JPH0556626A - リニアパルスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 永久磁石１０は、互いに対面する固定子磁極
歯１１と可動子磁極歯１４を介してバイアス磁束の閉ル
ープ磁路を形成する。可動子６を移動させるため、所定
の順序で各相を励磁する。各相励磁時、コイル８は、２
箇所でバイアス磁束の閉ループと同極性の磁束を発生さ
せて可動子６を移動させる。 【効果】ギャップ形成に関係する部材の加工・組立精度
を高くすることなく、また、均一なギャップを得るため
の付加的作業をせずに、推力差のない、従って位置決め
誤差の生じないリニアパルスモータを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアパルスモータに
関し、例えばワードプロセッサにおけるフロッピーディ
スクドライブの磁気ヘッド駆動系などに適用されるリニ
アパルスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリニアパルスモータとして、固定
子の平面部上に設けられた可動子の摺動を案内する案内
部材を、固定子の平面部と平行および直角な方向に位置
調整する調整部材を設けたものが知られている（特開昭
６４ー７７４６１号の第１図〜第４図）。ここに、上記
固定子は上面にそれぞれ磁極歯が形成された４個の磁極
材を有し、４個の磁極材の下面からは各々鉄心が延びて
おり、各鉄心の周りにはボビンが嵌合され、これらのボ
ビンの周りにはそれぞれコイルが巻回されている。そし
て、４個の鉄心は２つずつ２個のヨークに磁気的接続さ
れる。更に、これらのヨーク間に永久磁石が設けられて
いる。また、可動子は下面（固定子の磁極材と対向する
面）に２つの磁極歯列が形成されている。可動子の２つ
の磁極歯列の歯ピッチおよび歯幅は固定子の磁極歯と同
じであるが、可動子の一方の磁極歯列と他方の磁極歯列
の歯は１／４ピッチずれている。

【０００３】このような従来のリニアパルスモータは、
特開昭６４ー７７４６１号の記載から判かるように、推
力を発生するギャップ部（可動子の磁極歯と固定子の磁
極歯との間に軸受により形成される隙間）が各相毎に１
箇所に集中して配置される構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しょうとする課題】しかしながら上述した
従来のリニアパルスモータにおいては、推力を発生する
ギャップ部が各相毎に１箇所に集中して配置される構成
となっていたので、次のような問題があった。すなわ
ち、 （１）各相のギャップが部品・組立て誤差などで不均一
に形成されると、相毎で推力差が生じ、従って各安定点
でのスティフネスの大小が生じ、このため位置決め誤差
が生じていた。 （２）軸受の長手方向の真直度や可動子の磁極歯の平面
度の部品精度が悪いと、可動子の位置毎でギャップ変動
が生じ、推力差が生じ、上記（１）と同様に位置決め誤
差が生じていた。 （３）また、ギャップを均一にするには、ギャップ形成
に関係する部品の加工精度や組立精度を高度にする必要
があり、加工・組立費がアップする。 （４）また、高度な加工・組立を行なうことなく、均一
なギャップを得るには、調整などの付加的な作業が必要
であった。

【０００５】本発明の目的は、このような従来の問題点
に鑑み、磁極材や軸受部品などのギャップ形成に関係す
る部材の加工・組立精度を高くすることなく、また均一
なギャップを得るための調整などの付加的作業を必要と
せずに、推力差がない、したがって位置決め誤差が生じ
ないリニアパルスモータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のリニアパルスモ
ータは、複数の磁極歯を有する固定部と、固定部の磁極
歯と対向する複数個の磁極歯を有し、かつ固定部に移動
自在に取り付けられた可動部とを有するリニアパルスモ
ータにおいて、固定部は相互に対面する（面が対向する
ことをいう。）固定部の磁極歯と可動部の磁極歯を介し
て、バイアス磁束の閉ループの磁路を形成する永久磁石
と、所定の順序で各相励磁時、少なくとも２箇所で、バ
イアス磁束の閉ループと同極性の磁束を発生させて可動
部を移動させるための複数の駆動コイルとを備えたこと
を特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成のリニアパルスモータにおいて、固定
部に設けられた永久磁石は、相互に対面する固定部の磁
極歯と可動部の磁極歯を介して、バイアス磁束の閉ルー
プの磁路を形成する。可動部を固定部に対し移動させる
ため、所定の順序で各相を励磁する。各相励磁時、複数
の駆動コイルの該当する駆動コイルは、少なくとも２箇
所でバイアス磁束の閉ループと同極性の磁束を発生させ
て可動部を移動させる。

