JPS6237054A - 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】 〔概　要〕 本発明は、先端の歯が互いにｒ／２ずつ位置をずらして
配設されたｎ組の磁極対の、対応する歯間の配設位置関
係を、τ／　２　ｎ±α（０＜α＜τ／２ｎ）とするこ
とにより、複数の励磁コイルを励磁した状態において、
振動の減衰の速いステップ動作を周期的に発生させるよ
うにしたものである。

これにより、リニアパルスモータのステップ動作に際し
、停止時に過渡的に生じる振動期間を短縮し、無駄に時
間を費やすことを防止し得ることとなる。

〔産業上の利用分野〕

本発明はリニアパルスモータに係り、特にステップ動作
をして停止する際に、過渡的に生じる振動期間を短縮し
得るリニアパルスモータの構造に関する。

〔従来の技術〕

第６図に２相リニアパルスモータを示す。但しギャップ
支持機構及びリニアガイドは省略しである。

同図において、１は第１の構体であって本例では固定子
として用いられ、３は第２の構体で可動子として用いら
れた例を示す。

固定子ｌには一定ピソチτで歯２が規則的に刻まれてい
る。可動子３のＡ相の磁極対の歯４は歯５に対して、Ｂ
相の磁極対の歯６は歯７に対して、それぞれｌτ−τ／
２　（但し、βは正の整数）の位置に配設され、また、
歯６は歯４に対して、歯７は歯５に対して、ｍτ−τ／
４（但し、ｍは正の整数）だけ位置をずらして配設され
ている。従って、Ａ相の可動子の歯４を固定子ｌの歯２
の一つに位置を一致させた場合、Ａ相の今一方の磁極の
歯５は固定子の２つの歯の間に位置し、Ｂ相の２つの磁
極の歯６及び７は、対向する固定子の歯２と±τ／４だ
け位置がずれることとなる。

上記各歯の位置関係及び位置ずれは、空間的位相及び空
間的位相差と見做せるので、以下単に位相及び位相差と
略記する。

なお、８はＡ相コイル、９はＢ相コイル、１０は永久磁
石、１）はヨークである。

このリニアパルスモータでは、第７図のように２相励磁
時の推力Ｆは、変位に対して正弦波状に周期的に変化す
る。このように可動子の慣性と、安定停止点付近でのス
ティフネスを持っているので、本質的に振動要素を備え
ており、ステップ動作をする際、第８図の単ステップ応
答のように、過渡的に振動しながら停止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そのため、かかるリニアパルスモータを用いてヘッド移
動を行う磁気ディスク装置等においては、ヘッド移動の
度に振動が停止するまで無駄な時間を費やすこととなる
。

この振動を抑制するため、摩擦や粘性による機械的方法
、駆動タイミングを調整し、逆相励磁を行う電気回路的
方法、補助的に巻線を設ける電磁的方法等がある。

しかし、これらの方法では、モータの構造や駆動回路が
複雑化し、装置が高価になるという欠点がある。一方、
単純に励磁電流を小さくすると、推力、スティフネスが
小さくなり、振動が減少する傾向があることが知られて
いるが、推力、スティフネスが減少するに伴い、立ち上
がり時間が長くなり、応答周波数が低下するとともに、
可動子に搭載可能な負荷質量が減少するという欠点が生
じる。

本発明の目的は、応答周波数や搭載可能な負荷質量の低
下を招くことなく、振動の減衰を速めることができ、且
つ構成の筒車なリニアパルスモータを提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図に２相リニアパルスモータの実施例を示す。第６
図と同様に、可動子１９のＡ相の磁極対の歯１２は歯１
３に対して、Ｂ相の［ｉ対の歯１４は１５に対して、そ
れぞれｌτ−τ／２（但し、ｌは正の整数）の位置に配
設されている。また、歯１４は歯１２に対して、歯１５
は歯１３に対して、ｍτ−τ／４±α（但し、ｍは正の
整数。またＯ〈αくτ／４）の位置に配設されている。

従って、Ａ相の可動子１９の＠４を固定子ｌの歯２の一
つの位置に一致させた場合、即ち位相を一致させた場合
、Ａ相の今一方の磁極の歯５は、第６図の場合と同様に
、固定子の２つの歯の間に位置するが、Ｂ相の２つの磁
極の歯６及び７は、対向する固定子の歯２と±τ／４＋
αだけ位相がずれることとなる。

このリニアパルスモータでは、１相励磁時の推力Ｆは、
第２図（ａ）のようになり、推力Ｆ１の極大値をｆｍ、
変位をＸとすると、 Ａ相正励４ｆｉ　：　Ｆ　Ａ＋＝ｆｍ　５ｉｎ（２ｙｒ
　ｘ　／　ｒ　）Ａ相負励磁：　Ｆ　ｔ、−＝　−Ｆ　
ｉ＋。

