JPH0584144B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は特に小型で、可動側の最大変位量を
小とする負荷の駆動に適したリニアパルスモータ
の構造に関するものである。

〔従来技術〕 一般に、リニアパルスモータは一次側コイルに
供給する入力パルスごとに一定の距離（通常４ポ
ールタイプのもので1/4ピツチ）ずつ一次側又は
二次側スケールをステツプ状に歩進動作させる。
この動作に伴つて、リニアパルスモータは正確な
位置決め制御を要求する各種プリンタのヘツド送
り、光電式読取装置のヘツド送りなどのOA機器
に応用されている。そして、このリニアパルスモ
ータの従来構成を示すと第４図、第５図に示す通
りである。すなわち、第４図は一部切欠き正面
図、第５図は一部切欠き側面図、各図において、
１はリニアパルスモータの磁束発生を担う１次側
で、正面中央部で磁気的にしや断状態にある２個
の鉄心２，３、当該鉄心２，３を両側部にて固定
する側板４，５、上記各鉄心２，３の背面に図示
の極性にて着磁してある永久磁石６，７、当該永
久磁石６，７の背面部に接合する磁性板８、上記
各鉄心２，３に形成している磁極２ａ，２ｂ，３
ａ，３ｂに取付けられたコイル９ａ，９ｂ，９
ｃ，９ｄ、各側板４，５の両側下に支持される軸
１０，１１に回動自在に支持される車輪１２〜１
５からなつている。そして、上記各磁極２ａ，２
ｂ，３ａ，３ｂには1/4ピツチずつのずれを有し
て歯部２ａ１，２ｂ１，３ａ１，３ｂ１が形成さ
れている。１６はリニアパルスモータの２次側を
なすスケールで、平面には上記各磁極歯部２ａ１
などと同一ピツチの歯部１６ａが形成されてい
る。

上記第４図及び第５図に示すリニアパルスモー
タにおいて、例えば一相励磁方式にて駆動する場
合、順次各コイル９ａ〜９ｄを励磁していく過程
において、各磁極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂに形成
した歯部２ａ１，２ｂ１，３ａ１，３ｂ１が順次
２次側スケールの歯部に対向することにより1/4
ピツチずつ歩進（見た目には連続的であるが原理
上はあくまでもステツプ状の変位）していく。こ
の際、１次側磁束発生装置１及び２次側スケール
１６は一方を固定（通常スケール）し、他方を被
位置決め用負荷に係合のうえ可動として実用化を
達成する。

〔従来技術の問題点〕

ところで、近年OA機器の発展とともに各種の
情報端末機器は小型化、薄形化の傾向にあつて、
例えば、フロツピーデイスクドライブにおいても
この傾向が強い。このような状況において、超小
形、超薄形のリニアパルスモータの実現が望まれ
ている。

今、上記市場の要求に対して、前記第４図、第
５図に示す台車タイプのリニアパルスモータは適
合できない。すなわち、上記フロツピーデイスク
ドライブなどでは通常推力は50g、ストロークは
10〜25mm程度で足りるのに対し、リニアパルスモ
ータの機体は機構上この推力、ストロークに適合
させるほど小型することは困難である。より具体
的に説明すると厚みＷの減少は車輪取付機構の存
在のため限度があり、高さＨについての減少は１
次、２次の各歯部対向面が磁極中を通過する磁束
に直交する上記第１，２図に示す従来の構成では
困難である。一方、長さＬについては磁極がリニ
アパルスモータの可動側進行方向に直線上に並べ
ることから短縮には限度がある。つまり、最大推
力50g、最大ストローク10〜25mmに定めることは
困難である。

