JPH01278252A - 多極型リニア直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 多極型リニア直流モータに関し、 可動部コアの端効果で生じる推力ムラを低減させる多極
型リニアＤＣモータを提供することを目的とし、 可動部コアが移動し、且つ可動部コアと磁石の間に吸引
力が働くような多極型リニア直流モータであって、前記
可動部コアの進行方向と直交する該可動コアの端を山形
にして構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は多極型リニア直流（Ｄ　Ｃ）モータに関する。

多極型のリニアＤＣモータは、従来の回転モータとボー
ルネジを組み合わせたアクチュエータと比較して、直接
推力が発生でき、且つ長い可動範囲を非接触で駆動可能
であることから、精密位置決めを必要とするＸ−Ｘステ
ージ等に用いられている。

上記多極型のリニアＤＣモータは、可動部コアとコイル
を取り付けたステージ等の可動部と、固定部コアの上に
交番磁界を発生する磁石を並べた固定部とで構成されて
いる。この構成では、可動部のコアが固定部の磁石の総
合の長さより短いため、可動部のコアの端効果によって
生じる推力ムラが高精度位置決めを阻害するので、推力
ムラの少ないものが要望される。

〔従来の技術〕

第５図は従来の片側式多極型リニアＤＣモータの図であ
る。

図において、コイル可動型片側式（片側のみに固定部コ
アを持つ）リニアＤＣモータ１は、可動部２と固定部３
より構成され、可動部２にはコイル４と可動部コア５が
あり、固定部３には固定部コア６の上に、交番磁界を発
生する磁石７が並べられている。磁石７から出た磁束は
可動部コア５を通って再び磁石７に戻る径路を循環する
。又コイル４に流す電流を磁束の向きに応じて切り換え
ることにより、同一方向の推力を発生することができる
構成である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記片側式多極型リニアＤＣモータ１は、可動部２に直
接コイル４と可動部コア５を固定できるので、コイル４
の支持が容易で且つ支持部の剛性を高くとれる特徴があ
る。しかし、この方式は、可動部コア５が固定部３の磁
石７の総合の長さより短いため、可動部コア５の端が一
枚の磁石７の中間でとどまる様な力が働くと云う欠点が
ある。

即ち、固定部３の磁石７に対して、第６図（ａ）のよう
な相対位置にある可動部コア５が、第６図（ｂ）の様に
図の左方に少し変位すると、端効果により元の第６図（
ａ）の状態に戻らうとするＦｌの様な力が働き、又第６
図（Ｃ）の様に逆方向に変位しても、やはり元の第６図
（ａ）の状態に戻らうとするＦ２のような力が働くこと
になる。

この力は、結果的にリニアＤＣモータの推力ムラとなっ
て、高精度位置決めを阻害していたと云う問題があった
。

そこで、本発明は可動部コアの端効果によって生じる推
力ムラを＃、滅する多極型リニアＤＣ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〕

前記問題点は、第１図（ａ）（ｂ）に示されるように、
可動部コア５′が移動し、且を可動部コア５′と磁石７
の間に吸引力が働くような多極型リニア直流モーフであ
って、 前記可動部コア５′の進行方向と直交する該可動コア５
′の端を山形にした本発明の多極型リニア直流モータに
よって解決される。

〔作用〕

本発明は可動部コア５′の端を山形とし、端効果による
推力ムラを低減している。その推力ムラの発生原理につ
いて説明する。簡単のため、第３図、（ａ）のように１
個の磁石７の幅と同じ幅を持つ可動部コア５を考える。

第３図（ａ）のように可動部コア５の中心が磁石７の境
目にある状態では、可動部コア５に流れ込む磁束■と可
動部コア５から流れ出す磁束■が釣り合っており、且つ
可動部コア５の両側から漏れる磁束■′■′も等しいこ
とから、可動部コア５は両側から等しいＦｌで引かれ、
左右いずれの方向へも動かない。

しかし、第３図（ｂ）のように可動部コア５が右へ僅か
に変位すると、可動部コア５に流れ込む磁束■が減少す
るために、漏れ磁束■′が多くなる反面、可動部コア５
から流れ出す磁束■が多くなり、漏れ磁束■′が減少す
る。可動部コア５を左右に引張る力は、はぼ漏れ磁束の
磁束密度の２乗に比例して大きくなるから、可動部コア
５を左側へ引張る力Ｆｌは、可動部コア５を右側に引張
る力Ｆ２に比べて大きくなる。従って、可動部コア５は
、第３図（ａ）の状態に戻る様な力を受けることになる
。可動部コア５が逆側にずれた場合も同様である。

もし、第３図（ｂ）の状態のまま、可動部コア５をさら
に右へ変位させると、第３図（ｃ）の状態となり、今度
は別の磁石７から磁束■′が流れ込む様になる。この状
態でも可動部コア５を左側に引張る力Ｆ１は、右側に引
張るＦ２に比べて大きいが、右側から可動部コア５に流
れ込む磁束■′が多くなるために、ＦｌとＦ２の差が小
さくなってくる。

そして、第３図（ｄ　）の状態まで可動部コア５を変位
させると、可動部コア５に左右から流れ込む磁束■′■
′が等しくなり、可動部コア５は第３図（ａ）と同様に
等しい力Ｆｌ′で左右に引張られることになる。ところ
が、この状態から可動部コア５が左右僅かに変位すれば
、左右の変位した方の引張り力が大きくなり、やはり第
３図（ａ）の状態に戻ってしまい、図（ａ）の状態が安
定になる。よって、この第３図（ａ）の状態に戻る力が
、推力ムラとなる。

いま、第３図（ａ”）の状態を真上から見ると、第４図
のようになり、漏れ磁束■′■′が可動部コア５の進行
方向８と一致しているため、この漏れ磁束■′■′によ
る引張力の差ＩＦ八−ＦＢ　　Ｉが、推力に影響を与え
ることがわかる。従って、漏れ磁束■′■′の向きを、
進行方向となるべく直角に近くなる様にすればよい。

本発明は、可動部コア５の端面を山形にし、この漏れ磁
束■′■′の方向が進行方向と異なる様にしたものであ
る。第１図（ａ）（ｂ）にその原理を示す。可動部コア
５′の端を山形にすることにより、漏れ磁束の向きは■
′■′の様に変化する。従って、漏れ磁束■′■′によ
る引張り力ＦＡ、ＦＢの向きは、同図に示すように進行
方向から角度θだけ傾けているから、推力に与える影響
は、 ｌ　ＦＡ　ＣＯＳ　θ−ＦＢＣＯ５θ１となり、第４図
の従来例と比較してＣＯＳθ倍だけ推力ムラが低減され
たことになる。なお、可動部コア５′の端を山形にする
ことにより、進行方向と直交する方向にも力ＦＡｓｉｎ
　θ−ＦＢｓｉｎ　θを受けるが、これは山形の両辺で
相殺し合うために、可動部コア５′には力がかからない
ことになる。

よって、可動部コア５′の端を山形にすることにより、
端効果で生じる推力ムラを低減することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第２図に示す。なお、全図を通し共
通する符号は同一対象物を示す。

第２図において、可動部コア５′は両端面を山形とし、
実施例ではこの山形を、例えば磁石７の一枚分の長さを
ａ、山形の高さｘ＝ａ〜２ａとした。この可動部コア５
′とコイル４は、ステージ等の可動部２に取り付けられ
ており、さらに、ステージ等には多極型リニアＤＣモー
タの進行方向に案内する直動案内機構（図示せず）が設
けられている。又固定側には固定部コア６の上に、交番
磁界を発生する磁石７が並べられており、磁石７から出
た磁束は、可動部コア５′を通って再び磁石に戻る径路
を循環している。又各コイル４に流す電流を磁束の向き
に応じて切り換えることにより、同一方向の推力を発生
することができる。

この多極型リニアＤＣモータにおいて、可動部コア５′
の両端を山形にすることにより、実験においても、実施
前では±５３０ｇｆあった推力ムラを、±５０　ｇｆに
まで低減することができた。

従って、可動部コアの端効果によって生じる推力ムラが
低減されることにより、可動部側にあるＸ−Ｙステージ
等の高精度位置決めが容易になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、可動部コアの端効
果によって生じる推力ムラを、コア形状を変化させると
いう簡単な方法で低減できる。実験において、従来の推
力ムラを約９０％程度低減できた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の詳細な説明する図、 第２図は本発明の一実施例を説明する図、第３図（ａ）
〜（ｄ）は推力ムラの発生原理を説明する図、 第４図は漏れ磁束の向きを説明する図である。 第５図は従来の片側式多極形リニアＤＣモータの図、 第６図（ａ）〜（ｃ）はリニアＤＣモータの推力ムラを
説明する図である。 図において、 １′は多極型リニアＤＣモータ、 ２は可動部、 ３は固定部、 ４はコイル、 ５′は可動部コア、 ６は固定部コア、 （α） 推力乙うグ撥５ｔ／！、理２言先萌す６図第　５　図 ン扇成植オＪ用自ざとｇ先明す６図 第　４　図 イ菱釆の片伯・ｊ武多決セ對ニアＤｃ七−りｎ図第　５
　図 堆〃変１方向 ＣＣ） リニ？ＤＣ七−か夕え力Ｚうを８？Ｈすう２第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　可動部コア（５′）が移動し、且つ可動部コア（５′
   ）と磁石（７）の間に吸引力が働くような多極型リニア
   直流モータであって、 前記可動部コア（５′）の進行方向と直交する該可動コ
   ア（５′）の端を、山形にしたことを特徴とする多極型
   リニア直流モータ。