JP2663650B2

JP2663650B2 - パルスモータ

Info

Publication number: JP2663650B2
Application number: JP1273114A
Authority: JP
Inventors: 洋中川
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1997-10-15
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JPH03139159A

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。

「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
18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,14
a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。

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。

第18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φ_１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18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、電極5bの各極歯15b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18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φ_３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18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φ_４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。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。

「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18
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スケールとの間
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Ｐで歯部が形成
された二次側スケールと、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コイルが巻回され
た各磁極と、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、前記一次側磁束発生部の各
磁極の、前記二次側スケールと対向する各端面に、前記
特定方向に沿って一定間隔P/2で極歯と溝部を交互に形
成し、前記各溝部に、隣合うもの同志の極性が互いに逆
方向となるように永久磁石を各々挿入配置すると共に、
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、前記各端面に近付く程大としたことを特徴と
している。

「作用」上記構成によれば、各磁極に巻回されたコイルに電流
を流すと、一次側磁束発生部の磁極のＳ極側の極歯から
該磁極の溝部に配置され永久磁石を介して隣合うＮ極側
の極歯に流入した後、二次側スケールの歯部に流入し、
さらに、二次側スケールの別の歯部から一次側磁束発生
部の磁極のＳ極側の極歯に流入し、その磁極の溝部に配
置された永久磁石を介して隣合うＮ極側の極歯に流入し
た後、元の磁極に戻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
がスケール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。

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。

この図において、21は固定されたスケールであり、こ
のスケール21の上面中央部には、その長手方向へ沿って
ピッチＰの間隔で歯部21a,21a,…が形成されている。

一方、22はスライダ（一次側磁束発生部）であり、ロ
ーラ等の図示せぬ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てい
る。このスライダ22は、互いに図示する位置関係で連結
されたＡ相ブロック23と、Ｂ相ブロック33とから構成さ
れている。

Ａ相ブロック23は、スケール21の歯部21aと一定の間
隙Ｇを隔てて各々対向するＡ相磁極24Aと相磁極24
とを有するコ字状の鉄心24と、各磁極24A,24に各々巻
回されたコイル25A,25とから構成されており、各磁極
24A,24の、スケール21と対向する各端面には、矢印Ｍ
方向に沿って一定間隔P/2で極歯24aと凹溝24bが交互に
形成されており、各凹溝24bには、隣合うもの同志の極
性が互いに逆方向とのなるように永久磁石26が各々挿入
配置されている。この場合、各凹溝24bおよび各永久磁
石26の矢印Ｍ方向に沿う幅寸法は、スケール21と対向す
る各端面に近付く程大となっており、各永久磁石26は正
面から見て台形状（断面台形状）に形成されている。

同様に、Ｂ相ブロック33は、歯部21aと一定の間隙Ｇ
を隔てて各々対向するＢ相磁極34Bと相磁極34とを
有するコ字状の鉄心34と、各磁極34B,34に各々巻回さ
れたコイル35B,35とから構成されており、各磁極34B,
34の、スケール21と対向する各端面には、矢印Ｍ方向
に沿って一定間隔P/2で極歯34aと凹溝34bが交互に形成
されており、各凹溝34bには、隣合うもの同志の極性が
互いに逆方向となるように永久磁石26が各々挿入配置さ
れている。この場合も、Ａ相ブロック23と同様に、各凹
溝34および各永久磁石26の矢印Ｍ方向に沿う幅寸法は、
スケール21と対向する各端面に近付く程大となってお
り、各永久磁石26は断面台形状に形成されている。

これらＡ相ブロック23とＢ相ブロック33の各磁極の相
対位置関係は、次の通りである。すなわち、Ａ相磁極24
Aを基準とすると、相磁極24は（2P＋P/2）隔てて位
置し、Ｂ相磁極34Bは（5P＋P/4）隔てて位置し、相磁
極34は（7P＋３・P/4）隔てて位置している。これに
より、磁極34A,34B,24,34の順に、スケール21の各
歯部21aに対する位相関係が、その移動方向（矢印Ｍ方
向）へ、P/4ずつ変位し、例えば、図示するように、Ａ
相磁極24Aの各極歯24aとスケール21の歯部21aとが対向
する状態において、Ｂ相磁極34Bの各極歯34aは歯部21a
からP/4変位し、相磁極24の各極歯24aは歯部21aか
らP/2変位し、相磁極34の各極歯34aは歯部21aから
3.P/4変位していることになる。

