WO2007013289A1

WO2007013289A1 - リニアモータ

Info

Publication number: WO2007013289A1
Application number: PCT/JP2006/313717
Authority: WO
Inventors: Shusaku Yoshida
Original assignee: Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2007-02-01
Also published as: JPWO2007013289A1; TWI343166B; TW200711266A

Abstract

　リニアモータ本来の推力発生方向に対し、それに直交する非推力方向へリニアモータが変位しても、所望の推進力が維持されるリニアモータを提供する。　界磁となる永久磁石（１）と永久磁石（１）に磁気的空隙をおいて対向配置されるコイル（２）とからなり、永久磁石（１）とコイル（２）のいずれか一方が可動子であり他方が固定子であるリニアモータにおいて、可動子に生じる推力発生方向と直交する方向の永久磁石１の長さが、可動子が前記直交方向に変位してもコイル（２）の直交方向の端部が永久磁石１の直交方向の端部からはみ出ない長さとした。

Description

リニアモータ

技術分野

[0001] 本発明は、半導体関連製造装置、実装機械、加工機械などの産業用装置に実用されているリニアモータに関する。

背景技術

[0002] 本発明は、例えば、電気部品実装装置、半導体関連装置あるいは工作機械などの各種産業機械に使用されると共に、その直動機構の駆動用に好適なリニアモータに関し、永久磁石よりなる界磁を可動子とし、電機子コイルを有した電機子を固定子として構成するム—ビングマグネット形（Moving Magnet)形リニアモータや、または電機子コイルを可動子とし、永久磁石を固定子として構成するム—ビングコイル形（ Moving Coil)形リニアモータに関する。

従来、電気部品実装装置、半導体関連装置あるいは工作機械などの各種産業機械に使用されると共に、その直動機構の駆動用に好適なリニアモータは、図 5に示すようになつている。図 5はム—ビングマグネット形リニアモータの従来技術を示すもので、（a)はその平面図、（b)は（a)の B— B線に沿う正断面図であり、 (a)は (b)の矢視 A力透視した図に相当する。

図 5において、 21は固定ベース、 22はマグネットトラック、 23は界磁永久磁石、 24 は界磁ヨーク、 25はガイドレール、 26はガイドブロック、 27はセンサヘッド、 28はリニァスケール部、 29はストッノ、 30は電機子、 31は電機子コイル、 32は結線基板である。

リニアモータは、界磁永久磁石 23の背面に界磁ヨーク 24を設けて、界磁ヨーク 24 が可動子と磁気回路を兼用している。また、電機子 30は、結線基板 32上に固着されたスロットレスの電機子コイル 31を複数備えた構造を有すると共に、ソリッドの磁性部材でできた固定ベース 21上に可動子と磁気的空隙を介して配置されて、固定子を構成している。なお、結線基板 32には界磁永久磁石 23に対向するように磁極検出を行うための複数の図示しな、ホール素子を埋め込むようになって!/、る。該ホール素子 (不図示）は、電源を ONさせた初期の時点で何れかの、ホール素子から対向する界磁磁石の位置を検出して、検出された界磁磁石 23の位置に合わせて駆動電流を電機子コイル 31に流すための検出信号を出力する (例えば、特許文献 1参照)。この電機子 30の両側には、平行するガイドレール 25が固定ベース 21上に固定され、ガイドレール 25上には、該レール上を摺動するガイドブロック 26が界磁ヨーク 24 の両端の下部に固定されている。さらに、可動子の側面には、リニア形のエンコーダを構成する磁気式のリニアスケール 28が配設され、このリニアスケール 28に対向するように固定ベース 21に該リニアスケール 28を検出するセンサヘッド 27が配設されている。それから、 2本のガイドレール 25の端部の間には可動子のオーバランを防止するためのストッパ 29が設けられて!/、る。

このリニアモータは界磁永久磁石 23の磁束力固定ベース 21に鎖交する磁気回路構造になっており、また、電機子コイル 31を励磁すると、界磁と電機子とで作られる移動磁界により可動子を、電機子長と可動子長の差であるストローク内で直線移動するようになつている（例えば、特許文献 1および 2を参照)。

特許文献 1 :特開平 9 266659号公報 (明細書第 5頁、図 3)

