JPS62155764A - 有鉄心型直流リニアモ−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】 （本発明の技術分野） 本発明は、物体をダイレクト−ζ直ＭＸｌｆＬ動させる
ための直流リニアモータに関する。

（技術背景） 従来、多くの製品、特に小型製品１例えばフロッピーデ
ィスクのヘッド駆動機構等に見られるリニアモータとし
ては、リニアパルスモータがほとんどであるうしかし、
かかるリニアパルスモータは、著しい機械加工精度を要
求され、高価で１重量が重く、また走行子を高速に移動
できず、走行子を高速移動させようとすると税調現象を
起こし。

誤動作を伴う。しかるに、リニアモータとしテハ。

直流リニアモータの方が望ましい。

またボイスコイル型の直流リニアモータが知られている
が、従来この種の直流リニアモータは。

磁気回路の構成がやっかいであるために、一般に１は安
価に形成する必要のあるストロークの短いものしか形成
できないものであった０すなわち。

Ｘ−Ｙ駆動機構や２口、ｆットには最適なものではない
ことは周知である。

かかる欠点を解消Ｔるために１本件出願人は。

Ｎ、Ｓの磁極を長手（移動子の移ｇ！ｉＪ）方向に沿っ
て、交互にｐ　　（ｐは２以上の正の整数）極を有する
界磁マグネットを設け、推力に寄与する導体部の開角幅
が上記界磁マグネットの駆動用磁極幅の略２ｎ−１（ｎ
は１以上の正の整数）倍に形成された１以上の空芯型の
電機子コイル群からなるコアレス電機子を上記界磁マグ
ネットに相対的移動をなすように相対向して設け、上記
界磁マグネット又は、電機子のいずれか一方を固定子と
し、他方を移動子とした直流リニアモータを多数出願し
た。かかる直流リニアモータは、従来公知の・ぜイスコ
イル型リニアモータやリニアパルスモータのもつ欠点を
解消できるのでａ用なものである。

かかるリニアモータは、コアレス直流リニアモータなの
で、応答性が良く、構造簡単で、また安価で、極めて容
易に形成でき、直流リニアモータの欠点となっているユ
ニット化が容易で１種々の長さのものが極めて容易に量
産できる特徴を有する。またコアレス（無鉄芯型）直流
リニアモータなので、当該鉄芯と界磁マグネットとが吸
引し合うことがないので、軸受や移動子のガイド支持部
に負担がかからず、この結果、安ｇＪな軸受やガイド支
持部を用いることができるので、安価に量産できるメリ
ットかある。その他、電機子コイルの形成が極めて容易
で、任意の位置に容易に配設回船である。ヨークが極め
て簡単である。この結果。

総合的にも、有鉄芯型直流リニアモータに比較して、性
能上、製造上、ユニット化上、設計変更上。

及び量産価格的にも非常にｑ用である。

しかしながら、コアレス直流リニアモータの場合には、
コア（鉄芯）かないことから、打鉄芯型直流リニアモー
タに比較して大きな推力が得られない欠点かある。コア
レス直流リニアモータの場合ｔｃは、：ｙア（鉄芯）か
ないために、コキングが生じないメリットがある反面、
コキングトルクが生じないため、すなわち、コア（鉄芯
）と界磁マグネットとが吸引し合う力がないために、有
鉄芯型直流リニアモータに比較して、大きな推力が得ら
れない欠点がある。

このことは、コアレスとコア仔のものの持つそれぞれの
性質上から当然生じるもので、いずれが良いかは、適用
せんとする装置によって、それぞれ適宜選択されるもの
であることは言うまでもない。コアレスの特徴とコア仔
の直流リニアモータの特徴とが異なるからである。

しかるに、従来の有鉄芯型直流モータのほとんど多くの
ものは、電機子コイルを巻装Ｔるための鉄芯（コア）の
構造が複雑で、電機子コイルを巻線するための巻線機が
複雑且つ高価で、また鉄芯に電機子コイルを巻線するの
にやっかいで量産に適さず、高価になる欠点があった。

