JP5397279B2 - Coreless linear motor - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、半導体製造装置や工作機などの分野において、一定速送りや高速位置決め送り等を実行するために用いられる、コアレスリニアモータに関する。 The present invention relates to a coreless linear motor that is used to perform constant speed feed, high speed positioning feed, and the like in the field of semiconductor manufacturing equipment, machine tools, and the like.
従来のコアレスリニアモータの一例として、例えば、特許文献1に記載のものがある(以下適宜、第1従来技術という)。この第1従来技術のコアレスリニアモータは、界磁ヨークに複数の永久磁石が直線的に配置され、固定子が構成される。また、3相で構成されるコイル列を少なくとも2個並べて平板状に成形してなるコアレス型の電機子コイルを有する電機子により、可動子が構成される。このとき、コイル列は上記複数の永久磁石と磁気的空隙を介し対向しており、電機子コイルに対し電機子の位置に応じた所定の電流が流されることにより、電機子コイルと永久磁石との電磁作用によって電機子が直線移動する。 As an example of a conventional coreless linear motor, for example, there is one described in Patent Document 1 (hereinafter, referred to as first prior art as appropriate). In the coreless linear motor according to the first prior art, a plurality of permanent magnets are linearly arranged on a field yoke to constitute a stator. Further, the armature is constituted by an armature having a coreless armature coil formed by arranging at least two coil arrays composed of three phases into a flat plate shape. At this time, the coil array is opposed to the plurality of permanent magnets via a magnetic gap, and a predetermined current corresponding to the position of the armature is passed through the armature coil, whereby the armature coil and the permanent magnet The armature moves linearly by the electromagnetic action.
一方、このようなコアレスリニアモータにおいて、3相のうち2相のコイルを基板を挟んで一方側のコイル列に配置し、残り1相のコイルの巻き始め・巻き終わり位置を反転させて基板を挟んで他方側のコイル列に配置した構成も、従来、既に知られている(以下適宜、第2従来技術という)。このような構成とすることにより、上記第1従来技術の構成に比べ、可動子の長さを2/3とすることができるので、ストローク長を増やすことができる。 On the other hand, in such a coreless linear motor, two-phase coils of the three phases are arranged in one coil row with the substrate sandwiched therebetween, and the winding start / end positions of the remaining one-phase coil are reversed to rotate the substrate. A configuration in which the coil is arranged on the other side of the coil array is also known in the past (hereinafter referred to as second prior art as appropriate). By setting it as such a structure, compared with the structure of the said 1st prior art, since the length of a needle | mover can be set to 2/3, stroke length can be increased.
