JPS62207168A

JPS62207168A - 半導体直流リニアモ−タ

Info

Publication number: JPS62207168A
Application number: JP4782986A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Hirano; 平野　紀光; Manabu Shiraki; 学白木
Original assignee: SHIKOO GIKEN KK
Current assignee: SHIKOO GIKEN KK
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1987-09-11

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、極めてコギングトルクの小さいコアレス構造
の半導体直流リニア七−夕に関する。

（従来技術とその問題点）コアレス構造の半導体直流６−タとしては、第１図乃至
第７図に示すものがあるので、まずこれについて詳解す
る。

第１図は、可動界磁マグネット型半導体直流りニア６−
タＬＭを上面から見た図、第２図は第１図の側面図、第
３図は第１図のに−Ｙ線縦断面図、第４図は界磁マグネ
ットの斜視図、第５図は電機子コイルの斜視図、第６図
は界磁マグネットと電機子との展開図である。

主に第１図乃至第３図を参照して、１は固定子、２は固
定ｆ−１に相対的に直線移動をなす可動ｆｒある。固定
子１は、可動子２の走行方向に沿りて長く形成された長
板状の固定子盤６の上に、該固定イ・盤６よりも幅の狭
い鉄板等の長板状のステータヨーク４を固設し、該ステ
ータヨーク４には長手か向に沿って第１図及び第２図に
示すように枠伏に巻回形成された空心型電機子コイル５
（第５図参照）群からなるステータ電機子６が固設され
ている。電機子コイル５群は互いに重量しないように配
設されている。第１図及び第５図を参照しな推力に寄与
する導体部５ａと５　ａ／との開角幅が後記Ｔる界磁マ
グネット７の磁極幅の略２ｎ−１（ｎは１以上の正り整
数）倍に巻回形成されたものとなプている。いま、この
実施例では電機子コイル５は、ｎ＝１、即ち、推力に寄
与Ｔる導体部５ａと５ａ′との開角幅が界磁マグネット
７のｍ径幅と略々等しい開角幅のものを用いている。上
記導体部５　ａ　、　　５　ａ／と垂直な導体部５ｂ、
５ｂ’は推力に寄与し佐い導体部である。界磁マグネッ
ト７と面対向Ｔる電機子コイル５群からなる電機子面に
は、プリント基板１３が固設されている。第１図・′シ
至第３図、第５図及び第６図を参照して、位置検知素子
として用いたホール素子、ボールＩＣ等の磁電変換素子
８は、ＴＬ電機子コイルの推力に寄与する導体ムｉ＋５
ａと推力に寄与しない導体部５ｂとがクロスする電機子
コイル５の角部と対向するプリント基板１３面に配設し
ている。

また、界磁マグネット７の幅は、電機子コイル５の推力
に寄与しない導体部５ｂ、５ｂ’の幅だけ狭くてよいか
ら、その分だけ幅の狭い界磁マグネット７を用いること
ができるので、第３図に示すように電機子コイル５の上
記した位置に磁電変換素子８を配置すると、該素子８は
界磁マグネット７と面対向しない当該界磁マグネット７
の側面部に位置することになる。従プて、電機子コイル
５の推力に寄与する導体部５ａ　　（又は５ａ′）上に
滋ｍ変換索子８を配設しても界磁エアーギャップを増長
して推力の減退をきたしたり推力リップルの大きなもの
にすることがない。尚、上記ステータヨーク４は、固定
子盤３よりも高さがあるのＣ５その両側面部は、後記す
る可動子２のガイドレールを形成している。可動子２は
、断面コ字伏のムービングヨーク９の両側面部９ａに、
上記ガイドレールを形成するステータヨーク４の両側面
部にガイドされるガイドローラ１Ｇが回動自在に軸支さ
れ、ムービングヨーク９の上記ステータ電機子６と対向
する内面部には、第４図に示すようｒｘＮ極、Ｓ極を交
互に存する６極の長板状に形成された界磁マグネット７
が固設されている。

第６図を参照して、ステータ電機）６を形成Ｔる電機子
コイル５群のそれぞれの両端子は半導体転流装置（駆動
回路）１１に接続され、電機子コイル５の推力に寄与Ｔ
る導体３５ａ上に配設された磁電変換素子８の両出力端
子は半導体転流装置１１に接続されている。符号１２−
１．１２−２はそれぞれ半導体転流装置１１のプラス電
源端子マイナス電源Ｑｆ−′ｃある。

