JPH0951664A - コイル可動形リニア直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定子の端部に巻線を装着することにより、
コイル可動形リニア直流モータの大推力化およびロング
・ストローク化に際して、推力変動の改善および推力の
増加を可能とする。 【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第２の永久磁石６ａおよび第２
の永久磁石６ｂと、第１のヨーク２の両端部にそれぞれ
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、各種産業用機器、各種
民生機器、各種ＯＡ機器および各種測定機器等におい
て、振動および推力の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、全ストロークに対す
る推力の変動の減少、推力の増加およびロング・ストロ
ーク化を可能とするコイル可動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脈動の無い
推力の発生を可能とする唯一のリニア・モータである。
従来のコイル可動形リニア直流モータの基本的な構造お
よび動作を図１および図２に示す断面図により説明し、
推力特性を図３および図４において説明する。

【０００３】図１に示すコイル可動形リニア直流モータ
は、固定磁気回路を形成する固定子１と、巻線よりなる
可動子１１とにより構成され、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の矢印Ａ方向の端部に固着される第３のヨーク４ａ
と、第１のヨーク２および第２のヨーク３の矢印Ｂ方向
の端部に固着される第３のヨーク４ｂと、第２のヨーク
３の第１のヨーク２への相対面に固着される平板状をな
す第１の永久磁石５とを主に構成される。

【０００５】固定子１が形成する固定磁気回路は、第１
の永久磁石５の矢印Ａ方向の端部から中央部のＮ極の極
性を有する磁極面より空間２１、第１のヨーク２、第３
のヨーク４ａ、第２のヨーク３および第１の永久磁石５
の矢印Ａ方向の端部から中央部のＳ極の極性を有する磁
極面に至る第１の閉磁路と、第１の永久磁石５の矢印Ｂ
方向の端部から中央部のＮ極の極性を有する磁極面より
空間２１、第１のヨーク２、第３のヨーク４ｂ、第２の
ヨーク３および第１の永久磁石５の矢印Ｂ方向の端部か
ら中央部のＳ極の極性を有する磁極面に至る第２の閉磁
路とにより構成される。

【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、固定子１を構成する第１のヨーク２と第１の永久磁
石５とのそれぞれの相対面が形成する空間２１内を、矢
印Ａ方向あるいは矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に
配置される。

【０００７】可動子１１を構成する第１の巻線１２に図
示の方向に電流を流すと、可動子１１は矢印Ｂ方向より
矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に前記電流と異な
る方向に電流を流すと、可動子１１は矢印Ａ方向より矢
印Ｂ方向に移動する。

【０００８】図２に示すコイル可動形リニア直流モータ
は、固定磁気回路を形成する固定子１と、巻線よりなる
可動子１１とにより構成され、小型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。

【０００９】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の矢印Ａ方向の端部に固着される第２の永久磁石６
ａと、第１のヨーク２および第２のヨーク３の矢印Ｂ方
向の端部に固着される第２の永久磁石６ｂとを主に構成
される。

【００１０】固定子１が形成する固定磁気回路は、第２
の永久磁石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方向の端部より中央部の第２のヨーク
３への相対面、空間２２、第２のヨーク３の矢印Ａ方向
の端部より中央部の第１のヨーク２への相対面および第
２の永久磁石６ａのＳ極の極性を有する磁極面に至る第
１の閉磁路と、第２の永久磁石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方向の端部より中
央部の第２のヨーク３への相対面、空間２２、第２のヨ
ーク３の矢印Ｂ方向の端部より中央部の第１のヨーク２
への相対面および第２の永久磁石６ｂのＳ極の極性を有
する磁極面に至る第２の閉磁路とにより構成される。

【００１１】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巻線１２を主に構成され、固
定子１を構成する第１のヨーク２と第２のヨーク３との
それぞれの相対面が形成する空間２２内を、矢印Ａ方向
あるいは矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置され
る。

【００１２】可動子１１を構成する第１の巻線１２に図
示の方向に電流を流すと、可動子１１は矢印Ｂ方向より
矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に前記電流と異な
る方向に電流を流すと可動子１１は矢印Ａ方向より矢印
Ｂ方向に移動する。

【００１３】図３および図４は、図１に示す従来のコイ
ル可動形リニア直流モータの推力特性を示す。

【００１４】図３において、第１の曲線３１は可動子１
１が矢印Ｂ方向の端部Ｂ１より矢印Ａ方向の端部Ａ１に
移動あるいは矢印Ａ方向の端部Ａ１より矢印Ｂ方向の端
部Ｂ１に移動する際の基本特性である。第２の曲線３２
および第３の曲線３３は、推力の増大を目的として第１
の巻線１２に大電流を流した際の推力特性であり、第２
の曲線３２は可動子１１が矢印Ｂ方向の端部Ｂ１より矢
印Ａ方向の端部Ａ１に移動する際の推力特性であり、第
３の曲線３３は可動子１１が矢印Ａ方向の端部Ａ１より
矢印Ｂ方向の端部Ｂ１に移動する際の推力特性である。

