TW513843B - A linear motor - Google Patents

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、發明說明（ 本發明係關於SOYA氏之線性馬達（永久磁鐵型線性步 進式馬達），特別是關於能夠將堆疊多片磁性薄板而成之積 層体利用作為定子（platen)之線性馬達。 SOYA之線性馬達之原理是，如第12圖所示，由：在 磁性厚板之表面，以凸起間距P之空間周期返覆形成定子 凸起（platen dot)D之定子10·，用以形成偏壓磁通之永久磁 鐵Μ ;接合於其磁極面向前進方向縱向排列，分別備有第j 及第2之分支磁路腳部Α、Α，(Β、Β，）之第j及第2軛¥卜（γ2); 分別繞在第1軛Υ1之第丨及第2分支磁路腳部Α、Α，之串聯之 第1及第2之A相激磁線圈CA、CA，；分別繞在第2軛γ2之第 1及第2分支磁路腳部Β、Β，之串聯之第丨及第2之8相激磁線 圈CB、CB，；以及，分別形成在第丨及第2分支磁路腳部a、 A(B、B )之下端部，分開凸起間距p之1/2間隔在前進方向 並排之兩個極齒（突極部）KA、KA，(KB、KB，）所構成之動子 (行駛体）20 ;所構成。在此，分支磁路腳部之極齒也可以 是唯一的，但複數時，對定子凸起D之最近凸起所具有之 空間相位相同。而，第i分支磁路腳部A(B)與第2分支磁路 腳部A (B’）之間隔係配置成，對最近凸起所具有之空間相 位向前進方向錯開P/2。並且，第2分支磁路腳部a，與第！ 分支磁路腳部B之間隔係配置成，對最近凸起所具有之空 間相位向前進方向錯開p/4。 動子20備有壓縮空氣喷出口，由於喷射壓縮空氣，而 從定子10之表面上浮， 但如第丨2圖⑷所示’僅使圖示極性之时電流通 % · ί ^-------^--------^------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

513843 五、發明說明（2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 軛Y2之第1及第2之B相激磁線圈CB、CB，之端子時，在第2 分支磁路腳部B，之極齒KB，與其最近凸起Dl、D2間之空氣 隙，將除了永久磁鐵Μ形成之偏壓磁通外，重疊有第2激磁 線圈CBf之交變磁通而產生強化集中磁通部①，將極*ΚΒ, 強力吸引到最近凸起Dl、D2，同時，在第1分支磁路腳部 Β之極齒ΚΒ會加上抵消偏壓磁通之方向之交變磁通，因此 成為磁通消失部②。另一方面，經由定子1〇内部而分支之 第2軛Υ2之第2分支磁路腳部β，之集中磁通，會通過第1軛 Υ1之第1及第2分支磁路腳部a、Α，，但第！分支磁路腳部Α 之極齒ΚΑ在前進方向較最近凸起〇15、〇14落後ρ/4，因 此，因一方之分支磁通使最近凸起D15、D14將極齒尺八牽 引向前進方向，同時，因第2分支磁路腳部A，之極齒KA，較 另一方之分支磁通對最近凸sD10、D9領前p/4，因此由最 近凸起D10、D9將極齒KA’牽引向與前進方向相反之方向， 因向前進方向之推力與反方向之拉力相抵消，第1軛幻之 整体獲彳于平衡。亦即，在第1分支磁路腳部A之極齒與 最近凸起D15、D14之空氣隙產生推力分支磁通部④，在第 2分支磁路腳部A，之極齒KA，與最近凸起D1〇、D9之空氣隙 產生拉回分支磁通部③，因此，第1軛¥1本身是在磁力吸 著磁位之穩定點。 接著，如第12圖（b)所示，僅使圖示之A相電流通過第】 轭Y1之第1及第2之A相激磁線圈CA、CA·之端子時，在第1 分支磁路腳部A之極齒KA與其最近凸起D15、D14間之空氣 隙，在此之前是成推力分支磁通部④，這時便切換了 — — — — — — —--· I I (請先閱讀背面之注意事項44寫本頁) · · •線.

