JPH08186971A - 単極形リニア直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定子を構成する第１の永久磁石と可動子を
構成する第２の永久磁石とを、同一の極性を有する磁極
面が所定の間隙を隔て対向するように配置し、従来の単
極形リニア直流モータの薄型化、小型軽量化、大推力化
および低価格化を伴う長ストローク化を図る。 【構成】 固定子２１をヨーク２２ａ、ヨーク２２ｂ、
ヨーク２２ｃ、第１の永久磁石２３ａおよび第１の永久
磁石２３ｂにより構成し、所定の間隔を隔て対向する第
１の永久磁石２３ａと第１の永久磁石２３ｂとの、それ
ぞれの対向面が形成する空間内に、偏平コイル２７およ
び第２の永久磁石２８により構成される可動子２６を、
第１の永久磁石２３ａ、２３ｂと第２の永久磁石２８と
の、それぞれの対向面が異なる極性を有する磁極面と成
るように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄型化、小型軽量化、
大推力化および低価格化が可能な長ストローク化を目的
とした単極形リニア直流モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、リニア直流モータは、可動子あ
るいは固定子を構成するコイルに流れる電流Ｉ［Ａ］の
方向と、固定子あるいは可動子を構成する永久磁石の形
成する磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の方向との相対関係、即ち、コ
イルに流れる電流Ｉ［Ａ］の方向とコイルに鎖交する磁
束Φ［ｗｂ］の方向との相対関係により単極形リニア直
流モータと多極形リニア直流モータとに大きく分類され
る。

【０００３】単極形リニア直流モータは、可動子の位置
にかかわらず可動子あるいは固定子を構成する永久磁石
の形成する磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の方向が常に一定である構
造に構成される。即ち、可動子の位置にかかわらずコイ
ルに鎖交する磁束Φ［ｗｂ］の方向が常に一定である構
造に構成される。

【０００４】多極形リニア直流モータは、可動子あるい
は固定子を構成する永久磁石の形成する磁界Ｈ［Ａ／
ｍ］の方向が可動子の移動に伴い所定のピッチをもって
変化する構造に構成される。即ち、コイルに鎖交する磁
束Φ［ｗｂ］の方向が可動子の移動に伴い所定のピッチ
をもって変化する構造に構成される。

【０００５】単極形リニア直流モータは、他の形式のリ
ニア・モータ（多極形リニア直流モータ、リニア誘導モ
ータ、リニア同期モータあるいはリニア・パルスモータ
等）に対して、極めて優れた推力のリニアリティーを有
し、位置検出センサーを装着することにより全ストロー
クにわたっての位置制御、速度制御および推力制御を可
能にするものである。しかし、長ストローク化に際して
は、大型化、大重量化および高価格化を来すものであ
る。

【０００６】図１および図２に示す単極形リニア直流モ
ータの従来例に基づいて、構造および動作を説明する。
図２に示す単極形リニア直流モータは、図１に示す単極
形リニア直流モータの薄型化、小型軽量化および大推力
化を目的とし構成されたものである。

【０００７】図１は、磁気回路を形成する固定子１とコ
イル７より成る可動子６とを主に構成される単極形リニ
ア直流モータの動作説明を目的とした断面図である。

【０００８】固定子１は、平板状を成すセンタ・ヨーク
２と、一対のサイド・ヨーク５と、センタ・ヨーク２に
サイド・ヨーク５を介して所定の間隔を隔て対向するよ
うに配置される平板状を成すバック・ヨーク４と、バッ
ク・ヨーク４のセンタ・ヨーク２への対向面に固着され
る平板状を成す永久磁石３とを主に構成され、永久磁石
３は、バック・ヨーク４への固着面とセンタ・ヨーク２
への対向面とがそれぞれ異なる極性を有する磁極面と成
るように構成される。

【０００９】可動子６は、固定子１を構成するセンタ・
ヨーク２に所定の間隙を隔て巻装されるコイル７を主に
構成され、センタ・ヨーク２と永久磁石３との、それぞ
れの対向面が形成する矩形状断面を有する空間８内を、
矢印Ａ方向あるいは矢印Ｂ方向に円滑に移動し得る構造
を有するものである。

