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TWI460966B - Moving elements and linear motors - Google Patents

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TWI460966B
TWI460966B TW099101590A TW99101590A TWI460966B TW I460966 B TWI460966 B TW I460966B TW 099101590 A TW099101590 A TW 099101590A TW 99101590 A TW99101590 A TW 99101590A TW I460966 B TWI460966 B TW I460966B
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Makoto Kawakami
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Hitachi Metals Ltd
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Description

移動元件及線性馬達
本發明係有關於一種在角筒狀的內軛的外側面設有複數個平板狀的永久磁鐵的移動元件以及一種組合該移動元件與電機元件(固定元件)的線性馬達。
使用於電子電路基板等的打孔機的鑽頭的垂直移動裝置或者是pick-and-place(拾取構件並至於既定位置)型機器人中的垂直移動機構等，要求高速移動且高精度的定位。因此，在將旋轉型馬達的輸出由滾珠螺桿轉換成平行運動(垂直運動)的習知的方法中，由於移動速度較慢，而無法滿足這種要求。
於此，在這種垂直移動中，進步至利用可直接取出平行運動輸出的線性馬達。線性馬達具有以配置有複數個板狀的永久磁鐵的角形狀的永久磁鐵構造體作為移動元件(動子)，並以具有通電線圈的電機元件作為固定元件(定子)，且移動元件貫穿固定元件。線性馬達已經有各種形態的提案(例如專利文獻1、2等)。
[專利文獻]
專利文獻1：特開2002-359962號公報
專利文獻2：特開2008-228545號公報
習知的線性馬達與滾珠螺桿相比雖然反應較快，但由於移動元件的質量大，無法實現可確保足夠的推力的要求的水準的反應速度。適合高速化的線性馬達的構造為可動磁鐵型，當磁極間距大時，旋入磁鐵背面的內軛的磁束的量變多，內軛的體積增加而使移動元件變重。另一方面，在磁極間距變小時，電機元件側的繞線構造變得複雜，以更小型而實現高輸出的線性馬達是困難的。又，在垂直移動的用途中，由於受到本身重量的影響，在希望更佳輕量化的情況下，在實現高速動作時，移動元件也是要求高剛性。
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種移動元件，其產生的磁束量多且輕量，而且具有高剛性。
本發明的其他的目的在於提供一種移動元件，推力漣波變少而可平滑地移動。
本發明的其他目的在於提供一種線性馬達，在難以產生磁氣飽和的構造中，可實現高速的反應性，提高馬達的轉換效率，而達到高功率密度化。
本發明的其他目的在於提供一種線性馬達，可使推力漣波及/或制動力變少，進行平滑地移動，而提高位置精度。
本發明的另一目的在於提供一種二相驅動的線性馬達，其可產生與三相驅動相同程度的移動元件的平滑移動。
本發明的移動元件，其為一線性馬達的移動元件，在角筒狀的軟質磁性體製的內軛的外側面上設有複數個平板狀的永久磁鐵，其中，上述複數個平板狀永久磁鐵中，於垂直於上述內軛的外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵以及於上述內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵在上述內軛的個別的外側面上於上述內軛的軸方向上交互連接，於上述垂直方向上磁化的平板狀磁鐵中，從上述內軛的內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從上述內軛的外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在上述內軛的軸方向上交互地配置，在上述軸方向上磁化的平板狀磁鐵從相鄰的第二平板狀磁鐵朝向相鄰的第一平板狀磁鐵的方向上磁化，上述內軛的外側面間的上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置偏位。
本發明的移動元件中，在角筒狀的軟質磁性體製的內軛的各外側面上，依照從內側向外側的在垂直於外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵、在內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵、從外側向內側的在垂直於外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵、在內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵…的順序配置於內軛的軸方向上，在內軛的外側面間的該等平板狀磁鐵的設置位置偏移。因此，在垂直於外側面的方向上磁化的二個平板狀磁鐵之間，由於設有軸方向上磁化的平板狀磁鐵，由於在移動元件內側的內軛內所產生的磁束減少，內軛的厚度可變薄，達到輕量化。又，由於在內軛的各外側面上分割平板狀磁鐵而設置，與圓筒形的移動元件相比，製作的自由度非常高，也可以使用高性能的磁鐵而提高剛性。又，由於在外側面之間的磁鐵的設置位置於軸方向(移動方向)上偏移，推力漣波及制動力降低，可抑制頓轉，而可平滑地移動。
本發明的移動元件，在上述內軛的外側面之間的上述個複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置於軸方向偏移一尺寸，該尺寸為一個上述第一平板狀磁鐵、一個上述第二平板狀磁鐵以及於軸方向上磁化的二個平板狀磁鐵的總長度的1/4以下的尺寸。
本發明的移動元件，在外側面之間的複數個平板狀的磁鐵的設置位置偏移了四個一組的平板狀磁鐵的界磁週期的1/4以下的尺寸。在未偏移的情況下，會產生大的推力漣波，平滑地移動會有困難，對正確地定位也會有障礙。但是，偏移了比四個一組的平板狀磁鐵的界磁週期的1/4大的情況下，在相同的電機元件的磁極上，移動元件的磁鐵的S極、N極雙方會相向，S、N反轉而無法獲得充足的推力。因此，偏移界磁週期的1/4以下，可減低推力漣波而實現平滑的直線移動。
而且，在本發明的移動元件中，也可以從上述構造中除去內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵。即，在此變形例中，在角筒狀的軟質磁性體製的內軛的各外側面上，從內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在內軛的軸方向上交互地配置，在內軛的外側面間的該等平板狀磁鐵的設置位置偏移。例如內軛的外側面之間的該等平板狀磁鐵的設置位置於軸方向偏移一尺寸，該尺寸為一個上述第一平板狀磁鐵以及一個上述第二平板狀磁鐵的總長度的1/4以下的尺寸。在此種變形例中，也可達到四個一組的平板狀磁鐵設置複數組的上述構造例相同的效果。
本發明的移動元件，其為一線性馬達的移動元件，在四角筒狀的軟質磁性體製的內軛的四個外側面上設有複數個平板狀的永久磁鐵，其中，上述複數個平板狀永久磁鐵中，於垂直於上述內軛的外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵以及於上述內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵在上述內軛的個別的外側面上於上述內軛的軸方向上交互連接，於上述垂直方向上磁化的平板狀磁鐵中，從上述內軛的內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從上述內軛的外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在上述內軛的軸方向上交互地配置，在上述軸方向上磁化的平板狀磁鐵從相鄰的第二平板狀磁鐵朝向相鄰的第一平板狀磁鐵的方向上磁化，上述內軛的相鄰的一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置與上述內軛的相鄰的另一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置偏移的一尺寸，該尺寸為一個上述第一平板狀磁鐵、一個上述第二平板狀磁鐵以及於軸方向上磁化的二個平板狀磁鐵的總長度的1/4。
本發明的移動元件中，在四角筒狀的軟質磁性體製的內軛的各外側面上，依照從內側向外側的在垂直於外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵、在內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵、從外側向內側的在垂直於外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵、在內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵…的順序配置於內軛的軸方向上，內軛的相鄰的一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀磁鐵(相向於電機元件一邊的繞線的磁鐵)的設置位置與上述內軛的相鄰的另一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀磁鐵(相向於電機元件一邊的繞線的磁鐵)的設置位置偏移了一尺寸，該尺寸為一個上述第一平板狀磁鐵、一個上述第二平板狀磁鐵以及於軸方向上磁化的二個平板狀磁鐵的總長度的1/4(電氣角度的90度)。因此，藉由在電機元件的個別的繞線上流過相位偏移90度的驅動電流，在移動元件上連續地產生推力，實現以二相驅動的平滑移動。
本發明的移動元件，在上述內軛的外側面的角部，支持本身的線性導軌於上述內軛的軸方向上延伸。
本發明的移動元件，在內軛的外側面的角部於軸方向延伸而設置導軌，支持本身。因此，由於藉由該導軌從橫方向推壓移動元件，可抑制彎曲振動、共振振動等，可無嘎嘎作響地高速直線移動。
