(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のヨークおよび第１のヨークに装着される第１の巻線より成る第１の固定子構成部材と、第２のヨークより成る第２の固定子構成部材とを所定の距離を隔て相対して配置させ構成される固定子と、所定の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材に相対させ、他の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材に相対させ、第１の固定子構成部材および第２の固定子構成部材の、それぞれの相対面が構成する空間内を円滑に移動し得る構造に配置される第１の永久磁石より構成される可動子とにより成る永久磁石可動形リニア直流モータにおいて、
固定子の一方の端部に、第２の永久磁石と第３の永久磁石とを、第２の永久磁石の所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子の移動方向に対して直角方向に列設し、それぞれ異なる極性を有する磁極面が隣接して構成する一方の磁極面を第１のヨークの第２のヨークへの相対面に固着させ、それぞれ異なる極性を有する磁極面が隣接して構成する他方の磁極面を第２のヨークの第１のヨークへの相対面に固着させることを特徴とする永久磁石可動形リニア直流モータ。
【請求項２】
固定子の他方の端部に、第４の永久磁石と第５の永久磁石とを、第４の永久磁石の所定の極性を有する磁極面と第５の永久磁石の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子の移動方向に対して直角方向に列設し、それぞれ異なる極性を有する磁極面が隣接して構成する一方の磁極面を第１のヨークの第２のヨークへの相対面に固着させ、それぞれ異なる極性を有する磁極面が隣接して構成する他方の磁極面を第２のヨークの第１のヨークへの相対面に固着させることを特徴とする請求項１の永久磁石可動形リニア直流モータ。
【請求項３】
第２の固定子構成部材を、第２のヨークおよび第２のヨークに装着される第２の巻線により構成することを特徴とする請求項１あるいは請求項２の永久磁石可動形リニア直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種ＯＡ機器、各種光学機器および各種測定機器等において、振動および推力変動を嫌う各種移動部の駆動の用に供され、脈動のない推力の発生、推力変動の減少、大推力化、ロング・ストローク化、小型軽量化および低価格化を共に可能とする永久磁石可動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、リニア直流モータは、巻線を主に構成される可動子を有するコイル可動形リニア直流モータと、永久磁石を主に構成される可動子を有する永久磁石可動形リニア直流モータとに分類され、脈動の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してサーボ制御することにより、推力および速度の広範囲の制御と、停止位置の高精度の制御とを可能とし、振動を嫌う負荷、推力変動を嫌う負荷および広範囲の速度での運転を必要とする負荷に対応し得るリニア・アクチュエータである。
【０００３】
従来の永久磁石可動形リニア直流モータは、給電線の移動を必要とせず、脈動のない推力を発生し、優れた応答性を有する反面、推力変動の減少、ロング・ストローク化および小型軽量化を困難とするものであった。
【０００４】
図１２は、従来の永久磁石可動形リニア直流モータの構造説明図である。
【０００５】
固定子１は、所定の距離を隔て相対して配置される第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５により構成される。第１の固定子構成部材２は、第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４により構成され、第２の固定子構成部材５は、第２のヨーク６および第２のヨーク６の周囲に装着される第２の巻線７により構成される。
【０００６】
可動子１０は、平板状をなす第１の永久磁石１１を主に構成される。第１の永久磁石１１は、Ｎ極の極性を有する磁極面が第１の固定子構成部材２に所定の間隙を隔て相対し、Ｓ極の極性を有する磁極面が第２の固定子構成部材５に所定の距離を隔て相対するように、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の、それぞれの相対面が構成する空間２１内に配置される。
【０００７】
可動子１０は、第１の巻線４および第２の巻線７に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４および第２の巻線７に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【０００８】
図１３は、図１２に示す従来の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性図である。
【０００９】
直線Ａは、ストロークを３０［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示し、曲線Ｂは、固定子１の長手方向（可動子１０の移動方向）の寸法のみを増加させ、ストロークを１００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示し、曲線Ｃは、固定子１の長手方向（可動子１０の移動方向）の寸法のみを増加させ、ストロークを２００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示し、曲線Ｄは、固定子１の長手方向（可動子１０の移動方向）の寸法のみを増加させ、ストロークを３００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示す。
【００１０】
従来の永久磁石可動形リニア直流モータは、図１３の直線Ａ、曲線Ｂ、曲線Ｃおよび曲線Ｄに示すように、可動子１０の移動に伴い推力が減少する欠点があった。即ち、固定子１を構成する第１の巻線４および第２の巻線７の周囲に発生する磁界の影響により、推力変動が増大する欠点があった。
【００１１】
従来の永久磁石可動形リニア直流モータの推力変動の減少は、固定子１を構成する第１の巻線４および第２の巻線７の巻数の減少あるいは第１の巻線４および第２の巻線７に流れる電流の減少により可能と成る。しかし、推力およびストロークが減少する問題点があった。
【００１２】
一般に、従来の永久磁石可動形リニア直流モータの大推力化は、固定子１を構成する第１の巻線４および第２の巻線７の巻数の増加、第１の巻線４および第２の巻線７に流れる電流の増加、あるいは可動子１０を構成する第１の永久磁石１１の体積の増加により可能と成る。
【００１３】
しかし、第１の巻線４および第２の巻線７の巻数の増加と、第１の巻線４および第２の巻線７に流れる電流の増加とは、前記のように第１の巻線４および第２の巻線７の周囲に発生する磁界の影響が大きくなり推力変動が増大し、可動子１０を構成する第１の永久磁石１１の体積の増加は、可動子質量の増加、応答性の悪化、ストロークの減少および固定子質量が増加する問題点があった。
