JPS62118749A

JPS62118749A - リニアモ−タ

Info

Publication number: JPS62118749A
Application number: JP25737385A
Authority: JP
Inventors: Kazutsugu Hayashi; 和嗣林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-05-30

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】〔技術分野〕この発明は、リニアモータに関するものである。

〔前景技術〕

リニアモータの推力を増大する従来の手段は、つぎのよ
うなものであったが、いずれも欠点があった。すなわち
、空隙を小さくし磁気抵抗を小さくして空隙の磁束密度
を大きくする手段は、空隙の距離が０．１〜０．２１−
が限度であり、これよりも小さくすると組立性が悪（な
りコストが高くなる。

またコイルに通電する励磁電流を大きくしたり、コイル
のターン数を増大する手段は、前者の場合発熱を伴うの
で冷却のため小型化できず、後者はインダクタンスが増
大し体積が増大するため高速応答や小型化の面で問題が
ある。

エネルギ積の大きい希土類などの永久磁石を用いる手段
は、磁石材料が高くなるためコスト高になる。

コイルの中心部のヨークに突起を設け、ローレンツ力で
なく磁束の吸引１反発力を利用する手段は、発生推力は
大きいが、可動部の位置により推力に変動が生じ、位置
決め制御では位置によりモータの利得が変化し、位置決
め制御系の安定性や応答性が変化するため、一定した特
性を得ることができない。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、安定した高推力が容易に得られるリ
ニアモータを提供することである。

〔発明の開示〕

この発明は、一方向に移動自在に配置されてその移動方
向と直角な方向の両面に磁極面が形成された永久磁石と
、この永久磁石の前記磁極面の少なくとも一方に空隙を
介して前記永久磁石の移動方向と直角な方向の直交成分
を有するように平行に配置されたコイルと、このコイル
が内側に位置するように前記永久磁石の前記磁極面に対
向配置されるとともに前記直交成分に対応する突極部を
設けて前記永久磁石の閉磁路を形成する一対のヨークと
、前記コイルに対向する前記永久磁石の磁極面を被覆す
るように設けられた集磁ヨークとを備えたものである。

この発明によれば、永久磁石の磁束は空隙を介して集磁
ヨークと突極部間を流れ、その突極部の磁束が集中する
直交成分にコイルの直交成分が鎖交するため、磁気効率
がよくなり、安定な高推力が容易に得られる。すなわち
、従来のように空隙を小さくする必要がないため、構造
が複雑化しない。また励磁電流やコイルターン数を増大
しないため、小型化できるとともにコイルのインダクタ
ンスを小さくすることができるので励磁電流の応答性が
よくモータの応答性がよくなる。高価な永久磁石を用い
なくとも従来より大きい推力を得ることができる。また
ローレンツ力のため安定したモータの応答性が得られ、
モータを用いた制御系の安定性を確保できる。

実施例この発明の第１の実施例を第１図ないし第３図に基づＪ
、ｓで説明する。すなわち、このリニアモータは、一方
向に移動自在に配置されてその移動方向と直角な方向の
両面に磁極面Ｎ、Ｓが形成された永久磁石１〜４と、こ
の永久磁石１〜４の前記磁極面Ｎ、Ｓの少なくとも一方
に空隙５を介して前記永久磁石１〜４の移動方向と直角
な方向の直交成分１０．１１を有するように平行に配置
されたコイル６〜９と、このコイル６〜９が内側に位置
するように前記永久磁石１〜４の前記磁極面Ｎ。

Ｓに対向配置されるとともに前記直交成分１Ｏ１１１に
対応する突極部１２を設けて前記永久磁石１〜４の閉磁
路を形成する一対のヨーク１３．１４と、前記コイル６
〜９に対向する前記永久磁石１〜４の磁極面Ｎ、Ｓを被
覆するように設けられた集磁ヨーク１５．１６とを備え
ている。

前記永久磁石１〜４は、それぞれ円弧筒状をなし、厚さ
すなわち径方向に着磁されて、内周面および外周面に磁
極面Ｎ、Ｓを形成している。とくに各永久磁石１〜４の
磁極面Ｎ、Ｓは複数の閉磁路を形成するため、第１図の
ように互いに磁極面Ｎ、Ｓを異ならせている。すなわち
、磁極面Ｎについてみると、永久磁石１は外周面に、永
久磁石２は内周面に、永久磁石３は内周面に、永久磁石
４は外周面にそれぞれ形成されている。これらの永久磁
石１〜４は第１図ではわかりやすくするため図示してい
ないが、第２図のような筒状の保持体１７に形成した保
持溝部１８にそれぞれ保持されて、永久磁石１．２の組
および永久磁石３．４の組がそれぞれ径方向に対向し、
組同志は軸方向に配列されている。また筒体１７の一端
に可動体１９が連結され、可動体１９の可動軸２０が軸
受２１に軸方向（矢印）に移動自在に支持されている。