本發明的線性馬達，包括一移動元件以及一電機元件。移動元件在角筒狀的軟質磁性體製的內軛的外側面上的複數個平板狀永久磁鐵中，於垂直於上述內軛的外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵以及於上述內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵在上述內軛的個別的外側面上於上述內軛的軸方向上交互連接，於上述垂直方向上磁化的平板狀磁鐵中，從上述內軛的內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從上述內軛的外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在上述內軛的軸方向上交互地配置，在上述軸方向上磁化的平板狀磁鐵從相鄰的第二平板狀磁鐵朝向相鄰的第一平板狀磁鐵的方向上磁化，上述內軛的外側面間的上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置偏位。電機元件包括：一第一單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及從該軛部朝向上述開口部的方向上延伸設置的芯部；一第二單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及設於上述第一單極單元的芯部旋轉90度的位置且從該軛部朝向上述開口部的方向延伸設置的芯部，該第一單極單元與該第二單極單元係交互重疊，對上述第一單極單元的複數個芯部及/或上述第二單極單元的複數個芯部實施繞線，其中該移動元件係貫穿上述第一單極單元的開口部以及上述第二單極單元的開口部。
本發明的線性馬達，包括一移動元件以及一電機元件。移動元件在角筒狀的軟質磁性體製的內軛的外側面上的複數個平板狀永久磁鐵中，從上述內軛的內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從上述內軛的外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在上述內軛的個別的外側面上於上述內軛的軸方向上交互地配置，上述內軛的外側面間的上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置偏位。電機元件包括：一第一單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及從該軛部朝向上述開口部的方向上延伸設置的芯部；一第二單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及設於上述第一單極單元的芯部旋轉90度的位置且從該軛部朝向上述開口部的方向延伸設置的芯部，該第一單極單元與該第二單極單元係交互重疊，對上述第一單極單元的複數個芯部及/或上述第二單極單元的複數個芯部實施繞線，其中該移動元件係貫穿上述第一單極單元的開口部以及上述第二單極單元的開口部。
本發明的線性馬達中，如上所述，移動元件貫穿電機元件，電機元件包括由軟質磁性體製成，且具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及從該軛部朝向上述開口部的方向上延伸設置的芯部的第一單極單元以及由軟質磁性體製成，並具有將上述第一單極單元旋轉90度的構造的第二單極單元，第一單極單元以及第二單極單元交互地重疊，在其中之一的單極單元的芯部實施繞線。由於達到移動元件的輕量化，移動元件的反應速度變快。又，電機元件的繞線構造簡單，可達到小型化。又，在移動元件的外側面間的磁鐵的設置位置軸方向(移動方向)上偏移，推力漣波及/或制動力降低，可高速穩定地移動移動元件。
本發明的線性馬達，包括一移動元件以及一電機元件。移動元件在四角筒狀的軟質磁性體製的內軛的四個外側面上設置的複數個平板狀的永久磁鐵中，於垂直於上述內軛的外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵以及於上述內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵在上述內軛的個別的外側面上於上述內軛的軸方向上交互連接，於上述垂直方向上磁化的平板狀磁鐵中，從上述內軛的內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從上述內軛的外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在上述內軛的軸方向上交互地配置，在上述軸方向上磁化的平板狀磁鐵從相鄰的第二平板狀磁鐵朝向相鄰的第一平板狀磁鐵的方向上磁化，上述內軛的相鄰的一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置與上述內軛的相鄰的另一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置偏移的一尺寸，該尺寸為一個上述第一平板狀磁鐵、一個上述第二平板狀磁鐵以及於軸方向上磁化的二個平板狀磁鐵的總長度的1/4。電機元件，包括：一第一單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及從該軛部朝向上述開口部的方向上延伸設置的芯部；一第二單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及設於上述第一單極單元的芯部旋轉90度的位置且從該軛部朝向上述開口部的方向延伸設置的芯部，該第一單極單元與該第二單極單元係交互重疊，對上述第一單極單元的複數個芯部或上述第二單極單元的複數個芯部實施第一繞線及第二繞線，其中該移動元件貫穿上述第一單極單元的開口部以及上述第二單極單元的開口部，使得在上述一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀的永久磁鐵相向於上述第一繞線，上述另一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀的永久磁鐵相向於上述第二繞線，對上述第一繞線與上述第二繞線施加電氣角度相位相差90度的電流。
本發明的線性馬達中，與電機元件的一邊的繞線相向的移動元件的平板狀磁鐵的設置位置以及與電機元件的另一邊的繞線相向的移動元件的平板狀磁鐵的設置位置偏移了磁界週期的1/4(電氣角度的90度)。如此，藉由在電機元件的個別的繞線上流過相位差90度的驅動電流(例如，正弦波電流與餘弦波電流)，由一個芯單元可對移動元件產生連續的推力，以二相驅動的方式進行滑動移動。
本發明的線性馬達，在上述一邊的二個外側面彼此之間，上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置偏移，在上述另一邊的二個外側面彼此之間，上述複數個平板狀的永久磁鐵的設置位置偏移。
本發明的線性馬達中，與電機元件的一邊的繞線相向的移動元件的平板狀磁鐵的設置位置以及與電機元件的另一邊的繞線相向的移動元件的平板狀磁鐵的設置位置的偏移的關係被維持著，在一邊的二個外側面彼此之間，使平板狀磁鐵的設置位置偏移，又在另一邊的二個外側面彼此之間，使平板狀磁鐵的設置位置偏移，藉此，減低以二相驅動方式的推力漣波、制動力的高頻波次數成分。
本發明的線性馬達，相鄰的第一單極單元與上述第二單極單元的間隔被調整。
本發明的線性馬達中，藉由調整電機元件的第一單極單元與上述第二單極單元的間隔(磁極齒的間隔)，減低以二相驅動方式的推力漣波、制動力的高頻波次數成分。
本發明的線性馬達，上述內軛為四角筒狀，上述開口部為四角形狀，上述第一單極單元及第二單極單元為四角形，上述第一單極單元及第二單極單元的邊的方向與上述開口部的邊的方向呈45度的角度。
本發明的線性馬達中，使四角筒狀的移動元件貫穿電機元件的四角形狀的第一單極單元及第二單極單元的四角形狀的開口部，相對於第一單極單元及第二單極單元的邊的方向，使該等開口部的邊的方向傾斜45度。如此，使電機元件中的磁束的流動變得圓滑，難以產生磁氣飽和。又，即使電機元件的形狀小型化，也可以有效地形成芯部。
本發明的線性馬達，在重合的上述第一單極單元與上述第二單極單元之間，第一單極單元與第二單極單元的芯部彼此不接觸地夾持著軟質磁性體製的間隔件。
本發明的線性馬達中，在第一單極單元與第二單極單元之間設有框狀的間隔件。因此，藉由簡單的構造，實現第一單極單元的芯部及第二單極單元的芯部的非接觸(避免磁氣短路)。又，容易調整第一單極單元與第二單極單元的間隔。
在具有週期性磁束密度分佈的磁鐵列A中，以週期方向為x方向，在位置x的磁束密度為B(x)(但是，B(x)=(B(x)x ,B(x)y ,B(x)z )，B(x)=B(x+2τ)中的2τ(2τ=λ)定義為界磁週期(τ為磁極間距)。
又，具有週期性磁束密度分佈的磁鐵列A1 與A2 中，以週期方向為x方向，當位置x的A1 的磁束密度為B1 (x)，A2 的磁束密度為B2 (x)時，B1 (x)=B1 (x+2τ1 )，B2 (x)=B2 (x+2τ2 )，在τ1 =τ2 的磁鐵列的配置中，例如以磁鐵列A2在x方向上移動d而配置的情況下的磁束密度分佈B2 ’為B2 ’=B2 (x-d)，以d定義為偏位。於此，-λ/4<d<λ/4，-τ/2<d<τ/2。
在本發明中，由於可減少在移動元件內側內軛內產生的磁束，因此可減低內軛的厚度，可達到線性馬達的輕量化。又，由於分割內軛的外側面而設置磁鐵，因此提高了可使用的磁鐵的選擇性，提高移動元件的剛性。因此，實現了高速線性馬達。又，由於在外側面之間的平板狀磁鐵的設置位置於軸方向(移動方向)偏移，可減低推力漣波及/或制動力，實現平滑的移動元件的移動，實現提高位置精度的線性馬達。
又，在本發明中，四角筒狀的內軛的相鄰的一邊的二個外側面(相向於電機元件的一邊的繞線的二個面)中的平板狀磁鐵的配列以及內軛的相鄰的另一邊的二個外側面(相向於電機元件的另一邊的繞線的二個面)的平板狀磁鐵的配列，一組平板狀磁鐵的長度的1/4(界磁週期為λ的情況下為λ/4，電氣角度為90度)偏移的移動元件的構造，由於相位差90度的驅動電流流過電機元件的一邊的繞線與另一邊的繞線，可實現二相驅動的移動元件的移動，與三相驅動方式的線性馬達相比，可提供較短的線性馬達。
