(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のヨーク及び第２のヨークを所定の距離を隔て相対して配置し、その相対面に少なくとも二つの閉磁路を形成し、第１の巻線を有する可動子を備えた単極形リニア直流モータにおいて、
第１のヨーク又は第２のヨークの相対する面の可動子の移動範囲に固着されかつ相体面方向に着磁された永久磁石又は、第１のヨーク及び第２のヨークの両端部に固着され、相体面方向に着磁された永久磁石を備え、第１のヨークの中央部から端部までの範囲に巻装される第２の巻線と、第１のヨークの中央部から他の一方の端部までの範囲に巻装される第３の巻線とから構成され、第２の巻線及び第３の巻線の長さをそれぞれ第１の巻線の長さに等しく構成し、第１乃至第３の巻線に所定の電流を流すことによって可動子を移動させることを特徴とする単極形リニア直流モータ。
【請求項２】
第１のヨーク及び第２のヨークを所定の距離を隔て相対して配置し、その相対面に少なくとも二つの閉磁路を形成し、第１の巻線を有する可動子を備えた単極形リニア直流モータにおいて、
第１のヨーク又は第２のヨークの相対する面の可動子の移動範囲に固着されかつ相体面方向に着磁された永久磁石又は、第１のヨーク及び第２のヨークの両端部に固着され、相体面方向に着磁された永久磁石を備え、第１のヨークの可動子の移動範囲に対応する一方の端部方向の１／３の範囲に巻装された第２の巻線と、第１のヨークの可動子の移動範囲に対応する他方の端部方向の１／３の範囲に巻装された第３の巻線と、第１のヨークの可動子の移動範囲に対応する中央部の１／３の範囲に巻装された第４の巻線とを備え、第２乃至第４の巻線の長さをそれぞれ第１の巻線の長さに等しく構成し、第１乃至第４の巻線にそれぞれ所定の電流を流すことによって可動子を移動させることを特徴とする単極形リニア直流モータ。
【請求項３】
第１のヨーク及び第２のヨークを所定の距離を隔て相対して配置し、その相対面に閉磁路を形成し、偏平コイルからなる第１の巻線を有する可動子を備えた単極形リニア直流モータにおいて、
第１のヨークと第２のヨークが相対する面でかつ第１のヨーク又は第２のヨークの中央部から端部までの範囲に相対面方向に着磁された永久磁石、及び第１のヨーク又は第２のヨークの中央部から他の一方の端部までの範囲に前記永久磁石とは逆方向に着磁された永久磁石を固着し、第１のヨークの中央部から端部までの範囲に第２の巻線及び第３の巻線より成る一組の巻線と、第１のヨークの中央部から他の一方の端部までの範囲に他の第２の巻線及び他の第３の巻線より成る一組の巻線とを設け、第２及び第３の巻線の長さをそれぞれ第１の巻線の長さに等しく構成し、第１乃至第３の巻線にそれぞれ所定の電流を流すことによって可動子を移動させることを特徴とする単極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】
一般に、単極形リニア直流モータは、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、可動子の軽量化を可能とする優れた応答性を有するリニア・モータである。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。
【０００２】
本発明の単極形リニア直流モータは、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、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大、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単極形リニア直流モータに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来の単極形リニア直流モータは、脈動のない推力、変動の少ない推力および優れた応答性を有する反面、推力変動の増加を伴わない大推力化、推力変動の増加を伴わないロング・ストローク化、小型軽量化および低価格化を困難とするものである。
【０００４】
一般に、従来の単極形リニア直流モータの大推力化は、固定子を構成する永久磁石の起磁力の増加あるいは可動子を構成する巻線の起磁力の増加により可能に成る。
【０００５】
永久磁石の起磁力の増加は、永久磁石の体積の増加により可能に成る。しかし、永久磁石の体積の増加に伴い固定子を構成する磁路構成部材の体積が増加し、固定子が大型化、大重量化および高価格化する。
【０００６】
可動子を構成する巻線の起磁力の増加は、巻線の巻数の増加あるいは巻線に流れる電流の増加により可能に成る。しかし、巻線の巻数の増加は、巻数の増加に伴い可動子が大型化および大重量化し、可動子の大型化に伴いストロークが減少し、可動子の大重量化に伴い応答性が悪化する。巻線に流れる電流の増加は、電流の増加に伴い巻線の周囲に発生する磁界の傾斜が大きく成り、固定子の構成部材が構成する空間内に形成される磁界の分布に傾斜を与え、可動子の移動に伴い空間内の磁界が減少し、可動子の全ストロークに対する推力変動が大きく成る。
【０００７】
一般に、従来の単極形リニア直流モータのロング・ストローク化は、ストロークの増加に伴い漏洩磁束が増加し、漏洩磁束の増加に伴い推力が減少し、固定子が大型化、大重量化および高価格化する。
【０００８】
従来の単極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可能とする単極形リニア直流モータとしては、本発明者により提案された  特願平８−５３６５１号、特願平８−１７８６７８号、特願平８−２０６４１８号、特願平８−２７９８８２号がある。
従来の単極形リニア直流モータの、可動子の移動範囲に対応する固定子構成部材に、所定の巻線を巻装し、所定の電流を流すことにより、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る。
【０００９】
図１に示す単極形リニア直流モータは、磁路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成される。
【００１０】
磁路構成部材２は、第１のヨーク４および第２のヨーク５により構成され、起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第２のヨーク５の両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５への相対面にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される第１の永久磁石７ａ、７ｂにより構成される。
【００１１】
第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３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。第２の巻線３１は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装される。
【００１２】
可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻線３１および第３の巻線３２に図示の方向にそれぞれ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１２、第２の巻線３１および第３の巻線３２に図示と異なる方向にそれぞれ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。尚、第２の巻線３１および第３の巻線３２は並列に接続される。
【００１３】
図２に示す単極形リニア直流モータは、磁路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３より成る固定子１と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成される。
【００１４】
磁路構成部材２は、第１のヨーク４および第２のヨーク５により構成され、起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第２のヨーク５の両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５への相対面にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される第１の永久磁石７ａ、７ｂにより構成される。
【００１５】
第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３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。第２の巻線３１は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する一方の端部方向の１／３の範囲に巻装され、第３の巻線３２は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する他方の端部方向の１／３の範囲に巻装され、第４の巻線３３は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する中央部の１／３の範囲に巻装される。
【００１６】
可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３に図示の方向にそれぞれ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１２、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３に図示と異なる方向にそれぞれ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。尚、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３は、それぞれ並列に接続される。
【００１７】
図１および図２に示す単極形リニア直流モータは、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る。しかし、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大に対しては、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を困難とするものである。
【００１８】
【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、単極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伴う推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大が困難な点である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
可動子の移動範囲を構成する固定子に、可動子を構成する巻線の長さと等しい長さを有する巻線を２個あるいは３個巻装することを最も主要な特徴とし、単極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伴う推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大という目的を極めて簡単に実現した。
【００２０】
【実施例】
図３ないし図１０示す実施例に基づいて、本発明の単極形リニア直流モータの構造および動作を説明する。
【００２１】
図３は、本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施例の構造説明を目的とした断面図である。
【００２２】
本発明の単極形リニア直流モータは、磁路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成される。
【００２３】
磁路構成部材２は、それぞれ平板状を成す第１のヨーク４および第２のヨーク５により構成され、起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第２のヨーク５の両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５への相対面にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される第１の永久磁石７ａ、７ｂにより構成される。
【００２４】
第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３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。
【００２５】
第２の巻線３１は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装される。第２の巻線３１の長さ（Ｌ）および第３の巻線３２の長さ（Ｌ）は、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。
【００２６】
可動子１１を構成する第１の巻線１２は、第２の固定子構成部材２３を構成する第２のヨーク５の周囲に所定の間隙を隔て巻装され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置される。
【００２７】
可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻線３１および第３の巻線３２に図示の方向にそれぞれ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１２、第２の巻線３１および第３の巻線３２に図示と異なる方向にそれぞれ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。尚、第２の巻線３１および第３の巻線３２は並列に接続される。
【００２８】
図４は、本発明の単極形リニア直流モータの第２の実施例の構造説明を目的とした断面図である。
【００２９】
本発明の単極形リニア直流モータは、第２の巻線３１および第３の巻線３２を除き、図３に示す本発明の単極形リニア直流モータの第１の実施例と同様に構成される。
【００３０】
第２の巻線３１は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１の構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第１の構成部材２２に巻装される。
