JP4650709B2 - リニアモータ - Google Patents
リニアモータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4650709B2 JP4650709B2 JP2001070259A JP2001070259A JP4650709B2 JP 4650709 B2 JP4650709 B2 JP 4650709B2 JP 2001070259 A JP2001070259 A JP 2001070259A JP 2001070259 A JP2001070259 A JP 2001070259A JP 4650709 B2 JP4650709 B2 JP 4650709B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- coil
- winding
- linear motor
- winding layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Linear Motors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にリニアモータに係るものであり、具体的に言えば半導体製造プロセスなどで使用される搬送用リニアモータに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２（ａ），（ｂ）と図３とを参照して従来の搬送用リニアモータ（特開平０７−２５５１６３号公報参照）を説明する。図２の搬送用リニアモータは、リニアガイド１０とバックヨーク１１と永久磁石４とから成る固定子９と、永久磁石と空隙を介して対向している可動子８とを備えている。この可動子８は三つの巻線層１−（１）、２−（２）、３−（３）から成るシート状の電機子巻線を絶縁樹脂ケーシング６と絶縁板７とで包囲して成り、その最上部に搬送物取り付けプレート５を設けている。
【０００３】
図３を参照する。シート状電機子巻線の各巻線層は要素コイルＵ相１２，要素コイルＶ相１５，要素コイルＷ相１８から成る。
【０００４】
各巻線層のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に１２０度の位相差を持ち、振幅が同一の三相交流電流を通電すると、永久磁石４により構成された固定子９との間に推力を発生する。このようなシ−ト状の電機子巻線を有するリニアモータはコア付電機子型リニアモータに比べて推カリップルは小さいので、精確な位置制御が望まれる搬送用リニアモータに適している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す三層に積み上げられる各巻線層１−（１）、２−（２）、３−（３）の要素コイルＵ相，Ｖ相，Ｗ相の配置構成は各層で同じに形成されている。そのため各巻線層のコイルエンド部から固定子９の永久磁石４の表面までの距離（電磁ギャップ）は各相の要素コイル毎に異なり（要素コイルＶ相は他の要素コイルＵ相とＷ相に比べて大きい）、そしてコイルエンド部が発生する推力は電磁ギャップに反比例するので、結局リニアモータのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相が発生する推力にアンバランスを生じてしまい、リニアモータの発生推力にリップルが含まれてしまうという問題を生じた。
【０００６】
本発明の目的はこのような永久磁石と空隙を介して対向しているリニアモータの発生推力のアンバランスを解消することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明では永久磁石とシート状の電機子巻線を持つ可動子とを備えるリニアモータにおいて、導線を同一面内に隣接してヘリカルに巻回して成るＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三要素コイルから成る巻線層を積み重ねて前記のシート状の電機子巻線を構成し、各巻線層の各要素コイルの重なり合うコイルエンド部のそれぞれの要素コイルから前記の永久磁石の表面までの距離が総計として同じ距離になるように、各巻線層において三要素コイルを相互に配置している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三要素コイルから成る各巻線層の構成を永久磁石から見た図を示し、図１（ａ）は巻線層１−（１）、図１（ｂ）は巻線層２−（２）、図１（ｃ）は巻線層３−（３）の要素コイルＵ相，Ｖ相，Ｗ相の配置構成を示す。この配置構成により各巻線層の各要素コイルの重なり合うコイルエンド部のそれぞれの要素コイルから永久磁石の表面までの距離が総計として同じ距離になって、合成推力は同じ大きさとなる。
【０００９】
すなわち、巻線層１−（１）において要素コイルＷ相１８の電磁ギャップは要素コイルＵ相１２の電磁ギャップより小さく、巻線層２−（２）において要素コイルＵ相１３の電磁ギャップは要素コイルＶ相１６の電磁ギャップより小さく、そして巻線層３−（３）において要素コイルＶ相１７の電磁ギャップは要素コイルＷ相２０の電磁ギャップより小さくなっている。
【００１０】
リニアモータの推力Ｆは、次式で表されるように、巻線層１−（１）の要素コイルＵ１相，要素コイルＶ１相１５，要素コイルＷ１相１８、巻線層２−（２）の要素コイルＵ２相１３,要素コイルＶ２相１６,要素コイルＷ２相１９、巻線層３−（３）の要素コイルＵ３相１４,要素コイルＶ３相１７,要素コイルＷ３相２０それぞれにより発生する推力の合成値となる。
【００１１】
ＦＵＸ＝ＢｍＡＸ・ＩＵ・Ｓｉｎ（θｔ）
ＦＶＸ＝ＢｍＢＸ・ＩＶ・Ｓｉｎ（θｔ＋１２０）
ＦＷＸ＝ＢｍＣＸ・ＩＷ・Ｓｉｎ（θｔ＋２４０）
Ｆ＝（ＦＵ１＋ＦＶ１＋ＦＷ１）＋（ＦＵ２＋ＦＶ２＋ＦＷ２）＋（ＦＵ３＋ＦＶ３＋ＦＷ３）
ここで、
ＢｍＡＸ：Ｕｘ相コイルと鎖交する磁束の平均値
θｔ：移動量（電気角）
ＢｍＢＸ：Ｖｘ相コイルと鎖交する磁束の平均値
ＢｍＣＸ：Ｗｘ相コイルと鎖交する磁束の平均値
ＩＵ：Ｕ相コイルに流れる電流
ＩＶ：Ｖ相コイルに流れる電流
ＩＷ：Ｗ相コイルに流れる電流
（ＦＵ１＋ＦＶ１＋ＦＷ１）：巻線層１−（１）により発生する推カ
（ＦＵ２＋ＦＶ２＋ＦＷ２）：巻線層２−（２）により発生する推力
（ＦＵ３＋ＦＶ３＋ＦＷ３）：巻線層３−（３）により発生する推力
図１（ａ）〜（ｃ）に示す巻線配置によりコイルエンド部と鎖交する磁束ＢｍＡ，ＢｍＢ，ＢｍＣの平均値が均一になる。こうして、シート状電機子巻線が発生する推力が均一になり、リニアモータの推力Ｆに含まれる推カリップルは低減できる。
【００１２】
以上から明らかなように、巻線層１−（１）の要素コイルＵ１相＋巻線層２−（２）の要素コイルＵ２相＋巻線層３−（３）の要素コイルＵ３相が発生する推力、巻線層１−１の要素コイルＶ１相＋巻線層２−（２）の要素コイルＶ２相＋巻線層３−（３）の要素コイルＶ３相が発生する推力、そして巻線層１−（１）の要素コイルＷ１相＋巻線層２−（２）の要素コイルＷ２相＋巻線層３−（３）の要素コイルＷ３相が発生する推力が等しくなる。こうして、リニアモー夕が発生する推力のアンバランスを解消することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の各巻線層の巻線構成によりリニアモータの推力に含まれるリップルが低減され、推力のアンバランスが解消した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三要素コイルから成る各巻線層の構成を示す。
【図２】 （ａ）は従来の搬送用リニアモータの平面図、（ｂ）は一部断面側面図）。
【図３】 巻線層の要素コイルの配置構成を示す。
【符号の説明】
１−（１）：巻線層
２−（２）：巻線層
３−（３）：巻線層
４：永久磁石
８：可動子
９：固定子
１０：リニアガイド
１１：バックヨーク
１２：Ｕ１相要素コイル
１３：Ｕ２相要素コイル
１４：Ｕ３相要素コイル
１５：Ｖ１相要素コイル
１６：Ｖ２相要素コイル
１７：Ｖ３相要素コイル
１８：Ｗ１相要素コイル
１９：Ｗ２相要素コイル
２０：Ｗ３相要素コイル
２１：コイルエンド部
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にリニアモータに係るものであり、具体的に言えば半導体製造プロセスなどで使用される搬送用リニアモータに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２（ａ），（ｂ）と図３とを参照して従来の搬送用リニアモータ（特開平０７−２５５１６３号公報参照）を説明する。図２の搬送用リニアモータは、リニアガイド１０とバックヨーク１１と永久磁石４とから成る固定子９と、永久磁石と空隙を介して対向している可動子８とを備えている。この可動子８は三つの巻線層１−（１）、２−（２）、３−（３）から成るシート状の電機子巻線を絶縁樹脂ケーシング６と絶縁板７とで包囲して成り、その最上部に搬送物取り付けプレート５を設けている。
【０００３】
図３を参照する。シート状電機子巻線の各巻線層は要素コイルＵ相１２，要素コイルＶ相１５，要素コイルＷ相１８から成る。
【０００４】
各巻線層のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に１２０度の位相差を持ち、振幅が同一の三相交流電流を通電すると、永久磁石４により構成された固定子９との間に推力を発生する。このようなシ−ト状の電機子巻線を有するリニアモータはコア付電機子型リニアモータに比べて推カリップルは小さいので、精確な位置制御が望まれる搬送用リニアモータに適している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す三層に積み上げられる各巻線層１−（１）、２−（２）、３−（３）の要素コイルＵ相，Ｖ相，Ｗ相の配置構成は各層で同じに形成されている。そのため各巻線層のコイルエンド部から固定子９の永久磁石４の表面までの距離（電磁ギャップ）は各相の要素コイル毎に異なり（要素コイルＶ相は他の要素コイルＵ相とＷ相に比べて大きい）、そしてコイルエンド部が発生する推力は電磁ギャップに反比例するので、結局リニアモータのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相が発生する推力にアンバランスを生じてしまい、リニアモータの発生推力にリップルが含まれてしまうという問題を生じた。
【０００６】
本発明の目的はこのような永久磁石と空隙を介して対向しているリニアモータの発生推力のアンバランスを解消することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明では永久磁石とシート状の電機子巻線を持つ可動子とを備えるリニアモータにおいて、導線を同一面内に隣接してヘリカルに巻回して成るＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三要素コイルから成る巻線層を積み重ねて前記のシート状の電機子巻線を構成し、各巻線層の各要素コイルの重なり合うコイルエンド部のそれぞれの要素コイルから前記の永久磁石の表面までの距離が総計として同じ距離になるように、各巻線層において三要素コイルを相互に配置している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三要素コイルから成る各巻線層の構成を永久磁石から見た図を示し、図１（ａ）は巻線層１−（１）、図１（ｂ）は巻線層２−（２）、図１（ｃ）は巻線層３−（３）の要素コイルＵ相，Ｖ相，Ｗ相の配置構成を示す。この配置構成により各巻線層の各要素コイルの重なり合うコイルエンド部のそれぞれの要素コイルから永久磁石の表面までの距離が総計として同じ距離になって、合成推力は同じ大きさとなる。
【０００９】
すなわち、巻線層１−（１）において要素コイルＷ相１８の電磁ギャップは要素コイルＵ相１２の電磁ギャップより小さく、巻線層２−（２）において要素コイルＵ相１３の電磁ギャップは要素コイルＶ相１６の電磁ギャップより小さく、そして巻線層３−（３）において要素コイルＶ相１７の電磁ギャップは要素コイルＷ相２０の電磁ギャップより小さくなっている。
【００１０】
リニアモータの推力Ｆは、次式で表されるように、巻線層１−（１）の要素コイルＵ１相，要素コイルＶ１相１５，要素コイルＷ１相１８、巻線層２−（２）の要素コイルＵ２相１３,要素コイルＶ２相１６,要素コイルＷ２相１９、巻線層３−（３）の要素コイルＵ３相１４,要素コイルＶ３相１７,要素コイルＷ３相２０それぞれにより発生する推力の合成値となる。
【００１１】
ＦＵＸ＝ＢｍＡＸ・ＩＵ・Ｓｉｎ（θｔ）
ＦＶＸ＝ＢｍＢＸ・ＩＶ・Ｓｉｎ（θｔ＋１２０）
ＦＷＸ＝ＢｍＣＸ・ＩＷ・Ｓｉｎ（θｔ＋２４０）
Ｆ＝（ＦＵ１＋ＦＶ１＋ＦＷ１）＋（ＦＵ２＋ＦＶ２＋ＦＷ２）＋（ＦＵ３＋ＦＶ３＋ＦＷ３）
ここで、
ＢｍＡＸ：Ｕｘ相コイルと鎖交する磁束の平均値
θｔ：移動量（電気角）
ＢｍＢＸ：Ｖｘ相コイルと鎖交する磁束の平均値
ＢｍＣＸ：Ｗｘ相コイルと鎖交する磁束の平均値
ＩＵ：Ｕ相コイルに流れる電流
ＩＶ：Ｖ相コイルに流れる電流
ＩＷ：Ｗ相コイルに流れる電流
（ＦＵ１＋ＦＶ１＋ＦＷ１）：巻線層１−（１）により発生する推カ
（ＦＵ２＋ＦＶ２＋ＦＷ２）：巻線層２−（２）により発生する推力
（ＦＵ３＋ＦＶ３＋ＦＷ３）：巻線層３−（３）により発生する推力
図１（ａ）〜（ｃ）に示す巻線配置によりコイルエンド部と鎖交する磁束ＢｍＡ，ＢｍＢ，ＢｍＣの平均値が均一になる。こうして、シート状電機子巻線が発生する推力が均一になり、リニアモータの推力Ｆに含まれる推カリップルは低減できる。
【００１２】
以上から明らかなように、巻線層１−（１）の要素コイルＵ１相＋巻線層２−（２）の要素コイルＵ２相＋巻線層３−（３）の要素コイルＵ３相が発生する推力、巻線層１−１の要素コイルＶ１相＋巻線層２−（２）の要素コイルＶ２相＋巻線層３−（３）の要素コイルＶ３相が発生する推力、そして巻線層１−（１）の要素コイルＷ１相＋巻線層２−（２）の要素コイルＷ２相＋巻線層３−（３）の要素コイルＷ３相が発生する推力が等しくなる。こうして、リニアモー夕が発生する推力のアンバランスを解消することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の各巻線層の巻線構成によりリニアモータの推力に含まれるリップルが低減され、推力のアンバランスが解消した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三要素コイルから成る各巻線層の構成を示す。
【図２】 （ａ）は従来の搬送用リニアモータの平面図、（ｂ）は一部断面側面図）。
【図３】 巻線層の要素コイルの配置構成を示す。
【符号の説明】
１−（１）：巻線層
２−（２）：巻線層
３−（３）：巻線層
４：永久磁石
８：可動子
９：固定子
１０：リニアガイド
１１：バックヨーク
１２：Ｕ１相要素コイル
１３：Ｕ２相要素コイル
１４：Ｕ３相要素コイル
１５：Ｖ１相要素コイル
１６：Ｖ２相要素コイル
１７：Ｖ３相要素コイル
１８：Ｗ１相要素コイル
１９：Ｗ２相要素コイル
２０：Ｗ３相要素コイル
２１：コイルエンド部
Claims (1)
- 永久磁石とシート状の電機子巻線を持つ可動子とを備えるリニアモータにおいて、
導線を同一面内に隣接してヘリカルに巻回して成るＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三要素コイルから成る巻線層を積み重ねて前記のシート状の電機子巻線を構成し、各巻線層の各要素コイルの重なり合うコイルエンド部のそれぞれの要素コイルから前記の永久磁石の表面までの距離が総計として同じ距離になるように、各巻線層において三要素コイルを相互に配置していることを特徴とするリニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001070259A JP4650709B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001070259A JP4650709B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002272084A JP2002272084A (ja) | 2002-09-20 |
