JPH07123345B2 - Movable magnet type linear DC motor - Google Patents

Movable magnet type linear DC motor

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JPH07123345B2
JPH07123345B2 JP30708492A JP30708492A JPH07123345B2 JP H07123345 B2 JPH07123345 B2 JP H07123345B2 JP 30708492 A JP30708492 A JP 30708492A JP 30708492 A JP30708492 A JP 30708492A JP H07123345 B2 JPH07123345 B2 JP H07123345B2
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白木  学
正之 藤原
尚 神尾
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株式会社精工舎
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、移動子の重量を軽減し
て負荷負担を軽くすることで推力向上を図ると共に滑ら
かな推力リップル特性を得ることができるようにした可
動マグネット形リニア直流モータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a movable magnet type linear DC motor capable of improving thrust by reducing the weight of a moving element and lightening the load, and obtaining smooth thrust ripple characteristics. Regarding

【0002】[0002]

【従来技術】図4は、従来の多極多相型の可動マグネッ
ト形リニア直流ブラシレスモータ1−1で、これについ
て以下に説明する。この可動マグネット形リニア直流ブ
ラシレスモータ1−1は、図示しない直動案内レールに
コアレスステータ電機子2を配置し、上記直動案内レー
ルに沿って移動子3−1が直線移動するように構成され
ている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional multi-pole / multi-phase movable magnet type linear DC brushless motor 1-1, which will be described below. This movable magnet type linear DC brushless motor 1-1 is configured such that a coreless stator armature 2 is arranged on a linear motion guide rail (not shown), and a mover 3-1 moves linearly along the linear motion guide rail. ing.

【0003】図示しない直動案内レールは、固定側のス
テータヨークを兼ねるために磁性体でできたものを用い
ており、その直動案内レール面に適宜な手段を用いて、
図示しない導電プリント配線パターンを形成した長板状
のプリント配線基板4を配置する。
A linear motion guide rail (not shown) is made of a magnetic material so as to also serve as a stator yoke on the fixed side. The linear motion guide rail surface is provided with an appropriate means.
A long plate-shaped printed wiring board 4 having a conductive printed wiring pattern (not shown) is arranged.

【0004】磁性体でできたものでない直動案内レール
を用いる場合には、磁性体板を介して、上記プリント配
線基板4を配置する。プリント配線基板4には、移動子
3−1の長手方向に沿って空心型の電機子コイル5群を
それぞれ略λ(但し、λ=T+T/8。Tは界磁マグネ
ット6−1の一磁極の幅)ピッチの等間隔配置で、互い
に重ならないように隣接配置してコアレス構造のコアレ
スステータ電機子2を形成する。
When a linear guide rail which is not made of a magnetic material is used, the printed wiring board 4 is arranged via a magnetic material plate. On the printed wiring board 4, air-core type armature coils 5 are arranged along the longitudinal direction of the mover 3-1 with approximately λ (where λ = T + T / 8, where T is one magnetic pole of the field magnet 6-1). The coreless stator armatures 2 having a coreless structure are formed by arranging them at equal intervals with adjacent pitches so as not to overlap each other.

【0005】電機子コイル5について説明すると、この
例における電機子コイル5は、矩形枠状の空心型のもの
となるように導線を多数ターン巻回して形成されたもの
であるが、プリント手段、めっき手段あるいはエッチン
グ手段を用いたシートコイル等にて形成したものでも良
い。
Explaining the armature coil 5, the armature coil 5 in this example is formed by winding a large number of turns of a conductive wire so as to form a rectangular frame-shaped air-core type coil. It may be formed by a sheet coil or the like using a plating means or an etching means.

【0006】かかる空心型の電機子コイル5群による
と、効率及び性能の良好なリニア往復180度通電方式
を採用することができるように、移動子3−1の走行方
向と直交する方向に延びた推力の発生に寄与する2つの
有効導体部5aと5aとの開角を、後記する界磁マグネ
ット6−1の移動子3−1の走行方向におけるN極、S
極の一磁極幅Tの開角となるように巻線形成する。
According to the air-core type armature coil group 5 as described above, the linear reciprocating 180-degree energization method with good efficiency and performance is extended in the direction orthogonal to the traveling direction of the moving element 3-1. The opening angle between the two effective conductor portions 5a and 5a that contribute to the generation of thrust is determined by the N pole, S in the traveling direction of the moving element 3-1 of the field magnet 6-1 to be described later.
The winding is formed so as to have an opening angle of one pole width T of the pole.

【0007】尚、電機子コイル5において、移動子3−
1の移動方向と平行な2つの導体部5bは、推力の発生
にあまり寄与しない導体部となっている。
In the armature coil 5, the mover 3-
The two conductor portions 5b parallel to the moving direction of 1 are conductor portions that do not contribute much to the generation of thrust.

【0008】また電機子コイル5は、上記推力の発生に
あまり寄与しない2つの導体部5bと導体部5bの外側
までの長さが、界磁マグネット6−1のその方向の幅よ
りも少し短い長さのものに形成する。
In the armature coil 5, the two conductor portions 5b that do not contribute much to the generation of the thrust and the length to the outside of the conductor portion 5b are slightly shorter than the width of the field magnet 6-1 in that direction. Form in length.

