JPH0759143B2 - Pulse motor - Google Patents
Pulse motorInfo
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- JPH0759143B2 JPH0759143B2 JP63295365A JP29536588A JPH0759143B2 JP H0759143 B2 JPH0759143 B2 JP H0759143B2 JP 63295365 A JP63295365 A JP 63295365A JP 29536588 A JP29536588 A JP 29536588A JP H0759143 B2 JPH0759143 B2 JP H0759143B2
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- phase
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- magnetic
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば、産業用ロボットなどのように比較
的大きな推力が要求されるFA(ファクトリーオートメー
ション)機器に用いて好適なパルスモータに関するもの
である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulse motor suitable for use in FA (factory automation) equipment that requires relatively large thrust, such as industrial robots. Is.
「従来の技術」 周知のように、リニアパルスモータはスライダに供給さ
れるパルス信号に基づき、スライダまたは二次側スケー
ル(以下、単にスケールと称す)をステップ状に歩進動
作させるものであり、その磁気回路の構成は、第9図に
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であり、その上面には、
凹凸状の歯部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指示された状態
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の上面に図示する極
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。そ
して、磁極4aの下面には、スケール1の歯部1aのピッチ
Pと同一ピッチの極歯14aが3個形成されており、磁極4
b,5a,5bの各下面にも同様に極歯14b,15a,15bが各々形成
されている。また、これらの極歯15b,14b、15aは極歯14
aに対して順次P/4ずつずらして配置されており、極歯14
a,14b,15a,15bの各下面と歯部1aの上面との間には、所
定の間隙Gが各々形成されている。そして、コイル6a,6
b,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。"Prior Art" As is well known, a linear pulse motor is a stepping motion of a slider or a secondary scale (hereinafter simply referred to as "scale") based on a pulse signal supplied to the slider. The structure of the magnetic circuit is as shown in FIG. In this figure, 1 is a scale composed of a long plate-shaped magnetic body, and the upper surface of the scale is
The uneven tooth portions 1a, 1a, ... Are formed at equal intervals along the longitudinal direction (left-right direction in the drawing). A slider 2 is mounted on the upper surface of the scale 1 in a state in which the slider 2 is movably instructed in the longitudinal direction of the scale 1 by a support mechanism such as a roller (not shown). The slider 2 is a U-shaped A-phase iron core 4
And B-phase iron core 5, coils 6a and 6b wound around A-phase magnetic poles 4a and 4b of A-phase iron core 4, and B-phase magnetic poles 5a and 5b of B-phase iron core 5, respectively. Coils 7a and 7b, permanent magnets 8 and 9 attached to the upper surfaces of the iron cores 4 and 5 with the polarities shown, and the permanent magnet 8
And a back plate 10 made of a plate-shaped magnetic material attached to the upper surfaces of the plates 9 and 9. Then, three pole teeth 14a having the same pitch as the pitch P of the tooth portion 1a of the scale 1 are formed on the lower surface of the magnetic pole 4a.
Similarly, polar teeth 14b, 15a, 15b are formed on the lower surfaces of b, 5a, 5b, respectively. Also, these pole teeth 15b, 14b, 15a are
It is arranged by sequentially shifting by P / 4 with respect to a.
Predetermined gaps G are formed between the lower surfaces of a, 14b, 15a, 15b and the upper surface of the tooth portion 1a. And the coils 6a, 6
By sequentially supplying a predetermined pulse signal to b, 7a, 7b, the magnetic flux generated by the coils 6a, 6b, 7a, 7b and the permanent magnets 8, 9
And the magnetic flux generated by the magnetic poles 4a, 4b, 5a, 5b are sequentially adjusted, and the magnetically stable position of the slider 2 relative to the scale 1 is sequentially moved, whereby the slider 2 is moved along the longitudinal direction of the scale 1. Moving.
ここで、2組のコイル6a,6bおよび7a,7bに常に電流を供
給する2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。Here, a case where the slider 2 is driven by a two-phase excitation method in which current is always supplied to the two sets of coils 6a, 6b and 7a, 7b will be described as an example.
第10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共に、コイル7a,7bに端子
7dから7cへ向って所定の電流を流すことによって、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
に打ち消し合う一方、コイル7aが発生する磁束と、永久
磁石9が発生する磁束とがB相磁極5aにおいて相加わ
り、相磁極5bにおいて、互いに打ち消し合うので、図
に実線φ1で示す主磁束が発生し、この結果、A相磁極
4aおよびB相磁極5aの各極歯14aおよび15a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。As shown in FIG. 10 (a), terminals 6c to 6 are attached to the coils 6a and 6b.
Apply a predetermined current to d and connect terminals to coils 7a and 7b.
By passing a predetermined current from 7d to 7c, the magnetic flux generated by the coil 6a and the magnetic flux generated by the permanent magnet 8 are added at the A-phase magnetic pole 4a and cancel each other at the phase magnetic pole 4b, while the coil 7a And the magnetic flux generated by the permanent magnet 9 add at the B-phase magnetic pole 5a and cancel each other at the phase magnetic pole 5b, so that the main magnetic flux shown by the solid line φ 1 in the figure is generated. Phase magnetic pole
The position where the pole teeth 14a and 15a of the B-phase magnetic pole 5a and the tooth portion 1a of the scale 1 vertically face each other is a magnetically stable position.
第10図中(b)に示す様に、コイル6a,6bにと同一
方向へ所定の電流を流すと共に、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、図に実線φ2で
示す主磁束が発生し、この結果、各極歯14aおよび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。As shown in FIG. 10 (b), the coils 6a, with flowing a predetermined current to the same direction as in 6b, the coil 7a, by flowing a predetermined current to reverse direction 7b, the solid line in FIG phi 2 The main magnetic flux indicated by is generated, and as a result, the position where the pole teeth 14a and 15b and the tooth portion 1a face each other becomes a magnetically stable position.
第10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と共に、コイル7a,7bにと同方向
へ所定の電流を流すことによって、図に実線φ3で示す
主磁束が発生し、この結果、各極歯14bおよび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。As shown in FIG. 10 (c), the coil 6a, with flow in the reverse direction to the predetermined current and to 6b, the coil 7a, by flowing a predetermined current in the same direction as in 7b, a solid line phi 3 in FIG. The main magnetic flux shown is generated, which results in each pole tooth 14b and 15b and the tooth
The position where 1a is vertically opposed is a magnetically stable position.
第10図(d)に示す様に、コイル6a,6bにと同方向
へ所定の電流を流すと共に、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、図に実線φ4で示す
主磁束が発生し、この結果、各極歯14bおよび15aと歯部
1aと上下に対向した位置が磁気的に安定した位置とな
る。As shown in FIG. 10 (d), the coil 6a, with flow to the predetermined current in the same direction 6b, the coil 7a, by flowing backward to the predetermined current and to 7b, a solid line phi 4 in FIG. The main magnetic flux shown is generated, which results in each pole tooth 14b and 15a
The position vertically opposed to 1a is a magnetically stable position.
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が図面右方向、す
なわち磁極4aから5bに向かう方向へ移動し、→→
→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が図面左方向、すなわち磁極5bから
4aに向かう方向へ移動する。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。By repeating the pulse excitation in the order of the above →→→ excitation modes, the slider 2 moves in the right direction in the drawing, that is, the direction from the magnetic poles 4a to 5b, and →→
→ By repeating the pulse excitation in the order of each excitation mode, the slider 2 is moved to the left in the drawing, that is, from the magnetic pole 5b.
Move in the direction of 4a. The same applies when the slider 2 is fixed and the scale 1 is moved.
「発明が解決しようとする課題」 ところで、一般に、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、OA(オフィス
オートメーション)機器のプリンタのキャリッジ駆動等
に用いられているものの、大きな推力が得られないた
め、産業用ロボットなどのように比較的大きな推力が要
求されるFA機器には、通用することが困難であった。す
なわち、上述したリニアパルスモータにおいては、第10
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においてオイル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
が発生したいる期間、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、推力が発生しないように構成されている。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
力が発生しないように構成されている。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%しかな
く、この推力発生面積を広げることが、推力向上を図る
際の重要な課題となっていた。また、このような推力向
上を図ったパルスモータを実用化する際において、可能
な限り簡素な構成とし、容易に製造し得ると共に、充分
な剛性強度が得られる構造とすることも重要な課題と成
っていた。[Problems to be Solved by the Invention] Generally, since a linear pulse motor is capable of high-precision positioning in an open loop, it is used for driving a carriage of a printer of OA (office automation) equipment, etc. Since thrust cannot be obtained, it has been difficult to apply it to FA equipment that requires relatively large thrust, such as industrial robots. That is, in the linear pulse motor described above,
As shown in FIGS. (A) to (d), the magnetic flux generated by the oil 6a or 7a and the magnetic flux generated by the permanent magnets 8 and 9 are added to one of the A-phase magnetic pole 4a or the B-phase magnetic pole 5a, and the thrust force is increased. In the phase magnetic pole 4b or the phase magnetic pole 5b on the other side during the generation, the magnetic flux generated by the coil 6b or 7b and the magnetic flux generated by the permanent magnets 8 and 9 are configured to cancel each other and thrust is not generated. ing. vice versa,
The thrust is not generated in the A-phase magnetic pole 4a or the B-phase magnetic pole 5a while the thrust is generated in the phase magnetic pole 4b or the phase magnetic pole 5b. Therefore, the thrust generation area that actually contributes to the thrust generation is only 50% of the total area of the magnetic poles 4a, 4b, 5a, 5b facing the scale 1, and increasing the thrust generation area will improve the thrust. It was an important issue when trying to Further, in practical application of such a pulse motor with improved thrust, it is also an important issue to have a structure that has a structure as simple as possible, can be easily manufactured, and has sufficient rigidity strength. Was made.
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ス
ケールと対向する各磁極の総面積を推力発生用に有効に
利用し得て、大きな推力が得られると共に、簡素な構成
で、容易に製造することができ、かつ充分な剛性強度が
得られるパルスモータを提供することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and the total area of each magnetic pole facing the scale can be effectively used for thrust generation, so that a large thrust can be obtained and a simple configuration can be easily provided. It is an object of the present invention to provide a pulse motor that can be manufactured and has sufficient rigidity strength.
