JP2008283763A

JP2008283763A - Linear motor

Info

Publication number: JP2008283763A
Application number: JP2007124735A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Shinohira; 大輔篠平; Michitaro Usui; 道太郎臼井; Takumi Ito; 匠伊東
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: JP4819746B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor capable of obtaining a sufficient thrust force without applying an excessive load on each of amplifiers even if the number of coils increases. <P>SOLUTION: A plurality of coils 6 integrally housed in a case 10 and juxtaposed in their moving directions are grouped into units in the case 10, and amplifiers 11a, 11b for exciting the coil units 7a, 7b are each provided for each of the units. With this configuration, the load on each of the amplifiers 11a, 11b can be reduced and even if the number of the coils 6 increases, a sufficient thrust force can be obtained without applying an excessive load to the amplifiers. Also, since the plurality of amplifiers are used, a current to be applied to the entire linear motor can be increased to obtain a further larger thrust force. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、駆動部となる複数のコイルを有するリニアモータに関する。 The present invention relates to a linear motor having a plurality of coils serving as a drive unit.

従来、リニアモータとして、複数のコイルを可動子（駆動部）として、当該複数のコイルを可動子の移動方向に一列に並べ、保持体（ケース）の中に収容し固定することにより一体に組み立てて、コイル組立体を構成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなリニアモータでは、全てのコイルを一つのアンプで励磁している。
特開２００５−３３３７９９号公報 Conventionally, as a linear motor, a plurality of coils are used as a mover (drive unit), and the plurality of coils are arranged in a line in the moving direction of the mover, and are housed and fixed in a holding body (case) so as to be integrally assembled What constitutes a coil assembly is known (see, for example, Patent Document 1). In such a linear motor, all coils are excited by one amplifier.
JP 2005-333799 A

ここで、上記リニアモータにあっては、コイル組立体を構成するコイルの数が多くなると、アンプへの負荷が大きくなってしまい、十分な推力が確保できないという問題があった。 Here, the linear motor has a problem that when the number of coils constituting the coil assembly increases, the load on the amplifier increases, and sufficient thrust cannot be secured.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コイルの数が多くなっても、アンプへ過度の負荷をかけることなく、十分な推力を得ることのできるリニアモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a linear motor capable of obtaining sufficient thrust without imposing an excessive load on an amplifier even when the number of coils increases. The purpose is to do.

本発明は、駆動部となる複数のコイルが並設されて、駆動部の移動方向に延在するコイルユニットを、移動方向に複数並設し、各々のコイルユニットをそれぞれ励磁する各々のアンプと、各々のコイルユニットをまとめて収容するケースとを備えることを特徴とする。 The present invention includes a plurality of coil units that are arranged in parallel in a moving direction of the driving unit, and a plurality of coil units that are arranged in the moving direction, and each of the amplifiers that excites each of the coil units. And a case for housing each coil unit together.

このようなリニアモータによれば、ケースに収容される複数のコイルが、当該ケース内でユニットごとに分割され、コイルユニットを励磁するためのアンプが、それぞれのユニットに対応して各々設けられる。これによって、各アンプに対する負荷を低減することができ、コイルの数が増えた場合であっても、アンプへ過度の負荷をかけることなく、十分な推力を得ることができる。また、アンプを複数用いているため、リニアモータ全体として流すことのできる電流を大きくすることが可能となり、これによって、更に大きな推力を得ることができる。 According to such a linear motor, the plurality of coils accommodated in the case are divided for each unit in the case, and amplifiers for exciting the coil units are provided corresponding to the respective units. As a result, the load on each amplifier can be reduced, and even when the number of coils increases, sufficient thrust can be obtained without applying an excessive load to the amplifier. In addition, since a plurality of amplifiers are used, it is possible to increase the current that can be flowed as the entire linear motor, thereby obtaining a larger thrust.

