JPH10229668A - 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２個あるいは３個の巻線を巻
装し、それぞれの長さを可動子を構成する巻線の長さと
等しくすることにより、単極形リニア直流モータの推力
変動の減少、推力のリニア領域（推力変動のない領域）
の拡大、大推力化、ロング・ストローク化、小形軽量化
および低価格化を共に実現することを可能にする。 【構成】固定子１は、第１のヨーク４、第２のヨーク５
および第１の永久磁石７ａ、７ｂ、第２の巻線３１およ
び第３の巻線３２により構成され、可動子１１は、第１
のヨーク４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。第２の巻線３１の長さ
（Ｌ）および第３の巻線３２の長さ（Ｌ）と、第１の巻
線１２の長さ（Ｌ）とは等しく構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】一般に、単極形リニア直流モータ
は、脈動の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
を嫌う負荷、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リニア・アクチュ
エータである。

【０００２】本発明の単極形リニア直流モータは、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、脈動のない推力の発生、推力変動の減少、推力
のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大、大推力
化、ロング・ストローク化、小型軽量化および低価格化
を共に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。

【０００３】

【従来の技術】従来の単極形リニア直流モータは、脈動
のない推力、変動の少ない推力および優れた応答性を有
する反面、推力変動の増加を伴わない大推力化、推力変
動の増加を伴わないロング・ストローク化、小型軽量化
および低価格化を困難とするものである。

【０００４】一般に、従来の単極形リニア直流モータの
大推力化は、固定子を構成する永久磁石の起磁力の増加
あるいは可動子を構成する巻線の起磁力の増加により可
能に成る。

【０００５】永久磁石の起磁力の増加は、永久磁石の体
積の増加により可能に成る。しかし、永久磁石の体積の
増加に伴い固定子を構成する磁路構成部材の体積が増加
し、固定子が大型化、大重量化および高価格化する。

【０００６】可動子を構成する巻線の起磁力の増加は、
巻線の巻数の増加あるいは巻線に流れる電流の増加によ
り可能に成る。しかし、巻線の巻数の増加は、巻数の増
加に伴い可動子が大型化および大重量化し、巻線の大型
化に伴いストロークが減少し、巻線の大重量化に伴い応
答性が劣化する。巻線に流れる電流の増加は、電流の増
加に伴い巻線の周囲に発生する磁界の傾斜が大きく成
り、固定子の構成部材が構成する空間内に形成される磁
界の分布に傾斜を与え、可動子の移動に伴い空間内の磁
界が減少し、可動子の全ストロークに対する推力変動が
大きく成る。

【０００７】一般に、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、ストロークの増加に伴い漏洩
磁束が増加し、漏洩磁束の増加に伴い推力が減少し、固
定子が大型化、大重量化および高価格する。

【０００８】従来の単極形リニア直流モータの推力変動
の減少、大推力化、ロング・ストローク化、小型軽量化
および低価格化を共に可能とする単極形リニア直流モー
タとしては、本発明者により提案された特願平８−５３
６５１号、特願平８−１２３９４０号、特願平８−１７
８６７８号、特願平８−２０６４１８号、特願平８−２
７９８８２号がある。従来の単極形リニア直流モータ
の、可動子の移動範囲に対応する固定子構成部材に、所
定の巻線を巻装し、所定の電流を流すことにより、推力
変動の減少、大推力化、ロング・ストローク化、小型軽
量化および低価格化を共に可能とするものである。

【０００９】図１に示す単極形リニア直流モータは、磁
路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１およ
び第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２
より成る可動子１１とにより構成される。

【００１０】磁路構成部材２は、第１のヨーク４および
第２のヨーク５により構成され、起磁力発生部材３は、
第１のヨーク４および第２のヨーク５の両端部に、第１
のヨーク４の第２のヨーク５への相対面にＳ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５の第
１のヨーク４への相対面にＮ極の極性を有する磁極面が
それぞれ固着される第１の永久磁石７ａ、７ｂにより構
成される。

【００１１】第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２
２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２
３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定
子構成部材２３とは、所定の距離を隔て相対して配置さ
れ、それぞれの相対面は空間２１を構成する。第２の巻
線３１は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印
Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部
材２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間２１の可動
子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を
構成する第１の固定子構成部材２２に巻装される。

