JPH10327571A

JPH10327571A - リニアパルスモータ

Info

Publication number: JPH10327571A
Application number: JP9150032A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanaka; 慶一田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、比較的大きな推力が要求されるＦＡ
機器の駆動系に用いられるリニアパルスモータに関し、
歯部と対向する磁極の総面積を推力発生用に有効に利用
でき、推力むらを低減させ、十分な剛性強度を有するリ
ニアパルスモータを提供することを目的とする。【解決手段】固定子としてＰ／８の間隔で並んだ複数の
励磁ユニット群２０と、励磁ユニット群２０に所定の空
隙で設けられ、永久磁石２２と磁性体からなる歯部２３
が所定のピッチで交互に並んだ可動子としての磁極ユニ
ット２１とで構成される。１つの励磁ユニット２０ａ
は、磁極ユニット２１を両側から挟むように並ぶ磁極２
５＋ａ、２５−ａと、磁極２５＋ａ、２５−ａを連結す
る磁性部材１００ａと、磁性部材１００ａに巻回された
電機子コイル２４ａとを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的大きな推力
が要求されるファクトリーオートメーション（ＦＡ）機
器の駆動系に用いられるリニアパルスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】制御対象を直線上もしくは平面上で移動
させたり、目標位置に位置決めさせるために、従来、回
転型モータと回転運動を直線運動に変換する変換機構を
有する装置が多用されている。これに対して近年、制御
対象を直接モータに取り付けて直線運動させるリニアモ
ータの開発が進んでいる。リニアモータは変換機構がな
く構成部品も少ないため、信頼性や精度の面で優れた特
徴を有している。中でもリニアパルスモータは他の駆動
方式に比べて力密度（力／体積・質量）が格段に大きい
ため、高推進力を要求されるＦＡ用途の精密機器に適し
ている。また、パルスモータはパルス駆動であるので駆
動回路が比較的簡単でしかも制御性に優れているという
特徴も有している。パルスモータの欠点であるとされる
推力特性の直線性も構造最適化により改善されてきてお
り、磁気的抵抗力や推力むらの少ないリニアパルスモー
タの実現が期待されている。

【０００３】リニアパルスモータは、電機子コイルに供
給されるパルス電流により可動子を固定子に対してステ
ップ状に歩進動作させるものであり、その磁気回路構成
を図１３に示す。図１３において、板状の磁性体によっ
て固定子１が構成されている。固定子１の上面には、凹
凸状の歯部１ａが長手方向（図中左右方向）に沿って等
間隔に形成されている。この固定子１の上面に所定の空
隙を介して、可動子１’が図示せぬ支持機構によって固
定子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。可動子１’は、コ字状のＡ相鉄心２及びＢ相
鉄心４と、Ａ相鉄心２の＋Ａ相磁極２ａ及び−Ａ相磁極
２ｂに各々巻かれた電機子コイル５と、Ｂ相鉄芯４の＋
Ｂ相磁極４ａ及び−Ｂ相磁極４ｂに各々巻かれた電機子
コイル６と、Ａ相鉄心２とＢ相鉄心４との間に取り付け
られた永久磁石３とから構成されている。

【０００４】そして磁極２ａの下面には、固定子１の歯
部１ａのピッチＰと同一ピッチの極歯１２ａが２個形成
されており、磁極２ｂ、４ａ、４ｂの各下面にも同様に
極歯１２ｂ、１４ａ、１４ｂが各々形成されている。ま
た、これらの極歯１２ｂ、１４ａ、１４ｂは極歯１２ａ
に対して極歯１４ａ、１２ｂ、１４ｂの順にＰ／４ずつ
ずらされて配置されており、極歯１２ａ、１２ｂ、１４
ａ、１４ｂの各下面と歯部１ａの上面との間には、所定
の空隙Ｇが各々形成されている。そして、電機子コイル
５、６に所定のパルス電流を順次供給することにより、
電機子コイル５、６が発生する磁束と永久磁石３が発生
する磁束とが、各磁極２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂにおいて
順次加減され、固定子１に対する可動子１’の磁気的安
定位置を順次移動させることにより、可動子１’が固定
子１上を長手方向に移動する。

【０００５】ここで、電機子コイル５、６に常時電流を
供給する２相励磁パイポーラ駆動方式によって可動子
１’が固定子１上を移動する動作を図１４を用いて説明
する。図１４（ａ）〜（ｄ）は、図１３に示したリニア
パルスモータと同一の構造であり、電機子コイル５、６
に流す電流を制御することにより可動子１’が図中右方
向に移動する様子を示している。

【０００６】図１４（ａ）は、可動子１’が固定子１に
対して図１３に示した状態で電機子コイル５の端子５ａ
から端子５ｂに向かって所定の電流を流すと共に、電機
子コイル６の端子６ｂから端子６ａに向かって所定の電
流を流した場合の可動子１’の動きを示している。前述
のように電機子コイル５に電流を流すことにより、電機
子コイル５が発生する磁束と永久磁石３が発生する磁束
とが＋Ａ相磁極２ａでは互いに打ち消し合い、−Ａ相磁
極２ｂでは互いに重ね合わされる。一方、電機子コイル
６に前述のように電流を流すことにより、電機子コイル
６が発生する磁束と永久磁石３が発生する磁束とが＋Ｂ
相磁極４ａでは互いに打ち消し合い、−Ｂ相磁極４ｂで
は互いに重ね合わされる。その結果、図１４（ａ）中の
実線φ１で示すような主磁束が発生し、−Ａ相磁極２ｂ
の極歯１２ｂと固定子１の歯部１ａの間、および−Ｂ相
磁極４ｂの極歯１４ｂと固定子１の歯部１ａの間に磁気
的吸引力が発生し、−Ｂ相磁極４ｂの極歯１４ｂと固定
子１の歯部１ａとが等しく対向する位置、つまり図１３
の状態から図中右方向にＰ／４だけ可動子１’が移動し
て磁気的安定位置となる。

【０００７】次に、図１４（ａ）の状態から電機子コイ
ル５の端子５ａから端子５ｂに向かって所定の電流を流
すと共に、電機子コイル６の端子６ａから端子６ｂに向
かって所定の電流を流すことにより、電機子コイル５が
発生する磁束と永久磁石３が発生する磁束とが＋Ａ相磁
極２ａでは互いに打ち消し合い、−Ａ相磁極２ｂでは互
いに重ね合わされる。一方、電機子コイル６が発生する
磁束と永久磁石３が発生する磁束とが＋Ｂ相磁極４ａで
は互いに重なり合い、−Ｂ相磁極４ｂでは互いに打ち消
し合う。その結果、図１４（ｂ）中の実線φ２で示すよ
うな主磁束が発生し、−Ａ相磁極２ｂの極歯１２ｂと固
定子１の歯部１ａの間、および＋Ｂ相磁極４ａの極歯１
４ａと固定子１の歯部１ａの間に磁気的吸引力が発生
し、−Ａ相磁極２ｂの極歯１２ｂと固定子１の歯部１ａ
とが等しく対向する位置、つまり図１４（ａ）の状態か
ら図中右方向にＰ／４だけ可動子１’が移動して図１４
（ｂ）のような磁気的安定位置となる。

【０００８】次に、図１４（ｂ）の状態から電機子コイ
ル５の端子５ｂから端子５ａに向かって所定の電流を流
すと共に、電機子コイル６の端子６ａから端子６ｂに向
かって所定の電流を流すことにより、電機子コイル５が
発生する磁束と永久磁石３が発生する磁束とが−Ａ相磁
極２ｂを通過して＋Ａ相磁極２ａで重なり合い、電機子
コイル６が発生する磁束と永久磁石３が発生する磁束と
が＋Ｂ相磁極４ａでは互いに重なり合い、−Ｂ相磁極４
ｂでは互いに打ち消し合う。その結果、図１４（ｃ）中
の実線φ３で示すような主磁束が発生し、＋Ａ相磁極２
ａの極歯１２ａと固定子１の歯部１ａの間、および−Ｂ
相磁極４ａの極歯１４ａと固定子１の歯部１ａの間に磁
気的吸引力が発生し、−Ａ相磁極２ｂの極歯１２ｂと固
定子１の歯部１ａとが等しく対向する位置、つまり図１
４（ｂ）の状態から図中右方向にＰ／４だけ可動子１’
が移動して図１４（ｃ）のような磁気的安定位置とな
る。