【０００８】このようにして、各相励磁時に発生する推
力が従来のように１箇所集中でなく、少なくとも２箇所
に分散するようにしたので、磁極材や軸受部品などのギ
ャップ形成に関係する部材の加工・組立精度を高くする
ことなく、また均一なギャップを得るための調整などの
付加的作業を必要とせずに、推力差がない、したがって
位置決め誤差が生じないリニアパルスモータを提供でき
る。

【０００９】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて説
明する。

【００１０】図２は本発明によるリニアパルスモータの
一実施例を示す分解斜視図、図１は図２のリニアパルス
モータの一実施例を示す正面断面図、図３は図２のリニ
アパルスモータの固定子の一部の分解斜視図である。

【００１１】これらの図において、固定子１が取り付け
られた補強板２上をリテーナ３が支持するボール４およ
びローラ５を介して、可動子６が左右方向（図２の場
合）に移動自在となっている。固定子１は、ヨーク７、
コイル８、スペーサ９、永久磁石１０および固定子磁極
歯１１からなり、後述する図４のようにして組立てた上
で補強板２に固定されている。この補強板２の上面に
は、Ｖ字溝１２が形成されており、リテーナ３を支持す
る２個のボール４が嵌入することによって、補強板２に
対するリテーナ３の移動方向が規定される。本発明の固
定部は、固定子１と補強板２とベース１５などから構成
される。

【００１２】また、本発明の可動部としての可動子６
は、可動子本体１３と可動子磁極歯１４とから構成され
る。可動子本体１３の下面にもＶ字溝１５が形成されて
おり、このＶ字溝１５にもリテーナ３のボール４が嵌入
する。この嵌入によってリテーナ３に対する可動子６の
移動方向が規定されている。可動子６は、補強板２のＶ
字溝１２に平行な方向に移動することになる。なお、可
動子本体１３の下面には、固定子磁極歯１１に対向する
可動子磁極歯１４が取付けられている。この可動子磁極
歯１４は、すべて同一ピッチ、同一位相である。補強板
２はベース１６に取付けられ、そのベース１６は、ねじ
止めなどでフロッピーディスクなどの装置内に取付けら
れる。

【００１３】図４は、図１および図２の平板状リニアパ
ルスモータの一部を構成する固定子１の組立図である。
図４において、固定子１は前述のように４個のヨーク
７、コイル８、スペーサ９、永久磁石１０および固定子
磁極歯１１から成る。１個のヨーク７は、図３から判か
るように２箇所の凸部２１を有し、２個のヨーク７によ
って永久磁石１０を図１のように挟持している。しか
も、ヨーク７と永久磁石１０は接着剤により接着されて
いる。更に、スペーサ９は２個のヨーク７によって永久
磁石１０を挟持したものにより、両側から挟持されてい
る。従って、図３に示されるようにヨーク７、永久磁石
１０、ヨーク７、スペーサ９、ヨーク７、永久磁石１
０、ヨーク７のように配列されていることになる。４個
のヨーク７のそれぞれの凸部２１にはコイル８が外嵌す
る。この場合、図示のように凸部２１ａ，２１ｂにはコ
イル８ａ、凸部２１ｃ，２１ｄにはコイル８ｂ、凸部２
１ｅ，２１ｆにはコイル８ｃ、凸部２１ｇ，２１ｈには
コイル８ｄがそれぞれ外嵌することになる。

【００１４】以上のようにして、固定子１において、８
極の磁極が形成される。この凸部２１にコイル８を外嵌
したヨーク７の上面に固定子磁極歯１１が載置され、固
着される。固定子磁極歯１１は、平板状の磁極材の上面
において、ヨーク７の各極に対向する８箇所にエッチン
グ加工により磁極歯２２（２２ー１〜２２ー４、２２ー
１′〜２２ー４′）を形成したものである。固定子磁極
歯１１は、８つの磁極歯２２ー１〜２２ー４、２２ー
１′〜２２ー４′からなり、これらの磁極歯２２ー１〜
２２ー４、２２ー１′〜２２ー４′は、すべて同一ピッ
チである。また、磁極歯２２ー１と磁極歯２２ー１′、
磁極歯２２ー２と磁極歯２２ー２′、磁極歯２２ー３と
磁極歯２２ー３′、磁極歯２２ー４と磁極歯２２ー４′
は、それぞれ同じ位相である。また、磁極歯２２ー２
は、磁極歯２２ー１に対して１／４ピッチ位相がずれて
配置されている。磁極歯２２ー３は、磁極歯２２ー１に
対して１／２ピッチ位相がずれて配置されている。磁極
歯２２ー４は、磁極歯２２ー１に対して３／４ピッチ位
相がずれて配置されている。

