JPH03222670A - リニアモータ - Google Patents
リニアモータInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
を可動コイルが直線運動する形式のリニアモータに関す
る。
範囲内で物体の位置決めを行なうための駆動装置として
は1例えば、特公昭58−49100号および実開昭6
3−93783号公報に開示されているような可動コイ
ル形リニアモータが多用されている。このリニアモータ
は、厚さ方向に着磁した複数の永久磁石を着磁方向が異
なるように対向させて配置し。
角方向に運動する可動コイル組立体を配設した構造を有
する。
ークがなく、シかも空隙内で磁束が複数個の閉ループを
構成し、磁路の一部に磁束が集中しないようになってい
るので、長いストロークの全域に亘って−様な磁束密度
を発生させることができる。
。第10回においてlはヨークであり。
。2は永久磁石であり、W−さ方向に着磁し。
方向に配設して固着する。上記のように形成したヨーク
1を永久磁石2の異極が対向するように空隙3を介して
配設する。4は支持板であり。
に固着する。なお支持板4は前記ヨークlと同様の強磁
性材料によって形成することが好ましい。次に5はコイ
ルであり、前記空隙3における磁束と巻線方向が直交す
るような偏平の多相コイルによって形成する。すなわち
複数個のコイルを永久磁石2の配設方向に若干量宛ずら
せて配設し、磁極の方向を磁界検出素子等の手段を介し
て検出し、電流を流すべきコイルおよびその方向を切換
え得るように形成する。なお上記コイル5はホルダ(図
示せず)に一体に支持されて可動子を形成する。
巻線方向が永久磁石2による磁束と直交しているので、
コイル5はフレミングの左手の法則により、ヨーク1の
長手方向の駆動力を受けるから、コイル5を一体に支持
してなる可動子(図示せず)はヨーク1の長手方向に移
動する。
には前記と逆方向の駆動力が作用するから。
通電およびその電流の方向を選択することにより、可動
子を所定位置に移動させることができる。
は直方体状に形成されており、コイル5の移動方向と直
交する断面積が同一、すなわち厚さ寸法および幅寸法は
同一である。また複数個の永久磁石2.2間においては
間隙、接着剤の介在。
部におけるものより小となっている。そして永久磁石2
全体としての前記コイル5の移動方向の磁束分布は略円
弧状となっている。
子であるモータにおいては、常に回転子の磁束と電機子
起磁力の関係を垂直に保持するためには、適切な制御回
路によって、正弦波電機子電流の確立と正弦波のギャッ
プ磁束分布を形成することが必要であるとされている。
クは。
回転子の基準軸からの変位角には無関係なトルクが発生
する。すなわち上記変位角によるトルクリップルの発生
を防止できることになる。
限大に形成したものであり、上記の理論が当然に適用さ
れる。従って前記第10図に示す永久磁石2におけるコ
イル5の移動方向の磁束密度分布を正弦波状に形成すれ
ば、コイル5の移動位置によるトルクリップルを解消し
、リニアリティの優れたリニアモータを得ることができ
ることとなる。
2が前記のように形成されているため。
なり、トルクリップルが発生し、リニアリティを損なう
と共に9位置決め精度に悪影響を及ぼすという問題点が
ある。
アモータにおける推力リップルを低減するために。
成する内容の提案が記載されている。
出素子(磁電変換素子)を設けて、各コイルに流れる電
流の向きを反転させているため各コイルに電流の制御手
段を設ける必要がある。
は、構造が複雑になるという欠点がある。
(円弧状)を形成する構成としているが。
集中し易くなり、磁束密度のピーク値が低下すると共に
、磁束密度分布においてもピーク値近傍が先細りになる
ことが考えられる。更にこのようなリニアモータにおい
ては、コイルに正弦波電流を通電する旨記載しているが
2位置検出素子の出力が正弦波状の磁束分布の影響を受
けることにより、結果的にコイルに入力される電流が正
弦波電流になるのであり1本質的にはリニア直流制御方
式であることに変りはない。
クリップルの少ないリニアモータを提供することを目的
とする。
空隙を介して異極が対向するように配設し。
の配設方向に移動可能に設けると共に、前記多相コイル
に正弦波駆動電流を供給するための駆動回路を備えてな
るリニアモータにおいて、可動子の移動方向と直交する
面における永久磁石の断面積をAc>Ae(但し、Ac
:中間部における断面積、Ae:端部における断面積)
に形成する。という技術的手段を採用した。
るか1幅をWc>Weとするか、または両者を併用して
もよい。
布が正弦波状となり、コイルに正弦波電流を印加するこ
とにより、トルクリップルを大幅に低減することができ
る。
図において11はヘースであり、軟鋼のような強磁性材
料により平板状に形成する。12はセンターヨーク、1
3はサイドヨークであり。
すると共に、ベース11上に間隔を介して固着する。次
に14は永久磁石であり2例えば希土類系磁石により後
述するような形状寸法に形成し、センターヨーク12お
