JPH0139116Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は、自動車ボデイの各種装備品を駆動
するほか任意な用途に使用可能な可動コイル型リ
ニヤモータに関する。

「従来の技術」 従来の可動コイル型リニヤモータは、可動コイ
ルの両側に、永久磁石を配置したものが一般的で
あり、可動コイルの両側に磁石があるので全体の
断面形状が大きくなるという問題がある。

もつとも、特開昭57−113767号公報には複数の
磁石の片側上面にエアベアリングを介して可動コ
イルを支持するようにして、可動コイルの片側の
みに磁石を配置したリニヤモータが開示されてい
るが、エアベアリングを必要とするので構造が複
雑でありまた断面形状が大型であるという問題が
ある。

また、従来の可動コイル型リニヤモータは、可
動コイルの電流の方向を切換えるために、磁束の
極性を検出する磁気センサを可動コイルに取付
け、このセンサに導線を介して接続された電子ス
イツチング回路によつて電流方向の切換えを行つ
ているので、磁気センサおよび構成が複雑な電子
スイツチング回路を必要として高価なものになる
とともに、可動コイルに附随して移動する導線の
とり回しを必要とする不便さがある。

「考案が解決しようとする問題点」 この考案は、上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、断面形状が小型であるとともに、磁気セ
ンサおよび電子スイツチング回路と導線の接続お
よびとり回しを必要としない可動コイル型リニヤ
モータを提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 しかして、この考案の可動コイル型リニヤモー
タは、非磁性材料で形成された逆Ｕ字状断面のレ
ールと、レール内面両側に対向して配置された一
対のヨークと、両ヨークのいずれか一方に、他方
のヨークと対向して隣り合うどうしは極性がそれ
ぞれ異なるように長手方向に配置され、前記他方
のヨークとの空隙に磁束を通じる複数個の永久磁
石と、前記空隙内を、レールおよび永久磁石に案
内されて磁束と直角方向に運動できる可動コイル
組立体であつて、該可動コイル組立体が複数個の
可動コイルを包含し、かつ可動コイルの巻線部の
巻線方向が磁束と直角である可動コイル組立体と
可動コイル組立体の上部に設けられ、各可動コイ
ルの巻線端と結線された集電ブラシと、前記集電
ブラシと接触可能に前記レール内上面に配置され
た正負導体を包含し、可動コイル組立体と永久磁
石との相対位置に応じて、該可動コイル組立体が
移動方向に推力を発生するように、各可動コイル
に流れる電流の向きを切換えながら各可動コイル
に給電する給電パターンとを備え、複数個の可動
コイルのうち少なくとも１個が常に駆動されるこ
とを特徴とする。

「作用」 上記構成によれば、可動コイルは、レール内上
面に配置した給電パターンおよび可動コイル組立
体の上部に設けた集電ブラシを介して電流の向き
を切換えながら通電され、可動コイル組立体の移
動方向と磁束の方向に適した電流を各可動コイル
に切換え供給することができ、磁気センサおよび
電子スイツチング回路と導線の接続およびとり回
しを必要としないとともに、可動コイル組立体を
レールおよび永久磁石により磁束と直角方向に運
動可能に案内させているためエアベアリグが不要
となり、また永久磁石を両ヨークのいずれか一
方、つまり可動コイル組立体の片側に配置してい
るからリニヤモータの断面形状が小型となる。

さらに、この考案によれば、可動コイル組立体
の上部に集電ブラシを設け、また、この集電ブラ
シに通電すべくレール内上面に給電パターンを配
置しており、各可動コイルの巻線部と直角な空隙
中に集電ブラシおよび給電パターンが存在しない
ので、この空隙の幅が狭くなり、各可動コイルに
働く磁束の密度を高くすることができるため、可
動コイル組立体の推力が向上する。

