JP3941460B2 - パルスモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローバ、ハンドラ、ステッパ等に用いられるパルスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３及び図４は従来におけるパルスモータの構成例を示した図である。
図３は上面図、図４は図３のＡ−Ａ部分の断面図である。この従来例はスライダが２次元方向に移動するパルスモータの例を示している。
プラテン１０は、板状をなし、Ｘ方向とＹ方向に沿って一定ピッチで歯１１がマトリクス状に形成されている。プラテン１０は、磁性体で構成されていて、平坦面に格子状に溝を切ることにより形成される。プラテン１０は、請求範囲でいうステータに相当する。
【０００３】
スライダ２０には、Ｘモータブロック２１ａ，２１ｂとＹモータブロック２２ａ，２２ｂが塔載されている。
Ｘモータブロック２１ａの構成を説明する。
Ｘモータブロック２１ａには、コア２１１ａ，２１１ｂが設けられている。図５はコア２１１ａをＥ方向から見た図である。
コア２１１ａは、突極２１２ａ〜２１２ｆを有する。各突極の先端にはピッチｐで歯２１３が形成されている。プラテン１０の歯１１のピッチは歯２１３のピッチと等しいかあるいはほぼ等しくなっている。歯２１３は歯１１と対向配置されている。突極２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃの歯はｐ／３ずつ位相がずれている。突極２１２ａの歯と突極２１２ｄの歯は同位相である。突極２１２ｄ，２１２ｅ，２１２ｆの歯はｐ／３ずつ位相がずれている。
【０００４】
コイル２１４ａ〜２１４ｆは、突極２１２ａ〜２１２ｆにそれぞれ巻かれている。コイル２１４ａ〜２１４ｆの巻かれた突極の歯の位相はｐ／３ずつずれている。コイル２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄ，２１４ｅ，２１４ｆをそれぞれＵ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイル，Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルとする。この例では、コイルは３相コイルである。
励磁手段２１５は、コイル２１４ａ〜２１４ｆに位相が１２０°ずつずれた正弦波交流信号を流すことによって励磁する。
【０００５】
永久磁石２１６ａ，２１６ｂはコア２１１ａに装着されている。永久磁石２１６ａ，２１６ｂは突極の長さ方向に着磁されている。これにより、永久磁石２１６ａ，２１６ｂは突極に長さ方向のバイアス磁束φｍを与える。
浮揚手段２１７は、スライダ２０をプラテン１０上に浮揚させる。図示していないが、例えば浮揚手段２１７はスライダ２０の下面に設けた穴から圧縮空気を噴出することによって、スライダ２０をプラテン１０上に浮揚させる。このとき、スライダ２０とプラテン１０の間には圧縮空気の層が形成される。
【０００６】
コア２１１ｂもコア２１１ａと同様な構成になっている。コア２１１ｂはコア２１１ａに対して、突極の歯の位相をｐ／２だけずらして配置されている。コア２１１ｂに巻かれた３相コイルをそれぞれＵ−相コイル（Ｕの上にバーが付いた符合をＵ−と表す），Ｖ−相コイル，Ｗ−相コイルとする。Ｕ相コイルとＵ−相コイルには同相の交流信号が与えられる。他の相についても同様である。Ｕ−相コイル，Ｖ−相コイル，Ｗ−相コイルを設けたのは、コイルを励磁したときにスライダが回転するのを防ぐためである。
Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルが巻かれた突極をそれぞれＵ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極とする。同様に、Ｕ−相コイル，Ｖ−相コイル，Ｗ−相コイルが巻かれた突極をそれぞれＵ−相突極，Ｖ−相突極，Ｗ−相突極とする。
【０００７】
Ｘモータブロック２１ｂもＸモータブロック２１ａと同様な構成になっている。Ｘモータブロック２１ｂにあるコア２１９ａ，２１９ｂの突極の歯は、コア２１１ａ，２１１ｂの歯と同位相になっている。永久磁石２１８ａ，２１８ｂはコア２１２ａに装着されている。永久磁石２１８ａ，２１８ｂの着磁方向は永久磁石２１６ａ，２１６ｂの着磁方向と同方向である。
Ｘモータブロック２１ａ，２１ｂはＸ方向に突極の歯が配列されている。突極に巻かれたコイルに発生する磁束と永久磁石の磁束により、Ｘモータブロック２１ａ，２１ｂはＸ方向の推力を発生する。
Ｙモータブロック２２ａ，２２ｂもＸモータブロック２１ａと同様な構成になっている。Ｙモータブロック２２ａ，２２ｂはＸモータブロック２１ａを９０°回転移動させた向きに配置されている。Ｙモータブロック２２ａ，２２ｂはＹ方向に突極の歯が配列されている。突極に巻かれたコイルに発生する磁束と永久磁石の磁束により、Ｙモータブロック２２ａ，２２ｂはＹ方向の推力を発生する。
【０００８】
図３及び図４に示すパルスモータの構成では、Ｘモータブロック２１ｂはＸモータブロック２１ａを平行移動させた構成になっているため、Ｘモータブロック２１ａと２１ｂでは、Ｕ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極の位相はそれぞれ同位相になっている。これにより、Ｘモータブロック２１ａのＵ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極で生じる吸引力の大きさ及び方向と、Ｘモータブロック２１ｂのＵ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極で生じる吸引力の大きさと方向は等しくなる。
従って、モータの磁気回路における吸引力のばらつきがＸモータブロック２１ａと２１ｂのＵ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極で同じになる。
【０００９】
このような吸引力のばらつきによりスライダ２０が上下方向に揺れる現象（この現象をピッチングという）がプラテンの１歯ピッチ内で繰り返し現れる。精密位置決めを行うためには、このピッチングを極力小さくする必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、モータブロックをスライダの中心に対して点対称になるように配置するとともに、対になるモータブロックの一方と他方で永久磁石が与えるバイアス磁束の方向を逆方向にすることによって、スライダのピッチングを極力低減したパルスモータを実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は次のとおりの構成になったパルスモータである。
【００１２】
（１）ＸＹ方向へマトリクス状に所定ピッチで歯が形成されたステータと、
ピッチｐでＸ方向に歯が形成された突極を有し、この突極は歯の位相をｐ／ｎずつずらしてｎ種類設けられていて、各突極の歯は前記ステータの歯と対向配置されているＸモータブロックと、
ピッチｐでＹ方向に歯が形成された突極を有し、この突極は歯の位相をｐ／ｎずつずらしてｎ種類設けられていて、各突極の歯は前記ステータの歯と対向配置されているＹモータブロックと、
各突極に対して、突極の長さ方向にバイアス磁束を与える永久磁石と、
各突極にそれぞれ巻かれたｎ相コイルと、
このｎ相コイルを励磁する励磁手段と、
前記Ｘモータブロック及びＹモータブロックを塔載するスライダと、
を有し、前記ＸモータブロックどうしとＹモータブロックモータブロックどうしでそれぞれ対をなし、対になるモータブロックは前記スライダの中心に対して点対称の位置関係に配置されていて、対になるモータブロックの一方と他方で前記永久磁石が与えるバイアス磁束の方向が逆方向になっていて、
前記Ｘモータブロック及びＹモータブロックモータブロックは、ｎ種類の突極をそれぞれ有する第１のコアと第２のコアを塔載し、第１のコアと第２のコアは突極の歯の位相をｐ／２だけずらして配置されていることを特徴とするパルスモータ。
【００１３】
（２）前記スライダをステータ上に浮揚させる浮揚手段を有することを特徴とする（１）に記載のパルスモータ。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図１は上面図、図２は図１のＡ−Ａ部分の断面図である。図１で前出の図面と同一のものは同一符合を付ける。Ｘモータブロック３１ａと３１ｂはスライダの中心４０に対して点対称の位置関係に配置されている。Ｙモータブロック３２ａと３２ｂはスライダの中心４０に対して点対称の位置関係に配置されている。Ｙモータブロック３２ａ，３２ｂはＸモータブロック３１ａ，３１ｂの向きを９０°変えて配置されている。
