JPS591059B2

JPS591059B2 - リニアパルスモ−タ

Info

Publication number: JPS591059B2
Application number: JP2058879A
Authority: JP
Inventors: 一桑原; 謹爾原田
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1984-01-10
Also published as: JPS55114177A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は可動部が直線的に移動するリニアパルスモータ
に関するものである。

第１図は従来公知のリニアパルスモータの構成説明図で
、Ａは縦断面図、ＢはＡ図におけるＢ−Ｂ断面図、Ｃは
Ａ図におけるＣ−Ｃ断面図である。

図において、１は磁性材で構成された走行路（固定子）
、２はこの走行路１に僅かな空隙を介して対向する可動
部で、ここでは互に永久磁石２０を介して連結する２個
のコ字形界磁鉄心２１．２２で構成されている。

この可動部２のコ字形界磁鉄心２１．２２において、そ
の端部（歯）間隔は、走行路１に設けた突起部（歯）１
１，１２〜の間隔Ｐに対して、Ｐ／２だけずれており、
また各コ字形界磁鉄心２１．２２相互間は、Ｐ／４だけ
ずれるように互に連結されている。

各コ字形界磁鉄心２１．２２には界磁巻線３１．３２が
巻回されており、これに電流を選択的に与えることによ
つて永久磁石２０からの磁束を制御する。

この装置において、はじめに界磁巻線３２に実線矢印に
示すように励磁電流を流すと、歯Ｏを通る磁束が減少し
、歯のを通る磁束が増大する。

このため、歯のと走行路１側の歯１６と引き合い、可動
部２は図示する位置に保持される。

次に界磁巻線３１に破線矢印に示すように励磁電流を流
すと、歯＠を通る磁束が増大し、歯＠と歯１４とが引き
合い、可動部２は左側にＰ／４移動して停止する。

次に界磁巻線３２に実線矢印とは逆方向に励磁電流を流
し、歯＠と歯１７と引き合せ、これによって可動部２を
更に左側にＰ／４移動させる。

このようにして、励磁巻線３１．３２に交互に励磁電流
を流すとともにその流れ方向を変えることによって、可
動部２を走行路１に沿ってＰ／４をピンチとして移動さ
せることができる。

ところでこのように構成した装置においては、可動部２
の移動量は最少１ｐであって、これ以上細かく移動させ
るためには走行路１側に設ける歯のピッチを小さくする
必要があるが、それには限界がある。

それ故に従来、移動量の分解能を高くするために界磁巻
線３Ｌ３２に流す励磁電流を第２図に示すようにアナグ
ロ的に制御する手法がとられていた。

しかしながら、この手法は大出力の直流増幅器とディジ
タル制御素子が必要で、装置が複雑になる欠点がある。

ここにおいて、本発明は簡単な構成で高い分解能が得ら
れ、かつ小形で効率の良いリニアパルスモータを実現し
ようとするものである。

第３図は本発明の一実施例を示す構成図で、Ａは縦断面
図、ＢはＡ図のＢ−Ｂ断面図、ＣはＡ図のＣ−Ｃ断面図
、ＤはＡ図のＤ−Ｄ断面図である。

本発明装置においては、可動部２は複数個の脚（この実
施例では■〜■の５個）をもった一対の鉄心２Ｌ２２、
この一対の鉄心２１．２２０間に介在されバイアス磁束
を供給する役目をもつ永久磁石２０および一対の鉄心２
１．２２の互に隣り合う脚■１、■２（０１〜＠２．
０１〜Ｏ２・・・）にまたがって巻回された複数個（こ
こでは３１〜３５の５個）の励磁巻線で構成されている
。

また、各脚■〜■の走行路１に面した端部には、走行路
１に設けた歯のピッチＰと同一ピッチの複数の歯（この
実施例ではａｓｂｔｃの３個の歯）が設けられ
ている。

ここで、鉄心２１，２２の各脚■〜■はお互に（Ｎ＋ｆ
ｌ）Ｐ（Ｎ：整数、ｍ：脚数、ｍｎ：ｍ＞ｎなる整数で、この実施例では（訃」）Ｐ）ず
れて配置され、また、鉄心２１と２２とは互に■ 万Ｐだけ偏位している。

このように構成した装置において、永久磁石２０が第３
図Ｂに示すように着磁されているものとすれば、可動部
２と走行路１との間には、同図の実線に示すように鉄心
２１、走行路１、鉄心２２の向きのバイアス磁束が存在
する。

いま、脚■１、■２に巻回されている励磁巻線３１に
励磁電流を流すと、この励磁電流による磁束が破線に示
すように発生し、これがバイアス磁束に重量する。

したがって、鉄心２１側の脚■１と走行路１との間の磁
束が増大し、鉄心２２側の脚■２と走行路１との間の磁
束が減少する。

この結果、可動部２の脚■１と走行路１とが互に引き
合い、その空隙のレラクタンスが最も小さくなる第３図
Ａに示す位置で可動部２は保持される。

なお、走行路１と可動部２との吸引力は、磁束密度の２
乗に比例して増大する。

次に脚＠１とへに巻回されている励磁巻線３２に励磁
電流を流すと、今度は脚＠１と走行路１との間の磁束が
増大し、両者の間で互に引き合うので可動部２は右側に
移動する。

