JPH0130384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は特に小型で、可動側の最大変位量を
小とする負荷の駆動に適したリニアパルスモータ
の構造に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、リニアパルスモータは一次側コイルに
供給する入力パルスごとに一定の距離（通常４ポ
ールタイプのもので1/4ピツチ）ずつ一次側又は
二次側スケールをステツプ状に歩進動作させる。
この動作に伴つて、リニアパルスモータは正確な
位置決め制御を要求する各種プリンタのヘツド送
り、光電式読取装置のヘツド送りなどのOA機器
に応用されている。そして、このリニアパルスモ
ータの従来構成を示すと第４図、第５図に示す通
りである。すなわち、第４図は一部切欠き側面
図、第５図は一部切欠き正面図で、各図におい
て、１はリニアパルスモータの磁束発生を担う１
次側で、側面中央部で磁気的にしや断状態にある
２個の鉄心２，３、当該鉄心２，３を両側部にて
固定する側板４，５、上記各鉄心２，３の上面に
図示の極性にて着磁してある永久磁石６，７、当
該永久磁石６，７の上面部に接合する磁性板８、
上記各鉄心２，３に形成している磁極２ａ，２
ｂ，３ａ，３ｂに取付けられたコイル９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄ、各側板４，５の両側下に支持さ
れる軸１０，１１に回動自在に支持される車輪１
２〜１５からなつている。そして、前記各磁極２
ａ，２ｂ，３ａ，３ｂには1/4ピツチずつのずれ
を有して歯部２ａ１，２ｂ１，３ａ１，３ｂ１が
形成されている。１６はリニアパルスモータの２
次側をなすスケールで、上面には上記各磁極歯部
２ａ１などと同一ピツチの歯部１６ａが形成され
ている。

また上記車輪１２〜１５はスケール１６の両縁
部に沿つて一体的に形成された軌条帯１７ａ，１
７ｂ上にあり、これにより磁極２ａ，２ｂ，３
ａ，３ｂの歯部２ａ１，２ｂ１，３ａ１，３ｂ１
とスケール１６の歯部１６ａとの間に一定のギヤ
ツプｇが保持される。（なお図をわかりやすくす
るためにギヤツプｇは誇張して示されている）。
車輪１２〜１５は軌条帯１７ａ，１７ｂに沿つて
固定されたガイドレール１８ａ，１８ｂによつて
進行方向が規制される。

上記第４図及び第５図に示すリニアパルスモー
タにおいて、例えば一相励磁方式にて駆動する場
合、順次各コイル９ａ〜９ｄを励磁していく過程
において、各磁極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂに形成
した歯部２ａ１，２ｂ１，３ａ１，３ｂ１が順次
２次側スケールの歯部に対向することにより1/4
ピツチずつ歩進（見た目には連続的であるが原理
上はあくまでもステツプ状の変位）していく。こ
の際、１次側磁束発生装置１及び２次側スケール
１６は一方を固定（通常スケール）し、他方を被
位置決め用負荷に係合のうえ可動として実用化を
達成する。

〔従来技術の問題点〕

ところで、近年OA機器の発展とともに各種の
情報端末機器は小型化、薄形化の傾向にあつて、
例えば、フロツピーデイスクドライブにおいても
この傾向が強い。このような状況において、超小
形、超薄形のリニアパルスモータの実現が望まれ
ている。

今、上記市場の要求に対して、前記第４図、第
５図に示す台車タイプのリニアパルスモータは適
合できない。すなわち、上記フロツピーデイスク
ドライブなどでは通常推力は50ｇ、ストロークは
10〜25mm程度で足りるのに対し、リニアパルスモ
ータの機体は機構上この推力、ストロークに適合
させるほど小型化することは困難である。より具
体的に説明すると巾Ｗの減少は車輪取付機構の存
在のため限度があり、高さＨについての減少は１
次、２次の各歯部対向面が磁極中を通過する磁束
に直交する上記第４，５図に示す従来の構成では
困難である。一方、長さＬについては磁極がリニ
アパルスモータの可動側進行方向に直線上に並べ
ることから短縮には限度がある。つまり、最大推
力50ｇ、最大ストローク10〜25mmに定めることは
困難である。

〔発明の目的〕

この発明の目的はリニアパルスモータの１次側
の構成を工夫することによつて駆動原理は従来の
ものと同一なるも、低推力、短ストローク特性に
適合するように小型化を実現することのできるリ
ニアパルスモータの構成を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的は、本発明によれば頭部及び脚部を有
する４個の板状磁極部材の前記頭部を集中させる
ように配置し、該磁極部材の頭部の平面部に当該
リニアパルスモータの可動側の方向に沿つて歯部
を等間隔に、かつ後述のスケール歯部との相対変
位が例えば1/4ピツチずつの変位を有して形成し、
当該リニアパルスモータの可動側の進行方向に関
し、同一側方に位置する各一対の前記磁極部材の
脚部に対して磁気的な接続を伴つて励磁用コイル
を装着し、前記各一対の励磁部材にそれぞれ異な
る磁性を配した永久磁石を前記各磁極部材相互間
に配置し、前記各磁極部材の歯部に対向し、同一
歯部ピツチで可動側の進行方向に沿つて両側に1/
４ピツチのずれを有する歯部を備えたスケールと
当該スケールの歯部と前記磁極歯部の歯部との間
に一定のギヤツプを保持させて当該リニアパルス
モータの可動側を前記進行方向に案内するガイド
手段を備えたリニアパルスモータによつて達成さ
れる。

〔実施例〕

以下、図示する実施例について具体的に説明す
る。第１図はこの発明に係るリニアパルスモータ
のスケール部を分離状態にて示す斜視図、第２図
は第１図に示すリニアパルスモータを各構成要素
に分離した部品単位の分解図、第３図は磁極歯部
とスケール歯部との相対位置を示す原理図であ
る。各図において、７３，７４，７５，７６はＬ
字状をなす平板状磁極部材で、その頭部７３ａ，
７４ａ，７５ａ，７６ａは集中的に配置され、各
脚部７３ｂ，７４ｂ，７５ｃ，７５ｂとで全体が
Ｈ字形を示すように配列される。７３ｃ，７４
ｃ，７５ｃ，７６ｃは歯部で、それぞれ各磁極部
材７３〜７６の頭部７３ａ〜７６ａの平面部に形
成され、そして同一ピツチで、かつ歯部７５ｃ，
７４ｃ，７６ｃ，７３ｃの順に後述するスケール
歯部に対し1/4ピツチずつの相対的位置を有して
いる。２１，２２，２３，２４はスペーサで、磁
性体により形成され、前記磁極部材７３〜７６の
脚部７３ｂ〜７６ｂの底面部に接合される。７
７，７８は平面コ字状をなす磁気枠で、それぞれ
の中心部に平板状にコイル７９，８０を装着して
いる。そして、前記磁気枠７７，７８はスペーサ
２１〜２４を介して各磁極部材７３〜７６の頭部
７３ｂ〜７６ｂにビス８５，８６，８７，８８に
よつて固定される。８１は永久磁石で、図示の通
りに着磁され、Ｎ、Ｓ各磁極面がそれぞれ磁極部
材７５，７６の頭部７５ａ，７６ａの背面、及び
磁極部材７３，７４の頭部７３ａ，７４ａの背面
に対向すべく配置される。８２は当て板で、上記
永久磁石８１の反磁極側面の磁気回路をなすとと
もに１次側の固定部材としての作用を担う。断面
がＬ字形状のガイド支持部材８３，８４は歯部７
３ｃ〜７６ｃを間において磁極部材７３〜７６の
頭部７３ａ〜７６ａ上に配設される。一方のガイ
ド支持部材８３は上述のビス８５，８６によつて
位置決めされると共に一対の磁極部材７５，７６
上に固定されているが、他方のガイド支持部材８
４は一対の切欠き９０ａ，９０ｂを有し、これら
に上述のビス８７，８５が係合しており、他対の
磁極部材７３，７４上で摺動可能となつている。
ビス８７，８８に両端部が支持されて板ばね８９
がガイド支持部材８４上に配置され、このガイド
支持部材８４を他方のガイド支持部材８３に向つ
て付勢している。

両ガイド支持部材８３，８４の内側には、これ
らに沿つて摺動可能な断面がＬ字形状の一対のガ
イド部材９１，９２が配設される。各ガイド部材
９１，９２の垂直部には第２図示のように一対の
切欠き９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄが形成さ
れ、これらに本リニアパルスモータの２次側をな
すスケール７２の両側面を案内するためのボール
９４，９５，１０１，１０２が転動可能に受容さ
れる。また、各ガイド部材９１，９２の水平部に
は一対の長方形状の切欠き９６ａ，９６ｂ，９６
ｃ，９６ｄが形成され、これらにローラ９７，９
８，１０３，１０４が回動可能に嵌め込まれてい
る。スケール７２の下側両縁部がローラ９７，９
８，１０３，１０４上にのせられ、これによりス
ケール７２の下面に形成された歯部７２ａと磁極
部材７３〜７６の歯部７３ｃ〜７６ｃとの間に所
定のギヤツプを保持する。スケール７２の歯部７
２ａは第３図に示すように可動側進行方向に沿つ
て左右に磁極歯部と同一ピツチで、かつ1/4ピツ
チのずれを有する歯部７２a₁，７２a₂からなつて
いる。ボール９４，９５，１０１，１０２は板ば
ね８９の付勢力によりスケールの両側面７２b₁，
７２b₂とガイド支持部材８３，８４の垂直部との
間で軽い狭圧状態におかれる。また、磁極部材７
３〜７６の縁部上で一対のガイド支持部材８３，
８４の間には２対のストツパ９９ａ，９９ｂ，１
００ａ，１００ｂが固定され、これによりガイド
部材９１，９２の可動範囲、従つて、スケール７
２の可動範囲（但しガイド部材９１，９２のそれ
の２倍）が規制される。

上記構成において、スケール７２側を可動側と
し永久磁石８１により磁極部材７５，７６はＮ極
に磁極部材７３，７４はＳ極に定められている。
今、コイル８０に電流＋Ｉ（磁極部材７５の歯部
７５ｃとスケール７２の歯部７２a₁とが吸引する
極性とする）を流すと、これによつて生ずる電極
石磁束と上記永久磁石８１からの磁束とが磁極部
材７５では重畳され、磁極部材７６では打消さ
れ、結局磁極部材７５の歯部７５ｃがスケール７
２の歯部７２a₁との間の磁気吸引力により安定点
にスケール７２を移動し、停止する。次にコイル
８０の電流＋Ｉを切ると同時にコイル７９に＋Ｉ
（磁極部材７４）の歯部７４ｃとスケール７２の
歯部７２a₁とが吸引する極性とする）を流すと、
これによつて生ずる電磁石磁束と上記永久磁石８
１からの磁束が磁極部材７４では重畳され、磁極
部材７３では打消され、ひいては磁極部材７４の
歯部７４ｃがスケール７２の歯部７２a₂との間の
磁気吸引力により1/4ピツチ移動して安定点を得
る。次いで、コイル７９への電流＋Ｉを切ると同
時にコイル８０に−Ｉの電流を供給すると、上記
とは反対の磁束の加算減算作用となり、磁極部材
７６の歯部７６ｃとスケールの歯部７２a₁とが吸
引し、さらに1/4ピツチスケール７２を変位させ
て安定状態を得る。同様にして、コイル８０の電
流の供給の停止とともにコイル７９に−Ｉの電流
を供給すると磁極部材７３の歯部７３ｃとスケー
ル歯部７２a₂との間の磁気吸引力によつて1/4ピ
ツチのスケール７２の変位を経て安定状態とな
る。以上の動作でスケール７２は１ピツチの変位
を達成することになるが、同様の動作を繰返すこ
とにより入力信号（＋Ｉ）の投入に比例した量だ
けスケール７２が変位する。この際のスケール７
２の最大許容変位量はギヤツプ保持及びスケール
７２案内作用を担うローラ９７，９８，１０３，
１０４及びボール９４，９５，１０１，１０２を
受容するガイド部材９１，９２の許容移動範囲、
すなわちストツパ９９ａ，９９ｂ，１００ａ，１
００ｂ間の長さの２倍相当の長さのストロークと
なる。一方、リニアパルスモータの可動側の駆動
方向を反転するときは励磁コイル７９，８０への
励磁順序を逆にすればよい。

なお、本実施例ではスケールの歯部７２ａと磁
極部材７３〜７６の歯部７３ｃ〜７６ｃとの間の
ギヤツプを保持するのにローラ９７，９８，１０
３，１０４を用いているが、これをボールに代え
ることが考えられる。このような場合と比較する
と、ボールとは点接触になるが、ローラ９７，９
８，１０３，１０４とは線接触になる。従つて同
じ荷重がかけられた場合にはローラの方が耐久性
に富み摩耗が少なくなり、より長期にわたつて一
定のギヤツプを安定に保持することができる。

〔発明の適用範囲〕

以上、本発明の実施例について説明したが、勿
論、本発明はこれに限定されることなく本発明の
技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、上記実施例においてはスケール側を可
動とする態様について説明したが、一次側磁束発
生部側を可動側とすることもできる。また、各板
状磁極部材の頭部に歯部を凹突状に形成する代り
にスリツト状の歯部とすることもでき、このスリ
ツト状の歯部形成に際してはリニアパルスモータ
の可動側進行方向と直角方向に対向する１対の磁
極部材の歯部は当該歯部先端部を一体的に接続し
てもよい。このときは漏洩磁束増大に伴い効率の
低下はまねがれないが、機械的強度を増すことが
できる。さらにリニアパルスモータ励磁コイル７
９，８０へのパルス電流供給は前記実施例のよう
に一相励磁方式に限らず、従来のリニアパルスモ
ータのように二相励磁を採用することもできる。
そして、１対の磁極部材の脚部を一体的に形成す
るようにしてもよく。永久磁石８１を単方向性と
することにより当板８２は必ずしも設ける必要は
ない。また、スケール歯部７２a₁，７２a₂は互い
に1/4ピツチずらす実施例の場合には可動側進行
方向と直角方向に対向する１対の磁極部材の歯部
が同一位置になるので製作上有効であるが、これ
に限られることなくスケールに対して所定のピツ
チずれを有する２列の歯部を有し、４個の磁極歯
部がスケール歯部との間に順次1/4ピツチずつの
ずれを有するようにすればよい。加えて、永久磁
石の取付位置は磁極背面とは限らず対向する磁極
歯部端面間に設けてもよい。

〔効果〕

以上述べたようにこの発明に係るリニアパルス
モータは板状磁極部材の表面と磁極面とし、これ
らの磁極面を集中的に配置し、リニアパルスモー
タ可動側の進行方向と直角方向に配列される各一
対の磁極に永久磁石の異なる磁極に当接させ、各
一対の磁極部材を励磁する２個の励磁コイルを備
え、上記永久磁石の磁束と上記励磁コイルの励磁
によつて生ずる磁束との相互作用に基づいて、磁
極部材の歯部と、スケールの磁極歯部への対向面
に可動部進行方向に２列の所定のピツチずれを有
して形成される歯部との相対位置を1/4ピツチず
つ変位させるようにしたものである。この構成に
基づいて、以項に掲げる多くの特長を有する。

(1) 磁極面が集中できる構成であるため、従来の
可動側進行方向に沿つて連続して磁極が設けら
れる構成に比して磁路長が短かく、ひいては、
磁束効率の向上がはかれる。

(2) (1)項の事実より二次側スケールを小形化で
き、これに伴いスケールを可動側とした場合、
推力／可動側重量が大となり応答性を向上させ
ることができる。

(3) 永久磁石から生ずる磁束の磁路長が全て均一
となるため推力のばらつきが殆んどなくなり、
停止精度の向上がはかれる。

(4) リニアパルスモータ全体を薄形化でき適用範
囲を拡大することができる。

すなわち、前記(1)〜(4)項の記載事項に関連して
本発明に係る構成は小形化のみならず、リニアパ
ルスモータの性能の改善はもとより量産に適して
いる構造をなしているなど優れた効果を生じてい
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係るリニアパルス
モータのスケール部を分離した状態を示す斜視
図、第２図は第１図の部品分解図、第３図は磁極
及びスケールの歯部造成を示す原理図、第４図、
第５図はそれらの従来のパルスモータの構成を示
す一部切欠き側面図及び正面図である。 なお図において、７２……スケール、７２ａ，
７２a₁，７２a₂……歯部、７３〜７６……磁極部
材、７３ｃ〜７６ｃ……磁極歯部、７７，７８…
…磁気枠、７９，８０……励磁用コイル、８１…
…久久磁石、９１，９２……ガイド部材、９４，
９５，１０１，１０２……ボール、９７，９８，
１０３，１０４……ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 頭部及び脚部を有する４個の板状磁極の前記
   頭部を集中させるように配置し、スケールの上記
   板状磁極に対向する面において、当該リニアパル
   スモータの可動側の進行方向に沿つて両側に所定
   ピツチのずれを有し、かつ等間隔の歯部を並列的
   に形成し、上記磁極の頭部の平面部に当該リニア
   パルスモータの可動側の進行方向に沿つて上記ス
   ケール歯部と同一ピツチの歯部を等間隔に、かつ
   磁束発生の順に順次対向する上記スケール歯部と
   の相対変位が1/4ピツチずつ変化するように形成
   し、当該リニアパルスモータの可動側の進行方向
   に関し同一側方に位置する各一対の前記磁極の脚
   部に対して磁気的な接続を伴つて励磁用コイルを
   装着し、上記各一対の磁極にそれぞれ異なる極性
   を配した永久磁石を前記板状磁極相互間に配置
   し、前記各磁極歯部に対向し、同一歯部ピツチを
   有するスケールと、当該スケールの歯部と、前記
   磁極の歯部との間に一定のギヤツプを保持させて
   当該リニアパルスモータの可動側を前記進行方向
   に案内するガイド手段とを備えたリニアパルスモ
   ータ。