JPH0312058Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、高エネルギー形の磁石材を使用する
とともに、永久磁石（以下、単にマグネツトとい
う。）の形状に改良を加えることにより、コンパ
クトな可動子（以下、スライダという。）を実現
して、小形化、高速化を可能にしたリニアパルス
モータに関する。

（従来の技術） 第５図は、リニアパルスモータの従来例を示す
構造図、第６図は、前記従来例の磁極配置を示す
図、第７図は、前記従来例の動作原理を説明する
ための図である。

第５図において、１はマグネツト、２は磁極鉄
心、３はコイル、４はスケール、５は磁路板であ
る。

マグネツト１は、磁極鉄心２とスケール４の間
の空隙（以下、エア・ギヤツプという。）δに一
定の磁束（バイアス磁束）を発生させて磁気吸引
力を得るためのものである。マグネツト１は、第
５図に示すように上下方向に着磁されている。磁
極鉄心２には、コイル３が巻かれており、このコ
イル３に電流を流すことによつて、磁極鉄心２は
電磁石となり、マグネツト１と同様にエア・ギヤ
ツプδに磁束を発生させて磁気吸引力を得ること
ができる。スケール４は、高透磁率をもつ歯形板
状の部材である。磁路板５は、マグネツト１の動
作点を下げないようにするためのものであつて、
鉄板等の強磁性体の材料で成形されている。マグ
ネツト１、スケール２および磁路板５でスライダ
を構成している。

第６図において、ピツチｐは、磁極鉄心２の歯
のピツチ、およびスケール５の歯のピツチを示し
ている。

磁極鉄心２のＡ相の磁極ＡとおよびＢ相の磁
極とＢとは、それぞれnp±（1/2）ｐ（ｎ：整
数）ずれて配置されている。また、磁極とＢは
np±（1/4）ｐずれて配置されている。その結果、
磁極Ａと磁極は、np±（1/4）ｐずれることに
なる。

コイル３Ａと３、コイル３Ｂと３、同じ太
さの電線で同じ回数巻かれているが、巻き方向が
それぞれ逆方向であり、かつ、直列に接続されて
いる。したがつて、これらのコイルに電流を流す
とそれぞれＮとＳの極性が逆になる。

つぎに、第７図を参照して、リニアパルスモー
タの従来例の動作を説明する。なお、これはソー
ヤーの原理に基づいて動作する。

第７図において、マグネツト１によつて発生す
る磁束をΦm、電磁石となる磁極鉄心２の磁極
Ａ、および磁極Ｂ，の発生する磁束をΦeと
する。

第７図ａに示すように、コイル３Ｂ，３にコ
イル電流を流すと、磁極Ａ，では磁束Φmが２
分される。しかし、磁極Ｂでは磁束Φm＋Φeとな
りスライダは磁極Ｂの位置に強く拘束されるが、
磁極ではΦm−Φeとなり打ち消される方向とな
る。

次に、第７図ｂ示すように、コイル３Ａ，３
に電流を流すと、スライダは磁極の位置に拘束
される。同様に、第７図ｃでは磁極の位置に、
第７図ｄでは磁極Ａの位置に拘束され、スライダ
は、順次右方向に（1/4）ｐずつ移動する。

また、電流の流す方向を逆方向にすると順次左
方向に（1/4）ｐずつ移動する。

（考案が解決しようとする問題点） 従来のリニアパルスモータでは、１対の磁極鉄
心２上に、上下方向に着磁したマグネツト１を配
置し、さらにその上に磁路板５を設けてスライダ
を構成していたので、スライダが大形になり、リ
ニアパルスモータの小形化、高速化の妨げになつ
ていた。

また、スライダを構成する磁極鉄心２の磁極
Ａ，と磁極Ｂ，が独立しているので、組み立
てに際して、np±（1/4）ｐの間隔を正確に寸法
出しすることが、たとえ治具を用いても、困難で
あつた。このnp±（1/4）ｐのずれが正確でない
と、ステツプ移動の精度が劣化することになる。

本考案の目的は、スライダの軽量、小形化を図
ることにより、高速応答を可能にしたリニアパル
ス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に本考案によるリニア
パルスモータは、歯形板状のスケール、前記スケ
ールと間隙をもつて配置されるスライダとからな
るリニアパルスモータにおいて、前記スライダの
磁極配置をそれぞれ1/4ピツチずらし表面側と裏
面側を反対に向い合せて配置した第１および第２
の磁極鉄心と、前記各磁極鉄心の間に挾まれた部
分の横断面がコの字形の一体形状でありＴ字形形
状の縦断面をもち、前記縦断面が表裏方向に対称
に着磁された高エネルギー磁石材で成形した永久
磁石から構成されている。

