JP4775760B2 - シリンダ形リニアモータおよびそのガイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶・半導体製造装置などで用いられるシリンダ形リニアモータおよびそのガイド装置に関する。

従来、液晶・半導体製造装置などの分野でシリンダ形リニアモータが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。
図７は、従来のシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線に沿う正断面図である。
図７において、１は固定子、１１は永久磁石、１２はポールピース、１３はパイプ、２は可動子、２１は電機子コイル、２２はバックヨーク、３は磁気的空隙である。
固定子１は、軸方向に着磁された複数の円筒状の永久磁石１１と、該永久磁石１１間に配設された磁性体からなる複数の円筒状のポールピース１２を備え、複数の永久磁石１１の同極同士を対向させると共に該磁石１１と該ポールピース１２の外周に非磁性体からなる中空円筒状のパイプ１３を同軸となるように嵌合して構成されている。また、可動子２は、固定子１の外側に磁気的空隙３を介して対向すると共に、軸方向に伸びる中空円筒状の磁性体からなるバックヨーク２２の内径側に、複数の電機子コイル２１を軸方向に巻装して構成されている。ここで、バックヨーク２２の軸方向長さＬは、永久磁石１１とポールピース１２の軸方向長さの和である磁極ピッチをτｐ、自然数をｎとすると、電磁的な周期性からＬ＝ｎ・τｐの長さとして構成されている。
次に、シリンダ形リニアモータのガイド機構について説明する。
図８は、従来のシリンダ形リニアモータのガイド機構を示す全体斜視図である。
図８において、１４は固定子取付部、１５はガイドレール、２３はフレーム、２４はガイドブロック、１７は固定ベースである。
固定子１は、固定ベース１７の両端に設けた固定子取付部１４に取り付けられており、固定ベース１７の長手方向にはガイドレール１５が設けられている。また、可動子２は、バックヨーク２２を周方向に位置決めするための溝を備えたフレーム２３を有しており、フレーム２３内にバックヨーク２２と電機子コイル２１を保持すると共に、フレーム２３の底部にガイドブロック２４が取り付けられている。
次に動作について説明する。
上記のような構成において、可動子２の固定子１との相対位置に対して、電機子コイル２１に所定の電流を通電すると、可動子２はガイドブロック２４が固定子１のガイドレール１５上の長手方向に向かって案内されながら、高推力で移動する。さらに固定子の軸心に冷却管を設けて冷媒を流すことにより、冷却効率を上げたものが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開平１１−２２５４６８号公報（明細書第１１頁、図１） 実開平６−６２７８７号公報（明細書第５頁〜第６頁、図１、図２）

ところが、従来のシリンダ形リニアモータは、バックヨークの軸端部の磁気的な不連続性、いわゆる端効果の影響を受けて、固定子１と可動子２の間にコギング推力が発生するという問題がある。一般に磁性体に働くコギング推力は、Ｐを磁性体のパーミアンス、ｖを永久磁石によるポールピース外周面の起磁力、ｘを磁性体の移動位置とすると次式で表される。
Ｆ＝(１／２)・ｖ^２・(ｄＰ／ｄｘ) ・・・（１）
つまり、移動位置ｘの変化に伴ってパーミアンスＰが変化することにより力が発生する。シリンダ形リニアモータは、バックヨークの端部でパーミアンス変化が生じるので、両端部でのパーミアンスを各々Ｐ_１、Ｐ_２とすると、コギング推力は両者の和として次式となる。
Ｆ＝(１／２)・ｖ^２・(ｄＰ_１／ｄｘ＋ｄＰ_２／ｄｘ) ・・・（２）
ここで、バックヨークの軸方向長さをＬとしたときの、両端各々に働く力は、ｍをコギング波形の高調波成分の次数、ａ_ｍを次数ｍの振幅値とすると次式のように表すことができる。
Ｆ_１＝Σａ_ｍ・ｓｉｎ(２πｍ・ｘ／τｐ) ・・・（３）
Ｆ_２＝Σａ_ｍ・ｓｉｎ(２πｍ・(ｘ＋Ｌ)／τｐ) ・・・（４）
従って、両端部の合成力、すなわちコギング推力は、２πｍ・ｘ／τｐをζ、２π・Ｌ／τｐをθとすると、
Ｆ＝Ｆ_１＋Ｆ_２＝Σａ_ｍ(ｓｉｎζ＋ｓｉｎ(ζ＋ｍθ))
＝Σａ_ｍ((１＋ｃｏｓｍθ) ・ｓｉｎζ＋ｓｉｎｍθ・ｃｏｓζ)
＝Σａ_ｍ(２(１＋ｃｏｓｍθ))^1/2 ・ｃｏｓ(ζ−φ) ・・・（５）
ここで、
φ＝ｔａｎ^−１((１＋ｃｏｓｍθ)／ｓｉｎｍθ) ・・・（６）
である。
このコギング推力Ｆの振幅は(５)式から、
１＋ｃｏｓｍθ ・・・（７）
の値で決定される。この値はｃｏｓｍθ＝１の場合に最大の値となるが、ここで、基本波成分に注目し、ｍ＝１を考えると、自然数をｎとすると、
θ＝２π・ｎ＝２π・Ｌ／τｐ ・・・（８）
となる。ゆえにＬ＝ｎ・τｐの関係になるようなバックヨークの軸方向長さとすると、最も大きなコギング推力が発生することになる。
このコギング推力はリニアモータの制御装置にとって外乱となり、制御できないため、リニアモータの発生力や速度が脈動するという問題があった。また、この脈動により、製造装置のコンタリング性能や搬送の位置決め精度に悪影響を及ぼす、あるいは振動や音が発生するというような問題を引き起こしていた。
そこで、本発明の第１の目的は、バックヨークの端部効果により発生するコギング推力を極小にすることができるシリンダ形リニアモータを提供することにある。

また、従来のシリンダ形リニアモータは、固定子側のガイドレール１５を取り付ける固定ベース１７が必要となるため、全体の重量が増加してしまうという問題があった。また、その他にも固定子取付部１４の表面上に垂直方向（Ｘ軸方向）に作用する荷重に対して剛性を高めることが出来るが、横方向（Ｙ軸方向）から加わる荷重に対しては剛性が低いという問題があった。
更に、特許文献２のリニアモータは、固定子側に発熱源である電機子コイルを有しているために大きな効果が期待出来たが、現在、市場で流通しているシリンダ形リニアモータの大半は、特許文献１に開示されているような可動子側に電機子コイルを有するものが大多数であり、界磁を有する固定子の軸心を冷却しても発熱源となる可動子の電機子コイルと非接触となってしまい、冷却効果が期待できなかった。
そこで、本発明の第２の目的は、荷重の方向に関係なく剛性を高めると共に全体の重量を軽量化し、発熱源である可動子側の電機子を直接冷却することができるシリンダ形リニアモータのガイド装置を提供することにある。

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に記載の発明は、軸方向に着磁された複数の円筒状の永久磁石と、前記永久磁石間に配設された磁性体からなる複数の円筒状のポールピースを備え、
前記複数の永久磁石の同極同士を対向させると共に該磁石と該ポールピースの外周に非磁性体からなる中空円筒状のパイプを同軸となるように嵌合して構成される固定子と、
前記固定子の外側に磁気的空隙を介して対向すると共に、軸方向に伸びる中空円筒状の磁性体からなるバックヨークの内径側に、複数の電機子コイルを軸方向に巻装して構成される可動子とを具備し、
前記永久磁石と前記ポールピースの軸方向長さの和である磁極ピッチをτｐ、自然数をｎとし、ΔＬ１＝τｐ／２、もしくは（τｐ／４）＜ΔＬ１＜(３／４)・τｐとした時に、前記バックヨークの軸方向の長さＬを、Ｌ＝ｎ・τｐ＋ΔＬ１に設定したシリンダ形リニアモータにおいて、
前記バックヨークの両端部における軸方向中心に対する点対称の位置を半円形に切り欠かれた形状とし、前記バックヨークの半円形に切り欠かれた部分の軸方向長さをΔＬ２、磁極ピッチをτｐ、２以上の自然数をｍとした時に、該軸方向長さをΔＬ２＝τｐ／（２ｍ）に設定したものである。

