JP2528915B2 - 直流リニアモ―タ - Google Patents
直流リニアモ―タInfo
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- JP2528915B2 JP2528915B2 JP62315253A JP31525387A JP2528915B2 JP 2528915 B2 JP2528915 B2 JP 2528915B2 JP 62315253 A JP62315253 A JP 62315253A JP 31525387 A JP31525387 A JP 31525387A JP 2528915 B2 JP2528915 B2 JP 2528915B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- linear motor
- mover
- yoke
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直流リニアモータに関し、特に直線運動の
駆動用サーボモータとして工作機械、ロボット等広く機
械装置の高性能の直線駆動源として用いることのできる
直流リニアモータに関する。
駆動用サーボモータとして工作機械、ロボット等広く機
械装置の高性能の直線駆動源として用いることのできる
直流リニアモータに関する。
直線運動をする物体の駆動にリニアモータを用いれ
ば、モータ自身も直線運動をするので、両者の結合に歯
車等が不要となって、結合が簡単になり、結合のための
誤差をなくすことができる。リニアモータは従来、交流
式のものが主であったが、直流式のリニアモータも小型
サーボモータとして使われ始めている。直流リニアモー
タでは制御電源が直流であり、直流電源の制御は容易
で、かつ、制御性能もよい。この直流リニアモータの作
動原理はスピーカのボイスコイルで原理である。
ば、モータ自身も直線運動をするので、両者の結合に歯
車等が不要となって、結合が簡単になり、結合のための
誤差をなくすことができる。リニアモータは従来、交流
式のものが主であったが、直流式のリニアモータも小型
サーボモータとして使われ始めている。直流リニアモー
タでは制御電源が直流であり、直流電源の制御は容易
で、かつ、制御性能もよい。この直流リニアモータの作
動原理はスピーカのボイスコイルで原理である。
第４図に示すように、永久磁石１を円筒状に全長にわ
たって設置して、これは半径方向に磁化して、中心継鉄
２とのギャップ６中に放射状の磁界を作る。３は筒型の
外部継鉄で、ギャップ６中の磁界を強めるのに役立つ。
そして、このギャップ６中に円筒状に巻かれたコイル４
が直線方向に移動可能に置かれる。このコイル４の直線
運動を許容するためにギャップ６と永久磁石１の全長は
長くなる。
たって設置して、これは半径方向に磁化して、中心継鉄
２とのギャップ６中に放射状の磁界を作る。３は筒型の
外部継鉄で、ギャップ６中の磁界を強めるのに役立つ。
そして、このギャップ６中に円筒状に巻かれたコイル４
が直線方向に移動可能に置かれる。このコイル４の直線
運動を許容するためにギャップ６と永久磁石１の全長は
長くなる。
さて、コイル４に直流電流ｉを流すと、次式で示す力
が矢印５の方向に発生し、コイル４は直線運動をする。
が矢印５の方向に発生し、コイル４は直線運動をする。
Bin×（２πＲ）ニュートン ここで、Ｂは磁束密度、ｉは電流値、ｎはコイル巻
数、２πＲはコイル１回巻の長さである。
数、２πＲはコイル１回巻の長さである。
コイル４への給電をリード線で行えば、そのリード線
の長さによってコイル４の動き得る範囲が制限されるこ
とになる。なお、原理的には第４図の永久磁石１の位置
に円筒状の長い可動コイルを置き、コイル４の位置に短
い永久磁石を置いた構成とすることもできる。
の長さによってコイル４の動き得る範囲が制限されるこ
とになる。なお、原理的には第４図の永久磁石１の位置
に円筒状の長い可動コイルを置き、コイル４の位置に短
い永久磁石を置いた構成とすることもできる。
然しながら、上記いずれの構成であっても、長い軸方
向の内一部しか利用できず、実効ギャップ長が大きくな
って、磁界が弱く、可動コイルの強度が小さい等の理由
から小型で小容量のものしか実用されていない結果と成
っている。依って、本発明の目的は、直流リニアモータ
の駆動力を増大し、可動範囲を長くしても磁界の利用率
が悪くなることを防いで、その大容量勝と性能の向上を
図って、大型機械装置の直線運動の駆動源として適用可
能にすることである。
向の内一部しか利用できず、実効ギャップ長が大きくな
って、磁界が弱く、可動コイルの強度が小さい等の理由
から小型で小容量のものしか実用されていない結果と成
っている。依って、本発明の目的は、直流リニアモータ
の駆動力を増大し、可動範囲を長くしても磁界の利用率
が悪くなることを防いで、その大容量勝と性能の向上を
図って、大型機械装置の直線運動の駆動源として適用可
能にすることである。
即ち、本発明は上述の目的を達成すべく、円筒状の外
部継鉄の少なくとも一端に置かれた励磁用の円環、板状
永久磁石と、この永久磁石と同軸的に置かれた継鉄軸
と、該継鉄軸に装架した可動子とによって、閉じられた
磁気回路を形成し、可動子と外部継鉄との間のギャップ
中に放射状方向の磁界を形成せしめ、前記可動子は還流
電流を防ぐための切れ目を入れた環状磁性鋼板の積層構
造体を鉄心とし、該鉄心には積層方向に連設された複数
個の凹環状のスロットを設けて、該スロット中に連続的
に巻き込んだコイルを収納すると共に該スロットとスロ
ットとの間の凸部を前記外部継鉄の内周面に前記狭いギ
ャップを介して対向した磁極に形成し、前記コイルに直
流電流を流して、前記ギャップ磁束とコイル電流によっ
て軸方向の駆動力を発生し、かつコイルの直流電流を制
御して、駆動力を制御するように構成したことを特徴と
する直流リニアモータを提供するものである。以下、本
発明を添付図面に示す実施例に基づいて、詳細に説明す
る。
部継鉄の少なくとも一端に置かれた励磁用の円環、板状
永久磁石と、この永久磁石と同軸的に置かれた継鉄軸
と、該継鉄軸に装架した可動子とによって、閉じられた
磁気回路を形成し、可動子と外部継鉄との間のギャップ
中に放射状方向の磁界を形成せしめ、前記可動子は還流
電流を防ぐための切れ目を入れた環状磁性鋼板の積層構
造体を鉄心とし、該鉄心には積層方向に連設された複数
個の凹環状のスロットを設けて、該スロット中に連続的
に巻き込んだコイルを収納すると共に該スロットとスロ
ットとの間の凸部を前記外部継鉄の内周面に前記狭いギ
ャップを介して対向した磁極に形成し、前記コイルに直
流電流を流して、前記ギャップ磁束とコイル電流によっ
て軸方向の駆動力を発生し、かつコイルの直流電流を制
御して、駆動力を制御するように構成したことを特徴と
する直流リニアモータを提供するものである。以下、本
発明を添付図面に示す実施例に基づいて、詳細に説明す
る。
第１図に示す本発明の直流リニアモータにおいては、
磁界発生のための永久磁石７を環状板として、円筒状継
鉄８の両端部に配置する。永久磁石７より出た磁束は両
方向よりギャップ９に達し、ここに集中的に強い磁界を
作る。可動子10は軸11上に取付けられており、軸11が静
止部材として設けられ、その軸11に対して可動子10が相
対的に軸方向に直線移動するようにした構成、又は、可
動子10が軸11上に固定的に取り付けられ、可動子10と軸
11とが一緒になって軸方向に移動する構成とする二通り
の場合が可能で、何れも本発明の実施例を成すものであ
る。
磁界発生のための永久磁石７を環状板として、円筒状継
鉄８の両端部に配置する。永久磁石７より出た磁束は両
方向よりギャップ９に達し、ここに集中的に強い磁界を
作る。可動子10は軸11上に取付けられており、軸11が静
止部材として設けられ、その軸11に対して可動子10が相
対的に軸方向に直線移動するようにした構成、又は、可
動子10が軸11上に固定的に取り付けられ、可動子10と軸
11とが一緒になって軸方向に移動する構成とする二通り
の場合が可能で、何れも本発明の実施例を成すものであ
る。
なお、軸11中の磁束の変化のために渦電流が生じてモ
ータトルク等の観点から具合の悪いときは、その一部を
ダストコアにする等の渦電流対策が施す必要がある。
ータトルク等の観点から具合の悪いときは、その一部を
ダストコアにする等の渦電流対策が施す必要がある。
可動子10は、薄鋼板を積層して構成し、かつ軸方向に
は複数のスロット12を設けて、このスロット12中に巻線
13を装填してコイルを形成する。
は複数のスロット12を設けて、このスロット12中に巻線
13を装填してコイルを形成する。
この場合に可動子10を構成する上記薄鉄板は第２図に
示すような大小二種類の円形の薄鉄板14、15を重ねて、
積層構造にすれば、スロット12を積層過程で簡単に形成
することができ、有利である。これらの薄鉄板14、15の
夫々には一ケ所に切れ目16、17を渦電流が各鉄板内で還
流するのを防ぐことができる。そして、可動子10の歯の
部分は大きい薄鉄板14の積層部により形成することにな
る。
示すような大小二種類の円形の薄鉄板14、15を重ねて、
積層構造にすれば、スロット12を積層過程で簡単に形成
することができ、有利である。これらの薄鉄板14、15の
