JPH03207256A - リニアサーボモータ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、精密位置決めや高速搬送などに用いて好適
なリニアサーボモータに関する。

［従来の技術］ 各種の産業分野で応用されているリニアモータの中でも
、特に、界磁に永久磁石を用いたリニアサーボモータは
、その位置決め性能や速度性能に優れたサーボ特性を持
つため、精密位置決めや高速搬送などに用いられる。

第５図は従来のリニアサーボモータの断面図、第６図は
同リニアサーボモータの界磁鉄心の上面図である。これ
らの図において、ｌは界磁鉄心で、その上には界磁用の
複数の永久磁石２が一定間隔でＮ極、Ｓ極と交互になる
ように配置されている。また、これらの永久磁石２は、
自らが発生する界磁磁束の空間分布が正弦波になるよう
にそれぞれが斜めに配列されるスキュー構造になってい
る。３は界磁鉄心１との間に空隙を有して配置される電
機子鉄心で、その下部に設けられた複数のスロット３ａ
のそれぞれにコイル４が巻き回されている。ところで、
永久磁石２から発生する界磁磁束φは、第５図に破線で
示すように空隙を介して電機子鉄心３に至り、背部を軸
方向に進み、再び空隙を介して隣接する永久磁石２に至
り、さらに、界磁鉄心ｌ内を通って元の永久磁石２に戻
る。そして、この界ＭＩＦｉＦＩ束φによって、コイル
４と鎖交する磁束経路が形成され、コイル４には電機子
鉄心３の移動により誘起電圧が発生する。

また、電機子鉄心３には、界磁磁束φを検出する図示し
ない検出器（ホール素子など）が取り付けられている。

５は電機子鉄心３の速度制御や位置制御等を行う制御回
路で、前言己検出器の検出信号を入力し、この入力信号
に基づく制御信号をドライバ６に供給する。そして、ド
ライバ６はこの制御信号に従って、前記した誘起電圧と
同相の駆動電流を導体７及びブラシ８を介してコイル４
に供給する。コイル４では供給された駆動電流に応じた
磁束を発生する。そして、このコイル４による磁束と永
久磁石２による界磁磁束φとの相互作用により電機子鉄
心３に推力が発生し、この電機子鉄心３が図示の矢印へ
のいずれかの方向に駆動される。

［発明が解決しようとする課題１ ところで、リニアサーボモータの駆動原理は、一般の永
久磁石形の交流サーボモーフと同じであり、リニアサー
ボモータにとっては、速度変動や推力変動を可能な限り
抑制することがモータ特性の良否を決定する重要事項で
ある。そして、この推力変動を抑制するためには界磁磁
束の空間分布を正弦波にして、誘起電圧を正弦波にし、
発生推力を滑らかな一定値とする必要がある。

しかし、リニアサーボモータでは界磁磁束を永久磁石に
よって発生させているため、その空間磁束分布は正弦波
より短形波に近くなってしまう。

そこで、従来は第６図に示すように永久磁石を斜めに配
列するスキュー構造にしたり、界磁鉄心のスロットをス
キュー構造にして、誘起電圧を正弦波に近付けていたが
、十分な効果が得られなかった。

この発明は、前記問題に鑑みて成されたもので、界磁磁
束の空間分布を正弦波にしてモータ特性の優れたリニア
サーボモータを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、この発明では、界磁鉄心の
一面に配置された複数の永久磁石によって界磁磁束を発
生し、電機子鉄心に巻き回されたコイルによって前記界
磁磁束に相互作用をする磁束を発生し、当該電機子鉄心
を直線移動させるリニアサーボモータにおいて、前記永
久磁石の長手方向断面形状が２つの平行な円弧、２つの
平行な楕円弧又は２つの平行な双曲線の一部で画定され
、前記電機子鉄心の界磁鉄心と対向する囲器こ前記永久
磁石の内周面が整合できる突部が長平方向に等間隔に設
けられ、この突部と前記永久磁石の内周面が整合されて
いる。

〔作　用］ この発明では、永久磁石の断面形状が２つの平行な円弧
、楕円弧又は双曲線の一部で画定されているので、界磁
鉄心と永久磁石との間の空隙長が永久磁石の中心で最も
短く、端部にいくにしたがって長（なり、隣接する永久
磁石の間で一番長くなっている。従って、磁気回路のパ
ーミアンスは、永久磁石の中心で最も高く、端部Ｇこし
）＜番こしたがって低くなり、隣接する永久磁石の間で
一番低くなる。

このことは、永久磁石側から見れば、永久磁石各部の動
作点が極中心から遠ざかるのむこ従って徐々に低くなり
、永久磁石の発生する磁束量力５少くなっていると見る
ことができ、従って、界磁磁束の空間分布は正弦波に近
付き、界磁鉄心【こカロわる推力は滑らかな一定値にな
る。

