KR20130111522A

KR20130111522A - 리니어 모터

Info

Publication number: KR20130111522A
Application number: KR1020137001099A
Authority: KR
Inventors: 히로시 가네시게; 아키에 다나아미; 가츠야 후쿠시마; 아이코 다가와
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2013-10-10
Also published as: US9490686B2; KR101792899B1; WO2011158583A1; US20130082544A1; JP2012005230A; CN102939703A; DE112011102025T5; JP5015290B2; CN102939703B

Abstract

전기자의 이동 방향의 길이가 길어지는 일이 없이, 코깅도 저감시킬 수 있는 리니어 모터를 제공한다. 리니어 모터는, N극과 S극이 교대로 형성되도록 복수의 영구 자석이 직선상으로 배열되는 계자부(5)와, 계자부(5)에 간극을 통해서 대향하는 복수의 티스(14a)를 갖는 코어(14) 및 코어(14)의 복수의 티스(14a)에 감기는 복수의 코일(16)을 갖는 전기자(10)를 구비한다. 코일(16)이 감기는 복수의 티스(14a) 중, 전기자(10)의 상대 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스(14a-1)의 상대 이동 방향의 폭 TW1이, 그 근원부(18)로부터 선단부(19)에 이르기까지, 나머지의 티스(14a-2)의 상대 이동 방향의 폭 TW2보다도 가는 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 모터{LINEAR MOTOR}

본 발명은, 계자부에 대하여 전기자가 상대적으로 직선 운동하는 리니어 모터에 관한 것으로, 특히 코깅을 저감시킬 수 있는 리니어 모터에 관한 것이다.

리니어 모터는, N극과 S극의 자극이 교대로 형성되도록 복수의 영구 자석이 직선상으로 배열되는 계자부와, 계자부 상에 간극을 통해서 대향하여 배치되는 전기자를 구비한다. 전기자는, 계자부의 영구 자석에 대향하는 복수의 티스를 갖는 코어, 및 복수의 티스에 감기는 복수의 코일을 갖는다. 각 티스에 감기는 각 상의 코일에 교류를 흐르게 하면, 이동 자계가 발생하고, 이 이동 자계와 영구 자석의 자계와의 상호 작용에 의해 추력이 발생하여, 전기자가 계자부에 대하여 상대적으로 직선 운동한다.

직선 운동하는 리니어 모터에 있어서는, 전기자가 무단 형상으로 형성되는 회전식의 모터와 상이하고, 전기자가 이동 방향으로 유한 길이로 된다. 이로 인해, 전기자가 계자부에 대하여 상대적으로 이동할 때, 코깅이 발생하기 쉽다. 코깅이란, 전기자의 코어와 영구 자석 사이의 자기적 흡인력이 전기각에 의존하여 맥동하는 현상이다.

일반적으로, 코어는 자성 재료로 이루어진다. 코일에 전류를 흐르게 하지 않는 상태에서도, 코어의 티스와 영구 자석 사이에는 자기적 흡인력이 발생한다. 전기자가 계자부에 대하여 상대적으로 이동할 때, 코어의 티스는 전방의 영구 자석에 끌리거나, 후방의 영구 자석에 되돌려지거나 한다. 이것이 원인으로, 전기자에 가해지는 자기적 흡인력이 영구 자석의 자극 피치마다 주기적으로 변화하는 코깅이 발생하다고 추측된다. 코일에 전류를 흐르게 했을 때도, 코깅은 남고, 외란으로서 작용한다.

종래, 코깅을 없애기 위한 대책으로서, 전기자의 코어의 이동 방향의 양단부에 자성체로 이루어지는 보조 자극을 형성하는 것이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조). 양단부의 보조 자극에는, 코일은 감기지 않는다. 양단부의 보조 자극간의 거리는, 양쪽에 발생하는 자기적 흡인력을 서로 상쇄하는 거리에 설정된다.

