JP5472489B1 - Linear motor - Google Patents

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Abstract

低コギングと高推力を両立させたリニアモータを提供すること。
リニアモータ１は、交互に異極になるように複数の永久磁石３１が列状に配列された界磁３と、界磁３と空隙Ｐを介して対向するように配列された複数のティース２４、複数のティース２４を連結する継鉄部２５、及び複数のティース２４のそれぞれに巻回された巻線２３を有する電機子２とを備えている。複数のティース２４は、その先端部２４ｔで空隙Ｐを介して界磁３と対向すると共に、その後端部２４ｅで継鉄部２５に連結されている。複数のティース２４のうち両端に位置しないいずれかの非端部ティース２４ｂは、両端に位置するティース２４ａよりも、界磁３との間の空隙Ｐが大きくなるように配置されている。複数のティース２４のすべて又は非端部ティース２４ｂの先端部２４ｔ近傍における断面積は、そのティースの後端部２４ｅ近傍における断面積よりも小さい。To provide a linear motor that achieves both low cogging and high thrust.
The linear motor 1 includes a field 3 in which a plurality of permanent magnets 31 are arranged in a row so as to alternately have different polarities, and a plurality of teeth 24 that are arranged to face the field 3 with a gap P therebetween. , A yoke portion 25 for connecting a plurality of teeth 24, and an armature 2 having a winding 23 wound around each of the plurality of teeth 24. The plurality of teeth 24 are opposed to the field 3 via the air gap P at the front end portion 24t, and are connected to the yoke portion 25 at the rear end portion 24e. One of the non-end teeth 24b that is not located at both ends of the plurality of teeth 24 is disposed such that the gap P between the teeth 3 is larger than that of the teeth 24a located at both ends. The cross-sectional area in the vicinity of the front end portion 24t of all of the plurality of teeth 24 or the non-end portion teeth 24b is smaller than the cross-sectional area in the vicinity of the rear end portion 24e of the teeth.

Description

本発明は、リニアモータに関する。   The present invention relates to a linear motor.

従来、半導体製造装置や工作機器等におけるテーブル送りにリニアモータが用いられている。リニアモータは、複数個の永久磁石が直線状に配列された界磁と、界磁と対向する電機子とを有しており、界磁と電機子とのうち一方が固定子として機能し、他方が可動子として機能することにより、界磁と電機子とは相対移動する。電機子は、界磁と空隙を介して対向する複数のティースと、複数のティースにおけるそれぞれの後端部を連結する継鉄部とを有している。ティースの個数が３個である場合において、コギングを小さくするために、中央のティースの先端に凹部を形成した電機子を有するリニアモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, linear motors have been used for table feed in semiconductor manufacturing equipment, machine tools, and the like. The linear motor has a field in which a plurality of permanent magnets are linearly arranged, and an armature facing the field, and one of the field and armature functions as a stator, When the other functions as a mover, the field and the armature move relative to each other. The armature has a plurality of teeth that face each other via a field and a gap, and a yoke portion that connects rear end portions of the plurality of teeth. In order to reduce cogging when the number of teeth is three, a linear motor having an armature in which a recess is formed at the tip of a central tooth has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開平７−９９７６７号公報JP-A-7-99767

リニアモータにおいては、コギングを一層低減することが求められている。リニアモータの電機子のティースを細く（すなわち、ティースの断面積を小さく）すればコギングの低減が期待できるが、その代わりに推力が低下する。推力を向上させるには、ティースを太くすることが効果的であるが、そうするとコギングが大きくなってしまう。したがって、低コギング、かつ、高推力のリニアモータが提供されることが望まれている。   Linear motors are required to further reduce cogging. If the teeth of the armature of the linear motor are made thin (that is, the cross-sectional area of the teeth is reduced), cogging can be reduced, but the thrust is reduced instead. In order to improve the thrust, it is effective to make the teeth thicker, but then cogging will increase. Therefore, it is desired to provide a linear motor with low cogging and high thrust.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、低コギングと高推力を両立させたリニアモータを提供することを例示的課題とする。   This invention is made | formed in view of said situation, and makes it an example subject to provide the linear motor which made low cogging and high thrust compatible.

上記の課題を解決するために、本発明の例示的側面としてのリニアモータは、交互に異極になるように複数の永久磁石が列状に配列された界磁と、界磁と空隙を介して対向するように配列された複数のティース、複数のティースを連結する継鉄部、及び複数のティースのそれぞれに巻回された巻線を有する電機子と、を備えている。複数のティースは、その先端部で空隙を介して界磁と対向すると共に、その後端部で継鉄部に連結されている。複数のティースのうち両端に位置しないいずれかの非端部ティースは、両端に位置するティースよりも、界磁との間の空隙が大きくなるように配置されている。複数のティースのすべて又は非端部ティースの先端部近傍における断面積は、そのティースの後端部近傍における断面積よりも小さい。   In order to solve the above-described problems, a linear motor as an exemplary aspect of the present invention includes a field in which a plurality of permanent magnets are arranged in rows so as to have different polarities, and a field and a gap. A plurality of teeth arranged so as to face each other, a yoke portion connecting the plurality of teeth, and an armature having a winding wound around each of the plurality of teeth. The plurality of teeth are opposed to the field through the air gap at the front end portion, and are connected to the yoke portion at the rear end portion. One of the non-end teeth that is not located at both ends of the plurality of teeth is arranged such that a gap between the teeth is larger than that of the teeth located at both ends. The cross-sectional area in the vicinity of the front end portion of all of the plurality of teeth or the non-end portion teeth is smaller than the cross-sectional area in the vicinity of the rear end portion of the teeth.