また従来の多くの有鉄芯型直流リニアモータのほとんど
は１反推力が入り高効率のものが得られない欠点があっ
た。

（本発明の目的） 本発明は、上記事情に基いてなされたａ鉄芯型直流リニ
アモータで、（１）極めて電機子コイルを巻装Ｔるため
の突極（鉄芯）の構造が簡単で、（２）該突極（鉄芯）
に巻装するための電機子コイルの形状も簡単で、簡易な
巻線機を用いて極めて安価に形成できるので、（３）上
記突極（鉄芯）に電機子コイルを容易に巻装できるよう
にし、（４）安価に量産でき、（５）大きな推力が得ら
れ、（６）はとんど反推力が入らず高効率のものにでき
、（７）またユニット化も可能で、設計仕様に基いてス
トロークの短いものも長いものも容易に形成でき、（８
）必要に応じて電機子を長短適宜なものに容易に変更で
き％（９）大きな推力を要求される箇所には、多（の電
機子コイルを、小さな推力しか要求されない箇所には少
ない数の電機子コイルを適宜配設形成することができる
ようにすることで、　（１０）性能及びコストに応じた
ものを安価且つ容易に量産できるようにすること、（１
１）及び極カコキング力が入らず滑らかに移動子が走行
できるようにＴること、を目的になされたものである。

尚、単に上記（１）から（１０）までの目的を達成する
ための有鉄芯型直流リニアモータとしては、先に本件出
願人の提案したもの（以下発明という）がある。このｌ
芯型直流リニアモータは、移動子の走行方向に沿ってＮ
極、Ｓ極のを汀するｐ　（ｐは２以上の正の整数）極の
界磁マグネットを設け。

該界磁マグネットと相対的移動をなすヨークに上記界磁
マグネットの磁極幅と同一又は、ほぼ等しい開角幅の突
極を２以上適宜間隔で形成し、該突極の開角と略々一致
する内径を有する空芯型の電機子コイルを上記突極の外
周に装着し、上記界磁マグネット又は、突極に電機子コ
イルを装着したヨークのいずれか一方を移動子とし、他
方を相対的移動をな丁固定子としたものである。すなわ
ち。

グカが発生せず、滑らかに移動子が走行できる有鉄芯型
直流リニアモータを得ることを目的とする。

（本発明の目的達成手段） 本発明は、上記先発明の有鉄芯型リニアモータにおいて
、上記突極に該突極間に設けられた溝と同一又は、ほぼ
同一幅の溝を形成することによって達成される。

以下１図面を参照しつつ本発明の詳細な説明するＯ （第一実施１Ａ） 第１図（ば１本発明の第一実施例の可動マグネット型の
ｆｆ鉄芯型直流リニアモータの１面図、第２図は第１図
の側面図、第３図は第１図及び第２図のものを走行方向
から見た縦断面図、主に第１図乃至第３図を参照して本
発明の第一実施例を説明する、本発明の可動マグネット
型の有鉄芯型直流リニアモータＬＭは、長板状のステー
タヨーク１上に、該ステータヨーク１の幅よりも狭い長
板状のステータ板２を固着している。ステータ板２には
、後記する電機子コイルを装着するための磁性体からな
る複数の突極（もさ芯）４が貼看、軸着。

固着あるいは、ステータヨーク１と一体形成することで
一体化形成されて突出している。該突極４は、第４図に
示すように後記する界磁マグネットのＮ極、Ｓ極の磁極
幅Ｔと略々等しい開角幅Ｔのものとなりている。該突極
４はステータヨーク１の上面に等間隔に形成している。

突極４と４間の電機子コイル挿入溝９は、界磁マグネッ
ト６の一磁極幅Ｔの３分の１の幅、すなわちτ幅に形成
されている。突極４の中央部には、上記溝９と同じ溝４
ａは上記溝９よりも浅く形成されている。例えば、溝４
ａは突極４の厚みの２分の１ぐらいの深さで形成されて
いる。従って、ステータヨーク１上には、等間隔で溝４
ａ又は９が形成されると共に突極４か等間隔で形成され
ている。上記ステータ板２は、ステータヨーク１に一体
化形成された突極４を突出させるために該突極４とほぼ
等しい形の図示しζい透孔を形成している。またステー
タ板２はアルミニウム等の非磁性体Ｇこよって形成され
、その表面にエツチング等の手段によって図示しないプ
リント配電パターンを形成している。

