(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの外側面に複数の平板状の永久磁石として、前記インナーヨークの外側面に垂直な方向に磁化した平板状磁石と前記インナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石とを前記インナーヨークのそれぞれの外側面で前記インナーヨークの軸方向に交互に連ねており、前記垂直な方向に磁化した平板状磁石は、前記インナーヨークの内側から外側に向かう向きに磁化した第１平板状磁石と前記インナーヨークの外側から内側に向かう向きに磁化した第２平板状磁石とが前記インナーヨークの軸方向に交互に配されており、前記軸方向に磁化した平板状磁石は、隣り合う前記第２平板状磁石から隣り合う前記第１平板状磁石に向かう向きに磁化しており、前記インナーヨークの外側面間における前記複数の平板状の永久磁石の設置位置が偏位している可動子を、
角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第１単極ユニットと、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び前記第１単極ユニットのコア部を９０度回転させた位置に設けられ、該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第２単極ユニットとを交互に重ねてなり、前記第１単極ユニットの複数のコア部及び／または前記第２単極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単極ユニットの開口部及び前記第２単極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２】
角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの外側面に複数の平板状の永久磁石として、前記インナーヨークの内側から外側に向かう向きに磁化した第１平板状磁石と前記インナーヨークの外側から内側に向かう向きに磁化した第２平板状磁石とが前記インナーヨークのそれぞれの外側面で前記インナーヨークの軸方向に交互に配されており、前記インナーヨークの外側面間における前記複数の平板状の永久磁石の設置位置が偏位している可動子を、
角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第１単極ユニットと、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び前記第１単極ユニットのコア部を９０度回転させた位置に設けられ、該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第２単極ユニットとを交互に重ねてなり、前記第１単極ユニットの複数のコア部及び／または前記第２単極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単極ユニットの開口部及び前記第２単極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３】
四角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの４面の外側面に複数の平板状の永久磁石として、前記インナーヨークの外側面に垂直な方向に磁化した平板状磁石と前記インナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石とを前記インナーヨークのそれぞれの外側面で前記インナーヨークの軸方向に交互に連ねており、前記垂直な方向に磁化した平板状磁石は、前記インナーヨークの内側から外側に向かう向きに磁化した第１平板状磁石と前記インナーヨークの外側から内側に向かう向きに磁化した第２平板状磁石とが前記インナーヨークの軸方向に交互に配されており、前記軸方向に磁化した平板状磁石は、隣り合う前記第２平板状磁石から隣り合う前記第１平板状磁石に向かう向きに磁化しており、前記インナーヨークの隣り合う一方の２面の外側面における前記複数の平板状の永久磁石の設置位置と、前記インナーヨークの隣り合う他方の２面の外側面における前記複数の平板状の永久磁石の設置位置とが、一つの前記第１平板状磁石、一つの前記第２平板状磁石、及び軸方向に磁化した二つの前記平板状磁石の合計の長さの１／４だけ偏位している可動子を、
角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第１単極ユニットと、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び前記第１単極ユニットのコア部を９０度回転させた位置に設けられ、該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第２単極ユニットとを交互に重ねてなり、前記第１単極ユニットの複数のコア部または前記第２単極ユニットの複数のコア部の２箇所に第１の捲き線及び第２の捲き線を施してある電機子の前記第１単極ユニットの開口部及び前記第２単極ユニットの開口部に、前記一方の２面の外側面における前記複数の平板状の永久磁石が前記第１の捲き線に対向し、前記他方の２面の外側面における前記複数の平板状の永久磁石が前記第２の捲き線に対向するように貫通させてあり、
前記第１の捲き線と前記第２の捲き線とに電気角で９０度位相が異なる電流を印加すべくなしてあることを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
前記一方の２面の外側面間同士で前記複数の平板状の永久磁石の設置位置が偏位しており、前記他方の２面の外側面間同士で前記複数の平板状の永久磁石の設置位置が偏位していることを特徴とする請求項３記載のリニアモータ。
【請求項５】
隣り合う前記第１単極ユニットと前記第２単極ユニットとの間隔を調整してあることを特徴とする請求項３記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記インナーヨークは四角筒状であって、前記開口部は四角形状であり、前記第１単極ユニット及び第２単極ユニットは四角形状であり、前記第１単極ユニット及び第２単極ユニットの辺の方向と前記開口部の辺の方向とが４５度の角度をなしていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のリニアモータ。
【請求項７】
重なり合う前記第１単極ユニットと前記第２単極ユニットとの間に、前記第１単極ユニット及び第２単極ユニットの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乃至６の何れかに記載のリニアモータ。
【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角形状の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を有する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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５９９６２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８５４５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インナーヨークに回り込む磁束の量が多くなり、インナー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おり、高速動作の実現には可動子の高い剛性も要求される。【０００８】
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。
【０００９】
本発明の他の目的は、推力リプル及び／またはディテント力を少なくすることができて、滑らかな移動を行えて、位置精度の向上も図れるリニアモータを提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、３相駆動と同程度の可動子の滑らかな移動が可能である２相駆動の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】
【００１２】
本発明の可動子にあっては、角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの各外側面に、内側から外側に向かう外側面に垂直な方向に磁化した平板状磁石、インナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石、外側から内側に向かう外側面に垂直な方向に磁化した平板状磁石、インナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石、…の順にインナーヨークの軸方向に配されており、インナーヨークの外側面間におけるこれらの平板状磁石の設置位置が偏位している。したがって、外側面に垂直な方向に磁化した２つの平板状磁石の間に、軸方向に磁化した平板状磁石を設けているため、可動子内側のインナーヨーク内に発生する磁束が減少するため、インナーヨークの厚さを薄くすることができ、軽量化を図れる。また、インナーヨークの各外側面に平板状磁石を分割して設置させることができるため、円筒形状の可動子に比べて作製の自由度が非常に高く、高性能の磁石の使用も可能となって剛性の向上を図れる。また、外側面間での磁石の設置位置が軸方向（移動方向）に偏位しているため、推力リプル及び／またはディテント力は低くなり、コギングを抑制して滑らかな移動が可能である。【００１４】
本発明の可動子にあっては、外側面間における複数の平板状の磁石の設置位置を、４個一組の平板状磁石の界磁周期を１／４以下の寸法だけずらせている（偏位している）。偏位させていない場合には大きな推力リプルが生じて滑らかな移動が困難となり、正確な位置決めの支障となる場合がある。但し、４個一組の平板状磁石の界磁周期を１／４より大きく偏位させた場合には、同一の電機子の磁極に可動子磁石のＳ極，Ｎ極双方が面することとなり、Ｓ，Ｎが反転して十分な推力が得られなくなることがある。よって、その界磁周期を１／４以下だけずらせ（偏位させ）、推力リプルを低減して滑らかな直線移動を実現する。【００１５】