複数のティースのすべて、又は非端部ティースが、後端部から先端部までのいずれかの位置において、断面積が急峻に変化する段付き部を有していてもよい。   All of the plurality of teeth or the non-end portion teeth may have a stepped portion whose cross-sectional area changes sharply at any position from the rear end portion to the front end portion.

後端部から段付き部までの長さが、後端部から先端部までの長さの１／６以上かつ２／３以下の範囲であってもよい。   The length from the rear end to the stepped portion may be in the range of 1/6 or more and 2/3 or less of the length from the rear end to the tip.

後端部から段付き部までの長さが、段付き部を有する複数のティースにおいて同一であってもよい。   The length from the rear end portion to the stepped portion may be the same in the plurality of teeth having the stepped portion.

複数のティースのすべて、又は非端部ティースが、後端部から先端部までのいずれかの位置において、断面積がなだらかに変化するテーパ部を有していてもよい。   All of the plurality of teeth, or the non-end portion teeth may have a tapered portion whose cross-sectional area changes gently at any position from the rear end portion to the front end portion.

非端部ティースは、両端に位置するティースよりも、後端部から先端部までの長さが短くてもよい。   The non-end portion teeth may have a shorter length from the rear end portion to the front end portion than the teeth positioned at both ends.

非端部ティースにおける先端部の断面積は、両端に位置するティースにおける先端部の断面積よりも小さくてもよい。   The cross-sectional area of the tip portion of the non-end teeth may be smaller than the cross-sectional area of the tip portion of the teeth positioned at both ends.

複数のティースの後端部における形状が同一であってもよい。非端部ティースにおける先端部の端面が、曲面であってもよい。また、複数のティースの総個数は３個であってもよい。   The shapes at the rear end portions of the plurality of teeth may be the same. The end surface of the front end portion of the non-end tooth may be a curved surface. Further, the total number of the plurality of teeth may be three.

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。   Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、低コギングと高推力を両立することができる。したがって、滑らかにかつパワフルに駆動することのできるリニアモータを提供することができる。   According to the present invention, both low cogging and high thrust can be achieved. Therefore, a linear motor that can be smoothly and powerfully driven can be provided.

実施形態１に係るリニアモータの外観斜視及び側方を示す図である。It is a figure which shows the external appearance perspective view and side of the linear motor which concerns on Embodiment 1. FIG. 図１に示すリニアモータの電機子及び界磁の内部構造の概略を示す構造図である。FIG. 2 is a structural diagram illustrating an outline of an internal structure of an armature and a field of the linear motor illustrated in FIG. 1. 従来型のリニアモータの電機子の内部構造図である。It is an internal structure figure of the armature of the conventional linear motor. 実施形態２に係る電機子の内部構造図である。6 is an internal structure diagram of an armature according to Embodiment 2. FIG. 実施形態３に係る電機子の内部構造図である。6 is an internal structure diagram of an armature according to Embodiment 3. FIG. 実施形態４に係る電機子の内部構造図である。FIG. 6 is an internal structure diagram of an armature according to a fourth embodiment. 変形例１に係る電機子の内部構造図である。6 is an internal structure diagram of an armature according to Modification 1. FIG. 変形例２に係る電機子の内部構造図である。10 is an internal structure diagram of an armature according to Modification 2. FIG. 変形例３に係る電機子の内部構造図である。10 is an internal structure diagram of an armature according to Modification 3. FIG. 比較タイプＡに係る電機子の内部構造図である。It is an internal structure figure of the armature which concerns on the comparison type A. 比較タイプＢに係る電機子の内部構造図である。It is an internal structure figure of the armature concerning comparative type B. 実施例における電流と推力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric current in an Example, and thrust. 実施例における可動子の位置とコギング推力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the position of the needle | mover in an Example, and a cogging thrust.

［実施形態１］
以下、実施形態１に係るリニアモータを図面に基づき説明する。図１は、実施形態１に係るリニアモータ１の外観斜視及び側方を示す図である。リニアモータ１は、電機子２と界磁３とを有する。電機子２は可動子として機能し、界磁３は固定子として機能している。界磁３に対して、電機子２が矢印Ａ方向に相対移動可能となっている。界磁３は、例えば矢印Ａ方向に沿って直線状に延びるものであってもよい。界磁３は、電機子２の相対移動が可能な範囲で曲線部分を有していてもよい。[Embodiment 1]
Hereinafter, the linear motor according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external perspective view and a side view of a linear motor 1 according to the first embodiment. The linear motor 1 has an armature 2 and a field 3. The armature 2 functions as a mover, and the field 3 functions as a stator. The armature 2 can move relative to the field 3 in the direction of arrow A. The field 3 may extend linearly along the direction of arrow A, for example. The field 3 may have a curved portion within a range in which the armature 2 can be relatively moved.

