JP2024049435A - Yoke assembly and linear motor - Google Patents

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Abstract

【課題】リニアモータの小型化、軽量化を図るとともに、均一な推力でかつ高い出力を得ることが可能なヨーク組立体及び当該ヨーク組立体を有するリニアモータを提供する。【解決手段】固定子1と可動子とが相対的に移動可能なリニアモータに用いられるヨーク組立体41であって、空隙を介して対向配置される長尺板状の一対のヨーク212と、一対のヨークの短手方向一方端において一対のヨークをそれぞれ片持ち梁状に支持するヨーク固定部411を有し、ヨーク固定部の一対のヨークを支持する面に突起部415が形成されており、突起部により、一対のヨークが一方端側から他方端側に空隙を広げるように構成されている。【選択図】図4[Problem] To provide a yoke assembly that can reduce the size and weight of a linear motor and obtain a uniform thrust and high output, and a linear motor having said yoke assembly. [Solution] A yoke assembly 41 used in a linear motor in which a stator 1 and a mover are relatively movable, has a pair of long plate-like yokes 212 arranged opposite each other with a gap therebetween, and a yoke fixing part 411 that supports the pair of yokes in a cantilever manner at one end in the short direction of the pair of yokes, and a protrusion 415 is formed on the surface of the yoke fixing part that supports the pair of yokes, and the protrusion is configured so that the pair of yokes expand the gap from one end side to the other end side. [Selected Figure] Figure 4

Description

本発明は、リニアモータの固定子あるいは可動子を構成するヨーク組立体及び当該ヨーク組立体を有するリニアモータに関する。 The present invention relates to a yoke assembly that constitutes the stator or mover of a linear motor, and a linear motor having the yoke assembly.

半導体製造装置、液晶製造装置、あるいは半導体素子や液晶ディスプレイ等の検査装置においては、各種部品の搬送装置として2軸のステージ装置、いわゆるX-Yステージが使用されている。X-Yステージは、定盤に対して所定の方向(X方向)に移動するXステージと、X方向に直交する方向(Y方向)に移動するYステージとを備える。
Xステージ及びYステージはリニアモータ等により駆動される駆動部を含む。リニアモータは、N極とS極が対向するようにヨークに支持された永久磁石を有する断面コの字型の磁界発生部材と、その磁界内を横切るコイルを有するコイル部材を備えている。
リニアモータはコイルに電流を流すことで、永久磁石による磁界と、コイルに発生する磁界の相互作用で、磁界発生部材とコイル部材との相対移動ができるようになっている。
Two-axis stage devices, so-called XY stages, are used as transport devices for various parts in semiconductor manufacturing equipment, liquid crystal manufacturing equipment, and inspection equipment for semiconductor elements and liquid crystal displays, etc. The XY stage is equipped with an X stage that moves in a specific direction (X direction) relative to a base, and a Y stage that moves in a direction perpendicular to the X direction (Y direction).
The X stage and the Y stage include a driving section driven by a linear motor, etc. The linear motor includes a magnetic field generating member with a U-shaped cross section having a permanent magnet supported by a yoke so that the north pole and the south pole face each other, and a coil member having a coil that crosses the magnetic field.
In a linear motor, when a current is passed through the coil, the magnetic field generated by the permanent magnet interacts with the magnetic field generated in the coil, allowing relative movement between the magnetic field generating member and the coil member.

特許文献1には、断面コの字状のヨークの内面側に、隣り合う永久磁石及び対向する永久磁石の磁極が異なる様に配置された固定子と、永久磁石の列に対向配置されたコイルからなる可動子で構成されたリニアモータが開示されている。
特許文献2には、平面視(上面視)でロの字状の枠体(ヨーク)内に、永久磁石を対向配置させた可動子と、該枠体内に配置したコイルを固定子とするリニアモータが開示されている。
Patent Document 1 discloses a linear motor composed of a stator in which adjacent permanent magnets and opposing permanent magnets are arranged on the inner side of a yoke with a U-shaped cross section so that their magnetic poles are different, and a mover made of a coil arranged opposite the row of permanent magnets.
Patent document 2 discloses a linear motor having a movable element with permanent magnets arranged facing each other within a frame body (yoke) that is square-shaped when viewed from above, and a stator made of a coil arranged within the frame body.

特開2008-245475号公報JP 2008-245475 A 特開2004-40939号公報JP 2004-40939 A

このような配置のリニアモータにおいては、高い出力を得るために強い磁力を有する永久磁石が用いられており、磁石同士の吸引力により、磁石を配置したヨークが湾曲することがあり、磁石と可動子(固定子)の間の隙間が十分得られなくなるおそれがある。
ヨークの湾曲を抑えるために、ヨークの肉厚を厚くすることによって、湾曲しづらくするなどの対応が考えられるが、リニアモータの小型化、軽量化が難しくなるといった問題がある。
また、ヨークの湾曲によって、ヨーク内面(対向面)に配置された磁石の間隔が場所によって異なることで、可動子(固定子)の相対的な位置で推力が異なるおそれがある。
In linear motors arranged in this manner, permanent magnets with strong magnetic force are used to obtain high output, and the attractive force between the magnets can cause the yoke in which the magnets are arranged to bend, which can result in a lack of sufficient gap between the magnets and the mover (stator).
One possible way to prevent the yoke from bending is to make the yoke thicker, making it less likely to bend. However, this would make it difficult to make the linear motor smaller and lighter.
Furthermore, due to the curvature of the yoke, the intervals between the magnets arranged on the inner surface (opposing surface) of the yoke vary depending on the location, which can cause the thrust to vary depending on the relative position of the mover (stator).

