JPH02133060A - パルスモータ - Google Patents

パルスモータ

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JPH02133060A
JPH02133060A JP28703388A JP28703388A JPH02133060A JP H02133060 A JPH02133060 A JP H02133060A JP 28703388 A JP28703388 A JP 28703388A JP 28703388 A JP28703388 A JP 28703388A JP H02133060 A JPH02133060 A JP H02133060A
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pole
magnetic
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Hiroshi Nakagawa
洋 中川
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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」 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スライダに供給さ
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(以下、単にスケールと称す)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8図に
示す通りである。この図において、lは長尺板状の磁性
体によって構成されたスケールであり、その上面には、
凹凸状の歯部1 a, 1 a,・・・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I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Iの長手方向へ移動自在
に指示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および入相磁極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0
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。そして、磁極4aの
下面には、スケールlの歯部1aのピッチPと同一ピッ
チの極歯14aが3個形成されており、磁極4b.,5
a,5bの各下而にも同様に極歯l 4 b15a,1
5bが各々形成されている。また、これらの極歯1 5
b,l 4b,I 5aは極l′a l 4 aに対し
て順次P/4ずつずらして配置されており、極歯14a
,l 4b.l 5a,I 5bの各下面と歯部1aの
上面との間には、所定の間隙Gが各々形成されていろ。
そして、コイル6 a, 6 b, 7 a, 7 b
に所定のパルス信号を順次供給することにより、コイル
6 a, 6 b7a 7bが発生ずる磁束と、永久磁
石8.9が発1」ミする磁束とが3磁極4a,4b.5
a.5bにおいて、順次加減され、スケールlに対する
スライダ2の磁気的安定位置が順次序動し、これにより
、スライダ2がスケール1の長手方向にi!)って移動
4−る。
ここで、2組のコイル6 a, 6 bおよび7a,7
bに常に電流を供給する2相励磁方式によー,てスライ
ダ2を駆動する場合を例にして説明する。
■第9図(a)に示す様に、コイル6a,6bi.:喘
子6cから6(1へ向って所定の電流を流すと共に、コ
イル7a 7bに端子7dから7Cへ向って所定の電流
を流すことによって、コイル6aが発生ずる磁束と、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、人相磁極4bにおいて互いに打ち消し合う一方、
コイル7aが発生ずる磁束と、永久磁石9が発生する磁
束とがB相磁極5aにおいて相加わり、B相磁極5bに
おいて、互いに打ち消し合うので、図に実線φ1で示す
主磁束が発生し、この結果、A相磁極4aおよびB相磁
極5aの各極歯14aおよび15aと、スケールIの歯
部Ia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9図(b)に示す様に、コイル6a,6bに■と同
一方向へ所定の電流を流すと共に、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、図に実線
φ,で示す主磁束が発生し、この結果、各極歯14aお
よび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9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と共に、コイル7a,7bに■
と同方向へ所定の電流を流すことによって、図に実線φ
,で示す主磁束が発生し、この結果、谷極11 4bお
よび15bと歯部1aとが」二下に対向した位置が磁気
的に安定した位置となる。
■第9図((1)に示す様に、コイルf3a,6bに■
と同方向へ所定の電流を流すと共に、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、図に実
線φ4で示す主磁束が発生し、この結果、各極歯14b
および15aと歯部1aと上下に対向した位置か磁気的
に安定した位置となる。
以上の■一■一■一■の各励磁モー1・の類にパルス励
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に向かう方向へ序動し、■一
■一■一■の各励磁モートの順にパルス励磁を繰り返す
ことによって、スライダ2か図面左方向、すなわち磁極
5bから4aに向かう方向へ移動する。なお、スライダ
2を固定してスケールl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
スオートメーンヨン)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
9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、推力か発生している期間、他方の入相磁極4b
らしくはn相磁極5bにおいては、コイル6bもしくは
7bが発生ずる磁束と、永久磁石8.9が発生する磁束
とが互いに打ち消し合い、推力か発生しないように構成
されている。逆に、人相磁極4bもしくはn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、推力が発生しないように構
成されている。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【と対向する各磁極4a,4
b,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。また、このような推力向上を図った
パルスモータを実用化する際において、可能な限り簡素
な構成とし、容易に製造し得ると共に、充分な剛性強度
が得られる構造とすることも重要な課題と成っていた。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたしので、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
利用し得て、大きな推力が得られると共に、簡素な構成
で、容易に製造することができ、かつ充分な剛性強度が
得られるバルスモー夕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−1 この発明は、特定方向に沿って等間隔に南部を有する二
次側スケールと、前記二次側スケールに対してiif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杉成された各間隙に順次磁束を
発生させることにより、而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、前記各南部門に、隣
合うもの同志の極性か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4゛る一方、前記一次
側磁束発生部を、而記二次側スケールの各歯部と一定の
間隙を隔てて6々対向するN側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Hして配置された鉄心と、而記鉄心に巻回されたコイ
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、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
南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、該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ずる谷磁極の総而債を推力発生用
に有効に利用することかでき、大きな推力を得られる。
「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l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、22は図
示せぬローラ等の支持機構によってスケール2lの長手
力向(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2lは、その長手力向へ沿って一定間隔I)/
2で配列され、方形状の磁性部材によって構成される歯
部21a,21a,・・・と、これらの各歯部21a,
21a,・・・間に、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2lb,
2lb,・・・とから構成されている。
一方、スライダ22は、図示せぬ連結部材によって互い
に連結された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2l
と各々対向するA相磁極24Aと八相磁極24八を有す
る鉄心24と、この鉄心24に巻回されたコイル25と
から構成されており、各磁極24Aおよび24八には、
一定間隔Pで4個の極歯24Aa〜24Adおよび24
八a〜24八dh<各々形成されている。同様に、B柑
ブロック33は、スケール21と各々対向ずるB相磁極
34Bと0相磁極3413を有する鉄心34と、この鉄
心34に巻回されたコイル35とから構成されており、
各磁極34Bおよび34Bには、定間隔Pで4gの極f
Jfl3 4 Ba 〜3 4 Bdおよび34Ba〜
3 4 Bdが各々形成されている。この場合、!磁極
2 4 A,2 4 A,3 4 B,3 4 F3(
1)相対位置関係は第2図に示すようになっている。す
なわち、鉄心24の両端の磁極24Aと24八の間、お
よび鉄心34の両端の磁極34Bと340の間は、互い
にP/2の変位を有して配置され、さらに鉄心24と3
4の間は、P/4の変位を有して配置され、これにより
各磁極2 4 A,2 4八,3 4 B,3 4 Q
の順に、その移動方向Mへ所定寸法P/4ずつの変位を
有して配置されている(図に示すmは整数)。
以上の構成において、コイル25および35の一方に電
流を供給する1相励磁方式によってスライグ22を駆動
ずろ場合の動作について第3[・クを参1!!{ Lて
説明する。
■第3図(a)に示す状態において、A打1ブロック2
3のコイル25に対して、図に矢印で示4゛方向へ所定
の電流を流すと、鉄心24にはAtrl bM.+’f
i24人からA相磁極24Aに向ってコイル25による
起磁力が発生し、これにより図にφ1で示4゛ように、
鉄心24のA相磁極24Aの各極t’J421Aa〜2
4l\(jからスケール2lのS極側の148+sr2
1aに流入した磁束か、永久磁石2+bを介して1′丈
合うN極側のfJ部21aに流入し、この歯部211か
ら鉄心24の入相磁ト鷺24八の呂+fi fl4 2
 4八a〜24八(1へ流入する−L磁東ループか形成
される。
この結果、Δ相磁極24Aのh極市24Aa〜24Ad
がスケール2!のS極側の144部2+aと対向し、八
相磁極24人の各極1幻24人a〜24八dがスケール
2!のN極側の歯部21aと対向するf.7−置が磁気
的に安定した位置となる。
■第3図(i))に示ケ様に、B相ブロック33のコイ
ル35に対し、図に矢印で示す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34U3の各極歯34Ba〜34Bdがスケー
ル2lのS極側の歯部21aと対向し、0相磁極340
の各極歯34Ωa〜34Bdがスケール2lのN極側の
南部21a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相ブロック23のコイル
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24Aa 〜24Adがスケール2lのN極側の
歯部21aと対向し、入相磁極24八の各極歯24人a
〜24八dがスケール21のS極側の歯部21aと対向
する位置が磁気的に安定した位置となる。
■第3図(d)に示す様に、B相ブロック33のコイル
35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34Bの
各極歯34Ba〜34I3dがスケール2lのN極側の
歯部21aと対向し、n相磁極34Bの各極歯3411
3a 〜34Bdがスケール21のS極側の歯部21a
と対向する位置が磁気的に安定し1こ位置となる。
以上の■−・■一■一■の各励磁モートの順にパルス励
磁を繰り返すことによって、スライグ22が図面イi方
向、4−なわらA Fllブロソク23からl3相ブロ
ック33に向かう方向へ43動じ、■−・・、■−・■
一■の各励磁モートの順にパルス励磁を繰り返すことに
よって、スライダ22か図面左方向、31一なわち11
相ブロック33からA相ブロック23に向かう方向へ移
動する。
次に、第4図を参照して、この発明の第2実+,+1例
である3相リニアパルスモータについて1悦明4゜る。
この図において、42は図示せぬローラzf?の支持機
構によってスケール2lの長手力向(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ほ、A相磁極43Aと、I3相磁h& .1 3 
[3と、C相@極4 3 Cトを!T t ル鉄心43
と、各磁極43A〜43Cに各々巻回されたコイル44
Δ〜44Cとから構成されていろ。
この場合、一側郎に位置する磁極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21の長手力向(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2lの歯部21aと対向している状態において、B相
磁極43Bが歯部21aからPの1/3だけ変位し、C
相磁極43Cが歯部21a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5図に示すような励磁シーケン
スで、A柑コイル44Aと、B相コイル・14Bと、C
相コイル44Cに極性が反転するパルス電流を供給し、
いわゆるバイボーラ駆動ずる場合の動作について説明す
る。
まず、第6図は、スライダ42の各磁極43A〜43C
とスケール2lの各歯部21aとの間に発生ずる推力ベ
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、入は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、I3およびCはB相コイル44BおよびC相コイ
ル461C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、nおよびCはB相コイル44
r3およびC相コイル44Cに負方向に駆動電流を供給
した場合に各々生しる推力ヘク1・ルを示している。
そして、第5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か供給され、B相コイル・1
4I3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6図に示すように、ベクトルAと、ヘク
トル0と、ヘクトルCを合成したベクトルか推力ベクト
ルとなって、スケール21とスライダ42間に作用する
。その後、■−t■→・・→■で示す順序で、各コイル
,14A〜44Cに駆動電流を供給すると、スライダ4
2の各磁極43A〜43Cとスケール2lの各歯部21
aとの間に発生する推力ベクトルが第6図に■一■一・
・・一■で示す順序で変化し、スケール2l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■一
■一・・・一■−■の各励磁モート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実施例である回転型・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7図(
イ)〜(ハ)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。
このンヤフト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ffl 性体によって構成される環状
郎材59および60と、これらの部材59と60間に配
置され、磁性体によって構成されろと共に放射状に複数
分割された歯部61,6+,・・・と、各歯部61,6
1,・・・の間に、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永久磁石62,6
2,・・・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,24A,3413.3
4Aと同様の位置関係を有Vる磁極65a〜65dが形
成された鉄心65と、これらの磁極65a〜65(1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」二の構成に
おいて、第3図と同様の動作原理でロータ54か回転駆
動され、シャフト51が回転する。
なお、この発明は、上述した実施例に限定されろことな
く、以下に挙げる種々の変形か可能である。
■−次側スライダに、二次側スケールに対する相対移動
重を検出するセンザを設け、サーボモータとして駆動さ
U゛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、同一極内におけろ若干のピッ
チずらし(等価スキュー)を施しても購イつない。
■上述した実施例においては、凸歯部21a,2Ia,
・・・の間の全域に亙って、永久磁石2lb,2lb.
・・・を挿入配置したが、十分な磁束か得られるのであ
れば部分的に挿入する構造としても勿論構わない。
「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で各々配列され
た歯部と、これら各歯部門に、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
とによって構成する一方、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、これら各磁極が特定方向へ順
次所定寸法P/Nの変位を有して配置された鉄心と、各
鉄心に巻回されたコイルとから構成し、このコイルに電
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か
、永久磁石を介して隣合うN極側の歯部に流入し、該歯
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蹟を推力発生用に有効に利
用することができ、従来の2倍の推力を得られ、例えば
、産業用ロボットなどのように比較的大きな推力か要求
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
タの磁気回路構成を示す斜視図、第2図は同実施例の各
磁極の位置関係を説明するための図、第3図(a)〜(
d)は同実施例を!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5図は同リニアバルスモー夕における励
磁ソーケンスを説明するための図、第6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7図(イ)〜(ハ)はこの発明の第3
実施例による回転型・両面駆動式のリニアパルスモータ
の構成を示す断面図および内部構成を示す図、第8図は
従来のリニアパルスモークの磁気回路構成を示す図、第
9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ための図であ
る。 l・・・・・・スケール、 1a・・・・・・歯部、2lb・・・・・・永久磁石、
2・・・・・スライダ、 3・・・・・・A相ブロック、 4・・・・・・鉄心、 4A・・・・・・A相磁極、 4八・・・・・・八相磁極、 5・・・・・・A相コイル、 3・・・・・・B相ブロック、 4・・・・・・鉄心、 4B・・・・・・B相磁極、 4n・・・・・・0相磁極、 5・・・・・・B相コイル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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、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、 前記一次側磁束発生部を、前記二次側スケールの各歯部
    と一定の間隙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、前記鉄心に巻回さ
    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。 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。
JP63287033A 1988-07-20 1988-11-14 パルスモータ Expired - Lifetime JP2650367B2 (ja)

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