【0009】プリント配線基板4には、電機子コイル5
群及び界磁マグネット6の磁極状態に応じて電機子コイ
ル5群の通電の切り換えを行うための位置検知用として
のホール素子等の磁極判別素子7を配置し、電機子コイ
ル5および磁極判別素子7に電源を供給すると共に、出
力信号を得るための図示しない導電配線パターンを形成
する。
An armature coil 5 is provided on the printed wiring board 4.
A magnetic pole discriminating element 7 such as a Hall element for position detection for switching the energization of the armature coil 5 group according to the magnetic pole state of the group and the field magnet 6 is arranged, and the armature coil 5 and the magnetic pole discriminating element. Power is supplied to 7 and a conductive wiring pattern (not shown) for obtaining an output signal is formed.

【0010】上記磁極判別素子7としては、ホールI
C、ホール素子、磁気抵抗素子等の適宜な磁電変換素子
を用いればよい。
As the magnetic pole discriminating element 7, a Hall I is used.
An appropriate magnetoelectric conversion element such as C, a Hall element, or a magnetoresistive element may be used.

【0011】磁極判別素子7群は、それぞれ電機子コイ
ル5の発生推力に寄与する導体部5aと該導体部5aと
直交して形成された推力の発生にあまり寄与しない導体
部5bとが交叉する導体部延長線上の界磁マグネット6
−1と対向する上記プリント配線基板4面位置に配設
し、上記界磁マグネット6−1のN極,S極の磁極を検
出することができるようにする。
In the magnetic pole discriminating element 7 group, a conductor portion 5a that contributes to the thrust generated by the armature coil 5 and a conductor portion 5b that is formed orthogonal to the conductor portion 5a and that does not contribute much to the thrust intersect. Field magnet 6 on the conductor extension
The magnetic poles of the N pole and the S pole of the field magnet 6-1 can be detected by arranging them on the surface of the printed wiring board 4 facing -1.

【0012】磁極判別素子7からの、上記界磁マグネッ
ト6−1のN極,S極の磁極に応じた出力信号に基づい
て図示しない通電制御回路内のドライバーが作動して所
定方向の推力が発生するように上記電機子コイル5群に
適宜方向の通電を行う。
A driver in an energization control circuit (not shown) operates based on an output signal from the magnetic pole discriminating element 7 corresponding to the magnetic poles of the north pole and the south pole of the field magnet 6-1 to generate thrust in a predetermined direction. The armature coil group 5 is energized in an appropriate direction so as to be generated.

【0013】移動子3−1は、長板状のマグネットヨ−
ク8−1の下部内面の、上記コアレスステータ電機子2
と対向する面に空隙を介して界磁マグネット6−1を設
けて、ステータ電機子2と相対的移動するように構成し
てある。
The mover 3-1 is a long plate magnet yoke.
The coreless stator armature 2 on the inner surface of the lower portion of
A field magnet 6-1 is provided on the surface opposite to and through a gap so as to move relative to the stator armature 2.

【0014】マグネットヨーク8−1の下部内面には、
上記移動子3−1の移動方向に沿って隣り配置の磁極が
異極となるようにT幅に形成したN極,S極の磁極をP
(Pは2以上の整数)個等間隔に隣接配置して形成した
10極の界磁マグネット6−1を接着剤などの適宜な手
段を用いて固設する。
On the lower inner surface of the magnet yoke 8-1,
The magnetic poles of the N pole and the S pole, which are formed in the T width so that the magnetic poles adjacent to each other along the moving direction of the mover 3-1 have different poles, are set to P.
(P is an integer of 2 or more) The ten-pole field magnets 6-1 formed adjacently at equal intervals are fixed using an appropriate means such as an adhesive.

【0015】以上のような構成からなる可動マグネット
形リニア直流ブラシレスモータ1−1では、移動子3−
1が移動した場合に得られる推力(トルク)リップル
は、図5に示すように得られる。
In the movable magnet type linear DC brushless motor 1-1 having the above structure, the moving element 3-
The thrust (torque) ripple obtained when 1 moves is obtained as shown in FIG.

【0016】図5を参照して更に説明すると、電機子コ
イル5群は互いに略λ(T+T/8)ピッチの、等間隔
配置に配置したコアレスステータ電機子2を形成し、界
磁マグネット6−1の5極のみを取り上げるものとする
と、界磁マグネット6−1がコアレスステータ電機子2
と相対的移動した場合、上記λの範囲における推力リッ
プル曲線9−1は、図5に示すように推力リップルの粗
いものとなって現れる。
Explaining further with reference to FIG. 5, the armature coil groups 5 form coreless stator armatures 2 arranged at equal intervals with a pitch of approximately λ (T + T / 8), and a field magnet 6-. If only 5 poles of 1 are taken up, the field magnet 6-1 is the coreless stator armature 2
In the range of λ, the thrust ripple curve 9-1 appears as a rough thrust ripple as shown in FIG.

【0017】この種の可動マグネット形リニア直流ブラ
シレスモータ1−1は、コアレス構造で、しかも多相の
構造となっているため、リニアパルスモータや有鉄心形
リニア直流モータに比較して滑らかな推力リップル特性
を持つものとして高度精密測定器などに採用されてい
る。
Since the movable magnet type linear DC brushless motor 1-1 of this kind has a coreless structure and a multi-phase structure, it has a smoother thrust than that of the linear pulse motor or the iron core type linear DC motor. It is used in advanced precision measuring instruments and the like as it has ripple characteristics.

【0018】ここに、半導体製造装置などの更に高精度
の要求される装置において使用される可動マグネット形
リニア直流モータでは、更に滑らかな推力リップル特性
が要求される。
Here, a smoother thrust ripple characteristic is required for a movable magnet type linear DC motor used in a device requiring higher precision such as a semiconductor manufacturing device.

