JPH01160349A - リニアパルスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 する。

〔従来の技術〕

第９図は従来のリニアパルスモータを示しており、同図
中１はラック状の極歯１ａが形成された固定子であり、
２は可動子である。可動子２は上記極歯１ａと近接して
対向する極歯ａを下端に形成した軟磁鋼製の各磁極ｌ〜
■毎に励磁コイルｂ１〜ｂ４を巻き付けてなる電磁石３
ａ、３ｂに、永久磁石４ａ＋　４ｂを取付けるとともに
、各永久磁石４ｇ、４ｂをヨーク５で接続して形成され
ている。

この可動子２の前後方向両端部には夫々車輪６が取付け
られている。

このような構成のリニアパルスモータにおいて、磁極Ｉ
ＩＩ、　ＩＶに巻装された励磁コイルｂ３．　ｂ４を励
磁して、電磁石３ｂを時計回り方向に周回する磁束を発
生させることにより、磁極■では永久磁石４ｂと励磁電
流による磁束とが加わり合うとともに、磁極■では永久
磁石４ｂと励磁電流による磁束とが減じ合う。このため
、磁極■の極歯ａとこれに対向する固定子１の極歯１ａ
との間に磁気吸引力が働いて、可動子２が１ステツプ量
移動される。次に、励磁を励磁コイルｂｌ、　ｂ２に切
替える。

そうすると、磁極■の極歯ａとこれに対向する固定子１
の極歯１ａとの間に磁気吸引力が働いて、可動子２が更
に１ステツプ量移動される。以下、同様にして励磁相と
極性を切替えることにより、可動子２を固定子１に沿っ
て入力パルス数に応じて直線運動させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のモータによれば、可動子２が、この可動子２
の大部分を占める軟磁鋼製の各磁極１〜■毎に励磁コイ
ルｂ１〜ｂ４を夫々巻き付けてなる電磁石３ａ、３ｂを
備えて形成されているため、可動子２が大きく、がっ重
がった。したがって、可動子２の慣性が大きいから、応
答性が良くなく、しかも振動が大きくダンピング特性も
良くないという問題があった。

さらに、可動子２に励磁コイルｂｌ〜ｂ４が設けられて
いるために、リード線の処理も面倒であるとともに、軟
磁鋼製の磁極１〜■の下端に極歯ａを作る機械加工も面
倒であるから、製造コストが高いという問題もあった。

したがって本発明の目的は、可動子の応答性およびダン
ピング特性を改善できるとともに、リード線処理を簡単
にでき、しがち安価に製造でき、かつ可動子の駆動力を
必要により向上できるようにしたリニアパルスモータを
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、固定子を相対向する少なくとも一対の励磁ユ
ニットを有した構成とする。そして、これら相対向する
励磁ユニットを、上記固定子と対向して設けられるとと
もに上記固定子の長手方向に沿って移動自在な可動子の
１パルス移動量の４倍のピッチで並ぶ多数の極歯を有し
て櫛歯状をなす２枚の磁極板と、これらの磁極板をその
極歯同志を互い違いに入り込ませて取付けた細長いヨー
′　りと、このヨークにその長手方向に沿って巻き付け
た励磁コイルとから形成する。しかも、相対向する上記
励磁ユニットの極歯同志を上記可動子の１パルス移動量
と同じピッチずらして設ける。さらに、上記可動子を、
永久磁石を°有して、この永久磁石の磁極面を、上記可
動子の１パルス移動量の略２倍のピッチで上記可動子の
移動方向に沿って交互に並べて形成し、この可動子を相
対向する上記励磁ユニット間に配設して、その磁極面を
上記固定子の磁極板に近接対向させることによって、上
記従来の問題点を解決した。ものである。

〔作用〕

本発明に塗るリニアパルスモータは、その固定子が備え
る少なくとも一対の励磁ユニットの励磁コイルの夫々に
巻線電流を流して励磁することにより使用され、一つの
励磁コイルの励磁によって、このコイルを備えた励磁ユ
ニットの一組の磁極板の極歯には、夫々異なる極性に磁
化される。そして、この固定子の磁極板には可動子の磁
極面が近接して対向されているので、相対向する上記励
磁ユニットに対する励磁を順番に切替えることにもとず
いて、励磁された磁極板の極歯と可動子が備える永久磁
石の磁極・面との間に働く磁力によって、可動子は固定
子の長さ方向に沿って入力パルス数に応じて所定のステ
ップ量ずつ移動される。可動子は、例えば印字装置のサ
ーマルヘッド用、フロッピーディスク駆動装置のへラド
シーク用等の軽負荷を直接駆動させるのに使用される。

そして、以上のように固定子において入力パルスに応じ
た極性に極歯を磁化して、これと可動子に設けた永久磁
石の磁極との磁気的作用で可動子を直線移動させる構成
であるから、可動子には電磁石を設ける必要がない。こ
のため、可動子を軽量化でき、その慣性を小さくでき、
かつ可動子に対するリード線を省略できる。

さらに、小形な可動子ではなく大形な固定子に励磁コイ
ルを設けたから、このコイルの巻き付けが容易であると
ともに、励磁コイルの巻付けが各励磁ユニット毎に一度
で済むことに加えて、多数の極歯は削り出して作る面倒
がなく、これらの極歯を有する磁極板は、例えばけい素
鋼板等の磁性板をプレスの打抜き加工等で簡単に製造で
きる。

しかも、相対向する励磁ユニット間に可動子を配設した
から、可動子に対して複数対の励磁ユニットを設ける構
成を必要により採用することが可能であり、このように
して実施する場合には、可動子を軸方向に移動させる駆
動力をより大きくできる。

〔実施例〕

以下、本発明の１ｍ実施例を第１図から第８図を参照し
て説明する。

図中１１は固定子であり、また、同図中１２は固定子１
１と対向して設けられて、この固定子１１の長手方向に
沿って移動自在な可動子である。

これら固定子１１と可動子１２とからリニアパルスモー
クが形成されている。

固定子１１は、可動子１２の移動距離に応じた長さを有
しており、合成樹脂等の非磁性体製の端部支持体１３間
にわたって相対向する励磁ユニット１４．１５を、少な
くとも一対取付けて形成されている。図示の端部支持体
１３は周縁に環状鍔部１３ａを有しているとともに、そ
の周部にはユニット嵌合部１３ｂが例えば９０度ごとに
設けられている。

励磁ユニット１４は、軟磁鋼等の磁性材料を溝状に成形
した細長いヨーク１６の底壁に、その長手方向に沿って
励磁コイル１７を巻き付けるとともに、ヨーク１６の両
側壁先端に夫々磁極板１８゜１９を取付けて形成されて
いる。２枚の磁極板１８．１９は夫々磁性材料から形成
され、図示のものは薄いけい素鋼板をプレスによって打
抜いて得たものである。これら磁極板１８．１９は夫々
多数の極歯１８ａ、１９ａを有して櫛歯状をなしており
、その極歯１８ａ、１９ａ同志を互い違いに入り込ませ
てヨーク１６に取付けられている。

そして、各極歯１８ａ同志のピッチＡ（第３図および第
５図参照）、および極歯１９ａ同志のピッチＡは、夫々
上記可動子１２の１パルス移動量Ｂ（第５図参照）の４
倍に定められている。

他方の励磁ユニット１５は上記励磁ユニット１４と同様
な構成であり、可動子１２の１パルス移動量Ｂの４倍の
ピッチＡで並ぶ多数の極歯２０ａ、２１ａを有して夫々
櫛歯状をなす２枚の磁極板２０．２１を、その極歯２０
　ａ　Ｔ　　２１　”同志を互い違いに入り込ませて細
長いヨーク２２に取付けるとともに、ヨーク２２にその
長手方向に沿って励磁コイル２３を巻き付けて形成され
ている。

そして、これらの励磁ユニット１４．１５は、その長さ
方向両端部を夫々ユニット嵌合部１３ｂに嵌合して接着
剤を介して固定することにより、径方向に相対向した状
態で左右の端部支持体１３にわたって架設されている。

しかも、以上の取付けによって相対向する励磁ユニット
１４．１５は、その極歯１８ａと極歯２０ａ同志、また
極歯１９ａと極歯２１ａ同志を、夫々可動子１２の１ピ
ツチ移動ｆｆ１Ｂと同じピッチずらして設けられている
。

また、左右の端部支持体１３の中心部間には固定ガイド
軸２４が架設されてい、る。このガイド軸２４には固定
子１２が摺動自在に支持されている。

したがって、可動子１２は相対向する励磁ユニット１４
．１５間に配設されている。そして、この可動子１２は
、固定ガイド軸２４に摺動自在に嵌合する円筒状の軸受
２５と、この軸受２５の外周に取付けた円板形の複数枚
の永久磁石２６とから形成されている。軸受２５には含
油軸受が使用されている。

永久磁石２６の外周面は固定子１１の磁極板１８ａ〜２
１ａに近接対向する磁極面２６ａとなっており、これら
の磁極面２６ａは可動子１２の移動方向に沿って交互に
異極を並べて設けられている。そして、これら磁極面２
６ａのピッチＣは可動子１２の１パルス移動量Ｂの略２
倍に設定されており、そのために、図示例の場合には上
記１パルス移動量Ｂの２倍幅の永久磁石２６を複数枚密
着して並設しである。ここに上記１パルス移動量ピツチ
の略２倍とは、図示例のように正確に２倍である場合は
勿論のこと、可動子１２に与える推力が実用上で大きく
損われない限り、１パルス移動量ピツチの２倍よりも多
少大きめ、および小さめであっても、包含するものであ
る。

以上の構成のリニアパルスモータは、例えば２相バイポ
ーラ駆動によって次の表に示すような励磁相と極性の切
替えによって動作される。次表においてｘ、ｘ’は励磁
ユニット１４の磁極板１８゜１９が形成する励磁相を示
すとともに、Ｙ、Ｙ’は励磁ユニット１５の磁極板２０
．２１が形成する励磁相を示す。

つまり、ステップ１においては、励磁コイル１７および
励磁コイル２３に夫々流される巻線電流によりヨーク１
６および２２が同時に励磁される。そうすると、巻線電
流の向きに応じて磁極板１８．２０がＮ極に夫々磁化さ
れると同時に、磁極板１９．２１がＳ極に磁化される。

このため、一方の励磁ユニット１４において互い違いに
入込んで設けられた磁極板１８．１９の極歯１８ａ。

１９ａには互いに異なる極性の磁力を発生するとともに
、他方の励磁ユニット１５において互い違いに入込んで
設けられた磁極板２０．２１の極歯２０　ａ　１２１　
ｇにも互いに異なる極性の磁力が発生する。

したがって、このステップ１の状態では第５図に示され
るように、磁極板１８．２０が夫々形成する励磁相Ｘ、
ＹにおいてＮ極に磁化された極歯１８ａ、２０ａと可動
子１２のＳ極を表わした磁極面２６ａとが磁気的に引合
うとともに、磁極板１．９．２１が夫々形成する励磁相
Ｘ’　、Ｙ’においてＳ極に磁化された極歯１９ａ、２
１．ａと可動子１２のＮ極を表わした磁極面２６ａとが
磁気的に引合って、可動子１２は安定する。

次のステップ２寸は、励磁ユニット１５をそのままにし
て、励磁ユニット１４の励磁コイル１７に対する巻線電
流の向きを逆転させる。そうすると、第６図に示すよう
に磁極板１８．１９が形成する励磁相ｘ、ｘ’の極歯１
８ａがＳ極、極歯１９ａがＮ極に夫々変わるから、磁極
板１８゜１９が形成する励磁相Ｙ、Ｙ’　における極歯
１８ａの極性と可動子１２の磁極面２６ａの極性との間
で作用する磁気的な反発・吸引と、磁極板２０．２１が
形成する励磁相における極歯２０ａ１２１ａの極性と可
動子１２の磁極面２６ａの極性との間で作用する磁気的
な吸引とによって、可動子１２は第６図中矢印方向へ１
ステツプ移動量Ｂだけ移動される。

ステップ３では、励磁ユニット１４をそのままにして、
励磁ユニット１５の励磁コイル２３に対する巻線電流の
向きを逆転させる。そうすると、第７図に示すように極
歯２０　ａ　＊　２１　ａの極性が夫々変換されるから
、上記第５図の場合と同様に励磁ユニット１５と可動子
１２との間における磁気的な反発Φ吸引作用と、励磁ユ
ニット１４と可動子１２との間における磁気的な吸引作
用とによ・って、可動子１２は第７図中矢印方向へ１ス
テツプ移動量Ｂだけ移動される。

最後のステップ４では、励磁ユニット１５をそのままに
して、励磁ユニット１４の励磁コイル１７に対する巻線
電流の向きを逆転させて、ステップ１の場合と同じ向き
にする。そうすると、第８図に示すように極歯１８ａ、
１９ａの極性が夫々変換されるから、上記第６図の場合
と同様に励磁ユニット１４と可動子１２との間における
磁気的な反発・吸引作用と、励磁ユニット１５と可動子
１２との間における磁気的な吸引作用とによって、可動
子１２は第８図中矢印方向へ１ステツプ移動ＱＢだけ移
動される。

以上のようなステップ１〜４によって可動子１２を入力
パルス数に応じて固定子１１に沿って直線運動させるこ
とができる。

以上説明したリニアパルスモータによれば、その固定子
１１において入力パルスの方向に応じた極性を磁極１８
ａ〜２１ａに発生させ、これと可動子１２に設けた永久
磁石２６の磁極面２６ａとの磁気的作用で可動子１２を
直線移動させる構成であるから、可動子１２には電磁石
を設ける必要がない。

このため、可動子１２を軽量化でき、その慣性を小さく
できる。したがって、可動子１２の応答性を高めること
ができるとともに、可動子１２の振動も少なくなってダ
ンピング特性を改善できる。

しかも、可動子１２に電磁石を設けないことから、可動
子１２に対するリード線の処理を省略できる。

なお、固定子１１に対するリード線の処理は必要である
が、この固定子１１側でのリード線処理は簡単に行なう
ことができる。

そして、小形な可動子１２ではなく大形な固定子１１に
励磁コイル１７．２３を設けたから、このコイル１７．
２３の巻き付けが容易であるとともに、励磁コイル１７
．２３の巻付けが各励磁ユニット１４．１５毎に一度で
済むものである。このことに加えて、多数の極歯１８ａ
〜２１ａを有した固定子１１の磁極板１８〜２１は、例
えばけい素鋼板等の磁性板をプレスの打抜き加工するこ
とによって、簡単に製造できる。したがって、これらの
理由によつて安価にモータを製造できる。

しかも、固定子１１に励磁コイル１７．２３を設けたこ
とにより、励磁コイル１７．２３を可動子１２に設ける
場合に比較してコイルスペースの制約が少なくなるから
、要求される諸特性に容易に対応して励磁コイル１７．
２３を設けることができる。

また、径方向に相対向する励磁ユニット１４゜１５を二
対設けて、これらの間に可動子１２を配設して既述のよ
うに駆動するから、可動子１２を軸方向に移動させる駆
動力を倍化できる。なお、可動子１２の動きはこれの端
面等に接続される出力部材（図示しない）を介して磁気
ヘッドなどの軽負荷を直接駆動させる動きとして取出さ
れる。

また、以上のように可動子１２を固定ガイド軸２４に案
内させて軸方向移動させる構成によれば、可動子１２を
移動自在に支持するための二本の車軸、これら車軸の両
端部に夫々取付けられた車輪、および軸受に代えて、−
本の固定ガイド軸２４とこれに嵌合して摺動する〒つの
軸受２５を備えるだけでよい。したがって、可動子１２
の支持構造が簡単となるから、製造し易く、かつ安価に
得ることができる利点がある。

なお、上記各実施例は夫々以上のように構成したが、本
発明において一対の磁極板１８．１９または２０．２１
は夫々絶縁基板上に印刷技術等により形成したものを使
用してもよい。また、本発明において相対向する一対の
励磁ユニットは少なくとも一つあればよいものであり、
したがって−対の励磁ユニットのみを端部支持体間に架
設して固定子を形成する場合には、端部支持体は円形で
なくてもよい。さらに、固定子の形状も円柱状に限らず
角柱状に形成してもよい。しかも、固定子とこれを支持
する軸とを連結し、この軸を端部支持体の中心部に貫通
させて軸方向に移動自在に設けるようにしてもよく、こ
の場合、上記軸を出力軸として使用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、可動子の軽量化を
実現できるから、それに伴って応答性を高め、ダンピン
グ特性を改善できるとともに、可動子に励磁コイルを設
けないから、リード線処理を簡単にでき、しかも安価に
製造でき、また相対向する複数対の励磁ユニットを備え
た構成とする場合には、可動子の駆動力を大きくできる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図は本発明の一実施例を示し、第１図は
第２図中Ｉ−■線に沿う断面図、第２図は第１図中■−
■線に沿う断面図、第３図は固定子の斜視図、第４図は
固定ガイド軸に支持された可動子の斜視図、第５図から
第８図は駆動ステップ順に可動子と固定子との磁気的関
係を夫々示した動作図である。第９図は従来例を示す縦
断側面図である。 １１・・・固定子、１２・・・可動子、１４．１５・・
・励磁ユニット、１６．２２・・・ヨーク、１８〜２１
・・・磁極板、１８ａ〜２１ａ・・・極歯、１７．２３
・・・励磁コイル、２４・・・固定ガイド軸、２６・・
・永久磁石、２６ａ・・・磁極面。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定子と、この固定子と対向して設けられるとと
   もに上記固定子の長手方向に沿って移動自在な可動子と
   からなるリニアパルスモータにおいて、 上記固定子は相対向する少なくとも一対の励磁ユニット
   を有し、これら相対向する励磁ユニットを、上記可動子
   の１パルス移動量の４倍のピッチで並ぶ多数の極歯を有
   して櫛歯状をなす２枚の磁極板を、その極歯同志を互い
   違いに入り込ませて細長いヨークに取付けるとともに、
   上記ヨークにその長手方向に沿って励磁コイルを巻き付
   けて形成し、かつ、相対向する上記励磁ユニットの極歯
   同志を上記可動子の１パルス移動量と同じピッチずらし
   て設け、 上記可動子を、永久磁石を有し、かつ、この永久磁石の
   磁極面を、上記可動子の１パルス移動量の略２倍のピッ
   チで上記可動子の移動方向に沿って交互に並べて形成し
   、この可動子を相対向する上記励磁ユニット間に配設し
   て、その磁極面を上記固定子の磁極板に近接対向させた
   ことを特徴とするリニアパルスモータ。
2. （２）上記可動子がその中心を軸方向に貫通する固定ガ
   イド軸に摺動自在に支持されていることを特徴とする上
   記特許請求の範囲第（１）項に記載のリニアパルスモー
   タ。