JPS61210867A - リニア直流モ−タ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はリニア直流モータに関する。

（従来技術） 従来、可動マグネット型す−モア直流モータのステータ
電機子１としては、第１図に示すものがある。このステ
ータ電機子１は、磁性体板からなる積層板によって形成
した長板状のコア２に形成した電機子コイル挿入溝３に
第２図で示すように導線を多数ターン枠状に巻回形成し
た電機子コイル４群を第１図に示すように重畳して配設
することで形成している。該ステータ電機子１に第３図
に示すようにＮ、Ｓの磁極を交互に有する界磁マグネッ
ト５を相対向させ、該界磁マグネット５を走行子として
いる。尚、上記溝３は、コア２の界磁マグネット５（走
行子）の走行方向と略垂直な面に多数形成されている。

第２図を参照して、走行子（界磁マグネット５）の磁極
境界線と平行な導体部４ａ、４ｂは推力に寄与する導体
部で、４ｃ。

４ｄは推力に寄与しない導体部である。

かかる有鉄芯型のリニア直流モータにおいて、更に滑ら
かな推力リップルを得るには、第１図に示すように電機
子コイン４群ｆｒ、２分の１ピツチ位相をずらせて重畳
配設すればよい。

このようにし几有鉄芯型リニア直流モータは、大きなコ
キングがある欠点がある反面、大推力が得られる利点が
ある。

しかし、コア２に電機子コイル４群を巻装して形、成し
た電機子１は、片面においてのみ界磁マグネット５と対
向しているだけなので、電機子１の他方の面が無駄とな
っていて、エフ大きな推力金得ることができない。

ここで、第１図に示す電機子１を２個用いて、互いの背
面を貼着し、両面に界磁マグネットｉ設けることは、こ
の有鉄芯型リニア直流モータが、高価且つ厚みのあるも
のになる欠点がある。

ま次第１図に示す電機子１の電機子コイル４群のないコ
ア２の他方の面に、第１図の場合と同様に電機子コイル
挿入溝６を形成し、該溝乙に電機子コイル４ｔ−巻装す
ることも考えられるが、この場合には、コア２の厚み金
２倍にしなければならず、２個の電機子１ｔ−重ね九と
同じ欠点がある。

更にま友、かかる電機子１等を用い友従来案によると、
コキングの低減化を図れないし、ま交電様子コイル４七
更に細かなピッチで配設することができないため、より
滑らかな推力リップルの高効率のリニア直流モータを得
ることができなかつに０（本発明の課題） 本発明は、特にコアの厚みを増加することなく、コアの
上下両面に電機子コイル群を巻装できるようにして、高
効率の両面有鉄芯型リニア直流モータを得ること金目的
としてなされ次ものである。

また本発明の別の目的としては、コアの限られ友範囲に
おいて、工υ多くの数の電機子コイル金位相をずらせて
巻装できるようにすることで、より滑らかな推−カリッ
プルの高効率有鉄芯Ｗリニアモータを得ることにある。

更にま九本発明の他の目的は、コキングカの低減化を図
シ、有鉄芯型すニア直流モータ全滑らかに走行できるよ
うにすることにある。

その他の本発明の目的は厚みが薄く、安価に形成するこ
とにある。

（本発明の課題全解決する丸めの手段）コアの厚みを増
すことなく、コアの上下両面に電機子コイル挿入溝を形
成し、しかも限られた長さのコアにより多くの電機子コ
イル群を巻装できる工うにする目的のために、本発明に
おいては、長板状コアの上下両面に互いに位相がずれ几
突極が形成されるように電機子コイル挿入溝全形成する
ことで複数（ここで、複数とは肖該リニア直流モータの
長さにＬつて異なるもので、場合によっては多数となっ
てもよいことを意味する）の上記突極全形成し、上記コ
アの上面と下面とで位相をずらせて電機子コイル群（こ
こで、電機子コイル群とは、コアの上面及び下面そｔぞ
れに１個の電機子コイルが巻装されている場合をも含む
）を上記挿入溝に巻装して電機子全形成し、上記コアの
上面及び下面にＮ極、Ｓ極の磁極を複数有するｐ（ｐは
２以上の正の整数）極の界磁マグネットヲ対向させ、上
記電機子又は界磁マグネットの一方を固定子とし、他方
を移動子とする両面配置構造のリニア直流モータを提供
することによって上記目的を達成できるようにしている
。