「考案の背景」 この考案に係る実用新案登録出願人は、先に実
願昭59−71491号として、上記従来技術の問題点
を解決すべく、非磁性材料で形成された逆Ｕ字状
断面のレールと、レール内面両側に対向して配置
された一対のヨークと、両ヨークのいずれか一方
に、他方のヨークと対向して隣り合うどうしは極
性がそれぞれ異なるように長手方向に配置され、
前記他方のヨークとの空隙に磁束を通じる複数個
の永久磁石と、前記空隙内を、レールおよび永久
磁石に案内されて磁束と直角方向に運動できる可
動コイル組立体であつて、該可動コイル組立体が
中心に空芯部をもつた複数個の可動コイルを包含
し、かつ可動コイルの巻線部の巻線方向が磁束と
直角である可動コイル組立体と、可動コイル組立
体における可動コイル中心の空芯部内に設けら
れ、各可動コイルの巻線端と結線された集電ブラ
シ、前記集電ブラシと接触可能に前記レール内の
前記他方のヨークの側面に配置された正負導体を
包含し、可動コイル組立体と永久磁石との相対位
置に応じて、該可動コイル組立体が移動方向に推
力を発生するように、各可動コイルに流れる電流
の向きを切換えながら各可動コイルに給電する給
電パターンとを備え、複数個の可動コイルのうち
少なくとも１個が常に駆動される可動コイル型リ
ニヤモータを考案した。

この考案は、上記構成による先の考案をさらに
ブラシおよび給電パターンの配設位置を特定する
ことにより改良し、推力向上を狙つたものであ
る。

「実施例」 つぎに、この考案の実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図はこの考案になる可動コイル型リニヤモ
ータの実施例を示す要部斜視図、第２図は可動コ
イル組立体の側面図、第３図は永久磁石と可動コ
イル組立体の配置を示す斜視図であり、フレミン
グの左手の法則による推力発生の原理を同時に示
す。第４図ａ，ｂおよびｃは作動状態における可
動コイル組立体の電流の流れと磁石および給電パ
ターンとの関連を示す断面図および底面図であ
る。

第１図から第４図において、１は非磁性材料で
形成された逆Ｕ字状断面を有するレールであり、
このレール１の一方の片側内面にはコ字断面を有
するマグネツト保持部２によつて、平板状で厚み
方向に着磁され隣接する磁極の極性が異なるよう
に配置した永久磁石３が保持されている。レール
１の内部には、永久磁石３によりマグネツト保持
部２を介して、上下端を折曲し断面コ字状にした
一対の可動コイル５，５′を包含する可動コイル
組立体が支持されており、これらの可動コイル
５，５′は永久磁石３に案内されて移動自在にさ
れている。また、一対の可動コイル５，５′はそ
れぞれ磁石３の磁極の1.5倍の長さを持ち、中央
に磁石３の軸極の0.5倍の長さの空間を有してお
り、永久磁石３と対向されている。可動コイル組
立体における可動コイル５，５′の上部には、そ
れぞれのコイルの巻線端と結線された集電ブラシ
６Ａ，６Ｂが設けられており、これらのブラシ６
Ａ，６Ｂは第４図ｃに示すようにブラシの軌跡Ｔ
が１条になるように一列に配設されている。レー
ル１内面に上端には給電パターン７が配置してあ
る。この給電パターン７の正負導体７Ａ，７Ｂ
は、一列のブラシ６Ａ，６Ｂが切換え接触するよ
うに交互に入り組ませて配置してあり、正導体７
Ａと負導体７Ｂの入り組み部分の長さは、いずれ
もほぼ永久磁石３の磁極の長さよりやや短くして
磁極性が変る継目部分に若干の長さの絶縁部分７
Ｃを介在させてある。集電ブラシ６Ａ，６Ｂの正
負導体７Ａ，７Ｂとの接触部分の間隔は磁石３の
磁極の0.5倍よりやや長くし、可動コイル５，
５′の一方又は双方の有効巻線部が磁石３による
同一方向の磁束内に完全に入つている間に、同一
方向の磁束内に入つている可動コイル５，５′に
給電パターン７から該可動コイル５，５′のブラ
シ６Ａおよび／または６Ｂに通電を行うようにし
てある。レール１の一方の片側には永久磁石３と
の間に平板状をなすヨーク４Ａが嵌入されてお
り、レール１の他方の片側には、可動コイル５，
５′と微少な空隙を余して上下両端の嵌入部４１
Ｂの間に突出面４２Ｂを形成する断面形状とした
ヨーク４Ｂが嵌入されている。

「作動」 上記構成において、まず本実施例の可動コイル
型リニヤモータの作動原理を説明する。第３図に
示すように可動コイル５′に集電ブラシ６Ｂを介
して通電したとき、右側の有効巻線部を上から下
に向い左側の有効巻線部を下から上に向う電流Ｉ
が流れたとし、また磁石３の磁極の極性Ｎ，Ｓに
従い図示の如く右側の有効巻線部に手前から紙面
に向う磁束φが働き、左側の有効巻線部には紙面
から手前に向う磁束φが働くと、可動コイル５′
の左右の有効巻線部に流れる電流Ｉにフレミング
の左手の法則に従い電流Ｉおよび磁束φと直角方
向に図の右方に向かう力Ｆが生じる。そして、可
動コイル５′が図の右方へ進行するため、磁石３
の磁極の極性Ｎ，Ｓに合せて電流Ｉを順次に切換
えると、可動コイル５′は断続的に図の右方に向
かう力Ｆを受けて直線的に進行する。以上がリニ
ヤモータの作動原理である。なお、一対をなす他
方の可動コイル５も磁極長さで1.5ピツチ進んだ
位置で、前記可動コイル５′と同様に交互に断続
的に通電され図の右方に向かう力Ｆが発生する。

つぎに、この考案の特長の一つである簡素化さ
れた給電パターンでの作動を第４図を用いて説明
する。

第４図ａ図示のごとく、可動コイル組立体の一
対をなす２つの可動コイル５，５′の有効巻線部
のすべてがそれぞれ磁石３による同一極性の磁束
内に入つている場合は、第４図ｃ図示の軌跡Ｔ上
に丸印で示されたように集電ブラシ６Ａ，６Ｂの
両端の接触部分がそれぞれ給電パターン７の正負
導体７Ａ，７Ｂ上に乗り、一対の可動コイル５，
５′の双方に短時間逆向きに同時通電するため、
そろつて右向きの推力を得る。

また、第４図ｂ図示のごとく可動コイル組立体
の一方の可動コイル５′だけが、同一極性の磁束
内に有効巻線部が入つている場合は、第４図ｃ図
示の軌跡Ｔ上の左側ばつ印のように集電ブラシ６
Ｂの両端が給電パターン７の正負導体７Ａ，７Ｂ
上に乗り、可動コイル５′だけに通電され図の右
向きの推力を得る。その時、他方の可動コイル５
のごとく磁束の極性が変化する位置に有効巻線部
が入つている場合は、第４図ｃ図示の軌跡Ｔ上の
右側のばつ印のように集電ブラシ６Ａの両端が負
導体７Ｂ上に乗り、他方の可動コイル５は同一極
性でシヨートされるため通電されない。

本実施例の可動コイル組立体は可動コイル５，
５′が２個一対になつているため、２個の可動コ
イルのうち少なくとも１個が常に駆動されるよう
に、２個の可動コイル５，５′は交互に通電され、
可動コイル組立体は継続して同一方向に動く、可
動コイル５，５′を包含する可動コイル組立体を
逆方向に動かす場合は、給電パターン７の正負導
体７Ａ，７Ｂに加える電圧の極性を逆にすれば良
い。

上記の実施例によれば、第一には、可動コイル
組立体の可動コイル５，５′が上部の集電ブラシ
６Ａ，６Ｂおよびレール１上端の給電パターン７
により上端で給電されるため、これら可動コイル
５，５′の側面とヨーク４Ａ，４Ｂ間の空隙を縮
小し、磁石３により可動コイル５，５′に加わる
磁束密度を大きくすることができるので、可動コ
イル型リニヤモータの推力を増加させることがで
きるという利点がある。さらに、第二に、可動コ
イル組立体の可動コイル５，５′の上端に一列に
設けたブラシ６Ａ，６Ｂで該可動コイル５，５′
を給電できるようにしたことにより、集電ブラシ
６Ａ，６Ｂの軌跡Ｔが１条になるため、給電パタ
ーン７の正負導体７Ａ，７Ｂの形状が、ブラシ軌
跡を２条にしていた先の出願（実願昭59−71491
号）の実施例に比して簡素化され、先の出願の実
施例においては正負導体形状を最高で４本に枝分
かれさせていたものが、この考案の実施例におい
ては２本の導体を交互に入り組ませればよいた
め、正負導体７Ａ，７Ｂの幅が広くなることか
ら、これら導体７Ａ，７Ｂの抵抗が減少し、給電
パターン７への給電点から集電ブラシ６Ａ，６Ｂ
が遠ざかつても、可動コイル５，５′に印加され
る電圧が低下せず、この面においても可動コイル
型リニヤモータの推力が向上するという利点があ
る。そのため、正負導体７Ａ，７Ｂの膜厚が低下
できるので、給電パターン７が安価となる。ま
た、上記実施例においては、可動コイル組立体の
一対の可動コイル５，５′の側面に配設するヨー
ク４Ｂを、両端嵌入部４１Ｂの間に突出面４２Ｂ
を形成する断面形状としているから、一層にヨー
ク４Ｂと可動コイル組立体の可動コイル５，５′
間の空隙を狭くし、磁束密度を高くして推力を向
上することができるという利点がある。なお、可
動コイル組立体には可動コイルを３個以上の複数
個を包含させてもよい。また、集電ブラシは回転
可能なローラにしてもよい。可動コイル組立体
は、レール内の永久磁石の上下で折曲されている
が、磁石の上下で折曲しなくてもよい。

「効果」 以上述べたように、この考案の可動コイル型リ
ニヤモータは、非磁性材料で形成された逆Ｕ字状
断面のレールと、レール内面両側に対向して配置
された一対のヨークと、両ヨークのいずれか一方
に、他方のヨークと対向して隣り合うどうしは極
性がそれぞれ異なるように長手方向に配置され、
前記他方のヨークとの空隙に磁束を通じる複数個
の永久磁石と、前記空隙内を、レールおよび永久
磁石に案内されて磁束と直角方向に運動できる可
動コイル組立体であつて、可動コイル組立体が複
数個の可動コイルを包含し、かつ可動コイルの巻
線部の巻線方向が磁束と直角である可動コイル組
立体と、可動コイル組立体の上部に設けられ、各
可動コイルの巻線端と結線された集電ブラシと、
前記集電ブラシと接触可能に前記レール内上面に
配置された正負導体を包含し、可動コイル組立体
と永久磁石との相対位置に応じて、該可動コイル
組立体が移動方向に推力を発生するように、各可
動コイルに流れる電流の向きを切換えながら各可
動コイルに給電する給電パターンとを備え、複数
個の可動コイルのうち少なくとも１個が常に駆動
されることを特徴とするから、永久磁石を片側配
置にしたことにより断面形状が小型であり、また
可動コイル組立体に包含される可動コイルを集電
ブラシと給電パターンにより切換え通電するので
磁気センサおよび電子スイツチング回路と導線の
接続およびとり回しが不要になるという効果があ
る。

さらに、この考案は、可動コイル組立体の上部
で切換え通電が可能なようにしているから、永久
磁石と両ヨークを通る磁束通路の空隙の幅を狭く
し可動コイル型リニヤモータの推力を向上させる
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案になるリニヤモータの実施例
を示す要部斜視図、第２図は可動コイル組立体の
側面図、第３図は永久磁石と可動コイル組立体の
配置を示す斜視図、第４図ａ，ｂおよびｃは作動
状態における可動コイル組立体の各可動コイルの
電流の流れと永久磁石および給電パターンとの関
連を示す断面図および底面図である。 １……レール、２……マグネツト保持部、３…
…永久磁石、４Ａ，４Ｂ……ヨーク、４１Ｂ……
嵌入部、４２……突出面、５，５′……可動コイ
ル、６Ａ，６Ｂ……集電ブラシ、７……給電パタ
ーン、７Ａ，７Ｂ……正負導体、７ｃ……絶縁部
分。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 非磁性材料で形成された逆Ｕ字状断面のレー
   ルと、 レール内面両側に対向して配置された一対の
   ヨークと、 両ヨークのいずれか一方に、他方のヨークと
   対向して隣り合うどうしは極性がそれぞれ異な
   るように長手方向に配置され、前記他方のヨー
   クとの空隙に磁束を通じる複数個の永久磁石
   と、 前記空隙内を、レールおよび永久磁石に案内
   されて磁束と直角方向に運動できる可動コイル
   組立体であつて、該可動コイル組立体が複数個
   の可動コイルを包含し、かつ可動コイルの巻線
   部の巻線方向が磁束と直角である可動コイル組
   立体と、 可動コイル組立体の上部に設けられ、各可動
   コイルの巻線端と結線された集電ブラシと、 前記集電ブラシと接触可能に前記レール内上
   面に配置された正負導体を包含し、可動コイル
   組立体と永久磁石との相対位置に応じて、該可
   動コイル組立体が移動方向に推力を発生するよ
   うに、各可動コイルに流れる電流の向きを切換
   えながら各可動コイルに給電する給電パターン
   と、 を備え、複数個の可動コイルのうち少なくとも
   １個が常に駆動されることを特徴とする可動コ
   イル型リニヤモータ。 (2) 前記集電ブラシが、前記可動コイル組立体の
   上部に一列に設けられ、前記給電パターンが前
   記集電ブラシと切換え接触する正負導体を交互
   に入り組ませて配置していることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の可動コイ
   ル型リニヤモータ。