【００１４】
従来の永久磁石可動形リニア直流モータのロング・ストローク化は、可動子１０を構成する第１の永久磁石１１の体積の増加と、固定子１を構成する第１のヨーク３および第２のヨーク６の体積の増加とにより可能となる。
【００１５】
しかし、固定子１および可動子１０が大型化し、永久磁石可動形リニア直流モータ全体の質量が増大する問題点があった。第１の永久磁石１１の体積の増加と、第１のヨーク３および第２のヨーク６の体積の増加とを伴わないロング・ストローク化は、図１６の曲線Ｄに示すように、全ストロークに対する推力の発生を困難とする問題点があった。
【００１６】
一般に、従来の永久磁石可動形リニア直流モータは、固定子１を構成する第１の巻線４あるいは第２の巻線７の起磁力（巻数と電流の積）を減少させることにより推力変動が減少する。更に、第１の巻線４あるいは第２の巻線７の起磁力（巻数と電流の積）を減少させると推力のリニア領域（推力変動の無い領域）が拡大する。しかし、可動子１０に作用する推力およびストロークが極端に減少する問題点があった。
【００１７】
【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、永久磁石可動形リニア直流モータの推力変動の減少、大推力化、ロング・ストローク化、小型軽量化および低価格化を共に実現することが困難な点である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
Ｎ極の極性を有する磁極面とＳ極の極性を有する磁極面とを隣接させた二つの永久磁石を、固定子１の両端部あるいは一方の端部に装着することを最も主要な特徴とし、永久磁石可動形リニア直流モータの推力変動の減少、大推力化、ロング・ストローク化、小型軽量化および低価格化を共に実現するという目的を可能にした。
【００１９】
【実施例】
図１ないし図１０示す実施例に基づいて、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの構造および動作を説明し、図１１に本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性を示す。
【００２０】
図１は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第１の実施例の構造説明図である。
【００２１】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４より成る第１の固定子構成部材２と、平板状を成す第２のヨーク６より成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３とにより構成される。可動子１０は、平板状を成す第１の永久磁石１１により構成される。
【００２２】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５とは、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。
【００２３】
第２の永久磁石１２と第３の永久磁石１３とは、第２の永久磁石１２の所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第２の永久磁石１２のＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６への相対面に固着され、第２の永久磁石１２のＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００２４】
第１の永久磁石１１は、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５に相対させて空間２１内に配置される。
【００２５】
可動子１０は、第１の巻線４に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００２６】
図２は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第２の実施例の構造説明図である。
【００２７】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４より成る第１の固定子構成部材２と、平板状を成す第２のヨーク６および第２のヨーク６の周囲に装着される第２の巻線７より成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３とにより構成される。可動子１０は、平板状を成す第１の永久磁石１１により構成される。
【００２８】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５とは、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。
【００２９】
第２の永久磁石１２と第３の永久磁石１３とは、第２の永久磁石１２の所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第２の永久磁石１２のＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６への相対面に固着され、第２の永久磁石１２のＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００３０】
第１の永久磁石１１は、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５に相対させて空間２１内に配置される。
【００３１】
可動子１０は、第１の巻線４および第２の巻線７に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４および第２の巻線７に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００３２】
図３は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第３の実施例の構造説明図である。
【００３３】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４より成る第１の固定子構成部材２と、それぞれ平板状を成す第２のヨーク６ａおよび第２のヨーク６ｂより成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２ａ、１２ｂおよび第３の永久磁石１３ａ、１３ｂとにより構成される。可動子１０は、それぞれ平板状を成す第１の永久磁石１１ａおよび第１の永久磁石１１ｂにより構成される。
【００３４】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５を構成する第２のヨーク６ａとは、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２１ａを構成し、第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５を構成する第２のヨーク６ｂとは、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２１ｂを構成する。
