KR20190065454A

KR20190065454A - 리니어 모터

Info

Publication number: KR20190065454A
Application number: KR1020197015253A
Authority: KR
Inventors: 류타로 이나가키; 히로시 와카야마; 겐타 모토요시; 신이치 야마구치; 도모야 우치무라
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2019-06-11
Also published as: JP6345355B1; TW201836249A; CN110036556A; JPWO2018167970A1; WO2018167970A1; TWI652881B; CN110036556B; KR102044845B1

Abstract

복수의 티스부(23)를 구비한 코어(21) 및 티스부(23)에 권회된 권선(24)을 가지는 한 쌍의 가동자(2)와, 적층 구조로 구성된 자성체(31) 및 영구 자석(32)이 교호로 배열된 고정자(301)를 구비하며, 한 쌍의 가동자(2)는, 고정자(301)를 사이에 두고 대향하여 배치되고, 한 쌍의 가동자(2)와 고정자(301)와의 사이에 공극(G)이 마련되어 있고, 한 쌍의 가동자(2)는, 고정자(301)를 사이에 두고 면대칭으로 배치되던지, 또는, 한 쌍의 가동자(2)의 진행 방향과 수직인 고정자(301)의 단면의 도심을 통과하여 한 쌍의 가동자(2)의 진행 방향으로 연장되는 축을 회전축으로 하여 한 쌍의 가동자(2)의 일방의 도심을 180도 회전 이동시킨 경우에 타방의 도심과 겹치도록 배치되어 있으며, 영구 자석(32)은, 한 쌍의 가동자(2)의 진행 방향으로 착자되고, 인접하는 영구 자석(32)의 착자면은, 동극(同極)이 대향하도록 일정한 간격을 두고 대향 배치되어 있다.

Description

리니어 모터

본 발명은, 산업용 기계의 테이블 이송 또는 하물(荷物)의 반송에 이용되는 리니어 모터에 관한 것이다.

종래, 공작 기계의 테이블 이송 또는 반송 기계의 액추에이터에 대해서는, 고속화 및 고정밀도 위치 결정 등과 같은 요구가 있다. 이 요구에 응하기 위해, 공작 기계 및 반도체 제조 장치 등과 같은 기계의 액추에이터에는, 리니어 모터가 채용되는 것이 증가하고 있다. 또, 리니어 모터는, 다이렉트 구동이며, 회전형 서보 모터와 볼 나사와의 조합과 같이 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 구동 방식에 비해, 고속도, 고가속도 및 고정밀도 위치 결정의 실현이 가능하다.

리니어 모터를 고속화, 고가속도화 하기 위해서는, 리니어 모터의 경량화 및 고추진력화가 필요하고, 특허 문헌 1에는, 경량화 및 고추진력화를 도모한 리니어 모터가 제안되고 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2013－176269호 공보

그렇지만, 상기 특허 문헌 1에 개시되는 리니어 모터는, 가동자를 사이에 두고 대향 배치되는 한 쌍의 고정자는, 진행 방향을 따른 위치가 다르고, 가동자의 티스부(teeth部)가 대향하고 있지 않은 자극면에서는, 자기(磁氣) 포화에 의해 영구 자석의 동작점이 저하되거나, 자속(磁束)이 누설되거나 하여 자석 자속을 유효 활용할 수 없다. 또, 대향하는 한 쌍의 고정자의 위치가 다른 것에 의해, 동일한 상(相)의 권선에 발생하는 유기(誘起) 전압에 위상차가 발생하고, 유기 전압이 저하되어 손실이 커진다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 고정자로부터 발생하는 자속을 유효 활용하고, 또한 유기 전압을 증가시켜 추진력 특성을 향상시킨 리니어 모터를 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 복수의 티스부(teeth部)를 구비한 코어 및 티스부에 권회(卷回)된 권선(卷線)을 가지는 한 쌍의 가동자(可動子)와, 적층 구조로 구성된 자성체 및 영구 자석이 교호로 한 쌍의 가동자의 진행 방향으로 배열된 고정자(固定子)를 구비한다. 한 쌍의 가동자는, 고정자를 사이에 두고 대향하여 배치되고, 한 쌍의 가동자와 고정자와의 사이에 공극이 마련되어 있다. 한 쌍의 가동자는, 한 쌍의 가동자의 일방과 타방이 고정자를 사이에 두고 면대칭으로 배치되던지, 또는, 한 쌍의 가동자의 진행 방향과 수직인 고정자의 단면의 도심(圖心)을 통과하여 한 쌍의 가동자의 진행 방향으로 연장되는 축을 회전축으로 하여 한 쌍의 가동자의 일방의 도심(圖心)을 180도 회전 이동시킨 경우에 한 쌍의 가동자의 타방의 도심과 겹치도록 배치되어 있다. 영구 자석은, 한 쌍의 가동자의 진행 방향으로 착자(着磁)되고, 인접하는 영구 자석의 착자면은, 동극(同極)이 대향하도록 일정한 간격을 두고 대향 배치되어 있다.