【０００９】次に、図１４（ｃ）の状態から電機子コイ
ル５の端子５ｂから端子５ａに向かって所定の電流を流
すと共に、電機子コイル６の端子６ｂから端子６ａに向
かって所定の電流を流すことにより、電機子コイル５が
発生する磁束と永久磁石３が発生する磁束とが−Ａ相磁
極２ｂを通過して＋Ａ相磁極２ａで重なり合い、電機子
コイル６が発生する磁束と永久磁石３が発生する磁束と
が＋Ｂ相磁極４ａでは互いに打ち消し合い、−Ｂ相磁極
４ｂでは互いに重ね合う。その結果、図１４（ｄ）中の
実線φ４で示すような主磁束が発生し、＋Ａ相磁極２ａ
の極歯１２ａと固定子１の歯部１ａの間、および−Ｂ相
磁極４ｂの極歯１４ｂと固定子１の歯部１ａの間に磁気
的吸引力が発生し、＋Ａ相磁極２ａの極歯１２ａと固定
子１の歯部１ａとが等しく対向する位置、つまり図１４
（ｃ）の状態から図中右方向にＰ／４だけ可動子１’が
移動して図１４（ｄ）のような磁気的安定位置となる。

【００１０】以上説明したような、図１４（ａ）〜図１
４（ｄ）に示す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、可動子１’は図面右方向に移動し、逆
に図１４（ｄ）〜図１４（ａ）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、可動子１’は図面左
方向に移動する。なお可動子１’側を固定して上述のパ
ルス励磁を行うことにより、固定子１を可動させるよう
にすることも可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】リニアパルスモータ
は、上述の説明における２相励磁バイポーラ駆動をパル
ス信号入力により制御して、安定位置から次の安定位置
まで移動して位置決めを行う。安定位置では、例えば図
１４の場合の可動子１’を図中右方向へ移動させる推力
（正の方向推力）と可動子１’を図中左方向へ移動させ
る推力（負の方向推力）が磁気的吸引力により釣り合っ
ている。もし安定位置での負の方向推力を正の方向推力
に変えれば推力は向上できる。

【００１２】ところが、上述した従来のリニアパルスモ
ータにおいては、図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、
一方の＋Ａ相磁極２ａもしくは＋Ｂ相磁極４ａにおいて
電機子コイル５もしくは電機子コイル６が発生する磁束
と永久磁石３が発生する磁束とが重なり合い、推力が発
生しているときには、他方の−Ａ相磁極２ｂもしくは−
Ｂ相磁極４ｂにおいて電機子コイル５もしくは電機子コ
イル６が発生する磁束と永久磁石３が発生する磁束とが
打ち消し合い、推力が発生しないように構成されてい
る。逆に−Ａ相磁極２ｂもしくは−Ｂ相磁極４ｂにおい
て推力が発生しているときには、＋Ａ相磁極２ａもしく
は＋Ｂ相磁極４ａにおいて推力が発生しないように構成
されている。したがって、実際に推力発生に寄与する推
力発生面積は、固定子１の歯部１ａと対向する各磁極２
ａ、２ｂ、４ａ、４ｂの総面積のうち１／２だけであ
り、総面積の残り１／２は、推力発生に何ら寄与してい
ないという不都合を生じている。

【００１３】また、ＦＡ機器の駆動用に用いるため比較
的大きな推力を発生させるリニアパルスモータにおいて
は、推力を増大させる技術と共に、大きな推力を発生さ
せても十分な剛性強度を確保できる構造にすることも重
要な課題となっている。

【００１４】本発明の目的は、歯部と対向する磁極の総
面積を推力発生用に有効に利用したリニアパルスモータ
を提供することにある。また、本発明の目的は、推力む
らを低減させたリニアパルスモータを提供することにあ
る。さらに、本発明の目的は、十分な剛性強度を有する
リニアパルスモータを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、所定の間隔
Ｐ／２で一方向に並列した磁性体からなる複数の歯部
と、一方向に磁極が並び、同極同士が対向するように複
数の歯部の各歯部間にそれぞれ挿入した複数の永久磁石
とを有する磁極ユニットと、磁極ユニットの一方向に沿
う一側面に所定の空隙を介して対向する第１の磁極と、
一側面に対向する他側面に所定の空隙を介して対向し、
第１の磁極に対して相対的に一方向にＰ／２だけずれて
位置する第２の磁極と、第１及び第２の磁極を連結する
第１の磁性部材と、第１の磁性部材に巻回された第１の
コイルとを有する第１の励磁ユニットと、磁極ユニット
の一側面に所定の空隙を介して対向し、第１の磁極に対
して相対的に一方向にＰ／４だけずれて位置する第３の
磁極と、他側面に所定の空隙を介して対向し、第３の磁
極に対して相対的に一方向にＰ／２だけずれて位置する
第４の磁極と、第３及び第４の磁極を連結する第２の磁
性部材と、第２の磁性部材に巻回された第２のコイルと
を有する第２の励磁ユニットとを備え、第１及び第２の
励磁ユニットに対して、磁極ユニットが一方向に相対的
に移動可能に支持されていることを特徴とするリニアパ
ルスモータによって達成される。

【００１６】また、上記リニアパルスモータは、第１の
励磁ユニットの第１及び第２の磁極は、無励磁状態にお
いて、磁極ユニットの複数の歯部のうちいずれか隣り合
う２つの歯部にそれぞれ対面し、隣り合う２つの歯部に
挟まれた永久磁石の磁束が、隣り合う２つの歯部の一方
から第１または第２の磁極の一方を通り、第１及び第２
の磁極を連結する第１の磁性部材を介して第１または第
２の磁極の他方に至り、さらに歯部の他方を介して永久
磁石に至る閉じた磁気回路を構成することにより安定状
態を形成することを特徴とするリニアパルスモータであ
ることを特徴としている。

【００１７】またさらに、第２の励磁ユニットの第３及
び第４の磁極は、第２のコイルに所定の電流を流した励
磁状態において、磁極ユニットの複数の永久磁石のうち
いずれか隣り合う２つの永久磁石にそれぞれ対面し、第
２のコイルによる磁束が、第２の磁性部材、第３または
第４の磁極の一方を通り、隣り合う２つの永久磁石の一
方に隣接する歯部を介して当該永久磁石を通過し、隣り
合う２つの永久磁石の他方に隣接する歯部を介して第４
の磁極に至る閉じた磁気回路を構成することにより、第
３及び第４の磁極に磁極ユニットを一方向に相対的に移
動させる推力を発生させ、一方、第１の励磁ユニットに
は、第１のコイルに所定の電流を流して安定位置におけ
る永久磁石による閉じた磁束を打ち消す方向に磁束を発
生させて安定状態から不安定状態に変化させることによ
り、第１乃至第４の磁極すべてを磁極ユニットを一方向
に相対的に移動させる推力発生に用いることを特徴とす
るリニアパルスモータであることを特徴としている。

【００１８】また、上述のリニアパルスモータにおい
て、第１及び第２の励磁ユニットの無励磁状態での推力
特性は、それぞれ一方向に正弦波状に変化することを特
徴とする。また、複数の歯部の一方向の各厚さは、ほぼ
等しいことを特徴とする。さらに、複数の永久磁石の一
方向の各厚さは、複数の歯部の一方向の各厚さにほぼ等
しいことを特徴とする。

【００１９】また、第１乃至第４の各磁極は、一方向に
おける厚さが、複数の永久磁石の一方向の各厚さにほぼ
等しく、且つ磁極ユニットの一側面あるいは他側面にほ
ぼ平行な端面を有し、端面の一方向側両端部に所定の面
取りが施されていることを特徴とする。さらに、第１及
び第２の励磁ユニットは、一方向から見て前記磁極ユニ
ットを挟み込んだＣ型形状あるいはコ字型形状であるこ
とを特徴とする。また、上述のリニアパルスモータにお
いて、第１及び第２の磁性部材は、薄板鋼板積層構造で
あることを特徴とする。

【００２０】このように本発明のリニアパルスモータ
は、電機子コイルを励磁ユニット側に設け、磁極ユニッ
トの歯と歯の間に磁極の方向が互いに対向するように永
久磁石を積層させ、磁極ユニットが、例えばＣ型形状の
励磁ユニットと共に磁気回路の一部を構成するよう当該
Ｃ型形状の空隙部に配し、その磁極ユニットの磁極側面
の平行２面に対向する２つの歯の位相がＰ／２ずれた磁
極をもち、電機子コイルをＣ型形状の励磁ユニットの一
部に巻いた励磁ユニット群から構成されていることを特
徴としている。

【００２１】従って、上記構成によれば、電機子コイル
に電流を流すとＣ型形状の励磁ユニットの一方の磁極か
ら磁極ユニットの例えばＳ極側の歯部に流入した磁束が
永久磁石を介して隣り合うＮ極側の歯部に流入する主磁
束ループが形成されるので、励磁ユニットと磁極ユニッ
トの対向する各磁極の総面積を推力発生に有効に利用す
ることができ、高推力を得ることができる。

