JPH08275491A - Linear motor - Google Patents

Linear motor

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Publication number
JPH08275491A
JPH08275491A JP7523895A JP7523895A JPH08275491A JP H08275491 A JPH08275491 A JP H08275491A JP 7523895 A JP7523895 A JP 7523895A JP 7523895 A JP7523895 A JP 7523895A JP H08275491 A JPH08275491 A JP H08275491A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mover
field magnet
yoke
stator
linear motor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7523895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Kitaoka
利夫 北岡
Makoto Izawa
誠 伊澤
Yasuhiro Matsumoto
安弘 松本
Katsuhiro Nanba
克宏 難波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Publication of JPH08275491A publication Critical patent/JPH08275491A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To lower a change in magnetic attraction force which is caused by a field magnet and works on an end face in the movement direction of a movable yoke and prevent cogging torque from appearing and thereby obtain smooth thrust of the movable member by bending an end in the movement direction of the movable yoke away from the field magnet of a stator. CONSTITUTION: A linear motor LDMa consists of a strip like flat-type stator 6 which has a field magnet 61 wherein N poles and S poles are alternately arranged in a certain direction and a movable member 7 which has an armature coil 72 located face to face with the field magnet 61. In this motor, an end 711 in the movement direction of a yoke 71 of the movable member is bent- formed. With this end 711, the distance between the yoke 71 and the field magnet 61 is made longer and thereby a change in magnetic attraction force which is caused by the field magnet 61 and works on an end face in the movement direction of the yoke 61 of the movable member is decreased. By this method, cogging torque is prevented from appearing and smooth thrust of the movable member can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一定方向に延びる推進
用界磁マグネットを有する固定子と、前記界磁マグネッ
トに臨む電機子コイルを有するリニアモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motor having a stator having a propulsion field magnet extending in a fixed direction and an armature coil facing the field magnet.

【0002】[0002]

【従来の技術】一定方向に延びる界磁マグネットを有す
る固定子と、この界磁マグネットに臨む電機子コイルを
有する可動子を備えたリニアモータは、例えば特開昭6
1−9161号公報や、特開昭58−36162号公報
に開示されている。特開昭61−9161号公報が教え
るリニアモータは、図6(A)及び(B)に示すよう
に、表面にN極とS極を一定方向に配置した界磁マグネ
ット11を有する板状の固定子1と、この界磁マグネッ
ト11に対向配置された電機子コイル21を有する可動
子2とからなるリニアモータである。
2. Description of the Related Art A linear motor provided with a stator having a field magnet extending in a certain direction and a mover having an armature coil facing the field magnet is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-68242.
No. 1-9161 and Japanese Patent Laid-Open No. 58-36162. As shown in FIGS. 6A and 6B, the linear motor taught by Japanese Patent Laid-Open No. 61-9161 has a plate-like shape having a field magnet 11 having N and S poles arranged in a fixed direction on the surface thereof. The linear motor is composed of a stator 1 and a mover 2 having an armature coil 21 arranged to face the field magnet 11.

【0003】固定子1における界磁マグネット11は固
定子ヨーク12に支持されており、ヨーク12は基台1
3に設置されている。可動子2の電機子コイル21は複
数の空芯コイル21aからなり、それらコイルはその空
芯部が界磁マグネット11に対向する姿勢で界磁マグネ
ット11と平行に並べられ、可動子ヨーク22に支持さ
れている。可動子ヨーク22はその両側部が下方へ屈曲
され、そこに案内ローラ23が設けられている。案内ロ
ーラ23は基台13上を固定子ヨーク12の側面に案内
されて移動できる。
A field magnet 11 of the stator 1 is supported by a stator yoke 12, and the yoke 12 is a base 1.
It is installed in 3. The armature coil 21 of the mover 2 is composed of a plurality of air-core coils 21a. The coils are arranged in parallel with the field magnet 11 with their air-core portions facing the field magnet 11, and are arranged on the mover yoke 22. It is supported. Both sides of the mover yoke 22 are bent downward, and guide rollers 23 are provided there. The guide roller 23 can move on the base 13 while being guided by the side surface of the stator yoke 12.

【0004】図6(B)に示すように、電機子コイル2
1には、コイルへの通電制御のためにその位置における
界磁マグネット11の磁力を検出する位置検出素子24
及び可動子速度制御等のためのエンコーダの磁気センサ
25を設けてあり、位置検出素子24は界磁マグネット
11の一方の側面に臨み、磁気センサ25は界磁マグネ
ット11の他方の側面に形成されたファイン着磁部14
に臨んで可動子とともに移動し、磁気を検出する。
As shown in FIG. 6B, the armature coil 2
1 is a position detecting element 24 for detecting the magnetic force of the field magnet 11 at that position for controlling the energization of the coil.
And a magnetic sensor 25 of an encoder for controlling the speed of the mover, the position detecting element 24 faces one side surface of the field magnet 11, and the magnetic sensor 25 is formed on the other side surface of the field magnet 11. Fine magnetizing part 14
Moving along with the mover, the magnetism is detected.

