JP3227320B2

JP3227320B2 - リニア直流モータ

Info

Publication number: JP3227320B2
Application number: JP29785394A
Authority: JP
Inventors: 誠治武井
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 1994-11-07
Filing date: 1994-11-07
Publication date: 2001-11-12
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: US5701042A; JPH08140333A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば工作機械や産業
用ロボットなどの運動機構部において、移動させるべき
物体を高精度に移動させるために多用されるリニア直流
モータに関し、特にブラシレス形式のリニア直流モータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８に、従来のリニア直流モータを含
む駆動ユニットを示す。なお、この駆動ユニットは、リ
ニア直流モータに、物体案内用の案内ユニットを付加し
たものである。

【０００３】図示のように、この案内ユニットは、長尺
のベース部材２０１と、該ベース部材２０１に沿って移
動する可動体２０２とを有している。詳しくは、可動体
２０２には複数のローラ（図示せず）が設けられてお
り、ベース部材２０１に長手方向に沿って形成された軌
道（図示せず）上をこれらのローラが転動する。

【０００４】一方、上記した案内ユニットと共に駆動ユ
ニットを構成するリニア直流モータについては、下記の
ように構成されている。

【０００５】当該リニア直流モータは、ベース部材２０
１上に該ベース部材２０１の長手方向において並設され
た多数の電機子コイル２０５を具備する一次側と、該各
電機子コイル２０５と対向すべく可動体２０２の下面側
に取り付けられた界磁マグネット２０６（図１９参照）
を有する二次側とから成る。図示のように、該界磁マグ
ネット２０６は、可動体２０２が移動すべき方向Ｐ、す
なわち上記ベース部材２０１の長手方向に沿ってＮ及び
Ｓの複数の磁極、この場合４つの磁極が交互に並ぶよう
に配設着磁されている。なお、図１９に示すように、本
例においては、界磁マグネット２０６の１磁極の幅をＰ
ｍとすると、各電機子コイル２０５の開角幅も同じくＰ
ｍ、電機子コイルの間隔がＰｍ／３に設定されている。

【０００６】上記構成のリニア直流モータにおいては、
電機子コイル２０５に所定の励磁電流を供給することに
より、一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の
法則に基づく推力が生じ、例えば一次側が結合したベー
ス部材２０１を固定とすれば、二次側と一体の可動体２
０２がこの推力によって移動する。

【０００７】ところで、上述したようなリニア直流モー
タにおいては、二次側に対する一次側の位置の変化に拘
ることなく可能な限り一定の推力を維持すべく、各電機
子コイルに対して如何に規則正しく励磁電流を供給する
かが重要な課題である。続いて、この給電に係る構成を
説明する。

【０００８】図２０乃至図２２に示すように、各電機子
コイル２０５ａ乃至２０５ｅ（以下の説明の便宜上、こ
れまでの説明において電機子コイルを示す参照符号２０
５に小文字アルファベットａ乃至ｅをこのように付加
し、これら５つの電機子コイルを互いに区別する）の近
傍には磁極判別素子としてのホール効果素子２０８ａ乃
至２０８ｅが夫々配設されている。本例においては、該
各ホール効果素子２０８ａ乃至２０８ｅは、各電機子コ
イル２０５ａ乃至２０５ｅが夫々有する２辺の推力に寄
与する導体部（腕）のうち、一方側の導体部２０５ａ_２
乃至２０５ｅ_２に対応して配置されている。これらのホ
ール効果素子２０８ａ乃至２０８ｅは、前述の界磁マグ
ネット２０６が接近したとき、該界磁マグネット２０６
が有する各磁極が発する磁力線に応じた信号（電位差と
して）を発する。この信号に基づいて、該信号を発した
ホール効果素子に対応する電機子コイルに対する給電を
なし、該信号が未だ得られないか若しくは得られなくな
ったホール効果素子に対応する電機子コイルへの給電を
断つように制御する訳である。

【０００９】かかる構成に基づき、次のように給電制御
が行われる。

【００１０】図２０乃至図２２において、アルファベッ
ト（ａ）乃至（ｉ）は、界磁マグネット２０６がこれら
アルファベットに対応する図示の各位置にあるという状
態を示すものである。

【００１１】まず、界磁マグネット２０６が図２０の
（ａ）の位置にある場合、該界磁マグネット２０６の各
磁極２０６ｂ、２０６ｃは、２つのホール効果素子２０
８ａ乃至２０８ｂに掛るので、これらのホール効果素子
に夫々対応する２つの電機子コイル２０５ａ、２０５ｂ
が給電される。なお、以下同様であるが、各磁極（２０
６ａ、２０６ｄ）のそれぞれ境界に掛るホール効果素子
は作動しない。この状態において、該各電機子コイル２
０５ａ、２０５ｂが２辺ずつ有する導体部はすべて推力
に寄与し、それは各導体部２０５ａ_１、２０５ａ_２、２
０５ｂ_１及び２０５ｂ_２の４本である。これを図２０中
に○印にて示してある。この４本の導体部は、界磁マグ
ネット２０６の磁極２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃに掛
る故に推力を発生する訳である。なお、他の電機子コイ
ル２０５ｃの導体部２０５ｃ_１、２０５ｃ_２は、界磁マ
グネット２０６の磁極同士の境界に掛るので、電機子コ
イル２０５ｃが給電されているとしても推力は発生しな
い。

【００１２】次に、図２０乃至図２２に示すように電機
子コイルの開角幅Ｐｍと電機子コイルの間隔Ｐｍ／３と
し、これを８分割して示した場合、界磁マグネット２０
６が図２０の（ｂ）の位置、すなわち１／８移動した場
合、該界磁マグネット２０６の各磁極２０６ａ乃至２０
６ｄは、３つのホール効果素子２０８ａ乃至２０８ｃに
掛るので、これらのホール効果素子に夫々対応する３つ
の電機子コイル２０５ａ乃至２０５ｃが給電される。こ
の状態において、該各電機子コイル２０５ａ、２０５
ｂ、２０５ｃが各々２辺ずつ有する導体部はすべて推力
に寄与し、それは各導体部２０５ａ_１、２０５ａ_２、２
０５ｂ_１、２０５ｂ_２、２０５ｃ_１、２０５ｃ_２の６本
である。これを図２０中に○印にて示してある。この６
本の導体部は、界磁マグネット２０６の磁極２０６ａ、
２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄに掛る故に推力を発生す
る。

【００１３】以下、図２０乃至図２２に示す（ｃ）乃至
（ｉ）の各位置に界磁マグネット２０６があるとき、上
記と同様にして所要の電機子コイルに対する給電がなさ
れる。このようにして得られたコイルの数と腕の数をも
とにコイルの駆動電流との関係をも表わしたのが図１１
の（ａ）である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のリニア直流
モータは上述のようにして各電機子コイルに対して励磁
電流の供給を行うことによって作動するのであるが、下
記の欠点がある。

【００１５】すなわち、図２０に示す（ａ）の位置に界
磁マグネットがあるときには、各電機子コイルが有する
推力に寄与する導体部のうち実際に推力発生をなすのは
前述したように４本である。しかしながら、上記他の位
置（ｂ）乃至（ｉ）に界磁マグネットが移動したときに
推力を発生する導体部（腕）の数は、夫々、６本、４
本、５本、３本、５本、３本、５本、４本、と変化して
しまい、そのバラツキの範囲が広く常に一定の推力を得
ることはできない。これは図１１の（ａ）をみれば明ら
かである。

