TW201401733A

TW201401733A - 線性馬達

Info

Publication number: TW201401733A
Application number: TW102117254A
Authority: TW
Inventors: Takafumi Komatsu; Junichiro Iwaki; Katsuya Fukushima; Masashi Ishii
Original assignee: Thk Co Ltd
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-01-01
Also published as: WO2013172262A1; JP2013258894A

Abstract

本發明之對向型之線性馬達(101)包括：複數個磁鐵(111、121)，其等以相同之磁極間距P形成平行配置之一對磁鐵行(102A、102B)；及複數個線圈(131、141)，其等形成對應於一對磁鐵行(102A、102B)而平行配置之一對線圈行(103A、103B)。複數個線圈(131、141)形成相對於一對磁鐵行(103A、103B)之磁極之行方向之位置關係及相序排列各不相同之一對線圈群(103C、103D)。

Description

線性馬達

本發明係關於一種線性馬達。

本案係基於2012年5月18日於日本申請之日本專利特願2012-114430號、及2013年04月26日於日本申請之日本專利特願2013-094735號而主張優先權，且將其內容引用於文本中。

在半導體製造裝置或工作機械等中，線性馬達係使用於精密進給裝置或精密定位裝置。於將線性馬達使用於精密進給裝置或精密定位裝置之情形時，減少齒槽成為課題。

於專利文獻1中揭示有一種減少齒槽之線性馬達。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平11-313475號公報

在專利文獻1之對向型之線性馬達中，藉由將對向配置之一對磁鐵行彼此於行方向上錯開配置，而謀求齒槽之減少。

然而，半導體製造裝置或工作機械等中所要求之定位精度等在逐年提高。因此，在專利文獻1所記載之技術中，齒槽之減少並不充分。於線性馬達中，要求進一步減少齒槽。

又，要求在不使線性馬達之效率降低之前提下減少齒槽。

本發明係鑒於上述情況而完成者，其目的在於提供一種可在不使效率降低之前提下減少齒槽之線性馬達。

本發明之第一實施態樣之線性馬達係對向型之線性馬達，且具備：複數個磁鐵，其等以相同之磁極間距形成平行配置之一對磁鐵行；及複數個線圈，其等形成對應於上述一對磁鐵行而平行配置之一對線圈行；且上述複數個線圈形成相對於上述一對磁鐵行之磁極之行方向之位置關係及相序排列各不相同之一對線圈群。

本發明之第二實施態樣之線性馬達係於第一實施態樣中，上述一對線圈群彼此之上述位置關係相差上述磁極間距之1/4。

本發明之第三實施態樣之線性馬達係於第一或第二實施態樣中，上述一對線圈群彼此之流向對等之線圈之驅動電流具有120°之相位差。

本發明之第四實施態樣之線性馬達係於第一至第三實施態樣中之任一者中，上述一對線圈群之各者包含每個上述一對線圈行中與相數同數且互為異相之複數個線圈，且上述一對線圈群於行方向上相隔配置。

本發明之第五實施態樣之線性馬達係於第一至第三實施態樣中之任一者中，上述一對線圈群之各者為上述一對線圈行中之任一者，且上述一對線圈行彼此或上述一對磁鐵行彼此於行方向上錯開配置。

本發明之第六實施態樣之線性馬達係於第一至第五實施態樣中之任一者中，包含複數個齒狀部分，該等複數個齒狀部分被上述複數個線圈之各者捲繞，並且形成面向上述磁極之齒頂面；上述複數個齒狀部分中，與互為異相之相數同數之齒狀部分中配置於行方向之兩端之一對齒狀部分係以使上述齒頂面彼此背向之方式傾斜地形成。

