KR101975692B1 - 리니어 모터 - Google Patents

Abstract

추진력이라는 리니어 모터의 특성을 유지하면서, 슬롯을 늘리지 않고 유효 스트로크의 연장을 가능하게 하는 리니어 모터(linear motor)용 전기자(電機子) 등을 제공하는 것.
리니어 모터용 전기자는, 구형(矩形) 판상(板狀)의 기판부와, 상기 기판부에 병설되어 있는 코일을 권회(卷回)한 복수의 자극 이빨(磁極齒)과, 상기 기판부의 상기 병설 방향의 단부에, 상기 자극 이빨로부터 간격을 두고 설치되고, 코일을 권회하지 않은 보조 이빨(補助齒)을 갖춘다.

Description

리니어 모터

본 발명은 리니어 모터(linear motor)용 전기자(電機子) 및 상기 전기자를 구비하는 리니어 모터에 관한 것이다.

반도체 제조 장치, 액정 디스플레이 기판 제조 장치에 있어서는, 중력 방향으로 수직인 면 내에서 가공 대상물을 저진동으로 정도 좋게 이동시키는 것이 요구된다. 직교 배치된 리니어 가이드 상을 각별하게 이동할 수 있는 구동원에 의해, 가공 대상물 또는 가공 공구를 재치(載置)한 테이블이 이동된다. 이 이동에는 저진동으로 정도가 좋은 것이 요구된다. 그 때문에, 일반의 가공 기계에 이용되고 있는 회전형 모터의 출력을 볼 스크류(ball screw)에서 직선 운동으로 바꾸는 방식은 구동원으로서 채용되지 않는다. 직접적인 평행 이동이 가능한 리니어 모터가 구동원으로서 이용되고 있다.

리니어 모터의 일반적인 구성으로서는, 극성이 교대로 바뀌도록 복수의 영구자석을 배열한 가동자(可動子)(또는 고정자(固定子))로서의 계자부(界磁部)와, 복수의 자극 이빨(磁極齒)을 포함하는 연자성체(軟磁性體)로 이루어진 코어 및 자극 이빨에 감긴 코일을 가지는 고정자(또는 가동자)로서의 전기자를 조합하고 있다. 이 계자부와 전기자를, 양자 사이에 소정의 거리를 두고 대향(對向) 배치시킨다. 극성과 크기가 계자부의 계자 주기에 대한 이동 거리에 동기한 교류 전류를 코일에 인가 함으로써, 영구자석과의 흡인 반발력에 의해 이동 방향으로 추진력을 발생시킨다. 그리고, 계자부(또는 전기자)를 전기자(또는 계자부)에 대해 직선 운동시킨다. 이러한 구성을 이루는 리니어 모터로서, 여러 가지 타입의 것이 제안되고 있다. 예를 들면, 일본 특개 2008-125322호에는 계자부를 고정자로 하고, 전기자를 가동자로 하는 리니어 모터가 기재되어 있다.

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한편, 전기자를 고정자, 계자부를 가동자로 하는 가동 마그넷형 리니어 모터에 있어서, 가동자의 유효 스트로크(가동역(可動域)의 길이)는, 고정자의 전체 길이로부터 가동자의 전체 길이를 뺀 값 이하이다. 이러한 리니어 모터에서는, 유효 스트로크를 연장하기 위해서는, 가동자의 전체 길이를 줄이던지, 고정자의 전체 길이를 연장하는 것이 필요해진다. 그러나, 고정자를 연장하는 경우, 그 길이는 임의로 할 수 없다. 리니어 모터의 특성을 유지하기 위해서는, 소정의 단위 마다 연장하는 것이 필요하기 때문이다. 예를 들면, 7극(極) 6슬롯의 가동 마그넷형 리니어 모터의 경우, 고정자는 6슬롯 단위로 연장하는 것이 필요하다.

또한, 소정 단위 마다 연장하는 경우에 있어서도, 보다 짧은 거리 단위로 연장 가능하게 하려면, 미리 자석의 피치나 코일의 피치를 좁게 정의한 설계가 필요하다. 그에 따라, 부품 점수·작업 공정수(工程數)의 증대를 부른다.
그런 점에서, 고정자(전기자)를 단위 슬롯 마다 연장하지 않고도, 유효 스트로크의 연장을 실현하고자 하는 요구가 존재한다.

