JP3145677B2

JP3145677B2 - ｎ相リニアパルスモータ及び３相リニアパルスモータ

Info

Publication number: JP3145677B2
Application number: JP00770898A
Authority: JP
Inventors: 恒雄杉浦
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2018-01-19
Also published as: JPH11206102A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ｎ相リニアパルス
モータ及び３相リニアパルスモータに関し、特に、１対
の固定ヨークをマグネット体を挟んで構成した固定ヨー
ク体を非磁性体を介して少なくとも３個直列接続し３相
以上のリニアパルスモータを得るための新規な改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種のリニアパ
ルスモータとしては、例えば、電学論Ｄ、１１２巻１２
号、平成４年の第１２０７頁〜１２１２頁に開示された
「永久磁石移動子埋込型円筒状リニアパルスモータの特
性」を挙げることができ、図７に示すリニアパルスモー
タ（ＬＰＭ）及び図８に示す円筒状リニアパルスモータ
が用いられている。すなわち、図７において符号１で示
されるものは第１、第２駆動巻線２、３が設けられてい
ると共にマグネット体７を有する第１、第２固定ヨーク
４、５が直線状に配列された固定子であり、この固定子
１に対して相対移動可能に直線状の可動子６が設けられ
ている。前記各固定ヨーク４、５には複数の固定歯４
ａ、５ａが形成され、前記可動子６には固定歯４ａ、５
ａに対峙して複数の可動歯６ａが形成されている。ま
た、図８で示す円筒状リニアパルスモータ（ＣＬＰＭ）
は、前記各固定ヨーク４、５が円筒状をなしていること
が図７とは異なるだけで、図７と同様の構成であるた
め、図７と同一又は同等部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。従って、周知のように、図７及び図８
の構成において、各駆動巻線２、３に駆動信号をドライ
バ（図示せず）から供給することにより、各歯５ａ、６
ａの相互磁気作用により可動子６はステップ駆動又は連
続駆動することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のリニアパルスモ
ータ及び円筒状リニアパルスモータは、２相構成である
ため、１相励磁、２相励磁、１−２相励磁あるいはユニ
ポーラ又はバイポーラ駆動されることにより、多少は性
能差を出すことはできるが、結論としては、２相モータ
であるために、駆動時のダンピング特性が悪く、共振モ
ードが出やすいことであった。前述の欠点を解消するた
めには、一般の回転型モータがそうであるように、多相
化することによって改良されるものであるが、図９及び
図１０に示すように単に１相分を増設して３相構成とす
ることが考えられる。しかし、各固定ヨークは、図９の
Ｎ極、Ｓ極の配列か、図１０のＮ極、Ｓ極、Ｓ極、Ｎ極
の順序とするしかなく、これらの場合、通電以前に各極
が一様とならず、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で駆動信号を供
給しても規則的な推力は得られず、モータとしての動作
は得られなかった。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、１対の互いに相が異なる固
定ヨークをマグネット体を挟んで構成した固定ヨーク体
を非磁性体を介して少なくとも３個直列接続し、ｎ相及
び３相リニアパルスモータを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によるｎ相リニア
パルスモータは、直線状に形成され複数の可動歯を有す
る棒状の可動子に対し、複数の固定歯を有する複数の固
定ヨークを直線状に直列接続し前記各固定ヨークに駆動
巻線を有する棒状の固定子を配設し、前記駆動巻線に駆
動信号を通電させることにより前記可動子を移動させる
ｎ相リニアパルスモータにおいて、１対の互いに相が異
なる前記各固定ヨークをマグネット体を挟んで構成した
少なくとも３個の第１、第２、第３固定ヨーク体を用
い、前記各固定ヨーク体を非磁性体を介して各々独立し
た状態で直列接続し、前記各固定ヨーク体の前記各固定
ヨークには互いに異なる相の独立した駆動巻線が設けら
れると共に、前記各相毎に前記可動歯に対する固定歯の
位相が異なり、互いに棒状に形成された前記可動子と固
定子が対向配置されていると共に、前記各駆動巻線は同
時に励磁されることなく各相毎に励磁される構成であ
り、また、直線状に形成され複数の可動歯を有する棒状
の可動子に対し、複数の固定歯を有する複数の固定ヨー
クを直線状に直列接続し前記各固定ヨークに駆動巻線を
有する棒状の固定子を配設し、前記駆動巻線に駆動信号
を通電させることにより前記可動子を移動させる３相リ
ニアパルスモータにおいて、１対の互いに相が異なる前
記各固定ヨークをマグネット体を挟んで構成した３個の
第１、第２、第３固定ヨーク体を用い、前記各固定ヨー
ク体を非磁性体を介して各々独立した状態で直列接続
し、前記各固定ヨーク体の前記各固定ヨークには互いに
異なる相の独立した駆動巻線が設けられると共に、前記
各相毎に前記可動歯に対する固定歯の位相が異なり、互
いに棒状に形成された前記可動子と固定子が対向配置さ
れていると共に、前記各駆動巻線は同時に励磁されるこ
となく各相毎に励磁される構成であり、また、直線状に
形成され複数の可動歯を有する棒状の可動子に対し、複
数の固定歯を有する複数の固定ヨークを直線状に直列接
続し前記各固定ヨークに駆動巻線を有する筒状の固定子
を配設し、前記駆動巻線に駆動信号を通電させることに
より前記可動子を移動させるｎ相リニアパルスモータに
おいて、１対の互いに相が異なる前記固定ヨークをマグ
ネット体を挟んで構成した少なくとも３個の第１、第
２、第３固定ヨーク体を用い、前記各固定ヨーク体を筒
状の非磁性体を介して各々独立した状態で直列接続し、
前記各固定ヨーク体の前記各固定ヨークには互いに異な
る相の独立した駆動巻線が設けられると共に、前記各相
毎に前記可動歯に対する固定歯の位相が異なり、前記各
駆動巻線は同時に励磁されることなく各相毎に励磁され
ることにより、前記筒状の固定子内で棒状の前記可動子
が直線移動するようにした構成であり、また、直線状に
形成され複数の可動歯を有する棒状の可動子に対し、複
数の固定歯を有する複数の固定ヨークを直線状に直列接
続し前記各固定ヨークに駆動巻線を有する筒状の固定子
を配設し、前記駆動巻線に駆動信号を通電させることに
より前記可動子を移動させる３相リニアパルスモータに
おいて、１対の互いに相が異なる前記固定ヨークをマグ
ネット体を挟んで構成した３個の第１、第２、第３固定
ヨーク体を用い、前記各固定ヨーク体を筒状の非磁性体
を介して各々独立した状態で直列接続し、前記各固定ヨ
ーク体の前記各固定ヨークには互いに異なる相の独立し
た駆動巻線が設けられると共に、前記各相毎に前記可動
歯に対する固定歯の位相が異なり、前記各駆動巻線は同
時に励磁されることなく各相毎に励磁されることによ
り、前記筒状の固定子内で棒状の前記可動子が直線移動
するようにした構成である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるｎ
相リニアパルスモータ及び３相リニアパルスモータの好
適な実施の形態について説明する。なお、従来例と同一
部分には同一符号を付して説明する。図１は固定子１及
び可動子６が長手形状の棒状で対向配置の３相のリニア
パルスモータを示している。なお、この相数を増加させ
ることにより３相以上のｎ相とすることができる。図１
において符号１で示されるものは周知のＹ結線又はΔ結
線よりなるＵ、Ｖ、Ｗ相用の第１、第２、第３駆動巻線
２、３、３Ａが各々独立して設けられていると共にマグ
ネット体７と第１、第２、第３固定ヨーク体２０、２
１、２２が各々板状の非磁性体２３を介して直線状に直
列配列された棒状の固定子であり、この各固定ヨーク体
２０、２１、２２は、各々互いに相が異なる駆動巻線
２、３と３、３Ａと３Ａ、２が独立して設けられた２極
の固定ヨーク４、５を板状の前記マグネット体７を挟持
するように各々構成され、各固定ヨーク体２０、２１、
２２における各駆動巻線２、３と２、３Ａと３Ａ、２
は、第１固定ヨーク体２０がＵ相とＶ相、第２固定ヨー
ク体２１がＶ相とＷ相、第３固定ヨーク体２２がＷ相と
Ｕ相の組合せで各々異なる相の組合わせで構成されてい
る。前記固定子１に対して相対移動可能に直線状の棒状
の可動子６が設けられている。従って、各駆動巻線２、
３、３Ａは同時に励磁されることなく各相毎に励磁され
るように構成されている。

