JP2011142725A - thetaZ ACTUATOR - Google Patents
thetaZ ACTUATOR Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011142725A JP2011142725A JP2010001256A JP2010001256A JP2011142725A JP 2011142725 A JP2011142725 A JP 2011142725A JP 2010001256 A JP2010001256 A JP 2010001256A JP 2010001256 A JP2010001256 A JP 2010001256A JP 2011142725 A JP2011142725 A JP 2011142725A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- armature winding
- coil
- actuator
- coils
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 95
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000010902 straw Substances 0.000 abstract 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Linear Motors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体、電子部品、液晶ガラス基板などの製造装置や検査装置などの回転θ方向と直動Z方向(回転θの軸方向)の位置決めを行うθZアクチュエータに関する。 The present invention relates to a θZ actuator that positions a rotation θ direction and a linear motion Z direction (axial direction of the rotation θ) of a manufacturing apparatus or an inspection apparatus such as a semiconductor, an electronic component, or a liquid crystal glass substrate.
従来のθZアクチュエータとして、固定子に電機子コア、θ軸電機子巻線、Z軸電機子巻線を備え、電機子コアに設けたθ方向とZ方向のスロットにθ軸電機子巻線とZ軸電機子巻線を配置して構成したものがある。また、θ軸電機子巻線を複数個の楕円環状のθ軸コイルで構成し、Z軸電機子巻線を複数個の円筒状のZ軸コイルで構成し、Z軸コイルを結線する渡り線をθ軸コイルの空心に配置したものがある。以下、従来技術のθZアクチュエータについて説明する。
図11は従来技術におけるθZアクチュエータの側面から見た断面図、図12と図13は図11におけるA−A断面図とB−B断面図である。また、図14はZ軸電機子巻線の渡り線の配置を示す巻線展開図、図15は側面から見た固定子の断面拡大図である。図において、100が固定子、101がZ軸電機子巻線、102がθ軸電機子巻線、103が電機子コア、200が可動子、201が界磁ヨーク、202sが磁極表面をS極とする永久磁石、202nが磁極表面をN極とする永久磁石、111〜116がZ軸コイル、121〜123がθ軸コイル、131〜133が渡り線である。
従来技術のθZアクチュエータは、外周側に固定子100、内周側に可動子200が配置され、可動子200が固定子100に対し、θ方向とZ方向の両方向に移動するものである。ここで、可動子200は固定子100に対しθ方向とZ方向の両方向に支持案内されるとともに、θ方向の角度とZ方向の位置がエンコーダ等のセンサにより検出される。なお、それら構成要素については、図示を省略している。可動子200は、界磁ヨーク201の外周表面の上側に永久磁石202s、下側に永久磁石202nが配置され構成されている。永久磁石202sと永久磁石202nは各個数が20個であり、Z方向にずれて配置されるとともに、θ方向にもずれて配置されている。このように配置されることで、Z方向に2極、θ方向に40極の磁極を形成している。
一方、固定子100は、永久磁石202s、202nと空隙を介して、内周側からZ軸電機子巻線101、θ軸電機子巻線102、電機子コア103が配置され構成されている。ここで、Z軸電機子巻線101、θ軸電機子巻線102、電機子コア103は、各間に所定の絶縁層を挟み、モールド樹脂(図示なし)によって一体に固定されている。図14に示すように、Z軸電機子巻線101は6種類の円筒状のZ軸コイル111〜116をZ方向に9個並べて三相巻線を構成し、その相順は下からU(111)、W(112、115と巻方向が逆)、V(113)、U(114、111と巻方向が逆)、W(115)、V(116、113と巻方向が逆)、U(111)、W(112)、V(113)となっている。Z軸コイル111〜116の間隔は電気角60度であるため、3個分のZ方向長さが永久磁石202sと永久磁石202nの間隔(電気角180度)と一致している。θ軸電機子巻線102は、3種類の楕円環状のθ軸コイル121〜123をθ方向に30個並べて三相巻線を構成し、その相順は+θ方向に沿ってU(121)、W(122)、V(123)、U(121)、W(122)、V(123)、・・・となっている。θ軸コイル121〜123の間隔は電気角240度であるため、3個分のθ方向角度が永久磁石202sと永久磁石202nの間隔の4倍(電気角720度)と一致している。
また、Z軸コイル111〜116の同相同士のコイルを結線する渡り線131〜133は、図14に示すようにθ軸コイル121〜123の空心部に配置され、図15に示すようにZ軸コイル111〜116の下方に引き出されるように配置されている。このように渡り線131〜133が引き出されることで、Z軸電機子巻線101のZ方向長さ(Z軸コイル111〜116のZ方向長さの総和)をLZ、θ軸コイル121〜123の空心部のZ方向長さをLαとした場合、LZ<Lαの関係になるように寸法が決定されている。
このように構成されたθZアクチュエータは、θ軸電機子巻線102に三相交流電流を通電すると回転磁界が発生し、Z軸電機子巻線101に三相交流電流を通電すると進行磁界が発生する。それら磁界と可動子200の磁極との電磁作用によって、可動子200はθ方向にトルク、Z方向に推力を発生し、両方向に移動することができる。