請求項２に記載の発明は、軸方向に着磁された複数の円筒状の永久磁石と、前記永久磁石間に配設された磁性体からなる複数の円筒状のポールピースを備え、前記複数の永久磁石の同極同士を対向させると共に該磁石と該ポールピースの外周に非磁性体からなる中空円筒状のパイプを同軸となるように嵌合して構成される固定子と、
前記固定子の外側に磁気的空隙を介して対向すると共に、軸方向に伸びる中空円筒状の磁性体からなるバックヨークの内径側に、複数の電機子コイルを軸方向に巻装して構成される可動子とを具備し、
前記永久磁石と前記ポールピースの軸方向長さの和である磁極ピッチをτｐ、自然数をｎとし、ΔＬ１＝τｐ／２、もしくは（τｐ／４）＜ΔＬ１＜(３／４)・τｐとした時に、前記バックヨークの軸方向の長さＬを、Ｌ＝ｎ・τｐ＋ΔＬ１に設定したシリンダ形リニアモータにおいて、
前記バックヨークの両端部を軸方向中心に対して傾斜した形状とし、前記バックヨークの両端部断面の傾斜角度をθｂ 、磁極ピッチをτｐ、２以上の自然数をｍ、バックヨークの直径をＤとした時に、該傾斜角度をθｂ ＝ｔａｎ ^{− １} （Ｄ・ｍ／τｐ）に設定したものである。

請求項３に記載の発明は、シリンダ形リニアモータのガイド装置に係わるものであって、請求項１または２記載のシリンダ形リニアモータと、前記シリンダ形リニアモータの固定子の両端に配置された固定子取付部と、前記固定子取付部に取付けられると共に、前記固定子と平行に配置された少なくとも２本有したガイドバーと、前記シリンダ形リニアモータの可動子を構成するバックヨークの外側に嵌合されたフレームと、前記フレームの両側面に取付けられると共に、前記ガイドバーを内部に貫通するように設けたガイドブロックと、を備えたものである。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載のシリンダ形リニアモータのガイド装置において、前記フレームと前記ガイドブロックを一体にしたものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４記載のシリンダ形リニアモータのガイド装置において、前記フレーム内における前記固定子を中心とした多角形状の頂点位置に前記ガイドバーを貫通させるための孔部を設けたものである。

請求項６に記載の発明は、請求項３乃至５のいずれか１項に記載のシリンダ形リニアモータのガイド装置において、前記ガイドバーは、内部に冷媒を供給するための中空形状を有したものである。

請求項１、請求項２に記載の発明によると、シリンダ形リニアモータのバックヨークの両端部で発生するコギング推力の磁極ピッチτｐに対する基本波成分の位相を１８０度にするように作用し、両者を相殺させて、全体のコギング推力を低減させる、または、バックヨーク両端部で発生するコギング推力の上記基本
波成分に位相を持たせるようにして、基本波成分を半減させて、全体でのコギング推力を減少させるとともに、更に残留した、より高次のコギング推力の調波成分を相殺して消すことができ、全体のコギング推力を極小にすることができる。

また、請求項３に記載の発明によると、固定子の両端に設けた固定子取付部材に取り付けられ、固定子と平行にガイドバーを配置することで、ガイド自体が荷重を受ける構造部材となり、従来のリニアモータガイドを設置する際に必要となったガイド取付面にあたるベースを不要とすることができるため、装置の大幅な軽量化が可能となる。

また、請求項４に記載の発明によると、フレームとガイドブロックを一体化することで、省スペース化を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明によると、可動子を構成するフレーム内に固定子を中心とした多角形状の頂点位置にガイドバーを配置することで、ガイドバー自体が構造部材となるだけではなく、荷重の方向に関係なく剛性を確保することが可能となる。

また、請求項６に記載の発明によると、可動子に接触しているガイドバー内部に冷媒を流すことで、直接発熱源である可動子内部を冷却することができ、大きな冷却効果を得ることが出来る。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

