JPH07143728A - リニア直流モータ - Google Patents

リニア直流モータ

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JPH07143728A
JPH07143728A JP5314374A JP31437493A JPH07143728A JP H07143728 A JPH07143728 A JP H07143728A JP 5314374 A JP5314374 A JP 5314374A JP 31437493 A JP31437493 A JP 31437493A JP H07143728 A JPH07143728 A JP H07143728A
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JP
Japan
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magnetic pole
magnet
field magnet
magnetic
coil
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Pending
Application number
JP5314374A
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English (en)
Inventor
Satoru Katagiri
悟 片桐
Hideto Ohira
英仁 大平
Masaji Fujisawa
正司 藤澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Thompson Co Ltd
Original Assignee
Nippon Thompson Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一次側及び二次側の相対的位置の変化に拘ら
ず、常に一定の推力を維持することのできるリニア直流
モータを提供すること。 【構成】 界磁マグネット６９よりも１磁極多い磁極数
の磁極検出用マグネット８１を設け、磁極判別素子とし
てのホール効果素子４３を該磁極検出用マグネット８１
を以て作用させ、実際に推力を発生する電機子コイル導
体部の数を一定とし、上記の効果を得ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば工作機械や産業
用ロボットなどの運動機構部において、移動させるべき
物体を高精度に移動させるために多用されるリニア直流
モータに関し、特にブラシレス形式のリニア直流モータ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２に、従来のリニア直流モータを含
む駆動ユニットを示す。なお、この駆動ユニットは、リ
ニア直流モータに、物体案内用の案内ユニットを付加し
たものである。
【０００３】図示のように、この案内ユニットは、長尺
のベース部材２０１と、該ベース部材２０１に沿って移
動する可動体２０２とを有している。詳しくは、可動体
２０２には複数のローラ（図示せず）が設けられてお
り、ベース部材２０１に長手方向に沿って形成された軌
道（図示せず）上をこれらのローラが転動する。
【０００４】一方、上記した案内ユニットと共に駆動ユ
ニットを構成するリニア直流モータについては、下記の
ように構成されている。
【０００５】当該リニア直流モータは、ベース部材２０
１上に該ベース部材２０１の長手方向において並設され
た多数の電機子コイル２０５を具備する一次側と、該各
電機子コイル２０５と対向すべく可動体２０２の下面側
に取り付けられた界磁マグネット２０６（図１３参照）
を有する二次側とから成る。図示のように、該界磁マグ
ネット２０６は、可動体２０２が移動すべき方向Ｐ、す
なわち上記ベース部材２０２の長手方向に沿ってＮ及び
Ｓの複数の磁極、この場合４つの磁極が交互に並ぶよう
に配設着磁されている。なお、図１３に示すように、本
例においては、界磁マグネット２０６の１磁極の幅をＰ
ｍとすると、各電機子コイル２０５の開角幅も同じくＰ
ｍに設定されている。
【０００６】上記構成のリニア直流モータにおいては、
電機子コイル２０５に所定の励磁電流を供給することに
より、一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の
法則に基づく推力が生じ、例えば一次側が結合したベー
ス部材２０１を固定とすれば、二次側と一体の可動体２
０２がこの推力によって移動する。
【０００７】ところで、上述したようなリニア直流モー
タにおいては、二次側に対する一次側の位置の変化に拘
ることなく可能な限り一定の推力を維持すべく、各電機
子コイルに対して如何に規則正しく励磁電流を供給する
かが重要な課題である。続いて、この給電に係る構成を
説明する。
【０００８】図１４に示すように、各電機子コイル２０