【００１０】図１において、永久磁石３はセンタ・ヨー
ク２への対向面がＮ極の極性を有する磁極面に成り、バ
ック・ヨーク４への固着面がＳ極の極性を有する磁極面
に成るようにバック・ヨーク４に固着され、永久磁石３
より発生する磁束Φ［ｗｂ］は、永久磁石３の可動子６
の移動方向に対する長さの中央部を基準に矢印Ａ方向の
磁束Φａ［ｗｂ］と矢印Ｂ方向の磁束Φｂ［ｗｂ］とに
分流し、図示の方向に固定子が構成する磁路を流れる。

【００１１】可動子６は、コイル７に所定の大きさを有
する電流Ｉ［Ａ］を図示の方向に流すことにより、フレ
ーミングの左手の法則に基づく所定の大きさを有する推
力Ｆ［Ｎ］をもって固定子１が空間８に形成する磁界Ｈ
［Ａ／ｍ］内を矢印Ａ方向に移動し、コイル７に所定の
大きさを有する電流Ｉ［Ａ］を図示と異なる方向に流す
ことにより、フレーミングの左手の法則に基づく所定の
大きさを有する推力Ｆ［Ｎ］をもって固定子１が空間８
に形成する磁界Ｈ［Ａ／ｍ］内を矢印Ｂ方向に移動す
る。

【００１２】図２は、磁気回路を形成する固定子１１と
偏平コイル１７より成る可動子１６とを主に構成される
単極形リニア直流モータの動作説明を目的とした断面図
である。

【００１３】固定子１１は、平板状を成すヨーク１２
と、ヨーク１２に所定の間隔を隔て対向するように配置
される平板状を成すヨーク１４と、ヨーク１２のヨーク
１４への対向面に固着される平板状を成す永久磁石１３
ａ、１３ｂとを主に構成され、永久磁石１３ａ、１３ｂ
は、バック・ヨーク４への固着面とセンタ・ヨーク２へ
の対向面とがそれぞれ異なる極性を有する磁極面と成る
ように構成される。

【００１４】可動子１６は、偏平コイル１７を主に構成
され、ヨーク１４と永久磁石１３ａ、１３ｂとの、それ
ぞれの対向面が形成する矩形状断面を有する空間１８内
を、矢印Ａ方向あるいは矢印Ｂ方向に円滑に移動し得る
構造に構成される。

【００１５】図２において、永久磁石１３ａはヨーク１
４への対向面がＮ極の極性を有する磁極面に成り、ヨー
ク１２への固着面がＳ極の極性を有する磁極面に成るよ
うにヨーク１２に固着され、永久磁石１３ｂはヨーク１
４への対向面がＳ極の極性を有する磁極面に成り、ヨー
ク１２への固着面がＮ極の極性を有する磁極面に成るよ
うにヨーク１２に固着される。

【００１６】永久磁石１３ａおよび永久磁石１３ｂより
発生する磁束Φ［ｗｂ］は、永久磁石１３ａのＮ極の極
性を有する磁極面より、ヨーク１４、永久磁石１３ｂお
よびヨーク１２を介して永久磁石１３ａのＳ極の極性を
有する磁極面へ流入し、図示の方向に固定子が構成する
磁路を流れる。

【００１７】可動子１６は、偏平コイル１７に所定の大
きさを有する電流Ｉ［Ａ］を図示の方向に流すことによ
り、フレーミングの左手の法則に基づく所定の大きさを
有する推力Ｆ［Ｎ］をもって固定子１１が空間１８に形
成する磁界Ｈ［Ａ／ｍ］内を矢印Ａ方向に移動し、偏平
コイル１７に所定の大きさを有する電流Ｉ［Ａ］を図示
と異なる方向に流すことにより、フレーミングの左手の
法則に基づく所定の大きさを有する推力Ｆ［Ｎ］をもっ
て固定子１１が空間１８に形成する磁界Ｈ［Ａ／ｍ］内
を矢印Ｂ方向に移動する。

【００１８】図１に示す従来の単極形リニア直流モータ
は、長ストローク化に際して磁路を構成する各種ヨーク
の体積を大きくせねば成らず、大型化、大重量化および
高価格化を来す欠点を有するものであり、ストロークの
増加は磁路長と漏洩磁束とを増加させ、推力の減少と推
力のリニアリティーの悪化とを来す欠点をリニア直流モ
ータに与えるものである。更に、推力の増加を目的とし
てコイル７に流れる電流Ｉ［Ａ］を増加させると、コイ
ル７の周囲に発生する磁界Ｈ［Ａ／ｍ］あるいは磁束Φ
［ｗｂ］により、可動子６の推力発生に関与する磁界Ｈ
［Ａ／ｍ］あるいは磁束Φ［ｗｂ］が可動子６の移動方
向に対して変動し、推力のリニアリティーを極端に低下
させるものである。

【００１９】図２に示す従来の単極形リニア直流モータ
は、図１に示す単極形リニア直流モータの大推力化およ
び薄型化を目的としたものであり、長ストローク化に際
して単極形リニア直流モータ本体の長さをストロークの
２倍以上の長さにせねば成らない欠点を有するものであ
る。

【００２０】図１に示す単極形リニア直流モータは、長
ストロークを目的とするリニア・アクチュエータであ
り、実用化されている最長ストロークは１００［ｍｍ］
程度であり、３００［ｍｍ］を越えるストロークに対応
することは実用上不可能とされている。図２に示す単極
形リニア直流モータは、薄型および大推力を目的とする
リニア・アクチュエータであり、実用化されている最長
ストロークは１０［ｍｍ］程度であり、２０［ｍｍ］を
越えるストロークに対応することは実用上困難である。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の単極形リニア直流モータが長ストローク化
に対応できない点である。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の単極形リニア直
流モータは、前記課題を解決するために下記のように構
成することにより、薄型化、小型軽量化、高推力化、低
価格化および推力のリニアリティーの向上を伴う長スト
ローク化という目的を実現した。

【００２３】単極形リニア直流モータにおいて、ヨーク
および永久磁石より成る固定子をコの字状断面を有する
形状に構成し、所定の間隔を隔て対向する前記構成部材
の一部の、それぞれの対向面が形成する空間内に、永久
磁石と偏平コイルとを主に構成される可動子を、固定子
を構成する永久磁石が形成する第１の磁界Ｈａ［Ａ／
ｍ］と、可動子を構成する永久磁石が形成する第２の磁
界Ｈｂ［Ａ／ｍ］とが同一方向に成るように配置する。

【００２４】

【作用】本発明の単極形リニア直流モータは、固定子を
構成する第１の永久磁石と可動子を構成する第２の永久
磁石とを、それぞれの永久磁石の対向面が同一の極性を
有する磁極面に成るように所定の間隙を介して対向させ
配置し、あるいはそれぞれの永久磁石の対向面が同一の
極性を有する磁極面に成るように所定の間隙と固定子の
構成部材の一部を介して対向させ配置して構成される。
即ち、固定子を構成する第１の永久磁石と可動子を構成
する第２の永久磁石とを、第１の永久磁石が形成する第
１の磁界Ｈａ［Ａ／ｍ］と第２の永久磁石の形成する第
２の磁界Ｈｂ［Ａ／ｍ］とがそれぞれ同一方向に成るよ
うに配置して構成される。

【００２５】本発明の単極形リニア直流モータは、可動
子を構成する偏平コイルに所定の大きさを有する電流Ｉ
［Ａ］を所定の方向に流した際に、偏平コイルの周囲に
発生する磁界Ｈｃ［Ａ／ｍ］により可動子の移動方向に
電流の大きさに比例した磁気勾配を発生させ、可動子の
一部に前記磁気勾配に比例した推力Ｆ［Ｎ］を作用させ
るものであり、更に、可動子の他の一部にフレーミング
の左手の法則に基づく電流Ｉ［Ａ］に比例した推力Ｆ
［Ｎ］を作用せるものである。

【００２６】従って、本発明の単極形リニア直流モータ
によれば、可動子の移動方向に対して垂直方向に磁路を
構成することが可能と成り、可動子の位置にかかわらず
推力Ｆ［Ｎ］の大きさが常に一定であり、薄型化、小型
軽量化、大推力化および低価格化を伴う長ストローク化
を可能とするものである。

【００２７】

【実施例】図３ないし図１０に示す本発明の単極形リニ
ア直流モータの実施例に基づいて構造および動作を説明
する。

【００２８】図３は、本発明の単極形リニア直流モータ
の第１の実施例の構造説明を目的とした斜視図であり、
図４ないし図６は、図３に示す本発明の単極形リニア直
流モータの第１の実施例の動作説明を目的とした断面図
である。

【００２９】図３ないし図６に示す本発明の単極形リニ
ア直流モータの第１の実施例において、固定子２１はコ
の字状断面を有するヨーク２２と平板状を成す第１の永
久磁石２３ａ、２３ｂとを主に構成される。可動子２６
は偏平コイル２７と平板状を成す第２の永久磁石２８と
を主に構成され、偏平コイル２７の矢印Ａ方向の偏平コ
イル辺２７ａおよび偏平コイル２７の矢印Ｂ方向の偏平
コイル辺２７ｂのみが推力の発生に関与する。

【００３０】固定子２１を構成するヨーク２２は、ヨー
ク２２ａ、ヨーク２２ｂおよびヨーク２２ｃにより構成
され、ヨーク２２ａとヨーク２２ｂとは所定の間隔を隔
て対向して配置され、それぞれの対向面には第１の永久
磁石２３ａおよび第１の永久磁石２３ｂが固着される。
可動子２６を構成する第２の永久磁石２８は、偏平コイ
ル２７の内側に構成される空間内の矢印Ａ方向の端部、
即ち、偏平コイル辺２７ａの内側に固着される。

【００３１】図４ないし図６において、固定子２１を構
成する第１の永久磁石２３ａは、ヨーク２２ａのヨーク
２２ｂへの対向面にＳ極の極性を有する磁極面が固着さ
れ、固定子２１を構成する第１の永久磁石２３ｂは、ヨ
ーク２２ｂのヨーク２２ａへの対向面にＮ極の極性を有
する磁極面が固着される。可動子２６を構成する第２の
永久磁石２８は、第１の永久磁石２３ａへの対向面にＮ
極の極性を有する磁極面が、第１の永久磁石２３ｂへの
対向面にＳ極の極性を有する磁極面が、それぞれ対向す
るように偏平コイル２７に固着される。即ち、第１の永
久磁石２３ａと第２の永久磁石２８とは、それぞれＮ極
の極性を有する磁極面が所定の間隙を隔て対向するよう
に配置され、第１の永久磁石２３ｂと第２の永久磁石２
８とは、それぞれＳ極の極性を有する磁極面が所定の間
隙を隔て対向するように配置される。

【００３２】第１の永久磁石２３ａ、２３ｂより発生す
る磁束Φａ［ｗｂ］は、第１の永久磁石２３ａのＮ極の
極性を有する磁極面より、第１の永久磁石２３ｂ、ヨー
ク２２ｂ、ヨーク２３ｃおよびヨーク２３ａを介して第
１の永久磁石２３ａのＳ極の極性を有する磁極面へ流入
し、図示の方向に固定子が形成する磁路を流れる。第２
の永久磁石２８より発生する磁束Φｂ［ｗｂ］は、第２
の永久磁石２８のＮ極の極性を有する磁極面よりＳ極の
極性を有する磁極面へ、矢印Ａ方向の磁束Φｂａ［ｗ
ｂ］と矢印Ｂ方向の磁束Φｂｂ［ｗｂ］とに分流し、第
１の永久磁石２３ａと第１の永久磁石２３ｂとの、それ
ぞれの対向面が構成する空間内を図示の方向に流れる。

【００３３】図４において、偏平コイル２７に所定の大
きさを有する電流Ｉ［Ａ］を図示の方向に流すと、偏平
コイル辺２７ａの周囲に所定の大きさを有する磁界Ｈａ
ｃ［Ａ／ｍ］が発生し、図示の方向に磁束Φａｃ［ｗ
ｂ］が流れ、第１の永久磁石２３ａと第１の永久磁石２
３ｂとの、それぞれの対向面が形成する空間内に配置さ
れる偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の周
辺の磁束分布が変化し、偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方
向と矢印Ｂ方向の周辺の磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の大きさが変
化する。即ち、偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方向の周辺
と矢印Ｂ方向の周辺との間に磁気勾配が発生し、可動子
２１を構成する偏平コイル辺２７ａには矢印Ａ方向に所
定の大きさを有する推力Ｆａ［Ｎ］が作用する。更に、
可動子２１を構成する偏平コイル辺２７ｂにはフレーミ
ングの左手の法則に基づく所定の大きさを有する推力Ｆ
ｂ［Ｎ］が矢印Ａ方向に作用する。

【００３４】図５において、偏平コイル２７に所定の大
きさを有する電流Ｉ［Ａ］を図示の方向に流すと、偏平
コイル辺２７ａの周囲に所定の大きさを有する磁界Ｈａ
ｃ［Ａ／ｍ］が発生し、図示の方向に磁束Φａｃ［ｗ
ｂ］が流れ、第１の永久磁石２３ａと第１の永久磁石２
３ｂとの、それぞれの対向面が形成する空間内に配置さ
れる偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の周
辺の磁束分布が変化し、偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方
向と矢印Ｂ方向の周辺の磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の大きさが変
化する。即ち、偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方向の周辺
と矢印Ｂ方向の周辺との間に磁気勾配が発生し、可動子
２１を構成する偏平コイル辺２７ａには矢印Ｂ方向に所
定の大きさを有する推力Ｆａ［Ｎ］が作用する。更に、
可動子２１を構成する偏平コイル辺２７ｂにはフレーミ
ングの左手の法則に基づく所定の大きさを有する推力Ｆ
ｂ［Ｎ］が矢印Ｂ方向に作用する。

【００３５】図７は、本発明の単極形リニア直流モータ
の第２の実施例の構造説明を目的とした斜視図であり、
図８ないし図１０は、図７に示す本発明の単極形リニア
直流モータの第２の実施例の動作説明を目的とした断面
図である。

【００３６】図７ないし図１０に示す本発明の第２の実
施例において、固定子２１はコの字状断面を有するヨー
ク２２と平板状を成す第１の永久磁石２３ａ、２３ｂと
を主に構成される。可動子２６は偏平コイル２７、２９
と平板状を成す第２の永久磁石２８ａ、２８ｂとを主に
構成され、偏平コイル２７の矢印Ａ方向の偏平コイル辺
２７ａ、偏平コイル２９の矢印Ａ方向の偏平コイル辺２
９ａ、偏平コイル２７の矢印Ｂ方向の偏平コイル辺２７
ｂおよび偏平コイル２９の矢印Ｂ方向の偏平コイル辺２
９ｂのみが推力の発生に関与する。

【００３７】固定子２１を構成するヨーク２２は、ヨー
ク２２ａ、ヨーク２２ｂおよびヨーク２２ｃにより構成
され、ヨーク２２ａとヨーク２２ｂとは所定の間隔を隔
て対向して配置され、それぞれの対向面には第１の永久
磁石２３ａおよび第１の永久磁石２３ｂが固着される。
可動子２６を構成する第２の永久磁石２８ａは、偏平コ
イル２７の内側に構成される空間内の矢印Ａ方向の端
部、即ち、偏平コイル辺２７ａの内側に固着され、可動
子２６を構成する第２の永久磁石２８ｂは、偏平コイル
２９の内側に構成される空間内の矢印Ｂ方向の端部、即
ち、偏平コイル辺２９ｂの内側に固着される。

【００３８】図７ないし図１０において、固定子２１を
構成する第１の永久磁石２３ａは、ヨーク２２ａのヨー
ク２２ｂへの対向面にＳ極の極性を有する磁極面が固着
され、固定子２１を構成する第１の永久磁石２３ｂは、
ヨーク２２ｂのヨーク２２ａへの対向面にＮ極の極性を
有する磁極面が固着される。可動子２６を構成する第２
の永久磁石２８ａは、第１の永久磁石２３ａへの対向面
にＮ極の極性を有する磁極面が、第１の永久磁石２３ｂ
への対向面にＳ極の極性を有する磁極面が、それぞれ対
向するように偏平コイル２７に固着され、可動子２６を
構成する第２の永久磁石２８ｂは、第１の永久磁石２３
ａへの対向面にＮ極の極性を有する磁極面が、第１の永
久磁石２３ｂへの対向面にＳ極の極性を有する磁極面
が、それぞれ対向するように偏平コイル２９に固着され
る。即ち、第１の永久磁石２３ａと第２の永久磁石２８
ａ、２８ｂとは、それぞれＮ極の極性を有する磁極面が
所定の間隙を隔て対向するように配置され、第１の永久
磁石２３ｂと第２の永久磁石２８ａ、２８ｂとは、それ
ぞれＳ極の極性を有する磁極面が所定の間隙を隔て対向
するように配置される。

【００３９】第１の永久磁石２３ａ、２３ｂより発生す
る磁束Φａ［ｗｂ］は、第１の永久磁石２３ａのＮ極の
極性を有する磁極面より、第１の永久磁石２３ｂ、ヨー
ク２２ｂ、ヨーク２３ｃおよびヨーク２３ａを介して第
１の永久磁石２３ａのＳ極の極性を有する磁極面へ流入
し、図示の方向に固定子が形成する磁路を流れる。

【００４０】第２の永久磁石２８ａより発生する磁束Φ
ｍａ［ｗｂ］は、第２の永久磁石２８ａのＮ極の極性を
有する磁極面よりＳ極の極性を有する磁極面へ、矢印Ａ
方向の磁束Φｍａａ［ｗｂ］と矢印Ｂ方向の磁束Φｍａ
ｂ［ｗｂ］とに分流し、第１の永久磁石２３ａと第１の
永久磁石２３ｂとの、それぞれの対向面が構成する空間
内を図示の方向に流れる。第２の永久磁石２８ｂより発
生する磁束Φｍｂ［ｗｂ］は、第２の永久磁石２８ｂの
Ｎ極の極性を有する磁極面よりＳ極の極性を有する磁極
面へ、矢印Ａ方向の磁束Φｍｂａ［ｗｂ］と矢印Ｂ方向
の磁束Φｍｂｂ［ｗｂ］とに分流し、第１の永久磁石２
３ａと第１の永久磁石２３ｂとの、それぞれの対向面が
構成する空間内を図示の方向に流れる。

【００４１】図８において、偏平コイル２７に所定の大
きさを有する電流Ｉ［Ａ］を図示の方向に流すと、偏平
コイル辺２７ａの周囲に所定の大きさを有する磁界Ｈａ
ｃ［Ａ／ｍ］が発生し、図示の方向に磁束Φａｃ［ｗ
ｂ］が流れ、第１の永久磁石２３ａと第１の永久磁石２
３ｂとの、それぞれの対向面が形成する空間内に配置さ
れる偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の周
辺の磁束分布が変化し、偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方
向と矢印Ｂ方向の周辺の磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の大きさが変
化する。即ち、偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方向の周辺
と矢印Ｂ方向の周辺との間に磁気勾配が発生し、可動子
２１を構成する偏平コイル辺２７ａには矢印Ａ方向に所
定の大きさを有する推力Ｆａ［Ｎ］が作用する。

【００４２】偏平コイル２９に所定の大きさを有する電
流Ｉ［Ａ］を図示の方向に流すと、偏平コイル辺２９ｂ
の周囲に所定の大きさを有する磁界Ｈｂｃ［Ａ／ｍ］が
発生し、図示の方向に磁束Φｂｃ［ｗｂ］が流れ、第１
の永久磁石２３ａと第１の永久磁石２３ｂとの、それぞ
れの対向面が形成する空間内に配置される偏平コイル辺
２９ｂの矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の周辺の磁束分布が変
化し、偏平コイル辺２９ｂの矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の
周辺の磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の大きさが変化する。即ち、偏
平コイル辺２９ｂの矢印Ａ方向の周辺と矢印Ｂ方向の周
辺との間に磁気勾配が発生し、可動子２１を構成する偏
平コイル辺２９ｂには矢印Ａ方向に所定の大きさを有す
る推力Ｆａ［Ｎ］が作用する。

【００４３】更に、可動子２１を構成する偏平コイル辺
２７ｂおよび偏平コイル辺２９ａには、フレーミングの
左手の法則に基づく所定の大きさを有する推力Ｆｂ
［Ｎ］が矢印Ａ方向にそれぞれ作用する。

【００４４】図９において、偏平コイル２７に所定の大
きさを有する電流Ｉ［Ａ］を図示の方向に流すと、偏平
コイル辺２７ａの周囲に所定の大きさを有する磁界Ｈａ
ｃ［Ａ／ｍ］が発生し、図示の方向に磁束Φａｃ［ｗ
ｂ］が流れ、第１の永久磁石２３ａと第１の永久磁石２
３ｂとの、それぞれの対向面が形成する空間内に配置さ
れる偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の周
辺の磁束分布が変化し、偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方
向と矢印Ｂ方向の周辺の磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の大きさが変
化する。即ち、偏平コイル辺２７ａの矢印Ａ方向の周辺
と矢印Ｂ方向の周辺との間に磁気勾配が発生し、可動子
２１を構成する偏平コイル辺２７ａには矢印Ｂ方向に所
定の大きさを有する推力Ｆａ［Ｎ］が作用する。

【００４５】偏平コイル２９に所定の大きさを有する電
流Ｉ［Ａ］を図示の方向に流すと、偏平コイル辺２９ｂ
の周囲に所定の大きさを有する磁界Ｈｂｃ［Ａ／ｍ］が
発生し、図示の方向に磁束Φｂｃ［ｗｂ］が流れ、第１
の永久磁石２３ａと第１の永久磁石２３ｂとの、それぞ
れの対向面が形成する空間内に配置される偏平コイル辺
２９ｂの矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の周辺の磁束分布が変
化し、偏平コイル辺２９ｂの矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の
周辺の磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の大きさが変化する。即ち、偏
平コイル辺２９ｂの矢印Ａ方向の周辺と矢印Ｂ方向の周
辺との間に磁気勾配が発生し、可動子２１を構成する偏
平コイル辺２９ｂには矢印Ｂ方向に所定の大きさを有す
る推力Ｆａ［Ｎ］が作用する。

【００４６】更に、可動子２１を構成する偏平コイル辺
２７ｂおよび偏平コイル辺２９ａには、フレーミングの
左手の法則に基づく所定の大きさを有する推力Ｆｂ
［Ｎ］が矢印Ｂ方向にそれぞれ作用する。

【００４７】一般に、図３ないし図６に示す本発明の単
極形リニア直流モータの第１の実施例および図７ないし
図１０に示す本発明の単極形リニア直流モータの第２の
実施例において、固定子２１の一部を構成するヨーク２
２ａ、２２ｂ、２２ｃは、電磁軟鉄鋼、炭素鋼あるいは
快削鋼等の磁気特性の優れた各種磁性材料により形成さ
れ、通常は、より優れた特性および小型軽量化を目的と
して焼鈍等の熱処理が施される。固定子２１を構成する
第１の永久磁石２３ａ、２３ｂおよび可動子を構成する
第２の永久磁石２８、２８ａ、２８ｂは、複数の永久磁
石片により所定の長さに平板状に構成されるものであ
る。

【００４８】通常、偏平コイル２７、２９は、軽量で優
れた機械的強度を有する非磁性材料であるアルミニュウ
ムあるいは各種合成樹脂等により形成される巻枠に巻装
され、巻枠には可動子を固定子に対して所定の間隙を隔
て円滑に移動させる構造を有する軸受装置の一部が装着
される。小型軽量化を目的とする際には、自己融着線に
よりボビンレス構造に構成され、軸受装置および負荷の
取付部材は可動子２６の一部に各種合成樹脂のインサー
ト成型等により形成される。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の単極型リニ
ア直流モータは、従来の単極形リニア直流モータの可動
子を構成するコイルの一部に永久磁石を装着し、固定子
を構成する永久磁石とのそれぞれの対向面が同一の極性
を有する磁極面と成るように構成されるものであり、下
記のような効果を有するものである。 （１）可動子の移動方向に対して垂直方向に磁路を構成
することが可能と成り、無限の長ストローク化を実現す
るものである。 （２）ヨークに流れる磁束を飽和状態で使用することが
可能となり、容易に小型軽量化および大推力化が図れ
る。 （３）ヨークに流れる磁束を飽和状態で使用することが
可能となり、ヨークの材質の選択が容易になり、低価格
化が図れる。 （４）従来の単極形リニア直流モータにおいて、コイル
に流れる電流の増加は、コイルの可動子の移動方向の両
端部に形成される磁気勾配が大きく成り、推力のリニア
リティーを低下させるが、本発明の単極形リニア直流モ
ータにあっては、磁気勾配は推力のリニアリティーに関
与せず、磁気勾配の大きさに比例して推力が増加するの
で大電流化が可能と成る。 （５）大電流化に伴い、推力のリニアリティーを低下さ
せずに推力の増加が容易に成り、小型軽量化および低価
格化が可能と成る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の単極形リニア直流モータの一例
を示す動作説明を目的とした断面図である。

【図２】図２は、従来の単極形リニア直流モータの他の
一例を示す動作説明を目的とした断面図である。

【図３】図３は、本発明の単極形リニア直流モータの第
１の実施例の構造説明を目的とした斜視図である。

【図４】図４は、図３に示す本発明の単極形リニア直流
モータの第１の実施例の動作説明を目的とした断面図で
ある。

【図５】図５は、図３に示す本発明の単極形リニア直流
モータの第１の実施例の動作説明を目的とした断面図で
ある。

【図６】図６は、図３に示す本発明の単極形リニア直流
モータの第１の実施例の動作説明を目的とした断面図で
ある。

【図７】図７は、本発明の単極形リニア直流モータの第
２の実施例の構造説明を目的とした斜視図である。

【図８】図８は、図７に示す本発明の単極形リニア直流
モータの第２の実施例の動作説明を目的とした断面図で
ある。

【図９】図９は、図７に示す本発明の単極形リニア直流
モータの第２の実施例の動作説明を目的とした断面図で
ある。

【図１０】図１０は、図７に示す本発明の単極形リニア
直流モータの第２の実施例の動作説明を目的とした断面
図である。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ センタ・ヨーク ３ 永久磁石 ４ バック・ヨーク ５ サイド・ヨーク ６ 可動子 ７ コイル ８ 空間 １１ 固定子 １２ ヨーク １３ａ 永久磁石 １３ｂ 永久磁石 １４ ヨーク １６ 可動子 １７ 偏平コイル １８ 空間 ２１ 固定子 ２２ ヨーク ２２ａ ヨーク ２２ｂ ヨーク ２２ｃ ヨーク ２３ａ 第１の永久磁石 ２３ｂ 第１の永久磁石 ２６ 可動子 ２７ 偏平コイル ２７ａ 偏平コイル辺 ２７ｂ 偏平コイル辺 ２８ 第２の永久磁石 ２８ａ 第２の永久磁石 ２８ｂ 第２の永久磁石 ２９ 偏平コイル ２９ａ、偏平コイル辺 ２９ｂ 偏平コイル辺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つ以上のヨークおよび少な
   くとも１つ以上の第１の永久磁石を主にコの字状断面を
   有する形状に構成され、所定の間隔を隔て対向して配置
   される前記構成部材の一部の、それぞれの対向面が形成
   する空間内に、前記対向面に対して垂直方向に所定の方
   向性を有する第１の磁界を形成する固定子と、少なくと
   も１つ以上の偏平コイルおよび前記偏平コイルの一部に
   装着される少なくとも１つ以上の第２の永久磁石を主に
   前記第１の磁界内を円滑に移動し得る構造に構成され、
   前記第１の磁界と同一方向に第２の磁界を形成する可動
   子とにより構成することを特徴とする単極形リニア直流
   モータ。