JPH03265459A - リニア直流モータ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばカーテン、縁帳、引戸式扉などの開閉
駆動装置として用いるリニア直流モータに関する。

〔従来の技術〕

頭記したカーテン、纒帳、引戸式扉などの開閉駆動装置
として、レールケース内にリニアモータを組み込み、該
リニアモータの電磁推力で可動子に吊り丁げたカーテン
などを直接駆動して開閉操作するようにしたものが同じ
出願人より例えば特願昭６３−１２７９２８として既に
提案されている。

かかるリニアモータ式のカーテン開閉駆動装置は、カー
テンに取付けた索条を回転モータで巻取り、繰り出しし
て開閉する在来の駆動装置と比べて、機構が簡単、かつ
小型コンパクトに構成できる他、運転に伴う振動、騒音
、および故障も少ないなどの利点を有している。

一方、リニアモータとしては、第１７図に示す可動コイ
ル形リニア直流モータ、および第１８図に示す可動界磁
形リニア同期モータなどが知られている。まず第１７図
において、ｌは固定子、２は可動子である。ここで、固
定子１は、走行レールとケースを兼ねたチャンネル状の
レールケース３の内部に、可動子２の移動経路に沿って
定ピツチｐに界磁永久磁石４が交互に逆極性となるよう
に配列されている。一方、可動子２は、レールケース３
にガイドされる走行車輪５付きの移動台車６に、固定子
側の界磁永久磁石４と空隙を隔てて対向する電機子コイ
ル７（図示例は電機子コイル数が３個であり、その極ピ
ッチは（２／３）ｐに設定されている）、電機子ヨーク
としてのバックプレート８゜および磁極検出用のホール
素子９を搭載したものである。

かかる構成で、ホール素子９により可動子側の各電機子
コイル７と固定子側の界磁永久磁石４との相対位置を検
出し、この位置検出信号を基に図示してない制御回路で
各電機子コイル７０通電制御を行うことにより、電機子
コイル７と永久磁石４との間に電磁推力が働いて可動子
２が指定された方向に移動する。

一方、第１８図に示す可動界磁形リニア同期モータは、
第１７図における永久磁石４と電機子コイル７を逆に配
置したもので、固定子１におけるレールケース３の内面
には可動子２の移動経路に沿って多数の電機子コイル７
（極ピツチ＜２／３）　ｐ　）を配列し、可動子２の移
動台車６には界磁永久磁石４（図示例は永久磁石が２個
、極ピッチｐ）を搭載している。なお、電機子コイル７
は３個のコイルを１組として３相電源（Ｕ、Ｖ、Ｗ）よ
り給電を行うように結線されている。

かかる構成で、固定子側の電機子コイル７に３相交流を
給電すると可動子の走行方向に沿った移動磁界が発生し
、界磁永久磁石４を搭載した可動子２は移動磁界との間
の電磁推力により移動する。

なお、電機子コイル７に加える３相交流の相順を変える
ことにより移動磁界、したがって可動子２の移動方向が
切り変わり、また３相交流の周波数を変えることにより
可動子の移動速度が可変制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第１７図の可動コイル形リニア直流モータで
は、可動子２の移動経路全域に亙って界磁永久磁石４を
配列しなければならない、しかも、可動子２に働く電磁
推力は電機子コイル７と鎖交する磁束密度、すなわち界
磁永久磁石４から出る磁束量に比例するので、大きな電
磁推力を得るにはエネルギ積の大きな永久磁石１例えば
高価な希土類系の永久磁石を使用する必要があり、かつ
該永久磁石を可動子２の移動経路全域に亙って配列する
ためにリニアモータのコストが非常に高くなる。

一方、第１８図の可動界磁形リニア同期モータでは、第
１７図と比べて界磁永久磁石４の使用量が少なくて済む
利点がある反面、可動子２の移動経路全域に亙り移動磁
界を形成するように電機子コイルに電力を供給する必要
があり、このために電力消費量が増してランニングコス
トが嵩む、さらにモータの速度制御を行うには、電機子
コイル７を電力を供給する電源として高価な周波数可変
形インバータ電源が必要である。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、先記
した可動界磁形リニア直流モータを対象に、可動子の走
行移動に対応して常に可動子の界磁永久磁石と対向する
電機子コイルにのみ電力を供給して運転できるようにし
た省エネルギー指向のリニア直流モータ、およびその速
度制御系を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明のリニア直流モータ
は、可動子の移動経路に沿って固定子側に敷設した直流
電源の給電レール、および各電機子コイルと個々に対応
接続して配列した整流子と、前記給電レール、整流子と
それぞれ摺動し合うように可動子に配備した集電ブラシ
、および配電ブラシとからなる配電機構を備え、該配電
機構を通じて電機子コイルへの電力供給を行うよう構成
するものとする。

また、前記構成のリニア直流モータについて、各部の構
成を次記のように具体化して実施することができる。

給電レール、整流子をフレキシブル・プリント配線板に
パターン形成するとともに、該プリント配線板に電機子
コイル、および電機子コイルのバックプレートを装着し
た固定子組立体をチャンネル状のレールケース内に組み
込む。

コ字形に屈曲した導電性ばね片の中央部を可動子に固定
し、可動子より側方に張り出した前記ばね片の左右辺部
をそれぞれ集電ブラシ、配電ブラシとして固定子側の給
電レール、整流子に対向させる。

集電ブラシ、配電ブラシ、およびこれらの間を接続する
導体パターンを一枚のプリント配線板上に形成して可動
子に取付ける。

界磁永久磁石と結合したヨーク板の端部を円弧端面と成
して移動台車より前後に突き出し、核部を磁気式連結部
として複数基の可動子を連結走行させる。

バックプレートの側縁一部を切り起こして弾性支持片を
成形し、チャンネル状レールケース側に形成した嵌合溝
内に前記弾性支持片を圧入してバックプレートをレール
ケース内の所定位置に保持させる。

電機子コイルをフレキシブル・プリント配線板の中央部
に装着し、かつ該プリント配線板の両すイド部を電機子
コイルの側方へ折り曲げてチャンネル状レールケース内
に岨ろ込む。

一方、リニア直流モータの速度制御を行うために、本発
明では、可動子の移動経路に沿って固定子側に敷設した
櫛歯状のＦ　Ｃ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｇｅｎｅｒａｔ
ａｒ）導体パターン、および可動子に搭載して前記ＦＧ
導体パターンに摺動する信号取出用のＦＧブラシを含む
移動速度検出手段を備え、該移動速度検出手段の出力を
速度フィードバック信号として速度設定値と比較してリ
ニアモータの供給電圧を制御する移動速度制御系を備え
るものとする。

また、前記の速度制御系における移動速度検出手段とし
て、可動子の移動経路に沿って固定子側に敷設したＦＧ
パターン、および可動子に搭載して前記ＦＧパターンを
光学的に検出する反射型フォトインタラプタとを含む移
動速度検出手段を採用して実施することもできる。

〔作用〕

上記構成のリニア直流モータにおいては、直流電源と固
定子側の電機子コイルとの間に、給電し一ル、可動子に
搭載した集電ブラシ、配電ブラシおよび該配電ブラシと
接触する整流子を経由して界磁永久磁石と対向し合う電
機子コイルにのみ励磁電流を流すループ状の通電回路が
形成される。

ここで、界磁永久磁石と電機子コイルとの間に働く電磁
推力で可動子が移動すると、この移動に連れて前記の通
電回路が可動子の移動方向へ逐次位置を変えて行く、つ
まり、可動子の移動位置に対応して常に界磁永久磁石と
対向し合う電機子コイルのみに電力を供給しながら可動
子が走行することになり、この走行過程で可動子の前後
域に並ぶ電機子コイルには該電機子コイルの整流子片に
可動子の配電ブラシが接触してないので電流が流れない
、これにより、電機子コイルでの不要な電力消費を抑え
て高いモータ効率が得られる。なお、電源の極性を切換
え制御すれば、可動子は反転移動する。

また、可動子例のヨークは界磁永久磁石により磁化され
ており、そのヨーク端面には界磁永久磁石に対応した磁
極が現れる。したがって同じレールケース内で複数台の
可動子を前後に連結して推力の増強を図る場合でも、可
動子の相互間で前後に突き出したヨークの端面同士を突
き合わせることによりヨーク端面の間に働く磁気吸引力
で可動子が相互連結し合う、この場合にヨークの端面を
円弧状に形成しておくことにより、可動子の走行経路が
湾曲している場合でも可動子相互間の磁気的な連結点が
円弧端面上を移動するので常に安定した連結状態を保持
できる。

さらに、固定子側のバックプレートに形成した弾性支持
片をチャンネル状レールケース側の嵌合溝に圧入するこ
とで、バックプレートが所定の組立位置に安定支持され
る。また、電機子コイルを装着したプリント配線板の両
サイドを電機子コイルの側方へ折り曲げておくことによ
り、チャンネル状レールケース内への組み込みの際に電
機子コイルが不用意にレールと直接擦り合って損傷を受
けるおそれがなくなる。

一方、固定子側に敷設したＦＧ導体パターンと可動子に
搭載したＦＧブラシ、ないし固定子側に敷設したＦＧパ
ターンと可動子に搭載した反射形フｔトインタラブタと
を組合わせ、これにＦＧ電源、抵抗、速度検出器（Ｆ／
Ｖコンバータ）を付設して移動速度検出部を構成するこ
とにより、該移動速度検出部から可動子移動速度に対応
した信号が出力される。したがって速度検出器の出力を
速度フィードバック信号として速度設定値と比較してリ
ニアモータの供給電圧を制御することにより、可動子を
速度設定値に対応した所定速度で走行制御でき、さらに
速度設定値を変更することにより可動子の走行速度を可
変調節することも可能である。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

