JP3454062B2

JP3454062B2 - リニアモータ

Info

Publication number: JP3454062B2
Application number: JP35772296A
Authority: JP
Inventors: 利夫北岡; 克宏難波; 光俊位高; 雅三石山
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 2003-10-06
Anticipated expiration: 2016-12-30
Also published as: JPH10201216A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータ、特
に位置検出、速度検出、位置制御、速度制御等のために
利用される磁気式のエンコーダを備えるリニアモータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータは、複写機、イメージスキ
ャナ、プリンタ等のＯＡ機器、Ｘ−Ｙテーブル、物品搬
送装置等のＦＡ機器、カメラ等の光学機器など広い分野
で物品、部材等を直線的に移動させることに利用されて
いる。このようなリニアモータは、通常、移動する前記
物品等の位置検出、速度検出、位置制御、速度制御等の
ためにエンコーダを備えている。エンコーダを磁気式の
ものとするときには、該エンコーダは通常、物品等の移
動方向に直線的にＮ極とＳ極の磁極を微細なピッチで交
互に並べた着磁部と該着磁部のもつ磁気情報を検出する
磁気センサ等とから構成される。物品等を高精度に位置
制御、速度制御して駆動させる必要がある分野、例えば
前記ＯＡ機器等の分野においては、該磁気センサの検出
するエンコーダ情報は、測定誤差が少なく、高精度なも
のであることが求められている。

【０００３】そこで、例えば、特開平７−１０７７０６
号公報は、図１３（Ａ）に示すように、駆動用着磁部分
９５１と位置検出用着磁部分９５２とを、位置検出用セ
ンサ９６の出力波形のオフセット変動が３８％以内であ
るように離間させて併置した駆動用磁石９５と、駆動用
着磁部分９５１に対向して設けた駆動用コイル９７、及
び位置検出用着磁部分９５２に対向して設けられた位置
検出用磁気センサ９６とを備えたリニアモータを教えて
いる。同公報は、位置検出用センサ９６の出力波形のオ
フセット変動が３８％以内であるように、駆動用着磁部
分９５１と位置検出用着磁部分９５２とを離間させて併
置しているので、位置検出用着磁部分９５２が駆動用着
磁部分９５１の干渉を受けることが防止されると教えて
いる。なお、オフセット変動３８％以内というのは、位
置検出を精度良く行うための限界の値として示されてい
る。さらに、駆動用着磁部分９５１と位置検出用着磁部
分９５２とが駆動用磁石９５に併設され、一体化されて
いるため、簡易な構造とすることができると教えてい
る。

【０００４】また、特開平７−１８１６０１号公報は、
図１４（Ａ）に示すようなコイル型可動子（図示せず）
と、該コイル型可動子を摺動自在に貫通し、かつ、被駆
動体の移動方向に延びる磁石型固定子９１とを有し、磁
石型固定子９１の一部に磁気シールド部９２を介して直
線位置検出用の磁気スケール９３を設け、磁石型固定子
９１、磁気シールド部９２及び磁気スケール９３を一体
化して被駆動体の担持体用ガイド軸９０とし、コイル型
可動子近傍に磁気スケール９３から位置情報を読みだす
磁気スケール用磁気センサ９４を設けたリニアモータを
教えている。そして同公報は、このリニアモータによる
と、磁石型固定子９１と磁気スケール９３とを磁気シー
ルド部９２を介して一体化して用いるので、介在する磁
気シールド部９２にて両者を一体物として形成した場合
においても磁気干渉は生じず、磁気スケール用磁気セン
サ９４は、磁気スケール９３からの信号を磁石型固定子
９１の強磁界の影響を受けることなく検出することが可
能であると教えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
７−１０７７０６号公報の教えるリニアモータでは、位
置検出用磁気センサ９６の出力波形のオフセット変動を
３８％以内、例えばほぼ３８％にするためには、図１３
（Ｂ）に例示するように、駆動用着磁部分９５１は、駆
動用磁石９５の位置検出用着磁部分９５２に対向する側
の半面分程度にしか形成することができない。図１３
（Ｂ）は、駆動用磁石９５の周方向の磁束分布を示す図
であり、位置検出用着磁部分９５２は、図において０°
を中心とする位置に形成されている。