また、Z軸コイル111〜116の渡り線131〜133をθ軸コイル111〜116の空心部に配置しているので、Z軸コイル111〜116とθ軸コイル111〜116との間に渡り線を通すための隙間を設けることが不要な構造となっている。つまり、余計な隙間を径方向に設ける必要がなく、θZアクチュエータを小径化することができる。
As a conventional θZ actuator, the stator includes an armature core, a θ-axis armature winding, and a Z-axis armature winding, and a θ-axis armature winding is provided in the θ-direction and Z-direction slots provided in the armature core. There is a configuration in which a Z-axis armature winding is arranged. Further, the θ-axis armature winding is constituted by a plurality of elliptical θ-axis coils, the Z-axis armature winding is constituted by a plurality of cylindrical Z-axis coils, and the connecting wire connecting the Z-axis coils. Are arranged in the air core of the θ-axis coil. Hereinafter, a conventional θZ actuator will be described.
FIG. 11 is a cross-sectional view seen from the side of the θZ actuator in the prior art, and FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views taken along the lines AA and BB in FIG. FIG. 14 is a winding development view showing the arrangement of the jumper wires of the Z-axis armature winding, and FIG. 15 is an enlarged sectional view of the stator as viewed from the side. In the figure, 100 is a stator, 101 is a Z-axis armature winding, 102 is a θ-axis armature winding, 103 is an armature core, 200 is a mover, 201 is a field yoke, and 202s is an S pole. The
In a conventional θZ actuator, a
On the other hand, the
Moreover, the connecting wires 131-133 which connect the coils of the same phase of the Z-axis coils 111-116 are arranged in the air cores of the θ-axis coils 121-123 as shown in FIG. It arrange | positions so that it may pull out below the axial coils 111-116. Thus, the connecting
The thus configured θZ actuator generates a rotating magnetic field when a three-phase alternating current is applied to the θ-axis armature winding 102, and a traveling magnetic field is generated when a three-phase alternating current is applied to the Z-axis armature winding 101. To do. Due to the electromagnetic action of these magnetic fields and the magnetic poles of the
Moreover, since the crossover wires 131-133 of the Z-axis coils 111-116 are arranged in the air core part of the θ-axis coils 111-116, the crossover wires are provided between the Z-axis coils 111-116 and the θ-axis coils 111-116. It is a structure that does not need to provide a gap for passing through. That is, it is not necessary to provide an extra gap in the radial direction, and the θZ actuator can be reduced in diameter.
しかしながら、従来のθZアクチュエータには以下のような問題があった。
Z軸コイルを結線する渡り線をθ軸コイルの空心部に通して下方に引き出すために、θ軸コイルの空心部のZ方向長さLαを長くする必要があった。そのため、Z軸電機子巻線のZ方向長さLZとの関係をLZ<Lαにしなければならず、LZよりもθ軸電機子巻線のZ方向長さ(図15中のLθであり、Z軸コイルのZ方向長さと同じ)をかなり長くしなければならなかった。その結果、固定子の高さが大きくなってしまった。偏平なθZアクチュエータを要求される用途では、固定子の高さをできるだけ小さくしなければならないため、特にこの問題が顕著に現れた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、固定子の高さを小さくし、偏平にすることができるθZアクチュエータを提供することを目的とする。
However, the conventional θZ actuator has the following problems.
