JP2518279B2 - リニアパルスモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリニアパルスモータに係り、特に移動子の推
進力、保持力の均等化および移動子の振動の低減を可能
としたリニアパルスモータに関する。

〔従来の技術〕

永久磁石を用いたリニアパルスモータは、マグネット
の配置により、外周配置形と、内部配置形とに分けられ
る。

第４図は外周配置形のリニアパルスモータの側断面図
を示している。このリニアパルスモータは、円筒形のも
のであり、ヨーク１の内側に第１の固定子２及び第２の
固定子３が配置されており、これらの固定子2,3の内部
を移動子４が移動するようになっている。固定子2,3に
はティースを有する磁極2a,2b,2c,2d及び磁極3a,3b,3c,
3dが形成されており、これらの磁極に励磁コイル5a,5b,
5c,5d及び励磁コイル6a,6b,6c,6dが巻回されている。こ
れらの励磁コイルの結線図を第５図に示す。また、ヨー
ク１と固定子2,3との間すなわち固定子2,3の外周には永
久磁石７が配置されている。なお、励磁コイル5a〜5d,6
a〜6dの巻回方向は第４図の横方向となっているため、
固定子2,3は一体構成の円筒形ではなく２つ割れ構成に
よる円筒形となっている。

次に、第４図の動作を第６図を参照しつつ説明する。
第６図は、励磁コイル5a,5b,6a,6b及び上記の永久磁石
７による最初の励磁状態での磁力線方向を示したもので
ある。なお、励磁コイル5c,5d,6c,6d及び下側の永久磁
石７による磁束方向の図示は省略してある。

第６図において、実線矢印は永久磁石７の磁力線方向
を示し、点線矢印は励磁コイル5a,5b,6a,6bの磁力線方
向を示している。これらの矢印から明らかなように、磁
極2a,3bにおける実線矢印と点線矢印は同一方向となっ
ており、コイル磁束とマグネット磁束とが加算されるの
で、磁極2a,3bは強磁極となっている。一方、磁極2b,3a
における実線矢印と点線矢印とは逆方向となっており、
コイル磁束とマグネット磁束とが相殺されるので、磁極
2b,3aは弱磁極となっている。このとき、第４図におい
て、強磁極となっている磁極2a,3bのティースと移動子
４のティースとの相互の位置関係について着目してみる
と、磁極2aでは相互のティース位置が一致しているが、
磁極3bでは相互のティース位置が半ピッチ程度ずれてい
るのがわかる。したがって、移動子４のこの部分のティ
ースが磁極3bにより右側へ引張られ、移動子４の推力が
発生する。

次いで、励磁コイル5a,5bの通電方向を逆にし、励磁
コイル6a,6bの通電方向をそのままにする。すると、磁
極2a,2bにおける点線矢印の向きが第６図に示した向き
とは逆になるので、磁極2b,3bが強磁極となり、磁極2a,
3aが弱磁極となる。したがって、強磁極となっている磁
極2b付近の移動子４のティースが磁極2bにより右側へ引
張られ、移動子４の新たな推力が発生する。

この後、励磁コイル6a,6bの通電方向を逆にすると共
に、励磁コイル5a,5bの通電方向をそのままにする。さ
らに、励磁コイル5a,5bの通電方向を逆にすると共に、
励磁コイル6a,6bの通電方向をそのままにする。このよ
うに励磁コイルの通電方向すなわち励磁方向の制御を繰
り返し行うことにより、移動子４の推力を継続して発生
させることができ、移動子４を第４図の水平方向に移動
させることができる。

第７図は、内部配置形のリニアパルスモータ側の断面
図であり、第１の固定子２と第２の固定子３との間に、
幅に厚い永久磁石7Aが配置されている。この第７図の動
作は第４図の場合と同様であるため、説明を省略する。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、リニアパルスモータでは、回転型のパルスモ
ータと異なり、端末効果があるため、磁極から発生する
推力が磁極間で異なる。例えば、第４図又は第７図にお
いて、磁極2b,2d,3a,3cが強磁極となったときの推力
は、磁極2a,2c,3b,3dが強磁極となったときの推力より
も大きなものとなっている。