【００１５】図４において、第４の曲線３４および第５
の曲線３５は、ロング・ストローク化を目的として、有
効ストロークを４００［ｍｍ］に設定した際の推力特性
である。第４の曲線３４は可動子１１が矢印Ｂ方向の端
部Ｂ２より矢印Ａ方向の端部Ａ２に移動する際の推力特
性であり、第５の曲線３５は可動子１１が矢印Ａ方向の
端部Ａ２より矢印Ｂ方向の端部Ｂ２に移動する際の推力
特性である。

【００１６】図５および図６は、図２に示す従来のコイ
ル可動形リニア直流モータの推力特性を示す。

【００１７】図５において、第１の曲線４１は可動子１
１が矢印Ｂ方向の端部Ｂ３より矢印Ａ方向の端部Ａ３に
移動あるいは矢印Ａ方向の端部Ａ３より矢印Ｂ方向の端
部Ｂ３に移動する際の基本特性である。第２の曲線４２
および第３の曲線４３は、推力の増大を目的として第１
の巻線１２に大電流を流した際の推力特性であり、第２
の曲線４２は可動子１１が矢印Ｂ方向の端部Ｂ３より矢
印Ａ方向の端部Ａ３に移動する際の推力特性であり、第
３の曲線４３は可動子１１が矢印Ａ方向の端部Ａ３より
矢印Ｂ方向の端部Ｂ３に移動する際の推力特性である。

【００１８】図６において、第４の曲線４４および第５
の曲線４５は、ロング・ストローク化を目的として、有
効ストロークを４００［ｍｍ］に設定した際の推力特性
である。第４の曲線４４は可動子１１が矢印Ｂ方向の端
部Ｂ２より矢印Ａ方向の端部Ａ２に移動する際の推力特
性であり、第５の曲線４５は可動子１１が矢印Ａ方向の
端部Ａ２より矢印Ｂ方向の端部Ｂ２に移動する際の推力
特性である。

【００１９】図３ないし図６は、矢印Ｂ方向の端部Ｂ１
より矢印Ａ方向の端部Ａ１までのストロークを１００
［ｍｍ］に設定し、矢印Ｂ方向の端部Ｂ３より矢印Ａ方
向の端部Ａ３までのストロークを５０［ｍｍ］に設定
し、矢印Ｂ方向の端部Ｂ２より矢印Ａ方向の端部Ａ２ま
でのストロークを４００［ｍｍ］に設定した際の推力特
性を示すものである。

【００２０】一般に、図１および図２に示す従来のコイ
ル可動形リニア直流モータの推力の増大化は、固定子の
大型化、大重量化および高価格化を来すため大電流化に
より対処されている。しかし、大電流化は図３および図
５に示す推力特性の第２の曲線３２、４２および第３の
曲線３３、４３に示すように、移動開始位置の推力を増
大させ、移動開始位置より移動終了位置に向かって推力
を減少させる。即ち、全ストロークに対する推力の変動
を大きくするものである。

【００２１】図１および図２に示す従来のコイル可動形
リニア直流モータのロング・ストローク化は、図４およ
び図６に示す推力特性の第４の曲線３４、４４および第
５の曲線３５、４５に示すように、固定磁気回路内を流
れる磁束の固定子１の両端部への集中と、可動子１１を
構成する第１の巻線１２の周囲に発生する磁気勾配とに
より、移動開始位置において大きな推力が発生するが中
央部における推力は極めて小さなものとなる。

【００２２】一般に、コイル可動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・モータである。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、速度および停
止位置の広範囲の制御を可能とし、振動および推力の変
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。

【００２３】図１に示す従来のコイル可動形リニア直流
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、ロング・ストローク化および大推
力化を困難とする問題点を有するものであり、図２に示
す従来のコイル可動形リニア直流モータは、大推力化、
小型軽量化および低価格化を可能とする反面、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。

【００２４】更に、図１および図２に示す従来のコイル
可動形リニア直流モータは、大推力化あるいはロング・
ストローク化に際して、有効ストロークの中央部の推力
が減少する問題点を有するものである。

【００２５】

【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、脈動の無い推力を発生する従来のコイル可動形リ
ニア直流モータのロング・ストローク化、推力の増加お
よび全ストロークに対する推力の変動を少なくすること
を共に実現することが困難である点である。

【００２６】

【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、固定子を構成す
るヨークの端部に巻線を巻装し、全ストロークに対する
両端部あるいは一方の端部の推力を減少させ中央部の推
力を増加させること、あるいは全ストロークに対する両
端部あるいは一方の端部の推力を増加させ中央部の推力
の変動を減少させることを最も主要な特徴とする。ロン
グ・ストローク化、推力の増加および推力の変動を少な
くするという目的を極めて簡単に実現した。

【００２７】 〔発明の詳細な説明〕

【実施例】次に、図７、図８および図１４に示す実施例
と、図９ないし図１３に示す推力特性に基づいて、本発
明のコイル可動形リニア直流モータの構造および動作を
説明する。

【００２８】図７は本発明のコイル可動形リニア直流モ
ータの第１の実施例の動作説明および構造説明を目的と
した断面図である。

【００２９】本発明のコイル可動形リニア直流モータ
は、固定子１と可動子１１により構成され、固定子１は
固定磁気回路を形成し、可動子１１は固定磁気回路の一
部を形成する空間内に配置される巻線を主に構成され
る。

【００３０】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の矢印Ａ方向の端部に固着される第３のヨーク４ａ
と、第１のヨーク２および第２のヨーク３の矢印Ｂ方向
の端部に固着される第３のヨーク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第１の永久磁石５と、第
１のヨーク２の矢印Ａ方向の端部に巻装される第２の巻
線７と、第１のヨーク２の矢印Ｂ方向の端部に巻装され
る第３の巻線８とを主に構成される。

【００３１】可動子１１は、第２のヨーク３および第１
の永久磁石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、第１のヨーク２と
第１の永久磁石５とのそれぞれの相対面が形成する空間
２１内を、矢印Ａ方向あるいは矢印Ｂ方向に自由に移動
し得る構造に配置される。

【００３２】固定子１が形成する固定磁気回路は、第１
の永久磁石５、空間２１、第１のヨーク２、第３のヨー
ク４ａおよび第２のヨーク３が形成する第１の閉磁路２
５と、第１の永久磁石５、空間２１、第１のヨーク２、
第３のヨーク４ｂおよび第２のヨーク３が形成する第２
の閉磁路２６とにより構成される。

【００３３】第１の閉磁路２５には、第１の永久磁石５
の矢印Ａ方向の端部から中央部のＮ極の極性を有する磁
極面より発生し、空間２１、第１のヨーク２、第３のヨ
ーク４ａおよび第２のヨーク３を介して第１の永久磁石
５の矢印Ａ方向の端部から中央部のＳ極の極性を有する
磁極面に流入する磁束Φ１が流れ、第２の閉磁路２６に
は、第１の永久磁石５の矢印Ｂ方向の端部から中央部の
Ｎ極の極性を有する磁極面より発生し、空間２１、第１
のヨーク２、第３のヨーク４ｂおよび第２のヨーク３を
介して第１の永久磁石５の矢印Ｂ方向の端部から中央部
のＳ極の極性を有する磁極面に流入する磁束Φ２が流れ
る。

【００３４】可動子１１を構成する第１の巻線１２に図
示の方向に電流を流すことにより、可動子１１は所定の
推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に図
示と方向の異なる電流を流すことにより、可動子１１は
矢印Ｂ方向に移動する。

【００３５】図８は本発明のコイル可動形リニア直流モ
ータの第２の実施例の動作説明および構造説明を目的と
した断面図である。

【００３６】本発明のコイル可動形リニア直流モータ
は、固定子１と可動子１１により構成され、固定子１は
固定磁気回路を形成し、可動子１１は固定磁気回路の一
部を構成する空間内に配置される巻線を主に構成され
る。

【００３７】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の矢印Ａ方向の端
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の矢印Ａ方向の端部にＳ極の極性を有する磁極面が
固着される第２の永久磁石６ｂと、第１のヨーク２の矢
印Ｂ方向の端部にＮ極の極性を有する磁極面が固着さ
れ、第２のヨーク３の矢印Ｂ方向の端部にＳ極の極性を
有する磁極面が固着される第２の永久磁石６ａと、第１
のヨーク２の矢印Ａ方向の端部に巻装される第２の巻線
７と、第１のヨーク２の矢印Ｂ方向の端部に巻装される
第２の巻線８とを主に構成される。

【００３８】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、第１のヨーク２と第２のヨーク３とのそれぞれの相
対面が形成する空間２２内を、矢印Ａ方向あるいは矢印
Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置される。

【００３９】固定子１が形成する固定磁気回路は、第２
の永久磁石６ｂ、第１のヨーク２、空間２２および第２
のヨーク３が形成する第１の閉磁路２５と、第２の永久
磁石６ａ、第１のヨーク２、空間２２および第２のヨー
ク３が形成する第２の閉磁路２６とにより構成される。

【００４０】第１の閉磁路２５には、第２の永久磁石６
ｂのＮ極の極性を有する磁極面より発生し、第１のヨー
ク２、空間２２および第２のヨーク３を介して第２の永
久磁石６ｂのＳ極の極性を有する磁極面に流入する磁束
Φ１が流れ、第２の閉磁路２６には、第２の永久磁石６
ａのＮ極の極性を有する磁極面より発生し、第１のヨー
ク２、空間２２および第２のヨーク３を介して第２の永
久磁石６ａのＳ極の極性を有する磁極面に流入する磁束
Φ２が流れる。