Ｂ相正励４ｎ　：　Ｆ　Ｂ、＝ｆｍ　ｃｏｓ（２πｘ　
／　ｒ　＋　α）Ｂ相負励磁：　ＦＢ−一−Ｆ、。

−−−−−−−−−−・−■ となる。

このような相互位置関係を設けるため、第１図の同一形
状のコア部材１６と１７の間に、ｍτ−τ／４＋α（ｍ
：自然数） の長さの非磁性体スペーサ１８を挟んである。

２相励磁の推力Ｆ２は上記各相の推力の合力であるから
、０式より、 Ａ相正励磁、Ｂ相正励（荘： Ｆｎ、１）．−ｆ、　　（（１−ｓｉｎ（２πＣＸ／ｒ
）ｌ　”＋ｃｏｓ”（２πα／τ）　）　””　　・５
ｉｎ（２πα／τ＋β） β＝ｊａｎ−’　［ｃｏｓ（２πα／τ）／　（１−ｓ
ｉｎ（２πα／τ））〕 Ａ相負励磁、Ｂ相正励磁： ＦＡ−Ｉ＋−一　ｆ　　ｍ　　　ＣＨ十５ｉｎ（２π　
（Ｘ／　　Ｔ）　　ｌ　　”＋ｃｏｓ”（２πα／τ）
）　””　　・３ｉｎ２π／τ（Ｘ＋γ） γ＝　　−ｔａｎ　−重　Ｃｃｏｓ（２πα／τ）／　
　（１＋５ｉｎ（２πα／τ））〕Ａ相負励磁、Ｂ相負
励磁 ＦＡ−、＝−Ｆ□Ｉ 人相正励磁、Ｂ相負励磁： ＦＡ、Ｂ−＝　　ｐＡ−８４ ・・・−・−・・−■ となり、推力Ｆ２の波形は第２図（ｂｌに示す如く、推
力、スティフネス共に大きい励磁状態と、小さい励磁状
態とが交互に現れる。

このリニアパルスモータの単ステップ応答は、推力、ス
ティフネスの大小に応じて、第３図に示すように振動の
減衰が早いステップと遅いステップが交互に現れる。従
って、例えば２ステツプずつ駆動すること等により、ス
テップを安定停止点〔例えばＳ点〕に選ぶようにすれば
良いことになる。

なお、上記第３図の変移Ｘ（縦軸）の原点は、第２図（
ｂ）の３点に選んで描いである。

上述した如く推力、スティフネスの小さいステップが減
衰が速いのは、推力、ステイフネスの大小と可動子慣性
質量に基づく運動力学的原因の他に、逆起電圧による制
動効果が大きいことが寄与しているものと考えられる。

即ち、第２図ｆａ）、　（ｂ）に示すように、推力、ス
ティフネスが小さい励磁状態においては、安定停止点付
近での人相とＢ相の個々の推力が大きい。これらの推力
ＦＡ、Ｆ、はφ、、φ８を各相の歯部磁束。

Ｎを各相のコイル巻数、ｉを励磁電流、■をリニアパル
スモータの速度とすると、 Ａ相： ＦＡ　−Ｎ　ｉ　／　２　・ｅφＡ／ａｘ＝−Ｎｉ／２
・ａφＡ／　ａ　ｔ　−ｄ　ｔ　／　ｄ　ｘ−−Ｎｉ／
２ｖ−ａφＡ／δｔ Ｂ相： Ｆｌｌ　−−Ｎｉ／２−　ａφ、　／　ａ　Ｘ−−Ｎｉ
／２・ａφ８／ａｔ−ｄｔ／ｄｘ＝−Ｎ　ｉ／　２　ｖ
　・９φｓ　／　ａ　ｔ・・−・・・・−・−■ と表現できる。

ｉ、■が同一の条件では、ＦＡ、ＦＢが大きい糧道起電
圧−Ｎ３φＡ／ａｔ、−Ｎａφｍ　／ａｔが大きく、制
動効果が大きい。

第２図（ｂ）に示したように、αだけ相対位置関係をず
らしても安定停止点の位置のずれはなく、正確にτ／４
毎に停止する。

また第２開山）に示した推力、スティフネスの大小が交
互に現れ、且つ、リニアパルスモータの発生する平均的
なエネルギは、αだけずらす前と同一である。従って、
αだけ相対位置関係をずらしたことによる応答周波数や
、可動子へ搭載可能な負荷質量の減少はない。位置をず
らす量は、磁極対に対して相対的な量であるため、＋α
だけでな（−αでも良い。更にこの方法は２相リニアパ
ルスモータに限らず、より多相のリニアパルスモータに
も適用できる。

