JP2003199319A

JP2003199319A - 永久磁石形同期リニアモータ

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Publication number: JP2003199319A
Application number: JP2002139884A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tsutsui; 筒井　　幸雄; Atsushi Kawahara; 敦志川原; Motomichi Oto; 基道大戸; Takeshi Inoue; 岳司井上; Tadahiro Miyamoto; 恭祐宮本; Masahiko Tanabe; 政彦田邊
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-07-11
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: JP4129591B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電機子のティースや界磁極の磁石のピッチ誤差
といった加工組立や、部材の材料特性のバラツキなどに
よるコギング推力の発生を極力低減できる高精度な永久
磁石形同期リニアモータを提供する。【解決手段】界磁極（不図示）と、この界磁極と磁気的
空隙を介して対向配置した電機子とを備え、電機子コア
５１の端部に補助ティース５３を配置したリニアモータ
において、主ティース５１ｂに対する補助ティース５３
の位置を可変できる補助ティース位置調整手段７を補助
ティース５３に設けた。補助ティース位置調整手段７
は、電機子取付板６の雌ねじ部６１と螺合し、電機子取
付板６側から補助ティース５３の上面を押し当てるよう
に設けられた固定ねじ７１と、電機子取付板６のキリ穴
６２に挿入され、補助ティース５３の雌ねじ部５３ａと
螺合するように設けられた調整ねじ７２より構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＡ機器の搬送シ
ステム、例えば工作機械のテーブル送りや半導体製造装
置のステッパ駆動機構などに利用される高精度な永久磁
石形同期リニアモータに関し、特にその電機子構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＦＡ機器の搬送システム、例えば
工作機械のテーブル送りや半導体製造装置のステッパ駆
動機構などに利用される永久磁石形同期リニアモータと
しては、図９、図１１のようになっている。なお、リニ
アモータは何れも永久磁石の磁石列を水平面上に形成
し、この磁石列の上方に磁気的空隙を介して電機子を対
向させた構造（ギャップ対向形）のものを例示して説明
する。

【０００３】［第1の従来技術］図９は第１の従来技術
を示す永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。
このリニアモータは、８ポール９スロットでオープンス
ロット形の構成となっている。図において、１は界磁
極、１１は平板状の界磁ヨーク、１２は界磁ヨーク１１
に交互に極性が異なるように直線状に並べて配置した複
数個の永久磁石、２は永久磁石１２の磁石列（Ｘ方向）
と磁気的空隙を介してＺ方向に対向配置された電機子で
あり、電機子２を相対移動する可動子に、界磁極１を固
定子とした構成である。２１は電機子コアであって、電
磁鋼板を櫛歯状に打ち抜き、スロット２１ａを形成する
主ティース２１ｂと、主ティース２１ｂを連結する継鉄
部２４とを有する鋼板を積層固定したものである。２２
はスロット２１ａに巻回収納した電機子巻線である。２
３は電機子コア２１の両端に設けた補助ティースであっ
て、電機子コア両端の端効果により発生するコギング推
力を低減する手段を施したものである（例えば、特願２
０００−１１８０２２号、国際特許公開ＷＯ０１／８０
４０８、実公平７−５３４２７号公報）。

【０００４】また、図１０は第１の従来技術のコギング
推力波形を示した図である。図１０に示すコギング推力
波形のように、主ティース２１ｂに働くコギング推力Ｆ
１と、補助ティース２３に働くコギング推力Ｆ２とがＦ
１＋Ｆ２≒０となる条件に基づいて、主ティース２１ｂ
の長さＨｔと補助ティース２３の長さＨｄが０＜Ｈｄ＜
Ｈｔの範囲で設定するとともに、併せて補助ティース２
３のティース幅Ｂｄと主ティース２１ｂのティース幅Ｂ
ｔがＢｄ＜Ｂｔの範囲で設定されている。上記の条件に
より、当該リニアモータはコギング推力を最小とするこ
とができるようになっている。

【０００５】［第２の従来技術］図１１は第２の従来技
術を示す永久磁石形同期リニアモータの側断面図であ
る。第２の従来技術が第１の従来技術と異なる点は、電機
子２が電機子コア２１を複数の分割されたコアブロック
２９で構成すると共に、コアブロック２９を構成する継
鉄部の一方側面に凸状の係合部２９ａを設け、また、他
方側面に凹状の係合部２９ｂを設けて、夫々隣り合う係
合部を嵌合させて結合するようにした点である。このよ
うな構成のリニアモータは、スロット内に電機子巻線を
容易に、かつ、高密度に巻回することができると共に、
長ストローク化の要求に対して容易に設計の自由度を変
えられるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術ではコギング推力低減のため、電機子コア端部
の端効果をキャンセルする、あるいは端効果の影響を抑
制するなどの手段を施しているが、実機においては、必
ずしもコギング推力を低減させることができないという
課題がある。

