JPH0919130A - 単極形リニア直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定磁気回路を形成する固定子をコの字状に
構成することにより、単極形リニア直流モータのロング
・ストローク化、小型軽量化、低価格化および全ストロ
ークにわたる変動の無い推力の発生を可能とする。 【構成】 固定子１は、第１の永久磁石２３と、第１の
永久磁石２３のＮ極の極性を有する磁極面に固着される
第１のヨーク２１と、第１の永久磁石２３のＳ極の極性
を有する磁極面に固着される第２のヨーク２２とを主に
コの字状に構成される。可動子１１は、第３のヨーク３
１と、その周囲に巻装される第１の巻線３２とを主に構
成され、第１の巻線３２の一部が第１の間隙Ｇａを隔て
第１のヨーク２１に相対し、第３のヨーク３１の一部が
第４の間隙Ｇｄを隔て第２のヨーク２２相対するように
配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種産業用機器、各種
民生機器および各種ＯＡ機器等において、振動および推
力の変動を嫌う各種移動部の駆動の用に供され、脈動の
無い推力および全ストロークに対する変動の少ない推力
の発生を可能とするロング・ストローク化が容易な単極
形リニア直流モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、単極形リニア直流モータは、脈
動の無い推力の発生を可能とする唯一のリニア・モータ
であり、可動子の構成によりコイル可動形の単極形リニ
ア直流モータ、永久磁石可動形の単極形リニア直流モー
タおよび偏平コイル形の単極形リニア直流モータ等に分
類される。

【０００３】従来の単極形リニア直流モータの基本的な
構造および動作を図１ないし図３に示す断面図により説
明する。

【０００４】図１に示す従来のコイル可動形の単極形リ
ニア直流モータは、固定子１と可動子１１とにより構成
される。固定子１は、所定の間隔を隔て相対して配置さ
れる平板状をなすヨーク２および平板状をなすヨーク３
と、ヨーク２およびヨーク３の矢印Ｂ方向の端部に固着
されるヨーク４と、ヨーク２およびヨーク３の矢印Ａ方
向の端部に固着されるヨーク５と、ヨーク３のヨーク２
への相対面に所定の極性を有する磁極面が固着される平
板状をなす永久磁石６とを主に構成される。可動子１１
は、ヨーク２の周囲に所定の間隙を隔て巻装される巻線
１２を主に構成され、固定子１を構成するヨーク２と永
久磁石６とのそれぞれの相対面が形成する空間１５内
を、矢印Ａ方向あるいは矢印Ｂ方向に自由に移動し得る
構造に配置される。

【０００５】図２に示す従来の永久磁石可動形の単極形
リニア直流モータは、固定子１と可動子１１とにより構
成される。固定子１は、所定の間隔を隔て相対して配置
される平板状をなすヨーク２および平板状をなすヨーク
３と、ヨーク２およびヨーク３の矢印Ｂ方向の端部に固
着されるヨーク４と、ヨーク２およびヨーク３の矢印Ａ
方向の端部に固着されるヨーク５と、ヨーク２の周囲に
巻装される巻線７とを主に構成される。可動子１１は、
平板状をなす永久磁石１３を主に構成され、所定の極性
を有する磁極面が巻線７に相対し、他の極性を有する磁
極面がヨーク３に相対するように、固定子１を構成する
巻線７とヨーク３とのそれぞれの相対面が構成する空間
１６内を円滑に移動し得る構造に配置される。

【０００６】図３に示す従来の偏平コイル形の単極形リ
ニア直流モータは、固定子１と可動子１１とにより構成
される。固定子１は、所定の間隔を隔て相対して配置さ
れる平板状をなすヨーク２および平板状をなすヨーク３
と、ヨーク２のヨーク３への相対面の一部に所定の極性
を有する磁極面が固着される平板状をなす永久磁石８
と、ヨーク２のヨーク３への相対面の他の一部に隣接す
る永久磁石８の磁極面と異なる極性を有する磁極面が固
着される平板状をなす永久磁石９とを主に構成される。
可動子１１は、偏平コイル１４を主に構成され、ヨーク
３と永久磁石８および永久磁石９とのそれぞれの相対面
が形成する空間１７内を、矢印Ａ方向あるいは矢印Ｂ方
向に自由に移動し得る構造に配置される。

【０００７】図１において、固定子１を構成する永久磁
石６は、Ｎ極の極性を有する磁極面がヨーク２に相対
し、Ｓ極の極性を有する磁極面がヨーク３に固着するよ
うに構成される。可動子１１を構成する巻線６に図示の
方向に電流を流すとＢｉｌ則に従い可動子１１は矢印Ａ
方向に移動し、巻線６に前記電流と異なる方向に電流を
流すと可動子１１は矢印Ｂ方向に移動する。

