JP5616717B2 - Linear motor - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械等の産業機械で使用されるリニアモータに関する。 The present invention relates to a linear motor used in industrial machines such as machine tools.
従来から、工作機械等の産業機械では、高速、高精度を目的としてリニアモータが使用されている。このようなリニアモータの中で、特に長ストロークの機械において、高価な永久磁石を可動子側に配置することで、永久磁石の使用量を少なくして、リニアモータの低コスト化を実現したものがある（例えば、下記特許文献１）。 Conventionally, in industrial machines such as machine tools, linear motors have been used for the purpose of high speed and high accuracy. Among such linear motors, especially in long-stroke machines, the use of expensive permanent magnets on the mover side reduces the amount of permanent magnets used and realizes cost reduction of linear motors. (For example, Patent Document 1 below).
従来のリニアモータの一例について、図４から６を用いて説明する。図４（ａ）は、従来のリニアモータの概略構成を示す図であり、図４（ｂ）と（ｃ）は、永久磁石の配置を示す図である。図５は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線による断面図である。図６は、リニアモータに巻回される巻線の結線図である。 An example of a conventional linear motor will be described with reference to FIGS. FIG. 4A is a diagram showing a schematic configuration of a conventional linear motor, and FIGS. 4B and 4C are diagrams showing the arrangement of permanent magnets. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. FIG. 6 is a connection diagram of windings wound around the linear motor.
リニアモータは、並列して延びる二つの固定子５２ａ,５２ｂと、固定子５２ａ,５２ｂ間を、これらの延びる方向に沿って移動可能な可動子５１とを有する。
The linear motor includes two
固定子５２ａ，５２ｂは、電磁鋼板を積層して形成される。固定子５２ａ，５２ｂは、互いに対向する面に所定間隔、例えばピッチＰの間隔で配置される突極５０を有する。また、固定子５２ａ，５２ｂは、図４（ａ）で示されるように、所定の長さＬで製作される。そして、固定子５２ａ，５２ｂは、可動子５１のストローク長に渡り、可動子５１の移動方向に複数個並べて設置される。固定子５２ａ，５２ｂは、例えば工作機械のベース７２（図５に示す）に固定される。具体的には、図５で示されるように、ボルト７１により、固定子５２ａ，５２ｂの下面７４がベース７２に接するように固定される。
Stator 52a, 52b is formed by laminating electromagnetic steel plates. Stator 52a, 52b has the
一方、可動子５１は、ベース７２とテーブル（図示せず）との間に設けられテーブルに固定されたころがりガイド等で図４中のＸ軸方向に移動可能に支持される。可動子５１は、電磁鋼板を積層して形成される可動子ブロック５３，５４，５５を有する。可動子ブロック５３がＵ相の可動子ブロックであり、可動子ブロック５４はＷ相の可動子ブロックであり、そして、可動子ブロック５５がＶ相の可動子ブロックである。可動子ブロック５３，５４，５５が、可動子５１の進行方向であるＸ軸方向に相対的に１２０°、すなわち固定子５２ａ，５２ｂの磁極ピッチＰの１／３だけズラして配置される。なお、可動子ブロック５３，５４，５５はブロック間の寸法精度を維持するために、それらの一部が互いに機械的に結合されている場合もある。
On the other hand, the
可動子ブロック５３，５４，５５には、３相交流巻線がそれぞれ巻回される。すなわち、可動子ブロック５３にはＵ相の３相交流巻線５６が、可動子ブロック５４にはＷ相の３相交流巻線５７が、そして可動子ブロック５５にはＶ相の３相交流巻線５８が、それぞれ巻回される。３相交流巻線５６，５７，５８が巻回された可動子ブロック５３，５４，５５は、モールド樹脂７６で一体に成形されている。
Three-phase AC windings are wound around the
可動子ブロック５３，５４，５５の表面には永久磁石５９，６４がＮ，Ｓ，Ｎ，・・の順に交互に配置される。具体的には、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、Ｎ，Ｓを一組とすると３組の永久磁石対がピッチＰで配置されている。ここで、図４（ａ）に示されるように、固定子５２ａ側をＳＩＤＥ−Ａ、固定子５２ｂ側をＳＩＤＥ−Ｂとすると、ＳＩＤＥ−Ａ側の永久磁石５９とＳＩＤＥ−Ｂ側の永久磁石６４は、ＳＩＤＥ−Ａ側から見た極性と、ＳＩＤＥ−Ｂ側から見た極性とが逆になるように配置されている。
３相交流巻線５６，５７，５８は、図６に示されるようにスター結線されている。図４（ａ）に示されるように、例えば、３相交流巻線５６，５７，５８にＵからＶとＷの方向に電流が印加されると、リニアモータに磁束６２が励磁される。
The three-
