JPH0438159A - 有鉄心型リニアｄｃブラシレスモータ - 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】 （発明の産業上の利用分野） 本発明は、高価になる位置検知素子が１個で足り、また
駆動回路が１相分で涜む極めて安価で、しかも自起動で
きるように構成した有鉄心型単相リニアＤＣブラシレス
モータを極めて容易且つ安価に形成できるようにした有
鉄心型リニアＤＣブラシレスモータに関し、電機子可動
型あるいは可動マグネット型の有鉄心型リニアＤＣブラ
シレスモータいずれかの形式にも通用のあるものである
。

またかかる有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータの電機
子を単相配置に形成することで、単相の有鉄心型リニア
ＤＣブラシレスモータをも容易且つ安価に形成できるも
のであるが、単相有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータ
に限らず、多数個を多相配設することで有鉄心型多相リ
ニアＤＣブラシレスモータをも容易且つ安価に形成でき
るものである。

そして、この発明の最大の特徴は、電機子鉄心。

とりわけ磁極片の長さを最適設計することで、コギング
トルクを従来のものに比較して数１０％も低減でき亡　
有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータであっても、極め
て清らかに移動子を走行できるようにした点にある。

（従来技術とその問題点〉 従来公知の比較的移動ストロークを長く取れる形式の多
磁極型リニアＤＣブラシレスモータには、無鉄心型構造
のものと有鉄心型構造とがあり、いずれの形式も多相構
造となっているため、その相数分の位置検知素子と駆動
回路とを必要とし、非常に高価なものになっていた。

最も安価なリニアＤＣブラシレスモータを得るには、単
相リニアＤＣブラシレスモータ構成にするのが望ましい
、しかし、かかる単相リニアＤＣブラシレスモータによ
ると推力の発生しない死点位置が発生するために、長い
移動ストローク間に渡って−様な推力を得られないばか
りか、特別な自起動処理手段を設けない限り（尚、上記
単相リニアＤＣブラシレスモータにおいては、回転形の
単相ブラシレスモータと異なり、リニアＤＣブラシレス
モータ特有な自起動処理手段はほとんど出現していない
）、自起動できないために、従来より単相リニアＤＣブ
ラシレスモータは市場を見る限り、はとんど皆無といえ
る。

（本発明の課題） 本発明は、上記事情に基いてなされたものであり、高価
になる位置検知素子が１９で足り、また駆動回路が１相
分で涜む安価に構成できて尚且つ特別な自起動処理手段
を設けることなく、自起動でき、しかも大きな推力が得
られる有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータを得る
ことを課題になされたものである。かかる有鉄心型単相
リニアＤＣブラシレスモータを得ることにより、これを
複数箇所に単相配置すればストロークの長い有鉄心型単
相リニアＤＣブラシレスモータをも容易且つ安価に形成
できる。本発明は、こうした課題を満足する有鉄心型リ
ニアＤＣブラシレスモータを得ることを課題になされた
ものである。もちろん、上記したように上記有鉄心型単
相リニアＤＣモータを複数個用いて、これを多相配置す
ることによって有鉄心型多相リニアＤＣブラシレスモー
タをも容易且つ安価に得ることができる。

そして、本発明の最大の課題は、上記有鉄心型単相リニ
アＤＣブラシレスモータを用いても比較的滑らかな移動
子の走行が可能なようにコギングトルクを大幅に低減す
ることにある。その他の課題は、以下の説明にて明らか
にしている。

（本発明の課題達成手段） かかる本発明の課題は、隣り配置の磁極が異極となるよ
うに移動子の移動方向に沿って約Ｔ幅のＮ極、Ｓ極の磁
極をＰ（Ｐは３以上の整数）個設けて形成した界磁マグ
ネットを備え、該界磁マグネットと空隙を介して対向す
る位置にその中央部に形成した約０幅（但し、ｏｏくθ
＋α≦Ｔ、θ≧Ｔ／２．Ｏ≦α〈θ）の凹部の両サイド
に形成した磁極片を上記凹部の磁極片よりも界磁マグネ
ットに近ずけて形成した電機子鉄心の上記凹部に電機子
コイルを巻線して形成した有鉄心型電機子を１以上備え
、上記２つの磁極片の移動子の移動方向における一方の
端部が上記界磁マグネットのＮ極とＳ極との境界部と対
向しているとき、移動子の移動方向における他方の磁極
片の端部が上記界磁マグネットのＮ極またはＳ極のほぼ
中央部と対向するように上記２つの磁極片の長手方向の
長さを決定し、上記有鉄心型電機子側に上記界磁マグネ
ットのＮ極、Ｓ極の磁極を検出して該磁極位置検圧信号
に基づいて、上記電機子コイルに正逆方向の通電を行う
ことで上８５凹部の磁極片の両サイドに形成した磁極片
に交互にＮ極、Ｓ極の磁極を形成して上記電機子側また
は界磁マグネット側のいずれか一方を相対的に移動する
移動子とし、他方を相対的に移動する固定子としてなる
、有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータを提供すること
によって達成できる。

