專利名稱：直線電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋸齒型(sawyer)直線電機，特別涉及將多片磁性薄板積層構(gòu)成的積層體作為定子(導(dǎo)磁板)而使用的直線電機。
動子20具有壓縮空氣噴出口，由于壓縮空氣的噴射使其相對導(dǎo)磁板10的表面略為上浮，如

圖12所示，如果使圖示的極性的B相電流只在第二磁軛Y2的第一及第二B相勵磁繞組CB、CB′的端子處流過，則在第二分支磁路根部B′的極齒KB′及其最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D1、D2的氣隙中生成除了由永磁體M產(chǎn)生的偏磁通之外由于第二勵磁繞組CB′產(chǎn)生的交變磁通的疊加而增強的集中磁通部a，但在將極齒KB′向最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D1、D2進(jìn)行強力磁性吸引的同時，因為在第一分支磁路根部B的極齒KB中在抵消偏磁通的方向上加上交變磁通，生成磁通去磁部b。另一方面，從第二磁軛Y2的第二分支磁路根部B′發(fā)出的集中磁通經(jīng)由導(dǎo)磁板10內(nèi)部分支的磁通在第一磁軛Y1的第一及第二分支磁路根部A、A′中通過，而因為第一支磁路根部A的極齒KA相對于最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D15、D14在行進(jìn)方向上落后P/4，由于一個分支磁通的作用最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D15、D14將該極齒KA向行進(jìn)方向吸引的同時，由于另一個分支磁通的作用，因為第二支磁路根部A′的極齒KA′相對最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D10、D9在行進(jìn)方向上超前P/4，最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D10、D9將極齒KA′向行進(jìn)方向的反方向吸引，向著行進(jìn)方向的推力和向著反方向的拉力恰好抵消，第一磁軛Y1整體處于平衡。也就是說，在第一支磁路根部A的極齒KA和最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D15、D14之間的氣隙中產(chǎn)生推力分支磁通部d，在第二支磁路根部A′的極齒KA ′和最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D10、D9之間的氣隙中產(chǎn)生拉力分支磁通部c，所以第一磁軛Y1本身是處于磁力吸引勢能的穩(wěn)定點。
下面，如圖12(b)所示，如果使具有圖示極性的A相電流只在第一磁軛Y1的第一及第二A相勵磁繞組CA、CA′的端子處流過，則第一分支磁路根部A的極齒KA及其最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D15、D14的氣隙在此之前是推力分支磁通部d，變換為除了偏磁通之外由于第二勵磁繞組CA產(chǎn)生的交變磁通的疊加而增強的集中磁通部a，另外，因為第二支磁路根部A′的極齒KA′從拉力分支磁通部c變換為磁通去磁部b，所以最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D15、D14對極齒KA產(chǎn)生強大的磁力吸引，在動子20中生成行進(jìn)推力。另一方面，經(jīng)由導(dǎo)磁板10內(nèi)部將成為第一磁軛Y1的第一支磁路根部A內(nèi)的集中磁通在第二磁軛Y2的第一及第二分支磁路根部B、B′中通過，第一分支磁路根部B的極齒KB從磁通去磁部b變換為推力分支磁通部d，另外第二分支磁路根部B′的極齒KB′從集中磁通部a變換為拉力分支磁通部c。因此，由于兩相電流的變換，動子20以P/4步進(jìn)。如果包含圖12(c)、(d)的勵磁模式，由于使用兩相電流勵磁繞組的勵磁模式為4次，在勵磁模式的一個巡回中動子20步進(jìn)4次而行進(jìn)一個節(jié)距。在兩相電流變換的過程中，由從推力分支磁通部d向集中磁通部a轉(zhuǎn)移的極齒產(chǎn)生推進(jìn)力。