【0005】一方、特開昭58−36162号公報が教
えるリニアモータは、図6(C)に示すように、表面に
N極とS極を一定方向に交互に配置した界磁マグネット
31を有する棒状の固定子3と、この固定子3に外嵌す
る電機子コイル301を有する可動子30とからなるリ
ニアモータである。電機子コイル301は界磁マグネッ
ト31に外嵌するリング形のコイル301aからなり、
筒形の可動子ヨーク302内に取り付けられている。図
6(C)に示す例ではさらに、筒形可動子ヨーク302
の両端部に軸受け303が嵌められており、可動子30
はこの軸受け303により固定子3に沿って相対的に移
動できる。なお、軸受け構造は、このようなものの他、
種々のタイプのものが採用される。前記公報では、界磁
マグネットに設けた長手方向の溝に電機子コイル内面に
設けたプラスチック製の突起を嵌合摺動させるものが開
示されている。
On the other hand, the linear motor taught by Japanese Patent Laid-Open No. 58-36162 has a field magnet 31 having N poles and S poles alternately arranged in a certain direction on the surface, as shown in FIG. 6C. The linear motor is composed of a rod-shaped stator 3 and a mover 30 having an armature coil 301 fitted on the stator 3. The armature coil 301 is composed of a ring-shaped coil 301a fitted onto the field magnet 31,
It is mounted inside a cylindrical mover yoke 302. In the example shown in FIG. 6C, the tubular mover yoke 302 is further added.
Bearings 303 are fitted to both ends of the mover 30.
This bearing 303 allows relative movement along the stator 3. In addition to this, the bearing structure is
Various types are adopted. The above publication discloses that a projection made of plastic provided on the inner surface of the armature coil is fitted and slid into a longitudinal groove provided in the field magnet.

【0006】また、可動子30には、電機子コイル30
1への通電制御のために、その位置における界磁マグネ
ットの磁力を検出するホール素子等の位置検知素子24
が設けられている。以上説明したリニアモータは、複写
機等の画像形成装置やイメージスキャナ等における画像
読み取り装置の原稿画像の走査光学系部材を支持するキ
ャッジの駆動への利用が試みられている他、種々の機器
への利用が試みられている。
The armature coil 30 is attached to the mover 30.
A position detecting element 24 such as a Hall element for detecting the magnetic force of the field magnet at that position for controlling the energization of the device 1.
Is provided. The linear motor described above has been attempted to be used for driving a cage that supports a scanning optical system member for a document image of an image reading apparatus such as an image forming apparatus such as a copying machine or an image scanner, and various other apparatuses. Is being used.

【0007】しかしこのようなリニアモータについては
次の問題が指摘されている。すなわち、可動子が固定子
に対し相対的に移動するとき、推進用界磁マグネットか
ら可動子ヨークの端部、特に端面に作用する磁気的吸引
力が磁極ピッチで変動し、そのため負荷変動(コギン
グ)が発生し、可動子の円滑な移動が妨げられるという
問題である。
However, the following problems have been pointed out regarding such a linear motor. That is, when the mover moves relative to the stator, the magnetic attraction force acting from the propulsion field magnet to the end portion of the mover yoke, particularly the end face, fluctuates with the magnetic pole pitch, which causes load fluctuation (cogging). ) Occurs, which hinders the smooth movement of the mover.

