JP2650442B2 - パルスモータ - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば、産業用ロボットなどのように比
較的大きな推力が要求されるFA（ファクトリーオートメ
ーション）機器に用いて好適なパルスモータに関するも
のである。
較的大きな推力が要求されるFA（ファクトリーオートメ
ーション）機器に用いて好適なパルスモータに関するも
のである。
「従来の技術」 周知のように、リニアパルスモータは一次側磁束発生
部であるスライダの各コイルに供給されるパルス信号に
基づき、スライダまたは二次側スケールをステップ状に
歩進動作させるものであり、その磁気回路の構成は、第
11図（ａ）に示す通りである。この図において、１は長
尺板状の磁性体によって構成された二次側スケールであ
り、その上面には、歯部1a,1a,…が長手方向（図面左右
方向）に沿って等間隔に形成されている。このスケール
１の上面にはスライダ２が図示せぬローラ等からなる支
持機構によってスケール１の長手方向へ移動自在に支持
された状態で載置されている。スライダ２は、コ字状の
Ａ相鉄心４およびＢ相鉄心５と、Ａ相鉄心４のＡ相磁極
4aおよび相磁極4bに各々巻回されたコイル6aおよび6b
と、Ｂ相鉄心５のＢ相磁極5aおよび相磁極5bに各々巻
回されたコイル7aおよび7bと、鉄心４および５の上面に
図示する極性で取り付けられた永久磁石８および９と、
永久磁石８および９の上面に取り付けられた板状の磁性
体によって構成されるバックプレート10とから構成され
ている。磁極4aの下端面には、スケール１の歯部1aのピ
ッチ（形成間隔）Ｐと同一ピッチで３個の極歯14a,14a,
14aが形成されており、その他の磁極4b,5a,5bの各下端
面にも同様に極歯14b,15a,15bが各々形成されている。
また、各磁極5b,4b,5aは磁極4aに対して順次P/4ずつず
らして配置され、これにより、各磁極4a,4b,5a,5bは互
いに位相が90度ずつ異なった位置関係となっている。さ
らに、各極歯14a,14b,15a,15bの下端面と各歯部1aの上
端面との間には、所定の間隙Ｇが各々形成されている。
部であるスライダの各コイルに供給されるパルス信号に
基づき、スライダまたは二次側スケールをステップ状に
歩進動作させるものであり、その磁気回路の構成は、第
11図（ａ）に示す通りである。この図において、１は長
尺板状の磁性体によって構成された二次側スケールであ
り、その上面には、歯部1a,1a,…が長手方向（図面左右
方向）に沿って等間隔に形成されている。このスケール
１の上面にはスライダ２が図示せぬローラ等からなる支
持機構によってスケール１の長手方向へ移動自在に支持
された状態で載置されている。スライダ２は、コ字状の
Ａ相鉄心４およびＢ相鉄心５と、Ａ相鉄心４のＡ相磁極
4aおよび相磁極4bに各々巻回されたコイル6aおよび6b
と、Ｂ相鉄心５のＢ相磁極5aおよび相磁極5bに各々巻
回されたコイル7aおよび7bと、鉄心４および５の上面に
図示する極性で取り付けられた永久磁石８および９と、
永久磁石８および９の上面に取り付けられた板状の磁性
体によって構成されるバックプレート10とから構成され
ている。磁極4aの下端面には、スケール１の歯部1aのピ
ッチ（形成間隔）Ｐと同一ピッチで３個の極歯14a,14a,
14aが形成されており、その他の磁極4b,5a,5bの各下端
面にも同様に極歯14b,15a,15bが各々形成されている。
また、各磁極5b,4b,5aは磁極4aに対して順次P/4ずつず
らして配置され、これにより、各磁極4a,4b,5a,5bは互
いに位相が90度ずつ異なった位置関係となっている。さ
らに、各極歯14a,14b,15a,15bの下端面と各歯部1aの上
端面との間には、所定の間隙Ｇが各々形成されている。
そして、コイル6a,6b,7a,7bに所定のパルス信号を順
次供給することにより、コイル6a,6b,7a,7bが発生する
磁束と、永久磁石8,9が発生する磁束とが各磁極4a,4b,5
a,5bにおいて、順次加減され、スケール１に対するスラ
イダ２の磁気的安定位置が順次移動し、これにより、ス
ライダ２がスケール１の長手方向に沿って移動する。
次供給することにより、コイル6a,6b,7a,7bが発生する
磁束と、永久磁石8,9が発生する磁束とが各磁極4a,4b,5
a,5bにおいて、順次加減され、スケール１に対するスラ
イダ２の磁気的安定位置が順次移動し、これにより、ス
ライダ２がスケール１の長手方向に沿って移動する。
ここで、コイル6a,6bの組、もしくはコイル7a,7bの組
のいずれか一方の組に電流を供給する１相励磁方式によ
ってスライダ２を駆動する場合を例にして説明する。
のいずれか一方の組に電流を供給する１相励磁方式によ
ってスライダ２を駆動する場合を例にして説明する。
第11図（ａ）に示す様に、コイル6a,6bに端子6cから6
dへ向って所定の電流を流すと、コイル6aが発生する磁
束と、永久磁石８が発生する磁束とがＡ相磁極4aにおい
て相加わり、相磁極4bにおいて互いに打ち消し合うの
で、図に点線φ１で示す主磁束ループが発生し、この結
果、図示するように、Ａ相磁極4aの各極歯14aと、スケ
ール１の歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定
した位置となる。
dへ向って所定の電流を流すと、コイル6aが発生する磁
束と、永久磁石８が発生する磁束とがＡ相磁極4aにおい
て相加わり、相磁極4bにおいて互いに打ち消し合うの
で、図に点線φ１で示す主磁束ループが発生し、この結
果、図示するように、Ａ相磁極4aの各極歯14aと、スケ
ール１の歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定
した位置となる。
第11図（ｂ）に示す様に、コイル7a,7bに端子7cから7
dへ向って所定の電流を流すことによって、図に点線φ
２で示す主磁束ループが発生し、この結果、図示するよ
