TWI519043B - 線性馬達 - Google Patents

Description

線性馬達

本發明係關於一種組合具有複數個板狀永久磁鐵之可動子及具有驅動線圈之電機子(固定子)而成之線性馬達。

針對電子電路基板之檢查裝置的探針(檢查用接觸元件)之垂直移動機構、或取放(pick and place，拿取零件並放置於預定之位置)型機器人之垂直移動機構等，要求高速之移動且高精確度的定位。因此，在以滾珠螺桿將旋轉型馬達之輸出轉換為平行運動(垂直運動)之習知方法中，由於移動速度慢，因此無法滿足上述要求。

因此，在上述垂直移動中，係利用可直接取出平行運動輸出之線性馬達。就將配設有多數個板狀永久磁鐵之四方形狀的永久磁鐵構造體作為可動子，將具有通電線圈之電機子作為固定子，且具有使可動子貫通於固定子之構成的線性馬達而言，提案有各種形式者(例如專利文獻1、2、3等)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2002-27729號公報

專利文獻2：日本特開2002-142437號公報

專利文獻3：日本特開2005-295708號公報

習知之線性馬達與滾珠螺桿相比反應雖較快，但因可動子之質量較大，雖可確保充分之推力，但無法實現所要求之水準的反應速度。適用於高速化之線性馬達的構造為可動磁鐵型，為了實現小型且具有大推力之線性馬達，必須使電機子之磁極間距變小。

電機子之磁極係對應可動子之永久磁鐵的排列週期而以特定之比率週期地設置，因此在各個磁極捲繞有驅動用的線圈。為了提高線性馬達之推力密度，雖必須使磁極間距變小，但在此種個別繞線構造中會有以下問題：捲繞之線圈的空間會變窄，伴隨線圈之電阻的上昇，驅動時之發熱會增加。

為了要解決該問題，提案有一種利用相位總括捲繞之爪桿(claw-pole)型(爪齒型)之電機子的線性馬達。在該相位總括捲繞方式中，使線圈總括地捲繞在電機子之磁極成為同極的部分，減少線圈之個數，確保廣寬之捲繞線區域，而具有使線圈之電阻降低的效果。然而，在該相位總括捲繞方式中，由於一般係將成為對極之磁極齒以N極、S極交替之方式配置，因此特別是在使磁極間距變小時，在相鄰之磁極間短路的磁通會變多，而無法將從電機子產生之磁通有效地施加在可動子之永久磁鐵側。並且，當在電機子之磁極間短路的磁通之比例變大時，會有最大推力降低且推力體格比降低之課題。

曾提案有一種以防止上述之異極間之磁通的短路為目的之單極(monopolar)型的線性馬達。在該單極型中，未作成為如上所述將電機子之磁極齒交互地配置成N極、S極的構造，而係使同時激磁之極性僅成為N極、S極之任一極性。此時，由於成為對極之磁極齒並未存在於電機子，因此不會產生短路磁場，而可提高作為比例限界之推力的值。該方式係由於構造簡單，因此具有可小型化之優點。然而，由於與雙極(bipolar)型相比較，永久磁鐵之利用率會變為一半，因此就相同一之永久磁鐵的排列而言，施加相同之驅動磁動勢時，推力係降低為1/2。此外，由於有助於驅動之永久磁鐵的面積成為雙極型之一半，因此會有以下課題：使相同程度之推力產生時永久磁鐵之負荷會變高，並產生驅動時之永久磁鐵的磁導係數大幅降低之部分，而有使永久減磁產生之危險性。

以往，在具有永久磁鐵及軟質磁性體之磁軛的可動子中，會有因軟質磁性體之比透磁率高而產生之掣動力(detent force，產生在移動方向之應力脈動)變大的問題。

本發明係鑑於上述事情而研創者，其目的在於提供一種如單極驅動方式不容易產生在異極之磁極間短路之磁通的構造，而且藉由進行雙極驅動而可防止最大推力之降低，且推力磁動勢比高的線性馬達。

本發明之另一目的係提供一種在施加驅動磁動勢之際永久磁鐵之磁導係數的降低會變少且減磁耐力會變高，且連續驅動時的耐久性會提升、耐熱性亦佳的線性馬達。

本發明之又另一目的係在於提供一種確保磁通從可動子之磁軛往磁極齒之流通，且形成磁氣飽和不容易在電機子產生之構造的線性馬達。

本發明之又另一目的係在於提供一種藉由以輕量之非磁性材料構成與電機子中之作為磁通路徑之效果較少的磁極齒相對向之部分，而謀求電機子之輕量化的線性馬達。

本發明之又另一目的係在於提供一種可抵消掣動力之高諧波成分的線性馬達。

本發明之線性馬達係使平板狀之可動子貫通於中空狀之電機子而構成者，該線性馬達具備：可動子，交互配置有朝移動方向磁化的平板狀之永久磁鐵、及磁化方向與該永久磁鐵為相反之方向的平板狀之永久磁鐵，且在相鄰之永久磁鐵之間插入有平板狀之軟質磁性體的磁軛；以及電機子，分別在與前述可動子相對向之一方的面及另一方的面，以使一方之面的磁極齒與另一方之面的磁極齒之電氣角相差180°之方式每隔一個前述磁軛相對向地設置軟質磁性體之磁極齒，並以包覆由一方之面之磁極齒所構成的磁極齒群及由另一方之面之磁極齒所構成的磁極齒群之外側的方式設有作為磁通之歸路的軟質磁性體之鐵心，且分別總括地於前述磁極齒群捲繞有施加驅動磁動勢之驅動線圈。

本發明之線性馬達的可動子係具有組合朝可動子之移動方向(長度方向)磁化之平板狀的永久磁鐵與平板狀之軟質磁性體的磁軛之構成，且具有交互配置有朝移動方向之一方向磁化的永久磁鐵、及朝與移動方向之一方向相反的另一方向磁化之永久磁鐵，且在相鄰之一方向磁化之永久磁鐵及在另一方向磁化之永久磁鐵之間配置有軟質磁性體之磁軛的構成。另一方面，電機子係對應於可動子之磁軛的排列，在與可動子相對向之一方的面與另一方的面每隔一個磁軛對向設置有磁極齒，且一方之面的磁極齒與另一方之面的磁極齒係配置在電氣角相差180°的位置。再者，以包覆由一方之面的磁極齒及另一方之面的磁極齒所構成之一對磁極齒群之外側的方式設有作為磁通之歸路之軟質磁性體的鐵心。再者，分別於前述一對磁極齒群，總括地捲繞有施加驅動磁動勢之驅動線圈。

藉由使形成上述構成的可動子貫通於形成上述構成的電機子，並且使相同方向之電流流通於上述一對驅動線圈，藉此會產生推力，可動子會移動。此時，電機子之一方之面側的所有磁極齒係成為相同極性(例如N極)，電機子之另一方之面側的所有磁極齒係成為與一方之面側的磁極齒相反之相同極性(例如S極)。因此，在各個之面側幾乎不會產生在相鄰之磁極間短路的磁通。此外，從驅動線圈施加之驅動磁動勢雖係與可動子之移動方向垂直，但由於可動子之永久磁鐵的磁化方向與移動方向平行，因此永久磁鐵減磁之方向的磁化不易被施加，而使永久磁鐵之磁導係數的降低較小。結果，耐熱溫度亦會變高。

本發明之線性馬達係兼具不容易產生磁極間之短路磁通之構造的所謂單極型之優點、及同時可利用永久磁鐵之N極、S極兩者之所謂雙極型之優點的線性馬達。

在本發明之線性馬達中：前述磁極齒之屬於前述可動子之附近側之前端部的前述移動方向之尺寸係比屬於前述可動子之遠端側的基端部之前述移動方向的尺寸小。

在本發明之線性馬達的磁極齒中，接近可動子之前端部的移動方向之尺寸比遠離可動子之基端部的移動方向之尺寸小。因此，由於使磁極齒之前端部變窄，因此磁通會從可動子之磁軛確實地流通至磁極齒。另一方面，由於使磁極齒之基端部變廣，因此不容易在電機子中產生磁性飽和。

本發明之線性馬達係以比前述軟質磁性體更輕量之非磁性的材料來取代前述電機子之與磁極齒相對向之部分的軟質磁性體之鐵心、亦即位於磁極齒與磁極齒之間的電機子構件。

在本發明之線性馬達的電機子中，係以比磁極齒之磁性材更輕量的非磁性材料來構成與磁極齒相對向之部分。因此，與以磁性材料構成整體之情形相比較，電機子係輕量化，而成為更輕之線性馬達。與該磁極齒相對向之部分係為本來磁通密度較小且作為磁通路徑之效果較小的部分，因此即使以非磁性材料構成該部分，產生推力亦不太會降低。

本發明之線性馬達係將前述磁極齒群分別分為2組群，將2組群之間隔設為將其他之磁極齒的間隔加上或減去主要之掣動力高諧波成分之1/2波長後的間隔。

在本發明之線性馬達的電機子中，將同一極之磁極齒群分為2組群，並將該等磁極齒群的間隔設為將磁極間距加上主要之高諧波成分之半波長份後之間隔、或從磁極間距減去該半波長份後的間隔。因此，高諧波成分會被抵消，掣動力係降低。

本發明之線性馬達之前述主要的掣動力高諧波成分為6次，且構成為加上或減去磁場週期之1/12。

在本發明之線性馬達的電機子中，將磁場週期2τ(2τ=λ)之1/12(τ/6)加上磁極間距或從磁極間距予以減去，而設為同一極之被區分的磁極齒群之間隔。因此，抵消6次之掣動力高諧波成分。

本發明之線性馬達係在分別將前述永久磁鐵、前述磁軛、前述磁極齒之前述移動方向的尺寸設為M、Y、T時，滿足Y＜M＜T之條件。

在本發明之線性馬達中，藉由滿足上述之尺寸條件，當過大之磁動勢施加在電機子之鐵心時從磁極齒施加之磁通係經由磁軛流通至對極之磁極齒，因此與永久磁鐵之磁化為反向之磁場難以被施加，因此減磁耐力會變大。

在本發明中，分別於電機子之一方的面及另一方的面，如單極型般地同時被勵磁之極性會恆常地成為N極、S極之任一極，因此相鄰之磁極齒的極性會成為相同，因此可防止異極間之磁通的短路。此外，可進行能有效地利用可動子之永久磁鐵之磁通的雙極驅動，因此可實現高的推力磁動勢比。此外，在驅動磁動勢之施加時永久磁鐵之減磁的影響度較少，磁導係數之降低會變小，因此可發揮高耐熱性。

在本發明中，由於將磁極齒之前端側之尺寸設成比基端側之尺寸短，因此可提供一種確保對磁極齒之磁通的流通且不容易產生磁氣飽和的構造。

在本發明中，由於以比磁極齒之磁性材更輕量的非磁性材料來構成電機子之與磁極齒相對向之部分，因此即使輕量亦可產生大的推力。

在本發明中，由於將同一極性之磁極齒群分為2組群，並將該等之磁極齒群的間隔設為將主要之高諧波成分之半波長份加上磁極間距後之間隔、或從磁極間距減去該半波長份後的間隔，因此可使主要之高諧波成分抵消，且可降低掣動力。

以下，根據顯示本發明之實施形態的圖式詳細說明本發明。

第1A、1B圖係顯示使用在本發明之線性馬達的可動子之構成，第1A圖為其斜視圖，第1B圖為其剖面圖。

可動子1係組合有2種類平板狀之永久磁鐵11a、11b、及平板狀之軟質磁性體之磁軛12的構成，且形成依序交互地接著永久磁鐵11a、磁軛12、永久磁鐵11b、磁軛12…的構成。

在第1A、1B圖中，顯示在各永久磁鐵11a、11b之反白箭頭係表示各永久磁鐵11a、11b之磁化方向。永久磁鐵11a、11b皆係在可動子1之移動方向(可動子1的長度方向)、換言之為在該等永久磁鐵之連接方向磁化，但該等永久磁鐵之磁化方向係彼此為180度不同之相反方向。再者，在該等鄰接之永久磁鐵11a與永久磁鐵11b之間，插入有平板狀之軟質磁性體的磁軛12。

在第1B圖中，顯示在磁軛12之反白箭頭係表示磁通之流通，各磁軛12係發揮將來自永久磁鐵11a、11b之磁通方向變更為可動子1之厚度方向的作用。並且，在該可動子1中，於磁軛12、12、…，交互地形成有N極、S極、…(參照第1B圖)。亦即，作為N極之磁軛12N及作為S極之磁軛12S係交互地存在。此外，各磁軛12(磁軛12N、磁軛12S)之表面及背面係成為同一極。

第2A至2C圖係顯示使用在本發明之線性馬達的電機子之構成，第2A圖為其一部分之斜視圖，第2B圖為其局部剖面斜視圖，第2C圖為其整體之破斷斜視圖。

電機子2係由整體形成中空長方體狀之軟質磁性體所構成，在其中空部21貫通有形成上述構成之可動子1。電機子2係具有：作為除了中空部21之外，構成周面之框體之鐵心部22；從鐵心部22朝向中空部21之下方而配置之上側的複數個磁極齒23a、23a、23a；及從鐵心部22朝中空部21之上方而配置之下側的複數個磁極齒23b、23b、23b。以上側之複數個磁極齒23a、23a、23a構成一方之磁極齒群(磁極齒集合體)24a，以下側之複數個磁極齒23b、23b、23b構成另一方之磁極齒群(磁極齒集合體)24b。

