JPH03164056A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一　の１ 本発明は、一般にはボイスコイル形のりニアモー夕に関
し、特に大推力、長ストロークを実現し得るリニアモー
夕に関するものである。

虹え立韮盟 従来、例えば磁気ディスク装置の磁気ヘッド駆動装置と
して、或いはレーザカ０工機、半導体製造機のテーブル
駆動装置として等のように種々の分野でボイスコイル形
リニアモー夕は幅広く使用されている。

一般にボイスコイル形リニアモー夕は大推力、長ストロ
ークになればなるほど鉄心（ヨーク）の磁気飽和の問題
から、装置が巨大化するといった不都合があった。

つまり、第７図及び第８図に図示されるように、従来の
ボイスコイル型リニアモータは、例えば磁気ディスク装
置の磁気ヘッド等が取付けられる可動板２を有し、該可
動板２の下面にはコイル組立体４が固着される。コイル
組立体４には磁性材料で形成されたセンターポール８が
貫通して配置され、コイル組立体４は、つまり可動板２
はセンターポール８に対して摺動自在とされる。

前記センターポール８に対向して下ヨーク、即ち基板１
２が配置され、該基板１２とセンターポール８とはスベ
ーサ１４を介して一体とされる。

基板１２上には、マグネット１８がコイル組立体４の移
動経路に沿って配置される。

このように、従来のりニアモータにおいては、そのコイ
ルの進行方向と磁束の流れ方向とが一致するため、長ス
トローク、大推力の双方を同時に達成するのは非常に困
難である。即ち、大推力とするにはコイルと磁石との間
のギャップ磁束密度を比較的大きくしなければならず、
このことは進行方向の単位長さあたりのマグネットから
発生するフラックス（磁束）の量を大きくすることを意
味する。

従って、このときに長ストローク化を実施するにはマグ
ネットを進行方向に長く延在させなければならず、マグ
ネットから発生する総フラックスの量が膨大となり、下
ヨークの断面積は磁気飽和のため大きくせざるをえない
。これは、リニアモー夕の大型化となり、例えば希土類
磁石のようなものでは大きな磁石を成形できないといっ
た不都合も発生し、実質的に製造が不可能に近い。

このために、現在広く使用されている大推力、長ストロ
ークといわれるボイスコイル形リニアモー夕にあってち
、推力は２０Ｎ、ストロークは１００ｍｍ程度とされる
。

近年、例えば推力３００Ｎ、ストローク６００ｍｍとい
ったより大きい推力とストロークを実現し得るボイスコ
イル形リニアモー夕が要求されることがある。このため
に、可動コイルに沿って１列に多数の磁石を、互いに隣
接する極は異極となるように、つまり互い違いにＮ極、
Ｓ極となるように配置した多極タイプのりニアモー夕が
提案され、実用化されている。

が　′　しよ　と　る しかしながら、このような多極タイプのりニモアモータ
は、１列に互い違いにＮ極、ｓ極の磁石が配列されるた
めに、可動コイルｆｌＨＩ＋に磁気吸引力が働き、可動
側を軸受しているベアリング等に影響を与え、装置の寿
命を著しく低下する原因となった。更には、可動コイル
への電流の流れを磁石の磁極変動に伴なって変化させる
必要があり、コイルの励磁にホール素子等の切換回路を
必要とする等、装置の価格を大とすると共に、推力変動
が大であるという問題をも有していた。

従って、本発明の目的は、不必要な磁気吸引力の影響を
排除し、装置の寿命を延ばすことができ、しかも推力の
変動を起こすことなく大推力、長ストロークを実現した
、低価格且つ小型のりニアモー夕を提供することである
。

・　を　２するための 上記目的は本発明に係るリニアモータにて完全に達成さ
れる。要約すれば本発明は、平行に配置された第１及び
第２センターポールと、該第１及び第２センターポール
にそれぞれ摺動自在に設けられた第１及び第２コイル組
立体と、前記第１及び第２センターポールの間で且つ前
記第１及び第２コイル組立体の少なくと６１つの側面部
に固着された磁性体と、前記第１及び第２コイル組立体
を取付けた可動板と、前記第１及び第２コイル組立体の
移動経路に沿ってそれぞれ配置され、互いに異なる極性
とされる第１及び第２マグネットと、該第１及び第２マ
グネットを取付けるべく磁性材料で形成された基板とを
具備することを特徴とするりニアモータである。好まし
くは第１及び第２マグネットはそれぞれ複数個のマグネ
ットを所定の間隔にて配置することによって構成される
。

去ユ虹例 次に、本発明に係るリニアモー夕を図面に即して更に詳
しく説明する。

第１図〜第４図に本発明に係るリニアモータの−実施例
が示される。本実施例によると、リニアモータ１は、７
例えばレーザ加工機、半導体製造機の可動テーブル等が
取付けられる矩形状の可動板２を有し、該可動板２の下
面には第１及び第２の２つのコイル組立体４、６が平行
に固看される。

両コイル組立体４、６は同じ形状、寸法とすることがで
きる。

前記第１及び第２コイル組立体４、６には磁性材料で形
或された第１及び第２センターポール８、１０がそれぞ
れ貫通して配置され、各コイル組立体４、６は、つまり
可動板２はセンターポールに対して摺動自在とされる。

本実施例によると、詳しくは後で説明するように、各コ
イル組立体４、６は、断面が矩形のコイル巻線を有して
おり、そのために、該コイル組立体を貫通するセンター
ポール８、ＩＯも又断面が矩形とされる。好ましくは、
センターポールの外周囲には鋼管が嵌装される。

リニアモータ１は又、前記センターポール８、１０に対
向して配置された矩形状の基板１２を備え、該センター
ポール８、１０はその両端がスベーサ１４を介して該基
板（下ヨーク）１２に固着される。基板１２は磁性材料
で形戊され、スペーサ１４は磁性材料でもよく、或いは
、例えばステンレススチール（ＳＵＳ３０４）等の非磁
性材料にて形成することもできる。又、第１及び第２セ
ンターポール８、１０はその両端部を磁性材料ｌ６にて
接続することもできる。

本発明に従えば、該基板ｌ２上には、第１及び第２セン
ターポール８、】Ｏに対向して、つまり各センターポー
ルに沿って移動するコイル組立体４、６の移動経路に沿
って、それぞれ第１及び第２マグネットｌ８、２０が配
置される。このとき、第１コイル組立体４の移動経路に
沿って配置された第１マグネットｌ８と、第２コイル組
立体６の移動経路に沿って配置された第２マグネット２
０の極性は互いに異なるようにされる。本実施例にて第
１マグネットｌ８はＳ極とされ、第２マグネット２０は
Ｎｌ’４とされる。

第１マグネット１８及び第２マグネット２０は、第１図
に図示されるように、各コイル組立体の移動経路に沿っ
て延在したｌ個のマグネットにて構成することもできる
が、第３図に図示するように、第１マグネット１８は、
幅ａ、長さ℃とされる複数個のマグネット１８ａ〜１８
ｌ〕を距離ｂにて等間隔にて配列することによって構成
され，又第２マグネット２０も又、幅ａ、長さ２とされ
る複数個のマグネット２０ａ〜２０１〕を距離ｂにて等
間隔に配列することによって構戊することもできる。こ
のとき、第１マグネット１８と第２マグネット２０とは
その配列方向に沿って互いにｂ／２だけ位相がずれるよ
うに配列され、第１、第２コイル組立体４、６の巻き線
長さ（即ち、マグネットの配列方向のコイル幅〉Ｃは推
力変動の発生を防止するためにｍ　（ａ＋ｂ）（ｍは整
数）となるように設計するのが好ましい。

又、第１及び第２マグネットｌ８、２０は必要とされる
可動テーブル２のストローク量に応じて適当長さ寸法に
渡って設けられる。

更に本発明によれば、第５図及び第６図に詳しく図示さ
れるように、第１、第２コイル組立体４、６の、センタ
ーポール８、１０の間で且つ進行方向側面部には、それ
ぞれ磁性体５０、５２が配置される。場合によっては、
磁性体は、一方の側面部にのみ設けることち可能である
。

上述の如くに構成される本発明のりニアモータ１による
と、磁気回路Ｍは、第４図及び第６図にて理解されるよ
うに、第１マグネット１８→基仮ｌ２→第２マグネット
２０→第２センターポール１０−磁性体５０、５２→第
１センターポール８一第ｉマグネットｌ８のように、可
動の第１及び第２コイル組立体４、６の進行方向に対し
て概略直交して形成される。勿論、第１及び第２コイル
組立体４、６を流れる電流ｉの方向は互いに異なる方向
とされる。

