JPH10127037A - 可動コイル型リニアモータ - Google Patents

可動コイル型リニアモータ

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JPH10127037A
JPH10127037A JP28275796A JP28275796A JPH10127037A JP H10127037 A JPH10127037 A JP H10127037A JP 28275796 A JP28275796 A JP 28275796A JP 28275796 A JP28275796 A JP 28275796A JP H10127037 A JPH10127037 A JP H10127037A
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JP
Japan
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permanent magnet
linear motor
magnetic
integral
thickness
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Pending
Application number
JP28275796A
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English (en)
Inventor
Norio Matsumoto
規雄 松本
Haruo Sekiguchi
晴夫 関口
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 たわみ発生が抑えられるとともに、薄肉化
(小型化)および軽量化が可能な可動コイル型リニアモ
ータを提供する。 【解決手段】 長手方向に相隣る磁極の極性が相互に異
なるように着磁された一体永久磁石と、磁気空隙路内に
設けられて一体永久磁石の長手方向に沿って移動する多
相コイルとを備えた可動コイル型リニアモータであっ
て、磁気空隙を形成する一対の一体永久磁石がスペーサ
ーを介して対向配置されていることを特徴とする可動コ
イル型リニアモータ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気空隙路に沿っ
て電機子コイル(多相コイル)を移動させる可動コイル
型リニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、磁気空隙を介してヨークに配
設固着された複数個の永久磁石と、磁気空隙内に設けら
れた多相コイルとを有し、この多相コイルに駆動電流を
供給することにより、磁気空隙路に沿って多相コイルを
移動させるようにした可動コイル型リニアモータは周知
であり、その用途が多様化するに供なって、可動コイル
型リニアモータに対するより一層の薄肉化(小型化)、
軽量化が望まれてきている。
【0003】図3は従来の可動コイル型リニアモータを
示す要部断面図である。図3では、複数個の永久磁石1
(紙面に垂直方向が45mm×x方向20mm×厚み
(t3)10mmの直方体形状ブロック。)を可動コイ
ル2の移動方向であるx方向に沿って20個連結させて
長手方向に相隣る磁極の極性が相互に異なるようにして
一対のヨーク23,23上に配置固定し、一対の界磁用
永久磁石列21,21を形成している。また、ヨーク2
3,23の両端部には支持部材18が設置されて、磁気
空隙77を挟んで一対の永久磁石列21,21が異なる
磁極で対向するようになっている。この一対の永久磁石
列21,21およびヨーク23,23でもってこの可動
コイル型リニアモータ100の固定子60側が構成され
ている。また、磁気空隙77内にはコイルベース(図示
省略)表面に多相コイル2が貼着された可動子10が配
置され、この可動子10は磁気空隙路80に沿って紙面
と平行なx方向に所望の推力パターンで自在に移動する
ようになっている。
【0004】図4に従来の可動コイル型リニアモータの
別の構成を示す。特開平7ー107728号公報には、
図4に示す通り、X方向に長尺でかつ平行な起立部31
a,31bを有するヨーク31の凹部底面部に永久磁石
32が固着されて第1可動ベース33の固定子側を構成
するとともに、Y方向に長尺でかつ平行な起立部41
a,41bを有するヨーク41の凹部底面部に永久磁石
42が固着されて、第2可動ベース43の固定子側を構
成している。
【発明が解決しようとする課題】
【0005】本発明者の検討によれば、上記図3の構成
では、模式的に示されるように、実用の永久磁石材料を
用いて形成された永久磁石列21,21から発した磁力
線Φ,Φ’が強磁性ヨーク23,23中での磁気損失が
抑制されるとともに磁気飽和せずに通過することが、可
動子10を磁気空隙路80に沿って所望の推力パターン
で自在に移動させるために必須である。このために十分
な磁界強度を有した磁気空隙77を形成するには、ヨー
ク23の厚み寸法t1が2.0mm以上あればよいこと
が分かった。しかし、この可動コイル型リニアモータ1
00の薄肉化の点からヨーク23,23の厚みをその下
限値(tb)である2.0mmとした場合、磁気空隙7
7を挟んで対向する永久磁石列21,21間の磁気吸引
力によって、ヨーク23,23に実用上許容できないレ
ベルのたわみを生じてしまい、磁気空隙77の厚みL1
が可動子10の移動方向(x方向)の中心位置すなわち
x=l/2の位置で最も狭くなってしまうという不具合
が発生した。ここで、lは永久磁石列21のx方向の総
長である。この磁気空隙77の厚みL1の不均一は、可
動 子10の駆動、停止をμm単位で高精度に制御でき
ないという致命的な問題を発生させる。したがって、上
記従来の可動コイル型リニアモータ100では、発生す
るたわみ量を実用許容範囲に抑えるために、ヨーク2
3,23の厚み寸法をt1=約4tbとせざるを得ず、
この従来の可動コイル型リニアモータ100の高 さ寸
法(H1)の薄型化および軽量化ができないという問題
がある。
【0006】また、上記図4のように、永久磁石を固着
したヨークをコの字状に形成すれば、ヨーク厚みの増大
を抑えて、可動コイル型リニアモータとしての実用に耐
える推力を確保できると同時に上記のたわみの問題を克
服できるが、各固定子部分の高さH2,H3が大きくな
り、しかもコの字折り曲げ部分の増設によりヨーク重量
を軽くすることができない。したがって、この図4の構
成でも可動コイル型リニアモータの薄型化および軽量化
が期待された通りには達成できないのである。
【0007】したがって、本発明の課題は、上記課題を
踏まえて、たわみ発生が抑えられるとともに、薄肉化
(小型化)および軽量化が可能な可動コイル型リニアモ
ータを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成した本発
明の可動コイル型リニアモータは、長手方向に相隣る磁
極の極性が相互に異なるように着磁された一体永久磁石
と、磁気空隙路内に設けられて一体永久磁石の長手方向
に沿って移動する多相コイルとを備えた可動コイル型リ
ニアモータであって、磁気空隙を形成する一対の一体永
久磁石がスペーサーを介して対向配置されていることを
特徴とする。本発明によれば、一対の一体永久磁石がス
ペーサーを介して対向配置されて磁気空隙を形成するの