【００４１】可動子１１を構成する第１の巻線１２に図
示の方向に電流を流すことにより、可動子１１は所定の
推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に図
示と方向の異なる電流を流すことにより、可動子１１は
矢印Ｂ方向に移動する。

【００４２】図９は、図７に示す本発明のコイル可動形
リニア直流モータの第１の実施例の可動子１１が矢印Ｂ
方向の端部Ｂ１より矢印Ａ方向の端部Ａ１に移動する際
の推力特性と、図８に示す本発明のコイル可動形リニア
直流モータの第２の実施例の可動子１１が矢印Ｂ方向の
端部Ｂ３より矢印Ａ方向の端部Ａ３に移動する際の推力
特性とを示すものである。

【００４３】第１の曲線６１は大電流化に際しての推力
特性であり、図３の第２の曲線３２および図５の第２の
曲線４２である。第２の曲線６２は固定子１を構成する
第３の巻線８に図示の方向に所定の大きさを有する電流
を流した際の推力特性であり、第３の曲線６３は固定子
１を構成する第３の巻線８に図示と異なる方向に所定の
大きさを有する電流を流した際の推力特性である。

【００４４】第３の巻線８に図示の方向に電流を流す
と、空間２１内に位置する第３の巻線８の周囲には図示
の方向に磁束Φ３が発生し、固定子１の中央部の空間２
１内の磁束Φ２の値を減少させ、固定子１の矢印Ｂ方向
部の空間２１内の磁束Φ２の値を増加させる。即ち、空
間２１内の磁束Φ２が矢印Ｂ方向より中央部に向かい減
少し、所定の範囲の第１の曲線６１の傾斜を少なくする
ことが可能となる。

【００４５】第３の巻線８に図示と異なる方向に電流を
流すと、空間２１内に位置する第３の巻線８の周囲には
図示と異なる方向に磁束Φ３が発生し、固定子１の中央
部の空間２１内の磁束Φ２の値を増加させ、固定子１の
矢印Ｂ方向部の空間２１内の磁束Φ２の値を減少させ
る。即ち、空間２１内の磁束Φ２が矢印Ｂ方向より中央
部に向かい増加し、第１の曲線６１の全体にわたる傾斜
を少なくすることが可能となる。

【００４６】第３の巻線８に図示の方向に電流を流すこ
とにより、始動推力の増加と変動の少ない推力の発生が
可能となり、第３の巻線８に図示と異なる方向に電流を
流すことにより、移動開始位置の推力と移動終了位置の
推力との差が小さくなり、全ストロークに対する推力の
変動を小さくすることが可能となる。

【００４７】図１０は、図７に示す本発明のコイル可動
形リニア直流モータの第１の実施例に示す本発明のコイ
ル可動形リニア直流モータの可動子１１が矢印Ａ方向の
端部Ａ１より矢印Ｂ方向の端部Ｂ１に移動する際の推力
特性と、図８に示す本発明のコイル可動形リニア直流モ
ータの第２の実施例の可動子１１が矢印Ａ方向の端部Ａ
３より矢印Ｂ方向の端部Ｂ３に移動する際の推力特性と
を示すものである。

【００４８】第１の曲線７１は大電流化に際しての推力
特性であり、図３の第３の曲線３３および図５の第３の
曲線４３である。第２の曲線７２は固定子１を構成する
第２の巻線７に図示の方向に所定の大きさを有する電流
を流した際の推力特性であり、第３の曲線７３は固定子
１を構成する第２の巻線７に図示と異なる方向に所定の
大きさを有する電流を流した際の推力特性である。

【００４９】第２の巻線７に図示の方向の電流を流す
と、空間２１内に位置する第２の巻線７の周囲には図示
の方向に磁束Φ４が発生し、固定子１の中央部の空間２
１内の磁束Φ１の値を減少させ、固定子１の矢印Ａ方向
部の空間２１内の磁束Φ１の値を増加させる。即ち、空
間２１内の磁束Φ１が矢印Ａ方向より中央部に向かい減
少し、所定の範囲の第１の曲線７１の傾斜を少なくする
ことが可能となる。

【００５０】第２の巻線７に図示と異なる方向に電流を
流すと、空間２１内に位置する第２の巻線７の周囲には
図示と異なる方向に磁束Φ４が発生し、固定子１の中央
部の空間２１内の磁束Φ１の値を増加させ、固定子１の
矢印Ａ方向部の空間２１内の磁束Φ１の値を減少させ
る。即ち、空間２１内の磁束Φ１が矢印Ａ方向より中央
部に向かい増加し、第１の曲線６１の全体にわたる傾斜
を少なくすることが可能となる。

