JPS60229666A - リニアパルスモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１ｃ、ＩＪ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ボ次側スケー
ルをステップ状に歩進動作させる。この動作に伴って、
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
種プリンタのへ・ノド送り、光電式読取装置のへ・ノド
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図は一部切欠き側面図
、第５図は一部切欠き正面図で、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、側面
中央部で磁気的にしゃ断状態にある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）の上面に図示
の極性にて着磁しである永久磁石（６）（７）　、当該
永久磁石（６）（７）の上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（２ａＨ
２ｂ）（３ａＨ３ｂ）に取付けられたコイｋ　（９ａ）
（９ｂ）（９ｃ）（９ｄ）　、各側板（４）（５）の両
側下に支持される軸◇Ｑ（１１）に回動自在に支持され
る車輪（１２）〜（１５）からなっている。そして、上
記各磁極（２ａ）（２ｂＨ３ａ）（３ｂ）には１ピツチ
ずつのずれを有して歯部（２ａｌ）（２ｂｌ　）（３ａ
ｌ　）（３ｂｌ　）が形成されている。（１６）ｌ、ｆ
リニアパルスモータの２次側をなすスケールで、上面に
は上記各磁極歯部（２ａｌ　）などと同一ビ・ノチの歯
部（１６ａ）が形成されている。

また上記車輪（１２）〜（１５）はスケール（１６）の
両縁部に沿って一体的に形成された軌条帯（１７ａ）（
１７ｂ）上にあり、これにより磁極（２ａＨ２ｂ）（３
ａ）（３ｂ）の歯部（２ａｌ　）（２ｂｌ　）（３ａｌ
　）（３ｂｌ　）とスケールＯＱの歯部（１６ａ）との
間に一定のギャップ９が保持される。（なお図をわかり
やすくするためにギャップ９は誇張して示されている）
。車輪（１２）〜（１５）は軌条帯（１７ａ）（１７ｂ
）に沿って置屋されたガイドレール（１８ａ）（１８ｂ
）によって進行方向が規制される。

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−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
（２ａｌＨ２ｂｌ）（３ａｌ）（３ｂｌ）が順次２次側
スケｌ　。

一部の歯部に対向することにより７ヒソチずつ歩進（見
た目には連続的であるが原理上はあくまでもステップ状
の変位）シていく。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保合のうえ可動とし
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ζこ各種の情報端
末機器は小型化、薄形化の傾向番とあって。

例えば、フロノビーディスクドライフ゛Ｃとおし）でも
この傾向が強い。このような状況にお（１て、超ｌＪ・
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、前記軍４図、第５図に示
す台車タイプのりニアノ；ルスモータ１ま適合できない
。すなわち、上記７０・）ビーディスクドライブなどで
は通常推力は５０９、ストロークは１０〜２５１１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外ることは
困難である。より具体的に説明すると巾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Ｇ）での
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４．５図に示す従来の構成では困難
である。一方、長さＬｉこつ（１て（ま磁極力；リニア
パルスモータの可動側進行方向１こ直線上＋コ並べるこ
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１０〜２５ｍ１ｌこ定めることは困難で
ある。

〔発明の目的〕 この発明の目的はりニアノにルスモークの１次側の構成
を工夫することによって駆動原理１ま従来のものと同一
なるも、低推力、短ストローク特性に適合するように小
型化を実現することのできる’Ｊニアパルスモータの構
成を提供することζこある。

〔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ζこ宿って歯部を等間隔に、かつ後述
のスケール歯部との相対変位が例えば−ヒ・ソチずつの
変位を有して形成し、当該リニア・２ルスモータの可動
側の進行ブｊ［句に関し、同一側方に位置する各一対の
前記磁極部材の脚部に対して磁気的な接続を伴−）で励
磁用コイルを装着し、前記各一対の励磁部材にそれぞれ
異なる極性を配した永久磁石を前記各磁極部材相互間に
配置し、前記各磁極部材の歯部に対向し、ＩｍＪ−歯部
ピッチで可動側の進行方向に清って両側■　。

