JP6956469B2 - リニアモータ、ステージ装置 - Google Patents
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Description
つまり、従来のリニアモータでは、重量増や生産性の低下を抑えながら、界磁磁石の吸引力によるバックヨークの倒れを抑制する観点から改善する余地があった。
図1は実施の形態に係るリニアモータ2の斜視図である。リニアモータ2は、固定子20と、可動子10と、を備える。固定子20は、界磁磁石24と、ベースヨーク28と、バックヨーク23a、23bと、を主に含む。界磁磁石24は主磁石25および補極磁石26を含む。固定子20は、磁気的空隙34に界磁磁界を形成する。可動子10は固定子20の磁気的空隙34に可動方向に可動自在に設けられる。以下、XYZ直交座標系をもとに説明する。X軸方向は水平な左右方向に対応し、Y軸方向は水平な前後方向に対応し、Z軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Y軸方向およびZ軸方向はそれぞれX軸方向に直交する。X軸方向は左方向あるいは右方向と、Y軸方向は前方向あるいは後方向と、Z軸方向は上方向あるいは下方向と表記することがある。図1は、可動子10の可動方向を水平方向(X軸方向)に設定し、後述するベースヨーク28を界磁磁石24の下側に配置した状態を示している。なお、このような方向の表記はリニアモータ2の使用姿勢を制限するものではなく、リニアモータ2は任意の姿勢で使用されうる。
図2は実施の形態に係る固定子20の平面図である。ベースヨーク28と、バックヨーク23a、23bとはヨーク22を構成する。ヨーク22は、界磁磁石24を支持すると共に、界磁磁石24のバックヨークとして磁気回路を構成する。界磁磁石24は可動子10と対向して設けられる(図1も参照)。ベースヨーク28は、界磁磁石24から第1方向であるZ軸方向側に離間して設けられる。バックヨーク23a、23bそれぞれには界磁磁石24が固定される。バックヨーク23a、23bとベースヨーク28については後述する。
図3は実施の形態に係る固定子20のA−A線断面図である。バックヨーク23a、23bは可動子10をY軸方向に挟み込むように設けられる。バックヨーク23a、23bそれぞれの内側側面に界磁磁石24が設けられ、界磁磁石24は磁気的空隙34を挟んで互いに対向して設けられる。バックヨーク23a、23bは左右方向(X軸方向)および上下方向(Z軸方向)に延在する板状の部材である。バックヨーク23a、23bそれぞれは、例えばX軸方向に長尺な略矩形形状に形成されてもよい。バックヨーク23a、23bそれぞれには、締結具であるボルト29が嵌められるヨーク孔23hが設けられる。ヨーク孔23hはY軸方向に貫通して設けられる。
図4は実施の形態に係るベースヨーク28の拡大断面図である。ベースヨーク28は、界磁磁石24の下側においてバックヨーク23a、23bの間に挟持される。ベースヨーク28は、バックヨーク23a、23bの間隔を維持するように、界磁磁石24の第1方向側であるZ軸で負方向に設けられる。つまり、バックヨーク23a、23bはベースヨーク28の両端面に固定されることにより所定の間隔を維持する。ベースヨーク28はX軸方向に長い長尺な直方体形状を有する部材である。ベースヨーク28はY軸に沿った縦断面が略矩形状を有する。ベースヨーク28はY軸方向の両端に端面28aを有する。バックヨーク23a、23bは、ベースヨーク28の端面28aに設けられた締結部である孔部28hに締結具であるボルト29が結合されることでベースヨーク28の端面28aに固定される。孔部28hはベースヨーク28の端面28aに穿設される。端面28aはZ軸方向およびX軸方向に沿って延在する。孔部28hはY軸方向の貫通孔であってもよく、非貫通孔であってもよい。孔部28hには雌ねじ28sが形成される。孔部28hの雌ねじ28sには締結具であるボルト29が螺合される。バックヨーク23a、23bは、ヨーク孔23hの外側からボルト29が挿入されて、孔部28hにねじ込まれることで、ベースヨーク28の端面28aに固定される。
ここで先に、比較例に係るベースヨーク528について説明する。図5は比較例のベースヨーク528を含む固定子20のA−A線断面図である。図6は比較例のベースヨーク528の拡大断面図である。ベースヨーク528は、ベースヨーク28に対して孔部28hの位置が異なる点で相違し、その他の構成は同様である。したがって重複する説明を省き主に相違点について説明する。ベースヨーク528では、孔部28hは端面28aの上下範囲の中心28mより上側に穿設される。特に、端面28aにおける孔部28hの上下範囲の中心28nは、端面28aの中心28mより上側に位置する。つまり、図6に示すように、ベースヨーク28の端面28aの上端部28uから孔部28hの中心28nまでの距離Lnは上端部28uから端面28aの中心28mまでの距離Lmより小さい。
リニアモータ2では、締結部である孔部28hは、端面28aを第1方向であるZ軸方向に二分した場合における支点があらわれる側と反対側に設けられるから、孔部28hが支点があらわれる側に設けられる場合と比較して、バックヨーク23a、23bをこの支点からより離れた位置にてベースヨーク28側に押付けることができる。この結果、界磁磁石24の吸引力Fmと平衡可能な締結力Ftを小さくすることができる。平衡可能な締結力Ftが小さいから、バックヨーク23a、23bを締結するためのボルト29の数を少なくすることができる。ボルト29の数を減らすことで、リニアモータ2の重量増を抑えることが可能になり、また、ヨーク孔23hおよび孔部28hの加工工数や、ボルト29の装着工数を減らすことが可能になる。また、より小型のボルト29を使用することも可能になる。つまり、生産性の低下を抑制しつつ、界磁磁石24の吸引力Fmによるバックヨーク23a、23bの倒れを抑制することが可能になる。