【０００８】図２において、可動子１１を構成する永久
磁石１３は、Ｎ極の極性を有する磁極面が巻線７に相対
し、Ｓ極の極性を有する磁極面がヨーク３に相対するよ
うに構成される。固定子１を構成する巻線７に図示の方
向に電流を流すとＢｉｌ則に従い可動子１１は矢印Ｂ方
向に移動し、巻線７に前記電流と異なる方向に電流を流
すと可動子１１は矢印Ａ方向に移動する。

【０００９】図３において、固定子１を構成する永久磁
石８は、Ｓ極の極性を有する磁極面がヨーク３に相対
し、Ｎ極の極性を有する磁極面がヨーク２に固着するよ
うに構成され、永久磁石９は、Ｎ極の極性を有する磁極
面がヨーク３に相対し、Ｓ極の極性を有する磁極面がヨ
ーク２に固着するように構成される。可動子１１を構成
する偏平コイル１４に図示の方向に電流を流すとＢｉｌ
則に従い可動子１１は矢印Ｂ方向に移動し、偏平コイル
１４に前記電流と異なる方向に電流を流すと可動子１１
は矢印Ａ方向に移動する。

【００１０】一般に、単極形リニア直流モータは、脈動
を伴わない推力を発生し得る唯一のリニア・モータであ
り、各種位置検出装置を装着することにより、推力、速
度および停止位置の制御を可能とし、振動および推力の
変動を嫌う負荷の移動に対応し得る唯一のリニア・アク
チュエータである。

【００１１】コイル可動形の単極形リニア直流モータ
は、可動子１１の軽量化を可能とする利点を有する反
面、可動子１１と共に移動する給電線を必要とし、給電
線の移動スペースを含む大きな取付けスペースを必要と
する問題点を有し、更に、全ストロークに対し磁路長が
変動し、ロング・ストローク化が困難であり、大電流運
転に際しては、巻線１２の形成する磁界の影響により全
ストロークにわたり推力が大きく変動する。永久磁石可
動形の単極形リニア直流モータは、可動子１１に給電線
の装着を不要とする利点を有する反面、推力が極めて小
さく実用化を困難とする問題点を有し、偏平コイル形の
単極形リニア直流モータは、大推力化を可能とする利点
を有する反面、ストロークの二倍を越える固定子１の長
さを必要とし、ロング・ストローク化を困難とする問題
点を有するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、脈動の無い推力を発生する従来の単極形リニア直
流モータのロング・ストローク化、推力の増加および全
ストロークに対する推力の変動を無くすことを共に実現
することが困難である点である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の単極形リニア直
流モータは、前記課題を解決するため、永久磁石の異な
る極性を有する二つの磁極面にそれぞれ一対のヨークを
コの字状に固着し、一対のヨークの所定の間隔を隔て直
接相対する部分のそれぞれの相対面が形成する空間を介
して閉磁路を形成する構造に固定子を構成し、固定子あ
るいは可動子を構成する巻線の一部にヨークを装着し、
固定子あるいは可動子を構成する永久磁石の形成する磁
束が固定子あるいは可動子を構成する巻線の一部のみに
鎖交する構造に構成し、巻線を鎖交する磁束を可動子の
位置および固定子の長さに関わらず均一にすることを最
も主要な特徴とする。ロング・ストローク化、推力の増
加および全ストロークに対する推力の変動を無くすこと
を共に実現するという目的を極めて簡単に実現した。

【００１４】 〔発明の詳細な説明〕

【実施例】図４および図５は、本発明の単極形リニア直
流モータの第１の実施例の動作説明および構造説明を目
的とした断面図である。

【００１５】本発明の単極形リニア直流モータは、固定
磁気回路を構成する固定子１と、固定子１の固定磁気回
路の一部を構成する空間内に配置され、巻線を主に構成
される可動子１１とにより構成される。

【００１６】固定子１は、平板状をなす第１の永久磁石
２３と、第１の永久磁石２３のＮ極の極性を有する磁極
面に固着される平板状をなす第１のヨーク２１と、第１
の永久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極面に固着され
る平板状をなす第２のヨーク２２とを主に、第１のヨー
ク２１の一部と第２のヨーク２２の一部とが空間４１を
介して直接相対するようにコの字状に構成される。

