JPH02246762A

JPH02246762A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH02246762A
Application number: JP6673089A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kanazawa; 金沢　宏至; Hideki Nihei; 秀樹二瓶; Fumio Tajima; 文男田島; Shunichi Tanae; 俊一田苗; Koichi Saito; 幸一齋藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-18
Filing date: 1989-03-18
Publication date: 1990-10-02

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〕本発明はリニアモータに係り、さらに詳細には、永久磁
石で構成された可動子磁極のサーボ性能（推力／重量比
）の向上および機械的強度の向上化をはかったサーボモ
ータの改良に関する。

〔従来の技術〕

固定側を永久磁石とし、可動側をコイルとしたリニアモ
ータは、可動側コイルのそれぞれの位置によってコイル
に所定方向の電流を供給する必要があるため、長い距離
にわたって可動側コイルを移動させることができない。

これに対し、固定側をコイルとし、可動側を永久磁石と
したリニアモータは、前記したごとき不具合をなくシ、
長い距離にわたって移動できる利点がある。

しかして、従来、既述した改良形リニアモータ、すなわ
ち固定側をコイルとし、可動側を永久磁石としたリニア
モータにあっては、例えば二瓶秀樹・宮下邦夫（共に日
立製作所）発表のｒＰＭ型リユリニアパルスモータ能計
算法の検討」と題するマグネティックス研究会資料（資
料番号ＭＡＧ−８７−４６・１９８７年６月１２日社団
法人電気学会発行）に記載のように、永久磁石は、磁性
体よりなるコアに取り付けられ、上側固定子から可動子
を経て下側固定子へと、固定子より発生する磁束が通過
するように構成されていた。

しかるところ、近年、リニアモータにもサーボ性能の向
上が要求されるようになってきており、その推力／重量
比の向上が望まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、先の改良形リニアモータにあっては。

永久磁石を取り付けた磁性体よりなるコア材の重量が可
動子重量に加わるので、モータの推力性能が大であって
も、加速性能はさほど向上されず、この点でさらに改善
の余地があることが判明した。

一方、リニアモータの小形軽量化をはかつてその推力／
重量比を向上させることを目的として、単に永久磁石の
厚みを薄くしただけでは、可動子磁極ユニットの機械的
強度が低下し、機器の信頼性が損なわれるという問題が
新たに発生する。

本発明の目的は、サーボモータとしてのサーボ特性（推
力／重量比）の向上をはかると同時に、可動子磁極ユニ
ットの機械的強度の向上化をはかり、ひいては機器の信
頼性が損なわれることのないリニアモータを提案するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は、永久磁石により構成された可動子磁極ユニ
ットと前記可動子磁極ユニットと僅かな空隙を保って対
向しかつ、磁性体により形成された凹凸磁極を有する複
数の固定子磁極ユニットとからなるリニアモータにおい
て、前記可動子磁極ユニットに非磁性体の補強材を取り
付けることによって達成される。

なお、付言すると１本発明は、前記目的を達成するため
、従来形この種リニアモータの可動子から磁性体コアを
取り除き、永久磁石の補強材にプラスチック等の非磁性
体を用いるようにしたものである。

〔作用〕

しかして、前記構成よりなる本発明によれば。

可動子磁極ユニットに取り付ける非磁性体は、軽量であ
るにもかかわらず、可動子磁極の機械的強度を向上させ
ることができる。その結果、可動子磁極ユニットの永久
磁石を薄形化しても１機器の信頼性が損なわれるもので
はなく、他方、可動子磁極ユニットの永久磁石を薄形化
して当該可動子磁極ユニットの小形軽量化をはかったこ
とにより、サーボモータとしてのサーボ特性（推力／重
量化）を向上させて、モータの高加減速化をはかること
ができる。

〔実施例〕

以下５本発明を２相のリニアモータに適用した場合を例
にとり、第１図および第２図の一実施例にもとづいて説
明すると、第１図は可動子磁極ユニット１と固定子磁極
ユニット２との位置関係を示す斜視図、第２図はリニア
モータの進行方向に対して直角方向の断面図である。

第１図に示すように、可動子磁極ユニット１は、永久磁
石１１のＮ極とＳ極とを交互に配置している。しかして
、本実施例は、２相のモータに適用した例であるため、
固定子磁極ユニット２は、最低２個必要とするが、ここ
では、２相のうち、Ａ相およびＢ相の固定子磁極をそれ
ぞれ固定子磁極ユニット２ａおよび２ｂとして以下に説
明する。

