JPH02164264A - リニヤ形リラクタンスモータ - Google Patents
リニヤ形リラクタンスモータInfo
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- JPH02164264A JPH02164264A JP31495488A JP31495488A JPH02164264A JP H02164264 A JPH02164264 A JP H02164264A JP 31495488 A JP31495488 A JP 31495488A JP 31495488 A JP31495488 A JP 31495488A JP H02164264 A JPH02164264 A JP H02164264A
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Landscapes
- Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
人 産業上の利用分針
本発明は、小型で大トルクが得られまた大容量化もでき
簡単な構造のリニヤ形リラクタンスモータに関する。
簡単な構造のリニヤ形リラクタンスモータに関する。
B 発明の概要
本発明は、平坦な電機子部と磁極部とを有してリラクタ
ンストルクにてリニヤ駆動されろモータであって、電機
子部は歯と溝とが周期的に配列した3本の鉄心を120
°の位相差をもって幅方向にずらして並べ、磁極部はこ
の3本の鉄心を横切ってまたがる磁極を長手方向に配列
し、上記3本の鉄心の間とこの間に当る全磁極位置との
いずれか一方にリング状のコイルを備丸でいる。
ンストルクにてリニヤ駆動されろモータであって、電機
子部は歯と溝とが周期的に配列した3本の鉄心を120
°の位相差をもって幅方向にずらして並べ、磁極部はこ
の3本の鉄心を横切ってまたがる磁極を長手方向に配列
し、上記3本の鉄心の間とこの間に当る全磁極位置との
いずれか一方にリング状のコイルを備丸でいる。
C従来の技術とその課題
リラクタンストルクを利用するリラクタンスモータとし
ては、従来、第3図ないし第5図に示す固定子を有し、
これらの図に示すように、ヨーク1.鉄心2.コイル3
.スロット4があり、コイル3は亀甲型に形成されてそ
の直線部がスロット4内に嵌め込まれる構造となってい
る。そして、このコイル3はY結線されて三相電源に接
続され回転磁界を生ずるものである。
ては、従来、第3図ないし第5図に示す固定子を有し、
これらの図に示すように、ヨーク1.鉄心2.コイル3
.スロット4があり、コイル3は亀甲型に形成されてそ
の直線部がスロット4内に嵌め込まれる構造となってい
る。そして、このコイル3はY結線されて三相電源に接
続され回転磁界を生ずるものである。
一方、リラクタンスモータの回転子は、強磁性体で形成
された塊状であって、磁気凹凸性を有する構造が一般的
である。
された塊状であって、磁気凹凸性を有する構造が一般的
である。
ところが、この種モータは、今まで、小容量のものしか
作られていないのが現状である。
作られていないのが現状である。
これは、大トルクを発生させるべく極数を多くすると励
磁電流が増大して力率・効率とも低下すること、極数増
大に伴いスロットも多数となって機械の体格が極めて大
形になること、コイルエンド部の増大に伴い更に体格が
大形化し銅損も大きくなること等に基因する。
磁電流が増大して力率・効率とも低下すること、極数増
大に伴いスロットも多数となって機械の体格が極めて大
形になること、コイルエンド部の増大に伴い更に体格が
大形化し銅損も大きくなること等に基因する。
このため、本発明者は全く新規なリラクタンスモータと
して次のような固定子(電機子)を提案した。ここで、
乙の新たな固定子を原理から説明する。
して次のような固定子(電機子)を提案した。ここで、
乙の新たな固定子を原理から説明する。
第6図は簡単のためNS極を有する永久磁石からなろ2
極の回転子5と固定子6とを示し、第7図は第6図■−
■断面であって第8図に示すリング状のコイル7n、7
bを固定子の周方向に配置した例を示している。第7図