【００２２】また、第１乃至第４の各磁極の一方向にお
ける厚さを、複数の永久磁石の一方向の各厚さにほぼ等
しくし、且つ第１乃至第４の各磁極が、磁極ユニットの
一側面あるいは他側面にほぼ平行な端面を有し、端面の
一方向側両端部に所定の面取りが施されているようにす
ることにより、第１及び第２の励磁ユニットの無励磁状
態での推力特性を、それぞれ一方向に正弦波状に変化さ
せることができるようになる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態によるリニ
アパルスモータを図１乃至図１２を用いて説明する。図
１は、本実施の形態によるリニアパルスモータの構造を
示しており、図１（ａ）は、本実施の形態によるリニア
パルスモータの平面図、図１（ｂ）は同側面図、図１
（ｃ）は本実施の形態によるリニアパルスモータの一構
成要素である励磁ユニットの側面図、図１（ｄ）は図１
（ａ）の切断領域Ｘの拡大図である。また、図２は、本
実施の形態によるリニアパルスモータの斜視図である。

【００２４】まず、本実施の形態によるリニアパルスモ
ータの概略の構成を図１及び図２を用いて説明する。本
実施の形態によるリニアパルスモータは、固定子として
機能する複数の励磁ユニット２０ａ、２０ｂ、・・・、
からなる励磁ユニット群２０と、励磁ユニット群２０に
所定の空隙で設けられた可動子として機能する磁極ユニ
ット２１とで構成されている。

【００２５】磁極ユニット２１は、所定の間隔Ｐ／２で
一方向（移動方向）に並列した磁性体からなる複数の歯
部２３と、移動方向に磁極が並び（すなわち、移動方向
に磁軸を有し）、同極同士が対向するように複数の歯部
２３の各歯部間にそれぞれ挿入された複数の永久磁石２
２とを有している。本実施の形態においては、磁極ユニ
ット２１の移動方向における磁性体２３の厚さ（幅）と
永久磁石２２の厚さ（幅）は等しくしている。また、本
実施の形態においては、図１（ｄ）に示したように所定
の間隔（ピッチ）Ｐは、永久磁石２２のＳ（又はＮ）極
に挟まれた歯部２３から次の永久磁石２２のＳ（又は
Ｎ）極に挟まれた歯部２３までの距離、あるいは、磁極
の向きが同方向となる直近の２つの永久磁石２２間の距
離をいうものとする。

【００２６】磁極ユニット２１は、図示しない支持機構
によって励磁ユニット群２０の長手方向（図１（ａ）に
示す矢印Ｍ方向）へ移動自在に支持されている。複数の
励磁ユニット２０ａ、２０ｂ、・・・の各々は全て同一
の形状及び構成であり、隣り合う２つの励磁ユニット２
０ａ、２０ｂ、励磁ユニット２０ａａ、２０ｂｂ、・・
・、でそれぞれ１組をなしている。

【００２７】ここで１個の励磁ユニットの構成について
説明すると、例えば、励磁ユニット２０ａは、磁極ユニ
ット２１の移動方向に沿う一側面に所定の空隙Ｇを介し
て対向する第１の磁極としての＋Ａ相磁極２５＋ａと、
磁極ユニット２１の移動方向に沿う一側面に対向する他
側面に所定の空隙Ｇを介して対向し、＋Ａ相磁極２５＋
ａに対して相対的に移動方向にＰ／２だけずれて位置す
る第２の磁極としての−Ａ相磁極２５−ａとを有してい
る。

【００２８】＋Ａ相磁極２５＋ａ、−Ａ相磁極２５−ａ
は、１ピッチ（１Ｐ）ずれた２つの歯部をそれぞれ有し
ている。各磁極２５＋ａ、２５−ａの各歯部の磁極ユニ
ット２１の移動方向における厚さは、磁極ユニット２１
の複数の永久磁石２２の移動方向の各厚さにほぼ等しく
なるように形成されている。また図１（ｄ）に示すよう
に各磁極２５の各歯部の先端部は、対向する磁極ユニッ
ト２１の側面にほぼ平行な端面４０を有し、端面４０の
磁極ユニット２１の移動方向側両端部に所定の面取り４
２、４４が施されている。磁極ユニット２１の移動方向
における端面４０、面取り４２、４４の長さの比は、約
２：１：１に設定されている。また、面取り４２、４４
における磁極ユニット２１の移動方向の長さと、当該移
動方向に垂直方向の長さの比は、約２：１に設定されて
いる。

【００２９】さらに励磁ユニット２０ａは、図１
（ｂ）、及び図１（ｃ）に示すように磁極ユニット２１
の移動方向からみて、＋Ａ相磁極２５＋ａと−Ａ相磁極
２５−ａを一体的に連結するＣ型（あるいはコ字型）形
状の磁性部材１００ａ（図１（ｂ）では、代表的に符号
１００で示している（以下同じ））を有している。ま
た、磁性部材１００ａには＋Ａ相磁極２５＋ａと−Ａ相
磁極２５−ａとの間に電機子コイル２４ａ（図１（ｂ）
では、代表的に符号２４で示している（以下同じ））が
巻回されている。

【００３０】また、励磁ユニット２０ａの隣に位置し励
磁ユニット２０ａと組をなす励磁ユニット２０ｂは、磁
極ユニット２１の移動方向に所定の空隙Ｇを介して対向
し、第１の磁極である＋Ａ相磁極２５＋ａに対して相対
的に移動方向ににＰ／４だけずれて位置する第３の磁極
としての＋Ｂ相磁極２５＋ｂと、他側面に所定の空隙Ｇ
を介して対向し、＋Ｂ相磁極２５＋ｂに対して相対的に
移動方向にＰ／２だけずれて位置する第４の磁極として
の−Ｂ相磁極２５−ｂとを有している。これら＋Ｂ相磁
極２５＋ｂ、−Ｂ相磁極２５−ｂは、１Ｐずれた２つの
歯部をそれぞれ有している。さらに励磁ユニット２０ｂ
も、励磁ユニット２０ａと同様に、図１（ｂ）に示すよ
うに磁極ユニット２１の移動方向からみて、＋Ｂ相磁極
２５＋ｂと−Ｂ相磁極２５−ｂを一体的に連結するＣ型
（あるいはコ字型）形状の磁性部材１００ｂを有し、＋
Ｂ相磁極２５＋ｂと−Ｂ相磁極２５−ｂとの間に電機子
コイル２４ｂが巻回されている。

【００３１】本実施の形態においては、以上のような構
成の励磁ユニットを８個用いて４相励磁駆動させるもの
とし、これ以降各励磁ユニットを図１（ａ）中左から順
に、Ａ相励磁ユニット２０ａ、Ｂ相励磁ユニット２０
ｂ、Ａ’相励磁ユニット２０ａａ、Ｂ’相励磁ユニット
２０ｂｂ、Ｃ相励磁ユニット２０ｃ、Ｄ相励磁ユニット
２０ｄ、Ｃ’相励磁ユニット２０ｃｃ、Ｄ’相励磁ユニ
ット２０ｄｄと呼ぶことにする。

【００３２】また、上述および図１（ａ）に示すよう
に、Ａ相励磁ユニット２０ａは、＋Ａ相磁極２５＋ａと
−Ａ相磁極２５−ａを有し、以下同様にＡ’相励磁ユニ
ット２０ａａは＋Ａ相磁極２５＋ａａと−Ａ相磁極２５
−ａａ、Ｂ相励磁ユニット２０ｂは＋Ｂ相磁極２５＋ｂ
と−Ｂ相磁極２５−ｂ、Ｂ’相励磁ユニット２０ｂｂは
＋Ｂ相磁極２５＋ｂｂと−Ｂ相磁極２５−ｂｂ、Ｃ相励
磁ユニット２０ｃは＋Ｃ相磁極２５＋ｃと−Ｃ相磁極２
５−ｃ、Ｃ’相励磁ユニット２０ｃｃは＋Ｃ相磁極２５
＋ｃｃと−Ｃ相磁極２５−ｃｃ、Ｄ相励磁ユニット２０
ｄは＋Ｄ相磁極２５＋ｄと−Ｄ相磁極２５−ｄ、Ｄ’相
励磁ユニット２０ｄｄは＋Ｄ相磁極２５＋ｄｄと−Ｄ相
磁極２５−ｄｄを有している。

【００３３】各磁極２５＋ａ、２５−ａ、２５＋ａａ、
２５−ａａ、２５＋ｂ、２５−ｂ、２５＋ｂｂ、２５−
ｂｂ、２５＋ｃ、２５−ｃ、２５＋ｃｃ、２５−ｃｃ、
２５＋ｄ、２５−ｄ、２５＋ｄｄ、２５−ｄｄの相対位
置関係は次の通りである。各磁極２５＋ａと磁極２５−
ａ、磁極２５＋ａと磁極２５＋ａａ、磁極２５＋ｂと磁
極２５−ｂ、磁極２５＋ｂと磁極２５＋ｂｂ、磁極２５
＋ｃと磁極２５−ｃ、磁極２５＋ｃと磁極２５＋ｃｃ、
磁極２５＋ｄと磁極２５−ｄ、磁極２５＋ｄと磁極２５
＋ｄｄは、それぞれＰ／２隔てて位置している。また、
磁極２５＋ａと磁極２５＋ｂは上述のようにＰ／４隔て
て位置し、磁極２５＋ａと磁極２５＋ｃはＰ／８隔てて
位置し、磁極２５＋ａと磁極２５＋ｄは３Ｐ／８隔てて
位置している。これにより、各磁極２５＋ａ、２５＋
ｃ、２５＋ｂ、２５＋ｄ、２５＋ａａ、２５＋ｃｃ、２
５＋ｂｂ、２５＋ｄｄの順に、また各磁極２５−ａ、２
５−ｃ、２５−ｂ、２５−ｄ、２５−ａａ、２５−ｃ
ｃ、２５−ｂｂ、２５−ｄｄの順に、移動方向（図１
（ａ）中矢印Ｍの方向）へＰ／８ずつの変位を有して配
置されている。