なお、各実施例において第１７図、第１８図に対応する
同一部材には同じ符号が付しである。

実施例１： 第１図ないし第３図は本発明の請求項１．２に対応する
実施例を示すものである。

図において、固定子１．可動子２の基本的な構成は第１
８図で述べた可動界磁形リニア同期モータと同様であり
、レールケース３の内部には可動子移動経路に沿って配
列した複数個の電機子コイル７（コイルの巻回方向は同
一）が組み込まれ、さらにレールケース３にガイドされ
てその内部を走行する可動子２の移動台車６には前記の
電機子コイル７に間隙を隔てて対向する互いに逆極性に
着磁した一対の界磁永久磁石４が搭載されている。

なお、永久磁石４の極ピッチｐに対して電機子コイル７
の極ピッチは（２／３）ｐに設定しである。

また、前記構成の各部についてさらに詳しく述べると、
固定子１．可動子２を組み込んだレールケース３は下面
を開放した断面略コ字形を成したチャンネル状ケースで
あり、固定子側の電機子コイル７はケース内の天井面に
電機子ヨークとしてのバックプレート１０．および詳細
を後記するフレキシブル・プリント配線板１１を介して
接着剤で固定装着されている。これに対して可動子２は
、界磁永久磁石４のヨークを兼ねた移動台車６が、第２
図に明示されているようにその左右側面に形成したガイ
ド溝６ａをレールケース３の下部開口面に突出したガイ
ド突起３ａに嵌合して移動可能にガイド支持されおり、
この移動台車上に磁極面を電機子コイル７に向けた界磁
永久磁石４を装備している。一方、レールケース３の内
周壁面上でコ字形に屈曲して電機子コイル７とバックプ
レート１０との間に介挿、敷設した前記フレキシブル・
プリント配線板１１の左側面域には、電機子コイル７の
配列に対応して各電機子コイルと個々に接続して並ぶ整
流子１２が、また右側面域には電源に接続した給電レー
ル１３が銅箔の導体パターンとして可動子２の移動経路
に沿ってエツチング形成されている。

さらに前記の整流子１２．および給電レール１３に対向
して可動子２の移動台車６の左右両側には各界磁永久磁
石４に対応した配電ブラシ１４．集電ブラシ１５が取付
けてあり、かつ配電ブラシ１４と集電ブラシ１５との間
が接続導体１６で相互接続されており、これらで電機子
コイル７に対する配電機構を構成している。

また、前記の配電機構を含めた電機子コイル７と直流電
源との間の給電回路の模式展開図を第３図に示す、なお
、図中における符号１７は直流電源、１８は電源１７と
給電レール１３との間に接続した極性切換スイッチ、１
９は整流子１２と各電機子コイル７の一方端子の間、お
よび電機子コイル７の他方端子の間を相互接続するよう
にフレキシブル・プリント配線板１１　（第２図参照）
に形成した導体パターンである。

第３図において、極性切換スイッチ１８を図示の位置に
投入すると、電源１７と電機子コイル７との間にはスィ
ッチ１８→給電線レール１３→集電ブラシ１５→接続導
体１６→配電ブラシ１４→整流子１２→電機子コイル７
→整流子１２→配電ブラシ１４→接続導体１６→集電ブ
ラシ１５→給電レール１３→スイッチ１８を経て電源１
７に戻るループ状の通電回路が形成されてここに電流Ｉ
が流れる。なお、電機子コイル７に付した矢印は電流１
の方向を表している。これにより電機子コイル７が作る
磁界の磁極と界磁永久磁石４の磁極との間に吸引１反発
の電磁推力が働き、可動子２は電源１７の極性に対応し
た方向に走行移動する。また、可動子２が移動すると、
この移動に従動して配電ブラシ１４と整流子１４との接
触位置が逐次切り替わり、同時に電機子コイル７の通電
状態も変化してコイル側の磁極位置も移り変わる。した
がって可動子２に働く電磁推力が途絶えることがなく連
続走行する。しかも、第３図の模式展開図から明らかな
ように、可動子２の移動経路に沿って配列した各電機子
イル７のうち、電源１７から給電される電機子コイルは
常に可動子２の界磁永久磁石４と対向位置する電機子コ
イルのみに限られ、それ以外の電機子コイルに接続した
整流子片には配電ブラシ１４が接触していないので励磁
電流が流れることはない。

なお、電源１７の極性をスイッチ１８で切換えることに
より可動子２の走行方向が反転する。また、電１１１７
の出力電圧を可変制御することにより電機子コイル７を
流れる通電電流の大きさが変わり、これに伴って可動子
２の移動速度が変化する。

実施例２： 第４図、第５図は本発明の請求項３に対応する実施例を
示すものであり、前記した実施例１における独立部品の
配電ブラシ１４．集電ブラシ１５に代えて、一体形の配
電、集電ブラシが可動子２に搭載されている。ここで、
符号２０で示すブラシ体は全体形状がコ字形になる導電
ばね材で作られており、かつその中央道から左右に屈曲
した各辺を先細り形状にして配電ブラシ２０ａ、集電ブ
ラシ２０ｂのシューとなし、さらに中央道にはブラシ体
２０と一体にモールド成形した樹脂製の取付座２１が設
けである。そして、前記取付座２１を可動子２に搭載し
た界磁永久磁石４の間の隙間に圧入して固定する。

かかる構造では、可動子２から左右側方に張出した配電
ブラシ２０ａ１集電ブラシ２０ｂがそれぞれ整流子１２
．給電レール１３（第２図参照）と摺動し合・つ。

かかる一体形ブラシ体２０を採用することにより、実施
例１でのべた配電、集電ブラシの構造と比べて部品点数
を削減して構造の簡略化が図れるほか、ブラシが摩耗し
た際の部品交換も簡単に行える。

また、特にブラシの幅を先端に向けて先細り形状とした
ことにより撓み性が高く、チャタリングの発生なしに給
電レール、整流子との間で滑らかに摺動できる。

実施例３： 第６図ないし第１０図は、実施例１におりる可動子２の
構造を改良した本発明の請求項４．５に対応する実施例
を示すものである８図において、フレキシブル・プリン
ト配線板２２には、第２図における配電ブラシ１４．集
電ブラシ１５に相応する配電ブラシ２０ａ、子種と一極
の集電ブラシ２０ｂ、および配電ブラシ２０ａと集電ブ
ラシ２０ｂとの間を相互接続する銅箔の導電パターン２
３が形成されており、該プリント配線板２２はコ字形に
折り曲げて移動台車６に装備した界磁永久磁石ホルダ２
４に被着されている。なお、前記ホルダ２４ば界磁永久
磁石（図示せず）の位置決め用仕切枠２４ａを有し、止
め具２５を介して移動台車６に固定されている。そして
、前記のブラシが摩耗して部品を交換する場合には前記
止め具２５を外してプリント配線板２２とホルダ２４と
を一緒に新品なものと交換する。なお、第８図に符号２
Ｇで表した独立のブラシは、後述の実施例で述べる可動
子移動速度検出用のＦＧ導体パターンに摺動する短絡ブ
ラシである。

この実施例のように可動子２に搭載する集電ブラシ、配
電ブラシを一枚のプリント配線板に実装して単一部品と
して扱うよう構成したことにより、ブラシ接点が摩耗し
た場合でもプリント配線板ごと新品と交換することがで
きて取替え作業が簡単に済む。

一方、第６図において、界磁永久磁石のバックプレート
として可動子２に組み込まれたヨーク板２７はその前後
端を移動台車６より前後に突出した上で、その端面を円
弧状面となして磁気式連結部２７ａを形成している。こ
の磁気式連結部２７ａは次のように機能する。すなわち
、ヨーク板２７は界磁永久磁石により磁化されていて連
結部２７ａの端面には界磁永久磁石に対応したＮ、Ｓの
磁極が現れる。したがって、第９図、第１θ図に示すよ
うに績帳、カーテンなどの重い被移動体２８を牽引して
走行させるため、同じレールケース３に複数台の可動子
２を組み込んで推力アップを図るようにした場合でも、
可動子２の相互間で前記の連結部２７ａの端面を突き合
わせるだけで前後に並ぶ可動子同士が磁気吸引力により
Ｗ＆、！Ｌ、合って相互連結される。しかも連結部２７
ａの端面ば円弧状を呈しているので、特に第９図のよう
にカーテンレールケース３の走行経路が湾曲している場
合でも、連結部同士の当接し合う磁気的な連結点Ｐがヨ
ーク端面の円弧面に沿って移動するので常に安定した連
結状態を保持して連結走行させることができる。なお、
図における符号２９は先頭に並ぶ可動子２にアームを介
して連結した先導用カーテンランナ、３０は後続のカー
テンランナであり、カーテン２８を閉じる際は２台の可
動子２を連結して左方向に走行移動させ、逆にカーテン
２８を開く際には逆に可動子を右方向に走行移動させる
。これにより、互いに連結された２台の可動子の発生推
力を合計した強力な推力で重量の重いカーテン２日を開
閉できる。