５ａ乃至２０５ｆ（図１４にはこの場合６つの電機子コ
イルを示しており、以下の説明の便宜上、これまでの説
明において電機子コイルを示す参照符号２０５に小文字
アルファベットａ乃至ｆをこのように付加し、これら６
つの電機子コイルを互いに区別する）の近傍には磁極判
別素子としてのホール効果素子２０８ａ乃至２０８ｆが
夫々配設されている。本例においては、該各ホール効果
素子２０８ａ乃至２０８ｆは、各電機子コイル２０５ａ
乃至２０５ｆが夫々有する２辺の推力に寄与する導体部
のうち、一方側の導体部２０５ａ1 乃至２０５ｆ1 に対
応して配置されている。これらのホール効果素子２０８
ａ乃至２０８ｆは、前述の界磁マグネット２０６が接近
したとき、該界磁マグネット２０６が有する各磁極が発
する磁力線に応じた信号（電位差として）を発する。こ
の信号に基づいて、該信号を発したホール効果素子に対
応する電機子コイルに対する給電をなし、該信号が未だ
得られないか若しくは得られなくなったホール効果素子
に対応する電機子コイルへの給電を断つように制御する
訳である。
【０００９】かかる構成に基づき、次のように給電制御
が行われる。
【００１０】図１４において、アルファベットＡ乃至Ｇ
は、界磁マグネット２０６がこれらアルファベットに対
応する図示の各位置にあるという状態を示すものであ
る。
【００１１】まず、界磁マグネット２０６がＡの位置に
ある場合、該界磁マグネット２０６の各磁極は４つのホ
ール効果素子２０８ａ乃至２０８ｄに掛るから、これら
のホール効果素子に夫々対応する４つの電機子コイル２
０５ａ乃至２０５ｄが給電される。この状態において、
該各電機子コイル２０５ａ乃至２０５ｄが２辺ずつ有す
る推力に寄与する導体部のうち、実際に推力を発生する
のは、２つの電機子コイル２０５ｂ及び２０５ｃの各導
体部２０５ｂ1 、２０５ｂ2 、２０５ｃ1 及び２０５ｃ
2 の４本である。この４本の導体部は、界磁マグネット
２０６の磁極に掛る故に推力を発生する訳である。な
お、他の２つの電機子コイル２０５ａ及び２０５ｄの導
体部２０５ａ1 、２０５ａ2、２０５ｄ1 及び２０５ｄ2
に関しては、界磁マグネット２０６の磁極同士の境界に
掛る（導体部２０５ｄ2 ）か、界磁マグネット２０６か
ら外れてしまっている（導体部２０５ａ1 、２０５ａ2、
２０５ｄ1 ）ので、推力は発生しない。
【００１２】以下、図１４に示すＢ乃至Ｇの各位置に界
磁マグネット２０６があるとき、上記と同様にして所要
の電機子コイルに対する給電がなされる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のリニア直流
モータにおいては上述のようにして各電機子コイルに対
して励磁電流の供給を行うことによって作動するのであ
るが、下記の欠点がある。
【００１４】すなわち、図１４に示すＡの位置に界磁マ
グネットがあるときには、各電機子コイルが有する推力
に寄与する導体部のうち実際に推力発生をなすのは前述
したように４本である。しかしながら、他の位置Ｂ乃至
Ｇに界磁マグネットが移動したときに推力を発生する導
体部の数は、夫々、４本、３本、３本、４本、４本、３
本と変化してしまい、常に一定の推力を得ることはでき
ない。
【００１５】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなさ
れたものであって、一次側及び二次側の相対的位置の変
化に拘らず、常に一定の推力を維持することのできるリ
ニア直流モータを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によるリニア直流
モータは、順次異極となるようにＰ（Ｐは２以上の整
数）極が配設着磁された界磁マグネットと、推力に寄与
する導体部の開角幅が該界磁マグネットの磁極幅の略２
ｎ−１（ｎは１以上の整数）倍となるように巻回されか
つ該界磁マグネットに対向するように配置されて励磁電
流を供給することにより該界磁マグネットを相対駆動す
る電機子コイル群と、磁極幅及び着磁状態が前記界磁マ
グネットと同様にして前記界磁マグネットと略平行に配
設された磁極検出用マグネットと、前記電機子コイル各
々に対応して設けられて該磁極検出用マグネットの磁極
の判別を行う磁極判別素子とを備え、該磁極検出用マグ
ネットの磁極数をＰ＋１とし、前記磁極検出用マグネッ
トの各磁極と前記磁極判別素子各々とを互いに同位相に
て対応するように配置したものである。
【００１７】
【実施例】次に、本発明のに係るリニア直流モータを含
む駆動ユニットについて添付図面を参照しつつ説明す
る。なお、このリニア直流モータは可動マグネット型の
ものである。
【００１８】当該駆動ユニットは、移動させるべき物体
を担持してこれを高精度に案内する案内ユニットと、該
案内ユニットを駆動する駆動手段としてのリニア直流モ
ータとを相互付加してなる。
【００１９】以下、まず、上記案内ユニットから説明す
る。
【００２０】図１乃至図３に示すように、この案内ユニ