【００１７】可動子１１は、両端部に突出部３６および
突出部３７を設けた平板状をなす第３のヨーク３１と、
第３のヨーク３１の周囲に第１のヨーク２１および第２
のヨーク２２と平行な方向に巻装される第１の巻線３２
とを主に構成され、第１の巻線３２の一部が第１の間隙
Ｇａを隔て第１のヨーク２１に直接相対し、第１の巻線
３２の他の一部が第３の間隙Ｇｃを隔て第２のヨーク２
２に直接相対し、第３のヨーク３１の一部が第２の間隙
Ｇｂを隔て前記第１の巻線３２の一部を介して第１のヨ
ーク２１に相対し、第３のヨーク３１の突出部３６およ
び突出部３７がそれぞれ第４の間隙Ｇｄを隔て第２のヨ
ーク２２に直接相対するように、固定子１の形成する空
間４１内に配置される。第１の間隙Ｇａは第２の間隙Ｇ
ｂより小さく構成され、第４の間隙Ｇｄは第３の間隙Ｇ
ｃより小さく構成される。

【００１８】固定子１は、直接相対する第１のヨーク２
１の一部と第２のヨーク２２の一部のそれぞれの相対面
が形成する空間４１を介して閉磁路を形成し、第１の永
久磁石２３は、Ｎ極の極性を有する磁極面より第１のヨ
ーク２１、空間４１、第３のヨーク２２およびＳ極の極
性を有する磁極面に至る点線で示す磁束Φａを形成す
る。

【００１９】空間４１内の磁束Φａの一部は、第１のヨ
ーク２１に対面する第１の巻線３２を鎖交し、第３のヨ
ーク３１、突出部３６および矢印Ｂ方向の第４の間隙Ｇ
ｄを介して第３のヨーク２２に達し、空間４１内の磁束
Φａの他の一部は、第１のヨーク２１に対面する第１の
巻線３２を鎖交し、第３のヨーク３１、突出部３７およ
び矢印Ａ方向の第４の間隙Ｇｄを介して第３のヨーク２
２に達する。

【００２０】即ち、第１の永久磁石２３のＮ極の極性を
有する磁極面より放出される磁束Φａは、第１のヨーク
２１に対面する第１の巻線３２のみに鎖交し、第３のヨ
ーク２２に対面する第１の巻線３２には鎖交せず、第３
のヨーク３１の構成する突出部３６および突出部３７を
側路して第１の永久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極
面に至る。

【００２１】第１の巻線２３に図示の方向に電流を流す
ことにより、可動子１１は所定の推力をもって矢印Ｂ方
向に移動し、第１の巻線２３に図示と方向の異なる電流
を流すことにより、可動子１１は矢印Ａ方向に移動す
る。

【００２２】図６および図７は、本発明の単極形リニア
直流モータの第２の実施例の動作説明および構造説明を
目的とした断面図である。

【００２３】本発明の単極形リニア直流モータは、固定
磁気回路を構成する固定子１と、固定子１の固定磁気回
路の一部を構成する空間内に配置され、永久磁石を主に
構成される可動子１１とにより構成される。

【００２４】固定子１は、平板状をなす第１の永久磁石
２３と、第１の永久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極
面に固着される平板状をなす第１のヨーク２１と、第１
の永久磁石２３のＮ極の極性を有する磁極面に固着され
る平板状をなす第２のヨーク２２と、第２のヨーク２２
の第１のヨーク２１への相対面に機械的かつ磁気的に固
着される両端に突出部２６ａおよび突出部２７ａを設け
た平板状をなす第４のヨーク２４ａと、第４のヨーク２
４ａに第１のヨーク２１および第２のヨーク２２と平行
な方向に巻装される第２の巻線２５ａとを主に、第１の
ヨーク２１の一部と第２のヨーク２２の一部に固着され
る第２の巻線２５ａの一部とが空間４１を介して直接相
対するようにコの字状に構成される。

【００２５】可動子１１は、平板状をなす第２の永久磁
石３３を主に構成され、第１のヨーク２１に所定の間隙
を隔てＮ極の極性を有する磁極面が相対し、第２の巻線
２５ａの一部に所定の間隙を隔てＳ極の極性を有する磁
極面が相対するように、空間４１内に配置される。

【００２６】固定子１は、第２のヨーク２２の一部に装
着される第４のヨーク２４ａに巻装された第２の巻線２
５ａの一部と、第１のヨーク２１の一部とのそれぞれの
相対面が形成する空間４１を介して閉磁路を形成し、第
１の永久磁石２３のＮ極の極性を有する磁極面より第２
のヨーク２２、突出部２６ａ、第４のヨーク２４ａ、第
２の巻線２５ａ、空間４１、第１のヨーク２１および第
１の永久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極面に至る磁
束と、第１の永久磁石２３のＮ極の極性を有する磁極面
より第２のヨーク２２、突出部２７ａ、第４のヨーク２
４ａ、第２の巻線２５ａ、空間４１、第１のヨーク２１
および第１の永久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極面
に至る磁束とで点線で示す磁束Φａを形成する。可動子
１１は、固定子１の形成する閉磁路内に第２の永久磁石
３３のＮ極の極性を有する磁極面よりＳ極の極性を有す
る磁極面に至る磁束Φｂを形成する。