【０００７】前記各固定ヨーク４、５には複数の固定歯
４ａ、５ａが形成され、前記可動子６には前記各固定歯
４ａ、５ａに対峙して複数の可動歯６ａが形成されてい
る。前記各駆動巻線２、３、３Ａの両側に位置する固定
歯４ａ、５ａは前記可動歯６ａの歯ピッチＰに対して１
／２Ｐピッチずれており、各マグネット体７の両側の固
定歯４ａ、５ａは前記可動歯６ａの歯ピッチＰに対して
１／３Ｐピッチずれており、前記第１固定ヨーク体２０
の固定歯４ａ、５ａは可動歯６ａに対して同一ピッチ、
前記第２固定ヨーク体２１の固定歯４ａ、５ａは可動歯
６ａに対して１／３Ｐピッチ、前記第３固定ヨーク体２
２の固定歯４ａ、５ａは可動歯６ａに対して２／３Ｐピ
ッチずれている。従って、各相毎に可動歯６ａに対する
固定歯４ａ、５ａの位相が異なるように構成され、各ヨ
ーク体２０、２１、２２は非磁性体２３を介して各々独
立して直列に接続されている。

【０００８】また、図１の固定子１と可動子６が棒状に
形成されたリニア構成を円筒形のリニア構成とすると、
図２に示す通りである。すなわち、図２において図１と
同等部分には同一符号を付しその説明は省略するが、固
定子１、マグネット体７、及び非磁性体２３は筒状又は
輪状に形成されていると共に、可動子６は長手棒状に構
成されていると共に、各可動歯６ａは円周面にわたり形
成されている。

【０００９】次に、図３及び図４は、図１の構成におい
て図３はマグネットが作る磁力線を示すと共に、図４は
コイルが作る磁力線を示している。すなわち、図３にお
いては各マグネット体７による磁力線の発生状態を示
し、図４は通電時の各相の駆動巻線２、３、３Ａが作る
磁気ループを示しており、その方向は流す電流の向きに
より定まる。従って、実際の通電状態では、図３の磁力
線と図４の磁気ループが合成されるが、図５に示す電流
を、ステッピング駆動の場合（Ａ）又はマイクロステッ
ピングあるいはサイン波駆動の場合（Ｂ）として供給す
ると、図１及び図２の構成の場合、図６の状態（１）か
ら状態（６）のように可動子６が右方向に移動する。

【００１０】すなわち、状態（１）では、駆動巻線２、
３、３ＡにおけるＵ相のＵ、ｕに（＋）の電流が流れ、
これを＋Ｕ、＋ｕとし、Ｗ相のＷ、ｗには（−）の電流
が流れることにより、これを−Ｗ、−ｗとし、磁束が集
中する推力に寄与する磁極は、Ｕ⁺、ｕ⁺、Ｗ^-、ｗ^-の４
個の磁極である。前述と同様に、図５の通電状態が変化
するにしたがって、推力に寄与する磁極が図６の状態２
から状態６のように変化することにより可動子６が右方
向に移動する。なお、前述の図６の各状態１〜６におい
ては、記号によって各駆動巻線２、３、３Ａに供給する
電流の向きを変えていることを示している。また、前述
の固定子１と可動子６は、固定子１を可動子とし、可動
子６を固定子とすることも自在であることは述べるまで
もないことである。さらに、前述の３相構成に限ること
なく、前述のように、固定ヨーク体２０、２１、２２を
増設すれば、３相以上のｎ相とすることができる。

【００１１】

【発明の効果】本発明によるｎ相リニアパルスモータ及
び３相リニアパルスモータは、以上のように構成されて
いるため、次のような効果を得ることができる。すなわ
ち、互いに異なる相よりなる１対の固定ヨークをマグネ
ット体で一体化した複数の固定ヨーク体を非磁性体で直
列させて複数相の駆動巻線を順次駆動させているため、
各相毎に独立した固定子を得ることができ、３相及び３
相以上のｎ相の構成を容易に得ることができ、駆動信号
を変化させることによってステッピングモータ及びブラ
シレスモータとして任意に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるｎ相リニアパルスモータ及び３相
リニアパルスモータの３相構成を示す構成図である。

