JPH10201216A - Linear motor - Google Patents

Linear motor

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JPH10201216A
JPH10201216A JP35772296A JP35772296A JPH10201216A JP H10201216 A JPH10201216 A JP H10201216A JP 35772296 A JP35772296 A JP 35772296A JP 35772296 A JP35772296 A JP 35772296A JP H10201216 A JPH10201216 A JP H10201216A
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magnetic
linear motor
magnetic sensor
stator
magnetized portion
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利夫 北岡
Katsuhiro Nanba
克宏 難波
Mitsutoshi Iko
光俊 位高
Masazo Ishiyama
雅三 石山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve efficiency by providing a magnetic sensor to read magnetic information of a magnetized section for position detection and also providing a magnetic shield member to shield the magnetic flux from magnetized portion for drive to such magnetic sensor. SOLUTION: A rotor 2 is provided with a magnetic sensor 3 to detect magnetic information of the magnetized section 12 for position detection of a stator 1 in such a manner as being opposed to the magnetized section for position detection. The magnetic sensor 3 is surrounded and covered, to shield the magnetic flux from the magnetized section 12 for drive, by four sheets of magnetic shield members 41 formed integrally from the four surfaces crossing orthogonal the detecting surface of magnetic sensor. The rotor 2 is controlled for drive based on the magnetic information of the magnetized section 12 for position detection read by the magnetic sensor 3 driven together with the rotor 2. A detected signal of the magnetic sensor 3 can be used for position detection, velocity detection, position control and velocity control.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
The present invention relates to a linear motor, and more particularly to a linear motor having a magnetic encoder used for position detection, speed detection, position control, speed control, and the like.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Linear motors are used to linearly move articles and members in a wide range of fields, such as OA equipment such as copiers, image scanners and printers, XY tables, FA equipment such as article transporters, and optical equipment such as cameras. It is used to move to. Such a linear motor usually includes an encoder for position detection, speed detection, position control, speed control, and the like of the moving article or the like. When the encoder is of a magnetic type, the encoder usually has a magnetized portion in which N-poles and S-poles are alternately arranged at a fine pitch linearly in the moving direction of an article or the like. A magnetic sensor for detecting magnetic information. In a field in which it is necessary to drive an article or the like with high precision position control and speed control, for example, in the field of the OA equipment, the encoder information detected by the magnetic sensor has a small measurement error and has high accuracy. It is required that there be.

【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。
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-107706 describes
In the publication, as shown in FIG. 13A, the driving magnetized portion 951 and the position detecting magnetized portion 952 are set so that the offset fluctuation of the output waveform of the position detecting sensor 96 is within 38%. A driving magnet 95 provided side by side with a distance, a driving coil 97 provided facing the driving magnetized portion 951, and a position detecting magnetic sensor 96 provided facing the position detecting magnetized portion 952, Teaches linear motors with In this publication, the driving magnetized portion 951 and the position detecting magnetized portion 952 are separated and juxtaposed so that the offset fluctuation of the output waveform of the position detecting sensor 96 is within 38%. It teaches that the detection magnetized portion 952 is prevented from being interfered by the drive magnetized portion 951. The fact that the offset fluctuation is within 38% is shown as a limit value for accurately performing position detection. Further, it teaches that the driving magnetized portion 951 and the position detecting magnetized portion 952 are provided alongside and integrated with the driving magnet 95, so that a simple structure can be achieved.

【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。
[0004] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-181601 discloses that
Coil type mover (not shown) as shown in FIG.
And a magnet-type stator 91 slidably penetrating the coil-type mover and extending in the moving direction of the driven body. A part of the magnet-type stator 91 is provided with a magnetic shield 92 interposed therebetween. A magnetic scale 93 for detecting a linear position is provided, and a magnet-type stator 91, a magnetic shield part 92 and a magnetic scale 93 are integrated to form a guide shaft 90 for a carrier of a driven body. It teaches a linear motor provided with a magnetic sensor 94 for a magnetic scale that reads out positional information from 93. According to this publication, according to this linear motor, since the magnet type stator 91 and the magnetic scale 93 are integrated and used via the magnetic shield part 92, both are formed as an integral body by the interposed magnetic shield part 92. In this case, no magnetic interference occurs, and the magnetic scale magnetic sensor 94 teaches that the signal from the magnetic scale 93 can be detected without being affected by the strong magnetic field of the magnet-type stator 91.