【００３５】
第２の永久磁石１２ａと第３の永久磁石１３ａとは、第２の永久磁石１２ａの所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第２の永久磁石１２ａのＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａのＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６ａへの相対面に固着され、第２の永久磁石１２ａのＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａのＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６ａの第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００３６】
第２の永久磁石１２ｂと第３の永久磁石１３ｂとは、第２の永久磁石１２ｂの所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第２の永久磁石１２ｂのＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂのＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６ｂへの相対面に固着され、第２の永久磁石１２ｂのＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂのＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６ｂの第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００３７】
第１の永久磁石１１ａは、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５を構成する第２のヨーク６ａに相対させて空間２１ａ内に配置される。
【００３８】
第１の永久磁石１１ｂは、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５を構成する第２のヨーク６ｂに相対させて空間２１ｂ内に配置される。
【００３９】
可動子１０は、第１の巻線４に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００４０】
図４は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第４の実施例の構造説明図である。
【００４１】
固定子１は、円筒状を成す第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４より成る第１の固定子構成部材２と、円筒状を成す第２のヨーク６より成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２ａ、１２ｂおよび第３の永久磁石１３ａ、１３ｂとにより構成される。可動子１０は、円筒状を成す第１の永久磁石１１により構成される。
【００４２】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５とは、所定の距離を隔て同軸円筒状に配置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。
【００４３】
第２の永久磁石１２ａと第３の永久磁石１３ａとは、第２の永久磁石１２ａの所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向（以後、図４、図５、図９および図１０に示す本発明の実施例において、固定子１の円周方向と記す。）に列設される。第２の永久磁石１２ａのＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａのＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の外側円筒面に固着され、第２の永久磁石１２ａのＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａのＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の内側円筒面に固着される。
【００４４】
第２の永久磁石１２ｂと第３の永久磁石１３ｂとは、第２の永久磁石１２ｂの所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、固定子１の円周方向に列設される。第２の永久磁石１２ｂのＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂのＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の外側円筒面に固着され、第２の永久磁石１２ｂのＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂのＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の内側円筒面に固着される。
【００４５】
第２の永久磁石１２ａおよび第３の永久磁石１３ａと、第２の永久磁石１２ｂおよび第３の永久磁石１３ｂとは、第２の永久磁石１２ａの所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、第２の永久磁石１２ｂの所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａの他の極性を有する磁極面とを隣接させて固定子１の円周方向に列設される。
【００４６】
第１の永久磁石１１は、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５に相対させて空間２１内に配置される。
【００４７】
可動子１０は、第１の巻線４に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００４８】
図５は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第５の実施例の構造説明図である。
【００４９】
固定子１は、円筒状を成す第１のヨーク３より成る第１の固定子構成部材２と、円筒状を成す第２のヨーク６および第２のヨーク６の内側円筒面に装着される第２の巻線７より成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３とにより構成される。可動子１０は、円筒状を成す第１の永久磁石１１により構成される。
