JPH11113238A - リニアモータ - Google Patents
リニアモータInfo
- Publication number
- JPH11113238A JPH11113238A JP29045797A JP29045797A JPH11113238A JP H11113238 A JPH11113238 A JP H11113238A JP 29045797 A JP29045797 A JP 29045797A JP 29045797 A JP29045797 A JP 29045797A JP H11113238 A JPH11113238 A JP H11113238A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fixed
- mover
- stator
- fixing member
- permanent magnet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分割コアの連結部クリアランスにばらつき
があっても、磁束のばらつきが緩和されてコギング力が
小さなリニアモータを提供する。 【解決手段】複数の永久磁石２３を並べた永久磁石ユニ
ット２１、２２をもつ可動子２と、電機子巻線をティー
スに集中巻きして可動子２の永久磁石２３を両側から挟
むｍ相の固定子１とを備えたリニアモータにおいて、固
定子１を箱型の固定子フレーム１１と、その中に固定す
る鉄製の固定部材１と、その中に固定する電機子ユニッ
ト１３から構成する。電機子ユニット１３はコイルを集
中巻きした分割コア１４を機械的に多数結合して構成さ
れ、接着などで固定部材１２の内側に固定する。
があっても、磁束のばらつきが緩和されてコギング力が
小さなリニアモータを提供する。 【解決手段】複数の永久磁石２３を並べた永久磁石ユニ
ット２１、２２をもつ可動子２と、電機子巻線をティー
スに集中巻きして可動子２の永久磁石２３を両側から挟
むｍ相の固定子１とを備えたリニアモータにおいて、固
定子１を箱型の固定子フレーム１１と、その中に固定す
る鉄製の固定部材１と、その中に固定する電機子ユニッ
ト１３から構成する。電機子ユニット１３はコイルを集
中巻きした分割コア１４を機械的に多数結合して構成さ
れ、接着などで固定部材１２の内側に固定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコギング力や発熱を
嫌い，高速・高加減速または高精度位置決めを要求され
る、例えば、半導体製造装置やＦＡ機器用のリニアモー
タに関する。
嫌い，高速・高加減速または高精度位置決めを要求され
る、例えば、半導体製造装置やＦＡ機器用のリニアモー
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な可動マグネット形リニア
同期モータは，界磁用永久磁石を移動方向に並べた可動
子と，電機子巻線を施した固定子から構成されている。
その１例として毎極毎相のスロット数が１／２の３相リ
ニアモータについて図５の要部側断面図を用いて説明す
る。図において可動子６は界磁用の永久磁石６２と界磁
ヨーク６１から成っている。界磁ヨーク６１は可動子６
の移動方向に沿って伸びて平板状を成し，その下側面に
所定の極ピッチで極性が交互に異極となるよう平板状の
永久磁石６２が固着されている。永久磁石６２は全部で
９個配備され、両端の永久磁石の長さがその間にある永
久磁石の長さの約半分となっている。固定子５は，スロ
ット内の巻線占積率を上げるため、電機子巻線５３を集
中巻きした分割コア５２が用いられている。多数の分割
コア５２は移動方向に連結され，底面を固定子フレーム
５１に当てて接着等で固定されている。このような分割
コア５２の連結方法は、回転形サーボモータ等に多く用
いられている方法であり、これをリニアモータに適用し
たものである。
同期モータは，界磁用永久磁石を移動方向に並べた可動
子と，電機子巻線を施した固定子から構成されている。
その１例として毎極毎相のスロット数が１／２の３相リ
ニアモータについて図５の要部側断面図を用いて説明す
る。図において可動子６は界磁用の永久磁石６２と界磁
ヨーク６１から成っている。界磁ヨーク６１は可動子６
の移動方向に沿って伸びて平板状を成し，その下側面に
所定の極ピッチで極性が交互に異極となるよう平板状の
永久磁石６２が固着されている。永久磁石６２は全部で
９個配備され、両端の永久磁石の長さがその間にある永
久磁石の長さの約半分となっている。固定子５は，スロ
ット内の巻線占積率を上げるため、電機子巻線５３を集
中巻きした分割コア５２が用いられている。多数の分割
コア５２は移動方向に連結され，底面を固定子フレーム
５１に当てて接着等で固定されている。このような分割
コア５２の連結方法は、回転形サーボモータ等に多く用
いられている方法であり、これをリニアモータに適用し
たものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の技術に
よると次のような問題があった。すなわち、分割コア５
２の歯先端と可動子６の永久磁石６２が近接しているの
で、その間に大きな吸引力が作用し、その大きさが最大
