CN105308839A - 直线电机及工作台装置 - Google Patents

Abstract

实现直线电机整体的小型轻量化。直线电机(1)具备励磁件(10)和电枢(20)，励磁件(10)具有：分别具备相互对置的对置面的两个磁轭板(11a、11b)；沿着两个磁轭板(11a、11b)各自的对置面将多个X方向移动用磁铁(14)沿X方向排列的第一磁铁列(64)，电枢(20)具有隔着磁性空隙与第一磁铁列(64)对置并将多个X方向移动用单相线圈(23)沿X方向排列的第一电枢线圈列(73)，直线电机(1)具备如下配置：在第一电枢线圈列(73)及第一磁铁列(64)中，X方向移动用单相线圈(23)以X方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个X方向移动用磁铁(14)的对相互成为同极且沿着X方向而使该磁铁(14)的极性交替地不同。

Description

直线电机及工作台装置

技术领域

本发明涉及直线电机及工作台装置。

背景技术

专利文献1公开了一种无芯直线电机，具备励磁件和电枢，磁轭基体将两个平板状的磁轭板之间连结，由此励磁件成为大致U字型。在该直线电机中，在各励磁件磁轭板的内侧面设有永久磁铁列。在该永久磁铁列中，在同组中对置的两个永久磁铁彼此的磁极不同，而且在励磁件的长度方向上相邻的两个永久磁铁彼此也是磁极互不相同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-27054号公报

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在专利文献1记载的结构中，设于两个磁轭板的对置的两个永久磁铁为异极，因此相互产生吸引力。为了防止由于该吸引力带来的磁轭板的挠曲而磁轭板与电枢接触的情况，需要提高磁轭的刚性。其结果是，磁轭板的厚度尺寸增大，直线电机整体的小型轻量化困难。

本发明鉴于这样的问题点而作出，其目的在于提供一种实现整体的小型轻量化的直线电机。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，根据本发明的一观点，应用一种直线电机，将电枢和励磁件中的任一方作为动子并将另一方作为定子，其中，所述励磁件具有：分别具备相互对置的对置面的两个磁轭板；及将多个永久磁铁沿着所述两个磁轭板各自的所述对置面在规定方向上排列的磁铁列，所述电枢具有电枢线圈列，所述电枢线圈列与所述磁铁列隔着磁性空隙地对置，并将多个电枢线圈在所述规定方向上排列，所述直线电机具备如下配置：在所述电枢线圈列及所述磁铁列中，所述电枢线圈以所述规定方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述永久磁铁的对相互成为同极且沿所述规定方向而使该永久磁铁的极性交替地不同。

发明效果

根据本发明的直线电机，能够实现整体的小型轻量化。

附图说明

图1是展现原理的实施方式的直线电机的、表示永久磁铁及电枢线圈的配置的立体图，图1(a)的结构是从X方向一侧观察的侧视图，是相当于直线电机的磁路的从Y方向一侧观察的情况的说明图。

图2是比较例的直线电机的、表示永久磁铁及电枢线圈的配置的立体图，图2(a)的结构是从X方向一侧观察的侧视图，是相当于直线电机的磁路的从Y方向一侧观察的情况的说明图。

图3是表示第一实施方式的直线电机的整体的外观的立体图。

图4是将直线电机的励磁件与电枢分离表示的立体图。

图5是表示直线电机的励磁件的立体图。

图6是表示将励磁件的一磁轭板去除的状态的立体图。

图7是表示从励磁件再去除了一磁轭板的X方向移动用磁铁及Y方向移动用磁铁的状态的立体图。

图8是将电枢模制部的部分透视表示的立体图。

图9是将图8所示的结构中的电枢模制部的电枢线圈抽出表示的立体图。

图10是比较例的直线电机的表示电枢模制部的电枢线圈的配置的立体图。

图11是第二实施方式的直线电机的表示电枢模制部的线圈配置的立体图。

图12是第三实施方式的直线电机的表示电枢模制部的线圈配置的立体图。

具体实施方式

以下，关于公开的实施方式，参照附图进行说明。

<展现原理的实施方式>

使用图1及图2，说明本实施方式的具有单相绕组的直线电机的推力产生原理。此外，在以下的说明中，X方向、Y方向、Z方向相当于三维直角坐标的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向，对应于在图1(a)等的各图中适当表示的箭头方向。例如在图1(a)中，与左跟前(相当于第一方向一侧)～右深处(相当于第一方向另一侧)方向对应的方向是X方向(相当于第一方向)，与右跟前(相当于第二方向一侧)～左深处(相当于第二方向另一侧)方向对应的方向是Y方向(相当于第二方向)，与上下方向对应的方向是Z方向(相当于第三方向)。

<概略结构>

如图1(a)～图1(c)所示，直线电机100具有：具备多个(在该例子中为四个)永久磁铁104的励磁件101；具备多个(在该例子中为两个)电枢线圈106的电枢105。

励磁件101具备磁轭基体102，该磁轭基体102具有沿Z方向(以下适当简称为“上下方向”、“上下”等)对置的两个磁轭板103a、103b。在这两个磁轭板103a、103b的对置面(内侧面)上，上下呈一对的两个永久磁铁104、104沿X方向排列多对(在该例子中为两对)(相当于磁铁列)。在这多对的各自的上下的永久磁铁104、104之间，多个(在该例子中为两个)电枢线圈106以与各永久磁铁104隔开磁性空隙而对置的方式沿X方向排列(相当于电枢线圈列)。

此时，永久磁铁104的磁极(N极及S极)以沿X方向相邻的永久磁铁104、104彼此之间成为异极且沿上下方向成为一对的永久磁铁104、104彼此(电枢线圈106侧的磁极)成为同极的方式配置。而且，电枢线圈106以X方向(相当于规定方向)为轴心来卷绕绕组。