【０００７】すなわち、リニアモータの設計の際には主
ティースの形状寸法、界磁極と電機子との間の磁気的空
隙長（ギャップ長）などの設計値、界磁極に使用する永
久磁石の磁気特性の代表値を用いてコギング推力が最小
となる条件を求め、補助ティースの形状寸法を決定して
いる。これに対して、実際に製作したリニアモータは、
第１の従来技術および第２の従来技術に共通して、電
機子コアの打ち抜き時の寸法ばらつきや誤差、界磁極
と電機子を組み合わせる際のギャップ長の誤差、永久
磁石自体の形状誤差や、永久磁石を界磁ヨークに固定し
組み立てる際の寸法ばらつきや誤差、電機子コアや界
磁ヨーク、永久磁石などの磁性部材の磁気特性のばらつ
きや代表値との差違などにより、電機子の主ティース、
および補助ティースにおける界磁極の磁石列の方向（Ｘ
方向）のピッチ誤差あるいは磁石列と直交する方向（Ｚ
方向）のギャップ長の誤差が生じ、コギングング推力が
ほぼゼロとなる寸法条件がずれ、コギング推力が大きく
なってしまう問題があった。

【０００８】このうち、第２の従来技術では、電機子コ
アはコアブロックの係合部を嵌合させて構成するため、
コアブロックの形状誤差などの加工上と、嵌合における
機械的な突き当たりの状態の相違といった組立上の影響
により、電機子の主ティースおよび補助ティースの界磁
極の磁石列の方向（Ｘ方向）のピッチ精度を阻害する。
したがって、電機子コアの抜き型をどのように高精度に
製作したとしても公差は存在し、型の磨耗などによる影
響も受けて、ティースのＸ方向のピッチ精度が悪くな
り、コギング推力が大きくなってしまう問題があった。
その結果、このような問題が、リニアモータを組み込ん
だ工作機械や半導体製造装置などのコンタリング性能、
あるいは位置決め性能を劣化させる原因となっていた。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、電機子のティースや界磁極の磁石のピ
ッチ誤差といった加工組立や、部材の材料特性のバラツ
キなどによるコギング推力の発生を極力低減することが
可能な、高精度な永久磁石形同期リニアモータを提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の第１の発明は、交互に極性が異なるように
複数の永久磁石を直線状に並べて配置した界磁ヨークか
らなる界磁極と、前記界磁極の永久磁石の磁石列と磁気
的空隙を介して対向するように配置した電機子とを備
え、前記電機子は、主ティースとスロットを有する電機
子コアと、前記電機子コアのスロットにコイルを巻回し
た電機子巻線と、前記電機子コアにおける永久磁石の磁
石列方向に沿う方向の端部に配置した補助ティースより
構成してあり、前記界磁極と前記電機子との何れか一方
を相対移動する可動子に、他方を固定子とする永久磁石
形同期リニアモータにおいて、前記補助ティースは、前
記主ティースに対する前記補助ティースの位置を可変で
きるように、前記電機子コアの両端部の少なくとも何れ
か一方端に補助ティース位置調整手段を備えたものであ
る。

【００１１】請求項２の本発明は、請求項１に記載の永
久磁石形同期リニアモータにおいて、前記電機子の両側
に磁気的空隙を介して前記永久磁石の磁石列を配置した
ものである。

【００１２】請求項３の本発明は、請求項１または２に
記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記補助
ティース位置調整手段は、前記補助ティースを前記界磁
極の長手方向と直交する方向または界磁極の長手方向に
移動させるようにしたＸ―Ｚステージを用いたものであ
る。

【００１３】請求項４の本発明は、請求項１または２に
記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記補助
ティース位置調整手段は、前記補助ティースに設けた案
内溝と、前記補助ティースの側面に設けられ、先端に偏
芯カム状頭部を有する操作部と、前記補助ティースを案
内支持する支持部材とから構成され、前記偏芯カム状頭
部の外周を前記案内溝の内周に接触させた状態で前記操
作部を回転させることにより、前記補助ティースを前記
偏芯カム状頭部の偏芯寸法分だけ界磁極の長手方向と直
交する方向に上下動させるようにしたものである。

【００１４】請求項５の本発明は、請求項１または２に
記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記補助
ティース位置調整手段は、前記補助ティースの磁気的空
隙側と反対側に設けられ、先端に雌ねじ溝を有する凸部
と、前記凸部と嵌合する凹部を有して前記補助ティース
を案内支持する支持部材と、先端と後端に頭部を有し、
かつ、中間部に雌ねじ部を有して前記補助ティース内部
を軸方向に貫通するように挿設した操作部とから構成さ
れ、前記操作部を回転させることにより、前記補助ティ
ースを界磁極の長手方向に向かって移動させるようにし
たものである。