【0019】そこで本発明者は、上記した可動マグネッ
ト形リニア直流ブラシレスモータ1−1にわずかな設計
変更を施すのみで、従来のものに比較して推力リップル
数を2倍にし、1/2倍に推力リップルを押さえて極め
て滑らかに移動8を走行できるように構成すると共に、
合成推力特性をも向上させることを可能にした図6に示
す可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ1−2
を既に提案しているので、以下にこれについて図6以下
を参照して説明する。
Therefore, the inventor of the present invention doubles the thrust ripple number and halves it as compared with the conventional one by only slightly changing the design of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-1. It is configured so that the thrust 8 can be suppressed and the movement 8 can be run extremely smoothly.
A movable magnet type linear DC brushless motor 1-2 shown in FIG. 6 capable of improving the combined thrust characteristics.
Since it has already been proposed, this will be described below with reference to FIG.

【0020】この可動マグネット形リニア直流ブラシレ
スモータ1−2では、上記可動マグネット形リニア直流
ブラシレスモータ1−1同様に推力に寄与する導体部5
aと5aの開角幅を界磁マグネット6−1の一磁極幅T
と同じ幅に形成した電機子コイル5を略λ(但し、λ=
T+T/8)幅ピッチで配設したコアレスステータ電機
子2及び上記条件と同じ条件位置に配設した磁極判別素
子7を固定側に持ち、後記する界磁マグネット6と相対
的移動する位置に配設している点は、上記可動マグネッ
ト形リニア直流ブラシレスモータ1−1と同様で、異な
る点は界磁マグネット6を持つ移動子3−2の構成にあ
る。
In this movable magnet type linear DC brushless motor 1-2, the conductor portion 5 which contributes to thrust like the movable magnet type linear DC brushless motor 1-1.
The open angle width of a and 5a is set to one magnetic pole width T of the field magnet 6-1.
The armature coil 5 formed to have the same width as λ (where λ =
T + T / 8) The coreless stator armature 2 arranged at a width pitch and the magnetic pole discriminating element 7 arranged at the same condition position as the above condition are held on the fixed side, and are arranged at a position relatively moving with the field magnet 6 described later. The points are the same as those of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-1 described above, and the difference is in the configuration of the mover 3-2 having the field magnet 6.

【0021】移動子3−2は、上記マグネットヨーク8
−1同様の長板状のマグネットヨーク8−2の内部下面
に、2組の界磁マグネット6A,6Bが、略々(1+1
/8)λ幅(但し、λ=T+T/8)の距離だけ移動子
3−2の移動方向に位相をずらせて配置形成してある。
The mover 3-2 is the magnet yoke 8 described above.
−1, two sets of field magnets 6A and 6B are provided on the inner lower surface of a long plate-shaped magnet yoke 8-2 similar to (-1 + 1).
/ 8) It is arranged and formed with the phase shifted by a distance of λ width (where λ = T + T / 8) in the moving direction of the moving element 3-2.

【0022】2組の界磁マグネット6A,6Bは、隣接
する磁極が異極となるように略々T幅の磁極のN極,S
極の磁極を隣接配置して形成した5極の長板状のもので
あり、上記の通りこれらが(1+1/8)λの間隔をお
いて並べてある。
The two sets of field magnets 6A and 6B have N poles and S poles of approximately T width so that adjacent magnetic poles have different poles.
It is a long plate having five poles formed by arranging poles adjacent to each other, and these poles are arranged at intervals of (1 + 1/8) λ as described above.

【0023】このように界磁マグネット6を2組の界磁
マグネット6Aと6Bに分けており、かつ界磁マグネッ
ト6−1,6のN極,S極の一磁極の幅をT幅に形成し
ているため、移動子3−1,3−2の移動方向における
N極,S極の一磁極の幅Tを30mmとした場合、図4
の可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ1−1
の場合は、図7に示すように界磁マグネット6−1はそ
の長手方向の長さは300mmで済むのに対して、この
可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ1−2の
場合の界磁マグネット6の場合には、2つの界磁マグネ
ット6Aと6B間を上記条件:(1+1/8)λの幅だ
け離して配設することになるので、(1+1/8)λの
幅だけ、すなわち図8に示すように35mm長い335
mmのものになる。
In this way, the field magnet 6 is divided into two sets of field magnets 6A and 6B, and the width of one magnetic pole of N pole and S pole of the field magnets 6-1 and 6 is formed to be T width. Therefore, when the width T of one magnetic pole of the N pole and the S pole in the moving direction of the movers 3-1 and 3-2 is set to 30 mm, as shown in FIG.
Movable magnet type linear DC brushless motor 1-1
7, the field magnet 6-1 has a length of 300 mm in the longitudinal direction as shown in FIG. 7, whereas the field magnet 6 in the case of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-2 In this case, since the two field magnets 6A and 6B are arranged with the above condition separated by a width of (1 + 1/8) λ, only the width of (1 + 1/8) λ, that is, FIG. 35mm long 335 as shown in
mm.

【0024】尚、界磁マグネット6−1,6ともこれを
固着したマグネットヨーク8−1,8−2は、その外側
の端部を界磁マグネット6−1,6−2よりも+αだけ
長めに形成する。
The field magnets 6-1 and 6 are fixed to the magnet yokes 8-1 and 8-2, and the outer ends thereof are longer by + α than the field magnets 6-1 and 6-2. To form.

