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JP2005039941A - Cylindrical linear motor - Google Patents

Cylindrical linear motor Download PDF

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JP2005039941A
JP2005039941A JP2003275207A JP2003275207A JP2005039941A JP 2005039941 A JP2005039941 A JP 2005039941A JP 2003275207 A JP2003275207 A JP 2003275207A JP 2003275207 A JP2003275207 A JP 2003275207A JP 2005039941 A JP2005039941 A JP 2005039941A
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JP
Japan
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linear motor
cylindrical linear
stator
armature core
mover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003275207A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Nagamatsu
良之 永松
Mitsuhiro Matsuzaki
光洋 松崎
Akihiko Maemura
前村  明彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2003275207A priority Critical patent/JP2005039941A/en
Publication of JP2005039941A publication Critical patent/JP2005039941A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cylindrical linear motor that can reduce the cogging thrust of the motor. <P>SOLUTION: The cylindrical linear motor 10 comprises a needle 11 composed of an armature core 12 and an armature coil 13, and a stator 16 arranged with a plurality of permanent magnets 17. In the linear motor, a sintered material is used in the armature core 12, the permanent magnet 17 of the armature core 12 or the stator 16 is subjected to skewing, and steel dummy teeth 14b are arranged at the foremost end or the rearmost end of the armature core 12 in its traveling direction. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、工作機械や半導体製造装置等に使用される円筒形リニアモータに関する。   The present invention relates to a cylindrical linear motor used in a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus, or the like.

円筒形リニアモータとして、電機子コアおよび電機子コイルからなる可動子と、永久磁石を多数配置した固定子とから構成されるものは公知である(例えば、特許文献1参照)。
特開平8−275497号公報
As a cylindrical linear motor, one constituted by a mover composed of an armature core and an armature coil and a stator having a large number of permanent magnets is known (for example, see Patent Document 1).
JP-A-8-275497

特許文献1記載の円筒形リニアモータは、全体構造をコンパクト化、小型化できて、さらに組み立てが容易となるもので、推進用界磁マグネットを有する棒状の固定子と、界磁マグネットに外嵌する電機子コイル及びホール素子を搭載した可動子とでリニアモータを構成し、しかも界磁マグネット部分で固定子表面に段差部を形成してこれにホール素子を対向接近配置するとともに可動子に該着磁部に対向接近配置される磁気センサを搭載して成るものである。
しかしこの円筒形リニアモータは、固定子表面に段差部を形成してこれにホール素子を対向接近配置するので、固定子と可動子との間の空隙を狭くすることができず、加工も複雑となるなどの欠点があった。
図4は、上記欠点を解決する従来の円筒形リニアモータで、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。
図において、40は従来の円筒形リニアモータで、主として可動子側41と固定子部46から成る。
可動子41は薄い電磁鋼板を多数積層した電機子コア42となっており、
43は電機子コイルであり、結線部44にて各電機子コイルを半田付けにより接続している。
固定子46は永久磁石47を多数並べて固定子を構成している。
48は可動子を直下で支持するタイプのリニアガイドで、これによって可動子41を支持しており、リニアスケール49a、リニアスケール・リードヘッド49bによって、可動子41の位置検出を行っている。
The cylindrical linear motor described in Patent Document 1 has a compact and compact overall structure and is easy to assemble. The cylindrical linear motor has a rod-shaped stator having a propulsion field magnet and is fitted on the field magnet. The armature coil and the mover mounted with the hall element constitute a linear motor, and a step portion is formed on the surface of the stator at the field magnet portion so that the hall element is disposed opposite to the stator and the mover is attached to the mover. The magnetic sensor is disposed so as to face and approach the magnetized portion.
However, this cylindrical linear motor has a stepped part on the stator surface and the Hall elements are arranged close to each other. Therefore, the gap between the stator and the mover cannot be narrowed, and machining is complicated. There were drawbacks such as.
4A and 4B show a conventional cylindrical linear motor that solves the above-described drawbacks. FIG. 4A is a front view, FIG. 4B is a plan view, and FIG. 4C is a side view.
In the figure, reference numeral 40 denotes a conventional cylindrical linear motor, which mainly comprises a mover side 41 and a stator portion 46.
The mover 41 is an armature core 42 in which a large number of thin electromagnetic steel plates are laminated.
Reference numeral 43 denotes an armature coil, and the armature coils are connected by soldering at the connection portion 44.
The stator 46 constitutes a stator by arranging a large number of permanent magnets 47.
Reference numeral 48 denotes a linear guide that supports the movable element directly below, thereby supporting the movable element 41. The position of the movable element 41 is detected by the linear scale 49a and the linear scale / read head 49b.