図２は本発明の第１実施例を示すシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線に沿う正断面図、（ｃ）は（ａ）のバックヨークの斜視図、（ｄ）は（ｃ）のバックヨークのコギング推力を説明するために便宜上、分解した斜視図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じ点についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
本発明が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、シリンダ形リニアモータは、バックヨーク２２の両端部における軸方向中心に対する点対称の位置を半円形に切り欠かれた形状とし、バックヨーク２２の半円形に切り欠かれた部分の軸方向長さをΔＬ２、磁極ピッチをτｐ、２以上の自然数をｍとした時に、該軸方向長さをΔＬ２＝τｐ／（２ｍ）に設定している。ここで、バックヨーク２２の軸方向長さはＬ＝ｎ・τｐ＋ΔＬ１であるが、実質的にはバックヨーク２２の半円形に切り欠かれた上側と下側の部分が両端でそれぞれΔＬ２の長さだけずれた形となっている点であり、基本的にバックヨーク２２の形状に特徴を有するものとなっている。

ここで、上記のΔＬ１について説明する。
図１は第１実施例を補足説明するためのシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線に沿う正断面図、（ｃ）は（ａ）のバックヨークの斜視図である。永久磁石１１とポールピース１２の軸方向長さの和である磁極ピッチをτｐ、自然数をｎとした時に、バックヨーク２２の軸方向の長さＬについては、図１ではバックヨーク２２の軸方向の長さＬ＝ｎ・τｐよりも全体でΔＬ１＝τｐ／２の長さだけ延長し、
Ｌ＝ｎ・τｐ＋ΔＬ１ ・・・（９）
に設定している。

上記図１の構成のシリンダ形リニアモータにおいて、コギング推力Ｆの振幅の値は、(７)式と(９)式より、基本波成分を考えると、
１＋ｃｏｓθ＝１＋ｃｏｓ(２π・Ｌ／τｐ)
＝１＋ｃｏｓ(２π(ｎ・τｐ＋ΔＬ１)／τｐ)
＝１＋ｃｏｓ(２πｎ＋２π・ΔＬ１／τｐ)
＝１＋ｃｏｓ(２π・ΔＬ１／τｐ) ・・・（１０）
で決定される。自然数をｎ１とすると、ΔＬ１の値によって(１０)式の値が最小となるのは、２π・ΔＬ１／τｐ＝π・ｎ１のとき、すなわちΔＬ１＝ｎ１・τｐ／２のときであり、バックヨーク２２の長さの最小構成を考慮するとｎ１＝１であるので、ΔＬ１＝τｐ／２が最良である。この条件では、コギング推力基本波の位相は磁極ピッチτｐの半分、つまり１８０度となり、両者が互いに反転して打ち消し合う状態である。

なお、上記図１において、シリンダ形リニアモータのバックヨーク２２の軸方向の長さＬに対して延長する長さを、ΔＬ１＝τｐ／２としたが、これに替えて、（τp／４）<ΔＬ１<（τp／２）、もしくは（τｐ／２）<ΔＬ１<（３／４）・τｐの範囲に設定する構成にしても構わない。
（１０）式によれば、その最大値は「２」であるが、バックヨーク２２両端のコギング推力の位相をΔＬ１によって上記の条件、すなわち９０度から１８０度の間、もしくは１８０度から２７０度の間にすれば、「１」以下、つまり半分以下の値となる。
このことから、上記条件ではバックヨーク２２両端部でのコギング推力基本波を相殺させて打ち消すことはできないが、位相差を持たせることで、コギング推力の基本波を半減させて、コギング推力を低減させることができる。

したがって、本発明の第１実施例のΔＬ１を上記の長さの構成にしたので、バックヨーク２２両端部でのコギング推力の基本波を打ち消し合わせて、コギング推力を削減することが可能となっている。

しかしながら、図１の構成のシリンダ形リニアモータによると、磁極ピッチτｐに対する基本波成分のコギング推力は削減されるが、それよりも高次の調波成分の微小なコギング推力は残留する。第１実施例においては、図２（ｄ）に示したように、バックヨーク２２を軸中心上の断面で上下半分に分割し、バックヨーク２２の上側と下側で各々のコギング推力を考えると、残留したコギング推力の半分の振幅で、位相がΔＬ２、すなわち２π・ΔＬ２／τｐである２つのコギング推力となる。この２つのコギング推力を合成した振幅は、結局は(７)式で表されて、以下のように決定付けられる。
１＋ｃｏｓｍθ＝１＋ｃｏｓｍ(２π・ΔＬ２／τｐ) ・・・（１１）
ここで、ｍは２以上の自然数である。
ゆえに、(１１)式の値が最小となるのは、自然数をｌとすると、ｍ(２π・ΔＬ２／τｐ)＝π・ｌのとき、すなわちΔＬ２＝ｌ・τｐ／(２ｍ)のときであり、バックヨーク２２の長さの最小構成はｌ＝１であるので、ΔＬ２＝τｐ／(２ｍ)が最良である。

したがって、本発明の第１実施例は上記構成にしたので、コギング推力の基本波成分の削減に加えて、ｍ次調波成分も削減することができ、コギング推力を極小の値にすることが可能なシリンダ形リニアモータを提供することができる。

次に、本発明の第２実施例について説明する。
図３は本発明の第２実施例を示すシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線に沿う正断面図、（ｃ）は（ａ）のバックヨークの斜視図、図４は第２実施例によるコギング推力を説明するためにバックヨークを便宜上、模式的に表わした図であって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図である。
第２実施例が第１実施例と異なる点は、バックヨーク２２の両端部を軸方向中心に対して傾斜した形状とし、バックヨーク２２の両端部断面の傾斜角度をθｂ 、磁極ピッチをτｐ、２以上の自然数をｍ、バックヨークの直径をＤとした時に、該傾斜角度をθｂ ＝Ｔａｎ^−１ （Ｄ・ｍ／τｐ）に設定した点である。ここで、バックヨーク２２の軸方向長さはＬ＝ｎ・τｐ＋ΔＬ１であって第１実施例と変わりはないが、実質的にはバックヨーク２２の両端における傾斜した部分でそれぞれΔＬ３の長さだけずれた形となっている。

この第２実施例は、第１実施例に代わる実施例であり、基本波成分が削減された後に残留する、より高次の調波成分のコギング推力を低減するものである。ここで、第２実施例においては、図４（ａ）および（ｂ）に示した、バックヨーク２２の２つの微小部分ｄｗ１とｄｗ２の各々のコギング推力を考える。バックヨーク２２端部傾斜の軸方向の差をΔＬ３とすると、上記２つの部分で発生するコギング推力は振幅が等しく、位相がΔＬ３／２であることになり、この２つの合成波の振幅は、第１実施例と同様に、最終的に（７）式で決定され、次式となる。
１＋ｃｏｓｍθ＝１＋ｃｏｓｍ(２π・(ΔＬ３／２)／τｐ) ・・・（１２）
ここで、ｍは２以上の自然数である。
ゆえに、(１２)式の値が最小となるのは、自然数をｌとすると、ｍ(２π・(ΔＬ３／２)／τｐ)＝π・ｌのとき、すなわちΔＬ３＝ｌ・τｐ／ｍのときであり、バックヨーク２２長の最小構成はｌ＝１であるので、ΔＬ３＝τｐ／ｍがｄｗ１とｄｗ２の微小部分での２つのコギング推力を相殺する条件となる。図４（ｂ）を参照すると、バックヨーク２２の周方向に９０度間隔で配置された微小部分
ｄｗ１、ｄｗ２のコギング推力は、上記条件の形状とすれば打ち消されるので、図４（ｂ）のＡ−Ａ断面での形状の対称性を考慮すれば、周全体でのｍ次調波のコギング推力が打ち消されることが理解される。
よって、上記条件、ΔＬ３＝τｐ／ｍにより、バックヨーク２２の端部の傾斜角θｂ は、バックヨーク２２の直径をＤとすると、θｂ ＝Ｔａｎ^−１（Ｄ／ΔＬ３）＝Ｔａｎ^−１ （Ｄ・ｍ／τｐ）で表されることになる。