본 발명에 관한 리니어 모터는, 고정자로부터 발생하는 자속을 유효 활용하고, 또한 유기 전압을 증가시켜 추진력 특성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 사시도이다.
도 2는 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 가동자의 진행 방향에 수직인 단면도이다.
도 3은 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다.
도 4는 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 고정자의 편측(片側)에 발생하는 공극 자속밀도 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 공극 자속밀도 파형을 급수(級數) 전개한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 가동자의 진행 방향에서의 영구 자석의 폭(Hm)과 영구 자석의 간격(τρ)과의 비(Hm/τρ)와, 유기 전압과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다.
도 8은 실시 형태 2에 관한 리니어 모터의 가동자의 진행 방향에서의 영구 자석의 폭(Hm)과, 가동자의 진행 방향에서의 자성체의 플랜지부의 치수(W)와의 비(W/Hm)와, 유기 전압과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 3에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다.
도 10은 실시 형태 3에 관한 리니어 모터의 고정자를 공극 방향으로부터 본 도면이다.
도 11은 실시 형태 3의 변형예에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 4에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다.
도 13은 실시 형태 4에 관한 리니어 모터의 고정자를 공극 방향으로부터 본 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태 5에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다.
도 15는 실시 형태 5에 관한 리니어 모터의 고정자를 공극 방향으로부터 본 도면이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 관한 리니어 모터를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 사시도이다. 도 2는, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 가동자의 진행 방향에 수직인 단면도이다. 도 3은, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다. 또, 도 1에서는, 구성의 이해를 용이하게 하기 위해서, 가동자(2) 및 고정자(301)의 일부의 구성 요소만을 도시하고 있다. 또, 도 3에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 영구 자석(32)의 해칭은 생략하고 있다. 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)는, 가동자(2)와 고정자(301)를 구비하고 있다. 가동자(2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 가동자(2)가 고정되는 체결판(25), 체결판(25)을 지지하는 천판(天板)(41), 천판(41)에 마련된 슬라이더(42), 및 W형상 단면의 가동자 요크(33)에 의해서 지지되어 있다. 여기서, 체결판(25), 천판(41), 슬라이더(42) 및 가동자 요크(33)의 형상은, 도 2에 나타낸 형상에 의하지 않고, 가동자(2)를 지지할 수 있으면, 어떠한 형상이라도 좋다. 가동자(2)는, 일정한 크기의 공극(G)을 사이에 두고 고정자(301)에 대향하여 한 쌍 배치되어 있고, 고정자(301)에 대해서 진행 방향(A)을 따라서 상대적으로 이동 가능하게 되어 있다.