〔実施例１ 次に図面を参照してこの発明の実施側番こりし）で説明
する。

第１図はこの発明の第１の実施例の構成を示す断面図で
ある。なお、この図において、第５図Ｇこ示す従来例の
各部に対応する部分につ５ｔで同一の符号を付して説明
を省略する。

この図において、１０は界磁鉄心であり、第２図に示す
複数の電気鉄板１０ａ、１０ａ、・・−・・−力）ら構
成されている。この電気鉄板１０ａの長手方向の一辺に
は、打ち抜き加工等による円弧状の突部１１が一定間隔
で設けられており、この電気鉄板を同−向きで積層する
ことによって、上記界磁鉄心１０が形成されている。ま
た、上述のように積層することで、界磁鉄心１０の上部
には円弧状の突部１１．１１．−・・・・・が一定間隔
で形成されることになる。一方、永久磁石１３は第２図
に示すようにその長平方向断面形状が２つの平行な円弧
で画定されており、その内周面１３ａは界磁鉄心１０の
突部１１と整合している。永久磁石１３は、それ自身の
上部に現れる磁極がＮ極、Ｓ極と交互に現れるよう配置
されている。

このように、界磁鉄心１０に断面形状が２つの平行な円
弧で画定されている永久磁石１３を設けることにより、
界磁鉄心１０と電機子鉄心３の空隙のパーミアンス（磁
気抵抗の逆数）が一定ではな（なり、所定の空間分布を
持つようになる。

すなわら、空隙のパーミアンスは、第３図に示す実線の
ように磁極中心で最も高く、磁極切り換わり点で最も低
くなり、界磁磁束Φの分布は矩形波から正弦波に近付く
。（なお、第３図中の一点鎖線は第５図に示す従来のリ
ニアサーボモータの界磁磁束Φの分布を示している）し
たがって、電機子鉄心３は、ドライバ６から供給される
駆動電流によって滑らかに駆動される。

次に、この発明の第２の実施例によるリニアサーボモー
タの断面図を第４図に示す。この実施例では、界磁鉄心
ｌＯの突部１１が楕円形で、永久磁石１３の長手方向断
面形状が２つの平行な楕円弧で画定されている以外は第
１実施例と全く同様である。この例の場合も、第１図の
実施例と同様に、空隙のパーミアンスは、磁極中心で最
も高く、磁極切り換わり点で最も低くなり、界磁磁束Φ
の分布は正弦波に近付く。したがって、電機子鉄心３は
ドライバ６から供給される駆動電流によって滑らかに駆
動される。

なお、永久磁石１３の形状は上述したものに限られるも
のではなく、電機子鉄心と永久磁石との間の空隙長がそ
れぞれの永久磁石の中心部で１番長く、端部にいくに従
って短くなるように永久磁石の形状を定めて、つまり長
手方向断面形状が２つの平行な双曲線の一部で画定され
るようにし、その永久磁石の内面と整合するように突部
を形成してもよい。いいかえれば、パーミアンス分布が
磁極中心で最も高く、磁極切り換わり点で最も低くなり
モータの空隙長との相関で、空間高調波が最も少なくな
るようにすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は、長手方向断面形状が
平行な２つの円弧・楕円弧または双曲線の一部で画定さ
れている永久磁石を用い、この永久磁石の内周面を界磁
鉄心に設けた突部に整合させているので、空隙のパーミ
アンス分布を永久磁石の磁極中心で最も高＜、磁極切り
換わり点で最も低くなるようにでき、界Ｍ１磁束の空間
分布を正弦波を近付けることができる。この結果、発生
推力を一定にすることができ、特性の優れたリニアサー
ボモータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の構成を示す断面図、
第２図は同実施例の界磁鉄心及び永久磁石の構造を示す
斜視図、第３図は同実施例の永久磁石が発生する界Ｆｉ
Ｉｉ磁束を示す磁束密度曲線図、第４図は同発明の第２
の実施例の構成を示す断面図、第５図は従来のリニアサ
ーボモータの断面図、第６図は同リニアサーボモータの
界磁鉄心の上面図である。 ３・・・電機子鉄心、１０・・・界磁鉄心、１１−・突
部、　　　１３・・・永久磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 界磁鉄心の一面に配置された複数の永久磁石によって界
   磁磁束を発生し、電機子鉄心に巻き回されたコイルによ
   って前記界磁磁束に相互作用をする磁束を発生し、当該
   電機子鉄心を直線移動させるリニアサーボモータにおい
   て、前記永久磁石の長手方向断面形状が２つの平行な円
   弧、２つの平行な楕円弧又は２つの平行な双曲線の一部
   で画定され、前記界磁鉄心の前記電機子鉄心と対向する
   面に前記永久磁石の内周面が整合できる突部が長手方向
   に等間隔に設けられ、この突部と前記永久磁石の内周面
   が整合されていることを特徴とするリニアサーボモータ
   。