JP2012152103A - Multihead type coreless linear motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a device configuration which can accommodate a difference in required thrust between plural workpieces mounted on linear motor needles.SOLUTION: A multihead type coreless linear motor comprises a permanent magnetic field having P pieces of permanent magnet 6 which are arranged in a way that their magnetic poles differ alternately and an armature having M pieces of armature coil 3 which are intensively wound and connected in three phases, and is constructed in such a way that the armature and the permanent magnet 6 are composed as a needle 1 and a stator 4, and a plurality of needles 1 are arranged in a row on the same stator 4, allowing the plurality of needles 1 to be driven separately from each other. The plurality of needles 1 are each configured with a small thrust needle 12a provided with one set and a large thrust needle 11a provided with two sets, one set consisting of a combination where a ratio of the number of poles of the permanent magnet, P, to the number of armature coils 3, M, in the armature coil 3 and the permanent magnet 6 facing each other conforms to a prescribed value.

Description

本発明は、ガラス基板搬送装置または半導体製造装置あるいは工作機械等のテーブル送り装置に用いられると共に、特にリニアモータを駆動して移動体である複数の可動子を固定子に対して自在に移動させるマルチヘッド形コアレスリニアモータに関する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in a table feeder such as a glass substrate transfer device, a semiconductor manufacturing device, or a machine tool, and in particular, drives a linear motor to freely move a plurality of movers that are moving bodies relative to a stator. The present invention relates to a multi-head coreless linear motor.

従来、コアレスリニアモータにおいて、同一固定子上に同じサイズの可動子を複数個並べて配置し、該複数の可動子を別々に駆動するというマルチヘッド仕様のものが提案されている(例えば、特許文献1に記載)。
図13は、従来技術のコアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。図13において、1は電機子を構成する可動子であり、可動子1は可動子ベース2と集中的に巻回され且つ3相接続された複数個の電機子コイル3から構成されている。4は永久磁石界磁を構成する固定子であり、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されている。固定子4は界磁ヨーク5上と該界磁ヨーク5の長手方向、所謂直線方向に向かって交互に磁極が異なるように設けた複数個の永久磁石6とから構成されている。
このようなリニアモータにおいて、同じ体格である複数個の可動子1が同一の固定子4上に配置されて、可動子1に搭載された図示しない別々のワークを動かすことができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a coreless linear motor has been proposed that has a multi-head specification in which a plurality of movers of the same size are arranged side by side on the same stator and the plurality of movers are driven separately (for example, Patent Documents). 1).
FIG. 13 is a prior art coreless linear motor, in which (a) is a side view thereof and (b) is a front view of (a). In FIG. 13, reference numeral 1 denotes a mover constituting an armature, and the mover 1 is composed of a plurality of armature coils 3 wound in a concentrated manner on a mover base 2 and connected in three phases. Reference numeral 4 denotes a stator that forms a permanent magnet field, and is arranged to face the armature via a magnetic gap. The stator 4 includes a field yoke 5 and a plurality of permanent magnets 6 provided so that magnetic poles are alternately different in the longitudinal direction of the field yoke 5, that is, in a so-called linear direction.
In such a linear motor, a plurality of movers 1 having the same physique are arranged on the same stator 4, and separate works (not shown) mounted on the mover 1 can be moved.

特開2001−211630号公報(明細書第3頁、第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-21630 (Specification, page 3, FIG. 1)

しかしながら、従来のリニアモータの可動子配置では、例えばユーザから、必要な推力が複数の可動子によって異なるような要求があった場合には、これに対応することができないという課題がある。   However, with the conventional arrangement of the mover of the linear motor, there is a problem that, for example, when a user requests that the required thrust differs among a plurality of movers, this cannot be handled.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、リニアモータ可動子に搭載される複数のワークの必要推力に差がある場合においても、これに対応することができるマルチヘッド形コアレス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 in view of such problems, and even when there is a difference in necessary thrusts of a plurality of workpieces mounted on a linear motor movable element, a multi-head coreless that can cope with this difference. An object is to provide a linear motor.

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、直線方向に向かって交互に磁極が異なるように配列されたP個の永久磁石をもつ永久磁石界磁と、前記永久磁石界磁と磁気的空隙を介して対向配置されると共に、集中的に巻回され且つ3相接続されたM個の電機子コイルをもつ電機子と、を備え、前記電機子を可動子に、前記永久磁石界磁を固定子として構成すると共に、同一の前記固定子上に前記可動子を複数個並べて配置することにより、前記複数の可動子を前記固定子に対して別々に駆動するようにしたマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記複数の可動子は、互いに対向する前記電機子コイル及び前記永久磁石における当該永久磁石の磁極数と当該電機子コイルの数との比率が所定値であるコンビネーションを1セットとして、所定のセット数を備えた小推力可動子と、前記所定のセット数よりも多いセット数を備えた大推力可動子と、から構成されることを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記永久磁石の磁極数と当該電機子コイルの数との比率が4:3である前記コンビネーションを1セットとして、前記大推力可動子のセット数が前記小推力可動子のセット数よりも多くなるように構成されていることを特徴としている。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、 極ピッチをτpとしたとき、前記大推力可動子の可動子長さを、4τp×N(Nは1以上の整数)とし、前記小推力可動子の可動子長さを、当該小推力可動子に設けられるV相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、(8/3)τpとすることを特徴としている。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、前記永久磁石の磁極数と当該電機子コイルの数との比率が5:3である前記コンビネーションを1セットとして、前記大推力可動子のセット数が前記小推力可動子のセット数よりも多くなるように構成されていることを特徴としている。
また、請求項5に記載の発明は、請求項4記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、極ピッチをτpとしたとき、前記大推力可動子の可動子長さを、5τp×N(Nは1以上の整数)とし、前記小推力可動子の可動子長さを、当該小推力可動子に設けられるW相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、(10/3)τpとすることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, a permanent magnet field having P permanent magnets arranged so that magnetic poles are alternately different in a linear direction, and the permanent magnet field are opposed to each other through a magnetic gap. And an armature having M armature coils which are wound in a concentrated manner and connected in three phases, and the armature is used as a mover and the permanent magnet field is used as a stator. In addition, in the multi-head coreless linear motor in which the plurality of movers are separately driven with respect to the stator by arranging a plurality of the movers on the same stator, The plurality of movers are set in a predetermined set, with a combination of the armature coil and the permanent magnet facing each other in which the ratio between the number of magnetic poles of the permanent magnet and the number of the armature coils is a predetermined value. It is characterized and the small-thrust moving part provided with a large-thrust moving part provided with a large number of sets than the predetermined set number, in that they are composed of.
According to a second aspect of the present invention, in the multi-head coreless linear motor according to the first aspect, the combination in which the ratio of the number of magnetic poles of the permanent magnet to the number of the armature coils is 4: 3 is 1 The set is characterized in that the number of sets of the large thrust movers is larger than the number of sets of the small thrust movers.
According to a third aspect of the present invention, in the multi-head coreless linear motor of the second aspect, when the pole pitch is τp, the length of the large thrust mover is 4τp × N (N is (8/3) τp by arranging the V-phase coil provided on the small thrust mover with an electrical angle of 360 ° shifted from the mover length of the small thrust mover. It is characterized by that.
According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-head coreless linear motor according to the first aspect, the combination in which the ratio of the number of magnetic poles of the permanent magnet to the number of the armature coils is 5: 3 is one. The set is characterized in that the number of sets of the large thrust movers is larger than the number of sets of the small thrust movers.
According to a fifth aspect of the present invention, in the multi-head coreless linear motor according to the fourth aspect of the present invention, when the pole pitch is τp, the length of the large thrust mover is 5τp × N (N is (10/3) τp by arranging the W-phase coil of the small thrust mover with an electrical angle of 360 ° shifted from that of the small thrust mover. It is characterized by that.

