JP2003032996A - リニアモータ及びその組み立て方法 - Google Patents
リニアモータ及びその組み立て方法Info
- Publication number
- JP2003032996A JP2003032996A JP2001218161A JP2001218161A JP2003032996A JP 2003032996 A JP2003032996 A JP 2003032996A JP 2001218161 A JP2001218161 A JP 2001218161A JP 2001218161 A JP2001218161 A JP 2001218161A JP 2003032996 A JP2003032996 A JP 2003032996A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- linear motor
- coil
- short
- magnets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Linear Motors (AREA)
Abstract
た、低コスト化、高速化、小型化、軽量化されたリニア
モータを提供する。 【解決手段】 厚さ方向に着磁した複数の主磁石を長手
方向に間隔を置いて交互に異極が現れるよう配置すると
共に、隣接する前記主磁石間に長手方向に着磁した補磁
用磁石を各々表面において同極が近接するように周期的
に嵌装して形成した、連続する第1の磁石列と、前記第
1の磁石列と同じ構成で極性が逆の第2の磁石列とを磁
気空隙を隔てて対向配置し、前記磁気空隙内に、コイル
5を前記磁石列に対して相対移動可能に設けて成るリニ
アモータにおいて、前記磁気空隙3の中央のみに正弦波
状磁束密度分布を形成するリニアモータ。
Description
ータに関し、特に例えば半導体製造装置、測定装置等の
超精密機器等の駆動機構として利用される直動装置用リ
ニアモータに関し、特に高精度の位置決めを必要とする
ものに関する。
いストロークの範囲内で物体の位置決めを行うための駆
動装置としては、例えば、特公昭58-49100号および実開
昭63-93783号公報に開示されているような可動コイル型
リニアモータが多用されている。このリニアモータは、
厚さ方向に着磁した複数の永久磁石を着磁方向が異なる
ように対向させて配置し、対向する永久磁石間(または
永久磁石とヨークの間)に形成された磁気空隙内に、磁
束と直角方向に運動する可動コイル組み立て体を配設し
た構造を有する。
にセンターヨークがなく、しかも磁気空隙内で磁束が複
数個の閉ループを構成し、磁路の一部に磁束が集中しな
いようになっているので、長いストロークの全域に亘っ
て一様な磁束密度を発生させることができる。
略断面図を図16に示す。なお、図16は磁石を固定と
し、コイルを可動としたが、磁石を可動とし、コイルを
固定としても作用は同じである。図において1はヨーク
であり、軟鉄のような強磁性材料により例えば平板状に
形成する。2は永久磁石であり、厚さ方向に着磁し、表
面にNS磁極が交互に出現するようにヨーク1の長手方
向に配設する。上記のように、永久磁石2を配設した2
組のヨーク1を、永久磁石2の異極が対向するように磁
気空隙3を介して配設する。ヨーク1および永久磁石2
から磁気回路が構成される。4は支持板であり、前記磁
気空隙3を確保するためにヨーク1の長手方向両端部に
配設する。なお支持板4は前記ヨーク1と同様の強磁性
材料によって形成することが好ましい。
おける磁束と巻線方向が直交するような偏平の多相コイ
ルによって形成する。すなわち複数個のコイルを永久磁
石2の配設方向に若干量宛てずらせて配設し、磁極の方
向を磁界検出素子等の手段(図示せず)を介して検出
し、電流を流すべきコイルおよびその方向を切換え得る
ように形成する。なお上記コイル5は可動子(図示せず)
に配設されたホルダ(図示せず)に一体に支持される。
と、コイル5はフレミングの左手の法則により、ヨーク
1の長手方向の駆動力を受けるから、コイル5を一体に
支持してなる可動子(図示せず)はヨーク1の長手方向に
移動する。次にコイル5に前記と逆方向の電流を流す
と、コイル5には前記と逆方向の駆動力が作用するか
ら、可動子は前記と逆方向に移動する。従ってコイル5
への通電およびその電流の方向を選択することにより、
可動子を所定位置に移動させることができる。
束密度分布について説明する。一般に回転子側が永久磁
石界磁であり、外側が固定電機子であるモータにおいて
は、常に回転子の磁束と電機子起磁力の関係を垂直に保
持するためには、適切な制御回路によって正弦波電機子
電流の確立と正弦波の空隙磁束分布を形成することが必
要であるとされている。このように構成することによ
り、モータが発生するトルクは、電機子電流と磁束密度
の各々最大値の積にのみ依存し、回転子の基準軸からの
変位角には無関係なトルクが発生する。すなわち上記変
位角によるトルクリップルの発生を防止できる。
機子の直径を無限大に形成したものであり、トルクを推
力に置きかえれば、上記の理論が当然に適用される。し
たがって前記図16の、磁気空隙3のコイル5移動方向
の磁束密度分布を正弦波状に形成できれば、コイル5移
動位置による推力リップルを減少し、リニアリティの優
れたリニアモータを得ることができる。
のような推力リップルを減少し、リニアリティの優れた
リニアモータが記載されている。以下、図を参照しなが
らこのリニアモータについて説明する。このリニアモー
タの断面図は前記図16と同じである。図17はこのリ
ニアモータの永久磁石2の斜視図である。なお同一部分
は前記図16と同一の参照符号で示す。図17において
コイル(図示せず)の移動方向、すなわち永久磁石2の
配設方向と平行な端面を凹面2-1に形成する。したがっ
て従来、直方体であった永久磁石2の幅(図16の紙面
と直交する方向)寸法は、永久磁石2の配設方向におい
て端部より中間部が小に形成される。原直方体の幅寸法