為了利用此種鋸齒型直線電機實現(xiàn)可在導(dǎo)磁板上使動子在X軸和Y軸方向上進(jìn)行平面移動的平面直線電機，例如在日本專利特開昭9-261944號公報中所公開的，如圖13及圖14所示，其構(gòu)成為在導(dǎo)磁板表面將正方形頂面的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D以格子點(矩陣)狀排列而形成的導(dǎo)磁板10，和將具有與Y軸平行的條狀的突條極齒KA、KA′(KB、KB′)的只可在X軸方向上運動的X軸動子20X、以及具有與X軸平行的條狀的突條極齒KA、KA′(KB、KB′)的只可在Y軸方向上運動的Y軸動子20Y正交排列，并利用支持板30連接起來而形成的復(fù)合動子。
此外，為了減小動子20X(20Y)的行進(jìn)中的脈動，如圖15所示，磁軛Y1、Y2的分支磁路根部做成三個，在該分支磁路根部U、V、W(U′、V′、W′)的每一個上面繞制有相互獨立的相勵磁繞組CU、CV、CW(CU′、CV′、CW′)，對這些繞組以三相電流供電。
作為上述平面直線電機的應(yīng)用領(lǐng)域已知有，比如，在設(shè)置有在懸吊支持導(dǎo)磁板的下面進(jìn)行平面移動的動子側(cè)支持電子元件的同時，可在導(dǎo)磁板下面的法線方向上滑行移動的執(zhí)行機構(gòu)用來將電子元件通過導(dǎo)磁板下面配置的基板的通孔等進(jìn)行嵌裝的元件裝配機。
作為平面直線電機所必需的定子的導(dǎo)磁板，由于其表面上導(dǎo)磁板的導(dǎo)點是以矩陣形狀配置而形成等等，一般是以型材形成的一塊厚板磁性材料(厚鋼板)。因此，如使用這種厚板磁性材料作為導(dǎo)磁板，則由于通過導(dǎo)磁板內(nèi)部的磁通會自然產(chǎn)生渦流，交流磁化特性很壞，電力損失(鐵損)大，因此很難得到動子的高速化及高推進(jìn)力，必需很大的電流容量。如圖16所示，根據(jù)速度與推進(jìn)力的關(guān)系特性曲線α可知，隨著為提高行進(jìn)速度而將驅(qū)動周期電流(電流脈沖)頻率高頻化，推進(jìn)力急劇降低，效率(速度×推進(jìn)力/消耗電力)變得非常惡劣。
本發(fā)明的發(fā)明人，為了實現(xiàn)可抑制渦流的產(chǎn)生的高速、高推力、高效率的平面直線電機，采用的技術(shù)包括使用多片磁性薄板(比如板厚小于1mm)疊合而成的疊層體，以該疊層體的板筋并行面(多片薄板的邊線相互平行并露出的面)作為導(dǎo)磁板面，在該導(dǎo)磁板面上藉助刻蝕等方法形成點陣配置的導(dǎo)磁板導(dǎo)點。由于在磁性薄板的疊層界面(接合面)上渦流難以貫通，電阻很高，可以抑制渦流的產(chǎn)生，可以期望實現(xiàn)高速化、高推力和高效率的平面直線電機。
單軸動子的極齒列和與其相對的最接近的導(dǎo)點列對齊，通過在包含兩列的面內(nèi)形成的磁性回路中沿著該列方向使集中磁通部、磁通去磁部以及分支磁通部(推力分支磁通部和拉力分支磁通部巡回轉(zhuǎn)移，單軸動子沿著其列方向行進(jìn)，所以在單軸動子的極齒列和最接近的導(dǎo)點列的配置方向是磁性薄板的板筋方向的場合，因為用于行進(jìn)磁通的磁性回路是平行于接合面沿著磁性薄板的板厚內(nèi)部形成，所以單軸動子可向著板筋方向行進(jìn)，可得到上述的優(yōu)點。
但是，由于積層體內(nèi)的磁通在接合面上會發(fā)生折射或不能透過而增大磁阻，事實上沿著接合面的法線方向不能形成用于行進(jìn)磁通的磁性回路，單軸動子不可能向著接合面的法線方向(和板筋方向正交的方向)行進(jìn)。因此，開發(fā)利用積層體作為導(dǎo)磁板的平面直線電機迄今為止已經(jīng)被放棄。
