JPS6311900Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はステツプ動作で直線往復運動をする
リニアパルスモータに関する。

周知のように、リニアパルスモータはステツプ
動作で直線往復運動をするものであり、正確な位
置決め制御が行なえることから、数値制御に基づ
く工作機械の可動部、あるいは、プリンタヘツド
の駆動部等に利用される。

第１図は従来のリニアパルスモータの可動部の
一構成例を示す正面図である。この図において、
１ａはコイルを巻回すための２個の磁極部１a₁，
１a₂を有するコアであり、このコア１ａの背面に
コア１ａと同形のコア１ｂが非磁性部材１５（第
３図参照）を介して接合されている。また、コア
２ａ，２ｂも同様に構成されるとともに、コア２
ａはコア１ａと一体に、コア２ｂはコア１ｂと一
体に構成されている。そして、コア１ａの磁極部
１a₁、コア１ｂの磁極部１b₁の周囲にコイル１１
が巻回され、同様に、磁極部１a₂，１ｂにコイル
１２が、磁極部２a₁，２b₁にコイル１３が、磁極
部２a₁，２b₂にコイル１４が各々巻回されてい
る。そして、コイル１１および１２が互いに逆方
向の磁束を発生するように直列接続され、また、
コイル１３および１４が互いに逆方向の磁束を発
生するように直列接続されている。コア１ａ，１
ｂ，２ａ，２ｂの上面には永久磁石３が取付けら
れており、永久磁石３の上面にはヨーク４が取付
けられている。コア１ａ，１ｂの左側面およびコ
ア２ａ，２ｂの右側面には各々車軸取付け部材が
取付けられ、この車軸取付部材にベアリングを介
して車軸９が取付けられ、この車軸９の両端に車
輪１０が取付けられている。また、コア１ａ，２
ａの前面上部および上述した車軸取付部の前面
に、コ字状の補強板７がリベツト８により取付け
られ、同様に、コア１ｂ，２ｂの背面上部および
車軸取付部の背面にコ字状の補強板が取付けられ
ている。

次に上述したリニアパルスモータの動作原理を
説明する。第２図はこのリニアパルスモータの原
理的構成を示す概略構成図であり、第３図は同図
Ａ−Ａ線断面図である。第２図において２０は固
定部であり、その前半部（図面手前側）上面には
歯部２０ａ、谷部２０a₂が交互に形成され、ま
た、その後半部上面には同一ピツチで歯部２０
b₁、および谷部２０b₂が交互に形成されている。
この場合、前半部上面の歯列と後半部上面の歯列
とは互いに1/2ピツチずれて形成されている。

一方、前述した磁極部１a₁と１a₂との間のピツ
チおよび磁極部２a₁，２a₂間のピツチは各々固定
部１４の歯列のピツチをＰとすれば1.5Pになつて
おり、また、磁極部１a₁と２a₁との間のピツチは
1.75Pとなつている。なお、第２図においてT₁，
T₂はコイル１１，１２に電源を供給する端子で
あり、T₃，T₄はコイル１３，１４に電源を供給
する端子である。また、第３図に示す実線矢印は
永久磁石３が発生する磁束の磁路である。

さて、端子T₁，T₂にT₁→T₂なる向きで、端子
T₃，T₄にT₃→T₄なる向きで各々電流を供給する
と、磁極部１a₁〜２b₂において、以下に述べる現
象が発生する。磁極部１a₁においてはコイル１１
が発生する磁束の向きと永久磁石３が発生する磁
束の向き（第３図参照）が同じになるから、各々
の磁束が加え合わされる（以下磁束加算と称す）。
一方、磁極部１b₁においてはコイル１１が発生す
る磁束の向きと、永久磁石３が発生する磁束の向
きとが互いに逆になるから、各々の磁束が互いに
消ち消し合う（以下磁束消去と称す）。以下同様
の理由で磁極部１b₂，２a₁，２b₂においては磁束
加算が行なわれ、磁極部１a₂，２b₁，２a₂におい
ては磁束消去が行なわれる。この結果、磁極部１
a₁と歯部２０a₁との間、磁極部２a₁と歯部２０a₁
との間、磁極部１b₁と歯部２０b₁との間、および
磁極部２０b₂と歯部２０b₁との間に各々吸引力が
働く。これにより、例えば第４図イに示す位置に
て各吸引力がつり合い、可動部はこの位置で安定
に静止する。なお、この図において磁極部の符号
の上の・（ドツト）は、その磁極部に吸引力が働
いていることを示すものである。次に端子T₃，
T₄に供給される電流の向きはそのままで、端子
T₁，T₂に供給される電流の向きを逆にすると、
磁極部１b₁，１a₂において磁束加算が行なわれ、
磁極部１a₁，１b₂において磁束消去が行なわれ
る。この結果、磁極部１b₁と歯部２０b₁との間、
磁極部１a₂と歯部２０a₁との間に各々吸引力が働
き、可動部が第４図ロに示すように図面左方向に
動く。そして、この位置において各磁極部１b₁，
１a₂，２a₁，２b₂における吸引力がつり合い可動
部が停止する。この場合、移動した距離は図から
も解るように1/4ピツチとなる。次いで、端子
T₁，T₂に供給される電流の向きはそのままで、
端子T₃，T₄に供給される電流の向きを逆にする
と、磁極部２b₁と歯部２０b₁との間、磁極部２a₂
と歯部２０a₁との間に各々吸引力が働き、可動部
が図面左方に1/4ピツチ動いて同図ハに示す位置
で停止する。さらに端子T₃，T₄に供給される電
流の向きはそのままにして、端子T₁，T₂に供給
される電流の向きを再び反転させると、可動部は
さらに1/4ピツチ左方に動き、同図ニに示す位置
で停止する。

以下、同様にして、端子T₁，T₂および端子
T₃，T₄に供給される電流の向きを適宜切換えれ
ば、可動部を任意の位置へ移動し、かつ、その位
置で停止させることができる。

ところで、上述した従来のリニアパルスモータ
においては、可動部に４個のコイル１１〜１４を
設けるため部品点数が多く、また、４個のコイル
１１〜１４のうち２個を１組として用いるから、
組となるコイルを第５図に示すようにわたり線
L₁，L₂で接続しなければならず、このため、わ
たり線の結線工程が必要となる欠点があつた。し
たがつて、従来のパルスモータにおいてはローコ
スト化が困難であつた。

なお、リニアパルスモータはプリンタや電子タ
イプライタ等のプリントヘツド駆動用アクチエー
タとして用いられる場合が多く、このような場合
はリニアパルスモータ自体のローコスト化が極め
て重要である。

この考案は上述した事情に鑑み部品点数が少な
く、また、わたり線が不要なリニアパルスモータ
を提供するもので、進行方向に２個の磁極を有す
るコアが進行方向に直交する方向で併設されて磁
極が２重化され、さらにこの構成が進行方向に２
個連ねられたコア部および前記コア部の上方に設
けられる永久磁石を有する可動部と、進行方向に
所定ピツチの歯部を有する第１の固定部と、この
第１の固定部と同一ピツチの歯部を有し前記第１
の固定部に対し1/2ピツチずらして併設される第
２の固定部とを有し、進行方向に並ぶ２重化磁極
の内側の２個にのみコイルを設けたものである。

以下図面を参照してこの考案の実施例について
説明する。

第６図はこの考案の一実施例の構成を示す正面
図である。なお、この図において第１図と対応す
る部分には同一の符号を付しその説明を省略す
る。

この実施例が第１図に示すリニアパルスモータ
と異なる点は、可動部における外側の磁極部１
a₁，１b₁および２a₂，２b₂にコイルが巻かれてい
ない点、磁極部１a₁，１b₁および２a₂，２b₂に
各々車軸９が回動自在に取付けられ、この車軸９
の両端に車軸１０が取付けられている点、コア１
ａ，１ｂおよびコア２ａ，２ｂがそれぞれ別体に
なつている点、および内側の磁極部１a₂，１b₂お
よび磁極部２a₁，２b₁に各々巻かれているコイル
１２′，１３′が第１図に示すコイル１２，１３の
倍の巻数となつている点である。ここで、本実施
例の要部の斜視図を第８図に示す。

次にこの実施例の動作を第７図を参照して説明
する。なお、第７図イ〜ニは第４図イ〜ニに各々
対応している。

第７図イにおいてコイル１２′，１３′に図に示
す向きに電流を供給すると、前述したことから明
らかなように、磁極部１b₂と歯部２０b₁との間、
および、磁極部２a₁と歯部２０a₁との間に吸引力
が働く。またこの時、コイル１２′が発生する磁
束の経路は一点鎖線Ｂのようになるから、磁極部
１a₁，１b₁においてはコイル１１が巻回されてい
る場合と同様の現象が発生し、したがつて、磁極
部１a₁と歯部２０a₁との間に吸引力が働く。同様
にコイル１３′が発生する磁束の経路は一点鎖線
Ｃのようになるから磁極部２b₂と歯部２０b₂との
間に吸引力が働く。このように、この実施例にお
いては結果的に４個のコイルを具備している場合
と同様の動作をする。したがつて、コイル１２′，
１３′に供給する電流の向きを第７図ロ〜ニに示
すように順次切換えてゆけば、可動部を図面左方
向に1/4ピツチずつ駆動することができる。

ここで、第９図イ〜ニに第７図イ〜ニの各場合
に対応した磁束の発生状態を示す。図は、磁極を
上方から平面的に見た図にであり、斜線を付した
磁極が磁束を発生している。

なお、上述した実施例は、２相励磁の場合につ
いて説明したが、本実施例は１相励磁によつても
駆動することができる。第１０図のイ〜ニは、１
相励磁を行つた場合における各磁極の磁束発生状
態を示している。

また、上述した実施例においては、車軸９が非
磁性体で形成されている。

さらに、上記実施例においては、外側の磁極部
に車輪が取り付けられているが、この車輪につい
ては、従来通りに磁極部の外側に車軸取付け部材
を設け、ここに車輪を取り付けるように構成して
もよい。

以上説明したように、この考案によれば、可動
部において内側の磁極部のみにコイルを巻回する
ようにしたので、以下に述べる種々の効果を得る
ことができる。

わたり線が不要となるので、わたり線の結線
工程が省略できる。従来４個必要であつたコイ
ルが２個で済む。上記，に示すことから安
価に製作することができる。上記に示すこと
から可動部の重量軽減が図れ、この結果、推力／
重量比が大きくなり、駆動制御における応答性が
向上する。常に内側と外側の磁極で発生する推
力の総和によつて可動部が移動するので、磁路の
違いによつて外側に位置する磁極の推力と内側に
位置する磁極の推力とにアンバランスが生じて
も、これらの推力の総和は一定であるから、可動
部全体としての推力が一定となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリニアパルスモータの可動部の
構成を示す正面図、第２図は第１図に示すリニア
パルスモータの原理的構成を示す概略構成図、第
３図は第２図に示すＡ−Ａ線断面図、第４図イ〜
ニは各々従来のリニアパルスモータの動作原理を
説明するための説明図、第５図は第１図に示すコ
イル１１〜１４の接続状態を示す図、第６図はこ
の考案の一実施例の構成を示す正面図、第７図は
同実施例の動作を説明するための説明図、第８図
は同実施例の要部の構成を示す斜視図、第９図は
同実施例において各磁極で発生する磁束の状態を
示す図、第１０図は１相励磁を行つた場合におけ
る各磁極の磁束発生状態を示す図である。 １a₁，１b₁……磁極部（外側の磁極）、２a₂，
２b₂……磁極部（外側の磁極）、１a₂，１b₂……
磁極部（内側の磁極）、２a₁，２a₂……磁極部
（内側の磁極）、９……車軸、１０……車輪、１
２′，１３′……コイル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 進行方向に２個の磁極を有するコアが進行方向
   に直交する方向で併設されて磁極が２重化され、
   さらにこの構成が進行方向に２個連ねられたコア
   部および前記コア部の上方に設けられる永久磁石
   を有する可動部と、進行方向に所定ピツチの歯部
   を有する第１の固定部と、この第１の固定部と同
   一ピツチの歯部を有し前記第１の固定部に対し1/
   ２ピツチずらして併設される第２の固定部とを有
   し、進行方向に並ぶ２重化磁極の内側の２個にの
   みコイルを設けたことを特徴とするリニアパルス
   モータ。