JPS5855748B2

JPS5855748B2 - リニアパルスモ−タ

Info

Publication number: JPS5855748B2
Application number: JP7757279A
Authority: JP
Inventors: 一桑原; 謹爾原田
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1979-06-21
Filing date: 1979-06-21
Publication date: 1983-12-12
Also published as: JPS563570A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、可動部が直線的に移動するリニアパルスモー
タに関するものである。

第１図は従来公知のリニアパルスモークの構成縦断面図
である。

図において、１は磁性材で構成された走行路（固定子）
、２ばこの走行路１に僅かな空隙を介して対向する可動
部で、ここでは互に永久磁石２０を介して連結する２個
のコ字形界磁鉄心２１，２２で構成されている。

この可動部２のコ字形界磁鉄心２１．２２において、そ
の端部（歯）間隔は、走行路１に設けた突起部（歯）１
１．１２〜の間隔Ｐに対して、Ｐ／２だけずれて釦り、
オた各コ字形界磁鉄心２１．２２相互間は、Ｐ／４だけ
ずれるように互に連結されている。

各コ字形界磁鉄心２１．２２には界磁巻線３１゜３２が
巻回されており、これに電流を選択的に与えることによ
って永久磁石２０からの磁束を制御する。

この装置において、はじめに界磁巻線３２に実線矢印に
示すように励磁電流を流すと、歯○を通る磁束が減少し
、歯○を通る磁束が増大する。

このため、歯○と走行路１側の歯１６と引き合い、可動
部２は図示する位置に保持される。

次に界磁巻線３１に破線矢印に示すように励磁電流を流
すと、歯＠を通る磁束が増大し、歯Ｏと歯１４とが引き
合い、可動部２は左側にＰ／４移動して停止する。

次に界磁巻線３２に実線矢印とは逆方向に励磁電流を流
し、歯○と歯１７と引き合せ、これによって可動部２を
更に左側にＰ／４移動させる。

このようにして、励磁巻線３１，３２に交互に励磁電流
を流すとともにその流れ方向を変えることによって、可
動部２を走行路１に沿ってＰ／４をピッチとして移動さ
せることができる。

ところでこのように構成した装置においては、可動部２
の移動量は最少ＴＰであって、これ以上細かく移動させ
るためには走行路１側に設ける歯のピッチを小さくする
必要があるが、それには限界がある。

それ故に従来、移動量の分解能を高くするために界磁巻
線３１．３２に流す励磁電流を第２図に示すようにアナ
ログ的に制御する手法がとられていた。

しかしながら、この手法は大出力の直流増幅器とディジ
タル制御素子が必要で、装置が複雑になる欠点がある。

ここにおいて、本発明は簡単な構成で高い分解能が得ら
れ、かつ小形で効率の良いリニアパルスモータを実現し
ようとするものである。

第３図は、本発明の一実施例を示す構成図で、Ａは斜視
図、ｌｊ：Ａ図ニ釦けるＢ−Ｂ断面図、ＣはＡ図におけ
るＣ−Ｃ断面図、Ｄは側面図、ＥはＣ図に卦けるＥ−Ｅ
断面図である。

この実施例では可動部（移動子）を５相で構成した例を
示す。

本発明装置に釦いては、可動部２ば、５個のコ字形鉄心
２Ｌ２２・・・２５をそれぞれ図示するように着磁した
永久磁石４０，４１，５０，５１゜・・・７０，７１を
挾んで移動方向に直角に配列して構成されている。

各コ字形鉄心間に介在された各永久磁石４０．４１〜７
０．７１は、移動方向に並ぶ磁石の極性が互にＮＳ、Ｓ
Ｎ、ＮＳのように逆極性になるように並べられ、これら
の各永久磁石は、破線に示すように互い（こ隣り合うコ
字形鉄心の界磁脚にバイアス磁束を供給する役目をもっ
ている。

また、各コ字形鉄心２１〜２５の両界磁脚の間には励磁
巻線３１，３２〜３５がそれぞれ巻回されている。

各コ字形鉄心２１〜２５の両界磁脚において、走行路（
固定子）１に面した端部にば、走行路１に設けた歯のピ
ッチＰと同一ピッチの複数の歯（この実施例ではａ、ｂ
、ｃの３個）がそれぞれ設けられている。