可動界磁マグネット型半０体直流ｅ−タＬＭは上記構成
からなる。

従プて、各電機子コイル５の磁電変換素子８が界磁マグ
ネット７のＮ極、Ｓ極の湿れ磁求を検出すると、半導体
転流装置１１によりて、各電機子コイル５群には、矢印
Ｈ向の電流が流れ、７レミングの左手の法則によりて矢
印Ｆη向の推力を得、界ムマグネットをｆｆる可！Ｉｉ
／ｌｆ２を矢印Ｆ方向に移動させることがＣきる。可動
チ２を反矢印Ｆ＃向に移動さするには、上。２端子１２
−１．１２−２の極性を変心れば良い。

第７図乃至第１０図は、可動電機子型半導体直流リニア
ビータＬＭ’を示すものである。ここにおいて、第７図
は可動電機子型半導体直流リニアｅ−タの上面図、第８
図は第７図の側面図、第９図は第７図のに−Ｙ線縦断面
図、第１０図は界磁マグネットと電機子との展開図を示
すものである。

この可動電機子型半導体直流リニアビータＬＭ’は、可
動界磁マグネット型半導体直流リニアξ−タＬＭと構造
が全く同じであるが、界磁マグネット７と電機子コイル
５群からなる電ａ−Ｆ−６との位置を逆転させた構造か
らなる。従プて、電源端子１２−１．１２−２のための
電源コードの往復移動を必然的に伴うので、ストローク
の短いものに適するものとなる。

上記のような半導体直流リニアも一タＬＭ、ＬＭ１まコ
アレス構造であるため、ａ鉄心型溝造のものに比較して
、鉄心と界磁マグネットが吸引し合うことがないので、
またコギング推力が発生せず、従りて推力リップルが滑
らかで、また軸受に負担をかけないので滑らかに動くこ
とがＣき且っ安価に構成できる特徴があり、測定機やプ
リンター等に用いて有用なものとαる。

このようにコアレス構造の半導体直流リニアも−ＪＬＭ
、ＬＭ’は、コギング推力は無視することができるほど
小さいが、それにもムービングヨー６型の電機子コイル
５をムービングヨーク９に固定し、界磁マグネット７と
相対的移動するようにした可動電機子型半導体直流リニ
アｅ−タＬＭ’を考えてみると、ムービングヨーク９に
働く、コギング推力Ｆは、Ｆ＝ユロ社ＬＰ− ｄｘただし、Ｐ：ムービングヨーク端のパーミアンスＵ：界磁マグネットによる起磁力に：ムービングヨークの移動位ｄで表わされる。

第ｇ図の状態では、ムービングヨーク９が多少している
が、第９図の状態では、ムービングヨーク９の端”部が
界磁マグネット７の極性の境界附近を通るので、ムービ
ングヨーク９の移動により、その端６７のエツジ効果の
ためパーミアンスｐが大きく変動し、コギング推力Ｆは
、通常に比較して置決めサーボ用半導体直流すニアｅ−
タＬＭ、Ｌン＼Ｍ′として用いる場合、その位置決めかや、かいになる
欠点があろうかかる欠点を解消するには、ムービングヨーク９の端部
を三角形にしたり、厚みを変形したり等することで解消
されるが、このようにすると、ムービングヨーク９の形
状が複雑となり、また外観的にもずつきりしなくなり、
更にまた高価になる欠点がある。特にこのようなことは
、ムービングヨーク９が極めて厚みが薄い場合（１ｍｍ
位）の場合にはなおさらのことである。

（本発明の課！！ｉ）本発明は、特別にやっかいな形状にしたり、加工したり
することなく、また外観を損なうことをすす、単にムー
ビングヨークの長さを均一的に変更するだけで、極めて
コギング推力の小さなコアレス構造の半導体直流リニア
も一夕において、更にコギング推力を小さくし、はとん
ど無視しても差し支えないようにすることを課題とする
。

（本発明の課題達成手段）かかる本発明の課題は、界磁マグネットまたは電機子を
可動子とする場合、これらを固定Ｔるためのムービング
ヨークを界磁マグネットの端部若しくは電機子コイルの
有効与体部から上記界磁マグネットの２分の１磁極若し
くは、はぼ２分の１磁極幅だけ長くすることで達成され
る。

