JPH0753427Y2 - 直線運動電動機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はプリンタのヘッド駆動あるいは直交座標ロボッ
トの直線軸駆動などに利用される直線運動電動機に関す
る。

［従来の技術］ 従来、直線運動電動機は交互に異極になるように複数個
の平板状の永久磁石を直線状に配列して界磁極を構成
し、永久磁石の磁極面に空隙を介して電機子コアに設け
た凸極を対向させ、隣接する凸極との間の巻線溝には電
機子巻線を装着してある。しかし、電機子コアの両端の
凸極では中心部の凸極と比較して鎖交磁束が異なってく
るため、凸極間にバラツキが発生する。そのバラツキに
よって発生するコギング推力を防ぐために、電機子コア
の両端に界磁極と対向する磁性体よりなる補助凸極を設
けたものが開示されている（例えば特公昭60-30195号公
報）。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、上記構成では必ずしもコギング推力を減少さ
せることができないことがあった。すなわち、電機子コ
アの両端に設ける補助凸極の間隔の長さによってコギン
グ推力の大きさが変化することがあり、品質のバラツキ
を生じていた。

本考案は、界磁極のピッチと補助凸極の間隔の長さを所
定の関係に設定することにより、コギング推力を低下さ
せることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、交互に異極になるように複数個の平板状の永
久磁石を直線状に配列して構成した界磁極と、前記永久
磁石の磁極面に空隙を介して対向する凸極を設けた電機
子コアと、前記凸極に巻回された電機子巻線と、前記電
機子コアの両端にそれぞれ設けられた補助磁極とを備え
た直線運動電動機において、前記補助磁極の中心間の距
離を前記界磁極のピッチの（2m−１）/2倍（ただしｍは
正の整数）としたものである。

［作用］ 電機子コアの両端に設けた二つの補助磁極のパーミアン
スの大きさが近い値で、変化の方向が逆の状態を維持す
るために、界磁極の極ピッチをτとしたとき、二つの補
助磁極に働く合成力を最小にする条件として、二つの補
助磁極の中心間の距離を求め、（2m−１）τ/2、（ただ
しｍは正の整数）としたので、二つの補助磁極に作用す
るコギング推力の合成力は極めて小さくなる。

［実施例］ 本考案を図に示す実施例について説明する。

第１図は本考案の実施例を示す正面図で、交互に異極に
なるように複数個の平板状の永久磁石１を直線状に配列
して界磁極を構成し、永久磁石１の磁極面11に空隙を介
して電機子コア２に設けた凸極21を対向させてある。隣
接する凸極21との間の巻線溝22には電機子巻線３を装着
してある。電機子コア２の両端には補助磁極23,23′が
設けられ、界磁極の極ピッチをτとすると、補助磁極2
3,23′の中心間の距離が、（2m−１）τ/2としてある
（ただし、ｍ＝正の整数）。

ここでコギング推力の発生状況を第２図に従って説明す
る。

一般に、磁性体Ｍに働くコギング推力Ｆは次に式で表わ
される。

Ｆ＝（1/2）・v²（dP/dx） ……（１） ただし、Ｐはの磁性体Ｍパーミアンス、 ｖは永久磁石による起磁力、 ｘは磁性体Ｍの移動位置、 したがって、二つの磁性体M₁、M₂のパーミアンスによっ
て生じるコギング推力は次のように表わされる。

ただし、P₁,P₂は磁性体M₁、M₂のパーミアンスである。

これは、磁性体M₁、M₂を両端部に備えて磁気回路を形成
するもの、すなわち、電機子コア２の両端部にそれぞれ
補助磁極23、23′がある場合のパーミアンスと同じであ
る。

したがって、コギング推力Ｆを０にするためには、上記
（２）式から補助磁極23と23′のパーミアンスの大きさ
を等しくし、方向を逆にすれば良いことが分かる。

また、補助磁極の中心間の距離をX₀としたときの二つの
補助磁極23、23′に働く力はそれぞれ次のように表わす
ことができる。

F₁＝Σa_nsin（２πｎ・x/τ） F₂＝Σa_nsin｛２πｎ・（ｘ＋x₀）／τ｝ ただし、a_nは次数ｎの振幅値、ｎは高調波成分の次数を
表わす。

ここで、２πｎ・x/τ＝ζ ２π・x₀／τ＝θとおくと、 全体の合成力は、 となり、合成力Ｆを最小にするためには（３）式から、 １＋cosnθ＝０ ……（４） とすればよい。

ところで、第１次成分が最も大きいので、これを０にす
るためには（４）式でｎ＝１としてθを求めればよい、 cosθ＝−１から、θ＝（2m−１）π となり、さらに、 θ＝（2m−１）π＝２π・x₀／τ となる。（ただし、ｍ＝正の整数） したがって、合成力Ｆを最小にするための二つの補助磁
極23、23′の中心間の距離は、次の（５）式で表わす値
にすればよい。

x₀＝（2m−１）τ/2 ……（５） そこで、補助磁極23と23′のパーミアンスの大きさが近
い値で、変化の方向が逆の状態を維持するために、界磁
極の極ピッチをτとしたとき、補助磁極23、23′の中心
間の距離を、（2m−１）τ/2とした。

その結果、補助磁極23および23′に作用するコギング推
力F₁、F₂は第３図（ａ）、（ｂ）に示すように位相がほ
ぼτ/2ずれて、その合成力F_Tは第３図（ｃ）に示すよう
に微少な振幅となり、補助磁極23、23′の中心間の距離
を、（2m−１）τ/2以外の値にした場合、例えばｍ・τ
または（ｍ＋１）τに設定した場合に比較して極めて小
さくなる。

［考案の効果］ 以上述べたように、本考案によれば、補助凸極の中心間
の距離を界磁極のピッチの（2m−１）/2倍にすることに
より、コギング推力を低下させることができ、安定した
特性を備えた直線運動電動機を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す正断面図、第２図はコギ
ング推力の説明図、第３図はコギング推力の合成力を説
明する説明図である。 １……永久磁石、11……磁極面、２……電機子コア、21
……凸極、22……巻線溝、23、23′……補助磁極、３…
…電機子巻線

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】交互に異極になるように複数個の平板状の
   永久磁石を直線状に配列して構成した界磁極と、前記永
   久磁石の磁極面に空隙を介して対向する凸極を設けた電
   機子コアと、前記凸極に巻回された電機子巻線と、前記
   電機子コアの両端にそれぞれを設けられた補助磁極とを
   備えた直線運動電動機において、 前記補助磁極の中心間の距離を前記界磁極のピッチの
   （2m−１）/2倍（ただしｍは正の整数）としたことを特
   徴とする直線運動電動機。