本発明は、リニアモータの小型化、軽量化を図るとともに、均一な推力でかつ高い出力の得ることが可能なヨーク組立体及び当該ヨーク組立体を有するリニアモータの提供を目的とする。 The present invention aims to provide a yoke assembly that reduces the size and weight of a linear motor and can provide a uniform thrust and high output, as well as a linear motor having the yoke assembly.

本発明のヨーク組立体は、固定子と可動子とが相対的に移動可能なリニアモータに用いられるヨーク組立体であって、空隙を介して対向配置される長尺板状の一対のヨークと、前記一対のヨークの短手方向一方端において前記一対のヨークをそれぞれ片持ち梁状に支持するヨーク固定部を有し、前記ヨーク固定部の前記一対のヨークを支持する面に突起部が形成されており、前記突起部により、前記一対のヨークが前記一方端側から他方端側に前記空隙を広げるように構成されていることを特徴とする。 The yoke assembly of the present invention is a yoke assembly used in a linear motor in which a stator and a movable element are relatively movable, and is characterized in that it has a pair of elongated plate-like yokes arranged opposite each other with a gap therebetween, and a yoke fixing part that supports each of the pair of yokes in a cantilever manner at one end of the short side of the pair of yokes, and a protrusion is formed on the surface of the yoke fixing part that supports the pair of yokes, and the protrusion is configured to cause the pair of yokes to expand the gap from the one end side to the other end side.

本発明のヨーク組立体は、固定子と可動子とが相対的に移動可能なリニアモータに用いられるヨーク組立体であって、空隙を介して対向配置される長尺板状の一対のヨークと、前記一対のヨークの長手方向両端部において前記一対のヨークをそれぞれ支持するヨーク固定部を有し、前記ヨーク固定部の前記一対のヨークを支持する面に突起部が形成されており、前記突起部により、前記一対のヨークが前記ヨーク固定部から離れるにしたがって前記一対のヨーク間の前記空隙が広がるように構成されていることを特徴とする。 The yoke assembly of the present invention is a yoke assembly used in a linear motor in which a stator and a movable element are relatively movable, and is characterized in that it has a pair of long, plate-like yokes arranged opposite each other with a gap therebetween, and yoke fixing parts that support the pair of yokes at both longitudinal ends of the pair of yokes, and a protrusion is formed on the surface of the yoke fixing part that supports the pair of yokes, and the protrusion is configured to widen the gap between the pair of yokes as the pair of yokes move away from the yoke fixing part.

本発明のリニアモータは、前記ヨーク組立体の、前記空隙を介して対向配置される一対のヨークの対向面それぞれに複数の永久磁石が配置され、前記複数の永久磁石が対向する空隙にコイルが配置されたことを特徴とする。 The linear motor of the present invention is characterized in that a plurality of permanent magnets are arranged on each of the opposing surfaces of a pair of yokes of the yoke assembly that are arranged opposite each other across the gap, and a coil is arranged in the gap that faces the plurality of permanent magnets.

本発明によれば、リニアモータの小型化、軽量化を図るとともに、均一な推力でかつ高い出力の得ることが可能なヨーク組立体及び当該ヨーク組立体を有するリニアモータを提供することができる。 The present invention provides a yoke assembly that can reduce the size and weight of a linear motor while providing a uniform thrust and high output, and a linear motor having the yoke assembly.