すなわち、固定子磁極ユニット２ｂに設けられた固定子
磁極歯２１ｂの位相は、他の固定子磁極ユニット２ａの
固定子磁極歯２１ａに対し、電気角で３６０度×ｎ±９
０度（ｎは整数）の関係となる。

また、固定子磁極ユニット２は、固定子ヨーク２２の先
端に固定子磁極歯２１が設けられると共に、コイル２３
がそれぞれ巻がれており、前記可動子磁極ユニット１と
固定子磁極ユニット２との位置関係は、固定子磁極ユニ
ット２の間隙に可動子磁極ユニット１が僅かな空隙を保
って配置されている。

しかして、本実施例においては、可動子磁極ユニット１
を構成する永久磁石１１は、単品の永久磁石をＮ極とＳ
極とが交互に並ぶように接着剤等を用いて作成するか、
もしくは一体の永久磁石板に多極着磁して作成するもの
であるが、既述のごとく、リニアモータの小形軽量化を
はかってそのサーボ性能（推力／重量比）を向上すべく
、単に永久磁石の厚みを薄くしただけでは、可動子磁極
ユニットの機械的強度が低下し、機器の信頼性が損なわ
れることになる。これに対し、本発明においては、プラ
スチックやステンレス等、比重が軽かったり、あるいは
薄くても強度の大きな非磁性体を補強材１２として可動
子磁極ユニット１に取り付けたものであって、第１図の
実施例においては、非磁性体からなる補強材１２を永久
磁石１１の表面に取り付けた場合を例示したものであり
、本発明によれば、可動子磁極ユニット１に取り付ける
非磁性体からなる補強材１２は、軽量であるにもかかわ
らず、可動子磁極１の機械的強度を向上させることがで
きる。その結果、可動子磁極ユニット１の永久磁石１１
を薄形化しても１機器の信頼性が損なわれるものではな
く、他方、可動子−極ユニット１の永久磁石１１を薄形
化して当該可動子磁極ユニット１の小形軽量化をはかっ
たことにより、サーボモータとしてのサーボ特性（推力
／重量比）を向上させて、モータの高加減速化をはかる
ことができる。

なお、リニアモータの進行方向に対して直角方向を断面
して示す第２図において、可動子磁極ユニット１は、台
車Ｍに取り付けられている。また。

台車Ｍには、車輪Ｓが取り付けられており、ベースＢに
設けた溝に沿って進行方向に対し前後に移動可能である
。さらに、固定子磁極ユニット２は、可動子磁極ユニッ
ト１と上下の２つの空隙を隔てて対向すると共に、ベー
スＢに固定されているものであって、またさらに、可動
子磁極ユニット１には、先に述べたように、永久磁石１
１の強度を向上するために補強材１２が配置されている
。

第３図は本発明の第２の実施例を示す第２図相当図であ
って、この第２図の実施例においては、可動子磁極ユニ
ット１のみならず、固定側のコイル２３の側面にも補強
材１５を取り付けた場合を例示した。

第４図〜第７図の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明
の第３〜第６の実施例を示す可動子ｍ極ユニット１の側
面図および平面図であり、第４図の実施例においては、
可動子磁極ユニット１の製作に際し、非磁性体からなる
補強材１２を永久磁石１１の両側に２列に配置した場合
を例示した。

また、第５図の実施例においては、第４図に示すように
、永久磁石１１の両側のみならず、全ての側面を非磁性
体補強材１２でもって包囲するように取り付けた場合を
例示した。

さらに、第６図および第７図の実施例においては、平板
状補強材１２をくりぬいてその中に永久磁石１１を収容
した場合を例示した。

第８図は本発明の第７の実施例を示す可動子磁極ユニッ
ト１の斜視図であり、本実施例においては、上下２つの
永久磁石１１間に非磁性体補強材１２をサンドイッチ状
に挟持した場合を例示したものであって、他方、図示を
省略したが、第８図の可動子磁極ユニット１の進行方向
前面および後面に非磁性体補強材を取り付けるようにし
てもよい。