于是，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于通過實現(xiàn)向著積層體的接合面的法線方向推動的單軸動子，提供可利用磁性薄板的積層體作為導(dǎo)磁板的高速化、高推力和高效率的平面直線電機。
即根據(jù)本發(fā)明，在包括具有將多個導(dǎo)磁板導(dǎo)點以點陣形式配置而形成的導(dǎo)磁板面的導(dǎo)磁板、和具有以用來在導(dǎo)磁板導(dǎo)點中的最接近的導(dǎo)點之間產(chǎn)生行進(jìn)磁通的至少2n(其中n為大于2的整數(shù))個極齒作為一組的極齒模式的X軸動子的直線電機中，導(dǎo)磁板是以多片磁性薄板疊合而成的積層體的板筋并行面一側(cè)作為上述導(dǎo)磁板面，極齒模式的2n個極齒的配置成使以其相對于在磁性薄板的板筋方向(Y方向)上配置的最接近的導(dǎo)點具有的空間相位相等的關(guān)系橫排配置。另外，上述極齒模式的2n個極齒是在磁性薄板的接合面的法線方向上一個節(jié)距內(nèi)錯開配置，相對于在法線方向上配置的最接近的導(dǎo)點具有的空間相位的關(guān)系是各相差一個空間相位差(P/2n)。也即，如假設(shè)各極齒相對最接近的導(dǎo)點所具有的空間相位為任意的空間相位p，則在n＝2時，分配情況分別為p-P/4，，p，p+P/4，p+P/2，在n＝3時，分配情況分別為p-P/3，p-P/6，p，p+P/6，p+P/3，p+P/2，在n＝4時，分配情況分別為p-3P/8，p-P/4，p-P/8，p，p+P/8，p+P/4，p+3P/8，p+P/2。
根據(jù)此種構(gòu)成，極齒模式的2n個極齒，由于無論對任何磁性薄板的板筋方向(Y軸方向)上配置的最接近的導(dǎo)點具有的空間相位都相等，X軸動子不承受向著Y軸方向的推進(jìn)力，而X軸動子的極齒模式的2n個極齒，由于在磁性薄板的接合面的法線方向上在一個導(dǎo)點導(dǎo)點節(jié)距P內(nèi)是不同的錯開配置，用于行進(jìn)磁通的磁性回路是沿著積層體的板筋方向形成。于是，X軸動子的極齒模式的2n個極齒，由于對于在磁性薄板的接合面的法線方向上配置的最接近的導(dǎo)點具有的空間相位的關(guān)系是各相差一個空間相位差(P/2n)，所以在配置于X軸方向上的最接近的導(dǎo)點之間產(chǎn)生磁性耦合，在Y軸方向上對橫長狀的極齒模式的2n個極齒上由于集中磁通部和分支磁通部的組合循環(huán)X軸方向的推進(jìn)力順序地作用于其上，就X軸動子而言是以匍匐運動的形式在X軸方向上進(jìn)行平移。
這樣一來，因為可以實現(xiàn)向著積層體的接合面的法線方向推動的單軸動子，就可以使以磁性薄板的積層體用作導(dǎo)磁板成為現(xiàn)實，可以提供高速化、高推力和高效率的平面直線電機。對于由分支磁通部變換為集中磁通部的極齒有推進(jìn)力作用，而由于分支磁通部和集中磁通部是在各自分開的磁軛中的極齒生成的，所以作用在X軸動子的轉(zhuǎn)矩正反交替產(chǎn)生。只是移動速度越高，相對移動速度的回轉(zhuǎn)振動的比率越小。
產(chǎn)生磁通去磁部的極齒相對產(chǎn)生集中磁通部的極齒比其他極齒錯開最多，是半個節(jié)距。在使用板厚在半個節(jié)距以內(nèi)的磁性薄板的導(dǎo)磁板的場合，因為沿著板筋方向形成的磁性回路原本難以保持與生成該磁通去磁部的極齒的磁性耦合，所以沒有必要生成剛好可抵消偏磁通的強度的交變磁通，設(shè)計的自由度可增加。在兩相直線電機的場合，集中磁通部的極齒和一對分支磁通部的極齒相對最接近的導(dǎo)點具有的空間相位差為P/4，一個分支磁通部的極齒和另一個分支磁通部的極齒相對最接近的導(dǎo)點具有的空間相位差為P/2。在三相直線電機的場合，集中磁通部的極齒和一對分支磁通部的極齒相對最接近的導(dǎo)點具有的空間相位差為P/6，一個分支磁通部的極齒和另一個分支磁通部的極齒相對最接近的導(dǎo)點具有的空間相位差為P/3。于是，在三相直線電機的場合，最好是采用板厚在1/3節(jié)距以內(nèi)的磁性薄板。一般，在n相直線電機的場合，最好是采用板厚在1/n節(jié)距以內(nèi)的磁性薄板。相數(shù)越增加，板厚應(yīng)該越薄。