〔作　用〕

以上の如く本発明は、先端の歯が互いにτ／２ずつの位
相差を持つｎ組の磁極対（１６，１７）の、対応する歯
（１２と１４．１３と１５）間の位相差を、τ／２ｎ±
α（０＜α＜τ／２ｎ）とすることにより、複数の励磁
コイルを励磁した状態において、振動の減衰の速いステ
ップ動作を周期的に発生させることができる。

従ってリニアパルスモータのステップ動作に際して２ス
テツプずつ駆動して、ステップを安定停止点〔例えばＳ
点〕に選ぶようにすれば、停止時に過渡的に生じる振動
期間を短縮し、無駄に時間を費やすことを防止し得るこ
ととなる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を、第４図、第５図を用いて説明
する。

本発明者らは低消費電力化、小型化を目的として先に新
型リニアパルスモータを出願した。この２相リニアパル
スモータを第４図に示す。但しギャップ支持機構、リニ
アガイドは省略しである。

可動子１９のＡ相の磁極対の歯２０は２１に対して、Ｂ
相の磁極対の歯２２は２３に対して互いにτ／２の位相
差を持つ。また、歯２２は２０に対して、２３は２１に
対して、互いにτ／４だけ位相差がある。位相差τ／４
をαだけずらしτ／４±αとするには、可動子１９を固
定子２４に対し、β−５ｉｎ−’　（±α／β）（６は
第７図に示す位相差τ／４の磁極の中心間距離〕だけ斜
めに配置すれば良い。この時、磁極対の位相差τ／２は
（τ／２）−Ｌ　（１−ｃｏｓβ）〔Ｌは第４図に示す
位相差τ／２の磁極の中心間距離〕となるが、Ｌをｌよ
り大きく取っておけばｃｏｓβ＃ｌとなり、はぼτ／２
を維持できる。

このように可動子１９を固定子２４に対して斜めに配置
するための構造を、第５図の分解斜視図により説明する
。

可動子１９の磁気回路３２は、非磁性体のフレーム２５
にネジ２６で組み込む、この際、βだけ角度を生じるよ
うなスペーサ２７をサイドガイド基板２日とフレーム２
５の側面に挟み込む。なお、第５図における２９はギャ
ップ支持用ローラ、３０はリニアガイドローラ、３１は
サイドガイドバネ板、３２はリテーナ、２４は固定子で
ある。

この実施例では、スペーサのない標準的なリニアパルス
モータの位相差τ／４を基準として、スペーサ２７の厚
さを選ぶことにより任意の振動の減衰特性を持つリニア
パルスモータを、容易に組み立てることができ、変更も
而単にできるという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、位相差をαだけずらすことにより推力
、ステイフふスの大小を周期的に発生させることができ
るので、応答周波数や搭載可能な負荷容量を減すること
なく、振動の減衰を早めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリニアパルスモータを示す図、第２図
は本発明の１相励磁、２相励磁の推力を示す図、 第３図は本発明の単ステップ応答を示す図、第４図及び
第５図は他の実施例を示す図、第６図は従来のリニアパ
ルスモータを示す図、第７図は従来の２相励磁の推力を
示す図、第８図は従来のリニアパルスモータの単ステッ
プ応答を示す図である。 図において、３．１９は可動子、１，２４は固定子、４
〜７．１２〜１５．２０〜２３は位相差を有するｔｎ極
の歯、３２は磁気回路を示す。 第１図 半、発り月−穴λ〔仔１の註、砕引Ｚ 第　４　図 第６図 従、米州の着方抜明口 ＩＥ７　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高透磁率材料よりなりτなるピッチで規則的に配
   設された歯（２）を有する第１の構体（２４）と、永久
   磁石と該永久磁石の発生する磁束により内部に同一方向
   に流れるバイアス磁束が形成され先端に規則的に配設さ
   れた歯（１２、１３、１４、１５）を有する一対の磁極
   とからなる磁極対（１６、１７）が所定間隔を隔ててｎ
   組（但しｎ≧２）配設された第２の構体（１９）とを具
   備し、前記各磁極先端の歯（１２、１３、１４、１５）
   と該歯（１２、１３、１４、１５）に対向する前記第１
   の構体（２４）の歯（２）との相互位置関係が、前記各
   磁極対（１６、１７）を構成する各磁極の歯（１２と１
   ３、１４と１５）間でτ／２の位置ずれを有し、且つ、
   前記各磁極対（１６、１７）の対応する歯（１２と１４
   、１３と１５）間でτ／２ｎ±α（但し、０＜α＜τ／
   ２ｎ）の位置ずれを有することを特徴とするリニアパル
   スモータ。
2. （２）前記第２の構体（１９）を構成する各磁極先端の
   歯（１２、１３、１４、１５）を対向する第２の構体（
   ２４）の歯（２）に対して交差する如く配置されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のリニアパルス
   モータ。