가동자(2)는, 전자(電磁) 강판의 적층 철심 또는 요크 등과 같은 자성체에 의해서 적층 구조로 구성된 코어(21)를 가지고 있다. 코어(21)는, 코어 백(core back)(22)과, 진행 방향(A) 및 적층 방향(B) 양쪽 모두와 직교하는 방향을 따라서 코어 백(22)으로부터 돌출된 티스부(23)를 가지고 있다. 또, 가동자(2)는, 도시하지 않은 인슐레이터 등과 같은 절연 부재를 사이에 두고 티스부(23)에 권회(卷回)된 권선(24)을 가지고 있다. 한 쌍의 가동자(2)는, 한 쌍의 가동자(2)의 일방과 한 쌍의 가동자(2)의 타방이 고정자(301)를 매개로 하여 면대칭으로, 즉, 한 쌍의 가동자(2)의 일방과 한 쌍의 가동자(2)의 타방이, 고정자(3)를 대칭면으로 하여 서로 거울상이 되는 위치에 배치되어 있다. 또는, 한 쌍의 가동자(2)는, 한 쌍의 가동자(2)의 진행 방향과 수직인 고정자(3)의 단면의 도심(圖心)(O)을 통과하고 한 쌍의 가동자(2)의 진행 방향으로 연장되는 축을 회전축으로 하여 한 쌍의 가동자(2)의 일방의 도심(P₁)을 180도 회전 이동시키면 한 쌍의 가동자(2)의 타방의 도심(P₂)과 겹치도록 배치되어 있다. 따라서, 고정자(301)를 사이에 두고 대향 배치되는 한 쌍의 가동자(2)에서는, 진행 방향(A)의 동일 위치의 티스부(23)에 권회된 권선(24)은 동일한 상(相)이 배치되어 있다.

도 1, 도 2 및 도 3에서는, 가동자(2)의 코어(21)는, 복수의 코어 백(22) 및 티스부(23)에 의해서 구성되어 있지만, 코어(21)는, 분할되어 있지 않고 일체 구조 라도 좋다.

고정자(301)는, 전자 강판의 적층 철심 또는 요크에 의해서 적층 구조로 구성된 자성체(31)와, 영구 자석(32)을 구비하고 있다. 자성체(31)와 영구 자석(32)은 교호로 늘어서 배치되어 있다. 영구 자석(32)은, 진행 방향(A)으로 착자(着磁)되어 있다. 자성체(31)를 사이에 두고 인접하는 영구 자석(32)은, 동극(同極)이 대향하도록 일정한 간격을 두고 배치되어 있다. 여기서, 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내어진 리니어 모터(101)는, 가동자(2)의 티스부(23)의 수가 6으로 되어 있고, 가동자(2)와 대면하는 고정자(301)의 자성체(31)의 수가 7로 되어 있지만, 이 조합 이외라도 좋다. 또, 가동자(2) 및 고정자(301)의 형상과, 가동 및 고정의 관계가 반대로 되어도 특성에 아무런 문제가 없다.

다음으로, 유기 전압을 향상시키는 효과에 대해서, 전자계 해석의 해석 결과를 이용하여 설명한다. 여기서, 고정자를 구성하는 영구 자석이, 가동자의 진행 방향 및 적층 방향 양쪽 모두에 수직인 공극 방향으로 착자되어 있고, 영구 자석이 인접하는 영구 자석과는 이극(異極)이 되도록 가동자의 진행 방향으로 일정한 간격으로 자성체에 접착하여 배치되어 있는 리니어 모터를 비교예로 한다. 비교예에 관한 리니어 모터에서는, 고정자가 공극에 발생시키는 공극 자속밀도의 파형은, 이른바 직사각형파(波)에 가까운 파형이 된다. 직사각형파를 f(x)로 나타내는 경우, 급수(級數) 전개하면 하기 식 (1)이 된다.

[수식 1]

일반적으로, 리니어 모터의 추력(推力)에 기여하는 유기 전압의 1차 성분은, 공극 자속밀도의 1차 성분에 비례하기 때문에, 모터 특성을 향상시키기 위해서는, 고정자로부터 발생하는 공극 자속밀도의 1차 성분을 증가시킬 필요가 있다. 자석 사용량을 늘리는 것에 의해, 공극 자속밀도의 1차 성분을 증가시키는 것은 가능하지만, 자석 사용량의 증가는 코스트의 증가가 된다. 자석 사용량이 동일하고 총자속량이 동등의 리니어 모터의 고정자로부터 발생하는 자속밀도의 1차 성분을 증가시키려면, 다른 고차의 성분을 1차 성분으로 변환하여 정현파로 하는 것이 이상(理想)이지만, 실제로는 곤란하다. 따라서, 고정자로부터 발생하는 자속밀도의 1차 성분을 향상시키려면, 다른 고차 성분을 저감하여 1차 성분을 증가시키는 것이 필요하다.

고차 성분을 저감하여 1차 성분을 증가시키는 방법 중 하나는, 공극 밀도 파형을 삼각파로 하는 것이다. 삼각파를 g(x)로 나타내는 경우, 급수 전개하면 하기 식 (2)가 되어, 직사각형파에 비해 고차 성분을 저감하여, 1차 성분을 증가시킬 수 있다.

[수식 2]

공극 밀도 파형을 삼각파로 하려면, 발생하는 자속량은 동등하게 하면서, 가동자로서 공극(G)에 자속을 발생하는 면을 좁게 할 필요가 있다.

또, 고정자를 사이에 두고 가동자가 대향 배치되어 있지 않고, 고정자의 편측에만 가동자가 배치되어 있는 리니어 모터에서는, 고정자로부터 발생하는 자속은, 자성체인 가동자가 배치되어 있는 측에, 가동자의 진행 방향 및 적층 방향 양쪽 모두와 직교하는 방향에서의 영구 자석의 폭의 2/3 정도는 쇄교(鎖交)하지만, 1/3 정도는 가동자가 배치되어 있지 않은 쪽으로 누설된다. 따라서, 고정자를 사이에 두고 가동자가 대향 배치되어 있지 않은 리니어 모터는, 자석 자속을 유효 이용할 수 없다.

실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)는, 고정자(301)를 사이에 두고 가동자(2)가 대향 배치되어 있기 때문에, 고정자(301)로부터 공극(G)에 발생하는 자속을, 고정자(301)의 양측에서 유효하게 이용할 수 있다. 도 4는, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 고정자의 편측에 발생하는 공극 자속밀도 파형을 나타내는 도면이다. 도 4에서는, 비교예에 관한 리니어 모터의 공극 자속밀도 파형의 최대치가 1이 되도록 정규화하고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 도면 중에 실선으로 나타내는 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)의 공극 자속밀도 파형은, 도면 중에 파선으로 나타내는 비교예에 관한 리니어 모터의 공극 자속밀도 파형에 비해 삼각파에 가까운 형태가 된다. 도 5는, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 공극 자속밀도 파형을 급수 전개한 결과를 나타내는 도면이다. 도 5는, 비교예에 관한 리니어 모터의 공극 자속밀도 파형의 1차 성분이 1이 되도록 정규화하고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)는, 비교예에 관한 리니어 모터와의 대비에서는, 1차 성분을 10% 이상 증가시킬 수 있다. 따라서, 고정자(301)의 양측에 자성체인 가동자(2)를 배치하고 있는 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)는, 적층 방향(B)의 치수(H)가 동일한 경우에 발생하는 유기 전압은, 비교예에 관한 리니어 모터의 2.2배 이상이 된다. 이 때문에, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)는, 적층 방향(B)의 치수(H)를 비교예에 관한 리니어 모터의 절반 이하로 할 수 있어, 유기 전압의 증가에 더하여, 적층 방향(B)에서의 소형화가 가능해진다. 게다가, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)에 의하면, 고정자(301)를 사이에 두고, 가동자(2)의 코어(21)가 대향 배치되어 있고, 가동자(2)는 체결판(25)에 의해서 연결되어 있기 때문에, 가동자(2)의 코어(21)에 가해지는 자기 흡인력이 상쇄 또는 저감되고, 또한 슬라이더(42)에 가해지는 하중이 저감되기 때문에, 슬라이더(42)의 장기 수명화가 가능해진다.

도 6은, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터의 가동자의 진행 방향에서의 영구 자석의 폭(Hm)과 영구 자석의 간격(τρ)과의 비(Hm/τρ)와, 유기 전압과의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 6의 유기 전압은, 비교예에 관한 리니어 모터의 유기 전압을 1로서 정규화한 값이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, Hm/τρ를, 0.18＜Hm/τρ＜0.9로 하는 것에 의해, 비교예에 관한 리니어 모터와 동등 이상의 유기 전압을 얻는 것이 가능해진다. Hm/τρ＜0.9로 하는 것은, 영구 자석(32)의 폭(Hm)이 넓어지면, 가동자(2)의 진행 방향(A)에서의 자성체(31)의 폭이 짧게 되고, 자성체(31)가 자기(磁氣) 포화하여, 영구 자석(32)의 동작점이 떨어지기 때문이다. 또, 0.18＜Hm/τρ로 하는 것은, 영구 자석(32)의 폭(Hm)이 너무 좁아지면, 자성체(31)의 공극(G)측의 공극면이 넓어져, 비교예에 관한 리니어 모터와 마찬가지로 직사각형파 모양의 공극 자속밀도 파형이 되기 때문이다.

