JPH0232775A - 非接触アクチュエータ - 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〕 この発明は、非接触アクチュエータに係り、とくに、磁
気吸引力を用いて可動子を固定子に対して非接触で支持
し、可動子を回転駆動又は直線駆動させるようにした非
接触アクチュエータに関する。

〔従来の技術］ 従来、この種の非接触アクチュエータとしては、特開昭
６１−１５５６０号、同６２−１６０００３号公報記載
のものが知られている。

この内、前者の公報記載の装置は、磁気的な軸受効果と
推進力とを同一の磁極で発生させるようにしたものであ
る。すなわち、突出歯を有するコ字状の極片を、該突出
歯が１／２ピツチずれるように２組達設させた芯部材を
固定子又は可動子側に備え、この芯部材の根幹部分に惟
進駆動用兼磁気浮上用の主磁束コイルを巻装し、また芯
部材の両突出歯に至る再分岐部分に各々駆動用コイルを
巻装している。そして、変位センサにより可動子及び固
定子間の空隙を検出し、この検出信号に基づき空隙長が
一定になるよう主磁束コイルに通電する励磁電流を調節
し、これにより磁気軸受を得ている。これと並行して、
各推進用コイルにリニアモータとしての作用を行わせる
駆動電流を夫々通電することにより、両コイルによる磁
束が重ね合わされて駆動力が発生し、非接触状態で可動
子を移動させることができるよ、うになっている。

また、後者の公報記載の装置は、強磁性体軌道の上下に
、その軌道の一方の側部側で互いに連結される一対の電
磁石を対向して配置し、下方の電磁石の鉄芯上面には、
軌道に対して上下の電磁石のギャップが標準値に保たれ
ているときの吸引力が負担荷重と等しくなる永久磁石を
一体的に取り付け、上下の電磁石のコイルを直列又は並
列に接続する構成になっている。これにより、標準ギャ
ップ時の浮上刃を永久磁石により負担するとしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した従来装置の内、前者のものにあ
っては、主磁束コイルに係る電磁石に、被非接触支持体
である可動子の重量を支持する磁気吸引力を発生させる
必要があるため、その主磁束に常時、直流励磁電流を供
給しておく必要があることから、電力消費が大きくなる
ばかりか、主磁束コイルに係る電磁石の発熱が非常に大
きくなり１放熱が困難になるという不都合がある。とく
に、この装置を真空中で使用した場合、伝導及び対流に
よる冷却が困難であるから、発熱を考慮すると励磁電流
の値を低くしなければならないため、軸受能力が低下す
る一方で、軸受能力を高く設定すると、焼損などにより
装置の寿命を早めてしまうという未解決の問題点があっ
た。

また、後者のものにあっては、軌道下方の電磁石による
磁束が永久磁石を通過して磁気回路を形成しなければな
らないという構造であり、また軌道の面はフラットとな
っているため、永久磁石はこれを通過する磁束に対して
極めて高い磁気抵抗を顕すことから、浮上量を調節する
ためには、コイルに供給する電流値を非常に高い領域で
調整する必要があり、また前述と同様に電磁石の発熱の
問題、装置全体の大形化の問題及び正確な位置決めがで
きないという問題が指摘されていた。さらに、この後者
のものにあっては、浮上用磁気回路と推進用磁気回路を
夫々独立に設けねばならないものであった。

そこで、この発明は、このような従来技術の有する種々
の問題点に着目してなされたもので、固定子及び可動子
間の非接触支持剛性を低下させることなく、その支持の
ための電力消費を格段に小さくし、この支持に係る磁極
部分の発熱を著しく減少させるとともに、浮上用磁気回
路と推進用磁気回路とを複合した装置であって、精密な
位置決めが可能な装置を得ることを、その解決しようと
する課題としている。

〔課題を解決するための手段］ そこで、この発明は、上記課題を達成するために、第１
の部材に設けた内面に所定の空隙を介して対向する外面
を設けた第２の部材を有し、前記第１の部材及び前記第
２の部材の内の一方を他方に対して非接触で支持するア
クチュエータにおいて、前記第１の部材の内面と前記第
２の部材の外面との何れか一方には一方向に整列した歯
列が形成され、他方には前記歯列と同一ピッチであって
該歯列と異なる位相をもって設けた歯を有する複数の磁
極子が形成され、且つ、前記歯列に対向する前記各磁極
子との間に吸引力を発生させて一方の部材に対し他方の
部材を所定距離の空隙を介した浮上状態に支持する複数
の磁気回路を形成する永久磁石と、前記他方の部材の浮
上支持位置が変動した場合、前記空隙が減少する側の前
記永久磁石による磁束を減少させ且つ前記空隙が増加す
る側の前記永久磁石による磁束を増加させて前記他方の
部材の浮上支持位置を制御する第１の起磁力発生手段と
、前記各磁極子の歯の位相の相違に対応して予め定めた
順番毎に、該磁極子と前記歯列との間の空隙を通過する
前記永久磁石による磁束を増加させ、且つ、その他の磁
極子と前記歯列との間の空隙を通過する前記永久磁石に
よる磁束を減少させて一方の部材に対し他方の部材を前
記歯列方向に駆動する第２の起磁力発生手段とを具えて
いる。

〔作用〕

この発明では、永久磁石のＮｌｉから発生した磁束は、
第２の部材、空隙、第１の部材、空隙１第２の部材を通
って、又は、これと反対の経路を通ってＳ極に戻る複数
の磁気回路を独立して形成する。そして、磁束は、空隙
を通過する際、磁気抵抗が小さい第１又は第２の部材の
歯列とこれに対向する第２又は第１の部材の磁極子の歯
との間の空隙を通過し、この両者間に磁気吸引力が発生
する。そこで、外乱などが発生していない安定状態では
、磁気吸引力の全体と磁気浮上状態におく部材（第１又
は第２の部材）との自重が均衡する所定位置（安定点）
で、一方の部材に対して他方の部材が永久磁石による磁
気力のみによって磁気浮上状態に支持される。

この安定状態において、外乱などの発生に起因して、磁
気浮上状態にある部材が所定位置から変位した場合、第
１の起磁力発生手段は、空隙が狭（なり永久磁石による
磁束の磁束密度が高くなった側に対して、当該磁束を減
少させて磁気吸引力を弱め、且つ、空隙が広くなり永久
磁石による磁束の磁束密度が低くなった側に対して、当
該磁束を増大させて磁気吸引力を強める。これにより、
磁気浮上状態にある部材はその変位を是正する方向に移
動され、安定点に制御される。

一方、第２の起磁力発生手段は、前記磁極子犬々の歯の
位相の相違に対応して予め定めた順番毎に、当該磁極子
の歯とこれに対向する歯列との間の空隙を通過する前記
永久磁石による磁束を増加させ、且つ、その他の磁極子
位置での上記空隙を通過する永久磁石による磁束を減少
させる。これにより、磁束を増加させた磁極子位置では
、歯及び歯列間の磁気吸引力が強められ、且つ、磁束を
減少させた磁極子位置では磁気吸引力が弱められるから
、磁束を増加させた磁極子位置での磁極子の歯とこれに
対向する歯列の歯との位相が一致するように磁気浮上状
態にある部材が移動する。この移動制御は予め設定され
ている順番で繰り返され、磁気浮上状態にある部材が歯
列方向に駆動される。

（実施例〕 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（第１実施例） まず、第１実施例を第１図乃至第６図に基づき説明する
。この実施例は、非接触アクチュエータとしてのりニヤ
モータについて実施したものである。

第１図乃至第３図において、２は磁気支持機能を有する
リニヤモータを示し、このリニヤモータ２は駆動部分と
してのモータ本体４と、このモータ本体４の駆動を制御
する制御部６とにより構成される。

モータ本体４は、固定部８と、この固定部８に対して非
接触支持され直線移動可能なスライド部９とを有してい
る。ここで、スライド部９の移動方向をＸ軸方向とし、
これに直交するＹ軸方向（第１実施例では必要に応じて
左右方向という）。

Ｚ軸方向（第１実施例では必要に応じて上下方向という
）を各々図示のように設定し、また、下向きＺ軸方向を
重力の作用方向に設定している。

固定部８は、ＸＹ面に平行且つＸ軸方向に延設された上
側固・足部８Ｕ及び下側固定部８Ｌとにより構成されて
いる。上側固定部８Ｕは、固定された梁１０．・・・、
１０と、この各梁１０の下面に固設された板状の固定子
１２（第１の部材）とを有している。同様に、下側固定
部８Ｌも梁１０．・・・１０及び固定子１２（第１の部
材）を有している。

この固定子１２．１２の各々の内面には、側面が矩形状
を成す歯ｔ、・・・、１（これにより歯列Ｔが構成され
る）を有し強磁性材料から成るラック１２ＡがＸ軸方向
に平行に４本埋設されている。

これにより、歯筋方向をＹ軸方向としてＸ軸方向（歯列
方向）に延びる歯列Ｔ、・・・、Ｔが形成される。この
各歯列Ｔの歯ｔ、・・・、ｔは、Ｘ軸方向ピッチが全て
同一で且つＸ軸方向位相が同一に設定されるとともに、
その上側及び下側で相互に対向し、且つ、歯ｔ、・・・
、ｔの頂点を連ねて形成される対向面が平行になってい
る。

また、スライド部９は、その上下の固定子１２１２に所
定の隙間（空隙）を介して対向した３個の磁極部１３Ａ
、１３Ｂ、１３Ｃと、この磁極部１３Ａ〜１３Ｃを相互
に連結する移動テーブル１４とにより構成されている。

この内、磁極部１３Ａ〜１３Ｃの各々は、第１図に示す
如く、略直方体状で強磁性材料から成る可動子（第２の
部材）１５と、この可動子１５がＸ２面に平行に二分割
され、この各分割体にＮ。

Ｓ磁極面を固着した板状の永久磁石１６と、可動子１５
の上側及び下側の各四隅から一体に突設させた角柱状の
極片１５ａ〜１５ｄ及び１５ｅ〜１５ｈど、この極片１
５ａ〜１５ｈに個別に巻装した駆動用兼磁気浮上用の励
磁コイル１７ａ〜１７ｈとを備えている。極片１５ａ〜
１５ｈの各々は、その固定子側の外面に、前記各歯列Ｔ
と同一ピッチで且つＸ軸方向断面が矩形状の歯Ｓ、・・
・、Ｓ（これにより歯列Ｓが形成される）が形成されて
いる。

また、本実施例では、各磁極部１３Ａ〜１３Ｃの上側、
下側において、極片１５ａ（１５６）の歯列Ｓに対して
、極片１５ｂ（１５ｆ）のそれが１／４ピツチ、極片１
５ｃ（１５ｇ）のそれが１／２ピツチ、極片１５ｄ（１
５ｈ）のそれが３／４ビフチずつ位相をずらして設けて
いる。

本実施例では、各磁極部１３Ａ〜１３Ｃにおいて、極片
１５ａと励磁コイル１７ａ、極片１５ｂと励磁コイル１
７ｂ、・・・、極片１５ｈと励磁コイル１７ｈにより磁
極子１８ａ、１８ｂ、　・・ｚ　　１８ｈが各々形成さ
れている。この内、上側の磁極子１８ａ〜１８ｄにより
駆動用の一方の磁極子ブロックが構成され、これに対向
する磁極子１８ｅ〜１８ｈにより他方の磁極子ブロック
が構成されている。

このようにして構成される磁極部１３Ａ〜１３Ｃは、第
１図、第２図に示すように、磁極部１３Ａ及び１３Ｃが
移動テーブル１４の左右の一方の縁の前後に、磁極部１
３Ｂが他方の縁の中央部に各々保持され、しかも、磁極
部１３Ａ〜１３Ｃ間のＸ軸方向距離は同一に設定されて
いる。なお、このＸ軸方向距離は必ずしも同一でなくて
もよい。

さらに、移動テーブル１４の磁極部１３Ａ〜１３Ｃに対
向する反対側の縁には、第２図に示すように、３台の渦
電流式の位置センサ２０Ａ〜２０Ｃが支持アーム２１を
介し、上側の固定子１２に対向して装備されている。こ
れにより、位置センサ２０Ａ〜２０Ｃの各々は１．固定
子１２とセンサ２０Ａ〜２０Ｃ（即ち、スライド部９）
との間の距離を検出し、この距離に反比例した電圧信号
でなる距離検出信号り、、ｈ、、ｈｃを制御部６に出力
する。このとき、上側固定部８Ｕ及びスライド部９間の
隙間が基準値であったとすれば、即ち。

スライド部９が安定点に位置すれば、距離検出信号り、
、、ｈ、、ｈｃは基準値ｚ０をとるようになっている。

ところで、本実施例における永久磁石１６．・・・１６
の磁気力は、固定部８に対しスライド部９が所定の基準
位置となるとき、磁気力全体とスライド部９の自重とが
釣り合う値に設定されている。

従って、スライド部９に対する外乱等が作用しない安定
状態では、永久磁石１６．・・・２１６の磁気吸引力だ
けでスライド部９を非接触支持可能となる。

一方、制御ｎ部６は、第４図に示すように、永久磁石１
６による磁気吸引力を調整して姿勢変動の制御を行う姿
勢制御回路３０と、スライド部９を歩道駆動させる駆動
制御回路３２と、姿勢制御回路３０及び駆動制御回路３
２から出力される制御信号を加算し、この加算信号を磁
極部１３Ａ〜１３Ｃの各励磁コイル１７ａ〜１７ｈに個
別に供給する加算器３４ａ〜３４ｈ、３５ａ〜３５ｈ、
、及び３６ａ〜３６ｈとにより構成されている。

姿勢制御回路３０は、姿勢分離回路３８、加算器３９Ａ
〜３９Ｃ１ゲイン定数Ｋｔ　、　Ｋｓ　、　Ｋｓの比例
回路４０Ａ〜４０Ｃ，伝達関数に！　・Ｓ。

Ｋ４　　・！、に６　　・ｓの微分器４１Ａ　〜４１Ｃ
，加算器４２Ａ〜４２Ｃと、信号合成回路４３と、定電
流増幅器４４Ａ〜４４Ｃとを有している。

この内、姿勢分離回路３８には位置センサ２゜Ａ〜２０
Ｃの検出信号ｈ１〜ｈ、が供給されるようになっている
。姿勢分離回路３８は、その入力信号り、〜ｈｃに基づ
きスライド部９の姿勢変動を上下（Ｚ軸）方向変位、ロ
ーリング、ピッチングの３つの自由度について分離し、
この分離に応じた各成分の信号２．θ、ψを加算器３９
Ａ〜３９Ｃに各々出力する構成をとっている。加算器３
９Ａ〜３９Ｃの各々は、姿勢分離回路３８から出力され
た信号２．θ、ψと各自由度について予め設定したスラ
イダ１５の基準位置（安定点）に相当する基準値ＺＯ＋
　　θ。、ψ。との偏差量を、Δｚ　ｗ　ｚ　−２、、
Δθ−θ−θ。、Δψ−ψ−ψ。