したがって、本発明の第２実施例は上記構成にしたので、コギング推力の基本波成分の削減に加えて、ｍ次調波成分をも削減することができ、コギング推力を極小の値にすることが可能なシリンダ形リニアモータを提供することができる。

次に、本発明の第３実施例について説明する。
図５は本発明の第３実施例を示すガイド装置を備えたシリンダ形リニアモータの全体斜視図である。
第３実施例が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、図５に示すように、シリンダ形リニアモータの固定子１の両端に固定子取付部１４を配置し、固定子１と平行に配置された２本のガイドバー１６を固定子取付部１４に取付け、可動子２を構成するバックヨーク２２を周方向に位置決めするための溝を備えたフレーム２３を該バックヨーク２２の外側に嵌合する構成にしている。また、フレーム２３の両側面に、ガイドバー１６を内部に貫通するように孔部（不図示）を設けたガイドブロック２５を取付ける構成となっている。なお、ガイドブロック２５とガイドバー１６はすべり接触式の軸受をなすものである。

したがって、本発明の第３実施例は、すべり接触式のガイドバーが固定子と平行に配置されることで、従来の固定ベースを必要とせずに荷重を受ける構造部材となり、また、ガイドバーとガイドブロックが固定子を囲むように配置することであらゆる方向の荷重に対応することができる。

図６は本発明の第４実施例を示すガイド装置を備えたシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその全体斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ方向から見たリニアモータの正断面図である。
第４実施例が第３実施例と異なる点は、第３実施例のフレームとガイドブロックを一体にした点であって、具体的には図６に示すように、フレーム２３内における固定子１を中心とした多角形状の頂点位置（四隅）に４本のガイドバー１６を貫通させるための孔部１８を設ける構成にしたものとなっている。
また、ガイドバー１６は内部に冷媒を供給するように中空形状を有した点である。

したがって、本発明の第４実施例は、第３実施例同様にすべり接触式のガイドバーが固定子と平行に配置されることで、従来の固定ベースを必要とせずに荷重を受ける構造部材となり、ガイドバーが固定子を囲むように配置することであらゆる方向の荷重に対応することができる。さらにフレームとガイドブロックを一体化することで、第３実施例に比べて省スペース化を図ることができる。
それから、中空形状のガイドバーを可動子と接触する状態で可動子内部に配置し、その中に冷媒が流れるような構成とすることで、シリンダ形リニアモータの発熱源である可動子側に構成された電機子コイルに対し、直接冷却を行うことができる。

以上述べたように、コギング推力を最小限に抑え、しかも、荷重の方向に関係なく剛性を高めると共に全体の重量を軽量化し、発熱源である可動子側の電機子を直接冷却することができるシリンダ形リニアモータを提供できるため、高速での微小位置決めや一定送り速度を要する液晶・半導体製造装置あるいは検査装置のほか、高精度加工ができる工作機械などにも適用可能である。

本発明の第１実施例のバックヨーク長さに関して、補足説明するシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図、（ｃ）は（ａ）のバックヨークの斜視図である。 本発明の第１実施例を示すシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線に沿う正断面図、（ｃ）は（ａ）のバックヨークの斜視図、（ｄ）は（ｃ）のバックヨークのコギング推力を説明するために便宜上、分解した斜視図である。 本発明の第２実施例を示すシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線に沿う正断面図、（ｃ）は（ａ）のバックヨークの斜視図である。 第２実施例によるコギング推力を説明するためにバックヨークを模式的に表わした図であって、（ａ）その側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図である。 本発明の第３実施例を示すガイド装置を備えたシリンダ形リニアモータの全体斜視図である。 本発明の第４実施例を示すガイド装置を備えたシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその全体斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ方向から見たリニアモータの正断面図である。 従来のシリンダ形リニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線に沿う正断面図である。 従来のシリンダ形リニアモータのガイド機構を示す全体斜視図である。

１ 固定子
１１ 永久磁石
１２ ポールピース
１３ パイプ
１４ 固定子取付部
１５ ガイドレール
１６ ガイドバー
１７ 固定ベース
１８ 孔部
２ 可動子
２１ 電機子コイル
２２ バックヨーク
２３ フレーム
２４、２５ ガイドブロック
３ 空隙