請求項1〜5に記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータの発明によると、複数のワークの必要推力に差がある場合においても、これに対応できる装置構成を実現することができる。   According to the invention of the multi-head type coreless linear motor according to the first to fifth aspects, it is possible to realize an apparatus configuration that can cope with a difference in required thrusts of a plurality of workpieces.

第1比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multihead type coreless linear motor which shows a 1st comparative example, Comprising: (a) is the side view, (b) is a front view of (a). 第2比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multihead type coreless linear motor which shows a 2nd comparative example, Comprising: (a) is the side view, (b) is a front view of (a). 図2の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図である。FIG. 3 is an enlarged plan sectional view of the arrangement of a small thrust mover and a stator in FIG. 2. 第1実施形態を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multi-head type coreless linear motor which shows 1st Embodiment, Comprising: (a) is the side view, (b) is a front view of (a). 図4の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図である。FIG. 5 is an enlarged plan sectional view of the arrangement of the small thrust mover and the stator in FIG. 4. 第3比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multi-head type coreless linear motor which shows a 3rd comparative example, Comprising: (a) is the side view, (b) is a front view of (a). 図6の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図である。It is the plane sectional view which expanded arrangement of the small thrust mover of FIG. 6, and a stator. 第4比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multi-head type coreless linear motor which shows a 4th comparative example, Comprising: (a) is the side view, (b) is a front view of (a). 第5比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multi-head type coreless linear motor which shows a 5th comparative example, Comprising: (a) is the side view, (b) is a front view of (a). 第6比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multi-head type coreless linear motor which shows a 6th comparative example, Comprising: (a) is the side view, (b) is a front view of (a). 第2実施形態を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multi-head type coreless linear motor which shows 2nd Embodiment, Comprising: (a) is the side view, (b) is a front view of (a). 各実施形態・比較例に共通なワーク搭載対象の各可動子のモータ特性とそれに基づいて計算された要求される必要推力の比較表を示したものである。The motor characteristic of each needle | mover of the workpiece | work mounting object common to each embodiment and a comparative example, and the comparison table of the required required thrust calculated based on it are shown. 従来技術のマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is a multihead type coreless linear motor of a prior art, (a) is the side view, (b) is the front view of (a). 基本となる実施形態のマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。It is the multi-head type coreless linear motor of basic embodiment, Comprising: (a) is the side view, (b) is the front view of (a).

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
[基本となる実施形態]
図14は、基本となる実施形態のコアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。なお、図に示すリニアモータは可動子を電機子とし、固定子を界磁として構成したものを説明する。
図14において、11aは大推力可動子、12aは小推力可動子、31aは大推力電機子コイル、32aは小推力電機子コイルである。
このリニアモータは、永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイルの数Mとの比率が、P=4、M=3のコンビネーションのものを1セットとして構成するもので、図14では、これを小推力可動子12aからなる1セットと、該小推力可動子12aの長さ2台分に相当する大推力可動子11aからなる2セットで構成することにより、必要推力の異なるワークに合わせて同一のコンビネーションを有する可動子の長さを決定することができる。
このように、図14に示すこの実施形態のマルチヘッド仕様のリニアモータでは、最小単位の磁極数とコイル数のコンビネーションを1セットとし、各可動子の必要推力に応じて、可動子のセット数を変える(小推力可動子12aが1セット、大推力可動子11aが2セット)。これにより、ユーザから必要な推力が複数の可動子によって異なるような要求がある場合でも、これに対応することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic embodiment]
FIG. 14 shows a coreless linear motor according to a basic embodiment, in which (a) is a side view and (b) is a front view of (a). The linear motor shown in the figure will be described in which the mover is an armature and the stator is a field.
In FIG. 14, 11a is a large thrust armature, 12a is a small thrust armature, 31a is a large thrust armature coil, and 32a is a small thrust armature coil.
In this linear motor, the combination of the number P of the permanent magnet field P and the number M of the armature coils is a combination of P = 4 and M = 3. In FIG. Is composed of one set consisting of a small thrust mover 12a and two sets consisting of a large thrust mover 11a corresponding to the length of two small thrust movers 12a. The length of the mover having the same combination can be determined.
In this way, in the multi-head specification linear motor of this embodiment shown in FIG. 14, the combination of the minimum number of magnetic poles and the number of coils is one set, and the number of sets of movers is set according to the required thrust of each mover. (One set of small thrust movers 12a and two sets of large thrust movers 11a). Thereby, even when there is a request from the user such that the required thrust differs depending on the plurality of movers, this can be dealt with.

[比較例1]
図1は、第1比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。なお、本比較例が上記従来技術や上記基本となる実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略し、異なる点を説明する。また、図に示すリニアモータは可動子を電機子とし、固定子を界磁として構成したもので述べる。
図1において、11aは大推力可動子、12bは小推力可動子、31aは大推力コイル、32bは小推力コイルである。
第1比較例が上記基本となる実施形態と異なる点は、固定子を構成する永久磁石界磁の磁極数Pと可動子を構成する電機子のコイル数Mで決定される関係(コンビネーション)がそれぞれ異なる複数の大推力可動子11aと小推力可動子12bとから構成される可動子1を同一固定子4上に配置した点である。
具体的には、図1において、大推力可動子11aは永久磁石界磁の磁極数P=4、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは4τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12bは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、その可動子長さは2τpとなっている。
[Comparative Example 1]
FIG. 1 is a multi-head coreless linear motor showing a first comparative example, in which (a) is a side view thereof and (b) is a front view of (a). Note that the same reference numerals are given to the same components in the comparative example as in the above-described conventional technology and the above-described basic embodiment, the description thereof is omitted, and different points will be described. Further, the linear motor shown in the figure will be described with a mover as an armature and a stator as a field.
In FIG. 1, 11a is a large thrust mover, 12b is a small thrust mover, 31a is a large thrust coil, and 32b is a small thrust coil.
The first comparative example is different from the basic embodiment described above in that the relationship (combination) is determined by the number of magnetic poles P of the permanent magnet field constituting the stator and the number M of the armature coils constituting the mover. The movable element 1 is composed of a plurality of different large thrust movable elements 11 a and small thrust movable elements 12 b arranged on the same stator 4.
Specifically, in FIG. 1, the large thrust mover 11a is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 4 and the number of armature coils M = 3 of the permanent magnet field, and when the pole pitch is τp, the mover The length is 4τp × N (N: 1, 2, 3,...). The small thrust mover 12b is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 2 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the length of the mover is 2τp.

