JP4662302B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、工作機械のテーブル送りなどに利用される高精度なリニアモータに関し、特にその電機子構造に関する。

図３は従来技術を示すリニアモータの側断面図である。なお、従来例では、固定子となる界磁極を可動子となる電機子の片側に配置したギャップ対向形構造を構成する、可動コイル型リニアモータの例を用いて説明する。
図３において、１は界磁極、２は界磁ヨーク、３ａおよび３ｂは永久磁石、４は電機子、５はコアブロック、５ａおよび５ｂは凹凸状の係合部、５ｃはスロット、５ｄはティース、６は電機子巻線、７は移動子である。
界磁極１は、図示しない固定部に固定した平板状の界磁ヨーク２上に、複数の永久磁石３ａおよび３ｂを交互に極性が異なるようにを隣り合わせに並べて配置されている。
電機子４は、永久磁石３ａおよび３ｂの磁石列と磁気的空隙を介して対向するように配置されており、具体的には電磁鋼板より略長方形に打ち抜き、該長方形状に形成された板の両側面にスロット５ｃと凹凸状の係合部５ａ、５ｂを形成してなる複数の電機子鉄板を積層したコアブロック５と、該コアブロック５の先端部に位置するスロット５ｃに整列巻きして収納された電機子巻線６を備えたものとなっている。このような分割コア型の電機子４は、該電機子巻線６を装着した該コアブロック５を直線方向に複数並べて、コアブロック５の係合部５ａ、５ｂを互いに係合させた後、移動子７の下面に固定される。
このような構成において、リニアモータの電機子巻線６に通電すると、この電機子巻線６と永久磁石３ａ、３ｂの磁束Φ（点線）の電磁作用により、コアブロック５を取付けた移動子７が直線方向に移動する(例えば、特許文献１参照)。
特開２０００−３７０７０号公報（第３頁−４頁、第２図）

しかしながら、記電機子４の製造工程において、コアブロック５のスロット５ｃのピッチを一定間隔に保つために治具を用いて調整を行っているものの、モールド時の樹脂の収縮等によってスロットピッチがばらつき、ひいてはコギング推力が発生してしまうという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、スロットピッチを高精度に一定間隔に保つことができ、コギング推力の発生を極力低減することが可能な、高精度なリニアモータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１の発明は、平板状の界磁ヨーク上に交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁極と、前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向するように配置した電機子と、を備え、前記電機子は、電磁鋼板より略長方形に打ち抜き、両側面にスロットと凹凸状の係合部を形成してなる複数の電機子鉄板を積層したコアブロックと、前記コアブロックのスロットに収納された電機子巻線を備えると共に、前記コアブロックを直線方向に複数並べて、該コアの係合部を互いに係合して樹脂モールドで構成してあり、前記界磁極と前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁極と前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、前記各々のコアブロックにおけるティースの先端部の両側面には、突起が設けられると共に、隣り合う前記コアブロックの突起同士が突き当たり、ティースが一定間隔になる構造になっていることを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のリニアモータにおいて、前記界磁極は、前記複数のコアブロックを直線状に並べて係合してなる電機子の両側に２列対向するように配置してあり、前記コアブロックの突起は、前記２列の界磁極側にそれぞれ設けられると共に、前記各々のコアブロックの一方の側面における突起が隣り合うコアブロックの突起と突き当たる構造になっていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、電機子を構成するコアブロックの製造組立工程において、それぞれ隣り合ったコアブロックのティース先端部の突起を部分的に突き当てることにより、漏れインダクタンスを増加させることなく最大推力特性（最大接線応力）を保持したままスロットピッチを一定間隔に調整できるため、コギング推力を低減することが可能となり、また、電機子コアの製造工数を減らすことが可能となる。
請求項２に記載の発明によると、それぞれ隣り合った電機子を構成する各々のコアブロック９のティース先端部の突起が、２列の界磁極側にそれぞれ設けられると共に、各々のコアブロックの一方の側面における突起を隣り合うコアブロックの突起と突き当たる構造にすることにより、安定したスロットピッチの調整が可能となり、極めて高精度なリニアモータを提供することができる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的に説明する。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについてはその説明を省略し、異なる点について説明する。また、本例では、固定子となる界磁極を可動子となる電機子の両側に配置した磁束貫通形構造を構成する、可動コイル型リニアモータの例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例を示すリニアモータの側断面図である。また、図２は、本発明の実施例に関する複数のコアブロックを直線状に係合した状態を示す拡大斜視図であって、電機子巻線の図示を省略している。
図において、８は電機子、９はコアブロック、９ａおよび９ｂは凹凸状の係合部、９ｃはスロット、９ｄはティース、９ｅは突起、９ｆは移動子取付穴、１０は電機子巻線である。
本発明に係るリニアモータは、平板状の界磁ヨーク２上に交互に極性が異なる複数の永久磁石３ａ、３ｂを隣り合わせに並べて配置した界磁極１と、該永久磁石３ａ、３ｂの磁石列と磁気的空隙を介して対向するように配置した電機子８と、を備えたものであって、電機子８は、電磁鋼板より略長方形に打ち抜き、両側面にスロット９ｃと凹凸状の係合部９ａおよび９ｂを形成してなる複数の電機子鉄板を積層したコアブロック９と、コアブロック９のスロット９ｃに整列巻きして収納された電機子巻線１０を備えると共に、コアブロック９を直線方向に複数並べて、該コアの係合部９ａ、９ｂを互いに係合して構成しており、これらの点は基本的に従来技術と同じである。
また、本発明が従来技術と異なる点は、各々のコアブロック９におけるティース９ｄの先端部の両側面には、磁石列と平行になるように配置された突起９ｅが設けられると共に、隣り合うコアブロックの突起９ｅ同士が部分的に突き当たる構造となっている点である。特に、図１に示すごとく、電機子８の両側に界磁極１を２列対向するように配置した磁束貫通型構造のリニアモータでは、コアブロック９の突起９ｅが、該２列の界磁極１側にそれぞれ設けられると共に、各々のコアブロック９の一方の側面における突起９ｅが隣り合うコアブロック９の突起９ｅと突き当たる構造になっている。