なお、本発明の可動子では、上記のような構成からインナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石を除いた構成であっても良い。即ち、この変形例では、角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの各外側面に、内側から外側に向かう外側面に垂直な方向に磁化した第１平板状磁石と外側から内側に向かう外側面に垂直な方向に磁化した第２平板状磁石とが交互にインナーヨークの軸方向に配されており、インナーヨークの外側面間におけるこれらの平板状磁石の設置位置が偏位している。例えば、一つの第１平板状磁石及び一つの第２平板状磁石の合計の長さの１／４以下の寸法だけ、インナーヨークの外側面間におけるこれらの平板状磁石の設置位置が軸方向に偏位している。このような変形例でも、４個一組の平板状磁石を複数組設けた上記のような構成例と同様な作用を果たす。【００１７】
本発明の可動子にあっては、四角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの各外側面に、内側から外側に向かう外側面に垂直な方向に磁化した第１平板状磁石、インナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石、外側から内側に向かう外側面に垂直な方向に磁化した第２平板状磁石、インナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石、…の順にインナーヨークの軸方向に配されており、インナーヨークの隣り合う一方の２面の外側面における複数の平板状磁石（電機子の一方の捲き線に対向する磁石）の設置位置と、インナーヨークの隣り合う他方の２面の外側面における複数の平板状磁石（電機子の他方の捲き線に対向する磁石）の設置位置とが、一つの第１平板状磁石、一つの第２平板状磁石、及び軸方向に磁化した二つの平板状磁石の合計の長さの１／４（電気角の９０度分）だけ偏位している。よって、電機子のそれぞれの捲き線に位相が９０度ずれた駆動電流を流すことにより、可動子には連続的に推力が発生し、２相駆動での滑らかな移動が実現する。【００１９】
本発明の可動子にあっては、インナーヨークの外側面の隅部に軸方向に延在させてリニアガイドレールを設けて、自身を支持している。よって、このリニアガイドレールにて横方向から可動子を押さえるので、たわみ振動、共振振動などを抑制できて、がたつきがない高速な直線移動が可能となる。【００２０】
本発明に係るリニアモータは、角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの外側面に複数の平板状の永久磁石として、前記インナーヨークの外側面に垂直な方向に磁化した平板状磁石と前記インナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石とを前記インナーヨークのそれぞれの外側面で前記インナーヨークの軸方向に交互に連ねており、前記垂直な方向に磁化した平板状磁石は、前記インナーヨークの内側から外側に向かう向きに磁化した第１平板状磁石と前記インナーヨークの外側から内側に向かう向きに磁化した第２平板状磁石とが前記インナーヨークの軸方向に交互に配されており、前記軸方向に磁化した平板状磁石は、隣り合う前記第２平板状磁石から隣り合う前記第１平板状磁石に向かう向きに磁化しており、前記インナーヨークの外側面間における前記複数の平板状の永久磁石の設置位置が偏位している可動子を、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第１単極ユニットと、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び前記第１単極ユニットのコア部を９０度回転させた位置に設けられ、該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第２単極ユニットとを交互に重ねてなり、前記第１単極ユニットの複数のコア部及び／または前記第２単極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単極ユニットの開口部及び前記第２単極ユニットの開口部に貫通させてあることを特徴とする。【００２１】
本発明に係るリニアモータは、角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの外側面に複数の平板状の永久磁石として、前記インナーヨークの内側から外側に向かう向きに磁化した第１平板状磁石と前記インナーヨークの外側から内側に向かう向きに磁化した第２平板状磁石とが前記インナーヨークのそれぞれの外側面で前記インナーヨークの軸方向に交互に配されており、前記インナーヨークの外側面間における前記複数の平板状の永久磁石の設置位置が偏位している可動子を、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第１単極ユニットと、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び前記第１単極ユニットのコア部を９０度回転させた位置に設けられ、該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第２単極ユニットとを交互に重ねてなり、前記第１単極ユニットの複数のコア部及び／または前記第２単極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単極ユニットの開口部及び前記第２単極ユニットの開口部に貫通させてあることを特徴とする。【００２２】
本発明のリニアモータにあっては、角形状の開口部、開口部の外側に配置したヨーク部、及びヨーク部から開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第１単極ユニットと、第１単極ユニットを９０度回転させた構成をなす軟質磁性体製の第２単極ユニットとを交互に重ねて、一方の単極ユニットのコア部に一括して捲き線を施してある電機子に、上述したような可動子を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、可動子の外側面間での磁石の設置位置が軸方向（移動方向）に偏位しているため、推力リプル及び／またはディテント力は低くなり、高速な安定した可動子の移動が可能である。【００２３】
本発明に係るリニアモータは、四角筒状の軟質磁性体製のインナーヨークの４面の外側面に複数の平板状の永久磁石として、前記インナーヨークの外側面に垂直な方向に磁化した平板状磁石と前記インナーヨークの軸方向に磁化した平板状磁石とを前記インナーヨークのそれぞれの外側面で前記インナーヨークの軸方向に交互に連ねており、前記垂直な方向に磁化した平板状磁石は、前記インナーヨークの内側から外側に向かう向きに磁化した第１平板状磁石と前記インナーヨークの外側から内側に向かう向きに磁化した第２平板状磁石とが前記インナーヨークの軸方向に交互に配されており、前記軸方向に磁化した平板状磁石は、隣り合う前記第２平板状磁石から隣り合う前記第１平板状磁石に向かう向きに磁化しており、前記インナーヨークの隣り合う一方の２面の外側面における前記複数の平板状の永久磁石の設置位置と、前記インナーヨークの隣り合う他方の２面の外側面における前記複数の平板状の永久磁石の設置位置とが、一つの前記第１平板状磁石、一つの前記第２平板状磁石、及び軸方向に磁化した二つの前記平板状磁石の合計の長さの１／４だけ偏位している可動子を、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第１単極ユニットと、角形状の開口部、該開口部の外側に配置したヨーク部、及び前記第１単極ユニットのコア部を９０度回転させた位置に設けられ、該ヨーク部から前記開口部に向かう方向に延設させたコア部を有する軟質磁性体製の第２単極ユニットとを交互に重ねてなり、前記第１単極ユニットの複数のコア部または前記第２単極ユニットの複数のコア部の２箇所に第１の捲き線及び第２の捲き線を施してある電機子の前記第１単極ユニットの開口部及び前記第２単極ユニットの開口部に、前記一方の２面の外側面における前記複数の平板状の永久磁石が前記第１の捲き線に対向し、前記他方の２面の外側面における前記複数の平板状の永久磁石が前記第２の捲き線に対向するように貫通させてあり、前記第１の捲き線と前記第２の捲き線とに電気角で９０度位相が異なる電流を印加すべくなしてあることを特徴とすることを特徴とする。【００２４】
本発明のリニアモータにあっては、電機子の一方の捲き線に対向する可動子の平板状磁石の設置位置と電機子の他方の捲き線に対向する可動子の平板状磁石の設置位置とが、界磁周期の１／４（電気角の９０度分）だけ偏位している。よって、電機子のそれぞれの捲き線に位相が９０度ずれた駆動電流（例えば、正弦波電流と余弦波電流）を流すことにより、一つのコアユニットにて可動子には連続的に推力が発生し、２相駆動での滑らかな移動が行える。【００２５】
本発明に係るリニアモータは、前記一方の２面の外側面間同士で前記複数の平板状の永久磁石の設置位置が偏位しており、前記他方の２面の外側面間同士で前記複数の平板状の永久磁石の設置位置が偏位していることを特徴とする。【００２６】
本発明のリニアモータにあっては、一方の捲き線に対向する平板状磁石の設置位置と他方の捲き線に対向する平板状磁石の設置位置との偏位の関係は維持したままで、一方の２面の外側面間同士で平板状磁石の設置位置を偏位させ、また他方の２面の外側面間同士で平板状磁石の設置位置を偏位させることにより、２相駆動方式での推力リプル、ディテント力の高調波次数成分を低減する。【００２７】
本発明に係るリニアモータは、隣り合う前記第１単極ユニットと前記第２単極ユニットとの間隔を調整してあることを特徴とする。【００２８】
本発明のリニアモータにあっては、電機子における第１単極ユニットと第２単極ユニットとの間隔（磁極歯（ティース）の間隔）を調整することにより、２相駆動方式での推力リプル、ディテント力の高調波次数成分を低減する。【００２９】
本発明に係るリニアモータは、前記インナーヨークは四角筒状であって、前記開口部は四角形状であり、前記第１単極ユニット及び第２単極ユニットは四角形状であり、前記第１単極ユニット及び第２単極ユニットの辺の方向と前記開口部の辺の方向とが４５度の角度をなしていることを特徴とする。【００３０】
本発明のリニアモータにあっては、電機子の四角形状の第１単極ユニット及び第２単極ユニットの四角形状の開口部に、四角筒状の可動子を貫通させているが、第１単極ユニット及び第２単極ユニットの辺の方向に対して、これらの開口部の辺の方向を４５度傾けている。よって、電機子における磁束の流れが円滑となり、磁気飽和が起こりにくい。また、電機子の形状を小型化させてもコア部を有効に構成できる。【００３１】
本発明に係るリニアモータは、重なり合う前記第１単極ユニットと前記第２単極ユニットとの間に、前記第１単極ユニット及び第２単極ユニットの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。【００３２】
本発明のリニアモータにあっては、第１単極ユニットと第２単極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単極ユニットのコア部及び第２単極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。また、第１単極ユニットと第２単極ユニットとの間隔の調整を容易に行える。【００３３】
周期性磁束密度分布をもつ磁石列Ａにおいて、周期方向をｘ方向とし、位置ｘにおける磁束密度をＢ（ｘ）（但し、Ｂ（ｘ）＝（Ｂ（ｘ）ｘ，Ｂ（ｘ）ｙ，Ｂ（ｘ）ｚ ））とすると、Ｂ（ｘ）＝Ｂ（ｘ＋２τ）となる２τ（２τ＝λ）を界磁周期（τを磁極ピッチ）と定義する。【００３４】
また、周期性磁束密度分布をもつ磁石列Ａ1 とＡ2 とにおいて、周期方向をｘ方向とし、位置ｘにおけるＡ1 の磁束密度をＢ1 （ｘ）、Ａ2 の磁束密度をＢ2 （ｘ）とすると、Ｂ1 （ｘ）＝Ｂ1 （ｘ＋２τ1 ），Ｂ2 （ｘ）＝Ｂ2 （ｘ＋２τ2 ）で、τ1 ＝τ2 である磁石列の配置において、たとえば磁石列Ａ2 をｘ方向にｄだけ移動させて配置させた場合の磁束密度分布Ｂ2 ′はＢ2 ′＝Ｂ2 （ｘ−ｄ）となり、このｄを偏位と定義する。ここで、−λ／４＜ｄ＜λ／４，−τ／２＜ｄ＜τ／２である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明では、可動子内側インナーヨーク内に発生する磁束を削減することができるため、インナーヨークの厚さを低減することができ、リニアモータの軽量化を図ることができる。また、インナーヨークの外側面に分割して磁石を設けることができるため、使用可能な磁石の選択性が高くなって、可動子の剛性を向上できる。よって、高速なリニアモータを実現できる。また、外側面間での平板状磁石の設置位置を軸方向（移動方向）に偏位させているため、推力リプル及び／またはディテント力を低減することができ、滑らかな可動子の移動を実現でき、位置精度が向上したリニアモータを実現できる。【００３６】
また、本発明では、四角筒状のインナーヨークの隣り合う一方の２外側面（電機子の一方の捲き線に対向する２面）における平板状磁石の配列と、インナーヨークの隣り合う他方の２外側面（電機子の他方の捲き線に対向する２面）における平板状磁石の配列とで、一組の平板状磁石の長さの１／４（界磁周期をλとした場合にλ／４、電気角で９０度）だけ偏位させた可動子の構成とし、電機子の一方の捲き線と他方の捲き線とで位相が９０度異なる駆動電流を流すようにしたので、２相駆動による可動子の移動を実現でき、３相駆動方式のリニアモータと比べて短尺であるリニアモータを提供することができる。【００３７】
更に、本発明では、一方の２外側面間及び他方の２外側面間でのそれぞれの平板状磁石の配列、並びに／または、電機子での磁極歯の間隔を調整することにより、２相駆動方式のリニアモータでの問題点（大きな推力リプル、ディテント力）の改善を図ることができ、３相駆動方式のリニアモータと同程度の滑らかな移動を実現することができる。
【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２Ａ】リニアモータに使用する電機子の構成を示す斜視図である。
【図２Ｂ】リニアモータに使用する電機子の構成を示す斜視図である。
【図２Ｃ】リニアモータに使用する電機子の構成を示す斜視図である。
【図３Ａ】リニアモータに使用する電機子の構成を示す斜視図である。
【図３Ｂ】リニアモータに使用する電機子の構成を示す斜視図である。
【図４】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５】第１実施の形態に係るリニアモータの構成を示す一部破断斜視図である。
【図６】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７】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８Ａ】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８Ｂ】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８Ｃ】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９】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１０】第３実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。
【図１１】第４実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。
【図１２】第４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１３】第４実施の形態に係るリニアモータの構成を示す一部破断斜視図である。
【図１４】標準的な電機子の断面図である。
【図１５】２次及び６次の高調波成分を低減するための手法を説明するための電機子の断面図である。
【図１６】４次の高調波成分を低減するための手法を説明するための可動子の斜視図である。
【図１７】８次の高調波成分を低減するための手法を説明するための電機子の断面図である。
【図１８Ａ】第１実施の形態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１８Ｂ】第１実施の形態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１９】第１実施の形態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２０Ａ】第４実施の形態に係る可動子を電機子に貫通させた状態を示す上面図である。
【図２０Ｂ】第４実施の形態に係る可動子を電機子に貫通させた状態を示す側面図である。
【図２０Ｃ】第４実施の形態に係る可動子を電機子に貫通させた状態を示す断面図である。
【図２１Ａ】第４実施の形態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２１Ｂ】第４実施の形態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２２】高調波次数成分の第１低減手法によるコアユニットを示す断面図である。
【図２３】第４実施の形態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２４】高調波次数成分の第２低減手法によるコアユニットを示す断面図である。
【図２５】高調波次数成分の第３低減手法によるコアユニットを示す断面図である。
【図２６】第５実施の形態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。
【００４０】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。可動子１は、四角筒状の軟質磁性体製のインナーヨーク２の各外側面に、４種類の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄをこの順にインナーヨーク２の軸方向（可動子１の移動方向）に交互に設置させた構成をなしている。図１において、白抜矢符は各平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの磁化方向を示している。平板状磁石（第１平板状磁石）３ａは、インナーヨーク２の外側面に垂直であって内側から外側に向かう方向に磁化した平板状の永久磁石である。一方、平板状磁石（第２平板状磁石）３ｃは、インナーヨーク２の外側面に垂直であって外側から内側に向かう方向に磁化した平板状の永久磁石である。よって、平板状磁石３ａと平板状磁石３ｃとの磁化方向は、インナーヨーク２の外側面に垂直な方向であって逆向きになる。
【００４１】
また、平板状磁石３ｂ，３ｄは、インナーヨーク２の軸方向（外側面の長手方向）であって隣り合う平板状磁石３ｃから隣り合う平板状磁石３ａに向かう向きに磁化した平板状の永久磁石である。よって、平板状磁石３ｂと平板状磁石３ｄとの磁化方向は、インナーヨーク２の軸方向であって逆向きになる。
【００４２】
そして、インナーヨーク２の外側面間におけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置が、４種類一組の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの長さの合計の１／４以下の寸法だけ偏位している。図１に示した例では、四角筒状のインナーヨーク２の４つの外側面において、対向する２つの外側面間におけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置は同じであるが、隣り合う２つの外側面間におけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置は平板状磁石３ｂまたは３ｄの長さ分だけ偏位している。
【００４３】
図２Ａ−Ｃ、図３Ａ，Ｂは、本発明に係るリニアモータに使用する電機子の構成を示す斜視図であって、図２Ａ−Ｃ及び図３Ａはその部分構成図、図３Ｂはその全体構成図である。
【００４４】
電機子４は、図２Ａに示す四角板状の第１単極ユニット５と、図２Ｂに示す四角板状の第２単極ユニット６とを交互に配列し、隣リ合う第１単極ユニット５及び第２単極ユニット６の間に図２Ｃに示すような枠状のスペーサユニット１１を挿入させた構成を有している（図３Ａ参照）。
【００４５】
第１単極ユニット５は、軟質磁性体にて形成されており、可動子１が貫通される四角状の開口部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から開口部５ａに向けて延在しているコア部５ｃとを有する。四角板状の第１単極ユニット５の辺の方向と、開口部５ａの辺の方向とが４５度の角度をなしている。また、第２単極ユニット６は、軟質磁性体にて形成されており、可動子１が貫通される四角状の開口部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から開口部６ａに向けて延在しているコア部６ｃとを有する。四角板状の第２単極ユニット６の辺の方向と、開口部６ａの辺の方向とが４５度の角度をなしている。第２単極ユニット６は、第１単極ユニット５を９０度回転させた構成をなしている。