而且，在本發明中，藉由調整一邊的二個外側面之間以及另一邊的二個外側面之間的個別的平板狀磁鐵的配列及/或電機元件的磁極齒的間隔，可改善二相驅動方式的線性馬達的問題點(大的推力漣波、制動力)，而可實現與三相驅動方式的線性馬達相同程度的平滑移動。
以下，根據表示實施形態的圖式詳細說明本發明。
(第一實施形態)
第1圖為本發明的第一實施形態的移動元件的構造的立體圖。移動元件1為在四角筒狀的軟質磁性體製的內軛2的各外側面上，依四種類的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的順序，於內軛2的軸方向(移動元件1的移動方向)形成交互地設置的構造。在第1圖中，空白箭號表示各平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的磁化方向。平板狀磁鐵(第一平板狀磁鐵)3a係垂直於內軛2的外側面，從內側朝向外側的方向磁化的平板狀的永久磁鐵。另一方面，平板狀磁鐵(第二平板狀磁鐵)3c係垂直於內軛2的外側面，從外側朝向內側的方向磁化的平板狀的永久磁鐵。平板狀磁鐵3a與平板狀磁鐵3c的磁化方向為垂直於內軛2的外側面的方向但方向相反。
又，平板狀磁鐵3b、3d為在內軛2的軸方向(外側面的長度方向)從相鄰的平板狀磁鐵3c朝向相鄰的平板狀磁鐵3a的方向磁化的平板狀的永久磁鐵。因此，平板狀磁鐵3b與平板狀磁鐵3d的磁化方向為內軛2的軸方向，但方向相反。
然後，在內軛2的外側面之間的該等平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置係偏移了四種一組的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的總長的1/4以下的尺寸。在第1圖所示的例子中，四角筒狀的內軛2的四個外側面中，雖然在相向的二個外側面之間的該等平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置相同，但相鄰的二個外側面之間的該等平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置偏移了平板狀磁鐵3b或平板狀磁鐵3d的長度。
第2A～2C圖、第3A圖、第3B圖為使用於本發明的線性馬達的電機元件的構造的立體圖。第2A～2C圖以及第3A圖為部分構造圖，第3B圖為全體構造圖。
電機元件4具有以下的構造，第2A圖所示的四角板狀的第一單極單元5以及第2B圖所示的四角板狀的第二單極單元6交互地配列，在相鄰的第一單極單元5以及第二單極單元6之間插入了如第2C圖所示的框狀間隔單元11(參照第3A圖)。
第一單極單元5係由軟質磁性體形成，其具有移動元件1貫穿的四角狀的開口部5a、配置於開口部5a的外側的做為框體的軛部5b、從軛部5b像開口部5a延伸的芯部5c。四角板狀的第一單極單元5的邊的方向與開口部5a的邊的方向呈45度角。又，第二單極單元6係由軟質磁性體形成，其具有移動元件1貫穿的四角狀的開口部6a、配置於開口部6a的外側的做為框體的軛部6b、從軛部6b像開口部6a延伸的芯部6c。四角板狀的第二單極單元6的邊的方向與開口部6a的邊的方向呈45度角。第二單極單元6係將第一單極單元5旋轉90度而形成。
藉由在相鄰的第一單極單元5與第二單極單元6之間插入軟質磁性體製的間隔單元11，兩單極單元5、6的芯部彼此不接觸。然後，這種第一單極單元5、第二單極單元6以及間隔單元11是以第一單極單元5、間隔單元11、第二單極單元6、間隔單元11的順序交互排列而重合，如第3A圖所示，構成單相單元。在單相單元中，在相鄰的第一單極單元5以及第二單極單元6中，雖然該等的軛部5b與軛部6b連接，但芯部5c及芯部6c不連接，存在於期間的空隙可以避免磁氣短路。
貫穿第一單極單元5與第二單極單元6的共通的間隙部分7a、7b而在第一單極單元5中的芯部5c(第2A圖的上側的芯部5c)捲繞一系列的繞線8a，同時貫穿第一單極單元5與第二單極單元6的共通的間隙部分7c、7d而在第一單極單元5中的另一邊的芯部5c(第2A圖的下側的芯部5c)捲繞一系列的繞線8b。然後，繞線8a與繞線8b的通電方向相反地使兩繞線8a、8b連接(參照第3B圖)。
然後，藉由上述的第1圖所示的移動元件1貫穿由第3B圖所示的電機元件4的開口部5a、6a連接而形成的中空部9，而構成第一實施形態的單相驅動的線性馬達(單相的單元)10。第4圖為成本發明的線性馬達10的構造的立體圖，第5圖為表示線性馬達10的構造的部分破斷立體圖。
在該線性馬達的情況下，電機元件4做為定子的功用。然後，藉由繞線8a、8b流過方向相反的電流，貫穿電機元件4的中空部9的移動元件1係相對於電機元件4(定子)做往復直線運動。
第6圖為電機元件4中的通電狀態與起磁力的剖視圖。在第6圖中，「●(從紙面的內部向表面流通)」、「╳(從紙面的表面向內部流通)」為繞線8a、繞線8b的流通方向，空白箭號表示由線圈通電而施加於芯部5c、6c的起磁力的方向。藉由流過捲線8a、捲線8b相反的電流，在第一單極單元5、第二單極單元6的全部的芯部5c、6c產生磁場。
而且，在上述例子中，藉由在相鄰的兩單極單元之間插入框狀的軛所形成的間隔單元11，即使各單極單元全體為平均的厚度，兩單極單元的芯部彼此也不接觸。在此例中，在各單極單元中，芯部的厚度不需要比軛部的厚度薄，而不需要其餘的加工處理，由於利用全體為平均的厚度的單極單元，可達到製作的簡單化。
對此，在各單極單元中，芯部的厚度比軛部的厚度薄，在兩單極單元重疊的情況下，兩單極單元的芯部彼此可以不接觸。在此例中，不需要上述的間隔單元11。
在習知的圓筒型線性馬達中，在半徑方向磁化的圓筒狀磁鐵連接於實心的內軛，或者是將在軸方向磁化的圓筒型磁鐵連接於實心的內軛。在此種構造中，內軛加大而移動元件的質量變重，難以具有高速的反應性。對此，在上述的移動元件1中，內軛2為中空，而且減低在內側產生的磁束，由於角筒狀的內軛2的厚度變薄，可達到移動元件1的輕量化。因此，可提高移動元件1的反應速度。
又，使移動元件的內軛變薄的方法是使磁鐵的極距變小，但是使極距變小時，在習知的電機元件的構造中，繞線的位置變多，而形狀會有大型化的傾向。對此，在電機元件4中，在每個磁極上實施繞線，而實施一系列的繞線8a、8b，即使磁極間距變小，繞線構造也不會複雜而會簡單，容易小型化。
又，在線性馬達10中，由於移動元件1的剖面形狀為角形(在上述例子中為四角形)，可將磁鐵在複數個面上分割而配置，而且使用平板狀的磁鐵。因此，與圓筒狀線型馬達相比，包含選擇所使用的磁鐵的製作的自由度極高，容易製作具有優良剛性的移動元件1。
又，移動元件1的內軛2的相鄰的外側面之間的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置係偏移至內軛2的軸方向(移動元件1的移動方向)。因此，提高減少推力漣波及/或制動力的效果，消除頓轉而實現移動元件1的平滑的直線移動。
又，相對於第一單極單元5以及第二單極單元6的本體的邊的方向，各單極單元5、6的開口部5a、6a的邊的方向傾斜45度。因此，電機元件4中的磁束的流動變得圓滑，難以產生磁氣飽和。
而且，在上述的實施形態中，在內軛2的各外側面上，各五組平均總計20個平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d依次連接而形成，但此為一例，其個數可以是任意個。又，第一單極單元5、第二單極單元6交互配置二組，但此為一例，其組數可為任意數。
又，在上述的實施形態中，內軛2的形狀為四角筒形，但是此為一例，八角筒形等的其他的多角筒形亦可。
而且，在上述的實施形態中，對第一單極單元5的芯部5c實施一系列的繞線8a、8b，但也可以在第二單極單元6的芯部6c實施一系列的繞線。
在上述的實施形態中，在四角筒形的內軛2的四個外側面上，在相向的二個外側面上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置相同，相鄰的二個外側面之間的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置產生偏移，但內軛2的四個外側面之間的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置每個稍微偏移而全部都不同的構造亦可。但是，即使在此種構造例中，最大偏移量為平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的四個為一組的長度的1/4以下。
雖然針對單相的線性馬達(單相的單元)做說明，但例如構成三相驅動的線性馬達的情況下，上述電機元件三個，以磁極間距×(n+1/3)或者是磁極間距×(n+2/3)(但是n為整數)為間隔而配置成直線狀，如此可使移動元件貫穿。而且，此時考慮容納繞線的空間而可設定整數n。
(第二實施形態)
第7圖、第8A~8C圖、第9圖分別為第二實施形態的移動元件21、電機元件4、線性馬達30的構造的立體圖。在第7圖、第8A~8C圖、第9圖中，與第1圖、第2A~2C圖、第3A、3B圖相同的部分給予相同的符號而省略其說明。
如第7圖所示，在移動元件21中，在內軛的外側面的二個角部於軸方向延伸而設置線性導軌12。而且，在構成電機元件4的第一單極單元5、第二單極單元6的開口部上可設有供線性導軌12通過的缺口。在四片單極單元重疊的第8A圖所示的本體的表面與背面上，設有移動元件支持框14，其如設置線性導引滑動件13的第8B圖所示，構成單相單元的電機元件4(參照第8圖)。然後，藉由使如第7圖所示的移動元件1貫穿第8C圖所示的電機元件4，而構成單相驅動線性馬達30(單相成分的單元)(參照第9圖)。
在該第二實施形態中，藉由線性導軌12，使移動元件21從橫方向推壓而支持。因此，可更加地提高剛性。又，藉由線性導軌12，可抑制彎曲振動、共振振動等的振動。因此，即使高速一動也不會產生大的振動，實現不會嘎嘎 作響而穩定的高速直線移動。
(第三實施形態)
第三實施形態為上述第一實施形態的變形例。第10圖為第三實施形態的移動元件的構造的立體圖。該第三實施形態的移動元件31係從第一實施形態的移動元件1(參照第1圖)移除於移動元件的軸方向上磁化的平板狀磁鐵3b、3d的構造。即，移動元件31在四角筒狀的軟質磁性體製的內軛2的各外側面上，二種平板狀磁鐵3a、3c依序於內軛2的軸方向(線性導引滑動件13的移動方向)上交互地設置。在第10圖中，空白箭號表示各平板狀磁鐵3a、3c的磁化方向。平板狀磁鐵(第一瓶版狀磁鐵)3a係垂直於內軛2的外側面，並從內側向外側的方向上磁化的平板狀的永久磁鐵。另一方面，平板狀磁鐵(第二平板狀磁鐵)3c垂直於內軛2的外側面，而在從外側朝向內側的方向上磁化的平板狀的永久磁鐵。因此，平板狀磁鐵3a與平板狀磁鐵3c的磁化方向為垂直於內軛2的外側面的方向上，但方向相反。