ここで、各コイルユニットは、モールド材で覆われ、ケースに収容されていることが好ましい。これにより、ユニット同士が同時にモールド材で覆われたもの、または、それぞれのユニットごとにモールド材で覆われたものがケースに収容される。これにより、製造の多様化が図られる。 Here, each coil unit is preferably covered with a molding material and accommodated in a case. Thereby, the units covered with the molding material at the same time, or the units covered with the molding material for each unit are accommodated in the case. Thereby, diversification of manufacture is achieved.

また、コイルは鞍型コイルであり、各コイルユニット同士は、その端部の鞍型コイル同士が嵌合するように重なりあっていることが好ましい。このような構造を採用することにより、コイルの配置領域及びケースを小さくすることが可能になり、リニアモータの小型化を図ることができる。 Further, the coil is a saddle type coil, and it is preferable that the coil units are overlapped so that the saddle type coils at the ends thereof are fitted to each other. By adopting such a structure, it is possible to reduce the coil arrangement area and the case, and the linear motor can be miniaturized.

このように、本発明によれば、コイルの数が多くなっても、アンプへ過度の負荷をかけることなく、十分な推力を得ることができる。 Thus, according to the present invention, even if the number of coils increases, a sufficient thrust can be obtained without imposing an excessive load on the amplifier.

以下、本発明によるリニアモータの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a linear motor according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の実施形態に係るリニアモータを示す斜視図、図２は、図１中のコイル部の横断面図、図３は、図１中のコイル部内のコイルを示す斜視図、図４は、図３に示すコイルを互いに嵌合させた様子を示す斜視図、図５は、図１中のコイル部内を上方からみた概略構成図、図６は、図５中のコイルユニットとアンプの電気的な接続を示す概略図である。 1 is a perspective view showing a linear motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a transverse sectional view of a coil portion in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view showing a coil in the coil portion in FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the coils shown in FIG. 3 are fitted to each other, FIG. 5 is a schematic configuration view of the inside of the coil portion in FIG. 1 as viewed from above, and FIG. It is the schematic which shows the electrical connection of amplifier.

図１に示すように、リニアモータ１は、コイル６（図３参照）を収容するコイル部２と、コイル部２をその進行方向へ案内しながら移動させるための磁石ユニット４とを備えており、例えば、ＸＹステージの駆動部などとして用いられる。なお、図１において、コイル部２の進行方向をＹ軸方向とし、それと直交する水平方向をＸ軸方向とする。 As shown in FIG. 1, the linear motor 1 includes a coil portion 2 that houses a coil 6 (see FIG. 3), and a magnet unit 4 that moves the coil portion 2 while guiding the coil portion 2 in its traveling direction. For example, it is used as a drive unit for an XY stage. In FIG. 1, the traveling direction of the coil portion 2 is defined as the Y-axis direction, and the horizontal direction perpendicular thereto is defined as the X-axis direction.

コイル部２は、複数のコイル６を並設しＹ軸方向に延在して成るコイルユニット７（図４，図５参照）の全面を、図２及び図５に示すように、コイルモールド（モールド材）９で被覆し、被覆したコイルユニット７をケース１０に収容することによって構成される。このコイル部２は、図２に示すように、上下方向に延びる本体部２ａに幅広の上端部２ｂ及び下端部２ｃを有する横断面略Ｉ字状の形状を呈しており、Ｙ軸方向に延在する構成とされている。そして、コイル部２は、コイルユニット７へ通電することによって電磁力を発生させ、Ｙ軸方向へ移動する。なお、コイル６とコイルユニット７の詳細な構成、及び電気的な接続については後述する。 The coil unit 2 includes a plurality of coils 6 arranged in parallel and extending in the Y-axis direction over the entire surface of a coil unit 7 (see FIGS. 4 and 5) as shown in FIGS. The coil unit 7 is covered with a molding material 9 and accommodated in a case 10. As shown in FIG. 2, the coil portion 2 has a substantially I-shaped cross section having a wide upper end 2b and a lower end 2c on a body portion 2a extending in the vertical direction, and extends in the Y-axis direction. It is supposed to exist. The coil unit 2 generates electromagnetic force by energizing the coil unit 7 and moves in the Y-axis direction. The detailed configuration and electrical connection between the coil 6 and the coil unit 7 will be described later.

図１に示すように、磁石ユニット４は、ベースヨーク４ａを底部、サイドヨーク４ｂを両側部としてコの字状に組み合わせた構成であり、このサイドヨーク４ｂは、その内壁に、Ｙ軸方向に沿ってＮ極の磁石８ａとＳ極の磁石８ｂを交互に並設して備えている。 As shown in FIG. 1, the magnet unit 4 has a U-shaped combination with the base yoke 4a at the bottom and the side yoke 4b at both sides, and the side yoke 4b is formed on the inner wall in the Y-axis direction. Along with this, N-pole magnets 8a and S-pole magnets 8b are alternately arranged in parallel.

これらの磁石８ａ，８ｂは、コイル部２の本体部２ａの両側面２ｄに対して所定の隙間を隔てて対向して配置されると共に、ベースヨーク４ａは、コイル部２の下端部２ｃに対して所定の隙間を隔てて対向して配置される。そして、コイル部２が、磁石８ａ，８ｂとの間で通電されることにより電磁力を発生し、磁石ユニット４に対してＹ軸方向に移動する。なお、図１中において、同極の磁石同士のピッチを磁極ピッチＭとする。 These magnets 8a and 8b are arranged opposite to both side surfaces 2d of the main body 2a of the coil part 2 with a predetermined gap therebetween, and the base yoke 4a is arranged with respect to the lower end part 2c of the coil part 2. And facing each other with a predetermined gap. The coil unit 2 generates electromagnetic force when energized between the magnets 8 a and 8 b and moves in the Y-axis direction with respect to the magnet unit 4. In FIG. 1, the pitch between magnets having the same polarity is a magnetic pole pitch M.

ここで、コイル６及びコイルユニット７の構成及び電気的な接続について詳細に説明する。 Here, the configuration and electrical connection of the coil 6 and the coil unit 7 will be described in detail.

コイル６は、図３に示すように、銅線を矩形環状に巻回し、且つ上下端部を９０度折り曲げた鞍型構造になっており、より具体的には、上下方向に延びＹ軸方向に離間する一対の直線部６ａと、この直線部６ａの上下端に屈曲形成されてコの字状を成す一対の屈曲部６ｂと、両側の直線部６ａ間に形成された凹部６ｃとを備えるように形成される。 As shown in FIG. 3, the coil 6 has a saddle type structure in which a copper wire is wound in a rectangular ring shape and the upper and lower ends are bent 90 degrees, and more specifically, it extends in the vertical direction and extends in the Y-axis direction. A pair of straight portions 6a spaced apart from each other, a pair of bent portions 6b bent at the upper and lower ends of the straight portions 6a to form a U-shape, and a recess 6c formed between the straight portions 6a on both sides. Formed as follows.

コイルユニット７は、図４に示すように、Ｙ軸方向にコイル６が複数並設された２つのコイル列６Ａ，６Ｂが背面合わせで配置されると共に、一方のコイル列（以下、第一コイル列と呼ぶ）６Ａのコイル６と他方のコイル列（以下、第２コイル列と呼ぶ）６Ｂのコイル６とが千鳥状に交互に嵌合するように組み合わされて構成されている。すなわち、第１コイル列６Ａのコイル６の直線部６ａが第２コイル列６Ｂのコイル６の凹部６ｃに嵌合され、第２コイル列６Ｂのコイル６の直線部６ａが第１コイル列６Ａのコイル６の凹部６ｃに嵌合され、第１コイル列６Ａのコイル６の直線部６ａと第２コイル列６Ｂのコイル６の直線部６ａとがＹ軸方向から見て重なり合うように交互に組み合わされている。 As shown in FIG. 4, the coil unit 7 includes two coil arrays 6A and 6B in which a plurality of coils 6 are arranged in parallel in the Y-axis direction, and are arranged on the back side, and one coil array (hereinafter referred to as the first coil). A coil 6 of 6A and a coil 6 of the other coil row (hereinafter referred to as a second coil row) 6B are combined to be alternately fitted in a staggered manner. That is, the straight portion 6a of the coil 6 of the first coil row 6A is fitted into the recess 6c of the coil 6 of the second coil row 6B, and the straight portion 6a of the coil 6 of the second coil row 6B is fitted to the first coil row 6A. The coil 6 is fitted into the recess 6c, and the linear portion 6a of the coil 6 of the first coil row 6A and the linear portion 6a of the coil 6 of the second coil row 6B are alternately combined so as to overlap when viewed from the Y-axis direction. ing.