【００４６】
隣リ合う第１単極ユニット５と第２単極ユニット６との間に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、両単極ユニット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単極ユニット５と第２単極ユニット６とスペーサユニット１１とを、第１単極ユニット５、スペーサユニット１１、第２単極ユニット６、スペーサユニット１１、…の順に交互に配列して重ね合わせて、図３Ａに示すような単相ユニットを構成する。単相ユニットにおいて、隣り合う第１単極ユニット５及び第２単極ユニット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。
【００４７】
第１単極ユニット５と第２単極ユニット６との共通の隙間部分７ａ，７ｂを貫通して第１単極ユニット５におけるコア部５ｃ（図２Ａの上側のコア部５ｃ）に一括して捲き線８ａを巻回するとともに、第１単極ユニット５と第２単極ユニット６との共通の隙間部分７ｃ，７ｄを貫通して第１単極ユニット５における他方のコア部５ｃ（図２Ａの下側のコア部５ｃ）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３Ｂ参照）。
【００４８】
そして、上述した図１に示す可動子１を、図３Ｂ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４は本発明に係るリニアモータ１０の構成を示す斜視図、図５はそのリニアモータ１０の構成を示す一部破断斜視図である。
【００４９】
こ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。
【００５０】
図６は、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６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。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単極ユニット５，第２単極ユニット６の全てのコア部５ｃ，６ｃに磁界が生じる。
【００５１】
なお、上述した例では、隣り合う両単極ユニットの間に、枠状のヨークのみからなるスペーサユニット１１を挿入することにより、各単極ユニット全体を均一の厚さにしても、両単極ユニットのコア部同士が接触しないようにしている。この例では、各単極ユニットにあって、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単極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】
これに対して、各単極ユニットにおいて、コア部の厚さをヨーク部の厚さより薄くして、両単極ユニットを重ね合わせた場合に、両単極ユニットのコア部同士が接触しないように構成しても良い。この例では、上記のようなスペーサユニット１１が不要である。
【００５３】
従来の円筒型リニアモータにあっては、中実のインナーヨークに半径方向に磁化した円筒状磁石を接着させた構成、または中実のインナーヨークに軸方向に磁化した円筒状磁石を接着させた構成などが用いられてきた。このような構成では、インナーヨークが大きくて可動子の質量が重くなり、高速応答性に難があった。これに対して、上述したような可動子１では、インナーヨーク２が中空であって、しかもその内側に発生する磁束を低減することができて角筒状のインナーヨーク２の厚さを薄くできるため、可動子１の軽量化を図ることが可能である。よって、可動子１の応答速度を高めることができる。
【００５４】
また、可動子のインナーヨークを薄くする方法として、磁石の極ピッチを小さくする手法があるが、極ピッチを小さくした場合に、従来の電機子の構造では捲き線の箇所が多くなって形状が大型化する傾向があった。これに対して電機子４では、極毎に捲き線を施さないで一括して捲き線８ａ，８ｂを施しているので、磁極ピッチが小さくても捲き線構造が複雑にならずに簡単であるため、小型化が容易である。
【００５５】
また、リニアモータ１０では、可動子１の断面形状を角形（上記例では四角形）としているため、磁石を複数面（上記例では四面）に分割して配置することが可能であり、しかも平板状の磁石を使用できる。よって、円筒型リニアモータと比べて、使用する磁石の選択を含めた作製の自由度が極めて高く、優れた剛性を有する可動子１の作製も容易に行える。
【００５６】
また、可動子１のインナーヨーク２の隣り合う外側面間における平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置がインナーヨーク２の軸方向（可動子１の移動方向）に偏位している。よって、推力リプル及び／またはディテント力の低減に効果を上げることができ、コギングを解消して滑らかな直線移動を可動子１は実現できる。
【００５７】
また、第１単極ユニット５及び第２単極ユニット６の本体の辺の方向に対して、各単極ユニット５，６の開口部５ａ，６ａの辺の方向を４５度傾けている。よって、電機子４における磁束の流れが円滑となり、磁気飽和が起こりにくい。
【００５８】
なお、上述した実施の形態では、インナーヨーク２の各外側面において各５組ずつ計２０個の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを順次連ねる構成としたが、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単極ユニット５，第２単極ユニット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。
【００５９】
また、上述した実施の形態では、インナーヨーク２の形状を四角筒状としたが、これは一例であり、八角筒状などの他の多角筒状であって良い。
【００６０】
さらに、上述した実施の形態では、第１単極ユニット５のコア部５ｃに一括して捲き線８ａ，８ｂを施すようにしたが、第２単極ユニット６のコア部６ｃに一括して捲き線を施すようにしても良い。
【００６１】
上述した実施の形態では、四角筒状のインナーヨーク２の４つの外側面において、対向する２つの外側面での平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置を同じとし、隣り合う２つの外側面間における平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置が偏位するように構成したが、インナーヨーク２の４つの外側面間における平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置を少しずつ偏位させて全て異なるように構成しても良い。但し、このような構成例にあっても、最大偏位量を、平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの４個一組分の長さの１／４以下とする。
【００６２】
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。
【００６３】
（第２実施の形態）
図７、図８Ａ−Ｃ、図９はそれぞれ、第２実施の形態に係る可動子２１，電機子４，リニアモータ３０の構成を示す斜視図である。これらの図７、図８Ａ−Ｃ、図９において、図１、図２Ａ−Ｃ、図３Ａ，Ｂと同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。
【００６４】
図７に示す可動子２１では、インナーヨーク２の外側面の２つの隅部に軸方向に延在させてリニアガイドレール１２を設けている。さらに、電機子４を構成する第１単極ユニット５，第２単極ユニット６の開口部にリニアガイドレール１２を通すための切欠きが設けられていても良い。４枚の単極ユニットを重ね合わせた図８Ａに示す本体の表面と背面とに、リニアガイドスライダ１３を設けた図８Ｂに示す可動子支持フレーム１４を設けて、単相ユニットの電機子４を構成する（図８Ｃ参照）。そして、図７に示す可動子２１を、図８Ｃに示す電機子４に貫通させることにより、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９参照）。
【００６５】
この第２実施の形態では、リニアガイドレール１２により、可動子２１を横方向から押さえて支持している。よって、剛性をより高めることができる。また、このリニアガイドレール１２によって、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。
【００６６】
（第３実施の形態）
第３実施の形態は、上述した第１実施の形態の変形例である。図１０は、第３実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。この第３実施の形態に係る可動子３１は、第１実施の形態に係る可動子１（図１参照）から可動子の軸方向に磁化された平板状磁石３ｂ，３ｄを除いた構成をなしている。即ち、可動子３１は、四角筒状の軟質磁性体製のインナーヨーク２の各外側面に、２種類の平板状磁石３ａ，３ｃをこの順にインナーヨーク２の軸方向（可動子３１の移動方向）に交互に設置させた構成をなしている。図１０において、白抜矢符は各平板状磁石３ａ，３ｃの磁化方向を示している。平板状磁石（第１平板状磁石）３ａは、インナーヨーク２の外側面に垂直であって内側から外側に向かう方向に磁化した平板状の永久磁石である。一方、平板状磁石（第２平板状磁石）３ｃは、インナーヨーク２の外側面に垂直であって外側から内側に向かう方向に磁化した平板状の永久磁石である。よって、平板状磁石３ａと平板状磁石３ｃとの磁化方向は、インナーヨーク２の外側面に垂直な方向であって逆向きになる。
【００６７】
そして、インナーヨーク２の外側面間におけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置が、２種類一組の平板状磁石３ａ，３ｃの長さの合計の１／４以下の寸法だけ偏位している。図１０に示した例では、四角筒状のインナーヨーク２の４つの外側面において、対向する２つの外側面間におけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置は同じであるが、隣り合う２つの外側面間におけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置は偏位している。
【００６８】
第３実施の形態に係る電機子の構成は、上述した第１実施の形態に係る電機子４の構成（図２Ａ−Ｃ、図３Ａ，Ｂ参照）と同じである。
【００６９】
この第３実施の形態に係るリニアモータの場合にも、電機子４が固定子として機能し、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３１が電機子４（固定子）に対して往復直線運動を行う。この際、可動子３１のインナーヨーク２の隣り合う外側面間における平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置がインナーヨーク２の軸方向（可動子３１の移動方向）に偏位している。よって、推力リプル及び／またはディテント力の低減に効果を上げることができ、コギングが解消されて可動子３１の滑らかな直線移動が実現される。
【００７０】
なお、各５組ずつ計１０個の平板状磁石３ａ，３ｃを順次連ねる構成としたが、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、インナーヨーク２の形状を四角筒状としたが、これは一例であり、八角筒状などの他の多角筒状であって良い。四角筒状のインナーヨーク２の４つの外側面において、対向する２つの外側面での平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置を同じとし、隣り合う２つの外側面間における平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置が偏位するように構成したが、インナーヨーク２の４つの外側面間における平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置を少しずつ偏位させて全て異なるように構成しても良い。但し、このような構成例にあっても、最大偏位量を、平板状磁石３ａ，３ｃの２個一組分の長さの１／４以下とする。
【００７１】
（第４実施の形態）
第４実施の形態は、２相駆動を一つのコアユニットで行うようにしたものである。上述した第１または第３実施の形態では３相駆動であるため、３個の電機子を直線状に配置して、それらに可動子を貫通させるようにした構成となっている。したがって、構成されるリニアモータの全長が長いという難点がある。以下に説明する第４実施の形態は、２相駆動を一つのコアユニットで行うように構成して、３相分離独立型の問題点であった全長が長いことを大幅に改良したものである。
【００７２】
図１１は、本発明の第４実施の形態に係る可動子の構成を示す斜視図である。可動子４１は、四角筒状の軟質磁性体製のインナーヨーク２の４つの各外側面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、４種類の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄをこの順にインナーヨーク２の軸方向（可動子４１の移動方向）に交互に設置させた構成をなしている。図１１において、白抜矢符は各平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの磁化方向を示している。平板状磁石（第１平板状磁石）３ａは、インナーヨーク２の外側面に垂直であって内側から外側に向かう方向に磁化した平板状の永久磁石である。一方、平板状磁石（第２平板状磁石）３ｃは、インナーヨーク２の外側面に垂直であって外側から内側に向かう方向に磁化した平板状の永久磁石である。よって、平板状磁石３ａと平板状磁石３ｃとの磁化方向は、インナーヨーク２の外側面に垂直な方向であって逆向きになる。
【００７３】
また、平板状磁石３ｂ，３ｄは、インナーヨーク２の軸方向（外側面の長手方向）であって隣り合う平板状磁石３ｃから隣り合う平板状磁石３ａに向かう向きに磁化した平板状の永久磁石である。よって、平板状磁石３ｂと平板状磁石３ｄとの磁化方向は、インナーヨーク２の軸方向であって逆向きになる。
【００７４】
そして、インナーヨーク２の上側の隣り合う２つの外側面２ａ，２ｂにおけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、インナーヨーク２の下側の隣り合う２つの外側面２ｃ，２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とは、４種類一組の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの長さの合計の１／４の寸法（界磁周期をλとした場合にλ／４、電気角で９０度）だけ偏位している。
【００７５】
第４実施の形態に係る電機子の構成は、上述した第１実施の形態に係る電機子４の構成（図２Ａ−Ｃ、図３Ａ，Ｂ参照）と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
図１２は第４実施の形態に係るリニアモータ５０の構成を示す斜視図、図１３はそのリニアモータ５０の構成を示す一部破断斜視図である。第１単極ユニット５Ａ、スペーサユニット１１Ａ、第２単極ユニット６Ａ、スペーサユニット１１Ｃ、第１単極ユニット５Ｂ、スペーサユニット１１Ｂ、第２単極ユニット６Ｂの順に、これらのユニットが交互に配列して重ね合わされて、電機子４は構成されている。そして、上述した図１１に示す可動子４１を、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（図３Ｂ参照）、第４実施の形態に係る２相駆動のリニアモータ５０が構成される。
【００７７】
この際、可動子４１におけるインナーヨーク２の上側の隣り合う外側面２ａ，２ｂが、第１単極ユニット５Ａ，５Ｂにおける上側のコア部５ｃ（第１の捲き線としての上側の捲き線８ａ）に対向し、インナーヨーク２の下側の隣り合う外側面２ｃ，２ｄが、第１単極ユニット５Ａ，５Ｂにおける下側のコア部５ｃ（第２の捲き線としての下側の捲き線８ｂ）に対向するように、可動子４１を電機子４の中空部９に貫通させる。
【００７８】
そして、捲き線８ａと捲き線８ｂとにおいて通電の位相が９０度異なるように、捲き線８ａには正弦波状の電流を流し、捲き線８ｂには余弦波状の電流を流す。このリニアモータ５０の場合にも、電機子４が固定子として機能する。捲き線８ａ，８ｂに位相が９０度異なる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４１に連続的に推力を発生させることができて、可動子４１が電機子４（固定子）に対して往復直線運動を行う。この際、電機子４の上側のコア部５ｃと下側のコア部５ｃとで交互に推力のピークが得られるため、１つのコアユニットにて連続した推力が得られて、２相駆動のリニアモータ５０を実現できる。
【００７９】
前述したような第１，第３実施の形態に係る３相独立型のリニアモータにあっては、３個の電機子が必要であり、また隣り合う電機子間に位相を調整するための相間スペースを設ける必要があるため、その全長が長くなるという難点がある。これに対して上述したような第４実施の形態に係るリニアモータでは、１個の電機子にて可動子の移動を行えるため、その全長の大幅な短尺化を図ることができる。よって、狭い領域であってもその利用が可能となり、リニアモータの利用範囲が拡大する。
【００８０】
勿論、この第４実施の形態でも、第１，第３実施の形態において前述したと同様な利点を有する。つまり、隣り合う両単極ユニットの間にスペーサユニット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを挿入するようにしたので、各単極ユニットにおける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単極ユニットを利用できるため、作製処理の簡素化を図れる。また、中実のインナーヨークに半径方向に磁化した円筒状磁石を接着させた構成、または中実のインナーヨークに軸方向に磁化した円筒状磁石を接着させた構成などを用いた従来の円筒型リニアモータにあっては、インナーヨークが大きくて可動子の質量が重くなり、高速応答性に難があったが、第４実施の形態に係る可動子４１では、インナーヨーク２が中空であって、しかもその内側に発生する磁束を低減することができて角筒状のインナーヨーク２の厚さを薄くできるため、可動子４１の軽量化を図ることが可能である。よって、可動子４１の応答速度を高めることができる。
【００８１】
また、可動子のインナーヨークを薄くする方法として、磁石の極ピッチを小さくする手法があるが、極ピッチを小さくした場合に、従来の電機子の構造では捲き線の箇所が多くなって形状が大型化する傾向があったが、第４実施の形態に係る電機子４では、極毎に捲き線を施さないで一括して捲き線８ａ，８ｂを施しているので、磁極ピッチが小さくても捲き線構造が複雑にならずに簡単であるため、小型化が容易である。
【００８２】
また、第４実施の形態に係るリニアモータ５０では、可動子４１の断面形状を四角形としているため、磁石を四面に分割して配置することが可能であり、しかも平板状の磁石を使用できる。よって、円筒型リニアモータと比べて、使用する磁石の選択を含めた作製の自由度が極めて高く、優れた剛性を有する可動子４１の作製も容易に行える。また、第１単極ユニット５Ａ，５Ｂ及び第２単極ユニット６Ａ，６Ｂの本体の辺の方向に対して、各単極ユニット５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂの開口部５ａ，６ａの辺の方向を４５度傾けている。よって、電機子４における磁束の流れが円滑となり、磁気飽和が起こりにくい。
【００８３】
なお、各５組ずつ計２０個の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを順次連ねる構成としたが、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単極ユニット５Ａ，５Ｂ，第２単極ユニット６Ａ，６Ｂ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、その組数も任意の数であって良い。また、捲き線８ａに正弦波状の電流、捲き線８ｂに余弦波状の電流をそれぞれ流すようにしたが、これは例示であり、捲き線８ａと捲き線８ｂとに電気角で９０度位相が異なるような電流を流せば良い。例えば、捲き線８ａ、捲き線８ｂに通電する電流波形は、互いに電気角で９０度位相が異なる矩形波状または台形波状であっても良い。
【００８４】
ところで、２相駆動のリニアモータにあっては、推力リプル、ディテント力が大きくなるという問題が従来から存在しており、第４実施の形態においても、この問題が懸念される。以下、この第４実施の形態における推力リプル及びディテント力を低減する手法について説明する。第４実施の形態では、可動子４１における平板状磁石の配列、及び、電機子４の磁極歯（ティース）の間隔を調整することにより、２相駆動方式のリニアモータで問題となる推力リプル、ディテント力の低減化を図る。
【００８５】
２相駆動方式のリニアモータでは、２次、４次、６次、８次の各高調波次数において推力リプル、ディテント力の高調波成分が大きくなる。そこで、各次数での高調波成分を低減する工夫についてそれぞれ説明する。下記に示す例では、１８０度位相がずれた２つの正弦波を加算すると互いに相殺され、１８０度位相がずれた２つの余弦波を加算すると互いに相殺されるという原理に基づいている。
【００８６】
〈２次及び６次の高調波成分の低減〉
図１４は、標準的な電機子４の断面図である。上述したように（図１２，１３参照）、第１単極ユニット５Ａ、スペーサユニット１１Ａ、第２単極ユニット６Ａ、スペーサユニット１１Ｃ、第１単極ユニット５Ｂ、スペーサユニット１１Ｂ、第２単極ユニット６Ｂの順に交互に配列して一体化して電機子４は構成されている。図１４の例では、３枚のスペーサユニット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは同一の厚さであり、第１単極ユニット５Ａ、第２単極ユニット６Ａ、第１単極ユニット５Ｂ、第２単極ユニット６Ｂは均等に配置されている。なお、第１単極ユニット５Ａ、スペーサユニット１１Ａ及び第２単極ユニット６Ａの一組を第１ブロック５１と称し、第１単極ユニット５Ｂ、スペーサユニット１１Ｂ及び第２単極ユニット６Ｂの一組を第２ブロック５２と称する。
【００８７】
図１５は、２次及び６次の高調波成分を低減するための手法を説明するための電機子４の断面図である。図１５では、図１４に示すような各単極ユニットの均等配置から電気角９０度分だけ広げている。つまり、第１ブロック５１と第２ブロック５２との間隔（第２単極ユニット６Ａと第１単極ユニット５Ｂとの間隔）を電気角９０度（界磁周期をλとした場合に長さλ／４）分だけ広げて、第１単極ユニット５Ａと第２単極ユニット６Ａとの間、及び第１単極ユニット５Ｂと第２単極ユニット６Ｂとの間より広くしている。このような構成は、図１４に示す例に比べて、スペーサユニット１１Ｃの厚さを厚くすることにより（より厚いスペーサユニット１１Ｃを用いることにより）容易に達成できる。
【００８８】
第１ブロック５１と第２ブロック５２との間で電気角９０度分だけ広げることにより、２次の高調波では１８０度（＝９０度×２）のずれが生じ、第１ブロック５１及び第２ブロック５２間の加算で相殺されるため、２次の高調波成分は低減する。また、６次の高調波では５４０度（＝９０度×６）のずれが生じてブロック間で相殺されるため、６次の高調波成分も低減する。このように第１ブロック５１と第２ブロック５２との間隔（磁極歯の間隔）を調整することにより、推力リプル、ディテント力の２次及び６次の各高調波成分を低減させている。
【００８９】
〈４次の高調波成分の低減〉
図１６は、４次の高調波成分を低減するための手法を説明するための可動子４１の斜視図である。インナーヨーク２の上側の外側面２ａ，２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と下側の外側面２ｃ，２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置との電気角９０度（長さλ／４）分偏位させた状態を維持したままで、上側の外側面２ａにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と同じく上側の外側面２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とを電気角４５度（長さλ／８）分偏位させると共に、下側の外側面２ｃにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と同じく下側の外側面２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とを電気角４５度（長さλ／８）分偏位させる。
【００９０】
隣り合う外側面間で平板状磁石の設置位置を電気角４５度分だけ偏位させることにより、４次の高調波では１８０度（＝４５度×４）のずれが生じ、隣り合う外側面間の加算で相殺されるため、４次の高調波成分は低減する。このようにインナーヨーク２の各外側面での平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置を調整することにより、推力リプル、ディテント力の４次の各高調波成分を低減させている。
【００９１】
〈８次の高調波成分の低減〉
図１７は、８次の高調波成分を低減するための手法を説明するための電機子４の断面図である。上述した図１５に示したようなスペーサユニット１１Ｃの厚さの調整を行った後の第１ブロック５１及び第２ブロック５２の重心位置を変えずに、第１単極ユニット５Ａと第２単極ユニット６Ａとの間、及び第１単極ユニット５Ｂと第２単極ユニット６Ｂとの間をそれぞれ電気角２２．５度（長さλ／１６）分だけ広げている（白抜矢符参照）。このような構成は、スペーサユニット１１Ａ，１１Ｂの厚さを厚くすることにより（より厚いスペーサユニット１１Ａ，１１Ｂを用いることにより）容易に達成できる。
【００９２】
第１単極ユニットと第２単極ユニットとの間を電気角２２．５度分だけ広げることにより、８次の高調波では１８０度（＝２２．５度×８）のずれが生じ、隣り合う単極ユニット間の加算で相殺されるため、８次の高調波成分は低減する。このように両ブロック内における第１単極ユニット、第２単極ユニット間の間隔（磁極歯の間隔）を調整することにより、推力リプル、ディテント力の８次の各高調波成分を低減させている。
【００９３】
なお、上述した手法（第１低減手法）は一例であり、推力リプル、ディテント力の各次の高調波成分を低減する手法はこれに限らず、他の手法を用いても良い。各次の高調波成分の他の低減手法について下記に説明する。
【００９４】
（第２低減手法）
この手法では、推力リプル、ディテント力の２次及び６次の高調波成分を可動子の磁石配列の調整にて低減させ、４次の高調波成分を電機子の両ブロック間の間隔の調整にて低減させ、８次の高調波成分を各ブロック内における第１単極ユニット、第２単極ユニット間の間隔の調整にて低減させるようにする。
【００９５】
（第３低減手法）
この手法では、推力リプル、ディテント力の２次及び６次の高調波成分を電機子の両ブロック間の間隔の調整にて低減させ、４次の高調波成分を各ブロック内における第１単極ユニット、第２単極ユニット間の間隔の調整にて低減させ、８次の高調波成分を可動子の磁石配列の調整にて低減させるようにする。
【００９６】
（第５実施の形態）
第４実施の形態において、第３実施の形態と同様に、可動子の軸方向に磁化された平板状磁石３ｂ，３ｄを設けない構成としても良い。
【００９７】
即ち、可動子は、四角筒状の軟質磁性体製のインナーヨーク２の各外側面２ａ−２ｄに、２種類の平板状磁石３ａ，３ｃをこの順にインナーヨーク２の軸方向（可動子の移動方向）に交互に設置させた構成をなし、インナーヨーク２の上側の外側面２ａ，２ｂでの平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置と、インナーヨーク２の下側の外側面２ｃ，２ｄでの平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置とは、２種類一組の平板状磁石３ａ，３ｃの長さの１／４の寸法（界磁周期をλとした場合にλ／４、電気角で９０度）だけ偏位している。
【００９８】
また、推力リプル、ディテント力の２次、４次、６次、８次の高調波成分を低減するために、前述した第４実施の形態と同様に、インナーヨーク２の上側の外側面２ａ，２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置と下側の外側面２ｃ，２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置との電気角９０度分偏位させた状態を維持したままで、上側の外側面２ａにおける平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置と同じく上側の外側面２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置とを所定の電気角度分（２次及び６次については９０度、４次については４５度、８次については２２．５度）偏位させると共に、下側の外側面２ｃにおける平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置と同じく下側の外側面２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｃの設置位置とを所定の電気角度分（２次及び６次については９０度、４次については４５度、８次については２２．５度）偏位させる。
【００９９】
なお、上述した第４，第５実施の形態においても、第２実施の形態と同様に、可動子４１におけるインナーヨーク２の外側面の２つの隅部に延在させてリニアガイドレール１２（図７参照）を設け、さらに電機子４を構成する第１単極ユニット５，第２単極ユニット６の開口部にリニアガイドレール１２を通すための切欠きを設けるように構成しても良い。
【０１００】
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。
【０１０１】
（第１実施の形態による実施例）
まず、リニアモータに用いる可動子１として、図１に示すような四角筒状のインナーヨークと平板状の永久磁石とを含んだ可動子を作製した。使用するインナーヨーク２は、純鉄製の四角筒状であり、その外側形状は２２ｍｍ角、内側形状は１８ｍｍ角である。
【０１０２】
このようなインナーヨーク２の４つの外側面それぞれに、４種類１組の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを１０組だけインナーヨーク２の軸方向（可動子１の移動方向）に連ねて接着させた。平板状磁石３ａは、長さ１０ｍｍ，幅２２ｍｍ，高さ４ｍｍで可動子１の内側（移動方向軸中心）から外側に向かう高さ方向に磁化させた永久磁石であり、平板状磁石３ｃは、長さ１０ｍｍ，幅２２ｍｍ，高さ４ｍｍで可動子１の外側から内側に向かう高さ方向に磁化させた永久磁石である。平板状磁石３ａ、平板状磁石３ｃの磁化方向は高さ方向（インナーヨーク２の外側面に垂直な方向）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）。
【０１０３】
また、平板状磁石３ｂは、長さ２ｍｍ，幅２２ｍｍ，高さ４ｍｍで可動子１の平板状磁石３ｃから平板状磁石３ａへ向かう長さ方向に磁化させた永久磁石であり、平板状磁石３ｄは、長さ２ｍｍ，幅２２ｍｍ，高さ４ｍｍで可動子１の平板状磁石３ｃから平板状磁石３ａへ向かう長さ方向に磁化させた永久磁石である。平板状磁石３ｂ、平板状磁石３ｄの磁化方向は長さ方向（可動子１の移動方向）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）。
【０１０４】
よって、これらの１０組４０個の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを連ねた長さは２４０ｍｍ（＝（１０ｍｍ＋２ｍｍ＋１０ｍｍ＋２ｍｍ）×１０）となる。これらの平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置を、隣り合うインナーヨーク２の外側面間において、平板状磁石３ｂまたは３ｄの長さ分（２ｍｍ）だけ偏位させている。
【０１０５】
次に、電機子４を作製した。図１８Ａ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単極ユニット５、第２単極ユニット６を作製した（図２Ａ，Ｂ参照）。また、図１８Ｂ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２Ｃ参照）。
【０１０６】
このようにして作製した各ユニットを、第１単極ユニット５、スペーサユニット１１、第２単極ユニット６、スペーサユニット１１、第１単極ユニット５、スペーサユニット１１、第２単極ユニット６の順に重ね合わせて、単相分のユニットを構成した（図３Ａ参照）。この単相分のユニットの厚さは４４ｍｍ（＝８ｍｍ×４＋４ｍｍ×３）である。また、磁極ピッチは１２ｍｍ（＝８ｍｍ＋４ｍｍ）である。
【０１０７】
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、その上に導線を２箇所に１００回づつ捲きつけた（図３Ｂ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。
【０１０８】
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２０ｍｍ（＝１２ｍｍ×（１＋２／３））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４参照）、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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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１９に示す。図１９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。
【０１１１】
図１９に示すように、７００Ｎを超える最大推力が得られている。可動子１の質量が１．１ｋｇであったため、推力／可動子質量比は６３７Ｎ／ｋｇとなる。７００Ｎの推力が得られる他の方式における従来のリニアモータ（特開２００２−３５９９６２号公報）では、可動子の質量が３ｋｇ以上必要であるため、その推力／可動子質量比は２３３Ｎ／ｋｇ以下である。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１／３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。
【０１１２】
（第４実施の形態による実施例）
一つのコアユニットにて２相駆動を行う第４実施の形態の実施例について説明する。図２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃはそれぞれ、可動子４１を電機子４に貫通させた状態を示す上面図、側面図、断面図である。この実施例では、第２実施の形態で説明したリニアガイドレール１２、リニアガイドスライダ１３及び可動子支持フレーム１４を備えている。
【０１１３】
まず、リニアモータに用いる可動子４１として、図１１に示すような四角筒状のインナーヨークと平板状の永久磁石とを含んだ可動子を作製した。使用するインナーヨーク２は、純鉄製の四角筒状であり、その外側形状は３２ｍｍ角、内側形状は２６ｍｍ角である。
【０１１４】
このようなインナーヨーク２の４つの外側面２ａ−２ｄそれぞれに、４種類１組の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを複数組インナーヨーク２の軸方向（可動子４１の移動方向）に連ねて接着させた。平板状磁石３ａは、長さ１０ｍｍ，幅２５ｍｍ，高さ４ｍｍで可動子４１の内側（移動方向軸中心）から外側に向かう高さ方向に磁化させた永久磁石であり、平板状磁石３ｃは、長さ１０ｍｍ，幅２５ｍｍ，高さ４ｍｍで可動子４１の外側から内側に向かう高さ方向に磁化させた永久磁石である。平板状磁石３ａ、平板状磁石３ｃの磁化方向は高さ方向（インナーヨーク２の外側面に垂直な方向）に向いているが、その方向は互いに逆方向である（図１１の白抜矢符参照）。
【０１１５】
また、平板状磁石３ｂは、長さ２ｍｍ，幅２５ｍｍ，高さ４ｍｍで可動子４１の平板状磁石３ｃから平板状磁石３ａへ向かう長さ方向に磁化させた永久磁石であり、平板状磁石３ｄは、長さ２ｍｍ，幅２５ｍｍ，高さ４ｍｍで可動子４１の平板状磁石３ｃから平板状磁石３ａへ向かう長さ方向に磁化させた永久磁石である。平板状磁石３ｂ、平板状磁石３ｄの磁化方向は長さ方向（可動子４１の移動方向）に向いているが、その方向は互いに逆方向である（図１１の白抜矢符参照）。
【０１１６】
インナーヨーク２の上側の隣り合う外側面２ａ，２ｂにおけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、インナーヨーク２の下側の隣り合う外側面２ｃ，２ｄにおけるこれらの平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とは、可動子４１の移動方向（軸方向）に６ｍｍだけ偏位している。４種類一組の平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの長さの合計は２４ｍｍであり、この６ｍｍ分の偏位は、界磁周期（λ）である磁石配列周期２４ｍｍの１／４の寸法（λ／４：電気角９０度分）の偏位に該当する。
【０１１７】
また、上側の外側面２ａにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、同じく上側の外側面２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とは、可動子４１の移動方向に３ｍｍだけ偏位しており、下側の外側面２ｃにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、同じく下側の外側面２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とは、可動子４１の移動方向に３ｍｍだけ偏位している。この３ｍｍ分の偏位は、図１６により説明した電気角４５度分（界磁周期（λ）２４ｍｍの１／８の寸法λ／８）の偏位に該当する。以上のようにして、長さ１４１ｍｍ，幅２５ｍｍ，高さ４ｍｍの可動子４１を作製した。
【０１１８】
次に、電機子４を作製した。図２１Ａ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単極ユニット５（５Ａ，５Ｂ）、第２単極ユニット６（６Ａ，６Ｂ）を作製した。また、図２１Ｂ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切り出し、切り出した７枚を重ねて接着して厚さ３．５ｍｍの２個のスペーサユニット１１（スペーサユニット１１Ａ，１１Ｂ）を作製すると共に、切り出した１３枚を重ねて接着して厚さ６．５ｍｍの１個のスペーサユニット１１（スペーサユニット１１Ｃ）を作製した。
【０１１９】
このようにして作製した各ユニットを、第１単極ユニット５Ａ、スペーサユニット１１Ａ、第２単極ユニット６Ａ、スペーサユニット１１Ｃ、第１単極ユニット５Ｂ、スペーサユニット１１Ｂ、第２単極ユニット６Ｂの順に重ね合わせて、長さ８０ｍｍ，幅８０ｍｍ，高さ５３．５ｍｍ（＝１０ｍｍ×４＋３．５ｍｍ×２＋６．５ｍｍ×１）のコアユニットを構成した。なお、このような各スペーサユニット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの厚さは、推力リプル、ディテント力の２次及び６次、８次の各高調波成分を低減すべく、図１５，図１７により説明した磁極歯の間隔を調整するために適宜設定される。
【０１２０】
図２２に、この第１低減手法によるコアユニットの断面図を示す。この例では、推力リプル、ディテント力の２次及び６次の高調波成分を低減すべく、両ブロック５１，５２間の間隔を、界磁周期λ（＝２４ｍｍ）とした場合のλ／４（電気角９０度）に相当する６ｍｍだけ広げ、また、８次の高調波成分を低減すべく、各ブロック５１，５２内における、第１単極ユニット５Ａと第２単極ユニット６Ａとの間隔及び第１単極ユニット５Ｂと第２単極ユニット６Ｂとの間隔（磁極歯の間隔）を、λ／１６（電気角２２．５度）に相当する１．５ｍｍだけ広げる。この結果、基本のスペーサユニットの厚さを２ｍｍとして、スペーサユニット１１Ａ，１１Ｂの厚さは３．５ｍｍ、スペーサユニット１１Ｃの厚さは６．５ｍｍに設定される。
【０１２１】
このコアユニットに対して、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、その上に導線を２箇所に１００回づつ捲きつけた。そして、これらの捲き線８ａ、捲き線８ｂにはそれぞれ、正弦波形の駆動電流、余弦波形の駆動電流を印加する。
【０１２２】
このような電機子の２個の駆動コイルを２相駆動用モータコントローラに接続し、可動子の先端に位置センサを取り付けて、２相駆動用モータコントローラに位置信号を入力させ、リニアモータの推力特性を測定した。その測定結果を図２３に示す。図２３の横軸は、駆動電流の実効値×コイルの捲き数である。
【０１２３】
図２３に示すように、推力と駆動電流とが比例する範囲で１６０Ｎ程度の推力が得られており、また、２００Ｎ以上の最大推力が得られている。このような優れた特性を、第４実施の形態では、全長わずか６５ｍｍ程度の電機子にて達成している。
【０１２４】
従来例である相独立型のリニアモータ（特開２００８−２２８５４５号公報）、または前述した３相駆動型のリニアモータにて、この第４実施の形態と同程度の推力特性を得るためには、全長１５０ｍｍ程度の電機子の長さが必要であり、第４実施の形態では半分以下の短尺化を実現できている。第４実施の形態に係るリニアモータは、以上のように小型化及び省スペース化を図れるので、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸３軸駆動ステージのように重ねて使用する用途に最適なリニアモータである。
【０１２５】
（第２低減手法での実施例）
この第２低減手法では、推力リプル、ディテント力の２次及び６次の高調波成分を可動子４１の磁石配列の調整にて低減させ、４次の高調波成分を電機子４の両ブロック５１，５２間の間隔の調整にて低減させ、８次の高調波成分をブロック５１内における第１単極ユニット５Ａ，第２単極ユニット６Ａ間の間隔及びブロック５２内における第１単極ユニット５Ｂ，第２単極ユニット６Ｂ間の間隔の調整にて低減させる。
【０１２６】
インナーヨーク２の上側の隣り合う外側面２ａ，２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、インナーヨーク２の下側の隣り合う外側面２ｃ，２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とを、可動子４１の移動方向（軸方向）に６ｍｍ（λ／４：電気角９０度分）だけ偏位させた上に、上側の外側面２ａにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、同じく上側の外側面２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とを、可動子４１の移動方向に６ｍｍ（λ／４：電気角９０度分）だけ偏位させ、下側の外側面２ｃにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、同じく下側の外側面２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とを、可動子４１の移動方向に６ｍｍ（λ／４：電気角９０度分）だけ偏位させている。
【０１２７】
図２４は、第２低減手法によるコアユニットの断面図を示す。この例では、推力リプル、ディテント力の４次の高調波成分を低減すべく、両ブロック５１，５２間の間隔を、界磁周期λ（＝２４ｍｍ）とした場合のλ／８（電気角４５度）に相当する３ｍｍだけ広げ、また、８次の高調波成分を低減すべく、各ブロック５１，５２内における、第１単極ユニット５Ａと第２単極ユニット６Ａとの間隔及び第１単極ユニット５Ｂと第２単極ユニット６Ｂとの間隔（磁極歯の間隔）を、λ／１６（電気角２２．５度）に相当する１．５ｍｍだけ広げる。この結果、磁極歯の間隔を均等に１．５ｍｍだけ広げたことになる。このコアユニットでは、各スペーサユニット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの厚さが何れも３．５ｍｍであり、コアユニット全体の高さは５０．５ｍｍ（＝１０ｍｍ×４＋３．５ｍｍ×３）になる。
【０１２８】
（第３低減手法での実施例）
この手法では、推力リプル、ディテント力の２次及び６次の高調波成分を電機子４の両ブロック５１，５２間の間隔の調整にて低減させ、４次の高調波成分をブロック５１内における第１単極ユニット５Ａ，第２単極ユニット６Ａ間の間隔及びブロック５２内における第１単極ユニット５Ｂ，第２単極ユニット６Ｂ間の間隔の調整にて低減させ、８次の高調波成分を可動子４１の磁石配列の調整にて低減させる。
【０１２９】
図２５は、第３低減手法によるコアユニットの断面図を示す。この例では、推力リプル、ディテント力の２次及び６次の高調波成分を低減すべく、両ブロック５１，５２間の間隔を、界磁周期λ（＝２４ｍｍ）とした場合のλ／４（電気角９０度）に相当する６ｍｍだけ広げ、また、４次の高調波成分を低減すべく、各ブロック５１，５２内における、第１単極ユニット５Ａと第２単極ユニット６Ａとの間隔及び第１単極ユニット５Ｂと第２単極ユニット６Ｂとの間隔（磁極歯の間隔）を、λ／８（電気角４５度）に相当する３ｍｍだけ広げる。この結果、磁極歯の間隔を均等に３ｍｍだけ広げたことになる。このコアユニットでは、各スペーサユニット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの厚さが何れも５ｍｍであり、コアユニット全体の高さは５５ｍｍ（＝１０ｍｍ×４＋５ｍｍ×３）になる。
【０１３０】
また、インナーヨーク２の上側の隣り合う外側面２ａ，２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、インナーヨーク２の下側の隣り合う外側面２ｃ，２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とを、可動子４１の移動方向（軸方向）に６ｍｍ（λ／４：電気角９０度分）だけ偏位させた上に、上側の外側面２ａにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、同じく上側の外側面２ｂにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とを、可動子４１の移動方向に１．５ｍｍ（λ／１６：電気角２２．５度分）だけ偏位させ、下側の外側面２ｃにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置と、同じく下側の外側面２ｄにおける平板状磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの設置位置とを、可動子４１の移動方向に１．５ｍｍ（λ／１６：電気角２２．５度分）だけ偏位させている。
【０１３１】
（第５実施の形態による実施例）
前述した第４実施の形態による実施例と同様に作製した電機子の２個の駆動コイルを２相駆動用モータコントローラに接続し、可動子の先端に位置センサを取り付けて、２相駆動用モータコントローラに位置信号を入力させ、リニアモータの推力特性を測定した。その測定結果を図２６に示す。図２６の横軸は、駆動電流の実効値×コイルの捲き数である。
【０１３２】
図２６に示すように、推力と駆動電流とが比例する範囲で１４０Ｎ程度の推力が得られている。この推力の数値は、第４実施の形態による実施例（１６０Ｎ程度）と比較すると、可動子の軸方向に磁化された平板状磁石を設けていない分だけ少し低くなっている。但し、相独立型のリニアモータまたは３相駆動型のリニアモータと比べて、短尺化を実現できており、小型化及び省スペース化を図れる。
【符号の説明】
【０１３３】
１，２１，３１，４１  可動子
２  インナーヨーク
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  外側面
３ａ  平板状磁石（インナーヨークの外側面に垂直に内側から外側へ磁化した磁石：第１平板状磁石）
３ｂ  平板状磁石（インナーヨークの軸方向に磁化した磁石）
３ｃ  平板状磁石（インナーヨークの外側面に垂直に外側から内側へ磁化した磁石：第２平板状磁石）
３ｄ  平板状磁石（インナーヨークの軸方向に磁化した磁石）
４  電機子
５，５Ａ，５Ｂ  第１単極ユニット
６，６Ａ，６Ｂ  第２単極ユニット
５ａ，６ａ  開口部
５ｂ，６ｂ  ヨーク部
５ｃ，６ｃ  コア部
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  隙間部分
８ａ，８ｂ  捲き線
９  中空部
１０，３０，５０  リニアモータ
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  スペーサユニット
１２  リニアガイドレール
１３  リニアガイドスライダ
１４  可動子支持フレーム
【図１】
0005510338.tif 000002
【図２Ａ】
0005510338.tif 000003
【図２Ｂ】
0005510338.tif 000004
【図２Ｃ】
0005510338.tif 000005
【図３Ａ】
0005510338.tif 000006
【図３Ｂ】
0005510338.tif 000007
【図４】
0005510338.tif 000008
【図５】
0005510338.tif 000009
【図６】
0005510338.tif 000010
【図７】
0005510338.tif 000011
【図８Ａ】
0005510338.tif 000012
【図８Ｂ】
0005510338.tif 000013
【図８Ｃ】
0005510338.tif 000014
【図９】
0005510338.tif 000015
【図１０】
0005510338.tif 000016
【図１１】
0005510338.tif 000017
【図１２】
0005510338.tif 000018
【図１３】
0005510338.tif 000019
【図１４】
0005510338.tif 000020
【図１５】
0005510338.tif 000021
【図１６】
0005510338.tif 000022
【図１７】
0005510338.tif 000023
【図１８Ａ】
0005510338.tif 000024
【図１８Ｂ】
0005510338.tif 000025
【図１９】
0005510338.tif 000026
【図２０Ａ】
0005510338.tif 000027
【図２０Ｂ】
0005510338.tif 000028
【図２０Ｃ】
0005510338.tif 000029
【図２１Ａ】
0005510338.tif 000030
【図２１Ｂ】
0005510338.tif 000031
【図２２】
0005510338.tif 000032
【図２３】
0005510338.tif 000033
【図２４】
0005510338.tif 000034
【図２５】
0005510338.tif 000035
【図２６】
0005510338.tif 000036