JP2014147276A

JP2014147276A - Linear motor

Info

Publication number: JP2014147276A
Application number: JP2013015990A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Ohashi; 弘光大橋; Masahiro Mita; 正裕三田; Masahiro Masuzawa; 正宏増澤; Makoto Kawakami; 川上　　誠
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-08-14

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor in which the used amount of a magnet does not increase even when the total length of a movement distance is long, and which can be operated at high speed with low power by reducing hysteresis loss.SOLUTION: In a linear motor, a movable element 1 includes rectangular plate shape permanent magnet 14 and two armature cores 12, 13 which are long along the movement direction of the movable element 1 in a vertical posture inside a coil 11. A plurality of protrusions 12a, 13a are protrudingly installed in zigzag on one surface and the other surface along the longer direction in the armature cores 12, 13. The permanent magnet 14 is arranged between the two armature cores 12, 13. The two armature cores 12, 13 are arranged so that the protrusion 12a (13a) of one armature core 12 (13) and the protrusion 13a (12a) of the other armature core 13 (12) are arranged in zigzag. The permanent magnet 14 is magnetized in the opposing direction of the two armature cores 12, 13.

Description

本発明は固定子と駆動コイルを有する可動子とを組み合わせてなるリニアモータに関する。 The present invention relates to a linear motor formed by combining a stator and a mover having a drive coil.

例えば、半導体製造装置、液晶表示装置の製造分野においては、大面積の基板等の処理対象物を高速度にて直線移動させ、適宜の移動位置にて高精度に位置決めすることができる送り装置が必要である。この種の送り装置は、一般的には、駆動源としてのモータの回転運動をボールねじ機構等の運動変換機構により直線運動に変換して実現されるが、運動変換機構が介在することから、移動速度の高速化に限界がある。また運動変換機構の機械的な誤差の存在により、位置決め精度も不十分であるという問題がある。 For example, in the field of manufacturing semiconductor manufacturing devices and liquid crystal display devices, there is a feeding device that can linearly move an object to be processed such as a large-area substrate at a high speed and accurately position the object at an appropriate moving position. is necessary. This type of feeding device is generally realized by converting the rotational motion of a motor as a drive source into a linear motion by a motion conversion mechanism such as a ball screw mechanism, but since a motion conversion mechanism is interposed, There is a limit to increasing the moving speed. There is also a problem that positioning accuracy is insufficient due to the presence of mechanical errors in the motion conversion mechanism.

この問題に対応するため、近年においては、直線運動出力が直接的に取り出し可能なリニアモータを駆動源とする送り装置が使用されている。リニアモータは、直線状の固定子と該固定子に沿って移動する可動子とを備えている。前述した送り装置においては、板状の永久磁石を一定間隔毎に多数並設して固定子を構成し、磁極歯と通電コイルとを備える電機子を可動子としたムービングコイル型のリニアモータ（例えば、特許文献１参照）が使用されている。 In order to cope with this problem, in recent years, a feeding device using a linear motor capable of directly taking out a linear motion output as a drive source has been used. The linear motor includes a linear stator and a mover that moves along the stator. In the above-described feeding device, a moving coil type linear motor (a moving coil type linear motor) in which a large number of plate-like permanent magnets are arranged in parallel at regular intervals to constitute a stator, and an armature having magnetic pole teeth and energizing coils is used as a mover. For example, Patent Document 1) is used.

特開平３−１３９１６０号公報JP-A-3-139160

ムービングコイル型のリニアモータでは、固定子に磁石を配置するため、リニアモータの全長が長くなるほど（可動子の移動距離が長くなるほど）、使用する磁石の量が増える。近年、希土類の価格上昇に伴い、使用する磁石量の増加は、コスト増加の原因となっていた。
また、リニアモータが動作する際、固定子に設けられた歯部の磁極変化によりヒステリシス損が発生する。そのため、リニアモータを高速に動作させるためには、より多くの電力を必要としていた。 In a moving coil type linear motor, since magnets are arranged on the stator, the amount of magnets to be used increases as the total length of the linear motor increases (the moving distance of the mover increases). In recent years, with the increase in the price of rare earths, an increase in the amount of magnets used has caused an increase in cost.
Further, when the linear motor operates, a hysteresis loss occurs due to a change in the magnetic poles of the teeth provided on the stator. Therefore, more electric power is required to operate the linear motor at high speed.

本発明は、上述のごとき事情に鑑みてなされたものであり、移動距離の全長が長くても磁石の使用量が増加しないリニアモータであって、ヒステリシス損を低減することにより、低電力で高速動作を可能としたリニアモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and is a linear motor that does not increase the amount of use of a magnet even when the total moving distance is long. An object of the present invention is to provide a linear motor that can operate.

本発明に係るリニアモータは、固定子、及びコイルを有する可動子を備えたリニアモータにおいて、前記固定子は前記可動子の移動方向に長い２つの板状部を有し、前記２つの板状部は可動子の移動域を間にして、磁気的に結合するように対向して設けてあり、前記２つの板状部の互いに対向する面それぞれには、複数の歯部が、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とが対向するように、前記移動方向に並設してあり、前記可動子は前記コイル内部に、共に前記移動方向に沿って長い矩形板状の磁石及び２つの電機子コアが縦姿勢で配してあり、各電機子コアの前記板状部に対向する面それぞれには、前記歯部と磁気的に結合する複数の突起部が、長手方向に沿って一方の面と他方の面とで千鳥配置となるように突設してあり、前記磁石は前記２つの電機子コア間に配してあり、一方の電機子コアの突起部と他方の電機子コアの突起部とが千鳥配置となるように前記２つの電機子コアを配してあり、前記磁石は２つの電機子コアの対向方向に磁化してあることを特徴とする。 The linear motor according to the present invention is a linear motor including a stator and a mover having a coil. The stator has two plate-like portions that are long in the moving direction of the mover, and the two plate-like parts are used. The portions are provided so as to be magnetically coupled with the moving range of the mover in between, and a plurality of tooth portions are provided on one plate on each of the mutually opposing surfaces of the two plate-like portions. The toothed portion of the plate-shaped portion and the toothed portion of the other plate-shaped portion are arranged in parallel in the moving direction, and the mover is a rectangular plate that is long along the moving direction inside the coil. The magnets and the two armature cores are arranged in a vertical posture, and each of the surfaces facing the plate-like portion of each armature core has a plurality of protrusions that are magnetically coupled to the tooth portions, Protrusively arranged in a zigzag arrangement on one surface and the other surface along the longitudinal direction, Is arranged between the two armature cores, and the two armature cores are arranged so that the projections of one armature core and the projections of the other armature core are in a staggered arrangement. The magnet is magnetized in the opposite direction of the two armature cores.

本発明にあっては、可動子にのみ磁石を使用するので、移動距離の全長が長くても永久磁石の使用量が増加しない。また、２つの電機子コアの固定子に対向する面それぞれには、歯部と磁気的に結合する複数の突起部が、長手方向に沿って一方の面と他方の面とで千鳥配置となるように突設してあり、２つの電機子コアの間には磁石が配してあり、一方の電機子コアの突起部と他方の電機子コアの突起部とが千鳥配置となるように２つの電機子コアを配してあり、磁石は２つの電機子コアの対向方向に磁化してあるので、リニアモータ稼動時の歯部の磁極の変化は、ほぼ残留値からＮ極（Ｓ極）又はＮ極（Ｓ極）から残留値への変化しかない。そのため、ヒステリシス損が低減可能となり、低電力で高速動作が可能となる。 In the present invention, since the magnet is used only for the mover, the usage amount of the permanent magnet does not increase even if the total movement distance is long. Further, on each of the surfaces facing the stator of the two armature cores, a plurality of protrusions that are magnetically coupled to the teeth are arranged in a staggered manner on one surface and the other surface along the longitudinal direction. The magnets are arranged between the two armature cores, and the projections of one armature core and the projections of the other armature core are arranged in a staggered manner. Since the two armature cores are arranged and the magnet is magnetized in the opposite direction of the two armature cores, the change in the magnetic pole of the tooth portion during the operation of the linear motor is almost from the residual value to the N pole (S pole). Or there is only a change from the N pole (S pole) to the residual value. Therefore, hysteresis loss can be reduced, and high-speed operation with low power is possible.

本発明に係るリニアモータは、前記歯部は長手方向の略中央部に溝を有することを特徴とする。 The linear motor according to the present invention is characterized in that the tooth portion has a groove at a substantially central portion in the longitudinal direction.

本発明にあっては、前記歯部の長手方向の略中央部に溝を有することで、歯部の中央部においてＳ極とＮ極とがオーバーラップする領域を低減できる。 In the present invention, by having the groove at the substantially central portion in the longitudinal direction of the tooth portion, it is possible to reduce a region where the S pole and the N pole overlap in the central portion of the tooth portion.

本発明に係るリニアモータは、前記突起部の板状部に対向する面は略平行四辺形としてあることを特徴とする。 The linear motor according to the present invention is characterized in that a surface of the protruding portion facing the plate-like portion is a substantially parallelogram.

本発明にあっては、突起部の板状部に対向する面を略平行四辺形としたので、ディテント力が低減され、固定子と可動子の相対位置の違いによる推力むらを低減することが可能となる。 In the present invention, since the surface of the protruding portion facing the plate-like portion is a substantially parallelogram, the detent force is reduced, and uneven thrust due to the difference in the relative positions of the stator and the mover can be reduced. It becomes possible.

本発明に係るリニアモータは、前記突起部には、他の突起部とは前記可動子の移動方向の長さが異なるものを含むことを特徴とする。 The linear motor according to the present invention is characterized in that the protrusion includes a protrusion having a length different from that of the other protrusion in the moving direction.

本発明にあっては、可動子の移動方向の長さが異なる突起部を有することにより、ディテント力を低減させることが可能となる。 In the present invention, the detent force can be reduced by having the protrusions having different lengths in the moving direction of the mover.

本発明に係るリニアモータは、前記歯部の断面短辺は前記可動子の移動方向に対し傾斜していることを特徴とする。 The linear motor according to the present invention is characterized in that the short side section of the tooth portion is inclined with respect to the moving direction of the mover.

本発明にあっては、前記歯部の断面短辺は前記可動子の移動方向に対し傾斜している。すなわち歯部をスキュー配置としてあるので、ディテント力が低減され、固定子と可動子の相対位置の違いによる推力むらを低減することが可能となる。 In the present invention, the short side of the cross section of the tooth portion is inclined with respect to the moving direction of the mover. That is, since the tooth portions are arranged in a skew manner, the detent force is reduced, and it becomes possible to reduce the thrust unevenness due to the difference in the relative positions of the stator and the mover.

本発明に係るリニアモータは、前記一方の板状部の歯部と前記他方の板状部の歯部とでは、前記断面短辺の傾斜方向を逆にしてあることを特徴とする。 The linear motor according to the present invention is characterized in that the inclined direction of the short side of the cross section is reversed between the tooth portion of the one plate-like portion and the tooth portion of the other plate-like portion.

本発明にあっては、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とで、長手方向の両端の位置関係を逆にしてある。すなわち歯部の傾ける方向を板状部の一方と他方とで異なるようにしているので、可動子が移動方向に対して左右に傾くことにより生じるこじりを抑えることが可能となる。 In the present invention, the positional relationship between both ends in the longitudinal direction is reversed between the tooth portion of one plate-like portion and the tooth portion of the other plate-like portion. That is, since the direction in which the tooth portion is inclined is different between one and the other of the plate-like portions, it is possible to suppress the twisting that occurs when the mover is inclined to the left and right with respect to the moving direction.

本発明にあっては、可動子のみに磁石を使用するので、移動距離の全長が長くても磁石の使用量が増加せず、一方の電機子コアの突起部と他方の電機子コアの突起部とが千鳥配置となるように２つの電機子コアを配してあることにより、固定子の磁極は残留値からＮ極又はＳ極、Ｎ極又はＳ極から残留値にしか変化しないため、ヒステリシス損が低減し、低電力で高速動作が可能となる。 In the present invention, since the magnet is used only for the mover, the amount of use of the magnet does not increase even if the total moving distance is long, and the protrusion of one armature core and the protrusion of the other armature core Since the two armature cores are arranged so that the parts are in a staggered arrangement, the magnetic pole of the stator changes only from the residual value to the N or S pole, and from the N or S pole to the residual value, Hysteresis loss is reduced and high speed operation is possible with low power.

実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す部分破断斜視図である。1 is a partially broken perspective view showing an example of a schematic configuration of a linear motor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るリニアモータの電機子コア及び永久磁石の形状の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the shape of the armature core and permanent magnet of the linear motor which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るリニアモータの可動子の一例を示す斜視図である。3 is a perspective view illustrating an example of a mover of the linear motor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す正面図である。1 is a front view illustrating an example of a schematic configuration of a linear motor according to a first embodiment. 実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す側面図である。1 is a side view illustrating an example of a schematic configuration of a linear motor according to a first embodiment. 実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を示す説明図である。3 is an explanatory diagram illustrating a principle of thrust generation of the linear motor according to Embodiment 1. FIG. 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線による断面図である。It is sectional drawing by the VII-VII line of FIG. 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。It is sectional drawing by the VIII-VIII line of FIG. 実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を示す説明図である。3 is an explanatory diagram illustrating a principle of thrust generation of the linear motor according to Embodiment 1. FIG. 図９のＸ−Ｘ線による断面図である。It is sectional drawing by the XX line of FIG. 図９のＸＩ−ＸＩ線による断面図である。It is sectional drawing by the XI-XI line of FIG. 実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を示す説明図である。3 is an explanatory diagram illustrating a principle of thrust generation of the linear motor according to Embodiment 1. FIG. 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線による断面図である。It is sectional drawing by the XIII-XIII line | wire of FIG. 図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線による断面図である。It is sectional drawing by the XIV-XIV line | wire of FIG. 実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を示す説明図である。3 is an explanatory diagram illustrating a principle of thrust generation of the linear motor according to Embodiment 1. FIG. 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線による断面図である。It is sectional drawing by the XVI-XVI line | wire of FIG. 図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線による断面図である。It is sectional drawing by the XVII-XVII line of FIG. 鉄の通常のヒステリシス曲線を示したグラフである。It is the graph which showed the normal hysteresis curve of iron. 実施の形態１に係るリニアモータにおける電機子コア、歯部のヒステリシス曲線を示したグラフである。4 is a graph showing hysteresis curves of armature cores and teeth in the linear motor according to the first embodiment. 実施の形態２に係るリニアモータの固定子の構成を示す正面図である。6 is a front view showing a configuration of a stator of a linear motor according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係るリニアモータの可動子の構成を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a mover of a linear motor according to a third embodiment. 実施の形態３に係るリニアモータの可動子の構成を示す平面図である。6 is a plan view showing a configuration of a mover of a linear motor according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態４に係るリニアモータの固定子の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a stator of a linear motor according to a fourth embodiment. 実施の形態５に係るリニアモータの固定子の構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a stator of a linear motor according to a fifth embodiment.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
実施の形態１
図１は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す部分破断斜視図である。本実施の形態に係るリニアモータは、可動子１と固定子２とから構成されている。可動子１はコイル１１、電機子コア１２、１３及び永久磁石（磁石）１４を含む。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
Embodiment 1
FIG. 1 is a partially broken perspective view showing an example of a schematic configuration of the linear motor according to the first embodiment. The linear motor according to the present embodiment includes a mover 1 and a stator 2. The mover 1 includes a coil 11, armature cores 12 and 13, and a permanent magnet (magnet) 14.

図２は実施の形態１に係るリニアモータの電機子コア１２、１３及び永久磁石１４の形状の一例を示す斜視図である。電機子コア１２、１３及び永久磁石１４それぞれを縦姿勢で示している。ここで縦姿勢とは板状のものの広い面が側面となるように立てている姿勢のことを言う。図２Ａは電機子コア１２を示している。図２Ｂは電機子コア１３を示している。図２Ｃは永久磁石１４を示している。電機子コア１２は直方体状であり、固定子２と対向する面である、長手方向の上面及び下面には直方体状の突起部１２ａが形成してある。隣り合う２つの突起部１２ａの間は凹部１２ｂとなっている。上面の突起部１２ａと下面の突起部１２ａとは対向しないような位置に形成されている。上面の突起部１２ａと対向する下面には凹部１２ｂが形成してある。下面の突起部１２ａと対向する上面には凹部１２ｂが形成してある。図２Ａに示す電機子コア１２では上面に５個、下面に４個の突起部１２ａが形成してある。図２Ｂに示すように電機子コア１３は電機子コア１２の上下を反転したものとなっている。固定子２と対向する面である、長手方向の上面及び下面には直方体状の突起部１３ａが形成してある。隣り合う２つの突起部１３ａの間は凹部１３ｂとなっている。上面の突起部１３ａと下面の突起部１３ａは対向しないような位置に形成してある。上面の突起部１３ａと対向する位置には凹部１３ｂが形成してある。図２Ｂに示す電機子コア１３では上面に４個、下面に５個の突起部１３ａが形成してある。電機子コア１２及び電機子コア１３の縦横は略同一寸法としてある。電機子コア１２及び電機子コア１３の奥行きも略同一寸法としてある。電機子コア１２と電機子コア１３とをそれぞれの中心が一致するように重ねた場合、突起部１２ａと凹部１３ｂとが及び凹部１２ｂと突起部１３ａとが、それぞれ重なる位置となるように突起部１２ａ、１３ａは形成してある。図２Ｃに示すように永久磁石１４は直方体状である。紙面の裏側から表側方向に磁化されている。永久磁石１４の横寸法は電機子コア１２及び電機子コア１３と略同一としてある。永久磁石１４の縦寸法は、電機子コア１２に形成してある上面凹部１２ｂの底面と下面凹部１２ｂの底面との距離と略同一としてある。
なお、上述した突起部１２ａ、１３ａの個数は一例であり、これに限られない。電機子コア１２の上面（下面）と電機子コア１３の下面（上面）とのそれぞれに少なくとも各１個の突起部１２ａ、１３ａがあれば、理論上動作は可能である。 FIG. 2 is a perspective view showing an example of the shapes of the armature cores 12 and 13 and the permanent magnet 14 of the linear motor according to the first embodiment. Each of the armature cores 12 and 13 and the permanent magnet 14 is shown in a vertical posture. Here, the vertical posture refers to a posture in which a wide surface of a plate-like object is standing so as to be a side surface. FIG. 2A shows the armature core 12. FIG. 2B shows the armature core 13. FIG. 2C shows the permanent magnet 14. The armature core 12 has a rectangular parallelepiped shape, and a rectangular parallelepiped protrusion 12 a is formed on the upper surface and the lower surface in the longitudinal direction, which are surfaces facing the stator 2. A recess 12b is formed between two adjacent protrusions 12a. The upper protrusion 12a and the lower protrusion 12a are formed so as not to face each other. A recess 12b is formed on the lower surface of the upper surface facing the protruding portion 12a. A concave portion 12b is formed on the upper surface of the lower surface facing the protruding portion 12a. In the armature core 12 shown in FIG. 2A, five protrusions 12a are formed on the upper surface and four protrusions 12a are formed on the lower surface. As shown in FIG. 2B, the armature core 13 is an inversion of the armature core 12. A rectangular parallelepiped protrusion 13a is formed on the upper surface and the lower surface in the longitudinal direction, which are surfaces facing the stator 2. A recess 13b is formed between two adjacent protrusions 13a. The protrusion 13a on the upper surface and the protrusion 13a on the lower surface are formed so as not to face each other. A recess 13b is formed at a position facing the protrusion 13a on the upper surface. In the armature core 13 shown in FIG. 2B, four protrusions 13a are formed on the upper surface and five protrusions 13a on the lower surface. The armature core 12 and the armature core 13 have substantially the same length and width. The armature core 12 and the armature core 13 have substantially the same depth. When the armature core 12 and the armature core 13 are overlapped with each other so that their centers coincide with each other, the protrusion 12a and the recess 13b and the protrusion 12b and the protrusion 13a overlap each other. 12a and 13a are formed. As shown in FIG. 2C, the permanent magnet 14 has a rectangular parallelepiped shape. Magnetized in the front side direction from the back side of the paper. The lateral dimension of the permanent magnet 14 is substantially the same as that of the armature core 12 and the armature core 13. The vertical dimension of the permanent magnet 14 is substantially the same as the distance between the bottom surface of the upper surface recess 12 b and the bottom surface of the lower surface recess 12 b formed in the armature core 12.
The number of the protrusions 12a and 13a described above is an example, and is not limited thereto. If at least one protrusion 12a, 13a is provided on each of the upper surface (lower surface) of the armature core 12 and the lower surface (upper surface) of the armature core 13, the operation is theoretically possible.

電機子コア１２、１３は、軟磁性材料、例えばケイ素鋼板を積層してもよいし、磁性金属粉末を固めた例えばＳＭＣ（軟磁性複合部材：Soft Magnetic Composites）にしてもよい。このような部材を用いることで、電機子コア材料の渦電流損やヒステリシス損や偏磁を抑制することができる。
永久磁石１４は、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）を主成分とするネオジム磁石である。ネオジム磁石に限らず、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石などを用いても良い。 The armature cores 12 and 13 may be laminated with a soft magnetic material, for example, a silicon steel plate, or may be made of, for example, SMC (Soft Magnetic Composites) in which magnetic metal powder is hardened. By using such a member, it is possible to suppress eddy current loss, hysteresis loss, and demagnetization of the armature core material.
The permanent magnet 14 is a neodymium magnet mainly composed of neodymium (Nd), iron (Fe), and boron (B). In addition to neodymium magnets, alnico magnets, ferrite magnets, samarium cobalt magnets, and the like may be used.

図３は実施の形態１に係るリニアモータの可動子１の一例を示す斜視図である。電機子コア１２と電機子コア１３との間に永久磁石１４が挟まれて固定されている。電機子コア１２、１３及び永久磁石１４の側面にコイル１１を巻き回した構成としてある。電機子コア１２、１３及び永久磁石１４はコイル１１の内部に縦姿勢で配してある。電機子コア１２、１３及び永久磁石１４の長手方向が可動子１の移動方向である。上述したように、電機子コア１２の突起部１２ａと電機子コア１３の突起部１３ａは長手方向に沿って互い違いの配置（千鳥配置）となっている。図３において永久磁石１４は２つの電機子コア１２、１３の対向方向に磁化してある。本実施の形態では電機子コア１３から電機子コア１２に向かう向きとしてある。磁化の方向は逆向きでも良い。その場合は、以下に説明する磁力線の流れが逆になるだけで、動作の原理は同様である。 FIG. 3 is a perspective view showing an example of the mover 1 of the linear motor according to the first embodiment. A permanent magnet 14 is sandwiched and fixed between the armature core 12 and the armature core 13. The coil 11 is wound around the side surfaces of the armature cores 12 and 13 and the permanent magnet 14. The armature cores 12 and 13 and the permanent magnet 14 are arranged in a vertical posture inside the coil 11. The longitudinal direction of the armature cores 12 and 13 and the permanent magnet 14 is the moving direction of the mover 1. As described above, the protruding portions 12a of the armature core 12 and the protruding portions 13a of the armature core 13 are alternately arranged (staggered arrangement) along the longitudinal direction. In FIG. 3, the permanent magnet 14 is magnetized in the opposing direction of the two armature cores 12 and 13. In the present embodiment, the direction is from the armature core 13 toward the armature core 12. The direction of magnetization may be reversed. In that case, the flow of magnetic lines described below is reversed, and the principle of operation is the same.

電機子コア１２、１３を矩形板状とし、長手方向の上面及び下面に突起部１２ａ、１３ａを有する構成としているので、電機子コア１２、１３を軟磁性鋼板から切り出し加工あるいは鋼板を打ち抜き加工しその後積層することで製造できる。
よって突起部１２ａ、１３ａ及び凹部１２ｂ、１３ｂの可動子１の移動方向の幅寸法のばらつきを少なくすることができコギング特性を良好にすることが可能となる。 Since the armature cores 12 and 13 are formed in a rectangular plate shape and have protrusions 12a and 13a on the upper and lower surfaces in the longitudinal direction, the armature cores 12 and 13 are cut out from the soft magnetic steel plate or punched out from the steel plate. It can manufacture by laminating after that.
Therefore, it is possible to reduce variations in the width dimension of the protrusions 12a and 13a and the recesses 12b and 13b in the moving direction of the mover 1 and to improve the cogging characteristics.

図４は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す正面図である。図５は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す側面図である。図５において、電機子コア１２の手前側、紙面左右方向にコイル１１が通っているが、説明の都合上、記載を省略している。 FIG. 4 is a front view showing an example of a schematic configuration of the linear motor according to the first embodiment. FIG. 5 is a side view showing an example of a schematic configuration of the linear motor according to the first embodiment. In FIG. 5, the coil 11 passes through the front side of the armature core 12 and in the left-right direction on the paper surface, but the description is omitted for convenience of explanation.

図４に示すように固定子２は断面略横Ｕ字形である。図１に示すように、固定子２は可動子１の移動方向に長くなっている。固定子２は互いに対向する上板部２１（板状部）、下板部２２（板状部）、上板部２１と下板部２２とを連結する側板部２３を含む。側板部２３は上板部２１と下板部２２とを磁気的に結合する役割を果たしている。固定子２は、軟磁性金属、例えば平板状の圧延鋼材を折り曲げることにより形成する。また、上板部２１、下板部２２、側板部２３それぞれを軟磁性金属の板として作成し、溶接やねじ止めにより形成してもよい。なお、図４に示す向きで設置されることが固定子２の必須の要件ではない。設置可能な如何なる向きで使用することが可能である。したがって、図４に示すように上板部２１が上側で、下板部２２が下側で、側板部２３が左右側となるように設置することは必須ではない。固定子２の設置向きを図４の状態から変えても、固定子２と可動子１との位置関係は変わらない。すなわち、固定子２の設置向きを変えることに伴い、可動子１の設置向きも変わることとなる。上述した電機子コア１２、１３及び永久磁石１４はコイル１１の内部に縦姿勢で配してあるというのは、可動子１を図１、図３及び図４に示すように配置した場合のことを示している。 As shown in FIG. 4, the stator 2 has a substantially horizontal U-shaped cross section. As shown in FIG. 1, the stator 2 is elongated in the moving direction of the mover 1. The stator 2 includes an upper plate portion 21 (plate-like portion), a lower plate portion 22 (plate-like portion), and side plate portions 23 that connect the upper plate portion 21 and the lower plate portion 22 to each other. The side plate portion 23 plays a role of magnetically coupling the upper plate portion 21 and the lower plate portion 22. The stator 2 is formed by bending a soft magnetic metal, for example, a flat rolled steel material. Alternatively, each of the upper plate portion 21, the lower plate portion 22, and the side plate portion 23 may be formed as a soft magnetic metal plate and may be formed by welding or screwing. It is not an essential requirement for the stator 2 to be installed in the orientation shown in FIG. It can be used in any orientation that can be installed. Therefore, as shown in FIG. 4, it is not essential that the upper plate portion 21 is on the upper side, the lower plate portion 22 is on the lower side, and the side plate portion 23 is on the left and right sides. Even if the installation direction of the stator 2 is changed from the state shown in FIG. 4, the positional relationship between the stator 2 and the mover 1 does not change. That is, as the installation direction of the stator 2 is changed, the installation direction of the mover 1 is also changed. The armature cores 12 and 13 and the permanent magnets 14 described above are arranged in a vertical position inside the coil 11 when the mover 1 is arranged as shown in FIGS. 1, 3, and 4. Is shown.

上板部２１には可動子１の移動方向に直交した長手方向を有する複数の歯部２１ａが可動子１の移動方向に沿って並設されている。歯部２１ａは略直方体状である。歯部２１ａは上板部２１の下板部２２に対向する面に設けてある。歯部２１ａは上板部２１から下板部２２に向かって突出している。同様に下板部２２に複数の歯部２２ａが可動子１の移動方向に沿って並設されている。歯部２２ａは略直方体状である。歯部２２ａは下板部２２の上板部２１に対向する面に設けてある。歯部２２ａは下板部２２から上板部２１に向かって突出している。歯部２１ａ、２２ａは軟磁性の金属板、例えば鋼板等により形成し、それぞれ上板部２１、下板部２２に溶接等で接合又はねじ止め等により固定する。またＵ字状に形成した軟磁性鋼板の歯部２１ａ、２２ａとなる部位を残し歯部２１ａ、２２ａとなる部位の両側に溝を掘り込み加工により形成し、歯部２１ａ、２２ａとしてもよい。このようにすると、歯部２１ａ、２２ａを溶接等で接合又はねじ止め等により固定する場合に比べて、固定子２のコストダウンが可能となる。 A plurality of tooth portions 21 a having a longitudinal direction orthogonal to the moving direction of the mover 1 are arranged in parallel on the upper plate portion 21 along the moving direction of the mover 1. The tooth part 21a has a substantially rectangular parallelepiped shape. The tooth portion 21 a is provided on a surface facing the lower plate portion 22 of the upper plate portion 21. The tooth portion 21 a protrudes from the upper plate portion 21 toward the lower plate portion 22. Similarly, a plurality of tooth portions 22 a are arranged on the lower plate portion 22 along the moving direction of the mover 1. The tooth part 22a has a substantially rectangular parallelepiped shape. The tooth portion 22 a is provided on a surface facing the upper plate portion 21 of the lower plate portion 22. The tooth portion 22 a protrudes from the lower plate portion 22 toward the upper plate portion 21. The tooth portions 21a and 22a are formed of a soft magnetic metal plate, such as a steel plate, and are fixed to the upper plate portion 21 and the lower plate portion 22 by welding or screwing or the like. Alternatively, the tooth portions 21a and 22a may be formed by digging grooves on both sides of the portions to be the tooth portions 21a and 22a while leaving the portions to be the tooth portions 21a and 22a of the U-shaped soft magnetic steel plate. In this way, the cost of the stator 2 can be reduced as compared with the case where the tooth portions 21a and 22a are fixed by welding or the like by welding or the like.

図４及び図５に示すように、上板部２１の歯部２１ａ及び下板部２２の歯部２２ａは同一形状、同一寸法であるのが望ましい。隣り合う歯部２１ａの間隔（歯部２１ａのピッチ）は歯部２１ａの配置方向の幅（図５における横幅）と略同一としてある。歯部２２ａのピッチも同様である。図５に示すように、歯部２１ａ、２２ａの突出長（図５における縦方向の長さ）は歯部２１ａ、２２ａのピッチよりも長くしてある。歯部２１ａ、２２ａの図４の紙面左右方向の寸法は、電機子コア１２、１３及び磁石１４の紙面左右方向の寸法を加算したものより、やや大きくしてある。この場合フリンジング磁束により仮想的にエアギャップが短くなり、可動子１の磁石からの磁束を効率よく固定子２に流すことができる。短くすると可動子１が吸引力で中央に吸引されて直進性が良くなる。またこの長さは同じでもよい。 As shown in FIGS. 4 and 5, it is desirable that the tooth portion 21 a of the upper plate portion 21 and the tooth portion 22 a of the lower plate portion 22 have the same shape and the same size. The interval between adjacent tooth portions 21a (pitch of the tooth portions 21a) is substantially the same as the width in the arrangement direction of the tooth portions 21a (lateral width in FIG. 5). The same applies to the pitch of the tooth portions 22a. As shown in FIG. 5, the protruding lengths of the tooth portions 21a and 22a (vertical length in FIG. 5) are longer than the pitch of the tooth portions 21a and 22a. The dimensions of the tooth portions 21a, 22a in the left-right direction in FIG. 4 are slightly larger than those obtained by adding the dimensions of the armature cores 12, 13 and the magnet 14 in the left-right direction. In this case, the air gap is virtually shortened by the fringing magnetic flux, and the magnetic flux from the magnet of the mover 1 can be efficiently passed through the stator 2. If shortened, the mover 1 is attracted to the center by the suction force, and the straightness is improved. The lengths may be the same.

図５に示すように歯部２１ａ及び歯部２２ａは可動子１の移動方向に対して略同一の位置に配置されている。歯部２１ａ及び歯部２２ａのそれぞれ可動子１と対向する面同士は略全面に亘り対向しているが、面の一部同士のみが対向しても良い。そのような場合でも、推力は発生するからである。しかし、対向する部分が全くないと可動子１に推力が発生しない。 As shown in FIG. 5, the tooth portion 21 a and the tooth portion 22 a are disposed at substantially the same position with respect to the moving direction of the mover 1. The surfaces of the tooth portion 21a and the tooth portion 22a that face the movable element 1 face each other over substantially the entire surface, but only part of the surfaces may face each other. This is because thrust is generated even in such a case. However, no thrust is generated in the mover 1 if there are no opposing portions.

歯部２１ａ及び歯部２２ａそれぞれの配置方向の幅（図５における横幅）は、可動子１の電機子コア１２の突起部１２ａ及び電機子コア１３の突起部１３ａの組の移動方向の長さ（図５における横幅）より、短くしてある。
歯部２１ａ及び歯部２２ａのそれぞれの配置方向の幅は突起部１２ａ及び１３ａの移動方向の幅と同じであってもよく、また長くてもよい。リニアモータの寸法や推力特性等を考慮し適宜設定すればよい。 The width in the arrangement direction of each of the tooth portions 21a and the tooth portions 22a (lateral width in FIG. 5) is the length in the moving direction of the set of the protruding portion 12a of the armature core 12 of the mover 1 and the protruding portion 13a of the armature core 13. It is shorter than (lateral width in FIG. 5).
The width in the arrangement direction of each of the tooth portions 21a and the tooth portions 22a may be the same as or longer than the width in the moving direction of the protrusions 12a and 13a. What is necessary is just to set suitably in consideration of the dimension, thrust characteristic, etc. of a linear motor.

図６は実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を示す説明図である。図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線による断面図である。図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。図６は固定子２の開口側（リニアモータの側面）から見た場合の図である。図７、図８それぞれの紙面左側が図６の紙面表側を示す。図６において、電機子コア１２の手前側、紙面左右方向にコイル１１が通っているが、説明の都合上、記載を省略している。可動子１のコイル１１に交流電流を流す。図６において、丸の中に黒丸は紙面裏から手前へ電流が流れることを示す。図６において、丸の中にＸは紙面表から奥へ電流が流れることを示す。図６のコイル１１に示す方向に通電した場合、可動子１が固定子２の外部にある状態（通電した可動子１が単体の状態）では、コイル１１により電機子コア１２、１３上側にはＮ極、下側にはＳ極が励磁される。しかしながら、可動子１が軟磁性体である固定子２の内部にある場合には、電機子コア１２、１３の励磁は可動子１及び固定子２を含めた一体の磁気回路で考慮する必要がある。 FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the principle of thrust generation of the linear motor according to the first embodiment. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. FIG. 6 is a view when viewed from the opening side of the stator 2 (side surface of the linear motor). The left side of each of FIGS. 7 and 8 shows the front side of the page of FIG. In FIG. 6, the coil 11 passes through the front side of the armature core 12 and in the left-right direction on the paper surface, but the description is omitted for convenience of explanation. An alternating current is passed through the coil 11 of the mover 1. In FIG. 6, a black circle in the circle indicates that a current flows from the back of the paper to the front. In FIG. 6, X in the circle indicates that current flows from the front to the back of the page. When energized in the direction shown by the coil 11 in FIG. 6, when the mover 1 is outside the stator 2 (the energized mover 1 is a single unit), the coil 11 causes the armature cores 12 and 13 to be placed on the upper side. The N pole and the S pole are excited on the lower side. However, when the mover 1 is inside the stator 2 that is a soft magnetic material, the excitation of the armature cores 12 and 13 needs to be considered in an integrated magnetic circuit including the mover 1 and the stator 2. is there.

図６において、上板部２１の歯部２１ａの磁極及び電機子コア１２の突起部１２ａの磁極は実線で示す。下板部２２の歯部２２ａの磁極及び電機子コア１３の突起部１３ａの磁極は点線で示す。実線は可動子１及び固定子２の手前側で発生している現象であることを示す。点線は可動子１及び固定子２の奥側で発生している現象であることを示す。 In FIG. 6, the magnetic poles of the teeth 21 a of the upper plate portion 21 and the magnetic poles of the protrusions 12 a of the armature core 12 are indicated by solid lines. The magnetic poles of the teeth 22a of the lower plate 22 and the magnetic poles of the protrusions 13a of the armature core 13 are indicated by dotted lines. A solid line indicates a phenomenon occurring on the front side of the movable element 1 and the stator 2. A dotted line indicates a phenomenon occurring on the back side of the movable element 1 and the stator 2.

コイル１１を図７、図８に示す向きに通電すると、電機子コア１２、１３ともに上側がＮ極、下側がＳ極に励磁されようとする。しかしながら、図７に示す断面では電機子コア１２、１３の上側にも下側にも歯部２１ａ、２２ａはない。そのため、電機子コア１２、１３の全体が一律に、上側はＮ極、下側はＳ極に励磁されるような磁力線の流れは生じない。図８に示す断面において電機子コア１３→永久磁石１４→電機子コア１２という経路を磁力線は流れる事となる。磁力線は磁気回路として最も磁気抵抗の小さい経路を通過しようとするからである。空気は磁性体より磁気抵抗が大きく、距離が長いほど磁気抵抗が大きくなる。そのため、歯部２１ａ、２２ａと対向していない電機子コア１２の突起部１２ａ、電機子コア１３の突起部１３ａでは磁力線の出入りは生じない。図８に示すように、歯部２２ａから、それと対向する電機子コア１３の突起部１３ａへ磁力線が流れ、歯部２１ａと対向する電機子１２の突起部１２ａから歯部２１ａへ磁力線が流れる事となる。その結果、図８の、上側の歯部２１ａの手前側（開口側）はＳ極、下側の歯部２２ａの奥側（側板部２３側）はＮ極に励磁される。それ以外の歯部２１ａ、２２ａについても同様である。なお、図７において断面の奥側に見える歯部２１ａ、２２ａは記載を省略している。上述した説明内容について理解の妨げにならないにするためである。本来であれば、図７おいて断面の奥側に見える突起部１２ａ、１３ａのそれぞれに対向する歯部２１ａ、２２ａを記載すべきである。 When the coil 11 is energized in the direction shown in FIGS. 7 and 8, both the armature cores 12 and 13 tend to be excited to the N pole on the upper side and to the S pole on the lower side. However, in the cross section shown in FIG. 7, there are no teeth 21 a and 22 a on the upper side and the lower side of the armature cores 12 and 13. Therefore, there is no flow of magnetic field lines that the entire armature cores 12 and 13 are uniformly excited to the N pole on the upper side and the S pole on the lower side. In the cross section shown in FIG. 8, the lines of magnetic force flow along the path of the armature core 13 → the permanent magnet 14 → the armature core 12. This is because the magnetic field lines try to pass through the path having the smallest magnetic resistance as the magnetic circuit. Air has a larger magnetic resistance than a magnetic material, and the longer the distance, the greater the magnetic resistance. Therefore, the magnetic lines of force do not enter and exit at the projection 12a of the armature core 12 and the projection 13a of the armature core 13 that are not opposed to the tooth portions 21a and 22a. As shown in FIG. 8, magnetic force lines flow from the tooth part 22a to the protruding part 13a of the armature core 13 facing the tooth part 22a, and magnetic lines of force flow from the protruding part 12a of the armature 12 facing the tooth part 21a to the tooth part 21a. It becomes. As a result, the front side (opening side) of the upper tooth portion 21a in FIG. 8 is excited to the S pole, and the back side (side plate portion 23 side) of the lower tooth portion 22a is excited to the N pole. The same applies to the other tooth portions 21a and 22a. In FIG. 7, the tooth portions 21a and 22a visible on the back side of the cross section are not shown. This is in order not to obstruct understanding of the above description. Originally, the tooth portions 21a and 22a facing the protrusions 12a and 13a that are visible on the back side of the cross section in FIG. 7 should be described.

図６、図７、図８を参照して、コイル１１を通電したことによる電機子コア１２、１３の励磁について説明したが、次に電機子コア１２、１３に挟まれた磁石１４による電機子コア１２、１３の励磁とリニアモータの推力発生原理について述べる。図９は実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を示す説明図である。図１０は図９のＸ−Ｘ線による断面図である。図１１は図９のＸＩ−ＸＩ線による断面図である。図９において、電機子コア１２の手前側、紙面左右方向にコイル１１が通っているが、説明の都合上、記載を省略している。図１０、図１１に示すように、永久磁石１４の磁化方向は紙面右側から左側（図９では奥側から手前側）としてある。したがって、永久磁石１４の左側の電機子コア１３はＮ極に、右側の電機子コア１２はＳ極に励磁される。図１０に示す断面では電機子コア１２の下側、電機子コア１３の上側には、ともに歯部２２ａ、２１ａがない。そのため、電機子コア１２、１３は歯部２２ａ、２１ａとの吸引はほとんど発生しない。それに対して図１１に示す断面では電機子コア１２と歯部２１ａとが吸引する。電機子コア１３と歯部２２ａとが吸引する。図９で見ると手前側の電機子コア１２はＮ極に、奥側の電機子コア１３はＳ極に励磁される。よって手前側の電機子コア１２は上側の歯部２１ａと吸引し、奥側の電機子コア１３は下側の歯部２２ａと吸引し、可動子１は紙面左側へ移動する。なお、図１０においても図７と同様に断面奥側に見える歯部２１ａ、２２ａは記載を省略している。 6, 7, and 8, the excitation of the armature cores 12 and 13 by energizing the coil 11 has been described. Next, the armature by the magnet 14 sandwiched between the armature cores 12 and 13 is described. The principles of excitation of the cores 12 and 13 and the thrust generation principle of the linear motor will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the principle of thrust generation of the linear motor according to the first embodiment. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. In FIG. 9, the coil 11 passes through the front side of the armature core 12 and in the left-right direction on the paper surface, but the description is omitted for convenience of explanation. As shown in FIGS. 10 and 11, the magnetization direction of the permanent magnet 14 is from the right side to the left side of the drawing (in FIG. 9, from the back side to the front side). Accordingly, the left armature core 13 of the permanent magnet 14 is excited to the N pole, and the right armature core 12 is excited to the S pole. In the cross section shown in FIG. 10, there are no teeth 22 a and 21 a on the lower side of the armature core 12 and the upper side of the armature core 13. Therefore, the armature cores 12 and 13 hardly attract the teeth 22a and 21a. In contrast, in the cross section shown in FIG. 11, the armature core 12 and the tooth portion 21a are sucked. The armature core 13 and the tooth portion 22a are sucked. In FIG. 9, the armature core 12 on the near side is excited to the N pole, and the armature core 13 on the back side is excited to the S pole. Therefore, the armature core 12 on the near side sucks with the upper tooth portion 21a, the armature core 13 on the back side sucks with the lower tooth portion 22a, and the mover 1 moves to the left side of the drawing. In FIG. 10, as in FIG. 7, the tooth portions 21 a and 22 a that are visible on the back side of the cross section are omitted.

図１２は実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を示す説明図である。図１２は図９の状態から可動子１が左側に移動した状態を示す図である。図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線による断面図である。図１４は図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線による断面図である。図１２は固定子２の開口側から見た場合の図である。図１３、図１４それぞれの紙面左側が図１２の紙面表側を示す。図１２において、電機子コア１２の手前側、紙面左右方向にコイル１１が通っているが、説明の都合上、記載を省略している。可動子１のコイル１１に流れる交流電流は図６とは逆方向となる。図１２に示す方向にコイル１１を通電した場合、可動子１及び固定子２がどのように励磁されるかについては、図６の場合と同様に可動子１及び固定子２を含めた一体の磁気回路で考慮する必要がある。 FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating the principle of thrust generation of the linear motor according to the first embodiment. FIG. 12 is a view showing a state in which the mover 1 has moved to the left side from the state of FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. FIG. 12 is a view when seen from the opening side of the stator 2. The left side of each of FIGS. 13 and 14 shows the front side of the page of FIG. In FIG. 12, the coil 11 passes through the front side of the armature core 12 and in the left-right direction on the paper surface, but the description is omitted for convenience of explanation. The alternating current flowing through the coil 11 of the mover 1 is in the opposite direction to that in FIG. When the coil 11 is energized in the direction shown in FIG. 12, how the mover 1 and the stator 2 are excited is integrated with the mover 1 and the stator 2 as in FIG. It is necessary to consider in the magnetic circuit.

図１２において、上板部２１の歯部２１ａの磁極及び電機子コア１３の突起部１３ａの磁極は点線で示す。下板部２２の歯部２２ａの磁極及び電機子コア１２の突起部１２ａの磁極は実線で示す。実線、点線の使い分けは図６と同様である。実線は手前側で発生している現象を示す。点線は奥側で発生している現象を示す。 In FIG. 12, the magnetic poles of the teeth 21 a of the upper plate portion 21 and the magnetic poles of the protrusions 13 a of the armature core 13 are indicated by dotted lines. The magnetic poles of the teeth 22a of the lower plate 22 and the magnetic poles of the protrusions 12a of the armature core 12 are indicated by solid lines. The use of solid and dotted lines is the same as in FIG. The solid line shows the phenomenon occurring on the front side. A dotted line indicates a phenomenon occurring on the back side.

コイル１１を図１２、図１３、図１４に示す向きに通電すると、電機子コア１２、１３ともに上側がＳ極、下側がＮ極に励磁されようとする。しかしながら、図１３に示す断面では電機子コア１２、１３の上側にも下側にも歯部２１ａ、２２ａはない。そのため、電機子コア１２、１３の全体が一律に、上側はＳ極、下側はＮ極に励磁されるような磁力線の流れは生じない。図１４に示す断面において電機子コア１３→永久磁石１４→電機子コア１２という経路を磁力線は流れる事となる。磁力線は磁気回路として最も磁気抵抗の少ない経路を通過しようとするからである。空気は磁性体より磁気抵抗が大きく、距離が長いほど磁気抵抗が大きくなる。そのため、歯部２１ａ、２２ａと対向していない電機子コア１２の突起部１２ａ、電機子コア１３の突起部１３ａでは磁力線の出入りは生じない。図１４に示すように、歯部２１ａから、それと対向する電機子コア１３の突起部１３ａへ磁力線が流れ、歯部２２ａと対向する電機子１２の突起部１２ａから歯部２２ａへ磁力線が流れる事となる。その結果、図１４の、上側の歯部２１ａの奥側（側板部２３側）はＮ極、下側の歯部２２ａの手前側（開口側）はＳ極に励磁される。それ以外の歯部２１ａ、２２ａについても同様である。なお、図１３においても図７と同様に断面奥側に見える歯部２１ａ、２２ａは記載を省略している。 When the coil 11 is energized in the direction shown in FIGS. 12, 13, and 14, both the armature cores 12 and 13 tend to be excited to the S pole on the upper side and to the N pole on the lower side. However, in the cross section shown in FIG. 13, there are no tooth portions 21 a and 22 a on the upper side and the lower side of the armature cores 12 and 13. Therefore, there is no flow of magnetic field lines that the entire armature cores 12 and 13 are uniformly excited to the S pole on the upper side and the N pole on the lower side. In the cross section shown in FIG. 14, the magnetic lines of force flow along the path of the armature core 13 → the permanent magnet 14 → the armature core 12. This is because the magnetic field lines try to pass through the path with the least magnetic resistance as a magnetic circuit. Air has a larger magnetic resistance than a magnetic material, and the longer the distance, the greater the magnetic resistance. Therefore, the magnetic lines of force do not enter and exit at the projection 12a of the armature core 12 and the projection 13a of the armature core 13 that are not opposed to the tooth portions 21a and 22a. As shown in FIG. 14, a line of magnetic force flows from the tooth part 21a to the protruding part 13a of the armature core 13 facing it, and a line of magnetic force flows from the protruding part 12a of the armature 12 facing the tooth part 22a to the tooth part 22a. It becomes. As a result, the back side (side plate portion 23 side) of the upper tooth portion 21a in FIG. 14 is excited to the N pole, and the front side (opening side) of the lower tooth portion 22a is excited to the S pole. The same applies to the other tooth portions 21a and 22a. In FIG. 13, as in FIG. 7, the tooth portions 21a and 22a that are visible on the back side of the cross section are omitted.

図１２、図１３、図１４を参照して、コイル１１を通電したことによる電機子コア１２、１３の励磁について説明したが、次に電機子コア１２、１３に挟まれた磁石１４による電機子コア１２、１３の励磁とリニアモータの推力発生原理について述べる。図１５は実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を示す説明図である。図１６は図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線による断面図である。図１７は図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線による断面図である。図１５において、電機子コア１２の手前側、紙面左右方向にコイル１１が通っているが、説明の都合上、記載を省略している。図１６、図１７に示すように、永久磁石１４の磁化方向は紙面右側から左側（図１５では奥側から手前側）としてある。したがって、永久磁石１４の左側の電機子コア１２はＮ極に、右側の電機子コア１３はＳ極に励磁される。図１６に示す断面では電機子コア１２の上側、電機子コア１３の下側には、ともに歯部２１ａ、２２ａがない。そのため、電機子コア１２、１３は歯部２１ａ、２２ａとの吸引はほとんど発生しない。それに対して図１７に示す断面では電機子コア１２と歯部２２ａとが吸引する。電機子コア１３と歯部２１ａとが吸引する。図１５で見ると手前側の電機子コア１２はＮ極に、奥側の電機子コア１３はＳ極に励磁される。よって手前側の電機子コア１２は下側の歯部２２ａと吸引し、奥側の電機子コア１３は上側の歯部２１ａと吸引し、可動子１は紙面左側へ移動する。可動子１が左側に移動すると先に示した図６から図１１と同様な状態となる。このように同様な動作を繰り返すことにより、可動子１は継続的に移動する。 The excitation of the armature cores 12 and 13 by energizing the coil 11 has been described with reference to FIGS. 12, 13, and 14. Next, the armature by the magnet 14 sandwiched between the armature cores 12 and 13 is described. The principles of excitation of the cores 12 and 13 and the thrust generation principle of the linear motor will be described. FIG. 15 is an explanatory diagram showing the principle of thrust generation of the linear motor according to the first embodiment. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. In FIG. 15, the coil 11 passes through the front side of the armature core 12 and in the left-right direction on the paper surface, but the description is omitted for convenience of explanation. As shown in FIGS. 16 and 17, the magnetization direction of the permanent magnet 14 is from the right side to the left side of the drawing (in FIG. 15, from the back side to the near side). Therefore, the left armature core 12 of the permanent magnet 14 is excited to the N pole, and the right armature core 13 is excited to the S pole. In the cross section shown in FIG. 16, there are no tooth portions 21 a and 22 a on the upper side of the armature core 12 and on the lower side of the armature core 13. For this reason, the armature cores 12 and 13 hardly attract the teeth 21a and 22a. On the other hand, in the cross section shown in FIG. 17, the armature core 12 and the tooth portion 22a are sucked. The armature core 13 and the tooth portion 21a are sucked. In FIG. 15, the armature core 12 on the near side is excited to the N pole, and the armature core 13 on the back side is excited to the S pole. Therefore, the armature core 12 on the near side sucks with the lower tooth portion 22a, the armature core 13 on the back side sucks with the upper tooth portion 21a, and the mover 1 moves to the left side of the drawing. When the mover 1 moves to the left side, the state becomes similar to that shown in FIGS. By repeating the same operation in this manner, the mover 1 moves continuously.

ここで２種類の電機子コア１２、１３及び磁石１４との組み合わせと上下の歯部２１ａ、２２ａにおいて通電による励磁の状態について考察する。まず電機子コア１２、１３の励磁について考える。図８、図１４に示すように手前側（紙面左側）の電機子コア１２の突起部１２ａは上部及び下部ともＮ極に励磁されるか又は励磁されない。奥側（紙面右側）の電機子コア１３の突起部１３ａは上部及び下部ともＳ極に励磁されるか又は励磁されない。 Here, the combination of the two types of armature cores 12 and 13 and the magnet 14 and the state of excitation by energization in the upper and lower tooth portions 21a and 22a will be considered. First, the excitation of the armature cores 12 and 13 will be considered. As shown in FIGS. 8 and 14, the projection 12a of the armature core 12 on the front side (left side in the drawing) is excited to the N pole or not excited at both the upper and lower portions. The protrusion 13a of the armature core 13 on the back side (right side of the drawing) is excited to the S pole or not excited at the upper and lower portions.

次に歯部２１ａ、２２ａについて考える。図８、図１４に示すように、歯部２１ａ及び歯部２２ａの奥側はＮ極に励磁されるか又は励磁されない。歯部２１ａ及び歯部２２ａの手前側はＳ極に励磁されるか又は励磁されない。 Next, the tooth portions 21a and 22a will be considered. As shown in FIGS. 8 and 14, the back side of the tooth portion 21a and the tooth portion 22a is excited to the N pole or not excited. The front side of the tooth portion 21a and the tooth portion 22a is excited to the S pole or not excited.

電流の向きを一定の周期で変える(交番電流を流す)と本実施の形態の電機子コア１２、１３や歯部２１ａ、２２ａはＮ←→Ｓの様に磁極が変化せず、残留値←→Ｎ又は残留値←→Ｓのように変化する。すなわち、ＮからＳ又はＳからＮのように逆の極には変化しない。
上記歯部２１ａ、２２ａおいて左側（手前側）、右側（奥側）と表記しているが、励磁の状態はこれらの真ん中で完全に分かれているわけではなく、歯部２１ａ、２２ａの中央部においてはＳ極になったりＮ極になったりする。２つの磁極が所謂オーバーラップする部分が存在する。左側、右側は図７、８、１０、１１、１３、１４、１６及び１７を参照する際の表記であり、手前側、奥側は図６、９、１２及び１５を参照する際の表記である。 When the direction of the current is changed at a constant period (an alternating current is passed), the armature cores 12 and 13 and the tooth portions 21a and 22a of the present embodiment do not change the magnetic poles like N ← → S, and the residual value ← → N or residual value ← → S That is, it does not change to the opposite pole like N to S or S to N.
Although the left side (near side) and the right side (back side) are described in the tooth portions 21a and 22a, the excitation state is not completely separated in the middle, and the center of the tooth portions 21a and 22a. In the part, it becomes an S pole or an N pole. There are so-called overlapping portions of the two magnetic poles. The left side and the right side are notations when referring to FIGS. 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16 and 17, and the near side and the back side are notations when referring to FIGS. is there.

ここで磁性体のヒステリシス損について考える。ヒステリシス損は磁性体を交流で磁化した場合に失われる電気エネルギーである。ヒステリシス損は該磁性体のヒステリシスループで囲まれた部分の面積に比例することが知られている。本実施の形態のリニアモータのように、電機子１２の突起部１２ａ、電機子コア１３の突起部１３ａ、歯部２１ａ、２２ａで励磁される極を限定しＮとＳとの間で変化しないようにすれば、ヒステリシスループの面積を小さくでき、ヒステリシス損を低減できる。 Here, the hysteresis loss of the magnetic material is considered. Hysteresis loss is electrical energy lost when a magnetic material is magnetized by alternating current. It is known that the hysteresis loss is proportional to the area of the magnetic material surrounded by the hysteresis loop. Like the linear motor of the present embodiment, the poles excited by the projection 12a of the armature 12, the projection 13a of the armature core 13, and the teeth 21a and 22a are limited and do not change between N and S. By doing so, the area of the hysteresis loop can be reduced and the hysteresis loss can be reduced.

図１８は鉄の通常のヒステリシス曲線を示したグラフである。図１９は実施の形態１に係るリニアモータにおける電機子コア１２、１３、歯部２１ａ、２２ａのヒステリシス曲線を示したグラフである。横軸が磁界の強さであり、単位はＡ／ｍである。縦軸が磁束密度であり、単位はＴである。図１８と図１９とを比較して明らかのように、図１９で示す本実施の形態におけるヒステリシス曲線で囲まれた部分の面積のほうが、図１８で示すヒステリシス曲線で囲まれた部分の面積より小さい。したがって、ヒステリシス損の低減が示されている。 FIG. 18 is a graph showing a normal hysteresis curve of iron. FIG. 19 is a graph showing hysteresis curves of the armature cores 12 and 13 and the tooth portions 21a and 22a in the linear motor according to the first embodiment. The horizontal axis is the strength of the magnetic field, and the unit is A / m. The vertical axis represents the magnetic flux density, and the unit is T. As is clear by comparing FIG. 18 and FIG. 19, the area of the portion surrounded by the hysteresis curve in the present embodiment shown in FIG. 19 is more than the area of the portion surrounded by the hysteresis curve shown in FIG. small. Therefore, a reduction in hysteresis loss is shown.

上述したような実施の形態１に係るリニアモータは次のような効果を奏する。可動子１のみに永久磁石１４を使用するので、移動距離の全長が長くても永久磁石１４の使用量が増加しない。また、可動子１で同一形状の電機子コア１２、１３を反転して交互に配列したことにより、固定子２の歯部２１ａ、２２ａの磁極は残留値からＮ極又はＳ極、Ｎ極又はＳ極から残留値にしか変化しないため、ヒステリシス損が低減し、低電力で高速動作が可能となる。 The linear motor according to the first embodiment as described above has the following effects. Since the permanent magnet 14 is used only for the mover 1, the usage amount of the permanent magnet 14 does not increase even if the total length of the moving distance is long. Further, by reversing the armature cores 12 and 13 having the same shape on the mover 1 and alternately arranging them, the magnetic poles of the tooth portions 21a and 22a of the stator 2 are determined to be N poles or S poles, N poles or Since it changes only from the S pole to the residual value, the hysteresis loss is reduced, and high speed operation is possible with low power.

なお、磁石１４の磁化方向は図９等に示すように固定子２の図９等の紙面奥側から手前側としたが、逆向きとしても良い。その場合、電機子コア１２と電機子コア１３との間で流れる磁力線の向きが逆向きとなる。すなわち、磁力線は電機子コア１２の突起部１２ａから入り、磁石１４を通り、電機子コア１３の突起部１３ａから出るという経路となる。電機子コア１２と電機子コア１３との間で流れる磁力線の向きが逆向きとなることにより、上述した動作も変わるが、動作原理については同様である。 As shown in FIG. 9 and the like, the magnetization direction of the magnet 14 is from the back side to the near side of the stator 2 in FIG. 9 and the like, but it may be reversed. In that case, the direction of the lines of magnetic force flowing between the armature core 12 and the armature core 13 is reversed. That is, the magnetic lines of force enter from the protrusion 12 a of the armature core 12, pass through the magnet 14, and exit from the protrusion 13 a of the armature core 13. Although the operation described above is changed by reversing the direction of the lines of magnetic force flowing between the armature core 12 and the armature core 13, the operation principle is the same.

また、実施の形態１では可動子１がすべて固定子２に挟まれている形態を示したが、本発明においては可動子１のうち電機子コア１２、１３と永久磁石１４とが固定子２に挟まれていればよく、コイル１１の一部が固定子２から突出していてもよい。 In the first embodiment, all of the mover 1 is sandwiched between the stators 2. However, in the present invention, the armature cores 12 and 13 and the permanent magnets 14 of the mover 1 are the stator 2. The coil 11 may protrude from the stator 2 as long as it is sandwiched between them.

次に端効果による影響の改善について説明する。端効果とは、リニアモータにおいて、可動子両端に発生する磁気的吸引、反発力の影響がモータの推力特性(コギング特性、ディテント特性）に影響を及ぼすことを言う。端効果が発生するのは、磁束ループが可動子の移動方向と同じ方向に流れるためである。（特許文献１の第２図参照）しかしながら、実施の形態１に係るリニアモータでは、固定子２本体を通る磁路を含めたループ（磁束ループ）は進行方向と直角な方向に流れるため、端効果の影響を低減させることが可能となる。 Next, the improvement of the influence by the end effect will be described. The end effect means that in a linear motor, the influence of magnetic attraction and repulsion generated at both ends of the mover affects the thrust characteristics (cogging characteristics, detent characteristics) of the motor. The end effect occurs because the magnetic flux loop flows in the same direction as the moving direction of the mover. However, in the linear motor according to the first embodiment, the loop (magnetic flux loop) including the magnetic path passing through the stator 2 body flows in a direction perpendicular to the traveling direction. It becomes possible to reduce the influence of the effect.

実施の形態２
図２０は実施の形態２に係るリニアモータの固定子２の構成を示す正面図である。実施の形態２において、歯部２１ａ、２２ａのそれぞれは溝２１ａ１、２２ａ１を有することを特徴とする。上述したように歯部２１ａ、２２ａはコイル１１による励磁と、歯部２１ａ、２２ａを含む固定子２、電機子コア１２、１３、永久磁石１４により構成される磁力線の流れによる励磁とが混在する。この２つの励磁により、歯部２１ａ、２２ａの長手方向の中央付近には、Ｓ極とＮ極とがオーバーラップする領域が発生する。オーバーラップする領域により、歯部２１ａ、２２ａの励磁が弱まるので、このオーバーラップする領域は存在しないか、存在したとしても狭い領域であることが望ましい。そこで、実施の形態２においては、歯部２１ａ、２２ａそれぞれに溝２１ａ１、２２ａ１を設けてある。 Embodiment 2
FIG. 20 is a front view showing the configuration of the stator 2 of the linear motor according to the second embodiment. In the second embodiment, each of the tooth portions 21a and 22a has grooves 21a1 and 22a1. As described above, the tooth portions 21a and 22a are mixed with excitation by the coil 11 and excitation by the flow of magnetic lines composed of the stator 2, the armature cores 12 and 13 and the permanent magnet 14 including the tooth portions 21a and 22a. . By these two excitations, an area where the S pole and the N pole overlap is generated near the center in the longitudinal direction of the tooth portions 21a and 22a. Since the excitation of the tooth portions 21a and 22a is weakened by the overlapping region, the overlapping region does not exist or is desirably a narrow region even if it exists. Therefore, in the second embodiment, grooves 21a1 and 22a1 are provided in the tooth portions 21a and 22a, respectively.

溝２１ａ１は歯部２１ａの長手方向の中央部に形成してある。溝２１ａ１は歯部２１ａの可動子１と対向する面から板状部２１方向へ掘ったように形成してある。溝２１ａ１は歯部２１ａの長手方向と交差する方向に沿って形成してある。図２０では、溝２１ａ１は歯部２１ａの長手方向と直角な方向、すなわち短手方向に沿って形成してある。溝２１ａ１は断面が矩形状となる矩形溝としてある。溝２１ａ１の深さは歯部２１ａの突出長より短くしてある。図２０では、溝２１ａ１の底面付近の連結部２１ａ２で左右の歯部はつながっている。それに限らず、歯部２１ａが溝２１ａ１により左右が完全に分かれていても良い。一方、歯部２１ａ（２２ａ）の可動子１と対向する面を左右に分ける程度の深さの浅いＶ溝を溝２１ａ１（２２ａ１）としても良い。なお、歯部２２ａに形成してある溝２２ａ１、連結部２２ａ２はそれぞれ歯部２１ａに形成してある溝２１ａ１、連結部２１ａ２と同様であるので、説明を省略する。 The groove 21a1 is formed in the central portion in the longitudinal direction of the tooth portion 21a. The groove 21a1 is formed so as to be dug in the direction of the plate-like portion 21 from the surface facing the mover 1 of the tooth portion 21a. The groove 21a1 is formed along the direction intersecting the longitudinal direction of the tooth portion 21a. In FIG. 20, the groove 21a1 is formed along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the tooth portion 21a, that is, the short direction. The groove 21a1 is a rectangular groove having a rectangular cross section. The depth of the groove 21a1 is shorter than the protruding length of the tooth portion 21a. In FIG. 20, the left and right teeth are connected by a connecting portion 21a2 near the bottom surface of the groove 21a1. However, the left and right sides of the tooth portion 21a may be completely separated by the groove 21a1. On the other hand, it is good also considering the shallow V-groove as the groove | channel 21a1 (22a1) to the extent which divides the surface which opposes the needle | mover 1 of the tooth | gear part 21a (22a) into right and left. In addition, since the groove | channel 22a1 and the connection part 22a2 which are formed in the tooth | gear part 22a are respectively the same as the groove | channel 21a1 and the connection part 21a2 which are formed in the tooth | gear part 21a, description is abbreviate | omitted.

以上のように実施の形態２に係るリニアモータは、実施の形態１に係るリニアモータが奏する効果に加え、溝２１ａ１、２２ａ１により歯部２１ａ、２２ａの中央部でＳ極とＮ極がオーバーラップする領域を低減することが可能となる。それにより、歯部２１ａ、２２ａの励磁状態が安定し、安定した推進力を得ることが可能となる。なお、溝２１ａ１、２２ａ１の深さや幅を適宜設定することにより、オーバーラップする領域をなくすことも可能である。 As described above, in the linear motor according to the second embodiment, in addition to the effects achieved by the linear motor according to the first embodiment, the S pole and the N pole overlap at the center of the tooth portions 21a and 22a by the grooves 21a1 and 22a1. It is possible to reduce the area to be used. Thereby, the excitation state of the tooth portions 21a and 22a is stabilized, and a stable propulsive force can be obtained. It is possible to eliminate overlapping regions by appropriately setting the depth and width of the grooves 21a1 and 22a1.

実施の形態３
図２１は実施の形態３に係るリニアモータの可動子１の構成を示す斜視図である。図２２は実施の形態３に係るリニアモータの可動子１の構成を示す平面図である。固定子２については、実施の形態１又は実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。 Embodiment 3
FIG. 21 is a perspective view showing the configuration of the mover 1 of the linear motor according to the third embodiment. FIG. 22 is a plan view showing the configuration of the mover 1 of the linear motor according to the third embodiment. Since the stator 2 is the same as that of the first embodiment or the second embodiment, the description thereof is omitted.

実施の形態３において、電機子コア１２の突起部１２ａ１の可動方向（紙面左右方向）の長さは、他の突起部１２ａよりも長くなっている。それに対応して突起部１２ａ１の反対側（紙面裏側）にある凹部１２ｂ１も可動方向の長さが他の凹部１２ｂよりも長くなっている。電機子コア１３も電機子コア１２と同様である。凹部１３ｂ１の可動方向の長さは他の凹部１３ｂよりも長くなっている。凹部１３ｂ１の反対側にある突起部１３ａ１（図示せず）の可動方向の長さも他の突起部１３ａよりも長くなっている。 In the third embodiment, the length of the protruding portion 12a1 of the armature core 12 in the movable direction (left and right direction in the drawing) is longer than the other protruding portions 12a. Correspondingly, the concave portion 12b1 on the opposite side (back side of the drawing) of the protruding portion 12a1 is also longer in the movable direction than the other concave portions 12b. The armature core 13 is the same as the armature core 12. The length of the recess 13b1 in the movable direction is longer than that of the other recess 13b. The length of the protrusion 13a1 (not shown) on the opposite side of the recess 13b1 in the movable direction is also longer than the other protrusions 13a.

電機子コア１２の突起部１２ａ、１２ａ１、電機子コア１２の凹部１２ｂ、１２ｂ１は端面が長方形ではない平行四辺形状としてある。同様に電機子コア１３の突起部１３ａ、１３ａ１、電機子コア１３の凹部１３ｂ、１３ｂ１も端面が長方形ではない平行四辺形状としてある。これにより、突起部１２ａ、１２ａ１、１３ａ、１３ａ１は図２２に示すように、移動方向に対する面が傾いている。いわゆるスキュー配置してある。以上のような構成は、ディテント力を低減させるための構成である。 The protrusions 12a and 12a1 of the armature core 12 and the recesses 12b and 12b1 of the armature core 12 have a parallelogram shape whose end faces are not rectangular. Similarly, the protrusions 13a and 13a1 of the armature core 13 and the recesses 13b and 13b1 of the armature core 13 are also parallelograms whose end faces are not rectangular. Thereby, as shown in FIG. 22, the protrusions 12a, 12a1, 13a, and 13a1 are inclined with respect to the moving direction. A so-called skew arrangement is provided. The configuration as described above is a configuration for reducing the detent force.

可動子１は移動方向で比透磁率が周期的に変化するため、高次のディテント力高調波成分が顕著になる。一般に相独立型の駆動では、３相合成時に基本波及び２次、４次の高調波は打ち消されるが、３次、６次、９次などの３の倍数の高調波は強め合うこととなる。 Since the relative permeability of the mover 1 periodically changes in the moving direction, higher-order detent force harmonic components become significant. In general, in the case of phase-independent driving, the fundamental wave and the second-order and fourth-order harmonics are canceled at the time of three-phase synthesis, but the third-order, sixth-order, and ninth-order harmonics strengthen each other. .

高調波成分の中で特に６次の高調波が多くなる傾向にあるため、電機子コア１２の突起部１２ａ１、電機子コア１３の突起部１３ａ１の移動方向の長さを、他の突起部１２ａ、１３ａよりもτ／６（τ：極ピッチ、τ＝λ／２、λ：電気角で３６０度に相当する長さ）だけ長くしてある。これにより、突起部１２ａ１（１３ａ１）と突起部１２ａ（１３ａ）とに発生するディテント力の位相が６次の高調波成分において１８０度異なるので、６次の高調波成分が打ち消され減少する。なお、τ／６だけ突起部１２ａ１（１３ａ１）を長くしたが、τ／６だけ突起部１２ａ１（１３ａ１）を他の突起部１２ａ（１３ａ）より短くしても、同様の効果を奏する。すなわち、他の突起部１２ａ（１３ａ）とτ／６だけ長さが異なる電機子コアを設ければ良い。 Among the harmonic components, the sixth-order harmonic tends to increase in particular. Therefore, the length in the moving direction of the projection 12a1 of the armature core 12 and the projection 13a1 of the armature core 13 is set to the other projection 12a. 13a is longer by τ / 6 (τ: pole pitch, τ = λ / 2, λ: length corresponding to 360 degrees in electrical angle). As a result, the phase of the detent force generated in the protrusion 12a1 (13a1) and the protrusion 12a (13a) differs by 180 degrees in the sixth harmonic component, so the sixth harmonic component is canceled and reduced. Although the protrusion 12a1 (13a1) is made longer by τ / 6, the same effect can be obtained even if the protrusion 12a1 (13a1) is made shorter than the other protrusion 12a (13a) by τ / 6. That is, it is only necessary to provide an armature core having a length different from that of the other protrusion 12a (13a) by τ / 6.

次に、１２次以上の高調波成分については、電機子コア１２の突起部１２ａ、１２ａ１、電機子コア１３の突起部１３ａ、１３ａ１をスキュー配置することにより低減可能である。スキュー配置は、移動方向の垂直方向に対して傾斜（角度）をつけて電機子コア１２の突起部１２ａ、１２ａ１、電機子コア１３の突起部１３ａ、１３ａ１を形成することである。なお、スキューさせる角度（スキュー角度）は０〜６度程度である。 Next, the 12th-order or higher harmonic components can be reduced by arranging the protrusions 12a and 12a1 of the armature core 12 and the protrusions 13a and 13a1 of the armature core 13 in a skew arrangement. The skew arrangement is to form the protrusions 12a and 12a1 of the armature core 12 and the protrusions 13a and 13a1 of the armature core 13 with an inclination (angle) with respect to the vertical direction of the moving direction. The skew angle (skew angle) is about 0 to 6 degrees.

上述では電機子コア１２の突起部１２ａ及び突起部１２ａ１の長さ並びに電機子コア１３の突起部１３ａ及び突起部１３ａ１の長さを変えると共に、突起部１２ａ、１２ａ１、１３ａ、１３ａ１のスキュー配置を行った。このような構成では、電機子コアの長さとスキュー角度は独立で変更できるため、主たる高調波成分に対してディテント力を有効に低減することが可能である。それに限られず、スキュー配置はせずに、突起部１２ａ１等の長さのみを変えても良い。また、突起部１２ａ１、１３ａ１は形成せずに、突起部１２ａ、１３ａのスキュー配置のみを行なっても良い。 In the above description, the lengths of the protrusions 12a and 12a1 of the armature core 12 and the lengths of the protrusions 13a and 13a1 of the armature core 13 are changed, and the skew arrangement of the protrusions 12a, 12a1, 13a, and 13a1 is changed. went. In such a configuration, the length of the armature core and the skew angle can be changed independently, so that the detent force can be effectively reduced with respect to the main harmonic component. However, the present invention is not limited to this, and only the length of the protrusion 12a1 or the like may be changed without performing the skew arrangement. Further, only the skew arrangement of the protrusions 12a and 13a may be performed without forming the protrusions 12a1 and 13a1.

以上のように実施の形態３に係るリニアモータは、実施の形態１及び実施の形態２に係るリニアモータが奏する効果に加え、ディテント力の高調波成分を低減するという効果を奏する。 As described above, the linear motor according to the third embodiment has the effect of reducing the harmonic component of the detent force in addition to the effects exhibited by the linear motor according to the first and second embodiments.

実施の形態４
図２３は実施の形態４に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。図２３はリニアモータの固定子２を移動方向に沿って切断した横断面図である。上板部２１が有する歯部２１ａ及び下板部２２が有する歯部２２ａをスキュー配置している。図２３の左から３番目の歯部２１ａを用いて説明する。歯部２１ａの断面は長方形である。点線で示す長方形は歯部２１ａをスキュー配置していない場合を示している。図２３において、可動子１の移動方向は左右の方向である。スキュー配置していない場合、点線で示す歯部２１ａの断面短辺は可動子１の移動方向に対して、平行である。スキュー配置した場合、断面短辺Ｅ１とＥ２は可動子１の移動方向に対して傾斜していることとなる。図２３では歯部２２ａは突出方向先端の端面が現れている。図２３の左から二番目の歯部２２ａにおいて、点線で示す長方形は歯部２２ａがスキュー配置していない場合を示している。端面の短辺は可動子１の移動方向と平行であり、傾斜していない。スキュー配置した場合、端面の短辺Ｅ３、Ｅ４は可動子１の移動方向に対して傾斜している。歯部２２ａの断面は端面と同一形状であるから、断面短辺も同様に可動子１の移動方向に対して傾斜することとなる。 Embodiment 4
FIG. 23 is a cross-sectional view showing the configuration of the stator 2 of the linear motor according to the fourth embodiment. FIG. 23 is a cross-sectional view of the linear motor stator 2 cut along the moving direction. The tooth portion 21a included in the upper plate portion 21 and the tooth portion 22a included in the lower plate portion 22 are arranged in a skew manner. This will be described using the third tooth portion 21a from the left in FIG. The cross section of the tooth portion 21a is rectangular. A rectangle indicated by a dotted line indicates a case where the tooth portion 21a is not skewed. In FIG. 23, the moving direction of the mover 1 is the left-right direction. When the skew is not arranged, the short side of the tooth portion 21a indicated by the dotted line is parallel to the moving direction of the mover 1. In the case of the skew arrangement, the short cross-sections E1 and E2 are inclined with respect to the moving direction of the mover 1. In FIG. 23, the tooth part 22a has an end face at the tip in the protruding direction. In the second tooth portion 22a from the left in FIG. 23, a rectangle indicated by a dotted line indicates a case where the tooth portion 22a is not skewed. The short side of the end face is parallel to the moving direction of the mover 1 and is not inclined. In the case of the skew arrangement, the short sides E3 and E4 of the end face are inclined with respect to the moving direction of the mover 1. Since the cross section of the tooth portion 22a has the same shape as the end face, the short side of the cross section is similarly inclined with respect to the moving direction of the mover 1.

可動子１については、上述の実施の形態１から実施の形態３といずれか同様であるので、説明を省略する。実施の形態４においては、固定子２の歯部２１ａ及び歯部２２ａをスキュー配置することにより、可動子１の電機子コア１２の突起部１２ａ（１２ａ１）、電機子コア１３の突起部１３ａ（１３ａ１）をスキューさせなくても、ディテント力の低減が可能となる。
なお、可動子１として上述の実施の形態３と同様なものも使用可能である。ディテント力の低減には、固定子２の歯部２１ａ、２２ａ並びに可動子１の電機子コア１２の突起部１２ａ（１２ａ１）、電機子コア１３の突起部１３ａ（１３ａ１）のなす角度が関係する。当該なす角度が適切な値となるように、固定子２の歯部２１ａ、２２ａ並びに可動子１の電機子コア１２の突起部１２ａ（１２ａ１）、電機子コア１３の突起部１３ａ（１３ａ１）のそれぞれをスキューさせれば良い。 The mover 1 is the same as that of any one of the first to third embodiments described above, and a description thereof will be omitted. In the fourth embodiment, the tooth portion 21a and the tooth portion 22a of the stator 2 are arranged in a skew so that the protrusion portion 12a (12a1) of the armature core 12 of the mover 1 and the protrusion portion 13a of the armature core 13 ( The detent force can be reduced without skewing 13a1).
Note that the same movable element as that of the above-described third embodiment can be used. The reduction of the detent force is related to the angle formed by the teeth 21 a and 22 a of the stator 2, the projection 12 a (12 a 1) of the armature core 12 of the mover 1, and the projection 13 a (13 a 1) of the armature core 13. . The teeth 21 a and 22 a of the stator 2, the projection 12 a (12 a 1) of the armature core 12 of the mover 1, and the projection 13 a (13 a 1) of the armature core 13 so that the angle formed is an appropriate value. Each may be skewed.