<磁路>

通过上述结构，如图1(c)所示，从在一磁轭板(适当称为“上方的磁轭板”)103a的X方向一侧(图1(c)中的左侧。以下，适当称为“左侧”)设置的永久磁铁104的N极出来的磁通形成如下一连串的路径的磁路Qa：朝向X方向另一侧(图1(c)中的右侧。以下，适当称为“右侧”)之后，进入在上方的磁轭板103a设置的右侧的永久磁铁104的S极，进而从下向上横穿上述右侧的永久磁铁104，从该右侧的永久磁铁104的N极进入了上方的磁轭板103a之后朝向左侧，返回在上方的磁轭板103a的左侧设置的永久磁铁104的S极。

同样，从在另一磁轭板(适当称为“下方的磁轭板”)103b的左侧设置的永久磁铁104的N极出来的磁通形成如下一连串的路径的磁路Qb：朝向右侧之后，进入在下方的磁轭板103b的右侧设置的永久磁铁104的S极，进而从上向下横穿该右侧的永久磁铁104，从该右侧的永久磁铁104的N极进入了下方的磁轭板103b之后朝向左侧，返回下方的磁轭板103b的左侧的永久磁铁104的S极。

此外，上述一磁路Qa与另一磁路Qb相对于X方向的线为线对称，彼此相对地产生。

<对电枢线圈的作用>

相对于如上所述构成的磁路Qa、Qb，左侧的电枢线圈106的上侧的绕组以在磁路Qa的向下的磁场中沿Y方向横穿的方式配置，左侧的电枢线圈106的下侧的绕组以在磁路Qb的向上的磁场中沿Y方向横穿的方式配置。同样，右侧的电枢线圈106的上侧的绕组以在磁路Qa的向上的磁场中沿Y方向横穿的方式配置，右侧的电枢线圈106的下侧的绕组以在磁路Qb的向下的磁场中沿Y方向横穿的方式配置。

并且，在本实施方式中，相对于左右的电枢线圈106、106，电流i以彼此成为相反的朝向的方式流动。

即，在右侧的电枢线圈106中，在上侧的绕组中，电流i在例如从Y方向一侧(图1(a)中右跟前侧、图1(b)中的右侧、图1(c)中的跟前侧)向Y方向另一侧(图1(a)中左深处侧、图1(b)中的左侧、图1(c)中的深处侧)的方向上流动。其结果是，通过磁路Qa的向上的磁场与电流的相互作用，按照弗莱明的左手定律，在该上侧的绕组作用有从X方向一侧(图1(a)中左跟前侧、图1(b)中的跟前侧、图1(c)中的左侧)朝向X方向另一侧(图1(a)中右深处侧、图1(b)中的深处侧、图1(c)中的右侧)的力。另一方面，在右侧的电枢线圈106的下侧的绕组中，在上述的情况下，电流i相反地在从Y方向另一侧向Y方向一侧的方向上流动。其结果是，通过磁路Qb的向下的磁场与电流的相互作用，按照弗莱明的左手定律，在该下侧的绕组作用有朝向X方向另一侧的力。通过以上所述，在左侧的电枢线圈106诱发出朝向X方向另一侧的力(参照图1(a)中的白箭头)。

而且，在左侧的电枢线圈106中，在上侧的绕组中，电流i在从Y方向另一侧向Y方向一侧的方向上流动。其结果是，通过磁路Qa的向下的磁场与电流的相互作用，按照弗莱明的左手定律，在该上侧的绕组作用有朝向X方向另一侧的力。另一方面，在左侧的电枢线圈106的下侧的绕组中，在上述的情况下，电流i反之在从Y方向一侧向Y方向另一侧的方向上流动。其结果是，通过磁路Qb的向上的磁场与电流的相互作用，按照弗莱明的左手定律，在该下侧的绕组作用有朝向X方向另一侧的力。通过以上所述，在左侧的电枢线圈106也诱发出朝向X方向另一侧的力(参照图1(a)中的白箭头)。

以上的结果是，在具备左右两侧的电枢线圈106、106的电枢105产生向X方向另一侧的推力(参照图1(c)中的白箭头)。而且，当在左右的电枢线圈106、106中流动的电流i设为与上述相反的方向时，通过上述的原理，在电枢105产生向与上述相反的方向的X方向一侧的推力。由此，电枢105相对于励磁件101的上下方的磁轭板103a、103b，根据电流i的通电方向能够沿X方向位移。其结果是，直线电机100能够将安装于电枢105的电枢基体107的例如未图示的工作台装置的被驱动部向X方向一侧及另一侧驱动。

<本实施方式的比较例>

接下来，通过图2(a)～(c)说明与上述展现原理的实施方式相对的比较例。对于与上述展现原理的实施方式同等的部分标注同一附图标记，适当省略或简化说明。

如图2(a)～图2(c)所示，在该比较例的直线电机100′中，永久磁铁104′在励磁件101的磁轭基体102的上下方的磁轭板103a、103b的对置面上以上下成对的方式沿着X方向排列多对(在该例子中为两对)。在这多个永久磁铁104′中，以沿X方向相邻的永久磁铁104′、104′彼此成为异极且在上下方向上成对的永久磁铁104′、104′彼此(电枢线圈106′侧的磁极)成为异极的方式配置。而且，电枢105的一个电枢线圈106′以(与各永久磁铁104′隔着磁性空隙)对置的方式配置在上述上下的永久磁铁104′、104′之间。此外，在该电枢线圈106′中，以Z方向为轴心来卷绕绕组。

<磁路>

通过上述结构，形成图2(c)所示的磁路Q′。即，在该磁路Q′中，从在上方的磁轭板103a设置的左侧的永久磁铁104′的N极出来的磁通进入上方的磁轭103a而朝向右侧之后，进入在上方的磁轭103a的右侧设置的永久磁铁104′的S极，在从上向下横穿该右侧的永久磁铁104′之后，从该右侧的永久磁铁104′的N极出来而进入在下方的磁轭板103b的右侧设置的永久磁铁104′的S极。然后，磁通成为从上向下横穿该右侧的永久磁铁104′，从该右侧的永久磁铁104′的N极进入下方的磁轭板103b之后朝向左侧，进入在下方的磁轭板103b的左侧设置的永久磁铁104′的S极之后，从下向上横穿该左侧的永久磁铁104′而从N极出来，返回在上方的磁轭103a的左侧设置的永久磁铁104′的S极这一连串的路径。

