JPS6347070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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。

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ポ
ールタイプのもので1/4ピツチ）ずつ一次側又は
二次側スケールをステツプ状に歩進動作させる。
この動作に伴つて、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ヘツド送
り、光電式読取装置のヘツド送りなどの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１図、第２図に示す通
りである。すなわち、第１図は一部切欠き側面
図、第２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や断状態にある
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てある永久磁石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２ａ，２
ｂ，３ａ，３ｂに取付けられたコイル９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄ、各側板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１
２〜１５からなつている。そして、上記各磁極２
ａ，２ｂ，３ａ，３ｂは1/4ピツチずつのずれを
有して歯部２ａ１，２ｂ１，３ａ１，３ｂ１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、上面には上記各磁極歯部２
ａ１などと同一ピツチの歯部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
部に沿つて一体的に形成された軌条帯１７ａ，１
７ｂ上にあり、これにより磁極２ａ，２ｂ，３
ａ，３ｂの歯部２ａ１，２ｂ１，３ａ１，３ｂ１
とスケール１６の歯部１６ａとの間に一定のギヤ
ツプｇが保持される。（なお図をわかりやすくす
るためにギヤツプｇは誇張して示されている）。
車輪１２〜１５は軌条帯１７ａ，１７ｂに沿つて
固定されたガイドレール１８ａ，１８ｂによつて
進行方向が規制される。

上記第１図及び第２図に示すリニアパルスモー
タにおいて、例えば一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２a₁，２b₁，３a₁，３b₁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
つ歩進（見た目には連続的であるが原理上はあく
までもステツプ状の変位）していく。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
用負荷に係合のうえ可動として実用化を達成す
る。

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、薄形化の傾向にあつて、
例えば、フロツピーデイ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１図、第
２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、上記フロツピーデイスク
ドライブなどでは通常推力は50ｇ、ストロークは
1025mm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Ｌ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50
ｇ、最大ストローク10〜25mmに定めることは困難
である。

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つ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ことのできるリ
ニアパルスモータの構成を提供することにある。
この目的は本発明によれば、頭部及び脚部を有す
る４個の板状磁極の前記頭部を集中させるように
配置し、該磁極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つて歯部を等間
隔に、かつ磁束発生の順に順次1/4ピツチずつの
変位を有して形成し、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
対の前記磁極の脚部に対して磁気的な接続を伴つ
て励磁用コイルを装着し、前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前記各磁極
の背面に配置し、前記各磁極の歯部に対向し、同
一歯部ピツチを有するスケールと、該スケールの
歯部と前記磁極の歯部との間に一定のギヤツプを
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、によつて達成される。

以下、図示する実施例について具体的に説明す
る。第３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４図
は第３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である。第５図、第
６図は同モータの平面図、正面図である。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，７４ａ，７
５ａ，７６ａは集中的に配置され、各脚部７３
ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂとで全体がＨ字形を
示すように配列される。７３ｃ，７４ｃ，７５
ｃ，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、
それぞれ同ーピツチで、かつ歯部７５ｃ，７４
ｃ，７６ｃ，７３ｃの順に順次1/4ピツチずつの
相対的位置の変位を有している。２１，２２，２
３，２４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は平面コ字状を
なす磁気枠で、それぞれ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
７７，７８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８
５，８６，８７，８８によつて固定される。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７５，７６の頭部７５
ａ，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次側の固定部材
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が
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８５，８６に
よつて位置決めされると共に一対の磁極部材７
５，７６上に固定されているが、他方のガイド支
持部材８４は第５図に明示されるように一対の切
欠き９０Ａ，９０Ｂを有し、これらに上述のビス
８７，８８が係合しており、他対の磁極部材７
３，７４上で摺動可能となつている。ビス８７，
８８に両端部が支持されて板ばね８９がガイド支
持部材８４上に配設され、このガイド支持部材８
４を他方のガイド支持部材８３に向つて付勢して
いる。

両ガイド支持部材８３，８４の内側には、これ
らに沿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４図で明示されるよう
に一対の切欠き９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄ
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が転動可能
に受容される。また、各ガイド部材９１，９２の
水平部には一対の長方形状の切欠き９６ａ，９６
ｂ，９６ｃ，９６ｄ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。第６図に明示されるようにスケール
７２の下側両縁部７２ｂがローラ９７，９８，１
０３，１０４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と磁極部材７
３〜７６の歯部７３ｃ〜７６ｃとの間に一定のギ
ヤツプｇを保持する。スケール７２の歯部７２ａ
は磁極部材７３〜７６の歯部７３ｃ〜７６ｃと同
一ピツチである。ボール９４，９５，１０１，１
０２は板ばね８９の付勢力によりスケール７２の
両側面とガイド支持部材８３，８４の垂直部との
間で軽い挾圧状態におかれる。また、磁極部材７
３〜７６の縁部上で一対のガイド支持部材８３，
８４の間には２対のストツパ９９ａ，９９ｂ，１
００ａ，１００ｂが固定され、これによりガイド
部材９１，９２の可動範囲、従つてスケール７２
の可動範囲（但しガイド部材９１，９２のそれの
２倍）が規定される。

上記構成において、スケール７２側を可動側と
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＋Ｉ（磁極部材７５の歯部
７５ｃ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、これによつて生ずる電磁
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７
２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＋Ｉを切ると同時にコイル７９に＋Ｉ
（磁極部材７４の歯部７４ｃとスケール７２の歯
部７ａとが吸引する極性とする）を流すと、これ
によつて生ずる電磁石磁束と上記永久磁石８１か
らの磁束が磁極部材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の歯部７２ａとの間の磁気
吸引力により1/4ピツチ移動して安定点を得る。
次いで、コイル７９への電流＋Ｉを切ると同時に
コイル８０に−Ｉ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とスケールの歯部７２ａとが吸引
し、さらに1/4ピツチスケール７２を変位させて
安定状態を得る。同様にして、コイル８０の電流
の供給の停止とともにコイル７９に−Ｉ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７２ａとの間の磁気吸引力によつて1/4ピツ
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７２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（＋Ｉ）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ツプ保持及びスケール７２
案内作用を担うローラ９７，９８，１０３，１０
４及びボール９４，９５，１０１，１０２を受容
するガイド部材９１，９２の許容移動範囲、すな
わちストツパ９９ａ，９９ｂ，１００ａ，１００
ｂ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
ギヤツプｇを保持するのにローラ９７，９８，１
０３，１０４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。従つて
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、より長期にわたつて
一定のギヤツプを安定に保持することができる。

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、一次側磁束発
生部側を可動側とすることもできる。また、各板
状磁極部材の頭部に歯部を凹突状に形成する代り
にスリツト状の歯部とすることもでき、このスリ
ツ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７
９，８０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。

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
対の磁極の裏面を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
の励磁によつ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に形成され、上記
磁極部材の歯部と対向している歯部との相対位置
を1/4ピツ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つ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
ルスモータの性質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、第２図はそれぞれ従来のリニアパルス
モータの構成を示す一部を切欠いた側面図及び正
面図、第３図はこの発明の実施例に係るリニアパ
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４図は第３図の部品分解図、第５図は同
リニアパルスモータの平面図、及び第６図は同正
面図である。 なお図において、７２……スケール、７２ａ…
…歯部、７３〜７６……磁極部材、７３ｃ〜７６
ｃ……磁極歯部、７７，７８……磁気枠、７９，
８０……励磁用コイル、８１……永久磁石、９
１，９２……ガイド部材、９４，９５，１０１，
１０２……ボール、９７，９８，１０３，１０４
……ローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 頭部及び脚部を有する４個の板状磁極の前記
   頭部を集中させるように配置し、該磁極の頭部の
   平面部に当該リニアパルスモータの可動側の進行
   方向に沿つて歯部を等間隔に、かつ磁束発生の順
   に順次1/4ピツチずつの変位を有して形成し、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の脚部に対
   して磁気的な接続を伴つて励磁用コイルを装着
   し、前記各一対の磁極にそれぞれ異なる極性を配
   した永久磁石を前記各磁極の背面に配置し、前記
   各磁極の歯部に対向し、同一歯部ピツチを有する
   スケールと、該スケールの歯部と前記磁極の歯部
   との間に一定のギヤツ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
   前記一定のギヤツプ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。