JPH0747987Y2

JPH0747987Y2 - パルスモータ

Info

Publication number: JPH0747987Y2
Application number: JP12726189U
Authority: JP
Inventors: 洋中川
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2004-10-31
Also published as: JPH0366576U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」この考案は、一次側のコイルにパルス電流を供給するこ
とにより、固定されていない側の一次側もしくは二次側
がステップ状に回転もしくは直線移動するパルスモータ
に関するものである。

「従来の技術」周知のように、パルスモータは一次側の各磁極に形成さ
れた極歯と、二次側の鉄心に形成された歯部が磁気吸引
力によって整列する現象を利用したもので、ステッピン
グモータとも呼ばれる。この種のモータにおいて、一次
側もしくは二次側が直線移動するものは、リニアパルス
モータと呼ばれ、その磁気回路の構成は第３図（ａ）に
示す通りである。この図において、１は長尺板状の磁性
体によって構成されたスケール（二次側）であり、その
上面には、歯部1a,1a,…が長手方向（図面左右方向）に
沿って等間隔に形成されている。このスケール１の上面
にはスライダ（一次側）２が図示せぬローラ等からなる
支持機構によってスケール１の長手方向へ移動自在に支
持された状態で載置されている。スライダ２は、コ字状
のＡ相鉄心４およびＢ相鉄心５と、Ａ相鉄心４のＡ相磁
極4aおよび相磁極4bに各々巻回されたコイル6aおよび
6bと、Ｂ相鉄心５のＢ相磁極5aおよび相磁極5bに各々
巻回されたコイル7aおよび7bと、鉄心４および５の上面
に図示する磁性で取り付けられた永久磁石８および９
と、永久磁石８および９の上面に取り付けられた板状の
磁性体によって構成されるバックプレート10とから構成
されている。磁極4aの下端面には、スケール１の歯部1a
のピッチ（形成間隔）Ｐと同一ピッチで３個の極歯14a,
14a,14aが形成されており、その他の磁極4b,5a,5bの各
下端面にも同様に極歯14b,15a,15bが各々形成されてい
る。また、各磁極5b,4b,5aは磁極4aに対して順次P/4ず
つずらして配置され、これにより、各磁極4a,4b,5a,5b
は互いに位相が90度ずつ異なった位置関係となってい
る。さらに、各極歯14a,14b,15a,15bの下端面と各歯部1
aの上端面との間には、所定の間隔Ｇが各々形成されて
いる。

そして、コイル6a,6b,7a,7bに所定のパルス信号を順次
供給することにより、コイル6a,6b,7a,7bが発生する磁
束と、永久磁石8,9が発生する磁束とが各磁極4a,4b,5a,
5bにおいて、順次加減され、スケール１に対するスライ
ダ２の磁気的安定位置が順次移動し、これにより、スラ
イダ２がスケール１の長手方向に沿って移動する。

ここで、コイル6a,6bの組、もしくはコイル7a,7bの組の
いずれか一方の組に電流を供給する１相励磁方式によっ
てスライダ２を駆動する場合を例にして説明する。

第３図（ａ）に示す様に、コイル6a,6bに端子6cから6
dへ向って所定の電流を流すと、コイル6aが発生する磁
束と、永久磁石８が発生する磁束とがＡ相磁極4aにおい
て相加わり、相磁極4bにおいて互いに打ち消し合うの
で、図に点線φ_１で示す主磁束ループが発生し、この結
果、図示するように、Ａ相磁極4aの各極歯14aと、スケ
ール１の歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定
した位置となる。

第３図（ｂ）に示す様に、コイル7a,7bに端子7cから7
dへ向って所定の電流を流すことによって、図に点線φ
_２で示す主磁束ループが発生し、この結果、図示するよ
うに、磁極5bの各極歯15bと歯部1aとが上下に対向した
位置が磁気的に安定した位置となる。