【００５０】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５とは、所定の距離を隔て同軸円筒状に配置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。
【００５１】
第２の永久磁石１２と第３の永久磁石１３とは、第２の永久磁石１２の所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、固定子１の円周方向に列設される。第２の永久磁石１２のＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の外側円筒面に固着され、第２の永久磁石１２のＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の内側円筒面に固着される。
【００５２】
第１の永久磁石１１は、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５に相対させて空間２１内に配置される。
【００５３】
可動子１０は、第２の巻線７に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第２の巻線７に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００５４】
図６は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第６の実施例の構造説明図である。
【００５５】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４より成る第１の固定子構成部材２と、平板状を成す第２のヨーク６より成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ａ方向の端部に装着される第４の永久磁石１４および第５の永久磁石１５とにより構成される。可動子１０は、平板状を成す第１の永久磁石１１により構成される。
【００５６】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５とは、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。
【００５７】
第２の永久磁石１２と第３の永久磁石１３とは、第２の永久磁石１２の所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第２の永久磁石１２のＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６への相対面に固着され、第２の永久磁石１２のＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００５８】
第４の永久磁石１４と第５の永久磁石１５とは、第４の永久磁石１４の所定の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第４の永久磁石１４のＳ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６への相対面に固着され、第４の永久磁石１４のＮ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００５９】
第１の永久磁石１１は、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５に相対させて空間２１内に配置される。
【００６０】
可動子１０は、第１の巻線４に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００６１】
図７は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第７の実施例の構造説明図である。
【００６２】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４より成る第１の固定子構成部材２と、平板状を成す第２のヨーク６および第２のヨーク６の周囲に装着される第２の巻線７より成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ａ方向の端部に装着される第４の永久磁石１４および第５の永久磁石１５とにより構成される。可動子１０は、平板状を成す第１の永久磁石１１により構成される。
【００６３】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５とは、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。
【００６４】
第２の永久磁石１２と第３の永久磁石１３とは、第２の永久磁石１２の所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第２の永久磁石１２のＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６への相対面に固着され、第２の永久磁石１２のＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００６５】
第４の永久磁石１４と第５の永久磁石１５とは、第４の永久磁石１４の所定の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第４の永久磁石１４のＳ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６への相対面に固着され、第４の永久磁石１４のＮ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００６６】
第１の永久磁石１１は、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５に相対させて空間２１内に配置される。
【００６７】
可動子１０は、第１の巻線４および第２の巻線７に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４および第２の巻線７に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００６８】
図８は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第８の実施例の構造説明図である。
【００６９】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４より成る第１の固定子構成部材２と、それぞれ平板状を成す第２のヨーク６ａおよび第２のヨーク６ｂより成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２ａ、１２ｂおよび第３の永久磁石１３ａ、１３ｂと、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ａ方向の端部に装着される第４の永久磁石１４ａ、１４ｂおよび第５の永久磁石１５ａ、１５ｂとにより構成される。可動子１０は、それぞれ平板状を成す第１の永久磁石１１ａおよび第１の永久磁石１１ｂにより構成される。
【００７０】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５を構成する第２のヨーク６ａとは、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２１ａを構成し、第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５を構成する第２のヨーク６ｂとは、所定の距離を隔て相対して配置され、それぞれの相対面は空間２１ｂを構成する。
【００７１】
第２の永久磁石１２ａと第３の永久磁石１３ａとは、第２の永久磁石１２ａの所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第２の永久磁石１２ａのＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａのＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６ａへの相対面に固着され、第２の永久磁石１２ａのＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ａのＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６ａの第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００７２】
第２の永久磁石１２ｂと第３の永久磁石１３ｂとは、第２の永久磁石１２ｂの所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第２の永久磁石１２ｂのＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂのＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６ｂへの相対面に固着され、第２の永久磁石１２ｂのＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３ｂのＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６ｂの第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００７３】
第４の永久磁石１４ａと第５の永久磁石１５ａとは、第４の永久磁石１４ａの所定の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５ａの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第４の永久磁石１４ａのＳ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５ａのＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６ａへの相対面に固着され、第４の永久磁石１４ａのＮ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５ａのＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６ａの第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００７４】
第４の永久磁石１４ｂと第５の永久磁石１５ｂとは、第４の永久磁石１４ｂの所定の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５ｂの他の極性を有する磁極面とを隣接させ、可動子１０の移動方向に対して直角方向に列設される。第４の永久磁石１４ｂのＳ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５ｂのＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の第２のヨーク６ｂへの相対面に固着され、第４の永久磁石１４ｂのＮ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５ｂのＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６ｂの第１のヨーク３への相対面に固着される。
【００７５】
第１の永久磁石１１ａは、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５を構成する第２のヨーク６ａに相対させて空間２１ａ内に配置される。
【００７６】
第１の永久磁石１１ｂは、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５を構成する第２のヨーク６ｂに相対させて空間２１ｂ内に配置される。
【００７７】
可動子１０は、第１の巻線４に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００７８】
図９は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第９の実施例の構造説明図である。
【００７９】
固定子１は、円筒状を成す第１のヨーク３および第１のヨーク３の周囲に装着される第１の巻線４より成る第１の固定子構成部材２と、円筒状を成す第２のヨーク６より成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ａ方向の端部に装着される第４の永久磁石１４および第５の永久磁石１５とにより構成される。可動子１０は、円筒状を成す第１の永久磁石１１により構成される。
【００８０】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５とは、所定の距離を隔て同軸円筒状に配置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。
【００８１】
第２の永久磁石１２と第３の永久磁石１３とは、第２の永久磁石１２の所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、固定子１の円周方向に列設される。第２の永久磁石１２のＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の外側円筒面に固着され、第２の永久磁石１２のＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の内側円筒面に固着される。
【００８２】
第４の永久磁石１４と第５の永久磁石１５とは、第４の永久磁石１４の所定の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、固定子１の円周方向に列設される。第４の永久磁石１４のＮ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の外側円筒面に固着され、第４の永久磁石１４のＳ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の内側円筒面に固着される。
