針刺式大量転送プラットフォームに用いられる無鉄心直線モーターの推力が小さく、エッジ効果により転送速度が遅い問題に対して、高推力集磁型直線モーターを提案した。外側のV字形構造を利用して漏れ磁気効果を抑制し、二重のHalbach構造により気隙磁束密度を向上させ、有限要素法により3つの案の気隙磁束密度と漏れ磁束を比較分析した。V字型二重Halbach案の気隙磁束密度と漏れ磁束はそれぞれ0.6 Tと0.05 Tであり、単層台形案と比較して気隙磁束密度は17.6%向上し、二重Halbach案と比較して漏れ磁束は71.4%低減された。等価磁化電流法を用いてモーターの磁場を領域分割し、分割補償法で矩形境界条件を設定し、直線モーターの磁路数学モデルを確立した。推力のリニアリティに影響する主要な構造パラメータを得て、有限要素法に基づき形状および構造パラメータを最適化した。結果、最適化後の気隙最大磁束密度と最小磁束密度はそれぞれ0.67 Tと0.47 T、x方向およびy方向の磁束密度変化率はそれぞれ25%と29.8%、推力シミュレーション結果は278 N、推力変動率は2.1%、無負荷加速度は10 m/s²、理論チップ転送速度は50個/秒に達する。最適化結果に基づき大量転送プラットフォーム用直線モーターを製作し、テスト結果は最適化結果と一致した。本研究は大量転送プラットフォームの転送効率向上に重要な意義を持つ。

直線モーター;針刺式大量転送;集磁;有限要素法;宇宙応用