【図２】図１の他の形態を示す構成図である。

【図３】図１のマグネット体の磁力線の発生状態を示す
説明図である。

【図４】図１の各駆動巻線による磁気ループを示す説明
図である。

【図５】１サイクルにおける駆動信号の供給状態を示す
説明図である。

【図６】駆動状態を示す説明図である。

【図７】従来のリニアパルスモータを示す構成図であ
る。

【図８】図７の他の従来形態を示す構成図である。

【図９】図７の構成を３相とした場合の状態を示す説明
図である。

【図１０】図７の構成を３相として場合の状態を示す説
明図である。

【符号の説明】

１固定子２、３、３Ａ駆動巻線４、５固定ヨーク４ａ、５ａ固定歯６可動子６ａ可動歯７マグネット体２０、２１、２２固定ヨーク体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直線状に形成され複数の可動歯(6a)を有
する棒状の可動子(6)に対し、複数の固定歯(4a、5a)を
有する複数の固定ヨーク(4、5)を直線状に直列接続し前
記各固定ヨーク(4、5)に駆動巻線(2、3、3A)を有する棒
状の固定子(1)を配設し、前記駆動巻線(2、3、3A)に駆
動信号を通電させることにより前記可動子(6)を移動さ
せるｎ相リニアパルスモータにおいて、１対の互いに相
が異なる前記各固定ヨーク(4、5)をマグネット体(7)を
挟んで構成した少なくとも３個の第１、第２、第３固定
ヨーク体(20、21、22)を用い、前記各固定ヨーク体(2
0、21、22)を非磁性体(23)を介して各々独立した状態で
直列接続し、前記各固定ヨーク体(20、21、22)の前記各
固定ヨーク(4、5)には互いに異なる相の独立した駆動巻
線(2、3、3A)が設けられると共に、前記各相毎に前記可
動歯(6a)に対する固定歯(4a、5a)の位相が異なり、互い
に棒状に形成された前記可動子(6)と固定子(1)が対向配
置されていると共に、前記各駆動巻線(2、3、3A)は同時
に励磁されることなく各相毎に励磁されることを特徴と
するｎ相リニアパルスモータ。
【請求項２】直線状に形成され複数の可動歯(6a)を有
する棒状の可動子(6)に対し、複数の固定歯(4a、5a)を
有する複数の固定ヨーク(4、5)を直線状に直列接続し前
記各固定ヨーク(4、5)に駆動巻線(2、3、3A)を有する棒
状の固定子(1)を配設し、前記駆動巻線(2、3、3A)に駆
動信号を通電させることにより前記可動子(6)を移動さ
せる３相リニアパルスモータにおいて、１対の互いに相
が異なる前記各固定ヨーク(4、5)をマグネット体(7)を
挟んで構成した３個の第１、第２、第３固定ヨーク体(2
0、21、22)を用い、前記各固定ヨーク体(20、21、22)を
非磁性体(23)を介して各々独立した状態で直列接続し、
前記各固定ヨーク体(20、21、22)の前記各固定ヨーク
(4、5)には互いに異なる相の独立した駆動巻線(2、3、3
A)が設けられると共に、前記各相毎に前記可動歯(6a)に
対する固定歯(4a、5a)の位相が異なり、互いに棒状に形
成された前記可動子(6)と固定子(1)が対向配置されてい
ると共に、前記各駆動巻線(2、3、3A)は同時に励磁され
ることなく各相毎に励磁されることを特徴とする３相リ
ニアパルスモータ。
【請求項３】直線状に形成され複数の可動歯(6a)を有
する棒状の可動子(6)に対し、複数の固定歯(4a、5a)を
有する複数の固定ヨーク(4、5)を直線状に直列接続し前
記各固定ヨーク(4、5)に駆動巻線(2、3、3A)を有する筒
状の固定子(1)を配設し、前記駆動巻線(2、3、3A)に駆
動信号を通電させることにより前記可動子(6)を移動さ
せるｎ相リニアパルスモータにおいて、１対の互いに相
が異なる前記固定ヨーク(4、5)をマグネット体(7)を挟
んで構成した少なくとも３個の第１、第２、第３固定ヨ
ーク体(20、21、22)を用い、前記各固定ヨーク体(20、2
1、22)を筒状の非磁性体(23)を介して各々独立した状態
で直列接続し、前記各固定ヨーク体(20、21、22)の前記
各固定ヨーク(4、5)には互いに異なる相の独立した駆動
巻線(2、3、3A)が設けられると共に、前記各相毎に前記
可動歯(6a)に対する固定歯(4a、5a)の位相が異なり、前
記各駆動巻線(2、3、3A)は同時に励磁されることなく各
相毎に励磁されることにより、前記筒状の固定子(1)内
で棒状の前記可動子(6)が直線移動するように構成され
ていることを特徴とするｎ相リニアパルスモータ。
【請求項４】直線状に形成され複数の可動歯(6a)を有
する棒状の可動子(6)に対し、複数の固定歯(4a、5a)を
有する複数の固定ヨーク(4、5)を直線状に直列接続し前
記各固定ヨーク(4、5)に駆動巻線(2、3、3A)を有する筒
状の固定子(1)を配設し、前記駆動巻線(2、3、3A)に駆
動信号を通電させることにより前記可動子(6)を移動さ
せる３相リニアパルスモータにおいて、１対の互いに相
が異なる前記固定ヨーク(4、5)をマグネット体(7)を挟
んで構成した３個の第１、第２、第３固定ヨーク体(2
0、21、22)を用い、前記各固定ヨーク体(20、21、22)を
筒状の非磁性体(23)を介して各々独立した状態で直列接
続し、前記各固定ヨーク体(20、21、22)の前記各固定ヨ
ークには互いに異なる相の独立した駆動巻線(2、3、3A)
が設けられると共に、前記各相毎に前記可動歯(6a)に対
する固定歯(4a、5a)の位相が異なり、前記各駆動巻線
(2、3、3A)は同時に励磁されることなく各相毎に励磁さ
れることにより、前記筒状の固定子(1)内で棒状の前記
可動子(6)が直線移動するように構成されていることを
特徴とする３相リニアパルスモータ。