【００２７】空間４１内の磁束Φａの一部は、第２の永
久磁石３３より発生する磁束Φｂに重畳され磁束Φａ＋
Φｂとなり、第２の永久磁石３３に相対する第２の巻線
２５ａの一部を鎖交し、第１のヨーク２１に達する。

【００２８】即ち、第１の永久磁石２３のＮ極の極性を
有する磁極面より放出される磁束Φａの一部は、第２の
ヨーク２２に対面する第２の巻線２５ａに鎖交せず、第
４のヨーク２４ａの構成する突出部２６ａおよび突出部
２７ａを側路し、第１のヨーク２１に対面する第２の巻
線２５ａのみに鎖交し、第１の永久磁石２３のＳ極の極
性を有する磁極面に至る。第１の永久磁石２３のＮ極の
極性を有する磁極面より放出される磁束Φａの他の一部
は、第２の永久磁石３３のＮ極の極性を有する磁極面よ
り放出される磁束Φｂに重畳して磁束Φａ＋Φｂとな
り、第２の永久磁石３３に相対する第２の巻線２５ａの
部分を鎖交し、第２の永久磁石３３を介して第１の永久
磁石２３のＳ極の極性を有する磁極面に至る。

【００２９】第２の巻線２５ａに図示の方向に電流を流
すことにより、第２の永久磁石３３と、第１のヨーク２
１に対面する第２の巻線２５ａの一部との間にはＢｉｌ
則に従い矢印Ｂ方向の力が第２の永久磁石３３に作用
し、第２の永久磁石３３と、第２のヨーク２２に対面す
る第２の巻線２５ａの一部との間にはＢｉｌ則に従い矢
印Ａ方向の力が第２の永久磁石３３に作用するが、磁束
Φａ＋Φｂは、突出部２６ａおよび突出部２７ａを側路
し、第２のヨーク２２に対面する第２の巻線２５ａを鎖
交しない。

【００３０】即ち、第２の巻線２５ａに図示の方向に電
流を流すことにより、可動子１１は所定の推力をもって
矢印Ｂ方向に移動し、第２の巻線２５ａに図示と方向の
異なる電流を流すことにより、可動子１１は矢印Ａ方向
に移動する。

【００３１】図８および図９は、本発明の単極形リニア
直流モータの第３の実施例の動作説明および構造説明を
目的とした断面図である。

【００３２】本発明の単極形リニア直流モータは、固定
磁気回路を構成する固定子１と、固定子１の固定磁気回
路の一部を構成する空間内に配置され、巻線を主に構成
される可動子１１とにより構成される。

【００３３】固定子１は、平板状をなす第１の永久磁石
２３と、第１の永久磁石２３のＮ極の極性を有する磁極
面に固着される平板状をなす第１のヨーク２１と、第１
の永久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極面に固着され
る平板状をなす第２のヨーク２２とを主に、第１のヨー
ク２１の一部と第２のヨーク２２の一部とが空間４１を
介して直接相対するようにコの字状に構成される。

【００３４】可動子１１は、両端部に突出部３８および
突出部３９を設けた第６のヨーク３４と、第６のヨーク
３４の周囲に第１のヨーク２１および第２のヨークと直
角な方向に巻装される偏平コイル３５とを主に構成さ
れ、第６のヨーク３４の突出部３８が第６の間隙Ｇｆを
隔て第１のヨーク２１に直接相対し、第６のヨーク３４
の突出部３９が第８の間隙Ｇｈを隔て第２のヨーク２２
に直接相対し、偏平コイル３５の第１のヨーク２１に相
対する矢印Ａ方向の部分が第５の間隙Ｇｅを隔て第１の
ヨーク２１に直接相対し、偏平コイル３５の第１のヨー
ク２１に相対する矢印Ｂ方向の部分が第５の間隙Ｇｅを
隔て第１のヨーク２１に突出部３８を介して相対し、偏
平コイル３５の第２のヨーク２２に相対する矢印Ａ方向
の部分が第７の間隙Ｇｇを隔て第２のヨーク２２に直接
相対し、偏平コイル３５の第２のヨーク２２に相対する
矢印Ｂ方向の部分が第７の間隙Ｇｇを隔て第２のヨーク
２２に突出部３９を介して相対するように固定子が形成
する空間４１内に配置される。

