JPH0851758A

JPH0851758A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH0851758A
Application number: JP18734594A
Authority: JP
Inventors: Masaki Taketomi; 正喜武富
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】位置精度並びに走行精度の高い小型のリニア
モータを提供するものである。【構成】基盤に支持されるヨーク材に複数個の永久磁
石にて形成する磁石列の少なくとも一対を磁気空隙部を
挟んで対面させ、この磁気空隙部に長手方向にみて交互
に逆方向磁場を発生させ、この磁気空隙部において多相
コイルに駆動電流を流すリニアモータにおいて、可動子
本体形状を横断面中空部を形成するものとなし、この中
空部を貫通して長手方向に前記磁石列を配置すると共
に、ヨーク材とは別個に基盤に配置・固定した直動案内
部材と可動子ベアリング部とを長手方向に相対移動自在
に係合したリニアモータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばオプトエレクト
ロニクス機器、精密機械等における可動部材の移動や位
置決め用として使用されるリニアモータに関するもので
あり、特に、可動部材の走行時あるいは位置決め完了時
の姿勢変動を低減したリニアモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリニアモータの構造として特開平
４ー３０８４５０号に開示されたリニアモータの平面図
を図６に示す。可動子４の直動案内部材８として固定子
のヨーク２の両端部上面を利用している。その他、リニ
アモータの構成要素である固定子のヨークの一部を直動
案内機構として利用するものが特公昭６１ー１５６６５
号に開示されている。図７にその斜視図を示す。特開平
４ー３０８４５０号に開示された前者のリニアモータ場
合、ヨーク材として通常使用されるものは加工精度の出
にくい高透磁性の軟鋼である。軟鋼はまた、通常使用さ
れる摺動部材に比較して熱膨張係数も大きく、直動案内
部材として正確に設置しても走行時の温度上昇により熱
歪みが発生し、可動子の姿勢変動が大きく現れる。リニ
アベアリング１列での姿勢変動でも、通常６μｍ／ｍ程
度の変動幅を有しており、前者の特開平４ー３０８４５
０号に開示された従来リニアモータでは最低２列のリニ
アベアリングを使用するので、設置誤差ならびにヨーク
材との組み合わせ公差を考えると姿勢変動を２０μｍ／
ｍ以下とすることは難しい。一方、特公昭６１ー１５６
６５号に開示されている後者の場合、ヨークに機械的歪
みや複数個の磁石列の吸引力による歪みが発生するため
に直動案内部材の表面自体の精度を１０μｍ／ｍ以下と
するためにはヨークを大型にしなければならない等、別
の欠点も出てくることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、位置精度並
びに走行精度の高い小型のリニアモータを提供するもの
である。ヨークの寸法精度や磁石列の吸引力による歪み
や、可動子コイルの発熱によるヨーク材の熱歪み、可動
子が動く際に発生するヨーク側からの反作用による振動
等が直接に直動案内部材に影響することを防ぎ、１０μ
ｍ／ｍ以下の走行精度を安価かつ安定して実現すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明として、基盤に支持されるヨーク材に、長手
方向に交互に異極が現れる様に着磁して固定してある複
数個の永久磁石にて形成する磁石列の少なくとも一対を
磁気空隙部を挟んで異なる極性の磁極が対向するように
対面させ、この磁気空隙部に長手方向にみて交互に逆方
向磁場を発生させ、この磁気空隙部において可動子本体
に取り付けた多相コイルに駆動電流を流すことにより可
動子本体を駆動するリニアモータにおいて、前記可動子
本体形状を横断面中空部を形成するものとなし、この中
空部に前記磁石列を配置すると共に、前記ヨーク材とは
別個に基盤に配置・固定した直動案内部材と可動子ベア
リング部とを長手方向に相対移動自在に係合したリニア
モータを提案する。

