【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体デバイスや液晶ディスプレーの製造装置におけるステージを駆動するために使用されるリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造装置の露光装置あるいは各種ディスプレーの製造装置においては、検査機器などの移動手段としてステージが使用されている。例えば液晶ディスプレーの製造工程においては、ガラス基板の全面に対して画像処理装置等を搭載したステージにより検査が行われるが、ステージの駆動手段としてボールネジに代わり、高精度かつ高速で処理するためにリニアモータを使用するのが一般的である。この種リニアモータとしては、空隙を介して対向配置された複数の永久磁石を含む磁石ユニットを備えた固定子と、正弦波状の磁束密度分布を有する磁気空隙内に３相コイルを含む可動子を配置し、３相コイルに駆動電流を流すことにより駆動力を得ると共に、磁極の極性を検出して電流の向きを制御することにより可動子の直線運動を行う可動コイル型のブラシレスＤＣリニアモータが多用されている。上記磁石ユニットは、ストロークに対応する長さを有するヨークの表面に直方体状の永久磁石を複数個接続して形成されるので、ストローク長さに比例して重量が大となる。しかし、上記可動子はステージにその移動方向と平行に固定し、上記固定子をステージの基板に固定するので、ステージ位置を高精度で制御するためには、リニアモータを構成する磁石ユニットの重量を低減することが重要であり、特にＸＹステージでは複数のリニアモータをもつので、磁石ユニットは少しでも軽量化することが必要である。
【０００３】
磁石ユニットの軽量化のために、例えば永久磁石を支持するヨークを薄くすることが考えられる。しかるにヨークを薄くすると、磁気回路（磁石ユニット）からの漏洩磁束が増大し、所定の推力が得られなくなるので、高推力（高トルク）を得るために、平面多極異方性を有する永久磁石を使用することが提案されている（例えば特許文献１）。しかしながら特許文献１に記載された永久磁石では、永久磁石の厚さが薄いので、推力の絶対値が不足し、ステージを駆動するためのリニアモータには適用しても十分な動作性能が得られないという問題がある。また特許文献２には、磁気空隙における磁束密度を高めるために、矩形断面を有する永久磁石の表面に単一の磁極を設けると共にこの永久磁石の両側面にそれとは異極性の磁極を設けた永久磁石を使用することにより、可動コイルを有するリニアモータに有効な磁気回路が得られることが記載されている。図４に特許文献２に記載された磁気回路を示す。この磁気回路は、複数の永久磁石３１０ａ、３２０ａ、３３０ａを接続した磁石ユニット２０ａ及び複数の永久磁石３１０ｂ、３２０ｂ、３３０ｂを接続した磁石ユニット２０ｂと、各磁石ユニットを支持するヨーク３０ａ、３０ｂとから構成されている。この磁気回路においては、各永久磁石は、磁気空隙側の表面に単一（Ｎ極又はＳ極）の磁極が設けられかつ隣の永久磁石と隣接する側の面にはそれと異極性の磁極が現出するように着磁されている。そのため、例えば永久磁石３２０ａのＮ極から流出した磁束は磁気空隙を通って対向する永久磁石３２０ｂのＳ極へと流れ、永久磁石３２０ｂ、３１０ｂ内部を通り磁気空隙を通って対向する永久磁石３１０ａのＳ極へと流れ、永久磁石３２０ａへ戻る磁気回路を形成する。磁気回路は隣接する永久磁石３１０ａ，３２０ａ間と永久磁石３１０ｂ，３２０ｂ間とに僅かな空隙を含む。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７６９２５号公報（第６頁、図１）
【特許文献２】
特開２００２−３６９４９２号公報（第４頁、図７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２に記載された永久磁石による磁気回路では、図４に示すような磁束の流れとなるため、磁気回路は隣接する永久磁石間の僅かな空隙を含み漏洩磁束が発生するので、それを支持するヨークにはある程度の厚さが必要である。その結果、リニアモータの軽量化を十分に達成できないという問題点がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、軽量化した磁石ユニットを備えたリニアモータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は鋭意検討し、多相コイルに対向する面に少なくとも一対のＮ極とＳ極を有し極異方性配向された永久磁石を用いることにより、多相コイルが配置される磁気空隙を除き永久磁石のみで磁気回路を形成でき、その結果、隣接する永久磁石間の空隙が磁気回路から排除されて漏洩磁束を低減できることを見出して本発明に至ったのである。