夫々には一ケ所に切れ目16、17を渦電流が各鉄板内で還
流するのを防ぐことができる。そして、可動子10の歯の
部分は大きい薄鉄板14の積層部により形成することにな
る。
巻線13は絶縁電線を連続巻として作り、或るスロット
12から次のスロット12へ巻線13を移すためには、歯を形
成している大きい薄鉄板14の切り込18を通貨させれば良
い。
12から次のスロット12へ巻線13を移すためには、歯を形
成している大きい薄鉄板14の切り込18を通貨させれば良
い。
このようなスロット12に納められたコイルないし巻線
13は実効ギャップ長さを小さくでき、磁界をここに集中
してこれを強化し、また、電気装荷を大きくすることが
できる。
13は実効ギャップ長さを小さくでき、磁界をここに集中
してこれを強化し、また、電気装荷を大きくすることが
できる。
斯くして可動子10の表面単位面積当たりの駆動力を非
常に大きくすることができる。なお、スロット12の開口
には磁性材料の楔を装填して半閉口又は前閉口状態に形
成しても良い。また、両端に配置した永久磁石７を一方
のみとした実施例としても良く、原理的には何ら変わり
ない。
常に大きくすることができる。なお、スロット12の開口
には磁性材料の楔を装填して半閉口又は前閉口状態に形
成しても良い。また、両端に配置した永久磁石７を一方
のみとした実施例としても良く、原理的には何ら変わり
ない。
従来の直流リニアモータでは、永久磁石の利用率が低
いが、本発明では磁束をギャップ９中に集中させてお
り、しかも、スロット12に納められたコイル13は従来の
剥き出し構造のコイル４（第４図参照）と異なって丈夫
であり、実効ギャップ長を小さくすることができて、磁
気装荷を大きくする。
いが、本発明では磁束をギャップ９中に集中させてお
り、しかも、スロット12に納められたコイル13は従来の
剥き出し構造のコイル４（第４図参照）と異なって丈夫
であり、実効ギャップ長を小さくすることができて、磁
気装荷を大きくする。
又、スロット12に納めたコイル13の装填構造は電子装
荷を非常に大きくできる利点がある。斯くして、大推
力、高出力の直流リニアモータが構成されることになる
のである。
荷を非常に大きくできる利点がある。斯くして、大推
力、高出力の直流リニアモータが構成されることになる
のである。
第３図は施盤の工具の位置制御に本発明に係る直流リ
ニアモータを適用した一例を示したものである。
ニアモータを適用した一例を示したものである。
同第３図において、施盤19の工具台20を本発明に係る
直流リニアモータで駆動するもので、その可動子10と工
具台20とを直結すれば、該工具台20は直流リニアモータ
の可動子10の直線移動に連動してレール21に沿って駆動
されることになる。
直流リニアモータで駆動するもので、その可動子10と工
具台20とを直結すれば、該工具台20は直流リニアモータ
の可動子10の直線移動に連動してレール21に沿って駆動
されることになる。
以上の実施例に基づく構成、作用の説明より理解でき
るように、本発明に係る直流リニアモータは、大きな駆
動力を要する機械装置にも適用可能であり、しかも、直
流電源で制御されるので、制御回路は簡単であり、制御
性能も良好である。
るように、本発明に係る直流リニアモータは、大きな駆
動力を要する機械装置にも適用可能であり、しかも、直
流電源で制御されるので、制御回路は簡単であり、制御
性能も良好である。
つまり、大きな駆動力を必要とする場合の駆動源とし
て用いることは、従来の直流リニアモータでは不可能で
あったが、本発明の直流リニアモータは、大容量で制御
性能の極めて良好なサーボモータとして適用できるの
で、種々の産業用機械装置の直線運動の駆動源として、
広く適用することができる効果を奏するのである。
て用いることは、従来の直流リニアモータでは不可能で
あったが、本発明の直流リニアモータは、大容量で制御
性能の極めて良好なサーボモータとして適用できるの
で、種々の産業用機械装置の直線運動の駆動源として、
広く適用することができる効果を奏するのである。
第１図は、本発明に係る直流リニアモータの実施例の断
面図、第２図は同直流リニアモータの可動子を構成する
薄鉄板の平面図、第３図は施盤の工具の位置制御の駆動
に本発明の直流リニアモータを適用した例を示した図、
第４図は従来の直流リニアモータの断面図。 １……永久磁石、２……中心継鉄、 ３……外部継鉄、４……可動子巻線、 ５……推力、６……ギャップ、 ７……永久磁石、８……円筒状継鉄、 ９……ギャップ、10……可動子、 11……軸、12……スロット、 13……コイル又は巻線、 14……薄鉄板、15……薄鉄板、 16……切れ目、17……切れ目、 18……切り込、19……施盤、 20……工具台、21……レール。
