KR100548856B1

KR100548856B1 - 직선 구동 장치

Info

Publication number: KR100548856B1
Application number: KR1020030057078A
Authority: KR
Inventors: 김홍중; 마끼고오지; 다도꼬로히사오; 시마네히데끼; 시바따히또씨; 사까이게이지로
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2006-02-02
Also published as: CN1499700B; US20040090128A1; US7004694B2; HK1064518A1; KR20040042797A; US20060091736A1; JP2004166356A; JP3855914B2; US7777371B2; CN1499700A

Abstract

종래의 직선 구동 장치에서는, 전기자 유닛을 복수 연결함으로써 다상 구조의 선형 모터를 구성하는 경우에는 전기자의 전체 길이가 상수에 비례하여 길어져 설치 장소가 제한된다.

직선 구동 장치를 도체로 이루어지는 코일(4)이 배치된 자성체로 이루어지는 복수의 전기자 유닛(3)과, 복수의 전기자 유닛(3)이 나란히 배치된 전기자를 구비하고, 전기자 유닛(3)은 자극 이끼리가 대향하는 복수의 대향부를 구비하고, 복수의 대향부는 인접하는 대향부의 자극 이가 엇갈리게 되어 대향부를 구성하는 자극 이 사이에 2차측 부재(6)가 배치되고, 전기자 유닛(3)에는 한 쪽씩 반대편에 코일(4)이 배치되어 있는 것으로 한다.

코일, 전기자 유닛, 2차측 부재, 영구 자석, 코어

Description

직선 구동 장치 {Linear Driving Device}

도1은 본 발명의 제2 실시예의 전체도.

도2는 비교예에 이용되는 선형 모터의 구조도.

도3은 비교예의 선형 모터의 전체도.

도4는 본 발명의 제1 실시예의 전체도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1 자극

2 : 제2 자극

3 : 전기자 유닛

4 : 코일

6 : 2차측 부재

11a : 자극(1)의 상부 자극 이

12b : 자극(1)의 하부 자극 이

21b : 자극(2)의 하부 자극 이

22a : 자극(2)의 상부 자극 이

34 : 영구 자석

51 : 제1 대향부를 갖는 코어

52 : 제2 대향부를 갖는 코어

본 발명은, 전자력에 의해 구동하는 구동 장치에 관한 것이다.

최근, 반도체 제조 장치 등의 구동원으로서 전자력을 이용한 직선 구동 장치(선형 모터)가 많이 이용되고 있다. 선형 모터의 구조로서, 다양한 구조의 것이 제안되어 있지만, 예를 들어 일본 특허 공개 2001-28875호 공보(이하, 제1 종래 예라 칭함)에는 제조의 용이화, 공간 절약화 및 전력 효율의 향상을 도모하기 위해 1개의 권취선으로 다극화하고, 전기자에는 2종류 형상의 코어를 1개 간격으로 같은 종류의 것이 되도록 복수 배치한 선형 모터가 기재되어 있다.

[특허문헌 1]

일본 특허 공개 2001-28875호 공보(도4)

상기한 선형 모터와 같이 전기자 유닛을 복수 연결함으로써 다상 구조의 선형 모터를 구성하는 경우는, 코일측의 전체 길이가 상수에 비례하여 길어져 설치 장소가 제한된다.

