JPH11178310A - リニアモータ - Google Patents
リニアモータInfo
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- JPH11178310A JPH11178310A JP34348697A JP34348697A JPH11178310A JP H11178310 A JPH11178310 A JP H11178310A JP 34348697 A JP34348697 A JP 34348697A JP 34348697 A JP34348697 A JP 34348697A JP H11178310 A JPH11178310 A JP H11178310A
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Abstract
吸引力を打ち消し、リニアモータの発熱を小さくでき、
さらに、コギング力を小さくできるリニアモータの構造
を提供する。 【解決手段】 固定子6に電機子巻線12を施し、可動
子1に複数の界磁とした永久磁石4を配備したリニアモ
ータにおいて、固定子6は、電機子巻線12を集中巻き
した分割コア11を傾斜した状態で連結した電機子ユニ
ット10を2n(nは自然数)個備え、可動子1は、非
磁性材フレーム7に永久磁石4を隣と異極になるように
配置して構成した磁石ユニット3をn個備え、電機子ユ
ニット10の2個が磁石ユニット3の1個を左右一定の
空隙となるように挟み込んで構成したモータ組みをn組
構成したリニアモータ。これにより、吸引力、コギング
力、発熱のすべてが小さいリニアモータが可能となる。
Description
嫌い、高速・高加減速または高精度位置決めを要求され
る例えば半導体製造装置やFA機器、あるいは工作機テ
ーブルの送りに用いられるリニアモータに関する。
同期モータは、可動子は界磁用永久磁石を移動方向に並
べ、固定子は電機子巻線を施して構成される。例えば、
毎極毎相のスロット数1/2の3相リニアモータの側面
から見た断面図を図19に示す。まず、可動子31につ
いて説明する。可動子31は界磁用の永久磁石32と界
磁ヨーク33から成る。界磁ヨーク33は可動子31の
移動方向に沿って伸びた平板状を成し、その下に永久磁
石32が所定の極ピッチで極性が交互に異極となるよう
に配置されている。次に、固定子34について説明す
る。固定子34は、スロット内の巻線占積率を上げる例
として、分割コアとした例を示す。まず、1個の分割コ
ア35には、電機子巻線36が集中巻きされている。そ
れを移動方向に連結し、その分割コア35の底面をネジ
穴等を設けている固定子フレーム37に固着して、構成
している。以上示した分割コア35の連結方法は、回転
形サーボモータ等に多く応用されているものであり、こ
れをリニアモータに置き換えたものである。
よると次のような問題点がある。固定子34の分割コア
35の歯先端と可動子31の界磁永久磁石32とは近接
している。そのために、界磁永久磁石32と分割コア3
5の歯先端に大きな吸引力が作用する。この大きさは最
大推力の3〜5倍程度である。そのために、リニアガイ
ド(図示せず)に発生する摩擦力が非常に大きなものと
なり、リニアガイドとリニアモータの発熱が大きくなっ
た。また、吸引力による可動子31のたわみを回避する
ために、可動子31を強固にする必要が生じる。よっ
て、可動子重量が大きくなり、高加減速運動が不向きで
あった。さらに、分割コア連結部のクリアランスにバラ
ツキがあるために、磁束のアンバランスが生じコギング
力が発生した。また、ギャップが不均一であったり、可
動子31の場所によってギャップが変動することによっ
てもコギング力の原因となった。よって、非常に微少な
位置決め性能が要求される用途への適用が困難であっ
た。そこで本発明が解決しようとする課題は、界磁永久
磁石と分割コアの歯先端に作用する吸引力を打ち消し、
リニアモータの発熱を小さくでき、さらに、コギング力
を小さくできるリニアモータの構造を提供することにあ
る。
め、本発明の第1の手段は、固定子に電機子巻線を施
し、可動子に複数の界磁とした永久磁石を配備したリニ
アモータにおいて、前記固定子は、電機子巻線を集中巻
きした分割コアを傾斜した状態で連結した電機子ユニッ
トを2n(nは自然数)個備え、前記可動子は非磁性材
フレームに前記永久磁石を隣と異極になるように配置し
て構成した磁石ユニットをn個備え、前記電機子ユニッ
トの2個が前記磁石ユニットの1個を左右一定の空隙と
なるように挟み込んで構成したモータ組みをn組構成す
る。また、前記磁石ユニットの左右にある前記2個の電
機子ユニットの分割コアの倒れ方向を逆方向にしたり、
前記電機子ユニットの両端に、前記分割コアより積厚が
小さい補助分割コアを設けたり、前記電機子ユニットを
固定する部材を、連結した前記分割コアの形状に沿って
階段状に溝を設け、前記電機子ユニットを位置決め固定
したりする。以上の第1の手段によって、永久磁石と分
割コアの歯先端に生じる吸引力が左右で相殺される。そ
のため従来例に示した吸引力による問題を解決すること
ができる。また、固定子の分割コアをスキュー角分傾斜
した状態で連結することにより、スロット内の巻線占積
率を向上しかつコギング力を小さくすることができる。
つまり、吸引力、コギング力、発熱のすべてが小さいリ
ニアモータが可能となる。
磁石、もしくはモータの2次側である2次導体や誘導子
を左右対向するように配設し、電機子はコアに巻線を巻
回し、前記界磁またはモータの2次側の間に配置したリ
ニアモータにおいて、前記電機子は、コアまたは分割コ
アに、各相巻線を集中巻きした後、コアまたは分割コア
を前記界磁もしくは2次側に対し斜めになるように連結
して構成する。また、分割コアの形状を十字型やT形に
したりI形にしたりして構成する。さらに、前記可動子
を移動方向に対し前後方向または上下方向に2個配置す
ると共に、前後方向または上下方向の前記分割コアを逆
方向に傾斜させたりする。以上の第2の手段により、可
動子に生じる吸引力が左右で相殺される。また、界磁の
永久磁石に対し可動子の分割コアが斜めに配置されるた
めに、コギング力が低減される。また、このときの電機
子巻線の巻数は、分割コアを斜めに倒す角度には一切左
右されないため、巻線占積率が高く発熱の小さいものと
なっている。
基づいて説明する。図1は本発明の第1実施例における
正面から見た正断面図、図2は図1のA−A’における
断面図を表している。このリニアモータは毎極毎相のス
ロット数が1/2である。これらの図において、1は可
動子、2は界磁ヨーク、3は磁石ユニット、4は永久磁
石、5はリニアガイド、6は固定子、7は固定子フレー
ム、8は固定部材、9は固定ボルト、10は電機子ユニ
ット、11は分割コア、12は電機子巻線である。ま
ず、可動子1について説明する。可動子1は、両サイド
に可動子を支持するためのリニアガイド5、テーブル面
に対し垂直に配置された界磁用の2個の永久磁石ユニッ
ト3から構成される。1個の磁石ユニット3には永久磁
石4が9個配備されるが、両側の永久磁石の幅は、内側
のものの幅に対し約半分となっており、磁束がバランス
するようになっている。次に、固定子6について説明す
る。固定子6は、2個の磁石ユニット3を挟み込んでい
る4個の電機子ユニット10、その電機子ユニット10
を貼り付けている山形の固定部材8、リニアガイド5と
山形の固定部材8を受けている固定子フレーム7より構
成される。1個の電機子ユニット10は、18個の分割
コア11とそれに予め集中巻きした電機子巻線12より
構成される。さらに、この巻線表面は熱伝導の良い樹脂
でスタイキャストされている。
4に基づいて説明する。図3は電機子ユニット10の上
面から見た図であり、電機子ティース先端の並びを示し
ている。このように電機子ティースは斜めに倒れて並ん
でいる。また、これを斜視図として表したものを図4
(a),(b)に示す。図4(a)は電機子巻線12を
施した後の連結を示すものであり、図4(b)は分割コ
ア11単体同士を連結したものを示している。電機子テ
ィースを斜めに並べるようにするため、分割コア11の
連結部では丁度階段状になっている。また、この倒れ角
は、コギング力が発生する周期を消すために、スロット
ピッチの半分となっている。以上のように構成すると、
まず、永久磁石4の両側を電機子の分割コア11で挟み
込んでいるために吸引力が相殺される。次に、分割コア
であるため、スロット内の巻線占積率は著しく向上し、
発熱を小さくできる。さらに、分割コア11を永久磁石
4の並び方向に対し傾斜した状態で連結しているため、
コギング力を小さくすることができる。
本発明の第2実施例における磁石ユニット3を挟んだ2
個の電機子ユニット10の上面から見た図であり、電機
子ティース先端の並びを示している。ここで、実線は右
側の電機子ユニット10Rのティース先端、破線は左側
の電機子ユニット10Lのティース先端を表している。
つまり、磁石ユニット3を挟んで左右の分割コア11の
倒れ方向が逆になっている。このような構成により、分
割コア11を倒すことによって生じる推力の縦方向成分
は、左右の電機子ユニット10L、10Rの分割コア1
1を逆方向に倒すことによって互いに打ち消し合う。つ
まり、可動子1のピッチングを引き起こさないようにな
る。
本発明の第3実施例における電機子ユニット10の上面
から見た図であり、電機子ティース先端の並びを示して
いる。第1実施例よりもさらに分割コア10の倒れ角を
大きくした場合、電機子ユニット11両端では分割コア
が無い三角形の所が大きくなる。つまり、可動子の有効
ストローク範囲が短くなってしまう。そこで、第3実施
例では、この三角形の所に電機子巻線が巻かれた分割コ
アと同じ断面形状であるが積厚の小さい補助分割コア1
1’を連結している。このようにすることによって、電
機子ユニット10の長さから可動子長を差し引いた分を
可動子1の有効ストロークにすることができる。
電機子ユニット10とそれを固定するための固定部材8
を斜視図で表したものである。分割コア11の連結部は
階段状となっているため、これに合わせて固定部材8に
凸凹を設けている。そして、分割コア11の底面と階段
状になった側面が固定部材8との接着面となる。よっ
て、電機子ユニット10は精度良く位置決めされると共
に接着面が増えることによって接着はがれ等の問題が無
くなる。以上の実施例では可動マグネット形で示した
が、可動コイル形で構成してももちろん良い。また、第
1乃至4実施例では毎極毎相のスロット数を1/2で説
明を行っているが、他のコンビネーションとしてももち
ろん良い。
面図、図9は側面から見た電機子ティース表面と永久磁
石の位置関係を示した図である。また、図10は図9に
おけるA−A’断面図である。図11(a)は電機子部
分の斜視図、図11(b)は分割コアの連結を示す斜視
図、図12は可動子の組立を示す斜視図である。このリ
ニアモータは8ポール9スロットを基本構成としてい
る。これらの図において、21は可動子、21Uは可動
子上部材、21Dは可動子下部材、22は十字形分割コ
ア、23は電機子巻線、24は可動子上部材21Uと可
動子上部材21Dを結合するボルト、25Lは左側固定
子、25Rは右側固定子、26は固定子のバックヨー
ク、27は永久磁石である。本実施例において、固定子
は、右側固定子25Rと左側固定子25Lの2つから構
成される。それらは、同じ構造をしており、丁度内側が
対向するように配置されている。各固定子25L、25
Rは、界磁とした永久磁石27とそれを貼り付けている
バックヨーク26で構成される。可動子21は、これら
2つの固定子25L、25R間にあり、その上面は図示
しない負荷に固定され、長手方向に移動自在に支持され
ている。可動子構造は、十字形の分割コア22に予め電
機子巻線23を集中巻きし、それを9個それぞれ所定の
角度に傾斜した状態で連結している。そして、可動子上
部材21Uと可動子下部材21Dとで挟み込み、分割コ
ア22中央に開けた貫通穴22aにボルト24を通して
固定している。
(a)は本実施例を上から見た断面図、図13(b)は
側面から見た電機子ティース表面を示した図である。ま
た、図14は図13(b)におけるA−A’断面図であ
る。このリニアモータの基本構成は8ポール9スロット
である。本実施例では、可動子分割コア28の形状をT
形とし、それら連結部分の継鉄に電機子巻線23を集中
巻きしている。そして、第5実施例と同じくT形の分割
コア28を傾斜した状態で連結している。
(a)は本実施例を上から見た断面図、図15(b)は
側面から見た電機子ティース表面を示した図である。ま
た、図16は図15(b)におけるA−A’断面図であ
る。このリニアモータの基本構成も8ポール9スロット
である。本実施例では、可動子21の分割コア29の形
状をI形とし、それら電機子ティースに電機子巻線23
を集中巻きしている。そして、第1、2実施例と同じく
I形の分割コア29を傾斜した状態で連結している。
(a)は本実施例を上から見た断面図、図17(b)は
側面から見た電機子ティース表面を示した図である。本
実施例では、可動子21は、その前方と後方にそれぞれ
8スロット9ポールを基本とした電機子を合体させてい
るが、それぞれの分割コアの傾斜方向を逆方向にしてい
る。この構成によって、分割コアを斜めにしても残って
いる上下方向の力をさらに相殺することができる。
(b)は本実施例の側面から見た電機子ティース表面を
表す図、 図18(a)は図18(b)におけるA−
A’断面図である。本実施例は、それぞれ8スロット9
ポールを基本とした電機子25を移動方向に対し上方と
下方とに2個配置すると共に、左方と右方の分割コア3
0を逆方向に傾斜させたものである。この構成によっ
て、第8実施例と同様に、可動子21L,21Rの左右
方向の力を相殺することができる。
用永久磁石を2個の電機子ユニットで挟み込んだり、可
動子を界磁用永久磁石で挟み込んだりすることにより、
従来の問題であった吸引力が相殺される。また、電機子
巻線は分割コアによってスロット内の巻線占積率が非常
に大きくできるため、リニアモータの発熱を小さくでき
る。さらには、分割コアが永久磁石の並びに対し傾斜し
ているため、コギング力も小さくすることができる。
面図である。
(a)は電機子巻線を施した後の連結を示すものであ
り、(b)は分割コア単体同士を連結したものを示して
いる。
面図である。
面図である。
る。
ィース表面と永久磁石の位置関係を示した図である。
の斜視図、(b)は分割コアの連結を示す斜視図であ
る。
斜視図である。
ら見た断面図、(b)は側面から見た電機子ティース表
面を示した図である。
る。
ら見た断面図、(b)は側面から見た電機子ティース表
面を示した図である。
る。
ら見た断面図、(b)は側面から見た電機子ティース表
面を示した図である。
から見た電機子ティース表面を表す図、 図18(a)
は図18(b)におけるA−A’断面図である。
永久磁石、5 リニアガイド、6 固定子、7 固定子
フレーム、8 固定部材、9 固定ボルト、10電機子
ユニット、11 分割コア、12 電機子巻線、21
可動子、21U可動子上部材、21D 可動子下部材、
22 十字形分割コア、23 電機子巻線、24 ボル
ト、25L 左側固定子、25R 右側固定子、26
バックヨーク、27 永久磁石、28,29,30 分
割コア、31 可動子、32永久磁石、33 界磁ヨー
ク、34 固定子、35 分割コア、36 電機子、3
7 固定子フレーム
Claims (6)
- 【請求項1】 固定子に電機子巻線を施し、可動子に複
数の界磁とした永久磁石を配備したリニアモータにおい
て、 前記固定子は、電機子巻線を集中巻きした分割コアを傾
斜した状態で連結した電機子ユニットを2n(nは自然
数)個備え、 前記可動子は、非磁性材フレームに前記永久磁石を隣と
異極になるように配置して構成した磁石ユニットをn個
備え、 前記電機子ユニットの2個が前記磁石ユニットの1個を
左右一定の空隙となるように挟み込んで構成したモータ
組みをn組構成したことを特徴とするリニアモータ。 - 【請求項2】 前記磁石ユニットの左右にある前記2個
の電機子ユニットの分割コアの倒れ方向が、逆方向であ
ることを特徴とする請求項1記載のリニアモータ。 - 【請求項3】 前記電機子ユニットの両端に、前記分割
コアより積厚が小さい補助分割コアを設けたことを特徴
とする請求項1または2記載のリニアモータ。 - 【請求項4】 前記電機子ユニットを固定する部材を、
連結した前記分割コアの形状に沿って階段状に溝を設
け、前記電機子ユニットを位置決め固定することを特徴
とした請求項1乃至3のいずれかの項に記載のリニアモ
ータ。 - 【請求項5】 界磁に永久磁石、もしくはモータの2次
側である2次導体や誘導子を左右対向するように配設
し、電機子はコアに巻線を巻回し、前記界磁またはモー
タの2次側の間に配置したリニアモータにおいて、 前記電機子は、コアまたは分割コアに、各相巻線を集中
巻きした後、前記コアまたは分割コアを前記界磁もしく
は2次側に対し斜めになるように連結して構成したこと
を特徴とするリニアモータ。 - 【請求項6】 前記電機子を移動方向に対し前後方向ま
たは上下方向に2個配置すると共に、前後方向または上
下方向の前記分割コアを逆方向に傾斜させたことを特徴
とする請求項5に記載のリニアモータ。
Priority Applications (1)
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JP34348697A JP3944799B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP34348697A JP3944799B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | リニアモータ |
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JPH11178310A true JPH11178310A (ja) | 1999-07-02 |
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Family
ID=18361902
Family Applications (1)
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JP34348697A Expired - Fee Related JP3944799B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | リニアモータ |
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- 1997-12-12 JP JP34348697A patent/JP3944799B2/ja not_active Expired - Fee Related
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