JP2006102405A - Simple linear motor for toy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石と電磁石の反発磁力を用いた簡易線上動力装置(簡易リニアモータ)機構と、その具体的製造方法に属する。 The present invention belongs to a simple linear power device (simple linear motor) mechanism using a repulsive magnetic force of a permanent magnet and an electromagnet, and a specific manufacturing method thereof.
従来のリニアモータは、重量物の運搬を前提としたもので、その推力は慣性エネルギーを想定せず、固定子全範囲に電磁石、可動子支持用のローラ又はレイルを設けなければならない。例えばこの場合、レイル全面に電磁石を設置する必要があり、又、固定子との摩擦を軽減する為にレイル全面にローラを設置する必要がある。(例えば、特許文献1参照。)
又、一般的にリニアモータは工業用機構に用いられる事から、可動子の移動量(ステップ量)を検知、設定する場合が多く此の場合に於いても固定子移動領域全域に電磁石叉は永久磁石を設置する必要がある。(例えば、特許文献2、特許文献3、参照。)The conventional linear motor is premised on the transportation of heavy objects, and its thrust does not assume inertial energy, and an electromagnet, a roller for supporting a mover, or a rail must be provided in the entire range of the stator. For example, in this case, it is necessary to install an electromagnet on the entire surface of the rail, and it is necessary to install a roller on the entire surface of the rail in order to reduce friction with the stator. (For example, refer to Patent Document 1.)
In general, linear motors are used in industrial mechanisms, and the amount of movement (step amount) of the mover is often detected and set. It is necessary to install a permanent magnet. (For example, refer to
従来のリニアモータは、固定子、可動子間の磁力により吸引叉は反発、場合により両方のエネルギーを推力とする為、固定子の全域に永久磁石又は電磁石を必要とする。
又、一般的にその目的が可動子の位置制御や運動制御を必要とする為、可動子制御用の各種デバイスが必要となる事が普通である。
これらの諸要因から、DCモータ等の他モータ動力と比べ、複雑で部品点数も多く製作コストが高い。故に本発明の目的である玩具用動力機構に適さない。The conventional linear motor requires a permanent magnet or an electromagnet over the entire area of the stator because it attracts or repels due to the magnetic force between the stator and the mover, and in some cases uses both energies as thrust.
Also, since the purpose generally requires position control and motion control of the mover, various devices for controlling the mover are usually required.
Because of these factors, compared to other motor power such as a DC motor, it is complicated, has a large number of parts, and is expensive to manufacture. Therefore, it is not suitable for the power mechanism for toys which is the object of the present invention.
本発明は、極力少量の部品点数で、可動子に確実な推力を与え、玩具用動力機構に適する事を目的としている。 An object of the present invention is to apply a reliable thrust to the mover with as few parts as possible and to be suitable for a toy power mechanism.
上記目的を達成する為に、樹脂等で製作される長尺板状のレイル底面に一定間隔毎に電磁石(以下ソレノイドコイルとする)とリードスイッチを設置し、これを固定子とする。この時のソレノイドコイルとリードスイッチの配置位置は、ソレノイドコイルは発生する磁束方向が上面、叉はやや可動子進行方向へ向く様にし、発生する磁極は対向する可動子側の永久磁石が発生する極性と同極のものとする。又リードスイッチは可動子が固定子に設置されるソレノイドコイル通過直後に可動子側永久磁石の磁力を感知できる位置に設置する。 In order to achieve the above object, an electromagnet (hereinafter referred to as a solenoid coil) and a reed switch are installed at regular intervals on the bottom surface of a long plate-shaped rail made of resin or the like, and this is used as a stator. At this time, the solenoid coil and the reed switch are arranged such that the direction of the magnetic flux generated by the solenoid coil is directed to the top surface, or slightly to the moving direction of the mover, and the permanent magnet on the mover side is generated as the generated magnetic pole. It shall be of the same polarity as the polarity. The reed switch is installed at a position where the magnetic force of the mover side permanent magnet can be sensed immediately after the mover passes through the solenoid coil installed on the stator.
4隅にタイヤを配置したシャーシにフェライト等の永久磁石を設置し、これを可動子とする。この時、永久磁石が発生する磁束は下面、叉はやや後方へ向く様にし、その発生磁極は、固定子側ソレノイドコイルが発生する磁極と同極のものとする。 Permanent magnets such as ferrite are installed in a chassis having tires arranged at four corners, and this is used as a mover. At this time, the magnetic flux generated by the permanent magnet is directed to the lower surface or slightly rearward, and the generated magnetic pole has the same polarity as the magnetic pole generated by the stator side solenoid coil.
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。 Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
非常に少ない部品点数で、リニアモータが実現できる。 A linear motor can be realized with very few parts.
可動子側の動力は安価なフェライト等の永久磁石のみで良く、低コスト化と小型化ができ、複雑な内部機構が存在しない為、可動子自体の意匠造型の自由度が高い。
又、加減速等の歯車といった機械機構が存在せず、耐久性が極めて高い。The power on the mover side is only an inexpensive permanent magnet such as ferrite, which can be reduced in cost and size, and has no complicated internal mechanism. Therefore, the design of the mover itself is highly flexible.
Further, there is no mechanical mechanism such as a gear for acceleration / deceleration and the durability is extremely high.
固定子コイルへの印加は、固定子側リードスイッチへの可動子の接近により自動的に行われ、各種制御デバイスを必要とせず、又非接触な為、耐久性、信頼性が高い。 The application to the stator coil is automatically performed by the approach of the mover to the stator-side reed switch, and does not require various control devices and is non-contact, so that the durability and reliability are high.
図3に於いて示されるシャーシ2に、永久磁石3と車軸9/車輪8を設け、これを可動子とする。 A
車輪8は、走行時の転がり抵抗を低減する為に、必要に応じ図4で示すリブ10を設ける。又、必要に応じ、面取り11を設ける。 The
図1に於いて示される樹脂等にて製作される長尺板状のレイル1内部に、図2で示すように、ソレノイドコイル6を一定間隔を有し設け、又各ソレノイドコイル6毎にリードスイッチ7を設置する。
この時、ソレノイドコイル6が上面へ発生する磁力極性は、対面する可動子側永久磁石3の下面磁力極性と同極のものとする。As shown in FIG. 2,
At this time, the polarity of the magnetic force generated by the
レイル1の両側面には、可動子の脱輪を防ぐ為に、レイルガイド5を設ける。 Rail guides 5 are provided on both sides of the rail 1 to prevent the mover from being removed.
図5で示す様に、可動子の永久磁石3が固定子のリードスイッチ7に接近するとソレノイドコイル6に印加し、磁力を発生する。
すると、図6で示すように可動子の永久磁石3と、ソレノイドコイル6の対面する磁極が同一なので、反発磁力を得て可動子は前進する。
反発磁力による推力を得、前進した直後、図7で示す様にリードスイッチ7と可動子の永久磁石3が離れる為、ソレノイドコイル6への通電が遮断される。この時、可動子は慣性により一定量前進を続ける。
慣性により前進する可動子の永久磁石3は、次のリードスイッチ7’に接近し、ソレノイドコイル6’が印加し反発磁力を得て、加速を繰り返す。As shown in FIG. 5, when the
Then, as shown in FIG. 6, since the
Immediately after the thrust obtained by the repulsive magnetic force and moving forward, the
The
これまでの実験で、可動子の永久磁石3に磁束密度120テスラ(以下Tと表す)のフェライト磁石を使用し、可動子の全重量を30gとし、0.37φのUEWリッツ線を30φに60回巻き固定子のソレノイドコイル6とし、電源4を誘起電圧6Vにてソレノイドコイル6より5Tを発生させれば確実な推力を得られる事が実証された。 In previous experiments, a ferrite magnet having a magnetic flux density of 120 Tesla (hereinafter referred to as T) was used for the
必要に応じ、ソレノイドコイル6に強磁性体のコイル芯を用いれば、より強力な磁束が得られ可動子の推力は増加する。
同様に、可動子の永久磁石3により強力な磁束を有するネオジウム等の永久磁石を用いれば、更に強力な推進力が得られる。If a ferromagnetic coil core is used for the
Similarly, if a permanent magnet such as neodymium having a strong magnetic flux is used by the
リードスイッチ7は、不活性ガスをガラス管を用い密封したタイプを用いる事で、長期間の使用でも接点腐食が起こらず、耐久性、信頼性を増す事ができる。 Since the
1 レイル
2 シャーシ
3 永久磁石
4 直流電源
5 レイルガイド
6 ソレノイドコイル
7 リードスイッチ
8 車輪
9 車軸
10 リブ
11 面取り1
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004314751A JP2006102405A (en) | 2004-10-01 | 2004-10-01 | Simple linear motor for toy |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004314751A JP2006102405A (en) | 2004-10-01 | 2004-10-01 | Simple linear motor for toy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004314751A Pending JP2006102405A (en) | 2004-10-01 | 2004-10-01 | Simple linear motor for toy |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2006102405A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101206091B1 (en) | 2011-04-07 | 2012-11-28 | 배준영 | Magnetic levitation train |
KR20180040845A (en) * | 2016-10-13 | 2018-04-23 | 김석현 | Electromagnet intensity measuring instrument |
-
2004
- 2004-10-01 JP JP2004314751A patent/JP2006102405A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101206091B1 (en) | 2011-04-07 | 2012-11-28 | 배준영 | Magnetic levitation train |
KR20180040845A (en) * | 2016-10-13 | 2018-04-23 | 김석현 | Electromagnet intensity measuring instrument |
KR101881317B1 (en) | 2016-10-13 | 2018-07-24 | 김석현 | Electromagnet intensity measuring instrument |
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