JPS61191258A - ２面形リニアパルスモ−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】 イ、産業上の利用分野 このリニアパルスモータは高速・高精度な移載機などの
駆動要素として用いられる。

口、従来の技術 パルス信号に応じて所定の変位（ステップ量）をデジタ
ル的に直線方向へ歩進するのがリニアパルスモータであ
ることから、駆動要素として広く用いられている。

多用する利点としてはギヤ・ベルト・チェ７などの運動
変換機構のないダイレクトドライブであるということが
第１に挙げられ、小型軽量にしてパルス数に゛比例した
走行距離と速度が得られるしまた自己保持・位置固定が
可能・走行距離による累積誤差がないことなどが挙げら
れる。

リニアパルスモータはステータ（固定子）と７オーサ（
可動子）の対向面に歯部を設けて、両者の歯間に発生す
る磁力によってフォーサが移動する０ フォーサはフレームに永久磁石であるヨークと界磁歯を
有する鉄心にコイルを巻いた励磁ユニットでほとんどの
ものは構成している。励磁ユニットは強磁性体の薄板を
積層したものが主体であることから重量物であり、フォ
ーサ自重に占める割合は大きく、フォーサが移動する時
には前記した対向面に沿って走行するので軽量コンパク
トで走行時に横ズレのないのが希ましい。

このことから従来例（１）として特開昭５８−１９２４
６２号が知られており、走行面を２面にし面間隙をロー
ラで規制するローラ支持のものがある。また、ローラで
面間隙を規制するのではなくて空気圧によって規制する
方法もあって、従来例（２）として特開昭５７−１８９
５５７号を示す。いわゆるエア支持をする方法である。

ハ１発明が解決しようとする問題点 従来例（１）のものは走行面の面間隙を規制するのにロ
ーラを用いているためにローラが転動する一ガイドレー
ル部が必要であり、それをステータ本体の一部に延長し
て設けている。ローラそのものは界磁歯と磁極歯の相対
位置を一定に保つ機能を有スノミで、リニアパルスモー
タの種々効率に対し、３　。

では悪影響が大であるといわねばならない。それはロー
ラをフォーサにピンを介して設け、ローラ外周面がガイ
ドレール面に接しつ＼転勤すると接面で転動摩擦が発生
するからである。走行面の間隙はθμに近い程効率的に
は良いが歯部の経済的加工精度とか使用中の雰囲気温度
、また励磁ユニットの発熱による温度変化などで７オ一
サ自体が若干の変形をするし、材料自体の経年歪と負荷
による歪などがあるので１０〜２０μが適切な間隙であ
る。しかしながらローラの場合には外周面およびガイド
レール面の摩滅が転勤によって発生するし、塵埃を転動
圧着することもあるので設定間隙は４０〜５０μとして
いる。いわゆるフォーサとステータが接触型のため安定
した走行を得るために間隙の幅を大きくとる必要があり
効率ダウンを余儀なくしているのである。

このことを解決するのに従来から空気圧によって走行面
の間隙を保持する方法、即ちローラ支持に対して非接触
型のエア支持が用いられている。

従来例（２）に示すものはこのエア支持を用いた構成、
４　。

であり、給気装置に連通ずる複数個の排気孔を設けてキ
ャリヤとサイドヨークの間に一定圧の空気層を生ぜしめ
るのである。しかしながらこの構成のものは可動コイル
型ＤＣモータと一般に称し走行面間に吸引力が働かずに
推力が発生する方式のものであって、単にキャリヤをサ
イドヨーク、センターヨークと離間するエア浮揚をする
もので磁力に抗してエア支持するものではない。特に例
示図として４面部を□並設して中央に４面もの走行間隙
を有する構成では複雑であり加工精度・経済性から芳し
いものではない。

本発明は従来技術に希まれていた項目に対してその欠点
を改善して成したもので、ここに開示しその技術を提供
する。

二１問題点を解決するための手段 この発明の要点は垂直の長辺と水平の短辺とでなす長方
形断面を有するステータを設け、長方形断面の上面と二
面ある垂直面の内の一面に磁極歯を設けてステータを接
地し、磁極歯に対向する二つの面に界磁歯を有する励磁
″ユニットを並列して設け、励磁ユニットはエポキシ樹
脂の二液性樹脂でフレームに固定してフォーサと成しフ
レームにエアの通気孔と噴出口を設け、噴出口はステー
タの上面と垂直面の二面に向けてエアを噴出するように
設けるにある。