本発明の第２の課題は、上記凹部の両サイドに形成した
２つの磁極片の一方の磁極片を略ｎ−Ｔ（ｎは１以上の
整数）幅の長さに形成し、他方の磁極片を略ｍ・Ｔ＋Ｔ
／２　（ｍは０以上の整数で、且つｍａｎ）幅の長さに
形成することで達成できる。

その他の本発明の第３の課題は、上記凹部の両サイドに
形成した２つの磁極片にその長手方向に沿って微細ピッ
チで凹凸を形成することによって達成できる。

本発明の第４及び第５の譚組は、上記凹部の磁極片に電
機子コイルを巻線して形成した有鉄心型電機子は、その
界磁マグネットと対向する面部に非磁性体からなるプリ
ント配線基板を備え、該プリント配線基板に上記界磁マ
グネットの磁極位置を検出するための位置検知素子を配
設したり、あるいは位置検知素子を磁極片位置に配設す
ることによって達成できる。

本発明の第６及び第７の課題は、上記電機子鉄心は、磁
性体板をプレス等の手段により上記凹部及び該凹部の両
サイドの磁極片を一体形成したり、あるいは上記凹部の
両サイドの磁極片の界磁マグネットと対向する反対例の
位置に通電制御回路を設けたりすることによって達成で
きる。

（本発明の実施例） 以下に示す本発明の実施例では、有用な有鉄心型単相リ
ニアＤＣブラシレスモータについて説明する。

尚、以下に示す有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータの
場合、より大きな推力を得ようとするならば、異なる位
置の同相位置に復起実施例で示す有鉄心型電機子を複数
個配置すれば良く、多相の有鉄心型リニアＤＣブラシレ
スモータを得たい場合には、後記実施例の有鉄心型電機
子を多数個用いて多相配置すれば極めて容易に形成でき
る。従って、これらの実施例については、以下の実施例
では省略する。また本発明は、界磁マグネット側若しく
は有鉄心型電機子側のいずれか一方を移動子とし、他方
を固定子としても良いため、以下に示す実施例では、図
面の都合上、１個の有鉄心型電機子が走行する形式の可
動電機子形有鉄心型すニアＤＣブラシレスモータについ
て説明する。しかし、可動界磁マグネット形有鉄心型す
ニアＤＣブラシレスモータとする場合には、有鉄心型電
機子側を固定側とし、界磁マグネット側を走行できるよ
うに構成すれば良い。

（本発明の第１実施例） 第１図及び第２図を参照して、本発明第１実施例の片面
励磁構造の可動電機子形の有鉄心型単相リニアＤＣブラ
シレスモータ１を説明する。

磁性体板、例えば長板状の鉄板によって形成したステー
タヨーク２の内面には、長芋方向における幅が約Ｔ暢の
Ｎ極３Ｎ、Ｓ極３Ｓの磁極を交互にＰ（Ｐは３以上の整
数）個を隣接配設して後記する移動子の移動方向の軌跡
に沿って長手方向に沿って配設して長板状に形成した界
磁マグネット３を配設して後記するステータヨーク５と
共に固定子として設けている。

該界磁マグネット３と空隙４を介して長板状のステータ
ヨーク５を対向させて固定子としている。

上記界磁マグネット３とステータヨーク５間の空隙４に
は、可動有鉄心型電機子６を上記界磁マグネット３の長
手方向に沿って往復移動自在に図示しないリニアガイド
等の適宜な手段によって、往復移動自在に支持している
。

上記可動有鉄心型電機子６は、次のように構成している
。

鉄板等の磁性体板９の中央部を、長手方向の長さがほぼ
Ｔ幅の凹部７が形成されるようにプレス等の手段により
、中央部にほぼ１幅の凹部７を形成し、該凹部７の磁極
片９Ｃの両サイドを折曲形成して微少空隙８を介して界
磁マグネット３と対向する２つの磁極片９ａ、９ｂを折
曲形成して可動電機子鉄心１０を一体形成している０本
発明では、発生コギングトルクを滑らかにして、可動有
鉄心型電機子６を清らかに移動させるために、磁極片９
ａまたは９ｂのいずれか一方の当該電機子６の移動方向
における端部が界磁マグネット３のＮ極とＳ極の磁極と
の境界部に対向しているとき、他方の磁極片９ｂまたは
９ａの端部が界磁マグネット３のＮ極３ＮまたはＳ極３
Ｓのほぼ中央部と対向することのできる長さに当該磁極
片９ａ及び９ｂをｌＩＭ官設計している。

このため、この実施例では、上記磁極９ａの長さを略Ｔ
幅（但し、Ｔは界磁マグネット３の一磁極幅の長さとす
る）に形成し、他方の磁極片９ｂを略Ｔ／２の長さに形
成している。