본 발명은 다상 구조로 할 때의 전기자 사이의 거리를 단축하여 선형 모터의 전체 길이를 짧게 할 수 있는 선형 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 하나의 특징은 직선 구동 장치를 도체로 이루어지는 코일이 배치된 자성체로 이루어지는 복수의 전기자 유닛과, 복수의 전기자 유닛이 나란히 배치된 전기자를 갖고, 전기자 유닛은 자극 이끼리가 대향하는 복수의 대향부를 갖고, 복수의 대향부는 인접하는 대향부의 자극 이가 엇갈리게 되어 대향부를 구성하는 자극 이 사이에 2차측 부재가 배치되어 전기자 유닛에는 적어도 2군데에 코일이 배치되어 있는 것으로 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은 직선 구동 장치를 도체로 이루어지는 코일이 배치된 자성체로 이루어지는 복수의 전기자 유닛과, 복수의 전기자 유닛이 나란히 배치된 전기자를 구비하고, 전기자 유닛은 자극 이끼리가 대향하는 복수의 대향부를 구비하고, 복수의 대향부는 인접하는 대향부의 자극 이가 엇갈리게 되어 대향부를 구성하는 자극 이 사이에 2차측 부재가 배치되고, 전기자 유닛에는 한 쪽씩 반대편에 코일이 배치되어 있는 것으로 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징은 도체로 이루어지는 코일이 배치된 자성체로 이루어지는 복수의 전기자 유닛과, 복수의 전기자 유닛을 갖는 전기자와, 복수의 자석을 갖는 평판 또는 자성체로 이루어져 요철을 갖는 평판을 구비하는 2차측 부재를 구비하고, 전기자 유닛은 제1 자극과 제2 자극을 갖고, 제1 자극에는 2차측 부재로부터 보아 한 쪽 방향으로 배치된 자극 이와 다른 쪽 방향으로 배치된 자극 이가 교대로 배치되고, 제2 자극에는 2차측 부재로부터 보아 한 쪽 방향으로 배치된 자극 이와 다른 쪽 방향으로 배치된 자극 이가 교대로 배치되고, 전기자 유닛에는 한 쪽씩 반대편에 코일이 배치되어 있는 데 있다.

또한, 본 발명의 그 밖의 특징은 본 출원 특허청구의 범위에 기재된 바와 같다.

도2, 도3은 본 발명의 작용 및 효과를 설명하기 위한 비교예의 선형 모터 구조의 개략을 도시한 도면이다. 도2의 (a)는 선형 모터의 자속의 흐름을 도시한 도면, 도2의 (b)는 선형 모터의 전체도이다. 선형 모터의 2차측 부재는 대략 평판형으로 형성되고, 복수의 영구 자석(34)의 N극, S극이 교대가 되도록 배치되어 있다. 전기자 유닛(3)은 선형 모터의 1차측(코일을 권취한 자성체를 갖는 측)에 상당하고, 코어(51, 52)와 도체로 이루어지는 전기자 코일(4)로 구성된다. 코일(4)은 코어(51, 52)의 바닥변에 배치되어 있다. 코어(51, 52)는 자성체로 구성되고, 전기자 유닛(3)에 있어서 코어(51)와 코어(52)는 상부와 하부의 자극 이가 엇갈리도록 구성되어 있다. 여기서, 코어(51)의 상부 자극 이(11a)와 하부 자극 이(21b)를 제1 대향부라 정의하고, 코어(52)의 하부 자극 이(12b)와 상부 자극 이(22a)를 제2 대향부라 정의한다. 따라서, (2n-1)번째 코어는 제1 대향부, (2n)번째 코어는 제2 대향부를 갖도록 전기자(3)를 구성한다(단, n ＝ 1, 2, 3, …). 코어(51, 52)의 각 대향부의 상부 자극 이와 하부 자극 이 사이에 일정한 갭을 마련하여 갭에 2차측 부재(6)를 통과시키면, 2차측 부재(6)가 제1 대향부 사이를 구성하는 자극 이(11a, 21b) 사이 및 제2 대향부를 구성하는 자극 이(12b, 22a) 사이에 배치된 구조가 된다. 2차측 부재(6)와 전기자(3)의 상대적인 위치에 따라서 코일(4)에 단상(單相)의 교류 전류를 흐르게 하면, 선형 모터 각 대향부의 상부 자극 이와 하부 자극 이 사이의 갭에는 자속이 상부와 하부의 자극 이 사이를 바꾸어 상하로 통 과하고, 제1 대향부와 제2 대향부에 흐르는 자속의 방향은 교대로 역방향이 된다. 제1 대향부 및 제2 대향부에 흐르는 자속과, 영구 자석(34)이 만드는 자속의 상호 작용에 의해 2차측 부재(6)에는 x방향으로 전자력에 의한 구동력이 발생하여 2차측 부재(6)가 왕복 운동한다. 전기자(3)의 한 쪽 자극(1)에는 제1 자극 이(11a, 12b)가 2차측 부재로부터 보아 한 쪽 방향과 다른 쪽 방향으로 교대로 배치되고, 다른 쪽 자극(2)에는 제2 자극 이(21b, 22a)가 2차측 부재(6)로부터 보아 한 쪽 방향(도2에서는 상방)과 다른 쪽 방향(하방)에 배치된다.