【００１６】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなさ
れたものであって、一次側及び二次側の相対的位置の変
化に拘らず、常に一定の推力を維持することのできるリ
ニア直流モータを提供することを目的とする。また本発
明は、上記目的を簡単な構成にて達成できるリニア直流
モータを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によるリニア直流
モータは、順次異極となるようにＰ（Ｐは２以上の整
数）極が配設着磁された界磁マグネットと、推力に寄与
する導体部の開角幅が該界磁マグネットの磁極幅の略２
ｎ−１（ｎは１以上の整数）倍となるように巻回されか
つ該界磁マグネットに対向するように配置されて励磁電
流供給回路より励磁電流を供給することにより該界磁マ
グネットを相対駆動する電機子コイル群と、該電機子コ
イル各々に対応して設けられて前記界磁マグネットの磁
極の判別を行う磁極判別素子とを備え、前記界磁マグネ
ットの最端磁極は前記磁極判別素子に対して非検出磁極
であると共に、前記励磁電流供給回路は電機子コイルへ
の電流出力が定電流特性となるように構成したものであ
る。

【００１８】

【作用】本発明に係るリニア直流モータは、界磁マグネ
ットの最端磁極が磁極判別素子に対して非検出磁極とな
っているので一次側及び二次側の相対的位置の変化に拘
らず、推力発生をなす電機子コイルの導体部の数の変化
の幅を小さくすることができ、しかも駆動電流を定電流
に制御したことによって推力変化を一層縮小させること
ができ、推力リップルを少なくすることができる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明に係るリニア直流モータを含む
駆動ユニットについて添付図面を参照しつつ説明する。
なお、このリニア直流モータは可動マグネット型のもの
である。

【００２０】当該駆動ユニットは、移動させるべき物体
を担持してこれを高精度に案内する案内ユニットと、該
案内ユニットを駆動する駆動手段としてのリニア直流モ
ータとを相互付加してなる。

【００２１】以下、まず、上記案内ユニットから説明す
る。

【００２２】図１乃至図３に示すように、この案内ユニ
ットは、全体として例えば略矩形板状に形成されたベッ
ド１と、該ベッド１の長手方向に沿って移動すべきテー
ブル２とを有している。図１及び図３に示すように、ベ
ッド１の上面には、略矩形板状に形成されて該ベッド１
とほぼ同じ長さを有するコイルヨーク３が配置されてお
り、複数本のボルト（六角穴つき：図３参照）５によっ
て該ベッド１に対して締結されている。

【００２３】該コイルヨーク３の上面両側部には、軌道
台としての２本のトラックレール７が該コイルヨーク３
の長手方向に沿って配置されており、かつ、複数本の平
小ねじ８（図３参照）によって該コイルヨーク３に締結
されている。

【００２４】図４に示すように、上記トラックレール７
の外側部には、軌道として、断面形状が略半円状の軌道
溝７ａが１条形成されている。そして、図１及び図３か
ら明らかなように、該トラックレール７の外側には該ト
ラックレール７に対して相対運動自在な摺動台としての
スライドメンバー１０が配置されており、且つ、例えば
２本のボルト（六角穴つき）１２によってテーブル２の
下面側に締結されている。なお、図３に示すように、テ
ーブル２には、このボルト１２の頭部及びねじ部が夫々
挿通される座ぐり部２ａ及び挿通孔２ｂが形成されてお
り、ボルト１２はこれら座ぐり部２ａ、挿通孔２ｂ内に
埋没せられ、テーブル２の上面に突出してはいない。

【００２５】上記スライドメンバー１０には転動体循環
路（図示せず）が形成されており、該転動体循環路内に
は転動体としての多数のボール１３が配列収容されてい
る。これらのボール１３は、トラックレール７に対する
スライドメンバー１０の移動に伴ってトラックレール７
の軌道溝７ａ上を転動しつつ循環してトラックレール７
及びスライドメンバー１０の間で荷重を受ける。

【００２６】図４に示すように、上記スライドメンバー
１０は、ケーシング１４と、該ケーシング１４の両端部
になべ小ねじ１５により結合された一対のエンドキャッ
プ１６ａ、１６ｂと、該両エンドキャップ１６ａ、１６
ｂの外面に共締めされた２枚のシール１７ａ及び１７ｂ
とを有している。上記転動体循環路は、ケーシング１４
を該ケーシングの長手方向において直線的に貫くように
かつ互いに平行に形成された負荷軌道溝及びリターン路
と、両エンドキャップ１６ａ、１６ｂに形成されて該負
荷軌道溝及びリターン路の両端部同士を連通させる一対
の略円弧状の方向転換路とから成る。なお、該負荷軌道
溝がトラックレール７の軌道溝７ａと対向している。

【００２７】上記した構成の案内ユニットは、例えば工
作機械（図示せず）が装備する平坦な取付面に対して複
数のボルト（六角穴つき：図示せず）によって締結され
る。このため、図３に示すように、ベッド１は、これを
該取付面に固定するための平坦な取付底面１ａを有して
いる。図１乃至図３に示すように、ベッド１の両側部に
は、該ベッドを締結するための上記ボルトの頭部及びね
じ部が夫々挿通される座ぐり部１ｂ及び挿通孔１ｃが形
成されており、該ボルトはこれら座ぐり部１ｂ、挿通孔
１ｃ内に埋没し、ベッド１の上面に突出することはな
い、また、図１及び図２に示すように、、このベッド１
に対して可動なテーブル２の上面側には例えば４つのね
じ孔２ｃが四隅に形成されており、当該駆動ユニットが
装備される装置が具備するテーブル（図示せず）がこれ
らのねじ孔２ｃに螺合するボルト（図示せず）によって
該テーブル２に対して締結される。

【００２８】続いて、上記した構成の案内ユニットと相
互付加されたリニア直流モータの一次側及び二次側につ
いて詳述する。

【００２９】まず、一次側については、図１乃至図３並
びに図５に示すように、ベッド１上に塔載された前述の
コイルヨーク３と、該コイルヨーク３の上面側に該コイ
ルヨークの長手方向に沿って配置されたコイル基板２０
と、該コイル基板２０の下面側、すなわちコイルヨーク
３側に、上記テーブル２が移動すべき方向に沿って一列
に並べて貼着されることにより担持された例えば１４個
の電機子コイル２２とを有している。なお、各電機子コ
イル２２は、略矩形環状に巻回されている。また、図
２、図３及び図５に示すように、コイル基板２０には、
各電機子コイル２２に対応してホール効果素子４３が設
けられている。

【００３０】上記各電機子コイル２２及びコイル基板２
０の双方は、該各電機子コイル２２の個々について例え
ば２本ずつ挿通された締結部材としてのさら小ねじ２４
により、該コイル基板２０を外側にしてコイルヨーク３
に共締めされている。

【００３１】そして、図３及び図５に示すように、さら
小ねじ２４によって締め付けられるコイル基板２０と該
さら小ねじ２４が螺合するコイルヨーク３との間には、
間座アセンブリ２６が介装されている。これらの間座ア
センブリ２６は、さら小ねじ２４を締め付けることによ
りコイル基板２０が反り等の変形を生じぬように設けら
れたものであり、各電機子コイル２２の内側に嵌挿せら
れている。

【００３２】次に、上記した各電機子コイル２２に対す
る給電等を行うための回路基板について説明する。

【００３３】図１、図３及び図５に示すように、この回
路基板３０は、上面側にてコイルヨーク３を介してコイ
ル基板２０を搭載したベッド１の下面側に該コイル基板
２０と平行に配置されており、且つ、複数のボルト（六
角穴つき）５により該ベース部材１に対して締結されて
いる。なお、これらのボルト５は、上記コイルヨーク３
のベッド１に対する締結をもなすものである。

【００３４】図５に示すように、上記回路基板３０は、
電子部品３３、３４等で構成された駆動回路を夫々設け
た複数の区割部３５を連ねて成る。これらの区割部３５
は、１４個並設された各電機子コイル２２のうち、２つ
ずつの電機子コイルを単位としてこれに対応して設けら
れ、その数はこの場合７となっている。

【００３５】上記各区割部３５に設けられた駆動回路
は、１つの電機子コイル２２に対して励磁電流を供給す
る回路部分を１組、すなわち２つの電機子コイル２２に
対応する回路を含んでいる。

【００３６】続いて、上記回路基板３０と、その上方に
配置されたコイル基板２０の区割りの構成について詳述
する。

【００３７】まず、回路基板３０について説明する。

【００３８】この回路基板３０を製作する場合、基本長
さを有する基本基板５４（図５にその一部を示す）を用
意する。この基本基板５４は、図５に基づいて説明した
区割部３５を例えば６つ、一体に連ねてなる。前述した
ように、これらの区割部３５には、単位化された２つず
つの電機子コイル２２に対して給電等を行う駆動回路が
設けられている。なお、図５に示すように、基本基板５
４の表裏両面（図には裏面のみを示している）には、各
区割部３５を判別するためのマークとして破線５５が印
刷されている。

【００３９】前述した回路基板３０は、上記区割部３５
を７つ連ねなければならないから、上記の基本基板５４
が有する６つの区割部３５のうち１つを上記破線５５に
て切断して分割し、この分割した区割部３５を図５に示
すように未分割の基本基板５４のー端に列設し、相互の
接続端子同士を接続することにより完成する。

【００４０】なお、図５において、上記分割された区割
部３５と基本基板５４との接続は、例えば、両者の接続
端子部分に設けられたスルーホール３５ｂに嵌入する端
子５７ａを有する単一の接続部品５７により行われる。
なお、この接続端子部分同士の接続は銅線等を用いて行
ってもよいが、このような接続部品５７を用いて接続を
行うようになしたことにより、一度に接続することがで
きると共に、該接続部品５７が有する剛性によって接続
部の補強がなされる。また、接続部品５７としては、単
に導通接続作用のみをなす部品を用いてもよい他、ＩＣ
等の電子部品を共用してもよい。

【００４１】次いで、コイル基板２０について説明す
る。

【００４２】全体としては図示していないが、このコイ
ル基板２０を製作する場合、図５に示すように、上記し
た回路基板３０用の基本基板５４とほぼ同じ長さの基本
基板５９を用意する。この基本基板５９は、回路基板３
０用の基本基板５４と同様に６つの区割部６０を一体に
連ねてなる。図示のように、これら６つの区割部６０に
は、２つずつの電機子コイル２２が単位化されて貼着さ
れており、基本基板５９上に並設された電機子コイル２
２の総数は１２となっている。なお、図５及び図２に示
すように、基本基板５９の表裏両面には、これらの区割
部６０を判別するためのマークとして破線６１が印刷さ
れている。図５に示すように、この未分割の基本基板５
９の一端に対して、他の図示しない基本基板から分割し
た１つの区割部６０を連ねて接続することによりコイル
基板２０が形成される。なお、図５において、参照符号
６０ａは、該各区割部６０に設けられた接続端子を示し
ている。

【００４３】なお、これまでの記載では、コイル基板２
０及び回路基板３０について、２つずつの電機子コイル
２２とこれらを駆動するための駆動回路とを単位化して
区割りしているが、３つ以上の電機子コイル及びその駆
動回路について夫々単位化して区割りしてもよい。ま
た、本実施例においては、総数１４の電機子コイル２２
を備える駆動ユニットを製造する際、１２個の電機子コ
イル２２を担持させた基本基板５４とこれら電機子コイ
ル２２のうち２つずつに対応する駆動回路を複数並設さ
せた基本基板５９とを用意するものとしているが、これ
ら基本基板５４、５９の全長、すなわちこれらに具備さ
せるべき電機子コイル及び駆動回路の数についてはその
設定を適宜変え得ることは勿論である。

【００４４】また、本実施例においては、基本基板５
４、５９に設けられた区割部３５、６０のうち１以上を
分割し、これを未分割の基本基板５４、５９に継ぎ足す
ことによりコイル基板２０及び回路基板３０を構成して
いるが、製作すべき駆動ユニットの作動ストロークが基
本基板５４、５９の全長よりも短い場合は、該各基本基
板５４、５９に設けられた各区割部３５、６０のうち１
以上を必要に応じて切除すればよい。このように、基本
基板から一部の区割部を切り離して他の未分割の基本基
板に継ぎ足したり、単に基本基板の一部を切除すること
によって所望の長さの基板を自在に得ることができる訳
である。また、上記のように一部を切り離された基本基
板の残余部分に関しても、どのような状態にでも転用可
能である。

【００４５】図３及び図５に示すように、ベッド１及び
コイルヨーク３を介して互いに離間して配置されたコイ
ル基板２０及び回路基板３０は、該両基板の相互対向面
側に設けられた複数、この場合７つずつの接続手段とし
ての雌雄両コネクタ６３及び６４同士を接続させること
により接続される。これらのコネクタ６３、６４は、前
述のように単位化された２つずつの電機子コイル２２及
びその駆動回路が夫々設けられた各区割部３５及び６０
の各々に対して１つずつ配置されており、図３に示すよ
うに、ベッド１及びコイルヨーク３に形成された開口部
１ｅ及び３ｅを通じて相互接続される。このように、コ
イル基板２０及び回路基板３０の各区割部３５、６０に
ついて１つずつのコネクタ６３、６４を設けたので、該
両区割部３５、６０同士を互いに組付ける際に両者の方
向性を迅速かつ容易に認識することができ、作業が容易
となる。なお、両区割部３５、６０同士の接続について
は、上記のようにコネクタによらず、導電線によっても
よい。また、設けるコネクタの数は、上記のように各区
割部３５、６０について１つのみ設ける他、２つずつ以
上設けることとしてもよい。

【００４６】一方、リニア直流モータの二次側に関して
は、下記のように構成されている。

【００４７】図１及び図３に示すように、該二次側は、
テーブル２の下面側に固着されたマグネットヨーク６８
と、上記一次側の電機子コイル２２の各々と対向すべく
該マグネットヨーク６８の下面に固設された界磁マグネ
ット６９とを有している。図６に示すように、界磁マグ
ネット６９は、全体として略矩形板状に形成され、一次
側及び二次側の相対移動がなされる方向Ｑ、すなわちベ
ッド１の長手方向に沿って、Ｎ及びＳの磁極が複数、例
えば５極が交互に並ぶように配設着磁されている。しか
しながら、図６に示すように最端磁極の一方である例え
ば磁極Ｓは、後述する位置検出用のホール効果素子との
対向面のみが、非磁性材料でシールドされるか、又は、
非磁性材料６９Ａにて形成された非検出磁極６９ａとし
て構成されている。なお、非検出磁極６９ａの非磁性材
料６９Ａ部分を切り欠いて構成してもよい。

【００４８】当該駆動ユニットにおいては、上記ベッド
１及びテーブル２の相対位置を検知するための位置検知
手段として、下記の構成のものが設けられている。

【００４９】すなわち、該位置検知手段は、図１乃至図
３に示すリニア磁気スケール７１と、図３に示す磁気セ
ンサ部７２とからなる。該リニア磁気スケール７１は、
上記テーブル２の移動方向に延在せられ、その長手方向
に沿ってＮ、Ｓの磁極が交互に微細ピッチで多極着磁さ
れると共に、一端に原点信号着磁部が形成されている。
そして、磁気センサ部７２には、原点検出用のホール効
果素子を設けると共に、Ａ相及びＢ相の他の２つのホー
ル効果素子を互いに上記ピッチの２分の１だけずらせて
配置している。かかる構成により、Ａ相、Ｂ相の信号が
得られ、相対位置の検知と共に移動方向の判別ができ
る。

【００５０】なお、図１及び図３に示すように、上記磁
気センサ部７２から信号の取出しをなすためのケーブル
としてのフレキシブル基板７４と、該フレキシブル基板
７４を覆うカバー７５とが設けられている。

【００５１】上記した構成の駆動ユニットにおいては、
各電機子コイル２２に所定の励磁電流を供給することに
より、一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の
法則に基づく推力が生じ、例えば一次側が結合したベッ
ド１を固定側とすれば、二次側と一体のテーブル２がこ
の推力によって移動する。そして、上述した位置検知手
段により、ベッド１に対するテーブル２の位置が検知さ
れる。

【００５２】次いで、前述した各電機子コイル２２に対
する給電制御を行うための構成について説明する。

【００５３】図７に示すように、本実施例においては、
各電機子コイル２２ａ乃至２２ｆ（図７にはこの場合６
つの電機子コイルを示しており、以下の説明の便宜上、
これまでの説明において電機子コイルを示す参照符号２
２に小文字アルファベットａ乃至ｆをこのように付加
し、これら６つの電機子コイルを互いに区別する）が夫
々２辺ずつ有する推力に寄与する導体部２２ａ_１乃至２
２ｆ_１並びに２２ａ_２乃至２２ｆ_２間の開角幅は、界磁
マグネット６９の各磁極６９ａ乃至６９ｅの幅Ｐｍと等
しく設定されている。但し、この電機子コイルの開角幅
については、界磁マグネット６９の磁極幅の略２ｎ−１
（ｎは１以上の整数）倍となるように設定される。通常
はこのｎは１に設定され、本実施例においてもそのよう
になされている。また隣接する電機子コイルの間隔は磁
極の幅Ｐｍの３分の１に設定されている。したがって、
図７にも示すように本実施例では電機子コイルの開角幅
が１８０度、電機子コイルの間隔が６０度として設定さ
れている。

【００５４】さて、図７に示すように、上記の構成を踏
まえ、各電機子コイル２２ａ乃至２２ｆの近傍には磁極
判別素子としてのホール効果素子４３ａ乃至４３ｆが配
設されている（図７にはこの場合６つのホール効果素子
を示しており、説明の便宜上、前述の説明においてホー
ル効果素子を示す参照符号４３に小文字アルファベット
ａ乃至ｆをこのように付加し、これら６つのホール効果
素子を互いに区別する）。これらのホール効果素子４３
ａ乃至４３ｆは、界磁マグネット６９の各磁極と同位相
となるように対応して配置されている。本実施例におい
ては、該各ホール効果素子４３ａ乃至４３ｆは、各電機
子コイル２２ａ乃至２２ｆが夫々有する２辺の推力に寄
与する導体部のうち、一方側の導体部２２ａ_２乃至２２
ｆ_２に対応して配設されている。

【００５５】これらのホール効果素子４３ａ乃至４３ｆ
は、界磁マグネット６９が接近したとき、該界磁マグネ
ット６９が有する各磁極が発する磁力線に応じた信号
（電位差として）を発する。この信号が前述した駆動回
路に送られ、該駆動回路はこの信号に基づき、該信号を
発したホール効果素子に対応する電機子コイルに対する
給電をなし、該信号が未だ得られないか若しくは得られ
なくなったホール効果素子に対応する電機子コイルへの
給電を断つように制御が行われる。このように、各電機
子コイルに所定の励磁電流を規則的に供給することによ
り、一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の法
則に基づく推力が生じ、例えば一次側が結合したベッド
１を固定側とすれば、二次側と一体のテーブル２がこの
推力によって移動する。

【００５６】上記の構成に基づき、下記のように給電制
御が行われる。

【００５７】図８乃至図１０において、（ａ）乃至
（ｉ）は、界磁マグネット６９の移動と共に変化する電
機子コイル２２、ホール効果素子４３、界磁マグネット
６９の相対位置関係の変化を示すものである。この変化
は、本実施例では、磁極幅＝電機子コイル幅＝Ｐｍであ
り、電機子コイル間の距離がＰｍ／３に設定されている
ため、Ｐｍ／６毎に生じるとみなすことができる。従っ
てＰｍ／６毎にずらせた上記（ａ）〜（ｉ）によって、
相対位置変化を全てみることができる。しかして、本実
施例では電機子コイルの開角幅Ｐｍと電機子コイル間の
距離をＰｍ／３とし、これを８分割した構成としてい
る。したがって、図７において本実施例では３０度づつ
移動させている。

【００５８】まず、界磁マグネット６９が図８の（ａ）
の位置にある場合、即ち、電機子コイル２２ｃと磁極６
９ｄとが重なっている場合、該界磁マグネット６９のう
ち、非検出磁極６９ａを除き、磁極６９ｂ、６９ｃのみ
が２つのホール効果素子４３ａ、４３ｂに掛るから、こ
れらのホール効果素子に夫々対応する２つの電機子コイ
ル２２ａ、２２ｂが給電される。この状態において、同
図から明らかなように、該各電機子コイル２２ａ、２２
ｂが２辺ずつ有する導体部２２ａ_１、２２ａ_２、２２ｂ
_１、２２ｂ_２は界磁マグネット６９の磁極６９ａ、６９
ｂ、６９ｃによって推力を発生するから、推力に寄与す
る導体部の数は４本である。これを該図中に○印で示し
てある。なお、他の２つの電機子コイル２２ｃ及び２２
ｄの導体部２２ｃ_１、２２ｃ_２、２２ｄ_１及び２２ｄ_２
に関しては、界磁マグネット６９の磁極同士の境界に掛
る（導体部２２ｃ_１、２２ｃ_２）か、対応するホール効
果素子が界磁マグネット６９から外れてしまっているの
で、推力は発生しない。

【００５９】次に、界磁マグネット６９が図８の（ｂ）
の位置、即ち、界磁マグネット６９をＰｍ／６矢印方向
に移動させた場合、同図に示すように、界磁マグネット
６９の非検出磁極６９ａを除く各磁極６９ｂ、６９ｃ、
６９ｄは３つのホール効果素子４３ａ乃至４３ｃに掛
る。よって、これら３つのホール効果素子に対応する３
つの電機子コイル２２ａ乃至２２ｃが給電される。該図
から明らかなように、この状態において、該各電機子コ
イル２２ａ乃至２２ｃが２辺ずつ有する導体部２２
ａ_１、２２ａ_２、２２ｂ_１、２２ｂ_２、２２ｃ_１、２２
ｃ_２は界磁マグネット６９の磁極６９ａ、６９ｂ、６９
ｃ、６９ｄによって推力を発生するから、推力に寄与す
る導体部の数は６本である。

【００６０】以下、同様な説明となるので省略するが、
残る（ｃ）乃至（ｉ）の各位置に界磁マグネット６９が
あるとき、各電機子コイルが有する推力に寄与する導体
部のうち実際に推力を発生するものはいずれの位置の場
合も４本又は６本となる。また、逆に（ｉ）の位置から
（ａ）の位置に向けて移動する場合も同様である。この
ように、一次側及び二次側の相対的位置の変化に拘ら
ず、推力発生をなす電機子コイルの導体部の数は４又は
６本となる。よって、推力の変化は比較的小さく常に一
定の推力を維持することができる。

【００６１】この推力に寄与する電機子コイルの導体部
の数と実際に発生する推力との関係を、前記界磁マグネ
ットと電機子コイルの相対位置変化を１サイクル分で示
したのが、図１１である。図１１の（ａ）に示す従来の
４極３コイルの駆動ユニットに比べて図１１の（ｂ）に
示す前記実施例の５極３コイル駆動ユニットでは、推力
の変化が安定し、変化幅も小さいことが明確である。し
かも、コイルの駆動電流の変化も一定であるので、推力
リップル等の変化が少ないことは明らかである。

【００６２】本発明は、以上のようなリニア直流モータ
の構成に加え、さらにモータの電機子コイルに加える励
磁電流を制御することで、より一定の推力を発生するこ
とができるリニア直流モータを提供しようとするもので
ある。また、以上のように構成された直流モータの電機
子コイルに対し、励磁電流を供給するための励磁電流供
給回路について説明する。

【００６３】図１２励磁電流供給回路の全体構成を示し
たブロック図であり、前述のとおり推力に寄与する３つ
の電機子コイル２２に対して励磁電流を供給する状態を
示している。

【００６４】まずマイクロプロセッサからなる演算装置
１００には、前記リニア磁気スケール７１と磁気センサ
部７２による位置検出手段によって得られるフィードバ
ックパルスが供給される。また演算装置１００には、二
次側、すなわちテーブル２の移動方向および移動量を指
令する指令パルスがリファレンス信号として供給され
る。演算装置１００は前記２つの入力に基づいて８ビッ
ト又は１２ビットの移動指令信号を出力する。図１２に
示す例においては８ビットによる処理出力が示されてお
り、そのＭＳＢは移動すべき方向を示す方向弁別信号と
して出力され、残りの７ビットが移動すべき量に関する
情報としてデジタル出力される。

【００６５】移動すべき量に関する情報として出力され
る前記７ビットのデジタル出力は、Ｄ／Ａ変換回路１１
０に供給され、該Ｄ／Ａ変換回路１１０によってアナロ
グ信号に変換される。このアナログ出力量は、例えば０
乃至１０Ｖに設定されている。Ｄ／Ａ変換回路１１０に
よりもたらされるアナログ出力は、アナログコンパレー
タ（詳細な構成は後述する）１２０に供給される。この
アナログコンパレータ１２０には、後述する電流センサ
からのアナログ出力も供給されるように成されており、
両者の差に基づくコンパレータ出力がＰＷＭ発生回路１
３０に供給される。ＰＷＭ発生回路１３０はコンパレー
タ出力に応じて出力パルスのデューティ比を変えるもの
であり、その出力パルスはブリッジ回路１４０に供給さ
れる。

【００６６】ブリッジ回路１４０の詳細な構成は後述す
るが、このブリッジ回路１４０には、前記演算装置１０
０より出力される移動すベき方向を示す方向弁別信号と
してのＭＳＢ出力が供給される。このＭＳＢが“１”の
ときにブリッジ回路の第１組の対辺のみがオン状態とな
り、ＭＳＢが“０”のときにブリッジ回路の第２組の対
辺のみがオン状態となる。したがってブリッジ回路１４
０の出力端１４０ａおよび１４０ｂには、ＭＳＢが
“１”又は“０”に応じて極性が反転されたＰＷＭ信号
が発生する。

【００６７】そしてブリッジ回路１４０の各出力端１４
０ａ，１４０ｂの間には、磁極判別素子としての各ホー
ル効果素子（ホール効果素子は前述したとおり、各電機
子コイル２２に対応して多数配置されているが、ここで
は説明の便宜上、符号４３ａ，４３ｂ，４３ｃとして表
示してある）の各成極電源端子に接続されている。

【００６８】各ホール効果素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ
による出力は、周知のとおり対向する可動側の界磁マグ
ネット６９の極性（Ｎ，Ｓ）に応じて反転又は否反転さ
れ、かつ磁束密度に比例して出力が増減される。

【００６９】これらのホール効果素子４３ａ，４３ｂ，
４３ｃの各出力はオペレーショナルアンプ１５０ａ，１
５０ｂ，１５０ｃにそれぞれ供給され、アンプ１５０
ａ，１５０ｂ，１５０ｃによって増幅された各出力は方
向判別回路１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃおよびトラン
ジスタブリッジ回路１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃに供
給される。

【００７０】方向判別回路１６０ａ，１６０ｂ，１６０
ｃの構成は後述するが、この方向判別回路１６０ａ，１
６０ｂ，１６０ｃは、入力されるＰＷＭ信号から二次側
の移動方向を示す方向判別出力を生成する。そして方向
判別出力は各トランジスタブリッジ回路１７０ａ，１７
０ｂ．１７０ｃに対して出力される。トランジスタブリ
ッジ回路１７０ａ．１７０ｂ．１７０ｃの詳細な構成は
後述するが、前記ブリッジ回路１４０とほぼ同等の構成
を具備しており、前記各方向判別回路１６０ａ，１６０
ｂ，１６０ｃからの方向判別出力が“１”のときに各ト
ランジスタブリッジ回路の第１組の対辺のみがオン状態
となり、方向判別出力が“０”のときにトランジスタブ
リッジ回路の第２組の対辺のみがオン状態となる。した
がって各トランジスタブリッジ回路１７０ａ，１７０
ｂ，１７０ｃに接続された電機子コイル（電機子コイル
は前述したとおり、固定側のベッド１に多数配置されて
いるが、ここでは説明の便宜上、符号は２２ａ，２２
ｂ，２２ｃとして表示してある）には制御電流が供給さ
れる。

【００７１】また、各トランジスタブリッジ回路１７０
ａ，１７０ｂ，１７０ｃには、後述する電流センサ回路
１８０を介して電源回路１９０より駆動電流が供給され
るよう構成されている。

【００７２】図１３は、前記したアナログコンパレータ
１２０の具体的な構成を示したものである。このアナロ
グコンパレータ１２０は、基本的には集積回路による第
１のコンパレータ回路１２１と、第２のコンパレータ回
路１２２より構成されており、２つのコンパレータ入力
端子１２０ａ，１２０ｂおよびコンパレータ出力端子１
２０ｃを具備している。

【００７３】まず第１のコンパレータ回路１２１の否反
転入力端子と出力端子とは直結され、その否反転入力端
子には入力抵抗Ｒ１を介して前記電流センサ回路１８０
から供給される電機子コイルへ流入する電流量に対応し
た信号が入力端子１２０ａを介して供給される。一方、
第１のコンパレータ回路１２１の反転入力端子は基準電
位点（アース）との間にプルダウン抵抗Ｒ２が接続され
ると共に、入力抵抗Ｒ３を介して前記Ｄ／Ａ変換回路１
１０からの移動すべき量に関するアナログ出力が入力端
子１２０ｂを介して供給される。したがって前記第１の
コンパレータ回路１２１からは、前記Ｄ／Ａ変換回路１
１０からの移動すべき量に関するアナログ出力レベルに
対し、前記電流センサ回路１８０から供給される電機子
コイルへ流入する電流量に対応した信号レベルが超過し
たときのみ、その超過量に対応した出力が発生する。

【００７４】この第１のコンパレータ回路１２１の出力
は、第２のコンパレータ回路１２２の否反転入力端子に
入力抵抗Ｒ４を介して供給される。第２のコンパレータ
回路１２２は、その出力端子が帰還抵抗Ｒ５を介して否
反転入力端子に接続されており、一方その反転入力端子
はプルダウン抵抗Ｒ６を介して基準電位点に接続されて
いる。そして第２のコンパレータ回路１２２の反転入力
端子には前記Ｄ／Ａ変換回路１１０からの移動すべき量
に関するアナログ出力が抵抗Ｒ７を介して供給される。

【００７５】したがって第２のコンパレータ回路１２２
の出力端子、すなわちアナログコンパレータ１２０の出
力端子１２０ｃからは、前記Ｄ／Ａ変換回路１１０から
の移動すべき量に関するアナログ出力から前記増大量
（超過量）に対応した出力を減算した出力が発生する。
この出力信号は前記したとおり、ＰＷＭ発生回路１３０
によってＰＷＭ信号に変換され、ブリッジ回路１４０に
供給される。

【００７６】次に図１４は、ブリッジ回路１４０の具体
的な構成を示している。このブリッジ回路１４０には、
前記したように一対の出力端子１４０ａおよび１４０ｂ
の他にＰＷＭ発生回路１３０からのＰＷＭ信号の入力端
子１４０ｃ、前記演算装置１００におけるＭＳＢとして
出力される移動すべき方向を示す方向弁別信号が入力さ
れる入力端子１４０ｄ，電源回路１９０からの駆動電流
入力端子１４０ｅが具備されている。

【００７７】ＰＷＭ発生回路１３０からのＰＷＭ信号の
入力端子１４０ｃは、第１および第２ＡＮＤゲート１４
１，１４２のそれぞれ一方の入力端子に接続されてい
る。またＭＳＢとして出力される方向弁別信号は入力端
子１４０ｄを介して第１ＡＮＤゲート１４１の他方の入
力端子に供給されると共に、ＮＯＴ回路１４３を介して
第２ＡＮＤゲート１４２の他方の入力端子に供給され
る。第１ＡＮＤゲート１４１の出力端子はブリッジ回路
を構成する第１と第２のＮＰＮ型トランジスタＴｒ１，
Ｔｒ２のベースにそれぞれ接続されている。また第２Ａ
ＮＤゲート１４２の出力端子はブリッジ回路を構成する
第３と第４のＮＰＮ型トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のベ
ースにそれぞれ接続されている。

【００７８】そして前記第１乃至第４のトランジスタＴ
ｒ１乃至Ｔｒ４は、第１と第２のトランジスタＴｒ１，
Ｔｒ２により第１組の対辺を構成しており、第３と第４
のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４により第２組の対辺を構
成している。また第１と第４のトランジスタの各コレク
タは共通接続されて電源回路１９０からの駆動電流入力
端子１４０ｅとして構成し、また第２と第３のトランジ
スタの各エミッタは共通接続されて基準電位点に接続さ
れている。さらに第１トランジスタＴｒ１のエミッタと
第３トランジスタＴｒ３のコレクタとの接続点が出力端
子１４０ａを構成し、第４トランジスタＴｒ４のエミッ
タとの第２トランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点が
出力端子１４０ｂを構成している。

【００７９】以上の構成において、前記演算装置１００
より出力される移動すべき方向を示す方向弁別信号とし
てのＭＳＢ出力が入力端子１４０ｄを介して供給され
る。このＭＳＢ出力が“１”の場合には、第１ＡＮＤゲ
ート１４１がオープン状態となり、第２ＡＮＤゲート１
４２はクローズ状態となる。よって入力端子１４０ｃを
介して供給されるＰＷＭ信号は、この第１ＡＮＤゲート
を通過して第１組の対辺を構成する第１と第２のトラン
ジスタＴｒ１，Ｔｒ２をドライブする。したがって出力
端子１４０ａがＰＷＭ信号の正極出力となり、また出力
端子１４０ｂがＰＷＭ信号の負極出力となる。

【００８０】一方、前記ＭＳＢが“０”の場合には、第
１ＡＮＤゲート１４１がクローズ状態となり、第２ＡＮ
Ｄゲート１４２はインバータ１４３の作用によりオープ
ン状態となる。よって入力端子１４０ｃを介して供給さ
れるＰＷＭ信号は、第２ＡＮＤゲートを通過して第２組
の対辺を構成する第３と第４のトランジスタＴｒ３，Ｔ
ｒ４をドライブする。したがって出力端子１４０ｂがＰ
ＷＭ信号の正極出力となり、また出力端子１４０ａがＰ
ＷＭ信号の負極出力となる。

【００８１】この様にしてＭＳＢが“１”又は“０”に
応じて極性が反転されたＰＷＭ信号が磁極判別素子とし
ての各ホール効果素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃの各成極
電源端子に供給される。

【００８２】図１５は、図１２における磁極判別素子と
してのホール効果素子４３ａ乃至４３ｃ、オペレーショ
ナルアンプ１５０ａ乃至１５０ｃ、方向判別回路１６０
ａ乃至１６０ｃ、トランジスタブリッジ回路１７０ａ乃
至１７０ｃ、および電機子コイル２２ａ乃至２２ｃの具
体的な接続構成を示している。ただし図１５において
は、前記各３組より構成される各回路のうちの１組の具
体例を代表して示しており、それぞれの符号の末尾に付
されたアルファベットは省略して示している。

【００８３】まず、前記ブリッジ回路１４０の一対の出
力端子１４０ａおよび１４０ｂからのＰＷＭ出力は、そ
れぞれバッファ抵抗Ｒ１０，Ｒ１１を介して磁極判別素
子としてのホール効果素子４３の成極電極に印加され
る。そしてホール効果素子４３による出力はそれぞれ入
力抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を介してオペレーショナルアンプ
１５０の反転入力端子および否反転入力端子に供給され
る。オペレーショナルアンプ１５０の出力端子と反転入
力端子との間には帰還抵抗Ｒ１４が接続されており、こ
の帰還抵抗Ｒ１４によってオペレーショナルアンプ１５
０のゲインが設定されている。

【００８４】前記オペレーショナルアンプ１５０による
増幅出力は、方向判別回路１６０を構成するオペレーシ
ョナルアンプ１６１の反転入力端子に供給される。この
オペレーショナルアンプ１６１は、その出力端子と反転
入力端子とが接続されており、また否反転入力端子は基
準電位点に接続されており、したがってＰＷＭ信号より
方向判別信号としての“１”または“０”の出力が抽出
される。

【００８５】一方、オペレーショナルアンプ１５０の出
力端子は、第１および第２ＡＮＤゲート１６２，１６３
のそれぞれ一方の入力端子に接続されている。オペレー
ショナルアンプ１６１の出力端子は第１ＡＮＤゲート１
６２の他方の入力端子に供給されると共に、ＮＯＴ回路
１６４を介して第２ＡＮＤゲート１６３の他方の入力端
子に供給される。第１ＡＮＤゲート１６２の出力端子は
ブリッジ回路を構成する第１と第２のＮＰＮ型トランジ
スタＴｒ５，Ｔｒ６のベースにそれぞれ接続されてい
る。また、第２ＡＮＤゲート１６３の出力端子はブリッ
ジ回路を構成する第３と第４のＮＰＮ型トランジスタＴ
ｒ７，Ｔｒ８のベースにそれぞれ接続されている。

【００８６】そして前記第１乃至第４のトランジスタＴ
ｒ５乃至Ｔｒ８は、第１と第２のトランジスタＴｒ５，
Ｔｒ６により第１組の対辺を構成しており、第３と第４
のトランジスタＴｒ７，Ｔｒ８により第２組の対辺を構
成している。また第１と第４のトランジスタの各コレク
タは共通接続されて前記電流センサ１８０の出力端子１
８０ｂに接続されており、また第２と第３のトランジス
タＴｒ６，Ｔｒ７の各エミッタは共通接続されて基準電
位点に接続されている。さらに第１トランジスタＴｒ５
のエミッタと第３トランジスタＴｒ７のコレクタとの接
続点に電機子コイル２２の一端が接続されており、第４
トランジスタＴｒ８のエミッタと第２トランジスタＴｒ
６のコレクタとの接続点に電機子コイル２２の他端が接
続されている。

【００８７】さらに第１乃至第４のトランジスタＴｒ５
乃至Ｔｒ８の各コレクタ・エミッタ間には、それぞれダ
イオードＤ１乃至Ｄ４のカソード・アノード間が接続さ
れている。

【００８８】以上の構成において、前記オペレーショナ
ルアンプ１６１からの方向判別信号が“１”の場合に
は、第１ＡＮＤゲート１６２がオープン状態となり、第
２ＡＮＤゲート１６３はクローズ状態となる。よってオ
ペレーショナルアンプ１５０からのＰＷＭ信号は、この
第１ＡＮＤゲート１６２を通過して第１組の対辺を構成
する第１と第２のトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６をドライ
ブする。したがって第１のトランジスタＴｒ５のエミッ
タに接続された電機子コイル２２の一端にＰＷＭ信号に
基づく正出力が印加され、第２のトランジスタＴｒ６の
コレクタに接続された電機子コイル２２の他端にＰＷＭ
信号に基づく負出力が印加される。この結果、電機子コ
イル２２には図１５中矢印（イ）方向にＰＷＭ信号に基
づく電流が供給されることになり、フレミングの左手の
法則により、電機子コイル２２に対応する界磁マグネッ
ト６９側の移動方向と移動量とが決定される。

【００８９】一方、前記オペレーショナルアンプ１６１
からの方向判別信号が“０”の場合には、第１ＡＮＤゲ
ート１６２がクローズ状態となり、第２ＡＮＤゲート１
６３はＮＯＴ回路１６４の作用によりオープン状態とな
る。よってオペレーショナルアンプ１５０からのＰＷＭ
信号は、第２ＡＮＤゲート１６３を通過して第２組の対
辺を構成する第３と第４のトランジスタＴｒ７，Ｔｒ８
をドライブする。したがって第４のトランジスタＴｒ８
のエミッタに接続された電機子コイル２２の他端にＰＷ
Ｍ信号に基づく正出力が印加され、第３のトランジスタ
Ｔｒ７のコレクタに接続された電機子コイル２２の一端
にＰＷＭ信号に基づく負出力が印加される。この結果、
電機子コイル２２には図１５中矢印（ロ）方向にＰＷＭ
信号に基づく電流が供給されることになり、フレミング
の左手の法則により、電機子コイル２２に対応する界磁
マグネット６９側の移動方向と移動量とが決定される。

【００９０】なお、第１乃至第４のトランジスタＴｒ５
乃至ＴＲ８の各コレクタ・エミッタ間にそれぞれカソー
ド・アノード間が接続されたダイオードＤ１乃至Ｄ４
は、電機子コイル２２への通電を遮断した時に発生する
電機子コイル２２の逆起電圧をバイパスし、前記逆起電
圧から各トランジスタＴｒ５乃至Ｔｒ８を保護するもの
である。

【００９１】次に図１６は、電流センサ回路１８０の具
体例を示すものである。この電流センサ回路１８０は、
電源回路１９０からの駆動電流を受ける電流入力端子１
８０ａと、電流出力端子１８０ｂと、センサ出力端子１
８０ｃを具備している。電流入力端子１８０ａと電流出
力端子１８０ｂとの間には、励磁コイル１８１が挿入さ
れており、この励磁コイル１８１を電機子コイル２２
ａ，２２ｂ，２２ｃに流入するコイル駆動電流が通過す
る。励磁コイル１８１の近傍には磁電変換素子としての
ホール効果素子１８２が磁気結合された状態で配置され
ており、このホール効果素子１８２の一方の成極電極
は、電流制限抵抗Ｒ２０を介して電流入力端子１８０ａ
に接続されており、またホール効果素子１８２の他方の
成極電極は、電流制限抵抗Ｒ２１を介して基準電位点に
接続されている。

【００９２】そしてホール効果素子１８２の一対の出力
端子は、それぞれ入力抵抗Ｒ２２，Ｒ２３を介してオペ
レーショナルアンプ１８３の反転入力端子および否反転
入力端子に接続されている。このオペレーショナルアン
プ１８３の出力端子と反転入力端子との間には帰還抵抗
Ｒ２４が接続され、この帰還抵抗Ｒ２４によってオペレ
ーショナルアンプ１８３のゲインが設定される。

【００９３】以上の構成による電流センサ回路１８０に
おいては、電機子コイル２２ａ，２２ｂ，２２ｃに流入
するコイル駆動電流の総和が励磁コイル１８１を通過す
ることになり、その電流量に比例した磁束がホール効果
素子１８２に作用してホール効果素子１８２は、ホール
効果電圧を発生する。そのホール効果電圧はオペレーシ
ョナルアンプ１８３により増幅され、出力端子１８０ｃ
にもたらされ、出力端子１８０ｃを介して前記アナログ
コンパレータ１２０のコンパレータ入力端子１２０ａに
供給されるようになされる。

【００９４】以上、図１２乃至図１６に示した各回路の
構成により、アナログコンパレータ１２０には、移動す
べき量に関する情報としてのアナログ信号がＤ／Ａ変換
回路１１０より供給されると共に、電流センサ回路１８
０からセンサ出力がもたらされる。アナログコンパレー
タ１２０はこれらの差情報を抽出して、差情報に基づい
てＰＷＭ発生回路１３０においてＰＷＭ信号を生成す
る。そして、このＰＷＭ信号に基づいて電機子コイル２
２ａ，２２ｂ，２２ｃに対するコイル駆動電流を制御す
ることになり、したがって電機子コイル２２ａ，２２
ｂ，２２ｃに流入するコイル駆動電流の総和（コイル駆
動電流）は常に一定の定電流に制御されることになる。
換言すれば、図１２に示す励磁電流供給回路は電機子コ
イルへの電流出力を定電流として制御するように成され
ている。

【００９５】図１７は、図１２乃至図１６に示した励磁
電流供給回路を用いて前記図１乃至図６に示した構成の
リニア直流モータを駆動した場合の推力発生用腕の数を
基にした推力予想図を示すものであり、図１７は前記図
１１に対応させて表現したものである。

【００９６】図１２乃至図１６に示した励磁電流供給回
路を用いた場合、図１７に示したとおり、コイル駆動電
流はほぼ一定になる。したがって図１１の（ｂ）と対比
すると、実線で示す定電流特性を有する励磁電流供給回
路を用いた場合のリニア直流モータの推力は、図１１の
（ｂ）に示した特性（図１７に破線で示す）に比較し
て、推力の変化が大幅に縮小され、推力リップルの少な
いリニア直流モータを提供することができる。

【００９７】なお、図７において、現在各ホール効果素
子が配置されている位置、すなわち各電機子コイル２２
ａ乃至２２ｆの右側の導体部２２ａ_２乃至２２ｆ_２の位
置を電気角度で０°として表す（但し、図では代表とし
てホール効果素子４３ｅの位置、すなわち電機子コイル
２２ｅの導体部２２ｅ_２の位置を０°として示してい
る）と、当該実施例のような４極３コイル型のリニア直
流モータの場合、各電機子コイルの導体部の電気角度位
置は図示のようになる。

【００９８】また、上記の実施例では、一次側及び二次
側の相互の案内をなす案内手段として機械的構成の案内
ユニットを示したが、流体（空気や油）の圧力やマグネ
ットの磁力により該両者を相対的に浮揚させる構成の案
内手段とすることもできる。

【００９９】また、上記実施例においては電気子コイル
２２側を固定側として界磁マグネット６９側が移動する
可動マグネット型のリニア直流モータを示したが、本発
明は可動コイル型リニア直流モータにも適用可能であ
る。

【０１００】更に、他の実施例として、ベッド１等があ
る曲率を持っており、曲線運動を行う場合にも同様に適
用できる。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
次側及び二次側の相対的位置の変化に拘らず、推力発生
をなす電機子コイルの導体部の数の変化の幅は小さくな
り、常に安定した推力を維持することが可能となる。こ
れに加え、電機子コイルに加える駆動電流を定電流に制
御したことで、推力の変化を一層縮小させることが可能
となり、推力リップルの少ないリニア直流モータを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例としてのリニア直流モ
ータを含む駆動ユニットの、一部断面を含む斜視図であ
る。

【図２】図２は、図１に示した駆動ユニットの平面図で
ある。

【図３】図３は、図２に関するＢ−Ｂ矢視にて、一部断
面を含む図である。

【図４】図４は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
具備するトラックレール及びスライドメンバーの、一部
断面を含む斜視図である。

【図５】図５は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの要部の、一部断面を含む拡散分
解斜視図である。

【図６】図６は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの二次側の構成部材である界磁マ
グネットの斜視図である。

【図７】図７は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの構成を概念的に示した図であ
る。

【図８】図８は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの動作説明図である。

【図９】図９は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの動作説明図である。

【図１０】図１０は、図１乃至図３に示した駆動ユニッ
トが含むリニア直流モータの動作説明図である。

【図１１】図１１は、従来の駆動ユニットと図６に示す
界磁マグネットで構成された駆動ユニットとの推力変化
を比較した説明図である。

【図１２】図１２は、本発明の実施例としての励磁電流
供給回路の全体の構成を示すブロック図である。

【図１３】図１３は、図１２に示した励磁電流供給回路
におけるコンパレータ回路の具体例を示す結線図であ
る。

【図１４】図１４は、図１２に示した励磁電流供給回路
におけるブリッジ回路の具体例を示す結線図である。

【図１５】図１５は、図１２に示した励磁電流供給回路
における方向判別回路及びトランジスタブリッジ回路の
具体例を示す結線図である。

【図１６】図１６は、図１２に示した励磁電流供給回路
における電流センサ回路の具体例を示す結線図である。

【図１７】図１７は、図１２に示した励磁電流供給回路
を用いた場合のリニア直流モータの推力変化を示した説
明図である。

【図１８】図１８は、従来のリニア直流モータを含む駆
動ユニットの一部の斜視図である。

【図１９】図１９は、図１８に示した駆動ユニットが含
むリニア直流モータの構成を概念的に示した図である。

【図２０】図２０は、図１８に示した駆動ユニットが含
むリニア直流モータの動作説明図である。

【図２１】図２１は、図１８に示した駆動ユニットが含
むリニア直流モータの動作説明図である。

【図２２】図２２は、図１８に示した駆動ユニットが含
むリニア直流モータの動作説明図である。

【符号の説明】

１ベッド２テーブル３コイルヨーク７トラックレール１０スライドメンバー１３ボール２０コイル基板２２電機子コイル３０回路基板４３ホール効果素子（磁極判別素子）６９界磁マグネット１００演算装置１１０Ｄ／Ａ変換回路１２０コンパレータ回路１３０ＰＷＭ発生回路１４０ブリッジ回路１５０オペレーショナルアンプ１６０方向判別回路１７０トランジスタブリッジ回路１８０電流センサ回路１９０電源回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/02 - 41/035 H02P 5/00 H02P 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】順次異極となるようにＰ（Ｐは２以上の
整数）極が配設着磁された界磁マグネットと、推力に寄
与する導体部の開角幅が該界磁マグネットの磁極幅の略
２ｎ−１（ｎは１以上の整数）倍となるように巻回され
かつ該界磁マグネットに対向するように配置されて励磁
電流供給回路より励磁電流を供給することにより該界磁
マグネットを相対駆動する電機子コイル群と、該電機子
コイル各々に対応して設けられて前記界磁マグネットの
磁極の判別を行う磁極判別素子とを備え、前記界磁マグ
ネットの最端磁極は前記磁極判別素子に対して非検出磁
極であると共に、前記励磁電流供給回路は電機子コイル
への電流出力が定電流特性になされていることを特徴と
するリニア直流モータ。
【請求項２】前記非検出磁極は、非磁性材料で構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載のリニア直流モ
ータ。
【請求項３】前記非検出磁極は、前記界磁マグネット
と固着して一体で構成されてなることを特徴とする請求
項１又は請求項２記載のリニア直流モータ。
【請求項４】前記非検出磁極は、その一部が切り欠い
て構成されていることを特徴とする請求項１記載のリニ
ア直流モータ。
【請求項５】前記励磁電流供給回路は、電機子コイル
に流入する電流量を検知する電流センサと、該電流セン
サにより検知された電流量に対応した信号に基づいて、
電機子コイルに供給する電流量を一定電流に制御するよ
うにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち
少なくともいずれか１記載のリニア直流モータ。
【請求項６】前記励磁電流供給回路は、リニア磁気ス
ケールと磁気センサ部による位置検出手段によって得ら
れるフィードバックパルスと移動量を指令する指令パル
スとによる制御信号に対して、前記電流センサにより検
知された電流量に対応した信号を減算するコンパレータ
を含むことを特徴とする請求項５記載のリニア直流モー
タ。
【請求項７】前記コンパレータの出力は、ＰＷＭ発生
回路によってＰＷＭ信号に変換され、前記磁極判別素子
としてのホール効果素子の成極電源として利用するよう
にしたことを特徴とする請求項６記載のリニア直流モー
タ。