JPS61258680A - 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】 産業上の利用分野 本発明は回転子および固定子を有するリニアモータに関
する。

従来技術 制御および調整装置のばあいには、単位時間にある所定
の直線距離を進む操作器が必要とされる。公知の操作器
はたいてい空気式または電磁式の駆動部材を使用する。

電気式駆動部材のばあいには−進む路程が比較的短いも
の、つまりつり上げ磁石の類を除いて−モータの回転運
動は一般には歯車またはロープ車を介して直線運動に変
換される。操作力が中および大のばあいにはこの種の操
作器は非常に大きくかつとりわけ非常に重くなる。

発明が解決すべき問題点 この種の電磁式駆動部材のばあいに欠点となるのは所要
電流が大きいこととそれに伴う機器過熱である。この種
の電磁式駆動部材を半導体開閉部材によって制御すると
、これらの半導体Ｆ！Ｉｌ叩理廿１／ｒも糾入才畠↓雷
力ＩＦ　Ｆつイくムｆ闇碩が起こる。

高い機器温度上昇はとくにすでに高い周囲温度が生じて
いる、たとえば、自動車のエンジンルーム等の場合に妨
げとなる９本発明の課題は、前述の欠点を有しないリニ
アモータを提供することである。

問題点解決のための手段 この課題は本発明にしたがって、回転子が２つの回転子
部材を有し、それらが個々にそれぞれ１つの供給される
信号に依存して固定子内にフランジ可能でアリ、かつ少
なくとも１つの圧電部材によって連結されており、この
圧電部材によって供給される制御信号に依存して回転子
部材の相互の間隔を変えることが可能であることによっ
て解決される。

本発明によるリニアモータは、休止状態での所要電力を
少なく、重量が小さいという利点を有する。もう１つの
利点とみなされるのが直線運動が直接に作シ出される、
つまシ摩耗を受ける伝動部材が必要ないということであ
る。その上、リニアモータの速度および位置決めが簡易
な仕方で電子式に制御できる。

冒頭に記述した操作器の多くは自走フリーランニング特
性を必要とする。自走特性とはここでは直線的に作用す
る駆動部材が轡械的に被駆動側から可動であることと解
する。それはたとえばウオーム駆動を有するモータのば
あいにはウオームの周知の自動制動のため不可能である
。

本発明によるリニアモータはきわめて簡易な仕方で自走
特性の利点を提供する。対応する回路によってこのリニ
アモータは選択的に自由に運動できるようにするか、あ
るいはその時々の位置にロックできるようにすることが
可能である。

特許請求の範囲第２項から第１４項までに記載した措置
によって、請求範囲第１項記載のリニアモータの有利な
変形実施態様および改善が可能である。とくに有利なの
は回転子を板状に設計することであり、それによって本
リニアモータの構造がコンパクトになる。

実施列 本発明の実施列が複数の図に基づいて図面に描いてあシ
、以下の記述において詳しく説明されているう 第１図に示すリニアモータの回転子１は矢印によって表
わす方向に固定子２の中を可動に配設されている。固定
子２は２つの板体３，３１およびモータを側方を限定す
る側壁４，５からなる。

回転子１は２つのクランプ部材６，７およびそれらの間
に配設されたアクチュエータ部材８からなる。クランプ
部材６，７はそれぞれ枠形の支持部材９によって形成さ
れ、その中に圧電部材１０．１１がはめ込まれている。

圧電部材ｔｏ、ｔｔの図示されてない電極に電圧を印加
することによって運動方向に対して横断方向にその縦方
向膨張が増大し、その結果圧力縁１２が前方に移動する
。それによってクランプ部材６．７は固定子２の両側壁
４，５の間にクランプされる。

アクチュエータ８は図示した実施列では３つの圧電部材
１３．１４．１５からなり、これらの部材は図示されて
ない電極への電圧の印加時に運動方向に膨張する。圧電
部材１３　、１４　。

１５はその端部がクランプ部材のそれぞれの支持部材９
に固定的に連結されている。接合はおもに適切な接着に
よって行なうことができる。

固定子内部における回転子の所望の滑動を可能にし、さ
らに圧電部材を周囲の影響から保護するため、クランプ
部材６，７．８は板部材１６．１７．１８および１９の
間に配設されている。アクチュエータ部材８によって生
じる回転子の縦方向膨張を妨げないように、板１６と１
７ないしは１８と１９の間にそれぞれすきまが設けてあ
り、それは弾性材料で密閉されている。

回転子１にはボーデンワイヤまたはロンドを接続してお
くことができるが、これは第１図には略図的にしか描か
れてない。固定子２．支持部材９および板１６．１７．
１８および１９の材料としてはとくに鋼を使用すること
ができる。

ｒｒ瀞伽軒＾帯ぢ△　ハ４首泊Ｉ片ノ１）ｈｗ＋斗憬；
Δイ裔いが、プラグ２２を有する平帯ケーブル２１にも
とめられている。

回転子１のその時々の位置を電気的に検出するため、第
１図によるリニアモータのばあいには固定子２の板３の
くぼみに抵抗路２３が絶縁して配設されている。その端
部に電圧を印加すれば、回転子に配設したループから回
転子の位置に比例する電圧を取シ出すことができろう本
発明によるリニアモータと関連して他の位置センサも、
たとえば磁気または光学的に走査できるラスタないしス
クリーン形デテクタを用いることもできる。

機械的構造を第１図に基づいて説明したので、次に第２
および第３図に基づいて本発明によるリニアモータの機
能を説明するつ第２図は本発明によるリニアモータの制
御回路の列を示すっこの回路は主としてシフトレジスタ
２６からなシ、それを用いて最終段２７．２８．２９を
介してスライダレジスタ２６の出力に接続したクランプ
郁＃６．７およびアクチュエータ部材８が、その時々に
設定される順序で制御されるつ終段は第２図には単一な
スイッチングトランジスタとして示しであるにすぎない
、しかし終段の構成、とくに容量性負荷への終段の整合
は当業者によシ適宜実施可能である。

圧電部材はこの実施例ではおおむね１００Ｖｏｌｔの電
圧を必要とするが、しかし装置全体は低い電圧で使用す
るために設計されているので、３６で供給されるノζツ
テリ電圧から、そのコレクタが抵抗３３を介して使用電
圧源に連結されているスイッチングトランジスタ３２お
よび整流器カスケード３４によって対応する高さの電圧
が得られる。そのためこのトランジスタは該回路の入力
を介して方形パルスによって制御される。

シフトレジスタ２６の対応する制御によって、第３ａ図
、第３ｂ１９と関連させて描かれた圧電部材の制御順序
が達成される。それも第３ａ図に略図でクランプ部材６
および７ならびに回転子１がアクチュエータ８と共にい
くつかの運動相について右方への運動のばあい、第３ｂ
図には左方への運動のはおいが描かれているようにであ
る。

第１の相ではクランプ部材７が活性化される。

つまシクランゾされる。いわば右方動作＜Ｒ＋ｒｆ、−
ＨＴ）の準備として用いられる第２の相では、クランプ
部材６が活性化され、クランプ部材７は体状態に置かれ
為。第３の相ではアクチュエータ部材８が活性化され、
その結果回転子１が膨張する。それに基づいて次の相で
はクランプ部材７が活性化され、その結果回転子の右側
の部分がクランプされる。それによってその次の相では
クランプ部材６が非活性化され、終局的には最後に示す
相でアクチュエータ部材８が非活性化され、その結果回
転子はふたたび元の長さにもどるが、しかし１スオツプ
分右方へ進んでいる。圧電部材はきわめてすばやく印加
される電圧に追従するので、図示した動作は短い時間内
に、たとえば約１００マイクロ秒の間に行なうことがで
きる。

第３ｂｌＰに示す左方への運動（ＲＩＧＨＴ）では個々
の圧電部材の制御は右方への運動のばあいと逆の順序で
行なわれる。

第２図による制御回路ではシフトレジスタ２６を制御す
るパルスは分周器３６によって３５で供給される方形電
圧から得られる。入力ＤＯからＤ４（ＬＯＷ　ＬＯＷ　
ＨＩＧＨＨＩＧＨＨｌ−ＧＨ＋１では、第３図と関連し
て説明した制御順序を得るためにしないしはＨに、第３
図に示すように固定的に設けである。左方および右方走
行ならびに停止に関する１）　ニアモータの制御は、同
図に示す表にしたがって入力（ＨＩＧＨＬＯＷＨＩＧＨ
ＪＳＯおよび５ｔ（ＬＯＷ　ＨＩＧＨＨＩＧＨ）を適切
に配置することによって可能になるラフランプ部材６お
よび７の終段２７および２９へのシフトレジスタの出力
のリード線にはそれぞれ２つの、ＮＯＲゲート３７　、
３８　、３９および４０が挿入されているつこれらのゲ
ートは４１で供給される制御信号をシフトレジスタによ
って作り出され／、償妥、Ｌ−鋏分すふのに用いられる
。

それぞれ第１のＮＯＲゲート３７．３９によって果され
る役割はシフトレジスタの出力信号の反転のみであり、
それに対してそれぞれ第２のゲート３８および４０はシ
フトレジスタの制御信号を、４１にＬレベルが供給され
るばあいにのみ出力する。そうでないばあいには、つま
シ４１にＨレベルが印加されたばあいには、ＮＯＲゲー
ト３８および４０の出力に、シフトレジスタ２６から供
給される信号に無関係にＬレベルが発生し、それによっ
て終段２７．２９が非導電状態におかれる。したがって
両クランプ部材は活性化されてなく、回転子１は固定子
の内部を自由に運動することができる。公知の電磁式リ
ニア駆動装置と比較するとこの回路はクラッチのような
働きをする。

