JP4483352B2 - 平面モータ - Google Patents

Description

本発明は、高推力化、軽量化、高速化が実現できる平面モータに関するものである。

平面モータに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００３−１４３８３０号公報

図６及び図８は従来におけるパルスモータの要部構成説明図である。
図６は上面図、図７は図６のＡ−Ａ部分の断面図である。
この従来例はスライダが２次元方向に移動するパルスモータの例を示している。
プラテン１０は、板状をなし、Ｘ方向とＹ方向に沿って一定ピッチで歯１１がマトリクス状に形成されている。プラテン１０は、磁性体で構成されていて、平坦面に格子状に溝を切ることにより形成される。

スライダ２０には、Ｘモータブロック２１ａ，２１ｂとＹモータブロック２２ａ，２２ｂが塔載されている。
Ｘモータブロック２１ａの構成を説明する。
Ｘモータブロック２１ａには、コア２１１ａ，２１１ｂが設けられている。
図８はコア２１１ａをＥ方向から見た図である。

コア２１１ａは、突極２１２ａ〜２１２ｆを有する。各突極の先端にはピッチｐで歯２１３が形成されている。プラテン１０の歯１１のピッチは歯２１３のピッチと等しいかあるいはほぼ等しくなっている。歯２１３は歯１１と対向配置されている。
突極２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃの歯はｐ／３ずつ位相がずれている。突極２１２ａの歯と突極２１２ｄの歯は同位相である。突極２１２ｄ，２１２ｅ，２１２ｆの歯はｐ／３ずつ位相がずれている。

コイル２１４ａ〜２１４ｆは、突極２１２ａ〜２１２ｆにそれぞれ巻かれている。コイル２１４ａ〜２１４ｆの巻かれた突極の歯の位相はｐ／３ずつずれている。コイル２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄ，２１４ｅ，２１４ｆをそれぞれＵ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイル，Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルとする。この例では、コイルは３相コイルである。
励磁手段２１５は、コイル２１４ａ〜２１４ｆに位相が１２０°ずつずれた正弦波交流信号を流すことによって励磁する。

永久磁石２１６ａ，２１６ｂはコア２１１ａに装着されている。永久磁石２１６ａ，２１６ｂは突極の長さ方向に着磁されている。これにより、永久磁石２１６ａ，２１６ｂは突極に長さ方向のバイアス磁束φｍを与える。
浮揚手段２１７は、スライダ２０をプラテン１０上に浮揚させる。図示していないが、例えば浮揚手段２１７はスライダ２０の下面に設けた穴から圧縮空気を噴出することによって、スライダ２０をプラテン１０上に浮揚させる。このとき、スライダ２０とプラテン１０の間には圧縮空気の層が形成される。

コア２１１ｂもコア２１１ａと同様な構成になっている。コア２１１ｂはコア２１１ａに対して、突極の歯の位相をｐ／２だけずらして配置されている。コア２１１ｂに巻かれた３相コイルをそれぞれＵ−相コイル（Ｕの上にバーが付いた符合をＵ−と表す），Ｖ−相コイル，Ｗ−相コイルとする。Ｕ相コイルとＵ−相コイルには同相の交流信号が与えられる。他の相についても同様である。Ｕ−相コイル，Ｖ−相コイル，Ｗ−相コイルを設けたのは、コイルを励磁したときにスライダが回転するのを防ぐためである。

Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルが巻かれた突極をそれぞれＵ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極とする。同様に、Ｕ−相コイル，Ｖ−相コイル，Ｗ−相コイルが巻かれた突極をそれぞれＵ−相突極，Ｖ−相突極，Ｗ−相突極とする。

Ｘモータブロック２１ｂもＸモータブロック２１ａと同様な構成になっている。Ｘモータブロック２１ｂにあるコア２１９ａ，２１９ｂの突極の歯は、コア２１１ａ，２１１ｂの歯と同位相になっている。永久磁石２１８ａ，２１８ｂはコア２１２ａに装着されている。永久磁石２１８ａ，２１８ｂの着磁方向は永久磁石２１６ａ，２１６ｂの着磁方向と同方向である。

Ｘモータブロック２１ａ，２１ｂはＸ方向に突極の歯が配列されている。突極に巻かれたコイルに発生する磁束と永久磁石の磁束により、Ｘモータブロック２１ａ，２１ｂはＸ方向の推力を発生する。

Ｙモータブロック２２ａ，２２ｂもＸモータブロック２１ａと同様な構成になっている。Ｙモータブロック２２ａ，２２ｂはＸモータブロック２１ａを９０°回転移動させた向きに配置されている。Ｙモータブロック２２ａ，２２ｂはＹ方向に突極の歯が配列されている。突極に巻かれたコイルに発生する磁束と永久磁石の磁束により、Ｙモータブロック２２ａ，２２ｂはＹ方向の推力を発生する。

プラテンが格子状のため、スライダの推力の1/2しか磁気回路を有効に使用できない。
大型化に伴い、重量が重くなる。
フレームが大きくなり、機械共振点を上げにくい。
格子状の精度を出すために珪素鋼板を使用できなく、純鉄や珪素鉄を使用するため、鉄損がおおきく、高速運転ができないのと発熱が大きくなる。

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、同じ面積で推力が２倍にでき、高推力化、軽量化、高速化が実現できる平面モータを提供することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の平面モータにおいては、
プラテンとこのプラテンに対向して設けられたモータブロックとを具備する平面モータにおいて、櫛の歯状に設けられた溝を有する第１のプラテンと、この第１のプラテンの両側に第１のプラテンと同一平面をなして設けられ前記第１のプラテンの櫛の歯の方向と９０度をなして櫛の歯状に設けられた溝を有する第２のプラテンと、前記第１のプラテンの第１のストローク面積を除いて前記第１のプラテンに対向して設けられ前記第１のプラテンとリニアモータを構成する第１のモータブロックと、この第１のモータブロックと同一平面をなし第１のモータブロックの両側に第１のモータブロックと一体に動作するように第１のモータブロックに接続され前記第２のプラテンの第２のストローク面積を除いて前記第２のプラテンに対向してそれぞれ設けられ前記第２のプラテンとリニアモータを構成する第２のモータブロックと、を有することを特徴とする平面モータ。

本発明の請求項２の平面モータにおいては、請求項１記載の平面モータにおいて、
前記第１のプラテンはＹ軸方向の溝を有し前記第２のプラテンはＸ軸方向の溝を有することを特徴とする。

本発明の請求項３においては、請求項１記載の平面モータにおいて、
前記第１のプラテンはＸ軸方向の溝を有し前記第２のプラテンはＹ軸方向の溝を有することを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果がある。
同じ面積で推力が２倍にできる平面モータが得られる。
推力が２倍になるので、軽量化が実現できる平面モータが得られる。
プラテンが櫛の歯状にできるので、通常の珪素鋼板等の積層材料を使用できるので鉄損による、推力低下の改善ができる平面モータが得られる。
それに伴い、高速化と低発熱が実現できる平面モータが得られる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の側面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。

第１のプラテン３１は、櫛の歯状に設けられた溝を有する。
この場合は、Ｙ軸方向の溝を有している。
第２のプラテン３２は、第１のプラテン３１の両側に設けられ、第１のプラテン３１の櫛の歯の方向と９０度をなして櫛の歯状に設けられた溝を有する。
この場合は、Ｘ軸方向の溝を有している。
第１のプラテン３１と第２のプラテン３２とは、一体構成に作られている。

第１のモータブロック３３は、第１のプラテン３１の第１のストローク面積３４を除いて、第１のプラテン３１に対向して設けられ、第１のプラテン３１とリニアモータを構成する。
第１のモータブロック３３は、図６従来例のＹモータブロック２２ａあるいは２２ｂを一ユニットとして、この場合は、８ユニットが使用されている。

第１のストローク面積３４とは、この場合は、図１に示す如く、装置のＸＹ軸方向ストローク量をａ、第１のモータブロック３３のＸ軸方向の寸法をｂ、第１のモータブロック３３のＹ軸方向の寸法をｃとすると、ａｃ＋ａ（ａ＋２ｂ）の面積を言う。

