JP2001286120A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石と移動磁界部との間に異物が進入す
るのを防止すると共に、永久磁石から発生する磁束密度
を向上させることができるリニアモータを提供する。 【解決手段】 上辺の中央部に切り欠き開口部１１を有
する断面矩形の第１のヨーク部材１２と、切り欠き開口
部１１に僅少の隙間を有して嵌入し、底部中央に移動磁
界部１５が設けられた溝形の駆動部１３を中央に備え、
両側部は移動可能に支持されたテーブル１７と、駆動部
１３内にあって第１のヨーク部材１２に対極して配置さ
れた第２のヨーク部材１８と、一方は第１のヨーク部材
１２に、他方は第２のヨーク部材１８にそれぞれ固着さ
れ、しかも、移動磁界部１５を中央にし、且つ移動磁界
部１５とは僅少の隙間を有して配置され、その極性は同
一方向を向いている第１、第２の永久磁石２０、２１と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
装置、精密加工機械等の駆動部に用いられるリニアモー
タに関し、更に詳しく言えば、リニア同期モータのヨー
ク部及び防塵の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のリニアモータは、例えば
特開平１１−１７８３１０号公報に開示されているよう
に、断面がＵ字状あるいはＷ字状に形成され、上辺が切
り欠き開口部を有する第１のヨーク部材の内側に互いに
間隔を開けて対向する電機子鉄心を断面に垂直方向に複
数個配列して設け、各電機子鉄心に電機子コイルを巻回
して複数個の電機子ユニットを形成して、固定部に固定
されている。また、第１のヨーク部材の上部には第２の
ヨーク部材を設け、第２のヨーク部材には、互いに対向
する電機子鉄心の間に僅かな間隙を介して配置された複
数の永久磁石を電機子ユニットの配列方向に沿って設
け、しかも、第２のヨーク部材は電機子ユニットの配列
方向に沿って直線移動が可能に固定部に支持されてい
る。このような構成により、電機子コイルに交流電圧を
印加することによって、電機子コイルと第２のヨーク部
材に設けられた永久磁石との間の電磁誘導作用により、
第２のヨーク部材が固定部に対して直線移動する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、電機子鉄心と永久磁石との間には間隙が
形成され、第１のヨークと第２のヨークとの間にも間隙
が設けられ、切り欠き開口部は上方に常に開放されてい
るので、外部のほこり等の異物が電機子鉄心と永久磁石
との間に入り易く、磁気特性に影響を与えるという問題
があった。また、電機子鉄心と永久磁石との間及び第１
のヨークと第２のヨークとの間のそれぞれの間隙によっ
て磁気抵抗が大きくなり、磁束密度を低下させる原因と
なり、特に、半導体製造装置のように極めて微細な位置
決め精度を必要とする装置に使用される場合は、その影
響により位置決め精度が低下するという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、永久
磁石と移動磁界部（電機子）との間に異物が進入するの
を防止すると共に、永久磁石から発生する磁束密度を向
上させ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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係るリニアモータは、上辺の中央部に切り欠き開口部を
有する断面矩形の第１のヨーク部材と、切り欠き開口部
に僅少の隙間を有して嵌入し、底部中央に移動磁界部が
設けられた溝形の駆動部を中央に備え、両側部は移動可
能に支持されたテーブルと、駆動部内にあって第１のヨ
ーク部材に対極して配置された第２のヨーク部材と、一
方は第１のヨーク部材に、他方は第２のヨーク部材にそ
れぞれ固着され、しかも、移動磁界部を中央にし、且つ
移動磁界部とは僅少の隙間を有して配置され、その極性
は同一方向を向いている第１、第２の永久磁石とを有す
る。これにより、第１のヨーク部材の切り欠き開口部に
僅かな隙間を介して駆動部の一部である両側壁部と第２
のヨーク部材とが配置されるので、第１のヨーク部材と
第２のヨーク部材との間は常に僅少な隙間しか開くこと
がなく、しかも第２のヨーク部材の下側に第１の永久磁
石と第２の永久磁石との磁気的空隙が設けられているの
で、第１のヨーク部材と第２のヨーク部材との間から異
物が落下しても、直接磁気的空隙に入り込むことがな
く、第１、第２のヨーク部材に囲まれた空間に配置され
た第１の永久磁石、第２の永久磁石及び駆動部に設けら
れた移動磁界部に異物が付着することが防止される。

