(57)【要約】【課題】  推力のリニア領域の拡大を伴う大推力化および推力のリニア領域の拡大を伴うロング・ストローク化を可能とする。【解決手段】  第１の巻線４（１）〜４（ｎ）を、それぞれ奇数層にて同一の巻線仕様で構成し、一つの巻線の巻始めと他の一つの巻線の巻終りとを隣接させ、第１のヨークの可動子６の移動範囲に対応する範囲に列設して巻装する。可動子６は、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）にそれぞれ図示の方向に所定の電流を流すことにより矢印Ａ方向に移動し、それぞれ図示と異なる方向に所定の電流を流すことにより矢印Ｂ方向に移動する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の永久磁石を主に構成された可動子と、第１のヨーク、第１のヨークに所定の距離を隔て平行に配置した第２のヨークおよび第１のヨークの可動子の移動範囲に対応する範囲に巻装した第１の巻線を主に構成された固定子とを備え、
第１の巻線をそれぞれ奇数層にて同一の巻線仕様を有する複数の巻線で構成し、一つの巻線の巻始めと他の一つの巻線の巻終りとを隣接させ、第１のヨークに列設して巻装した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】
前記第２のヨークの前記可動子の移動範囲に対応する範囲に、それぞれ奇数層にて同一の巻線仕様を有する複数の巻線で構成した第２の巻線を、一つの巻線の巻始めと他の一つの巻線の巻終りとを隣接させ、列設して巻装したことを特徴とする請求項１記載の永久磁石可動形リニア直流モータ。
【請求項３】
前記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、それぞれの異なる極性を有する磁極面を隣接させ、前記可動子の移動方向に対して直角方向に列設し、それぞれの異なる極性を有する磁極面が隣接して構成する一方の面を前記第１のヨークの前記第２のヨークへの相対面に固着し、それぞれの異なる極性を有する磁極面が隣接して構成する他方の面を前記第２のヨークの前記第１のヨークへの相対面に固着し、
前記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、それぞれの異なる極性を有する磁極面を隣接させ、前記可動子の移動方向に対して直角方向に列設し、それぞれの異なる極性を有する磁極面が隣接して構成する一方の面を前記第１のヨークの前記第２のヨークへの相対面に固着し、それぞれの異なる極性を有する磁極面が隣接して構成する他方の面を前記第２のヨークの前記第１のヨークへの相対面に固着したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の永久磁石可動形リニア直流モータ。
【請求項４】
前記固定子の一方の端部に、第６の永久磁石のＮ極の極性およびＳ極の極性を有する１つの面を前記第１のヨークの前記第２のヨークへの相対面に固着し、第６の永久磁石のＮ極の極性およびＳ極の極性を有する他の１つの面を前記第２のヨークの前記第１のヨークへの相対面に固着し、
前記固定子の他方の端部に、第７の永久磁石のＮ極の極性およびＳ極の極性を有する１つの面を前記第１のヨークの前記第２のヨークへの相対面に固着し、第７の永久磁石のＮ極の極性およびＳ極の極性を有する他の１つの面を前記第２のヨークの前記第１のヨークへの相対面に固着したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の永久磁石可動形リニア直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴う大推力化および推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴うロング・ストローク化が容易な永久磁石可動形リニア直流モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リニア直流モータは、脈動のない推力の発生を可能とし、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、推力の広範囲の制御、速度の広範囲の制御および停止位置の高精度の制御を可能とする利点を有するものである。リニア直流モータの中で、永久磁石可動形リニア直流モータは、リニア直流モータの有する利点に加え、給電線の移動を必要とせず、構造が簡単であり、大きな保持力の発生を可能とし、低価格化を可能とする利点があるので、ＯＡ機器、ＦＡ機器、光学機器および測定機器等の直線運動部の直接駆動装置として実用化が期待されている。
【０００３】
しかし、直線運動部の直接駆動装置として実用化を可能とするためには、推力変動の減少、大推力化およびロング・ストローク化の実現が必要と成り、更に、広範囲の実用化を可能とするためには、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴う大推力化および推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴うロング・ストローク化の実現が必要となる。
【０００４】
図５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り、１は固定子、２は第１のヨーク、３は第２のヨーク、４は第１の巻線、５は第２の巻線、６は可動子、７は第１の永久磁石、８は空間を表す。矢印Ａは第１の巻線４および第２の巻線５にそれぞれ図示の方向に所定の電流を流した際の可動子６の移動方向を示し、矢印Ｂは第１の巻線４および第２の巻線５にそれぞれ図示と異なる方向に所定の電流を流した際の可動子６の移動方向を示す。
【０００５】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク２、第１のヨーク２に所定の距離を隔て平行に配置した平板状を成す第２のヨーク３、第１のヨーク２の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第１の巻線４および第２のヨーク３の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第２の巻線５を主に構成される。
【０００６】
可動子６は、第１の永久磁石７を主に構成され、第１のヨーク２および第１の巻線４と、第２のヨーク３および第２の巻線５とのそれぞれの相対面が構成する空間８内に、第１の巻線４にＮ極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５にＳ極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配置される。
【０００７】
従来の永久磁石可動形リニア直流モータには、可動子６の移動に伴い推力が減少する欠点があり、推力の減少割合は、ストロークの増加に比例して増加し、固定子１の起磁力の増加に比例して増加する。即ち、ロング・ストローク化に伴い推力変動が増加し、大推力化に伴い推力変動が増加する欠点があった。
【０００８】
これらの欠点は、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・ストローク化を困難とするものであり、直線運動部の直接駆動装置としての実用化に関して大きな障害であった。
【０００９】
この改善策として、本発明者により提案された特開平１０−３０９０７０号、特開平１０−３２３００１号および特開平１１−３０８８３８号がある。しかしながら本改善策は、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、ロング・ストローク化、大推力化、小型軽量化および低価格化を共に可能とすることを目的としたものである。
【特許文献１】特開平１０−３０９０７０号公報
【特許文献２】特開平１０−３２３００１号公報
【特許文献３】特開平１１−３０８８３８号公報
【非特許文献１】山田一著  「リニアモータ応用ハンドブック」  工業調査会  １９８６年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、直線運動部の直接駆動装置として広範囲の実用化の実現に際して、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴う大推力化および推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴うロング・ストローク化が困難な点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴う大推力化および推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴うロング・ストローク化を実現するために、固定子を構成するヨークの可動子の移動範囲に対応する範囲に巻装した巻線を、それぞれ奇数層にて同一の巻線仕様を有する複数の巻線で構成し、一つの巻線の巻始めと他の一つの巻線の巻終りとを隣接させ、列設して巻装することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴う大推力化および推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴うロング・ストローク化を実現できるので、直線運動部の直接駆動装置として広範囲の実用化を可能とする利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴う大推力化および推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴うロング・ストローク化を実現するという目的を、最少の部品点数で、従来の永久磁石可動形リニア直流モータの機能を損なわずに実現した。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの実施例１の構造説明図であって、１〜４、６〜８は、図５と同様である。ただし、４（１）〜４（ｎ）は第１の巻線である。
【００１５】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク２、第１のヨーク２に所定の距離を隔て平行に配置した平板状を成す第２のヨーク３および第１のヨーク２の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第１の巻線４（１）〜４（ｎ）により構成される。
【００１６】
第１の巻線４（１）〜４（ｎ）は、それぞれ奇数層にて同一の巻線仕様で構成され、一つの巻線の巻始めと他の一つの巻線の巻終りとを隣接させ、第１のヨーク２に列設して巻装される。
【００１７】
可動子６は、第１の永久磁石７を主に構成され、第１のヨーク２および第１の巻線４（１）〜４（ｎ）と、第２のヨーク３とのそれぞれの相対面が構成する空間８内を、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）にＮ極の極性を有する磁極面が所定の間隙を隔て相対し、第２のヨーク３にＳ極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配置される。
【００１８】
可動子６は、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）にそれぞれ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Ａ方向に移動し、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）にそれぞれ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Ｂ方向に移動する。
【００１９】
図２は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの実施例２の構造説明図であって、１〜８は、図５と同様である。ただし、４（１）〜４（ｎ）は第１の巻線であり、５（１）〜５（ｎ）は第２の巻線である。
【００２０】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク２、第１のヨーク２に所定の距離を隔て平行に配置した平板状を成す第２のヨーク３、第１のヨーク２の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第１の巻線４（１）〜４（ｎ）および第２のヨーク３の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第２の巻線５（１）〜５（ｎ）により構成される。
【００２１】
第１の巻線４（１）〜４（ｎ）は、それぞれ奇数層にて同一の巻線仕様で構成され、一つの巻線の巻始めと他の一つの巻線の巻終りとを隣接させ、第１のヨーク２に列設して巻装される。第２の巻線５（１）〜５（ｎ）は、それぞれ奇数層にて同一の巻線仕様で構成され、一つの巻線の巻始めと他の一つの巻線の巻終りとを隣接させ、第２のヨーク３に列設して巻装される。
【００２２】
可動子６は、第１の永久磁石７を主に構成され、第１のヨーク２および第１の巻線４（１）〜４（ｎ）と、第２のヨーク３および第２の巻線５（１）〜５（ｎ）とのそれぞれの相対面が構成する空間８内を、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）にＮ極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５（１）〜５（ｎ）にＳ極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配置される。
【００２３】
可動子６は、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）にそれぞれ図示の方向に所定の電流を流し、第２の巻線５（１）〜５（ｎ）にそれぞれ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Ａ方向に移動し、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）にそれぞれ図示と異なる方向に所定の電流を流し、第２の巻線５（１）〜５（ｎ）にそれぞれ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Ｂ方向に移動する。
【００２４】
図３は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの実施例３の構造説明図であって、１〜８は、図５と同様であり、１１は第２の永久磁石、１２は第３の永久磁石、１３は第４の永久磁石、１４は第５の永久磁石である。ただし、４（１）〜４（６）は第１の巻線であり、５（１）〜５（６）は第２の巻線である。
【００２５】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク２、第１のヨーク２に所定の距離を隔て平行に配置した平板状を成す第２のヨーク３、第１のヨーク２の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第１の巻線４（１）〜４（６）および第２のヨーク３の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第２の巻線５（１）〜５（６）により構成される。
【００２６】
固定子１の矢印Ａ方向の端部には、第２の永久磁石１１と第３の永久磁石１２とが、それぞれの異なる極性を有する磁極面を隣接させ、可動子６の移動方向に対して直角方向に列設して固着される。ただし、第２の永久磁石１１のＮ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１２のＳ極の極性を有する磁極面が隣接して構成する一つの面は、第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面に固着され、第２の永久磁石１１のＳ極の極性を有する磁極面と第３の永久磁石１２のＮ極の極性を有する磁極面が隣接して構成する一つの面は、第２のヨーク３の第１のヨーク２への相対面に固着される。
【００２７】
固定子１の矢印Ｂ方向の端部には、第４の永久磁石１３と第５の永久磁石１４とが、それぞれの異なる極性を有する磁極面を隣接させ、可動子６の移動方向に対して直角方向に列設して固着される。ただし、第４の永久磁石１３のＳ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１４のＮ極の極性を有する磁極面が隣接して構成する一つの面は、第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面に固着され、第４の永久磁石１３のＮ極の極性を有する磁極面と第５の永久磁石１４のＳ極の極性を有する磁極面が隣接して構成する一つの面は、第２のヨーク３の第１のヨーク２への相対面に固着される。
【００２８】
可動子６は、第１の永久磁石７を主に構成され、第１のヨーク２および第１の巻線４（１）〜４（６）と、第２のヨーク３および第２の巻線５（１）〜５（６）とのそれぞれの相対面が構成する空間８内を、第１の巻線４（１）〜４（６）にＮ極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５（１）〜５（６）にＳ極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配置される。
【００２９】
可動子６は、第１の巻線４（１）〜４（６）にそれぞれ図示の方向に所定の電流を流し、第２の巻線５（１）〜５（６）にそれぞれ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（１）〜４（６）にそれぞれ図示と異なる方向に所定の電流を流し、第２の巻線５（１）〜５（６）にそれぞれ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。
【００３０】
図４は、本発明の永久磁石可動形リニア直流モータの実施例４の構造説明図であって、１〜８は図５と同様であり、１５は第６の永久磁石、１６は第７の永久磁石である。ただし、４（１）〜４（５）は第１の巻線であり、５（１）〜５（５）は第２の巻線である。
【００３１】
固定子１は、平板状を成す第１のヨーク２、第１のヨーク２に所定の距離を隔て平行に配置した平板状を成す第２のヨーク３、第１のヨーク２の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第１の巻線４（１）〜４（５）および第２のヨーク３の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装した第２の巻線５（１）〜５（５）により構成される。
【００３２】
固定子１の矢印Ａ方向の端部には、第６の永久磁石１５のＮ極の極性およびＳ極の極性を有する１つの面が第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面に固着され、第６の永久磁石１５のＮ極の極性およびＳ極の極性を有する他の１つの面が第２のヨーク３の第１のヨーク２への相対面に固着される。
【００３３】
固定子１の矢印Ｂ方向の端部には、第７の永久磁石１６のＮ極の極性およびＳ極の極性を有する１つの面が第１のヨーク２の第２のヨーク３への相対面に固着され、第７の永久磁石１６のＮ極の極性およびＳ極の極性を有する他の１つの面が第２のヨーク３の第１のヨーク２への相対面に固着される。
【００３４】
