JPH06105530A

JPH06105530A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH06105530A
Application number: JP27781392A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shimoe; 治下江; Hirokazu Araki; 博和荒木
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1994-04-15

Abstract

(57)【要約】【目的】直線状に配列された磁石群の上部に案内レー
ルを形成することにより、小型軽量化を図ることができ
るリニアモータを提供する。【構成】直線状に配列された磁石群３２に沿って可動
子３６を移動するリニアモータにおいて、上記磁石群３
２を跨ぐように例えば３つのヨーク３８を形成し、この
各ヨーク３８に磁石群３２を挟み込むように駆動用コイ
ル４２、４４、４６を形成する。そして、上記磁石群３
２の上部に案内レール３４を設けるようにして磁気回路
内に案内レール３４を配置する。これにより、モータ全
体の小型軽量化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータに係り、
特に、小型で軽量化することができるリニアモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロボットやＸ−Ｙ等多軸ステー
ジ、或いはＸ−Ｙプロッタ等においては、物体を高速で
移動させて、且つ精度良く位置決めする必要から例えば
リニアモータが使用されている。このリニアモータとし
ては、固定子側に多数の界磁マグネットを配設し、移動
子にコイルを搭載した可動コイル型のものが知られてい
る。図６は可動コイル型のリニアモータを示す概略構成
図であり、鉄等により構成したヨークとしての基台２上
にはその長手方向に沿って所定のピッチずつ離間させて
Ｎ、Ｓ極の永久磁石４が交互に配置されており、その両
側には案内レール６が並列に配置されている。

【０００３】そして、この案内レール６に沿って例えば
鉄等よりなる移動体としての可動子８が移動可能に設け
られる。すなわち、この可動子８の下面の両側には上記
案内レール６へ嵌装される直線軸受１０が設けられると
共に下面の中央には上記永久磁石４と対向させて３相の
コイルの巻装された電機子鉄心１２が設けられている。
そして、上記３相のコイルに位相の異なる例えば３相交
流を流すことにより可動子８を所定の方向に動かすよう
になっている。

【０００４】また、他のリニアモータとしては、図７に
示すような構造のものが知られる。固定子は例えばアル
ミ等よりなる基台１４の上面中央部に、その長手方向に
沿ってＮ極Ｓ極が交互に着磁された平板状のラバー磁石
１６を直線状に配置して構成され、可動子１８は、コイ
ル２０を巻装した略コ字状の鉄心２２を例えば３個だけ
ベース２４に連結することにより構成されている。鉄心
２２の下端部には、例えば樹脂等により成形されたスラ
イダ２４が取り付けられており、このスライダ２４が基
台１４に形成した案内溝２６内を摺動することになる。
鉄心２２に巻装された各コイルの一端はこれらの側部に
設けたブラシ（図示せず）に接続されると共に他端はコ
イル同士でスター結線されている。そして、３個のコイ
ル２０に電気角で２π／３の位相差をもつ電圧を給電す
ることにより、可動子１８は所望の方向へ移動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示す
構造のリニアモータにあっては、比較的駆動力も大きい
し、動作効率も良好であるが、永久磁石４の上方にこれ
と対向させて電機子鉄心１２を設けてあり、しかも磁気
回路を構成する可動子８の上部も鉄材で構成されている
ので、永久磁石４の吸引力により可動子８自体は常時、
下方向へ強く引かれ、このために可動子８を支える直線
軸受１０に常に大きな負荷が加わり、この部分を耐久力
の大きな重量物で構成しなければならなかった。また、
可動子８及び固定子である基台２にも鉄材を使用してい
るので、モータ自体が非常に重要物となり、例えばＸ−
Ｙプロッタ等のようにリニアモータを２段或いはそれ以
上の段に重ねる必要のある場合には、過度のモータ推力
が必要となり、装置も大型化せざるを得ないという問題
点があった。