に１ヒツチのずれを有する歯部を備えたスケールと該ス
ケールの歯部と前記磁極歯部の歯部との間に一定のギャ
ップを保持させて当該リニアパルスモータの可動側を前
記進行方向に案内するガイド手段を備えたリニアパルス
モータによって達成される。

〔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、（７３）（７４）（７５）（７６）はＬ
字状をなす平板状磁極部材で、その頭部（７３ａ）（７
４ａ）（７５ａ）（７６ａ）は集中的に配置され、各脚
部（７３ｈ）（７４１）　）（７５ｂ）（７６ｂ）とで
全体がＨ字形を示すように配列される。（７３ｃ）（７
１ｃ）（７５ｃ）（７６ｃ）は歯部で、それぞれ各磁極
部材（７３）〜（７６）の頭部（７３ａ）〜（７６ａ）
の平面部に形成され、それぞれ四−ピッチで、かつ歯部
（７５ｃ）　、　（７４ｃ）　、　（７６ｃ）　、　（
７３ｃ）の順に後１　。

述するスケール歯部に対し一ヒツチずっの相対的位置を
有している。（２１）（２２）（２３Ｎ２４）はスペー
サで、磁性体により形成され、上記磁極部材（７３）〜
（７６）の脚部（７３ｂ）〜（７６ｂ）の底面部に接合
される。（７７）　、　（７８）は平面３学状をなす磁
気枠で、それぞれの中心部に平板状にコイル（７９）　
、　（８０）を装着している。そして、上記磁気枠（７
７）　、（７８）はスペーサ（２１）〜（２４）を介し
て各磁極部材（７３）〜（７６）の脚部（７３ｂ）〜（
７６ｂ）にビス（８５）（８６）（８７０８８）によっ
て固定される。（８１）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部材（７５１（
７６）の頭部（７５ａ）（７６ａ）の背面、及び磁極部
材（７３）（７４）の頭部（７３ａ）（７４ａ）の背面
に対向すべく配置される。（８２）は当て板で、上記永
久磁石（８１）の反磁極側面の磁気回路をなすとともに
１次側の置屋部材としての作用を担う。

断面がＬ字形状のガイド支持部材（８３）（８４）は歯
部（７３ｃ）〜（７６ｃ）を間において磁極部材（７３
）〜（７６）の頭部（７３ａ）〜（７６ａ）上に配設さ
れる。一方のガイド支持部材（８３）は上述のビス（８
５）（８６）によって位置決めされると共に一対の磁極
部材（７５）　。

（７６）上に固定されているが、他方のガイド　支持部
材（８４）は一対の切欠き（９０ａ）（９１１ｂ）を有
し、これらに上述のビス（８７）　、　（８５）が係合
しており、地対の磁極部材（７３）　、　（７４）上で
摺動可能となっている。ビス（８７０８８）に両端部が
支持されて板ばね（８９）がガイド支持部材（８４）上
に配置され、このガイド支持部材（８４）を他方のガイ
ド支持部材（８３）に向って付勢している。