更にまた、本発明では、より効率のよいリニア直流モー
タとする丸め、突極の開角を設定している。

更にまた、本発明のリニア直流モータでは、コキングの
低減化を図るために、突極の表面に浅溝を形成している
。

（本発明の実施例） 以下、本発明の実施例を第４図以下を参照しつつ説明す
る。尚、この実施例では、第１図の場合と同様に可動マ
グネット型リニア直流モータ６について説明する。しか
し、可動コイル（電機子）型Ｉ７　＝ア直流モータであ
っても工い。ま友以下に示す実施例においては、プラン
レスリニア直流モータについて示すが、ブラシとコミュ
テータを用いた給電子使用型（整流子）リニア直流モー
タであってもよい。

（本発明第一実施例〉 第４図は本発明の第一実施例をステータ電機子７の斜視
図で、第５図は本発明第一実施例の両面配置溝の有鉄芯
壓リニア直流モータ８の側縦断面図を示す。主に第４図
及び第５図を参照して、長板状のコア９め上下両面には
、互いに位相が２分の１若しくはほぼ２分の１ピツチ位
相がずれ友突極１０゜１）が形成されるように、界磁マ
グネット５−１゜５−２の走行方向と略垂直に電機子コ
イル挿入溝１２．１３を等間隔に形成することで、コア
９の上下両面に複数の突極１０．１）に形成している。

この突極１０．１）の後記する界磁マグネットと対向す
る開角は、第３図図示の界磁マグネット５（又は第５図
の界磁マグネット５−１．５−２）の磁極幅ｔ−Ｔとす
る時、Ｔ幅又はほぼＴ幅のものとなる工うに、上記コア
９に電機子コイル挿入溝１２．１３ｅ形成する。また１
２．１３は、電機子コイル１４゜１５を巻線するのに都
合よいように、すなわち、突極１０．１）の基部に多数
ターン導Ｓを巻けることができるように、奥に行くに従
って面積が広くなっておシ、ま友その挿入溝開口部は、
できるだけ、リップル？小さくする几めに幅が狭く形成
されている。

突極１０，１）の基部それぞれには、第２図に示す電機
子コイル４と同様な形状となるように導線を多数ターン
巻いて電機子コイル１４．１５ｔ−巻装している。電機
子コイル１４（例えば１４−ｔ）、１５（例えば１５−
１）の２つの推力に寄与する導体部１４ａと１４ｂ（例
えば１４ａ−１と１４ｂ−１）、１５ａと１５ｂ（例え
ば１５　ａ　−１と１５ｂ−１）は、界磁マグネツ）５
−１．５−２の磁極幅Ｔの奇数倍若しくはほぼ奇数倍ほ
ど、例えばこの実施例では１倍ほど離れ交電様子コイル
挿入溝１２．１５に巻装している。このようにして、コ
ア９の図面における上面には電機子コイル１４−１　、
１４−２゜１４−６．・・・群全等間隔に巻装し、コア
９の下面には電機子コイル１５−１．１５−２．１５−
３．・・・群を巻装することで、本発明第一実施例のス
テータ電機子７を形成している。このステータ電機子７
の電機子コイル挿入溝１２と１６は、互いに２分の１若
しくはほぼ２分の１ピッチほど位相がずれて形成されて
いるので、コア９の上面の電機子コイル１４−１．１４
−２．１４−３．・・・と下面の電機子コイル１５−１
．１５−２．１５−３．・・・とけ、界磁マグネッ）５
−１．５−２の磁極幅Ｔの２分の１若しくはほぼ２分の
１ピッチほど位相をずらせて電機子コイル挿入溝１２．
１３に巻装されている。ステータ電機子７の上面及び下
面には、それぞれ界磁マグネッ）５−１．５−２が対向
配設され、ステータ電機子７に相対向して移動する移動
子となっている。