【００３５】固定子１は、直接相対する第１のヨーク２
１の一部と第２のヨーク２２の一部とのそれぞれの相対
面が形成する空間４１を介して閉磁路を形成し、第１の
永久磁石２３は、Ｎ極の極性を有する磁極面より第１の
ヨーク２１、空間４１、第３のヨーク２２およびＳ極の
極性を有する磁極面に至る点線で示す磁束Φａを形成す
る。

【００３６】空間４１内の磁束Φａの一部は、第１のヨ
ーク２１より、第５の間隙Ｇｅを介して第１の巻線３２
の一部を鎖交し、第７の間隙Ｇｇを介して第２のヨーク
２２に達し、空間４１内の磁束Φａの他の一部は、第１
のヨーク２１より、第６の間隙Ｇｆ、突出部３８、第６
のヨーク３４、突出部３９および第８の間隙Ｇｈを介し
て第２のヨーク２２に達する。

【００３７】即ち、第１の永久磁石２３のＮ極の極性を
有する磁極面より放出される磁束Φａは、偏平コイル３
５の矢印Ａ方向の部分のみに鎖交し、偏平コイル３５の
矢印Ｂ方向の部分には鎖交せず、第６のヨーク３４の構
成する突出部３８および突出部３９を側路して第１の永
久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極面に至る。

【００３８】第１の巻線２３に図示の方向に電流を流す
ことにより、可動子１１は所定の推力をもって矢印Ｂ方
向に移動し、第１の巻線２３に図示と方向の異なる電流
を流すことにより、可動子１１は矢印Ａ方向に移動す
る。

【００３９】図１０は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第４の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。

【００４０】本発明の単極形リニア直流モータは、固定
磁気回路を構成する固定子１と、固定子１の固定磁気回
路の一部を構成する空間内に配置され、永久磁石を主に
構成される可動子１１とにより構成される。

【００４１】固定子１は、平板状をなす第１の永久磁石
２３と、第１の永久磁石２３のＮ極の極性を有する磁極
面に固着される平板状をなす第１のヨーク２１と、第１
の永久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極面に固着され
る平板状をなす第２のヨーク２２と、第２のヨーク２２
の第１のヨーク２１への相対面に機械的かつ磁気的に固
着される両端に突出部２６ａおよび突出部２７ａを設け
た平板状をなす第４のヨーク２４ａと、第４のヨーク２
４ａに第１のヨーク２１および第２のヨーク２２と平行
な方向に巻装される第２の巻線２５ａと、第１のヨーク
２１の第２のヨーク２２への相対面に機械的かつ磁気的
に固着される両端に突出部２６ｂおよび突出部２７ｂを
設けた平板状をなす第４のヨーク２４ｂと、第４のヨー
ク２４ｂに第１のヨーク２１および第２のヨーク２２と
平行な方向に巻装される第２の巻線２５ｂとを主に、第
２のヨーク２２の一部に固着される第２の巻線２５ａの
一部と、第１のヨーク２１の一部に固着される第２の巻
線２５ｂの一部とが空間４１を介して直接相対するよう
にコの字状に構成される。

【００４２】可動子１１は、平板状をなす第２の永久磁
石３３を主に構成され、第１のヨーク２１に第４のヨー
ク２４ｂを介して固着される第２の巻線２５ｂに所定の
間隙を隔てＳ極の極性を有する磁極面が相対し、第２の
ヨーク２２に第４のヨーク２４ａを介して固着される第
２の巻線２５ａに所定の間隙を隔てＮ極の極性を有する
磁極面が相対するように、空間４１内に配置される。

【００４３】第２の巻線２５ａおよび第２の巻線２５ｂ
に図示の方向に電流を流すことにより、可動子１１は所
定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第２の巻線２５
ａおよび第２の巻線２５ｂに図示と方向の異なる電流を
流すことにより、可動子１１は矢印Ａ方向に移動する。

【００４４】図１１は、本発明の単極形リニア直流モー
タの第５の実施例の構造説明を目的とした断面図であ
る。

【００４５】本発明の単極形リニア直流モータは、固定
磁気回路を構成する固定子１と、固定子１の固定磁気回
路の一部を構成する空間内に配置され、巻線を主に構成
される可動子１１とにより構成される。

【００４６】固定子１は、平板状をなす第１の永久磁石
２３と、第１の永久磁石２３のＮ極の極性を有する磁極
面に固着される平板状をなす第１のヨーク２１と、第１
の永久磁石２３のＳ極の極性を有する磁極面に固着され
る平板状をなす第２のヨーク２２とを主に、第１のヨー
ク２１の一部と第２のヨーク２２の一部とが空間４１を
介して直接相対するようにコの字状に構成される。

