JPS6149648A - リニヤモ−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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電気エネルギーをキャリッジの直線運動に変換
するリニヤモータの改良に係り、特に、上記キャリッジ
の小型化を可能とし、かつその可動ストロークを長くで
きるようにしたリニヤモータに関するものである。

〔従来技術〕

第１図は従来技術によるこの種リニヤモータの概略構成
を示す。

一ヨーク、２．２は咳センターヨーク１の両側に図中、
１は第１ヨークとしての長手状のセンタ所定路離隔てて
平行に配設された第２ヨークとしての１対の長手状サイ
ドヨークを示す。

３．３は上記各サイドヨーク２の内側面に長手方向に沿
って固着された複数の永久磁石３Ａ。

３Ａ、・−からなる磁石列で、各永久磁石３Ａ。

３Ａ、・−・は互いに異極同志が隣接し、かつ同極同志
が対面している。従って、第１図に示すように上記各永
久磁石３Ａ、３Ａ、・・−のＮ極−センターフレーム１
−各永久磁石３Ａ、３Ａ、　　・−のＳ極−サイドフレ
ーム３−各永久磁石３Ａ、３Ａ、・・−のＳ極に至る磁
路Ｇが形成される。

４は上記センターヨーク１にその長手方向へ可動自在に
挿嵌されたキャリッジで、該キャリッジ４は上記磁路Ｇ
を横切るよう上記センターヨーク１に可動自在に巻回さ
れた可動コイル５を有している。ここで、上記可動コイ
ル５には電流が供給されるようになっていると共に、そ
の電流の向きは上記キャリッジ４の移動即ち当該移動に
伴ない順次対面する磁極の変化に相応して適宜反転する
ようになっている。

次に、その作用について説明する。

先ず、第１、図の状態において可動コイル５に電流を供
給すると、当該電流の向きにより、キャリッジ４はフレ
ミングの左手則により、例えば図中矢示方向の推力を受
ける。そして、上記電流の向きは上記キャリッジ４の移
動即ち上記可動コイル５が順次対面する磁極の変化に相
応して反転するため、当該キャリッジ４は連続して一方
向に移動する。

ところで、このような構成された従来技術によるリニヤ
モータにおいて、永久磁石３ＡのＮ極から出た磁束は第
３図に示すように、これに隣接するＳ極に強く引かれる
ため、当該磁束の多くはセンターヨーク１に到達する以
前に上記Ｓ極へ向は鋭く屈曲して入ることになる。この
ため、Ｙ軸方向（センターヨーク１の長手方向と直交方
向）の磁束分布Ｂ（Ｙ）と、Ｘ軸方向くセンターヨーク
１の長手方向）の磁束分布Ｂ（Ｘ）は第４図件に）に示
すようになる。（ここで、磁束は磁束分布Ｂ（Ｘ）と磁
束分布Ｂ（Ｙ）とに分解される。） 即ち、同図に示すようにＹ軸方向の磁束分布Ｂ（Ｙ）は
各永久磁石３Ａ中央で最大値となるが、中央から外れる
と急激に低下する。

一方、Ｘ軸方向の磁束分布Ｂ（Ｘ）は隣接する永久磁石
３Ａ、３Ａの境界位置で最大値となり、かつ当該磁束分
布Ｂ（Ｘ）は上記磁束分布Ｂ（Ｙ）よりも大きい。かか
る現象は、上述したように各奉久磁石３Ａ、３Ａの境界
位置においてＮ極から出た磁束はセンターヨーク１へ向
かうことなく即座に屈曲して隣接するＳ極に入ってしま
うため、当該境界位置近傍においては、Ｙ軸方向の磁束
巖与Ｂ（Ｙ）はＸ軸方向の磁束ｈ＞、Ｃｆ／　Ｂ（Ｘ）
よりも小さいという事実に基づくものである。

