JPS63103653A

JPS63103653A - 直流リニアモ−タ

Info

Publication number: JPS63103653A
Application number: JP24670886A
Authority: JP
Inventors: Teruo Tanaka; 田中　輝穂
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1988-05-09

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〕この発明は永久磁石を持つ固定子とコイルを持つ可動子
により構成された直流リニアモータに関するものである
。

〔従来の技術〕

第５図〜第Ｔ図は９例えば「制御方式からみた産業用ロ
ボット利用技術の研究」（下巻ン（８５−７−２）中小
企業事業団・中小企業大学校・中小企菓研究所Ｐ、２３
０〜２４５に示された従来の直流ＩＪ　ニアモータを示
す図で、第５図は縦断面図、第６図は固定子と可動子の
斜視図、第７図は制御系のブロック図である。

第５図及び第６図中、（１）は直立配置された中央継鉄
で、その両面に永久磁石（２）が中央継鉄（１１の長手
方向に沿って隣接しかつ互いに極性を異ならせて配置さ
れている。（３）は中央継鉄（１）の両側に互いに並列
配置されその下部で間隔片１４）を介して中央継鉄（１
１に固定された側部継鉄、（５）は中央継鉄（１）の上
端部に固定されたガイドレール、（６）は側部継鉄（３
）の上部外側に固定されたガイドレールで、（１）〜（
６１により固定子（７）が構塀されている。１８１ハ固
定子（１）の上方に配置されたコイル支持体、（９）は
コイル支持体１Ｂ＋の両側に固定された車輪支持体で、
コイル支持体（５）Ｋはガイドレール（５）の両側面を
転動する左右車輪Ｑ１が装着され、車輪支持体（９）に
はガイドレール（６）の上下面を転動する上下車輪ｑ９
が装着されている。（１２Ａ）（１２Ｂ）　、　（１２
０）（１２Ｄ）　、・・・（１２Ｇン（ｊ２Ｈ）はそれ
ぞれ並列接続され中央継鉄（１）と側部継鉄（３）の間
に挿入されて永久磁石（２）と空隙を隔て（１２Ｆ）　
、　（１２Ｈ）　　に設けられ磁極を検出するホール素
子で、（８）〜（１３Ｄ）により可動子Ｉが構成されて
いる。０りは可動子Ｉに装着された位置検出器で。

例えば充電式のものでは固定部に設けられた透明ガラス
に一定間隔の不透明目盛を配設しこれを光学的に検出す
るものが用いられている。

第１図中、■はりニアモータ、　２１＋は位置・速度検
出部で、バッファアンプの、コンパレータ（至）。

同期方向弁別回路ｃ２４．移動パルスカウンタ伺、スム
ーザ回路（至）及びＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変
換器（５）からなっている。ｃ！ｌＦｉマイクロコンピ
ュータにより構成された主制御部で、パルス処理手段２
ｊ、スムーザ処理手段（至）、加算手段Ｃ（υ、速度パ
ターン発生手段Ｃ１３，加算手段（至）、積算手段［有
］、演算手段（至）、加算手段（至）及び演算手段（ロ
）から゛なっている。＠は駆動部で、Ｄ／Ａ（ディジタ
ル／アナログ］変換器（至）、アンプ０〔、極性切替器
（４１Ａ）〜（４１Ｄ）、　　ＰＷＭ（パルス幅変調）
ドライバ及び電流検出器（４３ｋ）〜（４３Ｄ）からな
っている。

従来の直流リニアモータは上記のように構成され、固定
子（７）を構成する中央継鉄（１）の両側に装着された
永久磁石（２）の極性を第６図に示すように交互に異な
らせることによ）、この永久磁石（２）と対向する側部
継鉄（３）との間に破嶽の矢印Ａで示すような磁界を形
成する。この磁界内に置かれたコイル（１２Ａ）〜（１
２Ｄ）に電流を通じ、その方向を磁界の方向に対応して
切シ換えれば、コイル（１２Ａ）〜（＋　２Ｄ）は推力
を発生して固定子（７）の長手方向に宿って移動する。

次に、第７図によυ動作を更に詳しく説明する。

可動子Ｉが移動すると１位置検出器ｑＳも移動し。

互いに９０’　　の位相差を持つ正弦波の位置信号（人
相及びＢ相）が発生され、パン７アアンプのを介してコ
ンパレータ（至）に入力される。コンパレータΩでは入
力が所定値と比較されてパルス波形に整形される。そし
て、同期方向弁別回路＠では可動子α着の移動方向に応
じてそれぞれ正逆の移動パルスを発生し、移動パルスカ
ウンタ（至）で常時計叡され、その出力は可動子Ｉの移
動量パルス信号となる。

