JP2001045735A - リニアモータの可動子構造 - Google Patents
リニアモータの可動子構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コギング力を低減でき、高速移動時の振動
や、一定速送り時の速度リプルを低減でき、かつ安価な
リニアモータを提供する。 【解決手段】 可動子１０に３相の電機子巻線１５と永
久磁石１４を備え、固定子に誘導子歯を備えたリニアモ
ータにおいて、固定子は、所定のピッチで進行方向に一
列に並んだ前記誘導子歯が形成された磁性部材から構成
され、可動子１０は１組以上の可動子ユニット１２から
構成され、可動子ユニット１２は、３の倍数個のティー
スとそれらをつなぐ継鉄が一体となった電機子コアと、
前記３の倍数個のティースに施された前記電機子巻線
と、前記ティース先端に隣接するものどうしが互いに異
極になるように配置された複数個の前記永久磁石から構
成され、可動子ユニット１２を、同可動子ユニットの中
心軸線の回りに所定の角度θだけ傾斜させて配置したリ
ニアモータの可動子構造。
や、一定速送り時の速度リプルを低減でき、かつ安価な
リニアモータを提供する。 【解決手段】 可動子１０に３相の電機子巻線１５と永
久磁石１４を備え、固定子に誘導子歯を備えたリニアモ
ータにおいて、固定子は、所定のピッチで進行方向に一
列に並んだ前記誘導子歯が形成された磁性部材から構成
され、可動子１０は１組以上の可動子ユニット１２から
構成され、可動子ユニット１２は、３の倍数個のティー
スとそれらをつなぐ継鉄が一体となった電機子コアと、
前記３の倍数個のティースに施された前記電機子巻線
と、前記ティース先端に隣接するものどうしが互いに異
極になるように配置された複数個の前記永久磁石から構
成され、可動子ユニット１２を、同可動子ユニットの中
心軸線の回りに所定の角度θだけ傾斜させて配置したリ
ニアモータの可動子構造。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高速・高加減速で移
動し、かつ高精度位置決めを要求される例えば半導体製
造装置やＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器用
のリニアモータの可動子構造に関する。
動し、かつ高精度位置決めを要求される例えば半導体製
造装置やＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器用
のリニアモータの可動子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】可動子に電機子巻線と永久磁石を備え、
固定子に誘導子歯を持つ従来のリニアモータとして、特
開平２−１４２３５３号公報に開示されたものがある。
これで知られるリニアモータの大きな特徴は、推力を大
きくできることである。
固定子に誘導子歯を持つ従来のリニアモータとして、特
開平２−１４２３５３号公報に開示されたものがある。
これで知られるリニアモータの大きな特徴は、推力を大
きくできることである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが前記の従来の
モータは、誘導子歯の凹凸による大きなパーミアンス変
化により、大きなコギング力が発生していた。これを低
減するために、固定子の誘導子歯を進行方向軸に対し斜
めにしたり、可動子の永久磁石を斜めに配備したりし
て、スキュー効果によりコギング力を低減していたが、
いずれも組立に手間が掛かり、コスト高となっていた。
そこで本発明が解決しようとする課題は、コギング力
を、簡単な可動子構造で低減することができ、高速移動
時の振動や、一定速送り時の速度リプルを低減でき、か
つ安価なリニアモータを提供することである。
モータは、誘導子歯の凹凸による大きなパーミアンス変
化により、大きなコギング力が発生していた。これを低
減するために、固定子の誘導子歯を進行方向軸に対し斜
めにしたり、可動子の永久磁石を斜めに配備したりし
て、スキュー効果によりコギング力を低減していたが、
いずれも組立に手間が掛かり、コスト高となっていた。
そこで本発明が解決しようとする課題は、コギング力
を、簡単な可動子構造で低減することができ、高速移動
時の振動や、一定速送り時の速度リプルを低減でき、か
つ安価なリニアモータを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、可動子に３相の電機子巻線と永久磁石を備え、固定