と中間部の幅寸法との差の1/2を削減量とする。図1
8は削減量と推力および推力リップルとの関係を示す図
である。この場合使用した永久磁石はフェライト磁石で
あり、厚さ10.5mm、長さ(永久磁石2の配設方向
の寸法)24mm、幅30mmの直方体から、図17に
示す凹面2-1を円筒曲面に形成したものである。図18か
ら明らかなように削減量が増大すると、曲線aによって
示されるように推力リップルが大幅に減少する。一方削
減量の増大により、曲線bによって示されるように推力
も減少する。しかしこの場合の推力の減少率は小であ
り、リニアモータとしての性能には影響を及ぼさない。
タでは、永久磁石2の配設方向と平行な端面を凹面2-1
に形成した。しかし、永久磁石をこのような形状にする
ためには、専用金型を用いて成形するのが有利である
が、このようなリニアモータに使用される永久磁石の数
量はそれほど多くはなく、専用金型を製作する費用が無
視できない。専用金型を用いない場合は、板状の永久磁
石を切断加工等して製作するが、端面を凹面に形成する
ためには、さらに切削研磨加工等を要し費用が増大する
という問題点がある。
推力を向上させて高速化するためには、例えばR−Fe−
B(R:Nd、Pr等の希土類元素の1種以上)系磁石
のような高性能永久磁石を使用することにより磁束量を
増大させることが必要になる。この場合、ヨークにおけ
る磁気飽和を防止し、永久磁石の具有する磁束を最大限
に活用するためにはヨークの断面積を大にする必要があ
る。従って、磁気回路が大型化するとともに、リニアモ
ータ全体の重量が増大するという問題点がある。また、
磁気回路を構成するヨークの組み立てに要するコストも
増大するという問題点もある。一方、近年におけるこの
種の装置に対する高速化、小型化、軽量化および低コス
ト化の要求はますます厳しくなってきており、上記従来
の構成のものでは、これらの要求に応じえないという問
題点がある。
ップルが減少し、リニアリティの優れた、低コスト化、
高速化、小型化、軽量化されたリニアモータおよびその
組み立て方法を提供することである。
さ方向に着磁した複数の主磁石を長手方向に間隔を置い
て交互に異極が現れるよう配置すると共に、隣接する前
記主磁石間に長手方向に着磁した補磁用磁石を各々表面
において同極が近接するように周期的に嵌装して形成し
た、連続する第1の磁石列と、前記第1の磁石列と同じ
構成で極性が逆の第2の磁石列とを磁気空隙を隔てて対
向配置し、前記磁気空隙内に、コイルを前記磁石列に対
して相対移動可能に設けて成るリニアモータにおいて、
前記磁気空隙の中央のみに正弦波状磁束密度分布を形成
することを特徴とするリニアモータである。
c、前記磁気空隙長をLgとすると、寸法関係が0.3
<Lc/Lg<0.9であることを特徴とする前記第1の
発明のリニアモータである。
プレートに配設され、このバックプレートがベースに配
設されている前記第1又は第2の発明のリニアモータで
ある。
向に分割された複数の短磁石列から成り、この短磁石列
が短尺プレートに配設され、この短尺プレートがベース
に配設されている前記第3の発明のリニアモータであ
る。
各2個ずつの前記主磁石と前記補磁用磁石を1つのユニ
ットとし、前記短磁石列が1つのユニットから成ること
を特徴とする前記第4の発明のリニアモータである。
に配設されていることを特徴とする前記第3乃至第5の
何れかの発明のリニアモータである。
かの発明のリニアモータの組み立て方法であって、前記
磁石列が予めバックプレートに配設されてから、このバ
ックプレートがベースに配設されることを特徴とするリ
ニアモータの組み立て方法である。
かの発明のリニアモータの組み立て方法であって、前記
短磁石列が予め前記短尺プレートに配設されてから、こ
の短尺プレートがベースに配設されることを特徴とする
リニアモータの組み立て方法である。
施の第1の形態を示す要部断面図であり、図2は図1の
ヨーク、永久磁石およびコイルのA―A矢視図である。
同一部分は前記図16あるいは図17と同一の参照符号
で示す。以下、図1及び図2を参照しながら実施の第1
の形態について説明する。
鉄のような強磁性材料により平板状に形成する。6はベ
ースであり、例えば軟鉄のような強磁性材料により平板
状に形成する。7は可動子であり、ヨーク1上に配設し
た支持摺動部材8上に移動可能に載置する。可動子7の
下方にコイルフレーム9を配設し、コイルフレーム9が
磁気空隙3内において紙面と直交する方向に移動可能に
設け、コイル5が磁気空隙3の(図1の紙面の左右方向
の)中央に位置するようにして、コイル5をコイルフレ
ーム9に配設する。そして磁化方向が厚さ方向(図1の
紙面の左右方向)の永久磁石である主磁石2a、及び磁
化方向が長手方向(図1の紙面と直交する方向)の永久
磁石である補磁用磁石2b(図2に示す)をヨーク1上
に図2のように配設する。ヨーク1はこれら永久磁石の
吸引力に耐えるよう、適切な厚さ寸法とする。補磁用磁
石2bの、磁化方向(図1の紙面の上下方向)寸法およ
び厚さ(図1の紙面の左右方向)寸法は、主磁石2aの
コイルと平行方向(図1の紙面の上下方向)寸法および
厚さ寸法と同寸法とする。補磁用磁石2bの長手方向寸
法は適用する磁気回路に応じて最適の値に設定する。
した補磁用磁石2bにより閉磁気回路が形成されヨーク
1における磁気飽和を防止できる。また補磁用磁石2b
が無い場合は、主磁石2aの長手方向の端部において図
1の紙面の左右方向の磁束が不足して磁気空隙3内にお
いて長手方向の磁束密度分布が正弦波状にならないが、
主磁石2aの間に配置した補磁用磁石2bにより主磁石
2aの長手方向の端部において図1の紙面の左右方向の
磁束が補充されて、磁気空隙3内において長手方向の磁
束密度分布が正弦波状に近いものとなる。
いて説明する。上記のように、連続する磁石列の磁気回
路の長手方向の空隙磁束密度分布は周期的な略正弦波状
の波形となる。この波形は磁気空隙3の(図1の紙面の
左右方向の)中央において正確な正弦波波形となり、磁
気空隙3の中央から遠ざかる(すなわち、左右の永久磁
石に近づく)につれて正確な正弦波波形から徐々に崩れ
た波形となる。磁気空隙3の全ての位置において長手方
向の磁束密度分布を正確な正弦波波形とすることが理想
であるがそれは困難である。永久磁石により正弦波状磁
束密度分布が形成される位置を磁気空隙3の中央とする
ことが設計上合理的である。そして、前述のようにコイ
ル5が磁気空隙3の(図1の紙面の左右方向の)中央に
位置するように配設されているので、前記コイル5の磁
気空隙3の中央から遠ざかる部分の割合が小さくなり、
コイル5に作用する磁束のうち、前記の正確な正弦波波
形から崩れた波形の割合が小さくなり、推力リップルが
減少するので好ましい。またコイル5の厚さ寸法が小さ
いほど、コイル5に作用する磁束の正確な正弦波の波形
成分の割合が大きくなり推力リップルが減少するが、同
時にコイル5に作用する磁束量が減少して推力は低下す
る。コイル5の厚さ寸法が大きくなるとこの反対の特性
となる。このように推力リップルを減少させることと、
大きな推力を得ることとはトレードオフの関係にあるの
で、それら両者が共にリニアモータとしての要求特性を
満足するようにする必要がある。ここでコイル5の厚さ
寸法(図1の紙面の左右方向の寸法)をLc、磁気空隙
3の空隙寸法(図1の紙面の左右方向の寸法)をLg
(=一定)とし、Lc/Lgと推力リップル及び推力比
との関係を図3に示す。但し推力比はLc/Lg=0.
6の推力定数を1として示すものとする。この場合使用
した永久磁石はR−Fe−B(R:Nd、Pr等の希土類
元素の1種以上)系磁石の一種である日立金属HS37
BVであり、主磁石2aの厚さ寸法10.5mm、長手
方向寸法24mm、コイルと平行方向寸法30mmであ
り、補磁用磁石2bの厚さ寸法10.5mm、長手方向
寸法18mm、磁化方向寸法30mmである。本発明の
ような高精度の位置決めを必要とするリニアモータにお
いては、一般には推力リップルは10%以下が好ましい
とされている。図3の実線によって示されるように、L
c/Lgが0.9以下であれば、推力リップルを確実に
10%以下にすることができる。そして、Lc/Lgが
0.85以下であれば、推力リップルを8%以下にする
ことができるのでより好ましい。さらに、Lc/Lgが
0.8以下であれば、推力リップルを7%以下にするこ
とができるのでより好ましい。一方Lc/Lgの減少に
より、破線によって示されるように推力も減少する。こ
の減少率はLc/Lgにほぼ比例して減少する。但し、
推力比が0.2以下では、推力が所定の必要な大きさを
得ることが出来ない。図3の実線によって示されるよう
に、Lc/Lgが0.3以上であれば、推力比を0.2
以上にすることができる。そして、Lc/Lgが0.4
以上であれば、推力比を0.6以上にすることができる
のでより好ましい。さらに、Lc/Lgが0.5以上で
あれば、推力比を0.8以上にすることができるのでよ
り好ましい。したがって前記推力リップルの減少率と推
力の減少率の両方を勘案すると、推力リップルが減少す
るとともに、推力が減少し過ぎないようにするための寸
法関係は、0.3<Lc/Lg<0.9であり、より好ま
しくは0.4<Lc/Lg<0.85であり、さらに好ま
しくは0.5<Lc/Lg<0.8である。このようにす
ることにより推力リップルが減少し、リニアリティの優
れた高推力のリニアモータが得られる。
の形態を示す要部断面図であり、図5は図4のサイドヨ
ーク(後述)およびコイルのA―A矢視図である。同一
部分は前記図1、図2、図16あるいは図17と同一の
参照符号で示す。以下、図4及び図5を参照しながら実
施の第2の形態について説明する。
コイル5は実施の第1の形態と同じである。図4におい
て、6はベースであり、例えばアルミニウム合金のよう
な低比重の非磁性材料によって形成され、底板部6a上
に2条の突起部6bを一体に設ける。ベース6はマグネ
シウム合金その他の軽合金、もしくはFRP等の所謂エ
ンジニアリングプラスチック材料で形成しても良い。7
は可動子であり、前記突起部6b上に配設した支持摺動
部材8上に移動可能に載置する。コイルフレーム9およ
びコイル5は実施の第1の形態と同じである。次に1b
はサイドヨークであり、例えば軟鉄のような強磁性材料
により略U字状断面に形成する。サイドヨーク1bの外
幅(図4の紙面の左右方向の)寸法は、サイドヨーク1
bがベース6の突起部6aの内側に挿入可能でサイドヨ
ーク1bの外側が突起部6aの内側に略隙間無く接する
ようにする。そして磁化方向が厚さ方向(図4の紙面の
左右方向)の永久磁石である主磁石2a、及び磁化方向
が長手方向(図4の紙面と直交する方向)の永久磁石で
ある補磁用磁石2bを図5のように配設する。補磁用磁
石2bの、磁化方向(図4の紙面の上下方向)寸法およ
び厚さ(図4の紙面の左右方向)寸法は、主磁石2aの
コイルと平行方向(図4の紙面の上下方向)寸法および
厚さ寸法と同寸法とする。補磁用磁石2bの長手方向寸
法は適用する磁気回路に応じて最適の値に設定する。
した補磁用磁石2bにより閉磁気回路が形成されサイド
ヨーク1bにおける磁気飽和を防止できる。また補磁用
磁石2bが無い場合は、主磁石2aの長手方向の端部に
おいて図4の紙面の左右方向の磁束量が不足して磁気空
隙3内において長手方向の磁束密度分布が正弦波状にな
らないが、主磁石2aの間に配置した補磁用磁石2bに
より主磁石2aの長手方向の端部において図4の紙面の
左右方向の磁束が補充されて、磁気空隙3内において長
手方向の磁束密度分布が正弦波状に近いものとなる。
よびベース6は例えば軟鉄のような高比重の材料により
形成される。またヨーク1は永久磁石の吸引力に耐える
ようにするため、厚さ寸法が磁気回路の磁路として必要
な厚さ寸法よりも大きくなった。これに対して実施の第
2の形態においてはベース6は例えばアルミニウム合金
のような低比重の非磁性材料によって形成される。また
