KR101813458B1

KR101813458B1 - 리니어 모터

Info

Publication number: KR101813458B1
Application number: KR1020177016809A
Authority: KR
Inventors: 히토시 시바타; 히로시 가네시게; 가츠야 후쿠시마; 마사시 스기우라; 고이치로 모리타
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2035-11-11
Also published as: WO2016103946A1; TW201633670A; US10411527B2; JP6028013B2; CN107005139B; KR20170077258A; US20170264146A1; CN107005139A; DE112015005778T5; TWI597926B; JP2016123213A

Abstract

고추력으로 코깅도 저감할 수 있는 리니어 모터를 제공한다. 고정자(1)는, 코어 유닛(21a, 21b, 21c)을 스트로크 방향으로 복수 구비한다. 각 코어 유닛(21a, 21b, 21c)은, 제1 자극(34a) 및 제1 자극(34a)과 극성이 다른 제2 자극(34b)을 갖는 제1 코어(31)와, 제1 코어(31)에 감기는 코일(41a, 41b)과, 제3 자극(35a) 및 제3 자극(35a)과 극성이 다른 제4 자극(35b)을 갖는 제2 코어(32)와, 제2 코어(32)에 감기는 코일(42a, 42b)을 구비한다. 제1 자극(34a)에 제3 자극(35a)이 대향하고, 제2 자극(34b)에 제4 자극(35b)이 대향한다. 가동자(2)는, 제1 자극(34a)과 제3 자극(35a) 사이에 놓여짐과 함께, 제2 자극(34b)과 제4 자극(35b) 사이에 놓여진다.

Description

리니어 모터{LINEAR MOTOR}

본 발명은 제1 부재에 대해 제2 부재가 한 방향으로 상대적으로 이동 가능한 리니어 모터에 관한 것이다.

계자에 자석을 사용한 동기형 리니어 모터가 알려져 있다. 이 리니어 모터는, 자석을 갖는 가동자와, 코어 및 코어에 감긴 코일을 갖는 고정자를 구비한다. 코어에는, 가동자의 자석에 대향하는 돌극이 마련된다. 돌극에는 코일이 감겨 있다. 전형적인 코일은 삼상 코일이다. 삼상 코일에 위상이 120˚ 어긋난 삼상 교류를 흘리면, 자석에 발생하는 자속과 코어에 발생하는 자속의 상호 작용에 의해, 가동자가 고정자에 대해 한 방향으로 이동한다.

종래의 리니어 모터에 있어서는, 고정자의 코어가 가동자의 자석에 대면하기 때문에, 코어와 자석 사이에 추력보다 큰 자기적인 흡인력이 작용한다는 과제가 있다. 이 자기적인 흡인력을 줄이기 위해, 특허문헌 1에는, 가동자가 고정자의 코어에 의해 폐쇄된 공간 내를 이동하는 소위 터널식 리니어 모터가 개시되어 있다. 이 리니어 모터의 특징은, 코어의 구조에 있다. 즉, 고정자의 코어는, 상부 자극치와 하부 자극치가 대향하는 제1 대향부와, 상부 자극치와 하부 자극치가 대향하는 제2 대향부를 구비한다. 제1 대향부와 제2 대향부는, 극성이 반대가 되도록 번갈아 형성된다. 코일에 통전하면, 제1 및 제2의 대향부의 상부 자극치와 하부 자극치 사이에 놓인 공간에는, 상하로 교번하는 자속이 발생한다. 이 자속 터널 내를 가동자가 이동한다.

고정자의 코어와 가동자의 자석에 작용하는 흡인력을 저감하는 다른 발명으로서, 특허문헌 2에는, 가동자의 상하에 2개의 고정자를 배치한 리니어 모터가 개시되어 있다(특허문헌 2, 도 8 참조). 가동자는, 자성체의 요크와, 요크에 배치된 자석을 구비한다. 2개의 고정자 각각은, 코어와, 코어의 돌극에 감긴 코일을 구비한다. 가동자의 상하에 2개의 고정자를 배치함으로써, 상측의 고정자와 가동자의 사이에 작용하는 흡인력을, 하측의 고정자와 가동자의 사이에 작용하는 흡인력으로 상쇄할 수 있다.