図7は、上記第2従来技術によるコアレスリニアモータを、可動子の進行方向(後述)から見た横断面図であり、図8は、上記従来のコアレスリニアモータを電機子ベース(後述)を取り外した状態で上から見た平面図である。なお、図7は図8中C−C断面による横断面図に相当している。 FIG. 7 is a cross-sectional view of the coreless linear motor according to the second prior art as seen from the moving direction (described later) of the mover, and FIG. 8 shows the armature base (described later) of the conventional coreless linear motor. It is the top view seen from the top in the removed state. 7 corresponds to a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
これら図7及び図8において、コアレスリニアモータ100は、固定子101と、可動子102とを有している。
7 and 8, the coreless
固定子101は、少なくとも1つ(この例では2つ)の界磁ヨーク11,12と、複数の永久磁石13からなる磁石列14A,14Bとを備えている。界磁ヨーク11,12は、界磁ヨーク固定板15を介し、互いに対向するように固定されている。磁石列14A,14Bではそれぞれ、複数個の上記永久磁石13が、交互に極性が異なるように、可動子102の進行方向(図8中左右方向)に沿って界磁ヨーク11,12の内側に直線的に配置されている。またこのとき、永久磁石13は、隣り合う磁石同士が所定のピッチPmごとに配置されると共に、可動子102を挟んで対向する磁石の極性が異極になるように配置されている。
The
可動子102は、コアレス型の電機子120を有している。電機子120は、電機子120の上端に設けられた電機子ベース21と、複数個(この例では2列)のコイル列122A,122Bと、基板23とを備えている。
The
コイル列122A,122Bは、いわゆる集中巻きに構成されており、樹脂モールド(図示省略)により複数個(この例では3個)のコイル130がまとめて固定されて平板状に成形され、電機子コイル140を構成している。
The
また、上記コイル列122A,122Bのうち一方のコイル列122Aは、上記磁石列14Aと磁気的空隙を介して対向するように上記進行方向に沿って配置された少なくとも1つ(この例では2個)のコイル130を備えている。他方のコイル列122Bは、上記磁石列14Bと磁気的空隙を介して対向するように上記進行方向に沿って配置された少なくとも1つ(この例では1個)のコイル130を備えている。
In addition, one of the
基板23は、隣接するコイル列122A,122Bどうしの間に介在して配置され、コイル列122A,122Bに備えられるコイル130どうしの絶縁や結線を行う。
The board |
電機子ベース21は、図示しない負荷を載置するためのテーブルを固定することができる。
The
図9は、図7中のA−A断面を側面から見た、電機子120のコイル列の詳細構造を表す側断面図であり、図10は、図7中のB−B断面を真下から見た場合に相当する横断面図である。
9 is a side sectional view showing the detailed structure of the coil array of the
図9及び図10や、上記図7に示すように、コイル列122Aは、電機子ベース21の一方側(図7中左側、図10中上側)部分に固定され、コイル列122Bは、電機子ベース21の他方側(図7中右側、図10中下側)部分に固定される。そして、各コイル130は、すべて、同一の径方向寸法wと、同一の厚さ方向寸法tとを備えている。
As shown in FIGS. 9 and 10 and FIG. 7, the
そして、上記構成のコアレスリニアモータ100は、電機子コイル140に電機子120の位置に応じた所定の電流を流すことにより、電機子コイル140と永久磁石13との電磁作用により、可動子102が上記進行方向に沿って直線移動する。
In the coreless
上記構成のコアレスリニアモータ100において、走行時におけるコイル130からの発熱は、電機子ベース21に伝達された後、電機子ベース21によって外部へ放熱される。このとき、上記第2従来技術では、コイル列122Aのコイル130とコイル列122Bのコイル130とが、互いに同一の径方向寸法w及び厚さ方向寸法tを備えるよう、寸法が画一的に設定されている。このため、コイル列122Aのコイル130からの発熱を電機子ベース21へ伝達するときの伝熱面積S(図10参照)も、コイル列122Bのコイル130からの発熱を電機子ベース21へ伝達するときの伝熱面積S(図10参照)も、比較的小さい値にとどまる。この結果、それら伝熱時の熱抵抗が大きくなり、モータ内の温度が上昇する傾向となる。また、電機子120内にコイル130が存在しない領域AR(図8、図10参照)が残存し、結果としてモータ内の導体の占有率が低下し効率が低くなるため、これによってもモータ内の温度が上昇する傾向となる。このように、画一的なコイル寸法の設定により電機子120の発熱による温度上昇を招く結果、モータ内を所望の態様に温度調整するのが困難であった。
In the coreless
本発明の目的は、コイルの発熱によるモータ内の温度変化の態様を所望に調整可能な、コアレスリニアモータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a coreless linear motor capable of adjusting a mode of temperature change in the motor due to heat generation of a coil as desired.