【0025】マグネットヨーク8の下面には、2組の界
磁マグネット6Aと6Bの間隙に、樹脂、接着剤、銅、
アルミニウム等の非磁性体からなる界磁マグネット位置
決め部材11が設けてある。
On the lower surface of the magnet yoke 8, a resin, an adhesive, copper, and the like are provided in the gap between the two sets of field magnets 6A and 6B.
A field magnet positioning member 11 made of a non-magnetic material such as aluminum is provided.

【0026】以上のような2組の界磁マグネット6Aと
6Bから構成された界磁マグネット6を持つ移動子3−
2と磁極判別素子7群及び電機子コイル5群からなるコ
アレスステータ電機子2との展開図は、図9に示すよう
に現すことができる。
A mover 3 having a field magnet 6 composed of two sets of field magnets 6A and 6B as described above.
An exploded view of the coreless stator armature 2 including the magnetic pole discriminating element 7 group and the armature coil 5 group can be expressed as shown in FIG.

【0027】尚、磁極判別素子7としては、4端子ホー
ル素子を用いるものとし、2つの電源端子及び2つの出
力端子は、図示しない制御回路に接続する。
A 4-terminal Hall element is used as the magnetic pole discriminating element 7, and two power supply terminals and two output terminals are connected to a control circuit (not shown).

【0028】制御回路の電源が閉成され、可動マグネッ
ト形リニア直流ブラシレスモータ1を動作可能な状態に
しておくと、界磁マグネット6A,6BのN極,S極の
磁極を検出している磁極判別素子7からの出力に基づい
て、当該界磁マグネット6A,6Bと対向している電機
子コイル5には、所定方向の通電がなされ、所定方向の
推力を得て移動子3は、図示しないエンコーダと制御回
路からの信号に制御されて所定方向に走り出す。
When the power supply of the control circuit is closed and the movable magnet type linear DC brushless motor 1 is in an operable state, the magnetic poles for detecting the N pole and S pole of the field magnets 6A and 6B are detected. Based on the output from the discriminating element 7, the armature coil 5 facing the field magnets 6A and 6B is energized in a predetermined direction to obtain thrust in the predetermined direction, and the mover 3 is not shown. It runs in a predetermined direction under the control of signals from the encoder and control circuit.

【0029】可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ
ータ1−2の場合、2組の5極の界磁マグネット6Aと
6Bを略々(1+1/8)λ幅(但し、λ=T+T/
8)の距離だけ移動子3の移動方向に位相をずらせて配
置形成した界磁マグネット6を用いているため、移動子
3−2が移動した場合に得られる推力(トルク)リップ
ルは、図10に示すように得られる。
In the case of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-2, the two sets of five-pole field magnets 6A and 6B are approximately (1 + 1/8) λ width (where λ = T + T /
Since the field magnet 6 arranged and formed with the phase shifted by the distance of 8) in the moving direction of the moving element 3 is used, the thrust (torque) ripple obtained when the moving element 3-2 moves is shown in FIG. It is obtained as shown in.

【0030】図10を参照して更に説明すると、いま電
機子コイル5群は互いにλ(T+T/8)ピッチの、等
間隔配置に配置してコアレスステータ電機子2を形成
し、5極の界磁マグネット6A,6Bそれぞれがコアレ
スステータ電機子2と相対的移動した場合、上記λの範
囲における5極の界磁マグネット6A,6Bそれぞれに
よって得られる推力リップル曲線9A,9Bは、図10
に示すように互いに(1+1/8)λだけ位相がずれて
得られる。2つの推力リップル曲線9A,9Bによれ
ば、従来以前の可動マグネット形リニア直流ブラシレス
モータ1−1によって得られる図5に示す推力リップル
曲線9−1に比較して2倍のリップル数が得られるの
で、2つの推力リップル曲線9A,9Bが合成された推
力リップル曲線は、従来の図5に示す推力リップル曲線
9−1に比較して1/2の滑らかな推力リップル特性に
なり、極めて滑らかな推力リップル特性の可動マグネッ
ト形リニア直流ブラシレスモータ1−2を得ることがで
きる。
This will be further explained with reference to FIG. 10. Now, the armature coil groups 5 are arranged at equal intervals of λ (T + T / 8) pitch to form the coreless stator armature 2, and the five-pole field is formed. When the magnetic magnets 6A, 6B respectively move relative to the coreless stator armature 2, the thrust ripple curves 9A, 9B obtained by the 5-pole field magnets 6A, 6B in the range of λ are shown in FIG.
, The phase is shifted by (1 + 1/8) λ from each other. According to the two thrust ripple curves 9A and 9B, twice the number of ripples can be obtained as compared with the thrust ripple curve 9-1 shown in FIG. 5 obtained by the moving magnet type linear DC brushless motor 1-1 before the conventional method. Therefore, the thrust ripple curve obtained by combining the two thrust ripple curves 9A and 9B has a smooth thrust ripple characteristic of 1/2 as compared with the conventional thrust ripple curve 9-1 shown in FIG. A movable magnet type linear DC brushless motor 1-2 having thrust ripple characteristics can be obtained.

【0031】また従来の可動マグネット形リニア直流ブ
ラシレスモータ1−1によって得られる図5に示す推力
リップル曲線9−1に比較して2倍のリップル数が得ら
れるので、2つの推力リップル曲線9A,9Bが合成さ
れた合成推力曲線10も図10に示すように、高い推力
レベルとなるためより大きな推力を得ることのできる可
動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ1−2を得
ることができる。
Further, as compared with the thrust ripple curve 9-1 shown in FIG. 5 obtained by the conventional movable magnet type linear DC brushless motor 1-1, the number of ripples is doubled, so that two thrust ripple curves 9A, As shown in FIG. 10, the combined thrust curve 10 in which 9B is combined also has a high thrust level, so that the movable magnet type linear DC brushless motor 1-2 capable of obtaining a larger thrust can be obtained.

【0032】以上のように改良された可動マグネット形
リニア直流ブラシレスモータ1−2は、非常に有用なも
のである。
The movable magnet type linear DC brushless motor 1-2 improved as described above is very useful.

【0033】[0033]

【従来技術の欠点】しかしながら、当該可動マグネット
形リニア直流ブラシレスモータ1−2の性能を更に向上
させるためなどの理由で、もしも界磁マグネット6の種
類を変えた場合には、その種類によっては、その界磁マ
グネット6の重量もさることながら、その界磁マグネッ
ト6の磁路を十分に閉じるために厚みのある重量の重い
マグネットヨーク8−2を用いる必要が生じ、負荷負担
の大きな可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ
1−2になる欠点がある。
However, if the type of the field magnet 6 is changed for the purpose of further improving the performance of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-2, depending on the type, In addition to the weight of the field magnet 6, it is necessary to use a thick and heavy magnet yoke 8-2 in order to sufficiently close the magnetic path of the field magnet 6, resulting in a movable magnet type having a large load burden. There is a defect that the linear DC brushless motor 1-2 is used.

【0034】またマグネットヨーク8−2は、上記した
理由から上記マグネットヨーク8−1よりも略(1+1
/8)λ幅だけ長いものに形成しなければならないた
め、その長さ幅分だけ重量の重いマグネットヨーク8−
2を用いなければならず、ますます負荷負担の大きな可
動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ1−2にな
る欠点を持つ。
The magnet yoke 8-2 is substantially (1 + 1) more than the magnet yoke 8-1 for the above reason.
/ 8) Since the magnet yoke has to be formed to have a long width of λ, the weight of the magnet yoke 8 is heavy.
2 has to be used, and it has a drawback that it becomes a movable magnet type linear DC brushless motor 1-2 that has an even larger load burden.

【0035】[0035]

【発明の目的】本発明の目的は、上記した可動マグネッ
ト形リニア直流ブラシレスモータ1−2の特徴を殺すこ
となく、当該リニア直流ブラシレスモータ1−2の移動
子3−2の負荷負担を軽くすること、及び2つのマグネ
ット6Aと6Bの位置決めを容易にして、より性能の良
い可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータを得る
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the load on the moving element 3-2 of the linear DC brushless motor 1-2 without sacrificing the characteristics of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-2 described above. And to facilitate positioning of the two magnets 6A and 6B to obtain a movable magnet type linear DC brushless motor with better performance.

【0036】[0036]

【目的を達成するための手段】かかる本発明の目的は、
コアレスステータ電機子はそれぞれλ(但し、λ=T+
T/8。Tは界磁マグネットの一磁極の幅)ピッチの等
間隔配置で形成した電機子コイル群で形成し、上記移動
子のマグネットヨークを分割形成し、該分割マグネット
ヨークそれぞれに隣接する磁極が異極となるようにT幅
の等しい幅で着磁されたN極,S極の磁極をP個(Pは
2以上の整数)有する界磁マグネットを設けて分割移動
子を構成し、当該分割移動子はその界磁マグネットが互
いに他の分割移動子の界磁マグネットからそれぞれ(1
+1/8)λ幅の距離だけ移動子の移動方向に位相をず
らせて配置形成し、上記分割移動子の分割マグネットヨ
ークよりも比重の軽い材質からなり2以上の分割移動子
を連結し一体的に移動可能にする分割移動子位置決め部
材を界磁マグネット間の間隙に設けることで達成でき
る。
The object of the present invention is as follows.
Each coreless stator armature is λ (where λ = T +
T / 8. T is a group of armature coils formed at equal intervals of the width of one magnetic pole of the field magnet, and the magnet yoke of the mover is formed separately, and the magnetic poles adjacent to each divided magnet yoke have different poles. A split magnet is formed by providing a field magnet having P magnetic poles of N and S poles (P is an integer of 2 or more) magnetized so that the width T is equal to Indicates that the field magnets are (1
+1/8) A distance of λ width is arranged and formed with the phase shifted in the moving direction of the moving element, and it is made of a material having a specific gravity lower than that of the split magnet yoke of the split moving element, and two or more split moving elements are connected to form an integral body. This can be achieved by providing a split moving element positioning member that allows the movable element to move in the space between the field magnets.

【0037】[0037]

【発明の作用】2組の5極の界磁マグネット6Aと6B
を略々(1+1/8)λ幅(但し、λ=T+T/8)の
距離だけ移動子3の移動方向に位相をずらせて配置形成
した界磁マグネット6を用いているため、移動子3が移
動した場合に得られる推力(トルク)リップルは、図1
0に示すように得られ、5極の界磁マグネット6A,6
Bそれぞれがコアレスステータ電機子2と相対的移動し
た場合、上記λの範囲における5極の界磁マグネット6
A,6Bそれぞれによって得られる推力リップル曲線9
A,9Bのように互いに略(1+1/8)λ位相がず
れ、極めて滑らかな推力リップル特性が得られるのみな
らず、2つの推力リップル曲線9A,9Bが合成された
合成推力曲線10も高い推力レベルとなるため、より大
きな推力を得ることのできる可動マグネット形リニア直
流ブラシレスモータ1となる。
Operation of the invention Two sets of five-pole field magnets 6A and 6B
Since the field magnet 6 is arranged and formed by shifting the phase in the moving direction of the moving element 3 by a distance of approximately (1 + 1/8) λ width (where λ = T + T / 8), the moving element 3 is Fig. 1 shows the thrust (torque) ripple obtained when moving.
5 field magnets 6A, 6
When each of B moves relative to the coreless stator armature 2, the five-pole field magnet 6 in the range of λ is
Thrust ripple curve 9 obtained by A and 6B respectively
Like A and 9B, the phases are substantially (1 + 1/8) λ deviated from each other, and not only a very smooth thrust ripple characteristic is obtained, but also the combined thrust curve 10 in which the two thrust ripple curves 9A and 9B are combined has a high thrust. Since the level becomes the level, the movable magnet type linear DC brushless motor 1 can obtain a larger thrust.

【0038】また移動子3は、2つの分割移動子3Aと
3Bとを離して配設しており、その離れた部分には、マ
グネットヨーク及び界磁マグネットが存在しないため、
移動子3の重量を軽くでき、負荷負担の小さな可動マグ
ネット形リニア直流ブラシレスモータ1となる。
Further, in the moving element 3, the two divided moving elements 3A and 3B are arranged apart from each other, and since the magnet yoke and the field magnet are not present in the separated portions,
The weight of the moving element 3 can be reduced, and the moving magnet type linear DC brushless motor 1 with a small load burden is obtained.

【0039】[0039]

【実施例】図1は本発明の一実施例としての可動マグネ
ット形リニア直流ブラシレスモータ1の主要部を表す斜
視図で、図2は同可動マグネット形リニア直流ブラシレ
スモータ1の移動子3の主要部を表す分解斜視図で、図
3は図2の移動子3の側面図である。
1 is a perspective view showing a main part of a movable magnet type linear DC brushless motor 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a main part of a moving element 3 of the movable magnet type linear DC brushless motor 1. 3 is a side view of the mover 3 shown in FIG. 2. FIG.

【0040】本発明の可動マグネット形リニア直流ブラ
シレスモータ1は、上記従来の可動マグネット形リニア
直流ブラシレスモータ1−1,1−2と異なるのは移動
子3の部分のみである。
The movable magnet type linear DC brushless motor 1 of the present invention differs from the conventional movable magnet type linear DC brushless motors 1-1 and 1-2 only in the moving element 3.

【0041】本発明の可動マグネット形リニア直流ブラ
シレスモータ1は、上記従来の可動マグネット形リニア
直流ブラシレスモータ1−2の移動子3−2同様に移動
子3の移動方向における長さと同じ長さのものとなる。
The movable magnet type linear DC brushless motor 1 of the present invention has the same length as the moving element 3 in the moving direction like the moving element 3-2 of the conventional moving magnet type linear DC brushless motor 1-2. Will be things.

【0042】しかしながら、可動マグネット形リニア直
流ブラシレスモータ1の移動子3が持つマグネットヨー
ク8(分割マグネットヨーク8Aと8Bで構成する)
は、図2及び図3に示すように全体として上記可動マグ
ネット形リニア直流ブラシレスモータ1−1の移動子8
−1が持つマグネットヨーク8−1の長さと同じ長さに
構成できる。すなわち上記可動マグネット形リニア直流
ブラシレスモータ1−2の移動子3−2に用いたマグネ
ットヨーク8−2に比較して上記条件;(1+1/8)
λ幅の長さ分だけ短くできるので、その分だけ重量の軽
いマグネットヨーク8となり、移動子3の重量を軽くで
きるので、負荷負担のを小さくした可動マグネット形リ
ニア直流ブラシレスモータ1を構成できる。
However, the magnet yoke 8 of the moving element 3 of the movable magnet type linear DC brushless motor 1 (composed of divided magnet yokes 8A and 8B).
Is a moving element 8 of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-1 as a whole as shown in FIGS.
-1 can be configured to have the same length as the length of the magnet yoke 8-1. That is, compared to the magnet yoke 8-2 used for the mover 3-2 of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-2, the above condition: (1 + 1/8)
Since the magnet yoke 8 can be shortened by the length of the λ width, the weight of the magnet yoke 8 becomes lighter, and the weight of the mover 3 can be reduced, so that the movable magnet type linear DC brushless motor 1 with a reduced load can be configured.

【0043】これは本発明の可動マグネット形リニア直
流ブラシレスモータ1が、従来の可動マグネット形リニ
ア直流ブラシレスモータ1−2と同じように2組の界磁
マグネット6Aと6Bを用いて界磁マグネット6を形成
しているにもかかわらず、上記従来の可動マグネット形
リニア直流ブラシレスモータ1−1のマグネットヨーク
8−1をその長手方向における中心位置で2つに分割し
て、2つの分割マグネットヨーク8A、8Bを形成し、
2つの分割マグネットヨーク8A,8Bを上記条件;
(1+1/8)λの長さだけ移動子3の長手方向にずら
せて配置するため、その長さだけ可動マグネット形リニ
ア直流ブラシレスモータ1−2のマグネットヨーク8−
2よりもその長手方向における長さを短くできることに
よる。
This is because the movable magnet type linear DC brushless motor 1 of the present invention uses two sets of field magnets 6A and 6B as in the conventional movable magnet type linear DC brushless motor 1-2. Despite the above, the magnet yoke 8-1 of the conventional movable magnet type linear DC brushless motor 1-1 is divided into two at the center position in the longitudinal direction to form two divided magnet yokes 8A. , 8B,
The two split magnet yokes 8A and 8B have the above conditions;
The magnet yoke 8 of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-2 is displaced by the length of (1 + 1/8) λ in the longitudinal direction of the mover 3 and is thus arranged.
This is because the length in the longitudinal direction can be made shorter than 2.

