JPH01308160A

JPH01308160A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH01308160A
Application number: JP13434788A
Authority: JP
Inventors: Sadayoshi Hibino; 日々野　定良; Isao Suzuki; 功鈴木; Ayanori Ishibashi; 石橋　文徳; Shigeo Kusunoki; 楠　成夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1989-12-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、リニアモータに係り、特に大きなストローク
で動作可能なリニアモータに関する。

（従来の技術）従来、この種のリニアモータは例えば特開昭８２−２３
８３５４号公報が知られている。

この装置は、第７図及び第８図に示すように平板状の厚
さ方向に着磁した永久磁石を２個配置し、第一の平板状
の永久磁石１は外側をＮ極に、内側をＳ極に着磁し、第
二の平板状の永久磁石２は反対に外側をＳ極に内側をＮ
極に着磁し、その２個の平板状の磁石を並列に並べて内
側を磁性体に固定して固定ヨーク３とし、上記第一およ
び第二の永久磁石の外方に一定の空隙をもって配置され
たコイル４をもちそのコイル４と鎖交する磁束を通すた
めの移動ヨーク５から構成されている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記従来の装置では、第８図に示したように、
磁極に対し、移動ヨークか一方向のみに配置されるので
、固定磁石に吸引され空隙を小さくする方向に大きな力
がかかることになり、リニアモータとして有効に働く。

すなわち、平板状の磁石の長さ方向の推力に対しては、
移動ヨークを直角方向に大きな力で引きつけることにな
る。

これは、構造上移動ヨークの重量か増したことと同じこ
とで、移動部の構造を強くする必要かあり、又これを移
動させるための摩擦力も増すことになり摺動部の寿命に
対しても悪影響をもたらす。

さらに、構造上平板上の磁石を２個並列に使用するため
、製造面、材料面においてもコストが高くなる欠点があ
った。

そこで、本発明の目的は、簡単な構成で磁石による吸収
力の影響の少ない、しかも材料も少ない安価な小形で軽
量にすることの可能なリニアモータを提供するものであ
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）したがって、上記目的を達成するために、本発明におい
ては、平板状の板１］方向の一端をＮ極に、その反対側
をＳ極に着磁した永久磁石と、その磁極の両端面に対面
して一定の空隙をもって配置されたコイルを有し、その
コイルと鎖交する磁束を通すための磁性材料からなる磁
路を有するヨークからなり、磁極に対面して配置された
コイルに流れる電流の向きが反対の巻回方向になるよう
にして構成したリニアモータ及び、固定ヨークの両側面に一定間隔て複数の溝を設け、その
両側面に配列されたコイルが常に一定方向に電流か流れ
るように溝と両側面にコイルを巻回し、上記両側面に対
向して一定の空隙をもって配置された磁石を有する磁気
回路を構成する移動ヨークとから成るリニアモータを提
供する。

（作用）このように構成されたものにおいては、永久磁石の磁極
の両端部に一定の空隙で配置された磁路に対してはその
吸引力はそれぞれ反対方向となり、その合成力は差の方
向となり、空隙寸法が同一であればプラスマイナスＯと
なり吸引力による摩擦力が増大かなくなる。又、磁極の
両端部に一定の空隙で配置されたコイルに直流電流を流
すことにより、「フレミングの左手の法則」に従って、
平板状或いは角柱状の永久磁石の長さ方向に移動ヨーク
に推力か発生し移動することになる。そして、その方向
はコイルに流れる電流の向ぎを変えることにより、反対
方向に推力を発生し、その大きさは電流の大きさＩ　（
Ａ）に比例する。このように電流の向き大きさを変える
ことにより、移動ヨークの速さ、方向を制御でき、又、
通電を開閉することにより移動距離、位置決め制御を行
なえる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。　第１図は本発明の一実施例を示す概要構成図、第
２図は第１図のＡ−Ａ部の断面図である。