両ガイド支持部材（８３）（８４）の内側には、これら
に沼つて摺動可能な断面がＬ字形状の一対のガイド部材
（９１）（９２）が配設される。各ガイド部材（９１）
（９２）の垂直部には第２図示のように一対の切欠き（
９３ａＨ９３ｂ）、（９３ｃＮ９３ｄ）が形成され、こ
れらに本リニアパルスモータの２次側をなすスケール（
７２）の両側面を案内するためのボール（９４）（９５
）（１０１）（１０２）が転勤可能に受容される。また
、各ガイド部材（旧）　、　（９２）の水平部には一対
の長方形状の切欠き（９６ａＨ９６ｂ）　、　（９６ｃ
Ｈ９６ｄ）が形成され、これらにローラ（９７）（９８
）　、　（１０３）（１０４）が回動可能に嵌め込まれ
ている。スケール（７２）のＦｅ１１両縁部がローラ（
９７）（９８）（１０３）（ｌｆ１４）　上にのせられ
、これによりスケール（７２）の下面に形成された歯部
（７２ａ）とｍ極部材（７３）　〜（７６）の歯部（７
３ｃ）　〜（７６ｃ）との間に所定のギャップを保持す
る。スケール（７２）の歯部（７２ａ）は第３図に示す
ように可動側進行方向に清って左右に磁極歯部き同一ビ
ノチで、かつ−ヒ・Ｉチのずれを有する歯部（７ｚａ、
）（７２ａ２）からなっている。ボール（９４）（９５
）（１０１）（１０２）は板ばね（８９）の付勢力によ
りスケールの両側面（７２ｂ、）　（７２ｂ、）とガイ
ド支持部材（８３）（８４）の垂直部との間で軽い狭圧
状頓におかれる。また、磁極部材（７３）〜（７６）の
縁部上で一対のガイド支持部材（８３）（８４）の間に
は２対のスト・ツバ（９９ａ）（９９ｂ）　、　（１０
０ａ）（１００ｂ）が固定され、これによりガイド部材
（９１）（９２）の可動範囲、従って、スケール（７２
）の０］動範囲（但しガイド部材（９１）（９２）のそ
れの２倍）が規制される。

上記構成において、スケール（７２）Ｉｔ！ＩＩを可動
側とし永久磁石（８１）により磁極部材（７５）（７６
）はＮ極に磁極部材（７３）（７４）はＳ極に定められ
ている。

今、コイル（８０）に電流＋１（磁極部材（７５）の歯
部（７５ｃ）とスケール（７２）の歯部（７ｚａ、）と
が吸引する極性とする）を流すと、これによって生ずる
電磁石磁束と上記永久磁石（８１）からの磁束とが磁極
部材（７５）では重畳され、磁極部材（７６）では打消
され、結局磁極部材（７５）の歯部（７５ｃ）がスケー
ル（７２）の歯部（７２ａ、）との間の磁気吸引力によ
り安定点にスケール（７２）を移動し、停止する。次に
コイル（８０）の電流＋■を切ると同時にコイル（７９
）に＋１（磁極部材（７４）の歯部（７４ｃ）とスケー
ル（７２）の歯部（７２ａ、）とが吸引する極性とする
）を流すと、これによって生ずる電磁石磁束と上記永久
磁石（８１）からの磁束か磁極部材（７４）では重畳さ
れ、磁極部材（７３）では打消され、ひいては磁極部材
（７４）の歯部（７４ｃ）がスケール（７２）の歯１　
。

部（７２ａ２）　ｌの間の磁気吸引力により７ヒ・ノチ
移動して安定点を得る。次いで、コイル（７９）への電
流＋工を切ると同時にコイル（８０）に−１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、
磁極部材（７６）の歯部（７６ｃ）　とス、　１　。

ケールの歯部（７２ａ、）とが吸引し、さらに７とノヂ
スケール（７２）を変位させて安定状態を得る。同様に
して、コイル（８［１）の電流の供給の停止とともにコ
イル（７９）に−■の電流を供給すると磁極部材（７３
）の歯部（７３ｃ）とスケール歯部（７２ａ２）　との
間１　。

の磁気吸引力によって一ヒ・ノチのスケール（７２）の
変位を経て安定状態となる。以上の動作でスケール（７
２）は１ビ・ノ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（＋１）の投入に比
例した量だけスケール（７２）が変位する。この際のス
ケール（７２）の最大許容変位量はギヤ・ノブ保持及び
スケール（７２）案内作用を担うローラ（９７）（９８
）（１０３）（１０４）及びボール（９４）（９５）（
１０ｔＨｘｏ２）を受容するガイド部材（９１）（９２
）の許容移動範囲、すなわちストッパ（９９ａ）（９９
ｂ）（１００ａ）（ｌｎｏｂ）間の長さの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（７９）（
８０）への励磁順序を逆にすればよい。

なお、本実施例ではスケールの歯部（７２ａ）と磁極部
材（７３）〜（７６）の歯部（７３ｃ）〜（７６ｃ）と
の間のギャップを保持するのにローラ（９７）（９８）
（１０３）（１０４）を用いているが、これをボールに
代えることが考えられる。このような場合と比較すると
、ボールとは点接触になるが、ローラ（９７）（９８）
（１０３）（１０４）とは線接触になる。従って同じ荷
重がかけられた場合にはローラの方が耐久性に富み摩耗
が少なくなり、より長期にわたって一足のギヤングを安
定に保持することができる。

〔発明の適用範囲〕

以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発
明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基
づいて種々の変形が可能である。

例えば、上記実施列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、−次側磁束発生部側を可動側
とすることもできる。また、各版状磁極部材の頭部に歯
部を口実状に形成する代りにスリット状の歯部とするこ
ともでき、このスリ・７）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対の磁極部材の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（７９）（８（１）
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対の磁極部材の脚部を一体的に形成するよう
にしてもよく。永久磁石（８１）を単方向性とすること
により当板（８２）は必ずしも設ける必要はない。また
、スケール歯部（７２ａｌ）　＋　（７２ａ２）■　。

は互いに７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位
置になるので製作上有効であるが、こｔｌに限られるこ
となくスケールに対して所定のピッチずれを有する２列
の歯部を有し、４個の磁１　。

極歯部がスクール歯部との間に順次７ヒツチずつのずれ
を有するようにすればよい。加えて、永久磁石の取付位
置は磁極背面とは限らず対向する磁極歯部端面間に設け
てもよい。

〔効果〕

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
板状磁極部材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と
直角方向に配列される各一対の磁極に永久磁石の異なる
磁極に当接させ、各一対の磁極部材を励磁する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
の励磁によって生ずる磁束との相互作用に基づいて、磁
極部材の歯部と、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・ソチずれを有■　。

して形成される歯部との相対位置を−ピッチずつ変位さ
せるようにしたものである。この構成に基づいて、以項
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
動側進行方向に沿っ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通用範囲
を拡大することができる。

すなわち、上記（１）〜（４）項の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
しているなど浚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図はこの発明の実施列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造成
を示す原理図、第４図、第５図はそれらの従来のリニア
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。 なお図において、 （７２ａ）（７２ａ＋）（７２ａＪ　・・・・・歯部（
７３）〜（７６）　・・・・・・磁極部材　−（７７）
（７８）　・　・・・・・・磁気枠（７９Ｈ８１１）　
・・　・・・・・励磁用コイル（８１）・・・・・・・
・　・・　久久磁石（旧）（９２）　・・・・・・・ガ
イド部材（９４）（９５）（１０１，）（１（１２）・
・・・・・・・・・・ボール （９７）（９８）（１０３）（１０４）・・・・・・・
・ローラ 第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔｌ）　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、スケールの上記板状
   磁極部材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浴って両側に所定ピッチのずれを
   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
   進行方向に沿って上記スケール歯部と同一ビノチの歯部
   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か−ピッ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に関
   し同一側方に位置する各一対の前記磁極部材の脚部に対
   して磁気的な接続を伴って励磁用コイルを装着し、前記
   各一対の磁極部材にそれぞれ異なる極性を配した永久磁
   石を前記各磁極部材相互間に配置し、前記各磁極部材の
   歯部に対向し、同一歯部ピッチを有するスケールと、当
   該スケールの歯部と前記磁極部材の歯部との間に一足の
   ギャップを保持させて当該リニアパルスモータの可動側
   を前記進行方向に案内するガイド手段とを備えたリニア
   パルスモータ。 （２）　前記ガイド手段はローラを含み、これにより前
   記一定のギヤノブを保持させるようにしている前記第１
   項に記載のリニアパルスモータ。