JPH06197518A - 磁石可動型直流リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定子の延長を容易とした磁石可動型直流リ
ニアモータを提供する。 【構成】 コントロールユニット１１の可動子位置検出
回路１３は、位置センサにより可動子磁石２１と各固定
子コイル２ａ〜２ｃ′との相対位置を検出する。駆動回
路１４は、可動子位置検出回路１３の検出信号及び動作
方向指示回路１２からの方向指示信号により励磁相を決
定し、駆動用トランジスタ回路１５のトランジスタＴｒ
ａ，Ｔｒａ′〜Ｔｒｃ，Ｔｒｃ′のオン・オフを制御す
る。駆動用トランジスタ回路１５は、固定子Ａの最端部
に配設したコイルユニット１の直列形式のバス５に結線
され、固定子コイル２ａ〜２ｃ′を励磁して可動子磁石
２１に推力を作用する。各コイルユニット１は可動子Ｂ
の走行軌道Ｌに沿って順次敷設して、各コイルユニット
１の直列形式のバス５どうしを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁石可動型直流リニア
モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固定子をコイル列、可動子を磁極列より
構成する固定子一次のリニアモータは、固定子全域に亙
る通電制御が必要である。このため、固定子の長さが長
くなると以下のような問題点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】（１）固定子コイルの
数だけの通電制御回路が必要なため、固定子の長さに比
例して回路数及び回路規模が増加し配線量も多くなり高
価となる。また、システム全体が複雑となる。 （２）固定子の長さを増加する場合、通電制御回路の増
加とともに配線を増加する必要があり容易には行えな
い。予め通電制御回路を設置し配線を行うこともできる
が、固定子を延長しないときは不必要になる。 （３）各固定子コイルに対応する感磁素子を、各通電制
御回路に対応させて接続する必要があり、その配線が複
雑となる。 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
固定子の延長が容易に行える磁石可動型直流リニアモー
タを提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの第１の具体的手段は、複数個の固定子コイルを所定
の結線態様で結線したコイル体と、少なくとも１個の可
動子検出センサと、該可動子検出センサの検出信号によ
り前記コイル体を通電可能にするスイッチ回路とからな
るコイルユニットを可動子の走行軌道に沿って順次敷設
し、前記各固定子コイルと可動子磁石の相対位置に基づ
いて該固定子コイルを励磁する励磁用駆動回路を備えた
１個のコントロールユニットと、前記各コイルユニット
とをバス構成の駆動用電源供給ラインにより接続して固
定子を構成したことを特徴とする磁石可動型直流リニア
モータが提供される。

【０００５】また、上記の目的を達成するための第２の
具体的手段は、複数個の固定子コイルを所定の結線態様
で結線したコイル体と、可動子磁石の磁極を検出する感
磁素子３個を１組として前記コイル体の両端部に配置
し、その対応間隔を前記可動子磁石の全長以下とすると
ともに、可動子磁石との相対位置関係を一致させた２組
のセンサユニットと、該センサユニットの感磁素子の何
れかの検出信号により、前記コイル体を通電可能にする
スイッチ回路とから構成したコイルユニットを可動子の
走行軌道に沿って順次敷設し、前記２組のセンサユニッ
トとコントロールユニットとをバス構成の信号ラインに
より接続して、前記３個１組の感磁素子の検出信号に基
づいて前記各固定子コイルに対する駆動用電源の通電方
向を、切換制御するようにしたことを特徴とする磁石可
動型直流リニアモータが提供される。

【０００６】

【作用】上記第１の具体的手段である磁石可動型直流リ
ニアモータの作用は、以下の通りである。コイルユニッ
トの固定子コイルと可動子磁石とが対応すると、コイル
ユニットの可動子検出センサの検出信号によりスイッチ
回路が作動して、当該コイル体が通電可能となる。前記
固定子コイルと可動子磁石の相対位置に基づいて、各コ
イルユニットとバス構成の駆動用電源回路で接続されて
いるコントロールユニットの励磁用駆動回路が該固定子
コイルを励磁する。

【０００７】上記第２の具体的手段である磁石可動型直
流リニアモータの作用は、以下の通りである。感磁素子
３個を１組とするセンサユニットに、可動子磁石が対応
すると、各感磁素子の感磁信号によりコイル体の各固定
子コイルと可動子磁石との相対位置が検出され、バス構
成の信号ラインによりコントロールユニットに入力され
る。また、感磁素子の何れかの前記検出信号によりスイ
ッチ回路が作動して、当該コイル体が通電可能となる。
そして、各固定子コイルと可動子磁石との相対位置に基
づいて前記各固定子コイルに対する駆動用電源の通電方
向を切換制御して、該各固定子コイルを励磁する。