上記目的を達成するために、本発明は、交互に極性が異なるように複数の永久磁石を直線状に並べて配置した界磁と、前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して平行に対向配置されると共に複数個のコイル列を並べて平板状に成形したコアレス型の電機子コイルを有する電機子とを備え、前記界磁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、前記界磁と前記電機子を所定の進行方向に沿って走行するコアレスリニアモータであって、前記界磁は、前記永久磁石の磁石列を2列対向させるように構成してあり、前記コアレス型の電機子は、電機子ベースと、前記電機子ベースに取り付けられると共に、前記複数個のコイル列同士の絶縁を行うための基板と、を有しており、前記複数個のコイル列は、前記進行方向に沿った径方向寸法と厚さ方向寸法とが互いに同一である複数の第1コイルを、2つの第1コイルを1組として少なくとも1組備えた第1コイル列と、前記基板を挟んで前記第1コイル列と反対側に設けられ、前記第1コイルと異なる前記径方向寸法及び前記厚さ方向寸法を備えた第2コイルを各組の前記2つの第1コイルに対応して1つずつ設けた、第2コイル列と、を含む。 In order to achieve the above object, the present invention is directed to a field in which a plurality of permanent magnets are arranged in a straight line so that the polarities are alternately different from each other and a magnet array of the permanent magnets facing each other in parallel via a magnetic gap. And an armature having a coreless armature coil formed in a flat plate shape by arranging a plurality of coil arrays, wherein one of the field and the armature is a stator and the other is a mover A coreless linear motor that travels the field and the armature along a predetermined traveling direction, wherein the field is configured to oppose two rows of permanent magnets, The coreless armature includes an armature base and a substrate that is attached to the armature base and that insulates the plurality of coil arrays, and the plurality of coil arrays are , Diameter along the direction of travel A plurality of first coils having the same direction dimension and a thickness direction dimension, a first coil group including at least one pair of two first coils, and the first coil group across the substrate A second coil having a radial dimension and a thickness dimension different from those of the first coil is provided corresponding to each of the two first coils of each set. 2 coil arrays.
本発明においては、2列の磁石列が界磁に設けられている。各磁石列においては、複数の永久磁石が、極性が交互に異なるようにしつつ直線的に並べられている。一方、コアレス型の電機子には、電機子ベースに取り付けられた複数個のコイル列を並べて平板状に成形した電機子コイルが備えられており、電機子コイルにおいて複数個のコイル列同士は基板によって絶縁されている。また、電機子は、上記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向配置されている。そして、電機子コイルに対し、位置に応じた所定の電流を流すことにより、コイルと永久磁石との電磁作用により、可動子(電機子と界磁のうちの一方)が、固定子(電機子と界磁のうちの他方)に対して走行する。このときのコイルからの発熱は、電機子ベースに伝達された後、電機子ベースによって外部へ放熱される。 In the present invention, two rows of magnets are provided in the field. In each magnet row, a plurality of permanent magnets are linearly arranged so that the polarities are alternately different. On the other hand, a coreless armature is provided with an armature coil in which a plurality of coil arrays attached to an armature base are arranged and formed into a flat plate shape. Is insulated by. Further, the armature is disposed so as to face the magnet row of the permanent magnet via a magnetic gap. Then, by passing a predetermined current according to the position to the armature coil, the armature (one of the armature and the field) is moved to the stator (armature by the electromagnetic action of the coil and the permanent magnet). And the other of the field). Heat generated from the coil at this time is transmitted to the armature base and then radiated to the outside by the armature base.
そして、本発明においては、電機子コイルに備えられた複数個のコイル列は、基板を挟んで互いに反対側に設けられた、第1コイル列と第2コイル列とを含む。第1コイル列には、同一の径方向及び同一の厚さ方向寸法を備え、2つずつ1組とした第1コイルが、少なくとも1組設けられている。第2コイル列は、上記各組の2つの第1コイルに対応して1つずつ、第2コイルを備えている。すなわち、2つ1組の第1コイルに対応するように、基板を挟んで反対側に、1つの第2コイルが設けられている。 In the present invention, the plurality of coil arrays provided in the armature coil include a first coil array and a second coil array provided on opposite sides of the substrate. The first coil array is provided with at least one set of first coils, each having the same radial direction and the same thickness direction dimension, each set having two sets. The second coil array includes second coils, one for each of the two first coils in each set. That is, one second coil is provided on the opposite side across the substrate so as to correspond to a pair of first coils.