ところで、上記キャリッジ４を移動させるための推力に
とって必要な磁束はＹ軸方向だけであるのに対し、Ｘ軸
方向の磁束は当該キャリッジ４にセンターヨーク１と直
交する方向の不要な撓み力を発生させる。即ち、当該撓
み力はキャリッジ４の可動コイル５に流れる電流とＸ軸
方向の磁束分布Ｂ（Ｘ）とに基づくフレミングの左手則
によるものであり、このため、キャリッジ４自体及び可
動コイル５は上記撓み力に抗するだけの剛性を持たせる
必要があり、キャリッジ４の大型化が余儀無くされる欠
点があった。

又、上記キャリッジ４は上記センターヨーク１に巻回さ
れた可動コイル５を有し、該センターヨーク１に可動自
在に挿嵌されているため、該センターヨーク１及びサイ
ドヨーク２を途中で支持することができず、両端部での
み支持されていた。

このため、永久磁石３Ａの吸引力に対し、これら両ヨー
ク１．２の撓みを少なくするためには、その長さが長く
なる程厚くして剛性を持たせる必要があり、その結果、
装置全体が大型化するか、或いは両ヨーク１．２の長さ
、即ちキャリッジ４の可動ストロークを短かくしなけれ
ばならない欠点があった。

〔発嬰の概要〕

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、
長手状の第１ヨークと、この第１ヨークと平行でかつス
ペーサを介してこの第１ヨークから離間する長手状の第
２ヨークと、上記第１ヨークにおける第２ヨークの対向
面側に長手方向に沿って一定間隔離間して配置され、か
つ第２ヨーク側に極を有し隣り合うもの同志の上記極が
異なる如く位置された磁石と、この磁石の配列方向に巻
回され、第１ヨークと第２ヨークとの間に位置する可動
コイルと、この可動コイルを保持し、第１ヨークと第２
ヨークの長手方向に移動可能となったキャリッジとから
構成することにより、キャリソジを小型化でき、かつそ
の移動ストロークを長くできるようにしたリニヤモータ
を提供することにある。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明の実施例を第５図ないし第１１図に基づ
き説明する。なお、従来技術と同一構成要素には同一符
号を付して説明を省略する。然るに、本発明においては
従来技術における磁石列３゜３は設けられていない。

図中、１１．１１は本発明に係る磁石列で、該磁石列１
１．１１はセンターヨーク１における各サイドヨーク２
との各対向面側にその長手方向に沿って一定間隔離間し
て配置された複数の永久磁石１１Ａ、　　１１Ａ、−・
から構成されている。ここで、上記各永久磁石１１Ａは
上記センターヨーク１と直交する方向（サイドヨーク２
側）に磁極を有し、かつ隣り合う永久磁石１１Ａ同志の
磁極は異なり、しかも上記センターヨーク１を隔てて対
面する永久磁石１１Ａ、ＩＩＡ同志の対面する磁極も異
なっている。このため、各永久磁石１１Ａはセンターヨ
ーク１を隔てて対面する永久磁石１１Ａとの吸引力によ
り固定される。

又、１２．１２は上記各磁石列１１と各サイドヨーク２
との間に互いに対面するよう配設された１対の可動コイ
ルで、該各可動コイル１２は第８図に示すように隣り合
う永久磁石１１Ａ、’ｌｌＡ。

−・に跨がって対面する２相コイル１３．１４によって
構成され、該各可動コイル１２には上記センターヨーク
１の長手方向への移動即ち当該移動に伴ない該各可動コ
イル１２が対面する磁極変化に相応して向きが変化する
電流が流れ、しかも、上記各コイル１３．１４には位相
をずらして電流が流れている。この場合、上記磁極変化
はホールセンサ等の磁気感知素子が用いられる。ここで
、該各可動コイル１２は第６図に示すキャリッジによっ
て支持されている。

