JPWO2019176507A1 - Plane motor - Google Patents
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Abstract
平面モータ(10)は、永久磁石(21)を有する可動子(20)と、可動子(20)と対向する主面、及び、主面に沿って配置される複数のパターンコイル(33)を有する固定子(30)と、複数のパターンコイル(33)に供給される電流を制御することにより、可動子(20)を主面に沿って移動させる制御回路とを備える。制御回路は、可動子(20)の進行方向を第一進行方向から第一進行方向と交差する第二進行方向に変更する場合、複数のパターンコイル(33)のうち可動子(20)の第一進行方向の前方に位置する第一パターンコイル(33a)に電流を供給することにより、第一パターンコイル(33a)及び永久磁石(21)の間に反発力を生じさせる。The flat motor (10) has a mover (20) having a permanent magnet (21), a main surface facing the mover (20), and a plurality of pattern coils (33) arranged along the main surface. The stator (30) has a stator (30), and a control circuit for moving the mover (20) along the main surface by controlling the currents supplied to the plurality of pattern coils (33). When the control circuit changes the traveling direction of the mover (20) from the first traveling direction to the second traveling direction intersecting the first traveling direction, the control circuit is the second of the plurality of pattern coils (33) of the mover (20). By supplying an electric current to the first pattern coil (33a) located in the front in one traveling direction, a repulsive force is generated between the first pattern coil (33a) and the permanent magnet (21).
Description
本発明は、可動子を平面に沿って二次元的に移動させる平面モータに関する。 The present invention relates to a flat motor that moves a mover two-dimensionally along a flat surface.
可動子を平面に沿って二次元的に移動させる平面モータが知られている。このような平面モータとして、特許文献1には、数mm程度のマイクロマシン部品を二次元的に搬送するリニア電磁型マイクロアクチュエータが開示されている。
A plane motor that moves a mover two-dimensionally along a plane is known. As such a flat motor,
平面モータにおいて、あらかじめ定められた移動ルートに沿って可動子を移動させる場合可動子が移動ルートから外れてしまうことがある。特に、可動子の進行方向が変わるような場合には、可動子が慣性力によって移動ルートから外れてしまうことがある。 In a flat motor, when the mover is moved along a predetermined movement route, the mover may deviate from the movement route. In particular, when the traveling direction of the mover changes, the mover may deviate from the movement route due to inertial force.
本発明は、可動子が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる平面モータを提供する。 The present invention provides a flat motor that can prevent the mover from deviating from the movement route.
本発明の一態様に係る平面モータは、磁石を有する可動子と、前記可動子と対向する主面、及び、前記主面に沿って配置される複数のコイルを有する固定子と、前記複数のコイルに供給される電流を制御することにより、前記可動子を前記主面に沿って移動させる制御回路とを備え、前記制御回路は、前記可動子の進行方向を第一進行方向から前記第一進行方向と交差する第二進行方向に変更する場合、第一制御、及び、第二制御の少なくとも一方を行い、前記第一制御は、前記複数のコイルのうち前記可動子の前記第一進行方向の前方に位置する第一コイルに電流を供給することにより、前記第一コイル及び前記磁石の間に反発力を生じさせる制御であり、前記第二制御は、前記複数のコイルのうち前記可動子の前記第一進行方向の後方に位置する第二コイルに電流を供給することにより、前記第二コイル及び前記磁石の間に吸引力を生じさせる制御である。 The flat motor according to one aspect of the present invention includes a mover having a magnet, a main surface facing the mover, and a stator having a plurality of coils arranged along the main surface, and the plurality of coils. A control circuit for moving the mover along the main surface by controlling the current supplied to the coil is provided, and the control circuit changes the traveling direction of the mover from the first traveling direction to the first traveling direction. When changing to a second traveling direction that intersects the traveling direction, at least one of the first control and the second control is performed, and the first control is the first traveling direction of the mover among the plurality of coils. This is a control for generating a repulsive force between the first coil and the magnet by supplying an electric current to the first coil located in front of the first coil, and the second control is the mover among the plurality of coils. This is a control for generating an attractive force between the second coil and the magnet by supplying an electric current to the second coil located behind the first traveling direction.
本発明の平面モータは、可動子移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。 The flat motor of the present invention can prevent the motor from deviating from the mover movement route.
