JP2657190B2 - 可動マグネット形リニア直流モータ - Google Patents

可動マグネット形リニア直流モータ

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JP2657190B2 JP4307083A JP30708392A JP2657190B2 JP 2657190 B2 JP2657190 B2 JP 2657190B2 JP 4307083 A JP4307083 A JP 4307083A JP 30708392 A JP30708392 A JP 30708392A JP 2657190 B2 JP2657190 B2 JP 2657190B2
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白木  学
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電機子コイルの発熱を
防止するようにした可動マグネット形リニア直流モータ
に関する。
【0002】
【従来技術】図4乃至図6は、従来の多極多相型の可動
マグネット形リニア直流ブラシレスモータ1−1で、こ
れについて以下に説明する。この可動マグネット形リニ
ア直流ブラシレスモータ1−1は、固定子を構成する直
動案内レール9にコアレスステータ電機子2−1を配置
し、上記直動案内レール9に沿ってローラ10を走らせ
ることで移動子3−1が直線移動するように構成されて
いる。
【0003】直動案内レール9は、後記する界磁マグネ
ット6−1の磁路を閉じるために磁性体でできたものを
用いる場合には、直動案内レール9面に界磁マグネット
6−1の磁路を閉じるためのステータヨーク11−1を
設ける必要がない。しかし、このリニア直流ブラシレス
モータ1−1では、いま直動案内レール9面に長板状の
ステータヨーク11を配設しており、ステータヨーク1
1−1は表面絶縁処理してあり、この上に、空心型の電
機子コイル5群を移動子3−1の長手方向に沿って適宜
間隔で配設し、コアレスステータ電機子2−1を構成し
ている。
【0004】上記電機子コイル5群の上には、冷風を通
すための透孔7を複数箇所に形成した長板状のプリント
配線基板4−1を配設し、後記する界磁マグネット6−
1に対向するようにして、コアレスステータ電機子2−
1の保護を図っている。
【0005】電機子コイル5について説明すると、この
例における電機子コイル5は、矩形枠状の空心型のもの
となるように導線を多数ターン巻回して形成されたもの
であるが、プリント手段、めっき手段あるいはエッチン
グ手段を用いたシートコイル等にて形成したものでも良
い。
【0006】かかる空心型の電機子コイル5群による
と、効率及び性能の良好なリニア往復180度通電方式
を採用することができるように、移動子3−1の走行方
向と直交する方向に延びた推力の発生に寄与する2つの
有効導体部5aと5aとの開角が、後記する界磁マグネ
ット6−1の移動子3−1の走行方向におけるN極,S
極の一磁極幅をTとする時、該一磁極幅Tの開角となる
ように巻線形成する。
【0007】尚、電機子コイル5において、移動子3−
1の移動方向と平行な2つの導体部5bは、あまり推力
の発生にあまり寄与しない導体部となっている。
【0008】また電機子コイル5は、上記推力の発生に
寄与しない2つの導体部5bと導体部5bの外側までの
長さが、界磁マグネット6−1のその方向の幅とほぼ等
しい幅に形成している。
【0009】プリント配線基板4−1には、電機子コイ
ル5群及び界磁マグネット6−1の磁極状態に応じて電
機子コイル5群の通電の切り換えを行うための位置検知
用としての磁極判別素子(図示せず)を配置し、電機子
コイル5及び磁極判別素子に電源を供給すると共に、出
力信号を得るための図示しない導電配線パターンを形成
している。
【0010】上記磁極判別素子としては、ホールIC、
ホール素子、磁気抵抗素子等の適宜な磁電変換素子を用
いれば良い。
【0011】磁極判別素子は、それぞれ電機子コイル5
の発生推力に寄与する導体部5aと該導体部5aと直交
して形成された推力の発生にあまり寄与しない導体部5
bとが交叉する導体部位置と対向する上記プリント配線
基板4−1面位置に配設し、上記界磁マグネット6−1
のN極,S極の磁極を検出することができるようにす
る。
【0012】磁極判別素子からの、上記界磁マグネット
6−1のN極,S極の磁極に応じた出力信号に基づいて
図示しない通電制御回路内のドライバーが作動して、所
定方向の推力が発生するように上記電機子コイル5群に
適宜方向の通電を行う。
【0013】移動子3−1は、長板状のマグネットヨー
ク8−1の下部内面の、上記ステータ電機子2−1と対
向する面に界磁マグネット6−1を設けて、ステータ電
機子2−1と相対的に直線移動するように構成してい
る。
【0014】マグネットヨーク8−1の下部内面には、
上記移動子3−1の移動方向に沿って隣り配置の磁極が
異極となるようにT幅に形成したN極,S極の磁極をP
(Pは2以上の整数)個等間隔に隣接配置して形成した
5極の界磁マグネット6−1を接着剤などの適宜な手段
を用いて固設している。
【0015】ステータヨーク11−1の一方の側面に
は、延長折曲して軸流ファンモータ取付部12を形成し
ている。この軸流ファンモータ取付部12は、後記する
冷却ファンとして用いたDC軸流ファンモータ13を取
り付けるための図示しない透孔を形成している。
【0016】上記軸流ファンモータ取付部12の透孔と
DC軸流ファンモータ13の2隅のコーナーフランジに
形成した透孔15とを一致させ、螺子14などを用いて
DC軸流ファンモータ13を縦設置している。
【0017】以上のような構成からなる可動マグネット
形リニア直流ブラシレスモータ1−1では、DC軸流フ
ァンモータ13を回すことで、コアレスステータ電機子
2−1の側面から冷風を当て、当該コアレスステータ電
機子2−1の冷却を図ることができる。
【0018】
【従来技術の問題点】しかしながら、かかるDC軸流フ
ァンモータ13の取付によると、確かにコアレスステー
タ電機子2−1の側面からDC軸流ファンモータ13に
よる冷風を当てて当該コアレスステータ電機子2−1の
冷却を図ることができるものの、電機子コイル5群を十
分に冷却する為には、隣合う電機子コイル間に冷風の通
る流路を確保するように、各電機子コイルをある程度間
隔をおいて互いに離して配設しなければならず、推力及
び推力リップル特性の点から、あまり好ましいものでは
ない。またDC軸流ファンモータ13を界磁マグネット
6−1と対向するステータ電機子2−1の側面に設置し
てあるため、DC軸流ファンモータ13の取付を余程堅
固にしておかないと、DC軸流ファンモータ13による
大きな振動音が発生する欠点を持つ。
【0019】またストローク特性の長いリニア直流ブラ
シレスモータ1−1を形成する場合には、移動子3−1
の長手方向に沿ってコアレスステータ電機子2−1を長
いものに形成しなければならないが、上記DC軸流ファ
ンモータ13の取付方法によると、コアレスステータ電
機子2−1の長手方向に多数のDC軸流ファンモータ1
3を配設しなければならず、コスト的にも電流的にも大
きな制約を伴う。
【0020】またマグネットヨーク8−1とステータヨ
ーク11−1間の高さ(エアギャップ)が十分にない
と、DC軸流ファンモータ13を縦配置に設けることが
できず、またそれに適する十分に小さく、しかも大きな
風量のDC軸流ファンモータがほとんど存在しないた
め、電機子コイル5を十分に冷却することが困難であっ
た。
【0021】
【本発明の目的】本発明は、上記した可動マグネット形
リニア直流ブラシレスモータ1−1の欠点を解消するた
めになされたもので、その目的は移動子の負荷を小さく
すること、冷却ファンの使用個数を少なくして安価に形
成できるようにすること、冷却ファン使用による電流損
失を小さくすること、冷却ファン使用による振動騒音の
発生を防止すること、単位面積あたりにより多くの電機
子コイルを配設できるようにすることで、推力及び推力
リップル特性の向上を図ること、加えて冷却ファン使用
による電機子コイルの発熱を防ぎ、信頼性の高い可動マ
グネット形リニア直流モータを安価且つ容易に形成でき
るようにすることにある。
【0022】
【本発明の目的達成手段】かかる本発明の目的は、界磁
マグネットの磁路を閉じるためのマグネットヨークに界
磁マグネットが配設された部分と、透孔が穿設された部
分とを並べて設け、透孔が穿設された部分には冷却ファ
ンを取り付け、界磁マグネットが電機子コイルのいずれ
かと対向して駆動力を発生可能であるときに、冷却ファ
ンが他の電機子コイルの少なくとも一つと透孔を介して
平面的に重なるように対向して送風可能にすることで達
成できる。
【0023】
【発明の作用】移動子3の走行時にDC軸流ファンモー
タ13を回しておくことで、DC軸流ファンモータ13
によって生ずる冷風がマグネットヨーク8に形成した透
孔16を介して2組の界磁マグネット6Aと6Bの間を
通り、プリント配線基板4それ自体、またプリント配線
基板4に磁極判別素子を取り付けてある場合にはその素
子をも冷却し、更に冷風は、プリント配線基板4に形成
した透孔7を介して電機子コイル5群をも冷却するよう
に送風されるので、電機子コイル5の発熱を防止する。
尚、プリント配線基板4を用いないときには、直接、電
機子コイル5が冷却されるので、電機子コイル5の冷却
効果も高くできる。
【0024】
【本発明の実施例】図1は、本発明の可動マグネット形
リニア直流ブラシレスモータ1の概略分解斜視図で、図
2は同リニア直流ブラシレスモータ1の移動子3の走行
方向から見た側縦断面図で、図3は同リニア直流ブラシ
レスモータ1の移動子3の側面方向から見た縦断面図
で、上記図4乃至図6を参照して説明した箇所と共通す
る箇所の説明を省略し、異なる箇所においてのみ、以下
に本発明の説明を行う。また共通する箇所は、同じ符号
を用いて説明する。
【0025】本発明の可動マグネット形リニア直流ブラ
シレスモータ1では、上記リニア直流ブラシレスモータ
1−1同様に推力に寄与する導体部5aと5aの開角幅
を界磁マグネット6−1の一磁極幅Tと同じT幅に形成
した電機子コイル5を移動子3の長手方向に隣接配置し
て、単位面積当たりにおいて多数の電機子コイル5を配
設できるようにして推力及び推力リップル特性の向上を
図れるようにしたコアレスステータ電機子2をステータ
ヨーク11の上面に配設する。
【0026】コアレスステータ電機子2と空隙を介して
対向する移動子3のマグネットヨーク8面には、2組の
界磁マグネット6Aと6Bを滑らかな推力リップル特性
が得られるように適宜な距離だけ移動子3の移動方向に
位相をずらせて配置形成した界磁マグネット6を設け
る。
【0027】2組の界磁マグネット6A,6Bは、隣接
する磁極が異極となるように略々T幅の磁極のN極,S
極の磁極を隣接配置して形成した3極の長板状のものに
形成している。この極数は、可動マグネット形リニアブ
ラシレスモータ1の仕様を考慮して適宜選択設計され
る。
【0028】2組の界磁マグネット6Aと6B間の界磁
マグネット6が存在しないマグネットヨーク8部には、
プレス等の手段にて透孔16を形成すると共に、DC軸
流ファンモータ取付用の螺子孔17を形成している。
【0029】上記透孔16が設けられたマグネットヨー
ク8の上面(コアレスステータ電機子2と対向する面と
は反対側の面)には、上記透孔16を介してコアレスス
テータ電機子2側に冷風を走風することができるよう
に、上記螺子孔17とDC軸流ファンモータ13のコー
ナーフランジに形成した透孔15とを一致させて、図示
しない螺子を螺着することで、DC軸流ファンモータ1
3を取り付けている。
【0030】
【その他の実施例】上記実施例では、可動マグネット形
リニア直流ブラシレスモータについて説明したが、ブラ
シとコミュテータを用いて整流する形式の可動マグネッ
ト形リニア直流モータや、有鉄心型のリニア直流モータ
にも当然本発明は適用される。
【0031】
【発明の効果】本発明の可動マグネット形リニア直流モ
ータによれば、つぎのような効果を奏することができ
る。冷却ファンの使用個数が少ないので、安価に形成
できる。冷却ファンの使用個数が少ないので、冷却フ
ァン使用による電流損失を小さくできる。冷却ファン
が振動することがないので、騒音の発生を防止できる。
単位面積当たり、より多くの電機子コイルを配設でき
るため、推力及び推力リップル特性の向上を図ることが
できる。マグネットヨーク及び界磁マグネットの一部
を除去して冷却ファンの冷風を通すようにしているた
め、移動子の重量も小さくなり、移動子の負荷負担も小
さくできる。加えて冷却ファン使用による電機子コイ
ルの発熱を防ぎ、信頼性の高い可動マグネット形リニア
直流モータを安価且つ容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す多極多相型の可動マグ
ネット形リニア直流ブラシレスモータの概略分解斜視図
ある。
【図2】同リニア直流ブラシレスモータの移動子の走行
方向から見た縦断面図である。
【図3】同リニア直流ブラシレスモータの移動子の側面
方向から見た側縦断面図である。
【図4】本発明の1実施例を示す多極多相型の可動マグ
ネット形リニア直流ブラシレスモータの概略分解斜視図
ある。
【図5】同リニア直流ブラシレスモータの移動子の走行
方向から見た縦断面図である。
【図6】同リニア直流ブラシレスモータの移動子の側面
方向から見た側縦断面図である。
【符号の説明】
1,1−1 可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ
ータ 2,2−1 コアレスステータ電機子 3,3−1 移動子 4,4−1 プリント配線基板 5 電機子コイル 5a 発生推力の発生に寄与する導体部 5b 推力の発生にあまり寄与しない導体部 6,6A,6B,6−1 界磁マグネット 7 透孔 8,8−1 マグネットヨーク 9 直動案内レール 10 ローラ 11,11−1 ステータヨーク 12 軸流ファンモータ取付部 13 DC軸流ファンモータ 14 螺子 15,16 透孔 17 螺子孔

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走行方向に沿って隣合って配置される
    極が異極となるようにN極,S極の磁極がP(Pは2以
    上の整数)個設けられた界磁マグネットを備えた移動子
    と、複数の電機子コイルからなるステータ電機子を備え
    た固定子とを有し、上記移動子が上記固定子に対し相対
    的に移動する可動マグネット形リニア直流モータにおい
    て、上記移動子には、 上記界磁マグネットの磁路を閉じるた
    めのマグネットヨークが設けられており、上記マグネッ
    トヨークには、上記界磁マグネットが配設された部分
    と、透孔が穿設された部分とが並んで設けてあり、上記
    透孔が穿設された部分には冷却ファンが取り付けられて
    おり、上記界磁マグネットが上記電機子コイルのいずれ
    かと対向して駆動力を発生可能であるときに、上記冷却
    ファンが他の上記電機子コイルの少なくとも一つと上記
    透孔を介して平面的に重なるように対向して送風可能で
    あることを特徴とする可動マグネット形リニア直流モー
    タ。
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