発明の実施の形態に係るリニアモータの基本的な構成を示す平面図である。1 is a plan view showing a basic configuration of a linear motor according to an embodiment of the present invention; 図1のA-A断面図である。2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1. 本発明の実施の形態を説明するためのヨーク組立体の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a yoke assembly for explaining an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態を説明するためのヨーク組立体(永久磁石配置後)の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a yoke assembly (after permanent magnets are disposed) for explaining an embodiment of the present invention. ヨーク固定部の軸断面図(a)及び側面図(b)である。4A is an axial cross-sectional view of a yoke fixing portion, and FIG. 比較例を説明するためのヨーク組立体の軸断面図である。FIG. 11 is an axial cross-sectional view of a yoke assembly for explaining a comparative example. 図6で示すヨーク組立体に永久磁石を配置した後の図である。FIG. 7 is a view of the yoke assembly shown in FIG. 6 after permanent magnets have been disposed therein. 本発明の比較例に係るヨーク固定部の軸断面図である。FIG. 4 is an axial cross-sectional view of a yoke fixing portion according to a comparative example of the present invention. 比較例に係る別の実施の形態を示すヨーク固定部の軸断面図である。FIG. 11 is an axial cross-sectional view of a yoke fixing portion showing another embodiment according to the comparative example. 比較例に係る別の実施の形態を示すヨーク組立体の軸断面図である。FIG. 11 is an axial cross-sectional view of a yoke assembly showing another embodiment according to the comparative example. 本発明の別の実施の形態に係るリニアモータの平面図(a)及び側面図(b)である。5A and 5B are a plan view and a side view of a linear motor according to another embodiment of the present invention. 本発明の別の実施形態に係る可動子の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a mover according to another embodiment of the present invention. 本発明の別の実施の形態にかかる固定子の側面図である。FIG. 11 is a side view of a stator according to another embodiment of the present invention. 本発明の別の実施の形態に係るヨーク組立体の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a yoke assembly according to another embodiment of the present invention. 図14のヨーク組立体に永久磁石を配置した図である。FIG. 15 is a diagram showing a permanent magnet being disposed in the yoke assembly of FIG. 14 .

以下、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。
図1は発明の実施の形態に係るリニアモータの基本的な構成を示す平面図であり、図2は図1のA-A断面図である。
図1、図2において発明の実施の形態に係るリニアモータの基本的な構成を説明する。
リニアモータ10は、固定子1と可動子3とを有している。固定子1と可動子3とは相対的に移動可能に配置されている。具体的には、本発明のリニアモータ10は、磁界発生部材22を含む複数の分割ユニット2を有する固定子1と、多相コイルを有するコイル部材4とホルダ5を有する可動子3を備えている。可動子3は、固定子1の内部に形成された磁気空隙g内で駆動する。
リニアモータ10は、複数の分割ユニット2を可動子3の可動方向(図1における上下方向(X方向)に沿って接続したものであり、各分割ユニット2は同様の構造を有する。ただし、長さは同一である必要は無い。可動子3は、図2に示す様に、多相コイルを有するコイル部材4とそれを支持するホルダ5を備えている。コイル部材4には、可動子3の可動方向に沿って多相コイルが内包されている。
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment thereof.
FIG. 1 is a plan view showing the basic structure of a linear motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
1 and 2, the basic structure of a linear motor according to an embodiment of the present invention will be described.
The linear motor 10 has a stator 1 and a mover 3. The stator 1 and the mover 3 are arranged so as to be movable relative to one another. Specifically, the linear motor 10 of the present invention includes the stator 1 having a plurality of divided units 2 including a magnetic field generating member 22, and the mover 3 having a coil member 4 having a multi-phase coil and a holder 5. The mover 3 drives within a magnetic gap g formed inside the stator 1.
The linear motor 10 has a plurality of split units 2 connected along the moving direction of the mover 3 (the up-down direction (X direction) in FIG. 1), and each split unit 2 has a similar structure. However, the lengths do not need to be the same. As shown in FIG. 2, the mover 3 is equipped with a coil member 4 having a multi-phase coil and a holder 5 that supports the coil member 4. The coil member 4 contains a multi-phase coil along the moving direction of the mover 3.

固定子1を形成している分割ユニット2は、ヨーク組立体21と磁界発生部材である永久磁石22、23とを含む。ヨーク組立体21はヨーク固定部211と一対のヨーク212を有する。ヨーク固定部211は角柱状をなしており、側部に長尺板状の一対のヨーク212が空隙を介して対向配置されている。ヨーク組立体21は断面コの字状をなしている。すなわち、ヨーク固定部211は一対のヨーク212の高さ方向の一方端側(図2では下側)を接合し、各々のヨーク212を片持ち梁状に支持している。ヨーク組立体21を構成するヨーク固定部211及びヨーク212は磁性鋼板などの磁性材料で構成されるが、ヨーク固定部211は非磁性材料で構成されても良い。
ヨーク固定部211には、可動子3の可動方向に延びる溝213が形成されている。溝213はヨーク固定部211の幅方向中央部に設けられている。溝213の深さと幅は、コイル部材4の一部が入る寸法に設定されている。なお、溝213は必須の構成部材ではない。
The split unit 2 forming the stator 1 includes a yoke assembly 21 and permanent magnets 22, 23 which are magnetic field generating members. The yoke assembly 21 has a yoke fixing part 211 and a pair of yokes 212. The yoke fixing part 211 is shaped like a rectangular column, and a pair of elongated plate-shaped yokes 212 are arranged on the sides of the yoke fixing part 211 so as to face each other with a gap between them. The yoke assembly 21 has a U-shaped cross section. That is, the yoke fixing part 211 joins one end side (the lower side in FIG. 2 ) of the pair of yokes 212 in the height direction, and supports each of the yokes 212 in a cantilever shape. The yoke fixing part 211 and the yoke 212 which constitute the yoke assembly 21 are made of a magnetic material such as a magnetic steel plate, but the yoke fixing part 211 may be made of a non-magnetic material.
A groove 213 is formed in the yoke fixing portion 211, extending in the moving direction of the mover 3. The groove 213 is provided in the center in the width direction of the yoke fixing portion 211. The depth and width of the groove 213 are set to a dimension that allows a part of the coil member 4 to fit therein. Note that the groove 213 is not an essential component.

一対のヨーク212の一面には、複数の永久磁石(22、23)が、可動子3の可動方向に沿って所定の間隔で配置されている。複数の永久磁石(22,23)の磁化方向は厚さ方向(可動子3の可動方向と垂直な方向)であり、磁気空隙を挟んで対向する磁石は異極が異なるように、また可動子3の可動方向に並ぶ磁石はそれぞれ異なる磁極となるように配置されている。複数の永久磁石22、23は同じ素材、同じ寸法のものを用いればよい。なお、図1、図2においては、N極が磁気空隙に対向しているものに符号22、S極が磁気空隙に対向しているものに符号23を付している。 On one side of the pair of yokes 212, multiple permanent magnets (22, 23) are arranged at a predetermined interval along the moving direction of the mover 3. The magnetization direction of the multiple permanent magnets (22, 23) is the thickness direction (direction perpendicular to the moving direction of the mover 3), and the magnets facing each other across a magnetic gap are arranged so that they have different polarities, and the magnets lined up in the moving direction of the mover 3 each have different magnetic poles. The multiple permanent magnets 22, 23 may be made of the same material and have the same dimensions. In Figures 1 and 2, the magnet whose north pole faces the magnetic gap is marked with the symbol 22, and the magnet whose south pole faces the magnetic gap is marked with the symbol 23.

本発明のリニアモータ10によれば、可動子3にホール素子などの磁界検出素子を設けて、磁極位置を検出し、コイル部材の各コイルに流れる電流の向きを変えることにより、可動子3を可動方向に移動させることができる。 According to the linear motor 10 of the present invention, the mover 3 is provided with a magnetic field detection element such as a Hall element to detect the magnetic pole position and change the direction of the current flowing through each coil of the coil member, thereby moving the mover 3 in the movable direction.

永久磁石22、23は公知の永久磁石を用いることができる。一例としては希土類磁石である。希土類磁石としては、R(RはNd等の希土類元素から選択された少なくとも一種からなる元素)、T(TはFeまたはFe及びCo)及びB(ホウ素)を必須成分とするR-T-B系焼結磁石が好ましい。
リニアモータの小型・軽量化、高効率・省エネルギー化(エネルギー効率の改善)を図るためには、R-T-B系焼結磁石を用いることが好ましい。
Known permanent magnets can be used for the permanent magnets 22 and 23. One example is a rare earth magnet. As a rare earth magnet, an R-T-B system sintered magnet containing R (R is at least one element selected from rare earth elements such as Nd), T (T is Fe or Fe and Co), and B (boron) as essential components is preferable.
In order to achieve a smaller, lighter, more efficient, and more energy-efficient linear motor (improved energy efficiency), it is preferable to use an RTB based sintered magnet.

実施の形態1
図3は発明の実施の形態1に係るヨーク組立体の断面図(可動子3の可動方向に垂直な方向の断面図)、図4は図3のヨーク組立体に永久磁石を取り付けた状態の断面図、図5(a)は発明の実施の形態1に係るヨーク固定部411の断面図、(b)はヨーク固定部411の長手方向(可動子3の可動方向)側面図である。
発明の実施の形態1に係るヨーク組立体41は、ヨーク固定部411の長手方向(可動子3の可動方向)側面に、一対のヨーク212の短手方向(高さ方向)の一方端側(図2では下側)を接合し、各々のヨーク212を片持ち梁状に支持している。
ヨーク固定部411は、図5に示すように、長手方向(可動子3の可動方向)側面の上端部に突起部415を有している。突起部415は、長手方向と垂直な方向の側面(短手方向側面)視で、ヨーク固定部411の上端部から両外側(図中左右方向)に張り出しており、断面矩形状をなしている。突起部415は、ヨーク固定部411の長手方向(可動子3の可動方向)側面に連続して設けられている。
図3のように、ヨーク212をヨーク固定部411の長手方向側面に、公知の方法で接合し、ヨーク組立体41を形成すると、ヨーク固定部411の突起部415によって、一対のヨーク212は一方端側(図中下側)から他方端側(図中上側)に前記空隙(一対のヨーク212間の空隙)が広がるように構成されることとなる。
First embodiment
FIG. 3 is a cross-sectional view of a yoke assembly according to embodiment 1 of the invention (cross-sectional view perpendicular to the moving direction of the mover 3), FIG. 4 is a cross-sectional view of the yoke assembly of FIG. 3 with a permanent magnet attached, FIG. 5(a) is a cross-sectional view of a yoke fixing part 411 according to embodiment 1 of the invention, and FIG. 5(b) is a side view of the yoke fixing part 411 in the longitudinal direction (the moving direction of the mover 3).
The yoke assembly 41 according to the first embodiment of the invention has one end (the lower side in FIG. 2 ) of a pair of yokes 212 in the short direction (height direction) joined to the longitudinal side (the moving direction of the movable element 3) of the yoke fixing portion 411, and supports each of the yokes 212 in a cantilever manner.
5, the yoke fixing part 411 has a protrusion 415 at the upper end of the longitudinal side surface (the direction in which the mover 3 moves). When viewed from a side surface in a direction perpendicular to the longitudinal direction (the short side surface), the protrusion 415 protrudes outward on both sides (left and right directions in the figure) from the upper end of the yoke fixing part 411 and has a rectangular cross section. The protrusion 415 is provided continuously on the longitudinal side surface (the direction in which the mover 3 moves) of the yoke fixing part 411.
As shown in Figure 3, when the yoke 212 is joined to the longitudinal side of the yoke fixing part 411 by a known method to form the yoke assembly 41, the pair of yokes 212 are configured so that the gap (the gap between the pair of yokes 212) expands from one end side (the lower side in the figure) to the other end side (the upper side in the figure) due to the protrusion portion 415 of the yoke fixing part 411.

