直线电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及由具有凸极的定子、以及具有线圈和磁铁的动子组合而成的直线电机。
【背景技术】
[0002]例如，在半导体制造装置、液晶显示装置的制造领域，需要能够使大面积的基板等处理对象物高速直线移动并在适当的移动位置高精度定位的传送装置。一般来说，这种传送装置将作为驱动源的电机的旋转运动通过滚珠螺杆机构等运动变换机构变换为直线运动而实现。但是，由于中间存在运动变换机构，所以在提高移动速度方面存在界限。而且，由于运动变换机构存在机械误差，故存在定位精度不够这样的问题。
[0003]为了应对这样的问题，近年，使用了将能够直接实现直线运动输出的直线电机作为驱动源的传送装置。直线电机包括直线状的定子和沿着该定子移动的动子。在上述传送装置中，使用了动圈式直线电机，该动圈式直线电机中，将板状的永久磁铁隔着一定间隔并排设置多个而构成定子，将包括磁极齿和通电线圈的电枢作为动子(例如，参照专利文献I)。
[0004]先行技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平3-139160号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]动圈式直线电机，由于对定子配置磁铁，所以直线电机的全长越长(动子的移动距离越长)，使用的磁铁量就越大。近年，随着稀土类产品价格的上涨，使用的磁铁量增加导致成本增加。
[0009]另外，在三相直线电机中，为了降低随动子的位置变动的三相合成推力的变动幅度，需要将每一相的推力波形设为大致正弦波。还需要确保推力。通常，其一种手段是，在各相设置多个磁极来缩短间距，但这阻碍了动子构造的简化，并阻碍了定子和动子的小型化、
轻量化。
[0010]另外，在缩短了间距的情况下，导致驱动频率提高，存在直线电机自身的铁损增大的问题。
[0011]本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于提供一种直线电机，即使其全长长，磁铁的使用量也不增加，实现了动子的小型化和轻量化。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]本发明的直线电机包括定子和具有线圈的动子，其特征在于:所述定子具有在所述动子的移动方向上长的两个板状部，两个板状部中间隔着动子的移动区域以磁耦合的方式相对设置，在所述两个板状部的彼此相对的面上，分别在所述移动方向上并排设置有多个齿部，并且一个板状部的齿部与另一个板状部的齿部呈交错状，所述动子，在所述线圈内部沿着所述移动方向交替排列有两个磁铁和三个磁轭，所述两个磁铁沿着所述移动方向被磁化，磁化方向彼此相对。
[0014]在本发明中，动子是包括两个磁铁、三个磁轭的最小结构，因此，即使定子侧的齿部的间距相对大，也能够使动子的移动方向上的尺寸小。换言之，可以说是易于使定子侧的齿部间距相对大的构造。另外，由于对定子不使用磁铁，所以即使在直线电机的全长长的情况下，磁铁的使用量也不增加。
[0015]本发明的直线电机，其特征在于:被所述两个磁铁所夹的磁轭比其它两个磁轭在所述移动方向上长。
[0016]在本发明中，被两个磁铁所夹的磁轭在移动方向上比只与一个磁铁接触的其它两个磁轭长。由于按照与磁铁授受的磁通量确定了移动方向上的长度即与齿部相对的部分的长度，所以即使通到线圈的电流量增加，磁轭也难以磁饱和。
[0017]本发明的直线电机，其特征在于:被所述两个磁铁所夹的磁轭的所述移动方向上的长度是其它两个磁轭的2倍。
[0018]在本发明中，被两个磁铁所夹的磁轭的所述移动方向上的长度是最适合于流通的磁通量的长度，即其它两个磁轭的2倍，所以能够减小动子的移动方向上的长度，并且能够延缓磁轭的磁饱和而获得大推力的直线电机。
[0019]本发明的直线电机，其特征在于:所述齿部的并排设置方向上的宽度大于齿部的并排设置间隔。
[0020]在本发明中，齿部的并排设置方向上的宽度大于齿部的并排设置间隔，因此能够获得大的推力。
[0021]本发明的直线电机，其特征在于:所述两个磁铁和三个磁轭呈长方体状，各磁铁和各磁轭的所述移动方向侧的面相对于与所述移动方向以及所述板状部的相对方向正交的方向倾斜。
[0022]在本发明中，各磁铁和各磁轭的所述移动方向侧的面相对于与所述移动方向以及所述板状部的相对方向正交的方向倾斜。即采用了所谓的偏斜配置，因此能够减小磁阻力，降低定子和动子的相对位置不同造成的推力不均。
[0023]本发明的直线电机，其特征在于:所述齿部呈长方体状，所述齿部的与所述板状部平行的剖面的相对的任意两条边相对于所述移动方向倾斜。