도3은 제1 비교예의 전체도이다. 도2의 구조의 선형 모터를 원활하게 구동하기 위해서는, 전기자 유닛(3)을 M상의 전기자(3)를 M개(M은 2 이상의 자연수) 직렬로, 각각의 전기자 유닛(3) 단부의 자극 이의 중심 거리를 대략 KㆍP ＋ P/M(k ＝ 0, 1, 2, …)의 피치가 되도록 배치할 필요가 있다. 도3에 있어서는 모터의 상수 M ＝ 3인 경우를 나타내고, A상, B상, C상의 전기자 유닛(3)이 배치되어 있다. 코일 단부의 길이를 L이라 하면 최저 2L 떨어져 배치해야 하므로, 전기자 유닛(3)끼리를 전기자 유닛(3) 단부의 자극 이 사이의 거리가 2L 이하가 되도록 접근하여 배치할 수 없다.

도4는 본 발명의 선형 모터의 제1 실시예의 전체도이다. 도4에 있어서, 제1 비교예와 다른 점은 전기자 유닛(3)의 자극 이 하부의 양쪽에 2군데로 나누어 코일(4)이 권취되어 있는 점이다. 전기자 유닛의 자극 이 하부의 양쪽에 코일(4)을 권취함으로써 제1 비교예와 동수인 권취수의 코일(4)을 권취하기 위해 필요한 권취수는 1 군데당 절반의 권취수라도 좋다. 따라서, 본 실시예의 코일 단부의 길이(L')는 제1 비교예의 코일 단부의 길이(L)의 절반이 되므로, 제1 비교예보다도 접근시켜 전기자 유닛(3)을 배치할 수 있으므로, 전기자 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.

도1에 본 발명의 제2 실시예의 선형 모터의 전체도를 도시한다. 본 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 같은 전기자 유닛(3)의 양측에 코일(4)을 배치하는 것이 가능한 구성이지만, 인접하는 전기자 유닛(3)에 있어서 코일부 코어의 반대편에 한 쪽씩 엇갈리게 코일(4)을 배치하고 있다. 본 실시예에 있어서의 코일 단부의 길이(L")는 비교예의 코일 단부의 길이(L)와 대략 동일해지지만, 인접하는 전기자 유닛(3)의 코일(4)이 반대편에 배치되어 있으므로, 비교예보다도 접근하여 배치할 수 있으므로 전기자 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.

또한, 제1 실시예에서는 1개의 전기자 유닛(3)에 대해 2군데에 코일을 배치할 필요가 있지만, 본 실시예에 있어서는 하나의 전기자 유닛(3)에 대해 1군데에 코일(4)을 배치하면 되므로, 콤팩트한 구성이면서 전기자의 생산성을 향상시켜 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 상기한 비교예, 실시예에 있어서는 2차측 부재(6)가 이동하는 예를 나타내었지만, 본 발명은 전기자측이 이동하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 상기한 비교예, 실시예에서는 2차측 부재(6)에 영구 자석(34)을 배치한 예를 나타내었지만, 2차측 부재(6)가 요철을 갖는 자성체로 이루어지는 평판을 갖는 것이나 도체로 이루어지는 평판을 갖는 것이라도 상관없다.

본 발명에 따르면, 코일이 전기자 유닛의 코일부의 양쪽에 2군데로 나뉘어 배치되므로, 코일 단부의 길이를 짧게 할 수 있고, 전기자 유닛끼리를 접근하여 배치할 수 있으므로 전기자 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.

또한, 코일을 전기자 유닛에 있어서 코일부 코어의 반대편에 한 쪽씩 어긋나게 코일(4)을 배치하고 있으므로, 전기자 유닛끼리를 접근하여 배치하는 것이 가능해지므로 콤팩트하게 할 수 있고, 또한 하나의 전기자 유닛에는 1군데에 코일을 배치하면 되므로, 전기자의 생산성을 향상시켜 제조 비용을 저감할 수 있다.

Claims

삭제
도체로 이루어지는 코일이 배치된 자성체로 이루어지는 복수의 전기자 유닛과,

상기 복수의 전기자 유닛이 나란히 배치된 전기자를 구비하고,

상기 전기자 유닛은 자극 이끼리가 대향하는 복수의 대향부를 구비하고,

상기 복수의 대향부는 인접하는 대향부의 자극 이가 엇갈리게 되고,

상기 대향부를 구성하는 자극 이 사이에 2차측 부재가 배치되고,

상기 전기자 유닛에는 한 쪽씩 반대편에 코일이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 직선 구동 장치.
도체로 이루어지는 코일이 배치된 자성체로 이루어지는 복수의 전기자 유닛과,

상기 복수의 전기자 유닛을 갖는 전기자와,

대략 평판형의 2차측 부재를 구비하고,

상기 전기자 유닛은 제1 자극과 제2 자극을 갖고,

상기 제1 자극에는 상기 2차측 부재로부터 봐서 한 쪽 방향으로 배치된 자극 이와 다른 쪽 방향으로 배치된 자극 이가 교대로 배치되고,

상기 제2 자극에는 상기 2차측 부재로부터 봐서 한 쪽 방향으로 배치된 자극 이와 다른 쪽 방향으로 배치된 자극 이가 교대로 배치되고,

상기 2차측 부재는 상기 제1 자극에 상기 2차측 부재로부터 봐서 한 쪽 방향으로 배치된 자극 이와 상기 제2 자극에 상기 2차측 부재로부터 봐서 다른 쪽 방향으로 배치된 자극 이 사이에 배치되고,

상기 2차측 부재는 상기 제2 자극에 상기 2차측 부재로부터 봐서 한 쪽 방향으로 배치된 자극 이와 상기 제1 자극에 상기 2차측 부재로부터 봐서 다른 쪽 방향으로 배치된 자극 이 사이에 배치되고,

상기 전기자 유닛에는 한 쪽씩 반대편에 코일이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 직선 구동 장치.
삭제
제2항에 있어서, 상기 2차측 부재에는 복수의 영구 자석을 배치한 것을 특징으로 하는 직선 구동 장치.
제3항에 있어서, 상기 2차측 부재에는 복수의 영구 자석을 배치한 것을 특징으로 하는 직선 구동 장치.
삭제
제2항에 있어서, 상기 전기자의 극피치를 P라 하면, 상기 전기자 유닛은 인접하는 이상의 전기자 유닛의 자극 이 중심의 간격을 대략 kㆍP ＋ P/M(k ＝ 0, 1, 2, …)(M ＝ 1, 2, 3, …)으로 한 것을 특징으로 하는 직선 구동 장치.
제3항에 있어서, 상기 전기자의 극피치를 P라 하면, 상기 전기자 유닛은 인접하는 이상의 전기자 유닛의 자극 이 중심의 간격을 대략 kㆍP ＋ P/M(k ＝ 0, 1, 2, …)(M ＝ 1, 2, 3, …)으로 한 것을 특징으로 하는 직선 구동 장치.
삭제