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 偏籃磁通外重疊有第2激磁線圈CA之交變磁通之集中磁 通。卩①，而第2分支磁路腳部A’之極齒KA，則從拉回分支磁 通部③切換成磁通消失部②，因此，最近凸起D15、D14 將強力吸引極齒KA，在動子2〇產生前進推力。另一方面， 經由定子10内部而成為第1軛Y1之第1分支磁路腳部A之集 中磁通之分支磁通，會通過第2軛丫2之第丨及第2分支磁路 腳σρΒ Β，但第1分支磁路腳部Β之極齒ΚΒ從磁通消失部 ②切換成推力分支磁通部④，而第2分支磁路腳部Β，之極齒 ΚΒ'則從集中磁通部①切換成拉回分支磁通部③。因此， 由於2相電流之切換，動子2〇會步進ρ/4。包含第12圖（c)、 (d)之激磁圖型，2相電流之激磁線圈之一個巡迴，動子2〇 會步進4次前進1間距份。在2相電流之切換過程，在從推力 分支磁通部④轉移至集中磁通部①之極齒發生推進力。 為了要使用這種SOYA之線性馬達實現動子在定子上 向X軸及Y軸之方向平面移動之平面相性馬達，例如在曰本 特開昭9-261944號公報所揭示，係如第13圖及第14圖所 示’以成格子點（矩陣）狀在定子表面排列正方形頂面之定 子凸起D而形成之定子1〇，以及，以平面内直交關係用支 持板30連結具有平行於γ軸之條紋狀之突條極齒ka、 ΚΑ·(ΚΒ、KB’）僅可向X軸方向移動之X軸動子2〇χ ,及具有 平行於X軸之條紋狀之突條極齒KA、ΚΑ，(ΚΒ、ΚΒ，）僅可向 Υ軸方向移動之Υ軸動子20Υ而成之複合動子，所構成。 又為了減低動子20Χ(20Υ)在前進中之節動或脈動，係 如第15圖所示，第1軛Υ卜Υ2之分支磁路腳部為3根，於各 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 ----—m-------^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再mK本頁) 4 Λ：

請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 頁 裝 丁 4 Λ7 五、發明說明（5) 兩列之面内形成之磁路沿列方向使集中磁通部、磁 ^ 及分切通部（推力分支磁通料㈣分支磁通 權巡迴移轉，藉此㈣動子沿其财向前進，因此m ^動子之極齒列與面向此之最近凸起列之排列方向是磁性 ’板之板I、’文方向時’會在平行於磁路之合併面沿磁性 薄板之板厚内形成前進磁通之磁路，因此，職子可向板 條紋方向前進，獲得上述之優點。 >准積層体内之磁通在合併面成為折射或非穿透，因磁 組高沿著合併面之法線方向事實上無法形成磁通前進之磁 路’ i轴動子不可能向合併面之法線方向（垂直於板條紋方 向之方向）前進。因此’利用積層体作為定子之平面線性馬 達之開發在以往被放棄。 因此，有鑑於上述問題點，本發明之課題是，實現向 積層体之5併面之法線方向推動之i軸動子，藉此提供可以 將積層体利用作為定子’可達成高速化、高推力、高效率 之線性馬達。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為了解決上述課題，本發明採取之手段是，沿著積層 体之板條紋方向形成用以產生動子用之前進磁通（集中磁 通部、分支磁通部）之磁路，同時，以〗個間距以内之一定 之二間相位關係將1組極齒交錯配置在合併面之法線方 向，使動子之1組極齒與積層体之合併面之法線方向之定子 凸起之間產生磁性藕合。 亦即，本發明係在包含：具有以格子點排列形成多數 定子凸起（platen dot)之定子面之定子（platen);以及，具有 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇 x 297公釐） 513843

五、發明說明（6 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以定子凸起中之與最近凸起間產生前進磁通之至少211(但η 係2以上之整數）個極齒，當作一組之極齒圖型之X軸動子 之線性馬達，定子係以堆疊多枚磁性薄板而成之積層体之 板條紋平行面側當作定子面，磁齒圖型之2η個極齒，係呈 對磁性薄板之板條紋方向排列之最近凸起所具有之空間相 位成相等關係之橫向排列配置，且磁齒圖型之211個極齒， 係呈在磁性薄板之合併面之法線方向有一凸起間距（Ρ)以 内之交錯配置，而對法線方向排列之最近凸起所具有之空 間相位，分別有（Ρ/2η)之空間相位差之差異之關係。亦即， 任忍之空間相位為Ρ時’各極齒對最近凸起所具有之空間相 位在η=2時’分別分配在，ρ_ρ/4，ρ，ρ+ρ/4，η=3時分配在， ρ-Ρ/3，ρ-Ρ/6，ρ，ρ+ρ/6，ρ+ρ/3，ρ+ρ/2，η=4時分配在， Ρ-3Ρ/8，Ρ-Ρ/4，ρ-Ρ/8，ρ，ρ+ρ/8，ρ+ρ/4，Ρ+3Ρ/8，ρ+Ρ/2 〇

