JPH1169763A - Shaft-type linear motor and drive method therefor - Google Patents

Shaft-type linear motor and drive method therefor

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JPH1169763A
JPH1169763A JP9218820A JP21882097A JPH1169763A JP H1169763 A JPH1169763 A JP H1169763A JP 9218820 A JP9218820 A JP 9218820A JP 21882097 A JP21882097 A JP 21882097A JP H1169763 A JPH1169763 A JP H1169763A
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JP
Japan
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coil
stator
magnetic pole
longitudinal direction
linear motor
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Application number
JP9218820A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Nanba
克宏 難波
Toshio Kitaoka
利夫 北岡
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1169763A publication Critical patent/JPH1169763A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shaft-type linear motor which is provided with a barshaped stator, containing filed magnets and a mover provided with an armature coil, and can be efficiently driven with less fluctuation in thrust and with small mover width, and a drive method therefor. SOLUTION: This linear motor comprises a mover 2 provided with an armature coil 21 comprising coils Lu , Lv , Lw , a stator 1 provided with field magnets 11 a magnetic pole width of which is Pm and the north poles and south poles of which are arranged alternately. The width of each coil is set to Pm /3, and the coils are arranged, so that their center positions are shifted by Pm /3. Hall elements h1 , h2 , h3 are placed on the mover 2 in positions shifted by Pm /6 from the center positions of the respective coils. A constant current in a direction such as to generate electromagnetic force in a drive direction is passed through coils a period, from when the center positions of the coils advance by Pm /6 in the direction of drive from the upstream end in the drive direction in the direction of drive the magnetic poles to when the center positions further advance by 2Pm /3 in the drive direction, based on the polarity of the magnetic pole which each Hall element detects.

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、一定方向に延びる界磁
マグネットを有するシャフト状の固定子と、界磁マグネ
ットに外嵌する電機子コイルを有し、固定子に沿って往
復動する可動子とを備えたシャフト型リニアモータに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a movable stator which has a shaft-shaped stator having a field magnet extending in a fixed direction, and an armature coil fitted on the field magnet, and reciprocates along the stator. And a shaft type linear motor including

【0002】[0002]

【従来の技術】リニアモータは、複写機、プリンタ、イ
メージスキャナ等の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の広い分
野において、物品を直線的に移動させることに利用され
ている。リニアモータは、種々のタイプのものが提案さ
れており、その特徴に合わせて上記のような各種機器に
適用されている。例えば、界磁マグネットを有し、所定
方向に延びるシャフト状の固定子と、該界磁マグネット
に外嵌する電機子コイルを有する可動子とを備えたシャ
フト型のリニアモータは、シャフト状の固定子をそのま
ま可動子の案内部材として利用でき、それだけ構造を簡
単にできるなどの利点がある。
2. Description of the Related Art Linear motors are used to linearly move articles in a wide range of fields such as OA equipment such as copiers, printers and image scanners, XY tables, FA equipment such as article transport devices, and optical equipment such as cameras. Used to move. Various types of linear motors have been proposed, and are applied to the above-described various devices according to the characteristics. For example, a shaft-type linear motor including a shaft-shaped stator having a field magnet and extending in a predetermined direction and a mover having an armature coil externally fitted to the field magnet is a shaft-shaped fixed motor. There is an advantage that the child can be used as a guide member of the mover as it is, and the structure can be simplified accordingly.

【0003】特開平7−181601号公報において
は、図27に示すシャフト型リニアモータが提案されて
いる。このリニアモータは、シャフト部材910上にN
極とS極の磁極を等ピッチPn にて該部材910の長手
方向に交互に配列した界磁マグネット911と、界磁マ
グネット911に外嵌する電機子コイル921とを有す
るものである。このリニアモータは、界磁マグネット9
11側を固定子91とし、コイル921側を固定子91
に沿って往復動させる可動子92とする、いわゆるムー
ビングコイル型のリニアモータである。電機子コイル9
21は、3つのコイルLu、Lv及びLwからなる。こ
れらのコイルLu、Lv及びLwは、それぞれ2Pn
3の幅であり、各コイルの中心位置を2Pn /3ずつず
らして配置されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-181601 proposes a shaft type linear motor shown in FIG. This linear motor has N on the shaft member 910.
It has a field magnet 911 in which magnetic poles of S and S poles are alternately arranged in the longitudinal direction of the member 910 at the same pitch Pn, and an armature coil 921 fitted to the field magnet 911. This linear motor has a field magnet 9
The 11 side is the stator 91 and the coil 921 side is the stator 91
, A so-called moving coil type linear motor that is a movable element 92 that reciprocates along the axis. Armature coil 9
21 comprises three coils Lu, Lv and Lw. These coils Lu, Lv and Lw are each 2P n /
3 is a wide, are arranged offset to the center position of each coil by 2P n / 3.

【0004】各コイルに対しては、そのコイルが対向す
る位置にある界磁マグネット911の磁極の極性に応じ
た電流を流して、推力を発生させ、可動子92を駆動す
るために、磁極の極性、換言すれば該磁極の形成する磁
界の向きを検出するためのセンサとしてホール素子h
u、hv及びhwが配置されている。特開平7−181
601号公報においては、図27に示すリニアモータの
各コイルLu、Lv及びLwに、各ホール素子が検出す
る磁極の極性に応じて、図28のように通電して可動子
92を図中左方向に駆動することが示されている。この
リニアモータは、いわゆる3相全波方式にて駆動され
る。
A current is applied to each coil according to the polarity of the magnetic pole of the field magnet 911 at a position facing the coil to generate a thrust and drive the mover 92. A Hall element h as a sensor for detecting the polarity, in other words, the direction of the magnetic field formed by the magnetic pole.
u, hv and hw are arranged. JP-A-7-181
No. 601, the coils Lu, Lv, and Lw of the linear motor shown in FIG. 27 are energized as shown in FIG. Driving in the direction is shown. This linear motor is driven by a so-called three-phase full-wave system.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図27に示
すリニアモータを図28に示すように各コイルに通電し
て駆動するときには、次のような問題がある。例えば、
図28に示す区間の間には、コイルLuには所定の一
方向に通電され、該コイルを含む可動子92は図27
(A)に示す位置から図27(B)に示す位置に移動す
る。その間、コイルLuは、N極上からS極上へと磁極
をまたぐように移動するため、コイルLuの移動方向
(この例では、図中左方向)における先端部分はS極上
に位置し、後端部分はN極上に位置することとなり、一
方向に通電されるコイルLuにはその先端部分と後端部
分とでは逆向きの電磁力がかかることになる。したがっ
て、電機子コイル921全体にかかる電磁力、すなわ
ち、リニアモータの推力はそれだけ低下し、また、固定
子長手方向における各位置においての推力の変動が大き
くなる。すなわち、図27に示すリニアモータを図28
に示すように駆動することは、発生する推力の点からみ
ると駆動効率が悪く、また、推力変動の観点からする
と、駆動精度が悪くなってしまう。
However, when the linear motor shown in FIG. 27 is driven by energizing each coil as shown in FIG. 28, there are the following problems. For example,
During the section shown in FIG. 28, the coil Lu is energized in one predetermined direction, and the mover 92 including the coil is
It moves from the position shown in FIG. 27A to the position shown in FIG. In the meantime, the coil Lu moves from the N pole to the S pole so as to straddle the magnetic pole, so that the leading end in the moving direction of the coil Lu (in this example, the left direction in the drawing) is located on the S pole and the rear end is located. Are located on the N pole, so that the coil Lu, which is energized in one direction, receives an electromagnetic force in opposite directions at its leading end and trailing end. Therefore, the electromagnetic force applied to the entire armature coil 921, that is, the thrust of the linear motor decreases, and the fluctuation of the thrust at each position in the longitudinal direction of the stator increases. That is, the linear motor shown in FIG.
Driving as shown in (1) results in poor driving efficiency from the viewpoint of generated thrust, and deteriorates driving accuracy from the viewpoint of thrust fluctuation.

【0006】また、このような問題とは別に、図27に
示すリニアモータでは、固定子91の長手方向における
可動子92の幅は、少なくともコイルLu、Lv及びL
w分の幅、すなわち2Pn 分の幅を必要とし、これ以上
該方向に可動子を小さくすることができない。場合によ
っては、これら3つのコイルの幅に加えて、可動子92
を固定子91に沿って滑らかに移動させるための軸受け
分の幅を要する。
[0006] Apart from such a problem, in the linear motor shown in FIG. 27, the width of the mover 92 in the longitudinal direction of the stator 91 is at least the coils Lu, Lv and Lv.
w fraction of the width, i.e., requires the width of the 2P n min, it is impossible to reduce the armature to more the direction. In some cases, in addition to the width of these three coils, the mover 92
Is required to have a width corresponding to a bearing for smoothly moving along the stator 91.

【0007】そこで本発明は、N極とS極の磁極が交互
に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子と、
前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト型リニ
アモータであって、推力変動を小さく、しかも効率良く
駆動できるシャフト型リニアモータを提供することを課
題とする。
Therefore, the present invention provides a rod-shaped stator having a field magnet in which N and S poles are alternately arranged;
A shaft type linear motor having an armature coil externally fitted to the stator and a mover reciprocally movable along the stator, wherein the shaft type linear motor has a small thrust fluctuation and can be efficiently driven. It is an object to provide a motor.

【0008】また本発明はかかるリニアモータであっ
て、可動子の固定子長手方向の幅を従来のほぼ1/2程
度に小さくできるシャフト型リニアモータを提供するこ
とを課題とする。また本発明は、推力変動小さく、効率
良く駆動できるシャフト型リニアモータの駆動方法を提
供することを課題とする。
Another object of the present invention is to provide such a linear motor, in which a shaft-type linear motor in which the width of the mover in the longitudinal direction of the stator can be reduced to about 1/2 of the conventional size. Another object of the present invention is to provide a method of driving a shaft-type linear motor that can drive efficiently with small fluctuations in thrust.

【0009】[0009]

【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、幅Pm のN極の磁極と幅Pm のS極の磁極
とが所定方向に交互に並べられた界磁マグネットを有
し、該所定方向に延びる棒状の固定子と、前記固定子に
外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に沿って往復移
動可能な可動子とを備え、前記電機子コイルは、下記の
(A)及び(B)の条件を満たす第1、第2及び第3の
三つのコイルを一組とするコイル群を1組又は複数組備
えていることを特徴とするシャフト型リニアモータを提
供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for solving the above problem is, the field magnet where the magnetic poles of the S pole of the magnetic pole and the width P m of the N pole width P m are arranged alternately in a predetermined direction Having a rod-shaped stator extending in the predetermined direction, an armature coil externally fitted to the stator, and a movable element reciprocally movable along the stator. A shaft-type linear device comprising one or a plurality of coil groups each including a first, second and third coils satisfying the following conditions (A) and (B): Provide a motor.

【0010】条件(A):前記第1コイル、第2コイル
及び第3コイルの前記固定子長手方向の幅は同じであ
り、その幅Pc はPc ≦Pm /3である。 条件(B):前記第2コイルの前記固定子長手方向にお
ける中心位置は、前記第1コイルの該固定子長手方向に
おける中心位置から、該固定子長手方向におけるいずれ
か一方向に、Pm /3+j・Pm (jは整数。すなわち
j=0、±1、±2、±3・・・)ずれた位置にあり、
前記第3コイルの前記固定子長手方向における中心位置
は、前記第1コイルの該固定子長手方向における中心位
置から、該固定子長手方向における前記一方向に、2P
m /3+k・Pm (kは整数。すなわちk=0、±1、
±2、±3・・・)ずれた位置にある。
[0010] Condition (A): the first coil, said stator longitudinal width of the second coil and the third coil is the same, the width P c is P c ≦ P m / 3. Condition (B): The center position of the second coil in the longitudinal direction of the stator is defined as P m / 3 + j · P m (j is an integer, that is, j = 0, ± 1, ± 2, ± 3...)
The center position of the third coil in the stator longitudinal direction is 2P from the center position of the first coil in the stator longitudinal direction to the one direction in the stator longitudinal direction.
m / 3 + k · P m (k is an integer. That is k = 0, ± 1,
± 2, ± 3 ...)

【0011】固定子の有する界磁マグネットは、N極の
磁極とS極の磁極とが固定子長手方向に交互に並べられ
たものである。各N極の磁極及び各S極の磁極の固定子
長手方向における幅はPm である。固定子の長手方向に
垂直な断面の形状は、代表的には円形のものを挙げるこ
とができるが、三角形、四角形、五角形等の多角形形状
や、楕円形状等であってもよい。
The field magnet of the stator has N poles and S poles arranged alternately in the longitudinal direction of the stator. Width in the stator longitudinal direction of the magnetic poles of the magnetic pole and the S pole of the N pole is P m. The shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stator may be typically a circular shape, but may be a polygonal shape such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, or an oval shape.

【0012】電機子コイルは、上記(A)及び(B)の
2つの条件を満たす第1、第2及び第3の三つのコイル
を一組とするコイル群を1組又は複数組備えている。か
かるコイル群を2組以上備える場合、各組の三つのコイ
ルは、他の組の三つのコイルと異なる状態で、上記
(A)及び(B)の二つの条件を満たしいてもよい。例
えば、電機子コイルがかかるコイル群を2組備える場
合、一方の組のコイル群は、上記条件(B)をj=0、
k=0にて満たしており、他方の組のコイル群は、上記
条件(B)をj=1、k=1にて満たすような場合であ
る。各組のコイル群の上記条件(B)におけるパラメー
タj及びkを、(j,k)=(0,0)又は(j,k)
=(−1,−1)とすると、そのコイル群を構成する3
つのコイルは、固定子長手方向にその中心位置がPm
3ずつずらして配置されることになり、各組のコイル群
それぞれの該方向における幅を小さくすることができ
る。
The armature coil includes one or a plurality of coil groups each including the first, second and third coils satisfying the above two conditions (A) and (B). . When two or more such coil groups are provided, the three coils of each group may satisfy the above two conditions (A) and (B) in a state different from the three coils of the other group. For example, when the armature coil includes two such coil groups, one of the coil groups satisfies the condition (B) with j = 0,
k = 0, and the other set of coil groups satisfies the above condition (B) with j = 1 and k = 1. The parameters j and k in the above condition (B) of each set of coil groups are represented by (j, k) = (0, 0) or (j, k).
= (-1, -1), 3
The two coils have a center position of P m /
As a result, the width of each set of coil groups in the direction can be reduced.

【0013】電機子コイルがかかるコイル群を2組以上
備える場合、異なる組のコイル群の固定子長手方向にお
ける位置関係は各組のコイル群が前記条件(A)及び
(B)を満たす限り任意である。好ましい位置関係につ
いては後述する。上記本発明に係るシャフト型リニアモ
ータの駆動方法として、本発明は、前記第1コイル、第
2コイル及び第3コイルの各コイルに、それぞれそのコ
イルの前記固定子長手方向における中心位置が、前記界
磁マグネットの磁極の該固定子長手方向における可動子
駆動方向において上流端よりPS (Pc /2≦PS ≦P
m/6)駆動方向に進んだ位置から、さらに2Pm /3
駆動方向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する
磁極の極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を
発生する向きの一定電流を流すことを特徴とするシャフ
ト型リニアモータの駆動方法を提供する。なお、コイル
幅Pc =Pm /3の場合には、上記PS はP m /6であ
る。
[0013] More than two sets of coil groups for armature coils
If provided, different sets of coil groups in the longitudinal direction of the stator
The positional relationship of each set is determined by the condition (A)
It is optional as long as (B) is satisfied. Preferred position
Will be described later. The shaft type linear motor according to the present invention
As a method of driving the motor, the present invention relates to the first coil and the second coil.
The coils of the second coil and the third coil are
The center position in the longitudinal direction of the stator of the
Mover in the longitudinal direction of the stator of the magnetic pole of the magnetic magnet
P from the upstream end in the driving directionS(Pc/ 2 ≦ PS≤P
m/ 6) 2P from the position advanced in the driving directionm/ 3
Until the position advanced in the driving direction, the coil faces
Depending on the polarity of the magnetic pole, the coil generates electromagnetic force in the drive direction.
Characterized by flowing a constant current in the direction of occurrence
The present invention provides a method for driving a linear motor. The coil
Width Pc= Pm/ 3, the above PSIs P m/ 6
You.

【0014】第1コイル、第2コイル及び第3コイルの
各コイルの中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該
固定子長手方向における可動子駆動方向における上流端
からPS 駆動方向に進んだ位置や、さらに2Pm /3駆
動方向に進んだ位置にあることは、例えば次のような位
置に磁極検出素子を配置すれば、その磁極検出素子によ
って検出することができる。
A first coil, the center positions of the coils of the second coil and the third coil is advanced from the upstream end in the moving element driving direction in the stator longitudinal direction of the magnetic poles of the field magnet to P S driving direction The position or the position further advanced in the 2P m / 3 driving direction can be detected by the magnetic pole detecting element if the magnetic pole detecting element is arranged at the following position, for example.