以下、実施の形態にについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below are comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components.
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。 It should be noted that each figure is a schematic view and is not necessarily exactly shown. Further, in each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified.
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。座標軸におけるZ軸方向は、例えば、鉛直方向であり、Z軸+側は、上側(上方)と表現され、Z軸−側は、下側(下方)と表現される。Z軸方向は、言い換えれば、固定子が有する主面に垂直な方向である。また、X軸方向及びY軸方向は、Z軸方向に垂直な平面(水平面)上において、互いに直交する方向である。X−Y平面は、固定子が有する主面に平行な平面である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Z軸方向から見ることを意味する。また、図面において、磁石のN極は、「N」と記載され、磁石のS極は、「S」と記載される。 In addition, coordinate axes may be shown in the drawings used for explanation in the following embodiments. The Z-axis direction in the coordinate axes is, for example, the vertical direction, the Z-axis + side is expressed as the upper side (upper side), and the Z-axis-side is expressed as the lower side (lower side). In other words, the Z-axis direction is the direction perpendicular to the main surface of the stator. Further, the X-axis direction and the Y-axis direction are directions orthogonal to each other on a plane (horizontal plane) perpendicular to the Z-axis direction. The XY plane is a plane parallel to the main surface of the stator. For example, in the following embodiments, "planar view" means viewing from the Z-axis direction. Further, in the drawings, the north pole of the magnet is described as "N", and the south pole of the magnet is described as "S".
(実施の形態)
[構成]
以下、実施の形態に係る平面モータの構成について図面を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る平面モータの概略構成を示す図である。(Embodiment)
[Constitution]
Hereinafter, the configuration of the flat motor according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a flat motor according to an embodiment.
図1に示されるように、実施の形態に係る平面モータ10は、可動子20と、固定子30と、制御回路40とを備える。平面モータ10は、固定子30が有する主面31aに沿って可動子20を2次元的に移動させるリニアモータ(電磁アクチュエータ)である。平面モータ10は、例えば、物流倉庫における荷物の搬送などに用いられる。
As shown in FIG. 1, the
まず、可動子20について説明する。可動子20は、平面モータ10における移動対象物である。可動子20は、永久磁石21を有する。図1では、可動子20は模式的に図示されているが、可動子20は、具体的には、永久磁石21が取り付けられた構造体である。永久磁石21は、例えば、フェライト磁石であるが、アルニコ磁石、または、ネオジム磁石などであってもよく、永久磁石21を形成する磁性材料は特に限定されない。
First, the
図1の例では、永久磁石21は、S極及びN極の並び方向が主面31aに交差し、S極がN極よりも主面31a寄りに位置するように配置されている。しかしながら、永久磁石21は、N極がS極よりも主面31a寄りに位置するように配置されてもよい。可動子20は、例えば、複数の永久磁石21を有するが、少なくとも1つの永久磁石21を有していればよく、可動子20が有する永久磁石21の個数は特に限定されない。
In the example of FIG. 1, the
