JP2003018818A - リニアモータ - Google Patents

リニアモータ

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JP2003018818A
JP2003018818A JP2001200722A JP2001200722A JP2003018818A JP 2003018818 A JP2003018818 A JP 2003018818A JP 2001200722 A JP2001200722 A JP 2001200722A JP 2001200722 A JP2001200722 A JP 2001200722A JP 2003018818 A JP2003018818 A JP 2003018818A
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JP
Japan
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permanent magnets
linear motor
thickness
longitudinal
magnet
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Withdrawn
Application number
JP2001200722A
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English (en)
Inventor
Yoshimi Kikuchi
良巳 菊池
Kunihiko Iijima
邦彦 飯島
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Tamagawa Seiki Co Ltd
Original Assignee
Tamagawa Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、一方の長手界磁ヨークの永久磁石
の厚さを他方の長手界磁ヨークの永久磁石の厚さよりも
薄くすることにより、薄型でかつ平担な推力特性を得る
ことを目的とする。 【解決手段】 本発明によるリニアモータは、固定子
(1)の第1、第2永久磁石(4,7)の厚さ(T1、T2)を互いに
異ならせ、T2をT1の3分の1以下とし、各永久磁石
(4,7)間に磁石間空隙(4a,7a)を形成し、各長手界磁ヨー
ク(2,3)の両端に、各永久磁石(3,7)よりも1.3倍の厚
さの端部永久磁石(6,10)を配設し、薄型でかつ平担な推
力特性を有する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータに関
し、特に、各長手界磁ヨークに設けられた各永久磁石の
中の一方を薄くすることにより全体形状を薄型とし、従
来構成に比べて体積当たり高い推力を得ることが可能と
なる構成を得るための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のリニアモ
ータとしては、例えば、図4及び図5に示されるよう
に、特開2001−86726号公報に開示されている
構成を挙げることができる。すなわち、図4において符
号1で示されるものは第1、第2長手界磁ヨーク2、3
からなる固定子であり、第1長手界磁ヨーク2の内面2
aには複数の第1永久磁石4が第1磁石間空隙4aを介
して第1長手方向5に沿って並設されている。前記第1
長手界磁ヨーク2の両端には、前記第1永久磁石3より
も長さが短く形成された一対の第1端部永久磁石6、6
が設けられている。
【0003】前記第2長手界磁ヨーク3の内面3aには
複数の第2永久磁石7が第2磁石間空隙7aを介して第
2長手方向9に沿って並設されている。前記第2長手界
磁ヨーク3の両端には、前記第2永久磁石7よりも長さ
が短く形成された一対の第2端部永久磁石10、10が
設けられている。前記各永久磁石3、7間の長手空隙1
1内には、電機子コイル12からなる可動子13が前記
第1、第2長手方向5、9に沿って往復移動自在に配設
されている。前記電機子コイル12は、図5で示される
ように、U相、V相、W相からなる3相巻線14で構成
されており、この3相巻線14は樹脂による樹脂モール
ド部15によって一体状に固体化されている。従って、
この電機子コイル12の3相巻線14に、外部から周知
の駆動信号を供給することにより各永久磁石3、7との
電磁作用によって前記可動子13の往復移動を達成する
