JP2001197717A - リニアモータの界磁部および界磁用永久磁石の着磁方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モータ性能の低下を起こすことがなく、永久磁
石の着磁や組立が容易で、かつ、安価なリニアモータの
界磁部および界磁用永久磁石の着磁方法を提供する。 【解決手段】界磁用の永久磁石６を複数並べて配置した
界磁ヨーク５と、界磁ヨーク５の長手方向に沿って永久
磁石６の列と磁気的空隙Ｇを介して対向配置されると共
に、電機子コイル４を巻装してなる電機子１とを備えた
リニアモータにおいて、界磁ヨーク５を、その長手方向
に向かって等間隔に複数の突起５Ａを設け、永久磁石６
を、界磁ヨーク５の隣り合う突起５Ａの間に磁気的空隙
Ｇとの対向面に向かって極性を同方向に揃えて配置し
た。これにより、磁極がＮ極の永久磁石６と隣り合う突
起５Ａは、磁極が逆のＳ極となり、電機子コイル４に通
電すると、リニアモータに必要な極数分だけの磁界が発
生し、電機子１が直線方向に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置や工作機などの分野で、一定速送りあるいは精密位
置決め送りとして用いられるリニアモータに関し、特に
リニアモータの界磁部および界磁用永久磁石の着磁方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体露光装置あるいは工作機な
どのテーブルの精密位置決め送りとして用いられるリニ
アモータは、図５のようになっている。図５は、従来の
リニアモータであって、（ａ）はその構成を示す部分側
断面図、（ｂ）は（ａ）の界磁部の拡大図である。図に
おいて、２１はリニアモータの電機子、２２は電機子取
付板、２３は電機子コア、２４は電機子コイル、２５は
界磁ヨーク、２６は永久磁石である。なお、リニアモー
タの可動子を支持するためのリニアガイドについては、
図示を省略している。電機子２１は、電磁鋼板を櫛歯状
に打ち抜いて積層固定した電機子コア２３と、電機子コ
ア２３の巻線収納溝に収納した電機子コイル２４とで構
成し、電機子取付板２２の裏面に取り付けている。ま
た、永久磁石２６は、図５（ｂ）に示すように、界磁を
構成する平板状の界磁ヨーク２５上に隣同士の磁石の極
性が交互に異なるように等間隔に配置すると共に、例え
ばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（最大エネルギ積＝４５Ｍ
ＧＯｅ程度）が用いられている。このような構成におい
て、リニアモータの電機子コイル２４に通電すると、図
の点線のように磁束が流れる。この電機子コイル２４と
永久磁石２６との電磁作用により、電機子２１が直線方
向に移動する。次に、従来のリニアモータ界磁部の着磁
工程について説明する。図６は、従来の界磁用永久磁石
の着磁装置を示したものである。図において、２７は着
磁装置、２８は着磁ヨーク、２９は電磁石コイル、３０
はスイッチ、３１はコンデンサ、３２は整流器、３３は
電源である。まず、界磁ヨーク２５上にリニアモータの
極数と同じ数の未着磁の永久磁石２６を所定の間隔に接
着固定する。次に、予め未着磁の永久磁石２６の大きさ
や配置に合わせて形成しておいた、幅が永久磁石2個の
配置長さに相当する着磁ヨーク２８と電磁石コイル２９
とからなる着磁装置２７を、界磁ヨーク２５の長手方向
に沿って未着磁の永久磁石２６に対向して配設する。続
いて、一方の永久磁石２６には、界磁ヨーク２５との取
付面２６Ａから着磁ヨーク２８側に向かって磁化の向き
がＳ極→Ｎ極となるように電源３３より電磁石コイル２
９に電流を供給し、また、隣り合う他方の永久磁石２６
には、着磁ヨーク２８側から永久磁石２６の界磁ヨーク
２５との取付面２６Ａに向かって磁化の向きがＳ極→Ｎ
極となるように電磁石コイル２９に電流を供給する。こ
のように着磁ヨーク２８から漏れる磁界により、隣り合
う永久磁石２６の極性を交互に変えて着磁している。な
お、コンデンサ３１と整流器３２は、電源３３の電流の
安定化を図るために用いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のリニ
アモータでは、次のような問題があった。 （１）リニアモータの界磁部は、モータの極数と同じ数
で、かつ。高価な希土類磁石からなる永久磁石を用いて
いるため、リニアモータ全体の部品コストが高くなる。 （２）界磁ヨークに永久磁石を接着等により固定する過
程において、モータの極数と同じ数の永久磁石を、界磁
ヨーク上に等間隔に固定しなければならないため、磁石
の固定における位置決め作業が面倒であると同時に、特
に、モータの極数が増えると、永久磁石の組立工数が増
え、組立コストが高くなる。 （３）着磁作業については、永久磁石の長手方向の幅と
磁石ピッチなどの配置に合わせた専用の着磁ヨークが必
要であり、そのために永久磁石と着磁ヨークの位置決め
を精密に行なわなければならず面倒であった。 （４）また、着磁作業において、永久磁石と着磁ヨーク
間の距離並びに長手方向に位置決めが不十分であると、
永久磁石を均一に着磁することができなくなり、その結
果、リニアモータの界磁部の発生磁界がばらつき、モー
タ性能に悪影響を及ぼしていた。本発明は、上記の問題
を解決するためになされたもので、モータ性能の低下を
起こすことがなく、永久磁石の着磁や組立が容易で、か
