KR101473049B1

KR101473049B1 - 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터

Info

Publication number: KR101473049B1
Application number: KR1020110091408A
Authority: KR
Inventors: 도시유키 호시
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2014-12-15
Also published as: CN102403871A; CN102403871B; US8674561B2; JP5018945B2; JP2012060852A; US20120062046A1; KR20120028251A; TW201230623A; TWI501512B

Abstract

본 실시예의 일 형태에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터는 영구자석 계자와 전기자를 포함한다. 영구자석 계자는 서로 다른 자극을 교대로 갖도록 직선 방향으로 배열된 P개의 영구자석을 포함한다. 전기자는 자기 공극을 거쳐서 영구자석 계자에 대향 배치되고, M개의 전기자 코일을 포함한다. 상기 전기자와 상기 영구자석 계자 중 하나는 가동자를 구성하고, 상기 전기자와 상기 영구자석 계자 중 나머지 하나는 고정자를 구성하며, 상기 가동자는 단일의 상기 고정자 위에 복수개 나란히 정렬되어 배치되고 상기 고정자에 대해 개별적으로 구동된다. 각각의 가동자는 상기 고정자에 대해 영구자석 자극수 P와 전기자 코일수 M으로 각각 결정되는 서로 다른 관계를 갖는 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자를 포함한다.

Description

코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터{MULTI-HEAD LINEAR MOTOR WITH CORES}

본원에 개시되는 실시예는 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체 제조 장치나 전자 부품 설치기 또는 공작 기계 등의 테이블(table)에 탑재되는 피더(feeder)로서 사용되는 리니어 모터로서, 단일 고정자 위로 동일 사이즈(size)의 가동자(mover)를 복수개 배치함으로써, 상기 복수의 가동자를 따로따로 구동할 수 있게 하는 멀티헤드 리니어 모터가 제안되어 있다. 이러한 멀티헤드형 리니어 모터에 관련되는 것으로서는, 일본 공개 특허 공보 제 2001-211630 호에 기재된 기술이 있다.

이러한 멀티헤드형 리니어 모터에서, 전기자를 구성하는 가동자는, 가동자 베이스(base)와, 전기자 코어 주위로 집중적으로 감기고 3상 연결된 복수의 전기자 코일을 포함한다. 다른 한편, 계자를 구성하는 고정자는, 자기적 공극을 통해 전기자와 면하도록 배열되고, 계자 요크와, 계자 요크의 종방향으로, 즉, 소위 직선 방향으로 제공되는 복수의 영구자석으로 구성되어, 서로 다른 자극을 교대로 갖게 된다. 동일한 체격을 갖는 복수의 가동자가 단일 고정자 상에 배열되는 이러한 구조를 갖는 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터는 가동자 상에 탑재되는 개별 워크(works)를 움직일 수 있다.

코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터용 가동자의 구조는 아래에 상세하게 설명된다. 예를 들어, 영구자석 계자의 자극 수 P와 전기자 코일수 M을 이용하여 기본적으로 결정되는 관계가 P = 2, M=3의 조합인 구조가 한 세트로 제안된다. 이 경우에, 동일 조합을 갖는 가동자의 길이는, 소추진력 가동자로 구성되는 1 세트와, 소추진력 가동자 2개의 길이에 대응하는 길이를 갖는 대추진력 가동자로 구성되는 2 세트를 이용하여 가동자를 구성함으로써, 서로 다른 필요 추진력을 요하는 워크에 대응하도록 결정될 수 있다. 따라서, 멀티헤드형 리니어 모터에서, 최소 단위의 자극수와 코일수의 조합이 1 세트로 결정되고, 가동자의 세트 수는 워크를 처리하기 위해 각각의 가동자에 대한 필요 추진력에 따라 변화한다.

그러나, 가동자에 대한 필요 추진력이 서로 크게 다를 때, 예를 들어, 대추진력 가동자가 1000 뉴튼을 갖고 소추진력 가동자가 100 뉴튼을 가질 때, 모터 체격이 종래의 리니어 모터의 가동자의 배열을 이용하여 불필요하게 확대될 수 있다.

리니어 모터 가동자 상에 탑재되는 복수의 워크에 대한 필요 추진력이 서로 크게 다를 때에도 모터 체격을 소형화할 수 있는 멀티헤드형 리니어 모터를 제공하는 것이 본 실시예의 일 모드의 목적이다.