<对电枢线圈的作用>

相对于如上述那样构成的磁路Q′，电枢线圈106′的左侧的绕组以在磁路Q′的向上的磁场中沿Y方向横穿的方式配置，右侧的绕组以在磁路Q′的向下的磁场中沿Y方向横穿的方式配置。

并且，在该比较例中，在电枢线圈106′中，电流i以例如图示的朝向流动。这种情况下，在电枢线圈106′的左侧的绕组中，电流i在从Y方向一侧(图2(a)中右跟前侧、图2(b)中的右侧、图1(c)中的跟前侧)向Y方向另一侧(图2(a)中左深处侧、图2(b)中的左侧、图2(c)中的深处侧)的方向上流动。其结果是，通过磁路Q′的向上的磁场与电流的相互作用，按照弗莱明的左手定律，在该左侧的绕组作用有从X方向一侧(图2(a)中左跟前侧、图2(b)中的跟前侧、图2(c)中的左侧)朝向X方向另一侧(图2(a)中右深处侧、图2(b)中的深处侧、图2(c)中的右侧)的力。另一方面，在电枢线圈106′的左侧的绕组中，在上述的情况下，电流i同样地从Y方向另一侧向Y方向一侧流动的结果是，通过磁路Q′的向下的磁场与电流的相互作用，按照弗莱明的左手定律，朝向X方向一侧的力起作用。通过以上所述，在一个电枢线圈106′诱发出朝向X方向一侧的力，在具备该电枢线圈106′的电枢105产生向X方向一侧的推力。而且，当在电枢线圈106′中流动的电流i设为与上述相反的朝向时，在电枢105中产生朝向与上述相反的方向的X方向另一侧的推力。由此，电枢105相对于励磁件101的上下方的磁轭板103a、103b能够沿X方向位移。其结果是，该比较例的直线电机100′也与上述展现原理的实施方式同样，能够将安装于电枢105的电枢基体107的例如未图示的被驱动部向X方向一侧及另一侧驱动。

<比较例的问题点>

如上所述，在图2所示的比较例的直线电机100′中，电枢105相对于励磁件101的上下方的磁轭板103a、103b能够沿X方向位移。然而，在该直线电机100′中，在两个磁轭板103a、103b中相互对置的各对的永久磁铁104′、104′的对相互成为异极(N极与S极、或S极与N极)。因此，在永久磁铁104′的各对中，相互产生吸引力。因此，为了防止由于该吸引力带来的磁轭板103a、103b的挠曲而磁轭板103a、103b与电枢105的接触，需要提高励磁件101的刚性。其结果是，不得不使磁轭板103a、103b的厚度尺寸比较大，从而直线电机100′整体的小型轻量化变得困难。

<本实施方式的效果>

相对于此，在图1所示的本实施方式的直线电机100中，在两个磁轭板103a、103b中相互对置的各对的永久磁铁104、104相互成为同极(N极与N极、或S极与S极)。由此，在各对的磁铁104、104中，相互产生排斥力。其结果是，与如上所述产生吸引力的上述变形例不同，无需为了防止磁轭板103a、103b与电枢105的接触而提高励磁件101的刚性，例如能够使磁轭板103a、103b的厚度尺寸比较小。其结果是，能够实现直线电机100整体的小型轻量化。

<第一实施方式>

接下来，通过图3～图10，说明应用上述的原理而能够使电枢在X方向和Y方向这两轴方向上移动的第一实施方式的两轴直线电机。

<概略结构>

如图3至图7所示，本实施方式的直线电机1具备励磁件10和电枢20，在励磁件10的内侧配置有电枢20。

励磁件10具有沿上下方向(Z方向)对置配置的两个矩形板状的磁轭板11a、11b、在两个磁轭板11a、11b的各自的对置面(内侧面)上以上下一对为一组而对置配置的多个X方向移动用磁铁14(相当于第一永久磁铁)及以上下一对为一组而对置配置的多个Y方向移动用磁铁15(相当于第二永久磁铁)。在该例子中，X方向移动用磁铁14及Y方向移动用磁铁15形成为薄的扁平的细长的长方体状，都在高度方向上具有大致相同的厚度。

两个磁轭板11a、11b通过磁轭基体12将Y方向另一侧(左深处侧)的端部间连结，构成作为截面大致U字状的磁轭13。磁轭13除了上述Y方向另一侧之外的平面方向的三方、即Y方向一侧、X方向一侧及X方向另一侧敞开。

电枢20具有：具有与上述磁轭板11a、11b平行的面部的矩形板状的电枢模制部21；在电枢模制部21的一端部设置的电枢基体22。电枢模制部21配置在一磁轭板11a的X方向移动用磁铁14及Y方向移动用磁铁15与另一磁轭板11b的X方向移动用磁铁14及Y方向移动用磁铁15之间。

电枢模制部21的一端部从与磁轭基体12相反的一侧(Y方向一侧)的开口部露出，在电枢模制部21的上述露出的一端部固定有上述电枢基体22。电枢基体22是将由直线电机1驱动的未图示的被驱动部结合的构件，经由电枢基体22而将直线电机1与例如工作台装置结合，使用作为工作台装置的直动机构的驱动源。在该例子中，该电枢基体22形成为与电枢模制部21正交的矩形形状的厚板。此外，在实现防止电枢基体22向磁轭13内的侵入的目的下，电枢基体22以遍及一磁轭板(适当称为“上方的磁轭板”)11a的X方向移动用磁铁14及Y方向移动用磁铁15和另一磁轭板(适当称为“下方的磁轭板”)11b的X方向移动用磁铁14及Y方向移动用磁铁15的高度设置。