〔発明の目的〕

この発明の目的はリニアパルスモータの１次側
の構成を工夫することによつて駆動原理は従来の
ものと同一なるも、低推力、短ストローク特性に
適合するように小型化を実現する１具体的リニア
パルスモータの構成を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的は本発明によれば、頭部及び脚部を有
する４個の板状磁極部材の前記頭部を集中させる
ように配置し、該磁極部材の頭部の平面部に当該
リニアパルスモータの可動側の進行方向に沿つて
歯部を等間隔に、かつ磁束発生の順に後述するス
ケール歯部との間に順次1/4ピツチずつの相対変
位を有するように形成し、当該リニアパルスモー
タの可動側進行方向と直角方向に位置する各一対
の磁極脚部に対して磁気的な接続を伴つて励磁用
コイルを装着し、上記各一対の磁極にそれぞれ異
なる極性を配した永久磁石を各磁極相互間に配置
し、上記各磁極歯部に対向し、同一歯部ピツチで
可動部移動方向に沿つて両側の歯部を所定ピツチ
ずらしてなるスケールと、このスケールを、その
歯部と上記磁極歯部との一定のギヤツプを有して
当該リニアパルスモータの可動側の一定範囲内の
変位を許容するガイド手段とを備えたリニアパル
スモータによつて達成される。

〔実施例〕

以下、図示する実施例について具体的に説明す
る。第１図はこの発明に係るリニアパルスモータ
のスケール部を分離状態にて示す斜視図、第２図
は第１図に示すリニアパルスモータを各構成要素
に分離した部品単位の分解図、第３図は磁極歯部
とスケール歯部との相対位置を示す原理図であ
る。各図において１７〜２０はＬ字状をなす平板
状磁極で、その頭部１７ａ〜２０ａは集中的に配
置され、各脚部１７ａ〜２０ｂとで全体がＨ字形
を示すように配列される。１７ｃ〜２０ｃは歯部
で、それぞれ各磁極１７〜２０の頭部１７ａ〜２
０ａの平面に形成され、それぞれ同一ピツチで、
かつ歯部１９ｃ，１８ｃ，２０ｃ，１７ｃの順に
後述するスケール歯部に対し順次1/4ピツチずつ
の相対的位置の変化を有している。２１〜２４は
スペーサで、磁性体により形成され、上記磁極１
７〜２０の脚部１７ｂ〜２０ｂの底面部に接合さ
れる。２５，２６は平面コ字状をなす磁気枠で、
それぞれの中心部に平板状にコイル２７，２８を
装着している。そして、上記磁気枠２５，２６は
スペーサ２１〜２４を介して各磁極１７〜２０の
脚部１７ｂ〜２０ｂにビス２９〜３２によつて固
定される。３３は永久磁石で、図示の通りに着磁
され、Ｎ，Ｓ各磁極面がそれぞれ磁極１９，２０
の頭部１９ａ，２０ａの背面及び磁極１７，１８
の頭部１７ａ，１８ａの背面に対向すべく配置さ
れる。３４は当て板で、上記永久磁石３３の反磁
極側面の磁気回路をなすとともに１次側の固定部
材としての作用を担う。３５，３６はガイド部材
で、それぞれボールガイド部材３５ａ１，３５ａ
２，３６ａ１，３６ａ２を有し、ガイド部材３５
は上記ビス２９，３２によつて磁極１８，２０の
各頭部１８ａ，２０ａの外側部に固定される。一
方、ガイド部材３６はこれに形成されている長穴
３６ｂ１，３６ｂ２中にビス３１，３０が貫通
し、リニアパルスモータの可動側の進行方向に対
し、直角方向に若干の変位ができるように取付け
られる。３７は板ばねで、両端部をピン３０，３
１に保持させて上記ガイド部材３６を磁極歯部１
７ｃ，１９ｃ方向に復元力をもたらす。３８〜４
１はボールで、それぞれ上記ガイド部材３５，３
６に形成したボールガイド部３６ａ２，３５ａ
２，３６ａ１，３５ａ１に配する。４２はリニア
パルスモータ２次側をなすスケールで、一面に上
記磁極歯部１７ｃ〜２０ｃと同一ピツチの歯部４
２ａを形成するとともに歯部４２ａの端部両側に
沿つて断面Ｌ字状の切欠き４２ｂ１，４２ｂ２を
形成している。そして、上記歯部４２ａは第３図
に示すように可動側進行方向に沿つて左右に磁極
歯部１７ｃ，１８ｃ，１９ｃ，２０ｃと同一ピツ
チで、かつ1/2ピツチのずれを有する歯部４２ａ
１，４２ａ２からなつている。一方、上記切欠き
４２ｂ１，４２ｂ２は上記ボール３９，４１及び
ボール３８，４０に係合し、磁極歯部１７ｃ〜２
０ｃとスケール歯部４２ａとのギヤツプを一定に
維持する。これと同時にボール３９，４１はガイ
ド部材３５のボールガイド部３５ａ２，３５ａ１
における範囲に転動可能になるように、また、ボ
ール３８，４０はガイド部材３６のボールガイド
部３６ａ２，３６ａ１における範囲に転動可能と
なるように板ばね３７が作用し、スケール４２と
一次側磁極１７〜２０との相対変位の案内作用を
担う。