本発明によるリニアモータが運動を行なわないばあいに
は、自由に動けるようにするか、ブロッキングしておく
かいずれかを選ぶことができる。その切り換えは４１に
供給される電気信号によって行なわれるうさらに、回転
子１がその時々の１回の動作で進む距離（路程）はアク
チュエータ部材８に供給される電圧を変えることによっ
て制御される。

結局、制御回路はリニアモータと共に、とくに回転子と
共に１つの構造ユニットを形成することができる。それ
によって、リニアモータに接続すべき導線をごくわずか
にするとくに比較的高い電圧を導く導線をなくすことが
できる。

発明の効果 本発明によるリニアモータは、休止状態での所要電力を
少なく、重量が小さいという効果のほかにさらに直線運
動が直接に作シ出される、つまシ摩耗を受ける伝動部材
が必要ないという効果が得られる。その上、リニアモー
タの速度および位置決めが簡易な仕方で電子式に制御で
きる。

また、本発明によれば、極めて簡単な手段で所要の自走
特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の部分的に切シ開いた見取図、第２図
は制御回路の接続図、第３ａ図及び第３ｂ図は運動経過
の個々の相を図解するための回転子およびクランプ部材
の略図である。 １・・・回転子、２・・・固定子、８・・・アクチュエ
ータ部材

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．回転子および固定子を有するリニアモータにおいて
   、回転子（１）が２つの回転子部材を有し、それらが個
   々にそれぞれ１つの供給される信号に依存して固定子内
   にクランプ可能であり、かつ少なくとも１つの圧電部材
   （アクチユエータ部材）（８）によつて連結されており
   、この圧電部材によつて供給される制御信号に依存して
   回転子部材の相互の間隔を変えることができることを特
   徴とするリニアモータ。
2. ２．回転子部材がさらに圧電部材（クランプ部材）（６
   ，７）を有する特許請求範囲第１項記載のリニアモータ
   。
3. ３．電圧の印加によつてその時々にクランプ部材（６，
   ７）の膨張が運動方向に対して横断方向に、且アクチユ
   エータ部材（８）の膨張が運動方向に行なわれる特許請
   求の範囲第２項記載のリニアモータ。
4. ４．回転子（１）が板状に形成さたており、回転子部材
   が枠形の支持部材（９）にクランプ部材（６，７）を有
   し、該枠形支持部材の少なくとも１つの側面（１２）が
   他の側面に対して可動である特許請求の範囲第１項記載
   のリニアモータ。
5. ５．アクチユエータ部材（８；１３，１４，１５）が枠
   形の支持部材（９）に−例えば接着によつて−固定され
   ている特許請求の範囲第４項記載のリニアモータ。
6. ６．回転子部材およびアクチユエータ部材（９；１３，
   １４，１５）の両側を板（１６，１７，１８，１９）が
   覆つており、それらの板が同時に滑動部材として用いら
   れる特許請求の範囲第５項記載のリニアモータ。
7. ７．回転子部材ごとに２つの板（１６，１７；１８，１
   ９）が設けられており、１つの回転子部材の該板と他の
   回転子部材の該板との間に１つずつ接目が設けられ、弾
   性材料によつて閉じてある特許請求の範囲第６項記載の
   リニアモータ。
8. ８．圧電部材（１０，１１，１３，１４，１５）が複数
   の個別部材から層状に、繊維補強したプラスチツクの別
   の層を用いて構成されている特許請求の範囲第１項から
   第７項までのいずれかに記載のリニアモータ。
9. ９．運動方向に延びる固定子（２）が方形の内側横断面
   を有する特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれ
   かに記載のリニアモータ。
10. １０．制御回路が回転子（１）をそのつど１ステツプず
    つ動かすための圧電部材に下記の順序で電圧を供給する
    特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれかに記載
    のリニアモータ。 −　一方のクランプ部材の電圧入 −　他方のクランプ部材の電圧切 −　アクチユエータ部材の電圧入 −　他方のクランプ部材の電圧入 −　一方のクランプ部材の電圧切 −　アクチユエータ部材の電圧切
11. １１．制御回路がシフトレジスタ（２６）とクランプ部
    材（６，７）およびアクチユエータ部材（８）のための
    １つずつの終段（２７，２８，２９）を有する特許請求
    の範囲第１０項記載のリニアモータ。
12. １２．制御回路がさらに論理回路（３７，３８，４０）
    を有し、該論理回路には両クランプ部材（６，７）が無
    電圧状態におかれているように制御信号を供給できる特
    許請求の範囲第１０項記載のリニアモータ。
13. １３．回転子（１）がその時々に１つのステツプの動作
    で進む路程が、アクチユエータ部材（８）に供給される
    電圧によつて制御可能な特許請求の範囲第１０項記載の
    リニアモータ。
14. １４．位置センサ、例えば固定子に配設された抵抗路（
    ２３）および回転子に配設されたループを有する特許請
    求の範囲第１項から第１３項までのいずれかに記載のリ
    ニアモータ。