ネット型半導体直流リニアモータＬＭを示す。このリニ
アｅ−タＬＭ″Ｃは、３個の磁極の汀Ｔる界磁マグネッ
ト７をムービングヨーク９に固定し、ステータヨーク４
に配設した空心型コイル５群に対向させている。ムービ
ングヨーク９は、その両端部を、界磁マグネット７の一
磁極の幅ｔｒとＴるとき、その２分の１の幅、丁なわち
３幅あるいはほぼ３幅だけ、界磁マグネットの端部から
長手か向に長く形成している。

このような長さのムービングヨーク９を用いると、発生
推力に寄与する有効導体部５ａ、５ａ’によ、て発生す
る推力のちょうど２分の１磁極幅、すなわｍｌら幅位ｔ
ｒ発生するコギング推力が、電磁推力の発生位置若しく
は切換位置で生じて、全くコギング推力が影響にならな
いか、あるいは逆に電磁推力の切換点での推力リップル
を補う役目をＴることから、均一な推力リップル波形が
、得られ全体として滑らかな推力が得られる。このため
、当該リニアミータＬＭは欠点となるコギング推力Ｆが
逆に有効に作用Ｔるなどして、結果としてコギング推力
Ｆが発生していないと同じになり、極めて滑らかな移動
をなすリニアｅ−タＬＭが得られる。

第１ｉ図は電機子コイル５群をムービングヨーク９に配
設して、電機子可動型直流リニアｅ−タ部の中心から２
分の１若しくはほぼ２分の１磁極幅、すなわち号若しく
は３幅だけ、電機子コイル５の有効導体部よりも長くし
たものに設定すれば良い。

（本発明の効果）本発明のコアレス溝造の半導体直流リニア【−タによれ
ば、単にムービングヨークの長さを若干変更するだけＣ
１欠点となるコギング推力を無視できるようにしたり、
逆にａ用に機能させて、実際にコギング推力が発生して
いないと同じようにＴることがＣきる。このようにする
だけぐ、従来のコギング推力の３０〜５０９６を低減化
できろう従プて、従来に比較して滑らかに運！ｖＪＴる
半導体直流リニアｅ−夕を得ることができる。しかも、
このようなコギング推力低減化手段を採用した場合には
、ムービングヨークを複雑な形状にしないで足りるため
、安価且つ容易に半尋体直流すニアｅ−タｅ形成Ｃきる
ばかりでなく、製作されるりニアｅ−夕をもデザイン的
に優れたものにＣきる効果があるっ

【図面の簡単な説明】

第１図は第一実施例としての可動界磁マグネット型半導
体直流リニアｅ−夕の上面図、第２図は第１図の側面図
、第３図は第１図のに−Ｙ線縦断面図、第４図は界磁マ
グネットの斜視図、第５図は電機子コイルの斜視図、第
６図は界磁マグネットと電機子との展開図、第７図は第
二実施例としての可動電機子型半導体直流リニアｅ−夕
の上面図、第８図は第７図の側面図、第９図は第７図の
に−Ｙ線縦断面図、第１０図は界磁マグネットと電機子
との展開図、第１１図及び第１２図はコギング推力発生
の説明図、第１３図は本発明の第一実施例としての可動
界磁マグネット型半導体直流リニアｅ−夕の説明図、第
１４図は本発明の第二実施例としての可動電機子コイル
型半導体直流リニアも一夕の説明図である。ＬＭ・・・可動界磁マグネット型半導体直流リニアモー
タ、　Ｌ　Ｍ’・・・可動電機子型半導体直流リニアｅ
−タ、　１・・・固定子、　　２・・・可動子、　３・
・・固定子盤、　４・・・ステータヨーク、　５・・・
電機子コイル、　５ａ、５ａ’・・・推力に寄′４Ｔる
有効導体部。５ｂ、５ｂ’・・・推力に寄与しない導体部、　６・・
・電１０・・・ガイドローラ、　　１１・・・半導体整
流装Ｃ１１２−１・・・グラス電源端子、　　１２−２
・・・マイナス電源端子、　　１３・・・プリント基板
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）長手方向に沿ってＮ極、Ｓ極の磁極をｐ（ｐは２
以上の正の整数）個有する界磁マグネットを設け、該界
磁マグネットに対向する位置に空心型の電機子コイル群
からなる電機子を設けていずれか一方を可動子とし、他
方を固定子とした半導体直流リニアモータにおいて、上
記界磁マグネット若しくは電機子コイルを固定するため
のムービングヨークを上記界磁マグネットの端部若しく
は電機子コイルの有効導体部から上記界磁マグネットの
２分の１若しくはほぼ２分の１磁極幅だけ長めに形成し
た、半導体直流リニアモータ。