推力の３〜５倍程度になっている。そのためガイドに発
生する摩擦力が非常に大きなものとなり，ガイドの寿命
を著しく低下させていた。また，吸引力による可動子の
たわみを回避するため可動子を強固にする必要から可動
子の重量が大きくなり，高加減速運動が不向きなものと
なっていた。さらに、分割コア連結部のクリアランスに
どうしてもバラツキが残るため、磁束のアンバランスに
よるコギング力が発生した。また，電機子巻線５３の両
横にはリニアガイドが配備されており，電機子巻線に発
生する熱がそのリニアガイドにも伝わり、微少な熱変形
を起こすという問題があった。従って，非常に高精度な
位置決めを要求される用途に用いる場合には，これらの
問題が顕著となった。
よると次のような問題があった。すなわち、分割コア５
２の歯先端と可動子６の永久磁石６２が近接しているの
で、その間に大きな吸引力が作用し、その大きさが最大
推力の３〜５倍程度になっている。そのためガイドに発
生する摩擦力が非常に大きなものとなり，ガイドの寿命
を著しく低下させていた。また，吸引力による可動子の
たわみを回避するため可動子を強固にする必要から可動
子の重量が大きくなり，高加減速運動が不向きなものと
なっていた。さらに、分割コア連結部のクリアランスに
どうしてもバラツキが残るため、磁束のアンバランスに
よるコギング力が発生した。また，電機子巻線５３の両
横にはリニアガイドが配備されており，電機子巻線に発
生する熱がそのリニアガイドにも伝わり、微少な熱変形
を起こすという問題があった。従って，非常に高精度な
位置決めを要求される用途に用いる場合には，これらの
問題が顕著となった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め，本発明は、極性が移動方向に交互になるよう複数の
永久磁石を固着した可動子と、電機子巻線をティースに
集中巻きしたｍ相の固定子と、前記可動子と前記固定子
の間のエアギャップが一定となるよう前記可動子を移動
可能に支持するリニアガイドとからなるリニアモータに
おいて、平板のテーブルと、該テーブルの両側端部付近
に固定されたリニアガイドの可動側と、前記テーブルに
垂直に配置された永久磁石ユニットと、該永久磁石ユニ
ットに固着され、磁極が移動方向に交互になるよう着磁
された永久磁石とからなる可動子と、電機子巻線を集中
巻きした分割コアと、該分割コアが機械的に連結され、
エアギャップを介して前記永久磁石ユニットを挟む２個
の電機子ユニットと、該２個の電機子ユニットの背面部
を固定し、鉄でできた固定部材と、該固定部材を固定
し、両側に前記リニアガイドの固定側を固定された固定
子フレームとからなる固定子と、を備えたのである。ま
た、前記固定部材に冷媒用の通路を設けたことを特徴と
したのである。以上の構成にすることにより，永久磁石
と分割コアの歯先端に生じる吸引力が左右で相殺され、
従来例に示した吸引力による問題を解決することができ
る。また、分割コアの連結部クリアランスにばらつきが
あっても、磁束は連結部だけでなく分割コアを固定した
磁性体である固定部材も通るので、磁束のバラツキが緩
和されてコギング力を低減することができる。さらに，
固定部材を高精度に加工することにより，左右電機子ユ
ニットの組立誤差がほとんど無くなり，ギャップの管理
を容易に精度良くできるようになる。そして，固定部材
に冷却用の通路を設けることにより，リニアガイドへの
熱の伝導をほとんど無くして，常に安定した走行を可能
とすることができる。
め，本発明は、極性が移動方向に交互になるよう複数の
永久磁石を固着した可動子と、電機子巻線をティースに
集中巻きしたｍ相の固定子と、前記可動子と前記固定子
の間のエアギャップが一定となるよう前記可動子を移動
可能に支持するリニアガイドとからなるリニアモータに
おいて、平板のテーブルと、該テーブルの両側端部付近
に固定されたリニアガイドの可動側と、前記テーブルに
垂直に配置された永久磁石ユニットと、該永久磁石ユニ
ットに固着され、磁極が移動方向に交互になるよう着磁
された永久磁石とからなる可動子と、電機子巻線を集中
巻きした分割コアと、該分割コアが機械的に連結され、
エアギャップを介して前記永久磁石ユニットを挟む２個
の電機子ユニットと、該２個の電機子ユニットの背面部
を固定し、鉄でできた固定部材と、該固定部材を固定
し、両側に前記リニアガイドの固定側を固定された固定
子フレームとからなる固定子と、を備えたのである。ま
た、前記固定部材に冷媒用の通路を設けたことを特徴と
したのである。以上の構成にすることにより，永久磁石
と分割コアの歯先端に生じる吸引力が左右で相殺され、
従来例に示した吸引力による問題を解決することができ
る。また、分割コアの連結部クリアランスにばらつきが
あっても、磁束は連結部だけでなく分割コアを固定した
磁性体である固定部材も通るので、磁束のバラツキが緩
和されてコギング力を低減することができる。さらに，
固定部材を高精度に加工することにより，左右電機子ユ
ニットの組立誤差がほとんど無くなり，ギャップの管理
を容易に精度良くできるようになる。そして，固定部材
に冷却用の通路を設けることにより，リニアガイドへの
熱の伝導をほとんど無くして，常に安定した走行を可能
とすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例のリニア
モータの正断面図，図２は図１のＡ−Ａ' における断面
図である。このリニアモータは毎極毎相のスロット数が
１／２である。まず，可動子２について説明する。可動
子２は，両サイドで可動子を移動可能に支持するリニア
ガイド３と，テーブル７と、テーブル７に垂直に配置さ
れた界磁用の永久磁石ユニット２１、２２から構成され
る。永久磁石ユニット２１、２２には永久磁石２３がそ
れぞれ９個配備されており、移動方向の両端の永久磁石
の長さがその間にある永久磁石の長さの約半分となって
いる。次に，固定子１について説明する。固定子１は，
磁石ユニット２１、２２を挟み込んでいる４個の電機子
ユニット１３と，４個の電機子ユニット１３を固着して
いる山形の鉄製の固定部材１２と，リニアガイド３と山
形の固定部材１２を固定している固定子フレーム１１よ
り構成されている。電機子ユニット１３は，いずれも１
８個の分割コア１４とそれに集中巻された電機子巻線よ
り構成され、電機子巻線の表面は熱伝導の良い樹脂スタ
イキャストでコーティングされている。以上のように構
成すると，永久磁石２３の磁束は，図３に示すように永
久磁石２３，分割コア１４，分割コアの連結部，隣の分
割コア１４，永久磁石２３，…という磁路と，永久磁石
２３，分割コア１４，山形の固定部材１２，隣の分割コ
ア１４，永久磁石２３，…という磁路を通ることにな
る。従って、分割コア１４間のクリアランスが大きくな
ることがあっても，磁気抵抗のバラツキを抑えることが
でき，コギング力を低減することができる。また，分割
コア１４と永久磁石２３の間の吸引力によって電機子ユ
ニット１３が内側に傾こうとするが，山形の固定部材１
２はヤング率が大きい鉄を使用しているため，ほとんど
たわみを生じることはない。ここで山形の固定部材１２
を予め高精度に加工しておれば，電機子ユニット１３は
精度良くそれに取り付けられることになり，左右のギャ
ップがほとんど同じになって，組み立て後の吸引力が確
実に相殺されるのである。
基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例のリニア
モータの正断面図，図２は図１のＡ−Ａ' における断面
図である。このリニアモータは毎極毎相のスロット数が
１／２である。まず，可動子２について説明する。可動
子２は，両サイドで可動子を移動可能に支持するリニア
ガイド３と，テーブル７と、テーブル７に垂直に配置さ
れた界磁用の永久磁石ユニット２１、２２から構成され
る。永久磁石ユニット２１、２２には永久磁石２３がそ
れぞれ９個配備されており、移動方向の両端の永久磁石
の長さがその間にある永久磁石の長さの約半分となって
いる。次に，固定子１について説明する。固定子１は，
磁石ユニット２１、２２を挟み込んでいる４個の電機子
ユニット１３と，４個の電機子ユニット１３を固着して
いる山形の鉄製の固定部材１２と，リニアガイド３と山
形の固定部材１２を固定している固定子フレーム１１よ
り構成されている。電機子ユニット１３は，いずれも１
８個の分割コア１４とそれに集中巻された電機子巻線よ
り構成され、電機子巻線の表面は熱伝導の良い樹脂スタ
イキャストでコーティングされている。以上のように構
成すると，永久磁石２３の磁束は，図３に示すように永
久磁石２３，分割コア１４，分割コアの連結部，隣の分
割コア１４，永久磁石２３，…という磁路と，永久磁石
２３，分割コア１４，山形の固定部材１２，隣の分割コ
ア１４，永久磁石２３，…という磁路を通ることにな
る。従って、分割コア１４間のクリアランスが大きくな
ることがあっても，磁気抵抗のバラツキを抑えることが
でき，コギング力を低減することができる。また，分割
コア１４と永久磁石２３の間の吸引力によって電機子ユ
ニット１３が内側に傾こうとするが，山形の固定部材１
２はヤング率が大きい鉄を使用しているため，ほとんど
たわみを生じることはない。ここで山形の固定部材１２
を予め高精度に加工しておれば，電機子ユニット１３は
精度良くそれに取り付けられることになり，左右のギャ
ップがほとんど同じになって，組み立て後の吸引力が確
実に相殺されるのである。
【０００６】次に第２の実施例について説明する。図４
は本発明の第２実施例におけるリニアモータの正断面図
である。この実施例において、図１の第１の実施例と異
なる点は、山形の固定部材８２に冷媒通路４１、４２、
４３、４４、４５が設けられていることである。このよ
うにすると，第１の実施例の効果に加え，電機子巻線に
近い鉄心の部材に冷媒を通すことができるため，電機子
ユニット１３の温度上昇を抑えることができる。また、
山形固定部材８２の両側にリニアガイド３があるため，
電機子ユニット１３に発生する熱がこのリニアガイド３
にほとんど伝わらず、リニアガイド３とその取付け部分
の熱変形を抑え，位置決め制度等の問題をなくすことが
できる。以上述べた実施例は可動マグネット形のリニア
モータであったが，本発明の趣旨に従えば、可動コイル
形のリニアモータに適用することもできる。また，第
１，第２の実施例では毎極毎相のスロット数が１／２の
ものを用いて説明したが，他の比率、例えば１／４、３
／８、３／１０、２／５、２／７、５／１４、５／１６
