨーク側端面 １０ 傾斜段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AA06 AE07 5H641 GG02 GG03 GG04 HH08 HH12 HH14 HH16

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヨーク（３；３’）とこれから突き出た歯（４；４’）とを備
   え、これらにより少なくとも１つの巻線を収納するための溝（５）が形成されて
   いるリニアモータの一次側或いは二次側の巻線コアにおいて、歯（４；４’）が
   ヨーク側部分（７；７’）と反ヨーク側部分（６；６’）とを備え、ヨーク側部
   分（７；７’）がリニアモータの運動方向に対して垂直な方向へ横方向に反ヨー
   ク側部分（６；６’）よりも大きな寸法を持っていることを特徴とするリニアモ
   ータの巻線コア。
2. 【請求項２】ヨーク側部分（７；７’）の寸法が１つの側において反ヨーク
   側部分（６；６’）の寸法より凡そ５％大きいことを特徴とする請求項１に記載
   の巻線コア。
3. 【請求項３】ヨーク側部分（７；７’）の寸法が各側において反ヨーク側部
   分（６；６’）の寸法より５％まで大きいことを特徴とする請求項２に記載の巻
   線コア。
4. 【請求項４】歯（４；４’）がリニアモータの運動方向に対して垂直な方向
   に対称であることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の巻線コア。
5. 【請求項５】寸法を増大させるために、歯（４；４’）に少なくとも１つの
   段部（８；１０）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記
   載の巻線コア。
6. 【請求項６】ヨーク側部分と反ヨーク側部分との間に傾斜段部（１０）が設
   けられていることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の巻線コア。
7. 【請求項７】反ヨーク側部分（６，６’）の始端がヨーク（３；３’）から
   歯の長さの半分以上は離れていないことを特徴とする請求項１乃至６の１つに記
   載の巻線コア。
8. 【請求項８】反ヨーク側部分（６；６’）がその寸法を連続的に増大してヨ
   ーク側部分（７；７’）に移行していることを特徴とする請求項１乃至４の１つ
   に記載の巻線コア。
9. 【請求項９】少なくとも歯（４）の範囲においてヨーク（３）がヨーク側部
   分と同じ横方向寸法を持っていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載
   の巻線コア。
10. 【請求項１０】ヨーク（３）が全長にわたってヨーク側部分と同じ横方向寸
    法を持っていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の巻線コア。
11. 【請求項１１】一次側と二次側とを備え、この一次側及び／又は二次側が請
    求項１乃至１０の１つに記載の巻線コアを備えていることを特徴とするリニアモ
    ータ。