可動子６は、第１の永久磁石７を主に構成され、第１のヨーク２および第１の巻線４（１）〜４（５）と、第２のヨーク３および第２の巻線５（１）〜５（５）とのそれぞれの相対面が構成する空間８内を、第１の巻線４（１）〜４（５）にＳ極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５（１）〜５（５）にＮ極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配置される。
【００３５】
可動子６は、第１の巻線４（１）〜４（５）にそれぞれ図示の方向に所定の電流を流し、第２の巻線５（１）〜５（５）にそれぞれ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Ａ方向に移動し、第１の巻線４（１）〜４（５）にそれぞれ図示と異なる方向に所定の電流を流し、第２の巻線５（１）〜５（５）にそれぞれ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Ｂ方向に移動する。
【００３６】
通常、図２ないし図４に示す本発明の実施例において、推力を可動子６全体に均一に作用させる目的をもって、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）を構成するそれぞれの巻線の巻線仕様と、第２の巻線５（１）〜５（ｎ）を構成するそれぞれの巻線の巻線仕様とは同一に構成されるる。ただし、図３に示す本発明の実施例においてｎは６であり、図４に示す本発明の実施例においてｎは５である。
【００３７】
一般に、図１に示す本発明の実施例は、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）を構成する複数の巻線をそれぞれを並列に接続して一つの電源より電力を供給して運転され、図２ないし図４に示す本発明の実施例は、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）を構成する複数の巻線をそれぞれ並列に接続し、第２の巻線５（１）〜５（ｎ）を構成する複数の巻線をそれぞれ並列に接続し、第１の巻線４（１）〜４（ｎ）をそれぞれ並列に接続して構成された巻線と、第２の巻線５（１）〜５（ｎ）をそれぞれ並列に接続して構成された巻線とを並列または直列に接続して一つの電源より電力を供給して運転される。ただし、図３に示す本発明の実施例においてｎは６であり、図４に示す本発明の実施例においてｎは５である。
【００３８】
図１に示す本発明の実施例は、図２ないし図４に示す本発明の実施例の固定子１の小型軽量化、低価格化および取付けの簡略化を目的としたものである。図２ないし図４に示す本発明の実施例は、図１に示す本発明の実施例の大推力化を目的としたものである。図３および図４に示す本発明の実施例は、図２に示す本発明の実施例の大推力化およびロング・ストローク化を目的としたものである。
【００３９】
図２に示す本発明の実施例は、図１に示す本発明の実施例の第２のヨーク３の可動子１の移動範囲に対応する範囲に第２の巻線５（１）〜５（ｎ）を巻装したものであり、大推力化、可動子６の小型軽量化、応答性の向上および推力を可動子６全体に均一に作用させることを可能とするものである。
【００４０】
図３および図４に示す本発明の実施例は、固定子１を構成する第２のヨーク３および第２のヨーク３の可動子６の移動範囲に対応する範囲に巻装された第２の巻線５（１）〜５（ｎ）を、図１に示す実施例と同様に第２のヨーク３のみにより構成することにより、固定子１の小型軽量化、低価格化および取付けの簡略化を可能とするものである。ただし、図３に示す本発明の実施例においてｎは６であり、図４に示す本発明の実施例においてｎは５である。
【００４１】
図３に示す本発明の実施例において、第２の永久磁石１１と第４の永久磁石１３は、異なる極性が対向するように配置され、第３の永久磁石１２と第５の永久磁石１４は、異なる極性が対向するように配置されるが、それぞれ同一の極性が対向するように配置し得るものである。図４に示す本発明の実施例において、第６の永久磁石１５と第７の永久磁石１６は、異なる極性が対向するように配置されるが、それぞれ同一の極性が対向するように配置し得るものである。
【００４２】
図１ないし図４に示す本発明の実施例において、固定子１、可動子６および他の構成部材を円筒状に構成し、それぞれを同軸円筒状に配置することににより、漏洩磁束の減少、大推力化、可動子６の小型軽量化および応答性の向上が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴う大推力化を実現し、それに伴い可動子の小型軽量化および応答性の向上を実現し、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大を伴うロング・ストローク化を実現し、それに伴い固定子の小型軽量化および低価格化を実現するところから、直線運動部の直接駆動装置として広範囲にわたる実用化を可能とするものである。
【００４４】
本発明の永久磁石可動形リニア直流モータは、リニア直流モータとして、脈動のない推力の発生を可能とする特徴を有するところから、振動および推力変動を嫌う直線運動部の直接駆動装置として利用範囲の拡大を可能とし、更に、永久磁石可動形リニア直流モータとして、大きな保持力の発生を可能とし、給電線の移動を不要とする特徴を有するところから、垂直方向の直線運動部の直接駆動装置として利用範囲の拡大を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例の構造説明図である。（実施例１）
【図２】本発明の実施例の構造説明図である。（実施例２）
【図３】本発明の実施例の構造説明図である。（実施例３）
【図４】本発明の実施例の構造説明図である。（実施例４）
【図５】従来のコイル可動形リニア直流モータの構造説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  固定子
２  第１のヨーク
３  第２のヨーク
４  、４（１）〜４（ｎ）  第１の巻線
５  、５（１）〜５（ｎ）  第２の巻線
６  可動子
７  第１の永久磁石
８  空間
１１  第２の永久磁石
１２  第３の永久磁石
１３  第４の永久磁石
１４  第５の永久磁石
１５  第６の永久磁石
１６  第７の永久磁石
【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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