JP2014007825A - Electromagnet type actuator and planar motor using the same - Google Patents

Electromagnet type actuator and planar motor using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnet type actuator in which a high thrust is acquired by using a permanent magnet, and a planar motor using the same.SOLUTION: A stator core 1a has a plurality of core teeth 11 which are arranged in an X-direction and extended in a Y-direction on both sides thereof, and a stator core 1b has a plurality of core teeth 12 which are arranged in the X-direction and extended in the Y-direction on both sides thereof. In a groove between the core teeth 11 and 12 of stator cores 1a and 1b, coils 2a and 2b for generating magnetic flux are wound. A moving element 3 is provided movably in the X-direction between stator cores 1a and 1b, and has a magnetic body 31 and a nonmagnetic material 32 which are arranged in the X-direction and extended alternately in the Y-direction. A control circuit 4 provides driving currents Iand Ito the coils 2a and 2b in accordance with a moving element current position x and a moving element movement position x, and repeats alternately a perpendicular magnetic flux effect driving state where magnetic flux is made to be applied vertically to the magnetic body 31 of the moving element 3 and a parallel magnetic flux effect driving state where magnetic flux is made to be applied in parallel to the magnetic body 31 of the moving element 3.

Description

本発明は電磁石(EM)形アクチュエータ及びこれを用いた平面モータに関する。   The present invention relates to an electromagnet (EM) type actuator and a planar motor using the same.

永久磁石形アクチュエータに比較して、積層化が容易にできるEM形アクチュエータは高推力の点で着目されている。   EM actuators that can be easily stacked compared to permanent magnet actuators have attracted attention in terms of high thrust.

従来のEM形アクチュエータは、複数の並列配列されコイルが巻回されたコア歯を有する固定子と、磁性体と非磁性体(あるいは空隙)とが交互に配列された可動子とによって構成されている(参照:特許文献1、2)。   A conventional EM type actuator is composed of a plurality of stators having core teeth arranged in parallel and wound with coils, and a mover in which magnetic bodies and non-magnetic bodies (or gaps) are alternately arranged. (Reference: Patent Documents 1 and 2).

特開2003−23764号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-23764 特開2001−69746号公報JP 2001-69746 A

しかしながら、上述の従来のEM形アクチュエータにおいては、永久磁石を用いない可動子の場合には、駆動電流をコイルに供給して可動子を吸引力の推力のみで進行させる必要があり、この結果、駆動電流をコイルに供給しない休止期間が発生し、従って、平均推力が低下するという課題がある。   However, in the above-described conventional EM actuator, in the case of a mover that does not use a permanent magnet, it is necessary to supply a drive current to the coil to advance the mover only by the thrust of the attraction force. There is a problem that a pause period in which the drive current is not supplied to the coil occurs, and therefore the average thrust is reduced.

上述の課題を解決するために、本発明に係るEM形アクチュエータは、第1の方向に配列されかつ該第1の方向にほぼ直交する第2の方向に延在する複数の第1のコア歯を有する第1の固定子コアと、第1の方向に配列されかつ第2の方向に延在し第1のコア歯に対向する複数の第2のコア歯を有する第2の固定子コアと、第1の固定子コアの第1のコア歯と第2の固定子コアの第2のコア歯との間に第1の方向に移動可能に設けられ、第2の方向に延在し交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する可動子と、第1、第2の固定子コアに対して第1、第2の磁束を発生するための第1、第2のコイルと、第1、第2のコイルに第1、第2の駆動電流を供給して、第1、第2の磁束を可動子の磁性体の第3の方向に流れるようにする垂直磁束作用駆動状態と、第1、第2の磁束を可動子の磁性体の第1の方向に流れるようにする平行磁束作用駆動状態とを交互に繰返させる制御回路とを具備するものである。これにより、駆動状態の休止期間がなくなる。   In order to solve the above-described problem, an EM actuator according to the present invention includes a plurality of first core teeth arranged in a first direction and extending in a second direction substantially orthogonal to the first direction. And a second stator core having a plurality of second core teeth arranged in the first direction and extending in the second direction and facing the first core teeth. The first stator teeth of the first stator core and the second core teeth of the second stator core are provided so as to be movable in the first direction, and extend alternately in the second direction. A first and second coil for generating first and second magnetic fluxes with respect to the first and second stator cores; 1. Vertical magnets that supply first and second drive currents to the first and second coils so that the first and second magnetic fluxes flow in the third direction of the magnetic body of the mover. A working drive state, first, in which and a control circuit for repeatedly alternating between parallel flux acting drive state to flow a second magnetic flux in a first direction of the magnetic body of the movable element. Thereby, there is no driving rest period.

本発明によれば、休止期間がなくなったので、平均推力を大きくできる。   According to the present invention, since there is no rest period, the average thrust can be increased.

本発明に係るEM形アクチュエータの第1の実施の形態を示し、(A)は全体斜視図、(B)はコイルの一部を取除いた斜視図である。1A and 1B show a first embodiment of an EM actuator according to the present invention, in which FIG. 1A is an overall perspective view, and FIG. 1B is a perspective view with a part of a coil removed. 図1のEM形アクチュエータの垂直磁束作用駆動状態を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the vertical magnetic flux action drive state of the EM type actuator of FIG. 図2の1つの磁路の磁気等価回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a magnetic equivalent circuit of one magnetic path in FIG. 2. 図1のEM形アクチュエータの平行磁束作用駆動状態を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the parallel magnetic flux action drive state of the EM type actuator of FIG. 図4の2つの磁路の磁気等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the magnetic equivalent circuit of the two magnetic paths of FIG. 図1のEM形アクチュエータの2つの駆動状態を説明するもので、(A)は形状パラメータ値を説明する図、(B)は推力波形を示す図である。2A and 1B are diagrams for explaining two driving states of the EM type actuator of FIG. 1, FIG. 3A is a diagram for explaining shape parameter values, and FIG. 図1のEM形アクチュエータの駆動方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the drive method of the EM type actuator of FIG. 図1のEM形アクチュエータの最適形状パラメータ決定ルーチンである。3 is a routine for determining an optimum shape parameter of the EM actuator of FIG. 図8の選択モデルの例を示すテーブルである。It is a table which shows the example of the selection model of FIG. 図8の最適形状パラメータ決定ルーチンによって得られた最適形状パラメータの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the optimal shape parameter obtained by the optimal shape parameter determination routine of FIG. 図10の最適形状パラメータを有する図1のEM形アクチュエータにおける可動子の右方向移動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the rightward movement of the needle | mover in the EM type actuator of FIG. 1 which has the optimal shape parameter of FIG. 図10の最適形状パラメータを有する図1のEM形アクチュエータにおける可動子の左方向移動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the leftward movement of the needle | mover in the EM type actuator of FIG. 1 which has the optimal shape parameter of FIG. 図1のEM形アクチュエータの変更例を示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows the example of a change of the EM type actuator of FIG. 図13のEM形アクチュエータの可動子の磁性体数の効果を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the effect of the magnetic body number of the needle | mover of the EM type actuator of FIG. 図13のEM形アクチュエータの可動子の積層効果を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the lamination | stacking effect of the needle | mover of the EM type actuator of FIG. 本発明に係るEM形アクチュエータの第2の実施の形態を示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows 2nd Embodiment of the EM type actuator which concerns on this invention. 図16のEM形アクチュエータの参考駆動状態として垂直磁束作用駆動状態のみを行った場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where only a perpendicular magnetic flux action drive state is performed as a reference drive state of the EM type actuator of FIG. 図16のEM形アクチュエータの参考駆動状態として平行磁束作用駆動状態のみを行った場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where only a parallel magnetic flux action drive state is performed as a reference drive state of the EM type actuator of FIG. 図16のEM形アクチュエータの本発明の駆動状態として垂直磁束作用駆動状態及び平行磁束作用駆動状態の両方を行った場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where both a perpendicular magnetic flux action drive state and a parallel magnetic flux action drive state are performed as a drive state of this invention of the EM type actuator of FIG. 図19のA相、B相、C相、D相の電流IA、IB、IC、IDを示す図である。A phase in FIG. 19, B-phase, C phase, D-phase currents I A, I B, is a diagram showing an I C, I D. 図19の変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of FIG. 図16のEM形アクチュエータの変更例を示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows the example of a change of the EM type actuator of FIG. 図22のEM形アクチュエータの本発明の駆動状態として垂直磁束作用駆動状態及び平行磁束作用駆動状態の両方を行った場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where both a perpendicular magnetic flux action drive state and a parallel magnetic flux action drive state are performed as a drive state of this invention of the EM type actuator of FIG. 図1、図13、図16、図22のコイルの第1の例を示し、(A)は組立前の平面図、(B)は組立を説明するための斜視図である。FIGS. 1, 13, 16, and 22 show a first example of the coil, in which (A) is a plan view before assembly, and (B) is a perspective view for explaining assembly. FIG. 図1、図13、図16、図22のコイルの第2の例を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd example of the coil of FIG.1, FIG.13, FIG.16 and FIG. 図25Aのコイルの変更例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of a change of the coil of FIG. 25A. 図1、図13、図16、図22のコイルの第3の例を示し、(A)は全体斜視図、(B)は(A)のB部拡大平面図、(C)は(A)のC部拡大平面図である。FIGS. 1, 13, 16, and 22 show a third example of the coil, in which (A) is an overall perspective view, (B) is an enlarged plan view of part B of (A), and (C) is (A). FIG. 図26のコイルの組立を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the assembly of the coil of FIG. 図25、図26の導体の端部の変更例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of a change of the edge part of the conductor of FIG. 25, FIG. 図2、図4の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a change of FIG. 2, FIG. 本発明に係る平面モータを示し、(A)は斜視図、(B)は平面図である。The planar motor which concerns on this invention is shown, (A) is a perspective view, (B) is a top view. 図30のリニアアクチュエータのサイズの例を説明するもので、(A)は縦断面図、(B)は側面図である。FIGS. 30A and 30B illustrate an example of the size of the linear actuator in FIG. 30, in which FIG. 30A is a longitudinal sectional view and FIG. 30B is a side view. 図30のリニアアクチュエータのサイズの他の例を説明するもので、(A)は縦断面図、(B)は側面図である。30 is a diagram for explaining another example of the size of the linear actuator in FIG. 30, in which (A) is a longitudinal sectional view and (B) is a side view. 図30、図31あるいは図32の平面モータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the planar motor of FIG. 30, FIG. 31 or FIG.

