(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の可動子が貫通されるリニアモータの電機子において、
前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、及び、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の幅方向に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニットを交互に重ねてなり、前記第１サブユニットの複数のコア部及び／または前記第２サブユニットの複数のコア部に捲き線を施してあることを特徴とする電機子。
【請求項２】
前記第２サブユニットの前記コア部は、その中間から前記開口部に向かってテーパ状をなしていることを特徴とする請求項１記載の電機子。
【請求項３】
重なり合う前記第１サブユニットと前記第２サブユニットとの間に、コア部同士が接触しないように軟質磁性体製のスペーサを挟んでいることを特徴とする請求項１または２記載の電機子。
【請求項４】
板状磁石と板状の軟質磁性体とを交互に重ねており、前記板状磁石は、重ね方向の可動子の長手方向に磁化した板状磁石と重ね方向の前記長手方向とは逆の方向に磁化した板状磁石とが交互に配されている可動子を、
矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、及び、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の幅方向に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニットを交互に重ねてなり、前記第１サブユニットの複数のコア部及び／または前記第２サブユニットの複数のコア部に捲き線を施してある電機子の前記第１サブユニットの開口部及び前記第２サブユニットの開口部に貫通させてあることを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
板状の可動子が貫通されるリニアモータの電機子において、
前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させた第１コア部及び前記可動子の幅方向に延設させた第２コア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、並びに、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、前記第１サブユニットの第１コア部及び第２コア部と対称の位置に設けられ、前記ヨーク部から延設させた第１コア部及び第２コア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニットを交互に重ねてなり、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの複数の第２コア部並びに／または前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの複数の第１コア部に捲き線を施してあることを特徴とする電機子。
【請求項６】
前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの第２コア部は、その中間から前記開口部に向かってテーパ状をなしており、その前記ヨーク部側にリブを有していることを特徴とする請求項５記載の電機子。
【請求項７】
重なり合う前記第１サブユニットと前記第２サブユニットとの間に、前記第１サブユニットの第１コア部または第２コア部と前記第２サブユニットの第１コア部または第２コア部とが接触しないように軟質磁性体製のスペーサを挟んでいることを特徴とする請求項５または６記載の電機子。
【請求項８】
厚さ方向に磁化した複数の板状磁石を有しており、前記板状磁石は、厚さ方向の一方向に磁化した板状磁石と厚さ方向の前記一方向とは逆の方向に磁化した板状磁石とが交互に配されている可動子を、
矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させた第１コア部及び前記可動子の幅方向に延設させた第２コア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、並びに、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、前記第１サブユニットの第１コア部及び第２コア部と対称の位置に設けられ、該ヨーク部から延設させた第１コア部及び第２コア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニットを交互に重ねてなり、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの複数の第２コア部並びに／または前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの複数の第１コア部に捲き線を施してある電機子の前記第１サブユニットの開口部及び前記第２サブユニットの開口部に貫通させてあることを特徴とするリニアモータ。
【請求項９】
板状の可動子が貫通されるリニアモータの電機子において、
前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、
前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させた補助コア部と、前記ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニット、
前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させたコア部と、前記ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させた補助コア部とを有する軟質磁性体製の第３サブユニット、及び、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第４サブユニット
がこの順に重ねられ、
前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向両側に延設させた補助コア部とを有する軟質磁性体製のスペーサユニットを、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの間、前記第２サブユニット及び前記第３サブユニットの間、並びに、前記第３サブユニット及び前記第４サブユニットの間にそれぞれ設けており、
前記第１サブユニットのコア部、前記第２サブユニットの補助コア部、前記第３サブユニットのコア部、及び、前記スペーサユニットの前記可動子の厚み方向一側の補助コア部に一括して捲き線を施してあり、前記第２サブユニットのコア部、前記第３サブユニットの補助コア部、前記第４サブユニットのコア部、及び、前記スペーサユニットの前記可動子の厚み方向他側の補助コア部に一括して捲き線を施してあることを特徴とする電機子。
【請求項１０】
前記第１サブユニット、前記第２サブユニット、前記第３サブユニット、前記第４サブユニット、及び前記スペーサユニットはそれぞれ、前記可動子の厚み方向に同じ位置で分割されていることを特徴とする請求項９記載の電機子。
【請求項１１】
厚さ方向に磁化した複数の板状磁石それぞれが、非磁性体製の矩形状の磁石保持スペーサに並列的に形成した複数の孔それぞれに、厚さ方向の一方向に磁化した板状磁石と厚さ方向の前記一方向とは逆の方向に磁化した板状磁石とが交互になるように配置されており、前記磁石保持スペーサの幅方向両側で長手方向に延びる枠体にリニアガイドレールを設けてある可動子を、
矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させた補助コア部と、前記ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニット、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させたコア部と、前記ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させた補助コア部とを有する軟質磁性体製の第３サブユニット、及び、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第４サブユニットがこの順に重ねられており、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向両側に延設させた補助コア部とを有する軟質磁性体製のスペーサユニットを、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの間、前記第２サブユニット及び前記第３サブユニットの間、並びに、前記第３サブユニット及び前記第４サブユニットの間にそれぞれ設けており、前記第１サブユニットのコア部、前記第２サブユニットの補助コア部、前記第３サブユニットのコア部、及び、前記スペーサユニットの前記可動子の厚み方向一側の補助コア部に一括して捲き線を施してあり、前記第２サブユニットのコア部、前記第３サブユニットの補助コア部、前記第４サブユニットのコア部、及び、前記スペーサユニットの前記可動子の厚み方向他側の補助コア部に一括して捲き線を施してある電機子の前記第１サブユニットの開口部、前記第２サブユニットの開口部、前記第３サブユニットの開口部、前記第４サブユニットの開口部、及び前記スペーサユニットの開口部に貫通させてあることを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動子が貫通される電機子、及び可動子と電機子（固定子）とを組み合わせてなるリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路基板などの孔あけ機に用いるドリルの垂直移動装置、または、ピックアンドプレース（部品を掴んで所定の位置に置く）型ロボットにおける垂直移動機構などにあっては、高速な移動かつ高精度の位置決めが要求される。したがって、回転型モータの出力をボールねじにて平行運動（垂直運動）に変換するような従来の方法では、移動速度が遅いため、そのような要求を満たせない。【０００３】
そこで、このような垂直移動には、平行運動出力を直接に取り出し可能なリニアモータの利用が進められている。多数の板状の永久磁石を配設した永久磁石構造体を可動子とし、通電コイルを有する電機子を固定子として、固定子に可動子を貫通させた構成が、リニアモータとして種々のタイプのものが提案されている（例えば、特許文献１，２など）。可動子に磁石を用いた従来のリニアモータにおいて、電機子のコイルを各磁極に個別に巻く構成のものは、コイルの数が多くなって小型化が難しくなるとともに、漏れ磁束が多くなってリニアモータとしての効率が低下したり、小型高出力化が難しくなるという問題点がある。この問題点を解決するために、クローポール型（クローティース型）の電機子を用いたリニアモータが提案されている（例えば、特許文献３など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７７３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２８７１８５号公報
【特許文献３】特開２００５−２９５７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のリニアモータは、ボールねじに比べれば応答は速いが、可動子の質量が大きいために十分な推力は確保できるものの要求される水準の応答速度を実現できない。高速化に適したリニアモータの構造は可動磁石型であるが、磁極ピッチが大きいと磁石背面のヨークに回り込む磁束の量が多くなり、ヨークの体積が増して可動子が重くなる。一方、磁極ピッチを小さくした場合には、電機子側の捲き線構造が複雑になり、より小型で高出力なリニアモータを実現するのが困難となる。また、垂直移動の用途にあっては自重の影響を受けるため、軽量化がより一層望まれている。【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁極ピッチが小さくても捲き線構造が複雑にならず、また磁気飽和になりにくい電機子を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、磁気飽和が起こりにくい構造であり、高速な応答性を実現できてモータの変換効率を高めて高パワー密度化を図れるリニアモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る第１の電機子は、板状の可動子が貫通されるリニアモータの電機子において、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、及び、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の幅方向に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニットを交互に重ねてなり、前記第１サブユニットの複数のコア部及び／または前記第２サブユニットの複数のコア部に捲き線を施してあることを特徴とする。【００１２】
本発明の第１の電機子にあっては、可動子が貫通される開口部と、開口部の外側に配置した枠状のヨーク部と、ヨーク部から可動子の厚み方向に延設させたコア部とを有する第１サブユニットと、可動子が貫通される開口部と、開口部の外側に配置した枠状のヨーク部と、ヨーク部から可動子の幅方向に延設させたコア部とを有する第２サブユニットとを交互に重ねており、第１サブユニットの複数のコア部及び／または第２サブユニットの複数のコア部に一括して捲き線を巻回してある。各磁極毎に個別に捲き線を施さずに、サブユニットの複数のコア部に一括して捲き線を施すため、捲き線構造が簡単であり、小型化が容易である。【００１３】
本発明に係る第１の電機子は、前記第２サブユニットの前記コア部は、その中間から前記開口部に向かってテーパ状をなしていることを特徴とする。【００１４】
本発明の第１の電機子にあっては、第２サブユニットのコア部が中間から開口部に向かってテーパ状をなしており、第１サブユニットのコア部と第２サブユニットのコア部との重なりを少なくして磁束の漏れを低減させる。また、第２サブユニットのコア部のヨーク部側はテーパ状をなしておらずに幅広となっているため、ヨーク部に向かう磁束の通路が広いので、その部分で磁気飽和が起こりにくい。【００１５】
本発明に係る第１の電機子は、重なり合う前記第１サブユニットと前記第２サブユニットとの間に、コア部同士が接触しないように軟質磁性体製のスペーサを挟んでいることを特徴とする。【００１６】
本発明の第１の電機子にあっては、第１サブユニットと第２サブユニットとの間に枠状のスペーサを設けている。よって、簡単な構成により、第１サブユニットのコア部と第２サブユニットのコア部との非接触（磁気ショートの回避）を実現する。【００１７】
本発明に係る第１のリニアモータは、板状磁石と板状の軟質磁性体とを交互に重ねており、前記板状磁石は、重ね方向の可動子の長手方向に磁化した板状磁石と重ね方向の前記長手方向とは逆の方向に磁化した板状磁石とが交互に配されている可動子を、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、及び、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の幅方向に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニットを交互に重ねてなり、前記第１サブユニットの複数のコア部及び／または前記第２サブユニットの複数のコア部に捲き線を施してある電機子の前記第１サブユニットの開口部及び前記第２サブユニットの開口部に貫通させてあることを特徴とする。【００１８】
本発明の第１のリニアモータにあっては、上述したような可動子を上述したような第１の電機子に貫通させた構成をなす。可動子の軽量化を図れるため、可動子の応答速度は速くなる。また、電機子における捲き線構造が簡単であって、小型化を図れる。【００１９】
本発明に係る第２の電機子は、板状の可動子が貫通されるリニアモータの電機子において、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させた第１コア部及び前記可動子の幅方向に延設させた第２コア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、並びに、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、前記第１サブユニットの第１コア部及び第２コア部と対称の位置に設けられ、前記ヨーク部から延設させた第１コア部及び第２コア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニットを交互に重ねてなり、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの複数の第２コア部並びに／または前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの複数の第１コア部に捲き線を施してあることを特徴とする。【００２０】
本発明の第２の電機子にあっては、可動子が貫通される開口部と、開口部の外側に配置した枠状のヨーク部と、ヨーク部から可動子の厚み方向一側に延設させた第１コア部及び可動子の幅方向に延設させた第２コア部とを有する第１サブユニットと、可動子が貫通される開口部と、開口部の外側に配置した枠状のヨーク部と、ヨーク部から可動子の厚み方向他側に延設させた第１コア部及び可動子の幅方向に延設させた第２コア部とを有し、その形状が第１サブユニットと点対称の位置関係にある第２サブユニットとを交互に重ねており、第１サブユニット及び第２サブユニットの複数の第２コア部並びに／または第１サブユニット及び第２サブユニットの複数の第１コア部に一括して捲き線を巻回してある。各磁極毎に個別に捲き線を施さずに、第１サブユニット及び第２サブユニットの複数のコア部に一括して捲き線を施すため、捲き線構造が簡単であり、小型化が容易である。【００２１】
本発明に係る第２の電機子は、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの第２コア部は、その中間から前記開口部に向かってテーパ状をなしており、その前記ヨーク部側にリブを有していることを特徴とする。【００２２】
本発明の第２の電機子にあっては、第１サブユニット及び第２サブユニットの第２コア部が中間から開口部に向かってテーパ状をなしており、これらの第２コア部と第１サブユニット及び第２サブユニットの第１コア部との重なりを少なくして磁束の漏れを低減させる。また、第１サブユニット及び第２サブユニットの第２コア部のヨーク部側に、リブを設けている。よって、ヨーク部に向かう磁束の通路が広いので、その部分で磁気飽和が起こりにくい。【００２３】
本発明に係る第２の電機子は、重なり合う前記第１サブユニットと前記第２サブユニットとの間に、前記第１サブユニットの第１コア部または第２コア部と前記第２サブユニットの第１コア部または第２コア部とが接触しないように軟質磁性体製のスペーサを挟んでいることを特徴とする。【００２４】
本発明の第２の電機子にあっては、第１サブユニットと第２サブユニットとの間に枠状のスペーサを設けている。よって、簡単な構成により、第１サブユニットの第１コア部及び第２コア部と第２サブユニットの第１コア部及び第２コア部との非接触（磁気ショートの回避）を実現する。【００２５】
本発明に係る第２のリニアモータは、厚さ方向に磁化した複数の板状磁石を有しており、前記板状磁石は、厚さ方向の一方向に磁化した板状磁石と厚さ方向の前記一方向とは逆の方向に磁化した板状磁石とが交互に配されている可動子を、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させた第１コア部及び前記可動子の幅方向に延設させた第２コア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、並びに、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、前記第１サブユニットの第１コア部及び第２コア部と対称の位置に設けられ、該ヨーク部から延設させた第１コア部及び第２コア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニットを交互に重ねてなり、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの複数の第２コア部並びに／または前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの複数の第１コア部に捲き線を施してある電機子の前記第１サブユニットの開口部及び前記第２サブユニットの開口部に貫通させてあることを特徴とする。【００２６】
本発明の第２のリニアモータにあっては、厚さ方向の一方向に磁化した板状磁石と厚さ方向の他方向に磁化した板状磁石とが交互に配されている可動子を、上述したような第２の電機子に貫通させた構成をなす。可動子の軽量化を図れるため、可動子の応答速度は速くなる。また、電機子における捲き線構造が簡単であって、小型化を図れる。【００３１】
本発明に係る第３の電機子は、板状の可動子が貫通されるリニアモータの電機子において、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させた補助コア部と、前記ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニット、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させたコア部と、前記ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させた補助コア部とを有する軟質磁性体製の第３サブユニット、及び、  前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第４サブユニットがこの順に重ねられ、前記可動子が貫通される開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向両側に延設させた補助コア部とを有する軟質磁性体製のスペーサユニットを、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの間、前記第２サブユニット及び前記第３サブユニットの間、並びに、前記第３サブユニット及び前記第４サブユニットの間にそれぞれ設けており、前記第１サブユニットのコア部、前記第２サブユニットの補助コア部、前記第３サブユニットのコア部、及び、前記スペーサユニットの前記可動子の厚み方向一側の補助コア部に一括して捲き線を施してあり、前記第２サブユニットのコア部、前記第３サブユニットの補助コア部、前記第４サブユニットのコア部、及び、前記スペーサユニットの前記可動子の厚み方向他側の補助コア部に一括して捲き線を施してあることを特徴とする。【００３２】
本発明の第３の電機子にあっては、上記のような構成をなす第１サブユニット、スペーサユニット、第２サブユニット、スペーサユニット、第３サブユニット、スペーサユニット、及び第４サブユニットをこの順に重ねており、第１サブユニットのコア部、第２サブユニットの補助コア部、第３サブユニットのコア部、及び、各スペーサユニットの可動子の厚み方向一側の補助コア部と、第２サブユニットのコア部、第３サブユニットの補助コア部、第４サブユニットのコア部、及び、各スペーサユニットの可動子の厚み方向他側の補助コア部とに、それぞれ一括して捲き線を巻回してある。各磁極毎に個別に捲き線を施さずに、一括して捲き線を施すため、捲き線構造が簡単であり、小型化が容易である。また、両捲き線の一方が巻回されない第１サブユニットと第４サブユニットとを両端に配置しているため、捲き線の捲きスペースを小さくできる。【００３３】
本発明に係る第３の電機子は、前記第１サブユニット、前記第２サブユニット、前記第３サブユニット、前記第４サブユニット、及び前記スペーサユニットはそれぞれ、前記可動子の厚み方向に同じ位置で分割されていることを特徴とする。【００３４】
本発明の第３の電機子にあっては、第１〜第４サブユニット及びスペーサユニットが厚み方向に分割されている。よって、分割した状態で捲き線を施すことができ、その捲き線処理は容易であって、電機子を簡単に作製することができる。【００３５】
本発明に係る第３のリニアモータは、厚さ方向に磁化した複数の板状磁石それぞれが、非磁性体製の矩形状の磁石保持スペーサに並列的に形成した複数の孔それぞれに、厚さ方向の一方向に磁化した板状磁石と厚さ方向の前記一方向とは逆の方向に磁化した板状磁石とが交互になるように配置されており、前記磁石保持スペーサの幅方向両側で長手方向に延びる枠体にリニアガイドレールを設けてある可動子を、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第１サブユニット、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させた補助コア部と、前記ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第２サブユニット、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向一側に延設させたコア部と、前記ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させた補助コア部とを有する軟質磁性体製の第３サブユニット、及び、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向他側に延設させたコア部とを有する軟質磁性体製の第４サブユニットがこの順に重ねられており、矩形状の開口部と、該開口部の外側に配置したヨーク部と、該ヨーク部から前記可動子の厚み方向両側に延設させた補助コア部とを有する軟質磁性体製のスペーサユニットを、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットの間、前記第２サブユニット及び前記第３サブユニットの間、並びに、前記第３サブユニット及び前記第４サブユニットの間にそれぞれ設けており、前記第１サブユニットのコア部、前記第２サブユニットの補助コア部、前記第３サブユニットのコア部、及び、前記スペーサユニットの前記可動子の厚み方向一側の補助コア部に一括して捲き線を施してあり、前記第２サブユニットのコア部、前記第３サブユニットの補助コア部、前記第４サブユニットのコア部、及び、前記スペーサユニットの前記可動子の厚み方向他側の補助コア部に一括して捲き線を施してある電機子の前記第１サブユニットの開口部、前記第２サブユニットの開口部、前記第３サブユニットの開口部、前記第４サブユニットの開口部、及び前記スペーサユニットの開口部に貫通させてあることを特徴とする。【００３６】
本発明の第３のリニアモータにあっては、上述したような第２の可動子を上述したような第３の電機子に貫通させた構成をなす。可動子の軽量化を図れるため、可動子の応答速度は速くなる。また、電機子における捲き線構造が簡単であって、小型化を図れる。また、各リニアガイドレールの周囲はすべて同極となるので、磁性体製のリニアガイドレールを使用しても、リニアガイドレールの方向に磁束が漏れていくことはないため、推力の低下は生じない。
【発明の効果】
【００３７】
特許文献３に記載されているようなクローポール型（クローティース型）の電機子を用いたリニアモータでは、電機子のコイルを一括化できるのでコイルの省スペース化には効果があるが、漏れ磁束が多いために最大推力が低下するという問題点がある。これに対して本発明では、電機子のコイルを一括化でき、しかもコア部からの漏れ磁束の発生も僅かであるため、推力の低下は起こらず、リニアモータの小型高出力化を改善できて、小型な構成であっても高効率で高推力を実現できるリニアモータを提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施の形態に係る電機子の構成を示す斜視図である。
【図３】第１実施の形態に係るリニアモータの構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施の形態に係る電機子における通電状態と起磁力とを示す断面図である。
【図５】第１実施の形態に係る電機子に用いるスペーサユニットを示す斜視図である。
【図６】第２実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。
【図７】第２実施の形態に係る電機子の構成を示す斜視図である。
【図８】第２実施の形態に係るリニアモータの構成を示す斜視図である。
【図９】第２実施の形態に係る電機子における通電状態と起磁力とを示す断面図である。
【図１０】第２実施の形態に係る電機子に用いるスペーサユニットを示す斜視図である。
【図１１】第３実施の形態に係る可動子の全体構成を示す斜視図である。
【図１２】第３実施の形態に係る可動子の部分構成を示す斜視図である。
【図１３】第３実施の形態に係る可動子の部分構成の他の例を示す斜視図である。
【図１４】第３実施の形態に係る電機子に使用する第１〜第４サブユニット及びスペーサユニットの構成を示す斜視図である。
【図１５】第３実施の形態に係る電機子の構成を示す斜視図である。
【図１６】第３実施の形態に係るリニアモータの構成を示す斜視図である。
【図１７】第３実施の形態の変形例に係る電機子の第１〜第４サブユニット及びスペーサユニットの分割パターンを示す平面図である。
【図１８】第３実施の形態の変形例に係る電機子の構成を示す斜視図である。
【図１９】第３実施の形態の変形例に係る電機子の構成を示す斜視図である。
【図２０】実施例１に係る電機子の作製に用いる電機子素材を示す平面図である。
【図２１】実施例１に係るリニアモータの構成を示す平面図である。
【図２２】実施例１に係るリニアモータにおける推力特性の測定結果を示すグラフである。
【図２３】実施例２に係る電機子の作製に用いる電機子素材を示す平面図である。
【図２４】実施例２に係るリニアモータの構成を示す平面図である。
【図２５】実施例２に係るリニアモータにおける推力特性の測定結果を示すグラフである。
【図２６】実施例３に係る電機子の作製に用いる電機子素材を示す平面図である。
【図２７】実施例３に係る電機子の作製に用いる電機子素材を示す平面図である。
【図２８】実施例３に係る電機子の作製に用いる電機子素材を示す平面図である。
【図２９】実施例３に係るリニアモータの構成を示す平面図及び断面図である。
【図３０】実施例３に係るリニアモータにおける推力特性の測定結果を示すグラフである。
【図３１】実施例３に係るリニアモータにおける推力特性の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。第１実施の形態の可動子１は、２種類の平板状磁石２ａ，２ｂと、平板状の軟質磁性体３とを組み合わせた構成であり、平板状磁石２ａ、軟質磁性体３、平板状磁石２ｂ、軟質磁性体３、…の順に交互に接着させた構成をなしている。
【００４０】
図１において、白抜矢符は各平板状磁石２ａ，２ｂの磁化方向を示している。平板状磁石２ａ，２ｂは何れも、重ね方向、つまり可動子１の移動方向（可動子１の長手方向）に磁化されているが、それらの磁化の向きは互いに１８０度異なる逆向きである。そして、これらの隣り合う平板状磁石２ａと平板状磁石２ｂとの間には、平板状の軟質磁性体３が挿入されている。
【００４１】
軟質磁性体３は、平板状磁石２ａ，２ｂからの磁束の向きを可動子１の厚さ方向に変更する役目を担っている。そして、この可動子１では、長手方向（移動方向）に対して垂直な方向に磁束を発生させる磁気回路構成となっている。
【００４２】
図２Ａ−Ｄは、第１実施の形態に係る電機子の構成を示す斜視図であって、図２Ａ−Ｃはその部分構成図、図２Ｄはその全体構成図である。
【００４３】
電機子４は、図２Ａに示す第１サブユニット５と、図２Ｂに示す第２サブユニット６とを交互に配列した構成を有している（図２Ｃ参照）。第１サブユニット５は、軟質磁性体にて形成されており、可動子１が貫通される開口部５ａと、開口部５ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部５ｂと、ヨーク部５ｂから可動子１の厚み方向に開口部５ａに向けて延在している２つのコア部５ｃ，５ｃとを有する。２つのコア部５ｃ，５ｃは、平面視で同一の矩形状をなしており、開口部５ａを中心として１８０度離隔した位置に設けられている。
【００４４】
また、第２サブユニット６は、軟質磁性体にて形成されており、可動子１が貫通される開口部６ａと、開口部６ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部６ｂと、ヨーク部６ｂから可動子１の幅方向に延在している２つのコア部６ｃ，６ｃとを有する。各コア部６ｃ，６ｃは、ヨーク部６ｂ側の基端部が平面視で矩形状をなし、開口部６ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅狭となるテーパ状をなす四角形状をなしており、両コア部６ｃ，６ｃの先端部同士はつながっている。
【００４５】
なお、第１サブユニット５、第２サブユニット６それぞれにおいてコア部の厚さをヨーク部の厚さより薄くして、両サブユニット５，６を重ね合わせた場合に、両サブユニット５，６のコア部同士が接触しないようにしている。そして、このような第１サブユニット５と第２サブユニット６とを、図２Ｃに示すように、交互に配列して重ねる。ここで、隣り合う第１サブユニット５及び第２サブユニット６において、それらのヨーク部５ｂとヨーク部６ｂとは接しているが、それらのコア部５ｃとコア部６ｃとは接しておらず、これらの間に空隙が存在していて磁気ショートを回避している。
【００４６】
第１サブユニット５と第２サブユニット６との共通の隙間部分７ａ，７ｂを貫通して第２サブユニット６における一方のコア部６ｃ（図２Ｂ，Ｃの右側のコア部６ｃ）に一括して捲き線８ａを巻回するとともに、第１サブユニット５と第２サブユニット６との共通の隙間部分７ｃ，７ｄを貫通して第２サブユニット６における他方のコア部６ｃ（図２Ｂ，Ｃの左側のコア部６ｃ）に一括して捲き線８ｂを巻回する。そして、捲き線８ａと捲き線８ｂとの通電方向が逆になるように、両捲き線８ａ，８ｂを接続する（図２Ｄ参照）。図２Ｄにおける白抜矢符は、捲き線８ａ，捲き線８ｂでの通電方向を示している。
【００４７】
そして、上述した図１に示す可動子１を、図２Ｄに示す電機子４の開口部５ａ，６ａが連なって形成される中空部９に貫通させることにより、第１実施の形態に係る単相駆動のリニアモータ（単相分のユニット）１０が構成される。図３は第１実施の形態に係るリニアモータ１０の構成を示す斜視図である。
【００４８】
第１実施の形態のリニアモータの場合には、電機子４が固定子として機能する。そして、捲き線８ａ，８ｂに逆方向に電流を流すことにより、電機子４の中空部９に貫通された可動子１が電機子４（固定子）に対して往復直線運動を行う。
【００４９】
図４は、第１実施の形態の電機子４における通電状態と起磁力とを示す断面図である。図４において、「●（紙面の裏から表への通流）」、「×（紙面の表から裏への通流）」は捲き線８ａ，捲き線８ｂへの通流方向を示しており、白抜矢符はコイル通電によってコア部５ｃ，６ｃに印加される起磁力の向きを示している。第１実施の形態では、捲き線８ａ，捲き線８ｂに逆向きの電流を流すことにより、第１サブユニット５，第２サブユニット６の全てのコア部５ｃ，６ｃに磁界が生じる。
【００５０】
なお、上述した例では、各サブユニットにおいて、コア部の厚さをヨーク部の厚さより薄くして、両サブユニットを重ね合わせた場合に、両サブユニットのコア部同士が接触しないようにしているが、隣り合う両サブユニットの間に、図５に示すような枠状のヨークのみからなる軟質磁性体製のスペーサユニット１１を挿入することにより、各サブユニット全体を均一の厚さにしても、両サブユニットのコア部同士が接触しないように構成できる。
【００５１】
このような構成の電機子４では、第１サブユニット５、スペーサユニット１１、第２サブユニット６、スペーサユニット１１、…の順に重ね合わされる。この例では、コア部の厚さをヨーク部の厚さより薄くする必要がなくて余分な加工処理が不要であり、全体が均一の厚さであるサブユニットを利用できるため、作製処理の簡素化を図れる。
【００５２】
上述したような第１実施の形態における可動子は、板状であっても磁束の量が多くかつ軽量である。また、第１実施の形態における電機子は、磁極ピッチが小さくても捲き線構造が複雑にならず、また磁気飽和になりにくい。また、第１実施の形態におけるリニアモータは、磁気飽和を起こしにくい構造であるため、高速な応答性を実現できてモータの変換効率を高めて小型高出力化を図れる。
【００５３】
第１実施の形態の第２サブユニット６のコア部６ｃが、その中間から開口部６ａに向けてテーパ状をなしているのは、第１サブユニット５のコア部５ｃと第２サブユニット６のコア部６ｃとが対向している部分の面積を少なくするためである。第１サブユニット５と第２サブユニット６とに対して共通の捲き線８ａ，８ｂで通電するため、図４にも示すように開口部５ａの極性と開口部６ａの極性とが逆になる。よって、空気層に発生する出力に寄与しない漏洩磁束（総磁束）はコア部の対向している面積に比例するため、コア部５ｃからコア部６ｃへの磁束の漏れ（わたり）を低減させるべく、コア部５ｃとコア部６ｃとの対向面積を少なくしている。
【００５４】
但し、その第２サブユニット６のコア部６ｃのヨーク部６ｂ側の基端部にはテーパを形成せずに、その幅を広くしたままとしている。この理由は、この部分の幅が狭い場合には磁束の通路が狭くなって磁気飽和が起こり易いからである。第１実施の形態では、コア部６ｃのヨーク部６ｂ側の基端部の幅を広く保って、この部分での磁気飽和の発生を抑制している。
【００５５】
なお、図示した例では直線状のテーパを形成しているが、形成するテーパは曲線状であっても良い。また、第２サブユニット６における空隙部（切欠き部）の平面視形状を図２Ｂに示したようにＶ字状としたが、Ｕ字状など、他の形状であっても良い。
【００５６】
上述した第１実施の形態では、第２サブユニット６のコア部６ｃに一括して捲き線８ａ，８ｂを施すようにしたが、第１サブユニット５のコア部５ｃに一括して捲き線を施すようにしても良い。また、第１サブユニット５のコア部５ｃ及び第２サブユニット６のコア部６ｃの両方に捲き線を施すようにしても良い。
【００５７】
また、上述した第１実施の形態では、各５個ずつ計１０個の平板状磁石２ａ，２ｂと１０個の軟質磁性体３とを順次重ねる構成としたが、これは一例であって、その個数は任意の数であって良い。また、第１サブユニット５，第２サブユニット６を交互に２組配列することとしたが、これは一例であって、その組数は任意の数であって良い。
【００５８】
また、単相のリニアモータ（単相分のユニット）について説明したが、例えば３相駆動のリニアモータを構成する場合には、上記の電機子３個を、磁極ピッチ×（ｎ＋１／３）または磁極ピッチ×（ｎ＋２／３）（但し、ｎは整数）だけ間隔をあけて直線状に配置して、それらに可動子を貫通させるようにすれば良い。なお、この場合、捲き線が収まるスペースを考慮して整数ｎを設定すれば良い。
【００５９】
（第２実施の形態）
図６は、第２実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。第２実施の形態の可動子２１は、２種類の平板状磁石２２ａ，２２ｂを交互に組み合わせた構成である。図６において、白抜矢符は各平板状磁石２２ａ，２２ｂの磁化方向を示している。平板状磁石２２ａ，２２ｂは何れも、厚さ方向に磁化されているが、それらの磁化の向きは互いに１８０度異なる逆向きである。なお、隣り合う平板状磁石２２ａ，２２ｂの間には、スペーサ（図示せず）が挿入されている。
【００６０】
図７Ａ−Ｄは、第２実施の形態に係る電機子の構成を示す斜視図であって、図７Ａ−Ｃはその部分構成図、図７Ｄはその全体構成図である。
【００６１】
電機子２４は、図７Ａに示す第１サブユニット２５と、図７Ｂに示す第２サブユニット２６とを交互に配列した構成を有している（図７Ｃ参照）。第１サブユニット２５は、軟質磁性体にて形成されており、可動子２１が貫通される開口部２５ａと、開口部２５ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部２５ｂと、ヨーク部２５ｂの長手方向一側から可動子２１の厚み方向に延設させた第１コア部２５ｃと、ヨーク部２５ｂの幅方向両側から可動子２１の幅方向に延設させた第２コア部２５ｄ，２５ｄとを有する。
【００６２】
第１コア部２５ｃは、平面視で矩形状をなしている。各第２コア部２５ｄ，２５ｄは、ヨーク部２５ｂ側の基端部がリブ２５ｅを有する平面視で台形状をなし、開口部２５ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅狭となるテーパ状をなす台形状をなしており、両第２コア部２５ｄ，２５ｄの先端部同士はつながっている。
【００６３】
また、第２サブユニット２６は、軟質磁性体にて形成されており、可動子２１が貫通される開口部２６ａと、開口部２６ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部２６ｂと、ヨーク部２６ｂの長手方向一側から可動子２１の厚み方向に延設させた第１コア部２６ｃと、ヨーク部２６ｂの幅方向両側から可動子２１の幅方向に延設させたリブ２６ｅを有する第２コア部２６ｄ，２６ｄとを有する。
【００６４】
この第２サブユニット２６は、第１サブユニット２５を１８０度回転させた構成、言い換えると第１サブユニット２５の上下を倒立させた構成であり、その開口部２６ａ、ヨーク部２６ｂ、第１コア部２６ｃ及び第２コア部２６ｄ，２６ｄの平面視形状は、第１サブユニット２５の開口部２５ａ、ヨーク部２５ｂ、第１コア部２５ｃ及び第２コア部２５ｄ，２５ｄを１８０度回転させた形状である。
【００６５】
なお、第１サブユニット２５、第２サブユニット２６それぞれにおいてコア部の厚さをヨーク部の厚さより薄くして、両サブユニット２５，２６を重ね合わせた場合に、両サブユニット２５，２６のコア部同士が接触しないようにしている。そして、このような第１サブユニット２５と第２サブユニット２６とを、図７Ｃに示すように、交互に配列して重ねる。ここで、隣り合う第１サブユニット２５及び第２サブユニット２６において、それらのヨーク部２５ｂとヨーク部２６ｂとは接しているが、それらの第１コア部２５ｃ及び第２コア部２５ｄと第１コア部２６ｃ及び第２コア部２６ｄとは接しておらず、これらの間に空隙が存在していて磁気ショートを回避している。
【００６６】
第１サブユニット２５と第２サブユニット２６との共通の隙間部分２７ａ，２７ｂを貫通して第１サブユニット２５における一方の第２コア部２５ｄ及び第２サブユニット２６における一方の第２コア部２６ｄ（図７Ａ，Ｂの右側の第２コア部２５ｄ及び第２コア部２６ｄ）に一括して捲き線２８ａを巻回するとともに、第１サブユニット２５と第２サブユニット２６との共通の隙間部分２７ｃ，２７ｄを貫通して第１サブユニット２５における他方の第２コア部２５ｄ及び第２サブユニット２６における他方の第２コア部２６ｄ（図７Ａ，Ｂの左側の第２コア部２５ｄ及び第２コア部２６ｄ）に一括して捲き線２８ｂを巻回する。捲き線２８ａと捲き線２８ｂとの通電方向が逆になるように、両捲き線２８ａ，２８ｂを接続する（図７Ｄ参照）。図７Ｄにおける白抜矢符は、捲き線２８ａ，捲き線２８ｂでの通電方向を示している。
【００６７】
そして、上述した図６に示す可動子２１を、図７Ｄに示す電機子２４の開口部２５ａ，２６ａが連なって形成される中空部２９に貫通させることにより、第２実施の形態に係る単相駆動のリニアモータ（単相分のユニット）３０が構成される。図８は第２実施の形態に係るリニアモータ３０の構成を示す斜視図である。
【００６８】
第２実施の形態のリニアモータの場合には、電機子２４が固定子として機能する。そして、捲き線２８ａ，２８ｂに逆方向に電流を流すことにより、電機子２４の中空部２９に貫通された可動子２１が電機子２４（固定子）に対して往復直線運動を行う。
【００６９】
図９Ａ，Ｂは、第２実施の形態の電機子２４（第１サブユニット２５，第２サブユニット２６）における通電状態と起磁力とを示す断面図である。図９Ａ，Ｂにおいて、「●（紙面の裏から表への通流）」、「×（紙面の表から裏への通流）」は捲き線２８ａ，捲き線２８ｂへの通流方向を示しており、白抜矢符はコイル通電によって第１コア部２５ｃ，２６ｃ及び第２コア部２５ｄ，２６ｄに印加される起磁力の向きを示している。
【００７０】
第２実施の形態では、図９Ａ，Ｂに示すように、捲き線２８ａ，捲き線２８ｂに逆向きの電流を流した場合、第１サブユニット２５には可動子２１が貫通される開口部２５ａに可動子２１の厚さ方向の上向きに磁界が発生し、第２サブユニット２６には可動子２１が貫通される開口部２６ａに可動子２１の厚さ方向の下向きに磁界が発生する。よって、２つの捲き線２８ａ，捲き線２８ｂに通電することにより、第１サブユニット２５及び第２サブユニット２６の両方に起磁力が印加されるため、捲き線の構造を簡素化できる。
【００７１】
なお、上述した例では、各サブユニットにおいて、コア部の厚さをヨーク部の厚さより薄くして、両サブユニットを重ね合わせた場合に、両サブユニットのコア部同士が接触しないようにしているが、隣り合う両サブユニットの間に、図１０に示すような枠状のヨークのみからなるスペーサユニット３１を挿入することにより、各サブユニット全体を均一の厚さにしても、両サブユニットのコア部同士が接触しないように構成できる。
【００７２】
この構成の電機子２４では、第１サブユニット２５、スペーサユニット３１、第２サブユニット２６、スペーサユニット３１、…の順に重ね合わされる。この例では、コア部の厚さをヨーク部の厚さより薄くする必要がなくて余分な加工処理が不要であり、全体が均一の厚さであるサブユニットを利用できるため、作製処理の簡素化を図れる。
【００７３】
上述したような第２実施の形態における可動子は、板状であっても磁束の量が多くかつ軽量である。また、第２実施の形態における電機子は、磁極ピッチが小さくても捲き線構造が複雑にならず、また磁気飽和になりにくい。また、第２実施の形態におけるリニアモータは、磁気飽和を起こしにくい構造であるため、高速な応答性を実現できてモータの変換効率を高めて小型高出力化を図れる。
【００７４】
第２実施の形態の第１サブユニット２５の第２コア部２５ｄ及び第２サブユニット２６の第２コア部２６ｄがテーパ状をなしているのは、第１サブユニット２５の第２コア部２５ｄと第２サブユニット２６の第１コア部２６ｃ、第２サブユニット２６の第２コア部２６ｄと第１サブユニット２５の第１コア部２５ｃとが対向している部分の面積を少なくするためである。空気層に発生する出力に寄与しない漏洩磁束（総磁束）はコア部の対向している面積に比例するため、第１コア部２５ｃ，２６ｃから第２コア部２５ｄ，２６ｄへの磁束の漏れ（わたり）を低減させるべく、上記の対向している部分の面積を少なくしている。
【００７５】
一方、第２コア部２５ｄ，２６ｄのヨーク部２５ｂ，２６ｂ側の基端部にはリブ２５ｅ，２６ｅを設けている。この理由は、この部分の幅が狭い場合には第１コア部２５ｃ，２６ｃからヨーク部２５ｂ，２６ｂに向かう磁束の通路が狭くなって磁気飽和が起こり易いからである。第２実施の形態では、リブ２５ｅ，２６ｅを設けて、この部分での磁気飽和の発生を抑制している。
【００７６】
なお、図示した例では直線状のテーパを形成しているが、形成するテーパは曲線状であっても良い。また、第１サブユニット２５、第２サブユニット２６における空隙部（切欠き部）の平面視形状を図７Ａ，Ｂに示したようにＶ字状としたが、Ｕ字状など、他の形状であっても良い。また、リブ２５ｅ，２６ｅの形状も図示されているものに限定されない。
【００７７】
上述した第２実施の形態では、第１，第２サブユニット２５，２６の第２コア部２５ｄ，２６ｄに一括して捲き線２８ａ，２８ｂを施すようにしたが、第１サブユニット２５の第１コア部２５ｃ及び第２サブユニット２６の第１コア部２６ｃに一括して捲き線を施すようにしても良い。また、第１コア部２５ｃ，２６ｃ及び第２コア部２５ｄ，２６ｄの両方に捲き線を施すようにしても良い。
【００７８】
上述した第２実施の形態では、各５個ずつ計１０個の平板状磁石２２ａ，２２ｂを順次重ねる構成としたが、これは一例であって、その個数は任意の数であって良い。また、第１サブユニット２５，第２サブユニット２６を交互に２組配列することとしたが、これは一例であって、その組数は任意の数であって良い。
【００７９】
また、単相のリニアモータ（単相分のユニット）について説明したが、例えば３相駆動のリニアモータを構成する場合には、上記の電機子３個を、磁極ピッチ×（ｎ＋１／３）または磁極ピッチ×（ｎ＋２／３）（但し、ｎは整数）だけ間隔をあけて直線状に配置して、それらに可動子を貫通させるようにすれば良い。なお、この場合、捲き線が収まるスペースを考慮して整数ｎを設定すれば良い。
【００８０】
（第３実施の形態）
図１１は、第３実施の形態に係る可動子の全体構成を示す斜視図である。第３実施の形態の可動子４１は、非磁性体製の磁石保持スペーサ４３の複数の孔に２種類の平板状磁石４２ａ，４２ｂを交互に配置し、磁石保持スペーサ４３の幅方向両側にリニアガイドレール４４，４４を設けて構成されている。
【００８１】
図１２Ａ−Ｄは、この可動子４１の部分構成を示す斜視図である。図１２Ａは、２種類の平板状磁石４２ａ，４２ｂの配置例を示しており、白抜矢符は各平板状磁石４２ａ，４２ｂの磁化方向を示している。平板状磁石４２ａ，４２ｂは何れも、厚さ方向に磁化されているが、それらの磁化の向きは互いに１８０度異なる逆向きである。
【００８２】
図１２Ｂは、磁石保持スペーサ４３を示している。磁石保持スペーサ４３は、全体として偏平な直方体状をなしており、磁石保持スペーサ４３の幅方向に長寸をなす矩形状の複数の孔４３ａが磁石保持スペーサ４３の長手方向に並設されている。ここで、磁石保持スペーサ４３の幅方向両側の長手方向に延在する側枠４３ｂ，４３ｂの対向方向と、孔４３ａの長手方向とは一致しておらず、数度程度ずれている。この孔４３ａの深さは平板状磁石４２ａ，４２ｂの厚さに等しく、また、この孔４３ａの数は平板状磁石４２ａ，４２ｂの合計個数に等しい。
【００８３】
そして、磁石保持スペーサ４３の各孔４３ａの壁面に接着剤を塗布しておき、平板状磁石４２ａ，４２ｂを交互に孔４３ａに嵌め込んで接着固定する（図１２Ｃ参照）。なお、これとは異なり、平板状磁石４２ａ，４２ｂを交互に孔４３ａに配置し、その配置箇所に注射器などで接着剤を注入して接着固定するようにしても良い。
【００８４】
図１２Ｄは、リニアガイドレール４４，４４を示している。各リニアガイドレール４４は、全体として長尺の円柱状をなしており、その周面の一部にその長手方向全域にわたる切欠き４４ａが形成されている。そして、両リニアガイドレール４４，４４の切欠き４４ａ，４４ａに、平板状磁石４２ａ，４２ｂが嵌め込まれた磁石保持スペーサ４３の側枠４３ｂ，４３ｂを嵌入させることにより、図１１に示すような可動子４１を作製する。
【００８５】
なお、磁石保持スペーサ４３の側枠４３ｂ，４３ｂをリニアガイドレール４４，４４の切欠き４４ａ，４４ａに嵌入させた後に（図１３参照）、平板状磁石４２ａ，４２ｂを交互に孔４３ａに接着固定するようにしても良い。
【００８６】
図１４Ａ−Ｅ，図１５Ａ，Ｂは、第３実施の形態に係る電機子の構成を示す図であって、図１４Ａ−Ｅは第３実施の形態の電機子５４に使用する第１〜第４サブユニット及びスペーサユニットの構成を示す図であり、図１５Ａは電機子５４の部分構成図、図１５Ｂは電機子５４の全体構成図である。
【００８７】
図１４Ａに示す第１サブユニット５５は、軟質磁性体にて形成されており、可動子４１が貫通される開口部５５ａと、開口部５５ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部５５ｂと、ヨーク部５５ｂから可動子４１の厚み方向一側に延設させたコア部５５ｃとを有する。コア部５５ｃは、ヨーク部５５ｂ側の基端部が平面視で矩形状をなし、開口部５５ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅広となる台形状をなしている。
【００８８】
図１４Ｂに示す第２サブユニット５６は、軟質磁性体にて形成されており、可動子４１が貫通される開口部５６ａと、開口部５６ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部５６ｂと、ヨーク部５６ｂから可動子４１の厚み方向一側に延設させた補助コア部５６ｃと、ヨーク部５６ｂから可動子４１の厚み方向他側に延設させたコア部５６ｄとを有する。コア部５６ｄは、前記コア部５５ｃと同形状であり、ヨーク部５６ｂ側の基端部が平面視で矩形状をなし、開口部５６ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅広となる台形状をなしている。補助コア部５６ｃは、コア部５６ｄに比べて寸法が短く、ヨーク部５６ｂ側の基端部が平面視で矩形状をなし、開口部５６ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅狭となる三角形状をなしている。
【００８９】
図１４Ｃに示す第３サブユニット５７は、軟質磁性体にて形成されており、可動子４１が貫通される開口部５７ａと、開口部５７ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部５７ｂと、ヨーク部５７ｂから可動子４１の厚み方向一側に延設させたコア部５７ｃと、ヨーク部５７ｂから可動子４１の厚み方向他側に延設させた補助コア部５７ｄとを有する。コア部５７ｃは、前記コア部５５ｃと同形状であり、ヨーク部５７ｂ側の基端部が平面視で矩形状をなし、開口部５７ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅広となる台形状をなしている。補助コア部５７ｄは、コア部５７ｃに比べて寸法が短く、ヨーク部５７ｂ側の基端部が平面視で矩形状をなし、開口部５７ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅狭となる三角形状をなしている。この第３サブユニット５７は、第２サブユニット５６を１８０度回転させた構成である。
【００９０】
図１４Ｄに示す第４サブユニット５８は、軟質磁性体にて形成されており、可動子４１が貫通される開口部５８ａと、開口部５８ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部５８ｂと、ヨーク部５８ｂから可動子４１の厚み方向他側に延設させたコア部５８ｃとを有する。コア部５８ｃは、前記コア部５５ｃと同形状であり、コア部５８ｃは、ヨーク部５８ｂ側の基端部が平面視で矩形状をなし、開口部５８ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅広となる台形状をなしている。この第４サブユニット５８は、第１サブユニット５５を１８０度回転させた構成である。
【００９１】
図１４Ｅに示すスペーサユニット５９は、軟質磁性体にて形成されており、可動子４１が貫通される開口部５９ａと、開口部５９ａの外側に配置された枠体としてのヨーク部５９ｂと、ヨーク部５９ｂから可動子４１の厚み方向両側に延設させた補助コア部５９ｃ，５９ｄとを有する。補助コア部５９ｃ，５９ｄは、前記補助コア部５６ｃ及び補助コア部５７ｄと同形状であり、ヨーク部５９ｂ側の基端部が平面視で矩形状をなし、開口部５９ａ側の先端部が平面視で中心に向かうにつれて幅狭となる三角形状をなしている。
【００９２】
第３実施の形態に係る電機子５４は、第１サブユニット５５、スペーサユニット５９、第２サブユニット５６、スペーサユニット５９、第３サブユニット５７、スペーサユニット５９、第４サブユニット５８をこの順に積層した構成を有している（図１５Ａ参照）。
【００９３】
第１サブユニット５５のコア部５５ｃ、第２サブユニット５６の補助コア部５６ｃ、第３サブユニット５７のコア部５７ｃ、及び、スペーサユニット５９の可動子４１の厚み方向一側の補助コア部５９ｃに一括して捲き線６０ａを巻回するとともに、第２サブユニット５６のコア部５６ｄ、第３サブユニット５７の補助コア部５７ｄ、第４サブユニット５８のコア部５８ｃ、及び、スペーサユニット５９の可動子４１の厚み方向他側の補助コア部５９ｄに一括して捲き線６０ｂを巻回することにより、電機子５４は構成される（図１５Ｂ参照）。捲き線６０ａと捲き線６０ｂとの通電方向が逆になるように、両捲き線６０ａ，６０ｂを接続する。図１５Ｂにおける白抜矢符は、捲き線６０ａ，捲き線６０ｂでの通電方向を示している。
【００９４】
そして、上述した図１１に示す可動子４１を、図１５Ｂに示す電機子５４の各ユニットの開口部が連なって形成される中空部６１に貫通させることにより、第３実施の形態に係る単相駆動のリニアモータ（単相分のユニット）７０が構成される。図１６は第３実施の形態に係るリニアモータ７０の構成を示す斜視図である。
【００９５】
第３実施の形態のリニアモータ７０の場合には、電機子５４が固定子として機能する。そして、捲き線６０ａ，６０ｂに逆方向に電流を流すことにより、電機子５４の中空部６１に貫通された可動子４１が電機子５４（固定子）に対して往復直線運動を行う。
【００９６】
第３実施の形態のリニアモータ７０（可動子４１）では、磁性体製のリニアガイドレール４４により、複数の平板状磁石４２ａ，４２ｂを格納した磁石保持スペーサ４３を横方向から押えて支持している。よって、可動子４１に高い機械的強度を持たせて、剛性を高めることができる。磁性体は、一般的に曲げ強度が弱く、たわみ振動、共振振動などの振動が発生し易い。しかしながら、第３実施の形態では、リニアガイドレール４４を設けているため、ストロークが長くなっても、これらのたわみ振動、共振振動などの振動を抑えることができる。したがって、高速移動させても大きな振動は生じず、がたつきがない安定した高速直線移動を実現できる。
【００９７】
ところで、リニアガイドレール４４の材質として磁性材を使用した場合に、その磁性材によって磁束が漏れてリニアモータの推力が低下することが懸念される。しかしながら、第３実施の形態では、以下の理由によって、この懸念は解消されている。第３実施の形態の電機子５４では、上述した如きコア構成をなすようにしたので、各リニアガイドレール４４の周囲はすべて同極となる。つまり、一方のリニアガイドレール４４の周りがすべてＮ極となって、他方のリニアガイドレールの周りもすべてＮ極となる。したがって、各リニアガイドレール４４において磁気ポテンシャルの差がないため、リニアガイドレール４４を貫通する磁束はなく、この結果、リニアガイドレール４４を介して磁束が漏れることがなくて、推力の低下は生じない。第３実施の形態では、強度向上に貢献できる安価なステンレスなどの磁性材をリニアガイドレール４４に利用することができる。
【００９８】
また、第３実施の形態の可動子４１では、平板状磁石４２ａ，４２ｂの長手方向が、リニアガイドレール４４，４４の対向方向に対して、数度程度スキューしている。よって、一定速度で可動子４１を動かした場合に、ぎくしゃくした動き（コギング）を小さくすることができて、滑らかな高速直線運動を実現できる。
【００９９】
第３実施の形態にあっては、リニアガイドレール４４，４４が電機子５４を貫通するため、そのリニアガイドレール４４，４４を貫通させるための通路を、電機子５４を構成する各サブユニットに設ける必要があり、各サブユニットのコア機能をなす側部の面積が第２実施の形態に比べて減少する。そして、捲き線６０ａ，６０ｂが巻回されるコア部分が薄い場合には、磁気飽和が起こり易い。そこで、第３実施の形態では、スペーサユニット５９に補助コア部５９ｃ，５９ｄを設けて、同極のコアのすき間も出来るだけ埋めて磁束の経路の断面積を増加させて磁束を稼ぐように構成して、このような磁気飽和が生じないようにしている。
【０１００】
第３実施の形態の電機子５４のコア構成ではその両端に、補助コア部を有さない第１サブユニット５５、第４サブユニット５８をそれぞれ配置しているため、捲き線６０ａ、捲き線６０ｂの捲きスペースを小さくできる。よって、３相構成とした場合に、その全長を短くすることが可能である。
【０１０１】
以下、第３実施の形態の変形例について説明する。この変形例では、第１サブユニット５５、第２サブユニット５６、第３サブユニット５７、第４サブユニット５８、及びスペーサユニット５９が、可動子４１の厚み方向の同じ位置でそれぞれ３つの部材に分割されている。
【０１０２】
図１７Ａ−Ｅは、これらの第１〜第４サブユニット５５〜５８及びスペーサユニット５９の分割パターンを示す図である。図１７Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、第１サブユニット５５、第２サブユニット５６、第３サブユニット５７、第４サブユニット５８、スペーサユニット５９のそれぞれの分割パターンを示している。これらの各ユニットはヨーク部の同じ位置で分割されている。
【０１０３】
第１サブユニット５５は、図１７Ａに示すように、コア部５５ｃを含む上側の第１部材５５１と、中央の第２部材５５２と、下側の第３部材５５３とに分割されている。第２サブユニット５６は、図１７Ｂに示すように、補助コア部５６ｃを含む上側の第１部材５６１と、中央の第２部材５６２と、コア部５６ｄを含む下側の第３部材５６３とに分割されている。第３サブユニット５７は、図１７Ｃに示すように、コア部５７ｃを含む上側の第１部材５７１と、中央の第２部材５７２と、補助コア部５７ｄを含む下側の第３部材５７３とに分割されている。第４サブユニット５８は、図１７Ｄに示すように、上側の第１部材５８１と、中央の第２部材５８２と、コア部５８ｃを含む下側の第３部材５８３とに分割されている。スペーサユニット５９は、図１７Ｅに示すように、補助コア部５９ｃを含む上側の第１部材５９１と、中央の第２部材５９２と、補助コア部５９ｄを含む下側の５９３とに分割されている。
【０１０４】
そして、第１サブユニット５５の第１部材５５１、スペーサユニット５９の第１部材５９１、第２サブユニット５６の第１部材５６１、スペーサユニット５９の第１部材５９１、第３サブユニット５７の第１部材５７１、スペーサユニット５９の第１部材５９１、及び第４サブユニット５８の第１部材５８１をこの順に積層させて、図１８Ａに示すような上側の第１中間体７１を得る。
【０１０５】
また、第１サブユニット５５の第２部材５５２、スペーサユニット５９の第２部材５９２、第２サブユニット５６の第２部材５６２、スペーサユニット５９の第２部材５９２、第３サブユニット５７の第２部材５７２、スペーサユニット５９の第２部材５９２、及び第４サブユニット５８の第２部材５８２をこの順に積層させて、図１８Ｂに示すような中央の第２中間体７２を得る。
【０１０６】
また、第１サブユニット５５の第３部材５５３、スペーサユニット５９の第３部材５９３、第２サブユニット５６の第３部材５６３、スペーサユニット５９の第３部材５９３、第３サブユニット５７の第３部材５７３、スペーサユニット５９の第３部材５９３、及び第４サブユニット５８の第３部材５８３をこの順に積層させて、図１８Ｃに示すような下側の第３中間体７３を得る。
【０１０７】
そして、図１９Ａ，Ｂに示すように、第１中間体７１のコア部及び補助コア部に一括して捲き線６０ａを巻回するとともに、第３中間体７３のコア部及び補助コア部に一括して捲き線６０ｂを巻回する。その後、第１中間体７１、第２中間体７２、及び第３中間体７３を組み付けて、図１５Ｂに示すような電機子５４を作製する。
【０１０８】
この変形例では、第１〜第４サブユニット５５〜５８及びスペーサユニット５９が分割されている。よって、分割した状態でそれぞれ捲き線６０ａ，捲き線６０ｂを施すことができ、その捲き線処理は容易であって、電機子５４を簡単に作製することが可能である。このような変形例にあっては、磁気ポテンシャルが同じであるので、分割したとしても、磁束の漏れは少ないため、推力特性に悪影響を及ぼさない。
【０１０９】
なお、単相のリニアモータ（単相分のユニット）について説明したが、例えば３相駆動のリニアモータを構成する場合には、上記の３個の電機子５４を、磁極ピッチ×（ｎ＋１／３）または磁極ピッチ×（ｎ＋２／３）（但し、ｎは整数）だけ間隔をあけて直線状に配置して、それらに可動子４１を貫通させるようにすれば良い。この際、各電機子５４のユニットに設けられた孔にビスを貫通させて、３個の電機子５４を連結固定する。なお、この場合、捲き線が収まるスペースを考慮して整数ｎを設定すれば良い。
【０１１０】
（実施例）
以下、本発明者が作製したリニアモータの具体的な構成と、作製したリニアモータの特性とについて説明する。
【０１１１】
（実施例１）
この実施例１は、前述した第１実施の形態に該当する例である。まず、リニアモータに用いる板状の可動子１として、図１に示すような形状の永久磁石を含んだ可動子を作製した。使用する平板状磁石２ａ，２ｂは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石であって、最大エネルギー積：３７０ｋＪ／ｍ3 、残留磁束密度：Ｂｒ＝１．４Ｔのものを、長さ５０ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ６ｍｍの形状に切り出した。また、軟質磁性体３（ポールピース）として、軟鋼（ＳＰＣＣ製）で長さ５０ｍｍ，幅８ｍｍ，厚さ６ｍｍの形状のものを切削にて作製した。
【０１１２】
そして、これらの磁石３１個と軟質磁性体３０個とを準備し、平板状磁石２ａ、軟質磁性体３、平板状磁石２ｂ、軟質磁性体３、…の順に交互にエポキシ接着剤にて接着して、長さ３６４ｍｍ，幅５０ｍｍ，厚さ６ｍｍの板状の可動子１を作製した。平板状磁石２ａ、平板状磁石２ｂの磁化方向は接着した軟質磁性体３の方向に向いているが、その方向は互いに逆方向である（図１の白抜矢符参照）。軟質磁性体３は、平板状磁石２ａ，２ｂのＳ極同士、Ｎ極同士を合わせるようにして、平板状磁石２ａ，２ｂ間に挿入した。
【０１１３】
次に、電機子４を作製した。図２０Ａに示すような形状をなす電機子素材を０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板から１６枚切り出し、切り出したこれらの１６枚を重ねて接着し、厚さ８ｍｍの第１サブユニット５を作製した（図２Ａ参照）。また、図２０Ｂに示すような形状をなす電機子素材を０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板から１６枚切り出し、切り出したこれらの１６枚を重ねて接着し、厚さ８ｍｍの第２サブユニット６を作製した（図２Ｂ参照）。また、図２０Ｃに示すような形状をなす電機子素材を０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板から８枚切り出し、切り出したこれらの８枚を重ねて接着し、厚さ４ｍｍのスペーサユニット１１を作製した（図５参照）。
【０１１４】
このようにして作製した各ユニットを、第１サブユニット５、スペーサユニット１１、第２サブユニット６、スペーサユニット１１、第１サブユニット５、スペーサユニット１１、第２サブユニット６の順に重ね合わせて、単相分のユニットを構成した（図２Ｃ参照、但しスペーサユニット１１は図示せず）。この単相分のユニットの厚さは４４ｍｍである。また、磁極ピッチは１２ｍｍ（＝８ｍｍ＋４ｍｍ）である。
【０１１５】
この単相分のユニットに対して、駆動コイルの捲き線８ａ，捲き線８ｂとして、四隅の隙間部分に、絶縁確保のため電機子コアの捲き線を施す部分にポリイミドテープを捲き、その上に直径１．２ｍｍのマグネットワイアを貫通させながら２箇所に１００回づつ捲きつけた（図２Ｄ参照）。そして、通電した場合に電流の向きが逆になるように直列に結線を行った。
【０１１６】
このようにして作製した電機子４を３個準備し、その３個の電機子４をそれぞれ２８ｍｍ（＝１２ｍｍ×（２＋１／３））だけ間隔をあけて直線状に並べ、中央の中空部に可動子１を挿入し（図３参照）、可動子１が電機子４に接触することなく長手方向に移動できるように、テストベンチに固定した。図２１Ａ，Ｂに、作製したリニアモータ１０の構成を示す。
【０１１７】
３個の電機子４に捲かれている一対の駆動コイルの一端をつなぎ合わせ、他端に３相電源Ｕ，Ｖ，Ｗ相を接続するスター結線にして、モータコントローラに接続した。また、可動子１先端部分に光学式リニアスケールを接着し、テストベンチ固定側にリニアエンコーダを取り付けて、可動子１の位置を読み取るようにした。また、リニアエンコーダで検出したこの位置信号を上記モータコントローラに出力して可動子１の位置を制御する構成とした。
【０１１８】
このように接続した後、駆動コイルに印加する駆動電流を変えて可動子１の推力を測定した。この際、フォースゲージを可動子１に押し付ける方法で推力を測定した。その測定結果を図２２に示す。図２２の横軸は、電機子１相当たりの駆動電流の実効値×コイルの捲き数である。
【０１１９】
図２２に示すように、最大推力は４５０Ｎを上回っており、可動子の質量が０．９ｋｇであったため、推力／可動子質量比は５００Ｎ／ｋｇとなった。最大推力が５００Ｎである従来のリニアモータでは、その可動子の質量が２．５ｋｇ程度であるため、その推力／可動子質量比は２００Ｎ／ｋｇ程度である。したがって、本発明のリニアモータでは、従来のリニアモータに比べて、同一の推力を得るために可動子の質量を２／５程度まで低減することができる。このように、本発明では、加工機などでの高速処理に非常に効果があるリニアモータを提供することができる。
【０１２０】
（実施例２）
この実施例２は、前述した第２実施の形態に該当する例である。まず、リニアモータに用いる板状の可動子２１を以下のようにして作製した。長さ５０ｍｍ，幅１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの３０個のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石（残留磁束密度：Ｂｒ＝１．４Ｔ、最大エネルギー積：３８０ｋＪ／ｍ3 ）からなる平板状磁石２２ａ，２２ｂを、図６に示すように、磁化方向が厚さ方向で上下交互になるように配置した。また、隣り合う磁石と磁石との間に、長さ５０ｍｍ，幅２ｍｍ，厚さ５ｍｍのアルミニウム製のスペーサを１個ずつ挿入して磁石と接着させて、可動子を組み立てた。
【０１２１】
作製した可動子２１は、３０個の平板状磁石２２ａ，２２ｂと２９個のスペーサ（図示せず）とから構成されており、そのサイズは長さ３５８ｍｍ，幅５０ｍｍ，厚さ５ｍｍである。
【０１２２】
次に、電機子２４を作製した。図２３Ａに示すような形状をなす電機子素材を０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板からワイアーカットにて２０枚切り出し、切り出したこれらの２０枚を重ねて接着し、厚さ１０ｍｍの第１サブユニット２５及び第２サブユニット２６を作製した（図７Ａ，Ｂ参照）。また、図２３Ｂに示すような形状をなす電機子素材を０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板から４枚切り出し、切り出したこれらの４枚を重ねて接着し、厚さ２ｍｍのスペーサユニット３１を作製した（図１０参照）。
【０１２３】
第１サブユニット２５と第２サブユニット２６とは、上下を倒立させた関係をなしているだけであり、何れか一方を１８０度回転させれば他方の形状に一致する。よって、実施例１とは異なり、同一の金型を用いて第１サブユニット２５及び第２サブユニット２６を作製できる。
【０１２４】
このようにして作製した各ユニットを、第１サブユニット２５、スペーサユニット３１、第２サブユニット２６、スペーサユニット３１、第１サブユニット２５、スペーサユニット３１、第２サブユニット２６の順に重ね合わせて、単相分のユニットを構成した（図７Ｃ参照、但しスペーサユニット３１は図示せず）。この単相分のユニットの厚さは４６ｍｍである。また、磁極ピッチは１２ｍｍ（＝１０ｍｍ＋２ｍｍ）である。
【０１２５】
この単相分のユニットに対して、駆動コイルの捲き線２８ａ，捲き線２８ｂとして、四隅の隙間部分に、絶縁確保のためのポリイミドテープを捲いた直径１．２ｍｍのマグネットワイアを貫通させながら２箇所に１００回づつ捲きつけた（図７Ｄ参照）。そして、通電した場合に電流の向きが逆になるように直列に結線を行った。
【０１２６】
このようにして作製した電機子２４を３個準備し、その３個の電機子２４をそれぞれ２８ｍｍ（＝１２ｍｍ×（２＋１／３））だけ間隔をあけて直線状に並べ、中央の中空部に可動子２１を挿入し（図８参照）、可動子２１が電機子２４に接触することなく長手方向に移動できるように、テストベンチに固定した。図２４に、作製したリニアモータ３０の構成を示す。
【０１２７】
３個の電機子２４に捲かれている一対の駆動コイルの一端をつなぎ合わせ、他端に３相電源Ｕ，Ｖ，Ｗ相を接続するスター結線にして、モータコントローラに接続した。また、可動子２１先端部分に光学式リニアスケールを接着し、テストベンチ固定側にリニアエンコーダを取り付けて、可動子２１の位置を読み取るようにした。また、リニアエンコーダで検出したこの位置信号を上記モータコントローラに出力して可動子２１の位置を制御する構成とした。
【０１２８】
このように接続した後、駆動コイルに印加する駆動電流を変えて可動子２１の推力を測定した。この際、フォースゲージを可動子２１に押し付ける方法で推力を測定した。その測定結果を図２５に示す。図２５の横軸は、電機子１相当たりの駆動電流の実効値×コイルの捲き数である。
【０１２９】
図２５に示すように、最大推力は７５０Ｎを実現できており、可動子の質量が０．７ｋｇであったため、推力／可動子質量比は１０７０Ｎ／ｋｇとなった。このリニアモータ３０では、２００Ｎ／ｋｇ程度である従来のリニアモータに比べて、５倍以上の大きい推力／可動子質量比が得られている。したがって、本発明のリニアモータでは、従来のリニアモータに比べて、同一の推力を得るために可動子の質量を１／５程度まで低減することができる。このように、本発明では、加工機などでの高速処理に非常に効果があるリニアモータを提供することができる。
【０１３０】
実施例２では、実施例１に比べてより大きい推力が得られている。但し、実施例１（第１実施の形態）は、実施例２（第２実施の形態）に比べてより薄型化を図れる。よって、リニアモータの使用用途、使用目的に応じて、何れかの構成を選択すれば良い。
【０１３１】
（実施例３）
この実施例３は、前述した第３実施の形態の変形例に該当する例である。まず、リニアモータに用いる板状の可動子４１を以下のようにして作製した。長さ３８ｍｍ，幅８ｍｍ，厚さ４．５ｍｍの１０個のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石（残留磁束密度：Ｂｒ＝１．３９Ｔ）からなる平板状磁石４２ａ，４２ｂを、図１２に示すように、磁化方向が厚さ方向で上下交互になるように，磁石保持スペーサ４３の孔４３ａに配置して接着固定した。平板状磁石４２ａ，４２ｂのスキュー角は８°とした。そして、ＳＵＳ４３０からなる直径１２ｍｍの円柱状のリニアガイドレール４４，４４の切欠き４４ａ，４４ａに、磁石保持スペーサ４３の側枠４３ｂ，４３ｂを嵌入させることにより、可動子４１を作製した。
【０１３２】
次に、電機子５４を作製した。図１４Ａ及びＤに示すような平面形状をなす電機子素材を０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板からワイアーカットにて１６枚切り出し、切り出したこれらの１６枚を重ねて接着した後（厚さ８ｍｍ）、３分割して、第１サブユニット５５及び第４サブユニット５８における３種類の分離部材を得た（図１７Ａ及びＤ参照）。具体的な寸法、形状の例を図２６に示す。図２６の（ｘ，ｙ）は、中心の座標を（０，０）とした場合の各点の座標位置 (長さの単位：ｍｍ）を表している。第１サブユニット５５と第４サブユニット５８とは、前述したように、上下を倒立させた関係をなしているだけであって、何れか一方を１８０度回転させれば他方の形状に一致するため、同一の金型を用いて第１サブユニット５５及び第４サブユニット５８を作製できる。
【０１３３】
また、図１４Ｂ及びＣに示すような平面形状をなす電機子素材を０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板からワイアーカットにて１６枚切り出し、切り出したこれらの１６枚を重ねて接着した後（厚さ８ｍｍ）、３分割して、第２サブユニット５６及び第３サブユニット５７における３種類の分離部材を得た（図１７Ｂ及びＣ参照）。具体的な寸法、形状の例を図２７に示す。図２７の（ｘ，ｙ）は、中心の座標を（０，０）とした場合の各点の座標位置 (長さの単位：ｍｍ）を表している。第２サブユニット５６と第３サブユニット５７とは、前述したように、上下を倒立させた関係をなしているだけであって、何れか一方を１８０度回転させれば他方の形状に一致するため、同一の金型を用いて第２サブユニット５６及び第３サブユニット５７を作製できる。
【０１３４】
更に、図１４Ｅに示すような平面形状をなす電機子素材を０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板からワイアーカットにて８枚切り出し、切り出したこれらの８枚を重ねて接着した後（厚さ４ｍｍ）、３分割して、スペ−サユニット５９における３種類の分離部材を得た（図１７Ｅ参照）。具体的な寸法、形状の例を図２８に示す。図２８の（ｘ，ｙ）は、中心の座標を（０，０）とした場合の各点の座標位置 (長さの単位：ｍｍ）を表している。
【０１３５】
各ユニットの第１部材を積層させて第１中間体７１を構成し（図１８Ａ参照）、各ユニットの第２部材を積層させて第２中間体７２を構成し（図１８Ｂ参照）、各ユニットの第３部材を積層させて第３中間体７３を構成した（図１８Ｃ参照）。これらの第１〜第３中間体７１〜７３の厚さは４４ｍｍ（＝８ｍｍ×４＋４ｍｍ×３）である。また、磁極ピッチは１２ｍｍ（＝１０ｍｍ＋２ｍｍ）である。
【０１３６】
駆動コイルの捲き線６０ａとして、絶縁確保のためのポリイミドテープを捲いた直径１．２ｍｍのマグネットワイアを、第１中間体７１のコア部及び補助コア部に一括して１００回捲きつけるとともに、駆動コイルの捲き線６０ｂとして、同じマグネットワイアを、第３中間体７３のコア部及び補助コア部に一括して１００回捲きつけた（図１９Ａ，Ｂ参照）。そして、通電した場合に電流の向きが逆になるように直列に結線を行った。これらの第１中間体７１、第２中間体７２、及び第３中間体７３を組み付けて、電機子５４を作製した（図１５Ｂ参照）。
【０１３７】
このようにして作製した電機子５４を３個準備し、その３個の電機子５４をそれぞれ２８ｍｍ（＝１２ｍｍ×（２＋１／３））だけ間隔をあけて直線状に並べ、中央の中空部に可動子４１を挿入し（図１６参照）、可動子４１が電機子５４に接触することなく長手方向に移動できるように、テストベンチに固定した。
【０１３８】
作製したリニアモータ７０の寸法、形状の単相分の例を図２９に示す。電機子５４の中空部の寸法は６．６ｍｍであって、平板状磁石４２ａ，４２ｂの厚さが４．５ｍｍであるため、電機子５４のコアと可動子４１の磁石との距離は１．０５ｍｍ（＝（６．６−４．５）ｍｍ÷２）となる。また、電機子５４において、駆動コイルとコアとの距離は２ｍｍである。
【０１３９】
３個の電機子５４に捲かれている一対の駆動コイルの一端をつなぎ合わせ、他端に３相電源Ｕ，Ｖ，Ｗ相を接続するスター結線にして、モータコントローラに接続した。また、可動子４１先端部分に光学式リニアスケールを接着し、テストベンチ固定側にリニアエンコーダを取り付けて、可動子４１の位置を読み取るようにした。また、リニアエンコーダで検出したこの位置信号を上記モータコントローラに出力して可動子４１の位置を制御する構成とした。
【０１４０】
このように接続した後、電流を流さないで、リニアガイドレール４４を手で動かした場合の可動子４１の推力を測定した。この際、フォースゲージを可動子４１に押し付ける方法で推力を測定した。その測定結果を図３０に示す。位相角に応じて推力は±２．３Ｎしか変動しておらず、可動子４１が滑らかに移動できることを確認できた。
【０１４１】
また、駆動コイルに印加する駆動電流を変えて可動子４１の推力を測定した。この際、フォースゲージを可動子４１に押し付ける方法で推力を測定した。その測定結果を図３１に示す。図３１の横軸は、電機子１相当たりの駆動電流の実効値×コイルの捲き数である。図３１に示すように、駆動電流に比例した推力が得られている。駆動電流を大きくしていった場合にはコアが飽和していくため、推力電流比は低下することになるが、図３１に示す例では、推力３２０Ｎまで１ｄＢ（１１％）未満の低下率に抑えられている。
【０１４２】
なお、第１実施の形態、第２実施の形態の可動子でも、磁石の形状が可動子長手方向に対してスキューすることで、コギングを小さくでき、滑らかな高速直線運動を実現できる。
【符号の説明】
【０１４３】
１，２１，４１  可動子
２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ，４２ａ，４２ｂ  平板状磁石
３  軟質磁性体
４，２４，５４  電機子
５，２５，５５  第１サブユニット
６，２６，５６  第２サブユニット
５ａ，６ａ，２５ａ，２６ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａ  開口部
５ｂ，６ｂ，２５ｂ，２６ｂ，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂ，５８ｂ，５９ｂ  ヨーク部
５ｃ，６ｃ，５５ｃ，５６ｄ，５７ｃ，５８ｃ  コア部
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ  隙間部分
８ａ，８ｂ，２８ａ，２８ｂ，６０ａ，６０ｂ  捲き線
９，２９，６１  中空部
１０，３０，７０  リニアモータ
１１，３１，５９  スペーサユニット
２５ｃ，２６ｃ  第１コア部
２５ｄ，２６ｄ  第２コア部
２５ｅ，２６ｅ  リブ
４３  磁石保持スペーサ
４３ａ  孔
４３ｂ  側枠
４４  リニアガイドレール
５７  第３サブユニット
５８  第４サブユニット
５６ｃ，５７ｄ，５９ｃ，５９ｄ  補助コア部
５５１，５６１，５７１，５８１，５９１  第１部材
５５２，５６２，５７２，５８２，５９２  第２部材
５５３，５６３，５７３，５８３，５９３  第３部材
７１  第１中間体
７２  第２中間体
７３  第３中間体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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