【０００８】
すなわち本願第一の発明のリニアモータは、複数のブロック状永久磁石を直列に接続しかつ異極性の磁極が空隙を介して対向するように配置された一対の磁石ユニットと、前記空隙内に配置された多相コイルを含むコイルユニットとを備え、前記磁石ユニットを固定子又は可動子として使用するリニアモータにおいて、前記永久磁石は多相コイルに対向する面にＮ極とＳ極を含む少なくとも２磁極を有し磁化方向に極異方性配向されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本願第二の発明のリニアモータは、複数のブロック状永久磁石を直列に接続しかつ異極性の磁極が空隙を介して対向するように配置された一対の磁石ユニットと、前記空隙内に配置された多相コイルを含むコイルユニットとを備え、前記磁石ユニットを固定子又は可動子として使用するリニアモータにおいて、前記永久磁石は、長さの０．３〜０．６倍の範囲にある厚さを有しかつ前記多相コイルに対向する側の面にＮ極とＳ極を含む少なくとも２磁極を有しかつ磁化方向に極異方性配向されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では前記永久磁石の磁極のうち両端の磁極の位置を永久磁石の多相コイルに対向する面の両端部とすることが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、磁路長が大となるため磁石動作点が高くなり、永久磁石からの漏洩磁束が少なくなるので、磁石を支持するヨークを薄くすることもしくはヨークを省略することが可能であり、磁石ユニットが軽量化されて、リニアモータの軽量化を達成することができる。
【００１２】
本発明は特に、磁石ユニットを固定子として使用する可動コイル型のリニアモータにおいて、磁石ユニットはストローク長さに可動子長さを加えた長さに対応する長さ（例えば１〜２ｍ）を有するので、磁石ユニットの重量が大幅に低減されて、リニアモータ全重量の低減に有効である。磁石ユニットの重量を確実に低減するために、前記永久磁石は該磁石の１／２以下の厚さを有するヨーク上に支持されていることが好ましい。前記永久磁石としてより少ない重量で高い磁束密度が得られる希土類−鉄−ボロン系異方性焼結磁石を用いることで磁石ユニットの一層の軽量化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を添付図面により説明する。
図１は本発明の実施の形態に係わるリニアモータの断面図、図２は本発明の他の実施の形態に係わるリニアモータの断面図、図３は図１，２及び図４のリニアモータを構成する磁石ユニットの磁気空隙における磁束密度分布を示す図、図４は従来のリニアモータを構成する磁石ユニットの断面図である。
【００１４】
図１において、ブラシレスＤＣリニアモータ（以下単にリニアモータという）１は、基板４ａに支持された磁石ユニット３ａ及び基板４ｂに支持された磁石ユニット３ｂからなる固定子２と、両磁石ユニット３ａ、３ｂ間に形成された磁気空隙５に配置された多相コイル（例えば３相コイル）を有する可動子６とから構成されている。磁石ユニット３ａはその短辺同士が隣接するように接続された直方体状の永久磁石３１ａ、３２ａ、３３ａ……とその裏面（磁気空隙と反対側の面）に固定された強磁性体からなるヨーク３０ａからなり、同様に磁石ユニット３ｂも直方体状の永久磁石３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ……を短辺同士が隣接するように接続し、その裏面に強磁性体からなるヨーク３０ｂが固定されている。各永久磁石は、磁気空隙６と対向する側の面にＮ極とＳ極が設けられかつ磁化方向に沿って異方性が付与されている。上記リニアモータ１は、３相コイルに駆動電流を流すことにより駆動力を得ると共に、磁極の極性を検出して電流の向きを制御することにより可動子６の直線運動を行うことができる。駆動電流の供給は、直流電源にトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴを用いたインバータを接続し、直流から変換された所定の位相と周波数をもつ３相交流電流を所定のコイルに配分することにより行われる。
【００１５】