第９図（ａ）は本発明の第８の実施例を示す可動子磁極
ユニットｌの組立前の側面図、第９図（ｂ）は第９図（
ａ）に示す可動子磁極ユニット１の組立後の側面図であ
り、第９図の実施例においては、同図（ａ）に示すよう
に、上下２本の非磁性体補強材１２に対し、それぞれ永
久磁石１１を同極同士が向かい合うように貼り付けるか
、または蒸着するか、さらにはエツチング等により取り
付け、この一対の部材を第９図（ｂ）に示すように重ね
合わせて可動子磁極ユニット１を製作するようにしたも
のであって、これによれば、非磁性体補強材１２に取り
付けた永久磁石１１の着磁をするのに、１回で一面全部
が着磁できるため、作業効率が向上する。

第１０図および第１１図はそれぞれ本発明の第９および
第１０の実施例を示す可動子磁極ユニット１の斜視図で
あり、第１０図の実施例においては、永久磁石１１の中
に穴をあけて非磁性体補強材１２を通した場合を例示し
た。

また、第１１図の実施例においては、永久磁石１１の油
に非磁性体補強材１２を適当な大きさで貼り付けた場合
を例示した。

なお、「リニア直流モータ」と題する特開昭６２−１８
９９６１号公報には、「移動部は永久磁石とそれを支持
する構造物のみから構成されており、」の記載があるが
、同公報には、永久磁石支持構造物が如何なるものによ
って構成されているのか具体的な例が示されておらず、
その材料は全く不明であることに加えて、同公報に記載
のリニア直流モータは、モータの小形軽量化という点を
全く認識していない。すなわち、前掲特開昭６２−１８
９９６１号公報に記載のリニア直流モータは、同公報に
も記載のように、電流調整のために複雑な制御回路を必
要としないことを目的とするに止どまる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり、本発明によれば、可動子
磁極ユニットに取り付ける非磁性体は、軽量であるにも
かかわらず、可動子磁極の機械的強度を向上させること
ができる。その結果、可動子磁極ユニットの永久磁石を
薄形化しても、機器の信頼性が損なわれるものではなく
、他方、可動子磁極ユニットの永久磁石を薄形化して当
該可動子磁極ユニットの７１）形軽量化をはかったこと
により。

サーボモータとしてのサーボ特性（推力／重量比）を向
上させて、モータの高加減速化をはかることができる。

また１本発明によれば、前記のごとく、可動子磁極ユニ
ットの機械的強度が増加することにより、当該可動子磁
極ユニットの補強材を軸受は支持機構として使用するこ
とも可能であり、さらにアルミやステンレス等、放熱性
にすぐれた材料を可動磁極ユニットの補強材として用い
た場合には、当該可動子磁極ユニットの放熱効果も期待
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係るリニアモータの一実
施例を示し、第１図は可動子磁極ユニット１と固定子磁
極ユニット２との位置関係を示す斜視図、第２図はリニ
アモータの進行方向に対して直角方向の断面図、第３図
は本発明の第２の実施例を示す第２図相当図、第４図〜
第７図の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の第３〜
第６の実施例を示す可動子磁極ユニット１の側面図およ
び平面図、第８図は本発明の第７の実施例を示す可動子
磁極ユニットｌの斜視図、第９図（ａ）は本発明の第８
の実施例を示す可動子磁極ユニット１の組立前の側面図
、第９図（ｂ）は第９図（ａ）に示す可動子磁極ユニッ
ト１の組立後の側面図、第１０図および第１１図はそれ
ぞれ本発明の第９および第１０の実施例を示す可動子磁
極ユニット１の斜視図である。 ■・・・可動子磁極ユニット、２・・・固定子磁極ユニ
ット、１１・・・永久磁石、１２・・・非磁性体補強材
。第１図１・・・可動子磁極ユニット２・・固定子磁極ユニット１１・・・永久磁石１２・・・非磁性体補強材第２図第４図（ａ）第３図第５図第６図（ａ）第８図第７図（ａ）第９図（ａ）第１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】１、永久磁石により構成された可動子磁極ユニットと、
前記可動子磁極ユニットと僅かな空隙を保つて対向しか
つ、磁性体により形成された凹凸磁極を有する複数の固
定子磁極ユニットとからなるリニアモータにおいて、前
記可動子磁極ユニットに非磁性体の補強材を取り付けた
ことを特徴とするリニアモータ。２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、上下２
本の非磁性体補強材に対し、それぞれ永久磁石を同極同
士が向かい合うように取り付けて、前記一対の部材を重
ね合わせて一体の可動磁極ユニットとしたリニアモータ
。