JP5298483B2 - Linear motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁作用によって駆動されるリニアモータに関する。 The present invention relates to a linear motor driven by electromagnetic action.
従来より、電磁作用によって駆動される種々のリニアモータが利用されている(例えば、特許文献1参照。)。
これらリニアモータの中には、第一のコアと第二のコアとが対向配置されたものが知られている。そして、これら第一のコアと第二のコアとが、それぞれ異なる環境におかれて使用される場合がある。例えば、第一のコアを大気中に配し、第二のコアを真空中に配した状態で、第二のコアを移動させることにより、真空中において被搬送物を搬送することができる。
Conventionally, various linear motors driven by electromagnetic action have been used (see, for example, Patent Document 1).
Among these linear motors, one in which a first core and a second core are arranged to face each other is known. In some cases, the first core and the second core are used in different environments. For example, the object to be transported can be transported in a vacuum by moving the second core in a state where the first core is disposed in the atmosphere and the second core is disposed in the vacuum.
さて、第一のコアと第二のコアとをそれぞれ異なる環境におく場合、第一のコア側に配される部材又は第二のコア側に配される部材に互いの環境が影響を与えないように、第一のコアと第二のコアとの間に、保護部材としてカバー部を設けることがある。例えば、第一のコア側にコイルやこのコイルを覆う樹脂モールド部などが設けられている場合、それらを真空中に配すると、樹脂モールド部などからガスが発生してしまい、目標とする圧力に到達し難くなってしまう。
そこで、第一のコアを覆うようにカバー部を設けることにより、第二のコアを適正に移動させつつ、第一のコア側に配される部品に影響を与えることを抑制することができる。
ここで、コイルの磁力によって第二のコアに推力を作用させるためには、第一のコアと第二のコアとをなるべく近づけて配置するのが、効率の点で好ましい。
Then, by providing a cover part so that a 1st core may be covered, it can suppress affecting the components distribute | arranged to the 1st core side, moving a 2nd core appropriately.
Here, in order to apply a thrust to the second core by the magnetic force of the coil, it is preferable from the viewpoint of efficiency that the first core and the second core are arranged as close as possible.
しかしながら、上記のように第一のコアと第二のコアとの間にカバー部を設けると、第一のコアと第二のコアとの間の距離寸法が大きくなるため、適正な推力を得ることが困難になるという問題がある。
そこで、第一のコアと第二のコアとの間の距離寸法を小さくするために、カバー部の厚さを薄くすることが考えられるが、カバー部の厚さを薄くすると、真空と大気の圧力差により、カバー部が大きく変形し、第二のコアとカバー部とが接触してしまうという問題がある。さらに、上記圧力差によってカバー部に亀裂が生じてしまい、目標とする真空が保てなくなるという問題がある。
これらの問題は、真空中と大気中とに限られず、例えば空気中と水中などのように、第一のコアと第二のコアとが互いに異なる環境下におかれる場合に生じ得るものである。
However, when the cover portion is provided between the first core and the second core as described above, the distance dimension between the first core and the second core is increased, so that an appropriate thrust is obtained. There is a problem that it becomes difficult.
Therefore, in order to reduce the distance between the first core and the second core, it is conceivable to reduce the thickness of the cover portion. However, if the thickness of the cover portion is reduced, the vacuum and the atmosphere Due to the pressure difference, there is a problem that the cover part is greatly deformed and the second core and the cover part come into contact. Furthermore, there is a problem that the cover portion is cracked by the pressure difference, and the target vacuum cannot be maintained.
These problems are not limited to the vacuum and the atmosphere, and can occur when the first core and the second core are placed in different environments, such as in the air and water. .