本發明之第七實施態樣之線性馬達係於第一至第六實施態樣中之任一者中，上述一對磁鐵行係以相互對向之磁極彼此相反之方式配置。

本發明之線性馬達充分地減少齒槽，從而可獲得高進給精度或定位精度。

101‧‧‧線性馬達

101A‧‧‧線性馬達

101B‧‧‧線性馬達

102‧‧‧磁鐵部

102A‧‧‧第一磁鐵行

102B‧‧‧第二磁鐵行

103‧‧‧線圈部

103A‧‧‧第一線圈行

103B‧‧‧第二線圈行

103C‧‧‧第一線圈群

103D‧‧‧第二線圈群

104‧‧‧磁芯

104A‧‧‧第一齒狀部分行

104B‧‧‧第二齒狀部分行

104C‧‧‧第一齒狀部分群

104D‧‧‧第二齒狀部分群

104S‧‧‧本體部

105‧‧‧第一線圈部

106‧‧‧第二線圈部

111‧‧‧磁鐵

112‧‧‧磁鐵

113‧‧‧磁鐵

121‧‧‧磁鐵

122‧‧‧磁鐵

123‧‧‧磁鐵

131~136‧‧‧線圈

141~146‧‧‧線圈

151~156‧‧‧齒狀部分

151T~156T‧‧‧齒頂面

161~166‧‧‧齒狀部分

161T~166T‧‧‧齒頂面

201‧‧‧線性馬達

202‧‧‧磁鐵部

202A‧‧‧第一磁鐵行

202B‧‧‧第二磁鐵行

203‧‧‧線圈部

203A‧‧‧第一線圈行

203B‧‧‧第二線圈行

203C‧‧‧第一線圈群

203D‧‧‧第二線圈群

204‧‧‧磁芯

204A‧‧‧第一齒狀部分行

204B‧‧‧第二齒狀部分行

204C‧‧‧第一齒狀部分群

204D‧‧‧第二齒狀部分群

204S‧‧‧本體部

205‧‧‧第一線圈部

206‧‧‧第二線圈部

211‧‧‧磁鐵

212‧‧‧磁鐵

221‧‧‧磁鐵

222‧‧‧磁鐵

231~236‧‧‧線圈

241~246‧‧‧線圈

251~256‧‧‧齒狀部分

251T~256T‧‧‧齒頂面

261~266‧‧‧齒狀部分

261T~266T‧‧‧齒頂面

298‧‧‧線性馬達

299‧‧‧線性馬達

A‧‧‧間隙

B‧‧‧間隙

C1‧‧‧線圈

C2‧‧‧線圈

CA‧‧‧線圈部

CB‧‧‧線圈部

N‧‧‧磁極

P‧‧‧磁極間距

S‧‧‧磁極

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

圖1係表示本發明之第一實施形態之線性馬達101之概略構成之模式圖。

圖2係表示齒頂面151T等之圖。

圖3(a)~(c)係表示線性馬達101(101A、101B)與先前之線性馬達298之模式圖。

圖4(a)~(c)係表示產生於線性馬達101(101A、101B)、298之齒槽之比較之圖。

圖5係表示本發明之第二實施形態之線性馬達201之概略構成之模式圖。

圖6(a)~(c)係表示線性馬達201與先前之線性馬達298、299之模式圖。

圖7(a)~(c)係表示產生於線性馬達201、298、299之齒槽之比較之圖。

圖8(a)~(c)係表示線性馬達201、298、299中之反電動勢常數之比較之圖。

圖9(a)、(b)係說明線性馬達201、298、299中之反電動勢常數產生差之理由之圖。

圖10係匯總線性馬達201、298、299之特性比較之圖。

參照圖式對本發明之實施形態進行說明。

(第一實施形態)

線性馬達101包括磁鐵部102、線圈部103等。

磁鐵部102包含將複數個磁鐵呈直線狀排列而成之2個磁鐵行(第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B)。

線圈部103包含將複數個線圈呈直線狀排列而成之2個線圈行(第一線圈行103A、第二線圈行103B)。

2個線圈行係對應於2個磁鐵行而平行配置。因此，線性馬達101被稱為對向型線性馬達。

將第一磁鐵行102A或第一線圈行103A等之行方向設為X方向，將排列有第一磁鐵行102A或第一線圈行103A等之方向設為Y方向(參照圖1之座標軸)。

磁鐵部102之第一磁鐵行102A與第二磁鐵行102B係平行配置。

第一磁鐵行102A包含複數個磁鐵111、112等。複數個磁鐵111、112等係各自之磁極朝向與行方向(X方向)正交之方向(Y方向)。複數個磁鐵111、112等係以於行方向上磁極交替之方式配置。

第二磁鐵行102B包含複數個磁鐵121、122等。複數個磁鐵121、122等係各自之磁極朝向與行方向正交之方向。複數個磁鐵121、122等係以於行方向上磁極交替之方式配置。

磁鐵111、112等及磁鐵121、122等為相同形狀(平板形狀)，並且具有相同特性。第一磁鐵行102A之磁鐵111、112等之配置間距與第二磁鐵行102B之磁鐵121、122等之配置間距相同。

配置間距係同極彼此(N極彼此或S極彼此)之X方向上之距離(間距)(參照圖1)。配置間距亦稱為磁極間距P。

第一磁鐵行102A與第二磁鐵行102B係以相互對向之磁鐵彼此使不同之磁極相對之方式配置。例如，磁鐵111係N極面朝向磁鐵121側(+Y方向)，磁鐵121係S極面朝向磁鐵111側(-Y方向)。

線圈部103係配置於第一磁鐵行102A與第二磁鐵行102B之間。

線圈部103包含磁芯104、線圈行等。

於磁芯104形成有呈直線狀排列之2個齒狀部分行(第一齒狀部分行104A、第二齒狀部分行104B)。

線圈行(第一線圈行103A、第二線圈行103B)包含分別捲繞於磁芯104之2個齒狀部分行之複數個線圈。

磁芯104係由本體部104S、第一齒狀部分行104A及第二齒狀部分行104B形成。

本體部104S係沿行方向(X方向)之細長之矩形部位。第一齒狀部分行104A及第二齒狀部分行104B係自本體部104S之兩側面向與行方向正交之方向突出之部位。第一齒狀部分行104A與第二齒狀部分行104B向背向之方向突出。

第一齒狀部分行104A包含複數個齒狀部分(突極)151、152等。複數個齒狀部分151、152等係於行方向(X方向)上以第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之2/3間距大小(2P/3)配置。

第二齒狀部分行104B包含複數個齒狀部分161、162等。複數個齒狀部分161、162等係於行方向(X方向)上以第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之2/3間距大小(2P/3)配置。

第一齒狀部分行104A與第二齒狀部分行104B係平行配置。第一齒狀部分行104A與第二齒狀部分行104B係以於行方向上一致之方式配置。

齒狀部分151、152等及齒狀部分161、162等具有相同形狀。齒狀部分151、152等及齒狀部分161、162等係自齒根朝向齒頂形成為相同形狀之棒狀(圓桿或方棒)。齒狀部分151、152等向-Y方向突出。齒狀部分161、162等向+Y方向突出。

第一齒狀部分行104A與第二齒狀部分行104B係於行方向上分成2個齒狀部分群(第一齒狀部分群104C、第二齒狀部分群104D)。

第一齒狀部分群104C包含齒狀部分151、152、153及齒狀部分161、162、163。第二齒狀部分群104D包含齒狀部分154、155、156及齒狀部分164、165、166。

第一齒狀部分群104C與第二齒狀部分群104D係於行方向上留出間隔(相隔)而配置。第一齒狀部分群104C與第二齒狀部分群104D係僅隔開第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。齒狀部分153、163與齒狀部分154、164之間隔成為第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之11/12間距大小(2P/3+P/4)。