【0044】すなわち、2つの分割マグネットヨーク8
Aと8Bを移動子3の長手方向に連接した場合の長さ
は、ちょうど可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ
ータ1−1のマグネットヨーク8−1と同じ長さに形成
できる。
That is, the two split magnet yokes 8
The length when A and 8B are connected in the longitudinal direction of the moving element 3 can be formed to have the same length as the magnet yoke 8-1 of the movable magnet type linear DC brushless motor 1-1.

【0045】以上のように形成した2つの分割マグネッ
トヨーク8A,8Bそれぞれには、互いに隣り配置に位
置する側の分割マグネットヨーク8A,8Bの端部に、
上記界磁マグネット6A,6Bの端部を一致させてコア
レスステータ電機子2と対向する分割マグネットヨーク
8A,8B面に界磁マグネット6A,6Bを接着固定し
て2つの分割移動子3A,3Bを形成する。
Each of the two split magnet yokes 8A and 8B formed as described above has an end portion of the split magnet yokes 8A and 8B located adjacent to each other.
The field magnets 6A, 6B are attached to the surfaces of the split magnet yokes 8A, 8B facing the coreless stator armature 2 with the ends of the field magnets 6A, 6B aligned, and the two split movers 3A, 3B are fixed. Form.

【0046】ここに2つの分割移動子3Aと3Bは、一
体化して一体に移動する移動子3に形成する必要がある
ことと、推力及び推力リップル特性の向上を図るため
に、2つの界磁マグネット6Aと6Bとを移動子3の長
手方向において上記条件:(1+1/8)λの幅だけ位
置決め配設する必要がある。
In order to improve the thrust force and the thrust ripple characteristic, it is necessary to form the two movers 3A and 3B into a mover 3 which moves integrally and integrally. It is necessary to position and arrange the magnets 6A and 6B in the longitudinal direction of the moving element 3 by the width of the above condition: (1 + 1/8) λ.

【0047】2つの界磁マグネット6Aと6Bとを移動
子3の長手方向に上記条件:(1+1/8)λの幅だけ
離して位置させる為には、上記2つの分割移動子3Aと
3Bとを正しく位置決めして一体化する必要がある。
In order to position the two field magnets 6A and 6B in the longitudinal direction of the moving element 3 with a distance of the above condition: (1 + 1/8) λ, the two dividing moving elements 3A and 3B should be separated from each other. Must be correctly positioned and integrated.

【0048】そこで、この可動マグネット形リニア直流
ブラシレスモータ1では、上記分割マグネットヨーク8
Aと8B間に入り込む、長手方向の幅が(1+1/8)
λの幅の位置決め突起12を下端部に形成した凸状の分
割移動子位置決め部材13を用い、この位置決め部材1
3の位置決め突起12を分割マグネットヨーク8Aと8
B間に嵌着し、位置決め部材13の両鍔14を分割マグ
ネットヨーク8Aと8Bの上面に係合させると共に、接
着固定、螺子止め固定などの適宜な手段にて固定するこ
とで、2つの分割移動子3と3Bとを連結一体化して、
一体して移動する分割移動子連結部に界磁マグネット6
が存在しない移動子3を構成する。
Therefore, in the movable magnet type linear DC brushless motor 1, the split magnet yoke 8 is used.
The width between the A and 8B is (1 + 1/8) in the longitudinal direction.
This positioning member 1 uses a convex split mover positioning member 13 having a positioning projection 12 having a width of λ formed at the lower end.
The positioning protrusion 12 of 3 is divided into the magnet yokes 8A and 8
It is fitted between B, and both flanges 14 of the positioning member 13 are engaged with the upper surfaces of the split magnet yokes 8A and 8B and fixed by an appropriate means such as adhesive fixing, screw fixing, etc. The movers 3 and 3B are connected and integrated,
A field magnet 6 is provided at the connecting portion of the split moving element that moves together.
Configures a mover 3 that does not exist.

【0049】尚、本発明の目的の一つは、移動子3の重
量を軽くし、可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ
ータ1の負荷負担を小さくすることにあるので、上記分
割移動子位置決め部材13は、その位置決め突起12の
厚みを分割マグネットヨーク8A,8Bの厚み程度のも
のに形成し、また材質としては、分割マグネットヨーク
8A,8Bを形成する素材よりも軽く、界磁マグネット
8Aと6Bとが磁気的に閉じにくい材質のもの、例えば
アルミニウム材、銅材あるいは樹脂材等の非磁性体で形
成すると都合良い。
Since one of the objects of the present invention is to reduce the weight of the moving element 3 and to reduce the load on the movable magnet type linear DC brushless motor 1, the above-mentioned split moving element positioning member 13 is used. The positioning projection 12 is formed to have a thickness of about the thickness of the split magnet yokes 8A and 8B, and the material is lighter than the material forming the split magnet yokes 8A and 8B. It is convenient to use a material that is hard to close magnetically, for example, a non-magnetic material such as an aluminum material, a copper material, or a resin material.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の可動マグネット形リニア直流モ
ータによれば、移動子の重量を軽くでき、また推力及び
推力リップル特性の向上を図ることができる。
According to the movable magnet type linear DC motor of the present invention, the weight of the moving element can be reduced, and the thrust force and the thrust ripple characteristic can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例としての可動マグネット形リ
ニア直流ブラシレスモータの主要部を表す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a movable magnet type linear DC brushless motor as an embodiment of the present invention.