しかしながら、従来の円筒形リニアモータ40は、電機子コイル42と永久磁石47とが、どちらも推力方向に対して垂直に配置されており、コギング推力が発生しやすい構造となっていた。
解決策として電機子コイル42にスキューを施すことが考えられるが、電機子コアは薄い電磁鋼板を多数積層したつくりになっており、1枚1枚の断面形状は同じであることが生産上望ましく、電機子コアをスキューさせるような複雑なコア形状にできないという問題があった。
また、可動子41はその下部に配置したリニアガイド48にて支持されているが、この構成では剛性が低く、ヨーイングが発生するという問題があった。
さらに、位置決めの精度が必要とされる可動子41のステージ面45から実際に位置検出を行うリニアスケール・リードヘッド49bまでの部品点数が多く、位置決め精度がよくないという問題があった。
また、多数の電機子コイル43を半田付けする結線部44での結線作業は、非常に手間のかかる作業であり、誤配線および振動による断線等の信頼性にも欠けていた。
次に、この構成は、固定子46の永久磁石47の表面や磁石間の隙間に埃や異物が溜まりやすく、特に金属片などが付着した場合にモータ故障を起こす恐れがあった。
また、この永久磁石47は推力方向に精度よく等間隔に配置する必要があるが、位置決め治具を用いてひとつずつ接着を行っており、非常に手間のかかる作業であった。
次に、このリニアモータ40は、工作機械における従来のボールねじを用いた直動案内装置からの置き換えが多く、従って固定子46は非常に長尺で、永久磁石47を多数配置した固定子46のシャフトは自重による撓みが大きく、モータの特性に悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。特に半導体装置においては、高精度な位置決めが要求され、それに伴って装置の温度上昇について厳しく制限されるが、電機子コイル43を備えた可動子41の発熱によって、温度仕様を満足できないという問題があった。
However, the conventional cylindrical linear motor 40 has a structure in which the armature coil 42 and the permanent magnet 47 are both arranged perpendicular to the thrust direction, and a cogging thrust is likely to be generated.
As a solution, it is conceivable to skew the armature coil 42, but the armature core is formed by laminating a large number of thin electromagnetic steel sheets, and it is desirable in production that the cross-sectional shape of each one is the same. There has been a problem that the armature core cannot be made into a complicated core shape that skews the armature core.
Further, although the mover 41 is supported by a linear guide 48 disposed below the mover 41, this configuration has a problem that rigidity is low and yawing occurs.
Furthermore, there is a problem that the positioning accuracy is not good because the number of parts from the stage surface 45 of the mover 41, which requires positioning accuracy, to the linear scale / read head 49b that actually detects the position is large.
In addition, the connection work at the connection part 44 for soldering a large number of armature coils 43 is very time-consuming work and lacks reliability such as disconnection due to miswiring and vibration.
Next, with this configuration, dust and foreign matter are likely to accumulate on the surface of the permanent magnet 47 of the stator 46 and the gap between the magnets, and there is a risk of motor failure particularly when metal pieces or the like adhere.
In addition, the permanent magnets 47 need to be accurately arranged at equal intervals in the thrust direction, but are bonded one by one using a positioning jig, which is a laborious operation.
Next, the linear motor 40 is often replaced with a linear motion guide device using a conventional ball screw in a machine tool. Therefore, the stator 46 is very long, and the stator 46 in which a large number of permanent magnets 47 are arranged. The shaft has a problem of large deflection due to its own weight, which adversely affects the characteristics of the motor. Particularly in a semiconductor device, high-accuracy positioning is required, and as a result, the temperature rise of the device is severely limited. However, there is a problem that the temperature specification cannot be satisfied due to heat generation of the mover 41 provided with the armature coil 43. there were.