【0005】[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。
However, in the linear motor taught in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-107706, the offset fluctuation of the output waveform of the position detecting magnetic sensor 96 must be within 38%, for example, approximately 38%. Figure 13
As illustrated in (B), the driving magnetized portion 951 can be formed only on the half surface of the driving magnet 95 on the side facing the position detecting magnetized portion 952. FIG.
(B) is a diagram showing a magnetic flux distribution in the circumferential direction of the driving magnet 95, and the position detecting magnetized portion 952 is 0 ° in the drawing.
At the center.

【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。
Therefore, the driving magnet 95 in which the driving magnetized portion 951 and the position detecting magnetized portion 952 are formed is magnetized with a sufficient magnetic force with respect to the magnetic force that the material of the driving magnet can have. Is not provided, and thereby the driving magnetized portion 951
The thrust generated by the interaction with the driving coil 97 that is energized becomes small, and the linear motor becomes inefficient. In addition, the portion of the driving magnet 95 that contributes to the generation of thrust is biased to approximately half of the driving magnet 95 having the driving magnetized portion 951.
As a result, the accuracy at the time of driving deteriorates.

【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。
In a linear motor taught by Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-181601, as shown in FIG. 14B, a magnetic shield is provided on an end face of a magnet type stator 91 with which a magnetic shield portion 92 is in contact and in the vicinity thereof. Since the portion 92 forms a magnetic path, it is possible to prevent magnetic interference with the magnetic scale 93 by the magnetic force of the magnet-type stator 91, but considering the magnetic field in a wider range, as shown in the figure, A part of the magnetic force diverging from 91 also reaches the magnetic scale 93, and deteriorates the detection accuracy by the magnetic sensor 94.
In addition, some of the paths reaching the magnetic scale 93 pass through the magnetic sensor 94, so that the detection accuracy is further deteriorated.

【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。
In general, the magnetic pitch of a magnetic scale is reduced and the magnetizing force is reduced. Therefore, a magnetic sensor for detecting information on the scale generally has a gap with the magnetic scale of several tens μm. In the linear motor shown in FIG. 14, the magnetic scale 93 is composed of three parts so as to be held by the magnet type stator 91 via the magnetic shield 92. Therefore, in order to accurately detect the scale information with the magnetic sensor 94, these components require high processing accuracy and assembly accuracy over the entire length in the longitudinal direction. In addition, the number of parts is increased, resulting in higher costs.

【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。
Accordingly, the present invention provides a stator having a driving magnetized portion and a position detecting magnetized portion and extending in a fixed direction, and an armature coil facing the driving magnetized portion. A linear motor having a movable element that can move along the movable element and a magnetic sensor that moves together with the movable element and reads magnetic information of the magnetized portion for position detection, the magnetic information being detected by the magnetic sensor. Can be highly accurate, and can be a more efficient linear motor that generates higher thrust than conventional linear motors.Moreover, it is easier to process and assemble than conventional linear motors, It is an object to provide an inexpensive linear motor.

【0010】[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ことを特徴と
するリニアモータを提供する。
According to the present invention, there is provided a stator having a driving magnetized portion and a position detecting magnetized portion which are spaced apart from each other and extending in a predetermined direction; A mover having an armature coil facing the drive magnetizing section and movable along the stator, and a magnetic sensor moving with the mover and reading magnetic information of the position detecting magnetizer And a magnetic shield member for shielding the magnetic sensor from the magnetic flux from the driving magnetized portion is provided.

【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。
[0011] The driving magnetized portion may include N
The magnetic poles and the S poles are alternately magnetized at a predetermined pitch along the longitudinal direction of the stator (the moving direction of the mover). The position detecting magnetized portion is formed by magnetizing the stator member with N poles and S poles alternately at a predetermined fine pitch along the longitudinal direction of the stator.