【０００６】これに対して図７に示す構造にあっては、
ラバー磁石１６は、この左右水平方向に配置した鉄心２
２と吸引することになるので左右の吸引力がバランス
し、スライダ２４には大きな負荷が加わることはない
が、鉄心２２の下部にスライダ２４を設け、これを基台
１４に形成した案内溝２６に嵌装させる構造のため、す
なわち鉄心２２とラバー磁石１６とにより形成される磁
気回路の外部に案内部材を配置したために全体、特に高
さが大きくなって占有スペースが大きくなるという問題
点があった。本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、直線状に配列された磁石群の上部に案内レー
ルを形成することにより、小型軽量化を図ることができ
るリニアモータを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、直線状に配列された磁石群に沿って可
動子が移動可能になされたリニアモータにおいて、前記
磁石群の上部に、前記可動子を案内する案内レールを形
成し、前記可動子は、前記直線状に配列された磁石群を
跨ぐように形成されたヨークと、このヨークに巻装され
た駆動用コイルとを備えるように構成したものである。

【０００８】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、駆動用
コイルに所定の電流を流すと可動子は直線状に配列され
た磁石群の上部に形成した案内レールに案内されつつ走
行移動する。従って、案内部材を形成するに余分なスペ
ースを取る必要がなく、装置自体の小型化を図ることが
可能となる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係るリニアモータの一実施
例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る
リニアモータの一実施例を示す断面図、図２は図１に示
すリニアモータの側面図、図３は図１に示すリニアモー
タの平面図、図４は図１に示すリニアモータのコイルの
概略結線図である。図示するようにこのリニアモータ２
８は、例えばアルミニウム等により形成された長尺の基
台３０を有しており、この上面の中央部には、Ｎ極Ｓ極
が交互に反転されて直線状に配列された磁石群３２が形
成されている。この磁石群３２の各磁石３２Ａは例えば
ネオジ鉄ボロンよりなり、その断面は一定の高さを有す
る直方体状に成形されている。

【００１０】この直線状に配列された磁石群３２の上部
には、例えばステンレス等よりなる断面矩形状の案内レ
ール３４がその長手方向に沿って形成されている。そし
て、この案内レール３４に沿って走行可能に可動子３６
が設けられることになる。具体的には、この可動子３６
は、上記磁石群３２を跨ぐように形成された複数、例え
ば３つのコ字状のヨーク３８を有しており、各ヨーク３
８はその上部及び側部を連結バー３９によりボルト４１
でもって一体的に連結されている。このヨーク３８の両
側の下部内側壁には中央に位置する磁石３２Ａに向けて
接近させて補助ヨーク４０、４０が設けられると共にこ
の各補助ヨーク４０、４０には駆動用コイル４２、４
４、４６が巻装されている。尚、図１においては代表と
して駆動用コイル４２のみを示す。

【００１１】図４に示すように同一ヨーク３８に巻装さ
れる駆動用コイル同士は直列に接続されると共にその直
列接続のコイルの一端は共通に接続されてスター結線さ
れており、従って、３つの各ヨークに巻装される駆動用
コイル４２、４４、４６により３相巻線が構成される。
各駆動用コイル４２、４４、４６の他端は、各ヨーク３
８の側部に設けたブラシ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃに接続
されると共に各ブラシ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃは基台３
０より起立させて設けた平板整流子５０に対して摺動可
能になされている。そして、可動子３８の前後端に位置
するヨーク３８の上部の中央下面には上記案内レール３
４と嵌合する例えばステンレス等よりなる軸受５２が設
けられており、可動子３８を案内レール３４上に走行可
能にしている。図示例にあっては、３つのヨークの内、
両端のヨークのみに軸受５２を形成しているが、これに
限らず、中央のヨークにも軸受を設けるようにしてもよ
い。

【００１２】また、中央部のヨーク３８の一側部には、
例えば光学式のエンコーダ検出器５３が設けられてお
り、基台３０の長手方向に沿って形成されるエンコーダ
５４の目盛りを光学的に読み取り得るように構成されて
いる。また、各ヨーク３８には、中央に位置する磁石群
３２からの磁界を検出するための磁気センサ（図示せ
ず）が設けられている。そして、これら磁気センサ及び
上記エンコーダ検出器５３からの出力は、例えばマイク
ロコンピュータ等よりなる速度制御部５６へ入力されて
おり、この入力値及び指令信号に基づいて各駆動コイル
４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃへ向けて所定の３相交流を給電
するように構成されている。