次に、リニアモータの動作について説明する。
電機子巻線１０に通電すると、この電機子巻線１０に発生する磁束Φが点線で示すように電機子のコアブロック９の圧延ロール方向に沿って流れ、永久磁石３ａを通って界磁ヨーク２より隣の永久磁石３ｂからコアブロック９に流れる。コアブロック９に流れた磁束がコアブロック９を通って対向する永久磁石３ｂより隣の永久磁石３ａを経てコアブロック９に流れる。この磁束と永久磁石３ａ、３ｂの磁束との電磁作用により、コアブロック取付け穴９ｆに取付けた図示しない移動子を直線方向に移動する。

本発明の実施例は図１、２に示すように、各々のコアブロック９におけるティース９ｄの先端部の両側面に、磁石列と平行になるように配置された突起９ｅを設け、各々のコアブロックの一方の側面における突起を隣り合うコアブロックの突起に突き当てる構造にしたので、従来、コアブロックのスロットのピッチを一定間隔に保つために治具を用いて調整を行う際に生じていた、モールド時の樹脂の収縮等によるスロット９ｃのピッチのばらつきをなくし、該スロットピッチを一定間隔に保つことができ、結果として、コギング推力のばらつきを最小限に抑えることができる。
また、電機子は、各々のコアブロックの突起と隣り合うコアブロックの突起の２箇所が突き当たることから、コアブロックを直線方向に多数並べて結合する際に突起を鎖交する漏れ磁束量を抑制し、最大推力特性等のモータ特性に与える影響をなくすことができる。

なお、本実施例では、固定子となる界磁極を可動子となる電機子の両側に配置した磁束貫通形構造のリニアモータの例を用いて説明したが、固定子となる界磁極を可動子となる電機子の片側に配置したギャップ対向形構造に替えても構成しても構わない。

以上述べたように、スロットピッチを一定間隔に保ち、最大推力特性を落とすことなく、コギング推力を最小限に抑えられるという高精度なリニアモータを提供できるため、高精度加工ができる工作機械、高速での微小位置決めや一定送り速度を要する半導体製造装置、液晶検査装置等に適用可能である。

本発明の実施例を示すリニアモータの側断面図 本発明の実施例に関する複数のコアブロックを直線状に係合した状態を示す拡大斜視図 従来技術を示すリニアモータの側断面図

符号の説明

１ 界磁極
２ 界磁ヨーク
３ａ、３ｂ 永久磁石
４、８ 電機子
５、９ コアブロック
５ａ、９ａ 係合部（凸状）
５ｂ、９ｂ 係合部（凹状）
５ｃ、９ｃ スロット
５ｄ、９ｄ ティース
５ｅ、９ｅ 突起
６、１０ 電機子巻線
７ 移動子
９ａ コアブロック取付け穴

Claims (2)

1. 平板状の界磁ヨーク上に交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁極と、
   前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向するように配置した電機子と、を備え、
   前記電機子は、電磁鋼板より略長方形に打ち抜き、両側面にスロットと凹凸状の係合部を形成してなる複数の電機子鉄板を積層したコアブロックと、前記コアブロックのスロットに収納された電機子巻線を備えると共に、前記コアブロックを直線方向に複数並べて、該コアの係合部を互いに係合して樹脂モールドで構成してあり、
   前記界磁極と前記電機子の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁極と前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、
   前記各々のコアブロックにおけるティースの先端部の両側面には、突起が設けられると共に、隣り合う前記コアブロックの突起同士が突き当たり、ティースが一定間隔となる構造になっていることを特徴とするリニアモータ。
2. 前記界磁極は、前記複数のコアブロックを直線状に並べて係合してなる電機子の両側に２列対向するように配置してあり、
   前記コアブロックの突起は、前記２列の界磁極側にそれぞれ設けられると共に、前記各々のコアブロックの一方の側面における突起が隣り合うコアブロックの突起と突き当たる構造になっていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
   

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