前記永久磁石は、希土類磁石または希土類プラ
スチツク磁石等の高エネルギー磁石材で成形する
ことができる。

前記磁極鉄心の歯のピツチは、前記スケールの
歯のピツチと等しいかまたは、前記スケールの歯
のピツチと異なるようにすることもできる。

（実施例） 以下、図面等を参照して、実施例について本考
案を詳細に説明する。

第１図は、本考案によるリニアパルスモータの
実施例を示す構造図、第２図は、前記実施例モー
タの磁極配置を示す図、第３図は、前記実施例モ
ータの動作原理を説明するための図であつて、理
解を容易にするために各図において、永久磁石の
Ｔ字形の縦断面の上辺を省略して示してある。

第４図に本考案において使用する永久磁石の実
施例の斜視図を示す。

第１図において、１１および１２はマグネツ
ト、２１および２２は磁極鉄心、３はコイル、４
はスケールである。

マグネツト１１，１２は、一定磁束Φmを発生
させる働きをし、磁極鉄心２１，２２に巻かれた
コイル３は、その磁極鉄心２１，２２に電磁石に
よる磁束Φeを発生させる働きをする。

マグネツト１１，１２には、高エネルギー磁石
材、例えば、希土類磁石、希土類プラスチツク磁
石等が使用されている。

マグネツト１１，１２は、コの字形状に成形さ
れており、第１図に示すように表裏方向に着磁さ
れている。マグネツト１１，１２をコの字形状に
するのは、スライダの限られたスペースであつて
も、マグネツト１１，１２の断面積を大きく取る
ことができるからである。なお、第１図の１点鎖
線で示したのは、マグネツト１１の磁極の中心線
である。また、マグネツト１１，１２をコの字形
状にして、希土類プラスチツクマグネツト材で成
形加工すれば、容易に大量に製造することができ
る。

マグネツト１１，１２の厚さと断面積を最適に
設計することによつて、マグネツト１１，１２の
動作点を下げることなく、必要な磁束を得ること
ができる。その結果、スライダのコンパクト化が
でき、高速応答が可能になる。つまり、加速に必
要な力をＦ、スライダ重量をｍ、加速度をαとす
ると、Ｆ＝mαという関係になるから、加速に必
要な力Ｆを一定とすれば、スライダ重量ｍの軽減
によつて、加速度αを大きく取ることができる。

第２図に示すように、ピツチｐは、磁極鉄心２
１，２２およびスケール４の歯のピツチである。
本実施例では、スライダの歯ピツチとスケール５
の歯のピツチは等しくしてある（ｐ＝p₁）。

磁極鉄心２１，２２の磁極Ａ，Ｂ，，の歯
部２１ａ，２２ａの中心配列は、それぞれ等間隔
になるように配置されており、np±（1/4）ｐず
らしてある。また、磁極鉄心２１，２２の磁極ヨ
ーク部２１ｂ，２２ｂの中心と磁極歯部２１ａ，
２２ａの中心を（1/4）ｐずらしてある。

また、第２図ｂに示す第２図aX−Ｘ矢視図の
ように、正面の磁極鉄心２１の歯群と、裏面の磁
極鉄心２２の歯群が、（1/2ｐずれるように配置さ
れており、それらの磁極鉄心２１，２２の間にマ
グネツト１１，１２を挾み、磁極ヨーク部２１
ｂ，２２ｂの方向を反対にしてサンドイツチ構造
に組立てられている。

磁極鉄心２１，２２の磁極配置は、（1/4）ｐ等
間隔にずらして、磁極Ａ，および磁極Ｂ，の
磁極間隔は１つおきになつており、磁気回路の長
さは一定であつて、マグネツトの特性のバラツキ
の影響がでにくい構造になつている。このため、
エア・ギヤツプδにおける吸引力がバランスして
いる。その結果として、スライダの保持力、およ
び移動力（推力）の励磁の切換えによるバラツキ
が少ない。つまり、後述する第３図ａ，ｂ，ｃ，
ｄのそれぞれの保持位置において、保持力のバラ
ツキを少なくすることができる。

磁極鉄心２１，２２は、互いに向きを反対にし
て組み合せる構造にしてある。このため、磁極鉄
心２１，２２をプレス打ち抜き等で製作したと
き、寸法誤差が相殺することができ、スライダの
保持位置の精度がよくなる。また、磁極鉄心がつ
ながつているので、磁極鉄心をプレス等で加工す
る場合、プレスの型精度で保持できるので、磁極
の位置出しが必ずしも必要でなく、組み立てが容
易になつた。

スケール４において、マグネツト１１，１２の
磁束Φmは、着磁方向で決まり、紙面の表から裏
（または裏から表）となり、電磁石の磁束Φeは電
流の方向によつて、紙面の表から裏または裏から
表と交互の方向になる。つまり、スライダの進行
方向と90゜の方向になる（第２図ｃ）。このように
すれば、相励磁を変えても磁路の長さが一定であ
るため、磁路の長さの変化によつて保持力が変化
してしまうことはなくなつた。