ここで可動部２の移動量は、脚■と脚＠との間がｌｐず
れているので、ＪＰだけ移動することとな５る。

以下同様にして、励磁巻線３３、３４、３５゜３１・・
・と順次励磁電流を流せば、可動部２はｌｐを最小移動
量として右側に順次移動する。

また、励磁巻線３５，３４，３３の順で励磁電流を流せ
は可動部２は左側に移動する。

一方、励磁巻線３１〜３５に流す励磁電流の流れ方向を
前記の場合と逆にすると、第３図Ｂにおいて脚■２と走
行路１との間の磁束が増大し、両者間で引き合うことと
なる。

したがって、励磁巻線３２，３３．３４・・・に前記の
場合と逆の方向に順次励磁電流を流せば、同様に可動部
２は１Ｐを最小移動量として右側に移動する。

また、励磁巻線３５，３４，３３，３２・・・の順に前
記の場合とは逆方向の電流を流せば、可動部２はＩＰを
ピンチとして左側に移動する。

ここで、可動部２の一対の鉄心２１と２２とは、ｌｐだ
け偏位して配置されているので、励磁巻線に流す励磁電
流の流れ方向を正方向とした場合と、負方向（逆方向）
とした場合とでは、可動部２の停止位置は互に重なるこ
とはなく、九Ｐだけずれることとなる。

第４図は、可動部２の１ピンチの移動量を３６０゜で表
わしたベクトル図で、実線は励磁電流の流れ方向が正方
向の場合、破線は負方向の場合をそれぞれ示している。

このベクトル図から明らかなように、励磁電流を、励磁
巻線３１に正方向→励磁巻線３４に逆方向→励磁巻線３
２に正方向→励磁巻線３５に逆方向→励磁巻線３３に正
方向・・・のように順次切り換えて流すと、可動部２は
ｌｐを最０小移動量として右側へ順次移動する。

また、励磁電流を励磁巻線３１に正方向→励磁巻線３３
に逆方向→励磁巻線３５に正方向→励磁巻線３４に正方
向・・・の順で順次切り換えて流すと、可動部２は儒を
最小移動量にして左側へ順次移動する。

このように構成した装置によれば、可動部２の移動量の
最小量はＩＰとなりその分解能を向上さ０せることかできる。

また、永久磁石からの磁束を一部利用することによって
消費電力を小さくすることができる。

なお、上記の説明において、励磁電流は一つの励磁巻線
にだけ順次切換えて流すようにしたものであるが、いく
つかの励磁巻線に同時に順次切換えて励磁電流を流すよ
うにすれば、トルクを増大させることができる。

第５図は励磁巻線３１．３２に正方向、励磁巻線３３．
３４に負方向の励磁電流を同時に流しだ場合のベクトル
図で、励磁巻線３１にだけ励磁電流を流した場合のトル
クに比べて約３倍のトルクを得ることができることを示
している。

なお、第５図の実施例においては可動部２を構成する一
対の鉄心２１，２２を、それぞれに設け、また歯かＨＰずれるように配置したものであるが、第６図
Ａに示すように可動部２を構成する一対の鉄心２１．２
２は、これに設けられた歯が同相で並ぶように配置し、
その代り走行路１を第６図Ｂに示すように一対の鉄心１
１．１２で構成し、これらの鉄心をそれぞれの鉄心１１
．１２に設けた歯がＩＰずれるように配置してもよい。

また、第３図の実施例では可動部２を構成する一対の鉄
心２１．２２の間に永久磁石２０を介在させバイアス磁
界を与えるようにしたものであるが、第７図に示すよう
に鉄心２１と鉄心２２との間の磁路に巻線３０を巻回さ
せ、これによってバイアス磁界を得るようにしてもよい
。

また、一対の脚（例えば■１と＠）にまたがって巻回
される励磁巻線３１．３２・・・は、第８図に示すよう
に各脚■１。

■２に別々に巻線３１１，３１２を巻回し、これらを直
列接続するか、あるいはこれらに別々に励磁電流を流す
ようにしてもよい。

第９図および第１０図は本発明装置の他の実施例を示す
構成図である。

第９図において、Ａは可動部２の断面図、ＢはＡ図にお
けるＢ−Ｂ断面図である。

この実施例装置では、可動部２を構成する一対の鉄心の
一方を更に二つの鉄心２１１，２１２とし、この二つの
鉄心２１１，２１２を永久磁石２０を介して他方の鉄心
２２を挾むようにし、可動部２の移動方向に対称形とな
るような構成としたものである。