子に誘導子歯を備えたリニアモータにおいて、前記固定
子は、所定のピッチで進行方向に一列に並んだ前記誘導
子歯が形成された磁性部材から構成され、前記可動子は
１組以上の可動子ユニットから構成され、前記可動子ユ
ニットは、３の倍数個のティースとそれらをつなぐ継鉄
が一体となった電機子コアと、前記３の倍数個のティー
スに施された前記電機子巻線と、前記ティース先端に隣
接するものどうしが互いに異極になるように配置された
複数個の前記永久磁石から構成され、前記可動子ユニッ
トを、同可動子ユニットの中心軸線の回りに所定の角度
だけ傾斜させて配置したリニアモータの可動子構造とす
る。また、前記複数の可動子ユニットを同一方向に傾斜
させて配置したリニアモータの可動子構造としたり、前
記複数の可動子ユニットを順次逆方向に傾斜させて配置
したリニアモータの可動子構造とする。さらには、歯の
ピッチをλとし、前記永久磁石の幅をＷとしたとき、前
記可動子ユニットの傾斜角度θを、−ｓｉｎ-1（λ／３
Ｗ）≦θ＜０ もしくは ０＜θ≦ｓｉｎ-1（λ／３
Ｗ）としたリニアモータの可動子構造とする。以上のよ
うな構造により、簡単な組立てでコギング力を低減する
ことができる。
め、可動子に３相の電機子巻線と永久磁石を備え、固定
子に誘導子歯を備えたリニアモータにおいて、前記固定
子は、所定のピッチで進行方向に一列に並んだ前記誘導
子歯が形成された磁性部材から構成され、前記可動子は
１組以上の可動子ユニットから構成され、前記可動子ユ
ニットは、３の倍数個のティースとそれらをつなぐ継鉄
が一体となった電機子コアと、前記３の倍数個のティー
スに施された前記電機子巻線と、前記ティース先端に隣
接するものどうしが互いに異極になるように配置された
複数個の前記永久磁石から構成され、前記可動子ユニッ
トを、同可動子ユニットの中心軸線の回りに所定の角度
だけ傾斜させて配置したリニアモータの可動子構造とす
る。また、前記複数の可動子ユニットを同一方向に傾斜
させて配置したリニアモータの可動子構造としたり、前
記複数の可動子ユニットを順次逆方向に傾斜させて配置
したリニアモータの可動子構造とする。さらには、歯の
ピッチをλとし、前記永久磁石の幅をＷとしたとき、前
記可動子ユニットの傾斜角度θを、−ｓｉｎ-1（λ／３
Ｗ）≦θ＜０ もしくは ０＜θ≦ｓｉｎ-1（λ／３
Ｗ）としたリニアモータの可動子構造とする。以上のよ
うな構造により、簡単な組立てでコギング力を低減する
ことができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１実施例における正面から見た
正断面図、図２は側面から見た断面図を表している。ま
た、図３は可動子の裏面（空隙側面）を示す図である。
これらの図において、１は固定子、２は固定子フレー
ム、３は磁性部材、４はリニアガイドのレール、５は誘
導子歯、１０は可動子、１１はテーブル、１２は可動子
ユニット、１３は電機子コア、１４は永久磁石、１５は
電機子巻線、１６はリニアガイドのスライダ、１７は継
鉄、１８はティースである。
する。図１は本発明の第１実施例における正面から見た
正断面図、図２は側面から見た断面図を表している。ま
た、図３は可動子の裏面（空隙側面）を示す図である。
これらの図において、１は固定子、２は固定子フレー
ム、３は磁性部材、４はリニアガイドのレール、５は誘
導子歯、１０は可動子、１１はテーブル、１２は可動子
ユニット、１３は電機子コア、１４は永久磁石、１５は
電機子巻線、１６はリニアガイドのスライダ、１７は継
鉄、１８はティースである。
【０００６】固定子１は、進行方向に所定ピッチλで誘
導子歯５が形成された磁性部材３、リニアガイドのレー
ル４、磁性部材３とリニアガイドのレール４を固定する
ための固定子フレーム２から構成される。可動子１０
は、負荷を取り付けるためのテーブル１１、可動子１０
を支持するための６個のリニアガイドのスライダ１６、
テーブル１１面の裏側に取り付けられた２組の可動子ユ
ニット１２から構成されている。１組の可動子ユニット
１２は、３つのティース１８とそれらをつなぐ継鉄１７
が一体となった電機子コア１３、３つのティース１８に
集中巻された３相の電機子巻線１５、各ティース１８先
端に貼り付けられ４個の永久磁石１４から構成されてい
る。電機子コア１３は、電磁鋼板を積層して構成されて
いる。４個の永久磁石１４は隣接するものどうしが互い
に異極になるように並び、１個の永久磁石１４の進行方