【００３４】さて、以上の構成において、本実施の形態
によるリニアパルスモータの基本的な動作を、Ａ相励磁
ユニット２０ａ及びＢ相励磁ユニット２０ｂの２個一組
を代表例として簡略化して示した図３乃至図７を用いて
説明する。なお、励磁ユニット２０ａ、２０ｂのそれぞ
れの磁性部材１００ａ、１００ｂは、実際には図１及び
図２に示したように磁極ユニット２１の移動方向にほぼ
垂直な面内に磁極ユニット２１を挟むようなＣ型形状に
設けられているが、図３乃至図７においては、以下に説
明する磁束の流れを視覚的に容易に把握できるように、
それらを磁極ユニット２１と同一の平面上に模式的に表
している。また、磁極ユニット２１の各歯部２３には、
極性及び配列順序の識別を容易にするため添え字S0〜S
5、N0〜N5を伏している。

【００３５】まずはじめに、図３は各電機子コイル２４
ａ、２４ｂに電流を供給しない停止状態を示している。
この停止状態において、Ａ相励磁ユニット２０ａの＋Ａ
相磁極２５＋ａの２つの歯部は磁極ユニット２１のＳ極
側歯部２３S1、２３S2にそれぞれ対面し、−Ａ相磁極２
５−ａの２つの歯部は、磁極ユニット２１のＮ極側歯部
２３N1、２３N2にそれぞれ対面している。一方、Ｂ相励
磁ユニット２０ｂの＋Ｂ相磁極２５＋ｂの２つの歯部は
磁極ユニット２１のＳ極側歯部２３S3とＮ極側歯部２３
N3に挟まれた永久磁石２２と、Ｓ極側歯部２３S4とＮ極
側歯部２３N4に挟まれた永久磁石２２にそれぞれ対面
し、−Ｂ相磁極２５−ｂの２つの歯部は磁極ユニット２
１のＮ極側歯部２３N3とＳ極側歯部２３S4に挟まれた永
久磁石２２と、Ｎ極側歯部２３N4とＳ極側歯部２３S5と
に挟まれた永久磁石２２にそれぞれ対面している。

【００３６】このような停止状態において、Ａ相励磁ユ
ニット２０ａ側では、所定の永久磁石２２からの磁束は
磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N1、２３N2からＡ相
励磁ユニット２０ａの−Ａ相磁極２５−ａの歯部に流入
し、Ａ相励磁ユニット２０ａの磁性部材１００ａを経由
して＋Ａ相磁極２５＋ａの歯部に至り、再び磁極ユニッ
ト２１上のＳ極側歯部２３S1、２３S2に戻り、所定の永
久磁石２２に帰還する磁束ループφ３１が形成される。

【００３７】一方、Ｂ相励磁ユニット２０ｂ側では、磁
極ユニット２１上の所定の永久磁石２２からの磁束は、
Ｎ極側歯部２３N3、２３N4からＢ相励磁ユニット２０ｂ
の＋Ｂ相磁極２５＋ｂを介して、隣り合うＳ極側歯部２
３S3、２３S4に流入し、各永久磁石２２に帰還する磁束
ループと、Ｎ極側歯部２３N3、２３N4からＢ相励磁ユニ
ット２０ｂの−Ｂ相磁極２５−ｂを介して、隣り合うＳ
極側歯部２３S4、２３S5に流入し、各永久磁石２２に帰
還する磁束ループ（両者を併せて磁束ループφ３２とい
う）が形成されている。

【００３８】この状態から各電機子コイル２４ａ、２４
ｂの両コイルに所定の電流を供給する２相励磁バイポー
ラ電流方式により磁極ユニット２１を駆動するものとす
る。まず、図３に示した停止状態から図４に示すよう
に、電機子コイル２４ａに対して図中の×印から・印の
方向へ所定の正電流＋Ｉａを供給すると、電機子コイル
２４ａによる起磁力によりＡ相励磁ユニット２０ａの内
部で＋Ａ相磁極２５＋ａから−Ａ相磁極２５−ａに向か
う磁束が生じる。この磁束は、磁極ユニット２１を構成
する永久磁石２２の起磁力により生じているＮ極側歯部
２３N1、２３N2を経由した磁束と対向することにより、
隣り合うＳ極側歯部２３S1、２３S2、２３S3方向に屈曲
され、永久磁石２２を介して隣り合うＮ極側歯部２３N
0、２３N1、２３N2に進み、Ａ相励磁ユニット２０ａの
＋Ａ相磁極２５＋ａに帰還する主磁束ループφ３３を形
成する。

【００３９】一方、電機子コイル２４ｂに対して、図に
示す×印から・印の方向へ所定の負電流−Ｉｂを供給す
ると、Ｂ相励磁ユニット２０ｂの内部で−Ｂ相磁極２５
−ｂから＋Ｂ磁極２５＋ｂに向かって電機子コイル２４
ｂによる起磁力で生じた磁束が、磁極ユニット２１を構
成する永久磁石２２の起磁力による磁束と共にＢ相励磁
ユニット２０ｂの＋Ｂ相磁極２５＋ｂからＳ極側歯部２
３S3、２３S4に流入し、さらに永久磁石２２を介して隣
り合うＮ極側歯部２３N3、２３N4に流入し、これらＮ極
側歯部２３N3、２３N4からＢ相励磁ユニット２０ｂの−
Ｂ相磁極２５−ｂへ流入する主磁束ループφ３４を形成
する。

【００４０】この結果、磁極ユニット２１のＳ極側歯部
２３S1、２３S2は、対向するＡ相励磁ユニット２０ａの
＋Ａ相磁極２５＋ａから移動方向と垂直方向に磁気的反
発力を受け、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N1、２
３N2は、対向するＡ相励磁ユニット２０ａの−Ａ相磁極
２５−ａから移動方向と垂直方向に磁気的反発力を受け
る。また、磁極ユニット２１のＳ極側歯部２３S3、２３
S4は、対向するＢ相励磁ユニット２０ｂの＋Ｂ相磁極２
５＋ｂから磁気的吸引力を受け、磁極ユニット２１のＮ
極側歯部２３N3、２３N4は、対向するＢ相励磁ユニット
２０ｂの−Ｂ相磁極２５−ｂから磁気的吸引力を受け
る。つまり、磁極ユニット２１は、Ｂ相励磁ユニット２
０ｂの磁極の全ての歯部から磁気的吸引力を与えられ
る。

【００４１】このため、磁極ユニット２１は、図中右方
向への推力を与えられて、Ｂ相励磁ユニット２０ｂの＋
Ｂ相磁極２５＋ｂの歯部が磁極ユニット２１のＳ極側歯
部２３S3、２３S4と対向し、−Ｂ相磁極２５−ｂの歯部
が磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N3、２３N4と対向
する位置までＰ／４だけ移動し、この位置で磁気的安定
となる。この移動の際、Ｂ相励磁ユニット２０ｂの磁極
２５＋ｂ、２５−ｂの全ての歯部による磁気的吸引力に
より磁極ユニット２１が一旦移動し始めると、磁極ユニ
ット２１のＮ極側歯部２３N0、２３N1はＡ相励磁ユニッ
ト２０ａの磁極２５＋ａから磁気的吸引力を受け、Ｓ極
側歯部２３S1、２３S2はＡ相励磁ユニット２０ａの磁極
２５−ａから磁気的吸引力を受けてＢ相励磁ユニット２
０ｂで生じた推力と同方向の推力を発生させる。同時
に、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N1、２３N2はＡ
相励磁ユニット２０ａの磁極２５−ａから磁気的反発力
を受け、Ｓ極側歯部２３S1、２３S2はＡ相励磁ユニット
２０ａの磁極２５＋ａから磁気的反発力を受けてＢ相励
磁ユニット２０ｂで生じた推力と同方向の推力を発生さ
せる。

【００４２】このように本実施の形態によるリニアパル
スモータによれば、図３、図４に示した位置から図中右
方向にＰ／４だけ相対的に磁極ユニット２１を移動させ
る際に、励磁ユニット２０の磁極の全ての歯部を所定の
移動方向への推力発生に寄与させることができる。

