JPH1118405A - リニアモータ - Google Patents
リニアモータInfo
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- JPH1118405A JPH1118405A JP16440997A JP16440997A JPH1118405A JP H1118405 A JPH1118405 A JP H1118405A JP 16440997 A JP16440997 A JP 16440997A JP 16440997 A JP16440997 A JP 16440997A JP H1118405 A JPH1118405 A JP H1118405A
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- JP
- Japan
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- yoke
- linear motor
- permanent magnets
- recess
- armature winding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置を大型化することなく、上下のヨークに
歪みを発生させずに均一な磁気空隙を維持し、また装置
の外形精度を確保することができるリニアモータを提供
する。 【解決手段】 相互に対面する上部ヨーク２と下部ヨー
ク３の内側に複数の平板状の永久磁石４、５を等間隔で
配設してなる界磁部と、前記永久磁石４、５により形成
された磁気空隙６に配置される電機子卷線部とを備える
とともに、電機子卷線８を電流励磁して推力を発生させ
て界磁部と電機子卷線部とを相対的に直線運動させるリ
ニアモータ１において、上部ヨーク２及び下部ヨーク３
の永久磁石４、５の配設箇所に、永久磁石４、５の平面
部を収容し得る凹所９を設け、該凹所９に永久磁石４、
５を埋設して固着したことを特徴とするリニアモータ
１。
歪みを発生させずに均一な磁気空隙を維持し、また装置
の外形精度を確保することができるリニアモータを提供
する。 【解決手段】 相互に対面する上部ヨーク２と下部ヨー
ク３の内側に複数の平板状の永久磁石４、５を等間隔で
配設してなる界磁部と、前記永久磁石４、５により形成
された磁気空隙６に配置される電機子卷線部とを備える
とともに、電機子卷線８を電流励磁して推力を発生させ
て界磁部と電機子卷線部とを相対的に直線運動させるリ
ニアモータ１において、上部ヨーク２及び下部ヨーク３
の永久磁石４、５の配設箇所に、永久磁石４、５の平面
部を収容し得る凹所９を設け、該凹所９に永久磁石４、
５を埋設して固着したことを特徴とするリニアモータ
１。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置や
ＦＡ機器等に用いられるリニアアクチュエータとして用
いられ、速度や精度、応答性等で高い性能が要求される
リニアモータの改良に関する。
ＦＡ機器等に用いられるリニアアクチュエータとして用
いられ、速度や精度、応答性等で高い性能が要求される
リニアモータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】リニアモータは電磁力による推力が直接
的に得られるため、応答性が良く、精密位置制御が出来
る等多くの利点を有することから、半導体製造装置やＦ
Ａ機器等のリニア駆動源としての応用が進んでおり、広
く実用に供されている。このリニアモータは、一直線状
に形成された磁気空隙を有する界磁部と、磁気空隙内に
配置されて電流励磁されることにより推力を発生する電
機子巻線部とから構成される。界磁部と電機子卷線部と
は、何れを固定子とするか、あるいは可動子とするかは
任意に選択することができ、電機子巻線部を可動子とす
るリニアモータは可動子に重量物である永久磁石が無い
ため軽量で応答性が良いという利点を有し、永久磁石を
可動子とするリニアモータは稼働時に電流励磁が不要で
あるので配線処理が簡単になるという利点を有する。界
磁部と電機子卷線部の何れを可動子とするかは、使用目
的等により適宜選択される。図３はリニアモータの構造
の一例を示す斜視図であるが、リニアモータ１１は、上
部ヨーク１２及び下部ヨーク１３の一端側に、複数個の
永久磁石１４、１５を対向する永久磁石同士が逆極性と
なるように、且つ上下のヨーク１２、１３の長手方向に