なお、可動子20は、永久磁石21に代えて電磁石を有してもよい。この場合、電磁石は、例えば、乾電池または蓄電池によって駆動される。電磁石は、可動子20の移動に寄与していないパターンコイル33から給電されてもよい。このように、可動子20は、永久磁石21または電磁石を有していればよい。つまり、可動子20は、磁石を有していればよい。
The
次に、固定子30について説明する。固定子30は、可動子20を移動させるための構造体であり、建築物などに固定される。図2は、平面モータ10の断面構造を示す図である。図2に示されるように、固定子30は、カバー部材31と、回路基板32とを有する。なお、上記図1では、複数のパターンコイル33の配置を明示するためにカバー部材31の正確な図示が省略されている。
Next, the
カバー部材31は、回路基板32を覆う板状またはシート状の部材である。カバー部材31の平面視形状は、矩形であるが、円形等その他の形状であってもよい。カバー部材31の上面は、固定子30が有する主面31aとなる。主面31aは、可動子20と対向する。主面31aは、可動子20(永久磁石21)が固定子30に吸着してしまうことを抑制するために、透磁率が低い材料によって形成される。カバー部材31は、具体的には、樹脂材料などの非金属材料(絶縁性を有する材料)によって形成される。
The
回路基板32は、表面に薄膜状のパターンコイル33が複数形成される薄膜状(シート状)の基板である。回路基板32の平面視形状は、矩形であるが、円形等その他の形状であってもよい。回路基板32の基材は、例えば、ガラエポなどの樹脂材料によって形成される。回路基板32の厚みは、例えば、170μm〜200μm程度である。
The
回路基板32の表面には、複数のパターンコイル33が形成される。図3は、回路基板32の表面を示す平面図である。
A plurality of pattern coils 33 are formed on the surface of the
図1及び図3に示されるように、回路基板32の表面には、複数のパターンコイル33がマトリクス状に配置される。複数のパターンコイル33のそれぞれは、巻回軸が主面31aに垂直な方向に沿う矩形巻回状の配線であるが、円形巻回状等、他の巻回状であってもよい。複数のパターンコイル33の巻回方向は、同一であるが、異なってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of pattern coils 33 are arranged in a matrix on the surface of the
パターンコイル33の巻回中心付近に位置する一方の端部(内周側に位置する一方の端部)は、導電ビア構造35によって回路基板32の裏面に形成された配線36に電気的に接続される。図4は、回路基板32の裏面を示す平面図である。パターンコイル33の外周側に位置する他方の端部は、制御回路40に電気的に接続される。
One end located near the winding center of the pattern coil 33 (one end located on the inner peripheral side) is electrically connected to the
パターンコイル33、導電ビア構造35、及び、配線36は、例えば、銅などの金属材料によって形成される。パターンコイル33及び配線36は、例えば、エッチングによってパターン形成される。
The
次に、制御回路40について説明する。制御回路40は、複数のパターンコイル33の駆動を制御する回路である。制御回路40は、具体的には、複数のパターンコイル33に供給される電流を制御することにより、可動子20を主面31aに沿って移動させる。図3に模式的に示されるように、制御回路40は、制御部41を有する。
Next, the
制御部41は、例えば、複数のパターンコイル33のそれぞれに対して、(a)電力を供給しない、(b)第一極性(例えば、正極性)の直流電圧を供給する、及び、(c)第一極性の逆の第二極性(例えば、負極性)の直流電圧を供給する、のいずれかを行う。第一極性の直流電圧が供給されたパターンコイル33は、例えば、主面31a側がS極の電磁石として機能し、第二極性の直流電圧が供給されたパターンコイル33は、例えば、主面31a側がN極の電磁石として機能する。
For example, the control unit 41 supplies (a) no power, (b) supplies a DC voltage of the first polarity (for example, positive electrode) to each of the plurality of pattern coils 33, and (c). Either the DC voltage of the second polarity (for example, the negative electrode) opposite to the first polarity is supplied. The
このように、制御回路40(より具体的には、制御部41)は、複数のパターンコイル33のそれぞれに直流電圧を供給し、当該直流電圧の極性を切り替えることができる。言い換えれば、制御回路40は、複数のパターンコイル33のそれぞれに電流を供給し、当該電流の極性を切り替えることができる。
In this way, the control circuit 40 (more specifically, the control unit 41) can supply a DC voltage to each of the plurality of pattern coils 33 and switch the polarity of the DC voltage. In other words, the
制御部41は、具体的には、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び、回路の少なくとも1つ以上によって実現される。なお、制御回路40の一部または全部は、回路基板32に含まれてもよい。
The control unit 41 is specifically implemented by at least one of a processor, a microcomputer, and a circuit. A part or all of the
[動作例1]
次に、平面モータ10の動作について説明する。図5及び図6は、平面モータ10の動作例1を説明するための平面図である。上述のように、可動子20が有する永久磁石21は、S極及びN極の並び方向が主面31aに交差し、S極がN極よりも主面31a寄りに位置するように配置されており、図5及び図6において、可動子20は、永久磁石21のS極のみが模式的に図示されている。[Operation example 1]
Next, the operation of the
図5に示されるように、制御回路40は、可動子20を第一進行方向に沿って移動させる場合、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第一進行方向の前方(以下、単に前方とも記載される)に位置する複数の第一パターンコイル33aに電流を供給する。制御回路40は、例えば、複数の第一パターンコイル33aに第二極性の電流を供給する。そうすると、複数の第一パターンコイル33aは、可動子20側がN極となる電磁石として機能し、複数の第一パターンコイル33a及び永久磁石21の間には、吸引力が発生する。つまり、制御回路40は、複数の第一パターンコイル33aに電流を供給することにより、複数の第一パターンコイル33a及び永久磁石21の間に吸引力を生じさせる。この結果、可動子20に前方へ向かう推力が与えられる。なお、制御回路40は、少なくとも1つの第一パターンコイル33aに電流を供給すればよい。
As shown in FIG. 5, when the
また、制御回路40は、複数の第一パターンコイル33aへの電力供給と並行して、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第一進行方向の後方(以下、単に後方とも記載される)に位置する複数の第二パターンコイル33bに電流を供給する。制御回路40は、例えば、複数の第二パターンコイル33bに第一極性の電流を供給する。そうすると、複数の第二パターンコイル33bは、可動子20側がS極となる電磁石として機能し、複数の第二パターンコイル33b及び永久磁石21の間には、反発力が発生する。つまり、制御回路40は、複数の第二パターンコイル33bに電流を供給することにより、複数の第二パターンコイル33b及び永久磁石21の間に反発力を生じさせる。この結果、可動子20に前方へ向かう推力が与えられる。なお、制御回路40は、少なくとも1つの第二パターンコイル33bに電流を供給すればよい。
Further, the
以上説明したように、平面モータ10は、第一パターンコイル33a及び第二パターンコイル33bの両方を使用して可動子20を第一進行方向に沿って移動させる。なお、平面モータ10は第一パターンコイル33a及び第二パターンコイル33bの少なくとも一方を使用して可動子20を第一進行方向に沿って移動させればよい。
As described above, the
次に、可動子20の進行方向を第一進行方向から第一進行方向と交差する第二進行方向に変更する場合の動作について図6を参照しながら説明する。第一進行方向に沿って移動している可動子20には慣性力が働く。このため、進行方向を第二進行方向に変えたいにもかかわらず可動子20が位置Pに飛び出してしまう可能性がある。進行方向が第一進行方向から第二進行方向に変わる場合とは、例えば、可動子20をカーブ走行させる場合である。
Next, the operation when the traveling direction of the
そこで、制御回路40は、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第一進行方向の前方に位置する複数の第一パターンコイル33aに電流を供給することにより、複数の第一パターンコイル33a及び永久磁石21の間に反発力を生じさせる。第一パターンコイル33aは、第一コイルの一例である。
Therefore, the
これにより、制御回路40は、複数の第一パターンコイル33aの反発力によって目に見えない壁を形成することができ、可動子20が位置Pに飛び出してしまうことが抑制される。つまり、平面モータ10は、可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。なお、反発力によって目に見えない壁を形成する場合、制御回路40は、少なくとも1つの第一パターンコイル33aに電流を供給すればよい。
As a result, the
また、制御回路40は、可動子20を第二進行方向に沿って移動させる場合、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第二進行方向の前方に位置する少なくとも1つのパターンコイル33cに電流を供給する。この結果、少なくとも1つのパターンコイル33c及び永久磁石21の間に吸引力が生じる。制御回路40は、少なくとも1つのパターンコイル33cへの電力供給と並行して、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第二進行方向の後方に位置する少なくとも1つのパターンコイル33dに電流を供給する。この結果、少なくとも1つのパターンコイル33d及び永久磁石21の間に反発力が生じる。このように、可動子20は、パターンコイル33c及び永久磁石21の間に生じる吸引力、及び、パターンコイル33d及び永久磁石21の間に生じる反発力を使用して第二進行方向に沿って移動するが、吸引力及び反発力の少なくとも一方を使用して移動すればよい。
Further, when the
[動作例2]
制御回路40は、可動子20が位置Pに飛び出してしまうことを抑制するために、可動子20にブレーキをかけてもよい。図7は、このような平面モータ10の動作例2を説明するための平面図である。[Operation example 2]
The
図7に示されるように、制御回路40は、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第一進行方向の後方に位置する複数の第二パターンコイル33bに電流を供給することにより、複数の第二パターンコイル33b及び永久磁石21の間に吸引力を生じさせる。第二パターンコイル33bは、第二コイルの一例である。
As shown in FIG. 7, the
これにより、制御回路40は、複数の第二パターンコイル33bの吸引力によって可動子20にブレーキをかけることができ、可動子20が位置Pに飛び出してしまうことが抑制される。つまり、平面モータ10は、可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。なお、可動子20にブレーキをかける場合、制御回路40は、少なくとも1つの第二パターンコイル33bに電流を供給すればよい。
As a result, the
[動作例3]
動作例1及び動作例2は、組み合わされてもよい。図8は、このような平面モータ10の動作例3を説明するための平面図である。[Operation example 3]
The operation example 1 and the operation example 2 may be combined. FIG. 8 is a plan view for explaining an operation example 3 of such a
図8に示されるように、制御回路40は、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第一進行方向の前方に位置する複数の第一パターンコイル33aに電流を供給することにより、複数の第一パターンコイル33a及び永久磁石21の間に反発力を生じさせる。また、これと並行して、制御回路40は、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第一進行方向の後方に位置する複数の第二パターンコイル33bに電流を供給することにより、複数の第二パターンコイル33b及び永久磁石21の間に吸引力を生じさせる。第二コイルの一例である。
As shown in FIG. 8, the
これにより、制御回路40は、複数の第一パターンコイル33aの反発力によって目に見えない壁を形成し、かつ、複数の第二パターンコイル33bの吸引力によって可動子20にブレーキをかけることができる。したがって、可動子20が位置Pに飛び出してしまうことが抑制される。つまり、平面モータ10は、可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。なお、動作例3において、制御回路40は、少なくとも1つの第一パターンコイル33aに電流を供給し、かつ、少なくとも1つの第二パターンコイル33bに電流を供給すればよい。
As a result, the
[動作例4]
可動子20の移動ルートがあらかじめ定められている場合、制御回路40は、複数のパターンコイル33のうち可動子20の移動ルートに沿う複数のパターンコイル33に、永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給してもよい。図9は、このような平面モータ10の動作例4を説明するための平面図である。[Operation example 4]
When the movement route of the
図9に示されるように、動作例4では、複数のパターンコイル33に、第一コイル群33fと、第二コイル群33gとが含まれる。
As shown in FIG. 9, in the operation example 4, the plurality of pattern coils 33 include the
第一コイル群33fは、複数の第三パターンコイル33eによって構成される。第一コイル群33fは、複数のパターンコイル33の移動ルートの両方の側方のそれぞれに位置する。ここでの側方とは、移動ルートの延伸方向(言い換えれば、可動子20の進行方向)と交差する方向を意味する。つまり、複数の第三パターンコイル33eは、複数のパターンコイル33のうち可動子20の移動ルートに沿って並んで配置される。なお、第一コイル群33fが移動ルートの両方の側方のそれぞれに位置することは必須ではなく、移動ルートの少なくとも一方の側方に位置すればよい。
The
制御回路40は、第一コイル群33fに、永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給する。この反発力は、可動子20に対して、可動子20の進行方向と交差する方向に作用し、可動子20が移動ルートから外れることを抑制することができる。第一コイル群33fは、可動子20を移動ルートに沿ってガイドするためのガイドコイルとして機能する。
The
第二コイル群33gは、可動子20を移動ルートに沿って移動させるための複数のパターンコイル33によって構成される。制御回路40による第二コイル群33gの駆動方法は、動作例1〜3と同様である。
The
なお、制御回路40は、例えば、可動子20の移動開始前に第一コイル群33fにあらかじめ永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給し、この状態で可動子20の移動を開始させる。つまり、制御回路40は、複数の第三パターンコイル33eの全てに永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給した状態で可動子20を移動ルートに沿って移動開始させる。これにより、平面モータ10は、シンプルな制御によって可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
The
制御回路40は、可動子20の移動に合わせて一部の第三パターンコイル33eに順次電流を供給してもよい。図10は、このような平面モータ10の動作例を説明するための平面図である。
The
例えば、可動子20が移動ルート内の位置P1に位置する場合には、制御回路40は、第一コイル群33fのうち可動子20の側方に位置する第三パターンコイル(1)に選択的に電流を供給する。
For example, when the
制御回路40は、可動子20の位置が位置P1から位置P2に変わると、第一コイル群33fのうち可動子20の側方に位置する第三パターンコイル(2)に選択的に電流を供給する。同様に、制御回路40は、可動子20が位置P3に位置する場合には、第三パターンコイル(3)に選択的に電流を供給し、可動子20が位置P4に位置する場合には、第三パターンコイル(4)に選択的に電流を供給する。
When the position of the
このように、制御回路40は、可動子20が移動ルートに沿って移動するのに合わせて、複数の第三パターンコイル33eのうち可動子20の側方に位置する一部の第三パターンコイル33eに選択的に永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給する。これにより、平面モータ10は、複数の第三パターンコイル33eの全てに電流を供給する場合よりも低い消費電力で可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
In this way, the
なお、制御回路40は、複数の第三パターンコイル33eの全てに永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給した状態で可動子20を移動ルートに沿って移動開始させ、その後、可動子20の移動に合わせて、可動子20が通過した領域に位置する第三パターンコイル33eから順に電流の供給をオフしてもよい。つまり、制御回路40は、永久磁石21との間に反発力を生じさせる必要がなくなった第三パターンコイル33eへの電流の供給を順次オフしてもよい。これにより、平面モータ10は、複数の第三パターンコイル33eの全てに電流を供給し続ける場合よりも低い消費電力で可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
The
[変形例]
可動子20が有する永久磁石21は、扁平円柱状であったが、永久磁石21の形状及び大きさ、並びに、可動子20の本体への取付姿勢については特に限定されない。例えば、永久磁石21は、環状であってもよい。図11は、このような変形例に係る平面モータの平面図であり、図12は、変形例に係る平面モータの断面構造を示す図である。[Modification example]
The
図11及び図12に示されるように、変形例に係る平面モータ10aは、可動子20aと、固定子30と、制御回路40(図11及び図12で図示せず)を備える。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
可動子20aが有する永久磁石21aは、円環状である。永久磁石21aは、内側がN極であり、外側がS極である。つまり、永久磁石21aは、内側面及び外側面の間にS極及びN極が径方向に沿って並ぶ構造を有する。永久磁石21aは、S極及びN極が主面31aに沿うように可動子20の本体に取り付けられる。
The
このような平面モータ10aも、上記動作例1〜動作例4で示される動作を行うことが可能である。また、図12に示されるように、永久磁石21aは、断面視において2つのS極及び2つのN極の合計4つの磁極が固定子30の主面31aと対向する。そうすると、固定子30は、4つの磁極のそれぞれとの間に吸引力及び反発力を発生させて可動子20を移動させることができる。つまり、平面モータ10aは、可動子20への推力を向上することができる。
Such a
[効果等]
以上説明したように、平面モータ10は、永久磁石21を有する可動子20と、可動子20と対向する主面31a、及び、主面31aに沿って配置される複数のパターンコイル33を有する固定子30と、複数のパターンコイル33に供給される電流を制御することにより、可動子20を主面31aに沿って移動させる制御回路40とを備える。制御回路40は、可動子20の進行方向を第一進行方向から第一進行方向と交差する第二進行方向に変更する場合、第一制御、及び、第二制御の少なくとも一方を行う。第一制御は、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第一進行方向の前方に位置する第一パターンコイル33aに電流を供給することにより、第一パターンコイル33a及び永久磁石21の間に反発力を生じさせる制御である。第二制御は、複数のパターンコイル33のうち可動子20の第一進行方向の後方に位置する第二パターンコイル33bに電流を供給することにより、第二パターンコイル33b及び永久磁石21の間に吸引力を生じさせる制御である。永久磁石21は、磁石の一例であり、パターンコイル33は、コイルの一例である。第一パターンコイル33aは、第一コイルの一例であり、第二パターンコイル33bは、第二コイルの一例である。[Effects, etc.]