電機子２は、内部に電機子コイル２１を有している。界磁３は、内部に相互に極性が異なる複数の永久磁石３１（図２参照）を有している。電機子コイル２１の電機子コア２２と永久磁石３１とが空隙（磁気的空隙）を介して対向するように、電機子２と界磁３とが配置される。電機子２は、界磁３が有するガイド構造（不図示）によってガイドされ、相対移動中も空隙が確保されるようになっている。   The armature 2 has an armature coil 21 inside. The field 3 has a plurality of permanent magnets 31 (see FIG. 2) having different polarities inside. The armature 2 and the field 3 are arranged so that the armature core 22 of the armature coil 21 and the permanent magnet 31 are opposed to each other via a gap (magnetic gap). The armature 2 is guided by a guide structure (not shown) of the field 3 so that a gap is secured even during relative movement.

図２は、電機子２及び界磁３の内部構造の概略を示す構造図である。図２は、リニアモータ１を、図１に示す平面Ｘで切断した図である。説明容易のため、図２においては要部構成のみを示し、他の構成部分の図示を省略している。   FIG. 2 is a structural diagram showing an outline of the internal structure of the armature 2 and the field 3. FIG. 2 is a view of the linear motor 1 cut along a plane X shown in FIG. For ease of explanation, only the main configuration is shown in FIG. 2, and the other components are not shown.

界磁３においては、複数個の永久磁石３１が列状に配置されている。永久磁石３１は、交互に異極になるように、すなわち、”・Ｓ・Ｎ・Ｓ・Ｎ・”のように配列されている。   In the field 3, a plurality of permanent magnets 31 are arranged in a row. The permanent magnets 31 are alternately arranged so as to have different polarities, that is, as “· S · N · S · N ·”.

電機子２の電機子コイル２１は、電機子コア２２に巻線２３が巻回されて構成されている。具体的には、ボビン（不図示）に巻線２３が巻回され、そのボビンが電機子コア２２の一部としてのティース２４に挿入されているが、この実施形態１では、これを”ティース２４（又は電機子コア２２）に巻線２３が巻回されている”と表現する場合がある。電機子コア２２は、界磁３に向けて歯状に突出する複数のティース２４と、そのティースを後端部２４ｅで連結する継鉄部２５とを有している。ティース２４の先端部２４ｔは、界磁３と空隙Ｐを介して対向している。電機子コア２２は、一般的に磁性材料で構成される。電機子コア２２におけるティース２４の本数に特に制限はないが、本実施形態１では電機子コア２２は３本のティース２４を有している。   The armature coil 21 of the armature 2 is configured by winding a winding 23 around an armature core 22. Specifically, a winding 23 is wound around a bobbin (not shown), and the bobbin is inserted into a tooth 24 as a part of the armature core 22. 24 (or armature core 22) may be expressed as “winding 23 is wound around”. The armature core 22 has a plurality of teeth 24 that project in a tooth shape toward the field 3 and a yoke portion 25 that connects the teeth with a rear end portion 24e. The tip 24t of the tooth 24 is opposed to the field 3 via the air gap P. The armature core 22 is generally made of a magnetic material. Although the number of teeth 24 in the armature core 22 is not particularly limited, in the first embodiment, the armature core 22 has three teeth 24.

３本のティースに巻回された巻線２３は、３相交流電源に接続されている。これら３つの巻線２３に各々位相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の異なる電流が通電されることにより、電機子２が生じる磁界と、界磁３の永久磁石３１による磁界との作用により、電機子２が界磁３上を相対移動する。   The windings 23 wound around the three teeth are connected to a three-phase AC power source. When currents having different phases (U-phase, V-phase, W-phase) are supplied to these three windings 23, the magnetic field generated by the armature 2 and the magnetic field generated by the permanent magnet 31 of the field 3 are used. The armature 2 relatively moves on the field 3.

３本のティース２４は、両端に配置された端部ティース２４ａと両端に位置しない非端部ティース２４ｂとを有する。この実施形態１では、非端部ティース２４ｂは中央の１本である。図３に示すように、従来型のリニアモータでは端部ティース１２４ａも非端部ティース１２４ｂも同形状、同サイズである。また、端部ティース１２４ａも非端部ティース１２４ｂも、継鉄部１２５に連結する後端部から界磁に対向する先端部まで同形状かつ同断面積である。   The three teeth 24 have end teeth 24a arranged at both ends and non-end teeth 24b not positioned at both ends. In the first embodiment, the non-end portion tooth 24b is a central one. As shown in FIG. 3, in the conventional linear motor, the end teeth 124a and the non-end teeth 124b have the same shape and size. Further, both the end teeth 124a and the non-end teeth 124b have the same shape and the same cross-sectional area from the rear end portion connected to the yoke portion 125 to the front end portion facing the field.