うに、磁極5aの各極歯15aと歯部1aとが上下に対向した
位置が磁気的に安定した位置となる。
dへ向って所定の電流を流すことによって、図に点線φ
２で示す主磁束ループが発生し、この結果、図示するよ
うに、磁極5aの各極歯15aと歯部1aとが上下に対向した
位置が磁気的に安定した位置となる。
第11図（ｃ）に示す様に、コイル6a,6bにと逆方向
へ所定の電流を流すことによって、図に点線φ３で示す
主磁束ループが発生し、この結果、磁極4bの各極歯14b
と歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定した位
置となる。
へ所定の電流を流すことによって、図に点線φ３で示す
主磁束ループが発生し、この結果、磁極4bの各極歯14b
と歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定した位
置となる。
第11図（ｄ）に示す様に、コイル7a,7bにと逆方向
へ所定の電流を流すことによって、図に点線φ４で示す
主磁束ループが発生し、この結果、磁極5aの各極歯15a
と歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定した位
置となる。
へ所定の電流を流すことによって、図に点線φ４で示す
主磁束ループが発生し、この結果、磁極5aの各極歯15a
と歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定した位
置となる。
以上の→→→の各励磁モードの順にパルス励
磁を繰り返すことによって、スライダ２が図面左方向、
すなわち磁極5bから4aに向かう方向へステップ状に移動
し、→→→の各励磁モードの順にパルス励磁を
繰り返すことによって、スライダ２が図面右方向、すな
わち磁極4aから5bに向かう方向へステップ状に移動す
る。
磁を繰り返すことによって、スライダ２が図面左方向、
すなわち磁極5bから4aに向かう方向へステップ状に移動
し、→→→の各励磁モードの順にパルス励磁を
繰り返すことによって、スライダ２が図面右方向、すな
わち磁極4aから5bに向かう方向へステップ状に移動す
る。
なお、スライダ２を固定してスケール１を移動させる
場合も同様である。
場合も同様である。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、一般に、リニアパルスモータはオープンル
ープで高精度な位置決めが可能なことから、OA（オフィ
スオートメーション）機器のプリンタのキャリッジ駆動
等に用いられているものの、大きな推力が得られないた
め、産業用ロボットなどのように比較的大きな推力が要
求されるFA機器には、適用することが困難であった。す
なわち、上述したリニアパルスモータにおいては、第11
図（ａ）〜（ｄ）に示すように、一方のＡ相磁極4aもし
くはＢ相磁極5aにおいてコイル6aもしくは7aが発生する
磁束と永久磁石8,9が発生する磁束とが相加わり、推力
が発生している期間、他方の相磁極4bもしくは相磁
極5bにおいては、コイル6bもしくは7bが発生する磁束
と、永久磁石8,9が発生する磁束とが互いに打ち消し合
い、推力が発生しない構造となっている。逆に、相磁
極4bもしくは相磁極5bにおいて推力が発生している期
間、Ａ相磁極4aもしくはＢ相磁極5aにおいては、推力が
発生しない構造となっている。したがって、実際に推力
発生に寄与する推力発生面積は、スケール１と対向する
各磁極4a,4b,5a,5bの総面積の内、50％しかなく、この
推力発生面積を広げることが、推力向上を図る際の重要
な課題となっていた。さらに、従来のリニアパルスモー
タにおいては、永久磁石8,9が間隙Ｇから離れた個所に
配置されているので、これら永久磁石8,9で発生した磁
束の一部が漏れ磁束となって推力発生用に有効に利用さ
れないという問題もあった。
ープで高精度な位置決めが可能なことから、OA（オフィ
スオートメーション）機器のプリンタのキャリッジ駆動
等に用いられているものの、大きな推力が得られないた
め、産業用ロボットなどのように比較的大きな推力が要
求されるFA機器には、適用することが困難であった。す
なわち、上述したリニアパルスモータにおいては、第11
図（ａ）〜（ｄ）に示すように、一方のＡ相磁極4aもし
くはＢ相磁極5aにおいてコイル6aもしくは7aが発生する
磁束と永久磁石8,9が発生する磁束とが相加わり、推力
が発生している期間、他方の相磁極4bもしくは相磁
極5bにおいては、コイル6bもしくは7bが発生する磁束
と、永久磁石8,9が発生する磁束とが互いに打ち消し合
い、推力が発生しない構造となっている。逆に、相磁
極4bもしくは相磁極5bにおいて推力が発生している期
間、Ａ相磁極4aもしくはＢ相磁極5aにおいては、推力が
発生しない構造となっている。したがって、実際に推力
発生に寄与する推力発生面積は、スケール１と対向する
各磁極4a,4b,5a,5bの総面積の内、50％しかなく、この
推力発生面積を広げることが、推力向上を図る際の重要
な課題となっていた。さらに、従来のリニアパルスモー
タにおいては、永久磁石8,9が間隙Ｇから離れた個所に
配置されているので、これら永久磁石8,9で発生した磁
束の一部が漏れ磁束となって推力発生用に有効に利用さ
れないという問題もあった。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、
スケールと対向する各磁極の端面の総面積を推力発生用
に有効に利用し、かつ永久磁石の磁力が一次側磁束発生
部との間隙に近付く程大きく作用する構造とすることに
より推力の増大を図ったパルスモータを提供することを
目的としている。
スケールと対向する各磁極の端面の総面積を推力発生用
に有効に利用し、かつ永久磁石の磁力が一次側磁束発生
部との間隙に近付く程大きく作用する構造とすることに
より推力の増大を図った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」 この発明は、特定方向に沿って等間隔に歯部を有する
