JPH01174262A

JPH01174262A - Ｐｍ型リニアパルスモータ

Info

Publication number: JPH01174262A
Application number: JP33352987A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nihei; 秀樹二瓶; Kunio Miyashita; 邦夫宮下
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1987-12-26
Publication date: 1989-07-10

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、ＰＭ　（Ｐｈａｓｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
）型リニアパルスモータに係り、さらに詳細には、例え
ば磁気ディスクや光ディスク等のヘッド送り用モータと
して好適なＰＭ型クリニアパルスモータ関する。

（従来の技術〕従来提案に係るＰＭ型クリニアパルスモータ、例えば特
開昭５６−７４０８０号公報に記載のように、永久磁石
を設けた固定子と、歯を有する磁極にコイルを巻装した
可動子とを対向させるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記した従来技術は、以下に述べるよう
に、リニアパルスモータの固定子・可動子吸引力および
モータ推力発生中心点についての配慮が十分になされて
おらず、固定子・可動子吸引力の増大に伴う摩擦力の増
大、モータ推力発生中心点の変動に伴う可動子の上下方
向への振動等の問題があり、この点で改善の余地がある
。

第４図は従来提案に係るＰＭ型クリニアパルスモータ要
部構成説明図である。

第４図において、固定子ヨーク３上には、可動子１，２
の歯ピッチに等しいピッチでＮ極、Ｓ極に多極着磁され
た永久磁石４が設けられ、可動子１，２には、それぞれ
コイル６．７が巻かれている。可動子１，２の歯部は、
固定子ヨーク３に対する永久磁石４の着磁ピッチＴに対
し、Ｔ／２ピッチ位相がずれるような間隔をおいて、非
磁性材８で結合されており、可動子１，２の歯と固定子
永久磁石４との位置関係により、吸引力の方向と強さと
が変化する。そして、第４図の位置関係では、可動子１
，２の歯と永久磁石４との間の空隙部に矢印方向の磁束
が発生する。いま、コイル７に矢印方向の磁束が発生す
るように電流を流すと、磁極２１の空隙では、左上に向
かう矢印方向の磁束が増加し、左下に向う磁束は相殺し
合って減少する。また、磁極２２の空隙では、同様に、
右下に向かう磁束が増加し、右上に向かう磁束が減少す
る。その結果、可動子２に対する吸引力のバランスがく
ずれ、右方向に推力が発生して、可動子１．２は右に移
動する。なお、第４図の位置関係において、可動子１側
では、コイル６に電流を通電しても、左右方向への吸引
力は発生しないので、推力は発生しない。すなわち、固
定子ヨーク３に対する永久磁石４の着磁ピッチＴに対し
、可動子１．２の歯がＴ／２ピッチずれた場合に最大の
推力が生じる。

第５図は可動子位置Ｘに対する従来型リニアパルスモー
タの推力波形図である。

第４図のコイル６．７に一定電流を流した場合、可動子
１側には、第５図（ａ）の破線、可動子２側には、第５
図（ｂ）の破線に示すような推力が発生する（なお、第
４図の位置は、第５図の基準点Ｏに相当する）。すなわ
ち、コイル６．７に流す電流の方向を、可動子１，２の
歯ピッチＴの１／２周期毎に切り換えることにより、第
５図の実線に示すように、一方向の推力が発生し、第４
図で示すリニアモータは直線運動をする。

第４図の可動子１，２と固定子永久磁石４との間におい
て、可動子移動方向と垂直方向に働く純粋な吸引力（推
力として寄与しない成分）ｆｐ（第６図）は、同図に示
すように、可動子位置Ｘによって変化する。第４図の可
動子１，２と固定子永久磁石４との位置関係では、可動
子１側ｉ磁束量が大であり、したがって固定子・可動子
吸引力ｆｐ［第６図（ａ）〕も最大であり、可動子２側
は磁束量が少なく、吸引力ｆｐ（第６図（ｂ）〕は最小
となる。すなわち、永久磁石の極性に関係なく、当該永
久磁石の磁極中心に可動子の歯（凸部）中心が一致して
、その極性の永久磁石の磁束が最大となる場合に、吸引
力ｆｐは最大となり、これとは逆に、永久磁石の磁極の
切換点に可動子の歯（凸部）中心が一致して、永久磁石
の隣隣する磁極同士で漏洩する磁束が最大となる場合に
、吸引力ｆｐは最小となる。したがって、第５図に示す
ような歯のピッチ２Ｔの１／２の周期Ｔで吸引力ｆｐは
変化する。

そして、前記した吸引力ｆｐは、常時一方向に働くので
、可動子の重数に吸引力ｆｐが加わって、可動子と固定
子との接触部に加わる力が増加する。

すなわち、前記した可動子と固定子との接触部における
摩擦係数に応じた摩擦力が増加し、可動子の移動を妨げ
るという問題が生じる。

また、前記した吸引力ｆｐは、可動子と固定子との間に
存する空隙部の磁束量に比例するので、モータの推力を
上昇させるために＼前記空隙部の磁束量を増加させると
、これと同時に固定子と可動子間の吸引力も増加し、そ
の両者間の摩擦力が増大して、発生推力に見合った加速
度が得られず。

高速で移動できないという問題も生じる。

さらに、可動子１．２単体での吸引力と推力との関係を
見ると、吸引力が最大で推力が最小となり、しかも可動
子１側と２側とでは、位相が１８０゜ずれているので、
可動子１が吸引力最大、推力最小でその位置に保持され
る時、可動子２は、吸引力最小、推力最大でその位置か
ら移動しようとし、可動子１を中心とする回転力が生じ
て、可動子２が上下方向に変動するという問題もある。

なお、既述した説明では、永久磁石を設けたヨーク側を
固定子とする一方、コイルを巻装し、かつ歯部を有する
磁極側を可動子としたが、固定子と可動子との関係を逆
にしても、前記と同様の問題が生じる。

本発明の目的は、ＰＭ型クリニアパルスモータ固定子・
可動子吸引力を相殺して、前記吸引力の増加に伴う摩擦
力の増大を防止し、かつモータ推力発生中心点の変化に
伴う可動子の上下方向への振動をも効果的に防止して、
高速移動および高精度位置決めに適したこの種モータを
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明に係るＰＭ型クリニア
パルスモータ、ヨーク表裏両面の長手方向に対し、永久
磁石のＮ極とＳ極とを交互に、かつ等ピッチで配置した
ヨーク磁極と、前記永久磁石の着磁ピッチＴと等ピッチ
の歯部を有し、かつ前記ヨーク磁極の表裏両側に一定間
隔を保持して配置された一対の磁極に対して同相のコイ
ルを巻装したＡ相磁極と、Ａ相磁極と同一構造で、しか
もヨーク磁極の表裏両側にＡ相磁極と同様に配置された
Ｂ相磁極とを有し、ヨーク磁極の着磁ピッチＴに対し、
Ａ相磁極とＢ相磁極とをＴ／２ピッチずらして配置した
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

ここで、本発明の詳細な説明を分り易くするために、Ａ
相磁極およびＢ相磁極を固定子とし、ヨーク磁極を可動
子とした場合について下記すると、本発明においては、
同一相の固定子を可動子を挟んで対向させたことにより
、可動子に駆動力を発生させる空隙面は当該可動子の両
側に設けられる。したがって、−相における固定子・可
動子吸引力は、可動子の両面で同一の大きさで、しがも
空隙面と直角、かつ上下空隙面では反対方向に発生して
相殺するので、可動子が一方向に吸引されることはなく
、従来のように、固定子・可動子吸引力の増加に伴う摩
擦力の増大を防止することができる。また、−相におけ
る推力も、可動子の両面で同一の大きさで、しかも空隙
面と水平、が一つ上下空隙面で同一方向に発生するので
、推力中心の移動はなく、可動子の上下方向への振動を
も効果的に防止することができる。

なお、前記説明では、説明の便宜上、Ａ相磁極およびＢ
相磁極を固定子とし、ヨーク磁極を可動子とした場合に
ついて例示したが、この関係は相対的なものであり、固
定子と可動子との関係を逆にしても、前記と同様の効果
が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明を、第１図〜第３図にもとづいて説明する
と、第１図は本発明に係るＰＭ型クリニアパルスモータ
一実施例を示す要部構成説明図、第２図は第１図のＡ−
Ａ’断面図、第３図は第１図および第２図に示すリニア
パルスモータの固定子・可動子吸引力波形図である。

第１図において、Ａ相固定子１１と′λ−相固定子１２
とには、第２図に示すように、Ａ相コイル６が巻装され
、かつ一対からなる前記両固定子１１゜１２は、それぞ
れの磁極歯部を向い合せにして対向している。

また、第１図において、Ｂ相固定子２１と丁相固定子２
２とには、図示を省略したＢ相コイルが巻装され、かつ
一対からなる前記両固定子２１゜２２は、Ａ相固定子と
同様、それぞれの磁極歯部を向い合せにして対向してい
る。すなわち、第４図に示す従来型リニアパルスモータ
での可動子１にＡ相、Ｘ相固定７−１１．１２が対応し
、また第４図に示す従来例リニアパルスモータの可動子
２にＢ相、Ｂ相固定子２１．２２が対応している。

第１図および第２図に示すように、Ａ相、−入一相固定
子１１，１２、さらにはＢ相、■相固定子２１．２２の
対向する部分には、微小着磁永久磁石４．５を装着した
可動子３が、前記各固定子１１．１２，２１，２２と微
小空隙を隔てて設けられている。固定７−１１．１２，
２１．２２の歯のピッチＴと可動子永久磁石４の着磁ピ
ッチＴとは等しく、Ａ相、Ｘ相固定子１１，１２とＢ相
。

Ｂ相固定子２１．２２とは、ピッチＴの１／２だけずれ
ているものであって、第１図に示すリニアステップモー
タは、第４＠に示す従来型この種モータと同様の原理に
より動作する。

しかして、本実施例においては、同一相の固定子同士が
可動子を挟んで対向しているので、固定子・可動子吸引
力が各相で相殺される。例えば、第１図の可動子位置の
場合、Ａ相、τ相固定子１１．１２の歯の凸部に回転子
永久磁石４，５の磁極が一致しているので、Ａ相、τ相
固定子１１゜１２ともに、その吸引力は最大となってい
る。可動子３が移動し、Ｂ相、■相固定子２１．２２の
ように、Ａ相、τ相固定子１１．１２の歯のエツジ部に
回転永久磁石４，５の磁極が一致すると、その吸引力は
最小となる。したがって、第３図に示す可動子位ａＸに
対して固定子・回転子吸引力の変化を示すと、第３図の
ようになる。なお、第３図では、Ａ相固定子１１がら可
動子３に働く吸引力を正とし、τ相固定子１２がらの吸
引力は、Ａ相固定子１１の吸引力の逆方向に働くので、
負として表現している。すなわち、Ａ相、τ相固定子１
１．１２では、上、下方向に等しい吸引力が常に発生す
るので、片方向にのみ吸引力が発生することはない。ま
た、Ｂ相、τ相固定子２１゜２２についても同様であり
、片方向にのみ吸引力が発生することはない。このよう
に、固定子・可動子吸引力が片方に働くことがないので
、従来のように、固定子・可動子吸引力の増加に伴う摩
擦力の増大を防止することができる。また、当然、吸引
力の変動もないので、可動子３の円滑な移動を損なうこ
ともない。さらに、可動子３の表裏両側の空隙部におい
て、同一方向に同一の大きさの推力が発生するので、推
力発生中心は可動子の中心にあり、可動子の上下振動を
も効果的に防止することができる。

なお、前記実施例においては、コイルを巻装した磁極を
固定子１１，１２，２１，２２とし、永久磁石４．５を
装着した磁極を可動子３とした場合について例示したが
、この関係は相対的なものであり、固定子１１，１２，
２１．２２と可動子３との関係を逆にして、固定子１１
，１２，２１゜２２を可動子とし、可動子３を固定子と
しても、前記と同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり、図示実施例の説明から明
らかなように１本発明によれば、ＰＭ型クリニアパルス
モータ固定子・可動子吸引力を相殺して、前記吸引力の
増加に伴う摩擦力の増大を防止し、かつモータ推力発生
中心点の変化に伴う可動子の上下方向への振動をも効果
的に防止して。

高速移動および高精度位置決めをおこなうことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＰＭ型クリニアパルスモータ一実
施例を示す要部構成説明図、第２図は第１図のＡ−Ａ’
断面図、第３図は第１図および第２図に示すリニアパル
スモータの固定子・可動子吸引力波形図、第４図は従来
提案に係るＰＭ型クリニアパルスモータ要部説明図、第
５図は第４図に示すリニアパルスモータの推力波形図、
第６図は同じく第４図に示すリニアパルスモータの固定
子・可動子吸引力波形図である。３・・・可動子、４，５・・・永久磁石、６・・・コイ
ル、１１・・・Ａ相固定子、１２・・Ｘ相固定子、２１
・・・Ｂ相固定子、２２・・正相固定子。

Claims

【特許請求の範囲】

１、ヨーク表裏両面の長手方向に対し、永久磁石のＮ極
とＳ極とを交互に、かつ等ピッチで配置したヨーク磁極
と、前記永久磁石の着磁ピッチＴと等ピッチの歯部を有
し、かつ前記ヨーク磁極の表裏両側に一定間隔を保持し
て配置された一対の磁極に対して同相のコイルを巻装し
たＡ相磁極と、Ａ相磁極と同一構造で、しかもヨーク磁
極の表裏両側にＡ相磁極と同様に配置したＢ相磁極とを
有し、ヨーク磁極の着磁ピッチＴに対し、Ａ相磁極とＢ
相磁極とをＴ／２ピッチずらして配置したことを特徴と
するＰＭ型リニアパルスモータ。