しかし、本実施形態１に係るリニアモータ１では、端部ティース２４ａと非端部ティース２４ｂとが異なる形状とされている。実施形態１に係るティース２４は、すべて断面形状が四角形状であるとして説明する。非端部ティース２４ｂは、端部ティース２４ａよりも突出長さ（後端部２４ｅから先端部２４ｔまでの長さ）が短い。非端部ティース２４ｂにおける空隙Ｐは、端部ティース２４ａにおける空隙Ｐよりも大きい。非端部ティース２４ｂにおける電機子２−界磁３間の磁気抵抗が端部ティース２４ａにおける磁気抵抗よりも大きくなり、電機子２が界磁３の延長方向に沿って移動する際のコギング（振動）が低減される。   However, in the linear motor 1 according to the first embodiment, the end teeth 24a and the non-end teeth 24b have different shapes. The teeth 24 according to the first embodiment will be described assuming that the cross-sectional shape is a quadrangular shape. The non-end portion teeth 24b have a shorter protruding length (length from the rear end portion 24e to the front end portion 24t) than the end teeth 24a. The gap P in the non-end portion tooth 24b is larger than the gap P in the end portion tooth 24a. The magnetic resistance between the armature 2 and the field 3 in the non-end teeth 24b becomes larger than the magnetic resistance in the end teeth 24a, and the cogging (vibration) occurs when the armature 2 moves along the extending direction of the field 3. ) Is reduced.

端部ティース２４ａも非端部ティース２４ｂも、段付き部２６を有している。段付き部２６は、後端部２４ｅから先端部２４ｔまでのいずれかの位置において、ティース２４の断面積が急峻に変化する部分である。後端部２４ｅから段付き部２６までの部分における断面積（ティース幅Ｔｅ×ティース積み厚）が、段付き部２６から先端部２４ｔまでの部分における断面積（ティース幅Ｔｔ×ティース積み厚）よりも大きい。後端部２４ｅ側の断面積が大きく、先端部２４ｔ側の断面積が小さいので、大きなモータ推力の確保と、コギングの低減を両立させることができる。   Both the end teeth 24 a and the non-end teeth 24 b have stepped portions 26. The stepped portion 26 is a portion where the cross-sectional area of the tooth 24 changes sharply at any position from the rear end portion 24e to the front end portion 24t. The cross-sectional area (tooth width Te × teeth stacking thickness) in the portion from the rear end portion 24e to the stepped portion 26 is greater than the cross-sectional area (teeth width Tt × teeth stacking thickness) in the portion from the stepped portion 26 to the tip end portion 24t. Is also big. Since the cross-sectional area on the rear end portion 24e side is large and the cross-sectional area on the front end portion 24t side is small, it is possible to achieve both a large motor thrust and a reduction in cogging.

段付き部２６の位置は限定されないが、後端部２４ｅから段付き部２６までの長さが、ティース２４の突出長さの１／６〜２／３の範囲であることが好ましい。端部ティース２４ａにおける段付き部２６の位置（後端部２４ｅから段付き部２６までの長さ）と非端部ティース２４ｂにおける段付き部２６の位置とが同一であることも好ましい。   The position of the stepped portion 26 is not limited, but the length from the rear end portion 24e to the stepped portion 26 is preferably in the range of 1/6 to 2/3 of the protruding length of the tooth 24. It is also preferable that the position of the stepped portion 26 in the end tooth 24a (the length from the rear end portion 24e to the stepped portion 26) and the position of the stepped portion 26 in the non-end portion tooth 24b are the same.

巻線２３用のボビンは、各ティース２４の後端部２４ｅ側に挿入される。端部ティース２４ａの後端部２４ｅ近傍における断面形状及びサイズと、非端部ティース２４ｂの後端部２４ｅ近傍における断面形状及びサイズとが同一であることが好ましい。それにより、端部ティース２４ａにも非端部ティース２４ｂにも同じ寸法のボビンを使用することができる。なお、この実施形態１では、端部ティース２４ａの先端部２４ｔ近傍における断面形状及びサイズと、非端部ティース２４ｂの先端部２４ｔ近傍における断面形状及びサイズも同一である。   The bobbin for the winding 23 is inserted on the side of the rear end 24e of each tooth 24. It is preferable that the cross-sectional shape and size in the vicinity of the rear end portion 24e of the end tooth 24a are the same as the cross-sectional shape and size in the vicinity of the rear end portion 24e of the non-end portion tooth 24b. Thereby, the bobbin of the same dimension can be used for the end teeth 24a and the non-end teeth 24b. In the first embodiment, the cross-sectional shape and size in the vicinity of the tip portion 24t of the end tooth 24a are the same as the cross-sectional shape and size in the vicinity of the tip portion 24t of the non-end portion tooth 24b.

以上、この実施形態１に係る電機子２の構成をまとめると、３本のティース２４が２本の端部ティース２４ａと１本の非端部ティース２４ｂを有して構成されている。各々のティース２４が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に対応している。非端部ティース２４ｂは、端部ティース２４ａよりも短くされている。非端部ティース２４ｂにおける空隙Ｐは端部ティース２４ａにおける空隙Ｐよりも大きい。端部ティース２４ａ及び非端部ティース２４ｂは、後端部２４ｅ側の断面積（ティース幅Ｔｅ×ティース積み厚）が大きく、先端部２４ｔ側の断面積（ティース幅Ｔｔ×ティース積み厚）が小さくされ、その突出長さにおける途中に断面積が急峻に変化する段付き部２６を有している。端部ティース２４ａと非端部ティース２４ｂとは、段付き部２６の位置、後端部２４ｅ近傍における断面積及び形状、先端部２４ｔにおける断面積及び形状において共通する。後端部２４ｅから段付き部２６までの長さは、ティース２４の突出長さの１／６〜２／３である。   As described above, when the configuration of the armature 2 according to the first embodiment is summarized, the three teeth 24 include the two end teeth 24a and the one non-end portion tooth 24b. Each tooth 24 corresponds to three phases of U phase, V phase, and W phase. The non-end portion teeth 24b are shorter than the end portion teeth 24a. The gap P in the non-end tooth 24b is larger than the gap P in the end tooth 24a. The end teeth 24a and the non-end teeth 24b have a large cross-sectional area (tooth width Te x teeth stacking thickness) on the rear end 24e side and a small cross-sectional area (tooth width Tt x teeth stacking thickness) on the front end 24t side. In addition, a stepped portion 26 whose cross-sectional area changes sharply in the middle of the protruding length is provided. The end teeth 24a and the non-end teeth 24b are common in the position of the stepped portion 26, the cross-sectional area and shape in the vicinity of the rear end portion 24e, and the cross-sectional area and shape in the front end portion 24t. The length from the rear end portion 24e to the stepped portion 26 is 1/6 to 2/3 of the protruding length of the tooth 24.

電機子２が、このような構成を有しているので、この実施形態１に係るリニアモータ１は、充分大きい推力特性と低コギングの両立という困難な課題を解決している。   Since the armature 2 has such a configuration, the linear motor 1 according to the first embodiment solves the difficult problem of achieving both sufficiently large thrust characteristics and low cogging.

なお、非端部ティース２４ｂの後端部２４ｅ近傍における断面積を端部ティース２４ａの後端部２４ｅ近傍における断面積よりも小さくすることで、非端部ティース２４ｂにおける磁気抵抗を端部ティース２４ａにおける磁気抵抗よりも一層大きくすることができる。非端部ティース２４ｂの先端部２４ｔ近傍における断面積を端部ティース２４ａの先端部２４ｔ近傍における断面積よりも小さくすることも、非端部ティース２４ｂにおける磁気抵抗の増大に寄与する。   The cross-sectional area in the vicinity of the rear end portion 24e of the non-end portion teeth 24b is made smaller than the cross-sectional area in the vicinity of the rear end portion 24e of the end portion teeth 24a, thereby reducing the magnetic resistance in the non-end portion teeth 24b. It can be made larger than the magnetoresistance in Making the cross-sectional area in the vicinity of the tip 24t of the non-end tooth 24b smaller than the cross-sectional area in the vicinity of the tip 24t of the end tooth 24a also contributes to an increase in magnetic resistance in the non-end tooth 24b.

端部ティース２４ａにおける段付き部２６の位置と非端部ティース２４ｂにおける段付き部２６の位置とは、必ずしも同一でなくてもよい。非端部ティース２４ｂにおける空隙Ｐが端部ティース２４ａにおける空隙Ｐよりも大きければよく、必ずしも非端部ティース２４ｂの突出長さが端部ティース２４ａの突出長さよりも短くなくてもよい。   The position of the stepped portion 26 in the end tooth 24a and the position of the stepped portion 26 in the non-end portion tooth 24b are not necessarily the same. It is sufficient that the gap P in the non-end tooth 24b is larger than the gap P in the end tooth 24a, and the protruding length of the non-end tooth 24b is not necessarily shorter than the protruding length of the end tooth 24a.

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るリニアモータの電機子２０２の内部構造図である。この電機子２０２においては、ティース２２４（２２４ａ，２２４ｂ）が段付き部でなくテーパ部２２６を有している。テーパ部２２６は、後端部２２４ｅから先端部２２４ｔまでのいずれかの位置において、ティース２２４の断面積がなだらかに変化する部分である。テーパ部２２６によってティース２２４の断面積は後端部２２４ｅから先端部２２４ｔにかけて徐々に絞られ、先端部２２４ｔ近傍における断面積が小さくされている。この実施形態２に係るリニアモータも、実施形態１のリニアモータ１と同様に高推力・低コギングを両立している。[Embodiment 2]
FIG. 4 is an internal structure diagram of the armature 202 of the linear motor according to the second embodiment. In this armature 202, the teeth 224 (224a, 224b) have a tapered portion 226 instead of a stepped portion. The tapered portion 226 is a portion where the cross-sectional area of the teeth 224 changes gently at any position from the rear end portion 224e to the front end portion 224t. The taper portion 226 gradually reduces the cross-sectional area of the teeth 224 from the rear end 224e to the front end 224t, and the cross-sectional area in the vicinity of the front end 224t is reduced. Similar to the linear motor 1 of the first embodiment, the linear motor according to the second embodiment also achieves both high thrust and low cogging.