【０００５】ここで、本発明に係るリニアモータにおい
て、第１のヨーク部材の切り欠き開口部の端部（より正
確には、第１のヨーク部材の開口側端部、以下第１のヨ
ーク端部ともいう）と、第２のヨーク部材の端部とは同
一位置に対向して配置され、切り欠き開口部の端部と対
向する第２のヨーク部材との間には、弾性シール部材が
配置されていてもよい。この場合、弾性シール部材は第
１、第２のヨーク部材側にそれぞれ取付けられ、弾性シ
ール部材の先端が駆動部の移動に応じて弾性変形して、
駆動部の側壁部に密着するので、第１のヨーク部材と第
２のヨーク部材との間の僅少な隙間も、常に弾性シール
部材によってシールされ、異物の進入防止効果が向上す
る。また、本発明に係るリニアモータにおいて、弾性シ
ール部材は高透磁率性物質から構成してもよい。この場
合、第１のヨーク部材と駆動部との間及び第２のヨーク
部材と駆動部との間が高透磁率性物質からなる弾性シー
ル部材によって磁気的に連結されるので、第１の永久磁
石から移動磁界部、第２の永久磁石、第２のヨーク部
材、弾性シール部材、駆動部、弾性シール部材、第１の
ヨーク部材を通り第１の永久磁石に戻る磁気回路の磁気
抵抗は小さくなり、その磁気回路を通る磁束密度は向上
する。

【０００６】本発明に係るリニアモータにおいて、第１
のヨーク部材の外側には第１のヨーク部材を固定支持す
る低透磁率性の部材からなる枠体が設けられ、テーブル
は枠体に移動可能に支持されていてもよい。この場合、
枠体によって第１のヨーク部材の近くに磁性体が近づく
ことができなくなるので、第１のヨーク部材から外部に
漏れる漏洩磁束が減少し、磁気回路の磁束密度が向上す
る。本発明に係るリニアモータにおいて、第１、第２の
永久磁石は、テーブルの移動方向に分割される小片から
なっていると共に、第１、第２の永久磁石が保持される
第１、第２のヨーク部材もテーブルの移動方向に分割さ
れて、その分割部分は低透磁率性樹脂によって連結され
て、第１、第２のヨーク部材は一体構造となっていても
よい。この場合、隣り合う第１、第２の永久磁石及び第
１、第２の永久磁石が保持される第１、第２のヨーク部
材がそれぞれテーブルの移動方向に分割されて、分割部
分は低透磁率性樹脂によって連結されているので、第１
の永久磁石の隣り合う小片間及び第２の永久磁石の隣り
合う小片間のそれぞれの磁気抵抗が大きくなって、その
間の漏洩磁束の発生が防止される。したがって、移動磁
界部が移動するときに、移動磁界部が鎖交する磁束を発
生する第１、第２の永久磁石の小片にそれぞれ隣接する
第１、第２の永久磁石の小片には、移動磁界の磁束が影
響を及ぼすことがなくなり、移動磁界部を鎖交する磁束
密度が安定し、位置決め精度が向上する。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係るリニアモータの側断面図、図２は同平面図、図
３は同正断面図である。図１、図２及び図３に示すよう
に、本発明の一実施の形態に係るリニアモータ１０は、
上辺の中央部に切り欠き開口部１１を有する断面矩形の
第１のヨーク部材１２を設け、切り欠き開口部１１に僅
少の隙間を介して断面がＵ字状の溝形の駆動部１３を嵌
入している。駆動部１３は、底部中央には低透磁率性の
コイル支持部材１４を介して、例えば三相等の多相コイ
ルからなる電機子コイルが複数個移動方向に所定ピッチ
で配置された移動磁界部１５が設けられ、コイル支持部
材１４の上部の両側には磁性体の一例であるコバルト合
金からなる両側壁部１６を設け、移動可能に支持された
テーブル１７の中央下部に取付けられている。駆動部１
３の内側には、第１のヨーク部材１２に対極して第２の
ヨーク部材１８が配置されて、両端が第１のヨーク部材
１２のテーブル１７移動方向の両端部にそれぞれ設けら
れたヨーク支持部材１９に取付けられている。

【０００８】また、第１のヨーク部材１２の内側（底
部）上面には第１の永久磁石２０が固着され、第２のヨ
ーク部材１８の下面には第２の永久磁石２１が固着さ
れ、しかも、第１、第２の永久磁石２０、２１は移動磁
界部１５を中央にして、且つ移動磁界部１５とは僅少の
隙間を有してそれぞれ上下に配置されている。なお、第
１、第２の永久磁石２０、２１はそれぞれテーブル１７
の移動方向に分割される小片からなり、所定ピッチで移
動方向に配列されていて、その極性は同一方向を向いて
いる。なお、第１、第２のヨーク部材１２、１８は、図
３に示すように、第１、第２の永久磁石２０、２１と同
一ピッチでそれぞれ第１、第２の永久磁石２０、２１毎
にテーブル１７の移動方向に分割されて、その分割部分
は低透磁率性樹脂２２によって連結されて、第１、第２
のヨーク部材１２、１８はそれぞれ一体構造となってい
る。

【０００９】第１のヨーク部材１２の切り欠き開口部１
１側のの第１のヨーク端部２３と、第２のヨーク部材１
８の両側の第２のヨーク端部２４とは上下方向の同一位
置に対向して配置されている。第１のヨーク端部２３と
第２のヨーク端部２４には、例えばブチルゴム、ニトリ
ルゴム、エチレンプロピレンゴム等の板状ゴム、ポリ塩
化ビニール等の合成樹脂シートからなり、特に例えばゴ
ムの中に磁性体の一例である珪素鋼板粉末（粒径３２メ
ッシュ〜５００メッシュ）を４０〜９５重量％混入した
高透磁率性物質からなる第１、第２の弾性シール部材２
５、２６が取付けられて、第１、第２の弾性シール部材
２５、２６は互いに端部が合掌状（山形状）に重なって
いる。なお、第１、第２の弾性シール部材２５、２６の
間に入る駆動部１３の両側壁部１６は移動方向の両端部
が舳先状に形成され、駆動部１３の移動にしたがって第
１、第２の弾性シール部材２５、２６の間が開き易いよ
うにしている。第１のヨーク部材１２の外側には第１の
ヨーク部材１２を固定支持する低透磁率性の部材の一例
である高マンガン鋼（Ｍｎが２０重量％）からなる枠体
２７が設けられ、ヨーク支持部材１９と共にベース２８
の上に固定されている。枠体２７の上部には、移動方向
に沿って、例えばボールブッシュを用いたリニアガイド
２９が設けられ、テーブル１７の両側部はリニアガイド
２９を介して枠体１４に移動可能に支持されている。

【００１０】ここで、本実施の形態に係るリニアモータ
１０の動作及び作用について説明する。最初の停止状態
では、駆動部１３の両側壁部１６は第１、第２の弾性シ
ール部材２５、２６に挟まれて、しかも駆動部１３がな
い部分の第１、第２のヨーク端部２３、２４の間は第
１、第２の弾性シール部材２５、２６によって塞がれて
いるので、異物が第１、第２のヨーク端部２３、２４の
間に進入することが防止される。また、第１のヨーク部
材１２の切り欠き開口部１１には、僅かな隙間を介して
駆動部１３の一部である両側壁部１６と第２のヨーク部
材１８とが配置され、更に第１のヨーク部材１２と第２
のヨーク部材１８との間は常に僅少な隙間しか開くこと
がなく、しかも第２のヨーク部材１８の下側に第１の永
久磁石２０と第２の永久磁石２１との磁気的空隙が設け
られている。したがって、万が一、第１、第２の弾性シ
ール部材２５、２６を突き抜けて、第１のヨーク部材１
２と第２のヨーク部材１８との間から異物が落下したと
しても、直接、磁気的空隙に入り込むことがなく、第
１、第２のヨーク部材１２、１８に囲まれた空間に配置
された第１の永久磁石２０、第２の永久磁石２１及び駆
動部１３に設けられた移動磁界部１５に異物が付着する
ことが防止される。

【００１１】駆動部１３の移動磁界部１５に交流電圧を
印加すると、第１、第２の永久磁石２０、２１と移動磁
界部１５との電磁誘導作用により移動磁界部１５が移動
を開始し、駆動部１３を介してテーブル１７が移動す
る。このとき、駆動部１３の両側壁部１６は移動方向の
端部が舳先状に形成されているので、駆動部１３の移動
にしたがって両側壁部１６の舳先状端部が第１、第２の
弾性シール部材２５、２６の間を密着しながら開いて移
動するので、第１、第２のヨーク端部２３、２４の間は
常に閉じられた状態となり、異物の進入を防ぐことがで
きる。また、第１、第２の弾性シール部材２５、２６
は、例えばゴムの中に磁性体からなる粉末を混入した高
透磁率性物質から構成されているので、第１のヨーク部
材１２と駆動部１３との間及び第２のヨーク部材１８と
駆動部１３との間の間隙は磁気的に連結され、第１の永
久磁石２０から移動磁界部１５、第２の永久磁石２１、
第２のヨーク部材１８、第２の弾性シール部材２６、駆
動部１３、第１の弾性シール部材２５、第１のヨーク部
材１２を通り第１の永久磁石２０に戻る磁気回路の磁気
抵抗は小さくなり、その磁気回路を通る磁束密度は向上
する。

【００１２】また、第１のヨーク部材１２の外側に第１
のヨーク部材１２を固定支持する低透磁率性の部材から
なる枠体２７が設けられ、テーブル１７は枠体２７に移
動可能に支持されているので、枠体２７によって第１の
ヨーク部材１２の近くに磁性体が近づくことができず、
第１のヨーク部材１２から外部に漏れる漏洩磁束が減少
し、磁気回路の磁束密度が向上する。更に、第１、第２
の永久磁石２０、２１は、テーブル１７の移動方向に分
割される小片からなっていると共に、第１、第２の永久
磁石２０、２１が保持される第１、第２のヨーク部材１
２、１８もテーブルの移動方向に分割されて、その分割
部分は低透磁率性樹脂２２によって連結されて、一体構
造となっているので、第１、第２の永久磁石２０、２１
の隣り合う小片間の磁気抵抗が大きくなって、その間の
漏洩磁束の発生が防止される。したがって、移動磁界部
１５が移動するときに、移動磁界部１５が鎖交する磁束
を発生する第１、第２の永久磁石２０、２１の小片にそ
れぞれ隣接する第１、第２の永久磁石２０、２１の小片
には、移動磁界の磁束が影響を及ぼすことがなくなり、
移動磁界部１５を鎖交する磁束密度が安定し、位置決め
精度が向上する。

【００１３】以上、本発明を一実施の形態に係るリニア
モータについて説明してきたが、本発明は、何ら前記実
施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられる
その他の実施の形態や変形例も含むものである。例え
ば、移動磁界部１５は、コイルを耐熱性樹脂からなる枠
状のコイル支持部材の中に平板状に巻回するか、平板状
導電性部材からエッチングあるいはプレス加工により形
成したコイルを絶縁シートを介して積層して、コイル間
を接続し、耐熱性樹脂によってコイル支持部材の中に埋
設し、鉄心を使用しない薄型の電機子コイルを形成して
磁気的空隙を小さくし、磁気特性を向上するようにして
もよい。また、第１、第２のヨーク部材は、高透磁性金
属である電磁鋼板やアモルファスを積層した積層鉄心に
よって形成してもよく、移動方向に分割せずに磁性体に
よって一体に形成したものでもよい。更に、第１、第２
の永久磁石は、例えばフェライト磁石のように抗磁力の
大きい磁石を用い、一体の永久磁石に移動方向に所定ピ
ッチで磁極が交互に変わるように着磁して構成してもよ
い。

【００１４】

【発明の効果】請求項１〜５記載のリニアモータにおい
ては、上辺の中央部に切り欠き開口部を有する断面矩形
の第１のヨーク部材と、切り欠き開口部に僅少の隙間を
有して嵌入し、底部中央に移動磁界部が設けられた溝形
の駆動部を中央に備え、両側部は移動可能に支持された
テーブルと、駆動部内にあって第１のヨーク部材に対極
して配置された第２のヨーク部材と、一方は第１のヨー
ク部材に、他方は第２のヨーク部材にそれぞれ固着さ
れ、しかも、移動磁界部を中央にし、且つ移動磁界部と
は僅少の隙間を有して配置され、その極性は同一方向を
向いている第１、第２の永久磁石とを有する。したがっ
て、第１のヨーク部材と第２のヨーク部材との間は常に
僅少な隙間しか開くことがなく、しかも第２のヨーク部
材の下側に第１の永久磁石と第２の永久磁石との磁気的
空隙が設けられているので、第１のヨーク部材と第２の
ヨーク部材との間から異物が落下しても、直接磁気的空
隙に入り込むことがなく、第１、第２のヨーク部材に囲
まれた空間に配置された第１の永久磁石、第２の永久磁
石及び駆動部に設けられた移動磁界部に異物が付着する
ことを防止できる。

