JP2000333437A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電機子コイル間の絶縁が良好で、組立て易
く、かつ推力リプルが非常に小さいリニアモータを提供
する。 【解決手段】 複数の界磁極からなる２次側部を取り付
けた２次側部支持体と、２次側部に空隙を介して対向す
るとともに、複数個の集中巻した電機子コイル６を有す
る電機子部４を取り付けた電機子部支持体とを有し、２
次側部と電機子部４とが、互いに向かい合って進行方向
に平行に配置されているリニアモータにおいて、２次側
部の界磁極を、Ｐｍピッチごとに隣と異極になるように
可動部の進行方向に配置するとともに、複数個の電機子
コイル６を、Ｐｃピッチごとに可動部の進行方向に並べ
て配置し、コイルピッチＰｃを、Ｐｃ＝５／３×Ｐｍ
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、推力リプルや可動
子のヨーイング、ピッチングの小さいことが要求される
一定速送り用や、高速位置決め用のリニアモータに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のリニアモータには、集中巻の電機
子コイルを重ねずに配置したものがあるが、これらはコ
ギング力が発生しないために、速度リプルの小さいこと
が要求される用途に適している。また、集中巻にしたコ
イルを重ねずに配置する簡単な構造であるため絶縁が容
易であり、２００Ｖといった電圧の用途にも適用が可能
となっている。従来のリニアモータを図９ないし図１１
に示す。図９は、リニアモータの可動子の進行方向から
見た正断面図、図１０は図９におけるＡ−Ａ線に沿う平
断面図、図１１は電機子部を示す側面図である。図９な
いし図１１において、リニアモータ１は、可動部２と固
定部３とから構成されている。可動部２は、いわゆるコ
アレスタイプの電機子部４と、前記電機子部４を取り付
けた電機子部支持体５とからなっている。前記電機子部
４は、複数個、例えば６個の集中巻にした電機子コイル
６を進行方向に一列に配置し、樹脂７でモールドして構
成している。また、前記電機子コイル６は、３相３コイ
ル４極を基本構成としており、電機子コイル６のコイル
ピッチＰｃは、４／３×Ｐｍとなっている。６個の電機
子コイル６は紙面上において左からＵ、Ｗ、Ｖ相の順に
並べられている。前記集中巻の電機子コイル６の形状
は、図１１に示すように、２次側部８ａ、８ｂと対向し
た主に推力を発生する２つのコイル辺６が平行した形状
となっている。そして、これらの６個の電機子コイル６
を進行方向に一列に配置している。また、固定部３は、
永久磁石からなるいわゆる界磁極としての２次側部８
ａ、８ｂと、前記２次側部８ａ、８ｂを取り付けたいわ
ゆるバックヨークとしての２次側部支持体９ａ、９ｂと
を有している。前記２次側部８ａ、８ｂを構成する永久
磁石は、隣接する永久磁石と異極になるようにＰｍピッ
チごとに配置され、また、対向する永久磁石どうしが異
極になるように並べて配置されている。なお、前記２次
側部８ａ、８ｂと前記電機子部４は、互いに向かい合っ
て進行方向に平行に配置され、２つの２次側部支持体９
ａ、９ｂは、支持部材１０によって連結して支持されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では次のような問題があった。 (1) 異相の電機子コイルが隣接するため、２００Ｖとい
った高電圧で使用する場合、絶縁不良を起こす恐れがあ
る。 (2) 絶縁性を上げるためには、電機子コイル間に絶縁物
を挿入する必要があり、組立に手間がかかって、製造コ
ストが高くなる。 (3) 集中巻の電機子コイルを用いているため、推力リプ
ルが発生する。 本発明は、このような問題を解消するためになされたも
ので、電機子コイル間の絶縁が良好で、組立て易く、か
つ推力リプルが非常に小さいリニアモータを提供するこ
とを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、複数の界磁極からなる２次側部を取り付
けた２次側部支持体と、前記２次側部に空隙を介して対
向するとともに、複数個の集中巻した電機子コイルを有
する電機子部を取り付けた電機子部支持体とを有し、前
記２次側部と前記電機子部とが、互いに向かい合って進
行方向に平行に配置されているリニアモータにおいて、
前記２次側部の界磁極を、Ｐｍピッチごとに隣と異極に
なるように可動部の進行方向に配置するとともに、前記
複数個の電機子コイルを、Ｐｃピッチごとに可動部の進
行方向に並べて配置し、前記コイルピッチＰｃを、Ｐｃ
＝５／３×Ｐｍ としたものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。なお、本発明におけるリニアモータの基
本構造は、電機子部を除き、従来技術におけるリニアモ
ータの構造と略同じであり、図９ないし図１１と同一も
しくは相当する部材は、同一符号を付し説明を省略す
る。 ［第１の実施例］図１は本発明の第１の実施例における
電機子コイルの配置を示す電機子部の側面図である。図
１に示すように、電機子部４は、進行方向に一列に配備
した集中巻の電機子コイル６を樹脂７でモールドして構
成している。前記電機子コイル６は、３相で６コイルか
ら構成されており、２次側部の界磁極のピッチをＰｍと
した場合、集中巻の電機子コイル６のコイルピッチＰｃ
を Ｐｃ＝５／３×Ｐｍ として、ピッチごとに可動部の進行方向に並べて配置し
ている。これらの６個の電機子コイル６の並べ方は、紙
面において左から、順方向巻のＵ相コイル、逆方向巻の
Ｖ相コイル、順方向巻のＷ相コイル、逆方向巻のＵ相コ
イル、順方向巻のＶ相コイル、逆方向巻のＷ相コイルの
順としている。なお、前記コイルピッチＰｃを電気角で
表すと、５／３×１８０＝３００度となる。１個の電機
子コイル６について、コイル幅Ｗｃ／磁石ピッチＰｍに
対する巻線係数と所定の推力発生時の損失の関係を図２
に示す。図２において、Ａ１、Ａ２は、コイル幅Ｗｃに
対する空心幅（コイル中央部の空間の幅）の割合が０．
６の電機子コイル６を用いたもの、Ｂ１、Ｂ２は、コイ
ル幅Ｗｃに対する空心幅の割合が０．４の電機子コイル
６を用いたもの、また、Ｃ１、Ｃ２は、コイル幅Ｗｃに
対する空心幅の割合が０．２の電機子コイル６を用いた
ものを示している。本発明では、コイルピッチＰｃを５
／３×Ｐｍとしているので、Ｗｃ／Ｐｍは５／３以下で
考える必要がある。巻線係数はＷｃ／Ｐｍが４／３近辺
で最大となっている。コイル幅Ｗｃを拡げることによっ
て巻数を増やすことができるので、損失はＷｃ／Ｐｍが
４／３よりも大きなところで最小にすることができる。
しかし、Ｗｃ／Ｐｍが５／３に近づくにつれ、コイル間
が狭くなるため、電機子コイル６間の絶縁が問題とな
る。本発明では、界磁極ピッチＰｍの大きさと絶縁必要
間隔によって、コイル幅Ｗｃを決めることができる。例
えば、界磁極ピッチＰｍを１８ｍｍとし、損失を小さく
できるＷｃ／Ｐｍを４／３とした場合、 コイルピッチ Ｐｃ＝５／３×１８ｍｍ＝３０ｍｍ コイル幅 Ｗｃ＝４／３×１８ｍｍ＝２４ｍｍ コイル間隔 Ｗｇ＝Ｐｃ−Ｗｃ＝３０ｍｍ−２４ｍｍ＝６ｍｍ となる。つまり、電機子コイル６と電機子コイル６との
間隔は６ｍｍも開くことになる。従来技術の場合は、こ
のコイル間隔が非常に狭くなるために、高電圧仕様のと
き絶縁を確保できない問題があったが、本発明の場合
は、６ｍｍも電機子コイル６間が開くことになるので、
そこに何ら絶縁物を挿入せずとも、絶縁を確実に確保す
ることができる。

【０００６】［第２の実施例］次に第２の実施例につい
て説明する。図３は可動部の進行方向から見たリニアモ
ータの正断面図、図４は電機子部のコイル配置を示す図
である。第２の実施例の固定部３は、第１の実施例と同
じ構造である。第１の実施例と違う点は、電機子部４の
構造である。電機子部４は、集中巻の電機子コイル６を
進行方向に一列に配備したコイル層を２層にし、コイル
層間に非磁性材の絶縁物１１を挿入し、全体を樹脂７で
モールドして構成している。紙面左側の第１のコイル層
６ａ、紙面右側の第２のコイル層６ｂは、それぞれ界磁
極のピッチをＰｍとした場合、集中巻の電機子コイル６
のコイルピッチＰｃを Ｐｃ＝５／３×Ｐｍ として、ピッチごとに可動部の進行方向に並べて配置し
ている。さらに、第１のコイル層と第２のコイル層は、
５／６×Ｐｍのずれ量Ｓで、可動部の進行方向にずれて
配置されている。これを電気角で表すと５／６×１８０
＝１５０度となる。したがって、電機子部４の第１のコ
イル層６ａは、紙面において左から順方向巻のＵ相コイ
ル、逆方向巻のＶ相コイル、順方向巻のＷ相コイルの順
に並び、第２のコイル層は、逆方向巻のＵ相コイル、順
方向巻のＶ相コイル、逆方向巻のＷ相コイルの順に並ん
で配置される。このように構成されたものは、前記第１
の実施例と同様の効果がある。また、電機子部４を側面
から見ると（２次側部側からみると）、異相のコイル同
士が重なる所が現れる。つまり、電機子部４において、
電機子部４と２次側部８ａ、８ｂ間のエアギャップの厚
み方向に相帯が分布されるため、永久磁石などの界磁極
の磁化のバラツキや位置ずれなどにより発生する推力リ
プルを低減することができる。

【０００７】［第３の実施例］次に第３の実施例を図５
に基づいて説明する。この第３の実施例は、第２の実施
例において、その電機子部４の電機子コイル６の配置方
法を変えたものである。第１のコイル層、第２のコイル
層の各コイル配置は同じであるが、第１のコイル層と第
２のコイル層を２／３×Ｐｍ（電気角１２０度）だけず
らして配置している。第１のコイル層は、紙面において
左から順方向巻のＵ相コイル、逆方向巻のＶ相コイル、
順方向巻のＷ相コイルの順に並び、第２のコイル層は、
左から順方向巻のＶ相コイル、逆方向巻のＷ相コイル、
順方向巻のＵ相コイルの順に並んで配置される。第３の
実施例も、第２の実施例と同様の効果を得ることができ
るが、第３の実施例は、第１のコイル層６ａと第２のコ
イル層６ｂのずれを電気角で１２０度に小さくしている
ので、電機子部４の長さを小さくできるメリットがあ
る。

【０００８】［第４の実施例］次に第４の実施例を、図
６に基づいて説明する。この第４の実施例は、第２、３
の実施例において、その電機子部４のコイル配置方法を
変えたものである。第１のコイル層６ａ、第２のコイル
層６ｂの各コイル配置は同じであるが、第１のコイル層
６ａと第２のコイル層６ｂを１／３×Ｐｍ（電気角６０
度）だけずらして配置している。第１のコイル層６ａ
は、左から順方向巻のＵ相コイル、逆方向巻のＶ相コイ
ル、順方向巻のＷ相コイルの順に並び、第２のコイル層
６ｂは、左から逆方向巻のＷ相コイル、順方向巻のＵ相
コイル、逆方向巻のＶ相コイルの順に並んで配置され
る。この第４の実施例も、前述の第２、第３の実施例と
同様の効果を得ることができるが、第４の実施例は、第
１のコイル層６ａと第２のコイル層６ｂのずれを電気角
で６０度に小さくしているので、電機子部４の長さをさ
らに小さくできるメリットがある。

【０００９】［第５の実施例］次に第５の実施例を、図
７および図８に基づいて説明する。第５の実施例は、前
述の第１の実施例ないし第４の実施例において、その電
機子部４のコイル幅とコイルピッチを変えたものであ
る。まず、すべてのコイルのコイル幅Ｗｃを、 Ｗｃ＝４／３×Ｐｍ としている。このような大きさのコイル幅Ｗｃは、大き
な推力を発生させることができる。そして、耐高電圧仕
様でない用途には、図７に示すように、コイルピッチＰ
ｃを Ｐｃ＝４／３×Ｐｍ として構成し、耐高電圧仕様には、図８に示すように、
コイルピッチＰｃを Ｐｃ＝５／３×Ｐｍ として構成する。コイルピッチＰｃは、５／３×Ｐｍと
するよりも、４／３×Ｐｍとした方が電機子部の長さを
小さくすることができるため、用途に応じてコイルピッ
チＰｃを変えて構成する。これにより、リニアモータを
低コストで製造することができる。

【００１０】［第６の実施例］前記第２の実施例から第
５の実施例においては、第１のコイル層６ａと第２のコ
イル層６ｂの間に絶縁物１１を挿入しているが、前記絶
縁物１１を、前記第１のコイル層６ａと第２のコイル層
６ｂの結線をパターン化したプリント基板で構成しても
よい。この場合は、電機子コイル６間の結線処理を簡単
化することができる。

【００１１】なお、本発明は上記各実施例の構成に限る
ことはなく、次のような構成にしてもよい。 (a) 電機子部と２次側部は、いずれが固定子あるいは可
動子でも構わない。 (b) 永久磁石形のリニアモータだけでなく、電磁石形の
リニアモータでもよく、また、インダクション形のリニ
アモータや、リラクタンス形のリニアモータなど電機子
を有するものであればどのようなリニアモータでもよ
い。 (c) 電機子部はコアレスタイプでなく、コアを有するタ
イプのものでもよい。

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果がある。 (1) 集中巻にした電機子コイルを、所定の間隔を離して
配置しているので、２００Ｖの高電圧仕様においても、
十分な絶縁ができる。 (2) 電機子コイル間に絶縁物を挿入する必要がなく、組
立てが簡単であり、製造コストを低減することができ
る。 (3) 電機子部の左右両面に電機子コイルをずらして配置
しているので、相帯を分布させることができ、永久磁石
などの界磁極の磁化のバラツキや位置ずれによる推力リ
プルを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すコイル配置図であ
る。

【図２】１個の電機子コイルにおける、コイル幅Ｗｃ／
磁石ピッチＰｍに対する巻線係数と損失の関係を示すグ
ラフである。

【図３】本発明の第２の実施例におけるリニアモータの
正断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示すコイル配置図であ
る。

【図５】本発明の第３の実施例を示すコイル配置図であ
る。

【図６】本発明の第４の実施例を示すコイル配置図であ
る。

【図７】本発明の第５の実施例を示すコイル配置図であ
る。

【図８】本発明の第５の実施例を示すコイル配置図であ
る。

【図９】従来技術におけるリニアモータを示す正断面図
である。

【図１０】図８におけるＡ−Ａ線に沿う平断面図であ
る。

【図１１】従来技術におけるコイル配置図である。

【符号の説明】

１ リニアモータ、 ２ 可動部、 ３ 固定部、 ４ 電機子部、 ５ 電機子部支持体、 ６ 電機子コイル、 ７ 樹脂、 ８ａ、８ｂ ２次側部、 ９ａ、９ｂ ２次側部支持体、 １０ 支持部材、 １１ 絶縁物

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H604 AA08 BB11 CC01 CC02 CC04 CC20 PB02 PE06 QB04 5H641 BB06 BB18 BB19 GG02 GG03 GG05 GG07 GG11 GG12 HH02 HH03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の界磁極からなる２次側部を取り付
   けた２次側部支持体と、 前記２次側部に空隙を介して対向するとともに、複数個
   の集中巻した電機子コイルを有する電機子部を取り付け
   た電機子部支持体とを有し、 前記２次側部と前記電機子部とが、互いに向かい合って
   進行方向に平行に配置されているリニアモータにおい
   て、 前記２次側部の界磁極を、Ｐｍピッチごとに隣と異極に
   なるように可動部の進行方向に配置するとともに、 前記複数個の電機子コイルを、Ｐｃピッチごとに可動部
   の進行方向に並べて配置し、 前記コイルピッチＰｃを、 Ｐｃ＝５／３×Ｐｍ としたことを特徴とするリニアモータ。
2. 【請求項２】 前記電機子部の電機子コイルを、第１コ
   イル層と第２コイル層の２層で構成したことを特徴とす
   る請求項１に記載のリニアモータ。
3. 【請求項３】 ｎを整数としたとき、前記第１コイル層
   と第２コイル層を、 ｎ／６×Ｐｍ だけずらして配置したことを特徴とする請求項２に記載
   のリニアモータ。
4. 【請求項４】 前記電機子コイルの幅Ｗｃを、 Ｗｃ＝４／３×Ｐｍ としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項
   に記載のリニアモータ。
5. 【請求項５】 前記第１コイル層と第２コイル層の間
   に、非磁性材の絶縁物を挿入したことを特徴とする請求
   項２から４のいずれかの項に記載のリニアモータ。
6. 【請求項６】 前記絶縁物を、第１コイル層と第２コイ
   ル層の結線をパターン化したプリント基板で構成したこ
   とを特徴とする請求項５に記載のリニアモータ。