WO2005060076A1 - リニアモータおよび吸引力相殺形リニアモータ - Google Patents

Abstract

　モータの損失を低減し、モータ効率が向上したリニアモータを提供する。 　Ｉ字状磁性鉄心（１）の周囲に絶縁樹脂（３）を介して巻回される１種類の電機子巻線（２）から成る電機子モジュールを複数個、ストローク方向に非磁性材ホルダ（４）に配置し、この非磁性材ホルダ（４）の上部と下部をそれぞれベース上板（８ａ）とベース下板（８ｂ）とに取り付けた可動子部と、Ｉ字状磁性鉄心（１）と磁気的空隙を介して対向配置される複数の界磁永久磁石（１０）を支持する界磁ヨーク（９）を備える固定子部と、からリニアモータを構成し、非磁性材ホルダ（４）にＩ字状磁性鉄心（１）の形状と配置ピッチに合わせた抜き穴（４１）を施し、この抜き穴（４１）にボルト（５）を挿入して非磁性ホルダをベース上板（８ａ）とベース下板（８ｂ）に固定した。

Description

明 細 書

リニアモータおよび吸引力相殺形リニアモータ

技術分野

[0001] 本発明は、リニアモータおよび吸引力相殺形リニアモータの電機子構造に関し、特 に分割されている電機子モジュールの固定に関する。

背景技術

[0002] 従来の吸引力相殺形リニアモータの電機子は、その電機子をモジュールに分割し ており、各電機子モジュールは、電機子モジュールコア間に配置した角柱の施したタ ップ穴を利用して電機子ベース上下にボルト固定している（例えば、特許文献 1参照 )

特許文献 1 :特開平 10— 323011号公報（図 1、図 3)

[0003] 図 6は、特許文献 1記載のリニアモータを長手方向に切った断面を上力 見た図で ある。固定子は、左側固定子 55と右側固定子 56の 2つ力もなり、 同じ構造のものが 対向するように配置されている。それぞれの固定子 55、 56は、界磁永久磁石 56bと それを貼り付けている界磁バックヨーク 56aで構成される。可動子 51は、これら 2つの 固定子 55、 56間にあり、その上面は負荷に固定され、長手方向（すなわち図面の上 下方向）に移動自在に支持されている。可動子 51の構造は、 I形電機子ティース 52a に電機子卷線 53を卷回して構成した電機子ピース 52と、これらの先端の歯の間に 挿入された非磁性材の角柱 54と、この角柱 54を固定して ヽるベースカゝら構成されて いる。この角柱 54の外形は電機子ピース 52先端の形に沿って形成され、電機子ピ ース 52の先端と角柱 54は接着固定されている。さらに、この角柱 54にはその上下面 にタップ穴 54dが加工され、角柱 54のすべてがボルトによりベースに取り付けられる 図 7は同じく特許文献 1記載のリニアモータの別の例で、その正断面図である。 図において、 61は可動子、 62は電機子モジュール部、 63電機子卷線、 64は角柱 、 65は左側固定子、 66は右側固定子、 67はベース（67aは上ベース、 67bは下べ一 ス）、 68はジャケットである。可動子 61の構造は、上ベース 67aと下ベース 67bを電 機子モジュール部 62の上下に配置して固定してあり、下ベース 67bの上面と上べ一 ス 67aの下面を使って負荷を固定できるようになつている。このように、上ベース 67a、 下ベース 67bを電機子部上下よりあてカ^、、固定用角柱 64cとボルトにより固定する 構造となっている。

このように、従来の吸引力相殺形リニアモータは、電機子モジュール間に配置した 固定用角柱に施したタップ穴を用いて、各電機子モジュールを位置決め固定するの である。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 従来の吸引力相殺形リニアモータは、電機子モジュール間の卷線配置部分のスぺ ースを犠牲にして、ここにタップカ卩ェした固定用角柱を配置した構造となっていて、こ の固定用角柱部分には、卷線を配置することができないので、損失が増加し、リニア モータの効率が低下すると 、う問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、前記各電機子モジュール を位置決め固定するとともに、卷線配置スペースを犠牲にすることなぐ卷線占積率 を限界まで大きくすることができ、したがってリニアモータの効率が向上する吸引力相 殺形リニアモータを提供することを目的とする。 課題を解決するための手段