実施例４： 第１１図、第１２図は、本発明の請求項６．７に対応す
る固定子組立構造を採用した実施例を示すものである。

モータ全体の基本構造は実施例１とほぼ同様であり、チ
ャンネル状レールケース３の内方に電機子コイル７□バ
ンクプレート１０．フレキシブル・プリント配線板１１
からなる固定子１の組立体、および可動子２が組み込ま
れている。また、電機子コイル７は整流子１２をパター
ン形成したプリント配線板１１に装着し、その冑面倒に
配したバックプレート１０が両面接着テープ３１（接着
テープのテープ幅は電機子コイルの幅と略等しいか、若
干狭いものが使用される）によりプリント配線板１１に
固着されている。なお、図示例では給電レール１３がレ
ールケース内の右側に配した別なプリント配線板１１ａ
にパターン形成されている。そして、バンクプレート１
０をレールケース３の天井面側に形成した嵌合溝３ａに
嵌め込み、左側に折り曲げたプリント配線板１１．およ
び右側のプリント配線板１１ａをそれぞれ補強板３２で
裏貼りしてレールケース３の左右側面側に形成した嵌合
溝３ｂ、　３ｃに嵌め込んで定位置に保持している。

二こで、バックプレート１０にはその長手方向の全長域
に亙り、第１２図に明示したように左右側縁に沿って定
間隔置きに弾性支持片１０ａが起立形成されている。こ
の支持片１０ａはバックプレート１０をレールケース３
の嵌合溝３ａへ差し込んだ状態でレールケースの天井面
へガタなしに密着させて固定保持させる役目を果たすも
のであり、バックプレート１０の側縁部にＬ字形の切込
みを入れ、その切り込み部分を下方へ適当な角度に折り
曲げて起立形成したものである。なお、その折り曲げ角
度は支持片の起立高さがレールケース側の嵌合溝３ａの
溝幅よりも若干大となるように定めである。

また、電機子コイル７はフレキシブル・プリント配線板
１１の左サイドに曲げ代部１１ａを残してその内側に装
着されており、固定子組立体をレールケース３へ組み込
む際に、プリント配線板１１の左側サイドの残余部分（
曲げ代部１１ａ）を図示のように電機子コイル７の側面
を覆うように折り曲げてレールケース内に挿入する。な
お、前記の曲げ代部１１ａは電機子コイル７の高さと同
じか僅か長めの寸法に定めておくものとする。

なお、３３は可動子２の移動経路に沿って電機子コイル
７の下面側に敷設した可動子速度検出用のプリント配線
板、３３ａは可動子２に装備して前記プリント配線板３
３の導体パターンに摺動する速度信号検出用ブラシであ
り、その機能については後述の実施例で詳細に説明する
。

このようにバックプレート１０に弾性支持片１０ａを形
成し、固定子組立体をレールケース３へ組み込む際に支
持片１０ａをレールケース側の嵌合溝３ａへ圧入するこ
とにより、バックプレート１０はガタなくレールケース
の天井面に密着して定位置に確りと固定保持される。こ
れにより、可動子移動経路の全長域で電機子コイル７と
可動子側の界磁永久磁石４との間に適正なギャップを保
持できるほか、速度検出用プリント配線板３３とブラシ
３３ａ　との間で安定した摺動接触が確保できる。

さらに、電機子コイル７を装着したフレキシブル・プリ
ント配線板１１の両サイドを折り曲げて電機子コイルの
側面を覆っておくことにより、固定子組立体をレールケ
ース３へ挿入して組み込む際に、電機子コイル７が側面
がレールケース３の内壁面に直接擦られて損傷を受ける
おそれがなく、電機子コイルを安全に保護できる。なお
、フレキシブル・プリント配線板１１の曲げ代部１１ａ
が捲れ上がるおそれがある場合には、あらかじめ曲げ代
部１１ａの先端を折り曲げた状態で電機子コイル７の側
面へ接着剤貼り付けておくのがよい。

実施例５； 次に、リニア直流モータの速度制御系に対する本発明の
請求項８に対応した実施例の模式展開図を第１３図に示
す、すなわち、固定子側に装備のフレキシブル・プリン
ト配線板（実施例１の第２図参照）には、整流子１２．
給電レール１３と並べて、定ピッチ置きに櫛歯が並ぶ一
対の櫛歯状パターン３４ａ、　３４ｂを向かい合わせに
組合せたＦ　Ｃ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｇｅｎｅｒａｔ
ｏｒ）の導体パターン３４が形成されており、かつ該導
体パターン３４に対向して可動子２には櫛歯状パターン
３４ａ、　３４ｂの櫛歯相互間にまたがって摺動する速
度検出用のＦＧブラシ３５を備えている、また、前記し
た導体パターン３４の一方の櫛歯パターン３４ａにはＦ
Ｇ；ｉｉ源３６が、他方の櫛歯パターン３４ｂにはＦＧ
抵抗３７が、さらにＦＧ抵抗３７にはＦ／Ｖコンバータ
としての速度検出器３８が接続されており、これに速度
設定器３９．比較器４０と組合わせて速度制御系を構成
している。