コアレス型リニアモータ20を構成していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のリニアモータ
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、前述の従来構成においては
各永久磁石の厚さが同一に形成されていたため、高推力
を得るためにはリニアモータの厚さが増加する構造とな
り、小形化が困難であった。そのため、小形化された既
定の格納空間内に組み入れることが困難であった。ま
た、リニアモータの両端部において、端部界磁磁場の減
少に起因して中央部の推力に比べて端部推力が減少し、
リニアモータ可動範囲全体で推力脈動を発生していた。
【0005】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、各長手界磁ヨークに設けら
れた各永久磁石の中の一方を薄くすることにより全体形
状を薄型とし、従来構成に比べて体積当たり高い推力を
得ることが可能となるリニアモータを提供することを目
的とする。すなわち、界磁磁場を発生する界磁用永久磁
石と、その発生した磁場を可能な限り電機子コイル全体
に鎖交するように引き出すための引き出し用永久磁石に
機能的に分離し、磁場引き出し用永久磁石の厚さを界磁
用永久磁石の厚さの3分の1以下とし、同等推力の性能
を持ち従来のリニアモータに比べて薄型とし、さらに、
リニアモータの端部における推力低下を防ぐために、界
磁用永久磁石と引き出し用永久磁石の両端部の厚さを中
央部の厚さの1.3倍位迄の範囲で増加させることによ
り、薄型でかつ推力の平担化されたリニアモータを得る
ことができる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるリニアモー
タは、第1長手界磁ヨークに並設された複数の第1永久
磁石と、前記第1長手界磁ヨークに対向して配設され複
数の第2永久磁石を並設して有する第2長手界磁ヨーク
と、前記第1、第2永久磁石間に形成された長手空隙内
に往復移動自在に配設され電機子コイルを有する可動子
とを備え、前記電機子コイルに通電すると、前記電機子
コイルと永久磁石との電磁作用により前記可動子が直線
移動するようにしたリニアモータにおいて、前記第1、
第2永久磁石の第1、第2厚さを互いに異ならせた構成
であり、また、前記第2永久磁石の第2厚さは前記第1
永久磁石の第1厚さの3分の1以下とす構成であり、ま
た、前記第1、第2永久磁石は、前記各長手界磁ヨーク
の長手方向に沿って前記第1、第2永久磁石の長さの1
割に相当する第1、第2磁石間空隙を形成した構成であ
り、また、前記第1長手界磁ヨークに設けられた各第1
永久磁石のうち、両端に位置する第1端部永久磁石の第
3厚さを前記第1厚さの1.3倍までとすると共に、前
記第2長手界磁ヨークに設けられた各第2永久磁石のう
ち、両端に位置する第2端部永久磁石の第4厚さを前記
第2厚さの1.3倍までとする構成であり、また、前記
第1、第2永久磁石は互いに対向して配設されていると
共に、互いに対向する第1、第2永久磁石の磁極は互い
に逆極性に形成されてい構成であり、また、前記各第1
永久磁石間に形成された各第1磁石間空隙に対向する前
記第2長手界磁ヨークの当該位置には、前記第2永久磁
石がその長手方向を前記第2長手界磁ヨークの第2長手
方向と直交する状態で配設されていると共に、前記第2
永久磁石は前記第2長手界磁ヨーク内に埋設されている
構成である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるリ
ニアモータの好適な実施の形態について説明する。な
お、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説
明する。図1において符号1で示されるものは、第1、
第2長手界磁ヨーク2、3からなる固定子であり、第1
長手界磁ヨーク2の内面2aには界磁用永久磁石として
の複数の第1永久磁石4が第1磁石間空隙4a(第1永
久磁石4の長さの1割に相当)を介して第1長手方向5
に沿って並設されている。前記第1長手界磁ヨーク2の
両端には、前記第1永久磁石3よりも長さが短く(約1
/2)形成された一対の第1端部永久磁石6、6が設け
られている。
【0008】前記第2長手界磁ヨーク3の内面3aには
第1永久磁石4で発生した磁場を電機子コイル12全体
に鎖交するように引き出すための引き出し用永久磁石と
しての複数の第2永久磁石7が第2磁石間空隙7a(第
2永久磁石7の長さの1割に相当)を介して第2長手方
向9に沿って並設されている。前記第2長手界磁ヨーク
3の両端には、前記第2永久磁石7よりも長さが短く
(約1/2)形成された一対の第2端部永久磁石10、
10が設けられている。前記第2永久磁石7の第2厚さ
2は、第1永久磁石4の第1厚さT1よりも薄く構成さ
れ、T2がT1の3分の1以下とすることによって薄型が
達成されている。
【0009】前記各永久磁石3、7間の長手空隙11内
には、電機子コイル12からなる可動子13が前記第
1、第2長手方向5、9に沿って往復移動自在に配設さ
れている。前記電機子コイル12は、前述の図5で示さ
れる構成と同一であるため、ここでは重複説明を避ける
ために省略する。
【0010】従って、前記各永久磁石4、7のリニアモ
ータ20の推進方向に、前述のようにその長さの1割に
相当する第1、第2磁石間空隙4a、7aが形成されて
いることにより、電機子コイル12に鎖交する磁束(界
磁磁場)が増加し、従来と同等の駆動電流にてリニアモ
ータ20の推力を従来よりも向上させることができる。
前記固定子1には、図示していないが、各永久磁石4、
7の接触面積に等しい平面凹形状の溝(最大で0.5m
m)を有しているため各永久磁石4、7の組付け精度が
容易に確保されている。磁場引き出し用である前記第2
永久磁石7の第2厚さT2が、界磁用である第1永久磁
石4の厚さT1の3分の1以下としていることにより、
同等推力の従来のリニアモータに比べて薄型にできる。
また、従来構成よりも駆動電流を低減させても従来と同
等の効率を得ることができ、それにより、リニアモータ
20を摂氏100度以下に保つことができ、従来必須で
あったモータの冷却機能が不要となって小型化が達成で
きる。また、前記各端部永久磁石6、10は、各長手界
磁ヨーク2、3の両端の界磁磁界を中央部と同様な磁界
分布とするために、前述のように各永久磁石4、7の長
さの1/2としている。
【0011】また、図2に示されるように、第1長手界
磁ヨーク2側の両端の第1端部永久磁石6の第3厚さT
3は第1永久磁石3の第1厚さT1の1.3倍の厚さと
し、第2長手界磁ヨーク3側の両端の第2端部永久磁石
10の第4厚さT4は第2永久磁石7の第2厚さT2
1.3倍の厚さとすることにより、両端の界磁磁場を中
央部の磁場強度と等しくなるようにし推力の平担化の調
整を行っている。尚、第1、第2図の構成では互いに対
向する各永久磁石4、7、6、10の磁極が逆極性で構
成されている。
【0012】また、図3で示される形態においては、第
1長手界磁ヨーク2及び各第1永久磁石3の構成は、前
述の図1及び図2の構成と同一であるが、第2長手界磁
ヨーク3及び第2永久磁石7の構成を前述とは異なる構
成としている。すなわち、第2永久磁石7の第5厚さT
5は前記第1厚さT1よりも十分に薄く構成されている
が、この第2永久磁石7の取付位置を前記第1磁石間空
隙4に直接対向する位置とし、この第2永久磁石7は前
記第2長手方向9と直交する方向にその面方向が向くよ
うに構成され、第1永久磁石3側から射出した磁束が閉
路を形成するように構成されている。
【0013】
【発明の効果】本発明によるリニアモータは、以上のよ
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。 (1)対向配置した両界磁磁石間にリニアモータの推進
方向に永久磁石の長さの1割に相当する空隙を形成した
ことにより、電機子コイルに鎖交する磁束(界磁磁場)
が増加し、同等の駆動電流にてリニアモータの推力が増
加する有益な高性能に関する結果を得た。 (2)界磁永久磁石の接触面積に等しい平面凹形状を界
磁ヨークに設けて永久磁石の組付け精度を容易とし、高
精度が確保できた。 (3)永久磁石を界磁用と引き出し用に機能的に分離
し、磁場引き出し用永久磁石の厚さを界磁用永久磁石の
厚さの3分の1以下にすることにより、同等推力のリニ
アモータに比べて薄型に構成できた。 (4)駆動電流を低減することができることにより効率
が向上し、リニアモータ本体を摂氏100度以下に保つ
ことができるようになり、モータの水冷・空冷等の強制
的冷却装置が必要なくなりリニアモータ全体のコンパク
ト化が実現できた。 (5)界磁用永久磁石と引き出し用永久磁石の厚さを中
央部に対して両端の永久磁石厚さを1.3倍くらいまで
の範囲で増加させることにより、界磁磁場を中央部の磁
場強度と等しくし、従来のリニアモータに比べ、可動範
囲内にて推力を平担化し、推力脈動が極力小さくでき、
直線駆動範囲を広く利用することができる。 (6)小型で推力が平担化されかつ温度上昇が少ないた
め、半導体製造装置のボンダマシン等のXY駆動用に好
適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるリニアモータを示す構成図であ
る。
【図2】図1の他の形態を示す構成図である。
【図3】図1の他の形態を示す構成図である。
【図4】従来のリニアモータを示す構成図である。
【図5】図1から図4で示される電機子コイルを示す構
成図である。
【符号の説明】
1 固定子 2 第1長手界磁ヨーク 3 第2長手界磁ヨーク 4 第1永久磁石(界磁用永久磁石) 6 第1端部永久磁石 7 第2永久磁石(引き出し用永久磁石) 4a、7a 第1、第2磁石間空隙 10 第2端部永久磁石 11 長手空隙 12 電機子コイル 13 可動子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1長手界磁ヨーク(2)に並設された複
    数の第1永久磁石(4)と、前記第1長手界磁ヨーク(2)に
    対向して配設され複数の第2永久磁石(7)を並設して有
    する第2長手界磁ヨーク(3)と、前記第1、第2永久磁
    石(4,7)間に形成された長手空隙(11)内に往復移動自在
    に配設され電機子コイル(12)を有する可動子(13)とを備
    え、前記電機子コイル(12)に通電すると、前記電機子コ
    イル(12)と永久磁石(4,7)との電磁作用により前記可動
    子(13)が直線移動するようにしたリニアモータにおい
    て、前記第1、第2永久磁石(4,7)の第1、第2厚さ
    (T1、T2)を互いに異ならせたことを特徴とするリニアモ
    ータ。
  2. 【請求項2】 前記第2永久磁石(7)の第2厚さ(T2)は
    前記第1永久磁石(4)の第1厚さ(T1)の3分の1以下と
    することを特徴とする請求項1記載のリニアモータ。
  3. 【請求項3】 前記第1、第2永久磁石(4,7)は、前記
    各長手界磁ヨーク(2,3)の長手方向に沿って前記第1、
    第2永久磁石(4,7)の長さの1割に相当する第1、第2
    磁石間空隙(4a,7a)を形成したことを特徴とする請求項
    1又は2記載のリニアモータ。
  4. 【請求項4】 前記第1長手界磁ヨーク(2)に設けられ
    た各第1永久磁石(4)のうち、両端に位置する第1端部
    永久磁石(6,6)の第3厚さ(T3)を前記第1厚さ(T1)の
    1.3倍までとすると共に、前記第2長手界磁ヨーク
    (2)に設けられた各第2永久磁石(7)のうち、両端に位置
    する第2端部永久磁石(10,10)の第4厚さ(T4)を前記第
    2厚さ(T2)の1.3倍までとすることを特徴とする請求
    項1ないし3の何れかに記載のリニアモータ。
  5. 【請求項5】 前記第1、第2永久磁石(4,7)は互いに
    対向して配設されていると共に、互いに対向する第1、
    第2永久磁石(4,7)の磁極は互いに逆極性に形成されて
    いることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載
    のリニアモータ。
  6. 【請求項6】 前記各第1永久磁石(4)間に形成された
    各第1磁石間空隙(4a)に対向する前記第2長手界磁ヨー
    ク(3)の当該位置には、前記第2永久磁石(7)がその長手
    方向を前記第2長手界磁ヨーク(3)の第2長手方向(9)と
    直交する状態で配設されていると共に、前記第2永久磁
    石(7)は前記第2長手界磁ヨーク(3)内に埋設されている
    ことを特徴とする請求項1又は2記載のリニアモータ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007082352A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Institute Of Physical & Chemical Research リニアアクチュエータ
US7701093B2 (en) * 2007-03-08 2010-04-20 Sanyo Denki Co., Ltd. Linear motor
JP2015509259A (ja) * 2011-12-23 2015-03-26 アルストム テクノロジー リミテッドALSTOM Technology Ltd 永久磁石を有する電磁アクチュエータおよびこのアクチュエータによって作動する機械的負荷遮断器

Cited By (4)

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