ホ０作　用 固定したステータとフォーサとが接する面間にエアを噴
出してエア圧で離間し、界磁歯と磁極歯の相互間にバイ
アス磁束を与えるとエア圧と磁力が均合ってフォーサが
ステータから浮揚した状態となる。次にパルス信号によ
ってバイアス磁束を設定した順番に従って切替えるとフ
ォーサに推力が発生し走行をする。推力はステータの磁
極歯ピッチに対してフォーサの界磁歯ピッチがズしてい
る為に発生する。

へ、実施例 本発明の実施例を第１図〜第６図によって説明する。第
１図は本発明の概念図でステータ１９の断面を空洞状の
長方形断面１とし上辺部の走行部１９Ａに磁極歯２人を
設け、垂直辺部の走行部１９Ｂに磁極歯２Ｂを設ける。

この走行部１９Ａと１９Ｂに対向して全く平行にＬ字断
面のフォーサ２０を載せかけるように置くのである。ス
テータ１９とフォーサ２０の組合わさった詳細な断面を
第２図に示す。ステータ１９は走行部１９Ａと１９Ｂと
で本体を構成しその部分に各々磁極歯２Ａと２Ｂを設け
る。走行部１９Ａと１９Ｂは直線状の稜線１９Ｃを介し
て直角に設け磁極歯２Ａ・２Ｂは稜線１９Ｃに対して直
角方向にし、平行にＰｓピッチで設ける。走行部１゛９
Ａ・１９Ｂと対向する面部にはＬ状の側板２２を嵌め合
わせて設ける。ステータ１９は磁極歯２Ａ・２Ｂを設け
たＬ字状の物とＬ字状の側板２２とを組み合わせて、全
体として空洞の長方形断面１にするのである。

７オーサ２０はＬ字状断面のフレーム２３に段差１４の
ある空孔２４を設けて励磁するだめのユニット２８をエ
ポキシ樹脂の内の二液性樹脂２１で固定して設け、フレ
ーム２３の空孔２４外方端面バカバー３４Ａ・６４Ｂを
ネジで固定して覆う。そして、フレーム２３のＬ字状断
面の角（ステータ１９．７　。

の稜線１９Ｃにはｙ平行の稜線１９Ｄ）Ｋ沿って、エア
の通気孔２５を設け、噴気口２７へ連通する。

次にユニット２８を第３図に基いて説明する。

ユニット２８は鉄心３０とマグネット２９とバックアイ
アン６５で構成し、エポキシ樹脂の基板台３６を介して
ガラスエポキシの基板３７に端子３９を設ける。鉄心６
０には脚４０の先端に界磁歯４２を設けて積層とする。

無方向性のケイ素鋼板を成形して絶縁層を介して複数枚
のものを侵透性の良い接着剤で、特に界磁歯４２が合致
するように圧接合して固定する。鉄心３０を２個並列し
てその中間にはスペーサ′５２を設けて鉄心３０の脚４
０が成す空間域４１にスペーサ３２を巻くようにしてコ
イル６１を巻きつけワニスで固着する。コイル３１の線
端は各々端子５９に接合する。

ユニット２Ｂは第４図に示すようにＬ字状断面のフレー
ム２５に並列して設ける。界磁歯４２と磁極歯２人・２
Ｂは全く平行に設ける。ユニット２８はフォーサ２０の
設定推力に従い各々の面に単数または複数の個数を並列
に設けるがエアの通気孔、８　。

２５、噴気口２７との位置関係によシュニット２８配置
を適宜に成す。

通気孔２５に連通する枝路２５Ａと端路２５Ｂを設けて
噴気口２７とし、噴気口２７にはオリフィス２７Ａとエ
アボケッ）　２７Ｂを設ける。通気孔２５の経路を第５
図に示す。枝路２５Ａの端部ゆ盲栓２６で塞ぎ、通気孔
２５の一端または枝路２５Ａの一端からでもこれら盲栓
２６の内の１個所を選定ｊ−て通気可能とする。