【０００６】そのため、駆動用着磁部分９５１や位置検
出用着磁部分９５２が形成される駆動用磁石９５は、該
駆動用磁石の素材が持ち得る磁力に対し、充分な磁力を
着磁されてはおらず、これにより駆動用着磁部分９５１
と通電される駆動用コイル９７との相互作用により発生
する推力は小さくなり、該リニアモータは効率の悪いも
のとなってしまう。また、駆動用磁石９５における推力
発生に寄与する部分は、駆動用着磁部分９５１のある駆
動用磁石９５の略半分程度の部分と偏ってしまうため、
それだけ駆動時の精度も悪化する。

【０００７】また、特開平７−１８１６０１号公報の教
えるリニアモータでは、図１４（Ｂ）に示すように磁気
シールド部９２が接している磁石型固定子９１の端面及
びその周辺においては、磁気シールド部９２が磁路を構
成するので、磁石型固定子９１の磁力による磁気スケー
ル９３への磁気的干渉は防止できるものの、もっと広い
範囲での磁界を考えると、図に示すように磁石型固定子
９１から発散する磁力の一部は、磁気スケール９３にも
到達し、磁気センサ９４による検出精度を悪化させる。
また、磁気スケール９３に到達する経路中に磁気センサ
９４を通過するものもあるので、これによりさらに検出
精度は悪化する。

【０００８】また、一般的に磁気スケールはその着磁ピ
ッチは細かくされ、着磁力が小さくなるため、該スケー
ルの情報を検出する磁気センサは、磁気スケールとのギ
ャップが一般的には数十μｍ程度になるような位置に配
置されるところ、図１４に示すリニアモータでは、磁気
スケール９３は磁気シールド部９２を介して磁石型固定
子９１に保持されているように３つの部品で構成されて
いるため、スケール情報を精度良く磁気センサ９４によ
り検出するためには、これら各部品はその長手方向全長
にわたり高精度の加工精度や、組み立て精度が要求され
る。また、部品点数も多くなるためコスト高となる。

【０００９】そこで本発明は、駆動用着磁部及び位置検
出用着磁部を有し、一定方向に延びるシャフト状固定子
と、該駆動用着磁部に臨む電機子コイルを有し、該固定
子に沿って移動できる可動子と、該可動子とともに移動
し、該位置検出用着磁部の有する磁気情報を読み取るた
めの磁気センサとを有するリニアモータであって、該磁
気センサの検出する磁気情報を精度が高いものとするこ
とができるとともに、従来のリニアモータよりも高推力
を発生する効率の良いリニアモータとすることができ、
さらに、従来のリニアモータよりも加工や組み立てが容
易で、低コストなリニアモータを提供することを課題と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、互いに離間配置された駆動用着磁部及び位
置検出用着磁部を有し、一定方向に延びるシャフト状固
定子と、前記駆動用着磁部に臨む電機子コイルを有し、
前記固定子に沿って移動できる可動子と、前記可動子と
ともに移動し、前記位置検出用着磁部の有する磁気情報
を読み取るための磁気センサとを有するリニアモータで
あり、前記磁気センサに対し、前記駆動用着磁部からの
磁束を遮蔽するための磁気シールド部材を設けてあるリ
ニアモータを提供する。

【００１１】前記駆動用着磁部は、前記固定子部材にＮ
極とＳ極の磁極を交互に所定のピッチで該固定子の長手
方向（前記可動子の移動方向）に沿って着磁形成したも
のである。前記位置検出用着磁部は、前記固定子部材に
Ｎ極とＳ極の磁極を交互に所定の微細なピッチで該固定
子の長手方向に沿って着磁形成したものである。

【００１２】前記固定子は、代表的には断面円形のシャ
フト状のものであることが考えられる。前記駆動用着磁
部からの磁束の位置検出用着磁部への干渉を抑制するた
めに、該駆動用着磁部と位置検出用着磁部とは、前記磁
気センサの出力信号のオフセット変動が、該出力信号の
ピーク間値の３８％以内（より好ましくは３０％以内）
となるように離間されていることが望ましい。