【００３１】
第２の巻線３１は、第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）により構成され、第３の巻線３２は、第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）により構成される。第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）のそれぞれの長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）のそれぞれの長さ（Ｌ）とは、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。
【００３２】
可動子１１は、第１の巻線１２と、第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）と、第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）とに図示の方向にそれぞれ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１２と、第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）と、第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）とに図示と異なる方向にそれぞれ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。
【００３３】
尚、第２の巻線３１を構成する第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）は、それぞれ並列に接続され、第３の巻線３２を構成する第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）は、それぞれ並列に接続される。更に、第２の巻線３１および第３の巻線３２は並列に接続される。
【００３４】
図５は、本発明の単極形リニア直流モータの第３の実施例の構造説明を目的とした断面図である。
【００３５】
本発明の単極形リニア直流モータは、磁路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３より成る固定子１と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成される。
【００３６】
磁路構成部材２は、それぞれ平板状を成す第１のヨーク４および第２のヨーク５により構成され、起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第２のヨーク５の両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５への相対面にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される第１の永久磁石７ａ、７ｂと、第１のヨーク４の第２のヨーク５への相対面にＮ極の極性を有する磁極面が固着される平板状を成す第２の永久磁石８とにより構成される。
【００３７】
第１のヨーク４および第２の永久磁石８は第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３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。
【００３８】
第２の巻線３１は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する一方の端部方向の１／３の範囲に巻装され、第３の巻線３２は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する他方の端部方向の１／３の範囲に巻装され、第４の巻線３３は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する中央部の１／３の範囲に巻装される。第２の巻線３１の長さ（Ｌ）、第３の巻線３２の長さ（Ｌ）および第４の巻線３３の長さ（Ｌ）は、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。
【００３９】
可動子１１を構成する第１の巻線１２は、第２の固定子構成部材２３を構成する第２のヨーク５の周囲に所定の間隙を隔て巻装され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置される。
【００４０】
可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３に図示の方向にそれぞれ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１２、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３に図示と異なる方向にそれぞれ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。尚、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３は、それぞれ並列に接続される。
【００４１】
図６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。
【００４２】
本発明の単極形リニア直流モータは、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３を除き、図５に示す本発明の単極形リニア直流モータの第３の実施例と同様に構成される。
【００４３】
第２の巻線３１は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する一方の端部方向の１／３の範囲に巻装され、第３の巻線３２は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する他方の端部方向の１／３の範囲に巻装され、第４の巻線３３は第１のヨーク４の可動子の移動範囲に対応する中央部の１／３の範囲に巻装される。
【００４４】
第２の巻線３１は、第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）により構成され、第３の巻線３２は、第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）により構成され、第４の巻線３３は、第４の巻線３３（１）ないし第４の巻線３３（ｎ）により構成される。第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）のそれぞれの長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）のそれぞれの長さ（Ｌ）と、第４の巻線３３（１）ないし第４の巻線３３（ｎ）のそれぞれの長さ（Ｌ）とは、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。
【００４５】