磁石ユニット３ａ、３ｂにおいて、永久磁石から発生する磁束の流れを模式的に示すと図示矢印で示すようになる。図１において、永久磁石３２ａ及び３２ｂ（長さＬ、厚さｔ）に注目すると、永久磁石３２ａのＮ極から流出した磁束は磁気空隙を通って対向する永久磁石３２ｂのＳ極→その隣のＮ極→対向する永久磁石３２ａのＳ極→その隣のＮ極へと流れて磁気回路を形成する。図１に示す永久磁石においては、図４に示す永久磁石と比較して、その磁石内でＮ極とＳ極との間隔が大であるので、Ｓ極からＮ極に向かう磁束線の長さ（磁路長）が長くなり、磁石の動作点が高くなる。また、一つの永久磁石はＮ極とＳ極を含む少なくとも２磁極を有する。これらの磁極のうち両端の磁極の位置を永久磁石の多相コイルに対向する面の両端部としかつ極異方性配向することで、互いに隣接する永久磁石間の空隙を含まない磁気回路を構成することができる。永久磁石の端部の磁極は隣接する永久磁石の同極の端部の磁極と隣接して一つの磁極を形成する。
【００１６】
すなわち、磁路長（Ｌｍ）は、磁気空隙の長さをＬｇ、空隙磁束密度をＢｇ、動作点における減磁界の強さをＨｄ、リラクタンス係数（全起磁力／磁気空隙以外で消費される起磁力で、通常は１．０から１．３の範囲に設定される）をｒとすると、Ｌｍ＝Ｂｇ・Ｌｇ／Ｈｄ・ｒで表される。従って図１の磁気回路によれば、漏洩磁束が減少するため、永久磁石の裏面に設けるヨークを薄く、例えば永久磁石の１／２以下の厚さにしても推力の低下を最小限にとどめられるので、磁石ユニットの軽量化を図ることができる。
【００１７】
本発明においては、図１に示す磁気回路に限らず図２に示すように、ヨークを省略して磁石ユニットを直接支持部材上に形成することも可能である。この磁気回路によれば、磁石ユニットを支持するヨークが不要となるので、リニアモータをさらに軽量化することが可能となる。
【００１８】
上記永久磁石は、希土類焼結磁石や希土類ボンド磁石などの公知の永久磁石材料で形成できるが、本発明の如くＸＹステージ駆動のように大きな推力が必要とされるリニアモータの場合は、高い磁気特性を有する希土類−鉄−ボロン系焼結磁石で形成することが好ましい。
【００１９】
（実施例）
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２０】
（実施例１）
長さ２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、幅３０ｍｍの永久磁石（日立金属社製ＨＳ４４ＣＨ）を使用すると共に永久磁石の裏面に厚さ４ｍｍのヨーク（ＳＳ４００材）を設けて図１に示す磁石ユニットを作製した。この磁石ユニットを１６ｍｍの間隔をおいて対向させ、磁気空隙部の中心（直線Ｘ）の磁束密度を測定した。磁束密度のピーク値は、０．５４Ｔであり、磁束波形の歪（正弦波からのずれ）は２％であり推力変動への影響は問題ないレベルであることが確認された。
【００２１】
（実施例２）
長さ２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、幅３０ｍｍの希土類−鉄−ボロン系永久磁石（日立金属社製ＨＳ４４ＣＨ）を使用して図２に示す磁石ユニットを作製した。この磁石ユニットを１６ｍｍの間隔をおいて対向させ、磁気空隙部の中心（直線Ｘ）の磁束密度を測定した。図３に空隙磁束密度分布を示す。磁束密度の極大値は、０．５２Ｔであり、磁束波形の歪は２％であることが確認された。
【００２２】
（比較例１）
長さ２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、幅３０ｍｍの永久磁石（日立金属社製ＨＳ４４ＣＨ）を使用すると共に裏面に厚さ７ｍｍのヨーク（ＳＳ４００材）を設けて図４に示す従来の磁石ユニットを作製した。この磁石ユニットを１６ｍｍの間隔をおいて対向させ、磁気空隙部の中心（直線Ｘ）の磁束密度を測定した。磁束密度の値は、０．５４Ｔであり、磁束波形の歪は２％であることが確認された。
【００２３】
（比較例２）
長さ２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、幅３０ｍｍの永久磁石（日立金属社製ＨＳ４４ＣＨ）を使用して図４に示す従来の磁石ユニットを作製した。但し、ヨーク３０ａ、３０ｂは省略した。この磁石ユニットを１６ｍｍの間隔をおいて対向させ、磁気空隙部の中心（直線Ｘ）の磁束密度を測定した。磁束密度の値は、０．５１Ｔであり、磁束波形の歪は２％であることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
以上に記述の如く、本発明によれば、磁石ユニットを構成する各永久磁石の磁気空隙と対向する側に２個の磁極を設けるので、漏洩磁束が減少し、ヨークを薄くするか又は省略しても所定の推力が得られるので、リニアモータの軽量化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるリニアモータの断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係わるリニアモータの断面図である。