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、第一のコアと第二のコアとをそれぞれ異なる環境におく場合であっても、カバー部の強度を維持しつつ、推力の発生効率を向上させ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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when the first core and the second core are placed in different environments, thrust is maintained while maintaining the strength of the cover portion. An object of the present invention is to provide a linear motor capable of improving the generation efficiency of the above.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、互いに対向配置された第一のコア及び第二のコアと、非磁性のカバー部と、を具備し、前記第一のコアは、ヨークと、このヨークから前記第二のコアに向けて突出するとともに先端面を推力発生面とした磁極と、その磁極の基端部に設けられたコイルと、を備え、前記カバー部は、前記両コア間に配され、前記第一のコアの前記磁極を備える面全体を被覆し、前記カバー部のうち前記磁極に対して対向して配される部分に、対向していない部分よりも薄肉で前記磁極の先端部を収容可能な凹部である薄肉部が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
The present invention includes a first core and a second core that are arranged to face each other, and a nonmagnetic cover portion. The first core is a yoke, and the yoke extends from the yoke to the second core. And a coil provided at a base end portion of the magnetic pole , the cover portion being disposed between the two cores, the first core A portion of the cover portion that is disposed opposite to the magnetic pole and is thinner than a portion that does not face, and a recess that can accommodate the tip of the magnetic pole. A thin portion is provided.
この発明においては、磁極の先端の推力発生面と第二のコアとにわたって、推力を発生させるための磁束が形成される。このとき、磁極と第二のコアとの間には、磁極に対向して薄肉部が配置される。
そのため、磁極の先端の推力発生面と第二のコアとをできるだけ近づけることができ、これにより、第一のコアと第二のコアとの間にカバー部を配置しつつも、両コア間の磁気ギャップを減少させることができる。
なお、薄肉部は、両コア間に配されたカバー部のうち磁極に対向して配される部分に設けられ、両コア間に配されたカバー部のうち磁極に対向していない部分よりも薄肉に形成される。すなわち、対向していない部分は厚肉部となる。
In the present invention, a magnetic flux for generating a thrust is formed across the thrust generating surface at the tip of the magnetic pole and the second core. At this time, a thin portion is disposed between the magnetic pole and the second core so as to face the magnetic pole.
Therefore, the thrust generation surface at the tip of the magnetic pole and the second core can be brought as close as possible, and this allows the cover portion to be disposed between the first core and the second core while The magnetic gap can be reduced.
The thin wall portion is provided in a portion of the cover portion disposed between both cores so as to be opposed to the magnetic pole, and is more than a portion of the cover portion disposed between both cores that is not opposed to the magnetic pole. Formed thin. That is, the part which is not facing becomes a thick part.
また、前記薄肉部が、前記磁極の先端部を収容可能な凹部であり、前記磁極の先端部が凹部に収容される。 The front Symbol thin portion, Ri recess der capable of accommodating the tip portion of the pole, the tip of the magnetic pole Ru is received in the recess.
これにより、磁極の先端面に対して容易かつ確実に薄肉部を対向配置することができ、そのため、全体の組み立てを迅速に行うことができる。
また、前記カバー部は、前記第一のコアの前記磁極を備える面全体を被覆しているので、第一のコアと第二のコアとをそれぞれ異なる環境におく場合に、第一のコア側に配される部材又は第二のコア側に配される部材に互いの環境が影響を与えないようにすることができる。
また、本発明は、前記カバー部は横断面がコ字状に形成されており、前記第一のコアにおける前記磁極を備える面の反対側を開放するようにしていることを特徴とする。
This ensures that the easily and reliably thin portion to the distal end face of the pole can be opposed, therefore, it is possible to perform the entire assembly quickly.
Moreover, since the said cover part has coat | covered the whole surface provided with the said magnetic pole of said 1st core, when putting a 1st core and a 2nd core in a respectively different environment, the 1st core side It is possible to prevent each other's environment from affecting the members disposed on the second core or the members disposed on the second core side.
Further, the present invention is characterized in that the cover portion has a U-shaped cross section, and the opposite side of the surface of the first core having the magnetic pole is opened.