【0008】この点、特開平2−65656号公報は、
図6(A)のリニアモータの改良型として、図7に示す
ように、界磁マグネット11を有する板状の固定子1に
可動子2の電機子コイル21を対向させ、可動子ヨーク
22に設けたローラ23を固定子支持台13上に転動さ
せる構造のリニアモータにおいて、可動子ヨーク22の
端部に作用する磁気的吸引力の変動を抑制するために、
該ヨークの移動方向前後の端部221、222を三角形
状等の突起に形成することを教えている。
In this respect, Japanese Patent Laid-Open No. 2-65656 discloses that
As an improved version of the linear motor shown in FIG. 6A, as shown in FIG. 7, the armature coil 21 of the mover 2 is made to face the plate-shaped stator 1 having the field magnet 11, and the mover yoke 22 is provided. In the linear motor having a structure in which the provided roller 23 rolls on the stator support base 13, in order to suppress the fluctuation of the magnetic attractive force acting on the end portion of the mover yoke 22,
It teaches that the front and rear ends 221 and 222 of the moving direction of the yoke are formed as protrusions having a triangular shape or the like.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような突
起手段を採用すると、可動子ヨークがそれだけ長くな
り、全体のコンパクト化の妨げとなるし、かかる突起手
段は安全上問題がある。そこで本発明は、一定方向に延
びる推進用界磁マグネットを有する固定子と、前記界磁
マグネットに臨む電機子コイルを有する可動子とを備え
たリニアモータであって、従来のようにコギング抑制の
ために可動子ヨーク端部に突起手段を設ける場合と比べ
ると、コンパクト化の妨げとならない、また、安全な状
態で、可動子ヨークの移動方向における端部に作用する
磁気的吸引力の変動を低減して、コギングの発生を抑制
でき、それだけ滑らかに高精度の可動子駆動を達成でき
るリニアモータを提供することを課題とする。
However, if such a protrusion means is adopted, the mover yoke becomes longer by that amount, which hinders the overall size reduction, and such a protrusion means poses a safety problem. Therefore, the present invention is a linear motor including a stator having a field magnet for propulsion extending in a fixed direction and a mover having an armature coil facing the field magnet, which is capable of suppressing cogging as in the prior art. Therefore, compared with the case where the protrusion means is provided at the end portion of the mover yoke, it does not hinder the compactness, and in a safe state, the fluctuation of the magnetic attraction force acting on the end portion in the moving direction of the mover yoke is prevented. An object of the present invention is to provide a linear motor that can reduce the occurrence of cogging and can smoothly achieve highly accurate mover drive.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、一定方向に延びる推進用界磁マグネットを
有する固定子と、前記界磁マグネットに臨む電機子コイ
ルを有する可動子とを備えたリニアモータにおいて、前
記可動子の移動方向における可動子ヨーク端部を前記固
定子の界磁マグネットから遠ざかる方向に曲げたことを
特徴とするリニアモータを提供するものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a stator having a propulsion field magnet extending in a certain direction and a mover having an armature coil facing the field magnet. In a linear motor provided, there is provided a linear motor characterized in that an end of a mover yoke in a moving direction of the mover is bent in a direction away from a field magnet of the stator.

【0011】本発明のリニアモータは、一定方向に延
びる推進用界磁マグネットを有する板状の固定子と、該
界磁マグネットに対向配置された電機子コイルを有して
該電機子コイルに前記固定子に並ぶ可動子ヨークが設け
られた可動子とを備えたタイプのもの、一定方向に延
びる推進用界磁マグネットを有する棒状の固定子と、該
固定子に嵌まる電機子コイルを有して該電機子コイルが
筒形の可動子ヨークに納められた可動子とを備えたタイ
プのもの等、種々のタイプのものが考えられる。
The linear motor of the present invention has a plate-shaped stator having a propulsion field magnet extending in a fixed direction, and an armature coil arranged so as to face the field magnet. A type having a mover provided with a mover yoke aligned with the stator, having a rod-shaped stator having a propulsion field magnet extending in a certain direction, and an armature coil fitted to the stator Various types such as a type in which the armature coil is provided with a mover housed in a cylindrical mover yoke are conceivable.

【0012】前者のリニアモータの場合、固定子に並
ぶ可動子ヨークの移動方向における端部は、界磁マグネ
ットから遠ざかるように曲げられ、側面から見ると、可
動子ヨーク端部が界磁マグネットから遠ざかるように反
り上がった形状とされる。また、後者のリニアモータ
の場合、筒形可動子ヨークの移動方向における端部の開
口部が、界磁マグネットから遠ざかるように拡径した形
状に形成される。
In the former linear motor, the ends of the mover yokes aligned with the stator in the moving direction are bent away from the field magnet, and when viewed from the side, the end of the mover yoke is away from the field magnets. The shape is curved so that it goes away. Further, in the latter linear motor, the opening at the end in the moving direction of the tubular mover yoke is formed in such a shape that the diameter is expanded so as to move away from the field magnet.

【0013】[0013]

【作用】本発明のリニアモータによると、可動子ヨーク
の移動方向における端部を固定子の界磁マグネットから
遠ざけるように曲げ形成してあるので、該端部は界磁マ
グネットとの距離が長くなり、それだけ界磁マグネット
の影響が少なくなって可動子ヨークの移動方向端面に作
用する界磁マグネットによる磁気的吸引力の変動が抑制
される。
According to the linear motor of the present invention, since the end portion in the moving direction of the mover yoke is formed to be bent away from the field magnet of the stator, the end portion has a long distance from the field magnet. Therefore, the influence of the field magnet is reduced accordingly, and the fluctuation of the magnetic attraction force by the field magnet acting on the end face in the moving direction of the mover yoke is suppressed.