而して、第６図中、１５．１５は上記各可動コイル１２
を支持するキャリッジで、該各キャリッジ１５には上記
各サイドヨーク２外側面に対面するブラケット１６が設
けられ、該各プラケ・ノド１６内側には上下一対のベア
リング１７．１７が取付けられている。そして、これら
ベアリング１７．１７は上記各サイドヨーク２外側面に
その長手方向へ取付けられたガイドレール１８を挾んで
おり、従って、上記キャリッジ１５は上記ガイドレール
１８，１８に支持された状態でセンターヨーク１の長手
方向へ移動可能となっている。

又、１９．１９は上記センターコーク１と各サイドヨー
り２との間にこれら両ヨーク１．２の長手方向に沿って
設けられたスペーサで、該各スベーザ１９は非磁性体で
形成されている。

本発明に係るリニヤモータはこのように構成されるが、
次にその作用について説明する。

而して、可動コイル１２に電流を供給すると、キャリッ
ジ１５がフレミングの左手則によりセンターヨーク１の
長手方向へ移動する点については従来技術のものと同様
である。

然るに、本発明においては、各永久磁石１１Ａは隣り合
うものから一定距離離間して固着されているため、第９
図に示す如き磁気的特性を示す。

則ち、第９図に示すように永久磁石１１ＡのＮ極からの
磁束は従来技術の如く隣り合った永久磁石１１ＡのＳ極
に鋭（屈曲して入ることはなく、大きく迂回してサイド
ヨーク２内を経た後にＳ極へ入ることになる。このため
、上記各永久磁石１１Ａとサイドヨーク２との間の空間
におけるＹ軸方向の磁束分布Ｂ（Ｙ）は第９図（ロ）に
示す如（従来技術のように急激に低下することなく、永
久磁石１１Ａの幅と略同寸法の幅だけ一様な値を保つこ
とができるのに対し、Ｘ軸方向の磁束分布Ｂ（Ｘ）は極
めて小さな値をとる。従って、キャリッジ１５はこのよ
うな特性の磁束から大きな推力を得て前進することがで
き、しかも該ギャリ・７ジ１５に働く横方向の撓み力は
低下することになる。

その結果、上記キャリッジ１５には上記撓み力に抗する
だけの大きな剛性は必要なく、キャリッジ１５自体及び
可動コイル１２を小型化することができる。

又、センターヨーク１とサイドヨーク２との間にはスペ
ーサ１９が設けられているため、永久硼石１１Ａの吸引
力に対し、これらセンターヨーク１及びサイドヨーク２
自体には大きな剛性が要求されず、延いてはこれら両ヨ
ーク１．２の長さ即ちキャリッジ１５の移動ストローク
を長くすることが可能となる。

なお、上記キャリッジ１５が移動する際、第７図に示す
ように可動コイル１２の一方のコイル１３又は１４の２
面１３Ａ、１３Ｂにおいてはフレミングの左手則により
磁束から同一方向の推力を受けるため、当該キャリッジ
１５の移動に役立つのに対し、上記コイル１３の内径部
分１３Ｃは上記推力の発生に対し無効部分となる。この
ため、第８図に示すように一方のコイル１３の内径部分
に他方のコイル１４をずらして配置することにより、各
コイル１３又は１４の無効部分が無くなり、しかも、両
コイル１３．１４を重ねたため、キャリッジ１５自体の
長さも短かくてすみ、その結果、該キャリッジ１５は小
型化する。又、上記実施例において、キャリッジ１５が
仮に−のコイル１３又は１４しか備えていないとすると
、当８亥コイル記キャリッジ１５はその点から移動する
ことができない。このため、上記実施例ではキャリッジ
１５に２相のコイル１３．１４を備えたものであり、従
って、可動コイル１２は２相式に限らず、３相、４相、
・−としてもよく、しかも、この場合、各コイルは位置
をずらして配置するだけでなく、コイル自体の大きさを
変えれば、同様の方法でいくつものコイルをそれぞれの
コイル間に位相をずらして配列していくことが可能であ
る。