また、本発明は、前記第一のコアが、前記第二のコアの移動する方向に直交する方向に複数に分割されており、前記複数に分割された第一のコア同士の間に、絶縁部材からなるスペーサが設けられていることを特徴とする。 Further, in the present invention, the first core is divided into a plurality of parts in a direction orthogonal to the moving direction of the second core, and insulation is provided between the first cores divided into the plurality. A spacer made of a member is provided.
この発明によれば、磁極と第2のコアとの間の吸引力を分散させることができ、そのため、薄肉部の撓みを抑制しつつ、第2のコアに作用する推力を増大させることができる。 According to this invention, it is possible to disperse the attractive force between the magnetic pole and the second core, and therefore it is possible to increase the thrust acting on the second core while suppressing the bending of the thin portion. .
また、本発明は、前記対向していない部分が、前記薄肉部よりも厚さの大きな厚肉部であって、前記複数に分割された第一のコア同士の間に、前記厚肉部が配置されていることを特徴とする。 Further, in the present invention, the non-facing portion is a thick portion having a thickness larger than that of the thin portion, and the thick portion is between the plurality of first cores divided into the plurality. It is arranged.
この発明によれば、カバー部の強度をさらに増大させることができる。 According to this invention, the strength of the cover part can be further increased.
本発明によれば、磁極の先端の推力発生面と第二のコアとをできるだけ近づけることができ、第一のコアと第二のコアとの間にカバー部を配置しつつも、両コア間の磁気ギャップを減少させることができることから、第一のコアと第二のコアとをそれぞれ異なる環境におく場合であっても、カバー部の強度を維持しつつ、推力の発生効率を向上させることができる。 According to the present invention, the thrust generating surface at the tip of the magnetic pole can be brought as close as possible to the second core, and the cover portion is disposed between the first core and the second core, but between the two cores. Since the magnetic gap can be reduced, the thrust generation efficiency can be improved while maintaining the strength of the cover even when the first core and the second core are placed in different environments. Can do.
(実施形態1)
以下、本発明の第1の実施形態におけるリニアモータについて、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態としてのリニアモータを示したものである。
リニアモータ1は、第一のコア10と第二のコア20とを備えている。第一のコア10及び第二のコア20は、磁性部材からなるものであり、互いに対向配置されている。
第一のコア10は、図2及び図3に示すように、矩形板状のヨーク7と、ヨーク7の一方の主面7aから厚さ方向に突出する磁極9とを備えている。これらヨーク7と磁極9とは一体的に形成されている。
ヨーク7の長手方向に直交する方向の両端には、ヨーク7を保持するための一対の保持板6が設けられている。保持板6は、矩形板状に形成されており、その長手寸法は、ヨーク7の長手寸法と同一となっている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a linear motor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a linear motor as a first embodiment of the present invention.
The
As shown in FIGS. 2 and 3, the
A pair of
また、ヨーク7の一方の主面7aは、第二のコア20と対向する対向面として機能するものであり、磁極9は、第二のコア20に向けて突出している。