【００５１】第２の巻線７に図示の方向の電流を流すこ
とにより、始動推力の増加と変動の少ない推力の発生が
可能となり、第２の巻線７に図示と異なる方向に電流を
流すことにより、移動開始位置の推力と移動終了位置の
推力との差が小さくなり、全ストロークに対する推力の
変動を小さくすることが可能となる。

【００５２】図１１は、図７に示す本発明のコイル可動
形リニア直流モータの第１の実施例の可動子１１が矢印
Ｂ方向の端部Ｂ２より矢印Ａ方向の端部Ａ２に移動する
際の推力特性を示すものである。

【００５３】第１の曲線８１はロング・ストローク化に
際しての推力特性であり、図４の第４の曲線３４であ
る。第２の曲線８２は固定子１を構成する第３の巻線８
に図示の方向に所定の大きさを有する電流を流した際の
推力特性であり、第３の曲線８３は固定子１を構成する
第３の巻線８に図示と異なる方向に所定の大きさを有す
る電流を流した際の推力特性である。

【００５４】第３の巻線８に図示の方向の電流を流す
と、空間２１内に位置する第３の巻線８の周囲には図示
の方向に磁束Φ３が発生し、固定子１の中央部の空間２
１内の磁束Φ２の値を減少させ、固定子１の矢印Ｂ方向
部の空間２１内の磁束Φ２の値を増加させる。即ち、空
間２１内の磁束Φ２が矢印Ｂ方向より中央部に向かい減
少し、所定の範囲の第１の曲線８１の傾斜を少なくする
ことが可能となる。

【００５５】第３の巻線８に図示と異なる方向に電流を
流すと、空間２１内に位置する第３の巻線８の周囲には
図示と異なる方向に磁束Φ３が発生し、固定子１の中央
部の空間２１内の磁束Φ２の値を増加させ、固定子１の
矢印Ｂ方向部の空間２１内の磁束Φ２の値を減少させ
る。即ち、空間２１内の磁束Φ２が矢印Ｂ方向より中央
部に向かい増加し、第１の曲線６１の全体にわたる傾斜
を少なくすることが可能となる。

【００５６】第３の巻線８に図示の方向の電流を流すこ
とにより、始動推力の増加と変動の少ない推力の発生が
可能となり、第３の巻線８に図示と異なる方向に電流を
流すことにより、移動開始位置の推力と移動終了位置の
推力との差が小さくなり、全ストロークに対する推力の
変動を小さくすることが可能となる。

【００５７】図７に示す本発明のコイル可動形リニア直
流モータの第１の実施例の可動子１１が矢印Ａ方向の端
部Ａ２より矢印Ｂ方向の端部Ｂ２に移動する際の推力特
性は、図１１に示す推力特性が左右反転した曲線とな
る。

【００５８】第２の巻線７に図示の方向の電流を流す
と、空間２１内に位置する第２の巻線７の周囲には図示
の方向に磁束Φ４が発生し、固定子１の中央部の空間２
１内の磁束Φ１の値を減少させ、固定子１の矢印Ａ方向
部の空間２１内の磁束Φ１の値を増加させる。即ち、空
間２１内の磁束Φ１が矢印Ａ方向より中央部に向かい減
少し、図４に示す第５の曲線３５の所定の範囲の傾斜を
少なくすることが可能となる。

【００５９】第２の巻線７に図示と異なる方向に電流を
流すと、空間２１内に位置する第２の巻線７の周囲には
図示と異なる方向に磁束Φ４が発生し、固定子１の中央
部の空間２１内の磁束Φ１の値を増加させ、固定子１の
矢印Ａ方向部の空間２１内の磁束Φ１の値を減少させ
る。即ち、空間２１内の磁束Φ１が矢印Ａ方向より中央
部に向かい増加し、図４に示す第５の曲線３５の全体に
わたる傾斜を少なくすることが可能となる。

【００６０】第２の巻線７に図示の方向の電流を流すこ
とにより、始動推力の増加と変動の少ない推力の発生が
可能となり、第２の巻線７に図示と異なる方向に電流を
流すことにより、移動開始位置の推力と移動終了位置の
推力との差が小さくなり、全ストロークに対する推力の
変動を小さくすることが可能となる。

【００６１】図１２は、図８に示す本発明のコイル可動
形リニア直流モータの第２の実施例の可動子１１が矢印
Ｂ方向の端部Ｂ２より矢印Ａ方向の端部Ａ２に移動する
際の推力特性を示すものである。

【００６２】第１の曲線９１はロング・ストローク化に
際しての推力特性であり、図６の第４の曲線４４であ
る。第２の曲線９２は固定子１を構成する第３の巻線８
に図示の方向に所定の大きさを有する電流を流した際の
推力特性であり、第３の曲線９３は固定子１を構成する
第３の巻線８に図示と異なる方向に所定の大きさを有す
る電流を流した際の推力特性である。