【図３】図１，２及び図４のリニアモータを構成する磁石ユニットの磁気空隙における磁束密度分布を示す図である。
【図４】従来のリニアモータを構成する磁石ユニットの断面図である。
【符号の説明】
１：リニアモータ
２：固定子
３ａ，３ｂ：磁石ユニット
３０ａ，３０ｂ：ヨーク
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ：永久磁石
４ａ，４ｂ：基板
５：磁気空隙
６：可動子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear motor used for driving a stage in an apparatus for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display, for example.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an exposure apparatus of a semiconductor device manufacturing apparatus or various display manufacturing apparatuses, a stage is used as a moving means of an inspection device or the like. For example, in the manufacturing process of liquid crystal displays, inspection is performed on the entire surface of a glass substrate using a stage equipped with an image processing device, etc. It is common to use a motor. As this kind of linear motor, a stator including a magnet unit including a plurality of permanent magnets disposed opposite each other via a gap, and a mover including a three-phase coil in a magnetic gap having a sinusoidal magnetic flux density distribution. A brushless DC linear motor of a movable coil type, in which a driving force is obtained by applying a driving current to a three-phase coil and detecting the polarity of the magnetic pole to control the direction of the current to perform a linear motion of the mover, is provided. It is heavily used. Since the magnet unit is formed by connecting a plurality of rectangular parallelepiped permanent magnets to the surface of a yoke having a length corresponding to a stroke, the weight increases in proportion to the stroke length. However, since the mover is fixed to the stage in parallel with its moving direction, and the stator is fixed to the stage substrate, the weight of the magnet unit constituting the linear motor is required to control the stage position with high accuracy. In particular, since the XY stage has a plurality of linear motors, it is necessary to reduce the weight of the magnet unit as much as possible.
