JP2006087180A

JP2006087180A - 永久磁石形同期リニアモータ

Info

Publication number: JP2006087180A
Application number: JP2004267732A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sadakane; 健一貞包; Toru Shikayama; 透鹿山
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】高価な櫛歯形状の位置決め用治具等を作成することなく、磁石取付時の組立精度を容易に確保でき、また、厚みの異なる永久磁石を配置することにより予想されるコギング値および推力リップル値の増加を最小限に抑えた永久磁石形同期リニアモータを提供する。
【解決手段】界磁ヨーク１上に配置された交互に極性が異なる複数個の永久磁石２Ａ、２Ｂとより構成される界磁極３と、界磁極３の磁石列と直角方向に磁気的空隙を介して対向配置されると共に電機子コアのスロットにコイルを巻装してなる電機子巻線を有する電機子４と、を備えた永久磁石形同期リニアモータにおいて、複数個設けた永久磁石２Ａ、２Ｂは該磁石の厚みが磁石列に沿って交互に異なるように構成してある。また、界磁ヨーク１には磁石位置決め用溝１Ａが設けられ、２種類の永久磁石２Ａ、２Ｂののうち厚みの大きい方の永久磁石２Ａが磁石位置決め用溝１Ａ内に取付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機や半導体製造装置などＦＡに用いられる永久磁石形同期リニアモータに関する。

従来の永久磁石形同期リニアモータは、図４、図５のようになっている。
図３は第１従来例を示す永久磁石形同期リニアモータの正断面図、図４は図３の界磁極と電機子のみを側面から見た側面図である。
図において、１は界磁ヨーク、２、２Ａ、２Ｂは永久磁石、３は界磁極、４は電機子、５は電機子コア、６は電機子巻線、７は固定台、８はリニアガイドフブロック、９はリニアガイドレール、１０はテーブルである。
固定台７には、平行に対向配置されたテーブル１０の左右を移動自在に案内支持するリニアガイドフブロック８とリニアガイドレール９からなるリニアガイドが設けられており、リニアガイドの間には、固定台７の上に固定された界磁極３と、テーブル１０の下面に固定された電機子４が設けられている。
界磁極３は、磁石の位置決め用溝１Ａを備えた平板状の界磁ヨーク１と、界磁ヨーク１上に交互に極性が異なるように直線状に並べて配置された複数個の永久磁石２とより構成されている。ここで、永久磁石は同一の厚みでかつ同一の磁束密度値のものを配置している。
また、電機子４は、界磁極３の磁石列と直角方向に磁気的空隙を介して対向配置されると共にティース５Ａとスロット５Ｂを有する電機子コア５と、該電機子コア５のスロット５Ｂにコイルを巻装してなる電機子巻線６とより構成されている。
このように永久磁石形同期リニアモータは、電機子４を可動子とし、界磁極３を固定子として構成すＲものとし、可動子と固定子を相対的に走行するようになっている。それから、リニアモータの相対位置を検出するためのリニアスケールとセンサヘッド部からなリニアエンコーダ（不図示）は、テーブル１０と固定台７側に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

図５は第２従来例を示す永久磁石形同期リニアモータの界磁極と電機子のみを側面から見た側面図である。
第２従来例が第１従来例と異なる点は、リニアモータの界磁極１を構成する永久磁石２Ａ、２Ｂの総磁束量を増やすために、永久磁石を隣接させて敷き詰めることができるように、界磁ヨーク１に位置決め用溝を設けない構成とした点である。
一般に、永久磁石を単純に順番に敷き詰めると永久磁石の累積ピッチ誤差により、著しくリニアモータ特性に悪影響を及ぼす。この永久磁石の累積ピッチ誤差の悪影響を軽減させるために、例えば、図示しない櫛歯形状を有した位置決め用治具を作成し、同一の厚みでかつ同一の磁束密度値の永久磁石を界磁ヨークに配置するようにしている。

図６は第３従来例を示す永久磁石形同期リニアモータの正断面図である。
図において、１１は界磁ヨーク、１２は永久磁石、１３は界磁極、１４は電機子、１６は電機子巻線、１７は固定台、１８はリニアガイドフブロック、１９はリニアガイドレール、２０はテーブル、２１はコイル支持基板である。
図６において、リニアモータは界磁極の磁石列との対向部にある空隙部内にコイルを巻装してなるスロットレス形の電機子巻線を有する電機子構成としたものであり、このような電機子構成と本発明の界磁極との組み合わせは、用途に応じて適宜用いられる（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−３０８３２８号特開昭５９−７０１７８号

ところが、第２従来例の永久磁石形同期リニアモータは、界磁ヨーク上に磁石を位置決めするための位置決め用溝を設けていないために、永久磁石を界磁ヨークに位置きめ固定した後の寸法精度に累積誤差を生じて、磁石取付時の組立精度が悪化したり、また、磁石の組立精度悪化を防止するために櫛歯形状の位置決め用治具を用いる必要があり、磁石取付にかかるコストがかえって高価になるという問題があった．。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、厚みの異なる永久磁石を複数種類備えることにより、高価な櫛歯形状の位置決め用治具を作成することなく永久磁石取付時の組立精度を容易に確保することができる永久磁石形同期リニアモータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１の発明は、平板状の界磁ヨークと、前記界磁ヨーク上に交互に極性が異なるように直線状に並べて配置された複数個の永久磁石とより構成される界磁極と、前記界磁極の磁石列と直角方向に磁気的空隙を介して対向配置されると共にティースとスロットを有する電機子コアと、前記電機子コアのスロットにコイルを巻装してなる電機子巻線とより構成される電機子と、を備え、前記界磁極と前記電機子の何れか一方を可動子に、他方を固定子として、可動子と固定子を相対的に走行するようにした永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記複数個設けた永久磁石は該磁石の厚みが磁石列に沿って交互に異なるように構成したこと特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記厚みの異なる永久磁石は、該磁石表面の磁束密度分布波形が同一になるように、それぞれの磁束密度値を設定したことを特徴とする
請求項３の発明は、平板状の界磁ヨークと、前記界磁ヨーク上に交互に極性が異なるように直線状に並べて配置された複数個の永久磁石とより構成される界磁極と、前記界磁極の磁石列と直角方向に磁気的空隙を介して対向配置されると共に該空隙部内にコイルを巻装してなるスロットレス形の電機子巻線を有する電機子と、を備え、前記界磁極と前記電機子の何れか一方を可動子に、他方を固定子として、可動子と固定子を相対的に移動するようにした永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記複数個設けた永久磁石は該磁石の厚みが磁石列に沿って交互に異なるように構成したことを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記厚みの異なる永久磁石は、該磁石表面の磁束密度分布波形が同一になるように、それぞれの磁束密度値を設定したことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、厚みの異なる永久磁石を配置することにより、永久磁石の総磁束量を増やす目的で永久磁石を隣接させて敷き詰めても、高価な櫛歯形状の位置決め用治具を作成することなく永久磁石取付時の組立精度を容易に確保することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、磁石表面の磁束密度分布波形が同一になるように、厚みの異なる永久磁石にそれぞれ磁束密度値を設定することにより、予想されるコギング値および推力リップル値の増加を最小限に抑えることができる。
請求項３に記載の発明によると、厚みの異なる永久磁石を配置することにより、永久磁石の総磁束量を増やす目的で永久磁石を隣接させて敷き詰めても、高価な櫛歯形状の位置決め用治具を作成することなく永久磁石取付時の組立精度を容易に確保することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、磁石表面の磁束密度分布波形が同一になるように、厚みの異なる永久磁石にそれぞれ磁束密度値を設定することにより、予想されるコギング値および推力リップル値の増加を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施例を示す永久磁石形同期リニアモータの側面図、図２は第１実施例における永久磁石表面の磁束密度分布波形を示したものである。なお、図２の横軸方向における複数の縦の線は、各磁石の境界位置を示している。
本発明が従来技術と異なる点は、以下のとおりである。
すなわち、複数個設けた永久磁石２Ａ、２Ｂは該磁石の厚みが磁石列に沿って交互に異なるように構成した点である。ここで、界磁ヨーク１には磁石位置決め用溝１Ａが設けられ、２種類の永久磁石２Ａ、２Ｂののうち厚みの大きい方の永久磁石２Ａが磁石位置決め用溝１Ａ内に取付けられる。
また、厚みの異なる永久磁石２Ａ、２Ｂは、図２に示すように、該磁石表面の磁束密度分布波形が同一になるように、それぞれの磁束密度値を設定したものとなっている。

したがって、本発明の実施例は、厚みの異なる永久磁石を界磁ヨーク上に配置する構成にしたので、永久磁石の総磁束量を増やす目的で永久磁石を隣接させて敷き詰めても、高価な櫛歯形状の位置決め用治具を作成することなく永久磁石取付時の組立精度を容易に確保することができる。
また、磁石表面の磁束密度分布波形が同一になるように、厚みの異なる永久磁石にそれぞれ磁束密度値を設定する構成にしたので、予想されるコギング値および推力リップル値の増加を最小限に抑えることができる。
なお、上記実施例に係るリニアモータは、コア付きの電機子コアを有した電機子を構成するものであるが、このような構成に替えて、図６に示すコアレス形の電機子を用いても構わない。

本発明の第１実施例を示す永久磁石形同期リニアモータの側面図第１実施例における永久磁石表面の磁束密度分布波形を示した図第１従来例を示す永久磁石形同期リニアモータの正断面図図３に示すリニアモータの界磁極と電機子のみを側面から見た側面図第２従来例を示す永久磁石形同期リニアモータの界磁極と電機子のみを側面から見た側面図第３従来例を示す永久磁石形同期リニアモータの正断面図

符号の説明

１界磁ヨーク
２、２Ａ、２Ｂ永久磁石
３界磁極
４電機子
５電機子コア
６電機子巻線
７固定台
８リニアガイドフブロック
９リニアガイドレール
１０テーブル

Claims

平板状の界磁ヨークと、前記界磁ヨーク上に交互に極性が異なるように直線状に並べて配置された複数個の永久磁石とより構成される界磁極と、
前記界磁極の磁石列と直角方向に磁気的空隙を介して対向配置されると共にティースとスロットを有する電機子コアと、前記電機子コアのスロットにコイルを巻装してなる電機子巻線とより構成される電機子と、
を備え、前記界磁極と前記電機子の何れか一方を可動子に、他方を固定子として、可動子と固定子を相対的に走行するようにした永久磁石形同期リニアモータにおいて、
前記複数個設けた永久磁石は該磁石の厚みが磁石列に沿って交互に異なるように構成してあること特徴とする永久磁石形同期リニアモータ。
前記厚みの異なる永久磁石は、該磁石表面の磁束密度分布波形が同一になるように、それぞれの磁束密度値を設定したことを特徴とする請求項１記載の永久磁石形同期リニアモータ。
平板状の界磁ヨークと、前記界磁ヨーク上に交互に極性が異なるように直線状に並べて配置された複数個の永久磁石とより構成される界磁極と、
前記界磁極の磁石列と直角方向に磁気的空隙を介して対向配置されると共に該空隙部内にコイルを巻装してなるスロットレス形の電機子巻線を有する電機子と、
を備え、前記界磁極と前記電機子の何れか一方を可動子に、他方を固定子として、可動子と固定子を相対的に移動するようにした永久磁石形同期リニアモータにおいて、
前記複数個設けた永久磁石は該磁石の厚みが磁石列に沿って交互に異なるように構成してあること特徴とする永久磁石形同期リニアモータ。
前記厚みの異なる永久磁石は、該磁石表面の磁束密度分布波形が同一になるように、それぞれの磁束密度値を設定したことを特徴とする請求項３記載の永久磁石形同期リニアモータ。