[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP7590054B1 - Linear motor - Google Patents

Linear motor Download PDF

Info

Publication number
JP7590054B1
JP7590054B1 JP2024169804A JP2024169804A JP7590054B1 JP 7590054 B1 JP7590054 B1 JP 7590054B1 JP 2024169804 A JP2024169804 A JP 2024169804A JP 2024169804 A JP2024169804 A JP 2024169804A JP 7590054 B1 JP7590054 B1 JP 7590054B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
armature
linear motor
permanent magnet
magnetic
magnetic pole
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.)
Active
Application number
JP2024169804A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
均 柴田
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to JP2024169804A priority Critical patent/JP7590054B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7590054B1 publication Critical patent/JP7590054B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Linear Motors (AREA)

Abstract

【課題】1台のリニアモータであっても十分な推力があり、高加減速動作及び長ストローク動作が可能であり、且つ超精密位置決め制御が可能なリニアモータを提供する。【解決手段】複数の電機子から構成される磁気回路を移動方向に複数並べた電機子ユニットと、複数の永久磁石から構成される永久磁石ユニットとを有し、永久磁石からみて両側に存する電機子との間隔が同じに配置することで、永久磁石の一方端と電機子の間に作用する磁気吸引力と、他方端と電機子の間に作用する磁気吸引力の大きさが等しく且つその力の働く方向が反対になり、永久磁石と電機子との間で生じる全体の磁気吸引力がほぼ零となって、推力に対する外乱力およびコギング力を小さくする。また、一部の電機子の巻線を異なるサーボアンプに接続することで、巻線数とサーボアンプの電流容量の組合わせ及び電流制御の次第で1台のリニアモータで高加減速動作と超精密位置決め動作が可能となる。【選択図】 図1[Problem] To provide a linear motor that has sufficient thrust even with a single linear motor, is capable of high acceleration/deceleration and long stroke operation, and allows ultra-precise positioning control. [Solution] The linear motor has an armature unit in which multiple magnetic circuits each consisting of multiple armatures are arranged in the direction of movement, and a permanent magnet unit consisting of multiple permanent magnets. By arranging the armatures on both sides of the permanent magnet at the same interval, the magnetic attraction force acting between one end of the permanent magnet and the armature and the magnetic attraction force acting between the other end of the permanent magnet and the armature are equal in magnitude and act in opposite directions, so that the total magnetic attraction force generated between the permanent magnet and the armature is nearly zero, reducing disturbance forces and cogging forces acting on the thrust. Also, by connecting some of the armature windings to different servo amplifiers, high acceleration/deceleration and ultra-precise positioning can be achieved with a single linear motor depending on the combination of the number of windings and the current capacity of the servo amplifier and the current control. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明はリニアモータに関し、特に電機子巻線が巻回された電機子鉄心から成る電機子及び永久磁石を備え、電機子巻線に電流を流すと電磁作用により可動子が固定子に対して相対的に移動する構造であるリニアモータに関するものである。 The present invention relates to a linear motor, and in particular to a linear motor that has an armature consisting of an armature core around which an armature winding is wound, and a permanent magnet, and that has a structure in which the mover moves relative to the stator due to electromagnetic action when a current is passed through the armature winding.

従来のリニアモータとしては、コア(鉄心)レスリニアモータ(例えば、下記の特許文献1参照)および吸引力キャンセル型のトンネルアクチュエータがある(例えば、下記の特許文献2参照)。
特許文献1に開示されるようなコアレスリニアモータは、磁性が異なる永久磁石を交互に配置した永久磁石列、及び所定の空隙を介して対向配置される複数個の巻線群を平板状に成形して成る電機子とを備え、永久磁石列と電機子の何れか一方を固定子、他方を可動子として相対的に走行させるものである。
Conventional linear motors include coreless linear motors (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-233663) and attraction force cancellation type tunnel actuators (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-233663).
A coreless linear motor such as that disclosed in Patent Document 1 comprises a permanent magnet array in which permanent magnets with different magnetic properties are arranged alternately, and an armature formed into a flat plate from a number of winding groups arranged opposite each other with a predetermined gap between them, with either the permanent magnet array or the armature acting as a stator and the other as a mover, and these running relative to one another.

特許文献2に開示されるトンネル式アクチュエータは、可動子が固定子の電機子によって閉じられた空間内を移動するリニアモータである。従来のコア付きリニアモータの構造は、電機子巻線が卷回された電磁鋼板製の鉄心が永久磁石と対面する構造であり、推力よりも大きい吸引力が働くことから可動子の支持機構に負担がかかるという課題があった。特許文献2が示すリニアモータは、この磁気的な吸引力を低減させるために、上部と下部の磁極が互い違いになるように構成した鉄心の上部磁極歯と下部磁極歯との間に永久磁石が挟まれる構造にしている。この構造により、上部磁極歯及び可動子における磁気吸引力と、下部磁極歯及び可動子における磁気吸引力とは、大きさが同じで吸引力方向が反対になるので相殺され、全体の磁気吸引力を低減させることができる。 The tunnel actuator disclosed in Patent Document 2 is a linear motor in which a mover moves within a space enclosed by the armature of a stator. Conventional core-equipped linear motors have a structure in which an electromagnetic steel core around which an armature winding is wound faces a permanent magnet, and there is a problem in that a burden is placed on the support mechanism of the mover because an attractive force larger than the thrust acts on the core. In order to reduce this magnetic attractive force, the linear motor shown in Patent Document 2 has a structure in which a permanent magnet is sandwiched between the upper and lower magnetic pole teeth of an iron core configured so that the upper and lower magnetic poles are staggered. With this structure, the magnetic attractive force at the upper magnetic pole teeth and mover and the magnetic attractive force at the lower magnetic pole teeth and mover are the same in magnitude but in opposite directions, so they cancel each other out, and the overall magnetic attractive force can be reduced.

特開2001-197718号公報JP 2001-197718 A 特開2002-125360号公報JP 2002-125360 A

コギング力はコア(鉄心)と永久磁石の吸引力の作用により発生する。永久磁石が移動するとコアとの位置関係から吸引力が周期的に変化し、モータの回転にゴツゴツとした引っ掛かり現象(脈動)が発生し、可動子のスムーズな動作が制約されてしまう。特許文献1に記載のコアレスリニアモータはコアが無い構造であるため、コギング力や磁気吸引力が発生せず、これらを起因とする精度劣化のリスクは無い。しかしながら、コアレスリニアモータは、コア付きリニアモータに比べるとトルク(推力)が小さいため、大きな重量の可動子やストロークが長くなる程、電機子巻線の巻数を増やし且つ大電流を流すことで不足するトルクを補う必要がある。その結果、高トルクにするために流す電流値を上げざるを得ず、制御的分解能の低下が可動子を目標位置で高精度に停止させることを困難にし、さらに高発熱が精度劣化の要因となっている。 Cogging force is generated by the action of the attractive force between the core (iron core) and the permanent magnet. When the permanent magnet moves, the attractive force changes periodically due to the positional relationship with the core, causing a rough sticking phenomenon (pulsation) in the rotation of the motor, restricting the smooth operation of the mover. The coreless linear motor described in Patent Document 1 has a coreless structure, so cogging force and magnetic attractive force are not generated, and there is no risk of accuracy deterioration due to these. However, since the torque (thrust force) of a coreless linear motor is smaller than that of a linear motor with a core, the larger the weight of the mover or the longer the stroke, the more it is necessary to increase the number of turns of the armature winding and pass a large current to compensate for the insufficient torque. As a result, the current value must be increased to achieve high torque, and the decrease in control resolution makes it difficult to stop the mover at the target position with high precision, and the high heat generation is also a factor in accuracy deterioration.

また、特許文献2に記載のトンネル式リニアモータの場合、磁気回路が長くなってしまうため磁気飽和を起こしやすく、また可動子の支持機構をトンネルの出入り口にしか設置できないためストロークの長い用途には適さないという課題がある。 In addition, the tunnel-type linear motor described in Patent Document 2 has the problem that the magnetic circuit is long, making it prone to magnetic saturation, and the support mechanism for the mover can only be installed at the entrance and exit of the tunnel, making it unsuitable for applications with long strokes.

そこで本発明は、1台のリニアモータであっても十分な推力があり、高加減速動作及び長ストローク動作が可能であり、しかも超精密位置決め制御が可能なリニアモータを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a linear motor that has sufficient thrust even with a single linear motor, is capable of high acceleration/deceleration and long stroke operation, and is capable of ultra-precise positioning control.

本発明のリニアモータは、複数の永久磁石及びこれら永久磁石を挟む複数の電機子を含んで構成され、永久磁石からみて両側に存する電機子との間隔が同じになるように配置することで、永久磁石の一方端と電機子の間に作用する磁気吸引力と、他方端と電機子の間に作用する磁気吸引力との大きさが等しく且つその力の働く方向が反対になることから、永久磁石と電機子との間で生じる全体の磁気吸引力がほぼ零となり、推力に対する外乱力およびコギング力を小さくすることができる。 The linear motor of the present invention is composed of multiple permanent magnets and multiple armatures that sandwich these permanent magnets. By arranging the armatures so that the distance between the permanent magnets and the armatures on both sides is the same, the magnetic attraction force acting between one end of the permanent magnet and the armature is equal to the magnetic attraction force acting between the other end of the permanent magnet and the armature, and the directions of these forces are opposite. As a result, the total magnetic attraction force generated between the permanent magnets and the armature becomes nearly zero, and the disturbance force and cogging force on the thrust can be reduced.

また、一部の電機子の巻線を異なるサーボアンプに接続することにより、巻線数とサーボアンプの電流容量の組み合わせおよび電流制御の次第で、1台のリニアモータで高加減速動作と超精密位置決め動作の両方が可能となる。 In addition, by connecting some of the armature windings to different servo amplifiers, a single linear motor can perform both high acceleration/deceleration operations and ultra-precise positioning operations, depending on the combination of the number of windings and the current capacity of the servo amplifier and the current control.