【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。
It is considered that the stator is typically a shaft having a circular cross section. In order to suppress the interference of the magnetic flux from the driving magnetized portion with the position detecting magnetized portion, the drive magnetized portion and the position detecting magnetized portion are required to have an offset variation of the output signal of the magnetic sensor. Is within 38% (more preferably, within 30%) of the peak-to-peak value of the output signal.
It is desirable to be separated so that

【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。
The magnetic sensor is a magnetic sensor using a magnetoresistive element.
An R sensor and a Hall sensor using a Hall element can be exemplified. A typical example of the magnetic shield member is a member formed of a ferromagnetic material such as iron and silicon steel. According to the linear motor of the present invention, when the armature coil of the mover is energized, a thrust is generated by the interaction with the driving magnetized portion of the stator, and the mover moves along the stator longitudinal direction (the fixed direction). Driven. At this time, the magnetic sensor is driven together with the mover, and the position detection, speed detection, position control, speed control, etc. of the mover can be performed based on the magnetic information from the position detecting magnetized section detected by the magnetic sensor. it can. Since the magnetic sensor is shielded from the magnetic flux from the driving magnetized portion by the magnetic shield member, the detection signal of the magnetic sensor has high accuracy in which the interference of the magnetic flux from the driving magnetized portion is suppressed.

【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。
Further, according to the linear motor of the present invention, since the magnetic shield member is provided, if the shield member is not provided, the driving magnetized portion and the position where the offset fluctuation becomes larger than 38%. Even if an arrangement close to the detection magnetizing section is adopted, the accuracy of magnetic information detection by the magnetic sensor is maintained at a high level, and the range of the driving magnetizing section can be increased by such close arrangement. A mover thrust can also be obtained.

【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。
The magnetic shield member includes, for example,
It is conceivable to arrange and form as follows. The magnetic shield member is disposed before and after the magnetic sensor in the moving direction of the mover. This arrangement
MR with directionality that can easily sense magnetic force as a magnetic sensor
This is particularly effective when a sensor is employed. The magnetic shield member is disposed so as to surround a detection surface of the magnetic sensor facing the magnetized portion for position detection from a peripheral outer side. This arrangement is effective regardless of the type of the magnetic sensor. At least one of the magnetic shield members has an edge extending in a direction transverse to the moving direction of the mover facing the stator, and the edge of the magnetic shield member is formed at the end of the stator. The shape follows the cross-sectional contour of the portion facing the edge. With this configuration, the magnetic flux from the driving magnetized portion is prevented from flowing to the magnetic sensor. The magnetic shield members are arranged at least before and after the magnetic sensor in the moving direction of the mover, and each magnetic shield member before and after the magnetic sensor is formed so as to become thinner as it goes away from the magnetic sensor.
By doing so, cogging is suppressed, and the driving accuracy of the motor is improved accordingly. The magnetic shield member is disposed at least in front of and behind the magnetic sensor in the mover traveling direction, and the end of each magnetic shield member before and after the magnetic sensor, which is farther from the magnetic sensor in the mover traveling direction, It is formed obliquely to the traveling direction. By doing so, cogging is suppressed, and the driving accuracy of the motor is improved accordingly.

【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。
It is also conceivable that the shape of the stator is as follows, for example. At least one of the stators along the longitudinal direction of the stator;
The plane is formed as a plane. For example, a shaft-shaped stator in which a part of a shaft-shaped stator having a circular cross section is cut so as to form a plane along the longitudinal direction, a shaft-shaped stator having a polygonal cross-section, or the like can be considered. In this case, when the magnetized portion for position detection is magnetized on the plane, the gap between the magnetic shield member and the magnetized portion for position detection can be reduced, whereby the magnetic flux from the magnetized portion for driving is transmitted to the magnetic sensor. As a result, the accuracy of the detection signal of the magnetic sensor increases. Two grooves are formed in the stator along the longitudinal direction of the stator. In this case, the magnetized portion for position detection is magnetized between the two grooves, and the magnetized portion for driving is magnetized on a portion other than the magnetized portion for position detection, and serves as the magnetic shield member. A device is provided that enters the inside of the groove so that it can move along the groove. In this way, the magnetic force of the driving magnetized portion is prevented from wrapping around the position detecting magnetized portion, and the accuracy of the detection signal of the magnetic sensor is increased accordingly.

【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。
The arrangements, shapes, etc. of the magnetic shield members and stators described above may be used in combination.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態である
リニアモータの概略平面図である。このリニアモータL
DMa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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view of a linear motor according to one embodiment of the present invention. This linear motor L
DMa is a shaft-type linear motor in which a mover 2 is externally fitted to a shaft-shaped stator 1 having a circular cross section.