リニアモータの動作について説明する。３相交流巻線５６，５７，５８に電流を印加すると、可動子ブロック５３，５４，５５はＹ軸方向（図４（ａ）参照）のプラスあるいはマイナス方向に励磁される。その際、永久磁石５９，６４のうち、交流巻線の励磁方向と同一の磁性方向に配置された永久磁石の磁束は強められる。一方、励磁方向と反対の磁性方向に配置された永久磁石の磁束は弱められる。このため、永久磁石５９と６４とは、互いに極性が反対になるように、すなわち一方がＮ極になり他方がＳ極になるように励磁される。そして各可動子ブロック５３，５４，５５および固定子側５２ａ，５２ｂを通過した磁束は、図４（ａ）の符号６２に示すような磁路を形成する。この時、可動子５１と固定子５２ａ，５２ｂとの位置に応じた磁気吸引力が生ずることで、可動子５１に推力が発生し、可動子５１が移動する。
The operation of the linear motor will be described. When a current is applied to the three-
さらに詳しく磁束の流れについて説明する。３相交流巻線５６，５７，５８に電流を流す。一例として、Ｕ相からＶ相とＷ相へ、すなわち３相交流巻線５６は図４（ａ）に示される巻線方向、３相交流巻線５７，５８には図４（ａ）に示される巻線方向と反対方向に電流を流す。そうすると、可動子ブロック５３においては、ＳＩＤＥ−Ａ側がＳ極に、ＳＩＤＥ−Ｂ側がＮ極になる。一方、可動子ブロック５４，５５においては、逆に、ＳＩＤＥ−Ａ側がＮ極になり、ＳＩＤＥ−Ｂ側がＳ極になる。したがって、図４（ａ）に示されるように、磁束が可動子ブロック５３から固定子５２ｂを経て可動子ブロック５４，５５に流れ、つぎに固定子５２ａを通って再び可動子ブロック５３に戻るという磁路６２を形成する。すると、可動子５１にはＸ軸方向に磁気吸引力が働き推力が発生する。
The flow of magnetic flux will be described in more detail. A current is passed through the three-
また、下記特許文献２には、上述したリニアモータを、工作機械のベースに取り付ける取付構造の改良に関する技術が開示されている。この取付構造について、図７，８を用いて説明する。なお、下記特許文献２においては、１つのリニアモータの取付構造について開示されているが、下記の説明では、リニアモータを、可動子の移動方向に垂直な方向に並列に配置した場合の取付構造について説明する。 Patent Document 2 below discloses a technique related to an improvement in a mounting structure for attaching the above-described linear motor to a base of a machine tool. This mounting structure will be described with reference to FIGS. In addition, in the following Patent Document 2, a mounting structure of one linear motor is disclosed. However, in the following description, a mounting structure in a case where the linear motor is arranged in parallel in a direction perpendicular to the moving direction of the mover. Will be described.
図８において、ベース７２の各部位に示す符号の名称は、以下の通りである。８５はベース７２に形成されたＵ字溝、８２はベース７２の側壁に形成されたＵ字溝側面壁、１０７は隣り合う可動子５１ａ，５１ｂの間に設けられたＵ字溝側面壁、８４、１０８はＵ字形状の端部，言い換えればベース７２の上面に該当するベース上面である。ベース上面８４、１０８は、固定子上面７３の高さと略一致する高さになるように形成されている。ベース上面８４、１０８と固定子上面７３を橋渡しするように平板状の板状支持部材８１が配置される。板状支持部材８１には、図７に示されるように、ボルト穴７７が複数形成されている。板状支持部材８１は、ボルト８３によりベース上面８４、１０８に固定され、ボルト７１により固定子上面７３に固定される。これにより、固定子５２ａ，５２ｂは、ボルト７１を介してベース７２のＵ字溝８５の底部に固定されるとともに、固定子上面７３に固定された板状支持部材８１を介してベース７２のベース上面８４、１０８に固定される。
In FIG. 8, the name of the code | symbol shown to each site | part of the
このような構造である理由は、電磁鋼板を積層して形成されている固定子の剛性を向上させるためである。これにより、磁気吸引力によるエアギャップの変化を防ぎ、モータ性能の低下を防ぐことができる。また、固定子の剛性の向上によって、モータ制御において、位置や速度のゲインを上げた場合、固定子が直ちに振動してしまうことを防止することができる。 The reason for this structure is to improve the rigidity of the stator formed by laminating electromagnetic steel sheets. Thereby, the change of the air gap by a magnetic attraction force can be prevented, and the fall of motor performance can be prevented. Further, by improving the rigidity of the stator, it is possible to prevent the stator from vibrating immediately when the gain of position and speed is increased in motor control.
しかし、上述したような従来のリニアモータには以下に説明するような課題があった。 However, the conventional linear motor as described above has problems as described below.
従来のリニアモータを用いて、例えば、重量ワークを搭載する大型工作機械のテーブルを駆動させるためには、その駆動に必要な大きな推力を得る必要がある。このような大推力を得るために、可動子５１の移動方向に対して並列、すなわち図４（ａ）のＹ軸方向に、可動子５１を複数個配置する構成を取る例がある。この場合、固定子５２ａ，５２ｂの間には、図８に示されるようなＵ字溝側面壁１０７が必要となるため、Ｙ軸方向、すなわち複数の可動子５１が並ぶ方向におけるリニアモータの設置面積が大きくなり、リニアモータが機械のスペースに入らなくなるという問題がある。
For example, in order to drive a table of a large machine tool on which a heavy workpiece is mounted using a conventional linear motor, it is necessary to obtain a large thrust necessary for the driving. In order to obtain such a large thrust, there is an example in which a plurality of
また、工作機械等では、加工面品位や加工精度を向上させるために、推力リップルの小さいリニアモータが求められる。上記のように、可動子５１を並列に複数個並べる場合には、推力リップルは単純に並べた台数に比例して大きくなってしまい、結果として加工面品位や加工精度が低下してしまうという問題がある。
Further, in a machine tool or the like, a linear motor with a small thrust ripple is required in order to improve the processing surface quality and processing accuracy. As described above, when a plurality of
上記特許文献３においては、可動子を並列に複数個並べる場合に、各可動子により発生する推力リップルを互いに相殺させて減少させる方法が開示されている。具体的には、並列配置された複数の可動子をｉ組にグループ分けし、各組ごとに可動子をモータ電気角で３６０度／（２×ｉ）度ずらして配置することにより、推力リップルの低減を図っている。しかしながら、複数のリニアモータを、可動子の移動方向に垂直な方向に並列に配置すると、上述した理由によりＹ軸方向、すなわち複数の可動子が並ぶ方向におけるリニアモータの設置面積が大きくなり、リニアモータが機械のスペースに入らなくなるという問題がある。 In Patent Document 3, a method is disclosed in which when a plurality of movers are arranged in parallel, the thrust ripples generated by the movers are canceled and reduced. Specifically, a plurality of movers arranged in parallel are grouped into i groups, and the mover is shifted by 360 degrees / (2 × i) degrees in motor electrical angle for each group, thereby generating thrust ripple. We are trying to reduce it. However, if a plurality of linear motors are arranged in parallel in a direction perpendicular to the moving direction of the mover, the installation area of the linear motor in the Y-axis direction, that is, the direction in which the plurality of movers are arranged increases for the reason described above. There is a problem that the motor does not enter the machine space.
本発明の目的は、これら全ての課題を解決されるためになされたものであって、リニアモータを可動子の移動方向に対して垂直な方向に並列に複数配置した場合に、リニアモータの省スペース化を図るとともに、推力リップルを減少させて加工面品位や加工精度の向上を図ることができるリニアモータを提供することにある。 The object of the present invention is to solve all of these problems. When a plurality of linear motors are arranged in parallel in a direction perpendicular to the moving direction of the mover, the linear motor is saved. An object of the present invention is to provide a linear motor capable of improving the machined surface quality and machining accuracy by reducing the thrust ripple while reducing the space.
本発明は、互いに対向する面に所定間隔で配列される突極を有し、並行して延びる二つの固定子と、三相交流巻線によりそれぞれ三相の磁極となる３種の可動子ブロックと、前記可動子ブロックの、前記二つの固定子にそれぞれ対向する二面に、極性を交互にして配列された永久磁石とを有し、前記二つの固定子の間を、固定子の延びる方向に沿って移動可能な可動子と、を有するリニアモータであって、複数のリニアモータが可動子の移動方向に対して並列に配置され、複数の可動子は互いにモータ電気角で３６０／（２×可動子組数）度の位置関係にあり、隣り合う可動子の間に設けられた二つの固定子は、それらの可動子に対向する二面にそれぞれ前記突極を有するように一体化されており、前記一体化された固定子の突極と対向する固定子の突極とが前記可動子の移動方向において同じ位置に配置されており、前記可動子ブロックの二つの固定子に対向する二面に配置された永久磁石の極性が逆になるように配置される、ことを特徴とする。
他の本発明は、互いに対向する面に所定間隔で配列される突極を有し、並行して延びる二つの固定子と、三相交流巻線によりそれぞれ三相の磁極となる３種の可動子ブロックと、前記可動子ブロックの、前記二つの固定子にそれぞれ対向する二面に、極性を交互にして配列された永久磁石とを有し、前記二つの固定子の間を、固定子の延びる方向に沿って移動可能な可動子と、を有するリニアモータであって、複数のリニアモータが可動子の移動方向に対して並列に配置され、複数の可動子は互いにモータ電気角で３６０／（２×可動子組数）度の位置関係にあり、隣り合う可動子の間に設けられた二つの固定子は、それらの可動子に対向する二面にそれぞれ前記突極を有するように一体化されており、前記一体化された固定子の突極が対向する固定子の突極に対してピッチＰの１／２だけ前記可動子の移動方向にずらして配置されており、前記可動子ブロックの二つの固定子に対向する二面に配置された永久磁石の極性が同じになるように配置されることを特徴とする。
The present invention has salient poles arranged at predetermined intervals on mutually facing surfaces, two stators extending in parallel, and three kinds of mover blocks each having three-phase magnetic poles by a three-phase AC winding And permanent magnets arranged with alternating polarities on two surfaces of the mover block facing the two stators, respectively, and the direction in which the stator extends between the two stators A plurality of linear motors arranged in parallel with respect to the moving direction of the mover, and the plurality of movers are 360 / (2 × The number of mover sets) The two stators provided between the adjacent movers are integrated so that the salient poles are respectively provided on two surfaces facing the movers. Facing the salient poles of the integrated stator And salient poles of the stator are arranged at the same position in the movement direction of the mover, arranged as the polarity of the permanent magnets arranged on the two surfaces facing the two stators of the slider blocks is reversed is Ru, characterized in that.
In another aspect of the present invention, there are three kinds of movable elements having salient poles arranged at predetermined intervals on mutually facing surfaces, and two stators extending in parallel and three-phase magnetic poles by three-phase AC windings. A stator block, and permanent magnets arranged with alternating polarities on two surfaces of the mover block facing the two stators, respectively, and between the two stators, A linear motor having a movable element movable along the extending direction, wherein the plurality of linear motors are arranged in parallel with respect to the moving direction of the movable element, and the plurality of movable elements mutually have a motor electrical angle of 360 / (2 × number of mover pairs) in the positional relationship, the two stators provided between the adjacent movers are integrated so that each of the two surfaces facing the movers has the salient poles. The salient poles of the integrated stator face each other Permanent magnets arranged on two surfaces facing the two stators of the mover block, being displaced in the moving direction of the mover by 1/2 of the pitch P with respect to the salient poles of the stator Are arranged so that their polarities are the same.
また、前記一体化された固定子における、可動子の移動方向に対して垂直な方向の幅が、最外側固定子の幅を２倍した数値より小さくすることが好適である。 In the integrated stator, it is preferable that the width in the direction perpendicular to the moving direction of the mover is smaller than a value obtained by doubling the width of the outermost stator.
本発明のリニアモータによれば、リニアモータを可動子の移動方向に対して垂直な方向に並列に複数配置した場合に、リニアモータの省スペース化を図るとともに、推力リップルを減少させて加工面品位や加工精度の向上を図ることができる。 According to the linear motor of the present invention, when a plurality of linear motors are arranged in parallel in the direction perpendicular to the moving direction of the mover, the linear motor is saved in space and the thrust ripple is reduced to reduce the machining surface. The quality and processing accuracy can be improved.
以下、図面を参照しつつ本発明に係るリニアモータの実施形態について説明する。一例として、可動子の移動方向に対して並列に２列に配置されたリニアモータについて説明する。なお、本発明は、上述のように２列に配置されたリニアモータに限らず、複数列に配置されたリニアモータにも適用可能である。 Embodiments of a linear motor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As an example, linear motors arranged in two rows in parallel with the moving direction of the mover will be described. The present invention is not limited to the linear motors arranged in two rows as described above, but can be applied to linear motors arranged in a plurality of rows.
