JP3855914B2 - 直線駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力によって駆動する駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造装置等の駆動源として、電磁力を利用した直線駆動装置（リニアモータ）が多く利用されている。リニアモータの構造として、様々な構造のものが提案されているが、例えば特開２００１−２８８７５号公報（以下、従来例１と呼ぶ）には、製造の容易化，省スペース化及び電力効率の向上を図るために一つの巻き線で多極化し、電機子には２種類の形状のコアを一つおきに同種のものとなるように複数配置したリニアモータが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８８７５号公報（図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のリニアモータのように、電機子ユニットを複数連結することによって、多相構造のリニアモータを構成する場合は、コイル側の全長が相数に比例して長くなり設置場所が制限される。
【０００５】
本発明は、多相構造にする際の電機子間の距離を短縮し、リニアモータの全長を短くすることができるリニアモータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の直線駆動装置は、上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第一の対向部を有し、磁性体を有する第一のコアと上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第二の対向部を有し、磁性体を有する第二のコアとを備え、前記第一のコアと前記第二のコアは互い違いに配置され、かつ、前記第一の対向部と前記第二の対向部の磁極の向きが対向する複数の電機子ユニットと、前記複数の電機子ユニットが複相分並べて配置された電機子とを備え、前記対向部を構成する磁極歯の間に二次側部材が配置され、前記複相の電機子ユニットは前記磁極歯対向部の一方向で前記磁性体の片側交互にコイルが配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２，図３は、本発明の作用・効果を説明するための比較例のリニアモータの構造の概略を示す図である。図２（ａ）は、リニアモータの磁束の流れを示す図、図２（ｂ）は、リニアモータの全体図である。リニアモータの二次側部材は、略平板状に形成され、複数の永久磁石３４がＮ極，Ｓ極が交互になるように配置されている。電機子ユニット３は、リニアモータの一次側（コイルを巻いた磁性体を有する側）に相当し、コア５１，５２と導体からなる電機子コイル４から構成される。コイル４はコア５１，５２の底辺に配置されている。コア５１，５２は磁性体で構成され、電機子ユニット３において、コア５１とコア５２は、上部と下部の磁極歯が互い違いになるように構成されている。ここで、コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂを第一の対向部と定義し、コア５２の下部磁極歯１２ｂと上部磁極歯２２ａを第２の対向部と定義する。よって、(２ｎ−１)番目のコアは、第１の対向部、(２ｎ)番目のコアは、第２の対向部を有するように電機子３を構成する（但し、ｎ＝１，２，３，…）。コア５１，５２の各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間に一定のギャップを設け、ギャップに二次側部材６を通すと、二次側部材６が第１の対向部間を構成する磁極歯１１ａ，２１ｂの間及び第２の対向部を構成する磁極歯１２ｂ，２２ａの間に配置された構造となる。二次側部材６と電機子３の相対的な位置に応じてコイル４に単相の交流電流をながすと、リニアモータ各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間のギャップには、磁束が上部と下部の磁極歯間を交番して上下に通り、第１の対向部と第２の対向部に流れる磁束の向きは交互に逆方向になる。第１の対向部及び第２の対向部に流れる磁束と、永久磁石３４の作る磁束の相互作用により、二次側部材６にはｘ方向に電磁力による駆動力が発生し、二次側部材６が往復運動する。電機子３の一方の磁極１には、第１の磁極歯１１ａ，１２ｂが二次側部材からみて一方の方向と他方の方向に交互に配置され、他方の磁極２には、第２の磁極歯21ｂ，２２ａが二次側部材６からみて一方の方向（図２では上方。）と他方の方向
（下方）に配置される。
【００１１】
図３は比較例１の全体図である。図２の構造のリニアモータを滑らかに駆動するためには、電機子ユニット３をＭ相の電機子３をＭ個（Ｍは２以上の自然数）直列に、それぞれの電機子ユニット３の端の磁極歯の中心の距離をほぼｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ（ｋ＝０，１，２，…）のピッチとなるように配置する必要がある。図３においてはモータの相数Ｍ＝３の場合を示し、Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の電機子ユニット３が配置されている。コイルエンドの長さをＬとすると最低２Ｌ離して配置する必要があるので、電機子ユニット３同士を電機子ユニット３の端の磁極歯間の距離が２Ｌ以下となるように接近して配置することができない。
【００１２】
図４は、本発明のリニアモータの第１の実施例の全体図である。図４において、比較例１と異なる点は、電機子ユニット３の磁極歯下部の両脇に２箇所に分けてコイル４が巻かれている点である。電機子ユニットの両脇に分けてコイル４にコイル４を巻くことにより比較例１と同数の巻数のコイル４を巻くため必要な巻数は、１箇所あたり半分の巻数でよい。従って、本実施例のコイルエンドの長さＬ′は、比較例１のコイルエンドの長さＬの半分となるため、比較例１よりも接近させて電機子ユニット３を配置することができるので、電機子全体をコンパクトにすることができる。
【００１３】
図１に本発明の実施例２のリニアモータの全体図を示す。本実施例においても、実施例１と同様電機子ユニット３の両脇にコイル４を配置することが可能な構成であるが、隣り合う電機子ユニット３において、コイル部コアの反対脇に片側ずつ互い違いにコイル４を配置している。本実施例におけるコイルエンドの長さＬ″は比較例のコイルエンドの長さＬとほぼ同じとなるが、隣り合う電機子ユニット３のコイル４が反対脇に配置されているため、比較例よりも接近して配置することができるので電機子全体をコンパクトにすることができる。
【００１４】
また、実施例１では一つの電機子ユニット３に対し２箇所にコイルを配置する必要があるが、本実施例においては一つの電機子ユニット３に対し１箇所にコイル４を配置すればよいので、コンパクトな構成でありながら電機子の生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。
【００１５】
なお、上記の比較例，実施例においては、二次側部材６が移動する例を示したが、本発明は電機子側が移動する場合にも適用できる。また、上記の比較例、実施例では二次側部材６に永久磁石３４を配置した例を示したが、二次側部材６が凹凸を有する磁性体からなる平板を有するものや導体からなる平板を有するものでも構わない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルを電機子ユニットにおいてコイル部コアの反対脇に片側ずつ互い違いに配置しているため、電機子ユニット同士を接近して配置することが可能となるのでコンパクトにすることを実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例２の全体図。
【図２】比較例に用いられるリニアモータの構造図。
【図３】比較例のリニアモータの全体図。
【図４】本発明の実施例１の全体図。
【符号の説明】
１…第１の磁極、２…第２の磁極、３…電機子ユニット、４…コイル、６…二次側部材、１１ａ…磁極１の上部磁極歯、１２ｂ…磁極１の下部磁極歯、２１ｂ…磁極２の下部磁極歯、２２ａ…磁極２の上部磁極歯、３４…永久磁石、５１…第１の対向部を有するコア、５２…第２の対向部を有するコア。

Claims (4)

1. 上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第一の対向部を有し、磁性体を有する第一のコアと上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第二の対向部を有し、磁性体を有する第二のコアとを備え、前記第一のコアと前記第二のコアは互い違いに配置され、かつ、前記第一の対向部と前記第二の対向部の磁極の向きが対向する複数の電機子ユニットと、
   前記複数の電機子ユニットが複相分並べて配置された電機子とを備え、
   前記対向部を構成する磁極歯の間に二次側部材が配置され、
   前記複相の電機子ユニットは前記磁極歯対向部の一方向で前記磁性体の片側交互にコイルが配置されていることを特徴とする直線駆動装置。
2. 請求項１において、
   前記電機子ユニットに巻かれたコイルが、前記二次側部材の駆動方向に沿って、隣り合う電機子ユニットに巻かれたコイルと重なっていることを特徴とする直線駆動装置。
3. 請求項１において、前記二次側部材には複数の永久磁石を配置したことを特徴とする直線駆動装置。
4. 請求項１において、前記電機子の極ピッチをＰとすると、前記電機子ユニットは隣り合う異相の電機子ユニットの磁極歯中心の間隔を、ほぼｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ（ｋ＝０，１，２，…）（Ｍ＝１，２，３，…）としたことを特徴とする直線駆動装置。

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