などとなってもよいことは明らかなことであり、分割コ
ア１４と永久磁石２３の数も実施例に限定されないこと
はいうまでもない。このほか、第１、第２実施例では、
可動子に設けた永久磁石ユニットが２個であったが、本
発明に従えば１個でも３個以上でもよい。永久磁石ユニ
ットはテーブルに垂直に配置されたが、本発明の趣旨に
従えば垂直に限られないことは明らかである。鉄製の固
定部材を山形としていたが、本発明に従えば、電機子ユ
ニットの固定部分に固定部材があればよいことは明らか
であり、山形の固定部材に限られることがないことも明
らかである。
は本発明の第２実施例におけるリニアモータの正断面図
である。この実施例において、図１の第１の実施例と異
なる点は、山形の固定部材８２に冷媒通路４１、４２、
４３、４４、４５が設けられていることである。このよ
うにすると，第１の実施例の効果に加え，電機子巻線に
近い鉄心の部材に冷媒を通すことができるため，電機子
ユニット１３の温度上昇を抑えることができる。また、
山形固定部材８２の両側にリニアガイド３があるため，
電機子ユニット１３に発生する熱がこのリニアガイド３
にほとんど伝わらず、リニアガイド３とその取付け部分
の熱変形を抑え，位置決め制度等の問題をなくすことが
できる。以上述べた実施例は可動マグネット形のリニア
モータであったが，本発明の趣旨に従えば、可動コイル
形のリニアモータに適用することもできる。また，第
１，第２の実施例では毎極毎相のスロット数が１／２の
ものを用いて説明したが，他の比率、例えば１／４、３
／８、３／１０、２／５、２／７、５／１４、５／１６
などとなってもよいことは明らかなことであり、分割コ
ア１４と永久磁石２３の数も実施例に限定されないこと
はいうまでもない。このほか、第１、第２実施例では、
可動子に設けた永久磁石ユニットが２個であったが、本
発明に従えば１個でも３個以上でもよい。永久磁石ユニ
ットはテーブルに垂直に配置されたが、本発明の趣旨に
従えば垂直に限られないことは明らかである。鉄製の固
定部材を山形としていたが、本発明に従えば、電機子ユ
ニットの固定部分に固定部材があればよいことは明らか
であり、山形の固定部材に限られることがないことも明
らかである。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のリニアモー
タは，従来、問題となっていた吸引力が相殺されている
ので、固定子や可動子の吸引力による変形が抑えられる
という効果がある。また，固定子の分割コアの連結部ク
リアランスにばらつきがあっても，磁束のバラツキが緩
和されコギング力を抑えられるという効果がある。さら
に，固定部材に冷媒の通路を設けることによって，単に
温度上昇を抑えるだけでなく，リニアガイドへの熱伝達
を遮断することができて，常に安定した可動子の移動が
可能になるという効果がある。
タは，従来、問題となっていた吸引力が相殺されている
ので、固定子や可動子の吸引力による変形が抑えられる
という効果がある。また，固定子の分割コアの連結部ク
リアランスにばらつきがあっても，磁束のバラツキが緩
和されコギング力を抑えられるという効果がある。さら
に，固定部材に冷媒の通路を設けることによって，単に
温度上昇を抑えるだけでなく，リニアガイドへの熱伝達
を遮断することができて，常に安定した可動子の移動が
可能になるという効果がある。
【図１】本発明の第１実施例のリニアモータの正断面図
【図２】本発明の第１実施例のリニアモータの要部断面
図
図
【図３】磁束の流れを示す図
【図４】本発明の第２実施例のリニアモータの正断面図
【図５】従来のリニアモータの要部断面図
１、５、８ 固定子 １１、５１、８１ 固定子フレーム １２、８２ 山形の固定部材 １３ 電機子ユニット １４、５２ 分割コア ２、６ 可動子 ２１、２２ 永久磁石ユニット ２３、６２ 永久磁石 ３ リニアガイド ４１、４２、４３、４４、４５ 冷媒用通路 ５３ 電機巻線 ６１ 界磁ヨーク ７ テーブル
Claims (2)
- 【請求項１】極性が移動方向に交互になるよう複数の永
久磁石を固着した可動子と、電機子巻線をティースに集
中巻きしたｍ相の固定子と、前記可動子と前記固定子の
間のエアギャップが一定となるよう前記可動子を移動可
能に支持するリニアガイドとからなるリニアモータにお
いて、 平板のテーブルと、該テーブルの両側端部付近に固定さ
れたリニアガイドの可動側と、前記テーブルに垂直に配
置された永久磁石ユニットと、該永久磁石ユニットに固
着され、磁極が移動方向に交互になるよう着磁された永
久磁石とからなる可動子と、 電機子巻線を集中巻きした分割コアと、該分割コアが機
械的に連結され、エアギャップを介して前記永久磁石ユ
ニットを挟む２個の電機子ユニットと、該２個の電機子
ユニットの背面部を固定し、鉄でできた固定部材と、該
固定部材を固定し、両側に前記リニアガイドの固定側を
固定された固定子フレームと、からなる固定子と、を備
えたことを特徴とするリニアモータ。 - 【請求項２】前記固定部材に冷媒用の通路を設けたこと