如圖1所示，第一齒狀部分群104C係相對於第二齒狀部分群104D向+X方向僅隔開第二磁鐵行102B之磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。

第一齒狀部分行104A之齒頂係以相對於第一磁鐵行102A隔開稍許間隙(間隙A)之方式形成。第二齒狀部分行104B之齒頂係以相對於第二磁鐵行102B隔開稍許間隙(間隙B)之方式形成。

第一線圈行103A包含分別捲繞於磁芯104之第一齒狀部分行104A之齒狀部分151、152等之複數個線圈131、132等。

第二線圈行103B包含分別捲繞於磁芯104之第二齒狀部分行104B之齒狀部分161、162等之複數個線圈141、142等。

第一線圈行103A與第二線圈行103B係於行方向(X方向)上分成2個線圈群(第一線圈群103C、第二線圈群103D)。

第一線圈群103C包含分別捲繞於磁芯104之第一齒狀部分群 104C之齒狀部分151、161等之複數個線圈131、141等。

第二線圈群103D包含分別捲繞於磁芯104之第二齒狀部分群104D之齒狀部分154、164等之複數個線圈134、144等。

線圈131、132等及線圈141、142等係形成為相同形狀(捲繞數量、捲繞方向、銅線種類)。

第一線圈行103A之線圈131、132等係將銅線自齒狀部分151、152等之齒根朝向齒頂以右捲之方式捲繞而形成。第二線圈行103B之線圈141、142等係將銅線自齒狀部分161、162等之齒根朝向齒頂以右捲之方式捲繞而形成。

第一齒狀部分群104C與第二齒狀部分群104D係於行方向上相隔而配置。第一齒狀部分群104C與第二齒狀部分群104D係於行方向上僅隔開第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。

因此，第一線圈群103C與第二線圈群103D係於行方向上僅隔開第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。

線圈部103包含於行方向(X方向)上相隔之2個線圈部(第一線圈部105、第二線圈部106)。

第一線圈部105包含第一齒狀部分群104C與第一線圈群103C。

第一線圈部105包含於第一線圈行103A、第二線圈行103B之每一個中與相數同數且互相成為異相之複數個線圈。線性馬達101為三相感應馬達。因此，第一線圈部105包含回捲於3個齒狀部分151、152、153上之3個線圈131、132、133、及回捲於3個齒狀部分161、162、163上之3個線圈141、142、143。

第二線圈部106包含第二齒狀部分群104D與第二線圈群103D。

第二線圈部106包含於第一線圈行103A、第二線圈行103B之每一個中與相數同數且互相成為異相之複數個線圈。線性馬達101為三相感應馬達。因此，第二線圈部106包含回捲於3個齒狀部分154、155、156上之3個線圈134、135、136、及回捲於3個齒狀部分164、165、166上之3個線圈144、145、146。

第一線圈部105與第二線圈部106係經由本體部104S而連結。

第一線圈部105與第二線圈部106係於行方向上僅隔開第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。線圈133、143與線圈134、144之間隔成為第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之11/12間距大小(2P/3+P/4)。

第一線圈部105(第一線圈群103C)與第二線圈部106(第二線圈群103D)之相對於第一磁鐵行102A與第二磁鐵行102B之磁極之行方向之位置關係不同。

如圖1所示，於線圈131相對於第一磁鐵行102A之N極、線圈141相對於第二磁鐵行102B之S極分別自正對面相對時，線圈134相對於第一磁鐵行102A之N極與S極之間、線圈144相對於第二磁鐵行102B之S極與N極之間相對。其原因在於線圈131、141與線圈134、144僅錯開第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之1/4大小(P/4)。

同樣地，線圈132、142與線圈135、145之相對於第一磁鐵行102A與第二磁鐵行102B之磁極之行方向之位置關係不同。線圈133、143與線圈136、146之相對於第一磁鐵行102A與第二磁鐵行102B之磁極之行方向之位置關係不同。

對線圈部103(第一線圈群103C及第二線圈群103D)輸入三相交流電流作為驅動電流。

輸入至第一線圈群103C之三相交流電流與輸入至第二線圈群103D之三相交流電流係以具有120°之相位差(電氣角120°)之方式接線。

對於Y方向上相互對向而配置之線圈彼此(例如線圈131與線圈141，例如線圈134與線圈144)輸入同相位(無相位差)之三相交流電流。

於第一線圈群103C(第一線圈部105)中，將第一線圈行103A之線圈131、132、133分別設為U相、W相、V相時，以第二線圈行103B之線圈141、142、143分別成為/U相、/W相、/V相之方式接線。此處，/意為上橫槓(overbar)。

於第二線圈群103D(第二線圈部106)中，於將第一線圈行103A之線圈134、135、136分別設為V相、U相、W相時，以第二線圈行103B之線圈144、145、146分別成為/V相、/U相、/W相之方式接線。

第一線圈群103C(第一線圈部105)與第二線圈群103D(第二線圈部106)之流向對等之線圈之驅動電流具有120°之相位差。

線圈131成為U相，與其對等之線圈134成為V相。線圈132成為W相，與其對等之線圈135成為U相。線圈133成為V相，與其對等之線圈136成為W相。線圈141成為/U相，與其對等之線圈144成為/V相。線圈142成為/W相，與其對等之線圈145成為/U相。線圈143成為/V相，與其對等之線圈146成為/W相。

如此，第一線圈部105(第一線圈群103C)與第二線圈部106(第二線圈群103D)之相序排列不同。

圖2係表示齒頂面151T等之圖。

齒狀部分151~156、161~166之各者具有面向第一磁鐵行102A或第二磁鐵行102B之齒頂面151T~156T、161T~166T。

將線圈回捲而成為互不相同之相(U相、W相、V相)之3個(與相數同數)齒狀部分(例如齒狀部分151~153)之齒頂面(例如齒頂面151T~153T)係形成為不同形狀。