【0014】これをさらに説明すると、先ず、界磁マグ
ネットと可動子ヨーク端部間の距離を変えた場合、界磁
マグネットから伝わる可動子ヨーク表面での磁束密度の
傾向は図3に示すようになる。図示のように界磁マグネ
ットと可動子ヨーク間の距離が大きくなると、可動子ヨ
ーク表面の磁束密度は小さくなる。磁束密度が磁気的吸
引力の原因であるので、距離を大きくすることにより吸
引力が小さくなる。
To further explain this, first, when the distance between the field magnet and the end of the mover yoke is changed, the tendency of the magnetic flux density transmitted from the field magnet on the surface of the mover yoke is as shown in FIG. Become. As shown in the figure, as the distance between the field magnet and the mover yoke increases, the magnetic flux density on the mover yoke surface decreases. Since the magnetic flux density is the cause of the magnetic attraction, increasing the distance reduces the attraction.

【0015】また、図4に実線で示すように、可動子ヨ
ークの移動に伴い可動子ヨークの移動方向端面に発生す
る磁気的吸引力の変動は界磁マグネットの磁極ピッチに
応じて周期的に発生する。ここで、本発明におけるよう
に、可動子ヨーク端部を界磁マグネットから遠ざかるよ
うに曲げて界磁マグネットとの距離を大きくすると、図
4に点線で示すように、可動子ヨーク端面に作用する磁
気的吸引力の変動を小さくすることができる。
Further, as shown by the solid line in FIG. 4, the fluctuation of the magnetic attractive force generated at the end face in the moving direction of the mover yoke due to the movement of the mover yoke is periodically changed according to the magnetic pole pitch of the field magnet. appear. Here, as in the present invention, when the end of the mover yoke is bent away from the field magnet to increase the distance from the field magnet, it acts on the end surface of the mover yoke as shown by the dotted line in FIG. It is possible to reduce the fluctuation of the magnetic attractive force.

【0016】以上により本発明のリニアモータにおいて
は、可動子ヨークの移動方向端面に作用する界磁マグネ
ットによる磁気的吸引力の変動が抑制され、従ってコギ
ングが抑制された状態で、滑らかな可動子推力が得られ
る。
As described above, in the linear motor of the present invention, the fluctuation of the magnetic attraction force by the field magnet acting on the end face in the moving direction of the mover yoke is suppressed, and therefore the cogging is suppressed and the mover is smooth. Thrust is obtained.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明に係るリニアモータの1例を示すも
ので、図(A)はその側面図、図(B)はその正面図で
ある。また、図2は本発明に係るリニアモータの他の例
の可動子を断面で示す側面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B show an example of a linear motor according to the present invention. FIG. 1A is a side view thereof, and FIG. 1B is a front view thereof. FIG. 2 is a side view showing in cross section a mover of another example of the linear motor according to the present invention.

【0018】図1のリニアモータLDMaは、N極とS
極を一定方向に交互に配置した界磁マグネット61を有
する帯板状の平板型固定子6と、この界磁マグネット6
1に対向配置された電機子コイル72を有する可動子7
とからなっている。固定子6の界磁マグネット61は帯
板形状の固定子ヨーク62上に設置されている。また、
図示していないが、固定子6には、後述する可動子7の
速度制御のためにエンコーダに読み取らせる磁気を提供
するファイン着磁部も設けてある。
The linear motor LDMa of FIG. 1 has an N pole and an S pole.
A strip plate-shaped flat plate type stator 6 having field magnets 61 in which poles are alternately arranged in a fixed direction, and the field magnets 6
A mover 7 having an armature coil 72 arranged so as to face 1
It consists of The field magnet 61 of the stator 6 is installed on a band-shaped stator yoke 62. Also,
Although not shown, the stator 6 is also provided with a fine magnetizing section that provides magnetism to be read by the encoder for speed control of the mover 7 described later.

【0019】可動子7の電機子コイル72は界磁マグネ
ット61と平行な平板状の可動子ヨーク71に取り付け
られている。電機子コイル72は、後ほど説明する3相
駆動方式による駆動を行えるように、u相、v相、w相
の3相の空芯コイルからなり、各相のコイルは電気角に
して2π/3ずつずれた位置(なお、2π/3ずれた位
置と同位相の位置でもよい)に、空芯部を含む面を界磁
マグネット61に平行にして配置してある。各相のコイ
ルには、通電制御のための位置検出素子hu、hv、h
wを設けてある。これらの素子は、ここでは磁電変換素
子の一種であるホール素子であり、素子huはu相コイ
ルに、素子hvはv相コイルに、素子hwはw相コイル
に配置してある。また、図1には示していないが、可動
子7には、前記固定子6におけるファイン着磁部の磁気
を検出する磁気センサも設けてある。この磁気センサは
後述するエンコーダ43(図5(B)参照)の一構成要
素である。
The armature coil 72 of the mover 7 is attached to a plate-like mover yoke 71 parallel to the field magnet 61. The armature coil 72 is composed of three-phase air-core coils of u-phase, v-phase, and w-phase so that it can be driven by a three-phase drive method described later, and each phase coil has an electrical angle of 2π / 3. The surfaces including the air-core portion are arranged parallel to the field magnet 61 at the positions shifted by each (the position may be in the same phase as the position shifted by 2π / 3). The coil of each phase has position detecting elements hu, hv, h for controlling energization.
w is provided. Here, these elements are Hall elements, which are a type of magnetoelectric conversion element, and the element hu is arranged in the u-phase coil, the element hv is arranged in the v-phase coil, and the element hw is arranged in the w-phase coil. Although not shown in FIG. 1, the mover 7 is also provided with a magnetic sensor for detecting the magnetism of the fine magnetized portion of the stator 6. This magnetic sensor is a component of an encoder 43 (see FIG. 5B) described later.