【００１３】前記磁気センサは、磁気抵抗素子利用のＭ
Ｒセンサやホール素子利用のホールセンサを例示でき
る。前記磁気シールド部材は、代表例として鉄、ケイ素
鋼等の強磁性体材料により形成されたものを挙げること
ができる。本発明のリニアモータによると、可動子の電
機子コイルに通電すると、固定子の駆動用着磁部との相
互作用により推力が発生し、可動子は固定子長手方向
（前記一定方向）に沿い駆動される。このとき、可動子
とともに磁気センサは駆動され、磁気センサにより検出
される位置検出用着磁部からの磁気情報に基づき、可動
子の位置検出、速度検出、位置制御、速度制御等を行う
ことができる。磁気センサが磁気シールド部材により駆
動用着磁部からの磁束から遮蔽されているため、磁気セ
ンサの検出信号は、駆動用着磁部からの磁束の干渉が抑
制された精度の高いものとなる。

【００１４】また、本発明のリニアモータによると、前
記磁気シールド部材を設けてあることにより、シールド
部材を設けないとすれば前記オフセット変動が３８％よ
り大きくなるような駆動用着磁部と位置検出用着磁部と
の接近配置を採用しても、磁気センサによる磁気情報検
出精度は高く維持され、且つ、そのような接近配置によ
りそれだけ駆動用着磁部の範囲を大きくできるので、そ
れだけ大きい可動子推力を得ることもできる。

【００１５】前記磁気シールド部材は、例えば次の〜
のように配置、形成することが考えられる。前記磁気シールド部材を、前記可動子の進行方向に
おいて前記磁気センサの前後に配置する。この配置は、
磁気センサとして磁力を感知しやすい方向性をもつＭＲ
センサを採用する場合に特に有効である。前記磁気シールド部材を、前記磁気センサの前記位
置検出用着磁部と対向する検出面を周辺外側から囲むよ
うに配置する。この配置は、磁気センサの種類を問わず
有効である。前記磁気シールド部材の少なくとも一つを、前記固
定子と対向して前記可動子進行方向を横切る方向に延び
る端縁部を有するものとし、該磁気シールド部材端縁部
を、該固定子の該端縁部に対向する部分の断面輪郭に倣
う形状とする。このようにすると、駆動用着磁部からの
磁束の磁気センサへの回り込みが抑制される。前記磁気シールド部材を少なくとも前記可動子進行
方向において前記磁気センサの前後に配置するととも
に、該磁気センサ前後の各磁気シールド部材を該磁気セ
ンサから遠ざかるにしたがい薄くなるように形成する。
このようにすると、コギングが抑制され、それだけモー
タの駆動精度が向上する。前記磁気シールド部材を少なくとも前記可動子進行
方向において前記磁気センサの前後に配置するととも
に、該磁気センサ前後の各磁気シールド部材の、前記可
動子進行方向における該磁気センサから遠い方の端部
を、該進行方向に対して斜めに形成する。このようにす
ると、コギングが抑制され、それだけモータの駆動精度
が向上する。

【００１６】また、固定子形状は例えば次の、のよ
うにすることも考えられる。前記固定子の該固定子長手方向に沿う少なくとも１
面を平面に形成する。例えば、断面円形のシャフト状固
定子の一部を該長手方向に沿って平面を形成するように
カットしたものや、断面多角形状のシャフト状固定子な
どが考えられる。この場合、位置検出用着磁部を該平面
に着磁形成すると、磁気シールド部材と位置検出用着磁
部との隙間を小さくでき、それにより、駆動用着磁部か
らの磁束が磁気センサへ回り込みにくくなり、それだけ
磁気センサの検出信号の精度が高くなる。前記固定子に、該固定子長手方向に沿い２本の溝を
形成する。この場合、前記位置検出用着磁部は該２本の
溝の間に着磁形成し、駆動用着磁部は位置検出用着磁部
以外の部分に着磁形成し、前記磁気シールド部材とし
て、該溝に沿って移動できるように、該溝の内部まで入
り込むものを設ける。このようにすると、駆動用着磁部
の磁力が位置検出用着磁部に回り込むのが抑制され、そ
れだけ磁気センサの検出信号の精度が高くなる。

【００１７】なお、上記〜の磁気シールド部材や固
定子の配置、形状等は複数を組み合わせて使用してもよ
い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態等を図
面を参照して説明する。図１はリニアモータの１例の概
略平面図である。このリニアモータＬＤＭａは、断面円
形のシャフト状固定子１に可動子２が外嵌したシャフト
型リニアモータである。