[0005] 上記問題を解決するため、請求項 1記載の発明は、リニアモータに係り、 I字状磁性 鉄心と該 I字状磁性鉄心の周囲に卷回される 1種類の電機子卷線とから成る電機子 モジュールと、これらの電機子モジュールを複数個ストローク方向に配置する非磁性 材ホルダと、該非磁性材ホルダを上部と下部でそれぞれ取り付けるベース上板とベ ース下板と、を備える可動子部と、前記 I字状磁性鉄心と磁気的空隙を介して対向配 置される複数の界磁永久磁石と、これらの界磁永久磁石を支持する界磁ヨークと、を 備える固定子部と、力も成るリニアモータであって、前記非磁性材ホルダには、その 両端部に前記 I字状磁性鉄心の形状と配置ピッチに合わせた抜き穴を施し、該抜き 穴にボルトを挿入して前記非磁性ホルダを前記ベース上板とベース下板に固定した ことを特徴とする。 [0006] 請求項 2記載の発明は、リニアモータに係り、 I字状磁性鉄心と該 I字状磁性鉄心の 周囲に卷回される 1種類の電機子卷線とから成る電機子モジュールと、これらの電機 子モジュールを複数個ストローク方向にその上部と下部でそれぞれ取り付けるベース 上板とベース下板と、を備える可動子部と、前記 I字状磁性鉄心と磁気的空隙を介し て対向配置される複数の界磁永久磁石と、これらの界磁永久磁石を支持する界磁ョ ークと、を備える固定子部と、 力 成るリニアモータであって、前記ベース上板とベ ース下板および前記 I字状磁性鉄心の両端部に、該 I字状磁性鉄心の形状と配置ピ ツチに合わせたピン穴を施し、該ピン穴にピンを挿入して前記 I字状磁性鉄心を前記 ベース上板とベース下板の間に固定したことを特徴とする。

請求項 3記載の発明は、請求項 2記載のリニアモータにおいて、前記ピン穴が前記 I字状磁性鉄心を貫通する穴であり、かつ前記ピンが長尺の貫通ピンであることを特 徴とする。

請求項 4記載の発明は、請求項 2又は 3記載のリニアモータにおいて、前記電機子 モジュール群のストローク方向の前後端に、電機子両端に生じる端効果によるコギン グを相殺させるサブティースを設け、その際、前記ベース上板とベース下板および前 記サブティースの両端部にピン穴を施し、該ピン穴にピンを挿入して前記サブティー スを前記ベース上板とベース下板の間に固定したことを特徴とする。

請求項 5記載の発明は、請求項 1又は 2記載のリニアモータにおいて、前記電機子 卷線との隙間部にモールド榭脂を充填させたこと特徴とする。

請求項 6記載の発明は、吸引力相殺形リニアモータに係り、請求項 1一 5のいずれ 力 1項記載のリニアモータに、さらに前記可動子部を挟んで、前記固定子部側の反 対側にこれと同じ固定子部を前記可動子部に対して対称位置に備えたことを特徴と する。

請求項 7記載の発明は、請求項 6記載の吸引力相殺形リニアモータにおいて、前 記ベース下板の下部側に、リニアガイドのガイド部を固定させたことを特徴とする。 発明の効果

[0007] 以上の構成により、卷線スペースを犠牲にすることが無くなるので、卷線占積率を 限界まで大きくでき、効率の高いリニアモータを実現することができる。 図面の簡単な説明

[0008] [図 1]本発明の第 1実施例に係る磁気吸引力相殺形リニアモータで、（a)は正面図、 ( b)は側断面図である。

[図 2]本発明の第 1実施例に係る磁気吸引力相殺形リニアモータの平面図である。

[図 3]本発明の第 2実施例に係る磁気吸引力相殺形リニアモータで、（a)は正面図、 ( b)は側断面図である。

[図 4]本発明の第 3実施例に係る磁気吸引力相殺形リニアモータで、（a)は正面図、 ( b)は側断面図である。

[図 5]本発明の第 4実施例に係る磁気吸引力相殺形リニアモータの平面図である。

[図 6]第 1従来例の磁気吸引力相殺形リニアモータを長手方向に切った断面を上か ら見た図である。

[図 7]第 2従来例の磁気吸引力相殺形リニアモータの正断面図である。

符号の説明

[0009] 1 I字状磁性鉄心

la、 la' ピン穴

2 電機子卷線

3 絶縁榭脂

4 非磁性ホルダ

41 抜き穴

5 ボルト

6 モータ端子部

7 モータリード

8 ベース板

8a ベース上板

8b ベース下板

9 界磁ヨーク

10 界磁永久磁石

11 モールド榭脂 21 ピン

21 '長尺貫通ピン

31 リニアガイドブロック

32 リニアガイドレール

51 サブティース

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

実施例 1

[0011] 図 1は、本発明の吸引力相殺形リニアモータの第 1実施例で、 (a)は正面図、（b)は 側面図である。

図において、 1は I字状磁性鉄心、 2は電機子卷線、 3は絶縁榭脂、 4は非磁性ホル ダ、 5はボルト、 6はモータ端子部、 7はモータリード、 8はベース板、 8aはベース上板 、 8bはベース下板、 9は界磁ヨーク、 10は界磁永久磁石である。