일본 특허 공개 제2002-125360호 공보 일본 특허 공개 제2004-172557호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 터널식 리니어 모터에 있어서는, 코어의 자기 회로가 길고, 코어가 자기 포화(즉 코일에 흐르는 전류를 크게 해도 자속이 강해지지 않는 현상)을 일으키기 쉽다는 과제가 있다. 코어가 자기 포화를 일으키면, 코일에 아무리 전류를 흐르게 하여도 추력을 크게 할 수 없다.

특허문헌 2에 기재된 리니어 모터에 있어서는, 리니어 모터의 추력의 변동인 코깅이 발생하므로, 테이블을 고정밀도로 위치 결정하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 고추력으로 코깅도 저감할 수 있는 리니어 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태는, 제1 부재에 대해 제2 부재가 한 방향으로 상대적으로 이동 가능한 리니어 모터이며, 상기 제1 부재는, 제1 자극 및 상기 제1 자극과 극성이 다른 제2 자극을 갖는 제1 코어, 상기 제1 코어에 감긴 코일, 제3 자극 및 상기 제3 자극과 극성이 다른 제4 자극을 갖는 제2 코어, 그리고 상기 제2 코어에 감긴 코일을 포함하고, 상기 제1 자극에 상기 제3 자극이 대향하고, 상기 제2 자극에 상기 제4 자극이 대향하는 코어 유닛을 상기 한 방향으로 복수 구비하고, 상기 제2 부재는, 상기 제1 자극과 상기 제3 자극 사이에 놓여짐과 함께, 상기 제2 자극과 상기 제4 자극 사이에 놓여지는 리니어 모터이다.

본 발명에 의하면, 제2 부재를 사이에 두는 제1 코어와 제2 코어로 자기 회로가 구성되므로, 제1 및 제2 코어의 자속 경로를 짧게 할 수 있다. 제1 및 제2 코어의 각각에 코일을 감는 것으로, 추력을 크게 할 수 있다. 또한, 제2 부재를 사이에 두는 제1 코어와 제2 코어에 작용하는 흡인력은 거의 동일 크기이며, 방향이 반대이므로, 전체의 흡인력을 거의 취소할 수 있다. 이로 인해, 코깅력을 저감할 수 있다. 또한, 한 방향으로 인접한 제1 코어끼리 또는 제2 코어끼리에는, 자기 회로가 형성되기 어려우므로, 자기 누설에 의한 노이즈를 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 리니어 모터의 사시도.
도 2는 도 1의 C 화살표에서 본 도면(평면도).
도 3은 도 1의 A 화살표에서 본 도면(측면도).
도 4는 도 1의 B 화살표에서 본 도면(측면도).
도 5는 본 실시 형태의 리니어 모터의 가동자의 사시도.
도 6은 도 5의 D-D선 단면도.
도 7은 본 실시 형태의 리니어 모터의 고정자의 코어 유닛과 가동자의 2개의 자석열을 나타내는 사시도(도 7의 (a)은 전체도이고, 도 7의 (b)은 도 7의 (a)의 확대도).
도 8은 종래의 리니어 모터의 고정자의 코어 유닛과 가동자의 자석을 나타내는 사시도(도 8의 (a)은 전체도이고, 도 8의 (b)은 도 8의 (a)의 확대도이고, 도 8의 (c)은 측면도).
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 리니어 모터의 스트로크 방향에서 본 측면도.

이하, 첨부의 도면에 기초하여, 본 발명의 실시 형태의 리니어 모터를 설명한다. 단, 본 발명의 리니어 모터는 다양한 형태로 구체화될 수 있으며, 본 명세서에 기재되는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 이 실시 형태는, 명세서의 개시를 충분히 함으로써, 당업자가 발명의 범위를 충분히 이해할 수 있도록 하는 의도로 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 리니어 모터의 사시도를 나타내며, 도 2는 도 1의 C 화살표에서 본 도면(평면도)을 나타내고, 도 3은 도 1의 A 화살표에서 본 도면(측면도)을 나타내고, 도 4는 도 1의 B 화살표에서 본 도면(측면도)을 나타낸다. 이들 도면 및 명세서를 통해 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는, 제1 부재로서의 고정자(1)와, 제2 부재로서의 가동자(2)를 구비한다. 고정자(1)는, 베이스(3)에 고정된다. 가동자(2)는, 베이스(3)에 한 방향(화살표 B의 방향이며, 이하 스트로크 방향이라고 함)으로 이동 가능하게 지지된다. 또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 가동자(2)를 스트로크 방향에서 보았을 때의 각 방향, 즉 도 1에 도시하는 좌우 방향, 상하 방향 및 전후 방향을 이용하여 리니어 모터의 구성을 설명한다. 물론, 리니어 모터의 배치는, 이러한 좌우, 상하 및 전후에 한정되는 것은 아니다.