上記課題を解決するため、本願発明のリニアモータは、複数の電機子から構成される磁気回路を移動方向に複数並べた電機子ユニットと、複数の永久磁石から構成される永久磁石ユニットとに関し、何れか一方のユニットを固定子とした際に他方のユニットが可動子として相対的に移動するリニアモータであって、前記磁気回路は、第1のコアを屈曲させることにより、前記第1のコアの上端に第一の磁極を、前記第1のコアの下端に前記第一の磁極と極性が異なる第二の磁極を有する第1の電機子と、第2のコアを屈曲させることにより、前記第2のコアの上端に第三の磁極を、前記第2のコアの下端に前記第三の磁極と極性が異なる第四の磁極を有する第2の電機子と、前記第一の磁極に対向する第五の磁極と、前記第三の磁極に対向する第六の磁極とを有する第3の電機子と、前記第二の磁極に対向する第七の磁極と、前記第四の磁極に対向する第八の磁極とを有する第4の電機子と、前記第1の電機子乃至前記第4の電機子の少なくとも1つのコアに卷回された少なくとも1つのコイルと、を有し、前記第一の磁極乃至第八の磁極により前記移動方向と直交する閉ループの磁束を形成し、
前記永久磁石ユニットの一つは、前記第1の電機子の二つの磁極と、前記第1の電機子の二つの磁極に対向する前記第3の電機子及び前記第4の電機子の磁極とに挟まれ、且つ前記永久磁石ユニットの他の一つは、前記第2の電機子の二つの磁極と、前記第2の電機子の二つの磁極に対向する前記第3の電機子及び前記第4の電機子の磁極とに挟まれる、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the linear motor of the present invention relates to an armature unit in which a plurality of magnetic circuits each composed of a plurality of armatures are arranged in a moving direction, and a permanent magnet unit composed of a plurality of permanent magnets, in which one unit acts as a stator and the other unit acts as a mover and moves relatively therebetween, and the magnetic circuit is a first armature having a first magnetic pole at an upper end of the first core and a second magnetic pole having a polarity different from that of the first magnetic pole at a lower end of the first core by bending a first core, and a second armature having a third magnetic pole at an upper end of a second core and a fourth magnetic pole having a polarity different from that of the third magnetic pole at a lower end of the second core, a third armature having a fifth magnetic pole facing the first magnetic pole and a sixth magnetic pole facing the third magnetic pole, a fourth armature having a seventh magnetic pole facing the second magnetic pole and an eighth magnetic pole facing the fourth magnetic pole, and at least one coil wound around at least one core of the first armature to the fourth armature, wherein the first magnetic pole to the eighth magnetic pole form a closed loop magnetic flux perpendicular to the moving direction,
One of the permanent magnet units is sandwiched between two magnetic poles of the first armature and magnetic poles of the third armature and the fourth armature that face the two magnetic poles of the first armature, and the other of the permanent magnet units is sandwiched between two magnetic poles of the second armature and magnetic poles of the third armature and the fourth armature that face the two magnetic poles of the second armature.

また、本願発明のリニアモータは、前記第1の電機子乃至第4の電機子は高加減速及び精密位置決めを含む用途別に異なる複数のサーボアンプと接続し、前記可動子となるユニットの移動に基づき前記サーボアンプの切替えを含む動作制御が行われることを特徴とする。 The linear motor of the present invention is characterized in that the first to fourth armatures are connected to multiple servo amplifiers that differ depending on the application, including high acceleration/deceleration and precision positioning, and operation control, including switching of the servo amplifiers, is performed based on the movement of the unit that serves as the mover.

また、本願発明のリニアモータは、前記用途別の電流制御に合わせて、前記第1の電機子乃至第4の電機子の各コアに卷回するコイルの巻数が決定されていることを特徴とする。さらに、前記第1の電機子及び前記第2の電機子に接続するサーボアンプは、前記第1の電機子及び前記第2の電機子に関する位置計測に基づき、基準位置に対する水平方向変位角の傾きであるヨーイング誤差が生じたことが判別できた場合は、ヨーイング補正がされるよう前記第1の電機子及び前記第2の電機子に付与する電流値を調整することを特徴とする。 The linear motor of the present invention is characterized in that the number of turns of the coil wound around each core of the first to fourth armatures is determined according to the current control for each application. Furthermore, the servo amplifier connected to the first and second armatures adjusts the current value applied to the first and second armatures so as to perform yawing correction when it is determined that a yawing error, which is the inclination of the horizontal displacement angle with respect to a reference position, has occurred based on position measurements of the first and second armatures.

また、本願発明のリニアモータは、前記複数のサーボアンプをPosicast手法による起動時および停止時の振動抑制のための単一ステップ入力に使用し、各サーボアンプに対して前記リニアモータを駆動源とする機械の固有振動数に合致するようステップ入力時間間隔を設定し、さらに前記サーボアンプに対する加速及び減速の指令を、前記時間間隔に基づき複数のステップ入力に分割して行うことを特徴とする。 The linear motor of the present invention is characterized in that the multiple servo amplifiers are used for single step input to suppress vibration during start-up and stoppage using the Posicast method, the step input time interval is set for each servo amplifier to match the natural frequency of the machine driven by the linear motor, and acceleration and deceleration commands to the servo amplifiers are divided into multiple step inputs based on the time interval.

本発明の一実施形態であるリニアモータの磁気回路を説明するための図である。1 is a diagram for explaining a magnetic circuit of a linear motor according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態であるリニアモータの電機子ユニットの外観図である。1 is an external view of an armature unit of a linear motor according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態である永久磁石ユニットの外観図である。1 is an external view of a permanent magnet unit according to an embodiment of the present invention; 永久磁石ユニットを可動子としたリニアモータステージの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a linear motor stage in which a permanent magnet unit is used as a mover. 永久磁石の極ピッチと電機子のピッチとの関係を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the pole pitch of a permanent magnet and the pitch of an armature. 電機子ユニットを可動子としたリニアモータステージの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a linear motor stage in which an armature unit serves as a mover. 一般的なコア付きリニアモータの磁束の流れを示した図である。FIG. 1 is a diagram showing the flow of magnetic flux in a typical linear motor with a core. 電機子ユニットとサーボアンプの接続例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a connection between an armature unit and a servo amplifier. サーボアンプが2つのときの接続例を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing a connection example when there are two servo amplifiers. Posicast制御に基づく振動抑制の理論グラフと、実験結果を示した図である。1A and 1B are diagrams showing theoretical graphs of vibration suppression based on Posicast control and experimental results. 多段ステップ入力を用いた整定時間短縮方法を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing a method for shortening settling time using multi-step input. 最高速度を上げてステップ入力を行う整定時間短縮方法を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing a method for shortening the settling time by increasing the maximum speed and performing step input. サーボアンプが3つのときの接続例を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing a connection example when there are three servo amplifiers. ヨーイング方向の補正方法を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing a method of correcting the yawing direction. 電機子ユニットの別の実施形態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the armature unit. ボールスプラインを用いた場合のリニアモータの構造を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing the structure of a linear motor when a ball spline is used.

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明のリニアモータは種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。この実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。 The preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the linear motor of the present invention can be embodied in various forms and is not limited to the embodiment described in this specification. This embodiment is provided with the intention that those skilled in the art will be able to fully understand the scope of the invention by fully disclosing the specification.

図1(a)は、本発明の一実施形態であるリニアモータの磁気回路100の構成を概念的に示した斜視図であり、図1(b)は正面図を示す。
図1(a)及び(b)に示すように、磁気回路100は複数の電機子の鉄心基部(以下、「コア」と言う。)1~4、複数の巻線(コイル)1a-1b,2a-2b,3a,4b、複数の永久磁石5a-5b,6a-6bから構成される。各電機子のコアには巻線が卷回される。本実施形態における第1の電機子10のコア1はコ字形状であり、上突出部に上巻線1a、下突出部に下巻線1bを巻回する。もう一つのコ字形状である第2の電機子20のコア2も同様の構成であり、上突出部に上巻線2a、下突出部に下巻線2bを巻回する。コアは積層鋼板によって製造される。
FIG. 1A is a perspective view conceptually showing the configuration of a magnetic circuit 100 of a linear motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a front view.
As shown in Figures 1(a) and (b), a magnetic circuit 100 is composed of a plurality of armatures, iron core bases (hereinafter referred to as "cores") 1-4, a plurality of windings (coils) 1a-1b, 2a-2b, 3a, 4b, and a plurality of permanent magnets 5a-5b, 6a-6b. A winding is wound around each armature core. In this embodiment, the core 1 of the first armature 10 is U-shaped, with the upper winding 1a wound around the upper protruding portion and the lower winding 1b wound around the lower protruding portion. The core 2 of the second armature 20, which is another U-shaped, has a similar configuration, with the upper winding 2a wound around the upper protruding portion and the lower winding 2b wound around the lower protruding portion. The cores are manufactured from laminated steel plates.

以下では、コア1及び巻線1a,1bから構成されるのが第1の電機子10、コア2及び巻線2a,2bから構成されるのが第2の電機子20、コア3及び巻線3aから構成されるのが第3の電機子30、コア4及び巻線4bから構成されるのが第4の電機子40とする。
なお、本実施形態においては、各コア1~4に1又は2つの巻線を巻回すことにしているが、必ずしもこれに限定するものではない。例えばコア1に1個の巻線しかなくてもよい。磁束量が少なくなる可能性があるが、磁気回路として成立させる観点で言えば、磁気回路100は少なくとも1つのコアに少なくとも1つの巻線を有していればよい。
In the following, the first armature 10 is composed of the core 1 and the windings 1a, 1b, the second armature 20 is composed of the core 2 and the windings 2a, 2b, the third armature 30 is composed of the core 3 and the winding 3a, and the fourth armature 40 is composed of the core 4 and the winding 4b.
In this embodiment, one or two windings are wound around each of the cores 1 to 4, but this is not necessarily limited to this. For example, there may be only one winding around the core 1. Although there is a possibility that the amount of magnetic flux may be reduced, from the viewpoint of establishing a magnetic circuit, it is sufficient for the magnetic circuit 100 to have at least one winding around at least one core.

第1の電機子10の上突出部と第2の電機子20の上突出部との間には、第3の電機子30を配置する。また、第1の電機子10の下突出部と第2の電機子20の下突出部との間には、第4の電機子40を配置する。第3の電機子30及び第4の電機子40はI字形状(直線状)のコア3,4であり、それぞれに巻線3a,4bが巻回されている。詳細は後述するが、2つのコ字状電機子10,20の間に、上部には第3の電機子30を、下部には第4の電機子40を追加的に配置していることが本発明の特徴の一つである。 A third armature 30 is disposed between the upper protrusion of the first armature 10 and the upper protrusion of the second armature 20. A fourth armature 40 is disposed between the lower protrusion of the first armature 10 and the lower protrusion of the second armature 20. The third armature 30 and the fourth armature 40 are I-shaped (straight) cores 3, 4, on which windings 3a, 4b are wound, respectively. Details will be described later, but one of the features of the present invention is that the third armature 30 is additionally disposed at the top and the fourth armature 40 is additionally disposed at the bottom between the two U-shaped armatures 10, 20.

第1の電機子10のコア1に巻線1a,1bを巻回することで、上突出部と下突出部には極性が異なる磁極が形成される。図1(b)の例では、第1の電機子10の巻線1aが存する上突出部がS極、巻線1bが存する下突出部がN極の磁力をもつ。第2乃至第4の電機子についても異なる二つの磁極をもたせて、図1(a)及び(b)に示す磁気回路は、対向する電機子のコア端部の磁極が真逆になるよう配置している。
第1の電機子10の巻線1a,1bを励磁したときと同一位相の電流を第2乃至第4の電機子の各巻線に流すと、磁気回路100内において閉ループ状に磁束が流れることになる。
By winding the windings 1a and 1b around the core 1 of the first armature 10, magnetic poles of different polarities are formed on the upper protrusion and the lower protrusion. In the example of Fig. 1(b), the upper protrusion of the first armature 10 where the winding 1a is present has a magnetic south pole, and the lower protrusion where the winding 1b is present has a magnetic north pole. The second to fourth armatures are also given two different magnetic poles, and the magnetic circuits shown in Fig. 1(a) and (b) are arranged so that the magnetic poles of the core ends of the opposing armatures are completely opposite.
When a current of the same phase as that which is supplied to the windings 1 a and 1 b of the first armature 10 when it is excited is supplied to each of the windings of the second to fourth armatures, a magnetic flux flows in a closed loop within the magnetic circuit 100 .

図2(a)及び(b)は、上述した磁気回路100を3つ並べて構成した電機子ユニット200の外観図及び側面図である。本実施形態では三相(U,V,W)交流を使用することとし、3つの磁気回路にU相、V相、W相を割当てることにより、電機子ユニット200は、U相電機子、V相電機子、及びW相電機子より構成される。
U相電機子にはU相の巻線1a(u),2a(u),3a(u),1b(u),2b(u),4b(u)が巻かれ、V相電機子にはV相の巻線1a(v),2a(v),3a(v),1b(v),2b(v),4b(v)が巻かれ、W相電機子にはW相の巻線1a(w),2a(w),3a(w),1b(w),2b(w),4b(w)が巻かれる。
U相の巻線に電流を流すと、第1の電機子10の巻線1a(u)が存する上突出部の先端には第一の磁極(例えばS極)が形成され、巻線1b(u)が存する下突出部の先端には第一の磁極と極性が異なる第二の磁極(例えばN極)が形成される。第一および第二の磁極の極性は周期的に反転する。
2A and 2B are an external view and a side view of an armature unit 200 configured by arranging three of the above-mentioned magnetic circuits 100. In this embodiment, a three-phase (U, V, W) AC is used, and the U-phase, V-phase, and W-phase are assigned to the three magnetic circuits, so that the armature unit 200 is configured by a U-phase armature, a V-phase armature, and a W-phase armature.
The U-phase armature is wound with U-phase windings 1a(u), 2a(u), 3a(u), 1b(u), 2b(u), and 4b(u), the V-phase armature is wound with V-phase windings 1a(v), 2a(v), 3a(v), 1b(v), 2b(v), and 4b(v), and the W-phase armature is wound with W-phase windings 1a(w), 2a(w), 3a(w), 1b(w), 2b(w), and 4b(w).
When a current is passed through the U-phase winding, a first magnetic pole (e.g., an S pole) is formed at the tip of the upper protruding portion of the first armature 10 where the winding 1a(u) is located, and a second magnetic pole (e.g., an N pole) having a polarity different from that of the first magnetic pole is formed at the tip of the lower protruding portion where the winding 1b(u) is located. The polarities of the first and second magnetic poles are periodically reversed.

次に、永久磁石について説明する。
図1に示すとおり、第1の電機子10の上突出部の端部と、第3の電機子30の端部との間に永久磁石5aを介在させ、及び第2の電機子20の上突出部の端部と、第3の電機子30の他の端部との間に永久磁石6aを介在させる。同様に、第1の電機子10の下突出部の端部と、第4の電機子40の端部との間に永久磁石5bを介在させ、第2の電機子20の下突出部の端部と、第4の電機子40の他の端部との間に永久磁石6bを介在させる。
Next, the permanent magnet will be described.
1 , a permanent magnet 5a is interposed between an end of an upper protrusion of the first armature 10 and an end of the third armature 30, and a permanent magnet 6a is interposed between an end of an upper protrusion of the second armature 20 and the other end of the third armature 30. Similarly, a permanent magnet 5b is interposed between an end of a lower protrusion of the first armature 10 and an end of the fourth armature 40, and a permanent magnet 6b is interposed between an end of a lower protrusion of the second armature 20 and the other end of the fourth armature 40.

実際のリニアモータにおいては、複数個の永久磁石を並べて配置した永久磁石ユニットを用いる。図3は、永久磁石ユニット5の一例である。図3(a)に示すように、永久磁石ユニット5は、複数の永久磁石が並べられた2つの磁石列5a(n)、5b(n)を備えて構成される。磁石列5a(n)、5b(n)は所定の間隔をあけて整列され、磁石列5a(n)、5b(n)に含まれる各永久磁石はストローク方向に一定のピッチで並べられる。 In an actual linear motor, a permanent magnet unit in which multiple permanent magnets are arranged in a row is used. Figure 3 shows an example of a permanent magnet unit 5. As shown in Figure 3(a), the permanent magnet unit 5 is configured with two magnet rows 5a(n) and 5b(n) in which multiple permanent magnets are arranged. The magnet rows 5a(n) and 5b(n) are aligned at a predetermined interval, and each permanent magnet included in the magnet rows 5a(n) and 5b(n) is aligned at a constant pitch in the stroke direction.

ここで、2つの磁石列5a(n),5b(n)において対向する各永久磁石の端部の極性が真逆になるよう配置する。例えば、図3(b)に示すように、磁石列5a(n)中の永久磁石5a1の右側がN極で、左側がS極である場合、磁石列5b(n)中の永久磁石5b1の右側がS極で、左側がN極の配置にする。また、同一の磁石列において、隣接する永久磁石の対向する極性が互い違いになるよう配置する。例えば、磁石列5a(n)における各永久磁石の極性が、ストローク方向にS、N、S、N・・・と配置した場合、磁石列5b(n)における各永久磁石の極性はN、S、N、S・・・である。
なお、磁石列5a(n),5b(n)は、各永久磁石がストローク方向に向かって必ずしも揃っている必要は無く、図3(d)のように一定の角度斜めにずらしたスキュー配置であってもよい。
Here, the two magnet rows 5a(n) and 5b(n) are arranged so that the polarities of the ends of the opposing permanent magnets are opposite. For example, as shown in FIG. 3B, if the right side of the permanent magnet 5a1 in the magnet row 5a(n) is an N pole and the left side is an S pole, the right side of the permanent magnet 5b1 in the magnet row 5b(n) is an S pole and the left side is an N pole. Also, in the same magnet row, the opposing polarities of adjacent permanent magnets are arranged alternately. For example, if the polarities of the permanent magnets in the magnet row 5a(n) are arranged as S, N, S, N... in the stroke direction, the polarities of the permanent magnets in the magnet row 5b(n) are N, S, N, S....
It should be noted that the permanent magnets of magnet arrays 5a(n), 5b(n) do not necessarily need to be aligned in the stroke direction, and may be skewed in a direction offset at a certain angle as shown in FIG. 3(d).

本実施形態の永久磁石ユニット5における各永久磁石は四角形の板状に形成され、且つ基材7上に着磁される。基材7はアルミ等の非磁性体である。永久磁石を固定する基材7を非磁性にすることで、永久磁石ユニット5を挟む電機子ユニット200を構成する各電機子10~40で形成する磁気回路100の漏れ磁束を防ぐことができる。 Each permanent magnet in the permanent magnet unit 5 of this embodiment is formed in a rectangular plate shape and magnetized on a substrate 7. The substrate 7 is a non-magnetic material such as aluminum. By making the substrate 7 to which the permanent magnets are fixed non-magnetic, leakage flux from the magnetic circuit 100 formed by the armatures 10 to 40 that make up the armature unit 200 that sandwiches the permanent magnet unit 5 can be prevented.