【０００５】本発明において、直動案内機構の構成部材
として寸法精度が高く、かつ熱的変動が少なく、機械歪
みの小さい直動案内部材を採用する。ヨーク材としては
通常使用される軟鋼や磁性ステンレス鋼を採用できる。
永久磁石は一般的にはヨーク材に固定する。前記直動案
内部材はヨーク材とは別個に設け、ヨーク材の機械的歪
みや熱による変形の直動案内部材に対する悪影響を極力
少なくする。ヨーク材の直動案内部材に対する影響を少
なくするためにヨーク材をその両端で支持する構造とし
ヨーク材の支持部材の下部と直動案内機構の構成部材と
の間には間隙を設けるか、弾性体を挟持することが望ま
しい。この様な構成によりの直動案内部材の単体精度を
十分に生かすことができる。この様な構成により、可動
子の外周部において、直動案内部材と可動子をベアリン
グを介して長手方向に摺動自在とすることにより、可動
子の位置決め精度は基本的に直動案内部材の精度によっ
て規定されるので、高い位置決め精度のリニアモータを
得る。ヨーク材に固定する永久磁石としては、保磁力の
大なる希土類系磁石を使用することが好ましい。特に一
層の薄型化および高性能化のために、磁気空隙内に高い
磁束密度を確保する点で、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系（Ｒ：Ｙ、Ｎ
ｄ等の希土類元素の１種以上）の永久磁石を使用するこ
とがより好ましい。

【０００６】次に可動子本体には中空部を形成して、こ
の中空部を貫通してヨーク材、磁石列を配置する。可動
子本体外周部にはアームやキャリッジ等を固定できる。
この様な構成によりこれらアームやキャリッジ等の可動
子への装着は容易となる。本発明に使用するコイルとし
ては、熱可塑性樹脂材料等の有機重合体によってモール
ドした構成とすることが好ましい。このような熱可塑性
樹脂材料としては、例えばポリフェニレンサルフアイド
樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエス
テル樹脂等の公知の樹脂（好ましくは耐熱性を有する樹
脂）を使用することができる。上記の樹脂の内では、縦
弾性率（測定法：ＡＳＴＭＤ−６３８）が１０×１０
⁴ｋｇ／ｃｍ²以上（より好ましくは１３×１０⁴ｋｇ／
ｃｍ²以上）のものが好ましい。特に熱可塑性樹脂とし
て液晶ポリマー（溶融状態で結晶性を示す）の一種であ
る液晶性ポリエステル樹脂（主鎖中に剛直鎖を有するポ
リエステル）を使用すると好ましい。

【０００７】

【作用】上記の構成により、磁石の吸引力、コイルの発
熱などによるヨーク材等の歪みを直動案内部材とは分離
できる。また、比較的寸法精度の低いヨーク材を利用で
きるので、ヨーク材厚みを薄くできるので、軽量化、小
型化が容易である。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の実施例のリニアモータの横断
面図である。可動子本体の中空部２０に紙面垂直方向に
伸展する磁石列３１、３２、３３、３４を配置する。図
２には図１に示した実施例の右半分の一部構造模式図を
示してある。図３には図１に示した実施例の全体構造を
斜視図として示してある。図１〜図３に示されるよう
に、リニアモータの磁石列３１、３２、３３及び３４の
各々は長手方向に異磁極が交互に現れるように複数個の
磁石をヨーク材２に固定してある。上下方向に見れば、
左右、各一対の磁石列が上下に対面し、上下方向に発生
する磁場の方向が長手方向にみて交互に逆転するような
っている。永久磁石３９は、例えばＮｄーＦｅーＢ系磁
石材料によって略直方体形状とし、平板状に形成し、厚
さ方向に着磁し表面にＮ、Ｓ磁極が長手方向にみて交互
に現れるようにヨーク材に配置する。このような永久磁
石３９は一体物として着磁により同様の磁極構成を有す
るものとすることも出来る。本実施例では、ヨーク材が
長手方向にみて略上下対称、略左右対称であり断面形状
が略工の字形状としてある。

【０００９】この例では図３に見られるようにヨーク材
は可動子進行方向前方と後方に設置した支柱６でその両
端を支持され、この支柱６は直動案内部材８とは隙間７
をもたして設置してある。ヨーク材の支持構造を可動子
本体移動方向前方において基盤に設置した支柱と可動子
本体移動方向後方において基盤に設置した支柱とによっ
て支持される中立懸架構造とした。直動案内部材８には
特に熱膨張係数の小さいステンレス鋼を使用した。図３
に示すように可動子外周部に形成したガイド係合部９は
ベアリングを介して直動案内部材８に長手方向に移動自
在に係合してある。

【００１０】コイル１０は可動子本体内周部において固
定されている。この場合、コイル１０はガラス繊維入り
のポリフェニレンサルファイド樹脂によってモールドし
てある。