[0024]在本发明中，所述齿部呈长方体状，所述齿部的与所述板状部平行于的剖面的相对的任意两条边相对于所述移动方向倾斜。即对齿部采用了偏斜配置，因此能够减小磁阻力，降低定子和动子的相对位置不同造成的推力不均。
[0025]本发明的直线电机，其特征在于:所述两个板状部具有的齿部，彼此的所述剖面的所述两条边的倾斜方向相反。
[0026]在本发明中，所述两个板状部具有的齿部的所述剖面的所述两条边的倾斜方向彼此相反。即一个板状部与另一个板状部的齿部的倾斜方向不同，因此能够抑制由于动子相对于移动方向左右倾斜而产生的翘起。
[0027]本发明的直线电机，其特征在于:包括板状的非磁性体板和板状的由非磁性非导电性材料构成的辅助板，所述非磁性体板设置在所述磁轭及磁铁的侧面与所述线圈之间，该侧面平行于所述移动方向，所述辅助板与该非磁性体板隔着所述磁轭及磁铁相对，且被设于所述磁轭及磁铁与所述线圈之间。
[0028]在本发明中，由于在磁轭与线圈之间设有非磁性非导电性材料，所以通到磁轭的涡电流的流路被局部截断，能够减小涡流损耗。
[0029]本发明的直线电机，其特征在于:还包括连结于所述非磁性体板且将在所述移动方向上排列的三个动子连结的连结部。
[0030]在本发明中，由于连结了三个动子，所以能够获得比一个动子时大的推力。
[0031]本发明的直线电机，其特征在于:所述非磁性体板具有:中间隔着所述线圈的绕组相对的板状的第一突出板部和第二突出板部，以及连结所述第一突出板部和所述第二突出板部的基部。
[0032]在本发明中，包括设置在线圈的外部的第二突出板部，因此能够将直线电机的推力容易地向外部传递。
[0033]发明的效果
[0034]在本发明中，动子是包括两个磁铁、三个磁轭的最小结构，因此，能够使动子的移动方向上的尺寸小。另外，由于对定子不使用磁铁，所以具有即使在直线电机的全长长的情况下磁铁的使用量也不增加这一效果。
[0035]在此，本说明书和权利要求书中使用的电枢磁轭和磁轭具有相同的含义。
【附图说明】
[0036]图1是表示实施方式I的直线电机的示意结构的一例的局部断开斜视图。
[0037]图2是表示实施方式I的直线电机的动子的结构例的俯视图。
[0038]图3是表示实施方式I的直线电机的示意结构的剖视图。
[0039]图4是表示实施方式I的直线电机的示意结构的侧视图。
[0040]图5是用于对实施方式I的直线电机的推力产生原理进行说明的图。
[0041]图6是用于对实施方式I的直线电机的推力产生原理进行说明的图。
[0042]图7是用于对实施方式I的直线电机的推力产生原理进行说明的图。
[0043]图8是表不实施方式2的直线电机的动子的俯视图。
[0044]图9A是关于动子的电枢磁轭的磁饱和的说明图。
[0045]图9B是关于动子的电枢磁轭的磁饱和的说明图。
[0046]图10是表示实施方式I和实施方式2的直线电机各自的通到线圈的电流与得到的推力之间的关系的图表。
[0047]图11是表示实施方式3的直线电机的动子的结构例的俯视图。
[0048]图12是表示图11中的剖面线XI1-XII上的剖面和定子的剖面的剖面图。
[0049]图13是用于对实施方式3的直线电机的动作进行说明的图。
[0050]图14是表示实施方式3的直线电机的推力的图表。
[0051]图15是表不实施方式4的直线电机的动子的结构例的俯视图。
[0052]图16是表示实施方式5的直线电机的定子的结构的剖视图。
[0053]图17是表示实施方式6的直线电机的定子的结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0054]实施方式I
[0055]图1是表示实施方式I的直线电机的示意结构的一例的局部断开斜视图。图2是表不实施方式I的直线电机的动子I的结构例的俯视图。图3是表不实施方式I的直线电机的示意结构的剖视图。图4是表示实施方式I的直线电机的示意结构的侧视图。
[0056]本实施方式的直线电机包含动子I和定子2。动子I具有如下结构:在分别呈大致长方体状的电枢磁轭(磁轭)lb、永久磁铁(磁铁)lc、Id排列并连结而成的结构上缠绕有线圈la。本实施方式中，动子I被设为包括三个电枢磁轭lb、一个永久磁铁Ic和一个永久磁铁Id的最小结构。如图1或者图2所示，按电枢磁轭lb、永久磁铁lc、电枢磁轭lb、永久磁铁ld、电枢磁轭Ib的顺序，电枢磁轭lb、永久磁铁Ic或者Id沿着动子I的移动方向交替排列。永久磁铁Ic和永久磁铁Id夹着电枢磁轭Ib配置。示于图2、图4的各永久磁铁lc、Id上的空心箭头表示各永久磁铁lc、Id的磁化方向。空心箭头的终点表示N极、起点表示S极。永久磁铁Ic和永久磁铁Id沿着动子I的移动方向被磁化，磁化方向彼此相对。线圈Ia围绕着如上配置的电枢磁轭lb、永久磁铁I