を特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29045797A JP3818342B2 (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29045797A JP3818342B2 (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11113238A true JPH11113238A (ja) | 1999-04-23 |
| JP3818342B2 JP3818342B2 (ja) | 2006-09-06 |
Family
ID=17756275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29045797A Expired - Fee Related JP3818342B2 (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3818342B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1213819A2 (en) * | 2000-12-11 | 2002-06-12 | Hitachi, Ltd. | Linear motor |
| KR20140024818A (ko) * | 2012-08-21 | 2014-03-03 | 신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤 | 반송 장치 |
| JP2018078668A (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | キヤノン株式会社 | リニアモータ |
| JP2020178529A (ja) * | 2016-11-07 | 2020-10-29 | キヤノン株式会社 | リニアモータおよび物品の製造方法 |
| KR20210008041A (ko) * | 2018-06-12 | 2021-01-20 | 캐논 가부시끼가이샤 | 리니어 모터, 반송장치, 및 생산장치 |
| JP2021040443A (ja) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | キヤノン株式会社 | リニアアクチュエータ |
| CN117559751A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 德瑞精工（深圳）有限公司 | 分区控制的直线电机模组及其控制方法 |
-
1997
- 1997-10-06 JP JP29045797A patent/JP3818342B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1213819A2 (en) * | 2000-12-11 | 2002-06-12 | Hitachi, Ltd. | Linear motor |
| EP1213819A3 (en) * | 2000-12-11 | 2003-01-22 | Hitachi, Ltd. | Linear motor |
| KR20140024818A (ko) * | 2012-08-21 | 2014-03-03 | 신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤 | 반송 장치 |
| JP2018078668A (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | キヤノン株式会社 | リニアモータ |
| JP2020178529A (ja) * | 2016-11-07 | 2020-10-29 | キヤノン株式会社 | リニアモータおよび物品の製造方法 |
| KR20210008041A (ko) * | 2018-06-12 | 2021-01-20 | 캐논 가부시끼가이샤 | 리니어 모터, 반송장치, 및 생산장치 |
| JP2021040443A (ja) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | キヤノン株式会社 | リニアアクチュエータ |
| US11502580B2 (en) | 2019-09-04 | 2022-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Linear actuator with improved heat transfer path |
| CN117559751A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 德瑞精工（深圳）有限公司 | 分区控制的直线电机模组及其控制方法 |
| CN117559751B (zh) * | 2024-01-11 | 2024-04-16 | 德瑞精工（深圳）有限公司 | 分区控制的直线电机模组及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3818342B2 (ja) | 2006-09-06 |
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