본 발명은 상술과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 슬롯을 늘리지 않고 유효 스트로크의 연장을 가능하게 한 리니어 모터용 전기자 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 리니어 모터용 전기자는, 구형 판상의 기판부와, 상기 기판부에 병설(倂設)되어 있는 코일을 권회(卷回)한 복수의 자극 이빨과, 상기 기판부의 병설 방향의 단부에, 자극 이빨로부터 간격을 두고 설치되고, 코일을 권회하지 않은 보조 이빨(補助齒)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 단부에 코일을 권회하지 않은 보조 이빨을 구비하므로, 보조 이빨을 마련한 분 만큼 전기자를 연장 함으로써, 리니어 모터의 유효 스트로크를 연장하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 리니어 모터용 전기자는, 보조 이빨 및 상기 보조 이빨에 인접하는 자극 이빨의 간격은, 인접하는 2개의 자극 이빨의 간격과 대략 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 유효 스트로크를 연장한 부분에 있어서, 추진력의 저하를 최소한으로 하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 리니어 모터용 전기자는, 보조 이빨은, 자극 이빨과 대략 동일 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 보조 이빨은 자극 이빨과 대략 동일 형상이므로, 공통 부품으로 하는 것에 의해 부품 점수를 줄이는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 리니어 모터용 전기자는, 보조 이빨 및 자극 이빨은 직방체상을 이루고, 보조 이빨 및 상기 보조 이빨에 인접하는 자극 이빨은 병설 방향으로 정대(正對)하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 보조 이빨은 자극 이빨과 유사한 형상으로 되어 있으므로, 추진력의 발생에 기여하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 리니어 모터용 전기자는, 보조 이빨 및 자극 이빨은, 그 선단부가 근원부(根元部) 보다 크고, 보조 이빨 및 상기 보조 이빨에 인접하는 자극 이빨은 병설 방향으로 정대(正對)하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 보조 이빨 및 자극 이빨은, 그 선단부가 근원부 보다 크기 때문에, 자속의 전달 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 리니어 모터용 전기자는, 보조 이빨 및 자극 이빨 각각의 선단면은 면일(面一)하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 보조 이빨은 자극 이빨과 선단면을 면일하게 되어 있으므로, 자극 이빨과 마찬가지로 고정자와의 사이에 자속(磁束)을 흘리는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 리니어 모터용 전기자는, 병설 방향의 양단부 각각에, 보조 이빨을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 보조 이빨을 자극 이빨의 병설 방향의 양단부에 마련했으므로, 리니어 모터의 특성을 무너뜨리지 않고 유효 스트로크를 연장하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 리니어 모터는, 상기에 기재된 리니어 모터용 전기자와, 상기 리니어 모터용 전기자에 선단면이 대향하는 복수의 자석, 및 상기 복수의 자석을 자극이 교대로 형성되도록 직선 상에 배열한 구형 판상의 백 요크(back yoke)를 가지는 계자부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 단부에 코일을 권회하지 않은 보조 이빨을 구비하므로, 보조 이빨을 마련하는 분 만큼 전기자를 연장 함으로써, 리니어 모터의 유효 스트로크를 연장하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 리니어 모터는, 리니어 모터용 전기자를 고정자로 하고, 계자부를 가동자로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 리니어 모터용 전기자를 고정자로 하고, 계자부를 가동자로 했으므로, 가동자의 유효 스트로크를 연장하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서는, 유효 스트로크의 연장이 가능해진다.

도 1은 리니어 모터의 일 구성 예를 나타내는 사시도이다.
도 2a는 코일을 제외한 고정자의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2b는 코일을 제외한 고정자의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 3은 가동자 일 구성 예를 나타내는 평면도이다.
도 4는 리니어 모터의 측면도이다.
도 5a는 가동자의 전체를 나타내는 평면도이다.
도 5b는 가동자의 일부를 확대한 평면도이다.
도 6은 리니어 모터의 측면도이다.
도 7a는 오버행 양에 대한 설명도이다.
도 7b는 오버행 양에 대한 설명도이다.
도 8은 코일을 제외한 고정자의 다른 구성을 나타내는 설명도이다.