図1は本発明に係るEM形アクチュエータの第1の実施の形態を示し、(A)は全体斜視図、(B)はコイルの一部を取除いた斜視図である。尚、図1のEM形アクチュエータは単相型で、可動子が1つである一層構造である。   1A and 1B show a first embodiment of an EM actuator according to the present invention, in which FIG. 1A is an overall perspective view, and FIG. 1B is a perspective view with a part of a coil removed. Note that the EM type actuator of FIG. 1 is a single-phase type and has a single-layer structure with one mover.

図1において、固定子コア1aはその両面にX方向に配列されかつY方向に延在する複数のコア歯11を有し、また、固定子コア1bはその両面にX方向に配列されかつY方向に延在する複数のコア歯12を有する。この場合、固定子コア1aの各コア歯11と固定子コア1bの各コア歯12とは対向している。   In FIG. 1, the stator core 1a has a plurality of core teeth 11 arranged in the X direction and extending in the Y direction on both sides thereof, and the stator core 1b is arranged in the X direction on both sides thereof and in the Y direction. It has a plurality of core teeth 12 extending in the direction. In this case, each core tooth 11 of the stator core 1a and each core tooth 12 of the stator core 1b are opposed to each other.

各固定子コア1a、1bのコア歯11、12間の溝(スロット)には磁束を発生するためのコイル2a、2bが巻回されている。コイル2a、2bの巻回方法については後述する。各コイル2a、2bには駆動電流I2a、I2bが供給される。 Coils 2a and 2b for generating magnetic flux are wound around grooves (slots) between the core teeth 11 and 12 of the stator cores 1a and 1b. A method of winding the coils 2a and 2b will be described later. Driving currents I 2a and I 2b are supplied to the coils 2a and 2b.

他方、可動子3は固定子コア1a、1b間にX方向に駆動可能に設けられ、X方向に配列されかつY方向に交互に延在する磁性体31、非磁性体(スペーサ)32を有する。また、可動子3はY方向にも移動可能であり、これにより、図1のEM形アクチュエータは平面モータに適用し得る。   On the other hand, the mover 3 is provided between the stator cores 1a and 1b so as to be driven in the X direction, and has a magnetic body 31 and a nonmagnetic body (spacer) 32 arranged in the X direction and alternately extending in the Y direction. . Further, the mover 3 is also movable in the Y direction, so that the EM actuator of FIG. 1 can be applied to a planar motor.

図1のEM形アクチュエータの駆動状態には、コイル2a、2bへ供給される駆動電流I2a、I2bの組合せに応じて、磁束を可動子3の磁性体31に対してつまり可動子3の移動のX方向に対して垂直に作用させる垂直磁束作用駆動状態SVと、磁束を可動子3の磁性体31に対してつまり可動子3の移動方向に対して平行に作用させる平行磁束作用駆動状態SPとがある。 The driving state of EM-shaped actuator of FIG. 1, the driving current I 2a supplied to the coil 2a, 2b, according to the combination of I 2b, flux of words mover 3 with respect to the magnetic body 31 of the movable element 3 A vertical magnetic flux action drive state S V that acts perpendicularly to the X direction of movement, and a parallel magnetic flux action drive that causes the magnetic flux to act on the magnetic body 31 of the mover 3, that is, parallel to the move direction of the mover 3. there is a state S P.

制御回路4たとえばマイクロコンピュータは、可動子3の相対位置(以下、可動子現在位置とする)x及び可動子3の移動位置(以下、可動子移動位置)xaを受取り、可動子移動位置xa及び可動子現在位置xに応じた駆動電流I2a、I2bをコイル2a、2bに供給して可動子現在位置xが可動子移動位置xaとなるようにフィードバック制御する。たとえば、xa<xのときには、可動子3はX方向のマイナス側つまり右方向に移動し、他方、xa>xのときには、可動子3はX方向のプラス側つまり左方向に移動する。この場合、可動子現在位置xは可動子3に設けられた可動子3の磁性体31の位相を検出する位置検出センサ(図示せず)から得られる。 The control circuit 4, for example, the microcomputer receives the relative position of the mover 3 (hereinafter referred to as the mover current position) x and the move position of the mover 3 (hereinafter referred to as the mover move position) x a and moves the mover move position x. drive current I 2a corresponding to a and armature current position x, the I 2b coil 2a, the mover current position x is supplied to 2b performs feedback control so that the armature movement position x a. For example, when x a <x, the mover 3 moves to the minus side in the X direction, that is, to the right. On the other hand, when x a > x, the mover 3 moves to the plus side in the X direction, that is, to the left. In this case, the mover current position x is obtained from a position detection sensor (not shown) that detects the phase of the magnetic body 31 of the mover 3 provided in the mover 3.

次に、図2を参照して図1の右方向移動の垂直磁束作用駆動状態SVを説明する。 Next, the vertical magnetic flux acting drive state S V rightward movement in FIG. 1 with reference to FIG.

xa<xのときには、図2に示すごとく、制御回路はたとえば駆動電流I2a=4A、I2b=4Aをコイル2a、2bに供給する。この結果、コイル2a、2bによって発生する磁束φ1、φ2、φ3、φ4、φ5は、矢印に示すごとく、固定子コア1aのコア歯11→空隙Ga1→可動子3の磁性体31→空隙Gb1→固定子コア1bのコア歯12→空隙Gb2→可動子3の磁性体31→空隙Ga2→固定子コア1aのコア歯11のように流れる。この場合、磁束φ1、φ2、φ3、φ4、φ5は可動子3の磁性体31に対してつまり可動子3の移動のX方向に対して垂直となっている。 When x a <x, as shown in FIG. 2, the control circuit supplies drive currents I 2a = 4A, I 2b = 4A to the coils 2a and 2b, for example. As a result, the magnetic fluxes φ1, φ2, φ3, φ4, and φ5 generated by the coils 2a and 2b are, as indicated by arrows, the core teeth 11 of the stator core 1a → the gap Ga1 → the magnetic body 31 of the mover 3 → the gap Gb1 → It flows like the core tooth 12 of the stator core 1b → the gap Gb2 → the magnetic body 31 of the mover 3 → the gap Ga2 → the core tooth 11 of the stator core 1a. In this case, the magnetic fluxes φ1, φ2, φ3, φ4, and φ5 are perpendicular to the magnetic body 31 of the mover 3, that is, perpendicular to the X direction of movement of the mover 3.

図2の1つの磁束φ1の磁気等価回路は図3のごとくなる。図3において、
Ni(2a):コイル2aの起磁力
Ni(2b):コイル2bの起磁力
Rm(1a);Rm’(1a):固定子コア1aの磁気抵抗(この場合、Rm(1a)≒Rm’(1a))
Rm(1b);Rm’(1b):固定子コア1bの磁気抵抗(この場合、Rm(1b) ≒Rm’(1b))
R1(x);R1’(x):可動子現在位置xの関数である可動子3の磁性体31及び空隙Ga1、Gb1;Ga2、Gb2の磁気抵抗(この場合、R1(x) ≒R1’(x))
The magnetic equivalent circuit of one magnetic flux φ1 in FIG. 2 is as shown in FIG. In FIG.
Ni (2a): Magnetomotive force of coil 2a
Ni (2b): Magnetomotive force of coil 2b
Rm (1a); Rm ′ (1a): Magnetoresistance of the stator core 1a (in this case, Rm (1a) ≈Rm ′ (1a))
Rm (1b); Rm '(1b): Magnetoresistance of the stator core 1b (in this case, Rm (1b) ≒ Rm' (1b))
R1 (x); R1 ′ (x): the magnetic body 31 of the mover 3 as a function of the mover current position x and the magnetic resistances of the gaps Ga1, Gb1; Ga2, Gb2 (in this case, R1 (x) ≈R1 ′ (x))

尚、磁気抵抗Rは、一般的に次式で表わせる。
R = L / μS
但し、L:磁路長
μ:透磁率
S:磁路断面積
The magnetoresistance R can be generally expressed by the following equation.
R = L / μS
Where L: magnetic path length μ: permeability
S: Magnetic path cross-sectional area

従って、図2においては、常に、可動子3の各磁性体31の中心が固定子コア1a(1b)の各コア歯11(12)(両端のコア歯11(12)を除く)の中心となるように、言い換えると、図3の磁気抵抗R1(x)、R1’(x)が小さくなって全磁気抵抗が小さくなるように、つまり、可動子現在位置xが可動子移動位置xa=0に近づくように、推力Tが移動のX方向、図2の場合、右方向に発生することになる。 Therefore, in FIG. 2, the center of each magnetic body 31 of the mover 3 is always the center of each core tooth 11 (12) of the stator core 1a (1b) (excluding the core teeth 11 (12) at both ends). In other words, in other words, the magnetic resistances R1 (x) and R1 ′ (x) in FIG. 3 are reduced so that the total magnetic resistance is reduced, that is, the mover current position x is the mover moving position x a = To approach 0, the thrust T is generated in the X direction of movement, in the case of FIG. 2, in the right direction.

次に、図4を参照して図1の右方向移動の平行磁束作用駆動状態SPを説明する。 Next, the parallel magnetic flux acting drive state S P output rightward movement in FIG. 1 with reference to FIG.

xa<xのときには、図4に示すごとく、制御回路はたとえば駆動電流I2a=-4A、I2b=4Aをコイル2a、2bに供給する。この結果、コイル2a、2bによって磁束φ1a、φ2a、φ3a、φ4a、φ5a;φ1b、φ2b、φ3b、φ4b、φ5bが発生する。この磁束φ1a(φ1b)、φ2a(φ2b)、φ3a(φ3b)、φ4a(φ4b)、φ5a(φ5b)は、矢印に示すごとく、固定子コア1a(1b)のコア歯11(12)→空隙Ga1(Gb1)→可動子3の磁性体31→空隙Ga2(Gb2)→固定子コア1a(1b)のコア歯11(12)のように流れる。この場合、磁束φ1a(φ1b)、φ2a(φ2b)、φ3a(φ3b)、φ4a(φ4b)、φ5a(φ5b)は可動子3の磁性体31に対してつまり可動子3の移動のX方向に対して平行となっている。 When x a <x, as shown in FIG. 4, the control circuit supplies, for example, drive currents I 2a = −4 A, I 2b = 4 A to the coils 2 a and 2 b. As a result, magnetic fluxes φ1a, φ2a, φ3a, φ4a, φ5a; φ1b, φ2b, φ3b, φ4b, and φ5b are generated by the coils 2a and 2b. The magnetic fluxes φ1a (φ1b), φ2a (φ2b), φ3a (φ3b), φ4a (φ4b), φ5a (φ5b) are the core teeth 11 (12) → gap Ga1 of the stator core 1a (1b) as indicated by arrows. (Gb1) → the magnetic body 31 of the mover 3 → the gap Ga2 (Gb2) → the core teeth 11 (12) of the stator core 1a (1b). In this case, the magnetic fluxes φ1a (φ1b), φ2a (φ2b), φ3a (φ3b), φ4a (φ4b), and φ5a (φ5b) are relative to the magnetic body 31 of the mover 3, that is, relative to the X direction of movement of the mover 3. Are parallel.

図4の2つの磁束φ1a、φ1bの磁気等価回路は図5のごとくなる。図5において、
Ni(2a):コイル2aの起磁力
Ni(2b):コイル2bの起磁力
Rm(1a);Rm’(1a):固定子コア1aの磁気抵抗(この場合、Rm(1a)≒Rm’(1a))
Rm(1b);Rm’(1b):固定子コア1bの磁気抵抗(この場合、Rm(1b) ≒Rm’(1b))
R2(x);R2’(x):可動子現在位置xの関数である空隙Ga1あるいはGb1の磁気抵抗(この場合、R2(x) ≒R2’(x))
R3(x); R3’(x):可動子現在位置xの関数である空隙Ga1あるいはGb2の磁気抵抗(この場合、R3(x) ≒R3’(x))
The magnetic equivalent circuit of the two magnetic fluxes φ1a and φ1b in FIG. 4 is as shown in FIG. In FIG.
Ni (2a): Magnetomotive force of coil 2a
Ni (2b): Magnetomotive force of coil 2b
Rm (1a); Rm ′ (1a): Magnetoresistance of the stator core 1a (in this case, Rm (1a) ≈Rm ′ (1a))
Rm (1b); Rm '(1b): Magnetoresistance of the stator core 1b (in this case, Rm (1b) ≒ Rm' (1b))
R2 (x); R2 '(x): Magnetoresistance of air gap Ga1 or Gb1, which is a function of the mover current position x (in this case, R2 (x) ≒ R2' (x))
R3 (x); R3 '(x): Magnetoresistance of air gap Ga1 or Gb2 that is a function of the mover current position x (in this case, R3 (x) ≒ R3' (x))

従って、図4においては、常に、可動子3の各磁性体31の中心が固定子コア1a(1b)のコイル2a(2b)(スロット)の中心となるように、言い換えると、図5の磁気抵抗R2(x)(R2’(x))が、R3(x)(R3’(x))に等しくなって全磁気抵抗が小さくなるように、つまり、可動子現在位置xが可動子移動位置xa=0に近づくように、推力Tが移動のX方向、図4の場合、右方向に発生することになる。 Therefore, in FIG. 4, the center of each magnetic body 31 of the mover 3 is always the center of the coil 2a (2b) (slot) of the stator core 1a (1b), in other words, the magnetic field of FIG. The resistance R2 (x) (R2 '(x)) is equal to R3 (x) (R3' (x)) and the total magnetic resistance is reduced, that is, the mover current position x is the mover moving position. In order to approach x a = 0, the thrust T is generated in the X direction of movement, in the case of FIG. 4, in the right direction.

尚、左方向移動の場合には、垂直磁束作用駆動状態SVに対しては、I2a=-4A、I2b=4Aとなり、他方、平行磁束作用駆動状態SPに対しては、I2a=4A、I2b=4Aとなる。 In the case of leftward movement, relative to the vertical flux acting drive state S V, I 2a = -4A, next I 2b = 4A, the other hand, for magnetic flux parallel acting drive state S P is I 2a = 4A, I 2b = 4A.

次に、垂直磁束作用駆動状態SV及び平行磁束作用駆動状態SPにおける推力Tについて図6を参照して説明する。 Will now be described with reference to FIG. 6 the thrust T in the vertical magnetic flux acting drive state S V and the parallel magnetic flux acting drive state S P.

図6の(A)に示すように、図1のEM形アクチュエータのパラメータを次のごとく仮定する。
全長L:20mm
固定子コア1a(固定子コア1bも同一)について
コア歯11(12)の歯幅tc:2mm
コア歯11(12)のスロット幅ts:2mm
コア歯11(12)の周期Pi:4mm
コア厚さhc:1mm
コア全厚さh:5mm
可動子3について
磁性体31の幅tm:2mm
非磁性体32の幅tms:2mm
As shown in FIG. 6A, the parameters of the EM actuator shown in FIG. 1 are assumed as follows.
Total length L: 20mm
About the stator core 1a (the same applies to the stator core 1b) The tooth width t c of the core teeth 11 (12): 2 mm
Slot width t s of core teeth 11 (12): 2 mm
Cycle Pi of core teeth 11 (12): 4mm
Core thickness h c : 1mm
Total core thickness h: 5mm
About the mover 3 The width t m of the magnetic body 31: 2 mm
Width t ms of non-magnetic material 32: 2 mm

図6の(B)に示すように、垂直磁束作用駆動状態SVと平行磁束作用駆動状態SPとでは、推力Tの方向が反対であることが分かる。尚、垂直磁束作用駆動状態SVの推力Tの絶対値が平行磁束作用駆動状態SPの推力Tより小さいのは、図2の空隙Ga1、Gb1の和(空隙Ga2、Gb2の和)が図4の空隙Ga1、Ga2の和(空隙Gb1、Gb2の和)より小さいので、図3の磁気抵抗R1(x)、R1’(x)が図5の磁気抵抗R2(x)(R2’(x))、R3(x)(R3’(x))の和より小さいからである。 As shown in FIG. 6 (B), in the vertical magnetic flux acting drive state S V parallel flux acting drive state S P, it can be seen the direction of the thrust T are opposite. Note that the absolute value of the thrust T in the vertical magnetic flux action driving state S V is smaller than the thrust T in the parallel magnetic flux action driving condition S P is the sum of the gaps Ga1 and Gb1 (sum of the gaps Ga2 and Gb2) in FIG. 4 is smaller than the sum of the gaps Ga1 and Ga2 (sum of the gaps Gb1 and Gb2), so that the magnetoresistances R1 (x) and R1 ′ (x) in FIG. 3 are the magnetoresistances R2 (x) (R2 ′ (x This is because it is smaller than the sum of R3 (x) (R3 ′ (x)).

図6の(B)から分かるように、垂直磁束作用駆動状態SVと平行磁束作用駆動状態SPとを併用することにより、推力Tの増進が図れる。たとえば、右方向移動の場合、制御回路4は図7の(A)、(B)に示す駆動電流I2a、I2bをコイル2a、2bに供給して垂直磁束作用駆動状態SV(I2a=4A、I2b=4A)と平行磁束作用駆動状態SP(I2a=-4A、I2b=4A)とを、休止期間を設けずに、可動子現在位置xに同期させて繰返す。この結果、図7の(C)に示すごとく、推力Tの平均推力が大きくなり、従って、大きな推力Tが得られる。また、休止期間がない分、推力リップルも小さくなる。尚、左方向移動の場合には、駆動電流I2aは反転し、推力Tは負となる。 As can be seen from FIG. 6 (B), by using both the vertical magnetic flux acting drive state S V parallel flux acting drive state S P, attained the enhancement of the thrust T. For example, in the case of a rightward movement, the control circuit 4 supplies the drive currents I 2a and I 2b shown in FIGS. 7A and 7B to the coils 2a and 2b to drive the vertical magnetic flux action drive state S V (I 2a = 4A, I 2b = 4A) and the parallel magnetic flux action driving state S P (I 2a = -4A, I 2b = 4A) are repeated in synchronism with the mover current position x without providing a pause period. As a result, as shown in FIG. 7C, the average thrust of the thrust T is increased, and thus a large thrust T is obtained. In addition, the thrust ripple is reduced by the absence of the suspension period. In the case of leftward movement, the drive current I 2a is reversed and the thrust T is negative.

次に、図1のEM形アクチュエータの形状パラメータ決定を図8のルーチンを参照して説明する。   Next, the determination of the shape parameters of the EM actuator of FIG. 1 will be described with reference to the routine of FIG.

始めに、ステップ801において、固定子コア1a、1bのコア歯11、12の歯幅tc/スロット幅ts比の適値を選択する。たとえば、
L=20mm
h=5mm
とし、平均推力密度が大きい複数のモデル、たとえば、
モデル1:tc/ts=0.43(hc=tc
モデル2:tc/ts=0.25(hc=tc
モデル3:tc/ts=0.67(hc=tc/2)
モデル4:tc/ts=0.43(hc=tc/2)
を選択する。尚、平均推力密度は、
平均推力/(可動子質量+可動子に備えられたステージの質量)
で与えられる。
First, in step 801, an appropriate value of the ratio of the tooth width t c / slot width t s of the core teeth 11 and 12 of the stator cores 1a and 1b is selected. For example,
L = 20mm
h = 5mm
And multiple models with high average thrust density, for example,
Model 1: t c / t s = 0.43 (h c = t c )
Model 2: t c / t s = 0.25 (h c = t c )
Model 3: t c / t s = 0.67 (h c = t c / 2)
Model 4: t c / t s = 0.43 (h c = t c / 2)
Select. The average thrust density is
Average thrust / (Mover mass + Stage mass provided on the mover)
Given in.

