272 – 曲線部を有するリニアアクチュエータの推力解析

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モデルデータ

概要

リニアモータは、高加減速、高い位置決め精度を実現することができるため、搬送装置や工作機械の駆動装置などに使われています。なかでも、曲線部を有するリニアアクチュエータは、直線的な動きに加えて、曲線的な動きを実現できる特長があります。性能向上の課題として、安定した高推力が求められますが、曲線運動部の影響を受けるので事前検討が必要です。
机上計算では、直線運動部と曲線運動部でのギャップ磁束密度の違いを正確にとらえることは困難です。材料の非線形性や空間の漏れ磁束の影響が考慮できる、FEMを用いることで高精度に推定できます。
ここでは、曲線部を有するリニアアクチュエータの推力特性を解析で求め、直線運動から曲線運動に遷移したときの推力を評価します。

推力特性

図1に推力特性を示します。
曲線部では直線部と比較して推力が低下することがわかります。これは、図2および図3に示すように曲線部での内径側では磁石間隔が狭まり、外径側では広がることによって、可動子と固定子の対向面積が縮小し、有効磁束が減少するためです。
曲線部で推力変動量が大きくなっていることがわかります。こちらも同様に、可動子と固定子の対向状態が変化することにより、磁石の界磁が非正弦波状になるのに対して、コイルの起磁力は正弦波であるので、本来意図しない推力が発生するためです。

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