また、図5は、別のタイプの従来の円筒形リニアモータで、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。
図において、50は別のタイプの円筒形リニアモータで、主として可動子側51と固定子部56から成る。可動子側51は電機子コア52となっており、これは中心積層コア53と両端積層コア54の2種類で構成されている。中心積層コア53と両端積層コア54はいずれも電磁鋼板等の薄板から成り、これで電機子コア52とするためには、中心積層コア53を一定枚数積層し、さらに両端積層コア54を一定枚数積層して、各々の位置合わせを行うことで作成している。55は電機子コイルであり、電機子コア52、52の間に配置している。
固定子部56は永久磁石57を多数並べて固定子を構成している。
58はリニアガイドで、これによって可動子51を支持しており、リニアスケール59a、リニアスケール・リードヘッド59bによって、可動子51の位置検出を行っている。
しかしながら、この種の円筒形リニアモータ50の電機子コア52は、中心積層コア53と両端積層コア54の2種類の積層コアを用いた構成となっており、簡単に位置決めして重ね合わせることができず、コア製作に非常に時間を費やしてしまうという問題があった。
また、積層コアが2種類あることで、抜き型や位置決め治具等も2種類必要であり、コア製作に多額の費用がかかってしまうという問題もあった。
さらに、薄板の電磁鋼板の積層方向が、磁気回路の磁路の方向に対して直角方向となっているため、電磁鋼板に渦電流が発生しモータ効率を悪くしてしまうという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コギング推力を低減するとともに、可動子のヨーイングを少なくし、位置検出の精度を向上させ、モータ特性を向上させると共に、電機子コアの構成を簡易化して製作時間の短縮および製作費の削減を図ることで安価で生産性がよい、渦電流を低減してモータ効率を向上できる円筒形リニアモータを提供することを目的とする。
FIG. 5 shows another type of conventional cylindrical linear motor, in which (a) is a front view, (b) is a plan view, and (c) is a side view.
In the figure, reference numeral 50 denotes another type of cylindrical linear motor, which mainly comprises a mover side 51 and a stator portion 56. The armature side 51 is an armature core 52, which is composed of two types, a center laminated core 53 and a both-ends laminated core 54. Each of the center laminated core 53 and the both end laminated cores 54 is made of a thin plate such as an electromagnetic steel plate, and in order to form the armature core 52, a certain number of center laminated cores 53 are laminated, and a certain number of both end laminated cores 54 are further laminated. It is created by stacking and aligning each. An armature coil 55 is disposed between the armature cores 52 and 52.
The stator portion 56 constitutes a stator by arranging a large number of permanent magnets 57.
Reference numeral 58 denotes a linear guide which supports the movable element 51, and detects the position of the movable element 51 by a linear scale 59a and a linear scale / read head 59b.
However, the armature core 52 of this type of cylindrical linear motor 50 has a configuration using two types of laminated cores, that is, a central laminated core 53 and a double-ended laminated core 54, and can be easily positioned and overlapped. There was a problem that it was not possible to spend a lot of time on core production.
In addition, since there are two types of laminated cores, two types of punching die, positioning jig and the like are necessary, and there is a problem that a large amount of cost is required for core production.
Furthermore, since the lamination direction of the thin electromagnetic steel plates is perpendicular to the direction of the magnetic path of the magnetic circuit, there is a problem that eddy current is generated in the electromagnetic steel plates and the motor efficiency is deteriorated.
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and while reducing the cogging thrust, reducing the yawing of the mover, improving the accuracy of position detection, improving the motor characteristics, The purpose is to provide a cylindrical linear motor that can reduce the eddy current and improve the motor efficiency by reducing the eddy current by simplifying the configuration of the child core, thereby reducing the manufacturing time and reducing the manufacturing cost. To do.

上記問題を解決するため、請求項1に記載の発明は、電機子コアおよび電機子コイルからなる可動子と、永久磁石を多数配置した固定子と、により構成される円筒形リニアモータにおいて、前記電機子コアに焼結材料を使用したことを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の円筒形リニアモータにおいて、前記電機子コアまたは前記固定子の永久磁石にスキューを施したことを特徴としている。
次に、請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の円筒形リニアモータにおいて、前記電機子コアの進行方向の最前端または最後端に、鋼製のダミーティースを配置したことを特徴としている。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項記載の円筒形リニアモータにおいて、前記可動子の進行方向と直角な面の両側に配置した2本のリニアガイドにて前記可動子を支持する構成とし、かつ前記リニアガイドの少なくとも一方の内側に位置検出用のリニアスケールを備えたことを特徴としている。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の円筒形リニアモータにおいて、前記電機子コアの上部に切り欠き溝を設け、該切り欠き溝に結線用の基板を配置したことを特徴としている。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項記載の円筒形リニアモータにおいて、前記各永久磁石の間に非磁性材料製のスペーサを配置したことを特徴としている。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項記載の円筒形リニアモータにおいて、前記可動子と前記固定子との間の隙間部分をクリーニングするため、例えばネオプレン・スポンジ等の弾性材料でできたワイパーを前記可動子側に設けたことを特徴としている。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1記載の円筒形リニアモータにおいて、固定子として中空シャフトを使用したことを特徴としている。
In order to solve the above problem, the invention described in claim 1 is a cylindrical linear motor including a mover including an armature core and an armature coil, and a stator in which a large number of permanent magnets are arranged. It is characterized by using a sintered material for the armature core.
According to a second aspect of the present invention, in the cylindrical linear motor according to the first aspect, the armature core or the permanent magnet of the stator is skewed.
Next, the invention according to claim 3 is the cylindrical linear motor according to claim 1 or 2, wherein a steel dummy tooth is arranged at the foremost end or the rearmost end in the traveling direction of the armature core. It is a feature.
According to a fourth aspect of the present invention, in the cylindrical linear motor according to any one of the first to third aspects, the two linear guides arranged on both sides of a plane perpendicular to the moving direction of the mover The movable element is supported, and a linear scale for position detection is provided inside at least one of the linear guides.
According to a fifth aspect of the present invention, in the cylindrical linear motor according to any one of the first to fourth aspects, a notch groove is provided in an upper portion of the armature core, and a connection substrate is provided in the notch groove. It is characterized by the arrangement.
A sixth aspect of the present invention is the cylindrical linear motor according to any one of the first to fifth aspects, wherein a spacer made of a nonmagnetic material is disposed between the permanent magnets.
A seventh aspect of the present invention is the cylindrical linear motor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the gap between the movable element and the stator is cleaned, for example, a neoprene sponge or the like. A wiper made of the elastic material is provided on the movable element side.
The invention described in claim 8 is characterized in that, in the cylindrical linear motor according to any one of claims 1 to 7, a hollow shaft is used as a stator.