【００６３】第３の巻線８に図示の方向の電流を流す
と、空間２１内に位置する第３の巻線８の周囲には図示
の方向に磁束Φ３が発生し、固定子１の中央部の空間２
１内の磁束Φ２の値を減少させ、固定子１の矢印Ｂ方向
部の空間２１内の磁束Φ２の値を増加させる。即ち、空
間２１内の磁束Φ２が矢印Ｂ方向より中央部に向かい減
少し、所定の範囲の第１の曲線９１の傾斜を少なくする
ことが可能となる。

【００６４】第３の巻線８に図示と異なる方向に電流を
流すと、空間２１内に位置する第３の巻線８の周囲には
図示と異なる方向に磁束Φ３が発生し、固定子１の中央
部の空間２１内の磁束Φ２の値を増加させ、固定子１の
矢印Ｂ方向部の空間２１内の磁束Φ２の値を減少させ
る。即ち、空間２１内の磁束Φ２が矢印Ｂ方向より中央
部に向かい増加し、第１の曲線９１の全体にわたる傾斜
を少なくすることが可能となる。

【００６５】第３の巻線８に図示の方向の電流を流すこ
とにより、始動推力の増加と変動の少ない推力の発生が
可能となり、第３の巻線８に図示と異なる方向に電流を
流すことにより、移動開始位置の推力と移動終了位置の
推力との差が小さくなり、全ストロークに対する推力の
変動を小さくすることが可能となる。

【００６６】図８に示す本発明のコイル可動形リニア直
流モータの第２の実施例の可動子１１が矢印Ａ方向の端
部Ａ２より矢印Ｂ方向の端部Ｂ２に移動する際の推力特
性は、図１２に示す推力特性が左右反転した曲線とな
る。

【００６７】第２の巻線７に図示の方向の電流を流す
と、空間２１内に位置する第２の巻線７の周囲には図示
の方向に磁束Φ４が発生し、固定子１の中央部の空間２
１内の磁束Φ１の値を減少させ、固定子１の矢印Ａ方向
部の空間２１内の磁束Φ１の値を増加させる。即ち、空
間２１内の磁束Φ１が矢印Ａ方向より中央部に向かい減
少し、図６に示す第５の曲線４５の所定の範囲の傾斜を
少なくすることが可能となる。

【００６８】第２の巻線７に図示と異なる方向に電流を
流すと、空間２１内に位置する第２の巻線７の周囲には
図示と異なる方向に磁束Φ４が発生し、固定子１の中央
部の空間２１内の磁束Φ１の値を増加させ、固定子１の
矢印Ａ方向部の空間２１内の磁束Φ１の値を減少させ
る。即ち、空間２１内の磁束Φ１が矢印Ａ方向より中央
部に向かい増加し、図６に示す第５の曲線４５の全体に
わたる傾斜を少なくすることが可能となる。

【００６９】第２の巻線７に図示の方向の電流を流すこ
とにより、始動推力の増加と変動の少ない推力の発生が
可能となり、第２の巻線７に図示と異なる方向に電流を
流すことにより、移動開始位置の推力と移動終了位置の
推力との差が小さくなり、全ストロークに対する推力の
変動を小さくすることが可能となる。

【００７０】図１３は、図８に示す本発明のコイル可動
形リニア直流モータの第２の実施例の可動子１１が矢印
Ｂ方向の端部Ｂ２より矢印Ａ方向の端部Ａ２に移動する
際の推力特性を示すものである。

【００７１】第１の曲線９１はロング・ストローク化に
際しての推力特性であり、図６の第４の曲線４４であ
る。第４の曲線９４は固定子１を構成する第２の巻線７
および第３の巻線８にそれぞれ図示と異なる方向に所定
の大きさを有する電流を流した際の推力特性である。

【００７２】第４の曲線９４は、第１の曲線９１の移動
開始位置の推力が減少し、中央部より移動終了位置の推
力が増加する。即ち、全ストロークに対する推力の変動
が減少し、中央部の推力の変動が極端に減少する。

【００７３】第２の巻線７および第３の巻線８にそれぞ
れ図示の方向に所定の大きさを有する電流を流した際の
推力、第２の巻線７に図示の方向の電流を流し、第３の
巻線８に図示と異なる方向に電流を流した際の推力およ
び第２の巻線７に図示と異なる方向に電流を流し、第３
の巻線８に図示の方向に電流を流した際の推力は、矢印
Ａ方向の端部Ａ２および矢印Ｂ方向の端部Ｂ２において
変化するが、中央部においては図１３に示す第１の曲線
９１と同様な特性となる。

【００７４】図８に示す本発明のコイル可動形リニア直
流モータの第２の実施例の可動子１１が矢印Ａ方向の端
部Ａ２より矢印Ｂ方向の端部Ｂ２に移動する際の推力特
性は、図１３に示す推力特性が左右反転した曲線とな
る。