【図2】同可動マグネット形リニア直流ブラシレスモー
タの移動子の主要部を表す分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a main part of a mover of the movable magnet type linear DC brushless motor.

【図3】図2の移動子の側面図である。3 is a side view of the mover of FIG. 2. FIG.

【図4】多極多相型の可動マグネット形リニア直流ブラ
シレスモータの第1の従来例の概略分解斜視図である。
FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of a first conventional example of a multi-pole multi-phase movable magnet type linear DC brushless motor.

【図5】可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ
の第1の従来例によって得られる推力リップル曲線の説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a thrust ripple curve obtained by a first conventional example of a movable magnet type linear DC brushless motor.

【図6】可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ
の第2の従来例の主要部を表す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a main part of a second conventional example of a movable magnet type linear DC brushless motor.

【図7】可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ
の第1の従来例に用いられる界磁マグネットの説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a field magnet used in a first conventional example of a movable magnet type linear DC brushless motor.

【図8】可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ
の第2の従来例に用いられる界磁マグネットの説明図で
ある。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a field magnet used in a second conventional example of a movable magnet type linear DC brushless motor.

【図9】可動マグネット形リニア直流ブラシレスモータ
の第2の従来例の2組の界磁マグネットと電機子コイル
群からなるコアレスステータ電機子との展開図である。
FIG. 9 is a development view of two sets of field magnets and a coreless stator armature including an armature coil group of a second conventional example of a movable magnet type linear DC brushless motor.

【図10】可動マグネット形リニア直流ブラシレスモー
タの第2の従来例によって得られる推力リップル曲線及
び合成推力曲線の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a thrust ripple curve and a combined thrust curve obtained by a second conventional example of a movable magnet type linear DC brushless motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1−1,1−2 可動マグネット形リニア直流ブラ
シレスモータ 2 コアレスステータ電機子 3,3−1,3−2 移動子 3A,3B 分割移動子 4 プリント配線基板 5 電機子コイル 5a 推力の発生に寄与する導体部 5b 推力の発生に寄与しない導体部 6,6A,6B,6−1 界磁マグネット 7 磁極判別素子 8,8−1,8−2 マグネットヨーク 8A,8B 分割マグネットヨーク 9A,9B,9−1 推力リップル曲線 10 合成推力曲線 11 界磁マグネット位置決め部材 12 位置決め突起 13 分割移動子位置決め部材 14 鍔
1,1-1,1-2 Movable magnet type linear DC brushless motor 2 Coreless stator armature 3,3-1,3-2 Moving element 3A, 3B Split moving element 4 Printed wiring board 5 Armature coil 5a Generation of thrust Conductor part 5b that does not contribute to the generation of thrust 6,6A, 6B, 6-1 Field magnet 7 Magnetic pole discrimination element 8, 8-1, 8-2 Magnet yoke 8A, 8B Split magnet yoke 9A, 9B , 9-1 Thrust ripple curve 10 Combined thrust curve 11 Field magnet positioning member 12 Positioning protrusion 13 Split mover positioning member 14 Tsuba

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動子の走行方向に沿ってステータ電機
子を備えた固定子と、該ステータ電機子と対向するマグ
ネットヨーク面に隣配置の磁極が異極となるようにN
極,S極の磁極をP個(Pは2以上の整数)設けて形成
した界磁マグネットを備え上記ステータ電機子と相対的
に移動する移動子とを有する可動マグネット形リニア直
流モータにおいて、上記ステータ電機子はそれぞれ略λ
(但し、λ=T+T/8:Tは界磁マグネットの一磁極
の幅)ピッチで実質的に等間隔に配置された電機子コイ
ル群からなり、上記移動子のマグネットヨークは分割形
成されており、該分割マグネットヨークそれぞれに隣接
する磁極が異極となるようにT幅の等しい幅で着磁され
たN極,S極の磁極をP個(Pは2以上の整数)有する
界磁マグネットにより分割移動子が形成され、当該分割
移動子はその界磁マグネットが互いに他の分割移動子の
界磁マグネットからそれぞれ略(1+1/8)λ幅の距
離だけ移動子の移動方向に位相をずらせて配置形成され
ており、上記分割移動子の分割マグネットヨークよりも
比重の軽い材質からなり2以上の分割移動子を連結し一
体的に移動可能にする分割移動子位置決め部材が上記界
磁マグネット間の間隙に設けられていることを特徴とす
る可動マグネット形リニア直流モータ。
1. A stator provided with a stator armature along the traveling direction of a mover, and an N pole arranged adjacent to a magnet yoke surface facing the stator armature have different polarities.
A movable magnet type linear DC motor having a field magnet formed by providing P magnetic poles of S and S poles (P is an integer of 2 or more), and having a mover that moves relative to the stator armature, Each stator armature is approximately λ
(Where λ = T + T / 8: T is the width of one magnetic pole of the field magnet), the armature coil group is arranged substantially at equal intervals, and the magnet yoke of the mover is formed separately. A field magnet having P magnetic poles of N and S poles (P is an integer of 2 or more) magnetized so that the magnetic poles adjacent to each of the divided magnet yokes have different polarities. A split mover is formed, and the field magnets of the split mover are shifted in phase in the moving direction of the mover from the field magnets of the other split movers by a distance of approximately (1 + 1/8) λ. The split mover positioning member, which is arranged and formed, is made of a material having a specific gravity smaller than that of the split magnet yoke of the split mover, and which connects two or more split movers and allows them to move integrally, between the field magnets. while A movable magnet type linear direct current motor characterized by being provided in a gap.
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