ットは、全体として例えば略矩形板状に形成されたベッ
ド１と、該ベッド１の長手方向に沿って移動すべきテー
ブル２とを有している。図１及び図３に示すように、ベ
ッド１の上面には、略矩形板状に形成されて該ベッド１
とほぼ同じ長さを有するコイルヨーク３が配置されてお
り、複数本のボルト（六角穴つき：図３参照）５によっ
て該ベッド１に対して締結されている。
【００２１】該コイルヨーク３の上面両側部には、軌道
台としての２本のトラックレール７が該コイルヨーク３
の長手方向に沿って配置されており、かつ、複数本の平
小ねじ８（図３参照）によって該コイルヨーク３に締結
されている。
【００２２】図４に示すように、上記トラックレール７
の外側部には、軌道として、断面形状が略半円状の軌道
溝７ａが１条形成されている。そして、図１及び図３か
ら明らかなように、該トラックレール７の外側には該ト
ラックレール７に対して相対運動自在な摺動台としての
スライドメンバー１０が配置されており、且つ、例えば
２本のボルト（六角穴つき）１２によってテーブル２の
下面側に締結されている。なお、図３に示すように、テ
ーブル２には、このボルト１２の頭部及びねじ部が夫々
挿通される座ぐり部２ａ及び挿通孔２ｂが形成されてお
り、ボルト１２はこれら座ぐり部２ａ、挿通孔２ｂ内に
埋没せられ、テーブル２の上面に突出してはいない。
【００２３】上記スライドメンバー１０には転動体循環
路（図示せず）が形成されており、該転動体循環路内に
は転動体としての多数のボール１３が配列収容されてい
る。これらのボール１３は、トラックレール７に対する
スライドメンバー１０の移動に伴ってトラックレール７
の軌道溝７ａ上を転動しつつ循環してトラックレール７
及びスライドメンバー１０の間で荷重を受ける。
【００２４】図４に示すように、上記スライドメンバー
１０は、ケーシング１４と、該ケーシング１４の両端部
になべ小ねじ１５により結合された一対のエンドキャッ
プ１６ａ、１６ｂと、該両エンドキャップ１６ａ、１６
ｂの外面に共締めされた２枚のシール１７ａ及び１７ｂ
とを有している。上記転動体循環路は、ケーシング１４
を該ケーシングの長手方向において直線的に貫くように
かつ互いに平行に形成された負荷軌道溝及びリターン路
と、両エンドキャップ１６ａ、１６ｂに形成されて該負
荷軌道溝及びリターン路の両端部同士を連通させる一対
の略円弧状の方向転換路とから成る。なお、該負荷軌道
溝がトラックレール７の軌道溝７ａと対向している。
【００２５】上記した構成の案内ユニットは、例えば工
作機械（図示せず）が装備する平坦な取付面に対して複
数のボルト（六角穴つき：図示せず）によって締結され
る。このため、図３に示すように、ベッド１は、これを
該取付面に固定するための平坦な取付底面１ａを有して
いる。図１乃至図３に示すように、ベッド１の両側部に
は、該ベッドを締結するための上記ボルトの頭部及びね
じ部が夫々挿通される座ぐり部１ｂ及び挿通孔１ｃが形
成されており、該ボルトはこれら座ぐり部１ｂ、挿通孔
１ｃ内に埋没し、ベッド１の上面に突出することはな
い、また、図１及び図２に示すように、、このベッド１
に対して可動なテーブル２の上面側には例えば４つのね
じ孔２ｃが四隅に形成されており、当該駆動ユニットが
装備される装置が具備するテーブル（図示せず）がこれ
らのねじ孔２ｃに螺合するボルト（図示せず）によって
該テーブル２に対して締結される。
【００２６】続いて、上記した構成の案内ユニットと相
互付加されたリニア直流モータの一次側及び二次側につ
いて詳述する。
【００２７】まず、一次側については、図１乃至図３並
びに図５に示すように、ベッド１上に塔載された前述の
コイルヨーク３と、該コイルヨーク３の上面側に該コイ
ルヨークの長手方向に沿って配置されたコイル基板２０
と、該コイル基板２０の下面側、すなわちコイルヨーク
３側に、上記テーブル２が移動すべき方向に沿って一列
に並べて貼着されることにより担持された例えば１４個
の電機子コイル２２とを有している。なお、各電機子コ
イル２２は、略矩形環状に巻回されている。また、図
２、図３及び図５に示すように、コイル基板２０には、
各電機子コイル２２に対応してホール効果素子４３が設
けられている。
【００２８】上記各電機子コイル２２及びコイル基板２
０の双方は、該各電機子コイル２２の個々について例え
ば２本ずつ挿通された締結部材としてのさら小ねじ２４
により、該コイル基板２０を外側にしてコイルヨーク３
に共締めされている。
【００２９】そして、図３及び図５に示すように、さら
小ねじ２４によって締付けられるコイル基板２０と該さ
ら小ねじ２４が螺合するコイルヨーク３との間には、間
座アセンブリ２６が介装されている。これらの間座アセ
ンブリ２６は、さら小ねじ２４を締付けることによりコ
イル基板２０が反り等の変形を生じぬように設けられた
ものであり、各電機子コイル２２の内側に嵌挿せられて
いる。
【００３０】次に、上記した各電機子コイル２２に対す
る給電等を行うための回路基板について説明する。
【００３１】図１、図３及び図５に示すように、この回
路基板３０は、上面側にてコイルヨーク３を介してコイ
ル基板２０を搭載したベッド１の下面側に該コイル基板
２０と平行に配置されており、且つ、複数のボルト（六
角穴つき）５により該ベース部材１に対して締結されて
いる。なお、これらのボルト５は、上記コイルヨーク３
のベッド１に対する締結をもなすものである。
【００３２】図５に示すように、上記回路基板３０は、
電子部品３３、３４等で構成された駆動回路を夫々設け
た複数の区割部３５を連ねて成る。これらの区割部３５
は、１４個並設された各電機子コイル２２のうち、２つ
ずつの電機子コイルを単位としてこれに対応して設けら
れ、その数はこの場合７となっている。
【００３３】上記各区割部３５に設けられた駆動回路
は、１つの電機子コイル２２に対して励磁電流を供給す
る回路部分を１組、すなわち２つの電機子コイル２２に
対応する回路を含んでいる。
【００３４】続いて、上記回路基板３０と、その上方に
配置されたコイル基板２０の区割りの構成について詳述
する。
【００３５】まず、回路基板３０について説明する。
【００３６】この回路基板３０を製作する場合、基本長
さを有する基本基板５４（図５にその一部を示す）を用
意する。この基本基板５４は、図５に基づいて説明した
区割部３５を例えば６つ、一体に連ねてなる。前述した
ように、これらの区割部３５には、単位化された２つず
つの電機子コイル２２に対して給電等を行う駆動回路が
設けられている。なお、図５に示すように、基本基板５
４の表裏両面（図には裏面のみを示している）には、各
区割部３５を判別するためのマークとして破線５５が印
刷されている。
【００３７】前述した回路基板３０は、上記区割部３５
を７つ連ねなければならないから、上記の基本基板５４
が有する６つの区割部３５のうち１つを上記破線５５に
て切断して分割し、この分割した区割部３５を図５に示
すように未分割の基本基板５４の一端に列設し、相互の
接続端子同士を接続することにより完成する。
【００３８】なお、図５において、上記分割された区割
部３５と基本基板５４との接続は、例えば、両者の接続
端子部分に設けられたスルーホール３５ｂに嵌入する端
子５７ａを有する単一の接続部品５７により行われる。
なお、この接続端子部分同士の接続は銅線等を用いて行
ってもよいが、このような接続部品５７を用いて接続を
行うようになしたことにより、一度に接続することがで
きると共に、該接続部品５７が有する剛性によって接続
部の補強がなされる。また、接続部品５７としては、単
に導通接続作用のみをなす部品を用いてもよい他、ＩＣ
等の電子部品を共用してもよい。
【００３９】次いで、コイル基板２０について説明す
る。
【００４０】全体としては図示していないが、このコイ
ル基板２０を製作する場合、図５に示すように、上記し
た回路基板３０用の基本基板５４とほぼ同じ長さの基本
基板５９を用意する。この基本基板５９は、回路基板３
０用の基本基板５４と同様に６つの区割部６０を一体に
連ねてなる。図示のように、これら６つの区割部６０に
は、２つずつの電機子コイル２２が単位化されて貼着さ
れており、基本基板５９上に並設された電機子コイル２
２の総数は１２となっている。なお、図５及び図２に示
すように、基本基板５９の表裏両面には、これらの区割
部６０を判別するためのマークとして破線６１が印刷さ
れている。図５に示すように、この未分割の基本基板５
９の一端に対して、他の図示しない基本基板から分割し
た１つの区割部６０を連ねて接続することにより回路基
板３０が形成される。なお、図５において、参照符号６
０ａは、該各区割部６０に設けられた接続端子を示して
いる。
【００４１】なお、これまでの記載では、コイル基板２
０及び回路基板３０について、２つずつの電機子コイル
２２とこれらを駆動するための駆動回路とを単位化して
区割りしているが、３つ以上の電機子コイル及びその駆
動回路について夫々単位化して区割りしてもよい。ま
た、本実施例においては、総数１４の電機子コイル２２
を備える駆動ユニットを製造する際、１２個の電機子コ
イル２２を担持させた基本基板５４とこれら電機子コイ
ル２２のうち２つずつに対応する駆動回路を複数並設さ
せた基本基板５９とを用意するものとしているが、これ
ら基本基板５４、５９の全長、すなわちこれらに具備さ
せるべき電機子コイル及び駆動回路の数についてはその
設定を適宜変え得ることは勿論である。
【００４２】また、本実施例においては、基本基板５
４、５９に設けられた区割部３５、６０のうち１以上を
分割し、これを未分割の基本基板５４、５９に継ぎ足す
ことによりコイル基板２０及び回路基板３０を構成して
いるが、製作すべき駆動ユニットの作動ストロークが基
本基板５４、５９の全長よりも短い場合は、該各基本基
板５４、５９に設けられた各区割部３５、６０のうち１
以上を必要に応じて切除すればよい。このように、基本
基板から一部の区割部を切り離して他の未分割の基本基
板に継ぎ足したり、単に基本基板の一部を切除すること