在與可動子1相對向之一方之面的上側之磁極齒23a、23a、23a及與可動子1相對向之另一方的面之下側的磁極齒23b、23b、23b係分別以列狀在電機子2之長度方向(可動子1之移動方向)設置成對應於可動子1之磁軛12之排列且隔著一個磁軛12相對向。亦即，依磁場週期設置一個一個之磁極齒23a、磁極齒23b。並且，上側之磁極齒23a與下側之磁極齒23b係設置在電氣角相異180°之位置(偏離達磁場週期之一半的位置)。因此，例如在上側之磁極齒23a與可動子1之一方的永久磁鐵11a相對向時，下側之磁極齒23b係成為與可動子1之另一方的永久磁鐵11b相對向之位置關係。

此外，各磁極齒23a、23b之寬度係從與可動子1相對向之前端部往遠端之基端部以階段狀變寬。各磁極齒23a、23b之前端部的寬度較佳為設成比磁軛12之寬度更長，以使來自可動子1之磁軛12的磁通確實地流通。

鐵心部22係以包圍一對磁極齒群24a、24b之外側的方式配置，而成為來自各磁極齒23a、23b之磁通的歸路。將作為捲繞線之驅動線圈25a總括地捲繞在一方之磁極齒群24a(磁極齒23a、23a、23a)，並且將作為捲繞線之驅動線圈25b總括地捲繞在另一方之磁極齒群24b(磁極齒23b、23b、23b)(參照第2C圖)。接著，以使驅動線圈25a與驅動線圈25b之通電方向成為同一方向之方式，連接兩驅動線圈25a、25b。第2C圖中之黑線箭頭係表示在驅動線圈25a、驅動線圈25b之通電方向。

構成一方磁極齒群24a之各磁極齒23a、23a、23a係全部為相同極性(例如N極)，構成另一方之磁極齒群24b的各磁極齒23b、23b、23b係成為全部相同之極性(例如S極)。

再者，藉由使上述之第1A、1B圖所示之可動子1貫通於第2A至2C圖所示之電機子2的中空部21，而構成本發明之單相驅動的線性馬達(單相份之單元)3。第3圖係顯示本發明之線性馬達之構成的局部破斷斜視圖。

在該線性馬達3之情形時，電機子2係作為固定子發揮功能。並且，藉由使電流朝同一方向流通至驅動線圈25a、25b，貫通至電機子2之中空部21的可動子1會相對於電機子2(固定子)進行往復直線運動。

此外，在第1A圖所示之例中，雖作成為依序配置各6個永久磁鐵11a、11b及12個磁軛12的構成，但此為其一例，該等之個數亦可為任意數。並且，在第2A至2C圖所示的例中，雖作成為設置3組上側之磁極齒23a及下側之磁極齒23b的構成，但此為其一例，該等之組數亦可為任意數。

再者，亦可將用來使永久磁鐵11a、11b及磁軛12接著之構成體收納在框(未圖示)而構成可動體1。然而，由於相鄰之磁軛彼此為異極，因此為了抑制異極間之磁通的洩漏，該框必須為非磁性體。此外，亦可在該框設置線性引導軌道(未圖示)，於電機子2之中空部21設置用以使該線性引導軌道導通之缺口。

此外，雖然已針對單相之線性馬達(單相份之單元)加以說明，但在構成例如3相驅動之線性馬達時，只要將上述之電機子3個相隔達磁極間距×(n+1/3)或磁極間距×(n+2/3)(n為整數)之間隔而配置成直線狀，使可動子貫通於其間即可。此外，此時考慮供驅動線圈收納之空間而設定整數n即可。

以下，參照第4圖說明構成以上構成之本發明的線性馬達3之動作機構。

在朝第4圖所示之方向於電機子2之驅動線圈25a及驅動線圈25b通電時(●為從紙面之背面至表面之通流，×為從紙面之表面至背面之通流)，在上側之磁極齒23a、23a、23a產生N極，在下側之磁極齒23b、23b、23b產生S極。另一方面，在可動子1中，磁軛12N之表面背面皆為N極，磁軛12S之表面表面皆為S極。

因此，在第4圖所示之位置存在有可動子1時，在反白箭頭方向會產生吸引力，可動子1之長度方向(移動方向)的應力成分被合成而成為推力，可動子1會移動。此時，由於磁軛12之N極及S極皆有助於推力之產生，因而成為雙極驅動。

以下，參照第5A至5C圖說明插入於可動子1之永久磁鐵11a、11b間的軟質磁性體之磁軛12的效果(雙極驅動功能)。

如第5A圖所示，當可動子1以單體存在時，各磁軛12(磁軛12N、磁軛12S)之表面及背面為相同極性之磁極，且磁通會在表面及背面均等地產生。相對於此，在使可動子1貫通於電機子2時，亦即各磁軛12(磁軛12N、磁軛12S)與磁極齒23a、23b相對向時，如第5B圖所示，從各磁軛12(磁軛12N、磁軛12S)產生之磁通係集中至磁極齒23a、23b側。例如，就第5B圖所示之位置關係而言，來自屬於N極之磁軛12N的磁通係往上側之磁極齒23a側集中，來自屬於S極之磁軛12S的磁通係往下側之磁極齒23b側集中。此外，當電氣角前進180°而成為第5C圖所示之位置關係時，來自屬於N極之磁軛12N的磁通係往下側之磁極齒23b側集中，來自屬於S極之磁軛12S的磁通係往上側之磁極齒23a側集中。

因此，藉由在永久磁鐵11a、11b間插入軟質磁體之磁軛12，即可將從固定之永久磁鐵11a、11b發生的磁通朝上下方向切換，可使從所有之永久磁鐵11a、11b產生之磁通有助於推力產生，而可實現雙極驅動。磁軛12係發揮將來自永久磁鐵11a、11b之磁通朝上下方向切換之切換功能。因此，可使從永久磁鐵11a、11b產生之磁通皆有助於推力產生。此外，藉由作成為該種磁極齒之構成，由於相鄰之磁極齒為同一的極性，因此與一般的相位總括捲繞型的電機子相比較，可使縮小磁極間距時之磁通的鄰接異極間之短路損失減為極小。

以下，針對本發明之線性馬達的特徵進一歩說明。

(1)可動子之永久磁鐵之磁通的利用率之提升：

第6A圖係顯示作為本發明之比較例而未設置磁軛時之磁通的流動之圖。在未設置磁軛時，由於從永久磁鐵41a、41b朝上下均等地流通磁通，因此會產生未使用之磁通(以第6A圖之虛線包圍的磁通)，而無法獲得高的推力。此外，第6B圖係顯示作為本發明之比較例而使用在厚度方向磁化之永久磁鐵51a、51b時之磁通的流通之圖。此時，由於亦會從永久磁鐵51a、51b朝上下均等地流通磁通，因此亦會產生未使用之磁通(以第6B圖之虛線包圍的磁通)，而無法獲得高的推力。