沿って順次異なる極性となるように固着し、更に両ヨー
ク１２、１３の他端側を支えヨーク１６に固定して形成
される。上下のヨーク１２、１３は板厚が一定で、長方
形をなす平板状の磁性体である。また、永久磁石１４、
１５は一定の板厚の平板状物で、上下のヨーク１２、１
３の内面に取り付けた位置決め部材１７によって等間隔
に離間して固着される。上部ヨーク１２及び下部ヨーク
１３に永久磁石１４、１５を位置決めして固着する構造
は、上記の位置決め部材１７を設ける他にも、図５（図
３のＡＡ断面に相当）に示されるように、上下のヨーク
１２ｂ、１３ｂに永久磁石１４、１５の固着面２０より
高い位置決め専用の凸部２１を残し、これを利用して永
久磁石１４、１５を位置決め固着する構造が用いられる
こともある。対面する永久磁石１４、１５の間には磁気
空隙１８が形成され、電機子巻線１９が配置される。そ
して、電機子卷線１９を電流励磁することにより、電機
子卷線１９を、符号Ｈで示すように上下のヨーク１２、
１３と平行に移動させる。
的に得られるため、応答性が良く、精密位置制御が出来
る等多くの利点を有することから、半導体製造装置やＦ
Ａ機器等のリニア駆動源としての応用が進んでおり、広
く実用に供されている。このリニアモータは、一直線状
に形成された磁気空隙を有する界磁部と、磁気空隙内に
配置されて電流励磁されることにより推力を発生する電
機子巻線部とから構成される。界磁部と電機子卷線部と
は、何れを固定子とするか、あるいは可動子とするかは
任意に選択することができ、電機子巻線部を可動子とす
るリニアモータは可動子に重量物である永久磁石が無い
ため軽量で応答性が良いという利点を有し、永久磁石を
可動子とするリニアモータは稼働時に電流励磁が不要で
あるので配線処理が簡単になるという利点を有する。界
磁部と電機子卷線部の何れを可動子とするかは、使用目
的等により適宜選択される。図３はリニアモータの構造
の一例を示す斜視図であるが、リニアモータ１１は、上
部ヨーク１２及び下部ヨーク１３の一端側に、複数個の
永久磁石１４、１５を対向する永久磁石同士が逆極性と
なるように、且つ上下のヨーク１２、１３の長手方向に
沿って順次異なる極性となるように固着し、更に両ヨー
ク１２、１３の他端側を支えヨーク１６に固定して形成
される。上下のヨーク１２、１３は板厚が一定で、長方
形をなす平板状の磁性体である。また、永久磁石１４、
１５は一定の板厚の平板状物で、上下のヨーク１２、１
３の内面に取り付けた位置決め部材１７によって等間隔
に離間して固着される。上部ヨーク１２及び下部ヨーク
１３に永久磁石１４、１５を位置決めして固着する構造
は、上記の位置決め部材１７を設ける他にも、図５（図
３のＡＡ断面に相当）に示されるように、上下のヨーク
１２ｂ、１３ｂに永久磁石１４、１５の固着面２０より
高い位置決め専用の凸部２１を残し、これを利用して永
久磁石１４、１５を位置決め固着する構造が用いられる
こともある。対面する永久磁石１４、１５の間には磁気
空隙１８が形成され、電機子巻線１９が配置される。そ
して、電機子卷線１９を電流励磁することにより、電機
子卷線１９を、符号Ｈで示すように上下のヨーク１２、
１３と平行に移動させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】リニアモータ１１は上
記したような構造であるため、対向する永久磁石１４、
１５同士が磁気吸引力（図中、符号Ｆ）により接近しよ
うとし、その結果上部ヨーク１２及び下部ヨーク１３は
絶えず内側、即ち磁気空隙１８側に引っ張られている。
図４は図３に示したリニアモータ１１のＡＡ断面図であ
るが、図示のとおり、上部ヨーク１２及び下部ヨーク１
３の永久磁石１４、１５が固着した一端側は自由端であ
り、永久磁石１４、１５によって吸引される結果、上下
のヨーク１２、１３には支えヨーク１６側端部を支点と
するモーメントＭが加わり、上下のヨーク１２、１３が
撓んで歪が生じる。そして、この上下のヨーク１２、１
３の歪は磁気空隙１８の変動に現れて電機子卷線１９の
走行に悪影響を及ぼし、精度がばらつく等のさまざまな
弊害をもたらす。また、このような歪みのために、装置
全体としての外形精度の維持も困難であった。このよう
な上下のヨーク１２、１３の歪は、リニアモータ１１に
おいて不可避の問題であり、図５に示したリニアモータ
１１ｂでも同様の問題を抱えている。このような不都合
に対処するため、上下のヨーク１２、１３の板厚を増加
して強度を高めれば良いのであるが、装置全体として大