によって所望の長さの基板を自在に得ることができる訳
である。また、上記のように一部を切り離された基本基
板の残余部分に関しても、どのような状態にでも転用可
能である。
【００４３】図３及び図５に示すように、ベッド１及び
コイルヨーク３を介して互いに離間して配置されたコイ
ル基板２０及び回路基板３０は、該両基板の相互対向面
側に設けられた複数、この場合７つずつの接続手段とし
ての雌雄両コネクタ６３及び６４同士を接続させること
により接続される。これらのコネクタ６３、６４は、前
述のように単位化された２つずつの電機子コイル２２及
びその駆動回路が夫々設けられた各区割部３５及び６０
の各々に対して１つずつ配置されており、図３に示すよ
うに、ベッド１及びコイルヨーク３に形成された開口部
１ｅ及び３ｅを通じて相互接続される。このように、コ
イル基板２０及び回路基板３０の各区割部３５、６０に
ついて１つずつのコネクタ６３、６４を設けたので、該
両区割部３５、６０同士を互いに組付ける際に両者の方
向性を迅速かつ容易に認識することができ、作業が容易
となる。なお、両区割部３５、６０同士の接続について
は、上記のようにコネクタによらず、導電線によっても
よい。また、設けるコネクタの数は、上記のように各区
割部３５、６０について１つのみ設ける他、２つずつ以
上設けることとしてもよい。
【００４４】一方、リニア直流モータの二次側に関して
は、下記のように構成されている。
【００４５】図１及び図３に示すように、該二次側は、
テーブル２の下面側に固着されたマグネットヨーク６８
と、上記一次側の電機子コイル２２の各々と対向すべく
該マグネットヨーク６８の下面に固設された界磁マグネ
ット６９とを有している。図６に示すように、界磁マグ
ネット６９は、全体として略矩形板状に形成され、一次
側及び二次側の相対移動がなされる方向Ｑ、すなわちベ
ッド１の長手方向に沿って、Ｎ及びＳの磁極が複数、例
えば４極が交互に並ぶように配設着磁されている。
【００４６】当該駆動ユニットにおいては、上記ベッド
１及びテーブル２の相対位置を検知するための位置検知
手段として、下記の構成のものが設けられている。
【００４７】すなわち、該位置検知手段は、図１乃至図
３に示すリニア磁気スケール７１と、図３に示す磁気セ
ンサ部７２とからなる。該リニア磁気スケール７１は、
上記テーブル２の移動方向に延在せられ、その長手方向
に沿ってＮ、Ｓの磁極が交互に微細ピッチで多極着磁さ
れると共に、一端に原点信号着磁部が形成されている。
そして、磁気センサ部７２には、原点検出用のホール効
果素子を設けると共に、Ａ相及びＢ相の他の２つのホー
ル効果素子を互いに上記ピッチの２分の１だけずらせて
配置している。かかる構成により、Ａ相、Ｂ相の信号が
得られ、相対位置の検知と共に移動方向の判別ができ
る。
【００４８】なお、図１及び図３に示すように、上記磁
気センサ部７２から信号の取出しをなすためのケーブル
としてのフレキシブル基板７４と、該フレキシブル基板
７４を覆うカバー７５とが設けられている。
【００４９】上記した構成の駆動ユニットにおいては、
各電機子コイル２２に所定の励磁電流を供給することに
より、一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の
法則に基づく推力が生じ、例えば一次側が結合したベッ
ド１を固定側とすれば、二次側と一体のテーブル２がこ
の推力によって移動する。そして、上述した位置検知手
段により、ベッド１に対するテーブル２の位置が検知さ
れる。
【００５０】次いで、前述した各電機子コイル２２に対
する給電制御を行うための構成について説明する。
【００５１】図３に示すように、界磁マグネット６９の
側方には磁極検出用マグネット８１が配置されており、
且つ、マグネットヨーク８２と共にテーブル２の下面に
取り付けられている。図７はこの磁極検出用マグネット
８１の斜視図であるが、該図から明らかなように、該磁
極検出用マグネット８１は長手状に形成され、上記界磁
マグネット６９と同様に、一次側及び二次側の相対移動
がなされる方向Ａに沿ってＮ及びＳの複数の磁極が交互
に並ぶように配設着磁されている。但し、該磁極検出用
マグネット８１の磁極数は、界磁マグネット６９の磁極
数４に１を加えた５極に設定されてる。また、図６及び
図７から明らかなように、該磁極検出用マグネット８１
の各磁極の幅は、界磁マグネット６９の磁極幅と等し
く、ｐｍに設定されている。
【００５２】そして、本実施例の場合、図８に示すよう
に、磁極検出用マグネット８１は、その磁極各々が界磁
マグネット６９の各磁極と同極同士が対応するように該
界磁マグネット６９と平行に配設されている。なお、同
じく図８に示すように、本実施例においては、各電機子
コイル２２ａ乃至２２ｆ（図８にはこの場合６つの電機
子コイルを示しており、以下の説明の便宜上、これまで
の説明において電機子コイルを示す参照符号２２に小文
字アルファベットａ乃至ｆをこのように付加し、これら
６つの電機子コイルを互いに区別する）が夫々２辺ずつ