In order to pass the connecting wire connecting the Z-axis coil through the air core portion of the θ-axis coil and pulling it downward, it is necessary to increase the Z-direction length Lα of the air-core portion of the θ-axis coil. Therefore, the relationship with the Z-direction length LZ of the Z-axis armature winding must be LZ <Lα, and the Z-direction length of the θ-axis armature winding (Lθ in FIG. The length of the Z-axis coil (which is the same as the length in the Z direction) had to be considerably long. As a result, the height of the stator has increased. In applications that require a flat θZ actuator, this problem is particularly noticeable because the height of the stator must be made as small as possible.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a θZ actuator that can reduce the height of the stator and make it flat.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、固定子に回転θ方向の回転磁界を作るθ軸電機子巻線と回転θの軸方向である直動Z方向に進行磁界を作るZ軸電機子巻線を備えるとともに、可動子に界磁とする永久磁石を備え、前記θ軸電機子巻線がθ方向に複数個並べられたθ軸コイルにより構成されるとともに、前記Z軸電機子巻線がZ方向に複数個並べられた円筒状のZ軸コイルにより構成され、前記可動子が前記固定子に対してθ方向とZ方向の両方向に相対的に移動するθZアクチュエータにおいて、前記θ軸コイルの内側に設けた空心部のZ方向長さをLα、前記Z軸電機子巻線のZ方向長さをLZとした場合、
Lα < LZ
となるように構成した。
請求項2に記載の発明によると、前記固定子に円筒状の電機子コアを設けるとともに、
前記θ軸電機子巻線のZ方向長さをLθ、前記電機子コアのZ方向長さをLCとした場合、LθとLCが等しい長さとなるように構成した。
請求項3に記載の発明によると、LZとLθが等しい長さとなるように構成した。
請求項4に記載の発明によると、複数の前記Z軸コイルを結線する渡り線を、前記θ軸コイル間に配置した。
請求項5に記載の発明によると、前記θ軸電機子巻線の内径をD、前記θ軸コイルの断面形状の曲率半径をRとした場合、
R < D/2
になるように前記θ軸コイルを形成するとともに、前記Z軸コイルと前記θ軸コイルの間に、複数の前記Z軸コイルを結線する渡り線を配置した。
請求項6に記載の発明によると、前記θ軸コイルの断面形状を内径側に窪みを有する形状に形成するとともに、前記Z軸コイルと前記θ軸コイルの間の前記窪みに、複数の前記Z軸コイルを結線する渡り線を配置した。
請求項7に記載の発明によると、前記θ軸コイルの断面形状を平板状に形成するとともに、前記Z軸コイルと前記θ軸コイルの間に、複数の前記Z軸コイルを結線する渡り線を配置した。
請求項8に記載の発明によると、前記θ軸電機子巻線に電流を供給するθ軸リード線と、前記Z軸電機子巻線に電流を供給するZ軸リード線を、一本のケーブルにまとめた。
なお、「等しい長さ」とは、数学的な厳密な意味ではなく、「ほぼ等しい長さ」を含むものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention described in claim 1 includes a θ-axis armature winding that creates a rotating magnetic field in the rotation θ direction on the stator and a Z-axis armature winding that generates a traveling magnetic field in the linear Z direction that is the axial direction of the rotation θ. A permanent magnet as a field magnet is provided in the mover, and a plurality of the θ-axis armature windings are arranged in the θ direction, and the Z-axis armature windings are in the Z direction. In a θZ actuator in which a plurality of cylindrical Z-axis coils are arranged in parallel, and the mover moves relative to the stator in both the θ-direction and the Z-direction, When the length in the Z direction of the provided air core is Lα, and the length in the Z direction of the Z-axis armature winding is LZ,
Lα <LZ
It comprised so that it might become.
According to invention of Claim 2, while providing the cylindrical armature core in the said stator,
When the length of the θ-axis armature winding in the Z direction is Lθ and the length of the armature core in the Z direction is LC, Lθ and LC are equal in length.
According to the third aspect of the present invention, LZ and Lθ are configured to have the same length.
According to a fourth aspect of the present invention, the connecting wires connecting the plurality of Z-axis coils are arranged between the θ-axis coils.
According to the invention of claim 5, when the inner diameter of the θ-axis armature winding is D and the radius of curvature of the cross-sectional shape of the θ-axis coil is R,
R <D / 2
The θ-axis coil is formed so that a crossover wire connecting the plurality of Z-axis coils is disposed between the Z-axis coil and the θ-axis coil.
According to a sixth aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the θ-axis coil is formed into a shape having a depression on the inner diameter side, and a plurality of the Z-axis coils are formed in the depression between the Z-axis coil and the θ-axis coil. A crossover for connecting the axial coil was arranged.
According to the invention described in claim 7, the cross-sectional shape of the θ-axis coil is formed in a flat plate shape, and the connecting wire connecting the plurality of Z-axis coils between the Z-axis coil and the θ-axis coil. Arranged.
According to the invention described in claim 8, the θ-axis lead wire for supplying current to the θ-axis armature winding and the Z-axis lead wire for supplying current to the Z-axis armature winding are provided as one cable. Summarized in
Note that “equal length” does not have an exact mathematical meaning, but includes “approximately equal length”.
請求項1に記載の発明によると、θ軸コイルの空心部のZ方向長さLαとZ軸電機子巻線のZ方向長さLZの関係がLα<LZとなるように構成しているので、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθを小さくすることができ、固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。
請求項2に記載の発明によると、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθと電機子コアのZ方向長さLCがほぼ等しい長さとなるように構成しているので、電機子コアを含む固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。
請求項3に記載の発明によると、LZとLθがほぼ等しい長さとなるように構成しているので、Z軸電機子巻線とθ軸電機子巻線を合わせたZ方向長さが最小となり、固定子の高さを最も小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。
請求項4に記載の発明によると、Z軸コイルを結線する渡り線をθ軸コイル間に配置しているので、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθを小さくすることができ、固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。
請求項5に記載の発明によると、θ軸コイルの断面形状の曲率半径Rをθ軸電機子巻線の内径Dの関係がR<D/2となるように構成しているので、θ軸コイルとZ軸コイルとの間に空間が生まれ、そこにZ軸コイルを結線する渡り線を配置することができる。よって、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθを小さくすることができ、固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。
請求項6に記載の発明によると、θ軸コイルの断面形状を内径側に窪みを有する形状に形成しているので、その窪みにZ軸コイルを結線する渡り線を配置することができる。よって、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθを小さくすることができ、固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。
請求項7に記載の発明によると、θ軸コイルを平板状に形成しているので、円筒状のZ軸コイルとの間に空間が生まれ、そこにZ軸コイルを結線する渡り線を配置することができる。よって、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθを小さくすることができ、固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。
請求項8に記載の発明によると、θ軸リード線とZ軸リード線を一本のケーブルにまとめているので省配線化できる。
According to the first aspect of the present invention, since the relationship between the Z-direction length Lα of the air core portion of the θ-axis coil and the Z-direction length LZ of the Z-axis armature winding is configured to satisfy Lα <LZ. The Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding can be reduced, and the height of the stator can be reduced. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
According to the second aspect of the present invention, the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding and the Z-direction length LC of the armature core are substantially equal to each other. The height of the stator including it can be made small. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
According to the third aspect of the present invention, since the lengths of LZ and Lθ are substantially equal, the length in the Z direction including the Z-axis armature winding and the θ-axis armature winding is minimized. The height of the stator can be minimized. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
According to the invention described in claim 4, since the connecting wire for connecting the Z-axis coil is disposed between the θ-axis coils, the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding can be reduced and fixed. The height of the child can be reduced. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
According to the fifth aspect of the present invention, the radius of curvature R of the cross-sectional shape of the θ-axis coil is configured so that the relationship of the inner diameter D of the θ-axis armature winding satisfies R <D / 2. A space is created between the coil and the Z-axis coil, and a jumper connecting the Z-axis coil can be arranged there. Therefore, the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding can be reduced, and the height of the stator can be reduced. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
According to the sixth aspect of the present invention, since the cross-sectional shape of the θ-axis coil is formed in a shape having a recess on the inner diameter side, a jumper wire for connecting the Z-axis coil can be disposed in the recess. Therefore, the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding can be reduced, and the height of the stator can be reduced. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
According to the invention described in claim 7, since the θ-axis coil is formed in a flat plate shape, a space is created between the cylindrical Z-axis coil, and a connecting wire for connecting the Z-axis coil is disposed there. be able to. Therefore, the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding can be reduced, and the height of the stator can be reduced. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
According to the invention described in claim 8, since the θ-axis lead wire and the Z-axis lead wire are combined into one cable, the wiring can be saved.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1実施例におけるθZアクチュエータの斜視図である。図2は側面から見た断面図、図3は渡り線の配置を示す巻線展開図、図4は固定子の側面から見た断面拡大図である。これら図において構成要素はすべて従来技術と同じであるため、同一の符号を付している。なお、図1では電機子コア103を除いた図となっている。また、図1におけるA−A断面、B−B断面は図12、図13と同じである。
本発明の特徴は、楕円環状のθ軸コイル121〜123の空心部のZ方向長さLαとZ軸電機子巻線101のZ方向長さLZの関係をLα<LZとなるように構成し、かつ、Z軸コイル111〜116を結線する渡り線131〜133を、θ軸コイル121〜123間に配置させたことである。
図1に示すように、θZアクチュエータは外周側に固定子100、内周側に可動子200が配置され、可動子200が固定子100に対し、θ方向とZ方向の両方向に移動するものである。可動子200は、界磁ヨーク201の外周表面の上側に永久磁石202s、下側に永久磁石202nが配置され構成されている。永久磁石202sと永久磁石202nは各個数20個であり、Z方向にずれて配置されるとともに、θ方向にもずれて配置されている。このように配置されることで、Z方向に2極、θ方向に40極の磁極を形成している。
一方、固定子100は、永久磁石202s、202nと空隙を介して、内周側からZ軸電機子巻線101、θ軸電機子巻線102、電機子コア103が配置され構成されている。ここで、Z軸電機子巻線101、θ軸電機子巻線102、電機子コア103は、各間に所定の絶縁層を挟み、モールド樹脂(図示なし)によって一体に固定されている。Z軸電機子巻線101、θ軸電機子巻線102の詳細な構造は従来技術で示したものと同じであるため説明を省略する。以下、本発明の主要な部分となる渡り線131〜133の配置と固定子100の断面形状について説明する。
θ軸コイル121〜123はθ方向の幅が従来技術に比べやや小さく形成されており、θ軸コイル121〜123の各間に隙間が設けられている。そして、Z軸コイル111〜116の同相同士のコイルを結線する渡り線131〜133がその隙間を通るようにして配置されている。このように構成とすることで、Z軸電機子巻線101のZ方向長さ(Z軸コイル111〜116のZ方向長さの総和)LZとθ軸コイル121〜123の空心部のZ方向長さLαとの関係をLα<LZとすることができる。その結果、θ軸電機子巻線102のZ方向長さ(θ軸コイルのZ方向長さと同じ)Lθが従来のものに比べ小さくなっている。
また、電機子コア103のZ方向長さLCとθ軸電機子巻線102のZ方向長さLθがほぼ等しくなるように構成されている。
FIG. 1 is a perspective view of the θZ actuator in the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view seen from the side, FIG. 3 is an exploded view of the winding showing the arrangement of the jumper wires, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view seen from the side of the stator. In these drawings, all the constituent elements are the same as those of the prior art, and are therefore given the same reference numerals. In FIG. 1, the
A feature of the present invention is that the relationship between the Z-direction length Lα of the air-core portion of the elliptical θ-
As shown in FIG. 1, the θZ actuator has a
On the other hand, the
The θ-
Further, the Z-direction length LC of the
以上のような構成のθZアクチュエータは、従来技術と同様、θ軸電機子巻線102に三相交流電流を通電すると回転磁界が発生し、Z軸電機子巻線101に三相交流電流を通電すると進行磁界が発生する。それら磁界と可動子200の磁極との電磁作用によって、可動子200はθ方向にトルク、Z方向に推力を発生し、両方向に移動することができる。
The θZ actuator configured as described above generates a rotating magnetic field when a three-phase alternating current is applied to the θ-axis armature winding 102, and a three-phase alternating current is applied to the Z-axis armature winding 101, as in the prior art. Then, a traveling magnetic field is generated. Due to the electromagnetic action of these magnetic fields and the magnetic poles of the
以上のような構成により、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθを小さくすることができ、電機子コアを含む固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。 With the above configuration, the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding can be reduced, and the height of the stator including the armature core can be reduced. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
図5は第2実施例における固定子の側面から見た断面拡大図である。
第2実施例が第1実施例と異なる点は、Z軸電機子巻線101のZ方向長さLZとθ軸電機子巻線102のZ方向長さLθをほぼ等しい長さとなるように構成した点である。なお、Z軸コイル111〜116を結線する渡り線131〜133は、実施例1と同じ配置となっている。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view seen from the side of the stator in the second embodiment.
The second embodiment differs from the first embodiment in that the Z-direction length LZ of the Z-axis armature winding 101 and the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding 102 are substantially equal. This is the point. In addition, the crossover wires 131-133 which connect the Z-axis coils 111-116 are the same arrangement | positioning as Example 1. FIG.
このような構成により、Z軸電機子巻線とθ軸電機子巻線を合わせたZ方向長さが最小となるので、固定子の高さを最も小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。 With such a configuration, the total length in the Z direction including the Z-axis armature winding and the θ-axis armature winding is minimized, so that the height of the stator can be minimized. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
図6は第3実施例におけるθ軸コイルの断面形状図である。図7は渡り線の配置を示す巻線展開図である。図において、121aはθ軸コイルである。
第3実施例が第1〜2実施例と異なる点は、θ軸コイル121aの断面形状の曲率半径Rを、θ軸電機子巻線102の内径Dの1/2よりも小さくなるように形成した点である。θ軸コイル121aの断面形状をR<D/2とすることで、θ軸コイル121aとZ軸コイル111〜116との間に空間が生まれる。その空間に、Z軸コイル111〜116を結線する渡り線131を配置している。なお、他のθ軸コイルや渡り線も同様にして構成している。
FIG. 6 is a sectional view of the θ-axis coil in the third embodiment. FIG. 7 is a winding development view showing the arrangement of the jumper wires. In the figure, 121a is a θ-axis coil.
The third embodiment differs from the first and second embodiments in that the radius of curvature R of the cross-sectional shape of the θ-
このような構成により、θ軸コイルの空心部のZ方向長さLαを大きくする必要が無くなり、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθとともに固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。 With such a configuration, it is not necessary to increase the Z-direction length Lα of the air-core portion of the θ-axis coil, and the stator height can be reduced together with the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
図8は第4実施例におけるθ軸コイルの断面形状図である。図において、121bはθ軸コイルである。
第4実施例が第1〜3実施例と異なる点は、θ軸コイル121bの断面形状を内径側に窪みを有する形状に形成した点である。図8はθ軸コイル121bを2つの鈍角を有する形状に形成した例である。その結果、θ軸コイル121bの頂点付近とZ軸コイル111〜116との間に空間が生まれる。その空間に、Z軸コイル111〜116を結線する渡り線131を配置している。なお、他のθ軸コイルや渡り線も同様にして構成している。
FIG. 8 is a sectional view of the θ-axis coil in the fourth embodiment. In the figure, 121b is a θ-axis coil.
The fourth embodiment differs from the first to third embodiments in that the cross-sectional shape of the θ-axis coil 121b is formed into a shape having a depression on the inner diameter side. FIG. 8 shows an example in which the θ-axis coil 121b is formed in a shape having two obtuse angles. As a result, a space is created between the vicinity of the apex of the θ-axis coil 121b and the Z-
このような構成により、θ軸コイルの空心部のZ方向長さLαを大きくする必要が無くなり、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθとともに固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。 With such a configuration, it is not necessary to increase the Z-direction length Lα of the air-core portion of the θ-axis coil, and the stator height can be reduced together with the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
図9は第5実施例におけるθ軸コイルの断面形状図である。図において、121cはθ軸コイルである。
第5実施例が第1〜4実施例と異なる点は、θ軸コイル121cの断面形状を平板状に形成した点である。θ軸コイル121cを平板状に形成したことで、その左右両側でZ軸コイル111〜116との間に空間が生まれる。その空間に、Z軸コイル111〜116を結線する渡り線131を配置している。なお、他のθ軸コイルや渡り線も同様にして構成している。
FIG. 9 is a sectional view of the θ-axis coil in the fifth embodiment. In the figure, 121c is a θ-axis coil.
The fifth embodiment differs from the first to fourth embodiments in that the cross-sectional shape of the θ-axis coil 121c is formed in a flat plate shape. By forming the θ-axis coil 121c in a flat plate shape, a space is created between the Z-
このような構成により、θ軸コイルの空心部のZ方向長さLαを大きくする必要が無くなり、θ軸電機子巻線のZ方向長さLθとともに固定子の高さを小さくすることができる。よって、偏平なθZアクチュエータを実現することができる。 With such a configuration, it is not necessary to increase the Z-direction length Lα of the air-core portion of the θ-axis coil, and the stator height can be reduced together with the Z-direction length Lθ of the θ-axis armature winding. Therefore, a flat θZ actuator can be realized.
図10は第6実施例におけるケーブルの構成を示す図である。図において、150がZ軸リード線、160がθ軸リード線、170がケーブルである。
Z軸電機子巻線101は、渡り線131〜133が引き出された先でZ軸リード線150と接続されている。Z軸リード線150は、三相であるためにU相、V相、W相の3本で構成されている。また、θ軸リード線160も、三相であるためにU相、V相、W相の3本で構成されている。そして、Z軸リード線150とθ軸リード線160は、ケーブル170によって一本にまとめられている。なお、必要に応じてアース線(図示なし)もケーブル170内に収納される。
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the cable in the sixth embodiment. In the figure, 150 is a Z-axis lead wire, 160 is a θ-axis lead wire, and 170 is a cable.
The Z-axis armature winding 101 is connected to the Z-axis lead wire 150 at a point where the connecting
このような構成により、Z軸リード線とθ軸リード線のリード線を1本のケーブルにまとめているので、θZアクチュエータを省配線化できる。 With such a configuration, since the lead wires of the Z-axis lead wire and the θ-axis lead wire are combined into one cable, the θZ actuator can be reduced in wiring.
