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64 - コアレスリニアモータの推力解析

2013-10

Module: TR

概要

概要

リニアモータは高速、高加減速、高い位置決め精度を実現できるため、搬送装置や工作機械などに使われています。中でもリニアモータの一種であるコアレスリニアモータは、一般にコア付リニアモータと比較して小推力ですが、コギングが発生しないため、推力変動は少ないです。その特性を生かして、リニアモータステージや電子部品実装機などに使用されています。
コアレスリニアモータの推力変動は小さいため、設計段階で推力変動を予測したり、測定することが困難です。有限要素法では、コアレスリニアモータの様に推力変動が小さいリニアモータであっても推力変動を精度よく求めることが出来ます。
ここでは、コアレスリニアモータに三相交流を通電して駆動した場合の推力変動を求めています。

ローレンツ力密度分布

図1 並進距離21(mm)時のコイルのローレンツ力密度分布

並進距離21(mm)時のローレンツ力密度分布を図1に示します。コイルに通電すると、磁石の磁界によってローレンツ力が発生します。ローレンツ力の大きさは電流値と磁界の強さによって、向きは通電方向と磁界の向きによって決まります。並進距離21(mm)時には、V相コイルには電流が流れず、U相、W相コイルに電流が流れているため、U相、W相コイルにおける、磁石と対向した箇所のローレンツ力密度が高くなります。ローレンツ力は並進方向に発生しており、これが推力となります。

推力

図2 推力波形

推力波形を図2に示します。コギングが発生しないため、推力変動が推力の平均値の約6(%)と小さくなっています。