JPH10112967A - 単極形リニア直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定子の一部に三つの巻線を巻装することに
より、単極形リニア直流モータの大推力化、小型軽量
化、ロング・ストローク化および全ストロークに対する
推力変動の減少を共に実現することを可能にする。 【構成】 固定子１は、第１のヨーク２により成る第１
の構成部材４３と、第２のヨーク３および第１の永久磁
石５により成る第２の構成部材と、第１の構成部材４３
および第２の構成部材４４の両端部に固着される第２の
永久磁石６ａ、６ｂと、第１の構成部材４３の周囲に列
設して巻装される第２の巻線７、第３の巻線８および第
４の巻線９とにより構成され、可動子１１は、第１の構
成部材４３と第２の巻線７、第３の巻線８および第４の
巻線９との周囲に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻
線１２を主に構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】一般に、単極形リニア直流モータ
は、脈動を伴わない推力を発生し得る唯一のリニア・モ
ータであり、可動子の軽量化を可能とする優れた応答性
を有するリニア・モータである。各種位置検出装置を装
着してサーボ制御することにより推力および速度の広範
囲の制御と停止位置の高精度の制御とを可能とし、振動
および推力変動を嫌う負荷および広範囲の速度での運転
を必要とする負荷に対応し得る唯一のリニア・アクチュ
エータである。本発明は、各種ＯＡ機器、各種光学機器
および各種測定機器等において、振動および推力変動を
嫌う各種移動部の駆動の用に供され、脈動の無い推力の
発生、小型軽量化、大推力化、ロング・ストローク化お
よび全ストロークに対する推力変動の減少を可能とする
単極形リニア直流モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の単極形リニア直流モータの構造お
よび動作を、図１ないし図３に示す断面図と、図４ない
し図６に示す推力特性図とにより説明する。

【０００３】図１に示す従来の単極形リニア直流モータ
は、二つの閉磁路を形成する固定子１と、固定子１の一
部に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２より成
る可動子１１とにより構成され、脈動のない推力の発生
と変動の少ない推力の発生とを可能とするロング・スト
ロークの単極形リニア直流モータである。

【０００４】固定子１は、平板状を成す第１のヨーク
２、平板状を成す第２のヨーク３および一対の第３のヨ
ーク４ａ、４ｂにより構成される磁路構成手段４１と、
平板状を成す第１の永久磁石５により構成される起磁力
発生手段４２とを備え、第１のヨーク２と第２のヨーク
３とのそれぞれの両端部には第３のヨーク４ａ、４ｂが
磁気的および機械的にそれぞれ固着され、第２のヨーク
３の第１のヨーク２への相対面には第１の永久磁石５の
Ｓ極の極性を有する磁極面が固着される。

【０００５】第１のヨーク２は第１の構成部材４３を構
成し、第２のヨーク３および第１の永久磁石５は第２構
成部材４４を構成する。第１の構成部材４３と第２構成
部材４４とは所定の距離を隔て配置され、それぞれの相
対面が構成する空間２１を介して図示の方向に第１の閉
磁路３２と第２の閉磁路３３とを形成する。

【０００６】可動子１１は、第１の構成部材４３の周囲
に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構
成され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に円
滑かつ自由に移動し得る構造に配置される。第１の巻線
１２に図示の方向に所定の電流を流すことにより所定の
推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に図
示と異なる方向に所定の電流を流すことにより所定の推
力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【０００７】図２に示す従来の単極形リニア直流モータ
は、二つの閉磁路を形成する固定子１と、固定子１の一
部に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２より成
る可動子１１とにより構成され、脈動のない推力の発生
と低価格とを可能とするロング・ストロークの単極形リ
ニア直流モータである。

【０００８】固定子１は、平板状を成す第１のヨーク２
および平板状を成す第２のヨーク３により構成される磁
路構成手段４１と、平板状を成す一対の第２の永久磁石
６ａ、６ｂにより構成される起磁力発生手段４２とを備
え、第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面の両端
部には第２の永久磁石６ａ、６ｂのＮ極の極性を有する
磁極面がそれぞれ固着され、第２のヨーク３の第１のヨ
ーク２への相対面の両端部には第２の永久磁石６ａ、６
ｂのＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される。

【０００９】第１のヨーク２は第１の構成部材４３を構
成し、第２のヨーク３は第２構成部材４４を構成する。
第１の構成部材４３と第２の構成部材４４とは所定の距
離を隔て配置され、それぞれの相対面が構成する空間２
１を介して図示の方向に第１の閉磁路３２と第２の閉磁
路３３とを形成する。

【００１０】可動子１１は、第２の構成部材４４の周囲
に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構
成され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に円
滑かつ自由に移動し得る構造に配置される。第１の巻線
１２に図示の方向に所定の電流を流すことにより所定の
推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に図
示と異なる方向に所定の電流を流すことにより所定の推
力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００１１】図３に示す従来の単極形リニア直流モータ
は、一つの閉磁路を形成する固定子１と、固定子１の一
部に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２より成
る可動子１１とにより構成され、脈動のない推力の発生
と変動の少ない推力の発生とを可能とするショウト・ス
トロークの単極形リニア直流モータである。

【００１２】固定子１は、円筒状を成す第１のヨーク
２、円筒状を成す第２のヨーク３および円板状を成す第
３のヨーク４により構成される磁路構成手段４１と、円
筒状を成す第１の永久磁石５により構成される起磁力発
生手段４２とを備え、第１のヨーク２と第２のヨーク３
とのそれぞれの一方の端部には第３のヨーク４が磁気的
および機械的に固着され、第２のヨーク３の第１のヨー
ク２への相対面には第１の永久磁石５のＮ極の極性を有
する磁極面が固着される。

【００１３】第１のヨーク２は第１の構成部材４３を構
成し、第２のヨーク３および第１の永久磁石５は第２構
成部材４４を構成する。第１の構成部材４３と第２の構
成部材４４とは所定の距離を隔て同軸円筒状に配置さ
れ、それぞれの相対面が構成する空間２２を介して図示
の方向に閉磁路３１を形成する。

【００１４】可動子１１は、第１の構成部材４３の周囲
に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構
成され、空間２２内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に円
滑かつ自由に移動し得る構造に配置される。第１の巻線
１２に図示の方向に所定の電流を流すことにより所定の
推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２に図
示と異なる方向に所定の電流を流すことにより所定の推
力をもって矢印Ｂ方向に移動する。

【００１５】図４は、図１に示す従来の単極形リニア直
流モータのストロークｘ［ｍｍ］を１００［ｍｍ］に設
定した際の推力特性図であり、図５は、図２に示す従来
の単極形リニア直流モータのストロークｘ［ｍｍ］を１
００［ｍｍ］に設定した際の推力特性図であり、図６
は、図３に示す従来の単極形リニア直流モータのストロ
ークｘ［ｍｍ］を２０［ｍｍ］に設定した際の推力特性
図である。

【００１６】図４ないし図６に示す推力特性図におい
て、曲線Ａは可動子１１を構成する第１の巻線１２に５
［Ｗ］の電力を供給した際の推力特性を示し、曲線Ｂは
可動子１１を構成する第１の巻線１２に２０［Ｗ］の電
力を供給した際の推力特性を示し、曲線Ｃは可動子１１
を構成する第１の巻線１２に４５［Ｗ］の電力を供給し
た際の推力特性を示す。即ち、曲線Ａは第１の巻線１２
にＩ［Ａ］の電流を流した際の推力特性であり、曲線Ｂ
は第１の巻線１２に２×Ｉ［Ａ］の電流を流した際の推
力特性であり、曲線Ｃは第１の巻線１２に３×Ｉ［Ａ］
の電流を流した際の推力特性である。

【００１７】図１および図２に示す従来の単極形リニア
直流モータの推力は、第１の巻線１２に鎖交する第１の
閉磁路３２を流れる磁束あるいは第１の巻線１２に鎖交
する第２の閉磁路３３を流れる磁束と、即ち、空間２１
内の第１の閉磁路３２が形成される範囲の磁界あるいは
空間２１内の第２の閉磁路３３が形成される範囲の磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２に流れる
電流とに比例して増加する。

【００１８】図３に示す従来の単極形リニア直流モータ
の推力は、第１の巻線１２に鎖交する閉磁路３１を流れ
る磁束と、即ち、空間２１内の閉磁路３１が形成される
範囲の磁界と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１
２に流れる電流とに比例して増加する。

【００１９】一般に、従来の単極形リニア直流モータの
大推力化は、第１の巻線１２に鎖交する磁束の増加、第
１の巻線１２の巻数の増加あるいは第１の巻線１２に流
れる電流の増加により可能に成る。しかし、第１の巻線
１２に鎖交する磁束の増加は、固定子１の大型化、大重
量化および高価格化等の問題点を有し、第１の巻線１２
の巻数の増加は、可動子１１の大型化、大重量化、応答
性の劣化およびストロークの減少等の問題点を有するた
め、第１の巻線１２に流れる電流の増加により対処され
ている。