よびサイドヨーク13の夫々の対向面に、相隣る磁極の
極性が異なるように複数個を、空隙15を介して異極が
対向するように配設する。第1図において永久磁石14
の配設方向は紙面と直交する方向である。次に16は可
動子であり、キャリッジ17の下方にコイルフレーム1
8を固着し、コイルフレーム18が前記空隙15内にお
いて紙面と直交する方向に移動可能に設ける。このコイ
ルフレーム18は、推力リップルの発生を防止するため
、非磁性材料によって形成する。すなわち2例えばアル
ミニウム合金製の枠(絶縁性を付与するため表面はアル
マイト処理をしておく)の表面に樹脂(例えばガラス入
エポキシ樹脂)製の基板を装着し、この基板上に後述す
るコイル19を固着して形成する。なおコイルフレーム
18を磁性材料によって形成したり、あるいは可動子1
6の側にバックヨークが存在すると、永久磁石14の吸
着力によるアンバランスが発生し、推力リップルの発生
原因の一つとなる。19はコイルであり、偏平状に形成
すると共にコイルフレーム18の両面に設ける。
斜視図であり、同一部分は第1図と同一の参照符号で示
す。コイル19は例えば3相コイル(特開昭62−19
3543号公報参照)とし、各相はすべて直列接続する
と共に、各相間はY形接続とする。
用して、この多相コイルに正弦波状の駆動電流を供給す
るのであるが、相数が多くなる程力率が低下するため、
入力電流を増加する必要があるので12相または3相の
通電方式を採用するのが望ましい。すなわち本発明のリ
ニアモータは後述するような特定形状の永久磁石を有す
る磁気回路と、2相または3相の正弦波電流出力型の駆
動回路とを組合せた構成とすることが望ましい。
イル19との位置関係を示す要部側面図であり、同一部
分は前記第1図および第2図と同一の参照符号で示す。
ッチ2mの1/6の幅で紙面に平行な面内で巻かれてい
る3個の偏平コイルL u + 、 L Wl、
L v +をコイル幅だけずらせて配置した(相互の偏
平コイルの中央部は重ならない)コイル19a、および
このコイル19aと同様に構成されたコイル19b、1
9cを有している。また可動子16には、3個の位置検
出素子20が、コイルピッチlc (前記磁極ピッチ
2mと等しい)の1/6の間隔11を置いて設けられて
いる。これらの位置検出素子20は、偏平コイルLu1
.Lw++ Lv+に対して夫々間隔l′宛オフセッ
トされているが、このオフセット状態は電気的に処理で
きるので、実用上は全く問題とならない。そして駆動回
路(図示せず)によって120°位置のずれた3相電流
波形を作り、これを前記偏平コイルLug、 Lwl
、 Lv+に供給する(第3図における矢印は電流の
向きを示す)ことにより、可動子16が連続して移動す
る。なお3相の場合、理論的には位置検出素子20の間
隔11は、コイルピッチI!c (磁極ピッチl鵬と
等しい)の173に設定されるが、第3図に示す例にお
いては、実装上の理由により上記のように設定している
。すなわち、前記偏平コイルL u!+Lw1. L
vl等は1通電方向を逆転させることにより、180°
のn(nは正の整数)倍毎の任意の位置に配置できるた
めである。
(図示せず)とによって通電すべき偏平コイルおよび電
流の方向を切換若しくは選択しているが2位置検出素子
20としては、ホール素子のような公知のものを使用す
ることができる。なお制御回路も通常の永久磁石を界磁
として使用する1例えば同期式ACサーボモータにおけ
るものと同様の構成でよい。
を6連弐とした場合でも、3個の位置検出素子20を使
用して位置検出をすることができる。従って供給される
電流は、単相または3相の正弦波電流が使用され、その
同期化手段としてホール素子の正(負)から負(正)に
反転する(ゼロクロス)タイミングのみをイ吏用してい
る。
、−の1/4の間隔で位置検出素子20を可動子16に
設け、駆動回路で90°位置のずれた2相電流波形を作
り、これをコイルに供給すればよい。
示す斜視図であり、コイルフレーム18の移動方向(矢
印A)に複数個配設するのであるが、上記移動方向と平
行な断面の形状を略台形状に形成する。すなわち上記移
動方向の端部における厚さを6.5+nm、中間部にお
ける厚さを10mmに形成する。なお永久磁石14は厚
さ方向、すなわち上下方向に着磁する。
可動子16の移動方向、すなわちストロークと磁束密度
との関係を測定した。第5図はこの結果を示す図であり
、◇印にて示すaは実施例に対応するものであり、Δ印
にて示すbの正弦波と極めて近似した曲線であると認め
られる。なお口中にて示すCは従来の構成であり、永久
磁石を幅50mm、長さ30mm、厚さ10IIl11
の直方体状に形成したものである。第5図から明らかな
ように。
波とは著しく形状が異なる。従ってトルクリップルが大
きく、リニアリティが低く現われる。
が大幅に低減し、優れたりニアリティを示すごとを確認
した。
法を示す平面図であり、幅寸法を端部において26mn
+、中間部において50+nmに形成し両側縁部の輪郭
を正弦波状に形成する。なお厚さ寸法は10n+nとし
、前記同様に厚さ方向に着磁してリニアモータを構成し
