JP6036221B2

JP6036221B2 - Linear motor

Info

Publication number: JP6036221B2
Application number: JP2012259848A
Authority: JP
Inventors: 川上　誠; 川上　　誠
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: JP2014107981A

Description

本発明は、複数の永久磁石を有する界磁部と、複数の磁極歯を有する電機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 field part having a plurality of permanent magnets and an armature having a plurality of magnetic pole teeth.

半導体製造装置、液晶ディスプレイ基板製造装置にあっては、重力方向に垂直な面内で加工対象物を低振動で精度良く移動させることが要求される。直交配置されたリニアガイド上を各別に移動できる駆動源によって、加工対象物を載置したテーブルが移動される。この移動には低振動で精度が良いことが求められるため、一般の加工機械に用いられている回転型モータの出力をボールねじにて直線運動に変えるような方式は駆動源として採用されておらず、直接の平行移動が可能なリニアモータが駆動源として用いられている。 In a semiconductor manufacturing apparatus and a liquid crystal display substrate manufacturing apparatus, it is required to accurately move a workpiece in a plane perpendicular to the direction of gravity with low vibration. The table on which the workpiece is placed is moved by a drive source that can be moved individually on the linear guides arranged orthogonally. Since this movement requires low vibration and good accuracy, a method of changing the output of a rotary motor used in a general processing machine to a linear motion with a ball screw is not adopted as a drive source. Instead, a linear motor capable of direct translation is used as a drive source.

リニアモータの一般的な構成としては、極性が交互に変わるように複数の永久磁石を配列した固定子としての界磁部と、複数の磁極歯を含む軟質磁性体からなるコア及び磁極歯に巻かれたコイルを有する可動子としての電機子とを組み合わせている。この界磁部と電機子とを、両者間に所定の距離を隔てて対向配置させ、極性と大きさとが界磁部の界磁周期に対する移動距離に同期した交流電流をコイルに印加することにより、永久磁石との吸引反発力により移動方向に推力を発生させ、電機子（可動子）を界磁部（固定子）に対して直線運動させる。 As a general configuration of a linear motor, a magnetic field portion as a stator in which a plurality of permanent magnets are arranged so that the polarities are alternately changed, a core made of a soft magnetic material including a plurality of magnetic pole teeth, and a magnetic pole tooth An armature as a mover having a coil that is placed is combined. The field part and the armature are arranged opposite to each other with a predetermined distance therebetween, and an alternating current whose polarity and size are synchronized with the moving distance with respect to the field period of the field part is applied to the coil. Then, a thrust is generated in the moving direction by the attractive repulsive force with the permanent magnet, and the armature (mover) is linearly moved with respect to the field part (stator).

このような構成をなすリニアモータとして、種々のタイプのものが提案されている（例えば、特許文献１、２など）。 Various types of linear motors having such a configuration have been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).

特開２０１２−５２３０号公報JP 2012-5230 A 特開２０１１−１９９９３６号公報JP 2011-199936 A

一般的に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相で互いに電気角で１２０°異なった３相の正弦波状の交流電流がコイルに印加されて、電機子が駆動する。このような電機子では、駆動電流が印加されていない状態で可動方向に移動させた場合に、磁極歯が永久磁石に吸引されるために応力脈動（ディテント力）が生じる。このディテント力は、回転型モータでのコギング力に相当する。 In general, a three-phase sinusoidal alternating current having an electrical angle of 120 ° different between the U phase, the V phase, and the W phase is applied to the coil to drive the armature. In such an armature, when the drive current is not applied, the armature is attracted to the permanent magnet, causing stress pulsation (detent force) when the armature is moved in the movable direction. This detent force corresponds to the cogging force in the rotary motor.

このディテント力は永久磁石の極性に関係なく発生するため、Ｓ極、Ｎ極に磁極歯が接近する際に磁極歯は永久磁石に吸引されることになり、界磁周期の間に２回のディテント力が生じる。つまり、界磁周期に対してディテント力は２次の高調波成分が基本となり、波形のひずみにより４次、６次、８次、・・・の高調波成分が発生する。 Since this detent force is generated regardless of the polarity of the permanent magnet, when the magnetic pole teeth approach the S pole and N pole, the magnetic pole teeth are attracted to the permanent magnet, and two times during the field period. Detent force is generated. That is, the detent force is basically a second-order harmonic component with respect to the field period, and fourth-order, sixth-order, eighth-order,... Harmonic components are generated due to waveform distortion.

ところで、リニアモータの場合には有限長であるため、回転型モータとは異なり、両端部が存在する。このため、両端部の磁極歯では、中央部側の磁極歯に比べて、界磁部の永久磁石との間に発生する漏れ磁束が多くなる。よって、両端部の磁極歯に発生する吸引力が顕著になって、２次、４次のディテント力が大きくなる。このような両端部の磁極歯におけるディテント力の増加は、「端部効果」と呼ばれている。 By the way, in the case of a linear motor, since it is finite length, unlike a rotary motor, both ends exist. For this reason, in the magnetic pole teeth at both ends, the leakage magnetic flux generated between the magnetic teeth at the field portion and the permanent magnets in the field portion increases as compared with the magnetic pole teeth at the center portion side. Therefore, the attractive force generated at the magnetic pole teeth at both ends becomes prominent, and the second and fourth detent forces increase. Such an increase in detent force at the magnetic pole teeth at both ends is called an “end effect”.

ディテント力は、リニアモータの駆動時にも重畳されるので、加工対象物の静粛な移動の妨げとなり、高速移動の際に振動が生じたり、精密な位置決めの際に精度が悪化したりする要因となる。 Since the detent force is also superimposed when the linear motor is driven, it interferes with the quiet movement of the workpiece, causing vibration during high-speed movement and degrading accuracy during precise positioning. Become.

「端部効果」によるディテント力を低減するために、両端部の磁極歯の外側に補助磁極歯を配置し、この補助磁極歯にて発生するディテント力の位相が本体の磁極歯にて発生するディテント力の位相から電気角で１８０°異なるようにして、ディテント力の相殺を図る対策が取られている。しかしながら、この対策では、駆動には関与しない補助磁極歯を設けるため、電機子が大型化するという問題点がある。 In order to reduce the detent force due to the “end effect”, auxiliary magnetic pole teeth are arranged outside the magnetic pole teeth at both ends, and the phase of the detent force generated by the auxiliary magnetic pole teeth is generated at the magnetic pole teeth of the main body. Measures are taken to offset the detent force by making the electrical angle 180 ° different from the phase of the detent force. However, this measure has a problem that the armature becomes large because auxiliary magnetic pole teeth that are not involved in driving are provided.

また、別の対策として、永久磁石をスキュー配置（移動方向に垂直な方向から角度をつけて永久磁石を配置）させて、そのスキュー角度を大きくすることがなされている。しかしながら、この対策では、スキュー角度の増大によって、駆動効率が低下するという問題点がある。 As another countermeasure, the permanent magnets are skewed (the permanent magnets are arranged at an angle from the direction perpendicular to the moving direction) to increase the skew angle. However, this measure has a problem that the driving efficiency is lowered due to an increase in the skew angle.

更に、別の対策として、ディテント力が原理的に発生しないコアレスリニアモータの利用が考えられる。しかしながら、コアレスリニアモータは磁石体積当たりの推力がコア付きリニアモータに比べて小さいため、所望の推力を得るためには、高価な希土類磁石を多量に使用する必要があり、装置の高コスト化が避けられないという問題点がある。 Further, as another countermeasure, use of a coreless linear motor in which detent force is not generated in principle can be considered. However, since the thrust per magnet volume of the coreless linear motor is smaller than that of the cored linear motor, it is necessary to use a large amount of expensive rare earth magnets in order to obtain the desired thrust, which increases the cost of the device. There is a problem that cannot be avoided.

特許文献１のリニアモータでは、電機子の移動方向の両端部の磁極歯の幅を細くして、「端部効果」による両端部の磁極歯でのディテント力の増加を抑制するようにしている。しかしながら、２次、４次のディテント力を小さくする対策ではないため、確実にディテント力を低減できないという問題点がある。 In the linear motor of Patent Document 1, the width of the magnetic pole teeth at both ends in the moving direction of the armature is narrowed to suppress an increase in detent force at the magnetic pole teeth at both ends due to the “end effect”. . However, since it is not a measure for reducing the second and fourth detent forces, there is a problem that the detent force cannot be reliably reduced.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、小型及び低コストの構成であっても、また、駆動効率を低下させることなく、ディテント力を低減することができる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 such circumstances, and provides a linear motor capable of reducing the detent force without reducing the driving efficiency even in a small and low-cost configuration. With the goal.

本発明の他の目的は、２次、４次のディテント力を確実に低減することができるリニアモータを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a linear motor capable of reliably reducing the second and fourth detent forces.

本発明の更に他の目的は、２次、４次のディテント力の低減を図るための調整が容易に行えるリニアモータを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a linear motor that can be easily adjusted to reduce the second-order and fourth-order detent forces.

本発明に係るリニアモータは、磁極が交互に形成されるように複数の永久磁石を直線状に配列してある界磁部と、該界磁部に先端部が対向するように直線状に配列してある複数の磁極歯、及び該磁極歯に巻回されたコイルを有する電機子とを備えており、前記コイルへの通電により前記電機子が前記磁極歯の配列方向に前記界磁部に対して相対的に直線移動するｎ極ｎ−１スロット構成（ｎ−１は３の倍数）またはｎ極ｎ＋１スロット構成（ｎ＋１は３の倍数）のリニアモータにおいて、前記電機子の移動方向中央部の磁極歯の先端部の幅が、移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より広く、前記移動方向中央部と前記移動方向両端部との間の移動方向中間部の磁極歯の先端部の幅は、前記移動方向中央部の磁極歯の先端部の幅より狭くて前記移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より広く、前記移動方向中央部の磁極歯及び前記移動方向中間部の磁極歯は先端部の幅が基端部の幅より広いことを特徴とする。 The linear motor according to the present invention has a field part in which a plurality of permanent magnets are arranged in a straight line so that magnetic poles are alternately formed, and a line in which the tip part is opposed to the field part. A plurality of magnetic pole teeth, and an armature having a coil wound around the magnetic pole teeth, and energization of the coil causes the armature to move to the field portion in the arrangement direction of the magnetic pole teeth. In a linear motor having an n-pole n-1 slot configuration (n-1 is a multiple of 3) or an n-pole n + 1 slot configuration (n + 1 is a multiple of 3) that moves relatively linearly, a central portion in the moving direction of the armature The width of the tip of the magnetic pole tooth is wider than the width of the tip of the magnetic pole tooth at both ends in the movement direction, and the tip of the magnetic pole tooth at the intermediate portion in the movement direction between the central portion in the movement direction and both ends in the movement direction The width of the front is narrower than the width of the tip of the magnetic pole teeth at the center in the moving direction. It is wider than the width of the tip of the magnetic pole teeth at both ends in the moving direction, and the width of the tip of the magnetic pole teeth at the center in the moving direction and the pole teeth at the middle of the moving direction is wider than the width of the base end. .

本発明のリニアモータにあっては、移動方向中央部の磁極歯の先端部の幅が最も広く、移動方向中間部の磁極歯の先端部の幅が次に広く、移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅が最も狭くなっている。ｎ極（ｎ−１）スロット構成またはｎ極（ｎ＋１）スロット構成のリニアモータでは、中央部の磁極歯は、両端部の磁極歯に比べて、電気角で９０°程度ずれた位置にあるため、２次のディテント力では１８０°ずれることになる。このため、中央部の磁極歯により発生する２次のディテント力は、両端部の磁極歯により発生する２次のディテント力と逆位相になるので、中央部の磁極歯の先端部の幅を両端部の磁極歯の先端部の幅より広く調整することにより、「端部効果」により両端部の磁極歯で増加した２次のディテント力を相殺することができる。また、ｎ極（ｎ−１）スロット構成またはｎ極（ｎ＋１）スロット構成のリニアモータでは、中間部の磁極歯は、両端部の磁極歯に比べて、電気角で４５°程度（３０°〜６０°）ずれた位置にあるため、４次のディテント力では１８０°ずれることになる。このため、中間部の磁極歯により発生する４次のディテント力は、両端部の磁極歯により発生する４次のディテント力と逆位相になるので、中間部の磁極歯の先端部の幅を両端部の磁極歯の先端部の幅より広く調整することにより、「端部効果」により両端部の磁極歯で増加した４次のディテント力を相殺することができる。以上のことから、本発明のリニアモータでは、２次、４次のディテント力の低減を図れる。 In the linear motor of the present invention, the width of the tip of the magnetic pole teeth at the center in the moving direction is the widest, the width of the tip of the magnetic pole teeth at the middle of the moving direction is next wide, and the magnetic pole teeth at both ends of the moving direction The width of the tip of is the narrowest. In a linear motor with an n-pole (n-1) slot configuration or an n-pole (n + 1) slot configuration, the magnetic pole teeth at the center portion are located at a position shifted by about 90 ° in electrical angle as compared with the magnetic pole teeth at both end portions. The second-order detent force shifts by 180 °. For this reason, the secondary detent force generated by the magnetic pole teeth at the center is opposite in phase to the secondary detent force generated by the magnetic pole teeth at both ends. By adjusting the width wider than the width of the tip of the magnetic pole teeth of the portion, the secondary detent force increased by the magnetic pole teeth at both ends due to the “end effect” can be offset. Further, in a linear motor having an n-pole (n-1) slot configuration or an n-pole (n + 1) slot configuration, the magnetic pole teeth at the intermediate portion are about 45 ° in electrical angle (30 ° to 60 °), the position is shifted by 180 ° with the fourth-order detent force. For this reason, the quaternary detent force generated by the magnetic pole teeth at the intermediate portion has a phase opposite to that of the quaternary detent force generated by the magnetic pole teeth at both ends. By adjusting the width wider than the tip width of the magnetic pole teeth, the fourth-order detent force increased by the magnetic pole teeth at both ends due to the “end effect” can be offset. From the above, the linear motor of the present invention can reduce the second and fourth detent forces.

本発明に係るリニアモータは、前記移動方向両端部の磁極歯は、先端部から基端部に至るまで幅が同一であり、前記移動方向両端部の磁極歯の幅が、前記移動方向中央部の磁極歯の基端部の幅及び前記移動方向中間部の磁極歯の基端部の幅に等しいことを特徴とする。 In the linear motor according to the present invention, the magnetic pole teeth at both end portions in the moving direction have the same width from the distal end portion to the base end portion, and the width of the magnetic pole teeth at both end portions in the moving direction is the center portion in the moving direction. The width of the base end of the magnetic pole tooth is equal to the width of the base end of the magnetic pole tooth at the intermediate portion in the moving direction.

本発明のリニアモータにあっては、移動方向両端部の磁極歯の基端部の幅と移動方向中央部の磁極歯の基端部の幅と移動方向中間部の磁極歯の基端部の幅とが等しくなっている。よって、先端部の幅が異なっていても基端部の幅は均一であるので、全ての磁極歯についてコイルを巻くボビンを共通にすることができる。 In the linear motor of the present invention, the width of the base end of the magnetic pole teeth at both ends in the moving direction, the width of the base end of the magnetic pole teeth at the center in the moving direction, and the base end of the magnetic pole teeth at the intermediate portion in the moving direction. The width is equal. Therefore, since the width of the base end portion is uniform even if the width of the tip portion is different, the bobbin around which the coil is wound can be made common to all the magnetic pole teeth.

本発明に係るリニアモータは、前記移動方向中央部の磁極歯の先端部の幅は前記移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より０．０５τ〜０．２τ（但し、τ：前記界磁部の界磁周期）だけ広く、前記移動方向中間部の磁極歯の先端部の幅は前記移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より０．０３τ〜０．１５τだけ広いことを特徴とする。 In the linear motor according to the present invention, the width of the tip portion of the magnetic pole tooth at the central portion in the moving direction is 0.05τ to 0.2τ (where τ: the field And the width of the tip of the magnetic pole tooth at the intermediate portion in the moving direction is 0.03τ to 0.15τ wider than the width of the tip of the magnetic pole tooth at both ends in the moving direction. And

本発明のリニアモータにあっては、中央部の磁極歯の先端部の幅及び中間部の磁極歯の先端部の幅がそれぞれ、０．０５τ〜０．２τ及び０．０３τ〜０．１５τ（τ：界磁周期）だけ両端部の磁極歯の先端部の幅より広い。よって、両端部の磁極歯で増加した２次、４次のディテント力を効率良く相殺することができ、全体としての２次、４次のディテント力がそれぞれ低減する。 In the linear motor of the present invention, the width of the tip portion of the central magnetic pole tooth and the width of the tip portion of the intermediate magnetic pole tooth are 0.05τ to 0.2τ and 0.03τ to 0.15τ ( It is wider than the width of the tip of the magnetic pole teeth at both ends by (τ: field period). Therefore, the secondary and fourth-order detent forces increased by the magnetic pole teeth at both ends can be canceled efficiently, and the second-order and fourth-order detent forces as a whole are reduced.

本発明に係るリニアモータは、前記複数の永久磁石は直方体状をなし、移動方向と直交する方向に対して長辺を傾けて直線状に配列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 plurality of permanent magnets have a rectangular parallelepiped shape, and are arranged linearly with long sides inclined with respect to a direction orthogonal to the moving direction.

本発明のリニアモータにあっては、界磁部の複数の永久磁石を、移動方向と直交する方向から傾けて配列している。このように、永久磁石をスキュー配置して、永久磁石にスキュー角度を付加することにより、６次以上のディテント力を低減する。なお、本発明では２次、４次のディテント力ではなく、６次以上のディテント力のみを低減するために永久磁石をスキューさせるので、そのスキュー角度は小さく（数°程度）、駆動効率が低下する問題は生じない。 In the linear motor according to the present invention, the plurality of permanent magnets in the field part are arranged to be inclined from the direction orthogonal to the moving direction. In this way, the permanent magnets are skewed and a skew angle is added to the permanent magnets, thereby reducing the sixth-order or higher detent force. In the present invention, the permanent magnet is skewed to reduce only the 6th-order or higher detent force, not the second-order or fourth-order detent force, so that the skew angle is small (about several degrees) and the driving efficiency is lowered. Does not cause problems.

特許文献１に開示されたリニアモータは、両端部の磁極歯の幅を細くして両端部の磁極歯での余分な磁束を減少させることを目的としている。これに対して、本発明のリニアモータでは、中央部側の磁極歯の先端部の幅を両端部の磁極歯の先端部の幅より広くすることにより、中央部側の磁極歯の先端部の幅を調整して、「端部効果」により増加した両端部の磁極歯でのディテント力を中央部側の磁極歯でのディテント力にて相殺し、全体としてディテント力の低減を図ることを目的としている。従って、特許文献１と本発明とでは、ディテント力低減を実現するための技術思想が全く異なっている。 The linear motor disclosed in Patent Document 1 is intended to reduce the extra magnetic flux at the magnetic pole teeth at both ends by narrowing the width of the magnetic pole teeth at both ends. On the other hand, in the linear motor of the present invention, the width of the tip of the magnetic pole tooth on the center side is made wider than the width of the tip of the magnetic pole tooth on both ends. The purpose is to reduce the detent force as a whole by adjusting the width and offsetting the detent force at the magnetic pole teeth at both ends increased by the "end effect" with the detent force at the magnetic pole teeth at the center side It is said. Therefore, the technical idea for realizing detent force reduction is completely different between Patent Document 1 and the present invention.