本実施形態においては、リニアモータ１は３相モータとされており、コイルユニット７はＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル６から構成される。図５に示すように、コイル６は、Ｙ軸方向に向かって千鳥状にそれぞれＵ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相，Ｕ３相，Ｖ３相，Ｗ３相，Ｕ４相，Ｖ４相，Ｗ４相とされており、Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相のコイル６によって、第１のコイルユニット７ａが構成され、Ｕ３相，Ｖ３相，Ｗ３相，Ｕ４相，Ｖ４相，Ｗ４相のコイル６によって第２のコイルユニット７ｂが構成される。そして、第１のコイルユニット７ａには、当該コイルユニット７ａを励磁するための第１のアンプ１１ａが接続され、第２のコイルユニット７ｂには、当該コイルユニット７ｂを励磁するための第２のアンプ１１ｂが接続される。なお、図５中において、Ｕ１相とＵ３相のコイル６の間隔Ｃは、磁極ピッチＭの整数倍とされている。 In the present embodiment, the linear motor 1 is a three-phase motor, and the coil unit 7 includes U-phase, V-phase, and W-phase coils 6. As shown in FIG. 5, the coils 6 are arranged in a staggered manner in the Y-axis direction in the U1, V1, W1, U2, V2, W2, U3, V3, W3, and U4 phases, respectively. , V4 phase, W4 phase, and U1 phase, V1 phase, W1 phase, U2 phase, V2 phase, W2 phase coil 6 constitutes first coil unit 7a, U3 phase, V3 phase, W3 The second coil unit 7b is configured by the coils 6 of the phase, U4 phase, V4 phase, and W4 phase. A first amplifier 11a for exciting the coil unit 7a is connected to the first coil unit 7a, and a second amplifier for exciting the coil unit 7b is connected to the second coil unit 7b. An amplifier 11b is connected. In FIG. 5, the interval C between the U1 phase and U3 phase coils 6 is an integral multiple of the magnetic pole pitch M.

第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂは、製造の多様化を図るべく同時にモールド材９で被覆した後にケース１０に収容してもよく、あるいは、それぞれのユニットごとにモールド材９で被覆した後にケース１０に収容してもよい。 The first and second coil units 7a and 7b may be accommodated in the case 10 after being covered with the molding material 9 at the same time in order to diversify the production, or may be covered with the molding material 9 for each unit. You may accommodate in case 10 later.

第１のコイルユニット７ａにおいては、図６に示すように、アンプ１１ａのＵｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎは、Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相のコイル６にそれぞれ電気的に接続される。また、Ｕ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相のコイル６同士が各々電気的に接続される。そして、Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相はいずれもアンプ１１ａのＯＵＴに電気的に接続される。第２のコイルユニット７ｂにおいても、第１のコイルユニット７ａと同様な電気的接続とされている。以上のような接続によって、第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂは、ケース１０内で、それぞれのユニットごとに分割されることとなる。 In the first coil unit 7a, as shown in FIG. 6, Uin, Vin, and Win of the amplifier 11a are electrically connected to the coils 6 of the U1, V1, and W1 phases, respectively. Further, the coils 6 of the U1 phase and the U2 phase, the V1 phase and the V2 phase, and the W1 phase and the W2 phase are electrically connected to each other. The U2, V2, and W2 phases are all electrically connected to the OUT of the amplifier 11a. The second coil unit 7b is also electrically connected in the same way as the first coil unit 7a. By the connection as described above, the first and second coil units 7a and 7b are divided for each unit in the case 10.