た。矢印六方向の磁束密度分布を測定したところ2第5
図に示すaと同様の正弦波状となることが認められた。
す端面図であり、同一部分は前記第4図および第6図と
同一の参照符号で示す。第7図および第8図において、
永久磁石14の寸法は1幅50mm、長さ30m、最大
厚さ10mmに形成し。
凸円弧状に形成し、第8図に示すものは。
る。
したリニアモータにおけるストロークと磁束密度との関
係を示す図であり、前記第5図と対応する。第9図にお
いて曲線a、clは各々第4図および第8図に示す永久
磁石14を使用したリニアモータにおけるものである。
束密度のピーク値が低いと共に、ピーク値近傍が先細り
した三角波状の曲線となっており、特性が低く現われる
。また第8図に示す永久磁石14の凹部の円弧の半径を
大にすると、磁束密度のピーク値が更に低下する。なお
第7図に示す永久磁石14を使用した場合には、磁束密
度分布が略正弦波曲線状になるが、ピーク値近傍が、第
9図に示す曲線aよりもやや拡がった形状になると推定
される。
合には、第4図および第6図に示すように。
おける永久磁石14の端部表面輪郭を斜直線とすること
が好ましい。
リニアモータにおけるトルクリップルを大幅に低減させ
ることができ、リニアリティおよび信頼性を大幅に向上
させ得るという効果がある。
Claims (3)
- (1)相隣る磁極の極性が異なるように複数個の永久磁
石を、空隙を介して異極が対向するように配設し、この
空隙内に多相コイルからなる可動子を前記永久磁石の配
設方向に移動可能に設けると共に、前記多相コイルに正
弦波駆動電流を供給するための駆動回路を備えてなるリ
ニアモータにおいて、可動子の移動方向と直交する面に
おける永久磁石の断面積をAc>Ae(但し、Ac:中
間部における断面積、Ae:端部における断面積)に形
成したことを特徴とするリニアモータ。 - (2)永久磁石の厚さをtc>te(但し、tc:中間
部における厚さ、te:端部における厚さ)に形成した
請求項(1)記載のリニアモータ。 - (3)永久磁石の幅をWc>We(但し、Wc:中間部
における幅、We:端部における幅)に形成した請求項
(1)若しくは(2)記載のリニアモータ。
Priority Applications (1)
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Related Child Applications (1)
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ID=26557503
Family Applications (1)
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JP2300464A Expired - Lifetime JP2642240B2 (ja) | 1989-11-07 | 1990-11-06 | リニアモータ |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5808381A (en) * | 1994-08-09 | 1998-09-15 | Hitachi Metals, Ltd. | Linear motor |
JP2003534761A (ja) * | 2000-05-23 | 2003-11-18 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 変位装置 |
WO2009057442A1 (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Thk Co., Ltd. | リニアモータ及びリニアモータシステム |
JPWO2021153017A1 (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62193543A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-25 | Hitachi Ltd | 可動コイル形リニアモ−タ |
JPS6393783U (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-17 |
-
1990
- 1990-11-06 JP JP2300464A patent/JP2642240B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021153017A1 (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | ソニーグループ株式会社 | リニアアクチュエーター、交換レンズ及び撮像装置 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2642240B2 (ja) | 1997-08-20 |
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