JPH0681483B2 - パルスモータ - Google Patents

パルスモータ

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JPH0681483B2
JPH0681483B2 JP10130989A JP10130989A JPH0681483B2 JP H0681483 B2 JPH0681483 B2 JP H0681483B2 JP 10130989 A JP10130989 A JP 10130989A JP 10130989 A JP10130989 A JP 10130989A JP H0681483 B2 JPH0681483 B2 JP H0681483B2
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洋 中川
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Shinko Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、プリンタのヘッド送り、光電式読取装置の
ヘッド送り等に適用されるパルスモータに関する。
「従来の技術」 周知のように、リニアパルスモータは、1次側のスライ
ダに供給されるパルス信号に基づき、スライダまたは2
次側の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6図に示す通りである。
この図において、1は長尺板状の磁性体によって構成さ
れたスケールであり、その上面には、凹凸状の歯部1a,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1の上面にはスライダ2が図
示せ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A1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B1相磁極5bに各々巻回されたコイル7a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。そして、磁極4aの
下面には、スケール1の歯部1aのピッチPと同一ピッチ
の極歯14aが3個形成されており、磁極4b,5a,5bの各下
面にも同様に極歯14b,15a,15bが各々形成されている。
また、これら極歯14b,15a,15bは極歯14aに対して順次P/
4づつずらして配置されており、極歯14a,14b,15a,15bの
各下面と歯部1aの上面との間には、所定のギャップGが
各々形成されている。そして、コイル6a,6b,7a,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,6
b,7a,7bが発生する磁束と、永久磁石8,9が発生する磁束
とが各磁極4a,4b,5a,5bにおいて、順次加減され、スケ
ール1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、2組のコイル6a,6bおよび7a,7bに、常時、電流
を供給する2相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7図(イ)に示すように、コイル6a,6bに端子6cか
ら6dに向って所定の電流を流すと共に、コイル7a,7bに
端子7dから7cに向って所定の電流を流すことによって、
コイル6aが発生する磁束と、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、A1相磁極4bにおいて
互いに打ち消し合う一方、コイル7aが発生する磁束と、
永久磁石9が発生する磁束とがB相磁極5aにおいて相加
わり、B1相磁極5bにおいて、互いに打ち消し合うので、
図に実線φ1で示す主磁束が発生し、この結果、A相磁
極4aおよびB相磁極5aの各極歯14aおよび15aと、スケー
ル1の歯部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7図(ロ)に示すように、コイル6a,6bにを同一
方向へ所定の電流を流すと共に、コイル7a,7bにと逆
方向へ所定の電流を流すことによって、図に実線φ2で
示す主磁束が発生し、この結果、各極歯14aおよび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7図(ハ)に示すように、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、図に実線φ3で示
す主磁束が発生し、この結果、各極歯14bおよび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7図(ハ)に示すように、コイル6a,6bにと同方
向へ所定の電流を流すと共に、コイル7a,7bにと逆方
向へ所定の電流を流すことによって、図に実線φ4で示
す主磁束が発生し、この結果、各極歯14bおよび15a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が図面右方向、す
なわち磁極4aから5bに向かう方向に移動する。また、