で、上側の一体永久磁石が下側の一体永久磁石によって
スペーサーを介して支持されることになり、磁気空隙の
厚みの不均一性を抑制することができる。
【0009】また、本発明の可動コイル型リニアモータ
は、長手方向に相隣る磁極の極性が相互に異なるように
着磁された一体永久磁石と、磁気空隙路内に設けられて
一体永久磁石の長手方向に沿って移動する多相コイルと
を備えた可動コイル型リニアモータであって、磁気空隙
を介して対向する一体永久磁石およびヨークがスペーサ
ーを介して対向配置されていることを特徴とする。本発
明によれば、一体永久磁石とヨークとがスペーサーを介
して対向配置されて磁気空隙を形成するので、上側の一
体永久磁石(またはヨーク)が下側のヨーク(または一
体永久磁石)によってスペーサーを介して支持されるこ
とになり、磁気空隙の厚みの不均一性を抑制することが
できる。
【0010】本発明で使用する一体物の永久磁石として
は、耐たわみ性の点から、ヤング率の大きな永久磁石材
料を用いるのが好ましい。例えば、フェライト磁石、ア
ルニコ磁石、Mn−Al−C系磁石、Mn−Al系磁
石、希土類磁石、公知の永久磁石粉末と耐熱性樹脂のバ
インダーとを用いたボンド磁石等が挙げられる。
【0011】また、本発明で使用するヨークは、耐たわ
み性、透磁率等の点から鉄系の強磁性合金が好ましい。
例えば、SS41、SS400、S45C等の炭素鋼
や、フェライト系やマルテンサイト系の磁性ステンレス
鋼が挙げられる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面により詳説す
る。図1は本発明の可動コイル型リニアモータの一態様
を示す要部断面図である。図1において、図3と同一符
号部分は図3と同一の構成部分である。図1では、可動
子10を構成する多相コイル2は例えば特開昭62ー2
5861号公報に記載される偏平状の3相コイルであ
り、その3相コイル2には正弦波駆動電流を供給するた
めの駆動回路(図示省略)が接続されている。次に、本
発明の特徴である固定子20側を説明する。界磁用永久
磁石11として一体長方形板状のフェライト磁石(寸法
は紙面垂直方向が45mm×x方向400mm×厚み
(t’)10mmで、例えば日立金属(株)製の異方性
焼結磁石YBMー2B等。)が一体着磁されて、この一
体物の永久磁石11はその長手(x)方向に相隣る磁極
の極性が異なるように等長に着磁された複数個の磁極1
1aと、その永久磁石11の両端部に形成された無着磁
部分11bとを有する。そして、その永久磁石11,1
1の各対向面側両端部にスペーサー8,8(例えば、非
磁性体のSUS304製等。)を隣接配置し、そのスペ
ーサー8,8を介して上側の永久磁石11を下側の永久
磁石11が支持するようになっている。また、一対の永
久磁石11,11の各相互対向磁極が異なるように配置
してある。また、この一対の永久磁石11,11は強磁
性ヨーク(例えば、SS41製で、厚み(t)のも
の。)3,3上に貼着されて、固定子20側が構成され
ている。
【0013】(実施例)上記図1に示す本発明の可動コ
イル型リニアモータ50において、ヨーク3の厚み寸法
(t)と、ヨーク3の外側表面3aにおける紙面垂直方
向の中心位置でかつx方向の中心位置(x=l/2)で
のたわみ発生量を測定したところ、表1の結果が得られ
た。表1に併記されるHは上記寸法(t)に対応した本
発明の可動コイル型リニアモータ50の各高さ寸法であ
る。
【0014】
【表1】
【0015】(比較例)比較のため、上記従来の可動コ
イル型リニアモータ100において、上記実施例1と同
様の方法でヨーク23の厚み寸法(t1)と、ヨーク2
3の外側表面23aにおける紙面垂直方向の中心位置で
かつx方向の中心位置(x=l/2)でのたわみ発生量
を測定したところ、表2に示す結果が得られた。表2に
併記されるH1はt1寸法に対応した上記従来の可動コイ
ル型リニアモータ100の各高さ寸法である。
【0016】
【表2】
【0017】表1および表2から、本発明の可動コイル
型リニアモータ50では、ヨークの厚みが2.0mmと
いう薄さになってもたわみ量は実用上問題のない0.2
0mmに抑えられており、磁気空隙7の厚み(L)がx
=l/2の位置で非常に狭くなるようなことがなく、可
動子10がμm単位で高精度に駆動、停止できるととも
に、H=29mmという薄肉化が達成できた。一方、従
来の可動コイル型リニアモータ100では比較例4のt
1=8.0mmの厚肉寸法でようやくたわみ量が0.2
1mmとなり、実用に供することができたが、この比較
例4の可動コイル型リニアモータの総重量は実施例1の
可動コイル型リニアモータ50の1.4倍になってい
た。すなわち、上記図1の構成によれば、上記従来の可
動コイル型リニアモータ100に比べて、高さ寸法
(H)で約30%までの薄肉化、総重量で約40%まで
の軽量化が可能であることが分かる。
【0018】また、上記本発明によれば、上記図4のコ
の字型の固定子を有する可動コイル型リニアモータに比
べても、大略高さ寸法(H)で30%までの薄肉化、総
重量で40%までの軽量化が可能である。
【0019】図2は、本発明の可動コイル型リニアモー
タの他の態様を示す要部断面図である。図2において、
図1と同一符号部分は図1と同一の構成部分である。図
2では、固定子25として、片側には上記図1と同様に
強磁性ヨーク3上に貼着した永久磁石11を配置してい
るが、磁気空隙4を挟んで対向する側には強磁性ヨーク
13(厚み寸法が(t2)で例えば、SS400製
等。)のみが配置されている。この構成による可動コイ
ル型リニアモータ55では、上記の可動コイル型リニア
モータ50に比べて磁気空隙4の磁界強度がやや小さく
なる分だけ推力が低下するものの、高価な永久磁石11
の使用量が減るのでより安価に製作できるというメリッ
トがある。
【0020】上記図2の可動コイル型リニアモータ55
において、ヨーク13の厚み寸法(t2)はヨーク3の
厚み(t)と永久磁石11の厚み(t’)との和、すな
わちt2=t+t’になっている。この構成によって
も、本発明の特長である可動コイル型リニアモータ55
の薄肉化(小型化)、軽量化を達成することが可能であ
る。
【0021】上記実施例では、多相コイルとして、特殊
構造の3相コイルを用いた場合を記載したが、例えば他
の公知の3相コイルや2相コイル等を用いてもよいこと
は勿論である。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、薄肉化(小型化)およ
び軽量化が可能な可動コイル型リニアモータを安価に提
供することができ、その工業的価値は極めて大きいもの
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるリニアモータの一態様を示す要部
断面図である。
【図2】本発明によるリニアモータの他の態様を示す要
部断面図である。
【図3】従来のリニアモータの要部断面図である。
【図4】従来のリニアモータの斜視図である。
【符号の説明】
1,11 永久磁石、2 多相コイル、3,23 ヨー
ク、4,7,77 磁気空隙、8 スペーサー、10
可動子、20,60 固定子、70,80 磁気空隙
路、50,55,100 可動コイル型リニアモータ、
L,L’,L1 磁気空隙の厚み、H,H’,H1,H2,
3 高さ、t,t1,t2 ヨーク厚み、t’,t3 永久
磁石厚み