본 실시예의 일 형태에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터는 영구자석 계자와 전기자를 포함한다. 영구자석 계자는 서로 다른 자극을 교대로 갖도록 직선 방향으로 배열된 P개의 영구자석을 포함한다. 전기자는 자기 공극을 거쳐서 영구자석 계자에 대향 배치되고, 상기 전기자는 전기자 코어 주위에 집중적으로 감기고 3상 접속된 M개의 전기자 코일을 포함한다. 상기 전기자와 상기 영구자석 계자 중 하나는 가동자를 구성하고, 상기 전기자와 상기 영구자석 계자 중 나머지 하나는 고정자를 구성하며, 상기 가동자는 단일의 상기 고정자 위에 복수개 나란히 정렬되어 배치되고, 상기 가동자는 상기 고정자에 대해 개별적으로 구동되며, 각각의 가동자는 상기 고정자에 대해 영구자석 자극수 P와 전기자 코일수 M으로 각각 결정되는 서로 다른 관계를 갖는 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자를 포함한다.

본 실시예의 일 형태에 따르면, 리니어 모터 상에 탑재되는 복수의 워크에 대한 필요 추진력이 서로 크게 다를 때에도 모터 체격을 소형화시킬 수 있는 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터를 제공할 수 있다.

본 발명의 더욱 완전한 이해 및 이에 따른 이점은 첨부 도면과 연계하여 고려할 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 더욱 잘 이해될 것이다.

도 1a는 제 1 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도,
도 1b는 도 1a에 도시된 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도,
도 2a는 제 2 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도,
도 2b는 도 2a에 도시된 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도,
도 3a는 제 3 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도,
도 3b는 도 3a에 도시된 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도,
도 4a는 제 4 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도,
도 4b는 도 4a에 도시된 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도,
도 5a는 제 5 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도,
도 5b는 도 5a에 도시된 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도,
도 6a는 제 6 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도,
도 6b는 도 6a에 도시된 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도, 그리고,
도 7은 제 1 실시예 내지 제 6 실시예에 대해 공통인 워크가 탑재될 각각의 가동자의 모터 특성과, 이 특성에 근거하여 연산된 요구될 필요 추진력의 비교표.

제 1 실시예가 아래에 설명될 것이다.

도 1a는 제 1 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도다. 도 1b는 도 1a에 도시된 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도다.

도 1a와 도 1b에서, 도면부호(1)는 가동자, 도면부호(1c)는 대추진력 가동자, 도면부호(1d)는 소추진력 가동자, 도면부호(2)는 전기자 코어, 도면부호(2c)는 대추진력 코어, 도면부호(2d)는 소추진력 코어, 도면부호(3)는 전기자 코일, 도면부호(3c)는 대추진력 코일, 도면부호(3d)는 소추진력 코일, 도면부호(4)는 고정자, 도면부호(5)는 계자 요크, 도면부호(6)는 영구자석을 나타낸다.

제 1 실시예에 따른 리니어 모터에서, 가동자(1)는, 전기자 코어(2) 주위로 집중적으로 감기고 3상 연결된 복수의 전기자 코일(3)을 포함하는 전기자로 구성된다. 다른 한편, 고정자는, 자기적 공극을 통해 전기자와 면하도록 배열되고, 자계 요크(5)의 종방향으로, 즉, 소위 직선 방향으로, 서로 다른 자극을 교대로 갖는 영구자석을 구성한다. 특히, 이러한 구조는, 고정자(4)를 구성하는 영구자석 계자의 자극수 P와 가동자(1)를 구성하는 전기자의 코일수 M으로 결정되는 각기 다른 관계(조합)를 갖는 2개 이상의 이러한 대추진력 가동자(1c)와 소추진력 가동자(1d)로 구성되는 가동자(1)가 단일 조각의 고정자(4) 상에 배열되는 특징을 갖는다.

특히, 도 1a 및 도 1b에서, 대추진력 가동자(1c)는 영구자석 계자의 자극수 P=8과 전기자 코일수 M=9의 조합을 갖고, 가동자의 길이는 자극 피치(pole pitch)가 τp로 표시될 때 8τp×N(N: 1, 2, 3, 등)이다. 이와는 달리, 소추진력 가동자(1d)는 영구자석 계자의 자극수 P=5 및 전기자 코일수 M=6의 조합을 갖고, 가동자의 길이는 5τp×N(N: 1, 2, 3, 등)이다.

가동자 체격이 서로 다른 제 1 실시예의 리니어 슬라이더의 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자에 대한 필요 추진력의 개념이 도 7에 근거하여 아래에 설명된다. 도 7은 본 실시예에 공통인 워크가 탑재될 각각의 가동자의 모터 특성과, 이러한 특성에 근거하여 계산된 요구될 필요 추진력의 비교표이다.

일반적으로, 가동자 상에 탑재될 워크(하중)의 크기가 리니어 슬라이더의 용도에 따라 서로 다를 때, 워크가 탑재될 가동자에 대해 요구되는 필요 추진력에서 차이가 나타난다.

다시 말해서, 제 1 실시예에서, 필요 추진력은 도 1a 및 도 1b에 도시되는 대추진력 가동자(1c)와 소추진력 가동자(1d) 상에 장착될 워크 사이에서 다르다. 이 경우에, 제 1 실시예에서, 단일 고정자 위에 배열되는 대추진력 가동자(1c) 및 소추진력 가동자(1d)의 영구자석 계자의 자극수 P와 전기자 코일수 M 사이의 관계는 P:M=8:9 및 P:M=5:6으로 각각 결정된다. 제 1 실시예에서, 대추진력 가동자(1c)와 소추진력 가동자(1d)의 길이는 8τp×N(N1은 1 이상의 정수) 및 5τp×N(N은 1 이상의 정수)으로 각각 변화한다. 이 결과, 각 가동자의 전기자 코일에 있어서의 1상 당 코일수(비는 100%/67%), 코일 계수(비율은 100%/99%), 갭 자속 밀도(비는 100%/100%), 코일 턴수(비율은 100%/92%)가 서로 다르다. 따라서, 유도 전압 상수(추진력 상수의 비는 100%/61%)가 서로 다르다. 이어서, 각 가동자의 전기자 코일의 코일 스페이스가 서로 다르다. 따라서, 코일 저항(비는 100%/61%)이 서로 다르고, 각 가동자의 유도 전압 상수와 코일 저항이 서로 다를 때, 모터 상수(비는 100%/78%)가 서로 다르다. 결과적으로, 각 가동자의 모터 상수의 자승비를 이용하여 가동자 추진력의 비를 연산함으로써, 양자에 대한 필요 추진력(비는 100%/61%)을 얻을 수 있다. 그 결과, 대추진력 가동자와 소추진력 가동자의 체격을 갖는 가동자의 길이는, 각각의 가동자에 탑재될 워크(하중)의 크기(각각의 가동자에 대해 요구되는 필요 추진력 사이의 차이)에 따라 최적 치수를 갖도록 적절히 설계될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 제 1 실시예에서, 자극수 및 코일수의 서로 다른 조합을 갖는 복수의 대추진력 가동자와 소추진력 가동자가 단일 고정자 위에 배열되고, 따라서, 복수의 워크에 대한 필요 추진력에 큰 차이가 존재할 때에도 모터 체격이 최대한으로 소형화될 수 있다.

제 2 실시예가 아래에 설명될 것이다.

도 2a는 제 2 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도다. 도 2b는 도 2a에 도시되는 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도다.

도 2a 및 도 2b에서, 도면부호(1e)는 대추진력 가동자, 도면부호(1f)는 소추진력 가동자, 도면부호(2e)는 대추진력 코어, 도면부호(2f)는 소추진력 코어, 도면부호(3e)는 대추진력 코일, 도면부호(3f)는 소추진력 코일을 나타낸다.

제 2 실시예와 제 1 실시예 사이의 차이는 도 2a 및 도 2b에 도시되는 바와 같이, 대추진력 가동자(1e)는 영구자석 계자의 자극수 P=8 및 전기자 코일수 M=9의 조합을 갖고, 자극 피치가 τp로 표시될 때, 가동자의 길이는 8τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등). 이와 달리, 소추진력 가동자(1f)는 영구자석 계자의 자극수 P=4 및 전기자 코일수 M=3의 조합을 갖고, 자극 피치가 τp로 표시될 때, 가동자의 길이는 4τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등).

제 2 실시예에서, 서로 다른 가동자 체격을 갖는 리니어 슬라이더의 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자의 필요 추진력의 개념이 도 7에 근거하여 아래에 설명된다.

다시 말해서, 제 2 실시예에서, 필요 추진력은 도 2a 및 도 2b에 도시되는 대추진력 가동자(1e) 및 소추진력 가동자(1f) 상에 탑재될 워크들 사이에서 서로 다르다. 이 경우에, 제 2 실시예에서, 단일 고정자 위에 배열되는 대추진력 가동자(1e) 및 소추진력 가동자(1f)의 영구자석 계자의 자극수 P와 전기자 코일수 M 사이의 관계는 P:M = 8:9 및 P:M = 4:3으로 각각 결정된다. 제 2 실시예에서, 대추진력 가동자(1e)와 소추진력 가동자(1f)의 길이는 8τp×N(N1은 1 이상의 정수) 및 4τp×N(N은 1 이상의 정수)으로 각각 변화한다. 이 결과, 각 가동자의 전기자 코일에 있어서의 1상 당 코일수(비는 100%/33%), 코일 계수(비율은 100%/92%), 갭 자속 밀도(비는 100%/98%), 코일 턴수(비율은 100%/159%)가 서로 다르다. 따라서, 유도 전압 상수(추진력 상수의 비는 100%/48%)가 서로 다르다. 이어서, 각 가동자의 전기자 코일의 코일 스페이스가 서로 다르다. 따라서, 코일 저항(비는 100%/57%)이 서로 다르고, 각 가동자의 유도 전압 상수와 코일 저항이 서로 다를 때, 모터 상수(비는 100%/63%)가 서로 다르다. 결과적으로, 각 가동자의 모터 상수의 자승비를 이용하여 가동자 추진력의 비를 연산함으로써, 양자에 대한 필요 추진력(비는 100%/39%)을 얻을 수 있다. 그 결과, 대추진력 가동자와 소추진력 가동자의 체격을 갖는 가동자의 길이는, 각각의 가동자에 탑재될 워크(하중)의 크기(각각의 가동자에 대해 요구되는 필요 추진력 사이의 차이)에 따라 최적 치수를 갖도록 적절히 설계될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 제 2 실시예에서, 자극수 및 코일수의 서로 다른 조합을 갖는 복수의 대추진력 가동자와 소추진력 가동자가 단일 고정자 위에 배열되고, 따라서, 복수의 워크에 대한 필요 추진력에 큰 차이가 존재할 때에도 모터 체격이 소형화될 수 있다.

제 3 실시예가 아래에 설명될 것이다.

도 3a는 제 3 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도다. 도 3b는 도 3a에 도시되는 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도다.

도 3a 및 도 3b에서, 도면부호(1g)는 대추진력 가동자, 도면부호(1h)는 소추진력 가동자, 도면부호(2g)는 대추진력 코어, 도면부호(2h)는 소추진력 코어, 도면부호(3g)는 대추진력 코일, 도면부호(3h)는 소추진력 코일을 나타낸다.

제 3 실시예와 제 2 실시예 사이의 차이는 도 3a 및 도 3b에 도시되는 바와 같이, 대추진력 가동자(1g)는 영구자석 계자의 자극수 P=8 및 전기자 코일수 M=9의 조합을 갖고, 자극 피치가 τp로 표시될 때, 가동자의 길이는 8τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등). 이와 달리, 소추진력 가동자(1h)는 영구자석 계자의 자극수 P=2 및 전기자 코일수 M=3의 조합을 갖고, 가동자의 길이는 2τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등).

제 3 실시예에서, 서로 다른 가동자 체격을 갖는 리니어 슬라이더의 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자의 필요 추진력의 개념이 도 7에 근거하여 아래에 설명된다.

다시 말해서, 제 3 실시예에서, 필요 추진력은 도 3a 및 도 3b에 도시되는 대추진력 가동자(1g) 및 소추진력 가동자(1h) 상에 탑재될 워크들 사이에서 서로 다르다. 이 경우에, 제 3 실시예에서, 단일 고정자 위에 배열되는 대추진력 가동자(1g) 및 소추진력 가동자(1h)의 영구자석 계자의 자극수 P와 전기자 코일수 M 사이의 관계는 P:M = 8:9 및 P:M = 2:3으로 각각 결정된다. 제 3 실시예에서, 대추진력 가동자(1g)와 소추진력 가동자(1h)의 길이는 8τp×N(N1은 1 이상의 정수) 및 2τp×N(N은 1 이상의 정수)으로 각각 변화한다. 이 결과, 각 가동자의 전기자 코일에 있어서의 1상 당 코일수(비는 100%/33%), 코일 계수(비율은 100%/92%), 갭 자속 밀도(비는 100%/102%), 코일 턴수(비율은 100%/64%)가 서로 다르다. 따라서, 유도 전압 상수(추진력 상수의 비는 100%/20%)가 서로 다르다. 각 가동자의 전기자 코일의 코일 스페이스가 서로 다르며, 따라서, 코일 저항(비는 100%/20%)이 서로 다르다. 더욱이, 각 가동자의 유도 전압 상수와 코일 저항이 서로 다를 때, 모터 상수(비는 100%/44%)가 서로 다르다. 결과적으로, 각 가동자의 모터 상수의 자승비를 이용하여 가동자 추진력의 비를 연산함으로써, 양자에 대한 필요 추진력(비는 100%/20%)을 얻을 수 있다. 그 결과, 대추진력 가동자와 소추진력 가동자의 체격을 갖는 가동자의 길이는, 각각의 가동자에 탑재될 워크(하중)의 크기(각각의 가동자에 대해 요구되는 필요 추진력 사이의 차이)에 따라 최적 치수를 갖도록 적절히 설계될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 제 3 실시예에서, 자극수 및 코일수의 서로 다른 조합을 갖는 복수의 대추진력 가동자와 소추진력 가동자가 단일 고정자 위에 배열되고, 따라서, 복수의 워크에 대한 필요 추진력에 큰 차이가 존재할 때에도 모터 체격이 소형화될 수 있다.

제 4 실시예가 아래에 설명될 것이다.

도 4a는 제 4 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도다. 도 4b는 도 4a에 도시되는 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도다.

도 4a 및 도 4b에서, 도면부호(1i)는 대추진력 가동자, 도면부호(1j)는 소추진력 가동자, 도면부호(2i)는 대추진력 코어, 도면부호(2j)는 소추진력 코어, 도면부호(3i)는 대추진력 코일, 도면부호(3j)는 소추진력 코일을 나타낸다.

제 4 실시예와 제 3 실시예 사이의 차이는 도 4a 및 도 4b에 도시되는 바와 같이, 대추진력 가동자(1i)는 영구자석 계자의 자극수 P=5 및 전기자 코일수 M=6의 조합을 갖고, 자극 피치가 τp로 표시될 때, 가동자의 길이는 5τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등). 이와 달리, 소추진력 가동자(1j)는 영구자석 계자의 자극수 P=4 및 전기자 코일수 M=3의 조합을 갖고, 가동자의 길이는 4τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등).

제 4 실시예에서, 서로 다른 가동자 체격을 갖는 리니어 슬라이더의 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자의 필요 추진력의 개념이 도 7에 근거하여 아래에 설명된다.

다시 말해서, 제 4 실시예에서, 필요 추진력은 도 4a 및 도 4b에 도시되는 대추진력 가동자(1i) 및 소추진력 가동자(1j) 상에 탑재될 워크들 사이에서 서로 크게 다르다. 이 경우에, 제 4 실시예에서, 단일 고정자 위에 배열되는 대추진력 가동자(1i) 및 소추진력 가동자(1j)의 영구자석 P:M = 5:6 및 P:M = 4:3으로 각각 결정된다. 계자의 자극수 P와 전기자 코일수 M 사이의 관계는 제 4 실시예에서, 대추진력 가동자(1i)와 소추진력 가동자(1j)의 길이는 5τp×N(N1은 1 이상의 정수) 및 4τp×N(N은 1 이상의 정수)으로 각각 변화한다. 이 결과, 각 가동자의 전기자 코일에 있어서의 1상 당 코일수(비는 100%/50%), 코일 계수(비율은 100%/93%), 갭 자속 밀도(비는 100%/98%), 코일 턴수(비율은 100%/172%)가 서로 다르다. 따라서, 유도 전압 상수(추진력 상수의 비는 100%/78%)가 서로 다르다. 이어서, 각 가동자의 전기자 코일의 코일 스페이스가 서로 다르다. 따라서, 코일 저항(비는 100%/94%)이 서로 다르고, 각 가동자의 유도 전압 상수와 코일 저항이 서로 다를 때, 모터 상수(비는 100%/80%)가 서로 다르다. 결과적으로, 각 가동자의 모터 상수의 자승비를 이용하여 가동자 추진력의 비를 연산함으로써, 양자에 대한 필요 추진력(비는 100%/64%)을 얻을 수 있다. 그 결과, 대추진력 가동자와 소추진력 가동자의 체격을 갖는 가동자의 길이는, 각각의 가동자에 탑재될 워크(하중)의 크기(각각의 가동자에 대해 요구되는 필요 추진력 사이의 차이)에 따라 최적 치수를 갖도록 적절히 설계될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 제 4 실시예에서, 자극수 및 코일수의 서로 다른 조합을 갖는 복수의 대추진력 가동자와 소추진력 가동자가 단일 고정자 위에 배열되고, 따라서, 복수의 워크에 대한 필요 추진력에 큰 차이가 존재할 때에도 모터 체격이 소형화될 수 있다.

제 5 실시예가 아래에 설명될 것이다.

도 5a는 제 5 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도다. 도 5b는 도 5a에 도시되는 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도다.

도 5a 및 도 5b에서, 도면부호(1k)는 대추진력 가동자, 도면부호(1l)는 소추진력 가동자, 도면부호(2k)는 대추진력 코어, 도면부호(2l)는 소추진력 코어, 도면부호(3k)는 대추진력 코일, 도면부호(3l)는 소추진력 코일을 나타낸다.

제 5 실시예와 제 4 실시예 사이의 차이는 도 5a 및 도 5b에 도시되는 바와 같이, 대추진력 가동자(1k)는 영구자석 계자의 자극수 P=5 및 전기자 코일수 M=6의 조합을 갖고, 자극 피치가 τp로 표시될 때, 가동자의 길이는 5τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등). 이와 달리, 소추진력 가동자(1l)는 영구자석 계자의 자극수 P=2 및 전기자 코일수 M=3의 조합을 갖고, 가동자의 길이는 2τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등).

제 5 실시예에서, 서로 다른 가동자 체격을 갖는 리니어 슬라이더의 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자의 필요 추진력의 개념이 도 7에 근거하여 아래에 설명된다.

다시 말해서, 제 5 실시예에서, 필요 추진력은 도 5a 및 도 5b에 도시되는 대추진력 가동자(1k) 및 소추진력 가동자(1l) 상에 탑재될 워크들 사이에서 서로 크게 다르다. 이 경우에, 제 5 실시예에서, 단일 고정자 위에 배열되는 대추진력 가동자(1k) 및 소추진력 가동자(1l)의 영구자석 계자의 자극수 P와 전기자 코일수 M 사이의 관계는 P:M = 5:6 및 P:M = 2:3으로 각각 결정된다. 제 5 실시예에서, 대추진력 가동자(1k)와 소추진력 가동자(1l)의 길이는 5τp×N(N1은 1 이상의 정수) 및 2τp×N(N은 1 이상의 정수)으로 각각 변화한다. 이 결과, 각 가동자의 전기자 코일에 있어서의 1상 당 코일수(비는 100%/50%), 코일 계수(비율은 100%/93%), 갭 자속 밀도(비는 100%/102%), 코일 턴수(비율은 100%/70%)가 서로 다르다. 따라서, 유도 전압 상수(추진력 상수의 비는 100%/33%)가 서로 다르다. 각 가동자의 전기자 코일의 코일 스페이스가 서로 다르고, 따라서, 코일 저항(비는 100%/33%)이 서로 다르다. 더욱이, 각 가동자의 유도 전압 상수와 코일 저항이 서로 다를 때, 모터 상수(비는 100%/57%)가 서로 다르다. 결과적으로, 각 가동자의 모터 상수의 자승비를 이용하여 가동자 추진력의 비를 연산함으로써, 양자에 대한 필요 추진력(비는 100%/32%)을 얻을 수 있다. 그 결과, 대추진력 가동자와 소추진력 가동자의 체격을 갖는 가동자의 길이는, 각각의 가동자에 탑재될 워크(하중)의 크기(각각의 가동자에 대해 요구되는 필요 추진력 사이의 차이)에 따라 최적 치수를 갖도록 적절히 설계될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 제 5 실시예에서, 자극수 및 코일수의 서로 다른 조합을 갖는 복수의 대추진력 가동자와 소추진력 가동자가 단일 고정자 위에 배열되고, 따라서, 복수의 워크에 대한 필요 추진력에 큰 차이가 존재할 때에도 모터 체격이 소형화될 수 있다.

제 6 실시예가 아래에 설명될 것이다.

도 6a는 제 6 실시예에 따른 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 측면도다. 도 6b는 도 6a에 도시되는 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터의 정면도다.

도 6a 및 도 6b에서, 도면부호(1m)는 대추진력 가동자, 도면부호(1n)는 소추진력 가동자, 도면부호(2m)는 대추진력 코어, 도면부호(2n)는 소추진력 코어, 도면부호(3m)는 대추진력 코일, 도면부호(3n)는 소추진력 코일을 나타낸다.

제 6 실시예와 제 5 실시예 사이의 차이는 도 6a 및 도 6b에 도시되는 바와 같이, 대추진력 가동자(1m)는 영구자석 계자의 자극수 P=4 및 전기자 코일수 M=3의 조합을 갖고, 자극 피치가 τp로 표시될 때, 가동자의 길이는 4τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등). 이와 달리, 소추진력 가동자(1n)는 영구자석 계자의 자극수 P=2 및 전기자 코일수 M=3의 조합을 갖고, 가동자의 길이는 2τp×N이다(N: 1, 2, 3, 등).

제 6 실시예에서, 서로 다른 가동자 체격을 갖는 리니어 슬라이더의 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자의 필요 추진력의 개념이 도 7에 근거하여 아래에 설명된다.

다시 말해서, 제 6 실시예에서, 필요 추진력은 도 6a 및 도 6b에 도시되는 대추진력 가동자(1m) 및 소추진력 가동자(1n) 상에 탑재될 워크들 사이에서 서로 크게 다르다. 이 경우에, 제 6 실시예에서, 단일 고정자 위에 배열되는 대추진력 가동자(1m) 및 소추진력 가동자(1n)의 영구자석 계자의 자극수 P와 전기자 코일수 M 사이의 관계는 P:M = 4:3 및 P:M = 2:3으로 각각 결정된다. 제 6 실시예에서, 대추진력 가동자(1m)와 소추진력 가동자(1n)의 길이는 4τp×N(N1은 1 이상의 정수) 및 2τp×N(N은 1 이상의 정수)으로 각각 변화한다. 이 결과, 각 가동자의 전기자 코일에 있어서의 1상 당 코일수(비는 100%/100%), 코일 계수(비율은 100%/100%), 갭 자속 밀도(비는 100%/104%), 코일 턴수(비율은 100%/41%)가 서로 다르다. 따라서, 유도 전압 상수(추진력 상수의 비는 100%/42%)가 서로 다르다. 각 가동자의 전기자 코일의 코일 스페이스가 서로 다르고, 따라서, 코일 저항(비는 100%/35%)이 서로 다르다. 더욱이, 각 가동자의 유도 전압 상수와 코일 저항이 서로 다를 때, 모터 상수(비는 100%/71%)가 서로 다르다. 결과적으로, 각 가동자의 모터 상수의 자승비를 이용하여 가동자 추진력의 비를 연산함으로써, 양자에 대한 필요 추진력(비는 100%/50%)을 얻을 수 있다. 그 결과, 대추진력 가동자와 소추진력 가동자의 체격을 갖는 가동자의 길이는, 각각의 가동자에 탑재될 워크(하중)의 크기(각각의 가동자에 대해 요구되는 필요 추진력 사이의 차이)에 따라 최적 치수를 갖도록 적절히 설계될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 제 6 실시예에서, 자극수 및 코일수의 서로 다른 조합을 갖는 복수의 대추진력 가동자와 소추진력 가동자가 단일 고정자 위에 배열되고, 따라서, 복수의 워크에 대한 필요 추진력에 큰 차이가 존재할 때에도 모터 체격이 소형화될 수 있다.

영구자석 계자의 자극수와 전기자 코일수의 서로 다른 조합을 갖는 복수의 가동자를 단일 고정자 위에 배열함으로써, 각각의 워크에 적합한 모터 체격이, 서로 다른 각각의 필요 추진력을 요구하는 복수의 워크에도 적용 가능하다. 따라서, 여기서 설명되는 실시예들의 코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터는 대추진력 가동자가 글래스 기판과 같은 메인 워크를 운반하고 소추진력 가동자가 케이블과 같은 소형 워크를 운반하는, 액정 제작 장비와 같이, 다양한 용도에 적용 가능하다.

1 : 가동자
1c, 1e, 1g, 1i, 1k, 1m : 대추진력 가동자
1d, 1f, 1h, 1j, 1l, 1n : 소추진력 가동자
2 : 전기자 코어
2c, 2e, 2g, 2i, 2k, 2m : 대추진력 코어
2d, 2f, 2h, 2j, 2l, 2n : 소추진력 코어
3 : 전기자 코일
3c, 3e, 3g, 3i, 3k, 3m : 대추진력 코일
3d, 3f, 3h, 3j, 3l, 3n : 소추진력 코일
4 : 고정자
5 : 계자 요크
6 : 영구자석

Claims

직선 방향으로 향해서 서로 자극이 상이하도록 배열된 P개의 영구자석을 갖는 영구자석 계자와,
상기 영구자석 계자와 자기적 공극을 거쳐서 대향 배치되는 동시에, 전기자 코어에 집중적으로 권회되고 또한 3상 접속된 M개의 전기자 코일을 갖는 전기자를 포함하며,
상기 전기자 및 상기 영구자석 계자는, 어느 한쪽이 가동자로, 다른쪽이 고정자로서 구성되는 동시에, 동일의 상기 고정자 상에 복수의 상기 가동자가 나란히 배치되고, 복수의 상기 가동자가 상기 고정자에 대해서 개별적으로 구동되며,
상기 복수의 가동자는, 상기 고정자에 대해서 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율이 각각 상이한 대추진력 가동자 및 소추진력 가동자로 구성되어 있는
코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 대추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 8N:9N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 자극 피치를 τp로 한 경우, 상기 대추진력 가동자의 길이는 8τp×N(N은 1 이상의 정수)이며,
상기 소추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 5N:6N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 상기 소추진력 가동자의 길이는 5τp로 하는
코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 대추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 8N:9N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 자극 피치를 τp로 한 경우, 상기 대추진력 가동자의 길이는 8τp×N(N은 1 이상의 정수)이며,
상기 소추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 4N:3N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 상기 소추진력 가동자의 길이는 4τp로 하는
코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 대추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 8N:9N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 자극 피치를 τp로 한 경우, 상기 대추진력 가동자의 길이는 8τp×N(N은 1 이상의 정수)이며,
상기 소추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 2N:3N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 상기 소추진력 가동자의 길이는 2τp로 하는
코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 대추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 5N:6N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 자극 피치를 τp로 한 경우, 상기 대추진력 가동자의 길이는 5τp×N(N은 1 이상의 정수)이며,
상기 소추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 4N:3N으로 하는 동시에(N은 1 이상의 정수), 상기 소추진력 가동자의 길이는 4τp로 하는
코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 대추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 5N:6N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 자극 피치를 τp로 한 경우, 상기 대추진력 가동자의 길이는 5τp×N(N은 1 이상의 정수)이며,
상기 소추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 2N:3N으로 하는 동시에(N은 1 이상의 정수), 상기 소추진력 가동자의 길이는 2τp로 하는
코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 대추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 4N:3N으로 하는 동시에(단, N은 1 이상의 정수), 자극 피치를 τp로 한 경우, 상기 대추진력 가동자의 길이는 4τp×N(N은 1 이상의 정수)이며,
상기 소추진력 가동자는, 상기 영구자석 자극수 P와 상기 전기자 코일수 M과의 비율을 2N:3N으로 하는 동시에(N은 1 이상의 정수), 상기 소추진력 가동자의 길이는 2τp로 하는
코어를 갖는 멀티헤드형 리니어 모터.