【００７５】図１４は本発明のコイル可動形リニア直流
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。

【００７６】本発明のコイル可動形リニア直流モータ
は、固定子１と可動子１１により構成され、固定子１は
固定磁気回路を形成し、可動子１１は固定磁気回路の一
部を構成する空間内に配置される巻線を主に構成され
る。

【００７７】固定子１は、第１のヨーク２ａ、２ｂ、第
２のヨーク３、第２の永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄ、第２の巻線７ａ、７ｂおよび第３の巻線８ａ、８ｂ
を主に構成される。

【００７８】平板状をなす第１のヨーク２ａおよび平板
状をなす第１のヨーク２ｂは、それぞれ所定の距離を隔
て平板状をなす第２のヨーク３に相対して配置され、第
２の永久磁石６ａは第１のヨーク２ａの矢印Ｂ方向の端
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の矢印Ｂ方向の端部にＳ極の極性を有する磁極面が
固着される。第２の永久磁石６ｂは第１のヨーク２の矢
印Ａ方向の端部にＮ極の極性を有する磁極面が固着さ
れ、第２のヨーク３の矢印Ａ方向の端部にＳ極の極性を
有する磁極面が固着される。第２の永久磁石６ｃは第１
のヨーク２ｂの矢印Ｂ方向の端部にＮ極の極性を有する
磁極面が固着され、第２のヨーク３の矢印Ｂ方向の端部
にＳ極の極性を有する磁極面が固着される。第２の永久
磁石６ｄは第１のヨーク２ｂの矢印Ａ方向の端部にＮ極
の極性を有する磁極面が固着され、第２のヨーク３の矢
印Ａ方向の端部にＳ極の極性を有する磁極面が固着され
る。第２の巻線７ａは第１のヨーク２ａの矢印Ｂ方向の
端部に巻装され、第３の巻線８ａは第１のヨーク２ａの
矢印Ａ方向の端部に巻装され、第２の巻線７ｂは第１の
ヨーク２ｂの矢印Ｂ方向の端部に巻装され、第３の巻線
８ｂは第１のヨーク２ｂの矢印Ａ方向の端部に巻装され
る。

【００７９】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、第１のヨーク２ａと第２のヨーク３とのそれぞれの
相対面が形成する空間２２ａ内および第１のヨーク２ｂ
と第２のヨーク３とのそれぞれの相対面が形成する空間
２２ｂ内を、矢印Ａ方向あるいは矢印Ｂ方向に自由に移
動し得る構造に配置される。

【００８０】図１４に示す本発明のコイル可動形リニア
直流モータは、図８に示す本発明のコイル可動形リニア
直流モータの推力を２倍にするものであり、図７に示す
本発明のコイル可動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。

【００８１】図１４に示す本発明のコイル可動形リニア
直流モータは、固定子１の各構成部材を同軸円筒状に構
成することにより、推力の増大化、ロング・ストローク
化および全ストロークに対する推力の変動の減少をより
効果的に利用し得るものであり、図７に示す本発明のコ
イル可動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。

【００８２】図７、図８および図１４に示す本発明のコ
イル可動形リニア直流モータは、図１および図２に示す
従来のコイル可動形リニア直流モータの推力の増大化お
よびロング・ストローク化に際しての推力の変動を減少
させ、小型軽量化、低価格化およびサーボ制御運転にお
ける推力制御、速度制御および位置制御を容易にし、サ
ーボ制御回路の簡略化および低価格化を可能とするもの
である。

【００８３】図７、図８および図１４に示す本発明のコ
イル可動形リニア直流モータにおいて、第２の巻線７、
７ａ、７ｂおよび第３の巻線８、８ａ、８ｂは、全スト
ロークに対して中央部より矢印Ａ方向の範囲あるいは全
ストロークに対して中央部より矢印Ｂ方向の範囲に巻装
され、巻線長および巻数等の巻線仕様は、固定子１を構
成する永久磁石および各ヨーク類の種類および体積に大
きく左右される。

【００８４】通常、第２の巻線７、７ａ、７ｂおよび第
３の巻線８、８ａ、８ｂの長さは、全ストロークの１／
４以下に設定され、それぞれ矢印Ａ方向の端部あるいは
矢印Ｂ方向の端部に巻装される。

【００８５】第２の巻線７、７ａ、７ｂあるいは第３の
巻線８、８ａ、８ｂを、矢印Ａ方向の端部あるいは矢印
Ｂ方向の端部より中央部により近く装着することによ
り、第２の巻線７、７ａ、７ｂあるいは第３の巻線８、
８ａ、８ｂの影響が顕著に現れ、推力の全ストロークに
対する変動が大きくなる。

【００８６】一般に、図７に示す本発明のコイル可動形
リニア直流モータの固定子１を構成する第１の永久磁石
５は、製造、着磁、組立および価格等の理由から、複数
の永久磁石片をそれぞれ同一の極性を有する磁極面が隣
接するように固着し構成される。しかし、ロング・スト
ローク化、低価格化および組立の簡略化に際しては、複
数の永久磁石片を隣会う永久磁石片間に反発力が作用す
る範囲内の所定の間隔を隔て列設し、第１のヨーク２１
の一部および第２のヨークの一部に固着し構成される。

【００８７】図７、図８および図１４に示す本発明のコ
イル可動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磁
性を有する金属により構成され、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形成さ
れるが、小型軽量化を図る際には自己融着線により構成
される。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように本発明のコイル可動
形リニア直流モータは、従来のコイル可動形リニア直流
モータの推力の増大化およびロング・ストローク化に際
し、推力の変動を減少させ、推力を増加させることを可
能とするものであり、下記の様な効果が得られるもので
ある。 （１） リニア直流モータの推力は、可動子１１を構成
する第１の巻線１２に流れる電流の大きさに比例して大
きく成るが、ロング・ストロークのリニア直流モータに
おいては、電流値の増加に伴い全ストロークの両端部
（移動開始位置あるいは移動終了位置）の推力は増加す
るが、中央部の推力の増加は極めて僅かであり、所定の
値以上の電流の増加は中央部の推力を減少させる。本発
明のリニア直流モータによれば、全ストロークの両端部
の推力を減少させ、中央部の推力を増加させることが可
能となる。 （２） 固定子１の端部に巻線を装着することにより、
固定子端部の漏洩磁束の減少が可能となり、全ストロー
クに対する推力が増加する。 （３） 漏洩磁束の減少に伴い小型軽量化が可能とな
る。 （４） 漏洩磁束の減少に伴い、従来のコイル可動形リ
ニア直流モータでは実用化が不可能であったロング・ス
トローク化が可能となる。 （５） 固定子の端部に集約される永久磁石からの磁束
を固定子の中央部に分散させることにより、ロング・ス
トローク化が可能になる。 （６） 推力の増加を目的とした大電流化およびロング
・ストローク化に際し、推力特性の勾配を減少させるこ
とにより、全ストロークに対する推力の増加が可能とな
る。 （７） 一般に、リニア直流モータの推力変動はサーボ
制御回路により速度制御および推力制御により補助され
得るものであるが、大きな推力の変動はサーボ制御回路
を高価格にするものであり、推力変動をより小さくする
ことによりサーボ制御回路の低価格化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のコイル可動形リニア直流モータの断面図
である。

【図２】従来のコイル可動形リニア直流モータの断面図
である。

【図３】図１に示す従来のコイル可動形リニア直流モー
タの推力特性である。

【図４】図１に示す従来のコイル可動形リニア直流モー
タの推力特性である。

【図５】図２に示す従来のコイル可動形リニア直流モー
タの推力特性である。

【図６】図２に示す従来のコイル可動形リニア直流モー
タの推力特性である。

【図７】本発明のコイル可動形リニア直流モータの第１
の実施例の断面図である。

【図８】本発明のコイル可動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】図７および図８に示す本発明のコイル可動形リ
ニア直流モータの推力特性である。

【図１０】図７および図８に示す 本発明のコイル可動
形リニア直流モータの推力特性である。

【図１１】図７に示す本発明のコイル可動形リニア直流
モータの推力特性である。

【図１２】図８に示す本発明のコイル可動形リニア直流
モータの推力特性である。

【図１３】図８に示す本発明のコイル可動形リニア直流
モータの推力特性である。

【図１４】本発明のコイル可動形リニア直流モータの第
３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 第１の永久磁石 ６ａ 第２の永久磁石 ６ｂ 第２の永久磁石 ６ｃ 第２の永久磁石 ６ｄ 第２の永久磁石 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 ２５ 第１の閉磁路 ２６ 第２の閉磁路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の距離を隔て相対する一対のヨーク
   と、該一対のヨークの一部に固着される少なくとも一つ
   以上の永久磁石とを主に構成され、該永久磁石と前記一
   対のヨークと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、該固定子の一部に所定の間隙を隔て巻
   装され、前記空間内を円滑に移動し得る構造をなす第１
   の巻線を主に構成される可動子とによりなるコイル可動
   形リニア直流モータにおいて、前記一対のヨークの一方
   の端部に少なくとも一つ以上の第２の巻線を巻装するこ
   とを特徴とするコイル可動形リニア直流モータ。
2. 【請求項２】 請求項１の所定の距離を隔て相対する一
   対のヨークの一方の端部に少なくとも一つ以上の第２の
   巻線を巻装し、前記一対のヨークの他方の端部に少なく
   とも一つ以上の第３の巻線を巻装することを特徴とする
   請求項１のコイル可動形リニア直流モータ。