【００４３】次に、図４に示した位置から図中右方向に
Ｐ／４だけ相対的に磁極ユニット２１が移動した状態を
図５に示す。図５に示した状態から、電機子コイル２４
ａに対して図中の×印から・印の方向へ所定の正電流＋
Ｉａを供給すると、Ａ相励磁ユニット２０ａの内部で＋
Ａ相磁極２５＋ａから−Ａ磁極２５−ｂに向かって電機
子コイル２４ａによる起磁力より生じた磁束が、磁極ユ
ニット２１を構成する永久磁石２２の起磁力による磁束
と共にＡ相励磁ユニット２０ａの−Ａ相磁極２５−ａか
らＳ極側歯部２３S1、２３S2に流入し、さらに永久磁石
２２を介して隣り合うＮ極側歯部２３N0、２３N1に流入
し、これらＮ極側歯部２３N0、２３N1からＡ相励磁ユニ
ット２０ａの＋Ａ相磁極２５＋ａへ流入する主磁束ルー
プφ３５を形成する。

【００４４】一方、電機子コイル２４ｂに対して図中の
×印から・印の方向へ所定の正電流＋Ｉｂを供給する
と、電機子コイル２４ｂによる起磁力によりＢ相励磁ユ
ニット２０ｂの内部で＋Ｂ相磁極２５＋ｂから−Ｂ相磁
極２５−ｂに向かう磁束が生じる。この磁束は、磁極ユ
ニット２１を構成する永久磁石２２の起磁力により生じ
ているＮ極側歯部２３N3、２３N4を経由した磁束と対向
することにより、隣り合うＳ極側歯部２３S3、２３S4、
２３S5方向に屈曲され、永久磁石２２を介して隣り合う
Ｎ極側歯部２３N2、２３N3、２３N4に進み、Ｂ相励磁ユ
ニット２０ｂの＋Ｂ相磁極２５＋ｂに帰還する主磁束ル
ープφ３６を形成する。

【００４５】この結果、磁極ユニット２１のＳ極側歯部
２３S1、２３S2は、対向するＡ相励磁ユニット２０ａの
−Ａ相磁極２５−ａから磁気的吸引力を受け、磁極ユニ
ット２１のＮ極側歯部２３N0、２３N1は、対向するＡ相
励磁ユニット２０ａの＋Ａ相磁極２５＋ａから磁気的吸
引力を受ける。つまり、磁極ユニット２１は、Ａ相励磁
ユニット２０ａの磁極の全ての歯部から磁気的吸引力を
与えられる。このため、磁極ユニット２１は、図中右方
向への推力を与えられて、Ａ相励磁ユニット２０ａの＋
Ａ相磁極２５＋ａの歯部が磁極ユニット２１のＮ極側歯
部２３N0、２３N1と対向し、−Ａ相磁極２５−ａの歯部
が磁極ユニット２１のＳ極側歯部２３S1、２３S2と対向
する位置までＰ／４だけ移動し、この位置で磁気的安定
となる。

【００４６】また、磁極ユニット２１のＳ極側歯部２３
S3、２３S4は、対向するＢ相励磁ユニット２０ｂの＋Ｂ
相磁極２５＋ｂから移動方向と垂直方向に磁気的反発力
を受け、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N3、２３N4
は、対向するＢ相励磁ユニット２０ｂの−Ｂ相磁極２５
−ｂから移動方向と垂直方向に磁気的反発力を受ける。

【００４７】この場合においても、Ａ相励磁ユニット２
０ａの磁極２５＋ａ、２５−ａの全ての歯部による磁気
的吸引力により磁極ユニット２１が一旦移動し始める
と、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N2、２３N3はＢ
相励磁ユニット２０ｂの磁極２５＋ｂから磁気的吸引力
を受け、Ｓ極側歯部２３S3、２３S4はＢ相励磁ユニット
２０ｂの磁極２５−ｂから磁気的吸引力を受けてＡ相励
磁ユニット２０ａで生じた推力と同方向の推力を発生さ
せる。同時に、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N3、
２３N4はＢ相励磁ユニット２０ｂの磁極２５−ｂから磁
気的反発力を受け、Ｓ極側歯部２３S3、２３S4はＢ相励
磁ユニット２０ｂの磁極２５＋ｂから磁気的反発力を受
けてＡ相励磁ユニット２０ａで生じた推力と同方向の推
力を発生させる。

【００４８】従って、図５に示した位置から図中右方向
にＰ／４だけ相対的に磁極ユニット２１を移動させる際
に、励磁ユニット２０の磁極の全ての歯部が所定の移動
方向への推力発生に寄与することになる。

【００４９】次に、図５に示した位置から図中右方向に
Ｐ／４だけ相対的に磁極ユニット２１が移動した状態を
図６に示す。図６に示した状態から、電機子コイル２４
ａに対して図中の×印から・印の方向へ所定の負電流−
Ｉａを供給すると、電機子コイル２４ａによる起磁力に
よりＡ相励磁ユニット２０ａの内部で−Ａ相磁極２５−
ａから＋Ａ相磁極２５＋ａに向かう磁束が生じる。この
磁束は、磁極ユニット２１を構成する永久磁石２２の起
磁力により生じているＮ極側歯部２３N0、２３N1を経由
した磁束と対向することにより、隣り合うＳ極側歯部２
３S0、２３S1、２３S2方向に屈曲され、永久磁石２２を
介して隣り合うＮ極側歯部２３N0、２３N1、２３N2に進
み、Ａ相励磁ユニット２０ａの−Ａ相磁極２５−ａに帰
還する主磁束ループφ３７を形成する。

【００５０】一方、電機子コイル２４ｂに対して、図に
示す×印から・印の方向へ所定の正電流＋Ｉｂを供給す
ると、Ｂ相励磁ユニット２０ｂの内部で＋Ｂ相磁極２５
＋ｂから−Ｂ磁極２５−ｂに向かって電機子コイル２４
ｂによる起磁力により生じた磁束が、磁極ユニット２１
を構成する永久磁石２２の起磁力による磁束と共にＢ相
励磁ユニット２０ｂの−Ｂ相磁極２５−ｂからＳ極側歯
部２３S3、２３S4に流入し、さらに永久磁石２２を介し
て隣り合うＮ極側歯部２３N2、２３N3に流入し、これら
Ｎ極側歯部２３N2、２３N3からＢ相励磁ユニット２０ｂ
の＋Ｂ相磁極２５＋ｂへ流入する主磁束ループφ３８を
形成する。

【００５１】この結果、磁極ユニット２１のＳ極側歯部
２３S1、２３S2は、対向するＡ相励磁ユニット２０ａの
−Ａ相磁極２５−ａから移動方向と垂直方向に磁気的反
発力を受け、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N0、２
３N1は、対向するＡ相励磁ユニット２０ａの＋Ａ相磁極
２５＋ａから移動方向と垂直方向に磁気的反発力を受け
る。また、磁極ユニット２１のＳ極側歯部２３S3、２３
S4は、対向するＢ相励磁ユニット２０ｂの−Ｂ相磁極２
５−ｂから磁気的吸引力を受け、磁極ユニット２１のＮ
極側歯部２３N2、２３N3は、対向するＢ相励磁ユニット
２０ｂの＋Ｂ相磁極２５＋ｂから磁気的吸引力を受け
る。つまり、磁極ユニット２１は、Ｂ相励磁ユニット２
０ｂの磁極の全ての歯部から磁気的吸引力を与えられ
る。

【００５２】このため、磁極ユニット２１は、図中右方
向への推力を与えられて、Ｂ相励磁ユニット２０ｂの＋
Ｂ相磁極２５＋ｂの歯部が磁極ユニット２１のＮ極側歯
部２３N2、２３N3と対向し、−Ｂ相磁極２５−ｂの歯部
が磁極ユニット２１のＳ極側歯部２３S3、２３34と対向
する位置までＰ／４だけ移動し、この位置で磁気的安定
となる。この移動の際、Ｂ相励磁ユニット２０ｂの磁極
２５＋ｂ、２５−ｂの全ての歯部による磁気的吸引力に
より磁極ユニット２１が一旦移動し始めると、磁極ユニ
ット２１のＳ極側歯部２３S0、２３S1はＡ相励磁ユニッ
ト２０ａの磁極２５＋ａから磁気的吸引力を受け、Ｎ極
側歯部２３N0、２３N1はＡ相励磁ユニット２０ａの磁極
２５−ａから磁気的吸引力を受けてＢ相励磁ユニット２
０ｂで生じた推力と同方向の推力を発生させる。同時
に、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N0、２３N1はＡ
相励磁ユニット２０ａの磁極２５＋ａから磁気的反発力
を受け、Ｓ極側歯部２３S1、２３S2はＡ相励磁ユニット
２０ａの磁極２５−ａから磁気的反発力を受けてＢ相励
磁ユニット２０ｂで生じた推力と同方向の推力を発生さ
せる。