なお、実施形態２におけるその他の構成については、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。   Since other configurations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

［実施形態３］
図５は、実施形態３に係るリニアモータの電機子３０２の内部構造図である。この電機子３０２においては、非端部ティース３２４ｂ（３２４）の先端部３２４ｔが凹面（曲面）形状とされている。これにより、非端部ティース３２４ｂにおける磁気抵抗を端部ティース３２４ａ（３２４）における磁気抵抗よりも一層増大させることができる。[Embodiment 3]
FIG. 5 is an internal structure diagram of the armature 302 of the linear motor according to the third embodiment. In this armature 302, the tip end portion 324t of the non-end portion teeth 324b (324) has a concave (curved) shape. Thereby, the magnetic resistance in the non-end tooth 324b can be further increased than the magnetic resistance in the end tooth 324a (324).

なお、実施形態３におけるその他の構成については、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。   Since other configurations in the third embodiment are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

［実施形態４］
図６は、実施形態４に係るリニアモータの電機子４０２の内部構造である。この電機子４０２は、２本の端部ティース４２４ａと４本の非端部ティース４２４ｂの合計６本のティース４２４を有している。この実施形態４では、複数の非端部ティース４２４ｂのうちの中央寄りの２本の非端部ティース４２４ｂ１が、実施形態１における非端部ティース２４ｂと同様の構成を有している。他の２本、すなわち中央寄りの２本の非端部ティース４２４ｂ１の外側に位置する非端部ティース４２４ｂ２は、端部ティース４２４ａと同様の構成を有している。その端部ティース４２４ａは、実施形態１における端部ティース２４ａと同様の構成である。[Embodiment 4]
FIG. 6 shows the internal structure of the armature 402 of the linear motor according to the fourth embodiment. The armature 402 has a total of six teeth 424 including two end teeth 424a and four non-end teeth 424b. In the fourth embodiment, two non-end teeth 424b1 closer to the center among the plurality of non-end teeth 424b have the same configuration as the non-end teeth 24b in the first embodiment. The other two, that is, the non-end portion teeth 424b2 positioned outside the two non-end portion teeth 424b1 closer to the center have the same configuration as the end portion teeth 424a. The end teeth 424a have the same configuration as the end teeth 24a in the first embodiment.

なお、実施形態４におけるその他の構成については、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。   Other configurations in the fourth embodiment are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

例えば、図７に示す変形例１のように、端部ティース４２４ａ及び中央寄りの２本の非端部ティース４２４ｂ１は、実施形態４と同様の構成を有し、非端部ティース４２４ｂ１の外側に位置する２本の非端部ティース４２４ｂ２における空隙Ｐｂ２が、端部ティース４２４ａにおける空隙Ｐａと中央寄りの非端部ティース４２４ｂ１における空隙Ｐｂ１との中間的な大きさであってもよい。   For example, as in Modification 1 shown in FIG. 7, the end teeth 424a and the two non-end teeth 424b1 closer to the center have the same configuration as that of the fourth embodiment, and are arranged outside the non-end teeth 424b1. The gap Pb2 between the two non-end teeth 424b2 positioned may be intermediate between the gap Pa in the end teeth 424a and the gap Pb1 in the non-end teeth 424b1 closer to the center.

図８に示す変形例２のように、端部ティース４２４ａは実施形態１における端部ティース２４ａと同様の構成を有し、中央寄りの２本の非端部ティース４２４ｂ１の外側に位置する２本の非端部ティース４２４ｂ２が実施形態１における非端部ティース２４ｂと同様の構成を有し、非端部ティース４２４ｂ１における空隙Ｐｂ１が、端部ティース４２４ａにおける空隙Ｐａと非端部ティース４２４ｂ２における空隙Ｐｂ２との中間的な大きさであってもよい。   As in Modification 2 shown in FIG. 8, the end teeth 424 a have the same configuration as the end teeth 24 a in the first embodiment, and two ends teeth are positioned outside the two non-end teeth 424 b 1 closer to the center. The non-end portion teeth 424b2 have the same configuration as the non-end portion teeth 24b in the first embodiment, and the gap Pb1 in the non-end portion teeth 424b1 is the gap Pa in the end portion teeth 424a and the gap Pb2 in the non-end portion teeth 424b2. It may be an intermediate size.

図９に示す変形例３のように、端部ティース４２４ａ及び中央寄りの２本の非端部ティース４２４ｂ１は実施形態１における端部ティース４２４ａと同様の構成を有し、非端部ティース４２４ｂ１の外側に位置する２本に非端部ティース４２４ｂ２は実施形態１における非端部ティース２４ｂと同様の構成を有していてもよい。すなわち、端部ティース４２４ａにおける空隙Ｐａと非端部ティース４２４ｂ１における空隙Ｐｂ１とが同じ大きさであり、非端部ティース４２４ｂ２における空隙Ｐｂ２がそれらより大きくてもよい。   As in Modification 3 shown in FIG. 9, the end teeth 424a and the two non-end teeth 424b1 closer to the center have the same configuration as the end teeth 424a in the first embodiment, and the non-end teeth 424b1 The two non-end portion teeth 424b2 located outside may have the same configuration as the non-end portion teeth 24b in the first embodiment. That is, the gap Pa in the end teeth 424a and the gap Pb1 in the non-end teeth 424b1 may be the same size, and the gap Pb2 in the non-end teeth 424b2 may be larger than them.

いずれの非端部ティースにおける空隙を端部ティースにおける空隙よりどの程度大きくするかについて、非端部ティースにおける空隙をすべて同じにするかについて、また、いずれかの非端部ティースにおける空隙を他の非端部ティースにおける空隙より大きくするかについては、各々どの位相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）をどのティースに割り当てるか等の設計事情に応じて最適な構成が選択される。もちろん、非端部ティース４２４ｂの本数は、実施形態１における１本、実施形態４における４本の他、更に多数であっても構わない。   How large the gap in the non-end teeth is to be larger than the gap in the end teeth, whether the gaps in the non-end teeth are all the same, and the gap in any non-end teeth As to whether the gap is larger than the non-end tooth, an optimum configuration is selected according to design circumstances such as which phase (U phase, V phase, W phase) is assigned to each tooth. Of course, the number of the non-end portion teeth 424b may be one in the first embodiment, four in the fourth embodiment, or more.

［実施例］
実施形態１に係るリニアモータ１を用いた比較実験を行った。比較対象は、以下２つのタイプのリニアモータである。[Example]
A comparative experiment using the linear motor 1 according to the first embodiment was performed. The comparison targets are the following two types of linear motors.

比較タイプＡ：実施形態１と同様に、非端部ティースＡ１を短くして、非端部ティースＡ１における空隙Ｐ１を端部ティースＡ２における空隙Ｐ２よりも大きくした。段付き部は設けず、いずれのティースＡ１，Ａ２も断面積変化のない四角形状であり、その断面積は、実施形態１におけるティース２４の先端部２４ｔにおける断面積（ティース幅Ｔｔ×ティース積み厚）と同一である（図１０参照）。   Comparative type A: As in the first embodiment, the non-end portion tooth A1 was shortened to make the gap P1 in the non-end portion tooth A1 larger than the gap P2 in the end portion tooth A2. No stepped portion is provided, and each of the teeth A1 and A2 has a quadrangular shape with no change in cross-sectional area. The cross-sectional area is the cross-sectional area at the tip 24t of the tooth 24 in the first embodiment (tooth width Tt × tooth stacking thickness). ) (See FIG. 10).

比較タイプＢ：実施形態１と同様に、非端部ティースＢ１を短くして、非端部ティースＢ１における空隙Ｐ１を端部ティースＢ２における空隙Ｐ２よりも大きくした。段付き部は設けず、いずれのティースＢ１，Ｂ２も断面積変化のない四角形状であり、その断面積は、実施形態１におけるティース２４の後端部２４ｅにおける断面積（ティース幅Ｔｅ×ティース積み厚）と同一である（図１１参照）。   Comparative type B: As in the first embodiment, the non-end portion tooth B1 was shortened to make the gap P1 in the non-end portion tooth B1 larger than the gap P2 in the end portion tooth B2. No stepped portion is provided, and each of the teeth B1 and B2 has a quadrangular shape with no change in cross-sectional area. The cross-sectional area is the cross-sectional area at the rear end portion 24e of the tooth 24 in the first embodiment (tooth width Te × tooth stack). Thickness) (see FIG. 11).

上記３つのリニアモータ（実施形態１、比較タイプＡ、比較タイプＢ）を駆動したときの、電流と推力との関係を図１２のグラフに、可動子の位置とコギング推力との関係を図１３のグラフに示した。図１２及び図１３より、実施形態１のリニアモータが、比較タイプＢと同等の大きさの推力特性を有し、比較タイプＡと同等のコギング特性を有することがわかる。   The relationship between the current and the thrust when the three linear motors (Embodiment 1, comparison type A, comparison type B) are driven is shown in the graph of FIG. 12, and the relationship between the position of the mover and the cogging thrust is shown in FIG. It was shown in the graph. 12 and 13, it can be seen that the linear motor of the first embodiment has a thrust characteristic equivalent to that of the comparative type B and has a cogging characteristic equivalent to that of the comparative type A.

矢印：Ａ
空隙：Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐａ，Ｐｂ１，Ｐｂ２
平面：Ｘ
リニアモータ：１
電機子：２，２０２，３０２，４０２
電機子コイル：２１
電機子コア：２２
巻線：２３
ティース：２４，２２４，３２４
端部ティース：２４ａ，１２４ａ，２２４ａ，３２４ａ，４２４ａ，Ａ２，Ｂ２
非端部ティース：２４ｂ，１２４ｂ，２２４ｂ，３２４ｂ，４２４ｂ，４２４ｂ１，４２４ｂ２，Ａ１，Ｂ１
後端部：２４ｅ，２２４ｅ
先端部：２４ｔ，２２４ｔ，３２４ｔ
継鉄部：２５，１２５
段付き部：２６
テーパ部：２２６
界磁：３
永久磁石：３１
Arrow: A
Gaps: P, P1, P2, Pa, Pb1, Pb2
Plane: X
Linear motor: 1
Armature: 2,202,302,402
Armature coil: 21
Armature core: 22
Winding: 23
Teeth: 24, 224, 324
End teeth: 24a, 124a, 224a, 324a, 424a, A2, B2
Non-end teeth: 24b, 124b, 224b, 324b, 424b, 424b1, 424b2, A1, B1
Rear end: 24e, 224e
Tip: 24t, 224t, 324t
Relay part: 25, 125
Stepped part: 26
Tapered portion: 226
Field: 3
Permanent magnet: 31

Claims (8)

交互に異極になるように複数の永久磁石が列状に配列された界磁と、
前記界磁と空隙を介して対向するように配列された複数のティース、前記複数のティースを連結する継鉄部、前記複数のティースのそれぞれに挿入されたボビン、及び、前記ボビンに巻回された巻線を有する電機子と、を備え、
前記複数のティースは、その先端部で前記空隙を介して前記界磁と対向すると共に、その後端部で前記継鉄部に連結され、
前記複数のティースのうち両端に位置しないいずれかの非端部ティースは、両端に位置するティースよりも、前記界磁との間の空隙が大きくなるように配置され、
前記複数のティースのすべて、又は前記非端部ティースの前記先端部近傍における断面積は、そのティースの前記後端部近傍における断面積よりも小さく、
前記複数のティースのすべて、又は前記非端部ティースが、前記後端部から前記先端部までのいずれかの位置において、断面積が急峻に変化する段付き部を有しており、
前記ボビンは、前記ティースに対して前記段付き部よりも後端部側に挿入され、かつ、前記段付き部よりも前端部側と嵌合しない、リニアモータ。 A magnetic field in which a plurality of permanent magnets are arranged in a row so as to have different polarities alternately;
The field magnet and a plurality of teeth that are arranged to face each other with a gap, yoke portion connecting the plurality of teeth, before Symbol plurality of bobbins inserted into each teeth, and wound on the bobbin An armature having a wound winding,
The plurality of teeth are opposed to the field through the gap at the front end, and are connected to the yoke portion at the rear end.
Any of the non-end teeth that are not located at both ends of the plurality of teeth is arranged so that a gap between the teeth is larger than that of the teeth located at both ends,
The cross-sectional area in the vicinity of the front end portion of all of the plurality of teeth or the non-end portion teeth is smaller than the cross-sectional area in the vicinity of the rear end portion of the teeth,
All of the plurality of teeth or the non-end portion teeth have a stepped portion whose cross-sectional area changes sharply at any position from the rear end portion to the tip end portion ,
The bobbin is a linear motor that is inserted into the teeth on the rear end side with respect to the stepped portion and does not fit on the front end side with respect to the stepped portion . 前記後端部から前記段付き部までの長さが、前記後端部から前記先端部までの長さの１／６以上かつ２／３以下の範囲である、請求項１に記載のリニアモータ。 Length from the rear end portion to the stepped portion is in the range of 1/6 or more and 2/3 or less of the length to the tip from the rear end portion, the linear motor according to claim 1 . 前記後端部から前記段付き部までの長さが、該段付き部を有する複数のティースにおいて同一である、請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ。 The length from the rear end portion to the stepped portion is the same in a plurality of teeth having a stepped-in portion, the linear motor according to claim 1 or claim 2. 前記非端部ティースは、前記両端に位置するティースよりも、前記後端部から前記先端部までの長さが短い、請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のリニアモータ。 The non-end teeth than the teeth located at the both ends, the short length from the rear end portion to the tip, the linear motor as claimed in any one of claims 1 to 3. 前記非端部ティースにおける先端部の断面積は、前記両端に位置するティースにおける先端部の断面積よりも小さい、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載のリニアモータ。 The cross-sectional area of the distal end portion of the non-end teeth is smaller than the cross-sectional area of the tip of the teeth located at the both ends, the linear motor as claimed in any one of claims 1 to 4. 前記複数のティースの後端部における形状が同一である、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載のリニアモータ。 The linear motor according to any one of claims 1 to 5 , wherein shapes of rear ends of the plurality of teeth are the same. 前記非端部ティースにおける先端部の端面が、曲面である、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載のリニアモータ。 The linear motor according to any one of claims 1 to 6 , wherein an end surface of a tip portion of the non-end tooth is a curved surface. 前記複数のティースの総個数は３個である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリニアモータ。 The total number of the plurality of teeth is three, the linear motor according to any one of claims 1 to 7.
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