JPH059183U - 同期リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小形でトルクリップルが小さく、効率が良
く、さらに安価であるというコストパフォーマンスが極
めて高く、かつ容易にシリーズ化が可能となる柔軟性を
持ったリニアモータの提供が可能となる。 【構成】 固定子を両側から可動子（ムービングマグネ
ット式）で挟み込むにした磁束貫通形の同期リニアモー
タにおいて、固定子は強磁性体よりなる平板のギャップ
側両面に、各相の要素コイルをＵ，逆Ｗ，Ｖの順で電気
的位相角を１２０°ずらし所定の極ピッチで巻回した平
滑な帯状コイルを貼付し電機子とし、可動子はＵ字形の
強磁性体の両内面に、前記固定子の極ピッチと同じ極ピ
ッチで、進行方向に極性が互いに異なるように永久磁石
を配置した可動子ユニットを複数個、前記固定子の両側
からギャップを介し挟み込むようにし、同期リニアモー
タを構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超精密駆動装置などに用いられる、ムービングマグネット形の磁束 貫通形同期リニアモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の磁束貫通形の３相同期リニアモータは、例えば特開昭６３−２１７９６ ５号公報に開示されているように、固定子の電機子を可動子（ムービングマグネ ット式）により両側から挟み込むにしてあり、固定子を通る磁束が進行方向と同 じ方向になる構造となっている。 固定子の電機子コイルは、コアのスロット内に各相コイルを進行方向に向かっ てＵ，逆Ｗ，Ｖの順で所定の極ピッチで巻回してある。 一方、可動子は磁性板上に所定の磁極ピッチで着磁方向が交互になるように界 磁磁石が配置されている。 電機子コイルを交流励磁すると、磁束はギャップ−隣接する界磁磁石−電機子 磁極−対向する界磁磁石−ギャップを通り、電機子反作用により推力を発生する 。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

ところが従来技術では、以下に述べるような問題点があった。そこで本考案は 、これら問題点を解決することを目的としている。 １） 固定子の作る界磁により、可動子に強力な磁気吸引力が働き、可動子が撓 みギャップが変動する。 ２） 電機子の磁極間を渡る漏れ磁束が多くなることがあり、これはモータ定数 を低下させる要因となっている。 ３） 界磁の極ピッチはコイルの極ピッチの２倍とびとなり、機器のシリーズ化 などを行う場合、モータ推力に応じて可動子寸法を変える際、相数極ピッチの２ 倍おきとなり、その中間の推力を得ようとした場合、新規設計・製作の必要性が 生じ、製造コストを増加させる要因となっている。

【０００４】

【課題を解決しようとする手段】

上記課題を解決するため、固定子の両側からギャップを介し可動子（ムービン グマグネット式）で挟み込むにしてある磁束貫通形の３相同期リニアモータにお いて、非磁性体よりなる平板のギャップ側両面に、進行方向に向かってＵ，逆Ｗ ，Ｖの順で所定のコイルピッチで巻回し、これを極ピッチごとに螺旋状に折り曲 げ成形した整列もしくは重ね巻した平滑な帯状コイルを電機子として貼付した固 定子と、Ｕ字形の強磁性体の両内面に、前記固定子の極ピッチと同じ極ピッチで 、進行方向に、極性が互いに異なるように永久磁石を配置した可動子ユニットを 複数個、前記固定子の両側からギャップを介し挟み込むようにし、同期リニアモ ータを構成する。

【０００５】

【作用】

各界磁極では可動子の進行方向と直交方向に磁束が流れ、キャップ−永久磁石 −可動子コア−永久磁石−キャップを通り、電機子コイルに帰還し、電機子コイ ルに３相交流を流すことによって生じる移動磁界と作用して可動子ユニットに推 力を発生する。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の具体的実施例を４極のモータを例にとり、図１、図２および図 ３により説明する。 非磁性材よりなる固定台１には、逆Ｔ字形の非磁性体よりなる固定子コア２の 底部を固定してある。一方、Ｉ字部両面には、図２に示すように、各相の要素コ イルを進行方向に向かってＵ，逆Ｗ，Ｖの順で所定のコイルピッチτで巻回し、 極ピッチで螺旋状に折り曲げ成形した平滑な帯状コイル３ａ、３ｂ（例えば、特 開昭６０−２１６７４６に開示の要素コイル）を面対象に貼付し電機子とした固 定子を構成する。 電機子コイルとなる帯状コイル３ａ、３ｂは、各相に流れる電流のベクトルと 、永久磁石５が作る界磁磁束ベクトルが直交するように巻かれており、向かい合 う帯状コイル３ａ、３ｂに流れる電流は同方向になるように結線してある。この 帯状コイル３ａ、３ｂにモータ端子から平衡３相電流を印加すると、進行方向に 移動磁界が発生する。 帯状コイル３ａ、３ｂの両面とギャップ４を介し、図３に示すように、永久磁 石５ａ、５ｂを、Ｕ字形をした強磁性体の可動子コア６両内面に、対面する磁石 の極性が交互に異なるように貼付し、可動子７のユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ ｄを構成する。 この可動子７のユニット７ａ、・・、７ｄを進行方向にモータの極数と同じユ ニット数だけ、前記帯状コイル３ａ、３ｂの磁極ピッチτと同じ磁極ピッチで、 隣極同士が交互に異なる極性となるようにし、ギャップを介し固定子を挟み込む ように配置する。 このとき、磁束の流れは、図１に点線で示すように、進行方向に対して直交す る。

【０００７】 また、本考案の応用例として、可動子７のユニット数を３，５，７個などの奇 数個で可動子を構成したり、一つおきに可動子のユニットを間引いた構成にして もよい。 図４は、可動子７の支持に関する他の実施例を示す。 逆Ｔ字形の固定子コア２の先端部と基底部に、可動子７の進行方向に流体ダク ト８、８を設け、流体ダクト８、８と直交方向に流体吐出口９を複数所定のピッ チで設け、可動子７に設けた平面に流体を吐出し流体軸受１０を構成し、可動子 ７を流体軸受により支持する。 図５は、可動子７の支持に関するその他の実施例を示す。 逆Ｔ字形の固定子コア２の先端部と基底部に、可動子７の進行方向に連続した 溝１１を設け、溝１１内に転動自在にボール１２を嵌め込み、ホール１２を可動 子７の溝１１に対向する位置に複数設けた孔１４内に収納した与圧用バネ１３に より溝１１の方向に押圧し、リニア・ボール・ガイドを構成し、可動子７を支持 する。 図６および図７は固定子の冷却に関する他の実施例を示す。 箱形の可動子コア６の内面に対向して永久磁石５ａ、５ｂを固定した可動子７ を固定台１の上面にリニアガイド１５により支持してある。Ｈ字状の非磁性体よ りなる固定子コア２は長手方向の両端部でブラケット１６、１６で支持してあり 、固定子コア２の上下の凹部に貼り付けた帯状コイル３ａ、３ｂは永久磁石５ａ 、５ｂに空隙を介して対向させてある。固定子コア２の両側には長手方向に冷却 パイプ１７を埋め込んであり、ブラケット１６の外側に開口して図示しない給排 水装置に連結し、冷却液を供給して固定子コアを介して電機子巻線を冷却するよ うにしてある。 したがって、帯状コイルからなる電機子巻線および装置全体の冷却効果を向上 させることができる。 なお、冷却パイプ１７の代りにヒートパイプの吸熱部を固定子コア２に埋め込 み、その放熱部に冷却フィンを設けて冷却するようにしてもよい。

【０００８】

【発明の効果】

以上述べたように、本考案によれば以下の様な効果がある。 １） 固定子コアを非磁性体で構成するので、磁気吸引力が大幅に減少し、可動 子の撓みも大幅に減少し、ギャップ変動が僅かになり精密運動が可能になる。 ２） 磁束の流れを可動子のユニット毎に進行方向と直交させたので、漏れ磁束 を低減出来る。 ３） 可動子ユニットの個数が偶数でも奇数でもよく、従来個別に設計で対応し ていたものを、ユニット数の選択でいろいろな推力に対応できシリーズ化が可能 となる。 ４） 固定子コアの中に冷却液を通したり、ヒートパイプにより冷却するように してあるので、電機子巻線および装置全体の温度を均一にし、熱膨張による位置 決め精度の低下を防ぐことができる。 従って、小形でトルクリップルが小さく、効率が良く、さらに安価であるとい う、コストパフォーマンスが極めて高い、１つの設計から容易にシリーズ化が可 能となる柔軟性を持ったリニアモータの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す斜視図

【図２】本考案の実施例を示す帯状コイルの平面図

【図３】本考案の実施例を示す磁気回路の断面図

【図４】本考案の他の実施例を示す断面図

【図５】本考案のその他の実施例を示す断面図

【図６】本考案のその他の実施例を示す図７の−断
面に沿う断面図

【図７】本考案のその他の実施例を示す図６の−断
面に沿う断面図

【符号の説明】

１ 固定台 ２ 固定子コア ３ 帯状コイル ４ ギャップ ５、５ａ、５ｂ 永久磁石 ６ 可動子コア ７ 可動子 ７ａ、７ｂ、７ｂ、７ｄ
可動子のユニット ８ 流体ダクト ９ 流体吐出口 １０ 流体軸受 １１ 溝 １２ ボール １３ バネ １４ 孔 １５ リニアガイド １６ ブラケット １７ 冷却パイプ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子の両側からギャップを介し可動子
   で挟み込むようにした磁束貫通形同期リニアモータにお
   いて、非磁性体よりなる平板のギャップ側両面に、進行
   方向に向かって要素コイルをＵ，逆Ｗ，Ｖの順にずらし
   た形で所定の極ピッチで巻回した平滑な帯状コイルを電
   機子として貼付し電機子とした固定子と、Ｕ字形の強磁
   性体の両内面に、前記固定子の極ピッチと同じ極ピッチ
   で、進行方向に極性が互いに異なるように永久磁石を配
   置した可動子ユニットを複数個、前記固定子の両側から
   ギャップを介し挟み込むようにしたことを特徴とする同
   期リニアモータ。
2. 【請求項２】 前記可動子ユニットを、片側の着磁方向
   が揃うように１磁極ピッチおきに配置した請求項１記載
   の同期リニアモータ。
3. 【請求項３】 前記可動子ユニットを奇数個、進行方向
   に配置した請求項１または２記載の同期リニアモータ。
4. 【請求項４】 前記固定子に前記可動子の進行方向に伸
   びる冷却液の流通路を形成した請求項１から３までのい
   ずれか１項に記載の同期リニアモータ。
5. 【請求項５】 前記固定子に前記可動子の進行方向に伸
   びるヒートパイプの吸熱部を埋め込んだ請求項１から３
   までのいずれか１項に記載の同期リニアモータ。