また、特許文献１のリニアモータでは、両端部の磁極歯を全長にわたって他の磁極歯より細くしているに過ぎないため、２次、４次などの高調波成分を含むディテント力を精度良く低減することができない。また、磁極歯の幅の微妙な調整を簡単に行えない。本発明のリニアモータでは、中央部側の磁極歯（中央部の磁極歯、中間部の磁極歯）の先端部の幅を調整して、ディテント力の２次、４次の高調波成分を独立的に相殺して、全体としてバランスを取って、ディテント力を低減する。この幅の調整は、広くなっている先端部のみを削るだけで良いので、簡単な手法でしかも精度良く行える。 Further, in the linear motor of Patent Document 1, since the magnetic pole teeth at both ends are only thinner than the other magnetic pole teeth over the entire length, the detent force including harmonic components such as the second and fourth orders can be accurately reduced. Can not do it. In addition, it is not possible to easily adjust the width of the magnetic pole teeth. In the linear motor of the present invention, the width of the tip of the central magnetic pole teeth (central magnetic pole teeth, intermediate magnetic pole teeth) is adjusted so that the second and fourth harmonic components of the detent force are independent. Counteract and balance as a whole to reduce the detent force. This width adjustment can be performed with a simple method and with high accuracy because it is only necessary to cut only the widened tip.

本発明のリニアモータでは、電機子の移動方向中央部側の磁極歯の先端部の幅を、電機子の移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より広くなるようにしたので、「端部効果」にて増加した両端部の磁極歯での磁束を、中央部側の磁極歯での磁束にて平衡できて、ディテント力を低減することができる。本発明では、補助磁極歯を設ける必要がないため、構成が大型化することはなく、推力体格比が減少することもない。また、本発明では、付与するスキュー角を大きくする必要がないため、駆動効率の低下のおそれがない。更に、本発明では、コアレス構成を採用する必要がないため、高コスト化を招かない。 In the linear motor according to the present invention, the width of the tip of the magnetic pole tooth on the side of the armature in the moving direction is wider than the width of the tip of the magnetic pole on both ends of the armature in the moving direction. It is possible to balance the magnetic flux at the magnetic pole teeth at both ends increased by the “part effect” with the magnetic flux at the magnetic pole teeth on the center side, thereby reducing the detent force. In the present invention, since it is not necessary to provide auxiliary magnetic pole teeth, the configuration does not increase in size and the thrust physique ratio does not decrease. In the present invention, since it is not necessary to increase the skew angle to be applied, there is no fear of a decrease in driving efficiency. Furthermore, in the present invention, since it is not necessary to adopt a coreless configuration, the cost is not increased.

また、中央部側の磁極歯ではその先端部の幅を基端部の幅より広くなるようにしたので、中央部側の磁極歯の先端部の幅を調整する際に、先端部だけを研削していけば良いため、その調整を容易に行うことができる。 In addition, since the width of the tip of the magnetic pole teeth on the center side is wider than that of the base end, only the tip is ground when adjusting the width of the tip of the magnetic pole teeth on the center side. Therefore, the adjustment can be easily performed.

本発明のリニアモータでは、両端部の磁極歯の基端部の幅と中央部側の磁極歯の基端部の幅とを等しくしているので、全ての磁極歯について共通のコイル構成を使用することができ、構成の簡略化を図れる。 In the linear motor of the present invention, the width of the base end portion of the magnetic pole teeth at both ends and the width of the base end portion of the magnetic pole teeth on the center side are made equal, so a common coil configuration is used for all the magnetic pole teeth. It is possible to simplify the configuration.

本発明のリニアモータでは、中央部の磁極歯の先端部の幅が最も広く、両端部の磁極歯の先端部の幅が最も狭く、中間部の磁極歯の幅がそれらの間であるようにしたので、２次のディテント力の相殺、４次のディテント力の相殺を各別に行うことができ、全体としての２次のディテント力の低減と４次のディテント力の低減とをそれぞれ独立的に行えるため、発生する２次のディテント力、４次のディテント力をほぼゼロにすることが可能となる。 In the linear motor of the present invention, the width of the tip of the magnetic pole teeth at the center is the widest, the width of the tip of the magnetic pole teeth at both ends is the narrowest, and the width of the magnetic pole teeth at the middle is between them Therefore, the second-order detent force can be canceled separately, and the fourth-order detent force can be canceled separately, and the overall reduction of the second-order detent force and the fourth-order detent force can be independently performed. Since this can be performed, the generated second-order detent force and fourth-order detent force can be made substantially zero.

本発明のリニアモータでは、中央部の磁極歯の先端部の幅及び中間部の磁極歯の先端部の幅をそれぞれ、０．０５τ〜０．２τ及び０．０３τ〜０．１５τ（τ：界磁周期）だけ両端部の磁極歯の先端部の幅より広くしているので、２次、４次のディテント力の効率良い相殺を行うことができ、ほぼゼロの２次のディテント力及び４次のディテント力を達成できる。 In the linear motor of the present invention, the width of the tip portion of the central magnetic pole tooth and the width of the tip portion of the intermediate magnetic pole tooth are respectively set to 0.05τ to 0.2τ and 0.03τ to 0.15τ (τ: field Since the width of the tip of the magnetic pole teeth at both ends is larger than the width of the tip of the magnetic pole teeth, the secondary and fourth-order detent forces can be efficiently canceled, and the second-order detent force and fourth-order are almost zero. Can achieve detent power.

本発明のリニアモータでは、界磁部の複数の永久磁石をスキュー配置するようにしたので、６次以上のディテント力を低減することができる。 In the linear motor of the present invention, since the plurality of permanent magnets in the field portion are arranged in a skew manner, the 6th-order or higher detent force can be reduced.

本発明に係るリニアモータに使用する界磁部（固定子）の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the field part (stator) used for the linear motor which concerns on this invention. 本発明に係るリニアモータに使用する電機子（可動子）の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the armature (movable element) used for the linear motor which concerns on this invention. 本発明に係るリニアモータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the linear motor which concerns on this invention. 「端部効果」を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an "end part effect." 本発明によるディテント力の低減を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating reduction of the detent force by this invention. 磁極歯の幅を調整する動作の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the operation | movement which adjusts the width | variety of a magnetic pole tooth. 磁極歯の幅を調整する際の最初の幅の関係を示すコアの平面図である。It is a top view of the core which shows the relationship of the initial width at the time of adjusting the width | variety of a magnetic pole tooth. 本発明のリニアモータの第１実施例の上面図である。It is a top view of the first embodiment of the linear motor of the present invention. 本発明のリニアモータの第１実施例の断面図である。It is sectional drawing of 1st Example of the linear motor of this invention. 電機子を構成するコア素材を示す平面図である。It is a top view which shows the core raw material which comprises an armature. 第１実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the width | variety and detent force characteristic of the front-end | tip part of the magnetic pole tooth in 1st Example. 第２実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the width | variety of the front-end | tip part of a magnetic pole tooth, and a detent force characteristic in 2nd Example. 第３実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the width | variety and detent force characteristic of the front-end | tip part of the magnetic pole tooth in 3rd Example. 従来例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the width | variety and detent force characteristic of the front-end | tip part of the magnetic pole tooth in a prior art example. 第１実施例における推力特性の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the thrust characteristic in 1st Example. 従来例における推力特性の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the thrust characteristic in a prior art example. 第４実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the width | variety of the front-end | tip part of a magnetic pole tooth, and a detent force characteristic in 4th Example. 第５実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the width | variety of the front-end | tip part of a magnetic pole tooth, and a detent force characteristic in 5th Example. 第４実施例における推力特性の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the thrust characteristic in 4th Example.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.

図１は、本発明に係るリニアモータに使用する固定子としての界磁部１の構成を示す平面図である。界磁部１は、軟鋼板からなる薄板状のヨーク１１と、ヨーク１１の上面に電機子（可動子）の移動方向に一列に配設された複数の永久磁石１２とを備えている。 FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a field portion 1 as a stator used in a linear motor according to the present invention. The field part 1 includes a thin plate-shaped yoke 11 made of a mild steel plate, and a plurality of permanent magnets 12 arranged on the upper surface of the yoke 11 in a line in the moving direction of the armature (mover).

各永久磁石１２は、最大エネルギー積と保磁力が大きいネオジム磁石などの希土類磁石からなり、直方体状をなし、その厚さ方向に磁化されている。これらの複数の永久磁石１２が、隣り合う磁極が互いに異極となるようにヨーク１１上に接着して配列されている。つまり、Ｎ極の永久磁石１２とＳ極の永久磁石１２とが交互に等間隔に列状に配設されている。隣り合うＮ極の永久磁石１２とＳ極の永久磁石１２との中心間距離（磁極ピッチ）が磁極周期τである。また、各永久磁石１２は、移動方向と直交する線Ｌに対して所定角度θ（スキュー角θ）だけ傾いている。 Each permanent magnet 12 is made of a rare earth magnet such as a neodymium magnet having a maximum energy product and a large coercive force, has a rectangular parallelepiped shape, and is magnetized in the thickness direction. The plurality of permanent magnets 12 are arranged on the yoke 11 so that adjacent magnetic poles are different from each other. That is, the N-pole permanent magnets 12 and the S-pole permanent magnets 12 are alternately arranged in rows at equal intervals. The center-to-center distance (magnetic pole pitch) between adjacent N-pole permanent magnets 12 and S-pole permanent magnets 12 is the magnetic pole period τ. Each permanent magnet 12 is inclined by a predetermined angle θ (skew angle θ) with respect to a line L orthogonal to the moving direction.

