JPH077910A - Linear synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電機子巻線及び界磁巻
線を共に1次側に設けたことを特徴とするリニア同期モ
ータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear synchronous motor having an armature winding and a field winding both provided on the primary side.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、リニアモータによる搬送装置や位
置決め装置、リニアサーボモータとしては、リニアイン
ダクションモータや永久磁石界磁型リニア同期モータが
用いられている。また、エレベータなどの垂直搬送装置
として、リニアインダクションモータが実用化されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a linear induction motor or a permanent magnet field type linear synchronous motor has been used as a conveying device, a positioning device, and a linear servomotor using a linear motor. In addition, a linear induction motor has been put into practical use as a vertical transfer device such as an elevator.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来よりのリニアモータにあっては、次の如き問題
点があった。即ち、搬送、或いは位置決め装置等に用い
られているリニアインダクションモータにあっては、誘
導電流により推力を得るものであるため、効率及び力率
が悪く、かつ、位置決め精度も悪く、発熱などの問題が
ある。However, the conventional linear motor as described above has the following problems. That is, in a linear induction motor used in a transportation or positioning device or the like, since thrust is obtained by an induced current, efficiency and power factor are poor, positioning accuracy is poor, and problems such as heat generation occur. There is.
【0004】また、従来の永久磁石型のリニア同期モー
タにあっては、電機子巻線により生ずる磁界と、永久磁
石による磁界との反発作用により推力を得る構成である
ため、軌道上に巻線又は永久磁石を全ストロークにわた
り配置しなければならない。従って、短ストロークの場
合は、コスト的にあまり問題とはならないが、ストロー
クが長くなるに従って巻線や永久磁石を配置するため非
常に高価になる等の問題がある。Further, in the conventional permanent magnet type linear synchronous motor, the thrust is generated by the repulsive action of the magnetic field generated by the armature winding and the magnetic field generated by the permanent magnet. Or permanent magnets must be placed over the entire stroke. Therefore, in the case of a short stroke, there is no problem in terms of cost, but there is a problem in that the winding and the permanent magnet are arranged as the stroke becomes longer, which makes it very expensive.
【0005】そこで、本発明は、2次側に巻線又は永久
磁石を必要とせず、低コストにて製作でき、従来の永久
磁石型同期モータと同等以上の性能を出すことができる
リニア同期モータを提供することを目的とする。Therefore, the present invention does not require a winding or a permanent magnet on the secondary side, can be manufactured at a low cost, and can achieve a performance equal to or higher than that of a conventional permanent magnet type synchronous motor. The purpose is to provide.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、特許請求の範囲に記載の通りのリニア同期モ
ータを構成した。In order to solve the above problems, the present invention constitutes a linear synchronous motor as set forth in the claims.
【0007】[0007]
【作用】本発明のリニア同期モータでは、2次側磁性体
に対し、1次側に設けた界磁巻線によって永久磁石を設
けたと同様の磁界を発生させる。In the linear synchronous motor of the present invention, a magnetic field similar to that provided with a permanent magnet is generated on the secondary magnetic body by the field winding provided on the primary side.
【0008】従って、長ストロークのリニア同期モータ
を安価に製作でき、2次側の発熱を極めて少なくするこ
とができる。Therefore, a long stroke linear synchronous motor can be manufactured at low cost, and heat generation on the secondary side can be extremely reduced.
【0009】[0009]
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図1は平板状のリニア同期モータの説明図、
図3は円筒状のリニア同期モータの説明図、図4は平面
型リニア同期モータの説明図である。図2は各実施例に
共通の電流及び位相関係を示す説明図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory view of a flat linear synchronous motor,
FIG. 3 is an explanatory diagram of a cylindrical linear synchronous motor, and FIG. 4 is an explanatory diagram of a planar type linear synchronous motor. FIG. 2 is an explanatory diagram showing currents and phase relationships common to each embodiment.