つ、安価なリニアモータの界磁部および界磁用永久磁石
の着磁方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の本発明は、界磁用の永久磁石を複数並べ
て配置した界磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に
沿って前記永久磁石列と磁気的空隙を介して対向配置さ
れると共に、電機子コイルを巻装してなる電機子とを備
え、前記界磁ヨークと前記電機子の何れか一方を固定子
に、他方を可動子として相対的に走行するようしたリニ
アモータにおいて、前記界磁ヨークは、その長手方向に
向かって等間隔に複数の突起を設けてあり、前記永久磁
石は、前記界磁ヨークの隣り合う突起の間に前記磁気的
空隙との対向面に向かって極性を同方向に揃えて配置し
たものである。請求項２の本発明は、請求項１記載のリ
ニアモータの界磁部において、前記界磁ヨークは、2列
で構成されると共に前記2列の界磁ヨークの間に前記電
機子を挟んで配置され、一方の界磁ヨークに配置された
突起の位置と他方の界磁ヨークに配置された突起の位置
を揃えたものである。請求項３の本発明は、請求項１記
載のリニアモータの界磁部において、前記界磁ヨーク
は、2列で構成されると共に前記2列の界磁ヨークの間に
前記電機子を挟んで配置され、一方の界磁ヨークに配置
された突起の位置と他方の界磁ヨークに配置された永久
磁石の位置を揃えたものである。請求項４の本発明は、
リニアモータの界磁を構成する界磁ヨークに未着磁の永
久磁石を複数並べて配設し、前記界磁ヨークの長手方向
に沿って電磁石コイルと着磁ヨークとよりなる着磁装置
を前記永久磁石に対向するように配設し、前記電磁石コ
イルに電流を供給して前記着磁ヨークから漏れる磁界に
より前記永久磁石を着磁する界磁用永久磁石の着磁方法
において、前記界磁ヨークの長手方向に向かって突起を
等間隔に配置すると共に前記突起間に前記永久磁石を配
設し、前記界磁ヨークの突起側と前記突起と反対側の両
端を挟んで対向するように前記電磁石コイルと前記着磁
ヨークそれぞれ２個一組を配設し、前記永久磁石の界磁
ヨークとの取付面から前記永久磁石の取付面との反対側
に向かって一方向に着磁するようにしてある。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すリニ
アモータであって、（ａ）はその構成の部分側断面図、
（ｂ）はその界磁部の拡大図である。１は電機子、２は
電機子取付板、３は電機子コア、４は電機子コイル、５
は界磁ヨーク、５Ａは突起、６は永久磁石である。な
お、本実施例は、界磁ヨークが磁気的空隙を介して電機
子に対向するギャップ対向型の構造の例であって、電機
子を可動子に、界磁ヨークを固定子としたムービングコ
イル形リニアモータとする基本構成は従来と同じであ
る。また、可動子の支持機構となるリニアガイドの図示
は従来技術と同様に省略している。本発明が従来と異な
る点を、以下説明する。界磁ヨーク５は、その長手方向
に向かって等間隔に複数の突起５Ａを設けてあり、永久
磁石６は、界磁ヨーク５の隣り合う突起５Ａの間に磁気
的空隙Ｇとの対向面に向かって磁化の向きをすべてＳ極
→Ｎ極に着磁されると共に極性を同方向に揃えて配置し
てある。このように界磁ヨーク上に突起と永久磁磁石と
を交互に並んで配置して界磁部を構成している。次に動
作について説明する。リニアモータの界磁部において、
極性を揃えて着磁された永久磁石６を界磁ヨーク５の突
起５Ａと交互になるように界磁ヨーク５上に配置する
と、例えば、磁極がＮ極の永久磁石６とその隣り合う突
起５Ａは、逆の磁極（Ｓ極）となる。このような構成
で、電機子コイル４に通電すると、この電機子コイル４
に発生する磁束が図の点線に示すように電機子コア３の
ティース部に沿って流れ、永久磁石６を通って界磁ヨー
ク５より隣の突起５Ａを経て、再び電機子コア３のティ
ース部に流れる。この電機子コイル４と永久磁石６の電
磁作用により、リニアモータに必要な極数分だけの磁界
が発生し、電機子１が直線方向に移動する。次に、本実
施例に示す界磁構成を有するリニアモータの動作確認を
行った。その結果、本実施例のリニアモータが従来技術
と同寸法の永久磁石を用いた場合には、従来より低い推
力特性を示したが、これに対し、永久磁石の厚みを増加
させるなどの対策を施すことによって、従来技術と同等
の推力特性を得ることが確認された。したがって、リニ
アモータの界磁部を、等間隔に突起を形成した界磁ヨー
クと、界磁ヨークの突起間に全て同じ方向に着磁し、極
性を揃えて設けた永久磁石とで構成し、界磁ヨーク上に
永久磁石と界磁ヨークの突起が交互になるように配置し
たので、従来の、モータ極数と同じ数の永久磁石を必要
としていたリニアモータに比べて、永久磁石の数を半減
でき、部品コストの安価なリニアモータを提供すること
ができる。また、界磁ヨークの突起間を永久磁石の接着
箇所にしたので、磁石の位置決めが容易なため接着作業
を容易にすることができ、永久磁石の接着に要する組立
工数も削減でき、組立コストの安価なリニアモータを提
供することができる。さらに、界磁ヨークに配置される
永久磁石の数を半減したことで、リニアモータの極数が
増加する場合あるいは可動子の長ストローク化が要求さ
れる場合に、ムービングコイル型リニアモータの構成
で、部品コストや組立コストを大幅に削減することがで
きる。