As described above, the
このような平面モータ10は、可動子20が第一進行方向の前方に飛び出してしまうことを抑制することができる。つまり、平面モータ10は、可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
Such a
また、例えば、制御回路40は、複数のパターンコイル33のうち可動子20の移動ルートに沿って並ぶ複数の第三パターンコイル33eであって、移動ルートの側方に位置する複数の第三パターンコイル33eに、永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給する。
Further, for example, the
このような平面モータ10は、可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
Such a
また、例えば、制御回路40は、可動子20が移動ルートに沿って移動するのに合わせて、複数の第三パターンコイル33eのうちの可動子20の側方に位置する一部の第三パターンコイル33eに選択的に永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給する。
Further, for example, the
このような平面モータ10は、平面モータ10は、複数の第三パターンコイル33eの全てに電流を供給する場合よりも低い消費電力で可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
In such a
また、例えば、制御回路40は、複数の第三パターンコイル33eに永久磁石21との間に反発力を生じさせるような電流を供給した状態で可動子20を移動ルートに沿って移動開始させる。
Further, for example, the
このような平面モータ10は、シンプルな制御によって可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
Such a
また、例えば、永久磁石21のS極及びN極の並び方向は、主面31aと交差する。
Further, for example, the alignment directions of the S pole and the N pole of the
このような平面モータ10は、S極及びN極の並び方向が主面31aと交差する永久磁石21を有する可動子20が移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
Such a
また、例えば、平面モータ10aにおいては、可動子20aは、永久磁石21aを有し、永久磁石21aのS極及びN極の並び方向は、主面30aに沿う。
Further, for example, in the
このような平面モータ10aは、S極及びN極の並び方向が主面31aに沿う永久磁石21aを有する可動子20aが移動ルートから外れてしまうことを抑制することができる。
Such a
また、例えば、固定子30は、回路基板32を備え、複数のパターンコイル33のそれぞれは、回路基板32上にパターン形成されたパターンコイルである。回路基板32は、基板の一例である。
Further, for example, the
このような平面モータ10においては、固定子30の小型化及び薄型化が容易となる。
In such a
また、例えば、複数のパターンコイル33は、主面31aに沿ってマトリクス状に配置される。
Further, for example, the plurality of pattern coils 33 are arranged in a matrix along the
このような平面モータ10は、マトリクス状に配置された複数のパターンコイル33によって可動子20を移動させることができる。
In such a
(他の実施の形態)
以上、実施の形態に係る平面モータについて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。(Other embodiments)
Although the flat motor according to the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施の形態では、固定子は薄膜状のパターンコイルを有していたが、固定子が備えるコイルは、パターンコイルに限定されない。固定子は、パターンコイルに代えて複数の巻線コイルを備えてもよい。また、上記実施の形態では、複数のパターンコイルは、マトリクス状に配置されたが、マトリクス状以外のレイアウトで配置されてもよい。例えば、パターンコイルが六角形に沿う巻回形状を有する場合には、複数のパターンコイルは、ハニカム状に配置されてもよい。 For example, in the above embodiment, the stator has a thin-film pattern coil, but the coil included in the stator is not limited to the pattern coil. The stator may include a plurality of winding coils instead of the pattern coil. Further, in the above embodiment, the plurality of pattern coils are arranged in a matrix shape, but may be arranged in a layout other than the matrix shape. For example, when the pattern coil has a winding shape along a hexagon, the plurality of pattern coils may be arranged in a honeycomb shape.
また、上記実施の形態の固定子の模式断面図に示される積層構造は一例である。平面モータは、本発明の特徴的な機能を実現できる他の積層構造を有する固定子を備えてもよい。平面モータは、例えば、上記実施の形態で説明された積層構造と同様の機能を実現できる範囲で、上記実施の形態の積層構造の層間に別の層が設けられた固定子を備えてもよい。 Further, the laminated structure shown in the schematic cross-sectional view of the stator of the above embodiment is an example. The planar motor may include a stator having another laminated structure capable of realizing the characteristic functions of the present invention. The flat motor may include, for example, a stator in which another layer is provided between layers of the laminated structure of the above embodiment, as long as the same functions as those of the laminated structure described in the above embodiment can be realized. ..
また、上記実施の形態では、固定子が有する積層構造の各層を構成する主たる材料について例示しているが、固定子が有する積層構造の各層には、上記実施の形態の積層構造と同様の機能を実現できる範囲で他の材料が含まれてもよい。例えば、カバー部材及び回路基板の間には磁性体層が設けられてもよい。磁性体層は、例えば、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、または、フェライトなどの材料によって形成される。このような磁性体層によれば、可動子の移動に寄与する磁束の量を向上させることができる。つまり、パターンコイルが発する磁束を効率的に利用できる。 Further, in the above-described embodiment, the main materials constituting each layer of the laminated structure of the stator are illustrated, but each layer of the laminated structure of the stator has the same function as that of the laminated structure of the above-described embodiment. Other materials may be included to the extent that For example, a magnetic material layer may be provided between the cover member and the circuit board. The magnetic layer is formed of a material such as iron oxide, chromium oxide, cobalt, or ferrite. According to such a magnetic material layer, the amount of magnetic flux that contributes to the movement of the mover can be improved. That is, the magnetic flux generated by the pattern coil can be efficiently used.
また、上記実施の形態において、制御部等の構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the components such as the control unit may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。例えば、本発明は、平面モータの制御方法として実現されてもよい。 In addition, it is realized by applying various modifications to each embodiment that can be conceived by those skilled in the art, or by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present invention. The form is also included in the present invention. For example, the present invention may be realized as a control method for a flat motor.
10、10a 平面モータ
20、20a 可動子
21、21a 永久磁石(磁石)
30 固定子
31a 主面
32 回路基板(基板)
33 パターンコイル(コイル)
33a 第一パターンコイル(第一コイル)
33b 第二パターンコイル(第二コイル)
33e 第三パターンコイル(第三コイル)
40 制御回路10,
30
33 Pattern coil (coil)
33a First pattern coil (first coil)
33b Second pattern coil (second coil)
33e Third pattern coil (third coil)
40 control circuit
Claims (8)
前記可動子と対向する主面、及び、前記主面に沿って配置される複数のコイルを有する固定子と、
前記複数のコイルに供給される電流を制御することにより、前記可動子を前記主面に沿って移動させる制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記可動子の進行方向を第一進行方向から前記第一進行方向と交差する第二進行方向に変更する場合、第一制御、及び、第二制御の少なくとも一方を行い、
前記第一制御は、前記複数のコイルのうち前記可動子の前記第一進行方向の前方に位置する第一コイルに電流を供給することにより、前記第一コイル及び前記磁石の間に反発力を生じさせる制御であり、
前記第二制御は、前記複数のコイルのうち前記可動子の前記第一進行方向の後方に位置する第二コイルに電流を供給することにより、前記第二コイル及び前記磁石の間に吸引力を生じさせる制御である
平面モータ。A mover with a magnet and
A main surface facing the mover, and a stator having a plurality of coils arranged along the main surface, and
A control circuit for moving the mover along the main surface by controlling the current supplied to the plurality of coils is provided.
When the moving direction of the mover is changed from the first traveling direction to the second traveling direction intersecting with the first traveling direction, the control circuit performs at least one of the first control and the second control.
In the first control, a repulsive force is applied between the first coil and the magnet by supplying an electric current to the first coil located in front of the mover in the first traveling direction among the plurality of coils. It is the control that causes
In the second control, an attractive force is applied between the second coil and the magnet by supplying an electric current to the second coil located behind the mover in the first traveling direction among the plurality of coils. A flat motor that is the control that occurs.
請求項1に記載の平面モータ。The control circuit is a plurality of third coils arranged along the movement route of the motor among the plurality of coils, and the plurality of third coils located on the side of the movement route are connected to the magnet. The flat motor according to claim 1, wherein a current that causes a repulsive force between them is supplied.
請求項2に記載の平面モータ。The control circuit selectively selects a part of the third coil located on the side of the mover among the plurality of third coils as the mover moves along the movement route. The flat motor according to claim 2, wherein a current that generates a repulsive force with the magnet is supplied.
請求項2に記載の平面モータ。The second aspect of claim 2, wherein the control circuit starts the movement of the mover along the movement route in a state where the plurality of third coils are supplied with a current that causes a repulsive force between the third coil and the magnet. Flat motor.
前記永久磁石のS極及びN極の並び方向は、前記主面と交差する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の平面モータ。The mover has a permanent magnet as the magnet.
The flat motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the S pole and N pole of the permanent magnet are arranged in an arrangement direction that intersects the main surface.
前記永久磁石のS極及びN極の並び方向は、前記主面に沿う
請求項1に記載の平面モータ。The mover has a permanent magnet as the magnet.
The flat motor according to claim 1, wherein the S pole and the N pole of the permanent magnet are arranged in the same direction along the main surface.
前記複数のコイルのそれぞれは、前記基板上にパターン形成されたパターンコイルである
請求項1〜6のいずれか1項に記載の平面モータ。The stator comprises a substrate and
The flat motor according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the plurality of coils is a pattern coil in which a pattern is formed on the substrate.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の平面モータ。The flat motor according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of coils are arranged in a matrix along the main surface.
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