JPS6281966A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、リニア直流モータに係り、特に、位置検出器
なしのオープンループ制（財）で粗い位置決めをするの
に好適な、多極多相コイル可動形のリニア直流モータに
関するものである。

〔発明の背景〕

従来の多極多相コイル可動形リニア直流モータの駆動お
よび位置制御は、例えば特開昭５７−１４９１７９号公
報記載の「直交座標型ロボット」に示されているように
、位置検出器を具備し、位置検出器の信号をフィードバ
ックして制御する、いわゆるクローズトループ制御を採
用し７ていた。

この方法げ、高精度な位置決めを行う場合には有利であ
るが、高精度な位置決めが必要でない場合は、制刈装置
および位置検出器が高価であるため、コスト的に不利に
なる点について配慮されていなかった。

また、他の従来例として、粗い位置決めをするため、近
接スイッチ等の信号により、制御装置のモータ電源を遮
断して停止させる方法がある。

しか［２、この方法では、モータに制動を掛けないため
、また、可搬重量が変わったりした場合に、その停止位
置は大きく変動する。この方法で、モータに制動を住ト
けるようにしても、近接スイッチに、予め停止［７たい
数だけ配置しておく必要があり、設備的にコスト高を免
れなＶ）０さらに、従来の、粗い位置決めをする例とし
て、リニアステッピングモータによるオープンループ制
御がある。

この方法でに、確かＶＣ粗い位１ｄ決めげ６丁能である
が、リニアステッピングモータではリニヤ直流モータに
くらべて推力が小さい。

これハ、リニア直流モータの推力にフレミング左手の法
則により得られ、力の方向は推力の方向と一致している
が、リニアステッピングモータの推力は磁力で得て２す
、推力の方向と磁力の方向が一致していないためである
。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の実状に鑑みてなされたもの
で、駆動制御が位置検出器なしのオープンループ制−で
安価に実施でき、間改的な粗い位置決めを可能にするリ
ニア直流モータの提供を、その目的としている。

〔発明の１既要〕 本発明に係るリニア直流モータの構成は、磁石の配列に
よって生じる磁束の方向が交互に反対方向を向く、それ
ぞれ磁束の、陽の等しい磁気空１′￥０＃を、連続的Ｖ
Ｃ直線上に配列ｔ−１その磁気空間群の連続によって形
成される磁気空間領域に、当該磁気空間群の配列方向に
移動可能の多相コイルを配置してなるリニア直流モータ
において、前記多相コイルの各相のコイルを、前記磁気
空間の磁束の幅を相の数だけ等分した巻幅Ｖｃ構成する
とともて供給してコイルの位置決めを行うための駆動制
御回路を設けたものである。

なお付記すると、本発明け、電流を流す多相コ′ｌ振 可動形リニア直流モータを、ステッピングモータのよう
に駆動制御するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係る多極多相コイ
ル可動形リニア直流モータの構成を示す図で、（ａ）は
正面図、（ｂ）は、（ａ）　ノＸ　−Ｘ断面図、（Ｃ）
は、その磁束の方向、磁気空間を示す説明図、第２図は
、第１図のＩＪ　ニア直流モータの駆動制御装置の系統
図、第３図は、第２図の１駆動制呻装置の入出力の状況
を示すタイムチャート、第４図は、第１図のリニア直流
モータの動作説明図である。

第１図において、ＩＶｉ、厚み方向に着磁された磁石で
、センターヨーク３の両側に、隣り合う極性が異なるよ
うに、また、向い合う極性が同じになるようにサイドヨ
ーク４Ｖｃ取付けられて配列されている。図中、Ｓ、Ｎ
Ｕ、その極性を示すものである。

２は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相よりなる三相のコイルで、それ
ぞれの相のコイルは、磁石１０幅１に３等分した巻幅に
形成されている。また、３相ともコイル２は同じ向きに
センターヨーク３を囲うように巻かれている。

このような構成の、いわゆる多極多相コイル可動形のリ
ニア直流モータでは、第１図（Ｃ）に示すように、磁束
の方向は矢印ｍのように、配列された磁石１ごとに交互
に反対方向を向いている。

コイル２の電流の方向を矢印！とすれば力の方向は矢印
ｆとなる。５け磁気空間である。

また、磁石１の１ｇ６は、各磁石１ごとに形成される磁
気空間５の磁束のＩｇＶＣ相当する。

したがって、前述の多極多相コイル可動形リニア直流モ
ータの構成は、換言すれば、磁束の方向が交互に反対方
向を向く磁気空間５を多数連続的ｌこ直線上に配列し、
その磁気空間群の連続によって形成される磁気空間領域
に当該磁気空間群の配列方向に移動可能で、かつ、磁気
空間５の磁束の幅ｌを３等分した巻幅のコイル２を、磁
気空間群の配列方向に３個配置したものである。

第２図において、７け、人力信号６ＶＣよって、コイル
２の相（人相、Ｂ相、Ｃ相）を選択し、選函 択した相に第次電流を供給する。駆動１制御回路であ上
。ここで、入力信号６が２本あるのけ、す＝ア直流モー
タの動きの方向を選択するためで、Ｆを使うとモータは
前進し、Ｒを使うとモータは後退する。

第３図は、駆動制御回路７の動作の一例を示１゜たもの
で、タイムチャートになっている。

第２図の人力信号６のＦ側に第３図に示すようにパルス
信号が加えられると、人相、Ｂ相、Ｃ相には、順次第３
図に示すように正または負の電流が加えられる。

第４図げ、第３図のように人相、Ｂ相、Ｃ相に電流が加
えられたときのリニア直流モータの動きを示したもので
ある。第４図のそれぞれの状態（ａ）、（ｂ）・・・・
・・（ｇ）ｆ′ｉ、第３図に示した横軸、すなわち時間
ｔの時間区分（ａ）　、　（ｂ）・・・・・・（ｇ）に
対応している。

第４図（ａ）は、第３図（ａ）に示すようＹｃＡ相に正
の電流が流れている状態で、人相のコイルの右半分と左
半分に各々逆向きの同じ大きさの推力が発生するため、
人相の中心がＳ極とＮ極の境目に来て停止する。

このとき力、棟々の巳吻埋イ直はいつも１司じであるた
め、停止位置の繰返ｊ７精度は高い。

第４図（ｂ）は、第３図（ｂ）に示すように、Ｂ相に正
の電流が流れている状態で、Ｂ相の中心がＳ極とＮ極の
境目に来て停止する。

第４図（Ｃ）げ、第３図（Ｃ）に示すように、Ｃ相に正
の電流が流れている状態で、Ｃ相の中心がＳ極とＮ４の
境目に来て停止する。

第４図（ｄ）は、第３図（ｄ）に示すように、人相に負
の電流が流れている状態で、人相の中心がＮ極とＳ極の
境目に来て停止する。

次に、Ｂ相に負の電流を流す−Ｃ相に負の電流を流す→
人相に正の電流を流すことによって、第４図（ｅ）　−
（ｆ）−（ｇ）の状態にコイル２け左方向へ進むこのよ
うニジ、て、多極多相コイル可動形リニア直流モータの
位置決めと駆動の制御が行われる。

本実施例によれば、磁石１の幅ｅすなわち磁気空間５の
磁束の幅の青の分解能で、リニア直流モータの位置決め
を行うことができる。しかも、位置決めは、磁石１の配
列されている領域すべて、すなわち磁気空間頭載すべて
で可能であり、停止する位置の検出を近接スイッチなど
の別個の位置検出器を使用せずに行えるため、制御装置
も簡単になり低コストとなる。

そして、コイルの逆の推力の釣合いによりその位置に停
止しているので、位置がずれれば復元力が働き、つまり
保持力が発生するので、間型的な位置ではあるが、その
位置での繰返し位置決め精度は高い。

また、リニア直流モータであるため、ある場所では位置
検出器による高精度位置決めを行い、他の場所では、本
実施例の手順による間板位置決めをすることも可能であ
る。

なお、前述の実施例では、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の画 ３相のうち、それぞれ１つの相のコイルを遂次選択して
電流を供給する例を説明したが、複数のコイルを選択す
ることもできる。

例えば２つの相のコイルに電流を流す場合には、駆＠ｈ
制鐸回路内で２つの相に電流が流れるようにスイッチン
グを行う。この場合の可動コイルの停止位置は２つの相
の切れ目と磁石の切れ目とが一致する位置となる。

次に、本発明の他の実施例を第５図を参照して説明する
。

ここに第５図は、本発明の他の実施例に係る多極多相コ
イル可動形リニア直流モータの構成を示す図で、（ａ）
は正面図、（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ断面図、（Ｃ）け
、（ａ）のＺ矢睨図、（ｄ）　Ｖｉ、その磁束の方向、
磁気空間を示す説明図である。

第５図において、１′は厚み方向に着磁された磁石で、
隣り合う極性が異なるように、向い合う極性も異なるよ
うに、サイドヨーク４′に取付けられて配列されている
。

２′は、人相、Ｂ相、Ｃ相よりなる三相のコイルで、そ
れぞれの相のコイルは、磁石１′の幅１０３等分となる
ように口の字形に巻いてあり、それぞれの相は、磁石１
の配列ピッチに対して配列ピッチの３分の１だけ各々ず
れるように配置されている。

このような構成の、いわゆる多極多相コイル可動形のリ
ニア直流モータでは、第５図（ｄ）Ｋ示すように、磁束
の方向は矢印ｍのように、配列された磁石１′ごとに交
互に反対方向を向いている。

コイル２′の電流の方向を矢印ｉとすれば力の方向は矢
印ｆとなる。（第５図（Ｃ）参照）。５′は磁気空間で
ある。

また、磁石１′の幅ｌは、各磁石１′ごとに形成される
磁気空間５′の磁束の幅に相当する。

したがって、前述の多極多相コイル可動形リニア直流モ
ータの構成は、換言すれば、磁束の方向が交互に反対方
向を向く磁気空間５′を多数連続的に直線上に配列し、
その磁気空間群の連続によって形成される磁気空間領域
に当該磁気空間群の配列方向に移動可能で、かつ、磁気
空間５′の磁束の１ｍ１ｌを３等分した巻幅のコイル２
′を、磁気空間群の配列方向ＶＣ３個配置したものであ
る。

動作は、前述の実施例の第２図ないし第４図で画 説明したと同様に、コイル２′の相を遂次選択してゑ 選択した相Ｋｉ次電流を供給することによって所望の位
置決めおよび駆ｖＪヲ行うことができる。

第５図の実施例によれば、先の実施例と同様の効果を期
待することができる。

なお、前述の各実施例では、磁気空間領域に配置した可
動コイルげ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相よりなる三相コイルの例
を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、２相
、４相、５相などの多相コイルも実施可能であることは
いうまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたようＶＣ１本発明によれば、駆動制御が位置
検出器なしのオープンループ制御で安価に実施でき、間
　的な粗い位置決めを可能にするリニア直流モータを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る多極多相コイル可動
形リニア直流モータの構成を示す図で、（ａ）は正面図
、（ｂ）　Ｈｌ（ａ）　ノＸ　−Ｘ　ｍ面図、（Ｃ）は
、その磁束の方向、磁気空間を示す説明図、第２図は、
第１図のリニア直流モータの駆動制御装置の系世 統図、第３図は、第２図の駆動側＠ｌ装置の入力の八 状況を示すタイムチャート、第４図は、第１図のリニア
直流モータの動作説明図、第５図は、本発明の他の実施
例に係る多極多相コイル可動形リニア直流モータの構成
を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は、（ａ）のＹ−
Ｙｆｆｒ面図、（Ｃ）は、（ａ）　ノＺ矢視図、（ｄ）
は、その磁束の方向、磁気空間を示す説明図である。 １．１′・・・５１石２．２’・・・コイル　　３・・
・センターヨーク　　４，４′・・・サイドヨーク　　
５，５′・・・磁気空間　　６・・・人力信号　　７・
・・ＩＫ動制御回路。 寧ｔｍ 擦４閏 ＳＮ５Ｍ 　　　　Ｎ 　　　　Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁石の配列によって生じる磁束の方向が交互に反対方向
   を向く、それぞれ磁束の幅の等しい磁気空間群を、連続
   的に直線上に配列し、その磁気空間群の連続によって形
   成される磁気空間領域に、当該磁気空間群の配列方向に
   移動可能の多相コイルを配置してなるリニア直流モータ
   において、前記多相コイルの各相のコイルを、前記磁気
   空間の磁束の幅を相の数だけ等分した巻幅に構成すると
   ともに、前記多相コイルの１つのコイルまたは複数のコ
   イルを逐次選択し、選択したコイルに逐次電流を供給し
   てコイルの位置決めを行うための駆動制御回路を設けた
   ことを特徴とするリニア直流モータ。