採用這種架構時，極齒圖型之2η個極齒之每一極齒對 沿磁性薄板之板條紋方向（γ軸方向）排列之最近凸起之空 間相位均相同，因此，X軸動子不受Υ周方向之推進力，但 因X軸動子之極齒圖型之211個極齒係在磁性薄板之合併面 之法線方向成為以一凸起間距（ρ)以内之相異之交錯配 置，因此，前進磁通之磁路係沿積層体之板條紋方向形成。 而X軸動子之極齒圖型之211個極齒對法線方向排列之最近 凸起所具有之空間相位，分別有（Ρ/2η)之空間相位差之差 異之關係’因此，在與X軸方向排列之最近凸起之間產生 磁性藕合’在γ軸方向以橫向較長狀之極齒圖型之2η個極 齒則因集中磁通部及分支磁通部之組合循環，順序作用X 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵◦ χ 297公爱） 9 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) W3843 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明（7 ) 軸方向之推進力，X軸動子便以匍匐運動向X軸方向並排前 進0 如此，因為可以實現向積層体之合併面之法線方向推 動之1軸動子，因此，可以實現將磁性薄板之積層体利用作 為定子，提供高速化、高推力、高效率之線性馬達。推進 力是作用於從分支磁通部切換到集中磁通部之極齒，但因 分支磁通部與集中磁通部係產生在不同之極齒，因此作用 在X軸動子轉動力矩正反交互產生。只是，愈是高速行駛， 對行駛速度之轉動振動之比率變很小。 產生磁通消滅部之磁齒對產生集中磁通部之磁齒較其 他極齒錯開半個間距。使用板厚度在半間距以内之磁性薄 板之定子時，沿板條紋方向形成之磁路本來與產生磁通消 滅部之極齒就很難會有磁氣藕合，因此不需要產生剛好能 抵消偏壓磁通之強度之交變磁通，可以增加設計之自由 度。2相線性馬達時，集中磁通部之極齒與一對分支磁通部 之極齒對最近凸起所具有之空間相位差為P/4 , 一方之分支 磁通部之極齒與另一方之分支磁通部之極齒對最近凸起所 具有之空間相位差為P/2。3相線性馬達時，集中磁通部之 極齒與一對分支磁通部之極齒對最近凸起所具有之空間相 位差為P/6, 一方之分支磁通部之極齒與另一方之分支磁通 部之極齒對最近凸起所具有之空間相位差為p/3。因此，3 相線性馬達時，最好是使用板厚度1/3間距以内之磁性薄 板。一般來講，η相線性馬達時，最好是使用板厚度1/n間 距以内之磁性薄板。相數愈多，板厚愈薄。3相以上時，與 I-----I----I-----^ ·1111111· . r請先閱讀背面之注音？事項再¾、寫本頁}

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ： """""" ----— ______Β7_____ 發明說明（8) 產生稀4之分支磁通部之一對極齒也很難產生磁氣藕合， 因此可以切斷步進停止所需之多餘之磁氣藕合，可以轉嫁 到步進之推進力。較之推動向板條紋方向之γ軸動子，向 其直父方向推動之χ軸動子可期望有高效率化。因此，本 發明不限定於2維之平面線性馬達之χ軸動子，作為由使用 積S体之疋子，及向其積層体之合併面之法線方向推動之1 軸動子構成之單維之線性馬達之利用價值也很充分。同 時，因定子是磁性薄板之積層体，在χ軸方向之凸起間夾 入塑膠等之非磁性材之積層体也沒有關係，並且，凸起間 不必設凹部，可以實現定子之製造容易化。而且，可以降 低漏洩磁通，對進一步之高效率化有貢獻。 再者，動子側之極齒組與定子側之最近凸起組之空間 相位關係是成相對的，因此也可以在定子側之χ軸方向排 列之疋子凸起相互間使其具有上述相位關係之交錯配置， 以取代在動子之極齒相互間之上述相位關係之交錯配置。 若X軸動子具有在合併面之法線方向返覆排列極齒圖 型而成之圖型群時，便可獲得χ軸動子之穩定行駛及高輸 出。 以上述極齒圖型作為第1極齒圖型，而在此第1極齒圖 型之法線方向分隔開具有第2極齒圖型，形成一對圖型。此 第2極齒圖型之極齒，與第1極齒圖型之對排列在磁性薄板 之合併面之法線方向之最近凸起所具有之上述空間相位關 係之交錯配置，係在對通過圖型中心之X方向線成線對稱 之交錯配置。因為在X轴動子同時作用有正反之旋轉力 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 I-------------^ ------— II (請先閱讀背面之注意事項再填Κ本頁)

