JPH0471359A

JPH0471359A - 可動磁石型直流ブラシレスリニアモータ

Info

Publication number: JPH0471359A
Application number: JP2180507A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Matsui; 松井　信介; Shoichi Komasaka; 昇一駒坂
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1992-03-05
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JP2960489B2

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１本発明は、複数のモータを駆動させる装置、例えば横編
み機における針駆動用リニアモータに好適な、可動磁石
型直流ブラシレスリニアモータに関する。

［従来の技術］第７図ないし第９図は、従来から知られている１２０度
通電型リニアモータを示す。

第７図に示すリニアモータの概念図において、１は固定
子ヨーク、２はコイル、３は磁極検知用ホール素子、４
はコイル２のうち推力に寄与するコイル片、５は可動子
ヨーク、６は主磁石、７は磁極検知用副磁石である。ま
た、Ｃは固定子ヨーク１に置かれるコイル２のうち推力
に寄与するコイル片４の幅を示す。コイル２の全幅は３
ｃであり、各コイルは隙間Ｃを隔てて配置されてる。磁
極検知用ホール素子３は第７図の左側から数えて第１か
ら第３のコイルでは各コイルの右端に置かれ、第４から
第６のコイルについては各コイルの左端に置かれている
。

可動子ヨーク５に置かれる主磁石６の幅は３ｃであり、
各主磁石６の間隙は零である。これと同様に、磁極検知
用副磁石７の幅も３ｃであり、各副磁石７は隙間な（置
かれ、その枚数は主磁石６の枚数と同じである。

第９図は、第７図に示したコイル２の電流を切り替える
様子を説明している。このリニアモータでは各コイル２
毎に配置されたホール素子３は、各コイル２と主磁石６
が対向したとき、主磁石６と同極性の副磁石７の極性を
検知し、そのコイル２に推力が発生するようにコイル２
の通電の方向を決定する。第９図の（ａ）および（ｂ）
は、第１のコイルの電流を切り替えるべき可動子の位置
を示す。ホール素子３は、この位置では副磁石７の磁界
Ｏを検出する。

第９図の（ｃ）から（ｅ）は第２のコイルの電流を切り
替える可動子の位置を示し、同図（ｆ）から（ｉ）は第
３のコイルの電流を切り替える可動子の位置を示す。

第７図〜第９図に示したリニアモータの例では、可動子
ヨーク５に対向するコイル２の枚数が３枚と多い。また
、主磁石６に対向するコイル片４の数は６本であるが、
そのうち推力に寄与するのは常に４本である。この推力
に寄与するコイル幅の合計は４ｃである。磁極検知用副
磁石７の枚数は主磁石の枚数と同じであり、可動子ヨー
ク５の長さは４（副磁石７の枚数）Ｘ３ｃ（副磁石７の幅）＝１２ｃ
以上となる。

第４図ないし第６図は、従来から知られている９０度通
電型リニアモータの説明図を示す。

第４図に示すリニアモータの概念図において１は固定子
ヨーク、２はコイル、３は磁極検知用ホール素子、４は
コイル２のうち推力に寄与するコイル片、５は可動子ヨ
ーク、６は主磁石、７は磁極検知用副磁石である。また
、ｄは固定子ヨーク１に置かれるコイル２のうち推力に
寄与するコイル片４の幅を示す。第７図に示したリニア
モータと同じ可動子のストローク幅を確保する場合、ｄ
＝１．５ｃとなる。コイル２の全幅は３ｄであり、第１
と第２のコイルは隙間な（置かれ、第２と第３のコイル
は隙間２ｄを隔てて配置されている。第３と第４のコイ
ルは隙間なく配置されている。磁極検知用ホール素子３
は、各コイルの中央に置かれている。

可動子ヨーク５に置かれる主磁石６の幅はｄであり、各
主磁石６の間隔もｄである。磁極検知用副磁石７の幅は
２ｄであり、各副磁石７は隙間なく置かれ、その枚数は
主磁石６の枚数＋１枚である。

第６図は、第４図および第５図に示したリニアモータの
コイルの電流を切り替える様子を説明している。このリ
ニアモータにおいて、各コイル２毎に配置された磁極検
知用ホール素子３は各コイル２と主磁石６が対向したと
き、主磁石６と同極性の副磁石７の極性を検知し、その
コイル２に推力が発生するようにコイル２の通電の方向
を決定する。第６図の（ａ）および（ｂ）は、第１のコ
イルの電流を切り替えるべき可動子の位置を示す。磁極
検知用ホール素子３は、この位置で磁極検知用副磁石７
の磁界Ｏを検出する。

第６図の（Ｃ）から（ｅ）は第２のコイルの電流を切り
替える可動子の位置を示し、（ｆ）から（ｈ）は第３の
コイルの電流を切り替える可動子の位置を示す。

第４図ないし第６図に示したリニアモータの例では、可
動子５に対向するコイル２の枚数が２枚と少ない。主磁
石６に対向するコイル片４の数は４本であるが、そのう
ち推力に寄与するのは常に２本であり、推力に寄与する
コイル片の幅の合計は２ｄ＝３ｃである。磁極検知用副
磁石７の枚数は主磁石の枚数＋１枚であり、可動子ヨー
ク５の長さは５（副磁石７の枚数）Ｘ２ｄ（副磁石７の幅）＝１０ｄ
　＝１５ｃ以上となる。

そのため、可動子ヨーク５は第７図の従来例より長くな
り、その重量も重くなる。さらに、第７図の従来例と比
較して推力は３／４となり、可動子の重量が大きくなる
ため、このリニアモータの得られる加速度は小さくなる
。第７図のリニアモータと比較して可動子と対向するコ
イルの枚数が少な（、コイルに通電するドライブ回路も
少ない。

［発明が解決しようとする課題］前述したように、１２０度通電型リニアモータでは主磁
石に対向したコイル枚数は３枚であり、コイルに通電す
るドライブ回路の数が多くなる。

また、従来の９０度通電型リニアモータでは主磁石と対
向したコイルのうち推力に寄与するコイル片の数は常に
２本であり、推力は小さくなる。また、磁極検知用副磁
石の枚数は５枚必要なため、可動子の長さが長（なり、
可動子の重量も大きくなる。しかも、このリニアモータ
で得られる推力は小さ（、可動子の重量が重いため、こ
のリニアモータで得られる加速度は小さくなる。

よって本発明の第１の目的は、従来の９０度通電型リニ
アモータより最大推力を太き（すると共に、可動子重量
を軽くすることにより大きな加速度を得ることができる
可動磁石型直流ブラシレスリニアモータを提供すること
にある。

また、本発明の第２の目的は、主磁石と対向するコイル
の枚数を従来の１２０度通電型リニアモータより少な（
して、コイルに通電するドライブ回路の数を少なくする
ことができる可動磁石型直流ブラシレスリニアモータを
提供することにある。

［課題を解決するための手段１本発明は、コイルと磁極検知用ホール素子を固定子側に
備え、駆動用主磁石と磁極検知用副磁石を可動子側に備
えた９０度通電方式のリニアモータにおいて、駆動用主
磁石の幅をコイル片の幅の２倍の長さに設定したことを
特徴とするものである。

ここで、推力に寄与するコイル片の幅をｄとしたとき、
第１と第２の磁極検知用ホール素子の位置を対応するコ
イルの中心から右に０．７ｄに配置し、第３と第４の磁
極検知用ホール素子の位置を対応するコイルの中心に配
置し、磁極検知用副磁石のうち第１の副磁石の幅を１．
５ｄ、第２の副磁石の幅を２，１ｄ、第３の副磁石の幅
を２．１ｄ、第４の副磁石の幅を２．３ｄとし、前記各
ホール素子の信号を信号処理用論理装置により処理する
ことにより、４枚の副磁石の幅を４枚の主磁石の幅と同
じにすることが好適である。

［作　用］本発明によれば、リニアモータを９０度通電方式とし、
主磁石の幅をコイル片の幅の２倍とする。

これにより従来の９０度通電型のリニアモータの推力と
比較して、最大２倍の推力を得ることができる。また、
推力に寄与するコイル幅の最大値は４ｄ＝６ｃであり、
従来の１２０度通電型リニアモータの４０より太き（な
る。

さらに、本発明では副磁石の枚数を主磁石の枚数と同じ
枚数とし、各副磁石の幅の合計を各主磁石の合計の幅と
同じにする。これにより、可動子の幅を従来の９０度通
電型のリニアモータより短くすることができ、可動子の
重量も軽（なる。可動子の幅は８ｄ＝　１２ｃであり、
従来の１２０度通電型リニアモータとほぼ等しくなる。

本発明に係るリニアモータでは、ホール素子が対向した
主磁石と同じ枚数の副磁石でコイルに対する主磁石の磁
極の変化を正しく検知できるよう、各ホール素子を配置
し、各副磁石の幅を決めている。各ホール素子が検知し
た信号は固定子上に置いた論理演算素子に送られ、論理
演算素子はこれらの信号を論理演算し各コイルの電流を
切り替える信号を発生する。

このように、本発明によるリニアモータは従来の９０度
通電型リニアモータより推力が太き（、可動子の重量も
軽（なるため、大きな加速度を得ることができる。しか
も、主磁石と対向するコイルの枚数も、従来の１２０度
通電型リニアモータより少なく、コイルに通電するドラ
イブ回路の数を少なくすることができる。

［実施例１以下、本発明によるリニアモータの一実施例を第１図な
いし第３図を参照して詳述する。

第１図は本発明の一実施例の原理を示す平面図、第２図
は本実施例のリニアモータを示す正面図、第３図はコイ
ルの電流を切り替える手順を示す図である。

第１図に示すように本実施例では、固定子ヨーク１上に
コイル２．磁極検知用ホール素子３．論理演算装置８．
配線９が配置されている。

コイル４のうち、推力に寄与するコイル片４の幅はｄで
ある。第１のコイルと第２のコイルは隙間な（置かれ、
第２と第３のコイルは２ｄの間隔で配置されており、以
下この繰り返しでコイルが配置されている。

磁極検知用ホール素子３に関して、第１のホール素子は
第１のコイルの中心からほぼ０．７ｄの位置に置かれて
いる。第２．第３．第４のホール素子は対応するコイル
の左端に置かれている。そして、各ホール素子３は電線
９を通して、論理演算装置８と結ばれている。

可動子ヨーク５上には主磁石６と磁極検知用副磁石７が
配置されている。主磁石６の幅は２ｄで、各々隙間なく
置かれている。

副磁石７の枚数は主磁石６の枚数と等しく、第１の副磁
石の幅がほぼ１．５ｄ、第２および第３の副磁石の幅が
ほぼ２．１ｄ、第４の副磁石の幅はほぼ２．３ｄであり
、おのおの隙間なく置かれている。各主磁石の幅を合計
したものと、各副磁石の幅を合計したものは等しく　１
０ｄ　＝　１５ｃである。

本実施例によるリニアモータでは、磁極検知用ホール素
子３に対向した副磁石７により、主磁石２のコイル１に
対する磁極の変化を正しく検知できるよう、各ポール素
子３を配置し、その位置に応じて各副磁石の幅を決めて
いる。

各ホール素子３が検知した信号は固定子上に置かれた論
理演算装置８に送られ、論理演算装置８はこれらの信号
を論理演算し、各コイル２の電流を切り替える信号を発
生する。

次に、第３図を参照して、ポール素子３が検知した磁極
信号を論理演算処理装置８により論理演算し、各コイル
の電流を切り替える制御例を説明する。

第３図の（ａ）から（ｂ）は、第１のコイルの電流を切
り替えるべき可動子の位置を示す、（ａ）では第１のホ
ール素子により副磁石の磁界Ｏを検出している。（ｂ）
では第４のポール素子により副磁石の磁界Ｏを検出し、
論理演算装置８により第１のコイルの電流を切り替える
。

第３図の（Ｃ）から（ｆ）は、第２のコイルの電流を切
り替える可動子の位置を示す。（Ｃ）　、　（ｄ）では
それぞれ第２および第３のホール素子３が副磁石７の磁
界Ｏを検出し、論理演算装置８によりコイル２の電流が
切り替えられる。（ｅ）は第２のコイルの電流をＯＦＦ
すべき可動子の位置であるが、この位置のみ各ホール素
子は副磁石の磁界Ｏを検出できず、可動子の位置が（ｆ
）のとき、第３のコイルの電流はＯＦＦとなる。

第３図の（ｇ）から（ｊ）は、第３のコイルの電流を切
り替えるべき可動子の位置を示す。各位置では第３のホ
ール素子が副磁石の磁界Ｏを検出し、第３のコイルの電
流を切り替える。

上述したリニアモータは従来型の９０度通電型のリニア
モータより推力が大きく、可動子も軽量化されており、
大きな加速度を得ることができた。

また、主磁石と対向するコイルの枚数も従来の１２０度
通電型リニアモータより少な（、コイルを通電するドラ
イブ回路の数を少なくすることができた。

［発明の効果１本発明によるリニアモータによれば、従来型の９０度通
電型リニアモータより大きな加速度が得られ、例えば横
編み機の編針駆動用として用いる場合、より高速の編成
動作に対応することが可能となる。

また、本発明によるリニアモータでは、従来の１２０度
通電型リニアモータより、コイル通電用ドライブ回路の
数を少なくすることができ、装置をコンパクト化するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の原理を示す平面図、第２図は本実施例のリニアモータを示す正面図、第３図は本実施例のコイルの電流を切り替える手順を示
す図、第４図は従来技術による９０度通電型リニアモータの原
理を示す平面図、第５図は第４図に示したリニアモータの正面図、第６図は第４図に示したコイルの電流を切り替える原理
を示す図、第７図は従来の１２０度通電型リニアモータの原理を示
す平面図、第８図は第７図に示したリニアモータの正面図、第９図は第７図に示したコイルの電流を切り替える原理
を示す図である。１・・・固定子ヨーク、２・・・コイル、３・・・磁極検知用ホール素子、４・・・推力に寄与するコイル片、５・・・可動子ヨーク、６・・・主磁石、７・・・磁極検知用副磁石、８・・・論理演算装置、９・・・配線。

Claims

【特許請求の範囲】１）コイルと磁極検知用ホール素子を固定子側に備え、
駆動用主磁石と磁極検知用副磁石を可動子側に備えた９
０度通電方式のリニアモータにおいて、駆動用主磁石の
幅をコイル片の幅の２倍の長さに設定したことを特徴と
する可動磁石型直流ブラシレスリニアモータ。２）推力に寄与するコイル片の幅をｄとしたとき、第１
と第２の磁極検知用ホール素子の位置を対応するコイル
の中心から右に０．７ｄに配置し、第３と第４の磁極検
知用ホール素子の位置を対応するコイルの中心に配置し
、磁極検知用副磁石のうち第１の副磁石の幅を１．５ｄ
、第２の副磁石の幅を２．１ｄ、第３の副磁石の幅を２
．１ｄ、第４の副磁石の幅を２．３ｄとし、前記各ホー
ル素子の信号を信号処理用論理装置により処理すること
により、４枚の副磁石の幅を４枚の主磁石の幅と同じに
することを特徴とする請求項第１項に記載の可動磁石型
直流ブラシレスリニアモータ。