JP2657192B2 - リニア直流ブラシレスモータ - Google Patents

リニア直流ブラシレスモータ

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JP2657192B2 JP4307087A JP30708792A JP2657192B2 JP 2657192 B2 JP2657192 B2 JP 2657192B2 JP 4307087 A JP4307087 A JP 4307087A JP 30708792 A JP30708792 A JP 30708792A JP 2657192 B2 JP2657192 B2 JP 2657192B2
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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に
よる磁極判別素子の特性劣化を防ぐことで、信頼性を向
上させたリニア直流ブラシレスモータに関する。
【0002】
【従来技術】例えば、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を説明すると、
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、図6に示すように主に移動子を構成するスライダ
2−1と、固定子を構成するコアレスステータ電機子1
0−1を備える。
【0003】長板状のステータヨーク3−1の上面部に
は、スライダ2−1の移動方向に沿って複数個の空心型
の電機子コイル9群を重畳しないように隣接配設してコ
アレス構造のコアレスステータ電機子10−1を形成す
る。
【0004】スライダ2ー1を構成するマグネットヨー
ク2−1Aの下部内面には、当該スライダ2−1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N極,
S極の磁極をP(Pは2以上の整数)個備えた界磁マグ
ネット4を接着剤などの適宜な手段を用いて固設し、上
記コアレスステータ電機子10−1と相対的移動するよ
うに構成する。
【0005】上記コアレスステータ電機子10−1に
は、図7に示すようにプリント配線基板8−1(図6で
は描いていない)が配設され、該プリント配線基板8−
1には、上記界磁マグネット4のN極,S極の磁極を検
出するための磁極判別素子11を配置しており、当該磁
極判別素子11の上記界磁マグネット4のN極,S極の
磁極に応じた出力信号に基づいて通電制御回路内のドラ
イバーを作動させ、所定方向の推力が発生するように上
記電機子コイル9群に適宜方向の通電を行うようになっ
ている。
【0006】
【従来技術の問題点】以上のような構成の多極多相型の
可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ1ー1に
よると、滑らかな推力リップル特性の可動マグネット形
リニア直流ブラシレスモータ1ー1を構成しようとする
と、磁極判別素子11は、電機子コイル9の推力の発生
に寄与する導体部5aと対向する位置に配設することが
望ましい。
【0007】しかしながら、電機子コイル9の推力の発
生に寄与する導体部5aの下面位置に磁極判別素子11
を配設するのが厄介なほか種々の欠点を伴うため、図7
に示すように電機子コイル9の上面に配設したプリント
配線基板8に磁極判別素子11を配設している。
【0008】このような位置に磁極判別素子11を配設
すると、当該リニア直流ブラシレスモータ1ー1に大き
な負荷がかかったり、電機子コイル9の通電切り換えを
頻繁に行うサーボ制御を行うと、電機子コイル9が発熱
する問題がある。
【0009】上記磁極判別素子11としては、ホールI
C、ホール素子、磁気抵抗素子等の適宜な磁電変換素子
を用いるが、このような素子は温度特性が悪いために、
電機子コイル9が発熱すると、その出力特性が悪化し、
サーボ制御に影響を与え、信頼性の高い高精度の可動マ
グネット形リニア直流ブラシレスモータ1−1を構成し
得なくなる。
【0010】電機子コイル9の発熱による悪影響を避け
るために、電機子コイル9から遠ざけて磁極判別素子1
1を配設すれば、界磁マグネット4の漏洩磁束を検出で
きなくなるため、電機子コイル9に近ずけて磁極判別素
子11を配設しなけらばならないことから、上記の欠点
を必然的に伴う欠点があった。
【0011】
【発明の目的】本発明の目的は、磁極判別素子11を電
機子コイル9に近ずけて配設した場合でも電機子コイル
9の発熱による悪影響を避けて、信頼性の高い高精度の
可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータを得るこ
とにある。
【0012】
【発明の目的を達成するための手段】かかる本発明の目
的は、ステータ電機子を配設したステータヨークにエア
ー供給通路を形成し、該エアー供給通路と連通するエア
ー噴出口を上記磁極判別素子と対向する面に形成するこ
とで達成できる。
【0013】
【作用】エアーコンプレッサーから送られてくるエアー
が図示しないエアー供給チューブを介してエアー供給通
路15内に強制的に圧送され、上記エアー供給通路15
と連通するエアー噴出口16からエアーが強制的に噴出
するので、エアー噴出口16と対向する位置に配設して
ある磁極判別素子11を冷やすことができ、電機子コイ
ル9の発熱による悪影響を回避できる。
【0014】
【発明の実施例】図1は、本発明の一実施例としての多
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の上面斜視図で、図2は同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をスライダ2の走