【００１２】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線３１および第３の巻線３２に図示の方向にそれぞれ所
定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ
方向に移動し、第１の巻線１２、第２の巻線３１および
第３の巻線３２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。尚、第２の巻線３１および第３の巻線３２は
並列に接続される。

【００１３】図２に示す単極形リニア直流モータは、磁
路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１、第
３の巻線３２および第４の巻線３３より成る固定子１
と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成さ
れる。

【００１４】磁路構成部材２は、第１のヨーク４および
第２のヨーク５により構成され、起磁力発生部材３は、
第１のヨーク４および第２のヨーク５の両端部に、第１
のヨーク４の第２のヨーク５への相対面にＳ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５の第
１のヨーク４への相対面にＮ極の極性を有する磁極面が
それぞれ固着される第１の永久磁石７ａ、７ｂにより構
成される。

【００１５】第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２
２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２
３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定
子構成部材２３とは、所定の距離を隔て相対して配置さ
れ、それぞれの相対面は空間２１を構成する。第２の巻
線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３は、空間
２１の可動子移動範囲を構成する第１の固定子構成部材
２２に巻装される。

【００１６】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３に図示の
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Ａ方向に移動し、第１の巻線１２、第２
の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３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。尚、第
２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３
は、それぞれ並列に接続される。

【００１７】図１および図２に示す単極形リニア直流モ
ータは、推力変動の減少、大推力化、ロング・ストロー
ク化、小型軽量化および低価格化を共に可能とするもの
である。しかし、推力のリニア領域（推力変動のない領
域）の拡大に対しては、大推力化、ロング・ストローク
化、小型軽量化および低価格化を共に実現することを困
難とするものである。

【００１８】

【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、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、小型軽量化および低価格化を伴う推力のリ
ニア領域（推力変動のない領域）の拡大が困難な点であ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】可動子の移動範囲を構成
する固定子に、可動子を構成する巻線の長さと等しい長
さを有する巻線を２個あるいは３個巻装することを最も
主要な特徴とし、単極形リニア直流モータの推力変動の
減少、大推力化、ロング・ストローク化、小型軽量化お
よび低価格化を伴う推力のリニア領域（推力変動のない
領域）の拡大という目的を極めて簡単に実現した。

【００２０】

【実施例】図３ないし図１０示す実施例に基づいて、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。

【００２１】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断面図である。

【００２２】本発明の単極形リニア直流モータは、磁路
構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および
第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２よ
り成る可動子１１とにより構成される。

【００２３】磁路構成部材２は、それぞれ平板状を成す
第１のヨーク４および第２のヨーク５により構成され、
起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第２のヨー
ク５の両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５への
相対面にＳ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５の第１のヨーク４への相対面にＮ極
の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される第１の永久
磁石７ａ、７ｂにより構成される。

【００２４】第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２
２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２
３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定
子構成部材２３とは、所定の距離を隔て相対して配置さ
れ、それぞれの相対面は空間２１を構成する。

【００２５】第２の巻線３１は、空間２１の可動子移動
範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成す
る第１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３
２は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方
向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２
２に巻装される。第２の巻線３１の長さ（Ｌ）および第
３の巻線３２の長さ（Ｌ）は、それぞれ第１の巻線１２
の長さ（Ｌ）に等しく構成される。

【００２６】可動子１１を構成する第１の巻線１２は、
第２の固定子構成部材２３を構成する第２のヨーク５の
周囲に所定の間隙を隔て巻装され、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。

【００２７】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線３１および第３の巻線３２に図示の方向にそれぞれ所
定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ
方向に移動し、第１の巻線１２、第２の巻線３１および
第３の巻線３２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。尚、第２の巻線３１および第３の巻線３２は
並列に接続される。

【００２８】図４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。

【００２９】本発明の単極形リニア直流モータは、第２
の巻線３１および第３の巻線３２を除き、図３に示す本
発明の単極形リニア直流モータの第１の実施例と同様に
構成される。

【００３０】第２の巻線３１は、空間２１の可動子移動
範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成す
る第１の構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２は、
空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端
部までの範囲を構成する第１の構成部材２２に巻装され
る。