【００８３】
第１の永久磁石１１は、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５に相対させて空間２１内に配置される。
【００８４】
可動子１０は、第１の巻線４に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第１の巻線４に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００８５】
可動子１０に作用する推力は、第２のヨーク６の側面に設けられた可動子１０の移動方向に長穴状を成す開口２２を介して外部に伝達される。
【００８６】
図１０は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの第１０の実施例の構造説明図である。
【００８７】
固定子１は、円筒状を成す第１のヨーク３より成る第１の固定子構成部材２と、円筒状を成す第２のヨーク６および第２のヨーク６の内側円筒面に装着される第２の巻線７より成る第２の固定子構成部材５と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３と、第１の固定子構成部材２および第２の固定子構成部材５の矢印Ａ方向の端部に装着される第４の永久磁石１４および第５の永久磁石１５とにより構成される。可動子１０は、円筒状を成す第１の永久磁石１１により構成される。
【００８８】
第１の固定子構成部材２と第２の固定子構成部材５とは、所定の距離を隔て同軸円筒状に配置され、それぞれの相対面は空間２１を構成する。
【００８９】
第２の永久磁石１２と第３の永久磁石１３とは、第２の永久磁石１２の所定の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、固定子１の円周方向に列設される。第２の永久磁石１２のＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の外側円筒面に固着され、第２の永久磁石１２のＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１３のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の内側円筒面に固着される。
【００９０】
第４の永久磁石１４と第５の永久磁石１５とは、第４の永久磁石１４の所定の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５の他の極性を有する磁極面とを隣接させ、固定子１の円周方向に列設される。第４の永久磁石１４のＮ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５のＳ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第１のヨーク３の外側円筒面に固着され、第４の永久磁石１４のＳ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１５のＮ極の極性を有する磁極面とが隣接して構成する磁極面は、第２のヨーク６の内側円筒面に固着される。
【００９１】
第１の永久磁石１１は、Ｎ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第１の固定子構成部材２に相対させ、Ｓ極の極性を有する磁極面を所定の間隙を隔て第２の固定子構成部材５に相対させて空間２１内に配置される。
【００９２】
可動子１０は、第２の巻線７に図示の方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ｂ方向に移動し、第２の巻線７に図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより、所定の推力をもって矢印Ａ方向に移動する。
【００９３】
通常、可動子１０は、第１のヨーク３の外側円筒面上を滑動し得る構造を有する軸受２５により空間２１内に保持され、軸受２５は、第１の永久磁石１１のＮ極の極性を有する磁極面と第１のヨーク３の外側円筒面との間に装着される。
【００９４】
可動子１０に作用する推力は、第２の永久磁石１２ａの所定の位置に設けられた開口２３ａおよび第３の永久磁石１３ａの所定の位置に設けられた開口２３ｂを介して、可動子１０に装着された推力伝達部材２４ａ、２４ｂにより外部に伝達される。
【００９５】
図２ないし図５に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、図１に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの大推力化を目的としたものであり、図７ないし図１０に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、図６に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの大推力化を目的としたものである。
【００９６】
一般に、図１ないし図５に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、３０［ｍｍ］以下のストロークに対応するものであり、図６ないし図１０に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、３０［ｍｍ］を越えるストロークに対応するものである。
【００９７】
３０［ｍｍ］以下のストロークに対応する本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、図１、図２、図３および図５に示すように、固定子１の一方の端部に第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３より成る一組の永久磁石を装着して構成され、可動子１０の各部に作用する推力の均一化を図る際には、図４に示すように固定子１の一方の端部に第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３より成る一組の永久磁石を複数組装着して構成される。
【００９８】
３０［ｍｍ］を越えるストロークに対応する本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、図６ないし図１０に示すように、固定子１の一方の端部に第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３より成る一組の永久磁石を装着し、固定子１の他方の端部に第４の永久磁石１４および第５の永久磁石１５より成る一組の永久磁石を装着して構成され、可動子１０の各部に作用する推力の均一化を図る際には、固定子１の一方の端部に複数組の永久磁石を装着し、固定子１の他方の端部に複数組の永久磁石を装着して構成される。
【００９９】
図６ないし図１０に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性は、固定子１の矢印Ｂ方向の端部に装着される第２の永久磁石１２および第３の永久磁石１３と、固定子１の矢印Ａ方向の端部に装着される第４の永久磁石１４および第５の永久磁石１５との、それぞれ対向して位置する磁極の極性に左右されない。
【０１００】
一般に、図２および図７に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、固定子１に巻装される第１の巻線４および第２の巻線７の巻線の巻数および巻線抵抗等の巻線仕様を同一に構成し、それぞれの巻線を並列に接続し、直流電源より所定の電流を供給して運転される。
【０１０１】
本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの固定子１および可動子１０を構成する永久磁石は、所定の体積を越えた際に、永久磁石の製造および着磁の簡略化と、永久磁石可動形リニア直流モータの組立の簡略化とを目的として、複数の永久磁石を積層あるいは列設して構成される。更に、必要に応じて磁性材料を介在させ構成し得るものである。
【０１０２】
本発明の永久磁石可動形リニア直流モータにおいて、第１のヨーク３および第２のヨーク６は、電磁軟鉄、構造用圧延鋼あるいは炭素鋼等の優れた磁気特性を有する金属により構成される。使用目的によっては、熱処理により磁気特性の向上が図られる。第１の巻線４および第２の巻線７は、巻枠にに所定の径を有する素線を所定数巻いて構成されるが、小型軽量化を図る際には自己融着線により構成され巻枠が不要となる。
【０１０３】
図１１は、図１ないし図１０に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性図である。
【０１０４】
直線Ａは、図１ないし図５に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性であり、曲線Ｂ、曲線Ｃおよび曲線Ｄは、図６ないし図１０に示す本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性である。
【０１０５】
直線Ａは、ストロークを３０［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示し、曲線Ｂは、固定子１の長手方向（可動子１１の移動方向）の寸法のみを増加させ、ストロークを１００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示し、曲線Ｃは、固定子１の長手方向（可動子１１の移動方向）の寸法のみを増加させ、ストロークを２００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示し、曲線Ｄは、固定子１の長手方向（可動子１１の移動方向）の寸法のみを増加させ、ストロークを３００［ｍｍ］に設定した際の推力特性を示す。
【０１０６】
図１１に示す直線Ａ、曲線Ｂ、曲線Ｃおよび曲線Ｄは、それぞれ図１３に示す従来の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性図の直線Ａ、曲線Ｂ、曲線Ｃおよび曲線Ｄに対応するものであり、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータが、従来の永久磁石可動形リニア直流モータの推力変動の減少および大推力化を可能とする状態を示すものである。
【０１０７】
図１１に示す直線Ａは、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータが、従来の永久磁石可動形リニア直流モータの推力変動の減少、推力のリニア領域（推力変動の無い領域）の拡大および大推力化を可能とする状態を示すものであり、図１１に示す曲線Ｄは、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータが、従来の永久磁石可動形リニア直流モータのロング・ストローク化、推力変動の減少および大推力化を可能とする状態を示すものである。
【０１０８】
図１１の曲線Ｂ、曲線Ｃおよび曲線Ｄで示される推力特性を有する本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、固定子１を構成する第１のヨーク３および第２のヨーク６の体積の増加により推力変動が大きく減少し、更に、可動子１０を構成する第１の永久磁石１１の体積の増加と、固定子１を構成する第１の巻線４あるいは第２の巻線７の起磁力（巻数と電流の積）の減少とにより、推力のリニア領域（推力変動の無い領域）の拡大を可能とするものである。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、従来の永久磁石可動形リニア直流モータの推力変動の減少、大推力化およびロング・ストローク化を可能とするものであり、推力変動の減少および大推力化に伴い、小型軽量化および低価格化を可能とするものである。即ち、推力変動の減少、大推力化、ロング・ストローク化、小型軽量化および低価格化を共に可能とするものであり、更に、推力のリニア領域（推力変動の無い領域）の拡大を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構造説明図である。
【図２】本発明の第２の実施例の構造説明図である。
【図３】本発明の第３の実施例の構造説明図である。
【図４】本発明の第４の実施例の構造説明図である。
【図５】本発明の第５の実施例の構造説明図である。
【図６】本発明の第６の実施例の構造説明図である。
【図７】本発明の第７の実施例の構造説明図である。
【図８】本発明の第８の実施例の構造説明図である。
【図９】本発明の第９の実施例の構造説明図である。
【図１０】本発明の第１０の実施例の構造説明図である。
【図１１】本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性図である。
【図１２】従来の永久磁石可動形リニア直流モータの構造説明図である。
【図１３】従来の永久磁石可動形リニア直流モータの推力特性図である。
【符号の説明】
１  固定子
２  第１の固定子構成部材
３  第１のヨーク
４  第１の巻線
５  第２の固定子構成部材
６  第２のヨーク
６ａ  第２のヨーク
６ｂ  第２のヨーク
７  第２の巻線
１０  可動子
１１  第１の永久磁石
１１ａ  第１の永久磁石
１１ｂ  第１の永久磁石
１２  第２の永久磁石
１２ａ  第２の永久磁石
１２ｂ  第２の永久磁石
１３  第３の永久磁石
１３ａ  第３の永久磁石
１３ｂ  第３の永久磁石
１４  第４の永久磁石
１４ａ  第４の永久磁石
１４ｂ  第４の永久磁石
１５  第５の永久磁石
１５ａ  第５の永久磁石
１５ｂ  第５の永久磁石
２１  空間
２１ａ  空間
２１ｂ  空間
２２  開口
２３ａ  開口
２３ｂ  開口
２４ａ  推力伝達部材
２４ｂ  推力伝達部材
２５  軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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