図２は、本発明に係るリニアモータに使用する可動子としての電機子２の構成を示す断面図である。電機子２は、珪素鋼などの磁性材料からなるコア２１と、コア２１に巻回されたコイル２２とを備えている。コア２１は、例えば所定の形状に切り出された複数枚の珪素鋼板を積層して構成される。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an armature 2 as a mover used in the linear motor according to the present invention. The armature 2 includes a core 21 made of a magnetic material such as silicon steel, and a coil 22 wound around the core 21. The core 21 is configured by stacking a plurality of silicon steel plates cut into a predetermined shape, for example.

コア２１は、矩形板状をなすヨーク２３と、ヨーク２３から直角な方向に突出する６個の磁極歯２４ａ−２４ｆとを有する。磁極歯２４ａ−２４ｆはヨーク２３から同じ方向に等間隔に突出しており、隣り合う磁極歯間のピッチは全て等しい。 The core 21 includes a yoke 23 having a rectangular plate shape and six magnetic pole teeth 24a-24f protruding from the yoke 23 in a direction perpendicular to the yoke 23. The magnetic pole teeth 24a-24f protrude from the yoke 23 at equal intervals in the same direction, and the pitches between adjacent magnetic pole teeth are all equal.

移動方向の両端部に位置する磁極歯２４ａ、２４ｆは、その基端部（ヨーク２３側端部）から先端部に至って幅Ｗ１が均一である。残りの磁極歯２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅでは、その先端部の幅が、基端部も含めた他の部分の幅よりも広くなっている。両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆに隣り合う磁極歯２４ｂ、２４ｅ（中間部の磁極歯）では、先端部の幅がＷ２ａであって、他の部分の幅がＷ２ｂであり、Ｗ２ａ＞Ｗ２ｂの関係を満たす。また、中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄでは、先端部の幅がＷ３ａであって、他の部分の幅がＷ３ｂであり、Ｗ３ａ＞Ｗ３ｂの関係を満たす。 The magnetic pole teeth 24a and 24f located at both ends in the moving direction have a uniform width W1 from the base end portion (end portion on the yoke 23 side) to the tip end portion. In the remaining magnetic pole teeth 24b, 24c, 24d, and 24e, the width of the tip portion is wider than the width of other portions including the base end portion. In the magnetic pole teeth 24b and 24e (intermediate magnetic pole teeth) adjacent to the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends, the width of the tip is W2a, the width of the other portion is W2b, and the relationship of W2a> W2b Meet. Further, in the magnetic pole teeth 24c and 24d in the central portion, the width of the tip portion is W3a, the width of the other portion is W3b, and the relationship of W3a> W3b is satisfied.

中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部の幅Ｗ３ａは、これらより端部側にある中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅Ｗ２ａよりも広い。また、磁極歯２４ａ、２４ｆの均一な幅Ｗ１と、磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部以外での幅Ｗ２ｂと、磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部以外での幅Ｗ３ｂとは等しい。磁極歯における各種の幅の大小関係を示すと、下記（１）のようになる。
Ｗ３ａ＞Ｗ２ａ＞Ｗ１＝Ｗ２ｂ＝Ｗ３ｂ・・・（１） The width W3a of the front end portion of the magnetic pole teeth 24c and 24d in the central portion is wider than the width W2a of the front end portion of the intermediate magnetic pole teeth 24b and 24e on the end side. Further, the uniform width W1 of the magnetic pole teeth 24a, 24f, the width W2b other than the tip portions of the magnetic pole teeth 24b, 24e, and the width W3b other than the tip portions of the magnetic pole teeth 24c, 24d are equal. The relationship between the various widths of the magnetic pole teeth is as shown in (1) below.
W3a>W2a> W1 = W2b = W3b (1)

具体的には、界磁部１の界磁周期τを用いて、中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部の幅Ｗ３ａは両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの先端部の幅Ｗ１より０．０５τ〜０．２τだけ広く、中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅Ｗ２ａは両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの先端部の幅Ｗ１より０．０３τ〜０．１５τだけ広くなっている。 Specifically, using the field period τ of the field portion 1, the width W3a of the tip portions of the magnetic pole teeth 24c and 24d at the central portion is less than the width W1 of the tip portions of the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends. The width W2a of the tip end portions of the intermediate magnetic pole teeth 24b and 24e is wider by 0.03τ to 0.15τ than the width W1 of the tip end portions of the magnetic pole teeth 24a and 24f at both end portions. .

これらの磁極歯２４ａ−２４ｆそれぞれの先端部を除く部分には、コイル２２が巻回されている。各磁極歯２４ａ−２４ｆに巻回されるコイル２２は、線の太さ及び巻き数は全て等しい。ここで、コイル２２が巻かれる部分での各磁極歯２４ａ−２４ｆの幅は等しくなっているので（Ｗ１＝Ｗ２ｂ＝Ｗ３ｂ）、全ての磁極歯２４ａ−２４ｆについてコイル２２を巻くボビンを共通にすることができる。よって、簡略な構成となり、低コスト化も図れる。隣り合う２つの磁極歯２４ａ、２４ｂ、２つの磁極歯２４ｃ、２４ｄ、２つの磁極歯２４ｅ、２４ｆを、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする。 A coil 22 is wound around a portion of each of the magnetic pole teeth 24a-24f excluding the tip. The coil 22 wound around each magnetic pole tooth 24a-24f has the same line thickness and the same number of turns. Here, since the widths of the magnetic pole teeth 24a-24f at the portion around which the coil 22 is wound are equal (W1 = W2b = W3b), the bobbin around which the coil 22 is wound is common to all the magnetic pole teeth 24a-24f. be able to. Therefore, the configuration is simplified and the cost can be reduced. Two adjacent magnetic pole teeth 24a and 24b, two magnetic pole teeth 24c and 24d, and two magnetic pole teeth 24e and 24f are set as a U phase, a V phase, and a W phase, respectively.

上記のような構成を有する界磁部１及び電機子２を組み合わせて、７極６スロット構成のリニアモータが構成される。図３は、本発明に係るリニアモータ３の構成を示す斜視図である。 A linear motor having a 7-pole 6-slot configuration is configured by combining the field unit 1 and the armature 2 having the above-described configuration. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the linear motor 3 according to the present invention.

界磁部１には、所定の隙間を介して、各磁極歯の先端面が界磁部１（永久磁石１２）に向かい合うようにして、電機子２が対向する。界磁部１の７個の永久磁石１２の全長と、６個の磁極歯を有する電機子２の全長（一端の仮想スロット部も含む）とが等しくなっており、図３に示すリニアモータ３は７極６スロット構成である。 The armature 2 is opposed to the field part 1 such that the tip surface of each magnetic pole tooth faces the field part 1 (permanent magnet 12) through a predetermined gap. The total length of the seven permanent magnets 12 in the field portion 1 is equal to the total length (including the virtual slot portion at one end) of the armature 2 having six magnetic pole teeth, and the linear motor 3 shown in FIG. Has a 7-pole 6-slot configuration.

コイル２２に三相交流を通電して電機子２に磁界を発生させると、この磁界にて界磁部１の永久磁石１２に電機子２が順次磁気吸引反発されることにより、可動子としての電機子２が固定子としての界磁部１に対して直線運動を行う。 When a three-phase alternating current is applied to the coil 22 to generate a magnetic field in the armature 2, the armature 2 is sequentially magnetically attracted and repelled by the permanent magnet 12 of the field portion 1 by this magnetic field, thereby The armature 2 performs a linear motion with respect to the field part 1 as a stator.

以下、本発明のリニアモータにおけるディテント力の低減の原理について説明する。 Hereinafter, the principle of reducing the detent force in the linear motor of the present invention will be described.

リニアモータにあっては、両端部の磁極歯のみが隣りの永久磁石の磁束を更に捕捉するため、両端部の磁極歯での磁束密度が他の中央部側の磁極歯での磁束密度より高くなるという、前述したような「端部効果」が生じる。図４は、この「端部効果」を説明するための説明図である。 In a linear motor, since only the magnetic pole teeth at both ends capture the magnetic flux of the adjacent permanent magnet, the magnetic flux density at the magnetic pole teeth at both ends is higher than the magnetic flux density at the other magnetic pole teeth at the center. As described above, the “end effect” occurs. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the “end effect”.

６個の磁極歯４４ａ−４４ｆが設けられている場合、これらの磁極歯４４ａ−４４ｆの中で両端部に位置する磁極歯４４ａ、４４ｆでは、他の磁極歯４４ｂ−４４ｅと比べて界磁部１の永久磁石１２との間に発生する漏れ磁束が多くなる（図４の矢印参照）。この結果、両端部の磁極歯４４ａ、４４ｆで発生する吸引力が大きくなって、２次、４次のディテント力が大きくなる。この際、界磁部１の１周期中にＮ極の永久磁石１２、Ｓ極の永久磁石１２にて２回吸引されるため、２次の高調波成分が主となる。 When the six magnetic pole teeth 44a-44f are provided, the magnetic pole teeth 44a, 44f located at both ends of these magnetic pole teeth 44a-44f are compared with the other magnetic pole teeth 44b-44e. The leakage magnetic flux generated between one permanent magnet 12 increases (see the arrow in FIG. 4). As a result, the attractive force generated by the magnetic pole teeth 44a and 44f at both ends is increased, and the secondary and fourth-order detent forces are increased. At this time, since it is attracted twice by the N-pole permanent magnet 12 and the S-pole permanent magnet 12 during one period of the field magnet section 1, the second harmonic component is mainly used.