일본 실용신안 공고 평7-53427호

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 리니어 모터에 있어서는, 전기자의 코어의 이동 방향의 양단부에 한 쌍의 보조 자극을 설치하므로, 전기자의 이동 방향의 길이가 길어져버린다고 하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은, 코깅을 저감시킬 수 있는 새로운 구조의 리니어 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 형태는, N극과 S극이 교대로 형성되도록 복수의 영구 자석이 직선상으로 배열되는 계자부와, 상기 계자부에 간극을 통해서 대향하는 복수의 티스를 갖는 코어, 및 상기 코어의 상기 복수의 티스에 감기는 복수의 코일을 갖는 전기자를 구비하고, 상기 전기자가 상기 계자부에 대하여 상대적으로 직선 운동하는 리니어 모터에 있어서, 상기 코일이 감기는 상기 복수의 티스 중, 상기 상대 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스의 상기 상대 이동 방향의 폭이, 그 근원부로부터 선단부에 이르기까지, 나머지의 티스의 상기 상대 이동 방향의 폭보다도 가는 것을 특징으로 하는 리니어 모터이다.

본 발명에 따르면, 전기자의 상대 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스의 폭을, 그 근원부로부터 선단부에 이르기까지, 나머지의 티스의 상대 이동 방향의 폭보다도 좁게 하므로, U상의 티스, V상의 티스 및 W상의 티스 각각에 정현파적으로 발생하는 자기적 흡인력의 편차를 작게 할 수 있다. 이로 인해, U상의 티스, V상의 티스 및 W상의 티스 각각에 정현파적으로 발생하는 자기적 흡인력의 총합인 코깅을 작게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 리니어 모터의 사시도(일부 테이블의 단면도를 포함함]
도 2는 리니어 모터의 정면도
도 3은 리니어 모터의 전기자를 나타내는 도면[도면 중 (a)는 평면도를 도시하고, (b)는 측면도를 도시함]
도 4는 리니어 모터의 계자부의 분해 사시도
도 5는 계자부의 평면도
도 6은 코어의 다른 예를 나타내는 측면도
도 7은 코어의 또 다른 예를 나타내는 측면도
도 8은 자계 해석에서 사용한 코어의 모델을 나타내는 측면도
도 9는 양단부의 티스의 폭과 코깅과의 관계를 나타내는 그래프
도 10은 전기각의 위상과 코깅과의 관계를 나타내는 그래프
도 11은 U, V, W상으로 분해한 코깅의 편차를 나타내는 그래프[도면 중 (a)는 티스 폭 8㎜일 때를 나타내고, (b)는 티스 폭 8.5mm일 때를 나타내고, (c)는 티스 폭 9.5mm일 때를 나타내고, (d)는 티스 폭 10.5mm일 때를 나타냄]
도 12는 자계 해석에서 사용한 코어의 모델 이외의 예를 나타내는 측면도
도 13은 양단부의 티스의 폭과 코깅과의 관계를 나타내는 그래프
도 14는 전기각의 위상과 코깅과의 관계를 나타내는 그래프
도 15는 U, V, W상으로 분해한 코깅의 편차를 나타내는 그래프[도면 중 (a)는 티스 폭 8.5mm일 때를 나타내고, (b)는 티스 폭 9㎜일 때를 나타내고、(c)는 티스 폭 9.5mm일 때를 나타내고, (d)는 티스 폭 10㎜일 때를 나타내고, (e) 티스 폭 11㎜일 때를 나타냄]
도 16은 실험에서 사용한 전기자의 코어를 나타내는 측면도
도 17은 전기자의 스트로크와 코깅과의 관계를 나타내는 그래프
도 18은 실험에서 사용한 전기자의 코어의 다른 예를 나타내는 측면도
도 19는 전기자의 스트로크와 코깅과의 관계를 나타내는 그래프

이하, 첨부 도면에 기초하여 본 발명의 일 실시 형태의 리니어 모터를 상세하게 설명한다. 도 1 및 도 2는, 리니어 모터의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 도면에 있어서, 동일한 구성 부품에 대해서는, 동일한 부호가 붙여져 있다.

가늘고 길게 신장하는 베이스(4) 상에는, 리니어 모터의 계자부(5)가 설치된다. 계자부(5)에는, 소정의 간극을 통해서 전기자(10)가 대향한다. 이 실시 형태에서는, 전기자(10)는 테이블(3)의 하면에 설치되고, 테이블(3)과 함께 베이스(4)의 길이 방향으로 직선 운동한다.

베이스(4)에는, 테이블(3)의 직선 운동을 안내하는 리니어 가이드(9)가 설치된다. 테이블(3)은, 리니어 가이드(9)의 이동 블록(7)의 상면에 설치된다. 테이블(3)의 하면의 좌우의 리니어 가이드(9)의 사이에는, 전기자(10)가 설치된다. 전기자(10)는 볼트, 나사 등의 체결 부재에 의해 테이블(3)에 설치된다.

도 2의 정면도에 도시된 바와 같이, 계자부(5)와 전기자(10) 사이에는 갭 g가 생긴다. 리니어 가이드(9)는, 갭 g을 일정하게 유지한 채, 테이블(3)이 직선 운동하는 것을 안내한다.

베이스(4)는, 저벽부(4a)와, 저벽부(4a)의 폭 방향의 양측에 설치되는 한 쌍의 측벽부(4b)로 구성된다. 저벽부(4a)의 상면에는, 계자부(5)가 설치된다. 측벽부(4b)의 상면에는, 리니어 가이드(9)의 궤도 레일(8)이 설치된다. 궤도 레일(8)에는, 이동 블록(7)이 슬라이드 가능하게 조립된다. 궤도 레일(8)과 이동 블록(7) 사이에는, 구름 운동 가능하게 복수의 볼이 개재되어 있다. 이동 블록(7)에는, 복수의 볼을 순환시키기 위한 서킷 형상의 볼 순환 경로가 형성되어 있다. 궤도 레일(8)에 대하여 이동 블록(7)이 직선 운동하면, 복수의 볼이 서킷 형상의 볼 순환 경로를 순환한다.

테이블(3)은 예를 들어 알루미늄 등의 비자성 재료로 이루어진다. 테이블(3)에는, 베이스(4)에 대한 테이블(3)의 위치를 검출하는 리니어 스케일 등의 위치 검출 수단(12)이 설치된다. 위치 검출 수단(12)이 검출한 위치 신호는, 리니어 모터를 구동하는 도시하지 않은 드라이버로 보내진다. 드라이버는, 상위의 컨트롤러로부터의 위치 지령대로 테이블(3)이 이동하도록, 전기자(10)에 공급하는 전류를 제어한다.

도 3은, 테이블의 하면에 설치되는 전기자(10)의 상세도를 나타낸다. 전기자(10)는, 규소 강, 전자기강 등의 자성 재료로 이루어지는 코어(14)와, 코어(14)의 복수의 티스(14a)에 감기는 복수의 코일(16)을 구비한다.

코어(14)는, 평면이 구형판 형상으로 형성되는 백 요크(14b)와, 백 요크(14b)로부터 계자부(5)를 향해서 돌출하는 복수의 티스(14a)를 구비한다. 백 요크(14b)의 이동 방향의 단부는 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스(14a-1)보다도 이동 방향의 외측으로 돌출되어 있다. 백 요크(14b)에는, 코어(14)를 테이블(3)에 설치하기 위한 나사 구멍(14c)이 형성된다.

도 3의(a)의 평면도에서 보았을 때, 티스(14a)는 폭 방향으로 가늘고 긴 판 형상으로 형성된다. 도 3의 (b)의 측면도에서 보았을 때, 티스(14a)는 상하 방향으로 가늘고 긴 직사각형으로 형성되고, 백 요크(14b)으로부터 직각인 방향으로 돌출한다. 티스(14a)의 한 쌍의 측면(15a, 15b)(이동 방향의 단부면)은 평탄면으로 형성되고, 서로 평행하다. 티스(14a)의 선단면(17)(하면)은, 이동 방향의 전체 길이에 걸쳐 평탄면으로 형성되고, 티스(14a)의 한 쌍의 측면(15a, 15b)과 직교한다. 코어(14)의 이동 방향을 따른 단면 형상은, 이 코어(14)의 측면 형상과 동일하고, 폭 방향에 걸쳐서 일정하다. 코어(14)는, 측면 형상과 동일 형상으로 프레스 펀칭 가공된 두께 1㎜ 미만의 박판 강판을, 코어(14)의 폭 방향으로 적층함으로써 형성된다.