上記構成において、スケール４２側を可動側と
し、永久磁石３３により磁極１９，２０はＮ極に
磁極１７，１８はＳ極に定められている。今、コ
イル２８に電流＋Ｉ（磁極１９の歯部１９ｃとス
ケール４２の歯部４２ａ１とが吸引する極性とす
る）を流すと、これによつて生ずる電磁石磁束と
上記永久磁石３３からの磁束とが磁極１９では重
畳され、磁極２０では打消され、結局磁極１９の
歯部１９ｃがスケール４２の歯部との間の磁気吸
引力により安定点にスケールを移動し、停止す
る。次にコイル２８の電流＋Ｉを切ると同時にコ
イル２７＋Ｉ（磁極１８の歯部１８ｃとスケール
４２の歯部４２ａ２とが吸引する磁性とする）を
流すと、これによつて生ずる電磁石磁束と上記永
久磁石３３からの磁束が磁極１８では重畳され、
磁極１７では打消され、ひいては磁極１８の歯部
１８ｃがスケール４２の歯部４２ａ２との間の磁
気吸引力により1/4ピツチ移動して安定点を得る。
次いで、コイル２７への電流＋Ｉを切ると同時に
コイル２８に−Ｉの電流を供給すると、上記とは
反対の磁束の加算減算作用となり、磁極２０の歯
部２０ｃとスケール歯部４２ａ２とが吸引し、さ
らに1/4ピツチスケール４２を変位させて安定状
態を得る。同様にして、コイル２８の電流の供給
の停止とともにコイル２７に−Ｉの電流を供給す
ると磁極１７の歯部１７ｃとスケール歯部４２ａ
１との間の磁気吸引力によつて1/4ピツチのスケ
ール４２の変位を経て安定状態となる。以上の動
作でスケール４２は１ピツチの変位を達成するこ
とになるが、同様の動作を繰返すことにより入力
信号（±Ｉ）の投入に比例した量だけスケール４
２が変位する。この際のスケールの最大許容変位
量はギヤツプ保持及びスケール４２案内作用を担
うボール３８〜４１の転動許容範囲すなわち、ガ
イド部材３５，３６の各ボールガイド部３５ａ
１，３５ａ２，３６ａ１，３６ａ２の長さの２倍
相当の長さのストロークとなる。一方、リニアパ
ルスモータの可動側の駆動方向を反転するときは
励磁コイル２７，２８への励磁順序を逆にすれば
よい。

なお、上記実施例においてはスケール側を可動
とする態様について説明したが、一次側磁束発生
部側を可動側とすることもできる。また、各板状
磁極の頭部に歯部を凹突状に形成する代りにスリ
ツト状の歯部とすることもでき、このスリツト状
の歯部形成に際してはリニアパルスモータの可動
側進行方向と直角方向に対向する１対の磁極歯部
は当該歯部先端部を一体的に接続してもよい。こ
のときは漏洩磁束増大に伴い効率の低下はまぬが
れないが、機械的強度を増すことができる。さら
にリニアパルスモータ励磁コイル２７，２８への
パルス電流供給は上記実施例のように一相励磁方
式に限らず、従来のリニアパルスモータのように
二相励磁を採用することもできる。そして、１対
の磁極の脚部を一体的に形成するようにしてもよ
く。永久磁石３３を単方向性とすることにより当
板３４は必ずしも設ける必要はない。

また、スケール歯部４２ａ１，４２ａ２は互に
１／２ピツチずらす実施例の場合には可動側進行方
向と直角方向に対向する１対の磁極部材の歯部が
同一相対位置になるので製作上有効であるが、こ
れに限られることなく、スケール４２に対して所
定のピツチずれを有する２列の歯部を有し、４個
の磁極歯部がスケール歯部との間に順次1/4ピツ
チずつのずれを有するようにすればよい。加え
て、永久磁石３３の取付位置は磁極背面とは限ら
ず例えば対向磁極歯部端面間に設けてもよい。

以上述べたようにこの発明に係るリニアパルス
モータは板状磁極の表面を磁極面とし、これらの
磁極面を集中的に配置し、リニアパルスモータ可
動側の進行方向に沿つて配列される各一対の磁極
を永久磁石の異なる磁極に当接させ、各一対の磁
極を励磁する２個の励磁コイルを備え、上記永久
磁石の磁束と上記励磁コイルの励磁によつて生ず
る磁束との相互作用に基づいて、磁極歯部とスケ
ールの磁極歯部への対向面に、可動部進行方向に
２列に所定のピツチずれを有して形成される歯部
との相対位置を1/4ピツチずつ変位させるように
したものである。この構成に基づいて次項に掲げ
る多くの特長を有する。

(1) 磁極面が集中できる構成であるため、従来の
可動側進行方向に沿つて連続して磁極が設けら
れる構成に比して磁路長が短かく、ひいては、
磁束効率の向上がはかれる。

(2) (1)項の事実より二次側スケールを小形化で
き、これに伴いスケールを可動側とした場合、
推力／可動側重量が大となり応答性を向上させ
ることができる。

(3) 永久磁石から生ずる磁束の磁路長が全て均一
となるため推力のばらつきが殆んどなくなり、
停止精度の向上がはかれる。

(4) リニアパルスモータ全体を薄形化でき適用範
囲を拡大することができる。

すなわち、上記(1)〜(4)項記載事項に関連して本
発明に係る構成は小形化のみならず、リニアパル
スモータの性能の改善はもとより量産に適してい
る構造をなしているなど優れた効果を生じている
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るリニアパルスモータの
スケール部を分離した状態を示す斜視図、第２図
は第１図の部品分解図、第３図は磁極及びスケー
ルの歯部構成を示す原理図、第４図、第５図はそ
れぞれ従来のリニアパルスモータの構成を示す一
部切欠き側面図及び正面図である。 １７〜２０……磁極、１７ｃ〜２０ｃ……磁極
歯部、２５，２６……磁気枠、２７，２８……励
磁用コイル、３３……永久磁石、３５，３６……
スケールガイド部材、３７……板ばね、３８〜４
１……ポール、４２……スケール、４２ｂ１，４
２ｂ２……切欠き、４２ａ１，４２ａ２……スケ
ール歯部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 頭部及び脚部を有する４個の板状磁極の前記
   頭部を集中させるように配置し、スケールの上記
   板状磁極に対向する面において、当該リニアパル
   スモータの可動側の進行方向に沿つて互いに所定
   ピツチのずれを有し、かつ等間隔の歯部を並列的
   に形成し、上記磁極の頭部の平面部に当該リニア
   パルスモータの可動側の進行方向に沿つて上記ス
   ケール歯部と同一ピツチの歯部を等間隔に、かつ
   磁束発生の順に順次対向する上記スケール歯部と
   の相対変位が1/4ピツチずつ変化するように形成
   し、当該リニアパルスモータの可動側の進行方向
   と直角方向に位置する各一対の磁極脚部に対して
   磁気的な接続を伴つて励磁用コイルを装着し、上
   記各一対の磁極にそれぞれ異なる極性を配した永
   久磁石を上記各板状磁極相互間に配置し、上記各
   磁極歯部に対向し、同一歯部ピツチを有するスケ
   ールと当該スケールを、その歯部との一定のギヤ
   ツプを有して当該リニアパルスモータの可動側の
   一定範囲内の変位を許容するガイド手段を備えた
   リニアパルスモータ。