また、各脚にそれぞれ励磁巻線３１１，３１２゜３１３
．３．２１，３２２，３２３・・・を巻回し、励磁巻線
３１１，３２１・・・と３１２．３２２・・・とに同時
に励磁電流を流すようにしている。

この実施例によれば、可動部２の移動トルクが可動部２
の進行方向と同じ方向に働くので、効率を向上させるこ
とができる。

第１０図において、Ａは縦断面図、ＢはＡ図におけるＢ
−Ｂ断面図である。

この実施例装置では、走行路１をその上面と下面とに同
一ピッチであって、互にその配列かＨＰずれた歯を形成
するようにしたものである。

また、可動部２を一対の鉄心２１．２１’走行路１を手
下方向から挾むような構成としだも゛のである。

このような構成としたものは、可動部２と走行路１との
間に作用する移動方向に対して直角な方向の吸引力を打
ち消すことができるので、更に効率を向上させることが
できる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で高
い分解能の得られるリニアパルスモータが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知のリニアパルスモータの構成図で、Ａ
は縦断面図、ＢはＡ図におけるＢ−Ｂ断面図、ＣはＡ図
におけるＣ−Ｃ断面図、第２図は第１図装置における可
動部の移動量の分解能を高くするだめの励磁電流の波形
図、第３図は本発明の一実施例を示す構成図で、Ａは縦
断面図、ＢはＡ図におけるＢ−Ｂ断面図、ＣはＡ図にお
けるＣ−Ｃ断面図、ＤはＡ図におけるＤ−Ｄ断面図、第
４図は第３図装置の動作を説明するだめのベクトル図、
第５図は第３図装置において、複数個の励磁巻線に同時
に励磁電流を流した場合の動作を説明するだめのベクト
ル図、第６図は走行路および可動部に設ける歯の他の配
列列を示す断面図、第７図はバイアス磁界を与える他の
例を示す構成断面図、第８図は励磁巻線の他の例を示す
構成断面図、第９図および第１０図は本発明装置の他の
実施例を示す構成図で、第９図Ａは可動部の断面図、第
９図ＢはＡ図におけるＢ−Ｂ断面図、第１０図Ａは走行
路および可動部の縦断面図、第１０図ＢはＡ図における
Ｂ−Ｂ断面図である。１・・・走行路、２・・・可動部、２０・・・永久磁石
、２１．２２・・・一対の鉄心、３１〜３５・・・励磁
巻線、■１、■２、＠ｔｊ＠２〜■１、■
２・・・界磁脚。

Claims

【特許請求の範囲】１走行路と、この走行路に沿って移動する複数個の界
磁脚をもつ可動部とで構成されるリニアパルスモータに
おいて、前記可動部を互に同一ヒリチＰの歯が形成され
かつその位相が↓Ｐだけずれて配置された一対の鉄心と
、これら一対の鉄心を通るバイアス磁束を供給する手段
で構成するとともに、一対の鉄心に設けられている複数
個の界磁脚相互間隔をこの鉄心に設けた歯のピッチＰに
対して（Ｎ士旦）・Ｐ（ただしｍ：脚数、ｎはｍ〉ｎな
る関係にある整数）となるようにし、前記走行路に前記
可動部の鉄心に設けた歯と同一ピッチの歯を形成したリ
ニアパルスモータ。２可動部を構成する一対の鉄心の一方を可動部の移動
方向と直角方向に二分し、この二分した鉄心の間にそれ
ぞれバイアス磁束供給手段を介して一対の鉄心の他方を
配置するようにした特許請求の範囲第１項記載のリニア
パルスモータ。３走行路と、この走行路に沿って移動する複数個の界
磁脚をもつ可動部とで構成されるリニアパルスモータに
おいて、前記可動部を互に同一ピッチの歯が形成されか
つその位相が同一位相で配列された一対の鉄心と、これ
ら一対の鉄心を通るバイアス磁束を供給する手段で構成
するとともに、一対の鉄心に設けられている複数個の界
磁脚相互間隔をこの鉄心に設けた歯のピッチＰに対して
（Ｎ士旦）Ｐ（ただしｍ：界磁脚数、ｎはｍ＞ｎな
る関係にある整数）となるようにし、前記走行路に前記
可動部の鉄心に設けた歯と同一ピッチで、１あって互にその位相か−ＵＰだけずれて配列する二種の
歯を形成したリニアパルスモータ。４走行路を互に同一ピッチＰの歯が形成されそ、１の位相かＨＰずれて配置された一対の鉄心で構成した特
許請求の範囲第３項記載のリニアパルスモータ。５走行路の両面に同一ピッチＰであって互にそ、１の配列かＨＰずれた歯を形成するとともに、可動部を構
成する一対の鉄心が前記走行路を挾むようにした特許請
求の範囲第３項記載のリニアパルスモータ