五、發明說明（9 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 矩，旋轉力矩被抵消掉，可消除旋轉振動。 X軸動子具有在合併面之法線方向返覆排列第丨極齒 圖型及第2極齒圖型而成之圖型群時，同樣可以獲得X軸動 子之穩定行駛及高輸出。 平面線性馬達以具有，在面内以垂直相交關係連結上 述之X軸動子，與向薄磁性板之板條紋方向移動之γ軸動 子，而成之複合動子之架構較理想，但這裡是，將兩個χ 軸動子及兩個Y軸動子分別配置在複合動子之平面中心點 之對角，使一方之X軸動子之極齒圖型與另一方之χ軸動子 之極齒之圖型對通過平面中心點之X方向線成線對稱。因 為複合動子之平面中心點之旋轉力矩同時作用在正反方 向，因此旋轉力矩被抵消掉，可消除複合動子整体之旋轉 振動’可以在低速行驶到高速行驶之廣大範圍實現χ軸方 向及Y軸方向之穩定行駛。 再者，上述線性馬達不限定在上述零件安裝機，也可 以適用於1C測試手機等之各種機器或機械。 【發明之實施形態】 【實施例1】 第1圖係表示本發明實施例1之2相平面線性馬達之概 要架構之斜視圖，第2圖係表示同上之馬達之χ軸動子之斜 視圖，第3圖係表示同上之χ軸動子之極齒與定子凸起 (platen dot)之空間相位關係之平面圖，第4圖係表示從χ軸 方向看同上之X軸動子之狀態之側面圖，第5圖（a)至（d)分 別係沿第3圖中之B，-B’線、B-B線、A，-A，線、A-A線切斷之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 12 •-----------1^^·社衣--------訂---------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 513843

經濟部智慧財1.局員工消費合作社印製 Λ7 Β7 五、發明說明（1〇) 狀悲之戴面圖。再者，在第1圖至第3圖，與第13圖及第14 圖所示部分相同之部分標示同一參照記號，說明從略。 本例之2相平面線性馬達係由：具有以格子點排列形成 夕數定子凸起D之定子面51之定子50;以面内直交關係用 支持板30連結兩個X軸動子6〇χ與兩個γ軸動子2qy而成之 複合動子70;所構成。複合動子7〇具有壓縮空氣喷出口（未 圖示），因噴射壓縮空氣而從定子5〇之表面稍為上浮而在平 面移動。 此2相平面線性馬達係使用在例如IC測試手機。IC測試 手機備有，吸著、保持運入位置之IC將其移動到測試位置 後’再下降將1C之端子連續按壓在插座一定時間，然後， 令1C上昇而插置在運出位置之接點轉換器，此1(：測試手機 之定子50之上下與圖示狀態成上下相反，成吊掛支持狀 態’其複合動子70係成為接點轉換器之基体，可在定子5〇 之直下方沿著定子面平面行驶。 定子50係堆疊多片磁性薄板τ而成之積層体，如第i、 2圖所示，將其板條紋平行面側利用作為定子面51。磁性薄 板T係例如〇·35〜0.5 mm前後之被敷絕緣皮膜之矽鋼板。定 子凸起D之1個凸起間距ρ(ι空間周期）係例如數爪爪前後。 Y軸動子20Y係向磁性薄板T之板條紋方向（γ軸方向） 前進之動子，第1及第2軛Y1(Y2)係與傳統一樣具有與乂轴 平行之條紋狀之突條極齒ΚΑ、ΚΑ’(ΚΒ、ΚΒ，）。 X軸動子60Χ之第1軛Υ1之第1及第2分支磁路腳部Α、 Α’(Β、Β’)之極齒 ΚΑΧ、ΚΑ*Χ(ΚΒΧ、ΚΒ*Χ)係如第 4 圖所示， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 13 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 M3843 A； B7 ___ 五、發明說明（11) 在Y方向成平坦狀，對在磁性薄板τ之板條紋方向排列之最 近凸起D具有之空間相位相等。KAX、KA，X(KBX、KB，X)之 Y軸方向之長度係定子凸起D之兩間距份，任一間隔也是兩 間距份。然而，極齒KAX、KA，X(KBX、KB，X)在磁性薄板T 之合併面之法線方向（X軸方向）係每1凸起間距（1空間周期 =Ρ)返覆排列，形成齒列，而如第3圖及第5圖所示，構成1 間距範圍内之橫向之任意之組（極齒圖型）之極齒ΚΑΧ、 ΚΑ·Χ(ΚΒΧ、ΚΒ’Χ)，係成磁性薄板Τ之合併面之法線方向之 1凸起間距ρ以内之交錯配置。而對排列在法線方向之最近 凸起所具有之空間相位各相差空間相位差（Ρ/4)。 第3圖中之兩點虛線所圍之極齒圖型6卜極齒ΚΑΧ與最 近凸起D —致，而 如第5圖（d)所示，在其氣隙產生集中磁通部①，極齒 KA、則對最近凸起〇錯開半間距，如第5圖（c)所示，其氣隙 成為磁通消滅部②，極齒KBX對最近凸起D領前錯開P/4 , 而如第5圖（b)所示，其氣隙成為拉回分支磁通部③，極齒 KB’X對最近凸起D落後錯開p/4，而如第5圖（幻所示，其氣 隙成為推力分支磁通部④。X軸動子6〇χ具有例如以Η固周 期在X軸方向返覆展開上述極齒圖型61之圖型群。 極齒圖型61之極齒ΚΑΧ、ΚΑ，Χ(ΚΒΧ、ΚΒ，Χ)對排列在磁 性薄板Τ之板條紋方向（γ軸方向）之最近凸起D之空間相位 均相同，因此，X軸動子60χ雖不受γ軸方向之推進力，但 因極齒KAX、KA X(KBX、KB’X)在X軸方向之1個間距範圍 以内，因此，前進磁通用之磁路係沿積層体之板條紋方向 ------------裝--------訂--------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（12) (請先閱，讀背面之沒意事項再填寫本頁) 形成。在第1圖及第5圖所示之狀態（以a相電流之激磁狀態） 因極齒KBX產生推力分支磁通部④，因此在從a相電流 切換到B相電流之過程，在極齒ΚΒ，χ作用X軸方向之推進 力’在第2次之切換過程，在極齒ΚΑ，χ作用X軸方向之推進 力，在第3次之切換過程，在極齒ΚΒχ作用χ轴方向之推進 力，在第4次之切換過程，在極齒ΚΑχ作用χ轴方向之推進 力。在Υ軸方向之橫向較長之極齒圖型61之4個極齒，因集 中磁通部①與分支磁通部③④之組合循環，順序作用χ軸 方向之推進力，X軸動子6〇χ則以匍匐運動向χ軸方向並排 則進。當然’以方塊材構成之定子時也是向X軸方向並排 前進。 經濟部i曰慧財I局員工消費合作社印製

因為可以如此實現，向積層体之合併面之法線方向推 動之X軸動子60X，因此，可以將磁性薄板丁之積層体利用 作為定子50現實化。從第16圖所示之對速度之推進力之依 存性之特性曲線b可以看出，縱使將驅動周期電流（電流脈 衝）高頻化，前進速度高速化，一直到高速領域（2 m/秒）， 其推進力並不會有降低。因此，可以實現高速化、高推力、 高效力之線性馬達。 X軸動子60X側之極齒KAX、KA，X(KBX、KB，X)與排列 在疋子50側之X軸方向之定子凸起d之空間相位關係成相 對性，因此，也可以使在定子50側之X軸方向排列之定子 凸起D之相互間具有交錯配置，以取代在極齒ΚΑχ、 ΚΑ\(ΚΒΧ、ΚΒ’Χ)之相互間具有交錯配置。只是，定子面 之凸起數數置龐大’對製造定子5 0不利，但若是小面積之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇χ 297公釐） 15

五、發明說明（l3) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 定子時，或藉開發定子製造之高精密化也有實現之可能。 推進力會作用在從推力分支磁通部④切換至集中磁通 邛①之極齒，但是推力分支磁通部④與集中磁通部①是產 生在相反之軛之極齒，因此作用於X軸動子6〇χ之旋轉力矩 係正負父互產生，X軸動子6〇χ則伴隨著旋轉振動並排前 進。只疋愈是面速行駛，對行駛速度之旋轉振動之比率會 非常小。 在此，若檢討定子50之凸起間距p(與X軸動子6〇χ極齒 間距相同）與磁性薄板Τ之關係，則，磁性薄板τ之厚度可 以是凸起間距以下或凸起間距以上，但要達成高速化、高 推力、鬲效率、則最好是凸起間距以下。若著眼於產生磁 通消滅部②之極齒，此極齒與動子之推進力、穩定均無直 接關係。所謂是順序分配的。而此產生磁通消滅部②之極 齒對產生集中磁通部①之極齒，較其他極齒錯開半個間 距，有半間距之空間相位差。因此，如本例，使用板厚度 在半間距以内之磁性薄板Τ之定子50時，沿著板條紋方向 形成之磁路本來就是不易與該產生推力分支磁通部④之極 齒產生磁性藕合，因此不需要產生剛好抵消偏壓磁通之強 度之交變磁通，設計之自由度會增加。這也是將積層板用 作定子之好處。同時，因定子50是磁性薄板Τ之積層体， 也可以疋在X轴方向之相鄰巴起間夾入非磁性材之積層 体，同時，可以不必在凸起間設凹部，也可以實現定子之 製造容易化。而且，可以減低漏洩磁通，對進一步提高效 率有貢獻。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 16 '---；-------0 ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^13843 A7 ___B7___ 五、發明說明（14) 第3圖所示之極齒群係相當於，將4種極齒圖型中之例 如極齒圖型61以1間距在X軸方向返覆展開之排列。在此， 若以極齒圖型61當作第1極齒圖型，則，例如第6圖所示， 在第1極齒圖型61之X軸方向分隔開具有之第2極齒圖型62 之圖型群，此第2極齒圖型62之極齒Kax、Ka，x、Kbx、Kb，x 與第1極齒圖型之極齒KAX、KA，X(KBX、KB，X)對X軸方向 • 排列之最近凸起所具有之空間相位關係之交錯配置，係對 通過圖型中心之X軸方向線1^成線對稱之交錯配置時，X軸 動子60X同時作用有正反之旋轉力矩，因此旋轉力矩相抵 消，可以消除旋轉振動。第1極齒圖型61之極齒KB，X與第2 極齒圖型62之極齒Kax，第1極齒圖型61之極齒KBX與第2 極齒圖型62之極齒Ka，x，第1極齒圖型61之極齒ΚΑ，Χ與第2 極齒圖型62之極齒Kbx，第1極齒圖型61之極齒ΚΑΧ與第2 極齒圖型62之極齒Kb，x，分別對最近凸起所具有之空間相 位相同。 本例係如上述，X軸動子60x與Y軸動子2〇Y係以面内 直交關係連結，構成複合動子7〇，但如第7圖所示，將兩個 X軸動子60Χ與兩個γ軸動子2〇 γ配置在複合動子7〇之平面 中心點Ο之對角，將一方之X軸動子6〇χ之極齒圖型61(分支 磁路腳部A、A，、Β、Β，）與另一方面之X軸動子60Χ極齒圖 型61(分支磁路腳部Α、Α，、Β、Β，）對通過平面中心點〇之乂 方向線L2成線對稱。複合動子70之平面中心點〇之旋轉力 矩同時作用在正反方向，因此旋轉力矩相抵消，可以消除 複合動子70整体之旋轉振動，可以從低速行駛到高速 -------------扣衣.I---I I I 訂--I--- - (請先閱讀背面之注意事項再4寫本頁)