이하, 실시 형태를, 도면을 이용해 구체적으로 설명한다. 도 1은 리니어 모터(100)의 일 구성 예를 나타내는 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 코일(14)을 제외한 고정자(1)의 구성을 나타내는 설명도이다. 도 2a는 고정자(1)를 구성하는 파트를 나타낸 사시도이다. 도 2b는 고정자(1)의 측면도이다. 리니어 모터(100)는, 일방향으로 길고 직방체상(直方體狀)을 이루는 고정자(1)와, 상기 고정자(1)의 일부와 약간의 간격을 두고 대향하는 구형 판상의 백 요크(21)에 영구자석(22a, 22b)을 병설한 가동자(2)를 포함한다. 가동자(2)는 고정자(1)의 길이 방향(도 1의 화살표 방향 또는 화살표의 역방향)으로, 이동하게 되어 있다. 본 실시 형태의 리니어 모터(100)는, 전기자를 고정자(1)로 하고, 계자부를 가동자(2)로서 이용한다.

고정자(1)는 자극 이빨 파트(11, 12), 보조 이빨 파트(13)를 포함한다. 도 2a에 도시한 바와 같이, 자극 이빨 파트(11)는 구형 판상의 기판부(11a), 기판부(11a)로부터 수직으로 입상(立上)하고, 소정의 거리를 두는 2개의 구형 판상(직방체상)의 치부(齒部)(11b)를 포함한다. 자극 이빨 파트(11)는 측면시(側面視), L자를 2개 연결한 것 같은 형상이다. 자극 이빨 파트(11)는, 가동자(2)의 이동 방향(도 2a의 좌우 방향)의 치수(Wt＋Wd＋Wt＋Wd) 보다, 그에 교차하는 방향(도 2의 깊이 방향)의 치수(d)를 크게 하고 있다. 2개의 치부(11b)의 병렬 방향의 틈새 치수(Wd)는, 치부(11b)의 두께(도 2의 좌우 방향의 치수 Wt) 보다 넓게 되어 있다. 치부(11b)의 돌출 길이(h)는, 틈새 치수(Wd) 및 두께(Wt) 보다 크게 되어 있다. 기판부(11a)의 두께는, 치부(11b)의 두께(Wt)와 동일하다.

자극 이빨 파트(12)는 구형 판상의 기판부(12a)의 양단부로부터 수직으로 입상하는 2개의 구형 판상(직방체상)의 치부(12b)를 포함한다. 자극 이빨 파트(12)는 측면시, U자 형상을 이루고 있다. 자극 이빨 파트(12)는, 가동자(2)의 이동 방향의 치수는, Wt＋Wd＋Wt로 하고 있다. 각각의 치부(12b)의 두께는 Wt, 기판부(12a)로부터의 돌출 길이는 h이다. 자극 이빨 파트(12)의 깊이 치수는 d이다. 기판부(12a)의 두께는, 치부(12b)의 두께(Wt)와 동일하다.

보조 이빨 파트(13)는 구형 판상의 기판부(13a)의 일단으로부터 수직으로 입상하는 구형 판상(직방체상)의 보조 치부(13b)를 포함한다. 보조 이빨 파트(13)는 측면시, L자 형상을 이루고 있다. 보조 이빨 파트(13)는, 가동자(2)의 이동 방향의 치수는, Wt＋Wd로 하고 있다. 보조 치부(13b)의 두께는 Wt, 기판부(13a)로부터의 돌출 길이는 h이다. 보조 이빨 파트(13)의 깊이 치수는 d이다. 기판부(13a)의 두께는, 보조 치부(13b)의 두께(Wt)와 동일하다. 보조 치부(13b)는, 치부(11b, 12b)와 대략 동일 형상이다.

도 1에서는, 8개의 자극 이빨 파트(11), 1개의 자극 이빨 파트(12), 2개의 보조 이빨 파트(13)가 고정자(1)에 포함되어 있다. 고정자(1)는 다음과 같이 구성한다. 8개의 자극 이빨 파트(11)를 인접하는 치부(11b)가 등간격(Wd)이 되도록 늘어놓아 결합한다. 결합한 것의 길이 방향의 일단, 즉, 기판부(11a)가 가동자(2)의 이동 방향으로 돌출하고 있는 측에 자극 이빨 파트(12)를 치부(12b)가 치부(11b)와 평행이 되도록 결합한다.

또한, 고정자(1)는, 그 길이 방향의 양단부 각각에 보조 이빨 파트(13)를 고정하고, 치부(11b와 12b)를 결합해 구성된다. 그리고, 치부(11b, 12b), 보조 치부(13b)는, 그 높이 방향의 선단면이 면일(面一)하고, 고정자(1)의 길이 방향에 따라, 소정 간격으로 병설된다. 보조 치부(13b)는, 인접하는 치부(11b, 12b)와 병설 방향으로 정대(正對)하고 있다. 또한, 치부(11b, 12b) 각각에 도선을 권회(卷回)하여, 각각 대응하는 코일(14, 14)를 형성한다. 각 코일(14)을 구성하는 도선의 굵기, 권회 수는 동일하다. 치부(11b, 12b)는 각각 권회되고 있는 코일(14, 14)에 전류를 흘리는 것에 의해, 자극 이빨로서 기능한다. 고정자(1)를 구성하는 자극 이빨 파트(11, 12) 및 보조 이빨 파트(13)는, 예를 들면, 무방향성 전자 강판에 의해 형성한다. 또한, 보조 치부(13b)는 상술의 보조 이빨에 상당한다.

도 3은 가동자(2)의 일 구성 예를 나타내는 평면도이다. 도 3은 가동자(2)를 고정자(1)의 대향면 측에서 본 도면이다. 가동자(2)는 구형 판상의 백 요크(21)에, 이동 방향으로 교대로 배설된(배열되어 있는) 복수의 영구자석(22a, 22b)을 구비하고 있다. 영구자석(22a, 22b)은 고정자(1)와의 대향 방향으로 자화(磁化)되고 있다. 영구자석(22a, 22b)은, 서로 극성을 반대로 하고 있다. 인접하는 영구자석(22a, 22b)의 중심 간 거리(자석 피치)는, P_M으로 되어 있다. 영구자석(22a, 22b)은 이동 방향에 대해, 약 3도 경사져 배치(스큐(Skew) 배치) 되어 있다. 고정자(1)의 백 요크(21)는 연자성 금속, 예를 들면, 압연 강재로 형성한다. 영구자석(22a, 22b)은 네오디뮴 자석, 페라이트 자석, 사마륨 코발트 자석 등이다.

상기와 같이 구성한 고정자(1) 및 가동자(2)를 조합하여, 리니어 모터(100)가 구성된다. 도 4는 리니어 모터(100)의 측면도이다. 가동자(2)는, 영구자석(22a, 22b)이, 소정의 틈새를 통해, 고정자(1)의 치부(11b, 12b)의 선단면과 서로 마주 보도록 하여, 고정자(1)와 대향한다. 가동자(2)가 구비하는 7쌍의 영구자석(22a(22b))은, 고정자(1)가 구비하는 치부(11b(12b)) 6쌍과 대향하고 있다. 즉, 리니어 모터(100)는 7극 6슬롯을 기본적인 구성으로 하고 있다.

고정자(1)의 코일(14)에 삼상 교류를 흐르게 하여 치부(11b(12b))에 자계를 발생시키면, 이 자계에 가동자(2)의 영구자석(22a, 22b)이 순차적으로 자기 흡인 반발 함으로써, 가동자(2)는 고정자(1)에 대해, 직선 운동을 실시한다.

다음으로, 보조 치부(13b)에 대해 설명한다. 보조 치부(13b)는 고정자(1)의 양단부 각각에, 치부(11b(12b))와 마찬가지로 형성되어 있다. 즉, 보조 치부(13b)의 두께는 Wt이며, 인접하는 치부(11b(12b)) 간의 거리는 Wd이다.

두께 Wt, 거리 Wd는, 다음과 같이 정한다. 리니어 모터(100)는 7극 6슬롯의 구성이기 때문에, 영구자석(22a, 22b)의 피치를 P_M으로 하면, 고정자(1)의 치부(11b(12b))의 피치 Pt는, Pt = P_M × 7/6이 된다. 구한 Pt에 의해, 치부(11b(12b))에 권회하는 코일(14)의 권후(卷厚)를 고려해 치부(11b(12b))의 두께 Wt를 정한다. 정한 두께 Wt에 의해, 서로 인접하는 치부(11b(12b))의 거리 Wd를, Wd = Pt - Wt에 의해 정한다. 또한, 후술과 같이, 영구자석(22a, 22b)의 스큐를 고려한 경우에는, Wd = Pt1 - Wt이다.

다음으로, 리니어 모터(100)에서의 고정자(1) 및 가동자(2)의 길이에 대해, 설명한다. 도 5a는 가동자(2)의 전체를 나타내는 평면도이다. 도 5b는 가동자(2)의 일부를 확대한 평면도이다. 도 5a, 5b는 가동자(2)의 일 구성 예를 나타내는 평면도이다. 도 5a, 5b는 7극 6슬롯의 최소 구성의 가동자(2)를 나타낸 것이다. 또한, 도 5b에서는 이해를 돕기 위해, θ의 값을 크게 하고 있다. 도 5a, 5b 모두, 지면의 좌우 방향이 가동자(2)의 이동 방향이다. 가동자(2)가 가지는 영구자석(22a, 22b)은 각도 θ로 경사져 배치되어 있다. 영구자석(22a, 22b)을, 가동자(2)의 이동 방향과 교차하는 방향(도 5의 지면 상하 방향)에 대해, 이루는 각이 각도 θ가 되도록 경사지게 한다. 즉, 각도 θ의 스큐 배치로 되어 있다. 영구자석(22a, 22b)의 폭을 L0으로 한다. 영구자석(22a, 22b)의 이동 방향의 길이를 L1로 한다. L1와 L0과의 관계는, L1 = L0/cosθ이다. 여기서, 영구자석(22a, 22b) 각각의 크기는 동일하다. 따라서, 영구자석(22a, 22b)의 이동 방향의 길이 L1는 피치 P_M과 동일하다. L1 = P_M이다.

도 6은 리니어 모터(100)의 측면도이다. 도 6도, 7극 6슬롯의 최소 구성의 고정자(1)를 나타내고 있다. 상술한 Pt와 P_M과의 관계는, 영구자석의 스큐를 고려하지 않는 경우, 즉, θ가 0도인 경우의 관계이다. 영구자석을 스큐하면 영구자석의 피치가 증가한다. 이 증가에 대응하여, 치부 간의 피치도 변화시킨다. 치부(11b, 12b), 보조 치부(13b)의 스큐에 대응시킨 피치를 Pt1로 하면, Pt1 = Pt/cosθ이다. 보조 치부(13b)의 두께를 Wt로 한다. 가동자(2)의 이동 방향에 따른 고정자(1)의 전체 길이 Ls는, Ls = Pt1×6 ＋ Pt1 ＋ Wt이다. 또한, 가동자(2)는 영구자석(22a, 22b)을 합계 7개 구비한다. 자석 부분의 전체 길이 Lm은, Lm = L1×7 = P_M×7이다. 그리고 또한, 상술한 피치를 Pt와 P_M과의 관계에 의해, Lm = P_M×7 = Pt1 × 6/7 ×7 = Pt1×6이다.

이상을 정리한다. 치부(11b, 12b), 보조 치부(13b)의 폭은 Wt이다. 치부(11b, 12b), 보조 치부(13b)의 자석의 스큐에 대응시킨 피치는 Pt1이다. 고정자(1)의 전체 길이 Ls로 한다. 가동자(2)의 자석 부분의 전체 길이 Lm으로 한다. 이러한 값의 관계는 이하와 같이 된다.

Ls = Pt1×6 ＋ Pt1 ＋ Wt

Lm = Pt1×6

Ls - Lm = Pt1 ＋ Wt

따라서, 7극 6슬롯의 최소 구성의 리니어 모터(100)에서는, 고정자(1)의 전체 길이 Ls는, 가동자(2)의 자석 부분의 전체 길이 Lm보다, Pt1＋Wt　이상 길어진다.

도 6에 도시한 7극 6슬롯의 최소 구성의 리니어 모터(100)에서, 스트로크를 증대하는 경우에는, 다음과 같이 한다. 리니어 모터(100)의 제어로서, 3상(相) 불평형 통전을 허용한다면, 정역(正逆) 2슬롯(예를 들면, -U상과 U상)씩 늘리는 것에 의해, 모터 특성을 대체로 유지하면서, 스트로크를 증대하는 것이 가능하다.

리니어 모터(100)의 제어로서, 3상 평행 통전을 실시하고자 한다면, U상, V상, W상 모두 정역(正逆)의 페어가 필요하다. 즉, 6슬롯 단위로, 늘린다. 그러면, 모터 특성을 유지하면서, 스트로크를 증대하는 것이 가능해진다.

또한, 여기에서는, 7극 6슬롯 구성을 나타냈으나, 이들을 2배로 한, 14극 12슬롯 구성, 3배로 한 21극 18슬롯 구성, n배로 한 7n극 6n슬롯 구성에서도 마찬가지이다. n배로 했다고 해도, Ls와 Lm의 차(差)는, Pt1＋Wt가 된다.

도 4에 도시한 리니어 모터(100)는, 7극 6슬롯 구성을 2배로 한, 14극 12슬롯 구성이다. 그리고, 고정자(1)의 슬롯을 6슬롯 늘려, 18슬롯으로 하고 있다.
여기서, 본 발명의 리니어 모터는 7극의 영구자석(22a, 22b)(자석)에 대해 6슬롯의 치부(11b, 12b)(자극 이빨)를 가지는 구성으로 되어 있고, 본 구성에 있어서 구동하고 있다.
이동 방향의 영구자석(22a, 22b)의 폭과 6슬롯의 치부(11b, 12b)를 포함하는 고정자(1)(전기자)의 길이를 비교하는 경우에는, 이 기본 구성을 고려하면 좋다.
예를 들면, 7n개의(자석)에 대향하는 치부(11b, 12b)의 개수가 6m개(m은 m≥n을 만족하는 자연수)이었을 경우에는, 가동자(2)를 n분할하고, 고정자(1)를 m분할해서 얻어지는 7극 6슬롯 구성에서 비교를 실시한다. 즉, 7n/n = 7개의 영구자석(22a, 22b)의 이동 방향의 길이가, 6m/m개 = 6개의 치부(11b, 12b) 및 이동 방향의 양단에 보조 치부(13b)를 가지는 고정자의 길이 보다, Pt1＋Wt 짧으면 좋다.
또한, 고정자(1)의 양단부 각각에 주목하면, 보조 이빨(13b)을 1개 및 그에 인접하는 치부(11b, 12b)를 6개 합친 길이(가동자(2)의 이동 방향에 따른 길이)는, 영구자석(22a, 22b), 7개의 길이 보다, (Pt1＋Wt)/2 길면 좋다.

이상과 같이 형성한 리니어 모터(100)에서, 오버행 양의 허용치에 대해 설명한다. 여기서, 오버행(overhang)이란, 가동자(2)의 선단이 고정자(1)로부터 돌출하고 있는 것을 말한다. 오버행 양(overhang amount)이란, 고정자(1)의 치부(11b(12b))와 대향하지 않는 가동자(2)의 영구자석(22a, 22b)의 이동 방향의 길이를 말한다. 오버행 하고 있는 경우, 가동자(2)의 영구자석(22a, 22b)의 일부가, 치부(11b(12b))와 대향하지 않기 때문에, 추진력이 저하된다.

도 7a 및 도 7b는 오버행 양에 대한 설명도이다. 도 7a는 보조 치부(13b)가 없는 경우에 허용되는 오버행 양(d1)을 나타내고 있다. 도 7b는 보조 치부(13b)를 나타낸 경우에 허용되는 오버행 양(d2)을 나타내고 있다. 여기서, 허용되는 오버행 양이란, 추진력이 정상 시와 거의 유사한 값으로 얻어지는 범위를 말한다. 도 7a와 도 7b를 비교하여 명백한 바와 같이, 보조 치부(13b)에 의해, 허용되는 오버행 양이 늘어나고 있다. 이는, 보조 치부(13b)를 마련 함으로써, 단부(端部) 효과에 의한 자속(磁束)이 흡수되어, 되돌아가는 힘(Retraction force)(추진력과 대향하는 힘)이 저감하기 때문에, 추진력의 저하가 발생하지 않기 때문이다.

이상과 같이, 본 실시 형태는 다음과 같은 효과를 나타낸다. 고정자(1)에 보조 치부(13b)를 마련 함으로써, 추진력의 저하를 발생시키지 않고, 가동자(2)의 유효 스트로크를 연장하는 것이 가능해진다.

또한, 치부(11b, 12b)의 형상은 상술의 것에 한정되지 않는다. 도 8은 코일(14)을 제외한 고정자(1)의 다른 구성을 나타내는 설명도이다. 도 8은, 도 2b와 마찬가지로, 고정자(1)의 측면도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 자극 이빨 파트(11, 12)의 치부(11b, 12b)의 높이 방향의 상부 선단(선단부)이, 기판부(11a, 12a)의 근원부 보다 굵은 역(逆) 테이퍼 형상으로 되어 있다. 또한, 보조 치부(13b)도, 치부(11b), 치부(12b)와 마찬가지로, 상부 선단을 역 테이퍼 형상으로 하고 있다. 치부(11b, 12b)의 높이 방향의 상부 선단을 역 테이퍼 형상으로 하면, 보다 자속의 전달 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 고정자(1)의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 기판부(11a, 12a, 13a)를 1매의 판(板)으로 구성하고, 치부(11b, 12b), 보조 치부(13b)를 나사 고정이나 용접에 의해 고정해도 무방하다. 또한, 블록 상(狀)의 부재로부터, 치부(11b, 12b), 보조 치부(13b)를 절삭에 의해 형성해도 무방하다.

또한, 상술의 실시 형태에서는, 전기자를 고정자(1)로 하고, 계자부를 가동자(2)로 했지만, 전기자를 가동자로 하고, 계자부를 고정해도 무방하다.

각 실시예에서 기재되어 있는 기술적 특징(구성 요건)은 서로 조합 가능하고, 조합 함으로써, 새로운 기술적 특징을 형성할 수 있다.

이번에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아닌 것으로 간주되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 의미가 아니라, 특허 청구의 범위에 의해 나타나고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

100: 리니어 모터
1: 고정자
11: 자극 이빨 파트
11a: 기판부
11b: 치부
12: 자극 이빨 파트
12a: 기판부
12b: 치부
13: 보조 이빨 파트
13a: 기판부
13b: 보조 치부
14: 코일
2: 가동자
21: 백 요크
22a: 영구자석
22b: 영구자석

Claims (13)

1. 구형(矩形) 판상(板狀)의 기판부와, 상기 기판부에 병설되어 있는 코일을 권회(卷回)한 복수의 자극 이빨(磁極齒)과, 상기 기판부의 상기 병설 방향의 단부에, 상기 자극 이빨로부터 간격을 두고 설치되고, 코일을 권회하지 않은 보조 이빨(補助齒)을 가지는 고정자, 및
   상기 고정자에 선단면이 대향하는 복수의 자석, 및 상기 복수의 자석을 자극(磁極)이 교대로 형성되도록 직선 상에 배열한 구형 판상의 백 요크(back yoke)를 가지는 가동자
   를 구비하고,
   상기 가동자는 7n개의 자석을 가지고, 상기 고정자가 가지는 6n개(n은 자연수)의 상기 자극 이빨이 상기 7n개의 자석에 대향하는 7n극 6n슬롯 구성이며,
   상기 자극 이빨 및 보조 이빨의 피치를 Pt1, 상기 가동자의 이동 방향에 따른 상기 자극 이빨 및 보조 이빨의 길이를 Wt, 상기 7n개의 자석의 스큐(Skew) 각도를 θ로 한 경우에 있어서,
   상기 가동자의 이동 방향에 따른 상기 고정자의 길이가, 상기 7n개의 자석의 길이 보다 Pt1＋Wt 이상 긴
   것을 특징으로 하는 리니어 모터.
   단, Pt1 = Pt/cosθ
   Pt：자석이 스큐하고 있지 않은(θ=0) 경우의, 자극 이빨 및 보조 이빨의 피치
2. 구형 판상의 기판부와, 상기 기판부에 병설되어 있는 코일을 권회한 복수의 자극 이빨과, 상기 기판부의 상기 병설 방향의 양단부 각각에, 상기 자극 이빨로부터 간격을 두고 설치되고, 코일을 권회하지 않은 보조 이빨을 가지는 전기자, 및
   상기 전기자에 선단면이 대향하는 복수의 자석, 및 상기 복수의 자석을 자극이 교대로 형성되도록 직선 상에 배열한 구형 판상의 백 요크를 가지는 계자부
   를 구비하고,
   상기 계자부는 상기 자석을 7n개(n은 자연수) 가지고, 상기 전기자는 상기 자극 이빨을 6m개(m은 m≥n을 만족하는 자연수) 가지고, 인접해 늘어놓은 7개의 상기 자석은, 인접해 늘어놓은 6개의 상기 자극 이빨과 대향하는 7n극 6m슬롯 구성이며,
   상기 자극 이빨 및 상기 보조 이빨의 피치를 Pt1, 상기 전기자 또는 상기 계자부의 이동 방향에 따른 상기 자극 이빨 및 상기 보조 이빨의 길이를 Wt, 7n개의 상기 자석의 스큐 각도를 θ로 한 경우에 있어서,
   상기 계자부를 n분할, 및 상기 전기자를 m분할해서 얻어지는 7극 6슬롯 구성에서는, 상기 보조 이빨 2개 및 상기 자극 이빨 6개를 합친 길이가, 상기 자석 7개의 상기 이동 방향의 길이 보다 (Pt1＋Wt) 긴
   것을 특징으로 하는 리니어 모터.
   단, Pt1 = Pt/cosθ
   Pt：자석이 스큐하고 있지 않은(θ=0) 경우의, 자극 이빨 및 보조 이빨의 피치
3. 구형 판상의 기판부와, 상기 기판부에 병설되어 있는 코일을 권회한 복수의 자극 이빨과, 상기 기판부의 상기 병설 방향의 양단부 각각에, 상기 자극 이빨로부터 간격을 두고 설치되고, 코일을 권회하지 않은 보조 이빨을 가지는 전기자, 및
   상기 전기자에 선단면이 대향하는 복수의 자석, 및 상기 복수의 자석을 자극이 교대로 형성되도록 직선 상에 배열한 구형 판상의 백 요크를 가지는 계자부
   를 구비하고,
   상기 계자부는 상기 자석을 7n개(n은 자연수) 가지고, 상기 전기자는 상기 자극 이빨을 6m개(m은 m≥n을 만족하는 자연수) 가지고, 인접해 늘어놓은 7개의 상기 자석은, 인접해 늘어놓은 6개의 상기 자극 이빨과 대향하는 7n극 6m슬롯 구성이며,
   상기 자극 이빨 및 상기 보조 이빨의 피치를 Pt1, 상기 전기자 또는 상기 계자부의 이동 방향에 따른 상기 자극 이빨 및 상기 보조 이빨의 길이를 Wt, 7n개의 상기 자석의 스큐 각도를 θ로 한 경우에 있어서,
   상기 보조 이빨 1개 및 상기 보조 이빨에 인접하는 상기 자극 이빨 6개를 합친 상기 이동 방향의 길이가, 상기 자석 7개의 길이 보다 (Pt1＋Wt)/2 긴
   것을 특징으로 하는 리니어 모터.
   단, Pt1 = Pt/cosθ
   Pt：자석이 스큐하고 있지 않은(θ=0) 경우의, 자극 이빨 및 보조 이빨의 피치
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