【0020】可動子ヨーク71の移動方向に沿う両側部
は下方へ折り曲げられ、そこに車輪73を設けてある。
この車輪73は、固定子ヨーク62上を走行する。この
ため、固定子ヨーク62に案内ガイド621を設けてあ
る。なお、図6(A)に示す従来モータのように、固定
子ヨークをさらに基台上に設置し、固定子ヨークの側面
に車輪を案内させつつ該基台上を走行できるようにする
等、他の可動子案内手段を採用してもよい。
Both sides of the mover yoke 71 along the moving direction are bent downward, and wheels 73 are provided there.
The wheels 73 run on the stator yoke 62. Therefore, the stator yoke 62 is provided with a guide guide 621. As in the conventional motor shown in FIG. 6 (A), a stator yoke is further installed on the base so that the wheels can be guided to the side surfaces of the stator yoke so that the vehicle can run on the base. Other mover guide means may be adopted.

【0021】可動子ヨーク71の移動方向おける両端部
711は界磁マグネット61から遠ざかるように曲げら
れ、上方へ反り上がっている。以上説明したリニアモー
タLDMaでは、可動子7の電機子コイル72に後述す
るように通電されることで推力が発生し、可動子7が固
定子6に沿って駆動される。
Both ends 711 in the moving direction of the mover yoke 71 are bent away from the field magnet 61 and are bent upward. In the linear motor LDMa described above, thrust is generated by energizing the armature coil 72 of the mover 7 as described later, and the mover 7 is driven along the stator 6.

【0022】従って、可動子7に、例えば複写機、イメ
ージスキャナ等における画像読み取り装置の原稿画像走
査光学系の部材を支持するキャリッジを連結してこれを
駆動することで画像走査・読み取りを行える。このリニ
アモータLDMaによると、可動子ヨーク71の移動方
向における端部711を固定子6の界磁マグネット61
から遠ざけるように曲げ形成してある。従って、該端部
711は界磁マグネット61との距離が長くなり、それ
だけ界磁マグネット61の影響が少ない。そのため、可
動子ヨーク71の移動方向端面に作用する界磁マグネッ
ト61による磁気的吸引力の変動が抑制されている。こ
れにより、コギングが抑制された状態で、滑らかな可動
子推力が得られる。
Therefore, image scanning / reading can be performed by connecting the carriage 7 to a carriage that supports a member of a document image scanning optical system of an image reading apparatus such as a copying machine or an image scanner and driving the carriage. According to this linear motor LDMa, the end portion 711 in the moving direction of the mover yoke 71 is connected to the field magnet 61 of the stator 6.
It is bent so as to keep away from it. Therefore, the end portion 711 has a longer distance from the field magnet 61, and the influence of the field magnet 61 is less. Therefore, the fluctuation of the magnetic attraction force by the field magnet 61 acting on the end face of the mover yoke 71 in the moving direction is suppressed. As a result, a smooth mover thrust can be obtained with cogging suppressed.

【0023】図2に示すリニアモータLDMbは、N極
とS極を交互に配置した界磁マグネット601を有する
断面円形の棒状固定子60と、この界磁マグネット60
1に所定の間隙をおいて外嵌する電機子コイル702を
有する可動子70とからなっている。電機子コイル70
2は円筒形の可動子ヨーク701に納められている。従
って可動子70は全体的に円筒形状である。
The linear motor LDMb shown in FIG. 2 has a rod-shaped stator 60 having a circular cross section having a field magnet 601 in which N poles and S poles are alternately arranged, and this field magnet 60.
1 and a mover 70 having an armature coil 702 fitted on the outer surface of the armature coil 1 with a predetermined gap. Armature coil 70
2 is housed in a cylindrical mover yoke 701. Therefore, the mover 70 has a generally cylindrical shape.