二次側スケールと、前記二次側スケールに対して前記特
定方向へ移動自在に支持された一次側磁束発生部とから
なり、前記一次側磁束発生部の各磁極と前記二次側スケ
ールの各歯部との間に形成された各間隙に順次磁束を発
生させることにより、前記一次側磁束発生部を二次側ス
ケールに対して相対移動させるパルスモータにおいて、
前記二次側スケールを、前記特定方向に沿って一定間隔
P/2で各々配列された歯部と、前記各歯部間に溝部を形
成し、この溝部に隣合うもの同志の極性が互いに逆方向
となるように各々挿入配置された永久磁石とから構成
し、前記各溝部および前記各永久磁石の前記特定方向に
沿う幅寸法を、前記一次側磁束発生部と対向する各端面
に近付く程大とし、前記歯部と前記磁極との間における
磁束密度を高める一方、前記一次側磁束発生部を、前記
二次側スケールの各歯部と一定の間隔を隔てて各々対向
するＮ個の磁極を有すると共に、前記各磁極が前記特定
方向へ順次所定寸法P/Nの変位を有して配置された鉄心
と、前記各磁極に各々巻回されたコイルとから構成した
ことを特徴としている。
二次側スケールと、前記二次側スケールに対して前記特
定方向へ移動自在に支持された一次側磁束発生部とから
なり、前記一次側磁束発生部の各磁極と前記二次側スケ
ールの各歯部との間に形成された各間隙に順次磁束を発
生させることにより、前記一次側磁束発生部を二次側ス
ケールに対して相対移動させるパルスモータにおいて、
前記二次側スケールを、前記特定方向に沿って一定間隔
P/2で各々配列された歯部と、前記各歯部間に溝部を形
成し、この溝部に隣合うもの同志の極性が互いに逆方向
となるように各々挿入配置された永久磁石とから構成
し、前記各溝部および前記各永久磁石の前記特定方向に
沿う幅寸法を、前記一次側磁束発生部と対向する各端面
に近付く程大とし、前記歯部と前記磁極との間における
磁束密度を高める一方、前記一次側磁束発生部を、前記
二次側スケールの各歯部と一定の間隔を隔てて各々対向
するＮ個の磁極を有すると共に、前記各磁極が前記特定
方向へ順次所定寸法P/Nの変位を有して配置された鉄心
と、前記各磁極に各々巻回されたコイルとから構成した
ことを特徴としている。
「作用」 上記構成によれば、コイルに電流を流すと、一次側磁
束発生部の鉄心の一方の磁極から、二次側スケールのＳ
極側の歯部に流入した磁束が、永久磁石を介して隣合う
Ｎ極側の歯部に流入し、さらに、他のＮ極側の歯部から
一次側磁束発生部の鉄心の他方の磁極へ流入する主磁束
ループが形成されるので、二次側スケールと対向する各
磁極の総面積を推力発生用に有効に利用することがで
き、また、各永久磁石の磁力が一次側磁束発生部との間
隙に近付く程大きく作用するので、推力発生に寄与しな
い漏れ磁束を最小限に抑えることができる。
束発生部の鉄心の一方の磁極から、二次側スケールのＳ
極側の歯部に流入した磁束が、永久磁石を介して隣合う
Ｎ極側の歯部に流入し、さらに、他のＮ極側の歯部から
一次側磁束発生部の鉄心の他方の磁極へ流入する主磁束
ループが形成されるので、二次側スケールと対向する各
磁極の総面積を推力発生用に有効に利用することがで
き、また、各永久磁石の磁力が一次側磁束発生部との間
隙に近付く程大きく作用するので、推力発生に寄与しな
い漏れ磁束を最小限に抑えることができる。
「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明
する。
する。
第１図はこの発明の第１実施例によるリニアパルスモ
ータの磁気回路の構成を示す図である。
ータの磁気回路の構成を示す図である。
この図において、20は固定されたスケール、21は図示
せぬローラ等の支持機構によってスケール20の長手方向
（図に示す矢印Ｍ方向）へ移動自在に支持されたスライ
ダである。
せぬローラ等の支持機構によってスケール20の長手方向
（図に示す矢印Ｍ方向）へ移動自在に支持されたスライ
ダである。
スケール20は、長手方向に沿って一定間隔P/2で歯部2
2a,22a,…と凹溝22b,22b,…とが交互に形成された磁性
部材22と、前記各凹溝22bに、隣合うもの同志の極性が
互いに逆方向となるように各々挿入配置された永久磁石
23,23,…とから構成されている。この場合、各凹溝22b
および各永久磁石23の矢印Ｍ方向に沿う幅寸法は、スラ
イダ21と対向する端面に近付く程大となっており、各永
久磁石23は正面から見て台形状（断面台形状）に形成さ
れている。
2a,22a,…と凹溝22b,22b,…とが交互に形成された磁性
部材22と、前記各凹溝22bに、隣合うもの同志の極性が
互いに逆方向となるように各々挿入配置された永久磁石
23,23,…とから構成されている。この場合、各凹溝22b
および各永久磁石23の矢印Ｍ方向に沿う幅寸法は、スラ
イダ21と対向する端面に近付く程大となっており、各永
久磁石23は正面から見て台形状（断面台形状）に形成さ
れている。
一方、スライダ21は、スケール20と一定の間隙Ｇを隔
てて各々対向する４個の磁極、すなわちＡ相磁極24Aと
相磁極24とＢ相磁極24Bと相磁極24とを有する
鉄心24と、各磁極24A,24,24B,24に各々巻回された
コイル25A,25,25B,25とから構成されている。この
場合、各磁極24A,24,24B,24の相対位置関係は次の
通りである。すなわち、磁極24Aに対して、磁極24Bは
（5P−P/4）隔てて位置し、また各磁極24Aおよび24Bに
対して、各磁極24および24は各々（2P＋P/2）隔て
て位置し、これにより、各磁極24A,24B,24,24の順
に、その移動方向（矢印Ｍ方向）へ所定寸法P/4ずつの
変位を有して配置されている。また、各磁極24A,24,2
4B,24のスケール21と対向する各端面には、互いにＰ
隔てて極歯24Aaと24Ab、24ａと24ｂ、24Baと24Bb、
24ａと24ｂが各々形成されている。
てて各々対向する４個の磁極、すなわちＡ相磁極24Aと
相磁極24とＢ相磁極24Bと相磁極24とを有する
鉄心24と、各磁極24A,24,24B,24に各々巻回された
コイル25A,25,25B,25とから構成されている。この
場合、各磁極24A,24,24B,24の相対位置関係は次の
通りである。すなわち、磁極24Aに対して、磁極24Bは
（5P−P/4）隔てて位置し、また各磁極24Aおよび24Bに
対して、各磁極24および24は各々（2P＋P/2）隔て
て位置し、これにより、各磁極24A,24B,24,24の順
に、その移動方向（矢印Ｍ方向）へ所定寸法P/4ずつの
変位を有して配置されている。また、各磁極24A,24,2
4B,24のスケール21と対向する各端面には、互いにＰ
隔てて極歯24Aaと24Ab、24ａと24ｂ、24Baと24Bb、
24ａと24ｂが各々形成されている。
以上の構成において、各コイル25A,25,25B,25に
電流を供給しない状態においては、第２図に点線矢印に
よって示すように、各永久磁石23,23,…のＮ極から各々
のＳ極に戻る磁束ループが形成されると共に、同図に実
線矢印によって示すように、スケール20のＮ極側の歯部
22aからスライダ21の各磁極24A,24,24B,24に流入
し、再び、スケール20のＳ極側の歯部22aに戻る磁束ル
ープが形成され、この状態で静止している。
電流を供給しない状態においては、第２図に点線矢印に
よって示すように、各永久磁石23,23,…のＮ極から各々
のＳ極に戻る磁束ループが形成されると共に、同図に実
線矢印によって示すように、スケール20のＮ極側の歯部
22aからスライダ21の各磁極24A,24,24B,24に流入
し、再び、スケール20のＳ極側の歯部22aに戻る磁束ル
ープが形成され、この状態で静止している。
ここで、Ａ相と相コイル25A,25の組、またはＢ相
と相コイル25B,25の組の一方に電流を供給する１相
励磁方式によってスライダ21を駆動する場合の動作につ
いて第３図を参照して説明する。
と相コイル25B,25の組の一方に電流を供給する１相
励磁方式によってスライダ21を駆動する場合の動作につ
いて第３図を参照して説明する。
第３図（ａ）に示す状態において、Ａ相と相コイル
25A,25に対して、図に示す×印から・印の方向へ所定
の電流を流すと、鉄心24には相磁極24からＡ相磁極
24Aに向ってコイル25A,25による起磁力が発生し、こ
れにより図にφ１で示すように、鉄心24のＡ相磁極24A
の各極歯24Aa,24Abからスケール20のＳ極側の歯部22aに
流入した磁束が、永久磁石23を介して隣合うＮ極側の歯
部22aに流入し、他のＮ極側の歯部22aから鉄心24の相
磁極24の各極歯24a,24ｂへ流入する主磁束ループ
が形成される。この結果、Ａ相磁極24Aの各極歯24Aa,24
Aaがスケール20のＳ極側の歯部22aと対向し、相磁極2
4の各極歯24a,24ｂがスケール20のＮ極側の歯部2
2aと対向する位置が磁気的に安定した位置となる。
25A,25に対して、図に示す×印から・印の方向へ所定
の電流を流すと、鉄心24には相磁極24からＡ相磁極
24Aに向ってコイル25A,25による起磁力が発生し、こ
れにより図にφ１で示すように、鉄心24のＡ相磁極24A
の各極歯24Aa,24Abからスケール20のＳ極側の歯部22aに
流入した磁束が、永久磁石23を介して隣合うＮ極側の歯
部22aに流入し、他のＮ極側の歯部22aから鉄心24の相
磁極24の各極歯24a,24ｂへ流入する主磁束ループ
が形成される。この結果、Ａ相磁極24Aの各極歯24Aa,24
Aaがスケール20のＳ極側の歯部22aと対向し、相磁極2
4の各極歯24a,24ｂがスケール20のＮ極側の歯部2
2aと対向する位置が磁気的に安定した位置となる。
第３図（ｂ）に示す様に、Ｂ相と相コイル25B,25
に対して、図に示す×印から・印の方向へ所定の電流を
流すと、図にφ２で示す主磁束ループが発生し、この結
果、Ｂ相磁極24B,23の各極歯24Ba,24Bbがスケール20
のＳ極側の歯部22aと対向し、相磁極24の各極歯24
a,24ｂがスケール20のＮ極側の歯部22aと対向する
位置が磁気的に安定した位置となる。
に対して、図に示す×印から・印の方向へ所定の電流を
流すと、図にφ２で示す主磁束ループが発生し、この結
果、Ｂ相磁極24B,23の各極歯24Ba,24Bbがスケール20
のＳ極側の歯部22aと対向し、相磁極24の各極歯24
a,24ｂがスケール20のＮ極側の歯部22aと対向する
位置が磁気的に安定した位置となる。
第３図（ｃ）に示す様に、Ａ相と相コイル25A,25
にと逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ３で示す主
磁束ループが発生し、この結果、Ａ相磁極24Aの各極歯2
4Aa,24Abがスケール20のＮ極側の歯部22aと対向し、
相磁極24の各極歯24a,24ｂがスケール20のＳ極側
の歯部22aと対向する位置が磁気的に安定した位置とな
る。
にと逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ３で示す主
磁束ループが発生し、この結果、Ａ相磁極24Aの各極歯2
4Aa,24Abがスケール20のＮ極側の歯部22aと対向し、
相磁極24の各極歯24a,24ｂがスケール20のＳ極側
の歯部22aと対向する位置が磁気的に安定した位置とな
る。
第３図（ｄ）に示す様に、Ｂ相と相コイル25B,25
にと逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ４で示す主
磁束ループが発生し、この結果、Ｂ相磁極24Bの各極歯2
4Ba,24Bbがスケール20のＮ極側の歯部22aと対向し、
相磁極24の各極歯24a,24ｂがスケール20のＳ極側
の歯部22aと対向する位置が磁気的に安定した位置とな
る。
にと逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ４で示す主
磁束ループが発生し、この結果、Ｂ相磁極24Bの各極歯2
4Ba,24Bbがスケール20のＮ極側の歯部22aと対向し、
相磁極24の各極歯24a,24ｂがスケール20のＳ極側
の歯部22aと対向する位置が磁気的に安定した位置とな
る。
以上の→→→の各励磁モードの順にパルス励
磁を繰り返すことによって、スライダ21が図面右方向へ
移動し、→→→の各励磁モードの順にパルス励
磁を繰り返すことによって、スライダ21が図面左方向へ
移動する。
磁を繰り返すことによって、スライダ21が図面右方向へ
移動し、→→→の各励磁モードの順にパルス励
磁を繰り返すことによって、スライダ21が図面左方向へ
移動する。
ここで、永久磁石23の形状を断面台形状としたのは、
以下の理由による。
以下の理由による。
第４図は単に板状の永久磁石23′を設けた場合におけ
るＢ相磁極24Bとスケール20′内を流れる磁束経路を示
しており、また、第５図は本実施例による断面台形状の
永久磁石23を設けた場合におけるＢ相磁極24Bとスケー
ル20内を流れる磁束経路を示している。なお。これらの
図は、第３図に示した１相励磁方式で駆動する場合にお
いて、同図（ａ）から（ｂ）に移行する過程の状態を示
している。
るＢ相磁極24Bとスケール20′内を流れる磁束経路を示
しており、また、第５図は本実施例による断面台形状の
永久磁石23を設けた場合におけるＢ相磁極24Bとスケー
ル20内を流れる磁束経路を示している。なお。これらの
図は、第３図に示した１相励磁方式で駆動する場合にお
いて、同図（ａ）から（ｂ）に移行する過程の状態を示
している。
これら第４図および第５図から明らかなように、単に
板状の永久磁石23′を設けた場合、特にスライダ21との
間隙Ｇに近い部分で、永久磁石23′のＳ極からＮ極へ貫
通せずに漏れ出る漏れ磁束φｌが生じてしまうが、断面
台形状の永久磁石23を設けた場合は、スケール20との間
隙Ｇに近付く程、永久磁石23の磁力が大きく作用するの
で、全ての磁束が永久磁石23のＳ極からＮ極へ貫通し、
この結果、推力発生に寄与しない漏れ磁束を最小限に抑
えることができる。
板状の永久磁石23′を設けた場合、特にスライダ21との
間隙Ｇに近い部分で、永久磁石23′のＳ極からＮ極へ貫
通せずに漏れ出る漏れ磁束φｌが生じてしまうが、断面
台形状の永久磁石23を設けた場合は、スケール20との間
隙Ｇに近付く程、永久磁石23の磁力が大きく作用するの
で、全ての磁束が永久磁石23のＳ極からＮ極へ貫通し、
この結果、推力発生に寄与しない漏れ磁束を最小限に抑
えることができる。
次に、第６図を参照して、この発明の第２実施例であ
る３相リニアパルスモータについて説明する。この図に
おいて、42は図示せぬローラ等の支持機構によってスケ
ール21の長手方向（図に示す矢印Ｍ方向）へ移動自在に
支持されたスライダである。スライダ42は、Ａ相磁極43
Aと、Ｂ相磁極43Bと、Ｃ相磁極43Cとを有する鉄心43
と、各磁極43A〜43Cに各々巻回されたコイル44A〜44Cと
から構成されている。この場合、一側部に位置する磁極
43A、中央部に位置する磁極43B、他側部に位置する磁極
43Cの順に、スケール20の長手方向（Ｍ方向）へ順次P/3
ずつ変位して配置され、これにより、Ａ相磁極43Aがス
ケール20の歯部22aと対向している状態において、Ｂ相
磁極43Bが歯部22aからＰの1/3だけ変位し、Ｃ相磁極43C
が歯部22aからＰの2/3だけ変位する位置関係となる。
る３相リニアパルスモータについて説明する。この図に
おいて、42は図示せぬローラ等の支持機構によってスケ
ール21の長手方向（図に示す矢印Ｍ方向）へ移動自在に
支持されたスライダである。スライダ42は、Ａ相磁極43
Aと、Ｂ相磁極43Bと、Ｃ相磁極43Cとを有する鉄心43
と、各磁極43A〜43Cに各々巻回されたコイル44A〜44Cと
から構成されている。この場合、一側部に位置する磁極
43A、中央部に位置する磁極43B、他側部に位置する磁極
43Cの順に、スケール20の長手方向（Ｍ方向）へ順次P/3
ずつ変位して配置され、これにより、Ａ相磁極43Aがス
ケール20の歯部22aと対向している状態において、Ｂ相
磁極43Bが歯部22aからＰの1/3だけ変位し、Ｃ相磁極43C
が歯部22aからＰの2/3だけ変位する位置関係となる。
以上の構成において、第７図に示すような励磁シーケ
ンスで、Ａ相コイル44Aと、Ｂ相コイル44Bと、Ｃ相コイ
ル44Cに極性が反転するパルス電流を供給し、いわゆる
バイポーラ駆動する場合の動作について説明する。
ンスで、Ａ相コイル44Aと、Ｂ相コイル44Bと、Ｃ相コイ
ル44Cに極性が反転するパルス電流を供給し、いわゆる
バイポーラ駆動する場合の動作について説明する。
まず、第８図は、スライダ42の各磁極43A〜43Cとスケ
ール20の各歯部22aとの間に発生する推力ベクトルを示
す図である。この図において、ＡはＡ相コイル44Aに正
方向に駆動電流を供給した場合に生じる推力ベクトルを
示し、はＡ相コイル44Aに負方向に駆動電流を供給し
た場合に生じる推力ベクトルを示し、同様に、Ｂおよび
ＣはＢ相コイル44BおよびＣ相コイル44Cに正方向に駆動
電流を供給した場合に各々生じる推力ベクトルを示し、
およびはＢ相コイル44BおよびＣ相コイル44Cに負方
向に駆動電流を供給した場合に各々生じる推力ベクトル
を示している。
ール20の各歯部22aとの間に発生する推力ベクトルを示
す図である。この図において、ＡはＡ相コイル44Aに正
方向に駆動電流を供給した場合に生じる推力ベクトルを
示し、はＡ相コイル44Aに負方向に駆動電流を供給し
た場合に生じる推力ベクトルを示し、同様に、Ｂおよび
ＣはＢ相コイル44BおよびＣ相コイル44Cに正方向に駆動
電流を供給した場合に各々生じる推力ベクトルを示し、
およびはＢ相コイル44BおよびＣ相コイル44Cに負方
向に駆動電流を供給した場合に各々生じる推力ベクトル
を示している。
そして、第７図にで示す期間においては、Ａ相コイ
ル44Aに正方向へ駆動電流が供給され、Ｂ相コイル44Bと
Ｃ相コイル44Cには負方向へ駆動電流が供給されてお
り、第８図に示すように、ベクトルＡと、ベクトル
と、ベクトルを合成したベクトルが推力ベクトルとな
って、スケール22とスライダ42間に作用する。その後、
→→…→で示す順序で、各コイル44A〜44Cに駆動
電流を供給すると、スライダ42の各磁極43A〜43Cとスケ
ール20の各歯部22aとの間に発生する推力ベクトルが第
８図に→→…→で示す順序で変化し、スケール20
に対するスライダ42の磁気的安定点が移り変わる。この
ように→→→…→の各励磁モードの順、または
→→…→→の各励磁モードの順にパルス励磁を
繰り返すことによって、スライダ42が移動する。
ル44Aに正方向へ駆動電流が供給され、Ｂ相コイル44Bと
Ｃ相コイル44Cには負方向へ駆動電流が供給されてお
り、第８図に示すように、ベクトルＡと、ベクトル
と、ベクトルを合成したベクトルが推力ベクトルとな
って、スケール22とスライダ42間に作用する。その後、
→→…→で示す順序で、各コイル44A〜44Cに駆動
電流を供給すると、スライダ42の各磁極43A〜43Cとスケ
ール20の各歯部22aとの間に発生する推力ベクトルが第
８図に→→…→で示す順序で変化し、スケール20
に対するスライダ42の磁気的安定点が移り変わる。この
ように→→→…→の各励磁モードの順、または
→→…→→の各励磁モードの順にパルス励磁を
繰り返すことによって、スライダ42が移動する。
次に、この発明の第３実施例であるディスク・ロータ
型・両面駆動式のパルスモータに適用した場合の構成に
ついて第９図（イ）〜（ニ）を参照して説明する。これ
らの図において、50はハウジングであり、51はハウジン
グ50にベアリング52,53を介して回転自在に支持されて
いるシャフトである。このシャフト51には、円板状のロ
ータ54がキー55によって固定されており、また、ハウジ
ング50内には、ロータ54の両面と各々所定の間隙を隔て
て対向する環状のステータ56,57が各々取り付けられて
いる。ロータ54は、非磁性体によって構成される環状部
材59および60と、これらの部材59と60間に配置され、放
射状にかつ等間隔に歯部61a,61a,…と凹溝61b,61b,…が
形成された円板状の磁性部材61と、各凹溝61b,61b,…
に、隣り合うもの同士の極性が互いに逆方向となるよう
に各々挿入配置された断面台形状の永久磁石62,62,…と
から構成されている。また、ステータ56は、第１図に示
す各磁極24A,24,24B,24と同様の位置関係を有する
磁極65a〜65dが形成された鉄心65と、これらの磁極65a
〜65dに各々巻回されたコイル66a〜66dとから構成さ
れ、ステータ57も同様に構成されている。以上の構成に
おいて、第３図と同様の動作原理でロータ54が回転駆動
され、シャフト51が回転する。
型・両面駆動式のパルスモータに適用した場合の構成に
ついて第９図（イ）〜（ニ）を参照して説明する。これ
らの図において、50はハウジングであり、51はハウジン
グ50にベアリング52,53を介して回転自在に支持されて
いるシャフトである。このシャフト51には、円板状のロ
ータ54がキー55によって固定されており、また、ハウジ
ング50内には、ロータ54の両面と各々所定の間隙を隔て
て対向する環状のステータ56,57が各々取り付けられて
いる。ロータ54は、非磁性体によって構成される環状部
材59および60と、これらの部材59と60間に配置され、放
射状にかつ等間隔に歯部61a,61a,…と凹溝61b,61b,…が
形成された円板状の磁性部材61と、各凹溝61b,61b,…
に、隣り合うもの同士の極性が互いに逆方向となるよう
に各々挿入配置された断面台形状の永久磁石62,62,…と
から構成されている。また、ステータ56は、第１図に示
す各磁極24A,24,24B,24と同様の位置関係を有する
磁極65a〜65dが形成された鉄心65と、これらの磁極65a
〜65dに各々巻回されたコイル66a〜66dとから構成さ
れ、ステータ57も同様に構成されている。以上の構成に
おいて、第３図と同様の動作原理でロータ54が回転駆動
され、シャフト51が回転する。
次に、この発明の第４実施例であるアウター・ロータ
型のパルスモータに適用した場合の構成について第10図
を参照して説明する。この図において、70は円筒状のア
ウター・ロータであり、内周面に等間隔に歯部71a,71a,
…と凹溝71b,71b,…が交互に形成された磁性部材71と、
各凹溝71b,71b,…に、隣り合うもの同士の極性が互いに
逆方向となるように各々挿入配置された断面台形状の永
久磁石72,72,…とから構成されている。また、ステータ
74は、第６図に示す各磁極43A,43B,43Cと同様の位置関
係を有するＡ相磁極75A,B相磁極75B,C相磁極75Cと、
相磁極75，相磁極75，相磁極75が形成された
鉄心75と、これらの磁極75A〜75に各々巻回されたコ
イル76A〜76とから構成され、シャフト78に固定され
ている。以上の構成において、第６図の実施例と同様の
動作原理でアウター・ロータ70が回転駆動される。
型のパルスモータに適用した場合の構成について第10図
を参照して説明する。この図において、70は円筒状のア
ウター・ロータであり、内周面に等間隔に歯部71a,71a,
…と凹溝71b,71b,…が交互に形成された磁性部材71と、
各凹溝71b,71b,…に、隣り合うもの同士の極性が互いに
逆方向となるように各々挿入配置された断面台形状の永
久磁石72,72,…とから構成されている。また、ステータ
74は、第６図に示す各磁極43A,43B,43Cと同様の位置関
係を有するＡ相磁極75A,B相磁極75B,C相磁極75Cと、
相磁極75，相磁極75，相磁極75が形成された
鉄心75と、これらの磁極75A〜75に各々巻回されたコ
イル76A〜76とから構成され、シャフト78に固定され
ている。以上の構成において、第６図の実施例と同様の
動作原理でアウター・ロータ70が回転駆動される。
なお、この発明は、上述した実施例に限定されること
なく、以下に挙げる種々の変形が可能である。
なく、以下に挙げる種々の変形が可能である。
一次側スライダに、二次側スケールに対する相対移動
量を検出するセンサを設け、サーボモータとして駆動さ
せるようにしてもよい。
量を検出するセンサを設け、サーボモータとして駆動さ
せるようにしてもよい。
コギングの除去、もしくは推力波形歪の改善のため
に、スキュー構造としたり、同一極内における若干のピ
ッチずらし（等価スキュー）を施しても構わない。
に、スキュー構造としたり、同一極内における若干のピ
ッチずらし（等価スキュー）を施しても構わない。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、二次側スケ
ールを、特定方向に沿って一定間隔P/2で歯部と溝部が
交互に形成された磁性部材と、各溝部に、隣合うもの同
志の極性が互いに逆方向となるように各々挿入配置され
た永久磁石とから構成する一方、一次側磁束発生部を、
二次側スケールの各歯部と一定の間隙を隔てて各々対向
するＮ個の磁極を有すると共に、各磁極が特定方向へ所
定寸法P/Nの変位を有して各々配置された鉄心と、各磁
極に各々巻回されたコイルとから構成し、これらのコイ
ルに電流を流した場合に、一次側磁束発生部の鉄心の一
方の磁極から、二次側スケールのＳ極側の歯部に流入し
た磁束が、永久磁石を介して隣合うＮ極側の歯部に流入
し、他のＮ極側の歯部から、一次側磁束発生部の鉄心の
他方の磁極へ流入する主磁束ループが形成されるように
したので、二次側スケールと対向する各磁極の総面積を
推力発生用に有効に利用することができ、さらに、各溝
部および各永久磁石の特定方向に沿う幅寸法を、一次側
磁束発生部と対向する各端面に近付く程大としたので、
各永久磁石の磁力が一次側磁束発生部との間隙に近付く
程大きく作用し、これにより推力発生に寄与しない漏れ
磁束を最小限に抑えることができ、この結果、従来の２
倍以上の推力を得ることができ、例えば、産業用ロボッ
トなどのように比較的大きな推力が要求されるFA機器に
も適用することが可能になるという効果が得られる。
ールを、特定方向に沿って一定間隔P/2で歯部と溝部が
交互に形成された磁性部材と、各溝部に、隣合うもの同
志の極性が互いに逆方向となるように各々挿入配置され
た永久磁石とから構成する一方、一次側磁束発生部を、
二次側スケールの各歯部と一定の間隙を隔てて各々対向
するＮ個の磁極を有すると共に、各磁極が特定方向へ所
定寸法P/Nの変位を有して各々配置された鉄心と、各磁
極に各々巻回されたコイルとから構成し、これらのコイ
ルに電流を流した場合に、一次側磁束発生部の鉄心の一
方の磁極から、二次側スケールのＳ極側の歯部に流入し
た磁束が、永久磁石を介して隣合うＮ極側の歯部に流入
し、他のＮ極側の歯部から、一次側磁束発生部の鉄心の
他方の磁極へ流入する主磁束ループが形成されるように
したので、二次側スケールと対向する各磁極の総面積を
推力発生用に有効に利用することができ、さらに、各溝
部および各永久磁石の特定方向に沿う幅寸法を、一次側
磁束発生部と対向する各端面に近付く程大としたので、
各永久磁石の磁力が一次側磁束発生部との間隙に近付く
程大きく作用し、これにより推力発生に寄与しない漏れ
磁束を最小限に抑えることができ、この結果、従来の２
倍以上の推力を得ることができ、例えば、産業用ロボッ
トなどのように比較的大きな推力が要求されるFA機器に
も適用することが可能になるという効果が得られる。
第１図はこの発明の第１実施例によるリニアパルスモー
タの磁気回路構成を示す正面図、第２図は同実施例の静
止時における磁束経路を説明するための正面図、第３図
（ａ）〜（ｄ）は同実施例を１相励磁方式によって駆動
した場合の動作を説明するための正面図、第４図は単に
板状の永久磁石を設けた場合の磁束経路を説明するため
の図、第５図はこの発明の各実施例において適用される
断面台形状の永久磁石を設けた場合の磁束経路を説明す
るための図、第６図はこの発明の第２実施例による多相
リニアパルスモータの磁気回路構成を示す斜視図、第７
図は同リニアパルスモータにおける励磁シーケンスを説
明するための図、第８図は同リニアパルスモータの各励
磁モードにおける推力ベクトルを説明するための図、第
９図（イ）はこの発明の第３実施例によるディスク・ロ
ータ型パルスモータの構成を示す部分断面図、同図
（ロ）は同パルスモータのステータ側の構成を示す部分
正面図、同図（ハ）は同パルスモータのディスク・ロー
タの構成を示す部分断面図、同図（ニ）は同パルスモー
タのディスク・ロータの構成を示す部分正面図、第10図
はこの発明の第４実施例によるアウター・ロータ型パル
スモータの内部構成を示す正面図、第11図は従来のリニ
アパルスモータの磁気回路構成とその動作を説明すため
の図である。 20……スケール（二次側スケール）、 21……スライダー（一次側磁束発生部）、 22……磁性部材、 22a……歯部、22b……凹溝（溝部）、 23……永久磁石、24……鉄心、 24A……Ａ相磁極、25A……Ａ相コイル、 24……相磁極、25……相コイル、 24B……Ｂ相磁極、25B……Ｂ相コイル、 25……相磁極、25……相コイル。
タの磁気回路構成を示す正面図、第２図は同実施例の静
止時における磁束経路を説明するための正面図、第３図
（ａ）〜（ｄ）は同実施例を１相励磁方式によって駆動
した場合の動作を説明するための正面図、第４図は単に
板状の永久磁石を設けた場合の磁束経路を説明するため
の図、第５図はこの発明の各実施例において適用される
断面台形状の永久磁石を設けた場合の磁束経路を説明す
るための図、第６図はこの発明の第２実施例による多相
リニアパルスモータの磁気回路構成を示す斜視図、第７
図は同リニアパルスモータにおける励磁シーケンスを説
明するための図、第８図は同リニアパルスモータの各励
磁モードにおける推力ベクトルを説明するための図、第
９図（イ）はこの発明の第３実施例によるディスク・ロ
ータ型パルスモータの構成を示す部分断面図、同図
（ロ）は同パルスモータのステータ側の構成を示す部分
正面図、同図（ハ）は同パルスモータのディスク・ロー
タの構成を示す部分断面図、同図（ニ）は同パルスモー
タのディスク・ロータの構成を示す部分正面図、第10図
はこの発明の第４実施例によるアウター・ロータ型パル
スモータの内部構成を示す正面図、第11図は従来のリニ
アパルスモータの磁気回路構成とその動作を説明すため
の図である。 20……スケール（二次側スケール）、 21……スライダー（一次側磁束発生部）、 22……磁性部材、 22a……歯部、22b……凹溝（溝部）、 23……永久磁石、24……鉄心、 24A……Ａ相磁極、25A……Ａ相コイル、 24……相磁極、25……相コイル、 24B……Ｂ相磁極、25B……Ｂ相コイル、 25……相磁極、25……相コイル。
Claims (2)
- 【請求項１】特定方向に沿って等間隔に歯部を有する二
次側スケールと、前記二次側スケールに対して前記特定
方向へ移動自在に支持された一次側磁束発生部とからな
り、前記一次側磁束発生部の各磁極と前記二次側スケー
ルの各歯部との間に形成された各間隙に順次磁束を発生
させることにより、前記一次側磁束発生部を二次側スケ
ールに対して相対移動させるパルスモータにおいて、 前記二次側スケールを、前記特定方向に沿って一定間隔
P/2で各々配列された歯部と、前記各歯部間に溝部を形
成し、この溝部に隣合うもの同志の極性が互いに逆方向
となるように各々挿入配置された永久磁石とから構成
し、前記各溝部および前記各永久磁石の前記特定方向に
沿う幅寸法を、前記一次側磁束発生部と対向する各端面
に近付く程大とし、前記歯部と前記磁極との間における
磁束密度を高める一方、 前記一次側磁束発生部を、前記二次側スケールの各歯部
と一定の間隔を隔てて各々対向するＮ個の磁極を有する
と共に、前記各磁極が前記特定方向へ順次所定寸法P/N
の変位を有して配置された鉄心と、前記各磁極に各々巻
回されたコイルとから構成したことを特徴とするパルス
モータ。 - 【請求項２】前記二次側スケールの両面の各歯部と各々
対向する一対の一次側磁束発生部を設け、これらの一次
側磁束発生部は、互いに連結され、かつ前記二次側スケ
ールに対して前記特定方向へ相対移動自在に支持されて
いることを特徴とする請求項１記載のパルスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1273115A JP2650442B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | パルスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1273115A JP2650442B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | パルスモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03139160A JPH03139160A (ja) | 1991-06-13 |
| JP2650442B2 true JP2650442B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=17523343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1273115A Expired - Fee Related JP2650442B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | パルスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650442B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5515433B2 (ja) * | 2009-06-03 | 2014-06-11 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | モータ |
| US10044251B2 (en) | 2013-03-22 | 2018-08-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Linear motor |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55147968A (en) * | 1979-05-02 | 1980-11-18 | Ricoh Co Ltd | Linear pulse motor |
| JPS6059966A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-04-06 | Shinko Electric Co Ltd | リニアパルスモ−タ |
| JPS6082983U (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-08 | 株式会社井上ジャパックス研究所 | ステツピングモ−タ |
| JPS62126856A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-09 | Shinko Electric Co Ltd | リニアモ−タ |
| JPS63257450A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-25 | Hitachi Ltd | ステツプアクチユエ−タ |
| JPH0169381U (ja) * | 1987-10-26 | 1989-05-09 |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP1273115A patent/JP2650442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03139160A (ja) | 1991-06-13 |
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