各コ字形鉄心２１゜２２〜２５は、お互いに（Ｎ±−）
Ｐ（Ｎ：整数、ｍ：コ字形鉄心の数、ｎ：ｍ＞ｎなる整
数で、と■ の実施例では、（４−Ｔ）Ｐ）の間隔を隔てて移動方向
に配置されている。

走行路１はコ字形鉄心の両弁磁脚端部に対向してピッチ
ｐの歯が設けられてかり、界磁脚の１側に対向する歯列
１１と、界磁脚■２側に対向する歯列１２とは、そこに
形成されている歯が互いに２個位している。

このように構成した装置の動作は次の通りである。

い寸、各永久磁石４０，４１．５０，５１〜７０．７１
が図示する極性で着磁されているものとすると、各コ字
形鉄心と走行路１側との間には第３図Ａの破線に示すよ
うなバイアス磁束が存在。

する。

このバイアス磁束は、コ字形鉄心２１，２３゜２５にお
いては可動部２側から走行路１に向かう方向であり、コ
字形鉄心２２．２４においては走行路１側から可動部２
に向かう方向で、その向きが交互に変わっている。

このような状態において、励磁巻線に励磁電流を流すと
、その電流の向きに応じて第３図りの矢印■又は矢印■
の方向の磁束が発生する。

い捷、コ字形鉄心２５において、励磁巻線３５に矢印■
のような磁束が発生するようｌこ励磁電流を流すものと
すれば、界磁脚の１側を通る磁束は励磁電流による磁束
とバイアス磁束とが重畳し、互いに強められ、界磁脚の
２側を通る磁束は弱められる。

この結果、磁束が強くなった界磁脚■１と走行路１側の
歯とが互いに吸引し合い、空隙のレラクタンスが小さく
なる位置（歯と歯が対向する位置）寸で可動部２が左側
に移動して停止する。

な釦、走行路１と可動部２との吸引力は、磁束密度の２
乗に比例して増大する。

次に励磁巻線３４に界磁脚０１を通る磁束が強められる
ように励磁電流を流すと、界磁脚０１と走行路１とが今
度は互いに吸引し合い、可動部２が左側に移動して停止
する。

ここで、可動部２の移動量１、■ は、各脚の１，０１・・・の間かＴＰずれているので、
ｌｐだけ移動することとなる。

以下同様にして励磁巻線３３，３２，３１．３５・・・
と順次励磁電流をその流れ方向を変えながら流せば、可
動部２ば１Ｐを最小移動量として左側に移動する。

一方、励磁電流を励磁巻線３１から３２．３３゜３４．
３５，３１・・・の順で順次その流れ方向を変えながら
流せば、可動部２ば−ＬＰを最小移動量として右側に移
動する。

ここで、走行路１の歯列１１と１２とはそこに形成され
た歯かよＰだけ偏位して配置されているので、例えば励
磁巻線２５に流す励磁電流の流れ方向を正方向とした場
合と負方向（逆方向）とした場合とでは、可動部２の停
止位置は互に重なることはなく、ｔＰだけずれることと
なる。

第４図は、可動部２の１ピツチの移動量を３６０゜で表
わした各界磁脚の磁束のベクトル図で、実線は励磁電流
の流れ方向が正方向の場合、破線は負方向の場合をそれ
ぞれ示している。

このベクトル図から明らかなように、脚■１と脚０２２
脚＠１と■ 脚■２２脚ｅ１と脚■２・・・とは互いに１０Ｐずつ位
相がずれている。

したがって、励磁電流を励磁巻線３１に正方向→励磁巻
線３４に逆方向→励磁巻線３２に正方向→励磁巻線３５
に逆方向→励磁巻線３３に正方向・・・のように順次切
換えて流すと、可動部２をｌｐを最小移動量として右
側へ順次０移動できる。

また、励磁電流を励磁巻線３１に正方向→励磁巻線３３
に逆方向→励磁巻線３５に正方向・・・の順で順次切換
えて流すと、可動部２は１Ｐを最小移動量にして左側へ
順次移動する。

０このように構成した装置によれば、可動部２の最小の移
動量は１Ｐとなりその分解能を向上さ０せることんできる。

また、永久磁石からの磁束を一部利用することによって
消費電力を小さくすることができる。

なお、上記の説明において、励磁電流は一つの励磁巻線
にだけ順次切換えて流すようにしたが、いくつかの励磁
巻線に同時に順次切換えて励磁電流を流すようにすれば
、トルクを増大させることができる。