실시 형태 2.

도 7은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다. 또, 도 7에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 영구 자석(32)의 해칭은 생략하고 있다. 도 7에서, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)의 구성과 동일한 구성에는, 동일한 부호가 할당되어 있다. 또, 도 7에서, 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)는, 고정자(303)를 구성하는 자성체(31)가, 영구 자석(32)을 유지 하는 플랜지부(311)를 가지고 있는 점에서 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)와 서로 다르다. 또, 자성체(31)가 가지는 플랜지부(311)의 가동자(2)의 진행 방향(A)에서의 치수를 W로 한다. 플랜지부(311)끼리의 사이에는, 가동자(2)의 진행 방향(A)을 따른 간극(37)이 형성되어 있고, 간극이 비어 있다.

실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)는, 고정자(301)를 구성하는 자성체(31)의 공극(G)측에 위치하는 자극면과 영구 자석(32)의 공극(G)측의 면과의 위치가 동일했다. 따라서, 접착 등과 같은 방법에 의해 영구 자석(32)을 자성체(31)에 고정하게 되지만, 접착의 강도가 작은 경우, 영구 자석(32)이 공극(G)측으로 어긋나 탈락할 우려가 있다. 영구 자석(32)이 공극(G)측으로 어긋나거나 탈락하거나 한 경우, 영구 자석(32)이 가동자(2)와 접촉하고, 가동자(2)의 파손 또는 영구 자석(32)의 파손을 초래할 가능성이 있다. 이것에 대해, 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)는, 고정자(303)의 자성체(31)의 공극(G)측의 자극면에 플랜지부(311)를 마련한 형상으로 하는 것에 의해, 영구 자석(32)의 어긋남 및 탈락을 방지하는 것이 가능해진다.

게다가, 자성체(31)의 플랜지부(311)는 유기 전압의 향상 효과도 있다. 도 8은, 실시 형태 2에 관한 리니어 모터의 가동자의 진행 방향에서의 영구 자석의 폭(Hm)과, 가동자의 진행 방향에서의 자성체의 플랜지부의 치수(W)와의 비(W/Hm)와, 유기 전압과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8 중의 실선은, 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)의 가동자(2)의 진행 방향(A)에서의 영구 자석(32)의 폭(Hm)과, 가동자(2)의 진행 방향(A)에서의 자성체(31)의 플랜지부(311)의 치수(W)와의 비(W/Hm)와, 유기 전압과의 관계를 나타내고 있다. 또, 도 8 중의 파선은, 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)의 가동자(2)의 진행 방향(A)에서의 영구 자석(32)의 폭(Hm)과, 가동자(2)의 진행 방향(A)에서의 자성체(31)의 치수(W)와의 비(W/Hm)와, 유기 전압과의 관계를 나타내고 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 0≤W/Hm≤0.15로 하는 것에 의해, 유기 전압을 실시 형태 1에 관한 리니어 모터(101)와 동등 이상으로 하는 것이 가능하다.

실시 형태 3.

도 9는, 본 발명의 실시 형태 3에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다. 도 10은, 실시 형태 3에 관한 리니어 모터의 고정자를 공극 방향으로부터 본 도면이다. 또, 도 9에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 영구 자석(32)의 해칭은 생략하고 있다. 도 9 및 도 10에서, 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)의 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호가 할당되어 있다. 또, 도 9 및 도 10에서, 실시 형태 3에 관한 리니어 모터(105)는, 고정자(304)를 구성하는 자성체(31)에 관통공(34)이 마련되어 있는 점과, 장착대(35)를 가지는 점에서 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)와 서로 다르다. 장착대(35)에는, 나사 구멍(50)이 마련되어 있고, 실시 형태 3에 관한 리니어 모터(105)에서는, 자성체(31)는, 볼트(60)를 이용하여 장착대(35)에도 체결된다.

실시 형태 3에 관한 리니어 모터(105)에서는, 고정자(304)를 볼트(60)에 의해서, 자성체(31)를 장착대(35)에 고정하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 분할되어 있는 고정자(304)를 구성하는 자성체(31)를 고정하는 것이 가능하고, 강도를 확보하는 것이 가능해진다. 특히 자성체(31)가 전자 강판 등과 같은 적층 강판으로 구성되어 있는 경우는, 접착 또는 코킹에 의해서는 강도를 확보하는 것이 곤란하기 때문에, 볼트(60)에 의해서 장착대(35)에 고정하는 것에 의해서, 자성체(31)의 강도 확보와 고정이 동시에 가능해진다.

도 11은, 실시 형태 3의 변형예에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다. 또, 도 11에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 영구 자석(32)의 해칭은 생략하고 있다. 도 11은, 공극(G)측에 가까운 위치에 관통공(34)을 2개 배치한 상태를 나타내고 있다. 공극(G)측에 가까운 위치에 관통공(34)을 2개 배치하는 것에 의해, 자성체(31)의 강도를 강하게 하는 것이 가능하다. 또, 공극(G)측에 관통공(34)을 배치하는 것에 의해, 도 11에 나타내는 바와 같이, 가동자(2)의 티스부(23)의 선단으로부터 발생하는 화살표 C로 나타낸 자속을 관통공(34)에 의해 차폐하는 것이 가능해져, 누설 자속의 저감에 의한 추력 특성의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

실시 형태 4.

도 12는, 본 발명의 실시 형태 4에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다. 도 13은, 실시 형태 4에 관한 리니어 모터의 고정자를 공극 방향으로부터 본 도면이다. 또, 도 12에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 영구 자석(32)의 해칭은 생략하고 있다. 도 12 및 도 13에서, 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)의 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호가 할당되어 있다. 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 4에 관한 리니어 모터(106)는, 고정자(305)를 구성하는 자성체(31)에는 위치 결정용 구멍(36)이 마련되어 있는 점과, 장착대(35)를 가지는 점에서 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)와 서로 다르다. 장착대(35)에는, 위치 결정 핀(38)이 마련되어 있다.

고정자(305)를 복수의 자성체(31)를 이용하여 구성하는 경우, 자성체(31)의 피치가 설계치로부터 크게 벗어나면, 고정자(305)측의 제조 오차가 되어, 큰 디텐트력(detent力)이 발생한다. 고정자(305)측의 제조 오차에 의한 디텐트력의 증가를 억제하기 위해서, 실시 형태 4에 관한 리니어 모터(106)에서는, 장착대(35)에는 위치 결정 핀(38)이 마련되어 있다. 또, 자성체(31)에는 위치 결정용 구멍(36)이 마련되어 있다. 실시 형태 4에 관한 리니어 모터(106)에서는, 고정자(305)는, 위치 결정용 구멍(36)에 위치 결정 핀(38)을 삽입하는 것에 의해 자성체(31)의 위치 결정이 되어 있다. 이것에 의해, 복수의 분할된 자성체(31)의 피치 간격을 설계치에 가까운 값으로 배치 가능하게 되고, 제조 편차에 의한 디텐트력의 증가를 억제하는 것이 가능해진다. 또, 위치 결정용 구멍(36)에 의해서, 도 12 중에 화살표 D로 나타낸 가동자(2)의 티스부(23)의 선단으로부터 발생하는 자속을 차단하는 것이 가능해져, 누설 자속에 의한 추력의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

실시 형태 5.

도 14는, 본 발명의 실시 형태 5에 관한 리니어 모터의 적층 방향에 수직인 단면도이다. 도 15는, 실시 형태 5에 관한 리니어 모터의 고정자를 공극 방향으로부터 본 도면이다. 또, 도 14에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 영구 자석(32)의 해칭은 생략하고 있다. 도 14 및 도 15에서, 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)의 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호가 할당되어 있다. 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 5에 관한 리니어 모터(107)에서는, 고정자(306)의 자성체(31)는, 인접하는 자성체(31)와 연결된 연결부(39)를 적층 방향(B)에서의 1개소에 구비하고 있는 점에서 실시 형태 2에 관한 리니어 모터(104)와 서로 다르다.

실시 형태 5에 관한 리니어 모터(107)는, 고정자(306)가 적층 방향(B)의 일부에서 연결된 형상을 하고 있다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해, 자성체(31)의 강성을 확보함과 아울러, 자성체(31)의 피치를 설계치에 가까운 값으로 할 수 있어, 제조 오차에 의한 디텐트력의 증가를 저감하는 것이 가능해진다.

또, 도 15에 나타내는 자성체(31)는, 적층 방향(B)의 1개소에 연결부(39)를 구비하고 있지만, 연결부(39)는, 적층 방향(B)의 복수 개소에 간격을 두고 배치되어 있어도 좋다.

이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일 예를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합시키는 것도 가능하며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.

2 : 가동자 21 : 코어
22 : 코어 백 23 : 티스부
24 : 권선 25 : 체결판
31 : 자성체 32 : 영구 자석
33 : 가동자 요크 34 : 관통공
36 : 위치 결정용 구멍 37 : 간극
38 : 위치 결정 핀 39 : 연결부
41 : 천판 42 : 슬라이더
50 : 나사 구멍 60 : 볼트
101, 104, 105, 106, 107 : 리니어 모터
301, 303, 304, 305, 306 : 고정자
311 : 플랜지부

Claims

복수의 티스부(teeth部)를 구비한 코어 및 상기 티스부에 권회(卷回)된 권선(卷線)을 가지는 한 쌍의 가동자(可動子)와,
적층 구조로 구성된 자성체 및 영구 자석이 교호로 한 쌍의 상기 가동자의 진행 방향으로 배열된 고정자(固定子)를 구비하며,
한 쌍의 상기 가동자는, 상기 고정자를 사이에 두고 대향하여 배치되고, 한 쌍의 상기 가동자와 상기 고정자와의 사이에 공극이 마련되어 있고,
한 쌍의 상기 가동자는, 한 쌍의 상기 가동자의 일방과 타방이 상기 고정자를 사이에 두고 면대칭으로 배치되던지, 또는, 한 쌍의 상기 가동자의 진행 방향과 수직인 상기 고정자의 단면의 도심(圖心)을 통과하여 한 쌍의 상기 가동자의 진행 방향으로 연장되는 축을 회전축으로 하여, 한 쌍의 상기 가동자의 일방의 도심을 180도 회전 이동시킨 경우에 한 쌍의 상기 가동자의 타방의 도심과 겹치도록 배치되어 있으며,
상기 영구 자석은, 한 쌍의 상기 가동자의 진행 방향으로 착자(着磁)되고, 인접하는 상기 영구 자석의 착자면은, 동극(同極)이 대향하도록 일정한 간격을 두고 대향 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
청구항 1에 있어서,
한 쌍의 상기 가동자의 진행 방향에서의 상기 영구 자석의 폭을 Hm, 상기 영구 자석의 간격을 τρ로 했을 때에, 0.18＜Hm/τp＜0.9인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 자성체는, 상기 영구 자석에 상기 공극측으로부터 맞닿는 플랜지부를 가지며,
상기 플랜지부끼리의 사이에는, 상기 가동자의 진행 방향을 따른 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
청구항 3에 있어서,
상기 간극의 폭을 W, 한 쌍의 상기 가동자의 진행 방향에서의 상기 영구 자석의 폭을 Hm으로 했을 때에, 0≤W/Hm≤0.15인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자성체를 고정하는 장착대를 가지며,
상기 자성체는, 상기 장착대로의 고정용 볼트를 관통시키는 관통공이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자성체를 고정하는 장착대를 가지며,
상기 장착대는, 위치 결정 핀을 구비하고,
상기 자성체는, 상기 위치 결정 핀과 걸리는 위치 결정용 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자성체는, 인접하는 자성체와 연결되어 있는 연결부를, 적층 방향에서 1개소 이상으로 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.