복수의 티스(14a) 간의 피치 P1[인접하는 티스(14a)의, 이동 방향의 중심 간의 거리]는 모두 동등하다. 복수의 티스(14a) 중, 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스(14a-1)의 이동 방향의 폭은, TW1이며, 서로 동일하다. 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스(14a-1)의 폭은, 그 근원부(18)로부터 선단부(19)에 이르기까지 일정한 TW1이다. 나머지의 티스(14a-2)의 이동 방향의 폭은, TW2이며, 서로 동일하다. 나머지의 티스(14a-2)의 폭은, 그 근원부(18)로부터 선단부(19)에 이르기까지 일정한 TW2이다. 양단부의 티스(14a-1)의 폭 TW1은, 그 근원부로부터 선단부에 이르기까지 나머지의 티스(14a-2)의 폭 TW2보다도 가늘다. 구체적으로는, TW1의 크기는, 0.7×TW2≤TW1<TW2로 설정된다. 복수의 티스(14a)의 백 요크(14b)로부터의 돌출량 L1은 모두 동일하게 설정된다. 이로 인해, 양단부에 위치하는 티스(14a-1)의 선단으로부터 계자부(5)까지의 사이의 간극은, 나머지의 티스(14a-2)의 선단으로부터 계자부(5)까지의 사이의 간극과 동일해진다.

티스(14a)의 개수는 3의 배수로 설정된다. 이 예에서는, 티스(14a)의 개수는 6개로 설정되고, U상의 티스가 2개, V상의 티스가 2개, W상의 티스가 2개 설치된다. 티스(14a)에는, U상, V상 및 W상의 코일(16)이 감긴다. 이 예에는, 각 티스(14a)에 1상의 코일(16)만이 집중 권취되어 있다. 코일(16)은 집중 권취에 한정되는 일은 없으며, 복수의 티스(14a)에 걸쳐 분포 권취(겹침 권취)되어도 된다. U상, V상 및 W상의 코일(16)의 선의 굵기 및 권취 수는 모두 동일하고, 코일(16)의 전체의 크기도 동일하다. 상술한 바와 같이, 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스(14a-1)의 폭은, 나머지의 티스(14a-2)의 폭보다도 가늘기 때문에, 이동 방향의 양단부의 티스(14a-1)와 코일(16) 사이의 간극은, 나머지의 티스(14a-2)와 코일(16) 사이의 간극보다도 커진다. U상, V상 및 W상의 코일(16)을 티스(14a)에 감은 후, 코일(16)의 주위는 수지 몰드된다. 이에 의해, 코일(16)이 코어(14)에 고정된다.

도 4는, 베이스(4)의 상면에 설치되는 계자부(5)를 도시한다. 계자부(5)는, 박판 형상의 요크(20)와, 요크(20) 상면에 전기자의 이동 방향으로 일렬로 배열되는 복수의 판 형상의 영구 자석(21)을 구비한다. 영구 자석(21)은, 예를 들어 보자력이 높은 네오디뮴 자석 등의 희토류 자석으로 이루어진다. 판 형상의 영구 자석(21)의 표측에는 N극 또는 S극의 한쪽, 이측에는 나머지의 한쪽이 형성된다. 길이 방향으로 N극과 S극이 교대로 형성되도록 복수의 판 형상의 영구 자석(21)이 요크(20) 상에 배열된다. 복수의 영구 자석(21)은 접착 등으로 요크(20)에 고정된다. 요크(20)에 고정된 영구 자석(21)은, 비자성 재료의 커버 플레이트(22)로 덮인다. 커버 플레이트(22)도 접착 등에 의해 요크(20)에 고정된다. 영구 자석(21) 및 커버 플레이트(22)가 고정된 요크(20)는, 볼트(23) 등의 체결 부재에 의해 베이스(4)에 설치된다. 계자부(5)는 유닛화되어 있어서, 베이스(4)의 길이에 따라 유닛화된 복수의 계자부(5)가 베이스(4)에 설치된다. 24는 베이스(4)를 상대 부품에 설치하기 위한 볼트(체결 부재)이다.

도 5는, 계자부(5)의 평면도를 도시한다. 이 실시 형태에서는, 각 영구 자석(21)의 평면 형상은 직사각형으로 형성되고, 전기자(10)의 이동 방향에 대하여 기울고 있다. 영구 자석(21)의 이동 방향의 한 쌍의 단부변(21-2)은, 서로 평행함과 동시에, 전기자(10)의 이동 방향과 직교하는 선 L2에 대하여 소정 각도 기울고 있다. 영구 자석(21)의 폭 방향의 한 쌍의 단부변(21-1)은, 서로 평행함과 동시에, 단부변(21-2)에 대하여 직교한다. S극의 영구 자석(21a)의 중심으로부터 S극의 영구 자석(21a)의 중심까지의 거리 P2가, 계자부(5)의 S극-S극 간의 자극 피치이며, N극-S극 간의 자극 피치 P3의 2배로 된다.

전기자(10)의 코어(14)가 계자부(5)에 대하여 상대적으로 이동할 때, 코어(14)의 티스(14a)와 영구 자석(21) 사이에 자기적 흡인력이 작용한다. 이 자기 흡인력 중, 전기자(10)의 이동 방향의 성분이 코깅을 발생시킨다. 전기자(10)의 이동 방향으로 직교하는 성분의 힘(수직 방향의 흡인력)은, 리니어 가이드(9)에 받아지므로, 코깅에는 관계되지 않는다. 코깅은, 계자부(5)의 자극 피치 P2마다 주기적으로 변동한다.

발명자는, 전기자(10)의 이동 방향의 양단부의 티스(14a-1)의 폭과 코깅과의 관계에 착안했다. 그리고, 양단부의 티스(14a-1)의 폭을 변화시켰을 때의 코깅력을 자계 해석에 의해 산출했다. 그 결과, 양단부의 티스(14a-1)의 폭을 그 근원부(18)로부터 선단부(19)에 이르기까지 나머지의 티스(14a-2)의 폭보다도 좁게함으로써, 코깅을 저감시킬 수 있는 것을 발견했다(후술의 실시예, 도 9, 도 13 참조).

전기자(10)를 계자부(5)에 대하여 상대적으로 이동시키면, 각 티스(14a)에는 자극 피치 P2마다 정현파적인 자기적 흡인력이 발생한다. 각 티스(14a)에 발생하는 자기적 흡인력의 총합이 전기자(10)의 코깅이다. 여기서, 복수의 티스를 U, V, 및 W상의 티스로 나누어서 생각할 수 있다. U, V, 및 W상 각각의 티스(14a)에 피크값이 동일하고, 또한 120° 위상이 다른 이상적인 자기적 흡인력이 작용한다고 가정하면, U, V, 및 W상 각각의 티스(14a)에 작용하는 자기적 흡인력의 총합은 0으로 되고, 코깅이 발생하지 않게 된다.

본 실시 형태와 같이 양단부의 티스(14a-1)의 폭을 좁게함으로써, U, V, 및 W상 각각의 티스(14a)에 발생하는 자기적 흡인력을 피크값이 동일하고, 또한 120° 위상이 다른 이상적인 자기적 흡인력에 근접할 수 있고, 이에 의해, U, V, 및 W상 각각의 티스(14a)에 발생하는 자기적 흡인력의 총합인 코깅이 작아진다고 추측된다(후술의 실시예, 도 11, 도 15 참조).

단, 상기와 같이, 전기자(10)의 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스(14a-1)의 폭을 좁게 하면, 양단부의 티스(14a-1)에 감기는 코일(16)의 유기 전압이 작아지고, 그만큼 리니어 모터의 추력이 저하한다. 양단부의 티스(14a-1)의 선단면을 평탄면에 형성함으로써, 유기 전압의 저하를 억제할 수 있다.

상세하게는 후술하지만, 도 9에 나타낸 바와 같이, 양단부의 티스(14a)의 폭을 변화시켰을 때의 코깅의 저감 곡선은 곡을 그린다. 즉, 티스(14a)의 폭을 지나치게 가늘게 하면, 반대로 코깅이 커진다. 또한 티스(14a)의 폭을 좁게 하면, 티스(14a)에 감기는 코일(16)의 유기 전압이 작아지고, 그만큼 리니어 모터의 추력이 작아진다. 이로 인해, 양단부의 티스(14a-1)의 폭을 나머지의 티스(14a-2)의 폭의 70％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러가지 실시 형태로 구현화할 수 있다.

예를 들어, 리니어 모터의 구조는, 테이블이 리니어 가이드에 안내되는 상기 구조에 한정되지 않고, 적절하게 변경 가능하다.

계자부에 대한 전기자의 직선 운동은 상대적인 것이며, 계자부가 이동하고, 전기자가 고정되어 있어도 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 티스(14a)의 개수는 3개이어도 되고, 9, 12, 15 …등의 임의인 수로 설정할 수 있다. 3상 코일 대신에 2상 코일을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 티스의 수는 4, 6, 8 …등으로 설정된다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 6개의 티스(14a)로 이루어지는 1조의 티스 유닛U1, U2을 백 요크(14b)의 길이 방향으로 2조 이상 설치해도 된다. 이 경우, 티스(14a)간의 피치가 동일한 각조의 티스 유닛 U1, U2에 있어서, 양단부의 티스(14a-1)의 폭이 나머지의 티스(14a-2)의 폭보다도 가늘면 된다.

백 요크와 티스는 일체로 형성되지 않아도 되고, 별개로 형성되어도 된다. 티스에 코일을 감은 후, 끼워 맞춤에 의해 티스를 백 요크에 결합해도 된다.

양단부의 티스의 폭을 좁게 함으로써 코깅의 저감이 가능하게 되므로, 보조 코어가 불필요해지지만, 코깅을 보다 저감시키기 위해서, 코어의 이동 방향의 양단부에 코일이 감기지 않는 보조 코어를 설치하는 것도 가능하다.

[제1 실시예]

자계 해석에 의해, 양단부의 티스의 폭을 변화시켰을 때의 코깅을 산출했다. 해석 모델에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 6개의 티스를 구비하는 코어를 사용했다. U, V, W상의 티스가 2개씩 설치되어 있다. 양단부의 티스의 폭을 8㎜, 8.5mm, 9.5mm, 10.5mm로 변화시키고, 나머지의 티스의 폭을 9.5mm로 고정했다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 양단부의 티스의 폭을 8.5mm로 좁게 했을 때, 코깅이 가장 저감되었다. 티스 폭을 8㎜로 하면, 9.5mm일 때보다도 작은 값으로 되지만, 8.5mm일 때보다도 코깅이 증가했다. 티스 폭을 9.5mm 이상으로 하면, 코깅은 증가하는 경향에 있었다.

도 10는, 전기자를 전기각으로 360°[계자부(5)의 1 자극 피치간] 이동시켰을 때의 코깅의 변화를 도시한다. 이때의 코깅의 최대값이 도 9의 코깅으로서 표시되어 있다. 양단부의 티스의 폭이 8.5mm일 때는, 거의 모든 전기각에 있어서 코깅을 가장 저감시킬 수 있었다.

도 11은, 도 10의 전체의 코깅을 U, V, 및 W상의 코깅(자기적 흡인력)으로 분해한 것이다. 반대로 말하면, 도 11에 나타내는 U, V, 및 W상의 코깅(자기적 흡인력)을 합산하면, 도 10의 그래프로 된다. 도 11에는, 양단부의 티스의 폭 8㎜, 8.5mm, 9.5mm, 10.5mm에 따라서 4개의 그래프가 도시되어 있다.

도 11에 있어서, U, V, W상으로 분해한 코깅(자기적 흡인력)의 피크값의 편차를 티스 폭마다 비교했다. 피크값의 편차는, 도 11 중점선으로 나타나는 피크값의 평균값과 각 상의 피크값의 차(％)이다. 티스 폭이 8㎜일 때, V상의 편차가 5.6％로 가장 커지고, W상의 편차가 3.2％로 가장 작아졌다. V상과 W상의 차는 2.48％이었다. 티스 폭이 8.5mm일 때, 편차가 가장 큰 U상과 편차가 가장 작은 W상의 차는 1.91％이었다. 티스 폭이 9.5mm일 때, 편차가 가장 큰 V상과 편차가 가장 작은 U상의 차는 3.85％이었다. 티스 폭이 10.5mm일 때, 편차가 가장 큰 V상과 편차가 가장 작은 U상의 차는 11.62％이었다.

도 11의 그래프에 나타낸 바와 같이, 양단부의 티스의 폭이 8.5mm일 때, U, V, 및 W상의 코깅(자기적 흡인력)을 피크값이 동일하고, 또한 120° 위상이 다른 이상적인 정현파에 근접시킬 수 있다. 이에 의해, U, V, 및 W상의 코깅(자기적 흡인력)의 총합인 전체의 코깅이 저감된다고 추측된다.

[제2 실시예]

제1 실시예란 다른 리니어 모터를 자계 해석했다. 계자부의 판 형상의 자석의 종횡 치수, 기울기 각도, 전기자의 코어의 형상을, 제1 실시예의 리니어 모터와 상이하게 했다. 도 12에, 자계 해석에 사용한 전기자의 코어를 나타낸다. 중앙의 4개의 티스의 폭을 10㎜로 설정하고, 양단부의 티스의 폭을 8.5mm, 9mm, 9.5mm, 10mm, 11mm로 변화시켰다.

도 13은, 양단부의 티스의 폭과 코깅의 관계를 나타낸다. 티스 폭이 9㎜일 때, 코깅이 가장 작아졌다. 티스 폭을 8.5mm로 가늘게 하면, 10mm일 때보다도 작은 값이 되지만, 9mm일 때보다도 코깅은 증가했다. 코깅 곡선은 곡을 그렸다.

도 14는, 전기자를 전기각으로 360° 이동시켰을 때의 코깅의 변화를 나타낸다. 양단부의 티스의 폭이 9㎜일 때는, 360°의 전기각에 걸쳐 가장 안정되게 코깅을 저감시킬 수 있었다.

도 15는, 도 14의 코깅을 U, V, W상의 코깅(자기적 흡인력)으로 분해하고, 분해한 코깅(자기적 흡인력)의 피크값의 편차를 티스 폭마다 비교한 것이다. 이 예에서는, 티스 폭을 9.5mm로 설정했을 때, 피크값의 편차가 최소로 되었다. 피크값뿐만아니라, 정현파의 전체에서 보면, 티스 폭이 9㎜일 때가 가장 편차가 적어졌다.

[제 3실시예]

실험에 의해 리니어 모터의 코깅을 측정했다. 실제로 전기자를 스트로크 시키고, 그때에 발생하는 코깅을 측정했다. 실험에는, 도 16에 나타내는 코어를 사용했다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 중앙의 4개의 티스의 폭은 9.5mm이다. 양단부의 티스의 폭은 9.5mm인 것과 8.5mm인 것을 사용했다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 양단부의 티스의 폭을 8.5mm로 하면, 9.5mm일 때보다도 코깅을 저감시킬 수 있었다.

[제4 실시예]

실험에 의해 제3 실시예와는 다른 리니어 모터의 코깅을 측정했다. 이 리니어 모터에서는, 코어의 티스의 개수를 제3 실시예의 코어보다도 더욱 늘리고 있다. 도 18에 실험에 사용한 코어를 나타낸다. 중앙의 16개의 티스의 폭은 9.5mm이다. 양단부의 티스의 폭은 9.5mm인 것과 8.5mm인 것을 사용했다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 양단부의 티스의 폭을 8.5mm로 하면, 9.5mm일 때보다도 코깅을 저감시킬 수 있었다.

본 명세서는, 2010년 6월 16일 출원의 일본 특허 출원 제2010-137400호에 기초한다. 이 내용은 모두 여기에 포함시킨다.

5 : 계자부
10 : 전기자
14 : 코어
14a : 티스
14a-1 : 양단부의 티스
14a-2 :나머지의 티스
16 : 코일
17 : 선단면
18 : 근원부
19 : 선단부
21 : 영구 자석
P1 : 티스의 중심간 피치
TW1 : 양단부의 티스의 폭
TW2 : 나머지의 티스의 폭

Claims

N극과 S극이 교대로 형성되도록 복수의 영구 자석이 직선상으로 배열되는 계자부와, 상기 계자부에 간극을 통해서 대향하는 복수의 티스를 갖는 코어, 및 상기 코어의 상기 복수의 티스에 감기는 복수의 코일을 갖는 전기자를 구비하고,
상기 전기자가 상기 계자부에 대하여 상대적으로 직선 운동하는 리니어 모터에 있어서,
상기 코일이 감기는 상기 복수의 티스 중, 상기 상대 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스의 상기 상대 이동 방향의 폭이, 그 근원부로부터 선단부에 이르기까지, 나머지의 티스의 상기 상대 이동 방향의 폭보다도 가는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제1항에 있어서, 상기 복수의 코일이 감기는 상기 복수의 티스의, 상기 전기자의 상기 상대 이동 방향의 중심간의 피치가 모두 동일한 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상대 이동 방향의 양단부에 위치하는 티스의 선단면이 평탄하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.