JPH09308219A

JPH09308219A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH09308219A
Application number: JP8124444A
Authority: JP
Inventors: Ayanori Ishibashi; 文徳石橋; Takashi Nishizawa; 隆志西沢; Yoshinobu Nakamura; 嘉伸中村; Sadaaki Kobayashi; 定章小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、コイルに対する制御の信頼性を高
くすると共に、推力リップルも少なくする。【解決手段】移動子１４は、取付基板１５に、コイル
１３と対向するように複数の永久磁石１６〜１９を取着
して構成されている。固定子１１にはホール素子２０を
配設している。各永久磁石１６〜１９は、それぞれ単極
着磁を施した単一磁石からなる。これら永久磁石１６〜
１９において、移動方向で隣合う端部に、それぞれ、幅
狭な繋ぎ部１６ａ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，
１９ａを突出形成し、これら繋ぎ部１６ａ，１７ａ，１
７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａを相互に連接している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石形のリニ
アモータに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より永久磁石形の
リニアモータとしては、直流ブラシレスモータ形のリニ
アモータが知られている。このものは、コイルを有する
固定子を備えると共に、この固定子と対向する位置に、
永久磁石を有する移動子を移動自在に備えた構成であ
る。そして、このものでは、固定子側に位置検出素子を
設け、この位置検出素子により移動子の磁極を検出して
移動子の位置を検出し、この位置検出に基づいてコイル
を通断電制御するようになっている。

【０００３】このようなリニアモータの一例を図１７お
よび図１８に示す。固定子１は、長尺板状の固定子ヨー
ク２上に、複数のコイル３を並べて取付けることにより
構成されており、そして、この固定子１と対向する位置
に、移動子４を移動自在に設けている。この移動子４
は、取付基板を兼用する板状の移動子ヨーク５に、コイ
ル２と対向するように複数の永久磁石７を取着して構成
されている。さらに、固定子１には、位置検出素子たる
ホール素子８を配設していて、このホール素子８により
永久磁石７を検出してコイル３への通断電を切換え制御
するようにしている。

【０００４】ところで、リニアモータにおいては、永久
磁石７の配置ピッチ（磁極ピッチ）が比較的大きい構成
とすることもあり、図１７に示すように永久磁石７相互
が若干離間する。このような構成の場合には、ホール素
子８から出力される信号波形は、図１８に示すように、
磁極間ではゼロレベル持続区間が存在する。このため、
コイル３の通断電制御が不安定となる場合があった。ま
た、推力リップルが発生する虞もあった。

【０００５】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、コイルに対する制御の信頼性が高
くなり、また推力リップルも少なくできるリニアモータ
を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、コイルを有す
る固定子と、この固定子に対向した位置に移動可能に設
けられ複数の永久磁石を有する移動子と、固定子側に設
けられた位置検出素子とを備えたものにおいて、永久磁
石において移動方向で隣合う端部に幅狭な繋ぎ部を突出
形成し、この繋ぎ部を相互に連接したところに特徴を有
する。

【０００７】この構成においては、永久磁石の隣合う端
部に幅狭な繋ぎ部を突出形成し、この繋ぎ部を相互に連
接しているから、磁極の境界部において磁束の過少領域
が少なくなり、もって、位置検出素子の出力がある時間
幅でゼロレベルとなるようなことがなくて、コイルに対
する制御が安定する。また、推力リップルも少なくな
る。

【０００８】他の発明は、コイルを有する固定子と、こ
の固定子に対向した位置に移動可能に設けられ複数の矩
形状の永久磁石を有する移動子と、固定子側に設けられ
た位置検出素子とを備えたものにおいて、前記各永久磁
石が移動方向に対して斜めとなるように配置したところ
に特徴を有する。

【０００９】この構成においては、複数の永久磁石が移
動方向に対して斜めとなるように配置されているから、
移動子の移動方向において隣合う磁極がラップし、もっ
て、磁極の境界部において磁束の過少領域が少なくな
り、よって、位置検出素子の出力がある時間幅でゼロレ
ベルとなるようなことがなく、コイルに対する制御が安
定する。また推力リップルも少なくなる。

【００１０】さらに異なる発明は、コイルを有する固定
子と、この固定子に対向した位置に移動可能に設けられ
永久磁石素材に複数の磁極を形成した永久磁石を有する
移動子と、固定子側に設けられた位置検出素子とを備え
たものにおいて、前記各磁極の境界部に幅狭な繋ぎ部を
突出形成し、この繋ぎ部を相互に連接したところに特徴
を有する。

【００１１】この構成においては、各磁極の境界部に幅
狭な繋ぎ部を突出形成し、この繋ぎ部を相互に連接して
いるから、磁極の境界部において磁束の過少領域が少な
くなり、もって、コイルに対する制御が安定し、また推
力リップルも少なくなる。さらに、永久磁石素材に複数
の磁極を形成しているから、永久磁石を単一磁極から構
成して多数配置する場合に比して、配置作業が簡単とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
き図１ないし図４を参照しながら説明する。固定子１１
は、長尺板状の固定子ヨーク１２上に、複数のコイル１
３を並べて取付けることにより構成されており、そし
て、この固定子１１と対向する位置に、移動子１４を移
動自在に設けている。この移動子１４は、板状の取付基
板１５に、コイル１２と対向するように複数の永久磁石
１６〜１９を例えば接着にて取着して構成されている。
さらに、固定子１１には、位置検出素子たるホール素子
２０を配設していて、このホール素子２０により永久磁
石１６〜１９を検出してコイル１３への通断電を切換え
制御するようにしている。

【００１３】上記各永久磁石１６〜１９は、例えばフェ
ライトからなる永久磁石素材にそれぞれ単極着磁を施し
た単一磁石からなり、この場合４個設けられている。そ
して、これら永久磁石１６〜１９において、移動方向で
隣合う端部（左側の永久磁石１６では右端部、中間の永
久磁石１７，１８では両端部、右側の永久磁石１９では
左端部）に、それぞれ、幅狭な繋ぎ部１６ａ，１７ａ，
１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａを突出形成し、これら
繋ぎ部１６ａ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９
ａを相互に連接している。

【００１４】この構成においては、永久磁石１６〜１９
の隣合う端部に幅狭な繋ぎ部１６ａ，１７ａ，１７ｂ，
１８ａ，１８ｂ，１９ａを突出形成し、この繋ぎ部１６
ａ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａを相互に
連接しているから、磁極の境界部において磁束の過少領
域が少なくなり、もって、図４から判るように、ホール
素子２０の出力がある時間幅でゼロレベルとなるような
ことがなく、つまり、ゼロレベル持続区間がなく、コイ
ル１２に対する制御の安定化を図ることができると共
に、推力リップルも少なくできる。

【００１５】次に図５は本発明の第２の実施例を示して
おり、同図においては、次の点が第１の実施例と異な
る。すなわち、永久磁石３１〜３４は矩形状の単一磁石
からなり、これら永久磁石３１〜３４を移動方向に対し
て斜めとなるように配置している。

【００１６】この第２の実施例によれば、移動子１４の
移動方向において隣合う磁極がラップし、もって、磁極
の境界部において磁束の過少領域が少なくなり、もっ
て、第１の実施例と同様に、ホール素子２０の出力にゼ
ロレベル持続区間がなく、コイル１２に対する制御の安
定化を図ることができると共に、推力リップルも少なく
できる。

【００１７】図６は本発明の第３の実施例を示してお
り、同図においては、第１の実施例と次の点が異なる。
すなわち、永久磁石１６〜１９をそれぞれ移動方向に対
して斜めに配置し且つその斜め状態で繋ぎ部１６ａ，１
７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａを相互に連接し
ている。この第３の実施例においては、各繋ぎ部１６
ａ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａで連接し
ていること、および各永久磁石１６〜１９が斜めとなっ
ていることによる相乗効果により、さらなる制御の安定
化および推力リップルの減少を図ることができる。

【００１８】図７は本発明の第４の実施例を示してお
り、同図においては、上記第３の実施例と次の点が異な
る。すなわち、永久磁石１６〜１９における繋ぎ部１６
ａ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａを移動方
向に沿っていわゆるストレート形に形成している。この
第４の実施例においても、第３の実施例と同様の効果を
得ることができる。

【００１９】図８は本発明の第５の実施例を示してお
り、同図においては、次の点が第１の実施例と異なる。
すなわち、永久磁石４１は、例えば１個の永久磁石素材
４１ａに磁極４２〜４５を形成しており、この場合、各
磁極４２〜４５の境界部には幅狭な繋ぎ部４２ａ，４３
ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａを突出形成し、こ
の繋ぎ部４２ａ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４
５ａを相互に連接している。

【００２０】この第５の実施例によれば、各磁極４２〜
４５の境界部に幅狭な繋ぎ部４２ａ，４３ａ，４３ｂ，
４４ａ，４４ｂ，４５ａを突出形成し、この繋ぎ部４２
ａ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａを相互に
連接しているから、ホール素子２０の出力にゼロレベル
持続区間がなく、コイル１２に対する制御の安定化を図
ることができると共に、推力リップルも少なくできる。
さらに、この場合１個の永久磁石素材４１ａに複数の磁
極４２〜４５を形成しているから、永久磁石４１を単一
磁極から構成して多数配置する場合に比して、永久磁石
４１の配置作業が簡単となる。なお、この場合、２個も
しくはそれ以上の永久磁石素材にそれぞれ複数の磁極を
形成しても良い。

【００２１】図９は本発明の第６の実施例を示してお
り、この実施例においては次の点が上述の第５の実施例
と異なる。すなわち、永久磁石４１における磁極４２〜
４５および繋ぎ部４２ａ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４
４ｂ，４５ａは、移動方向とほぼ直交する辺部が斜め状
に形成されている。この第６の実施例においては、永久
磁石４１の配置作業を簡単化できることに加え、コイル
１２に対する制御の安定化および推力リップルの減少に
さらに寄与できる。

【００２２】図１０は本発明の第７の実施例を示してお
り、この実施例においては、次の点が第１の実施例と異
なる。すなわち、永久磁石１６〜１９は、取付基板１５
上に配置されて例えばレジンなどのプラスチックからな
るモールド材５１によりモールドされている。この場
合、各永久磁石１６〜１９の表面にはモールド材５１は
なく露出しており、従って、モールド材５１は各永久磁
石１６〜１９の表面と面一である。

【００２３】この第７の実施例においては、永久磁石１
６〜１９が取付基板１５から剥がれ難くなり、また、取
付基板１５にモールド材５１の板厚が加わり、移動子１
４全体の剛性が増し、移動時における吸引力の変動に対
して振動の発生を抑えることができると共に、移動子１
４を長くしても、移動子１４全体が堅牢であるから、移
動子１４の支持構造も簡素化できる。

【００２４】図１１は本発明の第８の実施例を示してお
り、この実施例においては、次の点が上述の第７の実施
例と異なる。すなわち、この第８の実施例においては、
永久磁石１６〜１９およびモールド材５１の表面に例え
ば透明の被膜６１を例えば塗装により形成し、もって永
久磁石１６〜１９およびモールド材５１の表面を被覆し
ている。

【００２５】この実施例によれば、永久磁石１６〜１９
が被膜６１により被覆されているので、外部の飛散物が
永久磁石１６〜１９に直接当たることがなく、永久磁石
１６〜１９の破損を防止できる。また、永久磁石１６〜
１９に吸着された鉄粉などを除去するときに、永久磁石
１６〜１９が露出していると、永久磁石の素材面から鉄
粉などを拭き取りづらいが、本実施例では、被膜６１上
からこれを拭き取ることになるので、これを除去しやす
くなる。特に、モールド材５１により移動子１４全体の
表面が平坦となっている移動子１４に被膜６１を被覆し
ているので、被膜６１も平坦となり、この除去作業がさ
らに容易となる。

【００２６】図１２は本発明の第９の実施例を示してお
り、この実施例においては、次の点が第１の実施例と異
なる。この第９の実施例においては、移動子１４を例え
ばアルミニウムや銅などの非鉄金属からなる長尺なカバ
ー部材７１により被覆している。

【００２７】この実施例によれば、永久磁石１６〜１９
がカバー部材７１により被覆されているので、外部の飛
散物が永久磁石１６〜１９に直接当たることがなく、永
久磁石１６〜１９の破損を防止できる。また、永久磁石
１６〜１９に吸着された鉄粉などを除去するときに、カ
バー部材７１上からこれを拭き取ることになるので、こ
れを除去しやすくなる。特に、カバー部材７１は堅牢に
製作することが可能であるから、永久磁石１６〜１９の
保護強化が図られ、しかも、機械加工あるいは板材加工
などにより製作できるから、その表面を平坦とすること
が容易となり、上述の除去作業がさらに容易となる。な
お、カバー部材は、プラスチック製でも良く、あるい
は、永久磁石がエネルギー積が大きいネオジウム系の磁
石である場合には、０．０１〜０．０５ｍｍ厚さ程度の
非常に薄い鉄板を使用することもできる。

【００２８】図１３ないし図１５は本発明の第１０の実
施例を示しており、この実施例においては、次の点が第
１の実施例と異なる。すなわち、ヨークたる移動子ヨー
ク８０にその移動方向に沿うように断面ほぼ楔形状の浅
い溝８１を形成しており、永久磁石１６〜１９もほぼ楔
形状に形成している。つまり、永久磁石１６〜１９の移
動方向に沿う辺部端面（永久磁石１８の端面に符号１８
ｃ，１８ｄ（図１４参照）を付している）をこの溝８１
の前記楔形状に合わせるべく傾斜面状に形成している。
そして、この永久磁石１６〜１９を溝８１に挿入嵌合
し、適宜接着することにより移動子ヨーク８０に埋設し
ている。この第１０の実施例によれば、永久磁石１６〜
１９を、固定子１１との間の吸引力に抗して確実に固定
することができる。

【００２９】図１６は、本発明の第１１の実施例を示し
ており、この実施例においては、永久磁石１６〜１９と
移動子ヨーク８０とを面一となるように形成し、この永
久磁石１６〜１９および移動子ヨーク８０に被膜９１を
形成した点が上述の第１０の実施例と異なる。この第１
１の実施例においては、被膜９１を塗布するについてこ
れを容易ならしめ得る。なお、この場合被膜でなく、カ
バー部材を設けるようにしてもよく、この場合カバー部
材を移動子１４表面に隙間なく装着できるものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、次の効果を得ることができる。請求項１の発明によ
れば、永久磁石の隣合う端部に幅狭な繋ぎ部を突出形成
し、この繋ぎ部を相互に連接しているから、磁極の境界
部において位置検出素子の出力ゼロレベル持続期間を極
力なくすことができ、コイルに対する制御の安定化を図
ることができると共に、推力リップルの減少にも寄与で
きる。

【００３１】請求項２の発明によれば、複数の永久磁石
が移動方向に対して斜めとなるように配置されているか
ら、移動子の移動方向において隣合う磁極がラップし、
もって、磁極の境界部において位置検出素子の出力ゼロ
レベル持続期間を極力なくすことができ、コイルに対す
る制御の安定化を図ることができると共に、推力リップ
ルの減少にも寄与できる。

【００３２】請求項３の発明によれば、各磁極の境界部
に幅狭な繋ぎ部を突出形成し、この繋ぎ部を相互に連接
しているから、磁極の境界部において位置検出素子の出
力ゼロレベル持続期間を極力なくすことができ、コイル
に対する制御の安定化を図ることができると共に、推力
リップルの減少にも寄与でき、さらに、永久磁石素材に
複数の磁極を形成しているから、永久磁石を単一磁極か
ら構成して多数配置する場合に比して、配置作業が簡単
となる。

【００３３】請求項４の発明によれば、永久磁石が移動
方向に対して斜めとなるように設けられているから、コ
イルに対する制御の安定化および推力リップルの減少に
一層寄与できる。請求項５の発明によれば、磁極および
繋ぎ部が移動方向に対して斜めとなるように設けられて
いるから、コイルに対する制御の安定化および推力リッ
プルの減少に一層寄与できる。

【００３４】請求項６の発明によれば、永久磁石を取付
基板上にモールド材料によりモールドしたから、永久磁
石が取付基板から剥がれ難くなり、また、取付基板にモ
ールド材の板厚が加わり、移動子全体の剛性が増し、移
動時における吸引力の変動に対して振動の発生を抑える
ことができると共に、移動子を長くしても、移動子全体
が堅牢であるから、移動子の支持構造も簡素化できる。
請求項７の発明によれば、永久磁石を被膜により被覆し
たから、外部の飛散物が永久磁石に直接当たることを防
止でき、永久磁石の破損を防止できる。また、永久磁石
に吸着された鉄粉などを除去するときに、これを除去し
やすくなる。

【００３５】請求項８の発明によれば、永久磁石をカバ
ー部材により被覆したから、外部の飛散物が永久磁石に
直接当たることを防止でき、永久磁石の破損を防止でき
る。また、永久磁石に吸着された鉄粉などを除去すると
きに、これを除去しやすくなる。さらに、カバー部材は
堅牢に製作することが可能であるから、永久磁石の保護
強化をさらに図ることができる。請求項９の発明によれ
ば、ヨークにほぼ楔形状の溝を形成し、永久磁石をほぼ
楔形状となるように形成し、この永久磁石をヨークの溝
に埋設したから、永久磁石を、固定子との間の吸引力に
抗して確実に固定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す要部の斜視図

【図２】移動子の下面図

【図３】永久磁石の斜視図

【図４】ホール素子の出力の波形図

【図５】本発明の第２の実施例を示す移動子の平面図

【図６】本発明の第３の実施例を示す移動子の平面図

【図７】本発明の第４の実施例を示す移動子の平面図

【図８】本発明の第５の実施例を示す移動子の平面図

【図９】本発明の第６の実施例を示す移動子の平面図

【図１０】本発明の第７の実施例を示す移動子の斜視図

【図１１】本発明の第８の実施例を示す移動子の斜視図

【図１２】本発明の第９の実施例を示す移動子の斜視図

【図１３】本発明の第１０の実施例を示す移動子の平面
図

【図１４】分解斜視図

【図１５】縦断正面図

【図１６】本発明の第１１の実施例を示す移動子の縦断
正面図

【図１７】従来例を示す要部の斜視図

【図１８】ホール素子の出力の波形図

【符号の説明】

１１は固定子、１２は固定子ヨーク、１３はコイル、１
４は移動子、１５は取付基板、１６〜１９は永久磁石、
１６ａ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａは繋
ぎ部、２０はホール素子（位置検出素子）、３１〜３４
は永久磁石、４１は永久磁石、４１ａは永久磁石素材、
４２〜４５は磁極、４２ａ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，
４４ｂ，４５ａは繋ぎ部、５１はモールド材、６１は被
膜、７１はカバー部材、８０は移動子ヨーク（ヨー
ク）、８１は溝、９１は被膜を示す。

フロントページの続き (72)発明者小林定章三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地株式会社東芝三重工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルを有する固定子と、この固定子に
対向した位置に移動可能に設けられ複数の永久磁石を有
する移動子と、固定子側に設けられた位置検出素子とを
備えたものにおいて、永久磁石において移動方向で隣合う端部に幅狭な繋ぎ部
を突出形成し、この繋ぎ部を相互に連接したことを特徴
とするリニアモータ。
【請求項２】コイルを有する固定子と、この固定子に
対向した位置に移動可能に設けられ複数の矩形状の永久
磁石を有する移動子と、固定子側に設けられた位置検出
素子とを備えたものにおいて、前記各永久磁石が移動方向に対して斜めとなるように配
置したことを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】コイルを有する固定子と、この固定子に
対向した位置に移動可能に設けられ永久磁石素材に複数
の磁極を形成した永久磁石を有する移動子と、固定子側
に設けられた位置検出素子とを備えたものにおいて、前記各磁極の境界部に幅狭な繋ぎ部を突出形成し、この
繋ぎ部を相互に連接したことを特徴とするリニアモー
タ。
【請求項４】永久磁石が移動方向に対して斜めとなる
ように設けられていることを特徴とする請求項１記載の
リニアモータ。
【請求項５】磁極および繋ぎ部が移動方向に対して斜
めとなるように設けられていることを特徴とする請求項
３記載のリニアモータ。
【請求項６】永久磁石を取付基板上にモールド材料に
よりモールドしたことを特徴とする請求項１ないし３の
いずれかに記載のリニアモータ。
【請求項７】永久磁石を被膜により被覆したことを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリニアモ
ータ。
【請求項８】永久磁石をカバー部材により被覆したこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリ
ニアモータ。
【請求項９】移動子はヨークを備え、このヨークにほ
ぼ楔形状の溝を形成し、永久磁石をほぼ楔形状となるよ
うに形成し、この永久磁石を前記ヨークの溝に埋設した
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
リニアモータ。