一方１位置検出器四の出力は、バッファアンプのを介し
てスムーザ回路（至）Ｋ入力される。スムーザ回路（至
）は移動パルス間の信号を取シ出して位置検出の分解能
の向上を図るもので、詳細な説明は省略するが、９ｆ′
　　の位相差を持った二つの正弦波を処理して、この正
弦波のπ／２周期ごとに。

はぼ位置に比例した鋸歯状波を発生させるものである。

そして、スムーザ回路■の出力はＡ　／　Ｄ変換８＠を
介してディジタル信号に変換される。

次に、主制擲部（至）の速度パターン発生手段ωは。

目標移動量（位置検出器ｔ１５のパルス数相当）Ｓに対
する速度パターンを発生する。パルス処理手段０９はサ
ンプリング周期ごとの移動パルス数を発生し１位置ルー
プでは、加算器（至）でサンプリング周期ごとの指令筐
と、移動量パルスとの偏差を演算し、これが積算手段（
２）で累積され、演算手段（至）で位置ループゲインＫ
ｐが乗ぜられる度指令値となる。スムーザ処理手段（至
）では、詳細な説明は省略するが、サンプリング時の上
記鋸歯状波の値を読み込んで演算出力する。スムーザ処
理手段（至）の出力とパルス処理手段（至）の出力は、
加算器Ｃ（＋１で加算され速度信号となる。速度ループ
では、加算器（至）で位置ループからの累積偏差と位置
検出器ａ９の実速度との差を演算し、演算手段（９）で
速度ループゲインＫｖ　が乗ぜられてトルク指令値とな
る。

に入力する。極性切替器（４１Ａ）〜（４１Ｄ）はホー
ル素子（１３Ａ）〜（１３Ｄ）の出力によ多動作し、そ
れぞれＰＷＭドライバ（４２Ａ）〜（４２Ｄ）を制御す
る。

ＰＷＭドライバ（４２Ａ）〜（４２Ｄ）はトルク指令値
と、′＠流積検出器４３Ａ）〜（４３Ｄ）からの帰還屯
流値とによって制御され、コイル（＋２Ａ）　（１２Ｂ
）・・・（１２Ｇ）（＋２Ｈ）のそれぞれの電流全制御
する。これにより。

コイル（１２Ａ）（１２Ｂ月・・（１２０ＸＩ２Ｈ）の
ｍ流方向は永久磁石（２）の極性の切シ換わシで切シ換
えられ、一定方向への推力を発生する。そして、可動子
α４１ｄガイドレール１５１．　＋６１に案内されて移
動する。

このようにして、一定周期ごとに読み取った移動パルス
の累積値と目標移動量との比較を行いながら速度指令（
１７！を変化させ、最終的に目標移＊ｆと一致した点で
速度指令値は零となり、可動子０着は停止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の直流リニアモータでは、中央継鉄（
１）に固定された永久磁石（２）と側部継鉄（３）の間
に、永久磁石（２）による吸引力が作用するが、中央継
鉄（１）と側部継鉄（３）は間隔片ｆ４１　ｆ：介して
一側だけが固定され、他側は開放している。そのため。

製作可能な長さは中央継鉄（１）と側部継鉄（３）の剛
性により決められ、長行程のものを作ることが困難にな
る。可動子０着がガイドレール（５）、　１６１と車輪
（ＩＩ。

ａｏで案内される構造のため振れ精度が悪く、上下左右
方向に遊隙を生じやす（かつ大形化する。４コイル２対
の対向可動コイル方式のため全体を扁平に形成すること
が困難である等の問題点がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、可動子の動作の長ストローク化ができると共に、上下
左右の遊隙を小さくて振れ精度が良く、小形かつ扁平な
構造にできるようにした直流リニアモータを提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る直流リニアモータは固定子の一面に永久
磁石を隣接してかつ互いに極性を異ならせて配置し、可
動子の固定子対向面に可動鉄心を固定し、この可動鉄心
の表面にコイルを装着し。

固定子と可動子とを直線軸受で結合したものである。

〔作用〕

この発明においては、固定子に配置された永久磁石によ
り、可動鉄心との間に磁界を形成し、コイルに流れる［
流との電磁力によ）可動子に推力を発生させる。この場
合可動子は固定子と直線軸受により上下左右方向に遊隙
な（結合されているため、各方向の荷重に対し高剛性の
直線運動が得られる。

平面図、第３図は側面図、第４図はコイル部゛分の斜視
図であシ、同一符号は同−又は相当部分である。

図中、（５リ　は固定子（７）を構成する固定台で。

その−面に永久磁石（２）が互いに極性を異ならせて配
列されている。（５２）は可動子ｕ４）を構成する可動
板で、固定子（７）と対向する面に薄鋼板が積層して形
成された可動鉄心（５３）が固定されている。

可動鉄心（５５）の表面に４相の４コイル（１２Ａ）＊
（１２０）　ｅ　（１２Ｅ）　ｅ　（１２Ｇ）がそれぞ
れ装着されている。

（５４）はコイル（１２Ａ）、（１２０）、（１２幻、
　（１２Ｇ）　　に電源を供給するケーブルｔ　　（５
５）　　は固定子（７）と可動子Ｉを結合する直線軸受
でロシ、固定子（７）には位置検出器恨９の目盛部（１
５りが固定され、可動子θ場には同じく検出部（１５ｂ
）が装着されている。

上記のように構成された直流リニアモータにおいては、
永久磁石（２）により可動鉄心（５３）を通して磁界が
形成される。この磁界内に置かれたコイル（１２Ａ）　
、　（１２０）　、　（１２Ｇ）　、　（１２Ｋ）　に
電流を通じることによυ、推力が発生する。そして、ホ
ール素子（＋３Ａ）〜（１５Ｄ）が永久磁石（２）の磁
界を検出することにより、コイル（１２ム）　ｅ　（１
２０）　＊　（１２Ｇ）　ｔ　（１２Ｆ）のｔｍｆＡｆ
、が切シ換えられ、可動子Ｉは矢印Ａ方向へ移動する。

制御系としては第７図と同様のものが用いられる。

固定子（７）と可動子ａ４を結合する直線軸受（５５ン
は、固定子（７）と可動子０間に作用する永久磁石（２
）の磁気吸引力に抗し、かつ可動子Ｉと負荷荷重を支持
して、上下左右に全く遊隙がなく、ａＳ移動が可能であ
る。したがって、固定子（７）の長さを従来より長（し
ても、可動子０を円滑に移動させることができる。また
、永久磁石（２）とコイル（１２Ａ）（１２０）　、　
（１２Ｇ）　、　（１２Ｋ）は従来装置と異なシ片側に
設けられているので装置全体は扁平に形成される。

〔発明の効果〕

以上説明したとおフこの発明では、固定子の一面に永久
磁石を隣接配置し、可動子の固定子対向面に可動鉄心を
固定し、この可動鉄心の表面にコイルを装着し、固定子
と可動子とを直醐軸受で結合したので、可動子の長スト
ローク化ができると共に、上下左右の遊隙が小さくて振
れ精度が良（。

小形かつ扁平に構成することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明による直流リニアモータの一
実施例を示す図で、第１図は第３図の■１　ｉ融断面図
、第２図は平面図、第３図は第２図の側面図、第４図は
コイル部分の斜視図、第５因〜第１図は従来の直流リニ
アモータを示す図で。第５図は縦断面図、第６図は固定子と可動子の斜視図、
第７１Ｎは制御系のブロツク図である。図中、（２）は永久磁石、（７）は固定子ｅ　　（’２
Ａ）ｓ（＋２ａ）　、　（１２Ｅン、（１２卯はコイル
、Ｉは可動子。（５３）は可動鉄心、（５５）は直線軸受である。なお９図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

平面上に永久磁石が配列された固定子と、この固定子に
対向して係合しかつコイルを持つ可動子とを配置し、上
記コイルの電流を上記永久磁石の位置により切り換えて
上記永久磁石と上記コイル間の電磁力により上記可動子
に上記固定子に沿う方向への推力を与えるものにおいて
、上記固定子の一面に上記永久磁石を隣接してかつ互い
に極性を異ならせて配置し、上記可動子の上記固定子に
対向する面に可動鉄心を固定し、この可動鉄心の表面に
上記コイルを装着し、上記固定子と上記可動子とを直線
軸受で結合したことを特徴とする直流リニアモータ。