かかる構成で、可動子２に装備したＦＧブラシ３５が図
示のように導体パターン３４の櫛歯に接触していれば櫛
歯状パターン３４ａと３４ｂとの間が短絡され、また櫛
歯と櫛歯の間の凹溝に位置していれば櫛歯状パターン３
４ａと３４ｂとの間が断路される。

これにより可動子２の移動に伴ってＦＧ抵抗３７を流れ
る電流が断続するようになる。また、この電流の断続は
ＦＧ抵抗３７の両端よりパルス電圧として速度検出器３
８に入力される。ここで、前記パルス電圧のパルス数は
可動子２の移動速度に比例するので、Ｆ／Ｖコンバータ
としての速度検出器３８より出力するアナログ電圧値は
可動子２の移動速度に比例した電圧を与えることになる
。したがって、速度検出８３Ｈの出力電圧を速度フィー
ドバック信号として速度設定！１３９ｃこ与えた速度設
定値と比較し、その偏差を速度指令として直流電源１７
の出力電圧を増減制御することにより、可動子２を速度
設定器３９で設定１．た速度設定値に合わせて移動制御
することができる。なお、速度設定器３９に与える設定
値を変えることで可動子２の移動速度を任意の速度に調
節することが可能である。

実施例６： 第１４図ないし第１６図は、前記実施例５をさらに改良
した本発明の請求項９に対応する実施例を示すものであ
る。

すなわち先記の実施例５では、櫛歯状のＦＧ導体パター
ン３４（銅箔をエツチングしてパターン形成したもの）
をＦＧブラシ３５で機械的に摺動接触しながら可動子２
の移動速度に比例したパルス電圧を取り出すようにして
いる。しかして櫛歯状のＦＧ導体パターン３４をＦＧブ
ラシ３５が機械的に摺動すると、ＦＧブラシ３５に振動
が生じ、この振動に起因してチャタリングが発生してＦ
Ｇ導体パターン３４との間で断続を繰り返す、このよう
なＦＧブラシのチャタリングが生じると外乱的なパルス
電圧がＦＧ導体パターン３４に対応したパルス列に重畳
して速度検出値に誤差を与える。また、機械的な摺動方
式ではＦＧ導体パターン、ないしＦＧブラシに摩耗が生
じて寿命の低下を招く。

かかる点、この実施例ではＦＧパターンを非接触方式で
光学的に検出するようにしたものである。

すなわち、先記実施例４の第１１１ｆｆｌで述べたよう
に、可動子２の移動経路に沿って固定子側の電機子コイ
ル７の端面に速度検出用のプリント配線板３３を敷設し
、該プリント配線板３３には第１５図で示すように短冊
状に配列したｗ４箔のＦＧパターン４１．給電用の＋、
−極導体パターン４２．４３、および信号取出用の導体
パターン４４がパターンエツチング法により形成されて
いる。また、前記の各導体パターン４２．４３．４４は
第１６図のようにそれぞれＦＧ電源３６の＋、−極１お
よびＦＧ抵抗３７に接続されている。なお、ＦＧパター
ン４１については光の表面反射率を高めるために銅箔の
表面に光沢のある金属メツキが施しておくのがよい。

一方、可動子２には移動台車上に配線基板４５を取付け
、ここに前記のＦＧパターン４１に対向する反射型フォ
トインタラプタ４６、および導体パターン４２．４３に
摺動接触する給電用ブラシ４７．４８．および導体パタ
ーン４４に摺動接触する信号取出用ブラシ４９が装備さ
れている。ここで、反射型フォトインタラプタ４６は発
光素子と受光素子（フォトトランジスタ）を組合わせた
ものであり、配線基板４５を介してブラシ４７．４８．
４９との間が電気的に相互接続されている。

かかる構成で、モータ運転時にＦＧ電源３６より反射型
フォトインタラプタ４６に電圧を印加してドライブする
と、発光素子から出射した光線がプリント配線板３３に
形成したＦＧパターン４１に沿って走査する。そして光
線がＦＧパターン４１の表面に照射されると、その反射
光線が受光素子のフォトトランジスタに入射し、フォト
トランジスタは導通状態となる。これによりＦＧ抵抗３
７の端子電圧はＦＧｌｉ源３６の電位と等しくなる。一
方、照射光線がＦＧパターン４１の表面から外れると受
光素子への入射光量が低下する　（プリント配線板の基
板の表面反射率はＦＧパターン４１と比べて遥かに低い
）ため、ＦＧ抵抗３７の端子電圧はグランド電位に降下
する。これにより、可動子２０走行に伴ってＦＧ抵抗３
７の端子電圧がＦＧパターン４１に対応してパルス状に
変化する。また、そのパルス列は速度検出器３８（Ｆ／
Ｖコンバータ）に入力してアナログ電圧に変換される。