3個齒狀部分中之配置於行方向之中央之齒狀部分之齒頂面(例如齒狀部分152之齒頂面152T)係形成為相對於第一磁鐵行102A或第二磁鐵行102B平行之平面。

3個齒狀部分中之配置於行方向之兩側(+X方向及-X方向)之齒狀部分之齒頂面(例如齒狀部分151、153之齒頂面151T、153T)係形成為相對於第一磁鐵行102A或第二磁鐵行102B傾斜之平面。配置於行方向之兩側之齒狀部分之齒頂面彼此(例如齒頂面151T、153T彼此)係以背向之方式形成。

齒頂面151T、153T等之傾斜角度可任意地設定。又，齒頂面151T、153T等彼此之傾斜角度相同。齒頂面151T、152T、153T等係以齒狀部分152等之於Y方向上延伸之中心線為基準，而線對稱地形成。

將線圈回捲而成為互不相同之相之3個齒狀部分之齒頂面(例如齒狀部分151~153之齒頂面151T~153T)整體上形成為梯形狀。

將線圈回捲而成為互不相同之相之3個齒狀部分之齒頂面係以一面分別維持相對於第一磁鐵行102A或第二磁鐵行102B之間隙(間隙A、B)，一面於行方向之兩側整體上自第一磁鐵行102A或第二磁鐵行102B逐漸離開之方式形成。

齒狀部分154~156、161~163、164~166之齒頂面154T~156T、161T~163T、164T~166T係形成為與齒頂面151T~153T相同之形狀。

其次，一面與先前之線性馬達進行比較一面對線性馬達101之效果進行說明。

為了便於說明，以下，將上述線性馬達101表示為線性馬達101A。線性馬達101B為線性馬達101A之變化例。

圖3係表示線性馬達101(101A、101B)與先前之線性馬達298之模式圖。

圖3(a)係表示先前之線性馬達298之模式圖。對2個線圈行輸入不存在相位差之驅動電流。

圖3(b)係表示本發明之第一實施形態之線性馬達101A之模式圖。於線性馬達101A中，將線圈回捲而成為互不相同之相之3個齒狀部分之齒頂面(例如齒狀部分151~153之齒頂面151T~153T)整體上形成為梯形狀。對2個線圈行輸入存在相位差之驅動電流。

圖3(c)係表示本發明之第一實施形態之線性馬達101B之模式圖。然而，於線性馬達101B中，所有齒頂面151T等係相對於第一磁鐵行102A或第二磁鐵行102B平行地形成。對2個線圈行輸入存在相位差之驅動電流。

圖4係表示產生於線性馬達101(101A、101B)、298之X方向之齒槽之比較之圖。於線性馬達101(101A、101B)中，幾乎不產生Y方向之齒槽。

圖4(a)係表示產生於先前之線性馬達298之齒槽之圖。

圖4(b)係表示產生於本發明之第一實施形態之線性馬達101A之齒槽之圖。

圖4(c)係表示產生於本發明之第一實施形態之線性馬達101B之齒槽之圖。

如圖4(a)所示，確認於先前之線性馬達298中產生有較大之齒槽。線性馬達298中之齒槽之最大值與最小值之差為約2.0~3.0N左右。

如圖4(b)所示，確認於本發明之第一實施形態之線性馬達101A中，與線性馬達298相比齒槽大幅地減少。線性馬達101A中之齒槽之最大值與最小值之差為約0.4N左右。

如圖4(c)所示，確認於本發明之第一實施形態之線性馬達101B中，與線性馬達101A同樣地，齒槽大幅地減少。線性馬達101B中之齒槽之最大值與最小值之差為約0.5N左右。

於線性馬達298中，產生於-X方向側之線圈部CA(相當於第一線圈部105)之齒槽、與產生於+X方向側之線圈部CB(相當於第二線圈部106)之齒槽之相位一致。因此，確認整體上齒槽變大。

於線性馬達101A、101B中，產生於第一線圈部105之齒槽、與產生於第二線圈部106之齒槽之相位相反。因此，產生於第一線圈部105之齒槽、與產生於第二線圈部106之齒槽抵消。因此，確認整體上齒槽變小。

若將線性馬達101A與線性馬達101B進行比較，則線性馬達101A相較於線性馬達101B，第一線圈部105與第二線圈部106各自之齒槽變大。

然而，線性馬達101A之第一線圈部105與第二線圈部106中之齒槽近似於正弦曲線。藉由調整齒頂面151T、153T之傾斜角度，可使線性馬達101A之第一線圈部105與第二線圈部106中之齒槽更近似於正弦曲線。

線性馬達101B之第一線圈部105與第二線圈部106中之齒槽變為凹凸之曲線。

因此，線性馬達101A相較於線性馬達101B，產生於第一線圈部105之齒槽與產生於第二線圈部106之齒槽更良好地抵消。

於線性馬達101A中，使將線圈回捲而成為互不相同之相之3個齒狀部分(例如齒狀部分151~153)之齒頂面(例如齒頂面151T~153T)整體上形成為梯形狀。藉此，可確認易於抵消產生於第一線圈部105與第二線圈部106之各者之齒槽。

線性馬達101包含於行方向上相隔之第一線圈部105與第二線圈部106。藉此，於線性馬達101中，由於產生於第一線圈部105之齒槽與產生於第二線圈部106之齒槽抵消，故而整體上齒槽變小。

尤其，於線性馬達101中，使將線圈回捲而成為互不相同之相(U 相、W相、V相)之3個(與相數同數)齒狀部分(例如齒狀部分151~153)之齒頂面(例如齒頂面151T~153T)整體上形成為梯形狀。藉此，於線性馬達101中，易於抵消產生於第一線圈部105與第二線圈部106之各者之齒槽。

因此，線性馬達101不會妨礙磁鐵部之圓滑之移動，而可獲得高進給精度或定位精度。又，線性馬達101之效率幾乎不會降低，從而可滿足節能要求。

由於使線圈131、141等回捲之磁芯104係齒狀部分151、161等自齒根朝向齒頂具有相同形狀，故而線性馬達101易於產生齒槽。然而，於線性馬達101中，雖然齒狀部分151、161等之形狀並非T字形狀，但仍可減少齒槽。

線性馬達101中，由於齒狀部分151、161等自齒根朝向齒頂具有相同形狀，故而易於捲繞(易於組裝)線圈131、141等。

第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B係以使相互對向之磁極彼此相反之方式配置。第一線圈行103A之線圈131、132等係將銅線自齒狀部分151、152等之齒根朝向齒頂以右捲之方式捲繞而形成。第二線圈行103B之線圈141、142等係將銅線自齒狀部分161、162等之齒根朝向齒頂以右捲之方式捲繞而形成。藉由使第一線圈行103A、第二線圈行103B之線圈131、132、141、142等之銅線之捲繞方向一致，而謀求組裝性之提高。

(第二實施形態)

線性馬達201包括磁鐵部202、線圈部203等。

磁鐵部202包含將複數個磁鐵呈直線狀排列而成之2個磁鐵行(第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B)。

線圈部203包含將複數個線圈呈直線狀排列而成之2個線圈行(第一線圈行203A、第二線圈行203B)。

2個線圈行係對應於2個磁鐵行而平行配置。因此，線性馬達201被稱為對向型線性馬達。

將第一磁鐵行202A或第一線圈行203A等之行方向設為X方向，將排列有第一磁鐵行202A或第一線圈行203A等之方向設為Y方向(參照圖5之座標軸)。

磁鐵部202之第一磁鐵行202A與第二磁鐵行202B係平行配置。

第一磁鐵行202A包含複數個磁鐵211、212等。複數個磁鐵211、212等係各自之磁極朝向與行方向(X方向)正交之方向(Y方向)。複數個磁鐵211、212等係以於行方向上磁極交替之方式配置。

第二磁鐵行202B包含複數個磁鐵221、222等。複數個磁鐵221、222等係各自之磁極朝向與行方向正交之方向。複數個磁鐵221、222等係以於行方向上磁極交替之方式配置。

磁鐵211、212等及磁鐵221、222等為相同形狀(平板形狀)，並且具有相同特性。第一磁鐵行202A之磁鐵211、212等之配置間距、與第二磁鐵行202B之磁鐵221、222等之配置間距相同。

配置間距係同極彼此(N極彼此或S極彼此)之X方向上之距離(間距)(參照圖5)。配置間距亦稱為磁極間距P。

第一磁鐵行202A與第二磁鐵行202B係以相互對向之磁鐵彼此使不同之磁極相對之方式配置。例如，磁鐵211係N極面朝向磁鐵221側(+Y方向)，磁鐵221係S極面朝向磁鐵211側(-Y方向)。

線圈部203係配置於第一磁鐵行202A與第二磁鐵行202B之間。

線圈部203包含磁芯204、線圈行等。

於磁芯204形成有呈直線狀排列之2個齒狀部分行(第一齒狀部分行204A、第二齒狀部分行204B)。

線圈行(第一線圈行203A、第二線圈行203B)包含分別捲繞於磁芯204之2個齒狀部分行之複數個線圈。

磁芯204係由本體部204S、第一齒狀部分行204A及第二齒狀部分行204B形成。

本體部204S係沿行方向(X方向)之細長之矩形部位。第一齒狀部分行204A及第二齒狀部分行204B係自本體部204S之兩側面向與行方向正交之方向突出之部位。第一齒狀部分行204A與第二齒狀部分行204B向背向之方向突出。

第一齒狀部分行204A包含複數個齒狀部分(突極)251、252等。複數個齒狀部分251、252等係於行方向(X方向)上以第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B之磁極間距P之2/3間距大小(2P/3)配置。

第二齒狀部分行204B包含複數個齒狀部分261、262等。複數個齒狀部分261、262等係於行方向(X方向)上以第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B之磁極間距P之2/3間距大小(2P/3)配置。

第一齒狀部分行204A與第二齒狀部分行204B係平行配置。齒狀部分251、252等及齒狀部分261、262等具有相同形狀。齒狀部分251、252等及齒狀部分261、262等係自齒根朝向齒頂形成為相同形狀之棒狀(圓桿或方棒)。齒狀部分251、252等向-Y方向突出。齒狀部分261、262等向+Y方向突出。

第一齒狀部分行204A與第二齒狀部分行204B係於行方向上錯開配置。第一齒狀部分行204A與第二齒狀部分行204B係僅錯開第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B之磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。

第一齒狀部分行204A與第二齒狀部分行204B亦被稱為2個齒狀部分群(第一齒狀部分群204C、第二齒狀部分群204D)。

第一齒狀部分群204C包含齒狀部分151~156。第二齒狀部分群204D包含齒狀部分161~166。

第一齒狀部分群204C與第二齒狀部分群204D係於行方向上錯開配置。第一齒狀部分群204C與第二齒狀部分群204D係僅錯開第一磁鐵行102A、第二磁鐵行102B之磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。

如圖5所示，第一齒狀部分行204A係相對於第二齒狀部分行204B向+X方向僅錯開第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B之磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。

於圖5中，第一齒狀部分行204A亦可相對於第二齒狀部分行204B向-X方向錯開而配置。

第一齒狀部分行204A之齒頂係以相對於第一磁鐵行202A隔開稍許間隙(間隙A)之方式形成。第二齒狀部分行204B之齒頂係以相對於第二磁鐵行202B隔開稍許間隙(間隙B)之方式形成。

第一線圈行203A包含分別捲繞於磁芯204之第一齒狀部分行204A之齒狀部分251、252等之複數個線圈231、232等。

第二線圈行203B包含分別捲繞於磁芯204之第二齒狀部分行204B之齒狀部分261、262等之複數個線圈241、242等。

第一線圈行203A與第二線圈行203B亦被稱為2個線圈群(第一線圈群203C、第二線圈群203D)。

第一線圈群203C包含分別捲繞於磁芯204之第一齒狀部分群204C之齒狀部分251~256之複數個線圈231~236。

第二線圈群203D包含分別捲繞於磁芯104之第二齒狀部分群104D之齒狀部分261~266之複數個線圈241~246。

線圈231、232等及線圈241、242等係形成為相同形狀(捲數、捲繞方向、銅線種類)。

第一線圈行203A之線圈231、232等係將銅線自齒狀部分251、252等之齒根朝向齒頂以右捲之方式捲繞而形成。第二線圈行203B之線圈241、242等係將銅線自齒狀部分261、262等之齒頂朝向齒根以右捲之方式捲繞而形成。

第一齒狀部分行204A與第二齒狀部分行204B係於行方向上僅錯開第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B之磁極間距P之1/4(P/4)而配置。

因此，第一線圈行203A(第一線圈群203C)與第二線圈行203B(第二線圈群203D)係於行方向上僅錯開第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B之磁極間距P之1/4(P/4)而配置。

線圈部203由2個線圈部(第一線圈部205、第二線圈部206)構成。

第一線圈部205由形成第一線圈行203A、第一齒狀部分行204A之線圈231~236、齒狀部分251~256構成。

第二線圈部206包含形成第二線圈行203B、第二齒狀部分行204B之線圈241~246、齒狀部分261~266。

第一線圈部105與第二線圈部106係於行方向上僅錯開第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B之磁極間距P之1/4(P/4)而配置。

第一線圈部205(第一線圈群203C)與第二線圈部206(第二線圈群203D)之相對於第一磁鐵行102A與第二磁鐵行202B之磁極之行方向之位置關係不同。

如圖5所示，於線圈231相對於第一磁鐵行202A之N極自正對面相對時，線圈231相對於第二磁鐵行202B之N極與S極之間相對。其原因在於線圈231與線圈241僅錯開第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B之磁極間距P之1/4大小(P/4)。

同樣地，線圈232~236與線圈242~246係相對於第一磁鐵行202A與第二磁鐵行202B之磁極之行方向之位置關係不同。

對線圈部203(第一線圈行203A及第二線圈行203B)輸入三相交流電流(驅動電流)。

輸入至第一線圈行203A之三相交流電流與輸入至第二線圈行 203B之三相交流電流係以具有120°之相位差(電氣角120°)之方式接線。

對於Y方向上相互對向而配置之線圈彼此(例如線圈231與線圈241，例如線圈232與線圈242，例如線圈233與線圈243)分別輸入具有120°之相位差之三相交流電流。

於將第一線圈行203A之線圈231、232、233分別設為U相、W相、V相時，以第二線圈行203B之線圈241、242、243分別成為/V相、/U相、/W相之方式接線。此處，/意為上橫槓(overbar)。

第一線圈行203A(第一線圈部205)與第二線圈行203B(第一線圈部205)之流向對等之線圈之驅動電流具有120°之相位差。

線圈231成為U相，與其對等之線圈241成為/V相。線圈232成為W相，與其對等之線圈242成為/U相。線圈233成為V相，與其對等之線圈243成為/W相。線圈234成為U相，與其對等之線圈244成為/V相。線圈235成為W相，與其對等之線圈245成為/U相。線圈236成為V相，與其對等之線圈246成為/W相。

如此，第一線圈部205(第一線圈群203C)與第二線圈部206(第二線圈群203D)之相序排列不同。

其次，一面與先前之線性馬達進行比較一面對線性馬達201之效果進行說明。

圖6係表示本發明之第二實施形態之線性馬達201與先前之線性馬達298、299之模式圖。

圖6(a)係表示先前之線性馬達298之模式圖。回捲於齒狀部分之2個線圈行於行方向上未錯開。對2個線圈行輸入不存在相位差之驅動電流。

圖6(b)係表示先前之線性馬達299之模式圖。回捲於齒狀部分之2個線圈行於行方向上錯開。對2個線圈行輸入不存在相位差之驅動電流。

圖6(c)係表示本發明之第二實施形態之線性馬達201之模式圖。回捲於齒狀部分之2個線圈行(第一線圈行203A、第二線圈行203B)於行方向上錯開。對2個線圈行輸入存在相位差之驅動電流。

圖7係表示產生於線性馬達201、298、299之齒槽之比較之圖。

圖7(a)係表示產生於先前之線性馬達298之齒槽之圖。

圖7(b)係表示產生於先前之線性馬達299之齒槽之圖。

圖7(c)係表示產生於本發明之第二實施形態之線性馬達201之齒槽之圖。

如圖7(a)所示，確認於先前之線性馬達298中產生有較大之齒槽。線性馬達298中之齒槽之最大值與最小值之差為約2.0~3.0N左右。

如圖7(b)所示，確認於先前之線性馬達299中，與線性馬達298相比齒槽大幅地減少。線性馬達299中之齒槽之最大值與最小值之差為約0.5N左右。

如圖7(c)所示，確認於本發明之第二實施形態之線性馬達201中，與線性馬達298相比齒槽大幅地減少。線性馬達201中之齒槽之最大值與最小值之差為約0.4N左右。

確認藉由將回捲於齒狀部分之2個線圈行(第一線圈行203A、第二線圈行203B)於行方向上錯開磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置，可大幅地減少產生於線性馬達201、298之齒槽。

圖8係表示線性馬達201、298、299中之反電動勢常數(解析值)之比較之圖。

圖8(a)係表示先前之線性馬達298中之反電動勢常數(解析值)之圖。

圖8(b)係表示先前之線性馬達299中之反電動勢常數(解析值)之圖。

圖8(c)係表示本發明之第二實施形態之線性馬達201中之反電動勢常數(解析值)之圖。

如圖8(a)所示，確認於先前之線性馬達298中，線圈部整體之反電動勢常數(EMF)為3.5Vrms/m/s。確認於線性馬達298中，線圈部(U相、V相、W相)之反電動勢常數之變化(波形)波動。因此，反電動勢常數(EMF)亦波動。

於先前之線性馬達298中，若將額定電流設為1Arms，則額定推力為10.2N。

如圖8(b)所示，確認於先前之線性馬達299中，線圈部整體之反電動勢常數(EMF)為2.4Vrms/m/s。確認於線性馬達299中，線圈部(U相、V相、W相)之反電動勢常數之變化(波形)產生較大之波動。因此，反電動勢常數(EMF)亦產生較大之波動。

於先前之線性馬達299中，若將額定電流設為1Arms，則額定推力為7.1N。

如圖8(c)所示，確認於本發明之第二實施形態之線性馬達201中，線圈部203整體之反電動勢常數(EMF)為3.3Vrms/m/s。於線性馬達201中，由於以接線之線圈彼此修正對準，故而反電動勢波形接近於正弦波。確認線圈部(U相、V相、W相)之反電動勢常數之變化(波形)幾乎不產生波動。因此，反電動勢常數(EMF)亦幾乎不產生波動。

於本發明之第二實施形態之線性馬達201中，若將額定電流設為1Arms，則額定推力為9.4N。

確認在線性馬達201中，藉由對回捲於錯開磁極間距P之1/4大小(P/4)之齒狀部分的2個線圈行(第一線圈行203A、第二線圈行203B)輸入具有120°之相位差(電氣角120°)之驅動電流，而可使反電動勢常數與先前之線性馬達298為同程度。換言之，線性馬達201可抑制如先前之線性馬達299般反電動勢常數降低。

因此，於線性馬達201中，不會如先前之線性馬達299般額定推力降低，而可獲得與先前之線性馬達298為相同程度之額定推力。

圖9係說明線性馬達201、299中之反電動勢常數產生差之理由之圖。

圖9(a)係表示先前之線性馬達299之2個線圈行中之反電動勢常數之圖。

圖9(b)係表示本發明之第二實施形態之線性馬達201之2個線圈行(第一線圈行203A、第二線圈行203B)中之反電動勢常數之圖。

如圖9(a)所示，確認於先前之線性馬達299中，相互對向配置之線圈(例如線圈C1、C2(參照圖6(b)))之反電動勢常數之波形係各自之峰值錯開電氣角90°左右。

如圖9(b)所示，確認於本發明之第二實施形態之線性馬達201中，相互對向配置之線圈(例如，線圈231與線圈241)之反電動勢常數之波形係各自之峰值錯開電氣角30°左右。

於線性馬達201、299中，相互對向配置之線圈之反電動勢常數之波形之電氣角之差存在差異。

於線性馬達299中，由於線圈C1、C2等之反電動勢常數之波形之電氣角之差較大，故而線圈部整體之反電動勢常數產生損耗。於線性馬達201中，由於線圈231、241等之反電動勢常數之波形之電氣角之差較小，故而線圈部203整體之反電動勢常數之損耗較少。

因此，認為線性馬達201、299中之反電動勢常數產生有差。

圖10係匯總線性馬達201、298、299之特性比較之圖。

於先前之線性馬達298中，反電動勢常數及額定推力較大，齒槽亦較大。因此，於線性馬達298中，會因齒槽而妨礙磁鐵部之圓滑之移動。

於先前之線性馬達299中，與線性馬達298相比可使齒槽減少85%左右。然而，於先前之線性馬達299中，反電動勢常數及額定推力與線性馬達298相比分別降低31%、30%。因此，於線性馬達299中，效率降低，無法滿足節能之要求。

相對於此，本發明之第二實施形態之線性馬達201與線性馬達298相比可使齒槽減少88%左右。同時，線性馬達201之反電動勢常數及額定推力與線性馬達298相比分別僅降低6%、8%。

因此，線性馬達201不會妨礙磁鐵部之圓滑之移動，可獲得高進給精度或定位精度。又，線性馬達201之效率幾乎不會降低，從而可滿足節能之要求。

由於使線圈231、241等回捲之磁芯204係齒狀部分251、261等自齒根朝向齒頂具有相同形狀，故而線性馬達201易於產生齒槽。然而，於線性馬達201中，雖然齒狀部分251、261等之形狀並非T字形狀，但仍可減少齒槽。

線性馬達201係齒狀部分251、261等自齒根朝向齒頂具有相同形狀，故而易於捲繞(易於組裝)線圈231、241等。

第一磁鐵行202A、第二磁鐵行202B係以使相互對向之磁極彼此相反之方式配置。第一線圈行203A之線圈231、232等係將銅線自齒狀部分251、252等之齒根朝向齒頂以右捲之方式捲繞而形成。第二線圈行203B之線圈241、242等係將銅線自齒狀部分261、262等之齒根朝向齒頂以右捲之方式捲繞而形成。藉由使第一線圈行203A、第二線圈行203B之線圈231、232、241、242等之銅線之捲繞方向一致，而謀求組裝性之提高。

