JPH0376107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位置検知用のための磁電変換素子を合
理的に配設できるようにした半導体直流リニアモ
ータに関する。

先に本件出願人は、Ｎ、Ｓの磁極を交互に長手
方向に有する界磁マグネツトと、該界磁マグネツ
トに相対向する電機子コイル群とを有し、上記界
磁マグネツト又は電機子コイル群のいずれか一方
を固定子とし、他方を上記固定子と相対的直線運
動をなす移動子とした半導体直流リニアモータの
発明、考案を多数出願した。

ここにおいて、この半導体直流リニアモータに
おける界磁マグネツトの磁極を検出するための位
置検知素子は、界磁マグネツトと対向する電機子
コイルの推力に寄与する導体部上に配置するの
が、配置の位置決めが容易であるという利点があ
る。他、滑らかな推力リツプル特性が得られる利
点がある。その反面、位置検知素子の厚み分だ
け、界磁マグネツトと電機子コイル間のエアーギ
ヤツプが増長するので、界磁の空〓磁束密度が弱
くなり、その分だけ大きい推力が得られないとい
う欠点を有する。そこで、電機子コイルとして枠
状のものを用いた場合、該電機子コイルの推力に
寄与する導体部と均等関係にある当該電機子コイ
ルの枠内空洞位置に、位置検知素子を配設するこ
とにした。しかし、かかる位置を選択することは
非常にやつかいで、その位置決めに非常に時間が
かかるという欠点を有する。また、電機子コイル
が枠状に巻回形成されたものでないときには、か
かる枠内空胴部がないため、枠内空胴部に位置検
知素子を配設することができない。更にまた、電
機子コイルが枠状に巻回形成したものである場合
でも、該電機子コイルが大きいものでない場合、
更に大きい推力を発生させるために導線をより多
く巻回して枠状の電機子コイルを形成すると、当
該電機子コイルの枠内空胴部が非常に小さくなる
か、またはほとんどなくなるため、位置検知素子
を上記枠内空胴部に配設できないという欠点を有
する。

本発明は上記背景に基づいてなされたもので、
位置検知素子として、ホール素子、ホールIC等
の磁電変換素子を選択し、該磁電変換素子を電機
子コイルの推力に寄与する導体部と対応する位置
に配設する事ができるようにすることで、当該磁
電変換素子の位置決めを容易にして、組付けを簡
単にし、当該半導体直流リニアモータを安価に量
産できるようにすると共に、枠状に巻回した電機
子コイルを用いた場合はもちろんのこと、大きい
推力を発生させるために導線をより多く巻回して
枠内空胴部に磁電変換素子を配設できないような
枠状に巻回形成しない電機子コイルの場合におい
ても、上記位置に磁電変換素子を配設できるよう
にすること及び電機子コイルの推力に寄与する導
体部と対向する位置に磁電変換素子を配設するよ
うにして極めて推力リツプル特性の良好な半導体
直流リニアモータを得ることを目的としてなされ
たものである。

本発明のかかる目的は、移動子の移動方向に沿
つて隣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Ｎ極、Ｓ極の両磁極を含めた数
で、２以上の整数）個備えた形成した界磁マグネ
ツトと、該界磁マグネツトと相対向する電機子コ
イル群を設け、上記界磁マグネツトまたは電機子
コイル群のいずれか一方を固定子とし、他方を上
記固定子と相対的直線運動をなす移動子とした半
導体直流リニアモータにおいて、上記界磁マグネ
ツトと対向する位置に磁性体ヨークを配設し、上
記界磁マグネツトと対向する磁性体ヨーク面に移
動子の移動方向に沿つて複数の電機子コイル群を
配設し、該電機子コイルの推力に寄与する導体部
と対向する磁性体ヨーク部に界磁マグネツトの磁
極を検出するための位置検知用の磁電変換素子を
収納するための透孔等の切欠部を形成し、該磁性
体ヨークに形成した切欠部に上記磁気変換素子を
収納配設したことを特徴とする半導体直流リニア
モータを提供することによつて達成される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例を説
明することとする。

まず、第１図乃至第５図を参照して、本発明の
第一実施例である可動電機子コイル型半導体直流
リニアモータ１について説明する。

第１図は可動電機子コイル型半導体直流リニア
モータ１の走行方向から見た縦断面図、第２図は
上記直流リニアモータの側面方向から見た縦断面
図、第３図は第１図及び第２図に用いた電機子コ
イルの斜視図、第４図は第１図及び第２図に用い
た界磁マグネツトの斜視図、第５図は界磁マグネ
ツトと電機子コイルとの展開図である。