513843 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明（15) 駛，實現X軸方向及Y軸方向之穩定行駛。 【實施例2】

第8圖係表示本發明實施例2之3相平面線性馬達之X 軸動子之概要架構之斜視圖，第9圖係表示同上之3相平面 線性馬達之X軸動子之極齒與定子凸起之空間相位關係之 平面圖’第10圖係表示從X軸方向看同上之X軸動子之狀態 之側面圖，第11圖（a)至（f)分別係沿第9圖中之W，-W，線、 V’_V’線、U’_U’線、W-W線、V-V線、ϋ-U線切斷之狀態之 截面圖。再者，在第8圖至第11圖，與第15圖相同之部分標 示同一記號，說明從略。同時，與實施例1相同部分不再提 及。 本例之X軸動子80X在X軸方向1個間距以内之極齒圖 型 81 之 6個極齒 KUX、KVX、KWX、KU，X、KV，X、KW，j 成在磁性薄板T之合併面之法線方向i凸起間距p以内之交 錯配置。而對排列在法線方向之最近凸起所具有之空間相 位成各相差空間相位差（P/6)之關係。第9圖之2點虛線所圍 之極齒圖型81内之極齒KUX與最近凸起D—致，如第丨丨圖⑴ 所示，在其氣隙產生集中磁通部①，極齒κνχ則對最近凸 起D領前錯開ρ/3，如第丨丨圖…)所示，其氣隙成未圖示之稀 薄之分支磁通部，而極齒KWx則對最近凸起D落後錯開 P/3，如第η圖（d)所示，也是氣隙成未圖示之稀薄之分支 磁通部，而極齒κυ，χ則對最近凸起D錯開半間距，如第u 圖（C)所示，其氣隙成為磁通消滅部②，而極齒KV，X則對最 近凸起D落後錯開P/6，如第u圖⑻所示，其氣隙成為推力 ----^---------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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分支磁通部④，而且，極齒κνχ係對最近凸起D領前錯開 P/6，如第11圖（a)所示，其氣隙成為拉回分支磁通部③。X 軸動子8 Ο X具有以！個間距間隔在x軸方向返覆展開上述第 1極齒圖型81之圖型群。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此3相平面線性馬達之集中磁通部①及分支磁通部③ ④，分別在不同之軛Y卜Y2產生。因為同相之激磁線圈相 互係分別繞在軛Yl、Y2。本例之3相平面線性馬達之其他 架構可以採用與實施例1相同之架構。 這種3相平面線性馬達亦與實施例1同樣，可以實現向 積層体之合併面之法線方向堆動之χ軸動子8〇χ，因此，可 以實現將磁性薄板Τ之積層体利用作為定子5〇，因此可以 貫現咼速化、高推力、高效率之平面馬達。 產生磁通消滅部②之極齒對產生集中磁通部①之極齒 較其他極齒錯開半間距。使用厚度為半間距以内之磁性薄 板之定子時，沿板條紋方向形成之磁路本來就是不易與該 產生推力分支磁通部之極齒很難磁性藕合，因此不需要產 生剛好抵消偏壓磁通之強度之交變磁通，設計之自由度會 增加。在本例之3相平面線性馬達時，集中磁通部①之極齒 與一對分支磁通部③④之極齒對最近凸起所具有之空間相 位差為Ρ/6,另一方之分支磁通部③之極齒對與另一方之支 磁通部④之極齒對最近凸起所具有之空間相位差為ρ/3。因 此如果疋3相平面馬達時，最好使用厚度在1/3間距以内之 磁性薄板。與產生磁通消滅部②之極齒很難因合併面而發 生磁藕合，可以減低無效磁通，同時，與產生稀薄之分支