向幅はλ／２となっている。また、隣接するティース１
８間のピッチは、可動子１０中心線の断面では３×λ＋
λ／３となっている。つまり、λが電気角で３６０°で
あるため、３×３６０＋３６０／３＝１２００°とな
り、電気角で１２００−３×３６０＝１２０°となって
いる。さらに、従来と違う点は。このように構成された
可動子ユニット１２が、可動子中心の上下方向を傾斜軸
として、所定の角度θだけ傾斜して配置されていること
である。
導子歯５が形成された磁性部材３、リニアガイドのレー
ル４、磁性部材３とリニアガイドのレール４を固定する
ための固定子フレーム２から構成される。可動子１０
は、負荷を取り付けるためのテーブル１１、可動子１０
を支持するための６個のリニアガイドのスライダ１６、
テーブル１１面の裏側に取り付けられた２組の可動子ユ
ニット１２から構成されている。１組の可動子ユニット
１２は、３つのティース１８とそれらをつなぐ継鉄１７
が一体となった電機子コア１３、３つのティース１８に
集中巻された３相の電機子巻線１５、各ティース１８先
端に貼り付けられ４個の永久磁石１４から構成されてい
る。電機子コア１３は、電磁鋼板を積層して構成されて
いる。４個の永久磁石１４は隣接するものどうしが互い
に異極になるように並び、１個の永久磁石１４の進行方
向幅はλ／２となっている。また、隣接するティース１
８間のピッチは、可動子１０中心線の断面では３×λ＋
λ／３となっている。つまり、λが電気角で３６０°で
あるため、３×３６０＋３６０／３＝１２００°とな
り、電気角で１２００−３×３６０＝１２０°となって
いる。さらに、従来と違う点は。このように構成された
可動子ユニット１２が、可動子中心の上下方向を傾斜軸
として、所定の角度θだけ傾斜して配置されていること
である。
【０００７】第１の実施例では、図３に示すように、２
組の可動子ユニット１２の傾斜方向を同じ向きとした。
このθは、永久磁石の横幅をＷとして、 θ＝ｓｉｎ-1（λ／６Ｗ） ・・・・・（１） となっており、電気角６０°のスキュー角ψに相当して
いる。この説明図を図４に示す。図中のｘとＷより、 ｓｉｎ（θ）＝（ｘ／Ｗ） ・・・・（２） の関係が成り立つ。また、誘導子歯ピッチλが電気角３
６０°であるから、スキュー角ψは、 ψ＝（ｘ／λ）×３６０ ・・・・（３） となる。よって、スキュー角ψが６０°の場合はｘ＝λ
／６となるので、これを（２）式に代入すれば、（１）
式が求まる。また、本実施例に拘わらず、スキュー角ψ
は任意に設定することができる。ただし、スキュー角ψ
が最大で１２０°とすれば、 ０＜θ≦ｓｉｎ-1（λ／３Ｗ） ・・・・（４） と表すことができる。また、傾斜方向を逆にすることも
考慮すれば、 −ｓｉｎ-1（λ／３Ｗ）≦θ＜０ ・・・・（５） と表すことができる。さらに、本発明の特徴として、ス
キュー角ψを大きくしても、本発明のモータはＷに対す
るλが非常に小さいために、機械的な傾斜角θは小さい
ということが言える。つまり、可動子ユニット１２を傾
斜させて配置したとしても、ほとんど真っ直ぐに配置し
た場合の取り付け寸法と変わらないために、可動子の外
形を何ら変更することなく本発明を実現できる。
組の可動子ユニット１２の傾斜方向を同じ向きとした。
このθは、永久磁石の横幅をＷとして、 θ＝ｓｉｎ-1（λ／６Ｗ） ・・・・・（１） となっており、電気角６０°のスキュー角ψに相当して
いる。この説明図を図４に示す。図中のｘとＷより、 ｓｉｎ（θ）＝（ｘ／Ｗ） ・・・・（２） の関係が成り立つ。また、誘導子歯ピッチλが電気角３
６０°であるから、スキュー角ψは、 ψ＝（ｘ／λ）×３６０ ・・・・（３） となる。よって、スキュー角ψが６０°の場合はｘ＝λ
／６となるので、これを（２）式に代入すれば、（１）
式が求まる。また、本実施例に拘わらず、スキュー角ψ
は任意に設定することができる。ただし、スキュー角ψ
が最大で１２０°とすれば、 ０＜θ≦ｓｉｎ-1（λ／３Ｗ） ・・・・（４） と表すことができる。また、傾斜方向を逆にすることも
考慮すれば、 −ｓｉｎ-1（λ／３Ｗ）≦θ＜０ ・・・・（５） と表すことができる。さらに、本発明の特徴として、ス
キュー角ψを大きくしても、本発明のモータはＷに対す
るλが非常に小さいために、機械的な傾斜角θは小さい
ということが言える。つまり、可動子ユニット１２を傾
斜させて配置したとしても、ほとんど真っ直ぐに配置し
た場合の取り付け寸法と変わらないために、可動子の外
形を何ら変更することなく本発明を実現できる。
【０００８】第２の実施例を図５に示す。図５は第２の
実施例の可動子の裏面を示したものである。第１の実施
例と違い、２組の可動子ユニット１２の傾斜方向を逆に
している。第１の実施例では２組の可動子ユニットが発
生する推力が進行方向に対し同じ斜め方向であったが、
第２の実施例では進行方向を対称として各々左右斜め方
向に推力が発生する。従って、第１の実施例で若干発生
したヨーイングが、第２の実施例では完全に無くすこと
ができる。以上の実施例では可動子に電機子巻線と永久
磁石を備えた構造としたが、これを固定子側とし、誘導
子歯が設けられた方を可動子としても、本発明の効果を
同じく発揮できることは言うまでもない。
実施例の可動子の裏面を示したものである。第１の実施
例と違い、２組の可動子ユニット１２の傾斜方向を逆に
している。第１の実施例では２組の可動子ユニットが発
生する推力が進行方向に対し同じ斜め方向であったが、
第２の実施例では進行方向を対称として各々左右斜め方
向に推力が発生する。従って、第１の実施例で若干発生
したヨーイングが、第２の実施例では完全に無くすこと
ができる。以上の実施例では可動子に電機子巻線と永久
磁石を備えた構造としたが、これを固定子側とし、誘導
子歯が設けられた方を可動子としても、本発明の効果を
同じく発揮できることは言うまでもない。
【０００９】
【発明の効果】以上のような構成方法により、従来問題
であったコギング力を、簡単な可動子構造で低減するこ
とができる。よって、高速移動時の振動や、一定速送り
時の速度リプルを低減でき、かつ安価なリニアモータを
提供することができる。
であったコギング力を、簡単な可動子構造で低減するこ
とができる。よって、高速移動時の振動や、一定速送り
時の速度リプルを低減でき、かつ安価なリニアモータを
提供することができる。
【図１】 本発明の第１の実施例を示す正面から見た断
面図である。
面図である。
【図２】 本発明の第１の実施例を示す側面から見た断
面図である。
面図である。
【図３】 本発明の第１の実施例を示す可動子裏面の図
である。
である。
【図４】 本発明の可動子ユニットの傾斜角の説明図で
ある。
ある。
【図５】 本発明の第２の実施例を示す可動子裏面の図
である。
である。
１ 固定子、２ 固定子フレーム、３ 磁性部材、４
リニアガイドのレール、５ 誘導子歯、１０ 可動子、
１１ テーブル、１２ 可動子ユニット、１３電機子コ
ア、１４ 永久磁石、１５ 電機子巻線、１６ リニア
ガイドのスライダ、１７ 継鉄、１８ ティース
リニアガイドのレール、５ 誘導子歯、１０ 可動子、
１１ テーブル、１２ 可動子ユニット、１３電機子コ
ア、１４ 永久磁石、１５ 電機子巻線、１６ リニア
ガイドのスライダ、１７ 継鉄、１８ ティース
Claims (4)
- 【請求項１】 可動子に３相の電機子巻線と永久磁石を
備え、固定子に誘導子歯を備えたリニアモータにおい
て、 前記固定子は、所定のピッチで進行方向に一列に並んだ
前記誘導子歯が形成された磁性部材から構成され、 前記可動子は１組以上の可動子ユニットから構成され、 前記可動子ユニットは、３の倍数個のティースとそれら
をつなぐ継鉄が一体となった電機子コアと、前記３の倍
数個のティースに施された前記電機子巻線と、前記ティ
ース先端に隣接するものどうしが互いに異極になるよう
に配置された複数個の前記永久磁石から構成され、 前記可動子ユニットを、同可動子ユニットの中心軸線の
回りに所定の角度だけ傾斜させて配置したことを特徴と
するリニアモータの可動子構造。 - 【請求項２】 前記複数の可動子ユニットを同一方向に
傾斜させて配置したことを特徴とする請求項１記載のリ
ニアモータの可動子構造。 - 【請求項３】 前記複数の可動子ユニットを順次逆方向
に傾斜させて配置したことを特徴とする請求項１記載の
リニアモータの可動子構造。 - 【請求項４】 前記誘導子歯のピッチをλとし、前記永
久磁石の幅をＷとしたとき、前記可動子ユニットの傾斜
角度θを、 −ｓｉｎ-1（λ／３Ｗ）≦θ＜０ もしくは ０＜θ≦
ｓｉｎ-1（λ／３Ｗ）としたことを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかの項に記載のリニアモータの可動子
構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21931299A JP2001045735A (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | リニアモータの可動子構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21931299A JP2001045735A (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | リニアモータの可動子構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001045735A true JP2001045735A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=16733523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21931299A Pending JP2001045735A (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | リニアモータの可動子構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001045735A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002101636A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-05 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ |
| WO2014148434A1 (ja) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 日立金属株式会社 | リニアモータ |
| CN104779755A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-15 | 东南大学 | 一种模块化双定子永磁直线电机及由其构成的电机模组 |
| CN114337185A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 亚龙智能装备集团股份有限公司 | 一种直线电机模块 |
-
1999
- 1999-08-02 JP JP21931299A patent/JP2001045735A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002101636A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-05 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ |
| WO2014148434A1 (ja) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 日立金属株式会社 | リニアモータ |
| CN105075081A (zh) * | 2013-03-22 | 2015-11-18 | 日立金属株式会社 | 直线电机 |
| TWI513150B (zh) * | 2013-03-22 | 2015-12-11 | Hitachi Metals Ltd | 線性馬達 |
| JPWO2014148434A1 (ja) * | 2013-03-22 | 2017-02-16 | 日立金属株式会社 | リニアモータ |
| US10044251B2 (en) | 2013-03-22 | 2018-08-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Linear motor |
| CN104779755A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-15 | 东南大学 | 一种模块化双定子永磁直线电机及由其构成的电机模组 |
| CN104779755B (zh) * | 2015-04-23 | 2017-06-13 | 东南大学 | 一种模块化双定子永磁直线电机及由其构成的电机模组 |
| CN114337185A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 亚龙智能装备集团股份有限公司 | 一种直线电机模块 |
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