JPS60229667A - 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トスる
負荷の駆動に適したリニアパルスモークの構造に関する
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ボールタイプのも
ので１／４ビ・ノチ）ずつ−次側又は二次側スケールを
ステ・ノブ状に歩進動作させる。

こノ動作に伴って、リニアパルスモータは正確す位置決
め制御を要求する各種プリンタのへノド送り、光電式読
取装置のヘッド送りなどのＯＡ機器に応用されている。

そして１、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で、各図
において、■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の背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　、　３ａ　。

３ｂに増付けられたコイル９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ１谷
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１２〜１５からなっている。そして
、上記各磁極２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂには１／４ピツチ
ずっのずれを有して歯部２ａｌ、２ｂｌ、３ａｌ、３ｂ
ｌ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２ａｌな
どと同一ピソチの歯部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−相励磁方式にて駆動する場合、順次各コイ
ル９８〜９ｄを励磁していく過程において、各磁極２ａ
　、　２ｂ　、　３ａ　、　３ｂニＪｔｆｉｆｆした歯
部２ａｌ、２ｂｌ、３ａｌ、３ｂｌ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ピツチずっ歩進（
見た目には連続的であるが原理上はあくまでもステ・ツ
ブ状の変位）していく。この際、１次側磁束発生装置ｌ
及び２次側スケール１６は一方を固定（通常スクール）
し、他方を被位置決め用負荷に保合のうぇ可動として実
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、薄形化の傾向にあって、例えば、フロッ
ピーディ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、上記フロッピーディスクドライブなどでは通常
推力は５０ｇ、ストロークは１０〜２５顛程度で足りる
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、長さし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ｓａｇ、最大ストローク１０〜
２５　ＢＨ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
工夫することによっ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
ることにあるー。

〔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浴って歯部を等間隔に、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って励磁用コイ
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、同一歯部ピソチで可動部移動方向に沿って
両側の歯部を所足ピ・ノ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ャ
ッ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１
７ｂ〜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（ｌａの平面に形成され、それぞれ同
一ビ・ソチで、かつ歯部１９ｃ、１８ｃ、２０ｃ、１７
ｃ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位を有している。２１〜２４はス
ペーサで、磁性体により形成され、上記磁極１７〜２０
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によって固足される。３３は永久磁石で、図示の通
りに着磁され、Ｎ、Ｓ６磁極面がそれぞれ磁極１９．２
０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、それぞれボア、ルガイ
ドｍ、８３．：５．′Ｉ＆ｉ：　ｉｔ、　３５　ａ　２
　＋　３６　ａ　ｌ　＋３６ａ２を有し、ガイド部材３
５は上記ビス２９゜３２によって磁極１８．２０の各頭
部１８ａ。

２０ａの外側部に固足される。一方、ガイド部材３６は
これに形成されている長穴３６ｂｌ　、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、両端部をビン３０．３
１に保持させて上記ガイド部材３６を磁極歯部１７ｃ、
１９ｃ方向に復元力をもたらす。３８〜４１はボールで
、それぞれ上記ガイド部材３５．３６に形成したボール
ガイド部３６ａ２，３５ａ２，３６ａｌ　、３５ａｌ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、−面に上記磁極歯部１７ｃ〜２０ｃと同一ビノチ
の歯部４２ａを形成するとともに歯部４２ａの端部両側
に沿って断面り字状の切欠き４２ｂｌ　、４２ｂ２を形
成している。そして、」二記歯部４２ａは第３図に示す
ように可動側進行方向に沿って左右に磁極歯部１７ｃ、
１８ｃ。

１９ｃ、２０ｃ（！：同一ピッチで、かつ１／２ビ’７
チのずれ、を有する歯部４２ａｌ　、４２ａ２からなっ
ている。一方、上記切欠き４２ｂｌ　、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〜２０ｃとスケール歯部４２ａとのギヤ・ノ
ブを一定に維持する。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３５ａ２，３５ａｌに
おける範囲に転勤可能になるように、また、ボール３８
　、４０はガイド部材３６のボールガイド部３６ａ２．
３６ａｌにおける範囲に転勤可能となるように板ばね３
７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ｏＪ動側とし、永
久磁石３３により磁極１９，２０はＮ極に磁極１７．１
８はＳ極に定められている。今、コイル２８に電流子■
（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、これによって生ず
る電磁石磁束と上記永久磁石３３からの磁束とが磁極１
９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の電流子■を切ると同時にコイル２７に
＋■（磁極１８の歯部１８ｃとスケール４２の歯部４２
ａ２とが吸引する磁性とする）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ｈ　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に一■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２（Ｉｃとスケー
ル歯部４２ａ２七が吸引し、さらにｌ／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に一■の
電流を供給するき磁極１７の歯部１７ｃとスクール歯部
４２ａ１との間の山気吸引力によって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（±■）の投
入に比例した量だけスクール４２が変位する。この際の
スケールの最大許容変位量はギヤ・シブ保持及びスケー
ル４２案内作用を担うボール３８〜４１の転勤許容範囲
すなわち、ガイド部材３５．３６の各ボールガイド部３
５ａｌ　＋３５ａ２，３６ａｌ　、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、−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／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
記実施列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、ｌ対の磁極の脚部を一体的に形成するように
して０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４２ａｌ　、４２ａ２は互に１／２
ピツチずらす実施列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に対して所足のピッチずれを有する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っ
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っ
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
所足のビ・ノチずれを有して形成される歯部との相対位
置を１／４ビ・ノ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０スケール
部を分離した状態を示す斜視図、第２１゜ｔ、ｉ　ｒ−
ｔｘ　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図はべれぞれ従来
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 １、７　ｃ〜２０ｃ・・・・磁極歯部 ２５．２６・・・・磁気枠 ２７．２８・・・励磁用フィル ３３・・・・・永久磁石 ３５．３６・・・スケールガイド部材 ３７・・・・板ばね　３８〜４１・・・・・ボール４２
・・・・・スケール ４２ｂｌ　、４２ｂ２・・・・・切欠き４２ａｌ、４２
ａ２・・・　スケール歯部） コ １Ｂ（１（／ＥＣ）

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ＩＪ　＝アパルス
   モータの可動側の進行方向ニ沿って互に所定ピッチのず
   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
   側の進行方向に浴って上記スケール歯部と同一ピッチの
   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力１７ビーチずつ変化するよ
   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
   的な接続を伴っ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
   状磁極部材相互間に配置し、上記各磁極歯部に対向し、
   同−歯部ビ・ノチを有するスケールと当該スケールを、
   その歯部と上記磁極歯部との一定のギヤ・ノブを有して
   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ク。