本纸張尺㈣財關象標準（CNS)A伐格⑵〇Τ297公爱） ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7

513843 B； 濟 部 智， 慧 財 產- 局 員 工 消 費 合 作 社 丘卩 五、發明說明（is) 体利用作為定子50，可以實現高速化、高推力、高效率之 平面馬達。 ② X軸動子具有在合併面之法線方向返覆排列極齒圖 型而成之圖型群時， 可以獲得X軸動子之穩定行駛及高輸出。 ③ X軸動子以上述極齒圖型作為第1極齒圖型，而在此 第1極齒圖型之法線方向分隔開具有第2極齒圖型，該第2 極齒圖型與第1極齒圖型對排列在磁性薄板之合併面之法 線方向之最近凸起所具有之上述空間相位關係之交錯配 置，係對通過圖型中心之X方向線成線對稱之交錯配置 時’因為在X軸動子同時作用有正反之旋轉力矩，旋轉力 矩被抵消掉，可消除旋轉振動。 ④ 平面線性馬達以具有如上述之X軸動子，及向薄磁 性板之板條紋方向移動之γ軸動子，在面内垂直相交關係 連結而成之複合動子之架構較理想，但這裡是，將兩個χ 軸動子及兩個Υ軸動子分別配置在複合動子之平面中心點 之對角，使一方之X軸動子之極齒圖型與另一方之χ軸動子 之極齒之圖型對通過平面中心點之χ方向線成線對稱。因 為複合動子之平面中心點之旋轉力矩同時作用在正反方 向，因此旋轉力矩被抵消掉，可消除複合動子整体之旋轉 振動，可以在低速行駛到高速行駛，實現χ軸方向及γ軸方 向之穩定行駛。 ⑤ 定子之磁性薄板之厚度是定子凸起之半間距以下 時，不需要產生剛好能抵消偏壓磁通之強度之交變磁通， I-----·1111111 ^ ·1111111» (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 ----------B7 _ 發明說明（19) 可以增加設計之自由度。同時，因定子是磁性薄板之積層 体，使用X軸方向之凸起間夾入塑膠等之非磁性材之積層 体也不會有問題，並且，凸起間不必設凹部，可以使定子 之製造容易化。而且，可以降低漏洩磁通，對進一步之高 效率化有貢獻。若磁性薄板之厚度是定子凸起之間距之1/n 以下時’與產生稀薄之分支磁通部之一對極齒也很難產生 磁氣藕合，因此可以切斷步進停止所花費之磁氣藕合，可 以轉嫁到步進之推進力。 圖式之簡單說明 第1圖係表示本發明實施例1之2相平面線性馬達之概 要架構之斜視圖。 第2圖係表示同上之馬達之χ軸動子之斜視圖。 第3圖係表示同上之χ軸動子之極齒與定子凸起 (platen dot)之空間相位關係之平面圖。 第4圖係表示從χ軸方向看同上之χ軸動子之狀態之側 面圖。 第5圖（a)至（d)分別係沿第3圖中之b，-B，線、B-B線、 A’-Af線、A-A線切斷之狀態之截面圖。 第6圖係表示具有同時有第1極齒圖型及第2極齒圖型 之圖型群之X軸動子之概略平面圖。 第7圖係表示χ軸動子與γ軸動子之配置關係之平面 圖。 第8圖係表示本發明實施例2之3相平面線性馬達之X 軸動子之概要架構之斜視圖。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1^^·裝--------訂---------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 22 ^13843

五、發明說明（20) 第9圖係表示同上之χ軸動子之極齒與定子凸起 (platen dot)之空間相位關係之平面圖。 第10圖係表示從X軸方向看同上之χ軸動子之狀態之 側面圖。 第11圖⑷至（f)分別係沿第9圖中之W，-W，線、V'-V，線、 ir-im、W-W線、V-V線、U-U線切斷之狀態之載面圖。 第12圖（a)至（d)分別係說明SOYA馬達（2相線性馬達） 之原理用之步進動作圖。 第13圖係表示傳統之2相平面線性馬達之概要架構之 斜視圖。 第14圖（a)係第13圖中之2相平面線性馬達之平面圖， (b)係同上之2相平面線性馬達之右側面圖，（c)係同上之2 相平面線性馬達之正面圖。 第15圖（a)係傳統之3相平面線性馬達之平面圖，（b)係 同上之3相平面線性馬達之右側面圖，（c)係同上之3相平面 線性馬達之正面圖。 第16圖係表示定子是方塊材及積層材時，對動子之速 度之推進力之依存性之特性曲線之比較之曲線圖。 裝--------訂--------·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 x 297公釐） 513843

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（21) 元件標號對照 10...方塊材之定子 A、A1…第1分支磁路腳部 20Y...Y軸動子 B、B’·..第2分支磁路腳部 30...支持板 Μ...永久磁鐵 50…積層体之定子 〇...複合動子之平面中心點 5 1...定子面 Ρ…定子凸起之間距 60X、80X...X軸動子 CA、CA*...A相激磁線圈 61、81···極齒圖型（第1極 C B、C B \. · B相激磁線圈 齒圖型） U、V、W、U，、V，、W， 62…第2極齒圖型 ...分支磁路腳部 70...複合動子 CU、CIT...U相激磁線圈 D...定子凸起 CV、CVf...V相激磁線圈 T...磁性薄板 CW、cw’...w相激磁線圈 Y1…第1軛 L1、L 2…X方向線 Y2…第2軛 ①…集中磁通部 KA、KA'、KB、KB' ②…磁通消失部 ...突條極齒 ③…拉回分支磁通部 KAX、KA，X、KBX、KB，X、 ④…推力分支磁通部 Kax、Ka’x、Kbx、Kb，x、 KUX、KVX、KWX、KUX、 KVX、KWX...極齒 . 裝--------訂---------. (請先閱讀背面之注意事項再填芎本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】ϋ X 297公釐） 24

Claims (1)

1. 513843 Α8 Β8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 · 一種線性馬達，包含：具有以格子點排列形成多數定子 凸起（platen dot)之定子面之定子（platen);以及，具有 以上述定子凸起中之與最近凸起間產生前進磁通之至 少2n(但η係2以上之整數）個極齒，當作一組之極齒圖型 之X軸動子，其特徵在於， 上述定子以堆疊多枚磁性薄板而成之積層体之板 條紋平行面側當作定子面，上述磁齒圖型之211個極齒， 係呈對上述磁性薄板之板條紋方向排列之最近凸起所 具有之空間相位成相等關係之橫向排列配置，且上述磁 齒圖型之2η個極齒，係呈在上述磁性薄板之合併面之法 線方向有一凸起間距（Ρ)以内之交錯配置，而對上述法 線方向排列之最近凸起所具有之空間相位，分別有 (Ρ/2η)之空間相位差之差異之關係。 2·如申請專利範圍第1項之線性馬達，其特徵在於，上述 X軸動子具有，在上述法線方向返覆排列上述極齒圖型 而成之圖型群。 3. 如申請專利範圍第1項之線性馬達，其特徵在於，上述 X軸動子以上述極齒圖型作為第1極齒圖型，對該第"^ 齒圖型向上述法線方向隔開具有第2極齒圖型，此第2 極齒圖型與第1極齒圖型之對排列在上述磁性薄板之合 併面之法線方向之最近凸起所具有之上述空間相位關 係之交錯配置，係對通過圖型中心之X方向線成線對稱 之交錯配置。 4. 如申請專利範圍第1項之線性馬達，其特徵在於，具備 (請先閱讀背面之注意事項冷填寫本頁) 5· -裝---- 訂--------- #· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 25 圍

   經濟部%.慧財I局員工消費合作社印製 /、、申請專利範 有’以面内直交關係連結上述乂軸動子，與向上述薄磁 陡板之板條紋方向移動之γ軸動子，而成之複合動子。 •如申請專利範圍第4項之線性馬達，其特徵在於，將兩 :上述X軸動子與兩個上述γ軸動子分別配置在上述複 合動子之平面中心點之對角位置，其-方之上述X軸動 子之上述極齒圖型與另一方之上述χ軸動子之上述極 齒圖型，係對通過上述平面中心點之χ方向線成線對 稱。 6·如申請專利範圍第i項之線性馬達，其特徵在於，上述 磁性薄板之厚度為上述定子凸起之1/2間距以下。 7·如申請專利範圍第6項之線性馬達，其特徵在於，上述 磁丨生4板之厚度為上述定子凸起之間距之1 以下。 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐）