[发明专利]线性电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过组合具有多个板状永磁体的动子和具有驱动线圈的定子（定子）而成的线性电机。

背景技术

电子电路基板的检查装置中的探针（检查用接触元件）的垂直移动机构或取放（将部件拿起并放置于预定的位置）型机器人的垂直移动机构等要求高速移动和高精度定位。因此，诸如通过滚珠丝杆将旋转型电机的输出转换为平行运动（垂直运动）的现有技术中由于移动速度慢而无法满足上述要求。

对此，在上述垂直移动中，就利用了可直接取出平行运动输出的线性电机。上述线性电机包括动子和定子并且使动子贯穿定子，动子是设置有多个板状永磁体的方形的永磁体结构体，定子是具有通电线圈的定子。作为上述线性电机，人们提出了各种方案（例如专利文献1、2、3等）。

（现有技术文献）

（专利文献）

专利文献1：日本特开2002-27729号公报

专利文献2：日本特开2002-142437号公报

专利文献3：日本特开2005-295708号公报

发明内容

（发明所要解决的问题）

现有的线性电机与滚珠丝杆相比反应虽较快，但因动子的质量较大，虽可确保充分的推力，但无法实现所要求的水平的反应速度。适于高速化的线性电机的结构为可动磁铁型，为了实现小型且具有大推力的线性电机，需要使定子的磁极间距变小。

定子的磁极与动子的永磁体的排列周期相应地以特定的比率进行周期性的设置，在各个磁极卷绕有驱动用的线圈。为了提高线性电机的推力密度，需要使磁极间距变小，但在这种个别绕线结构中会有以下问题：卷绕的线圈的空间会变窄，伴随线圈的电阻的上升，驱动时的发热会增加。

为了要解决该问题，提案有一种利用相位集中卷绕的爪极式定子的线性电机。在该相位集中卷绕方式中，对定子的磁极中同极的部分集中绕线圈以减少线圈的个数，从而确保较大的绕线区域，因此具有使线圈的电阻降低的效果。然而，在该相位集中卷绕方式中，由于一般将成为对极的磁极齿以N极、S极交替的方式配置，因此特别是在使磁极间距变小时，导致相邻的磁极间发生短路的磁通会变多，而无法将从定子产生的磁通有效地施加在动子的永磁体侧。并且，当导致定子的磁极间短路的磁通的比例变大时，最大推力降低从而造成推力体积比降低。

曾有人提出一种单极型线性电机以防止上述异极间磁通短路。在该单极型电机中，未采用上述定子的磁极齿交替配置成N极、S极的结构，而采用将同时励磁的极性仅限定为N极或S极。此时，由于成为对极的磁极齿并未存在于定子，因此不会产生短路磁场，从而可提高作为比例上限的推力的值。该方式由于结构简单，因此具有可小型化的优点。然而，由于与双极型相比较，永磁体的利用率会变为一半，因此就同一的永磁体的排列而言，施加相同的驱动磁动势时，推力降低为1/2。此外，由于参与驱动的永磁体的面积为双极型的一半，因此会有以下问题：在产生相同程度的推力时，永磁体的负荷变高，并产生在驱动时导致永磁体的磁导系数大幅降低的部分，因此，有发生永久退磁的危险性。

以往，具有永磁体和软质磁体的磁轭的动子存在由于软质磁体的比透磁率较高从而导致磁阻力（在移动方向产生的应力脉动）变大的问题。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供这样一种线性电机，即，采用不会象单极驱动方式那样容易产生使异极磁极间短路的磁通的结构，而且通过进行双极驱动可防止最大推力的降低，且推力磁动势比较高。

本发明的另一目的在于提供这样一种线性电机，即，在施加驱动磁动势时，永磁体的磁导系数降低较小而退磁耐力变高，并且能够提高连续驱动时的耐久性，而且具有优异的耐热性。

本发明的另一目的在于提供一种具有可确保磁通从动子的磁轭往磁极齿流动并且定子中难以形成磁饱和的结构的线性电机。

本发明的另一目的在于提供一种通过以轻量的非磁性材料构成与定子中磁通路径效果较小的磁极齿相对的部分从而实现定子轻量化的线性电机。

本发明的另一目的在于提供一种可消除磁阻力的高谐波成分的线性电机。