次に、本考案によるリニアパルスモータの動作
を説明する。

第３図ａに示すように、矢印の方向にコイル３
Ａ，３に電流を流すと、磁極Ａにおいて磁束が
Φm＋Φeになり、正面側の磁極鉄心２１の磁極Ａ
の歯群で拘束され、同時に磁極において磁束が
Φm＋Φeになり、裏面側の磁極鉄心２２の歯群で
拘束されるので、スライダは第３図ａの位置に保
持される。

次に、第６図ｂ、第６図ｃ、第６図ｄの矢印の
方向にコイルに電流を流すと、第６図ａと同様の
原理によつて、スライダの保持位置が矢印の方向
に移動する。移動の間隔は、それぞれ（1/4）ｐ
となり、従来例のリニアパルスモータと互換性の
ある動作をさせることができる。

なお、第２図において、磁極鉄心２１，２２の
歯ピツチp₁のみをｐ≠p₁にすることができる。た
だし、磁極鉄心２１，２２のピツチp₁をスケール
４のピツチｐより大きく取るが、磁極Ａを基準に
考えた場合に、ピツチp₁を大きく取りすぎると、
磁極Ｂ，，、の歯と干渉してしまい、磁束漏
れが多くなり、保持力にロスが生ずる可能性があ
る。このため、スライダを構成する磁極鉄心２
１，２２およびスケール４の歯の巾と歯ピツチの
製作誤差を加味して、最適のピツチp₁を与えれ
ば、各磁極の歯におけるエア・ギヤツプ磁束が正
弦波に近くなり、スライダの進行方向の保持力の
傾斜が正弦波に近くなる。以上のことを考慮し
て、本実施例では一例として、p₁＞（１〜1.04）
ｐ程度にとつてある。

第４図は、本考案によるリニアパルスモータに
用いられるマグネツトを取り出して示した斜視図
であり、マグネツト１１は、断面がＴの字形形状
にしてある。これは、スライダ保持力および推力
を強くするためである。なお、第４図の１点鎖線
で示したのは、マグネツト１１の磁極の中心線で
ある。

本考案によるリニアパルスモータは、保持力の
正弦波傾斜を要求されるマイクロステツプ駆動等
の用途に好適に使用することができる。

（考案の効果） 以上詳しく説明したように、本考案によれば、
スライダの軽量、小形化が図れるので、高速応答
を可能にしたリニアパルスモータが実現できると
いう効果がある。

また、磁極鉄心がつながつているので、磁極鉄
心をプレス等で加工する場合、プレスの型精度で
保持できるので、磁極の位置出しが必ずしも必要
でなく、組み立てが容易になつた。

さらに、磁路の長さが一定であるため、保持力
を一定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案によるリニアパルスモータの
実施例を示す構造図、第２図は、前記実施例モー
タの磁極配置を示す図、第３図は、前記実施例モ
ータの動作原理を説明するための図である。第４
図は、本考案によるリニアパルスモータに用いら
れるマグネツトの他の実施例を示した図である。
第５図は、リニアパルスモータの従来例を示す構
造図、第６図は、前記従来例の磁極配置を示す
図、第７図は、前記従来例の動作原理を説明する
ための図である。 １……マグネツト、２……磁極鉄心、３……コ
イル、４……スケール、５……磁路板、１１，１
２……マグネツト、２１，２２……磁極鉄心。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 歯形板状のスケール、前記スケールと間隙を
   もつて配置されるスライダとからなるリニアパ
   ルスモータにおいて、前記スライダの磁極配置
   をそれぞれ1/4ピツチずらし表面側と裏面側を
   反対に向い合せて配置した第１および第２の磁
   極鉄心と、前記各磁極鉄心の間に挾まれた部分
   の横断面がコの字形の一体形状でありＴ字形形
   状の縦断面をもち、前記縦断面が表裏方向に対
   称に着磁された高エネルギー磁石材で成形した
   永久磁石から構成されたことを特徴とするリニ
   アパルスモータ。 (2) 前記永久磁石は、希土類磁石または希土類プ
   ラスチツク磁石等の高エネルギー磁石材で成形
   した実用新案登録請求の範囲第１項記載のリニ
   アパルスモータ。 (3) 前記磁極鉄心の歯のピツチは、前記スケール
   の歯のピツチと異なる実用新案登録請求の範囲
   第１項記載のリニアパルスモータ。 (4) 前記磁極鉄心の歯のピツチは、前記スケール
   の歯のピツチと異なる実用新案登録請求の範囲
   第１項記載のリニアパルスモータ。