以上の構成において、Ａ相と相コイル25A,25の
組、またはＢ相と相コイル35B,35の組の一に電流を
供給する１相励磁方式によってスライダ22を駆動する場
合の動作について第２図を参照して説明する。

第２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φ_１で示すように、鉄心24の一方の磁極24
AのＳ極側の極歯24aから永久磁石26を介して隣合うＮ極
側の極歯24aに流入し、該極歯24aからスケール21の歯部
21aに流入した後、他の歯部21aから他方の磁極24のＳ
極側の極歯24aに流入し、永久磁石26を介して隣合うＮ
極側の極歯24aに流入して、元の磁極24Aに戻る主磁束ル
ープが形成される。この結果、Ａ相磁極24AのＮ極側の
各極歯24aがスケール21の歯部21aと対向し、相磁極24
のＳ極側の各極歯24aがスケール21の歯部21aと対向す
る位置が磁気的に安定した位置となる。

第２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φ_２で死す主磁束ループが発生し、この結
果、Ｂ相磁極34BのＮ極側の各極歯34aがスケール21の歯
部21aと対向し、相磁極34のＳ極側の各極歯34bがス
ケール21の歯部21aと対向する位置が磁気的に安定した
位置となる。

第２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φ_３で示す主
磁束ループが発生し、この結果、Ａ相磁極24AのＳ極側
の各極歯24aがスケール21の歯部21aと対向し、相磁極
24のＮ極側の各極歯24aがスケール21の歯部21aと対向
する位置が磁気的に安定した位置となる。

第２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φ_４で示す主
磁束ループが発生し、この結果、Ｂ相磁極34BのＳ極側
の各極歯34aがスケール21の歯部21aと対向し、相磁極
34のＮ極側の各極歯34aがスケール21の歯部21a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22が図面左方向へ
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22が図面右方向へ
移動する。

ここで、永久磁石26の形状を断面台形状としたのは、
以下の理由による。

第３図は単に板状の永久磁石26′を設けた場合におけ
るＢ相ブロック33′とスケール21内を流れる磁束経路を
示しており、また、第４図は本実施例による断面台形状
の永久磁石26を設けた場合におけるＢ相ブロック33とス
ケール21内を流れる磁束経路を示している。なお、これ
らの図は、第２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３図およに第４図から明らかなように、単に
板状の永久磁石26′を設けた場合、特にスケール21との
間隙Ｇに近い部分で、永久磁石26′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26を設けた場合は、スケール21との間
隙Ｇに近付く程、永久磁石26の磁力が大きく作用するの
で、全ての磁束が永久磁石26のＳ極からＮ極に貫通し、
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５図〜第８図を参照して、この発明の第２実
施例によるリニアパルスモータについて説明する。

第５図（イ）において、41は固定されたスケールであ
り、このスケール41の上面中央部には、その長手方向へ
沿ってピッチＰの間隔で歯部41a,41a,…が形成されてお
り、スケール41の上面両側部にも、その長手方向へ沿っ
てピッチＰの間隔で歯部41b,41b,…および、歯部41c,41
c,…が各々形成されている。この場合、中央部の歯部41
aと両側部の歯部41b,41cとが、互いにP/2ずらして形成
されている。

一方、42はスライダであり、ローラ等の支持機構によ
ってスケール41の長手方向（矢印Ｍ方向）へ移動自在に
支持されている。このスライダ42は、Ａ相ブロック43と
Ｂ相ブロック53とから構成されており、これらＡ相ブロ
ック43とＢ相ブロック53は互いに連結され、それらの位
置関係が規定されている。

