專利名稱：動子及線性馬達的制作方法
技術領域：
本發(fā) 明涉及在多角筒狀的內(nèi)磁軛的外側面設置有多個平板狀永久磁鐵的動子以及通過組合所述動子和電樞(定子)而形成的線性馬達。
背景技術：
對電路基板等實施開孔的開孔機所使用的鉆孔機中的垂直移動裝置或者取放 (抓取部件并將其放在預定的位置)型機器人中的垂直移動機構等要求能夠?qū)崿F(xiàn)高速移動和高精度定位。因此，現(xiàn)有技術中通過滾珠絲桿將回轉(zhuǎn)馬達的輸出轉(zhuǎn)化為平行運動(垂直運動)的方法由于移動速度較慢而不能滿足上述要求。因此，可直接得到平行運動輸出的線性馬達就被應用于上述垂直移動。所述線性馬達的結構為以配置有多個板狀永久磁鐵的多角形永久磁鐵結構體為動子，以具有通電線圈的電樞為定子，所述動子貫穿所述定子。作為上述線性馬達，目前，已經(jīng)有人提出了各種類型的技術方案(例如，專利文獻1、2等)。專利文獻1 日本國專利申請公開公報“特開2002-359962號”專利文獻2 日本國專利申請公開公報“特開2008-228545號”

發(fā)明內(nèi)容
與滾珠絲桿相比，現(xiàn)有的線性馬達響應速度較快，但是，由于動子的質(zhì)量較大，雖然可以確保足夠的推力，但卻不能實現(xiàn)所要求的響應速度。適于高速化的線性馬達的結構為可動磁鐵型結構，但是，如果磁極節(jié)距大，則磁鐵背面的內(nèi)磁軛中流入的磁通量增大，內(nèi)磁軛的體積增大而導致動子變重。另一方面，如果將磁極節(jié)距縮小，則電樞的繞線結構變得復雜，從而難以實現(xiàn)小型化、高輸出的線性馬達。另外，線性馬達在用于垂直移動時會受到自身重量的影響，因此，還要求能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化。并且，要實現(xiàn)高速運動還要求動子具有高剛性。本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，其目的在于提供所發(fā)生的磁通量多、重量輕而且具有高剛性的動子。本發(fā)明的另一目的在于提供推力波動小且能夠進行平滑移動的動子。本發(fā)明的目的還在于提供具有很難發(fā)生磁飽和現(xiàn)象的結構且能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應并提高馬達轉(zhuǎn)換效率從而實現(xiàn)高功率密度的線性馬達。本發(fā)明的目的還在于提供能夠減少推力波動和/或磁阻力、能夠進行平滑移動并可望提高位置精度的線性馬達。本發(fā)明的目的還在于提供2相驅(qū)動的線性馬達，其中，動子能夠進行與3相驅(qū)動同樣的平滑移動。本發(fā)明提供線性馬達的動子，在該動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的多角筒狀的內(nèi)磁軛的外側面上設置有多個平板狀永久磁鐵，其特征在于在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，在與所述內(nèi)磁軛的外側面垂直的垂直方向磁化的平板狀磁鐵和在所述內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置并相連在一起，在所述垂直方向磁化的平板狀磁鐵包括由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵，所述第一平板狀磁鐵和所述第二平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述在軸向磁化的平板狀磁鐵由相鄰的所述第二平板狀磁鐵向相鄰的所述第一平板狀磁鐵磁化，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間存在偏離。在本發(fā)明的動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的多角筒狀的內(nèi)磁軛的各外側面上，沿著內(nèi)磁軛的軸向按照下述順序依次配置有平板狀磁鐵，即在垂直于外側面的方向上由內(nèi)向外磁化的平板狀磁鐵、在內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵、在垂直于外側面的方向上由外向內(nèi)磁化的平板狀磁鐵、在內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵……。上述平板狀磁鐵在在內(nèi)磁軛在一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間存在偏離。所以，由于在垂直于外側面的方向磁化的兩個平板狀磁鐵之間設置了在軸向磁化的平板狀磁鐵，因此可減少動子內(nèi)側的內(nèi)磁軛內(nèi)發(fā)生的磁通，從而可以將內(nèi)磁軛的厚度變薄，實現(xiàn)輕量量。另外，平板狀磁鐵分別設置于內(nèi)磁軛的各外側面上，因此，與圓筒型動子相比，制作自由度非常高，還可以使用高性能磁鐵，可望實現(xiàn)高剛性。另外，磁鐵在一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置在軸向(移動方向)上存在偏離，因此，可減少推力波動和/ 或磁阻力，并且抑制齒槽力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)平滑移動。本發(fā)明的動子的特征在于，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間在軸向上偏離的尺寸不超過一個所述第一平板狀磁鐵、一個所述第二平板狀磁鐵和兩個所述在軸向磁化的平板狀磁鐵的長度總和的1/4。在本發(fā)明的動子中，多個平板狀磁鐵在一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置錯開(偏離)并且錯開的尺寸相當于一組0個)平板狀磁鐵的勵磁系統(tǒng)周期的1/4以下。在未偏離的情況下將產(chǎn)生大的推力波動，導致很難實現(xiàn)平滑移動，可能會影響正確的定位。另外，如果偏離尺寸大于一組0個)平板狀磁鐵的勵磁系統(tǒng)周期的1/4， 那么，動子磁鐵的S極、N極可能均會面對同一電樞的磁極，S極、N極發(fā)生反轉(zhuǎn)從而導致難以得到足夠的推力。因此，通過使上述設置位置錯開(偏離)的尺寸小于等于上述勵磁系統(tǒng)周期的1/4，由此減少推力波動從而實現(xiàn)平滑的直線移動。另外，本發(fā)明的動子還可以構成為，從上述結構中除去在內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵。即，該變形例中，在由軟質(zhì)磁體形成的多角筒狀的內(nèi)磁軛的各外側面上，在垂直于外側面的方向上由內(nèi)向外磁化的第一平板狀磁鐵和在垂直于外側面的方向上由外向內(nèi)磁化的第二平板狀磁鐵在內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，上述平板狀磁鐵在內(nèi)磁軛在一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間存在偏離。例如，上述平板狀磁鐵在內(nèi)磁軛在一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置在軸向上的偏離尺寸相當于一個第一平板狀磁鐵與一個第二平板狀磁鐵的長度總和的1/4以下。這種變形例也能起到與設置有多組(每組4個)平板狀磁鐵的上述結構相同的功能。本發(fā)明提供線性馬達的動子，其中，在由軟質(zhì)磁體形成的四角筒狀的內(nèi)磁軛的四個外側面上設置有多個平板狀永久磁鐵，其特征在于，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，在與所述內(nèi)磁軛的外側面垂直的垂直方向磁化的平板狀磁鐵和在所述內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置并相連在一起， 在所述垂直方向磁化的平板狀磁鐵包括由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵，所述第一平板狀磁鐵和所述第二平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述在軸向磁化的平板狀磁鐵由相鄰的所述第二平板狀磁鐵向相鄰的所述第一平板狀磁鐵磁化，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的其中兩個相鄰的外側面上的設置位置、所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的另外兩個相鄰的外側面上的設置位置存在偏離，并且，所述偏離的尺寸相當于一個所述第一平板狀磁鐵、一個所述第二平板狀磁鐵和兩個所述在軸向磁化的平板狀磁鐵的長度總和的 1/4。 在本發(fā)明的動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的四角筒狀的內(nèi)磁軛的各外側面上，在內(nèi)磁軛的軸向上按照下述順序配置平板狀磁鐵，即在垂直于外側面的方向上由內(nèi)向外磁化的第一平板狀磁鐵、在內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵、在垂直于外側面的方向上由外向內(nèi)磁化的第二平板狀磁鐵、在內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵……。多個平板狀磁鐵(與電樞的一側繞線相對的磁鐵)在內(nèi)磁軛的兩個相鄰外側面上的設置位置以及多個平板狀磁鐵(與電樞的另一側繞線相對的磁鐵)在內(nèi)磁軛的另外兩個相鄰外側面上的設置位置存在偏離，并且，偏離量相當于一個第一平板狀磁鐵、一個第二平板狀磁鐵、及兩個在軸向磁化的平板狀磁鐵的長度總和的1/4 (電角度90度)。