【０００６】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図２は本発明の第２の実施例を示すリニアモータの側断
面図である。なお、本実施例ではコアレス型の電機子を
有するコアレスリニアモータの例を示している。本実施
例のリニアモータが、第１の実施例に示したギャップ対
向型の構造のものと異なる点は、界磁ヨークが2列（図
中の９、９１）で構成されると共に、2列の界磁ヨーク
９、９１の間に電機子７を挟んで配置した、いわゆる磁
束貫通型構造のものであって、一方の界磁ヨーク９に配
置された突起９Ａの位置と他方の界磁ヨーク９１に配置
された突起９１Ａの位置を揃えてある点である。なお、
動作については、第１の実施例と概略同じなので説明を
省略する。第２の実施例は、このような構成にすること
で、第１の実施例と同等のリニアモータ特性を得ること
ができるほか、永久磁石の着磁や組立が用意で、安価な
リニアモータを提供することができる。

【０００７】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
図３は、本発明の第３の実施例を示すリニアモータの側
断面図である。なお、本実施例は、第２実施例同様にコ
アレスリニアモータの例を示している。本実施例が第２
実施例と異なる点は、2列からなる界磁ヨーク９，９１
の構成において、一方の界磁ヨーク９に配置された突起
９Ａの位置と他方の界磁ヨーク９１に配置された永久磁
石６の位置を揃えてある点である。なお、動作について
は、第１、第２の実施例と概略同じなので説明を省略す
る。第３の実施例は、このような構成にすることで、第
１、第２の実施例と同等のリニアモータ特性を得ること
ができ、永久磁石の着磁や組立が用意で、安価なリニア
モータを提供することができる。

【０００８】次に、本発明の第４の実施例を説明する。
図４は、本発明の第４の実施例を示すリニアモータに適
用した場合の、界磁用永久磁石の着磁装置の構成図であ
る。図において、１１は着磁装置、１２は着磁ヨーク、
１３は電磁石コイル、１４はスイッチ、１５はコンデン
サ、１６は整流器、１７は電源である。界磁ヨーク５
は、その長手方向に向かって突起５Ａを等間隔に配置す
ると共に突起５Ａ間に永久磁石６を配設してある。ま
た、着磁装置１１は界磁ヨーク５の長手方向に沿って、
永久磁石５の上下を電磁石コイル１３と着磁ヨーク１２
それぞれ2個一組で挟み込むように配設してある。この
ような構成において、最初に、界磁ヨーク５の突起５Ａ
間に、未着磁の永久磁石６を接着固定する。次に、界磁
ヨーク５の長手方向に沿って、界磁ヨーク上５に配設さ
れた永久磁石５の上下を電磁石コイル１３と着磁ヨーク
１２それぞれ2個一組で挟み込む。続いて、一方の永久
磁石６には、界磁ヨーク５との取付面６Ａから界磁ヨー
ク５との取付面６Ａと反対側に向かって磁化の向きがす
べてＳ極→Ｎ極となるように一方向に電磁石コイルによ
って電流を供給する。このように着磁ヨーク１２から漏
れる磁界により永久磁石６を着磁することにより、隣り
合う永久磁石６の極性を同じにしている。したがって、
本実施例による界磁用永久磁石の着磁方法において、従
来技術のように隣り合う永久磁石の極性を交互に異なる
ように着磁するために電磁石コイルに供給する電流の向
きを変化させて行っていたものに対して、全ての永久磁
石を同じ極性に着磁すれば良いことから、簡単に永久磁
石を均一に着磁することができる。また、永久磁石の大
きさや配置に合わせた専用の着磁装置が不要であること
から、永久磁石と着磁ヨークの位置決めを精密に行なう
必要がなく、しかも永久磁石が上下の着磁ヨークの間に
あれば着磁磁界強度に大きな変化はなく、リニアモータ
界磁部の発生磁界がばらつくこともない。その結果、モ
ータ性能に悪影響を及ぼすこともない。なお、本実施例
では、リニアモータ界磁部を固定子側に用いた実施例を
説明したが、可動子として使用しても構わず、リニアモ
ータの種類や構造に限定されるものではない。また、本
実施例で用いた永久磁石は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石
に替えて、Ｓｍ−Ｃｏ系焼結磁石やフェライト磁石を用
いても構わず、材料の種類に限定されるものではない。
また、本実施例では、一つの着磁ヨークで２個の永久磁
石を同時に、かつ、同じ極性に着磁することができる事
例を示したが、永久磁石1個ずつ着磁するように永久磁
石1個の幅に合わせた構造の着磁ヨークに変更しても良
く、あるいは複数の永久磁石を同時に着磁できるように
着磁ヨークの永久磁石列方向に沿った長手方向の幅を長
くするように適宜変更しても構わない。また、着磁装置
は、電磁石コイルと着磁ヨークとよりなるものを用いた
が、発生する着磁磁界が着磁ヨークの飽和磁化の制約を
受けるような場合は、このような着磁装置に替えて、着
磁ヨークを省いた空芯コイルを用いるようにしてもよ
く、この場合は、強磁界で着磁する必要がある時に有効
である。

【０００９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、リ
ニアモータの界磁部を、等間隔に突起を形成した界磁ヨ
ークと、界磁ヨークの突起間に磁化の向きを全て同じ方
向に着磁して極性を揃えて設けた永久磁石とで構成し、
永久磁石と界磁ヨークの突起が交互になるように配置す
ることにより、従来の、モータ極数と同じ数の永久磁石
を必要としていたリニアモータに比べて、永久磁石の数
を半減できると共に、永久磁石の接着に要する組立工数
を削減でき、しかも組立も容易にできるので、部品コス
トおよび組立コストの安価なリニアモータの界磁部を提
供することができる。また、本実施例による界磁用永久
磁石の着磁方法において、隣り合う永久磁石の極性を交
互に異なるように着磁していた従来技術に対して、隣り
合う全ての永久磁石を同じ極性になるように一方向に着
磁するようにしたので、簡単に永久磁石を均一に着磁す
ることができる。また、永久磁石の大きさや配置に合わ
せた専用の着磁装置を不要にすることができるため、永
久磁石と着磁ヨークの位置決めを精密に行なう必要がな
い界磁用永久磁石の着磁方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すリニアモータであ
って、（ａ）はその全体構成の側断面図、（ｂ）は
（ａ）の界磁部の拡大図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示すリニアモータの側
断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示すリニアモータの側
断面図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示すリニアモータに適
用した場合の、界磁用永久磁石の着磁装置の構成図であ
る。

【図５】従来のリニアモータであって、（ａ）はその全
体構成の側断面図、（ｂ）は（ａ）の界磁部の拡大図で
ある。

【図６】従来の界磁用永久磁石の着磁装置を示したもの
である。

【符号の説明】

１：電機子 ２：電機子取付板 ３：電機子コア ４：電機子コイル ５：界磁ヨーク ５Ａ：突起 ６：永久磁石 ６Ａ：永久磁石の界磁ヨークとの取付面 ７：電機子 ８：電機子コイル ９、９１：界磁ヨーク ９Ａ、９１Ａ：突起 １０：永久磁石 １１：着磁装置 １２：着磁ヨーク １３：電磁石コイル １４：スイッチ １５：コンデンサ １６：整流器 １７：電源 Ｇ：磁気的空隙

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】界磁用の永久磁石を複数並べて配置した界
   磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に沿って前記永
   久磁石列と磁気的空隙を介して対向配置されると共に電
   機子コイルを巻装してなる電機子とを備え、前記界磁ヨ
   ークと前記電機子の何れか一方を固定子に、他方を可動
   子として相対的に走行するようしたリニアモータにおい
   て、 前記界磁ヨークは、その長手方向に向かって等間隔に複
   数の突起を設けてあり、 前記永久磁石は、前記界磁ヨークの隣り合う突起の間に
   前記磁気的空隙との対向面に向かって極性を同方向に揃
   えて配置してあることを特徴とするリニアモータの界磁
   部。
2. 【請求項２】前記界磁ヨークは、2列で構成されると共
   に前記2列の界磁ヨークの間に前記電機子を挟んで配置
   され、一方の界磁ヨークに配置された突起の位置と他方
   の界磁ヨークに配置された突起の位置を揃えてあること
   を特徴とする請求項１記載のリニアモータの界磁部。
3. 【請求項３】前記界磁ヨークは、2列で構成されると共
   に前記2列の界磁ヨークの間に前記電機子を挟んで配置
   され、一方の界磁ヨークに配置された突起の位置と他方
   の界磁ヨークに配置された永久磁石の位置を揃えてある
   ことを特徴とする請求項１記載のリニアモータの界磁
   部。
4. 【請求項４】リニアモータの界磁を構成する界磁ヨーク
   に未着磁の永久磁石を複数並べて配設し、前記界磁ヨー
   クの長手方向に沿って電磁石コイルと着磁ヨークとより
   なる着磁装置を前記永久磁石に対向するように配設し、
   前記電磁石コイルに電流を供給して前記着磁ヨークから
   漏れる磁界により前記永久磁石を着磁する界磁用永久磁
   石の着磁方法において、 前記界磁ヨークの長手方向に向かって突起を等間隔に配
   置すると共に前記突起間に前記永久磁石を配設し、 前記界磁ヨークの突起側と前記突起と反対側の両端を挟
   んで対向するように前記電磁石コイルと前記着磁ヨーク
   それぞれ２個一組を配設し、 前記永久磁石の界磁ヨークとの取付面から前記永久磁石
   の取付面との反対側に向かって一方向に着磁することを
   特徴とする界磁用永久磁石の着磁方法。