JPS5863074A - 直流型半導体リニアモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＮ極、Ｓ極の磁極を交互等間隔に２極以上を長
手方向に有する界磁マグネットと、該界磁マグネットと
相対向する位置に発生トルクに寄与する導体部の開角が
上記界磁マグネットの磁極の２ｎ−１倍（ｎは１以上の
正の整数）の２以上を１組とした電機子コイル群を２組
重畳した電機子コイル群とを有し、上記界磁マグネット
又は２組からなる電機子コイル群のいずれか一方を移動
子とし、他方を固定子とした直流型半導体リニアモータ
に関する。

一般に物を動かすだめの駆動力源としては、回転運動を
行なう回転モータや発電機が頻繁に使用されている。特
に回転モータはその需要度は激しい。しかし、この回転
運動を行なう回転モータによっである物体を直線往復運
動させるには、回転モータを用いるよりも、リニアモー
タ方式のものを用いる方がはるかに効率が良いものであ
る、即ち、回転モータを用いて行々う場合には、回転運
動エネルギーを直線運動エネルギーに変換するだめの複
雑な機構を構成する歯車群やロールベルト群を必要とす
るからである。この°゛ように、回転運動エネルギーを
直線運動エネルギーに変換する必要があるため、瞬時に
物を直線運動させる能力に乏しいほか、構造が複雑とな
り高価となるばかりか、回転運動エネルギーを直線運動
エネルギーに変換するだめの変換機のスペースを必要と
し、大型な複雑々装置となりやすい。このために、物を
直線運動するに、種々の新たな効率良好々回転モータが
開発、製造されているが、物を直線運動させるには、回
転モータよりも、直ちに直線運動を行なうリニアモータ
の方がはるかに有効であり、夢の超特急列車といわれて
いるリニアモーターカーもこれに沿う方針で開発された
ものであることは周知である。このリニアモーターカー
はど大げさでなく、もつと小型のものも、リニアモータ
機構で動かせるようになれば、もっと便利になるであろ
うと叫ばれて久しい。そして、リニアモータを用いた装
置としては、レコードプレーヤのダイレクトターンテー
ブルやトーンアーム駆動装置、ドア開閉装置、カメラシ
ャッター開閉装置、テレビや監視等のカメラレンズ駆動
機構等種々のものが最近出現してきたが、いまだに、こ
の分野は満足されておらず、更に今後改良する余地が多
いものである。

本発明は上記背景を基になされた直流型半導体リニアモ
ータで、エアーギャップを増加させることがないように
位置検知素子を配設することができ、非常に強い推進力
を得ることができ、安価に：、：１ 量産実用化するに適した高効率の直流型半導体リニアモ
ータである。

以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

まず、第１図乃至第５図を参照して本発明の第１実施例
を説明する。第１図は側面方向から見た場合の縦断面図
で、第２図は正面方向から見た場合の縦断面図で、主に
第１実施例は第１図及び第２図を参照して説明する。磁
性体でできた断面口字状ヨーク１の上下両内面には、Ｎ
極、Ｓ極の磁極を交互等間隔にＳ極以上長手方向に有す
る、例えば、第４図に示すような界磁マグネット、２−
１゜２−２が固設されている。界磁マグネット２−１と
２−２とは、互いに同極が面対向するようにヨーク１の
内面に固設されている。界磁マグネット２−１と２−２
間の略々中心部には、界磁マグネツ）２−１゜２−２と
面対向したフラットな磁性体ヨーク４が、固定側３に固
設されている。磁性体ヨーク４には、その長手方向に沿
って、ヨーク１が直線（的）往復運動できるようにする
だめのスリット孔５が形成されている。ヨーク４の両端
部の上下両面には、ヨーク１に固設された軸７−１．７
−２によって回動自在に軸支されたガイドローラ６−１
．６−２が摺接されて、界磁マグネ・’／　）　２−１
　、２−２の固設されたヨーク１がその長手方向に沿っ
て直線（的）往復運動が可能なようになっている。従っ
て、この第１実施例である直流型半導体リニアモータの
場合、可動マグネット型のりニアモータを示しているこ
とが明らかとなる。ヨーク４の上下両面には、その長手
方向に沿って当該ヨーク４と対面する大きさく尚、小さ
なものの組み合わせであっても良い。）のプリント基板
８−１．８−２が固設されている。尚、プリント基板８
−１．８−２には、図示しないプリント導体配線部が形
成され、該配線部に端子が半田付けされた駆動回路や速
度制御回路等の電気回路を構成する適宜な電気（子）部
品を装備できるようにしている。このようにすることの
メリットは、以下の説明で更に明白となるであろう。上
記界磁マグネット２−１．２−２と相対向するプリント
基板８−１．８−２の面位置に発生トルクに寄与する導
体部、例えば電機子コイル９−２．９’−２をとると（
第１図参照）、２つの発生トルクに寄与する２つの導体
部９−２ａと９−２ｂ　、　９’−２ａと９／−２ｂの
開角が上記界磁マグネット２−１．２−２の磁極の（２
ｎ−１）倍（ｎは１以上の正の整数）（尚、第１図では
ｎ　＝　１としている。）の２以上（尚、第１図では多
数個としているっ）の２組の電機子コイル９，９１群を
互いに重畳しないように密に平面に長列固設している。