【００１９】固定子１は、機械加工可能且つ着磁可能の
材料を表面平滑に形成した断面円形の直線棒状のシャフ
ト部材１０に、その長手方向に沿ってＮ極とＳ極を、本
例では３０ｍｍピッチに交互に着磁してなる駆動用着磁
部（いわゆる界磁マグネット）１１と、その長手方向に
沿ってＮ極とＳ極を、本例では２００μｍピッチに交互
に着磁してなる位置検出用着磁部（いわゆるエンコーダ
チャート）１２とを着磁形成したものである。

【００２０】駆動用着磁部１１と位置検出用着磁部１２
とは、シャフト部材１０の周面において、後述するよう
な距離離間して、着磁形成されている。可動子２は、固
定子１に間隙をおいて外嵌する複数のリング形状のコイ
ルｕ、ｖ、ｗからなる電機子コイル２１を有しており、
電機子コイル２１は円筒形の磁性体材料からなる可動子
ヨーク２２の内側に支持されている。可動子ヨーク２２
の両端部には軸受け２３を設けてあり、可動子２はこの
軸受け２３によって固定子１に案内されて滑らかに移動
できる。電機子コイル２１のコイルｕ、ｖ、ｗは、電気
角で２π／３ずつずらした位置（なお、２π／３ずれた
位置と同位相の位置でもよい）に配置されており、ｕ相
コイルには推進用センサとして磁電変換素子の一種であ
るホール素子ｈｕが、ｖ相コイルには同様にホール素子
ｈｖが、ｗ相コイルには同様にホール素子ｈｗが、それ
ぞれ駆動用着磁部１１に対向させて設けられている。

【００２１】また、可動子２には、固定子１の位置検出
用着磁部１２のもつ磁気情報を検出するための磁気セン
サ３が、位置検出用着磁部１２に対向するように取り付
けられている。磁気センサ３は、本例では磁気抵抗素子
利用のＭＲセンサである。なお、ホール素子利用のホー
ルセンサとしてもよい。磁気センサ３と位置検出用着磁
部１２のとの間隔は、間隔が広すぎると磁気センサ３の
出力信号のゲインを大きくする必要があるため、μｍオ
ーダの間隔が検出精度上望ましく、本例では５０μｍの
位置に配置されている。

【００２２】磁気センサ３は、駆動用着磁部１２からの
磁束を遮蔽するために、磁気センサの検出面に直交する
４面から、一体に形成された４枚の磁気シールド部材４
１により囲まれ、覆われている。磁気シールド部材は、
鉄、ケイ素鋼等の強磁性体材料から構成されている。シ
ールド部材４１は厚みが１ｍｍ程度あれば、上記遮蔽効
果を達成することができる。

【００２３】前述の駆動用着磁部１１と位置検出用着磁
部１２との離間距離は、かかる磁気シールド部材４１を
設けている状態で磁気センサ３の出力波形のオフセット
変動が、ピーク間値の３８％以内となるような距離、本
例では、ほぼ３８％となるように設定してある。以上説
明したリニアモータＬＤＭａは、電機子コイル２１に通
電すると、駆動用着磁部１１による磁界との相互作用に
よって、可動子２は固定子１の長手方向に駆動される。
このとき、可動子２とともに駆動される磁気センサ３が
読み取る位置検出用着磁部１２の磁気情報に基づき、可
動子２は駆動制御される。磁気センサ３の検出信号は、
位置検出、速度検出、位置制御、速度制御等に利用でき
る。

【００２４】ここで、リニアモータＬＤＭａの運転制御
について簡単に説明する。既述のとおり、固定子１の駆
動用着磁部１１はＮ極、Ｓ極を一周期とする磁束密度の
分布を持つように着磁してある。また、既述のとおり、
可動子２の電機子コイル２１は電気角で２π／３ずつず
らした位置（なお、２π／３ずれた位置と同位相の位置
でもよい）に配置した３相のコイルｕ、ｖ、ｗからなっ
ており、また、可動子２にはホール素子ｈｕ、ｈｖ、ｈ
ｗを配設してある。このホール素子は、本例ではその位
置での駆動用着磁部１１の磁束の大きさと向きを検知す
る。そしてこれらホール素子が感知した磁束の大きさと
向きに対応する大きさと向きの電流をコイルに通電する
ことでモータが運転されるのである。すなわち、ここで
はいわゆる３相駆動方式が採用され、１２０度ずつ位相
のずれた信号をコイルに入力し、結果的に可動子２の位
置に関係なく一定推力を得るようにしてある。また、こ
こでは、前記３相駆動方式を採用するとともに、可動子
２を目標速度で駆動するために、一般にＰＬＬと呼ばれ
ている位相同期制御方式を採用している。

