JPH01160342A

JPH01160342A - 直流リニアモータ

Info

Publication number: JPH01160342A
Application number: JP31525387A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamamura; 山村　昌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1989-06-23
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2528915B2

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、直流リニアモータに関し、特に直線運動の駆
動用サーボモータとして工作機械、ロボット等広く機械
装置の高性能の直線駆動源として用いることのできる直
流リニアモータに関する。

〔従来技術〕

直線運動をする物体の駆動にリニアモータを用いれば、
モータ自身も直線運動をするので、両者の結合に歯車等
が不要となって、結合が簡単になり、結合のための誤差
をなくすことができる。リニアモータは従来、交流式の
ものが主であったが、直流式のりニアモータも小型サー
ボモータとして使われ始めている。直流リニアモータで
は制御電源が直流であり、直流電源の制御は容易で、か
つ、制御性能もよい、この直流リニアモータの作動原理
はスピーカのボイスコイルの原理である。

第４図に示すように、永久磁石１を円筒状に全長にわた
って設置して、これを半径方向に磁化して、中心継鉄２
とのギャップ６中に放射状の磁界を作る。３は筒型の外
部継鉄で、ギャップ６中の磁界を強めるのに役立つ。そ
して、このギャップ６中に円筒状に巻かれたコイル４が
直線方向に移動可能に置かれる。このコイル４の直線運
動を許容するためにギャップ６と永久磁石１の全長は長
くなる。

さて、コイル４に直流電流ｉを流すと、次式で示す力が
矢印５の方向に発生し、コイル４は直線運動をする。

Ｂｉｎ　　Ｘ（２πＲ）　ニュートンここで、Ｂは磁束密度、ｉは電流値、ｎはコイル巻数、
２πＰ　はコイル１回巻の長さである。

コイル４への給電をリード線で行えば、そのリード線の
長さによってもコイル４の動き得る範囲が制限されるこ
とになる。なお、原理的には第４図の永久磁石１の位置
に円筒状の長い可動コイルを置き、コイル４の位置に短
い永久磁石を置いた構成とすることもできる。

〔発明が解決すべき問題点〕

然しながら、上記いずれの構成であっても、長い軸方向
の内一部しか利用できず、実効ギャップ長が大きくなっ
て、磁界が弱く、可動コイルの強度が小さい等の理由か
ら小型で小容量のものしか実用されていない結果と成っ
ている。依って、本発明の目的は、直流リニアモータの
駆動力を増大し、可動範囲を長くしても磁界の利用率が
悪（なることを防いで、その大容量化と性能の向上を図
って、大型機械装置の直線運動の駆動源として適用可能
にすることである。

〔解決手段と作用〕

即ち、本発明は上述の目的を達成すべく、円筒状の外部
継鉄の少なくとも一端に置かれた励磁用の円環板状永久
磁石と、この永久磁石と同軸的に置かれた継鉄軸と、継
鉄軸に装架した可動子とによって、閉じられた磁気回路
を形成して、可動子と外部継鉄との間の狭いギャップ中
に放射状方向の磁界を形成せしめ、前記可動子は環流電
流を防ぐための切れ目を入れた磁性鋼板の積層構造体か
ら成り、該積層構造体には円周方向のスロットを設けて
、該スロットに連線的に巻き込んだコイルに直流電流を
流して、ギャップ磁束とコイル電流によって軸方向の駆
動力を発生し、かつコイルの直流電流を制御して、駆動
力を制御するように構成したことを特徴とする直流リニ
アモータを提供するものである。以下、本発明を添付図
面に示す実施例に基づいて、詳細に説明する。

［実施例］第１図に示す本発明の直流リニアモータにおいては、磁
界発生のための永久磁石７を頂板状として、円筒状継鉄
８の両端部に配置する。永久磁石７より出た磁束は両方
向よりギャップ９に達し、ここに集中的に強い磁界を作
る。可動子１０は軸１１上に取付けられており、軸１１
が静止部材として設けられ、その軸１１に対して可動子
１０が相対的に軸方向に直線移動するようにした構成、
又は、可動子ＩＯが軸１１上に固定的に取付けられ、可
動子１０と軸１１とが一緒になって軸方向に移動する構
成とする二通りの場合が可能で、何れも本発明の実施例
を成すものである。

なお、軸ｌＩ中の磁束の変化のために渦電流が生じてモ
ータトルク等の観点から具合の悪いときは、その一部を
ダストコアにする等の渦電流対策を施す必要がある。

可動子ｌＯは、薄鋼板を積層して構成し、かつその軸方
向には複数のスロット１２を設けて、このスロット１２
中に巻線１３を装填してコイルを形成する。

この場合に可動子１０を構成する上記薄鉄板は第２図に
示すような大小各種類の円形の薄鉄板１４．１５を重ね
て、積Ｎ措造にすれば、スロット１２を積層過程で面単
に形成することができ、有利である。これらの薄鉄板１
４．１５の夫々には一ケ所に切れ目１６．１７を渦電流
が各鉄板内で環流するのを防ぐことができる。そして、
可動子１０の歯の部分は大きい薄鉄板１４の積層部によ
り形成することになる。

巻線１３は絶縁電線を連続巻として作り、成るスロット
１２から次のスロット１２へ巻線１３を移すためには、
歯を形成している大きい薄鉄板１４の切り込１８を通過
させれば良い。

このようなスロット１２に納められたコイルないし巻線
１３は実効ギャップ長さを小さくでき、磁界をここに集
中してこれを強化し、また、電気装荷を大きくすること
ができる。

斯くして可動子１０の表面単位面積当たりの駆動力を非
常に大きくすることができる。なお、スロット１２の開
口には磁性材料の喫を装填して半閉口又は全閉口状態に
形成しても良い。また、両端に配置した永久磁石７を一
方のみとした実施例としても良く、原理的には何ら変わ
りない。

従来の直流リニアモータでは、永久磁石の利用率が低い
が、本発明では磁束をギャップ９中に集中させており、
しかも、スロット１２に納められたコイル１３は従来の
剥き出し構造のコイル４（第４図参照）と異なって丈夫
であり、実効ギャップ長を小さくすることができて、磁
気装荷を大きくする。

又、スロワ）１２に納めたコイル１３の装填構造は電気
装荷を非常に大きくできる利点がある。

斯くして、大推力、高出力の直流リニアモータが構成さ
れることになるのである。

第３図は旋盤の工具の位置制御に本発明に係る直流リニ
アモータを適用した一例を示したものである。

同第３図において、旋盤１９の工具台２ｏを本発明に係
る直流リニアモータで駆動するもので、その可動子１０
と工具台２０とを直結すれば、該工具台２０は直流リニ
アモータの可動子ｌｏの直線移動に連動してレール２１
に沿って駆動されることになる。

〔発明の効果〕

以上の実施例に基づく構成、作用の説明より理解できる
ように、本発明に係る直流リニアモータは、大きな駆動
力を要する機械装置にも適用可能であり、しかも、直流
電源で制御されるので、制御回路は簡単であり、制御性
能も良好である。

つまり、大きな駆動力を必要とする場合の駆動源として
用いることは、従来の直流リニアモータでは不可能であ
ったが、本発明の直流リニアモータは、大容量で制御性
能の極めて良好なサーボモータとして適用できるので、
種々の産業用機械装置の直線運動の駆動源として、広く
適用することができる効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る直流リニアモータの実施例の断
面図、第２図は同直流リニアモータの可動子を構成する
薄鉄板の平面図、第３図は旋盤の工具の位置制御の駆動
に本発明の直流リニアモータを適用した例を示した図、
第４図は従来の直流リニアモータの断面図。１・・・永久磁石、　２・・・中心継鉄、３・・・外部
継鉄、　４・・・可動子巻線、５・・・推力、　　　　
６・・・ギャップ、７・・・永久磁石、　８・・・円筒
状継鉄、９・・・ギャップ、１０・・・可動子、１１・
・・軸、　　　　１２・・・スロット、１３・・・コイ
ル又は巻線、１４・・・薄鉄板、　　１５・・・薄鉄板、１６・・・
切れ目、　１７・・・切れ目、１８・・・切り込、　　
１９・・・旋盤、２０・・・工具台、　　２１・・・レ
ール。

Claims

【特許請求の範囲】１、円筒状の外部継鉄の少なくとも一端に置かれた励磁
用の円環、板状永久磁石と、この永久磁石と同軸的に置
かれた継鉄軸と、該継鉄軸に装架した可動子とによって
、閉じられた磁気回路を形成し、可動子と外部継鉄との
間の狭いギャップ中に放射状方向の磁界を形成せしめ、
前記可動子は環流電流を防ぐための切れ目を入れた磁性
鋼板の積層構造体から成り、該積層構造体には円周方向
のスロットを設けて、該スロットに連続的に巻き込んだ
コイルに直流電流を流して、ギャップ磁束とコイル電流
によって軸方向の駆動力を発生し、かつコイルの直流電
流を制御して、駆動力を制御するように構成したことを
特徴とする直流リニアモータ。２、前記円環、板状永久磁石は、前記円筒状の外部継鉄
の両端に設けて、二つの閉じられた磁気回路を形成する
ようにした特許請求の範囲１、に記載の直流リニアモー
タ。