基材7には、永久磁石を嵌めるための開口(不図示)が形成されている。永久磁石を基材7の開口に単に嵌めても、永久磁石5a,5bと基材7との接着面積は開口の枠の面積しかなく、基材7から永久磁石5a,5bが抜けるリスクがある。そこで、永久磁石の保護及び基材7への確実な固定のため、図3(c)のように永久磁石の上方から炭素繊維強化プラスチック(Carbon-Fiber-Reinforced Plastic、CFRP)製の部材等の板材又はシート材8を基材7に張り付けてもよい。 The substrate 7 has an opening (not shown) for fitting the permanent magnet. If the permanent magnet is simply fitted into the opening of the substrate 7, the adhesion area between the permanent magnets 5a and 5b and the substrate 7 is only the area of the frame of the opening, and there is a risk that the permanent magnets 5a and 5b will come off the substrate 7. Therefore, to protect the permanent magnets and secure them to the substrate 7, a plate or sheet material 8 such as a member made of carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) may be attached to the substrate 7 from above the permanent magnet, as shown in FIG. 3(c).

本発明のリニアモータは、上述した電機子ユニット200と及び永久磁石ユニット5を基本構成とするが、高加減速動作や超精密位置決めといった動作制御の優位性を示すため、リニアモータにテーブルを置いたリニアモータステージ300を用いて説明する。
図4(a)は、永久磁石ユニット5,6を可動子、電機子ユニットを固定子とした場合のリニアモータステージ300の概略断面図である。
The linear motor of the present invention is basically composed of the above-mentioned armature unit 200 and permanent magnet unit 5, but in order to demonstrate the advantages of operational control such as high acceleration/deceleration operation and ultra-precise positioning, a linear motor stage 300 in which a table is placed on the linear motor will be used for explanation.
FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of a linear motor stage 300 in which the permanent magnet units 5 and 6 serve as movers and the armature unit serves as a stator.

固定子はストローク方向に並べられた複数の電機子ユニット200を備える。電機子ユニット200を構成するU相、V相、W相の各磁気回路において、第1の電機子10は、ベース11に固定された非磁性体の電機子ユニット固定治具12に取り付けられる。また、同様に、第2の電機子20は、ベース11に固定された非磁性の電機子ユニット固定治具14に取り付けられる。中間部の第3の電機子30及び第4の電機子40は、ベース11に固定された非磁性体の電機子ユニット固定治具13に取り付けられる。 The stator has multiple armature units 200 arranged in the stroke direction. In each of the U-phase, V-phase, and W-phase magnetic circuits that make up the armature unit 200, the first armature 10 is attached to a non-magnetic armature unit fixing jig 12 fixed to the base 11. Similarly, the second armature 20 is attached to a non-magnetic armature unit fixing jig 14 fixed to the base 11. The third armature 30 and fourth armature 40 in the middle are attached to a non-magnetic armature unit fixing jig 13 fixed to the base 11.

テーブル16が永久磁石ユニット5,6の上方に固定的に取り付けられ、ベース11上には永久磁石ユニット5,6を支持するための直線ガイド機構15がそれぞれ取り付けられる。電機子ユニット固定治具12,13,14により、可動子である永久磁石ユニット5,6はストローク方向以外全て拘束されることになり、永久磁石ユニット5,6の動きに随伴してテーブル16が移動する。直線ガイド機構15は、レールとレールに沿って移動するブロックとを備える。直線ガイド機構15は公知のものであり、レールとブロックとの間には転がり運動可能に多数の転動体が介在することが多いが、ここでは詳細な説明を省略する。なお、直線ガイド機構15として、リニアボールガイドの替わりに、空気静圧案内装置やボールスプライン等を用いることも可能である。 The table 16 is fixedly attached above the permanent magnet units 5 and 6, and linear guide mechanisms 15 for supporting the permanent magnet units 5 and 6 are attached to the base 11. The permanent magnet units 5 and 6, which are the movers, are restrained in all directions except the stroke direction by the armature unit fixing jigs 12, 13, and 14, and the table 16 moves in conjunction with the movement of the permanent magnet units 5 and 6. The linear guide mechanism 15 comprises a rail and a block that moves along the rail. The linear guide mechanism 15 is a well-known one, and many rolling bodies are often interposed between the rail and the block to enable rolling motion, but a detailed description will be omitted here. Note that instead of a linear ball guide, an air hydrostatic guide device, a ball spline, or the like can also be used as the linear guide mechanism 15.

本発明のリニアモータは、図1及び図4等のとおり、永久磁石ユニット5は、第1の電機子10の(上下)突出部と対向する第3の電機子30及び第4電機子40の間隙に固定されて取り付けられる。永久磁石ユニット6は、第2の電機子20の(上下)突出部と対向する第3の電機子30及び第4電機子40の間隙に固定されて取り付けられる。上下の永久磁石列5a(n),5b(n)の極性及びストローク方向に対する磁石の位置は同一にする必要がある。永久磁石ユニット6における6a(n),6b(n)も同様である。
なお、永久磁石ユニット5,6は、第3の電機子30に対向する永久磁石列5a(n)のみ或いは第4の電機子40に対向する永久磁石列5b(n)のみというように、1つの永久磁石列で構成されることもあり得る。
1 and 4, in the linear motor of the present invention, the permanent magnet unit 5 is fixed and attached in the gap between the third armature 30 and the fourth armature 40 that face the (upper and lower) protrusions of the first armature 10. The permanent magnet unit 6 is fixed and attached in the gap between the third armature 30 and the fourth armature 40 that face the (upper and lower) protrusions of the second armature 20. The polarity of the upper and lower permanent magnet rows 5a(n), 5b(n) and the position of the magnets relative to the stroke direction must be the same. The same applies to 6a(n) and 6b(n) in the permanent magnet unit 6.
In addition, the permanent magnet units 5, 6 may be configured with only one permanent magnet row, such as only the permanent magnet row 5a(n) facing the third armature 30 or only the permanent magnet row 5b(n) facing the fourth armature 40.

図4(b)はリニアモータステージ300の側面図である。ただし、図4(a)に示す電機子固定治具は省略している。
図4(b)に示す電機子が6個であることから分かるように、リニアモータステージ300には本実施形態においては電機子ユニット200が二つ配置されている。ただし、二つに限定されないことは言うまでもない。リニアモータは3相のリニアモータであり、各電機子ユニットは上述したU相電機子、V相電機子及びW相電機子より構成される。
Fig. 4B is a side view of the linear motor stage 300. However, the armature fixing jig shown in Fig. 4A is omitted.
As can be seen from the six armatures shown in Fig. 4(b), in this embodiment, two armature units 200 are arranged on the linear motor stage 300. However, it goes without saying that the number is not limited to two. The linear motor is a three-phase linear motor, and each armature unit is composed of the above-mentioned U-phase armature, V-phase armature, and W-phase armature.

図5は、永久磁石の極ピッチと、電機子のピッチの関係を示している。電機子のピッチP1、永久磁石の極ピッチをPとし、電機子のピッチが永久磁石のピッチよりも小さいとき(P1<P)、隣り合う電機子ユニットのピッチP1は2P/3、4P/3等である。 Figure 5 shows the relationship between the pole pitch of the permanent magnet and the pitch of the armature. If the armature pitch is P1 and the pole pitch of the permanent magnet is P, when the armature pitch is smaller than the pitch of the permanent magnet (P1 < P), the pitch P1 of adjacent armature units is 2P/3, 4P/3, etc.

図4に示すリニアモータステージ300の場合、電機子ユニット200を固定子としていたが、図6に示すリニアモータステージ400は永久磁石ユニット5,6を固定子とした構造の一例である。つまり、電機子ユニット200が可動子となる。
永久磁石ユニット5は、第1の電機子10の(上下)突出部と対向する第3の電機子30及び第4電機子40との間隙に固定されて取り付けられる。永久磁石ユニット6は、第2の電機子20の(上下)突出部と対向する第3の電機子30及び第4電機子40との間隙に固定されて取り付けられる。上下の永久磁石列5a(n),5b(n)の極性及びストローク方向に対する磁石の位置は同一にする必要がある。永久磁石ユニット6における6a(n),6b(n)も同様である。
なお、永久磁石ユニット5,6は、第3の電機子30に対向する永久磁石列5a(n)のみ或いは第4の電機子40に対向する永久磁石列5b(n)のみというように、1つの永久磁石列で構成されることもあり得る。
In the case of the linear motor stage 300 shown in Fig. 4, the armature unit 200 is used as the stator, but the linear motor stage 400 shown in Fig. 6 is an example of a structure in which the permanent magnet units 5, 6 are used as the stator. In other words, the armature unit 200 serves as the mover.
The permanent magnet unit 5 is fixedly attached in the gap between the (upper and lower) protrusions of the first armature 10 and the opposing third armature 30 and fourth armature 40. The permanent magnet unit 6 is fixedly attached in the gap between the (upper and lower) protrusions of the second armature 20 and the opposing third armature 30 and fourth armature 40. The polarity and the position of the magnets in the stroke direction of the upper and lower permanent magnet rows 5a(n), 5b(n) must be the same. The same applies to 6a(n) and 6b(n) in the permanent magnet unit 6.
In addition, the permanent magnet units 5, 6 may be configured with only one permanent magnet row, such as only the permanent magnet row 5a(n) facing the third armature 30 or only the permanent magnet row 5b(n) facing the fourth armature 40.

リニアモータステージ400の場合、電機子ユニット中の第1の電機子10と第2の電機子20がそれぞれ連結治具16,18を介してテーブル16と固定的に連結し、この連結治具16,18にそれぞれ直線ガイド機構15が取り付けられている。電機子ユニットの中央に存する第3の電機子30は、連結治具17を介してテーブル16と固定的に連結している。本実施形態では、テーブル16の平衡度を保持するために、第1の電機子10及び第2の電機子20の両方が連結治具16,18を介して、電機子ユニットの両端の直線ガイド機構15に取り付けられるようにしているが、他の実施形態では、直線ガイド機構15が、第1の電機子10側と第2の電機子20側のいずれか一方のみに配置(片側ガイド)されることもあり得る。 In the case of the linear motor stage 400, the first armature 10 and the second armature 20 in the armature unit are fixedly connected to the table 16 via the connecting jigs 16 and 18, respectively, and the linear guide mechanism 15 is attached to each of the connecting jigs 16 and 18. The third armature 30 located in the center of the armature unit is fixedly connected to the table 16 via the connecting jig 17. In this embodiment, in order to maintain the balance of the table 16, both the first armature 10 and the second armature 20 are attached to the linear guide mechanisms 15 at both ends of the armature unit via the connecting jigs 16 and 18, but in other embodiments, the linear guide mechanism 15 may be arranged only on either the first armature 10 side or the second armature 20 side (one-sided guide).