この電圧は可動子移動速度に比例したものであり、先記
した実施例５で述べたように速度検出器３８の出力電圧
を速度フィードバック信号として速度設定値と比較し、
その偏差を速度指令としてモータの電機子コイルに印加
する電源電圧を増減制御することにより、可動子２を速
度設定値に合わせて移動制御することができる。

しかも、反射型フォトインタラプタ４６を採用してＦＧ
パターン４１を光学式に検出するようにしたので、実施
例５の方式で問題となっていたＦＧブラシのチャタリン
グ現象に起因する検出誤差がなく、高い精度で速度制御
が行える他、ブラシ方式のような摺動に伴う摩耗の問題
も解消できる。なお、この実施例を採用することにより
、例えばＦＧパターンの幅と相互間の間隔を同一にして
発生パルス電圧のデユーティ比を５０％とし、さらにパ
ルス電圧の立ち上がり、立ち下がりのタイミングを検出
して新たに周波数の高いパルス列を作るなどして速度制
御の精度を向上させる信号処理が容易に実施できるなど
の利点が得られる。

〔発明の効果〕

本発明による可動界磁形直流リニアモータは、以上説明
したように構成されているので、次記の効果を奏する。

請求項１の構成により、可動子の走行位置に関係なく配
電機構を介して常に可動子と対向し合う電機子コイルの
みに電力が供給され、それ以外の電機子コイルには給電
されないので、不要な電力消費を抑えてモータ効率の向
上が図れる。

請求項２の構成によれば、固定子組立体を単体として取
り扱ってレールケースに組み込むことができて組立作業
が容易となる他、リニア直流モータを小型、コンパクト
に構成できる。

請求項３の構成によれば、可動子へのブラシ部品の組み
込み、ブラシ接点の摩耗に伴う部品の交換が簡単に実施
でき保守管理面で有利である。

請求項４の構成によれば、請求項３と同様に可動子への
部品組み込み、ブラシ接点の摩耗に伴う部品交換が簡単
に実施できる。

請求項５の構成によれば、リニアモータの推力アップを
図るように複数基の可動子を連結して使用する際に、特
に機械式の連結機構を採用することなく、界磁永久磁石
の磁力を利用して可動子相互を磁気的に連結できる。し
かも連結部のヨーク端面を円弧面となしたことにより、
可動子の走行経路が湾曲している場合でも安定よく連結
状態を保持できる。

請求項６の構成によれば、固定子をレールケース内に組
み込んだ状態で、電機子コイル、バックプレートをガタ
なしに所定の位置へ正確に固定保持することができ、こ
れにより組立精度の向上化が図れる。

請求項７の構成によれば、フレキシブル・プリント配線
板が電機子コイルの側面を覆っているので、固定子をレ
ールケース内に組み込む際に電機子コイルがレールケー
スの内壁面に直接擦られて損傷するなどのトラブルを回
避できる。

請求項８の構成によれば、簡単な速度検出機構で可動子
の移動速度に比例した信号を得るので、この信号をフィ
ードバック信号としてモータの速度制御を行うことがで
きる。