底板部6a上に2条の突起部6bを一体に設け、この突
起部6bにより永久磁石の吸引力を受けるようにしたの
でサイドヨーク1bの厚さ寸法は磁気回路の磁路として
必要な厚さ寸法よりも大きくする必要は無い。したがっ
て実施の第2の形態においては、リニアモータの重量を
実施の第1の形態よりも軽量化できる。そして実施の第
1の形態と同様に寸法関係が0.3<Lc/Lg<0.9
の範囲では、推力リップルの減少率が大きく、推力の減
少率が小さいので、推力リップルが減少し、リニアリテ
ィの優れた高性能のリニアモータが得られる。
の形態を示す要部断面図であり、図7は図6のバックプ
レート(後述)、永久磁石およびコイルのA―A矢視図
である。同一部分は前記図1、図2、図4、図5、図1
6あるいは図17と同一の参照符号で示す。以下、図6
及び図7を参照しながら実施の第3の形態について説明
する。
イルフレーム9およびコイル5は実施の第2の形態と同
じである。次に15はバックプレートであり、例えば軟
鉄のような強磁性材料により平板状に形成する。このバ
ックプレート15は磁気回路的には実施の第2形態のサ
イドヨーク1bと同等の機能を有する。そしてバックプ
レート15には、長手方向(図6の紙面と直交する方
向)に2個の主磁石2aを間隔を置いて互に異極が現れ
るように配設すると共に、前記2個の主磁石2aの間及
び図7のYU側の主磁石2aのさらにYU側に長手方向
に着磁した補磁用磁石2bを各々表面において同極が近
接するように配設する。これら2個の主磁石2aと2個
の補磁用磁石2bを1つのユニットとし、長手方向に連
続して配設された1以上のユニット数のこれら磁石が長
磁石列を構成する。この長磁石列がバックプレート15
に配設され磁石付バックプレートが形成される。片方の
突起部6bに配設される磁石付バックプレートの数は通
常1枚であるが2枚以上でも良い。
永久磁石(主磁石2aおよび補磁用磁石2b)をサイド
ヨーク1bの内側に取り付ける。しかし、このような着
磁済みの高性能永久磁石で主磁石と補磁用磁石とを並べ
て配置すると隣接する永久磁石同士の同極反発力が大き
いこと、サイドヨーク1bの内側の空間が狭いこと、及
び組み立て冶具等の使用が制限されることなどの理由か
ら磁石をサイドヨーク1bの内側に固着する作業の作業
性は非常に悪い。これに対して実施の第3の形態におい
ては、ヨークであるバックプレート15を別途に用意
し、これに磁石の貼りつけ作業を行うとができるため十
分な作業スペースを確保できるので冶具の使用も自由で
あり同極反発力が大きくても作業性は大幅に改善され
る。その後磁石が固着されたこのバックプレート15を
突起部6bに固定する。そして実施の第1の形態と同様
に、寸法関係が0.3<Lc/Lg<0.9の範囲では、
推力リップルの減少率が大きく推力の減少率が小さいの
で、推力リップルが減少し、リニアリティの優れた高性
能のリニアモータが得られる。また実施の第2の形態と
同様に、リニアモータの重量を軽量化できる。
の形態を示す要部断面図であり、図9は図8の短尺プレ
ート(後述)、永久磁石およびコイルのA―A矢視図で
ある。同一部分は前記図1、図2、図4ないし図7、図
16あるいは図17と同一の参照符号で示す。以下、図
8及び図9を参照しながら実施の第4の形態について説
明する。
イルフレーム9およびコイル5は実施の第2の形態と同
じである。
鉄のような強磁性材料により平板状に形成する。この短
尺プレート10は磁気回路的には実施の第2の形態のサ
イドヨーク1bと同等の機能を有する。そして短尺プレ
ート10には、長手方向(図8の紙面と直交する方向)
に2個の主磁石2aを間隔を置いて互に異極が現れるよ
うに配設するとともに、前記2個の主磁石2aの間及び
図9のYU側の主磁石2aのさらにYU側に長手方向に
着磁した補磁用磁石2bを各々表面において同極が近接
するように配設する。これら2個の主磁石2aと2個の
補磁用磁石2bを1つのユニットとし、長手方向に連続
して短尺プレート10に配設された1以上のユニット数
のこれらの磁石が短磁石列を構成する。短尺プレート1
0に(1以上のユニット数の磁石から成る)短磁石列が
配設されて磁石付短尺プレート11が形成される。補磁
用磁石2bの、磁化方向(図8の紙面の上下方向)寸法
および厚さ(図8の紙面の左右方向)寸法は、主磁石2
aのコイルと平行方向寸法および厚さ寸法と同寸法とす
る。補磁用磁石2bの長手方向寸法は適用する磁気回路
に応じて最適の値に設定する。短尺プレート10の長手
方向寸法は、短磁石列の長手方向寸法と同寸法とし、短
尺プレート10と短磁石列の長手方向の端面が揃うよう
にする。なお、長手方向両端部の短尺プレート10の、
隣接する短尺プレート10が無い側の端部は、主磁石2
aまたは補磁用磁石2bの長手方向長手方向端部から出
っ張るようにしても良い。短尺プレート10のコイルと
平行方向寸法は、主磁石2aのコイルと平行方向寸法と
同じか、またはそれより大きい寸法とする。そして複数
の前記磁石付短尺プレート11を図9の構成となるよう
作成する。次にベース6の一方の突起部6aの内側に磁
石付短尺プレート11を必要数配設して連続する第1の
磁石列を形成すると共に、他の突起部6aの内側に前記
の第1の磁石列とは極性が逆になるように対向させて、
磁石付短尺プレート11を必要数配設して連続する第2
の磁石列を形成する。
設される磁石のユニット数が1の場合を示すが、1枚の
短尺プレート10に配設される磁石のユニット数は2以
上でも良い。また、一つの磁気回路がユニット数の異な
る磁石付短尺プレート11で構成されても良い。例えば
磁気回路の一端がユニット数1で他はユニット数2の磁
石付短尺プレート11で構成されても良い。そして、上
述の突起部6bへの磁石付短尺プレート11の取り付け
の難易により、このユニット数を適切に選定すれば良
い。
5の形態を示す要部断面図であり、図11は図10の短
尺プレート、中ヨーク(後述)、永久磁石およびコイル
のA―A矢視図である。同一部分は前記図1、図2、図
4ないし図9、図16あるいは図17と同一の参照符号
で示す。以下、図10及び図11を参照しながら実施の
第3の形態について説明する。
金のような低比重の非磁性材料によって形成され、底板
部6a上に2条の突起部6bと、支持部6cとを一体に
設ける。12は中ヨークであり、例えば軟鉄のような強
磁性材料により横断面形状を略U字型に形成する。中ヨ
ーク12は長手方向一体としても良いし、長手方向に分
割しても良い。そして中ヨーク12の略U字型横断面の
両外側には実施の第4の形態と同様に、長手方向に短磁
石列が図のような極性に配設されて磁石付中ヨーク13
が形成される。中ヨーク12の短磁石列が配設される部
分のコイルと平行方向寸法は、主磁石2aのコイルと平
行方向寸法と同じか、またはそれより大きい寸法とす
る。磁石付中ヨーク13は前記支持部6cに、例えばボ
ルト締結あるいは接着等の適切な手段により配設固着さ
れる。なお、中ヨーク12を支持部6cに固着してから
永久磁石2を固着しても良い。2条の突起部6bの内側
には実施の第4の形態と同様に、長手方向に短尺プレー
ト10および短磁石列が図のような極性に配設されて磁
石付短尺プレート13が形成される。このようにするこ
とにより、磁気空隙3が2箇所形成される。そして実施
の第4の形態と同様の磁石付短尺プレート13が形成さ
れるので、実施の第4の形態と同様に磁気回路の組み立
てが容易である。可動子7の下方にコイルフレーム9を
2個配設し、コイルフレーム9が前記2箇所の磁気空隙
3内において紙面と直交する方向に移動可能に設け、コ
イル5が磁気空隙3の(図10の紙面の左右方向の)略
中央に位置するようにして、コイル5をコイルフレーム
9に配設する。
構成である。すなわち、実施の第5の形態は実施の第4
の形態の磁気回路を2回路にし、それにともないコイル
5も2列にしたものである。したがって、実施の第4の
形態のリニアモータよりも推力を大きくすることができ
るとともに、実施の第4の形態と同様に磁気回路の組み
立てが容易であり、低コスト化することができる。
6の形態を示す要部断面図であり、図13は図12の短
尺プレート、永久磁石およびコイルのA―A矢視図であ
る。同一部分は前記図1、図2、図4ないし図11、図
16あるいは図17と同一の参照符号で示す。以下、図
12及び図13を参照しながら実施の第6の形態につい
て説明する。
アルミニウム合金のような低比重の非磁性材料によって
形成さる。スペーサ14の図12の紙面の左右両側に磁
石付短尺プレート11が配設された後、例えばボルト締
結あるいは接着等の適切な手段によりベース6の支持部
6cにスペーサ14が配設される。
図10の磁石付中ヨーク13を無くし、その代わりにス
ペーサ14を配設し、実施の第4の形態と同様の磁石付
短尺プレート11をこのスペーサ14の両面に配設した
ものであり、それ以外は実施の第5の形態と同じであ
る。したがって、実施の第5の形態と同様に推力を大き
くすることができるそして実施の第1の形態と同様に寸
法関係が0.35<Lc/Lg<0.75の範囲では、推
力リップルの減少率が大きく推力の減少率が小さいの
で、推力リップルが減少し、リニアリティの優れた高性
能のリニアモータが得られる。また実施の第2の形態と
同様に、リニアモータの重量を軽量化できる。さらに実
施の第4の形態と同様に磁気回路の組み立てが容易であ
り、低コスト化することができる。
7の形態を示す要部断面図であり、その短尺プレート、
永久磁石およびコイルのA―A矢視図は図9と同じであ
る。同一部分は前記図1、図2、図4ないし図13、図
16あるいは図17と同一の参照符号で示す。以下、図
14及び図9を参照しながら実施の第6の形態について
説明する。
2の形態のベース6と同様な材料によって形成され、底
板部6a上に2条の突起部6bを一体に設ける。このベ
ース6に副ベース6dを配設する。副ベース6dの材料
はベース6と同様とし、断面U字型形状で、このU字型
を横に倒した状態で配設する。7は可動子であり、横部
材7a、縦部材7bから成り、前記突起部6b上に配設
した支持摺動部材8上に移動可能に載置する。可動子7
の下方にコイルフレーム9を配設し、コイルフレーム9
が磁気空隙3内において紙面と直交する方向に移動可能
に設け、コイル5が磁気空隙3の(図14の紙面の上下
方向の)略中央に位置するようにして、コイル5をコイ
ルフレーム9に配設する。短尺プレート10および磁石
付短尺プレート11は実施の第4の形態と同じものを図
8において紙面時計回りに90度回転させて(すなわち
縦のものを横にして)配設したものである。
記形状に限定されるものではなく、上記機能を満足でき
るものであれば上記形状と異なっていても良い。可動子
7は図の形状に限定されるものではなく、例えば(突起
部6bを長くして)縦部材7bを無くし横部材7aのみ
で構成しても良い。コイルフレーム9は図の形状に限定
されるものではなく、例えば(縦部材7bを長くして)
コイルフレーム9を横向きに縦部材7bに配設しても良
い。また、磁石付短尺プレート11の代わりに実施の第
3の形態のような磁石付バックプレートを用いても良
い。
モータにおいて、コイルが横方向に配設され(それにと
もない磁石付短尺プレートも横方向に配設され)ている
ものである。したがって実施の第4の形態と同様に磁気
回路の組み立てが容易であり、低コスト化することがで
きる。そして実施の第1の形態と同様に寸法関係が0.
35<Lc/Lg<0.75の範囲では、推力リップルの
減少率が大きく推力の減少率が小さいので、推力リップ
ルが減少し、リニアリティの優れた高性能のリニアモー
タが得られる。また実施の第2の形態と同様に、リニア
モータの重量を軽量化できる。
る装置においては、通常、装置の縦方向寸法を小さくす
ることが好ましい。これは、例えばX方向に可動子を移
動させるXリニアモータの可動子上に、X方向に対し直
角であるY方向に可動子を移動させるYリニアモータを
搭載したステージ装置(以下、X―Yステージ装置と記
す)等に用いられる(多段積み型の)リニアモータにお
いて、縦方向寸法を小さくしたコンパクトな装置を要求
される。あるいは多段積み型でないリニアモータでも縦
方向寸法が小さいほうが好ましいことはもちろんであ
る。さらに、可動子7の重心は低いほうが好ましい。こ
のため、リニアモータの縦方向寸法を小さくすることが
求められるのである。しかしリニアモータの推力は、磁
気空隙3内で磁束と鎖交するコイル5の有効寸法(すな
わち主磁石2aの、コイルと平行方向寸法)に比例する
ので、主磁石2aの縦方向寸法を小さくすると推力減少
を招来する(すなわち性能を維持できない)。したがっ
て実施の第1ないし第4の形態のリニアモータにおいて
は、性能を維持しながら縦方向寸法を小さくすることは
必ずしも容易ではなかった。本実施の形態においてはコ
イル5が横方向に配設されているので、推力を維持する
ために磁気空隙3内で磁束と鎖交するコイル5の有効寸
法(すなわち主磁石2aの、コイルと平行方向寸法)を
大きくしてもリニアモータの縦方向寸法は増大しない。
したがって、リニアモータの性能を維持しながら縦方向
寸法を小さくすることができる。
8の形態を示す要部断面図であり、同一部分は前記図
1、図2、図4ないし図14、図16あるいは図17と
同一の参照符号で示す。以下、図15を参照しながら実
施の第7の形態について説明する。
モータにおいて副ベース6d、磁石付短尺プレート1
1、コイル5およびコイルフレーム9を横方向に2組配
設したものであり、それ以外は実施の第7の形態と同じ
である。本実施の形態においては、副ベース6dの断面
U字型形状のU字型を横に倒した状態で、U字の閉じた
(開口でない)側が対向するように配設したが、開口側
が対向するように配設しても良く、一方の開口側と他方
の閉じた側が対向するように配設しても良い。なお、ベ
ース6あるいは副ベース6dは上記形状に限定されるも
のではなく、上記機能を満足できるものであれば上記形
状と異なっていても良い。また、磁石付短尺プレート1
1の代わりに実施の第3の形態のような磁石付バックプ
レートを用いても良い。
形態のリニアモータよりも推力を大きくすることができ
るとともに、実施の第7の形態と同様にリニアモータの
性能を維持しながら縦方向寸法を小さくすることができ
る。そして実施の第1の形態と同様に寸法関係が0.3
5<Lc/Lg<0.75の範囲では、推力リップルの減
少率が大きく推力の減少率が小さいので、推力リップル
が減少し、リニアリティの優れた高性能のリニアモータ
が得られる。また実施の第2の形態と同様に、リニアモ
ータの重量を軽量化できる。さらに実施の第4の形態と
同様に磁気回路の組み立てが容易であり、低コスト化す
ることができる。
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
い。実施の形態に記した形状、材質、寸法等はこれらに
限定されるものではなく、機能、生産性等を勘案して最
適のものとすれば良い。尚、永久磁石や可動子の実施態
様は上記に限るものではない。
し、リニアリティの優れた、低コスト化、高速化、小型
化、軽量化されたリニアモータおよびその組み立て方法
を提供することができる。
す要部断面図である。
コイルのA―A矢視図である。
gと推力および推力リップルとの関係を示すグラフであ
る。
す要部断面図である。
およびコイルのA―A矢視図である。
す要部断面図である。
石およびコイルのA―A矢視図である。
す要部断面図である。
ト、永久磁石およびコイルのA―A矢視図である。
示す要部断面図である。
磁石およびコイルのA―A矢視図である。
示す要部断面図である。
磁石およびコイルのA―A矢視図である。
示す要部断面図である。
示す要部断面図である。
る。
の優れたリニアモータの永久磁石の斜視図である。
の優れたリニアモータのLc/Lgと推力および推力リ
ップルとの関係を示す図面である。
磁石、 2-1 凹面、2a 主磁石、 2b 補磁用磁
石、 3 磁気空隙、 4 支持板、5 コイル、 6
ベース、 6a 底板部、 6b 突起部、 6c 支
持部、6d 副ベース、 7 可動子、 7a 横部
材、 7b 縦部材、8 支持摺動部材、 9 コイル
フレーム、 10 短尺プレート、11 磁石付短尺プ
レート、 12 中ヨーク、 13 磁石付中ヨーク、
14 スペーサ、 15 バックプレート
Claims (8)
- 【請求項1】 厚さ方向に着磁した複数の主磁石を長手
方向に間隔を置いて交互に異極が現れるよう配置すると
共に、隣接する前記主磁石間に長手方向に着磁した補磁
用磁石を各々表面において同極が近接するように周期的
に嵌装して形成した、連続する第1の磁石列と、前記第
1の磁石列と同じ構成で極性が逆の第2の磁石列とを磁
気空隙を隔てて対向配置し、前記磁気空隙内に、コイル
を前記磁石列に対して相対移動可能に設けて成るリニア
モータにおいて、前記磁気空隙の中央のみに正弦波状磁
束密度分布を形成することを特徴とするリニアモータ。 - 【請求項2】 前記コイル厚さをLc、前記磁気空隙長
をLgとすると、寸法関係が0.3<Lc/Lg<0.9
である請求項1記載のリニアモータ。 - 【請求項3】 前記磁石列がバックプレートに配設さ
れ、このバックプレートがベースに配設されている請求
項1又は請求項2記載のリニアモータ。 - 【請求項4】 前記磁石列が長手方向に分割された複数
の短磁石列から成り、この短磁石列が短尺プレートに配
設され、この短尺プレートがベースに配設されている請
求項3記載のリニアモータ。 - 【請求項5】 長手方向に連続した各2個ずつの前記主
磁石と前記補磁用磁石を1つのユニットとし、前記短磁
石列が1つのユニットから成ることを特徴とする請求項
4記載のリニアモータ。 - 【請求項6】 前記コイルが横方向に配設されているこ
とを特徴とする請求項3乃至5の何れかに記載のリニア
ニアモータ。 - 【請求項7】 請求項3乃至6の何れかに記載のリニア
モータの組み立て方法であって、前記磁石列が予めバッ
クプレートに配設されてから、このバックプレートがベ
ースに配設されることを特徴とするリニアモータの組み
立て方法。 - 【請求項8】 請求項3乃至6の何れかに記載のリニア
モータの組み立て方法であって、前記短磁石列が予め前
記短尺プレートに配設されてから、この短尺プレートが
ベースに配設されることを特徴とするリニアモータの組
み立て方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001218161A JP2003032996A (ja) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | リニアモータ及びその組み立て方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001218161A JP2003032996A (ja) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | リニアモータ及びその組み立て方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003032996A true JP2003032996A (ja) | 2003-01-31 |
JP2003032996A5 JP2003032996A5 (ja) | 2008-08-28 |
Family
ID=19052384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001218161A Pending JP2003032996A (ja) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | リニアモータ及びその組み立て方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003032996A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10320423A1 (de) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Ina-Schaeffler Kg | Linearführung |
JP2005237087A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Neomax Co Ltd | 可動コイル型リニアモータ及びその固定子の磁気回路の組立方法 |
JP2008245475A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Hitachi Metals Ltd | 可動コイル型リニアモータ |
JP2008245491A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Hitachi Metals Ltd | 可動コイル型リニアモータ |
JP2011205879A (ja) * | 2010-01-13 | 2011-10-13 | Integrated Dynamics Engineering Gmbh | 磁性アクター及びその取り付け方法 |
WO2014132587A1 (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-04 | 住友重機械工業株式会社 | リニアモータ |
JP2014166111A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | リニアモータ |
JP2014171281A (ja) * | 2013-03-01 | 2014-09-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | リニアモータ |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04255456A (ja) * | 1991-02-07 | 1992-09-10 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ |
JPH05168219A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ |
JPH05292732A (ja) * | 1992-04-07 | 1993-11-05 | Hitachi Metals Ltd | 磁気回路 |
JPH0638501A (ja) * | 1992-07-16 | 1994-02-10 | Hitachi Metals Ltd | 磁気回路 |
JP2000299973A (ja) * | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Hitachi Metals Ltd | リニアアクチュエータ |
-
2001
- 2001-07-18 JP JP2001218161A patent/JP2003032996A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04255456A (ja) * | 1991-02-07 | 1992-09-10 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ |
JPH05168219A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ |
JPH05292732A (ja) * | 1992-04-07 | 1993-11-05 | Hitachi Metals Ltd | 磁気回路 |
JPH0638501A (ja) * | 1992-07-16 | 1994-02-10 | Hitachi Metals Ltd | 磁気回路 |
JP2000299973A (ja) * | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Hitachi Metals Ltd | リニアアクチュエータ |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10320423A1 (de) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Ina-Schaeffler Kg | Linearführung |
JP2005237087A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Neomax Co Ltd | 可動コイル型リニアモータ及びその固定子の磁気回路の組立方法 |
JP4534194B2 (ja) * | 2004-02-18 | 2010-09-01 | 日立金属株式会社 | 可動コイル型リニアモータ及びその固定子の磁気回路の組立方法 |
JP2008245475A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Hitachi Metals Ltd | 可動コイル型リニアモータ |
JP2008245491A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Hitachi Metals Ltd | 可動コイル型リニアモータ |
JP2011205879A (ja) * | 2010-01-13 | 2011-10-13 | Integrated Dynamics Engineering Gmbh | 磁性アクター及びその取り付け方法 |
US8541911B2 (en) | 2010-01-13 | 2013-09-24 | Integrated Dynamics Engineering Gmbh | Magnetic actor and a method for its installation |
WO2014132587A1 (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-04 | 住友重機械工業株式会社 | リニアモータ |
JP2014166111A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | リニアモータ |
US9887611B2 (en) | 2013-02-27 | 2018-02-06 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Linear motor |
JP2014171281A (ja) * | 2013-03-01 | 2014-09-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | リニアモータ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3395155B2 (ja) | リニアモータ及びその製造方法 | |
EP1511164B1 (en) | Linear motor with reduced cogging force | |
JP5240543B2 (ja) | 可動コイル型リニアモータの組立方法 | |
JP4103066B2 (ja) | 永久磁石型同期リニアモータ | |
US7339290B2 (en) | Linear motor | |
US20150035388A1 (en) | Linear Motor | |
JP2002142436A (ja) | リニアモータ | |
JP2003032996A (ja) | リニアモータ及びその組み立て方法 | |
JPH11313476A (ja) | リニアモータ | |
US20040189104A1 (en) | Drive unit | |
JP3736381B2 (ja) | 振動型リニアアクチュエータ | |
JP2005237087A (ja) | 可動コイル型リニアモータ及びその固定子の磁気回路の組立方法 | |
JP2680199B2 (ja) | リニアモータ | |
JP3357541B2 (ja) | 可動磁石型リニアモータ | |
JP5088536B2 (ja) | 可動コイル型リニアモータの組立方法 | |
JP3838813B2 (ja) | リニアアクチュエータ | |
JP3214075B2 (ja) | リニアモータ | |
JP3793874B2 (ja) | 永久磁石形リニアモータ | |
JP2002112519A (ja) | 電磁往復駆動装置 | |
JP5421173B2 (ja) | リニアモータ | |
JP3814119B2 (ja) | リニアアクチュエータ | |
JPH08163850A (ja) | 単極形リニア直流モータ | |
JPH0116384Y2 (ja) | ||
JP3458922B2 (ja) | ボイスコイル形リニアモータ | |
JP3687867B2 (ja) | 単極形リニア直流モータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040526 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070613 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080715 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080715 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101224 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110422 |