特許文献 2 :特開 2002— 10617 (明細書第 7頁〜 9頁、図 1、図 3)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 図 6は従来の三相の ACリニアモータの一例で、可動子と固定子のみを示している

。（a)は平面図、（b)はリニアモータの進行方向に直角な方向（X方向）から見た正面図である。図において、このリニアモータは、複数（図で 6個）の永久磁石 1が X方向に平行に Y方向に並設され、これらと磁気的空隙を介して複数（図で 3個）のコイル 2 が X方向に平行に Y方向に並設されて！/ヽる。

永久磁石 1とコイル 2は、ここではどちらかが可動子で他方が固定子であってよい。可動子は Y方向（図で上下方向）に距離 Aを移動することができる。

X方向には推進力が働かないので、永久磁石 1の X方向の長さはコイル 2の X方向の長さとほぼ等しいか若干小さめとなっている。

[0004] 図 7は従来の DCリニアモータの一例で、可動子と固定子のみを示している。（a)は平面図、（b)はリニアモータの進行方向に直角な方向（X方向）から見た正面図である。図において、このリニアモータは、 2個の永久磁石 1が X方向に平行に Y方向に並設され、これらと磁気的空隙を介して 1個のコイル 2が X方向に平行に配置されている。永久磁石 1とコイル 2は、ここでもどちらかが可動子で他方が固定子であってよい。可動子は Y方向（図で上下方向）に距離 Aを移動することができる。推力発生方向のストロークが短い場合などは、このような単純な DCリニアモータとするのが有利であるなお、ここでも X方向には推進力が働かないので、永久磁石 1の X方向の長さはコィル 2の X方向の長さとほぼ等しいか若干小さめとなっている。

[0005] 以上のように、従来のリニアモータは三相の ACリニアモータにあっても DCリニアモータにあっても、推力発生方向（Y方向）のストロークに十分な永久磁石およびコイル長さしか有しておらず、推力方向に直交する非推力方向 (X方向）に移動し、永久磁石 1とコイル 2の相対位置が変化した場合、推力に貢献しているその対向面積が減少し、推力低下を起こしていた。

従って、リニアモータを組み合わせて二方向以上の可動範囲を持つステージ構成とした場合、下位のリニアモータは上位のリニアモータ全体を抱えて可動する必要があり、リニアモータ全体を抱えて動く下位のリニアモータには高負荷となっていた。本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、リニアモータ本来の推力発生方向に対し、それに直交する非推力方向へリニアモータが変位しても、所望の推進力が維持されるリニアモータを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0006] 上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。

請求項 1記載のリニアモータの発明は、界磁となる永久磁石と前記永久磁石に磁気的空隙をおいて対向配置されるコイルとからなり、前記永久磁石と前記コイルのいずれか一方が可動子であり他方が固定子であるリニアモータにおいて、前記可動子に生じる推力発生方向と直交する方向の前記永久磁石の長さが、前記可動子が前記直交方向に変位しても前記コイルの前記直交方向の端部が前記永久磁石の前記直交方向の端部からはみ出な、長さであることを特徴として、る。請求項 2記載のリニアモータの発明は、界磁となる永久磁石と前記永久磁石に磁気的空隙をおいて対向配置されるコイルとからなり、前記永久磁石と前記コイルのいずれか一方が可動子であり他方が固定子であるリニアモータにおいて、前記可動子に生じる推力発生方向と直交する方向の前記コイルの長さが、前記可動子が前記直交方向に変位しても前記永久磁石の前記直交方向の端部が前記コイルの前記直交方向の端部からはみ出な、長さであることを特徴として、る。

請求項 3記載の DC単相リニアモータの発明は、請求項 1又は 2記載の前記永久磁石の複数個と前記コイルの 1個とから成ることを特徴としている。

請求項 4記載の交流 3相リニアモータの発明は、請求項 1又は 2記載の前記永久磁石の複数個と前記コイルの複数個とから成ることを特徴としている。

発明の効果

[0007] 請求項 1および請求項 2の発明によれば、下位のリニアモータは上位のリニアモータの全体を動かす必要はなぐ上位リニアモータの可動子のみを動力しても推力発生に貢献している永久磁石とコイルの相対面積が変化することはなぐ推力低下を招くことはない。

従って、下位リニアモータの負荷質量を大幅に軽減することが可能であり、装置小型化または装置高性能化などに大きく貢献することができる。

請求項 3および請求項 4の発明によれば、推力発生に貢献している永久磁石とコィルの相対面積が変化することのない、したがつてまた、推力低下を招くことのない DC 単相リニアモータや交流 3相リニアモータが得られる。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]本発明の実施例 1に係る 3相 ACリニアモータの概略構成図である。

[図 2]本発明の実施例 2に係る 3相 ACリニアモータの概略構成図である。

[図 3]本発明の実施例 3に係る単相 DCリニアモータの概略構成図である。

[図 4]本発明の実施例 4に係る単相 DCリニアモータの概略構成図である。

[図 5]従来のム—ビングマグネット形リニアモータの概略構成図である。

[図 6]従来の 3相 ACリニアモータの概略構成図である。

[図 7]従来の DCリニアモータの概略構成図である。符号の説明

1 水久磁石

2 コィノレ

21 固定ベース

22 マグネットトラック

23 界磁永久磁石

24 界磁ヨーク

25 ガイドレール

26 ガイド、ブロック

27 センサヘッド

28 リニアスケール部

29 ストッパ

30 電機子

31 電機子コイル

32 結線基板

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。

〈実施例 1〉

図 1は、本発明の実施例 1に係る三相 ACリニアモータの一例で、可動子と固定子のみを示している。（a)は平面図、（b)はリニアモータの進行方向に直角な方向（X方向）から見た正面図である。図において、このリニアモータは、複数（図で 6個）の永久磁石 1が X方向に平行に Y方向に並設され、これらと磁気的空隙を介して複数（図で 3個）のコイル 2が X方向に平行に Y方向に並設されて!/、る。

永久磁石 1とコイル 2は、ここではどちらかが可動子で他方が固定子であってよい。コイルに通電することにより、本リニアモータは図の Y方向へ推力を発生する。また、本リニアモータ自身の推力方向ストロークは士 Aである。

本発明の実施例 1によれば、永久磁石 1の X方向の長さは、可動子が X方向に変位してもコイル 2の X方向の端部が永久磁石 1の X方向の端部からはみ出ない長さ (X方向永久磁石長》x方向コィノレ長）としてヽる。

このように構成することにより、例えば図の X方向へコイル 2が士 B移動してもその対抗する面積は変化しないので、推力発生に貢献している永久磁石 1とコイル 2の相対面積が変化しないため、推力低下を招くことがない。したがって、永久磁石 1を固定子に、コイル 2を可動子とした場合、図示しない下位のリニアモータはコイル 2のみを可動すれば良ぐ永久磁石 1の分の負荷質量を軽減することができる。通常、永久磁石 1はコイル 2に鎖交する磁束密度を上げるため鉄部材に接合されており、それを含めると大幅な負荷低減となる。この場合、コイル 2を可動子にすることが有利である。

[0011] 〈実施例 2〉

図 2は、本発明の実施例 2に係る三相 ACリニアモータの一例で、可動子と固定子のみを示している。（a)は平面図、（b)はリニアモータの進行方向に直角な方向（X方向）から見た正面図である。図において、このリニアモータは、複数（図で 6個）の永久磁石 1が X方向に平行に Y方向に並設され、これらと磁気的空隙を介して複数（図で 3個）のコイル 2が X方向に平行に Y方向に並設されて!/、る。

本発明の実施例 2によれば、コイル 2の X方向の長さは、可動子が X方向に変位しても永久磁石 1の X方向の端部がコイル 2の X方向の端部からはみ出ない長さ (X方向コイル長》 X方向永久磁石長）としている。

このように構成することにより、例えば図の X方向へ永久磁石 1が士 B移動してもその対抗する面積は変化しないので、推力発生に貢献している永久磁石 1とコイル 2の相対面積が変化しないため、推力低下を招くことがない。したがって、コイル 2を固定子に、永久磁石 1を可動子とした場合、図示しない下位のリニアモータは永久磁石 1 のみを可動すれば良ぐコイル 2の分の負荷質量を軽減することができる。この場合、永久磁石 1を可動子にすることが有利である。

[0012] 〈実施例 3〉

図 3は、本発明の実施例 3に係る単相 DCリニアモータの一例で、可動子と固定子のみを示している。（a)は平面図、（b)はリニアモータの進行方向に直角な方向（X方向）から見た正面図である。図において、このリニアモータは、 2個の永久磁石 1が X 方向に平行に Y方向に並設され、これらと磁気的空隙を介して 1個のコイル 2が X方向に平行に配置されて、る。

本発明の実施例 3によれば、永久磁石 1の X方向の長さは、可動子が X方向に変位してもコイル 2の X方向の端部が永久磁石 1の X方向の端部からはみ出ない長さ (X方向永久磁石長》X方向コィノレ長）としてヽる。

このように構成することにより、例えば図の X方向へコイル 2が士 B移動してもその対抗する面積は変化しないので、推力発生に貢献している永久磁石 1とコイル 2の相対面積が変化しないため、推力低下を招くことがない。したがって、永久磁石 1を固定子に、コイル 2を可動子とした場合、図示しない下位のリニアモータはコイル 2のみを可動すれば良ぐ永久磁石 1の分の負荷質量を軽減することができる。通常、永久磁石 1はコイル 2に鎖交する磁束密度を上げるため鉄部材に接合されており、それを含めると大幅な負荷低減となる。この場合、コイル 2を可動子にすることが有利である。推力発生方向のストロークが短い場合などは、このような単純な単相 DCリニアモータとするのが有利である。

〈実施例 4〉

図 4は、本発明の実施例 4に係る単相 DCリニアモータの一例で、可動子と固定子のみを示している。（a)は平面図、（b)はリニアモータの進行方向に直角な方向（X方向）から見た正面図である。図において、このリニアモータは、 2個の永久磁石 1が X 方向に平行に Y方向に並設され、これらと磁気的空隙を介して 1個のコイル 2が X方向に平行に配置されて、る。

永久磁石 1とコイル 2は、ここではどちらかが可動子で他方が固定子であってよい。コイルに通電することにより、本リニアモータは図の Y方向へ推力を発生する。また、本リニアモータ自身の推力方向ストロークは士 Aである。本発明の実施例 4によれば、コイル 2の X方向の長さは、可動子が X方向に変位しても永久磁石 1の X方向の端部がコイル 2の X方向の端部からはみ出ない長さ (X方向コイル長) X方向永久磁石長）としている。

また、推力発生方向のストロークが短い場合などは、このような単純な単相 DCリニアモータとするのが有利である。

産業上の利用可能性

本発明によれば以下のような効果がある。

リニアモータの可動子または固定子を単独で、別の下位リニアモータが可動させることが可能であり、下位リニアモータの負荷質量を大幅に軽減することができ、その結果、下位リニアモータは高性能化'小型化を図ることができる。

したがつてまた、装置の高性能化、小型化を有利にすることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 界磁となる永久磁石と前記永久磁石に磁気的空隙をおいて対向配置されるコイルと力なり、前記永久磁石と前記コイルのいずれか一方が可動子であり他方が固定子であるリニアモータにおいて、

前記可動子に生じる推力発生方向と直交する方向の前記永久磁石の長さが、前記可動子が前記直交方向に変位しても前記コイルの前記直交方向の端部が前記永久磁石の前記直交方向の端部からはみ出ない長さであることを特徴とするリニアモータ

[2] 界磁となる永久磁石と前記永久磁石に磁気的空隙をお、て対向配置されるコイルと力なり、前記永久磁石と前記コイルのいずれか一方が可動子であり他方が固定子であるリニアモータにおいて、

前記可動子に生じる推力発生方向と直交する方向の前記コイルの長さが、前記可動子が前記直交方向に変位しても前記永久磁石の前記直交方向の端部が前記コィルの前記直交方向の端部からはみ出ない長さであることを特徴とするリニアモータ。

[3] 請求項 1又は 2記載の前記永久磁石の複数個と前記コイルの 1個とから成ることを特徴とする DC単相リニアモータ。

[4] 請求項 1又は 2記載の前記永久磁石の複数個と前記コイルの複数個とから成ることを特徴とする交流 3相リニアモータ。