【００１５】請求項６の本発明は、請求項１または２に
記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記電機
子の上面に当該電機子を固定するための電機子取付板を
設けてあり、前記補助ティース位置調整手段は、前記電
機子取付板の雌ねじ部と螺合し、電機子取付板側から補
助ティースの上面を押し当てるように設けられた固定ね
じと、電機子取付板のキリ穴に挿入され、補助ティース
の雌ねじ部と螺合するように設けられた調整ねじより構
成されたものである。

【００１６】請求項７の本発明は、請求項１または２に
記載の永久磁石形同期リニアモータにおいて、前記補助
ティース位置調整手段は、前記補助ティースの雌ねじ部
と螺合し、前記補助ティース側から前記電機子コアの端
面を押し当てるように設けられた固定ねじと、前記補助
ティースのキリ穴に挿入され、前記電機子コアの雌ねじ
部と螺合するように設けられた調整ねじより構成された
ものである。

【００１７】請求項８の本発明は、請求項７記載の永久
磁石形同期リニアモータにおいて、前記補助ティースを
前記永久磁石の磁石列と直交する方向で２分割し、前記
補助ティース位置調整手段を前記分割した補助ティース
に夫々設けたものである。

【００１８】請求項９の本発明は、請求項１乃至８の何
れか１項に記載の永久磁石形同期リニアモータにおい
て、前記電機子コアは、複数の分割されたコアブロック
で構成されると共に、前記コアブロックを構成する継鉄
部の一方側面に凸状の係合部を、他方側面に凹状の係合
部を設け、夫々隣り合う係合部を嵌合させて結合したも
のである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図に基づいて説
明する。

【００２０】［第１の実施例］図１は本発明の第１の実
施例を示す永久磁石形同期リニアモータの側断面図であ
る。本発明の構成要素が従来技術と同じものについては
同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみ説明
する。なお、第１の実施例から第４の実施例にかかるリ
ニアモータは、従来技術と同様に８ポール、９スロット
のギャップ対向形の例を示している。また、主ティース
の長さＨｔと補助ティースの長さＨｄの範囲の設定、主
ティースのティース幅Ｂｔと補助ティースのティース幅
の範囲の設定についても従来技術と同じである。図にお
いて、２６は磁性体からなる補助ティース、３は補助テ
ィース位置調整手段である。本発明が従来技術と異なる
点は、以下のとおりである。すなわち、電機子コア２１
と補助ティース２６が分離して構成してあり、電機子コ
ア２１と補助ティース２６の間に主ティース２１ｂに対
する補助ティース２６の位置を可変できるようにした補
助ティース位置調整手段３を設けた点である。具体的に
は、補助ティース位置調整手段３は補助ティース２６を
界磁極１の長手方向と直交する方向（Ｚ方向）および界
磁極１の長手方向（Ｘ方向）に微小に移動させるよう
に、例えばスライダとガイドレールからなるリニアガイ
ドなどで構成される移動機構、いわゆるＸ−Ｚステージ
を用いている。このＸ−Ｚステージには補助ティース２
６を当該Ｘ方向に移動させるための第１手動操作部３１
と、補助ティース２６を当該Ｚ方向に移動させるための
第２手動操作部３２とが設けられている。なお、ここで
は補助ティースの位置調整の方法を説明したが、補助テ
ィースを固定する機構についてはその説明を省略する。

【００２１】次に、動作を説明する。Ｘ−Ｚステージの
一方の第１手動操作部３１を回転させると、補助ティー
ス２６は界磁極の長手方向（Ｘ方向）に移動し、他方の
第２手動操作部３２を回転させると、補助ティース２６
は界磁極の長手方向と直交する方向（Ｚ方向）に移動
し、補助ティース２６の長さＨｄ、電機子コアの両端に
位置する主ティース２１ｂと補助ティース２６の中心間
の距離が調整される。

【００２２】第１の実施例は上記の構成にしたので、コ
ギング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、補助
ティース２６の相対位置を可変とするＸ−Ｚステージの
ような補助ティース位置調整手段３を用いて、補助ティ
ース２６を界磁極１の長手方向と直交する方向（Ｚ方
向）および界磁極１の長手方向（Ｘ方向）に移動するこ
とにより、電機子のティースや界磁極の磁石のピッチ誤
差といった加工組立や、部材の材料特性のバラツキなど
によるコギング推力の発生を極力低減し、コギング推力
を設計値である最小値に調整することができる。その結
果、リニアモータのコギング推力を評価する場合の設計
と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実機の形
状寸法や磁性部材の実際の磁気特性が設計値からずれて
も容易にコギング推力を小さくすることが可能な高精度
な永久磁石形同期リニアモータを提供することができ
る。

【００２３】［第２の実施例］次に本発明の第２の実施
例について説明する。図２は本発明の第２の実施例を示
す永久磁石形同期リニアモータであって、（ａ）はその
側断面図、（ｂ）は（ａ）の調整手段３をリニアモータ
の進行方向から見た正面図である。図において、２７は
磁性体からなる補助ティース、２７ａは案内溝、３３は
手動操作部であって、先端に偏芯カム状頭部３３aを有
し、後端に雄ねじ部３３bを有している。３４は磁性体か
らなる支持部材、３４ａは支持部材３４の側面に補助テ
ィース２７側に突出するように設けられたリニアガイド
であって、補助ティース２７の上下移動を許容し、回転
や左右方向への移動を拘束するものである。３４ｂは雌
ねじ部では手動操作部３３の雄ねじ部３３bと螺合する
ようになっている。第２の実施例の特徴は以下のとおり
である。すなわち、本実施例に係る補助ティース位置調整手段３
は、補助ティース２７の側面に設けた略四角形状の案内
溝２７ａと、補助ティース２７の側面に設けられ、先端
に偏芯カム状頭部３３ａを有する手動操作部３３と、補
助ティース２７を案内支持する支持部材３４とから構成
され、偏芯カム状頭部３３ａの外周を案内溝２７ａの内
周に接触させた状態で手動操作部３３を回転させること
により、補助ティース２７を偏芯カム状頭部３３ａの偏
芯寸法分だけ界磁極１の長手方向と直交する方向（Ｚ方
向）に上下動させるようにしたものである。なお、ここ
では補助ティースの位置調整の方法を説明したが、補助
ティースを固定する機構についてはその説明を省略す
る。

【００２４】次に、動作を説明する。手動操作部３３を
回転させると、手動操作部３３の先端に設けた偏芯カム
状頭部３３ａの外周が補助ティース２７の案内溝２７ａ
の内周の上下２つの位置で常に接触した状態で偏芯カム
状頭部３３ａが回転するため、補助ティース２７が偏芯
カム状頭部３３ａの動きに応じて支持部材３４に設けた
リニアガイド３４ａに沿って、偏芯カム状頭部３３ａの
偏芯寸法分だけ界磁極１の長手方向と直交する方向（Ｚ
方向）に上下動し、補助ティース２７の長さＨｄが調整
される。

【００２５】第２の実施例は上記構成にしたので、コギ
ング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、補助テ
ィース２７の相対位置を可変とするような偏芯カム状頭
部３３ａを備えた補助ティース位置調整手段３を用い
て、補助ティース２７を界磁極１の長手方向と直交する
方向（Ｚ方向）に移動することにより、電機子のティー
スや界磁極の磁石のピッチ誤差といった加工組立や、部
材の材料特性のバラツキなどによるコギング推力の発生
を極力低減し、コギング推力を設計値である最小値に調
整することができる。

【００２６】［第３の実施例］次に本発明の第３の実施
例について説明する。図３は本発明の第３の実施例を示
す永久磁石形同期リニアモータであって、（ａ）はその
側断面図、（ｂ）は（ａ）の調整手段３をリニアモータ
の進行方向から見た正面図である。図において、２８は
磁性体からなる補助ティース、２８ａは凸部、２８ｂは
凸部３５ａの先端中央部に設けられ、手動操作部３５を
半分収容する雌ねじ溝、３５は手動操作部、３６は磁性
体からなる支持部材、３６ａは支持部材３６の凸部３５
ａと対向する位置に凸部３５ａと嵌合する凹部、３６ｂ
は雌ねじ溝２８ｂと対向する凹部３６ａの位置に設けら
れ、手動操作部３５を半分収容する半円溝である。半円
溝３６ｂは凸部２８ａと凹部３６ａとが嵌合して抜けを
防止するようになっている。第３の実施例の特徴は以下
のとおりである。すなわち、本実施例に係る補助ティー
ス位置調整手段３は、補助ティース２８の磁気的空隙側
と反対側に設けられ、先端に雌ねじ溝２８ｂを有する凸
部２８ａと、該凸部２８ａと嵌合する凹部３６ａを有し
て補助ティース２８を案内支持する支持部材３６と、先
端と後端に頭部を有し、かつ、中間部に雄ねじ部を有し
て補助ティース２８の内部を軸方向に貫通するように挿
設した手動操作部３５とから構成され、手動操作部３５
を回転させることにより、補助ティース２８を界磁極１
の長手方向（Ｘ方向）に向かって移動させるようにし
た、いわゆる送りねじ機構を有した点である。なお、こ
こでは補助ティースの位置調整の方法を説明したが、補
助ティースを固定する機構についてはその説明を省略す
る。

【００２７】次に、動作を説明する。手動操作部３５の
ねじは補助ティース２８のねじ溝３５ｂと螺合してお
り、この状態で手動操作部３５を回転させると、補助テ
ィース２８はリニアモータの進行方向に移動し、電機子
コアの両端に位置する主ティースと補助ティース２８の
中心間の距離が調整される。

【００２８】第３の実施例は上記構成にしたので、コギ
ング推力が設計値よりも大きくなった場合でも、補助テ
ィース２８の相対位置を可変とするよう、補助ティース
２８および手動操作部３４に設けた送りねじ機構のよう
な補助ティース位置調整手段３を用いて、補助ティース
２８を界磁極１の長手方向（Ｘ方向）に移動することに
より、電機子のティースや界磁極の磁石のピッチ誤差と
いった加工組立や、部材の材料特性のバラツキなどによ
るコギング推力の発生を極力低減し、コギング推力を設
計値である最小値に調整することができる。

【００２９】［第４の実施例］次に本発明の第４の実施
例について説明する。図４は本発明の第４の実施例を示
す永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。図５
は図４の一点鎖線で囲まれたＡ部の拡大断面図である。
図４および図５において、５は電機子、５１は電機子コ
ア、５１ａはスロット、５１ｂは主ティース、５２は電
機子巻線、５３は補助ティース、５３ａは雌ねじ部、５
４ａは係合部（凸状）、５４ｂは係合部（凹状）、５６
はコアブロック、６は電機子取付板、６１は雌ねじ部、
６２はキリ穴、７は補助ティース位置調整手段、７１は
固定ねじ、７２は調整ねじである。本発明の特徴は以下
のとおりである。第４の実施例が第１〜第３の実施例と
基本的に異なる点は、電機子コア５１がセミオープンス
ロット形状を有するコアブロック５６で構成された点で
ある。この補助ティース位置調整手段７は、電機子取付
板６の雌ねじ部６１と螺合し、電機子取付板６側から補
助ティース５３の上面を押し当てるように設けられた固
定ねじ７１と、電機子取付板６のキリ穴６２に挿入さ
れ、補助ティース５３の雌ねじ部５３ａと螺合するよう
に設けられた調整ねじ７２より構成される。

【００３０】次に動作について説明する。このような構
成において、調整ねじ７２を補助ティース５３の雌ねじ
部５３ａにねじ込むことにより、界磁極１の長手方向と
直交する方向（Ｚ方向）に補助ティース５３を移動さ
せ、界磁極１と補助ティース５３のギャップ長が調整さ
れる。それから、界磁極１と補助ティース５３のギャッ
プ長を調整した後に、固定ねじ７１を電機子取付板６の
雌ねじ部６１にねじ込み、補助ティース５３の上面に固
定ねじ７１の先端を押し当てるようにすると、補助ティ
ース５３が電機子取付板６に固定され、電機子取付板
６、電機子コア５１および補助ティース５３が一体化さ
れる。

【００３１】第４の実施例は上記構成にしたので、補助
ティース位置調整手段７を用いて、補助ティース５３を
界磁極１の長手方向と直交する方向（Ｚ方向）に移動す
ることにより、電機子のティースや界磁極の磁石のピッ
チ誤差といった加工組立や、部材の材料特性のバラツキ
などによるコギング推力の発生を極力低減し、コギング
推力を設計値である最小値に調整することができる。ま
た、例えば機械加工装置などでよく使われるガントリ構
造採用のシステムなどでは、一対、または対をなした複
数のリニアモータにて移動対象物を駆動する。このよう
な場合には、永久磁石１２や主ティース５１ｂの磁石列
方向のピッチなど加工組立精度のよいリニアモータを一
対、または複数台製作することは困難なことであり、製
作できたとしてもその製造、品質管理上のコストは膨大
になる。その際、上記補助ティース位置調整手段７を用
いることで、個々のリニアモータのコギング推力を最小
の状態にチューニングできるため、システム全体として
のコギング推力を低減することが可能である。それか
ら、個々のリニアモータでは補助ティース位置調整手段
７のチューニングによりコギング推力の波形成分が変化
する作用がある。この作用を利用して、個々のリニアモ
ータではコギング推力を最小とせずに、コギング推力波
形に相互に位相を持たせることにより、加工組立誤差に
よる個々のリニアモータのコギング推力を全体として相
殺させて、極小に抑制することができる。

【００３２】［第５の実施例］次に第５の実施例を説明
する。図６は第５の実施例を示す補助ティース周辺部の
拡大断面図であって、図４のＡ部の位置に相当するもの
である。なお、第５の実施例は第４の実施例と同様に電
機子コア５１がセミオープンスロット形状を有するコア
ブロック５６で構成される。図において、５３ｂはキリ
穴、５６ａは雌ねじ部である。本発明の特徴は以下のと
おりである。すなわち、電機子コア５１の端部に設けた
略Ｌ字形状の補助ティース５３に補助ティース位置調整
手段９を備える点は第４の実施例と同じであるが、該補
助ティース５３の位置調整方向が異なる。この補助ティ
ース位置調整手段７は、補助ティース５３の雌ねじ部５
３ａと螺合し、補助ティース５３側から電機子コア５１
の端面を押し当てるように設けられた固定ねじ７１と、
補助ティース５３のキリ穴５３ｂに挿入され、電機子コ
ア５１の雌ねじ部５６ａと螺合するように設けられた調
整ねじ７２より構成される。

【００３３】次に動作について説明する。このような構
成において、調整ねじ７２を電機子コア５１の雌ねじ部
５６ａにねじ込むことにより、主ティース５１ｂのピッ
チ方向に補助ティース５３を移動させ、補助ティース５
３と主ティース５１ｂのピッチ長が調整される。それか
ら、補助ティース５３と主ティース５１ｂのピッチ長を
調整した後に、固定ねじ７１を補助ティース５３の雌ね
じ部５３ａにねじ込み、電機子コア５１の端面に固定ね
じ７１の先端を押し当てるようにすると、補助ティース
５３が電機子コア５１に固定される。

【００３４】第５の実施例は上記構成にしたので、補助
ティース位置調整手段７を用いて、補助ティース５３を
界磁極１の長手方向（Ｘ方向）にそのピッチ長を調整可
能なため、電機子のティースや界磁極の磁石のピッチ誤
差といった加工組立や、部材の材料特性のバラツキなど
によるコギング推力の発生を極力低減し、コギング推力
を設計値である最小値に調整することができる。その
他、一対または対をなした複数のリニアモータにて移動
対象物を駆動する場合のコギング推力に関し、補助ティ
ース位置調整手段７による作用、効果などは第４の実施
例と同様に得られる。

【００３５】［第６の実施例］次に本発明の第６の実施
例について説明する。図７は本発明の第６の実施例を示
す永久磁石形同期リニアモータの側断面図である。図８
は図７の一点鎖線で囲まれたＢ部の拡大断面図である。
本発明の特徴は以下のとおりである。図７および図８に
おいて、リニアモータはギャップ対向形のものに替えて
電機子の両側に磁気的空隙を介して永久磁石の磁石列を
配置した構造（磁束貫通形）を適用したものであって、
電機子は紙面と垂直な方向に図示しない電機子取付板を
固定する構成となっている。また、電機子コア５１の端
部に設けた補助ティース５３には夫々２つの独立した補
助ティース位置調整手段７が設けられており、その基本
構成は第５の実施例で示したギャップ対向形のものと同
じであるため、その動作については説明を省略する。

【００３６】第６の実施例は上記構成にしたので、夫々
独立した補助ティース位置調整手段７を用いることで、
電機子のティースや界磁極の磁石のピッチ誤差といった
加工組立や、部材の材料特性のバラツキなどによる、夫
々の磁気的空隙面で発生するコギング推力の発生を極力
低減し、コギング推力を設計値である最小値に調整する
ことができる。また、図７の磁束貫通形のリニアモータ
を上下に２つのリニアモータがあると考えると、第４の
実施例で述べた、一対、または対をなした複数のリニア
モータの場合と同等と見ることができ、同様のコギング
低減作用を得ることが可能なことが理解される。

【００３７】なお、各実施例で説明した補助ティース位
置調整手段は補助ティースの片方の端部に設けても良い
し、両方の端部に設けても構わない。また、第４の実施
例乃至第６の実施例において、リニアモータの積厚（紙
面の奥行き方向の厚さ）が大きい場合は、固定ねじ、調
整ねじ、雌ねじ部およびキリ穴からなる補助ティース位
置調整手段を積厚方向に複数に配置しても構わない。ま
た、第１の実施例乃至第３の実施例は、一体型コアのも
ので説明したが、これに替えて、分割コアのもので構成
しても構わない。また、第４の実施例乃至第６の実施例
は、分割型コアのもので説明したが、一体型コアのもの
で構成しても構わない。また、第１の実施例乃至第３の
実施例は、オープンスロット形のもので説明したが、こ
れに替えてセミオープン形のもので構成しても構わな
い。また、第４の実施例乃至第６の実施例は、セミオープン
形のもので説明したが、オープンスロット形のもので構
成しても構わない。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
の効果がある。（１）第１の実施例は上記構成にしたため、コギング推
力が設計値よりも大きくなった場合でも、補助ティース
の相対位置を可変とするＸ−Ｚステージのような補助テ
ィース位置調整手段を用いて、補助ティースを界磁極の
長手方向と直交する方向および界磁極の長手方向に移動
することにより、電機子のティースや界磁極の磁石のピ
ッチ誤差といった加工組立や、部材の材料特性のバラツ
キなどによるコギング推力の発生を極力低減し、コギン
グ推力を設計値である最小値に調整することができる。
その結果、リニアモータのコギング推力を評価する場合
の設計と製作による繰り返し評価作業が不要になり、実
機の形状寸法や磁性部材の実際の磁気特性が設計値から
ずれても容易にコギング推力を小さくすることが可能な
高精度な永久磁石形同期リニアモータを提供することが
できる。

【００３９】（２）第２の実施例は上記構成にしたた
め、コギング推力が設計値よりも大きくなった場合で
も、補助ティースの相対位置を可変とするような偏芯カ
ム状頭部を備えた補助ティース位置調整手段を用いて、
補助ティースを界磁極の長手方向と直交する方向に移動
することにより、電機子のティースや界磁極の磁石のピ
ッチ誤差といった加工組立や、部材の材料特性のバラツ
キなどによるコギング推力の発生を極力低減し、コギン
グ推力を設計値である最小値に調整することができる。

【００４０】（３）第３の実施例は上記構成にしたた
め、コギング推力が設計値よりも大きくなった場合で
も、補助ティースの相対位置を可変とするよう、補助テ
ィースおよび手動操作部に設けた送りねじ機構からなる
補助ティース位置調整手段を用いて、補助ティースを界
磁極の長手方向に移動することにより、電機子のティー
スや界磁極の磁石のピッチ誤差といった加工組立や、部
材の材料特性のバラツキなどによるコギング推力の発生
を極力低減し、コギング推力を設計値である最小値に調
整することができる。

【００４１】（４）第４の実施例は上記構成にしたの
で、補助ティース位置調整手段により補助ティースを界
磁極の長手方向と直交する方向に移動することにより、
電機子のティースや界磁極の磁石のピッチ誤差といった
加工組立や、部材の材料特性のバラツキなどによるコギ
ング推力の発生を極力低減し、コギング推力を設計値で
ある最小値に調整することができる。

【００４２】（５）第５の実施例は上記構成にしたの
で、補助ティース位置調整手段により補助ティースを界
磁極の長手方向にそのピッチ長を調整可能なため、電機
子のティースや界磁極の磁石のピッチ誤差といった加工
組立や、部材の材料特性のバラツキなどによるコギング
推力の発生を極力低減し、コギング推力を設計値である
最小値に調整することができる。

【００４３】（６）第６の実施例は上記構成にしたの
で、夫々独立した補助ティース位置調整手段を用いるこ
とで、電機子のティースや界磁極の磁石のピッチ誤差と
いった加工組立や、部材の材料特性のバラツキなどによ
る、夫々の磁気的空隙面で発生するコギング推力の発生
を極力低減し、コギング推力を設計値である最小値に調
整することができる。以上のようなことから、本リニア
モータは、コンタリング性能が高く、高精度加工ができ
る工作機械あるいは高速に微小位置決めを行なえる、高
スループットの半導体製造装置などに適用可能といった
大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す永久磁石形同期リ
ニアモータの側断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す永久磁石形同期リ
ニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は
（ａ）の調整手段３をリニアモータの進行方向から見た
正面図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す永久磁石形同期リ
ニアモータであって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は
（ａ）の調整手段３をリニアモータの進行方向から見た
正面図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示す永久磁石形同期リ
ニアモータの側断面図である。

【図５】図４の一点鎖線で囲まれたＡ部の拡大断面図で
ある。

【図６】第５の実施例を示す補助ティース周辺部の拡大
断面図であって、図４のＡ部の位置に相当するものであ
る。

【図７】本発明の第６の実施例を示す永久磁石形同期リ
ニアモータの側断面図である。

【図８】図７の一点鎖線で囲まれたＢ部の拡大断面図で
ある。

【図９】第１の従来技術を示す永久磁石形同期リニアモ
ータの側断面図である。

【図１０】第１の従来技術のコギング推力波形を示した
図である。

【図１１】第２の従来技術を示す永久磁石形同期リニア
モータの側断面図である。

【符号の説明】

１界磁極１１界磁ヨーク１２永久磁石２電機子２１電機子コア２１ａスロット２１ｂ主ティース２２電機子巻線２４継鉄部２６、２７補助ティース２７ａ案内溝２８補助ティース２８ａ凸部２８ｂ雌ねじ溝２９コアブロック２９ａ係合部（凸状）２９ｂ係合部（凹状）３補助ティース位置調整手段３１第１手動操作部３２第２手動操作部３３手動操作部（操作部）３３ａ偏芯カム状頭部３３ｂ雄ねじ部３４支持部材３４ａガイドレール３４ｂ雌ねじ部３５手動操作部３６支持部材３６ａ凹部３６ｂ半円溝５電機子５１電機子コア５１ａスロット５１ｂ主ティース５２電機子巻線５３補助ティース５３ａ雌ねじ部５３ｂキリ穴５４ａ係合部（凸状）５４ｂ係合部（凹状）５６コアブロック５６ａ雌ねじ部６電機子取付板６１雌ねじ部６２キリ穴７補助ティース位置調整手段７１固定ねじ７２調整ねじ

フロントページの続き (72)発明者井上岳司福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号株式会社安川電機内 (72)発明者宮本恭祐福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号株式会社安川電機内 (72)発明者田邊政彦福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号株式会社安川電機内Ｆターム(参考） 5H641 BB06 BB18 GG03 GG19 GG20 HH02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交互に極性が異なるように複数の永久磁石
を直線状に並べて配置した界磁ヨークからなる界磁極
と、前記界磁極の永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介し
て対向するように配置した電機子とを備え、前記電機子は、主ティースとスロットを有する電機子コ
アと、前記電機子コアのスロットにコイルを巻回した電
機子巻線と、前記電機子コアにおける永久磁石の磁石列
方向に沿う方向の端部に配置した補助ティースより構成
してあり、前記界磁極と前記電機子との何れか一方を相対移動する
可動子に、他方を固定子とする永久磁石形同期リニアモ
ータにおいて、前記補助ティースは、前記主ティースに対する前記補助
ティースの位置を可変できるように、前記電機子コアの
両端部の少なくとも何れか一方端に補助ティース位置調
整手段を備えていることを特徴とする永久磁石形同期リ
ニアモータ。
【請求項２】前記電機子の両側に磁気的空隙を介して前
記永久磁石の磁石列を配置したことを特徴とする請求項
１に記載の永久磁石形同期リニアモータ。
【請求項３】前記補助ティース位置調整手段は、前記補
助ティースを前記界磁極の長手方向と直交する方向また
は界磁極の長手方向に移動させるようにしたＸ―Ｚステ
ージを用いたものであることを特徴とする請求項１また
は２に記載の永久磁石形同期リニアモータ。
【請求項４】前記補助ティース位置調整手段は、前記補
助ティースに設けた案内溝と、前記補助ティースの側面
に設けられ、先端に偏芯カム状頭部を有する操作部と、
前記補助ティースを案内支持する支持部材とから構成さ
れ、前記偏芯カム状頭部の外周を前記案内溝の内周に接
触させた状態で前記操作部を回転させることにより、前
記補助ティースを前記偏芯カム状頭部の偏芯寸法分だけ
界磁極の長手方向と直交する方向に上下動させるように
した請求項１または２に記載の永久磁石形同期リニアモ
ータ。
【請求項５】前記補助ティース位置調整手段は、前記補
助ティースの磁気的空隙側と反対側に設けられ、先端に
雌ねじ溝を有する凸部と、前記凸部と嵌合する凹部を有
して前記補助ティースを案内支持する支持部材と、先端
と後端に頭部を有し、かつ、中間部に雌ねじ部を有して
前記補助ティース内部を軸方向に貫通するように挿設し
た操作部とから構成され、前記操作部を回転させること
により、前記補助ティースを界磁極の長手方向に向かっ
て移動させるようにした請求項１または２に記載の永久
磁石形同期リニアモータ。
【請求項６】前記電機子の上面に当該電機子を固定す
るための電機子取付板を設けてあり、前記補助ティース位置調整手段は、前記電機子取付板の
雌ねじ部と螺合し、電機子取付板側から補助ティースの
上面を押し当てるように設けられた固定ねじと、電機子
取付板のキリ穴に挿入され、補助ティースの雌ねじ部と
螺合するように設けられた調整ねじより構成されたこと
を特徴する請求項１または２に記載の永久磁石形同期リ
ニアモータ。
【請求項７】前記補助ティース位置調整手段は、前記補
助ティースの雌ねじ部と螺合し、前記補助ティース側か
ら前記電機子コアの端面を押し当てるように設けられた
固定ねじと、前記補助ティースのキリ穴に挿入され、前
記電機子コアの雌ねじ部と螺合するように設けられた調
整ねじより構成されたことを特徴とする請求項１または
２に記載の永久磁石形同期リニアモータ。
【請求項８】前記補助ティースを前記永久磁石の磁石列
と直交する方向で２分割し、前記補助ティース位置調整
手段を前記分割した補助ティースに夫々設けたことを特
徴とする請求項７記載の永久磁石形同期リニアモータ。
【請求項９】前記電機子コアは、複数の分割されたコア
ブロックで構成されると共に、前記コアブロックを構成
する継鉄部の一方側面に凸状の係合部を、他方側面に凹
状の係合部を設け、夫々隣り合う係合部を嵌合させて結
合したことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に
記載の永久磁石形同期リニアモータ。