本発明では、磁極歯の先端部の幅を調整することにより、上記のような「端部効果」に起因するディテント力を低減している。図５は、本発明によるディテント力の低減を説明するための説明図である。 In the present invention, the detent force due to the “end effect” as described above is reduced by adjusting the width of the tip of the magnetic pole teeth. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the reduction of the detent force according to the present invention.

移動方向中央部側の磁極歯２４ｂ−２４ｅの先端部の幅（Ｗ２ａ、Ｗ３ａ）を、移動方向両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの先端部の幅（Ｗ１）より広くしている。具体的には、界磁部１の界磁周期τを用いて、中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部の幅Ｗ３ａを両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの先端部の幅Ｗ１より０．０５τ〜０．２τだけ広く、中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅Ｗ２ａを両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの先端部の幅Ｗ１より０．０３τ〜０．１５τだけ広くしている。このように中央部側の磁極歯の先端部を広く設計することにより、「端部効果」によって増加した両端部の磁極歯での磁束に中央部側の磁極歯での磁束を平衡させて、ディテント力の低減を図っている。 The width (W2a, W3a) of the tip end of the magnetic pole teeth 24b-24e on the central side in the moving direction is made wider than the width (W1) of the tip end of the magnetic pole teeth 24a, 24f on both ends in the moving direction. Specifically, using the field period τ of the field part 1, the width W3a of the tip part of the magnetic pole teeth 24c, 24d at the center part is set to be less than the width W1 of the tip part of the magnetic pole teeth 24a, 24f at both ends. The width W2a of the tip end portions of the magnetic pole teeth 24b and 24e at the intermediate portion is made wider by 0.03τ to 0.15τ than the width W1 of the tip end portions of the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends. . By broadly designing the tip of the magnetic pole teeth on the center side in this way, the magnetic flux on the magnetic pole teeth on both ends increased by the "end effect" is balanced with the magnetic flux on the magnetic pole teeth on the center side, The detent power is reduced.

７極６スロット構成のリニアモータにあっては、中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄ付近が、両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆと比較して電気角で９０°程度ずれた位置にある。この電気角での９０°のずれは、ディテント力の２次の高調波成分では１８０°分に相当する。よって、中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄでは、両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆと逆位相のディテント力が発生する。そこで、中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部の幅を調整して、即ちその先端部の幅Ｗ３ａを両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの先端部の幅Ｗ１より０．０５τ〜０．２τだけ広くして、２次の高調波成分の相殺（打ち消し）を図っている。 In the linear motor having the 7-pole 6-slot configuration, the vicinity of the magnetic pole teeth 24c and 24d in the center is at a position shifted by about 90 ° in electrical angle as compared with the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends. This 90 ° deviation in electrical angle corresponds to 180 ° in the second harmonic component of the detent force. Therefore, the detent force having the opposite phase to the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends is generated at the magnetic pole teeth 24c and 24d at the center. Therefore, the widths of the tip portions of the magnetic pole teeth 24c and 24d at the central portion are adjusted, that is, the width W3a of the tip portion is 0.05τ to 0.2τ from the width W1 of the tip portions of the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends. The second harmonic component is canceled (cancelled) by widening only.

また、両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆに隣り合う磁極歯２４ｂ、２４ｅ付近では、界磁周期に対して電気角で約４５°（３０°〜６０°）ずれるため、このずれはディテント力の４次の高調波成分では１８０°分に相当する。そこで、この磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅を調整することにより、即ちその先端部の幅Ｗ２ａを両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの先端部の幅Ｗ１より０．０３τ〜０．１５τだけ広くすることにより、４次の高調波成分の相殺（打ち消し）を図っている。 Further, in the vicinity of the magnetic pole teeth 24b and 24e adjacent to the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends, the electric angle is shifted by about 45 ° (30 ° to 60 °) with respect to the field period. The next harmonic component corresponds to 180 °. Therefore, by adjusting the widths of the tips of the magnetic pole teeth 24b and 24e, that is, the width W2a of the tips is 0.03τ to 0.15τ from the width W1 of the tips of the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends. By widening, the fourth harmonic component is canceled (cancelled).

なお、ディテント力の６次以上の高調波成分については、永久磁石１２をスキュー配置（移動方向に垂直な方向から角度をつけて永久磁石１２の長辺を配置）することにより低減する。この場合、２次、４次の高調波成分は、磁極歯の先端部の幅調整によって低減できているので、６次以上の高調波成分だけをスキュー配置により低減すれば良いので、そのスキュー角度θは０°〜４°と小さくて済む。よって、スキュー配置による駆動効率の低下はほとんど生じない。 It should be noted that the harmonic component of the sixth order or higher of the detent force is reduced by arranging the permanent magnet 12 in a skew arrangement (the long side of the permanent magnet 12 is arranged at an angle from a direction perpendicular to the moving direction). In this case, since the second-order and fourth-order harmonic components can be reduced by adjusting the width of the tip portion of the magnetic pole teeth, only the sixth-order or higher-order harmonic components need be reduced by the skew arrangement. θ can be as small as 0 ° to 4 °. Therefore, the drive efficiency is hardly lowered by the skew arrangement.

以下、ディテント力の２次、４次の高調波成分を低減するために、磁極歯の先端部の幅を調整する処理について説明する。この調整処理では、中央部側の磁極歯の先端部の幅を予め余分めに広くしておき、その先端部を研削していきながら、最適な幅が得られるようにする。 Hereinafter, a process for adjusting the width of the tip of the magnetic pole tooth in order to reduce the second-order and fourth-order harmonic components of the detent force will be described. In this adjustment process, the width of the tip end portion of the magnetic pole teeth on the center side is made wider in advance and an optimum width is obtained while grinding the tip end portion.

図６は、この磁極歯の幅を調整する処理手順を示すフローチャートである。まず、図７に示すような電機子２のコア２１を構成する珪素鋼板の積層体を準備する（ステップＳ１）。図７は、磁極歯の幅を調整する際の最初の幅の関係を示すコア２１の平面図である。図７に示すように、両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの幅は全体にわたってｗｍｍであり、残りの磁極歯２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅでは、先端部２．０ｍｍの部分の幅がｗ＋０．３τｍｍ（τ：界磁周期）であって、残りの部分の幅はｗｍｍである。 FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure for adjusting the width of the magnetic pole teeth. First, the laminated body of the silicon steel plates which comprise the core 21 of the armature 2 as shown in FIG. 7 is prepared (step S1). FIG. 7 is a plan view of the core 21 showing the relationship of the initial width when adjusting the width of the magnetic pole teeth. As shown in FIG. 7, the width of the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends is wmm over the whole, and in the remaining magnetic pole teeth 24b, 24c, 24d and 24e, the width of the tip portion of 2.0 mm is w + 0.3τmm. (Τ: field period), and the width of the remaining portion is wmm.

準備したコア２１を、界磁部１（固定子）に所定の隙間をあけて対向させ、直線状に摺動させて、ディテント力の２次、４次の高調波成分を測定する（ステップＳ２）。磁極歯２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅの先端部を０．０１τｍｍだけ研削して、その幅を狭くする（ステップＳ３）。そして、再び、コア２１を界磁部１（固定子）に所定の隙間をあけて対向させ、直線状に摺動させて、ディテント力の２次、４次の高調波成分を測定する（ステップＳ４）。 The prepared core 21 is opposed to the field part 1 (stator) with a predetermined gap and is slid linearly, and the second and fourth harmonic components of the detent force are measured (step S2). ). The tip end portions of the magnetic pole teeth 24b, 24c, 24d, and 24e are ground by 0.01τmm to narrow the width (step S3). Then, again, the core 21 is opposed to the field part 1 (stator) with a predetermined gap and is slid linearly, and the second and fourth harmonic components of the detent force are measured (step) S4).

ディテント力の２次の高調波成分が減少したか否かを判断する（ステップＳ５）。減少した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返す。 It is determined whether or not the second harmonic component of the detent force has decreased (step S5). When it decreases (S5: YES), the process returns to step S3 and the processes of steps S3 to S5 are repeated.

ディテント力の２次の高調波成分が減少していない場合には（Ｓ５：ＮＯ）、２次の高調波成分に対する調整は完了したので、中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部のみを０．０１τｍｍだけ研削して、その幅を狭くする（ステップＳ６）。そして、コア２１を界磁部１（固定子）に所定の隙間をあけて対向させ、直線状に摺動させて、ディテント力の４次の高調波成分を測定する（ステップＳ７）。 If the second harmonic component of the detent force has not decreased (S5: NO), the adjustment for the second harmonic component is completed, so that only the tips of the intermediate magnetic pole teeth 24b and 24e are set to 0. .01τmm is ground to reduce the width (step S6). Then, the core 21 is opposed to the field part 1 (stator) with a predetermined gap and is slid linearly, and the fourth-order harmonic component of the detent force is measured (step S7).

ディテント力の４次の高調波成分が減少したか否かを判断する（ステップＳ８）。減少した場合には（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ６に戻って、ステップＳ６〜Ｓ８の処理を繰り返す。 It is determined whether or not the fourth harmonic component of the detent force has decreased (step S8). When it decreases (S8: YES), the process returns to step S6 and the processes of steps S6 to S8 are repeated.

ディテント力の４次の高調波成分が減少していない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、４次の高調波成分に対する調整も完了して、磁極歯２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅの先端部の幅が最適な値になったので、調整処理を終了する。 When the fourth harmonic component of the detent force has not decreased (S8: NO), the adjustment for the fourth harmonic component is also completed, and the widths of the tips of the magnetic pole teeth 24b, 24c, 24d, 24e are completed. Has reached the optimum value, the adjustment process is terminated.

本発明では、上記ステップＳ３−Ｓ５にてディテント力の２次の高調波成分を低減するための最適な幅に設定でき、上記ステップＳ６−Ｓ８にてディテント力の４次の高調波成分を低減するための最適な幅に設定できる。２次の高調波成分への対策を施した後に、４次の高調波成分への対策を施すので、２次、４次の高調波成分を何れも確実に低減することができる。また、磁極歯の先端部のみを研削するだけで良いので、調整処理を簡単に行うことができる。 In the present invention, the optimum width for reducing the second-order harmonic component of the detent force can be set in steps S3-S5, and the fourth-order harmonic component of the detent force is reduced in steps S6-S8. Can be set to an optimum width for Since the countermeasure for the fourth harmonic component is taken after the countermeasure for the second harmonic component is taken, both the second and fourth harmonic components can be surely reduced. Further, since it is only necessary to grind only the tip of the magnetic pole teeth, the adjustment process can be easily performed.

なお、上述した例では、実際に作製したコアを用いて調整を行ったが、これとは異なり、磁界解析を用いた高調波成分の計算結果に基づいて磁極歯の幅の調整を行うようにしても良い。 In the above-described example, the adjustment was performed using the core that was actually manufactured. However, unlike this, the width of the magnetic pole teeth was adjusted based on the calculation result of the harmonic component using the magnetic field analysis. May be.

以下、本発明者が作製したリニアモータの具体的な構成と、作製したリニアモータの特性とについて説明する。 Hereinafter, a specific configuration of the linear motor manufactured by the present inventor and characteristics of the manufactured linear motor will be described.

（第１実施例）
図８及び図９は、本発明のリニアモータの第１実施例の上面図及び断面図である。複数の永久磁石１２を磁極を交互に変えながらヨーク１１上に一列状に配置してなる界磁部１と、ヨーク２３から６個の磁極歯２４ａ−２４ｆを突出させて各磁極歯２４ａ−２４ｆにコイル２２が巻回されている電機子２とを、所定の距離だけて離隔させて対向させている。このリニアモータは、７極６スロット構成である。 (First embodiment)
8 and 9 are a top view and a sectional view of the first embodiment of the linear motor of the present invention. A magnetic field portion 1 in which a plurality of permanent magnets 12 are arranged in a line on the yoke 11 while alternately changing the magnetic poles, and six magnetic pole teeth 24a-24f are projected from the yoke 23 so as to project the magnetic pole teeth 24a-24f. The armature 2 around which the coil 22 is wound is opposed to the armature 2 by a predetermined distance. This linear motor has a 7-pole 6-slot configuration.

長さ１５９ｍｍ、幅８０ｍｍ、厚さ８．０ｍｍの平板形状に軟鉄鋼板をワイアーカットで切り出して、界磁部１のヨーク１１とした。このヨーク１１の表面に、寸法が長さ７２ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍで厚さ方向に磁化された複数の永久磁石１２を、表面が互いに異極となるように、スキュー角３°を付与して、ピッチ（界磁周期τ）１０．８ｍｍにてエポキシ樹脂系接着剤で接着した。 A soft steel sheet was cut into a flat plate shape having a length of 159 mm, a width of 80 mm, and a thickness of 8.0 mm by wire cutting to form a yoke 11 of the field portion 1. A plurality of permanent magnets 12 having dimensions of 72 mm in length, 10 mm in width and 5.0 mm in thickness and magnetized in the thickness direction on the surface of the yoke 11 have a skew angle of 3 ° so that the surfaces have different polarities. And bonded with an epoxy resin adhesive at a pitch (field period τ) of 10.8 mm.

厚さ０．５ｍｍの珪素鋼板から、図１０に示すような外形６９ｍｍ×３３ｍｍの所定形状をなす多数のコア素材をワイアーカットで切り出した。切り出した１４４枚のコア素材を、熱硬化性樹脂を含浸させながら積層して、電機子２のコア２１を作製した。本例では、両端部の磁極歯２４ａ、２４ｆの幅は全長にわたって均一なＷ１＝６．０ｍｍであり、これらより中央部側の中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの幅は先端部でＷ２ａ＝７．０ｍｍであって先端部以外でＷ２ｂ＝６．０ｍｍであり、中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの幅は先端部でＷ３ａ＝７．５ｍｍであって先端部以外でＷ３ｂ＝６．０ｍｍである。これらの６個の磁極歯２４ａ−２４ｆは等間隔であり、隣り合う磁極歯間のピッチは１２．６ｍｍである。電機子２のコア２１の体格は、高さ６９ｍｍ×幅７２ｍｍ×長さ３３ｍｍである。 A number of core materials having a predetermined shape with an outer shape of 69 mm × 33 mm as shown in FIG. 10 were cut out from a silicon steel plate having a thickness of 0.5 mm by wire cutting. The core material 21 of the armature 2 was manufactured by laminating the 144 core materials cut out while impregnating the thermosetting resin. In this example, the widths of the magnetic pole teeth 24a and 24f at both ends are uniform W1 = 6.0 mm over the entire length, and the width of the magnetic pole teeth 24b and 24e at the middle part from these is W2a = 7 at the front end. 0.02 mm, W2b = 6.0 mm outside the tip, and the width of the magnetic pole teeth 24c, 24d at the center is W3a = 7.5 mm at the tip, and W3b = 6.0 mm outside the tip. . These six magnetic pole teeth 24a-24f are equally spaced, and the pitch between adjacent magnetic pole teeth is 12.6 mm. The physique of the core 21 of the armature 2 is 69 mm high × 72 mm wide × 33 mm long.

直径０．６ｍｍのポリウレタン被覆銅線を磁極歯２４ａ−２４ｆの幅６．０ｍｍの部分それぞれに１００回巻きつけて電機子２のコイル２２とした。コイル形状は、幅１２．６ｍｍ×高さ２３ｍｍ×長さ７８．６ｍｍである。これらの６個の磁極歯２４ａ−２４ｆに関して、隣り合う２個の磁極歯同士がペアとなるよう互いの磁化が逆向きとなるように直列に接続した。２個ずつの磁極歯のペアを、順にＵ相（磁極歯２４ａ、２４ｂ）、Ｖ相（磁極歯２４ｃ、２４ｄ）、Ｗ相（磁極歯２４ｅ、２４ｆ）とした。Ｖ相のみ通電方向が他と逆向きになるようにスター結線し、Ｖ相はＵ相−１２０°、Ｗ相はＵ相＋１２０°となるようにモータドライバに接続した。 A polyurethane-coated copper wire having a diameter of 0.6 mm was wound 100 times around each of the width 6.0 mm portions of the magnetic pole teeth 24 a-24 f to form the coil 22 of the armature 2. The coil shape is 12.6 mm wide x 23 mm high x 78.6 mm long. With respect to these six magnetic pole teeth 24a-24f, they were connected in series so that the two adjacent magnetic pole teeth were paired so that their magnetizations were in opposite directions. Two pairs of magnetic pole teeth were sequentially designated as U phase (magnetic pole teeth 24a, 24b), V phase (magnetic pole teeth 24c, 24d), and W phase (magnetic pole teeth 24e, 24f). Only the V phase was star-connected so that the energization direction was opposite to the other, and the V phase was connected to the motor driver so that the U phase was -120 ° and the W phase was U phase + 120 °.

そして、界磁部１（固定子）と電機子２（可動子）とを、隙間０．５ｍｍを維持して対向させ、電機子２がヨーク１１の長手方向に移動できるテストベンチに固定して、特性（ディテント力及び推力）を測定した。 Then, the field portion 1 (stator) and the armature 2 (movable element) are opposed to each other while maintaining a gap of 0.5 mm, and the armature 2 is fixed to a test bench that can move in the longitudinal direction of the yoke 11. The characteristics (detent force and thrust) were measured.

（第２実施例）
中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部の幅を７．２５ｍｍ（Ｗ３ａ＝７．２５ｍｍ）とした以外は、上記第１実施例と同様の構成をなすリニアモータを作製した。 (Second embodiment)
A linear motor having the same configuration as in the first example was manufactured except that the width of the tip of the magnetic pole teeth 24c and 24d at the center was 7.25 mm (W3a = 7.25 mm).

（第３実施例）
中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部の幅を７．７５ｍｍ（Ｗ３ａ＝７．７５ｍｍ）とした以外は、上記第１実施例と同様の構成をなすリニアモータを作製した。 (Third embodiment)
A linear motor having the same configuration as that of the first example was manufactured except that the width of the tip of the magnetic pole teeth 24c and 24d at the center was 7.75 mm (W3a = 7.75 mm).

（従来例）
各磁極歯４４ａ−４４ｆにあって幅が全域にわたって一定であって、６個全ての磁極歯４４ａ−４４ｆの幅が同一の６．０ｍｍである電機子を用いて、リニアモータを作製した。なお、この従来例では、上述の第１実施例と比べて磁極歯の先端部の幅が異なっているだけであり、界磁部、コイルなどの他の構成については第１実施例と同様である。 (Conventional example)
A linear motor was manufactured by using an armature in which each of the magnetic pole teeth 44a-44f had a constant width over the entire area and all the six magnetic pole teeth 44a-44f had the same width of 6.0 mm. In this conventional example, only the width of the tip portion of the magnetic pole teeth is different from that in the first embodiment, and other configurations such as the field portion and the coil are the same as those in the first embodiment. is there.

