JPS60237854A

JPS60237854A - リニアモ−タ

Info

Publication number: JPS60237854A
Application number: JP9393184A
Authority: JP
Inventors: Takao Inaba; 高男稲葉
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1985-11-26

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】この発明は推力が一定で、小型かつ長ストローク・高出
力可能で、しかも使用するマグネットを倹約したりニア
モータに関するものである。

可動部を案内に沿って移動させる場合の駆動機構として
ボールネジによる方法が広く使用されているが、他の駆
動機構としてリニアモータによる方法が知られている。

ところが従来のりニアモータの構造においては、長スト
ロークあるいは高出力のものを得ようとすると装置を大
型にせざるを得す、また推力も一定でないという欠点が
ありまた、使用するマグネットはストロークの全長にわ
たって張り付けなければならず、それだけコスト高にな
るという欠点があった。

例えば第１図、第２図に示すものは従来のりニアモータ
の一例であって、ヨーク１にはヨークの横パー２によっ
て仕切られた２つの長孔３および４が形成されている。

長孔３の」二面には厚さ方向に着磁されたマグネット５
がストロークの全長にわたってＮｉを下方にして張り付
けられ、また長孔３の下面には同様のマグネット６がＳ
極を上方にして張り付けられている。また前記長孔４の
上面には上記同様のマグネット７がストロークの全長に
わたってＳ極を下方にしで張り付けられ、また長孔４の
下面には同様のマグネット８がＮ極を上方にしで張り付
けられている。前記ヨーク１の横パー２にはボビン９が
左右動可能に係合されており、このボビンにはコイル１
０が多数回巻回されている。このような構造により矢線
で示すような磁気回路が形成され、コイル１０に電流を
流すと７レミングの法則によりコイル１０、つまりボビ
ン９は左あるいは右へ移動し、これに取り付けられた図
示しない可動部が移動される。ところがこの従来装置に
おいては全ての磁束はマグネットの中央から左右に分か
れ矢線で示すように横パー２を辿りヨーク１の両端１Δ
あるいはＩＢを通ることになるので、ヨークの両端にお
いては特に磁束密度が高くなる。従って艮ストローク化
、つまりマグネットの長さを長くする場合とか、あるい
はマグネットの発生磁束の密度を高くして高出力化する
場合には、飽和磁束密度を考慮してヨーク１を大きくし
なければならないため、装置全体を大型にせざるを得す
、また取り付けられるマグネットはストロークと同氏の
ものを使用しなければならず、それだけコスト高になる
という欠点があった。

そこでヨークをなるべく小さくして装置全体を小さくす
る方法として第３図に示すようなりニアモータが従来よ
り知られている。すなわち１１は上部ヨークで、このヨ
ークには厚さ方向に着磁されたマグネット１２．１３．
１４・・・・・・・・をその異極が交互に接するように
固定する。また１５は下部ヨークで、このヨークには同
じく厚さ方向に着磁されたマグネット１６．１７．１８
・・・・・・・・をその異極が交互に接するように、か
つその各部が上記マグネ７）１２．１３．１４・・・・
・・・・の同極と対向するように固定する。そしてこれ
ら上部マグネット群と下部マグネット群との開に、複数
個のコイル１９．２０．２１．２２を適宜な方法で連結
し、左右動可能１こ設ける。

このような構造のリニアモータしおいては、図の矢＃ｉ
ａで示すように相隣り合うマグネ・ントの間に磁気回路
が構成されており、コイルに電流を流すと例えばコイル
１６の１６ａの部分と１６ｂの部分に流れる電流の向き
は逆であるが、その各部分における磁束の方向も逆になっている
ため、同一方向の推力が発生することとなり、各コイル
の総合推力により連結されたコイルは左あるいは右へ移
動される。上記したことからも明らかなように、この従
来のリニアモータにおいでは相隣り合うマグネット相互
間においてのみそれぞれ磁気回路が構成されて（・るた
め、ヨーク１１あるいは１５を通る磁束は少なく、従っ
てヨークはある程度薄くすることができるが、磁束が左
右に分かれる磁石の真中や、磁束の方向が変わる磁石の
つなぎ部分で磁束の不安定な部分があり、また磁気路の
長さが場所によって異なるため磁束が均一にならず、発
生推力が磁束密度の関数になっているため推力が均一に
ならないという欠点がある上に、第１図、第２図の従来
装置と同様取り刊けられるマグネットはストロークと同
長のものを使用しなければならず、それだけコスト高゛
になるという欠点があった。

本発明は上記したような従来装置の欠、ヴを解決し、長
ストローク、高出力であっても、小型でかつ推力の一定
で、しかも使用するマグネットを倹約したりニアモータ
を提供するものである。

以下図面に従って本発明の一実施例を説明する。

この発明はマグネット固定、フィル移動形であって第４
図ないし第５図に示すように、移動方向Ｘに対して直角
の断面の形状がコ字形のヨーク３０を使用する。そして
その内壁の片側に厚さ方向に着磁された四角形で、同じ
寸法のマグネット３１・３２・３３・・・・・・・を寸
法りの間隔をもって張り付ける。またこの内壁に相対す
る内壁にマグネット３４・３５・３６・・・・・・・を
上記マグネットに対向し、かつ寸法りの間隔をもって張
り付ける。

そして相対向するマグネット、例えば３１と３４とはＮ
−８極を向かい合わせにし、かつ、同一内壁の相隣り合
うマグネット、例えば３１と３２あるいは３４と３５は
お互いの極の方向を逆にして配列する。このようにコ字
形ヨーク３０の上・下の内壁にマグネットを配設するこ
とにより、第４図の矢、ｌｉｂ、ｃおよび第５図のｄで
例示するように、磁気回路はコ字形ヨーク３０を通って
対向するマグネット間にそれぞれ形成される。そして両
マグネット群３１．３２．３３・・・・・・・・と３４
．３５．３６・・・・・・・・・との間にコイル３７・
３８・３９の巻かれたボビン４１・４２・４３を相互に
接して挿入配置する。

そして第４図において、ボビン数をＰ１各コイルの巻き
幅をＬとしたときの、ボビン幅（コイルの幅を含む）Ａ
＝（Ｐ＋１）Ｌ、またこのときのマグネットの幅Ｂ＝（
Ｐ−１）Ｌとなるよう構成する。また各内壁に張り付け
られたマグネット相互間の間隔は、上記のコイル幅と全
く同じ寸法りとする。第４図の実施例ではボビン数は、
４Ｌ４２．４３の３個であるので、ボビン幅Ａは４Ｌま
た、マグネットの幅Ｂは２してあり、各マグネットの間
隔はコイル幅と同様のしである。以下このボビンが３個
の場合について説明する。各ボビンに巻かれたコイルに
はホール素子４５・４６・４７を、図示のように、各コ
イルの端部に取り付ける。第６図においてホール素子４
５（４６，４７）は磁束の方向の変化によって、信号を
発してトランジスタ４８にｏｎ、　ｏｆｆの切り替えを
行なわせこれによってリレーＲのスイッチを切り替えて
駆動電源４９よりコイル３７（３８，３９）に入る電流
の方向を切り替える。例えば８４図において左方向に推
力が与えられていたとする。

コイル３８も図の左方向へ移動し、そのホール素子４６
がマグネット３２と３５で形成された磁気回路中を通過
し、さらにマグネットの間隔りを経て、マグネット３１
と３４で形成された磁気回路中へ突入すると、上述のよ
うにしてコイル３８に流れる電流の方向が逆になる。同
時にコイル３８はマグネット３２と３５で形成される磁
気回路からマグネット３１と３４で形成される磁気回路
へ移動するから、コイル３８が受ける磁束の方向も逆に
なり、左方向への推力が与えられる。他のコイル３７お
よび３９にも同様の推力が与えられてコイル全体が左方
向へ移動する。なお、８４図に示す状態におけるコイル
３７は、マグネット３１と３４で形成される磁気回路の
外にあるため、図の左右のコイル部分のいずれにも逆推
力が生ずることはなく、従って全体の推力に影響するこ
とがない。

次にコイル全体に付与される推力が常に一定であること
について説明する。前述のようにヨーク３０はコ字形を
なし、相対向するマグネットはその極を異にしているた
め、その磁束の方向は第４図のす、　ｃで示すように直
線的にむらなく生じている。従って磁束の不安定な部分
がなく、また磁気路の長さも同じであり、磁束密度は均
一である。そこでこの関係位置に配置されたコイル３７
・３８・３９に作用する推力Ｆはそれぞれ第７図の１１
　■、■に示す通りとなる。すなわちコイルに与えられ
る推力が最高を示すのはコイルの両側が、逆方向の磁束
の中を通過する時であり、推力零を示すのは両側のフィ
ルが各マグネット相互の間隔りの位置に重なった瞬間で
ある。そこでこれを合成すると、図の■となり、これが
コイル全体に働く合成推力であって、■・■・■の各推
力の最高値Ｆの２倍を常時発生する。この推力により、
フィルを連結する保持板に結合されている図示しない可
動部を移動させることができる。なおボビンの数Ｐ１お
よびコイル幅りは必要とする推力やストロークを考慮し
て適宜選定されるが、上記の辿りそのときのボビン幅Ａ
＝（Ｐ＋１）Ｌ、マグネット幅Ｂ＝（Ｐ−１）Ｌ、マグ
ネットの相互の間隔はＬという条件を満たすものでなけ
ればならない。例えばボビン数を４個とした場合には、
ボビン幅はＳ　Ｌ、マグネット幅（土３１−、マグネッ
ト相互の間隔はＬ７とする。このときの合成推力は第８
図に示すように３Ｆとなる。またボビン数を５個とした
場合には、」二記同様にボビン幅は６Ｌ。

マグネット幅は４Ｌ、マグネットの開ＭＬとし、このと
きの合成推力は第９図に示すように４Ｆとなる。

以上詳述したように本願発明によれば、口字形ヨークの
一方の壁面に複数個のマグネットを所定の間隔をもって
Ｎ極とＳ極とを交互にして配置し、他の一方の壁面には
上記マグネ・ントとは逆極性となるように複数個のマグ
ネットを上記マグネットと同様所定の間隔をもって配置
し、両マグネットからなる磁気回路中を所定条件で巻回
された２もしくは２以上のコイルを移動可能としたため
に、推力を常に一定に保つことができると共に、艮スト
ロークあるいは高出力化してもその場所における磁束密
度は常に一定であるから、ヨークのＷ−さを変える必要
はなく、それだけ小型化でき、かつマグネットを倹約で
きるためそれだけコストの安いリニアモータを得ること
ができるという実用上極めて有益な効果を奏することが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のりニアモータの一例を示す側面図、第２
図は第１図の■−■線断面図、第３図は従来のりニアモ
ータの他の例を示す側断面図、第４図は本発明の一実施
例側断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断確固、第６図
は電流方向切り換えスイッチ−実施例回路図、第７図な
いし第９図は各コイルにおける推力、ならびにその合成
推力の発生説明図。３０：口字形ヨーク３１．３２．３３．３４．３５．３６：マグネット３７
．３８．３９：フィル　４１．４２．４３：ボビン４５
．４６．４７：ホール素子特許出願人株式会社　東京精密第１１）、第３し」ノ１、］ツノ１１′ ＋５（

Claims

【特許請求の範囲】コイル可動型リニアモータにおいて、フィル移動方向に
対し直角の断面がコ字形をなすヨークと、前記コ字形ヨ
ークの相対向する一方の壁面に厚さ方向に着磁され、Ｎ
極とＳ極どが交互になりかつ相互に所定の間隔をもって
配設された複数個のマグネットと、前記コ字形ヨークの
相対向する他の一方の壁面に、前記一方の壁面のマグネ
ットに対しそれぞれその極性が逆となり、かつ相互に所
定の間隔をもって対向配設された前記マグネットと同様
の複数個のマグネットと、前記コ字形ヨークの両壁面の
開に移動可能に配置され、コイルを多数回巻回され、相
互に接して連結された同一寸法の２もしくは２以上のボ
ビンと、前記それぞれのボビンに巻回されたフィルの一
端に取り付けられた磁束の方向を検知するホール素子と
、前記ホール素子の作動により前記コイルに流れる電流
の方向を切り替える回路とを有し、前記ボビン数をＰ、
コイル幅をＬとしたとき、ボビン幅を（Ｐ＋１　）Ｌ。マグネット幅を（Ｐ−１）Ｌ、マグネット相互間の間隔
をＬとすることを特徴としたりニアモータ。