噴気口２７部については第６図を以て後述する。

前記したように本発明は構成するが、走行部１９Ａ、１
９Ｂにおけるフォーサ２０とステータ１９の相互関係を
第６図に従って以下説明する。走行部１９Ａと１９Ｂ、
磁極歯２人と２Ｂ、ギャップ２０Ａと２０Ｂ、ユニット
２８の界磁歯４２及びエアの噴気口２７などこれらにつ
いての相互関係の断面はステータ１９の水平面、垂直面
においても略同−であり、本説明は水平面について述べ
ることとする。

磁極歯２Ａは等ピッチで走行部１９Ａに設け、ユニット
２８の鉄心足部２８Ａと２８Ｂの各々の界磁歯群のピッ
チは磁極歯２Ａと同一にする。但し鉄心足部２８Ａと２
８Ｂは１／２ピツチだけ異り、フレーム２３に固定する
他のユニット２８は１／４マたは３／４ピツチズラして
設ける。例えば６４個の界磁歯４２の内、磁極歯と並対
するのは１６個で、１６個は１／４ピッチズレ、１６個
は１／２ズレ、１６個は３／４ズレとなるようにする。

このズレはフレーム２！Ｉの空孔２４に二液性樹脂２１
でユニット２８を固定する際に治具で精度よく誤差のな
いよう確実に順序よく設けるのである。磁極歯２人の谷
間３、鉄心足部２８Ａと２８Ｂとがなす空間４．鉄心３
０とスペーサ３２とのなす空間６及び界磁歯４２の谷間
５などギャップ２ＯＡに対向する面には凹凸のないよう
にエポキシ樹脂の内の二液性樹脂２１ヲ充填する。リニ
アパルスモータの始動時は設置した雰囲気温度とはソ同
じで低温であるが、作動中には励磁電流によって鉄心６
０部分が約１００℃にまで昇温する。このだめに充填材
へ伝熱して熱膨張が発生し、ギャップ２ＯＡ側へ張り出
して設定ギャップ寸法が小さくなるので、各々の充填材
表面は幾分か凹面にする。特に空間４，６については凹
面を大にする。

フレーム２３の空孔２４の壁面１５には凹凸を設け、段
差１４を設ける。これはフォーサ２０のフレーム２６に
移載する負荷が加わるがこの負荷は界磁歯４２に伝えら
れ、壁面１５に圧縮と剪断応力が発生しこの繰返し応力
に対して充分に耐え、はく離とか割れ・変形を防止し更
に強固に固着するのに有効である。

界磁歯の表面７はフレーム２３の表面８より凸　　　“
になるように設けこの表面間隙には銅系の比較的軟質で
精密加工性の良いボトムプレート９を設ける。このボト
ムプレート９はステータ１９と対向する面で界磁歯４２
部を除く全面域に設け、フレーム２３の端路２５Ｂと対
向する位置にその個数と同数のエアボケッ）　２７Ｂと
噴気口２７を設ける。

エアポケット２７はギヤ２ＯＡが零寸法の時に有効で、
初期のエア浮揚をするためにエアポケット２７の横断面
積に比例したエア′圧力をステータ１９．１１゜ 表面１０に与えると、磁力に抗したエア反力が発生する
。但し一担浮揚するギャップ２ＯＡを伝わってエヤが大
気放出をする流動をするので、エヤポケット２７の端部
１１は角のない流線形断面とし深さは設定ギャップ２Ｏ
Ａと同等にする。一方、端路２５Ｂには中心近くに細孔
１２のあるオリフィス２７Ａをネジ１１で固定し、通気
孔２５からのエアがエアポケット２７に充満するように
連通する。

尚、細孔１２のないネジ栓１３も別途に設ける。

ト０発明の効果 以上述べた実施例の構成によシ次項の効果かある０ １）磁極歯と界磁歯とが対向する面を２面にし、Ｌ字状
に跨座するフォーサにしたので７オーサの走行方向への
長さが短くなって軽量となり、跨座するギャップをエヤ
支持にしたのでギャップが極少となって磁力が増大して
エヤ摩擦になったので推力効率が大巾にアップした０２
）ステータを空洞にしローラのガイドレールなどを不要
にすることによつそ軽量となったので、１２゜ 駆動要素とじて応用範囲が広がった。特にフ門すの走行
路として片持・両持梁として用いる場合の自重が軽いこ
とから弛み・推力に対して有効であり、コンパクトな為
に狭少空間に設け易くなる。

３）２面のエヤ反力と２面の磁石吸引力が相殺し合って
バランスし、フォーサの負荷条件に変化があっても常に
即動バランスした中立位置を保持して走行するので横ズ
レ・脱調がなくかり、また走行立上りと停止の応答制御
がし易くなったし永続した停止精度を保てるようになっ
た。

４）エヤの通気孔に盲栓・ネジ栓を設けたので、フォー
サの負荷条件に従ったエア噴出の位置を自由に選択でき
、空冷位置も選択できる。

５）走行面の谷部に樹脂を充填し平担な面にしたのでエ
ヤの放出が均等化しエヤ反力が各噴出口において一定化
し、更にはオリフィスを設けたので通気孔からの゛エヤ
圧と量が一定化した。

６）フォニサの空孔に励磁するｍ＝・トを樹脂にて固定
したのでネジの締付帯・ゆるみ□などが防止でき、ユニ
ットの界磁歯をフォーサに対して精度よく永続した保持
ができるようになった。

以上の効果によりリニアパルスモータとしての静推力・
動推力が増加し安定した走行停止精度と静止位置が得ら
れたので高速・高精度を要求する移載機オたは把持・動
作麿どの駆動要素として多用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図、第２図は第１図のＡ−人断面
詳細図、第３図は第２図のユニット２８を示す詳細図、
第４図は第１図の隠部を示しユニットと通気孔の配置を
表す図。第５図は第１図のＢ−Ｂ断面詳細図、第６図は
本発明の走行面を表す断面詳細図。 ２人・２Ｂ−磁極歯　１９：ステータ　２０：フォーサ
２０Ａ・２０Ｂ：ギャップ　２１：二液性樹脂２３：フ
レーム　２４：空孔　２５：通気孔　２６：盲栓２７Ａ
ニオリフイス　２８：ユニット　３０：鉄心３１：コイ
ル　４２：界磁歯 第　２　＠ 第４図 Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）空洞の長方形断面を有する外面の２面に磁極歯を等
   ピッチに設けたステータと、前記２面に対向して励磁す
   るユニットを複数個設けたフォーサとで成る２面形リニ
   アパルスモータ。 ２）ステータの磁極歯は長方形外面の上面と垂直面に設
   け、谷部にエポキシ樹脂の内の二液性樹脂を充填してス
   テータ表面を平担な面とし、空洞は複数体で構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の２面形リニ
   アパルスモータ。 ３）上面を短辺とし、垂直面を長辺とする略Ｌ字断面を
   有するフレームの各面に空孔と通気孔を設け、空孔内に
   はユニットをエポキシ樹脂の内の二液性樹脂を以て固定
   し、通気孔には連通する枝路と端路を設けてフォーサと
   成し、端路には細孔のあるオリフィスまたは無細孔のネ
   ジ栓をネジで固着し、ステータの外面方向に向けてエア
   を噴出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の２面形リニアパルスモータ。 ４）無方向性ケイ素鋼板に対称形の脚部と足部を設け、
   足部にステータの磁極歯と等ピッチの界磁歯を設けて積
   層した鉄心と成し、マグネットと鉄板を接合したユニッ
   トに構成し、界磁歯は磁極歯に対して全て平行に設け界
   磁歯の相対位置は磁極歯ピッチに対して同一，１／４，
   １／２及び３／４ピッチズレをもたしてフレームに固定
   し、ステータに対向する面の凹部にエポキシ樹脂の内の
   二液性樹脂を充填して平担な表面を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の２面形リニアパルスモ
   ータ。 ５）フォーサのエヤ噴出部にエヤポケットを設け、フォ
   ーサとステータのなすギャップに発生する磁力に抗して
   エヤ反力を与え、ギャップの平行度をエヤ噴出部の個数
   で調整することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の２面形リニアパルスモータ。