(57)【要約】【課題】  組み立てが容易であり、かつ、永久磁石の使用量を低減してもコイルのインダクタンスの増加を抑制することができるような磁気回路を構成し、発生推力を増加させることができるパルスモータを提供する。【解決手段】  二次側スケール１と一次側磁束発生部３が相対移動するように構成され、一次側磁束発生部３の磁極３ａ，３ｂ，３ｃには互いに逆極性となるように多数の永久磁石４が等間隔で配列されている。これによって一次側磁束発生部３には大きな推力が得られる。また、磁極３ａ，３ｂ，３ｃの内部に空隙６を設けて磁気抵抗を高くしてコイル５ａ、５ｂ，５ｃのインダクタンスの増加抑制を図っている。これにより、永久磁石４の磁極方向の長さを短くしても磁極３ａ，３ｂ，３ｃの磁気抵抗を高くすることができるので、コイルのインダクタンスの増加を抑制することができ、パルスモータの高速動作特性を改善することができる。【選択図】      図１
2006109639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って等間隔に歯部が形成された磁性体の二次側スケールと、この二次側スケールの長手方向に対して自在に相対移動できるように配置された一次側磁束発生部と、この一次側磁束発生部に磁束を発生させるコイルとを備えたパルスモータであって、
前記一次側磁束発生部の磁極は、等間隔に形成された複数のスリットのそれぞれに、隣り合う極性が互いに逆極性となるように永久磁石が挿入され、かつ、前記永久磁石の近傍には前記コイルによる磁気回路を横切る方向に空隙が形成されている
ことを特徴とするパルスモータ。
【請求項２】
前記磁極は、自己の磁気回路の中央部付近で磁束断面積を縮小した逆Ｔ字型磁極を形成して前記コイルの収納容積を設けていることを特徴とする請求項１に記載のパルスモータ。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記磁極の端部から前記磁束断面積が縮小されている中央部付近に至る長さより短いことを特徴とする請求項２に記載のパルスモータ。
【請求項４】
前記空隙には非磁性体が挿入されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のパルスモータ。
【請求項５】
円周に沿って各相の磁極が形成され、それぞれの磁極にコイルが巻回されると共に多数の磁極側歯部を有するステータと、前記多数の磁極側歯部に対向して等間隔に歯部が形成された磁性体のロータとを備える回転型のパルスモータであって、
前記ロータは、前記歯部の両側に、隣り合う極性が互いに逆極性となるように永久磁石が挿入され、かつ、前記永久磁石の近傍には前記コイルによる磁気回路を横切る方向に空隙が形成されている
ことを特徴とする回転型のパルスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きなトルクや大きな推力が得られるようにパルスモータを改良したＨＤ（High Density：高力密度）モータに関し、特に、リニアパルスモータに改良を加えたリニア型のパルスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアパルスモータは、長手方向に沿って等間隔に歯部が形成された二次側スケールと、この二次側スケールの長手方向に対して自在に移動できるように配置された一次側磁束発生部と、この一次側磁束発生部に磁束を発生させるコイルとによって構成されている。そして、一次側磁束発生部の各磁極と二次側スケールの各歯部との間に形成された各空隙に順次磁束を発生させることにより、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ようになっている。さらに、このようなリニアパルスモータに改良を加えて大きな推力が得られるようにしたパルスモータの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、一次側磁束発生部の各磁極を分割鉄心にして、それぞれの分割鉄心の各隙間に互いに逆極性となるように永久磁石を挿入している。そして、分割鉄心と永久磁石とによって構成された各磁極にコイルを巻回している。もちろん、一次側磁束発生部の各磁極は分割鉄心を用いなくても、各磁極に多数のスリットを等間隔に設けて、それぞれのスリットに永久磁石を挿入した構成であってもよい。
【０００３】
図１１は、従来のパルスモータにおける磁極部分の構成図である。磁性体の二次側スケール２１の長手方向に均等に歯部２１ａが形成されている。一方、二次側スケール２１に対して所定のギャップ２２を隔てた対向位置に一次側磁束発生部２３が配置されている。一次側磁束発生部２３は磁極２３ａ、磁極２３ｂ、磁極２３ｃによってＥ字型に構成され、それぞれの磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃには等間隔にスリットが形成され、各スリットには隣り合う極性が逆極性となるように永久磁石２４が挿入されている。また、磁極２３ａにはコイル２５ａが巻回され、磁極２３ｂにはコイル２５ｂが巻回され、磁極２３ｃにはコイル２５ｃが巻回されている。
【０００４】
一次側磁束発生部２３の各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃをこのような構成にすることによって、各コイル２５ａ，２５ｂ，２５ｃに一定方向の電流を流した場合、二次側スケール２１の歯部２１ａから一端部の磁極２３ａに流入した磁束が永久磁石２４を介して隣り合う鉄心部分に流入し、他端部の磁極２３ｂ及び磁極２３ｃから二次側スケール２１に流出する主磁束ループが形成されるので、二次側スケール２１と対向する各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの総面積を推力発生用に有効に利用することができる。これによって一次側磁束発生部２３には大きな推力が得られる。
【０００５】
パルスモータについては公知の技術であるので特に図示しないが、例えば、一次側磁束発生部の１相分を２つの磁極で構成して、上記のように各磁極のスリットに永久磁石を挿入した場合は、コイル電流の起磁力によって発生した磁束は一次側磁束発生部の２つの磁極によって推力を発生させるので従来のモータに比べて２倍の推力を発生させることができる。このようにして、パルスモータは、磁極鉄心の利用率を従来の２倍に高めた新しい磁気回路により、モータ本体を大幅に小型化した上で大きな推力を発生させることができる画期的なモータである。
【特許文献１】特開平２−１３１３５０号公報（２８３〜２８６頁、図１〜図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のパルスモータは、一次側磁束発生部２３の各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃのスリットに挿入する永久磁石２４として磁極方向が長い磁石を使用しているため、一次側磁束発生部２３の各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの巻線スペースを確保するのに、各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの形状が制約されてしまう。つまり、永久磁石２４の長さに対応して巻線スペースを確保するために各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの長さやコイルの長さが長くなってしまう。この結果、一次側磁束発生部２３の磁極部分の形状が大きくなってしまう。また、二次側スケール２１の歯部２１ａと一次側磁束発生部２３の各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃとの間のギャップ部における磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの面積で推力発生に寄与しない部分が多くなって面積利用率が低下してしまう。さらには、薄くて磁極方向が長い永久磁石２４を一次側磁束発生部２３の各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃに挿入することは組み立てが難しく、結果的には、組み立て時において永久磁石が割れるなどしてパルスモータの製造歩留りを低下させてしまうおそれがある。さらに、一層の性能向上（例えば、力率改善や発生推量の増加など）を図るために、磁極方向が長い永久磁石を用いる場合があるが、このような永久磁石を一次側磁束発生部２３の各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃに挿入することは難しく、永久磁石に割れや欠けの発生が生じやすい。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易であり、かつ、永久磁石の使用量を低減してもコイルのインダクタンスの増加を抑制することができるような磁気回路を構成して、発生推力を増加させることができるようなパルスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のパルスモータは、前記の目的を達成するために創案されたものであり、長手方向に沿って等間隔に歯部が形成された磁性体の二次側スケールと、この二次側スケールの長手方向に対して自在に相対移動できるように配置された一次側磁束発生部と、この一次側磁束発生部に磁束を発生させるコイルとを備えたパルスモータであって、一次側磁束発生部の磁極は、等間隔に形成された複数のスリットのそれぞれに、隣り合う極性が互いに逆極性となるように永久磁石が挿入され、かつ、永久磁石の近傍にはコイルによる磁気回路を横切る方向に空隙が形成される構成を採っている。
【０００９】
かかる構成によれば、一次側磁束発生部の磁極の内部に空隙を介在させた磁気回路が形成されるので、磁極の磁気抵抗が高くなってコイルのインダクタンスの増加を抑制することができる。その結果、高周波特性（つまり、高周波でのパルスモータの動作特性）が改善できると共に、力率が改善されるので駆動用電源の電源容量を小さくすることができ電源の小型化が図れる。もちろん、磁極には多数の永久磁石が挿入されているので大きな発生推力はそのまま維持される。
【００１０】
また、本発明のパルスモータは、前記発明の構成に加えて、前記磁極は、自己の磁気回路の中央部付近で磁束断面積を縮小した逆Ｔ字型磁極を形成してコイルの収納容積を設けた構成を採っている。かかる構成によれば、磁極に空隙（ギャップ）を挿入することによって短絡磁束を低減させることができるので、永久磁石の高さを低くすることが可能となる（つまり、永久磁石の使用量を低減させることが可能となる）。その結果、磁極の中央部付近を絞って端部を広げた、いわゆる逆Ｔ字型の磁極形状に形成することができる。したがって、磁極端部の推力発生に寄与する磁極面積が大きくなるので、その分、発生推力の増加を図ることができる。また、逆Ｔ字型の磁極形状にしてコイルの実装容積を大きくすることができるので、磁極を短くしても充分な巻線スペースを確保することが可能となり、パルスモータの容積が小さくても大きな推力を発生させることができる。つまり、本発明のパルスモータは、従来と同じ容積で発生推力を増加させることができる。
【００１１】
また、本発明のパルスモータは、前記発明の構成に加えて、前記永久磁石は、磁極の端部から磁束断面積が縮小されている中央部付近に至る長さよりも短い構成を採っている。かかる構成によれば、永久磁石の長さを、磁極の端部から中央部付近を絞った位置までの長さより短くしている。このようにして、永久磁石の長さを短くすることによって磁極の中央部付近を絞る（狭める）ことができるので、磁極の狭められた部分にコイルの巻線スペースを確保することが可能となる。これによって、小さな容積で大きな推力を発生させることができる。
【００１２】
また、本発明のパルスモータは、前記発明の構成に加えて、前記空隙には非磁性体が挿入された構成を採っている。もちろん、磁極の途中において磁気回路を横切る方向に非磁性体を固着し、コアに永久磁石が等間隔で配列された磁極ユニットを非磁性体に接続した構成を採ってもよい。かかる構成によれば、誘電率の異なる非磁性体を種々選択して固着することによって、空隙の幅を調整する場合と同様にインダタタンスの幅を任意に変化させることができる。これによって、パルスモータの高速特性を適宜に可変調整することができる。また、空隙に非磁性体を挿入することで、磁極の機械的強度を増大させることが可能となり、一層堅牢なパルスモータを実現することができる。
【００１３】
また、本発明のパルスモータは、円周に沿って各相の磁極が形成され、それぞれの磁極にコイルが巻回されると共に多数の磁極側歯部を有するステータと、多数の磁極側歯部に対向して等間隔に歯部が形成された磁性体のロータとを備える回転型のパルスモータであって、ロータは、歯部の両側に、隣り合う極性が互いに逆極性となるように永久磁石が挿入され、かつ、永久磁石の近傍にはコイルによる磁気回路を横切る方向に空隙が形成された構成を採っている。
【００１４】
かかる構成によれば、回転型のパルスモータであっても、ロータの磁極の内部に空隙を介在させた磁気回路が形成されるので、磁極の磁気抵抗が高くなってコイルのインダクタンスの増加を抑制することができる。その結果、回転型のパルスモータの高周波特性が改善できると共に、力率が改善されるので駆動用電源の電源容量を小さくすることができ電源の小型化が図れる。もちろん、磁極には多数の永久磁石が挿入されているので大きな発生トルクはそのまま維持される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のパルスモータによれば、永久磁石を短くして磁極を絞り巻線スペースを大きく確保することによって、発生磁力を増大させることができる。さらに、磁極の端部を広げて逆丁字型の磁極を構成することによって推力発生に寄与する磁極面積を増やすことができるので、増加した推力発生面積分の推力増加を図ることができる。また、磁極の途中に空隙や非磁性体を設けることによって磁路の磁気抵抗を増加させることでインダクタンスを低減させることができる。これによって、パルスモータの高速特性を改善することができる。また、インタクタンスを低減させることによって力率を改善することができるので、パルスモータの駆動用電源の小型軽量化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明のパルスモータによれば、永久磁石の長さを短くすることができるので、組立時における永久磁石の割れや欠けが少なくなって製造歩留りを向上させることができる。また、永久磁石の長さを短くすることで磁石単体の吸引力が低下するので作業性がよくなる。さらには、磁極を短くしたり永久磁石を短くしたりすることによって使用材料を低減することができるので、リニア型のパルスモータや回転型のパルスモータのローコスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜本発明の概要＞
本発明のパルスモータは、一次側磁束発生部の各磁極に挿入された永久磁石の磁極方向の長さを長くして各磁極を飽和させて磁気抵抗を高くするのではなく、一次側磁束発生部の各磁極の内部に空隙を設けて各磁極の磁気抵抗を高くし、コイルのインダクタンスの増加抑制を図っている。これによって、永久磁石の磁極方向の長さを短くしても（つまり、永久磁石の使用量を低減しても）各磁極の磁気抵抗を高くすることができるので、コイルのインダクタンスの増加を抑制することができる。したがって、パルスモータの一次側磁束発生部の容積を小さくしても良好な高速特性が得られると共に高い推力が維持され、結果的に廉価なパルスモータを提供することができる。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明におけるパルスモータの実施の形態の幾つかについて詳細に説明する。尚、以下に説明する各実施の形態に用いる図面で同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は省略する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１におけるパルスモータの磁極部分の構成図である。図１において、磁性体の二次側スケール１の長手方向に均等に歯部１ａが形成されている。一方、二次側スケール１に対して所定間隔のギャップ２を隔てた対向位置に一次側磁束発生部３が配置されている。一次側磁束発生部３は磁極３ａ、磁極３ｂ、磁極３ｃによってＥ字型に構成され、それぞれの磁極３ａ，３ｂ，３ｃには等間隔にスリットが形成させて、各スリットには隣り合う磁極の極性が逆極性となるように永久磁石４が挿入されている。さらに、各磁極３ａ，３ｂ，３ｃには、永久磁石４の上端部付近において空隙６が形成されている。そして、このように構成された磁極３ａにはコイル５ａが巻回され、磁極３ｂにはコイル５ｂが巻回され、磁極３ｃにはコイル５ｃが巻回されている。
【００２０】
一次側磁束発生部３の各磁極３ａ，３ｂ，３ｃをこのような構成にすることによって、各コイル５ａ，５ｂ，５ｃに一定方向の電流を流した場合、二次側スケール１の歯部１ａから一端部の磁極３ａに流入した磁束が永久磁石４を介して隣り合う鉄心部分に流入し、他端部の磁極３ｂ及び磁極３ｃから二次側スケール１に流出する主磁束ループが形成されるので、二次側スケール１の各歯部１ａと対向する各磁極３ａ，３ｂ，３ｃの総面積が推力を発生させるために有効に作用する。これによって、一次側磁束発生部３には通常のリニアパルスモータより大きな推力が得られる。
【００２１】
また、一次側磁束発生部３の各磁極３ａ，３ｂ，３ｃの内部に挿入された永久磁石４の上部に空隙６を設けることにより、各磁極３ａ，３ｂ，３ｃの内部の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、各コイル５ａ，５ｂ，５ｃのインタクタンスの値を低減させることができる。すなわち、従来は、図９で示したように、各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの内部における永久磁石２４の高さを高くすることによって（つまり、永久磁石２４の磁極の長さを長くすることによって）各磁極２３ａ，２３ｂ，２３ｃを飽和させ、磁気抵抗を高くしてインタクタンスの低減化を図っていた。そのため、一次側磁束発生部２３の容積が大きくなってしまった。しかし、本発明の実施の形態１では、図１に示すように、各磁極３ａ，３ｂ，３ｃの内部に空隙６を設けて磁気抵抗を高くしてインタクタンスの低減化を図るような磁気回路を構成したので、一次側磁束発生部３の容積が大きくなることを抑えることができる。
【００２２】
ここで、ソレノイドにおけるインダクタンスの計算式を用いて従来と本発明の実施の形態１におけるインタクタンスの低減化を比較してみる。すなわち、インダクタンスの計算式は、通常、次の式（１）が用いられる。
Ｌ＝μＳＮ２／ｌｇ                                                （１）
但し、Ｌ：コイルのインダクタンス、μ：透磁率、Ｓ：磁極の断面積、Ｎ：コイルの巻数、ｌｇ：空隙長
【００２３】
式（１）において、従来は、永久磁石２４の磁極の長さを長くして透磁率μの値を小さくすることによってインダクタンスＬを低減していた。そのため、永久磁石２４が大きくなり、結果的に一次側磁束発生部２３の磁極３ａ，３ｂ，３ｃが大きくなってしまった。一方、本発明の実施の形態１では、各磁極３ａ，３ｂ，３ｃに設けた空隙６の長さ（空隙長ｌｇ）を大きくすることによってインダクタンスＬを低減している。そのため、永久磁石４を大きくする必要がないので一次側磁束発生部３の容積が小さい状態でインダクタンスＬを低減することができる。また、一次側磁束発生部３の容積が小さくても大きな推力を得ることができる。
【００２４】
＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２におけるパルスモータの磁極部分の構成図である。実施の形態２のパルスモータでは、一次側磁束発生部１３の各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内部の永久磁石１４の高さを低くし、各永久磁石１４の挿入先端部分の各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃに空隙１６を設けている。さらに、各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃは中央部分を細くして各コイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃの巻線スペースを大きく取っている。これによって、各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃにおいて推力の発生に寄与する磁極端部の面積を拡大している。
【００２５】
このように構成することによって、一次側磁束発生部１３を小さくすることができると共に、各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃの推力に寄与する有効面積比を向上させることができる。つまり、一次側磁束発生部１３の長さをＭとし、各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃの長さをＡ１とすると、推力に寄与する有効面積比は、一次側磁束発生部１３の長さＭに対する各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃの長さＡ１の比（Ａ１／Ｍ）となる。例えば、図９の従来の構成と図２の本発明の実施の形態２の構成とを比較すると、発明の実施の形態２のパルスモータの発生推力は、従来のパルスモータに対してＡ１／Ａ２倍となる。すなわち、一次側磁束発生部１３を図２のような構成にすることによって、従来と同じ容積でインダクタンスＬを低減させることができると共に発生推力を向上させることができる。
【００２６】
＜実施の形態３＞
図３は、本発明の実施の形態３におけるパルスモータの一次側磁束発生部の磁極部分の構成図である。つまり、この図では、二次側スケールが省略されていると共に一次側磁束発生部の１個の磁極部分のみが示されている。図３に示すように、一次側磁束発生部３の磁極３ａに設ける空隙の形状として、一体成型できるように、永久磁石４を挿入するためのスリット４ａと空隙用のリブ４ｂを形成する。これによって、スリット４ａから永久磁石４を挿入したときにリブ４ｂが空隙として残るので、図２で示した実施の形態２の場合と同様の空隙を磁極部分に形成して、磁気抵抗を高くしてインタクタンスの低減化を図ることができる。もちろん、この場合も発生推力を向上させることができる。
【００２７】
＜実施の形態４＞
図４は、本発明の実施の形態４におけるパルスモータの一次側磁束発生部の磁極部分の構成図である。図４に示すように、一次側磁束発生部３の磁極３ａに設ける空隙の形状として、一体成型できるように、磁極３ａに挿入された永久磁石４よりやや上の部分において磁極３ａの両端部を残して空隙窓４ｃを形成する。これによって、図１で示した実施の形態１の場合と同様の空隙を磁極部分に形成して、磁気抵抗を高くしてインタクタンスの低減化を図ることができる。もちろん、この場合も発生推力を向上させることができる。
【００２８】
＜実施の形態５＞
図５は、本発明の実施の形態５におけるパルスモータの一次側磁束発生部の磁極部分の構成図である。図５に示すように、一次側磁束発生部３の磁極３ａに設ける空隙の形状として、一体成型できるように、磁極３ａの両端部分を残して空隙窓４ｃを形成すると共に永久磁石４を挿入できるスリット４ａを形成する。一方、コア７のスリット７ａに永久磁石４を組み込んだ磁極ユニット８を成型しておき、この磁極ユニット８の永久磁石４を磁極３ａのスリット４ａに挿入する。これによって、図４に示す実施の形態４と同じように一次側磁束発生部３の磁極部分を構成することができる。
【００２９】
＜実施の形態６＞
図６は、本発明の実施の形態６におけるパルスモータの一次側磁束発生部の磁極部分の構成図である。図６に示すように、一次側磁束発生部３の磁極３ａに設ける空隙の形状として、磁極３ａの端部に沿って細長い非磁性材料９を固着する。一方、コア７のスリット７ａに永久磁石４を組み込んだ磁極ユニット８を成型しておき、この磁極ユニット８を磁極３ａの端部の非磁性材料９に固着する。これによって、図４に示す実施の形態４と同じように一次側磁束発生部３の磁極部分を構成することができる。
【００３０】
＜実施の形態７＞
本発明は、上記の実施の形態１から実施の形態６で述べたようなリニア型のパルスモータに限定されるものではなく、回転型のパルスモータを実現することもできる。図７は、本発明の実施の形態７における回転型のパルスモータの概略的な構成図である。また、図８は、図７におけるＡ部の拡大図である。図７及び図８は、アウター・ロータ型のパルスモータに適用した場合の回転型リニアモータの構成を示している。以下、拡大図の図８を用いて回転型のパルスモータについて説明する。図８において、磁性部材で形成された円筒状のロータ７０は、内周面に等間隔に形成された歯部７０ａ，７０ａ…と、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７１，７１…とによって構成されている。また、各永久磁石７１，７１…の上端部付近には空隙用のリブ７２，７２…が形成されている。このようなリブ７２，７２…は、実施の形態３で述べたように、永久磁石７１，７１…の挿入用のスリットをロータ７０に形成するときに同時に形成される。
【００３１】
また、固定極側においては、磁性体のステータ７３がシャフト７４に固着されている。さらに、ステータ７３には円周状に各相の磁極７５が形成され、それぞれの磁極７５にはコイル７６が巻回されている。また、各磁極７５の端部には、ロータ７０の歯部７０ａ，７０ａ…と対向するように多数の磁極側歯部７５ａ，７５ａ…が形成されている。このような構成によって、コイル７６にパルス電圧を印加すると円筒状のロータ７０が所望の方向に回転駆動する。
【００３２】
また、ステータ７３の磁極７５から流れた磁束はロータ７０側の多数の永久磁石７１を介して磁路が分散及び収束するので、前述の実施の形態１で述べたように、ロータ７０における各相ごとの各歯部７０ａ，７０ａ…の総面積が推力を発生させるために有効に作用する。これによって、ロータ７０には通常の回転型パルスモータより大きなトルクが得られる。また、ロータ７０に挿入された各永久磁石７１の上部にリブ７２，７２…からなる空隙を設けることにより、ロータ７０の内部の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、各コイル７６のインタクタンスの値を低減させることができる。なお、回転型のパルスモータは、図７及び図８に示す実施の形態の構成に限定されることなく、種々の変形が可能である。
【００３３】
＜まとめ＞
以上述べたように、上記の各実施の形態で実現したパルスモータによれば、次のような種々の効果を呈することができる。一つ目の効果は、パルスモータの発生推力を増加することができる点である。すなわち、図２に示すように、永久磁石１４の長さを短くすることによって、一次側磁束発生部１３の磁極部分の特定位置（中央部分）を狭めることができるので、各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃの長さがを短くしてもコイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃの巻線スペースを充分に確保して発生推力を増加させることができる。さらに、各磁極１３ａ，１３ｂ，１３ｃの端部を広げて逆丁字型の磁極構成にして推力発生に寄与する磁極面積を増やすことができるので、増加した推力発生面積分の推力増加を実現することができる。
【００３４】
図９は、従来の磁極構造のパルスモータと本発明の磁極構造のパルスモータの実測推力を比較した特性図である。図９において、横軸は起磁力［ＡＴ／coil］を示し、縦軸は推力［Ｎ／ｍ］を示している。例えば、起磁力が１５００［ＡＴ／coil］の点で比較すると、従来の磁極構造のパルスモータの推力が８６００［Ｎ／ｍ］であるのに対して、本発明の磁極構造のパルスモータの推力は１１８００［Ｎ／ｍ］であり、推力は約１．３７倍増加している。尚、図９の特性図から分かるように、起磁力が大きくなるにしたがって本発明の磁極構造のパルスモータの推力増加は大きくなっている。言い換えれば、本発明のパルスモータは、従来のパルスモータと同じ容積で発生推力の増加を図ることができる。
【００３５】
図１０は、本発明のパルスモータにおいて、磁極形状による推力の変化傾向を実測した特性図である。つまり、図１０は、磁極端部の面積Ａに対する磁極を絞った部分の面積Ｂの比（Ｂ／Ａ）をパラメータとしたときの推力の比較特性図である。図１０において、横軸は起磁力［ＡＴ／coil］を示し、縦軸は推力［Ｎ／ｍ］を示している。図１０から分かるように、起磁力は１０００［ＡＴ／coil］以下では磁極の絞り具合による推力の差異は表われないが、起磁力は１０００［ＡＴ／coil］より大きくなると、Ｂ／Ａが大きいほど高い推力が得られる。つまり、磁極端部の面積Ａに対する磁極を絞った部分の面積Ｂの比（Ｂ／Ａ）は７０％前後が最も大きな推力が得られることが分かる。
【００３６】
二つ目の効果は、コイルのインタクタンスを低減することによって高速特性を改善できる点である。すなわち、磁極中に設けた空隙によって磁路の磁気抵抗を増加させることでインダクタンスを低減させたり、磁極に設けた空隙の幅を調整することでインダタタンスの幅を変化させることによってパルスモータの高速特性の改善を図ることができる。従来のパルスモータでは、永久磁石の長さを長くして永久磁石の面積を大きくし、磁石間の磁路を磁気飽和させることによって磁気抵抗を増やしてインダクタンスを低減させていたので、高速特性を改善するためにパルスモータが大きくなってしまった。つまり、従来は、高速特性の改善とパルスモータの小型化とのトレイドオフの関係を解消することができなかったが、本発明によってパルスモータの小型化と高速化を同時に実現することができる。
【００３７】
また、本発明のパルスモータはインダクタンスを低減することで高周波での動作特性を改善できると共に、インダクタンスを低減することによって力率を改善することができる。特に、力率を改善することによってパルスモータの駆動用電源の電源容量を小さくすることができるので、電源の小型化を図ることができる。
【００３８】
三つ目の効果は、パルスモータの低コスト化である。すなわち、永久磁石の長さを短くすることができるので、薄い永久磁石の厚さと長さの寸法比がよくなって、製造工程中におおける永久磁石の割れや欠けが減り、製造歩留まりが向上する。さらには、永久磁石が短くなることによってパルスモータの組み立て作業が容易になる。つまり、磁極に挿入される永久磁石の長さが短くなるため、磁石単体の吸引力が低下するので作業性がよくなる。また、発生推力を増加させる代わりに空隙を広げることによって、組み立て作業をさらに容易にしたりインダクタンスの低減化を図ることができる。さらには、磁極や永久磁石を小さくすることによって使用材料の低減化を図ることができる。このようなことが相俟ってパルスモータの低コスト化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のパルスモータは小型で大きな推力を発生することができると共に低発熱で高頻度な運転を行うことができるので、移動ロボット、自動組立機、工作機械、半導体製造装置、Ｘ−Ｙ位置決め装置など様々な分野に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるパルスモータの磁極部分の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２におけるパルスモータの磁極部分の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３におけるパルスモータの一次側磁束発生部の磁極部分の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態４におけるパルスモータの一次側磁束発生部の磁極部分の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態５におけるパルスモータの一次側磁束発生部の磁極部分の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態６におけるパルスモータの一次側磁束発生部の磁極部分の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態７における回転型のパルスモータの概略的な断面構成図である。
【図８】図７におけるＡ部の拡大図である。
【図９】従来の磁極構造のパルスモータと本発明の磁極構造のパルスモータの実測推力を比較した特性図である。
【図１０】本発明のパルスモータにおいて、磁極形状による推力の変化傾向を実測した特性図である。
【図１１】従来のパルスモータにおける磁極部分の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    二次側スケール
１ａ，７０ａ  歯部
２    ギャップ
３，１３    一次側磁束発生部
３ａ，３ｂ，３ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，７５  磁極
４，１４，７１    永久磁石
４ａ，７ａ  スリット
４ｂ，７２  リブ
４ｃ  空隙窓
５ａ，５ｂ，５ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，７６  コイル
６，１６    空隙
７    コア
８    磁極ユニット
９    非磁性材料
７０  ロータ
７３  ステータ
７４  シャフト
７５ａ  磁極側歯部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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