上述したように、リニアモータステージ300の場合、永久磁石ユニット5,6が直線ガイド機構15に取り付けられ、リニアモータステージ400の場合、第1の電機子10と第2の電機子20が直線ガイド機構15に取り付けられる。従来のコア付きリニアモータステージは、可動子と固定子間の磁気吸引力が大きく、耐荷重の大きな支持機構を選択する必要があった。あるいは吸引力キャンセル型のトンネルアクチュエータステージは、可動子の支持機構をトンネルの出入り口にしか設置できなかったが、本実施形態のリニアモータステージによれば、磁気吸引力はキャンセルされ、さらに直線ガイド機構15は、ストロークの全長に渡るので、可動子である永久磁石ユニット又は電機子は移動ストローク中、直線ガイド機構によって支持されることになる。このため、ストロークが長くなっても、可動子がしっかりガイドされた揺れのない安定的な移動実現可能にできる。 As described above, in the case of the linear motor stage 300, the permanent magnet units 5 and 6 are attached to the linear guide mechanism 15, and in the case of the linear motor stage 400, the first armature 10 and the second armature 20 are attached to the linear guide mechanism 15. In the conventional core-equipped linear motor stage, the magnetic attraction force between the mover and the stator is large, and it was necessary to select a support mechanism with a large load capacity. Alternatively, in the attraction force cancellation type tunnel actuator stage, the support mechanism for the mover could only be installed at the entrance and exit of the tunnel, but according to the linear motor stage of this embodiment, the magnetic attraction force is canceled, and further, the linear guide mechanism 15 extends over the entire length of the stroke, so that the permanent magnet unit or armature, which is the mover, is supported by the linear guide mechanism during the movement stroke. Therefore, even if the stroke becomes long, the mover is firmly guided and stable movement without shaking can be realized.

本実施形態のリニアモータによれば、対向する電機子の間に永久磁石を介在させ、しかも永久磁石からみて両側に存する電機子との間隔が同じになるように配置した構造によって磁気回路が構成されるので、永久磁石の一方端と電機子の間に作用する磁気吸引力と、他方端と電機子の間に作用する磁気吸引力の大きさが等しく且つその力の働く方向が反対になることから、両者の磁気吸引力が相殺する。その結果、永久磁石と電機子との間で生じる全体の磁気吸引力がほぼ零となり、推力に対する外乱力およびコギング力を小さくすることができる。この原理が、永久磁石ユニット5のみならず、永久磁石ユニット6の側にも適用され、磁気回路が巻線や永久磁石の増加によって電磁気的に大きくなっても磁気吸引力によって生じる副作用が小さいという顕著な効果がある。 According to the linear motor of this embodiment, the magnetic circuit is formed by a structure in which a permanent magnet is interposed between opposing armatures, and the distance between the armatures on both sides of the permanent magnet is the same. Therefore, the magnetic attraction force acting between one end of the permanent magnet and the armature and the magnetic attraction force acting between the other end of the permanent magnet and the armature are equal in magnitude and act in opposite directions, so that the two magnetic attraction forces cancel each other out. As a result, the total magnetic attraction force generated between the permanent magnet and the armature becomes almost zero, and the disturbance force and cogging force on the thrust can be reduced. This principle is applied not only to the permanent magnet unit 5 but also to the permanent magnet unit 6, and has the remarkable effect of reducing the side effects caused by the magnetic attraction force even if the magnetic circuit becomes electromagnetically larger due to an increase in windings and permanent magnets.

さらに図7に示すように、一般的なコア付きリニアモータは、永久磁石を鉄製のマグネットヨークに張り付け、そこに磁束を通す構造となっているため、磁束が密になる箇所で他相電機子への漏れ磁束が生じてしまい、ノイズの要因となる。これに対し、本実施形態のリニアモータは、各相間に空隙または非磁性体を介在させることにより、他相への漏れ磁束が発生し難いので、磁気漏洩によるノイズを低減することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 7, a typical cored linear motor is constructed such that a permanent magnet is attached to an iron magnet yoke through which magnetic flux passes, which causes leakage magnetic flux to other phase armatures in areas where the magnetic flux is dense, resulting in noise. In contrast, the linear motor of this embodiment has gaps or non-magnetic material between each phase, which makes it difficult for leakage magnetic flux to occur to other phases, thereby reducing noise caused by magnetic leakage.

図8は本発明のリニアモータに対して1台のサーボアンプ21を接続する例である。右上の枠内に、単純化した接続構成図を示した。本接続例の場合、図2に示したU相の巻線1a(u),2a(u),3a(u),1b(u),2b(u),4b(u)のすべてをサーボアンプ21のU相端子に接続し、V相の巻線1a(v),2a(v),3a(v),1b(v),2b(v),4b(v)のすべてをサーボアンプ21のV相端子に接続し、W相の巻線1a(w),2a(w),3a(w),1b(w),2b(w),4b(w)のすべてをサーボアンプ21のW相端子に接続するというシンプルな形態である。なお、各相の巻線は、図8(a)に示す直列接続、或いは図8(b)に示す並列接続のいずれも可能である。 Figure 8 shows an example of connecting one servo amplifier 21 to the linear motor of the present invention. A simplified connection diagram is shown in the upper right box. In this connection example, all of the U-phase windings 1a(u), 2a(u), 3a(u), 1b(u), 2b(u), and 4b(u) shown in Figure 2 are connected to the U-phase terminal of the servo amplifier 21, all of the V-phase windings 1a(v), 2a(v), 3a(v), 1b(v), 2b(v), and 4b(v) are connected to the V-phase terminal of the servo amplifier 21, and all of the W-phase windings 1a(w), 2a(w), 3a(w), 1b(w), 2b(w), and 4b(w) are connected to the W-phase terminal of the servo amplifier 21. The windings of each phase can be connected in series as shown in Figure 8(a) or in parallel as shown in Figure 8(b).

次に、図9は本発明のリニアモータに対して2台のサーボアンプ21,22を接続する例である。なお、3相のリニアモータとしているので本来であれば図8のように、U相,V相,W相それぞれの電機子を描画すべきところであるが、図9ではU相の電機子のみを示していることに留意されたい。
図示のとおり、サーボアンプ21のU相端子にはU相の巻線1a(u),1b(u),2a(u),2b(u)を接続する。一方、サーボアンプ22のU相端子にはU相の巻線3a(u),4b(u)を接続する。サーボアンプ21のV相端子にはV相の巻線1a(v),1b(v),2a(v),2b(v)を接続する。一方、サーボアンプ22のV相端子にはV相の巻線3a(v),4b(v)を接続する。W相端子についても同様である。
すなわち、サーボアンプ21は電機子ユニット中の第1の電機子10および第2の電機子20用のものであり、サーボアンプ22は、第3の電機子30および第4の電機子40用のものということになる。
Next, Fig. 9 shows an example in which two servo amplifiers 21, 22 are connected to the linear motor of the present invention. Note that since this is a three-phase linear motor, each armatures of the U-phase, V-phase, and W-phase should be drawn as in Fig. 8, but it should be noted that Fig. 9 shows only the armature of the U-phase.
As shown in the figure, U-phase windings 1a(u), 1b(u), 2a(u), and 2b(u) are connected to the U-phase terminal of servo amplifier 21. Meanwhile, U-phase windings 3a(u) and 4b(u) are connected to the U-phase terminal of servo amplifier 22. V-phase windings 1a(v), 1b(v), 2a(v), and 2b(v) are connected to the V-phase terminal of servo amplifier 21. Meanwhile, V-phase windings 3a(v) and 4b(v) are connected to the V-phase terminal of servo amplifier 22. The same applies to the W-phase terminal.
That is, the servo amplifier 21 is for the first armature 10 and the second armature 20 in the armature unit, and the servo amplifier 22 is for the third armature 30 and the fourth armature 40.

図9に示すように、一部の電機子の巻線を異なるサーボアンプに接続することにより、巻線の巻数とサーボアンプの電流容量の組み合わせおよび電流制御の次第で、1台のリニアモータでありながら2つの特性を持った動作を可能にするのが、本発明のリニアモータの顕著な技術的効果である。 As shown in Figure 9, by connecting some of the armature windings to different servo amplifiers, a single linear motor can be made to operate with two different characteristics depending on the combination of the number of turns in the windings and the current capacity of the servo amplifier, as well as the current control. This is a notable technical effect of the linear motor of the present invention.

例えば、第1の電機子10および第2の電機子20の巻数を多くし、サーボアンプ21として電流容量が大きなアンプを選択した場合、推力が大きく且つ加減速度が大きなリニアモータを形成する。一方、第3の電機子30および第4の電機子40の巻数を少なくし、サーボアンプ22としてノイズの小さなリニアアンプ等を選択した場合、超精密位置決めが可能なリニアモータを形成する。そこで、加速区間、等速区間、減速区間はサーボアンプ21で動作させて、停止直前からはサーボアンプ21をOFFにしてサーボアンプ22をONにして制御を切り替えること等の操作により、高加減速動作と超精密位置決め動作を1台のリニアモータで実現することが可能になる。
なお、第3の電機子30および第4の電機子40の巻数を多くしてサーボアンプ22を高加減速動作用に使用し、第1の電機子10および第2の電機子20の巻数を少なくしてサーボアンプ21を超精密位置決め用に使用してもよい。なお、サーボアンプ21,22の両方で加減速し、等速駆動区間や停止時には高加減速動作用のサーボアンプの電流を零にして超精密位置決め用のサーボアンプのみを動作するようにしてもよい。
For example, if the number of turns of the first armature 10 and the second armature 20 is increased and an amplifier with a large current capacity is selected as the servo amplifier 21, a linear motor with large thrust and high acceleration/deceleration is formed. On the other hand, if the number of turns of the third armature 30 and the fourth armature 40 is decreased and a linear amplifier with low noise is selected as the servo amplifier 22, a linear motor capable of ultra-precise positioning is formed. Thus, by operating the servo amplifier 21 in the acceleration section, constant velocity section, and deceleration section, and switching the control by turning the servo amplifier 21 OFF and turning the servo amplifier 22 ON just before stopping, it becomes possible to achieve high acceleration/deceleration operation and ultra-precise positioning operation with a single linear motor.
Alternatively, the number of turns of the third armature 30 and the fourth armature 40 may be increased to use the servo amplifier 22 for high acceleration/deceleration operation, and the number of turns of the first armature 10 and the second armature 20 may be decreased to use the servo amplifier 21 for ultra-precise positioning. Alternatively, acceleration/deceleration may be performed by both the servo amplifiers 21 and 22, and during a constant speed drive section or stop, the current of the servo amplifier for high acceleration/deceleration operation may be set to zero so that only the servo amplifier for ultra-precise positioning is operated.

また、電機子ユニットに2台のサーボアンプを接続する別の実施形態について示す。これは、Posicast制御手法を高加減速駆動ステージにおける加減速時および停止時の振動抑制に応用したものである。Posicast制御とは振動抑制に効果的な手法として公知であり、従来の適用例は主にクレーンの振れ止めに用いられる技術である。本発明のような高加減速駆動ステージの振動抑制にPosicast制御手法を適用した例は、本出願人による調査範囲では存在しない。 Also, another embodiment is shown in which two servo amplifiers are connected to the armature unit. In this embodiment, the Posicast control method is applied to vibration suppression during acceleration/deceleration and stopping in a high acceleration/deceleration drive stage. Posicast control is known as an effective method for vibration suppression, and its conventional application is mainly a technology used to prevent cranes from swinging. Within the scope of the applicant's research, there are no examples of applying the Posicast control method to vibration suppression in a high acceleration/deceleration drive stage such as that of the present invention.

まず、Posicast制御の理論値を図10(a)、実験装置を用いた実験結果を図10(b)に示す。図10(a)の(1)は、2次振動系のメカニズムに単一ステップ入力xが加えられた時のステップ応答を示したグラフである。振動のピーク時間t,ピーク値xについて次の式が成り立つとする。
=Const. γ=x/x=Const.
Posicast制御ではγ=x/xとし、次の2つの目標入力xr1及びxr2を作成する。
・xr1=γx
・xr2=x-xr1
First, the theoretical value of Posicast control is shown in Fig. 10(a), and the experimental results using an experimental device are shown in Fig. 10(b). (1) in Fig. 10(a) is a graph showing the step response when a single step input xr is applied to the mechanism of the secondary vibration system. It is assumed that the following equation holds for the peak time tp and peak value xp of the vibration.
t p = Const. γ=x r /x p = Const.
In the Posicast control, γ=x r /x p is set, and the following two target inputs x r1 and x r2 are generated.
・x r1 =γx r ,
・x r2 =x r -x r1

時間t=0においてxr1を加えたときの波形が図10(a)における(2)のグラフの実線、t=tにおいてxr2を更に加えたときの波形が(2)の一点鎖線である。すなわち、例えば、サーボアンプ21に単一ステップ入力xr1を与えて、t時間遅らせてサーボアンプ22にステップ入力xr2を与える。図示のとおり、t=tより半周期遅れてピーク値xp2を生じる。実際のメカニズムにより得られる応答振動は実線と一点鎖線の合成波形となるので、(3)に示すように振動成分が相殺されて無振動状態になり、t=t以降は目標値xに保持されることになる。 The waveform when xr1 is added at time t=0 is shown by the solid line in the graph (2) in Fig. 10(a), and the waveform when xr2 is further added at t= tp is shown by the dashed line in (2). That is, for example, a single step input xr1 is given to the servo amplifier 21, and a step input xr2 is given to the servo amplifier 22 with a delay of tp . As shown in the figure, a peak value xp2 is generated half a period later than t= tp . The response vibration obtained by the actual mechanism is a composite waveform of the solid line and the dashed line, so that the vibration components are offset as shown in (3) to create a vibration-free state, and the target value xr is maintained after t= tp .

本発明の構成に基づく実際の実験機にPosicast制御を適用して実験した結果が図10(b)であるが、ほぼ図10(a)に示す理論値のとおりであることを確認した。ただし、1台のサーボアンプで入力xr1及び入力xr2の両方を入力させようとする場合、単一ステップ入力を加えるタイミングは制御上のサーボサイクルの倍数となるため、入力xr1及び入力xr2の両方が、制御系の指令サイクルと機械振動の固有振動数の整数倍ときちんと合致しない場合がある。そのような場合は、2台のサーボアンプを用いて、xr1及びxr2を独立に入力制御し、それぞれの入力が固有振動数に合致するタイミングで各単一ステップ入力を加えれば、効果的に振動を抑制できる。 The results of an experiment in which Posicast control was applied to an actual experimental machine based on the configuration of the present invention are shown in Fig. 10(b), and it was confirmed that the results were almost the same as the theoretical values shown in Fig. 10(a). However, when inputting both inputs xr1 and xr2 with one servo amplifier, the timing of adding the single step input is a multiple of the servo cycle in the control, so that both inputs xr1 and xr2 may not exactly match the command cycle of the control system and an integer multiple of the natural frequency of the mechanical vibration. In such a case, by using two servo amplifiers to independently input control xr1 and xr2 and adding each single step input at a timing that matches the natural frequency of each input, the vibration can be effectively suppressed.

なお、上記の2台の振動抑制用サーボアンプは停止時点で必要になることから、駆動力を発生させるためのストローク動作用のサーボアンプを2台の振動抑制用サーボアンプの少なくとも1つで併用することにし、停止時点でストローク動作用から振動抑制用に切り替えればよい。 In addition, since the two vibration suppression servo amplifiers mentioned above are required when the machine is stopped, at least one of the two vibration suppression servo amplifiers is used in combination with the servo amplifier for stroke operation to generate driving force, and when the machine is stopped, it can be switched from the servo amplifier for stroke operation to the servo amplifier for vibration suppression.

ところで、急激な加減速駆動をした場合、一度のステップ入力だけではPosicast制御による振動抑制をしたとしても、残留振動が残ることがある。そこで、残留振動を効果的に抑制する方法を図11に示す。図11の実線は振動を考慮せず、減速時間を5msとした時の速度波形である。図11の破線はメカニズムの固有振動数から計算した、振動抑制効果が見込める22msを減速時間とした時の速度波形であり、確かに振動抑制効果はあるが、停止時に残留振動が残ってしまう。図11の一点鎖線は、22msで減速し、22msで停止、その後22msで減速するパターンで動作させた時の速度波形である。図11の二点鎖線は22msの減速及び停止動作を5回繰り返した時の速度波形である。回数が多い方が残留振動は小さくなるが、整定時間は長くなることが明らかになった。
これらの事実より、整定時間が長くなったとしても、残留振動を可能なかぎり小さくして超精密位置決めをしたい場合は、Posicast制御において残留振動を抑制する効果が見込める減速時間で減速し及び停止する動作を複数回繰り返せばよい。
However, when a sudden acceleration/deceleration drive is performed, residual vibration may remain even if vibration suppression by Posicast control is performed with only one step input. Therefore, a method for effectively suppressing residual vibration is shown in FIG. 11. The solid line in FIG. 11 is a speed waveform when the deceleration time is set to 5 ms without considering vibration. The dashed line in FIG. 11 is a speed waveform when the deceleration time is set to 22 ms, which is calculated from the natural frequency of the mechanism and is expected to have a vibration suppression effect. Although there is certainly a vibration suppression effect, residual vibration remains when stopping. The dashed line in FIG. 11 is a speed waveform when the device is operated in a pattern of deceleration at 22 ms, stopping at 22 ms, and then deceleration at 22 ms. The two-dot chain line in FIG. 11 is a speed waveform when the deceleration and stopping operation of 22 ms is repeated five times. It was revealed that the more times it is repeated, the smaller the residual vibration is, but the longer the settling time is.
Based on these facts, if you want to minimize residual vibration for ultra-precise positioning, even if it means a long settling time, you can simply repeat the deceleration and stopping operation multiple times for a deceleration time that is expected to have the effect of suppressing residual vibration in Posicast control.

さらに、残留振動を小さくするだけでなく、整定時間も短縮する方法を示しているのが図12である。等速で動作する時の最高速度を上げることで目的位置に到達する時間を短縮し、残留振動を抑制する効果のある減速時間で複数回にわけて減速及び停止を繰り返せばよい。等速区間の速度上昇に伴う動作時間短縮の効果が大きいので、加速時に発生した振動の影響もほぼ受けることなく残留振動の少ない減速停止をしながら、整定時間短縮も含めた総移動時間の短縮が可能である。 Figure 12 shows a method for not only reducing residual vibration but also shortening the settling time. The time to reach the target position can be shortened by increasing the maximum speed when moving at a constant speed, and deceleration and stopping can be repeated multiple times with a deceleration time that has the effect of suppressing residual vibration. Since the effect of shortening the operation time associated with increasing speed in the constant speed section is large, it is possible to shorten the total movement time, including the settling time, while decelerating and stopping with little residual vibration without being affected by vibrations generated during acceleration.

高速駆動が可能でありながら、上述したようなPosicast制御に基づく振動抑制して超精密位置決めの両方を1台のリニアモータが実現し得るのは、複数のサーボアンプを用いているからに他ならない。リニアモータを構成する一部の電機子(巻線数が大)を高速駆動用として一のサーボアンプに接続し、他の電機子(巻線数が小)を超精密位置決め用として他のサーボアンプに接続し、両サーボアンプを切換制御するという構成にしておくことで容易に実現できる。 The reason that a single linear motor can achieve both high-speed drive and vibration suppression and ultra-precise positioning based on the Posicast control described above is that it uses multiple servo amplifiers. This can be easily achieved by connecting some of the armatures (with a large number of windings) that make up the linear motor to one servo amplifier for high-speed drive, and other armatures (with a small number of windings) to another servo amplifier for ultra-precise positioning, and then controlling the switching between the two servo amplifiers.

次に、本発明のリニアモータに対して3台のサーボアンプ21,22,23を接続する例を図13に示す。図9と同様に、図13ではU相の電機子のみを示しているが、実際にはV相及びW相の電機子が存在することに留意されたい。
図示するとおり、サーボアンプ21のU相端子にはU相の巻線1a(u),1b(u)を接続する。サーボアンプ22のU相端子にはU相の巻線3a(u),4b(u)を接続する。サーボアンプ23のU相端子にはU相の巻線2a(u),2b(u)を接続する。V相及びW相端子についても同様である。
すなわち、サーボアンプ21は電機子ユニット中の第1の電機子10用のものであり、サーボアンプ22は第3の電機子30および第4の電機子40用のものであり、サーボアンプ23は第2の電機子20用のものということになる。
Next, an example in which three servo amplifiers 21, 22, and 23 are connected to the linear motor of the present invention is shown in Fig. 13. As in Fig. 9, it should be noted that although only a U-phase armature is shown in Fig. 13, in reality, V-phase and W-phase armatures are also present.
As shown in the figure, U-phase windings 1a(u) and 1b(u) are connected to the U-phase terminal of servo amplifier 21. U-phase windings 3a(u) and 4b(u) are connected to the U-phase terminal of servo amplifier 22. U-phase windings 2a(u) and 2b(u) are connected to the U-phase terminal of servo amplifier 23. The same applies to the V-phase and W-phase terminals.
That is, the servo amplifier 21 is for the first armature 10 in the armature unit, the servo amplifier 22 is for the third armature 30 and the fourth armature 40, and the servo amplifier 23 is for the second armature 20.

図13の接続例は、図4に示す構成のように電機子ユニット200が可動子となる場合であるが、各相の第3の電機子30における巻線3aと、第4の電機子40における巻線4bと、サーボアンプ22とを連結して構成される可動子を主にストローク動作用として使用する。このとき、ストローク方向の位置検出にはリニアスケール25(図14参照)を使用する。
一方、第1の電機子10における巻線1a,1bとサーボアンプ21と位置検出用の高精度リニアスケール26、及び第2の電機子20おける巻線2a,2bとサーボアンプ23と位置検出用の高精度リニアスケール27を、それぞれの直線ガイド機構15の付近に設置する。
13 is a connection example in which the armature unit 200 serves as a mover as in the configuration shown in Fig. 4, but the mover formed by connecting the winding 3a in the third armature 30 of each phase, the winding 4b in the fourth armature 40, and the servo amplifier 22 is used mainly for stroke operation. At this time, a linear scale 25 (see Fig. 14) is used for detecting the position in the stroke direction.
On the other hand, the windings 1a, 1b, servo amplifier 21, and high-precision linear scale 26 for position detection in the first armature 10, and the windings 2a, 2b, servo amplifier 23, and high-precision linear scale 27 for position detection in the second armature 20 are installed near their respective linear guide mechanisms 15.

テーブル16上の重量バランス、直線ガイド機構の機械的な摩擦の差や熱変形等の影響により、停止位置付近で第1の電機子10側と第2の電機子20側で微妙なズレが発生した場合はテーブル16がヨーイング方向に傾いて歪みが発生し、正確な位置に停止させてもテーブル16上の目標位置に誤差が生じることがある。3台のサーボアンプ21,22,23を使用するので、サーボアンプ22をストローク動作用として使用しながら、残りのサーボアンプ2つによりヨーイング方向の誤差を算出する。 If a slight misalignment occurs between the first armature 10 and the second armature 20 near the stopping position due to the weight balance on the table 16, differences in mechanical friction of the linear guide mechanism, thermal deformation, etc., the table 16 may tilt in the yawing direction and distortion may occur, and even if it is stopped at the correct position, an error may occur in the target position on the table 16. Three servo amplifiers 21, 22, and 23 are used, so while servo amplifier 22 is used for stroke operation, the remaining two servo amplifiers calculate the error in the yawing direction.

つまり、第1の電機子10側の高精度リニアスケール26および第2の電機子20側の高精度リニアスケール27の位置ずれからヨーイング方向の誤差を計算し、その誤差を解消するようにサーボアンプ21とサーボアンプ23の各出力を調整して停止時のヨーイング方向の姿勢誤差を補正し、その結果、テーブル16の位置決めを歪みのない停止位置で停止させるという超精密な位置決めをすることが可能となる。これも、1台のリニアモータが複数の異なるサーボアンプに接続することで、複数の特性を持った動作を可能にすることをあらわしている。 In other words, the error in the yawing direction is calculated from the positional deviation of the high-precision linear scale 26 on the first armature 10 side and the high-precision linear scale 27 on the second armature 20 side, and the output of the servo amplifiers 21 and 23 is adjusted to eliminate the error, correcting the attitude error in the yawing direction when stopped, thereby enabling ultra-precise positioning of the table 16, stopping it at a stop position without distortion. This also shows that one linear motor can be connected to multiple different servo amplifiers, making it possible to operate with multiple characteristics.

なお、駆動力発生させるためのストローク動作用を第3の電機子30及び第4の電機子40に割当て、ヨーイング方向の誤差算出用に第1の電機子10及び第2の電機子20を割当てたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、電機子(及びサーボアンプ)をいずれの用途に使用するかは適宜組み合わせて決めてよい。 Note that the third armature 30 and the fourth armature 40 are assigned to the stroke operation for generating the driving force, and the first armature 10 and the second armature 20 are assigned to calculate the error in the yawing direction, but this is not necessarily limited to this, and the armatures (and servo amplifiers) can be appropriately combined to determine which purpose they are used for.

図15は、永久磁石ユニット7を可動子とする場合に、可動子の剛性を向上させるのに好適な磁気回路の一例である。第3の電機子30のコア両端に永久磁石5a,6aを接着させ、及び第4の電機子40のコア両端にも永久磁石5b,6bを接着させ、第3の電機子30における巻線3a及び第4の電機子40における巻線4bを取り外した構造である。永久磁石5a,5bは、永久磁石ユニット5として基材7の開口に嵌められ一体化しているが、第3の電機子30及び第4の電機子40と合体する構造体となることで、機械的剛性が一層向上する利点がある。 Figure 15 shows an example of a magnetic circuit suitable for improving the rigidity of the mover when the permanent magnet unit 7 is used as the mover. Permanent magnets 5a, 6a are attached to both ends of the core of the third armature 30, and permanent magnets 5b, 6b are also attached to both ends of the core of the fourth armature 40, and the winding 3a of the third armature 30 and the winding 4b of the fourth armature 40 are removed. The permanent magnets 5a, 5b are fitted into the opening of the base material 7 as the permanent magnet unit 5 and integrated, but by forming a structure that is combined with the third armature 30 and the fourth armature 40, there is an advantage in that the mechanical rigidity is further improved.

最後に、本発明のリニアモータの構造において直線ガイド機構15をボールスプライン28とした場合の例を図16に示す。永久磁石5a,5bをスプラインナットに固定し、第1の電機子10と第2の電機子20が永久磁石5a,5bと一定の空隙を保つように固定しておく。一般的なXY平面で使用される直線ガイド機構15のレールを2本使用する構造と比較すると、ボールスプライン28を使用する場合は2本のレールの平行度調整作業が不要であり、しかもレールの平行度のズレによる不均一な摩擦力の軽減が可能となる。したがって、小型で軽量物の搬送目的の場合や、Z軸方向(図16の上下方向)に駆動したい場合に有利である。さらにまた、図16(b)は、図16(a)のリニアモータ構造を2軸構成とした場合である。第1の可動子である永久磁石5a,5bと、第2の可動子である6a,6bの間に第3の電機子30を設置する。第3の電機子30は、第1の可動子である永久磁石5a,5bおよび第2の可動子である6a,6bに推力を与える電機子として作用する。同様の構成を拡張し、3軸以上の多軸構成も可能である。多軸構成にした場合、各軸間での同期制御をすることなく、全体の同期運転を可能にすることができる。 Finally, FIG. 16 shows an example of the linear motor structure of the present invention in which the linear guide mechanism 15 is a ball spline 28. The permanent magnets 5a and 5b are fixed to the spline nut, and the first armature 10 and the second armature 20 are fixed so as to maintain a certain gap between the permanent magnets 5a and 5b. Compared to the structure of the linear guide mechanism 15 using two rails in the general XY plane, the use of the ball spline 28 does not require the adjustment of the parallelism of the two rails, and it is possible to reduce uneven friction caused by deviation in the parallelism of the rails. Therefore, it is advantageous when the purpose is to transport small and lightweight objects or when driving in the Z-axis direction (up and down in FIG. 16). Furthermore, FIG. 16(b) shows the case where the linear motor structure of FIG. 16(a) is configured as a two-axis structure. A third armature 30 is installed between the permanent magnets 5a and 5b, which are the first movers, and the second movers 6a and 6b. The third armature 30 acts as an armature that applies thrust to the permanent magnets 5a and 5b, which are the first movers, and to the second movers 6a and 6b. A similar configuration can be expanded to a multi-axis configuration with three or more axes. In the case of a multi-axis configuration, it is possible to operate the entire system synchronously without synchronous control between each axis.

1~4 鉄心基部(コア)
1a,1b,2a,2b,3a,4b 巻線(コイル)
5a,5b,6a,6b 永久磁石
5,6 永久磁石ユニット
7 基材
10 第1の電機子
11 ベース
12,13,14 電機子ユニット固定治具
15 直線ガイド機構
16 テーブル
20 第2の電機子
21,22,23 サーボアンプ
25 リニアスケール
26,27 高精度リニアスケール
28 ボールスプライン
30 第3の電機子
40 第4の電機子
100 磁気回路
200 電機子ユニット
300,400 リニアモータステージ
1-4 Core base
1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 4b Windings (coils)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5a, 5b, 6a, 6b Permanent magnet 5, 6 Permanent magnet unit 7 Substrate 10 First armature 11 Base 12, 13, 14 Armature unit fixing jig 15 Linear guide mechanism 16 Table 20 Second armature 21, 22, 23 Servo amplifier 25 Linear scale 26, 27 High-precision linear scale 28 Ball spline 30 Third armature 40 Fourth armature 100 Magnetic circuit 200 Armature unit 300, 400 Linear motor stage

Claims (7)

複数の電機子から構成される磁気回路を移動方向に複数並べた電機子ユニットと、複数の永久磁石から構成される永久磁石ユニットとに関し、何れか一方のユニットを固定子とした際に他方のユニットが可動子として相対的に移動するリニアモータであって、
前記磁気回路は、
第1のコアを屈曲させることにより、前記第1のコアの上端に第一の磁極を、前記第1のコアの下端に前記第一の磁極と極性が異なる第二の磁極を有する第1の電機子と、
第2のコアを屈曲させることにより、前記第2のコアの上端に第三の磁極を、前記第2のコアの下端に前記第三の磁極と極性が異なる第四の磁極を有する第2の電機子と、
前記第一の磁極に対向する第五の磁極と、前記第三の磁極に対向する第六の磁極とを有する第3の電機子と、
前記第二の磁極に対向する第七の磁極と、前記第四の磁極に対向する第八の磁極とを有する第4の電機子と、
前記第1の電機子乃至前記第4の電機子の少なくとも1つのコアに卷回された少なくとも1つのコイルと、
を有し、前記第一の磁極乃至前記第八の磁極により前記移動方向と直交する閉ループの磁束を形成し、
前記永久磁石ユニットの一つは、前記第1の電機子の二つの磁極と、前記第1の電機子の二つの磁極に対向する前記第3の電機子及び前記第4の電機子の磁極とに挟まれ、且つ前記永久磁石ユニットの他の一つは、前記第2の電機子の二つの磁極と、前記第2の電機子の二つの磁極に対向する前記第3の電機子及び前記第4の電機子の磁極とに挟まれる、リニアモータ。
A linear motor comprising an armature unit in which a magnetic circuit composed of a plurality of armatures is arranged in a moving direction, and a permanent magnet unit composed of a plurality of permanent magnets, in which one of the units acts as a stator and the other unit acts as a mover and moves relative to the stator,
The magnetic circuit includes:
a first armature having a first magnetic pole at an upper end of the first core and a second magnetic pole having a polarity different from that of the first magnetic pole at a lower end of the first core by bending the first core;
a second armature having a third magnetic pole at an upper end of the second core and a fourth magnetic pole having a polarity different from that of the third magnetic pole at a lower end of the second core by bending the second core;
a third armature having a fifth pole facing the first pole and a sixth pole facing the third pole;
a fourth armature having a seventh magnetic pole facing the second magnetic pole and an eighth magnetic pole facing the fourth magnetic pole;
at least one coil wound around at least one core of the first armature to the fourth armature;
a magnetic flux of a closed loop perpendicular to the moving direction is formed by the first magnetic pole to the eighth magnetic pole;
a linear motor, one of the permanent magnet units being sandwiched between two magnetic poles of the first armature and magnetic poles of the third armature and the fourth armature that face the two magnetic poles of the first armature, and another of the permanent magnet units being sandwiched between two magnetic poles of the second armature and magnetic poles of the third armature and the fourth armature that face the two magnetic poles of the second armature.
前記第1の電機子乃至第4の電機子は高加減速及び精密位置決めを含む用途別に異なる複数のサーボアンプと接続し、前記可動子となるユニットの移動に基づき前記サーボアンプの切替えを含む動作制御が行われる、請求項1に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 1, in which the first armatures to the fourth armatures are connected to a plurality of servo amplifiers that are different for different applications, including high acceleration/deceleration and precision positioning, and the operation control, including switching of the servo amplifiers, is performed based on the movement of the unit that serves as the mover. 高加減速用のサーボアンプに接続される前記第1の電機子乃至第4の電機子のコイルの巻数は、精密位置決め用のサーボアンプに接続される前記第1の電機子乃至第4の電機子のコイルの巻数よりも多い、請求項に記載のリニアモータ。 3. The linear motor according to claim 2, wherein the number of turns of the coils of the first to fourth armatures connected to a servo amplifier for high acceleration/deceleration is greater than the number of turns of the coils of the first to fourth armatures connected to a servo amplifier for precision positioning . 前記第1の電機子及び前記第2の電機子に接続するサーボアンプは、前記第1の電機子及び前記第2の電機子に関する位置計測に基づき、基準位置に対する水平方向変位角の傾きであるヨーイング誤差が生じたことが判別できた場合は、ヨーイング補正がされるよう前記第1の電機子及び前記第2の電機子に付与する電流値を調整する、請求項2に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 2, wherein a servo amplifier connected to the first armature and the second armature adjusts the current value applied to the first armature and the second armature so as to perform yawing correction when it is determined that a yawing error, which is the inclination of the horizontal displacement angle with respect to a reference position, has occurred based on position measurements of the first armature and the second armature. 前記複数のサーボアンプをPosicast手法による停止時の振動抑制のための単一ステップ入力に使用し、各サーボアンプに対して前記リニアモータの固有振動数に合致するようステップ入力の時間間隔を設定する、請求項2に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 2, wherein the plurality of servo amplifiers are used for single step input for vibration suppression during stopping using the Posicast method, and the time interval of the step input is set for each servo amplifier to match the natural frequency of the linear motor. 前記サーボアンプに対する加速及び減速の指令を、前記時間間隔に基づき複数のステップ入力に分割して行う、請求項5に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 5, wherein the acceleration and deceleration commands to the servo amplifier are divided into multiple step inputs based on the time interval. 可動子である電機子ユニッ又は前記永久磁石ユニットの何れかは、リニアモータのベース上の直線ガイド機構に取り付けられ、前記直線ガイド機構はストローク長にわたり前記可動子の移動を支持する、請求項1~6の何れか1項に記載のリニアモータ。 The linear motor according to any one of claims 1 to 6, wherein either the armature unit or the permanent magnet unit, which is a mover, is attached to a linear guide mechanism on a base of the linear motor, and the linear guide mechanism supports the movement of the mover over a stroke length.
JP2024169804A 2024-09-30 2024-09-30 Linear motor Active JP7590054B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024169804A JP7590054B1 (en) 2024-09-30 2024-09-30 Linear motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024169804A JP7590054B1 (en) 2024-09-30 2024-09-30 Linear motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP7590054B1 true JP7590054B1 (en) 2024-11-26

Family

ID=93588065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024169804A Active JP7590054B1 (en) 2024-09-30 2024-09-30 Linear motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7590054B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130026859A1 (en) 2011-07-29 2013-01-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Linear motor
JP2016123213A (en) 2014-12-25 2016-07-07 Thk株式会社 Linear motor
CN106972729A (en) 2017-05-11 2017-07-21 哈尔滨工业大学 Circular Winding magnetic field modulation linear electric motors
JP2019037127A (en) 2012-10-24 2019-03-07 株式会社日立製作所 Linear motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130026859A1 (en) 2011-07-29 2013-01-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Linear motor
JP2019037127A (en) 2012-10-24 2019-03-07 株式会社日立製作所 Linear motor
JP2016123213A (en) 2014-12-25 2016-07-07 Thk株式会社 Linear motor
CN106972729A (en) 2017-05-11 2017-07-21 哈尔滨工业大学 Circular Winding magnetic field modulation linear electric motors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010067837A1 (en) Thrust generation mechanism, drive device, xy stage, and xyz stage
US8044541B2 (en) Multi-degree-of-freedom actuator and stage device
JP2003022960A (en) Stage unit and its driving method
WO2019007198A1 (en) Linear transport system
US7154198B2 (en) Linear motor
JP5956993B2 (en) Linear motor
JP5575802B2 (en) Integrated stage positioning system and method
US20060012252A1 (en) Linear motor for use in machine tool
US11296587B2 (en) High force and low noise linear fine-tooth motor
CN101826786A (en) Linear motor
JPWO2007040009A1 (en) Linear synchronous motor and linear motor actuator
WO2019007199A1 (en) Linear motor and rotor movement positioning control device
WO2019007201A1 (en) Linear motor and stator thereof
US6946757B2 (en) Stage apparatus and method of controlling the same
JP2003274630A (en) Linear motor
US5962937A (en) X-Y table for moving loads in a highly exact and dynamic manner
JP7590054B1 (en) Linear motor
KR102593127B1 (en) Linear motor and production apparatus
JPH1052025A (en) Linear motor and its control method
JPH11122902A (en) Linear motor drive gear
JP2003134791A (en) Permanent magnet synchronous linear motor
JP2006034016A (en) Linear motor for machine tool
KR100205332B1 (en) Linear motor drive apparatus
JP2006034013A (en) Linear motor for machine tool
JP4395678B2 (en) Mobile system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240930

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20240930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241029

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7590054

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150