Claims (6)

1. 軸方向に着磁された複数の円筒状の永久磁石と、前記永久磁石間に配設された磁性体からなる複数の円筒状のポールピースを備え、前記複数の永久磁石の同極同士を対向させると共に該磁石と該ポールピースの外周に非磁性体からなる中空円筒状のパイプを同軸となるように嵌合して構成される固定子と、
   前記固定子の外側に磁気的空隙を介して対向すると共に、軸方向に伸びる中空円筒状の磁性体からなるバックヨークの内径側に、複数の電機子コイルを軸方向に巻装して構成される可動子と、を具備し、
   前記永久磁石と前記ポールピースの軸方向長さの和である磁極ピッチをτｐ、自然数をｎとし、ΔＬ１＝τｐ／２、もしくは（τｐ／４）＜ΔＬ１＜(３／４)・τｐとした時に、前記バックヨークの軸方向の長さＬを、Ｌ＝ｎ・τｐ＋ΔＬ１に設定したシリンダ形リニアモータにおいて、
   前記バックヨークの両端部における軸方向中心に対する点対称の位置を半円形に切り欠かれた形状とし、前記バックヨークの半円形に切り欠かれた部分の軸方向長さをΔＬ２、磁極ピッチをτｐ、２以上の自然数をｍとした時に、該軸方向長さをΔＬ２＝τｐ／（２ｍ）に設定したことを特徴とするシリンダ形リニアモータ。
2. 軸方向に着磁された複数の円筒状の永久磁石と、前記永久磁石間に配設された磁性体からなる複数の円筒状のポールピースを備え、前記複数の永久磁石の同極同士を対向させると共に該磁石と該ポールピースの外周に非磁性体からなる中空円筒状のパイプを同軸となるように嵌合して構成される固定子と、
   前記固定子の外側に磁気的空隙を介して対向すると共に、軸方向に伸びる中空円筒状の磁性体からなるバックヨークの内径側に、複数の電機子コイルを軸方向に巻装して構成される可動子と、を具備し、
   前記永久磁石と前記ポールピースの軸方向長さの和である磁極ピッチをτｐ、自然数をｎとし、ΔＬ１＝τｐ／２、もしくは（τｐ／４）＜ΔＬ１＜(３／４)・τｐとした時に、前記バックヨークの軸方向の長さＬを、Ｌ＝ｎ・τｐ＋ΔＬ１に設定したシリンダ形リニアモータにおいて、
   前記バックヨークの両端部を軸方向中心に対して傾斜した形状とし、前記バックヨークの両端部断面の傾斜角度をθｂ 、磁極ピッチをτｐ、２以上の自然数をｍ、バックヨークの直径をＤとした時に、該傾斜角度をθｂ ＝Ｔａｎ ^{− １} （Ｄ・ｍ／τｐ）に設定したことを特徴とするシリンダ形リニアモータ。
   
3. 請求項１または２記載のシリンダ形リニアモータと、
   前記シリンダ形リニアモータの固定子の両端に配置された固定子取付部と、
   前記固定子取付部に取付けられると共に、前記固定子と平行に配置された少なくとも２本有したガイドバーと、
   前記シリンダ形リニアモータの可動子を構成するバックヨークの外側に嵌合されたフレームと、
   前記フレームの両側面に取付けられると共に、前記ガイドバーを内部に貫通するように設けたガイドブロックと、
   を備えたことを特徴とするシリンダ形リニアモータのガイド装置。
4. 前記フレームと前記ガイドブロックを一体にしたことを特徴とする請求項３記載のシリンダ形リニアモータのガイド装置。
5. 前記フレーム内における前記固定子を中心とした多角形状の頂点位置に前記ガイドバーを貫通させるための孔部を設けたことを特徴とする請求項４記載のシリンダ形リニアモータのガイド装置。
6. 前記ガイドバーは、内部に冷媒を供給するための中空形状を有したことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のシリンダ形リニアモータのガイド装置。
   
   

Images