図１は、本実施形態のリニアモータの概略構成を示す図である。図２は、本実施形態のリニアモータの取付構造を示す図である。ここで、従来技術で述べたリニアモータと同じ構成要素については、同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the linear motor of the present embodiment. FIG. 2 is a view showing the mounting structure of the linear motor of this embodiment. Here, the same components as those of the linear motor described in the prior art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
まず、リニアモータの固定子の取付構造について説明する。ベース７２は、断面Ｕ字形状に形成される。図２において、ベース７２の各部位に示す符号の名称は以下の通りである。すなわち、８５はベース７２に形成されたＵ字溝、８２はベース７２の側壁に成形されたＵ字溝面壁、８４はＵ字形状の端部、言い換えればベース７２の上面に該当するベース上面である。ベース上面８４は、固定子上面７３の高さと略一致する高さになるように形成されている。ベース上面８４と、Ｙ軸方向（図１参照）におけるリニアモータの外側に位置する固定子（以降、単に最外側固定子という）５２ａ，５２ｂの固定子上面７３とを橋渡しするように平板状の板状支持部材８１が配置される。板状支持部材８１は、ボルト８３によりベース上面８４に固定され、ボルト７１により最外側固定子５２ａ，５２ｂの固定子上面７３に固定される。これにより、最外側固定子５２ａ，５２ｂは、ボルト７１を介してベース７２のＵ字溝８５の底部に固定されるとともに、固定子上面７３に固定された板状支持部材８１を介してベース７２のベース上面８４に固定される。なお、本実施形態においては、最外側固定子は、Ｙ軸方向（図１参照）におけるリニアモータの外側に位置する固定子である場合について説明したが、２列以上に並列配置されたリニアモータの場合、最外側固定子は、並列配置された複数のリニアモータの最も外側の、二つのリニアモータの固定子であって、Ｙ軸方向の外側にそれぞれ位置する固定子である。
First, the mounting structure of the stator of the linear motor will be described. The
図１，２では、隣り合う可動子５１ａ，５１ｂの間に設けられた２つの固定子が一体化されて形成されている。この一体化された一体化固定子を、以降、一体化固定子５２ｃと記す。一体化固定子５２ｃは、可動子５１ａ，５１ｂに対向する二面に、それぞれ突極５０を有する。そして、一体化固定子５２ｃは、図２に示されるように、ボルト７１によりベース７２に固定される。なお、従来のリニアモータを示す図４（ａ）に示した固定子５２ａ，５２ｂの境界部１０１は図示していない。
In FIGS. 1 and 2, two stators provided between
また、並列配置された複数のリニアモータの推力リップルを互いに相殺するために、可動子５１は、ｉ組にグループ分けされ、各組ごとに可動子５１をモータ電気角で３６０度／（２×ｉ）度ずらして配置される。図１は、ｉ＝２組のため、隣り合う可動子５１ａ，５１ｂは、９０度に相当するＬｓだけずらして配置されている。
In order to cancel out thrust ripples of a plurality of linear motors arranged in parallel, the
上記のように構成されたリニアモータにおいては、一体化固定子５２ｃの面であって、可動子５１ａ，５１ｂに対向する各面に、突極５０がそれぞれ形成されている。このため、可動子５１ａと一体化固定子５２ｃとの間に働く磁気吸引力と、可動子５１ｂと一体化固定子５２ｃとの間に働く磁気吸引力とは、互いに同じ力で反対方向に働くので、磁気吸引力は相殺される。したがって、一体化固定子５２ｃが可動子５１ａ，５１ｂの方向にそれぞれたわむことを防ぐことができる。
In the linear motor configured as described above,
また、一体化固定子５２ｃは、最外側固定子５２ａ，５２ｂのように、可動子５１ａ，５１ｂに向かう一方向のみに磁気吸引力が働くことがないため、図８に示されるように、板状支持部材８１を介してＵ字溝側面壁１０７に固定する必要がなくなる。よって、隣接するリニアモータの間に、Ｕ字溝側面壁１０７を設置する必要がなくなるため、可動子５１の移動方向に対して並列に複数配置するリニアモータの設置面積を小さくすることができる。また、Ｕ字溝側面壁１０７や固定子５２ａ，５２ｂを固定する固定ボルト８３用のタップが不要になるため加工コストを低減することができる。
Further, since the
なお、本実施形態のリニアモータにおいては、リニアモータの設置面積を、Ｕ字溝側面壁１０７を無くした状態よりも、さらに小さくすることができる。以下に、具体的に説明する。
In the linear motor of this embodiment, the installation area of the linear motor can be made smaller than the state in which the U-shaped
上述したように、本実施形態においては、図１に示されるように、可動子５１ａ，５１ｂは、可動子の移動方向に相対的にモータ電気角で９０度ずらして配置されている。可動子５１ａ，５１ｂには、それぞれ異なる２つの制御装置により、モータ電気角を９０度ずらした位相の電流が印加される。例えば、可動子５１ａの３相交流巻線５６，５７，５８にＵ相からＶ相とＷ相の方向に電流が印加された場合、可動子５１ａと最外側固定子５２ａと一体化固定子５２ｃとには、図１に示される磁束１１１が励磁される。一方、可動子５２ｂの３相交流巻線９３，９４，９５には、モータ電気角を９０度ずらしたＶ相からＷ相の方向に電流が印加され、可動子５１ｂと最外側固定子５２ｂと一体化固定子５２ｃとには、磁束１１２が励磁される。この時、最外側固定子５２ａ，５２ｂの固定子ヨーク６１の幅は、磁束１１１，１１２によって磁気飽和しないように所定の幅を確保する必要がある。
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
一方、一体化固定子５２ｃにも、磁束１１１と１１２がＸ軸方向、すなわち可動子移動方向に励磁される。しかし、可動子５１ａ，５１ｂには、モータ電気角で９０度ずれた電流が印加されるため、一体型固定子５２ｃには、磁束１１１と１１２が可動子移動方向にずれて励磁される。よって、一体化固定子５２ｃの固定子ヨーク１０２の幅は、一方の最外側固定子５２ａ，５２ｂの固定子ヨーク６１の幅を２倍した長さよりも小さくすることが可能となる。これにより、リニアモータの設置面積をさらに小さくすることができる。
On the other hand, the
次に、一体化固定子５２ｃの固定子ヨーク１０２の幅が、最外側固定子５２ａ，５２ｂの固定子ヨーク６１の幅より、どの程度狭くできるかについて説明する。説明の前に、一体化固定子５２ｃにおいてＸ軸に直交する仮想の面である仮想面１３０，１３１を、最外側固定子５２ａにおいてＸ軸に直交する仮想の面である仮想面１３２，１３３を設定する。これらの仮想面１３０，１３１，１３２，１３３は、Ｘ軸方向において、可動子５１ａ，５１ｂの各相ブロック間に位置し、一体化固定子５２ｃと最外側固定子５２ａで磁束が最も集中する面である。ただし、仮想面１３０，１３１と仮想面１３２，１３３に励磁する磁束の大きさは、可動子５１ａ，５１ｂの位置により変化するため、今回は、仮想面１３１と仮想面１３２ついて、それぞれの仮想面で励磁される最大磁束を求め比較する。
Next, how much the width of the
まず、仮想面１３２に励磁される最大磁束をΦとする。これに対して、仮想面１３１に励磁される磁束の大きさは、可動子ブロック５３から一体化固定子５２ｃへ流れ込む磁束と、可動子ブロック１２１から一体化固定子５２ｃへ流れ込む磁束の和となる。電源周波数をｆとし、可動子ブロック５３から一体化固定子５２ｃへ流れ込む方向を正とすると、可動子ブロック５３に励磁される磁束は、Φ・ｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ）で表わすことができる。一方、可動子ブロック１２１には可動子ブロック５３に対してモータ電気角を９０度ずらした電流が印加されるため、可動子ブロック１２１に励磁される磁束は−Φ・ｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ−π／２）となる。そうすると、仮想面１３１を通過する磁束は、Φ・ｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ）−Φ・ｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ−π／２）＝√２・Φ・ｃｏｓ（２π・ｆ・ｔ−π／４）となり、最大磁束は、√２・Φとなる。
First, let Φ be the maximum magnetic flux excited on the
よって、一体化固定子５２ｃをＸ軸方向に通過する磁束は、最外側固定子５２ａ，５２ｂを通過する磁束の√２倍となる。以上のことから、従来技術においては、図４（ａ）に示される１組のリニアモータを可動子の移動方向と垂直な方向に並列に並べると、２つの可動子に挟まれた固定子の幅は、通常の固定子（例えば最外側固定子）の幅の２倍となるが、本発明のリニアモータによれば、一体化固定子５２ｃにおける可動子の移動方向に励磁される磁束の最大値は、最外側固定子５２ａ，５２ｂの√２倍であるため、磁気飽和しない一体化固定子５２ｃの幅は、最外側固定子の１／√２倍に狭くすることができる。
Therefore, the magnetic flux that passes through the
本実施形態によれば、リニアモータを、可動子の移動方向に対して並列に複数配置した場合に、リニアモータの設置面積をより小さくして、リニアモータの省スペース化を図ることができる。さらに、本実施形態によれば、各可動子５１ａ，５１ｂの発生する推力リップルを互いに相殺し、推力リップルを低減させて、加工面品位や加工精度の向上を図ることができる。
According to the present embodiment, when a plurality of linear motors are arranged in parallel with respect to the moving direction of the mover, the installation area of the linear motor can be further reduced and space saving of the linear motor can be achieved. Furthermore, according to the present embodiment, thrust ripples generated by the
なお、図１に示される最外側固定子５２ａ,５２ｂと一体化固定子５２ｃの各突極５０は、Ｘ軸方向において全て同じ位置に配置されている。しかしながら、これらの突極５０は、そのように同じ位置に無くても、本発明と同様の効果を得ることができる。以下にその理由について説明する。
Note that the
図３は、各固定子の突極５０の位置が、Ｘ軸方向においてそれぞれ異なるリニアモータに本発明を適用した構成の一例を示す図である。最外側固定子５２ａは、可動子５１ａに対向する面に突極５０ａを有する。最外側固定子５２ｂは、可動子５１ｂに対向する面に突極５０ｂを有する。一体化固定子５２ｃは、可動子５１ａに対向する面に突極５０ｃｂを有し、可動子５１ｂに対向する面に突極５０ｃａを有する。突極５０ｃａ，５０ｃｂは、突極５０ａ，５０ｂに対して、ピッチＰの１／２だけ、Ｘ軸方向にずらして配置されている。一方、可動子ブロック５３，５４，５５のＳＩＤＥ−Ａ，ＳＩＤＥ−Ｂに配置した磁石６４と５９は、図３（ｂ），図３（ｃ）に示されるように配置される。これは、本発明に係るリニアモータの実施形態の磁石配置を示した図４（ｂ），図４（ｃ）に対して、図４（ｃ）に示したＳＩＤＥ−Ｂの磁石のみＮ極とＳ極が逆になる配置、すなわち磁石の磁極もピッチＰの１／２だけずらすように配置されているということである。これにより、図３に示されるようなリニアモータの構成において、可動子５１ａ，５１ｂには図１と同じ磁気吸引力が発生し、同じ推力が発生する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration in which the present invention is applied to linear motors in which the
以上のように、図３に示されるようなリニアモータの構成においても、リニアモータの性能に変わりはなく、一体化固定子５２ｃの幅や、一体化固定子５２ｃ内に生成される磁束１１１，１１２も図１と同じであるため、本発明と同様の効果を得ることができる。
As described above, even in the configuration of the linear motor as shown in FIG. 3, the performance of the linear motor is not changed, and the width of the
また、突極５０ａ，５０ｃａ，５０ｃｂは同じ位置で、突極５０ｂだけピッチＰの１／２ずらすといった構成や、突極５０ｂ，５０ｃａ，５０ｃｂは同じ位置で、突極５０ａだけピッチＰの１／２ずらすといった構成でも同様である。以上のように、各固定子５２の突極５０の位置が可動子５１の移動方向にずれている構成についても、本発明と同様の効果を得ることができるため本発明に包括される。
The salient poles 50a, 50ca, 50cb are arranged at the same position and the salient pole 50b is shifted by 1/2 of the pitch P, or the salient poles 50b, 50ca, 50cb are at the same position and the salient pole 50a is 1 / of the pitch P. The same applies to the configuration of shifting by two. As described above, the configuration in which the position of the
上述した全ての実施形態においては、可動子５１の構造が図１および図３に示されるような場合のリニアモータについて説明したが、これに限定されない。可動子５１の構造が図１および図３と異なるタイプのリニアモータであっても、固定子５２の形状が同様であれば、本発明を適用することができる。
In all the above-described embodiments, the linear motor in the case where the structure of the
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃａ，５０ｃｂ 突極、５１，５１ａ，５１ｂ 可動子、５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ 固定子、５３，５４，５５，１２１，１２２，１２３ 可動子ブロック、５６，５７，５８，９３，９４，９５ ３相交流巻線、５９，６４ 永久磁石、６２，１１１，１１２ 磁束。 50, 50a, 50b, 50ca, 50cb Salient pole, 51, 51a, 51b Movable element, 52, 52a, 52b, 52c Stator, 53, 54, 55, 121, 122, 123 Movable element block, 56, 57, 58 , 93, 94, 95 Three-phase AC winding, 59, 64 permanent magnet, 62, 111, 112 magnetic flux.
Claims (3)
三相交流巻線によりそれぞれ三相の磁極となる３種の可動子ブロックと、前記可動子ブロックの、前記二つの固定子にそれぞれ対向する二面に、極性を交互にして配列された永久磁石とを有し、前記二つの固定子の間を、固定子の延びる方向に沿って移動可能な可動子と、
を有するリニアモータであって、
複数のリニアモータが可動子の移動方向に対して並列に配置され、
複数の可動子は互いにモータ電気角で３６０／（２×可動子組数）度の位置関係にあり、
隣り合う可動子の間に設けられた二つの固定子は、それらの可動子に対向する二面にそれぞれ前記突極を有するように一体化されており、
前記一体化された固定子の突極と対向する固定子の突極とが前記可動子の移動方向において同じ位置に配置されており、
前記可動子ブロックの二つの固定子に対向する二面に配置された永久磁石の極性が逆になるように配置される、
ことを特徴とするリニアモータ。 Two stators having salient poles arranged at predetermined intervals on opposite surfaces, and extending in parallel;
Three types of mover blocks, each of which is a three-phase magnetic pole by a three-phase AC winding, and permanent magnets arranged alternately on the two surfaces of the mover block that face the two stators. A mover movable between the two stators along the direction in which the stator extends, and
A linear motor having
A plurality of linear motors are arranged in parallel to the moving direction of the mover,
The plurality of movers are in a positional relationship of 360 / (2 × number of mover sets) degrees in terms of motor electrical angle,
Two stators provided between adjacent movers are integrated so as to have the salient poles on two surfaces facing the movers,
The salient pole of the stator that opposes the salient pole of the integrated stator is arranged at the same position in the moving direction of the mover ,
The polarity of the arranged permanent magnets are two opposing surfaces on two of the stator of the movable element blocks Ru are arranged to have opposite,
A linear motor characterized by that.
三相交流巻線によりそれぞれ三相の磁極となる３種の可動子ブロックと、前記可動子ブロックの、前記二つの固定子にそれぞれ対向する二面に、極性を交互にして配列された永久磁石とを有し、前記二つの固定子の間を、固定子の延びる方向に沿って移動可能な可動子と、 Three types of mover blocks, each of which is a three-phase magnetic pole by a three-phase AC winding, and permanent magnets arranged alternately on the two surfaces of the mover block that face the two stators. A mover movable between the two stators along the direction in which the stator extends, and
を有するリニアモータであって、 A linear motor having
複数のリニアモータが可動子の移動方向に対して並列に配置され、 A plurality of linear motors are arranged in parallel to the moving direction of the mover,
複数の可動子は互いにモータ電気角で３６０／（２×可動子組数）度の位置関係にあり、 The plurality of movers are in a positional relationship of 360 / (2 × number of mover sets) degrees in terms of motor electrical angle,
隣り合う可動子の間に設けられた二つの固定子は、それらの可動子に対向する二面にそれぞれ前記突極を有するように一体化されており、 Two stators provided between adjacent movers are integrated so as to have the salient poles on two surfaces facing the movers,
前記一体化された固定子の突極が対向する固定子の突極に対してピッチＰの１／２だけ前記可動子の移動方向にずらして配置されており、 The salient poles of the integrated stator are arranged to be shifted in the moving direction of the mover by 1/2 of the pitch P with respect to the salient poles of the opposing stator,
前記可動子ブロックの二つの固定子に対向する二面に配置された永久磁石の極性が同じになるように配置される、 The permanent magnets arranged on the two surfaces facing the two stators of the mover block have the same polarity.
ことを特徴とするリニアモータ。 A linear motor characterized by that.
前記一体化された固定子における、可動子の移動方向に対して垂直な方向の幅が、最外側固定子の幅を２倍した数値より小さい、
ことを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1 or 2 ,
In the integrated stator, the width in the direction perpendicular to the moving direction of the mover is smaller than the value obtained by doubling the width of the outermost stator.
A linear motor characterized by that.
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