磁極9は、角柱状をなしており、その先端面が第二のコア20に対向配置されている。また、磁極9は、ヨーク7の長手方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。すなわち、一方の主面7aには、第二のコア20に向けて突出する磁極9と、磁極9の先端面よりも他方の主面7b側(第二のコア20の反対側)に配される平坦な非突出部11とが設けられている。磁極9と非突出部11とは、ヨーク7の長手方向に交互に配列されている。
磁極9の先端部には、矩形板状の永久磁石13が埋設されている。永久磁石13は、ヨーク7の長手方向に所定の間隔を空けて、互いに平行に複数設けられている。また、埋設された永久磁石13のうちの一端面は、磁極9の先端から外方に露出している。これら永久磁石13の一端面と磁極9の先端とは、面一に配置されている。すなわち、永久磁石13の一端面と磁極9の先端とによって形成される磁極9の先端面全面は、推力発生面12として機能するものである。
また、磁極9の基端部には、それぞれの磁極9の側壁を巻回するようにコイル14が設けられている。
In addition, one
The
A rectangular plate-like
In addition, a
また、第二のコア20は、矩形板状に形成されており、その一方の主面20aが、一方の主面7aと対向配置されている。一方の主面20aには、第一のコア10に向けて角柱状に延びる磁極突部15が設けられている。磁極突部15は、一方の主面20aの長手方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。
また、第一のコア10と第二のコア20との間には、第一のコア10を保護する容器(カバー部)21が配置されている。容器21の横断面はコ字状に形成されている。すなわち、容器21は、中空状に形成されており、両主面のうちの一方の側は、外方に開放された開放端とされている。そして、容器21の内部に、第一のコア10が配置されている。つまり、容器21は、第一のコア10の一部(第二のコア20側に配される部分、すなわち磁極9を備える主面7a全体)を覆うものである。容器21内には、コイル14の絶縁を確保するために、不図示のモールド部が設けられている。
Moreover, the
In addition, a container (cover portion) 21 that protects the
また、容器21は、非磁性部材からなっている。非磁性部材としては、放出ガスの少ない樹脂(例えば、エポキシ系樹脂など)、ガラス、セラミック、金属(例えば、アルミ、ステンレスなど)などが使用される。なお、非磁性部材は、目標とする到達圧力などの各種条件によって適宜定めることができる。ここでは、非磁性部材の金属を使用するものとする。
また、容器21の底面には、その厚さ寸法の異なる薄肉部22と厚肉部23とが設けられている。薄肉部22の厚さ寸法は、厚肉部23の厚さ寸法よりも小さくなっている。これら薄肉部22及び厚肉部23は、容器21の長手方向に交互に配列されている。
The
In addition, the bottom surface of the
換言すれば、容器21の外底面(第二のコア20側に向けられた面)21aは、平坦面とされており、一方、容器21の内底面(第一のコア10側に向けられた面)21bには、第一のコア10に向けて角柱状に突出する突出部と、非突出部とが設けられている。そして、突出部が厚肉部23となり、非突出部が薄肉部22となっている。薄肉部22は、内底面21bから外底面21aに向けて没する矩形の凹部として形成されている。
さらに、薄肉部22の底面は、第一のコア10の磁極9の先端面と対向配置されており、厚肉部23の先端面は、コイル14を介して非突出部11の底面と対向配置されている。すなわち、磁極9の先端部は、薄肉部22に嵌め込まれており、換言すれば、磁極9の先端部は、薄肉部22に収容されている。
なお、容器21の内底面21bのうち、磁極9の先端面と対向配置された部分が薄肉部(対向して配される部分)22とされ、対向配置されていない部分が厚肉部(対向していない部分)23となる。
In other words, the outer bottom surface (surface directed toward the second core 20) 21a of the
Further, the bottom surface of the
Of the
次に、このように構成された本実施形態におけるリニアモータ1の作用について説明する。
図4は、図3におけるB−B線矢視端面図であり、図5は、同C−C線矢視端面図である。
なお、図4及び図5において、符号Vは、真空室を示すものであり、不図示の真空ポンプを駆動すると、真空室Vの内壁V1を境界にして、真空室V内が真空となり、真空室Vの外側は大気圧が維持されるようになっている。真空室Vの外側を大気圧側Aというものとする。
Next, the operation of the
4 is an end view taken along the line BB in FIG. 3, and FIG. 5 is an end view taken along the line CC.
4 and 5, the symbol V indicates a vacuum chamber. When a vacuum pump (not shown) is driven, the inside of the vacuum chamber V becomes a vacuum with the inner wall V1 of the vacuum chamber V as a boundary. An atmospheric pressure is maintained outside the chamber V. The outside of the vacuum chamber V is referred to as the atmospheric pressure side A.
