JPH03139159A

JPH03139159A - パルスモータ

Info

Publication number: JPH03139159A
Application number: JP27311489A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakagawa; 洋中川
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1991-06-13
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JP2663650B2

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、例えば、産業用ロボットなどのように比較
的大きな推力が要求されるＦＡ（ファクトリ−オートメ
ーション）機器に用いて好適なパルスモータに関するも
のである。

「従来の技術」周知のように、リニアパルスモータは一次側磁束発生部
であるスライダの各コイルに供給されるパルス信号に基
づき、スライダまたは二次側スケールをステップ状に歩
進動作させるものであり、その磁気回路の構成は、第１
８図（ａ）に示す通りである。この図において、■は長
尺板状の磁性体によって構成された二次側スケールであ
り、その上面には、歯部１　ａ、　１　ａ、・・・が長
手方向（図面左右方向）に沿って等間隔に形成されてい
る。このスケールｌの上面にはスライダ２が図示Ｕ−ぬ
ローラ等からなる支持機構によってスケール１の長手方
向へ移動自在に支持された状態で載置されている。

スライダ２は、コ字状のＡ相鉄心４およびＢ相鉄心５と
、Ａ相鉄心４のＡ相磁極４ａおよび人相磁極４ｂに各々
巻回されたコイル６ａおよび６ｂと、Ｂ相鉄心５のＢ相
磁極５ａおよびｎ相磁極５ｂに各々巻回されたコイル７
ａおよび７ｂと、鉄心４および５の上面に図示する極性
で取り付けられた永久磁石８および９と、永久磁石８お
よび９の上面に取り付けられた板状の磁性体によって構
成されるバックプレート１０とから構成されている。磁
極４ａの下端面には、スケール１の歯部１ａのピッチ（
形成間隔）Ｐと同一ピッチで３個の極歯１４ａ、１４ａ
ｆ４ａが形成されており、その他の磁［ｉ４ｂ。

５　ａ、５　ｂの各下端面にも同様に極歯１．４ｂ、１
５ａ＋５ｂが各々形成されている。また、各磁ｆｆ１５
ｂ４ｂ５ａは磁極４ａに対して順次Ｐ／／Ｉずつずらし
て醋１置され、これにより、各磁極４ａ、４ｂ、５ａ、
５ｂは互いに位相が９０度ずつ異なった位置関係となっ
ている。さらに、各極歯１４ａｌ　４ｂ、Ｉ　５ａ。

＋５ｂの下端面と谷山部１ａの上端面との間には、所定
の間隙Ｇが各々形成されている。

そして、コイル６ａ、６ｂ、？ａ、７ｂに所定のパルス
信号を順次供給することにより、コイル６ａ、６ｂ、７
　ａ、　７　ｂが発生ずる磁束と、永久磁石８，９が発
生する磁束とが各磁極４　ａ、　４　ｂ、　５　ａ、　
５　ｂにおいて、順次加≦λされ、スケールＩに対する
スライダ２の磁気的安定位置が順次移動し、これにより
、スライダ２がスケール１の長手方向に沿って移動する
・ここで、コイル６　ａ、６　ｂの組、もしくはコイル
７ａ、７ｂの組のいずれか一方の組に電流を供給ずろ１
用励磁方式によってスライダ２を駆動する場合を例にし
て説明する。

■第１８図（ａ）に示す様に、コイル６　ａ、　６　ｂ
に端子６Ｃから６ｄへ向って所定の電流を流すと、コイ
ル６ａが発生ずる磁束と、永久磁石８が発生する磁束と
がＡ相磁極４ａにおいて相加わり、入相磁ｆｆ１４ｂに
おいて互いに打ち消し合うので、図に点線φ１で示す主
磁束ループが発生し、この結果、図示するように、Ａ相
＠　Ｋ　４　ａの各極歯１４ａと、スケールｌの歯部１
ａとが上下に対向した位置が磁気的に安定した位置とな
る。

■第１８図（ｂ）に示す様に、コイル７ａ、７ｂに端子
７ｃから７ｄへ向って所定の電流を流すことによって、
図に点線φ、で示す主磁束ループが発生し、この結果、
図示するように、＠Ｗ５ｂの各極歯１５ｂと歯部１ａと
が上下に対向した位置が磁気的に安定した位置となる。

■第１８図（ｃ）に示す様に、コイル６ａ、６ｂに■と
逆方向へ所定の電流を流すことによって、図に点線φ３
で示す主磁束ループが発生し、この結果、磁極４ｂの各
極歯１４ｂと歯部１ａとが上下に対向した位置が磁気的
に安定した位置となる。

■第１８図（ｄ）に示す様に、コイル７　ａ、　７　ｂ
に■と逆方向へ所定の電流を流すことによって、図に点
線φ４で示す主磁束ループが発生し、この結果、磁極５
ａの各極歯１５　ａと歯部１ａとが上下に対向した位置
が磁気的に安定した位置となる。

以上の■−■−■−■の各励磁モードの順にパルス励磁
を繰り返すことによって、スライダ２が図面左方向、す
なわち磁極５ｂから４ａに向かう方向へステップ状に移
動し、■−〇−■−■の各励磁モードの順にパルス励磁
を繰り返すことによって、スライダ２が図面右方向、す
なわちｍ　Ｋ　４　ａから５　ｂに向かう方向へステッ
プ状に移動する。