次に、第1比較例における、リニアスライダの可動子体格の異なる大推力可動子と小推力可動子の必要推力の考え方について図12に基づいて説明する。図12は本比較例に共通なワーク搭載対象の各可動子のモータ特性とそれに基づいて計算された要求される必要推力の比較表を示したものである。
一般に、リニアスライダの用途に応じて、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさが異なると、ワーク搭載対象の各可動子に要求される必要推力の差が生じる。
すなわち、第1比較例において、図1に示される大推力可動子11aと小推力可動子12bのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11aおよび小推力可動子12bにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=4:3、P:M=2:3とし、また、大推力可動子11aおよび小推力可動子12bの長さを、それぞれ4τp×N(Nは1以上の整数)、2τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/67%)と巻線ターン数(比率は100%/48%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/32%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/44%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/48%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/23%)が得られる。その結果、大推力可動子11aと小推力可動子12bの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
Next, the concept of the required thrust of the large thrust mover and the small thrust mover having different mover physiques of the linear slider in the first comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a comparison table of motor characteristics of each mover to be mounted on a workpiece common to this comparative example and required required thrust calculated based on the motor characteristics.
In general, if the size of a work (load) mounted on each mover differs depending on the application of the linear slider, a difference in required thrust required for each mover to be mounted with the work occurs.
That is, in the first comparative example, when there is a large difference in the required thrusts of the mounted workpieces mounted on the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12b shown in FIG. 1, they are arranged on the same stator. The relationship between the number P of permanent magnet field poles and the number M of armature coils in the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12b is P: M = 4: 3 and P: M = 2: 3, respectively. First, by changing the lengths of the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12b to 4τp × N (N is an integer equal to or greater than 1) and 2τp, respectively, first, the winding coefficient in the armature coil of each mover ( Since the ratio is 100% / 67%) and the number of winding turns (ratio is 100% / 48%), the induced voltage constant (ratio of thrust constant is 100% / 32%) is different. Next, since the winding space in the armature coil of each mover is different, the winding resistance (ratio is 100% / 44%) is different, and if the induced voltage constant and winding resistance of each mover are different, the motor Because the constants (ratio is 100% / 48%) are different, the thrust ratio of each mover is calculated from the square ratio of the motor constant of each mover. / 23%) is obtained. As a result, the length of the mover, which is the physique of the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12b, is set to the size of the work (load) mounted on each mover (difference in required thrust required for each mover). Accordingly, it can be designed to an optimal dimension as appropriate.

したがって、第1比較例は上記に述べたように、磁極数とコイル数のコンビネーションが異なった複数の大推力可動子と小推力可動子を同一固定子上に配置しているので、複数のワークの必要推力に大きな差がある場合においても、モータ体格を極限まで小型化することができる。   Therefore, in the first comparative example, as described above, a plurality of large thrust movers and small thrust movers having different combinations of the number of magnetic poles and the number of coils are arranged on the same stator. Even when there is a large difference in the required thrust, the motor size can be reduced to the minimum.

[比較例2]
図2は、第2比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図であり、図3は、図2の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図である。
図2、図3において、11aは大推力可動子、12cは小推力可動子、31aは大推力コイル、32cは小推力コイルである。図3において、小推力コイル32cはU相コイル32u、V相コイル32v、W相コイル32w´で構成される。
第2比較例は、図2,3に示すように、大推力可動子11aは永久磁石界磁の磁極数P=4、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは4τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12cは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、W相コイルを電気角180°ずらしてコイルの巻き方向を反転させて配置することにより、その可動子長さは(4/3)τpとなっている。
[Comparative Example 2]
2 is a multi-head coreless linear motor showing a second comparative example, in which (a) is a side view thereof, (b) is a front view of (a), and FIG. 3 is a small thrust of FIG. It is the plane sectional view which expanded arrangement of a mover and a stator.
2 and 3, 11a is a large thrust mover, 12c is a small thrust mover, 31a is a large thrust coil, and 32c is a small thrust coil. In FIG. 3, the small thrust coil 32c includes a U-phase coil 32u, a V-phase coil 32v, and a W-phase coil 32w ′.
In the second comparative example, as shown in FIGS. 2 and 3, the large thrust mover 11a is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 4 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the pole pitch is τp. In this case, the length of the mover is 4τp × N (N: 1, 2, 3,...). The small thrust mover 12c is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 2 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the W-phase coil is shifted by an electrical angle of 180 ° to reverse the winding direction of the coil. By arranging, the length of the mover is (4/3) τp.

次に、第2比較例において、リニアスライダの可動子体格の異なる大推力可動子と小推力可動子の必要推力の考え方について図12に基づいて説明する。
すなわち、図2、図3に示される大推力可動子11aと小推力可動子12cのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11aおよび小推力可動子12cにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=4:3、P:M=2:3とし、また、小推力可動子12cのW相コイルの電気角を180度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11aおよび小推力可動子12cの長さを、それぞれ4τp×N(Nは1以上の整数)、(4/3)τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/67%)と巻線ターン数(比率は100%/48%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/32%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/88%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/34%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/12%)が得られる。その結果、大推力可動子11aと小推力可動子12cの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
Next, in the second comparative example, the concept of the required thrust of the large thrust mover and the small thrust mover having different mover physiques of the linear slider will be described with reference to FIG.
That is, the large thrust arranged on the same stator when there is a large difference in the necessary thrust of the mounted work mounted on each of the large thrust movable element 11a and the small thrust movable element 12c shown in FIGS. The relationship between the number of magnetic poles P of the permanent magnet field and the number of armature coils M in the mover 11a and the small thrust mover 12c is P: M = 4: 3 and P: M = 2: 3, respectively, and the small thrust The electrical angle of the W-phase coil of the mover 12c is shifted by 180 degrees, and the lengths of the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12c are 4τp × N (N is an integer of 1 or more), respectively. By changing to (4/3) τp, first, the winding coefficient (ratio is 100% / 67%) and the number of winding turns (ratio is 100% / 48%) in the armature coil of each mover are different. Therefore, the induced voltage constant (the ratio of the thrust constant is 1 0% / 32%) is different. Next, since the winding space in the armature coil of each mover is different, the winding resistance (ratio is 100% / 88%) is different, and when the induced voltage constant and the winding resistance of each mover are different, the motor Because the constants (ratio is 100% / 34%) are different, after all, if the ratio of the thrust of each mover is calculated from the square ratio of the motor constant of each mover, the required thrust (ratio is 100%) / 12%) is obtained. As a result, the length of the mover, which is the physique of the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12c, is set to the size of the work (load) mounted on each mover (difference in required thrust required for each mover). Accordingly, it can be designed to an optimal dimension as appropriate.

したがって、第2比較例は上記に述べたように、磁極数とコイル数のコンビネーションが異なった複数の大推力可動子と小推力可動子を同一固定子上に配置しているので、複数のワークの必要推力に大きな差がある場合においても、モータ体格を極限まで小型化することができる。   Therefore, in the second comparative example, as described above, a plurality of large thrust movers and small thrust movers having different combinations of the number of magnetic poles and the number of coils are arranged on the same stator. Even when there is a large difference in the required thrust, the motor size can be reduced to the minimum.

図4は、第1実施形態を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図であり、図5は、図4の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図である。
図4、図5において、11aは大推力可動子、12dは小推力可動子、31aは大推力コイル、32dは小推力コイルである。図5において、小推力コイル32dはU相コイル32u、V相コイル32v、W相コイル32wで構成される。
第1実施形態は、図4、図5に示すように、大推力可動子11aと小推力可動子12dにおいて、ともに永久磁石界磁の磁極数P=4、電機子コイル数M=3のコンビネーションとし、極ピッチをτpとした場合、大推力可動子11aの可動子長さは4τp×N(N:1,2,3…)とし、小推力可動子12dについては、V相コイル32vを電気角360°ずらして配置することにより、その可動子長さを(8/3)τpとしたものである。
このリニアモータは、前述の図14の基本となる実施形態同様、永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイルの数Mとの比率が、P=4、M=3のコンビネーションのものを1セットとして構成するものである。本実施形態では、このコンビネーションを1セット備えた小推力可動子12aと、上記コンビネーションを2セット備えた大推力可動子11aで構成することにより、必要推力の異なるワークに合わせて同一のコンビネーションを有する可動子の長さを決定することができる。
FIG. 4 is a multi-head type coreless linear motor showing the first embodiment, wherein (a) is a side view thereof, (b) is a front view of (a), and FIG. 5 is a small thrust of FIG. It is the plane sectional view which expanded arrangement of a mover and a stator.
4 and 5, 11a is a large thrust movable element, 12d is a small thrust movable element, 31a is a large thrust coil, and 32d is a small thrust coil. In FIG. 5, the small thrust coil 32d includes a U-phase coil 32u, a V-phase coil 32v, and a W-phase coil 32w.
In the first embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the combination of the number of magnetic poles P = 4 and the number of armature coils M = 3 of the permanent magnet field in the large thrust movable element 11a and the small thrust movable element 12d. When the pole pitch is τp, the mover length of the large thrust mover 11a is 4τp × N (N: 1, 2, 3,...), And the V-phase coil 32v is electrically connected to the small thrust mover 12d. By arranging the angle shifted by 360 °, the length of the mover is (8/3) τp.
As in the basic embodiment of FIG. 14 described above, this linear motor is a combination of the ratio of the number of magnetic poles P of the permanent magnet field and the number M of armature coils of P = 4 and M = 3. It is configured as a set. In this embodiment, the small thrust mover 12a having one set of this combination and the large thrust mover 11a having two sets of the above combinations have the same combination in accordance with workpieces having different required thrusts. The length of the mover can be determined.

次に、第1実施形態において、リニアスライダの可動子体格の異なる大推力可動子と小推力可動子の必要推力の考え方について図12に基づいて説明する。
すなわち、図4、図5に示される大推力可動子11aと小推力可動子12dのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11aおよび小推力可動子12dにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、何れもP:M=4:3とし、また、小推力可動子12dのV相コイルの電気角を360度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11aおよび小推力可動子12dの長さを、それぞれ4τp×N(Nは1以上の整数)、(8/3)τpに変えると、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数、巻線ターン数のそれぞれの比率が同じなため、誘起電圧定数は変わらないが、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/200%)が異なり、さらに巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/71%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/50%)が得られる。
Next, in the first embodiment, the concept of the required thrust of the large thrust mover and the small thrust mover having different mover physiques of the linear slider will be described with reference to FIG.
That is, when there is a difference in the required thrust of the mounted work mounted on each of the large thrust movable element 11a and the small thrust movable element 12d shown in FIGS. 4 and 5, the large thrust movable element arranged on the same stator is used. The relationship between the number P of permanent magnet field poles and the number M of armature coils in the child 11a and the small thrust mover 12d is P: M = 4: 3, and the V-phase coil of the small thrust mover 12d The electrical angle is shifted by 360 degrees, and the lengths of the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12d are 4τp × N (N is an integer of 1 or more) and (8/3) τp, respectively. If changed, the ratio of the winding coefficient and the number of turns in the armature coil of each mover is the same, so the induced voltage constant does not change, but the winding space in the armature coil of each mover is different. , Winding resistance (ratio is 1 0% / 200%) and the winding resistance is different, the motor constant (ratio is 100% / 71%) is different. If the ratio of the thrust of the child is calculated, the necessary thrust of both is obtained (ratio is 100% / 50%).

第1実施形態は上記に述べたように、最小単位の磁極数とコイル数のコンビネーションを1セットとし、各可動子の必要推力に応じて、可動子のセット数を変える(小推力可動子12dが1セット、大推力可動子11aが2セット)。これにより、ユーザから必要な推力が複数の可動子によって異なるような要求がある場合でも、これに対応することができる。   In the first embodiment, as described above, the combination of the minimum number of magnetic poles and the number of coils is set as one set, and the set number of movers is changed according to the necessary thrust of each mover (small thrust mover 12d 1 set, 2 sets of large thrust mover 11a). Thereby, even when there is a request from the user such that the required thrust differs depending on the plurality of movers, this can be dealt with.

[比較例3]
図6は、第3比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図であり、図7は、図6の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図である。
図6、図7において、11aは大推力可動子、12eは小推力可動子、31aは大推力コイル、32eは小推力コイルである。
第3比較例は、図6,図7に示すように、大推力可動子11aは永久磁石界磁の磁極数P=4、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは4τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12eは永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、W相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、その可動子長さは(10/3)τpとなっている。
[Comparative Example 3]
6 is a multi-head type coreless linear motor showing a third comparative example, where (a) is a side view thereof, (b) is a front view of (a), and FIG. 7 is a small thrust of FIG. It is the plane sectional view which expanded arrangement of a mover and a stator.
6 and 7, 11a is a large thrust mover, 12e is a small thrust mover, 31a is a large thrust coil, and 32e is a small thrust coil.
In the third comparative example, as shown in FIGS. 6 and 7, the large thrust mover 11a is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 4 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the pole pitch is τp. In this case, the length of the mover is 4τp × N (N: 1, 2, 3,...). The small thrust mover 12e is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 5 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the mover is arranged by shifting the W-phase coil by an electrical angle of 360 °. The length is (10/3) τp.

次に、第3比較例において、リニアスライダの可動子体格の異なる大推力可動子と小推力可動子の必要推力の考え方について図12に基づいて説明する。
すなわち、図6、図7に示される大推力可動子11aと小推力可動子12eのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11aおよび小推力可動子12eにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=4:3、P:M=5:3とし、また、小推力可動子12eのW相コイルの電気角を360度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11aおよび小推力可動子12eの長さを、それぞれ4τp×N(Nは1以上の整数)、(10/3)τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/98%)と巻線ターン数(比率は100%/127%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/124%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/263%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/77%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/59%)が得られる。その結果、大推力可動子11aと小推力可動子12eの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
Next, in the third comparative example, the concept of required thrust of the large thrust mover and the small thrust mover having different mover physiques of the linear slider will be described with reference to FIG.
That is, the large thrust arranged on the same stator when there is a large difference in the required thrust of the mounted work mounted on each of the large thrust movable element 11a and the small thrust movable element 12e shown in FIGS. The relationship between the number of magnetic poles P of the permanent magnet field and the number of armature coils M in the mover 11a and the small thrust mover 12e is P: M = 4: 3 and P: M = 5: 3, respectively, and the small thrust The electrical angle of the W-phase coil of the mover 12e is shifted by 360 degrees, and the lengths of the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12e are 4τp × N (N is an integer of 1 or more), respectively. , (10/3) τp, the winding coefficient (ratio is 100% / 98%) and the number of winding turns (ratio is 100% / 127%) in the armature coil of each mover are different. Therefore, induced voltage constant (ratio of thrust constant) 100% / 124%) is different. Next, since the winding space in the armature coil of each mover is different, the winding resistance (ratio is 100% / 263%) is different, and if the induced voltage constant and the winding resistance of each mover are different, the motor Because the constants (ratio is 100% / 77%) are different, after all, if the ratio of the thrust of each mover is calculated from the square ratio of the motor constant of each mover, the required thrust (ratio is 100%) / 59%) is obtained. As a result, the length of the mover, which is the physique of the large thrust mover 11a and the small thrust mover 12e, is set to the size of the work (load) mounted on each mover (the difference in required thrust required for each mover). Accordingly, it can be designed to an optimal dimension as appropriate.

したがって、第3比較例は上記に述べたように、磁極数とコイル数のコンビネーションが異なった複数の大推力可動子と小推力可動子を同一固定子上に配置しているので、複数のワークの必要推力に大きな差がある場合においても、モータ体格を極限まで小型化することができる。   Therefore, in the third comparative example, as described above, a plurality of large thrust movers and small thrust movers having different combinations of the number of magnetic poles and the number of coils are arranged on the same stator. Even when there is a large difference in the required thrust, the motor size can be reduced to the minimum.

[比較例4]
図8は、第4比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。
図8において、11bは大推力可動子、12bは小推力可動子、31bは大推力コイル、32bは小推力コイルである。
第4比較例は、図8に示すように、大推力可動子11bは永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは5τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12bは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、その可動子長さは2τpとなっている。
[Comparative Example 4]
FIG. 8 shows a multi-head coreless linear motor according to a fourth comparative example, in which (a) is a side view thereof and (b) is a front view of (a).
In FIG. 8, 11b is a large thrust mover, 12b is a small thrust mover, 31b is a large thrust coil, and 32b is a small thrust coil.
In the fourth comparative example, as shown in FIG. 8, the large thrust mover 11b is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 5 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the pole pitch is τp. The length of the mover is 5τp × N (N: 1, 2, 3,...). The small thrust mover 12b is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 2 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the length of the mover is 2τp.

次に、第4比較例において、リニアスライダの可動子体格の異なる大推力可動子と小推力可動子の必要推力の考え方について図12に基づいて説明する。
すなわち、図8に示される大推力可動子11bと小推力可動子12bのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11bおよび小推力可動子12bにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=5:3、P:M=2:3とし、また、大推力可動子11bおよび小推力可動子12bの長さを、それぞれ5τp×N(Nは1以上の整数)、2τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/68%)と巻線ターン数(比率は100%/38%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/26%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/34%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/44%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/20%)が得られる。その結果、大推力可動子11bと小推力可動子12bの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
Next, in the fourth comparative example, the concept of the required thrust of the large thrust mover and the small thrust mover having different linear slider mover physiques will be described with reference to FIG.
That is, when there is a large difference in the required thrusts of the mounted workpieces mounted on the large thrust movable element 11b and the small thrust movable element 12b shown in FIG. 8, the large thrust movable element 11b arranged on the same stator. The relationship between the number of magnetic poles P of the permanent magnet field and the number of armature coils M in the small thrust mover 12b is P: M = 5: 3 and P: M = 2: 3, respectively, and the large thrust mover 11b. And by changing the length of the small thrust mover 12b to 5τp × N (N is an integer of 1 or more) and 2τp, respectively, first, the winding coefficient (ratio is 100% / 68) in the armature coil of each mover. %) And the number of winding turns (ratio is 100% / 38%), the induced voltage constant (ratio of thrust constant is 100% / 26%) is different. Next, since the winding space in the armature coil of each mover is different, the winding resistance (ratio is 100% / 34%) is different, and if the induced voltage constant and winding resistance of each mover are different, the motor Because the constants (ratio is 100% / 44%) are different, after all, if the ratio of the thrust of each mover is calculated from the square ratio of the motor constant of each mover, the required thrust (ratio is 100%) / 20%) is obtained. As a result, the length of the mover, which is the physique of the large thrust mover 11b and the small thrust mover 12b, is set to the size of the work (load) mounted on each mover (difference in required thrust required for each mover). Accordingly, it can be designed to an optimal dimension as appropriate.

したがって、第4比較例は上記に述べたように、磁極数とコイル数のコンビネーションが異なった複数の大推力可動子と小推力可動子を同一固定子上に配置しているので、複数のワークの必要推力に大きな差がある場合においても、モータ体格を極限まで小型化することができる。   Accordingly, in the fourth comparative example, as described above, a plurality of large thrust movers and small thrust movers having different combinations of the number of magnetic poles and the number of coils are arranged on the same stator. Even when there is a large difference in the required thrust, the motor size can be reduced to the minimum.

[比較例5]
図9は、第5比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。なお、ここで図9の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図は図3と共通となっている。
図9、図3において、11bは大推力可動子、12cは小推力可動子、31bは大推力コイル、32cは小推力コイルである。
第5比較例は、図9,図3に示すように、大推力可動子11bは永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは5τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12cは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、W相コイルを電気角180°ずらしてコイルの巻き方向を反転させて配置することにより、その可動子長さは(4/3)τpとなっている。
[Comparative Example 5]
FIG. 9 is a multi-head coreless linear motor showing a fifth comparative example, in which (a) is a side view thereof and (b) is a front view of (a). In addition, the plane sectional view which expanded arrangement | positioning of the small thrust movable element and stator of FIG. 9 here is common in FIG.
9 and 3, 11b is a large thrust movable element, 12c is a small thrust movable element, 31b is a large thrust coil, and 32c is a small thrust coil.
In the fifth comparative example, as shown in FIGS. 9 and 3, the large thrust mover 11b is composed of a combination of the number of permanent magnet field poles P = 5 and the number of armature coils M = 3, and the pole pitch is τp. In this case, the length of the mover is 5τp × N (N: 1, 2, 3,...). The small thrust mover 12c is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 2 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the W-phase coil is shifted by an electrical angle of 180 ° to reverse the winding direction of the coil. By arranging, the length of the mover is (4/3) τp.

次に、第5比較例において、リニアスライダの可動子体格の異なる大推力可動子と小推力可動子の必要推力の考え方について図12に基づいて説明する。
すなわち、図9、図3に示される大推力可動子11bと小推力可動子12cのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11bおよび小推力可動子12cにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=5:3、P:M=2:3とし、また、小推力可動子12cのW相コイルの電気角を180度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11bおよび小推力可動子12cの長さを、それぞれ5τp×N(Nは1以上の整数)、(4/3)τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/68%)と巻線ターン数(比率は100%/38%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/26%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/67%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/31%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/10%)が得られる。その結果、大推力可動子11bと小推力可動子12cの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
Next, in the fifth comparative example, the concept of the required thrust of the large thrust mover and the small thrust mover having different linear slider mover physiques will be described with reference to FIG.
That is, the large thrust arranged on the same stator when there is a large difference in the required thrust of the mounted work mounted on each of the large thrust movable element 11b and the small thrust movable element 12c shown in FIGS. The relationship between the number of magnetic poles P of the permanent magnet field and the number of armature coils M in the mover 11b and the small thrust mover 12c is P: M = 5: 3 and P: M = 2: 3, respectively, and the small thrust The electric angle of the W-phase coil of the mover 12c is shifted by 180 degrees, and the lengths of the large thrust mover 11b and the small thrust mover 12c are each 5τp × N (N is an integer of 1 or more). By changing to (4/3) τp, first, the winding coefficient (ratio is 100% / 68%) and the number of winding turns (ratio is 100% / 38%) in the armature coil of each mover are different. Therefore, the induced voltage constant (the ratio of the thrust constant is 1 0% / 26%) is different. Next, since the winding space in the armature coil of each mover is different, the winding resistance (ratio is 100% / 67%) is different, and if the induced voltage constant and winding resistance of each mover are different, the motor Because the constants (ratio is 100% / 31%) are different, after all, if the ratio of the thrust of each mover is calculated from the square ratio of the motor constant of each mover, the required thrust (ratio is 100%) / 10%) is obtained. As a result, the length of the mover, which is the physique of the large thrust mover 11b and the small thrust mover 12c, is set to the size of the work (load) mounted on each mover (difference in required thrust required for each mover). Accordingly, it can be designed to an optimal dimension as appropriate.

したがって、第5比較例は上記に述べたように、磁極数とコイル数のコンビネーションが異なった複数の大推力可動子と小推力可動子を同一固定子上に配置しているので、複数のワークの必要推力に大きな差がある場合においても、モータ体格を極限まで小型化することができる。   Therefore, in the fifth comparative example, as described above, a plurality of large thrust movers and small thrust movers having different combinations of the number of magnetic poles and the number of coils are arranged on the same stator. Even when there is a large difference in the required thrust, the motor size can be reduced to the minimum.

[比較例6]
図10は、第6比較例を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図である。なお、ここで図10の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図は図5と共通となっている。
図10、図5において、11bは大推力可動子、12dは小推力可動子、31bは大推力コイル、32dは小推力コイルである。
第6比較例は、図10,図5に示すように、大推力可動子11bは永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、極ピッチをτpとした場合、その可動子長さは5τp×N(N:1,2,3…)となっている。また、小推力可動子12dは永久磁石界磁の磁極数P=2、電機子コイル数M=3のコンビネーションから構成され、V相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、その可動子長さは(8/3)τpとなっている。
[Comparative Example 6]
FIG. 10 is a multi-head coreless linear motor showing a sixth comparative example, in which (a) is a side view thereof and (b) is a front view of (a). In addition, the plane sectional view which expanded arrangement | positioning of the small thrust movable element and stator of FIG. 10 here is common in FIG.
10 and 5, 11b is a large thrust mover, 12d is a small thrust mover, 31b is a large thrust coil, and 32d is a small thrust coil.
In the sixth comparative example, as shown in FIGS. 10 and 5, the large thrust mover 11b is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 5 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the pole pitch is τp. In this case, the length of the mover is 5τp × N (N: 1, 2, 3,...). The small thrust mover 12d is composed of a combination of the number of magnetic poles P = 2 of the permanent magnet field and the number of armature coils M = 3, and the mover is arranged by shifting the V-phase coil by an electrical angle of 360 °. The length is (8/3) τp.

次に、第6比較例において、リニアスライダの可動子体格の異なる大推力可動子と小推力可動子の必要推力の考え方について図12に基づいて説明する。
すなわち、図10、図5に示される大推力可動子11bと小推力可動子12dのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に大きな差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11bおよび小推力可動子12dにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、それぞれP:M=5:3、P:M=2:3とし、また、小推力可動子12dのV相コイルの電気角を360度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11bおよび小推力可動子12dの長さを、それぞれ5τp×N(Nは1以上の整数)、(8/3)τpに変えることで、まず、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数(比率は100%/102%)と巻線ターン数(比率は100%/79%)が異なるため、誘起電圧定数(推力定数の比率は100%/80%)が異なる。次に、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/152%)が異なり、さらに各可動子の誘起電圧定数と巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/65%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/43%)が得られる。その結果、大推力可動子11bと小推力可動子12dの体格である可動子長を、各可動子に搭載するワーク(負荷)の大きさ(各可動子に要求される必要推力の差)に応じて、適宜最適な寸法に設計することができるのである。
Next, in the sixth comparative example, the concept of the required thrust of the large thrust mover and the small thrust mover having different linear slider mover sizes will be described with reference to FIG.
That is, when there is a large difference in the required thrust of the mounted work mounted on each of the large thrust movable element 11b and the small thrust movable element 12d shown in FIGS. 10 and 5, the large thrust disposed on the same stator. The relationship between the number of magnetic poles P of the permanent magnet field and the number of armature coils M in the mover 11b and the small thrust mover 12d is P: M = 5: 3 and P: M = 2: 3, respectively, and the small thrust The electrical angle of the V-phase coil of the mover 12d is shifted by 360 degrees, and the lengths of the large thrust mover 11b and the small thrust mover 12d are each 5τp × N (N is an integer of 1 or more). , (8/3) τp, first, the winding coefficient (ratio is 100% / 102%) and the number of winding turns (ratio is 100% / 79%) in the armature coil of each mover are different. Therefore, induced voltage constant (ratio of thrust constant) 100% / 80%) is different. Next, since the winding space in the armature coil of each mover is different, the winding resistance (ratio is 100% / 152%) is different, and when the induced voltage constant and the winding resistance of each mover are different, the motor Because the constants (ratio is 100% / 65%) are different, after all, if the ratio of the thrust of each mover is calculated from the square ratio of the motor constant of each mover, the required thrust (ratio is 100%) / 43%) is obtained. As a result, the mover length, which is the physique of the large thrust mover 11b and the small thrust mover 12d, is set to the size of the work (load) mounted on each mover (difference in required thrust required for each mover). Accordingly, it can be designed to an optimal dimension as appropriate.

したがって、第6比較例は上記に述べたように、磁極数とコイル数のコンビネーションが異なった複数の大推力可動子と小推力可動子を同一固定子上に配置しているので、複数のワークの必要推力に大きな差がある場合においても、モータ体格を極限まで小型化することができる。   Accordingly, in the sixth comparative example, as described above, a plurality of large thrust movers and small thrust movers having different combinations of the number of magnetic poles and the number of coils are arranged on the same stator. Even when there is a large difference in the required thrust, the motor size can be reduced to the minimum.

図11は、第2実施形態を示すマルチヘッド形コアレスリニアモータであって、(a)はその側面図、(b)は(a)の正面図であり、なお、ここで図11の小推力可動子と固定子の配置を拡大した平断面図は図7と共通となっている。
図11、図7において、11bは大推力可動子、12eは小推力可動子、31bは大推力コイル、32eは小推力コイルである。
第2実施形態は、図11、図7に示すように、大推力可動子11bと小推力可動子12eにおいて、ともに永久磁石界磁の磁極数P=5、電機子コイル数M=3のコンビネーションとし、極ピッチをτpとした場合、大推力可動子11bの可動子長さは5τp×N(N:1,2,3…)とし、小推力可動子12eについては、W相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、その可動子長さを(10/3)τpとしたものである。
このリニアモータは、永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイルの数Mとの比率が、P=5、M=3のコンビネーションのものを1セットとして構成するものである。本実施形態では、このコンビネーションを1セット相当備えた小推力可動子12eと、上記コンビネーションを2セット備えた大推力可動子11bで構成することにより、必要推力の異なるワークに合わせて同一のコンビネーションを有する可動子の長さを決定することができる。
FIG. 11 is a multi-head type coreless linear motor showing the second embodiment, wherein (a) is a side view thereof, and (b) is a front view of (a), where the small thrust of FIG. An enlarged plan sectional view of the arrangement of the mover and the stator is the same as FIG.
11 and 7, 11b is a large thrust movable element, 12e is a small thrust movable element, 31b is a large thrust coil, and 32e is a small thrust coil.
In the second embodiment, as shown in FIGS. 11 and 7, the combination of the number of magnetic poles P = 5 and the number of armature coils M = 3 of the permanent magnet field in the large thrust movable element 11b and the small thrust movable element 12e. When the pole pitch is τp, the mover length of the large thrust mover 11b is 5τp × N (N: 1, 2, 3,...), And for the small thrust mover 12e, the W-phase coil is an electrical angle. By arranging them by shifting 360 °, the length of the mover is (10/3) τp.
In this linear motor, the combination of the number of magnetic poles P of the permanent magnet field and the number M of armature coils is a combination of P = 5 and M = 3. In the present embodiment, the same combination is made according to workpieces having different required thrusts by configuring the small thrust mover 12e provided with one set of this combination and the large thrust mover 11b provided with two sets of the above combinations. The length of the mover can be determined.

次に、第2実施形態において、リニアスライダの可動子体格の異なる大推力可動子と小推力可動子の必要推力の考え方について図12に基づいて説明する。
すなわち、図11、図7に示される大推力可動子11bと小推力可動子12eのそれぞれに搭載される搭載ワークの必要推力に差がある場合に、同一固定子上に配置される大推力可動子11bおよび小推力可動子12eにおける永久磁石界磁の磁極数Pと電機子コイル数Mの関係を、何れもP:M=5:3とし、また、小推力可動子12eのW相コイルの電気角を360度ずらした構成にすると共に、さらに、大推力可動子11bおよび小推力可動子12eの長さを、それぞれ5τp×N(Nは1以上の整数)、(10/3)τpに変えると、各可動子の電機子コイルにおける巻線係数、巻線ターン数のそれぞれの比率が同じなため、誘起電圧定数は変わらないが、各可動子の電機子コイルにおける巻線スペースが異なるため、巻線抵抗(比率は100%/200%)が異なり、さらに巻線抵抗が異なると、モータ定数(比率は100%/71%)が異なる、という理由から、結局、各可動子のモータ定数の二乗比から、各可動子の推力の比率を計算すると、両者の必要推力(比率は100%/50%)が得られる。
Next, in the second embodiment, the concept of the necessary thrust of the large thrust mover and the small thrust mover having different mover physiques of the linear slider will be described with reference to FIG.
That is, when there is a difference in the required thrust of the mounted work mounted on each of the large thrust movable element 11b and the small thrust movable element 12e shown in FIGS. 11 and 7, the large thrust movable element disposed on the same stator. The relationship between the number P of permanent magnet field poles and the number M of armature coils in the child 11b and the small thrust mover 12e is P: M = 5: 3, and the W-phase coil of the small thrust mover 12e The electrical angle is shifted by 360 degrees, and the lengths of the large thrust mover 11b and the small thrust mover 12e are set to 5τp × N (N is an integer of 1 or more) and (10/3) τp, respectively. If changed, the ratio of the winding coefficient and the number of turns in the armature coil of each mover is the same, so the induced voltage constant does not change, but the winding space in the armature coil of each mover is different. , Winding resistance (ratio (100% / 200%) is different, and winding resistance is different, the motor constant (ratio is 100% / 71%) is different. If the ratio of the thrust of the child is calculated, the necessary thrust of both is obtained (ratio is 100% / 50%).