第１図において、６は平板状の永久磁石で、非磁性材料
から成る固定用ベース７に固定されている。平板状の永
久磁石６は、その板巾方向の両端部の一方をＮ極に着磁
し、他方をＳ極に着磁して＝　５− ある。　次に、リニアモータの移動体は磁性材料（例え
ば鉄）から成る移動ヨーク８と、コイル９゜１０で構成
され、この移動体は固定用ベース７に対し、摺動可能な
構成となっている。移動ヨーク８は、固定用ベース７に
固定された平板状の永久磁石６に対してその両端部に一
定の空隙（第２図参照）を保って、対面して配置されて
いる。コイル９．１０は、永久磁石６のＮ極、Ｓ極に対
面する移動ヨーク８にそれぞれ絶縁された導体が巻回さ
れている。

次に、本実施例の動作について説明する。

第２図の点線に示すように、磁束Φは、平板状の永久磁
石６のＮ極から空隙部を通り、移動ヨーク８に巻回され
たコイル９と鎖交し、移動ヨーク８を通り、反対側に巻
回されたコイル１０と鎖交し、永久磁石６のＳ極に入り
、磁束Φの閉ループを形成している。この磁束Φの閉ル
ープは、リニアモータの動作方向と直交して形成されて
いる。このリニアモータは、永久磁石６の磁束Φと、Ｎ
極と対面したコイル９とは直交しており、そのコイル９
の電流の向きは第２図に示すように時計方向にＩ　（Ａ
）　、コイルの巻回数をＮとする。

次に、反対側のＳ極と対面したコイル１０は、磁束ｑ）
と直交しており、そのコイル１０の電流の向きは第２図
に示すように、反時計方向にＩ（Ａ）、コイルの巻回数
をＮとする。又、この磁束Φのコイル部９，１０と直交
する磁束密度をＢ　（Ｔ）とすると、それぞれのコイル
には「フレミンクの左手の法則」に従って、Ｆ＝Ｂ−１
−Ｎ−Ｌ（Ｎ）なる力が発生ずる。なお、Ｌは、磁束と
鎖交するコイル部の長さ（ｍ）である。このとき、力の
方向は「フレミング左手の法則」に従い、第２図の場合
紙面から紙面の裏側への方向に力を発生し移動体を構成
している移動ヨーク８及びコイル９，１０は一定方向に
直線動作する。この移動方向を反転させるには、コイル
９，１０に流す電流の方向を逆方向とすればよい。又、
リニアモータの移動速度はコイルに流す電流Ｉの大きさ
を変えればよく、さらに、位置決め制御をするには、位
置横用センサ（図示せず）を例加しサーボ系を構成し、
電流を制御すればよい。

次に、本発明の他の実施例について図面を参照して説明
する。

第３図は、本発明の他の実施例を示す概念図、第４図は
、磁性材料からなる固定ヨーク、第５図は、第よ図のＡ
・　−Ａ・部の断面図である。

第３図で、１１は角柱状で磁性材料からなる固定ヨーク
であり、固定ヨーク１１の両側面には一定間隔で複数個
の溝１．４　、　ｌ　５が交互に配列されている。

（詳細第４図参照）さらに、固定ヨーク１１の側面１２
と溝１４にはコイル１６、側面１３と溝１５にはコイル
１７がそれぞれ交互に巻回され、その両側面に対向して
一定の空隙で配列された永久磁石１８　、１９は第５図
で示すように、一定方向の磁気回路を構成するようにＮ
極、Ｓ極か配列され、磁性材料からなる移動ヨーク２０
と共に移動体を構成している。

次に、本実施例の動作について説明する。

第５図に示すように、磁束Φは移動ヨーク２０の端部に
固定された永久磁石１８．１９のＮ極から発生する。永
久磁石１８のＮ極から空隙部を通り、固定ヨ一り１１の
コイル１６と鎖交し、固定ヨーク］１を通り反対側に巻
回されたコイル１７と鎖交し、さらに空隙部を経て永久
磁石１９のＳ極へ、さらに、永久磁石１９のＮ極から移
動ヨーク２０を通って永久磁石１８のＳ極に入り、磁束
Φの閉ループＣを形成している。

この磁束Φの閉ループＣはリニアＤＣモータの動作方向
と直交して形成されている。

このリニアＤＣモータの磁束Φの磁束密度をＢ（Ｔ）と
し、磁束Φの通る部分に鎖交しているコイル１．６　、
　ｌ　７の電流をＩ（Ａ）（但し電流の向きは第５図に
示すように同じ方向にする。）とし、巻回数をＮとする
と、それぞれの空隙部のコイル１６．１．７と永久磁石
１８　、　＋−９には「フレミングの左手の法則」に従
って、Ｆ＝Ｂ−Ｉ−Ｎ−Ｌ（Ｎ）になる力が発生ずる。

Ｌは磁束と鎖交するコイル部の長さ（ｍ）である。この
ときの力の方向は「フレミングの左手の法則」に従い、
第３図の場合紙面の裏側から紙面の表側方向に力を発生
し、移動体を構成している移動ヨーク２０及び永久磁石
１８．１９か一定方向に直線動作する。移動方向を反転
させるには、コ。

イル１Ｇ、１７に流す電流の方向を逆にすれば良い。

又、リニアＤＣモータの移動速度は、コイルに流す電流
Ｉの大きさを変えれば良く、又、位置決め制御をするに
は、位置検出センサーを付加し、サーボ系を構成し電流
印加を制御すればよい。

さらに、第６図に他の実施例を示す。移動ヨーク２０の
中央に永久磁石２２を配置した構成であり、永久磁石が
１個で良く、作用・効果は同様である。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、磁束の閉ループを
モータの動作方向と直交すれ方向に形成されるように磁
気回路が構成されているため、リニアモータの動作の全
範囲にわたってコイルに対する磁束の向きは常に一定で
あり、又、空隙部も一定の大きさであるため原理的にト
ルクリップルが小さく制御しやすく、さらに、永久磁石
が移動磁石形であるため、移動距離に相当する長さ分の
永久磁石は必要でない。

又、永久磁石の磁極に対面している移動ヨーク−１０＝に磁石の吸引力を受けることになるか、本発明のリニア
モータはその吸引力が左右それぞれ反対方向となるので
、差引きする方向に働くため合成力としては原理的には
０となり、強固な構造にする必要もなくなる。そして、
この吸引力が０になることにより、リニアモータの推力
をさまたげることなく効率のよいリニアモータが得られ
る。　さらに、移動距離に相当する長さ分のコイルは、
長さ方向に分割し、磁束に鎖交するコイルにのみ電流を
流すことにより、銅損を抑制できる。又、可動コイル式
リニアモータとなるので、磁束を通ず磁路が小さくなり
、小形化・軽量化を実現でき安価なリニアモータが得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概要構成図、第２図は
第１図のＡ−Ａ部の断面図、第３図、第図６図は本発明の他の実施例を示す概要構成ず、第４図は
第３図に示した固定ヨークの詳細図、第５図は第３図の
Ａ・　−Ａ・部の断面図、第７図は従来のリニアモータ
を示す構造断面図、第８図は第７図のＢ−Ｂ部所面図で
ある。１．７．８．１８．１９．２２・・・永久磁石２・・・
ベース、　　　３．９．２０・・・移動ヨーク４．５．
１６．１７・・・コイル１０．１１・・・固定ヨーク１２．１３・・・側面１４．１５・・・溝代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　　　第　　子　　丸　　健第１図第２図第３図第４図第５図第７図、佇第４図第８図

Claims

【特許請求の範囲】１、長手方向の一端部をＮ極、他端部をＳ極に着磁した
永久磁石と、この永久磁石の両端部に対向して所定の間
隙を介して配置したコイルと、このコイルと鎖交する磁
束を通す磁性材料から成るヨークとを具備し、前記コイ
ルに流れる電流の向きが互いに反対の巻回方向を形成す
ることを特徴とするリニアモータ。２、両面に複数個の溝を一定間隔に設けた磁性材料から
なる固定ヨークと、一定方向に電流が流れるように前記
固定ヨーク及びその側面に巻回されるコイルと、前記固
定ヨークの両側面に対向して一定の空隙をもって配置さ
れた磁石を有し、磁気回路を構成するよう、磁性材料か
らなる移動ヨークとから構成したことを特徴とするリニ
アモータ。