なお、スライダ２を固定してスケール１を移動させる場
合も同様である。

「発明が解決しようとする課題」ところで、一般に、リニアパルスモータはオーブンルー
プで高精度な位１π決めが可能なことから、ＯＡ（オフ
ィスオートメーンヨン）機器のプリンタのキャリッジ駆
動等に用いられているものの、大きな推力が得られない
ため、産業用ロボットなどのように比較的大きな推力が
要求されるＦＡ機器には、適用することが困難であった
。すなわち、上述したリニアパルスモータにおいては、
第１８図（ａ）〜（ｄ）に示すように、一方の人相磁極
４ａもしくはＢ相磁極５ａにおいてコイル６ａもしくは
７ａが発生する磁束と永久磁石８．９が発生する磁束と
が相加わり、推力が発生している期間、他方の人相磁極
４ｂもしくは０相磁極５ｂにおいては、コイル６ｂもし
くは７ｂが発生ずる磁束と、永久磁石８．９が発生する
磁束とが互いに打ち消し合い、推力が発生しない構造と
なっている。逆に、入相磁極４１）らしくは０相磁極５
ｂにおいて推力が発生している期間、Ａ相離Ｋ　４　ａ
もしくはＢ相磁極５ａにおいては、推力が発生しない構
造となっている。

したがって、実際に推力発生に寄与する推力発生面積は
、スケールｌと対向する各磁極４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ
の総面積の内、５０％しかなく、この推力発生面積を広
げることが、推力向上を図る際の重要な課題となってい
た。さらに、従来のリニアパルスモークにおいては、永
久磁石８．９が間隙Ｇから離れた個所に配［面されてい
るので、これら永久磁石８．９で発生した磁束の一部が
漏れ磁束となって推力発生用に有効に利用されないとい
う問題らあった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ス
ケールと対向する各磁極の端面の総面積を推力発生用に
有効に利用し、かつ永久磁石の磁力がスケールとの間隙
に近付く程大きく作用する（１１４造とすることにより
推力の増大を図ったパルスモータを提供することを目的
としている。

「課題を解決するための手段」この発明は、特定方向に沿って等間隔Ｐで歯部が形成さ
れた二次側スケールと、前記二次側スケールに対して前
記特定方向へ移動自在に支持された一次側磁束発生部と
からなり、前記一次側磁束発生部のコイルが巻回された
各磁極と、前記二次側スケールの各歯部との間に形成さ
れた各間隙に順次磁束を発生さ仕ることにより、前記一
次側磁束発生部を二次側スケールに対して相対移動させ
るパルスモータにおいて、前記一次側磁束発生部の各磁
極の、前記二次側スケールと対向する各端面に、前記特
定方向に沿って一定間隔Ｐ／２で極歯と溝部を交互に形
成し、前記各溝部に、隣合うもの同志の極性が互いに逆
方向となるように永久磁石を各々挿入配置すると共に、
前記各溝部および前記各永久磁石の前記特定方向に沿う
幅寸法を、首記各端面に近付く程大としたことを特徴と
している。

１作用」上記構成によれば、各磁極に巻回されたコイルに電流を
流すと、一次側磁束発生部のは極のＳ極側の極歯から該
＠極の溝部に配置され永久磁石を介して隣合うＮＷ側の
極歯に流入した後、二次側スケールの歯部に流入し、さ
らに、二次側スケールの別の歯部から一次側磁束発生部
の磁極のＳ極側の極歯に流入し、その磁極の溝部に配置
された永久磁石を介して隣合うＮＷ側の極歯に流入した
後、元の磁極に戻る主磁束ループが形成されるので、二
次側スケールと対向する各磁極の総面積を推力発生用に
有効に利用することができ、また、各永久磁石の磁力が
スケールとの間隙に近付く程太き（作用するので、推力
発生に寄与しない漏れ磁束を最小限に抑えることができ
る。

「実施例」以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の第１実施例によるリニアパルスモー
タの磁気回路の構成を示す図である。

この図において、２１は固定されたスケールであり、こ
のスケール２１の上面中央部には、その長平方向へ沿っ
てピッチＰの間隔で歯部２１ａ、２Ｉａ、・・・が形成
されている。

一方、２２はスライダ（一次側磁束発生部）であり、ロ
ーラ等の図示せぬ支持機構によってスケール２！の長平
方向（図に示す矢印Ｍ方向）へ移動自在に支持されてい
る。このスライダ２２は、互いに図示する位置関係で連
結されたＡ相ブロック２３と、Ｂ相ブロック３３とから
構成されている。

Ａ相ブロック２３は、スケール２Ｉの歯部２１ａと一定
の間隙Ｇを隔てて各々対向するＡ相磁極２４Ａと入相磁
極２４八とを有するコ字状の鉄心２４と、各磁極２４　
Ａ、２４　Ａに各々巻回されたコイル２５Ａ、２５人と
から構成されており、各磁極２４　Ａ、２４への、スケ
ール２■と対向する各端面には、矢印Ｍ方向に沿って一
定間隔Ｐ／２で極歯２４ａと凹Ｍ２４ｂが交互に形成さ
れており、各回Ｎ２４ｂには、隣合うもの同志の極性が
互いに逆方向となるように永久磁石２６が各々挿入配置
されている。この場合、各回ＭＴ　２４　ｂおよび各永
久磁石２６の矢印Ｍ方向に沿う幅寸法は、スケール２１
と対向する各端面に近付く程大となっており、各永久磁
石２６は正面から見て台形状（断面台形状）に形成され
ている。