請求項9に記載の発明は電機子コアを、中心積層コアと一体形ヨークとを交互に並べて構成したことを特徴としている。
また、請求項10に記載の発明は、電機子コアを構成する中心積層コアと一体形ヨークとにそれぞれ数箇所の凹凸部を設け、前記凹凸部を基準に接合したことを特徴としている。
The invention according to claim 9 is characterized in that the armature core is configured by alternately arranging the central laminated core and the integral yoke.
Further, the invention described in claim 10 is characterized in that several uneven portions are provided in each of the central laminated core and the integral yoke constituting the armature core, and the uneven portions are joined as a reference.

以上述べたように、請求項1記載の円筒形リニアモータの発明によれば、電機子コアに焼結材料を用いたので、電機子コイルがスキューする形状に簡単に作ることができるため、モータのコギング推力を低減でき、優れたモータ特性が得られるという効果がある。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1にある電機子コアもしくは、固定子のマグネットにスキューを施したため、さらにモータのコギング推力を低減することができ、モータ特性が向上する。
次に、請求項3に記載の円筒形リニアモータによれば、電機子コアの両端に焼結材料製のダミーティースを追加するようになっているため、同じくモータのコギング推力を低減することができ、モータ特性が向上する。
請求項4に記載の発明によれば、可動子を、両側に配置した2本のリニアガイドにて支持する構成とし、少なくとも一方のリニアガイドの内側に、位置検出のためのリニアスケールを備えて一体化するようになっているため、ガイドの剛性が増し、可動子のヨーイングを少なくでき、モータ特性および位置検出の精度を向上することができるという効果がある。
As described above, according to the invention of the cylindrical linear motor according to claim 1, since the sintered material is used for the armature core, the armature coil can be easily made into a shape in which the armature coil is skewed. The cogging thrust can be reduced and excellent motor characteristics can be obtained.
In the invention according to claim 2, since the armature core or the magnet of the stator according to claim 1 is skewed, the cogging thrust of the motor can be further reduced, and the motor characteristics are improved.
Next, according to the cylindrical linear motor of the third aspect, since dummy teeth made of sintered material are added to both ends of the armature core, the cogging thrust of the motor can be similarly reduced. And motor characteristics are improved.
According to the invention described in claim 4, the movable element is supported by two linear guides arranged on both sides, and a linear scale for position detection is provided inside at least one of the linear guides. Since they are integrated, there is an effect that the rigidity of the guide is increased, yawing of the mover can be reduced, and motor characteristics and position detection accuracy can be improved.

請求項5に記載の発明によれば、電機子コア上部に設けた切り欠き溝に、結線用の基板を配置しているため、生産性がよく、また結線後にこの溝全体を樹脂モールドするため、モータ運転時の振動に対しても強くなるため、信頼性を向上できるという効果がある。
請求項6に記載の発明によれば、各永久磁石の間に、非磁性材料製のスペーサを配置する構造になっているため、精度よく等間隔に永久磁石が並べられ、生産性を向上することができるという効果がある。
請求項7に記載の発明によれば、可動子における、固定子との隙間部分に、ネオプレン・スポンジ等の弾性材料でできたワイパーを設ける構造になっているため、永久磁石上に溜まる埃や異物を除去でき、リニアモータの安定した運転を保証することが可能なため、モータの信頼性が高くなるという効果がある。
請求項8に記載の発明によれば、固定子に中空シャフトを使用しており、ここに冷却液を流すことでモータを冷却することができ、またシャフトの質量も低減するため、撓み量が少なくなり、優れたモータ特性を得ることができるという効果がある。
請求項9に記載の発明によれば、電機子コアを、中心積層コアと一体形ヨークとを交互に並べて構成したので、作業時間の短縮が図れ、製作費も削減でき、さらに、焼結材料製の一体形ヨークを用いることにより、磁気回路の磁路を妨げることがなくなるため、渦電流を低減することができるという効果がある。
また、請求項10記載のによれば、中心積層コアと一体形ヨークに、それぞれ数箇所の凹凸部を設けており、前記凹凸部を基準に接合することで、位置合せ等が簡単に行え、製作時間の短縮が図れるという効果がある。
According to the invention described in claim 5, since the wiring board is arranged in the notch groove provided on the upper part of the armature core, the productivity is good, and the entire groove is resin-molded after the connection. Since it becomes strong against vibration during motor operation, there is an effect that reliability can be improved.
According to the sixth aspect of the present invention, since the non-magnetic material spacers are arranged between the permanent magnets, the permanent magnets are accurately arranged at equal intervals to improve productivity. There is an effect that can be.
According to the seventh aspect of the present invention, since the wiper made of an elastic material such as neoprene sponge is provided in the gap portion between the stator and the stator, dust accumulated on the permanent magnet Since foreign matters can be removed and stable operation of the linear motor can be guaranteed, there is an effect that the reliability of the motor is increased.
According to the invention described in claim 8, a hollow shaft is used for the stator, and the motor can be cooled by flowing a cooling liquid therethrough, and the mass of the shaft is also reduced. As a result, there is an effect that excellent motor characteristics can be obtained.
According to the invention described in claim 9, since the armature core is formed by alternately arranging the central laminated core and the integral yoke, the working time can be shortened, the manufacturing cost can be reduced, and the sintered material can be reduced. By using the integrated yoke made of steel, the magnetic path of the magnetic circuit is not obstructed, so that an eddy current can be reduced.
Further, according to claim 10, the central laminated core and the integral yoke are provided with several uneven portions, respectively, and by joining the uneven portions as a reference, alignment and the like can be easily performed, There is an effect that the production time can be shortened.