上述作用效果於第一實施形態之線性馬達101(101A、101B)中亦可同樣地獲得。

於線性馬達201中，亦與第一實施形態之線性馬達101同樣地，使一部分齒狀部分之齒頂面傾斜。雖省略了圖示，但亦可如下所述般設置(相當於下述線性馬達201B)。

為了便於說明，以下，將上述線性馬達201表示為線性馬達201A。

齒狀部分251~256、261~266之各者具有面向第一磁鐵行202A或第二磁鐵行202B之齒頂面251T~256T、261T~266T。

成為互不相同之相(U相、W相、V相)之3個(與相數同數)齒狀部分(例如齒狀部分251~253)之齒頂面(例如齒頂面251T~253T)係形成為不同形狀。

3個齒狀部分中之配置於行方向之中央之齒狀部分之齒頂面(例如齒狀部分252之齒頂面252T)係形成為相對於第一磁鐵行202A或第二磁鐵行202B平行之平面。

3個齒狀部分中之配置於行方向之兩側(+X方向及-X方向)之齒狀部分之齒頂面(例如齒狀部分251、253之齒頂面251T、253T)係形成為相對於第一磁鐵行202A或第二磁鐵行202B傾斜之平面。配置於行方向之兩側之齒狀部分之齒頂面彼此(例如齒頂面251T、253T彼此)係以背向之方式形成。

齒頂面251T~253T等之形狀與齒頂面151T~153等之形狀相同。

成為互不相同之相之3個齒狀部分之齒頂面(例如齒狀部分251~253之齒頂面251T~253T)係整體上形成為梯形狀。

成為互不相同之相之3個齒狀部分之齒頂面係以一面分別維持相對於第一磁鐵行202A或第二磁鐵行202B之間隙(間隙A、B)，一面於行方向之兩側整體上自第一磁鐵行202A或第二磁鐵行202B逐漸離開之方式形成。

齒狀部分254~256、261~263、264~266之齒頂面254T~256T、261T~263T、264T~266T係形成為與齒頂面251T~253T相同之形狀。

對產生於本發明之第二實施形態之線性馬達201(201A、201B、 201C)之X方向之齒槽進行比較。

線性馬達201B、201C為線性馬達201A之變化例。

於線性馬達201A中，所有齒頂面251T等係相對於第一磁鐵行202A或第二磁鐵行202B平行地形成

於線性馬達201B中，成為互不相同之相之3個齒狀部分之齒頂面(例如齒狀部分251~253之齒頂面251T~253T)係整體上形成為梯形狀。

於線性馬達201C中，齒頂面251T、256T、261T、266T係相對於第一磁鐵行202A或第二磁鐵行202B傾斜地形成，齒頂面253T、254T、263T、264T係相對於第一磁鐵行202A或第二磁鐵行202B平行地形成。

於線性馬達201A中，X方向之齒槽之最大值與最小值之差為約0.16N左右。

於線性馬達201B中，X方向之齒槽之最大值與最小值之差為約0.13N左右。

於線性馬達201C中，X方向之齒槽之最大值與最小值之差為約0.14N左右。

若對產生於線性馬達201A、201B、201C之X方向之齒槽進行比較，則確認產生於線性馬達201B之X方向之齒槽最小，其次產生於線性馬達201C之X方向之齒槽較小。

可確認在線性馬達201B、201C中，能夠獲得與第一實施形態之線性馬達101(101A)相同之作用效果。

上述實施形態所示之各構成構件之諸形狀或組合等為一例，在不脫離本發明之主旨之範圍內可基於設計要求等進行各種變更。

雖對第一線圈部105與第二線圈部106之行方向之間隔(相隔之距離)為第一磁鐵行102A等之磁極間距P之1/4大小(機械角90°)之情形進行了說明，但並不限定於此。間隔只要處於機械角-30°~90°之間即可。

雖對第一線圈部205與第二線圈部206之行方向之偏移量(錯開之距離)為第一磁鐵行202A等之磁極間距P之1/4大小(機械角90°)之情形進行了說明，但並不限定於此。偏移量只要處於機械角-30°~90°之間即可。

第一磁鐵行102A、202A與第二磁鐵行102B、202B、第一線圈行103A、203A與第二線圈行103B、203B並不限定於分別對向配置之情形。如平板形之線性馬達般，第一磁鐵行102A、202A與第二磁鐵行102B、202B係以朝向相同方向之方式配置。繼而，亦可使第一線圈行103A、203A與第二線圈行103B、203B以相對於第一磁鐵行102A、202A與第二磁鐵行102B、202B面對(面向)之方式配置。

雖對線性馬達101、201為三相感應馬達之情形進行了說明，但並不限定於此。線性馬達101、201亦可為二相感應馬達或多相感應馬達之情形。

例如，於線性馬達101、201為二相感應馬達之情形時，將向第一線圈行103A、203A之輸入電流與向第二線圈行103B、203B之輸入電流之相位差(電氣角)設定為180°。

例如，於線性馬達101、201為五相感應馬達之情形時，將向第一線圈行103A、203A之輸入電流與向第二線圈行103B、203B之輸入電流之相位差(電氣角)設定為72°。

於線性馬達201中，雖對將第一線圈部105與第二線圈部106於行方向上錯開配置之情形進行了說明，但並不限定於此。

亦可使磁鐵部202之第一磁鐵行202A與第二磁鐵行202B於行方向上僅錯開磁極間距P之1/4大小(P/4)而配置。於該情形時，第一線圈部105與第二線圈部106係不於行方向上錯開地配置。繼而，對第一線圈部105(第一線圈行203A)與第二線圈部106(第二線圈行203B)輸入具有120°之相位差之三相交流電流。