前記集磁ヨーク１５．１６は、前記永久磁石１〜４の全
磁極面Ｎ、Ｓに磁極面Ｎ、Ｓを覆うように取付けられて
いる。この集磁ヨーク１５．１６はコイル６〜９に対応
して設けられるが、コイル６〜９が全磁極面Ｎ、Ｓに対
向して設けられるため、全磁極面Ｎ、　　Ｓに設けられ
る。

前記コイル６〜９は、平面的にみて矩形に形成され、か
つコイル面が前記永久磁石１〜４の円弧筒形に平行に沿
うように円弧筒形に曲成している。

これにより、永久磁石１〜４の移動方向と直角な直交成
分１０．１１の長さを大きくとっている。

しかも、永久磁石１〜４の外周側に位置するコイル６．
９は曲率が永久磁石１〜４の曲率に空隙５の寸法を考慮
した分大きくなっており、反対に永久磁石１〜４の内周
側に位置するコイル７．８は空隙５の寸法を考慮した分
小さくなっている。

前記一対のヨーク１３．１４は、互いに径は異なるが同
軸に配置される内筒および外筒により形成されている。

ヨーク１３は前記コイル６．９の外周側に位置するもの
で、このヨーク１３の内周面に前記コイル６．９を固定
するが、コイル６゜９の直交成分１０．１１はその直交
成分１０．１１に沿って形成した突極部１２の表面に配
置している。またヨーク１４は前記コイル７．８の内周
側に位置するもので、ヨーク１４の外周面にコイル７．
８を固定するが、直交成分１０．１１についてはヨーク
１４の外周に直交成分１０．１１に沿って形成した突極
部１２の表面に配置している。

なお、ヨーク１３．１４は軸方向の一端部で連接しても
よいが、永久磁石１．　２が相互に閉磁路を形成し、ま
た永久磁石３，４が相互に閉磁路を形成するため、連接
しなくてもよいものである。

第３図は永久磁石１〜４による磁束Φを示している。す
なわち、磁束Φはいずれも永久磁石１〜４の磁極面Ｎ、
Ｓの集磁ヨーク１５，１６．空隙５を介したコイル６〜
９、コイル６〜９の直交成分１０．１１の位置する突極
部１２を通ってヨーク１３．１４間を通過する。またヨ
ーク１３．１４ではそれぞれ周方向および径方向に隣接
する永久磁石１〜４の磁極面Ｎ、Ｓが反対であることに
より相互に磁束が流れる。この結果、ヨーク１３゜１４
と永久磁石１〜４は閉磁路を構成することとなる。また
空隙５において、ヨーク１３．１４に出入りする磁束は
全て突極部１２を通るようになり、突極部１２の表面の
コイル６〜９の直交成分１０．１１が全ての磁束と鎖交
することとなる。

このリニアモータの動作について、説明する。

すなわち、コイル６〜９に励磁電流を通電すると、各コ
イル６〜９の直交成分１０．１１が磁束Φに鎖交するた
め、ローレンツ力により永久磁石１〜４を軸方向に駆動
する。この場合、各コイル６〜９の直交成分１０．１１
は互いに反対向きに励磁電流が流れるが、直交成分ｔｏ
、１１に鎖交する磁束Φの向きも反対のため同方向にロ
ーレンツ力が作用することとなる。なお、永久磁石１〜
４の移動の位置を制御する場合は、たとえば径方向に対
向する一対のコイル１〜４毎に電流の方向を異ならせて
駆動力の方向が反対になるようにして駆動力の均衡によ
り永久磁石１〜４を停止状態にし、一方の組のコイル１
，３の励磁電流を断つことにより一方向に駆動させるよ
うにする。

このように構′成したため、このリニアモータは、従来
と比較して、容易に安定な高推力が得られる。

すなわち、コイル６〜９の直交成分１０．１１のヨーク
１３．１４側に突極部１２を設け、コイル６〜９に対向
する永久磁石１〜４の磁極面Ｎ、　　Ｓに集磁ヨーク１
５．１６を設けたことにより、磁極面Ｎ、　　Ｓに出入
りする磁束Φは集磁ヨーク１５゜１６の前記突極部１２
に対向する直交成分が集中状態となる。この磁束Φの集
中直交成分にコイル６〜９の直交成分ｔｏ、１１が鎖交
するため、鎖交数が増加し、大きいローレンツ力が得ら
れるのである。したがって、従来のように、空隙５を小
さくする必要がなく、励磁電流を大きくすることなく、
コイルターン数を増加することがなく、また磁石材料を
高価にする必要がない。またローレンツ力により推力を
得るため、可動体１９の位置により推力が変動すること
がない。

この実施例の変形例として、図示しないが、ヨーク１４
の突極部１２．コイル７．８および集磁ヨーク１６を省
略したものでもよい。また反対にヨーク１３の突極部１
２．コイル６．９および集磁ヨーク１５を省略したもの
でもよい。さらにコイル６〜９は１個で永久磁石１〜４
が２個または永久磁石１〜４も１個でコイル６〜９の直
交成分１０．１１の一方のみにζｎ束Φを鎖交させるも
のでもよい。

この発明の第２の実施例を第４ｒｆ！Ｊおよび第５図に
示す。すなわち、このリニアモータは、一対のヨーク１
３．１４が平板形であり、ヨーク１４は連接用の側板２
２を存し、ヨーク１３は側板２２の上端に当接する。ま
た永久磁石１，２も平板形で一対が平板状の保持体１７
　（ただし第１図は図示せず）に保持される。永久磁石
１．２の磁極面Ｎ、Ｓの表面に設けられるｓ磁ヨーク１
５．１６も平板形である。コイル６．７も平面矩形であ
るが平板形をなしている。また突極部１２もヨーク１３
．１４の永久磁石１．２の移動方向と直角な方向にのみ
設けられている。このリニアモータの磁束Φの流れ、動
作および作用効果ともに第１の実施例と同様である。

第６図および第７図はこの実施例の変形例であり、ヨー
ク１４側の突極部１２．集磁ヨーク１６およびコイル６
を省略したものである０反対にヨーク１３側の突極部１
２、集磁コーク１６およびコイル７を省略してもよいこ
とはもちろんである。

なお、前記永久磁石１〜４は通常の磁石材料を用いたが
、希土類等の高エネルギ積のものを用いても良い。また
前記実施例の突極部１２は直交成分１０．１１のみに対
応して設けたが、コイル６〜９の全周に沿って設けても
、従来よりも大きい推力が得られるものである。

〔発明の効果〕

この発明によれば、永久磁石の磁束は空隙を介して集磁
ヨークと突極部間を流れ、その突極部の磁束が集中する
直交成分にコイルの直交成分が鎖交するため、磁気効率
がよくなり、安定な高推力が容易に得られる。すなわち
、従来のように空隙を小さくする必要がないため、構造
が複雑化しない。また励磁電流やコイルターン数を増大
しないため、小型化できるとともにコイルのインダクタ
ンスを小さくすることができるので励磁電流の応答性が
よくモータの応答性がよくなる。高価な永久磁石を用い
なくとも従来より大きい推力を得ることができる。また
ローレンツ力のため安定したモータの応答性が得られ、
モータを用いた制御系の安定性を確保できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の半断面斜視図、第２
図はその分解斜視図、第３図は磁束の流れを示す半断面
斜視図、第４図は第２の実施例の半断面斜視図、第５図
はその分解斜視図、第６図は変形例の半断面斜視図、第
７図はその分解斜視図である。１〜４・・・永久磁石、５・・・空隙、６〜９・・・コ
イル、１０．１１・・・直交成分、１２・・・突極部、
１３．１４・・・ヨーク、１５．１６・・・集磁ヨーク
手続補正書（試昭和６１年０１月３１日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一方向に移動自在に配置されてその移動方向と直
角な方向の両面に磁極面が形成された永久磁石と、この
永久磁石の前記磁極面の少なくとも一方に空隙を介して
前記永久磁石の移動方向と直角な方向の直交成分を有す
るように平行に配置されたコイルと、このコイルが内側
に位置するように前記永久磁石の前記磁極面に対向配置
されるとともに前記直交成分に対応する突極部を設けて
前記永久磁石の閉磁路を形成する一対のヨークと、前記
コイルに対向する前記永久磁石の磁極面を被覆するよう
に設けられた集磁ヨークとを備えたリニアモータ。
（２）前記一対のヨークは同心配置された内筒および外
筒からなり、前記永久磁石は一対の円弧状体に形成され
ている特許請求の範囲第（１）項記載のリニアモータ。
（３）前記一対のヨークは互いに側板で連接された平板
であり、前記永久磁石は平板形である特許請求の範囲第
（１）項記載のリニアモータ。