【００２０】可動子１１を構成する第１の巻線１２に流
れる電流の増加は、第１の巻線１２の周囲に発生する可
動子１１の移動方向の磁界の傾斜を大きくし、固定子１
が空間２１内あるいは空間２２内に形成する磁界の分布
に傾斜を与え、図４ないし図６に示す推力特性の曲線Ｂ
および曲線Ｃに示す様に、全ストロークに対する推力変
動を大きくするという問題点を有するものである。

【００２１】一般に、従来の単極形リニア直流モータの
ロング・ストローク化は、磁路構成手段４１を構成する
第１のヨーク２、第２のヨーク３および第３のヨーク
４、４ａ、４ｂの体積の増加と、起磁力発生手段４２を
構成する第１の永久磁石５あるいは第２の永久磁石６
ａ、６ｂの体積の増加とにより可能に成る。しかし、固
定子１の大型化、大重量化、高価格化および漏洩磁束の
増加等の問題点を有し、漏洩磁束の増加に伴い第１の巻
線１２を鎖交する磁束が減少し、推力が減少するという
問題点を有するものである。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の単極形リニア直流モータの大推力化と、小
型軽量化と、ロング・ストローク化と、全ストロークに
対する推力変動の減少とを共に実現することが困難であ
る点である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】従来の単極形リニア直流
モータの空間２１あるいは空間２２の一方の端部方向の
１／３の範囲を構成する固定子１の構成部材に第２の巻
線７を巻装し、空間２１あるいは空間２２の中央部の１
／３の範囲を構成する固定子１の構成部材に第３の巻線
８を巻装し、空間２１あるいは空間２２の他方の端部方
向の１／３の範囲を構成する固定子１の構成部材に第４
の巻線９を巻装することを最も主要な特徴とし、大推力
化、小型軽量化、ロング・ストローク化および全ストロ
ークに対する推力変動の減少という目的を極めて簡単に
実現した。

【００２４】

【実施例】次に、図７、図９、図１１、図１３、図１４
および図１５に示す実施例と、図８、図１０および図１
２に示す推力特性図とに基づいて、本発明の単極形リニ
ア直流モータの構造および動作を説明する。

【００２５】図７は、本発明の単極形リニア直流モータ
の第１の実施例の構造説明を目的とした断面図である。
本発明の単極形リニア直流モータは、二つの閉磁路を形
成する固定子１と、固定子１の一部に所定の間隙を隔て
巻装される第１の巻線１２より成る可動子１１とにより
構成される。

【００２６】固定子１は、平板状を成す第１のヨーク
２、平板状を成す第２のヨーク３および一対の第３のヨ
ーク４ａ、４ｂにより構成される磁路構成手段４１と、
平板状を成す第１の永久磁石５により構成される起磁力
発生手段４２とを備え、第１のヨーク２と第２のヨーク
３とのそれぞれの両端部には第３のヨーク４ａ、４ｂが
磁気的および機械的にそれぞれ固着され、第２のヨーク
３の第１のヨーク２への相対面には第１の永久磁石５の
Ｓ極の極性を有する磁極面が固着される。

【００２７】第１のヨーク２は第１の構成部材４３を構
成し、第２のヨーク３および第１の永久磁石５は第２構
成部材４４を構成する。第１の構成部材４３と第２構成
部材４４とは所定の距離を隔て配置され、それぞれの相
対面が構成する空間２１を介して図示の方向に第１の閉
磁路３２と第２の閉磁路３３とを形成する。

【００２８】空間２１を構成する第１の構成部材４３の
可動子１１の移動範囲に対応する矢印Ａ方向の１／３の
範囲には第２の巻線７が巻装され、空間２１を構成する
第１の構成部材４３の可動子１１の移動範囲に対応する
中央部の１／３の範囲には第３の巻線８が巻装され、空
間２１を構成する第１の構成部材４３の可動子１１の移
動範囲に対応する矢印Ｂ方向の１／３の範囲には第４の
巻線９が巻装される。尚、第２の巻線７、第３の巻線８
および第４の巻線９の、それぞれの巻線仕様は同一に構
成される。

【００２９】可動子１１は、第２の構成部材４４の周囲
に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構
成され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に円
滑かつ自由に移動し得る構造に配置される。

【００３０】可動子１１は、第１の巻線１２に図示の方
向に所定の電流を流し、第２の巻線７、第３の巻線８お
よび第４の巻線９に図示の方向にそれぞれ所定の電流を
流すことにより、第１の閉磁路３２を流れる磁束あるい
は第２の閉磁路３３を流れる磁束と、即ち、空間２１内
の第１の閉磁路３２が形成される範囲の磁界あるいは空
間２１内の第２の閉磁路３３が形成される範囲の磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流れる
電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７、第３の
巻線８および第４の巻線９のそれぞれの巻数と、第２の
巻線７、第３の巻線８および第４の巻線９をそれぞれ流
れる電流とに比例して増加する所定の推力をもって矢印
Ａ方向に移動し、第１の巻線１２、第２の巻線７、第３
の巻線８および第４の巻線９に図示と異なる方向にそれ
ぞれ所定の電流を流すことにより所定の推力をもって矢
印Ｂ方向に移動する。

【００３１】図８は、図７に示す本発明の単極形リニア
直流モータの推力特性図であり、直線Ａはストロークｘ
［ｍｍ］を１００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示
す。曲線Ｂは可動子１１を構成する第１の巻線１２のみ
に所定の電流を流した際の推力特性を示し、図４に示す
従来の単極形リニア直流モータの推力特性図の曲線Ｃに
相当するものである。

【００３２】図７に示す本発明の単極形リニア直流モー
タにおいて、可動子１１を構成する第１の巻線１２に所
定の電流を流すと、第１の巻線１２の周囲には可動子の
移動方向に所定の割合で減少する第２の磁界が形成さ
れ、起磁力発生手段４２により空間２１内に均一に形成
される第１の磁界を可動子１１の移動に伴い減少させ
る。即ち、図８の曲線Ｂに示すように可動子１１の移動
に伴い可動子１１に作用する推力は減少する。

【００３３】第２の巻線７、第３の巻線８および第４の
巻線９に図示の方向にそれぞれ所定の電流を流すと、第
２の巻線７、第３の巻線８および第４の巻線９の周囲に
は、可動子１１の移動方向に所定割合で増加する第３の
磁界が形成される。第３の磁界は、第２の巻線７、第３
の巻線８および第４の巻線９のそれぞれの巻数と、第２
の巻線７、第３の巻線８および第４の巻線９にそれぞれ
流れる電流とに比例して増加する。

【００３４】可動子１１を構成する第１の巻線１２の周
囲に形成される第２の磁界の減少割合と、第２の巻線
７、第３の巻線８および第４の巻線９の周囲に形成され
る第３の磁界の増加割合とが等しく成るように、第１の
巻線１２に流れる電流の大きさと、第２の巻線７、第３
の巻線８および第４の巻線９に流れる電流の大きさとを
設定すると、図８の直線Ａに示す様に可動子１１の全ス
トロークの移動に対して変動の無い推力の発生が可能と
成る。

【００３５】図９は、本発明の単極形リニア直流モータ
の第２の実施例の構造説明を目的とした断面図である。
本発明の単極形リニア直流モータは、二つの閉磁路を形
成する固定子１と、固定子１の一部に所定の間隙を隔て
巻装される第１の巻線１２より成る可動子１１とにより
構成される。

【００３６】固定子１は、平板状を成す第１のヨーク２
および平板状を成す第２のヨーク３により構成される磁
路構成手段４１と、平板状を成す一対の第２の永久磁石
６ａ、６ｂにより構成される起磁力発生手段４２とを備
え、第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面の両端
部には第２の永久磁石６ａ、６ｂのＮ極の極性を有する
磁極面がそれぞれ固着され、第２のヨーク３の第１のヨ
ーク２への相対面の両端部には第２の永久磁石６ａ、６
ｂのＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される。

【００３７】第１のヨーク２は第１の構成部材４３を構
成し、第２のヨーク３は第２構成部材４４を構成する。
第１の構成部材４３と第２構成部材４４とは所定の距離
を隔て配置され、それぞれの相対面が構成する空間２１
を介して図示の方向に第１の閉磁路３２と第２の閉磁路
３３とを形成する。

【００３８】空間２１を構成する第１の構成部材４３の
可動子１１の移動範囲に対応する矢印Ａ方向の１／３の
範囲には第２の巻線７が巻装され、空間２１を構成する
第１の構成部材４３の可動子１１の移動範囲に対応する
中央部の１／３の範囲には第３の巻線８が巻装され、空
間２１を構成する第１の構成部材４３の可動子１１の移
動範囲に対応する矢印Ｂ方向の１／３の範囲には第４の
巻線９が巻装される。尚、第２の巻線７、第３の巻線８
および第４の巻線９の、それぞれの巻線仕様は同一に構
成される。

【００３９】可動子１１は、第２の構成部材４４の周囲
に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構
成され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に円
滑かつ自由に移動し得る構造に配置される。

【００４０】可動子１１は、第１の巻線１２に図示の方
向に所定の電流を流し、第２の巻線７、第３の巻線８お
よび第４の巻線９に図示の方向にそれぞれ所定の電流を
流すことにより、第１の閉磁路３２を流れる磁束あるい
は第２の閉磁路３３を流れる磁束と、即ち、空間２１内
の第１の閉磁路３２が形成される範囲の磁界あるいは空
間２１内の第２の閉磁路３３が形成される範囲の磁界
と、第１の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流れる
電流とに比例して増加し、更に、第２の巻線７、第３の
巻線８および第４の巻線９のそれぞれの巻数と、第２の
巻線７、第３の巻線８および第４の巻線９をそれぞれ流
れる電流とに比例して増加する所定の推力をもって矢印
Ａ方向に移動し、第１の巻線１２、第２の巻線７、第３
の巻線８および第４の巻線９に図示と異なる方向にそれ
ぞれ所定の電流を流すことにより所定の推力をもって矢
印Ｂ方向に移動する。

【００４１】図１０は、図９に示す本発明の単極形リニ
ア直流モータの推力特性図であり、直線Ａはストローク
ｘ［ｍｍ］を１００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を
示す。曲線Ｂは可動子１１を構成する第１の巻線１２の
みに電流を流した際の推力特性を示し、図５に示す従来
の単極形リニア直流モータの推力特性図の曲線Ｃに相当
するものである。

【００４２】図１１は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第３の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。本発明の単極形リニア直流モータは、一つの閉磁路
を形成する固定子１と、固定子１の一部に所定の間隙を
隔て巻装される第１の巻線１２より成る可動子１１とに
より構成される。

【００４３】固定子１は、円筒状を成す第１のヨーク
２、円筒状を成す第２のヨーク３および円板状を成す第
３のヨーク４により構成される磁路構成手段４１と、円
筒状を成す第１の永久磁石５により構成される起磁力発
生手段４２とを備え、第１のヨーク２と第２のヨーク３
とのそれぞれの一方の端部には第３のヨーク４が磁気的
および機械的に固着され、第２のヨーク３の第１のヨー
ク２への相対面には第１の永久磁石５のＮ極の極性を有
する磁極面が固着される。

【００４４】第１のヨーク２は第１の構成部材４３を構
成し、第２のヨーク３および第１の永久磁石５は第２構
成部材４４を構成する。第１の構成部材４３と第２構成
部材４４とは所定の距離を隔て同軸円筒状に配置され、
それぞれの相対面が構成する空間２２を介して図示の方
向に閉磁路３１を形成する。

【００４５】空間２２を構成する第２の構成部材４４の
可動子１１の移動範囲に対応する矢印Ａ方向の１／３の
範囲には第２の巻線７が装着され、空間２２を構成する
第２の構成部材４４の可動子１１の移動範囲に対応する
中央部の１／３の範囲には第３の巻線８が装着され、空
間２２を構成する第２の構成部材４４の可動子１１の移
動範囲に対応する矢印Ｂ方向の１／３の範囲には第４の
巻線９が装着される。尚、第２の巻線７、第３の巻線８
および第４の巻線９の、それぞれの巻線仕様は同一に構
成される。

【００４６】可動子１１は、第１の構成部材４３の周囲
に所定の間隙を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構
成され、空間２２内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に円
滑かつ自由に移動し得る構造に配置される。

【００４７】可動子１１は、第１の巻線１２に図示の方
向に所定の電流を流し、第２の巻線７、第３の巻線８お
よび第４の巻線９に図示の方向にそれぞれ所定の電流を
流すことにより、閉磁路３１を流れる磁束と、即ち、空
間２２内の閉磁路３１が形成される範囲の磁界と、第１
の巻線１２の巻数と、第１の巻線１２を流れる電流とに
比例して増加し、更に、第２の巻線７、第３の巻線８お
よび第４の巻線９のそれぞれの巻数と、第２の巻線７、
第３の巻線８および第４の巻線９をそれぞれ流れる電流
とに比例して増加する所定の推力をもって矢印Ａ方向に
移動し、第１の巻線１２、第２の巻線７、第３の巻線８
および第４の巻線９に図示と異なる方向にそれぞれ所定
の電流を流すことにより所定の推力をもって矢印Ｂ方向
に移動する。

【００４８】図１２は、図１１に示す本発明の単極形リ
ニア直流モータの推力特性図であり、直線Ａはストロー
クｘ［ｍｍ］を２０［ｍｍ］に設定した際の推力特性を
示す。曲線Ｂは可動子１１を構成する第１の巻線１２の
みに電流を流した際の推力特性を示し、図６に示す従来
の単極形リニア直流モータの推力特性図の曲線Ｃに相当
するものである。

【００４９】図１３は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第４の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。本発明の単極形リニア直流モータは、二つの閉磁路
を形成する固定子１と、固定子１の一部に所定の間隙を
隔て巻装される第１の巻線１２より成る可動子１１とに
より構成される。

【００５０】固定子１は、円筒状を成す第１のヨーク２
および円筒状を成す第２のヨーク３により構成される磁
路構成手段４１と、円筒状を成す一対の第２の永久磁石
６ａ、６ｂにより構成される起磁力発生手段４２とを備
え、第２のヨーク３の第１のヨーク２への相対面の両端
部には第２の永久磁石６ａ、６ｂのＮ極の極性を有する
磁極面がそれぞれ固着され、第１のヨーク２の第２のヨ
ーク３への相対面の両端部には第２の永久磁石６ａ、６
ｂのＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される。

【００５１】第１のヨーク２は第１の構成部材４３を構
成し、第２のヨーク３は第２の構成部材４４を構成す
る。第１の構成部材４３と第２の構成部材４４とは所定
の距離を隔て同軸円筒状に配置され、それぞれの相対面
が構成する円筒状を成す空間２２を介して二つの閉磁路
を形成する。

【００５２】空間２２を構成する第２の構成部材４４の
可動子の移動範囲に対応する矢印Ａ方向の１／３の範囲
には第２の巻線７が巻装され、空間２２を構成する第２
の構成部材４４の可動子の移動範囲に対応する中央部の
１／３の範囲には第３の巻線８が巻装され、空間２２を
構成する第２の構成部材４４の可動子の移動範囲に対応
する矢印Ｂ方向の１／３の範囲には第４の巻線９が巻装
される。尚、第２の巻線７、第３の巻線８および第４の
巻線９の、それぞれの巻線仕様は同一に構成される。

【００５３】可動子１１は、第２の構成部材４４、第２
の巻線７、第３の巻線８および第４の巻線９の周囲に所
定の距離を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構成さ
れ、空間２２内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に円滑か
つ自由に移動し得る構造に配置される。

【００５４】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７、第３の巻線８および第４の巻線９に図示の方向に
それぞれ所定の電流を流すことにより、所定の推力をも
って矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２、第２の巻線
７、第３の巻線８および第４の巻線９に図示と異なる方
向にそれぞれ所定の電流を流すことにより所定の推力を
もって矢印Ｂ方向に移動する。尚、可動子１１の推力
は、第１のヨークの所定の位置に設けられた可動子１１
が全ストローク円滑かつ自由に移動し得る開口を介して
外部に伝達される。

【００５５】図１４は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第５の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。本発明の単極形リニア直流モータは、図９に示す本
発明の単極形リニア直流モータを２台並列に接続した構
造に構成される。

【００５６】固定子１は、平板状を成す一対の第１のヨ
ーク２および平板状を成す第２のヨーク３により構成さ
れる磁路構成手段４１と、平板状を成す一対の第２の永
久磁石６ａ、６ｂにより構成される起磁力発生手段４２
とを備え、一対の第１のヨーク２はそれぞれ第１の構成
部材４３を構成し、第２のヨーク３は第２の構成部材４
４を構成する。

【００５７】第２の構成部材４４と一対の第１の構成部
材４３とのそれぞれの相対面は、一対の空間２１を構成
し、一方の空間２１を構成する第１の構成部材４３の可
動子の移動範囲に対応する矢印Ａ方向の１／３の範囲に
は第２の巻線７が巻装され、一方の空間２１を構成する
第１の構成部材４３の可動子の移動範囲に対応する中央
部の１／３の範囲には第３の巻線８が巻装され、一方の
空間２１を構成する第１の構成部材４３の可動子の移動
範囲に対応する矢印Ｂ方向の１／３の範囲には第４の巻
線９が巻装される。同様に、他方の空間２１を構成する
第１の構成部材４３の周囲にも第２の巻線７、第３の巻
線８および第４の巻線９が巻装される。尚、一対の第２
の巻線７、一対の第３の巻線８および一対の第４の巻線
９の、それぞれの巻線仕様は同一に構成される。

【００５８】可動子１１は、第２の構成部材４４の周囲
に所定の距離を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構
成され、一対の空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方
向に円滑かつ自由に移動し得る構造に配置される。