可動子１１は、第１の巻線１２と、第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）と、第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）と、第４の巻線３３（１）ないし第４の巻線３３（ｎ）とに図示の方向にそれぞれ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１２と、第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）と、第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）と、第４の巻線３３（１）ないし第４の巻線３３（ｎ）とに図示と異なる方向にそれぞれ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。
【００４６】
尚、第２の巻線３１を構成する第２の巻線３１（１）ないし第２の巻線３１（ｎ）は、それぞれ並列に接続され、第３の巻線３２を構成する第３の巻線３２（１）ないし第３の巻線３２（ｎ）は、それぞれ並列に接続され、第４の巻線３３を構成する第４の巻線３３（１）ないし第４の巻線３３（ｎ）は、それぞれ並列に接続される。更に、第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３は並列に接続される。
【００４７】
図７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。
【００４８】
本発明の単極形リニア直流モータは、磁路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成される。
【００４９】
磁路構成部材２は、所定の距離を隔て同軸円筒状に配置され、それぞれ円筒状を成す第１のヨーク４および第２のヨーク５と、第１のヨーク４および第２のヨーク５の矢印Ａ方向の端部を磁気的かつ機械的に接続する円板状を成す第３のヨーク６とにより構成される。起磁力発生部材３は、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面にＳ極の極性を有する磁極面が固着される円筒状を成す第２の永久磁石８により構成される。
【００５０】
第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５および第２の永久磁石８は第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３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の巻線３１は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装される。（可動子移動範囲の中央部は、空間２１を構成する第２の永久磁石８の第１のヨーク４への相対面の中央部を示す。）第２の巻線３１の長さ（Ｌ）および第３の巻線３２の長さ（Ｌ）は、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。
【００５２】
可動子１１を構成する第１の巻線１２は、第１のヨーク４に巻装される第２の巻線３１あるいは第３の巻線３２の周囲に所定の間隙を隔て巻装され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置される。
【００５３】
可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻線３１および第３の巻線３２に図示の方向にそれぞれ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１２、第２の巻線３１および第３の巻線３２に図示と異なる方向にそれぞれ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。通常、可動子１１に作用する推力は、空間２１の矢印Ｂ方向の開口２５より外部に伝達される。尚、第２の巻線３１および第３の巻線３２は並列に接続される。
【００５４】
図８は、本発明の単極形リニア直流モータの第６の実施例の構造説明を目的とした断面図である。
【００５５】
本発明の単極形リニア直流モータは、磁路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成される。
【００５６】
磁路構成部材２は、それぞれ平板状を成す第１のヨーク４および第２のヨーク５ａ、５ｂにより構成され、起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第２のヨーク５ａの両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５ａへの相対面にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第２のヨーク５ａの第１のヨーク４への相対面にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される第１の永久磁石７ａ、７ｂと、第１のヨーク４および第２のヨーク５ｂの両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５ｂへの相対面にＮ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着され、第２のヨーク５ｂの第１のヨーク４への相対面にＳ極の極性を有する磁極面がそれぞれ固着される第１の永久磁石７ｃ、７ｄとにより構成される。
【００５７】
第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５ａは第２の固定子構成部材２３ａを構成し、第２のヨーク５ｂは第２の固定子構成部材２３ｂを構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３ａ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２２と第２の固定子構成部材２３ｂ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。
【００５８】
第２の巻線３１は、空間２１ａおよび空間２１ｂの可動子移動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間２１ａおよび空間２１ｂの可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装される。
【００５９】
【１１】図８・固定子巻線
第２の巻線３１は、第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）により構成され、第３の巻線３２は、第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）により構成される。第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）のそれぞれの長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）のそれぞれの長さ（Ｌ）とは、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。
【００６０】
可動子１１を構成する第１の巻線１２は、第１のヨーク４に巻装される第２の巻線３１あるいは第３の巻線３２の周囲に所定の間隙を隔て巻装され、空間２１ａ、２１ｂ内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置される。
【００６１】
可動子１１は、第１の巻線１２と、第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）と、第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）とに図示の方向にそれぞれ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１２と、第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）と、第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）とに図示と異なる方向にそれぞれ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。
【００６２】
尚、第２の巻線３１を構成する第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）は並列に接続され、第３の巻線３２を構成する第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）は並列に接続される。更に、第２の巻線３１および第３の巻線３２は並列に接続される。
【００６３】
図９は、本発明の単極形リニア直流モータの第７の実施例の構造説明を目的とした断面図である。
【００６４】
本発明の単極形リニア直流モータは、磁路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１および第３の巻線３２より成る固定子１と、第１の巻線１２より成る可動子１１とにより構成される。
【００６５】
磁路構成部材２は、所定の距離を隔て同軸円筒状に配置され、それぞれ円筒状を成す第１のヨーク４および第２のヨーク５により構成される。起磁力発生部材３は、第１のヨーク４および第２のヨーク５のそれぞれの両端部に、第１のヨーク４の第２のヨーク５への相対面にＮ極の極性を有する磁極面が固着され、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面にＳ極の極性を有する磁極面が固着される円筒状を成す第１の永久磁石７ａ、７ｂにより構成される。
【００６６】
第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５は第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３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。
【００６７】
第２の巻線３１は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装され、第３の巻線３２は、空間２１の可動子移動範囲の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲を構成する第１の固定子構成部材２２に巻装される。
【００６８】
第２の巻線３１は、第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）により構成され、第３の巻線３２は、第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）により構成される。第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）のそれぞれの長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）のそれぞれの長さ（Ｌ）とは、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。
【００６９】
可動子１１を構成する第１の巻線１２は、第１のヨーク４に巻装される第２の巻線３１あるいは第３の巻線３２の周囲に所定の間隙を隔て巻装され、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置される。
【００７０】
可動子１１は、第１の巻線１２と、第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）と、第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）とに図示の方向にそれぞれ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１２と、第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）と、第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）とに図示と異なる方向にそれぞれ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。通常、可動子１１に作用する推力は、可動子１１が全ストローク移動し得る構造を成す第２のヨーク５の側面に設けられた開口を介して外部に伝達される。
【００７１】
尚、第２の巻線３１を構成する第２の巻線３１（１）および第２の巻線３１（２）は並列に接続され、第３の巻線３２を構成する第３の巻線３２（１）および第３の巻線３２（２）は並列に接続される。更に、第２の巻線３１および第３の巻線３２は並列に接続される。
【００７２】
図１０は、本発明の単極形リニア直流モータの第８の実施例の構造説明を目的とした断面図である。
【００７３】
本発明の単極形リニア直流モータは、磁路構成部材２、起磁力発生部材３、第２の巻線３１ａ、３１ｂおよび第３の巻線３２ａ、３２ｂより成る固定子１と、偏平コイルからなる第１の巻線１２を有する可動子１１とにより構成される。
【００７４】
磁路構成部材２は、所定の距離を隔て相対して配置される平板状を成す第１のヨーク４および平板状を成す第２のヨーク５により構成され、起磁力発生部材３は、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲に、Ｓ極の極性を有する磁極面が固着される第２の永久磁石８ａと、第２のヨーク５の第１のヨーク４への相対面の中央部から矢印Ｂ方向の端部までの範囲に、Ｎ極の極性を有する磁極面が固着される第２の永久磁石８ｂとにより構成される。
【００７５】
第１のヨーク４は第１の固定子構成部材２２を構成し、第２のヨーク５および第２の永久磁石８ａ、８ｂは第２の固定子構成部材２３を構成する。第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３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。
【００７６】
第２の巻線３１ａおよび第３の巻線３２ａより成る一組の巻線は、第１のヨーク４の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲に巻装され、第２の巻線３１ｂおよび第３の巻線３２ｂより成る一組の巻線は、第１のヨーク４の中央部から矢印Ａ方向の端部までの範囲に巻装される。
【００７７】
第２の巻線３１ａおよび第２の巻線３１ｂのそれぞれの長さ（Ｌ）と、第３の巻線３２ａおよび第３の巻線３２ｂの長さ（Ｌ）とは、それぞれ第１の巻線１２の長さ（Ｌ）に等しく構成される。
【００７８】
可動子１１を構成する第１の巻線１２は、第１の固定子構成部材２２と第２の固定子構成部材２３が構成する空間２１内を、第２の永久磁石８ａ、８ｂと、第２の巻線３１ａ、３１ｂおよび第３の巻線３２ａ、３２ｂとの、それぞれの相対面に所定の間隙を保ち、空間２１内を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に自由に移動し得る構造に配置される。
【００７９】
可動子１１は、第１の巻線１２、第２の巻線３１ａ、３１ｂおよび第３の巻線３２ａ、３２ｂに図示の方向にそれぞれ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１２、第２の巻線３１ａ、３１ｂおよび第３の巻線３２ａ、３２ｂに図示と異なる方向にそれぞれ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。尚、第２の巻線３１ａおよび第３の巻線３２ａは並列に接続され、第２の巻線３１ｂおよび第３の巻線３２ｂは並列に接続される。更に、第２の巻線３１ａおよび第３の巻線３２ａと、第２の巻線３１ｂおよび第３の巻線３２ｂとは並列に接続される。
【００８０】
一般に、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の推力変動の減少、推力のリニア領域（推力変動のない領域）の拡大、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に実現させるために、固定子１に巻装される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。
【００８１】
しかし、固定子１に巻装される巻線の非通電時における、可動子１１が空間２１、２１ａ、２１ｂの一方の端部から中央部まで移動する際の推力の変化の割合と、可動子１１が空間２１、２１ａ、２１ｂの中央部から他方の端部まで移動する際の推力の変化の割合とが大きく異なる場合には、固定子１に巻装される巻線は、それぞれ異なる巻線仕様に構成される。更に、固定子１を構成する巻線の巻線仕様あるいは流れる電流の大きさを、それぞれ変化させることにより、その使用目的に合わせた推力特性を容易に設定し得るものである。
【００８２】
本発明の単極形リニア直流モータのロング・ストローク化に際し、固定子１を構成する第２の永久磁石８、８ａ、８ｂは、組立、製造および着磁等の理由により複数の永久磁石片のそれぞれ同一の極性を有する磁極面を隣接させ、第１のヨーク４の一部あるいは第２のヨーク５の一部に固着して構成され、低価格化および組立の簡略化等を目的とする際には、複数の永久磁石片のそれぞれ同一の極性を有する磁極面を所定の距離を隔て列設し、第１のヨーク４の一部あるいは第２のヨーク５の一部に固着し構成される。
【００８３】
固定子１を構成する第１の永久磁石７、７ａ、７ｂは、製造、着磁および価格等の理由により、複数の永久磁石片をそれぞれ異なる極性を有する磁極面が相対するように積層して構成され、空間２１、２１ａ、２１ｂの容積、空間２１、２１ａ、２１ｂ内に形成される磁界の大きさ、あるいは固定子１を構成する磁路構成部材２の体積に規制がある際には、所定数の永久磁石片と所定数の磁性体片とを積層して構成される。
【００８４】
本発明の単極形リニア直流モータにおいて、磁路構成部材２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。可動子１１を構成する巻線および固定子１を構成する巻線は、巻枠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。
【００８５】
【発明の効果】
従来の単極形リニア直流モータにおいて、固定子の構造、可動子の構造、磁路構成、永久磁石の配置、形状および寸法等に拘らず、可動子移動範囲に対応する固定子１に、図３ないし図１０に示す第２の巻線３１および第３の巻線３２、あるいは第２の巻線３１、第３の巻線３２および第４の巻線３３を巻装し、それぞれの巻線の長さと、可動子１１を構成する第１の巻線１２の長さとを等しく構成することにより、脈動のない推力の発生、推力変動の減少、推力のリニア領域の拡大、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る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の単極形リニア直流モータの断面図である。
【図２】従来の単極形リニア直流モータの断面図である。
【図３】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４】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５】本発明の単極形リニア直流モータの第３の実施例の推力特性図である。
【図６】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７】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。
【図８】本発明の単極形リニア直流モータの第６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７の実施例の断面図である。
【図１０】本発明の単極形リニア直流モータの第８の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１    固定子
２    磁路構成部材
３    起磁力発生部材
４    第１のヨーク
５    第２のヨーク
５ａ    第２のヨーク
５ｂ    第２のヨーク
６    第３のヨーク
７    第１の永久磁石
７ａ    第１の永久磁石
７ｂ    第１の永久磁石
７ｃ    第１の永久磁石
７ｄ    第１の永久磁石
８    第２の永久磁石
８ａ    第２の永久磁石
８ｂ    第２の永久磁石
１１    可動子
１２    第１の巻線
２１    空間
２１ａ    空間
２１ｂ    空間
２２    第１の固定子構成部材
２３    第２の固定子構成部材
２５    開口
３１    第２の巻線
３１ａ    第２の巻線
３１ｂ    第２の巻線
３１（１）〜３１（ｎ）    第２の巻線
３２    第３の巻線
３２ａ    第３の巻線
３２ｂ    第３の巻線
３２（１）〜３２（ｎ）    第３の巻線
３３    第４の巻線
３３（１）〜３３（ｎ）    第４の巻線
【図１】
0003731011.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003731011.tif 000004
【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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