【００２５】図２にリニアモータを駆動するためのモー
タドライブ部５の概略ブロック図をリニアモータＬＤＭ
ａやエンコーダＥとともに示す。なお、エンコーダＥ
は、磁気センサ３、位置検出用着磁部１２及び磁気セン
サ３の出力信号を増幅して波形整形する回路（図示せ
ず）等から構成される。図２において、５１０は直流電
源、５２０は前記のホール素子等を含む通電制御回路
部、Ｅは可動子２の位置検出、速度検出等のためのエン
コーダ、５３０は位相同期制御方式による速度制御部で
ある。

【００２６】また、図３に位相同期制御方式による速度
制御回路を含む運転制御回路の要部を示す。図３におい
て、５３１はリニアモータの所定の動作を指示するとと
もに、位相同期制御部５３５に基準クロック信号を出力
するマイクロコンピュータ、５３２はコンピュータ５３
１の入出力ポート、５３３は増幅器、５３４はスイッチ
ング部、５３５は位相同期制御部、５３６は補償回路、
５２１は増幅回路である。

【００２７】図２、３に示すモータドライブ部５による
と、コンピュータ５３１から目的とする速度に応じた基
準クロック信号が位相同期制御部５３５に入力されると
ともに、エンコーダＥから可動子２の移動速度信号が制
御部５３５にフィードバック入力される。位相同期制御
部５３５は、基準クロックのパルスとエンコーダＥから
のフィードバック信号のパルスの周波数と位相の差に応
じた信号を出力し、補償回路５３６で伝達系の進み遅れ
補償を行い、その出力電圧をホール素子の基準入力電圧
とする。ホール素子は既述のとおり、それがある位置で
の磁束の大きさと向きに対応する電圧を出力するが、そ
の出力電圧は基準入力電圧に比例する特性を持ってい
る。従って、基準クロック信号とフィードバック信号の
差に応じた出力電圧がホール素子から出力されることに
なる。ホール素子からの出力電圧は増幅回路５２１によ
り比例増幅され、電機子コイルに通電される。以上によ
り、基準クロックのパルスとフィードバック信号のパル
スの周波数と位相を合わせる、換言すれば、可動子２の
目標速度と一致するようにリニアモータＬＤＭａが運転
される。

【００２８】図４に、上記のように磁気センサ３の出力
波形のオフセット変動が、前記磁気シールド部材４１を
設けた状態でピーク間電圧の３８％以内となるように駆
動用着磁部１１と位置検出用着磁部１２とを離間させた
ときの、固定子１の周方向の磁束分布の１例を示す。な
お、位置検出用着磁部１２は、図において０°の位置に
形成されている。

【００２９】図４に示すように、磁気センサ３を磁気シ
ールド部材４１により囲んだために、磁気センサ３のオ
フセット変動が３８％以内となるように着磁してもな
お、図１３（Ｂ）に示す従来のリニアモータの磁束分布
に比べて、全体的に磁力を大きく着磁することができ、
それだけ発生推力を大きくすることができる。同一のモ
ータ構成にすると、従来のものよりも１．５倍程度以上
の推力を得ることも可能である。

【００３０】また、このように駆動用着磁部１１の着磁
磁束を大きくしても、図５（Ａ）に示すように磁気セン
サ３の検出信号のオフセット信号を３８％以内に抑える
ことができる。図５（Ａ）は図４の磁束分布におけるリ
ニアモータの磁気センサ３の出力波形の１例である。こ
れは、駆動用着磁部１１と位置検出用着磁部１２とを離
間させて形成してあるため、駆動用着磁部１１のもつ磁
力の位置検出用着磁部１２への磁気干渉が抑制されてい
ることと、磁気シールド部材４１を設けたことにより、
駆動用着磁部１１から空間中を回り込む磁力の干渉が抑
えられるためであり、これにより位置検出も精度良く行
うことができる（図６参照）。

【００３１】なお、参考のために図５（Ｂ）に図４の磁
束分布において磁気シールド部材を設けないときの、磁
気センサ（ＭＲセンサを使用）の出力信号を示す。図５
（Ｂ）に示すように、磁気シールド部材がないと出力信
号のオフセット変動が大きく（一部１００％近く）、部
分的に信号が出力されていないところもある。このよう
な磁気センサの出力信号からは、精度の高い位置検出等
を行うことができない。これにより、磁気シールド部材
４１が駆動用着磁部１１からの干渉を充分抑制している
ことが分かる。

【００３２】また、図１４に示す従来のリニアモータに
比べて、このリニアモータはシャフト部材１０に駆動用
と位置検出用の着磁を行うため、部品点数を少なくで
き、それだけ低コストになり、さらに、磁気センサ３と
位置検出用着磁部１２とのギャップ幅を固定子１の長手
方向全長にわたり保つためには、シャフト部材１０のみ
該長手方向全長にわたり寸法精度をだせばよいので、加
工も従来のものより容易である。

【００３３】なお、シールド部材の形状、配置等は、図
１に示すような磁気センサ３の４面を囲むものに限定さ
れるものではない。以下、シールド部材の形状、配置等
の他の例を図７から図１０を参照して順に説明する。な
お、図７から図１０に示すリニアモータは、いずれも図
１に示すものと同様の固定子１や可動子２を有するもの
であり、固定子１には、駆動用着磁部１１と位置検出用
着磁部１２とが離間して着磁形成されている。可動子は
いずれも図示を省略してあり、磁気センサ３は可動子に
取り付けられて可動子とともに移動するものである。

【００３４】図７に示すリニアモータＬＤＭｂにおける
磁気シールド部材４２は、磁気センサ３の可動子進行方
向（固定子１の長手方向）における前後の２面に配置さ
れている。この構成は、磁気センサ３としてＭＲセンサ
を採用した場合に特に有効である。これは、ＭＲセンサ
は磁力を感知しやすい方向性をもっており、一般的には
ＭＲセンサは該感知しやすい方向を可動子進行方向と合
わせて配置されるため、本例のように進行方向における
センサ前後の２面に磁気シールド部材４２、４２を設け
ることによって、その方向の駆動用着磁部１１から回り
込む磁束の干渉を抑制することができ、それだけ磁気セ
ンサ３の出力信号は精度の高いものとなる。

【００３５】図８に示すリニアモータＬＤＭｃにおける
磁気シールド部材４３は、磁気センサ３の周囲４面を囲
むとともに、可動子進行方向におけるセンサ前後の各シ
ールド部材４３の固定子１に対向する端縁部４３１が、
固定子１の該シールド部材４３に対向する部分の断面輪
郭に倣う形状に形成されている。このようにすることに
より、磁気シールド部材４３の形状は複雑にはなるもの
の、磁気シールド部材４３と固定子１との間にできる隙
間を小さくできるため、駆動用着磁部１１からの磁束が
磁気センサ３に回り込みにくくなり、それだけ磁気セン
サ３の出力信号は精度の高いものとなる。

【００３６】図９に示すリニアモータＬＤＭｄにおける
磁気シールド部材４４は、磁気センサ３の４面を囲むと
ともに、可動子進行方向においてセンサ前後の各シール
ド部材４４はセンサ３から遠ざかるに従い次第に薄くな
るように形成されている。これは、リニアモータにおい
ては、進行方向の端部に作用する磁気的吸引力の変動に
よりコギングが発生し、モータの駆動精度が悪化すると
ころ、本例のように磁気シールド部材４４の進行方向先
端を薄く形成したことにより、その先端部においては磁
気飽和が起こりやすくなり、コギングを抑制でき、それ
だけモータの駆動精度を向上させることができる。

【００３７】図１０に示すリニアモータＬＤＭｅにおけ
る磁気シールド部材４５は、磁気センサ３の４面を囲む
とともに、可動子進行方向においてセンサ前後のシール
ド部材４５の可動子進行方向を横切る端部が該進行方向
に対して斜めに形成されている。この構成も上記コギン
グを低減させるためのものである。このように進行方向
の端部を斜めにすることによって、磁気シールド部材４
５の進行方向端部の各部に作用する磁気的吸引力の変動
周期がずれ、端部全体でみると磁気的吸引力の変動幅を
小さく抑制でき、これによりコギングが抑制され、それ
だけモータの駆動精度を向上させることができる。な
お、図９に示す進行方向の先端部を薄くする構成と組み
合わせることによって、よりコギングを低減させること
ができる。

【００３８】図１１、図１２に固定子形状が上記説明し
た断面円形ものとは異なる固定子と磁気シールド部材と
の組み合わせにより、磁気シールド効果を高めた例を示
す。なお、図１１、１２に示すリニアモータは、いずれ
も可動子は図示を省略してあり、磁気センサ３は可動子
に取り付けられて可動子とともに移動するものである。
また、固定子には、駆動用着磁部１１と位置検出用着磁
部１２とが離間して着磁形成されている。

【００３９】図１１に示すリニアモータＬＤＭｆの可動
子進行方向に延びる固定子１Ｆは、円柱状のシャフト部
材の一部を固定子長手方向（可動子進行方向）に沿って
平面状にカットしたものである。位置検出用着磁部１２
は、このようにカットされた平面部分に着磁形成されて
いる。磁気センサ３は位置検出用着磁部１２に対向する
ように配置され、すなわち、該カットされた平面部分に
対向するように配置される。磁気シールド部材４６は、
磁気センサ３の４面を囲んでいる。このような構成によ
り、磁気シールド部材４６と固定子１Ｆとの間にできる
隙間を小さくすることができ、駆動用着磁部１１からの
磁束が磁気センサ３に回り込みにくくなり、それだけ磁
気センサ３の出力信号は精度の高いものとなる。なお、
固定子を多角柱形状にしても、同様の効果が得られる。

【００４０】図１２に示すリニアモータＬＤＭｇの可動
子進行方向に延びる固定子１Ｇは、円柱状のシャフト部
材に固定子長手方向に沿って平行な溝１３、１３を形成
したものである。位置検出用着磁部１２は、これら溝１
３の間に着磁形成されている。駆動用着磁部１１と位置
検出用着磁部１２とは、溝１３の幅分離間されている。
磁気センサ３は位置検出用着磁部１２に対向するように
配置される。磁気シールド部材４７は、磁気センサ３の
４面を囲むとともに、その一部は溝１３の内部にまで移
動可能に入り込んでいる。このように、溝１３の内部に
まで磁気シールド部材４７を伸ばすことにより、駆動用
着磁部１１からの磁束が位置検出用着磁部１２に回り込
むことがさらに抑制され、それだけ磁気センサ３の出力
信号は精度の高いものとなる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によると、駆動用着磁部及び位置
検出用着磁部を有し、一定方向に延びるシャフト状固定
子と、該駆動用着磁部に臨む電機子コイルを有し、該固
定子に沿って移動できる可動子と、該可動子とともに移
動し、該位置検出用着磁部の有する磁気情報を読み取る
ための磁気センサとを有するリニアモータであって、該
磁気センサの検出する磁気情報を精度が高いものとする
ことができるとともに、従来のリニアモータよりも高推
力を発生する効率の良いリニアモータとすることがで
き、さらに、従来のリニアモータよりも加工や組み立て
が容易で、低コストなリニアモータを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リニアモータの１例の概略平面図である。

【図２】モータドライブ部の概略構成を示すブロック図
である。

【図３】位相同期制御方式による速度制御回路を含む運
転制御回路の要部を示す図である。

【図４】図１に示すリニアモータにおける固定子の駆動
用着磁部の周方向の磁束分布の１例を示す図である。

【図５】図（Ａ）はリニアモータの磁気センサの出力信
号の１例を示す図であり、図（Ｂ）は磁気センサが磁気
シールド部材によりシールドされていないときの磁気セ
ンサの出力信号の１例を示す図である。

【図６】リニアモータの磁気シールド部材のシールド効
果を説明するための図である。

【図７】リニアモータの他の例の一部の概略斜視図であ
る。

【図８】本発明の１実施形態であるリニアモータの一部
の概略断面図である。

【図９】本発明の他の実施形態であるリニアモータの一
部の概略斜視図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施形態であるリニアモ
ータの一部の概略平面図である。

【図１１】リニアモータのさらに他の例の一部の概略断
面図である。

【図１２】リニアモータのさらに他の例の一部の概略断
面図である。

【図１３】図（Ａ）は従来のリニアモータの構成を示す
概略側面図であり、図（Ｂ）は該リニアモータの駆動用
着磁部による固定子周方向の磁束分布の１例を示す図で
ある。

【図１４】図（Ａ）は従来のリニアモータの他の構成を
示す概略正面図であり、図（Ｂ）は該リニアモータにお
ける磁気センサへの磁束の回り込みを説明するための図
である。

【符号の説明】

LDMa、LDMb、LDMc、LDMd、LDMe、LDMf、LDMg リニアモ
ータ１、１Ｆ、１Ｇ固定子１０シャフト部材１１駆動用着磁部１２位置検出用着磁部２可動子２１電機子コイル２２可動子ヨーク２３軸受け３磁気センサ４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７磁気シー
ルド部材５モータドライブ部５１０直流電源５２０通電制御部５２１増幅回路５３０速度制御部５３１コンピュータ５３２入出力ポート５３３増幅器５３４スイッチング部５３５位相同期制御部５３６補償回路Ｅエンコーダ

フロントページの続き (72)発明者石山雅三大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (56)参考文献特開平７−107706（ＪＰ，Ａ) 特開平７−181601（ＪＰ，Ａ) 特公平７−97898（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに離間配置された駆動用着磁部及び位
置検出用着磁部を有し、一定方向に延びるシャフト状固
定子と、前記駆動用着磁部に臨む電機子コイルを有し、
前記固定子に沿って移動できる可動子と、前記可動子と
ともに移動し、前記位置検出用着磁部の有する磁気情報
を読み取るための磁気センサとを有するリニアモータで
あり、前記磁気センサに対し、前記駆動用着磁部からの磁束を
遮蔽するための磁気シールド部材を設けてあり、前記磁気シールド部材の少なくとも一つは前記固定子と
対向して前記可動子進行方向を横切る方向に延びる端縁
部を有しており、該磁気シールド部材端縁部は、該固定
子の該磁気シールド部材端縁部に対向する部分の断面輪
郭に倣う形状に形成されていることを特徴とするリニア
モータ。
【請求項２】互いに離間配置された駆動用着磁部及び位
置検出用着磁部を有し、一定方向に延びるシャフト状固
定子と、前記駆動用着磁部に臨む電機子コイルを有し、
前記固定子に沿って移動できる可動子と、前記可動子と
ともに移動し、前記位置検出用着磁部の有する磁気情報
を読み取るための磁気センサとを有するリニアモータで
あり、前記磁気センサに対し、前記駆動用着磁部からの磁束を
遮蔽するための磁気シールド部材を設けてあり、前記磁気シールド部材が少なくとも前記可動子の進行方
向において前記磁気センサの前後に配置されており、該
磁気センサの前後に配置された各磁気シールド部材は、
該磁気センサから遠ざかるにしたがい薄くなるように形
成されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】互いに離間配置された駆動用着磁部及び位
置検出用着磁部を有し、一定方向に延びるシャフト状固
定子と、前記駆動用着磁部に臨む電機子コイルを有し、
前記固定子に沿って移動できる可動子と、前記可動子と
ともに移動し、前記位置検出用着磁部の有する磁気情報
を読み取るための磁気センサとを有するリニアモータで
あり、前記磁気センサに対し、前記駆動用着磁部からの磁束を
遮蔽するための磁気シールド部材を設けてあり、前記磁気シールド部材が少なくとも前記可動子の進行方
向において前記磁気センサの前後に配置されており、該
磁気センサの前後に配置された各磁気シールド部材の、
前記可動子進行方向における該磁気センサから遠い方の
端部が、該進行方向に対して斜めに形成されていること
を特徴とするリニアモータ。
【請求項４】前記磁気シールド部材が、前記可動子の進
行方向において前記磁気センサの前後に配置されている
請求項１記載のリニアモータ。
【請求項５】前記磁気シールド部材が、前記磁気センサ
の前記位置検出用着磁部と対向する検出面をその周辺外
側から囲むように配置されている請求項１記載のリニア
モータ。
【請求項６】前記駆動用着磁部と位置検出用着磁部と
は、前記磁気センサの出力信号のオフセット変動が、該
出力信号のピーク間値の３８％以内となるように離間さ
れている請求項１から５のいずれかに記載のリニアモー
タ。
【請求項７】前記磁気シールド部材は、強磁性体材料か
らなる請求項１から６のいずれかに記載のリニアモー
タ。
【請求項８】前記固定子は、該固定子長手方向に沿い少
なくとも１面が平面であり、前記位置検出用着磁部は該
平面に着磁形成されている請求項１から７のいずれかに
記載のリニアモータ。