次に、ステップ802において、ステップ801にて選択された各モデル1、2、3、4に対して可動子3の磁性体31の幅tm/非磁性体32の幅tms比の適値を選択する。たとえば、モデル1に対して、平均推力密度が大きくかつ推力リップルが小さい
tm/tms =1
を適値として選択する。同様に、モデル2に対しては、tm/tms =1を適値として選択し、モデル3に対しては、tm/tms =1.5を適値として選択し、モデル4に対しては、tm/tms =1を適値として選択する。尚、推力リップルは、
(推力波形の最大値−推力波形の最小値)/推力波形の平均値
で与えられる。
Next, in step 802, an appropriate value of the ratio of the width t m of the magnetic body 31 of the mover 3 to the width t ms of the non-magnetic body 32 for each of the models 1, 2, 3, 4 selected in step 801. Select. For example, for model 1, the average thrust density is large and the thrust ripple is small.
t m / t ms = 1
Is selected as an appropriate value. Similarly, for model 2, t m / t ms = 1 is selected as an appropriate value, for model 3, t m / t ms = 1.5 is selected as an appropriate value, and for model 4 Select t m / t ms = 1 as an appropriate value. The thrust ripple is
(Maximum value of thrust waveform−minimum value of thrust waveform) / average value of thrust waveform.

ステップ801、802にて選択されたモデル1、モデル2、モデル3、モデル4を図9のテーブルに示す。   The model 1, model 2, model 3, and model 4 selected in steps 801 and 802 are shown in the table of FIG.

次に、ステップ803にて、図9のモデル1、2、3、4から平均推力密度及び推力リップルに応じて最適モデルを決定する。平均推力密度の各モデル1、2、3、4間の差は小さいが、推力リップルについては、モデル1が最も小さかったので、モデル1を最適モデルとして決定する。   Next, in step 803, an optimum model is determined according to the average thrust density and thrust ripple from the models 1, 2, 3, and 4 of FIG. Although the difference between the average thrust density models 1, 2, 3, and 4 is small, the model 1 is determined as the optimum model because the model 1 has the smallest thrust ripple.

次に、ステップ804において、ステップ803にて決定された最適モデル1に対して可動子3の厚さhmを決定する。つまり、最適モデル1に対して可動子3の厚さhmを変化させた場合、可動子3の厚さhmの増加と共に、平均推力は増加するが、平均推力密度はhm=0.5mmで最大となったので、可動子3の厚さhmとして0.5mmを決定する。 Next, in step 804, determining the thickness h m of the mover 3 with respect to the optimal model 1 determined in step 803. In other words, when changing the thickness h m of the mover 3 with respect to the optimal model 1, with increasing thickness h m of the movable element 3, the average thrust increases, the average thrust density h m = 0.5 mm in so was the largest, determines the 0.5mm the thickness h m of the mover 3.

ステップ805にて図8のルーチンは終了し、図1のEM形アクチュエータの最適形状パラメータは図10に示すごとくなる。尚、図10において、エアギャップG=0.1mmである。   At step 805, the routine of FIG. 8 ends, and the optimum shape parameters of the EM actuator of FIG. 1 are as shown in FIG. In FIG. 10, the air gap G is 0.1 mm.

図11は図10の最適形状パラメータを有する図1のEM形アクチュエータにおける可動子3のX方向のマイナス側つまり右方向移動を説明する図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining the movement of the mover 3 on the negative side in the X direction, that is, the rightward movement, in the EM type actuator of FIG.

すなわち、可動子現在位置x=-2mmのときに、平行磁束作用駆動状態SPから垂直磁束作用駆動状態SVへ切替わる。 That is, the movable element when the current position x = -2 mm, switched from a parallel flux acting drive state S P to the vertical magnetic flux acting drive state S V.

次に、可動子現在位置x=-1mmを含む-2mm<x<0のときに、垂直磁束作用駆動状態SVの図11の右方向の推力Tは大きくなる。 Then, when the -2 mm <x <0, including an armature current position x = -1 mm, the thrust T of the rightward perpendicular magnetic flux acting drive state S V in FIG. 11 is increased.

次に、可動子現在位置x=0のときに、垂直磁束作用駆動状態SVから平行磁束作用駆動状態SPへ切替わる。 Then, when the armature current position x = 0, switched from the vertical magnetic flux acting drive state S V to the magnetic flux parallel acting drive state S P.

次に、可動子現在位置x=1mmを含む0<x<2mmのときに、平行磁束作用駆動状態SPの図11の右方向の推力Tは大きくなる。 Then, the movable element when 0 <x <2 mm including the current position x = 1 mm, the thrust T of the right direction in FIG. 11 of the magnetic flux parallel acting drive state S P increases.

次に、可動子現在位置x=2mmのときに、平行磁束作用駆動状態SPから垂直磁束作用駆動状態SVへ切替わる。 Then, the movable element when the current position x = 2 mm, switched from a parallel flux acting drive state S P to the vertical magnetic flux acting drive state S V.

このように、垂直磁束作用駆動状態SV及び平行磁束作用駆動状態SPを反復繰返すことによる大きな平均推力によって可動子3は図11の右方向に移動することになる。 Thus, the movable element 3 is moved in the right direction in FIG. 11 by a large average thrust due to repeated iterations vertical flux action drive state S V and the parallel magnetic flux acting drive state S P.

図12は図10の最適形状パラメータを有する図1のEM形アクチュエータにおける可動子3のX方向のプラス側つまり左方向移動を説明する図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining the plus side in the X direction, that is, the leftward movement of the mover 3 in the EM type actuator of FIG. 1 having the optimum shape parameter of FIG.

すなわち、可動子現在位置x=2mmのときに、平行磁束作用駆動状態SPから垂直磁束作用駆動状態SVへ切替わる。 That is, the movable element when the current position x = 2 mm, switched from a parallel flux acting drive state S P to the vertical magnetic flux acting drive state S V.

次に、可動子現在位置x=1mmを含む0<x<2mmのときに、垂直磁束作用駆動状態SVの図12の左方向の推力Tは大きくなる。 Then, when 0 <x <2 mm including the mover current position x = 1 mm, the thrust T of the left vertical flux acting drive state S V 12 of increases.

次に、可動子現在位置x=0のときに、垂直磁束作用駆動状態SVから平行磁束作用駆動状態SPへ切替わる。 Then, when the armature current position x = 0, switched from the vertical magnetic flux acting drive state S V to the magnetic flux parallel acting drive state S P.

次に、可動子現在位置x=-1mmを含む-2mm<x<0のときに、平行磁束作用駆動状態SPの図12の左方向の推力Tは大きくなる。 Then, when the -2 mm <x <0, including an armature current position x = -1 mm, the thrust T of the left in FIG. 12 of the magnetic flux parallel acting drive state S P increases.

次に、可動子現在位置x=-2mmのときに、平行磁束作用駆動状態SPから垂直磁束作用駆動状態SVへ切替わる。 Then, the movable element when the current position x = -2 mm, switched from a parallel flux acting drive state S P to the vertical magnetic flux acting drive state S V.

このように、垂直磁束作用駆動状態SV及び平行磁束作用駆動状態SPを反復繰返すことによる大きな平均推力によって可動子3は図12の左方向に移動することになる。 Thus, the movable element 3 is moved in the left direction in FIG. 12 by a large average thrust due to repeated iterations vertical flux action drive state S V and the parallel magnetic flux acting drive state S P.

図13は図1のEM形アクチュエータの変更例を示す全体斜視図である。図13のEM形アクチュエータは単相可動子多層形である。図13のEM形アクチュエータの平均推力は、
奥行方向長さLY
可動子3の磁性体31の数nm
可動子3の積層数nL
に依存する。たとえば、図10の最適形状パラメータを用いた図13のEM型アクチュエータにおいて、奥行方向長さLYが30mm、可動子3の磁性体31の数nmが15、可動子3の積層数nLが2の場合には、コイル2a、2bのコイル占有率を60%、電流密度を56A/mm2とすれば、平均推力は約72N、平均推力密度は約191.7N/kgとなった。
FIG. 13 is an overall perspective view showing a modified example of the EM actuator of FIG. The EM type actuator of FIG. 13 is a single-phase mover multilayer type. The average thrust of the EM actuator in FIG.
Depth length L Y ,
The number n m of the magnetic bodies 31 of the mover 3,
Number of stacks of mover 3 n L ,
Depends on. For example, the EM-type actuator of FIG. 13 by using optimal shape parameters of FIG. 10, the depth direction length L Y is 30 mm, the number n m is 15, stacking number n L of the movable element 3 of the magnetic member 31 of the movable element 3 In the case of 2 , the average thrust was about 72N and the average thrust density was about 191.7N / kg when the coil occupation ratio of the coils 2a and 2b was 60% and the current density was 56A / mm 2 .

図14は、図13のEM形アクチュエータにおいて、図10の最適形状パラメータを用いて可動子3の磁性体31の数nmを1から5に変化させた場合の平均推力を示す。すなわち、垂直磁束作用駆動状態SVのみによって駆動した場合の平均推力、平行磁束作用駆動状態SPのみによって駆動した場合の平均推力、及び垂直磁束作用駆動状態SVと平行磁束作用駆動状態SPとによって駆動した場合の平均推力は、いずれも、可動子3の磁性体31の数nmの増加と共に増加する。つまり、可動子3の磁性体31の数nmの効果がある。この場合、全長L=20mmの場合、その効果はnm=5が最大である。また、可動子3の磁性体31の数nmがいずれの値でも、垂直磁束作用駆動状態SV及び平行磁束作用駆動状態SPによって駆動した場合の平均推力は、垂直磁束作用駆動状態SVのみによって駆動した場合の平均推力と、平行磁束作用駆動状態SPによって駆動した場合の平均推力との和となっており、大きくなっていることが分かる。尚、図14の効果は図1の単相型で可動子が1つの構造の場合にも当てはまる。 14, the EM-type actuator of FIG. 13 shows the average thrust in the case where the number n m of the magnetic member 31 of the movable element 3 is changed from 1 to 5 using the optimal shape parameters of FIG. That is, the average thrust when driven only by the vertical magnetic flux action drive state S V, the average thrust when driven only by the parallel magnetic flux action drive state S P , and the vertical magnetic flux action drive state S V and the parallel magnetic flux action drive state S P the average thrust when driven by the are both increases with increase in the number n m of the magnetic member 31 of the movable element 3. That is, there are effects of several nm of the magnetic body 31 of the mover 3. In this case, when the total length L = 20 mm, the effect is maximum when nm = 5. Also, the number n m is any value of the magnetic body 31 of the movable element 3, the average thrust when driven by the vertical magnetic flux acting drive state S V and the parallel magnetic flux acting driving state S P is the vertical magnetic flux acting drive state S V the average thrust when driven only by, has a sum of the average thrust when driven by magnetic flux parallel action driving state S P, it can be seen that the greater. The effect of FIG. 14 is also applicable to the single-phase type of FIG. 1 having a single mover.