これは、一般に、磁力線がループを形成する場合は、
最短距離を通ってループを形成しようとする性質がある
ため、永久磁石７によるマグネット磁束は、磁極2a,2c,
3b,3dよりも磁極2b,2d,3a,3cの方に多く集中するためで
ある。特に、第７図の内部配置形リニアパルスモータの
場合は、固定子2,3の間に幅の厚い永久磁石7Aが配置さ
れる構成となっているので、磁極2b,2d,3a,3cの方に一
層多く磁束が集中する結果となる。そのため、移動子４
が移動する際の推力の不均一が大きくなり、移動子振動
の原因となっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、移動
子が移動する際の磁極位置による推力の不均一を訂正
し、移動信号の発生を防止することが可能なリニアパル
スモータを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するための手段として、固定
子の内部を移動子が移動するものであって、この固定子
は第１及び第２の固定子に分割されたものであり、これ
ら第１及び第２の固定子には、励磁コイルが巻回された
複数の磁極が前記移動子の移動方向に沿って形成される
と共に、これら複数の磁極を通過する磁束を発生させる
ための永久磁石が取付けられており、前記複数の磁極の
それぞれの励磁状態が強磁極・弱磁極間で変化するよう
に前記励磁コイルの励磁方向を制御し、これにより前記
移動子を移動させるための推力を発生させるリニアパル
スモータにおいて、前記第１及び第２の固定子相互間を
非磁性体部材で仕切ると共に、これら第１及び第２の固
定子のそれぞれを前記永久磁石を境としてさらに再分割
し、前記第１の固定子側と強磁極と第２の固定子側の弱
磁極とが同相で励磁されると共に、前記第１の固定子側
の弱磁極と第２の固定子側の強磁極とが同相で励磁され
るように、前記励磁コイルに対する励磁制御を行うこ
と、を特徴とするものである。

〔作 用〕

上記構成によれば、第１の固定子と第２の固定子との
間は非磁性体部材ににより仕切られているので、一方の
固定子の磁極は他方の固定子に設けられた永久磁石の影
響を受けることはなく、自己の側に設けられた永久磁石
のみの影響を受けることになる。そして、各固定子はこ
の永久磁石を境として再分割されているので、各磁極に
おける磁束は均一化される。

さらに、一方の固定子側の強磁極と他方の固定子側の
弱磁極とが同相で励磁され、一方の固定子側の弱磁極と
他方の固定子側の強磁極とが同相で励磁されるので、推
力発生源となる強磁極が常に双方の固定子に存在するこ
とになる。したがって、励磁コイルの励磁状態の変化に
かかわらず、各磁極における推力の大きさは従来よりも
均一化される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図に基き説明
する。第１図は本実施例に係るリニアパルスモータの構
成を示す側断面図であり、第４図に示した第１及び第２
の固定子をさらに再分割したものである。

第１図において、４つの固定子51,52,53,54が配設さ
れ、その内側に４つの励磁コイル55,56,57,58が巻回さ
れている。これらの固定子51,52,53,54には、それぞれ
磁極51a,51b,52a,52b,53a,53b,54a,54bが形成されてい
る。そして、固定子51と固定子52との間、及び固定子53
と固定子54との間にはリング状の永久磁石59,60が設け
られ、固定子52と固定子53との間には非磁性体（例えば
ステンレス）のリンク61が設けられている。なお、これ
らの固定子51〜54は第４図及び第７図における固定子2,
3のような２つ割れ構成の円筒形ではなく、一体構成の
円筒形となっている。

固定子51,52は従来例における第１の固定子を構成す
るものであり、固定子53,54は従来例における第２の固
定子を構成するものである。非磁性体リング61は、これ
ら第１及び第２の固定子間の磁路を遮断する役割を果た
すものである。したがって、固定子51,52は永久磁石59
のみの磁束の影響を受け、固定子53,54は永久磁石60の
みの磁束の影響を受けることになる。なお、第４図及び
第７図の従来構成では、８個の励磁コイル5a〜5d,6a〜6
dがそれぞれ磁極2a〜2d,3a〜3dの回りに横方向に巻回さ
れていたが、第１図では４つの励磁コイル55〜58が円筒
形固定子の内周面に巻回された構成となっている。これ
らの励磁コイルの結線図を第２図に示す。この図に示す
ように、コイル55と57、及びコイル56と58とがそれぞれ
同相で励磁されるようになっている。

次に、第３図を参照しつつ第１図の動作を説明する。
第３図は、励磁コイル55〜58及び永久磁石59,60による
磁力線方向をそれぞれ点線矢印及び実線矢印で示したも
のである。

まず、最初の通電状態ではコイル磁束とマグネット磁
束とが加算される方向となっている強磁極は磁極51a,52
b,53b,54aであり、コイル磁束とマグネット磁束とが相
殺される方向となっている弱磁極は磁極51b,52a,53a,54
bである。これら強磁極のティースと移動子４のティー
スとの相互の位置関係について着目してみると（第１図
参照）、磁極52b,54bにおいて相互のティース位置が半
ピッチ程度ずれていることがわかる。したがって、移動
子４のこのティース部分が磁極52b,54bにより右側へ引
張られ移動子４の推力が発生する。