【０００８】

【実施例】（第１実施例）本発明の第１実施例を図面に
基づいて説明する。図１は第１実施例に係る磁石可動型
直流リニアモータの概略構成図である。コイルユニット
１は、コイル体２、１個の可動子検出センサ３及びスイ
ッチ回路４から構成される。コイル体２は、同一形状の
６個の固定子コイル２ａ，２ｂ，２ｃ及び固定子コイル
２ａ′，２ｂ′，２ｃ′を樹脂封止等により一体化す
る。そして、図２に示すように固定子コイル２ａ，２
ａ′、２ｂ，２ｂ′及び２ｃ，２ｃ′間をそれぞれ直列
に接続して三相スター結線を施す。

【０００９】可動子検出センサ３は、可動子磁石２１の
磁力に感応する感磁素子で、例えばホール素子を用い
る。スイッチ回路４は、可動子検出センサ３の検出信号
によりオンして、前記コイル体２を通電可能状態に切り
換える。コイル体２の結線態様は、三相スター結線のた
め、固定子コイル２ａと２ｂに結線する三相回路に２個
のスイッチ４ａ，４ｂを介装してスイッチ回路４を構成
する。スイッチ４ａ，４ｂは、可動子検出センサ３の検
出信号により作動するリレー若しくはトライアック等の
双方向のスイッチング素子を用いる。前記コイルユニッ
ト１の三相スター結線回路と接続する電源ラインは、直
列形式のバス５により構成する。そして、可動子Ｂの走
行軌道Ｌに沿って、上記コイルユニット１を順次敷設し
て、各コイルユニット１のバス５どうしを接続する。

【００１０】コントロールユニット１１は、動作方向指
示回路１２、可動子位置検出回路１３、駆動回路１４及
び６個の駆動用トランジスタ回路１５とから構成され
る。動作方向指示回路１２は、駆動回路１４に対して可
動子Ｂの動作方向を指示する。可動子位置検出回路１３
は、図示しない位置センサにより可動子磁石２１と各固
定子コイル２ａ〜２ｃ′との相対位置を検出する。駆動
回路１４はブラシレス三相モータ駆動ＩＣと同様の機能
を有し、可動子位置検出回路１３の検出信号及び動作方
向指示回路１２からの方向指示信号により励磁相を決定
し、駆動用トランジスタ回路１５のトランジスタＴｒ
ａ，Ｔｒａ′〜Ｔｒｃ，Ｔｒｃ′のオン・オフを制御す
る。トランジスタＴｒａ，Ｔｒａ′〜Ｔｒｃ，Ｔｒｃ′
のオン・オフと固定子コイル２ａ〜２ｃ′の励磁相との
関係は、可動子Ｂの各動作方向について１対１に定ま
る。駆動用トランジスタ回路１５は、最端部に配設した
コイルユニット１のバス５に結線する。これにより、各
コイルユニット１と１個のコントロールユニット１１と
を直列に接続した固定子Ａが構成される。

【００１１】可動子Ｂは、図示しないヨークに同一形状
の複数の可動子磁石２１を配列固定して、前記走行軌道
Ｌ上を走行させる。複数の可動子磁石２１は厚さ方向に
着磁され、隣り合うどうしはそれぞれ極性を異にしてい
る。

【００１２】上記構成の固定子Ａと可動子Ｂとからなる
磁石可動型直流リニアモータの作動について以下に説明
する。可動子Ｂの移動とともにコイルユニット１の固定
子コイル２ａ〜２ｃ′に可動子磁石２１が順次対応して
いくと、可動子検出センサ３が可動子磁石２１の磁力に
感応し、可動子検出信号をスイッチ回路４へ出力する。
スイッチ回路４では、スイッチ４ａ，４ｂがオンし三相
スター結線回路を閉成して、コイル体２を通電可能状態
に切り換える。動作方向指示回路１２は、駆動回路１４
に対して可動子Ｂの動作方向を指示する。

【００１３】駆動回路１４は、動作方向指示回路１２か
ら可動子Ｂの方向指示信号と、可動子位置検出回路１３
から可動子磁石２１と各固定子コイル２ａ〜２ｃ′との
相対位置に基づいて、可動子Ｂの移動とともに励磁相を
順次決定し、駆動用トランジスタ回路１５のトランジス
タＴｒａ，Ｔｒａ′〜Ｔｒｃ，Ｔｒｃ′のオン・オフを
制御する。可動子Ｂの各動作方向について１対１に定ま
るトランジスタＴｒａ，Ｔｒａ′〜Ｔｒｃ，Ｔｒｃ′の
オン・オフと固定子コイル２ａ〜２ｃ′の励磁相との関
係により、固定子コイル２ａ〜２ｃ′を励磁して可動子
磁石２１にフレミングの左手の法則に基づく推力が連続
的に作用させる。