【００５３】このようにして、図６に示した位置から図
中右方向にＰ／４だけ相対的に磁極ユニット２１を移動
させる際に、励磁ユニット２０の磁極の全ての歯部を所
定の移動方向への推力発生に寄与させることができるよ
うになる。

【００５４】次に、図６に示した位置から図中右方向に
Ｐ／４だけ相対的に磁極ユニット２１が移動した状態を
図７に示す。図７に示した状態から、電機子コイル２４
ａに対して図中の×印から・印の方向へ所定の負電流−
Ｉａを供給すると、Ａ相励磁ユニット２０ａの内部で−
Ａ相磁極２５−ａから＋Ａ磁極２５＋ｂに向かって電機
子コイル２４ａによる起磁力により生じた磁束が、磁極
ユニット２１を構成する永久磁石２２の起磁力による磁
束と共にＡ相励磁ユニット２０ａの＋Ａ相磁極２５＋ａ
からＳ極側歯部２３S0、２３S1に流入し、さらに永久磁
石２２を介して隣り合うＮ極側歯部２３N0、２３N1に流
入し、これらＮ極側歯部２３N0、２３N1からＡ相励磁ユ
ニット２０ａの−Ａ相磁極２５−ａへ流入する主磁束ル
ープφ３９を形成する。

【００５５】一方、電機子コイル２４ｂに対して図中の
×印から・印の方向へ所定の負電流−Ｉｂを供給する
と、電機子コイル２４ｂによる起磁力によりＢ相励磁ユ
ニット２０ｂの内部で−Ｂ相磁極２５−ｂから＋Ｂ相磁
極２５＋ｂに向かう磁束が生じる。この磁束は、磁極ユ
ニット２１を構成する永久磁石２２の起磁力により生じ
ているＮ極側歯部２３N2、２３N3を経由した磁束と対向
することにより、隣り合うＳ極側歯部２３S2、２３S3、
２３S4方向に屈曲され、永久磁石２２を介して隣り合う
Ｎ極側歯部２３N2、２３N3、２３N4に進み、Ｂ相励磁ユ
ニット２０ｂの−Ｂ相磁極２５−ｂに帰還する主磁束ル
ープφ４０を形成する。

【００５６】この結果、磁極ユニット２１のＳ極側歯部
２３S0、２３S1は、対向するＡ相励磁ユニット２０ａの
＋Ａ相磁極２５＋ａから磁気的吸引力を受け、磁極ユニ
ット２１のＮ極側歯部２３N0、２３N1は、対向するＡ相
励磁ユニット２０ａの−Ａ相磁極２５−ａから磁気的吸
引力を受ける。つまり、磁極ユニット２１は、Ａ相励磁
ユニット２０ａの磁極の全ての歯部から磁気的吸引力を
与えられる。このため、磁極ユニット２１は、図中右方
向への推力を与えられて、Ａ相励磁ユニット２０ａの＋
Ａ相磁極２５＋ａの歯部が磁極ユニット２１のＳ極側歯
部２３S0、２３S1と対向し、−Ａ相磁極２５−ａの歯部
が磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N0、２３N1と対向
する位置までＰ／４だけ移動し、この位置で磁気的安定
となる。

【００５７】また、磁極ユニット２１のＳ極側歯部２３
S3、２３S4は、対向するＢ相励磁ユニット２０ｂの−Ｂ
相磁極２５−ｂから移動方向と垂直方向に磁気的反発力
を受け、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N2、２３N3
は、対向するＢ相励磁ユニット２０ｂの＋Ｂ相磁極２５
＋ｂから移動方向と垂直方向に磁気的反発力を受ける。

【００５８】この場合においても、Ａ相励磁ユニット２
０ａの磁極２５＋ａ、２５−ａの全ての歯部による磁気
的吸引力により磁極ユニット２１が一旦移動し始める
と、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N2、２３N3はＢ
相励磁ユニット２０ｂの磁極２５−ｂから磁気的吸引力
を受け、Ｓ極側歯部２３S2、２３S3はＢ相励磁ユニット
２０ｂの磁極２５＋ｂから磁気的吸引力を受けてＡ相励
磁ユニット２０ａで生じた推力と同方向の推力を発生さ
せる。同時に、磁極ユニット２１のＮ極側歯部２３N3、
２３N4はＢ相励磁ユニット２０ｂの磁極２５＋ｂから磁
気的反発力を受け、Ｓ極側歯部２３S3、２３S4はＢ相励
磁ユニット２０ｂの磁極２５−ｂから磁気的反発力を受
けてＡ相励磁ユニット２０ａで生じた推力と同方向の推
力を発生させる。

【００５９】このようにして、図７に示した位置から図
中右方向にＰ／４だけ相対的に磁極ユニット２１を移動
させる際に、励磁ユニット２０の磁極の全ての歯部を所
定の移動方向への推力発生に寄与させることができるよ
うになる。

【００６０】以上のように図３乃至図７を用いて説明し
た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、磁極ユニット２１は図面右方向へ１ピッチ分だけ移
動し、逆の手順で各励磁モードのパルス励磁を繰り返す
ことによって、磁極ユニット２１は図面左方向へ１ピッ
チ分移動することができるようになる。

【００６１】また、以上の説明で用いた図３乃至図７か
ら容易に理解できるように、本実施の形態における磁極
ユニット２０とＣ型形状（あるいはコ字型形状）の励磁
ユニット２０で磁束ループを形成する際、磁極ユニット
２１の移動方向に対して垂直方向の永久磁石２２の断面
全体に磁束を通過させることができるようになる。従っ
て、本実施の形態によるリニアパルスモータでは、永久
磁石２２の起磁力を極めて効率よく利用でき、推力向上
を図ることができる。

【００６２】以上が本実施の形態によるリニアパルスモ
ータのＡ相及びＢ相励磁ユニット２０ａ、２０ｂを一組
とした基本的な動作である。上述では理解を容易にする
ためにＡ相、Ｂ相の２相４磁極に簡略化して説明を行っ
たが、本実施の形態においては、現実には４相（Ａ相、
Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相）８磁極に、それらと逆極性の４相
（Ａ’相、Ｂ’相、Ｃ’相、Ｄ’相）８磁極を加えて駆
動を行うようにしている。この場合のパルス励磁による
各電機子コイル２４への通電スケジュールを図８に示
す。図８における各横軸は時間を表しており、各縦軸は
各電機子コイル２４に流す電流の電流値を表している。
図８（ａ）〜（ｈ）は、順にＡ相、Ａ’相、Ｃ相、Ｃ’
相、Ｂ相、Ｂ’相、Ｄ相、Ｄ’相の励磁ユニット２０の
電機子コイル２４に流れる電流を表している。また、図
８（ｉ）は、各相励磁ユニット２０の各電機子コイル２
４に流す電流を所定時間間隔で制御する駆動パルス列を
示している。

【００６３】この通電スケジュールにおいて、図８
（ｉ）に示したような駆動パルスに基づいて、Ａ相及び
Ａ’相、Ｃ相及びＣ’相、Ｂ相及びＢ’相、Ｄ相及び
Ｄ’相、の順に電機子コイル２４に流す電流の極性を順
次反転させることにより、磁極ユニット２１を所定の一
方向に移動させることができる。

【００６４】例えば、先に図３乃至図７を用いて説明し
たＡ相、Ｂ相励磁ユニット２０ａ、２０ｂを例に取り、
図８（ａ）及び図８（ｅ）に示す時点ｔ１の直前におい
て、Ａ相、Ｂ相励磁ユニット２０ａ、２０ｂと磁極ユニ
ット２１とが図４に示した位置関係（これを原点位置と
する）にあるとする。

【００６５】図８（ｉ）に示す時点ｔ１での駆動パルス
Ａにより、Ａ相励磁ユニット２０ａの電機子コイル２４
ａに流れる電流の極性が反転し、図８（ａ）、図８
（ｅ）、及び図４の×印から・印で示した方向の電流が
電機子コイル２４ａ、２４ｂに流れる。その結果、磁極
ユニット２１は時点ｔ１から時点ｔ２の間に原点位置か
ら図５に示したようにＰ／４だけ移動する。同様にし
て、図８（ｉ）に示す時点ｔ２での駆動パルスＢによ
り、Ｂ相励磁ユニット２０ｂの電機子コイル２４ｂに流
れる電流の極性が反転し、図８（ａ）、図８（ｅ）、及
び図５の×印から・印で示した方向の電流が電機子コイ
ル２４ａ、２４ｂに流れることにより、磁極ユニット２
１は、時点ｔ２から時点ｔ３の間に原点位置からＰ／２
だけずれた図６に示す位置に移動する。さらに、図８
（ｉ）に示す時点ｔ３での駆動パルスＡにより、Ａ相励
磁ユニット２０ａの電機子コイル２４ａに流れる電流の
極性が反転し、磁極ユニット２１は、時点ｔ３から時点
ｔ４の間に図７に示すように原点位置から３Ｐ／４だけ
移動する。

【００６６】駆動パルスに基づく上記の動作は、Ｃ相、
Ｄ相励磁ユニット２０ｃ、２０ｄにも同様に適用するこ
とができるので、Ａ相、Ｂ相励磁ユニット２０ａ、２０
ｂに対してＣ相、Ｄ相励磁ユニット２０ｃ、２０ｄの位
置を相対的にそれぞれＰ／８だけずらして配置し、図８
（ｃ）、図８（ｇ）、及び図８（ｉ）に示すように、通
電スケジュールの位相をずらしてやることにより、４相
励磁による駆動が可能となる。このように４相励磁駆動
させることにより、推力むら（コギング）を低減させる
ことが可能となる。

【００６７】また、図１を用いて説明したように、Ａ’
相、Ｂ’相、Ｃ’相、Ｄ’相励磁ユニット２０ａａ、２
０ｂｂ、２０ｃｃ、２０ｄｄ、は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、
Ｄ相励磁ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対
してそれぞれ相対的にＰ／２ずれて配置されているの
で、図８（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）に示すように
図８（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）とは逆極性の電流
をそれぞれ流すように駆動することにより、Ａ相、Ｂ
相、Ｃ相、Ｄ相励磁ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、
２０ｄで生じさせる推力と同方向の推力を発生すること
ができるようになる。従って、このような構成にするこ
とにより高推力を得ることができるようになる。

【００６８】またさらに、上述のような構成で図８に示
した通電スケジュールを採用することにより、全励磁ユ
ニット２０の全磁極を用いて磁極ユニット１を一定方向
へ移動させる推力を発生するようになる。また、上述の
ような励磁ユニット群２０を１セットとして複数セット
の励磁ユニット群２０を配置することにより、磁極ユニ
ット２１を高推力且つ低推力むらで所望の距離だけ移動
させることができるようになる。

【００６９】次に、図９を用いて本実施の形態によるリ
ニアパルスモータの励磁ユニットがＣ型形状（あるいは
コ字型形状）であることの利点を説明する。図９
（ａ）、（ｂ）は共に、例としてＣ型形状の励磁ユニッ
ト２０ａを、その磁性部材１００ａを磁極ユニット２１
と同一面上に模式的に描いた概略図である。磁極２５＋
ａと磁極２５−ａは励磁ユニット２０ａのＣ型形状の磁
性部材１００ａを介してＣ形状の開口領域端部に位置
し、当該開口領域内に可動子としての磁極ユニット２１
が配置されている。つまり、所定の空隙を介して磁極ユ
ニット２１を両側から磁極２５＋ａと磁極２５−ａで挟
むようにしている。そして、既に説明したが磁極２５＋
ａと磁極２５−ａとは、磁極ユニット２１の移動方向に
１／２ピッチずれて配置されているので、例えば磁極２
５＋ａが磁極ユニット２１のＮ極側歯部と対向している
ときには、磁極２５−ａは磁極ユニット２１のＳ極側歯
部と対向する。

【００７０】この状態で、図９（ａ）のように電機子コ
イル２４ａに所定の電流を流して励磁状態にすると、磁
極ユニット２１は、その両側面で対向する磁極２５＋ａ
と磁極２５−ａからほぼ均等の磁気的反発力を受ける
し、図９（ｂ）のように図９（ａ）の場合と逆極性の電
流を電機子コイル２４ａに流して励磁状態にすると、磁
極ユニット２１は、その両側面で対向する磁極２５＋ａ
と磁極２５−ａからほぼ均等の磁気的吸引力を受ける。
また、無励磁状態においては、磁極ユニット２１の永久
磁石２２により磁極２５＋ａと磁極２５−ａはほぼ同一
の磁気的吸引力を受ける。このように、いずれの状態に
おいても磁極ユニット２１は、磁極２５＋ａと磁極２５
−ａから同時に向きが反対のほぼ同一の力を受けて励磁
ユニット２０ａに拘束される。この拘束力を利用するこ
とにより、磁極ユニット２１の支持機構に掛かる負荷を
低減させることができるようになる。

【００７１】従って、一般に高推力のパルスリニアモー
タでは、可動子を支持する支持機構は高推力による負荷
に耐えられるように剛性を高くする必要があり、支持機
構が大型で重いものにならざるを得ないが、本実施の形
態によるリニアパルスモータによれば、高推力化を実現
しても磁極ユニット２１の支持機構の大型化、大重量化
を避けることが可能である。また、励磁ユニット２０を
Ｃ型形状とすることにより励磁ユニット２０自体の剛性
も十分得られるのはもちろんである。

【００７２】次に、図１０を用いて本実施の形態による
リニアパルスモータの励磁ユニットの変形例を説明す
る。図１０は励磁ユニットの変形例の斜視図である。図
１０ににおいて、上述の励磁ユニット２０ａと同一の構
成要素には同一の符号を伏している。図１０に示す励磁
ユニットは、磁極２５＋ａ、２５−ａを連結する磁性部
材１００ａが、薄板鋼板積層構造である点に特徴を有し
ている。磁性部材１００ａを薄板鋼板積層構造とするこ
とにより、磁性部材１００ａを貫通する磁束により生じ
る渦電流に基づくジュール熱の発生を低減することがで
きるようになる。

【００７３】さて次に、既に図１（ｄ）を用いて説明し
た本実施の形態によるリニアパルスモータの特徴的構成
の一つである励磁ユニット２０の各磁極２５の各歯部に
ついて、当該歯部を用いることにより得られる作用及び
効果を図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、
本実施の形態における各磁極２５の歯部を図中右側に示
し、比較例としての従来の歯部を左側に示している。図
中上段から下段に向かって、本実施の形態の歯部と比較
例の歯部とが磁極ユニット２１に対して相対的に移動す
る際の、無励磁状態における磁気的吸引力の作用の相違
を示す。

【００７４】まず、図１１（ａ）において、本実施の形
態および比較例のいずれの歯部も、磁極ユニット２１の
Ｎ極側歯部２３の幅とほぼ等しい幅を有し、Ｎ極側歯部
２３に対向しているものとする。本実施の形態の歯部の
先端部の形状は、既に図１（ｄ）を用いて説明した通り
端面４０と面取り４２、４４で構成され、比較例の歯部
の先端部は、本実施の形態の歯部に設けられた面取り４
２、４４がなく、端面４０’だけの形状である。いずれ
の歯部の端面４０、４０’も磁極ユニット２１側面から
所定の空隙Ｇを隔てて位置している。

【００７５】このとき本実施の形態の歯部と磁極ユニッ
ト２１のＮ極側歯部２３との間に作用する磁気的吸引力
をＦｔ、磁気的吸引力Ｆｔが働く方向に垂直な断面積の
大きさをＡｔとする。一方、比較例の歯部に作用する磁
気的吸引力をＦｆ、磁気的吸引力Ｆｆが働く方向に垂直
な断面積の大きさをＡｆとする。

【００７６】一般に、磁気的吸引力Ｆの大きさは、２つ
の磁性体間の距離の２乗に反比例し、対向する磁性体の
表面積に比例するので、面取り４２、４４が設けられて
いる分だけ力の作用する距離が長くなる領域を有する本
実施の形態の歯部の磁気的吸引力Ｆｔは、比較例の歯部
の磁気的吸引力Ｆｆより小さいものとなっている。

【００７７】以上の状態から、図１１（ｂ）から図１１
（ｄ）に示すように磁極ユニット２１を図中右方向に移
動させると、磁気的吸引力Ｆｔ、Ｆｆの移動方向の分力
として推力成分ｆｔ、ｆｆが発生する。この移動に伴う
推力成分ｆｔ、ｆｆの変化を図１１と共に図１２を用い
て説明する。図１２（ａ）は、本実施の形態による歯部
での推力特性を示し、図１２（ｂ）は、比較例の歯部で
の推力特性を示している。両図とも横軸は移動距離を示
している。両図の縦軸は原点位置から上側にはそれぞれ
断面積Ａｔ、Ａｆを示し、下側にはそれぞれ磁気的吸引
力Ｆｔ、Ｆｆの大きさ、及び推力ｆｔ、ｆｆの大きさを
示している。図中横軸に示したａ〜ｄの位置は、図１１
（ａ）〜（ｄ）で示した磁極ユニット２１の移動量に対
応している。まず、比較例の歯部において、図１１
（ａ）〜（ｄ）及び図１２（ｂ）に示すように、磁極ユ
ニット２１の移動に伴って、断面積Ａｆは単調に減少す
る。そのため、磁気的吸引力Ｆｆも、単調に減少してい
く。その結果、推力ｆｆは、一旦急激に増加して、その
後単調に減少する。図１２（ｂ）中実線で示した推力ｆ
ｆの曲線は、Ｎ極側歯部２３のみを考慮した場合の推力
特性を示しており、破線で示した推力ｆｆの曲線は、移
動に伴ってＮ極側歯部２３の隣のＳ極側歯部の影響を考
慮した場合の推力特性である。このように、比較例に用
いた従来の歯部では、磁極ユニット２１の移動位置にお
ける推力ｆｆの大きさに偏りがあるため、コギングが発
生する。