【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。
The stator 1 has an N-pole and an S-pole along a longitudinal direction of a shaft member 10 having a circular cross-section and having a circular cross section formed of a machineable and magnetizable material having a smooth surface. A drive magnetized portion (so-called field magnet) 11 alternately magnetized at a pitch of 30 mm, and N poles and S poles are alternately magnetized at a pitch of 200 μm in this example along the longitudinal direction. The position detecting magnetized portion (so-called encoder chart) 12 is formed by magnetizing.

【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。
Drive magnetizing section 11 and position detecting magnetizing section 12
Is formed on the peripheral surface of the shaft member 10 at a distance as described later and magnetized. The mover 2 has an armature coil 21 composed of a plurality of ring-shaped coils u, v, w that are fitted to the stator 1 with a gap therebetween.
The armature coil 21 is supported inside a mover yoke 22 made of a cylindrical magnetic material. Mover yoke 22
Bearings 23 are provided at both ends of the movable member 2. The movable member 2 is guided by the stator 1 by the bearing 23 and can move smoothly. The coils u, v, and w of the armature coil 21 are arranged at positions shifted by 2π / 3 in electrical angle (they may be in the same phase as the position shifted by 2π / 3). Is a hall element hu which is a kind of magnetoelectric conversion element as a propulsion sensor, a hall element hv is similarly provided for a v-phase coil, and a hall element hw is similarly provided for a w-phase coil. It is provided.

【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。
A magnetic sensor 3 for detecting magnetic information of the position detecting magnetized portion 12 of the stator 1 is attached to the mover 2 so as to face the position detecting magnetized portion 12. ing. The magnetic sensor 3 is an MR sensor using a magnetoresistive element in this example. Note that a Hall sensor using a Hall element may be used. If the distance between the magnetic sensor 3 and the position detecting magnetizing section 12 is too wide, the gain of the output signal of the magnetic sensor 3 needs to be increased. Are arranged at a position of 50 μm.

【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。
The magnetic sensor 3 includes four magnetic shield members 4 integrally formed from four surfaces orthogonal to the detection surface of the magnetic sensor in order to shield magnetic flux from the driving magnetized portion 12.
It is surrounded and covered by 1. The magnetic shield member is
It is made of a ferromagnetic material such as iron and silicon steel. If the thickness of the shield member 41 is about 1 mm, the above-described shielding effect can be achieved.

【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
明した本発明にかかるリニアモータ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。
The distance between the driving magnetizing section 11 and the position detecting magnetizing section 12 depends on the offset fluctuation of the output waveform of the magnetic sensor 3 when the magnetic shield member 41 is provided. The distance is set so as to be within 38% of the above. In this example, the distance is set to be approximately 38%. In the above-described linear motor LDMa according to the present invention, when the armature coil 21 is energized, the mover 2 is driven in the longitudinal direction of the stator 1 due to the interaction with the magnetic field by the drive magnetizing section 11. At this time, the drive of the mover 2 is controlled based on the magnetic information of the position detecting magnetized portion 12 read by the magnetic sensor 3 driven together with the mover 2. Magnetic sensor 3
Can be used for position detection, speed detection, position control, speed control, and the like.

【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。
Here, the operation control of the linear motor LDMa will be briefly described. As described above, the driving magnetized portion 11 of the stator 1 is magnetized so as to have a magnetic flux density distribution having one cycle of the N pole and the S pole. Also, as already mentioned,
The armature coil 21 of the mover 2 is composed of three-phase coils u, v, w arranged at positions shifted by 2π / 3 in electrical angle (the positions may be in phase with the position shifted by 2π / 3). And the mover 2 has Hall elements hu, hv, h
w is provided. In this example, the Hall element detects the magnitude and direction of the magnetic flux of the driving magnetized portion 11 at that position. The motor is operated by supplying a current of a magnitude and direction corresponding to the magnitude and direction of the magnetic flux detected by these Hall elements to the coil. That is, here, a so-called three-phase drive system is adopted, and a signal whose phase is shifted by 120 degrees is input to the coil, so that a constant thrust is obtained regardless of the position of the mover 2. Here, in addition to employing the three-phase driving method, a phase synchronization control method generally called a PLL is employed to drive the mover 2 at a target speed.