まず、真空室Vの内壁V1に形成された開口部に合わせて、リニアモータ1を設置する。そして、第二のコア20を真空室V内の不図示の搬送ステージに連結する。このとき、リニアモータ1全体は、真空室V内に配される。しかし、容器21の開放端が開口部を覆うようにしてリニアモータ1が設置されることから、容器21内は、開口部を介して大気圧側Aと連通する。また、真空室Vは、容器21によって開口部との連通が遮断される。
First, the
この状態で、不図示の真空ポンプを駆動すると、真空室Vの気圧が低下していき、やがて目標とする圧力(例えば、10−6Pa)に到達する。このとき、真空室Vと開口部との連通は遮断されていることから、容器21内は、大気圧が維持されている。したがって、容器21内に設けられた樹脂モールド部などからガスが放出することもない。
さらに、目標とする圧力に達すると、コイル14に通電し、磁束を発生させる。コイル14からの磁束は、永久磁石13に案内されて、第一のコア10から第二のコア20にわたった磁束ループが形成される。これにより、磁極9の前記先端面全面が推力発生面12となり、第二のコア20に対して、図4及び図5において紙面に直交する方向に推力が作用する。
そのため、第二のコア20が同方向に移動し、搬送ステージに載せられた被搬送物が所定の場所まで搬送される。
When a vacuum pump (not shown) is driven in this state, the atmospheric pressure in the vacuum chamber V decreases and eventually reaches a target pressure (for example, 10 −6 Pa). At this time, since the communication between the vacuum chamber V and the opening is blocked, atmospheric pressure is maintained in the
Further, when the target pressure is reached, the
Therefore, the
ここで、本実施形態におけるリニアモータ1は、容器21に薄肉部22及び厚肉部23が形成され、それぞれ磁極9及び非突出部11に対向配置されていることから、第一のコア10と第二のコア20とをなるべく近づけつつ、第一のコア10側に配置された部材を保護することができる。
すなわち、図4に示すように、厚肉部23と非突出部11とが対向配置されていることから、容器21の底部の厚さ寸法を確保し、これにより容器21の強度を増大させることができる。一方、図5に示すように、薄肉部22が磁極9と対向配置されていることから、推力発生面である磁極9の先端面と第二のコア20とを近接させることができ、これにより、磁気ギャップを減少させ推力を増大させることができる。
Here, the
That is, as shown in FIG. 4, the
以上より、本実施形態におけるリニアモータ1によれば、容器21の底部の厚さ寸法を確保しつつ、磁極9の先端の推力発生面と第二のコア20とをなるべく近づけることができることから、第一のコア10と第二のコア20とをそれぞれ異なる環境におく場合であっても、推力の発生効率を向上させることができる。
また、容器21における薄肉部22の範囲が、モータの推力発生に寄与する部分に限られているため、真空と大気との間で圧力差が生じても、容器21の変形を抑えることができる。すなわち、モータと容器21とを一体にしなくても、推力の発生効率を向上させつつ、容器21の強度を上げることができる。
また、容器21が金属からできていることから、コイル14から発せられる熱の放熱性を向上させることができる。
また、薄肉部22が凹部として形成されており、磁極9の先端部が薄肉部22に嵌め込まれることから、磁極の先端面に対して容易かつ確実に薄肉部を対向配置することができ、そのため、リニアモータ1全体の組み立て作業負担を軽減させることができる。
From the above, according to the
Moreover, since the range of the
Moreover, since the
Moreover, since the
(実施形態2)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図6及び図7は、本発明の第2の実施形態を示したものである。
図6及び図7において、図1から図5に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第1の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
6 and 7 show a second embodiment of the present invention.
6 and 7, the same components as those shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
This embodiment and the first embodiment have the same basic configuration, and only the differences will be described here.
