JPS62203549A - 直線運動電動機 - 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〕 本発明は、たとえばプリンターのヘッド駆動あるいは直
交座標ロボットのＸ軸およびＹ軸駆動用等ＯＡ、ＦＡ用
の直線用の直線運動電動機に関する。

〔従来の技術〕

従来例として永久磁石を使用した３相２極の直線運動型
１Ｉｌｌｖｓについて説明する。

第５図はその従来例の側断面図、第６図は３相２極の電
機子巻線のスロット内配置図である。

第５図において、１は界磁で交互極性に着磁した複数個
の永久磁石２を設置しである。３は電機子で電機子コア
４に多相巻線５．５　５ｕ１１Ｉ・ｖｌｌ ５Ｖ２をそなえており、界Ｖｉｆ１１とは平面状空隙を
介して対向し、多相巻線を所定の順序で励磁することに
より所定方向へ移動するようにしである。

また、Ｕ、Ｖ、Ｗ相巻線のスロット内配置および接続は
、第６図に示すｔηになっている。（Ｊ相どＷ相巻線は
集中巻きであるのに対して、Ｖ相巻線は２分割巻線とし
、巻線５ｖ１ど５ｙ２Ｊ：り構成されている。

なお、４８は電機子コア４の南部である。

〔発明が解決しにうとする問題点］ このような永久磁石を使用した直線電動機は、小形軽量
に形成され優れた性能を持゛っているが、永久ｌＩ！！
石の洩れ磁束によるコギングトルク（Ｃｏｕｉｎｑ　ｔ
ｏｒｑｕｅ）が生ずる。

ここで、電償子コア４に働くコギングトルクＦは ただし、 Ｐは電機子コア４に端部のパーミアンス、Ｕは永久ｔａ
石２による起磁力、 Ｘは電機子コア４の移動位防、 で表わされる。

電機子３の位置を変えたときに術られるコギング１〜ル
クの１２ｉ性図を第７図に表わす。

これは電機子３が状態■から漸次■→■→■→（■−→
■と移動ツるときのコギングトルク１：の大ぎさを示し
、Ｆは右向きつまり状態■における矢印の方向を正どし
ている。

■の状態では、電機子コア４が多少動いでし左右両端の
パーミアンスの変動が小さく、コギングトルクＦＳよ）
へめで小さい値で安定しているが、■あるいは■の状態
ではｆｒｉｌｊｌ子コア４の端部が永久磁石２の極性の
境界附近を通るので、電機子コア４の移動により、その
端部のエツジ効果のためパーミアンスが大きく変動し、
コギングトルクは定格推力の±３０〜４０％にも達する
。

また、速度起電力波形にも歪が生じて推力が変動し、特
に位ＰＩ決め用号−ボモータとして、位置決め精度を維
持できない欠点がめった。

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、直線運
動電動機のコギングトルクを低減らしくは完全になくし
て位置決め用ナーボＬ−夕として使用できる手段を促供
することを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

電機子コア４の移動によって発生するコギングトルクは
（１）式で表わされ、位置に対し第７図に示す関係があ
る。

したがって、本発明は発生するコギングトルクとは反対
の力を電機子コアに作用させ、コギングｌ−ルウをなく
寸ようにした手段をそなえる。すなわら、 本発明は、複数個の永久磁石２からなる界ｌａ１ど多相
巻線５を貝えた電機子コア４からなる電機子３とを平面
状空隙を介して対向させ、多相巻線５を励磁することに
より、界Ｉａ１と電機子３とを相対的に移動させるもの
において、 電機子コア４の移動方向の片側あるいは両側に有限な空
間を設けて、界磁１の電機子３に対向する上面に平行で
、磁性体片を界磁１と空隙を介して固定した 直線運動電動機である。

（作　用） 磁性体片に作用づる水平分力Ｐが コギングトルク１：として発生Ｊる推力を低減あるいは
抹消する。

この原理を第３図に表ねり磁性体７に作用する水平分力
Ｐの解析図により説明する。

界磁１に２行に、−電空間距離δを保って磁性体片７を
配置し、磁性体片７を平行移動させると、第７図に示し
た電機子コア４の場合と同様に磁気エネルギーの変化か
ら、磁性体片にら第３図に示すような水平分力Ｐが作用
する。

このとき作用する水平分力Ｐの位置に対する形状は、磁
性体片７と界磁１との空間距離δ、および磁性体片７の
機械寸法すなわら幅Ｗ、艮ざり。

高さＨを変えることによって、特性曲線ａ、ｂ。

Ｃのような形状となる。

ところで、この特性曲線ａ、ｂ、ｃの形状を作る一例を
示せば、磁性体片７の材質は鉄材を用い、…（ヘピツチ
τに対して磁性体片７０幅Ｗを小さくしていくど、曲線
の形状は、Ｃからｂへさらにａのようになる。

そこで、電機子コア４の移動に伴って発生するコギング
トルクをなくり−には、これを打消すにうな水平分力Ｐ
が作用りる磁性体片７を作り、それに作用する水平分力
Ｐとコギング１〜ルクＦとの合成力が零になるように、
電機子３に配置してコギング１−ルクを打消す。

仮りに、磁性体片７に作用する水平分力Ｐの形状が電機
子コア４に作用するコギングトルクＦを打消すのに必要
な理想的な形状でなくても、磁性体片７と￥１電機子コ
アの位置関係を適切に調整すれば、可成りコギングトル
クＦの低減が計れる。

この状態は第４図に表わしたコギングトルク位置の関係
図で示される。

〔実施例〕

本発明の一実施例にＪ３ける断面で表わした側面図を第
１図に示す。

すべての図面において、同一符号は同一部材を表わす。

ここでは、永久磁石界磁同期機形、３相、４極を例に示
す。

第１図はにおいで、界磁１は磁気回路を構成する鉄部材
の上に複数個の永久磁石２を接着固定することによって
構成されている。

また、電機子３は３相の電機予巻′ｆＡ５を収納するス
ロットを打抜いた電磁鉄板を積層して櫛歯状に形成した
？［ｆ　ＩＩ子ココア４電８ｉ子コア４のスロワ１−内
に収納された３相雷磯子巻線５と電機子コア４を固定し
たフレーム部８より構成されている。

さらに、電機子コア４の移動方向のフレーム部８の片側
には、電機子コア４に発生するコギングトルクＦを打潤
すに必要な水平分力Ｐが作用Ｃきるような形状寸法に鉄
部材より加工された磁性体片７が、それに作用寸ろ水平
分力Ｐと電機子コア４に発生するコギングトルクＦの合
成力が最小になるように、界！１１の上面に空隙長δを
隔てて平行にアルミニウムあるいは眞鍮等の非磁性材料
（必ずしも非磁性材料でなくてもよい）からなる支持部
材９を介して、フレーム８に固定されている。

このように形成することによって、コギングトルク１：
が低減でき、高精度な直線電動機が達成できた。

そして、コギングトルクを低減する方法としては、本発
明の他の実施例を側断面図Ｃ−艮わづ第２図に示すよう
に、フレーム部８の両サイドに、一実施例（第１図）と
同様の考え方を適用しで、磁性体片７を取り付ける手段
がある。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、小形軽伍で構成される永久磁
石を使用した直線運動電動機を保有する優れた性能が十
二分に発揮され、永久磁石の洩れ磁束によるコギングト
ルクの発生も低減もしくは抹消され、特に位置決め用サ
ーボモータとして、位置決め精度を高度に維持でき、信
頼性の向上と作業効率が著しく改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側断面図、第２図は本発明
の他の実施例の側断面図、第３図は磁性体片に作用する
水平分力解析図、第４図はコギングトルク−位置の関係
図、第５図、第６図ｔｉ＆従来例の説明図、第７図は電
機子コアの移動に伴って発生ずるコギングトルクの大き
ざと位置の関係図である。 １・・・界磁、２・・・永久磁石、３・・・電機子、４
・・・電機子コアで４ａはその南部、５・・・多相巻線
で５゜はＵ相巻線、５　はＷ相巻線、５　・５　はＶ相
Ｗ　　　　　　　　ＶＩ　　　Ｖ２ 巻線、７・・・磁性体片、８・・・フレーム部、９・・
・支持材。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 慎１図 Ｈ：磁性体片の高さ 氾４図 帛５区 馬６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交互磁極性に着磁した複数個の永久磁石を各磁性が
   等ピッチに直線状に接着固定し配設した界磁と、側面が
   櫛状をなす電機子コアに多相巻線を巻回した電機子とを
   平面状空隙を介して対向させ、前記多相巻線を励磁する
   ことにより、界磁と電機子とを相対的にに移動させるも
   のにおいて、前記電機子コアの移動方向の片側あるいは
   両側に有限な空間を設けて、界磁の電機子に対向する面
   に平行に、磁性体片を界磁と空隙を介して固定し付設し
   たことを特徴とする直線運動電動機。