【００１５】特に、請求項２記載のリニアモータにおい
ては、第１のヨーク部材の切り欠き開口部の端部と、第
２のヨーク部材の端部とは同一位置に対向して配置さ
れ、切り欠き開口部の端部と対向する第２のヨーク部材
との間には、弾性シール部材が配置されているので、第
１のヨーク部材と第２のヨーク部材との間の僅少な隙間
も、常に弾性シール部材によってシールされ、異物の進
入防止効果を向上させることができる。また、請求項３
記載のリニアモータにおいては、弾性シール部材は高透
磁率性物質から構成しているので、第１の永久磁石から
移動磁界部、第２の永久磁石、第２のヨーク部材、弾性
シール部材、駆動部、弾性シール部材、第１のヨーク部
材を通り第１の永久磁石に戻る磁気回路の磁気抵抗は小
さくなり、その磁気回路を通る磁束密度を向上させるこ
とが可能である。

【００１６】請求項４記載のリニアモータにおいては、
第１のヨーク部材の外側には第１のヨーク部材を固定支
持する低透磁率性の部材からなる枠体が設けられ、テー
ブルは枠体に移動可能に支持されているので、第１のヨ
ーク部材から外部に漏れる漏洩磁束が減少し、磁気回路
の磁束密度を向上させることができる。請求項５記載の
リニアモータにおいては、第１、第２の永久磁石は、テ
ーブルの移動方向に分割される小片からなっていると共
に、第１、第２の永久磁石が保持される第１、第２のヨ
ーク部材もテーブルの移動方向に分割されて、その分割
部分は低透磁率性樹脂によって連結されて、第１、第２
のヨーク部材は一体構造となっているので、移動磁界部
が移動するときに、移動磁界部が鎖交する磁束を発生す
る第１、第２の永久磁石の小片にそれぞれ隣接する第
１、第２の永久磁石の小片には、移動磁界の磁束が影響
を及ぼすことがなくなり、移動磁界部を鎖交する磁束密
度を安定させ、位置決め精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るリニアモータの側
断面図である。

【図２】同平面図である。

【図３】同正断面図である。

【符号の説明】

１０：リニアモータ、１１：切り欠き開口部、１２：第
１のヨーク部材、１３：駆動部、１４：コイル支持部
材、１５：移動磁界部、１６：側壁部、１７：テーブ
ル、１８：第２のヨーク部材、１９：ヨーク支持部材、
２０：第１の永久磁石、２１：第２の永久磁石、２２：
低透磁率性樹脂、２３：第１のヨーク端部、２４：第２
のヨーク端部、２５：第１の弾性シール部材、２６：第
２の弾性シール部材、２７：枠体、２８：ベース、２
９：リニアガイド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上辺の中央部に切り欠き開口部を有する
   断面矩形の第１のヨーク部材と、前記切り欠き開口部に
   僅少の隙間を有して嵌入し、底部中央に移動磁界部が設
   けられた溝形の駆動部を中央に備え、両側部は移動可能
   に支持されたテーブルと、前記駆動部内にあって前記第
   １のヨーク部材に対極して配置された第２のヨーク部材
   と、一方は前記第１のヨーク部材に、他方は前記第２の
   ヨーク部材にそれぞれ固着され、しかも、前記移動磁界
   部を中央にし、且つ該移動磁界部とは僅少の隙間を有し
   て配置され、その極性は同一方向を向いている第１、第
   ２の永久磁石とを有することを特徴とするリニアモー
   タ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のリニアモータにおいて、
   前記第１のヨーク部材の切り欠き開口部の端部と、前記
   第２のヨーク部材の端部とは同一位置に対向して配置さ
   れ、前記切り欠き開口部の端部と対向する前記第２のヨ
   ーク部材との間には、弾性シール部材が配置されている
   ことを特徴とするリニアモータ。
3. 【請求項３】 請求項２記載のリニアモータにおいて、
   前記弾性シール部材は高透磁率性物質からなることを特
   徴とするリニアモータ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のリ
   ニアモータにおいて、前記第１のヨーク部材の外側には
   前記第１のヨーク部材を固定支持する低透磁率性の部材
   からなる枠体が設けられ、前記テーブルは該枠体に移動
   可能に支持されていることを特徴とするリニアモータ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のリ
   ニアモータにおいて、前記第１、第２の永久磁石は、前
   記テーブルの移動方向に分割される小片からなっている
   と共に、該第１、第２の永久磁石が保持される前記第
   １、第２のヨーク部材も前記テーブルの移動方向に分割
   されて、その分割部分は低透磁率性樹脂によって連結さ
   れて、前記第１、第２のヨーク部材は一体構造となって
   いることを特徴とするリニアモータ。