| JP4650709B2 true JP4650709B2 (ja) | 2011-03-16 |
Family
ID=18928163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001070259A Expired - Fee Related JP4650709B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4650709B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08168229A (ja) * | 1994-12-12 | 1996-06-25 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ |
| JP2002078313A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Nikon Corp | 積層シートコイル、電機子、リニアモータ、これを用いたステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法 |
-
2001
- 2001-03-13 JP JP2001070259A patent/JP4650709B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08168229A (ja) * | 1994-12-12 | 1996-06-25 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ |
| JP2002078313A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Nikon Corp | 積層シートコイル、電機子、リニアモータ、これを用いたステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002272084A (ja) | 2002-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6508168B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP6766679B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP5635470B2 (ja) | 回転電機および回転電機の製造方法 | |
| JP4198787B2 (ja) | スロット無しのリニアモータ及びその設計方法 | |
| JP4102708B2 (ja) | 永久磁石を利用したモータ | |
| JP4665275B2 (ja) | 高耐熱回転電機 | |
| CN112840525A (zh) | 旋转电机 | |
| JP4248778B2 (ja) | 永久磁石形電動機の回転子 | |
| JP4650709B2 (ja) | リニアモータ | |
| JP6009519B2 (ja) | 回転電機および回転電機の製造方法 | |
| JP7001483B2 (ja) | アキシャルギャップ型トランスバースフラックス式回転電機 | |
| US11955864B2 (en) | Linear motor | |
| JP4241321B2 (ja) | 回転電機の固定子 | |
| TWI793592B (zh) | 旋轉電機 | |
| JP4110335B2 (ja) | リニアモータ | |
| JP2022166057A (ja) | モータステータ、駆動モータ、電気自動車 | |
| JP2019126143A (ja) | 回転電機 | |
| JP5740250B2 (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
| JPH08163801A (ja) | モータ | |
| JP2004166354A (ja) | モータ | |
| JP2021016255A (ja) | 回転電機及び回転電機の製造方法 | |
| JP2002034229A (ja) | コアレスリニアモータ | |
| WO2023228518A1 (ja) | アキシャルギャップ型モータ | |
| JP7225504B2 (ja) | 偏平型ボイスコイルモータ | |
| JP6558157B2 (ja) | 回転電機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080219 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101110 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101119 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101202 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141224 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |