JPH10290560A - 可動磁石形リニアモータ - Google Patents

可動磁石形リニアモータ

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JPH10290560A
JPH10290560A JP11029297A JP11029297A JPH10290560A JP H10290560 A JPH10290560 A JP H10290560A JP 11029297 A JP11029297 A JP 11029297A JP 11029297 A JP11029297 A JP 11029297A JP H10290560 A JPH10290560 A JP H10290560A
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筒井  幸雄
Kensho Iwabuchi
憲昭 岩渕
Toru Shikayama
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動磁石形リニアモータに働く磁気吸引力
が支持部材や、構造に与える影響を軽減する構造を提供
する。 【解決手段】磁性体の可動子ヨーク12の片面に永久磁
石11を複数個配置して摺動可能に支持された可動子1
と、磁性体の固定子ヨーク23の片面に前記可動子に対
向してコイル21を複数個配置した電機子とを備えたリ
ニアモータにおいて、前記可動子ヨーク12とエアギャ
ップを介して磁性体の天蓋24を設けるとともに、前記
永久磁石11の磁束の一部を積極的に前記天蓋に通し
て、磁気吸引力の大半をキャンセルする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定子に巻回した
コイルを励磁することにより、永久磁石を有する可動子
がガイドに沿って直線往復運動する可動磁石形リニアモ
ータに関し、特に可動子運動速度の向上やガイドの長寿
命化、小形化を図ることが容易な可動磁石形リニアモー
タに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の可動磁石形リニアモータは例えば
図5に示すような構成のものが用いられている。図5の
うち、(a)は一部を切り欠いた平面図、(b)は側断
面図、(c)は正面図であり、可動子3は、磁性体の可
動子ヨーク32に、その移動方向に4個の永久磁石31
a〜31dを等間隔に固着したものと、この周囲に設け
た支持部材33とで構成している。この支持部材33は
磁性体であっても非磁性体であってもよい。固定子4
は、可動子3の移動方向に4個の空心のコイル41a〜
41dを電気角300゜相当の間隔で磁性体の固定子ヨ
ーク43に配置したものと、コイル41a〜41dの反
対側から可動子3を覆う天蓋44とで構成されている。
この天蓋44は磁性体であっても非磁性体であってもよ
い。各コイル41a〜41dは一端を共通に、他端を相
端子に各々接続され、可動子3との相対位置に対応する
電流を各相に流すことによって可動子3を駆動する。ま
た、可動子3は固定子ヨーク43上のリニアガイド42
に取り付けられており、直線的に移動自由に支持されて
いる。この例において、コイル41a〜41dを省略し
て描いた無通電状態の磁気回路は、図6に示すように可
動子ヨーク32と永久磁石31a〜31d、固定子ヨー
ク43、コイル41a〜41dを配置する永久磁石31
a〜31dと固定子ヨーク43の間のエアギャップで構
成され、永久磁石31a〜31dにより発生する磁束6
は図6のように流れる。従って、磁気飽和に伴なう磁束
6の減少によりモータ推力の低下を来たさないよう、モ
ータの可動子ヨーク32と固定子ヨーク43の厚さを十
分に取っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図6のよう
な従来技術では、永久磁石31a〜31dと固定子ヨー
ク43との間に働く磁気的吸引力が強大であるため、こ
の力を直接支持するリニアガイド42に大きな負担を掛
けることになり、リニアガイド42の寿命を縮めてしま
う。また、この吸引力によって可動子3がたわむことを
防止するために、磁気飽和のみならず、機械的強度の面
からも可動子ヨーク32の厚みを十分に取る必要があ
り、そのために可動子重量が増加し、可動子3の運動性
能が低下してしまうという問題があった。本発明は、こ
れらの問題に鑑みてなされたものであり、可動子運動速
度の向上やガイドの長寿命化、小形化を図ることが容易
な可動磁石形リニアモータの供給を目的とするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、磁性体の可動子ヨークの片面に永久磁石
を複数個配置して摺動可能に支持された可動子と、磁性
体の固定子ヨークの片面に前記可動子に対向してコイル
を複数個配置した電機子とを備えた可動磁石形リニアモ
ータにおいて、前記可動子ヨークとエアギャップを介し
て磁性体の天蓋を設けるとともに、前記永久磁石の磁束
の一部を前記天蓋に通すことを特徴としたのである。ま
た、前記コイルの中心に磁性体の磁極片を設け、該磁極
片が前記固定子ヨークと一体或いは別体とすることを特
徴とし、あるいは、非磁性体の保持枠の内部に前記永久
磁石を挿着し、表面に前記可動子ヨークを固着して前記
保持枠ごと摺動可能に支持することを特徴としたのであ
る。上記手段によれば、可動子ヨークの磁気飽和により
漏れ出た永久磁石の磁束が天蓋に流れ、両者間に磁気的
吸引力が発生する。固定子から見ると、この可動子ヨー
クからの漏れ磁束による吸引力と、可動子と固定子ヨー
ク間の磁気的吸引力とが逆向きとなり、可動子を固定子
ヨーク側から支持するリニアガイドに掛かる吸引力が減
少するので、ガイドの長寿命化や小形化が可能となる。
また、可動子の機械的剛性を軽減できるため、可動子の
軽量化を図ることが可能となり、可動子の運動速度の向
上が容易となる。なお、この作用は、リニアガイドを天
蓋側に配置した場合にも同様に働く。
【0005】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は本発明の実施例の三面図であり、(a)は一
部を切り欠いた平面図、(b)は側断面図、(c)は正
面図である。図において、可動子1は磁性体の可動子ヨ
ーク12に4個の永久磁石11a〜11dを移動方向に
等間隔に配置したものと、この周囲に設けた支持部材1
3とで構成している。この支持部材13は磁性体であっ
ても非磁性体であっても良い。可動子ヨーク12は、永
久磁石11a〜11dの磁界により磁気的に飽和するよ
うな厚さを有している。固定子2は、可動子1の移動方
向に4個の空心のコイル21a〜21dを電気角300
゜相当の間隔で磁性体の固定子ヨーク23に配置したも
のと、コイル21a〜21dの反対側から可動子1を覆
う、磁性体の天蓋24とで構成される。各コイル21a
〜21dは一端を共通に、他端を相端子に各々接続され
ており、可動子1との相対位置に対応する電流を各相に
流すことによって可動子1を駆動する。また,可動子1
は固定子ヨーク23上のリニアガイド22に取り付けて
おり、直線的に移動可能に支持されている。この例にお
いて、コイル21a〜21dを省略して描いた無通電状
態の磁気回路は、図2に示すように、天蓋24と可動子
ヨーク12、永久磁石11a〜11d、固定子ヨーク2
3、天蓋24と可動子ヨーク12間のエアギャップ、コ
イル21a〜21dを配置した永久磁石11a〜11d
と固定子ヨーク23間のエアギャップとで構成され、永
久磁石11a〜11dにより発生する磁束5は図2のよ
うに流れる。この時、可動子1と可動子ヨーク23との
間に磁気的吸引力が働くとともに、可動子1と天蓋24
との間にも磁気的吸引力が働く。これらの力は、固定子
2から見ると各々逆向きとなり、可動子1を固定子ヨー
ク側23から支持するリニアガイド22に掛かる吸引力
が軽減される。従って、ガイド22の長寿命化や小形化
を図ることが可能となる。また、先の吸引力による可動
子1のたわみも軽減されるため、それに応じて可動子1
の機械的剛性を落として可動子1を軽量化することがで
き、可動子の運動性能の向上、特に往復時間や加減速時
間の短縮が容易となる。図3は、本発明の第2実施例の
固定子の斜視図であり、一つのコイル部分を抜き出した
ものである。同図に示すように、本発明のリニアモータ
の固定子2は、コイル21の中心に磁性体の磁極片25
を設けて有心コイルとしてもよい。この場合、磁極片2
5は固定子ヨーク23と別々に製作・加工し、後で組み
合わせてもよいし、一体に製作してもよい。リニアガイ
ド22に掛かる吸引力の点で制限を受けるような従来の
リニアモータの場合、磁極片25の採用は吸引力増大を
招くため敬遠されていたが、本発明ではリニアガイド2
2に掛かる吸引力が軽減されるため、このような構成と
しても問題となることはない。図4は、本発明の第3実
施例の可動子の斜視図であり、一部を切り欠いたものを
示している。この実施例では、略板状非磁性体に等間隔
で抜き穴を設けた保持枠14内に永久磁石11a〜11
dを組み込み、その片面に磁性体の可動子ヨーク12を
配置して可動子1を構成している。このようにすると、
永久磁石11a〜11dの位置決めが容易となるばかり
でなく,可動子ヨーク12に加えて保持枠14が可動子
1の強度メンバとなり可動子ヨーク12を極力薄くする
ことができるため、保持枠14をアルミ等の軽量材製と
することで可動子1の更なる軽量化を図ることができ
る。また、図4では省略しているが、図1に記載してい
るように、保持枠14を支持部材13と一体とすること
で、部品点数の削減や組み立て作業の簡素化を同時に図
ることができる。なお、上記実施例は、長方形状を有す
る4つの永久磁石と4つの集中巻コイルを組み合わせ、
可動子を支持するリニアガイドを固定子ヨークに配置し
た場合について述べたものであるが、何れについても本
発明をこれらの形状、構成に限定するものではない。即
ち、永久磁石やコイルの数量に拘ることなく、略菱形状
を有する永久磁石を用いたり、重ね巻コイルを用いた
り、またガイドを固定子の天蓋側に配置してもよい。本
発明の趣旨に沿って、任意に構成することができる。
【0006】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、可
動子ヨークの厚みを薄くして積極的に磁気飽和させ、可
動子ヨークから漏れ出た永久磁石の磁束を天蓋に流すた
め、ここで発生する磁気的吸引力が、可動子と固定子ヨ
ーク間の磁気的吸引力と逆向きとなって一部相殺され、
可動子を固定子ヨーク側から支持するリニアガイドに掛
かる吸引力が減少し、ガイドの長寿命化や小形化を図る
ことが可能となる。同じく、可動子の機械的剛性を軽減
できるため、可動子の軽量化を図ることが可能となり、
可動子運動速度の向上が容易となる。また、固定子を磁
極片付きとして推力増大を図る場合も、吸引力の相殺に
よりリニアガイドの負担が軽減されるため、ガイドの大
幅な強度アップの必要が無くなる。更に、非磁性の保持
枠に永久磁石を組み込むので、永久磁石の位置決めが容
易となるばかりでなく、可動子ヨークに加えて保持枠が
可動子の強度メンバとなり可動子ヨークを極力薄くする
ことができ、保持枠をアルミ等の軽量材製とすることで
可動子の更なる軽量化を図ることができる。また、保持
枠を支持部材と一体とするので、部品点数の削減や組み
立て作業の簡素化を同時に図ることができる、といった
効果がある。
【0007】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の三面図
【図2】 本発明の説明図
【図3】 他の実施例の固定子の斜視図
【図4】 他の実施例の可動子の斜視図
【図5】 従来例の三面図
【図6】 従来例の説明図
【符号の説明】
1、3 可動子 11、31 永久磁石 12、32 可動子ヨーク 13、33 支持部材 14 保持枠 2、4 固定子 21、41 コイル 22、42 リニアガイド 23、43 固定子ヨーク 24、44 天蓋 25 磁極片 5、6 磁束

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁性体の可動子ヨークの片面に永久磁石を
    複数個配置して摺動可能に支持された可動子と、磁性体
    の固定子ヨークの片面に前記可動子に対向してコイルを
    複数個配置した電機子とを備えた可動磁石形リニアモー
    タにおいて、前記可動子ヨークとエアギャップを介して
    磁性体の天蓋を設けるとともに、前記永久磁石の磁束の
    一部を前記天蓋に通すことを特徴とする可動磁石形リニ
    アモータ。
  2. 【請求項2】前記コイルの中心に磁性体の磁極片を設
    け、該磁極片が前記固定子ヨークと一体或いは別体とす
    ることを特徴とする請求項1記載の可動磁石形リニアモ
    ータ。
  3. 【請求項3】非磁性体の保持枠の内部に前記永久磁石を
    挿着し、表面に前記可動子ヨークを固着し、前記保持枠
    ごと摺動可能に支持することを特徴とする請求項1記載
    の可動磁石形リニアモータ。
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