実施の形態５
図２４は実施の形態５に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。リニアモータを移動方向に沿って切断した横断面図である。上板部２１が有する歯部２１ａ及び下板部２２の有する歯部２２ａをスキュー配置している。すなわち、固定子２の歯部２１ａ及び歯部２２ａは、可動子１の移動方向に対して傾斜するように配置してある。可動子１については、上述の実施の形態１から実施の形態４のいずれかと同様であるので、説明を省略する。 Embodiment 5
FIG. 24 is a cross-sectional view showing the configuration of the stator 2 of the linear motor according to the fifth embodiment. It is the cross-sectional view which cut | disconnected the linear motor along the moving direction. The tooth portion 21a of the upper plate portion 21 and the tooth portion 22a of the lower plate portion 22 are arranged in a skew manner. That is, the tooth part 21 a and the tooth part 22 a of the stator 2 are arranged so as to be inclined with respect to the moving direction of the mover 1. The mover 1 is the same as that of any one of the first to fourth embodiments described above, and a description thereof will be omitted.

実施の形態５において、一方の板状部２１が備える歯部２１ａと他方の板状部２２が備える歯部２２ａとでは、断面短辺の傾斜の方向を逆にしてある。図２４に示すように、歯部２１ａの断面短辺Ｅ１、Ｅ２と歯部２２ａの端面短辺Ｅ３、Ｅ４とは可動子１の移動方向に対して傾斜している。その点は上述の実施の形態４と同様である。実施の形態５では、歯部２１ａと歯部２２ａとで傾斜する方向を逆にしている。すなわち、歯部２１ａの断面短辺Ｅ１、Ｅ２の傾斜方向と歯部２２ａの断面短辺Ｅ３、Ｅ４とは傾斜方向が逆にしてある。これは、スキュー配置したことによるこじりを抑えることを目的としている。歯部２１ａ、２２ａをスキュー配置することにより、リニアモータに発生する推力は、移動方向からスキュー角度分傾く方向に生じるので、可動子１全体が傾きこじりを発生する場合がある。歯部２１ａと歯部２２ａの傾斜方向を逆にすることにより、歯部２１ａと歯部２２ａにより発生する移動方向に垂直な方向（横方向）の推力成分が逆向きとなる。そのため、横方向の推力成分は、互いに打ち消しあい、こじりを防止することが可能となる。 In the fifth embodiment, the tooth portion 21a provided in one plate-like portion 21 and the tooth portion 22a provided in the other plate-like portion 22 are reversed in the direction of inclination of the short side. As shown in FIG. 24, the short cross-sections E1 and E2 of the tooth portion 21a and the end face short sides E3 and E4 of the tooth portion 22a are inclined with respect to the moving direction of the mover 1. This is the same as in the fourth embodiment. In the fifth embodiment, the direction of inclination between the tooth portion 21a and the tooth portion 22a is reversed. In other words, the inclination directions of the short cross sections E1 and E2 of the tooth portion 21a and the short cross sections E3 and E4 of the tooth portion 22a are opposite to each other. This is intended to suppress twisting due to the skew arrangement. By arranging the tooth portions 21a and 22a in a skew manner, the thrust generated in the linear motor is generated in a direction inclined by the skew angle from the moving direction, so that the entire mover 1 may be tilted. By reversing the inclination directions of the tooth portion 21a and the tooth portion 22a, the thrust component in the direction (lateral direction) perpendicular to the moving direction generated by the tooth portion 21a and the tooth portion 22a is reversed. Therefore, the thrust components in the lateral direction cancel each other and can be prevented from being twisted.

以上のように、実施の形態５においては、実施の形態１から実施の形態４に係るリニアモータにおける効果に加え、次の効果を奏する。固定子２の歯部２１ａ及び歯部２２ａをスキュー配置することにより、可動子１の電機子コア１２の突起部１２ａ（１２ａ１）、電機子コア１３の突起部１３ａ（１３ａ１）をスキューさせることなく、ディテント力の高調波成分を低減するという効果を奏する。また、歯部２１ａと歯部２２ａの傾ける向きを逆方向にすることにより、こじりを防止するという効果を奏する。 As described above, the fifth embodiment provides the following effects in addition to the effects of the linear motor according to the first to fourth embodiments. By arranging the tooth portion 21a and the tooth portion 22a of the stator 2 in a skewed manner, the protrusion 12a (12a1) of the armature core 12 of the mover 1 and the protrusion 13a (13a1) of the armature core 13 are not skewed. This has the effect of reducing the harmonic component of the detent force. In addition, the direction in which the tooth portion 21a and the tooth portion 22a are inclined is reversed, thereby providing an effect of preventing twisting.

なお、実施の形態５においても、実施の形態４と同様に、実施の形態３における可動子１を用いることも可能であり、可動子１及び固定子２のスキュー角度は適宜定めれば良い。 In the fifth embodiment, similarly to the fourth embodiment, the mover 1 in the third embodiment can be used, and the skew angles of the mover 1 and the stator 2 may be determined as appropriate.

また、本明細書では、固定子２は板状部材において歯部となる部分が突出した形状であるが、例えば板状部材で歯となる部分を残しスリットを形成したり、または歯となる部分をくし歯状に形成したりしても、本発明は実施可能である。
さらにまた、上述においては、単相のリニアモータ（単相分のユニット）について説明したが、例えば３相駆動のリニアモータを構成する場合には、上記の可動子３個を、歯部のピッチ×（ｎ＋１／３）または歯部のピッチ×（ｎ＋２／３）（但し、ｎは整数）だけ間隔をあけて直線上に配置すれば良い。この場合、各可動子の長手方向の長さを考慮して整数ｎを設定すれば良い。 Further, in this specification, the stator 2 has a shape in which a portion that becomes a tooth portion protrudes from the plate-like member, but a portion that becomes a tooth in the plate-like member, for example, forms a slit or becomes a tooth portion. The present invention can be implemented even if it is formed in a comb-tooth shape.
Furthermore, in the above description, a single-phase linear motor (unit for a single phase) has been described. However, for example, in the case of configuring a three-phase linear motor, the above-described three movers are connected to the tooth pitch. What is necessary is just to arrange | position on a straight line at intervals only x (n + 1/3) or the pitch of a tooth part x (n + 2/3) (n is an integer). In this case, an integer n may be set in consideration of the length of each movable element in the longitudinal direction.

各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The technical features (components) described in each embodiment can be combined with each other, and new technical features can be formed by combining them.
The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered as restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

１可動子
１１コイル
１２電機子コア
１２ａ、１２ａ１突起部
１２ｂ、１２ｂ１凹部
１３電機子コア
１３ａ、１３ａ１突起部
１３ｂ、１３ｂ１凹部
１４永久磁石（磁石）
２固定子
２１上板部（板状部）
２１ａ歯部
２１ａ１溝
２１ａ２連結部
２２下板部（板状部）
２２ａ歯部
２２ａ１溝
２２ａ２連結部
２３側板部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable element 11 Coil 12 Armature core 12a, 12a1 Protrusion part 12b, 12b1 Concave part 13 Armature core 13a, 13a1 Protrusion part 13b, 13b1 Concave part 14 Permanent magnet (magnet)
2 Stator 21 Upper plate part (plate-like part)
21a tooth part 21a1 groove 21a2 connecting part 22 lower plate part (plate-like part)
22a tooth part 22a1 groove 22a2 connecting part 23 side plate part

Claims

固定子、及びコイルを有する可動子を備えたリニアモータにおいて、
前記固定子は前記可動子の移動方向に長い２つの板状部を有し、前記２つの板状部は可動子の移動域を間にして、磁気的に結合するように対向して設けてあり、
前記２つの板状部の互いに対向する面それぞれには、複数の歯部が、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とが対向するように、前記移動方向に並設してあり、
前記可動子は前記コイル内部に、共に前記移動方向に沿って長い矩形板状の磁石及び２つの電機子コアが縦姿勢で配してあり、
各電機子コアの前記板状部に対向する面それぞれには、前記歯部と磁気的に結合する複数の突起部が、長手方向に沿って一方の面と他方の面とで千鳥配置となるように突設してあり、
前記磁石は前記２つの電機子コア間に配してあり、
一方の電機子コアの突起部と他方の電機子コアの突起部とが千鳥配置となるように前記２つの電機子コアを配してあり、
前記磁石は２つの電機子コアの対向方向に磁化してあること
を特徴とするリニアモータ。 In a linear motor including a stator and a mover having a coil,
The stator has two plate-like portions that are long in the moving direction of the mover, and the two plate-like portions are provided to face each other so as to be magnetically coupled with the moving region of the mover in between. Yes,
On each of the two plate-like portions facing each other, a plurality of tooth portions are arranged in the moving direction so that the tooth portions of one plate-like portion and the tooth portions of the other plate-like portion face each other. And
The mover has a rectangular plate-shaped magnet and two armature cores arranged vertically in the coil, both along the moving direction.
A plurality of protrusions that are magnetically coupled to the tooth portions are arranged in a staggered manner on one surface and the other surface along the longitudinal direction on each surface of each armature core that faces the plate-like portion. Projecting like
The magnet is disposed between the two armature cores;
The two armature cores are arranged so that the protrusions of one armature core and the protrusions of the other armature core are in a staggered arrangement,
The linear motor, wherein the magnet is magnetized in a direction opposite to two armature cores.

前記歯部は長手方向の略中央部に溝を有することを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 1, wherein the tooth portion has a groove at a substantially central portion in a longitudinal direction.

前記突起部の板状部に対向する面は略平行四辺形としてあること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ。 3. The linear motor according to claim 1, wherein a surface of the protruding portion that faces the plate-like portion is a substantially parallelogram. 4.

前記突起部には、他の突起部とは前記可動子の移動方向の長さが異なるものを含むこと
を特徴とする請求項１から請求項３に記載のリニアモータ。 4. The linear motor according to claim 1, wherein the protrusion includes a protrusion having a length different from that of the other protrusion in the moving direction. 5.

前記歯部の断面短辺は前記可動子の移動方向に対し傾斜していること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリニアモータ。 The linear motor according to any one of claims 1 to 4, wherein a short side of the cross section of the tooth portion is inclined with respect to a moving direction of the mover.

前記一方の板状部の歯部と前記他方の板状部の歯部とでは、前記断面短辺の傾斜方向を逆にしてあること
を特徴とする請求項５に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 5, wherein the inclined direction of the short side of the cross section is reversed between the tooth portion of the one plate-like portion and the tooth portion of the other plate-like portion.