【００１１】図４は本発明の別の実施例のリニアモータ
の横断面図である。ヨーク材が長手方向にみて略上下対
称であり断面形状を略コの字形状としてある。可動子本
体４の中空部２０に紙面垂直方向に伸展する磁石列３を
配置する。リニアモータの磁石列３の各々は長手方向に
異磁極が交互に現れるように複数個の磁石をヨーク材２
に固定してある。上下、一対の磁石列が上下に対面し、
上下方向に発生する磁場の方向が長手方向にみて交互に
逆転するようなっている。永久磁石は、例えばＮｄーＦ
ｅーＢ系磁石材料によって略直方体形状とし、平板状に
形成し、厚さ方向に着磁し表面にＮ、Ｓ磁極が長手方向
にみて交互に現れるようにヨーク材に配置する。このよ
うな永久磁石は一体物として着磁により同様の磁極構成
を有するものとすることも出来る。

【００１２】図５は本発明の更に別の実施例のリニアモ
ータの横断面図である。ヨーク材が長手方向にみて略上
下対称であり断面形状を略Ｅ字形状としてある。可動子
本体４の中空部２０に紙面垂直方向に伸展する磁石列３
を配置する。リニアモータの磁石列３の各々は長手方向
に異磁極が交互に現れるように複数個の磁石をヨーク材
２に固定してある。左右、各一対の磁石列が左右に対面
し、左右方向に発生する磁場の方向が長手方向にみて交
互に逆転するようなっている。永久磁石は、例えばＮｄ
ーＦｅーＢ系磁石材料によって略直方体形状とし、平板
状に形成し、厚さ方向に着磁し表面にＮ、Ｓ磁極が長手
方向にみて交互に現れるようにヨーク材に配置する。こ
のような永久磁石は一体物として着磁により同様の磁極
構成を有するものとすることも出来る。

【００１３】本発明において、コイルの部位に設置した
係止片の寸法は、適用されるリニアモータを構成する永
久磁石３やヨークの形状および磁気特性と対応させて適
宜に選定され得る。

【００１４】本発明においては、ヨーク１、１を支持体
に固着する手段として止めねじによるもの、リベット若
しくは圧入して締結するものであっても良い。

【００１５】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、小型リニアアクチュエータに利用でき、
かつ駆動機構用スペースの小さいものであり、ヨーク、
磁石等精度の良くない部材の影響を直動案内機構には及
ばさない様に構成してあるので、走行精度１０μｍ／ｍ
以下の姿勢が保存できる。直動案内部材としては市販の
摺動部材を利用出来る他、磁気回路を構成するヨークを
薄型としても走行精度への影響は極めて少ない構成とな
っている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるリニアモータの横断面
図である。

【図２】本発明の実施例におけるリニアモータの一部構
造模式図である。

【図３】本発明の実施例におけるリニアモータの斜視図
である。

【図４】本発明の別の実施例におけるリニアモータの横
断面図である。

【図５】本発明の更に別の実施例におけるリニアモータ
の横断面図である。

【図６】従来例におけるリニアモータの平面図である。

【図７】別の従来例におけるリニアモータの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１基盤、２ヨーク、３磁石列、６支柱、８直
動案内部材、９可動子ガイド係合部、１０コイル、
３１磁石列、３９磁石。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基盤に支持されるヨーク材に長手方向に
交互に異極が現れる様に着磁して固定してある複数個の
永久磁石にて形成する磁石列の少なくとも一対を磁気空
隙部を挟んで異なる極性の磁極が対向するように対面さ
せ、この磁気空隙部に長手方向にみて交互に逆方向磁場
を発生させ、この磁気空隙部において可動子本体に取り
付けた多相コイルに駆動電流を流すことにより可動子本
体を駆動するリニアモータにおいて、前記可動子本体形
状を横断面中空部を形成するものとなし、この中空部を
貫通して長手方向に前記磁石列を配置すると共に、前記
ヨーク材とは別個に基盤に配置・固定した直動案内部材
と可動子ベアリング部とを長手方向に相対移動自在に係
合したリニアモータ。
【請求項２】請求項１において、ヨーク材の支持構造
を可動子本体移動方向前方において基盤に設置した支柱
と可動子本体移動方向後方において基盤に設置した支柱
とによって支持される中立懸架構造としたリニアモー
タ。
【請求項３】請求項２において、ヨーク材が長手方向
にみて略上下対称、略左右対称であり断面形状が略工の
字形状としたリニアモータ。
【請求項４】請求項２において、ヨーク材が長手方向
にみて略上下対称であり断面形状を略コの字形状とした
リニアモータ。
【請求項５】請求項２において、ヨーク材が長手方向
にみて略上下対称であり断面形状を略Ｅ字形状としたリ
ニアモータ。