JPH01133558A

JPH01133558A - 多極リニアパルスモータ

Info

Publication number: JPH01133558A
Application number: JP28892087A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Iida; 飯田　好高; Mutsuji Kobayashi; 小林　睦司
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1989-05-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】概要多極リニアパルスモータに関し、駆動中の可動子の動きをスムーズにし、七−タの高さが
低い大推力リニアパルスモータを提供することを目的と
し、一次側磁気回路及び二次側磁気回路により構成され、パ
ルス信号に応じて所定のステップ最で一次側磁気回路又
は二次側磁気回路を、デジタル的にステップ駆動するリ
ニアパルスモータにおいて、リニアパルスモータの基本
単位を、複数の歯を等ピッチ間隔で有し互いに所定の位
相差を有する２ｎ個（ｎは２以上の整数）の磁極、該磁
極に磁束を流すための永久磁石及び励磁用コイルを具備
した一次側磁気回路と、前記等ピッチ間隔で配列した複
数の歯を有する強磁性体から構成される装置側磁気回路
とから構成し、該基本単位の進行方向あるいは進行方向
に直角な方向に、それぞれ少なくとも２個以上の基本単
位を、接続面に対して磁極の位相差の配置が対称となる
ように接続・配置して構成する。

産業上の利用分野本発明は多極リニアパルスモータに関する。

制御対象を一次元もしくは二次元平面上で移動させたり
、位置決めしたりする装置は、回転型のモータと回転運
動を直線運動に変換するメカニズムを使ったものが多い
。これに対して最近は制御対象を直接モータに取付け、
これを直線駆動するりニアモータの開発が進んでいる。

リニアモータは構造が簡単で、寿命、精度などの点で勝
れた特徴をもつものとして、今後ＯＡ機器分野を含む広
い分野への展開が期待されている。

リニアパルスモータは、これらのりニアモータの一種で
あるが、装置の小型化、部品点数の削減が可能となるこ
とに加えて、オープンループ方式で位置決めが可能であ
り、推力が大きいという特徴から、シリアルプリンタの
ギヤリッジ送り、フロッピーディスクドライブのヘッド
送り、ロボット、搬送用機器等に用いられている。

従来の技術第４図乃至第７図を参照すると従来のリニアパルスモー
クの一例が示されており、第４図は概略ｌ１１１？！ｉ
面図、第５図は概略横断面図、第６図は一次側磁気回路
底面図、第７図は二次側磁気回路平面図をそれぞれ示し
ている。

１０は可動子を構成する一次側磁気回路であり、鉄等の
強磁性体から形成された４個の磁極１．２゜３．４を有
しており、第６図に最も良く示されているように、磁極
１の磁極歯と磁極３の磁極歯とは同位相で形成され、磁
極２の１１極爾と！１極４の磁極歯は同位相で形成され
ている。ざらに磁極２と磁極４のｖＡ磁極歯、磁極歯の
ピッチをτとすると、磁極１の磁極歯に対しττ／４だ
Ｕ位相がずれて配置されている。！１極１と３にわたり
励磁用コイル６が巻かれており、磁極２と４にわたり励
磁用コイル７が巻かれている。さらに、磁極１と２の上
部に永久磁石８１が、磁極３と４の上部に永久磁石８２
が設けられており、これらの永久磁石の上に鉄等の強磁
性体から形成されたヨーク９が設けられている。

２０は固定子５により構成される二次側磁気回路であり
、固定子５は強磁性体基板に強磁性体スケール（薄板）
を張付けて構成されている。固定子５には第７図に示さ
れるように２列のスリット５１．５２が等ピッチ間隔で
形成されており、これらのスリット５１．５２により互
いに位相がτ／２だけずれた固定子歯５ａ、５ｂが形成
されている。スリット５１．５２は、例えばエツチング
により形成される。

可動子１０には、可動子１０と固定子５との間の所定の
ギャップを支持する図示しないギャップ支持用ローラと
、可動子１０を直進案内する図示しない直進案内ローラ
が取付けられており、これらのローラにより可動子１０
を所定のギャップを保って固定子５上に直線駆動するよ
うになっている。

第８図は上述した従来のリニアパルスモータの磁極歯と
固定子歯との位相関係を示模式図であり、（Ａ）に示す
ように磁極１の磁極歯と固定子５の固定子歯５ａとの位
相差をＯとすると、＜８）に示すように磁極２の磁極歯
と固定子５の固定子歯５ａとの位相差はτ／４となるよ
うに、（Ｃ）に示すように磁極３の磁極歯と固定子５の
固定子歯５ｂとの位相差はτ／２となるように、（Ｄ）
に示すように磁極４のｒ、ａｗＡ歯と固定子５の固定子
歯５ｂとの位相差は３τ／４となるように形成されてい
る。

このように構成されたリニアパルスモータは、励磁用コ
イル６及び７を選択的に励磁することにより駆動される
。

発明が解決しようとする問題点このように構成されたリニアパルスモークを、２相励磁
により駆動する場合には、例えばまず磁極１と２が固定
子５を引付けるように励磁用コイル６．７に通電され、
次いで磁極１と４、ｌｉ！極３と４、磁極３と２が順々
に、固定子５を引付けるように励磁用コイル６．７に通
電される。このため駆動中に可動子重心回りの回転モー
メントが生じ、スムーズな駆動に対して障害となるとい
う問題があった。また１相励磁の場合には、磁極１゜２
．３．４が順々に固定子５を引付けるように励磁用コイ
ル６あるいは７に通電されるため、進行方向に対して揺
れが生じるという問題があった。

さらにこのような構成のリニアパルスモータを駆Ｏ」す
ると磁束がヨークを貫通するが、全磁束が通るのに必要
なヨークの最小厚さがあり、薄くしすぎるとヨーク内に
磁気飽和が起こり推力が減少するため、従来のリニアパ
ルスモータは推力の増大と共にその高さを高くする必要
があるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、駆動中の可動子の動きをスムーズ
にし、モータの高さが低い大推力リニアパルスモータを
提供することである。

問題点を解決するための手段リニアパルスモータの基本単位を、従来のりニアパルス
モータの如く複数の歯を等ピッチ間隔で有し互いに所定
の位相差を有する２ｎ個（ｎは２以上の整数）の磁極１
．２．３，４、該磁極１゜２．３．４に磁束を流すため
の永久磁石８１，８２及び励磁用コイル６．７を具備し
た一次側磁気回路１０と、前記等ピッチ間隔で配列した
複数の歯５ａ、５ｂを有する強磁性体５から形成される
二次側磁気回路２０とから構成づる。

このように構成された基本単位の進行方向あるいは進行
方向に直角な方向に、それぞれ少なくとも２個以上のリ
ニアパルスモータの基本単位を、接続面に対して磁極の
位相差の配置が対称となるように接続・配置する。

作　　　用このように接続面に対して磁極の位相差の配置が対称と
なるように基本単位を接続することにより、多極リニア
パルスモータを構成したので、例えば２相励磁で駆動す
る場合、基本単位のリニアパルスモータから発生する回
転モーメントと、この基本単位に接続したリニアパルス
モータから発生する回転モーメントとが逆の方向に働き
、互いに相殺し合って可動子重心回りの回転モーメント
を減少することができるため、多極リニアパルスモータ
のスムーズな駆動を達成することができる。

実　　施　　例以下図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
ることにする。

第１図は一次側磁気回路の実施例底面図、第２図は第１
図のＩＩ−Ｉ［断面図を示している。磁極１１．２１．
３１．４１を第６図に示した従来のリニアパルスモータ
の一次側磁気回路底面図の磁極１．２．３．４に対応さ
せてリニアパルスモータの基本単位とすると、接続面ａ
に対して！ｌｌ４ｉの磁極歯と固定子歯との位相関係の
配置が基本単位と対称となるように磁極１２，２２．３
２．４２が配置されている。また接続面すに対して磁極
１１゜２１．３１．４１と磁極の位相差の配置が対称と
な６Ｊ：うに：１ａｔｆｆｉｌ　３，２３．３３．４３
が配置されている。さらに、接続面ａに対して磁極１３
゜２３．３３．４３と磁極の位相差の配置が対称となり
、且つ接続面すに対して磁極１２．２２，３２．４２と
磁極の位相差の配置が対称となるように磁極１４，２４
，３４．４４が配置されている。

すなわち、磁極の磁極歯と固定Ｔの固定子歯との位相関
係は、磁極１１．１２，１３．１４が同位相で、これを
基準とすると、磁極２１．２２゜２３．２４はτ／４、
磁極３１，３２．３３．３４はτ／２、磁極４１，４２
．４３．４４は３τ／４だけずれて配置されている。

サラニ、１６Ｍ３１．１１，１２．３２にわｔｃり励磁
用コイル６１が、磁極３３，１３．１４．３４にわたり
励磁用コイル６２が、磁極４１．２１゜２２．４２にわ
たり励磁用コイル７１が、磁極４３．２３，２４．４４
にわたり励磁用コイル７２がそれぞれ掛は回されている
。これらの磁極の上には、第２図に示されるように４個
の永久磁石８３．８４．８５．８６が設けられており、
ざらにこれらの磁石の上に鉄等の強磁性体から形成され
る１枚のヨーク９１が設けられて一次側磁気回路を構成
している。本実施例においては、−次側磁気回路は可動
子として機能する。

第３図は二次側磁気口、路を構成する固定子の実施例平
面図であり、固定子５３は例えば強磁性体基板の上に強
磁性体のスケールを接着して形成されており、スケール
にはエツチングにより４列のスリット５４．５５，５６
．５７が形成されている。これらのスリットにより、当
ピッチ間隔で並んだスリットとスリットの間に固定子歯
５３ａ。

５３ｂ、５３ｃ、５３ｄが形成される。固定子歯５３ａ
と、５３ｄとが同位相で、固定子歯５３ｂ。

５３ｃとが同位相となるように形成されており、且つ固
定子歯５３ａと固定子歯５３ｂとはτ／２だけ位相がず
れて配置されている。すなわち、固定子歯５３Ｃと５３
ｄとは中心線Ｃに対して固定子歯５３ｂと５３ａとそれ
ぞれ対称となるように配置されている。

以下上述のように構成された多極リニアパルスモークを
２相励磁で駆動する場合について説明する。

まず、磁極１１．１２．１３，１４．２１．２２．２３
．２４が固定子５３を引付けるように励磁用コイル６１
，６２．７１．７２に通電する。

次いで、磁Ｎｉ１１，１２，１３，１４，４１．４２．
４３．４４が固定子５３を引付【するように励磁用コイ
ル６１，６２，７１．７２に通電する。

これにより、１１極１１，２１，３１．４１により構成
されるリニアパルスモークには右回りの回転モーメント
が生じ、磁極１２，２２．３２．４２により構成される
リニアパルスモータには左回りの回転モーメントが生じ
、磁極１３．２３．３３゜４３により構成されるリニア
パルスモークには左回りの回転モーメントが生じ、１ｉ
極１４．２４゜３４．４４により構成されるリニアパル
スモークには右回りの回転モーメントが生じることにな
る。

このように基本単位のリニアパルスモータにより生ずる
回転モーメントは接続面ａ及び接続面すに対して互いに
反対方向に発生するので、逆方向の回転モーメントが互
いに相殺し合い可動子重心回りの回転モーメントを減少
することができる。

さらに、右回りの回転モーメントの発生した例えば磁極
１１，２１，３１．４１から構成される基本単位のリニ
アパルスモータには、次の瞬間には左回りの回転モーメ
ントが生じるように駆動されるが、この基本単位のリニ
アパルスモータと接続面ａ及び接続面すに対して対称に
配置されたリニアパルスモータは、次の瞬間には右回り
の回転モーメントが生じるように駆動されるため、これ
ら逆方向の回転モーメントが相殺し合って可動子重心回
りの回転モーメントを常に減少するように駆動すること
ができる。

上述した実施例においては、基本単位のリニアパルスモ
ータを４個接続する例について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば基本単位のりニア
パル・スモークを６個、８個等を接続するように構成し
ても良い。また基本単位のリニアパルスモークの磁極の
数は４個の例について説明したが、本発明はこれに限定
されるしのではなく、基本単位のリニアパルスモークの
磁極の数は２０個（ｎは２以上の整数）であっても良い
。

発明の効果本発明の多極リニアパルスモータは以上詳述したように
構成したので、リニアパルスモータの駆動中における可
動子重心回りの回転モーメン１〜を減少することができ
るため、リニアパルスモータのスムーズな動きが得られ
るという効果を奏する。

さらに、ヨークの高さを低く押えることができるため、
全体の高さが低い大推力リニアパルスモータを提供でき
るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一次側磁気回路の実施例底面図、第２図は第１
図の■−■断面図、第３図は二次側磁気回路の実施例平面図、第４図は従来
のリニアパルスモータの縦断面図、第５図は従来のリニ
アパルスモータの横断面図、第６図は従来のリニアパル
スモークの一次側磁気回路底面図、第７図は従来のリニアパルスモータの二次側磁気回路平
面図、第８図は従来のリニアパルスモータの磁極歯と固定子歯
との位相関係を示す模式図である。１．２，３．４・・・磁極歯、５・・・固定子、　　　　　５ａ、５ｂ・・・固定子歯
、６．７・・・励磁用コイル、８１．８２・・・永久磁
石、９・・・ヨーク、１０・・・−次側磁気回路（可動子）、２０・・・二次
側磁気回路、１１．２１，３１．４１・Ｉａ極、５３・・・固定子、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｃＪ−・・固定子歯、６
１．６２．７１．７２・・・励磁用コイル、８３．８４
．８５．８６・・・永久磁石、９７・・・ヨーク。５３０、固定シ釘１凹凹凹聞聞凹ｌ聞凹世ゴ品第３図（Ａ）　　　　　　　　　　　（Ｂ）（Ｃ）　　　　　　　　　　　　　（Ｄ）５ａ　、　５
ｂ−固定子歯イ足来０リニアパルス七−夕の下館ち【歯と固定手近と
の佐粕開ブホを示す図第８図 Δ　　　　ま ■ 層キ！会ぐ−

Claims

【特許請求の範囲】

一次側磁気回路及び二次側磁気回路により構成され、パ
ルス信号に応じて所定のステップ量で一次側磁気回路又
は二次側磁気回路を、デジタル的にステップ駆動するリ
ニアパルスモータにおいて、リニアパルスモータの基本
単位を、複数の歯を等ピッチ間隔で有し互いに所定の位
相差を有する２ｎ個（ｎは２以上の整数）の磁極（１、
２、３、４）、該磁極（１、２、３、４）に磁束を流す
ための永久磁石（８１、８２）及び励磁用コイル（６、
７）を具備した一次側磁気回路（１０）と、前記等ピッ
チ間隔で配列した複数の歯（５ａ、５ｂ）を有する強磁
性体（５）から形成される二次側磁気回路（２０）とか
ら構成し、該基本単位の進行方向あるいは進行方向に直
角な方向に、それぞれ少なくとも２個以上の基本単位を
、接続面に対して磁極の位相差の配置が対称となるよう
に接続・配置したことを特徴とする多極リニアパルスモ
ータ。