磁極片９ａ、９ｂを上記の長さに形成することによって
、第３図（ｆ）に示すような滑らかな合成コギングトル
ク曲線４０を得ることができるので、後記する可動有鉄
心型電機子６を清らかに移動させることができる。これ
は、仮に、例えば、磁極片９ａ及び９ｂ共に略Ｔ幅に形
成した場合には、第３図（ａ）に示すようなコギングト
ルク曲Ｉｓ４が得られるのみである。第３図（ａ）にお
いて、−点点線で示すのは後記する電機子コイル１５に
通電した場合に得られる電磁トルクの大きさ及び周期を
示す電磁トルク曲線４２を示すものである。この電磁ト
ルク曲線４２から明らかなように界磁マグネット３の一
磁極幅Ｔの間隔で電磁トルク曲線４２が切り変わる。こ
れに対して磁極片９ａ、９ｂが略Ｔ幅の時におけるコギ
ングトルク曲線４１は、略Ｔ／２幅で切り変わる。コギ
ングトルク曲線４１の負方向のコギングトルクは、実際
には、第３図（ａ）の点線で示すコギングトルク曲線４
１°で示すように、正方向のコギングトルクとなって働
くため第３図（ｂ）で示すコギングトルク曲線４・３の
ように表わすことができる。

この第３図（ｂ）で示すコギングトルク曲線４３が第３
図（ｆ）で示す合成コギングトルク曲線４０に比較して
コギングトルクリップルが非常に大きいため、上記した
ように磁極片９ａ、９ｂの長さを略Ｔ幅に形成すると、
可動有鉄心型電機子６は滑らかな移動を行なうことがで
きない。

従って、本発明では、上記２つの磁極片９ａ及び９ｂは
、一方の磁極片９ａまたは９ｂの可動有鉄心型電機子６
の移動方向における一端が上記界磁マグネット３のＮ極
３ＮとＳ極３Ｓとの境界部と対向しているとき、可動有
鉄心型電機子６の移動方向における他方の磁極片９ｂま
たは９ａの他端が上記界磁マグネット３のＮ極３Ｎまた
はＳ極３Ｓのほぼ中央部と対向するように、上記２つの
磁極片９ａ及び９ｂの可動有鉄心型電機子６の移動方向
における長芋方向の長さを最適な設計のものに形成して
いる。

このため、この実施例においては、磁極片９ａの移動方
向における長さを略Ｔ幅に形成し、磁極片９ｂの移動方
向における長さを略Ｔ／２幅に形成している。磁極片９
ａ、９ｂを上記のように形成すると、第１図及び第２図
に示すように磁極片９ａの一端９ｘが界磁マグネット３
のＳ極３ＳとＮ［１１３Ｎとの境界部に対向している時
、磁極片９ｂの他端９ｙは界磁マグネット３のＮ極３Ｎ
のほぼ中央部と対向している。

二のため、まず大きな電磁トルク曲線を得るために略Ｔ
幅に形成した磁極片９ａの一端９ｘによると、上記した
ように第３図（ｂ）に示したようなコギングトルク曲線
４３が得られる。

これに対して、磁極片９ｂは略Ｔ／２輻に形成しており
、且つ上記磁極片９ａがら略Ｔ／２幅だけ位相をずらし
ているため、当該磁極片９ｂの他端９ｙによってコギン
グトルク曲線４１（４３）から略Ｔ／４周期位相がずれ
た第３図（Ｃ）に示すコギングトルク曲線４４が得られ
る。この第３図（Ｃ）における点線４４′で示す負方向
のコギングトルク曲線は、実際には、正方向のコギング
トルクとなって現われるため、第３図（Ｃ）におけるコ
ギングトルク曲１ｓ４４は第３図（ｄ）に示すコギング
トルク曲線４５として現わすことができる。この結果、
第３図（ｂ）のコギングトルク曲線４３と第３図（ｄ）
のコギングトルク曲線４５を合成すると第３図（ｅ）の
ように現わすことができる。従って、上記コギングトル
ク曲＄４３と４５とを合成すると第３図（ｆ）で示すよ
うな合成コギングトルク曲線４０を得ることができる。

この合成コギングトルク曲＄４０から明らかなように、
従来の場合のコギングトルク曲線４３（第３図（ｂ）参
照）に比較してコギングトルクリップルの数が２倍にな
っていて、極めて清らかな合成コギングトルク曲線とな
っている。

すなわち、本発明の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレス
モータ１によると有鉄心形でありながら極めて清らかに
可動有鉄心型電機子６を直線的走行させることができる
。

上記可動電機子鉄心１０の凹部７の磁極片９Ｃには、螺
子孔１１を形成している。この螺子孔１１と一致するハ
ブ１２に設けた当該透孔１３を上記螺子孔１１と一致さ
せ、螺子１４を上記透孔１３に挿入すると共に螺子孔１
１に螺着固定することで、上記ハブ１２を可動電機子鉄
心１０に固定している。

上記電機子鉄心１０の凹部７の磁極片９Ｃには、導線を
トロイダル状に多数ターン巻回して電機子コイル１５を
形成することで上記可動有鉄心型電機子６を形成してい
る。

尚、トロイダル状の電機子コイル１５を可動電機子鉄心
１０の凹部７の磁極片９Ｃにトロイダル状に巻線するの
がやっかいな場合には、可動電機子鉄心を形成する平板
状磁性体板９に第１図に示すようなトロイダル状に巻線
された電機子コイル１５の内部中心部を上記平板状磁性
体板９に通して、上記凹部７の磁極片９０部に位置決め
し、しかる徨、その磁性体板９の両端部をプレス等の手
段を用いて折曲させ、上記磁極片９ａ、９ｂを形成する
ことで、第２図に示すように上記凹部７の磁極片９ｃ位
置に１ｔＩ！１子コイル１５を容易にトロイダル状に巻
装配置できる。