界磁マグネツ）５−１．５−２は、この実施例では磁極
幅Ｔの開角幅のＮ極、Ｓ極の迅極を交互に有する４極の
ものを用いており、互いに同極同士全対向させるように
配設されている。界磁マグネット５−１．５−２の背面
には、それぞれ磁路を閉じるためのヨーク１６．１７が
固設でれている。

第６図はステータ電機子７と界磁マグネット５−１．５
−２との展開図である。

電機子コイル１４−１の発生推力に寄与する第一の導体
部１４　ａ　−１の巻き始め端子１８は半導体整流装置
（駆動回路）１９のトランジスタＱ、とＱ。

のコレクタ同士の接続端子２０に接続されている。

２１は電機子コイル１４−１の几めの位置検知素子（例
えば、ホール素子、ホールＩＣ等の磁電変換素子）で、
推力に寄与する第二の導体部１４ｂ−１上若しくはその
延長位置で界磁マグネット５−１若しくは５−２Ｌ７３
側面対向部位置又は当該立置と均等位置に配置されてい
る。端子２２．２３は位置検知素子２１の出力を入力す
る入力端子で、位置検知素子２１が界磁マグネット５−
１又は５−２ＯＮ極、Ｓ極を検出すると当該素子２１の
出力によってトランジスタＱ、又は飢が導通し、電機子
コイル１４−１に所定方向の電流を流し、所定方向の推
力を得るものである。電機子コイル１４−１の巻き終り
端子２４は電機子コイル１５−１．１４−２．１５−２
゜・・・の巻き終シ端子と共通接続し、プラス電源端子
２５に接続されている。以下についても同様であるので
、詳細な説明は省略する。２６．２７．２８はそれぞれ
電機子コイル１５−１．１４−２．１５−２のための位
置検知素子である。

本発明の一実施例は上記構成からなる几め、位置検知素
子２１．２６．２８が界磁マグネット５−１又は５−２
のＮ又はＳｏ磁極を検出すると、半導体整流装置１９の
トランジスタＱ、又はＱ、が導通し、電機子コイル１４
．１５には所定方向の電流が通電され、所定方向の推力
を得、走行子となる界磁マグネツ）　５−１　、５−２
ｔ−所定方向に直進的走行させる。

（本発明第二実施例〕 上記第一実施例のステータ電機子７によると大きなコキ
ングトルクが発生するので、移動子が滑らかに走行する
には、ステータ電機子７を改良して、コキングトルクの
低減化を図ることが望ましい。

かかるコキングトルクの低減化を図ったのが、本発明第
二実施例で示すステータ電機子７′である。

このステータ′に様子７′の斜視図全第７図で示す。

第７図から明らかな工うに、電機子コイル挿入溝１２．
１３の先端開口の幅２Ｌとし友とき、上記突極１０，１
）に上記挿入溝１２．１３の先端開口の（開角）幅と等
しいか若しくはほぼ等しい開角、すなわち１幅の浅溝２
９．３０ｔ−上記挿入溝１２゜１６の開口の幅による溝
を含めてコア９の上下両表面に１幅の等間隔に浅溝２９
．３（ｌ複数形成している。上記挿入溝１２．１３は上
記浅溝２９．３０に比較して、溝が深く形成されている
が、界磁マグネット５−１．５−２による磁束は、透磁
率の悪い溝１２．１３の奥まで入って、コイル１４．１
５に作用する力はほとんどなく、突極１０．１ｉ側に吸
引される。従って、溝１２．１３と浅溝２９．３０とは
、コキングトルク低減化に関しては、はとんど同じ作用
をなす。この結果、コア９の上下両面には、１幅の浅溝
２９．３０と１幅の凸部３１．３２が等間隔に形成され
ていることになる。この浅溝２９゜３０と凸部３１．３
２の数が多いほど、突極１０゜１）による大きなコキン
グトルクが分割低減化さ、れるので、コキングトルクは
小さくなり、移動子は微細なピッチで滑らかに移動でき
るものとなる。

（本発明第三実施例〕 第８図のステータ電機子３６を用いて本発明の第三実施
例のリニア直流モータについて説明する。このステータ
電機子６６は、コア６４の上下両面に等間隔に形成し几
突極３５．３６は、上記第一実施例の突極１０，１）と
同様に２分のｌピッチ位相ｔずらして形成しである。ま
た突極１０及び１）とも、２個の突極６５と６５．６６
と３６と、更に該突極３５間、３６間の電機子コイル挿
入溝３７．３８の幅全プラスした長さく幅ン全加えて、
上記第一実施例における突極１０．１）と同−又はほぼ
同一の開角幅のものに形成されている。その他の条件に
ついては、上記第一実施例での説明を引用できるので、
ーｆ幅のものに形成され、電機子コイル挿入溝３７゜６
８の開口端幅はｔ若しくはほぼ４幅に形成されている。

電機子コイル３９及び４０は、第一実施例の場合と同様
である。すなわち電機子コイル６９゜４０の２つの推力
に寄与する導体部は、ｍ・（２・（Ｔ／２−１）＋Ｌ）
（ｍは１以上の奇数。尚本実施例においてはｍ＝１の場
合を示す）、若しくはほぼｍ・（２・（Ｔ／２−ｔ）＋
ｔ）幅ほど離れ次電様子コイル挿入溝３７．３８に巻装
されている。電機子コイル挿入溝３７に巻装される電機
子コイル３９−１と３９−２．３９−３と３９−４．３
９−５と３９−６．・・・とけ互いに２分の１ピッチ位
相がずれて巻装され、挿入溝６８に巻装される電機子コ
イル４０−１と４０−２．４０−３と４０−４．・・・
とけ互いに２分の１ピッチ位相がずれて巻装されている
。また突極６５と６６及び電機子コイル挿入溝３７と３
８は２分の１ピッチ位相がずれているため全体として上
段の電機子コイル３９と４０とはＴ／４又はほぼＴ／４
幅だけ位相がずれてコア６４に巻装される。

すなわち、第一実施例のものがＴ／２間隔で電機子コイ
ルがあるのに対して、この第三実施例ではＴ／４間隔で
電機子コイルｉ、４０があるので、Ｔ／４ピッチで電機
子コイル３９．４０の通ｔ’を滑らかに切り換えること
ができるので、推力リップルの滑らかな両面配置構造の
高効率の４相の有鉄芯型すニア直流モーメ金得ることが
できる。

尚、当然のことながら、ステータ電機子６′６の両面に
は第一実施例と同様にそれぞれ、界磁マグネット５−１
．５−２が配設されることになる。

第９図は界磁マグネット５−１．５−２と電機子コイル
５９．４０群からなるステータ電機子３３との展開図を
示す。この展開図から明らかなように電機子コイル３９
−１．・・・、４０−１．・・・群の両端子は半導体整
流装置４１に接続されており、電機子コイル３９．４０
群の推力に寄与する導体部はＴ／４ピッチごとに配設さ
れている。位置検知素子４２は電機子コイル６９−１及
び同相にある電機子コイル（例：３９−３）のためのも
ので、位置検知素子４６は電機子コイル３９−２及び同
相にある電機子コイル（例：６９−４）の文めのもので
、位置検知素子４４は電機子コイル４０−１及び同相に
ある電機子コイル（例：４０−！ｌ）のためのもので、
位置検知素子４５は電機子コイル４０−２及び同相にあ
る電機子コイル（例：４Ｏ−４）のためのものである。

位置検知素子４２．・・・、４５のための両出力端子は
それぞれ半導体整流装置４１に接続されている。

４６．４７はそれぞれプラス電源端子、マイナス電源端
子である。

従って、位置検知素子４２．・・・、４５が界磁マグネ
ツ）５−１．５−２のＮ極又はＳ極を検出することで、
電機子コイル３９．４０の通電方向を切り換えるため、
所定方向の推力を得、移動子（界磁マグネット５−１．
５−２）ｔ−所定方向に滑らかな推力リップルで駆動さ
せることができる。

（本発明第四実施例） 上記第二実施例で、すでに述べ友ような方法で、コキン
グを低減化するｔめに同様な条件で第三実施例における
ステータ電機子６６のコア６４の両表面に第１０図に示
すように又瓦等間隔に上記浅溝２９゜３０と同様の浅溝
４８を形成することで、コア３４の両表面に実質的Ｋｔ
幅の間隔で、実質的に４幅の浅溝４８と凸部４９金交互
等間隔に細かなピッチで形成している。

（本発明の効果） 以上から明らかなように、本発明の有鉄芯型のリニア直
流モータにおいては、１８０度通電方式において最も大
きな推力が得られるように、突極の開角が、１個又は２
個の幅が界磁マグネットの磁極幅と同−又はほぼ同一の
ものに形成されているので、高効率の両面配置構造のリ
ニア直流モータが得られる（第一乃至第四実施例）。

また、約１幅又は約Ｔ／２幅の突極全コアの上下両面に
形成すると共に電機子コイルを上下両面に巻装した電機
子とし、その上下両面に界磁マグネットを対向配設した
両面配置構造となっているので、大推力且つ高効率の有
鉄芯型リニア直流モータが得られる効果がある（第一乃
至第四実施例）。

またコアの上下両面に電機子コイル全巻装してもコアの
厚みを増さないで済むので、厚みの薄い安価なリニア直
流モータが得られる（第一乃至第四実施例）。

また電機子コイルは位相をずらせているので、滑らかな
推力リップルのリニア直流モータが得られる（第−乃至
第四実適例）。しかもコアの限られ几範囲においてより
多くの電機子コイル全位相金ずらせて巻装しているので
、エリ滑らかな推力リップルの高効率有鉄芯型リニア直
流モータが得られる（第三及び第四実施例〉。