により個別に求め、これを対応する比例回路４゜Ａ〜４
０Ｃ及び微分器４１Ａ〜４１Ｃに各々供給する構成をと
っている。そこで、比例回路４０Ａ〜４０Ｇ及び微分器
４１Ａ〜４１Ｃの各々は、入力する偏差信号Δ２．Δθ
、Δψにゲイン定数を乗じた値と微分演算を施した値と
を個別に求め、これらの各演算値を対応する加算器４２
Ａ〜４２Ｃに各々出力し、加算器４２Ａ〜４２Ｃは入力
する信号を個々に加算し、この加算信号を信号合成回路
４３に供給するようになっている。信号合成回路４３は
、入力する３つの自由度についての姿勢修正信号を姿勢
変動状態に対応する割合で合成し、磁極部１３Ａ〜１３
Ｃの夫々に対する制御信号を求めるようになっている。

この信号合成回路４３の各出力側は、増幅器４４Ａ〜４
４Ｃを介して磁極部１３Ａ〜１３Ｃの対応する加算器３
４ａ〜３４　ｈ、　　３５　ａ　〜３５　ｈ、及び３６
ａ〜３６ｈの一方の各入力端に並列に至り、これによっ
て、増幅器４４Ａ〜４４Ｃの出力電流である姿勢制御信
号ｔ’ａ＋ｈｂｌｈｃ′が加算器３４ａ〜３４ｈ、３５
ａ〜３５ｈ、３６ａ　〜３６ｈに供給される。

さらに、駆動制御回路３２は、第４図に示すように、方
形波パルスを連続的に発生するパルス発生器４８と、こ
のパルス発生器４８の出力である連続パルス列から所定
タイミング毎にパルスＰ１〜Ｐ、を抽出するタイミング
回路４９と、この抽出されたパルスＰ、〜Ｐ４を各々反
転させる反転器５０Ａ〜５０Ｄと、パルスＰ、〜Ｐ４及
び反転Ｆｊ５０Ａ〜５０Ｄにより反転されたパルス−Ｐ
。

〜−Ｐ４を各別に増幅し、これを第１〜第４番目の駆動
信号Ｖ、〜■４及び反転された第１〜第４番目の駆動信
号−■、〜−Ｖ４として出力する電流増幅器５１Ａ〜５
１Ｈとを有している。ここで、各駆動信号ｖ、　〜Ｖ４
．−Ｖ、　〜−Ｖ、は、各々、前の信号の立下がり又は
立上がりに同期して立ち上がり又は立ち下がる。

そして、増幅器５１Ａ〜５１Ｈの出力の内、増幅器５１
Ａ、５１Ｆの出力側が、磁極部１３Ａ〜１３Ｃの各々に
おいて、励磁コイル１７ａ、１７ｇに対応する加算器３
４ａ、３４ｇ、３５ａ、３５　ｇ、　　３６　ａ、　　
３６　ｇの他方の入力端に接続されている。同様に、増
幅器５１Ｂ、５１Ｈの出力側が加算器３４ｃ、３４ｅ、
３５ｃ、３５ｅ、３６ｃ、３６ｅの、増幅器５０Ｃ，５
１Ｈの出力側が加算器３４ｂ、３４ｈ、３５ｂ、３５ｈ
、３６ｂ。

３６ｈの、増幅器５１Ｄ、５１Ｇの出力側が加算器３４
ｄ、３４ｆ、３５ｄ、３５ｆ、３６ｄ、３６ｆの他方の
入力端に夫々接続されている。

そこで、加算器３４ａ　〜３４ｈ、３５ａ　〜３５ｈ、
３６ａ　〜３６ｈは、各々、姿勢制御回路３０から供給
される姿勢制御信号り、　　　（〜ｈ、′）と駆動制御
回路３２から供給される駆動信号ｖ１（〜−Ｖ４　）と
を加算し、各励磁コイル１７ａ〜１７ｈに供給するよう
になっている。

本実施例では、上述した位置センサ２０Ａ〜２ＯＣ１姿
勢制御回路３０、加算器３４ａ〜３４ｈ。

３５ａ　〜３５ｈ、３６ａ〜３６ｈ、各励磁コイル１７
ａ〜１７ｈにより第１の起磁力発生手段が構成され、駆
動制御回路３２、加算器３４ａ〜３４ｈ、３５ａ〜３５
ｈ、３６ａ〜３６ｈ、各励磁コイル１７ａ〜１７ｈによ
り第２の起磁力発生手段が構成される。

次に、本第１実施例の動作を説明する。

最初に、姿勢制御動作について説明する。

まず、第５図を参照しながら姿勢制御の原理を説明する
。

磁極部１３Ａ−１３０の夫々において、永久磁石１６の
Ｎ極から発生した磁束は、例えば第５図（ａｌの等価磁
気回路の太い実線で示すように、上側の空隙（Ｇ、〜ａ
４）から成る空隙群及び固定子１２を介してＳ極に戻る
ものと、下側の空隙（Ｇ。

〜Ｇゎ）から成る空隙群及び固定子１２を介してＳ極に
戻るものとの２つの磁気回路に分離される。

同図では、上側、下側の空隙（隙間）の磁気抵抗を電気
抵抗の記号に、永久磁石１６を内部抵抗が無限大の理想
電流源の記号に置き換えている。

そこで、上側の空隙群を通る磁束をφＰ＋＋下側の空隙
群を通る磁束をφ、とじ、永久磁石１６０発生する全磁
束数をφ、とすると、 となる。但し、Ｒ（ｈ＋　）は上側の空隙群の磁気抵抗
の和、　Ｒ（ｈｚ　）は下側の空隙群の磁気抵抗の和で
ある。なお、Ｒ（ｈ＋　）　、　　Ｒ（ｈａ　）は夫々
上側の空隙長り８．下側の空隙長り、（何れも第３図参
照）のみに依存し、スライド部９の移動方向（Ｘ軸方向
）の位置には依存しないことを前提としている。

いま、空隙長がｈ＋　＝ｈｚ　＝ｈｏ　　（ｈｏは無重
力状態における安定点での空隙長）ならば、Ｒ（ｈ＋　
）＝Ｒ（ｈ□）、即ちφＰ１−φ□−（１／２）・φ２
となる。上下の各磁極は同形状であるから、空隙部分で
の歯面積の和は同一となり、第５図（ａ）で上向きの吸
引力Ｆ、と下向きの吸引力Ｆ２とは等しくなる。このた
め、外力が働かなければ、この均衡状態が保たれる。

次に、この均衡状態（安定状態）において、外力が第５
図＋８）で上向きに与えられり、＜ｈ２となったとする
。これにより、Ｒ（ｈ＋　）　＜Ｒ（ｈ２　）となり、
φ、〉φ、２となり、Ｆｌ　＞Ｆ、となって、合力とし
ては上向きの力となり、スライド部９は安定点から益々
上向きに変位する。そこで、磁極子１８ａ　〜１８ｄ、
１８ｅ〜１８ｈを励磁して、第５図（ｂ）の点線で示す
ように、上側の空隙群において永久磁石１６の発生する
磁束φＰ１と逆向きに、下側の空隙群において磁束φ、
と同じ向きに磁束φ、を各々発生させる。これにより、
起磁力の大きさが、φＰ１−φ、くφＰ２−φ、なる条
件を満足し、Ｆ、＜Ｆ２となり、スライド部９を安定点
に戻す下向き方向の力Ｆが生じる。

一方、下向きの外力が与えられ、スライド部９が安定点
から下方にずれたときは、第５図（Ｃ１に示すように、
磁極子１８　ａ〜Ｌ８　ｄ、　　１８　ｅ〜１８ｈによ
り上述とは反対向きの磁束φ、を各々発生させると、ス
ライド部９を安定点に戻す上向き方向の力Ｆが生じる。

このように、空隙長り、、ｈ！が変化しなければスライ
ド部９のＸ軸方向の変位に依らず、Ｒ（ｈ、）及びＲ（
ｈ＊　）が一定であるという事実を前提とすると、スラ
イド部９が安定点からずれたときのみ、起磁力を与えて
前述した磁束を発生させることにより、安定点に戻す復
元力が得られる。

続いて、姿勢制御の全体動作を説明する。

いま、スライド部９の負荷は一定であり、外乱もなく安
定状態にあるとする。この安定状態では、磁極部１３Ａ
１〜１３Ｇの各永久磁石１６による上側固定子１２．下
側固定子１２に対する全磁気吸引力と、スライド部９の
自重とが均衡し、この結果、スライド部９は、上側固定
子１２との空隙長り、及び下側固定子１２との空隙長り
、が、重力場ではり、＜ｈ、、となる所定基準位置（安
定点）で安定に磁気浮上する。

このとき、位置センサ２０Ａ〜２０Ｇによって検出され
た距離検出信号り、〜ｈｃに基づく各自由度の成分信号
２．θ、ψは、各々、その指令値ＺＯ＋　　θ。、ψ。

に等しいので、姿勢制御信号ｈｈｂ＊ｈｃ′は零となる
。したがって、スライド部９は、その基準位置を維持す
る。

この安定状態から、負荷の変化又は外乱発生等により、
スライド部９の姿勢が変動したとする。

この変動によりスライド部９全体が上向きに変位すると
、距離検出信号ｈｓ−ｈｃが基準値２゜より大きくなる
。そこで、前述したように、姿勢制御回路３２では、各
別の偏差信号Δ２．Δθ１Δψに基づき当該姿勢変動を
是正する姿勢制御信号ｈａｒｈｂｒｈｃ′が演算され、
これが加算器３４ａ〜３４ｈ、３５ａ　〜３５ｈ、、３
６ａ　〜３６ｈを各別に介して後述する駆動信号ととも
に磁極部１３Ａ〜１３Ｃ毎の励磁コイル１７ａ〜１７ｈ
に供給される。これにより、前述した第５図（ｂ）中の
点線図示の方向の磁束φ、が発生し、下向きに作用する
復元力が得られて、スライド部９がその基準位置に復帰
する０反対に、スライド部９全体が下向きに変位した場
合は、距離検出信号ｈ１〜ｈ、が基準値２ゆより小さく
なり、この結果、姿勢制御信号り、　　、ｈ、　　、ｈ
’。′による姿勢制御用の磁束φ、は前述した第５図＜
Ｃ１中の点線図示の向きとなる。この結果、スライド部
９を上向きに移動させる復元力が得られて、スライド部
９が基準位置に復帰する。

また、姿勢変動がピッチングの場合、移動方向の前後端
に位置する位置センサ２０Ａ及び２０Ｇに係る検出信号
り、及びり。が、その上下方向の基準値ｚ０とは異なる
値となる。このため、姿勢制御回路３０では、このピッ
チングを修正するための姿勢制御信号ｈ＠＊ｈｂｒｈｃ
′が演算される。これによって、例えば第３図において
反時計方間に回転するピッチングであったとすると、磁
極部１３Ａでは上向きの復元力が得られ（第５図（Ｃ）
参照）、磁極部１３Ｇでは下向きの復元力が得られて（
第５図（ｂｌ参照）、時計方向のモーメントが発生し、
当該ピッチングが修正される。

さらに、姿勢変動がローリングの場合、移動方向に向か
って左右に位置する位置センサ２０Ａ（又は２０Ｃ）及
び２０Ｂによる検出信号ｈｓ〔又はｈｅ）及びり、とに
基づき、前述と同様にしてローリングが修正される。

ところで、外乱等による姿勢変動の多くは、上述した上
下方向の変動、ピッチング、及びローリングが複雑に組
み合わされたものであるが、その場合、姿勢制御信号り
、、ｈ、、ｈ。′も当該組み合わせに係る成分を合成し
た値となって、これに応じた修正動作が的確に行われる
。

次に、推進駆動動作を第６図を参照しながら説明する。

永久磁石１６から発生した磁束φ、、φア２は、スライ
ド部９の非接触支持の大部分を担うものであるが、この
磁束φ、、φ２．は同時に推ｉ！駆動にも寄与している
。

いま、磁極子１８ｄ、１８ｈの歯Ｓ、・・・、３と固定
子１２．１２の歯ｔ、・・・、ｔとの位相が−敗して安
定しているものとする。

この状態で、駆動制御回路３２で形成された第１番目の
駆動信号Ｖ、及び反転された第１番目の駆動信号−■、
が磁極子１８３．１８ｇ及び１８ｃ、１８ｅに各々供給
されると、第６図（ａ）中の細い実線で示す如く磁束φ
。１．φ、が生じる。この磁束φ１．φ１を、永久磁石
１６の発生する磁束φＰ１・　φＰｗ！　　（φＰ１＋
φＰｅ＊　＝φ１）及びφＰＩ３　＋　　φＰｓ４　　
（φＰ、コ＋φＰ、４−φ１１）に重畳したとき、磁極
子１８Ｃ（又は１８ｇ）側の空隙を通る磁束φ、（又は
φ、）は、 φ。（又はφ。）＝φ１，１　（又はφＦ、３）−φＤ
Ｉとなり、磁極子１８ａ（又は１８ｅ）側の空隙を通る
磁束φ、（又はφ、）は、 φ、（又はφ、）＝φデ、オ　（又はφＰ９．）＋φＤ
１となり、φゎくφ１．φ、くφ。となる。この結果、
スライド部９は、磁極子１８ａ、１８ｅの歯Ｓ、・・・
、Ｓが固定子１２．１２の歯ｔ、・・・、ｔに一致する
まで移動して安定する。これにより、スライド部９全体
はＸ軸方向に１／４ピツチ移動する。

続いて、駆動制御回路３２は、駆動信号Ｖｌ＋−Ｖ、を
断ち、第２番目の駆動信号■２及び反転された第２番目
の駆動信号＝ｖ２が磁極子１８ｂ。

１８ｈ及び１８ｄ、１８ｆに各々供給する。これにより
、第６図山）の実線図示の磁束φｏｚ、φｏｚが発生し
、前述と同様に、磁極子１８ｂ、１８ｆ。

１８ｄ、１８ｈ側の空隙を通る磁束φ１．φ、。

φｄ、φｈは、φ４くφ５．φ、くφ、となり、この結
果、磁極子１８ｂ、１８ｆの歯Ｓ、・・・、Ｓが固定子
１２．１２の歯ｔ、・・・、ｔに一致して、同位相とな
る。これにより、スライド部９が更に１／４ピツチだけ
Ｘ軸方向に移動する。

続いて、駆動制御回路３２は、駆動信号ｖ２゜−Ｖ、を
断ち、第３番目の駆動信号ｖ３及び反転された第３番目
の駆動信号−■、を磁極子１８ａ１８ｇ及び１８ｃ、１
８ｅに各々供給する。これにより、第６図（Ｃ１の如く
磁束φゎ５．φ。３が生じて、前述とは反対にφ。〉φ
１．φ９〉φ、となり、磁極子１８Ｃ，１８’ｇの歯Ｓ
、・・・、Ｓが固定子１２．１２の歯ｔ、・・・、ｔに
−敗し、この結果、スライド部９は更にＸ軸方向に１／
４ピツチ移動する。