【0010】図1において、本例の平板状リニア同期モ
ータ1は、リニアモータの2次側を構成する帯状の直線
軌道(2次側作用体)2と、この軌道2上で往復移動さ
れる平板状の移動体(1次側作用体)3とで構成されて
いる。往復移動方向をAで示す。In FIG. 1, a plate-shaped linear synchronous motor 1 of this example is reciprocally moved on a belt-shaped linear orbit (secondary side acting body) 2 constituting the secondary side of the linear motor and on this orbit 2. It is composed of a flat plate-shaped moving body (primary side acting body) 3. The reciprocating direction is indicated by A.
【0011】直線軌道2は、非磁性体で帯状に形成され
た本体4の表面に、移動方向Aに沿って複数の磁性体5
をボルト6で固定したものである。磁性体5は矩形の例
で示すが、任意形状であってよい。また、磁性体5は、
本体4に接着剤等を用いて固定することもできる。The linear track 2 has a plurality of magnetic members 5 along the moving direction A on the surface of the main body 4 formed of a non-magnetic member in a band shape.
Are fixed with bolts 6. Although the magnetic body 5 is shown as an example of a rectangle, it may have an arbitrary shape. The magnetic body 5 is
It can also be fixed to the main body 4 by using an adhesive or the like.
【0012】移動体3は、4極、12スロットで構成さ
れ、各スロットには図示のように3相電機子巻線7と界
磁巻線8とが施されている。図中電機子巻線は英大文字
U,V,Wで、界磁巻線は英小文字u,v,wで示す。
各巻線は、電気角で120度ずつずらせた分布巻きとし
ている。The moving body 3 is composed of 4 poles and 12 slots, and each slot is provided with a 3-phase armature winding 7 and a field winding 8 as shown in the drawing. In the figure, armature windings are shown in uppercase letters U, V, W, and field windings are shown in lowercase letters u, v, w.
Each winding is a distributed winding that is shifted by an electrical angle of 120 degrees.
【0013】図2に、各巻線7,8に流す励磁電流を示
す。電機子巻線電流には英大文字U,V,W、界磁巻線
電流には英小文字u,v,wの添字を付けて示す。各電
機子巻線電流IU ,IV ,IW は、それぞれ120度の
位相差を持つ。また界磁巻線電流Iu ,Iv ,Iw も1
20度の位相差を持つ。FIG. 2 shows the exciting currents flowing through the windings 7 and 8. The armature winding currents are shown with uppercase letters U, V, W, and the field winding currents are shown with lowercase letters u, v, w. The armature winding currents I U , I V , and I W each have a phase difference of 120 degrees. The field winding currents I u , I v , and I w are also 1
It has a phase difference of 20 degrees.
【0014】電機子巻線電流IU ,IV ,IW と界磁巻
線電流Iu ,Iv ,Iw との間には、90度の位相差を
持たせている。There is a 90-degree phase difference between the armature winding currents I U , I V , and I W and the field winding currents I u , I v , and I w .
【0015】そこで、可動子としての移動体3がどの位
置にあっても、図2に示した2組の巻線の電流位相角が
90度になるように位相制御すれば、電気子電流IU ,
IV,IW と界磁巻線電流Iu ,Iv ,Iw により磁性
体5が発生する磁束との間にフレミングの法則による推
力が発生する。Therefore, regardless of the position of the moving body 3 as the mover, if the phase control is performed so that the current phase angle of the two windings shown in FIG. 2 becomes 90 degrees, the armature current I U ,
I V, I W and field winding current I u, I v, thrust by Furemingunohousoku between flux magnetic body 5 is generated by I w occurs.