行方向から見た縦断面図で、図3はコアレスステータ電
機子10の斜視図で、図4は界磁マグネット4の斜視図
で、図5はエアーによる磁束判別素子11の冷却部を示
す部分拡大図である。以下、図1乃至図5を参照して、
本発明の一実施例としての可動マグネット形リニア直流
ブラシレスモータ1について説明していく。
【0015】内部を中空部5とし、一端部に開口端部1
3を持った縦断面ロ字状の中空ステータヨーク3は、界
磁マグネット4の磁路を閉じるために、予め磁性体によ
り他端部を閉じた中空部材で形成しているが、軽量化の
為には、側面部ステータヨーク3C,3Dのみを磁性体
で形成し、その上下両端の直動案内レール形成部3A,
3Bを重量の軽いアルミニウム等の他の材質のもので形
成してもよい。
【0016】上記中空ステータヨーク3は、その長手方
向の両端部が図示しない固定手段を用いて固定側に固定
される。
【0017】上記中空ステータヨーク3の上下両端部の
直動案内レール形成部3A,3Bそれぞれにその長手方
向に延びた直動案内レール6A,6Bを形成し、上記中
空ステータヨーク3の周囲に間隔を空けて設けた縦断面
ロ字状の中空スライダー2の上下両端部2A,2Bに取
り付けたカムフォロアブロック軸受7A,7Bを上記直
動案内レール6A,6Bにかませて、当該中空スライダ
ー2を直動案内レール6A,6Bに案内されてその長手
方向に移動自在に構成する。
【0018】上記中空ステータヨーク3の両側面部ステ
ータヨーク3C,3Dの外側は、絶縁処理され、図3
(図は図面の都合上、少ない数の電機子コイル9しか描
いていない)に示すように長板状のプリント配線基板8
面に空心型の電機子コイル9群を隣接配設して形成した
コアレスステータ電機子10を、当該電機子コイル9群
を内面にして適宜な手段で上記側面部ステータヨーク3
C,3D面に固定する。すなわち、コアレスステータ電
機子10のプリント配線基板8が、後記する界磁マグネ
ット4に対向するようにして、コアレスステータ電機子
10の保護を図っている。
【0019】電機子コイル9について説明すると、この
実施例における電機子コイル9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。
【0020】かかる空心型の電機子コイル8群は、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、スライダー2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9aと9aとの開角が、後記する界磁マグネット4の
スライダー2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。
【0021】尚、電機子コイル9において、スライダー
2の移動方向と平行な2つの導体部9bは、推力の発生
にあまり寄与しない導体部となっている。
【0022】また電機子コイル9は、上記推力の発生に
あまり寄与しない2つの導体部9bと導体部9bの外側
までの長さが、界磁マグネット4のその方向の幅とほぼ
等しい幅に形成されている。
【0023】プリント配線基板8には、電機子コイル9
群及び界磁マグネット4の磁極状態に応じて電機子コイ
ル9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11を配置し、電機子コイル9及び磁極
判別素子11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する。
【0024】上記磁極判別素子11としては、ホールI
C、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。
【0025】磁極判別素子11は、それぞれ電機子コイ
ル9の推力の発生に寄与する導体部5aを延長した位置
のプリント配線基板8の内面位置に当該電機子コイル9
と接触しないように配設し、後記界磁マグネット4のN
極,S極の漏洩磁束を検出できるようにする。
【0026】以上のような位置に磁極判別素子11を配
設する必要から、プリント配線基板8の縦方向の幅は、
電機子コイル9の幅よりも少し長めのものを用いる。
【0027】上記コアレスステータ電機子10と相対的
直線移動するスライダー2の内面には、スライダー2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個(Pは2以上の整
数)等間隔に隣接配置して形成した界磁マグネット4
(いま図は図面の都合上4極の界磁マグネット4を描い
ている)を接着剤などの適宜な手段を用いて固設する。
【0028】磁極判別素子11からの、上記界磁マグネ
ット4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9群に適
宜方向の通電を行う。
【0029】以上のような構成及び動作を伴う可動マグ
ネット形リニア直流ブラシレスモータ1では、図面の都
合上、図1においては小さく描いているが、ストローク
長さの長い可動マグネット形リニア直流ブラシレスモー
タ1を構成する場合は、実際には、電機子コイル9群等
の多数のリード端子12をリニア直流ブラシレスモータ
1の外部に導き出して外部の通電制御回路に接続しなけ
ればならない。その上更に、上記磁極判別素子11の電
源端子及び出力端子も電機子コイル9の数だけ必要にな
るから、これらのリード線12の数は非常に多くなる。
【0030】従来のように、これら多数のリード線12
を中空ステータヨーク3と中空スライダー2間の空隙を
利用して当該リニア直流ブラシレスモータ1の外部に引