第１図を参照して、半導体直流リニアモータ１
は、磁性体でできた断面ロ字状のステータヨーク
２の内面上部には、第４図に示す移動子の移動方
向に沿つて隣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Ｎ極、Ｓ極の両磁極を
含めた数で、２以上の整数）個備えて形成した長
板状の界磁マグネツト３が固設されている。いま
この界磁マグネツト３は、Ｎ極とＳ極の幅が等し
いものを用いている。ステータヨーク２の内面の
上部及び下部には左右二箇所にガイドレール溝４
が形成され、このガイドレール溝４に、商品名：
テフロン等のフツ素系樹脂でできた摺動子５がガ
イド案内されるようになつている。左右二個所に
有する摺動子５は長手方向に長いものであつて
も、長手方向に小さなものを多数有するものであ
つても良い。左右二箇所に有する摺動子５には長
板状の磁性体ヨーク６が横架固着されている。従
つて、摺動子５と磁性体ヨーク６とは一体して直
線的走行をなす。界磁マグネツト３と相対向する
磁性体ヨーク６上には、第３図に示すように矩形
枠状に巻回された電機子コイル７が長手方向に沿
つて複数又は多数設計仕様に基づいて固設されて
いる。電機子コイル７は、推力に寄与する導体部
７ａと７ｂとの開角が、界磁マグネツト３の一磁
極幅の整数倍で、この実施例では等倍のものを用
いている。あるいは、電機子コイル７は、推力に
寄与する導体部７ａと７ｂとの開角が、界磁マグ
ネツト３の一磁極幅の2n−１（ｎは１以上の正の
整数）倍で、この実施例では、ｎ＝１、即ち、界
磁マグネツト３の磁極幅と等倍のものを用いてい
る。即ち、この実施例では、電機子コイル７は推
力に寄与する導体部７ａと７ｂの開角は、界磁マ
グネツト３の一磁極幅の整数倍のときと2n−１
倍のときと同じ条件のものを用いている。尚、第
３図において、７ｃ，７ｄは電機子コイル７の推
力に寄与しない導体部である。電機子コイル７の
推力に寄与する導体部７ａ（尚、７ｂであつても
良いが、この実施例では７ａを選択することとす
る）と対向する磁性体ヨーク６の適宜箇所には後
記する磁電変換素子８を収納配設することができ
る程度の大きさの磁電変換素子８の位置決め及び
収納配置のための孔９を設けている。磁性体ヨー
ク６の下面には、プリント基板１０が固設されて
おり、プリント基板１０の上下両面には導箔によ
つてプリント配線処理されており、上記プリント
基板１０の上面には上記導箔によつて磁電変換素
子８の位置決めが容易となつているため、上記導
箔に基づいて、上記磁電変換素子８がハンダ付け
されている。このことによつて、プリント基板１
０を上記磁性体ヨーク６の下面に設計上、合理的
に配設すれば、当該プリント基板１０に配設した
上記磁電変換素子８が上記孔９に収納配設され当
該磁電変換素子８が電機子コイル７の推力に寄与
する導体部７ａと対向して配設されることにな
る。プリント基板１０の下部には、後記する半導
体整流装置等を構成する電気部品１１が配設され
ている（尚、第２図のものについては図示しな
い）。第５図は界磁マグネツト３と電機子コイル
７との展開図を示すもので、この第５図から明ら
かなように電機子コイル７は互いに重畳しないよ
うに等間隔配設されている。電機子コイル７の両
端子は半導体整流装置１２に接続されており、電
機子コイル７の推力に寄与する導体部７ａと対向
する位置に配置された磁電変換素子８の出力端子
も半導体整流装置１２に接続されている。１３−
１はプラス電源端子、１３−２はマイナス電源端
子である。

本発明の第一実施例としての可動電機子コイル
型半導体直流リニアモータ１は、上記構成からな
る。

従つて、磁電変換素子８が界磁マグネツト３の
Ｎ極と、Ｓ極を検出すると、半導体整流装置１２
によつて、電機子コイル７に矢印方向の電流が流
され、矢印Ｆ方向の推力が得られ、フレミングの
左手の法則によつて、電機子コイル７、磁性体ヨ
ーク６等からなる移動子が界磁マグネツト３に相
対向しつつ矢印Ｆ方向に移動する。

次に可動界磁マグネツト型半導体直流リニアモ
ータ１′について第６図乃至第８図を参照して説
明することとする。尚、上記第一実施例と共通す
る箇所の説明は省略することとする。

可動界磁マグネツト型半導体直流リニアモータ
１′の場合には、可動電機子コイル型半導体直流
リニアモータ１のように電機子コイル７が移動し
ないので、電源コードを移動させなくて良いとい
うメリツトがある。第６図はリニアモータ１′を
正面方向から見た縦断面図、第７図は第６図の側
面から見た縦断面図、第８図は界磁マグネツトと
電機子コイルとの展開図である。プリント基板１
０と上面には孔９を有する固定子としての磁性体
ヨーク６が固設されている。磁性体ヨーク６の上
面には上記電機子コイル７が長手方向に沿つて多
数固設されている。孔９や磁電変換素子８の配置
や電機子コイル７の条件等については上記した通
りである。磁性体ヨーク６の上面両側にはガイド
レール突起１４が形成されている。長板状の磁性
体ヨーク１５の下面側部には軸１６によつて上記
ガイドレール突起１４上を摺導するローラ１７が
回転自在に軸支されている。

本発明の構成は上記からなり、動作については
第一実施例の場合と異なり、界磁マグネツト３側
が直線走行することになる。

以上から明らかなように本発明によれば、磁電
変換素子（又は電機子コイル）の位置決めが容易
で、組立が簡単なので半導体リニアモータを安価
に量産できる効果がある。また磁電変換素子を実
質的に電機子コイルの推力に寄与する導体部上に
配置したと同じようにできて、尚且つ推力の減退
をきたす惧れがないという効果がある。更にま
た、枠状に巻回した電機子コイルを用いた場合は
もちろんのこと、大きい推力を発生させるために
導線をより多く巻回して枠内空胴部に磁電変換素
子を配設できないような枠状の巻回して形成した
電機子コイルを用いた場合や、枠状に巻回してに
ない電機子コイルの場合にも、上記位置に磁電変
換素子を配設できる効果がある。更に重要なこと
は、上記の位置に磁電変換素子を配設すると極め
て推力リツプル特性が良好で滑らかに駆動できる
半導体直流リニアモータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す可動電機子
コイル型半導体直流リニアモータの走行方向から
見た縦断面図、第２図は第１図のものを側面方向
から見た縦断面図、第３図は第１図及び第２図に
用いた電機子コイルの斜視図、第４図は第１図及
び第２図に用いた界磁マグネツトの斜視図、第５
図は界磁マグネツトと電機子コイルとの展開図、
第６図は本発明の第二実施例を示す可動界磁マグ
ネツト型半導体直流リニアモータの走行方向から
見た縦断面図、第７図は第６図のものを側面方向
から見た縦断面図、第８図は界磁マグネツトと電
機子コイルとの展開図である。 １……可動電機子コイル型半導体直流リニアモ
ータ、１′……可動界磁マグネツト型半導体直流
リニアモータ、２……ステータヨーク、３……界
磁マグネツト、４……ガイドレール溝、５……摺
動子、６……磁性体ヨーク、７……電機子コイ
ル、７ａ，７ｂ……推力に寄与する導体部、７
ｃ，７ｄ……推力に寄与しない導体部、８……磁
電変換素子、９……孔、１０……プリント基板、
１１……電気部品、１２……半導体整流装置、１
３−１……プラス電源端子、１３−２……マイナ
ス電源端子、１４……ガイドレール突起、１５…
…磁性体ヨーク、１６……軸、１７……ローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動子の移動方向に沿つて隣配置の磁極が異
   極となるようにＮ極、Ｓ極の磁極をＰ（ＰはＮ極、
   Ｓ極の両磁極を含めた数で、２以上の整数）個備
   えて形成した界磁マグネツトと、該界磁マグネツ
   トと相対向する電機子コイル群を設け、上記界磁
   マグネツトまたは電機子コイル群のいずれか一方
   を固定子とし、他方を上記固定子と相対的直線運
   動をなす移動子とした半導体直流リニアモータに
   おいて、上記界磁マグネツトと対向する位置に磁
   性体ヨークを配設し、上記界磁マグネツトと対向
   する磁性体ヨーク面に移動子の移動方向に沿つて
   複数の電機子コイル群を配設し、該電機子コイル
   の推力に寄与する導体部と対向する磁性体ヨーク
   部に界磁マグネツトの磁極を検出するための位置
   検知用の磁電変換素子を収納するための透孔等の
   切欠部を形成し、該磁性体ヨークに形成した切欠
   部に上記磁電変換素子を収納配設したことを特徴
   とする半導体直流リニアモータ。 ２ 上記電機子コイルは、推力に寄与する導体部
   の開角幅が上記界磁マグネツトの一磁極幅のほぼ
   整数倍の開角幅で巻回形成されたものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
   直流リニアモータ。 ３ 上記電機子コイルは、推力に寄与する導体部
   の開角幅が上記界磁マグネツトの一磁極幅のほぼ
   2n−１（ｎは１以上の整数）倍の開角幅で巻回形
   成されたものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の半導体直流リニアモータ。 ４ 上記電機子コイルは、枠状に巻回形成された
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第３項いずれかに記載の半導体直流リニア
   モータ。