このとき、本発明では、従来構造とは異なり、第1コイル及び第2コイルの径方向寸法を互いに異なるようにし、また第1コイルと第2コイルの厚さ方向寸法も互いに異なるようにしている。第1コイルや第2コイルの径方向寸法を変えることで、上記第1及び第2コイルからの発熱を電機子ベースへ伝達するときの伝熱面積が変わる。これによって電機子ベースからの放熱量が変わるので、結果として第1コイル及び第2コイルの発熱による温度変化時の態様を調整可能となる。また、径方向寸法と併せて第1コイル及び第2コイルの厚さ方向寸法を変えることで、モータ内の導体の占有率が変わることにより効率が増減し、これによっても温度変化の態様を調整可能となる。 At this time, in the present invention, unlike the conventional structure, the radial dimensions of the first coil and the second coil are made different from each other, and the thickness direction dimensions of the first coil and the second coil are also made different from each other. . By changing the radial dimensions of the first coil and the second coil, the heat transfer area when the heat generated from the first and second coils is transmitted to the armature base is changed. As a result, the amount of heat released from the armature base changes, and as a result, the mode at the time of temperature change due to heat generation of the first coil and the second coil can be adjusted. Also, by changing the thickness direction dimensions of the first coil and the second coil together with the radial direction dimension, the efficiency is increased or decreased by changing the occupation ratio of the conductor in the motor, and this also adjusts the mode of temperature change It becomes possible.
以上のように、本発明においては、第1コイル及び第2コイルの径方向寸法及び厚さ方向寸法を互いに異なるようにすることにより、第1コイル及び第2コイルの発熱によってモータ内の温度が変化するときの態様を所望に調整することができる。 As described above, in the present invention, the temperature in the motor is increased by the heat generation of the first coil and the second coil by making the radial dimension and the thickness direction dimension of the first coil and the second coil different from each other. The mode of change can be adjusted as desired.
好ましくは、前記第2コイル列の前記第2コイルは、前記第1コイルより大きい前記径方向寸法と、前記第1コイルより小さい前記厚さ方向寸法とを備えている。 Preferably, the second coil of the second coil array includes the radial dimension larger than the first coil and the thickness dimension smaller than the first coil.
これにより、径方向寸法及び厚さ方向寸法が第1コイルと同一であった従来構造に比べて、第2コイルから電機子ベースへの伝熱面積を増大して熱抵抗を低減し、放熱を促進することができる。また、第1コイル2つに対応して1つ設けられる第2コイルを大径化することで、モータ内の導体の占有率を増加させ、効率を向上することもできる。この結果、モータ内の温度上昇を抑制することができる。これにより、小型かつ高効率なリニアモータを実現することができるので、半導体や液晶製造装置の小型化や高精度化を図ることもできる。 This increases the heat transfer area from the second coil to the armature base, reduces the thermal resistance, and reduces heat dissipation compared to the conventional structure in which the radial dimension and the thickness dimension are the same as those of the first coil. Can be promoted. Further, by increasing the diameter of one second coil provided corresponding to the two first coils, it is possible to increase the occupation ratio of the conductor in the motor and improve the efficiency. As a result, the temperature rise in the motor can be suppressed. As a result, a small and highly efficient linear motor can be realized, so that the semiconductor and the liquid crystal manufacturing apparatus can be miniaturized and highly accurate.
また好ましくは、前記第1コイルの前記径方向寸法をw1、前記厚さ方向寸法をt1、前記第2コイルの前記径方向寸法をw2、前記厚さ方向寸法をt2、としたとき、w2>w1 かつ 0.6×t1≦t2<t1となるように構成する。 Further preferably, when the radial dimension of the first coil is w1, the thickness dimension is t1, the radial dimension of the second coil is w2, and the thickness dimension is t2, w2> It is configured so that w1 and 0.6 × t1 ≦ t2 <t1.
これにより、第2コイルからの発熱の電機子ベースを介した放熱を、確実に促進できると共に、モータ内の導体の占有率を確実に増加させ、効率を向上することができる。 As a result, the heat dissipation from the second coil through the armature base can be surely promoted, and the occupation ratio of the conductor in the motor can be reliably increased to improve the efficiency.
また好ましくは、前記固定子は、前記界磁を構成する磁石列を設けた界磁ヨークを備えており、前記可動子は、前記コアレス型の電機子である。 Preferably, the stator includes a field yoke provided with a magnet row constituting the field, and the mover is the coreless armature.