同様に、Ｂ相ブロック３３は、歯部２１ａと一定の間隙
Ｇを隔てて各々対向するＢ相離［３４Ｂと０相磁極３４
ｆｉとを有するコ字状の鉄心３４と、各磁極３４　Ｂ、
３４　Ｑに各々巻回されたコイル３５Ｂ、３５Ｂとから
構成されており、各磁極３４Ｂ、３４１ｍの、スケール
２１と対向する各端面には、矢印Ｍ方向に沿って一定間
隔Ｐ／２で極歯３４ａと凹溝３４ｂが交互に形成されて
おり、各凹溝３４ｂには、隣合う乙の同志の極性か互い
に逆方向、となるように永久磁石２６が各々挿入配置さ
れている。この場合ら、Ａ棺ブロック２３と同様に、各
回！Ｍ　３４　ｂおよび各永久磁石２６の矢印Ｍ方向に
沿う幅寸法は、スケール２Ｉと対向する各端面に近付く
程大となっており、各永久磁石２６は断面台形状に形成
されている。

これらＡ４（Ｔブロック２３とＢ相ブロック３３の各磁
極の相対位置関係は、次の通りである。ずなわち、Ａ相
＠極２４Ａを基準とすると、入相磁極２４人は（２Ｐ＋
Ｐ／２）隔てて位置し、Ｂ相磁極３４　Ｂハ（５Ｐ　＋
　ＰＩ３　）隔テテ位置Ｌ、１３　相Ｍ　極３４ｒＦは
（７Ｐ＋３・ＰＩ３）隔てて位置している。

これにより、磁極３４　Ａ、３４　Ｂ、２４人、３４Ｂ
の順に、スケール２Ｉの各歯部２１ａに対する位相関係
が、その移動方向（矢印Ｍ方向）へ、ＰＩ３ずつ変位し
、例えば、図示するように、Ａ相磁極２４Ａの各極歯２
４ａとスケール２１の１新部２ｆａとが対向する状態に
おいて、Ｂ相磁Ｗ３４［３の各極歯３４ａは歯部２１ａ
からＰ／４変位し、人相磁極２４への各極歯２４ａは歯
部２１ａからＰ／２変位し、Ｂ相磁極３４らの各極歯３
４ａは南部２１ａから３・Ｐ／４Ｒ位していることにな
る。

以上の構成において、Ａ相と人相コイル２５Ａ。

２５への組、またはＢ相とｎ相コイル３５Ｂ、３５Ｂの
組の一方に電流を供給する１相励磁方式によってスライ
ダ２２を駆動する場合の動作について第２図を参照して
説明する。

■第２図（ａ）に示す状態において、Ａ相と人相コイル
２５Ａ、２５八に対して、図に示すＸ印から・印の方向
へ所定の電流を流すと、鉄心２４には入相＠極２４人か
らＡ相磁極２４Ａに向ってコイル２５　Ａ、２５八によ
る起磁力が発生し、これにより図にφ、で示すように、
鉄心２４の一方の磁極２４ＡのＳ極側の極歯２４ａから
永久磁石２６を介して隣合うＮ極側のｆｆ１ｉ２４ａに
流入し、該極歯２４　ａからスケール２１の歯部２ｆａ
に流入した後、他の歯部２１ａから他方の磁極２４への
Ｓ極側の極歯２４ａに流入し、永久磁石２Ｇを介して隣
合うＮ極側の極歯２４　ａに流入して、元の磁極２４Δ
に戻る主磁束ループが形成される。こ５の結果、Ａ相磁
極２４ＡのＮ極側の各極歯２４ａがスケール２１の歯部
２１ａと対向し、入相磁極２４人のＳ極側の各極歯２４
ａがスケール２１の歯部２１ａと対向する位置が磁気的
に安定した位置となる。

■第２図（ｂ）に示す様に、Ｂ相とｎ相コイル２５１３
．２５ｒ３に対して、図に示す×印から・印の方向へ所
定の電流を流すと、図にφ、で示す主磁束ループが発生
し、この結果、Ｂ相磁極３４ＢのＮ極側の各極歯３４ａ
がスケール２１の歯ＷＩ２１　ａと対向し、０相磁極３
４ＢのＳ極側の各極歯３４ｂがスケール２１のｗｉ？！
Ｓ２１　ａと対向する位置が磁気的に安定した位置とな
る。

■第２図（ｃ）に示す様に、Ａ相と入相コイル２５Ａ、
２５人に■と逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ３で
示す主磁束ループが発生し、この結果、Ａ相磁極２４Ａ
のＳ極側の各極歯２４ａがスケール２１の歯部２１ａと
対向し、入相磁極２４へのＮ極側の各極歯２４ａがスケ
ール２１の歯部２１ａと対向する位置が磁気的に安定し
た位置となる。

■第２図（ｄ）に示ず様に、Ｂ相とｎ相コイル２５　Ｂ
、２５　Ｉ３に■と逆方向へ所定の電流を流すと、図に
φ、で示す主磁束ループが発生し、この結果、Ｂ相磁極
３４ＢのＳ極側の６極ｒａ３４　ａがスケール２１の歯
部２１ａと対向し、０相磁極３４１１１のＮ極側の各極
歯３４ａがスケール２１の歯部２１ａと対向する位置が
磁気的に安定した位置となる。

以上の■−■−■→■の各励磁モードの順にパルス励磁
を繰り返すことによって、スライダ２２が図面左方向へ
移動し、■−■→■−■の各励磁モードの順にパルス励
磁を繰り返すことによって、スライダ２２が図面右方向
へ移動する。

ここで、永久磁石２６の形状を断面台形状としたのは、
以下の理由による。

第３図は単に板状の永久磁石２６′を設けた場合におけ
るＢ相ブロック３３′とスケール２１内を流れる磁束経
路を示しており、また、第４図は本実施例による断面台
形状の永久磁石２６を設けた場合におけるＢ相ブロック
３３とスケール２１内を流れる磁束経路を示している。

なお、これらの図は、第２図に示したｌ相励磁方式で駆
動する場合において、同図（ａ）から（ｂ）に移行する
過程の状態を示している。

これら第３図および第４図から明らかなように、単に板
状の永久磁石２６′を設けた場合、特にスケール２１と
の間隙Ｇに近い部分で、永久磁石２６′のＳＩ＆からＮ
極へ貫通せずに漏れ出る漏れ磁束φｇが生じてしまうが
、断面台形状の永久磁石２６を設けた場合は、スケール
２Ｉとの間隙Ｇに近付く程、永久磁石２６の磁力が大き
く作用するので、全ての磁束が永久磁石２６のＳ極から
Ｎ極に貫通し、この結果、推力発生に寄与しない漏れ磁
束を最小限に抑えることができる。

次に、第５図〜第８図を参照して、この発明の第２実施
例によるリニアパルスモータについて説明する。

第５図（イ）において、４１は固定されたスケールであ
り、このスケール４１の上面中央部には、その長手方向
へ沿ってピッチＰの間隔で歯部４１ａ、４１ａ、・・・
が形成されており、スケール４Ｉの上面両側部にも、そ
の長手方向へ沿ってピッチＰの間隔で歯部４１ｂ、４１
ｂ、・・・および、歯部４１ｃ、４１ｃ、・・・が各々
形成されている。この場合、中央部の南部４１ａと両側
部の歯部４１ｂ、４１ｃとは、互いにＰ／２ずらして形
成されている。

一方、４２はスライダであり、ローラ等の支持機構によ
ってスケール４１の長手方向（矢印Ｍ方向）へ移動自在
に支持されている。このスライダ４２は、Ａ相ブロック
４３とＢ相ブロック５３とから構成されており、これら
Ａ相ブロック４３とＢ相ブロック５３は互いに連結され
、それらの位置関係が規定されている。

Ａ相ブロック４３は、第３図（ロ）に示すように中央の
歯部４１ａ、４１ａ、・・・と対向するＡ相磁極４４と
、両側部の歯部４１ｂ、４１ｂ、・・・および４ＩＣ１
４！ｃ、・・・と各々対向する入相磁極４５および４６
を有するＥ字状の鉄心４７と、Ａ相磁極４４に巻回され
たＡ相コイル４８とから構成されており、各磁極４４，
４５．４６のスケール４１と対向する端面には、ピッチ
Ｐに対応した間隔で、極歯４４ａ〜４．４ｄ、４５ａ〜
４５ｄ、４６ａ〜４６ｄが形成され、各極歯の１７ｆｌ
の凹ｄ−！には、隣合うものの極性が互いに逆方向（第
４図参照）となるように断面台形状の永久磁石２６が各
々挿入配置されている。

これにより、第４図に示すように、中央部のＡ相磁極４
４の各極歯４４ａと４４ｃが歯部４１ａと対向している
状態において、両側部の人相磁極４５（４Ｇ）の各極歯
４５　ｂ（４，６ｂ）と４５ｄ（４６ｄ）が１打部４１
ｂ（４１ｃ）と対向する位置関係となる。

また、Ｂ相ブロック５３は、Ａ相ブロック４３と同様に
、中央のＢ相磁極５４と、両側部の８相磁極５５および
５６を有するＥ字状の鉄心５７と、Ｂ相磁極５４に巻回
されたｎ相コイル５８とから構成されており、各磁極５
４，５５．５６のスケール４１と対向する端面には、ビ
ッヂＰに対応した間隔で、極歯５４ａ　〜５４ｄ、５５
ａ〜５５ｄ、５６ａ〜５６ｄが形成され、各極歯の間の
凹溝には、隣合うものの極性が互いに逆方向（第４図参
照）となるように断面台形状の永久磁石２６が各々押入
配置されている。

これにより、中央部のｎ相磁極５４の各極歯５４ａ〜５
４ｄと歯部４ｔａとの位置関係、および両側部のｎ相磁
極５５（５６）の各極歯５５ａ〜５５ｄ（５６ａ　〜５
６ｄ）と歯部４１ｂ（４１ｃ）との位置関係は第６図に
示すようになる。

以上の構成において、ＡＫＪコイル４８およびＢ相コイ
ル５８に電流を供給しない状態においては、第６図に点
線で示すように、永久磁石２６によって生じた磁束のみ
によってスケール４１を巡る磁束ループが形成され、こ
の状態で静止している。

ここで、Ａ相コイル４８もしくはＢ相コイル５８の一方
に電流を供給する！相励磁方式によってスライダ４２を
駆動する場合の動作について第７図を参照して説明する
。

■第７図（ａ）に示す様に、Ａ相ブロック４３のＡ相コ
イル４８に対し、図に示すＸ印から・印の方向へ所定の
電流を流すと、鉄心４７にはＡ相磁極４４から人相磁極
４５（４６）に向ってＡ相コイル４８による起磁力が発
生し、この起磁力に伴う磁束と、永久磁石２６よって生
じた磁束が、極歯４４ｂ、４４ｒｌおよび４５　ａ（４
６ａ）、４５　ｃ（４６ｃ）で互いに強め合い、磁極４
４ａ、４４ｃおよび４５ｂ（４Ｇ　ｂ）、　４５　ｄ（
４Ｇ　（１）で互いに打ち消し合い、これにより、図に
点線φ１で示す如く、スケール４１の歯部４１ａからＡ
相磁極４４の各極歯４４ｂ、４４ｄに流入した磁束が、
永久磁石２６に導かれて隣合う極歯４４ａ、４４ｃに流
入し、入相磁極４５（４６）の各極歯４５　ａ（４６ａ
）、４５　ｃ（４６ｃ）から、スケール４１の歯部４ｆ
ｂ（４１ｃ）に流入する主磁束ループが形成される。こ
の結果、極歯４４ｂ、４４ｄと１蒋部４１ａとが対向し
、極歯４５　ａ（４，６ａ）、　４５ｃ（４（ｉｃ）と
歯部４１ｂ（４１ｃ）とが対向する位置が磁気的に安定
した位置となる。

■第７図（ｂ）に示す様に、Ｂ相ブロック５３のＢ相コ
イル５８に対し、図に示すＸ印から・印の方向へ所定の
電流を流すと、図に点線φ！で示す主磁束が発生し、こ
の結果、Ｂ相Ｍ１極５４の極歯５４ｂ、５４ｄと歯部４
１ａとが対向し、白磁極５５（５６）の１１ｉ歯５５ａ
（５６ａ）および極歯５５ｃ（５６Ｃ）と歯部４１ｂ（
４１ｃ）とが対向する位置が磁気的に安定した位置とな
る。

■第７図（Ｃ）に示す様に、Ａ相コイル４８に■と逆方
向へ所定の電流を流すと、図に点線φ３で示す主磁束が
発生し、この結果、Ａ相磁極４４の各極歯４４ａ、４４
ｃと歯部４］ａとが対向し、人相磁極４５．４６の各極
歯４５　ｂ（４６ｂ）、４５　ｄ（４６ｄ）と歯部４１
ｂ（４１ｃ）とが対向する位置が磁気的に安定した位置
となる。

■第７図（ｄ）に示す様に、Ｂ相コイル５８に■と逆方
向へ所定の電流を流すと、図に点線φ４で示す主磁束が
発生し、この結果、ｎ相磁極５４の各極歯５４ａ、５４
ｃと歯部４ｔａとが対向し、ｎ相磁極５５．５６の各極
歯５５ｂ（５６ｂ）、５５ｄ（５６ｄ）と歯部４１ｂ（
４１ｃ）とが対向する位置が磁気的に安定した位置とな
る。

以上の■−■→■−■の各励磁モードの順にパルス励磁
を繰り返すことによって、スライダ４２が図面右方向へ
移動し、■→■→■→■の各励磁モードの順にパルス励
磁を繰り返すことによって、スライダ４２が図面左方向
へ移動する。

ここで、Ａ相コイル４８とＢ相コイル５８の両方に、常
に？Ｉｌｔ流を供給する２相励磁力式によってスライダ
４２を駆動する場合においては、第８図（ａ）〜（ｄ）
に示す順序で、コイル４８と５８に、図に示すＸ印から
・印の方向へ所定の電流を流せばよい。なお、第６図〜
第８図においては、永久磁石２６の端部のみを簡略化し
て図示しているが、この永久磁石２６の実際の形状は第
５図に示すように断面台形状となっている。

次に、第９図を参照して、この発明の第３実施例による
リニアパルスモータについて説明する。

この第３実施例においては、第１図に示ずＡ相磁極２４
Ａ、入相＠極２４人、Ｂ相＠極３４Ｂ、およびｎ相磁極
３４１３に各々相当する４個の磁極６４Ａ、６４Ａ、６
４　Ｂ、　オヨヒ６４　ｎヲ同−ｃｖｔ６心６４によっ
て構成し、各磁極にコイル６５Ａ、６５八、ｅｓＢ、ｅ
５ｔｌを各々巻回している。そして、Ａ相側の磁１＝Ｎ
　６４　Ａと６４人の端面の凹ｉ％￥に挿入配置された
断面台形状の永久磁石２６と、Ｂ相開の磁極６４Ｂ、６
４１ｍの凹溝に挿入配置さ、れた断面台形状の永久磁石
２６とが、互いに逆極性となるように配置されており、
これにより、スケール２１の歯部２１ａが一列で済む構
成となっている。

次に、第１０図を参照して、この発明の第４実施例であ
る３相リニアパルスモータについて説明する。この図に
おいて、図示せぬローラ等の支持機構によってスケール
２１の長平方向（図に示す矢印Ｍ方向）へ移動自在に支
持されたスライダ８２は、ＡＩ（］磁極８３Ａと、Ｂ相
離１１ｉ８３Ｂと、Ｃ相磁極８３Ｃとを有する鉄心８３
と、各磁極８３Δ〜８３Ｃに各々巻回されたコイル８４
Ａ〜８４Ｃとから構成されている。そして、各磁極８３
Ａ。

８．３Ｉ３，８３Ｃの、スケール２１と対向する端面に
は、一定間隔Ｐ／２で極歯と凹溝が形成され、各凹溝に
は断面台形状の永久磁石２６が隣合うもの同志の極性が
互いに逆方向となるよう各々に挿入配置されている。こ
の場合、−側部に位置する磁極８３Ａ、中央部に位置す
る磁極８３Ｂ、他側部に位置する磁極８３Ｃの順に、ス
ケール２１の長平方向（Ｍ方向）へ順次Ｐ／３ずつ変位
して配置され、これにより、Ａ相磁極８３Ａの各極歯部
がスケール２１の歯部２１ａと対向している状態におい
て、Ｂ相磁極８３Ｂの各極歯が歯部２１ａからＰ／３変
位し、Ｃ相磁極８３Ｃの各極歯が歯部２１ａから２・Ｐ
／３変位する位置関係となる。

以上の構成において、第１２図に示すような励磁シーケ
ンスで、Ａ相コイル８４Ａと、Ｂ相コイル８４Ｂと、Ｃ
相コイル８４Ｃに極性が反転するパルス電流を供給し、
いわゆるバイポーラ駆動する場合の動作について説明す
る。

まず、第１３図はスライダ８２の各磁極８３Ａ〜８３Ｃ
とスケール２１の各歯部２ｔａとの間に発生する推力ベ
クトルを示す図である。この図において、ＡはＡ相コイ
ル８４Ａに正方向に駆動電流を供給した場合に生じる推
力ベクトルを示し、人はＡ相コイル８４Ａに負方向に駆
動電流を供給した場合に生じる推力ベクトルを示し、同
様に、ＢおよびＣはＢ相コイル８４ＢおよびＣ相コイル
８４Ｃに正方向に駆動電流を供給した場合に各々生じる
推力ベクトルを示し、ｎおよびＣはＢ相コイル８４Ｂお
よびＣ相コイル８４Ｃに負方向に駆動電流を供給した場
合に各々生じる推力ベクトルを示している。

そして、第１２図に■で示す期間においては、Ａ相コイ
ル８４Ａに正方向へ駆動電流が供給され、Ｂ相コイル８
４ＢとＣ相コイル８４Ｃには負方向へ駆動電流が供給さ
れており、第１３図に示すように、ベクトルＡと、ベク
トルＢと、ベクトルＣを合成したベクトルが推力ベクト
ルとなって、スケール２１とスライダ８２間に作用する
。その後、■−■−・・・→■で示す順序で、各コイル
８４Ａ〜８４Ｃに駆動電流を供給すると、スライダ８２
の各磁極８３Ａ〜８３Ｇとスケール２１の各歯部２Ｉａ
との間に発生する推力ベクトルが第１３図に■−■−・
・・−■で示す順序で変化し、スケール２１に対するス
ライダ８２の磁気的安定点が移り変わる。このように■
−■−■−・・・−■の各励磁モードの順、または■−
■−・・・−■→■の各励磁モードの順にパルス励磁を
繰り返すことによって、スライダ８２が移動する。

次に、第１１図を参照して、この発明の第５実施例によ
る３相リニアパルスモータについて説明する。この第５
実施例においては、第１Ｏ図に示ずＡ相磁極８３ＡＳＢ
ｉｌｌ磁極８３Ｂ１およびＣ相磁極８３Ｃに各々相当す
る３個の磁極９３Ａ、９３Ｉ３．９３Ｃを、スケール９
１の幅方向に並列に配置することによって、鉄心９３を
構成し、各磁極にコイル９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃを各々
巻回している。そして、各磁極９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ
の、スケール９１と対向する端面には、一定間隔Ｐ／２
で極歯と凹溝が形成され、各凹溝には断面台形状の永久
磁石２６が隣合うもの同志の極性が互いに逆方向となる
よう各々に挿入配置されている。

一方、スケール９１の上面には、その長平方向へ沿って
ビッヂＰの間隔で３列の歯部９１ａ、９１ａ。

・・　９１ｂ、９１ｂ、・・・、および９１ｃ、９１ｃ
、・・・が各々形成されている。この場合、歯部９！ａ
、９１ｂ。

９１ｃは、互いにＰ／３ずつずらして配置され、これに
より、Ａ相磁極９３Ａの各極歯がスケール９１の歯部９
１ａと対向している状態において、Ｂ相磁極９３Ｂの各
極歯が歯部９１ａからＰ／３変位し、Ｃ相磁極９３Ｇが
歯部９１ａから２−Ｐ／３変位する位置関係となってい
る。このような構成において、前述した第４実施例と同
様に、第１２図に示す励磁シーケンスで、Ａ相コイル９
４Ａと、Ｂ相コイル９４Ｂと、Ｃ相コイル９４Ｃにパル
ス電流を供給することによって、スライダ９２が移動す
る。

次に、上述した第４実施例および第５実施例による３相
リニアパルスモータの変形例について第１４図および第
１５図を参照して説明する。

まず、第１４図において、スケール２１の長平方向（矢
印Ｍ方向）へ移動自在に支持されたスライダ１０２は、
Ａ相磁極１０３Ａと、Ｃ相磁極１０３Ｃと、Ｂ相＠極１
０３Ｂと、入相磁極１０３人と、Ｃ４’ｌ［４ｒｓ１０
３Ｃ，！：、ｆＴｈ相［極ｔ　０３　Ｉ３　トラ有する
鉄心１０３と、これらの各磁極１０３Ａ〜１０３Ｉ３に
各々巻回されたコイル１０４Ａ−１０４［（とから構成
されている。そして、各磁極１０３Ａ−１０３Ｉ３の、
スケール２１と対向する端面には、一定間隔Ｐ／２で極
歯と凹溝が形成され、各、凹溝には断面台形状の永久は
石２６が隣合うもの同志の極性が互いに逆方向となるよ
う各々に挿入配置されている。この場合、鉄心＋０３の
各磁極１０３Ａ〜１０３Ｂの順に、スケール２！の長平
方向（Ｍ方向）へ順次Ｐ／６ずつ変位して配置されてい
る。

また、第１５図において、スライダｌ　１．２は、Ａ相
離Ｗｌ　１３Ａと、入相磁極１１３人と、Ｂ相１＋Ｗ１
１３Ｂ、！：、Ｉ３相［極１１３１１：、Ｃ相磁極１１
３Ｇと、Ｃ相磁極＋　１．３　ｃとを有する鉄心！！３
と、これらの各磁極１１３Ａ〜！１３Ｃに各々巻回され
たコイルＩ　１４Ａ〜ｒ　ｚｃとから構成されている。

そして、各ｉ極１．ｌ３Ａ−１１３Ｃの、スケール２１
と対向する端面には、一定間隔Ｐ／２で極歯と凹溝が形
成され、各凹ｄ子には断面台形状の永久磁石２６が隣合
うもの同志の極性が互いに逆方向となるよう各々に挿入
配置されている。この場合、磁極１１３Ａと１１３への
組、磁ｌｆ　１３Ｂトｌ　Ｉ　３Ｅｌ）組、オ、Ｊ：、
ヒｆｆｌ極！１３０と＋１３（ｍの組は、スケール２Ｉ
の長平方向（Ｍ方向）へ順次Ｐ／３ずつ変位して配置さ
れている。

このような第１４図および第１５図に示す構成において
も、前述した第４実施例と同様の動作原理によって、ス
ライダ１０２および１１２が移動する。

次に、この発明の第６実施例であるディスク・ロータ型
・両面駆動式のパルスモータに適用した場合の構成につ
いて第１６図（イ）〜（ニ）を参照して説明する。これ
らの図において、！５０はハウジングであり、１５１は
ハウジング１５０にベアリング１５２，１５３を介して
回転自在に支持されているシャフトである。このシャフ
ト！５１には、円板状のロータ【５４がキー１５５によ
って固定されており、また、ハウジング１５０内には、
ロータ１５４の両面と各々所定の間隙を隔てて対向する
環状のステータ１５６，１５７が各々取り付けられてい
る。ロータ１５４は、非磁性体によりて構成される環状
部材１５９と、この部材１５９゛によって支持され、放
射状にかつ等間隔に歯部ＩＧ　Ｉａ、Ｉ　６１ａ、−と
凹７ｉ１１６　ｌｂ、＋　６　ｌｂ、・、、が形成され
た円板状の磁性部材１６１とから構成されている。また
、ステータ１５６は、第１図に示す３［Ｗ２４　Ａ、２
４　Ａ、３４　Ｂ、３４　ｔ’ｑト同＋ｉ）位置関係を
有する磁極１６５ａ−１６５ｄが形成された鉄心【６５
と、これらの＠極１６５ａ＝１６５ｄに各々巻回された
コイルｆ　６６ａ　−１，６６ｄとからもが成され、各
磁極１６５ａ〜１６５ｄのロータ１５４と対向する端面
には、歯部ｔ６１ａの形成間隔に対応させて、放射状に
かつ等間隔に極歯が形成され、各極歯の間の凹溝には、
隣り合うもの同士の極性が互いに逆方向となるように断
面台形状の永久磁石１６２が各々挿入配置されている。

また、ステータ＋５７も同様に構成されている。以上の
構成において、前述した第１実施例（第１図〜第２図）
と同様の動作原理でロータ１５４が回転駆動され、シャ
フト１５１が回転する。

次に、この発明の第７実施例であるアウター・ロータ型
のパルスモータに適用した場合の構成について、第１７
図を参照して説明する。この図において、１７０は円筒
状のアウター・ロータであり、内周部に等間隔に歯部１
７１ａ、１７１ａが形成された磁性部材１７１によって
構成されている。

また、ステータ１７４（よ、第１４図に示す各磁極１１
０３Ａ−１０３（と同様の位置関係を有するＡ相磁極１
７５Ａ、Ｂ１１１１１磁極１７５Ｂ、Ｃ相＠極ｌ７５Ｃ
と、八ｌ１ｌｌｆｆ１１４１７５人、［３相ｆｆｔ極１
７５　Ｉ３．Ｃ相磁極１７５Ｃが形成された鉄心１７５
と、これらの磁極１７５Ａ〜！７５Ｃに各々巻回された
コイル＋７６Ａ−ｒ７１とから構成され、上記各磁極＋
７５Ａ−ｔ７ｓｃのロータ１７０と対向する端面には、
歯部１７１ａの形成間隔に対応させて、等間隔に極歯が
形成され、各極歯の間の凹溝には、閘り合うもの同士の
極性が互いに逆方向となるように断面台形状の永久磁石
１７２が各々挿入配置されている。このようなステータ
１７４が、シャフト１７８に固定されている。以上の構
成において、前述した第３実施例（第１Ｏ図）と同様の
動作原理でアウター・ロータ１７０が回転駆動さイｔ−
る　。

なお、この発明は、上述した実施例に限定されることな
く、以下に挙げる種々の変形が可能である。

■−次側スライダに、二次側スケールに対する相対移動
ｍを検出するセンサを設け、ザーボモータとして駆動さ
せるようにしてもよい。

■コギングの除去、もしくは推力波形歪の改善のために
、スキュー構造としたり、同一極内における若干のビッ
ヂずらしく等価スキュー）を施しても構わない。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、一次側磁束発
生部の各磁極の、二次側スケールと対向する各端面に、
特定方向に沿って一定間隔で極歯とｉｌ＋１部を交互に
形成し、これら各溝部に、隣合うもの同志の極性が互い
に逆方向となるように永久磁石を各々挿入配置したので
、各磁極に巻回されたコイルに電流を流すと、一次側磁
束発生部の磁極のＳ極側の極歯から該磁極の溝部に配置
され永久磁石を介して隣合うＮ極側の極歯に流入した後
二次側スケールの歯部に流入し、さらに二次側スケール
の他の歯部から他の磁極のＳ極側の極歯に流入し、その
磁極の溝部に配置された永久磁石を介して隣合うＮ極側
の極歯に流入した後、元の磁極に戻る主磁束ループが形
成され、これにより二次側スケールと対向する各磁極の
総面積を推力発生用に有効に利用することができ、さら
に、前記各溝部および前記各永久磁石の前記特定方向に
沿う幅寸法を、府記各端面に近付く程大としたので、各
永久磁石の磁力がスケールとの間隙に近付く程大きく作
用し、これにより推力発生に寄与しない漏れ磁束を最小
限に抑えることができ、この結果従来の２倍以上の推力
が得られ、例えば、産業用ロボットなどのように比較的
大きな推力が要求されるＦＡ機器にも適用することが可
能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例によるリニアパルスモー
クの構成を示す正面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は同実施
例によるリニアパルスモータを１相励磁方式によって駆
動した場合の動作を説明するための正面図、第３図単に
板状の永久磁石を設けた場合の磁束経路を説明するため
の図、第４図はこの発明の各実施例において適用される
断面台形状の永久磁石を設けた場合の磁束経路を説明す
るための図、第５図（イ）はこの発明の第２実施例によ
るリニアパルスモータの構成を示す一部切欠斜視図、同
図（ロ）は同リニアパルスモータのＡ相ブロックの構成
を示す斜視図、第６図は同リニアパルスモータの静止時
における磁束経路を説明するための図、第７図（ａ）〜
（ｄ）は同リニアパルスモータを１相励磁方式によって
駆動した場合の動作を説明するための図、第８図（ａ）
〜（ｄ）は同リニアパルスモータを２相励磁方式によっ
て駆動した場合の動作を説明するための図、第９図（イ
）はこの発明の第３実施例によるリニアパルスモークの
構成を示す正面図、同図（ロ）は同リニアパルスモータ
のスライダの構成を示す底面図、第１Ｏ図はこの発明の
第４実施例による多相リニアパルスモータの構成を示す
正面図、第１１図（イ）はこの発明の第５実施例による
多相リニアパルスモータのスライダの構成を示す正面図
、同図（ロ）は同リニアパルスモータのスライダの構成
を示す一部切欠側面図、同図（ハ）は同リニアパルスモ
ークのスケールの構成を示す平面図、第１２図はこの発
明の第４実施例および第５実施例によるリニアパルスモ
ータにおける励磁シーケンスを説明するための図、第１
３図は同リニアパルスモータの各励磁モードにおける推
力ベクトルを説明するための図、第１４図および第１５
図はこの発明の第４実施例の変形例の構成を説明するた
めの正面図、第１６図（イ）はこの発明の第６実施例に
よるディスク・ロータ型パルスモータの構成を示す部分
断面図、同図（ロ）は同パルスモータのステータ側の構
成を示す部分正面図、同図（ハ）は同パルスモータのロ
ータの構成を示す部分断面図、同図（ニ）は同パルスモ
ータのロータ側の構成を示す部分正面図、第１７図はこ
の発明の第７実施例によるアウター・ロータ型パルスモ
ークの内部構成を示す正面図、第１８図（ａ）〜（ｄ）
は従来のリニアパルスモークの磁気回路ｔ１カ成とその
動作を説明ずための図である。２１・・・・・・スケール（二次側スケール）、２１ａ
・・・・・・歯部、２２・・・・・・スライダ（一次側磁束発生部）、２／
Ｉａ、３４ａ・・・・・・極歯、２／Ｉｂ、３４ｂ・・・・・・凹溝（Ｍ￥部）、２６・
・・・永久磁石、２４．３４・・・・・・鉄心、２４Ａ・・・・・・Ａ相磁極、２５Ａ・・・・・・Ａ相コイル、２４八・・・・・・入相磁極、２５人・・・・・・入相コイル、３４Ｂ・・・・・・Ｂ相磁極、３５Ｂ・・・・・・ｎ相コイル、３ｎ・・・・・色相磁極、３５色・・・・・・ｎ相コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）特定方向に沿って等間隔Ｐで歯部が形成された二
次側スケールと、前記二次側スケールに対して前記特定
方向へ移動自在に支持された一次側磁束発生部とからな
り、前記一次側磁束発生部のコイルが巻回された各磁極
と、前記二次側スケールの各歯部との間に形成された各
間隙に順次磁束を発生させることにより、前記一次側磁
束発生部を二次側スケールに対して相対移動させるパル
スモータにおいて、前記一次側磁束発生部の各磁極の、前記二次側スケール
と対向する各端面に、前記特定方向に沿って一定間隔Ｐ
／２で極歯と溝部を交互に形成し、前記各溝部に、隣合
うもの同志の極性が互いに逆方向となるように永久磁石
を各々挿入配置すると共に、前記各溝部および前記各永
久磁石の前記特定方向に沿う幅寸法を、前記各端面に近
付く程大としたことを特徴とするパルスモータ。
（２）前記二次側スケールの両面に前記歯部を形成する
一方、前記二次側スケールの両面の各歯部と各々対向す
る一対の前記一次側磁束発生部を設け、これらの一次側
磁束発生部は、互いに連結され、かつ前記二次側スケー
ルに対して前記特定方向へ相対移動自在に支持されてい
ることを特徴とする請求項１記載のパルスモータ。