以下、本発明について図面に基づいて詳しく説明する。
(第1発明の第1実施の形態)
図1は、本願第1発明の第1実施の形態係る円筒形リニアモータで、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。
図において、10は本発明に係る円筒形リニアモータ、11は可動子、12は電機子コア、13は電機子コイル、14aは結線基板、14bはダミーティース、14cはワイパー、14dはステージ面、16は固定子、17は永久磁石、18はリニアガイド、19aはリニアスケール、19bはリニアスケール・リードヘッドである。
電機子コア12は焼結材料を用いて各ブロックを一体成形しており、従来の電磁鋼板を積層したものと比べて、発生する渦電流を小さく抑えられるため、モータの損失が減り、効率を上げることができる。
これにより、従来単純な形状にしかできなかった電機子コア12を複雑な形状に成形できるため、電機子コイル13にスキューを施す形状としている。
従って、電機子コイル13と永久磁石間17でコギング推力が発生しにくくなり、優れたモータ特性を得ることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment of the first invention)
FIG. 1 is a cylindrical linear motor according to a first embodiment of the first invention of the present application, in which (a) is a front view, (b) is a plan view, and (c) is a side view.
In the figure, 10 is a cylindrical linear motor according to the present invention, 11 is a mover, 12 is an armature core, 13 is an armature coil, 14a is a wiring board, 14b is a dummy tooth, 14c is a wiper, 14d is a stage surface, Reference numeral 16 is a stator, 17 is a permanent magnet, 18 is a linear guide, 19a is a linear scale, and 19b is a linear scale read head.
The armature core 12 is formed by integrally forming each block using a sintered material, and the generated eddy current can be suppressed smaller than that obtained by laminating conventional electromagnetic steel sheets, thereby reducing motor loss and improving efficiency. Can be raised.
As a result, the armature core 12 that can only be formed in a simple shape can be formed into a complicated shape, so that the armature coil 13 is skewed.
Accordingly, it is difficult for cogging thrust to be generated between the armature coil 13 and the permanent magnet 17, and excellent motor characteristics can be obtained.

さらに、14bは鋼材よりつくられたダミーティースであり、電機子コア12の両端に配置することで、同じくコギングを打ち消す推力を得ることができる。
18はリニアガイドであり、可動子11を両サイドから支持する構成としている。これによって剛性が増し、可動子11のヨーイングが少なくなり、高精度で滑らかな動きを得ることができる。このリニアガイド18には面取り加工を施しており、その面に直接リニアスケール19aを貼り付けて一体化している。
19bはリニアスケール・リードヘッドであり、この構成によって可動子11の位置検出の精度を向上することができる。
また、電機子コア12の上部に設けた切り欠き溝に、結線基板14aを配置しており、これによって、各電機子コア12の位置決めおよび結線作業を容易に行うことができる。この結線基板14aが配置された切り欠き溝は、全体を樹脂封止しており、モータ運転時の振動に対して強くなり、断線を防ぐことができる。
また、各永久磁石17の間には、非磁性材料製のスペーサ16aを配置して位置決めを行っており、これによって、精度よく等間隔に永久磁石17を並べる作業が容易に行える。
次に、可動子11における固定子16との隙間部分には、弾性材料であるネオプレン・スポンジ製のワイパー14cを設けており、固定子16の永久磁石17上に溜まる埃や異物を除去でき、リニアモータ10の安定した運転を保証することができる。
さらに、固定子16に中空シャフト16bを使用しており、ここに冷却液を流すことで、発熱部である可動子11や、温度上昇によって特性が低下してしまう永久磁石17を冷却することができ、特に半導体製造装置などに要求される、厳しい温度仕様を満足することができる。
この冷却液によってモータ運転時の振動も防止することができ、またシャフトの質量も低減するため、撓み量が少なくなり、優れたモータ特性を得ることができる。
Furthermore, 14b is the dummy teeth made from steel materials, and the thrust which cancels cogging similarly can be obtained by arrange | positioning at the both ends of the armature core 12. FIG.
A linear guide 18 is configured to support the mover 11 from both sides. As a result, the rigidity is increased, the yawing of the mover 11 is reduced, and a high-precision and smooth movement can be obtained. The linear guide 18 is chamfered, and a linear scale 19a is directly attached to the surface for integration.
Reference numeral 19b denotes a linear scale read head. With this configuration, the accuracy of position detection of the mover 11 can be improved.
Moreover, the connection board | substrate 14a is arrange | positioned in the notch groove provided in the upper part of the armature core 12, Thereby, positioning and connection operation | work of each armature core 12 can be performed easily. The notch groove in which the wiring board 14a is arranged is resin-sealed as a whole, and is strong against vibration during motor operation, thereby preventing disconnection.
Further, spacers 16a made of a non-magnetic material are disposed between the permanent magnets 17 to perform positioning, thereby facilitating the work of arranging the permanent magnets 17 at equal intervals with high accuracy.
Next, a wiper 14c made of neoprene sponge, which is an elastic material, is provided in the gap between the mover 11 and the stator 16, and dust and foreign matter accumulated on the permanent magnet 17 of the stator 16 can be removed. Stable operation of the linear motor 10 can be guaranteed.
Furthermore, the hollow shaft 16b is used for the stator 16, and the permanent magnet 17 whose characteristics are deteriorated due to a temperature rise can be cooled by flowing a cooling liquid therethrough. In particular, strict temperature specifications required for semiconductor manufacturing equipment and the like can be satisfied.
This cooling liquid can also prevent vibration during motor operation, and also reduce the mass of the shaft, so that the amount of deflection is reduced and excellent motor characteristics can be obtained.

(第2実施の形態)
図2は第2実施の形態に係る円筒形リニアモータで、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。
図において、20は本発明に係る円筒形リニアモータ、21は可動子、22は電機子コア、23は電機子コイル、24aは結線基板、24bはダミーティース、24cはワイパー、24dはステージ面、26は固定子、27は永久磁石、28はリニアガイド、29aはリニアスケール、29bはリニアスケール・リードヘッドである。
第1の実施の形態での電機子コイルにスキューを施すことに加え、ここではさらに固定子26永久磁石27にもスキューを施した構造になっており、これによってモータのコギング推力をさらに低減することができる。
また、可動子21の両側にあるリニアガイド28に、それぞれリニアスケール29aを配置しており、リニアスケール・リードヘッド29bにて位置検出を行う構成としている。これにより、二つのセンサで検出した値を相殺して、さらに可動子の位置決めの精度を向上することができる。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a cylindrical linear motor according to the second embodiment, wherein (a) is a front view, (b) is a plan view, and (c) is a side view.
In the figure, 20 is a cylindrical linear motor according to the present invention, 21 is a mover, 22 is an armature core, 23 is an armature coil, 24a is a wiring board, 24b is a dummy tooth, 24c is a wiper, 24d is a stage surface, 26 is a stator, 27 is a permanent magnet, 28 is a linear guide, 29a is a linear scale, and 29b is a linear scale read head.
In addition to applying a skew to the armature coil in the first embodiment, the stator 26 has a structure in which the permanent magnet 27 is also skewed, thereby further reducing the cogging thrust of the motor. be able to.
In addition, linear scales 29a are arranged on the linear guides 28 on both sides of the movable element 21, and the position is detected by the linear scale / read head 29b. As a result, the values detected by the two sensors can be canceled, and the accuracy of positioning of the mover can be further improved.

図3は、本願第2の発明に係る円筒形リニアモータの構成を示す図で、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。
図において、30は本願第2の発明に係る円筒形リニアモータ、31は可動子、32は電機子コア、33は中心積層コア、34は焼結材料製一体形ヨーク、35は電機子コイル、36は固定子部、37は永久磁石、38はリニアガイド、39aはリニアスケール、39bはリニアスケール・リードヘッドである。
電機子コア32は、電磁鋼板をリング形状に打ち抜いた後、一定の厚さになるまで積層して構成した中心積層コア33と、同じくリング形状に一体成形した焼結材料製の一体形ヨーク34とを交互に並べて構成されている。
図5の場合のような非常に時間を要していた薄板の積み重ね作業が、ここではこのように積層コアが1種類となるため、減って作業性がよくなり、また、電磁鋼板の抜き型も1種類で済むため、製作費を削減することができる。
さらに、焼結材料製一体形ヨーク34は、磁気回路の磁路を妨げることがないため、渦電流を低減することができる。
3A and 3B are diagrams showing the configuration of the cylindrical linear motor according to the second invention of the present application, in which FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is a plan view, and FIG. 3C is a side view.
In the figure, 30 is a cylindrical linear motor according to the second invention of the present application, 31 is a mover, 32 is an armature core, 33 is a central laminated core, 34 is an integral yoke made of sintered material, 35 is an armature coil, Reference numeral 36 denotes a stator portion, 37 a permanent magnet, 38 a linear guide, 39 a a linear scale, and 39 b a linear scale read head.
The armature core 32 includes a central laminated core 33 formed by punching electromagnetic steel sheets into a ring shape and then laminated to a certain thickness, and an integrated yoke 34 made of a sintered material that is also integrally formed into a ring shape. Are arranged alternately.
As shown in FIG. 5, the stacking work of the thin plates, which took a very long time, is reduced in the workability because the number of laminated cores is one kind in this way. Since only one type is required, production costs can be reduced.
Furthermore, since the sintered yoke 34 made of a sintered material does not disturb the magnetic path of the magnetic circuit, eddy current can be reduced.

また、中心積層コア33を構成する電磁鋼板には、図3(a)の一部拡大図Aで示すように、プレス加工によって、V形あるいは半円形の凹凸33aが数箇所設けられており、また、一体形ヨーク34の両端面にも同形状の凹凸34aが成形されている。
この凹凸部を基準に接合することにより、中心積層コア33の薄板を多数積み重ねる工程や、中心積層コア33と一体形ヨーク34とを接合する際に、位置決めが容易に行え、さらに短時間で電機子コア32を製作することができる。
なお、電機子コイル35は電機子コア32、32の間に配置し、固定子部36は永久磁石37を多数並べて固定子を構成している。
38はリニアガイドで、これによって可動子31を支持しており、リニアスケール39a、リニアスケール・リードヘッド39bによって、可動子31の位置検出を行っている。
以上のように、本願第2の発明によれば、電機子コアを中心積層コアと一体形ヨークとを交互に並べて構成したので、作業時間の短縮が図れ、製作費も削減できた。
さらに、焼結材料製の一体形ヨークを用いることにより、磁気回路の磁路を妨げることがなくなるため、渦電流を低減することができた。
また、電機子コアを構成する中心積層コアと一体形ヨークとに、それぞれ数箇所の凹凸部を設け、この凹凸部を基準に接合する構造にしたので、位置合せが容易に行え、電機子コアの製作時間をさらに短縮することができた。
In addition, as shown in a partially enlarged view A of FIG. 3A, the electromagnetic steel sheet constituting the center laminated core 33 is provided with several V-shaped or semicircular irregularities 33a by pressing, In addition, unevenness 34 a having the same shape is also formed on both end surfaces of the integral yoke 34.
By joining the concave and convex portions as a reference, positioning can be easily performed in the process of stacking a large number of thin plates of the central laminated core 33 and joining the central laminated core 33 and the integral yoke 34, and in a short time The child core 32 can be manufactured.
The armature coil 35 is disposed between the armature cores 32 and 32, and the stator portion 36 includes a large number of permanent magnets 37 to constitute a stator.
Reference numeral 38 denotes a linear guide which supports the movable element 31. The position of the movable element 31 is detected by the linear scale 39a and the linear scale / read head 39b.
As described above, according to the second invention of the present application, the armature core is configured by alternately arranging the central laminated core and the integral yoke, so that the working time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
Furthermore, by using an integral yoke made of a sintered material, the magnetic path of the magnetic circuit is not obstructed, and eddy currents can be reduced.
In addition, since the central laminated core and the integral yoke constituting the armature core are each provided with several uneven portions, and the uneven portion is used as a reference, the position can be easily adjusted and the armature core can be easily aligned. The production time of can be further reduced.

本願第1発明の第1実施の形態に係る円筒形リニアモータの図で、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。It is a figure of the cylindrical linear motor which concerns on 1st Embodiment of this-application 1st invention, (a) is a front view, (b) is a top view, (c) is a side view. 同じく第2実施の形態を示す円筒形リニアモータの図で、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。It is a figure of the cylindrical linear motor which similarly shows 2nd Embodiment, (a) is a front view, (b) is a top view, (c) is a side view. 本願第2発明に係る円筒形リニアモータの図で、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。It is a figure of the cylindrical linear motor which concerns on this invention 2nd invention, (a) is a front view, (b) is a top view, (c) is a side view. 従来の円筒形リニアモータの図で、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。It is a figure of the conventional cylindrical linear motor, (a) is a front view, (b) is a top view, (c) is a side view. 別のタイプの従来の円筒形リニアモータの図で、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。It is a figure of another type of conventional cylindrical linear motor, (a) is a front view, (b) is a top view, (c) is a side view.

符号の説明Explanation of symbols

10 本願第1発明の第1実施形態に係る円筒形リニアモータ
11、21、31 可動子
12、22,32 電機子コア
13、23,33 電機子コイル
14a、24a 結線基板
14b、24b ダミーティース
14c、24c ワイパー
14d、24d ステージ面
16、26,36, 固定子
17、27,37 永久磁石
18、28,38 リニアガイド
19a,29a、39a リニアスケール
19b、29b、39b リニアスケール・リードヘッド
20 本願第1発明の第2実施形態に係る円筒形リニアモータ
30 本願第2発明に係る円筒形リニアモータ
33 中心積層コア
33a 中心積層コアの凹凸部
34 焼結材料製一体形ヨーク
34a 焼結材料製一体形ヨークの凹凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cylindrical linear motor 11,21,31 needle | mover 12,22,32 armature core 13,23,33 Armature coil 14a, 24a Connection board 14b, 24b Dummy teeth 14c based on 1st Embodiment of this invention 1st invention 24c Wiper 14d, 24d Stage surface 16, 26, 36, Stator 17, 27, 37 Permanent magnet 18, 28, 38 Linear guides 19a, 29a, 39a Linear scales 19b, 29b, 39b Linear scale / read head 20 1 Cylindrical linear motor 30 according to the second embodiment of the present invention Cylindrical linear motor 33 according to the second invention of the present application Central laminated core 33a Uneven portion 34 of the central laminated core Sintered material integrated yoke 34a Sintered material integrated Yoke irregularities

Claims (10)

電機子コアおよび電機子コイルからなる可動子と、永久磁石を多数配置した固定子と、により構成される円筒形リニアモータにおいて、前記電機子コアに焼結材料を使用したことを特徴とする円筒形リニアモータ。 A cylindrical linear motor comprising a mover composed of an armature core and an armature coil, and a stator having a large number of permanent magnets arranged therein, and a cylinder characterized by using a sintered material for the armature core Linear motor. 前記電機子コアまたは前記固定子の永久磁石にスキューを施したことを特徴とする請求項1記載の円筒形リニアモータ。 The cylindrical linear motor according to claim 1, wherein a skew is applied to the permanent magnet of the armature core or the stator. 前記電機子コアの進行方向の最前端または最後端に、鋼製のダミーティースを配置したことを特徴とする請求項1または2記載の円筒形リニアモータ。 3. The cylindrical linear motor according to claim 1, wherein a steel dummy tooth is disposed at a foremost end or a rearmost end in the traveling direction of the armature core. 前記可動子の進行方向と直角な面の両側に配置した2本のリニアガイドが前記可動子を支持し、かつ前記リニアガイドの少なくとも一方の内側に位置検出用のリニアスケールを備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の円筒形リニアモータ。 Two linear guides arranged on both sides of a plane perpendicular to the moving direction of the mover support the mover, and a linear scale for position detection is provided inside at least one of the linear guides. The cylindrical linear motor according to any one of claims 1 to 3. 前記電機子コアの上部に切り欠き溝を設け、該切り欠き溝に結線用の基板を配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の円筒形リニアモータ。 The cylindrical linear motor according to any one of claims 1 to 4, wherein a cutout groove is provided in an upper portion of the armature core, and a wiring board is disposed in the cutout groove. 前記各永久磁石の間に非磁性材料製のスペーサを配置したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の円筒形リニアモータ。 The cylindrical linear motor according to claim 1, wherein a spacer made of a nonmagnetic material is disposed between the permanent magnets. 前記可動子と前記固定子との間の隙間部分をクリーニングするための弾性材料でできたワイパーを前記可動子側に設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の円筒形リニアモータ。 The cylinder according to any one of claims 1 to 6, wherein a wiper made of an elastic material for cleaning a gap portion between the mover and the stator is provided on the mover side. Linear motor. 前記固定子として中空のシャフトを使用したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1記載の円筒形リニアモータ。 The cylindrical linear motor according to claim 1, wherein a hollow shaft is used as the stator. 電機子コア、電機子コイルからなる可動子と、永久磁石を多数配置した固定子により構成される円筒形リニアモータにおいて、電機子コアを、積層コアと一体形ヨークとにより構成したことを特徴とする円筒形リニアモータ。 In a cylindrical linear motor composed of an armature core, a mover composed of an armature coil, and a stator having a large number of permanent magnets, the armature core is composed of a laminated core and an integral yoke. Cylindrical linear motor. 前記積層コアと前記一体形ヨークにそれぞれ数箇所の凹凸部を設け、前記凹凸部を基準に接合したことを特徴とする請求項9記載の円筒形リニアモータ。 The cylindrical linear motor according to claim 9, wherein the laminated core and the integral yoke are each provided with several uneven portions, and the uneven portions are joined based on the uneven portions.
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