然後，在內軛2的外側面之間的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置偏移了二種一組的平板狀磁鐵3a、3c的長度的1/4以下的尺寸。如第10圖所示，在四角筒狀的內軛2的四個外側面中，相向的二個外側面之間的該等平板狀磁鐵3a、3c的設置位置相同，但相鄰的二個外側面之間的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置偏移。
第三實施形態的電機元件的構造與上述第一實施形態的電機元件4的構造(參照第2A～2C、3A、3B圖)相同。
在該第三實施形態的線性馬達的情況下，電機元件4做為定子的功能，藉由在繞線8a、8b流通相反方向的電流，貫穿電機元件4的中空部9的移動元件31相對於電機元件4(定子)進行往復直線運動。此時，移動元件31的內軛2的相鄰的外側面之間的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置係於內軛2的軸方向(移動元件31的移動方向)偏移。因此，可提高減低推力漣波及/或制動力的效果，消除頓轉而實現移動元件31的平滑的直線運動。
而且，各五組平均共計10個平板狀磁鐵3a、3c依順序連接構成，但此為一例，其數量可以是任意個。又，內軛2的形狀雖然為四角筒狀，但此為一例，八角筒狀等其他的多角筒狀亦可。在四角筒狀的內軛2的外側面，在相向的外側面上，平板狀磁鐵3a、3c的設置位置相同，相鄰的二個外側面之間的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置偏移，但內軛2的四個外側面之間的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置稍微平均地偏移而全部不同亦可。但是，即使在此種例中，最大偏移量為平板狀磁鐵3a、3c的二個一組的長度的1/4以下。
(第四實施形態)
第四實施形態係以一個芯單元進行二相驅動。由於在上述的第一或第三實施形態中是以三相驅動，三個電機元件配置成直線狀而使移動元件貫穿的構造。因此，會有構成的線性馬達的全長變長的困難點。在以下說明的第四實施形態中，以一個芯單元進行二相驅動，可大幅度地改良三相分離獨立型的問題：全長變長。
第11圖為本發明的第四實施形態的移動元件的構造的立體圖。移動元件41中，四角筒狀的軟質磁性體製的內軛2的四個各外側面2a、2b、2c、2d上，四種平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d依序交互地設置於內軛2的軸方向(移動元件41的移動方向)。在第11圖中，空白箭號表示各平板磁鐵3a、3b、3c、3d的磁化方向。平板狀磁鐵(第一平板狀磁鐵)3a為垂直於內軛2的外側面而從內側朝向外側的方向上磁化的平板狀的永久磁鐵。另一方面，平板狀磁鐵(第二平板狀磁鐵)3c為垂直於內軛2的外側面而從外側朝向內側的方向上磁化的平板狀的永久磁鐵。如此，平板狀磁鐵3a與平板狀磁鐵3c的磁化方向為垂直於內軛2的外側面的方向，但方向相反。
又，平板狀磁鐵3b、3d為在內軛2的軸方向(外側面的長度方向)，從相鄰的平板狀磁鐵3c朝向相鄰的平板狀磁鐵3a的方向上磁化的平板狀的永久磁鐵。因此，平板狀磁鐵3b與平板狀磁鐵3d的磁化方向為內軛2的軸方向，但方向相反。
然後，在內軛2的上側相鄰的二個外側面2a、2b中的該等的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與在內軛2的下側相鄰的二個外側面2c、2d中的該等的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置偏移了一組中有四種的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的總長的1/4的尺寸(界磁週期為λ時，其為λ/4，電氣角度為90度)。
由於第四實施形態的電機元件的構造與上述第一實施形態的電機元件4的構造(第2A～2C圖、第3A、3B圖)相同，因此省略其說明。
第12圖為第四實施形態的線性馬達50的構造的立體圖，第13圖為表示該線性馬達50的構造的部分破斷立體圖。依照第一單極單元5A、間隔單元11A、第二單極單元6A、間隔單元11C、第一單極單元5B、間隔單元11B、第二單極單元6B的順序，該等單元交互排列而重疊，如此構成電機元件4。然後，藉由在上述第11圖所示的移動元件41貫穿連接電機元件4的開口部5a、6a而形成的中空部9(參照第3B圖)，而構成第四實施形態的二相驅動的線性馬達50。
此時，移動元件41中的內軛2的上側的相鄰的外側面2a、2b係相向於第一單極單元5中的上側的芯部5c(做為第一繞線的上側的繞線8a)，內軛2的下側的相鄰的外側面2c、2d係相向於第一單極單元5中的上側的芯部5c(做為第二繞線的上側的繞線8b)，在此情況下移動元件41貫穿電機元件4的中空部9。
然後，在繞線8a與繞線8b中的通電的相位差為90度，而在繞線8a上流過正弦波的的電流，在繞線8b上流過餘弦波的的電流。在此線性馬達50的情況下，電機元件4是做為定子的功能。藉由在繞線8a、8b上流過相位差90度的電流，在貫穿電機元件4的中空部9的移動元件41上產生連續的推力，移動元件41相對於電機元件4(定子)進行往復直線運動。此時，在電機元件4的上側的芯部5c與下側的芯部5c得到交互的推力的峰值，以一個芯單元可得到連續的推力，而可實現二相驅動的線性馬達50。
如前所述，第一、第三實施形態的三相獨立型的線性馬達中需要三個電機元件，又在相鄰的電機元件之間必須設置調整相位的相隔空間，會有其全長變長的困難點。對此，在上述的第四實施形態的線性馬達中，由於由一個電機元件移動移動元件，全長可大幅度地縮短。如此，即使在狹窄的區域也可以利用，線性馬達的利用範圍變大。
不用說，在該第四實施形態中也具有在第一、第三實施形態中所具備的優點。即，由於在相鄰的兩單極單元之間插入間隔單元11，在各單極單元中的芯部的厚度必須比軛部的厚度薄，而不需要其餘的加工處理，由於利用全體厚度平均的單極單元，可簡化製作處理。又，在半徑方向磁化的圓筒行磁鐵連接於實心的內軛或者是於軸方向磁化的圓筒狀磁鐵連接於實心的內軛的構造等的習知的圓筒型線性馬達中，內軛變大而移動元件的質量變重，難以產生高速反應性，但在第四實施形態的移動元件41中，內軛2為中空，而且會減低產生於其內側的磁束而使角筒狀的內軛2的厚度變薄，可達到移動元件41的輕量化。因此，可提高移動元件41的反應速度。
又，使移動元件的內軛變薄的方法，為使磁鐵的極距變小的方法，在極距變小的情況下，在習知的電機元件的構造中，繞線的位置變多而形狀有大型化的傾向，在第四實施形態的電機元件4中，不對每個極實施繞線，而是實施一系列的繞線8a、8b，即使磁極間距變小，繞線構造不會複雜而變得簡單，容易小型化。
又，在第四實施形態的線性馬達50中，由於移動元件41的剖面形狀為四角形，磁鐵可分割四個面而配置，且可使用平板狀的磁鐵。因此，與圓筒形線型馬達相比，包含選擇所使用的磁鐵的製作的自由度極高，容易製作具有優良剛性的移動元件41。又，相對於第一單極單元5以及第二單極單元6的本體的邊的方向，各單極單元5、6的開口部5a、6a的邊的方向傾斜45度。因此，電機元件4中的磁束的流動變得圓滑，難以產生磁氣飽和。
而且，各五組平均總計20個平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d依次連接而形成，但此為一例，其個數可以是任意個。又，第一單極單元5、第二單極單元6交互配置二組，但此為一例，其組數可為任意數。又，雖然分別在繞線8a流過正弦波電流，在繞線8b流過餘弦波電流，但僅是舉例表示，只要使繞線8a與繞線8b流過電氣角度相差90度的電流即可。例如，在繞線8a、繞線8b通電的電流波形可以是電氣角度相差90度的矩形波狀或梯形波狀。
因此，在二相驅動的線性馬達中，向來都存在著推力漣波、制動力大的問題，在第四實施形態中也考慮到此問題。以下，針對減低第四實施形態中的推力漣波、制動力的方法作說明。在第四實施形態中，藉由調整移動元件41中的平板狀磁鐵的配列以及電機元件4的磁極齒(teeth)的間隔，可減少二相驅動方式的線性馬達中成為其問題的推力漣波、制動力。
在二相驅動方式的線性馬達中，在二次、四次、六次、八次的各高頻波次數中，推力漣波、制動力的高頻波成分變大。於此，分別針對減低在各次數中的高頻波成分的方法做說明。在下述的例子中，根據180度相位差的二個正弦波相加後互相抵消，180度相位差的二個餘弦波相加後互相抵消的原理。
<二次及六次的高頻波成分的減低>
第14圖為標準的電機元件4的剖視圖。如上所述，(參照第12圖、13圖)，第一單極單元5A、間隔單元11A、第二單極單元6A、間隔單元11C、第一單極單元5B、間隔單元11B、第二單極單元6B的順序交互地配列而一體化，以此方式構成電機元件4。在第14圖的例子中，三片間隔單元11A、11B、11C為相同的厚度，第一單極單元5A、第二單極單元6A、第一單極單元5B、第二單極單元6B係均等地配置。而且，第一單極單元5A、間隔單元11A以及第二單極單元6A的一組稱為第一區塊51，第一單極單元5B、間隔單元11B以及第二單極單元6B的一組稱為第二區塊52。
第15圖為用於說明減低二次及六次高頻波成分的方法的電機元件4的剖視圖。在第15圖中，由於第14圖所示的各單極單元的均等配置，電氣角度90度變大。即，第一區塊51與第二區塊52的間隔(第二單極單元6A與第一單極單元5B的間隔)變大成為電氣角度90度(磁場週期為λ時，其長度為λ/4)，第一單極單元5A與第二單極單元6A之間以及第一單極單元5B與第二單極單元6B之間變大。此種構造與第14圖所示的例子相比，由於間隔單元11C的厚度變厚(藉由使用更厚的間隔件11C)而容易達成。
藉由第一區塊51與第二區塊52之間電氣角度放大為90度，在第二次高頻波中，產生了180度(=90度×2)的偏移，由於第一區塊51以及第二區塊52之間相加而互相抵消，減低了二次的高頻波成分。又，在六次的高頻波中產生了540度(=90度×6)的偏移而在區塊之間互相抵消，減低了六次的高頻波成分。如此，藉由調整第一區塊51與第二區塊52的間隔(磁極齒的間隔)，減低了推力漣波、制動力的二次及六次的高頻波成分。
<四次高頻波成分的減低>
第16圖為用於說明減低四次高頻波成分的方法的移動元件41的剖視圖。在內軛2的上側的外側面2a、2b上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與下側的外側面2c、2d上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置維持著電氣角度90度(長度λ/4)的偏移，上側的外側面2a上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與相同上側的外側面2b上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置偏移了電氣角度45度(長度為λ/8)之同時，下側的外側面2c上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與相同下側的外側面2d上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置偏移了電氣角度45度(長度為λ/8)。
藉由在相鄰的外側面之間，平板狀磁鐵的設置位置偏移了電氣角度45度，四次的高頻波產生了180度(=45度×4)的偏差，藉由相鄰的外側面之間的相加而抵消，減低了四次的高頻波成分。如此，藉由調整在內軛2的各外側面的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置，減低了推力漣波、制動力的四次的各高頻波成分。
<八次的高頻波成分的減低>
第17圖為用於說明減低八次高頻波成分的方法的電機元件4的剖視圖。進行上述的第15圖所示的間隔件11C的厚度調整之後的第一區塊51以及第二區塊52的重心位置不變，在第一單極單元5A與第二單極單元6A之間以及第一單極單元5B及第二單極單元6B之間分別擴大了電氣角度22.5度(長度λ/16)(參照空白箭號)。此種構造藉由使間隔單元11A、11B的厚度變厚(藉由藉由使用更厚的間隔件11A、11B)而容易達成。
第一單極單元與第二單極單元之間的電氣角度擴大為22.5度，在八次的高頻波中產生了180度(=22.5度×8)的偏移，由於鄰接的單極單元之間相加而抵消，減低八次的高頻波成分。如此，藉由調整兩區塊中第一單極單元、第二單極單間的間隔(磁極齒的間隔)，減低了推力漣波、制動力的八次的各高頻波成分。
而且，上述的方法(第一減低方法)只是一例，減低推力漣波、制動力的高頻波成分的方法並不限於此，使用其他的方法亦可。對於各次的高頻波成分的其他的僅低方法說明如下。
(第二減低方法)
在該方法中，藉由調整移動元件的磁鐵配列，減低了推力漣波、制動力的二次及六次的高頻波成分，藉由電機元件的兩區塊之間的間隔的調整而減低了四次的高頻波成分，藉由調整各區塊內的第一單極單元、第二單極單元的間隔的調整而減低八次的高頻波成分。
(第三減低方法)
在該方法中，藉由電機元件的兩區塊之間的間隔，而減低了推力漣波、制動力的二次及六次的高頻波成分，藉由調整各區塊內的第一單極單元、第二單極單元的間隔的調整而而減低了四次的高頻波成分，藉由調整移動元件的磁鐵配列，減低了八次的高頻波成分。
(第五實施形態)
在第四實施形態中，與第三實施形態相同，也可以不設置在移動元件的軸方向上磁化的平板狀磁鐵3b、3d。
即，移動元件為在四角筒狀的軟質磁性體製的內軛2的各外側面2a～2d上，依序在內軛2的軸方向上(移動元件的移動方向)交互設置二種平板狀磁鐵3a、3c，在內軛2的上側的外側面2a、2b上的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置與在內軛2的下側的外側面2c、2d上的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置偏移了以二種類為一組的平板狀磁鐵3a、3c的長度的1/4的尺寸(磁場週期為λ時，其為λ/4，電氣角度為90度)。
又，為了減低推力漣波、制動力的二次、四次、六次、八次的高頻波成分，與上述的第四實施形態相同，在內軛2的上側的外側面2a、2b中的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置與上側的外側面2c、2d中的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置維持著偏移了電氣角度90度的狀態，上側的外側面2a中的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置與相同上側的外側面2b中的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置偏移了既定的電氣角度(二次及六次為90度，四次為45度，八次為22.5度)之同時，在下側的外側面2c中的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置相同下側的外側面2d中的平板狀磁鐵3a、3c的設置位置偏移了既定的電氣角度(二次及六次為90度，四次為45度，八次為22.5度)。
而且，在上述第四、第五實施形態中，與第二實施形態相同，設置線性導軌12(參照第7圖)，延伸至在移動元件41中的內軛2的外側面的二個角部，而且在構成電機元件4的第一單極單元5、第二單極單元6的開口部上設置供線性導軌12通過的缺口。
以下，針對本發明的發明人所製作的線性馬達的具體構造及所製作的線性馬達的特性做說明。
(第一實施形態的實施例)
首先，用於線性馬達的移動元件1為製作包含第1圖所示的四角筒狀的內軛與平板狀的永久磁鐵的移動元件。使用的內軛2為純鐵製的四角筒狀，其外側形狀為22mm角，內側形狀為18mm角。
分別在該內軛2的四個外側面上，四種為一組的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d有10組，在內軛2的軸方向(移動元件1的移動方向)上連接。平板狀磁鐵3a為長10mm、寬22mm、高4mm，從移動元件1的內側(移動方向軸中心)朝向外側的高度方向磁化的永久磁鐵，平板狀磁鐵3c為長10mm、寬22mm、高4mm，從移動元件1的外側朝向內側的高度方向磁化的永久磁鐵。平板狀磁鐵3a、平板狀磁鐵3c的磁化方向朝向高度方向(垂直於內軛2的外側面的方向)，但該方向為彼此相反的方向(參照第1圖的空白箭號)。
又，平板狀磁鐵3b為長2mm、寬22mm、高4mm，從移動元件1的平板狀磁鐵3c朝向平板狀磁鐵3a的長度方向上磁化的永久磁鐵，平板狀磁鐵3d為長2mm、寬22mm、高4mm，從移動元件1的平板狀磁鐵3c朝向平板狀磁鐵3a的長度方向上磁化的永久磁鐵。平板狀磁鐵3b、平板狀磁鐵3d的磁化方向為朝向長度方向(移動元件1的移動方向)，但該方向為彼此相反的方向(參照第1圖的空白箭號)。
因此，該等10組40個平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d連接的長度為240mm(=(10mm+2mm+10mm+2mm)×10)。該等平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置，在相鄰的內軛2的外側面之間，偏移了平板狀磁鐵3b或3d的長度(2mm)。
接著，製作電機元件4。第18圖所示的形狀的電機元件素材係從0.5mm厚的矽鋼板切出16片，將切出的16片重疊接著，製作出厚度8mm的第一單極單元5、第一單極單元6(參照第2A、2B圖)。又，如第18B圖所示的形狀的電機元件素材係從0.5mm厚的矽鋼板切出8片，將切出的8片重疊接著，製作出後4mm的間隔單元11。
如此，將所製作的各單元依照第一單極單元5、間隔單元11、第二單極單元6、間隔單元11、第一單極單元5、間隔單元11、第二單極單元6的順序重合，而構成單相的單元(參照第3A圖)。該單相單元的單位厚度為44mm(=8mm×4+4mm×3)。又，磁極間距為12mm(=8mm+4mm)。
對於該單相的單元而言，對於驅動繞線8a、驅動繞線8b，在四角的間隙部分，為了確保絕緣，對於電機元件芯部施加繞線的部分纏繞聚亞醯胺膠帶，導線在其上於二個位置纏繞100次(參照第3B圖)。然後，進行直線連接，使通電後電流的走向相反。
如此，準備三個製作好的電機元件4，該三個電機元件4分別相隔20mm(=12mm×(1+2/3))並排列成直線狀，在中央的中空部插入移動元件(參照第4圖)，移動元件1不與電機元件4接觸而可於長度方向移動地固定於測試台上。
形成捲繞於三個電機元件4的一對驅動線圈的一端被連結而另一端連接於三相電源U、V、W相的星狀接線，而連接於馬達控制器。又，移動元件1前端部份連接著光學式線性規，線性編碼器安裝於測試台固定側，讀取移動元件1的位置。又，以線性編碼器檢測出的位置訊號輸出至上述的馬達控制器而控制移動元件1的位置。
在此種連接之後，改變施加於驅動線圈的驅動電流而測定移動元件1的推力。此時，以測力規推壓至移動元件1的方法測定推力。此測定的結果如第19圖所示。第19圖的橫軸為電機元件1相當的驅動電流的實效值×線圈的繞線數。
如第19圖所示，得到超過700N的最大推力。由於移動元件1的質量為1.1kg，推力/移動元件質量比為637N/kg。在得到700N的推力的其他方式中的習知的線性馬達(特開2002-359962號公報)，由於移動元件的質量必須是3kg以上，其推力/移動元件質量比為233N/kg以下。在本發明的線性馬達中，與習知的線性馬達相比，由於可得到相同的推力，移動元件的質量減低至1/3的程度。如此，在本發明中，提供一種在加工機等的高速處理中具有非常效果的線性馬達。
(第四實施形態的實施例)
對於由一個芯單元而進行二相驅動的第四實施形態的實施例做說明。第20A、20B、20C圖分別表示移動元件1貫穿電機元件4的狀態上視圖、側視圖、剖視圖。在此實施例中，具有在第二實施形態中說明的線性導軌12、線性導引滑動件13以及移動元件支持框14。
首先，用於線性馬達的移動元件41為製作包含第11圖所示的四角筒狀的內軛與平板狀的永久磁鐵的移動元件。所使用的內軛2為純鐵製的四角筒狀，其外側形狀為32mm角、內側形狀為26mm角。
在此種內軛2的四個外側面2a～2d上，四種為一組的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d於複數組內軛2的軸方向(移動元件1的移動方向)上連接。平板狀磁鐵3a為長10mm、寬25mm、高4mm，從移動元件41的內側(移動方向軸中心)朝向外側的高度方向磁化的永久磁鐵，平板狀磁鐵3c為長10mm、寬25mm、高4mm，從移動元件41的外側朝向內側的高度方向磁化的永久磁鐵。平板狀磁鐵3a、平板狀磁鐵3c的磁化方向朝向高度方向(垂直於內軛2的外側面的方向)，但該方向為彼此相反的方向(參照第11圖的空白箭號)。
又，平板狀磁鐵3b為長2mm、寬25mm、高4mm，從移動元件41的平板狀磁鐵3c朝向平板狀磁鐵3a的長度方向上磁化的永久磁鐵，平板狀磁鐵3d為長2mm、寬25mm、高4mm，從移動元件41的平板狀磁鐵3c朝向平板狀磁鐵3a的長度方向上磁化的永久磁鐵。平板狀磁鐵3b、平板狀磁鐵3d的磁化方向為朝向長度方向(移動元件41的移動方向)，但該方向為彼此相反的方向(參照第11圖的空白箭號)。
在內軛2的上側的相鄰的外側面2a、2b中的該等平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d設置位置與內軛2的下側的相鄰的外側面2c、2d中的該等平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d設置位置在移動元件41的移動方向(軸方向)上偏移了6mm。四種為一組的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的總長度為24mm，而6mm的偏移係相當於界磁週期(λ)的磁鐵配列週期24mm的1/4尺寸(λ/4：電氣角度90度)的偏移。
又，在上側的外側面2a中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與相同的上側的外側面2b中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置在移動元件41的移動方向偏移了3mm，在下側的外側面2c上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與相同的下側的外側面2d上的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置在移動元件41的移動方向偏移了3mm。該3mm的偏移相當於第16圖所說明的電氣角度45度(界磁週期(λ)24mm的1/8的尺寸的λ/8)的偏移。如上所述，製作長度141mm、寬度25m1n、高度4mm的移動元件41。
接著，製作電機元件4。第21A圖所示的形狀的電機元件素材係從0.5mm厚的矽鋼板切出20片，將切出的20片重疊接著，製作出厚度10mm的第一單極單元5(5A、5B)、第一單極單元6(6A、6B)。又，如第21B圖所示的形狀的電機元件素材係從0.5mm厚的矽鋼板切出7片，將切出的7片重疊接著，製作出後3.5mm的二個間隔單元11(間隔單元11A、11B)之同時，將切出的13片重疊接著而製作厚度為6.5mm的一個間隔單元11(間隔單元11C)。
如此，將所製作的各單元依照第一單極單元5A、間隔單元11A、第二單極單元6A、間隔單元11C、第一單極單元5B、間隔單元11B、第二單極單元6B的順序重合，而構成長80mm、寬80mm、高53.5mm(=10mm×4+3.5mm×2+6.5mm×1)的芯單元。而且如此的各間隔件11A、11B、11C的厚度為減低推力漣波、制動力的二次及六次、八次的各高頻波成分，且調整由第15圖、第17圖所說明的磁極齒的間隔而適當地設定。
在第22圖中，表示了該第一減低方法的芯單元的剖視圖。在該例中，為了減低推力漣波、制動力的二次及六次、八次的各高頻波成分，兩區塊51、52的間隔擴大為界磁週期為λ(=24mm)時相當於λ/4(電氣角度90度)的6mm，又，減低八次的高頻成分，在各區塊51、52內的第一單極單元5A、6A與第二單極單元5B、6B的間隔(磁極齒的間隔)擴大至相當於λ/16(電氣角度22.5度)的1.5mm。結果，基板的間隔單元的厚度為2mm，間隔單元11A、11B的厚度為3.5mm、間隔單元11C的厚度設定為6.5mm。
對於該芯單元，驅動線圈的繞線8a、繞線8b，在四角的間隙部分，為了確保絕緣，對於電機元件芯部施加繞線的部分纏繞聚亞醯胺膠帶，導線在其上於二個位置纏繞100次。然後，分別對繞線8a、繞線8b施加正弦波形的驅動電流、餘弦波形的驅動電流。
此種電機元件的二個驅動線圈連接於二相驅動用馬達控制器，在移動元件的前端安裝位置感測器，將位置訊號輸入二相驅動的馬達控制器，而測定線性馬達的推力。此測定的結果如第23圖所示。第23圖的橫軸為驅動電流的實效值×線圈的繞線數。
如第23圖所示，推力與驅動電流在比例範圍內得到160N左右的推力，又，得到200N以上的最大推力。此種優良的特性在第四實施形態中，由全長65mm的電機元件達成。
在習知例中的相獨立型線性馬達(特開2008-228545號公報)或者是上述三相驅動型的線性馬達，為了得到與該第四實施形態相同的推力特性，必須要全長150mm左右的電機元件的長度，在第四實施形態中可實現一半以下的較短尺寸。由於第四實施形態中的線性馬達可達到以上所述的小型化及省空間，其成為最適合X-Y-Z軸的三軸驅動台重疊使用的線性馬達。
(第二減低方法的實施例)
在第二減低方法中，藉由調整移動元件的磁鐵配列而減低推力漣波、制動力的二次及六次的各高頻波成分，藉由調整兩區塊51、52之間的間隔而減低四次的高頻波成分，藉由調整第一單極單元5A、第二單極單元6B之間的間隔以及在區塊52內的第一單極單元5A、第二單極單元6B之間的間隔而減低八次的高頻波成分。
內軛2的上側的相鄰的外側面2a、2b中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與內軛2的下側的相鄰的外側面2c、2d中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置在移動元件41的移動方向(軸方向)上偏移了6mm(λ/4：電氣角度90度)，就此而言，在上側的外側面2a中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與相同的上側的外側面2b中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置在移動元件41的移動方向(軸方向)上偏移了6mm(λ/4：電氣角度90度)，在下側的外側面2c中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與相同的下側的外側面2d中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置在移動元件41的移動方向(軸方向)上偏移了6mm(λ/4：電氣角度90度)。
第24圖表示第二減低方法的芯單元的剖視圖。在此例中，為了減低推力漣波、制動力的四次的高頻波成分，將兩區塊51、52的間隔擴大至界磁週期為λ(=24mm)時相當於λ/8(電氣角度45度)的3mm，又，為了減低八次的高頻成分，在各區塊51、52內的第一單極單元5A、6A與第二單極單元5B、6B的間隔(磁極齒的間隔)擴大至相當於λ/16(電氣角度22.5度)的1.5mm。結果，磁極齒的間隔擴大為均等的1.5mm。在該芯單元中，各間隔單元11A、11B、11C的厚度均為3.5mm，芯單元全體的高度變成50.5mm(=10mm×4+3.5mm×3)。
(第三減低方法的實施例)
在該方法中，藉由調整兩區塊51、52之間的間隔而減低推力漣波、制動力的二次及六次的各高頻波成分，藉由調整第一單極單元5A、第二單極單元6B之間的間隔以及在區塊52內的第一單極單元5A、第二單極單元6B之間的間隔而減低四次的高頻波成分，藉由調整移動元件41的磁鐵配列而減低八次的高頻波成分。
第25圖為第三減低方法的芯單元的剖視圖。在此例中，為了減低推力漣波、制動力的二次及六次的高頻波成分，將兩區塊51、52的間隔擴大至界磁週期為λ(=24mm)時相當於λ/4(電氣角度90度)的6mm，又，為了減低四次的高頻成分，在各區塊51、52內的第一單極單元5A、6A與第二單極單元5B、6B的間隔(磁極齒的間隔)擴大至相當於λ/8(電氣角度45度)的3mm。結果，磁極齒的間隔擴大為均等的3mm。在該芯單元中，各間隔單元11A、11B、11C的厚度均為5mm，芯單元全體的高度變成55mm(=10mm×4+5mm×3)。
又，內軛2的上側的相鄰的外側面2a、2b中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與內軛2的下側的相鄰的外側面2c、2d中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置在移動元件41的移動方向(軸方向)上偏移了6mm(λ/4：電氣角度90度)，就此而言，在上側的外側面2a中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與相同的上側的外側面2b中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置在移動元件41的移動方向(軸方向)上偏移了1.5mm(λ/16：電氣角度22.5度)，在下側的外側面2c中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置與相同的下側的外側面2d中的平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置在移動元件41的移動方向上偏移了1.5mm(λ/16：電氣角度22.5度)。
(第五實施形態的實施例)
與上述第四實施形態的實施例相同地製作的電機元件的二個驅動線圈連接於二相驅動用馬達控制器，在移動元件的前端安裝有位置感測器，將位置訊號輸入二相驅動用馬達控制器，而測定線性馬達的推力特性。該測定結果如第26圖所示。第26圖的橫軸為驅動電流的實效值×線圈的繞線數。
如第26圖所示，推力與驅動電流比例範圍內得到140N左右的推力。該推力的數值與第四實施形態的實施例(160N左右)相比，僅不設置於移動元件軸方向上磁化的平板狀磁鐵的部分少。但與相獨立型的線性馬達或三相驅動型的線性馬達相比，可達到較短尺寸化、小型化及省空間化的效果。
1、21、31、41．．．移動元件
2．．．內軛
2a、2b、2c、2d．．．外側面
3a．．．平板狀磁鐵(垂直於內軛的外側面而從內側向外側磁化的磁鐵：第一平板狀磁鐵)
3b．．．平板狀磁鐵(於內軛的軸方向上磁化的磁鐵)
3c．．．平板狀磁鐵(垂直於內軛的外側面而從外側向內側磁化的磁鐵：第二平板狀磁鐵)
3d．．．平板狀磁鐵(於內軛的軸方向上磁化的磁鐵)
4．．．電機元件
5、5A、5B．．．第一單極單元
6、6A、6B．．．第二單極單元
5a、6a．．．開口部
5b、6b‧‧‧軛部
5c、6c‧‧‧芯部
7a、7b、7c、7d‧‧‧間隙部分
8a、8b‧‧‧繞線
9‧‧‧中空部
10、30、50‧‧‧線性馬達
11、11A、11B、11C‧‧‧間隔單元
12‧‧‧線性導軌
13‧‧‧線性導引滑動件
14‧‧‧移動元件支持框
第1圖為第一實施形態的移動元件的構造的立體圖。
第2A～2C圖為使用於線性馬達的電機元件的構造的立體圖。
第3A、3B圖為使用於線性馬達的電機元件的構造的立體圖。
第4圖為第一實施形態的線性馬達的構造的立體圖。
第5圖為第一實施形態的線性馬達的構造的部分破斷立體圖。
第6圖表示電機元件中的通電狀態與起磁力的剖視圖。
第7圖為第二實施形態的移動元件的構造的立體圖。
第8A～8C圖為第二實施形態的電機元件的構造的立體圖。
第9圖為第二實施形態的線性馬達的構造的立體圖。
第10圖為第三實施形態的移動元件的構造的立體圖。
第11圖為第四實施形態的移動元件的構造的立體圖。
第12圖為第四實施形態的線性馬達的構造的立體圖。
第13圖為第四實施形態的線性馬達的構造的部份破斷立體圖。
第14圖為標準的電機元件的剖視圖。
第15圖為用於說明減低二次及六次高頻波成分的方法的電機元件的剖視圖。
第16圖為用於說明減低四次高頻波成分的方法的移動元件的剖視圖。
第17圖為用於說明減低八次高頻波成分的方法的電機元件的剖視圖。
第18A、18B圖為用於製作第一實施形態的電機元件的平面圖。
第19圖為表示第一實施形態的的線性馬達的推力特性的測定結果的圖。
第20A、20B、20C圖為表示第四實施形態的移動元件貫穿電機元件的狀態的上視圖、側視圖及剖視圖。
第21A、21B圖為用於製作第四實施形態的電機元件的平面圖。
第22圖為表示高頻波次數成分的第一減低方法的芯單元的剖視圖。
第23圖為表示第四實施形態的的線性馬達的推力特性的測定結果的圖。
第24圖為表示高頻波次數成分的第二減低方法的芯單元的剖視圖。
第25圖為表示高頻波次數成分的第三減低方法的芯單元的剖視圖。
第26圖為表示第五實施形態的的線性馬達的推力特性的測定結果的圖。
1．．．移動元件
4．．．電機元件
8a、8b．．．繞線
10．．．線性馬達

Claims (7)

  1. 一種線性馬達，包括：一移動元件，在角筒狀的軟質磁性體製的內軛的外側面上的複數個平板狀磁鐵中，於垂直於上述內軛的外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵以及於上述內軛的軸方向上磁化的平板狀磁鐵在上述內軛的個別的外側面上於上述內軛的軸方向上交互連接，於上述垂直方向上磁化的平板狀磁鐵中，從上述內軛的內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從上述內軛的外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在上述內軛的軸方向上交互地配置，在上述軸方向上磁化的平板狀磁鐵從相鄰的第二平板狀磁鐵朝向相鄰的第一平板狀磁鐵的方向上磁化，上述內軛的外側面間的上述複數個平板狀磁鐵的設置位置偏位；以及一電機元件，包括：一第一單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及從該軛部朝向上述開口部的方向上延伸設置的芯部；一第二單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及設於上述第一單極單元的芯部旋轉90度的位置且從該軛部朝向上述開口部的方向延伸設置的芯部，該第一單極單元與該第二單極單元係交互重疊，對上述第一單極單元的複數個芯部及/或上述第二單極單元的複數個芯部實施繞線，其中該移動元件係貫穿上述第一單極單元的開口部以及上述第二單極 單元的開口部。
  2. 一種線性馬達，包括：一移動元件，在角筒狀的軟質磁性體製的內軛的外側面上的複數個平板狀磁鐵中，從上述內軛的內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從上述內軛的外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在上述內軛的個別的外側面上於上述內軛的軸方向上交互地配置，上述內軛的外側面間的上述複數個平板狀磁鐵的設置位置偏位；以及一電機元件，包括：一第一單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及從該軛部朝向上述開口部的方向上延伸設置的芯部；一第二單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及設於上述第一單極單元的芯部旋轉90度的位置且從該軛部朝向上述開口部的方向延伸設置的芯部，該第一單極單元與該第二單極單元係交互重疊，對上述第一單極單元的複數個芯部及/或上述第二單極單元的複數個芯部實施繞線，其中該移動元件係貫穿上述第一單極單元的開口部以及上述第二單極單元的開口部。
  3. 一種線性馬達，包括：一移動元件，在四角筒狀的軟質磁性體製的內軛的四個外側面上設置的複數個平板狀磁鐵中，於垂直於上述內軛的外側面的方向上磁化的平板狀磁鐵以及於上述內軛的 軸方向上磁化的平板狀磁鐵在上述內軛的個別的外側面上於上述內軛的軸方向上交互連接，於上述垂直方向上磁化的平板狀磁鐵中，從上述內軛的內側朝外側方向上磁化的第一平板狀磁鐵以及從上述內軛的外側朝內側的方向上磁化的第二平板狀磁鐵在上述內軛的軸方向上交互地配置，在上述軸方向上磁化的平板狀磁鐵從相鄰的第二平板狀磁鐵朝向相鄰的第一平板狀磁鐵的方向上磁化，上述內軛的相鄰的一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀磁鐵的設置位置與上述內軛的相鄰的另一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀磁鐵的設置位置偏移的一尺寸，該尺寸為一個上述第一平板狀磁鐵、一個上述第二平板狀磁鐵以及於軸方向上磁化的二個平板狀磁鐵的總長度的1/4；以及一電機元件，包括：一第一單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及從該軛部朝向上述開口部的方向上延伸設置的芯部；一第二單極單元，由軟質磁性體製成，具有角形狀的開口部、配置於該開口部的外側的軛部以及設於上述第一單極單元的芯部旋轉90度的位置且從該軛部朝向上述開口部的方向延伸設置的芯部，該第一單極單元與該第二單極單元係交互重疊，對上述第一單極單元的複數個芯部或上述第二單極單元的複數個芯部實施第一繞線及第二繞線，其中該移動元件貫穿上述第一單極單元的開口部以及上述第二單極單元的開口部，使得在上述一邊的二個外側 面上的上述複數個平板狀磁鐵相向於上述第一繞線，上述另一邊的二個外側面上的上述複數個平板狀磁鐵相向於上述第二繞線，對上述第一繞線與上述第二繞線施加電氣角度相位相差90度的電流。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之線性馬達，其中在上述一邊的二個外側面彼此之間，上述複數個平板狀磁鐵的設置位置偏移，在上述另一邊的二個外側面彼此之間，上述複數個平板狀磁鐵的設置位置偏移。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之線性馬達，其中相鄰的第一單極單元與上述第二單極單元的間隔被調整。
  6. 如申請專利範圍第1至5中任一項所述之線性馬達，其中上述內軛為四角筒狀，上述開口部為四角形狀，上述第一單極單元及第二單極單元為四角形，上述第一單極單元及第二單極單元的邊的方向與上述開口部的邊的方向呈45度的角度。
  7. 如申請專利範圍第1至5中任一項所述之線性馬達，其中在重合的上述第一單極單元與上述第二單極單元之間，第一單極單元與第二單極單元的芯部彼此不接觸地夾持著軟質磁性體製的間隔件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012204917A1 (de) 2012-03-27 2013-10-02 Beckhoff Automation Gmbh Positionserfassungsvorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Position eines beweglichen Elements einer Antriebsvorrichtung
DE202012013152U1 (de) * 2012-03-27 2015-02-11 Beckhoff Automation Gmbh Statorvorrichtung für einen Linearmotor und lineares Transportsystem
DE102012204916A1 (de) 2012-03-27 2013-10-02 Beckhoff Automation Gmbh Statorvorrichtung für einen Linearmotor und lineares Transportsystem
TWI487250B (zh) * 2013-04-08 2015-06-01 Delta Electronics Inc 軸式線性馬達
CA2831197A1 (en) * 2013-10-28 2015-04-28 Patrick Mcfadden Electric linear actuator
JPWO2015146874A1 (ja) * 2014-03-28 2017-04-13 日立金属株式会社 アクチュエータ、可動子及び電機子
JP6353771B2 (ja) * 2014-11-25 2018-07-04 株式会社日立製作所 リニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機
DK3326276T3 (da) * 2015-07-20 2021-07-05 Motx Ltd Lineær tværgående flux-motor
JPWO2017025998A1 (ja) * 2015-08-07 2018-03-01 株式会社日立製作所 リニアモータ及びリニアモータを備える機器
CN106961200B (zh) * 2016-01-11 2023-07-18 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种直线电机及压缩机
JP6586027B2 (ja) * 2016-02-16 2019-10-02 株式会社日立製作所 リニアモータおよび遮断装置
TWI664795B (zh) * 2017-03-24 2019-07-01 日商日立金屬股份有限公司 Linear motor
CN107425629B (zh) * 2017-05-27 2020-01-10 南京航空航天大学 一种永磁电机转子
JP6885214B2 (ja) * 2017-06-21 2021-06-09 株式会社デンソー モータ制御装置及びモータシステム
CN109510428A (zh) * 2018-10-17 2019-03-22 南方电机科技有限公司 一种线性电机及自动化设备
WO2021171299A1 (en) 2020-02-27 2021-09-02 Motx Ltd. Contactless electrical power transfer and motive device therewith
JP7335854B2 (ja) * 2020-06-15 2023-08-30 株式会社神戸製鋼所 直動電動機
JP7491138B2 (ja) * 2020-08-21 2024-05-28 富士電機株式会社 永久磁石界磁、製造方法、リニアモータ
JP7540937B2 (ja) * 2020-12-01 2024-08-27 株式会社神戸製鋼所 磁場発生装置及び電動機
CN114221514B (zh) * 2021-12-10 2024-04-12 沈阳工业大学 一种多边形永磁直线电动机
CN115051525B (zh) * 2022-06-30 2025-04-04 瑞声光电科技(常州)有限公司 线性振动马达

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070226A (ja) * 2001-08-23 2003-03-07 Shin Etsu Chem Co Ltd リニア同期モータ
US6787945B2 (en) * 2002-03-13 2004-09-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Linear motor
TWM243846U (en) * 2003-03-26 2004-09-11 C Tek Technology Corp Stator structure improvement of linear motor
TW200717973A (en) * 2005-10-21 2007-05-01 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Hollow circular cylindrical linear motor
JP2008228545A (ja) * 2007-03-16 2008-09-25 Jtekt Corp 可動磁石型リニアモータ

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4760294A (en) 1982-09-13 1988-07-26 Hansen Thomas C Linear motor with independently controlled coils
US4945268A (en) * 1987-12-26 1990-07-31 Hitachi, Ltd. Permanent magnet type linear pulse motor
US4945269A (en) * 1989-01-26 1990-07-31 Science Applications International Corporation Reciprocating electromagnetic actuator
JP3220537B2 (ja) * 1992-12-21 2001-10-22 オリエンタルモーター株式会社 リニアパルスモータ
JPH08275495A (ja) 1995-03-31 1996-10-18 Minolta Co Ltd リニアモータ
JP4434383B2 (ja) 1999-10-20 2010-03-17 株式会社安川電機 リニアモータ
JP3862927B2 (ja) 2000-03-31 2006-12-27 山洋電気株式会社 シリンダ型リニア同期モータ
JP3945149B2 (ja) 2000-11-06 2007-07-18 株式会社日立製作所 リニアモータとその製造方法
JP3861593B2 (ja) * 2000-12-11 2006-12-20 株式会社日立製作所 リニアモータ
JP2002325421A (ja) * 2001-02-23 2002-11-08 Canon Inc リニアモータ、およびこれを用いたステージ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法
JP3717436B2 (ja) 2001-03-30 2005-11-16 山洋電気株式会社 シリンダ型リニア同期モータ
JP4788986B2 (ja) * 2001-05-10 2011-10-05 Ｓｍｃ株式会社 リニアモータ
JP4647145B2 (ja) 2001-07-10 2011-03-09 山洋電気株式会社 シリンダ型リニア同期モータ
EP1300932B1 (en) * 2001-10-05 2013-12-18 Canon Kabushiki Kaisha Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus
KR100440389B1 (ko) * 2001-12-26 2004-07-14 한국전기연구원 2상 횡자속형 영구자석 여자 선형 전동기
JP3616058B2 (ja) 2002-01-25 2005-02-02 山崎 恒彦 リニアモータ
JP3846781B2 (ja) 2002-02-18 2006-11-15 株式会社日立製作所 リニアアクチュエータ
JP2004153896A (ja) 2002-10-29 2004-05-27 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd リニアアクチュエータ
KR100518780B1 (ko) * 2003-07-16 2005-10-06 학교법인 한양학원 선형 엑츄에이터를 위한 가동자
JP4603316B2 (ja) 2003-08-27 2010-12-22 山洋電気株式会社 シリンダ型リニアモータ用可動子
JP4089597B2 (ja) * 2003-11-18 2008-05-28 株式会社日立製作所 リニアモータ及びｘｙステージ
JP4522106B2 (ja) 2004-02-04 2010-08-11 山洋電気株式会社 リニアモータ
JP4537745B2 (ja) * 2004-03-30 2010-09-08 株式会社日立製作所 リニアモータ
JP4551684B2 (ja) 2004-03-31 2010-09-29 山洋電気株式会社 シリンダ型リニアモータ
JP4264021B2 (ja) 2004-04-05 2009-05-13 山洋電気株式会社 シリンダ形リニア同期モータ
JP2006034017A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Shin Etsu Chem Co Ltd 工作機械用リニアモータ
JP4925720B2 (ja) 2006-05-18 2012-05-09 山洋電気株式会社 リニアモータ用可動子
JP5194472B2 (ja) 2007-02-09 2013-05-08 株式会社ジェイテクト リニアモータおよびそれを備えた工具移動装置
JP2008220020A (ja) 2007-03-02 2008-09-18 Jtekt Corp 可動磁石型リニアモータ
JP5292707B2 (ja) 2007-03-06 2013-09-18 株式会社ジェイテクト 可動磁石型リニアモータ
US7830046B2 (en) * 2007-03-16 2010-11-09 Nikon Corporation Damper for a stage assembly
JP5412043B2 (ja) 2007-04-05 2014-02-12 株式会社ワコー技研 リニアモータ
WO2010058500A1 (ja) * 2008-11-18 2010-05-27 日立金属株式会社 可動子、電機子及びリニアモータ
JP5484861B2 (ja) * 2009-01-07 2014-05-07 山洋電気株式会社 リニアモータ
JP5525408B2 (ja) * 2009-11-09 2014-06-18 山洋電気株式会社 電気機械装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070226A (ja) * 2001-08-23 2003-03-07 Shin Etsu Chem Co Ltd リニア同期モータ
US6787945B2 (en) * 2002-03-13 2004-09-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Linear motor
TWM243846U (en) * 2003-03-26 2004-09-11 C Tek Technology Corp Stator structure improvement of linear motor
TW200717973A (en) * 2005-10-21 2007-05-01 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Hollow circular cylindrical linear motor
JP2008228545A (ja) * 2007-03-16 2008-09-25 Jtekt Corp 可動磁石型リニアモータ

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