가동자(2)의 구성은 이하와 같다. 도 5는 가동자(2)의 사시도를 나타낸다. 가동자(2)는, 복수의 자석(4a, 4b)이 배열된 2개의 자석열(4-1, 4-2)을 구비한다. 2개의 자석열(4-1, 4-2)은 평행하다. 각 자석열(4-1, 4-2)에서, 자석(4a, 4b)은 스트로크 방향(도 5의 전후 방향)으로 일정한 피치 P로 배열된다. 상측의 자석열(4-1)의 자석(4a, 4b)의 전후 방향의 위치와 하측의 자석열(4-2)의 자석(4a, 4b)의 전후 방향의 위치는, 서로 일치한다.

자석(4a, 4b)은 사각형의 판상으로 형성되어 있고, 그 두께 방향(도 5의 좌우 방향)으로 착자된다. 자석(4a)은 그 우측의 표면이 N극이며, 그 좌측의 표면이 S극이다. 자석(4b)은 그 우측의 표면이 S극이며, 그 좌측의 표면이 N극이다. 도 5에서는 자석(4b)의 S극에 도트 모양이 붙어 있다. 상측의 자석열(4-1)의 극성은, 전후 방향으로 N, S, N, S, N…으로 형성된다. 하측의 자석열(4-2)의 극성은 전후 방향으로 S, N, S, N, S…이다. 즉, 전후 방향으로 인접한 자석(4a, 4b)의 극성은 반대이다. 또한, 상하 방향으로 인접한 자석의 극성도 반대이다. 또한, 자석(4a, 4b)을 배치할 때에 스큐(skew)를 만드는(비스듬히 배치함) 것도 가능하다.

사각형의 판상 기재(6)에는, 자석(4a, 4b)이 끼워지는 개구(7)가 형성된다. 기재(6)는 듀랄루민 등의 비자성체로 이루어진다. 기재(6)의 폭 방향(도 5의 상하 방향)의 양단부(6a, 6b)는 중앙부보다도 두껍다. 양단부(6a, 6b)에는, 지지 기구로서의 리니어 가이드(8, 9)(도 4 참조)가 설치된다. 예를 들어, 기재(6)의 상단부(6b)에는, 리니어 가이드(9)의 레일(9a)이 설치된다. 기재(6)의 하단부(6a)에는, 단면 S자형 브래킷(10)을 통해 리니어 가이드(8)의 블록(8b)(도 4 참조)이 설치된다.

도 6은, 가동자(2)의 D-D선 단면도를 도시한다. 상기한 바와 같이 기재(6)의 개구(7)에는 자석(4a, 4b)이 끼워진다. 기재(6)의 표면에는 판재 또는 시트재(11)가 접착된다. 판재 또는 시트재(11)는, 탄소 섬유 강화 플라스틱(carbon-fiber-reinforced plastic, CFRP)제이다. 자석(4a, 4b)을 기재(6)의 개구(7)에 끼워도, 자석(4a, 4b)과 기재(6)의 접착 면적은, 자석(4a, 4b)에 대향하는 기재(6)의 개구(7)의 프레임 면적 밖에 없다. 기재(6)에 판재 또는 시트재(11)를 접착함으로써, 기재(6)로부터 자석(4a, 4b)이 빠지는 것을 방지할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 가동자(2) 상측의 자석열(4-1)과 하측의 자석열(4-2) 사이에는, 가동자(2)의 위치를 검출하기 위한 스케일(12)이 배치된다. 고정자(1)에는, 스케일(12)과 협동하여 위치 신호를 출력하는 센서(13)가 설치된다. 스케일(12) 및 센서(13)가 인코더를 구성한다. 센서(13)의 위치 신호는 예를 들어 공지의 피드백 제어에 사용된다.

고정자(1)의 구성은 다음과 같다. 도 1에 도시한 바와 같이, 고정자(1)는, 스트로크 방향(도 1의 전후 방향)으로 배열된 복수의 코어 유닛(21a 내지 21c)을 구비한다. 코어 유닛(21a 내지 21c)은 베이스(3)에 고정된 L자형 가대(23)에 설치된다.

이 실시 형태에서는, 고정자(1)에는, 2개의 전기자(21-1, 21-2)가 배치된다. 리니어 모터는 삼상의 리니어 모터이며, 각 전기자(21-1, 21-2)의 코어 유닛은, U상 코어 유닛(21a), V상 코어 유닛(21b) 및 W상 코어 유닛(21c)으로 분류된다. 자석(4a, 4b)의 극 피치를 P(도 5 참조)로 할 때, 인접한 코어 유닛(21a, 21b)의 피치 P1(도 2 참조)는 2P/3, 4P/3 등이다. 인접한 코어 유닛(21b, 21c)의 피치도 P1이다. 또한, 리니어 모터의 상수는 3상에 한정되는 것은 아니고, 2상, 4상, 5상 등으로 할 수 있다. 전기자(21-1, 21-2)의 숫자도 2개에 한정되는 것은 아니고, 1개, 3개, 4개 등으로 할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 코어 유닛(21a)은, 가동자(2)를 사이에 두는 제1 및 제2 코어(31, 32)를 구비한다. 제1 코어(31)는 C자형으로 형성되어 있고, 기부(31c)와, 기부(31c)로부터 가동자(2)를 향하여 돌출하는 2개의 돌극(31a, 31b)을 구비한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 코어(31)는 스트로크 방향(도 1의 전후 방향)으로 서로 이격되어 있다. 또한, 인접한 제1 코어(31) 사이에 비자성체를 개재시킬 수도 있다. 제1 코어(31)는 적층 강판에 의해 제조된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제1 코어(31)의 2개의 돌극(31a, 31b)에는, 2개의 코일(41a, 41b)이 감겨 있다. 더 자세하게 말하면, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, U상 코어 유닛(21a)이 제1 코어(31)에는 U상의 코일(41a, 41b)이 감기고, V상 코어 유닛(21b)이 제1 코어(31)에는 V상의 코일(41a, 41b)이 감기고, W상 코어 유닛(21c)이 제1 코어(31)에는 W상의 코일(41a, 41b)이 감겨 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 코일(41a)에 전류를 흐르게 하면, 돌극(31a)의 선단에는 제1 자극(34a)(예를 들어 N극)이 형성되고, 돌극(31b)의 선단에는 제1 자극(34a)과 극성이 다른 제2 자극 (34b)(예를 들어 S극)이 형성된다. 2개의 코일(41a, 41b)에는, 제1 및 제2의 자극(34a, 34b)을 강화하도록 동일 위상의 교류가 흐르게 된다. 제1 및 제2의 자극(34a, 34b)의 극성은 주기적으로 반전한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제2 코어(32)도 C자형으로 형성되어 있고, 기부(32c)와, 기부(32c)로부터 가동자(2)를 향하여 돌출하는 2개의 돌극(32a, 32b)을 구비한다. 복수의 제2 코어(32)는 스트로크 방향으로 서로 이격되어 있다(도 7의 (a) 참조). 또한, 인접한 제2 코어(32) 사이에 비자성체를 개재시킬 수도 있다. 제2 코어(32)는 적층 강판에 의해 제조된다.

제2 코어(32)에 2개의 돌극(32a, 32b)에는, 2개의 코일(42a, 42b)이 감겨 있다. 더 자세하게 말하면, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, U상 코어 유닛(21a)의 제2 코어(32)에는 U상의 코일(42a, 42b)이 감기고, V상 코어 유닛(21b)의 제2 코어(32)에는 V상의 코일(42a, 42b)이 감기고, W상 코어 유닛(21c)의 제2 코어(32)에는 W상의 코일(42a, 42b)이 감겨 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 코일(42a, 42b)에 전류를 흐르게 하면, 돌극(32a)의 선단에는 제3 자극(35a)(예를 들어 S극)이 형성되고, 돌극(32b)의 선단에는 제3 자극(35a)과 극성이 다른 제4 자극(35b)(예를 들어 N극)이 형성된다. 2개의 코일(42a, 42b)에는, 제3 및 제4 자극(35a, 35b)을 강화하도록 동일 위상의 교류가 흐르게 된다. 제3 및 제4 자극(35a, 35b)의 극성은 주기적으로 반전한다.

제1 자극(34a)은 제3 자극(35a)과 극성이 다르고, 제1 자극(34a)과 제3 자극(35a) 사이에서 자속이 흐른다. 제2 자극(34b)은 제4 자극(35b)과 극성이 다르고, 제2 자극(34b)과 제4 자극(35b) 사이에서 자속이 흐른다. 제1 자극(34a)과 제3 자극(35a) 사이의 자속 방향은, 제2 자극(34b)과 제4 자극(35b) 사이의 자속 방향과 반대이다. 제1 코어(31)와 제2 코어(32)가 자기 회로(51)(도 7의 (b) 참조)를 구성한다.

제1 코어(31)와 제2 코어(32) 사이에는 가동자(2)가 놓여진다. 제1 자극(34a)과 제3 자극(35a) 사이에는, 가동자(2)의 상측의 자석열(4-1)(도 5 참조)이 놓여진다. 제2 자극(34b)과 제4 자극(35b) 사이에는, 가동자(2)의 하측 자석열(4-2)(도 5 참조)이 놓여진다.

도 4에 도시한 바와 같이, 가동자(2)의 폭 방향(도 4의 상하 방향)의 양단부에는, 가동자(2)의 이동을 안내하는 리니어 가이드(8, 9)가 설치된다. 리니어 가이드(8, 9)는, 레일(8a, 9a)과, 레일(8a, 9a)에 따라 이동하는 블록(8b, 9b)을 구비한다. 리니어 가이드는 공지된 것이며, 레일(8a, 9a)과 블록(8b, 9b) 사이에는 롤링 운동 가능하게 다수의 전동체가 개재된다. 가동자(2)의 폭 방향(도 4의 상하 방향)의 양단부(6a, 6b)는, 제1 및 제2 코어(31, 32)의 외측에 돌출한다. 가동자(2)의 양단부(6a, 6b)에 장착되는 리니어 가이드(8, 9)도, 제1 및 제2 코어(31, 32)의 외측에 배치된다. 또한, 리니어 가이드(8, 9) 대신에 볼 스플라인, 볼 부시 등을 이용하는 것도 가능하다.

도 7의 (a)은, 고정자(1)의 코어 유닛(21a 내지 21c)과 가동자(2)의 2개의 자석열(4-1, 4-2)을 도시하는 사시도이다. 도 7의 (b)은, 도 7의 (a)의 확대도이다. 상기한 바와 같이 제1 코어(31)가 제1 자극(34a)과 제2 자극(34b)은 극성이 다르다. 또한, 제2 코어(32)의 제3 자극(35a)과 제4 자극(35b)은 극성이 다르다. 또한, 제1 자극(34a)과 제3 자극(35a)은 극성이 다르고, 제2 자극(34b)과 제4 자극(35b)은 극성이 다르다. 코어 유닛의 4개의 코일(41a, 41b, 42a, 42b)에 전류를 흐르게 하면, 제1 자극(34a)으로부터 제3 자극(35a)으로 자속이 흐르고, 제4 자극(35b)으로부터 제2 자극(34b)에 자속이 흐른다. 그리고, 제1 코어(31)와 제2 코어(32)에서 자기 회로(51)가 구성된다. U상 코어 유닛(21a), V상 코어 유닛(21b), W상 코어 유닛(21c)에 120˚씩 위상이 어긋난 교류를 흐르게 하면, 자기 회로(51)와 가동자(2)의 자석열(4-1, 4-2)의 자속의 상호 작용에 의해 가동자(2)가 스트로크 방향으로 이동한다.

본 실시 형태의 리니어 모터에 의하면 이하의 효과를 발휘한다. 가동자(2)를 사이에 두는 제1 코어(31)와 제2 코어(32)로 자기 회로(51)가 구성되므로, 제1 및 제2 코어(31, 32)의 자속 경로를 짧게 할 수 있다. 제1 및 제2 코어(31, 32)의 각각에 코일(41a, 41b, 42a, 42b)을 감는 것으로, 추력을 크게 할 수 있다. 또한, 가동자(2)를 사이에 두는 제1 코어(31)와 제2 코어(32)에 작용하는 흡인력은 거의 동일 크기이며, 방향이 반대이므로, 전체의 흡인력을 거의 취소할 수 있다. 이로 인해, 코깅력을 저감할 수 있다. 또한, 가동자(2)의 스트로크 방향으로 인접한 제1 코어(31)끼리 또는 제2 코어(32)끼리에는, 자기 회로가 형성되기 어려우므로, 자기 누설에 의한 노이즈를 저감할 수 있다.

코깅을 저감할 수 있는 이유를 도 8의 비교예를 참조하면서 설명한다. 도 8의 (a)는 종래의 리니어 모터를 나타낸다. 이 리니어 모터의 고정자(60)는, 자성체의 요크(61)와, 요크(61)에 배열된 복수의 자석(62)을 구비한다. 가동자(65)는, 자석(62)에 대향하는 U, V, W상의 돌극(63a 내지 63c)을 갖는 코어(63)와, 돌극(63a 내지 63c)에 감기는 U, V, W상의 코일(64a 내지 64c)을 구비한다. 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 종래의 리니어 모터에 있어서는, 자석(62)과 코어(63) 사이에 자기 흡인력이 작용한다. 자석(62)이 코어(63)의 바로 아래에 있을 때는(도 8의 (c)의 좌측 도면 참조), 자기적으로 안정하기 때문에, 코깅력은 발생하지 않는다. 그러나, 코어(63)가 안정된 위치에서 이격되었을 때는(도 8의 (c)의 우측 도면 참조), 코어(63)가 원래의 위치로 돌아 가려고 하기 때문에, 코깅력이 발생한다. 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 리니어 모터, 가동자(2)를 사이에 두도록 제1 코어(31)와 제2 코어(32)를 배치함으로써, 자기 흡인력을 취소할 수 있고, 코깅력을 저감시킬 수 있다.

또한, 도 8의 (b)의 확대도에 도시한 바와 같이, 종래의 리니어 모터에서는, 가동자(65)의 스트로크 방향으로 인접한 U, V, W상의 돌극(63a 내지 63c)을 통해 자기 회로(71)가 형성되고, 자속 누설에 의한 노이즈가 발생한다. 본 실시 형태의 리니어 모터에 의하면, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 가동자(2)의 스트로크 방향으로 인접한 제1 코어(31)끼리 또는 제2 코어(32) 사이에 자기 회로가 형성되기 어려우므로, 자속 누설에 의한 노이즈를 저감할 수 있다.

본 실시 형태의 리니어 모터에 의하면 또한 다음의 효과를 발휘한다. 가동자(2)가 2개의 자석열(4-1, 4-2)을 구비하고, 한쪽 자석열(4-1)이 제1 자극(34a)과 제3 자극(35a) 사이에 놓이고, 다른 쪽 자석열(4-2)이 제2 자극(34b)과 제4 자극(35b) 사이에 놓여진다. 자기 회로(51)가 스트로크 방향과 직교하고, 스트로크 방향으로는 자기 회로(51)가 존재하지 않으므로, 코깅을 더 저감할 수 있다.

코어 유닛(21a 내지 21c)의 제1 코어(31)가 서로 이격되어 있어서, 코어 유닛(21a 내지 21c)의 제2 코어(32)가 서로 이격되어 있다. 코어 유닛(21a 내지 21c)이 서로 독립하고 있기 때문에, 어느 상의 코어 유닛(예를 들어 U상 코어 유닛(21a))이 다른 상의 코어 유닛(예를 들어 V상 코어 유닛(21b) 및 W상 코어 유닛(21c))의 누설 자속의 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.

가동자(2)의 기재(6)를 비자성체로 함으로써, 가동자(2)를 사이에 두는 제1 코어(31)와 제2 코어(32)가 자기 회로를 구성하기 쉬워진다.

기재(6)에 판재 또는 시트재(11)를 접착함으로써, 기재(6)로부터 자석(4a, 4b)이 빠지는 것을 방지할 수 있다.

리니어 모터를 스트로크 방향에서 보았을 때, 가동자(2)의 폭 방향의 양단부(6a, 6b)가 제1 및 제2 코어(31, 32)의 외측으로 돌출되어 있고, 가동자(2)가 이동하는 것을 안내하는 리니어 가이드(8, 9)가 가동자(2)의 양단부(6a, 6b)에 배치되므로, 리니어 가이드(8, 9)에 자속이 누설되는 것을 방지할 수 있고, 또한 리니어 가이드(8, 9)에서 가동자(2)의 이동을 안정되게 안내할 수 있다.

C자형의 제1 코어(31)의 2개의 돌극(31a, 31b)에 2개의 코일(41a, 41b)을 감고, C자형의 제2 코어(32)의 2개의 돌극(32a, 32b)에 2개의 코일(42a, 42b)을 감기 때문에, 가동자(2)의 근처에 코일(41a, 41b, 42a, 42b)을 배치할 수 있고, 자속 경로를 짧게 할 수 있다.

가동자(2)에 2개의 자석열(4-1, 4-2) 사이에 스케일(12)을 배치하므로, 가동자(2)의 위치를 고정밀도로 측정할 수 있다. 가동자(2)의 힘이 작용하는 부분의 근처에 스케일(12)을 배치할 수 있기 때문이다.

도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태의 리니어 모터를 나타낸다. 이 도 9는, 스트로크 방향에서 본 리니어 모터의 측면도를 나타낸다. 상기 제1 실시 형태에서는, 고정자(1)가 베이스(3)에 고정되어, 가동자(2)가 이동하지만, 제2 실시 형태에서는, 고정자(1)가 이동하고, 가동자(2)가 베이스(3)에 고정된다. 다른 구성은 제1 실시 형태의 리니어 모터와 대략 동일하다. 가동자(2)의 하단부는 베이스(3)에 고정된다. 가동자(2)의 상단부와 고정자(1) 사이에는, 리니어 가이드(72)가 개재된다. 고정자(1)의 하단부와 베이스(3) 사이에는, 리니어 가이드(73)가 개재된다. 고정자(1)의 이동은 리니어 가이드(72, 73)에 의해 안내된다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 구체화되는 데에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 실시 형태의 리니어 모터에서는, 제1 및 제2 코어의 각각에 2개의 코일을 감고 있지만, 1개만의 코일을 감을 수도 있다.

또한, 상기 실시 형태의 리니어 모터에서는, 복수의 제1 코어를 스트로크 방향으로 이격하고 있지만, 복수의 제1 코어의 제조의 용이함을 고려하여, 복수의 제1 코어를 자성체로 연결해도 된다. 복수의 제2 코어도 마찬가지이다.

또한, 상기 실시 형태의 리니어 모터에서는, 가동자에 자석을 배치하고 있지만, 가동자에 자석 대신에 코일을 배치하는 것도, 가동자에 자성체의 볼록부를 갖는 평판을 배치할 수도 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 위치 신호를 피드백하는 피드백 제어의 예를 설명했지만, 오픈 루프 제어를 사용하고, 리니어 모터를 리니어 스테핑 모터로서 사용할 수도 있다. 또한, 위치 센서리스 제어를 사용하는 것도 가능하다.

본 명세서는, 2014년 12월 25일 출원의 일본 특허 출원 제2014-262179호에 기초한다. 이 내용은 모두 여기에 포함해 둔다.

1: 고정자(제1 부재)
2: 가동자(제2 부재)
3: 베이스
4-1: 한쪽 자석열
4-2: 다른쪽 자석열
4a, 4b: 자석
6: 기재
6a, 6b: 가동자의 양단부
7: 개구
8, 9: 리니어 가이드(지지 기구)
11: 판재 또는 시트재
12: 스케일
21-1, 21-2: 전기자
21a 내지 21c: 코어 유닛
31: 제1 코어
31a, 31b: 제1 코어의 돌극
32: 제2 코어
32a, 32b: 제2 코어의 돌극
34a: 제1 자극
34b: 제2 자극
35a: 제3 자극
35b: 제4 자극
41a, 41b, 42a, 42b: 코일
51: 자기 회로
72, 73: 리니어 가이드(지지 기구)

Claims

제1 부재에 대해 제2 부재가 한 방향으로 상대적으로 이동 가능한 리니어 모터이며,
상기 제1 부재는, 제1 자극 및 상기 제1 자극과 극성이 다른 제2 자극을 갖고, 코어 만으로 구성되는 제1 코어, 상기 제1 코어에 감긴 코일, 제3 자극 및 상기 제3 자극과 극성이 다른 제4 자극을 갖고, 코어 만으로 구성되는 제2 코어 및 상기 제2 코어에 감긴 코일을 포함하고, 상기 제1 자극에 상기 제3 자극이 대향하고, 상기 제2 자극에 상기 제4 자극이 대향하는 코어 유닛을 상기 한 방향으로 복수 구비하고,
상기 제2 부재는, 상기 제1 자극과 상기 제3 자극 사이에 놓여짐과 함께, 상기 제2 자극과 상기 제4 자극 사이에 놓여지고,
상기 제1 코어 및 상기 제2 코어에 의해, 상기 한 방향과 직교하는 자기 회로가 형성되고,
상기 제2 부재는, 복수의 자석이 배열된 2개의 자석열을 구비하고,
한쪽 자석열이, 상기 제1 자극과 상기 제3 자극 사이에 놓여지고,
다른 쪽 자석열이, 상기 제2 자극과 상기 제4 자극 사이에 놓여지는 리니어 모터.
제1항에 있어서,
상기 한 방향에 있어서의 상기 한쪽 자석열의 자석 위치와 상기 한 방향에 있어서의 상기 다른 쪽 자석열의 자석 위치는, 서로 일치하는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
복수의 상기 제1 코어는 서로 이격되어 있거나, 또는 인접한 상기 제1 코어간에는 비자성체가 개재하고,
복수의 상기 제2 코어는 서로 이격되어 있거나, 또는 인접한 상기 제2 코어간에는 비자성체가 개재하는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제2항에 있어서,
상기 제2 부재의 상기 복수의 자석은, 비자성체로 이루어지는 기재에 고정되는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제4항에 있어서,
상기 제2 부재의 상기 복수의 자석은, 상기 기재의 복수의 개구에 끼워져 있고,
상기 기재에는, 판재 또는 시트재가 접착되는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리니어 모터를 상기 한 방향에서 보았을 때, 상기 제2 부재의 폭 방향의 양단부가 상기 제1 코어 및 상기 제2 코어의 외측에 돌출되어 있고,
상기 제2 부재가 이동하는 것을 안내하는 지지 기구가 상기 제2 부재의 상기 양단부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
C자형의 상기 제1 코어의 2개의 돌극에 2개의 코일이 감기고,
C자형의 상기 제2 코어의 2개의 돌극에 2개의 코일이 감겨지는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제2항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개의 자석열 사이에, 가동자의 위치를 검출하기 위한 스케일이 배치되는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.
제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코어 유닛은, U상 코어 유닛, V상 코어 유닛 및 W상 코어 유닛으로 분류되고,
상기 U상 코어 유닛에 있어서, 상기 제1 코어에 감기는 상기 코일 및 상기 제2 코어에 감기는 상기 코일은, U상 코일이며,
상기 V상 코어 유닛에 있어서, 상기 제1 코어에 감기는 상기 코일 및 상기 제2 코어에 감기는 상기 코일은, V상 코일이며,
상기 W상 코어 유닛에 있어서, 상기 제1 코어에 감기는 상기 코일 및 상기 제2 코어에 감기는 상기 코일은, W상 코일이며,
상기 U상 코어 유닛, 상기 V상 코어 유닛, 상기 W상 코어 유닛 각각에 있어서, 상기 제1 자극과 상기 제3 자극의 극성이 다르고, 상기 제2 자극과 상기 제4 자극의 극성이 다른 것을 특징으로 하는, 리니어 모터.