なお、実施例1〜6では、可動子を内径側、固定子を外径側に配置する構成としたが、可動子を外径側、固定子を内径側に配置する構成としても、本発明の効果が得られることは言うまでもない。また、可動子に界磁とする永久磁石、固定子に電機子とする巻線を配置する構成としたが、可動子に電機子とする巻線、固定子に界磁とする永久磁石を配置する構成としても良い。また、Z軸電機子巻線、θ軸電機子巻線ともに三相として説明したが、単相や二相としても良い。また、固定子に電機子コアを設ける構造としたが、電機子コアを設けないコアレス形としても良い。また、Z軸電機子巻線を内径側、θ軸電機子巻線を外径側に配置する構成としたが、Z軸電機子巻線を外径側、θ軸電機子巻線を内径側に配置する構成としても良い。また、可動子の永久磁石をZ方向とθ方向にずらして配置(千鳥状に配置)したが、永久磁石の配置はこれだけによらず、可動子にトルクと推力の両方向の力が発生するように配置されていれば、本発明の効果が得られることは言うまでもない。 In the first to sixth embodiments, the movable element is arranged on the inner diameter side and the stator is arranged on the outer diameter side. However, the present invention can be applied to a structure in which the movable element is arranged on the outer diameter side and the stator is arranged on the inner diameter side. It goes without saying that the effect of can be obtained. In addition, the permanent magnet used as a field for the mover and the winding used as the armature for the stator were arranged. However, the winding used as the armature for the mover and the permanent magnet used as the field for the stator were arranged. It is good also as composition to do. Moreover, although both the Z-axis armature winding and the θ-axis armature winding have been described as three-phase, they may be single-phase or two-phase. In addition, although the armature core is provided on the stator, a coreless type without an armature core may be used. The Z-axis armature winding is arranged on the inner diameter side and the θ-axis armature winding is arranged on the outer diameter side. However, the Z-axis armature winding is arranged on the outer diameter side, and the θ-axis armature winding is arranged on the inner diameter side. It is good also as a structure arrange | positioned. In addition, the permanent magnets of the mover are shifted in the Z direction and the θ direction (arranged in a staggered manner), but the arrangement of the permanent magnets is not limited to this, and forces in both directions of torque and thrust are generated in the mover. Needless to say, the effects of the present invention can be obtained as long as they are arranged.
本発明のθZアクチュエータは従来のものに比べ偏平にできるので、例えば、光学ステージや各種ロボットの駆動にも使用することができる。 Since the θZ actuator of the present invention can be made flatter than the conventional one, it can be used, for example, for driving an optical stage and various robots.
100 固定子
101 Z軸電機子巻線
102 θ軸電機子巻線
103 電機子コア
111〜116 Z軸コイル
121〜123、121a、121b、121c θ軸コイル
131〜133 渡り線
150 Z軸リード線
160 θ軸リード線
170 ケーブル
200 可動子
201 界磁ヨーク
202s、202n 永久磁石
100 Stator 101 Z-axis armature winding 102 θ-axis armature winding 103
Claims (8)
前記θ軸電機子巻線がθ方向に複数個並べられたθ軸コイルにより構成されるとともに、前記Z軸電機子巻線がZ方向に複数個並べられた円筒状のZ軸コイルにより構成され、
前記可動子が前記固定子に対してθ方向とZ方向の両方向に相対的に移動するθZアクチュエータにおいて、
前記θ軸コイルの内側に設けた空心部のZ方向長さをLα、前記Z軸電機子巻線のZ方向長さをLZとした場合、
Lα < LZ
としたことを特徴とするθZアクチュエータ。 The stator includes a θ-axis armature winding that creates a rotating magnetic field in the rotation θ direction and a Z-axis armature winding that generates a traveling magnetic field in the linear Z direction that is the axial direction of the rotation θ, A permanent magnet
The θ-axis armature winding is composed of a plurality of θ-axis coils arranged in the θ direction, and the Z-axis armature winding is composed of a cylindrical Z-axis coil arranged in the Z direction. ,
In the θZ actuator in which the mover moves relative to the stator in both the θ direction and the Z direction,
When the length in the Z direction of the air core provided inside the θ-axis coil is Lα, and the length in the Z direction of the Z-axis armature winding is LZ,
Lα <LZ
A θZ actuator characterized by that.
前記θ軸電機子巻線のZ方向長さをLθ、前記電機子コアのZ方向長さをLCとした場合、LθとLCが等しい長さとなるように構成したことを特徴とする請求項1記載のθZアクチュエータ。 While providing a cylindrical armature core to the stator,
The length of the θ-axis armature winding is Lθ, and when the length of the armature core in the Z direction is LC, Lθ and LC are equal in length. The described θZ actuator.
R < D/2
になるように前記θ軸コイルを形成するとともに、
前記Z軸コイルと前記θ軸コイルの間に、複数の前記Z軸コイルを結線する渡り線を配置したことを特徴とする請求項1記載のθZアクチュエータ。 When the inner diameter of the θ-axis armature winding is D and the radius of curvature of the cross-sectional shape of the θ-axis coil is R,
R <D / 2
And forming the θ-axis coil to be
2. The θZ actuator according to claim 1, further comprising a connecting wire connecting the plurality of Z-axis coils between the Z-axis coil and the θ-axis coil.
前記Z軸コイルと前記θ軸コイルの間の前記窪みに、複数の前記Z軸コイルを結線する渡り線を配置したことを特徴とする請求項1記載のθZアクチュエータ。 While forming the cross-sectional shape of the θ-axis coil into a shape having a depression on the inner diameter side,
2. The θZ actuator according to claim 1, wherein a jumper connecting a plurality of the Z-axis coils is disposed in the recess between the Z-axis coil and the θ-axis coil.
前記Z軸コイルと前記θ軸コイルの間に、複数の前記Z軸コイルを結線する渡り線を配置したことを特徴とする請求項1記載のθZアクチュエータ。 While the cross-sectional shape of the θ-axis coil is formed in a flat plate shape,
2. The θZ actuator according to claim 1, further comprising a connecting wire connecting the plurality of Z-axis coils between the Z-axis coil and the θ-axis coil.
The θ-axis lead wire for supplying current to the θ-axis armature winding and the Z-axis lead wire for supplying current to the Z-axis armature winding are combined into one cable. The θZ actuator according to 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010001256A JP5454150B2 (en) | 2010-01-06 | 2010-01-06 | θZ actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010001256A JP5454150B2 (en) | 2010-01-06 | 2010-01-06 | θZ actuator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011142725A true JP2011142725A (en) | 2011-07-21 |
JP5454150B2 JP5454150B2 (en) | 2014-03-26 |
Family
ID=44458171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010001256A Expired - Fee Related JP5454150B2 (en) | 2010-01-06 | 2010-01-06 | θZ actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5454150B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104852549A (en) * | 2015-05-28 | 2015-08-19 | 东南大学 | Linear rotation permanent magnet actuator adopting staggered pole structure |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007143385A (en) * | 2005-10-21 | 2007-06-07 | Yaskawa Electric Corp | Direct acting rotation actuator and system |
JP2008236818A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Yaskawa Electric Corp | thetaZ ACTUATOR |
JP2009112087A (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Yaskawa Electric Corp | Direct acting rotation actuator |
-
2010
- 2010-01-06 JP JP2010001256A patent/JP5454150B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007143385A (en) * | 2005-10-21 | 2007-06-07 | Yaskawa Electric Corp | Direct acting rotation actuator and system |
JP2008236818A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Yaskawa Electric Corp | thetaZ ACTUATOR |
JP2009112087A (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Yaskawa Electric Corp | Direct acting rotation actuator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104852549A (en) * | 2015-05-28 | 2015-08-19 | 东南大学 | Linear rotation permanent magnet actuator adopting staggered pole structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5454150B2 (en) | 2014-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6864204B2 (en) | Coreless electromechanical equipment and manufacturing method of coreless electromechanical equipment | |
JP4699961B2 (en) | Rotating electrical machine coil and manufacturing method thereof, and rotating electrical machine and manufacturing method thereof | |
US20210234415A1 (en) | Rotating electric machine | |
CN101924409B (en) | Unit coil, coil assembly and coreless linear motor | |
US20130015742A1 (en) | Synchronous motor | |
JP5789570B2 (en) | Stator | |
JP5641341B2 (en) | Armature | |
JP2014007829A (en) | Stator and manufacturing method therefor | |
JP2007259541A (en) | Permanent magnet type motor | |
JP2010124636A (en) | Coil unit and stator | |
JP6293576B2 (en) | Stator for rotating electrical machine | |
CN106464054A (en) | Rotating electric machine and method for manufacturing same | |
JP2011188587A (en) | Stator | |
JP3550678B2 (en) | Linear motor | |
US6800968B1 (en) | Linear motor | |
JP2012157183A (en) | Unit coil, coil assembly, and coil-less type linear motor | |
WO2011148501A1 (en) | Stator | |
JP5454150B2 (en) | θZ actuator | |
CN103986254A (en) | Thin stator and motor formed by same | |
JP5972154B2 (en) | Rotating electric machine | |
TWI488410B (en) | Stator of cylindrical linear motor,cylindrical linear motorand winding method of stator coil of cylindrical linear motor | |
JP2002034229A (en) | Coreless linear motor | |
JP2002101636A (en) | Linear motor | |
JP2009254001A (en) | Coil and split stator equipped with this coil | |
JP7200585B2 (en) | Rotating electric machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120307 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120316 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130813 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130814 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131007 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131210 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131223 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |