JPH09224363A - 単極形リニア直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定子の一部に二つの巻線を巻装することに
より、単極形リニア直流モータの大推力化、ロング・ス
トローク化および全ストロークに対する推力変動の減少
を共に実現することを可能にする。 【構成】 固定子１は、所定の距離を隔て相対する第１
のヨーク２および第２のヨーク３と、第１のヨーク２の
両端部にそれぞれＮ極の極性を有する磁極面が固着さ
れ、第２のヨーク３の両端部にそれぞれＳ極の極性を有
する磁極面が固着される一組の永久磁石６ａ、６ｂと、
第１のヨーク２に巻装される第２の巻線７および第３の
巻線８とにより構成され、可動子１１は、第２のヨーク
３の周囲に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２
を主に構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種ＯＡ機器、各種光
学機器および各種測定機器等において、振動および推力
変動を嫌う各種移動部の駆動の用に供され、脈動の無い
推力の発生、大推力化、小型化、軽量化、ロング・スト
ローク化および全ストロークに対する推力変動の減少を
可能とする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】従来の単極形リニア直流モータの構造お
よび動作を、図１および図２に示す断面図と、図３およ
び図４に示す推力特性図とにより説明する。

【０００３】図１に示す従来の単極形リニア直流モータ
は、二つの閉磁路を形成する固定子１と、固定子１の一
部に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２よりな
る可動子１１とにより構成され、脈動のない推力の発生
と変動の少ない推力の発生とを可能とする特徴を有する
ものである。

【０００４】固定子１は、所定の距離を隔て相対して配
置される平板状をなす第１のヨーク２および平板状をな
す第２のヨーク３と、第１のヨーク２および第２のヨー
ク３のそれぞれの両端部を機械的かつ磁気的に接続する
一組の第３のヨーク４ａ、４ｂと、第２のヨーク３の第
１のヨーク２への相対面にＳ極の極性を有する磁極面が
固着される平板状をなす永久磁石５とを主に構成され、
第１のヨーク２、永久磁石５および一組の第３のヨーク
４ａ、４ｂのそれぞれの相対面は空間２１を構成する。

【０００５】固定子１は、永久磁石５のＮ極の極性を有
する磁極面の矢印Ａ方向の端部から中央部までの範囲よ
り、空間２１の矢印Ａ方向の端部から中央部までの範
囲、第１のヨーク２の矢印Ａ方向の端部から中央部まで
の範囲、第３のヨーク４ａ、第２のヨーク３の矢印Ａ方
向の端部から中央部までの範囲を介して永久磁石５の矢
印Ａ方向の端部から中央部までのＳ極の極性を有する磁
極面に至る第１の閉磁路３１と、永久磁石５のＮ極の極
性を有する磁極面の矢印Ｂ方向の端部から中央部までの
範囲より、空間２１の矢印Ｂ方向の端部から中央部まで
の範囲、第１のヨーク２の矢印Ｂ方向の端部から中央部
までの範囲、第３のヨーク４ｂ、第２のヨーク３の矢印
Ｂ方向の端部から中央部までの範囲を介して永久磁石５
の矢印Ｂ方向の端部から中央部までのＳ極の極性を有す
る磁極面に至る第２の閉磁路３２とを形成する。

【０００６】可動子１１は、第１のヨーク２の周囲に所
定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構成さ
れ、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に
移動し得る構造に配置され、第１の巻線１２に図示の方
向に所定の電流を流すことにより所定の推力をもって矢
印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に図示と異なる方向
に所定の電流を流すことにより所定の推力をもって矢印
Ｂ方向に移動する。

【０００７】図２に示す従来の単極形リニア直流モータ
は、二つの閉磁路を形成する固定子１と、固定子１の一
部に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２よりな
る可動子１１とにより構成され、脈動のない推力の発
生、小型化、軽量化および低価格化を可能とする特徴を
有するものである。

【０００８】固定子１は、所定の距離を隔て相対して配
置される平板状をなす第１のヨーク２および平板状をな
す第２のヨーク３と、第１のヨーク２の第２のヨーク３
への相対面の両端部にＮ極の極性を有する磁極面がそれ
ぞれ固着され、第２のヨーク３の第１のヨーク２への相
対面の両端部にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固
着される一組の永久磁石６ａ、６ｂとを主に構成され、
第１のヨーク２、第２のヨーク３および一組の永久磁石
６ａ、６ｂのそれぞれの相対面は空間２２を構成する。

【０００９】固定子１は、永久磁石６ａのＮ極の極性を
有する磁極面より、第１のヨーク２の矢印Ａ方向の端部
から中央部までの範囲、空間２２の矢印Ａ方向の端部か
ら中央部までの範囲、第２のヨーク３の矢印Ａ方向の端
部から中央部までの範囲を介して永久磁石６ａのＳ極の
極性を有する磁極面に至る第１の閉磁路３１と、永久磁
石６ｂのＮ極の極性を有する磁極面より、第１のヨーク
２の矢印Ｂ方向の端部から中央部までの範囲、空間２２
の矢印Ｂ方向の端部から中央部までの範囲、第２のヨー
ク３の矢印Ｂ方向の端部から中央部までの範囲を介して
永久磁石６ｂのＳ極の極性を有する磁極面に至る第２の
閉磁路３２とを形成する。

【００１０】可動子１１は、第２のヨーク３の周囲に所
定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構成さ
れ、空間２２内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に
移動し得る構造に配置され、第１の巻線１２に図示の方
向に所定の電流を流すことにより所定の推力をもって矢
印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に図示と異なる方向
に所定の電流を流すことにより所定の推力をもって矢印
Ｂ方向に移動する。

【００１１】図３は、図１に示す従来の単極形リニア直
流モータのストロークｘ［ｍｍ］を１００［ｍｍ］に設
定した際の推力特性図であり、図４は、図２に示す従来
の単極形リニア直流モータのストロークｘ［ｍｍ］を１
００［ｍｍ］に設定した際の推力特性図である。

【００１２】図３および図４に示す推力特性図におい
て、曲線Ａは可動子１１を構成する第１の巻線１２に５
［Ｗ］の電力を供給した際の推力特性を示し、曲線Ｂは
可動子１１を構成する第１の巻線１２に２０［Ｗ］の電
力を供給した際の推力特性を示し、曲線Ｃは可動子１１
を構成する第１の巻線１２に４５［Ｗ］の電力を供給し
た際の推力特性を示す。即ち、曲線Ａは第１の巻線１２
にＩ［Ａ］の電流を流した際の推力特性であり、曲線Ｂ
は第１の巻線１２に２×Ｉ［Ａ］の電流を流した際の推
力特性であり、曲線Ｃは第１の巻線１２に３×Ｉ［Ａ］
の電流を流した際の推力特性である。

【００１３】一般に、従来の単極形リニア直流モータの
推力は、第１の巻線１２に鎖交する第１の閉磁路３１を
流れる磁束あるいは第１の巻線１２に鎖交する第２の閉
磁路３２を流れる磁束と、即ち、空間２１、２２内の第
１の閉磁路３１が形成される範囲の磁界あるいは空間２
１、２２内の第２の閉磁路３２が形成される範囲の磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２に流れる
電流とに比例して増加する。

【００１４】従来の単極形リニア直流モータの大推力化
は、第１の巻線１２に鎖交する磁束の増加、第１の巻線
１２の巻数の増加あるいは第１の巻線１２に流れる電流
の増加により可能になる。しかし、第１の巻線１２に鎖
交する磁束の増加は、固定子１の大型化、大重量化およ
び高価格化等の問題点を有し、第１の巻線１２の巻数の
増加は、可動子１１の大型化、大重量化、応答性の劣化
およびストロークの減少等の問題点を有するため、第１
の巻線１２に流れる電流の増加により対処されている。

【００１５】可動子１１を構成する第１の巻線１２に流
れる電流の増加は、第１の巻線１２の周囲に発生する磁
界の傾斜を大きくし、固定子１が空間２１内あるいは空
間２２内に形成する磁界の分布に傾斜を与え、図３およ
び図４に示す推力特性の曲線Ｂおよび曲線Ｃに示すよう
に、全ストロークに対する推力変動を大きくするという
欠点を有するものである。

【００１６】従来の単極形リニア直流モータのロング・
ストローク化は、第１のヨーク２、第２のヨーク３およ
び第３のヨーク４ａ、４ｂの体積の増加と、永久磁石
５、６ａ、６ｂの体積の増加とにより可能になる。しか
し、固定子１の大型化、大重量化、高価格化および漏洩
磁束の増加等の問題点を有し、漏洩磁束の増加に伴い第
１の巻線１２を鎖交する磁束が減少し、推力が減少する
という問題点を有するものである。

【００１７】更に、固定子１の形成する第１の閉磁路３
１および第２の閉磁路３２が固定子１の両端部へ集中
し、空間２１内あるいは空間２２内の中央部における磁
界を減少させ、第１の巻線に鎖交する磁束を減少させ
る。即ち、可動子１１が空間２１あるいは空間２２の中
央部に位置した際、推力が極めて小さくなるという欠点
を有するものである。

【００１８】一般に、単極形リニア直流モータは、脈動
を伴わない推力を発生し得る唯一のリニア・モータであ
り、可動子の軽量化を可能とする優れた応答性を有する
リニア・モータであり、各種位置検出装置を装着してサ
ーボ制御することにより推力および速度の広範囲の制御
と停止位置の高精度の制御とを可能とし、振動および推
力変動を嫌う負荷および広範囲の速度での運転を必要と
する負荷に対応し得る唯一のリニア・アクチュエータで
ある。

【００１９】図１に示す従来の単極形リニア直流モータ
は、全ストロークに対する変動の少ない推力の発生を可
能とする反面、大推力化およびロング・ストローク化を
困難とする問題点を有するものであり、図２に示す従来
の単極形リニア直流モータは、小型化、軽量化および低
価格化を可能とする反面、大推力化、ロング・ストロー
ク化および全ストロークに対する変動の少ない推力の発
生を困難とする問題点を有するものである。

【００２０】

【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の大推力化と、ロ
ング・ストローク化と、全ストロークに対する推力変動
の減少とを共に実現することが困難である点である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】従来の単極形リニア直流
モータの固定子１が構成する空間２１あるいは空間２２
の中央部から一方の端部までの範囲を構成する固定子１
の構成部材に第２の巻線と、固定子１が構成する空間２
１あるいは空間２２の中央部から他方の端部までの範囲
を構成する固定子１の構成部材に第３の巻線とを、それ
ぞれ巻装することを最も主要な特徴とし、大推力化、ロ
ング・ストローク化および全ストロークに対する推力変
動の減少という目的を極めて簡単に実現した。

【００２２】

【実施例】次に、図５、図８および図１１ないし図１６
に示す実施例と、図６および図９に示す磁界分布図と、
図７および図１０に示す推力特性図とに基づいて、本発
明の単極形リニア直流モータの構造および動作を説明す
る。

【００２３】図５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断面図である。

【００２４】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１は、所定の距離を隔て相対して配置される平板状をな
す第１のヨーク２および平板状をなす第２のヨーク３
と、第１のヨーク２および第２のヨーク３のそれぞれの
両端部を機械的かつ磁気的に接続する一組の第３のヨー
ク４ａ、４ｂと、第２のヨーク３の第１のヨーク２への
相対面にＳ極の極性を有する磁極面が固着される平板状
をなす永久磁石５と、空間２１の中央部から矢印Ａ方向
の端部までの範囲を構成する第１のヨーク２に巻装され
る第２の巻線７と、空間２１の中央部から矢印Ｂ方向の
端部までの範囲を構成する第１のヨーク２に巻装される
第３の巻線８とを主に構成される。

【００２５】尚、空間２１は、永久磁石５、第２の巻線
７および第３の巻線８のそれぞれの相対面と、第３のヨ
ーク４ａおよび第３のヨーク４ｂのそれぞれの相対面と
により構成される。

【００２６】固定子１は、永久磁石５のＮ極の極性を有
する磁極面の矢印Ａ方向の端部から中央部までの範囲よ
り、空間２１の矢印Ａ方向の端部から中央部までの範
囲、空間２１内に位置する第２の巻線７、第１のヨーク
２の矢印Ａ方向の端部から中央部までの範囲、第３のヨ
ーク４ａ、第２のヨーク３の矢印Ａ方向の端部から中央
部までの範囲を介して永久磁石５のＳ極の極性を有する
磁極面の矢印Ａ方向の端部から中央部までの範囲に至る
第１の閉磁路３１と、永久磁石５のＮ極の極性を有する
磁極面の矢印Ｂ方向の端部から中央部までの範囲より、
空間２１の矢印Ｂ方向の端部から中央部までの範囲、空
間２１内に位置する第３の巻線８、第１のヨーク２の矢
印Ｂ方向の端部から中央部までの範囲、第３のヨーク４
ｂ、第２のヨーク３の矢印Ｂ方向の端部から中央部まで
の範囲を介して永久磁石５のＳ極の極性を有する磁極面
の矢印Ｂ方向の端部から中央部までの範囲に至る第２の
閉磁路３２とを形成する。

【００２７】本発明の単極形リニア直流モータの可動子
１１は、第２のヨーク３および永久磁石５の周囲にそれ
ぞれ所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に
構成され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に
自由に移動し得る構造に配置される。

【００２８】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７および第３の巻線８に図示の方向にそれぞれ所定の
電流を流すことにより、第１の閉磁路３１を流れる磁束
あるいは第２の閉磁路３２を流れる磁束と、即ち、空間
２１内の第１の閉磁路３１が形成される範囲の磁界ある
いは空間２１内の第２の閉磁路３２が形成される範囲の
磁界と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流
れる電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７の巻
数あるいは第３の巻線８の巻数と、第２の巻線７を流れ
る電流あるいは第３の巻線８を流れる電流とに比例して
増加する所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１
の巻線１２、第２の巻線７および第３の巻線８に図示と
異なる方向にそれぞれ所定の電流を流すことにより所定
の推力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００２９】図６は、図５に示す本発明の単極形リニア
直流モータの動作原理説明を目的とした磁界分布図であ
る。

【００３０】直線Ａは、永久磁石５により空間２１の矢
印Ｂ方向の端部から空間２１の矢印Ａ方向の端部までの
範囲に形成される磁界の分布を示し、磁界が空間２１の
矢印Ｂ方向の端部から空間２１の矢印Ａ方向の端部ま
で、Ｈｇ［Ａ／ｍ］にて一様に分布する状態を示す。

【００３１】直線Ｂは、第２の巻線７および第３の巻線
８に図５に示す方向にそれぞれ所定の電流を流した際、
空間２１の矢印Ｂ方向の端部から空間２１の矢印Ａ方向
の端部までの範囲に形成される磁界の分布を示し、磁界
が−Ｈｂ［Ａ／ｍ］からＨｃ［Ａ／ｍ］まで所定の傾斜
をもって増加する状態を示す。

【００３２】通常、第２の巻線７の巻数および巻線抵抗
等の巻線仕様と、第３の巻線８の巻数および巻線抵抗等
の巻線仕様とは同一に構成され、磁界−Ｈｂ［Ａ／ｍ］
および磁界Ｈｃ［Ａ／ｍ］の大きさは等しく形成され
る。

【００３３】直線Ｃは、可動子１１が空間２１内の中央
部（ストロークｘｃ［ｍｍ］）に位置し、可動子１１を
構成する第１の巻線１２に図５に示す方向に所定の電流
を流した際、空間２１内に位置する第１の巻線１２の矢
印Ｂ方向の端部から空間２１内に位置する第１の巻線１
２の矢印Ａ方向の端部までの範囲に形成される磁界の分
布を示し、磁界がＨｄ［Ａ／ｍ］から−Ｈａ［Ａ／ｍ］
まで所定の傾斜をもって減少する状態を示す。

【００３４】通常、磁界Ｈｄ［Ａ／ｍ］および磁界−Ｈ
ａ［Ａ／ｍ］の大きさは等しく形成される。尚、第１の
巻線１２に流す電流は、図１に示す従来の単極形リニア
直流モータに図３に示す推力特性図の曲線Ｂあるいは曲
線Ｃで示す推力特性を与える大きさを有し、空間２１内
に位置する第１の巻線１２の周囲に形成される磁界の分
布は、可動子１１の位置に拘らず直線Ｃで現される。

【００３５】直線Ｄは、空間２１内に直線Ａで示す磁界
が分布し、空間２１内に位置する第１の巻線１２の周囲
に直線Ｃで示す磁界を形成する所定の電流を第１の巻線
１２に流し、可動子１１が空間２１の矢印Ｂ方向の端部
から空間２１の矢印Ａ方向の端部まで全ストローク移動
した際、空間２１の矢印Ｂ方向の端部から空間２１の矢
印Ａ方向の端部までの範囲に形成される磁界の分布を示
し、磁界がＨｉ［Ａ／ｍ］からＨｅ［Ａ／ｍ］まで所定
の傾斜をもって減少する状態を示す。

【００３６】空間２１の矢印Ｂ方向の端部の磁界Ｈｉ
［Ａ／ｍ］および空間２１の矢印Ａ方向の端部の磁界Ｈ
ｅ［Ａ／ｍ］は数式１により現される。

【００３７】直線Ｅは、空間２１内に直線Ａおよび直線
Ｂで示す磁界が分布し、空間２１内に位置する第１の巻
線１２の周囲に直線Ｃで示す磁界を形成する所定の電流
を第１の巻線１２に流し、可動子１１が空間２１の矢印
Ｂ方向の端部から空間２１の矢印Ａ方向の端部まで全ス
トローク移動した際、空間２１の矢印Ｂ方向の端部から
空間２１の矢印Ａ方向の端部までの範囲に形成される磁
界の分布を示し、磁界がＨｈ［Ａ／ｍ］からＨｆ［Ａ／
ｍ］まで所定の傾斜をもって減少する状態を示す。

【００３８】直線Ｅは、直線Ｄで分布する磁界と直線Ｂ
で分布する磁界とを合成したものであり、空間２１の矢
印Ｂ方向の端部の磁界Ｈｈ［Ａ／ｍ］および空間２１の
矢印Ａ方向の端部の磁界Ｈｆ［Ａ／ｍ］は数式２により
現される。

【００３９】

【数１】

【００４０】

【数２】

【００４１】直線Ｄは、図１に示す従来の単極形リニア
直流モータの空間２１内の推力の発生に関与する磁界の
分布を示すものであり、直線Ｅは、図５に示す本発明の
単極形リニア直流モータの空間２１内の推力の発生に関
与する磁界の分布を示すものである。

【００４２】即ち、図５に示す本発明の単極形リニア直
流モータの空間２１内に形成される推力の発生に関与す
る磁界は、図１に示す従来の単極形リニア直流モータの
空間２１内に形成される推力の発生に関与する磁界に対
して、全ストロークに対する変動の割合が大きく減少す
る。

【００４３】図７は、図５に示す本発明の単極形リニア
直流モータの推力特性図であり、曲線Ａは、ストローク
ｘ［ｍｍ］を１００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を
示し、曲線Ｂは、図３に示す従来の単極形リニア直流モ
ータの推力特性図の曲線Ｃを示す。

【００４４】図７の推力特性図に示す曲線Ｂは、図６の
磁界分布図に示す直線Ｄに対応するものであり、図７の
推力特性図に示す曲線Ａは、図６の磁界分布図に示す直
線Ｅに対応するものである。即ち、本発明の単極形リニ
ア直流モータは、従来の単極形リニア直流モータに対し
て、全ストロークに対する推力変動の減少を可能とする
ものである。

【００４５】図８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断面図である。

【００４６】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１は、所定の距離を隔て相対して配置される平板状をな
す第１のヨーク２および平板状をなす第２のヨーク３
と、第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面の両端
部にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第
２のヨーク３の第１のヨーク２への相対面の両端部にＳ
極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される一組の永
久磁石６ａ、６ｂと、空間２２の中央部から矢印Ａ方向
の端部までの範囲を構成する第１のヨーク２に巻装され
る第２の巻線７と、空間２２の中央部から矢印Ｂ方向の
端部までの範囲を構成する第１のヨーク２に巻装される
第３の巻線８を主に構成される。

【００４７】尚、空間２２は、第２のヨーク３、第２の
巻線７および第３の巻線８のそれぞれの相対面と、永久
磁石６ａおよび永久磁石６ｂのそれぞれの相対面とによ
り構成される。

【００４８】固定子１は、永久磁石６ａのＮ極の極性を
有する磁極面より、第１のヨーク２の矢印Ａ方向の端部
から中央部までの範囲、空間２２内に位置する第２の巻
線７、空間２２の矢印Ａ方向の端部から中央部までの範
囲、第２のヨーク３の矢印Ａ方向の端部から中央部まで
の範囲を介して永久磁石６ａのＳ極の極性を有する磁極
面に至る第１の閉磁路３１と、永久磁石６ｂのＮ極の極
性を有する磁極面より、第１のヨーク２の矢印Ｂ方向の
端部から中央部までの範囲、空間２２内に位置する第３
の巻線８、空間２２の矢印Ｂ方向の端部から中央部まで
の範囲、第２のヨーク３の矢印Ｂ方向の端部から中央部
までの範囲を介して永久磁石６ｂのＳ極の極性を有する
磁極面に至る第２の閉磁路３２とを形成する。

【００４９】本発明の単極形リニア直流モータの可動子
１１は、第２のヨーク３の周囲に所定の間隙を隔て巻装
される第１の巻線１２を主に構成され、空間２２内を矢
印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配
置される。

【００５０】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７および第３の巻線８に図示の方向にそれぞれ所定の
電流を流すことにより、第１の閉磁路３１を流れる磁束
あるいは第２の閉磁路３２を流れる磁束と、即ち、空間
２２内の第１の閉磁路３１が形成される範囲の磁界ある
いは空間２２内の第２の閉磁路３２が形成される範囲の
磁界と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流
れる電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７の巻
数あるいは第３の巻線８の巻数と、第２の巻線７を流れ
る電流あるいは第３の巻線８を流れる電流とに比例して
増加する所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１
の巻線１２、第２の巻線７および第３の巻線８に図示と
異なる方向にそれぞれ所定の電流を流すことにより所定
の推力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００５１】図９は、図８に示す本発明の単極形リニア
直流モータの動作原理説明を目的とした磁界分布図であ
る。

【００５２】屈曲線Ａは、永久磁石６ａおよび永久磁石
６ｂにより空間２２の矢印Ｂ方向の端部から空間２２の
矢印Ａ方向の端部までの範囲に形成される磁界の分布を
示し、空間２２の矢印Ｂ方向の端部からストロークｘａ
［ｍｍ］までの範囲の磁界が、Ｈｇａ［Ａ／ｍ］からＨ
ｇ［Ａ／ｍ］まで所定の傾斜をもって減少する状態と、
ストロークｘａ［ｍｍ］からストロークｘｂ［ｍｍ］ま
での範囲の磁界が、Ｈｇ［Ａ／ｍ］にて一様に分布する
状態と、ストロークｘｂ［ｍｍ］から空間２２の矢印Ａ
方向の端部までの範囲の磁界が、Ｈｇ［Ａ／ｍ］からＨ
ｇｂ［Ａ／ｍ］まで所定の傾斜をもって増加する状態と
を示す。

【００５３】通常、永久磁石６ａの体積およびエネルギ
ー積等の仕様と、永久磁石６ｂの体積およびエネルギー
積等の仕様とは同一に構成され、磁界Ｈｇａ［Ａ／ｍ］
および磁界Ｈｇｂ［Ａ／ｍ］の大きさは等しく形成され
る。

【００５４】直線Ｂは、第２の巻線７および第３の巻線
８に図８に示す方向にそれぞれ所定の電流を流した際、
空間２２の矢印Ｂ方向の端部から空間２２の矢印Ａ方向
の端部までの範囲に形成される磁界の分布を示し、磁界
が−Ｈｂ［Ａ／ｍ］からＨｃ［Ａ／ｍ］まで所定の傾斜
をもって増加する状態を示す。

【００５５】通常、第２の巻線７の巻数および巻線抵抗
等の巻線仕様と、第３の巻線８の巻数および巻線抵抗等
の巻線仕様とは同一に構成され、磁界−Ｈｂ［Ａ／ｍ］
および磁界Ｈｃ［Ａ／ｍ］の大きさは等しく形成され
る。

【００５６】直線Ｃは、可動子１１が空間２２内の中央
部（ストロークｘｃ［ｍｍ］）に位置し、可動子１１を
構成する第１の巻線１２に図８に示す方向に所定の電流
を流した際、空間２２内に位置する第１の巻線１２の矢
印Ｂ方向の端部から空間２２内に位置する第１の巻線１
２の矢印Ａ方向の端部までの範囲に形成される磁界の分
布を示し、磁界がＨｄ［Ａ／ｍ］から−Ｈａ［Ａ／ｍ］
まで所定の傾斜をもって減少する状態を示す。

【００５７】通常、磁界Ｈｄ［Ａ／ｍ］および磁界−Ｈ
ａ［Ａ／ｍ］の大きさは等しく形成される。尚、第１の
巻線１２に流す電流は、図２に示す従来の単極形リニア
直流モータに図４に示す推力特性図の曲線Ｂあるいは曲
線Ｃで示す推力特性を与える大きさを有し、空間２２内
の第１の巻線１２の周囲に形成される磁界の分布は、可
動子１１の位置に拘らず直線Ｃで現される。

【００５８】屈曲線Ｄは、空間２２内に屈曲線Ａで示す
磁界が分布し、空間２２内に位置する第１の巻線１２の
周囲に直線Ｃで示す磁界を形成する所定の電流を第１の
巻線１２に流し、可動子１１が空間２２の矢印Ｂ方向の
端部から空間２２の矢印Ａ方向の端部まで全ストローク
移動した際、空間２２の矢印Ｂ方向の端部から空間２２
の矢印Ａ方向の端部までの範囲に形成される磁界の分布
を示し、空間２２の矢印Ｂ方向の端部からストロークｘ
ｂ［ｍｍ］までの範囲の磁界が、Ｈｉ［Ａ／ｍ］からＨ
ｉａ［Ａ／ｍ］まで所定の傾斜をもって減少する状態
と、ストロークｘｂ［ｍｍ］から空間２２の矢印Ａ方向
の端部までの範囲の磁界が、Ｈｉａ［Ａ／ｍ］からＨｅ
［Ａ／ｍ］まで所定の傾斜をもって増加状態とを示す。

【００５９】空間２２の矢印Ｂ方向の端部の磁界Ｈｉ
［Ａ／ｍ］および空間２２の矢印Ａ方向の端部の磁界Ｈ
ｅ［Ａ／ｍ］は数式３により現される。

【００６０】屈曲線Ｅは、空間２２内に屈曲線Ａおよび
直線Ｂで示す磁界が分布し、第１の巻線１２に直線Ｃで
示す磁界を形成する所定の大きさを有する電流を流し、
可動子１１が空間２２の矢印Ｂ方向の端部から矢印Ａ方
向の端部まで全ストローク移動した際、空間２２の矢印
Ｂ方向の端部から空間２２の矢印Ａ方向の端部までの範
囲に形成される磁界の分布を示し、空間２２の矢印Ｂ方
向の端部からストロークｘｂ［ｍｍ］までの範囲の磁界
が、Ｈｈ［Ａ／ｍ］からＨｈａ［Ａ／ｍ］まで所定の傾
斜をもって減少する状態と、空間２２のストロークｘｂ
［ｍｍ］から矢印Ｂ方向の端部までの範囲の磁界が、Ｈ
ｈａ［Ａ／ｍ］からＨｆ［Ａ／ｍ］まで所定の傾斜をも
って増加する状態とを示す。

【００６１】屈曲線Ｅは、屈曲線Ｄで分布する磁界と直
線Ｂで分布する磁界とを合成したものであり、空間２２
の矢印Ｂ方向の端部の磁界Ｈｈ［Ａ／ｍ］、空間２２の
ストロークｘｂの磁界Ｈｈａ［Ａ／ｍ］および空間２２
の矢印Ａ方向の端部の磁界Ｈｆ［Ａ／ｍ］は数式４によ
り現される。

【００６２】

【数３】

【００６３】

【数４】

【００６４】屈曲線Ｄは、図２に示す従来の単極形リニ
ア直流モータの空間２２内の推力の発生に関与する磁界
の分布を示すものであり、屈曲線Ｅは、図８に示す本発
明の単極形リニア直流モータの空間２２内の推力の発生
に関与する磁界の分布を示すものである。

【００６５】即ち、図８に示す本発明の単極形リニア直
流モータの空間２２内に形成される推力の発生に関与す
る磁界は、図２に示す従来の単極形リニア直流モータの
空間２２内に形成される推力の発生に関与する磁界に対
して、全ストロークに対する変動の割合が大きく減少す
る。

【００６６】図１０は、図８に示す本発明の単極形リニ
ア直流モータの推力特性図であり、曲線Ａは、ストロー
クｘ［ｍｍ］を１００［ｍｍ］に設定した際の推力特性
を示し、曲線Ｂは、図４に示す従来の単極形リニア直流
モータの推力特性の曲線Ｃを示す。

【００６７】図１０の推力特性図に示す曲線Ｂは、図９
の磁界分布図に示す屈曲線Ｄに対応するものであり、図
１０の推力特性図に示す曲線Ａは、図９の磁界分布図に
示す屈曲線Ｅに対応するものである。即ち、本発明の単
極形リニア直流モータは、従来の単極形リニア直流モー
タに対して、全ストロークに対する推力変動の減少を可
能とするものである。

【００６８】図１１は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第３の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。

【００６９】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１は、所定の距離を隔て相対して配置される平板状をな
す第１のヨーク２および平板状をなす第２のヨーク３
と、第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面の両端
部にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第
２のヨーク３の第１のヨーク２への相対面の両端部にＳ
極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される一組の永
久磁石６ａ、６ｂと、空間２２の中央部から矢印Ａ方向
の端部までの範囲を構成する第１のヨークに巻装される
第２の巻線７と、空間２２の中央部から矢印Ｂ方向の端
部までの範囲を構成する第１のヨークに巻装される第３
の巻線８とを主に構成される。

【００７０】尚、空間２２は、第２のヨーク３、第２の
巻線７および第３の巻線８のそれぞれの相対面と、永久
磁石６ａおよび永久磁石６ｂのそれぞれの相対面とによ
り構成される。

【００７１】本発明の単極形リニア直流モータの可動子
１１は、第１のヨーク２に巻装された第２の巻線７ある
いは第３の巻線８に所定の間隙を隔て巻装される第１の
巻線１２を主に構成され、空間２２内を矢印Ａ方向およ
び矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置される。

【００７２】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７および第３の巻線８に図示の方向にそれぞれ所定の
電流を流すことにより、空間２２内に形成される磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流れる
電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７の巻数あ
るいは第３の巻線８の巻数と、第２の巻線７を流れる電
流あるいは第３の巻線８を流れる電流とに比例して増加
する所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻
線１２、第２の巻線７および第３の巻線８に図示と異な
る方向にそれぞれ所定の電流を流すことにより所定の推
力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００７３】図１２は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第４の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。

【００７４】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１は、所定の距離を隔て相対して配置される平板状をな
す第１のヨーク２および平板状をなす第２のヨーク３
と、第１のヨーク２および第２のヨーク３のそれぞれの
両端部を機械的かつ磁気的に接続する一組の第３のヨー
ク４ａ、４ｂと、第２のヨーク３の第１のヨーク２への
相対面にＳ極の極性を有する磁極面が固着される平板状
をなす永久磁石５と、空間２１の中央部から矢印Ａ方向
の端部までの範囲を構成する第１のヨーク２に巻装され
る第２の巻線７と、空間２１の中央部から矢印Ｂ方向の
端部までの範囲を構成する第１のヨーク２に巻装される
第３の巻線８とを主に構成される。

【００７５】尚、空間２１は、永久磁石５、第２の巻線
７および第３の巻線８のそれぞれの相対面と、第３のヨ
ーク４ａおよび第３のヨーク４ｂのそれぞれの相対面と
により構成される。

【００７６】本発明の単極形リニア直流モータの可動子
１１は、第１のヨーク２に巻装された第２の巻線７ある
いは第３の巻線８の周囲に所定の間隙を隔て巻装される
第１の巻線１２を主に構成され、空間２１内を矢印Ａ方
向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置され
る。

【００７７】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７および第３の巻線８に図示の方向にそれぞれ所定の
電流を流すことにより、空間２１内に形成される磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流れる
電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７の巻数あ
るいは第３の巻線８の巻数と、第２の巻線７を流れる電
流あるいは第３の巻線８を流れる電流とに比例して増加
する所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻
線１２、第２の巻線７および第３の巻線８に図示と異な
る方向にそれぞれ所定の電流を流すことにより所定の推
力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００７８】図１３は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第５の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。

【００７９】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１は、所定の距離を隔て相対して配置される平板状をな
す第１のヨーク２および平板状をなす第２のヨーク３
と、第１のヨーク２および第２のヨーク３のそれぞれの
両端部を機械的かつ磁気的に接続する一組の第３のヨー
ク４ａ、４ｂと、第２のヨーク３の第１のヨーク２への
相対面にＳ極の極性を有する磁極面が固着される平板状
をなす永久磁石５と、空間２１の中央部から矢印Ａ方向
の端部までの範囲を構成する第２のヨーク３および永久
磁石５に巻装される第２の巻線７と、空間２１の中央部
から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第２のヨー
ク３および永久磁石５に巻装される第３の巻線８とを主
に構成される。

【００８０】尚、空間２１は、第１のヨーク２、第２の
巻線７および第３の巻線８のそれぞれの相対面と、第３
のヨーク４ａおよび第３のヨーク４ｂのそれぞれの相対
面とにより構成される。

【００８１】本発明の単極形リニア直流モータの可動子
１１は、第１のヨーク２の周囲にそれぞれ所定の間隙を
隔て巻装される第１の巻線１２を主に構成され、空間２
１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る
構造に配置される。

【００８２】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７および第３の巻線８に図示の方向にそれぞれ所定の
電流を流すことにより、空間２１内に形成される磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流れる
電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７の巻数あ
るいは第３の巻線８の巻数と、第２の巻線７を流れる電
流あるいは第３の巻線８を流れる電流とに比例して増加
する所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻
線１２、第２の巻線７および第３の巻線８に図示と異な
る方向にそれぞれ所定の電流を流すことにより所定の推
力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００８３】図１４は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第６の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。

【００８４】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１は、所定の距離を隔て相対して配置される平板状をな
す第１のヨーク２および平板状をなす第２のヨーク３
と、第１のヨーク２および第２のヨーク３のそれぞれの
両端部を機械的かつ磁気的に接続する一組の第３のヨー
ク４ａ、４ｂと、第２のヨーク３の第１のヨーク２への
相対面にＳ極の極性を有する磁極面が固着される平板状
をなす永久磁石５と、空間２１の中央部から矢印Ａ方向
の端部までの範囲を構成する第２のヨーク３および永久
磁石５に巻装される第２の巻線７と、空間２１の中央部
から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第２のヨー
ク３および永久磁石５に巻装される第３の巻線８とを主
に構成される。

【００８５】尚、空間２１は、第１のヨーク２、第２の
巻線７および第３の巻線８のそれぞれの相対面と、第３
のヨーク４ａおよび第３のヨーク４ｂのそれぞれの相対
面とにより構成される。

【００８６】本発明の単極形リニア直流モータの可動子
１１は、第２のヨーク３および永久磁石５に巻装された
第２の巻線７あるいは第３の巻線８の周囲に所定の間隙
を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構成され、空間
２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得
る構造に配置される。

【００８７】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７および第３の巻線８に図示の方向にそれぞれ所定の
電流を流すことにより、空間２１内に形成される磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流れる
電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７の巻数あ
るいは第３の巻線８の巻数と、第２の巻線７を流れる電
流あるいは第３の巻線８を流れる電流とに比例して増加
する所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻
線１２、第２の巻線７および第３の巻線８に図示と異な
る方向にそれぞれ所定の電流を流すことにより所定の推
力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００８８】図１５は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第７の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。

【００８９】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１は、平板状をなす第２のヨーク３と、第２のヨーク３
にそれぞれ所定の距離を隔て相対して配置される一組の
第１のヨーク２ａ、２ｂと、第１のヨーク２ａおよび第
１のヨーク２ｂの第２のヨーク３へのそれぞれの相対面
の両端部にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着さ
れ、第２のヨーク３の第１のヨーク２ａおよび第１のヨ
ーク２ｂへのそれぞれの相対面の両端部にＳ極の極性を
有する磁極面がそれぞれ固着される一組の永久磁石６
ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと、空間２２ａの中央部から矢印
Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１のヨーク２ａに
巻装される第２の巻線７ａと、空間２２ａの中央部から
矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第１のヨーク２
ａに巻装される第３の巻線８ａと、空間２２ｂの中央部
から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１のヨー
ク２ｂに巻装される第２の巻線７ｂと、空間２２ｂの中
央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第１の
ヨーク２ｂに巻装される第３の巻線８ｂとを主に構成さ
れる。

【００９０】尚、空間２２ａは、第２のヨーク３、第２
の巻線７ａおよび第３の巻線８ａのそれぞれの相対面
と、永久磁石６ａおよび永久磁石６ｂのそれぞれの相対
面とにより構成され、空間２２ｂは、第２のヨーク３、
第２の巻線７ｂおよび第３の巻線８ｂのそれぞれの相対
面と、永久磁石６ｃおよび永久磁石６ｄのそれぞれの相
対面とにより構成される。

【００９１】本発明の単極形リニア直流モータの可動子
１１は、第２のヨーク３の周囲に所定の間隙を隔て巻装
される第１の巻線１２を主に構成され、空間２２ａ内お
よび空間２２ｂ内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由
に移動し得る構造に配置される。

【００９２】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７ａ、７ｂ、および第３の巻線８ａ、８ｂに図示の方
向にそれぞれ所定の電流を流すことにより、空間２２ａ
内に形成される磁界および空間２２ｂ内に形成される磁
界と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流れ
る電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７ａ、７
ｂあるいは第３の巻線８ａ、８ｂの巻数と、第２の巻線
７ａ、７ｂをそれぞれ流れる電流あるいは第３の巻線８
ａ、８ｂをそれぞれ流れる電流とに比例して増加する所
定の推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１
２、第２の巻線７ａ、７ｂ、および第３の巻線８ａ、８
ｂに図示と異なる方向にそれぞれ所定の電流を流すこと
により所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００９３】図１６は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第８の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。

【００９４】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１は、所定の距離を隔て同軸円筒状に配置される円筒状
をなす第１のヨーク２および円筒状をなす第２のヨーク
３と、第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面の両
端部にＮ極の極性を有する磁極面が固着され、第２のヨ
ーク３の第１のヨーク２への相対面の両端部にＳ極の極
性を有する磁極面が固着される円筒状をなす一組の永久
磁石６ａ、６ｂと、空間２２の中央部から矢印Ａ方向の
端部までの範囲を構成する第２のヨーク３に巻装される
第２の巻線７と、空間２２の中央部から矢印Ｂ方向の端
部までの範囲を構成する第２のヨーク３に巻装される第
３の巻線８とを主に構成される。

【００９５】尚、空間２２は、第１のヨーク２、第２の
巻線７および第３の巻線８のそれぞれの相対面と、永久
磁石６ａおよび永久磁石６ｂのそれぞれの相対面とによ
り構成される。

【００９６】本発明の単極形リニア直流モータの可動子
１１は、第２のヨーク３に巻装された第２の巻線７ある
いは第３の巻線８の周囲に所定の間隙を隔て巻装される
第１の巻線１２を主に構成され、空間２２内を、矢印Ａ
方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置さ
れる。矢印Ａ方向の端部から矢印Ｂ方向の端部まで空間
２２内を移動する可動子１１の推力は、固定子１を構成
する第１のヨーク２に設けられた開口を介して外部に伝
達される。

【００９７】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７および第３の巻線８に図示の方向にそれぞれ所定の
電流を流すことにより、空間２２内に形成される磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、電流とに比例して増加
し、更に、第２の巻線７の巻数あるいは第３の巻線８の
巻数と、第２の巻線７を流れる電流あるいは第３の巻線
８を流れる電流とに比例して増加する所定の推力をもっ
て矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２、第２の巻線７
および第３の巻線８に図示と異なる方向にそれぞれ所定
の電流を流すことにより所定の推力をもって矢印Ｂ方向
に移動する。

【００９８】図１１、図１２および図１４に示す本発明
の単極形リニア直流モータは、第１の巻線１２、第２の
巻線７および第３の巻線８を第１のヨーク２あるいは第
２のヨーク３のどちらか一方に巻装することにより、薄
型化および小型化を可能とするものであり、各種装置等
への搭載および設置を容易にするものである。

【００９９】図１５に示す本発明の単極形リニア直流モ
ータは、図８に示す本発明の単極形リニア直流モータの
大推力化に際し、可動子１１の小型化および軽量化と、
可動子１１の小型化および軽量化に伴う応答性の向上と
を可能とするものであり、図５および図１１ないし図１
４に示す本発明の単極形リニア直流モータにおいても同
様に構成し得るものである。

【０１００】図１６に示す本発明の単極形リニア直流モ
ータは、図１１に示す本発明の単極形リニア直流モータ
の大推力化に際し、ロング・ストローク化と、固定子１
の漏洩磁束の減少と、漏洩磁束の減少に伴う推力の発生
に関与する磁束の増加と、推力の発生に関与する磁束の
増加に伴う推力の増加と、固定子１を構成する永久磁石
６ａ、６ｂ、第１のヨーク２および第２のヨーク３の体
積の減少と、固定子１の体積の減少に伴う小型化および
軽量化とを可能とするものであり、図１２および図１４
に示す本発明の単極形リニア直流モータにおいても同様
に構成し得るものである。

【０１０１】一般に、本発明の単極形リニア直流モータ
は、従来の単極形リニア直流モータの大推力化、ロング
・ストローク化および全ストロークに対する推力変動の
減少を共に実現させるために、第２の巻線７、７ａ、７
ｂの巻数および巻線抵抗等の巻線仕様と、第３の巻線
８、８ａ、８ｂの巻数および巻線抵抗等の巻線仕様とを
同一に構成する。しかし、第２の巻線７、７ａ、７ｂお
よび第３の巻線８、８ａ、８ｂの非通電時における、可
動子１１が空間２１、２２の一方の端部から中央部まで
移動する際の推力の変化の割合と、可動子１１が空間２
１、２２の中央部から他方の端部まで移動する際の推力
の変化の割合とが大きく異なる場合には、第２の巻線
７、７ａ、７ｂおよび第３の巻線８、８ａ、８ｂは、そ
れぞれ異なる巻線仕様に構成される。更に、第２の巻線
７、７ａ、７ｂの巻線仕様あるいは流れる電流の大きさ
と、第３の巻線８、８ａ、８ｂの巻線仕様あるいは流れ
る電流の大きさとを、それぞれ変化させることにより、
その使用目的にあわせた推力特性を容易に設定し得るも
のである。

【０１０２】一般に、本発明の単極形リニア直流モータ
において、第２の巻線７、７ａ、７ｂの巻線仕様と第３
の巻線８、８ａ、８ｂの巻線仕様とが同一に構成される
際、第２の巻線７、７ａ、７ｂと第３の巻線８、８ａ、
８ｂとをそれぞれ並列に接続し、同一電源より電力を供
給することが可能となり、本発明の単極形リニア直流モ
ータをサーボ制御にて運転する際、第２の巻線７、７
ａ、７ｂ、第３の巻線８、８ａ、８ｂおよび第１の巻線
１２をそれぞれ並列に接続し、同一電源より電力を供給
することによりサーボ制御回路の低価格化が可能とな
る。

【０１０３】本発明の単極形リニア直流モータは、可動
子１１を構成する巻線の大電流化により大推力化、ロン
グ・ストローク化および全ストロークに対する推力変動
の減少を共に可能とするものであり、巻線の大電流化に
伴い巻線が加熱し、可動子１１および固定子１の温度上
昇が顕著に現れる。温度上昇の対策としては、１８０
［°Ｃ］を越える耐熱用の巻線および永久磁石の使用が
考えられるが、通常は、複数の巻線を巻厚方向に積層し
て並列に接続し、巻数の増加に対し巻線全体の抵抗値を
減少させ、消費電力を減少させ温度上昇を抑制する方法
がとられる。

【０１０４】図５および図１２ないし図１４に示す本発
明の単極形リニア直流モータのロング・ストローク化に
際し、固定子１を構成する第１の永久磁石５は、組立、
製造および着磁等の理由により複数の永久磁石片のそれ
ぞれ同一の極性を有する磁極面を隣接させ、第１のヨー
ク２あるいは第２のヨーク３の一部に固着して構成さ
れ、低価格化および組立の簡略化等を目的とする際に
は、複数の永久磁石片のそれぞれ同一の極性を有する磁
極面を所定の距離を隔て列設し、第１のヨーク２の一部
あるいは第２のヨーク３の一部に固着し構成される。

【０１０５】図８、図１１、図１５および図１６に示す
本発明の単極形リニア直流モータのロング・ストローク
化に際し、固定子１を構成する第１の永久磁石６ａ、６
ｂ、６ｃ、６ｄは、製造、着磁および価格等の理由によ
り複数の永久磁石片をそれぞれ異なる極性を有する磁極
面が相対するように積層して構成され、空間２２の体
積、空間２２内に形成される磁界の大きさ、あるいは固
定子１を構成する各種ヨークの体積に規制がある際に
は、所定数の永久磁石片と所定数の磁性体片とを積層し
て構成される。

【０１０６】本発明の単極形リニア直流モータにおい
て、第１のヨーク２、２ａ、２ｂ、第２のヨーク３、第
３のヨーク４ａ、４ｂは、電磁軟鉄、構造用圧延鋼ある
いは炭素鋼等の優れた磁気特性を有する金属により構成
される。第１の巻線１２、第２の巻線７、７ａ、７ｂお
よび第３の巻線８、８ａ、８ｂは、巻枠に所定の径を有
する素線を所定数巻いて構成されるが、小型化および軽
量化を図る際には自己融着線により構成され巻枠が不要
となる。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の単極形リニ
ア直流モータは、従来の単極形リニア直流モータの大推
力化、ロング・ストローク化および全ストロークに対す
る推力変動の減少を共に実現することを可能とするもの
である。大推力化は可動子１１を構成する第１の巻線１
２の大電流化により図られ、大電流化に伴い可動子１１
の小型化および可動子の軽量化が可能となり、可動子１
１の小型化に伴いストロークが増加し、可動子１１の軽
量化に伴い応答性が向上する効果がある。ロング・スト
ローク化および全ストロークに対する推力変動の減少
は、第２の巻線７および第３の巻線８を固定子１の一部
に巻装することにより図られ、固定子１の小型化、軽量
化および低価格化が可能となり、１［ｍ］を越えるロン
グ・ストローク化を可能とするものである。

【０１０８】スキャナー装置は、満足し得る性能が得ら
れていない唯一のＯＡ機器であり、その原因は脈動の無
い直線運動と超低速度運動とを共に実現することが困難
である点である。移動部の超低速度移動および超高速度
復帰を必要とするスキャナー装置において、脈動の無い
推力の発生と広範囲の速度制御とが可能な単極形リニア
直流モータは移動部の駆動に最適なモータであるが、ロ
ング・ストローク化が困難であり移動部の駆動源として
の使用が不可能であった。しかし、脈動の無い推力の発
生、ロング・ストローク化および広範囲の速度制御を可
能とする本発明の単極形リニア直流モータによりスキャ
ナー装置の高性能化が可能となる。

【０１０９】プロッター装置は、性能の向上が要望され
ているＯＡ機器であり、移動部の繰り返し停止精度の向
上が最も要望されている。移動部の高速移動および高精
度の停止精度を必要とするプロッター装置において、脈
動の無い推力の発生と高精度の位置制御および高速度運
転とが可能な単極形リニア直流モータは移動部の駆動に
最適なモータであるが、ロング・ストローク化が困難で
あり移動部の駆動源としての使用が不可能であった。し
かし、脈動の無い推力の発生、ロング・ストローク化お
よび高速度運転を可能とする本発明の単極形リニア直流
モータにより、プロッター装置の高性能化が可能とな
る。

【０１１０】スキャナー装置と同様に、脈動のない推力
での移動部の超低速度移動および超高速度復帰を必要と
するカラーコピー装置においても、本発明の単極形リニ
ア直流モータにより、高性能化が可能となる。

【０１１１】本発明の単極形リニア直流モータは、従来
の単極形リニア直流モータでは、実現不可能であった、
１［ｍ］を越えるロング・ストローク化を可能とするも
のであり、脈動のない推力の発生と高精度の位置制御を
可能とする特徴から、従来自動化が困難とされていた各
種光学機器、各種医療機器、各種検査装置等の振動を嫌
う移動部の自動化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の単極形リニア直流モータの断面図であ
る。

【図２】従来の単極形リニア直流モータの断面図であ
る。

【図３】図１に示す従来の単極形リニア直流モータの推
力特性図である。

【図４】図２に示す従来の単極形リニア直流モータの推
力特性図である。

【図５】本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施
例の断面図である。

【図６】本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施
例の磁界分布図である。

【図７】本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施
例の推力特性図である。

【図８】本発明の単極形リニア直流モータの第２の実施
例の断面図である。

【図９】本発明の単極形リニア直流モータの第２の実施
例の磁界分布図である。

【図１０】本発明の単極形リニア直流モータの第２の実
施例の推力特性図である。

【図１１】本発明の単極形リニア直流モータの第３の実
施例の断面図である。

【図１２】本発明の単極形リニア直流モータの第４の実
施例の断面図である。

【図１３】本発明の単極形リニア直流モータの第５の実
施例の断面図である。

【図１４】本発明の単極形リニア直流モータの第６の実
施例の断面図である。

【図１５】本発明の単極形リニア直流モータの第７の実
施例の断面図である。

【図１６】本発明の単極形リニア直流モータの第８の実
施例の断面図である。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ 第１のヨーク ２ａ 第１のヨーク ２ｂ 第１のヨーク ３ 第２のヨーク ４ａ 第３のヨーク ４ｂ 第３のヨーク ５ 永久磁石 ６ａ 永久磁石 ６ｂ 永久磁石 ６ｃ 永久磁石 ６ｄ 永久磁石 ７ 第２の巻線 ７ａ 第２の巻線 ７ｂ 第２の巻線 ８ 第３の巻線 ８ａ 第３の巻線 ８ｂ 第３の巻線 １１ 可動子 １２ 第１の巻線 ２１ 空間 ２２ 空間 ２２ａ 空間 ２２ｂ 空間 ３１ 第１の閉磁路 ３２ 第２の閉磁路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の距離を隔て相対して配置される第
   １のヨークおよび第２のヨークと、前記第１のヨークお
   よび前記第２のヨークのそれぞれの両端部を機械的かつ
   磁気的に接続する一組の第３のヨークと、前記第２のヨ
   ークの前記第１のヨークへの相対面に所定の極性を有す
   る磁極面が固着される永久磁石とを備え、前記第１のヨ
   ーク、前記永久磁石および前記一組の第３のヨークのそ
   れぞれの相対面が構成する空間を介して二つの閉磁路を
   形成する固定子と、前記第１のヨークの周囲に所定の間
   隙を隔て巻装される第１の巻線を備え、前記空間内を円
   滑に移動し得る構造をなす可動子とにより構成される単
   極形リニア直流モータにおいて、前記空間の中央部から
   一方の端部までの範囲を構成する前記永久磁石および前
   記第２のヨークに第２の巻線を巻装し、前記空間の中央
   部から他方の端部までの範囲を構成する前記永久磁石お
   よび前記第２のヨークに第３の巻線を巻装することを特
   徴とする単極形リニア直流モータ。
2. 【請求項２】 請求項１の第２の巻線を前記空間の中央
   部から一方の端部までの範囲を構成する前記第１のヨー
   クに巻装し、請求項１の第３の巻線を前記空間の中央部
   から他方の端部までの範囲を構成する前記第１のヨーク
   に巻装し、請求項１の第１の巻線を該第２の巻線あるい
   は該第３の巻線の周囲に所定の間隙を隔て巻装すること
   を特徴とする請求項１の単極形リニア直流モータ。
3. 【請求項３】 所定の距離を隔て相対して配置される第
   １のヨークおよび第２のヨークと、前記第１のヨークお
   よび前記第２のヨークのそれぞれの両端部を機械的かつ
   磁気的に接続する一組の第３のヨークと、前記第２のヨ
   ークの前記第１のヨークへの相対面に所定の極性を有す
   る磁極面が固着される永久磁石とを備え、前記第１のヨ
   ーク、前記永久磁石および前記一組の第３のヨークのそ
   れぞれの相対面が構成する空間を介して二つの閉磁路を
   形成する固定子と、前記第２のヨークおよび前記永久磁
   石の周囲に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線を備
   え、前記空間内を円滑に移動し得る構造をなす可動子と
   により構成される単極形リニア直流モータにおいて、前
   記空間の中央部から一方の端部までの範囲を構成する前
   記第１のヨークに第２の巻線を巻装し、前記空間の中央
   部から他方の端部までの範囲を構成する前記第１のヨー
   クに第３の巻線を巻装することを特徴とする単極形リニ
   ア直流モータ。
4. 【請求項４】 請求項３の第２の巻線を前記空間の中央
   部から一方の端部までの範囲を構成する前記永久磁石お
   よび前記第２のヨークに巻装し、請求項３の第３の巻線
   を前記空間の中央部から他方の端部までの範囲を構成す
   る前記永久磁石および前記第２のヨークに巻装し、請求
   項３の第１の巻線を該第２の巻線あるいは該第３の巻線
   の周囲に所定の間隙を隔て巻装することを特徴とする請
   求項３の単極形リニア直流モータ。
5. 【請求項５】 所定の距離を隔て相対して配置される第
   １のヨークおよび第２のヨークと、前記第１のヨークの
   前記第２のヨークへの相対面の両端部に所定の極性を有
   する磁極面がそれぞれ固着され、前記第２のヨークの前
   記第１のヨークへの相対面の両端部に他の極性を有する
   磁極面がそれぞれ固着される一組の永久磁石とを備え、
   前記第１のヨーク、前記第２のヨークおよび前記一組の
   永久磁石のそれぞれの相対面が構成する空間を介して二
   つの閉磁路を形成する固定子と、前記第２のヨークの周
   囲に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線を備え、前
   記空間内を円滑に移動し得る構造をなす可動子とにより
   構成される単極形リニア直流モータにおいて、前記空間
   の中央部から一方の端部までの範囲を構成する前記第１
   のヨークに第２の巻線を巻装し、前記空間の中央部から
   他方の端部までの範囲を構成する前記第１のヨークに第
   ３の巻線を巻装することを特徴とする単極形リニア直流
   モータ。
6. 【請求項６】 請求項５の第１の巻線を前記第２の巻線
   あるいは前記第３の巻線の周囲に所定の間隙を隔て巻装
   することを特徴とする請求項５の単極形リニア直流モー
   タ。