【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。
FIG. 2 is a schematic block diagram of a motor drive unit 5 for driving a linear motor.
a and the encoder E are shown. Note that the encoder E
Is composed of a magnetic sensor 3, a position detecting magnetizing section 12, a circuit (not shown) for amplifying an output signal of the magnetic sensor 3 and shaping the waveform. In FIG. 2, 510 is a DC power supply, 520 is an energization control circuit section including the above-described Hall element, etc., E is an encoder for detecting the position and speed of the mover 2, and 530 is a speed control section using a phase synchronization control method. It is.

【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。
FIG. 3 shows a main part of an operation control circuit including a speed control circuit based on the phase synchronization control method. In FIG. 3, a microcomputer 532 instructs a predetermined operation of the linear motor and outputs a reference clock signal to the phase synchronization control unit 535.
1, an input / output port, 533 is an amplifier, 534 is a switching unit, 535 is a phase synchronization control unit, 536 is a compensation circuit,
521 is an amplifier circuit.

【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。
According to the motor drive unit 5 shown in FIGS. 2 and 3, a reference clock signal corresponding to a target speed is input from the computer 531 to the phase synchronization control unit 535, and the moving speed of the movable element 2 is The signal is fed back to the control unit 535. The phase synchronization control unit 535 outputs a signal corresponding to the difference between the frequency of the pulse of the reference clock and the frequency and phase of the pulse of the feedback signal from the encoder E, and compensates for the advance / delay of the transmission system by the compensating circuit 536. Is the reference input voltage of the Hall element. As described above, the Hall element outputs a voltage corresponding to the magnitude and direction of the magnetic flux at a certain position, and the output voltage has a characteristic proportional to the reference input voltage. Therefore, an 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 521 and is supplied to the armature coil. As described 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 linear motor LDMa is operated so as to match the target speed of the mover 2.

【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。
FIG. 4 shows that the drive magnetizing section 11 and the drive magnetizing section 11 have the offset variation of the output waveform of the magnetic sensor 3 within 38% of the peak-to-peak voltage with the magnetic shield member 41 provided as described above. An example of the magnetic flux distribution in the circumferential direction of the stator 1 when the position detecting magnetized portion 12 is separated from the magnet is shown. Note that the position detecting magnetized portion 12 is formed at a position of 0 ° in the figure.

【0029】図4に示すように、本発明のリニアモータ
においては磁気センサ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。
As shown in FIG. 4, in the linear motor of the present invention, since the magnetic sensor 3 is surrounded by the magnetic shield member 41, the offset fluctuation of the magnetic sensor 3 is 38%.
Even if the magnetization is within the range, the magnetic force can be entirely increased as compared with the magnetic flux distribution of the conventional linear motor shown in FIG. 13B, and the generated thrust can be increased accordingly. Can be. With the same motor configuration, it is possible to obtain a thrust about 1.5 times or more as compared with the conventional motor.

【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本
発明にかか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)。
Even if the magnetizing magnetic flux of the driving magnetizing section 11 is increased, the offset signal of the detection signal of the magnetic sensor 3 can be suppressed to within 38% as shown in FIG. it can. FIG. 5A is an example of the output waveform of the magnetic sensor 3 of the linear motor according to the present invention in the magnetic flux distribution of FIG. This is because the driving magnetized portion 11 and the position detecting magnetized portion 12 are formed apart from each other, so that the magnetic interference of the driving magnetized portion 11 with the position detecting magnetized portion 12 is reduced. This is because the suppression and the provision of the magnetic shield member 41 suppress the interference of the magnetic force wrapping around the space from the driving magnetized portion 11, whereby the position can be detected with high accuracy ( See FIG. 6).

【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、本発明の磁気シー
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。
For reference, FIG. 5B shows an output signal of a magnetic sensor (using an MR sensor) when the magnetic shield member is not provided in the magnetic flux distribution of FIG. FIG.
As shown in (B), if there is no magnetic shield member, the offset fluctuation of the output signal is large (close to 100% in some cases), and the signal is partially not output in some cases. From such an output signal of the magnetic sensor, highly accurate position detection or the like cannot be performed. This indicates that the magnetic shield member 41 of the present invention sufficiently suppresses interference from the driving magnetized portion 11.