如以上所述，將未設置磁軛之可動子、或使用在厚度方向磁化之永久磁鐵的可動子應用在本發明之電機子2的磁極齒23a、23b之構成時，由於無法將從永久磁鐵產生之磁通朝磁極齒23a、23b之方向切換，因此會產生無助於推力之磁通，推力密度會降低。在本發明中，藉由將磁軛12插入至可動子1，即可提升來自永久磁鐵11a、11b之磁通的利用率。

(2)防止在相鄰之磁極齒間發生短路磁通：

在本發明之電機子2的構成中，在磁極齒之配置中，分別使同一極性之磁極齒23a、…及磁極齒23b…分別集合在單側，並隔介可動子1使異極性之磁極齒23a與磁極齒23b相對向配置。因此，由於相鄰之磁極齒為同一極性，因此可防止在異極間之短路磁通的發生，並且可進行可動子1之雙極驅動。因此，可有效地將藉由施加在電機子2之驅動線圈25a、25b的磁動勢所產生之磁通有效地施加於可動子1，而可提升最大推力。

(3)抑制驅動時之永久磁鐵之磁導係數的降低：

第7A圖係顯示作為本發明之比較例而使用揭露在例如專利文獻1之在厚度方向磁化之永久磁鐵61a、61b時之磁通的流通之圖。從磁極齒62施加之驅動磁通(圖中之虛線箭頭)為可動子61之厚度方向，且永久磁鐵61a、61b之磁化方向(圖中之反白箭頭)亦為可動子61之厚度方向，亦即來自磁極齒62之驅動磁通(圖中虛線的箭頭)與永久磁鐵61a、61b之磁化方向(圖中之反白箭頭)為完全相反之方向，因此會產生減磁區域(以第7A圖之虛線所包圍之區域)，而造成磁導係數之降低。

在本發明中，如第7B圖所示，在驅動時施加有最大之磁動勢之電氣角90°的位置，從磁極齒23a施加至可動子1之永久磁鐵11a、11b之驅動磁通(圖中之虛線箭頭)係與可動子1之移動方向(長度方向)呈直角，相對於此，永久磁鐵11a、11b之磁化方向(圖中之反白箭頭)係與可動子1之移動方向平行，因此不容易施加永久磁鐵11a、11b減磁之方向的磁通。而且，在重負載時來自磁極齒23a之驅動磁通(圖中之虛線箭頭)係選取通過磁軛12而進入磁極齒23b之路徑，因此不容易施加與永久磁鐵11a、11b之磁化方向相反之磁通。因此，減磁耐性佳且可抑制磁導係數之降低，結果可使動作溫度區域變廣。

第8圖係顯示第7A圖所示之比較例與第7B圖所示之本發明例中之驅動磁動勢(=驅動電流×驅動線圈之捲繞數)與最小磁導係數之關係的曲線圖。比較例與本發明例係，磁鐵厚度：5mm、電機子間隙：6.6mm、磁場週期：18mm之同一體格的形式。在第8圖中，實線A係表示比較例之特性，實線B係表示本發明例之特性。由第8圖之結果，在施加比較大之驅動磁動勢時，本發明例之磁導係數的降低相較於比較例係較少。

第9圖係顯示使用稀土類磁鐵(ND-Fe-B磁鐵)作為可動子時之溫度與減磁界限磁導係數(磁鐵之減磁開始之磁導係數)之關係之一例的曲線圖。依據該第9圖之特性，在將驅動磁動勢設為2400A時之比較例及本發明例中求出耐熱溫度時係如以下所述。在比較例中，當驅動磁動勢為2400A時，由第8圖之特性，由於最小磁導係數為0.5，因此其耐熱溫度依據第9圖之特性係成為55℃(參照圖中之A)。另一方面，在本發明例中，當驅動磁動勢為2400A時，由第8圖之特性最小磁導係數為1，其耐熱溫度依據第9圖之特性係成為75℃(參照圖中之B)。如此，本發明係可謀求耐熱溫度之提升。

(4)可動子之組裝性的提升：

以往，在將於厚度方向磁化之永久磁鐵排列在可動子之長度方向(移動方向)的構造(第7A圖中)中，由於相鄰之永久磁鐵的露出面彼此成為異極且有吸引力作用，因此在組裝可動子時永久磁鐵會從框飛出，而欲吸著在相鄰之永久磁鐵。因此，在裝入永久磁鐵後直到接著完成為止，必須預先固定永久磁鐵。然而，本發明係為永久磁鐵吸引在磁軛之構造，因此在維持組裝形狀之狀態下穏定，無須進行推壓。因此，可動子之組裝性變得良好。

此外，亦可復在可動子之寬度方向之兩緣部設置朝長度方向延伸之長形之非磁性體的磁軛，以軟質磁性體之磁軛及該非磁性體之磁軛構成可動子磁軛。軟質磁性體之磁軛與非磁性體之磁軛係可利用螺絲、接著劑、鉚接等固定。在該種可動子中，以軟質磁性體之磁軛與非磁性體之磁軛構成可動子磁軛，並且將永久磁鐵吸著固定在軟質磁性體之磁軛，藉此作成之構成不但可使組立作業性大幅地提升，而且外部應力不會直接施加在永久磁鐵。因此，可謀求組立作業性與構造信頼性之同時達成。在藉由接著層固定永久磁鐵與鐵心之手法中，難以穩定地確保接著層，且容易地產生接著力之變異，但在本發明之可動子中，不會發生上述之缺失。

(5)掣動力之減低：

在永久磁鐵與軟質磁性體共存於可動子之磁軛之情形中，比透磁率會在移動方向(磁場週期方向)週期性變化，因此高次之掣動力高諧波成分變得顯著。一般在相獨立型之驅動中，3相合成時基本波(掣動力之週期與磁場週期相同)及2次、4次之高諧波雖會被抵消，但3次、6次、9次等之3倍數的高諧波會加強。

第10圖係用以說明主要之掣動力高諧波成分之抵消手法的圖。在上述構成之可動子中，由於6次之高諧波成分比3次之高諧波成分有變多之傾向，因此將形成同一極性之磁極齒群分為2組群，將該等排列設為比其他磁極齒之間隔寬了τ/6(τ：磁極間距、τ=λ/2)(T1=τ、T2=τ+τ/6)。因此，由於產生在2群之磁極齒群的掣動力之相位在6次之高諧波成分中差了180°，因此6次之高諧波成分係被抵消而未被輸出。此外，雖設為比其他磁極齒之間隔寬了τ/6，但即使設為比其他磁極齒之間隔窄了τ/6亦發揮同樣之效果。

接著，藉由對永久磁鐵進行歪斜(skew)配置(相對於與移動方向垂直之方向賦予角度而配置永久磁鐵之長邊)即可將12次以上之高諧波成分減低。此時之歪斜角度為0至4°。

由於上述之磁極齒群的移位量與永久磁鐵之歪斜角度係分別獨立地變更，因此可有效地對主要之高諧波成分有效地減低掣動力。

(6)減磁耐力之提升：

第11圖係顯示永久磁鐵、磁軛、磁極齒之尺寸例的圖。如第11圖所示，將可動子之移動方向之永久磁鐵、磁軛、磁極齒的尺寸分別設為M、Y、T時，係構成為滿足Y＜M＜T之關係。在該種構成中，特別是在被施加之磁動勢為最大之電氣角90°附近，從磁極齒施加之磁通係經由磁軛流通至對極之磁極齒，因此對永久磁鐵之影響會變少，且減磁耐力會提升。

以下，針對本發明之線性馬達的其他實施形態加以說明。本發明之線性馬達係如前所述，可實現垂直移動機構中之高速移動且高精確度之定位。在垂直移動機構中，一般係在X-Y(水平方向)台之可動部設置線性馬達，在此情形下，由於線性馬達本身之重力會成為X-Y軸驅動側之負荷，因此線性馬達係要求輕量化。

以下之實施形態係滿足該要求者。在該實施形態中，著眼於線性馬達之電機子，藉由將驅動時磁通密度不會變高之部分從軟質磁性體取代為輕量之非磁性材料，就可謀求輕量化，且不會使所發生之推力過度降低。

第12A、12B圖係顯示本發明之線性馬達之其他實施形態的構成，第12A圖為線性馬達之整體的斜視圖，第12B圖為顯示電機子之一部分構成的斜視圖。

該單相驅動之線性馬達(單相份之單元)3a係與前述之線性馬達3同樣地(參照第3圖)，使可動子1貫通電機子2a之中空部而構成。線性馬達3a之可動子1的構成係與前述之線性馬達3中之可動子1的構成完全相同，因此省略其說明。

前述之線性馬達3與該線性馬達3a係在電機子之構成上有所差異。前述之線性馬達3的電機子2之整體雖係由軟質磁性體所構成，但線性馬達3a之電機子2a的一部分係由比軟質磁性體更輕量之非磁性材料所構成。具體而言，在線性馬達3中之電機子2的鐵心部22中，將與磁極齒23a、23b相對向之部分(標有陰影線之部分)取代成例如鎂合金等之輕量的非磁性材料。因此，在電機子2a中，鐵心部22係僅成為磁極齒23a、23b側，與磁極齒23a、23b相對向之部分係成為輕量之支持部材22a(參照第12B圖)。

此外，除了一部分使用輕量之非磁性材料之點以外，線性馬達3a之電機子2a的下述其他構成係與線性馬達3之電機子2相同：上側之磁極齒23a與下側之磁極齒23b係設置在電氣角差了180°之位置，當上側之磁極齒23a與可動子1之一方永久磁鐵11a相對向時，下側之磁極齒23b係成為與可動子1之另一方之永久磁鐵11b相對向的位置關係；將驅動線圈25a總括捲繞在複數個磁極齒23a，將驅動線圈25b總括捲繞在複數個磁極齒23b，使同一方向之電流流通在驅動線圈25a與驅動線圈25b等。

以上側之複數個磁極齒23a所構成之一方之磁極齒群(磁極齒集合體)、與以下側之複數個磁極齒23b所構成之另一方的磁極齒群(磁極齒集合體)之間，由於位置會相對於可動子1之移動方向位移達1/2磁場週期份，因此在與各磁極齒23a，23b相對向之位置的鐵心部分，驅動時產生之磁通密度小。因此，即使在該部分未存在磁性材而設置非磁性材，在驅動時亦不容易成為磁通之流通的妨礙。因此，將該部分取代成輕量之非磁性的支持部材22a。

電機子2a係藉由以僅包圍相當於一對磁極齒群(磁極齒集合體)之磁極齒23a、23b之厚度的部分外側之方式配置的磁性體之鐵心部22形成磁通之歸路的構成。該磁通之歸路部分係在一對磁極齒群間電氣角相異達180°，因此在各自之磁極齒群間位置不會重疊。因此，設置與位於可動子1之側面之該磁通的歸路部分重疊之部分，以確保磁通朝可動子1之移動方向流通之部分，藉此在電機子2a內形成閉磁路。並且，為了支撐由推力所產生之反作用力，使支持部材22a填充在未存在磁性體之部分。

第13A、13B圖係顯示使電流流通在驅動線圈25a、25b時(驅動磁動勢1200A、在電氣角90°流通有最大電流之情形)之電機子所產生之磁通密度的分佈之圖，並且，第14A、14B圖係顯示驅動時之電機子中之磁通的流動之圖。第13A圖及第14A圖係顯示全部由磁性體所構成之在電機子中之磁通密度的分佈及磁通的流通，第13B圖及第14B圖係顯示將與磁極齒相對向之部分取代為非磁性體之在電機子中之磁通密度的分佈及磁通之流通。

在全部由磁性體所構成之電機子中，如第14A圖之虛線箭頭所示流通有磁通，在磁極齒正下方之部分磁通密度雖高，但在同一極之磁極齒間(以虛線包圍之區域)，磁通密度會變小，與該磁極齒相對向之部分係幾乎不會作為磁通之通道。因此，在本實施形態中，刪除該磁通密度低之部分(與磁極齒相對向之部分)的磁性體而以輕量之非磁性體取代。

在本實施形態中，由於如第14B圖之虛線箭頭所示流通有磁通，因此即使將與磁極齒相對向之部分作為非磁性體，亦不會妨礙磁通之流通。並且，產生在第13B圖所示之磁極齒的磁通密度分佈係形成與第13A圖所示之磁極齒產生之磁通密度分佈大致同樣的分佈。而且，即使為與非磁性體鄰接之鐵心部分(以虛線所包圍之區域)，磁通密度亦少量增加。因此，即使將一部分取代成輕量之非磁性體時，與全部由磁性體所構成之情形相比較，可獲得相同程度之推力。

在本實施形態中，可取代成輕量之非磁性體(支持部材22a)之體積比率為30至50%左右，雖取決於使用之非磁性體的材料，但電機子之重量係可達成20至40%左右之輕量化。

此外，本實施形態之線性馬達3a中的動作機構係與前述之線性馬達3的動作機構相同。並且，當然線性馬達3a亦具有前述(1)至(6)所述之線性馬達3的特徵。

在上述之實施形態中，作成為將一部分(磁通密度低之部分)取代成輕量之非磁性體的構成，而不會造成推力之減低，以實現更輕之線性馬達。針對謀求該線性馬達之輕量化的其他實施形態加以說明。在本實施形態中，在不容易產生電機子之磁氣飽和的部分設置在長度方向(可動子之移動方向)貫通之1個或複數個貫通孔。與以磁性體構成電機子整體之情形相比較，可使電機子之質量變輕達無磁性體之貫通孔的份。即使為設置該貫通孔之構成，幾乎看不出推力之降低。

(實施例)

以下，針對本發明者製作之線性馬達之具體構成、及所製作之線性馬達的特性加以說明。

第15A、15B圖係本發明之單相份之線性馬達3的實施例之上面圖及側面圖。使可動子1貫通至電機子2的中空部21，以構成線性馬達3，其中，該電機子2係分別以列狀設有複數個磁極齒23a、磁極齒23b，且在由該複數個磁極齒23a所構成之磁極齒群、由複數個磁極齒23b所構成之磁極齒群分別總括捲繞有驅動線圈25a、驅動線圈25b所構成者，而該可動子1係交互地依序排列有永久磁鐵11a、磁軛12、永久磁鐵11b、磁軛12…。

首先，就使用在線性馬達3之平板狀的可動子1而言，製作包含第1A、1B圖所示之形狀之永久磁鐵11a、11b的可動子1。所使用之永久磁鐵11a、11b係為Nd-Fe-B系燒結磁鐵，並切成長度38mm、寬度3mm、厚度5mm的平板形狀。並且，製作出以金屬線切割器將軟鐵切成長度38mm、寬度6mm、厚度5mm之平板形狀者，以作為軟質磁性體之磁軛12。

並且，準備該等永久磁鐵54個及磁軛55個，以環氧系接著劑依永久磁鐵11a、磁軛12、永久磁鐵11b、磁軛12、…之順序交互地接著，而製作長度492mm、寬度38mm、厚度5mm之板狀體，將該製作之板狀體插入鋁製之框而作成可動子1。永久磁鐵11a、永久磁鐵11b之磁化方向雖係朝可動子1之移動方向(長度方向)，但其方向係彼此相反之方向(參照第1A、1B圖之反白箭頭)。

接著，依預定之順序使第16A至16F圖及第17G至17K圖(第18A至18K圖)所示之由矽鋼板所構成之鐵心素材A至K積層，以製作電機子2。各鐵心素材A至K皆係長邊90mm、短邊62mm，厚度則為，鐵心素材C、D、E、G、H、J、K為2mm，鐵心素材A、B為3mm，鐵心素材F、I為5mm。而且，各鐵心素材A至K之中空形狀不同。

該等鐵心素材A至K皆係以環氧系接著劑接著由厚度0.5mm之矽鋼板切成預定形狀者而構成，厚度2mm之鐵心素材係將厚度0.5mm之矽鋼板重疊4片而一體化，同樣地厚度3mm、5mm之鐵心素材係分別重疊6片、10片並予以一體化而構成。

各鐵心素材A至K之積層順序及積層片數係如下所述。

H+G+F+{E+D+C+B+C+D+E+A}×3+E+D+C+I+J+K

以該積層順序疊合鐵心素材A至K，而構成外形為高度62mm、寬度90mm、長度78mm之單相份的單元(參照第15A圖、第15B圖)。藉由該構成，一方面之磁極齒與另一方面之磁極齒係成為電氣角差了180°之配置。磁極齒間(間隙)為6.6mm。

第19圖係顯示該單元之相鄰之磁極齒23a、23a(23b、23b)的平面形狀。在各磁極齒23a(23b)中，寬度會從與可動子1相對向之前端部朝遠端之基端部以3階段逐漸變寬。考慮來自可動子1之磁軛12之磁通，最前端部之寬度係比磁軛12之寬度(6mm)略長7mm，為了防止磁性飽和之發生，最基端部之寬度為接近磁極間距(18mm)之15mm。此外，雖作成為使寬度以階段狀變化之構成，但亦可與該構成不同，使寬度從與可動子1相對向之前端側往基端側連續地變寬而構成傾斜狀。

相對於該單相份之單元，以總括包含單元之上側之磁極齒群24a的方式捲繞驅動線圈25a，並且以總括包含單元之下側之磁極齒群24b的方式捲繞驅動線圈25b。此時，以可2分割插入之方式將捲繞框(bobbin，未圖示)裝入單元內而接著在磁極齒群後，分別將直徑1mm之琺瑯被覆銅線捲繞各100次而作成驅動線圈25a、驅動線圈25b。

如以上所述，積層複數片之矽鋼板而製作單相份之電機子的單元時，因各矽鋼板之厚度的變異之影響，而有單相份之單元的積層方向(可動子之移動方向)的長度不會成為所希望之長度的可能性。當各單元並非成為所希望之長度，吻合(cogging)會惡化。為了避免上述事態，較佳為依需要，將不設置磁極齒而僅由鐵心部所構成之厚度0.05至0.1mm左右的矽鋼板作為間隔件，夾持在電機子之長度方向(可動子之移動方向)的一端或兩端，以修正電機子之長度。

準備3個以上述方式製作之電機子2，以相鄰之電機子2間的相對性電氣角前進120°份之方式(具體而言為27mm)以直線狀配置3個電機子2。將電機子2之間隔作為27mm，因此該3相份之全長係成為288mm(=78mm×3+27mm×2)。並且，將可動子1插入3個電機子2之中央的中空部(參照第20圖)，以使可動子1不會與電機子2接觸而可朝長度方向移動之方式固定在測試座。

預先在各電機子之上側的鐵心部及下側之鐵心部設置朝長度方向(可動子之移動方向)貫通之複數個貫通孔，以長形之軸總括固定U相、V相、W相之各單元(電機子)。此時，為了確保所希望之剛性力及真直度，較佳為將該軸之直徑設為5mm以上。

在各相之每個單元串聯連接驅動線圈，以使其一對之驅動線圈之繞線方向成為相同之方式結線。並且，將該等U相、V相、W相之各單元的捲繞線作為星結線，且連接在馬達控制器。並且，在可動子1側連接測力計(force guage)，而可測量相對於驅動磁動勢之推力。

在如以上方式連接後，改變施加在驅動線圈之驅動電流而測量可動子1之推力。此時，以將測力計推壓在可動子1之方法測量推力。第21圖顯示該推力之測量結果與推力磁動勢比的算出結果。並且，製作與本發明之實施例為同一體格的線性馬達，做為形成為例如專利文獻1揭示之第7A圖所示之構成的比較例，並以與本發明實施例相同之條件測量推力。亦將該推力之測定結果及推力磁動勢比之算出結果顯示在第21圖。

第21圖之橫軸係每一電機子單相之驅動磁動勢(=驅動電流×驅動線圈之捲繞數)[A]，縱軸係推力[N]及推力磁動勢比[N/A]。並且，圖中A為表示本發明例之推力、圖中B為表示比較例之推力，圖中C為表示本發明例之推力磁動勢比，圖中D為表示比較例之推力磁動勢比的特性。

如第21圖所示，對於同一之驅動磁動勢，在推力之比例區域中，於本發明例中，與比較例相比較，可實現高65%左右之推力。並且，在本發明例中亦可提升耐熱溫度。因此，本發明係可提供一種要求高速移動且高精確度之定位之適用於產業上之移動機構的線性馬達。

接著，針對謀求掣動力之減低之其他實施例加以說明。第22A、22B圖係本發明之其他實施例之單相份的線性馬達3之上面圖及側面圖，第23圖係本發明之單相份之線性馬達3的其他實施例的剖面圖。

所使用之永久磁鐵11a、11b係長度38mm、寬度4mm、厚度5mm，軟質磁性體之磁軛12係設為長度38mm、寬度3.5mm、厚度5mm。此外，磁極間距τ係7.5mm(磁場週期為15mm)、磁極齒23a、23b之寬度為6mm，不等間距移位量係設為τ/6=1.25mm。並且，將永久磁鐵11a、11b之歪斜角度設為2°。

針對不進行將磁極齒之間隔設為均一之永久磁鐵的歪斜配置之構成的線性馬達(構成例1)、雖進行磁極齒之間隔調整但不進行永久磁鐵之歪斜配置之構成的線性馬達(構成例2)、及調整磁極齒之間隔且進行永久磁鐵之歪斜配置之構成的線性馬達(構成例3)，求出單相份及3相合成之各高諧波次數中之掣動力的振幅。將該結果顯示在第24A至24C圖。

在第24A圖所示之構成例1中，第6次高諧波成分之掣動力會變得非常大。在第24B圖所示之構成例2中，第6次高諧波成分之掣動力雖減低，但第12次高諧波成分之掣動力係較大。相對於此，在第24C圖所示之構成例3中，第6次高諧波成分及第12次高諧波成分之掣動力皆會減低。

接著，針對將電機子之鐵心部的一部分(與磁極齒相對向之部分)取代為輕量之非磁性體(支持部材)以謀求輕量化的又一其他實施例加以說明。第25A、25B圖係本發明之又一其他實施例之單相份的線性馬達3a之上面圖及側面圖。第26圖係顯示又一其他實施例之單相份的線性馬達3a之剖面圖。再者，第27圖係顯示又一其他實施例之電機子2a的構成素材之斜視圖。

電機子2a之整體尺寸係與第22A、22B圖所示之實施例相同，與磁極齒相對向之部分(在可動子1之移動方向6mm份之長度：標有陰影線之部分)係由支持部材22a所構成，該支持部材22a並非由磁性體所構成而是由鎂合金所構成。此外，使用在可動子1之永久磁鐵11a、11b及磁軛12之尺寸係與第22A圖所示之實施例相同，相鄰之磁極齒23a、23a、23b、23b的間距亦與第23圖所示之實施例相同。

製作使用在線性馬達3a之平板狀的可動子1(長度：410mm、寬度：38mm、厚度：5mm)。此外，所使用之永久磁鐵11a、11b及磁軛12之材料、及其製作步驟係與前述之第15A、15B圖所示之實施例的情形相同，而省略其說明。

使利用環氧系接著劑接著以金屬線切割器從構成磁極齒之厚度0.5mm之矽鋼板(材質50A800、比重7.8g/cm³)切成預定形狀之12片而構成之鐵心部材31、與以厚度6mm從鎂合金(材質LA141、Mg-14質量%Li-1質量%A1、比重1.36g/cm³)切成預定形狀之輕量部材(支持部材)32相接合而製作第1電機子素材33。並且，利用環氧系接著劑接著以金屬線切割器從厚度0.5mm之矽鋼板切成預定形狀之複數片，以製作成為磁極齒之側面部分的第2電機子素材34。

並且，如第27圖所示，交互地配置第1電機子素材33、第2電機子素材34，使該等第1電機子素材33、第2電機子素材34接合，以製作外形為高度62mm、寬度90mm、長度59.75mm之單相份的單元。以可2分割插入之方式將捲繞框(bobbin，未圖示)裝入單元內而接著在磁極齒群後，分別將直徑1mm之琺瑯被覆銅線捲繞各100次而作成驅動線圈。

使用在所製作之電機子2A的矽鋼板之質量、鎂合金之質量係分別為每一單相1111.2g、95.57g，單相之電機子2a整體的質量為1206.77g。

準備3個以上述方式製作之電機子2a，以相鄰之電機子2間的相對性電氣角前進120°份之方式(具體而言為27.75mm)以直線狀配置3個電機子2a。該3相份之全長係成為234.75mm(=59.75mm×3+27.75mm×2)。並且，將可動子1插入3個電機子2a之中央的中空部(參照第26圖)，以使可動子1不會與電機子2a接觸而可朝長度方向移動之方式固定在測試座。

在各相之每個單元串聯連接驅動線圏，以使其一對之驅動線圈之繞線方向成為相同之方式結線。並且，將該等之各單元之捲繞線作為星結線，且連接在馬達控制器。並且，在可動子1側連接測力計，而可測量相對於驅動磁動勢之推力。

在如以上方式連接後，改變施加在驅動線圈之驅動電流而測量線性馬達3a之可動子1之推力。此時，以將測力計推壓在可動子1之方法測量推力。第28圖係顯示該推力之測量結果與推力磁動勢比的算出結果。並且，除了以磁性體(矽鋼板)構成電機子整體之外，將與此實施例之線性馬達3a同一體格之線性馬達製作成比較例，並以與線性馬達3a相同之條件測量推力。亦將該推力之測定結果及推力磁動勢比之算出結果顯示在第28圖。此外，該比較例之線性馬達中之電機子的質量係每一單相1659.32g。

第28圖之橫軸係每一電機子單相之驅動磁動勢(=驅動電流×驅動線圈之捲繞數)[A]，縱軸係推力[N]及推力磁動勢比[N/A]。並且，圖中E為表示本實施例之推力、圖中F為表示比較例之推力，圖中G為表示本實施例之推力磁動勢比，圖中H為表示比較例之推力磁動勢比的特性。

如第28圖所示，在本實施例中，至驅動磁動勢成為1600A為止，可獲得與比較例同等之推力特性。並且，在本實施例中，與比較例相比較，最大推力雖小15%左右，但與比較例相比較可謀求27%之輕量化，因此推力質量比係本實施例高於比較例。因此，本實施例之線性馬達3a係最適合垂直移動機構之構造。

以磁性體構成電機子整體之線性馬達3的重量雖重，但可獲得優異之推力特性。另一方面，以輕量之非磁性體構成與磁極齒相對向之部分的線性馬達3a之推力特性雖略差，但可使重量減小。因此，依據使用之環境、用途等，即可分開使用該等之本發明的線性馬達3、線性馬達3a。

此外，雖針對使用鎂合金作為構成與磁極齒相對向之部分的輕量非磁性材料之情形加以說明，但亦可使用其他材料。該材料所要求之條件為：輕量、以及可作為用以支撐由推力所產生之反作用力的支持部材22a而發揮功能。就滿足該等條件之材料而言，可利用鋁合金、鋰合金、強化塑膠、碳纖維、玻璃環氧樹脂等。

就取代為輕量之非磁性體的部分而言，第27圖等所示者為一例。亦可針對以磁性體構成整體之電機子，取得第13A圖所示之磁通密度的分佈，並依據所取得之磁通密度的分佈，將所產生之磁通密度小之部分取代成輕量之非磁性體。例如，可將最大驅動時磁通密度僅產生鐵心材之飽和磁通密度之1/3左右以下的部分取代為輕量之非磁性體。

此外，與上述之製作例不同，亦可使電機子上下分割而製作。此時，使預定之複數片矽鋼板積層接著而製作包含上側之磁極齒之電機子的上側部分，且使預定之複數片矽鋼板積層接著而製作包含下側之磁極齒之電機子的下側部分，並使該等之上側部分及下側部分一體結合，以構成電機子。此時，藉由將電機子之鐵心部的分割部作成為不容易產生磁氣飽和之部位，即可避免推力之降低。此外，在該製作手法中，於使上側部分及下側部分一體結合之前，可使在捲繞框(bobbin)捲繞有線圈者與上側部分的磁極齒群及下側部分的磁極齒分別群接著。因此，可容易地將容積率提升至80%以上。並且，亦可提升組裝作業性。

1‧‧‧可動子

2、2a‧‧‧電機子

3、3a‧‧‧線性馬達

11a、11b‧‧‧永久磁鐵

12(12N、12S)‧‧‧磁軛

21‧‧‧中空部

22‧‧‧鐵心部

22a‧‧‧支持部材(非磁性體)

23a、23b‧‧‧磁極齒

24a、24b‧‧‧磁極齒群

25a、25b‧‧‧驅動線圈

第1A及1B圖係顯示使用在本發明之線性馬達之可動子之構成的斜視圖及剖面圖。

第2A至2C圖係顯示使用在本發明之線性馬達之電機子之構成的斜視圖。

第3圖係顯示本發明之線性馬達之構成的局部破斷斜視圖。

第4圖係用以說明本發明之線性馬達之推力發生的原理之圖。

第5A至5C圖係用以說明可動子之磁軛之功能的圖。

第6A及6B圖係用以說明比較例之磁通流通的圖。

第7A及7B圖係用以說明本發明例與比較例中之磁通之流動的圖。

第8圖係顯示驅動磁動勢與最小磁導係數之關係的曲線圖。

第9圖係顯示溫度與減磁限磁場導係數之關係之一例的曲線圖。

第10圖係用以說明主要之掣動力高諧波成分之抵消手法的圖。

第11圖係顯示永久磁鐵、磁軛、磁極齒之尺寸例的圖。

第12A及12B圖係顯示本發明之線性馬達之其他實施形態的構成之斜視圖。

第13A及13B圖係顯示產生在電機子之磁通密度之分佈的圖。

第14A及14B圖係顯示驅動時之電機子中之磁通的流動之圖。

第15A及15B圖係本發明之單相份之線性馬達的實施例之上面圖及側面圖。

第16A至16F圖係顯示構成電機子之複數種之鐵心素材的平面圖。

第17G至17K圖係顯示構成電機子之複數種之鐵心素材的平面圖。

第18A至18K圖係顯示構成電機子之複數種鐵心素材的斜視圖。

第19圖係顯示電機子之磁極齒之平面形狀的圖。

第20圖係顯示本發明之線性馬達之實施例的外觀形狀之圖。

第21圖係顯示本發明之線性馬達之實施例中的推力特性之測定結果的曲線圖。

第22A及22B圖係本發明之單相份之線性馬達的其他實施例之上面圖及側面圖。

第23圖係本發明之單相份之線性馬達的其他實施例的剖面圖。

第24A至24C圖係顯示3種構成例中之單相份及3相合成所產生之各高諧波次數之掣動力的振幅之曲線圖。

第25A及25B圖係本發明之單相份的線性馬達之又一其他實施例之上面圖及側面圖。

第26圖係本發明之單相份的線性馬達之又一其他實施例之剖面圖。

第27圖係顯示本發明之又一其他實施例之電機子的構成素材之斜視圖。

第28圖係顯示本發明之線性馬達之又一其他實施例的推力特性之測定結果的曲線圖。

1．．．可動子

2．．．電機子

3．．．線性馬達

25a、25b．．．驅動線圈

Claims (9)

1. 一種線性馬達，係使平板狀之可動子貫通於中空狀之電機子而構成者，該線性馬達具備：可動子，交互配置有朝移動方向磁化的平板狀之永久磁鐵、及磁化方向與該永久磁鐵為相反之方向的平板狀之永久磁鐵，且在相鄰之永久磁鐵之間插入有平板狀之軟質磁性體的磁軛；以及電機子，分別在與前述可動子相對向之一方的面及另一方的面，以使一方之面的磁極齒與另一方之面的磁極齒之電氣角相差180°之方式每隔一個前述磁軛相對向地設置軟質磁性體之磁極齒，並以包覆由一方之面之磁極齒所構成的磁極齒群及由另一方之面之磁極齒所構成的磁極齒群之外側的方式設有作為磁通之歸路的軟質磁性體之鐵心，且分別總括地於前述磁極齒群捲繞有施加驅動磁動勢之驅動線圈，其中，在分別將前述永久磁鐵、前述磁軛、前述磁極齒之前述移動方向的尺寸設為M、Y、T時，滿足Y<M<T之條件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達，其中，前述磁極齒之屬於前述可動子之附近側之前端部的前述移動方向之尺寸係比屬於前述可動子之遠端側的基端部之前述移動方向的尺寸小。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達，其中，以比前述軟質磁性體更輕量之非磁性的材料來取代前述電機 子之與磁極齒相對向之部分的軟質磁性體之鐵心。
4. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達，其中，以比前述軟質磁性體更輕量之非磁性的材料來取代位於一方之磁極齒群中之磁極齒且包圍被捲繞於另一方之磁極齒群之驅動線圈之部分的軟質磁性體之鐵心。
5. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達，其中，以比前述軟質磁性體更輕量之非磁性的材料來取代前述電機子之與磁極齒相對向之相對邊部分及與該相對邊部分連接之兩側部分的一部分之軟質磁性體之鐵心。
6. 如申請專利範圍第3項至第5項中任一項所述之線性馬達，其中，前述非磁性的材料係選自由鎂合金、鋁合金、鋰合金、強化塑膠、碳纖維、玻璃環氧樹脂所構成之組群的材料。
7. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之線性馬達，其中，將前述磁極齒群分別分為2組群，將2組群之間隔設為在其他之磁極齒的間隔加上或減去主要之掣動力高諧波成分之1/2波長的間隔。
8. 如申請專利範圍第7項所述之線性馬達，其中，前述主要的掣動力高諧波成分為6次，且構成為加上或減去磁場週期之1/12。
9. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之線性馬達，其中，前述磁極齒群之相鄰之磁極齒之前述移動方向的間隔距離在前述磁極齒群之中央部側與端部側不同。