尚、この実施例では、後記するよう１ニハブ１２及び螺
子１４を通すようにしているため、ハブ１２及び螺子１
４を通すことができるような透孔１５ａを電機子コイル
１５の上面部位置に形成できるように、上記電機子コイ
ル１５を巻線形成している。

上記可動有鉄心型電機子６の電機子コイル１５の上面の
微少空隙８を介して対向する表面には、接着手段等の適
宜な手段により非磁性体からなる、例えば、プリント配
線基板１６を配役固定している。

このプリント配線基板１６には、上記螺子１４を通すた
めに上記ハブ１２に形成した透孔１３と対向する箇所に
透孔１７を形成している。

また、プリント配線基板１６には、界磁マグネット３の
Ｎ極３Ｎ、Ｓ極３Ｓの磁極位置を検出することで、当該
界磁マグネット３の検出磁極位置に応じて上記電機子コ
イル１５に所定方向の通電をなすような信号を図示しな
い通電制御回路に出力するホール素子やホールＩＣ等の
磁電変換素子からなる位置検知素子１８を配設している
。位置検知素子１８をプリント配設基板１６に配設する
に当って、界磁マグネット３と空隙４と対向するプリン
ト配線基板１６面に位置検知素子１８を配設しても良い
が、二のよ・５にするとプリント配線基板１６面に位置
検知素子１８が突出することになるので、この位置検知
素子１８の厚み分だけ、界磁マグネット３と凹部７間の
エアーギャップ長が増加するため、そのエアーギヤツブ
要分だけ、大きな推力が得られないことになる。

このため、本発明においては、プリント配線基板１６は
、上記磁極片９ａ、９ｂと同一平面となるように凹部７
面に対向して水平（第１図及び第２図において）に上記
凹部７の界磁マグネット３と対向する表面部にプリント
配線基板１６を配設すると共に、該プリント配線基板１
６の下面と上記電機子コイル１５の表面間に通電制御回
路収納用空隙部１９を形成できるように電機子コイル１
５の厚みをも制限して形成している。

このようにすることによって、プリント配線基板１６の
下面に配線した図示しない駆動回路を含む通電制御回路
を上記通電制御回路収納用空隙部１９内に合理的に収納
配設できるようにした可動子有鉄心型電機子６を形成し
て、該可動有鉄心型電機子６を上記固定子となる界磁マ
グネット３と空隙８を介して相対的移動するように構成
している。

（本発明の第１実施例の作用） 本発明の第１実施例の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレ
スモータ１は、上記構成からなる。

従って、当該有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータ
１の無通電時、磁性片９ａ、９ｂは常に界磁マグネット
３のＮ極３Ｎ、　　またはＳ極３Ｓに磁気的釣り合う位
置に吸引されて、例えば第２図に示すように磁性体板９
の一方の磁極片９ａが界磁マグネット３のＮ極３Ｎの磁
極に対向している面積と、他方の磁極片９ｂが界磁マグ
ネット３のＳ極３Ｓの磁極に対向している面積とを比較
すると磁極片９ａの方が磁極片９ｂよりも大きな面積に
形成されているため、当該磁極片９ｂと界磁マグネット
３のＮ極と磁気的に均り合う状態よりも優先して当該磁
極片９ａが、例えば第２図に示すように界磁マグネット
３のＮ極３Ｎ（またはＳ極３Ｓ）と磁気的に均り合う位
置で最も磁気的に安定して停止する。

この可動有鉄心型電機子６の停止位置によると、第２図
の状態を参照して説明すると、第２図の状態では（実際
には、これよりもずれた位置で停止している）、位置検
知素子１８は界磁マグネット３のＳ極３Ｓの磁極を検出
しており、電機子コイル１５は界磁マグネット３のＳ極
３Ｓの磁極と対向している。

すなわち、本発明の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレス
モータ１によると、無通電時、位置検知素子１８は、必
ず界磁マグネット３のＮ極３ＮまたはＳ極３Ｓの磁極を
検出していて、Ｎ極３ＮとＳ極３Ｓの境界部を検出して
いない。また電機子コイル１８も、必ず界磁マグネット
３のＮ極、Ｓ極の磁極と対向している。

従って、可動有鉄心型電機子６は、図示しない通電制御
回路収納用空隙部内の通電制御１回路の電源をオンする
と、位置検知素子１８が界磁マグネット３のＮ極３Ｎま
たＳ極３Ｓのいずれかの磁極を検出（第２図ではＳ極の
磁極３Ｓを検出）するので、この検出磁極に応じた位置
検知素子１８の出力信号が図示しない通電制御回路に出
力され、該回路によって制御されつつ可動有鉄心型電機
子６を所定方向に走行すべき通電が電機子コイル１５に
なされる。

いま第２図の状態において、可動有鉄心型電機子６を矢
印Ｆ方向に走行させるために、電機子コイル１５には、
磁極片９ａにＳ極の磁極を発生させ、磁極片９ｂにはＮ
極を発生するように通電すると、磁極片９ａと界磁マグ
ネット３のＮ極３Ｎとが吸引し、磁極片９ｂと界磁マグ
ネット３のＮ極３Ｎとが反発し合うので、可動有鉄心型
電機子６は矢印Ｆ方向に走行する。

同様な方法で、位置検知素子１８からの信号に基づいて
可動有鉄心型電機子６の電機子コイル１５に順次適宜通
電切換することで、順次に可動有鉄心型電機子６を矢印
Ｆ方向に走行させることができる。

尚、可動有鉄心型電機子６を反矢印Ｆ方向に走行させる
には、そのような方向に可動有鉄心型電機子６が走行す
るうに電機子コイル１８に切換通電するが（この場合、
通電制御回路をそのように工夫しておく）、例えば、位
置検知素子１８の電源極性を逆にするなどの手法でも可
能となる。

尚、この第１実施例の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレ
スモータ１では、磁極片９ｂと界磁マグネット３とが磁
気的に均り合うよりも、磁極片９ａと界磁マグネット３
とが磁気的に安定して均り合うよりも、磁極片９ａと界
磁マグネット３とが磁気的に安定して均り合うように形
成しているため、本来的には一方向移動に適する構造と
なっているが、両方向移動させることができることは言
うまでもない、もしも、両方向移動に適する構造とする
ならば、上記した条件を満足させつつ、磁極片９ａと９
ｂの長さを同じ長さ幅に形成すると良い。

（本発明の第２実施例） 第３図は上記第１実施例を改良した本発明の第２実施例
の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータ１−１を示
すもので、この単相リニアＤＣブラシレスモータ１−１
の場合には、無通電時に、矢印Ｆ方向側に磁気的に優先
されるように動くようにしている点では同様であるが、
凹部７の磁極片９Ｃの両サイドに形成した磁極片９ａ’
　と９ｂ′が界磁マグネット３のＮ極、Ｓ極と磁気的に
最も釣り合う位置で可動有鉄心型電機子６−１が停止す
るように可動電機子鉄心１ｏ−１を構成し、上記同様に
凹部７の磁極片９Ｃに電機子コイル１５を巻線すること
で可動有鉄心型電機子６−１を構成している。

しかし、この第２実施例の有鉄心型単相リニアＤＣブラ
シレスモータ１−１では、磁極片９ａ’及び９°ｂと界
磁マグネット３との磁極とによって発生するコギングト
ルクが清らかに発生して、当該可動有鉄心型電機子６−
１が清らかに直線的移動するように磁極片９ａ’、９ｂ
’と界磁マグネット３間の微少空隙８゛の長さがその端
部に至るに従って長くなるように、当該磁極片９ａ’及
び９ｂ’をステータヨーク５頷に若干折曲形成させてい
る。このリニアモータ１−１の動作原理については、第
１実施例で説明しているのと同様なので省略する。

（本発明の第３実施例） 上記実施例におけるリニアモータ１．１−１においては
、通電制御回路収納用空隙部１９内に通電制御回路を合
理的に内蔵できる例を示した。ここに、当該空隙部１９
のみでは、通電制御回路の回路構成によっては、合理的
に上記空隙部１９内に収納するには、十分な空間でない
。・このため、この第５図に示す有鉄心型単相リニアＤ
Ｃブラシレスモータ１−２７１．ｔ、磁極片９ａ”、９
ｂ″の界磁マグネット３と対向する面とは反対側の面に
通電制御回路収納スペース２ｏを形成し、このスペース
２０に通電制御回路２１を合理的に収納できるように可
動有鉄心型電機子６−２を形成している。

上記駆動回路収納スペース２０は、磁極片９ａ９ｂ”に
スタッド２２を配設し、このスタッド２２に上記凹部７
の磁極片９Ｃと対向する部分に透孔２５を有する通電制
御回路２１を配設したプリント配線基板２３を螺子２４
にて固定することで、通電制御回路２１を収納している
。

尚、この実施例における可動有鉄心型電機子６−２の場
合、上記リニアＤＣブラシレスモータ１゜１−１同様に
通電制御回路収納用空隙部１９をも形成しても良い。

しかし、このリニアＤＣブラシレスモータ１−２におけ
る通電制御回路収納スペース２０によると、十分に通電
制御回路２１を収納できるスペースがあるので、通電制
御回路収納用空隙部１９を省略して、該空隙部１９の厚
み分だけ更に電機子コイル１５゛を多数ターン巻回形成
してより大きな推力を得ることができるようにしている
。

またこのリニアＤＣブラシレスモータ１−２の場合、上
記通電制御回路収納用空隙部１９を省略して電機子コイ
ル１５“を多数ターン巻回形成できるようにしているた
め、プリント配線基板１６°に位置検知素子収納用透孔
２６を形成し、該透孔２６に位置検知素子１８を収納す
るようにして、該素子１８による電機子コイル１５゛の
巻線ターン数を制限しないようにすると共に、該素子１
８の厚み分だけ界磁マグネット３と凹部７の磁極片９ｃ
面間の空隙長を増加させないようにしている。

またプリント配線基板１６′は、凹部７の上面の磁極片
９８″、９ｂ”近傍部に段部２７を形成し、この段部２
７に係合させ、螺子２８を用いて凹部７の上面に当該磁
極片９ａ”、９ｂ”と平行平面になるように配設してい
る。

尚、この実施例のリニアＤＣブラシレスモータ１−２に
よると磁性体板である可動電機子鉄心１０−２には、上
記した透孔１１を形成する必要がなく、ハブ１２も省略
でき、また透孔１５ａを有するやっかいな電機子コイル
１５を形成しなくて良い利点がある。

尚、この第３実施例の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレ
スモータ１−２の動作原理も、第１実施例で示したと同
じなので省略する。

（本発明の第４実施例） 第６図は第３実施例を改良したもので、位置検知素子１
８の配設位置を変え、プリント配線基板１６°を省略し
、電機子コイル１５°°をより多数ターン巻回形成でき
るようにしてより大きな推力を得ることができるように
した有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータ１−３と
なっている。

すなわち、このリニアＤＣブラシレスモータ１−３の場
合、磁極片９ａ、９ｂ”’の表面程度まで至るように上
記凹部７にトロイダル状に電機子コイル１５°°を巻線
形成している。

磁極片９ａ、９ｂ”’の反対の面には、上記凹部７と対
向する部分に透孔２９を形成したプリント配線基板３０
を配設し、該プリント配線基板３０の下面に通電制御回
路２１を構成する電気部品を配設している。また可動電
機子鉄心１０−３の磁極片９ｂ”　’には、位置検知素
子収納用透孔３１を形成して、磁極片９ａ、９ｂ’！’
の下面に配設したプリント配線基板３０の上面に配設し
た位置検知素子１８を上記透孔３１内に収納して界磁マ
グネット３の磁極を検出できるように形成して、可動有
鉄心型電機子６−３を形成している。

このように磁極片９ｂ”　’　　（または９ａでも同様
）位置に位置検知素子１８を配設しても、磁極片９ｂ”
’（または９ａ）は必ず界磁マグネット３のＮ極３Ｎま
たはＳ極３Ｓと対向しているため、位置検知素子１８は
当該界磁マグネ・ント３のＮ極３ＮまたはＳ極３Ｓを検
出でき、従って位置検知素子１８がらの信号に基いて電
機子コイル１５″に所定方向の通電を行なうことができ
るため、単相リニアＤＣブラシレスモータ１−３であっ
ても、確実に自起動走行できるものとなる。

（本発明の第５実施例） 第７図及び第８図を参照して、本考案の第５実施例とし
ての可動電機子形の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレス
モータ１−４について説明する。

この有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータ１−４は
、有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモ−夕１を包囲型
励磁構造の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータ構
造としただけであるので、異なる部分についてのみ説明
する。

この有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータ１−４は
、円筒型ステータヨーク２゛　（第８図参照）の内面に
それぞれ長手方向の長さが略Ｔ輻に形成された円筒状の
Ｎ極、Ｓ極の界磁マグネットセグメント３“Ｎ、　　３
°Ｓを交互に隣接配置して形成した円筒状の界磁マグネ
ット３°を固定している。尚、第７図における界磁マグ
ネット３゛は界磁マグネットセグメント３’Ｎ、３’Ｓ
で形成した４極のものを描いているが、夏冬こ多数極に
形成してもよい。

また可動有鉄心型電機子鉄心６−４は、円筒状の可動電
機子鉄心１０−４の中央部に長手方向の長さが１幅に形
成された凹部７°を形成し、その両端部に円筒状の長手
方向の長さが上記磁極片９ａ、９ｂ同様の長さ暢に形成
された磁極片９°ａ。

９’ｂを形成し、上記凹部７゛の磁極片９°Ｃに円筒状
に導線を多数ターン巻回して形成したリング状の電機子
コイル１５°′°を巻線して、可動有鉄心型電機子６−
４を形成している。

このように形成した可動有鉄心型電機子６−４は、可動
電機子鉄心１０−４の内部中心に軸線方向に沿って固定
されたリニアガイド形成シャフト３２の外周を摺動して
その長手方向に往復走行する。なお、リニアガイド形成
シャフト３２の外周と摺接する可動電機子鉄心１０−４
の凹部７′の内周面にフッソ系樹脂を施しておくと可動
有鉄心型電機子６−４は滑らかに走行できて望ましいも
のとなる。

また、この例では、リニアガイド形成シャフト３２は、
両端が図示しない固定側に固定されていて、可動有鉄心
型電機子６−４がリニアガイド形成シャフト３２の外周
を摺動しつつ走行するようにしているが、可動電機子鉄
心１０−４の凹部７°等の適宜な箇所とリニアガイド形
成シャフト３２を固定しておき、該リニアガイド形成シ
ャフト３２と可動有鉄心型電機子６−４とが一体して走
行するようにしておいても良い。

電機子コイル１５°°°の界磁マグネット３゜と対向す
る表面部にフレキシブルプリント配線基板３３を配殺し
、該プリント基板３３に位置検知素子１８を配設して界
磁マグネット３°の磁極３“Ｎ、３’Ｓを検出できるよ
うにしている。

磁極片９’ａ、９’ｂの内面部には、通電制御回路収納
スペース２０゛を形成することができるので、該スペー
ス２０°の段部３４に通電制御回路２１を配設した円環
状のプリント配線基板３５を適宜な手段にて固定してい
る。

尚、この第５実施例の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレ
スモータ１−４の動作原理も、第１実施例で示したと同
じなので省略する。

（本発明の第６実施例） この第９図及び第１０図に示す第６実施例の有鉄心型単
相リニアＤＣブラシレスモータ１−５は、第５実施例の
有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータ１−４を改良
したもので、電機子コイル１５１１１１の界磁マグネッ
ト３゛と対向する表面部にフレキシブルプリント配線基
板３３を設けない構造となっている。このため、電機子
コイル１５”　”は電機子コイル１５゛°”よりも更に
導線を多数ターン巻回して、可動有鉄心型電機子６−５
を形成し、より大きな推力が得られるように構成してい
る。また位置検知素子１８はプリント配線基板３５の外
周に配設しておき、可動電機子鉄心１０−５の磁極片９
°ｂに形成した透孔３６に臨ませ、該透孔３６を介して
位置検知素子１８が界磁マグネット３°の磁極３’Ｎ、
３’Ｓを検出できるようにしている。

この第６実ＩＭ例の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレス
モータ１−５の動作原理も、第１実施例で示したと同じ
なので省略する。

（本発明の第７実施例） 第１１図及び第１２図は本発明の第７実施例を示す有鉄
心型単相リニアＤＣブラシレスモータ１−６を示すもの
で、第１実施例におけるリニアモータ１の磁極片９ａ、
９ｂをそれぞれ長手方向に等しい長さに形成して、略３
Ｔ／４幅の磁極片９−１ａ、９−１ｂに形成した可動電
機子鉄心１〇−６を有する可動有鉄心型電機子６−６を
備えて形成したものとなっている。

かかる３Ｔ７４幅の磁極片９−１ａ、　　９−１ｂは、
界磁マグネット３の一磁極の輻Ｔのほぼ４分の３磁極幅
となっているため、より確実に両方向に自起動走行でき
るコギングトルク及び磁気的吸引力及び反発力が発生す
る。

尚、この第７実施例の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレ
スモータ１−６の動作原理も、第１実施例で示したと同
じなので省略する。

（本発明の第８実施例） 第１３図を参照して、本発明の第８実施例の有鉄心型単
相リニアＤＣブラシレスモータ１−７は、第７実施例の
有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータ１−６を改良
したもので、２つの磁極片９−１ａ’、９−１ｂ’共に
その端部に至るに従って界磁マグネット３間の微少空隙
８゛が長くなるように、当該磁極片９−１ａ’、９−１
ｂ’を当該ステータヨーク５側に若干折曲形成した可動
電機子鉄心１ｏ−７を備えた可動有鉄心型電機子６−７
を有するものとなっている。

尚、この第８実施例の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレ
スモータ１−７の動作原理も、第１実施例で示したと同
じなので省略する。

（発明の効果） 本発明の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータは、上記
から明らかなように有鉄心型構造でありながら、コギン
グトルクリップルの極めて滑らかなスムーズに走行させ
ることのできるものを非常に簡単な構成に出来、ストロ
ークの短いものはもとより、ストロークの長いリニアＤ
Ｃブラシレスモータを極めて容易且つ安価に形成できる
。特に本発明の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータは
、有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモータに用いて有
利であるが、ｎ相形式に有鉄心型電機子を配設すること
により、ｎ相の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータを
も極めて容易に形成でき、また電機子可動型のみならず
可動マグネット型構造のものも極めて容易に設計できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の有鉄心型単相リニアＤＣブラシレスモ
ータの第１実施例を示す主要部の分解斜視図、第２図は
第１図の縦断面図、第３図は発生コギングトルク曲線の
説明図、第４図は本発明の有鉄心型単相リニアＤＣブラ
シレスモータの縦断面図、第５図は本発明の有鉄心型リ
ニアＤＣブラシレスモータの第３実施例の縦断面図、第
６図は本発明の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータの
第４実施例の縦断面図、第７図は本発明の有鉄心型リニ
アＤＣブラシレスモータの第５実施例を示す主要部の分
解斜視図、第８図は第７図の縦断面図、第９図は本発明
の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータの第６実施例を
示す主要部の分解斜視図、第１０図は第９図の縦断面図
、第１１図は本発明の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモ
ータの第７実施例を示す主要部の分解斜視図、第１２図
は第１１図の縦断面図、第１３図は本発明の第８実施例
の縦断面図、第１４図は本発明の有鉄心型リニアＤＣブ
ラシレスモータの第９実施例を示す主要部の分解斜視図
、第１５２は第１４図の縦断面図である。 （行号の説明） １、　１−１．　１−２．　１−３．　１−４．　１−
５゜１−６．１−７．１−８・・・可動電機子形の有鉄
心型単相リニアＤＣブラシレスモータ、２，２・・ステ
ータヨーク、３．３゛　　・・・界磁マグネット、３Ｎ
、３′Ｎ・・・Ｎ極の界磁マグネットセグメント、３Ｓ
１３°Ｓ・・・Ｓ極の界磁マグネットセグメント、４・
・・空隙、５・・ステータヨーク、 ６、　６−１．　６−２．　６−３．　６−４．　６−
５゜６−６．　６−７．　６−８・・・可動有鉄心型電
機子、７．７゛　　・・・凹部、８，８°　・・・微少
空隙、９・・・磁性体板、９−１ａ、　　９−１ｂ、　
　９ａ、　　９ａ’、　　９　°　ａ、９−１ａ’、９
　°　°ａ、９ｂ、　　９ｂ’、　　９ｂ”　、　　９
ｂ”　　’、　　９’　　ｂ’９ｃ　・　・　・磁極片
、　９ｘ・・・該、　９ｙ・・・他端、　１ｏ。 １０−１．　１０−２．　１０−３．　１０−４．　１
０−５．１０−６．１０−７．１０−８・・・可動電機
子鉄心、１１・・・螺子孔、１２・・・ハブ、１３　・
　・　・透孔、　１４・　・　・螺子、　１５．１５’
１５”　　１５”’　　１５°°°゛　　・・・電機子
コイル、　１５ａ・　・・透孔、　１６．１６’　　・
　・・プリント配線基板、１７・・・透孔、１８・・・
位置検知素子、１９・・・通電制御回路収納用空隙部、
２０．２０°　・・・通電制御回路収納スペース、２１
・・・通電制御回路、２２・・・スタッド、２３・・・
プリント配線基板、２４・・・螺子、２５・・・透孔、
２６・・・位置検知素子収納用透孔、２７・・・段部、
２８・・・螺子、２９・・・透孔、３ｏ・・・プリント
配線基板、３１・・・位置検知素子収納用透孔、３２・
・・リニアガイド形成シャフト、３３・・・フレキシブ
ルプリント配線基板、３４・・・段部、３５・・・プリ
ント配線基板、３６・・・透孔、３７・・・補助溝、４
ｏ・・・合成コギングトルク曲線、４１．４１’・・・
コギングトルク曲線、４２・・・電磁トルク曲線、４３
・・・コギングトルク曲線、４４．４４°、４５・・・
コギングトルク曲線。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）隣り配置の磁極が異極となるように、移動子の移
   動方向に沿って約Ｔ幅のＮ極，Ｓ極の磁極をＰ（Ｐは３
   以上の整数）個設けて形成した界磁マグネットを備え、
   該界磁マグネットと空隙を介して対向する位置にその中
   央部に形成した約θ幅（但し、０゜＜θ＋α≦Ｔ，θ≧
   Ｔ／２，０≦α＜θ）の凹部の両サイドに形成した磁極
   片を上記凹部の磁極片よりも界磁マグネットに近ずけて
   形成した電機子鉄心の上記凹部に電機子コイルを巻線し
   て形成した有鉄心型電機子を１以上備え、上記２つの磁
   極片の移動方向における一方の端部が上記界磁マグネッ
   トのＮ極とＳ極との境界部に対向しているとき、他方の
   磁極片の端部がＮ極またはＳ極の磁極のほぼ手方向の長
   さを決定し、上記有鉄心型電機子側に上記界磁マグネッ
   トのＮ極，Ｓ極の磁極位置を検出して該磁極位置検出信
   号に基づいて、上記電□子コイルに正逆方向の通電を行
   なうことで、上記凹部の磁極片の両サイドに形成した磁
   極片に交互にＮ極，Ｓ極の磁極を形成して上記有鉄心型
   電機子側またはを界磁マグネット側のいずれか一方を相
   対的に移動する移動子とし、他方を相対的に移動する固
   定子としてなる、有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータ
   。
2. （２）上記凹部の両サイドに形成した２つの磁極片の一
   方の磁極片を略ｎ・Ｔ（ｎは１以上の整数）幅の長さに
   形成し、他方の磁極片を略ｍ・Ｔ＋Ｔ／２（ｍは０以上
   の整数で、且つｍ＜ｎ）幅の長さに形成した、請求項（
   １）に記載の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータ。
3. （３）上記凹部の両サイドに形成した２つの磁極片は、
   その長手方向に沿って微細ピッチで凹凸を形成してなる
   、請求項（１）または（２）に記載の有鉄心型リニアＤ
   Ｃブラシレスモータ。
4. 　（４）　上記凹部の磁極片に電機子コイルを巻線して
   形成した有鉄心型電機子は、その界磁マグネットと対向
   する面部に非磁性体からなるプリント配線基板を備え、
   該プリント配線基板に上記界磁マグネットの磁極位置を
   検出するための位置検知素子を設けてなる、請求項（１
   ）乃至（３）いずれかに記載の有鉄心型リニアＤＣブラ
   シレスモータ。
5. 　（５）　上記位置検知素子は、上記凹部の両サイドの
   磁極片位置に配置してなる、請求項（１）乃至（４）い
   ずれかに記載の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータ。
6. 　（６）　上記電機子鉄心は、磁性体板をプレス等の手
   段により上記凹部並びに該凹部の両サイドの磁極片を一
   体形成してなる、請求項（１）乃至（５）いずれかに記
   載の有鉄心型リニアＤＣブラシレスモータ。
7. 　（７）　上記凹部の両サイドの磁極片は、界磁マグネ
   ットと対向する反対側の位置に通電制御回路を設けてな
   る、請求項（１）乃至（６）いずれかに記載の有鉄心型
   リニアＤＣブラシレスモータ。