型になり、重量も増加する。リニアモータに限らず装置
の小型軽量化は近年の趨勢であり、板厚の増加は好まし
い対策とはいえない。また、磁気空隙１８内の磁束密度
を低減させて磁気吸引力Ｆを低減させる方法も考えられ
るが、推力が低減して駆動能力の低下を来す。そこで、
本発明は、装置を大型化することなく、上部ヨーク及び
下部ヨークに歪みを発生させずに均一な磁気空隙を維持
し、また装置の外形精度を確保することができるリニア
モータを提供することを目的とする。
記したような構造であるため、対向する永久磁石１４、
１５同士が磁気吸引力（図中、符号Ｆ）により接近しよ
うとし、その結果上部ヨーク１２及び下部ヨーク１３は
絶えず内側、即ち磁気空隙１８側に引っ張られている。
図４は図３に示したリニアモータ１１のＡＡ断面図であ
るが、図示のとおり、上部ヨーク１２及び下部ヨーク１
３の永久磁石１４、１５が固着した一端側は自由端であ
り、永久磁石１４、１５によって吸引される結果、上下
のヨーク１２、１３には支えヨーク１６側端部を支点と
するモーメントＭが加わり、上下のヨーク１２、１３が
撓んで歪が生じる。そして、この上下のヨーク１２、１
３の歪は磁気空隙１８の変動に現れて電機子卷線１９の
走行に悪影響を及ぼし、精度がばらつく等のさまざまな
弊害をもたらす。また、このような歪みのために、装置
全体としての外形精度の維持も困難であった。このよう
な上下のヨーク１２、１３の歪は、リニアモータ１１に
おいて不可避の問題であり、図５に示したリニアモータ
１１ｂでも同様の問題を抱えている。このような不都合
に対処するため、上下のヨーク１２、１３の板厚を増加
して強度を高めれば良いのであるが、装置全体として大
型になり、重量も増加する。リニアモータに限らず装置
の小型軽量化は近年の趨勢であり、板厚の増加は好まし
い対策とはいえない。また、磁気空隙１８内の磁束密度
を低減させて磁気吸引力Ｆを低減させる方法も考えられ
るが、推力が低減して駆動能力の低下を来す。そこで、
本発明は、装置を大型化することなく、上部ヨーク及び
下部ヨークに歪みを発生させずに均一な磁気空隙を維持
し、また装置の外形精度を確保することができるリニア
モータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
係る、相互に対面する上部ヨーク及び下部ヨークの内側
に複数の平板状の永久磁石を等間隔で配設してなる界磁
部と、前記永久磁石により形成された磁気空隙に配置さ
れる電機子卷線部とを備えるとともに、電機子卷線を電
流励磁して推力を発生させて界磁部と電機子卷線部とを
相対的に直線運動させるリニアモータにおいて、上部ヨ
ーク及び下部ヨークの永久磁石の配設箇所に、永久磁石
の平面部を収容し得る凹所を設け、該凹所に永久磁石を
埋設して固着したことを特徴とするリニアモータにより
達成される。上記リニアモータにおいて、特に凹所の深
さが永久磁石の板厚の１／２以下であることが好まし
い。本発明のリニアモータは、上部ヨーク及び下部ヨー
クに凹所を形成したことにより、凹所以外の部分はリブ
として作用して該ヨークの強度を高めることができるの
で、永久磁石の磁気吸引力による上下のヨークの歪の発
生を抑えて磁気空隙を均一に維持し、更に外形精度を確
保することができる。また、上下のヨークの凹所に永久
磁石を埋設したため、永久磁石とヨークとを合わせた厚
みを薄くすることができ、装置の小型化を図ることがで
きる。また、上下のヨークの凹所形成箇所の板厚が変わ
らなければ磁気空隙も不変であるため、上下のヨークの
凹所以外の部分の板厚を厚くでき、結果として装置の大
型化を伴うことなく上下のヨークを補強できる。更に、
上下のヨークに凹所を設けたことにより、軽量化も図れ
る。
係る、相互に対面する上部ヨーク及び下部ヨークの内側
に複数の平板状の永久磁石を等間隔で配設してなる界磁
部と、前記永久磁石により形成された磁気空隙に配置さ
れる電機子卷線部とを備えるとともに、電機子卷線を電
流励磁して推力を発生させて界磁部と電機子卷線部とを
相対的に直線運動させるリニアモータにおいて、上部ヨ
ーク及び下部ヨークの永久磁石の配設箇所に、永久磁石
の平面部を収容し得る凹所を設け、該凹所に永久磁石を
埋設して固着したことを特徴とするリニアモータにより
達成される。上記リニアモータにおいて、特に凹所の深
さが永久磁石の板厚の１／２以下であることが好まし
い。本発明のリニアモータは、上部ヨーク及び下部ヨー
クに凹所を形成したことにより、凹所以外の部分はリブ