【００１４】上記作動は、可動子Ｂが通過する各コイル
ユニット１毎に生じる。可動子Ｂが通過してしまったコ
イルユニット１や可動子Ｂが差しかかる前のコイルユニ
ット１のコイル体２は、スイッチ回路４のスイッチ４
ａ，４ｂがオフしていて通電することができない。従っ
て、可動子Ｂが対応したコイルユニット１のみが通電可
能となり、無駄な電力消費を低減できる。また、コイル
体２の三相スター結線回路に接続する電源ラインを直列
形式のバス５により構成したから、複雑な配線をするこ
となしにコイルユニット１どうしの増結が簡単に行え
る。尚、可動子Ｂの走行移動に同期して、各固定子コイ
ル２ａ〜２ｃ′に対する励磁相を決定し、駆動用トラン
ジスタ回路１５のトランジスタＴｒａ，Ｔｒａ′〜Ｔｒ
ｃ，Ｔｒｃ′のオン・オフを制御することも可能であ
る。この場合は、前記可動子位置検出回路１３は必要と
しない。

【００１５】（第２実施例）図３は第２実施例に係る磁
石可動型直流リニアモータの概略構成図である。固定子
Ａ′のコイルユニット３１の基本的構成は、前記第１実
施例のコイルユニット１と同一であるので、同一部分は
同一符号を付して説明を省略する。３個の感磁素子３３
ａ，３３ｂ，３３ｃを１組としてそれぞれ所定の間隔で
配置したセンサユニット３２を、コイル体２の両端部に
それぞれ配置する。そのセンサユニット３２，３２の対
応間隔は、可動子磁石２１の全長以下とする。さらに、
３個の感磁素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃと可動子磁石２
１との相対位置関係を、センサユニット３２，３２間で
一致させる。各センサユニット３２の感磁素子３３ａ，
３３ｂ，３３ｃは、ＯＲ回路３４に接続されるととも
に、直列形式のバス３５により構成した信号ラインに結
線する。ＯＲ回路３４は、スイッチ回路４に接続され
る。

【００１６】コントロールユニット４１の基本的構成
も、前記第１実施例のコントロールユニット１１と同一
であるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。直列形式のバス３５で構成したセンサユニット３
２の信号ラインは、コントロールユニット４１の駆動回
路１４に接続される。３個の感磁素子３３ａ，３３ｂ，
３３ｃを１組とするセンサユニット３２の情報により、
可動子磁石２１と各固定子コイル２ａ〜２ｃ′との相対
位置が検出される。従って、駆動回路１４は、動作方向
指示回路１２から可動子Ｂの方向指示信号と、可動子磁
石２１と各固定子コイル２ａ〜２ｃ′との相対位置に基
づいて、可動子Ｂの移動とともに励磁相を順次決定し、
駆動用トランジスタ回路１５のトランジスタＴｒａ，Ｔ
ｒａ′〜Ｔｒｃ，Ｔｒｃ′のオン・オフを制御する。
尚、可動子Ｂの構成は、前記第１実施例と同様である。

【００１７】上記固定子Ａ′と可動子Ｂとから構成され
る磁石可動型直流リニアモータの作動を説明する。可動
子Ｂが移動してコイルユニット１に差しかかると、先ず
センサユニット３２の感磁素子３３ａ若しくは他方のセ
ンサユニット３２の感磁素子３３ｃの何れかが可動子磁
石２１の磁力に感応し、感磁信号をＯＲ回路３４を介し
てスイッチ回路４へ出力する。スイッチ回路４では、ス
イッチ４ａ，４ｂがオンし三相スター結線回路を閉成し
て、コイル体２を通電可能状態に切り換える。そして、
３個の感磁素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃの感磁信号によ
り、固定子コイル２ａ〜２ｃ′と可動子磁石２１との相
対位置が検出され、駆動回路１４へ入力される。動作方
向指示回路１２は、駆動回路１４に対して可動子Ｂの動
作方向を指示する。