「課題を解決するための手段」 この発明は、特定方向に沿って等間隔に歯部を有する二
次側スケールと、前記二次側スケールに対して前記特定
方向へ移動自在に支持された一次側磁束発生部とからな
り、前記一次側磁束発生部の各磁極と前記二次側スケー
ルの各歯部との間に形成された各間隙に順次磁束を発生
させることにより、前記一次側磁束発生部を二次側スケ
ールに対して相対移動させるパルスモータにおいて、前
記二次側スケールを、前記特定方向に沿って一定間隔P/
2で歯部と溝部が交互に形成された磁性部材と、前記各
溝部に、隣合うもの同志の極性が互いに逆方向となるよ
うに各々挿入配置された永久磁石とから構成する一方、
前記一次側磁束発生部を、前記二次側スケールの各歯部
と一定の間隙を隔てて各々対向するN個の磁極を有する
と共に、前記各磁極が前記特定方向へ所定寸法P/Nの変
位を有して各々配置された鉄心と、前記各磁極に各々巻
回されたコイルとから構成したことを特徴としている。"Means for Solving the Problem" The present invention is directed to a secondary scale having tooth portions at equal intervals along a specific direction, and a primary supported movably in the specific direction with respect to the secondary scale. Side magnetic flux generating section, the primary side magnetic flux is generated by sequentially generating magnetic flux in each gap formed between each magnetic pole of the primary side magnetic flux generating section and each tooth of the secondary side scale. In the pulse motor for moving the part relative to the secondary scale, the secondary scale, a fixed interval P / along the specific direction.
2, a magnetic member in which tooth portions and groove portions are alternately formed, and in each of the groove portions, a permanent magnet respectively inserted and arranged so that polarities of adjacent ones are in mutually opposite directions,
The primary side magnetic flux generating section has N magnetic poles that respectively face the tooth portions of the secondary side scale with a constant gap, and each magnetic pole is displaced by a predetermined dimension P / N in the specific direction. It is characterized in that it is composed of iron cores each having a coil and coils wound around each of the magnetic poles.
「作用」 上記構成によれば、コイルに電流を流すと、一次側磁束
発生部の鉄心の一方の磁極から二次側スケールのS極側
の歯部に流入した磁束が、永久磁石を介して隣合うN極
側の歯部に流入し、該歯部から一次側磁束発生部の鉄心
の他方の磁極へ流入する主磁束ループが形成されるの
で、二次側スケールと対向する各磁極の総面積を推力発
生用に有効に利用することができ、大きな推力が得られ
る。[Operation] According to the above configuration, when an electric current is passed through the coil, the magnetic flux flowing from one magnetic pole of the iron core of the primary side magnetic flux generating section to the tooth portion on the S pole side of the secondary side scale passes through the permanent magnet. Since a main magnetic flux loop that flows into the adjacent N-pole tooth portion and flows from the tooth portion to the other magnetic pole of the iron core of the primary-side magnetic flux generation portion, the total of each magnetic pole that faces the secondary-side scale is formed. The area can be effectively used for thrust generation, and a large thrust can be obtained.
「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図はこの発明の第1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図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a magnetic circuit of a linear pulse motor according to the first embodiment of the present invention.
この図において、20は固定されたスケール、21は図示せ
ぬローラ等の支持機構によってスケール20の長手方向
(図に示す矢印M方向)へ移動自在に支持されたスライ
ダである。In this figure, 20 is a fixed scale, and 21 is a slider movably supported in the longitudinal direction of the scale 20 (direction of arrow M in the figure) by a support mechanism such as a roller (not shown).
スケール20は、その長手方向に沿って一定間隔P/2で歯
部22a,22a,…と凹溝22b,22b,…とが交互に形成された磁
性部材22と、前記各凹溝22bに、隣合うもの同志の極性
が互いに逆方向となるように各々挿入配置された永久磁
石23,23,…とから構成されている。The scale 20 includes a magnetic member 22 in which tooth portions 22a, 22a, ... And concave grooves 22b, 22b, ... Are alternately formed at a constant interval P / 2 along the longitudinal direction, and the concave grooves 22b. It is composed of permanent magnets 23, 23, ... Which are inserted and arranged so that the polarities of their neighbors are opposite to each other.
一方、スライダ21は、スケール20と一定の間隙Gを隔て
て各々対応する4個の磁極、すなわちA相磁極24Aと
相磁極24とB相磁極24Bと相磁極24とを有する鉄
心24と、各磁極24A,24,24B,24に各々巻回されたコ
イル25A,25,25B,25とから構成されている。この場
合、各磁極24A,24,24B,24の相対位置関係は次の通
りである。すなわち、磁極24Aに対して、磁極24Bは(5P
−P/4)隔てて位置し、また各磁極24Aおよび24Bに対し
て、各磁極24および24は各々(2P+P/2)隔てて位
置し、これにより、各磁極24A,24B,24,24の順に、
その移動方向(矢印M方向)へ所定寸法P/4ずつの変位
を有して配置されている。また、各磁極24A,24,24B,2
4のスケール21と対向する端面には、スケール21の歯
部22aと略同一の対向面積を有する極歯24Aa,24Ab,24
a,24b,24Ba,24Bb,24a,24bが各々形成されてい
る。On the other hand, the slider 21 is provided with four magnetic poles corresponding to the scale 20 with a constant gap G, that is, an iron core 24 having an A-phase magnetic pole 24A, a phase magnetic pole 24, a B-phase magnetic pole 24B, and a phase magnetic pole 24, respectively. It is composed of coils 25A, 25, 25B, 25 wound around magnetic poles 24A, 24, 24B, 24, respectively. In this case, the relative positional relationship between the magnetic poles 24A, 24, 24B, 24 is as follows. That is, the magnetic pole 24B is (5P
-P / 4) spaced apart, and for each magnetic pole 24A and 24B, each magnetic pole 24 and 24 is each spaced (2P + P / 2) apart, which results in each magnetic pole 24A, 24B, 24, 24 In order,
It is arranged with a displacement of each predetermined dimension P / 4 in the moving direction (direction of arrow M). Also, each magnetic pole 24A, 24, 24B, 2
The end face of the scale 21 facing the scale 21 has pole teeth 24Aa, 24Ab, 24 having substantially the same facing area as the tooth portion 22a of the scale 21.
a, 24b, 24Ba, 24Bb, 24a, 24b are formed respectively.
以上の構成において、各コイル25A,25,25B,25に電
流を供給しない状態においては、第2図に点線矢印によ
って示すように、各永久磁石23,23,…のN極から各々の
S極に戻る磁束ループが形成されると共に、同図に実線
矢印によって示すように、スケール20のN極側の歯部22
aからスライダ21の各磁極24A,24,24B,24に流入し、
再びスケール20のS極側の歯部22aに戻る磁束ループが
形成され、この状態で静止している。In the above configuration, in the state where no current is supplied to each coil 25A, 25, 25B, 25, as shown by the dotted arrow in FIG. 2, from the N pole of each permanent magnet 23, 23, ... A magnetic flux loop that returns to the position is formed, and as shown by the solid line arrow in FIG.
from a into each magnetic pole 24A, 24, 24B, 24 of the slider 21,
A magnetic flux loop that returns to the tooth portion 22a on the S pole side of the scale 20 is formed again, and is stationary in this state.
ここで、A相と相コイル25A,25の組、またはB相と
相コイル25B,25の組の一方に電流を供給する1相励
磁方式によってスライダ21を駆動する場合の動作につい
て第3図を参照して説明する。Here, FIG. 3 shows the operation when the slider 21 is driven by the one-phase excitation method in which a current is supplied to one of the set of the A phase and the phase coils 25A, 25 or the set of the B phase and the phase coils 25B, 25. It will be described with reference to FIG.
第3図(a)に示す状態において、A相と相コイル
25A,25に対して、図に示す×印から・印の方向へ所定
の電流を流すと、鉄心24には相磁極24からA相磁極
24Aに向ってコイル25A,25による起磁力が発生し、こ
れにより図にφ1で示すように、鉄心24のA相磁極24A
の各極歯24Aa,24Abからスケール20のS極側の歯部22aに
流入した磁束が、永久磁石23を介して隣合うN極側の歯
部22aに流入し、この歯部22aから鉄心24の相磁極24
の各極歯24a,24bへ流入する主磁束ループが形成さ
れる。この結果、A相磁極24Aの各極歯24Aa,24Aaがスケ
ール20のS極側の歯部22aと対向し、相磁極24の各
極歯24a,24bがスケール20のN極側の歯部22aと対
向する位置が磁気的に安定した位置となる。In the state shown in FIG. 3 (a), the A phase and the phase coil
When a predetermined current is applied to 25A and 25 in the direction from the X mark to the A mark shown in the figure, the iron core 24 moves from the phase magnetic pole 24 to the A phase magnetic pole.
A magnetomotive force is generated by the coils 25A, 25 toward 24A, which causes the A-phase magnetic pole 24A of the iron core 24 as shown by φ 1 in the figure.
The magnetic flux flowing from each pole tooth 24Aa, 24Ab into the S pole side tooth portion 22a of the scale 20 flows into the adjacent N pole side tooth portion 22a via the permanent magnet 23, and from this tooth portion 22a the iron core 24a The phase pole 24
A main magnetic flux loop flowing into each pole tooth 24a, 24b is formed. As a result, the pole teeth 24Aa, 24Aa of the A-phase magnetic pole 24A face the tooth portion 22a of the scale 20 on the S pole side, and the pole teeth 24a, 24b of the phase magnetic pole 24 are tooth portion 22a on the N pole side of the scale 20. The position opposed to is a magnetically stable position.
第3図(b)に示す様に、B相と相コイル25B,25
に対して、図に示す×印から・印の方向へ所定の電流を
流すと、図にφ2で示す主磁束ループが発生し、この結
果、B相磁極24B,24の各極歯24Ba,24Bbがスケール20
のS極側の歯部22aと対向し、相磁極24の各極歯24
a,24bがスケール20のN極側の歯部22aと対向する
位置が磁気的に安定した位置となる。As shown in FIG. 3 (b), the B phase and the phase coils 25B, 25
On the other hand, when a predetermined current is applied in the direction from the mark x to the mark shown in the figure, a main magnetic flux loop indicated by φ 2 is generated in the figure, and as a result, each pole tooth 24Ba of the B-phase magnetic pole 24B, 24, 24 Bb scale 20
Facing the S pole side tooth portion 22a of each of the pole teeth 24 of the phase magnetic pole 24
The positions where a and 24b face the teeth 22a on the N pole side of the scale 20 are magnetically stable positions.
第3図(c)に示す様に、A相と相コイル25A,25
にと逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ3で示す主
磁束ループが発生し、この結果、A相磁極24Aの各極歯2
4Aa,24Abがスケール20のN極側の歯部22aと対向し、
相磁極24の各極歯の24a,24bがスケール20のS極
側の歯部22aと対向する位置が磁気的に安定した位置と
なる。As shown in FIG. 3 (c), the A phase and the phase coils 25A, 25
When a predetermined current is applied in the direction opposite to, a main magnetic flux loop indicated by φ 3 in the figure is generated, and as a result, each pole tooth 2 of the A-phase magnetic pole 24A
4Aa and 24Ab face the tooth portion 22a on the N pole side of the scale 20,
The position where the pole teeth 24a and 24b of the phase magnetic pole 24 face the S-pole side tooth portion 22a of the scale 20 is a magnetically stable position.
第3図(d)に示す様に、B相と相コイル25B,25
にと逆方向へ所定の電流を流すと、図にφ4で示す主
磁束ループが発生し、この結果、B相磁極24Bの各極歯2
4Ba,24Bbがスケール20のN極側の歯部22aと対向し、
相磁極24の各極歯24a,24bがスケール20のS極側
の歯部22aと対向する位置が磁気的に安定した位置とな
る。As shown in Fig. 3 (d), the B phase and the phase coils 25B, 25
When a predetermined current flows in the direction opposite to, a main magnetic flux loop indicated by φ 4 in the figure is generated, and as a result, each pole tooth of the B-phase magnetic pole 24B 2
4Ba, 24Bb face the tooth portion 22a on the N pole side of the scale 20,
The position where each pole tooth 24a, 24b of the phase magnetic pole 24 faces the tooth portion 22a on the S pole side of the scale 20 is a magnetically stable position.
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21が図面右方向へ移
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21が図面左方向へ移
動する。By repeating pulse excitation in the order of →→→ above, slider 21 moves to the right in the drawing, and by repeating pulse excitation in the order of →→→ each excitation mode, slider 21 moves to the left in the drawing. Move to.
次に、第4図を参照して、この発明の第2実施例である
3相リニアパルスモータについて説明する。この図にお
いて、42は図示せぬローラ等の支持機構によってスケー
ル21の長手方向(図に示す矢印M方向)へ移動自在に支
持されたスライダである。スライダ42は、A相磁極43A
と、B相磁極43Bと、C相磁極43Cとを有する鉄心43と、
各磁極43A〜43Cに各々巻回されたコイル44A〜44Cとから
構成されている。この場合、一側部に位置する磁極43
A、中央部に位置する磁極43B,他側部に位置する磁極43C
の順に、スケール20の長手方向(M方向)へ順次P/3ず
つ変位して配置され、これにより、A相磁極43Aがスケ
ール20の歯部22aと対向している状態において、B相磁
極43Bが歯部22aからPの1/3だけ変位し、C相磁極43Cが
歯部22aからPの2/3だけ変位する位置関係となる。Next, a three-phase linear pulse motor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 42 denotes a slider movably supported in the longitudinal direction of the scale 21 (direction of arrow M in the figure) by a supporting mechanism such as a roller (not shown). The slider 42 has an A-phase magnetic pole 43A.
And an iron core 43 having a B-phase magnetic pole 43B and a C-phase magnetic pole 43C,
It is composed of coils 44A to 44C wound around the magnetic poles 43A to 43C, respectively. In this case, the magnetic pole 43 located on one side
A, magnetic pole 43B located in the center, magnetic pole 43C located on the other side
In this order, the scale 20 is sequentially displaced by P / 3 in the longitudinal direction (M direction) of the scale 20, so that the B-phase magnetic pole 43B in the state where the A-phase magnetic pole 43A faces the tooth portion 22a of the scale 20. Is displaced from the tooth portion 22a by 1/3 of P, and the C-phase magnetic pole 43C is displaced from the tooth portion 22a by 2/3 of P.
以上の構成において、第5図に示すような励磁シーケン
スで、A相コイル44Aと、B相コイル44Bと、C相コイル
44Cに極性が反転するパルス電流を供給し、いわゆるバ
イポーラ駆動する場合の動作について説明する。In the above configuration, the A phase coil 44A, the B phase coil 44B, and the C phase coil are arranged in the excitation sequence as shown in FIG.
The operation when so-called bipolar driving is performed by supplying a pulse current whose polarity is inverted to 44C will be described.
まず、第6図は、スライダ42の各磁極43A〜43Cとスケー
ル20の各歯部22aとの間に発生する推力ベクトルを示す
図である。この図において、AはA相コイル44Aに正方
向に駆動電流を供給した場合に生じる推力ベクトルを示
し、はA相コイル44Aに負方向に駆動電流を供給した
場合に生じる推力ベクトルを示し、同様に、BおよびC
はB相コイル44BおよびC相コイル44Cに正方向に駆動電
流を供給した場合に各々生じる推力ベクトルを示し、
およびはB相コイル44BおよびC相コイル44Cに負方向
に駆動電流を供給した場合に各々生じる推力ベクトルを
示している。First, FIG. 6 is a diagram showing thrust vectors generated between the magnetic poles 43A to 43C of the slider 42 and the tooth portions 22a of the scale 20. In this figure, A indicates a thrust vector generated when a drive current is supplied to the A-phase coil 44A in the positive direction, and A indicates a thrust vector generated when a drive current is supplied to the A-phase coil 44A in the negative direction. , B and C
Indicates thrust vectors generated when a drive current is supplied to the B-phase coil 44B and the C-phase coil 44C in the positive direction,
And indicate the thrust vectors respectively generated when the drive current is supplied to the B-phase coil 44B and the C-phase coil 44C in the negative direction.
そして、第5図にで示す期間においては、A相コイル
44Aに正方向へ駆動電流が供給され、B相コイル44BとC
相コイル44Cには負方向へ駆動電流が供給されており、
第6図に示すように、ベクトルAと、ベクトルと、ベ
クトルを合成したベクトルが推力ベクトルとなって、
スケール22とスライダ42間に作用する。その後、→
→…→で示す順序で、各コイル44A〜44Cに駆動電流を
供給すると、スライダ42の各磁極43A〜43Cとスケール20
の各歯部22aとの間に発生する推力ベクトルが第6図に
→→…→で示す順序で変化し、スケール20に対す
るスライダ42の磁気的安定点が移り変わる。このように
→→→…→の各励磁モードの順、または→
→…→→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42が移動する。Then, in the period shown in FIG.
Drive current is supplied to 44A in the positive direction, and phase B coils 44B and C
A drive current is supplied to the phase coil 44C in the negative direction,
As shown in FIG. 6, the vector A, the vector, and the combined vector become the thrust vector,
It acts between the scale 22 and the slider 42. Then →
→… → When a drive current is supplied to the coils 44A to 44C in the order shown, the magnetic poles 43A to 43C of the slider 42 and the scale 20 are fed.
6, the thrust vector generated between each tooth portion 22a of the slider 42 changes in the order shown by →→ ... → in FIG. 6, and the magnetic stable point of the slider 42 relative to the scale 20 changes. In this way, →→→… → in the order of each excitation mode, or →
The slider 42 is moved by repeating the pulse excitation in the order of →→→→.
次に、この発明の第3の実施例であるディスク・ロータ
型・両面駆動式のパルスモータに適用した場合の構成に
ついて第7図(イ)〜(ニ)を参照して説明する。これ
らの図において、50はハウジングであり、51はハウジン
グ50にベアリング52,53を介して回転自在に支持されて
いるシャフトである。このシャフト51には、円板状のロ
ータ54がキー55によって固定されており、また、ハウジ
ング50内には、ロータ54の両面と各々所定の間隙を隔て
て対向する環状のステータ56,57が各々取り付けられて
いる。ロータ54は、非磁性体によって構成される環状部
材59および60と、これらの部材59と60間に配置され、放
射状にかつ等間隔に歯部61a,61a,…と凹溝61b,61b,…が
形成された円板状の磁性部材61と、各凹溝61b,61b,…
に、隣り合うもの同上の磁性が互いに逆方向となるよう
に各々挿入配置された永久磁石62,62,…とから構成され
ている。また、ステータ56は、第1図に示す各磁極24A,
24,24B,24と同様の位置関係を有する磁極65a〜65d
が形成された鉄心と、これらの磁極65a〜65dに各々巻回
されたコイル66a〜66dとから構成され、ステータ57も同
様に構成されている。以上の構成において、第3図と同
様の動作原理でロータ54が回転駆動され、シャフト51が
回転する。Next, the configuration of the third embodiment of the present invention, which is applied to a disk / rotor type / double-sided drive type pulse motor, will be described with reference to FIGS. In these figures, 50 is a housing, and 51 is a shaft rotatably supported by the housing 50 via bearings 52 and 53. A disk-shaped rotor 54 is fixed to the shaft 51 by a key 55, and annular stators 56 and 57 that face both surfaces of the rotor 54 with predetermined gaps are provided in the housing 50. Each is installed. The rotor 54 is arranged between annular members 59 and 60 made of a non-magnetic material, and between these members 59 and 60, and has tooth portions 61a, 61a, ... And concave grooves 61b, 61b ,. Disc-shaped magnetic member 61 in which the grooves are formed, and the respective concave grooves 61b, 61b, ...
In addition, the permanent magnets 62, 62, ... Which are inserted and arranged so that the magnets adjacent to each other are in opposite directions to each other. Further, the stator 56 includes the magnetic poles 24A, shown in FIG.
Magnetic poles 65a to 65d having the same positional relationship as 24, 24B, 24
And the coils 66a to 66d wound around these magnetic poles 65a to 65d, respectively, and the stator 57 is also configured in the same manner. In the above structure, the rotor 54 is rotationally driven according to the same operation principle as that of FIG. 3, and the shaft 51 is rotated.
次に、この発明の第4実施例であるアウター・ロータ型
のパルスモータに適用した場合の構成について第8図を
参照して説明する。この図において、70は円筒状のアウ
ター・ロータであり、内周面に等間隔に歯部71a,71a,…
と凹溝71b,71b,…が交互に形成された磁性部材71と、各
凹溝71b,71b,…に、隣り合うもの同士の極性が互いに逆
方向となるように各々挿入配置された永久磁性72,72,…
とから構成されている。また、ステータ74は、第4図に
示す各磁極43A,43B,43Cと同様の位置関係を有するA相
磁極75A,B相磁極75B,C相磁極75Cと、相磁極75,
相磁極75,相磁極75が形成された鉄心75と、これ
らの磁極75A〜75に各々巻回されたコイル76A〜76と
から構成され、シャフト78に固定されている。以上の構
成において、第4図の実施例と同様の動作原理でアウタ
ー・ロータ70が回転駆動される。Next, the configuration in the case of being applied to the outer rotor type pulse motor according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this figure, 70 is a cylindrical outer rotor, which has tooth portions 71a, 71a, ...
, And the magnetic member 71 in which the concave grooves 71b, 71b, ... Are alternately formed, and the permanent magnets inserted and arranged in the concave grooves 71b, 71b ,. 72,72, ...
It consists of and. The stator 74 includes an A-phase magnetic pole 75A, a B-phase magnetic pole 75B, a C-phase magnetic pole 75C, and a phase magnetic pole 75, which have the same positional relationship as the magnetic poles 43A, 43B, 43C shown in FIG.
The phase magnetic pole 75, an iron core 75 having the phase magnetic pole 75 formed thereon, and coils 76A to 76 wound around these magnetic poles 75A to 75, respectively, are fixed to a shaft 78. In the above structure, the outer rotor 70 is rotationally driven according to the same operation principle as that of the embodiment shown in FIG.
なお、この発明は、上述した実施例に限定されることな
く、以下に挙げる種々の変形が可能である。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications described below are possible.
一次側スライダに、二次側スケールに対する相対移動
量を検出するセンサを設け、サーボモータとして駆動さ
せるようにしてもよい。The primary slider may be provided with a sensor that detects the amount of relative movement with respect to the secondary scale, and may be driven as a servo motor.
コギングの除去、もしくは推力波形歪の改善のため
に、スキュー構造としたり、同一極内における若干のピ
ッチずらし(等価スキュー)を施しても構わない。A skew structure or a slight pitch shift (equivalent skew) within the same pole may be applied in order to remove cogging or improve thrust waveform distortion.
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、二次側スケー
ルを、特定方向に沿って一定間隔P/2で歯部と溝部が交
互に形成された磁性部材と、各溝部に、隣合うもの同志
の極性が互いに逆方向となるように各々挿入配置された
永久磁石とから構成する一方、一次側磁束発生部を二次
側スケールの各歯部と一定の間隙を隔てて各々対向する
N個の磁極を有すると共に、各磁極が特定方向へ所定寸
法P/Nの変位を有して各々配置された鉄心と、各磁極に
各々巻回されたコイルとから構成し、これらのコイルに
電流を流した場合に、一次側磁束発生部の鉄心の一方の
磁極から二次側スケールのS極側の歯部に流入した磁束
が、永久磁石を介して隣合うN極側の歯部に流入し、該
歯部から一次側磁束発生部の鉄心の他方の磁極へ流入す
る主磁束ループが形成されるようにしたので、二次側ス
ケールと対向する各磁極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倍の推力を得られ、例え
ば、産業用ロボットなどのように比較的大きな推力が要
求されるFA機器にも適用することが可能になるという効
果が得られる。[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, the secondary scale includes a magnetic member in which teeth and grooves are alternately formed at a constant interval P / 2 along a specific direction, and each groove. , And the permanent magnets that are inserted and arranged so that the polarities of their neighbors are opposite to each other, the primary side magnetic flux generator is separated from each tooth of the secondary side by a certain gap. Each of the magnetic poles has N magnetic poles facing each other, each magnetic pole is arranged with a displacement of a predetermined dimension P / N in a specific direction, and an iron core is wound around each magnetic pole. When a current is passed through the coil of No. 1, the magnetic flux flowing from one magnetic pole of the iron core of the primary side magnetic flux generating section to the tooth section on the S pole side of the secondary side scale is placed on the adjacent N pole side via the permanent magnet. The main magnet that flows into the teeth and flows from the teeth to the other magnetic pole of the iron core of the primary side magnetic flux generator. Since the bundle loop is formed, the total area of each magnetic pole facing the secondary scale can be effectively used for thrust generation, and a thrust twice that of the conventional one can be obtained. The effect is that it can be applied to FA devices such as robots that require relatively large thrust.
第1図はこの発明の第1実施例によるリニアパルスモー
タの磁気回路構成を示す正面図、第2図は同実施例の静
止時における磁束経路を説明するための正面図、第3図
(a)〜(d)は同実施例を1相励磁方式によって駆動
した場合の動作を説明するための正面図、第4図はこの
発明の第2実施例による多相リニアパルスモータの磁気
回路構成を示す斜視図、第5図は同リニアパルスモータ
における励磁シーケンスを説明するための図、第6図は
同リニアパルスモータの各励磁モードにおける推力ベク
トルを説明するための図、第7図(イ)はこの発明の第
3実施例によるディスク・ロータ型パルスモータの構成
を示す部分断面図、同図(ロ)は同パルスモータのステ
ータ側の構成を示す部分正面図、同図(ハ)は同パルス
モータのディスク・ロータの構成を示す部分断面図、同
図(ニ)は同パルスモータのディスク・ロータの構成を
示す部分正面図、第8図はこの発明の第4実施例による
アウター・ロータ型パルスモータの内部構成を示す正面
図、第9図は従来のリニアパルスモータの磁気回路構成
を示す図、第10図(a)〜(d)は同リニアパルスモー
タを2相励磁方式によって駆動した場合の動作を説明す
ための図である。 20……スケール(二次側スケール)、 21……スライダー(一次側磁束発生部)、 22……磁性部材、 22a……歯部、22b……凹溝(溝部)、 23……永久磁石、24……鉄心、 24A……A相磁極、25A……A相コイル、 24……相磁極、25……相コイル、 24B……B相磁極、25B……B相コイル、 24……相磁極、25……相コイル。FIG. 1 is a front view showing a magnetic circuit configuration of a linear pulse motor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view for explaining a magnetic flux path of the same embodiment at rest, and FIG. ) To (d) are front views for explaining the operation when the same embodiment is driven by the one-phase excitation method, and FIG. 4 shows the magnetic circuit configuration of the multi-phase linear pulse motor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing the excitation sequence in the linear pulse motor, FIG. 6 is a diagram explaining the thrust vector in each excitation mode of the linear pulse motor, and FIG. 7 (a). Is a partial cross-sectional view showing the configuration of a disk rotor type pulse motor according to a third embodiment of the present invention, FIG. 6B is a partial front view showing the configuration of the stator side of the pulse motor, and FIG. Pulse motor disc FIG. 8 is a partial sectional view showing the structure of the rotor, FIG. 9D is a partial front view showing the structure of the disk rotor of the pulse motor, and FIG. 8 is the inside of the outer rotor type pulse motor according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a front view showing the configuration, FIG. 9 is a diagram showing a magnetic circuit configuration of a conventional linear pulse motor, and FIGS. 10 (a) to 10 (d) are operations when the linear pulse motor is driven by a two-phase excitation method. It is a figure for explaining. 20 …… Scale (secondary side scale), 21 …… Slider (primary side magnetic flux generating part), 22 …… Magnetic member, 22a …… Tooth, 22b …… Concave groove (groove), 23 …… Permanent magnet, 24 …… Iron core, 24A …… A phase magnetic pole, 25A …… A phase coil, 24 …… Phase magnetic pole, 25 …… Phase coil, 24B …… B phase magnetic pole, 25B …… B phase coil, 24 …… Phase magnetic pole , 25 …… Phase coil.
Claims (2)
次側スケールと、前記二次側スケールに対して前記特定
方向へ移動自在に支持された一次側磁束発生部とからな
り、前記一次側磁束発生部の各磁極と前記二次側スケー
ルの各歯部との間に形成された各間隙に順次磁束を発生
させることにより、前記一次側磁束発生部を二次側スケ
ールに対して相対移動させるパルスモータにおいて、 前記二次側スケールを、前記特定方向に沿って一定間隔
P/2で歯部と溝部が交互に形成された磁性部材と、前記
各溝部に、隣合うもの同志の極性が互いに逆方向となる
ように各々挿入配置された永久磁石とから構成する一
方、 前記一次側磁束発生部を、前記二次側スケールの各歯部
と一定の間隙を隔てて各々対向するN個の磁極を有する
と共に、前記各磁極が前記特定方向へ所定寸法P/Nの変
位を有して各々配置された鉄心と、前記各磁極に各々巻
回されたコイルとから構成したことを特徴とするパルス
モータ。1. A secondary-side scale having teeth at equal intervals along a specific direction, and a primary-side magnetic flux generator movably supported in the specific direction with respect to the secondary-side scale, By sequentially generating magnetic flux in each gap formed between each magnetic pole of the primary side magnetic flux generating section and each tooth section of the secondary side scale, the primary side magnetic flux generating section with respect to the secondary side scale. In the pulse motor that relatively moves the secondary scale, the secondary scale is spaced at regular intervals along the specific direction.
A magnetic member in which tooth portions and groove portions are alternately formed at P / 2, and a permanent magnet that is inserted and arranged in each groove portion such that polarities of adjacent ones are opposite to each other, The primary side magnetic flux generating section has N magnetic poles that respectively face the tooth portions of the secondary side scale with a constant gap, and each magnetic pole is displaced by a predetermined dimension P / N in the specific direction. And a coil wound around each of the magnetic poles, and a pulse motor.
よび溝部を形成し、前記各溝部に永久磁石を各々挿入配
置する一方、前記二次側スケールの両面の各歯部と各々
対向する一対の一次側磁束発生部を設け、これらの一次
側磁束発生部は、互いに連結され、かつ前記二次側スケ
ールに対して前記特定方向へ相対移動自在に支持されて
いることを特徴とする請求項1記載のパルスモータ。2. The tooth portion and the groove portion are formed on both surfaces of the secondary side scale, and a permanent magnet is inserted and arranged in each of the groove portions, while facing the tooth portions on both surfaces of the secondary side scale. A pair of primary side magnetic flux generating sections are provided, and these primary side magnetic flux generating sections are connected to each other and are supported so as to be movable relative to the secondary side scale in the specific direction. The pulse motor according to claim 1.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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Also Published As
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