そして、上記のような３種（第２実施例、第３実施例、従来例）のリニアモータについても、第１実施例と同様にテストベンチに固定して、特性（ディテント力及び推力）を測定した。 And the above three types (second embodiment, third embodiment, conventional example) of linear motors are also fixed to the test bench in the same manner as in the first embodiment, and characteristics (detent force and thrust) are set. It was measured.

図１１は、上記第１実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示しており、図１１Ａは６個の各磁極歯２４ａ−２４ｆの先端部の幅を示し、図１１Ｂは電気角に対する可動方向応力の変化を示し、図１１Ｃは各高調波次数におけるディテント力振幅を示している。ここで可動方向応力は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合成された出力であり、以下同様である。 FIG. 11 shows the measurement results of the width and detent force characteristics of the magnetic pole teeth in the first embodiment. FIG. 11A shows the widths of the tips of the six magnetic pole teeth 24a-24f. 11B shows the change of the moving direction stress with respect to the electrical angle, and FIG. 11C shows the detent force amplitude at each harmonic order. Here, the movable direction stress is a combined output of the U phase, the V phase, and the W phase, and so on.

また、図１２は、上記第２実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示しており、図１２Ａは６個の各磁極歯２４ａ−２４ｆの先端部の幅を示し、図１２Ｂは電気角に対する可動方向応力の変化を示し、図１２Ｃは各高調波次数におけるディテント力振幅を示している。 FIG. 12 shows the measurement results of the width and detent force characteristics of the magnetic pole teeth in the second embodiment, and FIG. 12A shows the width of the tip of each of the six magnetic pole teeth 24a-24f. FIG. 12B shows the change of the moving direction stress with respect to the electrical angle, and FIG. 12C shows the detent force amplitude at each harmonic order.

また、図１３は、上記第３実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示しており、図１３Ａは６個の各磁極歯２４ａ−２４ｆの先端部の幅を示し、図１３Ｂは電気角に対する可動方向応力の変化を示し、図１３Ｃは各高調波次数におけるディテント力振幅を示している。 FIG. 13 shows the measurement results of the width and detent force characteristics of the magnetic pole teeth in the third embodiment, and FIG. 13A shows the width of the tip of each of the six magnetic pole teeth 24a-24f. FIG. 13B shows the change of the moving direction stress with respect to the electrical angle, and FIG. 13C shows the detent force amplitude at each harmonic order.

また、図１４は、上記従来例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示しており、図１４Ａは６個の各磁極歯４４ａ−４４ｆの先端部の幅を示し、図１４Ｂは電気角に対する可動方向応力の変化を示し、図１４Ｃは各高調波次数におけるディテント力振幅を示している。 FIG. 14 shows the measurement results of the width and detent force characteristics of the magnetic pole teeth in the conventional example, and FIG. 14A shows the widths of the tips of the six magnetic pole teeth 44a-44f. 14B shows the change of the moving direction stress with respect to the electrical angle, and FIG. 14C shows the detent force amplitude at each harmonic order.

全ての磁極歯の先端部の幅を均一にした従来例では、３０Ｎ程度のディテント力が発生している（図１４Ｂ参照）。これに対して、磁極歯の先端部の幅を異ならせた第１実施例、第２実施例、第３実施例では、ディテント力が１０Ｎ以下に低減されている（図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ参照）。特に、第１実施例にあっては、１Ｎ程度までディテント力を低減できており（図１１Ｂ参照）、従来例と比べてディテント力が１／３０以下である滑らかな動きを実現できている。 In the conventional example in which the widths of all the magnetic pole teeth are uniform, a detent force of about 30 N is generated (see FIG. 14B). On the other hand, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment in which the widths of the tip portions of the magnetic pole teeth are different, the detent force is reduced to 10 N or less (FIGS. 11B, 12B, and FIG. 13B). In particular, in the first embodiment, the detent force can be reduced to about 1N (see FIG. 11B), and a smooth movement with a detent force of 1/30 or less can be realized as compared with the conventional example.

図１１Ｂ、Ｃ、図１２Ｂ、Ｃ、図１３Ｂ、Ｃの結果を比較することにより、図１１Ａに示すように各磁極歯の先端部の幅を最適化した第１実施例に対して、中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部の幅を狭くした第２実施例及びその幅を広くした第３実施例では、ディテント力が大きくなり、特に、２次の高調波成分が増加していることが分かる。また、幅を狭くした第２実施例と幅を広くした第３実施例では、ディテント力波形の位相が逆転していることが分かる。中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄの先端部の幅を最適に調整することにより、２次の高調波成分をほぼ零まで低減することが可能である。 11B, C, FIG. 12B, C, FIG. 13B, and C, by comparing the results of the first embodiment in which the width of the tip portion of each magnetic pole tooth is optimized as shown in FIG. 11A. In the second embodiment in which the widths of the tip portions of the magnetic pole teeth 24c and 24d are narrowed and in the third embodiment in which the width is widened, the detent force is increased, and in particular, the second harmonic component is increased. I understand. Further, it can be seen that the phase of the detent force waveform is reversed in the second embodiment with a narrow width and the third embodiment with a wide width. By optimally adjusting the widths of the tips of the magnetic pole teeth 24c and 24d in the central portion, it is possible to reduce the second-order harmonic component to almost zero.

図１５は、上記第１実施例における推力特性の測定結果を示しており、図１５Ａは駆動起磁力（＝駆動電流×コイルの巻き数）に対する推力及び推力起磁力比を示し、図１５Ｂは電気角に対する推力の変化を示している。 FIG. 15 shows the measurement results of the thrust characteristics in the first embodiment, FIG. 15A shows the thrust and the thrust magnetomotive force ratio with respect to the drive magnetomotive force (= drive current × the number of turns of the coil), and FIG. It shows the change of thrust with respect to the corner.

また、図１６は、上記従来例における推力特性の測定結果を示しており、図１６Ａは駆動起磁力に対する推力及び推力起磁力比を示し、図１６Ｂは電気角に対する推力の変化を示している。 FIG. 16 shows the measurement results of the thrust characteristics in the conventional example, FIG. 16A shows the thrust and the thrust magnetomotive force ratio with respect to the drive magnetomotive force, and FIG. 16B shows the change of the thrust with respect to the electrical angle.

推力特性に関して、第１実施例では、駆動起磁力に対する推力の直線性、推力起磁力比、最大推力の何れの点においても、従来例と同等の特性が得られている。よって、本発明のように磁極歯の先端部の幅を調整しても、推力特性に影響を及ぼさないことが分かる。 Regarding the thrust characteristics, in the first embodiment, characteristics equivalent to those of the conventional example are obtained in any of the linearity of the thrust with respect to the driving magnetomotive force, the thrust magnetomotive force ratio, and the maximum thrust. Therefore, it can be seen that adjusting the width of the tip of the magnetic pole tooth as in the present invention does not affect the thrust characteristics.

上記第１実施例では、ディテント力の２次の高調波成分をほぼ零まで低減できているが、４次の高調波成分は少なからず残存している（図１１Ｃ参照）。そこで、第１実施例から更に磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅を最適化して、４次の高調波成分の低減を図った第４実施例及び第５実施例について説明する。 In the first embodiment, the second-order harmonic component of the detent force can be reduced to almost zero, but there are not a few fourth-order harmonic components remaining (see FIG. 11C). Therefore, the fourth and fifth embodiments will be described in which the widths of the tips of the magnetic pole teeth 24b and 24e are further optimized from the first embodiment to reduce the fourth-order harmonic component.

（第４実施例）
中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅を６．８ｍｍ（Ｗ２ａ＝６．８ｍｍ）とした以外は、上記第１実施例と同様の構成をなすリニアモータを作製した。 (Fourth embodiment)
A linear motor having the same configuration as that of the first example was manufactured except that the width of the tip of the intermediate magnetic pole teeth 24b and 24e was 6.8 mm (W2a = 6.8 mm).

（第５実施例）
中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅を６．６ｍｍ（Ｗ２ａ＝６．６ｍｍ）とした以外は、上記第１実施例と同様の構成をなすリニアモータを作製した。 (5th Example)
A linear motor having the same configuration as that of the first example was manufactured except that the width of the tip of the intermediate magnetic pole teeth 24b and 24e was 6.6 mm (W2a = 6.6 mm).

そして、上記のような第４実施例及び第５実施例のリニアモータについても、第１実施例と同様にテストベンチに固定して、特性（ディテント力及び推力）を測定した。 The characteristics (detent force and thrust force) of the linear motors of the fourth and fifth embodiments were also fixed to the test bench in the same manner as in the first embodiment.

図１７は、上記第４実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示しており、図１７Ａは６個の各磁極歯２４ａ−２４ｆの先端部の幅を示し、図１７Ｂは電気角に対する可動方向応力の変化を示し、図１７Ｃは各高調波次数におけるディテント力振幅を示している。 FIG. 17 shows the measurement results of the width and detent force characteristics of the magnetic pole teeth in the fourth embodiment, and FIG. 17A shows the widths of the tips of the six magnetic pole teeth 24a-24f. 17B shows the change of the moving direction stress with respect to the electrical angle, and FIG. 17C shows the detent force amplitude at each harmonic order.

また、図１８は、上記第５実施例における磁極歯の先端部の幅及びディテント力特性の測定結果を示しており、図１８Ａは６個の各磁極歯２４ａ−２４ｆの先端部の幅を示し、図１８Ｂは電気角に対する可動方向応力の変化を示し、図１８Ｃは各高調波次数におけるディテント力振幅を示している。 FIG. 18 shows the measurement results of the width and detent force characteristics of the magnetic pole teeth in the fifth embodiment, and FIG. 18A shows the widths of the tips of the six magnetic pole teeth 24a-24f. FIG. 18B shows the change of the moving direction stress with respect to the electrical angle, and FIG. 18C shows the detent force amplitude at each harmonic order.

磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅を最適化させた第４実施例及び第５実施例では、第１実施例に比べて、ディテント力の４次の高調波成分を大幅に低減できている。また、２次の高調波成分については、第１実施例と同様に、ほぼ零を維持している。このことは、４次の高調波成分の低減が２次の高調波成分の低減に影響を及ぼさないことを示している。 In the fourth and fifth embodiments in which the widths of the tip portions of the magnetic pole teeth 24b and 24e are optimized, the fourth-order harmonic component of the detent force can be greatly reduced as compared with the first embodiment. . Further, the second-order harmonic component is maintained substantially zero as in the first embodiment. This indicates that the reduction of the fourth-order harmonic component does not affect the reduction of the second-order harmonic component.

よって、第１実施例、第４実施例及び第５実施例におけるディテント力の測定結果から、まず、２次の高調波成分を低減すべく中央部の磁極歯２４ｃ、２４ｄ及び中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅を調整し（図６のＳ３−Ｓ５）、次に、４次の高調波成分を低減すべく中間部の磁極歯２４ｂ、２４ｅの先端部の幅を調整する（図６のＳ６−Ｓ８）ことにより、ディテント力の２次及び４次の高調波成分を確実に低減することが可能となる。即ち、図６のフローチャートに示した調整処理の手順は、２次及び４次の高調波成分の低減に極めて有効である。 Therefore, from the measurement results of the detent force in the first embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment, first, the central magnetic pole teeth 24c and 24d and the intermediate magnetic pole teeth are used to reduce the second-order harmonic components. The widths of the tip portions of 24b and 24e are adjusted (S3-S5 in FIG. 6), and then the widths of the tip portions of the magnetic pole teeth 24b and 24e at the intermediate portion are adjusted to reduce the fourth-order harmonic component ( By S6-S8) in FIG. 6, it is possible to reliably reduce the second and fourth harmonic components of the detent force. That is, the procedure of the adjustment process shown in the flowchart of FIG. 6 is extremely effective for reducing the second and fourth harmonic components.

図１９は、上記第４実施例における推力特性の測定結果を示しており、図１９Ａは駆動起磁力に対する推力及び推力起磁力比を示し、図１９Ｂは電気角に対する推力の変化を示している。 FIG. 19 shows the measurement results of the thrust characteristics in the fourth embodiment, FIG. 19A shows the thrust and the thrust magnetomotive force ratio with respect to the drive magnetomotive force, and FIG. 19B shows the change of the thrust with respect to the electrical angle.

第４実施例においても、推力特性に関して、駆動起磁力に対する推力の直線性、推力起磁力比、最大推力の何れの点においても、従来例と同等の特性が得られている。よって、本発明のように磁極歯の先端部の幅を調整しても、推力特性に影響を及ぼさないことが分かる。 Also in the fourth embodiment, with respect to the thrust characteristics, characteristics equivalent to those of the conventional example are obtained in any of the linearity of the thrust with respect to the driving magnetomotive force, the thrust magnetomotive force ratio, and the maximum thrust. Therefore, it can be seen that adjusting the width of the tip of the magnetic pole tooth as in the present invention does not affect the thrust characteristics.

以上のことから、本発明では上記第１−第５実施例のように、推力特性を損なうことなくディテント力を低減することができ、高精度の位置制御用に適したリニアモータを提供することが可能である。 From the above, in the present invention, as in the first to fifth embodiments, it is possible to reduce the detent force without impairing the thrust characteristics, and to provide a linear motor suitable for highly accurate position control. Is possible.

なお、７極６スロット構成のリニアモータを例として説明したが、５極６スロット構成、８極９スロット構成、１０極９スロット構成など、ｎ極ｎ−１スロット構成（ｎ−１は３の倍数）またはｎ極ｎ＋１スロット構成（ｎ＋１は３の倍数）のリニアモータに本発明を適用することができる。 Although a 7-pole 6-slot linear motor has been described as an example, an n-pole n-1 slot configuration (n-1 is 3), such as a 5-pole 6-slot configuration, an 8-pole 9-slot configuration, and a 10-pole 9-slot configuration. The present invention can be applied to a linear motor having an n-pole n + 1 slot configuration (n + 1 is a multiple of 3).

なお、上述したリニアモータでは、界磁部を固定子側に、電機子を可動子側に配置する構成としたが、界磁部を可動子側に、電機子を固定子側に配置するように構成しても良い。 In the linear motor described above, the field portion is disposed on the stator side and the armature is disposed on the mover side. However, the field portion is disposed on the mover side and the armature is disposed on the stator side. You may comprise.

１界磁部
２電機子
３リニアモータ
１１ヨーク
１２永久磁石
２１コア
２２コイル
２３ヨーク
２４ａ、２４ｆ磁極歯（両端部の磁極歯）
２４ｂ、２４ｅ磁極歯（中間部の磁極歯）
２４ｃ、２４ｄ磁極歯（中央部の磁極歯） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Field part 2 Armature 3 Linear motor 11 Yoke 12 Permanent magnet 21 Core 22 Coil 23 Yoke 24a, 24f Magnetic pole teeth (Magnetic pole teeth of both ends)
24b, 24e Magnetic pole teeth (intermediate magnetic pole teeth)
24c, 24d Magnetic pole teeth (magnetic pole teeth at the center)

Claims

磁極が交互に形成されるように複数の永久磁石を直線状に配列してある界磁部と、該界磁部に先端部が対向するように直線状に配列してある複数の磁極歯、及び該磁極歯に巻回されたコイルを有する電機子とを備えており、前記コイルへの通電により前記電機子が前記磁極歯の配列方向に前記界磁部に対して相対的に直線移動するｎ極ｎ−１スロット構成（ｎ−１は３の倍数）またはｎ極ｎ＋１スロット構成（ｎ＋１は３の倍数）のリニアモータにおいて、
前記電機子の移動方向中央部の磁極歯の先端部の幅が、移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より広く、前記移動方向中央部と前記移動方向両端部との間の移動方向中間部の磁極歯の先端部の幅は、前記移動方向中央部の磁極歯の先端部の幅より狭くて前記移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より広く、前記移動方向中央部の磁極歯及び前記移動方向中間部の磁極歯は先端部の幅が基端部の幅より広いことを特徴とするリニアモータ。 A magnetic field portion in which a plurality of permanent magnets are linearly arranged so that magnetic poles are alternately formed, and a plurality of magnetic pole teeth that are linearly arranged in such a manner that the front end faces the field magnetic portion, And an armature having a coil wound around the magnetic pole teeth, and the armature linearly moves relative to the field portion in the arrangement direction of the magnetic pole teeth by energizing the coil. In a linear motor having an n-pole n-1 slot configuration (n-1 is a multiple of 3) or an n-pole n + 1 slot configuration (n + 1 is a multiple of 3),
The width of the tip of the magnetic pole teeth at the central portion in the moving direction of the armature is wider than the width of the tip of the magnetic pole teeth at both ends in the moving direction, and the moving direction between the central portion in the moving direction and both ends in the moving direction The width of the tip portion of the magnetic pole teeth at the intermediate portion is narrower than the width of the tip portion of the magnetic pole teeth at the central portion in the moving direction and wider than the width of the tip portions of the magnetic pole teeth at both end portions in the moving direction. The linear motor, wherein the magnetic pole teeth and the magnetic pole teeth at the intermediate portion in the moving direction have a tip portion wider than a base end portion.

前記移動方向両端部の磁極歯は、先端部から基端部に至るまで幅が同一であり、前記移動方向両端部の磁極歯の幅が、前記移動方向中央部の磁極歯の基端部の幅及び前記移動方向中間部の磁極歯の基端部の幅に等しいことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。 The magnetic pole teeth at both ends in the moving direction have the same width from the tip to the base end, and the width of the magnetic pole teeth at both ends in the moving direction is the same as that of the base end of the magnetic pole teeth at the center in the moving direction. The linear motor according to claim 1 , wherein the linear motor has a width equal to a width of a base end portion of a magnetic pole tooth at an intermediate portion in the moving direction.

前記移動方向中央部の磁極歯の先端部の幅は前記移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より０．０５τ〜０．２τ（但し、τ：前記界磁部の界磁周期）だけ広く、前記移動方向中間部の磁極歯の先端部の幅は前記移動方向両端部の磁極歯の先端部の幅より０．０３τ〜０．１５τだけ広いことを特徴とする請求項１または２記載のリニアモータ。 The width of the tip of the magnetic pole teeth at the center in the moving direction is 0.05τ to 0.2τ (where τ is the field period of the field portion) than the width of the tip of the magnetic pole teeth at both ends of the moving direction. wide, the width of the tip portion of the magnetic pole teeth of the moving direction intermediate portion according to claim 1 or 2, wherein the wider only 0.03τ~0.15τ than the width of the tip portion of the magnetic pole teeth of the moving direction end portions Linear motor.

前記複数の永久磁石は直方体状をなし、移動方向と直交する方向に対して長辺を傾けて直線状に配列してあることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリニアモータ。 Wherein the plurality of permanent magnets rectangular parallelepiped shape, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that with respect to a direction orthogonal to the moving direction are arranged in a straight line inclined long sides Linear motor.