このようにモータブロックが点対称の位置関係に配置されていることから、Ｘモータブロック３１ａ，３１ｂでは、Ｕ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極はＵ−相突極，Ｖ−相突極，Ｗ−相突極よりもスライダの中心４０に近い位置にある。また、Ｕ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極の配列はＸモータブロック３１ａと３１ｂで逆になる。
Ｙモータブロック３２ａと３２ｂでも同様である。
【００１８】
Ｘモータブロック３１ａの構成を説明する。
Ｘモータブロック３１ａには、コア３１１ａ，３１１ｂが設けられている。
コア３１１ａは、突極３１２ａ〜３１２ｆを有する。各突極の先端にはピッチｐで歯３１３が形成されている。突極３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃの歯はｐ／３ずつ位相がずれている。突極３１２ａの歯と突極３１２ｄの歯は同位相である。突極３１２ｄ，３１２ｅ，３１２ｆの歯はｐ／３ずつ位相がずれている。
【００１９】
コイル３１４ａ〜３１４ｆは、突極３１２ａ〜３１２ｆにそれぞれ巻かれている。コイル３１４ａ〜３１４ｆの巻かれた突極の歯の位相はｐ／３ずつずれている。従来例と同様にコイル３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ，３１４ｄ，３１４ｅ，３１４ｆをそれぞれＵ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイル，Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルとする。
励磁手段２１５は、コイル３１４ａ〜３１４ｆに３相の正弦波交流信号を流すことによって励磁する。
【００２０】
永久磁石３１６ａ，３１６ｂはコア３１１ａに装着されている。永久磁石３１６ａ，３１６ｂは突極の長さ方向に着磁されている。これにより、永久磁石３１６ａ，３１６ｂは突極に長さ方向のバイアス磁束φｍを与える。
コア３１１ｂもコア３１１ａと同様な構成になっている。コア３１１ｂはコア３１１ａに対して、突極の歯の位相をｐ／２だけずらして配置されている。コア３１１ｂに巻かれた３相コイルをそれぞれＵ−相コイル，Ｖ−相コイル，Ｗ−相コイルとする。Ｕ相コイルとＵ−相コイルには同相の交流信号が与えられる。他の相についても同様である。
Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルが巻かれた突極をそれぞれＵ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極とする。同様に、Ｕ−相コイル，Ｖ−相コイル，Ｗ−相コイルが巻かれた突極をそれぞれＵ−相突極，Ｖ−相突極，Ｗ−相突極とする。
【００２１】
Ｘモータブロック３１ｂもＸモータブロック３１ａと同様な構成になっている。永久磁石３１８ａ，３１８ｂはコア３１２ａに装着されている。永久磁石３１８ａ，３１８ｂの着磁方向は永久磁石３１６ａ，３１６ｂの着磁方向と逆方向である。図示しないが、コア３１１ｂにも永久磁石が装着されていて、この永久磁石の着磁方向は永久磁石３１６ａ，３１６ｂの着磁方向と同方向である。また、コア３１２ｂにも永久磁石が装着されていて、この永久磁石の着磁方向は永久磁石３１８ａ，３１８ｂの着磁方向と同方向である。
Ｘモータブロック３１ａ，３１ｂはＸ方向に突極の歯が配列されている。突極に巻かれたコイルに発生する磁束と永久磁石の磁束により、Ｘモータブロック３１ａ，３１ｂはＸ方向の推力を発生する。
Ｙモータブロック３２ａ，３２ｂもＸモータブロック２１ａと同様な構成になっている。Ｙモータブロック３２ａ，３２ｂはＹ方向に突極の歯が配列されている。突極に巻かれたコイルに発生する磁束と永久磁石の磁束により、Ｙモータブロック３２ａ，３２ｂはＹ方向の推力を発生する。
【００２２】
図１及び図２に示すパルスモータでは、Ｘモータブロック３１ａと３１ｂ、及びＹモータブロック３２ａと３２ｂは、それぞれスライダの中心４０に対して点対称の位置関係に配置されている。また、点対称の位置関係にあるモータブロックの永久磁石は着磁方向が逆方向になっている。