【００１５】また、永久磁石１０より、ヨーク７、固定
子磁極歯１１の磁極歯２２、可動子磁極歯１４、固定子
磁極歯１１の磁極歯２２、ヨーク７を介して永久磁石１
０を結ぶバイアス磁束の閉ループ磁路が形成される。従
って、固定子磁極歯１１の各磁極歯２２には永久磁石１
０によるバイアス磁束が流れている。永久磁石１０の極
性を図示の如くとると、磁極歯２２ー１、２２ー３、２
２ー４および２２ー２はＮ極となり、磁極歯２２ー
１′、２２ー３′、２２ー４′および２２ー２′はＳ極
となる。

【００１６】なお、一方の永久磁石１０の極性の配置を
逆にすることにより、磁極歯２２ー１、２２ー３、２２
ー４′および２２ー２′をＮ極、磁極歯２２ー１′、２
２ー３′、２２ー４および２２ー２をＳ極としてもよ
い。

【００１７】次に動作について図５および図６を用いて
説明する。なお、図５は本発明によるリニアパルスモー
タを構成する固定子の上面図であり、特に巻線方向と配
置された永久磁石１０の極性を示している。図５では、
巻線は２相バイポーラで巻かれている。すなわち、巻線
Ａは磁極歯２２ー３′と磁極歯２２ー１を反時計方向に
巻回したうえで、磁極歯２２ー３と磁極歯２２ー１′を
反時計方向に巻回した形となっている。また、巻線Ｂは
磁極歯２２ー４と磁極歯２２ー２′を時計方向に巻回し
たうえで、磁極歯２２ー２と磁極歯２２ー４′を時計方
向に巻回した形となっている。また、図６は図１のリニ
アパルスモータの動作原理を説明する簡易図であって、
図６（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ図１のＡーＡ線、Ｂー
Ｂ線、ＣーＣ線、ＤーＤ線の各断面を示す。

【００１８】まず、巻線Ａをａの方向に通電すると巻線
電流による磁束が発生する。その方向は、磁極歯２２ー
１と磁極歯２２ー１′では永久磁石１０によるバイアス
磁束を強める方向に流れ、磁極歯２２ー３と磁極歯２２
ー３′では逆に永久磁石１０によるバイアス磁束を弱め
る方向に流れる。その結果、可動子６の可動子磁極歯１
４は、磁極歯２２ー１と磁極歯２２ー１′に引き付けら
れ、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように磁極歯２２ー１と
磁極歯２２ー１′に対面する（互いに歯面が対向する）
ような位置で可動子６は停止して安定する。

【００１９】次に巻線Ｂをｂの方向に通電すると、同様
にして、磁極歯２２ー２と磁極歯２２ー２′では、永久
磁石１０によるバイアス磁束が、発生する磁束によって
強められ、磁極歯２２ー４と磁極歯２２ー４′では、逆
に永久磁石１０によるバイアス磁束が発生する磁束によ
って弱められる。その結果、可動子６の可動子磁極歯１
４が磁極歯２２ー２と磁極歯２２ー２′に対面するよう
に、可動子６は図６の位置から１ステップ歩進する。

【００２０】以下、順次、巻線Ａ，Ｂをｃ→ｄ→ａの方
向に通電することにより、可動子６は、歩進動作を行な
う。

【００２１】なお、逆方向に可動子６を動作させるとき
は、巻線Ａ，Ｂに対する通電順序をｄ→ｃ→ｂ→ａ→ｄ
とすればよい。

【００２２】図７は、本発明の実施例と従来例におけ
る、固定子と可動子間の吸引力の分布を示す説明図であ
る。同図（Ａ）は、従来例における固定子と可動子間の
吸引力の分布を示す分布図である。同図（Ｂ）は、本発
明の実施例における固定子と可動子間の吸引力の分布を
示す分布図であって、図５で巻線Ａにａ方向に通電した
場合の固定子１と可動子６間の吸引力（固定子磁極歯１
１と可動子磁極歯１４間に働く吸引力）分布を示す。な
お、図７（Ａ）、（Ｂ）の図中の数値は、吸引力（可動
子６の移動方向に対して垂直方向に働く力）の大きさを
表わす。

【００２３】本発明では、固定子と可動子間の吸引力が
図７から判かるように、従来の場合に比べてバランスよ
く分散される。しかも、本発明では固定子１の磁極を８
箇所とし、各相励磁時に発生する推力が従来のように１
箇所（図７（Ａ）の場合、数値「１０」の箇所に相当す
る）集中でなく、２箇所（例えば、図５で巻線Ａをａの
方向に通電した場合、磁極歯２２ー１、２２ー１′上の
箇所（図７（Ｂ）の数値「５」の２箇所に対応する））
に分散するような構成としたので、次のような効果が得
られる。すなわち、 （１）部品・組立誤差でギャップの不均一が生じても、
数箇所に分散して配置された相の間でキャンセルされ、
推力差が生じず、従って各安定点でのスティフネスの大
小が生じない。よって、可動子６を移動させるとき、位
置決め誤差が生じない。 （２）可動子６の位置毎でギャップの不均一が生じて
も、上記（１）と同じ理由から推力差が生じない。従っ
て、可動子６を移動させるとき、位置決め誤差が生じな
い。 （３）上記（１）より推力差が生じないので、マイクロ
ステップの送りむらが生じない。 （４）上記（１）、（２）より、ギャップ形成に関係す
る部品に加工・組立誤差があっても、推力差が生じない
ので、従来の如く高精度な加工・組立は不要である。 （５）上記（１）の理由から加工・組立誤差がある部品
で、均一なギャップを得るための調整などの付加的な作
業も従来に比べ不要である。 （６）従来と同一の推力を得るのに必要な磁束が数箇所
に分散されるので、可動子６の必要磁路の断面積が小と
なり、可動子６を薄形化できる（軽く出来る）から、慣
性が小さくなることによる高速化も実現できる。 （７）従来と同一の推力を得るのに必要な永久磁石１０
の磁束の磁路が従来に比べ１／２となり短くなるので、
鉄部における起磁力損失が減り、永久磁石１０が小形化
できる。

【００２４】本発明は、本実施例に限定されることなく
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の応用および変形
が考えられる。

【００２５】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、固定部
の磁極を複数箇所とし、各相励磁時に発生する推力が１
箇所集中でなく、少なくとも２箇所に分散するようにし
たので、次のような効果が得られる。 （１）部品・組立誤差でギャップの不均一が生じても、
数箇所に分散して配置された相の間でキャンセルされ、
推力差を生じない。従って、可動部を移動させるとき、
位置決め誤差が生じない。 （２）可動部の位置毎で、ギャップの不均一が生じて
も、上記（１）と同じ理由から推力差が生じない。従っ
て、可動部を移動させるとき、位置決め誤差が生じな
い。 （３）上記（１）、（２）より、ギャップ形成に関係す
る部品に加工・組立誤差があっても、推力差が生じない
ので、従来の如く高精度な加工・組立は不要である。 （４）上記（１）の理由から加工・組立誤差がある部品
で、均一なギャップを得るための調整などの付加的な作
業も従来に比べ不要である。 （５）従来と同一の推力を得るのに必要な磁束が数箇所
に分散されるので、可動部の必要磁路の断面積が小とな
り、可動部を薄形化できる（軽く出来る）から、慣性が
小さくなることによる高速化も実現できる。 （６）従来と同一の推力を得るのに必要な固定部の永久
磁石によるバイアス磁束の磁路が従来に比べ、１／２と
なり短くなるので、鉄部における起磁力損失が減り、固
定部の永久磁石が小形化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のリニアパルスモータの一実施例を示す正
面断面図である。

【図２】本発明によるリニアパルスモータの一実施例を
示す分解斜視図である。

【図３】図２のリニアパルスモータの固定子の一部の分
解斜視図である。

【図４】図１および図２の平板状リニアパルスモータの
一部を構成する固定子１の組立図である。

【図５】本発明によるリニアパルスモータを構成する固
定子の上面図である。

【図６】図１のリニアパルスモータの動作原理を説明す
る簡易図である。

【図７】本発明の実施例と従来例における固定子と可動
子間の吸引力の分布を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ 補強板 ６ 可動子 ７ ヨーク ８ コイル ９ スペーサ １０ 永久磁石 １１ 固定子磁極歯 １４ 可動子磁極歯 １６ ベース ２２、２２ー１〜２２ー４、２２ー１′〜２２ー４′
磁極歯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の磁極歯を有する固定部と、前記固
   定部の磁極歯と対向する複数個の磁極歯を有し、かつ前
   記固定部に移動自在に取り付けられた可動部とを有する
   リニアパルスモータにおいて、 前記固定部は、 相互に対面する前記固定部の磁極歯と前記可動部の磁極
   歯を介して、バイアス磁束の閉ループの磁路を形成する
   永久磁石と、 所定の順序で各相励磁時、少なくとも２箇所で、前記バ
   イアス磁束の閉ループと同極性の磁束を発生させて前記
   可動部を移動させるための複数の駆動コイルとを備えた
   ことを特徴とするリニアパルスモータ。