直線電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及由具有凸極的定子、以及具有線圈和磁鐵的動子組合而成的直線電機。
【背景技術】
[0002]例如，在半導體制造裝置、液晶顯示裝置的制造領域，需要能夠使大面積的基板等處理對象物高速直線移動并在適當的移動位置高精度定位的傳送裝置。一般來說，這種傳送裝置將作為驅動源的電機的旋轉運動通過滾珠螺桿機構等運動變換機構變換為直線運動而實現。但是，由于中間存在運動變換機構，所以在提高移動速度方面存在界限。而且，由于運動變換機構存在機械誤差，故存在定位精度不夠這樣的問題。
[0003]為了應對這樣的問題，近年，使用了將能夠直接實現直線運動輸出的直線電機作為驅動源的傳送裝置。直線電機包括直線狀的定子和沿著該定子移動的動子。在上述傳送裝置中，使用了動圈式直線電機，該動圈式直線電機中，將板狀的永久磁鐵隔著一定間隔并排設置多個而構成定子，將包括磁極齒和通電線圈的電樞作為動子(例如，參照專利文獻I)。
[0004]先行技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開平3-139160號公報
【發明內容】
[0007]發明要解決的課題
[0008]動圈式直線電機，由于對定子配置磁鐵，所以直線電機的全長越長(動子的移動距離越長)，使用的磁鐵量就越大。近年，隨著稀土類產品價格的上漲，使用的磁鐵量增加導致成本增加。
[0009]另外，在三相直線電機中，為了降低隨動子的位置變動的三相合成推力的變動幅度，需要將每一相的推力波形設為大致正弦波。還需要確保推力。通常，其一種手段是，在各相設置多個磁極來縮短間距，但這阻礙了動子構造的簡化，并阻礙了定子和動子的小型化、
輕量化。
[0010]另外，在縮短了間距的情況下，導致驅動頻率提高，存在直線電機自身的鐵損增大的問題。
[0011]本發明鑒于上述情況而做出，其目的在于提供一種直線電機，即使其全長長，磁鐵的使用量也不增加，實現了動子的小型化和輕量化。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發明的直線電機包括定子和具有線圈的動子，其特征在于:所述定子具有在所述動子的移動方向上長的兩個板狀部，兩個板狀部中間隔著動子的移動區域以磁耦合的方式相對設置，在所述兩個板狀部的彼此相對的面上，分別在所述移動方向上并排設置有多個齒部，并且一個板狀部的齒部與另一個板狀部的齒部呈交錯狀，所述動子，在所述線圈內部沿著所述移動方向交替排列有兩個磁鐵和三個磁軛，所述兩個磁鐵沿著所述移動方向被磁化，磁化方向彼此相對。
[0014]在本發明中，動子是包括兩個磁鐵、三個磁軛的最小結構，因此，即使定子側的齒部的間距相對大，也能夠使動子的移動方向上的尺寸小。換言之，可以說是易于使定子側的齒部間距相對大的構造。另外，由于對定子不使用磁鐵，所以即使在直線電機的全長長的情況下，磁鐵的使用量也不增加。
[0015]本發明的直線電機，其特征在于:被所述兩個磁鐵所夾的磁軛比其它兩個磁軛在所述移動方向上長。
[0016]在本發明中，被兩個磁鐵所夾的磁軛在移動方向上比只與一個磁鐵接觸的其它兩個磁軛長。由于按照與磁鐵授受的磁通量確定了移動方向上的長度即與齒部相對的部分的長度，所以即使通到線圈的電流量增加，磁軛也難以磁飽和。
[0017]本發明的直線電機，其特征在于:被所述兩個磁鐵所夾的磁軛的所述移動方向上的長度是其它兩個磁軛的2倍。
[0018]在本發明中，被兩個磁鐵所夾的磁軛的所述移動方向上的長度是最適合于流通的磁通量的長度，即其它兩個磁軛的2倍，所以能夠減小動子的移動方向上的長度，并且能夠延緩磁軛的磁飽和而獲得大推力的直線電機。
[0019]本發明的直線電機，其特征在于:所述齒部的并排設置方向上的寬度大于齒部的并排設置間隔。
[0020]在本發明中，齒部的并排設置方向上的寬度大于齒部的并排設置間隔，因此能夠獲得大的推力。
[0021]本發明的直線電機，其特征在于:所述兩個磁鐵和三個磁軛呈長方體狀，各磁鐵和各磁軛的所述移動方向側的面相對于與所述移動方向以及所述板狀部的相對方向正交的方向傾斜。
[0022]在本發明中，各磁鐵和各磁軛的所述移動方向側的面相對于與所述移動方向以及所述板狀部的相對方向正交的方向傾斜。即采用了所謂的偏斜配置，因此能夠減小磁阻力，降低定子和動子的相對位置不同造成的推力不均。
[0023]本發明的直線電機，其特征在于:所述齒部呈長方體狀，所述齒部的與所述板狀部平行的剖面的相對的任意兩條邊相對于所述移動方向傾斜。
[0024]在本發明中，所述齒部呈長方體狀，所述齒部的與所述板狀部平行于的剖面的相對的任意兩條邊相對于所述移動方向傾斜。即對齒部采用了偏斜配置，因此能夠減小磁阻力，降低定子和動子的相對位置不同造成的推力不均。
[0025]本發明的直線電機，其特征在于:所述兩個板狀部具有的齒部，彼此的所述剖面的所述兩條邊的傾斜方向相反。
[0026]在本發明中，所述兩個板狀部具有的齒部的所述剖面的所述兩條邊的傾斜方向彼此相反。即一個板狀部與另一個板狀部的齒部的傾斜方向不同，因此能夠抑制由于動子相對于移動方向左右傾斜而產生的翹起。
[0027]本發明的直線電機，其特征在于:包括板狀的非磁性體板和板狀的由非磁性非導電性材料構成的輔助板，所述非磁性體板設置在所述磁軛及磁鐵的側面與所述線圈之間，該側面平行于所述移動方向，所述輔助板與該非磁性體板隔著所述磁軛及磁鐵相對，且被設于所述磁軛及磁鐵與所述線圈之間。
[0028]在本發明中，由于在磁軛與線圈之間設有非磁性非導電性材料，所以通到磁軛的渦電流的流路被局部截斷，能夠減小渦流損耗。
[0029]本發明的直線電機，其特征在于:還包括連結于所述非磁性體板且將在所述移動方向上排列的三個動子連結的連結部。
[0030]在本發明中，由于連結了三個動子，所以能夠獲得比一個動子時大的推力。
[0031]本發明的直線電機，其特征在于:所述非磁性體板具有:中間隔著所述線圈的繞組相對的板狀的第一突出板部和第二突出板部，以及連結所述第一突出板部和所述第二突出板部的基部。
[0032]在本發明中，包括設置在線圈的外部的第二突出板部，因此能夠將直線電機的推力容易地向外部傳遞。
[0033]發明的效果
[0034]在本發明中，動子是包括兩個磁鐵、三個磁軛的最小結構，因此，能夠使動子的移動方向上的尺寸小。另外，由于對定子不使用磁鐵，所以具有即使在直線電機的全長長的情況下磁鐵的使用量也不增加這一效果。
[0035]在此，本說明書和權利要求書中使用的電樞磁軛和磁軛具有相同的含義。
【附圖說明】
[0036]圖1是表示實施方式I的直線電機的示意結構的一例的局部斷開斜視圖。
[0037]圖2是表示實施方式I的直線電機的動子的結構例的俯視圖。
[0038]圖3是表示實施方式I的直線電機的示意結構的剖視圖。
[0039]圖4是表示實施方式I的直線電機的示意結構的側視圖。
[0040]圖5是用于對實施方式I的直線電機的推力產生原理進行說明的圖。
[0041]圖6是用于對實施方式I的直線電機的推力產生原理進行說明的圖。
[0042]圖7是用于對實施方式I的直線電機的推力產生原理進行說明的圖。
[0043]圖8是表不實施方式2的直線電機的動子的俯視圖。
[0044]圖9A是關于動子的電樞磁軛的磁飽和的說明圖。
[0045]圖9B是關于動子的電樞磁軛的磁飽和的說明圖。
[0046]圖10是表示實施方式I和實施方式2的直線電機各自的通到線圈的電流與得到的推力之間的關系的圖表。
[0047]圖11是表示實施方式3的直線電機的動子的結構例的俯視圖。
[0048]圖12是表示圖11中的剖面線XI1-XII上的剖面和定子的剖面的剖面圖。
[0049]圖13是用于對實施方式3的直線電機的動作進行說明的圖。
[0050]圖14是表示實施方式3的直線電機的推力的圖表。
[0051]圖15是表不實施方式4的直線電機的動子的結構例的俯視圖。
[0052]圖16是表示實施方式5的直線電機的定子的結構的剖視圖。
[0053]圖17是表示實施方式6的直線電機的定子的結構的剖視圖。
【具體實施方式】
[0054]實施方式I
[0055]圖1是表示實施方式I的直線電機的示意結構的一例的局部斷開斜視圖。圖2是表不實施方式I的直線電機的動子I的結構例的俯視圖。圖3是表不實施方式I的直線電機的示意結構的剖視圖。圖4是表示實施方式I的直線電機的示意結構的側視圖。
[0056]本實施方式的直線電機包含動子I和定子2。動子I具有如下結構:在分別呈大致長方體狀的電樞磁軛(磁軛)lb、永久磁鐵(磁鐵)lc、Id排列并連結而成的結構上纏繞有線圈la。本實施方式中，動子I被設為包括三個電樞磁軛lb、一個永久磁鐵Ic和一個永久磁鐵Id的最小結構。如圖1或者圖2所示，按電樞磁軛lb、永久磁鐵lc、電樞磁軛lb、永久磁鐵ld、電樞磁軛Ib的順序，電樞磁軛lb、永久磁鐵Ic或者Id沿著動子I的移動方向交替排列。永久磁鐵Ic和永久磁鐵Id夾著電樞磁軛Ib配置。示于圖2、圖4的各永久磁鐵lc、Id上的空心箭頭表示各永久磁鐵lc、Id的磁化方向。空心箭頭的終點表示N極、起點表示S極。永久磁鐵Ic和永久磁鐵Id沿著動子I的移動方向被磁化，磁化方向彼此相對。線圈Ia圍繞著如上配置的電樞磁軛lb、永久磁鐵I