【００１３】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、速度制御部５６は、外部
より入力される指令信号、磁気センサからの入力信号及
びエンコーダ検出器５３からの入力信号に基づいて各駆
動用コイル４２、４４、４６に向けて電気角で１２０°
の位相差をもつ３相交流を給電する。これにより、駆動
用コイルに電流が流れることによって補助ヨーク４０、
ヨーク３８、磁石３２Ａによって形成される磁気回路５
８に磁界が形成され、磁石群３２からの磁界との相互作
用により推力が発生し、可動子３８は、磁石群３２の上
部に設けた案内レール３４に沿って走行移動する。可動
子３８を逆方向へ駆動させるには平板整流子５０への給
電極性を逆にする。

【００１４】この場合、磁石３２Ａとその両側の補助ヨ
ーク４０は水平方向に相互に反対方向へ吸引し合うので
水平方向の力は相殺されて略ゼロとなり、従って、案内
レール３４に付与される力は可動子３８の自重だけとな
り大きな負荷が加わることはない。また、案内レール３
４は直線状に配列された磁石群３２の上部に設けて磁気
回路５８内に配置し、これに軸受５２を嵌装させて可動
子３８を走行可能としたので、図７に示す従来装置のよ
うに可動子１８の下端部にスライダ２４を設けて摺動可
能とした構成と比較して、その高さを低く設定すること
ができ、占有スペースを小さくすることが可能となる。
従って、比較的重量物である鉄部材を使用する部分はヨ
ーク３８と補助ヨーク４０の部分だけで済み、モータ全
体の重量を大幅に削減することができるので、例えばＸ
−Ｙプロッタ等のように長ストロークで迅速動作が必要
な装置に適したリニアモータとすることが可能となる。

【００１５】尚、上記実施例にあってはヨーク３８の形
状をコ字状に形成したが、これに限定されず、図５に示
すようにヨーク３８を４角形のリング状に形成し、この
リング状のヨーク３８の中心部に直線状に配列された磁
石群３２を挿通するように構成してもよい。この場合に
も、磁石群３２の上部にその長手方向に沿って案内レー
ル３４を形成すると共に磁石３２Ａの両側に、これより
所定間隔を隔てて挟み込むように駆動用コイル４２を設
ける。また、磁石群３２の下部には、その長手方向に沿
ってエンコーダ５４が配置されると共にこのエンコーダ
５４に対向するヨーク３８には、エンコーダ検出器５２
が設けられている。そして、この直線状の磁石群３２の
両端は、図示されない支持台に支持され、可動子３６は
直線状の磁石群３２に沿って走行することになる。

【００１６】このような構成によれば装置全体が更にコ
ンパクト化され、占有スペースを一層少なくして軽量化
を図ることができ、例えばＸ−Ｙプロッタに更に適した
リニアモータとなる。尚、上記リニアモータをＸ−Ｙプ
ロッタに適用する場合には、直線状の磁石群３２の両端
或いは一端にこれと直交する方向に駆動する同種のリニ
アモータを設けるようにする。尚、以上の実施例におい
て設けられるエンコーダ５４やこれを検出するエンコー
ダ検出器５２の取り付け位置は、これに限定されず、ど
のように設けてもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のリニアモ
ータによれば、次のように優れた作用効果を発揮するこ
とができる。直線状の磁石群の上部に案内レールを設け
て磁気回路内に案内レールを位置させるようにしたの
で、装置全体を軽量化させて小型化でき、占有スペース
を大幅に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリニアモータの一実施例を示す断
面図である。

【図２】図１に示すリニアモータの側面図である。

【図３】図１に示すリニアモータの平面図である。

【図４】図１に示すリニアモータのコイルの概略結線図
である。

【図５】本発明のリニアモータの他の実施例を示す概略
斜視図である。

【図６】従来のリニアモータの構造を示す斜視図であ
る。

【図７】従来の他のリニアモータの構造を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

２８リニアモータ３０基台３２磁石群３２Ａ磁石３４案内レール３６可動子３８ヨーク４０補助ヨーク４２，４４，４６駆動用コイル５２エンコーダ検出器５４エンコーダ５６速度制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線状に配列された磁石群に沿って可動
子が移動可能になされたリニアモータにおいて、前記磁
石群の上部に、前記可動子を案内する案内レールを形成
し、前記可動子は、前記直線状に配列された磁石群を跨
ぐように形成されたヨークと、このヨークに巻装された
駆動用コイルとを備えるように構成したことを特徴とす
るリニアモータ。
【請求項２】前記ヨークは、リング状に形成されてお
り、その中心部に前記磁石群を挿通してなることを特徴
とする請求項１記載のリニアモータ。