更にまた、コアの表面全体に渡って細かな等間隔ピッチ
で浅溝全形成しているのでコキングの大幅な低減化が図
れ、リニア直流モータ全滑らかに駆動できる（第二及び
第四実施例）。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のステータ電機子の斜視図、第２図は第１
図の電機子コイルの斜視図、第３図は界磁マグネットの
斜視図、第４図は本発明の第一実施例としてのステータ
電機子の斜視図、第５図は本発明の一実施例としての可
動マグネツ）　Ｗ　＋、）ニア直流モータの主要部７表
わす側縦断面図、第６図は本発明第一実施例の電機子と
界磁マグネットとの展開図、第７図は本発明第二実施例
のステータ電機子の斜視図、第８図は本発明第三実施例
のステータ１に様子の斜視図、第９図は第８図の場合に
おける電機子と界磁マグネットとの展開図、第１０図は
本発明第四実施例のステータ電機子の斜視図である。 １・・・ステータ電機子、　　２・・・コア、　　６・
・・電機子コイル挿入溝、　４・・・電機子コイル、　
５．５−１゜５−２・・・界磁マグネット、 ７．７′・・・ステータ電機子、　　８・・・リニア直
流モータ、９・・・コア、　　１０．１）・・・突極、
　　１２．１３・・・電機子コイル挿入溝、　　１４．
１５・・・電機子コイル、１６．１７・・・ヨーク、　
　１８・・・巻き始め端子、１９・・・半導体整流装置
、　２０．２２．２３・・・端子、２１・・・位置検知
素子、　２４・・・巻き終り端子、２５・・・プラス電
源端子、　　２６．２７．２８・・・位置検知素子、　
２９．５０・・・浅溝、　３１．３２・・・凸部、　６
６・・・ステータ電機子、　　６４・・・コア、３５．
３６・・・突極、　　３７．３８・・・電機子コイル挿
入溝、　５９．４０・・・電機子コイル、　４１・・・
半導体整流装置、　４２．〜，４５・・・位置検知素子
、４６・・・プラス電源端子、　４７・・・マイナス電
源端子。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）長板状コアの上下両面に互いに位相がずれた突極
   が形成されるように電機子コイル挿入溝を形成すること
   で複数の上記突極を形成し、上記コアの上面と下面とで
   位相をずらせて電機子コイル群を上記挿入溝に巻装して
   電機子を形成し、上記コアの上面及び下面にＮ極、Ｓ極
   の磁極を複数有するｐ（ｐは２以上の正の整数）極の界
   磁マグネットを対向させ、上記電機子又は界磁マグネッ
   トのいずれか一方を固定子とし、他方を移動子としたこ
   とを特徴とするリニア直流モータ。
2. （２）上記長板状コアの上下両面には等間隔に電機子コ
   イル挿入溝を形成した、特許請求の範囲第（１）項記載
   のリニア直流モータ。
3. （３）上記長板状コアの上面に形成した電機子コイル挿
   入溝と、下面に形成した電機子コイル挿入溝とは上記突
   極の２分の１ピッチ位相をずらせて形成した、特許請求
   の範囲第（１）項又は第（２）項記載のリニア直流モー
   タ。
4. （４）上記突極の界磁マグネットと対向する先端面の開
   角は界磁マグネットの磁極幅と同一若しくはほぼ同一の
   ものに形成した、特許請求の範囲第（１）項乃至第（３
   ）項いずれかに記載のリニア直流モータ。
5. （５）上記突極の界磁マグネットと対向する先端面の開
   角は界磁マグネットの磁極幅の２分の１若しくはほぼ２
   分の１のものに形成した、特許請求の範囲第（１）項乃
   至第（３）項いずれかに記載のリニア直流モータ。
6. （６）上記コアの上面と下面とに形成した電機子コイル
   挿入溝は上記突極の２分の１若しくはほぼ２分の１ピッ
   チ位相をずらせて形成した、特許請求の範囲第（１）項
   乃至第（５）項いずれかに記載したリニア直流モータ。
7. （７）上記電機子コイル２つの推力に寄与する導体部は
   界磁マグネットの磁極幅の奇数倍若しくはほぼ奇数倍ほ
   ど離れた電機子コイル挿入溝に巻装した、特許請求の範
   囲第（１）項乃至第（６）項いずれかに記載のリニア直
   流モータ。
8. （８）上記コアの上面の電機子コイルと下面の電機子コ
   イルとは、界磁マグネットの磁極幅の２分の１若しくは
   ほぼ２分の１ピッチほど位相をずらせて電機子コイル挿
   入溝に巻装した、特許請求の範囲第（１）項乃至第（４
   ）項、第（６）項又は第（７）項いずれかに記載のリニ
   ア直流モータ。
9. （９）上記コアの上面の電機子コイルと下面の電機子コ
   イルとは、界磁マグネットの磁極幅の４分の１若しくは
   ほぼ４分の１ピッチほど位相をずらせて電機子コイル挿
   入溝に巻装した、特許請求の範囲第（１）項乃至第（３
   ）項、第（６）項又は第（７）項いずれかに記載のリニ
   ア直流モータ。
10. （１０）上記突極には電機子コイル挿入溝の開角幅と等
    しいか若しくはほぼ等しい開角の浅溝が上記電機子コイ
    ル挿入溝の開口を含めてコアの上下両表面に等間隔に複
    数形成した、特許請求の範囲第（１）項乃至第（９）項
    いずれかに記載のリニア直流モータ。