次に、第1変形例について説明する。図8は第1変形例に係るベースヨーク28を含む固定子20のA−A線断面図である。図9は第1変形例のベースヨーク28の拡大断面図である。図9では、ベースヨーク28の端面28aの上下範囲を、三等分線28t1と三等分線28t2とによって三等分した3つの領域28aa、28ab、28acに区分して示している。図8に示すように、この変形例に係るベースヨーク28では、第1方向であるZ軸方向において、端面28aにおける締結部である孔部28hの中心28nは、端面28aを三等分した場合における支点があらわれる領域から最も遠い領域28acに位置する。また、図8に示すように、この変形例では、Z軸方向において、締結具であるボルト29の範囲は、端面28aを二分した場合における支点があらわれる側と反対側の範囲に含まれる。つまり、ボルト29がその頭部29aを含めて端面28aの上下範囲の中心28mより下側に位置する。この変形例においても、実施の形態と共通する構成において同様の効果を得ることができる。加えて、この変形例のベースヨーク28によれば、上述の作用点側の距離がさらに一層大きくなり、平衡可能な締結力Ftをさらに一層小さくすることができる。
実施の形態の説明では、ベースヨーク28の両方の端面28aにバックヨーク23a、23bそれぞれをボルト29により締結する例について説明したがこれに限られない。一方のバックヨークがベースヨークと一体に形成されてもよい。つまり、バックヨークとベースヨークとが一体に形成されたL字状のヨークに、他方のI字状のバックヨークを結合するように構成してもよい。図10は第2変形例に係る固定子220の断面図である。図11はヨーク223のベースヨーク部228の部分断面図であり、主に端面28aの周辺を示す。図10は図3に、図11は図4に対応しており、これらの同一または同等の構成要素には、同一の符号を付する。ヨーク223は、バックヨーク部223bとベースヨーク部228とを含む断面がL字状のヨークである。固定子220は、実施の形態の固定子20に対して、バックヨーク部223bとベースヨーク部228とが一体に形成される点で相違し、その他の構成は同様である。つまり、バックヨーク部223bは実施の形態のバックヨーク23bと同様の特徴を具備し、ベースヨーク部228は実施の形態のベースヨーク28と同様の特徴を具備する。したがって、重複する説明を省略し、相違点について重点的に説明する。
実施の形態の説明では、締結部が雌ねじ28sを有する孔部28hであり、締結具がボルト29である例について説明したがこれに限られず、これらは他の種類の締結手段であってもよい。例えば、締結具はリベットであり、締結部がリベット孔であってもよい。
実施の形態の説明では、孔部28hがY軸方向に平行に設けられる例について説明したがこれに限られず、例えば、孔部28hは傾斜して設けられてもよい。
実施の形態の説明では、バックヨーク23a、23bがボルト29によってベースヨーク28の端面28aに固定される例について説明したが、これに限られない。ボルト29に加えて、例えば接着剤などの補助的な固定手段が併用されてもよい。
Claims (6)
- 可動子と対向して設けられる界磁磁石と、
前記界磁磁石から第1方向である鉛直方向側に離間して設けられる平板状のベースヨークと、
前記界磁磁石が固定されるバックヨークと、
を含む固定子を備え、
前記バックヨークは、前記ベースヨークの前記鉛直方向に平行な端面に設けられた締結部に締結具が結合されることで前記ベースヨークの端面に固定され、
前記バックヨークを梃子とし前記界磁磁石が生じる磁気的吸引力を力点荷重としたとき、
前記締結部は、前記端面にあらわれる支点を挟んで、前記力点荷重と平衡する作用点荷重である締結力を発揮し、
前記締結部は、前記端面を前記第1方向に二等分した場合における前記支点があらわれる側と反対側に設けられ、前記支点があらわれる側には設けられていないことを特徴とするリニアモータ。 - 前記第1方向において、前記端面における前記締結部の中心は、前記端面を二等分した場合における前記支点があらわれる側と反対側に位置し、
前記締結部は前記端面に水平方向に対して傾斜して設けられることを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ。 - 前記第1方向において、前記端面における前記締結部の中心は、前記端面を三等分した場合における前記支点があらわれる領域から最も遠い領域に位置し、
前記リニアモータは、前記界磁磁石を少なくとも2つ備え、
前記リニアモータは、前記界磁磁石が少なくとも1つ固定される前記バックヨークを2つ備え、
前記2つのバックヨークのうち1つのバックヨークは、前記ベースヨークと一体に形成されることを特徴とする請求項1または2に記載のリニアモータ。 - 前記第1方向において、前記締結具の範囲は、前記端面を二等分した場合における前記支点があらわれる側と反対側の範囲に含まれることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のリニアモータ。
- 前記締結部は前記端面に穿設されたねじ孔であり、前記締結具は前記ねじ孔に螺合されるボルトであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のリニアモータ。
- 請求項1から5のいずれかに記載のリニアモータを備えることを特徴とするステージ装置。
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