図4はヨーク412に永久磁石22、23を取り付けた状態の断面図を示している。
永久磁石22と23の吸引力によって一対のヨーク212は内側(磁気空隙側)に湾曲し、下側から上側に向かって開いていた状態が矯正され、永久磁石22、23間の隙間(ギャップ)はほぼ均一な状態になっている。
このように、突起部415の高さやヨーク212の厚さ(剛性)を調整することで、湾曲した後(矯正後)の永久磁石22、23間のギャップを調整することができ、ギャップが狭まることによる、永久磁石22、23と可動子3(コイル部材4)との接触を避けることができ、均一な推力でかつ高い出力を得ることができる。
なお、突起部415は断面矩形状に限られず、ヨーク212を取り付けた際に、ヨーク212が下側から上側に向かって開いた状態になっていればよく、断面円弧状や、断面三角形状であっても良い。
また、突起部415はヨーク固定部411の長手方向(可動子3の可動方向)側面に連続して設けられる必要は無く、一部が欠損していたり、点在していても良い。
これらの場合、永久磁石22、23間のギャップが長手方向(可動子3の可動方向)で均一になっていればよい(ギャップの距離が変わらなければよい)。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the yoke 412 with the permanent magnets 22 and 23 attached thereto.
The attractive force of the permanent magnets 22 and 23 causes the pair of yokes 212 to bend inward (toward the magnetic gap), correcting the state in which they were open from the bottom to the top, and the gap between the permanent magnets 22 and 23 becomes almost uniform.
In this way, by adjusting the height of the protrusion 415 and the thickness (rigidity) of the yoke 212, the gap between the permanent magnets 22, 23 after bending (straightening) can be adjusted, and contact between the permanent magnets 22, 23 and the movable member 3 (coil member 4) caused by narrowing the gap can be avoided, making it possible to obtain a uniform thrust and high output.
In addition, the cross-section of the protrusion 415 is not limited to a rectangular shape, and it is sufficient that the yoke 212 is open from the bottom to the top when the yoke 212 is attached, and the cross-section may be an arc shape or a triangular shape.
Furthermore, the protrusions 415 do not need to be provided continuously on the side surface of the yoke fixing portion 411 in the longitudinal direction (the direction in which the mover 3 moves), and may be partially missing or may be scattered.
In these cases, it is sufficient that the gap between the permanent magnets 22, 23 is uniform in the longitudinal direction (the direction in which the mover 3 moves) (the distance of the gap does not change).

実施の形態1の比較例
図6は発明の実施の形態1の比較例に係るヨーク組立体の断面図(可動子3の可動方向に垂直な方向の断面図)、図7は図6のヨーク組立体に永久磁石を取り付けた状態の断面図、図8は比較例に係るヨーク固定部211の断面図である。
比較例に係るヨーク固定部211は、ヨーク固定部211の長手方向(可動子3の可動方向)側面の上端部に突起部が無い点で前記実施の形態1と異なる。
前記実施の形態1と同様に、一対のヨーク212をヨーク固定部211の長手方向側面に、公知の方法で接合すると、ヨーク212は下側から上側に向かって、ほぼ平行の状態となる。
Comparative Example of Embodiment 1 FIG. 6 is a cross-sectional view of a yoke assembly according to a comparative example of embodiment 1 of the invention (a cross-sectional view in a direction perpendicular to the moving direction of the mover 3), FIG. 7 is a cross-sectional view of the yoke assembly of FIG. 6 with a permanent magnet attached, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a yoke fixing portion 211 according to the comparative example.
The yoke fixing portion 211 according to the comparative example differs from the first embodiment in that there is no protrusion at the upper end of the side surface of the yoke fixing portion 211 in the longitudinal direction (the direction in which the mover 3 moves).
As in the first embodiment, when the pair of yokes 212 are joined to the longitudinal side surfaces of the yoke fixing portion 211 by a known method, the yokes 212 are substantially parallel from the bottom to the top.

図7はヨーク212に永久磁石22、23を取り付けた状態の断面図を示している。
永久磁石22と23の吸引力によって一対のヨーク212は内側(磁気空隙側)湾曲しており、永久磁石22、23間のギャップが狭くなっている。このような状態では、永久磁石22、23と可動子との接触が懸念される。
このような場合、ヨーク212の厚さを厚く(剛性を大きく)することにより、ヨーク212の湾曲を小さくすることができるが、リニアモータの小型化、軽量化が困難となる。これに対して、前記実施の形態1によれば、ヨーク固定部に突起部を設けるという簡単な構成でワークの湾曲を矯正できるため、リニアモータの小型化、軽量化が可能となる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the permanent magnets 22 and 23 are attached to the yoke 212.
The pair of yokes 212 are curved inward (toward the magnetic gap) due to the attractive force of the permanent magnets 22 and 23, narrowing the gap between the permanent magnets 22 and 23. In this state, there is a concern that the permanent magnets 22 and 23 may come into contact with the mover.
In such a case, the curvature of the yoke 212 can be reduced by making the yoke 212 thicker (increasing the rigidity), but this makes it difficult to reduce the size and weight of the linear motor. In contrast, according to the first embodiment, the curvature of the workpiece can be corrected with a simple configuration in which a protrusion is provided on the yoke fixing portion, making it possible to reduce the size and weight of the linear motor.

なお、ヨーク212の湾曲を考慮して、図9のように、ヨーク固定部511に下側から上側に広がる傾斜を設けたり、図10のようにヨーク312を予め湾曲させて、下側から上側に向かって開いた状態にしておくことでも、永久磁石を取り付けた際のギャップを調整することは可能である。しかし、前者の場合は、傾斜面の加工精度向上のため、専用の治具を用意するなど加工コストが上昇することが懸念される。また後者の場合は、ヨーク312の加工(研削加工や曲げ加工)自体が困難であるとともに、加工精度を出すことも困難と考えられる。 Note that, taking into account the curvature of the yoke 212, it is possible to adjust the gap when the permanent magnet is attached by providing the yoke fixing part 511 with a slope that spreads from the bottom to the top as shown in FIG. 9, or by curving the yoke 312 in advance and leaving it open from the bottom to the top as shown in FIG. 10. However, in the former case, there is a concern that the processing costs will increase in order to improve the processing accuracy of the inclined surface, such as by preparing a dedicated jig. In the latter case, it is difficult to process the yoke 312 (grinding and bending), and it is also difficult to achieve the processing accuracy.

実施の形態2
図11から図13は実施の形態2に係るリニアモータの基本的な構成を示す図であり、図11(a)はリニアモータ600を示す平面図(上面図)、(b)はリニアモータ600の長手方向の側面図、図12は可動子610の平面図、図13(a)は固定子700の長手方向の側面図、図13(b)は固定子700の短手方向の側面図であり、図中Bの方向から見た図である。
実施の形態1と同様に、実施の形態2に係るリニアモータは、固定子と可動子とを有している。固定子と可動子とは相対的に移動可能に配置されている。
具体的には、発明の実施の形態2に係るリニアモータ600は、永久磁石650を有する可動子610とコイル部材720を有する固定子700とを有している。可動子610は、一対のヨーク620と一対のヨーク固定部630とから構成され、図12に示す様に、平面視(上面視)でロの字状をなしている。
また、長尺板状の一対のヨーク620の長手方向の両端部が、断面矩形状の一対のヨーク固定部630で接続されるように、公知の方法で接合され、平面視でロの字状の枠体(ヨーク組立体640)を形成している。
ヨーク620は、磁性鋼板などの磁性材料で形成され、ヨーク固定部630は、磁性鋼板などの磁性材料で構成されるか、あるいは、非磁性材料で構成されても良い。
ヨーク組立体640の内側(ヨーク620の対向面側)には、複数の永久磁石650が、可動子610の可動方向に沿って所定の間隔で配置されている、複数の永久磁石650の磁化方向は高さ方向(図12では奥行方向)であり、磁気空隙を挟んで対向する磁石は異極が異なるように配置されている。また可動子610の可動方向に並ぶ磁石は、図12では、図中上側の列が左側からN極、N極、S極、S極の順で配置され、図中下側の列が左側から順番にS極、S極、N極、N極の順で配置されている。
なお、図12では、1つのN極(S極)を二つの永久磁石で構成しているが、一つの永久磁石で構成しても良いし、二つ以上の永久磁石で構成しても良い。
Embodiment 2
Figures 11 to 13 are figures showing the basic configuration of a linear motor according to embodiment 2, with Figure 11(a) being a plan view (top view) showing linear motor 600, (b) being a longitudinal side view of linear motor 600, Figure 12 being a plan view of mover 610, Figure 13(a) being a longitudinal side view of stator 700, and Figure 13(b) being a transverse side view of stator 700, as viewed from the direction B in the figures.
As in the first embodiment, the linear motor according to the second embodiment has a stator and a mover. The stator and the mover are arranged to be movable relative to each other.
Specifically, linear motor 600 according to the second embodiment of the invention has a mover 610 having a permanent magnet 650, and a stator 700 having a coil member 720. Mover 610 is composed of a pair of yokes 620 and a pair of yoke fixing parts 630, and has a square shape in plan view (top view) as shown in Fig. 12 .
In addition, both longitudinal ends of a pair of long, plate-shaped yokes 620 are joined in a known manner so as to be connected by a pair of yoke fixing portions 630 having a rectangular cross-section, forming a frame body (yoke assembly 640) that is U-shaped when viewed in a plane.
The yoke 620 is formed of a magnetic material such as a magnetic steel plate, and the yoke fixing portion 630 may be made of a magnetic material such as a magnetic steel plate, or may be made of a non-magnetic material.
On the inside of the yoke assembly 640 (on the side facing the yoke 620), multiple permanent magnets 650 are arranged at predetermined intervals along the moving direction of the mover 610, the magnetization direction of the multiple permanent magnets 650 is the height direction (depth direction in FIG. 12), and magnets facing each other across a magnetic gap are arranged so that they have different poles. Also, the magnets lined up in the moving direction of the mover 610 are arranged in the order of N pole, N pole, S pole, S pole from the left in the upper row in FIG. 12, and in the order of S pole, S pole, N pole, N pole from the left in the lower row in FIG.
In addition, in FIG. 12, one N pole (S pole) is configured with two permanent magnets, but it may be configured with one permanent magnet, or may be configured with two or more permanent magnets.

図11(a)、(b)に示すように、ヨーク組立体640(可動子610)に形成された磁気空隙に固定子700を挿入配置することで、実施の形態2のリニアモータ600は構成されている。
図13に示すように、固定子700は、コイル710が封入されたコイル部材720と、コイル部材720を支持するホルダ730とを有する。
実施の形態2に係るリニアモータ600は、コイル710を固定子700とし、永久磁石650を有するヨーク組立体640を可動子610とする可動磁石型リニアモータである。ホルダ730は図示しない機械部材などに固定され、図示しない軸受けに可動子610が固定される。
対向する永久磁石によって形成される磁界を横切るコイルに電流を流すことで、可動子610は図11(a)の矢印で示した方向に可動する。
As shown in FIGS. 11A and 11B, the linear motor 600 of the second embodiment is constructed by inserting a stator 700 into a magnetic gap formed in a yoke assembly 640 (a mover 610).
As shown in FIG. 13, the stator 700 has a coil member 720 in which a coil 710 is enclosed, and a holder 730 that supports the coil member 720 .
Linear motor 600 according to the second embodiment is a moving magnet type linear motor in which coil 710 is used as stator 700, and yoke assembly 640 having permanent magnets 650 is used as mover 610. Holder 730 is fixed to a mechanical member (not shown) and mover 610 is fixed to a bearing (not shown).
By passing a current through a coil that crosses the magnetic field formed by the opposing permanent magnets, the mover 610 moves in the direction indicated by the arrow in FIG.

以下、図11から図13を用いて、平面視でロの字状のヨーク組立体640(可動子610)を有する実施の形態2のリニアモータ700において、ヨークの湾曲を矯正する構成について説明する。
図14は発明の実施の形態2に係るヨーク組立体645の平面図(上面図)、図15は図14のヨーク組立体645に永久磁石650を取り付けた状態の平面図である。
実施の形態2では、実施の形態1と同様にヨーク固定部635に突起部670を有している。但し、実施の形態1とは突起部670が形成される箇所が異なる。実施の形態2では、突起部670は、ヨーク固定部635のヨーク625と接する側面の永久磁石650に近い側の端部の、ヨーク625の高さ方向(図14、図15では奥行方向)に形成される。
ヨーク固定部635の側面にヨーク625を取り付けると、突起部670により、ヨーク625がヨーク固定部635から離れるにしたがって一対のヨーク間の空隙が広がるようにされることとなる。すなわち、図14では、上側のヨーク625は上側に弧なす弓状に湾曲し、下側のヨーク625は下側に弧なす弓状に湾曲する。図15のように、ヨーク組立体645に永久磁石650を取り付けた状態では、永久磁石650同士の吸引力によって、一対のヨーク625の湾曲が矯正され、永久磁石650間の隙間(ギャップ)がほぼ均一(平行)にすることができる。このように、突起部670の高さを調整することで、湾曲した後の永久磁石650間のギャップを調整することができ、ギャップが狭まることによる、永久磁石650と固定子(コイル部材)との接触を避けることができ、均一な推力でかつ高い出力を得ることができる。また、前記実施の形態1の場合と同様に、ヨークの厚さを厚く(剛性を大きく)することなく、ヨーク固定部に突起部を設けるという簡単な構成でワークの湾曲を矯正できるため、リニアモータの小型化、軽量化が可能となる。
11 to 13, a configuration for correcting the curvature of a yoke in linear motor 700 according to embodiment 2 having yoke assembly 640 (mover 610) that is square-shaped in plan view will be described below.
14 is a plan view (top view) of a yoke assembly 645 according to the second embodiment of the invention, and FIG. 15 is a plan view of the yoke assembly 645 of FIG. 14 with a permanent magnet 650 attached thereto.
In the second embodiment, the yoke fixing portion 635 has a protrusion 670 as in the first embodiment. However, the location where the protrusion 670 is formed is different from that in the first embodiment. In the second embodiment, the protrusion 670 is formed in the height direction of the yoke 625 (the depth direction in FIGS. 14 and 15 ) at the end of the side of the yoke fixing portion 635 that contacts the yoke 625, which is closer to the permanent magnet 650.
When the yoke 625 is attached to the side of the yoke fixing part 635, the protrusion 670 causes the gap between the pair of yokes to widen as the yoke 625 moves away from the yoke fixing part 635. That is, in FIG. 14, the upper yoke 625 is curved in an upwardly arched shape, and the lower yoke 625 is curved in a downwardly arched shape. As shown in FIG. 15, in a state in which the permanent magnets 650 are attached to the yoke assembly 645, the curvature of the pair of yokes 625 is corrected by the attraction force between the permanent magnets 650, and the gap between the permanent magnets 650 can be made almost uniform (parallel). In this way, by adjusting the height of the protrusion 670, the gap between the permanent magnets 650 after bending can be adjusted, and contact between the permanent magnets 650 and the stator (coil member) due to narrowing of the gap can be avoided, and a uniform thrust and high output can be obtained. Furthermore, as in the case of the first embodiment, the curvature of the workpiece can be corrected with a simple configuration of providing a protrusion on the yoke fixing portion, without increasing the thickness of the yoke (increasing its rigidity), thereby making it possible to reduce the size and weight of the linear motor.