【００４７】可動子１１は、両端部に突出部３６および
突出部３７を設けた平板状をなす第３のヨーク３１と、
第３のヨーク３１の周囲に第１のヨーク２１および第２
のヨーク２２と平行な方向に巻装される第１の巻線３２
とを主に構成され、第１の巻線３２の一部が第１の間隙
Ｇａを隔て第１のヨーク２１に直接相対し、第３のヨー
ク３１の一部が第２の間隙Ｇｂを隔て前記第１の巻線３
２の一部を介して第１のヨーク２１に相対し、第３のヨ
ーク３１の突出部３６および突出部３７がそれぞれ第４
の間隙Ｇｄを隔て第２のヨーク２２に直接相対し、第１
の巻線３２の他の一部が第３の間隙Ｇｃを隔て突出部３
６の一部および突出部３７の一部を介して第２のヨーク
２２に相対するように、固定子１の形成する空間４１内
に配置される。

【００４８】第１の巻線２３に図示の方向に電流を流す
ことにより、可動子１１は所定の推力をもって矢印Ｂ方
向に移動し、第１の巻線２３に図示と方向の異なる電流
を流すことにより、可動子１１は矢印Ａ方向に移動す
る。

【００４９】図４、図５および図１１に示す本発明の単
極形リニア直流モータは、図１に示す従来の可動コイル
形の単極形リニア直流モータと同様に巻線を可動子とし
たリニア直流モータであり、可動子１１の質量の増大に
伴い、可動子の応答性は低下するが、ロング・ストロー
ク化、大推力化および変動の無い推力の発生を可能とす
る利点を有する。

【００５０】図６、図５および図１０に示す本発明の単
極形リニア直流モータは、図２に示す従来の永久磁石可
動形の単極形リニア直流モータと同様に永久磁石を可動
子としたリニア直流モータである。従来の永久磁石可動
形の単極形リニア直流モータは、給電線の移動を必用と
し無い利点を有する反面、実用化に対応し得る推力の発
生を困難とするものである。本発明の単極形リニア直流
モータによれば、ロング・ストローク化および大推力化
が可能と成り、更に、固定子を構成する巻線を所定の長
さを有する巻線を列設して構成することにより、極めて
長いストロークの単極形リニア直流モータの製作を実現
する。

【００５１】図８および図９に示す本発明の単極形リニ
ア直流モータは、図３に示す従来の偏平コイル形の単極
形リニア直流モータと同様に偏平コイルを可動子とした
リニア直流モータである。従来の偏平コイル形の単極形
リニア直流モータは、ロング・ストローク化に伴い可動
子を構成する偏平コイルの移動方向の長さが長くなり、
可動子が大型化および大重量化し、ロング・ストローク
の実用化を困難とするものである。本発明の単極形リニ
ア直流モータによれば、ロング・ストローク化および可
動子の小型軽量化が可能となる。

【００５２】一般に、本発明の単極形リニア直流モータ
の固定子１を構成する第１の永久磁石２３は、製造、着
磁、組立および価格等の理由から、複数の永久磁石片を
それぞれ同一の極性を有する磁極面が隣接するように固
着し構成される。

【００５３】しかし、ロング・ストローク化、低価格化
および組立の簡略化に際しては、複数の永久磁石片を所
定の間隔を隔て列設し、第１のヨーク２１の一部および
第２のヨークの一部に固着し構成され、永久磁石の体積
と第１のヨーク２１および第２のヨーク２２の厚さを考
慮し、所定の幅を有する非磁性体を介して複数の永久磁
石片を列設して構成され得るものである。

【００５４】図４、図５、図６、図７および図１１に示
す本発明の実施例において、第３のヨーク３３、突出部
３６および突出部３７と、第６のヨーク３４、突出部３
８および突出部３９とは、可動子１１を構成する第１の
巻線３２の一部あるいは偏平コイル３５の一部に鎖交す
る磁束Φａを側路させ、第１の巻線３２の一部あるいは
偏平コイル３５の一部に作用する推力の発生を無くすこ
とを目的として装着されるものであり、本発明の単極形
リニア直流モータの推力特性等により、種々の形態をと
り得るものである。

【００５５】一般に、図６、図７および図１０に示す本
発明の実施例において、固定子１を構成する第２の巻線
２５ａあるいは第２の巻線２５ｂは、小形軽量化、組立
の簡略化および低価格化等を考慮して、第４のヨーク２
４ａあるいは第４のヨーク２４ｂに複数の巻線を巻装し
て構成され、ロング・ストローク化に際しては、機械的
強度の向上を目的として、第４のヨーク２４ａ、第２の
巻線２５ａ、突出部２６ａおよび突出部２７ａにより構
成される部分、あるいは第４のヨーク２４ａ、第２の巻
線２５ａ、突出部２６ａおよび突出部２７ａにより構成
される部分を所定数列設して構成される。特に、第４の
ヨーク２４ａおよび第４のヨーク２４ｂの薄型化を可能
とするものである。