この２組の電機子コイル９，９′群を２つの発生トルク
に寄与する導体部９−ａ（例：　９−２ａ）　、　９−
ｂ（例：９−２ｂ）　、　９’−ａ　（例：　９’−（
ａ）　、　９’−１）　（例：９’−２ｂ）との全てが
完全に互いに相対向してしまわないように、一方の組の
電機子コイル９群を他方の組の電機子コイル９′群に対
して位置をずらせて、例えば、９０度の磁気角分だけ位
相をずらせて、２組の電機子コイル９，９１群をプリン
ト基板８−１．８−２及びヨーク４を介して上記プリン
ト基板８−１．８−２上に間接的に重畳させている。電
機子コイル９．９／とじては、第３図に示すように、導
線を多数ターン、発生トルクに寄与する導体部９−　ａ
と９−ｂ、９’−ａと９’−ｂとの開角が、界磁マグネ
ツ）２−１．２−２の磁極幅と略同−開角幅を形成する
ことができるようにした四角形（第３図では、矩形）枠
状のものに形成したものを用いている。一方の組の電機
子コイル９（例：９−２）の発生トルクに寄与する導体
部９−ａ（又は９ｂ）ｔ（例：９−２ｂ）上（界磁マグ
ネット２−１に対向する面上）に配設すべきホール素子
。

ホールＩＣ，その他の磁気感知センサーを含む上記セン
サーと同機能を有する位置検知素子１０（例：１Ｏ−２
）を、他方の組の電機子コイル９′（例：９’−２）の
２つの発生トルクに寄与する導体部９／−ａと９／−ｂ
との間、例えば発生トルクに寄与する導体部９Ｌ２ａと
９７−２ｂ間位置に対応するプリント基板８−２上に配
設し、他方の電機子コイル９’（例：９’−２）の発生
トルクに寄与する導体部９’−ａ（又は９’　−ｂ　）
、例えば９’−２ｂ上（界磁マグネット２−２に対向す
る面上）に配設すべき位置検知素子１０／（例：１０’
−３）を、一方の組の電機子コイル９（例：９−３　）
の２つの発生トルクに寄与する導体部９−ａと９−ｂ間
、例えば発生トルクに寄与する導体部９−３ａと９−３
ｂ間位置に対応するプリント基板Ｓ−１＊配設している
。このようにすることで、結果的に素子１０　、１０’
を電機子コイル９，９１の発生トルクに寄与する導体部
９−ａ（又は９−ｂ　）　、　９’−ａ　（又は９／−
ｂ）上に配設してやると、本来素子１０．１０’によっ
て、その厚み分だけ界磁マグネツ）２−１．２−２と電
機子コイル９，９′との間のエアギャップが増長して強
い推進力が得られないという欠点を解決できる。また電
機子コイル９゜９１を重畳させているので、強い推進力
が得られ、更に又、電機子コイル９と９／は位相をずら
せているので、トルクリップルの少ない滑らかな推進力
を得ることができる。１１，１１ｔｉ駆動回路や速度制
御回路等（後記する半導体整流装置）の電気回路部を示
し、電機子コイル９，９／の枠内空胴部１２内に電気回
路部１１　、１１’を収納配設するようにすると本発明
の実用化に好都合であることを示す。尚、電機子コイル
９，９′が第３図に示すような四角形枠状のものでない
ときには、２つの発生トルクに寄与する導体部９−ａ（
９’−ａ）と９−ｂ（９’−ｂ）間に素子１０（１０り
を含む電気回路部１１　（１１’　）を収納配設するよ
うになることは言うまでもない。第５図は電機子コイル
９　、９’　、界磁マグネツ）２−１．２−２及び素子
１０　、１０’との展開図を示す。この第５図で明らか
なように、それぞれの電機子コイル１０．１０’は、い
まその両端子を公知の半導体整流装置１３　、１３’に
接続されており、それぞれの素子１０　、１０’の丸出
力端子１４　ａ　、　１４　ｂ　、　１４’ａ　、　１
４’ｂは半導体整流装置１３　、１３’に接続されてい
る。半導体整流装置１３　、１３’はプラス電源端子１
５−１．マイナス電源端子１５−２が引き出されている
。即ち、端子１５−１．１５−２はプリント基板８−１
．８−２の端部導体部に接続される。このようにするた
めには、半導体整流装置１３　、１３’や素子１０゜１
０’の結線統一部をプリント基板８−１．８−２の端部
に集結させるようにすれば良い。第６図は本発明の第２
実施例を示すもので、電機子コイル９，９′は発生トル
クに寄与する２つの導体部９−ａと９−ｂ。

９′−ａと９１−すの開角を界磁マグネット２−１．２
−２の磁極の３倍にした場合のものを用いた場合の電機
子コイル９，９１と界磁マグネツ）２−１．２−２との
展開図を示す。上記２つの実施例では、素子１０゜１０
’が界磁マグネツ）２−１．２−２のＮ極又はＳ極を検
出すると、素子１０．１０’の端子１４　ａ　、　１４
’　ａ又は１４ｂ。

１４’ｂから出力電圧信号が発生して、電機子コイル９
．９１に、フレミングの左手の法則に従って界磁マグネ
ット２−１．２−２を含む移動子を所定の方向に駆動す
るのに適した方向の電流を流すことに々る。従って電機
モコイル９．９′からは、矢印Ｆ方向（第５図）のトル
クが発生し、その方向に界磁マグネツ）２−１．２−２
を含んで構成する移動子が移動することになる。第７図
及び第８図を参照して、本発明の第３実施例を説明する
。この第３実施例ではムービング電機子コイル型リニア
モータとなっている。即ち、第２図で示した、ヨーク１
を固定子とし、第２図と同様に界磁マグネット２−１．
２−２を固着して該界磁マグネット２−１．２−２を固
定子としている。第２図で示したと同様に上下両面に電
機子コイル９，９′群を第１実施例で説明したように配
設したプリント基板８−１．８−２を有するヨーク４を
移動子としている。ヨーク４の両側端部に四フッ化エチ
レン（商品名：テフロン）で形成された摺動子１６が設
けられて、ヨーク１の内面に設けられたガイドレニル溝
１７に摺動ガイドされてヨーク４．電機子コイル９，９
′を有する移動子が直線（的）往復走行するようになっ
ている。

第８図は可動電機子コイル型リニアモータとした場合の
一例を示す、電機子コイル９，９′と界磁マグネツ）２
−１．２−２との展開図を示すものである。

しかし、コイル９，９′を移動子とした場合には、電源
コードが必要になるという等欠点を有する。

第９図及び第１０図は本発明の第３実施例を示すもので
、ヨークｌを円筒状に形成し、その外周に界磁マグネッ
ト２−１を固設し、該界磁マグネット２−１と相対向し
て電機子コイル９，９／群を設け（尚、プリント基板８
−１．８−２及びヨーク４は第９図においては省略して
いる）、該電機子コイル９１の外周に相対向して界磁マ
グネツ）２−２’ｆ設けているっ界磁マグネット２−２
の外周には円筒状のヨーク１８が設けられている（第１
０図参照）。尚、第１０図から明らかなように電機子コ
イル９と９／との間には、プリント基板８−１．８−２
を両面に有するヨーク４が介設されている。素子１０　
、１０’の配設に関しては、１ 上記同様である。尚、プリント基板８−１．８−２及び
界磁マグネツ）２−１．２−２は必ずしも円筒状のもの
とする必要はなく、第１０図に示す電機子コイル９．９
Ｆと同様な半円状のものを用いても良い。