このように、本発明のりニアモータ１は、コイル組立体
の進行方向に沿って磁気回路が形成される従来のりニア
モータとは磁気回路Ｍの形成態様において大きく相違す
ることが理解されるであろう。つまり、従来のりニアモ
ー夕においては、可動コイルの、つまり可動テーブルの
ストロークを大とした場合には基板及びセンターポール
に流れるフラック又は必然的に大となり、磁気飽和の問
題が発生し、基板及びセンターポールを巨大なものとす
る必要があった。これに対して、本発明のりニアモー夕
においては、例えストロークを大とし、マグネットの長
さ或いは個数が多くなったとしても、基板及びセンター
ポールに流れるフラックスは、基板に設けた全マグネッ
トのフラックス分ではなく、単に斯る部材に直交して発
生するフラックス分だけであり、従来のような磁気飽和
による基板及びセンターポールの巨大化は防止される。

又、本発明によると、大推力のりニアモー夕が要求され
る場合においても、単に第１、第２コイル組立体のコイ
ルのアンペアターンを必要な値に設計することによって
達成し得る。更に、本発明によれば、従来の大推力のり
ニアモータと異なり、コイルのアンペアターンを大とす
ることによってマグネッｌ・に何らの影響をも与えるこ
とはなく、このことも又大きな利点である。即ち、本発
明によれば、センターポールとマグネット間のギャップ
磁束密度がマグネット１８、２ｏの起磁力の合成したも
のとなり、コイルのアンペアターンを大とすることによ
る影響が緩和される結果である。

又、本発明の構或によると、第１マグネット１８及び第
２マグネット２０を複数個のマグネットにて構成するこ
とができ、希土類磁石のような大型のマグネットの形成
が困難なものをも使用し得るという利点があり、又、例
えこのようにマグネッｌ・を分割して使用したとしても
、上述のように、第１、第２マグネットの配置並びにコ
イル幅を適当に選択することにより、推力変動を好適に
抑えることができるという特長を有する。

又、磁気回路Ｍにおいて特に、第２センターポール１０
から第１センターポール８へと流れるフラックスＦが第
１コイル組立体４及び第２組立体のコイル６の互いに隣
接した部分のコイルを横切って流れた場合には、可動テ
ーブル２のための本来の推力を阻害する推力を発生する
こととなるが、本発明によれば、上述したように、磁性
体５０、５２を第１、第２コイル組立体４、６の側面部
に配置することによって、第２センターポール１０から
第１センターポール８へと流れるフラックスＦが第１コ
イル組立体及び第２組立体のコイルの互いに隣接した部
分のコイルを横切らないようにフラックスＦを迂回して
流し、上記問題を解決している。

従って、磁性体は、第２センターポールｌＯから第１セ
ンターポール８へと流れるフラツクスを何等抵抗なく通
過せしめ得るに十分な大きさを有するちのとされる。

本発明によれば、推力３００Ｎ以上、ストローク６００
ｍｍ以上の性能をちった小型のりニアモー夕を容易に製
造することができる。

４亘旦亙遇 以上の如くに本発明に係るリニアモータは、平行に配置
された２つのセンターポールにそれぞれ４ｇ動自在に２
コイル組立体を設け、各コイル組立体の移動経路に沿っ
て互いに異なる極性とされるマグネットを配列し、更に
各コイル組立体の進行方向側面に磁性体を配置した構成
とされるために、不必要な磁気吸引力の影響を排除し、
装置の寿命を延ばすことができ、しかも推力の変動を起
こすことなく大推力、長ストロークを実現し、低価格で
且つ小型化し得るという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るリニアモー夕の一実施例の平面図
、第２図は正面図、第３図はマグネット他の構成を示す
可動板を外したときの平面図、第４図は第１図線ＩＶ　
−　ＩＶにとった拡大断面図、第５図はコイル組立体の
斜視図、第６図はフラックスの流れを説明する断面図、
第７図は従来のりニアモータの平面図、第８図は正面図
である。 ２：可動板 ４、６：第１、第２コイル組立体 ８、１０：第１、第２センターポール ｌ２：基板 ｌ８、２０：第１、第２マグネット ５０、５２：磁性体 １ 第 １ 図 第２図 第３図 第４図 第５図 ６ 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）平行に配置された第１及び第２センターポールと、
   該第１及び第２センターポールにそれぞれ摺動自在に設
   けられた第１及び第２コイル組立体と、前記第１及び第
   ２センターポールの間で且つ前記第１及び第２コイル組
   立体の少なくとも１つの側面部に固着された磁性体と、
   前記第１及び第２コイル組立体を取付けた可動板と、前
   記第１及び第２コイル組立体の移動経路に沿ってそれぞ
   れ配置され、互いに異なる極性とされる第１及び第２マ
   グネットと、該第１及び第２マグネットを取付けるべく
   磁性材料で形成された基板とを具備することを特徴とす
   るリニアモータ。