【００１８】駆動回路１４は第１実施例と同様に、動作
方向指示回路１２から可動子Ｂの方向指示信号と、可動
子磁石２１と各固定子コイル２ａ〜２ｃ′との相対位置
に基づいて、可動子Ｂの移動とともに励磁相を順次決定
し、駆動用トランジスタ回路１５のトランジスタＴｒ
ａ，Ｔｒａ′〜Ｔｒｃ，Ｔｒｃ′のオン・オフを制御す
る。コイルユニット３１には、コイル体２の両端部にセ
ンサユニット３２が配設され、その対応間隔を可動子磁
石２１の全長よりも短くするとともに、３個の感磁素子
３３ａ，３３ｂ，３３ｃと可動子磁石２１との相対位置
関係を、センサユニット３２，３２間で一致させている
ので、コイルユニット３１の全域で可動子Ｂとの対応関
係を検出できる。また、可動子Ｂが何れの方向からコイ
ルユニット３１に差しかかっても、直ちに検出して各固
定子コイル２ａ〜２ｃ′を励磁し推力を作用させること
ができる。尚、上記コントロールユニット４１により可
動子Ｂの速度制御等を行い、コイルユニット３１毎に励
磁用駆動回路を設けるようにしてもよい。また、上記各
実施例に記載した固定子コイル２ａ〜２ｃ′間の結線態
様は、三相スター結線に限定されるものではなく、三相
デルタ結線であってもよい。

【００１９】

【発明の効果】請求項１に記載される磁石可動型直流リ
ニアモータは、上記した構成及び作用を有し、各コイル
ユニットを１個のコントロールユニットにより制御する
ことができ、コイルユニットを増結して固定子を長くし
た場合のコストを低減できる。また、各コイルユニット
間は、バス構成の駆動用電源回路で接続するから、配線
が複雑化することもなく増結が簡単にできる。さらに、
可動子が対応したコイルユニットのみが通電可能となる
から、電力消費を必要最少限とすることができる等の効
果がある。

【００２０】請求項２に記載される磁石可動型直流リニ
アモータは、上記した構成及び作用を有し、感磁素子３
個を１組とするセンサユニットをコイルユニットの両端
部に配設し、バス構成の信号ラインによりコントロール
ユニット及び各コイルユニットのセンサユニットとを接
続したから、コイルユニットの増結が簡単となるととも
に、コイルユニットに差しかかる可動子を直ちに検出
し、各固定子コイルを励磁して推力を作用させ、推力の
落ち込みを低減できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の磁石可動型直流リニアモータの概
略構成図である。

【図２】固定子コイルの結線図である。

【図３】第２実施例の磁石可動型直流リニアモータの概
略構成図である。

【符号の説明】

１，３１...コイルユニット ２...コイル体 ２ａ〜２
ｃ′...固定子コイル ３...可動子検出センサ ４...スイッチ回路 ５，３
５...バス １１，４１...コントロールユニット １
４...駆動回路 １５...駆動用トランジスタ回路 ２１...可動子磁石 ３２...センサユニット ３３ａ，
３３ｂ，３３ｃ...感磁素子 Ａ...固定子 Ｂ...可動
子 Ｌ...走行軌道

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の固定子コイルを所定の結線態様
   で結線したコイル体と、少なくとも１個の可動子検出セ
   ンサと、該可動子検出センサの検出信号により前記コイ
   ル体を通電可能にするスイッチ回路とからなるコイルユ
   ニットを可動子の走行軌道に沿って順次敷設し、前記各
   固定子コイルと可動子磁石の相対位置に基づいて該固定
   子コイルを励磁する励磁用駆動回路を備えた１個のコン
   トロールユニットと、前記各コイルユニットとをバス構
   成の駆動用電源供給ラインにより接続して固定子を構成
   したことを特徴とする磁石可動型直流リニアモータ。
2. 【請求項２】 複数個の固定子コイルを所定の結線態様
   で結線したコイル体と、可動子磁石の磁極を検出する感
   磁素子３個を１組として前記コイル体の両端部に配置
   し、その対応間隔を前記可動子の全長以下とするととも
   に、可動子磁石との相対位置関係を一致させた２組のセ
   ンサユニットと、該センサユニットの感磁素子の何れか
   の検出信号により、前記コイル体を通電可能にするスイ
   ッチ回路とから構成したコイルユニットを可動子の走行
   軌道に沿って順次敷設し、前記２組のセンサユニットと
   コントロールユニットとをバス構成の信号ラインにより
   接続して、前記３個１組の感磁素子の検出信号に基づい
   て前記各固定子コイルに対する駆動用電源の通電方向を
   切換制御するようにしたことを特徴とする磁石可動型直
   流リニアモータ。