【0032】また、図14に示す従来のリニアモータに
比べて、本発明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。
Further, as compared with the conventional linear motor shown in FIG. 14, the linear motor of the present invention magnetizes the shaft member 10 for driving and position detection, so that the number of parts can be reduced and the cost is reduced accordingly. And the magnetic sensor 3
In order to maintain the gap width between the stator 1 and the magnetized portion 12 for position detection over the entire length of the stator 1 in the longitudinal direction, only the shaft member 10 needs to have dimensional accuracy over the entire length in the longitudinal direction.
Processing is also easier than conventional ones.

【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。
The shape, arrangement, etc. of the shield member are not limited to those surrounding the four surfaces of the magnetic sensor 3 as shown in FIG. Hereinafter, other examples of the shape, arrangement, and the like of the shield member will be sequentially described with reference to FIGS. Each of the linear motors shown in FIGS. 7 to 10 has a stator 1 and a mover 2 similar to those shown in FIG. 1. The stator 1 has a driving magnetized portion 11 and a position. The magnetized portion for detection 12 is magnetized so as to be separated from the magnetized portion for detection. Each of the movers is not shown, and the magnetic sensor 3 is attached to the mover and moves together with the mover.

【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。
The magnetic shield members 42 of the linear motor LDMb shown in FIG. 7 are arranged on two front and rear surfaces in the moving direction of the magnetic sensor 3 (the longitudinal direction of the stator 1). This configuration is particularly effective when an MR sensor is used as the magnetic sensor 3. This is because the MR sensor has a direction in which the magnetic force can be easily sensed, and in general, the MR sensor is arranged so that the direction in which the MR force is easily sensed is aligned with the moving direction of the mover. By providing the magnetic shield members 42 on the front and rear surfaces, it is possible to suppress the interference of the magnetic flux wrapping around from the driving magnetized portion 11 in that direction, and the output signal of the magnetic sensor 3 is highly accurate. Become.

【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。
The magnetic shield member 43 in the linear motor LDMc shown in FIG. 8 surrounds four surfaces around the magnetic sensor 3 and has an edge portion facing the stator 1 of each shield member 43 before and after the sensor in the moving element moving direction. 431 is
The stator 1 is formed in a shape that follows the cross-sectional contour of a portion facing the shield member 43. By doing so, although the shape of the magnetic shield member 43 is complicated, the gap formed between the magnetic shield member 43 and the stator 1 can be reduced, so that the magnetic flux from the driving magnetized portion 11 It becomes difficult to wrap around the sensor 3, and the output signal of the magnetic sensor 3 becomes highly accurate accordingly.

【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。
The magnetic shield member 44 in the linear motor LDMd shown in FIG. 9 surrounds the four surfaces of the magnetic sensor 3 so that the shield members 44 before and after the sensor in the mover moving direction become thinner as the distance from the sensor 3 increases. Is formed. This is because, in a linear motor, cogging occurs due to fluctuations in magnetic attraction acting on the end in the traveling direction, and the driving accuracy of the motor deteriorates. Is formed, magnetic saturation is likely to occur at its tip, cogging can be suppressed, and the driving accuracy of the motor can be improved accordingly.

【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。
The magnetic shield member 45 in the linear motor LDMe shown in FIG. 10 surrounds the four surfaces of the magnetic sensor 3 and the end of the shield member 45 before and after the sensor that crosses the mover moving direction in the mover moving direction. It is formed oblique to the direction. This configuration is also for reducing the cogging. By making the end in the traveling direction oblique as described above, the magnetic shield member 4 can be formed.
The fluctuation period of the magnetic attraction force acting on each part of the end portion in the traveling direction of 5 is shifted, and the fluctuation width of the magnetic attraction force can be suppressed small as a whole, thereby suppressing cogging and driving the motor accordingly. Accuracy can be improved. In addition, cogging can be further reduced by combining with the configuration shown in FIG. 9 in which the tip portion in the traveling direction is thinned.

【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。
FIGS. 11 and 12 show examples in which the magnetic shield effect is enhanced by a combination of a stator having a stator shape different from the circular shape described above and a magnetic shield member. In the linear motors shown in FIGS. 11 and 12, the mover is not shown, and the magnetic sensor 3 is attached to the mover and moves together with the mover.
In addition, the driving magnetized portion 11 and the position detecting magnetized portion 12 are formed on the stator so as to be separated from each other.

【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。
A stator 1F extending in the moving direction of the mover of the linear motor LDMf shown in FIG. 11 is obtained by cutting a part of a cylindrical shaft member into a planar shape along the longitudinal direction of the stator (moving element moving direction). It is. Magnetization part 12 for position detection
Are magnetized on the plane portion thus cut. The magnetic sensor 3 is arranged so as to face the position detecting magnetized portion 12, that is, is arranged so as to face the cut plane portion. The magnetic shield member 46
It surrounds four surfaces of the magnetic sensor 3. With such a configuration, the gap formed between the magnetic shield member 46 and the stator 1F can be reduced, and the magnetic flux from the driving magnetized portion 11 is less likely to wrap around the magnetic sensor 3, so that the magnetic sensor 3 The output signal is highly accurate. In addition,
The same effect can be obtained even if the stator is formed in a polygonal column shape.

【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。
A stator 1G extending in the moving direction of the mover of the linear motor LDMg shown in FIG. 12 is formed by forming grooves 13 and 13 parallel to a cylindrical shaft member along the longitudinal direction of the stator. The position detecting magnetized portion 12 is provided with these grooves 1
3 is magnetized. The driving magnetized portion 11 and the position detecting magnetized portion 12 are separated by the width of the groove 13.
The magnetic sensor 3 is disposed so as to face the position detecting magnetized portion 12. The magnetic shield member 47 surrounds the four surfaces of the magnetic sensor 3, and a part of the magnetic shield member 47 is movable into the groove 13. As described above, by extending the magnetic shield member 47 to the inside of the groove 13, the magnetic flux from the driving magnetized portion 11 is further suppressed from going around to the position detecting magnetized portion 12, and the output of the magnetic sensor 3 is accordingly reduced. The signal will be of high precision.

【0041】[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。
According to the present invention, there is provided a stator having a driving magnetized portion and a position detecting magnetized portion and extending in a fixed direction, and an armature coil facing the driving magnetized portion. A linear motor having a mover that can move along a stator, and a magnetic sensor that moves together with the mover and reads magnetic information of the position detecting magnetizing unit, and detects the magnetic sensor. The magnetic information can be highly accurate, and a highly efficient linear motor that generates a higher thrust than a conventional linear motor can be obtained.
It is possible to provide a low-cost linear motor that is easier to process and assemble than conventional linear motors.

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

【図1】本発明の1実施形態であるリニアモータの概略
平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of a linear motor according to one embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a motor drive unit.

【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。
FIG. 3 is a diagram showing a main part of an operation control circuit including a speed control circuit based on a phase synchronization control method.

【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。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a magnetic flux distribution in a circumferential direction of a driving magnetized portion of a stator in the linear motor illustrated in FIG. 1;

【図5】図(A)は本発明にかかる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。
FIG. 5A is a diagram showing an example of an output signal of a magnetic sensor of the linear motor according to the present invention, and FIG. 5B is a magnetic sensor when the magnetic sensor is not shielded by a magnetic shield member; FIG. 4 is a diagram showing an example of the output signal of FIG.

【図6】本発明にかかる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。
FIG. 6 is a diagram for explaining the shielding effect of the magnetic shield member of the linear motor according to the present invention.

【図7】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。
FIG. 7 is a schematic perspective view of a part of a linear motor according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明のさらに他の実施形態であるリニアモー
タの一部の概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a part of a linear motor according to still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明のさらに他の実施形態であるリニアモー
タの一部の概略斜視図である。
FIG. 9 is a schematic perspective view of a part of a linear motor according to still another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 10 is a schematic plan view of a part of a linear motor according to still another embodiment of the present invention.

【図11】本発明のさらに他の実施形態であるリニアモ
ータの一部の概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view of a part of a linear motor according to still another embodiment of the present invention.