<励磁件的X方向移动用磁铁>

如图6所示，在励磁件10的上方的磁轭板11a设置的多个(在该例子中为四个)X方向移动用磁铁14以其长度方向与Y方向大体一致的姿态，向上方的磁轭板11a的对置面的X方向的一侧(图6中左跟前侧)及另一侧(图6中右深处侧)分散，分别各配置两个。而且，上方的磁轭板11a的四个X方向移动用磁铁14中的X方向外侧的两个X方向移动用磁铁14、14以与上方的磁轭板11a的X方向两端面成为齐面的方式配置。剩余的X方向内侧的两个X方向移动用磁铁14、14在磁轭板11a的X方向中央侧隔开大的间隔(用于形成后述的Y方向移动用磁铁15的配置空间)且与外侧的X方向移动用磁铁14隔开规定的小间隔地配置。此时，上方的磁轭板11a的四个X方向移动用磁铁14以相邻的彼此(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极互不相同的方式排列。在该例子中，以从X方向一侧(图6中左跟前侧)朝向X方向另一侧(图6中的右深处侧)成为N极、S极、N极、S极的顺序的方式配置。

另一方面，如图7所示，在励磁件10的下方的磁轭板11b设置的多个(在该例子中为四个)X方向移动用磁铁14以其长度方向与Y方向大体一致的姿态，向下方的磁轭板11b的对置面的X方向的一侧(图7中的左跟前侧)及另一侧(图7中的右深处侧)分散，分别各配置两个。此时，如图6所示，下方的磁轭板11b的四个X方向移动用磁铁14与上述的上方的磁轭板11a的四个X方向移动用磁铁14分别在上下方向上成对。而且，下方的磁轭板11b的四个X方向移动用磁铁14中的X方向外侧的两个X方向移动用磁铁14、14以与下方的磁轭板11b的X方向两端面成为齐面的方式配置。剩余的X方向内侧的两个X方向移动用磁铁14、14在磁轭板11b的X方向中央侧隔开大的间隔(用于形成后述的Y方向移动用磁铁15的配置空间)并与外侧的X方向移动用磁铁14隔开规定的小间隔地配置。并且，下方的磁轭板11b的四个X方向移动用磁铁14与上述X方向移动用磁铁14同样以相邻的彼此(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极互不相同的方式排列。在该例子中，以从X方向一侧(图7中的左跟前侧)朝向X方向另一侧(图7中的右深处侧)成为N极、S极、N极、S极的顺序的方式配置。即，在上方的磁轭板11a设置的X方向移动用磁铁14与在下方的磁轭板11b设置的X方向移动用磁铁14以上下一对(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极成为相互同极的方式排列。

此外，通过如上所述沿着X方向排列的上方的磁轭板11a的四个X方向移动用磁铁14和下方的磁轭板11b的四个X方向移动用磁铁14形成第一磁铁列64。

<励磁件的Y方向移动用磁铁>

返回图6，在励磁件的上方的磁轭板11a设置的多个(在该例子中为五个)Y方向移动用磁铁15以其长度方向与X方向大体一致的姿态，在上方的磁轭板11a的对置面的X方向中央部沿着Y方向配置成一列。五个Y方向移动用磁铁15相互沿Y方向隔开规定的小间隙地配置。它们中的Y方向一侧(图6中的右跟前侧)的Y方向移动用磁铁15以与上方的磁轭板11a的Y方向一侧的端面成为齐面的方式配置。而且，它们中的Y方向另一侧(图6中的左深处侧)的Y方向移动用磁铁15与磁轭基体12隔开规定的间隙地配置。此时，上方的磁轭板11a的五个Y方向移动用磁铁15以相邻的彼此(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极互不相同的方式排列。在该例子中，以从Y方向一侧(图6中的右跟前侧)朝向Y方向另一侧(图6中的左深处侧)成为N极、S极、N极、S极、N极的顺序的方式配置。

另一方面，如图7所示，在励磁件10的下方的磁轭板11b设置的多个(在该例子中为五个)Y方向移动用磁铁15以其长度方向与X方向大体一致的姿态，在下方的磁轭板11b的对置面的X方向中央部沿着Y方向配置成一列。下方的磁轭板11b的多个Y方向移动用磁铁15相互沿Y方向隔开规定的小间隙地配置。它们中的Y方向一侧(图7中的右跟前侧)的Y方向移动用磁铁15以与下方的磁轭板11b的Y方向一侧的端面成为齐面的方式配置。而且，它们中的Y方向另一侧(图7中的左深处侧)的Y方向移动用磁铁15与磁轭基体12隔开规定的间隙地配置。此时，如图6所示，下方的磁轭板11b的五个Y方向移动用磁铁15与上述的上方的磁轭板11a的五个Y方向移动用磁铁15分别在上下方向上成对。而且，如图7所示，下方的磁轭板11b的五个Y方向移动用磁铁15以相邻的彼此(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极互不相同且与成对的上方的磁轭板11a的Y方向移动用磁铁15成为异极的方式排列。即，在该例子中，以从Y方向一侧(图7中的右跟前侧)朝向Y方向另一侧(图7中的左深处侧)成为S极、N极、S极、N极、S极的顺序的方式配置。

此外，通过如上所述沿Y方向排列的上方的磁轭板11a的五个Y方向移动用磁铁15和下方的磁轭板11b的五个Y方向移动用磁铁15形成第二磁铁列65。

<电枢的详细结构>

如图8及图9所示，电枢20的电枢模制部21具有多个X方向移动用单相线圈23(相当于第一电枢线圈)和多个Y方向移动用三相线圈24(相当于第二电枢线圈)作为电枢线圈。在该例子中，电枢模制部21通过对这多个X方向移动用单相线圈23及Y方向移动用三相线圈24的整体进行树脂模制而形成为矩形板状。

在该例子中，X方向移动用单相线圈23成为以X方向为轴心而被卷绕的在Y方向上细长的横倒的长圆状环的方式。多个(在该例子中为四个)X方向移动用单相线圈23以其长度方向与Y方向大体一致的姿态，在该例子中，向电枢模制部21的X方向一侧及X方向另一侧分散而分别各配置两个。四个X方向移动用单相线圈23中的X方向外侧的两个X方向移动用单相线圈23以成为与电枢模制部21的X方向两端面接近的位置的方式配置。剩余的X方向内侧的两个X方向移动用单相线圈23在电枢模制部21的X方向中央部隔开大的间隔(用于形成后述的Y方向移动用三相线圈24的配置空间)且与外侧的X方向移动用单相线圈23隔开规定的小间隔地配置。而且，如图8所示，四个X方向移动用单相线圈23都以使Y方向另一侧接近电枢模制部21的Y方向另一侧的端面并使Y方向一侧与电枢基体22隔开规定的间隙的方式配置。

此外，通过如上所述沿X方向排列的四个X方向移动用单相线圈23形成第一电枢线圈列73。第一电枢线圈列73与前述的励磁件10的上下的第一磁铁列64、64隔着磁性空隙地对置。

而且，在电枢模制部21的配置X方向移动用单相线圈23的区域，由于该X方向移动用单相线圈23以X方向为轴线而卷绕绕组，因此利用该线圈23的空芯部，设置沿X方向贯通的流体流路28(相当于第一流体流路)。通过使冷却流体在流体流路28中循环，能够容易且可靠地进行X方向移动用单相线圈23的冷却。

在该例子中，Y方向移动用三相线圈24成为以Z方向为轴线而被卷绕的在X方向上细长的正立的长圆状环的方式。多个(在该例子中为三个)Y方向移动用三相线圈24以其长度方向与X方向大体一致的姿态，在该例子中，在电枢部21的X方向中央部沿着Y方向配置成一列。这三个Y方向移动用三相线圈24相互沿Y方向相邻配置，其中的Y方向另一侧(图8中的左深处侧)的Y方向移动用三相线圈24以接近电枢模制部21的Y方向另一侧的端面的方式配置。Y方向一侧(图8的右跟前侧)的Y方向移动用三相线圈24相对于电枢基体22，隔开与X方向移动用单相线圈23同样的规定的间隙地配置。

此外，通过如上所述沿Y方向排列的三个Y方向移动用三相线圈24形成第二电枢线圈列74。第二电枢线圈列74与前述的励磁件10的上下的第二磁铁列65、65隔着磁性空隙地对置。

<基于电枢线圈的通电的X方向推力产生>

在上述结构中，如在上述展现原理的实施方式中使用图1(a)等说明那样，使电流i以相邻的彼此成为相反的朝向的方式在四个X方向移动用单相线圈23中流动，由此通过设于磁轭板11a、11b的X方向移动用磁铁14所形成的磁路(与前述的磁路Qa、Qb同等的磁路)与电流i的相互作用，能够在电枢模制部21产生相对于磁轭板11a、11b沿X方向位移的推力。

例如图9所示，在图中的最靠左跟前侧的X方向移动用单相线圈23的上侧的绕组中，电流i在从Y方向另一侧(图9中的左深处侧)向Y方向一侧(图9中的右跟前侧)的方向上流动，在下侧的绕组中，电流i在从Y方向一侧向Y方向另一侧的方向上流动。由此，通过前述的磁路与电流的相互作用，在上述上侧及下侧的绕组这双方作用有(在展现原理的实施方式中如上所述)从X方向一侧(图9中的左跟前侧)朝向X方向另一侧(图9中的右深处侧)的力。而且，在以上述X方向移动用单相线圈23的右深处侧相邻的X方向移动用单相线圈23的上侧的绕组中，电流i在从Y方向一侧向Y方向另一侧的方向上流动，在下侧的绕组中，电流i在从Y方向另一侧向Y方向一侧的方向上流动。由此，在上述上侧及下侧的绕组这双方作用有(在展现原理的实施方式中如上所述)从X方向一侧(图9中的左跟前侧)朝向X方向另一侧(图9中的右深处侧)的力。通过以上所述，在上述两个X方向移动用单相线圈23、23这两方诱发出朝向X方向另一侧的力(参照图9中的白箭头)。

同样，在图9中的最靠右深处侧的X方向移动用单相线圈23的上侧的绕组中，电流i在从Y方向一侧向Y方向另一侧的方向上流动，在下侧的绕组中，电流i在从Y方向另一侧向Y方向一侧的方向上流动。而且，在与该X方向移动用单相线圈23的左跟前侧相邻的X方向移动用单相线圈23的上侧的绕组中，电流i在从Y方向另一侧向Y方向一侧的方向上流动，在下侧的绕组中，电流i在从Y方向一侧向Y方向另一侧的方向上流动。由此，与上述同样，在上述两个X方向移动用单相线圈23、23这两方诱发出朝向X方向另一侧的力(参照图9中的白箭头)。

如以上所述，通过上述通电形态，能够在四个X方向移动用单相线圈23诱发出朝向X方向另一侧的力，在电枢20产生向X方向另一侧的推力。而且，将在四个X方向移动用单相线圈23中流动的电流i设为与上述相反的朝向时，根据上述的原理，在电枢20能够产生向与上述相反的方向的X方向一侧的推力。其结果是，在直线电机1中，能够将电枢20的电枢基体22上安装的上述被驱动部向X方向一侧及另一侧驱动。

<基于电枢线圈的通电的Y方向推力产生>

当向沿Y方向排列的三个Y方向移动用三相线圈24接通三相交流电流时，通过磁路与电流的相互作用，在电枢模制部21能够产生相对于磁轭板11a、11b沿Y方向位移的推力。

<本实施方式的比较例>

接下来，通过图10，说明与上述第一实施方式相对的比较例。对于与上述第一实施方式同等的部分标注同一附图标记，适当省略或简化说明。

如图10所示，在该比较例中，取代上述图9所示的第一实施方式的电枢模制部21的四个X方向移动用单相线圈23，将以Z方向为轴心而卷绕绕组的X方向移动用单相线圈25在三个Y方向移动用三相线圈24的X方向两侧分别各配置一个(合计两个)。

而且，在该比较例中，虽然省略详细的图示，但是在励磁件10的两个磁轭板11a、11b的对置面上，取代上述图9所示的第一实施方式的由X方向移动用磁铁14形成的第一磁铁列64(以相互对置的X方向移动用磁铁14的对相互为同极且这些X方向移动用磁铁14沿X方向交替地极性不同的方式排列)，而使用以相互对置的X方向移动用磁铁14的对相互为异极(N极与S极、或S极与N极)且这些X方向移动用磁铁14沿X方向交替地极性不同的方式排列的磁铁列。

在图10所示的结构中，电流i在两个X方向移动用单相线圈25、25中分别相互成为同向地流动时，如在上述展现原理的实施方式的比较例中使用图2(a)等说明那样，通过设于磁轭板11a、11b的上述X方向移动用磁铁25所形成的磁路(与图2(c)的磁路Q′同等的磁路)与电流i的相互作用，在电枢模制部21能够产生相对于磁轭板11a、11b沿X方向位移的推力。

<比较例的问题点>

如上所述，在使用图10说明的比较例的结构中，对于磁轭板11a、1b能够分别施加沿X方向及Y方向位移的推力。然而，在该结构中，在两个磁轭板11a、11b中相互对置的X方向移动用磁铁14的对及Y方向移动用磁铁15的对相互成为异极(N极与S极、或S极与N极)。其结果是，在X方向移动用磁铁14的各对及Y方向移动用磁铁15的各对中，都相互产生吸引力。因此，为了防止由于该吸引力带来的磁轭板11a、11b的挠曲而磁轭板11a、11b与电枢20的接触，需要提高磁轭13的刚性。其结果是，不得不使磁轭板11a、11b的厚度尺寸比较大，直线电机整体的小型轻量化变得困难。

<第一实施方式的效果>

相对于此，在图3～图9所示的本实施方式的直线电机1中，如前所述，在第一磁铁列64中，相互对置的X方向移动用磁铁14的对(X方向移动用单相线圈23侧的磁极)相互成为同极(N极与N极、或S极与S极)(尤其是参照图6等)，在各对中，相互产生排斥力。由此，即使Y方向移动用磁铁15的对(与上述比较例同样)相互为异极，通过这些Y方向移动用磁铁15的对也能够缓和在两个磁轭板11a、11b产生的吸引力。其结果是，无需提高磁轭13的刚性而能够减少磁轭板11a、11b的厚度尺寸，因此能够实现直线电机1整体的小型轻量化。

而且，在本实施方式中，尤其是磁轭13构成为两个磁轭板11a、11b由磁轭基体12连结的U字型。在这样的U字型的磁轭13的情况下，对置的X方向移动用磁铁14的对或Y方向移动用磁铁15的对相互为异极时，上述的吸引力引起的挠曲特别容易产生。因此，如上所述使X方向移动用磁铁14的对相互为同极产生的挠曲防止效果特别有效。

而且，在本实施方式中，尤其是向排列成一列的Y方向移动用磁铁15的X方向一侧和另一侧这两侧分散地配置X方向移动用磁铁14。由此，通过异极的Y方向移动用磁铁15的对在磁轭板11a、11b的第二磁铁列65附近产生的吸引力由在该第二磁铁列65的两侧为同极的X方向移动用磁铁14的对的排斥力进行缓和，从而能够没有偏斜且比较均匀地得到磁轭13的挠曲防止效果。其结果是，能够可靠地防止磁轭板11a、11b与电枢20的接触。

而且，在本实施方式中，尤其是在电枢模制部21中，利用X方向移动用单相线圈23以X方向为轴线而卷绕绕组的情况，以有效利用该线圈23的空芯部的方式设置沿X方向贯通的流体流路28。由此，能够容易且可靠地进行X方向移动用单相线圈23的冷却。此外，通过向线圈23的空芯部插入磁性体来构成一连串的磁路，能够实现电机的特性提高。

<第二实施方式>

在上述第一实施方式中，以将上述展现原理的实施方式(参照图1)中说明的原理的推进力产生结构沿X方向应用的情况为例进行了说明。该第二实施方式是将该推进力产生结构沿Y方向应用的情况的例子。对于与上述第一实施方式同等的部分，标注同一附图标记，省略或简化适当说明。

即，在该实施方式中，如图11所示，电枢20的电枢模制部21具备单相绕组的第一电枢线圈列75和三相绕组的第二电枢线圈列76。

与作为前述的比较例的图10所示的情况同样，第一电枢线圈列75以将多个(在该例子中为两个)X方向移动用单相线圈25、25沿着X方向相互分散地分离的方式排列。在各X方向移动用单相线圈25中，以Z方向为轴心而卷绕绕组。而且，此时，虽然省略详细的图示，但是在励磁件10的第一磁铁列中，以相互对置的两个X方向移动用磁铁14的对(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极相互成为异极且沿X方向而该X方向移动用磁铁14交替地极性不同的方式配置。

在第二电枢线圈列76中，在X方向移动用单相线圈25、25之间，多个(在该例子中为六个)Y方向移动用三相线圈26沿着Y方向排列成一列。在各Y方向移动用三相线圈26中，以Y方向为轴心而卷绕绕组。而且，此时，虽然省略详细的图示，但是在励磁件10的第二磁铁列中，以相互对置的两个Y方向移动用磁铁15的对(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极相互成为同极且沿Y方向而该Y方向移动用磁铁15交替地极性不同的方式配置。

而且，在电枢模制部21的配置Y方向移动用三相线圈26的区域，利用该Y方向移动用线圈26以Y方向为轴线而卷绕绕组的空芯部，设置沿Y方向贯通的流体流路29(相当于第二流体流路)。通过使冷却流体在流体流路29中循环，能够容易且可靠地进行Y方向移动用线圈26的冷却。

在上述结构中，向沿Y方向排列的六个Y方向移动用三相线圈26接通三相交流电流时，通过磁路与电流的相互作用，在电枢模制部21能够产生相对于磁轭板11a、11b沿Y方向位移的推力。其结果是，在本实施方式的直线电机中，能够将电枢20的电枢基体22上安装的上述驱动部向Y方向一侧及另一侧驱动。

而且，在沿X方向排列的两个X方向移动用单相线圈25中，如在上述展现原理的实施方式的比较例中使用图2(a)等说明那样，电流i在两个X方向移动用单相线圈25中分别相互成为同向地流动，由此通过设于磁轭板11a、11b的X方向移动用磁铁14所形成的磁路(与前述的磁路Q′同等的磁路)与电流i的相互作用，能够在电枢模制部21产生相对于磁轭板11a、11b沿X方向位移的推力。其结果是，在本实施方式的直线电机中，能够将电枢20的电枢基体22上安装的上述被驱动部向X方向一侧及另一侧驱动。

<第二实施方式的效果>

在本实施方式的直线电机中，如前所述，在励磁件10的第二磁铁列中，相互对置的Y方向移动用磁铁15的对(Y方向移动用线圈26侧的磁极)相互成为同极(N极与N极、或S极与S极)，在各对中，相互产生排斥力。由此，能够缓和X方向移动用磁铁14的对相互为异极且通过上述X方向移动用磁铁14的对在两个磁轭板11a、11b产生的吸引力。其结果是，无需提高磁轭13的刚性而能够减少磁轭板11a、11b的厚度尺寸，因此能够实现直线电机整体的小型轻量化。

而且，在本实施方式中，尤其是磁轭13构成为两个磁轭板11a、11b由磁轭基体12连结的U字型。在这样的U字型的磁轭13的情况下，对置的X方向移动用磁铁14的对或Y方向移动用磁铁15的对相互为异极时，上述的吸引力引起的挠曲特别容易产生。因此，如上所述使Y方向移动用磁铁15的对相互为同极产生的挠曲防止效果特别有效。

而且，在本实施方式中，尤其是在电枢模制部21中，利用Y方向移动用三相线圈26以Y方向为轴线而卷绕绕组的情况，以有效利用该线圈26的空芯部的方式设置沿Y方向贯通的流体流路29。由此，能够容易且可靠地进行Y方向移动用三相线圈26的冷却。此外，通过向线圈26的空芯部插入磁性体来构成一连串的磁路，能够实现电机的特性提高。

此外，在上述图11所示的第二实施方式的结构中，向排列成一列的Y方向移动用磁铁15的X方向一侧和另一侧这两侧分散地配置X方向移动用磁铁14。也可以取而代之，(图示省略)向排列成一列的Y方向移动用磁铁15的Y方向一侧和另一侧这两侧分散地配置X方向移动用磁铁14。这种情况下，通过异极的X方向移动用磁铁14的对而在磁轭板11a、11b的第一磁铁列附近产生的吸引力由在该第一磁铁列的两侧为同极的Y方向移动用磁铁15的对的排斥力进行缓和，能够不偏斜且比较均匀地得到磁轭13的挠曲防止效果。其结果是，能够可靠地防止磁轭板11a、11b与电枢20的接触。

<第三实施方式>

在上述第二实施方式中，以将上述展现原理的实施方式(参照图1)中说明的原理的推进力产生结构沿Y方向应用的情况为例进行了说明。该第三实施方式是将该推进力产生结构沿X方向及Y方向应用的情况的例子。对于与上述第一及第二实施方式同等的部分，标注同一附图标记，适当省略或简化说明。

即，在该实施方式中，如图12所示，在电枢20的电枢模制部21具备与上述第一实施方式同样的第一电枢线圈列73和与上述第二实施方式同样的第二电枢线圈列76。

在第二电枢线圈列76中，与在第二实施方式中前述的情况同样，多个(在该例子中为六个)Y方向移动用三相线圈26沿Y方向排列成一列，在各Y方向移动用线圈26中，以Y方向为轴心而卷绕绕组。而且，虽然省略详细图示，但是在励磁件10的第二磁铁列中，以相互对置的两个Y方向移动用磁铁15的对(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极相互成为同极且沿Y方向而该Y方向移动用磁铁15交替地极性不同的方式配置。

在第一电枢线圈列73中，与在第一实施方式中前述的情况同样，多个(在该例子中为四个)X方向移动用单相线圈26向第二电枢线圈列76的X方向一侧和另一侧分散地各排列两个。在各X方向移动用单相线圈23中，以X方向为轴心而卷绕绕组。而且，虽然省略详细的图示，但是在励磁件10的第一磁铁列中，以相互对置的两个X方向移动用磁铁14的对(与电枢20侧面对的一侧的)NS的磁极相互成为同极且沿X方向而该X方向移动用磁铁14交替地成为极性不同的方式配置。

在上述结构中，与前述同样，向沿Y方向排列的六个Y方向移动用三相线圈26接通三相交流电流时，通过磁路与电流的相互作用，在电枢模制部21能够产生相对于磁轭板11a、11b沿Y方向位移的推力。而且，同样，电流i以相邻彼此成为相反的方向的方式在四个X方向移动用单相线圈23中流动，由此通过设于磁轭板11a、11b的X方向移动用磁铁14所形成的磁路(与前述的磁路Qa、Qb同等的磁路)与电流i的相互作用，在电枢模制部21能够产生相对于磁轭板11a、11b沿X方向位移的推力。上述的结果是，在本实施方式的直线电机中，能够将电枢20的电枢基体22上安装的上述被驱动部向Y方向一侧及另一侧、X方向一侧及另一侧分别驱动。

<第三实施方式的效果>

在本实施方式的直线电机中，能够一并得到上述第一实施方式及第二实施方式的效果。即，如前所述，在励磁件10的第一磁铁列中，相互对置的X方向移动用磁铁14的对(X方向移动用单相线圈23侧的磁极)相互成为同极(N极与N极、或S极与S极)，在各对中，相互产生排斥力。而且，在励磁件10的第二磁铁列中，也是相互对置的Y方向移动用磁铁15的对(Y方向移动用线圈26侧的磁极)相互成为同极(N极与N极、或S极与S极)，在各对中，相互产生排斥力。这样，无论是在X方向移动用磁铁14的对中还是在Y方向移动用磁铁15的对中都是(吸引力未作用)排斥力作用的结果是，能够更可靠地减少磁轭板11a、11b的厚度尺寸，因此能够更可靠地实现直线电机整体的小型轻量化。

而且，除了以上已经叙述的情况以外，也可以将上述实施方式及变形例的手法适当组合来利用。

此外，虽然未一一例示，但是上述实施方式及变形例在不脱离其主旨的范围内可以施加各种变更地实施。

附图标记说明

1直线电机

10励磁件

11a、b磁轭板

12磁轭基体

13磁轭

14X方向移动用磁铁(第一永久磁铁)

15Y方向移动用磁铁(第二永久磁铁)

20电枢

21电枢模制部

23X方向移动用单相线圈(第一电枢线圈)

24Y方向移动用三相线圈(第二电枢线圈)

25X方向移动用单相线圈(第一电枢线圈)

26Y方向移动用三相线圈(第二电枢线圈)

28流体流路(第一流体流路)

29流体流路(第二流体流路)

64第一磁铁列

65第二磁铁列

73第一电枢线圈列

74第二电枢线圈列

75第一电枢线圈列

76第二电枢线圈列

i电流

Qa、Qb磁路

Claims (11)

1.一种直线电机，将电枢和励磁件中的任一方作为动子并将另一方作为定子，其特征在于，

所述励磁件具有：

分别具备相互对置的对置面的两个磁轭板；及

将多个永久磁铁沿着所述两个磁轭板各自的所述对置面在规定方向上排列的磁铁列，

所述电枢具有电枢线圈列，所述电枢线圈列隔着磁性空隙与所述磁铁列对置，并将多个电枢线圈在所述规定方向上排列，

所述直线电机具备如下配置：在所述电枢线圈列及第一磁铁列中，所述电枢线圈以所述规定方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述永久磁铁的对相互成为同极且沿着所述规定方向而使该永久磁铁的极性交替地不同。

2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，

所述励磁件的所述磁铁列包括：

将多个第一永久磁铁沿着所述两个磁轭板各自的所述对置面在第一方向上排列的第一磁铁列；及

将多个第二永久磁铁沿着所述两个磁轭板各自的所述对置面在与所述第一方向正交的第二方向上排列的第二磁铁列，

所述电枢的所述电枢线圈列包括：

隔着磁性空隙与所述第一磁铁列对置并将多个第一电枢线圈在所述第一方向上排列的第一电枢线圈列；及

隔着磁性空隙与所述第二磁铁列对置并将多个第二电枢线圈在所述第二方向上排列的第二电枢线圈列，

所述直线电机具备如下(i)、(ii)的配置中的至少一方：

(i)在所述第一电枢线圈列及所述第一磁铁列中，所述第一电枢线圈以所述第一方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述第一永久磁铁的对相互成为同极且沿着所述第一方向而使该第一永久磁铁的极性交替地不同；

(ii)在所述第二电枢线圈列及所述第二磁铁列中，所述第二电枢线圈以所述第二方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述第二永久磁铁的对相互成为同极且沿着所述第二方向而使该第二永久磁铁的极性交替地不同。

3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于，

所述励磁件具有横截面形状为U字型的磁轭，

该磁轭具备：

所述两个磁轭板；及

将该两个磁轭板的所述第一方向侧的端部或所述第二方向侧的端部连结的磁轭基体。

4.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于，

在所述第一电枢线圈列及所述第一磁铁列中，配置成所述第一电枢线圈以所述第一方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述第一永久磁铁的对相互成为同极且沿着所述第一方向而使该第一永久磁铁的极性交替地不同，

在所述第二电枢线圈列及所述第二磁铁列中，配置成所述第二电枢线圈以与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述第二永久磁铁的对相互成为异极且沿着所述第二方向而使该第二永久磁铁的极性交替地不同。

5.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于，

在所述第二电枢线圈列及所述第二磁铁列中，配置成所述第二电枢线圈以所述第二方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述第二永久磁铁的对相互成为同极且沿着所述第二方向而使该第二永久磁铁的极性交替地不同，

在所述第一电枢线圈列及所述第一磁铁列中，配置成所述第一电枢线圈以与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述第一永久磁铁的对相互成为异极且沿着所述第一方向而使该第一永久磁铁的极性交替地不同。

6.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于，

在所述第一电枢线圈列及所述第一磁铁列中，配置成所述第一电枢线圈以所述第一方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述第一永久磁铁的对相互成为同极且沿着所述第一方向而使该第一永久磁铁的极性交替地不同，

在所述第二电枢线圈列及所述第二磁铁列中，配置成所述第二电枢线圈以所述第二方向为轴心而被卷绕，并且相互对置的两个所述第二永久磁铁的对相互成为同极且沿着所述第二方向而使该第二永久磁铁的极性交替地不同。

7.根据权利要求4或6所述的直线电机，其特征在于，

在所述第一磁铁列中，

所述多个第一永久磁铁向所述第二永久磁沿着所述第二方向排列成一列的所述第二磁铁列的沿着所述第一方向的一侧及另一侧分散地配置，

在所述第一电枢线圈列中，

所述多个第一电枢线圈向所述第二电枢线圈沿着所述第二方向排列成一列的所述第二电枢线圈列的沿着所述第一方向的一侧及另一侧分散地配置。

8.根据权利要求5或6所述的直线电机，其特征在于，

在所述第二磁铁列中，

所述多个第二永久磁铁向所述第一永久磁铁沿着所述第一方向排列成一列的所述第一磁铁列的沿着所述第二方向的一侧及另一侧分散地配置，

在所述第二电枢线圈列中，

所述多个第二电枢线圈向所述第一电枢线圈沿着所述第一方向排列成一列的所述第一电枢线圈列的沿着所述第二方向的一侧及另一侧分散地配置。

9.根据权利要求4或6所述的直线电机，其特征在于，

所述电枢具备沿所述第一方向贯通所述第一电枢线圈而设置的第一流体流路。

10.根据权利要求5或6所述的直线电机，其特征在于，

所述电枢具备沿所述第二方向贯通所述第二电枢线圈而设置的第二流体流路。

11.一种工作台装置，其特征在于，

使用权利要求1～10中任一项所述的直线电机作为直动机构的驱动源。