JPS60197154A - ブラシレスリニアモ−タの構造 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ブラシレスリニアモータの構造に係り、特に
可動子と固定子間に働く吸引力を低減すると共に、可動
子のたわみ減少に好適なブラシレスリニアモータの構造
に関する。

〔発明の背景〕

従来のりニアモータは、可動子に永久磁石及びコイルが
設けられていたため可動子の重量増大及び構造が複雑に
なる等の問題点があった。

可動子の初速は、可動子の重量に逆比例するため従来例
では高速性には不利であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、可動子の重量を低減すると共に可動子
と固定子間に働く吸引力を低減させることで制御性の良
いリニアモータの構造を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために可動子に固定子側
の鉄心から吸引力の方向と逆方向に可動子に吸引力が働
く構造としたものである。

〔発明の実施例〕

以下図面に従って、本発明を説明する。第１図。

第２図は本発明の原理的な構造を示す図である。

可動子ｌはＰ＋のピッチを持つ磁性体で構成され。

ピッチＰ、のおよそ１／２のピッチは、可動子と固定子
との間に磁気抵抗を少なくし、残りのｔ／２ｐ＋のピッ
チは磁気抵抗の高い部材、もしくはギャップを広くする
よう構成される。固定子２には１つの歯３に１つのコイ
ル４が巻装される。

そして、１つの歯３とコイル４とで毎相毎極コイルが形
成される。歯３のピンチＰｚ、すなわち。

隣合うコイル間の位相は（１）式に従うよう配置される
。

（１）式において、ｍはモータの相数である。例えば、
３相の場合には、２ＰＩ／３にすることが出来る。固定
子の鉄心１４の側面には、第２図に示すよう磁石５が設
けられる。磁石５の２磁束１１は破線のように流れる。

すなわち、磁石５から出た磁束は、固定子鉄心１４に入
り、歯３に至り、主ギャップ７を介して可動子ｌに至り
、戻り磁性材９、戻りギャップ８を介して、ヨーク１０
．６を通って磁石５に戻る。磁石５の役割は、可動子と
固定子歯の間に磁化力を与えることにある。従って１本
発明は、第２図の構造でなくとも実現できる。

磁石５により、固定子歯３と、可動子ｌの間には一定の
磁化力を与えているから、固定子歯と可動子との主ギャ
ップの磁束は、可動子が移動するに従い変化する。すな
わち、第３図に示す位置のときと、第４図に示す位置の
ときとでは、主ギャップの磁気抵抗が変化する。第３図
は、可動子歯ＩＡと歯部３とが一致した場合であり、こ
の場合が１つのコイル４に流れる磁石の磁束は最も大き
くなる。第５図は、可動子と固定子とを一定の相対速度
で移動させた場合であって、コイルを流れる磁束は曲線
１１のように変化する。第５図の０点が第３図の位置に
対応し、Ｄ点が第４図に対応する。１つのコイルに入る
磁束は曲線１１のように変化するから、コイル４には、
曲線１２のような内部誘起電圧が発生することになる。

誘起電圧を発生することは、ＡＣリニアモータに成るこ
とを示す０例えば、第５図のように誘起電圧の位相を流
す電流１３の位相とを一致させれば、電源からモータに
電力を送り込むことになり、移動方向に推力を発生させ
ることとなる。逆に第５図の誘起電圧位相１２と逆位相
の電流を流すと電力はモータから電源に送られ減速方向
の推力を発生させる。磁束の変化する大きさと、誘起電
圧の位相とは、機械的な位置関係で定まるために、可動
子の相対位置を検出して、流す電流の方向を決めれば、
推力は第１図の左右いずれの方、向にも得ることができ
る。又、電流の大きさを制御すると、推力をも制御でき
ることとなる。

上の説明は、１つのコイルについて説明したが（１）式
に従うよう固定子歯のピッチを定めれば、任意の相数の
ＡＣリニアモータが実現できる。例えば３相とし３相の
インバータ、もしくは、３相のアンプを用い、可動子の
相対位置を検出しながら各相の電流を流せば、どのよう
な位置においても推力を発生させることが可能である。

〔発明の実施例〕

上述においてブラシレスリニアモータの動作原理を説明
した。本発明の一実施例を第６図及び第７図を用いて説
明する。

第６図は、本発明の可動部移動方向に垂直な面による断
面図を示す。

構成について説明する。

構成は大別して可動部ＤＳと可動部ＤＳ髪励磁し動かす
ための固定子ＳＴよりなる。可動部ＤＳは可動子ｌと車
軸ＳＲより構成され固定子ＳＴは、励磁用のコイル４．
永久磁石５ａ、５ｂ、鉄心１４及び磁気回路を構成する
ためのヨークｌＯａ。

１０ｂよりなる。

上述した構成において可動子ｌは、固定子ＳＴとは非接
触であり固定子ＳＴに可動部ＤＳの車軸ＳＲで支持し可
動子ｌとヨーク１０尽び、鉄心１４の空隙を一定に保っ
ている。

次に本発明の特徴である可動子の形状について第７図を
用いて説明する。

第７図は、第６図に示す可動部移動方向に垂直な面によ
る断面図の磁気回路部分を破線で示したものである０図
示した矢印は、永久磁石による磁力によって生じる吸引
力の方向を示したものである。引張力ＦＩは、可動子１
と鉄心１４の間に働く力で可動子ｌとヨーク１０との間
に働く力をＦ２及びＦ３で表わす、可動子ｌは可動部Ｄ
Ｓに設けた車輪Ｓ　Ｒで一定な空隙を保持しているが。

吸引力Ｆ、は可動子１を鉄心１４に吸引する方向であり
第６図に示す車軸ＳＲに垂直荷重として鋤くほか可動部
ＤＳの点Ａ付近のたわみを生じる原因となる。そこでそ
の吸引力Ｆ、を低減するために、ヨーク１０と可動子ｌ
が吸引し合う力ＦｉｒＦ３を考慮した形状である。吸引
力Ｆ、と吸引力Ｆ２＋Ｆ３は反対方向の力であり、引張
力ＦｉｒＦ３は引張力Ｆ、の力を低減する方向の力であ
り理想的には、Ｆ、＝Ｆ、＋Ｆ３よりも吸引力Ｆ。

が吸引力Ｆ、＋Ｆ３よりも少し大きい程度がこの場合良
い。

本実施例によれば、引張力Ｆ、を逆方向の力である吸引
力Ｆ２＋Ｆ３を設けることで可動部ＤＳの車輪ＳＲの垂
直荷重を低減し可動部ＤＳの点へ伺近に生じるたわみを
低減し、車軸ＳＲ内のベアリングの損傷防止及び可動部
に生ずるひずみを低減する効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によＩＬば固定子と可動子間に働く吸引力を低減
することがリニアで安定な動作を得ると共に車軸に加わ
る荷重を低減し、ベアリングの損傷を防止し可動子のひ
ずみを低減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブラシレスリニアモータの可動子移動
方向に平行な面の断面図、第２図はブラシレスリニアモ
ータの可動子移動方向に垂直な面の磁気回路部の断面図
、第３図及び第４図は固定も５図 為］図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長手方向に一定のピッチで磁性体よりなる複数の歯
   状で凹凸の磁極歯を有する可動子と、前記可動子に僅か
   な空隙を保って対向した磁性体よりなる凹凸の磁極歯を
   有する複数の固定子から成るリニアモータにおいて、前
   記可動子と固定子の長手方向に対して垂直方向に別の磁
   性体群を用い可動子と固定子間に磁気回路を構成したこ
   とを特徴とするブラシレスリニアモータの構造。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記別の磁性体群
   に、永久磁石を用いた事を特徴とするブラシレスリニア
   モータの構造。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記別の磁性体群
   に、永久磁石と磁性体よりなるヨークを組み合わせて用
   いた事を特徴とするブラシレスリニアモータの構造。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記、別の磁性体
   群で可動子を上部か６つつみこむような形状とし、可動
   子が前記、別の可動子群に吸引されるような磁気回路を
   構成することを特徴とするブラシレスリニアモータの構
   造。