このようなリニアモータ１によれば、ケース１０にまとめて収容され、その移動方向に並設された複数のコイル６が、当該ケース１０内でユニットごとに分割され、第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂを励磁するための第１及び第２のアンプ１１ａ，１１ｂが、それぞれのユニットに対応して各々設けられる。これによって、各アンプ１１ａ，１１ｂに対する負荷を低減することができ、コイル６の数が増えた場合であっても、一つあたりのアンプへ過度の負荷をかけることなく、十分な推力を得ることができる。また、アンプを複数用いているため、リニアモータ１全体として流すことのできる電流を大きくすることが可能となり、これによって、更に大きな推力を得ることができる。 According to such a linear motor 1, the plurality of coils 6 housed together in the case 10 and arranged in parallel in the moving direction are divided into units in the case 10, and the first and second coils are divided. First and second amplifiers 11a and 11b for exciting the units 7a and 7b are provided corresponding to the respective units. As a result, the load on each of the amplifiers 11a and 11b can be reduced, and even when the number of coils 6 increases, sufficient thrust can be obtained without applying an excessive load to each amplifier. Can do. Further, since a plurality of amplifiers are used, it is possible to increase the current that can be flowed as a whole of the linear motor 1, thereby obtaining a larger thrust.

また、コイル６は鞍型コイルであり、第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂ同士は、その端部の鞍型コイル同士が嵌合するように重なりあっているため、コイル６の配置領域及びケース１０が小さくされ、リニアモータ１の小型化が図られている。 In addition, the coil 6 is a saddle coil, and the first and second coil units 7a and 7b are overlapped so that the saddle coils at the ends thereof are fitted to each other. And the case 10 is made small and size reduction of the linear motor 1 is achieved.

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態では、コイルユニット７を第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂに分割しているが、更に複数のコイルユニットに分割してもよい。 The present invention has been specifically described above based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the coil unit 7 is the first and second coil units. Although divided into 7a and 7b, it may be further divided into a plurality of coil units.

また、上記実施形態においては、リニアモータ１として３相モータを適用しているが、これに限らず、３相以外のモータをユニットごとに分割して、それぞれのユニットに対応してアンプを設けてもよい。 In the above embodiment, a three-phase motor is applied as the linear motor 1. However, the present invention is not limited to this, and a motor other than the three-phase motor is divided for each unit, and an amplifier is provided for each unit. May be.

本発明の実施形態に係るリニアモータを示す斜視図である。It is a perspective view showing a linear motor concerning an embodiment of the present invention. 図１中のコイル部の横断面図である。It is a cross-sectional view of the coil part in FIG. 図１中のコイル部内のコイルを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the coil in the coil part in FIG. 図３に示すコイルを互いに嵌合させた様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that the coil shown in FIG. 3 was mutually fitted. 図１中のコイル部内を上方からみた概略構成図である。It is the schematic block diagram which looked at the inside of the coil part in FIG. 1 from upper direction. 図５中のコイルユニットとアンプの電気的な接続を示す概略図である。It is the schematic which shows the electrical connection of the coil unit in FIG. 5, and amplifier.

Explanation of symbols

１…リニアモータ、６…コイル、７…コイルユニット、９…モールド材、１０…ケース、１１ａ，１１ｂ…アンプ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Linear motor, 6 ... Coil, 7 ... Coil unit, 9 ... Mold material, 10 ... Case, 11a, 11b ... Amplifier.

Claims

A plurality of coils serving as a drive unit are arranged in parallel, and a plurality of coil units extending in the movement direction of the drive unit are arranged in parallel in the movement direction,
Each amplifier for exciting each of the coil units,
A linear motor comprising: a case that accommodates the coil units together.

The linear motor according to claim 1, wherein each of the coil units is covered with a molding material and accommodated in the case.

The linear motor according to claim 1, wherein the coil is a saddle coil, and the coil units are overlapped so that saddle coils at the ends thereof are fitted to each other.