【図12】本発明のさらに他の実施形態であるリニアモ
ータの一部の概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view of a part of a linear motor according to still another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 13A is a schematic side view showing a configuration of a conventional linear motor, and FIG. 13B shows an example of a magnetic flux distribution in a stator circumferential direction by a driving magnetized portion of the linear motor. FIG.

【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。
FIG. 14A is a schematic front view showing another configuration of a conventional linear motor, and FIG. 14B is a diagram for explaining the wraparound of magnetic flux to a magnetic sensor in the linear motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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
LDMa, LDMb, LDMc, LDMd, LDMe, LDMf, LDMg Linear motor 1, 1F, 1G Stator 10 Shaft member 11 Driving magnetized part 12 Position detecting magnetized part 2 Mover 21 Armature coil 22 Mover yoke 23 Bearing 3 Magnetic sensor 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 Magnetic shield member 5 Motor drive unit 510 DC power supply 520 Energization control unit 521 Amplifier circuit 530 Speed control unit 531 Computer 532 Input / output port 533 Amplifier 534 Switching unit 535 Phase synchronization controller 536 Compensation circuit E Encoder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 位高 光俊 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 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Mitsutoshi Taka 2-3-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka City Inside Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Masami Ishiyama 2-chome Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi 3-13 Osaka International Building Minolta Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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ことを特
徴とするリニアモータ。
A stator having a driving magnetized portion and a position detecting magnetized portion spaced apart from each other and extending in a fixed direction, and an armature coil facing the driving magnetized portion; A linear motor having a mover that can move along a stator, and a magnetic sensor that moves together with the mover and reads magnetic information that the position detecting magnetizing unit has. A linear motor having a magnetic shield member for shielding magnetic flux from a driving magnetized portion.
【請求項2】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記載のリニアモータ。
2. The driving magnetized portion and the position detecting magnetized portion are separated from each other such that an offset variation of an output signal of the magnetic sensor is within 38% of a peak-to-peak value of the output signal. The linear motor according to claim 1.
【請求項3】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又は2記載のリニアモータ。
3. The linear motor according to claim 1, wherein said magnetic shield member is made of a ferromagnetic material.
【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、2又は3記載のリニアモータ。
4. The linear motor according to claim 1, wherein the magnetic shield member is disposed before and after the magnetic sensor in a moving direction of the mover.
【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、2又は3記
載のリニアモータ。
5. The linear motor according to claim 1, wherein the magnetic shield member is arranged so as to surround a detection surface of the magnetic sensor facing the magnetized portion for position detection from a peripheral outer side. .
【請求項6】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請求項1か
ら5のいずれかに記載のリニアモータ。
6. At least one of said magnetic shield members has an edge portion facing said stator and extending in a direction crossing said mover moving direction. The linear motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the linear motor is formed in a shape following a cross-sectional contour of a portion of the stator facing the edge of the magnetic shield member.
【請求項7】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請求項1、2又は3に記載の
リニアモータ。
7. The magnetic shield member is arranged at least in front of and behind the magnetic sensor in the moving direction of the mover, and each magnetic shield member arranged before and after the magnetic sensor moves away from the magnetic sensor. 4. The linear motor according to claim 1, wherein the linear motor is formed so as to be thinner.
【請求項8】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
れている請求項1、2又は3に記載のリニアモータ。
8. The magnetic shield member is disposed at least in front of and behind the magnetic sensor in the moving direction of the mover, and each of the magnetic shield members disposed before and after the magnetic sensor in the moving direction of the mover. 4. The linear motor according to claim 1, wherein an end remote from the magnetic sensor is formed obliquely to the traveling direction.
【請求項9】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8のいずれかに
記載のリニアモータ。
9. The stator according to claim 1, wherein at least one surface of the stator is flat along the longitudinal direction of the stator, and the position detecting magnetized portion is magnetized on the flat surface. The linear motor according to 1.
【請求項10】前記固定子には、該固定子長手方向に沿
い2本の溝が形成されており、前記位置検出用着磁部は
該2本の溝の間に着磁形成されており、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が設けられている請求項1、2又は
3に記載のリニアモータ。
10. The stator has two grooves formed along the longitudinal direction of the stator, and the position detecting magnetized portion is magnetized between the two grooves. 4. The linear motor according to claim 1, wherein the magnetic shield member is provided so as to be able to move along the groove so as to enter the inside of the groove.
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