由此，通過在電樞的各繞線中通過相位差為90度的驅(qū)動電流，使得動子中產(chǎn)生連續(xù)的推力，從而實現(xiàn)2相驅(qū)動下的平滑移動。本發(fā)明的動子的特征在于，在所述內(nèi)磁軛的外側面的角部設置有對所述動子提供支撐的線性導軌，所述線性導軌在所述內(nèi)磁軛的軸向上延伸。本發(fā)明的動子中，在內(nèi)磁軛的外側面的角部設置有沿軸向延伸的線性導軌，線性導軌對動子提供支撐。由此，通過上述線性導軌由橫向壓住動子，因此，能夠抑制彎曲振動、 共振振動等，從而能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)的高速直線移動。本發(fā)明提供的線性馬達的特征在于動子貫穿電樞的第一單極單元的開口部和第二單極單元的開口部；在所述動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的多角筒狀的內(nèi)磁軛的外側面上形成有多個平板狀永久磁鐵，并且，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，在與所述內(nèi)磁軛的外側面垂直的垂直方向磁化的平板狀磁鐵和在所述內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置并相連在一起，在所述垂直方向磁化的平板狀磁鐵包括由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵，所述第一平板狀磁鐵和所述第二平板狀磁鐵在所述所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述在軸向磁化的平板狀磁鐵由相鄰的所述第二平板狀磁鐵向相鄰的所述第一平板狀磁鐵磁化，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的外側面間的設置位置存在偏離；在所述電樞中，所述第一單極單元與所述第二單極單元交替地疊合在一起，所述第一單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，所述第二單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及設置在相當于將所述第一單極單元的芯部旋轉(zhuǎn)90度的位置且從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，在所述第一單極單元的多個芯部和/或所述第二單極單元的多個芯部上纏繞有繞線。
另外，本發(fā)明提供的線性馬達的特征在于動子貫穿電樞的第一單極單元的開口部和第二單極單元的開口部；在所述動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的多角筒狀的內(nèi)磁軛的外側面上形成有多個平板狀永久磁鐵，并且，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間存在偏離；在所述電樞中，所述第一單極單元與所述第二單極單元交替地疊合在一起，所述第一單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，所述第二單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及設置在相當于將所述第一單極單元的芯部旋轉(zhuǎn)90度的位置且從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，在所述第一單極單元的多個芯部和/或所述第二單極單元的多個芯部上纏繞有繞線。如上所述，本發(fā)明的線性馬達構成為使如上所述的動子貫穿電樞，其中，在所述電樞中，第一單極單元和第二單極單元交替地疊合在一起，在其中一個單極單元的芯部一并纏繞有繞線，所述第一單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有四角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，所述第二單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有相當于將第一單極單元旋轉(zhuǎn)90度后的結構。由于可望實現(xiàn)動子的輕量化，因此動子的響應速度得以提高。另外，電樞中的繞線結構簡單，可望實現(xiàn)小型化。 另外，在動子外側面之間，磁鐵的設置位置在軸向(移動方向)上存在偏離，因此，推力波動和/或磁阻力變小，動子可實現(xiàn)高速平穩(wěn)的移動。另外，本發(fā)明提供的線性馬達的特征在于動子貫穿電樞的第一單極單元的開口部與第二單極單元的開口部，使得內(nèi)磁軛的其中兩個相鄰外側面上的多個平板狀永久磁鐵與第一繞線相對、另外兩個相鄰的外側面上的多個平板狀永久磁鐵與第二繞線相對；在所述動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的四角筒狀的所述內(nèi)磁軛的四個外側面上形成有多個平板狀永久磁鐵，并且，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，在與所述內(nèi)磁軛的外側面垂直的垂直方向磁化的平板狀磁鐵和在所述內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置并相連在一起，在所述垂直方向磁化的平板狀磁鐵包括由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵，所述第一平板狀磁鐵和所述第二平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述在軸向磁化的平板狀磁鐵由相鄰的所述第二平板狀磁鐵向著相鄰的所述第一平板狀磁鐵的方向磁化，所述多個平板狀永久磁鐵在所述兩個相鄰外側面上的設置位置、所述多個平板狀永久磁鐵在所述另外兩個相鄰外側面上的設置位置存在偏離，偏離的尺寸相當于一個所述第一平板狀磁鐵、一個所述第二平板狀磁鐵和兩個所述在軸向磁化的平板狀磁鐵的長度總和的1/4 ；在所述電樞中，所述第一單極單元與所述第二單極單元交替疊合在一起，所述第一單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，所述第二單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及設置在相當于將所述第一單極單元的芯部旋轉(zhuǎn)90度的位置且從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，在所述第一單極單元的多個芯部或者所述第二單極單元的多個芯部的兩個位置纏繞有第一繞線和第二繞線；向所述第一繞線和所述第二繞線施加電角度相差 90度相位的電流。在本發(fā)明的線性馬達中，與電樞的一側繞線相對的動子的平板狀磁鐵的設置位置、以及與電樞的另一側繞線相對的動子的平板狀磁鐵的設置位置的偏離量相當于勵磁系統(tǒng)周期的1/4 (相當于電角度90度)。由此，通過向電樞的各繞線通過相位差為90度的驅(qū)動電流(例如，正弦波電流和余弦波電流)，在動子中產(chǎn)生連續(xù)的推力，從而可實現(xiàn)在2相驅(qū)動下的平滑移動。另外，本發(fā)明的線性馬達的特征在于，所述多個平板狀永久磁鐵在所述兩個相鄰外側面上的設置位置存在偏離，所述多個平板狀永久磁鐵在所述另外兩個相鄰外側面上的設置位置存在偏離。在本發(fā)明的線性馬達中，在與一側繞線相對的平板狀磁鐵的設置位置和與另一側繞線相對的平板狀磁鐵的設置位置之間保持偏離關系的狀態(tài)下，使平板狀磁鐵在其中兩個外側面上的設置位置存在偏離，并且，使平板狀磁鐵在另外兩個外側面上的設置位置存在偏離，由此，來降低在2相驅(qū)動方式中的推力波動、磁阻力的高次諧波分量。另外，本發(fā)明的線性馬達的特征在于，相鄰的所述第一單極單元與所述第二單極單元之間的間隔進行了調(diào)整。在本發(fā)明的線性馬達中，通過調(diào)整電樞的第一單極單元與第二單極單元之間的間隔(磁極齒的間隔)來降低在2相驅(qū)動方式中的推力波動、磁阻力的高次諧波分量。另外，本發(fā)明的線性馬達的特征在于，所述內(nèi)磁軛為四角筒狀，所述開口部為四角形，所述第一單極單元與第二單極單元為四角形，所述第一單極單元及第二單極單元的邊的方向與所述開口部的邊的方向成45度夾角。在本發(fā)明的線性馬達中，四角筒狀的動子貫穿電樞的四角形的第一單極單元及第二單極單元的四角形開口部，這些開口部的邊的方向相對于第一單極單元及第二單極單元的邊的方向傾斜45度。由此，電樞中磁通流變得平滑，從而很難發(fā)生磁飽和現(xiàn)象。另外，即使將電樞的形狀做成小型化，也能夠有效地構成芯部。另外，本發(fā)明的線性馬達的特征在于，在相互疊合的所述第一單極單元與所述第二單極單元之間夾有由軟質(zhì)磁體形成的隔離器使得所述第一單極單元的芯部和所述第二單極單元的芯部不會相互接觸。在本發(fā)明的線性馬達中，第一單極單元與第二單極單元之間設置有框狀的隔離器。由此，通過簡單的結構，實現(xiàn)了第一單極單元的芯部與第二單極單元的芯部之間的非接觸(避免磁短路)。另外，第一單極單元與第二單極單元之間易于進行間隔調(diào)整。 在具有周期性磁通密度分布的磁鐵列A中，假設周期方向為χ方向、位置χ的磁通密度為 B(X)(其中，B(X) = (B(x)x，B(x)Y，B(x)z))，則將滿足 B(X) =Β(χ+2τ)的 2 τ (2 τ =λ)定義為勵磁系統(tǒng)周期(τ為磁極節(jié)距)。另外，在具有周期性磁通密度分布的磁鐵列A1與A2中，假設周期方向為X方向、 位置X的A1的磁通密度為B1 (x)、A2的磁通密度為B2 (χ)，則在滿足B1 (x) = B1 (χ+2 τ》、 B2(X) = B2 (χ+2 τ 2)且T1= τ 2的磁鐵列配置方式下，例如，使磁鐵列A2在χ方向上移動 d進行設置時，磁通密度分布B2'為B2' = B2(X-d)，將該d定義為偏離。其中，-λ/4 <d < λ /4, - τ /2 < d < τ /2。
根據(jù)本發(fā)明，可以減少在動子內(nèi)側的內(nèi)磁軛內(nèi)所產(chǎn)生的磁通，因此，可以減小內(nèi)磁軛的厚度，線性馬達可由此實現(xiàn)輕量化。另外，可以將磁鐵分別設置于內(nèi)磁軛的外側面，因此，可使用的磁鐵的選擇范圍變大，從而可以提高動子的剛性。由此，可以實現(xiàn)高速線性馬達。另外，平板狀磁鐵在一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間在軸向(移動方向)上存在偏離，因此，可以降低推力波動和/或磁阻力從而實現(xiàn)動子的平滑移動，并可由此實現(xiàn)位置精度得以提高的線性馬達。另外，在本發(fā)明中，動子構成為平板狀磁鐵在四角筒狀的內(nèi)磁軛的其中兩個相鄰外側面(與電樞的一側繞線相對的兩個面)上的設置位置、平板狀磁鐵在內(nèi)磁軛的另外兩個相鄰外側面(與電樞的另一側繞線相對的兩個面)上的設置位置存在偏離且偏離量相當于一組平板狀磁鐵的長度的1/4(將勵磁系統(tǒng)周期設為λ時，偏離量為λ/4，電角度90 度)。并且，在電樞的一側繞線與另一側繞線中通過相位差為90度的驅(qū)動電流。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)基于2相驅(qū)動的動子移動，從而能夠提供與3相驅(qū)動方式的線性馬達相比長度更短的線性馬達。并且，根據(jù)本發(fā)明，通過分別調(diào)整平板狀磁鐵在兩個外側面及另外兩個外側面上的排列、和/或、電樞中磁極齒的間隔，可以改善2相驅(qū)動方式的線性馬達所存在的缺陷 (大推力、大磁阻力)，可以實現(xiàn)與3相驅(qū)動方式的線性馬達同樣的平滑移動。


圖1為圖示第一實施方式的動子的結構的立體圖。圖2Α為圖示在線性馬達中使用的電樞的結構的立體圖。圖2Β為圖示在線性馬達中使用的電樞的結構的立體圖。圖2C為圖示在線性馬達中使用的電樞的結構的立體圖。圖3Α為圖示在線性馬達中使用的電樞的結構的立體圖。圖;3Β為圖示在線性馬達中使用的電樞的結構的立體圖。圖4為圖示第一實施方式的線性馬達的結構的立體圖。圖5為圖示第一實施方式的線性馬達的結構的局部剖切立體圖。圖6為圖示電樞中通電狀態(tài)和磁通勢的截面圖。圖7為圖示第二實施方式的動子的結構的立體圖。圖8Α為圖示第二實施方式的電樞的結構的立體圖。圖8Β為圖示第二實施方式的電樞的結構的立體圖。圖8C為圖示第二實施方式的電樞的結構的立體圖。圖9為圖示第二實施方式的線性馬達的結構的立體圖。圖10為圖示第三實施方式的動子的結構的立體圖。圖11為圖示第四實施方式的動子的結構的立體圖。圖12為圖示第四實施方式的線性馬達的結構的立體圖。圖13為圖示第四實施方式的線性馬達的結構的局部剖切立體圖。圖14為標準的電樞截面圖。圖15為用于說明降低2次及6次諧波分量的方法的電樞截面圖。圖16為用于說明降低4次諧波分量的方法的電樞截面圖。
圖17為用于說明降低8次諧波分量的方法的電樞截面圖。 圖18A為圖示在制作第一實施方式的電樞時使用的電樞材料的平面圖。圖18B為圖示在制作第一實施方式的電樞時使用的電樞材料的平面圖。圖19為圖示第一實施方式的線性馬達的推力特性的測量結果的圖表。圖20A為圖示使第四實施方式的動子貫穿電樞的狀態(tài)的俯視圖。圖20B為圖示使第四實施方式的動子貫穿電樞的狀態(tài)的側視圖。圖20C為圖示使第四實施方式的動子貫穿電樞的狀態(tài)的截面圖。圖21A為圖示在制作第四實施方式的電樞時所使用的電樞材料的平面圖。圖21B為圖示在制作第四實施方式的電樞時所使用的電樞材料的平面圖。圖22為圖示基于諧波次數(shù)分量第一降低方法的芯單元的截面圖。圖23為圖示第四實施方式的線性馬達的推力特性的測量結果的圖表。圖24為圖示基于諧波次數(shù)分量第二降低方法的芯單元的截面圖。圖25為圖示基于諧波次數(shù)分量第三降低方法的芯單元的截面圖。圖26為圖示第五實施方式的線性馬達的推力特性的測量結果的圖表。附圖標記說明1、21、31、41 動子2:內(nèi)磁軛2a、2b、2c、2d 外側面 4:電樞3a 平板狀磁鐵(在垂直于內(nèi)磁軛的外側面的方向上由內(nèi)向外磁化的磁鐵第一平板狀磁鐵)3b 平板狀磁鐵(在內(nèi)磁軛的軸向磁化的磁鐵)3c 平板狀磁鐵(在垂直于內(nèi)磁軛的外側面的方向上由外向內(nèi)磁化的磁鐵第二平板狀磁鐵)3d 平板狀磁鐵(在內(nèi)磁軛的軸向磁化的磁鐵)5、5A、5B 第一單極單元 6、6A、6B 第二單極單元5a、6a:開口部5b、6b 磁軛部5c、6c:芯部7a、7b、7c、7d 間隙部分8a、8b:繞線9 中空部10,30,50 線性馬達12 線性導軌11、11A、11B、11C 隔離單元13:線性引導滑動件14:動子支撐框
具體實施例方式下面，基于圖示本發(fā)明實施方式的附圖，詳細說明本發(fā)明。(第一實施方式)圖1為圖示第一實施方式的動子的結構的立體圖。動子1構成為在由軟質(zhì)磁體形成的四角筒狀的內(nèi)磁軛2的各外側面上，四種平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在內(nèi)磁軛2的軸向(動子1的移動方向)上依次交替地設置。在圖1中，空心箭頭符號表示平板狀磁鐵3a、 3b、3c、3d的磁化方向。平板狀磁鐵(第一平板狀磁鐵)3a為平板狀的永久磁鐵，其由內(nèi)向外發(fā)生磁化并且磁化方向垂直于內(nèi)磁軛2的外側面。另一方面，平板狀磁鐵(第二平板狀磁鐵)3c為平板狀的永久磁鐵，其由外向內(nèi)發(fā)生磁化并且磁化方向垂直于內(nèi)磁軛2的外側面。因此，平板狀磁鐵3a和平板狀磁鐵3c的磁化方向相反并且垂直于內(nèi)磁軛2的外側面。另外，平板狀磁鐵!3b、3d為平板狀的永久磁鐵，從相鄰的平板狀磁鐵3c向相鄰的平板狀磁鐵3a的方向發(fā)生磁化，并且，磁化方向為內(nèi)磁軛2的軸向(外側面的長度方向)。 因而，平板狀磁鐵北和平板狀磁鐵3d的磁化方向均為內(nèi)磁軛2的軸向且互為相反方向。并且，上述平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d在內(nèi)磁軛2的一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置彼此偏離的尺寸不超過一組平板狀磁鐵即四種平板狀磁鐵3a、 3b,3c,3d的長度總和的1/4。在圖1的示例中，上述平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在四角筒狀的內(nèi)磁軛2的四個外側面中相對的兩個外側面上的設置位置相同，但是，上述平板狀磁鐵 3a、;3b、3C、3d在相鄰的兩個外側面上的設置位置發(fā)生偏離，偏離的尺寸相當于平板狀磁鐵 3b或者3d的長度。圖2A至2C、圖3A、3B為圖示在本發(fā)明的線性馬達中所使用的電樞的結構的立體圖，圖2A至2C及圖3A為其局部結構圖，圖:3B為其整體結構圖。電樞具有如下的結構交替地排列圖2A所示的四角形板狀的第一單極單元5和 2B所示的四角形板狀的第二單極單元6，并且，將圖2C所示的框形狀的隔離單元11插入到相鄰的第一單極單元5和第二單極單元6之間(參考圖3A)。第一單極單元5由軟質(zhì)磁體形成，包括可供動子1貫穿的四角形形狀的開口部 5a ；設置于開口部如外側的作為框體的磁軛部恥；以及從磁軛部恥向開口部如延伸的芯部5c。四角形板狀的第一單極單元5的邊的方向和開口部fe的邊的方向形成45度夾角。 另外，第二單極單元6由軟質(zhì)磁體形成，包括可供動子1貫穿的四角形形狀的開口部6a ； 設置于開口部6a外側的作為框體的磁軛部6b ；以及從磁軛部6b向開口部6a延伸的芯部 6c。四角形板狀的第二單極單元6的邊的方向和開口部6a的邊的方向形成45度夾角。將第一單極單元5旋轉(zhuǎn)90度后所得到的結構即為第二單極單元6的結構。通過在相鄰的第一單極單元5和第二單極單元6之間插入由軟質(zhì)磁體形成的隔離單元11，使得兩個單極單元5、6的芯部彼此不接觸，所述隔離單元11僅由磁軛組成。另外， 將上述第一單極單元5、第二單極單元6和隔離單元11按照第一單極單元5、隔離單元11、 第二單極單元6、隔離單元11……的順序交替地排列并疊合，從而構成如圖3所示的單相單元。在單相單元中，對于相鄰的第一單極單元5和第二單極單元6而言，磁軛部恥和磁軛部6b相接觸，而芯部5c和芯部6c則不接觸，由此，第一單極單元5和第二單極單元6之間存在空隙，從而能夠避免磁短路。使繞線穿過貫穿第一單極單元5和第二單極單元6的共同的間隙部分7a、7b 并將其一并纏繞在第一單極單元5的芯部5c (圖2A的上側的芯部5c)上，并且，使繞線8b 穿過貫穿第一單極單元5和第二單極單元6的共同的間隙部分7c、7d并將其一并纏繞在第一單極單元5的另一個芯部5c (圖2A的下側的芯部5c)上。然后，連接兩個繞線8a、8b，以使繞線8a和繞線8b的通電方向為相反方向(參考圖3B)。然后，通過使上述的圖1所示的動子1貫穿中空部9從而構成第一實施方式的單相驅(qū)動線性馬達(單相部分的單元)10，所述中空部9是由圖;3B所示的電樞4的開口部如、 6a相連而成的。圖4為圖示本發(fā)明的線性馬達10的結構的立體圖，圖5為圖示上述線性馬達10的結構的局部剖切立體圖。
在上述線性馬達中，電樞4起到定子的功能。并且，在繞線8a、8b通過相反方向的電流，從而使得貫穿電樞4的中空部9的動子1相對于電樞4(定子)作直線往返運動。圖6為圖示電樞4中的通電狀態(tài)和磁通勢的截面圖。在圖6中，“·(觀察附圖，電流由里向外流動)”、“ X (觀察附圖，電流由外向里流動)”表示向繞線8a、8b的電流方向， 空心箭頭符號表示根據(jù)繞線的通電向芯部5c、6c施加的磁通勢的方向。在繞線8a、繞線8b 中通過相反方向的電流，從而在第一單極單元5、第二單極單元6的所有芯部5c、6c中產(chǎn)生磁場。 另外，在上述示例中，通過將僅由框形狀的磁軛形成的隔離單元11插入到相鄰的兩個單極單元之間，從而，即使各單極單元的整體厚度相同，兩個單極單元的芯部也不會彼此接觸。根據(jù)上述示例，在各單極單元中，不需要將芯部的厚度做得比磁軛部的厚度薄，從而不需要多余的加工處理，可以利用整體厚度均勻的單極單元，因此可以實現(xiàn)簡化的制作處理。另外，還可以構成為在各單極單元中，將芯部的厚度做得比磁軛部的厚度薄，從而使得在將兩個單極單元疊合后兩個單極單元的芯部彼此不接觸。根據(jù)這種結構，不需要如上所述的隔離單元11?，F(xiàn)有的圓筒型線性馬達所使用的結構例如為在實心的內(nèi)磁軛上粘合沿半徑方向磁化的圓筒狀磁鐵，或者，在實心的內(nèi)磁軛上粘合沿軸向磁化的圓筒狀磁鐵。根據(jù)上述結構，內(nèi)磁軛太大導致動子的質(zhì)量變大，從而導致難以進行高速響應。而根據(jù)上述動子1，由于內(nèi)磁軛2為中空結構，而且可以減少在其內(nèi)側生成的磁通，從而可以使四角筒多角筒狀的內(nèi)磁軛2的厚度變薄，因此，可以實現(xiàn)動子1的輕量化。因而，可以提高動子1的響應速度。另外，作為使動子的內(nèi)磁軛變薄的方法，有縮小磁鐵的磁極節(jié)距的方法。但是，縮小磁極節(jié)距時有下述的傾向在現(xiàn)有的電樞結構中，實施繞線的部位變多，導致形狀大型化。而在電樞4中，一并設置繞線8a、8b而并非對每個磁極都提供繞線，因此，即使磁極節(jié)距變小，繞線結構也不會變復雜，比較簡單，因而易于實現(xiàn)小型化。另外，在線性馬達10中，動子1的截面形狀為多角形(所述示例中是四角形)，因此，可以將磁鐵劃分為多個面(所述示例中是四個面)進行設置，而且可以使用平板狀磁鐵。從而，與圓筒型線性馬達相比，制作時的自由度(例如，對所使用的磁體進行選擇時的選自自由度)極高，還易于制作具有優(yōu)異剛性的動子1。另外，在動子1的內(nèi)磁軛2的相鄰的外側面之間，平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的設置位置沿著內(nèi)磁軛2的軸向(動子1的移動方向)偏離。從而，可以更有效地減小推力波動和/或磁阻力，消除齒槽力，從而能夠使動子1實現(xiàn)平滑的直線移動。另外，各單極單元5、6的開口部5a、6a的邊的方向相對于第一單極單元5和第二單極單元6的主體的邊的方向傾斜45度。由此，在電樞4中磁通流變得平滑，從而很難發(fā)生磁飽和現(xiàn)象。另外，在上述實施方式中，在內(nèi)磁軛2的各外側面上配置有5組(每組4個共計20 個)平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d并且每一組平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d依次相連。但是，上述實施方式僅是一個示例，上述平板狀磁鐵可以為任意的個數(shù)。另外，在上述實施方式中交替地排列配置2組第一單極單元5、第二單極單元6。但是，上述實施方式僅是一個示例，也可以為任意的組數(shù)。
另外，在上述實施方式中，內(nèi)磁軛2的形狀為四角筒狀。但這僅是一個示例，也可以為其他多角筒狀，例如，八角筒狀等。 另外，在上述實施方式中，在第一單極單元5的芯部5c上一并纏繞繞線8a、8b，也可以在第二單極單元6的芯部6c上一并纏繞繞線。在上述實施方式中，在四角筒狀的內(nèi)磁軛2的四個外側面上，平板狀磁鐵3a、3b、 3c、3d在相對的兩個外側面上的設置位置相同，但在相鄰的兩個外側面上的設置位置存在偏離。還可以構成為，平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在內(nèi)磁軛2的四個外側面上的設置位置均不相同，都存在若干偏離。在這種結構示例中，最大偏離量不超過一組平板狀磁鐵3a、3b、 3c、3d的長度總和的1/4。以上，對單相線性馬達(單相部分的單元)進行了說明。例如，在構成3相驅(qū)動的線性馬達時，上述三個電樞呈直線狀配置且其間隔為磁極節(jié)距χ (n+1/3)或磁極節(jié)距X (η+2/3) (η為整數(shù))并且可供動子在其間貫穿即可。另外，在這種情況下，在考慮繞線所占空間的基礎上設定整數(shù)η即可。(第二實施方式)圖7、圖8Α至8C以及圖9分別為圖示第二實施方式的動子21、電樞4、線性馬達30 的結構的立體圖。在這些圖7、圖8Α至8C以及圖9中，對于與圖1、圖2Α至2C以及圖3Α、 3Β相同的部分使用了相同的附圖標記，并省略了其說明。在圖7所示的動子21中，在內(nèi)磁軛2的外側面的兩個角部設置有沿軸向延伸的線性導軌12。并且，可以在構成電樞4的第一單極單元5、第二單極單元6的開口部設置有用于通過線性導軌12的缺口。在將四個單極單元進行疊合所得的圖8Α所示的主體的表面和背面設置圖8Β所示的動子支撐框14，從而構成單相單元的電樞4(參考圖8C)，其中，所述動子支撐框14設置有線性引導滑動件13。然后，通過使圖7所示的動子1貫穿圖8C所示的電樞4，構成單相驅(qū)動的線性馬達(相當于單相單元)30 (參考圖9)。在該第二實施方式中，通過線性導軌12橫向按壓動子21并對動子21提供支撐。 從而，可以進一步提高剛性。另外，通過上述線性導軌12，可以抑制彎曲振動、共振等振動。 由此，即使進行高速移動也不發(fā)生大的振動，從而可以進行平穩(wěn)的高速直線移動。(第三實施方式)第三實施方式為上述第一實施方式的變形例。圖10為圖示第三實施方式的動子的結構的立體圖。從第一實施方式的動子1(參考圖1)中除去沿動子的軸向磁化的平板狀磁鐵3b、3d，即為第三實施方式的動子31的結構。S卩，動子31的結構為兩種平板狀磁鐵 3a、3c沿著內(nèi)磁軛2的軸向(動子31的移動方向)交替地設置于由軟質(zhì)磁體形成的四角筒形狀的內(nèi)磁軛2的各外表面上。圖10中，空心箭頭符號表示各平板狀磁鐵3a、3c的磁化方向。平板狀磁鐵(第一平板狀磁鐵)3a為平板狀的永久磁鐵，其由內(nèi)向外發(fā)生磁化并且磁化方向垂直于內(nèi)磁軛2的外側面。另一方面，平板狀磁鐵(第二平板狀磁鐵)3c平板狀的永久磁鐵，其由外向內(nèi)發(fā)生磁化并且磁化方向垂直于內(nèi)磁軛2的外側。由此，平板狀磁鐵 3a和平板狀磁鐵3c的磁化方向均為垂直于內(nèi)磁軛2的外側面的方向并且互為相反方向。并且，上述平板狀磁鐵3a、3c在內(nèi)磁軛2的一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間的偏離尺寸不超過一組平板狀磁鐵3a、3c的長度總和的1/4。根據(jù)圖10所示出的示例，上述平板狀磁鐵3a、3c在四角筒狀的內(nèi)磁軛2的四個外側面中相對的兩個外側面上的設置位置相同，但是，上述平板狀磁鐵3a、3c在相鄰的兩個外側面上的設置位置則存在偏離。 第三實施方式的電樞的結構與上述第一實施方式的電樞4的結構相同(參考圖2A 至 2C、圖 3A、3B)。 在該第三實施方式的線性馬達中，電樞4也起到定子的作用，在繞線8a、8b中通過方向相反的電流，由此，貫穿電樞4的中空部9的動子31相對于電樞4(定子)進行往返直線運動。此時，平板狀磁鐵3a、3c在動子31的內(nèi)磁軛2的相鄰外側面上的設置位置沿著內(nèi)磁軛2的軸向(動子31的移動方向)存在偏離。因此，能夠更有效地減小推力波動和/或磁阻力，并且能夠消除齒槽力，從而使得動子31實現(xiàn)平滑的直線移動。另外，在實施方式中為5組共計10個平板狀磁鐵3a、3c相連的結構。但是，這僅是一個示例，也可以為任意的個數(shù)。另外，內(nèi)磁軛2的形狀為四角筒狀，但這僅是一個示例， 也可以為其他多角筒狀，例如八角筒狀。在實施方式中，平板狀磁鐵3a、3c在四角筒狀的內(nèi)磁軛2的4個外側面中相對的兩個外側面上的設置位置相同，平板狀磁鐵3a、3c在相鄰的兩個外側面上的設置位置存在偏離。但也可以構成為平板狀磁鐵3a、3c在內(nèi)磁軛2的四個外側面上的設置位置都不相同而存在若干偏離。即使在這種結構例中，最大偏離量也不超過兩個平板狀磁鐵3a、3c的長度總和的1/4。(第四實施方式)第四實施方式為以一個芯單元進行2相驅(qū)動的結構。在上述的第一實施方式或者第三實施方式中，由于為3相驅(qū)動，因而采用了將三個電樞呈直線狀設置并使動子貫穿這些電樞的結構。因而存在所構成的線性馬達的全長較長的缺陷。下面說明的第四實施方式采用以一個芯單元進行2相驅(qū)動的結構，能夠顯著改善三相分離獨立型線性馬達所存在的全長較長的缺陷。圖11為圖示本發(fā)明第四實施方式的動子的結構的立體圖。動子41的結構為四種平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在內(nèi)磁軛2的軸向(動子41的移動方向)上按照3a、3b、3c、 3d的順序交替地設置于內(nèi)磁軛2的四個外側面2a、2b、2c、2d上，其中，內(nèi)磁軛2由軟質(zhì)磁體制成并形成為四角筒狀。在圖11中，空心箭頭符號表示平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的磁化方向。平板狀磁鐵(第一平板狀磁鐵)3a為平板狀的永久磁鐵，其由內(nèi)向外發(fā)生磁化并且磁化方向垂直于內(nèi)磁軛2的外側面。另一方面，平板狀磁鐵(第二平板狀磁鐵)3c為平板狀的永久磁鐵，其由外向內(nèi)發(fā)生磁化并且磁化方向垂直于內(nèi)磁軛2的外側面。因此，平板狀磁鐵3a與平板狀磁鐵3c的磁化方向均為垂直于內(nèi)磁軛2的外側面的方向并且互為相反方向。另外，平板狀磁鐵!3b、3d為平板狀的永久磁鐵，由相鄰的平板狀磁鐵3c向相鄰的平板狀磁鐵3a的方向發(fā)生磁化，并且，其磁化方向為內(nèi)磁軛2的軸向(外側面的長度方向)。因此，平板狀磁鐵北和平板狀磁鐵3d的磁化方向為內(nèi)磁軛2的軸向并且互為相反方向。并且，上述平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d在內(nèi)磁軛2的上側的兩個相鄰外側面2a、2b 上的設置位置的偏離尺寸、平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d在內(nèi)磁軛2的下側的兩個相鄰外側面 2c、2d上的設置位置的偏離尺寸為一組平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d的長度總和的1/4(當勵磁系統(tǒng)周期為λ時，偏離尺寸為λ/4，電角度為90度)。
第四實施方式的電樞的結構與上述第一實施方式的電樞4的結構(參考圖2A至 2C、圖3A、3B)相同，因此省略其詳細說明。圖12為圖示第四實施方式的線性馬達50的結構的立體圖，圖13為圖示該線性馬達50的結構的局部剖切立體圖。第一單極單元5A、隔離單元11A、第二單極單元6A、隔離單元11C、第一單極單元5B、隔離單元11B、第二單極單元6B依次交替地排列并疊合在一起從而構成電樞4。并且，使上述圖11所示的動子41貫穿由電樞4的開口部5a、6a相連而成的中空部9 (參考圖3B)，由此結構第四實施方式的2相驅(qū)動的線性馬達50。此時，動子41貫穿電樞4的中空部9，使得動子41的內(nèi)磁軛2的上側的兩個相鄰外側面2a、2b與第一單極單元5的上側的芯部5c (作為第一繞線的上側繞線8a)相對并且內(nèi)磁軛2的下側的兩個相鄰外側面2c、2d與第一單極單元5的下側的芯部5c (作為第二繞線的下側繞線8b)相對。并且，向繞線通過正弦波電流、向繞線8b通過余弦波電流，使得繞線8a和繞線 8b中通電相位差為90度。本實施方式的線性馬達50中的電樞4也起到定子的作用。在繞線8a、8b中通過相位差為90度的電流，由此，可以使得貫穿電樞4的中空部9的動子41 連續(xù)產(chǎn)生推力，從而使動子41相對于電樞4(定子)作往返直線運動。此時，由于可以在電樞4的上側的芯部5c與下側的芯部5c交替地獲得推力峰值，因此可以通過一個芯單元得到連續(xù)的推力，從而可以實現(xiàn)2相驅(qū)動的線性馬達50。上述第一實施方式、第三實施方式的3相獨立型線性馬達中需要三個電樞，并且由于在相鄰的電樞之間需要設置用于調(diào)整相位的相間間隔，因此存在其全長變長的缺陷。 對此，如上所述的第四實施方式的線性馬達中，通過一個電樞就可以實現(xiàn)動子的移動，因此可以顯著縮短其全長。從而，即使在狹小的區(qū)域中也可以使用，從而擴大了線性馬達的使用范圍。當然，該第四實施方式也具有與第一實施方式、第三實施方式中所說明的相同的優(yōu)點。即，在相鄰的兩個單極單元之間插入了隔離單元11，因此，不需要將各單極單元的芯部的厚度做得比磁軛部的厚度薄，從而不需要多余的加工處理，可以利用整體厚度均勻的單極單元，因此可以簡化制作處理。另外，在現(xiàn)有的圓筒型線性馬達中，內(nèi)磁軛較大導致動子的質(zhì)量變大，從而難以進行高速響應，其中，所述現(xiàn)有的圓筒型線性馬達所使用的結構例如為將沿著半徑方向磁化的圓筒狀磁鐵粘合于實心的內(nèi)磁軛；或者，將沿著軸向磁化的圓筒狀磁鐵粘合于實心的內(nèi)磁軛。但是，在第四實施方式的動子41中，由于內(nèi)磁軛2為空心，而且可以減少在其內(nèi)側生成的磁通，可以使多角筒狀的內(nèi)磁軛2的厚度變薄，因此可以實現(xiàn)動子41的輕量化。從而，可以提高動子41的響應速度。另外，作為使動子的內(nèi)磁軛變薄的辦法，有縮小磁鐵的磁極節(jié)距的，但是，縮小磁極節(jié)距時有下述的傾向在現(xiàn)有的電樞結構中，需要設置繞線的部分變多，導致形狀變大。 而在第四實施方式的電樞4中，一并提供繞線8a、8b而并非對每個磁極都提供繞線，因此， 即使磁極節(jié)距變小，繞線結構也不會變復雜，因此易于實現(xiàn)小型化。另外，在第四實施方式的線性馬達50中，動子41的截面形狀為四角形，因此，可以將磁鐵分別配置在四個面上，而且可以使用平板狀磁鐵。因此，與圓筒型線性馬達相比，制作自由度(例如，對所使用的磁體進行選擇時的選擇自由度)極高，還可以易于制作具有優(yōu)異剛性的動子41。另外，各單極單元5、6的開口部如、6&的邊的方向相對于第一單極單元
165與第二單極單元6的主體的邊的方向傾斜45度。因此，電樞4中的磁通流變得平滑，從而很難發(fā)生磁飽和現(xiàn)象。另外，在實施方式中采用了將5組共計20個平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d依次相連而成的結構。但是，這僅是一個示例，也可以為任意的個數(shù)。另外，在實施方式中，交替地排列了 2組第一單極單元5、第二單極單元6，但是，這僅是一個示例，也可以為任意的組數(shù)。另外，在繞線8a通過正弦波電流、在繞線8b通過余弦波電流，但是，這僅是一個示例，只要在繞線8a和繞線8b中通過相位差為90度電角度的電流即可。例如，在繞線8a、繞線8b中通電的電流波形可以是相位差為90度電角度的矩形波或者梯形波。但是，在2相驅(qū)動的線性馬達中，以往就存在推力波動、磁阻力變大的問題。即使在第四實施方式中，也需要考慮上述問題。下面，對第四實施方式中用于減小推力波動與磁阻力的方法進行說明。在第四實施方式中，通過調(diào)整動子41中平板狀磁鐵的排列和電樞4 的磁極齒間隔，來減小推力波動和磁阻力，所述推力波動和磁阻力為導致2相驅(qū)動方式線性馬達發(fā)生缺陷的因素。在2相驅(qū)動方式線性馬達中，推力波動、磁阻力的諧波分量根據(jù)2次、4次、6次、8 次諧波的次數(shù)而變大。因此，下面分別說明降低各次諧波的諧波分量的方法。以下說明的示例基于下述原理當相位差為180度的兩個正弦波相加時發(fā)生互相抵消，當相位差為180 度的兩個余弦波相加時發(fā)生互相抵消。(2次及6次諧波分量的降低)圖14為標準的電樞4的截面圖。如上所述(參考圖12、圖13)，電樞4的結構為 第一單極單元5A、隔離單元11A、第二單極單元6A、隔離單元11C、第一單極單元5B、隔離單元11B、第二單極單元6B依次交替地排列成為一體。圖14的示例中，三個隔離單元11A、 IlBUlC為相同的厚度，均勻地設置第一單極單元5A、第二單極單元6A、第一單極單元5B、 第二單極單元6B。另外，由第一單極單元5A、隔離單元IlA以及第二單極單元6A構成的一個組稱為第一區(qū)塊51，由第一單極單元5B、隔離單元IlB以及第二單極單元6B構成的一個組稱為第二區(qū)塊52。圖15為用于說明降低2次及6次諧波分量的方法的電樞4的截面圖。在圖15所示的結構中，磁極間距較之于圖14所示的各單極單元的均勻設置結構，擴大了 90度電角度。即，第一區(qū)塊51和第二區(qū)塊52之間的間隔(第二單極單元6A和第一單極單元5B之間的間隔)擴大了 90度電角度(當勵磁系統(tǒng)周期為λ時，長度為λ/4，)，從而，與第一單極單元5Α和第二單極單元6Α之間的間隔、以及第一單極單元5Β和第二單極單元6Β之間的間隔相比更寬。與圖14所示的結構例相比，這種結構更易于通過加厚隔離單元IlC的厚度(通過使用更厚的隔離單元11C)來實現(xiàn)。將第一區(qū)塊51和第二區(qū)塊52之間的間距擴大90度的電角度，從而，在2次諧波下產(chǎn)生180度(=90度Χ》的偏移，第一區(qū)塊51和第二區(qū)塊52相加時互相抵消，因此降低2次諧波分量。另外，在6次諧波下產(chǎn)生540度(=90度Χ6)的偏移，各區(qū)塊相加時之間發(fā)生互相抵消，因此，可降低6次諧波分量。如此，通過調(diào)整第一區(qū)塊51和第二區(qū)塊52 之間的間隔(磁極齒的間隔)，能夠降低推力波動、磁阻力的2次及6次諧波分量。G次諧波分量的降低)圖16為用于說明降低4次諧波分量的方法的電樞41的截面圖。在平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d在內(nèi)磁軛2的上側的外側面2a、2b上的設置位置以及平板狀磁鐵3a、;3b、3C、 3d在下側的外側面2c、2d上的設置位置維持偏移90度電角度(長度為λ/4)的狀態(tài)下，使平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d在上側的外側面2b上的設置位置與平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d在上側的外側面加上的設置位置同樣地偏移45度電角度(長度為λ/8)，并且，使平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在下側的外側面2d上的設置位置與平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在下側的外側面2c上的設置位置同樣地偏移45度電角度(長度為λ /8)。通過使平板狀磁鐵在相鄰外側面上的設置位置偏移45度電角度，由此，在4次諧波下產(chǎn)生180度(=45度Χ4)的偏移，當相鄰的外側面間進行相加時發(fā)生互相抵消，因此， 能夠降低4次諧波分量。如此，通過調(diào)整內(nèi)磁軛2中平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d在各外側面上的設置位置，可降低推力波動、磁阻力的4次諧波分量。(8次諧波分量的降低)圖17為用于說明降低8次諧波分量的方法的電樞4的截面圖。在不改變上述圖 15所示的(隔離單元IlC的厚度已進行調(diào)整之后的)第一區(qū)塊51和第二區(qū)塊52重心位置的情況下，將第一單極單元5A和第二單極單元6A之間、以及第一單極單元5B和第二單極單元6B之間的間隔分別擴大22. 5度電角度(長度為λ /16)(參考空心箭頭符號)。通過增加隔離單元IlAUlB的厚度(通過使用更厚的隔離單元11Α、11Β)，能夠很容易實現(xiàn)這種結構。通過將第一單極單元和第二單極單元之間擴大22. 5度電角度，在8次諧波下產(chǎn)生 180度(=22. 5度Χ8)的偏移，由此，當相鄰的單極單元間進行相加時發(fā)生互相抵消，因此可降低8次諧波分量。如此，通過調(diào)整兩個區(qū)塊內(nèi)的第一單極單元、第二單極單元之間的間隔(磁極齒的間隔)，降低推力波動、磁阻力的8次諧波分量。另外，上述的方法(第一降低方法)僅為一個示例，降低推力波動、磁阻力的各次諧波分量的方法并不限于此，還可以使用其他方法。下面說明其他關于降低各次諧波分量的方法。(第二降低方法)根據(jù)該方法，通過調(diào)整動子的磁鐵排列來降低推力波動、磁阻力的2次及6次諧波分量，通過調(diào)整電樞的兩個區(qū)塊之間的間隔來降低4次諧波分量，通過調(diào)整各區(qū)塊內(nèi)第一單極單元、第二單極單元之間的間隔來降低8次諧波分量。(第三降低方法)根據(jù)該方法，通過調(diào)整電樞的兩個區(qū)塊之間的間隔來降低推力波動、磁阻力的2 次及6次諧波分量，通過調(diào)整各區(qū)塊內(nèi)第一單極單元、第二單極單元之間的間隔來降低4次諧波分量，通過調(diào)整動子的磁鐵排列來降低8次諧波分量。(第五實施方式)在第四實施方式中，可以與第三實施方式同樣地采用未設置沿動子的軸向磁化的平板狀磁鐵:3b、3d的結構。S卩，動子的結構為兩種平板狀磁鐵3a、3c在內(nèi)磁軛2的軸向(動子的移動方向) 上依次交替地設置于由軟質(zhì)磁體形成的四角筒狀的內(nèi)磁軛2的各外側面加至2d上。平板狀磁鐵3a、3c在內(nèi)磁軛2的上側的外側面2a、2b上的設置位置和平板狀磁鐵3a、3c在內(nèi)磁軛2的下側的外側面2c、2d上的設置位置之間的偏離尺寸相當于一組平板狀磁鐵3a、3c的長度總和的1/4(當勵磁系統(tǒng)周期為λ時偏離尺寸為λ/4，電角度為90度)。另外，為了降低推力波動、磁阻力的2次、4次、6次、8次諧波分量，與上述第四實施方式同樣地，在使平板狀磁鐵3a、3c在內(nèi)磁軛2的上側的外側面2a、2b上的設置位置與平板狀磁鐵3a、3c在下側的外側面2c、2d上的設置位置之間偏移90度電角度的狀態(tài)下，使平板狀磁鐵3a、3c在上側的外側面2b上的設置位置與平板狀磁鐵3a、3c在上側的外側面加中的設置位置同樣地偏移預定的電角度O次及6次的情況下為90度，4次的情況下為45 度，8次的情況下為22. 5度)，并且，使平板狀磁鐵3a、3c在下側的外側面2d上的設置位置與平板狀磁鐵3a、3c在下側的外側面2c上的設置位置同樣地偏移預定的電角度O次及6 次的情況下為90度，4次的情況下為45度，8次的情況下為22. 5度)。另外，上述第四實施方式、第五實施方式也可以采用與第二實施方式相同的結構， 即在動子41的內(nèi)磁軛2的外側面的兩個角部設置有延伸的線性導軌12(參考圖7)，并且， 在構成電樞4的第一單極單元5、第二單極單元6的開口部設置有用于使線性導軌12通過的缺口。下面，對本發(fā)明人所制作的線性馬達的具體結構和所制作的線性馬達的特性進行說明。(第一實施方式的實施例)首先，作為用于線性馬達的動子1，制作了如圖1所示的包括四角筒狀的內(nèi)磁軛和平板狀永久磁鐵的動子。所使用的內(nèi)磁軛2為由純鐵形成的四角筒狀，其外側每邊長度為 22mm、內(nèi)側每邊長度為18mm。在上述內(nèi)磁軛2的4個外側面中的每一個外側面上分別粘貼10組平板狀磁鐵，每一組平板狀磁鐵包括四種平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d，并且，平板狀磁鐵3a、北、3c、3d在內(nèi)磁軛2的軸向(動子1的移動方向)上相連。平板狀磁鐵3a為長10mm、寬22mm、高4mm的永久磁鐵，其磁化方向為動子1的高度方向，即，由內(nèi)(移動方向的軸中心)向外發(fā)生磁化。平板狀磁鐵3c為長10mm、寬22mm、高4mm的永久磁鐵，其磁化方向為動子1的高度方向，即， 由外向內(nèi)發(fā)生磁化。平板狀磁鐵3a、平板狀磁鐵3c的磁化方向雖然均為高度方向(垂直于內(nèi)磁軛2的外側面的方向)，但是，二者互為相反方向(參考圖1的空心箭頭符號)。另外，平板狀磁鐵北為長2mm、寬22mm、高4mm的永久磁鐵，其磁化方向為動子1的長度方向，即，在由平板狀磁鐵3c向平板狀磁鐵3a的方向上發(fā)生磁化。平板狀磁鐵3d為長2mm、寬22mm、高4mm的永久磁鐵，其磁化方向為動子1的長度方向，即，在由平板狀磁鐵 3c向平板狀磁鐵3a的方向上發(fā)生磁化。平板狀磁鐵北、平板狀磁鐵3d的磁化方向雖然均為長度方向(動子1的移動方向)，但是，但是，二者互為相反方向(參考圖1的空心箭頭符號)。由此，上述10組共計40個平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d相連后長度為240mm(= (10mm+2mm+10mm+2mm) X 10)。上述平板狀磁鐵3a、!3b、3c、3d在相鄰的內(nèi)磁軛2的外側面上的設置位置偏離的尺寸相當于平板狀磁鐵北或者3d長度Omm)。然后，制作電樞4。由0.5mm厚的硅鋼板切割出16片具有圖18A所示形狀的電樞材料，將所切割出的上述16片電樞材料層疊并粘合在一起，從而制備出厚度為8mm的第一單極單元5、第一單極單元6 (參考圖2A、2B)。另外，由0. 5mm厚的硅鋼板切割出8片具有圖18B所示形狀的電樞材料，將所切割出的上述8片電樞材料層疊并粘合在一起，從而制備出厚度為4mm的隔離單元11 (參考圖2C)。將上述制作的各單元按照第一單極單元5、隔離單元11、第二單極單元6、隔離單元11、第一單極單元5、隔離單元11、第二單極單元6的順序疊合，從而構成單相的單元(參考圖3A)。該單相的單元的厚度為44mm( = 8mmX4+4mmX3)。另外，磁極節(jié)距為12mm(= 8mm+4mm)。在上述單相的單元的四個角的間隙部分中，對需要提供電樞芯的繞線的部分纏上聚酰亞胺帶以確保絕緣，然后在其上的兩個位置分別纏繞100圈導線(參考圖;3B)，從而形成驅(qū)動線圈的繞線8a、繞線Sb。然后，進行串連連接使得在通電的情況下電流方向相反。準備三個上述制作的電樞4，將該三個電樞4排列成直線狀并使各電樞4之間的間隔為20mm( = 12mmX (1+2/3))，在中央的中空部插入動子1 (參考圖4)，然后，將其固定于測試臺(Testbench)，使得動子1能夠在長度方向移動而不會接觸到電樞4。3個電樞4上所纏繞的一對驅(qū)動線圈的一端相連，另一端連接3相電源U相、V相、 W相，從而形成星形接線結構，并將所述星形接線結構連接于馬達控制器。另外，在動子1的頂端部分粘合光學線紋尺，在測試臺固定側安裝線性編碼器，以讀取動子1的位置。并且， 構成為將線性編碼器檢測出的位置信號輸出到所述馬達控制器并對動子1的位置進行控制。在進行上述連接之后，通過改變向驅(qū)動線圈施加的驅(qū)動電流來測定動子1的推力。此時，通過以測力器按壓動子1的方法對推力進行了測定。圖19示出了該測定結果。 圖19的橫軸表示通過以下公式獲得的值驅(qū)動電流的有效值X電樞中每一相的線圈的匝數(shù)。如圖19所示，可以得到超過700N的最大推力。由于動子1的質(zhì)量為1. lkg，因此， 推力/動子質(zhì)量比為637N/kg?？梢缘玫?00N推力的其他方式中，現(xiàn)有的線性馬達(日本國專利申請公開公報“特開2002-359962號”)所需的動子的質(zhì)量為大于等于3kg，因此其推力/動子質(zhì)量比為小于等于233N/kg。與現(xiàn)有的線性馬達相比，本發(fā)明的線性馬達得到相同的推力所需的動子質(zhì)量可減少至1/3左右。如此，本發(fā)明可以提供對加工器等的高速處理非常有效的線性馬達。(第四實施方式的實施例)對通過一個芯單元進行2相驅(qū)動的第四實施方式的實施例進行說明。圖20A、20B、 20C分別為動子41貫穿電樞4的狀態(tài)的俯視圖、側視圖以及截面圖。該實施例中，具備第二實施方式中說明的線性導軌12、線性引導滑動件13以及動子支撐框14。首先，作為在線性馬達中使用的動子41，制作了包括如圖11所示的四角筒狀內(nèi)磁軛和平板狀永久磁鐵的動子。所使用的內(nèi)磁軛2為由純鐵形成的四角筒狀，其外側每邊長度為22mm、內(nèi)側每邊長度為^mm。在上述內(nèi)磁軛2的4個外側面加至2b中的每一個外側面上分別粘貼多組平板狀磁鐵，每一組平板狀磁鐵包括四種平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d，并且，平板狀磁鐵3a、3b、3c、 3d在內(nèi)磁軛2的軸向(動子1的移動方向)上相連。平板狀磁鐵3a為長10mm、寬25mm、 高4mm的永久磁鐵，其磁化方向為動子41的高度方向，S卩，由內(nèi)(移動方向的軸向中心)向外發(fā)生磁化。平板狀磁鐵3c為長10mm、寬25mm、高4mm的永久磁鐵，其磁化方向為動子41 的高度方向，即，由外向內(nèi)發(fā)生磁化。平板狀磁鐵3a、平板狀磁鐵3c的磁化方向為高度方向(垂直于內(nèi)磁軛2的外側面的方向)，但是，二者互為相反方向(參考圖11的空心箭頭符號)。另外，平板狀磁鐵3b為長2mm、寬25mm、高4mm的永久磁鐵，其磁化方向為動子41 的長度方向，即，在由平板狀磁鐵3c向平板狀磁鐵3a的方向發(fā)生磁化。平板狀磁鐵3d為長2mm、寬25mm、高4mm的永久磁鐵，其磁化方向為動子41的長度方向，S卩，在由平板狀磁鐵 3c向平板狀磁鐵3a的方向發(fā)生磁化。平板狀磁鐵3b、平板狀磁鐵3d的磁化方向均為長度方向(動子41的移動方向)，但是，二者互為相反方向(參考圖11的空心箭頭符號)。上述平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在內(nèi)磁軛2的上側的相鄰外側面2a、2b上的設置位置、以及平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在內(nèi)磁軛2的下側的相鄰外側面2c、2d上的設置位置在動子41的移動方向(軸向)上偏離6mm。一組平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d結構的長度總和為 24mm。上述6mm的偏離尺寸相當于磁鐵排列周期24mm的1/4 ( λ/4 電角度90度)，所述磁鐵排列周期為勵磁系統(tǒng)周期(λ )。另外，平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在上側的外側面2a上的設置位置與平板狀磁鐵 3a、3b、3c、3d在同處于上側的外側面2b上的設置位置在動子41的移動方向上偏離3mm，平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在下側的外側面2c上的設置位置與平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在同處于下側的外側面2d上的設置位置在動子41的移動方向上偏離3mm。該3mm偏離量相當于圖16中所說明的45度電角度(勵磁系統(tǒng)周期(X)24mm的1/8，即，λ/8)的偏離。由此，制成長141mm、寬25mm、高4mm的動子41。然后，制作電樞4。由0. 5mm厚的硅鋼板切割出20片具有圖21A所示形狀的電樞材料，將所切割出的上述20片電樞材料層疊并粘合在一起，制成厚度為IOmm的第一單極單元5 (5A、5B)、第一單極單元6 (6A、6B)。另外，由0. 5mm厚的硅鋼板切割出具有圖21B所示形狀的電樞材料，將所切割出的7片電樞材料層疊并粘合在一起而制成厚度為3. 5mm的兩個隔離單元11 (隔離單元11A、11B)，并且，將所切割出的13個電樞材料層疊并粘合在一起而制成厚度為6. 5mm的一個隔離單元11 (隔離單元11C)。將上述制作的各單元按照第一單極單元5A、隔離單元11A、第二單極單元6A、隔離單元11C、第一單極單元5B、隔離單元11B、第二單極單元6B順序疊合，從而構成長80mm、寬 80mm、高53. 5mm( = IOmmX 4+3. 5mmX2+6. 5mmXl)的芯單元。另外，為了降低推力波動、磁阻力的2次、6次及8次諧波分量，可通過適當?shù)卦O定上述隔離單元11A、11B、11C的厚度來調(diào)整圖15、圖17中所說明的磁極齒的間隔。圖22圖示了基于上述第一降低方法的芯單元的截面圖。在該示例中，將兩個區(qū)塊 51,52之間的間隔擴大6mm以降低推力波動、磁阻力的2次、6次諧波分量，6mm相當于假設勵磁系統(tǒng)周期為λ ( = 24mm)時的λ/4(電角度90度)；將各區(qū)塊51、52中第一單極單元 5Α、6Α和第二單極單元5Β、6Β之間的間隔(磁極齒的間隔)擴大1. 5mm以降低8次諧波分量，1.5mm相當于λ/16(電角度22.5度)。其結果，基本的隔離單元的厚度被設為2mm、隔離單元IlAUlB的厚度被設為3. 5mm、隔離單元IlC的厚度被設為6. 5mm。在上述芯單元的四角的間隙部分，對需要提供電樞芯的繞線的部分纏繞聚酰亞胺帶以確保絕緣，并在其上的兩個位置分別纏繞100圈導線，從而形成驅(qū)動線圈的繞線8a、繞線8b。然后，分別向上述繞線8a、繞線8b施加正弦波驅(qū)動電流和余弦波驅(qū)動電流。將上述電樞的兩個驅(qū)動線圈與用于2相驅(qū)動的馬達控制器連接，在動子的頂端安裝位置傳感器，向用于2相驅(qū)動的馬達控制器輸入位置信號，測定線性馬達的推力特性。圖 23示出了該測定結果。圖23的橫軸表示驅(qū)動電流有效值X線圈匝數(shù)。如圖23所示，在推力與驅(qū)動電流成正比時可以得到160N左右的推力，并且，可以得到大于等于200N的最大推力。根據(jù)第四實施方式，通過全長僅為65mm左右的電樞就可以實現(xiàn)這種優(yōu)異的特性。根據(jù)如果現(xiàn)有的相獨立型的線性馬達(日本國專利申請公開公報“特開 2008-228545號”或者上述的3相驅(qū)動型的線性馬達，要得到與上述第四實施方式同樣的推力特性，則需要全長為150mm左右的電樞長度。而第四實施方式的電樞長度可較上述現(xiàn)有結構縮短一半以上。如上所述，第四實施方式的線性馬達可以實現(xiàn)小型化并能夠節(jié)省空間， 因此，這種線性馬達最適合組合使用的用途，例如，X-Y-Z軸3軸驅(qū)動臺(stage)。(第二降低方法的實施例)根據(jù)上述第二降低方法，通過調(diào)整動子41的磁鐵排列來降低推力波動、磁阻力的 2次及6次諧波分量，通過調(diào)整電樞4的兩個區(qū)塊51、52之間的間隔來降低4次諧波分量， 通過調(diào)整區(qū)塊51內(nèi)中第一單極單元5A、第二單極單元5B之間的間隔以及區(qū)塊52內(nèi)中第一單極單元6A、第二單極單元6B之間的間隔來降低8次諧波分量。使平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d內(nèi)磁軛2的上側的相鄰外側面2a、2b上的設置位置以及平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在內(nèi)磁軛2的下側的相鄰外側面2c、2d上的設置位置在動子41 的移動方向(軸向)上偏離6mmU/4 電角度90度)，并且，使平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在上側的外側面2b上的設置位置與平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在同處于上側的外側面加上的設置位置在動子41的移動方向上偏離6mm( λ /4 電角度90度)，使平板狀磁鐵3a、;3b、3C、 3d在下側的外側面2d上的設置位置與平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在同處于下側的外側面2c 上的設置位置在動子41的移動方向上偏離6mmU /4 電角度90度)。圖M基于第二降低方法的芯單元的截面圖。在該示例中，將兩個區(qū)塊51、52之間的間隔擴大3mm以降低推力波動、磁阻力的4次諧波分量，所擴大的3mm相當于假設勵磁系統(tǒng)周期為λ ( = 24mm)時的λ/8 (電角度45度)；將各區(qū)塊51、52內(nèi)第一單極單元5Α、 6Α和第二單極單元5Β、6Β之間的間隔(磁極齒的間隔)擴大1. 5mm以降低8次諧波分量， 所擴大的1.5mm相當于λ/16 (電角度22.5度)。其結果，磁極齒的間隔被均勻地擴大了 1. 5mm。在該芯單元中，各隔離單元11A、IlBUlC的厚度均為3. 5mm，芯單元整體的高度為 50. 5mm( = IOmmX4+3. 5mmX 3)。(第三降低方法的實施例)在該方法中，通過調(diào)整電樞4的兩個區(qū)塊51、52之間的間隔來降低推力波動、磁阻力的2次及6次諧波分量，通過調(diào)整區(qū)塊51內(nèi)第一單極單元5A、第二單極單元5B之間的間隔以及區(qū)塊52內(nèi)第一單極單元6A、第二單極單元6B之間的間隔來降低4次諧波分量，通過調(diào)整動子41的磁鐵排列來降低8次諧波分量。圖25圖示基于第三降低方法的芯單元的截面圖。在該示例中，將兩個區(qū)塊51、52 之間的間隔擴大6mm以降低推力波動、磁阻力的2次、6次諧波分量，所擴大的6mm相當于假設勵磁系統(tǒng)周期為λ ( = 24mm)時的λ /4(電角度90度)；將各區(qū)塊51、52內(nèi)的第一單極單元5A、6A和第二單極單元5B、6B之間的間隔(磁極齒的間隔)擴大3mm以降低4次諧波分量，所擴大的3mm相當于λ/8 (電角度45度)。其結果，磁極齒的間隔被均勻地擴大了3mm。在該芯單元中，隔離單元11A、IlBUlC的厚度均為5mm，芯單元整體的高度為55mm (= 10mmX4+5mmX3)。另外，使平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在內(nèi)磁軛2的上側的相鄰外側面2a、2b上的設置位置以及平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在內(nèi)磁軛2的下側的相鄰外側面2c、2d上的設置位置在動子41的移動方向(軸向)上偏離6mm (λ/4 電角度90度)，并且，使平板狀磁鐵3a、 :3b、3c、3d在上側的外側面2b上的設置位置與平板狀磁鐵3a、;3b、3C、3d在同處于上側的外側面加上的設置位置在動子41的移動方向上偏離1. 5mm( λ /16 電角度22. 5度)，使平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在下側的外側面2d上的設置位置與平板狀磁鐵3a、3b、3c、3d在同處于下側的外側面2c上的設置位置在動子41的移動方向上偏離1. 5mmU /16 電角度22. 5 度)。(第五實施方式的實施例)將與上述第四實施方式的實施例同樣地制作的電樞的兩個驅(qū)動線圈與用于2相驅(qū)動的馬達控制器連接，在動子的頂端安裝位置傳感器，向用于2相驅(qū)動的馬達控制器輸入位置信號，測定了線性馬達的推力特性。圖沈示出了該測定結果。圖沈的橫軸表示通過以下公式獲得的值驅(qū)動電流有效值X線圈匝數(shù)。如圖沈所示，在推力與驅(qū)動電流成正比的范圍內(nèi)可以得到140N左右的推力。由于未設置在動子的軸向磁化的平板狀磁鐵，本實施例所獲得的推力值要小于第四實施方式的實施例(160N左右)。但是，與相獨立型線性馬達或者3相驅(qū)動型線性馬達相比，本實施例縮短了整體長度，從而可實現(xiàn)小型化并且可節(jié)省空間。
權利要求
1.線性馬達的動子，其中，在由軟質(zhì)磁體形成的多角筒狀的內(nèi)磁軛的外側面上設置有多個平板狀永久磁鐵，其特征在于，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，在與所述內(nèi)磁軛的外側面垂直的垂直方向磁化的平板狀磁鐵和在所述內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置并相連在一起，在所述垂直方向磁化的平板狀磁鐵包括由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵，所述第一平板狀磁鐵和所述第二平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述在軸向磁化的平板狀磁鐵由相鄰的所述第二平板狀磁鐵向相鄰的所述第一平板狀磁鐵磁化，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間存在偏離。
2.根據(jù)權利要求1所述的動子，其特征在于，在所述內(nèi)磁軛的外側面之間所述多個平板狀永久磁鐵的設置位置在軸向上偏離的尺寸不超過一個所述第一平板狀磁鐵、一個所述第二平板狀磁鐵和兩個所述在軸向磁化的平板狀磁鐵的長度總和的1/4。
3.線性馬達的動子，其中，在由軟質(zhì)磁體形成的四角筒狀的內(nèi)磁軛的四個外側面上設置有多個平板狀永久磁鐵，其特征在于，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，在與所述內(nèi)磁軛的外側面垂直的垂直方向磁化的平板狀磁鐵和在所述內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置并相連在一起，在所述垂直方向磁化的平板狀磁鐵包括由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵，所述第一平板狀磁鐵和所述第二平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述在軸向磁化的平板狀磁鐵由相鄰的所述第二平板狀磁鐵向相鄰的所述第一平板狀磁鐵磁化，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的其中兩個相鄰外側面上的設置位置、 所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的另外兩個相鄰外側面上的設置位置存在偏離，并且，所述偏離的尺寸相當于一個所述第一平板狀磁鐵、一個所述第二平板狀磁鐵和兩個所述在軸向磁化的平板狀磁鐵的長度總和的1/4。
4.根據(jù)權利要求1至3中任意一項所述的動子，其特征在于，在所述內(nèi)磁軛的外側面的角部設置有對所述動子提供支撐的線性導軌，所述線性導軌在所述內(nèi)磁軛的軸向上延伸。
5.線性馬達，其特征在于，動子貫穿電樞的第一單極單元的開口部和第二單極單元的開口部；在所述動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的多角筒狀的內(nèi)磁軛的外側面上形成有多個平板狀永久磁鐵，并且，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，在與所述內(nèi)磁軛的外側面垂直的垂直方向磁化的平板狀磁鐵和在所述內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置并相連在一起，在所述垂直方向磁化的平板狀磁鐵包括由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵，所述第一平板狀磁鐵和所述第二平板狀磁鐵在所述所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述在軸向磁化的平板狀磁鐵由相鄰的所述第二平板狀磁鐵向相鄰的所述第一平板狀磁鐵磁化，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間存在偏離；在所述電樞中，所述第一單極單元與所述第二單極單元交替地疊合在一起，所述第一單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，所述第二單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及設置在相當于將所述第一單極單元的芯部旋轉(zhuǎn)90度的位置且從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，在所述第一單極單元的多個芯部和/或所述第二單極單元的多個芯部上纏繞有繞線。
6.線性馬達，其特征在于，動子貫穿電樞的第一單極單元的開口部和第二單極單元的開口部； 在所述動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的多角筒狀的內(nèi)磁軛的外側面上形成有多個平板狀永久磁鐵，并且，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述多個平板狀永久磁鐵在所述內(nèi)磁軛的一個外側面上的設置位置與在另一個外側面上的設置位置之間存在偏離；在所述電樞中，所述第一單極單元與所述第二單極單元交替地疊合在一起，所述第一單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，所述第二單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及設置在相當于將所述第一單極單元的芯部旋轉(zhuǎn)90度的位置且從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，在所述第一單極單元的多個芯部和/或所述第二單極單元的多個芯部上纏繞有繞線。
7.線性馬達，其特征在于，動子貫穿電樞的第一單極單元的開口部與第二單極單元的開口部，使得內(nèi)磁軛的其中兩個相鄰外側面上的多個平板狀永久磁鐵與第一繞線相對、另外兩個相鄰的外側面上的多個平板狀永久磁鐵與第二繞線相對；在所述動子中，在由軟質(zhì)磁體形成的四角筒狀的所述內(nèi)磁軛的四個外側面上形成有多個平板狀永久磁鐵，并且，在所述內(nèi)磁軛的各外側面上，作為所述多個平板狀永久磁鐵，在與所述內(nèi)磁軛的外側面垂直的垂直方向磁化的平板狀磁鐵和在所述內(nèi)磁軛的軸向磁化的平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置并相連在一起，在所述垂直方向磁化的平板狀磁鐵包括由所述內(nèi)磁軛的內(nèi)側向外側磁化的第一平板狀磁鐵和由所述內(nèi)磁軛的外側向內(nèi)側磁化的第二平板狀磁鐵，所述第一平板狀磁鐵和所述第二平板狀磁鐵在所述內(nèi)磁軛的軸向上進行交替配置，所述在軸向磁化的平板狀磁鐵由相鄰的所述第二平板狀磁鐵向著相鄰的所述第一平板狀磁鐵的方向磁化，所述多個平板狀永久磁鐵在所述兩個相鄰外側面上的設置位置、所述多個平板狀永久磁鐵在所述另外兩個相鄰外側面上的設置位置存在偏離，偏離的尺寸相當于一個所述第一平板狀磁鐵、一個所述第二平板狀磁鐵和兩個所述在軸向磁化的平板狀磁鐵的長度總和的1/4 ；在所述電樞中，所述第一單極單元與所述第二單極單元交替疊合在一起，所述第一單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，所述第二單極單元由軟質(zhì)磁體形成且具有多角形形狀的開口部、設置于該開口部外側的磁軛部、以及設置在相當于將所述第一單極單元的芯部旋轉(zhuǎn)90度的位置且從該磁軛部向著所述開口部的方向延伸的芯部，在所述第一單極單元的多個芯部或者所述第二單極單元的多個芯部的兩個位置纏繞有第一繞線和第二繞線；向所述第一繞線和所述第二繞線施加相位差為90度電角度的電流。
8.根據(jù)權利要求7所述的線性馬達，其特征在于，所述多個平板狀永久磁鐵在所述兩個相鄰外側面上的設置位置存在偏離，所述多個平板狀永久磁鐵在所述另外兩個相鄰外側面上的設置位置存在偏離。
9.根據(jù)權利要求7所述的線性馬達，其特征在于，相鄰的所述第一單極單元與所述第二單極單元之間的間隔進行了調(diào)整。
10.根據(jù)權利要求5至9中任意一項所述的線性馬達，其特征在于，所述內(nèi)磁軛為四角筒狀，所述開口部為四角形，所述第一單極單元與第二單極單元為四角形，所述第一單極單元與第二單極單元的邊的方向和所述開口部的邊的方向成45度夾角。
11.根據(jù)權利要求5至10中任意一項所述的線性馬達，其特征在于，在疊合的所述第一單極單元與所述第二單極單元之間夾有由軟質(zhì)磁體制成的隔離器， 使得所述第一單極單元的芯部與所述第二單極單元的芯部不會相互接觸。
全文摘要
動子(1)貫穿電樞(4)以構成線性馬達(10)。在動子(1)中，在多角筒狀的內(nèi)磁軛(2)的各外側面上，按照下述順序交替地設置平板狀磁鐵，即在垂直于外側面的方向上由內(nèi)向外磁化的平板狀磁鐵(3a)、在內(nèi)磁軛(2)的軸向磁化的平板狀磁鐵(3b)、在垂直于外側面的方向上由外向內(nèi)磁化的平板狀磁鐵(3c)、在內(nèi)磁軛(2)的軸向磁化的平板狀磁鐵(3d)……。在電樞(4)中，第一單極單元(5)和第二單極單元(6)交替地疊合在一起，第二單極單元(6)相當于旋轉(zhuǎn)90度后的第一單極單元(5)。在第一單極單元(5)的芯部(5c)一并纏繞有繞線(8a)、繞線(8b)。在內(nèi)磁軛(2)的各外側面之間，磁鐵的設置位置存在偏離。
文檔編號H02K41/03GK102292900SQ201080005348
公開日2011年12月21日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權日2009年1月23日
發(fā)明者川上誠 申請人:日立金屬株式會社