続いて、駆動制御回路３２は、駆動信号Ｖ３＋−Ｖ、を
断ち、第４番目の駆動信号ｖ４及び反転された第４番目
の駆動信号−Ｖ、を磁極子１８ｂ。

１８ｈ及び１８ｄ、１８ｆに各々供給する。これにより
、第６図（ｄｌの如く磁束φ、、φＤ４が生じて、前述
とは反対にφ４〉φ２．φゎ〉φｆとなり、磁極子１８
ｄ、１８ｈの歯Ｓ、・・・、３が固定子１２．１２の歯
ｔ、・・・、ｔに一致する。この結果、スライド部９は
更にＸ軸方向に１／４ピツチ移動する。

以下、この繰り返しによって、スライド部９はほぼ連続
的にＸ軸の所定方向に直進駆動する。この場合、駆動信
号Ｖ、−Ｖ４を逆の順番に与えることにより、逆方向へ
も駆動される。

以上のように、本第１実施例では、スライド部９を磁気
浮上させる吸引力の大部分を永久磁石１６、・・・、１
６に負担させ、スライド部９の姿勢変動が生じた場合に
は、各磁極子１８ａ〜１８ｈの励磁コイル１７ａ〜１７
ｈに適宜な向き及び大きさの姿勢制御信号を供給し、こ
れによって姿勢制御を行っている。このため、従来のよ
うに電磁石によって非接触支持を行う場合とは異なり、
スライド部９の安定状態では殆ど電力を消費しないこと
から、磁極部１３Ａ〜１３Ｇの消費電力が著しく小さく
なり、省エネルギ化が図られる。これとともに、磁極部
１３Ａ〜１３Ｃが駆動されるのは姿勢変動を修正する場
合だけであるから、当該磁極部１３Ａ〜１３Ｃの発熱を
著しく小さく抑えることができ、これにより、本装置を
放熱が困難な真空中でも容易に使用可能となる。また、
放熱機構を装備する場合でも、その構成が小形になると
いう利点がある。

また、姿勢変動を修正する際に、磁極子１８ａ〜１８ｈ
によって形成される姿勢制御用の磁束は、永久磁石１６
を通過する必要がない。このため、従来のように永久磁
石を使用した場合の姿勢制御用の磁束が磁気抵抗の高い
永久磁石内を通過しなければならないという事態を排除
でき、したがって、姿勢制御に係るエネルギ損失が格段
に改善される。

さらに、本実施例は、固定子１２．１２及びスライダ１
５は、その相互の対向面に歯ｔ、・・・、を及びＳ、・
・・、Ｓを有しているので、精密な位置制御が可能であ
る。また、当然にステップ作動１マイクロステップ作動
も可能となる。

なお、本第１実施例では、永久磁石１６を可動子１５内
に介挿する構成を示したが、この発明は必ずしもこれに
限定されるものではなく、例えば第７図（ａ）に示す構
成であってもよい。同図は移動（Ｘ軸）方向からみた場
合の位置関係を示し、５０．５０は所定距離を隔て平行
に設置された固定部内の固定子（第１の部材）、５１は
Ｘ軸方向断面がＨ形状でＸ軸方向（移動方向）に延設さ
れたスライド部内の可動子（第２の部材）、５２は永久
磁石、５３ａ〜５３ｈは磁極子である。同図には磁極子
５３ａ、５３ｂ、５３ｅ、５３ｆが現れており、その他
の磁極子５３ｃ、５３ｄ、５３ｇ、　　５３　ｈは移動
方向に所定距離、所定位相をもって配設され、固定子５
０．５０の移動方向には、磁極子５３ａ〜５３ｈから成
る組が所定組設置されている。固定子５０．５０及び可
動子５１には前述と同様の対向する歯が夫々形成されて
いる。

また、同図においてφＰ＋＋　　φＰ２は永久磁石５２
による磁束、φ。は磁極子５３ａ〜５３ｈによる姿勢制
御用の磁束の一例を示す。このように、永久磁石５２の
位置は第１実施例と同様であるが、各磁極子５３ａ〜５
３ｈを固定子５０．５０側に設けることによっても、第
１実施例と同等の作用効果が得られる。

一方、２個の永久磁石５２．５２を第７図（ｂ）に示す
如く固定子５０．５０側に設けてもよく、この場合には
、固定子５０．５０側には永久磁石５２．５２をバイパ
スするバイパス路５０Ａを各々一体に形成し、姿勢制御
用の磁束φ、が殆ど永久磁石５２を通過しないようにす
ることにより、前述した第１実施例と同様の作用効果を
得ることができる。

また、前記第１実施例においては、位置センサ２０Ａ〜
２０Ｃを固定部８又はスライド部９側に装備し、この検
出値に基づきスライド部９のＹ軸方向の位置制御を行う
構成を付加してもよい。

さらに、本発明は、前記第１実施例における固定部８を
その側部端で上下一体に連結し且つ移動可能に設置する
とともに、スライド部９を固定設置し、その固定、移動
の動作が前述のものと反対となるようにしてもよく、こ
れにより、前述と同一の効果が得られる。

さらにまた、前記第１実施例では、信号合成回路４３の
出力信号を増幅器４４Ａ〜４４Ｃにて増幅した姿勢制御
信号ｈｍ＊ｈｂ＋ｈｃ′に、タイミング回路４９により
抽出されたパルスに基づく信号を電流増幅器５１Ａ〜５
１Ｈにて増幅した駆動信号Ｖ、〜Ｖ、、−Ｖ、〜−ｖ４
を加算器３４ａ　〜３４ｈ、３５ａ　〜３５ｈ、３６ａ
　〜３６ｈにて加算するようにしたが、各増幅器に加え
る前に加算を行う回路とすることもできる。

さらにまた、前記第１実施例では、４本の歯列Ｔ、・・
・、Ｔの各歯ｔのＸ軸方向位相が同一の場合を説明した
が、これに限定されることなく、磁極子ブロックを構成
する各磁極子の歯相互間の所定位相差（例えば１／４ピ
ツチ）が保持できれば、必ずしも同一である必要がなく
、各歯列Ｔ毎にＸ軸方向位置を変えてもよい。

さらにまた、前記第１実施例では、固定子１２゜１２例
の歯列Ｔ、・・・、Ｔ及び可動子１５側の歯列Ｓ７　・
・・、Ｓの歯筋方向を共にＹ軸方向とし、移動方向をＸ
軸方向としたが、本発明はこれに限定されることなく、
第１実施例の構成において、各歯列Ｔ、　Ｓの歯筋方向
を共にＸ軸方向とし、移動方向をＹ軸方向とする構成も
採りうる。

さらにまた、前記第１実施例では磁極部の数を３個とし
たが、本発明はこれに限定されることなく、４個以上の
磁極部を移動テーブルの適宜の位置に設けてもよいし、
また、１個（この場合の姿勢制御はＸ軸方向の１自由度
）又は２個（この場合の姿勢制御はＸ軸方向及びローリ
ング又はピッチングの２自由度）であってもよい。

（第２実施例） 次に、この発明の第２実施例を第８図乃至第１２図に基
づき説明する。この第２実施例は、非接触アクチュエー
タとして回転型モータについて実施したものである。

第８図において、６０は回転型モータを示し、このモー
タ６０は、モータ本体６２及びモータ本体６２の駆動を
制御する制御部６４とを有している。モータ本体６２は
、筒状の固定部６６と、この固定部６６に対し磁気浮上
支持された状態で回転駆動される回転部６８とにより構
成されている。

回転部６８は、ステンレス、セラミック、アルミ合金１
強化樹脂等の非磁性材料でなるシャフト７０と、このシ
ャフト７０に設けられた磁性材料でなる４個のリング状
の回転子（第２の部材）７２、・・・、７２及び２個の
リング状の永久磁石７４゜７４とにより構成される。こ
の内、２個の回転子７２．７２及び１個の永久磁石７４
が１ユニツトを成し、全体で２ユニツトがシャフト７０
０両端部に各別に設けられている。つまり、シャフト７
０の両端部の各々において、シャフト７０の外周面に、
回転子７２．７２が一体的に固設され、この回転子７２
間に永久磁石７４がその磁極面を密着した状態で介装さ
れている。ここで、シャフト７０の軸方向をＺ軸方向く
第２実施例では必要に応じて左右方向という）とし、Ｘ
、Ｙ軸方向を第８図、第９図のように設定している。

また、回転子７２．・・・、７２の外周面の各々には、
その外周に沿って歯筋方向を軸方向とし、−定ピツチで
略矩形状の歯Ｓ、・・・、ｓ（これにより歯列Ｓが形成
される）が設けられている。

一方、固定部６６は、ステンレス材料でなる円筒体７６
と、この円筒体７６の両端を覆うフランジ７８．７８と
を有する。さらに、円筒体７６内の両端部の内面は、夫
々、強磁性体材料から成る固定子（第１の部材）８０．
８０が嵌着され、この固定子８０．８０の夫々には回転
子７２に対向する磁極部８０Ａ、８０Ｂが設けられてい
る。

この内、一方の端部において、磁極部８０Ａ及び８０Ｂ
は、第９図乃至第１０図に示すように、固定子８０から
その内周に沿って一体に突設させた８個づつの極片８２
ａ〜８２ｈ及び８２ａ′〜８２ｈ′と、この極片８２ａ
〜８２ｈ及び８２ａ′〜８２ｈ′に各別に巻装された回
転駆動用兼姿勢制御用の励磁コイル８４ａ〜８４ｈ及び
８４ａ′〜８４ｈ′とにより形成される。この内、極片
８２ａ〜８２ｈ及び８２ａ’　〜８２ｈ’は、回転部６
８に対向する面に、軸方向断面が矩形状で歯列Ｓと同一
ピッチの歯ｔ、・・・、１（歯列Ｔを構成する）が形成
されてなる。そして、極片８２ａとコイル８４ａにより
磁極子８６ａが構成され、同様に、極片８２ｂとコイル
８４ｂ１極片８２ｃとコイル８４Ｃ１・・・、極片８２
ｈ′とコイル８４ｈ′により磁極子８６ｂ、・・・、８
６ｈ’が各々構成される。

さらに、磁極子８６ａ〜８６ｈ′の内、磁極子８６ａ、
８６ｂ、８６ａ’　、８６ｂ’が駆動用の一つの磁極子
ブロックを構成している（第１１図参照）。同様にして
、磁極子８６ｃ、８６ｄ、８５ｃ’、８６ｄ’　　・・
・、磁極子８６ｇ、８６ｈ。

８６ｇ’、８６ｈ’が各磁極子ブロックを構成し、全体
で４つの磁極子ブロックが円周方向の９０゜毎に配置さ
れている。そして、各磁極子ブロックでは、磁極子８６
ａ（又は８６ｃ、８６ｅ、８６ｇ）の歯列Ｔの位相に対
して、磁極子８６ａ′（又は８６ｃ’　、８６ｅ’　、
８６ｇ’　）のそれが１／４ピフチ、磁極子８６ｂ（又
は８６ｄ、８６ｆ、８６ｈ）のそれが１／２ピツチ、磁
極子８６ｂ’　　（又は８６ｄ’　、８６ｆ’　、８６
ｈ’　）のそれが３／４ピツチずれて配置され、且つ、
シャフト７０を介して対向する磁極子（例えば磁極８６
ａと８６０）は回転中心に対して点対称に配置されてい
る。このため、後述するように回転子７２゜・・・、７
２に作用する吸引力の不均衡を無くすることができる。

また、磁極子８６ａ〜８６ｈ′の内、回転部６８を介し
て対向する磁極子８６ａ、８６ｂ、８６ａ／、３５ｂ／
と８６ｅ、８６ｆ、８６ｅ’、８６ｆ’が姿勢変動修正
用の一つの磁極子群を構成している。同様に、磁極子８
６ｃ、８６ｄ、８６ｃ′、８６ｄ′と８６ｇ、８６ｈ、
８６ｇ’、８６ｈ’が磁極子群を構成している。

一方、他方の端部における磁極部８０Ａ及び８０Ｂでも
、上述と同様に成っている。

さらに、モータ本体６２の左右両端のフランジ７８．７
８には、シャフト７０に対向して、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向のシャフト７０及びフランジ７８間の距離を検出する
渦電流方式の位置センサ８８Ｘ、８８Ｙの対が各々装備
されている。この位置センサ８８Ｘ、８８Ｙの対の夫々
は、第１実施例と同様に機能し、その検出信号ｈＸ、ｈ
、は制御部６４に供給される。

制御部６４は、第１２図に示す如く、第１実施例と同様
にして構成されている。即ち、左右両端部の位置センサ
８８Ｘ、８８Ｙ、８８Ｘ、８８Ｙの各検出信号ｈＸ、ｈ
、、ｈＸ、ｈ、を入力して姿勢制御信号ｈ　１１　　ｔ
ｈｂ　　＋ｈＣ＋ｈ４′を演算する姿勢制御回路９０と
、第１実施例と同一に構成されて駆動信号Ｖｔ、　　Ｖ
Ｉ＋　・・・、■４゜−Ｖ、を出力する駆動制御回路９
１と、姿勢制御信号り、／〜ｈ、１／及び駆動信号ｖ＋
（ｖ＋）〜ｖａ（−ｖ４）を加算して励磁コイル８４ａ
〜８４ｈ　（８４ａ’　〜８４ｈ’　）に印加する各磁
極子毎の加算器９２ａ〜９２ｈとを有している。

この内、姿勢制御回路９０は、第１実施例と同様の制御
回路であるが、両端の各距離検出信号ｈＸ＋ｈ、に基づ
き４つの自由度ｘ、　　ｙ、　　θ、φに係る姿勢変動
成分を求め、この各成分を補正する姿勢制御信号り、　
　、ｈ、　　、ｈｃ　、ｈｄ’を求めている。即ち、Ｘ
はＸ軸方向の変動成分、ｙはＹ軸方向の変動成分、θは
モータ本体６２の中心部におけるＹ軸回りの回転成分（
即ち、ローリング成分）、ψは同じく中心部におけるＸ
軸回りの回転成分（即ち、ヨーイング成分）である。そ
こで、姿勢制御回路９０は、前述した第４図の構成に、
加算器３９Ｄ、４２Ｄ、ゲイン定数に、の比例回路４０
Ｄ、伝達関数Ｋ。−３の微分器４１Ｄ、電流増幅器４４
Ｄを新たに付加し、且つ、姿勢分離回路３８及び信号合
成回路４３を４つの自由度Ｘ。

ｙｌ　θ、ψについて各々作動する構成をとっている。

ここで、Ｘ６＋　　ｙＯ＋　　θ。、φ。は各成分に対
する回転部６８が安定点（基準位置）に位置するときの
基準値である。

本第２実施例では、各位置センサ８８Ｘ、８８Ｙ、姿勢
制御回路９０、各加算器９２３〜９２ｈ、及び各励磁コ
イル８４ａ〜８４ｈ、８４ａ’　〜８４ｈ’により第１
の起磁力発生手段が構成され、駆動制御回路９１、各加
算器９２３〜９２ｈ、及び各励磁コイル８４ａ〜８４ｈ
、８４ａ’　〜８４ｈ′により第２の起磁力発生手段が
構成されている。

次に、本第２実施例の動作を説明する。

まず、非接触支持について説明する。

両端部の各ユニットにおいて、一方の磁極子群を構成す
る８６ａ、８６ｂ、８６ａ’　、８６ｂ’と８６ｅ、８
６ｆ、８６ｅ’、８６ｆ’に着目すると、永久磁石７４
のＮ極から発生した磁束は、回転子７２．空隙。磁極子
８６ａ及び８６ｂ、固定子８０．磁極子８６ａ′及び８
６ｂ’、空隙。

回転子７２を順次通ってＳ極に戻る磁気回路と、これに
対向して同様に磁極子８６ｅ、８６ｆ及び８６ｅ’、８
６ｆ’を通る磁気回路とに分かれる。

つまり、これは、前述した第５図ｆａ）における磁束φ
Ｐｌ＋　　φ、２と同じである。また、他方の磁極子群
を構成する磁極子８６ｃ、８６ｄ、８６ｃ’　　　８６
ｄ’と８６ｇ、８６ｈ、８６ｇ’　、８６ｈ’に着目し
ても同様に２通りの対向する磁気回路となる。

そこで、回転部６８がその基準位置にある安定状態では
、左右方向の位置センサ８８Ｘ、８８Ｙ、８８Ｘ、８８
Ｙの検出信号ｈＸ、ｈ、ＸｈＸ、ｈ、。

に基づく姿勢制御信号り、　、ｈｂ　、ｈ、。

ｈ、′の出力が無く、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の各吸引力が
釣り合い、安定位置で非接触支持される。

しかし、外乱や負荷変動によって上記安定支持状態が崩
れると、左右両端において当該姿勢変動に対応した距離
検出信号ｈＸ、ｈ、、ｈＸ、ｈ、。

が得られ、この信号ｈＸ、ｈｙ、ｈｘ、ｈ、に応じた姿
勢制御信号り、　　、ｈ、、　　、ｈｃ　、ｈ。

が出力される。このため、磁極子群の各々は、第１実施
例と同様に作動しく第５図（ｂｌ　（Ｃ）参照）、姿勢
変動分を減らす方向の復元力をＸ軸方向又は／及びＹ軸
方向に発生する。これにより、回転部６８は安定点、即
ち基準位置に戻り、姿勢変動が修正される。

さらに、回転駆動に関しては、第１実施例と同様である
。即ち、回転部６８の両端部で、各磁極子ブロックを構
成する各４個の磁極子が第１〜第４番目の駆動信号■１
〜■４及び反転された駆動信号−Ｖ、〜−■、に付勢さ
れて順番に各回転子７２の歯Ｓ、・・・、Ｓを１／４ピ
ツチづつ吸引し、これにより、回転部６８全体が連続的
又はステップ状に回転駆動される。

本第２実施例は以上のように動作するから、前述した第
１実施例と同様に省エネルギ化及び発熱低減の効果が得
られ、また、回転駆動に伴って回転部６８に生じる反力
は、回転中心を介して対称であるから、相互に相殺され
、軸支持時の外乱等が発生せず、これにより円滑且つ安
定した回転駆動が得られる。

なお、この第２実施例では、永久磁石７４を第２の部材
としての回転子７２．７２間に装備したが、本発明にお
ける永久磁石７４の位置はこれに限定されることなく、
例えば、固定側の第１の部材として内周面に歯を有した
２つのリング形の歯車状部材を用い、この部材をモータ
本体の軸方向に離隔して配設するとともに、該部材間に
永久磁石の磁極端を固着して設け、一方、歯車状部材を
遊押状態で貫通する回転子側にはブラシ等を介して電流
を供給する姿勢制御用及び駆動用の磁極部を設けるとい
う構成でもよい。

また、本発明は、前記第２実施例における固定部６６と
回転部６８との位置関係を反対に構成し、固定部の外周
を回転部が回転する回転型モータの非接触アクチュエー
タとしてもよく、第１３図（ａｌ（ｂｌにその一例を示
す（この図では、モータ本体９４のみ示し、制御部及び
位置センサの説明を省略し、第２実施例と同様の機能を
有する構成要素には必要に応じて同一符合を用いている
）。同図において、モータ本体９４は固定部９６と回転
部９８とを有している。固定部９６は、非磁性材料でな
るシャフト１００の軸方向（Ｘ軸方向）両端に円柱状の
固定子１０２，１０２　（第２．の部材）が図示の如く
各別に装備され、この固定子１０２゜１０２の夫々は、
その軸方向中間に永久磁石７４を介装している。また、
固定子１０２．１０２の各々の外周面の軸方向両端部に
は、前記第２実施例と同様に構成される磁極子８６ａ、
・・・、８６ｈ、８６ａ’、・・・、８６ｈ’が一体的
に等間隔で設けられている。各磁極子８６ａ、・・・、
８６ｈ’の外面には、歯ｔ、・・・、ｔが夫々形成され
ている。−方、回転部９８は、一定ピツチの歯Ｓ、・・
・、Ｓ（歯列Ｓを構成する）を軸方向両端部内面に夫々
形成した磁性材料でなる２個の回転子１０４．１０４（
第１の部材）と、これらの回転子１０４゜１０４を一体
的に接合するパイプ状の非磁性材料でなる中間体１０６
で構成される。各歯列Ｓは、図示のように固定部９６の
各磁極子８６ａ〜８６ｈ、８６ａ’　〜８６ｈ’の歯ｓ
、−”、ｓに所定空隙を介して対向可能になっている。

その他の構成及び歯の位相関係は、前記第２実施例と同
様であるから、このように構成される外側回転型のもの
でも、前述と同様の作用効果が得られる。なお、図中、
φ□及びφＰｇは永久磁石７４による磁束、φ、は磁極
子８６　ａ、　　８６　ａ’８６　ｅ、　　８６　ｅ’
による合成磁束を示し、同図ｆｂ）の場合には、回転部
９８の図中左端を下げる力を発生する姿勢制御が行える
。

さらに、前述した第２実施例において、固定子８０側の
各歯列Ｔ及び回転子７２側の各歯列Ｓの歯筋方向は、モ
ータ本体６２の軸方向と平行に形成したが、この発明で
は、各歯列Ｔ及び各歯列Ｓを該軸方向と直交する方向に
形成し、且つ、歯列Ｔの位相を駆動用の磁極子ブロック
を構成する相互間で１／４ピツチづつずらして形成し、
前述と同様に作動させることにより、円筒状のモータで
ありながら、軸方向に駆動する直動形のものができる。

この場合、駆動ストロークを長くするには、回転子７２
（移動子）及び固定子８０並びにその駆動、姿勢制御機
構を軸方向に所定間隔をおいて多数設けるようにすれば
よい。

なお、前述した第１．第２実施例及びその他の例では、
同一の励磁コイルに姿勢制御用及び駆動制御用の励磁電
流を重畳して印加する構成としたが、この場合、駆動制
御電流の変化が姿勢制御に殆ど影響を及ぼさないが、必
要に応じて、両励磁コイルを別々に巻装し、この両コイ
ルに別々に電流を供給し、これにより加算器を省く構成
としてもよい。

また、前述した第１．第２実施例及びその他の例では、
２相電源で駆動する場合を説明したが、３相電源で駆動
することもでき、その場合は駆動用のブロックを構成す
る磁極子の数を６個とし、これらに設ける歯の位相を相
互に１／６ビ・ソチずらしておけばよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、第１の部材
の内面と第２の部材の外面の何れか一方には一方向に整
列した歯列を形成し、他方には前記歯列と同一ピッチの
歯を位相を適宜変化させて設けた複数のＧ１極子を形成
するとともに、永久磁石から発生した磁束が第１及び第
２の部材を空隙を介して通る複数の磁気回路を形成し、
第１．第２の部材間に磁気吸引力を作用させて一方の部
材に対して他方の部材を浮上状態で支持し、且つ、その
磁気回路夫々の磁気吸引力を第１の起磁力発生手段によ
り制御して浮上量を調節可能とする一方、磁気回路夫々
の各磁穫位置の空隙を通る磁束を第２の起磁力発生手段
により順次強めて一方の部材に対して他方の部材を歯列
方向に駆動するとしたため、以下のような種々の有益な
効果が得られる。

まず、磁気浮上状態にある一方の部材（第１又は第２の
部材）が安定点に位置しているときは、永久磁石による
磁気吸引力によって他方の部材（第２又は第１の部材）
に対し安定して非接触支持され、外乱等により一方の部
材に姿勢変動が生じたときにのみ、第１の起磁力発生手
段が作動して姿勢制御を行うこと、及び、この第１の起
磁力発生手段による磁束は、磁気抵抗の高い永久磁石を
通過しなくても済むことから、従来例にみられた駆動時
に常に励磁しなければならない手法や、姿勢側４１用の
磁束が永久磁石を通過することを強いる構成のものとは
異なり、姿勢変動制御に要する電力消費を格段に減少さ
せて省エネルギ化を図ることができ、且つ、非接触支持
用性も高い値を維持できる。

また、かかる電力消費の減少に伴い、磁極からの発熱が
著しく減少するため、放熱機構が小規模のもので済み、
装置の小形、軽量化に寄与するとともに、特に放熱が困
難な真空中での使用に好適なものになるという優れた効
果が得られる。

さらに、本発明の非接触アクチュエータは、浮上用磁気
回路のみならず推進駆動用の磁気回路をも合わせて搭載
しており、その駆動に際して、前記永久磁石の発生する
磁束を駆動にも用い、且つ、第１．第２の部材の対向面
に相互に形成した両歯列を用いるとしたため、ステップ
駆動、マイクロステップ駆動等が可能となり、精密な位
置決めができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の全体構成を示す一部ブ
ロック化及び破断した斜視図、第２図は第１図中のモー
タ本体を示す一部破断した平面図、第３図は第２図中の
■方向からみたときの概略側面図、第４図は第１実施例
の制御部のブロック図、第５図ｆａ）〜（ｅ）は各々姿
勢制御を説明するための等価磁気回路、第６図（ａ）〜
（ｄ）は各々駆動制御を説明するための等価磁気回路、
第７図（ａｌ　（ｂ）は各々この発明のその他の実施例
を示す移動方向からみたときの概略側面図、第８図はこ
の発明の第２実施例の全体構成を示す一部ブロック化及
び破断した斜視図、第９図は第８図中のＩＸ−ＩＸ線に
沿った概略断面図、第１０図は第９図におけるＸ−Ｘ線
に沿った断面図、第１１図は第２実施例における磁極ブ
ロックを構成する各磁極位置を示す部分断面図、第１２
図は第２実施例の制御部のブロック図、第１３図（ａ）
はこの発明のその他の実施例の構成を示す側面図、第１
３図（ｂ）は同図（ｉｓ）中のＢ−Ｂｆｉに沿った断面
図である。 図中、８．６６は固定部、・９はスライド部、１２．５
０は固定子（第１の部材）、１５．５１は可動子（第２
の部材）、１５ａ、−，１５ｈ、８２ａ、　　・・・、
８２ｈ、８２ａ’　、−，８２ｈ’　は掻片、１６．５
２．７４は永久磁石、１７ａ、・・・１７に、８４ａ、
””、８４ｈ、８４ａ’　　”’　　８４ｈ’　は励磁
コイル、１８ａ、　・・・、１８ｈ、５３ａ、　・＋　
　５３ｈｓ　８６ａ、　・、８６１８６ａ’・・・、８
６ｈ’は磁極子、２０Ａ〜２０Ｇ、８８Ｘ。 ８８Ｙは位置センサ、３０は姿勢制御回路、３２は駆動
制御回路、３４ａ〜３４ｈ、３５ａ　〜３５ｈ、３６ａ
　〜３６ｈ、９２ａ〜９２ｈは加算器、６８は回転部、
７２は回転子（第２の部材）、９０は姿勢制御回路、９
１は駆動制御回路、９６は固定部、９８は回転部、１０
２は固定子（第２の部材）、１０４は回転子（第１の部
材）、ｔ、・・・ｔは歯、Ｔは歯列、Ｓ、・・・、Ｓは
歯、Ｓは歯列である。 ＼　　　　＼ １０　　１３ｃ 第６図 第７図 （ａ） ５０Ａ汀・１／１°ス路 ＯＡ 第９図 ８６ｈ ８２ａ、、８２ｈ　、８２ａ’、−，８２ｈ’　居片４
ａ 、ａ４ｈ　、　８４ａ： 、８４ｈ’　　ｍ１す荘フイ１し ６ａ ８６ｈ　８６ａ’ 、８６ｈ’、ミ乃÷ 第１１図 ６ｈ ６ｈ ６ｃ ６ｃ ８゜ 第１０図 ６ｆ １史ご壬 ８゜ ８６ｆ′ ７磁５９子 第１３図 （ａ）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の部材に設けた内面に所定の空隙を介して対
   向する外面を設けた第２の部材を有し、前記第１の部材
   及び前記第２の部材の内の一方を他方に対して非接触で
   支持するアクチュエータにおいて、前記第１の部材の内
   面と前記第２の部材の外面との何れか一方には一方向に
   整列した歯列が形成され、他方には前記歯列と同一ピッ
   チであって該歯列と異なる位相をもって設けた歯を有す
   る複数の磁極子が形成され、且つ、前記歯列に対向する
   前記各磁極子との間に吸引力を発生させて一方の部材に
   対し他方の部材を所定距離の空隙を介した浮上状態に支
   持する複数の磁気回路を形成する永久磁石と、前記他方
   の部材の浮上支持位置が変動した場合、前記空隙が減少
   する側の前記永久磁石による磁束を減少させ且つ前記空
   隙が増加する側の前記永久磁石による磁束を増加させて
   前記他方の部材の浮上支持位置を制御する第１の起磁力
   発生手段と、前記各磁極子の歯の位相の相違に対応して
   予め定めた順番毎に、該磁極子と前記歯列との間の空隙
   を通過する前記永久磁石による磁束を増加させ、且つ、
   その他の磁極子と前記歯列との間の空隙を通過する前記
   永久磁石による磁束を減少させて一方の部材に対し他方
   の部材を前記歯列方向に駆動する第２の起磁力発生手段
   とを具えたことを特徴とする非接触アクチュエータ。
2. （２）対向する歯を有する前記第１の部材と前記第２の
   部材の面が平面に形成されている請求項１記載の非接触
   アクチュエータ。
3. （３）前記第２の部材は前記永久磁石の磁極端に夫々固
   着され前記第１の部材に対向する側の両端の各々に少な
   くとも２つの磁極子を有する請求項２記載の非接触アク
   チュエータ。
4. （４）対向する歯を有する前記第１の部材と前記第２の
   部材の面が円筒面に形成されている請求項１記載の非接
   触アクチュエータ。
5. （５）前記円筒面に形成されている歯の歯筋方向が軸方
   向と平行に形成されている請求項４記載の非接触アクチ
   ュエータ。
6. （６）前記第１の部材が軸方向に離隔された２つの平歯
   車状部材とされ、該部材が前記永久磁石の軸方向の磁極
   端に固着されている請求項５記載の非接触アクチュエー
   タ。
7. （７）前記円筒面に形成されている歯の歯筋方向が軸方
   向と直角に形成されている請求項４記載の非接触アクチ
   ュエータ。
8. （８）前記第１の起磁力発生手段の制御が前記第１の部
   材と前記第２の部材の相対変位を検出する位置センサの
   検出信号に基づき制御される請求項１記載の非接触アク
   チュエータ。