面図、第２図は同直流リニアモータの可動子を構成する
薄鉄板の平面図、第３図は施盤の工具の位置制御の駆動
に本発明の直流リニアモータを適用した例を示した図、
第４図は従来の直流リニアモータの断面図。 １……永久磁石、２……中心継鉄、 ３……外部継鉄、４……可動子巻線、 ５……推力、６……ギャップ、 ７……永久磁石、８……円筒状継鉄、 ９……ギャップ、10……可動子、 11……軸、12……スロット、 13……コイル又は巻線、 14……薄鉄板、15……薄鉄板、 16……切れ目、17……切れ目、 18……切り込、19……施盤、 20……工具台、21……レール。
Claims (2)
- 【請求項１】円筒状の外部継鉄の少なくとも一端に置か
れた励磁用の円環、板状永久磁石と、この永久磁石と同
軸的に置かれた継鉄軸と、該継鉄軸に装架した可動子と
によって、閉じられた磁気回路を形成し、可動子と外部
継鉄との間のギャップ中に放射状方向の磁界を形成せし
め、前記可動子は還流電流を防ぐための切れ目を入れた
環状磁性鋼板の積層構造体を鉄心とし、該鉄心には積層
方向に連設された複数個の凹環状のスロットを設けて、
該スロット中に連続的に巻き込んだコイルを収納すると
共に該スロットとスロットとの間の凸部を前記外部継鉄
の内周面に前記ギャップを介して対向した磁極に形成
し、前記コイルに直流電流を流して、前記ギャップ磁束
とコイル電流によって軸方向の駆動力を発生し、かつコ
イルの直流電流を制御して、駆動力を制御するように構
成したことを特徴とする直流リニアモータ。 - 【請求項２】前記円環、板状永久磁石は、前記円筒状の
外部継鉄の両端に設けて、二つの閉じられた磁気回路を
形成するようにした特許請求の範囲第１項に記載の直流
リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62315253A JP2528915B2 (ja) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | 直流リニアモ―タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62315253A JP2528915B2 (ja) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | 直流リニアモ―タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160342A JPH01160342A (ja) | 1989-06-23 |
| JP2528915B2 true JP2528915B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=18063209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62315253A Expired - Lifetime JP2528915B2 (ja) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | 直流リニアモ―タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2528915B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5228536B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2013-07-03 | セイコーエプソン株式会社 | ブラシレス電気機械 |
| CN108616205A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-10-02 | 杨厚成 | 一种直线电机 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4722620U (ja) * | 1971-03-24 | 1972-11-14 |
-
1987
- 1987-12-15 JP JP62315253A patent/JP2528915B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01160342A (ja) | 1989-06-23 |
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