図から判るように、 I字状磁性鉄心 1に絶縁榭脂 3を薄肉に成形モールドすることに より電気絶縁層を確保し、その上に電機子卷線 2が卷回されることで、電機子モジュ ールを構成している。これらの電機子モジュールを複数個、非磁性材ホルダ 4 (左側 非磁性材ホルダ力 a、右側非磁性材ホルダ力 b)にストローク方向に取り付け、さら にこの非磁性材ホルダ 4の上部と下部をそれぞれベース上板 8aとベース下板 8bと取 り付けている。

その場合、非磁性材ホルダ 4には、その両端部に I字状磁性鉄心の形状と配置ピッ チに合わせた抜き穴 41を施し、その抜き穴 41にボルト 5を挿入して非磁性ホルダ 4を ベース上板 8aとベース下板 8bに固定している。

また、隙間部分にはモールド榭脂 11が注入されることで、電機子部の機械強度を 得ている。

また、図のように、電機子卷線 2の両端には、界磁ヨーク 9に界磁永久磁石 10を固 定させた界磁部が空隙を介して配置してある。

[0012] 図 2は、図 1の吸引力相殺形リニアモータの平面図である。

図にお 、て、互いに平行に延びる 2本の界磁ヨーク 9の互!、の内側に界磁永久磁 石 10が多数、極性を隣同士異ならせて配置されているのが判る。この 2本の界磁ョ ーク 9の互いの内側に可動子が互いに界磁永久磁石 10と空隙を介して配置されて いる。

本発明の第 1実施例が特許文献 1記載のリニアモータと異なる部分は、第 1実施例 では、電機子モジュール 1が I字状磁性鉄心の先端部で (ボルトにより）固定されてい るので、卷線スペースを犠牲にすることなく固定できて!/、る点である。

したがって、卷線占積率を限界まで大きくすることができ、効率が良いリニアモータ 力 S得られることとなる。

実施例 2

[0013] 図 3は吸引力相殺形リニアモータの第 2実施例で、（a)は正面図、（b)は側面図で ある。図 3において図 1及び図 2と同じ符号は同じものを表しているので、重複説明は 省略する。 11はモールド榭脂、 21はピンである。

第 2実施例によれば、第 1実施例と同じ I字状磁性鉄心 1の周囲に絶縁材を介して 1 種類の電機子卷線 2を卷回して電機子モジュールと成し、これらの電機子モジュール を複数個ストローク方向に配置し、その上部と下部でそれぞれベース上板 8aとべ一 ス下板 8bとにピンで取り付けて 、る。ピン穴 laは I字状磁性鉄心の形状と配置ピッチ に合わせて設けられて 、る。

このように、図 1および図 2に示す第 1実施例では、非磁性材ホルダ 4で電機子モジ ユールの位置決め固定をして 、たが、第 2実施例ではピン 21により位置決め固定を 行なう点が異なっている。このようにすることにより、 2枚の非磁性材ホルダ（図 1 (b)の 4a、 4b)が不要となり、部品点数、コストを下げることができるようになる。

実施例 3

[0014] 図 4は吸引力相殺形リニアモータの第 3実施例で、（a)は正面図、（b)は側面図で ある。図 4において図 3と同じ符号は同じものを表しているので、重複説明は省略する 。 21 'は貫通ピンである。

第 3実施例によれば、第 1実施例と同じ I字状磁性鉄心 1の周囲に絶縁材を介して 1 種類の電機子卷線 2を卷回して電機子モジュールと成し、これらの電機子モジュール を複数個ストローク方向に配置し、その上部から下部に貫通する貫通孔を穿ち、ベー ス上板 8aからベース下板 8bに達する長尺の貫通ピン 21 'で電機子モジュールをべ 一ス上板 8aおよびベース下板 8bに取り付けている。ピン穴 la'は I字状磁性鉄心の 形状と配置ピッチに合わせて設けられて 、る。

また、これは第 1実施例および第 2実施例の構造のどちらでも可能なことであるが、 ベース下板 8aの下面にはリニアガイドブロック 31が固定されており、これは機後部 32 に固定されて 、るリニアガイドレール 31と組み合わせられることで摺動自在に支持さ れている。

このように、第 3実施例では長尺の貫通ピンを用いるので、第 2実施例によるピン固 定と比べて、 I字状磁性鉄心 1とベース上板 8aとベース下板 8bとの位置決め固定が より強固なものとなる。

実施例 4

[0015] 図 5は第 4実施例に係る吸引力相殺形リニアモータの平面図である。

図において、 51は電機子前後端部の端効果によるコギングを相殺させるためのサ ブティースで、他の通常の I字状磁性鉄心 (ティース）と比べて幅方向（進行方向）の 寸法が半分となっている。このようなサブティース 51をベース上板 8aおよびベース下 板 8b (図では見えない)へ取り付ける際も、第 2実施例および第 3実施例のやり方で 2 1ピンや 21，貫通ピンを用いることにより、電機子卷線を卷回するスペースを拡げてモ ータ効率を向上させ、し力も部品点数を少なくかつ確実に取り付けることができる。

[0016] このように本発明によれば、 I字状磁性鉄心 1の先端部をベース上板およびベース 下板により固定させるので、電機子卷線を卷回可能なスペース全てに巻くことができ 、モータの損失を低減し、モータ効率を向上させることができるようになる。また、これ によって、駆動 Dutyを上げ、タクトタイムを短縮できるので、電子部品実装機のような 用途にも適用できるようになる。

[0017] 以上の実施例ではすべて、可動子部に対して 2個の固定子部を対称位置に備えた 吸引力相殺形リニアモータについての例で説明したが、本発明はこれに限定される ものではない。

可動子部に対して 1個の固定子部であってもリニアモータは可動であるので、その 場合 I字状磁性鉄心を使用するものであれば、本発明が適用できるため、その先端 部をベース上板およびベース下板により固定させることで、電機子卷線を卷回可能 なスペース全てに巻くことができ、モータの損失を低減し、モータ効率を向上させるこ とができるようになることは!、うまでもな!/、。

産業上の利用可能性

このように、本発明は効率の高いリニアモータを実現することができるため、精密位 置決めを必要とする直動ステージ装置、およびそのような直動ステージ装置を必要と する各種半導体製造装置等に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] I字状磁性鉄心と該 I字状磁性鉄心の周囲に絶縁材を介して卷回される 1種類の電 機子卷線とから成る電機子モジュールと、これらの電機子モジュールを複数個スト口 ーク方向に配置する非磁性材ホルダと、該非磁性材ホルダを上部と下部でそれぞれ 取り付けるベース上板とベース下板と、を備える可動子部と、

前記 I字状磁性鉄心と磁気的空隙を介して対向配置される複数の界磁永久磁石と

、これらの界磁永久磁石を支持する界磁ヨークと、を備える固定子部と、

力も成るリニアモータであって、

前記非磁性材ホルダには、その両端部に前記 I字状磁性鉄心の形状と配置ピッチ に合わせた抜き穴を施し、該抜き穴にボルトを挿入して前記非磁性ホルダを前記べ ース上板とベース下板に固定したことを特徴とするリニアモータ。

[2] I字状磁性鉄心と該 I字状磁性鉄心の周囲に絶縁材を介して卷回される 1種類の電 機子卷線とから成る電機子モジュールと、これらの電機子モジュールを複数個スト口 ーク方向にその上部と下部でそれぞれ取り付けるベース上板とベース下板と、を備え る可動子部と、

前記 I字状磁性鉄心と磁気的空隙を介して対向配置される複数の界磁永久磁石と

、これらの界磁永久磁石を支持する界磁ヨークと、を備える固定子部と、

力も成るリニアモータであって、

前記ベース上板とベース下板および前記 I字状磁性鉄心の両端部に、該 I字状磁 性鉄心の形状と配置ピッチに合わせたピン穴を施し、該ピン穴にピンを挿入して前記

I字状磁性鉄心を前記ベース上板とベース下板の間に固定したことを特徴とするリニ ァモータ。

[3] 前記ピン穴は前記 I字状磁性鉄心を貫通する穴であり、かつ前記ピンは長尺の貫 通ピンであることを特徴とする請求項 2記載のリニアモータ。

[4] 前記電機子モジュール群のストローク方向の前後端に、電機子両端に生じる端効 果によるコギングを相殺させるサブティースを設け、その際、前記ベース上板とベー ス下板および前記サブティースの両端部にピン穴を施し、該ピン穴にピンを挿入して 前記サブティースを前記ベース上板とベース下板の間に固定したことを特徴とする請 求項 2又は 3記載のリニアモータ。

[5] 前記電機子卷線の隙間部にモールド榭脂を充填させたこと特徴とする請求項 1又 は 2記載のリニアモータ。

[6] 請求項 1一 5のいずれか 1項記載のリニアモータに、さらに前記可動子部を挟んで、 前記固定子部側の反対側にこれと同じ固定子部を前記可動子部に対して対称位置 に備えたことを特徴とする吸引力相殺形リニアモータ。

[7] 前記ベース下板の下部側に、リニアガイドのガイド部を固定させたことを特徴とする 請求項 6記載の吸引力相殺形リニアモータ。