JP2003244930A - 駆動装置 - Google Patents
駆動装置Info
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- JP2003244930A JP2003244930A JP2002042517A JP2002042517A JP2003244930A JP 2003244930 A JP2003244930 A JP 2003244930A JP 2002042517 A JP2002042517 A JP 2002042517A JP 2002042517 A JP2002042517 A JP 2002042517A JP 2003244930 A JP2003244930 A JP 2003244930A
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- Japan
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- mover
- magnetic pole
- coil
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】駆動装置において、可動子の水平方向に働く応
力が生じたときに可動子が水平方向に移動しないように
支持するための支持機構の負担が大きく、支持機構に頑
強なものを使用しなければならない。 【解決手段】駆動装置を、コイル（４）が巻かれた磁性
体（５１）を有する一次側と、複数の永久磁石を有する
二次側（６）とを有し、一次側は磁極（１１ａ，２１
ｂ）を有し、磁極に段部（３１，３２）を有するものと
し、段部の幅を永久磁石の幅よりも小さいものとする。
力が生じたときに可動子が水平方向に移動しないように
支持するための支持機構の負担が大きく、支持機構に頑
強なものを使用しなければならない。 【解決手段】駆動装置を、コイル（４）が巻かれた磁性
体（５１）を有する一次側と、複数の永久磁石を有する
二次側（６）とを有し、一次側は磁極（１１ａ，２１
ｂ）を有し、磁極に段部（３１，３２）を有するものと
し、段部の幅を永久磁石の幅よりも小さいものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動子と固定子か
らなる駆動装置に関わるものである。
らなる駆動装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、リニアモータに代表される直線駆
動を利用した駆動装置の需要が増大している。リニアモ
ータは、直線駆動が必要とされる分野では回転モータと
比較して高速度・高精度位置決めが可能、保守が容易で
ある等の利点を有しており、特に半導体製造装置，工作
機械等の分野で需要が高い。しかし、それらの分野に限
らず、上記利点を活かした他の用途にも利用されていく
ことが予想される。
動を利用した駆動装置の需要が増大している。リニアモ
ータは、直線駆動が必要とされる分野では回転モータと
比較して高速度・高精度位置決めが可能、保守が容易で
ある等の利点を有しており、特に半導体製造装置，工作
機械等の分野で需要が高い。しかし、それらの分野に限
らず、上記利点を活かした他の用途にも利用されていく
ことが予想される。
【０００３】リニアモータには様々な方式がある。例え
ば、特開平１０−１７４４１８号公報（以下、従来例１
と呼ぶ）には、固定子をコイルを巻いた複数のＣ型鉄
心、可動子を永久磁石を複数配置した板状のもので構成
し、可動子を固定子鉄心のギャップ間に配置したリニア
モータが記載されている。また、特開２００１−28875
号公報（以下、従来例２と呼ぶ）には、製造の容易化，
省スペース化及び電力効率の向上を図るために固定子側
に巻くコイルを一本だけとし、固定子には２種類の形状
の鉄心を一つおきに同種のものとなるように複数配置し
たリニアモータが記載されている。
ば、特開平１０−１７４４１８号公報（以下、従来例１
と呼ぶ）には、固定子をコイルを巻いた複数のＣ型鉄
心、可動子を永久磁石を複数配置した板状のもので構成
し、可動子を固定子鉄心のギャップ間に配置したリニア
モータが記載されている。また、特開２００１−28875
号公報（以下、従来例２と呼ぶ）には、製造の容易化，
省スペース化及び電力効率の向上を図るために固定子側
に巻くコイルを一本だけとし、固定子には２種類の形状
の鉄心を一つおきに同種のものとなるように複数配置し
たリニアモータが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例のリニアモ
ータを工作機械等に使用した場合、可動子の水平方向に
働く応力が生じたときに可動子が水平方向に移動しない
ように支持するための支持機構の負担が大きく、支持機
構に頑強なものを使用しなければならないという課題が
あった。
ータを工作機械等に使用した場合、可動子の水平方向に
働く応力が生じたときに可動子が水平方向に移動しない
ように支持するための支持機構の負担が大きく、支持機
構に頑強なものを使用しなければならないという課題が
あった。
【０００５】本発明の目的は、駆動装置の可動子の水平
方向に生じる応力を低減させ、可動子の支持機構に簡素
なものを使用することができるようにすることである。
方向に生じる応力を低減させ、可動子の支持機構に簡素
なものを使用することができるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、駆動装
置を、コイルが巻かれた磁性体を有する一次側と、複数
の永久磁石，凹凸のついた磁性板、あるいは導体板を有
する二次側とを有し、一次側は磁極を有し、磁極に段部
を有するものとしたことにある。
置を、コイルが巻かれた磁性体を有する一次側と、複数
の永久磁石，凹凸のついた磁性板、あるいは導体板を有
する二次側とを有し、一次側は磁極を有し、磁極に段部
を有するものとしたことにある。
【０００７】さらに本発明の他の特徴は、駆動装置を、
第１の対向部を有する第１のコアと、第２の対向部を有
する第２のコアと、第１のコアと前記第２のコアとを有
しコイルが巻かれた一次側と、第１の対向部と第２の対
向部の間にある二次側とを有し、一次側は段部を有する
ものとしたことにある。
第１の対向部を有する第１のコアと、第２の対向部を有
する第２のコアと、第１のコアと前記第２のコアとを有
しコイルが巻かれた一次側と、第１の対向部と第２の対
向部の間にある二次側とを有し、一次側は段部を有する
ものとしたことにある。
【０００８】さらに本発明の他の特徴は、駆動装置を、
第１の対向部を有する第１のコアと、第２の対向部を有
する第２のコアと、第１の対向部と第２の対向部とを有
しコイルが巻かれた一次側と、第１の対向部と前記第２
の対向部の間にある二次側とを有し、第１の対向部ある
いは第２の対向部の少なくとも一方に段部があるものと
したことにある。
第１の対向部を有する第１のコアと、第２の対向部を有
する第２のコアと、第１の対向部と第２の対向部とを有
しコイルが巻かれた一次側と、第１の対向部と前記第２
の対向部の間にある二次側とを有し、第１の対向部ある
いは第２の対向部の少なくとも一方に段部があるものと
したことにある。
【０００９】尚、本発明のその他の特徴は本願特許請求
の範囲に記載の通りである。
の範囲に記載の通りである。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に比較例のリニアモータを示
す。図１（ａ）は、リニアモータの全体図、図１（ｂ）
は、リニアモータの磁束の流れを示す図である。可動子
６は、リニアモータの二次側に相当し複数の永久磁石３
４がＮ極，Ｓ極が交互になるように配置されている。固
定子３は、リニアモータの一次側（コイルを巻いた磁性
体を有する側）に相当し、コア５１，５２とコイル４か
ら構成され、コイル４は導電体で構成される。第１のコ
ア５１は、第１の対向部６１を有し、第２のコア５２
は、第２の対向部６２を有する。コア５１，５２は磁性
体で構成され、コア５１とコア５２には、上部と下部の
磁極が互い違いになるように構成されている。ここで、
コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂを第１
の対向部６１と定義し、コア５２の下部磁極歯１２ｂと
上部磁極歯２２ａを第２の対向部６２と定義する。よっ
て、（２ｎ−１）番目のコアは、第１の対向部６１、
（２ｎ）番目のコアは、第２の対向部６２を有するよう
に固定子３を構成する（但し、ｎ＝１，２，３，…
…）。コア５１，５２の各対向部の上部磁極歯と下部磁
極歯の間に一定のギャップ８を設け、ギャップ８に可動
子６を通すと、可動子６が第１の対向部６１及び第２の
対向部６２の間に移動可能に支持されている。可動子６
と固定子３の相対的な位置に応じてコイル４に単相の交
流電流をながすと、リニアモータ各対向部の上部磁極歯
と下部磁極歯の間のギャップ８には、磁束が上部と下部
の磁極歯間を交番して上下に通り、第１の対向部６１と
第２の対向部６２に流れる磁束の向きは交互に逆方向に
なる（矢印４７は、磁束の向きを示す）。第１の対向部
６１及び第２の対向部６２に流れる磁束と、永久磁石３
４の作る磁束の相互作用により、可動子６にはｘ方向に
電磁力による駆動力が発生し、可動子６が往復運動す
る。
す。図１（ａ）は、リニアモータの全体図、図１（ｂ）
は、リニアモータの磁束の流れを示す図である。可動子
６は、リニアモータの二次側に相当し複数の永久磁石３
４がＮ極，Ｓ極が交互になるように配置されている。固
定子３は、リニアモータの一次側（コイルを巻いた磁性
体を有する側）に相当し、コア５１，５２とコイル４か
ら構成され、コイル４は導電体で構成される。第１のコ
ア５１は、第１の対向部６１を有し、第２のコア５２
は、第２の対向部６２を有する。コア５１，５２は磁性
体で構成され、コア５１とコア５２には、上部と下部の
磁極が互い違いになるように構成されている。ここで、
コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂを第１
の対向部６１と定義し、コア５２の下部磁極歯１２ｂと
上部磁極歯２２ａを第２の対向部６２と定義する。よっ
て、（２ｎ−１）番目のコアは、第１の対向部６１、
（２ｎ）番目のコアは、第２の対向部６２を有するよう
に固定子３を構成する（但し、ｎ＝１，２，３，…
…）。コア５１，５２の各対向部の上部磁極歯と下部磁
極歯の間に一定のギャップ８を設け、ギャップ８に可動
子６を通すと、可動子６が第１の対向部６１及び第２の
対向部６２の間に移動可能に支持されている。可動子６
と固定子３の相対的な位置に応じてコイル４に単相の交
流電流をながすと、リニアモータ各対向部の上部磁極歯
と下部磁極歯の間のギャップ８には、磁束が上部と下部
の磁極歯間を交番して上下に通り、第１の対向部６１と
第２の対向部６２に流れる磁束の向きは交互に逆方向に
なる（矢印４７は、磁束の向きを示す）。第１の対向部
６１及び第２の対向部６２に流れる磁束と、永久磁石３
４の作る磁束の相互作用により、可動子６にはｘ方向に
電磁力による駆動力が発生し、可動子６が往復運動す
る。
【００１１】上記比較例のリニアモータを工作機械に利
用した場合、加工する際の衝撃等により可動子６のｙ方
向に応力が生じるため、可動子６をｙ方向に支持する支
持機構の負担が大きくなり、支持機構を頑強に製造しな
ければならないという課題があった。
用した場合、加工する際の衝撃等により可動子６のｙ方
向に応力が生じるため、可動子６をｙ方向に支持する支
持機構の負担が大きくなり、支持機構を頑強に製造しな
ければならないという課題があった。
【００１２】実施例１
図２（ａ）は、本発明の実施例１に用いられる固定子の
斜視図、図２（ｂ）は実施例１のリニアモータの断面図
である。比較例と違う点はコア５１の上部磁極歯１１ａ
と下部磁極歯２１ｂがギャップ８の存在する側の面にそ
れぞれ段部３１，３２を有していることである。
斜視図、図２（ｂ）は実施例１のリニアモータの断面図
である。比較例と違う点はコア５１の上部磁極歯１１ａ
と下部磁極歯２１ｂがギャップ８の存在する側の面にそ
れぞれ段部３１，３２を有していることである。
【００１３】図３は実施例１の作用の説明図であり、図
３（ａ）は可動子６が基準位置にいる場合を示してい
る。可動子６を駆動時に、仮に可動子６が図３（ｂ）の
ように基準位置からｙの負の方向に変位したとすると、
可動子６には矢印４１と矢印４２の方向に電磁力が発生
する。したがって、可動子のｙ方向には、可動子６を基
準位置に戻す方向（矢印４５の方向）に力が発生する。
言い換えると可動子６には復元力が働く。可動子６が図
３（ｃ）のように基準位置からｙの正の方向に変位した
場合も同様に矢印４６の方向に復元力が発生する。
３（ａ）は可動子６が基準位置にいる場合を示してい
る。可動子６を駆動時に、仮に可動子６が図３（ｂ）の
ように基準位置からｙの負の方向に変位したとすると、
可動子６には矢印４１と矢印４２の方向に電磁力が発生
する。したがって、可動子のｙ方向には、可動子６を基
準位置に戻す方向（矢印４５の方向）に力が発生する。
言い換えると可動子６には復元力が働く。可動子６が図
３（ｃ）のように基準位置からｙの正の方向に変位した
場合も同様に矢印４６の方向に復元力が発生する。
【００１４】したがって、可動子６がｙ方向に変位した
場合、可動子６に復元力が働くので可動子６をｙ方向に
支持する支持機構の負担を軽減することができる。それ
により、可動子６の支持機構を簡素なものにすることが
できる。また、可動子６と支持機構の摩擦による磨耗を
低減することができるので、部品交換等の保守の労力を
低減することができ、さらに交換部品代等のコストも低
減することができる。
場合、可動子６に復元力が働くので可動子６をｙ方向に
支持する支持機構の負担を軽減することができる。それ
により、可動子６の支持機構を簡素なものにすることが
できる。また、可動子６と支持機構の摩擦による磨耗を
低減することができるので、部品交換等の保守の労力を
低減することができ、さらに交換部品代等のコストも低
減することができる。
【００１５】本実施例では、上部磁極歯１１ａと下部磁
極歯１１ｂの両方が段部を有しているが、上部磁極歯１
１ａのみ、あるいは下部磁極歯１１ｂのみが段部を有し
ていても本発明の効果は得られる。ただし、上部磁極歯
１１ａと下部磁極歯１１ｂの両方に段部が有る方が可動
子により強い復元力が働くので望ましい。また、段部の
幅ｗ１が可動子に配置された永久磁石の幅ｗ２より大き
い場合には、可動子６に復元力がほとんど働かない範囲
が生じる。したがって、段部の幅ｗ１は永久磁石の幅ｗ
２と同程度か、それよりも小さい方が望ましい。後述す
るように可動子６に凹凸をつけた磁性板を用いる場合に
は、段部の幅ｗ１は、磁性板の幅より小さい方が望まし
い。
極歯１１ｂの両方が段部を有しているが、上部磁極歯１
１ａのみ、あるいは下部磁極歯１１ｂのみが段部を有し
ていても本発明の効果は得られる。ただし、上部磁極歯
１１ａと下部磁極歯１１ｂの両方に段部が有る方が可動
子により強い復元力が働くので望ましい。また、段部の
幅ｗ１が可動子に配置された永久磁石の幅ｗ２より大き
い場合には、可動子６に復元力がほとんど働かない範囲
が生じる。したがって、段部の幅ｗ１は永久磁石の幅ｗ
２と同程度か、それよりも小さい方が望ましい。後述す
るように可動子６に凹凸をつけた磁性板を用いる場合に
は、段部の幅ｗ１は、磁性板の幅より小さい方が望まし
い。
【００１６】段部の高さＨ１が小さいと、可動子６がｙ
方向に変位しても充分な復元力が得られない。したがっ
て、段部の高さＨ１は、可動子６と段部との空隙部にお
ける距離ｇよりも大きい方が望ましい。一方、段部の高
さＨ１が大きくなりすぎると、固定子３の高さＨｔが大
きくなりリニアモータの体格が大きくなる。したがっ
て、段部の高さＨ１は、上部磁極歯１１ａの幅ｗ３より
も小さい方が望ましい。
方向に変位しても充分な復元力が得られない。したがっ
て、段部の高さＨ１は、可動子６と段部との空隙部にお
ける距離ｇよりも大きい方が望ましい。一方、段部の高
さＨ１が大きくなりすぎると、固定子３の高さＨｔが大
きくなりリニアモータの体格が大きくなる。したがっ
て、段部の高さＨ１は、上部磁極歯１１ａの幅ｗ３より
も小さい方が望ましい。
【００１７】段部の形状は本実施例のように略長方形状
でなくても、略台形状等でもかまわない。
でなくても、略台形状等でもかまわない。
【００１８】本実施例では、固定子３を一次側（コイル
を巻いたコアを有する側）、可動子６を二次側とした
が、固定子３を二次側、可動子６を一次側とした構成に
も本発明は適用できる。この構成の場合、可動子６が段
部を有することになる。
を巻いたコアを有する側）、可動子６を二次側とした
が、固定子３を二次側、可動子６を一次側とした構成に
も本発明は適用できる。この構成の場合、可動子６が段
部を有することになる。
【００１９】尚、本発明は、上記実施例のリニアモータ
の方式に限らず、例えば二次側をコイルを巻いた磁性
板、凹凸のついた磁性板（リラクタンスモータ）、ある
いは導体板（誘導モータ）としたもの等にも適用でき
る。
の方式に限らず、例えば二次側をコイルを巻いた磁性
板、凹凸のついた磁性板（リラクタンスモータ）、ある
いは導体板（誘導モータ）としたもの等にも適用でき
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、駆動装置において、可
動子の水平方向に生じる応力を低減させ、可動子の支持
機構の負担を軽減させることができる。
動子の水平方向に生じる応力を低減させ、可動子の支持
機構の負担を軽減させることができる。
【図１】比較例のリニアモータの構造図。
【図２】本発明の実施例１の構造図。
【図３】本発明の復元力発生原理の説明図。
３…固定子、４…コイル、６…可動子、１１ａ，２２ａ
…上部磁極歯、２１ｂ，１２ｂ…下部磁極歯、３１，３
２…段部、３４…永久磁石、４１，４２，４３，４４…
電磁力の働く方向、４５，４６…復元力の方向、５１，
５２…コア、６１…第１の対向部、６２…第２の対向
部。
…上部磁極歯、２１ｂ，１２ｂ…下部磁極歯、３１，３
２…段部、３４…永久磁石、４１，４２，４３，４４…
電磁力の働く方向、４５，４６…復元力の方向、５１，
５２…コア、６１…第１の対向部、６２…第２の対向
部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 諸岡 泰男
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
(72)発明者 沼田 勇
茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立
設備エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 田所 久男
茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立
設備エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 森本 健郎
東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地
株式会社日立製作所内
(72)発明者 三戸 康知
東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地
株式会社日立製作所内
(72)発明者 上野 博司
茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立
設備エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 嶋根 秀樹
茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立
設備エンジニアリング株式会社内
Ｆターム(参考） 5H641 BB09 BB10 BB19 GG02 GG04
GG06 GG12 HH03 HH05 HH09
HH12 HH16
Claims (6)
- 【請求項１】コイルが巻かれた磁性体を有する一次側
と、 複数の永久磁石，凹凸のついた磁性板、あるいは導体板
を有する二次側とを有し、 前記一次側は磁極を有し、 前記磁極に段部を有することを特徴とする駆動装置。 - 【請求項２】第１の対向部を有する第１のコアと、 第２の対向部を有する第２のコアと、 前記第１のコアと前記第２のコアとを有しコイルが巻か
れた一次側と、 前記第１の対向部と前記第２の対向部の間にある二次側
とを有し、 前記一次側は段部を有することを特徴とする駆動装置。 - 【請求項３】第１の対向部を有する第１のコアと、 第２の対向部を有する第２のコアと、 前記第１の対向部と前記第２の対向部とを有しコイルが
巻かれた一次側と、 前記第１の対向部と前記第２の対向部の間にある二次側
とを有し、 前記第１の対向部あるいは前記第２の対向部の少なくと
も一方に段部があることを特徴とする駆動装置。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかにおいて、 前記段部の高さが一次側と二次側の空隙部における距離
よりも大きいことを特徴とする駆動装置。 - 【請求項５】請求項２又は３において、 前記第１のコアと前記第２のコアは上部磁極歯及び下部
磁極歯を有し、 前記段部の高さは上部磁極歯あるいは下部磁極歯の幅よ
りも小さいことを特徴とする駆動装置。 - 【請求項６】請求項１から３のいずれかにおいて、 前記二次側は永久磁石を有し、 前記段部の幅は前記永久磁石の幅より小さいことを特徴
とする駆動装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042517A JP3744437B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 駆動装置 |
| US10/219,772 US20030155819A1 (en) | 2002-02-20 | 2002-08-16 | Drive unit |
| CNB021419345A CN1319256C (zh) | 2002-02-20 | 2002-08-27 | 驱动装置 |
| KR1020020051518A KR100830647B1 (ko) | 2002-02-20 | 2002-08-29 | 구동유닛 |
| US10/821,911 US20040189104A1 (en) | 2002-02-20 | 2004-04-12 | Drive unit |
| US11/125,114 US7138734B2 (en) | 2002-02-20 | 2005-05-10 | Linear drive unit reducing stress generated in movable part in horizontal direction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042517A JP3744437B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003244930A true JP2003244930A (ja) | 2003-08-29 |
| JP3744437B2 JP3744437B2 (ja) | 2006-02-08 |
Family
ID=27678378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002042517A Expired - Lifetime JP3744437B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 駆動装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US20030155819A1 (ja) |
| JP (1) | JP3744437B2 (ja) |
| KR (1) | KR100830647B1 (ja) |
| CN (1) | CN1319256C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012016279A (ja) * | 2011-10-17 | 2012-01-19 | Sanyo Denki Co Ltd | リニアモータ用可動子 |
Families Citing this family (9)
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