として作用して該ヨークの強度を高めることができるの
で、永久磁石の磁気吸引力による上下のヨークの歪の発
生を抑えて磁気空隙を均一に維持し、更に外形精度を確
保することができる。また、上下のヨークの凹所に永久
磁石を埋設したため、永久磁石とヨークとを合わせた厚
みを薄くすることができ、装置の小型化を図ることがで
きる。また、上下のヨークの凹所形成箇所の板厚が変わ
らなければ磁気空隙も不変であるため、上下のヨークの
凹所以外の部分の板厚を厚くでき、結果として装置の大
型化を伴うことなく上下のヨークを補強できる。更に、
上下のヨークに凹所を設けたことにより、軽量化も図れ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るリニアモータ
に関して図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は
本発明のリニアモータの構造を示す概略図であり、図３
において磁気空隙側から見た図に相当するものである。
また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ断面図である。リ
ニアモータ１の界磁部は、上部ヨーク２と下部ヨーク３
の他端を支えヨーク６に固着するとともに、上下のヨー
ク２、３の一端側に永久磁石４、５を固着して形成され
ている。上下のヨーク２、３は全長ＬY1で、板厚ｔ2 と
する板状物である。また、永久磁石４、５は幅ＬM1、長
さＬM2、厚さＬM3とする平板状物であり、それぞれ対向
面が逆の極性となり、隣接する極性も順次逆極性となる
ように上下のヨーク２、３の内側に配設される。また、
対面した永久磁石４、５の間に形成された磁気空隙７内
には、電機子巻線８が配置されている。そして、電機子
卷線８を電流励磁することにより推力を発生させて、電
機子卷線８を上下のヨーク２、３に平行に移動させる。
以上の構成自体は、従来のリニアモータと同様である。
本発明のリニアモータ１は、上部ヨーク２及び下部ヨー
ク３の内側に一定の間隔ＬY2をもって永久磁石４、５の
平面部分を収容し得る開口面積を有する凹所９を設け、
この凹所９に永久磁石４、５を埋設して固着したことを
特徴とする。図２は上部ヨーク２及び下部ヨーク３の平
面図であり、凹所９のヨーク長手方向における長さｘは
永久磁石４、５の幅ＬM1と同一もしくは若干大きく設定
され、また支えヨーク６側への長さｙは永久磁石４、５
の長さＬM2と同一もしくは若干大きく設定されている。
また、凹所９の深さ（ｔ2 −ｔ1 ）は、永久磁石４、５
の板厚ＬM3の１／２までの範囲であれば特に制限されな
い。これは、隣接する永久磁石４、５同士の磁束の漏れ
を考慮した結果である。また、凹所９以外の部分１０は
リブとなって上部ヨーク２及び下部ヨーク３を補強す
る。即ち、図１（ｂ）において永久磁石４、５の磁気吸
引力により上部ヨーク２と下部ヨーク３とが互いに接近
しようとしても、リブの存在によりこの接近のための変
形（撓み）が抑止される。そして、この固着された状態
において、図１（ｂ）に示されるように、上部ヨーク２
と永久磁石４または下部ヨーク３と永久磁石５とを合わ
せた厚さは、凹所９の深さ分だけ薄くなる。従って、磁
気空隙７を不変とすると、上下のヨーク２、３を凹所９
の深さの２倍分、最大永久磁石４、５の板厚ＬM3分接近
させることができ、リニアモータ１の大幅な小型化を図
ることができる。しかも、その際上記したリブによる補
強効果により、上下のヨーク２、３の板厚が部分的に薄
くなっていても強度が低下せず、変形が少ない。更に、
凹所９の形成により軽量化も図れる。また、上部ヨーク
２及び下部ヨーク３の凹所９の形成箇所の板厚ｔ1 が変
わらなければ磁気空隙７も不変であるため、上下のヨー
ク２、３の凹所９以外の部分の板厚ｔ2 を厚くでき、従
って上下のヨーク２、３の増強を装置の大型化を伴うこ
となく実現できる。尚、上記した本発明のリニアモータ
は、電機子卷線部と界磁部の何れを可動子としても、あ
るいは固定子としてもよく、任意に選択することができ
る。また、上記で説明した以外の項目、例えば永久磁石
の配設数や各部材の材質、電機子卷線の製造方法やその
構造、あるいは電流励磁方法を始めとする駆動方法等に
ついては何ら制限されるものではない。本発明に従って
作製したリニアモータの界磁部構造と、従来のリニアモ
ータの界磁部構造との強度を比較するための解析を行っ
たので以下に示す。 〔解析式〕リニアモータの界磁部において、上部ヨーク
及び下部ヨーク最大歪量Ｖmax は下記（１）式で示され
る。 Ｖmax ＝Ｖ1max・ｎＬM1／ＬY1＋Ｖ2max・（ｎ−１）ＬY2／ＬY1・・・（１） （１）式中、ｎは上部ヨークまたは下部ヨークに配設さ
れた永久磁石の数であり、またＬM1は永久磁石の幅、Ｌ
Y1はヨークの全長、ＬY2は永久磁石の配置間隔であり、
それぞれ図１（ａ）を参照することができる。また、Ｖ
1maxは永久磁石が固着された部分の歪み成分、Ｖ2maxは
永久磁石が無い部分の歪み成分であり、それぞれ、 Ｖ1max＝ω1ｌ1（3ｌ1 3＋12ｌ1 2ｌ2 ＋18ｌ1ｌ2 2＋8ｌ2
3）／24ＥＩ1 Ｖ2max＝ω2ｌ1（3ｌ1 3＋12ｌ1 2ｌ2 ＋18ｌ1ｌ2 2＋8ｌ2
3）／24ＥＩ2 で表される。尚、ｌ1 はヨークの幅方向における永久磁
石の固着長さ（＝ＬM2）、ｌ2 は同方向における永久磁
石が無い部分の長さであり、それぞれ図１（ｂ）を参照
することができる。また、ω1 、ω2 は単位長さ当たり
の磁気吸引力、Ｉ 1 、Ｉ2 は上下のヨークの断面二次モ
ーメントであり、それぞれ、 ω1 ＝Ｆ・ｎ・ＬM1／ｎ・ＬM1・ＬM2 ω2 ＝Ｆ・（ｎ−１・）ＬY2／ｎ・ＬM1・ＬM2 （但し、Ｆ＝ｎ・Ｂ2 ・ＬM1・ＬM1／２μ0 （Ｂ：磁束
密度、μ0 ：磁気定数（＝１）） Ｉ1 ＝ｎ・ＬM1・ｌ1 3／１２ Ｉ2 ＝（ｎ−１）・ＬY2・ｌ2 3／１２ で表される。また、Ｅは上下のヨークのヤング率であ
る。 〔モデル作製〕従来のリニアモータの例として、図４及
び図５に示した界磁部を作製した。各部位の寸法（単
位：ｍｍ）を図６に示した。図６において、（ａ）は図
５に相当し、（ｂ）は図４に相当し、また括弧内の数字
はそれぞれ対応する部位の符号である。また、本発明の
リニアモータの例として図６（ｃ）に示した寸法で界磁
部を作製した。ここで、凹所９の深さを永久磁石４の板
厚の半分（３ｍｍ）とし、それに伴い上部ヨーク２の板
厚を同図（ａ）、（ｂ）に示す界磁部の上部ヨーク１
２、１２ｂよりも３ｍｍ厚くしてある。但し、上部ヨー
ク２と永久磁石４とを合わせた厚みは同図（ａ）、
（ｂ）に示す界磁部と同一の１２ｍｍである。尚、従来
品及び本発明品ともに、上部ヨーク及び下部ヨークの全
長（ＬY1）は１９１ｍｍであり、永久磁石は幅（ＬM1）
３０ｍｍ、長さ（ＬM2）４４．５ｍｍのものを１０ｍｍ
間隔で５個固着してある。また、磁気吸引力は何れも
０．０４ｋｇｆ／ｍｍ2 である。 〔解析結果〕図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した各
界磁部について、上記解析式に従って最大歪量Ｖmax を
計算した。永久磁石が固着している部分は共通であるた
め、歪量Ｖ1maxは全ての界磁部において同一で、０．１
４２ｍｍである。一方、永久磁石が固着していない部分
における歪量Ｖ2maxは、（ａ）の界磁部では０．１４２
ｍｍ、（ｂ）の界磁部では０．１３５ｍｍ、（ｃ）の界
磁部では０．１２１ｍｍである。従って、最大歪量Ｖ
max は、（ａ）の界磁部では０．１４２ｍｍとなり、
（ｂ）の界磁部では０．１３５ｍｍ（（ａ）に比べて約
５％改善）となり、（ｃ）の界磁部では０．１２１ｍｍ
（（ａ）に比べて約１５％改善）となる。上記の各値
は、計算の都合上、磁気吸引力を一定（０．０４ｋｇｆ
／ｍｍ2 ）として計算してある。しかし、実際にはヨー
クが撓むと磁気吸引力も増加することから、計算値で大
きな歪量を示すものほど実際のヨークの撓み量はより大
きくなる。従って、本発明のリニアモータは上記の計算
値以上にヨークの撓み量を改善することができる。
に関して図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は
本発明のリニアモータの構造を示す概略図であり、図３
において磁気空隙側から見た図に相当するものである。
また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ断面図である。リ
ニアモータ１の界磁部は、上部ヨーク２と下部ヨーク３
の他端を支えヨーク６に固着するとともに、上下のヨー
ク２、３の一端側に永久磁石４、５を固着して形成され
ている。上下のヨーク２、３は全長ＬY1で、板厚ｔ2 と
する板状物である。また、永久磁石４、５は幅ＬM1、長
さＬM2、厚さＬM3とする平板状物であり、それぞれ対向
面が逆の極性となり、隣接する極性も順次逆極性となる