開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The disclosed embodiments should be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

10、600 リニアモータ
1、700 固定子
3、610 可動子
22,23、650 永久磁石
212、312、620、625 ヨーク
211,311,411,511 ヨーク固定部
21、41、640,645 ヨーク組立体


10, 600 Linear motor 1, 700 Stator 3, 610 Movable element 22, 23, 650 Permanent magnet 212, 312, 620, 625 Yoke 211, 311, 411, 511 Yoke fixing portion 21, 41, 640, 645 Yoke assembly


Claims (3)

固定子と可動子とが相対的に移動可能なリニアモータに用いられるヨーク組立体であって、
空隙を介して対向配置される長尺板状の一対のヨークと、前記一対のヨークの短手方向一方端において前記一対のヨークをそれぞれ片持ち梁状に支持するヨーク固定部を有し、
前記ヨーク固定部の前記一対のヨークを支持する面に突起部が形成されており、前記突起部により、前記一対のヨークが前記一方端側から他方端側に前記空隙を広げるように構成されていること特徴とするヨーク組立体。
A yoke assembly used in a linear motor in which a stator and a mover are relatively movable,
The yoke fixing portion includes a pair of elongated plate-like yokes arranged opposite each other with a gap therebetween, and a pair of yoke fixing portions that support the pair of yokes in a cantilever manner at one end of the pair of yokes in a short side direction,
A yoke assembly characterized in that a protrusion is formed on a surface of the yoke fixing part that supports the pair of yokes, and the protrusion is configured to cause the pair of yokes to expand the gap from the one end side to the other end side.
固定子と可動子とが相対的に移動可能なリニアモータに用いられるヨーク組立体であって、
空隙を介して対向配置される長尺板状の一対のヨークと、前記一対のヨークの長手方向両端部において前記一対のヨークをそれぞれ支持するヨーク固定部を有し、
前記ヨーク固定部の前記一対のヨークを支持する面に突起部が形成されており、前記突起部により、前記一対のヨークが前記ヨーク固定部から離れるにしたがって前記一対のヨーク間の前記空隙が広がるように構成されていることを特徴とするヨーク組立体。
A yoke assembly used in a linear motor in which a stator and a mover are relatively movable,
The magnetic bearing includes a pair of elongated plate-like yokes arranged opposite each other with a gap therebetween, and yoke fixing portions that support the pair of yokes at both longitudinal ends of the pair of yokes,
A yoke assembly characterized in that a protrusion is formed on a surface of the yoke fixing part that supports the pair of yokes, and the protrusion is configured to widen the gap between the pair of yokes as the pair of yokes move away from the yoke fixing part.
請求項1または2に記載の前記ヨーク組立体の、前記空隙を介して対向配置される一対のヨークの対向面それぞれに複数の永久磁石が配置され、前記複数の永久磁石が対向する空隙にコイルが配置されたことを特徴とするリニアモータ。


























3. A linear motor comprising the yoke assembly according to claim 1 or 2, wherein a plurality of permanent magnets are disposed on each of the opposing surfaces of a pair of yokes that are arranged opposite each other with the gap therebetween, and a coil is disposed in the gap between the plurality of permanent magnets.


























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