第2実施形態は上記に述べたように、最小単位の磁極数とコイル数のコンビネーションを1セットとし、各可動子の必要推力に応じて、可動子のセット数を変える(小推力可動子12eが1セット、大推力可動子11bが2セット)。これにより、ユーザから必要な推力が複数の可動子によって異なるような要求がある場合でも、これに対応することができる。   In the second embodiment, as described above, the combination of the minimum number of magnetic poles and the number of coils is set as one set, and the set number of movers is changed according to the required thrust of each mover (small thrust mover 12e 1 set, 2 sets of large thrust mover 11b). Thereby, even when there is a request from the user such that the required thrust differs depending on the plurality of movers, this can be dealt with.

永久磁石界磁の磁極数と電機子コイル数のコンビネーションが共通でセット数が異なった複数の可動子を同一固定子上に配置することにより、必要推力の異なる複数のワークに対しても、対応することができるので、例えば、ガラス基板のような主となるワークを大推力可動子で、ケーブル等のような小ワークを小推力可動子で担うような液晶製造装置をはじめとした、あらゆる用途に対して適用できる。   Corresponding to multiple workpieces with different required thrusts by arranging multiple movers with the same number of permanent magnet field and armature coil combinations and different number of sets on the same stator For example, all applications including liquid crystal manufacturing equipment in which the main work such as a glass substrate is handled by a large thrust mover and the small work such as a cable is carried by a small thrust mover. Applicable to

1 可動子(電機子)
11a、11b 大推力可動子
12a、12b、12c、12d、12e 小推力可動子
2 可動子ベース
3 電機子コイル
31a、31b 大推力コイル
32a、32b、32c、32d、32e 小推力コイル
32u U相コイル
32v V相コイル
32w W相コイル
32w´ −W相コイル
4 固定子(永久磁石界磁)
5 界磁ヨーク
6 永久磁石
1 Mover (armature)
11a, 11b Large thrust mover 12a, 12b, 12c, 12d, 12e Small thrust mover 2 Movable base 3 Armature coil 31a, 31b Large thrust coil 32a, 32b, 32c, 32d, 32e Small thrust coil 32u U-phase coil 32v V-phase coil 32w W-phase coil 32w'-W-phase coil 4 Stator (permanent magnet field)
5 Field yoke 6 Permanent magnet

Claims (5)

直線方向に向かって交互に磁極が異なるように配列されたP個の永久磁石をもつ永久磁石界磁と、
前記永久磁石界磁と磁気的空隙を介して対向配置されると共に、集中的に巻回され且つ3相接続されたM個の電機子コイルをもつ電機子と、
を備え、
前記電機子を可動子に、前記永久磁石界磁を固定子として構成すると共に、同一の前記固定子上に前記可動子を複数個並べて配置することにより、前記複数の可動子を前記固定子に対して別々に駆動するようにしたマルチヘッド形コアレスリニアモータにおいて、
前記複数の可動子は、
互いに対向する前記電機子コイル及び前記永久磁石における当該永久磁石の磁極数と当該電機子コイルの数との比率が所定値であるコンビネーションを1セットとして、
所定のセット数を備えた小推力可動子と、
前記所定のセット数よりも多いセット数を備えた大推力可動子と、
から構成されることを特徴とするマルチヘッド形コアレスリニアモータ。
A permanent magnet field having P permanent magnets arranged so that the magnetic poles are alternately different in the linear direction;
An armature having M armature coils arranged in a concentrated manner and connected in a three-phase manner, opposite to the permanent magnet field via a magnetic gap;
With
The armature is configured as a mover, the permanent magnet field is configured as a stator, and the plurality of movers are arranged side by side on the same stator, whereby the plurality of movers are configured as the stator. On the other hand, in a multi-head coreless linear motor that is driven separately,
The plurality of movers are:
A combination in which the ratio between the number of magnetic poles of the permanent magnet and the number of the armature coils in the armature coil and the permanent magnet facing each other is a predetermined value,
A small thrust mover with a predetermined number of sets;
A large thrust movable element having a set number greater than the predetermined set number;
A multi-head coreless linear motor characterized by comprising:
前記永久磁石の磁極数と当該電機子コイルの数との比率が4:3である前記コンビネーションを1セットとして、
前記大推力可動子のセット数が前記小推力可動子のセット数よりも多くなるように構成されている
ことを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。
The combination in which the ratio of the number of magnetic poles of the permanent magnet and the number of the armature coils is 4: 3 is set as one set.
2. The multi-head coreless linear motor according to claim 1, wherein the number of sets of the large thrust movers is larger than the number of sets of the small thrust movers.
極ピッチをτpとしたとき、
前記大推力可動子の可動子長さを、4τp×N(Nは1以上の整数)とし、
前記小推力可動子の可動子長さを、当該小推力可動子に設けられるV相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、(8/3)τpとする
ことを特徴とする請求項2記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。
When the pole pitch is τp,
The length of the mover of the large thrust mover is 4τp × N (N is an integer of 1 or more),
The mover length of the small thrust mover is set to (8/3) τp by disposing the V-phase coil provided in the small thrust mover with an electrical angle of 360 °. 2. A multi-head coreless linear motor according to 2.
前記永久磁石の磁極数と当該電機子コイルの数との比率が5:3である前記コンビネーションを1セットとして、
前記大推力可動子のセット数が前記小推力可動子のセット数よりも多くなるように構成されている
ことを特徴とする請求項1記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。
The combination in which the ratio between the number of magnetic poles of the permanent magnet and the number of the armature coils is 5: 3 is set as one set.
2. The multi-head coreless linear motor according to claim 1, wherein the number of sets of the large thrust movers is larger than the number of sets of the small thrust movers.
極ピッチをτpとしたとき、
前記大推力可動子の可動子長さを、5τp×N(Nは1以上の整数)とし、
前記小推力可動子の可動子長さを、当該小推力可動子に設けられるW相コイルを電気角360°ずらして配置することにより、(10/3)τpとする
ことを特徴とする請求項4記載のマルチヘッド形コアレスリニアモータ。
When the pole pitch is τp,
The movable element length of the large thrust movable element is 5τp × N (N is an integer of 1 or more),
The mover length of the small thrust mover is set to (10/3) τp by disposing a W-phase coil provided on the small thrust mover with an electrical angle of 360 °. 4. A multi-head coreless linear motor according to item 4.
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