更に、上記実施例では、永久磁石１１Ａをセンターヨー
ク１の両側に設けたが、これは両側に位置する永久磁石
１１Ａ、１１Ａの吸引力によりこれら永久磁石１１Ａ、
ＩＩＡ同志をその吸引力により支持するためであり、従
って、第１０図に示すように永久磁石１１Ａを両サイド
ヨーク２．２間に位置するようセンターヨーク１に固着
してもよい。又、第１１図に示すように永久磁石１１Ａ
をセンターヨークｌの片面側にのみ固定してもよく、こ
の場合、全体が小型化し、かつ偏平化する。

更に又、スペーサ１９を非磁性体で形成したのは磁束を
通さないためであり、従って、アルミ材等を使用しても
よい。

−（発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、長手状の第１ヨー
クと、この第１ヨークと平行でかつスペーサを介してこ
の第１ヨークから離間する長手状の第２ヨークと、上記
第１ヨークにおける第２ヨークの対向面側に長手方向に
沿って一定間隔離間して配置され、かつ第２ヨーク側に
極ををし隣り合うもの同志の上記極が異なる如く位置さ
れた磁石と、この磁石の配列方向に巻回され、第１ヨー
クと第２ヨークとの間に位置する可動コイルと、この可
動コイルを保持し、第１ヨークと第２ヨークの長手方向
に移動可能となったキャリッジとから措成したので、キ
ャリッジを小型化でき、しかも、その移動ストローク即
ち第１．第２ヨークの長さを長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術によるリニヤモータの概略構成図、第
２図は第１図のｍ　−ｎ矢示方向断面図、第３図＃ヰは
第１図の一部拡大図、第今図−＃は磁気的特性を示す線
図、第５図ないし第９図は本発明の一実施例を示し、第
５図はリニヤモータの概略構成図、第６図は第５図のＶ
Ｉ　−ＶＩ矢示方向断面図、第７図は一部側−面図、第
８図は一部斜視図、第９図（イ）は第５図の一部拡大図
、第９図（ロ）は磁気的特性を示す線図、第１０図及び
第１１図は変形例を示す。 １・・・センターヨーク　（第１ヨーク）、２・・・サ
イドヨーク　（第２ヨーク）、ＩＩＡ・・・永久磁石、
１２・・・可動コイル、１５・・・キャリッジ・ なお、図中、同−又は相当部分には同一符号を用いてい
る。 代理人　　大　　岩　　増　　雄（ほか２名）第１図 「■ 第９図 手続補正書（自発） ２、発明の名称 リニヤモータ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号　
　　　□名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者
片山仁八部 ４、代理人 ５、補正の対象 発明者の氏名のフリガナ、発明の詳細な説明の旧。 ６、補正の内容 （１１願書の発明者の氏名のフリガナを別紙の通り補正
する。 （２）明細書第２頁第２０行目「フレーム１−各永久磁
石３Ａ、」とあるのを「ヨーク１−各永久磁石３Ａ、」
と補正する。 （３）同書第３頁第１行目「サイドフレーム３−各永久
磁石３Ａ、」とあるのを「サイドヨーク２−各永久磁石
３Ａ、」と補正する。 （４）同書第４頁第１行目「ところで、このような構成
された」とあるのを「ところで、このように構成された
」と補正する。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手状の第１ヨークと、この第１ヨークと平行で
   かつスペーサを介してこの第１ヨークから離間する長手
   状の第２ヨークと、上記第１ヨークにおける第２ヨーク
   の対向面側に長手方向に沿って一定間隔離間して配置さ
   れ、かつ第２ヨーク側に極を有し隣り合うもの同志の上
   記極が異なる如く位置された磁石と、この磁石の配列方
   向に巻回され、第１ヨークと第２ヨークとの間に位置す
   る可動コイルと、この可動コイルを保持し、第１ヨーク
   と第２ヨークの長手方向に移動可能となったキャリッジ
   とから成ることを特徴とするリニヤモータ。
2. （２）上記スペーサは非磁性体で形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のリニヤモータ。