→→→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、即ち磁極5b
から4aに向かう方向へ移動する。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、上述したリニアパルスモータにおいては、次
に述べるような問題点がある。
A相鉄心4とB相鉄心5とが分割されているため機械
的強度が低い。
永久磁石8,9がギャップGから離れているため、漏れ
磁束が大となり、その分、永久磁石を大きくする必要が
ある。また、永久磁石を大きくした場合、ディテント力
が大となり、無通電時に手で動かすのが困難となる。
励磁モードによって磁路の長さが異なる(第7図
(イ)〜(ニ)参照)ので、推力が一定とならない。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、磁路
を短く、かつ漏れ磁束を小さくすることができ、かつ充
分な機械的強度を得ることができる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2次側スケールと、前記2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1次側磁束発生部と
からなり、前記1次側磁束発生部のコイルが巻回された
各磁極と、前記2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1
次側磁束発生部を前記2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2次側スケールと対
向する前記1次側磁束発生部の各磁極の端面に埋め込ま
れ、前記2次側スケールと平行方向に磁化された永久磁
石と、この永久磁石の両端面に形成された複数の極歯と
を具備し、前記永久磁石の両端面の一の極歯と他方の極
歯とがP/2ずれた位置関係にあり、前記永久磁石に隣接
する各磁極の極歯が、(1/磁極)×Pずれた位置関係に
あり、前記1次側磁束発生部の各磁極を一体形成したこ
とを特徴としている。
「作用」 この発明によれば、1次側磁束発生部と2次側スケール
との間隙の近くに永久磁石が配置されているので、コイ
ルに電流を流した場合、1次側磁束発生部の磁極の極歯
から該磁極の永久磁石を介して隣合うN極側の極歯に磁
束が流入し、更に該極歯から2次側スケールの歯部に流
入した磁束が、1次側磁束発生部の他の磁極のS極側の
極歯に流入し、その磁極の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
形成されるので、漏れ磁束を少なくすることができ、ま
た磁路の長さを一定にすることができる。さらに、1次
側磁束発生部は、その各磁極が分割されることなく一体
形成されるので、機械的強度を充分なものとすることが
できる。
「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。
第1図はこの発明の第1の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の上面には、その長手方向に沿ってピッチP
の間隔で歯部21a,21a,…が形成されている。
一方、22はスライダ(1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21の長手方向
(図に示す矢印M方向)に沿って移動自在に支持されて
いる。
このスライダ22は、スケール21の歯部21aと一定のギャ
ップGを隔てて対向する各々対向する磁極、すなわちA
相磁極23PA、B相磁極23PB、C相磁極23PC、およびD相
磁極23PDを有する鉄心23と、各磁極23PA〜23-PDに各々
巻回されたコイル24A〜24Dとから構成されている。この
鉄心23における各磁極23PA〜23PDは、第1図に示すよう
に互いに一体形成されており、また、これらの下端部に
は、それぞれ2つの分割磁極23A,23〜23D,23が形成
され、更に、その2つの分割磁極の間には凹溝が形成さ
れており、これらの凹溝には永久磁石25A〜25Dが各々挿
入されている。これら永久磁石25A〜25Dは、図示のよう
に隣合う磁極25A〜25Dで極性が逆方向となるように磁化
されている。
また、A相分割磁極23Aの下面には、スケール21の歯部2
1aのピッチPと同一ピッチの極歯27aが3個形成されて
おり、他の分割磁極23,23B,23,23C,23,23D,23
の各下面にも同様に極歯28a,29a,30a,31a,32a,33a,34a
が各々形成されている。
これら極歯27a〜34aは、各永久磁石を挾んだ両側の極歯
がP/2ずれた位置関係にある。例えば図示するように、
A相分割磁極23Aの極歯27aがスケール21の歯部21aと対
向している状態で、相分割磁極23の極歯28aが歯部2
1aに対してP/2ずれた位置関係にあり、これと同様に他
の分割磁極の極歯も、それぞれP/2ずれた関係にある。
また、各磁極23PA〜23PDの分割磁極の極歯の位帯関係
は、A相分割磁極23Aの極歯27aを基準(0度)とする
と、相分割磁極23の極歯30aが180度隔てて位置し、
C相分割磁極23Cの極歯31aが90度隔てて位置し、相分
割磁極23の極歯34aが270度隔てて位置している。これ
により、分割磁極23A,23C,23,23の順に、スケール2