【００５６】図４ないし図１１に示す本発明の単極形リ
ニア直流モータにおいて、第１のヨーク２１、第２のヨ
ーク２２、第３のヨーク３１、第４のヨーク２４ａ、２
４ｂ、第６のヨーク３４、突出部２６ａ、２６ｂ、２７
ａ、２７ｂ、３６、３７は、電磁軟鉄、構造用圧延鋼あ
るいは炭素鋼等の磁性を有する金属により構成され、第
１の巻線３２、第２の巻線２５ａ２５、２５ａ、２５
ｂ、偏平コイル３５は、巻枠に所定の径を有する素線を
所定数巻いて形成されるが、小型軽量化を図る際には自
己融着線により構成される。

【００５７】図４ないし図１１に示す本発明の単極形リ
ニア直流モータにおいて、空間４１は、第１の永久磁石
２３の異なる極性を有する磁極面に固着される第１のヨ
ーク２１および第２のヨーク２２が直接相対するそれぞ
れの相対面により形成され、直接相対する第１のヨーク
２１および第２のヨーク２２の相対する間隔は、第１の
永久磁石２３の磁極間距離に等しく構成される。通常、
第１の永久磁石２３の磁極間距離は、低価格化および小
型軽量化を目的として、直接相対する第１のヨーク２１
および第２のヨーク２２の相対する間隔より小さく設定
され、第１の永久磁石２３の一部を磁性材料により構成
される部材あるいは第１のヨーク２１あるいは第２のヨ
ーク２２の一部で置き換えて構成される

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の単極形リニ
ア直流モータは、従来の単極形リニア直流モータでは製
作が困難であった脈動の無い推力および全ストロークに
対して変動の無い推力を発生する単極形リニア直流モー
タのロング・ストローク化を可能とするものであり、下
記ような利点を有するものである。 （１） 固定子の構成する磁路を可動子の移動方向に直
角に形成することにより、磁路長の短縮化および磁路長
の均一化が可能になり、ロング・ストローク化および固
定子の小型軽量化を実現する。 （２） 全ストロークの磁路長の均一化に伴い、推力の
発生に関与する巻線を鎖交する磁束が均一化される。 （３）磁束の均一化に伴い、全ストロークに対する推力
の均一化が可能となり、全ストロークにわたる変動の無
い推力の発生を実現する。 （４） 磁路長の短縮化に伴い漏洩磁束が減少し、固定
子を構成する永久磁石の小型軽量化が可能となる。 （５） 漏洩磁束の減少に伴い大磁束密度運転が可能と
なり、同一の推力に対して省電力化が可能となる。 （６） ショート・ストロークに対応させた際、推力の
増大化、小型軽量化および低価格化を実現する。 （７） 大電流化に際しても全ストロークにわたる変動
の無い推力の発生を可能とする。 （８） 大電流化に伴う、固定子の小型軽量化および大
推力化を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の単極形のコイル可動形リニア直流モータ
の断面図である。

