JPH0255589A - Linear motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enable stable high speed driving through a simple structure by employing superconducting material at the clamp section. CONSTITUTION:A linear motor comprises superconducting members 1a-1e, resilient members 2a-2e and permanent magnets 3a-3e, which are adhered one another to form a superconducting moving chip. The bases 4a-4f limit the direction of displacement of the superconducting moving chip and form the body, while a guide 5 regulates the moving direction of the linear motor. The superconducting members 1a-1e are composed of Bi-Sr-Ca-Cu-O superconducting material. The superconducting members 1a-1e of the superconducting moving chip are switched between superconducting state and normal conducting state through temperature variation or current supply, thus displacing the moving chip through Meissner effect. When a clamp means and a clamp moving means are operated with good timing from this displacement, the linear motor can be driven.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超伝導部材を駆動源として利用したステップ
型のリニアモータに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a step-type linear motor using a superconducting member as a driving source.

従来の技術 従来、リニアモータとして広く知られているものには、
先ず、・電磁気力を利用したものがある。Conventional technology Conventionally, what is widely known as a linear motor includes:
First, there is one that uses electromagnetic force.

このようなリニアモータは、電磁石とコイルを組み合わ
せて電磁気力を利用するものであるが、コイルを用いる
ため巻線が必要となり、構造が複雑になることや、また
、その駆動力に対して消費電力が極めて大きいことや、
変位量を精密に制御出来ないと言う欠点を持っていた。Such linear motors utilize electromagnetic force by combining electromagnets and coils, but since they use coils, windings are required, making the structure complex, and the driving force consumed is high. The power is extremely large,
The drawback was that the amount of displacement could not be precisely controlled.

このような問題点を解決するために、従来、圧電セラミ
ックを用いたリニアモータが提案されている。　（特開
昭６２−１３８０７１号公報）第３図に従来例の構成を
示す。図中のｌｌａ〜ｔｉｃはは圧電素子、１２ａ〜１
２ｈはヒンジ、１３ａ、１３ｂはベース、１４ａ　〜１
４ｄはレバー　　１５ａ、１５ｂはガイド、ＩＥｆａ、
１８ｂはクランプ手段である。In order to solve these problems, linear motors using piezoelectric ceramics have been proposed. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 138071/1982) FIG. 3 shows the configuration of a conventional example. lla to tic in the figure are piezoelectric elements, 12a to 1
2h is the hinge, 13a and 13b are the base, 14a ~ 1
4d is a lever 15a, 15b are guides, IEfa,
18b is a clamping means.

以上のように構成された従来の圧電体を用いたリニアモ
ータでは、基本的には以下のようなステップ１からステ
ップ５までの動作を行う。The conventional linear motor using a piezoelectric body configured as described above basically performs the following operations from step 1 to step 5.

先ず、ステップ１では、圧電素子１１ａに電圧が印加さ
れ、レバー１４　ａ、　　１４　ｂがガイド１５ａ、１
５ｂを押し付けてクランプ手段１８ａを固定する。次に
、ステップ２では、圧電素子１１ｃに電圧が印加され、
圧電素子１１ｃを微小伸長させる。それにともない、ク
ランプ手段１６ｂは左方向に移動する。ステップ３では
圧電素子１１ｂに電圧が印加され、レバー１４　ｃ、　
　１４　ｄがガイド１５ａ、１５ｂを押し付けてクラン
プ手段１６ｂを固定する。ステップ４では、圧電素子１
１ａの印加電圧が零にされ、レバー１４　ａ、　　１４
　ｂがガイド１５　ａ、　　１５　ｂから離れる。ステ
ップ５では、圧電素子１１ｃの印加電圧が零にされ、圧
電素子１１ｃを収縮させる。それにともなって、クラン
プ手段ｌｅａは左方向に移動する。これらステップ１か
らステップ５までの一連の動作を早く繰り返し行うこと
により、このリニアモータは左方向に滑らかに移動する
。First, in step 1, a voltage is applied to the piezoelectric element 11a, and the levers 14a, 14b move the guides 15a, 1
5b to fix the clamping means 18a. Next, in step 2, a voltage is applied to the piezoelectric element 11c,
The piezoelectric element 11c is slightly expanded. Accordingly, the clamping means 16b moves to the left. In step 3, a voltage is applied to the piezoelectric element 11b, and the levers 14c,
14d presses the guides 15a and 15b to fix the clamping means 16b. In step 4, piezoelectric element 1
The applied voltage of 1a is made zero, and the levers 14a, 14
b leaves the guides 15a and 15b. In step 5, the voltage applied to the piezoelectric element 11c is reduced to zero, causing the piezoelectric element 11c to contract. Along with this, the clamping means lea moves to the left. By rapidly repeating the series of operations from step 1 to step 5, this linear motor moves smoothly to the left.

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、圧電素子１１ｃの
１ストロークあたりの変位量が、非常に小さいため、高
速でリニアモータを駆動することが出来ないと言う問題
を有していた。Problems to be Solved by the Invention However, with the above configuration, the amount of displacement per stroke of the piezoelectric element 11c is very small, so there is a problem that the linear motor cannot be driven at high speed. Ta.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡単な構造
で、安定な高速駆動が可能なリニアモータを提供するこ
とを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a linear motor that has a simple structure and is capable of stable high-speed driving.

課題を解決するための手段 本発明は、移動経路を規定する案内手段と、案内手段に
対して固定または可動の状態に切り換える少なくとも一
対のクランプ部と、クランプ部の間に配置され案内手段
に対して平行に伸縮する超伝導部材と弾性体と磁石から
なる移動部を備えたリニアモータである。Means for Solving the Problems The present invention provides a guide means for defining a movement path, at least a pair of clamp parts that are fixed or movable with respect to the guide means, and a clamp part arranged between the clamp parts and fixed to the guide means. This is a linear motor equipped with a moving section consisting of a superconducting member, an elastic body, and a magnet that expands and contracts in parallel.

作用 本発明は前記した構成により、磁石と超伝導部材と弾性
体から構成された超伝導可動片の超伝導部材に温度変化
もしくは電流供給等により超伝導状態と常伝導状態のス
イッチングをおこない、マイスナー効果により可動片を
変位させる。この様な超伝導可動片の変位を用いて、タ
イミングよく、クランプ手段とクランプ移動手段の動作
を行うことにより、リニアモータを駆動する。Effect of the present invention With the above-described configuration, the superconducting member of the superconducting movable piece composed of a magnet, a superconducting member, and an elastic body is switched between a superconducting state and a normal conducting state by temperature change, current supply, etc. The effect displaces the movable piece. By using such displacement of the superconducting movable piece to operate the clamp means and the clamp moving means in a well-timed manner, the linear motor is driven.

実施例 第１図は本発明の実施例におけるリニアモータの具体構
成図を示すものである。同図に於て、１ａ〜１ｅは超伝
導部材であり、例えばＢ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸
化物超伝導体で構成されている。２ａ〜２ｅは弾性体、
３ａ１３ｃ、３ｅは永久磁石であり、これらは、互いに
接着されて超伝導可動片を形成している。４ａ〜４ｆは
超伝導可動片の変位方向を制限し本体を形成するための
ベース、５はリニアモータの移動方向を規定するための
ガイドである。Embodiment FIG. 1 shows a specific configuration diagram of a linear motor in an embodiment of the present invention. In the figure, superconducting members 1a to 1e are made of, for example, a B1-8r-Ca-Cu-0 based oxide superconductor. 2a to 2e are elastic bodies,
3a13c and 3e are permanent magnets, which are adhered to each other to form a superconducting movable piece. Reference numerals 4a to 4f are bases for limiting the displacement direction of the superconducting movable piece and forming the main body, and 5 is a guide for regulating the moving direction of the linear motor.

以上のように構成された本実施例のリニアモータについ
て、以下その動作を第１図および第２図により説明する
。The operation of the linear motor of this embodiment configured as described above will be explained below with reference to FIGS. 1 and 2.

第２図は本実施例の動作アルゴリズムをステップ毎に図
示したものである。FIG. 2 illustrates the operation algorithm of this embodiment step by step.

先ず、初期状態きして第２図の（ａ）の様な状態をから
一連の動作を説明していく。First, a series of operations will be explained starting from the initial state as shown in FIG. 2(a).

この状態を各部に渡り詳細に説明すると、超伝導部材１
ａ〜１ｅには、それぞれ、その超伝導状態を制御するた
めの制御電極がついており、その制御電極に供給される
電流により超伝導部材１ａ〜１ｅを超伝導状態もしくは
常伝導状態に自在に切り換えることが可能である。第１
図かられかるように、超伝導部材１ａ〜１　ｅｌ　弾性
体２ａ〜２ｅ１　永久磁石３ａ〜３ｅは、それぞれ接着
されて、１つの超伝導可動片を構成している。この、超
伝導可動片は、超伝導部材１ａ〜１ｅが超伝導状態の時
は、マイスナー効果により、超伝導部材１ａ〜１ｅと永
久磁石３ａ〜３ｅは反発しあい、そのあいだに接着され
ている弾性体２ａ〜２ｅがその反発力によって弾性変形
し、伸長することになる。To explain this state in detail in each part, the superconducting member 1
Each of a to 1e has a control electrode for controlling its superconducting state, and the superconducting members 1a to 1e are freely switched to a superconducting state or a normal conducting state by a current supplied to the control electrode. Is possible. 1st
As can be seen from the figure, the superconducting members 1a to 1el, the elastic bodies 2a to 2e1, and the permanent magnets 3a to 3e are adhered to each other to form one superconducting movable piece. In this superconducting movable piece, when the superconducting members 1a to 1e are in a superconducting state, the superconducting members 1a to 1e and the permanent magnets 3a to 3e repel each other due to the Meissner effect, and the elastic bonded between them repels each other. The bodies 2a to 2e are elastically deformed and elongated by the repulsive force.

超伝導部材１ａ〜１ｅが常伝導状態の時は、マイスナー
効果が発生しないので、弾性体２ａ〜２ｅは変形せず、
超伝導可動片は変位しない。従って、超伝導状態にある
超伝導部材１ａ〜１ｅの制御電極に電流を供給し、超伝
導部材１ａ〜１ｅを常伝導状態にした時は、超伝導可動
片は収縮することになる。この超伝導可動片は、１対で
１つのクランプ部になっている。本実施例では、超伝導
可動片（１ａ、　２　ａ、　３　ａ　）と（１ｂ、　２
ｂ、　３ａ）で１つのクランプ部（クランプ部Ａ）を、
また（１ｃ＋　　２ｃ、３ｃ）と（１ｄ、　　２　ｄ、
　　３　ｃ　）で１つのクランプ部（クランプ部Ｂ）を
形成している。When the superconducting members 1a to 1e are in a normal conducting state, the Meissner effect does not occur, so the elastic bodies 2a to 2e do not deform.
The superconducting movable piece is not displaced. Therefore, when a current is supplied to the control electrodes of the superconducting members 1a to 1e in the superconducting state to bring the superconducting members 1a to 1e into the normal conducting state, the superconducting movable piece will contract. A pair of these superconducting movable pieces constitutes one clamp section. In this example, superconducting movable pieces (1a, 2a, 3a) and (1b, 2
b, one clamp part (clamp part A) in 3a),
Also, (1c + 2c, 3c) and (1d, 2 d,
3c) forms one clamp part (clamp part B).

また、超伝導可動片（１８１２ｅｌ　　３　ｅ　）は、
リニアモータの移動方向に対して平行に伸縮する。In addition, the superconducting movable piece (1812el 3 e) is
Expands and contracts parallel to the direction of movement of the linear motor.

第２図（ａ）の状態では、各制御電極により超伝導部材
１ａ〜１ｄを超伝導状態に、超伝導部材１ｅを常伝導状
態に設定している状態で、リニアモータは、２つのクラ
ンプ部によってガイド５に完全に固定されている状態を
示す。In the state shown in FIG. 2(a), with each control electrode setting the superconducting members 1a to 1d in a superconducting state and the superconducting member 1e in a normal conducting state, the linear motor This shows the state where it is completely fixed to the guide 5.

次の、第２図（ｂ）の状態では、超伝導部材ＩＣと１ｄ
を制御電極により常伝導状態にし、クランプ部Ｂをはず
す。In the next state shown in FIG. 2(b), the superconducting member IC and 1d
is made into a normal conduction state by the control electrode, and the clamp part B is removed.

第２図（Ｃ）の状態では、超伝導部材１ｅを超伝導状態
にさせることにより、（１ｅ＋　　２ｅ、　　３ｅ）で
構成された超伝導可動片を伸長させることにより、クラ
ンプ部Ｂをリニアモータの移動方向に移動させる。In the state shown in FIG. 2(C), by bringing the superconducting member 1e into a superconducting state and extending the superconducting movable piece composed of (1e+2e, 3e), the clamp part B is connected to the linear motor. Move in the direction of movement.

第２図（ｄ）の状態では、超伝導部材ＩＣと１ｄを再び
超伝導状態にし、クランプ部Ｂを伸長させ、リニアモー
タをガイドに対して固定する。In the state shown in FIG. 2(d), the superconducting members IC and 1d are brought into a superconducting state again, the clamp portion B is extended, and the linear motor is fixed to the guide.

第２図（ｅ）の状態では、超伝導部材１ａ、１ｂを常伝
導状態にし、クランプ部Ａをガイドからはずす。In the state shown in FIG. 2(e), the superconducting members 1a and 1b are brought into a normal conduction state, and the clamp portion A is removed from the guide.

第２図（ｆ）の状態では、超伝導部材１ｅを常伝導状態
にさせることにより、（ｔｅｌ　　２８．　３ｅ）で構
成された超伝導可動片を収縮させることにより、クラン
プ部Ａを移動させる。In the state shown in FIG. 2(f), the superconducting member 1e is brought into a normal conduction state, and the superconducting movable piece formed by (tel 28. 3e) is contracted, thereby moving the clamp part A.

そしてこの後、超伝導部材１ａ、ｌｂを超伝導状態にし
、クランプ部Ａをガイドに固定することにより、状態（
ａ）と同じ状態になる。After this, the superconducting members 1a and lb are brought into a superconducting state, and the clamp part A is fixed to the guide, so that the state (
The situation will be the same as a).

図からもわかるように、この状態（ａ）から状態（ｆ）
までの動作を行うことで、このリニアモータは進行方向
に、　（１ｅ＋　　２ｅ、３ｅ）で構成された超伝導可
動片の変位分移動していることがわかる。このような状
態（ａ）から状態（ｆ）までの動作を早く繰り返すこと
により、滑らかな直線運動の実現が可能である。この一
連の動作の１ステツプの移動量である（　１　ｅｌ　　
２８１　３　ｅ　）で構成された超伝導可動片の変位量
は、従来用いられてきた圧電体の変位よりも大きくする
ことができ、従来の圧電体を用いたリニアモータよりも
高速に駆動させることができる。As can be seen from the figure, from state (a) to state (f)
By performing the above operations, it can be seen that this linear motor moves in the traveling direction by the displacement of the superconducting movable piece composed of (1e + 2e, 3e). By quickly repeating the operation from state (a) to state (f), smooth linear motion can be realized. This is the amount of movement of one step in this series of operations (1 el
The amount of displacement of the superconducting movable piece composed of 281 3 e) can be made larger than the displacement of conventionally used piezoelectric bodies, and it can be driven at higher speeds than linear motors using conventional piezoelectric bodies. Can be done.

以上のように、本実施例によれば、超伝導部材を用いる
ことにより、高速でかつ簡単な構造を持つリニアモータ
を実現することができる。As described above, according to this embodiment, by using a superconducting member, a linear motor that is high speed and has a simple structure can be realized.

なお、上記の実施例では、クランプ部に超伝導部材を用
いた可動片を使用したが、この部分に従来例のように圧
電体を用いても、本発明の目的は達成される。In the above embodiment, a movable piece made of a superconducting member is used for the clamp portion, but the object of the present invention can be achieved even if a piezoelectric material is used for this portion as in the conventional example.

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、超伝導部材を用い
ることにより、高速でかつ簡単な構造を持つリニアモー
タを実現することができ、その実用的効果は大きい。As described in detail, according to the present invention, by using a superconducting member, a linear motor having a high speed and a simple structure can be realized, and its practical effects are great.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明における実施例の構成図、第２図は本発
明のリニアモータの動作を説明するための説明図、第３
図は従来例の構成図である。 １ａ〜１ｅ・・・・・・超伝導部材、２ａ〜２ｅ・・・
・・・弾性体、３　ａｔ　　３　Ｃ＋　　３　ｅ・・・
・・・永久磁石、４ａ〜４ｆ・・・・・・ベース、　５
・・・・・・ガイド。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the linear motor of the present invention, and FIG.
The figure is a configuration diagram of a conventional example. 1a to 1e...superconducting members, 2a to 2e...
...Elastic body, 3 at 3 C+ 3 e...
...Permanent magnet, 4a to 4f...Base, 5
······guide.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）移動経路を規定する案内手段と、前記案内手段に
対して固定または可動の状態に切り換える少なくとも一
対のクランプ部と、前記クランプ部の間に配置され案内
手段に対して平行に伸縮する超伝導部材と弾性体と磁石
からなる移動部を備えたことを特徴とするリニアモータ
。(1) A guide means that defines a movement path, at least a pair of clamp parts that are fixed or movable with respect to the guide means, and a superstructure that is arranged between the clamp parts and expands and contracts in parallel to the guide means. A linear motor characterized by having a moving part made of a conductive member, an elastic body, and a magnet. （２）クランプ部が超伝導部材と弾性体と磁石からなる
ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。(2) The linear motor according to claim 1, wherein the clamp portion comprises a superconducting member, an elastic body, and a magnet.