(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ−Ｙ軸方向に平面運動をするモータにおいて、
電機子フレームの底面に電気信号を受ける電機子コイル部が設置された可動子と、
前記可動子の電機子コイル部と対向する方向に設置される固定子フレームの表面にＳ極永久磁石の各隅部にＮ極永久磁石の一つの隅部が接するように配列されると共に、Ｓ極永久磁石とＮ極永久磁石の隅部が接して形成される空間に挿入永久磁石を配列して磁束密度を増加させるように構成され、前記Ｓ極、Ｎ極及び挿入永久磁石は等方性で着磁される第１永久磁石が設置された固定子と、から構成され、
前記第１永久磁石部の挿入永久磁石は、対角線方向に４分割されて配列されるように着磁されたことを特徴とする平面モータ。
【請求項２】
Ｘ−Ｙ軸方向に平面運動をするモータにおいて、
電機子フレームの底面に電気信号を受ける電機子コイル部が設置された可動子と、
前記可動子の電機子コイル部と対向する方向に設置される固定子フレームの表面にＳ極永久磁石の各隅部にＮ極永久磁石の一つの隅部が接して形成される空間に挿入永久磁石を配列して磁束密度を増加させるように構成され、前記Ｓ極、Ｎ極及び挿入永久磁石は等方性で着磁される第１永久磁石が設置された固定子と、から構成され、
前記第１永久磁石部の挿入永久磁石は、水平及び垂直方向に４分割されて配列されるように着磁されたことを特徴とする平面モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、平面モータに係るもので、詳しくは、固定子と可動子からなる平面モータにおいて漏泄磁束が少なくなるように永久磁石を配列することにより、磁束密度を増加させてより大きい推力を発生させることができる平面モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面モータ（surface motor）は、可動子が固定子の表面から所定高さに上昇された状態で平面運動するように構成される。可動子の平面運動は、部品実装装置で印刷回路基板に部品を実装するヘッドユニットのX-Y方向への駆動のために適用され、ヘッドユニットをX-Y平行に移動させることができる駆動力を発生するように、平面モータはより大きい推力が要求されている。
【０００３】
従来の平面モータの構成を添付図を用いて説明する。
【０００４】
平面モータは、図４及び図5aに示すように、固定子（stator）10と可動子（mover）20からなる。固定子10は平板で形成された固定子フレーム11の平面に多数個のS極永久磁石12a及びN極永久磁石12bが格子状で配列された永久磁石部12が設置され、可動子20は電機子フレーム22の底面に電機子コイル部21が設置される。電機子コイル部21に電気信号を受けるために可動子20の一側にはケーブル22aが具備され、ケーブル22aに電気的信号が受信されると、可動子20の電機子コイル部21と固定子10の永久磁石部12間に推力が発生される。
【０００５】
永久磁石部12と電機子コイル部21間に発生した推力により固定子10の平面にそって可動子20をX-Y軸方向に平面運動をさせるため、可動子20は固定子10の平面から所定高さに上昇されなければならない。可動子20を固定子10の平面から所定高さに上昇させるために可動子20にノズル（図示せず）が具備される。ノズルを通じて空気が噴射されると、空気を噴射させる力により可動子20が固定子10の表面から所定高さに上昇され、この状態で可動子20は固定子10の平面にそって自由に移動するようになる。
【０００６】
固定子10の平面にそって可動子20をX-Y軸方向に移動させるため、可動子20に具備される電機子コイル部21に対応される永久磁石部12は、図5aに示したように、固定子フレーム11の平面に多数個のS極永久磁石12a及びN極永久磁石12bが格子状で配列されて設置される。格子状で配列される永久磁石部12はS極永久磁石12aを中心にS極永久磁石12aの各隅部にN極永久磁石12bの一つの隅部が接するように設置されるか、または逆にN極永久磁石12bを中心にN極永久磁石12bの各隅部にS極永久磁石12aの一つの隅部が接するように配列される。
【０００７】
S極永久磁石12aとN極永久磁石12bがそれぞれ互いの一つの隅部が接するように設置された永久磁石部12は、S極永久磁石12aとN極永久磁石12bのそれぞれの間に四角形の空間12cが形成され、この空間12cのため全体的に永久磁石部12の同一な面積で永久磁石の占有する占有密度が少なくなって、平面モータの推力が弱くなる問題点を内包する。
【０００８】
図5aに示した永久磁石部12の占有密度を改善させるため、図5bに示すように、永久磁石部12のS極永久磁石12aとN極永久磁石12bが所定角度で傾斜するように配列させると共に、S極永久磁石12aの四方面にそれぞれN極永久磁石12bが接するか、または逆にN極永久磁石12bの四方面にそれぞれS極永久磁石12aが接するように配列させて設置する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、 S極永久磁石12aとN極永久磁石12bがそれぞれ互いに接するように永久磁石部12を配列することにより、図5aに示した永久磁石部12よりも占有密度は改善されたが、S極12aとN極12bが隣接して配列されて着磁されることにより、電機子コイル部21にそって流れる電流と鎖交する鎖交磁束線の数が減少して漏泄電流が発生し、S極12aとN極12bのそれぞれにより形成される磁化の長さが小さくなって永久磁石の強さが減少され、よって、全体的に平面モータの推力が弱くなるという問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、平面モータの固定子フレームの平面に配列されるS極永久磁石とN極永久磁石の占有密度を増加させると共に、可動子フレームに設置される電機子コイル部にそって流れる電流と鎖交される鎖交磁束線の数を増加させて漏泄磁束を減少させ、磁化方向の長さを増加させて磁石の強さを増加させることができる平面モータを提供するにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、鎖交磁束線の数を増加させて漏泄磁束を減少させ、磁化方向の長さを増加させて磁石の強さを増加させることにより、より大きい推力を発生することができる平面モータを提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明による平面モータの第１の態様によれば、Ｘ−Ｙ軸方向に平面運動をするモータにおいて、電機子フレームの底面に電気信号を受ける電機子コイル部が設置された可動子と、前記可動子の電機子コイル部と対向する方向に設置される固定子フレームの表面にＳ極永久磁石の各隅部にＮ極永久磁石の一つの隅部が接するように配列されると共に、Ｓ極永久磁石とＮ極永久磁石の隅部が接して形成される空間に挿入永久磁石を配列して磁束密度を増加させるように構成され、前記Ｓ極、Ｎ極及び挿入永久磁石は等方性で着磁される第１永久磁石が設置された固定子と、から構成され、前記第１永久磁石部の挿入永久磁石は、対角線方向に４分割されて着磁されたことを特徴とする。
また、本発明による平面モータの第２の態様によれば、Ｘ−Ｙ軸方向に平面運動をするモータにおいて、電機子フレームの底面に電気信号を受ける電機子コイル部が設置された可動子と、前記可動子の電機子コイル部と対向する方向に設置される固定子フレームの表面にＳ極永久磁石の各隅部にＮ極永久磁石の一つの隅部が接して形成される空間に挿入永久磁石を配列して磁束密度を増加させるように構成され、前記Ｓ極、Ｎ極及び挿入永久磁石は等方性で着磁される第１永久磁石が設置された固定子と、から構成され、前記第１永久磁石部の挿入永久磁石は、水平及び垂直方向に４分割されて配列されるように着磁されたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図1a乃至図1cは、本発明の第１実施例による固定子の平面に配列された第１永久磁石部の平面図である。図示したように、電機子フレーム22（図４に図示）の底面に電気信号を受ける電機子コイル部21（図４に図示）が設置された可動子20（図４に図示）と、可動子20の電機子コイル部21と対向する方向に設置される固定子フレーム11（図４に図示）の表面にS極永久磁石111の各隅部にN極永久磁石112の一つの隅部が接するように配列されると共に、S極永久磁石111とN極永久磁石112の隅部が接して形成される空間に挿入永久磁石113が配列された第１永久磁石部110が設置された固定子10（図４に図示）と、から構成される。
【００１５】
以下、本発明の構成及び作用を詳しく説明する。
【００１６】
平面モータは、図４に示したように、大きく固定子10と可動子20からなる。固定子10は平板形状をし、平板形状を有する固定子10の平面にそって可動子20がX-Y軸方向に平面運動をする。固定子10の平面にそってX-Y軸方向に平面運動をする可動子20は、外部から電気信号を電機子コイル部21に伝達するケーブル22aを具備し、ケーブル22aを通して電気信号を受ける電機子コイル部21は電機子フレーム22の底面に設置される。