４銭子コイル３は、第４図及び第６図ｉこ示すように、
上記突極４の開角Ｔと略々一致する内径Ｔを有する空芯
型の矩形枠状のものに形成され、該電機子コイル３を上
記それぞれの突極４の外周に装着してステータ板２に貼
着等によって固定してステータ電機子を形成している。

尚、電機子コイル３の端子は、ステータ板２上の図示し
ないプリント配電パターンに半田付けして接続している
。上記ステータヨーク１　（ステータ板２）上に突極４
を等間隔に形成しているので、また該突極４及び電機子
コイル３は極めて簡易な形状のため、上記突極４の外周
に電機子コイル３を極めて容易に装着できる。また電機
子コイル３は、第６図に示すように極めて簡単な空芯型
コイルで良いので、簡易な巻線機を用いて容易且つ安価
に量産形成できる。また上記ステータヨーク１上に上記
条件の突極４を等間隔に形成しているので、該突極４に
上記した条件の電機子コイル６を互いに重畳することな
く１等間隔に配設されることになる。電機子コイル３の
導体部３ａと導体部３ｂとのクロスする位置に１位置検
知素子５（例えば、ホール素子。

ホールＩＣ等の磁電変換素子）が配設されている。

上記突極４及び電機子コイル３群からなるステータ電機
子と相対向して縦断面コ字状の走行磁性体ヨーク７が設
けられ、走行磁性体ヨーク７はその側面部に回動自在に
軸支された走行ローラ８が。

上記ステータ板２の側面部に案内されて、走行方向にス
ムーズに走行移動するようになっている。

尚１位置検知素子５を上記位置に配置すると。

滑らかな推力（トルク）リップルの直流リニアモータＬ
Ｍか得られて望ましいし、また位置検知素子５を適する
位置に容易に配設できるので、量産において便利である
利点がある。磁性体ヨーク７の内面には、第５図に示す
界磁マグネット６が固設され、上記突極４及び電機子コ
イル６群からなるステータ電機子と相対向している。ま
た位置検知素子である磁電変換素子５は、界磁マグネッ
ト６の側面部と対向しており、界磁マグネット６のＮあ
るいはＳ極の磁極の漏れ磁束をひろい、半導体整流装置
（駆動回路）１０に適切な信号を出力する。かかる位置
に磁電変換索子５を配設できるのは、電機子コイル乙の
導体部３ｂの幅だけ、界磁マグネット６の幅を狭くでき
るからである。従って、界磁マグネット乙の側面部と対
向してステータ電機子側に磁電変換索子５を配設できる
スペースができることによる。上記界磁マグネット６は
、その長手方向に磁極幅がＴのＮ極、Ｓ極の磁極を交互
に有するものに形成されている。この界磁マグネット６
はｐ極（ｐは２以上の正の整数）以上のものであれば、
所定の目的を達成できるものである力ζこの実施例では
多数極の界磁マグネット６を形成している。尚、かかる
多数極の界磁マグネット６を用いる場合、これは一体的
なものである必要はないことは、この分野の常識である
。

すなわち、一体的なものに形成することは、やっかいで
、また非常にコスト高になるため、界磁マグネットセグ
メントで形成しても良いわけである。

また、かかる界磁マグネットセグメントは必ずしも密に
隣接配置されている必要はないことは言うまでもない。

第７図は界磁マグネット６とステータ電機子との展開図
で、この第７図から明らかなように、電機子コイル３は
界磁マグネット６の磁極幅と略等しくなっており、また
各電機子コイル３群は互いに重畳しないように配設され
ている。このようになるのは、突極４の幅Ｔが界磁マグ
ネット６の磁極幅Ｔと等しく形成されているため、界磁
４束が磁気抵抗の高い電機子コイル乙に通らず、磁気抵
抗の小さい突極４にのみ通るようになるからである。従
って、コアレスタイプの直流リニアモータにおいて、電
機子コイル３が、推力に寄与する導体部３ａと３ａとの
開角を界磁マグネット乙の磁Ｇ幅と略等しい開角幅のも
のを用いた場合と同じものとなる。このため反推力が入
りに＜＜、＊鉄芯型なので大きな推力の直流リニアモー
タＬＭが得られる。従って、１個の電機子コイル３の通
電角は電気角で１８０度となるため、電機子コイル３群
には電気角で１８０度の切換通電がなされ。