図15は、図13のEM形アクチュエータにおいて、図10の最適形状パラメータを用いて可動子3の数nLを1から3に変化させた場合の平均推力を示す。すなわち、垂直磁束作用駆動状態SVのみによって駆動した場合の平均推力、平行磁束作用駆動状態SPのみによって駆動した場合の平均推力、及び垂直磁束作用駆動状態SVと平行磁束作用駆動状態SPとによって駆動した場合の平均推力は、いずれも、可動子3の数nLの増加と共に増加する。つまり、可動子3の数nLの積層効果がある。また、可動子3の数nLがいずれの値でも、垂直磁束作用駆動状態SV及び平行磁束作用駆動状態SPによって駆動した場合の平均推力は、垂直磁束作用駆動状態SVのみによって駆動した場合の平均推力と、平行磁束作用駆動状態SPによって駆動した場合の平均推力との和となっており、大きくなっていることが分かる。 FIG. 15 shows an average thrust when the number n L of the movers 3 is changed from 1 to 3 using the optimum shape parameter of FIG. 10 in the EM type actuator of FIG. That is, the average thrust when driven only by the vertical magnetic flux action drive state S V, the average thrust when driven only by the parallel magnetic flux action drive state S P , and the vertical magnetic flux action drive state S V and the parallel magnetic flux action drive state S P the average thrust when driven by the are both increases with increase in the number n L of the movable element 3. That is, there is a stacking effect of the number n L of the movers 3. Also, the number n L is any value of the movable element 3, the average thrust when driven by the vertical magnetic flux acting drive state S V and the parallel magnetic flux acting driving state S P was driven only by the vertical magnetic flux acting drive state S V the average thrust of the case, has a sum of the average thrust when driven by magnetic flux parallel action driving state S P, it can be seen that the greater.

図16は本発明に係るEM形アクチュエータの第2の実施の形態を示す全体斜視図である。尚、図16のEM形アクチュエータは三相型で各A相、B相及びC相の可動子が2つの構造であり、可動子3はX方向に駆動可能である。また、可動子3はY方向にも移動容易となっている。これにより、平面モータにも適用し得る。   FIG. 16 is an overall perspective view showing a second embodiment of the EM actuator according to the present invention. The EM type actuator shown in FIG. 16 has a three-phase type, and each A-phase, B-phase, and C-phase mover has two structures, and the mover 3 can be driven in the X direction. Further, the mover 3 can be easily moved in the Y direction. Thereby, it is applicable also to a planar motor.

図16のEM形アクチュエータにおいても、9個の固定子1及び8個の可動子3は図10の最適形状パラメータを採用する。尚、この場合、A相の3つの固定子1は、A相電流IAが供給される中央の固定子1(コイル)を挟んで両側の固定子1(コイル)にはD相(Da層)電流ID(IDa)が供給される。各B相、C相の3つの固定子1も同様である。 Also in the EM type actuator of FIG. 16, the nine stators 1 and the eight movers 3 adopt the optimum shape parameters of FIG. In this case, the three A-phase stators 1 are connected to the D-phase (Da layer) on both sides of the stator 1 (coil) on both sides of the center stator 1 (coil) to which the A-phase current I A is supplied. ) A current I D (I Da ) is supplied. The same applies to the three stators 1 of each B phase and C phase.

図16のEM形アクチュエータの参考駆動状態として右方向の垂直磁束作用駆動状態SVのみを行った場合について図17を参照して説明する。尚、図17においては、説明を単純化するために、各A相、B相、C相の可動子3は1つとする。 Referring to FIG. 17 will be described where only the right of the vertical magnetic flux acting driving state S V as a reference driving state of the EM-type actuator of FIG. 16. In FIG. 17, in order to simplify the explanation, the number of movers 3 for each A phase, B phase, and C phase is one.

図17においては、A相、B相及びC相の可動子3がX方向のプラス側つまり右方向に移動して可動子現在位置xがx=0mmからx=1mmに変化している。この場合、x=0mmのときには、A相、B相のみが垂直磁束作用駆動状態SVとなり、C相は休止状態となり、また、x=0.33mmのときには、A相のみが垂直磁束作用駆動状態SVとなり、B相、C相は休止状態となり、さらに、x=0.67mmのときには、A相、C相のみが垂直磁束作用駆動状態SVとなり、B相は休止状態となり、さらにまた、x=1.0mmのときには、C相のみが垂直磁束作用駆動状態SVとなり、A相、B相は休止状態となる。この結果、休止期間の存在のために、1相の推力TVもしくは2相の推力TVの合成力である推力Tは比較的小さくなるが、推力TV自体が大きいので、A相、B相及びC相の合計の平均推力は20N程度となる。尚、各A相、B相、C相の電流はたとえば4Aであり、これに対応する各Da相、Db相、Dc相の電流の位相変化はなく、振幅のみがA相、B相、C相の電流と同一である。 In FIG. 17, the A-phase, B-phase, and C-phase movers 3 move to the plus side in the X direction, that is, to the right, and the mover current position x changes from x = 0 mm to x = 1 mm. In this case, when x = 0 mm is, A-phase, B-phase only the vertical magnetic flux acting drive state S V becomes, C phase becomes dormant, also, the, A-phase only the vertical magnetic flux acting drive state when x = 0.33 mm S V becomes, B phase, C phase becomes dormant, further when x = 0.67 mm is, a-phase, C phase only the vertical magnetic flux acting drive state S V becomes, B-phase becomes a dormant, furthermore, x When = 1.0 mm, only the C phase is in the vertical magnetic flux action driving state SV , and the A phase and the B phase are in a resting state. As a result, the thrust T, which is the combined force of the one-phase thrust T V or the two-phase thrust T V , is relatively small due to the existence of the suspension period, but the thrust T V itself is large. The total average thrust of Phase C and Phase C is about 20N. The current of each A phase, B phase, C phase is 4A, for example, there is no phase change of each Da phase, Db phase, Dc phase corresponding to this, only the amplitude is A phase, B phase, C Same as phase current.

図16のEM形アクチュエータの参考駆動状態として右方向の平行磁束作用駆動状態SPのみを行った場合について図18を参照して説明する。尚、図18においても、説明を単純化するために、各A相、B相及びC相の可動子3は1つとする。 Referring to FIG. 18 will be described when only was performed parallel flux acting drive state S P output rightward reference driving state of the EM-type actuator of FIG. 16. In FIG. 18 as well, for the sake of simplicity, it is assumed that there is one mover 3 for each of the A phase, the B phase, and the C phase.

図18においても、A相、B相及びC相の可動子3がX方向のプラス側つまり右方向に移動して可動子現在位置xがx=0mmからx=1mmに変化している。この場合、x=0mmのときには、C相のみが平行磁束作用駆動状態SPとなり、A相、B相は休止状態となり、また、x=0.33mmのときには、B相、C相のみが平行磁束作用駆動状態SPとなり、A相は休止状態となり、さらに、x=0.67mmのときには、B相のみが平行磁束作用駆動状態SPとなり、A相、C相は休止状態となり、さらにまた、x=1.0mmのときには、A相、B相のみが平行磁束作用駆動状態SPとなり、C相は休止状態となる。この結果、さらに、休止期間の存在のために、1相の推力TPもしくは2相の推力TPの合成力である推力Tは比較的小さくなり、推力TP自体も小さいので、A相、B相及びC相の合計の平均推力は3N程度である。尚、各A相、B相、C相の電流はたとえば-4Aであり、これに対応する各Da相、Db相、Dc相の電流はA相、B相、C相の電流と逆相の電流である。 Also in FIG. 18, the A-phase, B-phase, and C-phase movers 3 move to the plus side in the X direction, that is, the right direction, and the mover current position x changes from x = 0 mm to x = 1 mm. In this case, when x = 0 mm, only the C phase is in the parallel magnetic flux action drive state SP , and the A phase and the B phase are in a dormant state, and when x = 0.33 mm, only the B phase and the C phase are in the parallel magnetic flux. It becomes the action drive state S P , the A phase is in a quiescent state, and when x = 0.67 mm, only the B phase is in the parallel magnetic flux action drive state S P , the A phase and the C phase are in a quiescent state, and x When = 1.0 mm, only the A phase and the B phase are in the parallel magnetic flux action drive state SP , and the C phase is in a resting state. As a result, the thrust T, which is the combined force of the one-phase thrust T P or the two-phase thrust T P , becomes relatively small due to the existence of the suspension period, and the thrust T P itself is also small. The average thrust of the total of B phase and C phase is about 3N. The current of each A phase, B phase, and C phase is -4A, for example, and the corresponding current of each Da phase, Db phase, and Dc phase is opposite to the current of A phase, B phase, and C phase. Current.

図16のEM形アクチュエータの本発明の駆動状態として右方向の垂直磁束作用駆動状態SV及び右方向の平行磁束作用駆動状態SPの両方を行った場合について図19を参照して説明する。尚、図19においても、説明を単純化するために、各A相、B相及びC相の可動子3は1つとする。 Referring to FIG. 19 will be described the case of performing both as a driving condition of the right of the vertical magnetic flux acting drive state S V and rightward parallel flux acting drive state S P output present invention EM-shaped actuator of FIG. 16. Also in FIG. 19, for the sake of simplification of explanation, the number of movers 3 for each A phase, B phase, and C phase is one.

図19においては、A相、B相及びC相の可動子3がX方向のプラス側つまり右方向に移動して可動子現在位置xがx=0mmからx=1mmに変化している。この場合、x=0mmのときには、A相、B相が垂直磁束作用駆動状態SVとなり、C相が平行磁束作用駆動状態SPとなり、また、x=0.33mmのときには、A相が垂直磁束作用駆動状態SVとなり、B相、C相が平行磁束作用駆動状態SPとなり、さらに、x=0.67mmのときには、A相、C相が垂直磁束作用駆動状態SVとなり、B相が平行磁束作用駆動状態SPとなり、さらにまた、x=1.0mmのときには、C相が垂直磁束作用駆動状態SVとなり、A相、B相が平行磁束作用駆動状態SPとなる。この結果、3相の合成力、つまり、1相の推力TV及び2相の推力TPの合成力または2相の推力TV及び1相の推力TPの合成力である推力Tは非常に大きくなり、さらに、休止期間が存在しないので、A相、B相及びC相の合計の平均推力は25N程度となる。この場合、各A相、B相、C相の電流は、図20に示すように、垂直磁束作用駆動状態SVではたとえば4Aであり、平行磁束作用駆動状態SPではたとえば-4Aであり、D相の電流IDは常に4Aである。 In FIG. 19, the A-phase, B-phase, and C-phase mover 3 moves to the plus side in the X direction, that is, to the right, and the mover current position x changes from x = 0 mm to x = 1 mm. In this case, when x = 0 mm, the A phase and the B phase are in the vertical magnetic flux action driving state S V , the C phase is in the parallel magnetic flux action driving state SP, and when x = 0.33 mm, the A phase is the vertical magnetic flux action driving state S P. action drive state S V becomes, B phase, C phase parallel flux acting drive state S P, and the further, x = at the 0.67 mm, a-phase, C-phase vertical magnetic flux acting drive state S V becomes, B-phase parallel flux acting drive state S P becomes, furthermore, when x = 1.0 mm is, C-phase vertical magnetic flux acting drive state S V, and the a-phase, B-phase are parallel flux acting drive state S P. As a result, the combined force of the three phases, that is, the combined force of the one-phase thrust T V and the two-phase thrust T P or the combined force of the two-phase thrust T V and the one-phase thrust T P is very high. Furthermore, since there is no rest period, the total average thrust of the A phase, the B phase, and the C phase is about 25N. In this case, the A-phase, B-phase, C-phase current, as shown in FIG. 20, a vertical magnetic flux acting drive state S V In example 4A, a in parallel flux acting drive state S P eg -4A, D-phase current ID is always 4A.

図21は図19の変更例を示し、各A相、B相及びC相毎に2つの可動子3が設けられているものとする。この場合も、図19の場合と同様に、図20の各A相、B相、C相、D相の電流IA、IB、IC、IDの基で休止期間がなく、垂直磁束作用駆動状態SV及び平行磁束作用駆動状態SPのいずれかとなり、推力TV及び推力TPの合成力である推力Tは非常に大きくなる。たとえば、図19の場合の推力に比較して2倍程度大きくなり、可動子3の積層効果を発揮できる。 FIG. 21 shows a modification of FIG. 19, and it is assumed that two movers 3 are provided for each A phase, B phase, and C phase. In this case as well, as in the case of FIG. 19, there is no pause period based on the currents A A , I B , I C , and I D of the A phase, B phase, C phase, and D phase of FIG. be either a working drive state S V and the parallel magnetic flux acting drive state S P, the thrust T is a combined force of the thrust T V and the thrust T P is very large. For example, it becomes about twice as large as the thrust in the case of FIG.

図22は図16のEM形アクチュエータの変更例を示す全体斜視図である。図16においては、A相、B相及びC相の各相に対して3個の固定子1を設け、つまり、合計9個の固定子1を設けているが、図22においては、A相、B相及びC相の各相に対して3個の固定子1を設けるが、A相、B相間のD相用固定子1は共用とし、B相、C相間のD相用固定子1は共用とし、つまり、合計7個の固定子1を設けてある。従って、図22のEM形アクチュエータは図16のEM形アクチュエータより小型化でき、かつ製造コストを低減できる。   FIG. 22 is an overall perspective view showing a modified example of the EM type actuator of FIG. In FIG. 16, three stators 1 are provided for each of the A phase, the B phase, and the C phase, that is, a total of nine stators 1 are provided. Three stators 1 are provided for each of the B phase and the C phase, but the D phase stator 1 between the A phase and the B phase is shared, and the D phase stator 1 between the B phase and the C phase. Are shared, that is, a total of seven stators 1 are provided. Therefore, the EM actuator shown in FIG. 22 can be made smaller than the EM actuator shown in FIG. 16, and the manufacturing cost can be reduced.

図23は図22のEM形アクチュエータの駆動状態として右方向の垂直磁束作用駆動状態SV及び右方向の平行磁束作用駆動状態SPの両方を行った場合を説明する図であって、図21に対応する。すなわち、図21の場合と同様の推力Tが得られる。 Figure 23 is a diagram illustrating a case of performing both parallel flux acting drive state S P output right direction of the vertical magnetic flux acting drive state S V and rightward as the driving state of the EM-type actuator of FIG. 22, FIG. 21 Corresponding to That is, the same thrust T as in the case of FIG. 21 is obtained.

一般に、可動子3を2n(n=2,3,…)積層した場合には、たとえば、各A相、B相及びC相の可動子3を4個積層した場合には、
D相固定子コア(コイル)
A相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
A相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
A相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
A相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
B相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
B相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
B相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
B相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
C相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
C相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
C相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
C相固定子コア(コイル)
D相固定子コア(コイル)
のごとく、積層すればよい。つまり、D相固定子コアを外側として、D相固定子コア(コイル)と、A相固定子コア(コイル)、B相固定子コア(コイル)及びC相固定子コア(コイル)のいずれか1つとを交互に配列すればよい。
In general, when 2n (n = 2, 3,...) Layers of the mover 3 are stacked, for example, when 4 movers 3 of each A phase, B phase, and C phase are stacked,
D-phase stator core (coil)
A phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
A phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
A phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
A phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
B-phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
B-phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
B-phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
B-phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
C-phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
C-phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
C-phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
C-phase stator core (coil)
D-phase stator core (coil)
As in the case of, it may be laminated. That is, the D-phase stator core (coil), the A-phase stator core (coil), the B-phase stator core (coil), and the C-phase stator core (coil) with the D-phase stator core outside One may be arranged alternately.

図24は図1、図13、図16、図22のコイルたとえば2a、2bの第1の例を示し、(A)は組立前の平面図、(B)は組立を説明するための斜視図である。すなわち、図24の(A)に示すごとく、幅方向に平行に配列された複数の導体241を、フラットケーブルのごとく、L字状に束ねて絶縁体242で覆う。この場合、導体241の各端部には導体面層241aあるいは241bが形成されており、導体面層241a、241bは絶縁体242によって被覆されていない。従って、図24の(B)に示すごとく、図24の(A)のコイルを、固定子コア1a(1b)のスロットに巻回して導体面層241bが形成された部分を折り曲げた後に、導体面層241aと導体面層241bとを対応させて接続する。この場合、導体面層241aの全体と導体面層241bの全体とを導体1個分だけずらして接続し、1本の電気的に接続された導線とする。接続されなかった1つの導体面層241a及び1つの導体面層241bから配線を引出す。これにより、コイルの巻回作業の時間及び労力を軽減できる。尚、必要に応じて図24のコイルを複数個積層することもできる。   24 shows a first example of the coils, for example, 2a and 2b, shown in FIGS. 1, 13, 16, and 22. FIG. 24A is a plan view before assembly, and FIG. 24B is a perspective view for explaining assembly. It is. That is, as shown in FIG. 24A, a plurality of conductors 241 arranged in parallel in the width direction are bundled in an L shape and covered with an insulator 242 like a flat cable. In this case, a conductor surface layer 241 a or 241 b is formed at each end of the conductor 241, and the conductor surface layers 241 a and 241 b are not covered with the insulator 242. Therefore, as shown in FIG. 24B, the coil of FIG. 24A is wound around the slot of the stator core 1a (1b) to bend the portion where the conductor surface layer 241b is formed. The face layer 241a and the conductor face layer 241b are connected in correspondence. In this case, the entire conductor surface layer 241a and the entire conductor surface layer 241b are connected by being shifted by one conductor to obtain one electrically connected conductor. Wiring is drawn out from one conductor surface layer 241a and one conductor surface layer 241b that are not connected. Thereby, the time and labor of coil winding work can be reduced. If necessary, a plurality of coils shown in FIG. 24 can be stacked.

図25Aは図1、図13、図16、図22のコイルたとえば2a、2bの第2の例を示す。すなわち、図25Aに示すごとく、幅方向に平行に配列された複数の導体251を、フラットケーブルのごとく、U字状に束ねて絶縁体252で覆う。この場合、導体251の端部には導体面層251a、251bが形成されており、導体面層251a、251bは絶縁体252によって被覆されていない。従って、図25Aのコイルを、固定子コア1a(1b)の2つのスロットに嵌め込み、さらに、図25Aのもう1つのコイルを裏返して固定子コア1a(1b)の隣の2つのスロットに巻回した後に、一方のコイルの導体面層251a(251b)と他方のコイルの導体面層251b(251a)とを対応させれば容易に接続できる。この場合、最左の導体面層251a(251b)及び最右の導体面層251a(251b)から配線を引出す。これにより、コイルの巻回作業の時間及び労力を軽減できる。尚、必要に応じて図25Aのコイルを複数個積層することもできる。また、図25AのコイルはEM形アクチュエータの固定子コアのスロットが偶数個の場合に適するが、固定子コアのスロットが奇数個の場合には、図24のコイルを組合わせればよい。尚、図25Bに示すごとく、図25Aの導体面層251a、251bを導体面層251a’、251b’としても、同様である。   FIG. 25A shows a second example of the coils of FIGS. 1, 13, 16, and 22, for example 2a and 2b. That is, as shown in FIG. 25A, a plurality of conductors 251 arranged in parallel in the width direction are bundled in a U shape and covered with an insulator 252 like a flat cable. In this case, conductor surface layers 251 a and 251 b are formed at the ends of the conductor 251, and the conductor surface layers 251 a and 251 b are not covered with the insulator 252. Therefore, the coil of FIG. 25A is fitted into the two slots of the stator core 1a (1b), and the other coil of FIG. 25A is turned over and wound around the two slots adjacent to the stator core 1a (1b) Then, if the conductor surface layer 251a (251b) of one coil and the conductor surface layer 251b (251a) of the other coil are made to correspond, the connection can be easily made. In this case, the wiring is drawn out from the leftmost conductor surface layer 251a (251b) and the rightmost conductor surface layer 251a (251b). Thereby, the time and labor of coil winding work can be reduced. If necessary, a plurality of coils shown in FIG. 25A can be stacked. The coil of FIG. 25A is suitable when the number of slots of the stator core of the EM actuator is an even number, but when the number of slots of the stator core is an odd number, the coils of FIG. 24 may be combined. As shown in FIG. 25B, the same applies when the conductor surface layers 251a and 251b in FIG. 25A are replaced with conductor surface layers 251a 'and 251b'.

図26は図1、図13、図16、図22のコイルたとえば2a、2bの第3の例を示し、(A)は全体斜視図、(B)は(A)のB部拡大平面図、(C)は(A)のC部拡大平面図である。図2、図4のXY面上を見ると、コイルの電流方向は常に交互に逆向きになっている。すなわち、図26の(A)に示すごとく、コイル26においては、幅方向に平行に配列された複数の導体261を、フラットケーブルのごとく、蛇行形状に束ねて絶縁体262で覆う。この場合、図26(B)、(C)に示すごとく、導体261の端部261b、261cは絶縁体262によって被覆されていない。従って、図27に示すごとく、図26のコイルを、固定子コア1a(1b)の5つのスロットに嵌め込む。この場合、絶縁体262によって被覆されていない導体261b及び導体261cから配線を引出す。これにより、コイルの巻回作業の時間及び労力を軽減できる。また、必要に応じて図26のコイル26を積層することもできる。たとえば、コイル26’、26”、26’’’をさらに積層する場合には、コイル26、26”に対してコイル26’、26’’’を裏返すことにより、コイル26の端部261b、261cとコイル26’の端部261c、261bとが接続され、コイル26”の端部261b、261cとコイル26’’’の端部261c、261bとが接続され、コイル26、26’、26”、26’’’が1つのコイルとなる。   FIG. 26 shows a third example of the coils, for example, 2a and 2b, shown in FIGS. 1, 13, 16, and 22, wherein (A) is an overall perspective view, (B) is an enlarged plan view of part B of (A), (C) is the C section enlarged plan view of (A). When viewed on the XY plane of FIGS. 2 and 4, the current directions of the coils are always alternately reversed. That is, as shown in FIG. 26A, in the coil 26, a plurality of conductors 261 arranged in parallel in the width direction are bundled in a meandering shape and covered with an insulator 262 like a flat cable. In this case, as shown in FIGS. 26B and 26C, the end portions 261b and 261c of the conductor 261 are not covered with the insulator 262. Accordingly, as shown in FIG. 27, the coil of FIG. 26 is fitted into the five slots of the stator core 1a (1b). In this case, the wiring is drawn out from the conductor 261b and the conductor 261c that are not covered with the insulator 262. Thereby, the time and labor of coil winding work can be reduced. Moreover, the coil 26 of FIG. 26 can also be laminated | stacked as needed. For example, when the coils 26 ′, 26 ″, 26 ′ ″ are further laminated, the end portions 261 b, 261 c of the coil 26 are turned by turning the coils 26 ′, 26 ″ ″ with respect to the coils 26, 26 ″. And the ends 261c and 261b of the coil 26 ′ are connected, the ends 261b and 261c of the coil 26 ″ and the ends 261c and 261b of the coil 26 ′ ″ are connected, and the coils 26, 26 ′, 26 ″, 26 '' 'is one coil.

また、図26、図27においては、導体261の端部全体を絶縁体262で被覆していないが、図28に示すごとく、導体261の必要最小限のみを露出させることにより短絡を防止することができる。   26 and 27, the entire end portion of the conductor 261 is not covered with the insulator 262. However, as shown in FIG. 28, the short circuit can be prevented by exposing only the necessary minimum of the conductor 261. Can do.

図1、図13、図16、図22のEM形アクチュエータにおいては、コア歯が固定子コアの両面に設けられ、コイルはこれらの固定子コアの両面のコア歯のスロットに設けられている。しかし、図1、図13、図16、図22のEM形アクチュエータにおいて、図25もしくは図26、図27のコイルを設ける場合には、たとえば、図2及び図4に対応する図29の(A)、(B)に示すごとく、可動子が存在する側の固定子コアの面のみに設ければよい。これにより、EM形アクチュエータの小型化が図れる。   In the EM type actuators of FIGS. 1, 13, 16, and 22, core teeth are provided on both sides of the stator core, and coils are provided in the core tooth slots on both sides of these stator cores. However, in the case of providing the coil shown in FIG. 25, FIG. 26, or FIG. 27 in the EM type actuator shown in FIG. 1, FIG. 13, FIG. 16, or FIG. ), As shown in (B), it may be provided only on the surface of the stator core on the side where the mover exists. As a result, the size of the EM actuator can be reduced.

図30は図16、図22のEM形アクチュエータをリニアアクチュエータとして用いた平面モータを示し、(A)は斜視図、(B)は平面図である。図30の平面モータのサイズは、たとえば、横×縦×高さ=276mm×276mm×59.2mmである。   30 shows a planar motor using the EM type actuator of FIGS. 16 and 22 as a linear actuator, where (A) is a perspective view and (B) is a plan view. The size of the planar motor in FIG. 30 is, for example, horizontal × vertical × height = 276 mm × 276 mm × 59.2 mm.

図30に示すように、平面モータは、エンコーダスケール51aを備えたステージ51、ステージ51のX方向の両端に固定された可動子51X、ステージ51のY方向の両端に固定された可動子51Y、可動子51Xに対して固定子として作用する少なくとも1つのリニアアクチュエータ53X、可動子51Yに対して固定子として作用する少なくとも1つのリニアアクチュエータ53Yを備えている。ここで、可動子52X(52Y)とリニアアクチュエータ53X(53Y)とは組合されて図16、図22のEM形アクチュエータを構成する。   As shown in FIG. 30, the planar motor includes a stage 51 having an encoder scale 51a, a mover 51X fixed to both ends of the stage 51 in the X direction, a mover 51Y fixed to both ends of the stage 51 in the Y direction, At least one linear actuator 53X that acts as a stator for the mover 51X and at least one linear actuator 53Y that acts as a stator for the mover 51Y are provided. Here, the mover 52X (52Y) and the linear actuator 53X (53Y) are combined to form the EM actuator shown in FIGS.

図31は図30のリニアアクチュエータ53X(53Y)のサイズの例を説明するものであり、(A)は縦断面図、(B)は側面図である。   FIG. 31 is a diagram for explaining an example of the size of the linear actuator 53X (53Y) in FIG. 30, (A) is a longitudinal sectional view, and (B) is a side view.

図31に示すように、リニアアクチュエータ53X(53Y)は、幅tc=1.2mm及びスロット幅ts=2.8mmの24個のコア歯よりなる固定子コア1及びコイル2よりなり、奥行方向長さは114.8mmである。A相、B相、C相の各固定子コア1の厚さは5mmであり、固定子コア1は厚さ0.7mmの接着層4によって接着されている。従って、固定子コアの全厚さは59.2mmとなる。 As shown in FIG. 31, the linear actuator 53X (53Y) is composed of a stator core 1 and a coil 2 composed of 24 core teeth having a width t c = 1.2 mm and a slot width t s = 2.8 mm. The length is 114.8mm. Each of the A-phase, B-phase, and C-phase stator cores 1 has a thickness of 5 mm, and the stator core 1 is bonded by an adhesive layer 4 having a thickness of 0.7 mm. Therefore, the total thickness of the stator core is 59.2 mm.

図32は図31の変更例を示し、図22、図23の場合と同様に、A相、B相、C相間のD相を1つにしたものである。これにより、固定子コアの全厚さは50.6mmとなり、平面モータの小型化が図れる。   FIG. 32 shows a modified example of FIG. 31, in which the D phase among the A phase, the B phase, and the C phase is unified as in the case of FIGS. As a result, the total thickness of the stator core is 50.6 mm, and the planar motor can be miniaturized.

図30、図31もしくは図32に示す平面モータは、図33に示すごとく、駆動する。たとえば、図33の(A)に示すごとく、2つのリニアアクチュエータ53YによってY方向のプラス側つまり右方向に推力Tが可動子52Yに発生すると、図33の(B)に示すごとく、リニアアクチュエータ53Xと共に、ステージ51が右方向へ移動する。このようにして、ステージ51はXY面上を移動できる。   The planar motor shown in FIG. 30, FIG. 31 or FIG. 32 is driven as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 33A, when the thrust T is generated on the mover 52Y in the plus direction in the Y direction, that is, in the right direction by the two linear actuators 53Y, as shown in FIG. 33B, the linear actuator 53X. At the same time, the stage 51 moves to the right. In this way, the stage 51 can move on the XY plane.

図30、図31もしくは図32に示すごとく、構成された平面モータは、
ステージストローク:±19.6mm
平均推力:約144N
ステージ推力密度:約191.7N/kg
を達成できた。
As shown in FIG. 30, FIG. 31 or FIG.
Stage stroke: ± 19.6mm
Average thrust: about 144N
Stage thrust density: Approximately 191.7N / kg
Was achieved.

