JPH0732583B2 - リニアモ−タ - Google Patents

リニアモ−タ

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JPH0732583B2
JPH0732583B2 JP60241144A JP24114485A JPH0732583B2 JP H0732583 B2 JPH0732583 B2 JP H0732583B2 JP 60241144 A JP60241144 A JP 60241144A JP 24114485 A JP24114485 A JP 24114485A JP H0732583 B2 JPH0732583 B2 JP H0732583B2
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion 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
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion 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
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/035DC motors; Unipolar motors
    • H02K41/0352Unipolar motors

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコイルが巻かれたヨークとマグネットとが相対
的に直線移動するように成されたリニアモータに関し、
特に電子機器の可動部等に用いて好適なものである。
〔発明の概要〕 本発明は第1及び第2のヨークをギャップを介して基準
面に平行に並列配置すると共に、少くとも一方のヨーク
にコイルを巻回し、さらにマグネットを上記第1及び第
2のヨークとギャップを介して対向配置したことによ
り、第1及び第2のヨークとマグネットとを上記基準面
と平行に相対移動させるようにしたものである。
〔従来の技術〕
従来のリニアモータとして、第17図に示すようなコイル
可動型リニアモータが知られている。第17図において、
長方形の枠形に形成されたヨーク1の中央にはヨーク2
が架設されると共に、コイル3が巻装されたボビン4
が、このボビン4を上記ヨーク2が挿通されることによ
り矢印a、bの方向に移動自在に設けられている。また
ヨーク1の内側の対向する二つの面には、夫々厚さ方向
に着磁されたマグネット5、6が設けられている。上記
構成において、コイル3に通電することにより、コイル
3を流れる電流とマグネット5、6の磁束とが鎖交し
て、コイル3及びボビン4がa方向又はb方向に移動す
る。このようなリニアモータは、例えば光ディスクプレ
ーヤにおける光学ピックアップの移動装置等に用いられ
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した第17図のリニアモータには次のような欠点があ
る。
(1)、マグネット5、6とヨーク2とで形成されるギ
ャップ中にコイル3が置かれるため、ギャップ長Lgとマ
グネット5、6の厚さLmとが近似して、ギャップの磁束
密度がマグネット5、6の残留磁束密度の1/3〜1/4程度
にしかならない。このためマグネット5、6の持ってい
る起磁力を充分に活かすことができない。
(2)、磁束がヨーク1の4つのコータ部に集中するの
で、ヨーク1の厚さをコーナ部を基準として決めると、
ヨーク1が大型化する。
(3)、コイル3に流れる電流により発生する磁束が、
ヨーク1、2で形成される閉じたループを流れるため、
コイル3の自己インダクタンスが高くなる。このため、
高速動作を行おうとすると、電流が流れにくくなり、推
力が低下して応答性が悪くなる。
(4)、コイル3が中空のボビン4に巻かれており、こ
のボビン4は熱伝導性の良くない材質で作られているた
めに、コイル3で発生した熱の放熱性が悪い。
(5)、ボビン4にヨーク2が挿通する構造となってい
るため、組立てが困難である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は第1のヨーク、上記第1のヨークと所定のギャ
ップを介しかつ基準面と平行に並列装置された第2のヨ
ーク、上記第1及び第2のヨークのうちの少くとも一方
のヨークに巻回されるコイル、上記第1及び第2のヨー
クの面のうち上記基準面に平行な面と対向しかつこの基
準面に対して平行に移動ができるようにマグネットを保
持する第3のヨーク、夫々具備して成るリニアモータに
係るものである。
〔作 用〕
上記第1と第2のヨーク間のギャップによって、ヨーク
に対するマグネットの磁束変化を一定にすることがで
き、これによってヨークとマグネットとを相対的に移動
させる推力が発生する。
〔実施例〕
第1図及び第2図は本発明の第1の実施例を示す。本発
明によるリニアモータは、可動部11と固定部12とにより
可動マグネット型リニアモータに構成されている。
可動部11は、板状のヨーク13と、このヨーク13の下面に
固着され且つ厚さ方向に図示のように着磁された一対の
マグネット14、15とにより主として構成されている。上
記ヨーク13の両側には、ローラ16、17、18が回転自在に
設けられている。
上記固定部12は、一対のヨーク19、20と、ヨーク19に巻
回されたコイル21とから主として構成されている。上記
ヨーク19、20の両側には、上記ローラ16、17、18が転動
するガイドレール22、23が設けられている。尚、上記各
部材は基板24上に設けられている。
上記ヨーク19、20はマグネット14、15と対向する巾lの
部分19a、19b、20a、20bと、これらの部分19aと19b、20
aと20bとを夫々連結する連結部19c、20cとが形成されて
いる。上記コイル21は上記連結部19cに巻装されてい
る。二つのヨーク19、20は、それらの部分19aと20a、19
bと20bとが夫々0.2〜0.5mm程度のエアギャップ25、26を
介して対向配置されている。また上記ローラ16、17、18
が上記ガイドレール22、23に転動可能に嵌合されること
によって、可動部11が固定部12上に載置されたときに形
成されるマグネット14、15とヨーク19、20の部分19a、2
0a、19b、20bとのエアギャップ27、28は0.2〜0.5mm程度
である。
第3図は上記構成によるリニアモータを原理的に示すも
ので、可動部11がスタート位置にある状態を示してい
る。このときマグネット14(15)の大部分はヨーク19と
対向しているが、その先端部14a(15a)はギャップ25
(26)を越えてヨーク20の一部と対向している。従って
この状態においては、マグネット14から出た磁束の大部
分はギャップ27からヨーク19を通り、さらに反対側のギ
ャップ28を通ってマグネット15に達するが、上記磁束の
一部は、ギャップ27、ヨーク20の一部及びギャップ28を
通ってマグネット15に達している。
この第3図の状態において、可動部11は矢印で示す方向
に移動する。このとき、可動部11がΔxの距離を移動す
ると、マグネット14、15とヨーク19との対向面積が減少
すると共に、マグネット14、15とヨーク20との対向面積
が増加する。従って、ヨーク19を通過する磁束が減少す
ると共に、ヨーク20を通過する磁束が増大する。ヨーク
19、20の磁束の漏れが小さいとすると、可動部11の移動
に伴うヨーク19を通過する磁束の変化分ΔΦは、マグネ
ット14、15の磁束をBとすれば、 ΔΦ=BΔxl となる。そして の磁束変化があるときに、 (但し、N:コイル21の巻き数) の力がマグネット14、15とヨーク19との間に働く。さら
の磁束変化は、マグネット14、15がコイル21が外れる位
置に移動する迄は略一定なので、マグネット14、15とヨ
ーク19との間には、 の力Fが発生することになる。また電流Iの方向を逆に
すれば、力Fの方向を逆にすることができる。
以上によれば、ヨーク19に対してヨーク20をギャップ2
5、26を介して設けたことにより、ヨーク19を通過する
磁束変化を、可動部11の移動に拘らず、常に略一定とす
ることができ、この磁束変化により力Fを発生させて、
可動部11を移動させることができる。尚、ヨーク20を省
略してもヨーク19に対する磁束変化は一定となるが、そ
のようにすると、可動部11の移動に伴ってヨーク19とマ
グネット14、15間の吸引力により可動部11は力Fの方向
と逆方向に引き戻されてしまう。本発明ではヨーク20を
ヨーク19に対しギャップ25、26を介して設けているの
で、ヨーク19に対する磁束変化を略一定にしながら、ヨ
ーク19、20に対するマグネット14、15の吸引力を一定に
している。このため可動部11は上記吸引力の影響を受け
ることなく、移動することができる。
本実施例によれば、次の効果を得ることができる。
(1)、マグネット14、15とヨーク19、20とのギャップ
27、28を小さくして、ギャップの磁束密度を高め、マグ
ネット14、15の起磁力を有効に利用することができる。
(2)、磁束が集中する部分がないので、ヨーク19、20
の厚さを特に大きくする必要はなく、可動部11及び固定
部12を小型にすることができる。
(3)、コイル21が巻かれている連結部19cを、飽和し
ない程度に細くすることにより、コイル21の巻き数Nを
変えないで、コイル21の抵抗値Rmを小さくすることがで
きる。このため同一の入力電力Pin(=Rm×I2)に対し
て大きな推力(トルク)を得ることができる。
(4)、コイル21の作る磁束の磁路入にエアギャップが
含まれるため、第17図の可動コイル型に比べてコイル21
の自己インダクタンスを小さくすることができ、高速応
答性を高めることができる。
(5)、コイル21はヨーク19の一部である連結部19cに
巻かれているため、放熱性が良く、このため、多くの電
力の入力が可能となり、高推力を得ることができる。
(6)、組立てを容易に行うことができる。
第4図及び第5図はギャップ25(26)の形状の他の実施
例を示す。
ギャップ25(26)は、ヨーク19、20間の磁束の漏れを極
力小さくして、磁束変化 を一定にする必要がある。このために第4図及び第5図
に示すように、ヨーク19、20の一部のみを近接させ他の
部分を遠ざけるようにギャップ25(26)を形成して、磁
束変化を略一定にすると共に吸引力の影響を受けないよ
うにしている。第6図は本発明の第2の実施例を原理的
示すもので、ヨーク19、20の両方にコイル21、29を設け
た場合である。上記コイル29はヨーク20の連結部20cに
コイル1と同様にして巻回されている。この実施例の場
合は、可動部11はF=2NBIlの力を受ける。
第7図は第3の実施例を示すもので、3個のヨーク19、
20、30をギャップ25、31を介して設けると共に、ヨーク
30にコイル32を巻回した場合である。ヨーク30はヨーク
19、20と同一形状のものが用いられ、その連結部にコイ
ル32が巻回されている。
図において、可動部11はA点からB点まではコイル21の
力によって移動され、B点からC点までのコイル32の力
によって移動する。従って、推力はコイル21、3による
力の合成力となる。本実施例の場合は、可動部11の可動
範囲は、第1及び第2の実施例の場合の2倍弱の長さと
なる。第8図及び第9図は第4の実施例を示すものであ
る。
図において、ヨーク33、34をギャップ35を介して配する
と共に、断面コ字形を成すヨーク36を設け、その下部36
aと上記ヨーク33、34とを連結部36b、36cを介して一体
的に連結している。この連結部36b、36cにコイル37、38
が巻回されている。またヨーク36の上部36dと上記ヨー
ク33、34との間にはマグネット39が所定のギャップを介
して配され、矢印c方向に往復動可能に成されている。
上記構成によれば、前記第1〜第3の実施例の場合と同
様の原理により、マグネット39をc方向に移動させるこ
とができる。
第10図は第5の実施例を示すもので、上記第8図のヨー
ク36にギャップ40を、上記ギャップ35と対向して設けた
場合である。
第11図及び第12図は第6の実施例を示すもので、第8図
及び第9図と対応する部分には同一符号を付してある。
本実施例においては、ヨーク36は第8図の上部36dの無
いものが用いられ、またマグネット39はヨーク41に固着
されている。
第13図は第7の実施例を示すもので、上記ヨーク36にギ
ャップ40を設けた場合である。第14図及び第15図は、第
8の実施例を示すものである。
図において、2個のヨーク42、43がギャップ44を介して
且つ非磁性材から成る部材45により一体的に連結されて
設けられている。ヨーク42、43と対向してマグネット46
が配され、このマグネット46はヨーク47に固着されてい
る。このヨーク47のコイル巻回部47a、47bにはコイル4
8、49が巻回されている。本実施例の場合は、上記ヨー
ク42、43及び部材45により可動部50が構成されて矢印d
方向に往復移動する。
第16図は第9の実施例を示すもので2個のヨーク51、52
をギャップ53を介して配すると共に、これと対向して他
の2個のヨーク54、55をギャップ56を介して配し、これ
らのヨーク51、52、54、55を断面コ字形を成す非磁性材
から成る連結部材57により連結している。またマグネッ
ト58の両端にコイル59、60を非磁性部材61、62を介して
設けることにより、可動部63を構成し、この可動部63を
上記ヨーク51、52とヨーク54、55との間に矢印e方向に
往復可能に配している。
上述した第4〜第8の実施例は、第1〜第3の実施例と
同様の原理により、夫々可動部を移動させることができ
ると共に、前記(1)〜(5)で述べた効果と同様の効
果を得ることができる。
〔発明の効果〕
ギャップの磁束密度を高くすることができると共に、磁
束の集中を避けて平均化することができるので、ヨーク
の厚さを薄くして小型、軽量化をはかることができ、且
つ高推力を得ることができる。またコイルのインダクタ
ンスが小さく、高速応答性を得ることができ、さらにコ
イルの利用率、放熱性を高くして、小型、高推力、消費
電力の低減に有利となり、また組立てが容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1〜第3図は本発明の第1の実施例を示すもので、第
1図は分解斜視図、第2図は外観斜視図、第3図は原理
的な側面図、第4図及び第5図はギャップの形状の実施
例を示す側面図、第6図及び第7図は第2及び第3の実
施例を原理的に示す側面図、第8図及び第9図は第4の
実施例を示すもので、第8図は外観斜視図、第9図は原
理的な側面図、第10図は第5の実施例を示す斜視図、第
11図及び第12図は第6の実施例を示すもので、第11は外
観斜視図、第12図は原理的な側面図、第13図は第7の実
施例を示す斜視図、第14図及び第15図は第8の実施例を
示すもので、第14図は外観斜視図、第15図は原理的な側
面図、第16図は第9の実施例を示す斜視図、第17図は従
来例を示す斜視図である。 なお図面に用いた符号において、 11……可動部 12……固定部 13……ヨーク(第3のヨーク) 14,15……マグネット 19……ヨーク(第1のヨーク) 20……ヨーク(第2のヨーク) 21……コイル 24……基板(基準面) 25,26,27,28……エアギャップ である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のヨーク、 上記第1のヨークと所定のギャップを介しかつ基準面と
    平行に並列配置された第2のヨーク、 上記第1及び第2のヨークのうちの少くとも一方のヨー
    クに巻回されるコイル、上記第1及び第2のヨークの面
    のうち上記基準面に平行な面と対向しかつこの基準面に
    対して平行に移動ができるようにマグネットを保持する
    第3のヨーク、を夫々具備して成るリニアモータ。
JP60241144A 1985-10-28 1985-10-28 リニアモ−タ Expired - Fee Related JPH0732583B2 (ja)

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