【0024】なお、固定子60及び可動子70の形状は
円筒形に限定されるものではなく、四角筒形等、他の形
状でもよい。固定子60には、図示していないが、可動
子70の速度制御等のためにエンコーダに読み取らせる
磁気を提供するファイン着磁部も設けてある。可動子7
0の電機子コイル702は、3相駆動方式による駆動を
行えるように、u相、v相、w相の3相のコイルからな
っている。これら各相のコイルは固定子60に嵌められ
た円筒形のボビン703上に巻かれている。そしてこれ
らボビン及びコイルの外周面が円筒形の可動子ヨーク7
01に囲まれている。
The shapes of the stator 60 and the mover 70 are not limited to the cylindrical shape, but may be other shapes such as a square tube shape. Although not shown, the stator 60 is also provided with a fine magnetizing section that provides magnetism to be read by the encoder for speed control of the mover 70 and the like. Mover 7
The zero armature coil 702 is composed of three-phase coils of u-phase, v-phase, and w-phase so that the armature coil 702 can be driven by the three-phase driving method. The coils of each of these phases are wound on a cylindrical bobbin 703 fitted in the stator 60. The bobbin and the outer peripheral surface of the coil have a cylindrical mover yoke 7
Surrounded by 01.

【0025】各相のコイルは電気角にして2π/3ずつ
ずれた位置(なお、2π/3ずれた位置と同位相の位置
でもよい)に配置されている。各相のコイルには、通電
制御のためのホール素子hu、hv、hwを設けてあ
る。また、図2には示していないが、可動子70には、
前記固定子60における図示しないファイン着磁部の磁
気を検出する、エンコーダ43(図5(B)参照)の磁
気センサも設けてある。
The coils of each phase are arranged at positions shifted by 2π / 3 in terms of electrical angle (note that the positions may be in phase with the position shifted by 2π / 3). Hall elements hu, hv, hw for controlling energization are provided in the coils of each phase. In addition, although not shown in FIG.
A magnetic sensor of the encoder 43 (see FIG. 5B) for detecting the magnetism of a fine magnetized portion (not shown) of the stator 60 is also provided.

【0026】可動子ヨーク701の移動方向おける両端
部701aは界磁マグネット601から遠ざかるように
曲げられ、従って円筒形可動子ヨーク701の両端開口
部は、可動子ヨーク中心部から遠ざかるにつれ拡径して
いる。以上説明したリニアモータLDMbでは、可動子
70の電機子コイル702に後述するように通電される
ことで推力が発生し、可動子70が固定子60に沿って
駆動される。このとき、固定子60は可動子70の案内
ガイドを兼ねる。
Both ends 701a in the moving direction of the mover yoke 701 are bent so as to move away from the field magnet 601. Therefore, the openings at both ends of the cylindrical mover yoke 701 expand as they move away from the center of the mover yoke. ing. In the linear motor LDMb described above, thrust is generated by energizing the armature coil 702 of the mover 70 as described below, and the mover 70 is driven along the stator 60. At this time, the stator 60 also serves as a guide for the mover 70.

【0027】従って、可動子70に、例えば複写機、イ
メージスキャナ等における画像読み取り装置の原稿画像
走査光学系の部材を支持するキャリッジを連結してこれ
を駆動することで画像走査・読み取りを行える。なお、
可動子70の案内は別途案内手段を設けて行ってもよ
い。このリニアモータLDMbにおいても、可動子ヨー
ク701の移動方向における端部701aは固定子60
の界磁マグネット601から遠ざかるように曲げ形成し
てあるので、該端部701aは界磁マグネット601と
の距離が長くなっており、それだけ界磁マグネット60
1の影響が少ない。そのため、可動子ヨーク701の移
動方向端面に作用する界磁マグネット601による磁気
的吸引力の変動が抑制され、これにより、コギングが抑
制された状態で、滑らかな可動子推力が得られる。
Therefore, image scanning / reading can be performed by connecting to the movable element 70 a carriage that supports a member of the original image scanning optical system of an image reading apparatus such as a copying machine or an image scanner and driving the carriage. In addition,
The guide of the mover 70 may be provided by a separate guide means. Also in this linear motor LDMb, the end portion 701a in the moving direction of the mover yoke 701 has the stator 60.
The end portion 701a has a long distance from the field magnet 601 because it is formed so as to be away from the field magnet 601.
1 has little effect. Therefore, the fluctuation of the magnetic attraction force by the field magnet 601 acting on the end face in the moving direction of the mover yoke 701 is suppressed, and thus a smooth mover thrust can be obtained in a state where cogging is suppressed.

【0028】次に、前記のリニアモータLDMaの運転
制御について説明する。なお、モータLDMbもモータ
LDMaと同様に制御運転されるので、ここではモータ
LDMaに代表させて説明する。既述のとおり、固定子
6の界磁マグネット61はN極、S極を一周期とする正
弦波の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7の電機子コイル72は電気
角でπ・2/3ずつずらした位置(π・2/3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、各コイルにはその位置での
界磁マグネット61の磁束の大きさと向きを検知するホ
ール素子hu、hv、hwを設けてある。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LD
Ma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7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。
Next, the operation control of the linear motor LDMa will be described. Since the motor LDMb is also controlled and operated in the same manner as the motor LDMa, the motor LDMa will be representatively described below. As described above, the field magnet 61 of the stator 6 is magnetized so as to have a distribution of a sinusoidal magnetic flux density with the N pole and the S pole as one cycle. Further, as described above, the armature coil 72 of the mover 7 has three phases arranged at positions shifted by π · 2/3 in electrical angle (or in the same phase as the position shifted by π · 2/3). Hall coils hu, hv, hw for detecting the magnitude and direction of the magnetic flux of the field magnet 61 at that position. Then, a current having a magnitude and a direction corresponding to the magnitude and the direction of the magnetic flux detected by these Hall elements is applied to the coil to drive the motor LD.
Ma is driven. That is, here, a so-called three-phase driving method is adopted, and signals having a phase shift of 120 degrees are input to the coil, and as a result, a constant thrust is obtained regardless of the position of the mover 7. Also here
In addition to adopting the three-phase drive method, a phase synchronization control method generally called PLL is adopted in order to drive the mover at a target speed.

【0029】図5(A)にモータLDMaの運転制御の
ための電気回路の概略ブロック図を、図5(B)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5(A)及び図5(B)において、41
は直流電源、42は前記のホール素子等を含む通電制御
回路部、43は可動子7の移動速度を検出するエンコー
ダ、44は位相同期制御方式による速度制御部である。
エンコーダ43は、それには限定されないが、ここでは
固定子6に設けた図示しないファイン着磁部に沿って可
動子7とともに移動する磁気センサ(ここではMR素子
と称されている磁気抵抗素子利用のセンサ)を含む磁気
方式のエンコーダである。
FIG. 5 (A) shows a schematic block diagram of an electric circuit for controlling the operation of the motor LDMa, and FIG. 5 (B) shows the main part of the operation control circuit including the speed control circuit of the phase synchronization control system. In FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B), 41
Is a DC power supply, 42 is an energization control circuit unit including the hall element, 43 is an encoder for detecting the moving speed of the mover 7, and 44 is a speed control unit based on the phase synchronization control method.
The encoder 43 is not limited to this, but here is a magnetic sensor that moves together with the mover 7 along a fine magnetizing portion (not shown) provided on the stator 6, which uses a magnetoresistive element called an MR element here. Sensor) is a magnetic encoder.

【0030】図5(B)において、45はモータLDM
aの所定の動作を指示するとともに、位相同期制御部4
9に基準クロック信号を出力するマイクロコンピュー
タ、46はコンピュータ45の入出力ポート、47は増
幅器、48はスイッチング部、49は前記の位相同期制
御部、50は補償回路、51は増幅回路である。図5に
示す制御回路によると、コンピュータ45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49
に入力されるとともに、エンコーダ43から可動子7の
移動速度信号が制御部49にフィードバック入力され
る。位相同期制御部49は、基準クロックのパルスとエ
ンコーダ43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50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、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51により
比例増幅され、電機子コイル72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7
の目標速度と一致するようにモータLDMaが運転され
る。
In FIG. 5B, 45 is a motor LDM.
In addition to instructing the predetermined operation of a, the phase synchronization control unit 4
Reference numeral 9 is a microcomputer for outputting a reference clock signal, 46 is an input / output port of the computer 45, 47 is an amplifier, 48 is a switching unit, 49 is the phase synchronization control unit, 50 is a compensation circuit, and 51 is an amplification circuit. According to the control circuit shown in FIG. 5, the reference clock signal corresponding to the target speed is sent from the computer 45 to the phase synchronization control unit 49.
In addition, the moving speed signal of the mover 7 is fed back to the controller 49 from the encoder 43. The phase synchronization control unit 49 outputs a signal according to the difference between the frequency and phase of the pulse of the reference clock and the pulse of the feedback signal from the encoder 43, and the compensation circuit 50 performs lead / lag compensation of the transmission system and outputs the output voltage. Is the reference input voltage of the Hall element. The Hall element outputs a voltage corresponding to the magnitude and direction of the magnetic flux at a certain position,
The output voltage has a characteristic proportional to the reference input voltage. Therefore, the output voltage corresponding to the difference between the reference clock signal and the feedback signal is output from the Hall element. The output voltage from the Hall element is proportionally amplified by the amplifier circuit 51, and the armature coil 72 is energized. From the above, the frequency and phase of the pulse of the reference clock and the pulse of the feedback signal are matched, in other words, the mover 7
The motor LDMa is operated so as to match the target speed of.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によると、一定方向に延びる推進
用界磁マグネットを有する固定子と、前記界磁マグネッ
トに臨む電機子コイルを有する可動子とを備えたリニア
モータにおいて、従来のようにコギング抑制のために可
動子ヨーク端部に突起手段を設ける場合と比べると、コ
ンパクト化の妨げとならない、また、安全な状態で、可
動子ヨークの移動方向における端部に作用する界磁マグ
ネットによる磁気的吸引力の変動を低減して、コギング
の発生を抑制でき、それだけ滑らかに高精度の可動子駆
動を達成できる。
According to the present invention, a linear motor provided with a stator having a propulsion field magnet extending in a certain direction and a mover having an armature coil facing the field magnet is provided as in the conventional case. Compared with the case where a protrusion means is provided at the end of the mover yoke to suppress cogging, it does not hinder compactness, and in a safe state, it uses a field magnet that acts on the end of the mover yoke in the moving direction. The fluctuation of the magnetic attractive force can be reduced, the occurrence of cogging can be suppressed, and the mover drive with high accuracy can be achieved smoothly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るリニアモータの1例を示すもの
で、図(A)はその側面図、図(B)はその正面図であ
る。
1 shows an example of a linear motor according to the present invention, FIG. 1 (A) is a side view thereof, and FIG. 1 (B) is a front view thereof.