有する推力に寄与する導体部２２ａ1 乃至２２ｆ1 並び
に２２ａ2 乃至２２ｆ2 間の開口幅は、界磁マグネット
６９及び磁極検出用マグネット８１の各磁極の幅ｐｍと
等しく設定されている。但し、この電機子コイルの開口
幅については、界磁マグネット６９の磁極幅の略２ｎ−
１（ｎは１以上の整数）倍となるように設定される。通
常はこのｎは１に設定され、本実施例においてもそのよ
うになされている。また、本実施例においては、界磁マ
グネット６９の磁極数が４極に設定されているが、極数
はこれに限らず２以上（但し整数）であればよい。
【００５３】さて、図８に示すように、上記の構成を踏
まえ、各電機子コイル２２ａ乃至２２ｆの近傍には磁極
判別素子としてのホール効果素子４３ａ乃至４３ｆが配
設されている（図８にはこの場合６つのホール効果素子
を示しており、説明の便宜上、前述の説明においてホー
ル効果素子を示す参照符号４３に小文字アルファベット
ａ乃至ｆをこのように付加し、これら６つのホール効果
素子を互いに区別する）。これらのホール効果素子４３
ａ乃至４３ｆは、前述した磁極検出用マグネット８１の
各磁極と同位相となるように対応して配置されている。
本実施例においては、該各ホール効果素子４３ａ乃至４
３ｆは、各電機子コイル２２ａ乃至２２ｆが夫々有する
２辺の推力に寄与する導体部のうち、一方側の導体部２
２ａ1 乃至２２ｆ1 に対応して配設されている。なお、
当該実施例の場合、図８から明らかなように、上記磁極
検出用マグネット８１は、他方側の導体部２２ａ2 乃至
２２ｆ2 から該一方側の導体部２２ａ1 乃至２２ｆ1 に
向う方向において、界磁マグネット６９に対して１磁極
分突出するように配設されている。
【００５４】これらのホール効果素子４３ａ乃至４３ｆ
は、前述の磁極検出用マグネット８１が接近したとき、
該磁極検出用マグネット８１が有する各磁極が発する磁
力線に応じた信号（電位差として）を発する。この信号
が前述した駆動回路に送られ、該駆動回路はこの信号に
基づき、該信号を発したホール効果素子に対応する電機
子コイルに対する給電をなし、該信号が未だ得られない
か若しくは得られなくなったホール効果素子に対応する
電機子コイルへの給電を断つように制御が行われる。こ
のように、各電機子コイルに所定の励磁電流を規則的に
供給することにより、一次側及び二次側の両者間にフレ
ミングの左手の法則に基づく推力が生じ、例えば一次側
が結合したベッド１を固定側とすれば、二次側と一体の
テーブル２がこの推力によって移動する。
【００５５】上記の構成に基づき、下記のように給電制
御が行われる。
【００５６】図９及び図１０において、アルファベット
Ｈ乃至Ｎは、これらアルファベットに対応する位置に界
磁マグネット６９及び磁極検出用マグネット８１がある
という状態を示すものである。
【００５７】まず、界磁マグネット６９及び磁極検出用
マグネット８１が上記Ｈの位置にある場合、図９に示す
ように、該磁極検出用マグネット８１の各磁極は４つの
ホール効果素子４３ａ乃至４３ｄに掛るから、これらの
ホール効果素子に夫々対応する４つの電機子コイル２２
ａ乃至２２ｄが給電される。この状態において、図１０
から明らかなように、該各電機子コイル２２ａ乃至２２
ｄが２辺ずつ有する推力に寄与する導体部のうち、実際
に推力を発生するのは、２つの電機子コイル２２ｂ及び
２２ｃの各導体部２２ｂ1 、２２ｂ2 、２２ｃ1 及び２
２ｃ2 の４本である。この４本の導体部は、界磁マグネ
ット６９の磁極に掛る故に推力を発生する訳である。な
お、他の２つの電機子コイル２２ａ及び２２ｄの導体部
２２ａ1、２２ａ2 、２２ｄ1 及び２２ｄ2 に関しては、
界磁マグネット６９の磁極同士の境界に掛る（導体部２
２ｄ2 ）か、界磁マグネット６９から外れてしまってい
る（導体部２２ａ1 、２２ａ2 、２２ｄ1 ）ので、推力
は発生しない。
【００５８】次に、界磁マグネット６９及び磁極検出用
マグネット８１がＩの位置にある場合、図９に示すよう
に、該磁極検出用マグネット８１の各磁極は４つのホー
ル効果素子４３ｂ乃至４３ｅに掛る。よって、これら４
つのホール効果素子に対応する４つの電機子コイル２２
ｂ乃至２２ｅが給電される。図１０から明らかなよう
に、この状態において、該各電機子コイル２２ｂ乃至２
２ｅが２辺ずつ有する推力に寄与する導体部のうち、実
際に推力を発生するのは、界磁マグネット６９の各磁極
に掛ったもののみで、この場合２２ｃ1 、２２ｃ2 、２
２ｄ1 及び２２ｄ 2 の４本である。
【００５９】以下、同様な説明となるので省略するが、
残るＪ乃至Ｎの各位置に界磁マグネット６９及び磁極検
出用マグネット８１があるとき、各電機子コイルが有す
る推力に寄与する導体部のうち実際に推力を発生するも
のはいずれの位置の場合も４本となる。また、逆にＮの
位置からＨの位置に向けて移動する場合も同様である。
このように、一次側及び二次側の相対的位置の変化に拘
らず、推力発生をなす電機子コイルの導体部の数は一定
となる。よって、常に一定の推力を維持することができ
る。
【００６０】なお、本実施例においては、例えば図８に
示すように、各ホール効果素子４３ａ乃至４３ｆが電機
子コイル２２ａ乃至２２ｆの一方の導電部２２ａ1 乃至
２２ｆ1 に夫々対応して配置されているが、ホール効果
素子のは配置位置はこの位置に限定されるものではな
い。
【００６１】詳しくは、図８において、現在各ホール効
果素子が配置されている位置、すなわち各電機子コイル
２２ａ乃至２２ｆの左側の導体部２２ａ1 乃至２２ｆ1
の位置を電気角度で０o として表す（但し、図では代表
としてホール効果素子４３ｄの位置、すなわち電機子コ
イル２２ｄの導体部２２ｄ1 の位置を０o として示して
いる）と、当該実施例のような４極３コイル型のリニア
直流モータの場合、各電機子コイルの導体部の電気角度
位置は図示のようになる。各ホール効果素子についてこ
の０o に限らず、例えば９０o や３６０o など任意の位
置に設置してもよいのである。図８に示した磁極検出用
マグネット８１の界磁マグネット６９に対する位置は、
各ホール効果素子を上記の電気角度０o の位置に設置し
た場合に設定されるべき位置である。
【００６２】なお、上記各ホール効果素子、例えばホー
ル効果素子４３ｄに着目するならば、その電気角度位置
θが０o ≦θ≦１８０o の範囲に設置される場合には、
該ホール効果素子４３ｄから発せられた信号に基づいて
該ホール効果素子４３ｄの近傍の電機子コイル２２ｄが
給電される。また、１つ手前の電機子コイル２２ｃに対
応する２４０o ≦θ≦４２０o の範囲にホール効果素子
４３ｄが設置される場合には、該ホール効果素子４３ｄ
からの信号に応じて、１つ前方に位置する状態となった
電機子コイル２２ｄへの給電が行われる。このようにホ
ール効果素子を０o 以外の電気角度位置に設置する場
合、磁極検出用マグネット８１についても、このホール
効果素子の位置に同位相にて対応するように、界磁マグ
ネット６９との相対位置を、図８に示す位置からずらせ
る必要がある。図１１に他の実施例として、その具体例
を示す。図１１は、各ホール効果素子４３ａ乃至４３ｆ
を上記電気角度９０o の位置に設置した状態を示してい
る。図示のように、磁極検出用マグネット８１に関して
も、界磁マグネット６９に対する位置が、図８に示す状
態から電気角度で９０o ずれている。
【００６３】また、上記の実施例では、一次側及び二次
側の相互の案内をなす案内手段として機械的構成の案内
ユニットを示したが、流体（空気や油）の圧力やマグネ
ットの磁力により該両者を相対的に浮揚させる構成の案
内手段とすることもできる。
【００６４】また、上記実施例においては電気子コイル
２２側を固定として界磁マグネット６９側が移動する可
動マグネット型のリニア直流モータを示したが、本考案
は可動コイル型リニア直流モータにも適用可能である。
【００６５】更に、他の実施例として、ベッド１等があ
る曲率を持っており、曲線運動を行う場合にも同様に適
用できる。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
次側及び二次側の相対的位置の変化に拘らず、推力発生
をなす電気子コイルの導体部の数は一定となり、常に一
定の推力を維持することができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例としてのリニア直流モ
ータを含む駆動ユニットの、一部断面を含む斜視図であ
る。
【図２】図２は、図１に示した駆動ユニットの平面図で
ある。
【図３】図３は、図２に関するＢーＢ矢視にて、一部断
面を含む図である。
【図４】図４は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
具備するトラックレール及びスライドメンバーの、一部
断面を含む斜視図である。
【図５】図５は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの要部の、一部断面を含む拡散分
解斜視図である。
【図６】図６は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの二次側の構成部材である界磁マ
グネットの斜視図である。
【図７】図７は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの構成部材である磁極検出用マグ
ネットの斜視図である。
【図８】図８は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの構成を概念的に示した図であ
る。
【図９】図９は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの動作説明図である。
【図１０】図１０は、図１乃至図３に示した駆動ユニッ
トが含むリニア直流モータの動作説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施例としてのリニ
ア直流モータの構成を概念的に示した図である。
【図１２】図１２は、従来のリニア直流モータを含む駆
動ユニットの一部の斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２に示した駆動ユニットが含
むリニア直流モータの構成を概念的に示した図である。
【図１４】図１４は、図１２に示した駆動ユニットが含
むリニア直流モータの動作説明図である。
【符号の説明】
１ ベッド ２ テーブル ３ コイルヨーク ７ トラックレール １０ スライドメンバー １３ ボール（転動体） ２０ コイル基板 ２２ 電機子コイル ３０ 回路基板 ４３ ホール効果素子（磁極判別素子） ６９ 界磁マグネット ８１ 磁極検出用マグネット
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】まず、界磁マグネット２０６がＡの位置に
ある場合、該界磁マグネット２０６の各磁極は４つのホ
ール効果素子２０８ａ乃至２０８ｄに掛るが、該界磁マ
グネット２０６の磁極の端が掛る２つのホール効果素子
２０８ａ及び２０８ｄは感応せず、残る２つのホール効
果素子２０８ｂ、２０８ｃのみが感応する。よって、こ
れらのホール効果素子２０８ｂ、２０８ｃに夫々対応す
る２つの電機子コイル２０５ｂ及び２０５ｃが給電され
る。この状態において、各両電機子コイル２０５ｂ及び
２０５ｃが２辺ずつ有する推力に寄与する各導体部２０
５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｃ１及び２０５ｃ２は、界
磁マグネット２０６の各磁極同士の境界及び磁極の端に
は掛らず、また各磁極から外れてしまってもいないか
ら、これら４本の導体部はすべて推力を発生する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５７】まず、界磁マグネット６９及び磁極検出用
マグネット８１が上記Ｈの位置にある場合、図９に示す
ように、該磁極検出用マグネット８１の各磁極は４つの
ホール効果素子４３ａ乃至４３ｄに掛るが、該磁極検出
用マグネット８１の磁極の端及び各磁極同士の境界が夫
々掛る２つのホール効果素子４３ａ及び４３ｄは感応せ
ず、残る２つのホール効果素子４３ｂ、４３ｃのみが感
応する。従って、これらのホール効果素子４３ｂ、４３
ｃに夫々対応する２つの電機子コイル２２ｂ及び２２ｃ
が給電される。この状態において、図１０から明らかな
ように、該両電機子コイル２２ｂ及び２２ｃが２辺ずつ
有する推力に寄与する各導体部２２ｂ１、２２ｂ２、２
２ｃ１及び２２ｃ２は、界磁マグネット６９の各磁極同
士の境界及び磁極の端には掛らず、また各磁極から外れ
てしまってもいないから、この４本の導体部は全て推力
を発生する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】次に、界磁マグネット６９及び磁極検出用
マグネット８１がＩの位置にある場合、図９に示すよう
に、該磁極検出用マグネット８１の各磁極は４つのホー
ル効果素子４３ｂ乃至４３ｅに掛るが、該磁極検出用マ
グネット８１の各磁極同士の境界及び磁極の端が夫々掛
る２つのホール効果素子４３ｂ及び４３ｅは感応せず、
残る２つのホール効果素子４３ｃ、４３ｄのみが感応す
る。よって、この２つのホール効果素子４３ｃ、４３ｄ
に対応する２つの電機子コイル２２ｃ及び２２ｄが給電
される。図１０から明らかなように、この状態におい
て、該両電機子コイル２２ｃ及び２２ｄが２辺ずつ有す
る推力に寄与する各導体部２２ｃ１、２２ｃ２、２２ｄ
１及び２２ｄ２は、界磁マグネット６９の各磁極同士の
境界及び磁極の端には掛らず、また各磁極から外れてし
まってもいないから、この４本の導体部は全て推力を発
生する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 順次異極となるようにＰ（Ｐは２以上の
    整数）極が配設着磁された界磁マグネットと、推力に寄
    与する導体部の開角幅が該界磁マグネットの磁極幅の略
    ２ｎ−１（ｎは１以上の整数）倍となるように巻回され
    かつ該界磁マグネットに対向するように配置されて励磁
    電流を供給することにより該界磁マグネットを相対駆動
    する電機子コイル群と、磁極幅及び着磁状態が前記界磁
    マグネットと同様にして前記界磁マグネットと略平行に
    配設された磁極検出用マグネットと、前記電機子コイル
    各々に対応して設けられて該磁極検出用マグネットの磁
    極の判別を行う磁極判別素子とを備え、該磁極検出用マ
    グネットの磁極数をＰ＋１とし、前記磁極検出用マグネ
    ットの各磁極と前記磁極判別素子各々とを互いに同位相
    にて対応するように配置したことを特徴とするリニア直
    流モータ。
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