[0003]
In order to reduce the weight of the magnet unit, for example, it is conceivable to make the yoke supporting the permanent magnet thinner. However, if the yoke is made thinner, the leakage magnetic flux from the magnetic circuit (magnet unit) increases, and a predetermined thrust cannot be obtained. Therefore, in order to obtain a high thrust (high torque), a permanent magnet having planar multipole anisotropy is obtained. It has been proposed to use (for example, Patent Document 1). However, in the permanent magnet described in Patent Document 1, since the thickness of the permanent magnet is thin, the absolute value of the thrust is insufficient, and sufficient operation performance can be obtained even when applied to a linear motor for driving a stage. There is no problem. Patent Document 2 discloses that a permanent magnet having a rectangular cross section is provided with a single magnetic pole on the surface thereof and magnetic poles having different polarities are provided on both side surfaces of the permanent magnet in order to increase the magnetic flux density in the magnetic gap. It is described that by using a magnet, a magnetic circuit effective for a linear motor having a moving coil can be obtained. FIG. 4 shows a magnetic circuit described in Patent Document 2. This magnetic circuit is composed of a magnet unit 20a connecting a plurality of permanent magnets 310a, 320a, 330a and a magnet unit 20b connecting a plurality of permanent magnets 310b, 320b, 330b, and yokes 30a, 30b supporting each magnet unit. It is configured. In this magnetic circuit, each permanent magnet is provided with a single (N-pole or S-pole) magnetic pole on the surface on the magnetic gap side, and has a magnetic pole of a different polarity on the surface adjacent to the adjacent permanent magnet. Magnetized to appear. Therefore, for example, the magnetic flux flowing out of the N pole of the permanent magnet 320a flows to the S pole of the opposing permanent magnet 320b through the magnetic gap, passes through the inside of the permanent magnets 320b, 310b, and flows through the magnetic gap. A magnetic circuit is formed that flows to the south pole and returns to the permanent magnet 320a. The magnetic circuit includes a slight gap between adjacent permanent magnets 310a, 320a and between permanent magnets 310b, 320b.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-76925 A (page 6, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-369492 (page 4, FIG. 7)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the magnetic circuit using permanent magnets described in Patent Document 2, since the magnetic flux flows as shown in FIG. 4, the magnetic circuit includes a small gap between adjacent permanent magnets and generates leakage magnetic flux. The supporting yoke needs a certain thickness. As a result, there is a problem that the weight reduction of the linear motor cannot be sufficiently achieved.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a linear motor having a magnet unit that is reduced in weight.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the inventor of the present invention has studied diligently, and using a permanent magnet which has at least a pair of N poles and S poles on the surface facing the polyphase coil and is polar anisotropically oriented. The present invention has been found that a magnetic circuit can be formed only by permanent magnets except for a magnetic gap in which a phase coil is arranged, and as a result, a gap between adjacent permanent magnets can be eliminated from the magnetic circuit to reduce leakage magnetic flux. It is.
[0008]
That is, the linear motor according to the first aspect of the present invention includes a pair of magnet units in which a plurality of block-shaped permanent magnets are connected in series and magnetic poles of different polarities are arranged to face each other via a gap, and are arranged in the gap. And a coil unit including a multi-phase coil, wherein the permanent magnet has at least two poles including an N pole and an S pole on a surface facing the multi-phase coil. It has a magnetic pole and is polar anisotropically oriented in the magnetization direction.
[0009]
The linear motor of the second invention of the present application is a pair of magnet units in which a plurality of block-shaped permanent magnets are connected in series and magnetic poles of different polarities are arranged to face each other via a gap, and are arranged in the gap. And a coil unit including a multi-phase coil, wherein the permanent magnet has a thickness in the range of 0.3 to 0.6 times the length. And at least two magnetic poles including an N pole and an S pole on a surface facing the polyphase coil, and are polar anisotropically oriented in a magnetization direction.
[0010]
In the present invention, the positions of the magnetic poles at both ends of the magnetic poles of the permanent magnet are preferably set at both ends of the surface of the permanent magnet facing the multiphase coil.
[0011]
According to the present invention, the magnet operating point is increased because the magnetic path length is large, and the leakage magnetic flux from the permanent magnet is reduced, so that the yoke supporting the magnet can be thinned or the yoke can be omitted. In addition, the weight of the magnet unit can be reduced, and the weight of the linear motor can be reduced.
[0012]
In particular, the present invention relates to a moving coil type linear motor using a magnet unit as a stator, wherein the magnet unit has a length (for example, 1 to 2 m) corresponding to a length obtained by adding a length of the mover to a stroke length. Therefore, the weight of the magnet unit is greatly reduced, which is effective in reducing the total weight of the linear motor. In order to surely reduce the weight of the magnet unit, it is preferable that the permanent magnet is supported on a yoke having a thickness equal to or less than half of the magnet. By using a rare earth-iron-boron based anisotropic sintered magnet capable of obtaining a high magnetic flux density with a smaller weight as the permanent magnet, it is possible to further reduce the weight of the magnet unit.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a linear motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a linear motor according to another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a magnetic flux density distribution in a magnetic gap of a magnet unit constituting the magnetic unit. FIG.
[0014]
In FIG. 1, a brushless DC linear motor (hereinafter simply referred to as a linear motor) 1 includes a stator 2 including a magnet unit 3a supported on a substrate 4a and a magnet unit 3b supported on a substrate 4b, and both magnet units 3a and 3b. And a mover 6 having a polyphase coil (for example, a three-phase coil) disposed in the magnetic gap 5 formed therebetween. The magnet unit 3a is a yoke made of rectangular parallelepiped permanent magnets 31a, 32a, 33a... Connected so that their short sides are adjacent to each other, and a ferromagnetic material fixed to the back surface (the surface opposite to the magnetic gap). Similarly, the magnet unit 3b also connects rectangular parallelepiped permanent magnets 31b, 32b, 33b... So that short sides are adjacent to each other, and a yoke 30b made of a ferromagnetic material is fixed to the back surface. Each of the permanent magnets has an N pole and an S pole on the surface facing the magnetic gap 6, and has anisotropy along the magnetization direction. The linear motor 1 can obtain a driving force by passing a driving current through a three-phase coil, and can perform a linear motion of the mover 6 by detecting the polarity of a magnetic pole and controlling the direction of the current. The drive current is supplied by connecting an inverter using a transistor or MOSFET to a DC power supply and distributing a three-phase AC current having a predetermined phase and frequency converted from DC to a predetermined coil.
[0015]
In the magnet units 3a and 3b, the flow of the magnetic flux generated from the permanent magnet is schematically indicated by an arrow in the drawing. In FIG. 1, focusing on the permanent magnets 32a and 32b (length L, thickness t), the magnetic flux flowing out of the N pole of the permanent magnet 32a passes through the magnetic gap to the S pole of the opposing permanent magnet 32b → next to it. It flows from the N pole → the S pole of the opposing permanent magnet 32a → the N pole adjacent thereto to form a magnetic circuit. In the permanent magnet shown in FIG. 1, the distance between the N pole and the S pole in the magnet is larger than that of the permanent magnet shown in FIG. (Magnetic path length) becomes longer, and the operating point of the magnet becomes higher. Further, one permanent magnet has at least two magnetic poles including an N pole and an S pole. By setting the positions of the magnetic poles at both ends of these magnetic poles to both ends of the surface facing the polyphase coil of the permanent magnet and polar anisotropic orientation, a magnetic circuit including no gap between the permanent magnets adjacent to each other is formed. can do. The magnetic pole at the end of the permanent magnet forms one magnetic pole adjacent to the magnetic pole at the same polar end of the adjacent permanent magnet.
[0016]
That is, the magnetic path length (Lm) is the length of the magnetic air gap Lg, the air gap magnetic flux density Bg, the strength of the demagnetizing field at the operating point Hd, and the reluctance coefficient (total magnetomotive force / power consumption other than magnetic air gap). Assuming that r is a magnetic force, which is usually set in a range of 1.0 to 1.3, Lm is represented by Lm = Bg · Lg / Hd · r Therefore, according to the magnetic circuit of FIG. 1, since the leakage magnetic flux is reduced, the reduction in the thrust can be minimized even if the yoke provided on the back surface of the permanent magnet is thin, for example, even if the thickness is less than 1/2 of the permanent magnet. Therefore, the weight of the magnet unit can be reduced.
[0017]
In the present invention, the yoke may be omitted and the magnet unit may be formed directly on the support member as shown in FIG. 2 without being limited to the magnetic circuit shown in FIG. According to this magnetic circuit, a yoke for supporting the magnet unit is not required, so that the weight of the linear motor can be further reduced.
[0018]
The permanent magnet can be formed of a known permanent magnet material such as a rare-earth sintered magnet or a rare-earth bonded magnet. However, in the case of a linear motor requiring a large thrust like the XY stage drive as in the present invention, a high magnetic property is required. It is preferable to use a rare earth-iron-boron based sintered magnet having characteristics.
[0019]
(Example)
The present invention is described in more detail by the following examples.
[0020]
(Example 1)
A permanent magnet having a length of 20 mm, a thickness of 10 mm and a width of 30 mm (HS44CH manufactured by Hitachi Metals) was used, and a yoke (SS400 material) having a thickness of 4 mm was provided on the back surface of the permanent magnet to produce the magnet unit shown in FIG. . The magnet units were opposed to each other at an interval of 16 mm, and the magnetic flux density at the center (straight line X) of the magnetic gap was measured. The peak value of the magnetic flux density was 0.54 T, and the distortion (deviation from the sine wave) of the magnetic flux waveform was 2%, so that it was confirmed that the influence on the thrust fluctuation was at a level without any problem.
[0021]
(Example 2)
The magnet unit shown in FIG. 2 was produced using a rare earth-iron-boron-based permanent magnet (HS44CH manufactured by Hitachi Metals) having a length of 20 mm, a thickness of 10 mm, and a width of 30 mm. The magnet units were opposed to each other at an interval of 16 mm, and the magnetic flux density at the center (straight line X) of the magnetic gap was measured. FIG. 3 shows the air gap magnetic flux density distribution. It was confirmed that the maximum value of the magnetic flux density was 0.52T, and the distortion of the magnetic flux waveform was 2%.
[0022]
(Comparative Example 1)
Using a permanent magnet (HS44CH manufactured by Hitachi Metals) having a length of 20 mm, a thickness of 10 mm, and a width of 30 mm, a yoke (SS400 material) having a thickness of 7 mm was provided on the back surface to produce a conventional magnet unit shown in FIG. The magnet units were opposed to each other at an interval of 16 mm, and the magnetic flux density at the center (straight line X) of the magnetic gap was measured. The value of the magnetic flux density was 0.54T, and it was confirmed that the distortion of the magnetic flux waveform was 2%.
[0023]
(Comparative Example 2)
A conventional magnet unit shown in FIG. 4 was manufactured using a permanent magnet (HS44CH manufactured by Hitachi Metals) having a length of 20 mm, a thickness of 10 mm, and a width of 30 mm. However, the yokes 30a and 30b are omitted. The magnet units were opposed to each other at an interval of 16 mm, and the magnetic flux density at the center (straight line X) of the magnetic gap was measured. The value of the magnetic flux density was 0.51 T, and it was confirmed that the distortion of the magnetic flux waveform was 2%.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since two magnetic poles are provided on the side of each permanent magnet constituting the magnet unit opposite to the magnetic gap, leakage magnetic flux is reduced, and the yoke is thinned or omitted. However, since a predetermined thrust can be obtained, the weight of the linear motor can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a linear motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a linear motor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a magnetic flux density distribution in a magnetic gap of a magnet unit constituting the linear motor of FIGS. 1, 2 and 4;
FIG. 4 is a sectional view of a magnet unit constituting a conventional linear motor.
[Explanation of symbols]
1: linear motor 2: stators 3a, 3b: magnet units 30a, 30b: yokes 31a, 31b, 32a, 32b: permanent magnets 4a, 4b: substrate 5, magnetic gap 6: mover