【００３１】第２の巻線３１は、ｎ個の第２の巻線３１
₁ ないし第２の巻線３１_n により構成され、第３の巻線
３２は、ｎ個の第３の巻線３２₁ ないし第３の巻線３２
_n により構成される。第２の巻線３１₁ の長さ（Ｌ）な
いし第２の巻線３１_n の長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２
₁ の長さ（Ｌ）ないし第３の巻線３２_n の長さ（Ｌ）と
は、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成
される。

【００３２】可動子１１は、第１の巻線１２と、第２の
巻線３１₁ ないし第２の巻線３１_nと、第３の巻線３２
₁ ないし第３の巻線３２_n とに図示の方向にそれぞれ所
定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ
方向に移動し、第１の巻線１２と、第２の巻線３１₁ な
いし第２の巻線３１_n と、第３の巻線３２₁ ないし第３
の巻線３２_n と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。

【００３３】尚、第２の巻線３１を構成する第２の巻線
３１₁ ないし第２の巻線３１_n は、それぞれ並列に接続
され、第３の巻線３２を構成する第３の巻線３２₁ ない
し第３の巻線３２_n は、それぞれ並列に接続される。更
に、第２の巻線３１および第３の巻線３２は並列に接続
される。

【００３４】図５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。

【００３５】本発明の単極形リニア直流モータは、磁路
構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１、第３
の巻線３２および第４の巻線３３より成る固定子１と、
第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成され
る。

【００３６】磁路構成部材２は、それぞれ平板状を成す
第１のヨーク４および第２のヨーク５により構成され、
起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第２のヨー
ク５の両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５への
相対面にＳ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５の第１のヨーク４への相対面にＮ極
の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される第１の永久
磁石７ａ、７ｂと、第１のヨーク４の第２のヨーク５へ
の相対面にＮ極の極性を有する磁極面が固着される平板
状を成す第２の永久磁石８とにより構成される。

【００３７】第１のヨーク４および第２の永久磁石８は
第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５は
第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構
成部材２２と第２の固定子構成部材２３とは、所定の距
離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２
１を構成する。

【００３８】第４の巻線３３は、空間２１の可動子移動
範囲の中央部の所定の範囲を構成する第１の固定子構成
部材２２に巻装され、第２の巻線３１は、空間２１の可
動子移動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの第４
の巻線３３が巻装されていない範囲を構成する第１の固
定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間
２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部ま
での第４の巻線３３が巻装されていない範囲を構成する
第１の固定子構成部材２２に巻装される。第２の巻線３
１の長さ（Ｌ）、第３の巻線３２の長さ（Ｌ）および第
４の巻線３３の長さ（Ｌ）は、それぞれ第１の巻線１２
の長さ（Ｌ）に等しく構成される。

【００３９】可動子１１を構成する第１の巻線１２は、
第２の固定子構成部材２３を構成する第２のヨーク５の
周囲に所定の間隙を隔て巻装され、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。

【００４０】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３に図示の
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Ａ方向に移動し、第１の巻線１２、第２
の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３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。尚、第
２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３
は、それぞれ並列に接続される。

【００４１】図６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。

【００４２】本発明の単極形リニア直流モータは、第２
の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３を除
き、図５に示す本発明の単極形リニア直流モータの第３
の実施例と同様に構成される。

【００４３】第４の巻線３３は、空間２１の可動子移動
範囲の中央部の所定の範囲を構成する第１の構成部材２
２に巻装され、第２の巻線３１は、空間２１の可動子移
動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの第４の巻線
３３が巻装されていない範囲を構成する第１の構成部材
２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間２１の可動子
移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの第４の巻
線３３が巻装されていない範囲を構成する第１の構成部
材２２に巻装される。

【００４４】第２の巻線３１は、ｎ個の第２の巻線３１
₁ ないし第２の巻線３１_n により構成され、第３の巻線
３２は、ｎ個の第３の巻線３２₁ ないし第３の巻線３２
_n により構成され、第４の巻線３３は、ｎ個の第４の巻
線３３₁ ないし第４の巻線３３_n により構成される。第
２の巻線３１₁ の長さ（Ｌ）ないし第２の巻線３１_nの
長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２₁ の長さ（Ｌ）ないし第
３の巻線３２_n の長さ（Ｌ）と、第４の巻線３３₁ の長
さ（Ｌ）ないし第４の巻線３３_n の長さ（Ｌ）とは、そ
れぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成され
る。

【００４５】可動子１１は、第１の巻線１２と、第２の
巻線３１₁ ないし第２の巻線３１_nと、第３の巻線３２
₁ ないし第３の巻線３２_n と、第４の巻線３３₁ ないし
第４の巻線３３_n とに図示の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Ａ方向に移
動し、第１の巻線１２と、第２の巻線３１₁ ないし第２
の巻線３１_n と、第３の巻線３２₁ ないし第３の巻線３
２_n と、第４の巻線３３₁ ないし第４の巻線３３_n とに
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。

【００４６】尚、第２の巻線３１を構成する第２の巻線
３１₁ ないし第２の巻線３１_n は、それぞれ並列に接続
され、第３の巻線３２を構成する第３の巻線３２₁ ない
し第３の巻線３２_n は、それぞれ並列に接続され、第４
の巻線３３を構成する第４の巻線３３₁ ないし第４の巻
線３３_n は、それぞれ並列に接続される。更に、第２の
巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３は並列
に接続される。

【００４７】図７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。

【００４８】本発明の単極形リニア直流モータは、磁路
構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および
第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２よ
り成る可動子１１とにより構成される。

【００４９】磁路構成部材２は、所定の距離を隔て同軸
円筒状に配置され、それぞれ円筒状を成す第１のヨーク
４および第２のヨーク５と、第１のヨーク４および第２
のヨーク５の矢印Ａ方向の端部を磁気的かつ機械的に接
続する円板状を成す第３のヨーク６とにより構成され
る。起磁力発生部材３は、第２のヨーク５の第１のヨー
ク４への相対面にＳ極の極性を有する磁極面が固着され
る円筒状を成す第２の永久磁石８により構成される。

【００５０】第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２
２を構成し、第２のヨーク５および第２の永久磁石８は
第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構
成部材２２と第２の固定子構成部材２３とは、所定の距
離を隔て同軸円筒状に配置され、それぞれの相対面は空
間２１を構成する。

【００５１】第２の巻線３１は、空間２１の可動子移動
範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成す
る第１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３
２は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方
向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２
２に巻装される。（可動子移動範囲の中央部は、空間２
１を構成する第２の永久磁石８の第１のヨーク４への相
対面の中央部を示す。）第２の巻線３１の長さ（Ｌ）お
よび第３の巻線３２の長さ（Ｌ）は、それぞれ第１の巻
線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。

【００５２】可動子１１を構成する第１の巻線１２は、
第１のヨーク４に巻装される第２の巻線３１あるいは第
３の巻線３２の周囲に所定の間隙を隔て巻装され、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。

【００５３】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線３１および第３の巻線３２に図示の方向にそれぞれ所
定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ
方向に移動し、第１の巻線１２、第２の巻線３１および
第３の巻線３２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。通常、可動子１１に作用する推力は、空間２
１の矢印Ｂ方向の開口２５より外部に伝達される。尚、
第２の巻線３１および第３の巻線３２は並列に接続され
る。

【００５４】図８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。

【００５５】本発明の単極形リニア直流モータは、磁路
構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および
第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２よ
り成る可動子１１とにより構成される。

【００５６】磁路構成部材２は、それぞれ平板状を成す
第１のヨーク４および第２のヨーク５ａ、５ｂにより構
成され、起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第
２のヨーク５ａの両端部に、第１のヨーク４の第２のヨ
ーク５ａへの相対面に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５ａの第１のヨーク４への
相対面にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され
る第１の永久磁石７ａ、７ｂと、第１のヨーク４および
第２のヨーク５ｂの両端部に、第１のヨーク４の第２の
ヨーク５ｂへの相対面に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５ｂの第１のヨーク４へ
の相対面にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着さ
れる第１の永久磁石７ｃ、７ｄとにより構成される。

【００５７】第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２
２を構成し、第２のヨーク５ａは第２の固定子構成部材
２３ａを構成し、第２のヨーク５ｂは第２の固定子構成
部材２３ｂを構成する。第１の固定子構成部材２２と第
２の固定子構成部材２３ａとは、所定の距離を隔て相対
して配置され、それぞれの相対面は空間２１ａを構成
し、第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材
２３ｂとは、所定の距離を隔て相対して配置され、それ
ぞれの相対面は空間２１ｂを構成する。

【００５８】第２の巻線３１は、空間２１ａおよび空間
２１ｂの可動子移動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部
までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装
され、第３の巻線３２は、空間２１ａおよび空間２１ｂ
の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの
範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装され
る。

【００５９】第２の巻線３１は、２個の第２の巻線３１
₁ および第２の巻線３１₂ により構成され、第３の巻線
３２は、２個の第３の巻線３２₁ および第２の巻線３２
₂ により構成される。第２の巻線３１₁ の長さ（Ｌ）お
よび第２の巻線３１₂ の長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２
₁ の長さ（Ｌ）および第３の巻線３２₂ の長さ（Ｌ）と
は、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成
される。

【００６０】可動子１１を構成する第１の巻線１２は、
第１のヨーク４に巻装される第２の巻線３１あるいは第
３の巻線３２の周囲に所定の間隙を隔て巻装され、空間
２１ａ、２１ｂ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。

【００６１】可動子１１は、第１の巻線１２と、第２の
巻線３１₁ および第２の巻線３１₂と、第３の巻線３２
₁ および第２の巻線３２₂ とに図示の方向にそれぞれ所
定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ
方向に移動し、第１の巻線１２と、第２の巻線３１₁ お
よび第２の巻線３１₂ と、第３の巻線３２₁ および第２
の巻線３２₂ と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。

【００６２】尚、第２の巻線３１を構成する第２の巻線
３１₁ および第２の巻線３１₂ は並列に接続され、第３
の巻線３２を構成する第３の巻線３２₁ および第２の巻
線３２₂ は並列に接続される。更に、第２の巻線３１お
よび第３の巻線３２は並列に接続される。

【００６３】図９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。

【００６４】本発明の単極形リニア直流モータは、磁路
構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および
第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２よ
り成る可動子１１とにより構成される。

【００６５】磁路構成部材２は、所定の距離を隔て同軸
円筒状に配置され、それぞれ円筒状を成す第１のヨーク
４および第２のヨーク５により構成される。起磁力発生
部材３は、第１のヨーク４および第２のヨーク５のそれ
ぞれの両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５への
相対面にＮ極の極性を有する磁極面が固着され、第２の
ヨーク５の第１のヨーク４への相対面にＳ極の極性を有
する磁極面が固着される円筒状を成す第１の永久磁石７
ａ、７ｂにより構成される。

【００６６】第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２
２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２
３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定
子構成部材２３とは、所定の距離を隔て同軸円筒状に配
置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。

【００６７】第２の巻線３１は、空間２１の可動子移動
範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成す
る第１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３
２は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方
向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２
２に巻装される。

【００６８】第２の巻線３１は、２個の第２の巻線３１
₁ および第２の巻線３１₂ により構成され、第３の巻線
３２は、２個の第３の巻線３２₁ および第２の巻線３２
₂ により構成される。第２の巻線３１₁ の長さ（Ｌ）お
よび第２の巻線３１₂ の長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２
₁ の長さ（Ｌ）および第３の巻線３２₂ の長さ（Ｌ）と
は、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成
される。

【００６９】可動子１１を構成する第１の巻線１２は、
第１のヨーク４に巻装される第２の巻線３１あるいは第
３の巻線３２の周囲に所定の間隙を隔て巻装され、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。

【００７０】可動子１１は、第１の巻線１２と、第２の
巻線３１₁ および第２の巻線３１₂と、第３の巻線３２
₁ および第２の巻線３２₂ とに図示の方向にそれぞれ所
定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ
方向に移動し、第１の巻線１２と、第２の巻線３１₁ お
よび第２の巻線３１₂ と、第３の巻線３２₁ および第２
の巻線３２₂ と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。通常、可動子１１に作用する推力は、可動子
１１が全ストローク移動し得る構造を成す第２のヨーク
５の側面に設けられた開口を介して外部に伝達される。

【００７１】尚、第２の巻線３１を構成する第２の巻線
３１₁ および第２の巻線３１₂ は並列に接続され、第３
の巻線３２を構成する第３の巻線３２₁ および第２の巻
線３２₂ は並列に接続される。更に、第２の巻線３１お
よび第３の巻線３２は並列に接続される。

【００７２】図１０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。

【００７３】本発明の単極形リニア直流モータは、磁路
構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１ａ、３
１ｂおよび第３の巻線３２ａ、３２ｂより成る固定子１
と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成さ
れる。

【００７４】磁路構成部材２は、所定の距離を隔て相対
して配置される平板状を成す第１のヨーク４および平板
状を成す第２のヨーク５により構成され、起磁力発生部
材３は、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面の
中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲に、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８ａと、第
２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面の中央部から
矢印Ｂ方向の端部までの範囲に、Ｎ極の極性を有する磁
極面が固着される第２の永久磁石８ｂとにより構成され
る。

【００７５】第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２
２を構成し、第２のヨーク５および第２の永久磁石８
ａ、８ｂは第２の固定子構成部材２３を構成する。第１
の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３と
は、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相
対面は空間２１を構成する。

【００７６】第２の巻線３１ａは、第２の永久磁石８ａ
の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲に対応する第
１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２ａ
は、第２の永久磁石８ａの中央部から矢印Ｂ方向の端部
までの範囲に対応する第１の固定子構成部材２２に巻装
される。第２の巻線３１ｂは、第２の永久磁石８ｂの中
央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲に対応する第１の
固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２ｂは、
第２の永久磁石８ｂの中央部から矢印Ｂ方向の端部まで
の範囲に対応する固定子構成部材２２に巻装される。

【００７７】第２の巻線３１ａの長さ（Ｌ）および第２
の巻線３１ｂの長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２ａの長さ
（Ｌ）および第３の巻線３２ｂの長さ（Ｌ）とは、それ
ぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。

【００７８】可動子１１を構成する第１の巻線１２は、
第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３
が構成する空間２１内を、第２の永久磁石８ａ、８ｂ
と、第２の巻線３１ａ、３１ｂおよび第３の巻線３２
ａ、３２ｂとの、それぞれの相対面に所定の間隙を保
ち、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。

【００７９】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線３１ａ、３１ｂおよび第３の巻線３２ａ、３２ｂに図
示の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Ａ方向に移動し、第１の巻線１２、
第２の巻線３１ａ、３１ｂおよび第３の巻線３２ａ、３
２ｂ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。
尚、第２の巻線３１ａおよび第３の巻線３２ａは並列に
接続され、第２の巻線３１ｂおよび第３の巻線３２ｂは
並列に接続される。更に、第２の巻線３１ａおよび第３
の巻線３２ａと、第２の巻線３１ｂおよび第３の巻線３
２ｂとは並列に接続される。

【００８０】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推力変動の減少、
推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大、大推
力化、ロング・ストローク化、小型軽量化および低価格
化を共にに実現させるために、固定子１に巻装される巻
線の巻数および巻線抵抗等の巻線仕様を同一に構成し、
それぞれの巻線を並列に接続し、直流電源より所定の電
流を供給して運転される。

【００８１】しかし、固定子１に巻装される巻線の非通
電時における、可動子１１が空間２１、２１ａ、２１ｂ
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２１、２１ａ、２１ｂ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、固定子１に巻装される巻線
は、それぞれ異なる巻線仕様に構成される。更に、固定
子１を構成する巻線の巻線仕様あるいは流れる電流の大
きさを、それぞれ変化させることにより、その使用目的
に合わせた推力特性を容易に設定し得るものである。

【００８２】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２の永久
磁石８、８ａ、８ｂ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４の一部あるいは第２
のヨーク５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４の一部あるいは第２のヨーク
５の一部に固着し構成される。

【００８３】固定子１を構成する第１の永久磁石７、７
ａ、７ｂ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２１、２１ａ、
２１ｂの容積、空間２１、２１ａ、２１ｂ内に形成され
る磁界の大きさ、あるいは固定子１を構成する磁路構成
部材２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。

【００８４】本発明の単極形リニア直流モータにおい
て、磁路構成部材２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。可動子１１を構成する巻線および固定子１を構成
する巻線は、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。

【００８５】

【発明の効果】従来の単極形リニア直流モータにおい
て、固定子の構造、可動子の構造、磁路構成、永久磁石
の配置、形状および寸法等に拘らず、可動子移動範囲に
対応する固定子１に、図３ないし図１０に示す第２の巻
線３１および第３の巻線３２、あるいは第２の巻線３
１、第３の巻線３２および第４の巻線３３を巻装し、そ
れぞれの巻線の長さと、可動子１１を構成する第１の巻
線１２の長さとを等しく構成することにより、脈動のな
い推力の発生、推力変動の減少、推力のリニア領域の拡
大、大推力化、ロング・ストローク化、小型軽量化およ
び低価格化を共に可能とするものである。

【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】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４】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５】本発明の単極形リニア直流モータの第３の実施
例の推力特性図である。

【図６】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７】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８】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９】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１０】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 磁路構成部材 ３ 起磁力発生部材 ４ 第１のヨーク ５ 第２のヨーク ５ａ 第２のヨーク ５ｂ 第２のヨーク ６ 第３のヨーク ７ 第１の永久磁石 ７ａ 第１の永久磁石 ７ｂ 第１の永久磁石 ７ｃ 第１の永久磁石 ７ｄ 第１の永久磁石 ８ 第２の永久磁石 ８ａ 第２の永久磁石 ８ｂ 第２の永久磁石 １１ 可動子 １２ 第１の巻線 ２１ 空間 ２１ａ 空間 ２１ｂ 空間 ２２ 第１の固定子構成部材 ２３ 第２の固定子構成部材 ２５ 開口 ３１ 第２の巻線 ３１ａ 第２の巻線 ３１ｂ 第２の巻線 ３１₁ 〜３１ _n 第２の巻線 ３２ 第３の巻線 ３２ａ 第３の巻線 ３２ｂ 第３の巻線 ３２₁ 〜３２ _n 第３の巻線 ３３ 第４の巻線 ３３₁ 〜３３ _n 第４の巻線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁路構成部材および起磁力発生部材を主
   に構成される固定子と、所定の距離を隔て相対して配置
   される第１の固定子構成部材および第２の固定子構成部
   材の、それぞれの相対面が構成する空間内を円滑に移動
   し得る構造を成す第１の巻線を主に構成される可動子
   と、前記空間の可動子移動範囲の中央部から一方の端部
   までの範囲を構成する第１の固定子構成部材に巻装され
   る第２の巻線と、前記空間の可動子移動範囲の中央部か
   ら他方の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部
   材に巻装される第３の巻線とにより成る単極形リニア直
   流モータにおいて、第２の巻線の長さおよび第３の巻線
   の長さと、第１の巻線の長さとを等しくすることを特徴
   とする単極形リニア直流モータ。
2. 【請求項２】 磁路構成部材および起磁力発生部材を主
   に構成される固定子と、所定の距離を隔て相対して配置
   される第１の固定子構成部材および第２の固定子構成部
   材の、それぞれの相対面が構成する空間内を円滑に移動
   し得る構造を成す第１の巻線を主に構成される可動子
   と、前記空間の可動子移動範囲を構成する第１の固定子
   構成部材に巻装される第２の巻線、第３の巻線および第
   ４の巻線とにより成る単極形リニア直流モータにおい
   て、第２の巻線の長さ、第３の巻線の長さおよび第４の
   巻線の長さと、第１の巻線の長さとを等しくすることを
   特徴とする単極形リニア直流モータ。
3. 【請求項３】 請求項１の第２の巻線および第３の巻線
   を、請求項１の第１の巻線の長さと等しい長さを有する
   複数の巻線により、それぞれ構成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。
4. 【請求項４】 請求項２の第２の巻線、第３の巻線およ
   び第４の巻線を、請求項２の第１の巻線の長さと等しい
   長さを有する複数の巻線により、それぞれ構成すること
   を特徴とする請求項２の単極形リニア直流モータ。