JPH02202303A - ステップ駆動型磁気浮上装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、リニアパルス方式のステップ駆動型磁気浮上
装置に関する。

［従来の技術］ ステップ駆動型磁気浮上装置は、可動子を磁気浮」二さ
せた状態で、リニアステップモータの原理により、可動
子を走行軌道に沿って走行させる装置である。従って、
この装置は、可動子と、その走行軌道に沿って形成され
た固定子とを存し、かつ可動子側と固定子側とに、可動
子を浮上させるための浮上用磁気発生手段、可動子の走
行軌道に対して直交する方向の位置を保持するための横
位置保持用磁気発生手段、及び固定子の走行軌道に沿う
方向の位置を決定するためのステップ駆動用磁気発生手
段を備える。

この皿従来のステップ駆動型磁気浮上装置では、上記３
つの磁気発生手段が何れも独立して設けられ、各々個別
的に制御されていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のステップ駆動型磁気浮上装置のように、３つ
の磁気発生手段が独立して設けられた場合は、これらを
個々に制御すればよいので、制御系が簡便であるという
利点を有する。しかしその反面、使用する電磁石の数が
多くなるという欠点がある。

この欠点は、単に部品点数が多くなるという問題だけで
な（、使用する電磁石の数に対応する電カケープルの配
線が必要であるため、例えばステップ駆動型磁気浮上装
置を真空容器等のように、外部から密閉された空間で使
用する場合のように、電カケープル等を密閉された空間
の内外にわたって引き通す部分が限られているような場
合に、特に大きな問題となる。また、磁石の種類が多い
ことから、各々の磁気発生手段相互の磁気干渉が多く、
可動子のステップ駆動の応答性や位置精度に悪い影響を
与えるという欠点がある。

本発明は、上記従来の問題点を解消することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、上記目的を達成するため、可動子２
と、この可動子２０走行軌道に沿って設けられた固定子
１とからなり、可動子２と固定子１とは、可動子２の走
行軌道に対して直交する方向の位置を保持するための磁
気発生手段、可動子２の走行軌道に沿う方向の位置を決
定するための磁気発生手段、及び可動子２の浮上のため
の磁気発生手段を備えるステップ駆動型磁気浮上装置に
おいて、可動子２の走行軌道に対して直交する方向の位
置を保持し、かつその走行軌道に沿う方向の位置を決定
するための固定子ｌ側の磁気発生手段が、可動子側に向
けてその走行軌道に沿う方向に一定の間隔で突出した磁
極３ａｓ３ｂ・・・を有するヨーク３と、このヨーク３
を励磁するため磁極３ａ、３ｂ・・・毎に設けられたコ
イル４ａｓ４ｂ・・・とからなり、可動子の走行軌道に
対して直交する方向の位置を保持し、かつその走行軌道
に沿う方向の位置を決定するための可動子側の磁気発生
手段が、上記固定子側のヨーク３の磁極３ａｓ３ｂ・・
・のピッチと同じ間隔の磁極５ａｓ　　５ｂｓ　　Ｅｉ
ａｓ　　ｅｂを有するｎ組の永久磁石からなり、異なる
永久磁石の磁極が上記固定子側のヨークの磁極のｌ／ｎ
ピッチの整数倍だけ可動子の走行軌道に沿う方向に互い
に離れて配置されたステップ駆動型磁気浮上装置を提供
する。

［作　　　用コ 本発明による上記ステップ駆動型磁気浮上装置の作用を
、可動子２側の磁石が２組設けられている場合を例に、
図面に従い説明すると、第３図で示すように、磁気浮上
用の磁気発生手段であるところの磁石７．７と８．８と
により、可動子２が浮上される。そしてこの状態で可動
子２が第１図と第３図に示す位置にあるとき、固定子１
側のコイル４ａと４ｈにより、磁極３ａと３ｈを、対向
する可動子２の永久磁石５の磁極５ａ、５ａの極性と逆
のＳに、磁極３ｂと３１を、対向する可動子２の磁極５
．５ｂの極性と逆のＮになるよう各々励磁すると、これ
ら磁極を結ぶループ状に閉じた磁気回路が形成され、可
動子２の磁極５ａｓ５ｂが何れも固定子ｌの磁極３ａｓ
　　３ｂｔ　　３ｈｓ　　３ｉ側に引かれる。

従ってこの磁界による吸引力の左右のバランスを適当な
手段でとることにより、可動子２はその位置で停止する
。

次に、この状態から、固定子２側のコイル４ｄと４ｆに
より、可動子２の磁極６ａｓ６ａから半ピツチずれた磁
極３ｄと３ｆを、上記可動子２側の磁極Ｅ３ａ、６ａの
極性と逆のＳに、可動子２の磁極６ｂ、６ｂから半ピツ
チずれた磁極３ｅと３ｇを、可動子２側の磁極６ｂ、６
ｂの極性と逆のＮになるよう各々励磁する。そして、こ
れと同時に上記コイル４ａと４ｈによるヨーク３の励磁
を停止すると、可動子２は磁極８ａ１６ａと磁極３ｄ、
３ｆ、　　及び磁極６ｂ１６ｂと磁極３ｅｓ３ｇの半ピ
ツチだけずれた磁極の間で磁気回路が形成される。この
ため、これら磁極が互いに引かれて、可動子２が磁極３
ａｓ　　３　ｂｚ　　３　ｃ・・・の半ピツチだけ第１
図と第３図において下方向にシフトし、第２図と第４図
で示した状態となる。この状態では、対向する可動子２
と固定子ｌとが、それらの磁極６ａｘ６ｂと磁極３ｃＬ
　　３ｅｓ　　３ｆｓ　　３ｇとにおいて互いに引合い
、可動子２がその位置で停止される。

以下、これを繰り返すことにより、可動子２を固定子ｌ
の対して、上記磁極３ａｓ　　３ｂｓ　　３Ｃ・・・の
半ピツチずつ段階適にシフトさせることができる。

このように、本発明によるステップ駆動型磁気浮上装置
では、可動子２を固定子ｌ側の磁極３ａｓ３ｂ・・・の
半ピツチずつシフトさせることができる共に、この可動
子２をシフトさせるステップ駆動用磁気発生手段が、可
動子２が半ピツチシフトした直後、そのまま可動子２の
横方向（第１図、第２図、第５図において左右方向）の
位置を規制する横位置保持用磁気発生手段となる。

［実　施　例コ 次に、本発明の具体的な実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。

架台１０の上に、可動子２の走行軌道に沿って固定子ｌ
が設けられている。この固定子ｌは、可動子２が通過す
る直下に、同可動子２を磁気浮上させるための固定子１
側の浮上用磁石７．７・・・が、可動子２の走行軌道に
沿って２列に配列されている。図示の実施例では、この
固定子１側の浮上用磁石７．７・・・とじて、永久磁石
が使用された場合を示している。

さらに、これら浮上用磁石７．７・・・の両側にフレー
ム１２．１２が形成され、このフレームの上端にヨーク
３が取り付けられている。このヨーク３の磁極３ａ、３
ｂ・・・は、可動子２の走行軌道を挟んで対向するよう
同走行軌道に沿って一定の間隔で並んでいる。さらに、
このヨーク３には、その磁極３ａｓ３ｂ・・・の間にコ
イル４ａｓ４ｂ・・・が巻装されており、このコイルに
よって、上記磁極３ａｖ３ｂが交互に異なる極性になる
よう励磁される。

可動子２は、その走行軌道に沿って配置された両側のヨ
ーク３の磁極３ａ、３ｂ・・・の距離よりやや幅の狭い
矩形の構造体からなり、２組の永久磁石５と６が両側に
各々２個ずつ配置されている。このうち一方の組の永久
磁石５．５は、可動子２の前１１１１と後端との配置さ
れており、他方の組の磁石６．６は、上記永久磁石５．
５より中間部寄りに配置されている。これら各組の永久
磁石５．５と６．６は、何れも可動子２の重心を挟んで
その前後両側にバランスよく配置されている。

さらに、これら永久磁石５．５．６．６は、可動子２の
前後の方向に離れた一対ずつの磁極５ａｓ　　５ｂ、　
　６ａｓ　　６ｂを有し、これらは磁極５ａｓ６ａがＮ
の極性を有し、磁極５ｂ、６ｂがＳの極性を有している
。そしてこれら各々の対の磁極５ａと５ｂｓ８ａと６ｂ
は、上記固定子１側の磁極３　ａｓ　　３　ｂｓ　　３
　ｃ・・・の１ピンチ分の間隔を存している。そして、
別の組の磁石５と６の磁極５ａと５ａ及び６ａと６ａの
間隔は、上記固定子１側の磁極３ａ１３ｂ１３ｃ・・・
の１／２ピツチの整数倍の間隔を仔している。例えば、
図示の実施例では、可動子２の中間部に配置された一方
の組の磁石６．６の磁極６ａ１６ａは、可動子２０両シ
１１１部に配置された他方組の磁石５．５の磁極５ａｓ
５ａに対し、固定子ｌの磁極３ａｓ　　３ｂｓ　　３ｃ
・・・の１／２ピツチの５倍、すなわち２，５ピッチ分
ずつ第１図において各々上下にずれている。

なお、図示の実施例において、２組の磁石５．６が可動
子２の前後左右に合計４個ずつ配置されているが、同じ
組の磁石５．５・・・及び６．６・・・の磁極の間隔は
、上記固定子１側の磁極３ａ、３ｂｓ３ｃ・・・のピッ
チの整数倍の間隔を有している。

また、第５図で示すように、可動子２の下部両側には、
可動子２の両側の磁石５．６の磁極５ａｓ８ａと固定子
ｌのヨーク３の磁極３８％３ｂ、３ｃ・・・どのギャッ
プδ４、δ２を測定するギャップセンサ９．９が取り付
けられている。

そして、このギャップセンサ９．９−で測定された上記
のギャップδ３、δ２を基に、図示しないコンピュータ
等の制御手段により、δ、＝δ２となるよう、固定子１
側のコイル４ａｓ　　４ｂｓ　　４Ｃ・・・の電流を制
御し、可動子２の走行軌道に対して直交する方向の位置
を保持するための磁極３８Ｎ　　３　ｂ１３　ｈｚ　　
３　ｉ　（但し、可動子２が第１図の位置にある場合）
の磁界強度を制御する。

これにより、可動子２の走行軌道上の水平方向の位置を
保持する。

上記の実施例では、可動子２側の永久磁石５．６が２組
用いられているが、可動子２の構造体が長いようなとき
は、これをｎ＝３組以上設けることができることはいう
までもない。この場合は、可動子２側の異なる組の磁石
の磁極は、固定子１の磁極３　ａ、　　３　ｂｓ　　３
　ｃ　”・のｌ／ｎの整数倍だけ互いに離して配置すれ
ばよい。可動子２は、固定子１の磁極３　ａｔ　　３　
ｂｖ　　３　ｃ・・・の１／ｎピツチずつステップ駆動
される。

［発明の効果コ 以上説明した通り、本発明によるステップ駆動型磁気浮
上装置では、可動子２を走行軌道に沿う方向にシフトさ
せるステップ駆動用磁気発生手段と、同軌道に直交する
方向の位置を規制する横位置保持用磁気発生手段とが、
同じ磁石で構成されるため、必要な電磁石の数を減らす
ことができる。これに伴って、可動子を駆動するのに必
要とされる電磁石へ電力を供給するための化カケープル
の本数の低減が図れる。

また、磁石の数が低減されることから、磁石相互の磁気
干渉が少なくなり、応答性、位置精度の向上が図れる等
、初期の目的が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、本発明の実施例を示すステップ駆動
型磁気浮上装置の平面図、第３図は、第１図のＡ部拡大
図、第４図は、第２図のＢ３ｔＰ拡大図、第５図は、ス
テップ駆動型磁気浮上装置の正面図である。 １・・・固定子　２・・・可動子　３・・・固定子側の
ヨーク　３ａ、３ｂ・・・固定子側の磁極　４ａ１４ｂ
・・・固定子側のコイル　５．６・・・可動子側の永久
磁石　５ａｓ　　５ｂｔ　　８ａｓ　　６ｂ・・・可動
子側の磁極 特許出願人　助川電気工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可動子と、この可動子の走行軌道に沿って設けられた固
   定子とからなり、可動子と固定子とは、可動子の走行軌
   道に対して直交する方向の位置を保持するための磁気発
   生手段、可動子の走行軌道に沿う方向の位置を決定する
   ための磁気発生手段、及び可動子の浮上のための磁気発
   生手段を備えるステップ駆動型磁気浮上装置において、
   可動子の走行軌道に対して直交する方向の位置を保持し
   、かつその走行軌道に沿う方向の位置を決定するための
   固定子側の磁気発生手段が、可動子側に向けてその走行
   軌道に沿う方向に一定の間隔で突出した磁極を有するヨ
   ークと、このヨークを励磁するため磁極毎に設けられた
   コイルとからなり、可動子の走行軌道に対して直交する
   方向の位置を保持し、かつその走行軌道に沿う方向の位
   置を決定するための可動子側の磁気発生手段が、上記固
   定子側のヨークのピッチと同じ間隔の磁極を有するｎ組
   の永久磁石からなり、異なる永久磁石の磁極が上記固定
   子側のヨークの磁極の１／ｎピッチの整数倍だけ可動子
   の走行軌道に沿う方向に互いに離れて配置されているこ
   とを特徴とするステップ駆動型磁気浮上装置。