【0015】すなわち、少なくとも一つの組のコイル群
において、次の位置に第1から第6の磁極検出素子を配
置する。前記第1コイルの前記固定子長手方向における
中心位置から該方向におけるいずれか一方向にPS +p
1 ・Pm (p1 は整数、すなわち、p1 =0、±1、±
2、±3、・・・。Pc /2≦PS ≦Pm /6。ただ
し、PS は上記駆動方法におけるPS と同じ値にす
る。)ずれた位置で前記可動子上に、前記界磁マグネッ
トの磁極の極性を検出することができる第1の磁極検出
素子を設ける。前記第1コイルの前記固定子長手方向に
おける中心位置から該方向における前記一方向とは逆方
向にPS +p2 ・Pm (p2 は整数)ずれた位置で前記
可動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出す
ることができる第2の磁極検出素子を設ける。前記第2
コイルの前記固定子長手方向における中心位置から該方
向における前記一方向にPS +q1 ・Pm (q1 は整
数)ずれた位置で前記可動子上に、前記界磁マグネット
の磁極の極性を検出することができる第3の磁極検出素
子を設ける。前記第2コイルの前記固定子長手方向にお
ける中心位置から該方向における前記一方向とは逆方向
にPS +q2 ・Pm (q2 は整数)ずれた位置で前記可
動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出する
ことができる第4の磁極検出素子を設ける。前記第3コ
イルの前記固定子長手方向における中心位置から該方向
における前記一方向にPS +r1 ・Pm (r1は整数)
ずれた位置の前記可動子上に、前記界磁マグネットの磁
極の極性を検出することができる第5の磁極検出素子を
設ける。前記第3コイルの前記固定子長手方向における
中心位置から該方向における前記一方向とは逆方向にP
S +r2・Pm (r2 は整数)ずれた位置で前記可動子
上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出すること
ができる第6の磁極検出素子を設ける。これら磁極検出
素子としては、例えばホール素子を挙げることができ
る。
That is, the first to sixth magnetic pole detection elements are arranged at the next positions in at least one set of coil groups. P s + p from the center position of the first coil in the longitudinal direction of the stator in any one of the directions.
1 · P m (p 1 is an integer, that is, p 1 = 0, ± 1, ±
2, ± 3, ... P c / 2 ≦ P S ≦ P m / 6. However, P S is the same value as P S in the above driving method. A) a first magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet on the mover at the shifted position; The field is located on the mover at a position shifted from the center position of the first coil in the longitudinal direction of the stator in a direction opposite to the one direction in the direction by P S + p 2 · P m (p 2 is an integer). A second magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the magnetic magnet is provided. The second
At a position shifted from the center position of the coil in the stator longitudinal direction in the one direction in the direction by P S + q 1 · P m (q 1 is an integer), the polarity of the magnetic pole of the field magnet is set on the mover. A third magnetic pole detection element capable of detection is provided. The field is positioned on the mover at a position shifted from the center position of the second coil in the longitudinal direction of the stator in a direction opposite to the one direction in the direction by P S + q 2 · P m (q 2 is an integer). A fourth magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the magnetic magnet is provided. P s + r 1 · P m (r 1 is an integer) from the center position of the third coil in the longitudinal direction of the stator to the one direction in the direction.
A fifth magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet is provided on the movable element at the shifted position. P from the center position of the third coil in the longitudinal direction of the stator in a direction opposite to the one direction in the direction.
A sixth magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet is provided on the mover at a position shifted by S + r 2 · P m (r 2 is an integer). These magnetic pole detection elements include, for example, Hall elements.

【0016】各コイルの固定子長手方向における中心位
置が前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手方向にお
ける可動子駆動方向における上流端からPS 駆動方向に
進んだ通電が開始される位置、及びその位置からさらに
2Pm /3駆動方向に進んだ通電が停止される位置が、
いずれの磁極検出素子により検出されるかは、その例を
後述する実施形態中に示す。
The position energizing proceeding to P S driving direction from the upstream end in the armature drive direction center position in the lengthwise direction of the stator of each coil in the stator longitudinal direction of the magnetic poles of the field magnet is started, and The position where the energization further advanced in the 2P m / 3 drive direction from that position is stopped,
An example of which magnetic pole detection element is detected will be described later in an embodiment.

【0017】すなわち、このような磁極検出素子を設け
るときには、前記駆動方法は、前記磁極検出素子の検出
する磁極の極性に基づいて、各コイルに通電を行うもの
である。上記のように通電すると、コイルの中心位置が
磁極の可動子駆動方向における上流端からPS (Pc
2≦PS ≦Pm /6)駆動方向に進んだ通電が開始され
る位置においては、そのコイルの幅Pc がPm /3以下
であるため、そのコイルの全ての部分がその磁極に対向
する位置にあり、N極及びS極の両極に跨がっていな
い。また、通電が停止されるさらに2Pm /3駆動方向
に進んだ位置、すなわち、そのコイルの中心位置がその
磁極の可動子駆動方向における上流端からP S +2Pm
/3(≦Pm /6+2Pm /3=5Pm /6)駆動方向
に進んだ位置においても、そのコイルの全ての部分がそ
の磁極に対向する位置にある。すなわち、コイルに通電
されているときには、コイルの全ての部分が一つの磁極
に対向する位置にあり、そのコイルがN極及びS極の両
極に跨がっているときには、そのコイルには通電されな
い。したがって、通電されるコイルは、その全ての部分
が駆動方向に電磁力を発生し、駆動方向とは逆方向には
電磁力を発生しない。これにより、従来のリニアモータ
において、両極に跨がっている間にもコイルに通電され
ていて、コイルのある部分においては駆動方向とは逆方
向の電磁力が発生していたのに比べると、本発明のリニ
アモータを上記のように駆動すると、電気エネルギーは
効率よく駆動方向に可動子を移動させるのに変換するこ
とができ、また、駆動方向とは逆方向の駆動力が発生す
ることもないので、それだけ推力変動を抑制することが
できる。
That is, such a magnetic pole detecting element is provided.
When the driving method includes detecting the magnetic pole detecting element,
Energizing each coil based on the polarity of the magnetic pole
It is. When energized as described above, the center position of the coil
P from the upstream end of the magnetic pole in the mover drive directionS(Pc/
2 ≦ PS≤Pm/ 6) Energization in the drive direction is started.
Position, the coil width PcIs Pm/ 3 or less
So that all parts of the coil face the pole
And it does not straddle both the north and south poles.
No. In addition, the current is stopped, and 2Pm/ 3 drive direction
Position, that is, the center position of the coil is
P from the upstream end of the magnetic pole in the mover drive direction S+ 2Pm
/ 3 (≦ Pm/ 6 + 2Pm/ 3 = 5Pm/ 6) Drive direction
All parts of the coil are
Is located at a position facing the magnetic pole. That is, energize the coil
When all parts of the coil are
And its coil is located on both the north and south poles.
When straddling the pole, the coil is not energized.
No. Therefore, the energized coil is
Generates an electromagnetic force in the driving direction, and in the direction opposite to the driving direction.
Does not generate electromagnetic force. With this, the conventional linear motor
The coil is energized while straddling both poles
And in some parts of the coil the direction opposite to the drive direction
Direction of the present invention,
When the motor is driven as described above, the electrical energy is
Conversion to move the mover in the drive direction efficiently
And a driving force in the direction opposite to the driving direction is generated.
So that thrust fluctuations can be suppressed
it can.

【0018】前記のように各コイルへの通電開始位置や
通電停止位置を検出するために、磁極検出素子を設ける
場合において、前記駆動方法におけるPS をPS =Pm
/6とすると、配置する磁極検出素子の数を減らすこと
ができる。すなわち、前記シャフト型リニアモータを、
前記第1コイル、第2コイル及び第3コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向における上流端よりPm
6駆動方向に進んだ位置から、さらに2Pm /3駆動方
向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の
極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生す
る向きの一定電流を流して通電駆動する場合には、次の
位置に磁極検出素子を配置すればよい。
As described above, when the magnetic pole detecting element is provided to detect the energization start position and the energization stop position for each coil, P S in the above driving method is set to P S = P m
With / 6, the number of magnetic pole detection elements to be arranged can be reduced. That is, the shaft type linear motor,
In each of the first coil, the second coil, and the third coil, the center position of the coil in the stator longitudinal direction is located upstream of the magnetic pole of the field magnet in the mover driving direction in the stator longitudinal direction. P from the end m /
6 From the position advanced in the driving direction to the position further advanced in the 2P m / 3 driving direction, the direction in which the coil generates an electromagnetic force in the driving direction is constant according to the polarity of the magnetic pole facing the coil. When the current is supplied and the current is driven, the magnetic pole detection element may be arranged at the next position.

【0019】すなわち、少なくとも一つの組のコイル群
について、次の位置に第1、第2及び第3の三つの磁極
検出素子を設ければよい。前記第1コイルの前記固定子
長手方向における中心位置から該方向におけるいずれか
一方向にPm /6+p・Pm(pは整数。すなわちp=
0、±1、±2、±3・・・)ずれた位置で前記可動子
上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出すること
ができる第1の磁極検出素子を設ける。また、前記第2
コイルの前記固定子長手方向における中心位置から該方
向における前記一方向にPm /6+q・Pm (qは整
数。すなわちq=0、±1、±2、±3・・・)ずれた
位置の前記可動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極
性を検出することができる第2の磁極検出素子を設け
る。さらに、前記第3コイルの前記固定子長手方向にお
ける中心位置から該方向における前記一方向にPm /6
+r・Pm (rは整数。すなわちr=0、±1、±2、
±3・・・)ずれた位置の前記可動子上に、前記界磁マ
グネットの磁極の極性を検出することができる第3の磁
極検出素子を設ける。なお、これら磁極検出素子が配置
される「固定子長手方向におけるいずれか一方向」の
「一方向」は、上記条件(B)中の「固定子長手方向に
おけるいずれか一方向」の「一方向」と異なる(反対
の)方向であってもよい。
That is, for at least one set of coil groups, the first, second, and third three magnetic pole detection elements may be provided at the following positions. P m / 6 + p · P m (p is an integer; that is, p = p) from the center position of the first coil in the stator longitudinal direction in one of the directions in the direction.
(0, ± 1, ± 2, ± 3...) A first magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet is provided on the movable element at a shifted position. In addition, the second
P m / 6 + q · P m (q is an integer; that is, q = 0, ± 1, ± 2, ± 3...) From the center position of the coil in the stator longitudinal direction in the one direction in the direction. A second magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet is provided on the mover. Further, Pm / 6 from the center position of the third coil in the stator longitudinal direction to the one direction in the direction.
+ R · P m (r is an integer, that is, r = 0, ± 1, ± 2,
A third magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet is provided on the mover at a position shifted by ± 3. The “one direction” of “any one direction in the stator longitudinal direction” in which these magnetic pole detection elements are arranged is the “one direction” of the “one direction in the stator longitudinal direction” in the above condition (B). May be in a different (opposite) direction.

【0020】前記本発明に係るシャフト型リニアモータ
であって、上記条件(A)及び(B)を満たす好ましい
コイル配置のシャフト型リニアモータとして、次のリニ
アモータを挙げることができる。すなわち、幅Pm のN
極の磁極と幅Pm のS極の磁極とが所定方向に交互に並
べられた界磁マグネットを有し、該所定方向に延びる棒
状の固定子と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有
し、該固定子に沿って往復移動可能な可動子とを備え、
前記電機子コイルは、前記固定子長手方向の幅が同じで
あって、その幅P c がPc ≦Pm /3であり、該固定子
長手方向の中心位置がPm /3ずつずれた位置に配置さ
れた第1、第2及び第3の3つのコイルを1組とするコ
イル群を、1組又は複数組備えていることを特徴とする
シャフト型リニアモータである。
The shaft type linear motor according to the present invention
Which preferably satisfies the above conditions (A) and (B)
As a shaft type linear motor with coil arrangement,
Amoter can be mentioned. That is, the width PmN
Pole and width PmS poles are alternately arranged in a predetermined direction.
A bar having a covered field magnet and extending in the predetermined direction
A stator having an armature coil fitted around the stator.
And a mover reciprocally movable along the stator.
The armature coil has the same width in the longitudinal direction of the stator.
And its width P cIs Pc≤Pm/ 3, the stator
The center position in the longitudinal direction is Pm/ 3
Of the first, second and third coils
Characterized in that one or more sets of file groups are provided.
It is a shaft type linear motor.

【0021】電機子コイルが、前記3つのコイルを1組
とするコイル群を複数組備えている場合には、各隣合う
組において互いに隣合う位置に配置された二つのコイル
の前記固定子長手方向における中心位置は、いずれもP
m /3ずれていることが好ましい。このようにすると、
電機子コイルの有する全てのコイルの中心位置が、P m
/3ずつずらして配置されていることとなり、それだけ
電機子コイルの固定子長手方向における幅を小さくで
き、ひいては可動子の幅を小さくできる。また、上記駆
動方法により駆動する場合において、各コイルの通電開
始位置及び通電停止位置を検出するために、そのコイル
に対向する位置にある磁極の極性を検出するために磁極
検出素子を設けるとき、前記いずれか一つの組の第1、
第2及び第3のコイルに対して、前記のような位置関係
に第1、第2及び第3の三つの磁極検出素子を配置すれ
ば、全ての組の各コイルの通電開始位置及び通電停止位
置、並びにそのコイルに対向する位置にある磁極の極性
を検出することができる。
An armature coil is a set of the three coils.
If there are multiple sets of coil groups
Two coils arranged next to each other in a set
Are center positions in the longitudinal direction of the stator.
mIt is preferably shifted by / 3. This way,
The center position of all the coils of the armature coil is P m
/ 3 shifted by 3
Reduce the width of the armature coil in the longitudinal direction of the stator.
Thus, the width of the mover can be reduced. In addition,
When driving by the moving method,
In order to detect the start position and the energization stop position, the coil
To detect the polarity of the magnetic pole at the position facing
When the detection element is provided, the first of any one of the sets,
For the second and third coils, the positional relationship as described above
The first, second and third three magnetic pole detecting elements
The energization start position and energization stop position of each coil of all sets
And the polarity of the magnetic pole at the position facing the coil
Can be detected.

【0022】前記界磁マグネットが形成する前記固定子
長手方向における好ましい磁束分布の例として、矩形波
状を挙げることができる。かかる磁束分布は、好ましく
は完全な矩形である。しかし、磁束分布を完全な矩形と
することは困難であり、矩形にしようとしても実際には
矩形波状になってしまう。したがって、かかる磁束分布
は、完全な矩形になるべく近い矩形波状、換言すれば、
矩形に近い台形波状であることが好ましい。このように
磁束分布が矩形波状であると、リニアモータの推力変動
を抑制することができる。
An example of a preferable magnetic flux distribution in the longitudinal direction of the stator formed by the field magnet is a rectangular wave shape. Such a magnetic flux distribution is preferably a perfect rectangle. However, it is difficult to make the magnetic flux distribution a perfect rectangle, and even if it is attempted to make a rectangle, it actually becomes a rectangular wave. Therefore, such a magnetic flux distribution has a rectangular wave shape as close as possible to a perfect rectangle, in other words,
It is preferably a trapezoidal wave shape close to a rectangle. When the magnetic flux distribution has a rectangular waveform as described above, it is possible to suppress the thrust fluctuation of the linear motor.

【0023】また、前記界磁マグネットの各磁極の前記
固定子長手方向における中央Pm /3の幅の中での各位
置における磁束密度の合計BC と、その磁極の固定子長
手方向における各位置での磁束密度の合計BA との比B
C /BA が、0.5より大きくなるような磁束分布も好
ましい。かかる磁束密度比BC /BA は、0.55より
大きいとさらに好ましい。さらに言えば、かかる磁束密
度比BC /BA は、1に近いほど好ましい。かかる磁束
密度比BC /BA が、0.7より大きくなる磁束分布と
して、突極状の磁束分布を挙げることができる。磁束分
布が突極状になるように界磁マグネットを形成すること
は、磁束分布が矩形波状になるように界磁マグネットを
形成するよりも、容易である。かかる磁束密度比BC
A を0.7程度より大きくすると、リニアモータの推
力変動を抑制できるとともに、高推力を発生させること
ができる。
Further, the total magnetic flux density B C at each position within the width of the center P m / 3 of each magnetic pole of the field magnet in the longitudinal direction of the stator, and each of the magnetic poles in the longitudinal direction of the stator. Ratio of magnetic flux density at position B to total B A
A magnetic flux distribution such that C / B A is larger than 0.5 is also preferable. More preferably, the magnetic flux density ratio B C / B A is larger than 0.55. Furthermore, the magnetic flux density ratio B C / B A is preferably closer to 1. A magnetic flux distribution in which the magnetic flux density ratio B C / B A is larger than 0.7 includes a salient pole-shaped magnetic flux distribution. It is easier to form the field magnet so that the magnetic flux distribution becomes salient poles than to form the field magnet so that the magnetic flux distribution becomes rectangular. Such a magnetic flux density ratio B C /
When B A is larger than about 0.7, fluctuation in thrust of the linear motor can be suppressed and high thrust can be generated.

【0024】[0024]

【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、本発明に係るシャフト型
リニアモータの一例の概略側面図であり、一部を断面で
示すものである。図1に示すリニアモータLM1は、所
定方向に直線的に延びる棒状の固定子1と、これに外嵌
する可動子2とを有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view of an example of a shaft type linear motor according to the present invention, and a part thereof is shown in a cross section. The linear motor LM1 shown in FIG. 1 includes a rod-shaped stator 1 that extends linearly in a predetermined direction, and a movable element 2 that is fitted on the stator.

【0025】固定子1は、機械加工可能且つ着磁可能の
材料(例えば、Fe−Cr−Co系金属、マンガンアル
ミニウム(MnAl))からなる断面円形の直線棒状の
シャフト部材10の表面を平滑に加工形成して、次のよ
うに着磁したものである。すなわち、シャフト部材10
の長手方向(固定子1の長手方向)に沿って、図2に示
すような等ピッチの矩形の磁束分布となるように、シャ
フト部材10を着磁したものである。これにより、シャ
フト部材10の長手方向に沿ってN極とS極の磁極が同
じ磁極幅(固定子長手方向の長さ)で交互に並んだ界磁
マグネット11が形成されている。界磁マグネット11
の各磁極の固定子長手方向の幅Pm 、換言すれば、磁極
ピッチPm は、本例では30mmである。
The stator 1 smoothes the surface of a straight rod-shaped shaft member 10 having a circular cross section made of a machinable and magnetizable material (for example, Fe-Cr-Co-based metal, manganese aluminum (MnAl)). It was formed by processing and magnetized as follows. That is, the shaft member 10
The shaft member 10 is magnetized so as to have a rectangular magnetic flux distribution at an equal pitch as shown in FIG. 2 along the longitudinal direction (longitudinal direction of the stator 1). Thus, a field magnet 11 is formed in which the magnetic poles of the N pole and the S pole are alternately arranged with the same magnetic pole width (length in the longitudinal direction of the stator) along the longitudinal direction of the shaft member 10. Field magnet 11
The width P m of each magnetic pole in the longitudinal direction of the stator, in other words, the magnetic pole pitch P m is 30 mm in this example.

【0026】可動子2は、固定子1に外嵌する電機子コ
イル21、電機子コイル21を内周面にて支持する中空
円筒状のコイル支持部材23、及び支持部材23の開口
する両端部に設けられ、固定子1に摺動可能に外嵌する
軸受け22を有している。軸受け22により、可動子2
は固定子1に沿って滑らかに移動することができる。な
お、コイル支持部材を強磁性体からなるものとして、ヨ
ークの機能を持たしてもよい。
The mover 2 includes an armature coil 21 fitted externally to the stator 1, a hollow cylindrical coil support member 23 for supporting the armature coil 21 on the inner peripheral surface, and both ends of the support member 23 where the support member 23 is open. And a bearing 22 that is slidably fitted to the stator 1. The armature 2 can be moved by the bearing 22.
Can move smoothly along the stator 1. Note that the coil supporting member may be made of a ferromagnetic material and have the function of a yoke.

【0027】電機子コイル21は、本例では、リング状
のU相コイルLU 、V相コイルLV及びW相コイルLW
の3つのコイルからなる。これらコイルは、本例では、
それぞれ磁極ピッチPm の1/3の幅に形成されてい
る。コイルLU 、LV 及びLWは、固定子1長手方向に
この順に、その中心位置をPm /3ずつずらして配置さ
れている。
In this example, the armature coil 21 is a ring-shaped U-phase coil L U , V-phase coil L V and W-phase coil L W.
And three coils. These coils are, in this example,
It is formed to a width of 1/3 of the pole pitch P m respectively. The coils L U , L V, and L W are arranged in the longitudinal direction of the stator 1 in this order, with their center positions shifted by P m / 3.

【0028】これらのコイルに対しては、これら各コイ
ルと界磁マグネット11の磁極との固定子長手方向にお
ける位置関係を検出し、その位置と各コイルが対向する
界磁マグネット11の磁極の極性とに応じてコイル通電
を行うために、固定子1の長手方向において、コイルL
U の中心位置から図1中右側にPm /6ずらした位置に
ホール素子h1 が配置されている。同様に、コイルLV
の中心位置から図1中右側にPm /6ずらした位置にホ
ール素子h2 が配置されており、コイルLW の中心位置
から図1中右側にPm /6ずらした位置にホール素子h
3 が配置されている。
With respect to these coils, the positional relationship between the coils and the magnetic poles of the field magnet 11 in the longitudinal direction of the stator is detected, and the positions and the polarities of the magnetic poles of the field magnet 11 to which each coil faces are detected. In order to energize the coil in accordance with
Hall elements h 1 from the center of U at a position shifted P m / 6 on the right side in FIG. 1 is disposed. Similarly, the coil L V
Is arranged Hall elements h 2 to P m / 6 position shifted to the right side in FIG. 1 from the center of which the Hall element h from the center of the coil L W to a position shifted P m / 6 on the right side in FIG. 1
3 are located.

【0029】リニアモータLM1におけるU、V及びW
相の3つのコイルからなる電機子コイル21の固定子1
長手方向の幅は、界磁マグネット11の一磁極幅Pm
あり、図27に示す従来のシャフト型リニアモータの電
機子コイル幅2Pn (Pn は磁極幅)に対して、Pm
n とすると1/2であり、従来より可動子をコンパク
トにできる。軸受けの幅を足しても、リニアモータLM
1の可動子幅は、従来のリニアモータの可動子幅のほぼ
半分にできる。
U, V and W in the linear motor LM1
Stator 1 of armature coil 21 composed of three phase coils
Longitudinal width is one pole width P m of the field magnet 11, with respect to the armature coil width of a conventional shaft type linear motor shown in FIG. 27 2P n (P n is pole width), P m =
Pn is 1/2, and the mover can be made more compact than before. Even if the width of the bearing is added, the linear motor LM
The width of one mover can be almost half the width of the mover of the conventional linear motor.

【0030】以上説明したリニアモータLM1の可動子
2を、固定子1に沿って駆動するときには、ホール素子
1 、h2 及びh3 が検出する界磁マグネット11の各
磁極の極性等に基づき、U、V及びW相の各相コイル
に、それぞれそのコイルの固定子1長手方向における中
心位置が、界磁マグネット11の磁極の該方向における
駆動方向上流端よりPm /6駆動方向に進んだ位置か
ら、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置までの間、
そのコイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコイル
が駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流す。
When the movable element 2 of the linear motor LM1 described above is driven along the stator 1, the movable element 2 is driven based on the polarity of each magnetic pole of the field magnet 11 detected by the Hall elements h 1 , h 2 and h 3. , U, V, and W phases, the center position of each coil in the longitudinal direction of the stator 1 advances in the P m / 6 drive direction from the upstream end of the magnetic pole of the field magnet 11 in the drive direction in that direction. From the center position to the position further advanced in the 2P m / 3 drive direction,
In accordance with the polarity of the magnetic pole facing the coil, a constant current flows in a direction in which the coil generates an electromagnetic force in the driving direction.

【0031】まず、可動子2を図1中左方向に駆動する
場合について説明する。例えば、U相コイルLU がN極
の磁極の上にある場合には、該U相コイルの中心位置が
該N極の駆動方向(左方向)において上流端(図中右
端)よりPm /6駆動方向に進んだ位置(図3(A)参
照)から、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置(図
3(C)参照)までの間、U相コイルLU が対向するN
極の磁極に対して、駆動方向(左方向)に電磁力を発生
する向き、すなわち、図3(B)や(D)に示すように
図3(A)や(C)中、固定子1を右側から見たとき、
固定子1に対して反時計回りに一定電流を流す。なお、
以下この通電方向を「+」方向とする。
First, the case where the mover 2 is driven leftward in FIG. 1 will be described. For example, when the U-phase coil L U is over the magnetic poles of N-pole, the U-phase center position of the coil driving direction of the N pole (left) upstream end in (right end in the drawing) than P m / between 6 advances to the driving direction position (see FIG. 3 (a)), to further position advanced to 2P m / 3 drive direction (see FIG. 3 (C)), N of U-phase coil L U faces
3A and FIG. 3C, the direction in which the electromagnetic force is generated in the driving direction (left direction) with respect to the magnetic poles of the poles. When viewed from the right side,
A constant current is applied to the stator 1 counterclockwise. In addition,
Hereinafter, this energizing direction is referred to as a “+” direction.

【0032】このとき、U相コイルLU の中心位置が該
N極の駆動方向(左方向)上流端からPm /6駆動方向
に進んだ位置にあることは、U相コイルLU の中心位置
からPm /6駆動方向上流(後ろ)側にずれた位置に配
置されているホール素子h1によって検出される。かか
る位置は、ホール素子h1 がS極からN極への磁極の切
り換わりを検出したときの位置である。U相コイルLU
が、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置にあること
は、ホール素子h1 から2Pm /3駆動方向において上
流側に配置されたホール素子h3 によって検出される。
かかる位置は、ホール素子h3 がS極からN極への磁極
の切り換わりを検出したときの位置である。また、U相
コイルLU が対向する位置にある磁極の極性は、ホール
素子h1により検出される。
The center of this time, the center position of the U-phase coil L U is in the position advanced to P m / 6 driving direction from the drive direction (left direction) the upstream end of the N pole, the U-phase coil L U It is detected by P m / 6 driving direction upstream Hall elements h 1, which is arranged at a position shifted to the (rear) side from the position. Such position is a position at which the Hall elements h 1 detects the switching of the magnetic poles to the N pole from the S pole. U-phase coil L U
But further in advanced position in 2P m / 3 driving direction is detected by the Hall element h 3 disposed on the upstream side in the 2P m / 3 driving directions from the Hall element h 1.
Such position is a position at which the Hall element h 3 detects the switching of the magnetic poles to the N pole from the S pole. The polarity of the magnetic pole at a position U-phase coil L U faces are detected by the Hall elements h 1.

【0033】V相コイルLV がN極の磁極の上にある場
合であって、図1中左方向に駆動するときも同様に該コ
イルに通電する。V相コイルLV の中心位置が該N極の
駆動方向(左方向)において上流端よりPm /6駆動方
向に進んだ位置及びその位置からさらに2Pm /3駆動
方向に進んだ位置にあることは、ホール素子h2 、及び
ホール素子h2 から2Pm /3駆動方向において上流側
の位置に対してPm ずれた位置に配置されているホール
素子h1 によって検出される。W相コイルLWがN極の
磁極の上にある場合であって、図1中左方向に駆動する
ときも同様に該コイルに通電する。W相コイルLW の中
心位置が該N極の駆動方向(左方向)において上流端か
らPm /6駆動方向に進んだ位置及びその位置からさら
に2Pm/3駆動方向に進んだ位置にあることは、ホー
ル素子h3 、及びホール素子h3から2Pm /3駆動方
向において上流側の位置に対してPm ずれた位置に配置
されているホール素子h2 によって検出される。
[0033] A case where the V-phase coil L V is over the magnetic poles of N-pole, likewise energizing the coil when driving to the left in FIG. The center position of the V-phase coil L V is at a position advanced in the P m / 6 driving direction from the upstream end in the driving direction (left direction) of the N pole and at a position further advanced in the 2 P m / 3 driving direction from that position. it is detected by the Hall elements h 1 which is disposed in a position shifted P m with respect to the upstream position in the 2P m / 3 driving directions from the Hall element h 2, and the Hall element h 2. In the case where the W-phase coil L W is above the N magnetic poles, the coil is similarly energized when driven leftward in FIG. The center position of the W-phase coil L W is in the advanced position to the further 2P m / 3 driving directions from the advanced position and its position P m / 6 driving direction from the upstream end in the driving direction (left direction) of the N-pole it is detected by the Hall element h 2 disposed in a position shifted P m with respect to the upstream position in the 2P m / 3 driving directions from the Hall element h 3, and the Hall element h 3.

【0034】また、U相コイルLU がS極の磁極の上に
ある場合であって、図1中左方向に駆動するときも同様
である。U相コイルLU の中心位置が該S極の駆動方向
(左方向)において上流端よりPm /6駆動方向に進ん
だ位置(図4(A)参照)から、さらに2Pm /3駆動
方向に進んだ位置(図4(C)参照)までの間、U相コ
イルLU が対向するS極の磁極に対して、駆動方向(左
方向)に電磁力を発生する向き、すなわち、図4(B)
や(D)に示すように図4(A)や(C)中、固定子1
を右側から見たとき、固定子1に対して時計回りに一定
電流を流す。なお、以下この通電方向を「−」方向とす
る。V相コイルLV やW相コイルLW がS極の磁極の上
にある場合であって、図1中左方向に駆動するときも同
様である。
Further, in a case where the U-phase coil L U is on the pole of the S pole, the same applies when driving to the left in FIG. From the U-phase coil L U of the central position the driving direction of the S pole (left) position advanced to P m / 6 driving direction from the upstream end (refer to FIG. 4 (A)), further 2P m / 3 drive direction position advanced (FIG. 4 (C) see) until, the pole of the S pole U-phase coil L U faces the direction which generates an electromagnetic force in the driving direction (left direction), i.e., FIG. 4 (B)
As shown in FIGS. 4 (A) and 4 (C), as shown in FIGS.
When viewed from the right side, a constant current is applied to the stator 1 clockwise. Hereinafter, this energizing direction is referred to as a “−” direction. The same applies to the case where the V-phase coil L V and the W-phase coil L W are above the magnetic pole of the S pole, and are driven leftward in FIG.

【0035】以上説明したように各相のコイルに通電す
るならば、各ホール素子の検出する磁極の極性と、各相
コイルへの通電方向(「+」又は「−」)及び通電タイ
ミングは、可動子2を図1中左方向に駆動する場合に
は、図5に示すようになる。ここで、例えば、U相コイ
ルLU が「+」方向に通電される区間及びについて
みてみると、「+」方向に通電が開始されるU相コイル
U の中心位置がN極の駆動方向(左方向)において上
流端からPm /6駆動方向に進んだ位置においては、該
コイルの幅がPm /3であるため、該コイルの全ての部
分がN極の磁極に対向する位置にあり、N極及びS極の
両極に跨がっていない。また、「+」方向への通電が停
止される位置、すなわちU相コイルLU がさらに2Pm
/3駆動方向に進んだ位置、さらに言えば、該コイルL
U の中心位置がN極の駆動方向上流端からPm /6+2
m /3=5Pm /6駆動方向に進んだ位置において
も、該コイルLU の全ての部分がN極の磁極に対向する
位置にある。したがって、区間及びにおいては、コ
イルLU が発生する推力は全て図1中左向きであり、図
中右向きの推力は発生しない。U相コイルLU が「−」
方向に通電される区間及びについても同様である。
V相コイルLV 及びW相コイルLW についても同様であ
る。したがって、各相のコイルに通電される電流は、可
動子2を駆動したい左方向とは逆の右方向に駆動する推
力には変換されず、全てが可動子2を左方向に駆動する
推力に変換されるので、効率がよい。また、同様の理由
により、可動子2が固定子1に沿って移動するとき、そ
の推力の変動もほとんどない。
As described above, if the coils of each phase are energized, the polarity of the magnetic pole detected by each Hall element, the energization direction ("+" or "-") and the energization timing of each phase coil are as follows: When the mover 2 is driven in the left direction in FIG. 1, the operation is as shown in FIG. Here, for example, the U-phase coil L U a "+" try try with sections and is energized in the direction "+" drive direction center position of the N-pole of the U-phase coil L U which direction the current is started At the position (left direction) advanced from the upstream end in the P m / 6 driving direction, since the width of the coil is P m / 3, all parts of the coil are located at positions facing the N pole magnetic pole. Yes, it does not straddle both the N pole and the S pole. The position where the energization of the "+" direction is stopped, i.e. U-phase coil L U further 2P m
/ 3 The position advanced in the driving direction, more specifically, the coil L
The center position of U is P m / 6 + 2 from the upstream end of the N pole in the driving direction.
Even in position advanced to P m / 3 = 5P m / 6 driving direction, at a position all parts of the coil L U faces the magnetic poles of N-pole. Therefore, in the section and, thrust coil L U occurs are all in Figure 1 left, thrust in FIG right does not occur. U-phase coil L U is "-"
The same applies to the section where power is supplied in the direction.
The same applies to the V-phase coil L V and the W-phase coil L W. Therefore, the current supplied to the coils of each phase is not converted into a thrust for driving the mover 2 in the right direction, which is opposite to the left direction in which the mover 2 is to be driven. The conversion is efficient. For the same reason, when the mover 2 moves along the stator 1, there is almost no fluctuation in the thrust.

【0036】したがって、図5に示す通電パターンは、
各相のコイルのいずれについても、その相のコイルが一
つの磁極に対向する位置にあるときだけ、その相のコイ
ルに図中左方向に推力が発生する向きに通電し、その相
のコイルが異なる極性の磁極間を移動している間には通
電しないようにしたものである。コイルが異なる極性の
磁極間を移動している間に通電すると、そのコイルの一
方の極性の磁極に対向する部分にあるコイル部分と、他
方の極性の磁極に対向する部分にあるコイル部分とで
は、逆方向に推力が発生するため、推力変動が大きくな
る。
Therefore, the energization pattern shown in FIG.
For each of the coils of each phase, only when the coil of that phase is located at a position facing one magnetic pole, the coil of that phase is energized in the direction in which thrust is generated to the left in the figure, and the coil of that phase is turned on. No current is supplied while moving between magnetic poles of different polarities. When the coil is energized while moving between magnetic poles of different polarities, the coil portion at the portion facing the magnetic pole of one polarity and the coil portion at the portion facing the magnetic pole of the other polarity are different from each other. Since thrust is generated in the opposite direction, the thrust fluctuation increases.

【0037】さて、ここまでは、可動子2を図1中左方
向に駆動する通電方法を説明したが、可動子2を図1中
右方向に駆動するときも、左方向に駆動するときと同様
に、ホール素子の検出する磁極の極性に応じて、各相の
コイルには通電する。このとき、左方向に駆動するとき
と同様に、各相コイルのその中心位置から駆動方向にお
いて上流側にPm /6ずらした位置にホール素子が配置
されるように、図6に示すように、U相コイルLU の中
心位置から駆動方向(右方向)において後ろ側にPm
6ずらした位置にホール素子h4 を配置して、左方向に
駆動するときと同様に各相コイルに通電してもよい。し
かし、ホール素子h1 、h2 及びh3 とは別に、さらに
ホール素子h4 が必要となり、その分コスト高になる。
The energizing method for driving the mover 2 in the left direction in FIG. 1 has been described. However, when the mover 2 is driven rightward in FIG. Similarly, the coils of each phase are energized according to the polarity of the magnetic pole detected by the Hall element. At this time, similarly to when driving to the left, as the Hall element at a position shifted P m / 6 on the upstream side in the driving direction from the center position of each phase coil is arranged, as shown in FIG. 6 , P behind the driving direction (right direction) from the center of the U-phase coil L U m /
By placing a Hall element h 4 to 6 shifted position may be energized to each phase coil in the same way as when driving in the left direction. However, in addition to the hall elements h 1 , h 2 and h 3 , the hall element h 4 is further required, which increases the cost.

【0038】そこで、本例では、ホール素子h4 の位置
から一磁極幅Pm ずれた位置にあるホール素子h3 を利
用して左方向と同様にして通電を行う。ホール素子h3
の検出する磁極の極性を反転すれば、ホール素子h4
検出する磁極の極性と同じになり、左方向駆動時と同様
の通電を行うことができる。ただし、右方向に駆動する
場合、各相のコイルがN極上にあるときは、左方向に駆
動するときとは逆の「−」方向にそのコイルには通電
し、S極上にあるときは「+」方向に通電する。可動子
2を図1中、右方向に駆動するときの各相コイルへの通
電パターンを図7に示す。右方向に駆動するときも、左
方向に駆動するときと同様に、効率よく駆動することが
できるとともに、推力変動を抑制することができる。
[0038] Therefore, in this example, energizes in the same manner as the left direction by using the Hall element h 3 in the position shifted one pole width P m from the position of the Hall element h 4. Hall element h 3
If reversing the polarity of the detection to the magnetic poles of the same polarity of magnetic poles detected by the Hall element h 4, it is possible to perform the same current as when leftward drive. However, when driving in the right direction, when the coil of each phase is on the N pole, the coil is energized in the “−” direction opposite to that when driving in the left direction. Energize in the "+" direction. FIG. 7 shows an energization pattern to each phase coil when the mover 2 is driven rightward in FIG. Even when driving in the right direction, similarly to driving in the left direction, driving can be performed efficiently and thrust fluctuation can be suppressed.

【0039】図5及び図7に示す通電パターンにて通電
を行うことができる各相コイルへの通電回路の一例を図
8に示す。この回路は、いわゆる3相全波駆動回路であ
る。本例では、各相コイルLU 、LV 及びLW を、図8
に示す巻き線向きにてスター結線をして、6つのトラン
ジスタQ1 〜Q6 を有するトランジスタ回路41と、3
つのホール素子の検出する磁極の極性及び駆動方向に応
じて各トランジスタのゲートを開閉するロジック回路4
2により各相コイルに通電する。なお、図8中各相コイ
ル横の黒丸は、固定子1に対する巻き線方向を示してい
る。ここでは、図9(A)に示すように、電流の流れる
向きのコイル入口側に黒丸が描かれているときには、前
記「+」方向にそのコイルには電流が流れることを示
し、図9(B)に示すように、電流の流れる向きのコイ
ル出口側に黒丸が描かれているときには、前記「−」方
向にそのコイルには電流が流れることを示している。例
えば図5に示す各区間においては、図10に示す向きに
各コイルには電流が流される。例えば、区間において
は、トランジスタQ1 とQ6 がオンされて、コイルL U
とLW に電流が流される。
Power is supplied according to the power supply patterns shown in FIGS.
Figure shows an example of an energizing circuit for each phase coil that can perform
FIG. This circuit is a so-called three-phase full-wave drive circuit.
You. In this example, each phase coil LU, LVAnd LWFrom FIG.
Star connection in the winding direction shown in
Jista Q1~ Q6A transistor circuit 41 having
Of the magnetic pole detected by the two Hall elements and the driving direction.
Logic circuit 4 that opens and closes the gate of each transistor
2 to energize each phase coil. Note that, in FIG.
The black circle next to the circle indicates the winding direction with respect to the stator 1.
You. Here, as shown in FIG.
When a black circle is drawn on the coil entrance side of the orientation,
Note that current flows through the coil in the “+” direction.
Then, as shown in FIG.
When a black circle is drawn on the exit side,
This indicates that a current flows through the coil. An example
For example, in each section shown in FIG. 5, in the direction shown in FIG.
A current flows through each coil. For example, in the section
Is the transistor Q1And Q6Is turned on and the coil L U
And LWCurrent is passed through the

【0040】なお、図1に示すリニアモータLM1にお
いて、ホール素子h1 、h2 及びh 3 は次に示すような
位置に配置してもよい。図11に示すように、固定子1
の長手方向をX軸方向、図中右方向をX軸正方向、U相
コイルLU の固定子長手方向(X軸方向)における中心
位置をX=0の位置とすると、図1に示した例では、ホ
ール素子h1 はX=Pm /6の位置に配置した。ホール
素子h1 の位置は、前述の説明から明らかなように、X
=−Pm /6の位置でもよい。また、X=Pm/6の位
置から±p・Pm (ただし、p=1、2、3、・・・)
ずれた位置であってもよい。パラメータpが、偶数のと
きは、X=Pm /6位置のホール素子と、X=Pm /6
±pPm 位置のホール素子とは、同じ磁極の極性を検出
する。パラメータpが、奇数のときは、X=Pm /6位
置のホール素子と、X=Pm /6±pPm 位置のホール
素子とは、逆極性の磁極を検出するため、X=Pm /6
+pPm 位置のホール素子の検出する磁極の極性を反転
してやれば、X=Pm /6位置のホール素子の検出する
磁極の極性と同じ極性になる。同様に、X=−Pm/6
の位置から±p・Pm (ただし、p=1、2、3、・・
・)ずれた位置であってもよい。したがって、ホール素
子h1 はU相コイルLU の中心位置から±P m /6±p
m (ただし、p=0、1、2、3、・・・)の位置に
配置すればよい。ホール素子h2 及びh3 についても同
様である。ホール素子h2 は、V相コイルLV の中心位
置から±Pm /6±qPm (ただし、q=0、1、2、
3、・・・)の位置に配置すればよい。ホール素子h3
は、W相コイルLW の中心位置から±Pm /6±rPm
(ただし、r=0、1、2、3、・・・)の位置に配置
すればよい。なお、パラメータp、q、rが大きくなる
と、ホール素子は可動子2上に配置する必要があるた
め、その分可動子幅を余分に必要とすることがある。
The linear motor LM1 shown in FIG.
And the Hall element h1, HTwoAnd h ThreeIs shown below
It may be arranged at a position. As shown in FIG.
Is the X axis direction, the right direction in the figure is the X axis positive direction, U phase
Coil LUCenter in the stator longitudinal direction (X-axis direction)
Assuming that the position is the position of X = 0, in the example shown in FIG.
Element h1Is X = Pm/ 6. hole
Element h1Is apparent from the above description, the position of X
= -Pm/ 6 position. Also, X = Pm/ 6th place
± p · Pm(However, p = 1, 2, 3, ...)
The position may be shifted. If the parameter p is even and
X = Pm/ 6 position Hall element and X = Pm/ 6
± pPmThe Hall element at the position detects the polarity of the same magnetic pole
I do. When the parameter p is an odd number, X = Pm/ 6th
Hall element and X = Pm/ 6 ± pPmLocation Hall
X = P in order to detect the magnetic pole of the opposite polarity with the elementm/ 6
+ PPmInverts the polarity of the magnetic pole detected by the Hall element at the position
If you do, X = PmDetection of Hall element at / 6 position
The polarity is the same as the polarity of the magnetic pole. Similarly, X = −Pm/ 6
± p · P from positionm(However, p = 1, 2, 3, ...
・) The position may be shifted. Therefore, Hall element
Child h1Is the U-phase coil LU± P from center of m/ 6 ± p
Pm(However, p = 0, 1, 2, 3, ...)
It should just be arranged. Hall element hTwoAnd hThreeSame for
It is like. Hall element hTwoIs the V-phase coil LVCenter position of
± P fromm/ 6 ± qPm(However, q = 0, 1, 2,
3,...). Hall element hThree
Is the W-phase coil LW± P from center ofm/ 6 ± rPm
(Where r = 0, 1, 2, 3, ...)
do it. Note that the parameters p, q, and r increase.
And the Hall element needs to be arranged on the mover 2.
As a result, an extra mover width may be required.

【0041】図12に本発明に係るシャフト型リニアモ
ータの他の例の一部省略概略側面図を示す。図12のリ
ニアモータLM2は、電機子コイルの各相コイルの幅
や、ホール素子の配置位置が異なる以外は図1のリニア
モータLM1と実質的に同じものである。図12におい
ては、可動子を構成し、電機子コイルを支持するヨーク
及び軸受けは図示を省略してある。
FIG. 12 is a partially omitted schematic side view of another example of the shaft type linear motor according to the present invention. The linear motor LM2 in FIG. 12 is substantially the same as the linear motor LM1 in FIG. 1 except that the width of each phase coil of the armature coil and the arrangement position of the Hall element are different. In FIG. 12, a yoke and a bearing that constitute a mover and support an armature coil are not shown.

【0042】リニアモータLM2の電機子コイル21
は、固定子1に外嵌するリング状のU相コイルLU 、V
相コイルLV 及びW相コイルLW の3つのコイルからな
る。これらコイルは、本例では、それぞれ磁極ピッチP
m の1/3より小さいPc (<Pm /3)の幅に形成さ
れている。コイルLU 、LV 及びLW は、固定子1長手
方向にこの順に、その中心位置をPm /3ずつずらして
配置してある。
Armature coil 21 of linear motor LM2
Are ring-shaped U-phase coils L U , V
It is composed of three coils, a phase coil L V and a W-phase coil L W. In the present example, these coils are each provided with a magnetic pole pitch P
It is formed to have a width of Pc (< Pm / 3) smaller than 1/3 of m . The coils L U , L V, and L W are arranged in the longitudinal direction of the stator 1 in this order, with their center positions shifted by P m / 3.

【0043】これらのコイルに対しては、これらのコイ
ルが対向する界磁マグネット11の磁極の極性を検出
し、検出された磁極の極性などに応じてコイル通電を行
うために、固定子1の長手方向において、コイルLU
中心位置から図12中右側にP m /6ずらした位置にホ
ール素子h1 が配置されている。同様に、コイルLV
中心位置から図12中右側にPm /6ずらした位置にホ
ール素子h2 が配置されており、コイルLW の中心位置
から図12中右側にPm /6ずらした位置にホール素子
3 が配置されている。
For these coils, these coils
Detects the polarity of the magnetic pole of the field magnet 11 facing the
The coil is energized according to the detected magnetic pole polarity, etc.
In the longitudinal direction of the stator 1, the coil LUof
P from the center to the right in FIG. m/ 6
Element h1Is arranged. Similarly, coil LVof
P from the center to the right in FIG.m/ 6
Element hTwoAre arranged, and the coil LWCenter position of
To the right in FIG.mHall element shifted by / 6
hThreeIs arranged.

【0044】リニアモータLM2の可動子2を、固定子
1に沿って駆動するときには、リニアモータLM1を駆
動するときと同様に、ホール素子h1 、h2 及びh3
検出する界磁マグネット11の各磁極の極性に基づき、
U、V及びW相の各相コイルに通電する。そのとき、そ
れぞれのコイルについて、そのコイルの固定子1長手方
向における中心位置が、界磁マグネット11の磁極の駆
動方向における上流端よりPm /6駆動方向に進んだ位
置から、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置までの
間、そのコイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコ
イルが駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流
す。
[0044] The mover 2 of the linear motor LM2, when driving along the stator 1, as in the case of driving the linear motor LM1, field magnet 11 for detecting the Hall elements h 1, h 2 and h 3 Based on the polarity of each magnetic pole of
The U, V and W phase coils are energized. At this time, for each coil, the center position of the coil in the longitudinal direction of the stator 1 is further increased by 2P m / 2 from the position advanced in the P m / 6 driving direction from the upstream end of the magnetic pole of the field magnet 11 in the driving direction. Until the position where the coil has advanced in the three driving directions, a constant current in a direction in which the coil generates an electromagnetic force in the driving direction flows according to the polarity of the magnetic pole facing the coil.

【0045】このように通電すると、リニアモータLM
1を駆動するときと同様に、各コイルには、N極及びS
極の両極に跨がっていないときだけしか、通電されない
ため、駆動方向にしか推力を発生せず、それだけ効率が
よく、また、推力変動も少ない。図12のリニアモータ
LM2のように、各コイルの幅Pc をPc <Pm /3と
するときには、界磁マグネット11の磁極の極性を検出
するためのホール素子を、図13に示すような位置に配
置して、各コイルには次のように通電してもよい。
When power is supplied in this manner, the linear motor LM
1, each coil has an N pole and an S pole.
Electricity is supplied only when the poles are not straddled, so that thrust is generated only in the drive direction, and the thrust is more efficient and the thrust fluctuation is less. When the width Pc of each coil is Pc < Pm / 3, as in the linear motor LM2 in FIG. 12, a Hall element for detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet 11 is provided as shown in FIG. And the coils may be energized as follows.

【0046】図13に示すリニアモータLM3において
は、固定子1の長手方向において、コイルLU の中心位
置から図12中右側にPS (ただし、Pc /2≦PS
m/6)ずらした位置にホール素子h1 が配置されて
おり、コイルLU の中心位置から図13中左側にPS
らした位置にホール素子h1 ′が配置されている。同様
に、コイルLV の中心位置から図13中右側にPS ずら
した位置にホール素子h2 が配置されており、コイルL
V の中心位置から図13中左側にPS ずらした位置にホ
ール素子h2 ′が配置されている。コイルLW の中心位
置から図13中右側にPS ずらした位置にホール素子h
3 が配置されており、コイルLW の中心位置から図13
中左側にPS ずらした位置にホール素子h3 ′が配置さ
れている。
[0046] In the linear motor LM3 shown in FIG. 13, in the longitudinal direction of the stator 1, a coil L P from the central position on the right side in FIG. 12 of the U S (however, P c / 2 ≦ P S <
P m / 6) is arranged a Hall element h 1 at a position shifted, the Hall element h 1 'in a position shifted P S on the left side in FIG. 13 are arranged from the center of the coil L U. Similarly, there is disposed a Hall element h 2 from the center of the coil L V to a position shifted P S on the right side in FIG. 13, the coil L
Hall element h 2 'at a position shifted P S on the left side in FIG. 13 are arranged from the center of the V. Hall elements h from the center of the coil L W to a position shifted P S on the right side in FIG. 13
3 is arranged, FIG from the center of the coil L W 13
A hall element h 3 ′ is arranged at a position shifted by P S to the middle left side.

【0047】リニアモータLM3の可動子2を、固定子
1に沿って駆動するときには、ホール素子h1 、h2
3 、h1 ′、h2 ′及びh3 ′が検出する界磁マグネ
ット11の各磁極の極性に基づき、U、V及びW相の各
相コイルに、それぞれそのコイルの固定子1長手方向に
おける中心位置が、界磁マグネット11の磁極の駆動方
向における上流端よりPS 駆動方向に進んだ位置から、
さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置までの間、その
コイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコイルが駆
動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流す。
When the mover 2 of the linear motor LM3 is driven along the stator 1, the Hall elements h 1 , h 2 ,
Based on the polarities of the magnetic poles of the field magnet 11 detected by h 3 , h 1 ′, h 2 ′, and h 3 ′, each of the U, V, and W phase coils is applied to the stator 1 longitudinal direction of the coil. central position in is from advanced position to P S driving direction from the upstream end in the driving direction of the magnetic poles of the field magnet 11,
Further, until the position advances in the 2P m / 3 driving direction, a constant current in a direction in which the coil generates an electromagnetic force in the driving direction flows according to the polarity of the magnetic pole facing the coil.

【0048】このように通電すると、リニアモータLM
1を駆動するときと同様に、各コイルには、N極及びS
極の両極に跨がっていないときだけしか、通電されない
ため、駆動方向にしか推力を発生せず、それだけ効率が
よく、また、推力変動も少ない。なお、可動子を図13
中左方向に駆動する場合、U相コイルLU の中心が一つ
の磁極の駆動方向において上流端からPS 進んだ位置
は、該コイルの中心位置から駆動方向においてPS 上流
側(後ろ側)に配置されたホール素子h1 により検出で
き、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置は、ホール
素子h1 から駆動方向において2Pm /3後ろ側に配置
されたホール素子h3 により検出することができる。V
相コイルLV の中心が一つの磁極の駆動方向において上
流端からPS進んだ位置は、該コイルの中心位置から駆
動方向においてPS 後ろ側に配置されたホール素子h2
により検出でき、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位
置は、ホール素子h2 から駆動方向において2Pm /3
後ろ側の位置とPm ずれた位置に配置されたホール素子
1 により検出することができる。W相コイルLW の中
心が一つ磁極の駆動方向において上流端からPS 進んだ
位置は、該コイルの中心位置から駆動方向(左方向)の
S 後ろ側に配置されたホール素子h3 により検出で
き、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置は、ホール
素子h3 から駆動方向において2Pm /3後ろ側の位置
とPm ずれた位置に配置されたh2 により検出すること
ができる。
When power is supplied in this manner, the linear motor LM
1, each coil has an N pole and an S pole.
Electricity is supplied only when the poles are not straddled, so that thrust is generated only in the drive direction, and the thrust is more efficient and the thrust fluctuation is less. The mover is shown in FIG.
When driving in the middle left, position advanced by P S from the upstream end center of the U-phase coil L U is in the driving direction of one magnetic pole, P S upstream in the driving direction from the center of the coil (rear) can be detected by the Hall elements h 1 disposed further advanced to 2P m / 3 driving direction position is detected by the Hall element h 3 disposed 2P m / 3 behind the driving direction from the hall elements h 1 be able to. V
Position advanced P S from the upstream end in the driving direction of the center one of the magnetic pole phase coil L V the Hall element h 2 arranged in P S rear side in the driving direction from the center of the coil
Can be detected by further proceeds to 2P m / 3 driving direction position, 2P m / 3 in the driving direction from the Hall element h 2
It can be detected by the Hall elements h 1 which is disposed on the rear side of the position and the P m shift positions. The position where the center of the W-phase coil L W is advanced by P S from the upstream end in the driving direction of one magnetic pole is the Hall element h 3 arranged on the rear side of P S in the driving direction (left direction) from the center position of the coil. The position further advanced in the 2P m / 3 driving direction can be detected by h 2 arranged at a position shifted by P m from the position behind 2P m / 3 in the driving direction from the Hall element h 3. it can.

【0049】図13中右方向に駆動する場合、各相コイ
ルの上記通電が開始される位置及び通電が停止される位
置の2つの位置は、前記ホール素子h1 、h2 及びh3
の各ホール素子と、各相コイルの中心位置に対してそれ
ぞれ対称な位置に配置されたホール素子h1 ′、h2
及びh3 ′によって、左方向に駆動する場合と同様に検
出することができる。なお、図13中右方向に駆動する
場合において、各相コイルの上記2つの各位置は、ホー
ル素子h1 、h2 及びh3 によっては検出できない。
In the case of driving in the right direction in FIG. 13, the two positions, that is, the position where the energization is started and the position where the energization is stopped, of the phase coils are determined by the Hall elements h 1 , h 2 and h 3.
And the Hall elements h 1 ′, h 2 ′ arranged at positions symmetrical with respect to the center position of each phase coil, respectively.
And h 3 ′, it can be detected in the same way as when driving in the left direction. Note that in the case of driving in the right direction in FIG. 13, the two respective positions of each phase coil can not be detected by the Hall elements h 1, h 2 and h 3.

【0050】図1に示すリニアモータLM1において
は、電機子コイルを構成する3つの各相コイルは、固定
子長手方向にその中心位置をPm /3ずつずらして配置
したものとしたが、いずれのコイルも図1に示す位置関
係から固定子長手方向に±n・Pm (n=1、2、3・
・・)ずらしてもよい。なお、図1に示すコイルのう
ち、一つのコイルを基準にして他の2つのコイルを図1
に示す位置からずらすときには、それらのコイルのずら
す幅は、異なっていてもよい。
In the linear motor LM1 shown in FIG. 1, the three phase coils constituting the armature coil are arranged such that their center positions are shifted by P m / 3 in the longitudinal direction of the stator. The coil of ± n · P m (n = 1, 2, 3,.
・ ・) It may be shifted. It should be noted that, of the coils shown in FIG.
When the coils are shifted from the position shown in FIG.

【0051】例えば、図14に示すように、図1に示す
リニアモータLM1のV相コイルを一磁極幅Pm ずらし
てもよい。図14に示すリニアモータLM4は、各相コ
イルの固定子長手方向における位置関係が異なる以外
は、図1のリニアモータLM1と実質的に同じものであ
る。なお、このリニアモータLM4はリニアモータLM
1におけるU相コイル及びW相コイルをそれぞれPm
らしたものとみることもできる。なお、図1に示すリニ
アモータにおける部品と実質上同機能の部品には図1と
同じ参照符号を付してある。
[0051] For example, as shown in FIG. 14, a V-phase coil of the linear motor LM1 shown in FIG. 1 may be shifted one pole width P m. The linear motor LM4 shown in FIG. 14 is substantially the same as the linear motor LM1 of FIG. The linear motor LM4 is a linear motor LM.
The U-phase coil and W-phase coil in 1 may be viewed as shifted P m respectively. Components having substantially the same functions as those of the linear motor shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

【0052】リニアモータLM4の電機子コイル21
は、固定子1に外嵌するリング状のU相コイルLU 、V
相コイルLV 及びW相コイルLW の3つのコイルからな
る。これらコイルは、本例では、それぞれ磁極ピッチP
m の1/3の幅に形成されている。コイルLU 、LW
びLV は、この順に、その中心位置を固定子1長手方向
に2Pm /3ずつずらして配置されている。
Armature coil 21 of linear motor LM4
Are ring-shaped U-phase coils L U , V
It is composed of three coils, a phase coil L V and a W-phase coil L W. In the present example, these coils are each provided with a magnetic pole pitch P
It is formed with a width of 1/3 of m . The coils L U , L W, and L V are arranged such that their center positions are shifted by 2P m / 3 in the longitudinal direction of the stator 1 in this order.

【0053】これらのコイルに対しては、図1のリニア
モータLM1と同様に、固定子1の長手方向において、
コイルLU の中心位置から図14中右側にPm /6ずら
した位置にホール素子h1 が配置されている。同様に、
コイルLV の中心位置から図14中右側にPm /6ずら
した位置にホール素子h2 が配置されており、コイルL
W の中心位置から図14中右側にPm /6ずらした位置
にホール素子h3 が配置されている。
For these coils, as in the case of the linear motor LM1 in FIG.
Hall elements h 1 from the center of the coil L U at positions shifted P m / 6 on the right side in FIG. 14 are arranged. Similarly,
There is disposed a Hall element h 2 from the center of the coil L V to a position shifted P m / 6 on the right side in FIG. 14, the coil L
W Hall element h 3 at a position shifted P m / 6 on the right side in FIG. 14 are arranged from the center of the.

【0054】このリニアモータLM4も、リニアモータ
LM1と同様にして、可動子2を固定子1に沿って駆動
することができる。すなわち、ホール素子h1 、h2
びh 3 が検出する界磁マグネット11の各磁極の極性に
基づき、U、V及びW相の各相コイルに、それぞれその
コイルの固定子1長手方向における中心位置が、界磁マ
グネット11の磁極の可動子駆動方向における上流端よ
りPm /6駆動方向に進んだ位置から、さらに2Pm
3駆動方向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向す
る磁極の極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力
を発生する向きの一定電流を流す。このように通電する
ことで、リニアモータLM1と同様に、リニアモータL
M4は、効率よく、且つ、推力変動を抑制して駆動する
ことができる。
This linear motor LM4 is also a linear motor
Driving the mover 2 along the stator 1 in the same manner as LM1
can do. That is, the Hall element h1, HTwoPassing
H ThreeTo the polarity of each magnetic pole of the field magnet 11
Based on the U, V and W phase coils, respectively.
The center position of the coil in the longitudinal direction of the stator 1 is
From the upstream end of the magnetic pole of the gnet 11 in the mover driving direction.
Rm/ 6P from the position advanced in the / 6 drive directionm/
(3) Until the position where the coil has advanced in the drive direction,
Depending on the polarity of the magnetic pole, the coil
A constant current in the direction in which Energize like this
As a result, like the linear motor LM1, the linear motor L
M4 drives efficiently and suppresses thrust fluctuation
be able to.

【0055】リニアモータLM4を図14中、左方向に
駆動するときの、各ホール素子の検出磁極と、各相コイ
ルへの通電方向及び通電タイミングとの関係を図15に
示す。図15に示すリニアモータLM4の左方向への通
電パターンは、図5に示すリニアモータLM1の左方向
駆動のための通電パターンに対して、V相コイルをP m
ずらしたことにより対向する磁極の極性が逆になった該
V相コイルへの通電方向を逆向きにしたものとみること
もできる。
Move the linear motor LM4 leftward in FIG.
When driving, the detection magnetic pole of each Hall element and the phase coil
Fig. 15 shows the relationship between the power supply direction and power supply timing.
Show. The leftward movement of the linear motor LM4 shown in FIG.
The electric pattern is the leftward direction of the linear motor LM1 shown in FIG.
The V-phase coil is set to P m
The polarities of the opposing magnetic poles have been reversed due to the displacement.
It is assumed that the direction of energization to the V-phase coil is reversed.
Can also.

【0056】以上説明した図1のリニアモータLM1な
どは、電機子コイルとしてU相、V相及びW相コイルの
三つのコイルからなるコイル群を1組しか有していなか
ったが、かかるコイル群は複数組設けてもよい。図16
に、3組のコイル群からなる電機子コイルを有する、本
発明に係るシャフト型リニアモータLM5を示す。
The linear motor LM1 and the like shown in FIG. 1 described above have only one set of three armature coil groups of U-phase, V-phase and W-phase coils. May be provided in plural sets. FIG.
FIG. 7 shows a shaft type linear motor LM5 according to the present invention having an armature coil including three coil groups.

【0057】固定子1は、図1と同様の界磁マグネット
11を有し、界磁マグネット11が形成されているシャ
フト部材10には、さらに可動子20の位置検出、速度
検出、位置制御、速度制御などのためのエンコーダの一
部を構成するエンコーダチャート31が形成されてい
る。エンコーダチャート31は、本例では磁気方式のも
のであり、シャフト部材10の長手方向にN極とS極の
磁極が交互に等ピッチに並ぶように界磁マグネット11
上に重畳して着磁形成したものである。エンコーダチャ
ート31のN極とS極の磁極は、本例では100μmの
ピッチで並んでいる。
The stator 1 has a field magnet 11 similar to that shown in FIG. 1, and the shaft member 10 on which the field magnet 11 is formed is further provided with position detection, speed detection, position control, An encoder chart 31 forming a part of an encoder for speed control or the like is formed. The encoder chart 31 is of a magnetic type in this example, and the field magnets 11 are arranged such that N poles and S poles are alternately arranged at equal pitches in the longitudinal direction of the shaft member 10.
It is magnetized by being superimposed on it. The magnetic poles of the N pole and the S pole of the encoder chart 31 are arranged at a pitch of 100 μm in this example.

【0058】可動子20は、固定子1に外嵌する電機子
コイル210、電機子コイル210をその内周面にて支
持する中空円筒状のコイル支持部材230及び軸受け2
2を有している。可動子2上には、さらに、エンコーダ
チャート31に対向する位置に磁気センサ32(ここで
はMR素子と呼ばれる磁気抵抗素子からなるセンサ)
が、電機子コイル210の内周面に支持されて配置され
ており、チャート31とセンサ32とでエンコーダ3が
提供されている。なお、本例では、磁気式エンコーダチ
ャート31は界磁マグネット11上に重畳して形成され
ているが、これに代えて、固定子1に平行に配置する着
磁可能な部材上に形成してもよい。このようにする場合
も、磁気センサ32はチャート31に対向させて可動子
2上に配置する。また、エンコーダは、このような磁気
式のものに代えて、光学式のものとしてもよい。光学式
のエンコーダチャートは例えば、固定子1又は固定子1
に平行に配置する部材上に形成すればよい。エンコーダ
チャートを光学式のものにするときも、そのセンサ(例
えば、発光素子と受光素子とからなるセンサ)は、可動
子2上にエンコーダチャートに対向させて配置する。
The mover 20 includes an armature coil 210 fitted externally to the stator 1, a hollow cylindrical coil support member 230 supporting the armature coil 210 on its inner peripheral surface, and a bearing 2.
Two. On the mover 2, a magnetic sensor 32 (a sensor composed of a magnetoresistive element called an MR element) is provided at a position facing the encoder chart 31.
Are supported and arranged on the inner peripheral surface of the armature coil 210, and the chart 3 and the sensor 32 provide the encoder 3. In the present example, the magnetic encoder chart 31 is formed so as to be superimposed on the field magnet 11. Is also good. Also in this case, the magnetic sensor 32 is arranged on the mover 2 so as to face the chart 31. The encoder may be an optical encoder instead of the magnetic encoder. The optical encoder chart is, for example, the stator 1 or the stator 1
It may be formed on a member arranged in parallel with. When the encoder chart is of an optical type, the sensor (for example, a sensor including a light emitting element and a light receiving element) is arranged on the mover 2 so as to face the encoder chart.

【0059】電機子コイル210は、本例では、U、V
及びW相の3つのコイルを1組とするコイル群を3組有
しており、第1組のコイル群、第2組のコイル群、第3
組のコイル群の順に、固定子長手方向に配置されてい
る。第1組のコイル群は、コイルLU1、LV1及びLW1
らなり、この順に固定子長手方向に配置されている。第
2組のコイル群は、コイルLU2、LV2及びLW2からな
り、この順に固定子長手方向に配置されている。第3組
のコイル群は、LU3、LV3及びLW3からなり、この順に
固定子長手方向に配置されている。いずれの組の各コイ
ルも固定子1に外嵌しており、本例では、それぞれ磁極
ピッチPm の1/3の幅に形成されている。いずれの組
の各コイルも、その中心位置がPm /3ずつずらして配
置されている。また、異なる組の隣合う二つのコイル、
すなわち、コイルLW1とコイルLU2、及びコイルLW2
コイルLU3とは、本例では、その中心位置がPm /3ず
らして配置されている。したがって、これら9つのコイ
ルは、すべてその中心位置がP m /3ずつずらして配置
されている。
In this embodiment, the armature coils 210 are U, V
And three coil groups with three coils of W phase as one set
The first set of coil groups, the second set of coil groups,
Are arranged in the longitudinal direction of the stator in the order of the coil groups.
You. The first group of coils is a coil LU1, LV1And LW1Or
And are arranged in this order in the longitudinal direction of the stator. No.
The two coil groups are coil LU2, LV2And LW2From
In this order, they are arranged in the longitudinal direction of the stator. Third group
Coil group is LU3, LV3And LW3And in this order
The stator is arranged in the longitudinal direction. Any carp of any pair
Are also externally fitted to the stator 1. In this example,
Pitch PmIs formed to have a width of 1/3 of the width. Any pair
The center position of each coil is also PmOffset by 3
Is placed. Also, two adjacent coils of different sets,
That is, the coil LW1And coil LU2, And coil LW2When
Coil LU3In this example, the center position is Pm/ 3
It is arranged. Therefore, these nine carp
All have a center position P mDisplaced by / 3
Have been.

【0060】前記と同様にリニアモータLM5を駆動す
るために、固定子1の長手方向において、コイルLU1
中心位置から図16中右側にPm /6ずらした位置にホ
ール素子h1 が配置されている。同様に、コイルLV1
中心位置から図16中右側にPm /6ずらした位置にホ
ール素子h2 が配置されており、コイルLW1の中心位置
から図16中右側にPm /6ずらした位置にホール素子
3 が配置されている。
[0060] To drive the linear motor LM5 similar to the above, in the longitudinal direction of the stator 1, arranged Hall elements h 1 from the center of the coil L U1 at a position shifted P m / 6 on the right side in FIG. 16 Have been. Similarly, there is disposed a Hall element h 2 at a position shifted P m / 6 on the right side in FIG. 16 from the center of the coil L V1, P m / 6 shifted from the center of the coil L W1 in the right side in FIG. 16 Hall elements h 3 are arranged in positions.

【0061】リニアモータLM5の可動子20を、固定
子1に沿って駆動するときには、ホール素子h1 、h2
及びh3 が検出する界磁マグネット11の各磁極の極性
に基づき、各組、各相コイルに、それぞれそのコイルの
固定子1長手方向における中心位置が、界磁マグネット
11の磁極の可動子駆動方向における上流端よりPm
6駆動方向に進んだ位置から、さらに2Pm /3駆動方
向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の
極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生す
る向きの一定電流を流す。
When the mover 20 of the linear motor LM5 is driven along the stator 1, the Hall elements h 1 , h 2
Based on the polarity of each magnetic pole of the field magnet 11 detected by h 3 and h 3, the center position of each coil in each set and each phase coil in the longitudinal direction of the stator 1 is determined by the movable element driving of the magnetic pole of the field magnet 11. P from the upstream end in the direction m /
6 From the position advanced in the driving direction to the position further advanced in the 2P m / 3 driving direction, the direction in which the coil generates an electromagnetic force in the driving direction is constant according to the polarity of the magnetic pole facing the coil. Apply current.

【0062】ここで、第1組の各相コイルへの通電開始
位置及び通電停止位置の検出、並びに通電は、前記のリ
ニアモータLM1における各相コイルと各ホール素子と
の位置関係が、リニアモータLM5における第1組の各
相コイルと各ホール素子との位置関係と同じであるの
で、モータLM1と同様にして行える。また、リニアモ
ータLM5における第2組の各相コイルと各ホール素子
との位置関係は、リニアモータLM1における各相コイ
ルと各ホール素子との位置関係を、図11を用いて説明
したように、各ホール素子をPm ずらして配置したもの
とみることができるので、第2組の各相コイルへの通電
開始位置及び通電停止位置の検出は、これらホール素子
によって行える。同様に、リニアモータLM5における
第3組の各相コイルへの通電開始位置及び通電停止位置
の検出も、これらのホール素子によって行える。リニア
モータLM5を図16中、例えば左方向に駆動するとき
の各コイルへの通電パターンを図17に示す。このよう
に通電すれば、リニアモータLM1と同様に、リニアモ
ータLM5を効率よく、且つ、推力変動少なく駆動する
ことができる。リニアモータLM5は、3つのコイルか
らなるコイル群を3組有するため、リニアモータLM1
に比べて、発生する推力を大きくすることができる。
Here, the detection of the energization start position and the energization stop position to the first set of phase coils and the energization depend on the positional relationship between the phase coils and the Hall elements in the linear motor LM1. Since the positional relationship between each coil of the first set and each Hall element in LM5 is the same as that of motor LM1, it can be performed. The positional relationship between the second set of each phase coil and each Hall element in the linear motor LM5 is as described with reference to FIG. since the Hall elements can be seen to those staggered P m, the detection of the energization start position and the energization stopping position to the second set of phase coils is performed by these Hall elements. Similarly, detection of the energization start position and energization stop position for the third set of coils in the linear motor LM5 can be performed by these Hall elements. FIG. 17 shows an energization pattern for each coil when the linear motor LM5 is driven, for example, to the left in FIG. When the power is supplied in this manner, the linear motor LM5 can be driven efficiently and with little fluctuation in thrust, similarly to the linear motor LM1. Since the linear motor LM5 has three sets of coil groups including three coils, the linear motor LM1
, The generated thrust can be increased.

【0063】図17に示す通電パターンにて行う各コイ
ルへの通電は、各組のコイル群それぞれに対して、図8
に示す通電回路を設けても通電することができる。この
場合、通電回路(駆動回路)が3組必要となるが、次の
ようにすれば、通電回路を1組とすることができる。リ
ニアモータLM5においては、9つのコイルを前述のよ
うな位置関係に配置したため、各組のU相コイル、すな
わち、コイルLU1、LU2、LU3は固定子長手方向におけ
る中心位置が、それぞれPm ずつずれている。各組のV
相コイル、W相コイルについても同様である。これによ
り、図17に示されるように、コイルLU1とLU3とにつ
いては、通電開始位置及び通電停止位置、並びに通電方
向は同じであり、コイルLU2については、これらコイル
と通電開始位置及び通電停止位置は同じで、通電方向だ
けが逆である。各組のV相コイル、W相コイルについて
も同様である。したがって、各組のU相コイル、各組の
V相コイル及びW相コイルを図18に示す巻き線向きに
て並列に接続して、スター結線してやれば、図8に示す
通電回路1つだけで、図17に示す通電パターンにて通
電できる。図18に示す各コイルの巻き線方向は、例え
ば、各組のU相(V相、W相)コイルについては、通電
方向を逆にするコイルLU2(LV2、LW2)の巻き線方向
を、他のコイルLU1及びLU3(LV1及びLV3、LW1及び
W3)と逆向きにしたものである。
The energization to each coil in the energization pattern shown in FIG. 17 is performed for each coil group of each group.
Even if the energizing circuit shown in FIG. In this case, three sets of energizing circuits (driving circuits) are required. However, a single energizing circuit can be formed as follows. In the linear motor LM5, since the nine coils are arranged in the above-described positional relationship, the U-phase coils of each set, that is, the coils L U1 , L U2 , and L U3 each have a center position P in the longitudinal direction of the stator. It is shifted by m . V of each set
The same applies to the phase coil and the W-phase coil. Thereby, as shown in FIG. 17, the energization start position, the energization stop position, and the energization direction are the same for the coils L U1 and L U3, and for the coil L U2 , the energization start position, The energization stop position is the same and only the energization direction is reversed. The same applies to the V-phase coil and the W-phase coil of each set. Therefore, if each set of U-phase coils, each set of V-phase coils and W-phase coils are connected in parallel in the winding direction shown in FIG. 18 and star-connected, only one energizing circuit shown in FIG. 17 can be energized in the energization pattern shown in FIG. The winding direction of each coil shown in FIG. 18 is, for example, the winding direction of the coil L U2 (L V2 , L W2 ) for reversing the energization direction for each set of U-phase (V-phase, W-phase) coils. Is reversed from the other coils L U1 and L U3 (L V1 and L V3 , L W1 and L W3 ).

【0064】ここで、リニアモータLM5に設けたエン
コーダを利用して、該モータをPLL制御(位相同期制
御)して駆動する例について説明する。図19に、この
ようなリニアモータの運転制御回路の一例の概略ブロッ
ク図を各相コイルとともに示す。なお、図19中、U相
コイルとあるとは、図18に示すように並列接続された
3つのコイルLU1、LU2、LU3を指す。同様に、V相コ
イルは並列接続された3つのコイルLV1、LV2、LV3
指し、W相コイルは並列接続された3つのコイルLW1
W2、LW3を指す。
Here, an example will be described in which the encoder provided on the linear motor LM5 is used to drive the motor under PLL control (phase synchronization control). FIG. 19 shows a schematic block diagram of an example of such a linear motor operation control circuit together with the coils of each phase. In FIG. 19, the term "U-phase coil" refers to three coils L U1 , L U2 , and L U3 connected in parallel as shown in FIG. Similarly, a V-phase coil refers to three coils L V1 , L V2 , and L V3 connected in parallel, and a W-phase coil refers to three coils L W1 , connected in parallel.
L W2 and L W3 .

【0065】図19の運転制御回路は、リニアモータ可
動子20の目的とする速度に応じた周波数の基準クロッ
ク信号を出力するコンピュータ61を有し、該基準クロ
ック信号はPLL制御回路部(位相同期制御回路部)6
2に入力される。PLL制御回路部62には、さらに、
エンコーダ3から可動子20の実際の移動速度を示す信
号がフィードバック入力される。なお、エンコーダ3に
は前述のエンコーダチャート31及び磁気センサ32が
含まれている。PLL制御回路部62においては、コン
ピュータ61からの基準クロック信号とエンコーダ3か
らの移動速度信号との位相差に応じた信号が補償回路部
63に出力される。補償回路部63においては、伝達系
の進み遅れ補償が行われ、補償された基準クロック信号
と移動速度信号との位相差に応じた信号は、通電制御回
路部64に入力される。
The operation control circuit shown in FIG. 19 has a computer 61 for outputting a reference clock signal having a frequency corresponding to the target speed of the linear motor mover 20. Control circuit) 6
2 is input. The PLL control circuit unit 62 further includes:
A signal indicating the actual moving speed of the mover 20 is fed back from the encoder 3. The encoder 3 includes the encoder chart 31 and the magnetic sensor 32 described above. In the PLL control circuit section 62, a signal corresponding to the phase difference between the reference clock signal from the computer 61 and the moving speed signal from the encoder 3 is output to the compensation circuit section 63. In the compensating circuit 63, lead / lag compensation of the transmission system is performed, and a signal corresponding to the phase difference between the compensated reference clock signal and the moving speed signal is input to the energization control circuit 64.

【0066】通電制御回路部64は、かかる基準クロッ
ク信号と移動速度信号との位相差に応じた信号に応じた
電流であって、ホール素子が検出する各コイルの対向す
る磁極の極性に基づき、前述のような通電パターンにて
通電する。これにより、各相のコイルには、目的とする
速度に応じた基準クロック信号と可動子20の実際の移
動速度に応じた信号との、位相を合わせるような電流が
流されるため、可動子20を目的とする速度にて駆動す
ることができる。
The energization control circuit section 64 generates a current corresponding to a signal corresponding to the phase difference between the reference clock signal and the moving speed signal, and determines the current based on the polarity of the magnetic pole of each coil detected by the Hall element. Power is supplied in the above-described power supply pattern. As a result, a current that matches the phases of the reference clock signal corresponding to the target speed and the signal corresponding to the actual moving speed of the mover 20 flows through the coils of each phase. At the desired speed.

【0067】図20に、このような運転制御回路の一例
を示す。図20の運転制御回路は、前述のPLL制御回
路部62や補償回路部63を含んだモータドライブIC
(LB1823)(三洋電機(株)製)を中心に構成さ
れている。モータドライブICは、図8に示したロジッ
ク回路42の機能も果たす。なお、図1のリニアモータ
LM1等に、エンコーダを設ければ、上記と同様にPL
L制御方式にて運転制御することができる。
FIG. 20 shows an example of such an operation control circuit. The operation control circuit of FIG. 20 is a motor drive IC including the above-described PLL control circuit unit 62 and compensation circuit unit 63.
(LB1823) (manufactured by Sanyo Electric Co., Ltd.). The motor drive IC also performs the function of the logic circuit 42 shown in FIG. Note that if an encoder is provided in the linear motor LM1 or the like in FIG.
The operation can be controlled by the L control method.

【0068】以上の例では、理解を容易にするために、
界磁マグネット11が形成する磁界は、固定子長手方向
に沿って図2に示す完全な矩形とした。このような磁束
分布であれば、上記説明したような通電方法によると、
前述のように推力変動はほとんど生じない。ところが、
実際には、図2に示す矩形波のように磁極の極性を急峻
に変化させることはできず、実際には磁極の極性は徐々
に変化し、固定子長手方向に沿う磁束分布は、矩形波
状、換言すれば台形波状になってしまう。したがって、
磁束密度の変化に起因して、リニアモータの発生する推
力は変動する。図27に示す従来のリニアモータにおい
ても磁束分布を台形波状にする場合には、同様に磁束密
度の変化に起因して、推力変動が生じる。
In the above example, in order to facilitate understanding,
The magnetic field formed by the field magnet 11 was a perfect rectangle shown in FIG. 2 along the longitudinal direction of the stator. With such a magnetic flux distribution, according to the energization method described above,
As described above, there is almost no change in thrust. However,
Actually, the polarity of the magnetic pole cannot be changed steeply like the rectangular wave shown in FIG. 2; in fact, the polarity of the magnetic pole changes gradually, and the magnetic flux distribution along the longitudinal direction of the stator has a rectangular wave shape. In other words, a trapezoidal wave shape results. Therefore,
The thrust generated by the linear motor fluctuates due to the change in the magnetic flux density. In the conventional linear motor shown in FIG. 27 as well, when the magnetic flux distribution has a trapezoidal wave shape, a thrust variation similarly occurs due to a change in the magnetic flux density.

【0069】本発明に係るリニアモータの界磁マグネッ
トに形成する固定子長手方向における磁束分布は、矩形
波状であってもよい。本発明に係るリニアモータを上記
説明した駆動方法により駆動する場合には、従来のリニ
アモータのように駆動したい方向と逆方向に推力を発生
するコイル部分がないため、それだけ推力変動は従来よ
り抑制できる。界磁マグネットの形成する固定子長手方
向における磁束分布は、例えば図21に示すような矩形
に近い矩形波状であるほど推力変動は小さくなる。
The magnetic flux distribution in the longitudinal direction of the stator formed on the field magnet of the linear motor according to the present invention may be rectangular. When the linear motor according to the present invention is driven by the above-described driving method, there is no coil portion that generates a thrust in a direction opposite to the driving direction as in a conventional linear motor. it can. For example, as the magnetic flux distribution in the longitudinal direction of the stator formed by the field magnet has a rectangular wave shape closer to a rectangular shape as shown in FIG.

【0070】リニアモータの発生する推力を大きくする
ためには、界磁マグネットの形成する磁界の磁束密度を
大きくすればよい。例えば、界磁マグネットの形成する
磁界の固定子長手方向における磁束分布が、図21に示
すような矩形波状である場合、その上底部分の磁束密度
max を大きくすればよい。界磁マグネットが固定子長
手方向に沿って上記のような磁束分布になるように、シ
ャフト部材を着磁するときには、例えば、次のように行
われる。すなわち、図22に示すように、着磁可能なシ
ャフト部材10の長手方向に、等間隔に逆方向に巻いた
コイルL1 、L2 、L3 、L4 、・・・を配置して、こ
れらコイルそれぞれに隣合うコイルとは互いに逆向きの
電流が流れるように通電して着磁する。このようにして
着磁する場合、各コイルに通電する電流の大きさを大き
くすれば、着磁される最大磁束密度は大きくなる。着磁
磁束密度の最大値は、シャフト部材の径と着磁ピッチと
の比や、着磁磁束分布形状に依存する。
To increase the thrust generated by the linear motor, the magnetic flux density of the magnetic field formed by the field magnet may be increased. For example, the magnetic flux distribution in the stator longitudinal direction of the magnetic field formed by the field magnet, when a rectangular wave as shown in FIG. 21, may be increased magnetic flux density B max of the upper base portion. When magnetizing the shaft member so that the field magnet has the above-described magnetic flux distribution along the stator longitudinal direction, for example, the following is performed. That is, as shown in FIG. 22, coils L 1 , L 2 , L 3 , L 4 ,... Wound at equal intervals in the opposite direction are arranged in the longitudinal direction of the magnetizable shaft member 10. The coils adjacent to each of these coils are energized and magnetized so that currents in opposite directions flow. In the case of magnetizing in this manner, the maximum magnetic flux density to be magnetized is increased by increasing the magnitude of the current flowing through each coil. The maximum value of the magnetized magnetic flux density depends on the ratio between the diameter of the shaft member and the magnetized pitch and the shape of the magnetized magnetic flux distribution.

【0071】ところが、図22に示すように通電して着
磁する場合において、通電電流を大きくして着磁される
最大磁束密度を大きくするときには、図23に示すよう
に、シャフト部材の長手方向における磁束分布は、最大
磁束密度が小さい順に、M状→台形波状→正弦波状→三
角波状→突極状という具合に、矩形から離れた形状にな
ってしまう。固定子長手方向における磁束分布が例えば
正弦波状であった場合、ある区間においては、発生する
推力は大きくなるが、全体的にみると推力変動も大きく
なる。
However, in the case of energizing and magnetizing as shown in FIG. 22, when energizing current is increased to increase the maximum magnetic flux density to be magnetized, as shown in FIG. In the magnetic flux distribution in the above, the shape is separated from the rectangle in the order of M-shape → trapezoidal wave → sine wave → triangle wave → salient pole in order of the smallest magnetic flux density. If the magnetic flux distribution in the longitudinal direction of the stator is, for example, sinusoidal, the generated thrust increases in a certain section, but the thrust fluctuation also increases as a whole.

【0072】ところで、前記説明した図1のリニアモー
タLM1を、前記説明した通電方法にて駆動する場合、
界磁マグネットの磁極の固定子長手方向における中央P
m /3の幅部分の磁界は、常に通電されるコイルに作用
して、常に推力発生に寄与する。したがって、図24に
示す磁束分布のように、中央Pm /3幅部分だけに磁界
があり、他の部分の磁界は0であるような磁束分布であ
っても、リニアモータLM1を上記説明した通電方法に
て駆動するときは、推力の変動はない。
When the above-described linear motor LM1 of FIG. 1 is driven by the above-described energizing method,
The center P of the magnetic pole of the field magnet in the longitudinal direction of the stator.
The magnetic field having a width of m / 3 acts on the coil that is always energized, and always contributes to the generation of thrust. Therefore, as shown in FIG. 24, the linear motor LM1 has been described above even if the magnetic field is present only in the central P m / 3 width portion and the magnetic field in other portions is zero. When driving by the energization method, there is no change in thrust.

【0073】この場合も図24のように磁束分布が完全
な矩形になるように着磁することはできない。しかし、
図24の磁束分布に近い形状であれば、それだけ推力変
動を小さくできる。換言すれば、各磁極の固定子長手方
向における中央Pm /3の幅の中での各位置における磁
束密度の合計BC と、その一つの磁極の固定子長手方向
における各位置での磁束密度の合計BA との比BC /B
A が大きいほど、且つ、その磁極の固定子長手方向にお
ける2Pm /3の幅の中での磁束密度の変動ΔBb が小
さいほど、推力変動を小さくできる。図25に示すよう
に、固定子長手方向をx方向とし、固定子長手方向にお
ける各位置での磁束密度をB(x)とし、その磁極の端
のx方向位置をx=0とすると、前記磁極の中央Pm
3の幅の中での各位置における磁束密度の合計BC 、及
び一つの磁極の各位置での磁束密度の合計BA は、次の
ように表せる。また、磁束密度の変動ΔBb は、次のよ
うに表せる。
Also in this case, it is not possible to magnetize the magnetic flux distribution so as to be a perfect rectangle as shown in FIG. But,
If the shape is close to the magnetic flux distribution shown in FIG. 24, the thrust fluctuation can be reduced accordingly. In other words, the total magnetic flux density B C at each position within the width of the center P m / 3 in the stator longitudinal direction of each magnetic pole, and the magnetic flux density at each position in the stator longitudinal direction of one of the magnetic poles B C / B with the total B A
The larger the A is, and the smaller the variation ΔB b of the magnetic flux density in the width of 2P m / 3 in the longitudinal direction of the stator of the magnetic pole is, the smaller the thrust variation can be. As shown in FIG. 25, assuming that the stator longitudinal direction is the x direction, the magnetic flux density at each position in the stator longitudinal direction is B (x), and the x direction position of the end of the magnetic pole is x = 0, Center of magnetic pole P m /
The total magnetic flux density B C at each position within the width 3 and the total magnetic flux density B A at each position of one magnetic pole can be expressed as follows. Further, the variation ΔB b of the magnetic flux density can be expressed as follows.

【0074】[0074]

【数1】 (Equation 1)

【0075】[0075]

【数2】 (Equation 2)

【0076】[0076]

【数3】 (Equation 3)

【0077】ただし、However,

【0078】[0078]

【数4】 (Equation 4)

【0079】なお、磁束分布が完全な正弦波の場合、上
記磁束密度比BC /BA は0.5となり、図24に示す
磁束分布の場合、上記磁束密度比BC /BA は1とな
る。図24の磁束分布に近い磁束分布として、図26に
示す突極状の磁束分布を挙げることができる。例えば、
着磁するシャフト部材の直径を16mm、着磁ピッチを
30mmとする場合、磁束分布を突極状にするときに
は、上記磁束密度比B C /BA が0.7を超えるように
着磁することができる。このとき、推力変動は1桁%程
度に抑制される。同じシャフト部材に磁束分布が台形状
になるように着磁するときには、上記磁束密度比BC
A は0.4程度以下となり、このときの推力変動は1
5%程度となる。固定子長手方向における磁束分布が図
26に示すような突極状になるように着磁することは、
前述の図22に示したようにして、簡単に行うことがで
きる。しかも、磁束分布を突極状にすると、磁束分布を
矩形に近い矩形波状などにする場合に比べて、最大磁束
密度を大きくすることができ、発生推力も大きくでき
る。
When the magnetic flux distribution is a perfect sine wave,
Magnetic flux density ratio BC/ BAIs 0.5, as shown in FIG.
In the case of magnetic flux distribution, the above magnetic flux density ratio BC/ BAIs 1
You. FIG. 26 shows a magnetic flux distribution close to the magnetic flux distribution of FIG.
The salient pole-shaped magnetic flux distribution shown in FIG. For example,
The diameter of the shaft member to be magnetized is 16 mm, and the magnetization pitch is
When making the distribution of the magnetic flux a salient pole,
Is the magnetic flux density ratio B C/ BASo that exceeds 0.7
It can be magnetized. At this time, the thrust fluctuation is about one digit%
It is suppressed every time. Magnetic flux distribution trapezoidal on the same shaft member
When magnetizing so that the magnetic flux density ratio BC/
BAIs about 0.4 or less, and the thrust fluctuation at this time is 1
It is about 5%. Figure shows the magnetic flux distribution in the longitudinal direction of the stator.
Magnetizing to form a salient pole as shown in FIG.
As shown in FIG.
Wear. Moreover, if the magnetic flux distribution is made salient, the magnetic flux distribution
The maximum magnetic flux compared to the case of a rectangular wave shape close to a rectangle
The density can be increased and the generated thrust can be increased.
You.

【0080】したがって、磁束分布を図26に示すよう
な突極状にすると、推力変動を小さくできるとともに、
発生推力も大きくできる。しかも、磁束分布が突極状に
なるように着磁することは、磁束分布が矩形に近い矩形
波状となるように着磁する場合に比べて容易である。磁
束分布を矩形に近い台形波状に着磁する場合には、着磁
ヨークを設けて、多くのパラメータを管理して、着磁し
なければならない。
Therefore, when the magnetic flux distribution is formed as a salient pole as shown in FIG.
The generated thrust can be increased. Moreover, it is easier to magnetize the magnetic flux distribution so as to be a salient pole than in the case where the magnetic flux distribution is magnetized so as to have a rectangular wave shape close to a rectangle. When the magnetic flux distribution is magnetized in a trapezoidal wave shape close to a rectangle, a magnetizing yoke must be provided to manage many parameters and magnetize.

【0081】[0081]

【発明の効果】本発明によると、N極とS極の磁極が交
互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子
と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定
子に沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト型
リニアモータであって、推力変動を小さく、しかも効率
良く駆動できるシャフト型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 rod-shaped stator having a field magnet in which N poles and S poles are alternately arranged, and an armature coil externally fitted to the stator. The present invention provides a shaft-type linear motor including a movable element that can reciprocate along the arm, and that can reduce thrust fluctuation and can be driven efficiently.

【0082】また本発明によると、かかるリニアモータ
であって、可動子の固定子長手方向の幅を従来のほぼ1
/2程度に小さくできるシャフト型リニアモータを提供
することができる。また本発明によると、かかるリニア
モータの駆動方法であって、推力変動小さく、効率良く
駆動できるシャフト型リニアモータの駆動方法を提供す
ることができる。
According to the present invention, there is provided such a linear motor, wherein the width of the mover in the longitudinal direction of the stator is substantially equal to the conventional width.
It is possible to provide a shaft type linear motor that can be reduced to about / 2. Further, according to the present invention, it is possible to provide a driving method for a shaft type linear motor which is a driving method for such a linear motor, which has a small thrust fluctuation and can be driven efficiently.

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

【図1】本発明に係るシャフト型リニアモータの一例の
一部断面概略側面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional schematic side view of an example of a shaft type linear motor according to the present invention.

【図2】図1に示すリニアモータの界磁マグネットが形
成する磁束分布の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a magnetic flux distribution formed by a field magnet of the linear motor shown in FIG.

【図3】図(A)及び図(C)は、図1に示すリニアモ
ータのU相コイルがN極上を図中左方向に移動している
様子を示しており、図(B)及び図(D)はこのときの
U相コイルへの通電方向を示している。
FIGS. 3A and 3C show a state in which the U-phase coil of the linear motor shown in FIG. 1 is moving on the N pole to the left in the figure, and FIGS. (D) shows the direction of current supply to the U-phase coil at this time.

【図4】図(A)及び図(C)は、図1に示すリニアモ
ータのU相コイルがS極上を図中左方向に移動している
様子を示しており、図(B)及び図(D)はこのときの
U相コイルへの通電方向を示している。
FIGS. 4A and 4C show how the U-phase coil of the linear motor shown in FIG. 1 moves on the S pole to the left in the figure. (D) shows the direction of current supply to the U-phase coil at this time.

【図5】図1のリニアモータの可動子を、図1中左方向
に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性と、各
相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関係を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the detected magnetic pole polarity of each Hall element and the energizing timing and energizing direction to each phase coil when the mover of the linear motor in FIG. 1 is driven leftward in FIG. It is.

【図6】図1に示すリニアモータにおいて、ホール素子
の配置位置の他の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the arrangement position of the Hall element in the linear motor shown in FIG. 1;

【図7】図1のリニアモータの可動子を、図1中右方向
に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性と、各
相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関係を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the detected magnetic pole polarity of each Hall element and the energizing timing and energizing direction to each phase coil when the mover of the linear motor in FIG. 1 is driven rightward in FIG. It is.

【図8】図5及び図7に示す通電パターンにて各相コイ
ルへ通電することができる通電回路の一例を示す図であ
る。
8 is a diagram showing an example of an energizing circuit that can energize each phase coil in the energizing patterns shown in FIGS. 5 and 7. FIG.

【図9】図(A)及び図(B)は、コイル巻き方向の違
いを説明するための図である。
FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining a difference in a coil winding direction.

【図10】図5に示す各区間においての、各コイルへの
通電方向を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a direction of energization to each coil in each section shown in FIG. 5;

【図11】図1に示すリニアモータにおいて、ホール素
子の配置位置のさらに他の例を示す図である。
11 is a diagram showing still another example of the arrangement position of the Hall element in the linear motor shown in FIG.

【図12】本発明に係るシャフト型リニアモータの他の
例を示す一部省略断面図である。
FIG. 12 is a partially omitted sectional view showing another example of the shaft type linear motor according to the present invention.

【図13】図12に示すリニアモータにおけるホール素
子の配置位置の他の例を示す図である。
13 is a diagram showing another example of the arrangement position of the Hall element in the linear motor shown in FIG.

【図14】本発明に係るシャフト型リニアモータのさら
に他の例を示す一部断面概略側面図である。
FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional side view showing still another example of the shaft type linear motor according to the present invention.

【図15】図14のリニアモータの可動子を、図14中
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the detected magnetic pole polarity of each Hall element and the energization timing and energization direction to each phase coil when the mover of the linear motor in FIG. 14 is driven in the left direction in FIG. It is.

【図16】本発明に係るシャフト型リニアモータのさら
に他の例を示す一部断面概略側面図である。
FIG. 16 is a partial cross-sectional schematic side view showing still another example of the shaft type linear motor according to the present invention.

【図17】図16のリニアモータの可動子を、図16中
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
17 is a diagram showing the relationship between the detected magnetic pole polarity of each Hall element and the energizing timing and energizing direction to each phase coil when the mover of the linear motor in FIG. 16 is driven leftward in FIG. It is.

【図18】図16のリニアモータの各コイルの結線状態
の一例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a connection state of each coil of the linear motor in FIG. 16;

【図19】図16のリニアモータの運転制御回路の一例
の概略ブロック図である。
FIG. 19 is a schematic block diagram of an example of an operation control circuit of the linear motor in FIG. 16;

【図20】図16のリニアモータの運転制御回路の一例
である。
20 is an example of an operation control circuit of the linear motor in FIG.

【図21】界磁マグネットが形成する磁束分布の他の例
を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing another example of the magnetic flux distribution formed by the field magnet.

【図22】シャフト部材に着磁するときの様子を示す図
である。
FIG. 22 is a diagram showing a state when magnetizing a shaft member.

【図23】界磁マグネットが形成する磁束分布のさらに
他の例を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing still another example of the magnetic flux distribution formed by the field magnet.

【図24】界磁マグネットが形成する理想的な磁束分布
の一例を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing an example of an ideal magnetic flux distribution formed by a field magnet.

【図25】界磁マグネットが形成する磁束分布のさらに
他の例を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing still another example of the magnetic flux distribution formed by the field magnet.

【図26】界磁マグネットが形成する磁束分布のさらに
他の例を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing still another example of the magnetic flux distribution formed by the field magnet.

【図27】図(A)及び(B)は、いずれも従来のシャ
フト型リニアモータの一例の概略側面図である。
27A and 27B are schematic side views of an example of a conventional shaft type linear motor.

【図28】図27のリニアモータの可動子を、図27中
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the detected magnetic pole polarity of each Hall element and the energization timing and energization direction to each phase coil when the mover of the linear motor in FIG. 27 is driven leftward in FIG. It is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

LM1、LM2、LM3、LM4、LM5 リニアモー
タ 1 固定子 11 界磁マグネット 2 可動子 21、210 電機子コイル LU 、LV 、LW 、LU1、LV1、LW1、LU2、LV2、L
W2、LU3、LV3、LW3コイル 22 軸受け 23、230 コイル支持部材 3 エンコーダ 31 エンコーダチャート 32 エンコーダ用センサ h1 、h2 、h3 、h1 ′、h2 ′、h3 ′ ホール素
子(磁極検出素子)
LM1, LM2, LM3, LM4, LM5 linear motor 1 stator 11 field magnet 2 armature 21, 210 armature coils L U, L V, L W , L U1, L V1, L W1, L U2, L V2 , L
W2, L U3, L V3, L W3 coil 22 bearing 23, 230 coil support member 3 Encoder 31 The encoder chart 32 encoder sensor h 1, h 2, h 3 , h 1 ', h 2', h 3 ' Hall element (Magnetic pole detection element)

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】幅Pm のN極の磁極と幅Pm のS極の磁極
とが所定方向に交互に並べられた界磁マグネットを有
し、該所定方向に延びる棒状の固定子と、 前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子とを備え、 前記電機子コイルは、下記の(A)及び(B)の条件を
満たす第1、第2及び第3の三つのコイルを一組とする
コイル群を1組又は複数組備えていることを特徴とする
シャフト型リニアモータ。 (A) 前記第1コイル、第2コイル及び第3コイルの
前記固定子長手方向の幅は同じであり、その幅Pc はP
c ≦Pm /3である。 (B) 前記第2コイルの前記固定子長手方向における
中心位置は、前記第1コイルの該固定子長手方向におけ
る中心位置から、該固定子長手方向におけるいずれか一
方向に、Pm /3+j・Pm (jは整数)ずれた位置に
あり、前記第3コイルの前記固定子長手方向における中
心位置は、前記第1コイルの該固定子長手方向における
中心位置から、該固定子長手方向における前記一方向
に、2Pm /3+k・Pm (kは整数)ずれた位置にあ
る。
And wherein 1, further comprising a field magnet in which the magnetic poles of the S pole are arranged alternately in a predetermined width P m of the N pole of the magnetic pole and the width P m, rod-like stator extending in the predetermined direction, An armature coil externally fitted to the stator, and a mover reciprocally movable along the stator, wherein the armature coil satisfies the following conditions (A) and (B): A shaft type linear motor comprising one or more sets of coils each including one, two, and three coils. (A) The first coil, the second coil, and the third coil have the same width in the longitudinal direction of the stator, and the width P c is P
c ≦ P m / 3. (B) The center position of the second coil in the longitudinal direction of the stator is P m / 3 + j · from the center position of the first coil in the longitudinal direction of the stator in any one direction in the longitudinal direction of the stator. P m (j is an integer), and the center position of the third coil in the stator longitudinal direction is different from the center position of the first coil in the stator longitudinal direction in the stator longitudinal direction. in one direction, 2P m / 3 + k · P m (k is an integer) shifted in position.
【請求項2】少なくとも一つの組のコイル群において、
前記第1コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向におけるいずれか一方向にPm /6+p・P
m (pは整数)ずれた位置で前記可動子上に配置され
た、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出することが
できる第1の磁極検出素子と、 前記第2コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にPm /6+q・P
m (qは整数)ずれた位置で前記可動子上に配置され
た、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出することが
できる第2の磁極検出素子と、 前記第3コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にPm /6+r・P
m (rは整数)ずれた位置の前記可動子上に配置され
た、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出することが
できる第3の磁極検出素子とを備える請求項1記載のシ
ャフト型リニアモータ。
2. In at least one set of coils,
P m / 6 + p · P from the center position of the first coil in the longitudinal direction of the stator in any one direction in the direction.
a first magnetic pole detection element, which is disposed on the mover at a position shifted by m (p is an integer), and is capable of detecting the polarity of a magnetic pole of the field magnet; and a length of the stator of the second coil. P m / 6 + q · P from the center position in the direction to the one direction in the direction.
a second magnetic pole detection element, which is disposed on the mover at a position shifted by m (q is an integer) and is capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet; and the length of the stator of the third coil. P m / 6 + r · P from the center position in the direction to the one direction in the direction.
The shaft type linear device according to claim 1, further comprising: a third magnetic pole detecting element disposed on the mover at a position shifted by m (r is an integer) and capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet. motor.
【請求項3】少なくとも一つの組のコイル群において、
前記第1コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向におけるいずれか一方向にPS +p1 ・Pm
(p 1 は整数。Pc /2≦PS ≦Pm /6)ずれた位置
で前記可動子上に配置された、前記界磁マグネットの磁
極の極性を検出することができる第1の磁極検出素子
と、 前記第1コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にPS +p2
・Pm (p2 は整数)ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第2の磁極検出素子と、 前記第2コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にPS +q1 ・Pm (q
1 は整数)ずれた位置で前記可動子上に配置された、前
記界磁マグネットの磁極の極性を検出することができる
第3の磁極検出素子と、 前記第2コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にPS +q2
・Pm (q2 は整数)ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第4の磁極検出素子と、 前記第3コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にPS +r1 ・Pm (r
1 は整数)ずれた位置の前記可動子上に配置された、前
記界磁マグネットの磁極の極性を検出することができる
第5の磁極検出素子と、 前記第3コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にPS +r2
・Pm (r2 は整数)ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第6の磁極検出素子とを備える請求項1記載
のシャフト型リニアモータ。
3. In at least one set of coils,
Center position of the first coil in the stator longitudinal direction
From any one of the directions PS+ P1・ Pm
(P 1Is an integer. Pc/ 2 ≦ PS≤Pm/ 6) Offset position
The magnetic field of the field magnet, which is arranged on the mover,
First magnetic pole detection element capable of detecting the polarity of a pole
And a center position of the first coil in the stator longitudinal direction.
From P in the direction opposite to the one direction in this direction.S+ PTwo
・ Pm(PTwo(Integer) placed on the mover at a shifted position
The detected polarity of the magnetic pole of the field magnet is detected.
And a center position of the second coil in the longitudinal direction of the stator.
From the direction PS+ Q1・ Pm(Q
1Is an integer).
The polarity of the magnetic pole of the field magnet can be detected.
A third magnetic pole detecting element, and a center position of the second coil in the stator longitudinal direction.
From P in the direction opposite to the one direction in this direction.S+ QTwo
・ Pm(QTwo(Integer) placed on the mover at a shifted position
The detected polarity of the magnetic pole of the field magnet is detected.
A fourth magnetic pole detection element, and a center position of the third coil in the stator longitudinal direction.
From the direction PS+ R1・ Pm(R
1Is an integer).
The polarity of the magnetic pole of the field magnet can be detected.
A fifth magnetic pole detection element, and a center position of the third coil in the stator longitudinal direction.
From P in the direction opposite to the one direction in this direction.S+ RTwo
・ Pm(RTwo(Integer) placed on the mover at a shifted position
The detected polarity of the magnetic pole of the field magnet is detected.
And a sixth magnetic pole detection element capable of:
Shaft type linear motor.
【請求項4】前記磁極検出素子はホール素子である請求
項2又は3記載のシャフト型リニアモータ。
4. A shaft type linear motor according to claim 2, wherein said magnetic pole detecting element is a Hall element.
【請求項5】前記界磁マグネットが形成する前記固定子
長手方向における磁束分布は、矩形波状である請求項1
から4のいずれかに記載のシャフト型リニアモータ。
5. A magnetic flux distribution in a longitudinal direction of the stator formed by the field magnet has a rectangular wave shape.
5. The shaft type linear motor according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】前記界磁マグネットの各磁極の前記固定子
長手方向における中央Pm /3の幅の中での各位置にお
ける磁束密度の合計BC と、その磁極の固定子長手方向
における各位置での磁束密度の合計BA との比BC /B
A が、0.5より大きい請求項1から4のいずれかに記
載のシャフト型リニアモータ。
6. A total B C of the magnetic flux density at each position in the width of the central P m / 3 in the lengthwise direction of the stator magnetic poles of the field magnet, each of the stator longitudinal direction of the pole Ratio of the magnetic flux density at the position to the total B A , B C / B
5. The shaft type linear motor according to claim 1, wherein A is larger than 0.5.
【請求項7】請求項1から6のいずれかに記載のシャフ
ト型リニアモータの駆動方法であって、 前記第1コイル、第2コイル及び第3コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向において上流端よりPm
6駆動方向に進んだ位置から、さらに2Pm /3駆動方
向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の
極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生す
る向きの一定電流を流すことを特徴とするシャフト型リ
ニアモータの駆動方法。
7. The method for driving a shaft-type linear motor according to claim 1, wherein the fixed coil is fixed to each of the first coil, the second coil, and the third coil. The center position of the magnetic pole of the field magnet is P m /
6 From the position advanced in the drive direction to the position further advanced in the 2P m / 3 drive direction, the direction in which the coil generates an electromagnetic force in the drive direction is constant according to the polarity of the magnetic pole facing the coil. A method of driving a shaft type linear motor, characterized by flowing an electric current.
【請求項8】請求項1から6のいずれかに記載のシャフ
ト型リニアモータの駆動方法であって、 前記第1コイル、第2コイル及び第3コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向において上流端よりP
S (Pc /2≦PS≦Pm /6)駆動方向に進んだ位置
から、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置までの
間、そのコイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコ
イルが駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流
すことを特徴とするシャフト型リニアモータの駆動方
法。
8. The method of driving a shaft-type linear motor according to claim 1, wherein the fixing of the coils to the first coil, the second coil, and the third coil, respectively. The center position in the armature longitudinal direction is P from the upstream end of the magnetic pole of the field magnet in the mover driving direction in the stator longitudinal direction.
From S (P c / 2 ≦ P S ≦ P m / 6) proceeds in the driving direction position, further until position advanced to 2P m / 3 drive direction, depending on the polarity of the magnetic poles that coil is opposed, A method of driving a shaft type linear motor, characterized in that a constant current in a direction in which the coil generates an electromagnetic force in a driving direction flows.
【請求項9】幅Pm のN極の磁極と幅Pm のS極の磁極
とが所定方向に交互に並べられた界磁マグネットを有
し、該所定方向に延びる棒状の固定子と、 前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子とを備え、 前記電機子コイルは、第1、第2及び第3の三つのコイ
ルを一組とするコイル群を1組又は複数組備えており、
前記第1、第2及び第3コイルは、前記固定子長手方向
の幅が同じであり、その幅Pc がPc ≦Pm /3であ
り、該固定子長手方向の中心位置がPm /3ずつずれた
位置に配置されていることを特徴とするシャフト型リニ
アモータ。
9. have field magnet where the magnetic pole of the S pole are arranged alternately in a predetermined width P m of the N pole of the magnetic pole and the width P m, and the rod-shaped stator extending in the predetermined direction, An armature coil externally fitted to the stator; and a mover reciprocally movable along the stator. The armature coil includes first, second and third coils. One or more sets of coil groups are provided,
Said first, second and third coils, said stator longitudinal width are the same, a width P c is P c ≦ P m / 3, the stator longitudinal center position P m A shaft type linear motor, wherein the shaft type linear motor is arranged at a position shifted by / 3.
【請求項10】前記電機子コイルは、前記第1、第2及
び第3のコイルを一組とするコイル群を複数組備えてお
り、各隣合う組において互い隣合う位置に配置された二
つのコイルの前記固定子長手方向における中心位置は、
いずれもPm /3ずれている請求項9記載のシャフト型
リニアモータ。
10. The armature coil includes a plurality of coil groups each including the first, second, and third coils as a set, and each of the armature coils is disposed at a position adjacent to each other in each adjacent set. The center position of the two coils in the stator longitudinal direction is
10. The shaft type linear motor according to claim 9, wherein each of them is shifted by Pm / 3.
【請求項11】少なくとも一つの組のコイル群につい
て、前記第1コイルの前記固定子長手方向における中心
位置から該方向における一方向にPm /6+p・P
m (pは整数)ずれた位置で前記可動子上に配置され
た、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出することが
できる第1の磁極検出素子と、 該一つの組のコイル群における前記第2コイルの前記固
定子長手方向における中心位置から該方向における前記
一方向にPm /6+q・Pm (qは整数)ずれた位置で
前記可動子上に配置された、前記界磁マグネットの磁極
の極性を検出することができる第2の磁極検出素子と、 該一つの組のコイル群における前記第3コイルの前記固
定子長手方向における中心位置から該方向における前記
一方向にPm /6+r・Pm (rは整数)ずれた位置で
前記可動子上に配置された、前記界磁マグネットの磁極
の極性を検出することができる第3の磁極検出素子とを
備える請求項9又は10記載のシャフト型リニアモー
タ。
11. With respect to at least one set of coil groups, P m / 6 + p · P from a center position of the first coil in the longitudinal direction of the stator in one direction in the direction.
a first magnetic pole detection element disposed on the mover at a position shifted by m (p is an integer) and capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet; The field magnet of the field magnet, which is arranged on the mover at a position shifted from the center position of the second coil in the stator longitudinal direction in the one direction in the direction by P m / 6 + q · P m (q is an integer). A second magnetic pole detecting element capable of detecting the polarity of a magnetic pole; and Pm / 6 + r in one direction from the center position of the third coil in the one set of coil groups in the longitudinal direction of the stator. 11. A third magnetic pole detecting element, which is disposed on the mover at a position shifted by P m (r is an integer) and is capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the field magnet. Shaft type Near motor.
【請求項12】少なくとも一つの組のコイル群につい
て、前記第1コイルの前記固定子長手方向における中心
位置から該方向におけるいずれか一方向にPS +p1
m (p 1 は整数。Pc /2≦PS ≦Pm /6)ずれた
位置で前記可動子上に配置された、前記界磁マグネット
の磁極の極性を検出することができる第1の磁極検出素
子と、 前記第1コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にPS +p2
・Pm (p2 は整数)ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第2の磁極検出素子と、 前記第2コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にPS +q1 ・Pm (q
1 は整数)ずれた位置で前記可動子上に配置された、前
記界磁マグネットの磁極の極性を検出することができる
第3の磁極検出素子と、 前記第2コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にPS +q2
・Pm (q2 は整数)ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第4の磁極検出素子と、 前記第3コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にPS +r1 ・Pm (r
1 は整数)ずれた位置の前記可動子上に配置された、前
記界磁マグネットの磁極の極性を検出することができる
第5の磁極検出素子と、 前記第3コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にPS +r2
・Pm (r2 は整数)ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第6の磁極検出素子とを備える請求項9又は
10記載のシャフト型リニアモータ。
12. At least one set of coil groups
And the center of the first coil in the stator longitudinal direction.
P from the position in any one of the directionsS+ P1
Pm(P 1Is an integer. Pc/ 2 ≦ PS≤Pm/ 6) shifted
The field magnet arranged on the mover at a position
Magnetic pole detecting element capable of detecting the polarity of the magnetic pole of the first magnetic pole
And a center position of the first coil in the stator longitudinal direction.
From P in the direction opposite to the one direction in this direction.S+ PTwo
・ Pm(PTwo(Integer) placed on the mover at a shifted position
The detected polarity of the magnetic pole of the field magnet is detected.
And a center position of the second coil in the longitudinal direction of the stator.
From the direction PS+ Q1・ Pm(Q
1Is an integer).
The polarity of the magnetic pole of the field magnet can be detected.
A third magnetic pole detecting element, and a center position of the second coil in the stator longitudinal direction.
From P in the direction opposite to the one direction in this direction.S+ QTwo
・ Pm(QTwo(Integer) placed on the mover at a shifted position
The detected polarity of the magnetic pole of the field magnet is detected.
A fourth magnetic pole detection element, and a center position of the third coil in the stator longitudinal direction.
From the direction PS+ R1・ Pm(R
1Is an integer).
The polarity of the magnetic pole of the field magnet can be detected.
A fifth magnetic pole detection element, and a center position of the third coil in the stator longitudinal direction.
From P in the direction opposite to the one direction in this direction.S+ RTwo
・ Pm(RTwo(Integer) placed on the mover at a shifted position
The detected polarity of the magnetic pole of the field magnet is detected.
And a sixth magnetic pole detection element capable of:
10. The shaft type linear motor according to 10.
【請求項13】前記磁極検出素子はホール素子である請
求項11又は12記載のシャフト型リニアモータ。
13. A shaft type linear motor according to claim 11, wherein said magnetic pole detecting element is a Hall element.
【請求項14】前記界磁マグネットが形成する前記固定
子長手方向における磁束分布は、矩形波状である請求項
9から13のいずれかに記載のシャフト型リニアモー
タ。
14. The shaft-type linear motor according to claim 9, wherein a magnetic flux distribution in the longitudinal direction of the stator formed by the field magnet has a rectangular wave shape.
【請求項15】前記界磁マグネットの各磁極の前記固定
子長手方向における中央Pm /3の幅の中での各位置に
おける磁束密度の合計BC と、その磁極の固定子長手方
向における各位置での磁束密度の合計BA との比BC
A が、0.5より大きい請求項9から13のいずれか
に記載のシャフト型リニアモータ。
15. A total magnetic flux density B C at each position within a width of the center P m / 3 of each magnetic pole of the field magnet in the stator longitudinal direction, and each of the magnetic poles in the stator longitudinal direction. Ratio of the magnetic flux density at the position to the total B A , B C /
14. The shaft type linear motor according to claim 9, wherein B A is larger than 0.5.
【請求項16】請求項9から15のいずれかに記載のシ
ャフト型リニアモータの駆動方法であって、 前記各組のコイル群における前記第1コイル、第2コイ
ル及び第3コイルの各コイルに、それぞれそのコイルの
前記固定子長手方向における中心位置が、前記界磁マグ
ネットの磁極の該固定子長手方向における可動子駆動方
向において上流端よりPm /6駆動方向に進んだ位置か
ら、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置までの間、
そのコイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコイル
が駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流すこ
とを特徴とするシャフト型リニアモータの駆動方法。
16. The method of driving a shaft type linear motor according to claim 9, wherein each of the first coil, the second coil, and the third coil in each of the coil groups of each set is provided. , the center position in the lengthwise direction of the stator of the coil respectively, from position advanced to P m / 6 driving direction from the upstream end in the moving element driving direction in the stator longitudinal direction of the magnetic poles of the field magnet, further 2P m / 3 To the position advanced in the driving direction,
A driving method for a shaft type linear motor, characterized in that a constant current in a direction in which the coil generates an electromagnetic force flows in a driving direction according to the polarity of a magnetic pole facing the coil.
【請求項17】請求項9から15のいずれかに記載のシ
ャフト型リニアモータの駆動方法であって、 前記第1コイル、第2コイル及び第3コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向において上流端よりP
S (Pc /2≦PS≦Pm /6)駆動方向に進んだ位置
から、さらに2Pm /3駆動方向に進んだ位置までの
間、そのコイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコ
イルが駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流
すことを特徴とするシャフト型リニアモータの駆動方
法。
17. The driving method for a shaft type linear motor according to claim 9, wherein the fixed coil is fixed to each of the first coil, the second coil, and the third coil. The center position in the stator longitudinal direction is P from the upstream end of the magnetic pole of the field magnet in the mover driving direction in the stator longitudinal direction.
From S (P c / 2 ≦ P S ≦ P m / 6) proceeds in the driving direction position, further until position advanced to 2P m / 3 drive direction, depending on the polarity of the magnetic poles that coil is opposed, A method of driving a shaft type linear motor, characterized in that a constant current in a direction in which the coil generates an electromagnetic force in a driving direction flows.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010026277A (en) * 2008-07-22 2010-02-04 Hoya Corp Camera shake correcting device
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JP2014095310A (en) * 2012-11-08 2014-05-22 Sadayuki Amiya Wave power generation device
KR101432205B1 (en) * 2014-03-26 2014-09-22 주식회사 케이메카트로닉스 Shaft-typed linear motor
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KR102319618B1 (en) * 2021-03-11 2021-11-01 주식회사 케이메카트로닉스 Linear servo motor

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