き出そうとしても困難で、またスライダー2、界磁マグ
ネット4、コアレスステータ電機子10との接触もあ
り、リード線12の断線、絡まりなどトラブルを起こす
原因となる。
【0031】そこで本実施例では、この可動マグネット
形リニア直流ブラシレスモータ1において、電機子コイ
ル9群などのリード線12は、図2に示すように、プリ
ント配線基板8から引き出されるリード線12を、側面
部ステータヨーク3C,3Dに形成した通し孔14に通
して中空ステータヨーク3の中空部5に導いた後、中空
ステータヨーク3の一方の開口端部13から集中して引
き出し、図示しない通電制御回路側に接続している。
【0032】上記中空ステータヨーク3の両側面部ステ
ータヨーク3C,3Dの一方の端部には、図示しないエ
アーコンプレッサーからの供給エアーを導入するため
に、フレキシブルな図示しないエアー導入チューブに接
続されたエアー導入口17が形成されている。
【0033】このエアー導入口17は、側面部ステータ
ヨーク3C,3Dの他端部が閉じられているので当該側
面部ステータヨーク3C,3Dの長手方向に沿って他方
の端部近傍まで連通するエアー供給通路15へのエアー
の供給口となっている。
【0034】そして上記エアー供給通路15から外部へ
開口するエアー噴出口16を、図5に示すように上記磁
極判別素子11と対向する上記側面部ステータヨーク3
C,3D部位に磁極判別素子11の数だけ上記エアー供
給通路15と直交するように形成する。
【0035】以上の構成により、図示しないエアーコン
プレッサーを駆動すると、エアー供給通路15を通って
エアー噴出口16から噴き出たエアーによって磁極判別
素子11を直接冷却できる。
【0036】
【その他の実施例】上記実施例では、コアレス構造の可
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、有鉄心型のリニア直流ブラシレスモータにも
当然本発明は適用されることは言うまでもない。
【0037】
【発明の効果】本発明のリニア直流ブラシレスモータに
よれば、エアーコンプレッサーからのエアーが直接、磁
極判別素子を冷却するので、電機子コイルが発熱しても
磁極判別素子の出力特性に悪影響を与えないため、信頼
性の高い高精度リニア直流ブラシレスモータを得ること
ができる。
【0038】またエアー噴出口から出たエアーは、同時
に電機子コイルをも冷却するので、電機子コイルの発熱
も低減でき、焼損防止を図ることもできる。特に本発明
によると、ステータヨーク自体にエアー供給通路が穿設
してあるので、ステータヨーク内部を冷却用のエアーが
流通しステータヨーク自体が冷却される。このように、
電機子コイルの地板となっているステータヨークが冷却
されるので、電機子コイルは直接吹き付けられるエアー
のみならずステータヨークによっても発熱が抑えられ
る。すなわち、磁極判別素子の高熱化の原因となる電機
子コイルの発熱が極めて低く抑えられ、しかも磁極判別
素子に直接エアーを噴射するため、磁極判別素子は非常
に効率よく冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例として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の上面斜視図で
ある。
【図2】同実施例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をスライダの走行方向から見た
縦断面図である。
【図3】コアレスステータ電機子の斜視図である。
【図4】界磁マグネットの斜視図である。
【図5】エアーによる磁束判別素子の冷却部を示す部分
拡大図である。
【図6】従来の多極多相型リニア直流ブラシレスモータ
の主要部を示す上面斜視図である。
【図7】従来のリニアブラシレスモータのスライダーの
走行方向から見た縦断面図である。
【符号の説明】
1,1ー1 可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ
ータ 2,2ー1 スライダ− 2−1A マグネットヨーク 3,3−1 ステータヨーク 3A,3B 直動案内レール形成部 3C,3D 側面部ステータヨーク 4 界磁マグネット 5 中空部 6A,6B 直動案内レール 7A,7B カムフォロアブロック軸受 8 プリント配線基板 9 電機子コイル 9a 推力の発生に寄与する導体部 9b 推力の発生にあまり寄与しない導体部 10,10ー1 コアレスステータ電機子 11 磁極判別素子 12 リード線 13 開口端部 14 通し孔 15 エアー供給通路 16 エアー噴出口 17 エアー導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−229067(JP,A) 特開 平2−237459(JP,A) 特開 平1−152949(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステータ電機子に対し相対的に移動しN
    極,S極の磁極を有する界磁マグネットからなる移動子
    と、該界磁マグネットの磁極を検出して電機子コイルの
    通電切り換えを決定する磁極判別素子が配設してあるス
    テータ電機子とを含むリニア直流ブラシレスモータにお
    いて、上記ステータ電機子が配設してあるステータヨー
    に穿設してあるエアー供給通路と、該エアー供給通路
    と連通するとともに上記磁極判別素子と対向的に形成さ
    れているエアー噴出口を有することを特徴とするリニ
    ア直流ブラシレスモータ。
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