ように上下のヨーク２、３の内側に配設される。また、
対面した永久磁石４、５の間に形成された磁気空隙７内
には、電機子巻線８が配置されている。そして、電機子
卷線８を電流励磁することにより推力を発生させて、電
機子卷線８を上下のヨーク２、３に平行に移動させる。
以上の構成自体は、従来のリニアモータと同様である。
本発明のリニアモータ１は、上部ヨーク２及び下部ヨー
ク３の内側に一定の間隔ＬY2をもって永久磁石４、５の
平面部分を収容し得る開口面積を有する凹所９を設け、
この凹所９に永久磁石４、５を埋設して固着したことを
特徴とする。図２は上部ヨーク２及び下部ヨーク３の平
面図であり、凹所９のヨーク長手方向における長さｘは
永久磁石４、５の幅ＬM1と同一もしくは若干大きく設定
され、また支えヨーク６側への長さｙは永久磁石４、５
の長さＬM2と同一もしくは若干大きく設定されている。
また、凹所９の深さ（ｔ2 −ｔ1 ）は、永久磁石４、５
の板厚ＬM3の１／２までの範囲であれば特に制限されな
い。これは、隣接する永久磁石４、５同士の磁束の漏れ
を考慮した結果である。また、凹所９以外の部分１０は
リブとなって上部ヨーク２及び下部ヨーク３を補強す
る。即ち、図１（ｂ）において永久磁石４、５の磁気吸
引力により上部ヨーク２と下部ヨーク３とが互いに接近
しようとしても、リブの存在によりこの接近のための変
形（撓み）が抑止される。そして、この固着された状態
において、図１（ｂ）に示されるように、上部ヨーク２
と永久磁石４または下部ヨーク３と永久磁石５とを合わ
せた厚さは、凹所９の深さ分だけ薄くなる。従って、磁
気空隙７を不変とすると、上下のヨーク２、３を凹所９
の深さの２倍分、最大永久磁石４、５の板厚ＬM3分接近
させることができ、リニアモータ１の大幅な小型化を図
ることができる。しかも、その際上記したリブによる補
強効果により、上下のヨーク２、３の板厚が部分的に薄
くなっていても強度が低下せず、変形が少ない。更に、
凹所９の形成により軽量化も図れる。また、上部ヨーク
２及び下部ヨーク３の凹所９の形成箇所の板厚ｔ1 が変
わらなければ磁気空隙７も不変であるため、上下のヨー
ク２、３の凹所９以外の部分の板厚ｔ2 を厚くでき、従
って上下のヨーク２、３の増強を装置の大型化を伴うこ
となく実現できる。尚、上記した本発明のリニアモータ
は、電機子卷線部と界磁部の何れを可動子としても、あ
るいは固定子としてもよく、任意に選択することができ
る。また、上記で説明した以外の項目、例えば永久磁石
の配設数や各部材の材質、電機子卷線の製造方法やその
構造、あるいは電流励磁方法を始めとする駆動方法等に
ついては何ら制限されるものではない。本発明に従って
作製したリニアモータの界磁部構造と、従来のリニアモ
ータの界磁部構造との強度を比較するための解析を行っ
たので以下に示す。 〔解析式〕リニアモータの界磁部において、上部ヨーク
及び下部ヨーク最大歪量Ｖmax は下記（１）式で示され
る。 Ｖmax ＝Ｖ1max・ｎＬM1／ＬY1＋Ｖ2max・（ｎ−１）ＬY2／ＬY1・・・（１） （１）式中、ｎは上部ヨークまたは下部ヨークに配設さ
れた永久磁石の数であり、またＬM1は永久磁石の幅、Ｌ
Y1はヨークの全長、ＬY2は永久磁石の配置間隔であり、
それぞれ図１（ａ）を参照することができる。また、Ｖ
1maxは永久磁石が固着された部分の歪み成分、Ｖ2maxは
永久磁石が無い部分の歪み成分であり、それぞれ、 Ｖ1max＝ω1ｌ1（3ｌ1 3＋12ｌ1 2ｌ2 ＋18ｌ1ｌ2 2＋8ｌ2
3）／24ＥＩ1 Ｖ2max＝ω2ｌ1（3ｌ1 3＋12ｌ1 2ｌ2 ＋18ｌ1ｌ2 2＋8ｌ2
3）／24ＥＩ2 で表される。尚、ｌ1 はヨークの幅方向における永久磁
石の固着長さ（＝ＬM2）、ｌ2 は同方向における永久磁
石が無い部分の長さであり、それぞれ図１（ｂ）を参照
することができる。また、ω1 、ω2 は単位長さ当たり
の磁気吸引力、Ｉ 1 、Ｉ2 は上下のヨークの断面二次モ
ーメントであり、それぞれ、 ω1 ＝Ｆ・ｎ・ＬM1／ｎ・ＬM1・ＬM2 ω2 ＝Ｆ・（ｎ−１・）ＬY2／ｎ・ＬM1・ＬM2 （但し、Ｆ＝ｎ・Ｂ2 ・ＬM1・ＬM1／２μ0 （Ｂ：磁束
密度、μ0 ：磁気定数（＝１）） Ｉ1 ＝ｎ・ＬM1・ｌ1 3／１２ Ｉ2 ＝（ｎ−１）・ＬY2・ｌ2 3／１２ で表される。また、Ｅは上下のヨークのヤング率であ
る。 〔モデル作製〕従来のリニアモータの例として、図４及
び図５に示した界磁部を作製した。各部位の寸法（単
位：ｍｍ）を図６に示した。図６において、（ａ）は図
５に相当し、（ｂ）は図４に相当し、また括弧内の数字
はそれぞれ対応する部位の符号である。また、本発明の
リニアモータの例として図６（ｃ）に示した寸法で界磁
部を作製した。ここで、凹所９の深さを永久磁石４の板
厚の半分（３ｍｍ）とし、それに伴い上部ヨーク２の板
厚を同図（ａ）、（ｂ）に示す界磁部の上部ヨーク１
２、１２ｂよりも３ｍｍ厚くしてある。但し、上部ヨー
ク２と永久磁石４とを合わせた厚みは同図（ａ）、
（ｂ）に示す界磁部と同一の１２ｍｍである。尚、従来
品及び本発明品ともに、上部ヨーク及び下部ヨークの全
長（ＬY1）は１９１ｍｍであり、永久磁石は幅（ＬM1）
３０ｍｍ、長さ（ＬM2）４４．５ｍｍのものを１０ｍｍ
間隔で５個固着してある。また、磁気吸引力は何れも
０．０４ｋｇｆ／ｍｍ2 である。 〔解析結果〕図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した各
界磁部について、上記解析式に従って最大歪量Ｖmax を
計算した。永久磁石が固着している部分は共通であるた
め、歪量Ｖ1maxは全ての界磁部において同一で、０．１
４２ｍｍである。一方、永久磁石が固着していない部分
における歪量Ｖ2maxは、（ａ）の界磁部では０．１４２
ｍｍ、（ｂ）の界磁部では０．１３５ｍｍ、（ｃ）の界
磁部では０．１２１ｍｍである。従って、最大歪量Ｖ
max は、（ａ）の界磁部では０．１４２ｍｍとなり、
（ｂ）の界磁部では０．１３５ｍｍ（（ａ）に比べて約
５％改善）となり、（ｃ）の界磁部では０．１２１ｍｍ
（（ａ）に比べて約１５％改善）となる。上記の各値
は、計算の都合上、磁気吸引力を一定（０．０４ｋｇｆ
／ｍｍ2 ）として計算してある。しかし、実際にはヨー
クが撓むと磁気吸引力も増加することから、計算値で大
きな歪量を示すものほど実際のヨークの撓み量はより大
きくなる。従って、本発明のリニアモータは上記の計算
値以上にヨークの撓み量を改善することができる。
【０００６】
【発明の効果】以上の通り、本発明のリニアモータは、
上部ヨーク及び下部ヨークに凹所を形成したことによ
り、凹所以外の部分はリブとして作用して該ヨークの強
度を高めることができるので、永久磁石の磁気吸引力に
よる上下のヨークの歪の発生を抑えて磁気空隙を均一に
維持し、更に外形精度を確保することができる。また、
上下のヨークの凹所に永久磁石を埋設したため、永久磁
石とヨークとを合わせた厚みを薄くすることができ、装
置の小型化を図ることができる。また、上下のヨークの
凹所形成箇所の板厚が変わらなければ磁気空隙も不変で
あるため、上下のヨークの凹所以外の部分の板厚を厚く
でき、結果として装置の大型化を伴うことなく上下のヨ
ークを補強できる。更に、上下のヨークに凹所を設けた
ことにより、軽量化も図れる。
上部ヨーク及び下部ヨークに凹所を形成したことによ
り、凹所以外の部分はリブとして作用して該ヨークの強
度を高めることができるので、永久磁石の磁気吸引力に
よる上下のヨークの歪の発生を抑えて磁気空隙を均一に
維持し、更に外形精度を確保することができる。また、
上下のヨークの凹所に永久磁石を埋設したため、永久磁
石とヨークとを合わせた厚みを薄くすることができ、装
置の小型化を図ることができる。また、上下のヨークの
凹所形成箇所の板厚が変わらなければ磁気空隙も不変で
あるため、上下のヨークの凹所以外の部分の板厚を厚く
でき、結果として装置の大型化を伴うことなく上下のヨ
ークを補強できる。更に、上下のヨークに凹所を設けた
ことにより、軽量化も図れる。
【図１】本発明のリニアモータの一実施形態を示す概略
図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面
図である。
図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面
図である。
【図２】図１に示す上部ヨークまたは下部ヨークの平面
図である。
図である。
【図３】従来のリニアモータを示す斜視図である。
【図４】図３のＡＡ断面図である。
【図５】従来の他のリニアモータの要部断面図である。
【図６】歪量の解析に用いたリニアモータの要部断面図
であり、（ａ）は図５に示す界磁部、（ｂ）は図４に示
す界磁部、（ｃ）は図１（ｂ）に示す界磁部に相当する
断面図である。
であり、（ａ）は図５に示す界磁部、（ｂ）は図４に示
す界磁部、（ｃ）は図１（ｂ）に示す界磁部に相当する
断面図である。
１ リニアモータ ２ 上部ヨーク ３ 下部ヨーク ４、５ 永久磁石 ６ 支えヨーク ７ 磁気空隙 ８ 電機子巻線 ９ 凹所 １０ 凸所（リブ）
Claims (2)
- 【請求項１】 相互に対面する上部ヨークと下部ヨーク
の内側に複数の平板状の永久磁石を等間隔で配設してな
る界磁部と、前記永久磁石により形成された磁気空隙に
配置される電機子卷線部とを備えるとともに、電機子卷
線を電流励磁して推力を発生させて界磁部と電機子卷線
部とを相対的に直線運動させるリニアモータにおいて、 上部ヨーク及び下部ヨークの永久磁石の配設箇所に、永
久磁石の平面部を収容し得る凹所を設け、該凹所に永久
磁石を埋設して固着したことを特徴とするリニアモー
タ。 - 【請求項２】 凹所の深さが永久磁石の板厚の１／２以
下であることを特徴とする請求項１に記載のリニアモー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16440997A JPH1118405A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16440997A JPH1118405A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | リニアモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1118405A true JPH1118405A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15792602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16440997A Pending JPH1118405A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1118405A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001169528A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Shinko Electric Co Ltd | 移動体システム |
| JP2005237087A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Neomax Co Ltd | 可動コイル型リニアモータ及びその固定子の磁気回路の組立方法 |
| JP2008194851A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 型締装置 |
| JP2013225986A (ja) * | 2012-04-20 | 2013-10-31 | Yaskawa Electric Corp | 界磁ヨーク組立体及びリニアモータ |
-
1997
- 1997-06-20 JP JP16440997A patent/JPH1118405A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001169528A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Shinko Electric Co Ltd | 移動体システム |
| JP4543463B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2010-09-15 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 移動体システム |
| JP2005237087A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Neomax Co Ltd | 可動コイル型リニアモータ及びその固定子の磁気回路の組立方法 |
| JP2008194851A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 型締装置 |
| JP2013225986A (ja) * | 2012-04-20 | 2013-10-31 | Yaskawa Electric Corp | 界磁ヨーク組立体及びリニアモータ |
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