在三相以上時，由于難于引起與產(chǎn)生稀疏分支磁通部的一對極齒的磁性耦合，可切斷花費在停止步進(jìn)上的多余的磁性耦合，可將這一部分轉(zhuǎn)移到步進(jìn)的推進(jìn)力上。反而是與向著板筋方向推動的Y軸動子相比，倒是可以期望向著其正交方向推動的X軸動子一個效率更高。因此，本發(fā)明不限于二維的平面直線電機的X軸動子，對于由利用積層體的導(dǎo)磁板和向著該積層體接合面的法線方向推動的單軸動子構(gòu)成的一維直線電機其利用價值也很大。此外，由于導(dǎo)磁板是磁性薄板的積層體，X軸方向的導(dǎo)點間是夾有塑料等非磁性材料的積層體也沒有關(guān)系，并且在導(dǎo)點間不設(shè)置凹槽也可以，可以使導(dǎo)磁板的制造更容易。從而可降低漏磁通而獲得更高的效率。
此外，因為動子側(cè)的極齒組和導(dǎo)磁板側(cè)的最接近的導(dǎo)點組的空間相位關(guān)系是相對的，所以動子的極齒相互間可以具有與上述相位關(guān)系錯開的配置，而且在導(dǎo)磁板側(cè)的X軸方向上配置的導(dǎo)磁板導(dǎo)點相互間也可具有與上述相位關(guān)系錯開的配置。
在X軸動子具有將極齒在接合面的法線方向上反復(fù)配置而成的模式群的場合，可以獲得X軸動子的穩(wěn)定移動和高輸出。
以上述極齒模式作為第一極齒模式，與此第一極齒模式相對地形成具有在法線方向上有間隔的第二極齒模式的一對模式。此第二極齒模式的極齒，與第一極齒模式的相對于磁性薄板的接合面的法線方向上的最接近的導(dǎo)點具有的上述空間相位關(guān)系的錯開配置關(guān)于通過模式中心的X方向線為線對稱地錯開配置。由于正反轉(zhuǎn)矩是同時作用于X軸動子，所以轉(zhuǎn)矩抵消可不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動振動。
在X軸動子具有第一極齒模式和第二極齒模式是在接合面的法線方向上交互反復(fù)配置而構(gòu)成的模式群的場合，仍然可以獲得X軸動子的穩(wěn)定移動和高輸出。
作為平面直線電機，最好是構(gòu)成為具有上述這種X軸動子、和將在磁性薄板的板筋方向上移動的Y軸動子在面內(nèi)正交連接而成的復(fù)合動子，其中兩個X軸動子和兩個Y軸動子分別相對復(fù)合動子的平面中心點對角配置，一個X軸動子的極齒模式與另一個X軸動子的極齒模式相對通過平面中心點的X方向線成線對稱。相對復(fù)合動子的平面中心點的轉(zhuǎn)矩同時在正反方向上作用，轉(zhuǎn)矩抵消而可以使復(fù)合動子整體不發(fā)生轉(zhuǎn)動振動，從低速移動直到高速移動都可實現(xiàn)X軸方向及Y軸方向的穩(wěn)定移動。
圖2為同一電機的X軸動子的斜視圖。
圖3為同一X軸動子的極齒和導(dǎo)磁板導(dǎo)點的空間相位關(guān)系的平面圖。
圖4為在X軸方向上觀察同一X軸動子的狀態(tài)的側(cè)面圖。
圖5(a)至(d)分別為示出沿圖3中的B′-B′線、B-B線、A′-A′線、A-A線剖開的狀態(tài)的斷面圖。
圖6為示出具有同時包含第一極齒模式和第二極齒模式的模式群的X軸動子的概略平面圖。
圖7為示出X軸動子和Y軸動子的配置關(guān)系的平面圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的實施例2的三相平面直線電機的X軸動子構(gòu)成的示意斜視圖。
圖9為示出同一電機的X軸動子的極齒和導(dǎo)磁板導(dǎo)點的空間相位關(guān)系的平面圖。
圖10為示出在X軸方向上觀察同一X軸動子的狀態(tài)的側(cè)面圖。
圖11(a)至(f)分別為示出沿圖9中的W′-W′線、V′-V′線、U′-U′線、W-W線、V-V線、U-U線剖開的狀態(tài)的斷面圖。
圖12(a)至(d)分別為用于說明鋸齒型電機(兩相直線電機)的原理的步進(jìn)動作圖。
圖13為示出現(xiàn)有的兩相平面直線電機的概略構(gòu)成的斜視圖。
圖14(a)為圖13中的兩相平面直線電機的平面圖，圖14(b)為同一兩相平面直線電機的右側(cè)面圖，圖14(c)為同一兩相平面直線電機的正面圖。
圖15(a)為現(xiàn)有的三相平面直線電機的平面圖，圖15(b)為同一三相平面直線電機的右側(cè)面圖，圖15(c)為同一三相平面直線電機的正面圖。
圖16為示出在導(dǎo)磁板為型材和積層體的場合時推進(jìn)力與動子的速度的依賴關(guān)系的特性曲線的比較圖。
本例的兩相平面直線電機的構(gòu)成包括具有將多個導(dǎo)磁板導(dǎo)點D以點陣形式配置而形成的導(dǎo)磁板面51的導(dǎo)磁板50、和將兩個X軸動子60X和兩個Y軸動子20Y在面內(nèi)利用支持板30連接起來而形成的復(fù)合動子70。復(fù)合動子70具有壓縮空氣噴出口(圖中未示出)，由于壓縮空氣的噴射使其相對導(dǎo)磁板50的表面略為上浮并同時進(jìn)行平移。
這一兩相平面直線電機比如可應(yīng)用于IC(集成電路)測試操作裝置。IC測試操作裝置是一種裝備有可在將送入位置的IC吸附保持并移動到測試位置之后，下降并在IC插口壓住IC端子達(dá)到規(guī)定時間之后將IC提起擱置于送出位置的接觸傳送器，此IC測試操作裝置可在與圖示狀態(tài)上下相反時對導(dǎo)磁板50懸掛支持，復(fù)合動子70作為接觸傳送器的基體可在導(dǎo)磁板50的緊下方沿導(dǎo)磁板面進(jìn)行平面移動。
導(dǎo)磁板50是以多片磁性薄板T疊合而成的積層體，如圖1及圖2所示，利用其板筋并行面一側(cè)作為導(dǎo)磁板面51。磁性薄板T比如可以是大約0.35～0.5mm的涂覆絕緣膜的硅鋼片。導(dǎo)磁板導(dǎo)點D的一個節(jié)距P(1個空間周期)比如可以是大約數(shù)毫米。
Y軸動子20Y是可在磁性薄板T的板筋方向(Y軸方向)上行進(jìn)的動子，與現(xiàn)有的磁軛一樣，第一及第二磁軛Y1(Y2)具有和X軸平行的條狀的突條極齒KA、KA′(KB、KB′)。
X軸動子60X的第一磁軛Y1的第一及第二分支磁路根部A、A′(B、B′)的極齒KAx、KA′x(KBx、KB′x)，如圖4所示，在Y軸方向上是平面，相對于在磁性薄板T的板筋方向上配置的最接近的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D具有的空間相位相等。極齒KAx、KA′x(KBx、KB′x)的Y軸方向上的長度為導(dǎo)磁板導(dǎo)點D的2個節(jié)距，任何一個間隔都是2個節(jié)距。然而，極齒KAx、KA ′x(KBx、KB′x)是在磁性薄板T的接合面的法線方向(X軸方向)上各以1個導(dǎo)點節(jié)距(1空間周期＝P)反復(fù)配置而形成齒列，如圖3及圖5所示，構(gòu)成收納于一個節(jié)距內(nèi)的橫排的任意組(極齒模式)的極齒KAx、KA′x(KBx、KB′x)在磁性薄板T的接合面的法線方向上，在一個導(dǎo)點節(jié)距P內(nèi)的配置是錯開的。于是，相對于在法線方向上配置的最接近的導(dǎo)點它們具有各相差一個空間相位差(P/4)的空間相位。
在圖3中以雙點劃線圍起的極齒模式61中，極齒KAx與最接近的導(dǎo)點D對齊，如圖5(d)所示，在該氣隙中產(chǎn)生集中磁通部a，另外，KA′x與最接近的導(dǎo)點D相差半個節(jié)距，如圖5(c)所示，在該氣隙中產(chǎn)生磁通去磁部b，極齒KBx與最接近的導(dǎo)點D相差P/4，如圖5(b)所示，在該氣隙中產(chǎn)生拉力分支磁通部c，而極齒KB′x與最接近的導(dǎo)點D相差為晚P/4，如圖5(a)所示，在該氣隙中產(chǎn)生推力分支磁通部d。X軸動子60X可具有，比如，將上述極齒模式61以一個節(jié)距周期在X軸方向上反復(fù)展開的模式群。
由于極齒模式61的極齒KAx、KA′x(KBx、KB′x)無論如何相對于磁性薄板T的板筋方向(Y軸方向)配置的最接近的導(dǎo)點D都具有相等的空間相位，X軸動子60X不承受向Y軸方向的推進(jìn)力，因為極齒KAx、KA′x(KBx、KB′x)收納于X軸方向的一個節(jié)距內(nèi)，用于行進(jìn)磁通的磁性回路是沿著積層體的板筋方向形成。在如圖3及圖5所示的狀態(tài)(由A相電流引起的漏磁狀態(tài))中，因為KB′x生成推力分支磁通部d，在從A相電流變換為B相電流過程中，X軸方向的推進(jìn)力作用于極齒KB′x，在第二次換相過程中X軸方向的推進(jìn)力作用于極齒KA′x，在第三次換相過程中X軸方向的推進(jìn)力作用于極齒KBx，而在第四次換相過程中X軸方向的推進(jìn)力作用于極齒KAx。通過集中磁通部a和分支磁通部cd的組合循環(huán)X軸方向上的推進(jìn)力順序作用于Y軸方向上橫長的極齒模式61的4個極齒上，X軸動子60X就以匍匐運動形式在X軸方向上進(jìn)行平移。自然，在以型材構(gòu)成的導(dǎo)磁板的場合也是向著X軸方向平移。
這樣一來，因為可實現(xiàn)向著積層體的接合面的法線方向推動的X軸動子60X，就可以實現(xiàn)以磁性薄板T的積層體用作導(dǎo)磁板50。如圖16所示，從推進(jìn)力與速度的依賴性的相關(guān)特性曲線β可以了解，即使在驅(qū)動周期電流(電流脈沖)高頻化提高行進(jìn)速度時，一直到高速區(qū)(2m/秒)推進(jìn)力也不大降低。從而可以實現(xiàn)高速化、高推力和高效率的直線電機。
因為X軸動子60X側(cè)的極齒KAx、KA′x(KBx、KB′x)和導(dǎo)磁板50側(cè)的X軸方向上配置的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D的空間相位關(guān)系是相對的，所以極齒KAx、KA′x(KBx、KB′x)相互之間可以具有錯開的配置，而且在導(dǎo)磁板50側(cè)的X軸方向上配置的導(dǎo)磁板導(dǎo)點D相互之間也可具有錯開的配置。但是，由于導(dǎo)磁板面的導(dǎo)點數(shù)目巨大，導(dǎo)磁板50的制造困難，但在小面積的導(dǎo)磁板的場合，以及通過開發(fā)高精度的導(dǎo)磁板制造工藝也可以實現(xiàn)。
在從推力分支磁通部d變換為集中磁通部a的極齒上有推進(jìn)力作用，但因為推力分支磁通部d和集中磁通部a是在互相相反的磁軛的極齒中生成，作用于X軸動子60X上的轉(zhuǎn)矩是正反交替生成的，X軸動子60X是伴隨著轉(zhuǎn)動振動平移的。只是移動速度越高，相對移動速度的回轉(zhuǎn)振動的比率越小。
下面考察導(dǎo)磁板50的導(dǎo)點節(jié)距P(與X軸動子60X的極齒節(jié)距相同)和磁性薄板T的關(guān)系。磁性薄板T的板厚大于或小于導(dǎo)點節(jié)距都沒有什么關(guān)系，但為了達(dá)到高速化、高推力和高效率，最好是小于導(dǎo)點節(jié)距。如果對生成磁性回路的磁通去磁部b的極齒研究，則此極齒與動子的推進(jìn)力及穩(wěn)定都沒有關(guān)系?？梢哉f僅僅是順序分派而已。于是，生成此磁通去磁部b的極齒相對于產(chǎn)生集中磁通部a的極齒比其他極齒錯開最多，有半個節(jié)距的空間相位差。因此，如本例這樣，在使用板厚在半個節(jié)距以內(nèi)的磁性薄板T的導(dǎo)磁板50的場合，因為沿著板筋方向形成的磁性回路原本難以保持與生成該磁通去磁部d的極齒的磁性耦合，所以沒有必要生成剛好可抵消偏磁通的強度的交變磁通，設(shè)計的自由度可增加。這一點是采用積層板作為導(dǎo)磁板的優(yōu)點。此外，由于導(dǎo)磁板50是磁性薄板的積層體，X軸方向的相鄰導(dǎo)點間是夾有塑料等非磁性材料的積層體也沒有關(guān)系，并且在導(dǎo)點間不設(shè)置凹槽也可以，可以使導(dǎo)磁板的制造更容易。從而可降低漏磁通，獲得更高的效率。
圖3所示的極齒群，相當(dāng)于將4種極齒模式中的比如極齒模式61以1個節(jié)距的間隔在X軸方向上反復(fù)展開的配置。此處，如假設(shè)極齒模式61是第一極齒模式，例如圖6所示，其極齒Kax、Ka′x、Kbx、Kb′x的錯開配置，和此第一極齒模式的極齒KAx、KA′x、KBx、KB′x的相對于在X軸方向上配置的最接近的導(dǎo)點具有的空間相位關(guān)系的錯開配置關(guān)于通過模式中心的X方向線L1為線對稱的 第二極齒模式62，與第一極齒模式61相對地，在X軸方向上相隔配置而形成模式群的場合下，由于正反轉(zhuǎn)矩同時作用在X軸動子60X上，所以轉(zhuǎn)矩抵消，可不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動振動。這是因為第一極齒模式61的極齒KB′x和第二極齒模式62的Kax、第一極齒模式61的極齒KBx和第二極齒模式62的Ka′x、第一極齒模式61的極齒KA′x和第二極齒模式62的Kbx、第一極齒模式61的極齒KAx和第二極齒模式62的Kb′x相對于最接近的導(dǎo)點分別具有相同的空間相位的緣故。
在本例中，如前所述，X軸動子60X和Y軸動子20Y是以面內(nèi)正交關(guān)系連接而形成復(fù)合動子70，如圖7所示，將兩個X軸動子60X和兩個Y軸動子20Y分別相對復(fù)合動子70的平面中心點O對角配置，一個X軸動子60X的極齒模式61(分支磁路根部A、A′、B、B′)與另一個X軸動子60X的極齒模式61(分支磁路根部A、A′、B、B′)相對通過平面中心點O的X方向線L2成線對稱配置。關(guān)于復(fù)合動子70的平面中心點O的轉(zhuǎn)矩同時在正反方向上作用，轉(zhuǎn)矩抵消，可以使復(fù)合動子70整體不發(fā)生轉(zhuǎn)動振動，從低速移動直到高速移動都可實現(xiàn)X軸方向及Y軸方向的穩(wěn)定移動。
本例的X軸動子80X，在X軸方向上一個節(jié)距內(nèi)的極齒模式81的6個極齒KUx、KVx、KWx、KU′x、KV′x、KW′x在磁性薄板T的接合面的法線方向上在一個節(jié)距P內(nèi)錯開配置。于是，相對于在法線方向上配置的最接近的導(dǎo)點具有的空間相位各相差一空間相位差(P/6)。在圖9中以雙點劃線圍起的極齒模式81中，極齒KUx與最接近的導(dǎo)點D對齊，如圖11(f)所示，在該氣隙中產(chǎn)生集中磁通部a，極齒KVx與最接近的導(dǎo)點D向前相差P/3個節(jié)距，在圖11(e)中在氣隙中未示出，產(chǎn)生稀疏分支磁通部，另外，極齒KWx與最接近的導(dǎo)點D向后相差P/3個節(jié)距，在圖11(d)中在氣隙中未示出，產(chǎn)生相當(dāng)稀疏的分支磁通部，極齒KU′x與最接近的導(dǎo)點D錯開半個節(jié)距，如圖11(c)所示，在該氣隙中產(chǎn)生磁通去磁部b，另外，極齒KV′x與最接近的導(dǎo)點D向后錯開P/6節(jié)距，如圖11(b)所示，在該氣隙中產(chǎn)生推力分支磁通部d，還有，極齒KW′x與最接近的導(dǎo)點D向前錯開P/6，如圖11(a)所示，在該氣隙中產(chǎn)生拉力分支磁通部c。X軸動子80X可具有將上述極齒模式81以一個節(jié)距間隔在X軸方向上反復(fù)展開的模式群。
在此三相平面直線電機中，集中磁通部a和分支磁通部cd是在分開的磁軛Y1、Y2中產(chǎn)生。因為同相的勵磁繞組是分別卷繞在磁軛Y1、Y2上。因為本例的三相平面直線電機，與實施例1一樣，也可實現(xiàn)向著積層體的接合面的法線方向推動的X軸動子80X，使利用磁性薄板T的積層體現(xiàn)實地用作導(dǎo)磁板50，可實現(xiàn)高速化、高推力和高效率的平面直線電機。
產(chǎn)生磁通去磁部b的極齒相對于產(chǎn)生集中磁通部a的極齒比其他極齒錯開最多，是半個節(jié)距。在使用板厚在半個節(jié)距以內(nèi)的磁性薄板的導(dǎo)磁板的場合，因為沿著板筋方向形成的磁性回路原本難以保持與生成該磁通去磁部的極齒的磁性耦合，所以沒有必要生成剛好可抵消偏磁通的強度的交變磁通，設(shè)計的自由度可增加。在本例的三相平面直線電機的場合，集中磁通部a的極齒和一對分支磁通部cd的極齒相對最接近的導(dǎo)點具有的空間相位差為P/6，一個分支磁通部c的極齒和另一個分支磁通部d的極齒相對最接近的導(dǎo)點具有的空間相位差為P/3。在三相平面直線電機的場合，最好是采用板厚在1/3節(jié)距以內(nèi)的磁性薄板。與產(chǎn)生磁通去磁部b的極齒的磁性耦合難以由接合面引起，在降低無效磁通的同時，由于與產(chǎn)生稀疏分支磁通部的一對極齒(圖11中的KVx和KWx)引起磁性耦合，可切斷花費在停止步進(jìn)上的多余的磁性耦合，可將這一部分轉(zhuǎn)移到步進(jìn)的推進(jìn)力上。
另外，無需說，四相以上的直線電機也可以實現(xiàn)。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明涉及的直線電機，由于向著積層體的接合面的法線方向推動的動子是單軸動子，可使以磁性薄板的積層體作為導(dǎo)磁板的利用現(xiàn)實化，可以提供高速化、高推力和高效率的電機，其適用范圍不限于元件裝配機械，也適用于諸如IC測試操作裝置等的各種機器及機械。
權(quán)利要求
1.一種直線電機，具有將多個導(dǎo)磁板導(dǎo)點以點陣形式配置而形成的導(dǎo)磁板面的導(dǎo)磁板、和具有用來在上述導(dǎo)磁板導(dǎo)點中的最接近的導(dǎo)點之間產(chǎn)生行進(jìn)磁通的以至少2n(其中n為大于2的整數(shù))個極齒作為一組的極齒模式的X軸動子，其特征在于上述導(dǎo)磁板以多片磁性薄板疊合而成的積層體的板筋并行面一側(cè)作為上述導(dǎo)磁板面，上述極齒模式的2n個極齒配置成以使其相對于在上述磁性薄板的板筋方向上配置的最接近的導(dǎo)點具有的空間相位相等的關(guān)系的橫排配置，并且，上述極齒模式的2n個極齒配置成在上述磁性薄板的接合面的法線方向上一個節(jié)距(P)內(nèi)錯開配置，相對于在上述法線方向上配置的最接近的導(dǎo)點具有的空間相位的關(guān)系是各相差一個空間相位差(P/2n)。
2.如權(quán)利要求1所述的直線電機，其特征在于上述X軸動子具有將上述極齒在上述法線方向上反復(fù)配置而成的模式群。
3.如權(quán)利要求1所述的直線電機，其特征在于上述X軸動子，以上述極齒模式作為第一極齒模式，具有與該第一極齒模式相對地形成向著法線方向有間隔的第二極齒模式，該第二極齒模式的錯開配置和該第一極齒模式的相對于上述磁性薄板的接合面的法線方向上最接近的導(dǎo)點具有的上述空間相位關(guān)系的錯開配置，關(guān)于通過模式中心的X方向線線對稱。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的直線電機，其特征在于具有將上述X軸動子和在上述磁性薄板的板筋方向上移動的Y軸動子在面內(nèi)正交連接而成的復(fù)合動子。
5.如權(quán)利要求4所述的直線電機，其特征在于兩個上述X軸動子和兩個上述Y軸動子分別相對上述復(fù)合動子的平面中心點對角配置，一個上述X軸動子的上述極齒模式與另一個上述X軸動子的上述極齒模式相對于通過上述平面中心點的X方向線成線對稱。
6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的直線電機，其特征在于上述磁性薄板的板厚為不大于上述導(dǎo)磁板導(dǎo)點的半個節(jié)距的厚度。
7.如權(quán)利要求6中的直線電機，其特征在于上述磁性薄板的板厚為不大于上述導(dǎo)磁板導(dǎo)點的節(jié)距的1/n的厚度。
全文摘要
IC測試操作裝置等使用的兩相平面直線電機,包括將多個導(dǎo)磁板導(dǎo)點(D)以點陣形式配置而形成的導(dǎo)磁板面的導(dǎo)磁板(50)、和將兩個X軸動子(60X)和兩個Y軸動子(20Y)在面內(nèi)以正交關(guān)系排列連接起來而形成的復(fù)合動子。導(dǎo)磁板(50)是以多片磁性薄板(T)疊合而成的積層體,其板筋并行面一側(cè)用作為導(dǎo)磁板面(51)。X軸動子(60X)的極齒(KA
文檔編號H02K41/03GK1364333SQ01800410
公開日2002年8月14日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月2日
發(fā)明者伊藤正人, 田中紀(jì)美彥, 竹內(nèi)克彥 申請人:株式會社信濃電子