JPS61167368A - リニア直流モ−タ - Google Patents

リニア直流モ−タ

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Publication number
JPS61167368A
JPS61167368A JP647685A JP647685A JPS61167368A JP S61167368 A JPS61167368 A JP S61167368A JP 647685 A JP647685 A JP 647685A JP 647685 A JP647685 A JP 647685A JP S61167368 A JPS61167368 A JP S61167368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
cores
magnetic flux
pair
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP647685A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsuji Karita
充二 苅田
Daiki Ebihara
大樹 海老原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Co Ltd filed Critical Shinko Electric Co Ltd
Priority to JP647685A priority Critical patent/JPS61167368A/ja
Publication of JPS61167368A publication Critical patent/JPS61167368A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/035DC motors; Unipolar motors
    • H02K41/0352Unipolar motors
    • H02K41/0354Lorentz force motors, e.g. voice coil motors
    • H02K41/0356Lorentz force motors, e.g. voice coil motors moving along a straight path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

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】 [産業上の利用分野−1 本発明は、外部から供給される直流電流を直接直線運動
に変填するリニア直流モータに係り、特に推力発生に寄
与する有効磁束密度のストローク方向の分布が均一化さ
れて変位制御を容易に行うことができると共に簡単な構
成で長いストロークが得られるリニア直流モータに関す
る。
「従来の技術」 周知のように、リニア直流モータ(以下、LDMと略称
する)の基本構成は第10゛図(イ)、(ロ)に示す通
りである。これらの図において、2はコ字状の継鉄(ヨ
ーク)、4はヨーク2の両端部に連結された鉄心(コア
)、6はヨーク2に取り付けられた永久磁石、8はコア
4と空隙(エアギャップ)Gを隔てて自由に移動できる
ように支持機構(図示略)によって支持されたムービン
グコイルである。
そして、第10図(ロ)に示すようにムービングコイル
8に電流■を供給するとフレミングの左手法則によって
ムービングコイル8に推力F +、F t、F3、F4
が発生する。この場合、紙面表側から裏側へ向かう方向
の推力(正推力)F、と、これと反対方向の推力(負推
力)F *、 F −、F−とが発生するが、永久磁石
6のN極面からムービングコイル8に作用する磁束密K
Bは距離に対して指数関数的に減、少してゆき、磁束密
度B t、B s、R4の値は磁束密度B、に比べてか
なり小さいので、負推力Ft、Fs+F4もかなり小さ
く、この結果、ムービングコイル8は主に正推力F、に
よって直線運動をすることになる。
「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述したような永久磁石6をその極性が一定
となるように配した構造のLDMは単極形LDMと呼ば
れ、また、この単極形LDMはム・−ピングコイル8に
磁界が均一に作用しないことから磁界不均一形とも呼ば
れる。すなわち、第11図(イ)に示すようにムービン
グコイル8のストローク方向の変位をXとして、ムービ
ングコイル8に作用する有効磁束密度(正推力発生に寄
与する磁束密度、つまり第1O図(ロ)に示す磁束密度
B1からB t 、 B 3 、 B 4を差し引いた
値)を測定すると、第it図(ロ)に示すようになる。
この図に示すように有効磁束密度はムービングコイル8
が永久磁石6の両端縁と傍に位置している時点において
最大となり、ストローク中心部に近づくにつれて減少す
る。これは、ストローク中心部においてはコア4よりも
空気中を磁束帰路とする磁束が多くなり、ムービングコ
イル8に対して負推力を発生させる漏れ磁束が大となる
ことに起因している。従って、従来の単極形■、DMに
おいては、上述I7た有効磁束密度が変位Xに依存する
位置(ストローク方向)の関数B (x)であるため、
ムービングコイル8の変位制御における制御系が非線形
となり、制御やシュミレーションが複雑になってしまう
という問題があり、このような構成のままでは艮ストロ
ーク化を図ることが困難であった。
上述した問題点を解決して長ストローク化を図るために
、従来、第13図(イ)、(ロ)に示すような多極形L
DMが提案されている。これらの図において、2a、2
bはサイドヨーク、2Cはヨーク、4aはセンターコア
、8 a、 8 bはセンターコア4aに空隙Gを隔て
て移動自在に設けられた一対のムービングコイル、6.
6・・・はサイドヨーク2 a、 2 bに各々取り付
けられた複数個の永久磁石である。これらの永久磁石6
.6・・・は対向するものに対しては同極に、また隣接
するものに対しては異極となるように配置されている。
このような構成によれば、磁界分布の均一化が図られ、
長ストローク化が図られる。しかしながら、ムービング
コイル8a、8bの位置を検出するセンサやこのセンサ
の検出信号に基づいてムービングコイル8a、8bの励
磁方向を切り換えて駆動する駆動回路を設ける必要があ
り、構成が複雑となる欠点があった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、推力発
生に寄与する有効磁束密度のストローク方向の分布が均
一化されて変位制御を容易に行うことができると共に簡
単な構成で長いストロークが得られるリニア直流モータ
を提供することを目的としている。
[間譚点を解決するための手段」 本発明は、平行に配置され、かつ相互に磁気的に連結さ
れた一対のコアと、前記一対のコアの内の一方のコアが
N極となり、他方のコアがS極と?r  ス 1・ ろ
 2− 益λμ−々、を小 17 小 −力 v 1士
 ?V ラテlこ f伊 :十られた永久磁石と、前記
一対のコアの一方又は双方に、これらの外周丸と所定の
空隙を隔てて移動自在に設けられた1又は2個の可動コ
イルと、前記一方のコアに設けられた可動コイルを鎖交
した磁束を、前記他方のコアへ導くための磁束経路を形
成する磁路形成部材とを具備することを特徴としている
「作用」 永久磁石によって発生した磁束はN極側のコア。
空隙、一方の可動コイル、磁路形成部材を順次通ってS
極側のコアに導かれるため、前記可動コイルには常に同
一方向の磁束が鎖交し、またストローク中央部に近づく
につれて漏れ磁声が増加してしまうこともなく、これに
より可動コイルに作用して推力発生に寄与する有効磁束
密度の分布が均一化される。
「実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図(イ)、(ロ)、(ハ)及び第2図は本発明の第
一実施例の構成を示す図である。これらの図において、
12a、 12bはヨ一つてあり、平行に配された一対
のコア14a、 14bの各両端部間を相互に磁気的及
び物理的に連結している。16a、 +6’bはコア1
4a。
+4bの各下面に各々取り付けられた永久磁石であり、
永久磁石16aのS極面がコア14aの下面に接し、永
久磁石+6bのN極面がコア14bの下面に接するよう
に各々取り付けられている。これにより、全体としてコ
ア14ah<N極となり、コア14bがS極となってい
る。、18a、 18bは非磁性材の連結板20によっ
て相互に連結された一対のムービングコイルであり、こ
れらムービングコイル18a及び18bは、それぞれコ
ア14a、永久磁石16aの外周面及びコア14b。
永久磁石16bの外周面と空隙Ga及びGbを隔てて自
由に移動できるように支持機構(図示路)によって支持
されている。22は磁性材によって構成されるバックア
イアンであり、一対のムービングコイル18a、 18
bと所定の空隙G1を隔てて配置されている。このバッ
クアイアン22は、ムービングコイル18aを鎖交した
磁束がムービングコイル18bを鎖交するように磁束経
路を形成する磁路形成部材としての役割を担っている。
このような構成において、永久磁石16a、 16bに
よって発生した磁束は、第1図(ハ)に矢印φで示すよ
うに、(コア14a、永久磁石16a)→(空隙Ga)
→(ムービングコイルH1a)→(空隙G、)→(バッ
クアイアン22)−(空隙Gt)→(ムービングコイル
18b)→(空隙Gb)→(コア14b、永久磁石16
b)→(ヨーク12a、12b)−”(コア14a、永
久磁石16a)の経路を通るため、各ムービングコイル
18a、 18bには常に同一方向の磁束が鎖交し、ま
たストローク中央部に近づくにつれて漏れ磁束が増加し
てしまうこともなく、これにより各ムービングコイル1
8a、 18bに作用して推力発生に寄与する有効磁束
密度の分布が均一化される。そして、ムービングコイル
18a、 18bに発生する推力が同〒方向になるよう
に各ムービングコイルtea、 18bにそれぞれ所定
の電流を供給することにより、ムービングコイル18a
、 18bがストローク方向(図に矢印Mで示す方向)
へ移動する。
次に、本発明の第二実施例について第3図(イ)。
(ロ)、(ハ)及び第4図を、参照して説明する。これ
らの図において前述した第一実施例と異なる点はヨーク
12a、 12bの代わりに極性を同一方向に配置した
永久磁石18a、 16bによって、平行に配された一
対のコア14a、 14bの各両端部間を相互に連結し
、これによって、コア14aをN極とし、コア14bを
S極としている。また連結板20の代わりに磁性連結部
材22a、22bによって一対のムービングコイル18
a。
tabを相互に連結し、これにより磁性連結部材22a
22bに、前述した連結板20の機能のほかにバックア
イアン22の機能、すなわちムービングコイル18aを
鎖交した磁束がムービングコイル18bを鎖交するよう
に磁束経路を形成する磁路形成部材としての役割を負わ
せている。
このような構成において、永久磁石16a、 16bに
よって発生した磁束は、第3図(イ)、(ハ)に矢印φ
て示すように、(永久磁石16a、 16b)−” (
=+ア14a)−(空隙Ga)→(ムービングコイル1
8a)−(磁性連Gb)→(コア14b)−(永久磁石
16a、 16b)の経路を通る。ここで、第二実施例
において、前述した第11図と同様に有効磁束密度を測
定した結果を示せば、第12図の通りであり、同図から
明らかなように、従来と比較して有効磁束密度の分布が
均一化されていることがわかる。そして、前述と同様に
ムービングコイル18a、 18bに発生する推力が同
一方向になるように各ムービングコイル18a、 L8
bにそれぞれ所定の電流を供給することにより、ムービ
ングコイル18a、 18bがストローク方向(図に矢
印Mで示す方向)へ移動する。なお、前記磁性連結部材
22a、22bに代えて第5図に示すような磁性連結部
材24によってムービングコイルlea、、 16bを
復ってしまっても構わない。
次に、本発明の第三実施例について第6図を参照して説
明する。この図において、コア14a、 14bは第一
実施例と同様にヨーク12a、 12bによって連結さ
れており、またムービングコイル−18a、 18bは
第二実施例と同様に磁性連結部材22a、 22bによ
つザ浦什壷勧プhプ このような構成において、永久磁石16a、 16bに
よって発生した磁束は、(永久磁石16a、コア14a
)=(空隙Ga)−(ムービングコイル18a)→(磁
性連結部材22a、22b)−”(ムービングコイル1
8b)−(空隙Gb)→(コア14b、永久磁石16b
)の経路を通る。
次に、上述した第三実施例の変形例について第7図及び
第8図を参照して説明すると、これらの図においては、
永久磁石16a、 16bに加えて永久磁石16c、 
ladをコア14a、 14bの各上下面に各々設けて
いる。
尚、上述した第一から第三実施例においては、一対のコ
ア14a、14bに一対の永久磁石16a、16b及び
一対のムービングコイル18a、 18bを各々設けた
場合について説明したが、これに限らず第9図(イ)。
(ロ)、(ハ)、(ニ)に示すように、永久磁石L6a
、161+の片方を省略した構成、及びムービングコイ
ル18a。
18bの片方を省略した構成としてもよく、要は、バッ
クアイアン22又は磁性連結部材22a、 22bを設
けることにより、コア14aに設けられたムービングコ
イル18aを鎖交した磁束がコア14bへ導かれ、これ
により、有効磁束密度のストローク方向の分布の均一化
が図られる構成であれば種々に変形することが可能であ
る。ここで、第9図(ロ)、(ハ)、(ニ)において、
GCはコア14aと磁性連結部材22a、 22bと間
に設けられた空隙である。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、平行に配置され
、かつ相互に磁気的に連結された一対のコアと、前記一
対のコアの内の一方のコアがN極となり、他方のコアが
S極となるように前記一対のコアの一方又は双方に設け
られた永久磁石と、前記一対のコアの一方又は双方に、
これらの外周面と所定の空隙を隔てて移動自在に設けら
れたl又は2個の可動コイルと、前記一方のコアに設け
られた可動コイルを鎖交1.た磁束を、前記他方のコア
へ導くための磁束経路を形成する磁路形成部材とを設け
たので、推力発生に寄与する有効磁束密度のストローク
方向の分布が均一化されて制御系がほぼ線形となり、変
位制御やシュミレーションを容易に行うことができると
共に簡単な構成で長いストロークを得ることができる効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)、(ロ)及び(ハ)は本発明の第一実施例
の構成を示す平面図、正面図及び側面図、第2図は同実
施例の構成を示す斜視図、第3図(イ)。 (ロ)及び(ハ)は本発明の第二実施例の構成を示す平
面図、正面図及び側面図、第4図は同実施例の構成を示
す斜視図、第5図は同実施例の変形例の構成を示す斜視
図、第6図は本発明の第三実施例の構成を示す斜視図、
第7図は同実施例の変形例の構成を示す斜視図、第8図
は第7図のA−A線視断面図、第9図(イ)、(ロ)、
(ハ)、(ニ)は各々本発明の第一から第三実施例の各
変形例の構成を示す斜視1図、第1θ図(イ)は従来の
リニア直流モータの基本構成を示す斜視図、第1θ図(
ロ)は第10図(イ)のA−A線視断面図、第11図(
イ)、(ロ)は第10図(イ)に示した従来のリニア直
流モータにおけるムービングコイル8のストローク方向
の変位xとム係を示す図、第12図は本発明の第二実施
例におけるムービングコイル18a、 18bのストロ
ーク方向の変位Xとムービングコイル18a、 18b
に作用する有効磁束密度との関係を示す図、第13図(
イ)は従来の長ストローク化を図ったリニア直流モータ
の構成を示す部分平面図、第13図(ロ)は第13図(
イ)のA−A線視断面図であろう L2aA2b−・・ヨーク、14a、14b・・・コア
、16a、16b・・・永久磁石、18a、18b・・
・ムービングコイル、20・・・連結板、22・・・バ
ックアイアン、22a、22b・・・磁性連結部材、G
a。 Gb、G1・・空隙。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 平行に配置され、かつ相互に磁気的に連結された一対の
    コアと、前記一対のコアの内の一方のコアがN極となり
    、他方のコアがS極となるように前記一対のコアの一方
    又は双方に設けられた永久磁石と、前記一対のコアの一
    方又は双方に、これらの外周面と所定の空隙を隔てて移
    動自在に設けられた1又は2個の可動コイルと、前記一
    方のコアに設けられた可動コイルを鎖交した磁束を、前
    記他方のコアへ導くための磁束経路を形成する磁路形成
    部材とを具備することを特徴とするリニア直流モータ。
JP647685A 1985-01-17 1985-01-17 リニア直流モ−タ Pending JPS61167368A (ja)

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JP647685A JPS61167368A (ja) 1985-01-17 1985-01-17 リニア直流モ−タ

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6344678U (ja) * 1986-09-04 1988-03-25
WO1992004721A1 (de) * 1990-08-31 1992-03-19 Bruno Gruber Elektromagnetische stellvorrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56101371A (en) * 1980-01-16 1981-08-13 Tamagawa Seiki Kk Magnet movable type dc linear motor

Patent Citations (1)

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