Ａ相ブロック43は、第３図（ロ）に示すように中央の
歯部41a,41a,…と対向するＡ相磁極44と、両側部の歯部
41b,41b,…および41c,41c,…と各々対向する相磁極45
および46を有するＥ字状の鉄心47と、Ａ相磁極44に巻回
されたＡ相コイル48とから構成されており、各磁極44,4
5,46のスケール41と対向する端面には、ピッチＰに対応
した間隔で、極歯44a〜44d,45a〜45d,46a〜46dが形成さ
れ、各極歯の間の凹溝には、隣合うものの極性が互いに
逆方向（第４図参照）となるように断面台形状の永久磁
石26が各々挿入配置されている。

これにより、第４図に示すように、中央部のＡ相磁極
44の各極歯44aと44cが歯部41aと対向している状態にお
いて、両側部の相磁極45（46）の各極歯45b（46b）と
45d（46d）が歯部41b（41c）と対向する位置関係とな
る。

また、Ｂ相ブロック53は、Ａ相ブロック43と同様に、
中央のＢ相磁極54と、両側部の相磁極55および56を有
するＥ字状の鉄心57と、Ｂ相磁極54に巻回されたＢ相コ
イル58とから構成されており、各磁極54,55,56のスケー
ル41と対向する端面には、ピッチＰに対応した間隔で、
極歯54a〜54d,55a〜55d,56a〜56dが形成され、各極歯の
間の凹溝には、隣合うものの極性が互いに逆方向（第４
図参照）となるように断面台形状の永久磁石26が各々挿
入配置されている。

これにより、中央部のＢ相磁極54の各極歯54a〜54dと
歯部41aとの位置関係、および両側部の相磁極55（5
6）の各極歯55a〜55d（56a〜56d）と歯部41b（41c）と
の位置関係は第６図に示すようになる。

以上の構成において、Ａ相コイル47およびＢ相コイル
58に電流を供給しない状態においては、第６図に点線で
示すように、永久磁石26によって生じた磁束のみによっ
てスケール41を巡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相コイル48もしくはＢ相コイル58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42を駆動
する場合の動作について第７図を参照して説明する。

第７図（ａ）に示す様に、Ａ相ブロック43のＡ相コイ
ル48に対し、図に示す×印から・印の方向へ所定の電流
を流すと、鉄心47にはＡ相磁極44から相磁極45（46）
に向ってＡ相コイル48による起磁力が発生し、この起磁
力に伴う磁束と、永久磁石26によって生じた磁束が、極
歯44b,44dおよび45a（46a）,45c（46c）で互いに強め合
い、磁極44a,44cおよび45d（46d）で互いに打ち消し合
い、これにより、図に点線φ_１で示す如く、スケール41
の歯部41aからＡ相磁極44の各極歯44b,44dに流入した磁
束が、永久磁石26に導かれて隣合う極歯44a,44cに流入
し、相磁極45（46）の各極歯45a（46a）,45c（46c）
から、スケール41の歯部41b（41c）に流入する主磁束ル
ープが形成される。この結果、極歯44b,44dと歯部41aと
が対向し、極歯45a（46a）,45c（46c）と歯部41b（41
c）とが対向する位置が磁気的に安定した位置となる。

第７図（ｂ）に示す様に、Ｂ相ブロック53のＢ相コイ
ル58に対し、図に示す×印から・印の方向へ所定の電流
を流すと、図に点線φ_２で示す主磁束が発生し、この結
果、Ｂ相磁極54の極歯54b,54dと歯部41aとが対向し、
磁極55（56）の極歯55a（56a）および極歯55c（56c）と
歯部41b（41c）とが対向する位置が磁気的に安定した位
置となる。

第７図（ｃ）に示す様に、Ａ相コイル48にと逆方向
へ所定の電流を流すと、図に点線φ_３で示す主磁束が発
生し、この結果、Ａ相磁極44の各極歯44a,44cと歯部41a
とが対向し、相磁極45,46の各極歯45b（46b）,45d（4
6d）と歯部41b（41c）とが対向する位置が磁気的に安定
した位置となる。

第７図（ｄ）に示す様に、Ｂ相コイル58にと逆方向
へ所定の電流を流すと、図に点線φ_４で示す主磁束が発
生し、この結果、Ｂ相磁極54の各極歯54a,54cと歯部41a
とが対向し、相磁極55,56の各極歯55b（56b）,55d（5
6d）と歯部41b（41c）とが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42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42が図面左方向へ
移動する。

ここで、Ａ相コイル48とＢ相コイル58の両方に、常に
電流を供給する２相励磁方式によってスライダ42を駆動
する場合においては、第８図（ａ）〜（ｄ）に示す順序
で、コイル48と58に、図に示す×印から・印の方向へ所
定の電流を流せばよい。なお、第６図〜第８図において
は、永久磁石26の端部のみを簡略化して図示している
が、この永久磁石26の実際の形状は第５図に示すように
断面台形状となっている。

次に、第９図を参照して、この発明の第３実施例によ
るリニアパルスモータについて説明する。この第３実施
例においては、第１図に示すＡ相磁極24A、相磁極24
、Ｂ相磁極34B、および相磁極34に各々相当する
４個の磁極64A、64、64B、および64を同一の鉄心64
によって構成し、各磁極にコイル65A、65、65B、65
を各々巻回している。そして、Ａ相側の磁極64Aと64
の端面の凹溝に挿入配置された断面台形状の永久磁石26
と、Ｂ相側の磁極64B,64の凹溝に挿入配置された断面
台形状の永久磁石26とが、互いに逆極性となるように配
置されており、これにより、スケール21の歯部21aが一
例で済む構成となっている。

次に、第10図を参照して、この発明の第４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、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82は、Ａ相磁極83Aと、Ｂ相磁極83Bと、
Ｃ相磁極83Cとを有する鉄心83と、各磁極83A〜83Cに各
々巻回されたコイル84A〜84Cとから構成されている。そ
して、各磁極83A,83B,83Cの、スケール21と対向する端
面には、一定間隔P/2で極歯と凹溝が形成され、各凹溝
には断面台形状の永久磁石26が噛合うもの同志の極性が
互いに逆方向となるよう各々に挿入配置されている。こ
の場合、一側部に位置する磁極83A、中央部に位置する
磁極83B、他側部に位置する磁極83Cの順に、スケール21
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83Aの各極歯部がスケール21
の歯部21aと対向している状態において、Ｂ相磁極83Bの
各極歯が歯部21aからP/3変位し、Ｃ相磁極83Cの各極歯
が歯部21aから２・P/3変位する位置関係となる。

以上の構成において、第12図に示すような励磁シーケ
ンスで、Ａ相コイル84Aと、Ｂ相コイル84Bと、Ｃ相コイ
ル84C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13図はスライダ82の各磁極83A〜83Cとスケー
ル21の各歯部21a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84A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84A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84BおよびＣ相コイル84C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84BおよびＣ相コイル84C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12図にで示す期間においては、Ａ相コイ
ル84Aに正方向へ駆動電流が供給され、Ｂ相コイル84Bと
Ｃ相コイル84Cには負方向へ駆動電流が供給されてお
り、第13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21とスライダ82間に作用する。その後、
→→…→で示す順序で、各コイル84A〜84Cに駆動
電流を供給すると、スライダ82の各磁極83A〜83Cとスケ
ール21の各歯部21aとの間に発生する推力ベクトルが第1
3図に→→…→で示す順序で変化し、スケール21
に対するスライダ82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82が移動する。

次に、第11図を参照して、この発明の第５実施例によ
る３相リニアパルスモータについて説明する。この第５
実施例においては、第10図に示すＡ相磁極83A、Ｂ相磁
極83B、およびＣ相磁極83Cに各々相当する３個の磁極93
A,93B,93Cを、スケール91の幅方向に並列に配置するこ
とによって、鉄心93を構成し、各磁極にコイル95A、95
B、95Cを各々巻回している。そして、各磁極93A,93B,93
Cの、スケール91と対向する端面には、一定間隔P/2で極
歯と凹溝が形成され、各凹溝には断面台形状の永久磁石
26が隣合うもの同志の極性が互いに逆方向なるよう各々
に挿入配置されている。一方、スケール91の上面には、
その長手方向へ沿ってピッチＰの間隔で３列の歯部91a,
91a,…、91b,91b,…、および91c,91c,…が各々形成され
ている。この場合、歯部91a,91b,91cは、互いにP/3ずつ
ずらして配置され、これにより、Ａ相磁極93Aの各極歯
がスケール91の歯部91aと対向している状態において、
Ｂ相磁極93Bの各極歯が歯部91aからP/3変位し、Ｃ相磁
極93Cが歯部91aから２・P/3変位する位置関係となって
いる。このような構成において、前述した第４実施例と
同様に、第12図に示す励磁シーケンスで、Ａ相コイル94
Aと、Ｂ相コイル94Bと、Ｃ相コイル94Cにパルス電流を
供給することによって、スライダ92が移動する。

次に、上述した第４実施例および第５実施例による３
相リニアパルスモータの変形例について第14図および第
15図を参照して説明する。

まず、第14図において、スケール21の長手方向（矢印
Ｍ方向）へ移動自在に支持されたスライダ102は、Ａ相
磁極103Aと、相磁極103と、Ｂ相磁極103Bと、相
磁極103と、Ｃ相磁極103Cと、相磁極103とを有す
る鉄心103と、これらの各磁極103A〜103に各々巻回さ
れたコイル104A〜104とから構成されている。そし
て、各磁極103A〜103の、スケール21と対向する端面
には、一定間隔P/2で極歯と凹溝が形成され、各凹溝に
は断面台形状の永久磁石26が隣合うもの同志の極性が互
いに逆方向となるよう各々に挿入配置されている。この
場合、鉄心103の各磁極103A〜103の順に、スケール21
の長手方向（Ｍ方向）へ順次P/6ずつ変位して配置され
ている。

また、第15図において、スライダ112は、Ａ相磁極113
Aと、相磁極113と、Ｂ相磁極113Bと、相磁極113
と、Ｃ相磁極113Cと、相磁極113とを有する鉄心1
13と、これらの各磁極113A〜113に各々巻回されたコ
イル114A〜114とから構成されている。そして、各磁
極113A〜113の、スケール21と対向する端面には、一
定間隔P/2で極歯と凹溝が形成され、各凹溝には断面台
形状の永久磁石26が隣合うもを同志の極性が互いに逆方
向となるよう各々に挿入配置されている。この場合、磁
極113Aと113の組、磁極113Bと113の組、および磁極
113Cと113の組は、スケール21の長手方向（Ｍ方向）
へ順次P/3ずつ変位して配置されている。

このような第14図および第15図に示す構成において
も、前述した第４実施例と同様の動作原理によって、ス
ライダ102および112が移動する。

次に、この発明の第６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16図（イ）〜（ニ）を参照して説明する。これ
らの図において、150はハウジングであり、151はハウジ
ング150にベアリング152,153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151には、円板
状のロータ154がキー155によって固定されており、ま
た、ハウジング150内には、ロータ154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156,157が各々
取り付けらている。ロータ154は、非磁性体によって構
成される環状部材159と、この部材159によって支持さ
れ、放射状にかつ等間隔に歯部161a,161a,…と凹溝161
b,161b,…が形成された円板状の磁性部材161とから構成
されている。また、ステータ156は、第１図に示す各磁
極24A,24,34B,と同様の位置関係を有する磁極165a
〜165dが形成された鉄心165と、これらの磁極165a〜165
dに各々巻回されたコイル166a〜166dとから構成され、
各磁極165a〜165dのロータ154と対向する端面にあ、歯
部161aの形成間隔に対応させて、放射状にかつ等間隔に
極歯が形成され、各極歯の間の凹溝には、隣り合うもの
同士の極性が互いに逆方向となるように断面台形状の永
久磁石162が各々挿入配置されている。また、ステータ1
57も同様に構成されている。以上の構成において、前述
した第１実施例（第１図〜第２図）と同様の動作原理で
ロータ154が回転駆動され、シャフト151が回転する。

次に、この発明の第７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17
図を参照して説明する。この図において、170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171
a,171aが形成された磁性部材171によって構成されてい
る。また、ステータ174は、第14図に示す各磁極103A〜1
03と同様の位置関係を有するＡ相磁極175A,B相磁極17
5B,C相磁極175Cと、相磁極175，相磁極175，
相磁極175が形成された鉄心175と、これらの磁極175A
〜175に各々巻回されたコイル176A〜176とから構成
され、上記各磁極175A〜175のロータ170と対向する端
面には、歯部171aの形成間隔に対応させて、等間隔に極
歯が形成され、各極歯の間の凹溝には、隣り合うもの同
士の極性が互いに逆方向となるように断面台形状の永久
磁石172が各々挿入配置されている。このようなステー
タ174が、シャフト178に固定されている。以上の構成に
おいて、前述した第３実施例（第10図）と同様の動作原
理でアウター・ロータ170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。

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。

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。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、一次側磁束
発生部の各磁極の、二次側スケールと対向する各端面
に、特定方向に沿って一定間隔で極歯と溝部を交互に形
成し、これら各溝部に、隣合うもの同志の極性が互いに
逆方向となるように永久磁石を各々挿入配置したので、
各磁極に巻回されたコイルに電流を流すと、一次側磁束
発生部の磁極のＳ極側の極歯から該磁極の溝部に配置さ
れ永久磁石を介して隣合うＮ極側の極歯に流入した後二
次側スケールの歯部に流入し、さらに二次側スケールの
他の歯部から他の磁極のＳ極側の極歯に流入し、その磁
極の溝部に配置された永久磁石を介して隣合うＮ極側の
極歯に流入した後、元の磁極に戻る主磁束ループが形成
され、これにより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、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、前記各端面に近付く程大としたので、各
永久磁石の磁力がスケール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
が得られ、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。

【図面の簡単な説明】

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
タの構成を示す正面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は同実施
例によるリニアパルスモータを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３図単に
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４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５図（イ）はこの発明の第２実施例によ
るリニアパルスモータの構成を示す一部切欠斜視図、同
図（ロ）は同リニアパルスモータのＡ相ブロックの構成
を示す斜視図、第６図は同リニアパルスモータの静止時
における磁束経路を説明するための図、第７図（ａ）〜
（ｄ）は同リニアパルスモータを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図、第８図（ａ）
〜（ｄ）は同リニアパルスモータを２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図、第９図
（イ）はこの発明の第３実施例によるリニアパルスモー
タの構成を示す正面図、同図（ロ）は同リニアパルスモ
ータのスライダの構成を示す底面図、第10図はこの発明
の第４実施例による多相リニアパルスモータの構成を示
す正面図、第11図（イ）はこの発明の第５実施例による
多相リニアパルスモータのスライダの構成を示す正面
図、同図（ロ）は同リニアパルスモータのスライダの構
成を示す一部切欠側面図、同図（ハ）は同リニアパルス
モータのスケールの構成を示す平面図、第12図はこの発
明の第４実施例および第５実施例によるリニアパルスモ
ータにおける励磁シーケンスを説明するための図、第13
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14図および第15図はこ
の発明の第４実施例の変形例の構成を説明するための正
面図、第16図（イ）はこの発明の第６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ロ
ータ側の構成を示す部分正面図、第17図はこの発明の第
７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18図（ａ）〜（ｄ）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るた
めの図である。 21……スケール（二次側スケール）、 21a……歯部、 22……スライダ（一次側磁束発生部）、 24a,34a……極歯、 24b,34b……凹溝（溝部）、 26……永久磁石、 24,34……鉄心、 24A……Ａ相磁極、 25A……Ａ相コイル、 24……相磁極、 25……相コイル、 34B……Ｂ相磁極、 35B……Ｂ相コイル、 34……相磁極、 35……相コイル。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】特定方向に沿って等間隔Ｐで歯部が形成さ
れた二次側スケールと、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コイルが巻回された
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、前記一次側磁束発生部の各磁極の、前記二次側スケール
と対向する各端面に、前記特定方向に沿って一定間隔P/
2で極歯と溝部を交互に形成し、前記各溝部に、隣合う
もの同志の極性が互いに逆方向となるように永久磁石を
各々挿入配置すると共に、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、前記各端面に近付
く程大と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に前記歯部を形
成する一方、前記二次側スケールの両面の各歯部と各々
対向する一対の前記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。