このような構成になっているため、これにより、Ｘモータブロック３１ａのＵ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極で生じる吸引力の大きさ及び方向と、Ｘモータブロック３１ｂのＵ相突極，Ｖ相突極，Ｗ相突極で生じる吸引力の大きさと方向は、スライダの中心４０に対して点対称の関係になる。
従って、モータの磁気回路における吸引力のばらつきは、中心４０に対して点対称の位置関係で発生するためキャンセルされる。これによって、スライダのピッチングを低減できる。
【００２３】
なお、実施例では３相コイルの場合について説明したが、コイルの相数は３相以外でもよい。
また、実施例ではスライダが２次元方向に移動するパルスモータの場合について説明したが、スライダが１次元方向に移動するリニアパルスモータであってもよい。
また、実施例ではＸモータブロックとＹモータブロックがそれぞれ一対ずつ設けられた場合について説明したが、これ以外の対数だけ設けてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果が得られる。
【００２５】
請求項１記載の発明では、Ｘ方向に歯が形成された突極を有するＸモータブロックと、Ｙ方向に歯が形成された突極を有するＹモータブロックとを設け、ＸモータブロックどうしとＹモータブロックモータブロックどうしでそれぞれ対をなしている。そして、対になるモータブロックはスライダの中心に対して点対称の位置関係に配置し、対になるモータブロックの一方と他方で永久磁石が与えるバイアス磁束の方向を逆方向にした。これにより、点対称の位置関係にあるモータブロックの各突極で生じる吸引力の大きさと方向は、スライダの中心に対して点対称の関係になる。このため、モータの磁気回路における吸引力のばらつきは、点対称の位置関係で発生することによりキャンセルできる。これによって、スライダのピッチングを低減し、高精度で２次元位置決めができるパルスモータを実現した。
また、歯の位相をｐ／２だけずらして配置した第１のコアと第２のコアを設けたため、コイルを励磁したときにスライダが回転するのを防止できる。
【００２８】
請求項２記載の発明では、スライダをステータ上に浮揚させているため、スライダの移動方向をガイドするガイドバーが不要になる。これによって、機構を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図３】従来におけるパルスモータの構成例を示した図である。
【図４】従来におけるパルスモータの構成例を示した図である。
【図５】従来におけるパルスモータの構成例を示した図である。
【符号の説明】
１０ プラテン
１１，３１３ 歯
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ モータブロック
２１５ 励磁手段
２１７ 浮揚手段
３１２ａ〜３１２ｆ 突極
３１４ａ〜３１４ｆ コイル
３１６ａ，３１６ｂ，３１８ａ，３１８ｂ 永久磁石

Claims (2)

1. ＸＹ方向へマトリクス状に所定ピッチで歯が形成されたステータと、
   ピッチｐでＸ方向に歯が形成された突極を有し、この突極は歯の位相をｐ／ｎずつずらしてｎ種類設けられていて、各突極の歯は前記ステータの歯と対向配置されているＸモータブロックと、
   ピッチｐでＹ方向に歯が形成された突極を有し、この突極は歯の位相をｐ／ｎずつずらしてｎ種類設けられていて、各突極の歯は前記ステータの歯と対向配置されているＹモータブロックと、
   各突極に対して、突極の長さ方向にバイアス磁束を与える永久磁石と、
   各突極にそれぞれ巻かれたｎ相コイルと、
   このｎ相コイルを励磁する励磁手段と、
   前記Ｘモータブロック及びＹモータブロックを塔載するスライダと、
   を有し、前記ＸモータブロックどうしとＹモータブロックモータブロックどうしでそれぞれ対をなし、対になるモータブロックは前記スライダの中心に対して点対称の位置関係に配置されていて、対になるモータブロックの一方と他方で前記永久磁石が与えるバイアス磁束の方向が逆方向になっていて、
   前記Ｘモータブロック及びＹモータブロックモータブロックは、ｎ種類の突極をそれぞれ有する第１のコアと第２のコアを塔載し、第１のコアと第２のコアは突極の歯の位相をｐ／２だけずらして配置されていることを特徴とするパルスモータ。
2. 前記スライダをステータ上に浮揚させる浮揚手段を有することを特徴とする請求項１に記載のパルスモータ。

Images