【００５９】可動子１１は、第１の巻線１２、一対の第
２の巻線７、一対の第３の巻線８および一対の第４の巻
線９に図示の方向にそれぞれ所定の電流を流すことによ
り、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動し、第１の巻
線１２、一対の第２の巻線７、一対の第３の巻線８およ
び一対の第４の巻線９に図示と異なる方向にそれぞれ所
定の電流を流すことにより所定の推力をもって矢印Ｂ方
向に移動する。

【００６０】図１５は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第６の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。本発明の単極形リニア直流モータは、二つの閉磁路
を形成する固定子１と、固定子１の一部に所定の間隙を
隔て巻装される第１の巻線１２より成る可動子１１とに
より構成される。

【００６１】固定子１は、平板状を成す第１のヨーク２
および平板状を成す第２のヨーク３により構成される磁
路構成手段４１と、平板状を成す第１の永久磁石５およ
び一対の第２の永久磁石６ａ、６ｂにより構成される起
磁力発生手段４２とを備え、第２のヨーク３の第１のヨ
ーク２への相対面には第１の永久磁石５のＮ極の極性を
有する磁極面が固着され、第２のヨーク３の第１のヨー
ク２への相対面の両端部には第２の永久磁石６ａ、６ｂ
のＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第１
のヨーク２の第２のヨーク３への相対面の両端部には第
２の永久磁石６ａ、６ｂのＳ極の極性を有する磁極面が
それぞれ固着される。

【００６２】第１のヨーク２は第１の構成部材４３を構
成し、第２のヨーク３は第２の構成部材４４を構成す
る。第１の構成部材４３と第２の構成部材４４とは所定
の距離を隔て配置され、それぞれの相対面が構成する空
間２１を介して二つの閉磁路を形成する。

【００６３】空間２１を構成する第１の構成部材４３の
可動子の移動範囲に対応する矢印Ａ方向の１／３の範囲
には第２の巻線７が巻装され、空間２１を構成する第１
の構成部材４３の可動子の移動範囲に対応する中央部の
１／３の範囲には第３の巻線８が巻装され、空間２１を
構成する第１の構成部材４３の可動子の移動範囲に対応
する矢印Ｂ方向の１／３の範囲には第４の巻線９が巻装
される。尚、第２の巻線７、第３の巻線８および第４の
巻線９の、それぞれの巻線仕様は同一に構成される。

【００６４】可動子１１は、第１の構成部材４３、第２
の巻線７、第３の巻線８および第４の巻線９の周囲に所
定の距離を隔て巻装される第１の巻線１２を主に構成さ
れ、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に円滑か
つ自由に移動し得る構造に配置される。

【００６５】可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻
線７、第３の巻線８および第４の巻線９に図示の方向に
それぞれ所定の電流を流すことにより、所定の推力をも
って矢印Ａ方向に移動し、第１の巻線１２、第２の巻線
７、第３の巻線８および第４の巻線９に図示と異なる方
向にそれぞれ所定の電流を流すことにより所定の推力を
もって矢印Ｂ方向に移動する。

【００６６】本発明の単極形リニア直流モータは、従来
の単極形リニア直流モータの大推力化、小型軽量化、ロ
ング・ストローク化および全ストロークに対する推力変
動の減少を共に可能とするために、可動子１１の移動範
囲を構成する第１の構成部材４３あるいは第２の構成部
材４４に、それぞれ同一の巻数、巻線抵抗および寸法等
の巻線仕様を有する第２の巻線７、第３の巻線８および
第４の巻線９を巻装し、それぞれの巻線に同一の電流を
供給して運転される。

【００６７】しかし、第２の巻線７の巻線仕様あるいは
流れる電流の大きさと、第３の巻線８の巻線仕様あるい
は流れる電流の大きさと、第４の巻線９の巻線仕様ある
いは流れる電流の大きさとをそれぞれ変化させることに
より、その使用目的にあわせた推力特性を容易に設定し
得るものである。

【００６８】通常、本発明の単極形リニア直流モータ
は、それぞれ同一の巻線仕様にて構成される第２の巻線
７、第３の巻線８および第４の巻線９を並列に接続して
同一電源より電力を供給して運転され、更に、可動子１
１を構成する第１の巻線１２と、第２の巻線７、第３の
巻線８および第４の巻線９とを並列に接続することによ
り単一電源からの電力の供給が可能と成り、本発明の単
極形リニア直流モータのサーボ運転が容易に成り、サー
ボ制御回路の低価格化が可能と成る。

【００６９】本発明の単極形リニア直流モータの固定子
１を構成する第１の永久磁石５あるいは第２の永久磁石
６ａ、６ｂは、低価格化および組立の簡略化等を目的と
して、複数の永久磁石を列設あるいは積層して構成さ
れ、更に、第２の永久磁石６ａ、６ｂは永久磁石と磁性
体を積層して構成される。

【００７０】本発明の単極形リニア直流モータの第２の
巻線７、第３の巻線８および第４の巻線９は、ロング・
ストローク化あるいは推力変動の減少の向上を図る際に
はそれぞれ複数の巻線を並列に接続して構成され、可動
子１１を構成する第１の巻線１２は、小型化および軽量
化を図る際には自己融着線によりボビンレス構造に構成
される。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の単極形リニ
ア直流モータの大推力化は、可動子１１を構成する第１
の巻線１２の大電流化により図られ、大電流化に伴い可
動子１１の小型化および可動子１１の軽量化が可能と成
り、可動子１１の小型化に伴いストロークが増加し、可
動子１１の軽量化に伴い応答性が向上する効果がある。
更に、大推力化に伴い固定子１の小型軽量化が可能と成
る効果がある。推力および可動子質量を従来の単極形リ
ニア直流モータと同一に設定した際、従来の単極形リニ
ア直流モータ全体の質量を１／３〜１／６程度に減少さ
せことが可能と成る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の単極形リニア直流モータの断面図であ
る。

【図２】従来の単極形リニア直流モータの断面図であ
る。

【図３】従来の単極形リニア直流モータの断面図であ
る。

【図４】図１に示す従来の単極形リニア直流モータの推
力特性図である。

【図５】図２に示す従来の単極形リニア直流モータの推
力特性図である。

【図６】図３に示す従来の単極形リニア直流モータの推
力特性図である。

【図７】本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施
例の断面図である。

【図８】本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施
例の推力特性図である。

【図９】本発明の単極形リニア直流モータの第２の実施
例の断面図である。

【図１０】本発明の単極形リニア直流モータの第２の実
施例の推力特性図である。

【図１１】本発明の単極形リニア直流モータの第３の実
施例の断面図である。

【図１２】本発明の単極形リニア直流モータの第３の実
施例の推力特性図である。

【図１３】本発明の単極形リニア直流モータの第４の実
施例の断面図である。

【図１４】本発明の単極形リニア直流モータの第５の実
施例の断面図である。

【図１５】本発明の単極形リニア直流モータの第６の実
施例の断面図である。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ 第１のヨーク ３ 第２のヨーク ４ 第３のヨーク ４ａ 第３のヨーク ４ｂ 第３のヨーク ５ 第１の永久磁石 ６ａ 第２の永久磁石 ６ｂ 第２の永久磁石 ７ 第２の巻線 ８ 第３の巻線 ９ 第４の巻線 １１ 可動子 １２ 第１の巻線 ２１ 空間 ２２ 空間 ３１ 閉磁路 ３２ 第１の閉磁路 ３３ 第２の閉磁路 ４１ 磁路構成手段 ４２ 起磁力発生手段 ４３ 第１の構成部材 ４４ 第２の構成部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁路構成手段と起磁力発生手段とを備
   え、所定の距離を隔て相対して配置される第１の構成部
   材と第２の構成部材との、それぞれの相対面が構成する
   空間を介して二つの閉磁路を形成する固定子と、前記空
   間を構成する第１の構成部材あるいは第２の構成部材の
   どちらか一方の周囲に所定の間隙を隔て巻装される第１
   の巻線を備え、前記空間内を円滑に移動し得る構造を成
   す可動子とにより構成される単極形リニア直流モータに
   おいて、前記空間を構成する第１の構成部材あるいは第
   ２の構成部材のどちらか一方の可動子の移動範囲に対応
   する範囲に、第２の巻線、第３の巻線および第４の巻線
   を巻装するすることを特徴とする単極形リニア直流モー
   タ。
2. 【請求項２】 磁路構成手段と起磁力発生手段とを備
   え、所定の距離を隔て相対して配置される第１の構成部
   材と第２の構成部材との、それぞれの相対面が構成する
   空間を介して一つの閉磁路を形成する固定子と、前記空
   間を構成する第１の構成部材あるいは第２の構成部材の
   どちらか一方の周囲に所定の間隙を隔て巻装される第１
   の巻線を備え、前記空間内を円滑に移動し得る構造を成
   す可動子とにより構成される単極形リニア直流モータに
   おいて、前記空間を構成する第１の構成部材あるいは第
   ２の構成部材のどちらか一方の可動子の移動範囲に対応
   する範囲に、第２の巻線、第３の巻線および第４の巻線
   を巻装するすることを特徴とする単極形リニア直流モー
   タ。