次いで、コイル56,58の通電方向をそのままにして、
コイル55,57の通電方向を逆にする。その後さらに、コ
イル55,57の通電方向をそのままにして、コイル56,58の
通電方向を逆にする。このような励磁方向の制御を繰り
返すことにより、移動子４の推力を継続して発生させる
ことができ、移動子４を第１図の水平方向に移動させる
ことができる。

この場合、第３図の図示の状態からも明らかなよう
に、第１の固定子側の磁極51a,51b,52a,52bのうち強磁
極となっているのは磁極51a,52bであり、推力発生源と
なる磁極（ティース位置が移動子４とずれているもの）
は磁極52bである。また、第２の固定子側の磁極53a,53
b,54a,54bのうち強磁極となっているのは磁極53a,54aで
あり、推力発生源となる磁極は磁極54aである。このよ
うに、第１及び第２の固定子の双方に、常に推力発生源
となる強磁極が存在している。したがって、第１及び第
２の固定子のいずれか一方にしか推力発生源となる強磁
極が存在していなかった従来構成に比べ、各磁極毎に発
生する推力にアンバランスがあったとしても、強磁極の
数が多い分だけアンバランスの度合いを緩和することが
できる。

さらに、第１図及び第３図に示した例では上記アンバ
ランスの度合いが一層緩和されたものとなっている。す
なわち、磁極51b,52a,53b,54aは永久磁石59,60の磁束の
影響を強く受けるものであり、これらが強磁極となる場
合には「強い強磁極」と言い得るものである。一方、磁
極51a,52b,53a,54bは永久磁石59,60から離れているので
それだけその磁束の影響が弱まっており、これらが強磁
極となる場合には「弱い強磁極」と言い得るものであ
る。そして、上記の例では磁極52bが「弱い強磁極」で
あり、磁極54aが「強い強磁極」である。このように、
励磁コイルのどの通電状態においても、第１及び第２の
固定子の双方に推力発生源となる強磁極を存在させるよ
うにし、しかも、これらの強磁極は「強い強磁極」と
「弱い強磁極」とが組合わされた構成となっているの
で、各磁極毎の推力がアンバランスであっても、トータ
ル的にはバランスさせることができる。

なお、上記実施例では第１及び第２固定子が、それぞ
れ２個の単体固定子によって構成された例を示したが、
それ以上の数の単体固定子によって構成されたものでも
よい。また、本発明は、円筒形リニアパスルモータだけ
でなく、平面形リニアパルスモータにも適用することが
可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、移動子が移動する際
の磁極位置による推力の不均一を是正し、移動振動の発
生を防止することが可能なリニアパルスモータを実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るリニアパルスモータの構
成を示す側断面図、第２図は第１図における励磁コイル
の結線図、第３図は第１図の動作に関する説明図、第４
図は従来例に係るリニアパルスモータの側断面図、第５
図は第４図における励磁コイルの結線図、第６図は第４
図の動作に関する説明図、第７図は他の従来例に係るリ
ニアパルスモータの側断面図である。 ４……移動子、51,52……第１の固定子、53,54……第２
の固定子、51a,51b,52a,52b,53a,53b,54a,54b……磁
極、55〜58……励磁コイル、59,60……永久磁石、61…
…非磁性体部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−213274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−199467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207445（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−156386（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−7284（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子の内部を移動子が移動するものであ
   って、この固定子は第１及び第２の固定子に分割された
   ものであり、 これら第１及び第２の固定子には、励磁コイルが巻回さ
   れた複数の磁極が前記移動子の移動方向に沿って形成さ
   れると共に、これら複数の磁極を通過する磁束を発生さ
   せるための永久磁石が取付けられており、 前記複数の磁極のそれぞれの励磁状態が強磁極・弱磁極
   間で変化するように前記励磁コイルの励磁方向を制御
   し、これにより前記移動子を移動させるための推力を発
   生させるリニアパルスモータにおいて、 前記第１及び第２の固定子相互間を非磁性体部材で仕切
   ると共に、これら第１及び第２の固定子のそれぞれを前
   記永久磁石を境としてさらに再分割し、 前記第１の固定子側の強磁極と第２の固定子側の弱磁極
   とが同相で励磁されると共に、前記第１の固定子側の弱
   磁極と第２の固定子側の強磁極とが同相で励磁されるよ
   うに、前記励磁コイルに対する励磁制御を行うこと、 を特徴とするリニアパルスモータ。