上記したように反推力が入りに＜（、効率の良い可動マ
グネット型の佇鉄芯型直流リニアモータＬＭが得られる
。いま、可動マグネット型のｑ鉄芯型直流リニアモータ
ＬＭの電源がオンされているとすると、ステータ電機子
を構成する電機子コイル３群には第７図に示すように矢
印方向の電流が流れ、矢印Ｆ方向の推力が得られ、界磁
マグネット６は矢印Ｆ方向に走行移動する。尚、各電機
子コイル３群の両端子は、半導体整流装置１０に接続さ
れ、位置検知素子としての磁電変換素子５の両出力端子
は半導体整流装置１０に接続されている。１１−１．１
１−２は、それぞれ半導体整流装置１０のプラス電源端
子、マイナス電源端子である。また上記溝９には磁束が
通らず、突極４に吸収され、通常突極４によって大きな
コキングが発生するものであるが、突極４にも溝４ａが
あるため、溝４ａの底に磁束が通る以前に突極４の凸部
に磁束が吸収されるため、溝４ａのない突極により発生
するコキング力より小さく、且つ滑らかとなるので、移
動子は滑らかに走行できるようになる。

（第二実施例） 上記実施例においては、可動マグネット型の汀鉄芯型直
流リニアモータＬＭを示したが、電機子コイル３が走行
子となり、界磁マグネット６が固定子となっている可動
電機子コイル型の有鉄芯型直流リニアモータＬＭ’とし
ても良いことは言うまでもない。この場合、上記実施例
の場合において。

界磁マグネット６と電機子コイル３群からなる電機子と
の配置を逆に丁れば良いので、特に詳細な説明を必要と
しないので、第１図乃至第３図に対向Ｔる図を第８図乃
至第１０図に示してお（０尚。

この場合、第８図及び第９図から明らかなように固定子
となる界磁マグネット６をＮ極、Ｓ極を交互に長手方向
に長（し、可動電機子側と短かいものにすると都合良い
。また突極４は走行磁性体ヨーク７の下面に一体形成し
てお（と良いＯまた界磁マグネット６が固定子であるた
め、上記ガイドレール機能を有するステータ板２に代え
たガイド突起１２をステータヨーク１の上面に形成Ｔる
と量産に都合良い。あるいはガイド突起１２をステータ
ヨークとし、上記ステータヨーク１に代えた他の非磁性
体で形成した基板を用いても良い。

（他の実施例） 上記実施例においては、界磁マグネット６の磁極をスキ
ュー形成したり、あるいは突極４や電機子コイルをスキ
ューさせたものにも本発明の精神は生きており、当然適
用されるものである。

また、上記実施例においては、移動子を短かいものに形
成し、固定子を長いものに形成したが。

この逆であっても良イ。

また、上記多数の突極４はステータヨーク１等に多数形
成し、該突極４それぞれに電機子コイル６を巻装したが
、ステータヨーク１等を短かいものにし、該短かいステ
ータヨーク１等に数個の突極４を形成し、該突極４に電
機子コイル３を巻装した存鉄芯型直流リニアモータユニ
ットを形成シ。

該ユニットを適宜位置に並べて固設することで適宜な長
さの汀鉄芯型直流リニアモータを容易に形成できるよう
にしても良い。また上記においては。

半導体整流装置及び磁′ＩＩＬ父換素子を用いて整流を
行なう例を示したが、整流子とブラシとを用いて整流を
行なっても良い。

（本発明の効果） 本発明は、上記構成からなるため、（１）電機子コイル
を巻装するための突極が極めて簡単ｒｔｌｆＲ成のもの
に形成できるため、（２）該突極に巻装Ｔるための電機
子コイルを製造容易且つ安価なものに形成できるため、
（３）該電機子コイルを突極に容易に巻　ｌ装できるの
で安価に電機子を量産できる。（４）また仔鉄芯型なの
でコアレスタイプのものに比較して３倍以上の大きな推
力が得られる。（５）また突極の開角が界磁マグネット
の開角と同じなので１反推力が入らず、１８０度通電を
行なうことができるので高効率のものが得られる。（６
）Ｌかも該突極はコキング力を極力おさえ、滑らかなも
のとしているので、移動子を滑らかに走行させることが
できる。（７）また電機子コイルを重畳型配設しないの
で済むので、量産に適する。（８）ユニット化すること
で、設計仕様、推力、性能及びコストに応じて。