本実施形態における第一のコア10は、容器21の底面の延在方向において第二のコア20の移動方向に直交する直交方向Sに二つに分割された分割コア10a,10bを備えている。分割コア10a,10bの間には、矩形板状の分割板(スペーサ)25が設けられている。分割板25は、絶縁部材からなっている。
また、薄肉部22内の直交方向Sの中央には、第二のコア20の移動方向に延びる小厚肉部26が形成されている。小厚肉部26は、分割コア10a,10bの間に配置されている。
The
In addition, a small
以上より、本実施形態におけるリニアモータ1aによれば、第一のコア10が分割されていることから、薄肉部22の撓みを抑制することができる。すなわち、第一のコア10を直交方向Sに一体的に大きくしていくと、磁極9と第二のコア20との間の吸引力が直交方向S全体に大きくなり、薄肉部22が第二のコア20側に撓んでしまう。本実施形態におけるリニアモータ1aによれば、第一のコア10が直交方向Sに分割されていることから、吸引力を直交方向Sに分散させることができ、薄肉部22の撓みを抑制しつつ、推力を増大させることができる。
また、分割コア10a,10bの間に、小厚肉部26が配置されていることから、容器21の強度をさらに増大させることができる。
As mentioned above, according to the linear motor 1a in this embodiment, since the
Moreover, since the
なお、上記第1及び第2の実施形態においては、大気と真空との境界にリニアモータ1,1aを設置するものとしたが、これに限ることはなく、設置環境としては適宜変更可能である。例えば、空気中と水中などに設置してもよい。
また、厚肉部23の先端面などに熱伝送性のグリースを設けてもよい。これにより、コイル14からの熱をさらに効率よく放熱することができる。
また、永久磁石13を複数設けるとしたが、これに限ることはなく、一つの永久磁石を設けるようにしてもよい。
また、第2の実施形態において、第一のコア10を二つに分割するとしたが、これに限ることはなく、三つ以上に分割してもよい。
また、小厚肉部26はなくてもよい。ただし、容器21の強度の点で、小肉厚部26を設けた方が好ましいことはいうまでもない。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
In the first and second embodiments, the
Further, a heat-transmitting grease may be provided on the tip surface of the
Although a plurality of
In the second embodiment, the
Further, the small
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1,1a リニアモータ
7 ヨーク
9 磁極
10 第一のコア
12 推力発生面
20 第二のコア
21 容器(カバー部)
22 薄肉部(凹部)
25 分割板(スペーサ)
1,
22 Thin part (recess)
25 Dividing plate (spacer)
Claims (4)
前記第一のコアは、ヨークと、このヨークから前記第二のコアに向けて突出するとともに先端面を推力発生面とした磁極と、その磁極の基端部に設けられたコイルと、を備え、
前記カバー部は、前記両コア間に配され、前記第一のコアの前記磁極を備える面全体を被覆し、
前記カバー部のうち前記磁極に対して対向して配される部分に、対向していない部分よりも薄肉で前記磁極の先端部を収容可能な凹部である薄肉部が設けられていることを特徴とするリニアモータ。 A first core and a second core disposed opposite to each other, and a non- magnetic cover,
The first core includes a yoke, a magnetic pole protruding from the yoke toward the second core and having a tip surface as a thrust generation surface, and a coil provided at a base end portion of the magnetic pole. ,
The cover portion is disposed between the cores and covers the entire surface of the first core including the magnetic pole;
A portion of the cover portion that is disposed to face the magnetic pole is provided with a thin portion that is a recessed portion that is thinner than a portion that does not face and can accommodate the tip portion of the magnetic pole. A linear motor.
前記複数に分割された第一のコア同士の間に、絶縁部材からなるスペーサが設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のリニアモータ。 The first core is divided into a plurality in a direction orthogonal to the moving direction of the second core;
Linear motor according to claim 1 or 2 between the first cores which are divided into a plurality, characterized in that the spacer made of an insulating member.
前記複数に分割された第一のコア同士の間に、前記厚肉部が配置されていることを特徴とする請求項3に記載のリニアモータ。 The non-facing part is a thick part having a thickness larger than the thin part,
The linear motor according to claim 3, wherein the thick portion is disposed between the plurality of first cores divided into a plurality of cores.
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