JPH10327571A5 - - Google Patents

Description

また、第１乃至第４の各磁極の一方向における厚さを、複数の永久磁石の一方向の各厚さにほぼ等しくし、且つ第１乃至第４の各磁極が、磁極ユニットの一側面あるいは他側面にほぼ平行な端面を有し、端面の一方向側両端部に所定の面取りが施されているようにすることにより、第１及び第２の励磁ユニットの無励磁状態での推力特性を、それぞれ一方向に正弦波状に変化させることができるようになる。
また、本発明の別の観点によるリニアモータは、極性が交互に反転するように複数の永久磁石を一方向に配列してなる磁極ユニットと、前記磁極ユニットの前記一方向に沿う一側面と対向して設けられた第１の磁極と、前記一側面に平行な前記磁極ユニットの他側面と対向して設けられた第２の磁極と、前記第１磁極と前記第２磁極との間に磁束を発生するコイルとを有する励磁ユニットと、を備え、前記磁極ユニットは、前記第１の磁極と前記第２の磁極との間に配置されて前記一方向に沿って移動可能であることを特徴とする。これによれば、磁極ユニットを励磁ユニットの第１の磁極と第２の磁極との間に配置しているので、各磁極の総面積を推力発生に有効に用いることができ、高い推力を発生することができる。この場合において、前記第１の磁極と、前記第２の磁極と、前記磁極ユニットとは、閉じた磁気回路を構成するようにすることができる。これによれば、磁束を有効に利用することができ、高い効率を達成することができる。また、前記第１の磁極と前記磁極ユニットとの間で前記一側面と直交する方向に働く磁力と、前記第２の磁極と前記磁極ユニットとの間で前記他側面と直交する方向に働く磁力とは互いに等しい大きさであり、かつ互いに逆方向に働くようにすることができる。これによれば、磁極ユニットに対して推力方向と直交する方向に働く磁力が相殺され、磁極ユニットの支持が容易になる。また、前記第１の磁極と前記第２の磁極とを連結する磁性部材を有し、前記コイルは、前記磁性部材に巻回するようにすることができる。これによれば、一つのコイルで第１の磁極と第２の磁極とを同時に励磁することができる。また、前記磁極ユニットの前記永久磁石はＰ／２の間隔で配列され、前記第１の磁極と前記第２の磁極とは前記一方向に沿ってＰ／２だけずれて配置されたものとすることができる。これによれば、効率的に推力を発生させることができる。

以上の状態から、図１１（ｂ）から図１１（ｄ）に示すように磁極ユニット２１を図中右方向に移動させると、磁気的吸引力Ｆｔ、Ｆｆの移動方向の分力として推力成分ｆｔ、ｆｆが発生する。この移動に伴う推力成分ｆｔ、ｆｆの変化を図１１と共に図１２を用いて説明する。図１２（ｂ）は、本実施の形態による歯部での推力特性を示し、図１２（ａ）は、比較例の歯部での推力特性を示している。両図とも横軸は移動距離を示している。両図の縦軸は原点位置から上側にはそれぞれ断面積Ａｔ、Ａｆを示し、下側にはそれぞれ磁気的吸引力Ｆｔ、Ｆｆの大きさ、及び推力ｆｔ、ｆｆの大きさを示している。図中横軸に示したａ〜ｄの位置は、図１１（ａ）〜（ｄ）で示した磁極ユニット２１の移動量に対応している。まず、比較例の歯部において、図１１（ａ）〜（ｄ）及び図１２（ａ）に示すように、磁極ユニット２１の移動に伴って、断面積Ａｆは単調に減少する。そのため、磁気的吸引力Ｆｆも、単調に減少していく。その結果、推力ｆｆは、一旦急激に増加して、その後単調に減少する。図１２（ａ）中実線で示した推力ｆｆの曲線は、Ｎ極側歯部２３のみを考慮した場合の推力特性を示しており、破線で示した推力ｆｆの曲線は、移動に伴ってＮ極側歯部２３の隣のＳ極側歯部の影響を考慮した場合の推力特性である。このように、比較例に用いた従来の歯部では、磁極ユニット２１の移動位置における推力ｆｆの大きさに偏りがあるため、コギングが発生する。

一方、本実施の形態による歯部の場合、図１１（ａ）〜（ｄ）及び図１２（ｂ）に示すように、面取り４２、４４を備えているために、磁極ユニット２１の移動に伴って、断面積Ａｔは単調には減少せず面積が増加する位置が存在する。そのため、磁気的吸引力Ｆｆも、断面積Ａｔの変化に応じて増加する位置が存在し、位置ａ〜ｄ間で１周期分の正弦波状に変化する。その結果、推力ｆｔは、半周期分の正弦波状に変化するようになる。なお、図１２（ｂ）中実線及び破線で示した推力ｆｆの曲線の意味は、図１２（ａ）における比較例と同様である。このように本実施の形態によれば、無励磁状態で正弦波状に変化する推力特性を得ることができるようになるのでコギングを低減させることができるようになる。さらに、位相をずらして配置され、且つ駆動される複数の励磁ユニット群２０の磁極２５の全歯部に対して面取りを設けることにより、上述の正弦波状の推力特性を平滑化させることができるのでコギングを極めて低減させたリニアパルスモータを実現することができるようになる。

Claims (14)

1. 所定の間隔Ｐ／２で一方向に並列した磁性体からなる複数の歯部と、前記一方向に磁極が並び、同極同士が対向するように前記複数の歯部の各歯部間にそれぞれ挿入した複数の永久磁石とを有する磁極ユニットと、
   前記磁極ユニットの前記一方向に沿う一側面に所定の空隙を介して対向する第１の磁極と、前記一側面に対向する他側面に所定の空隙を介して対向し、前記第１の磁極に対して相対的に前記一方向にＰ／２だけずれて位置する第２の磁極と、前記第１及び第２の磁極を連結する第１の磁性部材と、前記第１の磁性部材に巻回された第１のコイルとを有する第１の励磁ユニットと、
   前記磁極ユニットの前記一側面に所定の空隙を介して対向し、前記第１の磁極に対して相対的に前記一方向にＰ／４だけずれて位置する第３の磁極と、前記他側面に所定の空隙を介して対向し、前記第３の磁極に対して相対的に前記一方向にＰ／２だけずれて位置する第４の磁極と、前記第３及び第４の磁極を連結する第２の磁性部材と、前記第２の磁性部材に巻回された第２のコイルとを有する第２の励磁ユニットとを備え、
   前記第１及び第２の励磁ユニットに対して、前記磁極ユニットが前記一方向に相対的に移動可能に支持されていること
   を特徴とするリニアパルスモータ。
2. 請求項１記載のリニアパルスモータにおいて、
   前記第１の励磁ユニットの前記第１及び第２の磁極は、無励磁状態において、前記磁極ユニットの前記複数の歯部のうちいずれか隣り合う２つの歯部にそれぞれ対面し、
   前記隣り合う２つの歯部に挟まれた前記永久磁石の磁束が、前記隣り合う２つの歯部の一方から前記第１または第２の磁極の一方を通り、前記第１及び第２の磁極を連結する前記第１の磁性部材を介して前記第１または第２の磁極の他方に至り、さらに前記歯部の他方を介して前記永久磁石に至る閉じた磁気回路を構成することにより安定状態を形成すること
   を特徴とするリニアパルスモータ。
3. 請求項２記載のリニアパルスモータにおいて、
   前記第２の励磁ユニットの前記第３及び第４の磁極は、前記第２のコイルに所定の電流を流した励磁状態において、前記磁極ユニットの前記複数の永久磁石のうちいずれか隣り合う２つの永久磁石にそれぞれ対面し、
   前記第２のコイルによる磁束が、前記第２の磁性部材、前記第３または第４の磁極の一方を通り、前記隣り合う２つの永久磁石の一方に隣接する歯部を介して当該永久磁石を通過し、前記隣り合う２つの永久磁石の他方に隣接する歯部を介して前記第４の磁極に至る閉じた磁気回路を構成することにより、前記第３及び第４の磁極に前記磁極ユニットを前記一方向に相対的に移動させる推力を発生させ、
   一方、前記第１の励磁ユニットには、前記第１のコイルに所定の電流を流して前記安定位置における前記永久磁石による閉じた磁束を打ち消す方向に磁束を発生させて前記安定状態から不安定状態に変化させることにより、
   前記第１乃至第４の磁極すべてを前記磁極ユニットを前記一方向に相対的に移動させる推力発生に用いること
   を特徴とするリニアパルスモータ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のリニアパルスモータにおいて、
   前記第１及び第２の励磁ユニットの無励磁状態での推力特性は、それぞれ前記一方向に正弦波状に変化すること
   を特徴とするリニアパルスモータ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のリニアパルスモータにおいて、
   前記複数の歯部の前記一方向の各厚さは、ほぼ等しいこと
   を特徴とするリニアパルスモータ。
6. 請求項５記載のリニアパルスモータにおいて、
   前記複数の永久磁石の前記一方向の各厚さは、前記複数の歯部の前記一方向の各厚さにほぼ等しいこと
   を特徴とするリニアパルスモータ。
7. 請求項６記載のリニアパルスモータにおいて、
   前記第１乃至第４の各磁極は、前記一方向における厚さが、前記複数の永久磁石の前記一方向の各厚さにほぼ等しく、且つ前記磁極ユニットの前記一側面あるいは前記他側面にほぼ平行な端面を有し、前記端面の前記一方向側両端部に所定の面取りが施されていること
   を特徴とするリニアパルスモータ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のリニアパルスモータにおいて、
   前記第１及び第２の励磁ユニットは、前記一方向から見て前記磁極ユニットを挟み込んだＣ型形状あるいはコ字型形状であること
   を特徴とするリニアパルスモータ。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のリニアパルスモータにおいて、前記第１及び第２の磁性部材は、薄板鋼板積層構造であること
   を特徴とするリニアパルスモータ。
10. 極性が交互に反転するように複数の永久磁石を一方向に配列してなる磁極ユニットと、
    前記磁極ユニットの前記一方向に沿う一側面と対向して設けられた第１の磁極と、前記一側面に平行な前記磁極ユニットの他側面と対向して設けられた第２の磁極と、前記第１の磁極と前記第２の磁極との間に磁束を発生するコイルとを有する励磁ユニットと、を備え、
    前記磁極ユニットは、前記第１の磁極と前記第２の磁極との間に配置されて前記一方向に沿って移動可能であること
    を特徴とするリニアモータ。
11. 前記第１の磁極と、前記第２の磁極と、前記磁極ユニットとは、閉じた磁気回路を構成すること
    を特徴とする請求項１０記載のリニアモータ。
12. 前記第１の磁極と前記磁極ユニットとの間で前記一側面と直交する方向に働く磁力と、前記第２の磁極と前記磁極ユニットとの間で前記他側面と直交する方向に働く磁力とは互いに等しい大きさであり、かつ互いに逆方向に働くこと
    を特徴とする請求項１０または１１に記載のリニアモータ。
13. 前記第１の磁極と前記第２の磁極とを連結する磁性部材を有し、前記コイルは、前記磁性部材に巻回されていること
    を特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載のリニアモータ。
14. 前記磁性ユニットの前記永久磁石はＰ／２の間隔で配列され、
    前記第１の磁極と前記第２の磁極とは前記一方向に沿ってＰ／２だけずれて配置されていること
    を特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載のリニアモータ。