JPS63190548A - リニアパルスモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 本発明はリニアパルスモータにおいて、位置決め精成、
位置決めの再現性を高め且つ非励磁時の可動子のロック
力を強化するため、薄板のエツチング又はプレス加工に
より歯先を左右２個のエツジ部分に分割し、歯先エツジ
部分に磁束を集中させることにより推力の変位に対する
スティフネスを高めたものである。

産業上の利用分野 本発明はリニアパルスモータに関し、特にステイフネス
（強さ）を高めた歯形状を有するリニアパルスモークに
関する。

制御対象を一次元もしくは二次元平面状で移動させたり
、位置決めしたりする装置は、回転型のモータと回転運
動を直線運動に変換するメカニズムを使ったものが多い
。これに対して最近は制御対象を直接モータに取付け、
これを直線駆動するリニアモータの開発が進んでいる。

リニアモータは構造が簡単で、寿命、精度などの点で勝
れた特徴をもつものとして、今後ＯＡ［分野を含む広い
分野への展開が期待されている。

リニアパルスモータは、これらのリニアモータの一種で
あるが、装置の小型化、部品点数の削減が可能となるの
に加えて、パルス駆動されるためその駆動回路が比較的
簡単であるので、シリアルブリンクのキャリッジ送りや
７０ツピ１イスクドライブ（ＦＤＤ）のヘッド送り等に
使用され始めてきた。このような利用分野では、リニア
パルスモータの位置決め精度、位置決めの再現性がに−
いことが要求されている。ざらに′重油駆動等による装
置の小型化、省電力化に対し、電源切断ｎぐも振動等の
外力に対して可動子の動きを抑制するロック力が人さい
ことが要求されている。

従来の技術 第１２図にシリアルプリンタ用リニアパルスモータの一
例を示す。第１２図において、二次側磁気回路を構成す
る固定子１は鉄笠の強１ｔ’１体から形成され、ピッＦ
間隔てで配列された複数の歯２を有している。３は一次
側磁気回路を構成する可動子であり、鉄等の強磁性体か
ら形成された磁極４ａ、４ｂ、／ＩＣ，４ｄを有しティ
る。ｖＡ捗４ｂ〜４ｄはｌＩ４４ａに対してそれぞれτ
／２．τ／４．３τ／４だけ位相がずれて形成されてい
る。

磁極４ａ〜４ｄにはコイル５が巻回されており、その上
部には永久磁石６が設けられている。さらに永久磁石６
の上には強磁性体から形成されたヨーク７が設けられて
いる。

このように構成されたリニアパルスモータは、コイル５
に通電して磁極４８〜４ｄを励磁することにより、可動
子３は１パルスあたりτ／４のステップ済で往復直進運
動をするようになっている。

このようなリニアパルスモータにおいて、位置決め精度
や再現性を高めるには、安定停止点付近での変位に対す
るスティフネスを高める必要がある。

また永久磁石によるバイアス磁束をもつリニアパルスモ
ータにおいて、ロック力を大きくするには永久磁石によ
る非励磁時の周期τ／２ｎ（ｎはバイポーラ励磁におけ
るコイル相数）のコギング力を増加することが有効であ
り、このコギング力を増加することは還元すればステイ
フネスを高めることと一致している。

このスティフネスは、−次側磁気回路あるいは二次側磁
気回路の歯形状に大きく左右され、従来のリニアパルス
モータはその歯の断面が第１３図あるいは第１４図に示
すような歯形状をしていた。

このような歯の形状は、切削加工による溝削りや、ある
いは歯の断面形状を有するプレス型で厚板を打法加工す
ることにより形成されていた。

発明が解決しようとする問題点 ｆ５１３図（△）は、二次側磁気回路の歯２と一次側磁
気回路の歯８とが所定のギャップでもって対向している
ときの磁束線の様子を示しており、（Ｂ）は歯の対向位
置から僅かに変位したときの磁束線の分布状態を示して
いる。しかしこのような歯形状においては、第１３図（
Ｂ）に示すように歯が対向位置から僅かに変位したとき
、変位に対する磁束線の傾斜が少ないので、即ち変位に
対するギシツブ部の磁気エネルギの変化が少ないので、
スティフネスが不十分であるという問題を有している。

このスティフネスを高めるために第１４図に示すような
歯先の幅が歯元の幅よりも大きい歯形状を有するリニア
パルスモータが提案されているが、切削加工等により歯
形状を形成しているため、その生産性が非常に悪いとい
う問題を有し°Ｃいる。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、スティフネスを高めた歯形状を有
すると共に、生産性良くこの歯形状を形成することので
きるリニアパルスモータを提供することである。

問題点を解決するための手段 任意の加工払で形成した一次側磁気回路及び／又は二次
側磁気回路の歯元１０に、エツチング又はブレス打抜に
より穴加工己た薄板１２をＷ４層又は嵌合する。これに
より１つの歯の歯先を左右２個のエツジ部分１２ａ、１
２ｂに分割する。

本発明の他の態様によると、−次側磁気回路及び／又は
二次側磁気回路の歯の歯幅中央部分をエツチング又はブ
レス打抜により穴あけ加工４０又は溝加工５０し、歯先
を左右２個のエツジ部分に分割する。

作　　　用 ステイフネスを高めるには、歯の対向位置での歯先エツ
ジ部の磁束を増す必要がある。本発明によれば、歯元１
０にエツチング又はブレス打抜により穴加工した薄板１
２を積層又は嵌合することにより、歯先を左右２個のエ
ツジ部分１２ａ、１２ｂに分割したので、歯先エツジ部
の磁束を増加することができ、その結果スティフネスを
高めることができる。

また本発明の他の態様によると、歯の歯幅の中央部分を
エツチング又はブレス打抜により穴あけ加工４０又は溝
加工５０し、歯先を左右２個のエツジ部分に分割したの
で、歯先のエツジ部分の磁束を増加することができ、ス
ティフネスを高めることができる。

本発明の歯形状によれば、歯が対向位置から僅かに変位
したとぎ、変位に対する磁束線の傾斜が多くなる。すな
わち変位に対するギャップ部の磁気エネルギの変化が大
きいので、スティフネスを大きくすることができる。

大−Ｍ−遭 以下本発明のリニアパルスモータの歯形状を図面に示す
実施例に基づいて説明することにする。

第１図は本発明による歯形状の一実施例断面図であり、
任意の加工法で形成された歯元１０にエツチング又はブ
レス打抜により穴加工した薄板１２を、例えば接着剤に
より積層して歯を構成している。このＩｌｌ造により歯
先を左右２個のエツジ部分１２ａ、１２ｂに分割してい
る。歯元１０及び歯先を構成する薄板１２とも、例えば
鉄等の強磁性体により形成される。また歯元１０に穴加
工した薄板１２を積ｆｌｙるのは、接着剤により接着に
限らず、拡散溶接等を利用することができる。

第２図は第１図のような歯形状を有する一次側磁気回路
及び二次側磁気回路を、所定のギャップでもって対向さ
せたときの磁束分布図を示している。歯元１０に穴加工
した薄板１２が積層されているのと同様に、歯元１４に
穴加工された薄板１６が積層されている。このように歯
先を左右２個のエツジ部分に分割すると、第２図（Δ）
に示されるように、歯先のエツジ部分に磁束が集中する
。

歯先が対向位置から変位した場合は第２図（Ｂ）に示す
ように、第１３図（Ｂ）に比較して傾斜する磁束が多く
なりスティフネスがより増加することになる。すなわち
変位に対するギャップ部の磁気エネルギの変化が多いの
で、スティフネスが大きいことになる。

第３図は強磁性体から形成された基板１８上に複数枚の
薄板を積層する場合の積層方法模式図であり、歯元１０
を構成する板と歯先を構成する薄板１２とを基板１８上
に順次積層するのに、丸穴２０及び長円穴２２を板１０
及び薄板１２に整合して設け、基板１８にビン２４．２
６を打込むことにより、積層時に発生する穴の位置ずれ
を防止している。長円穴２２により板１０及び薄板１２
の左右の動きは許容されるが、ビン２６により紙面垂直
方向の動きは規制されることになる。

第４図は本発明の歯形状の他の実施例断面図であり、歯
元１０より幅広の穴加工した薄板２８を積層し、両エツ
ジ部分２８ａ、２８ｂを歯元１０からせり出すように形
成している。この実施例によれば、エツジ部の磁束が多
くなるので第１図に示した実施例よりスティフネスが大
きくなる。

第５図は本発明の歯形状のさらに他の実施例断面図を示
しており、基板１８上に歯元１０を形成する打抜加工さ
れた板を積層し、この板上に薄板３０及び２８を積層し
ている。この実施例によれば、第４図に示した実施例よ
りさらにエツジ部磁束が増すので、スティフネスが高ま
る。

第４図及び第５図の実施例において、薄板２８の飽和磁
束密度を歯元１０を形成する板の飽和磁束密度より高く
なるように材料を選択することにより、歯先エツジ部へ
磁束がさらに集中し、スティフネスをより高めることが
できる。例えば薄板２８の材質をパーメンジュール、歯
元１０の材質を珪素鉄とすることにより、これを達成す
ることができる。この構造によれば、高価なパーメンジ
ュールの使用船は少ないので、リニアパルスモータの価
格−Ｆ昇を抑制することができる。

第６図は本発明の歯形状のさらに他の実施例を示１ノで
おり、３２は例えば積層等の任意の方法により中央に凸
部３２ａを形成した歯元であり、この歯元の凸部３２ａ
にエツチング又はブレス打抜により穴加工した薄板３４
を嵌合し、歯先を左右２個３４ａ、３４ｂに分割してい
る。薄板３４の材質は歯元３２の材質より飽和磁束密度
の高い材料から選定するのが望ましい。本実施例の利点
は、エツジ部の薄板３４の位置決めが容易であるという
ことである。

第７図は固定子を構成する二次側磁気回路の分解斜視図
であり、本発明の歯形状のさらに他の実施例を示してい
る。１８は強磁性体基板であり、この基板上に強磁性体
の薄板３６が積層されて二次側磁気回路を構成する。薄
板３６には等ピッチ間隔でスリット３８が多数個設けら
れており、これらのスリットの間に歯を画成している。

歯幅の中央部には歯の長手方向両端部４２を除いて長手
方向の長穴４０が設けられており、この長穴により１個
の歯を左右２個に分割している。長穴４０の長さを適当
に調整することにより、歯のエツジ部分と中央部分での
磁束割合を任意に調整することができる。長穴４０の加
工はスリット３８と同時にエツチング又はブレス打抜に
より達成することができる。この実施例によれば上述し
た実施例における歯先を構成する薄板の接着工程を省略
することができる。

第８図は組立後の第７図■−■線断面図を示しており、
第９図は歯の長手方向（奥行方向）を平均化した等価的
断面図を示している。第９図の等価的断面図に見られる
ように、歯の長手方向の両端部４２を残して一部に長穴
４０を設けたことにより、歯先４４を等価的に左右２個
に分割していることになる。

第１０図は固定子を構成する二次側磁気回路のさらに他
の分解斜視図であり、本発明の歯形状のさらに他の実施
例を示している。薄板４６には等ピッチ間隔でスリット
４８が多数個設けられており、このスリットとスリット
により画成された歯の幅方向中央部にはその長手方向全
長に渡り片面からハーフエツチングした溝５０が設けら
れている。溝５０の長さを調整することにより、エツジ
部分と中央部分との磁束割合を調整することができる。

第１１図は組立後の第１０図ＸＩ−ＸＩ線断面図を示し
ており、溝５０により歯先が左右２個に分割されている
様子がよく示されている。

発明の効果 本発明のリニアパルスモータは以上詳述したような歯形
状を有するように構成したので、歯先エツジ部に磁束を
集中させることができるため、推力の変位に対するステ
ィフネスを高めることができるという効果を奏づる。こ
の結果、位置決め精度が高くロック力の大きいリニアパ
ルスモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による歯形状の一実施例断面図、第２図
（△＞、（Ｂ）は磁束分布図、 第３図は積層方法模式図、 第４図は歯形状の他の実施例断面図、 第５図は歯形状のさらに他の実施例断面図、第６図は歯
形状のさらに他の実施例断面図、第７図は二次側磁気回
路分解斜視図、 第８図は組立後の第７図■−■線所面図、第９図は第７
図の等価的断面図、 第１０図は二次側磁気回路の他の実施例分解斜視図、 第１１図は組立後の第１０図ＸＩ−ＸＩ線断面図、 第１２図はリニアパルスモータ概略構成図、第１３図（
Ａ）、（Ｂ）は従来の歯形状に本る磁束分布図、 第１４図は歯形状の伯の従来例を示す断面図である。 １０・・・歯元、　　　　　１２・・・薄板、１２ａ、
１２ｂ・・・歯先エツジ部分、１８・・・基板、　　　
　２８・・・薄板、２８ａ、２８ｂ・・・歯先エツジ部
分、３２・・・歯元、　　　　３２ａ・・・凸部、３４
・・・薄板、　　　　３８・・・スリット、４０・・・
長穴、　　　　４８・・・スリット、５０・・・溝。 Ｉ〇二　１ｘｙｃ。 ＋２　：　　４’才反− １２ａ、＋２ｂ：　　ａｔゴ：ツシ゛音下ネ茫明にＪる
歯形４火究万芭イ列 第１図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　（Ｂ）２８ｏ、２８ｂ
：歯先エツジ１ｐ 第５図 １ｆＥ＋＠−１歩どｌフイ七コ−２大）ｋ邑イ列第６図 イ七の良１牝イ列の防滴１枡視凹 第７図 千且立イ麦の第７図■−■４’Ｌｍｉ面凹旧 耳イ西的ぎ乍面図 第９図 ４８：　スリット ５０：　溝 イ也の笑方旭イク！Ｉｆ）介解剥罰見図第１０図 糸且立　イ支ｄフさ占　１０　５りンσ−ンσう牡り述
（「面　トク第１１図 １；二次イ則瑳気回罰１ 第１２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の歯を有する一次側磁気回路及び二次側磁気
   回路とにより構成され、パルス信号に応じて所定のステ
   ップ量で一次側磁気回路又は二次側磁気回路をデジタル
   的にステップ駆動するリニアパルスモータにおいて、 任意の加工法で形成した歯元（１０）にエッチング又は
   プレス打抜により穴加工した薄板（１２）を積層又は嵌
   合することにより、歯先を左右２個のエッジ部分（１２
   ａ、１２ｂ）に分割したことを特徴とするリニアパルス
   モータ。
2. （２）前記エッジ部分（１２ａ、１２ｂ）を構成する薄
   板（１２）の材料はその飽和磁束密度が歯元（１０）を
   構成する材料よりも高いことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のリニアパルスモータ。
3. （３）複数の歯を有する一次側磁気回路及び二次側磁気
   回路とにより構成され、パルス信号に応じて所定のステ
   ップ量で一次側磁気回路又は二次側磁気回路をデジタル
   的にステップ駆動するリニアパルスモータにおいて、 前記歯の歯幅の中央部分をエッチング又はプレス打抜に
   より穴あけ加工（４０）又は溝加工（５０）し、歯先を
   左右２個のエッジ部分に分割したことを特徴とするリニ
   アパルスモータ。
4. （４）前記歯の歯幅の中央部分を長手方向両端部（４２
   ）を残して穴あけ加工（４０）したことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載のリニアパルスモータ。