第３図（ｃ）に示す様に、コイル6a,6bにと逆方向
へ所定の電流を流すことによって、図に点線φ_３で示す
主磁束ループが発生し、この結果、磁極4bの各極歯14b
と歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定した位
置となる。

第３図（ｄ）に示す様に、コイル7a,7bにと逆方向
へ所定の電流を流すことによって、図に点線φ_４で示す
主磁束ループが発生し、この結果、磁極5aの各極歯15a
と歯部1aとが上下に対向した位置が磁気的に安定した位
置となる。

以上の→→→の各励磁モードの順にパルス励磁
を繰り返すことによって、スライダ２が図面左方向、す
なわち磁極5bから4aに向かう方向へステップ状に移動
し、→→→の各励磁モードの順にパルス励磁を
繰り返すことによって、スライダ２が図面右方向、すな
わち磁極4aから5bに向かう方向へステップ状に移動す
る。なお、スライダ２を固定してスケール１を移動させ
る場合も同様である。

このようなリニアパルスモータはオープンループで高精
度な位置決めが可能なことから、プリンタのキャリッジ
駆動等に広く用いられているものの、大きな推力が得ら
れないという欠点を有していた。すなわち、上述したリ
ニアパルスモータにおいては、第３図（ａ）〜（ｄ）に
示すように、一方のＡ相磁極4aもしくはＢ相磁極5aにお
いてコイル6aもしくは7aが発生する磁束と永久磁石8,9
が発生する磁束とが相加わり、推力が発生している期
間、他方の相磁極4bもしくは相磁極5bにおいては、
コイル6bもしくは7bが発生する磁束と、永久磁石8,9が
発生する磁束とが互いに打ち消し合い、推力が発生しな
い構造となっている。逆に、相磁極4bもしくは相磁
極5bにおいて推力が発生している期間、Ａ相磁極4aもし
くはＢ相磁極5aにおいては、推力が発生しない構造とな
っている。したがって、実際に推力発生に寄与する推力
発生面積は、スケール１と対向する各磁極4a,4b,5a,5b
の総面積の内、50％程度でしかなかった。

そこで、従来、第４図に示すようなリニアパルスモータ
が提案されている。この図において、スライダ（一次
側）12の鉄心14には、その移動方向Ｍに沿って４個の磁
極14A〜14Dが配列されており、これら各磁極14A〜14D
の、スケール１と対向する各端面には、スライダ12の移
動方向Ｍに沿って一定間隔P/2で極歯14a〜14dと溝部15a
〜15dが交互に形成され、これら各溝部14a〜14dに、隣
合うもの同志の極性が互いに逆方向となるように永久磁
石19,19,…が各々挿入配置されている。この場合、各磁
極14A〜14Dの相対位置関係は、第３図に示す各磁極4a,4
b,5a,5bと同様に、互いに位相が90度ずつ異なった位置
関係となっている。

このような構成において、例えば、各磁極14A,14Bに巻
回されているコイル16A,16Bに電流を流すと、磁極14Aの
Ｓ極側の極歯14aから同磁極14Aの溝部15a内に配置され
た永久磁石19を介して隣合うＮ極側の極歯14aに流入
し、さらに同極歯14Aから二次側のスケール１の歯部1a
に流入した磁束が、スライダ12の他の磁極14BのＳ極側
の極歯14bに流入し、同磁極14Bの溝部15b内に挿入配置
された永久磁石19を介して隣合うＮ極側の極歯14bに流
入した後、元の磁極14Aに戻る主磁束ループφｍが形成
される。これによりスケール１と対向する各磁極14A,14
Bおよび14C,14Dの総面積を推力発生用に有効に利用する
ことができ、従来の２倍の推力が得られることになる。
さらに、各磁極14A〜14Dの先端部を、スライダ12の移動
方向Ｍに沿って広げ、各極歯14a〜14dの個数を可能な限
り多くし、スケール１に対する対向面積を増加させるこ
とによっても、推力の向上が図られている。

「考案が解決しようとする課題」ところで、第４図に示すような構成により推力増大を図
ったリニアパルスモータにおいては、各磁極14A〜14Dの
端面に形成された溝部15a〜15dに各々永久磁石19を挿入
配置する構造であり、また、これら溝部15の深さ寸法、
および各永久磁石19の深さ方向に沿う寸法をある程度確
保しなければならないため、スライダ12の高さ寸法L₂が
必然的に大となってしまうという欠点があった。そこ
で、スライダ12の高さ寸法L₂を最小限に抑えることが新
たな課題となっていた。

この考案は、上述した事情に鑑みてなされたもので、推
力増大を図るために一次側の各磁極に形成された溝部に
永久磁石を挿入配置する構造とした場合においても、該
一次側の高さ寸法を最小限に抑えることができるパルス
モータを提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」この考案は、特定方向に沿って等間隔Ｐで歯部が形成さ
れた二次側と、前記二次側に対して前記特定方向へ移動
自在に支持された一次側とからなり、前記一次側にはコ
イルが巻回された複数の磁極が前記特定方向に沿って配
列され、前記各磁極の前記二次側と対向する各端面に
は、前記特定方向に沿って一定間隔P/2で極歯と溝部が
交互に形成され、前記各溝部には、隣合うもの同志の極
性が互いに逆方向となるように永久磁石が各々挿入配置
されてなるパルスモータにおいて、前記一次側の各磁極
の先端部の前記特定方向に沿う幅寸法を、前記各磁極の
コイルが巻回される基端部の幅寸法よりも大とする一
方、前記各磁極の端面両側部の溝部の深さ寸法および該
溝部に挿入配置される永久磁石の深さ方向に沿う寸法を
最小限必要な所要寸法とし、前記各磁極の端面中央部の
溝部の深さ寸法および該溝部に挿入配置される永久磁石
の深さ方向に沿う寸法を前記所要寸法よりも大としたこ
とを特徴としている。

「作用」上記構成によれば、各磁極の端面両側部の溝部の深さ寸
法およびこの溝部に挿入配置された永久磁石の深さ方向
に沿う寸法を必要最小限の所要寸法とすることによっ
て、各磁極の両側部における磁束流入経路が確保され、
また、各磁極の端面中央部の溝部の深さ寸法およびこの
溝部に挿入配置された永久磁石の深さ方向に沿う寸法を
前記所要寸法よりも大とすることによって、各磁極の中
央部に十分な大きさの永久磁石を配置することができ、
これにより推力増大を図りつつ、一次側の高さ寸法を最
小限に抑えることができる。

「実施例」以下、図面を参照し、この考案の実施例について説明す
る。

第１図は、この考案の一実施例によるリニアパルスモー
タの構成を示す図である。この図において、スライダ
（一次側）12の鉄心14には、その移動方向Ｍに沿って４
個の磁極14A〜14Dが配列されており、これら各磁極14A
〜14Dの先端部における移動方向Ｍに沿う幅寸法は、各
磁極14A〜14Dのコイル16A〜16Dが巻回される基端部の幅
寸法よりも大となっている。また、各磁極14A〜14Dの端
面中央部に形成された各溝部15a₂〜15d₂の深さ寸法l₂お
よびこれらの各溝部15a₂〜15d₂に各々挿入配置された各
永久磁石19_-2の深さ方向に沿う寸法l₂は、これら各磁極
14A〜14Dの端面両側部に形成された各溝部15a₁〜15d₁の
深さ寸法l₁およびこれらの各溝部15a₁〜15d₁に各々挿入
された各永久磁石19_-1の深さ方向に沿う寸法l₁よりも大
となっている。

このような構成において、各磁極14A〜14Dの端面両側部
の各溝部15a₁〜15d₁の深さ寸法l₁およびこれらの溝部15
a₁〜15d₁に各々挿入配置された永久磁石19_-1の深さ方向
に沿う寸法l₁を、必要最小限の所要寸法とすることによ
って、各磁極14A〜14Dの両側部に、磁束流入経路が確保
される。また、各磁極14A〜14Dの端面中央部の各溝部15
a₂〜15d₂の深さ寸法l₂およびこれらの溝部15a₂〜15d₂に
挿入配置された永久磁石19_-2の深さ方向に沿う寸法l₂を
大とすることによって、各磁極14A〜14Dの中央部に十分
な大きさの永久磁石19_-2を各々配置することができる。

上述した実施例によれば、推力増大を図るためにスライ
ダ12の各磁極14A〜14Dに各々形成された各溝部15a₁〜15
d₁,15a₂〜15d₂に永久磁石19_-1,19_-2を各々挿入配置する
構造とした場合においても、スライダ12の高さ寸法L₁を
最小限に抑えることができ、第４図に示す従来のスライ
ダ12の高さ寸法L₂よりも小とすることができる。

ここで、第２図に示すように、各磁極の中央部から両側
部に向かうのに伴って、各溝部15_-1,15_-2,15_-3の深さ寸
法、および各永久磁石19_-1,19_-2,19_-3の深さ方向に沿う
寸法を徐々に変化させるようにしても構わない。また、
上述した実施例においては、一次側もしくは二次側が直
線的に移動するリニアパルスモータを例に説明したが、
回転形のパルスモータにも勿論適用することができ、こ
の場合、モータ全体の外径を小さくすることができる。

「考案の効果」以上説明したように、この考案によれば、各磁極の端面
両側部の溝部の深さ寸法およびこの溝部に挿入配置され
た永久磁石の深さ方向に沿う寸法を必要最小限の所要寸
法とすることによって、各磁極の両側部に磁束流入経路
が確保され、また、各磁極の端面中央部の溝部の深さ寸
法およびこの溝部に挿入配置された永久磁石の深さ方向
に沿う寸法を前記所要寸法よりも大とすることによっ
て、各磁極の中央部に十分な大きさの永久磁石を配置す
ることができ、これにより、推力増大を図りつつ、一次
側の高さ寸法を最小限に抑えることができ、リニアパル
スモータにあっては薄型化、回転型のパルスモータにあ
っては小径化を図ることができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例によるリニアパルスモータ
の磁気回路の構成を示す正面図、第２図は他の実施例の
構成を示す部分正面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は従来の
リニアパルスモータの磁気回路の構成および動作を示す
正面図、第４図は従来の推力増大を図ったリニアパルス
モータの構成を示す正面図である。１……スケール（二次側）、1a……歯部、12……スライ
ダ（一次側）、142A〜14D……磁極、15a₁〜15d₁……
（各磁極の端面両側部の）溝部、15a₂〜15d₂……（各磁
極の端面中央部の）溝部、19_-1……（各磁極の端面両側
部の）永久磁石、19_-2……（各磁極の端面中央部の）永
久磁石。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】特定方向に沿って等間隔Ｐで歯部が形成さ
れた二次側と、前記二次側に対して前記特定方向へ移動
自在に支持された一次側とからなり、前記一次側にはコ
イルが巻回された複数の磁極が前記特定方向に沿って配
列され、前記各磁極の前記二次側と対向する各端面に
は、前記特定方向に沿って一定間隔P/2で極歯と溝部が
交互に形成され、前記各溝部には、隣合うもの同志の極
性が互いに逆方向となるように永久磁石が各々挿入配置
されてなるパルスモータにおいて、前記一次側の各磁極の先端部の前記特定方向に沿う幅寸
法を、前記各磁極のコイルが巻回される基端部の幅寸法
よりも大とする一方、前記各磁極の端面両側部の溝部の
深さ寸法および該溝部に挿入配置される永久磁石の深さ
方向に沿う寸法を最小限必要な所要寸法とし、前記各磁
極の端面中央部の溝部の深さ寸法および該溝部に挿入配
置される永久磁石の深さ方向に沿う寸法を前記所要寸法
よりも大としたことを特徴とするパルスモータ。