【００７８】一方、本実施の形態による歯部の場合、図
１１（ａ）〜（ｄ）及び図１２（ａ）に示すように、面
取り４２、４４を備えているために、磁極ユニット２１
の移動に伴って、断面積Ａｔは単調には減少せず面積が
増加する位置が存在する。そのため、磁気的吸引力Ｆｆ
も、断面積Ａｔの変化に応じて増加する位置が存在し、
位置ａ〜ｄ間で１周期分の正弦波状に変化する。その結
果、推力ｆｔは、半周期分の正弦波状に変化するように
なる。なお、図１２（ａ）中実線及び破線で示した推力
ｆｆの曲線の意味は、図１２（ｂ）における比較例と同
様である。このように本実施の形態によれば、無励磁状
態で正弦波状に変化する推力特性を得ることが得きるよ
うになるのでコギングを低減させることができるように
なる。さらに、位相をずらして配置され、且つ駆動され
る複数の励磁ユニット群２０の磁極２５の全歯部に対し
て面取りを設けることにより、上述の正弦波状の推力特
性を平滑化させることができるのでコギングを極めて低
減させたリニアパルスモータを実現することができるよ
うになる。

【００７９】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、励磁ユニット群２０を固定子として機能させ、磁極
ユニット２１を可動子として機能させたが、励磁ユニッ
ト群２０を可動子、磁極ユニット２１を固定子として機
能させることももちろん可能である。

【００８０】また、上記実施の形態においては、磁極ユ
ニット２１の移動方向における磁性体２３の厚さと永久
磁石２２の厚さを等しくしているが、本発明はこれに限
られず、例えば磁性体２３の厚さを永久磁石２２の厚さ
より適宜厚くさせるようにしてもよい。またさらに、上
記実施の形態においては、４相１６磁極による駆動例で
説明したが、本発明はこれに限られず、複数相、複数磁
極の駆動において容易に本発明を適用可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、磁極ユニ
ットの歯部と対向する励磁ユニットの磁極の総面積を推
力発生用に有効に利用することができるようになる。さ
らに、推力むらを低減させ、また十分な剛性強度を有す
るリニアパルスモータを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タの概略の構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タの概略の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タの基本的動作を説明する図である。

【図４】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タの基本的動作を説明する図である。

【図５】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タの基本的動作を説明する図である。

【図６】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タの基本的動作を説明する図である。

【図７】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タの基本的動作を説明する図である。

【図８】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タを駆動するための電機子コイルへの通電スケジュール
を示す図である。

【図９】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモー
タの励磁ユニットの構造を示す図である。

【図１０】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモ
ータの励磁ユニットの変形例を示す図である。

【図１１】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモ
ータの励磁ユニットの磁極先端の歯部について説明する
図である。

【図１２】本発明の一実施の形態によるリニアパルスモ
ータの励磁ユニットの磁極先端の歯部について説明する
図である。

【図１３】従来のリニアパルスモータの無励磁状態での
磁束経路を説明する図である。

【図１４】従来のリニアパルスモータの２相バイポーラ
励磁状態での磁束経路を説明する図である。

【符号の説明】

２０励磁ユニット（群）２０ａＡ相励磁ユニット２０ｂＢ相励磁ユニット２０ｃＣ相励磁ユニット２０ｄＤ相励磁ユニット２１磁極ユニット２２永久磁石２３歯部２４電機子コイル２４ａＡ相電機子コイル２４ｂＢ相電機子コイル２５磁極２５＋ａ、２５−ａＡ相磁極２５＋ｂ、２５−ｂＢ相磁極２５＋ｃ、２５−ｃＣ相磁極２５＋ｄ、２５−ｄＤ相磁極２５＋ａａ、２５−ａａＡ’相磁極２５＋ｂｂ、２５−ｂｂＢ’相磁極２５＋ｃｃ、２５−ｃｃＣ’相磁極２５＋ｄｄ、２５−ｄｄＤ’相磁極４０端面４２、４４面取り１００磁性部材ＰピッチＧ空隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の間隔Ｐ／２で一方向に並列した磁性
体からなる複数の歯部と、前記一方向に磁極が並び、同
極同士が対向するように前記複数の歯部の各歯部間にそ
れぞれ挿入した複数の永久磁石とを有する磁極ユニット
と、前記磁極ユニットの前記一方向に沿う一側面に所定の空
隙を介して対向する第１の磁極と、前記一側面に対向す
る他側面に所定の空隙を介して対向し、前記第１の磁極
に対して相対的に前記一方向にＰ／２だけずれて位置す
る第２の磁極と、前記第１及び第２の磁極を連結する第
１の磁性部材と、前記第１の磁性部材に巻回された第１
のコイルとを有する第１の励磁ユニットと、前記磁極ユニットの前記一側面に所定の空隙を介して対
向し、前記第１の磁極に対して相対的に前記一方向にＰ
／４だけずれて位置する第３の磁極と、前記他側面に所
定の空隙を介して対向し、前記第３の磁極に対して相対
的に前記一方向にＰ／２だけずれて位置する第４の磁極
と、前記第３及び第４の磁極を連結する第２の磁性部材
と、前記第２の磁性部材に巻回された第２のコイルとを
有する第２の励磁ユニットとを備え、前記第１及び第２の励磁ユニットに対して、前記磁極ユ
ニットが前記一方向に相対的に移動可能に支持されてい
ることを特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項２】請求項１記載のリニアパルスモータにおい
て、前記第１の励磁ユニットの前記第１及び第２の磁極は、
無励磁状態において、前記磁極ユニットの前記複数の歯
部のうちいずれか隣り合う２つの歯部にそれぞれ対面
し、前記隣り合う２つの歯部に挟まれた前記永久磁石の磁束
が、前記隣り合う２つの歯部の一方から前記第１または
第２の磁極の一方を通り、前記第１及び第２の磁極を連
結する前記第１の磁性部材を介して前記第１または第２
の磁極の他方に至り、さらに前記歯部の他方を介して前
記永久磁石に至る閉じた磁気回路を構成することにより
安定状態を形成することを特徴とするリニアパルスモー
タ。
【請求項３】請求項２記載のリニアパルスモータにおい
て、前記第２の励磁ユニットの前記第３及び第４の磁極は、
前記第２のコイルに所定の電流を流した励磁状態におい
て、前記磁極ユニットの前記複数の永久磁石のうちいず
れか隣り合う２つの永久磁石にそれぞれ対面し、前記第２のコイルによる磁束が、前記第２の磁性部材、
前記第３または第４の磁極の一方を通り、前記隣り合う
２つの永久磁石の一方に隣接する歯部を介して当該永久
磁石を通過し、前記隣り合う２つの永久磁石の他方に隣
接する歯部を介して前記第４の磁極に至る閉じた磁気回
路を構成することにより、前記第３及び第４の磁極に前
記磁極ユニットを前記一方向に相対的に移動させる推力
を発生させ、一方、前記第１の励磁ユニットには、前記第１のコイル
に所定の電流を流して前記安定位置における前記永久磁
石による閉じた磁束を打ち消す方向に磁束を発生させて
前記安定状態から不安定状態に変化させることにより、前記第１乃至第４の磁極すべてを前記磁極ユニットを前
記一方向に相対的に移動させる推力発生に用いることを
特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載のリニア
パルスモータにおいて、前記第１及び第２の励磁ユニットの無励磁状態での推力
特性は、それぞれ前記一方向に正弦波状に変化すること
を特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のリニア
パルスモータにおいて、前記複数の歯部の前記一方向の各厚さは、ほぼ等しいこ
とを特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項６】請求項５記載のリニアパルスモータにおい
て、前記複数の永久磁石の前記一方向の各厚さは、前記複数
の歯部の前記一方向の各厚さにほぼ等しいことを特徴と
するリニアパルスモータ。
【請求項７】請求項６記載のリニアパルスモータにおい
て、前記第１乃至第４の各磁極は、前記一方向における厚さ
が、前記複数の永久磁石の前記一方向の各厚さにほぼ等
しく、且つ前記磁極ユニットの前記一側面あるいは前記
他側面にほぼ平行な端面を有し、前記端面の前記一方向
側両端部に所定の面取りが施されていることを特徴とす
るリニアパルスモータ。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載のリニア
パルスモータにおいて、前記第１及び第２の励磁ユニットは、前記一方向から見
て前記磁極ユニットを挟み込んだＣ型形状あるいはコ字
型形状であることを特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載のリニア
パルスモータにおいて、前記第１及び第２の磁性部材は、薄板鋼板積層構造であ
ることを特徴とするリニアパルスモータ。