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長手方向に相隣る磁極の極性が相互に異
    なるように着磁された一体永久磁石と、磁気空隙路内に
    設けられて一体永久磁石の長手方向に沿って移動する多
    相コイルとを備えた可動コイル型リニアモータであっ
    て、磁気空隙を形成する一対の一体永久磁石がスペーサ
    ーを介して対向配置されていることを特徴とする可動コ
    イル型リニアモータ。
  2. 【請求項2】 長手方向に相隣る磁極の極性が相互に異
    なるように着磁された一体永久磁石と、磁気空隙路内に
    設けられて一体永久磁石の長手方向に沿って移動する多
    相コイルとを備えた可動コイル型リニアモータであっ
    て、磁気空隙を介して対向する一体永久磁石およびヨー
    クがスペーサーを介して対向配置されていることを特徴
    とする可動コイル型リニアモータ。
JP28275796A 1996-10-24 1996-10-24 可動コイル型リニアモータ Pending JPH10127037A (ja)

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JP (1) JPH10127037A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1054501A1 (en) * 1999-05-18 2000-11-22 Nippon Thompson Co., Ltd. Slider unit with built-in moving-coil linear motor
JP2012151989A (ja) * 2011-01-18 2012-08-09 National Traffic Safety & Environment Laboratory 磁石体

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1054501A1 (en) * 1999-05-18 2000-11-22 Nippon Thompson Co., Ltd. Slider unit with built-in moving-coil linear motor
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