【0016】U相,V相,W相の各コイルの位置での界
磁巻線による磁束密度をBU ,BV,BW 、電気角を
θ、Bm を最大磁速密度とすると、 BU =Bm cos θ BV =Bm cos (θ−120°) BW =Bm cos (θ−240°) …(1) となる。When the magnetic flux densities of the field windings at the U-phase, V-phase, and W-phase coil positions are B U , B V , and B W , the electrical angle is θ, and B m is the maximum magnetic velocity density, B U = B m cos θ B V = B m cos (θ-120 °) B W = B m cos (θ-240 °) (1)
【0017】電機子巻線電流IU ,IV ,IW は、Im
を最大電流とすると、 IU =Im cos θ IV =Im cos (θ−120°) IW =Im cos (θ−240°) …(2) であるから、発生推力Fは、The armature winding currents I U , I V and I W are I m
Is the maximum current, I U = I m cos θ IV = I m cos (θ-120 °) I W = I m cos (θ-240 °) (2) Therefore, the generated thrust F is
【数1】 F=K(BU ・IU +BV ・IV +BW ・IW )=K1 Bm Im …(3) となる。The Equation 1] F = K (B U · I U + B V · I V + B W · I W) = K 1 B m I m ... (3).
【0018】以上により、本例の平板状リニア同期モー
タ1は、界磁巻線8により、磁性体5に適宜磁界を発生
させることができ、これに電機子巻線7が作る磁界との
作用により、推力Fにて移動体3を方向A上で任意の方
向に駆動することができる。移動体3に適宜エンコーダ
等位置検出器を設け、位置及び速度を管理すれば、位置
及び速度のフィードバック制御を行い得て、高精度の位
置決め制御装置としても利用することができる。As described above, in the flat plate linear synchronous motor 1 of this example, the field winding 8 can appropriately generate a magnetic field in the magnetic body 5, and the magnetic field generated by the armature winding 7 acts on it. Thus, the moving body 3 can be driven in the arbitrary direction in the direction A by the thrust F. If a position detector such as an encoder is appropriately provided on the moving body 3 and the position and speed are managed, feedback control of the position and speed can be performed, and it can be used as a highly accurate positioning control device.
【0019】図1の例では、1次側の作用体3を移動体
としたが、作用体3を固定し、2次側作用体2を移動体
とすることもできる。In the example of FIG. 1, the acting body 3 on the primary side is a moving body, but the acting body 3 may be fixed and the acting body 2 on the secondary side may be a moving body.
【0020】他の実施例を示す図3において、本例の円
筒状リニア同期モータ9は、棒状の2次側作用体10
と、この作用体10に貫通され、この作用体10の延伸
方向Bに沿って相対的に移動可能の1次側作用体11と
で構成される。方向B上での移動は相対的なものである
が、本例では、1次側作用体11が移動するものとし、
これを移動体11と呼ぶ。Referring to FIG. 3 showing another embodiment, a cylindrical linear synchronous motor 9 of this embodiment has a rod-shaped secondary acting body 10
And a primary-side acting body 11 that penetrates through the acting body 10 and is relatively movable along the extending direction B of the acting body 10. The movement in the direction B is relative, but in this example, the primary-side acting body 11 moves,
This is called a moving body 11.
【0021】前記2次側作用体10は棒状の非磁性体か
ら成るシャフト12に、比較的幅の広いドーナツ状の磁
性体リング13と、比較的幅の狭いドーナツ状の非磁性
体リング14とを交互に嵌装し、ナット15で締付け固
定して構成される。一方、前記移動体11には、図1及
び図2で示したと同様の電機子巻線16及び界磁巻線1
7が巻かれており、電機子巻線17によって磁化される
磁極の内面は、前記磁性体リング13の外周面に対しギ
ャップGをもって対向配置されている。このために、円
筒状の移動体11の両端面には、例えばボールブッシュ
等による軸受18が設けられ、1次側作用体の外周面に
沿って移動体11を移動可能としている。移動体11に
は、その移動位置を検出するためのエンコーダ等位置検
出器が設けられている。The secondary-side acting body 10 includes a shaft 12 formed of a rod-shaped non-magnetic material, a doughnut-shaped magnetic material ring 13 having a relatively wide width, and a donut-shaped non-magnetic material ring 14 having a relatively narrow width. Are alternately fitted and tightened and fixed by a nut 15. On the other hand, the movable body 11 has an armature winding 16 and a field winding 1 similar to those shown in FIGS.
7 is wound, and the inner surface of the magnetic pole magnetized by the armature winding 17 is arranged to face the outer peripheral surface of the magnetic ring 13 with a gap G. For this reason, bearings 18 such as ball bushes are provided on both end surfaces of the cylindrical moving body 11 so that the moving body 11 can be moved along the outer peripheral surface of the primary acting body. The moving body 11 is provided with a position detector such as an encoder for detecting its moving position.
【0022】そこで、各巻線16,17に図2に示すよ
うな励磁電流IU ,IV ,IW ,Iu ,Iv ,Iw を与
え、移動体11の各移動位置に応じて磁性体リング13
を適宜磁化し、移動体11を方向B上で任意の方向に移
動させることができる。Therefore, the exciting currents I U , I V , I W , I u , I v , and I w as shown in FIG. 2 are applied to the windings 16 and 17, and the magnetism is changed in accordance with each moving position of the moving body 11. Body ring 13
Can be appropriately magnetized to move the moving body 11 in the direction B in any direction.
【0023】さらに他の実施例を示す図4において、本
例の平面型リニア同期モータ1XYは、(a)図に示す1
次側作用体としての移動体19を、(b)図に示す2次
側作用体としての平面軌道20上に配置したものであ
る。(c)図は(b)図のC−C断面図である。In FIG. 4 showing still another embodiment, a planar linear synchronous motor 1 XY of this embodiment is shown in FIG.
The moving body 19 as the secondary acting body is arranged on the plane track 20 as the secondary acting body shown in FIG. (C) figure is CC sectional drawing of (b) figure.
【0024】図示のように、平面軌道20は、非磁性体
で形成される平面板21上に碁盤目状に磁性体22を配
列したものである。各磁性体22は、平面板21に対し
ボルトで固定してもよく、接着剤等で固定してもよい。
また、移動体19は、図1で示したような平板状の移動
体(モータ)をX軸方向に2個(19−1,19−
2)、Y軸方向に2個(19−3,19−4)、合計4
個井桁状に配列し、機械的に結合したものである。1次
側と2次側間のエアーギャップの保持は、図示省略のエ
アーベアリングや機械的軸受によってなされる。各モー
タ19−1,19−2,19−3,19−4の配列は、
図示のものに限定されないが、XY平面上で、X方向、
Y方向への作動が均等になるよう対称配置される。本例
の配置では、例えば平面板20の9個の磁性体22−1
〜22−9上にあるとき、移動体19−1の下には磁性
体22−2と22−3があり、移動体19−2の下には
磁性体22−7と22−8があり、移動体19−3の下
には磁性体22−6と22−9があり、移動体19−4
の下には磁性体22−1と22−4があるようになる。As shown in the figure, the plane track 20 is formed by arranging magnetic materials 22 in a grid pattern on a flat plate 21 made of a non-magnetic material. Each magnetic body 22 may be fixed to the flat plate 21 with a bolt or an adhesive agent.
The moving body 19 includes two flat-plate-like moving bodies (motors) shown in FIG. 1 in the X-axis direction (19-1, 19-).
2), 2 in the Y-axis direction (19-3, 19-4), total 4
They are arranged in the shape of individual wells and are mechanically connected. The air gap between the primary side and the secondary side is maintained by an air bearing or a mechanical bearing (not shown). The arrangement of each motor 19-1, 19-2, 19-3, 19-4 is
Although not limited to the illustrated one, on the XY plane, the X direction,
They are symmetrically arranged so that the operations in the Y direction are even. In the arrangement of this example, for example, the nine magnetic bodies 22-1 of the plane plate 20 are
22-9, there are magnetic bodies 22-2 and 22-3 below the moving body 19-1 and magnetic bodies 22-7 and 22-8 below the moving body 19-2. , There are magnetic bodies 22-6 and 22-9 below the moving body 19-3.
There are magnetic bodies 22-1 and 22-4 below.
【0025】上記の構成において、移動体19をX軸方
向に移動させる場合には、X軸モータ19−1,19−
2だけを移動させればよい。同様に移動体19をY軸方
向に移動させたい場合には、Y軸モータ19−3,19
−4だけを移動させればよい。さらに、任意のX,Y方
向へ移動させるためには、X軸モータ19−1,19−
2と、Y軸モータ19−3,19−4の移動速度を変化
させればよい。In the above structure, when moving the movable body 19 in the X-axis direction, the X-axis motors 19-1, 19-
Only 2 needs to be moved. Similarly, when it is desired to move the moving body 19 in the Y-axis direction, Y-axis motors 19-3, 19
Only -4 needs to be moved. Further, in order to move in arbitrary X and Y directions, X-axis motors 19-1, 19-
2 and the moving speeds of the Y-axis motors 19-3 and 19-4 may be changed.
【0026】なお、移動体19は、一つの平面軌道20
に対し複数設けることができる。このようにすれば、広
い平面上を複数の移動体が任意の位置へ任意の速度で移
動する如きロボットシステムを構築できる。また、本例
の平面型リニア同期モータ1XYは、平面板21上に磁性
体22を碁盤目状に配列しただけの構造であるので、通
路上に碁盤目状に磁性体22を貼付け、その上を自走式
のモータ19を移動させることにより、各種搬送システ
ム等を構築できる。It should be noted that the moving body 19 has one plane trajectory 20.
A plurality can be provided for each. By doing so, it is possible to construct a robot system in which a plurality of moving objects move to arbitrary positions on a wide plane at arbitrary speeds. Further, since the planar linear synchronous motor 1 XY of this example has a structure in which the magnetic members 22 are simply arranged on the flat plate 21 in a grid pattern, the magnetic members 22 are attached in a grid pattern on the passage, and By moving the self-propelled motor 19 above, various transport systems and the like can be constructed.
【0027】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、適宜の設計的変更を行うことにより、適宜態様
で実施し得るものである。The present invention is not limited to the above embodiments, but can be carried out in appropriate modes by making appropriate design changes.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上の通り、本発明は特許請求の範囲に
記載の通りのリニア同期モータであるので、界磁巻線及
び電機子巻線が1次側だけにあり、さらに、2次側は簡
単な構造となっているため、長ストロークのリニア同期
モータが安価に構成できる。また、2次側での発熱が極
めて少ないため、高効率で作動でき、高精度な位置決め
ができる。As described above, since the present invention is the linear synchronous motor as set forth in the claims, the field winding and the armature winding are provided only on the primary side, and further, the secondary side. Since it has a simple structure, a long stroke linear synchronous motor can be constructed at low cost. Further, since the heat generation on the secondary side is extremely small, it is possible to operate with high efficiency and perform highly accurate positioning.
【図1】本発明の一実施例に係る平板状リニア同期モー
タの断面説明図。FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a flat linear synchronous motor according to an embodiment of the present invention.
【図2】電機子巻線及び界磁巻線に流される3相電流の
位相関係を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a phase relationship of three-phase currents flowing through an armature winding and a field winding.
【図3】本発明の他の実施例に係る円筒状リニア同期モ
ータの断面説明図。FIG. 3 is a sectional explanatory view of a cylindrical linear synchronous motor according to another embodiment of the present invention.
【図4】本発明のさらに他の実施例に係る平板型リニア
同期モータの構造を示す説明図で、(a)図は1次側作
用体(移動体)の平面配置図、(b)図は2次側作用体
(軌道)の平面図、(c)図は(b)図のC−C断面
図。4A and 4B are explanatory views showing a structure of a flat plate type linear synchronous motor according to still another embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan layout view of a primary side acting body (moving body), and FIG. Is a plan view of the secondary-side acting body (orbit), (c) is a cross-sectional view taken along the line CC of (b).
1 平板状リニア同期モータ 2 直線軌道(2次側作用体) 3 移動体(1次側作用体) 5 磁性体 7 電機子巻線 8 磁界巻線 9 円筒状リニア同期モータ 1XY 平面型リニア同期モータ1 Flat Linear Synchronous Motor 2 Linear Trajectory (Secondary Working Body) 3 Moving Body (Primary Working Body) 5 Magnetic Body 7 Armature Winding 8 Magnetic Field Winding 9 Cylindrical Linear Synchronous Motor 1 XY Planar Linear Synchronous Motor motor
Claims (4)
と適宜磁界を発生する2次側作用体とを有し、フレミン
グの左手の法則によって相互に作用する磁力の反発ない
し吸引作用により、1次又は2次側作用体を他の作用体
に対して直線移動させるリニア同期モータおいて、 前記1次側作用体に、前記2次側作用体に前記磁界を発
生させるためのn相の界磁巻線を設け、 前記2次側作用体に、前記1次側作用体の界磁巻線への
通電に応じ、前記磁界を発生させるための磁性体を設け
たことを特徴とするリニア同期モータ。1. A repulsion of magnetic force that interacts with each other according to Fleming's left-hand rule, having a primary-side acting body having an n-phase armature winding and a secondary-side acting body that appropriately generates a magnetic field. In a linear synchronous motor that linearly moves a primary or secondary side acting body with respect to another acting body by a suction action, in order to cause the primary side acting body to generate the magnetic field in the secondary side acting body. The n-phase field winding is provided, and the secondary-side acting body is provided with a magnetic body for generating the magnetic field according to energization of the field winding of the primary-side acting body. Characteristic linear synchronous motor.
タは、帯状の2次側作用体と、この作用体上で相対的に
直線移動可能の平板状の1次側作用体とで構成されるこ
とを特徴とする平板状リニア同期モータ。2. The linear synchronous motor according to claim 1, wherein the linear synchronous motor is composed of a belt-shaped secondary-side acting body and a flat plate-shaped primary-side acting body capable of relatively linear movement on the acting body. A flat plate linear synchronous motor characterized by the above.
タは、棒状の2次側作用体と、この作用体に貫通され、
その延伸方向に沿って相対的に移動可能の筒状の1次側
作用体とで成り、 前記2次側作用体は、非磁性体から成る軸上に磁性体リ
ングと非磁性体リングとを交互に嵌装されて形成される
ことを特徴とするリニア同期モータ。3. The linear synchronous motor according to claim 1, wherein the linear synchronous motor is penetrated by a rod-shaped secondary side action body and the action body.
And a cylindrical primary-side acting body that is relatively movable along the extending direction, and the secondary-side acting body has a magnetic ring and a non-magnetic ring on an axis made of a non-magnetic body. A linear synchronous motor, which is formed by being fitted alternately.
タは、直交2軸を備えた2次側作用体としての平面軌道
と、この軌道上で平面移動する1次側作用体としての平
板状の移動体から成り、 前記平面軌道は、非磁性板上に、任意形状の磁性体を碁
盤目状に配置して形成されることを特徴とするリニア同
期モータ。4. The linear synchronous motor according to claim 1, wherein the linear synchronous motor has a planar orbit as a secondary side acting body having two orthogonal axes and a flat plate as a primary side acting body that moves in a plane on the orbit. A linear synchronous motor comprising a moving body, wherein the planar orbit is formed by arranging magnetic bodies of arbitrary shape on a non-magnetic plate in a grid pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31314992A JPH077910A (en) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | Linear synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31314992A JPH077910A (en) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | Linear synchronous motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH077910A true JPH077910A (en) | 1995-01-10 |
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ID=18037701
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP31314992A Pending JPH077910A (en) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | Linear synchronous motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH077910A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003047230A (en) * | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | Drive apparatus employing linear motor and beam machining apparatus |
-
1992
- 1992-11-24 JP JP31314992A patent/JPH077910A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003047230A (en) * | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | Drive apparatus employing linear motor and beam machining apparatus |
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