【００１７】
電機子フレーム22の底面に設置された電機子コイル部21は多数個の電機子コイル（図示せず）を具備し、それぞれの電機子コイルは可動子20が直角に方向を転換して固定子10の平面にそってX軸またはY軸方向に移動されるように配列されて設置される。多数個の電機子コイルにより直角に方向を転換して固定子10の平面にそって可動子20を移動させるために可動子20はノズル（図示せず）を具備する。ノズルは可動子20が固定子10の平面にそって移動する際に固定子10の平面から可動子20を所定高さに上昇させるため、空気を噴射させてエアーベアリング（air bearing）を形成させる。
【００１８】
エアーベアリングにより可動子20は固定子10の平面から所定高さに上昇され、この状態で可動子20は摩擦なしに自由に固定子10の平面にそってX-Y軸方向に平面運動をする。可動子20をX-Y軸方向に平面運動をさせるため、固定子10に具備された固定子フレーム11に本発明による第１永久磁石部110が設置される。
【００１９】
第１永久磁石部110は、図1aに示すように、可動子20の電機子コイル部21と対向する方向に設置される固定子フレーム11の表面にS極永久磁石111の各隅部にN極永久磁石112の一つの隅部が接するように配列される。即ち、四角形状をもつS極永久磁石111の四つの隅部にS極永久磁石111のような形状をもつN極永久磁石112の一つの隅部が接するように配列されて着磁される。S極永久磁石111の四つの隅部にN極永久磁石112の一つの隅部が接するように配列されるか、または反対に第１永久磁石部110はN極永久磁石112の各隅部にS極永久磁石111の一つの隅部が接するように配列されて着磁されて設置される。
【００２０】
S極永久磁石111とN極永久磁石112のそれぞれの一つの隅部に極性の異なるS極永久磁石111とN極永久磁石112の一つの隅部が接するように配列されて形成される空間には、挿入永久磁石113が配列されるように着磁される。S極永久磁石111とN極永久磁石112の一つの隅部が接するように配列されて形成される空間に挿入永久磁石113を配列させることにより、図1aに示した矢印方向にS極永久磁石111とN極永久磁石112の磁化方向が長くなり、このため、電機子コイル部21に流れている電流と鎖交する鎖交磁束線の数を増加させて、全体的に磁石の強さを増加させて平面モータの推力を向上させることができるようになる。
【００２１】
挿入永久磁石113は、図1aに示すように一つで着磁されることができるし、図1bに示すように第１永久磁石部110の挿入永久磁石113は対角線方向に４分割されて配列されるように着磁されるか、または図1cに示すように挿入永久磁石113は水平及び垂直方向に４分割されて配列されるように着磁させる。図1bと図1cに示すように挿入永久磁石部113を対角線または水平及び垂直方向に４分割させて着磁させることにより、S極永久磁石111とN極永久磁石112の磁化の長さを増加させることができるし、漏泄磁束を少なくして磁石の強さを増加させることができる。
【００２２】
図1a乃至図1cに示した矢印は、第１永久磁石部113を構成するS極永久磁石111とN極永久磁石112の磁化方向を示し、S極永久磁石111でN極永久磁石112に磁化する方向を意味する。また、S極永久磁石111は紙を基準にして紙の上に出る方向を示し、N極永久磁石112は紙の下へ抜け出される方向を示し、それぞれのS極永久磁石111、N極永久磁石112及び挿入永久磁石113は等方性で着磁される。
【００２３】
本発明の平面モータに適用される第１永久磁石部110の他の実施例を図2a及び図2bを用いて説明する。
【００２４】
図2a及び図2bは、本発明の第２実施例による固定子の平面に配列された第２永久磁石部の平面図である。図示したように、第２永久磁石部120は可動子20の電機子コイル部21と対向する方向に設置される固定子フレーム11の表面に所定の角度で傾斜するようにS極永久磁石121が配列され、S極永久磁石121の四方面にそれぞれS極永久磁石121の大きさだけ離隔される位置にN極永久磁石122の一面が対向するように配列される。
【００２５】
所定の角度で傾斜するように配列されたS極永久磁石121の四方の面にそれぞれN極永久磁石122の一面が対向するように配列される第２永久磁石部120は、前述とは反対に、固定子フレーム11の表面に所定角度で傾斜するようにN極永久磁石122が配列され、N極永久磁石122の四方面にそれぞれN極永久磁石112の大きさだけ離隔された位置にS極永久磁石121の一面が対向するように配列される。
【００２６】
所定角度で傾斜するように配列されたS極永久磁石121の四方面にそれぞれN極永久磁石122の一面が対向するように配列されて着磁されると共に、第２永久磁石部120はS極永久磁石121とN極永久磁石122が互いに対向する空間に第１挿入永久磁石123が配列され、第１挿入永久磁石123の各隅部が接して形成された領域に空間124aが形成されるように着磁されて配列される。
【００２７】
第２永久磁石部120の第１挿入永久磁石123の各隅部が接して形成された空間124aには、図2bに示すように、第２挿入永久磁石124が配列され、第２挿入永久磁石124はS極永久磁石121またはN極永久磁石122の傾斜した方向と平行に２分割されて着磁される。２分割されて着磁された第２挿入永久磁石124は勿論第２永久磁石部120のS極永久磁石121、N極永久磁石122及び第１挿入永久磁石123は第１永久磁石部110と同一に等方性で着磁されて配列される。
【００２８】
等方性を有するように着磁された第２永久磁石部120を示した図2a及び図2bに示した矢印方向は磁化方向を示し、S極永久磁石111からN極永久磁石112に磁化される方向を意味する。また、S極永久磁石111は紙を基準にして紙の上にでる方向を示し、N極永久磁石112は紙の下へ抜け出される方向を示す。
【００２９】
このように図1a乃至図1cに示した第１永久磁石部110と図2a及び図2bに示した第２永久磁石部120を図5a及び図5bに示した従来の永久磁石部12と比較した結果を図３に示す。図３に示したように、第１永久磁石部110と第２永久磁石部120にそれぞれ挿入永久磁石113または第１及び第２挿入永久磁石部123,124を配列させることにより、磁化方向の長さを増加させて従来の永久磁石部12よりも大きい磁石の強さが得られるようになって、同一面積の永久磁石でより大きい推力をもつ平面モータを得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の平面モータは、可動子と、この可動子の電機子コイル部と対向する方向に設置される固定子フレームの表面にＳ極永久磁石の各隅部にＮ極永久磁石の一つの隅部が接して形成される空間に挿入永久磁石を配列して磁束密度を増加させるように構成され、Ｓ極、Ｎ極及び挿入永久磁石は等方性で着磁される第１永久磁石が設置された固定子とから構成され、第１永久磁石部の挿入永久磁石は、対角線方向もしくは水平及び垂直方向に４分割されて配列されるように着磁されているので、磁化長さを増加させ、漏泄磁束を減少させて磁石の強さを増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明の第１実施例による固定子の平面に配列された第１永久磁石部の平面図である。
【図１ｂ】本発明の第１実施例による固定子の平面に配列された第１永久磁石部の平面図である。
【図１ｃ】本発明の第１実施例による固定子の平面に配列された第１永久磁石の平面図である。
【図２ａ】本発明の第２実施例による固定子の平面に配列された第２永久磁石部の平面図である。
【図２ｂ】本発明の第２実施例による固定子の平面に配列された第２永久磁石部の平面図である。
【図３】本発明の永久磁石部の配列状態による平面モータの磁束量を示すグラフである。
【図４】従来の平面モータの斜視図である。
【図５ａ】図４に示した固定子の平面に配列された永久磁石部の平面図である。
【図５ｂ】図４に示した固定子の平面に配列された永久磁石部の平面図である。
【符号の説明】
１０  固定子
１１  固定子フレーム
２０  可動子
２１  電機子コイル部
２２  可動子フレーム
１１０  第１永久磁石部
１２０  第２永久磁石部
１１１，１２１  S極永久磁石
１１２，１２２  N極永久磁石
【図１ａ】
0003732415.tif 000002
【図１ｂ】
0003732415.tif 000003
【図１ｃ】
0003732415.tif 000004
【図２ａ】
0003732415.tif 000005
【図２ｂ】
0003732415.tif 000006
【図３】
0003732415.tif 000007
【図４】
0003732415.tif 000008
【図５ａ】
0003732415.tif 000009
【図５ｂ】
0003732415.tif 000010