1a、1b、1:固定子コア
11、12:コア歯
2a、2b、2、:コイル
3:可動子
31:磁性体
32:非磁性体
4:制御回路
51:ステージ
52X、52Y:可動子
53X、53Y:リニアアクチュエータ

1a, 1b, 1: Stator core 11, 12: Core teeth 2a, 2b, 2: Coil 3: Movable element 31: Magnetic body 32: Nonmagnetic body 4: Control circuit 51: Stage 52X, 52Y: Movable element 53X , 53Y: Linear actuator

Claims (16)

第1の方向に配列されかつ該第1の方向にほぼ直交する第2の方向に延在する複数の第1のコア歯を有する第1の固定子コアと、
前記第1の方向に配列されかつ前記第2の方向に延在し前記第1のコア歯に対向する複数の第2のコア歯を有する第2の固定子コアと、
前記第1の固定子コアの前記第1のコア歯と前記第2の固定子コアの前記第2のコア歯との間に前記第1の方向に移動可能に設けられ、前記第2の方向に延在し交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する可動子と、
前記第1、第2の固定子コアに対して第1、第2の磁束を発生するための第1、第2のコイルと、
前記第1、第2のコイルに第1、第2の駆動電流を供給して、前記第1、第2の磁束を前記可動子の磁性体の前記第3の方向に流れるようにする垂直磁束作用駆動状態と、前記第1、第2の磁束を前記可動子の磁性体の前記第1の方向に流れるようにする平行磁束作用駆動状態とを交互に繰返させる制御回路と
を具備する電磁石形アクチュエータ。
A first stator core having a plurality of first core teeth arranged in a first direction and extending in a second direction substantially perpendicular to the first direction;
A second stator core having a plurality of second core teeth arranged in the first direction and extending in the second direction and facing the first core teeth;
The second stator core is movably provided in the first direction between the first core teeth of the first stator core and the second core teeth of the second stator core. A mover having a magnetic body and a non-magnetic body extending in an alternating manner, and
First and second coils for generating first and second magnetic fluxes with respect to the first and second stator cores;
A vertical magnetic flux that supplies first and second drive currents to the first and second coils so that the first and second magnetic fluxes flow in the third direction of the magnetic body of the mover. An electromagnet type comprising: an action driving state; and a control circuit that alternately repeats the first and second magnetic fluxes in a parallel magnetic flux action driving state that causes the magnetic body of the mover to flow in the first direction. Actuator.
前記制御回路は前記第1、第2の固定子コアに対する前記可動子の現在位置及び前記可動子の移動位置に応じて前記第1、第2の駆動信号を制御する請求項1に記載の電磁石形アクチュエータ。   2. The electromagnet according to claim 1, wherein the control circuit controls the first and second drive signals according to a current position of the mover with respect to the first and second stator cores and a moving position of the mover. Actuator. 前記第1、第2のコア歯は前記各第1、第2の固定子コアの両面に設けられた請求項1に記載の電磁石形アクチュエータ。   The electromagnet actuator according to claim 1, wherein the first and second core teeth are provided on both surfaces of the first and second stator cores. 前記第1のコイルは前記第1の固定子コアの両面の前記第1のコア歯のスロットに設けられ、
前記第2のコイルは前記第2の固定子コアの両面の前記第2のコア歯のスロットに設けられた請求項3に記載の電磁石形アクチュエータ。
The first coil is provided in a slot of the first core teeth on both sides of the first stator core;
The electromagnet actuator according to claim 3, wherein the second coil is provided in a slot of the second core tooth on both surfaces of the second stator core.
前記各第1、第2のコイルは、幅方向に平行に配列された複数の導体と、該複数の導体の端部を除いて該複数の導体を被覆しL字状に束ねるための絶縁体とを具備し、前記第1、第2のコア歯のスロットに嵌め込まれたものである請求項4に記載の電磁石形アクチュエータ。   Each of the first and second coils includes a plurality of conductors arranged in parallel in the width direction, and an insulator for covering the plurality of conductors except for ends of the plurality of conductors and bundling them in an L-shape. The electromagnetic actuator according to claim 4, wherein the electromagnetic actuator is fitted in a slot of the first and second core teeth. 前記各第1、第2のコイルは、幅方向に平行に配列された複数の導体と、該複数の導体の端部を除いて該複数の導体を被覆しU字状に束ねるための絶縁体とを具備し、前記第1、第2のコア歯のスロットに嵌め込まれたものである請求項4に記載の電磁石形アクチュエータ。   Each of the first and second coils includes a plurality of conductors arranged in parallel in the width direction, and an insulator for covering the plurality of conductors except for ends of the plurality of conductors and bundling them in a U-shape. The electromagnetic actuator according to claim 4, wherein the electromagnetic actuator is fitted in a slot of the first and second core teeth. 前記各第1、第2のコイルは、幅方向に平行に配列された複数の導体と、該複数の導体の端部を除いて該複数の導体を被覆し前記第1、第2のコア歯のスロットの形状に束ねるための絶縁体とを具備し、前記第1、第2のコア歯のスロットに嵌め込まれたものである請求項4に記載の電磁石形アクチュエータ。   Each of the first and second coils includes a plurality of conductors arranged in parallel in the width direction, and covers the plurality of conductors except for ends of the plurality of conductors. 5. The electromagnetic actuator according to claim 4, further comprising an insulator for bundling in the shape of the slot, and being fitted into the slots of the first and second core teeth. 前記第1、第2のコア歯は前記可動子が存在する側の前記各第1、第2の固定子コアの面のみに設けられた請求項1に記載の電磁石形アクチュエータ。   2. The electromagnet actuator according to claim 1, wherein the first and second core teeth are provided only on the surfaces of the first and second stator cores on the side where the mover exists. 前記第1のコイルは前記可動子が存在する側の前記第1の固定子コアの面の前記第1のコア歯のスロットに設けられ、
前記第2のコイルは前記可動子が存在する側の前記第2の固定子コアの面の前記第2のコア歯のスロットに設けられた請求項8に記載の電磁石形アクチュエータ。
The first coil is provided in a slot of the first core tooth on the surface of the first stator core on the side where the mover exists,
The electromagnetic actuator according to claim 8, wherein the second coil is provided in a slot of the second core tooth on the surface of the second stator core on the side where the mover exists.
前記各第1、第2のコイルは、幅方向に平行に配列された複数の導体と、該複数の導体の端部を除いて該複数の導体を被覆しU字状に束ねるための絶縁体とを具備し、前記第1、第2のコア歯のスロットに嵌め込まれたものである請求項9に記載の電磁石形アクチュエータ。   Each of the first and second coils includes a plurality of conductors arranged in parallel in the width direction, and an insulator for covering the plurality of conductors except for ends of the plurality of conductors and bundling them in a U-shape. The electromagnetic actuator according to claim 9, wherein the electromagnet actuator is fitted in a slot of the first and second core teeth. 前記各第1、第2のコイルは、幅方向に平行に配列された複数の導体と、該複数の導体の端部を除いて該複数の導体を被覆し前記第1、第2のコア歯のスロットの形状に束ねるための絶縁体とを具備し、前記第1、第2のコア歯のスロットに嵌め込まれたものである請求項9に記載の電磁石形アクチュエータ。   Each of the first and second coils includes a plurality of conductors arranged in parallel in the width direction, and covers the plurality of conductors except for ends of the plurality of conductors. The electromagnetic actuator according to claim 9, further comprising an insulator for bundling into the shape of the slot of the first and second core teeth. 請求項1〜請求項11のいずれかに記載の電磁石形アクチュエータをA相、B相及びC相の各相に設けた電磁石形アクチュエータ。   The electromagnet type actuator which provided the electromagnet type actuator in any one of Claims 1-11 in each phase of A phase, B phase, and C phase. 前記A相、B相及びC相の前記第1の固定子コアの前記第1のコイルにA相駆動電流、B相駆動電流及びC相駆動電流を供給し、
前記A相、B相及びC相の前記第2の固定子コアの前記第2のコイルに一定のD相駆動電流を供給する
請求項12に記載の電磁石形アクチュエータ。
Supplying A phase drive current, B phase drive current and C phase drive current to the first coil of the first stator core of the A phase, B phase and C phase;
The electromagnetic actuator according to claim 12, wherein a constant D-phase driving current is supplied to the second coil of the second stator core of the A phase, the B phase, and the C phase.
前記各A相、B相及びC相の可動子は2つよりなる構造であり、
前記D相駆動電流が供給される前記第2の固定子コア、前記A相駆動電流が供給される前記第1の固定子コア、前記D相駆動電流が供給される前記第2の固定子コア、前記B相駆動電流が供給される前記第1の固定子コア、前記D相駆動電流が供給される前記第2の固定子コア、前記C相駆動電流が供給される前記第1の固定子コア、前記D相駆動電流が供給される前記第2の固定子コアの順に積層された
請求項13に記載の電磁石形アクチュエータ。
Each of the A-phase, B-phase and C-phase movers has a structure consisting of two,
The second stator core to which the D-phase drive current is supplied, the first stator core to which the A-phase drive current is supplied, and the second stator core to which the D-phase drive current is supplied The first stator core to which the B-phase drive current is supplied, the second stator core to which the D-phase drive current is supplied, and the first stator to which the C-phase drive current is supplied The electromagnet actuator according to claim 13, wherein a core and the second stator core to which the D-phase driving current is supplied are stacked in this order.
前記各A相、B相及びC相の可動子数が2n(n=1,2,…)の場合、
前記D相駆動電流が供給される前記第2の固定子コアを外側として、前記D相駆動電流が供給される前記第2の固定子コアと、前記A相駆動電流、前記B相駆動電流、前記C相駆動電流が供給される前記第1の固定子コアのいずれか1つとを交互に配列した
請求項13に記載の電磁石形アクチュエータ。
When the number of movers of each A phase, B phase and C phase is 2n (n = 1, 2,...)
With the second stator core to which the D-phase drive current is supplied as the outside, the second stator core to which the D-phase drive current is supplied, the A-phase drive current, the B-phase drive current, The electromagnet actuator according to claim 13, wherein any one of the first stator cores supplied with the C-phase drive current is alternately arranged.
ステージと、
該ステージの第1の方向の両端に固定された第1の可動子と、
前記ステージの前記第1の方向にほぼ直交する第2の方向の両端に固定された第2の可動子と、
前記第1の可動子に対して固定子コアとして作用する少なくとも1つの第1のリニアアクチュエータと、
前記第2の可動子に対して固定子コアとして作用する少なくとも1つの第2のリニアアクチュエータと
を具備し、
前記第1の可動子と前記第1のリニアアクチュエータ、及び前記第2の可動子と前記第2のリニアアクチュエータは請求項1〜15のいずれかに記載の電磁石形アクチュエータよりなる平面モータ。


Stage,
A first mover fixed to both ends of the stage in the first direction;
A second mover fixed to both ends of a second direction substantially orthogonal to the first direction of the stage;
At least one first linear actuator acting as a stator core with respect to the first mover;
Comprising at least one second linear actuator acting as a stator core with respect to the second mover;
The planar motor comprising the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 15, wherein the first movable element and the first linear actuator, and the second movable element and the second linear actuator are included.


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