【図2】本発明に係るリニアモータの他の例の可動子を
断面で示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing in cross section a mover of another example of the linear motor according to the present invention.

【図3】界磁マグネットと可動子ヨーク間の距離に応じ
て界磁マグネットから可動子ヨークに伝わる磁束密度が
変化する状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the magnetic flux density transmitted from the field magnet to the mover yoke changes according to the distance between the field magnet and the mover yoke.

【図4】可動子の移動に伴って可動子ヨーク端面に作用
する磁気的吸引力が変化する状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which a magnetic attraction force acting on an end surface of a mover yoke changes as the mover moves.

【図5】図(A)はリニアモータの運転制御回路の概略
を示すブロック図、図(B)は位相同期制御方式の速度
制御回路を含む運転制御回路の要部を示す図である。
5A is a block diagram showing an outline of an operation control circuit of a linear motor, and FIG. 5B is a view showing a main part of an operation control circuit including a speed control circuit of a phase synchronization control system.

【図6】図(A)は従来例の平面図、図(B)はその正
面図であり、図(C)は他の従来例の側面図である。
FIG. 6A is a plan view of a conventional example, FIG. 6B is a front view thereof, and FIG. 6C is a side view of another conventional example.

【図7】さらに他の従来例の平面図である。FIG. 7 is a plan view of still another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

LDMa リニアモータ 6 帯板状の固定子 61 推進用界磁マグネット 62 固定子ヨーク 7 可動子 71 可動子ヨーク 711 可動子ヨーク端部 72 電機子コイル u、v、w 電機子コイルを形成している空芯コイル 73 車輪 hu、hv、hw ホール素子 LDMb リニアモータ 60 棒状固定子 601 推進用界磁マグネット 70 可動子 701 筒形可動子ヨーク 701a 可動子ヨーク端部 702 電機子コイル 703 ボビン LDMa linear motor 6 strip-shaped stator 61 field magnet for propulsion 62 stator yoke 7 mover 71 mover yoke 711 mover yoke end 72 armature coil u, v, w forming armature coils Air core coil 73 Wheels hu, hv, hw Hall element LDMb Linear motor 60 Rod-shaped stator 601 Propulsion field magnet 70 Mover 701 Cylindrical mover yoke 701a Mover yoke end 702 Armature coil 703 Bobbin

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 安弘 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 (72)発明者 難波 克宏 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Matsumoto 2-3-13 Azuchi-cho, Chuo-ku, Osaka City Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Katsuhiro Namba 2-3-3 Azuchi-cho, Chuo-ku, Osaka No. 13 Osaka International Building Minolta Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一定方向に延びる推進用界磁マグネット
を有する固定子と、前記界磁マグネットに臨む電機子コ
イルを有する可動子とを備えたリニアモータにおいて、
前記可動子の移動方向における可動子ヨーク端部を前記
固定子の界磁マグネットから遠ざかる方向に曲げたこと
を特徴とするリニアモータ。
1. A linear motor provided with a stator having a field magnet for propulsion extending in a fixed direction and a mover having an armature coil facing the field magnet,
A linear motor characterized in that an end portion of a mover yoke in a moving direction of the mover is bent in a direction away from a field magnet of the stator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10164819A (en) * 1996-11-29 1998-06-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd Moving coil for x-y state device using linear motor
JP2007189837A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Yaskawa Electric Corp Cylindrical linear motor and its guide device

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