これにより、コアレス型の電機子が界磁ヨークや磁石列に対し所定の進行方向に沿って走行する構成において、第1コイル及び第2コイルの発熱によって温度が変化するときの態様を所望に調整することができる。 As a result, in the configuration in which the coreless armature travels along the predetermined traveling direction with respect to the field yoke or the magnet array, the mode when the temperature changes due to the heat generation of the first coil and the second coil is adjusted as desired. can do.
また好ましくは、前記第2コイルは、コイル巻線の巻き始め位置及び巻き終わり位置の前記進行方向に沿った前後関係が、対応する前記1組の第1コイルのいずれか1つと逆になるように、反転して配置されている。 Preferably, the second coil has a back-and-forth relationship of the winding start position and the winding end position of the coil winding along the traveling direction that is opposite to any one of the corresponding first coil. Inverted and arranged.
これにより、電機子を短くしてストローク長を増やすためにコイルの巻き始め・巻き終わり位置を第1コイルと反転させて第2コイルとした構成において、第1コイル及び第2コイルの発熱によって温度が変化するときの態様を所望に調整することができる。 Thus, in order to shorten the armature and increase the stroke length, the coil winding start / winding end position is reversed from the first coil to form the second coil, and the temperature is generated by the heat generation of the first coil and the second coil. The manner in which the value changes can be adjusted as desired.
本発明によれば、コイルの発熱によるモータ内の温度変化の態様を所望に調整することができる。 According to the present invention, the mode of temperature change in the motor due to the heat generated by the coil can be adjusted as desired.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、上記図7及び図8において説明した従来技術と同等の部分には同一の符号を付し、適宜、説明を省略又は簡略化する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 7 and FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified as appropriate.
図1は、本発明の一実施形態によるコアレスリニアモータを可動子の進行方向(後述)から見た横断面図であり、上記図7に対応する図である。また、図2は、図1のコアレスリニアモータを電機子ベースを取り外した状態で上から見た平面図であり、上記図8に対応する図である。なお、図1は図2中C−C断面による横断面図に相当している。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a coreless linear motor according to an embodiment of the present invention as viewed from the moving direction (described later) of a mover, and corresponds to FIG. FIG. 2 is a plan view of the coreless linear motor of FIG. 1 viewed from above with the armature base removed, and corresponds to FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
これら図1及び図2において、本実施形態のコアレスリニアモータ1は、固定子51と、可動子52とを有している。
1 and 2, the coreless
固定子51は、上記従来技術の固定子101と同様、界磁ヨーク11,12と、複数の永久磁石13からなる2列の磁石列14A,14Bとを備えている。前述と同様、永久磁石13は、隣り合う磁石同士が所定のピッチ(磁極間距離)Pmごとに配置されると共に、可動子52を挟んで対向する磁石の極性が異極になるように配置されている。
The
可動子52は、コアレス型の電機子20を有している。電機子20は、上記同様の電機子ベース21及び基板23と、複数個(この例では2列)のコイル列22A,22Bとを備えている。
The
コイル列22A,22Bは、上記コイル列122A,122B同様の集中巻きに構成され、複数個(この例では3個)のコイル30A,30Bがまとめて固定されて平板状に成形され、電機子コイル40を構成している。一方のコイル列22Aは、上記磁石列14Aと磁気的空隙を介して対向するように上記進行方向に沿って配置された複数(この例では2個)のコイル30Aを備えている。他方のコイル列22Bは、上記磁石列14Bと磁気的空隙を介して対向するように上記進行方向に沿って配置された少なくとも1つ(この例では1個)のコイル30Bを備えており、基板23を挟んでコイル列22Aと反対側に設けられている。なお、コイル30Aが各請求項記載の第1コイルを構成し、コイル列22Aが第1コイル列を構成する。またコイル30Bが各請求項記載の第2コイルを構成し、コイル列22Bが第2コイル列を構成する。
The
図3は、図1中のA−A断面を側面から見た、電機子20のコイル列の詳細構造を表す側断面図であり、上記図9に対応する図である。図4は、図1中のB−B断面を真下から見た場合に相当する横断面図であり、上記図10に対応する図である。
FIG. 3 is a side sectional view showing the detailed structure of the coil array of the
図3、図4、及び上記図1に示すように、コイル列22Aは、電機子ベース21の一方側(図1中左側、図4中上側)部分に固定され、コイル列22Bは、電機子ベース21の他方側(図1中右側、図4中下側)部分に固定される。
As shown in FIGS. 3 and 4 and FIG. 1, the
本実施形態の特徴として、コイル列22Aには、2つのコイル30Aを1組として、少なくとも1組(この例では1組)が設けられると共に、コイル列22Bには、各組のコイル30A,30Aに対応して1つずつ(この例では1つのみ)のコイル30Bが設けられている。そして、コイル列22Aのコイル30Aは、径方向寸法w1及び厚さ方向寸法t1を備えている。コイル列22Bのコイル30Bは、上記w1とは異なる径方向寸法w2と、上記t1とは異なる厚さ方向寸法t2とを備えている。
As a feature of the present embodiment, the
この例では、コイル30Bの径方向寸法w2は上記w1よりも大きく、また厚さ方向寸法t2は上記t1よりも小さくなっている。具体的には、図5に概念的に示すように、w2>w1 かつ 0.6×t1≦t2<t1となるように、設定されている。この結果、コイル列22Bのコイル30Bからの発熱を電機子ベース21へ伝達するときの伝熱面積S2(図4参照)は、コイル列22Aのコイル30Aからの発熱を電機子ベース21へ伝達するときの伝熱面積S1(図4参照)よりも、大きくなっている。
In this example, the radial dimension w2 of the
なお、各コイル列22A,22Bの相帯についての詳細な図示は省略するが、コイル30Bのコイル巻線の巻き始め位置及び巻き終わり位置は、対応する1組のコイル30A,30Aのいずれか1つにおけるコイル巻線の巻き始め位置及び巻き終わり位置と、上記進行方向に沿った前後関係が逆になるように(いわゆる巻き方向が逆になるように)、反転して配置されている。
In addition, although detailed illustration about the phase belt | band | zone of each coil row | line |
以上のように構成した本実施形態のコアレスリニアモータ1においては、前述の図7〜図10に示したコアレスリニアモータ100と同様、コイル30A,30Bに電機子20の位置に応じた所定の電流を流すことにより、コイル30A,30Bと永久磁石13との電磁作用により、可動子52が上記進行方向に沿って直線移動する。このときのコイル30A,30Bからの発熱は、電機子ベース21に伝達された後、電機子ベース21によって外部へ放熱される。
In the coreless
このとき、本実施形態では、前述の従来構造とは異なり、コイル30Aの径方向寸法w1とコイル30Bの径方向寸法w2とが異なる。このようにコイルの径方向寸法を互いに変えた結果、コイル30Aからの発熱を電機子ベース21へ伝達する伝熱面積S1と、コイル30Bからの発熱を電機子ベース21へ伝達する伝熱面積S2とを、互いに異なる値とすることができる。このようなコイル30A,30Bのコイル径方向寸法の大小の設定により、コイル30A及びコイル30Bの発熱によるモータ内の温度変化の態様を、適宜に調整可能となる。また、本実施形態では、コイル30Bの厚さ方向寸法t1とコイル30Bの厚さ方向寸法t2も、互いに異なる値となっている。上記コイル径方向寸法の設定と併せ、このようにコイル30A及びコイル30Bの厚さ方向寸法t1,t2を互いに異ならせることで、モータ内の導体の占有率が変わることにより効率を増減でき、これによっても温度変化の態様を調整可能となる。
At this time, in this embodiment, unlike the above-described conventional structure, the radial dimension w1 of the
以上のようにして、本実施形態においては、コイル30A及びコイル30Bの可動子進行方向に沿った径方向寸法w1,w2及び厚さ方向寸法t1,t2を互いに異なるようにすることにより、コイルの発熱によってモータ内の温度が変化するときの態様を所望に調整することができる。特に、この例では、コイル30Bの径方向寸法w2をコイル30Aの径方向寸法w1よりも大きくすると共に、コイル30Bの厚さ方向寸法t2をコイル30Aの厚さ方向寸法t1よりも小さくしている。これにより、径方向寸法w及び厚さ方向寸法tがすべてのコイル30で同一であった従来構造における当該コイル30から電機子ベース21への伝熱面積Sに比べ、コイル30Bから電機子ベース21への伝熱面積S2を増大して熱抵抗を低減し、放熱を促進することができる(なお、本実施形態の例ではコイル30Aから電機子ベース21への伝熱面積S1も、上記伝熱面積Sより大きくなっている)。また、2つのコイル30Aに対応して、大径化したコイル30Bを1つ設けることで、モータ内の導体の占有率を増加させ、効率を向上することもできる。この結果、モータ内の温度上昇を抑制することができる。したがって、小型かつ高効率なリニアモータを実現することができるので、半導体や液晶製造装置の小型化や高精度化を図ることもできる。
As described above, in the present embodiment, the radial dimensions w1, w2 and the thickness direction dimensions t1, t2 along the moving direction of the mover of the
また、本実施形態では特に、前述のコイル30A及びコイル30Bの径方向寸法w1,w2及び厚さ方向寸法t1,t2に関し、w2>w1 かつ 0.6×t1≦t2<t1となるように構成している。これにより、コイル30Bからの発熱の電機子ベース21を介した放熱を、確実に促進できると共に、モータ内の導体の占有率を確実に増加させ、効率を向上することができる。このことを、図6を用いて詳細に説明する。
In the present embodiment, in particular, the radial dimensions w1 and w2 and thickness dimensions t1 and t2 of the
図6は、横軸にコイル30Bの厚さ方向寸法t2の、コイル30Aの厚さ方向寸法t1に対する比率をとり、縦軸に損失をとって表したグラフである。なお、損失は、前述の従来構造にほぼ相当する比較例(t2がt1よりわずかに大きい、ほぼ等しい構造)における損失値との相対値で表している。
FIG. 6 is a graph in which the horizontal axis represents the ratio of the thickness direction dimension t2 of the
図6に示す曲線は、コイル30A及びコイル30Bの径方向寸法w1,w2を同一の値として固定した条件で、コイル30A及びコイル30Bの厚さ方向寸法t1,t2を種々に変更して設定した場合の損失値を、本出願人が検討して得た結果である。図示より明らかなように、0.6×t1≦t2<t1の範囲とすることで、損失値の値を上記比較例の場合の94%〜96%となっており、損失値が低下(言い換えれば効率が向上)している。この曲線は、前述のようにw1=w2の条件の下での検討結果であることから、w2>w1である本実施形態においては、さらに確実に効率を向上できることがわかる。
The curves shown in FIG. 6 are set by variously changing the thickness direction dimensions t1 and t2 of the
また、本実施形態では特に、コイル30Bのコイル巻線の巻き始め位置及び巻き終わり位置を、対応する1つのコイル30Aと逆にし、コイル30Aとコイルの巻き方向が逆になるように反転して配置している。これにより、電機子20を短くしてストローク長を増やすことができる。
In the present embodiment, in particular, the winding start position and the winding end position of the coil winding of the
なお、以上においては、磁石列14A,14Bを設けた界磁ヨーク11,12を固定子とし、コアレス型の電機子20が可動子となって走行する場合を例にとって説明したが、これに限られない。逆に、コアレス型の電機子20を固定子とし、磁石列14A,14Bを設けた界磁ヨーク11,12が可動子となって走行する構造としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
In the above description, the field yokes 11 and 12 provided with the
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。 In addition to those already described above, the methods according to the above-described embodiments and modifications may be used in appropriate combination.
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
本発明によれば、小型かつ高効率なリニアモータを実現することができ、半導体や液晶製造装置の小型化や高精度化を図ることができる。 According to the present invention, a small and highly efficient linear motor can be realized, and miniaturization and high accuracy of a semiconductor and a liquid crystal manufacturing apparatus can be achieved.
1 コアレスリニアモータ
11,12 界磁ヨーク
13 永久磁石
14A,14B 磁石列
20 電機子
21 電機子ベース
22A コイル列(第1コイル列)
22B コイル列(第2コイル列)
23 基板
30A コイル(第1コイル)
30B コイル(第2コイル)
40 電機子コイル
51 固定子
52 可動子
t 厚さ方向寸法
t2 厚さ方向寸法
w 径方向寸法
w2 径方向寸法
DESCRIPTION OF
22B Coil array (second coil array)
23
30B coil (second coil)
40
Claims (5)
前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して平行に対向配置されると共に複数個のコイル列を並べて平板状に成形したコアレス型の電機子コイルを有する電機子とを備え、
前記界磁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、前記界磁と前記電機子を所定の進行方向に沿って走行するコアレスリニアモータであって、
前記界磁は、前記永久磁石の磁石列を2列対向させるように構成してあり、
前記コアレス型の電機子は、電機子ベースと、前記電機子ベースに取り付けられると共に、前記複数個のコイル列同士の絶縁を行うための基板と、を有しており、
前記複数個のコイル列は、
前記進行方向に沿った径方向寸法と厚さ方向寸法とが互いに同一である複数の第1コイルを、2つの第1コイルを1組として少なくとも1組備えた第1コイル列と、
前記基板を挟んで前記第1コイル列と反対側に設けられ、前記第1コイルと異なる前記径方向寸法及び前記厚さ方向寸法を備えた第2コイルを各組の前記2つの第1コイルに対応して1つずつ設けた、第2コイル列と、
を含む
ことを特徴とするコアレスリニアモータ。 A magnetic field in which a plurality of permanent magnets are arranged in a straight line so that the polarities are alternately different;
An armature having a coreless armature coil, which is arranged in parallel with a magnet row of the permanent magnets and a magnetic gap, and a plurality of coil rows are arranged in a flat plate shape;
A coreless linear motor that travels the field and the armature along a predetermined traveling direction with either the field or the armature as a stator and the other as a mover,
The field magnet is configured so that two rows of permanent magnets are opposed to each other.
The coreless armature includes an armature base and a substrate that is attached to the armature base and that insulates the plurality of coil rows,
The plurality of coil arrays are:
A plurality of first coils having the same radial dimension and thickness direction dimension along the traveling direction, and a first coil array including at least one set of two first coils,
A second coil provided on the opposite side of the first coil array across the substrate and having the radial dimension and the thickness dimension different from the first coil is used as each of the two first coils in each set. A second coil array provided correspondingly one by one;
A coreless linear motor comprising:
前記第2コイル列の前記第2コイルは、
前記第1コイルより大きい前記径方向寸法と、前記第1コイルより小さい前記厚さ方向寸法とを備えている
ことを特徴とするコアレスリニアモータ。 The coreless linear motor according to claim 1,
The second coil of the second coil row is
A coreless linear motor comprising the radial dimension larger than the first coil and the thickness dimension smaller than the first coil.
前記第1コイルの前記径方向寸法をw1、前記厚さ方向寸法をt1、
前記第2コイルの前記径方向寸法をw2、前記厚さ方向寸法をt2、としたとき、
w2>w1 かつ 0.6×t1≦t2<t1
となるように構成した
ことを特徴とするコアレスリニアモータ。 The coreless linear motor according to claim 2,
The radial dimension of the first coil is w1, the thickness dimension is t1,
When the radial dimension of the second coil is w2, and the thickness dimension is t2,
w2> w1 and 0.6 × t1 ≦ t2 <t1
A coreless linear motor characterized by being configured as follows.
前記固定子は、
前記界磁を構成する磁石列を設けた界磁ヨークを備えており、
前記可動子は、
前記コアレス型の電機子である
ことを特徴とするコアレスリニアモータ。 The coreless linear motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the stator is
A field yoke provided with a magnet row constituting the field,
The mover is
A coreless linear motor that is the coreless armature.
前記第2コイルは、
コイル巻線の巻き始め位置及び巻き終わり位置の前記進行方向に沿った前後関係が、対応する前記1組の第1コイルのいずれか1つと逆になるように、反転して配置されている
ことを特徴とするコアレスリニアモータ。 The coreless linear motor according to claim 4,
The second coil is
The winding start position and the winding end position of the coil winding are arranged so as to be reversed so that the front-rear relation along the traveling direction is opposite to any one of the corresponding first coil of the set. Coreless linear motor characterized by
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