において、2個のコイル7a、7bにより固定子6の歯
を通る磁束をφ1φ2φ3と仮定する。
極の回転子5と固定子6とを示し、第7図は第6図■−
■断面であって第8図に示すリング状のコイル7n、7
bを固定子の周方向に配置した例を示している。第7図
において、2個のコイル7a、7bにより固定子6の歯
を通る磁束をφ1φ2φ3と仮定する。
一方、コイル7a、7bはU相からv相へ右巻きに巻回
し、更にW相からV相へも右巻きに巻回して、三相交流
を通電する。このようにするとコイル?a、7bによっ
て第9図に示す鎖交磁束φ、φ5を生ずる。すなわち、
第10図に示すベクトル図にて電圧V、がUからVへ向
うベクトルで、電圧v2がWからVに向うベクトルとな
る。そして、 v=vo幽ωtとすれば、 v 、 = −v。−(ωt aπ)となる。
し、更にW相からV相へも右巻きに巻回して、三相交流
を通電する。このようにするとコイル?a、7bによっ
て第9図に示す鎖交磁束φ、φ5を生ずる。すなわち、
第10図に示すベクトル図にて電圧V、がUからVへ向
うベクトルで、電圧v2がWからVに向うベクトルとな
る。そして、 v=vo幽ωtとすれば、 v 、 = −v。−(ωt aπ)となる。
コイル7aに鎖交する磁束φとコイル7bに鎖交する磁
束φ−よ、 となる。
束φ−よ、 となる。
φ、= f vadt。
φ、= f vbdt
したがって、
φ、= fvadt= f voimcc+tdt=’
06 (ωt −π)ω 第7図、第9図にてφ、=φ、、φ3=−φ5の関係に
あるから、φ2は次式となる。
06 (ωt −π)ω 第7図、第9図にてφ、=φ、、φ3=−φ5の関係に
あるから、φ2は次式となる。
したがって、
φ1−5(ト)(ω【−π)
ω
こうして、磁束φ1φ2φつは互にiπずつずれな磁束
となる。
となる。
以上の結果、第11図に示す三相交流をV結線コイル7
a、7bに通電することにより、第12図に示すように
固定子には電気角で120°ずっずれた各相の磁束が生
じ、図示の如< 、u、V、W相にて模擬的に矩形に示
す磁極を生ずることになる。
a、7bに通電することにより、第12図に示すように
固定子には電気角で120°ずっずれた各相の磁束が生
じ、図示の如< 、u、V、W相にて模擬的に矩形に示
す磁極を生ずることになる。
しかも、この磁極は、第12図(al (bl (C)
に示すように時間と共に順に変化することになる。
に示すように時間と共に順に変化することになる。
すなわち、第11図に示すように時刻tにて第12図(
a)、時刻t2にて第12図fb)、時刻t3にて第1
2図ta+に示す磁極分布状態となる。
a)、時刻t2にて第12図fb)、時刻t3にて第1
2図ta+に示す磁極分布状態となる。
この第12図(al (bl (clにおいて、記号「
N」rSJは最大磁界、rnnJrssJは中磁界(最
大磁界0.8(i6) rnJrsJは弱磁界(最
大磁界の0.5)をそれぞれ示しており、時刻t、 t
2t3ノ変化により第12図(al (b) (cl
(Dパターンに磁極が変化する。そして乙のパターンは
、第12図(a)を例にとると、第12図(a)におい
て、xy座標を採り、例丸ばy軸上の74点でX方向の
磁界を積分してこの積分値を14点の磁界の強さとする
。y2点でも同様となる。すなわち任意のy、、点の磁
界の強さを求めそれをy軸上に展開すると完全ではない
が正磁波分布となった。
N」rSJは最大磁界、rnnJrssJは中磁界(最
大磁界0.8(i6) rnJrsJは弱磁界(最
大磁界の0.5)をそれぞれ示しており、時刻t、 t
2t3ノ変化により第12図(al (b) (cl
(Dパターンに磁極が変化する。そして乙のパターンは
、第12図(a)を例にとると、第12図(a)におい
て、xy座標を採り、例丸ばy軸上の74点でX方向の
磁界を積分してこの積分値を14点の磁界の強さとする
。y2点でも同様となる。すなわち任意のy、、点の磁
界の強さを求めそれをy軸上に展開すると完全ではない
が正磁波分布となった。
以上の結果、固定子6の周方向に正弦波に分布した磁極
が生じ、その磁極位置が第12図(dlに示すように時
刻の進行と共に順にずれて回転磁界を生ずることとなっ
た。
が生じ、その磁極位置が第12図(dlに示すように時
刻の進行と共に順にずれて回転磁界を生ずることとなっ
た。
次に励磁コイル(リング状コイル)につき説明する。第
13図に示すようにコイルNを巻回したコアを考えろと
き、第13図(alと第13図(blとのエアギャップ
Gが同じで、このギャップGに要する磁界の強さが同じ
であるから、各歯に巻回したコイルの起磁力も同じであ
る。してみると、第13図ta+と第13図+c+とに
よって歯の数が異なっていても第13図(C1の全体を
励磁することで、起磁力が一定となる。すなわち、1個
のコイルで所望の磁界の強さを得ることができる。
13図に示すようにコイルNを巻回したコアを考えろと
き、第13図(alと第13図(blとのエアギャップ
Gが同じで、このギャップGに要する磁界の強さが同じ
であるから、各歯に巻回したコイルの起磁力も同じであ
る。してみると、第13図ta+と第13図+c+とに
よって歯の数が異なっていても第13図(C1の全体を
励磁することで、起磁力が一定となる。すなわち、1個
のコイルで所望の磁界の強さを得ることができる。
このような原理に基づく固定子の具体的な構造としては
、第14図および第15図に示すものとした。つまり、
3個のリング状の鉄心20と2個のリング状のコイル2
1を有しており、リング状の鉄心20は第15図にも示
すように、その内周壁に周方向に沿って複数個の歯22
が設けられている。一方、リング状の鉄心20間に介在
されるリング状のコイル21は2個のリング状のコイル
21の引出し線を■結線に接続している。
、第14図および第15図に示すものとした。つまり、
3個のリング状の鉄心20と2個のリング状のコイル2
1を有しており、リング状の鉄心20は第15図にも示
すように、その内周壁に周方向に沿って複数個の歯22
が設けられている。一方、リング状の鉄心20間に介在
されるリング状のコイル21は2個のリング状のコイル
21の引出し線を■結線に接続している。
リング状の鉄心20の3個のものは、同一形状の歯22
の形を有し、それぞれの鉄心20は第15図の如く電気
角で120°ずつ相互にずれろように配置される。また
、各リング状の鉄心20相互はその外周にヨーク23が
橋架されて磁気的に結合される。
の形を有し、それぞれの鉄心20は第15図の如く電気
角で120°ずつ相互にずれろように配置される。また
、各リング状の鉄心20相互はその外周にヨーク23が
橋架されて磁気的に結合される。
しかしながら、上述の如き新規な固定子を提案してもリ
ラクタンスモータの回転子としては、なお、小容量のス
テップモータにみられろ単なる塊状の磁気凹凸性を有す
る構造であって、うず電流積が大きく、第6図に示され
ろ永久磁石を採用したとしても大容量化は無理である。
ラクタンスモータの回転子としては、なお、小容量のス
テップモータにみられろ単なる塊状の磁気凹凸性を有す
る構造であって、うず電流積が大きく、第6図に示され
ろ永久磁石を採用したとしても大容量化は無理である。
更に、今までの説明は回転駆動機械に関するものである
が、この固定子を利用して直線連動をさせろ駆動系があ
っても良い。
が、この固定子を利用して直線連動をさせろ駆動系があ
っても良い。
本発明は、直線運動可能なリラクタンスモータであって
、上記回転子をリニヤ駆動に改良すると共にうず電流積
が少なく大容量化を可能としたリニヤ駆動用固定子を得
るリニヤ形リラクタンスモータを提供する。
、上記回転子をリニヤ駆動に改良すると共にうず電流積
が少なく大容量化を可能としたリニヤ駆動用固定子を得
るリニヤ形リラクタンスモータを提供する。
D 課題を解決するための手段
上述の目的を達成する本発明は、平坦な電機子部と磁極
部とを対向させ、電機子部は歯溝交互に備えた鉄心を相
互に120°ずつずらして3本並べ、上記磁極部は鉄心
を横切って長手方向に積層した磁極を長手方向複数列配
列し、上記鉄心間及び磁極全体のいずれか一方にリング
状のコイルを備えたものである。
部とを対向させ、電機子部は歯溝交互に備えた鉄心を相
互に120°ずつずらして3本並べ、上記磁極部は鉄心
を横切って長手方向に積層した磁極を長手方向複数列配
列し、上記鉄心間及び磁極全体のいずれか一方にリング
状のコイルを備えたものである。
E 作 用
磁極の長手方向に三相交番磁束を生じさせ、この交番磁
束を鉄心に通すことにより歯と溝との磁気抵抗の違いに
よる駆動力を生ずる。
束を鉄心に通すことにより歯と溝との磁気抵抗の違いに
よる駆動力を生ずる。
F実施例
ここで、第1図および第2図を参照して本発明の詳細な
説明する。第1図は第14図。
説明する。第1図は第14図。
第15図の例と異なり、電機子には鉄心2゜とヨーク2
3のみが形成されてコイルがなく磁極部にコイルを有す
る例を示している。回転電機を示す第14図の固定子に
当る13機子部は、第1図、第2図+a+において平坦
なレール状を有しており、コイルがなく鉄心2o及びヨ
ーク23にて形成され、この鉄心2oは長手方向に沿っ
て611122及び溝24が交互に設けである。そして
、この鉄心2oは2本並列に配置され、隣り合う鉄心2
oの歯22と溝24との関係は歯22と溝24とを1周
期360°として、i周期12o0ずらして配置される
。この場合、隣り合う鉄心20間は後述する磁極部のコ
イルの幅分だけ離しである。
3のみが形成されてコイルがなく磁極部にコイルを有す
る例を示している。回転電機を示す第14図の固定子に
当る13機子部は、第1図、第2図+a+において平坦
なレール状を有しており、コイルがなく鉄心2o及びヨ
ーク23にて形成され、この鉄心2oは長手方向に沿っ
て611122及び溝24が交互に設けである。そして
、この鉄心2oは2本並列に配置され、隣り合う鉄心2
oの歯22と溝24との関係は歯22と溝24とを1周
期360°として、i周期12o0ずらして配置される
。この場合、隣り合う鉄心20間は後述する磁極部のコ
イルの幅分だけ離しである。
鉄心20及びヨーク23の製造に当っては、長手方向に
歯22.il$24及びミータの溝を形成した鉄板を幅
方向に!11層して鉄心20を形成する。また、ヨーク
23は第1図の如く塊状鉄心を用いてもよいが、鉄損を
少なくするために第1図の磁極と同様長手方向に鉄板を
積層して作ってもよい。
歯22.il$24及びミータの溝を形成した鉄板を幅
方向に!11層して鉄心20を形成する。また、ヨーク
23は第1図の如く塊状鉄心を用いてもよいが、鉄損を
少なくするために第1図の磁極と同様長手方向に鉄板を
積層して作ってもよい。
レール状の電機子部に対して移動体である磁極部は、電
機子部の3本の鉄心20にまたがってこれを横切るよう
な磁極30が長手方向に沿って鉄心20の崗22のピッ
チと同じピッチにて複数個備えられ、この磁極30は複
数個一体化されるように非磁性の母材31にて支持され
る。電機子部の鉄心20相互の間隙に当る磁極部には、
複数個一括して磁極30をっつむように2本のリング状
のコイル21が備えられ、このコイル21はvmsにて
三相電源に接続されろ。
機子部の3本の鉄心20にまたがってこれを横切るよう
な磁極30が長手方向に沿って鉄心20の崗22のピッ
チと同じピッチにて複数個備えられ、この磁極30は複
数個一体化されるように非磁性の母材31にて支持され
る。電機子部の鉄心20相互の間隙に当る磁極部には、
複数個一括して磁極30をっつむように2本のリング状
のコイル21が備えられ、このコイル21はvmsにて
三相電源に接続されろ。
このような構造としたことによりコイル21によろ三相
電流によって磁極30に交番磁束が生じ、この磁束が鉄
心20の歯22に至り、J−り23を通ることにより、
鉄心20の歯22の120°の位置ずれに基づきトルク
が生じ、g1+i部が移動体となって長手方向に進行す
る。
電流によって磁極30に交番磁束が生じ、この磁束が鉄
心20の歯22に至り、J−り23を通ることにより、
鉄心20の歯22の120°の位置ずれに基づきトルク
が生じ、g1+i部が移動体となって長手方向に進行す
る。
第1図、第2図(alは、?1nti部を移動体とし、
電機子部をレールとした構造を示したものであるが、″
1電機子を移動体とし磁極部を敷設するtMJ合には、
磁極30を枕木状に長手(進行)方向に沿って置き、7
1機子部は例えば数ピツチの歯22と溝24、及びヨー
ク23をヤi&えtこものにコイル21を施したものを
移動体とすれば、第14図、第15図に示す固定子を展
開したものが移動体となっ−C1リニヤ移動が可能とな
る。
電機子部をレールとした構造を示したものであるが、″
1電機子を移動体とし磁極部を敷設するtMJ合には、
磁極30を枕木状に長手(進行)方向に沿って置き、7
1機子部は例えば数ピツチの歯22と溝24、及びヨー
ク23をヤi&えtこものにコイル21を施したものを
移動体とすれば、第14図、第15図に示す固定子を展
開したものが移動体となっ−C1リニヤ移動が可能とな
る。
第2図(b)は、第1図、第2図(alに示す磁極部を
移動体とした例において、磁極30と母材31との間に
永久磁石32を配置した例を示している。この永久磁石
321よ磁極30上に板状断面を有して配置され、板厚
方向(上下方向)にN511が着磁されている。このN
S極は磁極30上に対応しており、図示せずも進行方向
(長手方向)に沿う隣り合う磁極30上にもNS1%が
存在する。そして、1祷り合う磁極30に対応する隣り
合う永久磁石32は着磁の方向が逆になっている。すな
わち、上下方向N S 極−上下方向N5i−上下方向
NS極・・という具合に逆の着磁となっている。これは
、コイル21による交番磁束は第2図(blの横方向(
幅方向)に生ずる一方、進行方向(長手方向)では常に
同一方向の固定磁束となり直流磁束になるので、あらか
じめ永久磁石32を備えて同期機としたものである。こ
の同期機としたことから力率の改善や動m電流の減少が
達成される。
移動体とした例において、磁極30と母材31との間に
永久磁石32を配置した例を示している。この永久磁石
321よ磁極30上に板状断面を有して配置され、板厚
方向(上下方向)にN511が着磁されている。このN
S極は磁極30上に対応しており、図示せずも進行方向
(長手方向)に沿う隣り合う磁極30上にもNS1%が
存在する。そして、1祷り合う磁極30に対応する隣り
合う永久磁石32は着磁の方向が逆になっている。すな
わち、上下方向N S 極−上下方向N5i−上下方向
NS極・・という具合に逆の着磁となっている。これは
、コイル21による交番磁束は第2図(blの横方向(
幅方向)に生ずる一方、進行方向(長手方向)では常に
同一方向の固定磁束となり直流磁束になるので、あらか
じめ永久磁石32を備えて同期機としたものである。こ
の同期機としたことから力率の改善や動m電流の減少が
達成される。
こうして、リラクタンスモータをリニヤ形とすることが
できることとなる。なお、本実施例と同様のリニヤ形連
動が可能な機器として1.f1ステップモータがあり、
長手方向に沿って位置センサが設置しにくいリニヤ形に
てオーブンループで位置決めができる効果があルコとは
本実施例のリラクタンスモークト同じであるが、ステッ
プモータでは各歯にコイルが巻回されるのに対し、本実
施例では三相巻線で済みコイルの構成が極めて簡単とな
り、またステップモータではQ用のドライバが必要とな
るが本実施例では汎用インバータ等の三相電源にて運転
が可能となり、原理の差異に基づきステップモータとは
異なって(各段の効果を有する。
できることとなる。なお、本実施例と同様のリニヤ形連
動が可能な機器として1.f1ステップモータがあり、
長手方向に沿って位置センサが設置しにくいリニヤ形に
てオーブンループで位置決めができる効果があルコとは
本実施例のリラクタンスモークト同じであるが、ステッ
プモータでは各歯にコイルが巻回されるのに対し、本実
施例では三相巻線で済みコイルの構成が極めて簡単とな
り、またステップモータではQ用のドライバが必要とな
るが本実施例では汎用インバータ等の三相電源にて運転
が可能となり、原理の差異に基づきステップモータとは
異なって(各段の効果を有する。
G 発明の詳細
な説明したように本発明では、直線運動が可能なリラク
タンスモータを得ることができ、回転子をリニヤ駆動用
に改良すると共に鉄損が少なく大容量化を可能としたリ
ニヤ駆動用固定子を得ろことができる。
タンスモータを得ることができ、回転子をリニヤ駆動用
に改良すると共に鉄損が少なく大容量化を可能としたリ
ニヤ駆動用固定子を得ろことができる。
第1図、無二赫は本発明の実施例の斜視図、第2図(a
lは第1図の断面構成図、第2図(b)は永久磁石を挿
入した断面構成図、第3図は従来固定子の展開図、第4
図は第3図のIV−■断面図、第5図は第3図の■−■
断面図、第6図ないし第15図は固定子の説明のための
もので、第6図は2極機の簡略構成図、第7図は第6図
の■−v■断面図、第8図はり〉グ状のコイルの結線状
態図、第9図は鎖交磁束の説明図、第1O図は三相ベク
トル図、第11図は三相fti流波形図、第12図(a
l (b) (C1は磁極パターンの状態図、第12図
(d)は正弦波分布の進行状態図、第13図は励磁電流
の説明図、第14図は固定子の斜視図、第15図は固定
子の展開図である。 図 中、 20は鉄心、 21はコイル、 22は崗、 23はヨーク、 4は溝、 0は磁極、 1は母材、 2は永久磁石である。
lは第1図の断面構成図、第2図(b)は永久磁石を挿
入した断面構成図、第3図は従来固定子の展開図、第4
図は第3図のIV−■断面図、第5図は第3図の■−■
断面図、第6図ないし第15図は固定子の説明のための
もので、第6図は2極機の簡略構成図、第7図は第6図
の■−v■断面図、第8図はり〉グ状のコイルの結線状
態図、第9図は鎖交磁束の説明図、第1O図は三相ベク
トル図、第11図は三相fti流波形図、第12図(a
l (b) (C1は磁極パターンの状態図、第12図
(d)は正弦波分布の進行状態図、第13図は励磁電流
の説明図、第14図は固定子の斜視図、第15図は固定
子の展開図である。 図 中、 20は鉄心、 21はコイル、 22は崗、 23はヨーク、 4は溝、 0は磁極、 1は母材、 2は永久磁石である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 平坦に形成された電機子部とこの電機子部と対向して平
坦に形成された磁極部とを有し、上記電機子部は、複数
個の歯と溝を交互に周期的に長手方向に形成した鉄心を
3本幅方向に間隔をあけて並べると共に、この3本の鉄
心相互間は上記歯と溝からなる1周期360°を120
°ずつずらして並べて構成し、 上記磁極部は、上記3本の鉄心にまたがって長手方向に
積層した磁極をこの長手方向に沿って複数列上記鉄心の
歯と溝との周期と同様のピッチにて配列し、 更に上記3本の鉄心間の間隔とこの間隙に当る上記複数
列を一括した磁極位置とのいずれか一方にリング状のコ
イルを備えたことを特徴とするリニヤ形リラクタンスモ
ータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31495488A JPH02164264A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | リニヤ形リラクタンスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31495488A JPH02164264A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | リニヤ形リラクタンスモータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02164264A true JPH02164264A (ja) | 1990-06-25 |
Family
ID=18059661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31495488A Pending JPH02164264A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | リニヤ形リラクタンスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02164264A (ja) |
-
1988
- 1988-12-15 JP JP31495488A patent/JPH02164264A/ja active Pending
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