この第１０図では、電機子コイル９，９′をプラスチッ
クモールドして当該プラスチック部１９　、２０にガイ
ドレール溝２１　、２２を形成し、該溝２１　、２２と
対向する界磁マグネット２−１．２−２位置にガイドレ
ール溝２３　、２４を形成し、溝２１と２３　、２２と
２４間にガイドローラ２５　、２６群を介設している。

又、ヨーク１の中心透孔部には、本発明がテレビカメラ
等のレンズ、駆動機構にも用い適することができるよう
に、レンズ２７を装着した場合を示す。尚、この第３実
施例にあっては、界磁マグネット２−１．２−２と電機
子コイル９，９′とのいずれを駆動するかを示していな
いが、いずれを駆動走行させてもよいし、この場合、固
定子を構成する端部は、当然に一端子（又は両端部）を
固定する必要がある。尚、上記実施例においては、電機
子コイル９，９１を密に平面上に並べた場合を示したが
、必ずしも、このようにする必要はなく、適宜な間隔で
配設しても良い。

本発明は上記構成から明らか々ように、電機子コイル９
，９′群が重畳しているので、非常に強い推進力が得ら
れる。しかも、電機子コイル９群と９′群とが位相をず
らせて配設しているために、トルクリップルが少なく、
滑らかに移動子を直線（的）走行できる。また電機子コ
イル９，９１に適宜な方向に電流を流すために通電駆動
すべき検出用の位置検出素子１０　、１０’は電機子コ
イル９，９′の発生トルクに寄与する導体部９−ａ、９
’−ａ、又は９−ｂ、９’−ｂ上に配設する必要がある
が、このように配設しても、素子１０．１０’によって
、電機子コイル９，９／と界磁マグネット２−１．２−
２間のエアーギャップを増長させることがないので、強
い推進力を得ることができ、またこのように電機子コイ
ル９，９１の発生トルクに寄与する導体部９−ａ、９’
−ａ（又は９−ｂ　、　９’＝ｂ　）上に、間接的に配
設できるので、電機子コイル９，９１への通電に非常に
便利で、更に又、素子１０　、１０’を配設すべき位置
の設計確認が非常に容易になし得るという利点があり、
従来にない実用化に便利な直流型半導体リニアモータが
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例としてのものを側面方向か
ら見た場合の縦断面図、第２図は本発明の第一実施例と
してのものを正面方向から見た場合の縦断面図、第３図
は一例としての電機子コイルの斜視図、第４図は一例と
しての界磁マグネットの斜視図、第５図は本発明第一実
施例における界磁マグネットと電機子コイルとの展開図
、第６図は電機子コイルの２つの発生トルクに寄与する
導体部の開角を界磁マグネットの磁極の３倍とした場合
の電機子コイルと界磁マグネットとの展開図、第７図は
電機子コイル群を移動子とした場合正面方向から見た場
合の縦断面図、第８図は第７図の場合の界磁マグネット
と電機子コイルとの展開図、第９図は本発明を簡単なも
のに利用した場合の一部概略を示す簡略斜視図、第１０
図は第９図の場合の一例としての正面方向から見た場合
の縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎ極、Ｓ極の磁極を交互等間隔にＳ極以上長手方向に有
   する界磁マグネットを有し、該界磁マグネットと相対向
   する位置に発生トルクに寄与する導体部の開角が上記界
   磁マグネットの磁極の２０−１倍（ｎは１以−Ｆの正の
   整数）の２以上の電機子コイル群を有し、該電機子コイ
   ル群と界磁マグネットとのいずれか一方を相対的移動す
   る移動子とし、他方を固定子とし、上記電機子コイル群
   は界磁マグネットの長手方向に沿って互いに重畳しない
   ように配列した２組の電機子コイル群を２つの発生トル
   クに寄与する導体部とが完全に相対向してしまわないよ
   うに一方の組の電機子コイル群を他方の組の電機子コイ
   ル群に対して位置をずらせて２組の電機子コイル群を重
   畳させ、一方の組の電機子コイルの発生トルクに寄与す
   る導体部上に配設すべき位置検知素子を当該位置と相対
   応する他方の組の電機子コイルの２つの発生トルクに寄
   与する導体部間位置に配設し、他方の組の電機子コイル
   に寄与する発生トルクに寄与する導体部上に配設すべき
   位置検知素子を当該位置と相対応する幻方の組の電機子
   コイルの２つの発生トルクに寄与する導体部間位置に配
   設したことを特徴とする直流型半導体リニアモータ。