JPH04236159A

JPH04236159A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH04236159A
Application number: JP335691A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hirano; 芳生平野; Shun Sato; 駿佐藤; Toshiji Kikuchi; 菊池　利治; Takashi Nakajima; 隆中島
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1992-08-25

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、リニアモータに係り
、特に、機能性と耐久性を高めたリニアモータに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータは、回転モータと比較して
歯車やカムなどの運動変換機構を要さずに直線的な運動
を簡便に実現できるので、近年、自動車の電動カーテン
（特開昭６３−２１６５１０号公報参照）や、光学式記
録再生装置の光ピックアップの駆動手段（特開平２−６
０４５１号公報参照）などに広く使用されている。とこ
ろで、リニアモータには直流リニアモータのほか、誘導
リニアモータ、パルスリニアモータなどの各種のリニア
モータがあるが、以下、図２に図示される直流リニアモ
ータを例として従来技術を説明する。

【０００３】センタヨーク１１に設けられたコイルボビ
ン３１のコイル２１に駆動電流Ｉが流れると、左右のサ
イドヨーク１２（１２Ｌ，１２Ｒ）に配設された永久磁
石１３（１３Ｌ，１３Ｒ）からの空間磁束Ｂにより、コ
イル２１は電磁力による推力を生成し、コイルボビン３
１が、センタヨーク１１に沿って直線的に移動する。こ
のとき、センタヨーク１１と、その両端部で接続するサ
イドヨーク１２（１２Ｌ，１２Ｒ）、および、サイドヨ
ーク１２の左右内側に固着された永久磁石１３（１３Ｌ
，１３Ｒ）は、リニアモータの磁気回路を構成している
。

【０００４】ところで、従来、このようなリニアモータ
では、磁気回路における漏洩磁束を少なくするため、厚
みが５ｍｍ以上にもなる厚い軟鉄板を切断し、折り曲げ
て、あるいは、硬くて脆いけい素鋼板を打ち抜き、これ
らのヨーク片を組み合わせるなどしてセンタヨークやサ
イドヨークなどの磁気回路を形成している。また、磁気
回路に沿ってコイルボビン３１を円滑に移動可能とする
必要から、上記の機械加工により生じる磁気回路の歪み
や反りを修正し、バリや凹凸などを除去してセンタヨー
クなどの表面を平滑に仕上げていた。

【０００５】更に、図３に例示されるように、センタヨ
ーク１１とコイルボビン３１の間に０．５ｍｍ程度の大
きな遊びＧを持たせてコイルボビン３１の移動の容易性
を図るのが通常であり、これによって、コイルボビン３
１の揺動や、高速運転に伴うセンタヨーク１１の表面の
擦過や損耗、あるいは、コイルボビン３１が往復運動す
る際に生じる衝撃や振動を犠牲にしてリニアモータの移
動機構や支持構造の簡素化を図っていた。そして、軟鉄
やけい素鋼板により形成されるセンタヨークやサイドヨ
ークなどの磁気回路の発錆や腐食を防ぐため、これらの
ヨークの表面には、亜鉛クロメート処理などを施すのが
通常である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
リニアモータでは、磁気回路における磁束の飽和を避け
る磁気的要請と、コイルボビンなどの移動手段を円滑、
高精度、しかも、安定に運転可能にする機械的要請の両
方を満たすために、リニアモータが大型化して重くなる
ばかりでなく、重厚で頑強な磁気回路を形成するための
大掛かりな機械加工と、ヨークの表面を平滑に仕上げる
ための煩些な機械加工が必要であるという欠点があった
。

【０００７】特に、上記欠点は、移動距離が長い長尺な
リニアモータや曲線部を有するリニアモータなどの機能
性に富んだリニアモータを構成する場合に一段と顕著に
なり、そのため、これらの機能性に優れたリニアモータ
を提供し難いという課題があった。また、移動手段の直
線的な往復運動に伴って、磁気回路が振動や衝撃を受け
、磁気回路の組み合わせ部分が緩んだり、摩耗するなど
してリニアモータの特性が劣化するなどの問題があった
。しかも、磁気回路に施したせっかくの防錆処理や防食
処理も、移動手段の頻繁な往復運動により損耗して効果
を失い、ヨークなどの磁気回路が発錆し、あるいは、腐
食して移動手段の円滑な移動を妨げる。結果として、従
来技術によれば、円滑な運転を長期間、安定に維持する
ことが困難で耐久性に欠けるという課題があった。この
発明は、上記の従来技術の種々の課題に着目し、機能性
と耐久性に優れたリニアモータを提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、アモルファ
ス磁気シートを積層してリニアモータの磁気回路を形成
し、これにより移動手段の推力に寄与する空間磁束を生
成させることによって上記の目的を達成するものであり
、また、上記積層したアモルファス磁気シートにより案
内軌道を構成し、これにより移動手段が磁気回路に沿っ
て円滑に移動させることもできる。

【０００９】

【作用】この発明の構成によれば、アモルファス磁気シ
ートを積層した磁気回路は、移動手段に空間磁束を与え
て駆動電流による推力を生じさせる際に、アモルファス
磁気シートの磁気特性を発揮し、磁気回路からの磁束の
漏れを最小限に抑えて移動手段に高密度な空間磁束を供
給するように作用すると共に、表面が平坦で硬度が高く
、強靭で、かつ、適度な伸展性と柔軟性を有するアモル
ファス磁気シートに固有な特性と、積層構造に特有な複
合特性を発揮し、リニアモータの移動手段の往復運動に
伴う摩擦や衝撃に耐えて円滑な運転を維持し、所望の形
状のリニアモータを形成可能にし、しかも、リニアモー
タを軽量化するように作用する。

【００１０】

【実施例】この発明の実施例を図面に基づいて説明すれ
ば以下の通りである。図１（ａ）は、この発明の一実施
例の構成を示す直流リニアモータの正面図であり、その
Ａ−Ａ断面図が図１（ｂ）に示されている。リニアモー
タは、左右対称に密着された２つの磁気回路を備え、各
々の磁気回路は、アモルファス磁気シートが積層された
ヨーク１Ｌ（１Ｒ）と、その内側に固着された永久磁石
１３Ｌ（１３Ｒ）により構成されている。２つのヨーク
１Ｌ（１Ｒ）が接続した中央の長辺は、センタヨーク１
１を形成して永久磁石１３Ｌ（１３Ｒ）との間に空間磁
束を生成する。センタヨーク１１には、その長手方向に
沿って移動可能な移動手段としてのコイルボビン３が遊
嵌され、コイルボビン３には、駆動電流を通電可能な駆
動電流回路としてのコイル２が巻回されている。

【００１１】以下、上記実施例をより具体的に説明する
。各々のヨーク１Ｌ，１Ｒは、組成がＦｅ８０．５Ｓｉ
６．５　Ｂ１２Ｃ１　（原子％）、幅が約１０ｍｍで厚
さが約３０μｍ　のアモルファス磁気シートを厚さ約４
ｍｍ程度に積層して概矩形のトロイダル状に形成されて
おり、その外形寸法は、長辺の長さが約８０ｍｍであり
、短辺の長さが約２０ｍｍである。そして、各々のヨー
ク１Ｌ（１Ｒ）の重量は約５０ｇである。ヨーク１Ｌ（
１Ｒ）には、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、また
は、エポキシ系樹脂が含浸剤として含浸され、アモルフ
ァス磁気シートは、積層構造を成している。アモルファ
ス磁気シートとしては、鉄を主成分として半金属を含む
飽和磁束密度が１．６Ｔのアモルファス磁気シートが使
用されている。なお、ヨーク１Ｌ（１Ｒ）は、その長辺
のおよそ四分の一の位置（図１中の符号Ｃ位置）で切断
されており、後述のように、リニアモータの製造段階で
は、２つに分離可能である。

【００１２】各々の永久磁石１３Ｌ（１３Ｒ）には、長
さが約６０ｍｍ、幅が約１０ｍｍ、厚さが約４ｍｍのフ
ェライトマグネットが使用されており、その重量は約１
０ｇである。コイルボビン３は、弗素樹脂製であり、そ
の内壁とセンタヨーク１１の間に約０．２ｍｍの空隙を
有し、センタヨーク１１に沿った長手方向の長さが約２
０ｍｍに形成されている。そして、コイルボビン３の中
央部分の外周には、線径０．２６ｍｍのポリウレタン被
覆銅線を用いたコイル２でセンタヨーク１１を取り巻い
て２００回巻かれている。

【００１３】次に、前記の２分割したヨークについて詳
述すれば、以下の通りである。即ち、リニアモータの磁
気回路１を構成する際、先ず、分割位置Ｃを境としてヨ
ーク１Ｌ（１Ｒ）を長短２つのＵ字体に分離し、長い方
のＵ字体に永久磁石１３Ｌ（１３Ｒ）を磁着する。別に
、コイル２をコイルボビン３に巻き樹脂含浸して移動手
段を用意する。次いで、上記長い方のＵ字体をコイルボ
ビン３に挿通した後、分割位置Ｃで分離されている短い
方のＵ字体を上記長い方のＵ字体に接合する。このとき
、永久磁石１３Ｌ（１３Ｒ）は、磁気的な吸着力を発揮
し、この接合操作を容易にする。然る後、分割位置Ｃで
接合した２つのヨーク１Ｌ（１Ｒ）を一体に固着する。これによれば、リニアモータの磁気回路を形成する前に
コイル２をコイルボビン３に巻回でき、結果としてリニ
アモータの製造を著しく簡便化できる。なお、図１に示
すように、密着した左右のヨーク１Ｌ（１Ｒ）における
分割位置Ｃを互いに違わせることにより、空間磁束の不
均等を解消でき、磁気回路の機械的強度の低下も防止で
きる。

【００１４】上記実施例のコイル２に約０．４Ａの直流
駆動電流を通じたところ、コイルボビン３は、約０．３
Ｎの推力を生成してセンタヨーク１１に沿って速度約６
２ｃｍ／秒で移動した。なお、図示されない光学位置検
出器をセンタヨーク１１の両端部に配設し、どちらか一
方の光学位置検出器がコイルボビン３を検知した際に駆
動電流の電流方向を逆転させたところ、コイルボビン３
はセンタヨーク１１に沿って円滑に往復運動を繰り返し
た。

【００１５】上記実施例によればアモルファス磁気シー
トの表面は、中心線での平均粗さＲａが約０．５μｍ　
程度であり極めて平滑である。その結果、コイルボビン
３は、センタヨーク１１に沿って円滑に移動できる。ま
た、アモルファス磁気シートは、ビッカース硬度Ｈｖが
９００程度であり硬度が極めて高い。このため、コイル
ボビン３が高速で往復運動を繰り返してヨークが摩耗し
たり破損することがない。更に、アモルファス磁気シー
トの透磁率は他の磁気材料に比べて著しく高く数万もあ
るので、上記実施例によれば、磁気回路からの漏れ磁束
を少なくでき、従来に比較して一段と効率の優れたリニ
アモータや、長いストロークのリニアモータを実現でき
る。

【００１６】なお、積層構造に起因する磁器回路からの
アモルファス磁気シートの剥れに対しては、永久磁石が
アモルファス磁気シートを磁気的に吸着して積層形状を
維持する。その結果、製造途中にて乱暴に扱ってもアモ
ルファス磁気シートが磁気回路から剥れず、過酷な条件
でも使用できる。また、仮に剥がれても、磁気的に吸着
しているので補修が容易である。

【００１７】さらに、この発明によれば、リニアモータ
の磁気回路を製作する際に、磁気回路の形状に合わせて
、予め、アモルファス磁気シートを巻回する巻き枠治具
を用意すれば、容易に所望の形状の磁気回路を簡便に形
成できる。巻き枠治具の形状を変形して、図１に例示さ
れた直線状のリニアモータに限らず、曲線部分を有する
リニアモータや、立体的なリニアモータも形成すること
ができる。

【００１８】以上、この発明の実施例について説明した
が、この発明は上記実施例に限られず、磁器回路にギャ
ップを介して誘導歯を設けたパルスリニアモータにも適
用できる。そして、パルスリニアモータの磁気回路にア
モルファス磁気シートを積層して適用すれば、高周波で
駆動される磁気回路の鉄損を著しく減少できるという特
別な効果を発揮する。また、アモルファス磁気シートの
材質は、上記実施例の説明に限らず、コバルトを含むア
モルファス磁気シートなど、他の各種の材料組成のアモ
ルファス磁気シートを用いることもできる。

【００１９】また、耐食性を高めるために、クロムを添
加することができる。例えば、組成が鉄７０〜８５（原
子％以下同じ）、クロム２〜１５、燐１０〜２０、炭素
３〜１０のアモルファス磁気シートは、磁気回路の耐食
性を著しく高めることができる。すなわち上記組成のア
モルファス磁気シートは、塩酸、硫酸、苛性ソーダ、あ
るいは、食塩水などの強い腐食性環境に数年間放置して
も、ほとんど変化を示さない優れた耐食性を発揮する。そして、これらの耐食性に富んだアモルファス磁気シー
トをリニアモータの磁気回路に使用すれば、磁気回路の
防錆処理や防食処理を不要にできるだけでなく、液中や
腐食性雰囲気中でも使用できるリニアモータを実現でき
る。

【００２０】更に、アモルファス磁気シートの厚さも上
記実施例の説明に限られず、板厚２０μｍ　乃至１００
μｍ　の範囲で選択可能である。そして、板厚が厚いア
モルファス磁気シートを使用すれば、ヨークの剛性を大
きくすることができる。なお、この発明は、上記実施例
に示した滑りによる移動手段に限らず、ローラガイドや
浮上ガイドにも適用できることは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、積層したアモルファ
ス磁気シートによりリニアモータの磁気回路を構成する
ようにしたので、精密なリニアモータや長尺なリニアモ
ータ、あるいは、曲線部分を有するリニアモータの円滑
な運転を実現でき、リニアモータの機能を著しく高める
ばかりでなく、磁気回路に沿って移動手段が頻繁に往復
運動を繰り返しても摩耗や発錆、あるいは、腐食しない
耐久性に富んだリニアモータを提供できるという顕著な
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の実施例の構成を示す正面図
、（ｂ）は断面図。

【図２】従来技術を示す説明図。

【図３】図２の部分詳細図。

【符号の説明】

１Ｌ，１Ｒ　　ヨーク１１　　センタヨーク１３Ｌ，１３Ｒ　　永久磁石２　　　　コイル３　　　　コイルボビン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　空間磁束を生成する磁気回路と、駆動
電流を通じる駆動電流回路と、前記空間磁束と前記駆動
電流が生成する推力により磁気回路に沿って移動可能な
移動手段を備えたリニアモータにおいて、前記磁気回路
が積層したアモルファス磁気シートと永久磁石からなり
、前記アモルファス磁気シートの一部が前記移動手段の
移動を案内する軌道を兼ねることを特徴とするリニアモ
ータ。
【請求項２】　　磁気回路が２個の長方形状にアモルフ
ァス磁気シートを積層したコイルを張り合せるものから
なることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。