２個の第２のモータブロック３５は、第２のプラテン３２の第２のストローク面積３６を除いて、第２のプラテン３２に対向してそれぞれ設けられ、第２のプラテン３２とリニアモータを構成する。
第２のモータブロック３５は、図６従来例のＸモータブロック２１ａあるいは２１ｂを一ユニットとして、この場合は、それぞれ、４ユニットが使用されている。

第２のストローク面積３６とは、この場合は、図１に示す如く、装置のＸＹ軸方向ストローク量をａ、第２のモータブロック３５のＸ軸方向の寸法をｂ、第２のモータブロック３５のＹ軸方向の寸法をｃとすると、ａｃ＋ａ（ａ＋ｂ）の面積を言う。

以上の構成において、図６従来例のプラテン１０は，図４に示す如く、格子状に対して、本発明では、図５に示す如く、櫛の歯状であるので、スライダ３０の推力が２倍の平面モータが得られる。
図６従来例と同じ推力で良ければ、装置全体を１/２にすることができ、軽量化が実現できる。

この結果、
同じ面積で推力が２倍にできる平面モータが得られる。
推力が２倍になるので、軽量化が実現できる平面モータが得られる。
プラテンが櫛の歯状にできるので、通常の珪素鋼板等の積層材料を使用できるので鉄損による、推力低下の改善ができる平面モータが得られる。
それに伴い、高速化と低発熱が実現できる平面モータが得られる。

なお、前述の実施例においては、第１のプラテン３１はＹ軸方向の溝を有し、第２のプラテン３２はＸ軸方向の溝を有していると説明したが、これに限ることはなく、たとえば、第１のプラテン３１はＸ軸方向の溝を有し、第２のプラテン３２はＹ軸方向の溝を有しそれぞれがリニアモータを構成するようにしても良いことは勿論である。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。

本発明の一実施例の要部構成説明図である。 図１の側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１の動作説明図である。 図１の動作説明図である。 従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。 図６のＡ−Ａ部分の断面図である。 コア２１１ａをＥ方向から見た図である。

符号の説明

１０ プラテン
１１ 歯
２０ スライダ
２１ａ モータブロック
２１ｂ モータブロック
２２ａ モータブロック
２２ｂ モータブロック
２１２ａ 突極
２１２ｂ 突極
２１２ｃ 突極
２１２ｄ 突極
２１２ｅ 突極
２１２ｆ 突極
２１４ａ コイル
２１４ｂ コイル
２１４ｃ コイル
２１４ｄ コイル
２１４ｅ コイル
２１４ｆ コイル
２１５ 励磁手段
２１６ａ 永久磁石
２１６ｂ 永久磁石
２１７ 浮揚手段
２１８ａ 永久磁石
２１８ｂ 永久磁石
３１ 充填体
３２ 防錆膜
４１ 充填体
４２ 防錆膜

Claims (3)

1. プラテンとこのプラテンに対向して設けられたモータブロックとを具備する平面モータにおいて、
   櫛の歯状に設けられた溝を有する第１のプラテンと、
   この第１のプラテンの両側に第１のプラテンと同一平面をなして設けられ前記第１のプラテンの櫛の歯の方向と９０度をなして櫛の歯状に設けられた溝を有する第２のプラテンと、
   前記第１のプラテンの第１のストローク面積を除いて前記第１のプラテンに対向して設けられ前記第１のプラテンとリニアモータを構成する第１のモータブロックと、
   この第１のモータブロックと同一平面をなし第１のモータブロックの両側に第１のモータブロックと一体に動作するように第１のモータブロックに接続され前記第２のプラテンの第２のストローク面積を除いて前記第２のプラテンに対向してそれぞれ設けられ前記第２のプラテンとリニアモータを構成する第２のモータブロックと、
   を有することを特徴とする平面モータ。
2. 前記第１のプラテンはＹ軸方向の溝を有し前記第２のプラテンはＸ軸方向の溝を有すること
   を特徴とする請求項１記載の平面モータ。
3. 前記第１のプラテンはＸ軸方向の溝を有し前記第２のプラテンはＹ軸方向の溝を有すること
   を特徴とする請求項１記載の平面モータ。

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