1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、P/4づつ変位していることになる。
また、B相分割磁極23Bの極歯29aはA相分割磁極23Aの
極歯27aと同相(0度)であり、このB相分割磁極23Bの
極歯29aを基準として、相分割磁極23の極歯28aが18
0度隔てて位置し、相分割磁極23の極歯32aが270度
隔てて位置し、D相分割磁極23Dの極歯33aは90度隔てて
位置している。これにより、分割磁極23B,23D,23,23
の順に、スケール21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、P/4づつ変位して
いることになる。
次に、上述したリニアパルスモータの動作について第2
図を参照して説明する。
第2図(イ)に示す状態において、A相とB相コイル
24A,24Bに各々図に示す方向の電流を流すと、鉄心23に
はB相磁極23PBからA相磁極23PAに向ってコイル24A,24
Bによる起磁力が発生し、これによって図にφ5で示す
主磁束ループが形成される。
この結果、A相分割磁極23Aの極歯27aがスケール21の歯
部21aと対向し、B相分割磁極23Bの極歯29aがスケール2
1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。
また、C相磁極23PCとD相磁極23PDとにおいて、双方の
磁極のコイル24C,24Dには通電されていないので、図に
示すように、C相磁極23PCの永久磁石25CのN極から発
生した磁束がC相磁極23PC内を通り、永久磁石25CのS
極に入り磁束ループφ6を形成し、また、N極から発生
した磁束がC相分割磁極23Cの極歯31aからスケール21の
極歯21aに僅かに流入し、スケール21内を通過し、極歯2
1aから相分割磁極23の極歯32aに流入してS極に入
り、磁束ループφ7(破線で示した)を形成する。ま
た、D相磁極23PDの永久磁石25Dによって、磁束ループ
φ6と逆方向に磁束ループφ8が発生し、磁束ループφ
7と逆方向に、磁束ループφ9が発生する。しかし、そ
れらの磁束ループφ7,φ9の磁束は、主磁束ループφ5
の磁束よりもはるかに弱い磁束であるため、スライダ22
を移動させるにはいたらない。
第2図(ロ)に示すように、C相とD相コイル24C,24
Dに対して、図に示す方向へ所定の電流を流すと、図に
φ10で示す主磁束ループが発生し、この結果、相分割
磁極23の極歯32aがスケール21の歯部21aと対向し、
相分割磁極23の極歯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。
また、無通電状態の磁極23PA,23PBには、永久磁石25Aと
25Bとによって、磁束ループφ11および磁束ループφ12
と、磁束ループφ13および磁束ループφ14とが発生す
る。
第2図(ハ)に示すように、A相とB相コイル24A,24
Bにと逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ15で示す
主磁束ループが発生し、この結果、相分割磁極23の
極歯28aがスケール21の歯部21aと対向し、相分割磁極
23の極歯30a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。また、無通電状態の磁極
23PC,23PDには、それぞれ磁束ループφ16および磁束ル
ープ17と、磁束ループφ18および磁束ループφ19とが発
生する。
第2図(ニ)に示すように、C相とD相コイル24C,24
Bにと逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ20で示す
主磁束ループが発生し、この結果、C相分割磁極23Cの
極歯31aがスケール21の歯部21aと対向し、D相分割磁極
23Dの極歯33a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。また、無通電状態の磁極
23PA,23PBには、それぞれ磁束ループφ21および磁束ル
ープφ22と、磁束ループφ23および磁束ループφ24とが
発生する。
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が図面右方向へP/
4づつ移動し、→→→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が図面左
方向へP/4づつ移動する。
次に、第3図を参照して、この発明の第2の実施例によ
るリニアパルスモータについて説明する。この図におい
て、第1図の各部に対応する部分には同一の符号を付
し、その説明を省略する。
この第2の実施例によるリニアパルスモータが第1の実
施例によるリニアパルスモータと異なる点は、鉄心に挿
入された永久磁石25Bおよび25DのN極およびS極が逆に
磁化されていることと、各磁極23PA〜23PDの分割割磁極
の極歯の位置関係が次に示すように異なることである。
まず、A相分割磁極23Aの極歯27aを基準(0度)とする
と、B相分割磁極23Bの極歯29aは180度隔てて位置し、
D相分割磁極23Dの極歯33aは270度隔てて位置してい
る。これにより、分割磁極23A,23C,23B,23Dの順に、ス