ストロークの長いものも短かいものも容易に形成でき、
また必要に応じて電機子を長短適宜容易に変更でき、更
にまた。大きな推力を要求される箇所には多くの突極及
び電機子コイルを配設し＊　’Ｊ’さな推力しか要求さ
れない箇所には少ない数の突極及び電機子コイルを適宜
配設形成することで任意の佇鉄芯型直流リニアモータを
得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例の可動マグネット型のａ鉄芯
型直流リニアモータの上面図、第２図は第１図の側面図
、第３図は第１図及び第２図のものを走行方向から見た
縦断面図、第４図は突極の説明図、第５図はＮ、Ｓの磁
極を交互に形成した界磁マグネットの斜視図、第６図は
泣直倹知素子の配置と電機子コイルの形状を示す斜視図
、第７図は界磁マグネットと電機子コイル群との展開図
、第８図は第１図に対応する可動電機子コイル型の有鉄
芯型直流リニアモータの上面図、第９図は第８図の側面
図、第１０図は第８図及び第９図のものを走行方向から
見た縦断面図である。 ＬＭ・・・可動マグネット型の有鉄芯型直流リニアモー
タ、　　ＬＭ’・・・可動電機子コイル型の存鉄芯型直
流リニアモータ、　　１・・・ステータヨーク、　２・
・・ステータ板、　６・・・電機子コイル％　４・・・
突極。 ４ａ・・・溝、　　５・・・位置検知索子、　６・・・
界磁マグネット、　　７・・・走行磁性体ヨーク、　８
・・・走行ローラ、　　９・・・電機子コイル挿入溝、
　　１０・・・半導体整流装置％　１１−１・・・プラ
ス電源端子。 １１−２・・・マイナス１’Ｆｈ＆端子、　　１２・・
・ガイド突起っ 特許出口人 高　　橋　　　義　　照　　夕 第８図 ５６ｔｔ’を 手続補正書（方式） ％式％ ２−発明の名称 Ｃ 有鉄；ｆ’ａ直流リニアモータ ３−補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　神奈川県大和市中央林間４丁目９番４号４　ケン
ナイ 氏名　株式会社　シコー技研内 雪０４８２−７５−３３１０ ５−補正の対象 明細書の「発明の名称」の欄 ６、補正の内容 （１）明細書の「発明の名称」の欄に記載の「有鉄芯型
直流リニアモータ」をｒ有鉄心型直流リニアモータｊに
訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動子の走行方向に沿ってＮ極、Ｓ極の磁極を有
   するｐ（ｐは２以上の正の整数）極の界磁マグネットを
   設け、該界磁マグネットと相対的移動をなすヨークに上
   記界磁マグネットの磁極幅と同一又は、ほぼ等しい開角
   幅の突極を２以上適宜間隔で形成し、該突極の開角と略
   々一致する内径を有する空芯型の電機子コイルを上記突
   極の外周に装着し、上記突極には該突極間に設けられた
   溝と同一又は、ほぼ同一幅の溝を設け、上記電機子コイ
   ルを装着したヨークのいずれか一方を移動子とし、他方
   を相対的移動をなす固定子としたことを特徴とする有鉄
   芯型直流リニアモータ、
2. （２）上記電機子コイルは、他の電機子コイルと重なら
   ないように配置されている、特許請求の範囲第（１）項
   記載の有鉄芯型直流リニアモータ。
3. （３）上記突極間の溝は、界磁マグネットの３分の１又
   は、ほぼ３分の１磁極幅のものに形成されている、特許
   請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の有鉄芯型直
   流リニアモータ。