【図２】従来の単極形の永久磁石可動形リニア直流モー
タの断面図である。

【図３】従来の単極形の偏平コイル形リニア直流モータ
の断面図である。

【図４】本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施
例の断面図である。

【図５】本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施
例の他の断面図である。

【図６】本発明の単極形リニア直流モータの第２の実施
例の断面図である。

【図７】本発明の単極形リニア直流モータの第２の実施
例の他の断面図である。

【図８】本発明の単極形リニア直流モータの第３の実施
例の断面図である。

【図９】本発明の単極形リニア直流モータの第３の実施
例の他の断面図である。

【図１０】本発明の単極形リニア直流モータの第４の実
施例の断面図である。

【図１１】本発明の単極形リニア直流モータの第５の実
施例の断面図である。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ ヨーク ３ ヨーク ４ ヨーク ５ ヨーク ６ 永久磁石 ７ 巻線 ８ 永久磁石 ９ 永久磁石 １１ 可動子 １２ 巻線 １３ 永久磁石 １４ 偏平コイル １５ 空間 １６ 空間 １７ 空間 ２１ 第１のヨーク ２２ 第２のヨーク ２３ 第１の永久磁石 ２４ａ 第４のヨーク ２４ｂ 第４のヨーク ２５ａ 第２の巻線２５ａ ２５ｂ 第２の巻線２５ａ ２６ａ 突出部 ２６ｂ 突出部 ２７ａ 突出部 ２７ｂ 突出部 ３１ 第３のヨーク ３２ 第１の巻線 ３３ 第２の永久磁石 ３４ 第６のヨーク ３５ 偏平コイル ３８ 突出部 ３９ 突出部 ４１ 空間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つ以上の第１の永久磁石
   と、第１の永久磁石の異なる極性を有する二つの磁極面
   にそれぞれ固着される第１のヨークおよび第２のヨーク
   とによりコの字状に構成され、第１のヨークと第２のヨ
   ークとが所定の間隔を隔て直接相対する部分の、それぞ
   れの相対面が形成する空間を介して閉磁路を形成する固
   定子と、第１の巻線の一部が第１の間隙を隔て第１のヨ
   ークに直接相対し、第３のヨークの一部が第２の間隙を
   隔て前記第１の巻線の一部を介して第１のヨークに相対
   し、第１の巻線の他の一部が第３の間隙を隔て第２のヨ
   ークに直接相対し、第３のヨークの他の一部が第４の間
   隙を隔て第２のヨークに直接相対するように固定子が形
   成する前記空間内に配置され、第３のヨークと、第３の
   ヨークに第１のヨークおよび第２のヨークと平行な方向
   に巻装される第１の巻線とによりなる可動子とを主に構
   成され、第４の間隙を第３の間隙より小さく構成するこ
   とを特徴とする単極形リニア直流モータ。
2. 【請求項２】 請求項１の可動子を、第１の巻線の一部
   が第１の間隙を隔て第１のヨークに直接相対し、第３の
   ヨークの一部が第２の間隙を隔て前記第１の巻線の一部
   を介して第１のヨークに相対し、第３のヨークの他の一
   部が第４の間隙を隔て第２のヨークに直接相対し、第１
   の巻線の他の一部が第３の間隙を隔て前記第３のヨーク
   の他の一部を介して第２のヨークに相対するように構成
   し、固定子が形成する前記空間内に配置することを特徴
   とする請求項１の単極形リニア直流モータ。
3. 【請求項３】 請求項１の可動子を、第６のヨークと、
   第６のヨークに第１のヨークおよび第２のヨークと直角
   な方向に巻装される偏平コイルとを主に構成し、第６の
   ヨークの一部が第６の間隙を隔て第１のヨークに直接相
   対し、第６のヨークの他の一部が第８の間隙を隔て第２
   のヨークに直接相対し、偏平コイルの第１のヨークに相
   対する部分の一部が第５の間隙を隔て第１のヨークに直
   接相対し、偏平コイルの第１のヨークに相対する部分の
   他の一部が第５の間隙を隔て第１のヨークに前記第６の
   ヨークの一部を介して相対し、偏平コイルの第２のヨー
   クに相対する部分の一部が第７の間隙を隔て第２のヨー
   クに直接相対し、偏平コイルの第２のヨークに相対する
   部分の他の一部が第７の間隙を隔て第１のヨークに前記
   第６のヨークの他の一部を介して相対するように固定子
   が形成する空間内に配置することを特徴とする請求項１
   の単極形リニア直流モータ。
4. 【請求項４】 少なくとも一つ以上の第１の永久磁石
   と、第１の永久磁石の異なる極性を有する二つの磁極面
   にそれぞれ固着される第１のヨークおよび第２のヨーク
   とによりコの字状に構成され、第１のヨークと第２のヨ
   ークとが所定の間隔を隔て直接相対する部分の、それぞ
   れの相対面が形成する空間を介して閉磁路を形成し、前
   記空間を形成する第２のヨークの第１のヨークへの相対
   面に、第２の巻線を第１のヨークおよび第２のヨークと
   平行な方向に巻装した少なくとも一つ以上の第４のヨー
   クを機械的かつ磁気的に固着して構成される固定子と、
   第１のヨークに所定の極性を有する磁極面が所定の間隙
   を隔て相対し、第２の巻線に他の極性を有する磁極面が
   所定の間隙を隔て相対するように、固定子が形成する前
   記空間内に配置される第２の永久磁石よりなる可動子と
   により構成することを特徴とする単極形リニア直流モー
   タ。
5. 【請求項５】 請求項４の固定子に、前記空間を形成す
   る第１のヨークの第２のヨークへの相対面に他の第２の
   巻線を第１のヨークおよび第２のヨークと平行な方向に
   巻装した少なくとも一つ以上の他の第４のヨークを機械
   的かつ磁気的に固着し、第２の巻線に所定の極性を有す
   る磁極面が所定の間隙を隔て相対し、他の第２の巻線に
   他の極性を有する磁極面が所定の間隙を隔て相対するよ
   うに、可動子を構成する第２の永久磁石を配置すること
   を特徴とする請求項４の単極形リニア直流モータ。