また第３図の実施例において可動部２の両側のコ字状鉄
心２１、又は２５の脚には、永久磁石４０又は７０から
のバイアス磁束が通るだけで、コ字状鉄心２２〜２４の
脚を通るバイアス磁束に比べて上であって、ここの部分
で推力が低くなる欠点がある。

この欠点は、例えばコ字状鉄心２５の隣りに第３図Ｂの
一点鎖線に示すように永久磁石８０．８１を介してコ字
状鉄心２６を配置し、この鉄心２６に巻回された励磁巻
線３６と鉄心２１に巻回された励磁巻線３１とを直結に
してひと組として用いることによって容易に解決できる
。

第５図は本発明の他の実施例を示す構成図で、Ａは可動
部２の歯面図、Ｂは走行路１の歯面図である。

この実施例では可動部２を構成する各コ字形鉄心２１〜
２５の両脚■１と■２．＠、と０２・・・の端部に設け
られた歯がｌｐずれるように配置し捷た、これら両脚端
部を結ぶ各コ字形鉄心に、それぞれ両脚端部に磁束を与
えるための励磁巻線３１〜３５を巻回したものである。

また、走行路１に設けた２つの歯列ｌＬ１２の歯は同相
で並ぶように構成したものである。

なか、上記の各実施例ではバイアス磁束を永久磁石によ
って与えるようにしたものであるが、この永久磁石部分
の磁路に巻線を巻回し、これによってバイアス磁界を供
給するようにしてもよい。

捷た走行路１は一方の面に２つの歯列を形成したもので
あるが、走行路１の上面と下面の両側にこれら２つの歯
列を構成し、可動部２のコ字形鉄心の両脚端部が走行路
１を上下から挾むような構成としてもよい。

このような構成とすることによって、可動部２と走行路
１との間に作用する移動方向に対して直角な方向の吸引
力を打ち消すことができるので、効率を向上させること
ができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で高
い分解能の得られるリニアパルスモータが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知のリニアパルスモータの構成断面図、
第２図は第１図装置に釦ける可動部の分解能を高くする
ための励磁電流の波形図、第３図は本発明の一実施例を
示す構成図で、Ａは斜視図、ＢはＡ図におけるＢ−Ｂ断
面図、ＣばＡ図におけるＣ−Ｃ断面図、Ｄは側面図、Ｅ
ばＣ図におけるＥ−Ｃ断面図、第４図は第３図装置の動
作を説明するためのベクトル図、第５図は本発明装置の
他の実施例を示す構成図で、Ａは可動部の歯面図、Ｂは
走行路の断面図である。１・・・・・・走行路、２・・・・・・可動部、２１，
２２・・・２５・・・コ字形鉄心、３１，３２・・・３
５・・・励磁巻線、■１．■２ｔＯｌｔＯ２ｔ
〜の１．Ｏ２・・・・・・界磁脚、４０．４１，５０．
５１〜７０．７１・・・・・・永久磁石。

Claims

【特許請求の範囲】１走行路と、この走行路に沿って移動する可動部とで
構成されるリニアパルスモータにおいて、前記可動部を
その移動方向と直角方向に配置された一対の界磁脚とこ
の一対の界磁脚の間に巻回さｈた励磁巻線とをもち前記
移動方向に配置された複数個のコ字形鉄心と、前記複数
個のコ字形鉄心との間に挾１れた互に隣り合うコ字形鉄
心の界磁脚にバイアス磁束を供給する手段とで構成する
とともに、コ字形鉄心の端部に設けられた歯相互間の間
隔を前記界磁鉄心の端部に設けた歯のピッチＰに対して
（Ｎ±−）・Ｐ（ただしｍ：コ字形鉄心の数、ｎばｍ
＞ｎなる関係にある整数）となるようにし、前記走行路
に前記界磁鉄心の端部に設けた歯と同一ピッチの歯を形
成し、前記走行路に形成した歯を互いに位相が１干たけ
偏位する２つの配列とするか、寸たはコ字形鉄心の一対
の界・１磁脚端部に形成した歯を互いに位相か７Ｐだけ偏位する
ように形成したリニアパルスモータ。２バイアス磁束を供給する手段として永久磁石を用い
るようにした特許請求の範囲第１段記載のリニアパルス
モータ。