請求項９の構成により、請求項８と同様な効果を奏する
ことができる他、特にＦＧパターンを非接触式に光走査
して可動子の移動速度に比例した信号を得るようにした
ので、外乱ノイズの加わらない高精度な速度制御が実現
でき、さらに速度検出機構の耐久性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例１、第４図、第５
図は実施Ｎ２、第６図ないし第１０図は実施例３、第１
１図、第１２図は実施例４、第１３図は実施例５、第１
４図ないし第１６図は実施例６、第１７図。 第１８図はそれぞれ従来例を示すものであり、ここで第
１図はリニア直流モータの構造を示す可動子移動方向の
断面図、第２図は第１図の矢示■−■断面図、第３図は
給電回路の模式展開図、第４図は可動子の組立外観図、
第５図は第４図におけるブラシの外形図、第６図は可動
子組立体の外形斜視図、第７図、第８図はそれぞれ第６
図における永久磁石ホルダ、プリント配線板の外形斜視
図、第９図は２台の可動子の連結走行状態を表した平面
図、第１０図は第９図の側断面図、第１１図はリニア直
流モータの構成断面図、第１２図は第１１図における固
定子組立体の外形斜視図、第１３図は速度制御系と組合
わせた給電回路の模式展開図、第１４図は可動子移動方
向の構成断面図、第１５図ば第１４図における速度検出
用プリント配線板のパターン展開図、第１６図は速度検
出回路とともに表した第１４図と直角方向の構成断面図
、第１７図、第１８図はそれぞれ可動コイル形リニア直
流モータ１可動界磁形リニア同期モータの構成概要図で
ある。図において、 １：固定子、２：可動子、３：レールヶ・−ス、３ａ、
　３ｂ、　３ｅ：嵌合溝、４：界磁永久磁石、６：移動
台車、１：１４機子コイル、１０：バックプレ−１・、
１０ａ：弾性支持片、１１：フレキシブル・プリント配
線板（固定子用）、１２：整流子、１３：給電レール、
１４：配電ブラシ、ｉｓ：ｓｉｔブラシ、１７：直流電
源、２０：ブラシ体、２２ニブリント配線板　（可動子
用）、２７：ヨーク板、２７ａ：磁気式連結部、３３ニ
ブリント配線板（速度検出用）、３４８ＦＧ導体パター
ン、３５？ＦＧブラシ、３６：ＦＧ＠源、３８：速度検
出器、３９：速度設定器、４１：ＦＧパターン、４６：
反射型第２閏 第９図 第１θ図 １ ＩＩ ！ ３ふ ３ ０ 第１１図 第１４図 ３ Ｉ 第１５閉 ｎ） ｎ） 口） １）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）可動子の移動経路に沿って電機子コイルを配列した
   固定子と、前記電機子コイルに空隙を隔てて対向する界
   磁永久磁石を搭載した可動子との組合わせからなるリニ
   ア直流モータにおいて、可動子の移動経路に沿って固定
   子側に敷設した直流電源の給電レール、および各電機子
   コイルと個々に対応接続して配列した整流子と、前記給
   電レール、整流子とそれぞれ摺動し合うように可動子に
   配備した集電ブラシ、および配電ブラシとからなる配電
   機構を備え、該配電機構を通じて電機子コイルへの電力
   供給を行うことを特徴とするリニア直流モータ。 ２）請求項１に記載のリニア直流モータにおいて、給電
   レール、整流子をフレキシブル・プリント配線板にパタ
   ーン形成するとともに、該プリント配線板に電機子コイ
   ル、および電機子コイルのバックプレートを装着した固
   定子組立体をチャンネル状のレールケース内に組み込ん
   だことを特徴とするリニア直流モータ。 ３）請求項１に記載のリニア直流モータにおいて、コ字
   形に屈曲した導電性ばね片の中央部を可動子に固定し、
   可動子より側方に張り出した前記ばね片の左右辺部をそ
   れぞれ集電ブラシ、配電ブラシとして固定子側の給電レ
   ール、整流子に対向させたことを特徴とする可動界磁形
   リニア直流モータ。 ４）請求項１に記載のリニア直流モータにおいて、集電
   ブラシ、配電ブラシ、およびこれらの間を接続する導体
   パターンを一枚のプリント配線板上に形成して可動子に
   取付けたことを特徴とするリニア直流モータ。 ５）請求項１に記載のリニア直流モータにおいて、界磁
   永久磁石と結合したヨーク板の端部を円弧端面と成して
   移動台車より前後に突き出し、該部を磁気式連結部とし
   て複数基の可動子を連結走行させることを特徴とするリ
   ニア直流モータ。 ６）請求項２に記載のリニア直流モータにおいて、バッ
   クプレートの側縁一部を切り起こして弾性支持片を成形
   し、チャンネル状レールケース側に形成した嵌合溝内に
   前記弾性支持片を圧入してバックプレートをレールケー
   ス内の所定位置に保持したことを特徴とするリニア直流
   モータ。 ７）請求項２に記載のリニア直流モータにおいて、電機
   子コイルをフレキシブル・プリント配線板の中央部に装
   着し、かつ該プリント配線板の両サイド部を電機子コイ
   ルの側方へ折り曲げてチャンネル状レールケース内に組
   み込んだことを特徴とするリニア直流モータ。 ８）可動子の移動経路に沿って電機子コイルを配列した
   固定子と、前記電機子コイルに空隙を隔てて対向する界
   磁永久磁石を搭載した可動子との組合わせからなるリニ
   ア直流モータにおいて、可動子の移動経路に沿って固定
   子側に敷設した櫛歯状のＦＧ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＧｅ
   ｎｅｒａｔｏｒ）導体パターン、および可動子に搭載し
   て前記ＦＧ導体パターンに摺動する信号取出用のＦＧブ
   ラシを含む移動速度検出手段を備え、該移動速度検出手
   段の出力を速度フィードバック信号として速度設定値と
   比較してリニアモータの供給電圧を制御する移動速度制
   御系を備えたことを特徴とするリニア直流モータ。 ９）可動子の移動経路に沿って電機子コイルを配列した
   固定子と、前記電機子コイルに空隙を隔てて対向する界
   磁永久磁石を搭載した可動子との組合わせからなるリニ
   ア直流モータにおいて、可動子の移動経路に沿って固定
   子側に敷設したＦＧ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＧｅｎｅｒａ
   ｔｏｒ）パターン、および可動子に搭載して前記ＦＧパ
   ターンを光学的に検出する反射型フォトインタラプタと
   を含む移動速度検出手段を備え、該移動速度検出手段の
   出力を速度フィードバック信号として速度設定値と比較
   してリニアモータの供給電圧を制御する移動速度制御系
   を備えたことを特徴とするリニア直流モータ。