ケール21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、P/4づつ変位していることにな
る。
また、相分割磁極23の極歯30aがA相分割磁極23の
極歯27aと同相(0度)となり、この相分割磁極23
の極歯30aに対して、相分割磁極23の極歯28aが180
度隔てて位置し、相分割磁極23の極歯32aが270度隔
てて位置し、相分割磁極23の極歯34aが90度隔てて
位置している。これにより、分割磁極23,23,23,2
3の順に、スケール21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、P/4づつ変位して
いることになる。
このような構成において、第1の実施例と同様に各コイ
ルに電流を流した場合、の励磁モードによって、A相
および相分割磁極23A,23の極歯27a,30aと、スケー
ル21の歯部21aとが互いに対向し、の励磁モードによ
って、相およびD相の分割磁極23,23Dの極歯32a,33
aと、スケール21の歯部21aとが互いに対向し、の励磁
モードによって、相およびB相の分割磁極23,23Bの
極歯28a,29aと、スケール21の歯部21aとが互いに対向
し、の励磁モードによって、C相および相の分割磁
極23C,23Dの極歯31a,34aと、スケール21の歯部21aとが
互いに対向することによって、磁気的に安定した位置と
なる。従って、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22S
が図面右方向へP/4づつ移動し、→→→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22Sが図面左方向へP/4づつ移動する。
次に、第4図を参照して、この発明の第3の実施例であ
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、41はスケールであり、上面には一定間隔で歯部
41aが形成されている。42は、図示せぬローラ等の支持
機構によってスケール41の長手方向へ移動自在に支持さ
れたスライダである。このスライダ42は、A相磁極43A
およびB相磁極43BおよびC相磁極43Cを有する鉄心43
と、各磁極43A〜43Cに各々巻回されたコイル44A〜44Cと
から構成されている。そして、スケール41と対向する各
磁極43A,43B,43Cの端面中央部には、凹溝が形成されて
おり、これらの凹溝に永久磁石45A,45B,45Cが各々挿入
されている。また、A相磁極43Aの永久磁石を挾んだ両
端面には、それぞれ2つづつの極歯46a,46aおよび47a,4
7aが形成されており、同様に、B相磁極43Bは極歯48a,4
8aおよび49a,49aが、C相磁極43Cには極歯50a,50aおよ
び51a,51aがそれぞれ形成されている。
また、これらの極歯46a〜51aは、各永久磁石を挾んだ両
側の極歯がP/2ずれた位置関係にあり、また、各磁極間
の極歯の位置関係が、A相磁極43Aの極歯46を基準(0
度)として、B相磁極43Bの極歯48aが120度変位し、C
相磁極43Cの極歯50aが240度変位する位置関係にある。
このような構成において、A相コイル44Aと、B相コイ
ル44Bと、C相コイル44Cとにそれぞれ極性が反転するパ
ルス電流を供給することによって、スライダ42が移動す
る。
次に、第5図を参照して、この発明の第3の実施例によ
る3相リニアパルスモータを回転形にした第4の実施例
による3相回転パルスモータの説明を行う。
この図において、60はシャフトSに固定された回転子で
ある。この回転子60の円周面には一定間隔のピッチPで
歯部60aが形成されている。61は円筒状の固定子であ
る。この固定子の内周面には、当間隔で6つの磁極61A,
61B,61C,61,61,61が形成されており、これら磁極
61A〜61には、各々コイル64A,64B,64C,64,64,64
が巻回されている。また、回転子60と対向する各磁極
61A〜61の端面中央部にはそれぞれ凹溝が形成され、
これらの凹溝にはそれぞれ永久磁石63A,63B,63C,63,6
3,,63が挿入されている。また、各磁極61A〜61の
永久磁石63A〜63の両側の端面には極歯65a〜76aが形
成されており、これらの極歯65a〜76aは、同一磁極の永
久磁石を挾んだ両側の極歯がP/2ずれた位置関係にあ
り、また、各磁極間の極歯の位置関係が、A相磁極61A
の極歯65aおよび相磁極61の極歯71aが回転子60の歯
部60aと対向している状態で、B相磁極61Bの極歯67aお
よび相磁極61の極歯73aが歯部60aから120度変位
し、C相磁極61Cの極歯69aおよび相磁極61の極歯75
aが歯部60aから240度変位するる位置関係にある。
このような構成において、A相および相コイル64A,64
と、B相および相コイル64B,64と、C相および
相コイル64C,64とにそれぞれ極性が反転するパルス電
流を供給することによって、回転子60が回転駆動する。
なお、この発明は、上述した実施例に限定されることな
く、以下に示す種々の変形が可能である。
2次側スケールの上下面に歯部を形成し、1次側スラ
イダを、2次側スケールの上下面にローラ等の支持機構
によって固定した両側式リニアパルスモータとしてもよ
い。また、この両側式リニアパルスモータの変形とし
て、1次側スライダを、2次側スケール上下面に、1次
側スライダを固定してリニアパルスモータを構成しても
よい。
1次側スライダに、2次側スケールに対する相対移動
量を検出するセンササを設け、サ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ピ
ッチずらし(等価スキュー)を施しても構わない。
回転パルスモータでは、アウタロータ構造、回転子を
ディスク形状にした構造等が考えられる。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、特定方向に沿
って等間隔Pでで歯部が形成された2次側スケールと、
前記2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1次側磁束発生部とからなり、前記1次側磁
束発生部のコイルが巻回された各磁極と、前記2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1次側磁束発生部を2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2次側スケールと対向する前記1次側磁束発生部の
各磁極の端面に埋め込まれ、前記2次側スケールと平行
方向に磁化された永久磁石を有し、この永久磁石の両端
面に形成された複数の極歯を設けたので、次に述べるよ
うな効果がある。
1次側磁束発生部は、その各磁極が分割されることな
く一体形成されるので、機械的強度を充分なものとする
ことができる。
−1 永久磁石を、1次側磁束発生部の各磁極の端面
にそれぞれ埋め込んだので、漏れ磁束が小さくなり、磁
束が効率良く循環する。このため、永久磁石を小さいも
ので済ますことができる。
−2 また、永久磁石を、1次側磁束発生部の磁極に
おいて2次側スケールと平行方向に磁化したので、コイ
ルの無通電時には、永久磁石の磁束は磁極内でほとんど
短絡する。このため、1次側磁束発生部の各磁極と2次
側スケールの各歯部とを流れる磁束は極めて小となるの
で、ディテント力が小さくなり、1次側磁束発生部の相
対移動を手で軽く行なうことができる。
−3 さらに、磁束が効率良く循環し、かつ無通電時
での永久磁石の磁束が磁極内でほとんど短絡する結果、
1次側磁束発生部の磁極以外の部分には、相対移動に寄
与する磁束しか流れない。このため、磁極以外について
は、簡略構成が可能なので、1次側磁束発生部での軽量
化を図ることができ、軽量化による応答性を改善するこ
とができる。
各相コイルを、それぞれ励磁した場合に、磁路の長さ
が等しくなるので、相間の推力バラツキが小さくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例によるリニアパルスモ
ータの構造を示す側面図、第2図(イ)〜(ニ)は同実
施例よるリニアパルスモータの動作を説明するための側
面図、第3図はこの発明の第2の実施例によるリニアパ
ルスモータの構造を示す側面図、第4図はこの発明の第
3の実施例による3相リニアパルスモータの構造を示す
側面図、第5図はこの発明の第4の実施例による3相回
転パルスモータの構造を示す断面図、第6図は従来の実
施例によるリニアパルスモータの構造を示す側面図、第
7図(イ)〜(ニ)は同実施例によるリニアパルスモー
タの動作を説明するための側面図である。 21……スライダ(1次側磁束発生部)、21a……歯部、2
2……スケール(2次側スケール)、23……鉄心、23PA
……A相磁極、23PB……B相磁極、23PC……C相磁極、
23PD……D相磁極、23A……A相分割磁極、23B……B相
分割磁極、23C……C相分割磁極、23D……D相分割磁
極、24A……A相コイル、24B……B相コイル、24C……
C相コイル、24D……D相コイル、25A〜25D……永久磁
石、27a〜34a……極歯。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】特定方向に沿って等間隔Pで歯部が形成さ
    れた2次側スケールと、前記2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1次側磁束発生部と
    からなり、前記1次側磁束発生部のコイルが巻回された
    各磁極と、前記2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1
    次側磁束発生部を前記2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2次側スケールと対向する前記1次側磁束発生部の
    各磁極の端面に埋め込まれ、前記2次側スケールと平行
    方向に磁化された永久磁石と、この永久磁石の両端面に
    形成された複数の極歯とを具備し、 前記永久磁石の両端面の一方の極歯と他方の極歯とがP/
    2ずれた位置関係にあり、前記永久磁石に隣接する各磁
    極の極歯が、(1/磁極)×Pずれた位置関係にあり、 前記1次側磁束発生部の各磁極を一体形成したことを特
    徴とするパルスモータ。
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