(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボイスコイル型リニアモータユニットを並列配置して構成したリニアモータであって、
前記リニアモータユニットは、１つの内ヨークの軸芯方向に沿って複数区間に分けて巻回したコイルを有する内ヨークユニットと、前記内ヨークユニットが挿通され、複数区間のコイルに対向した複数個の外ヨークユニットとで構成され、
前記内ヨークユニットの隣り合うコイルを電流の向きが逆になるように配設し、前記外ヨークユニットの筒状中空部を有する外ヨーク内周面に前記コイルとの対向面が単一極のマグネットを設け、隣り合う外ヨークユニットの磁極が異磁極になるように配設し、
複数のリニアモータユニットを並行配置するとき、隣接する外ヨークユニットが異磁極になるように外ヨーク同士を連結するとともに、隣接するコイル電流の向きが逆になるように内ヨークユニットを配設することで、
前記外ヨークと前記内ヨークと前記マグネットとで閉磁路を形成し、
前記コイルに通電することによって、連結した前記外ヨークと前記内ヨークが、前記閉磁路から発生する磁界と前記コイルから発生する磁界との磁気作用で相対移動するリニアモータ。
【請求項２】
複数のボイスコイル型リニアモータユニットを並列配置して構成したリニアモータであって、
前記リニアモータユニットは、１つの内ヨークに軸芯方向に沿って複数区間に分けてマグネットを設けた内ヨークユニットと、前記内ヨークユニットが挿通され、複数区間のマグネットに対向した複数個の外ヨークユニットとで構成され、
前記内ヨークユニットのマグネットは、外周面が単一極で隣り合う区間が異磁極になるように配設し、前記外ヨークユニットは、筒状の中空部を有する外ヨーク内周面にマグネットと対向する軸芯方向に沿って巻回したコイルを有し、隣り合う外ヨークユニットのコイル電流の向きが逆になるように配設し、
複数のリニアモータユニットを並行配置するとき、隣接する外ヨークユニットのコイル電流の向きが逆になるように外ヨークを連結するとともに、隣接する内ヨークユニットのマグネットが異磁極になるように配設することで、
前記外ヨークと前記内ヨークと前記マグネットとで閉磁路を形成し、
前記コイルに通電することによって、連結した前記外ヨークと前記内ヨークが、前記閉磁路から発生する磁界と前記コイルから発生する磁界との磁気作用で相対移動するリニアモータ。
【請求項３】
筒状の中空部を有する外ヨークとその中空部内周面のほぼ全面を覆うように固着した環状のマグネットとからなる可動ユニットと、
柱状の内ヨークとその外周部に２区間に分けて電流の向きが逆になるように巻回したコイルとからなる固定ユニットと、
２つの可動ユニット間を連結して可動ストローク分の一定間隔に保つ保持手段とを備え、
前記固定ユニットのコイル電流が互いに逆向きになるように並行に配置し、４区間のコイルに対向させて互いに隣り合うマグネット内周面が異磁極になるように４つの可動ユニットを装着し、固定ユニットの両端部を連結ブロックで連結し、２組の並行配置させた可動ユニットの外ヨーク同士を面接合し、前記連結ブロックの側と前記外ヨークとの間には、前記コイルの外周部とマグネットの内周面とのギャップをほぼ均等に保持するガイド機構を設けたリニアモータ。
【請求項４】
筒状の中空部を有する外ヨークとその中空部内周面のほぼ全面を覆うように固着した環状のマグネットとからなる固定ユニットと、
柱状の内ヨークとその外周部に２区間に分けて電流の向きが逆になるように巻回したコイルとからなる可動ユニットと、
２つの固定ユニット間を連結して可動ストローク分の一定間隔に保つ保持手段とを備え、
前記可動ユニットのコイル電流が互いに逆向きになるように並行に配置し、４区間のコイルに対向させて互いに隣り合うマグネット内周面が異磁極になるように４つの固定ユニットを装着し、可動ユニットの両端部を連結ブロックで連結し、２組の並行配置させた固定ユニットの外ヨーク同士を面接合し、前記連結ブロックの側と前記外ヨークとの間には、前記コイルの外周部とマグネットの内周面とのギャップをほぼ均等に保持するガイド機構を設けたリニアモータ。
【請求項５】
並行して配置された複数の内ヨークと、
前記内ヨークにそれぞれ軸芯方向に沿って複数区間に分けてコイル電流が互いに逆向きになるように巻回されたコイルと、
互いに並行に延び前記内ヨークが挿通される複数の筒状の中空部を有する複数の外ヨークと、
前記外ヨークの中空部の内側に前記コイルとの対向面が単一極のマグネットとを備え、互いに隣り合う前記マグネットの内周面を異磁極に構成し、
複数の前記外ヨークと前記内ヨークと前記マグネットとで閉磁路を形成し、
前記コイルに通電することによって、連結した前記外ヨークと前記内ヨークが、前記閉磁路から発生する磁界と前記コイルから発生する磁界との磁気作用で相対移動するリニアモータ。
【請求項６】
並行して配置された複数の内ヨークと、
前記内ヨークにそれぞれ軸芯方向に沿って複数区間に分けて設けられた外周が単一極のマグネットと、
前記内ヨークが挿通される複数の筒状の中空部を有する複数の外ヨークと、
前記外ヨークの中空部の内側に前記マグネットに対応してコイル電流が互いに逆向きになるように巻回されたコイルとを備え、互いに隣り合うマグネット同士を異磁極に構成し、
複数の前記外ヨークと前記内ヨークと前記マグネットとで閉磁路を形成し、
前記コイルに通電することによって、連結した前記外ヨークと前記内ヨークが、前記閉磁路から発生する磁界と前記コイルから発生する磁界との磁気作用で相対移動するリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータの中でも出力が比較的大きい産業用リニアモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リニアアクチュエータは、情報記憶装置の磁気ヘッドや光ピックなどの移動用としてボイスコイル型リニアモータが用いられており、これらの多くは可動コイルタイプである。
【０００３】
このボイスコイル型リニアモータの一例を図１０に示す。
一方の側端が解放された円筒形状の外ヨーク１０１を固定側とし、この外ヨーク１０１の内側にラジアル着磁したマグネット１０２を設け、外ヨーク１０１に対して同軸上に矢印Ｊ方向にスライド自在に支持された円筒形状の内ヨーク１０３を設ける。内ヨーク１０３は、マグネット１０２とコイル１０４とのギャップを均一に保持するようにガイド１０５に対してガイドローラ１０６によって支持されている。
【０００４】
コイル１０４に通電すると、コイル１０４の電流方向と鎖交するマグネット１０２の磁束方向により、フレミングの左手の法則に従って内ヨーク１０３が外ヨーク１０１に対して矢印Ｊ方向に移動する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、情報記憶装置などの推力の小さな用途としては好適でも、産業用の高推力を必要とする用途に用いると、体積効率が悪かったり、磁気効率の面で課題がある。
【０００６】
具体的には、磁気回路の構成上、内ヨーク１０３に対して外ヨーク１０１を全体的に同軸で覆う必要があるため、体積当りの推力が小さく、また、重量的にも重くなる。
【０００７】
また、コイルが自由に移動できるように、外ヨークの側端部を解放するか、あるいは外ヨークにスリットを設ける必要がある。
本発明は、ボイスコイル型リニアモータであっても産業用リニアモータとして使用できる比較的出力の大きく、小型で軽量、高推力、高効率を達成するリニアモータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のリニアモータは、複数のボイスコイル型リニアモータユニットを並列配置して構成したリニアモータであって、前記リニアモータユニットは、１つの内ヨークの軸芯方向に沿って複数区間に分けて巻回したコイルを有する内ヨークユニットと、前記内ヨークユニットが挿通され、複数区間のコイルに対向した複数個の外ヨークユニットとで構成され、前記内ヨークユニットの隣り合うコイルを電流の向きが逆になるように配設し、前記外ヨークユニットの筒状中空部を有する外ヨーク内周面に前記コイルとの対向面が単一極のマグネットを設け、隣り合う外ヨークユニットの磁極が異磁極になるように配設し、複数のリニアモータユニットを並行配置するとき、隣接する外ヨークユニットが異磁極になるように外ヨーク同士を連結するとともに、隣接するコイル電流の向きが逆になるように内ヨークユニットを配設することで、複数の前記外ヨークと前記内ヨークと前記マグネットとで閉磁路を形成し、前記コイルに通電することによって、連結した前記外ヨークと前記内ヨークが、前記閉磁路から発生する磁界と前記コイルから発生する磁界との磁気作用で相対移動することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２記載のリニアモータは、複数のボイスコイル型リニアモータユニットを並列配置して構成したリニアモータであって、前記リニアモータユニットは、１つの内ヨークに軸芯方向に沿って複数区間に分けてマグネットを設けた内ヨークユニットと、前記内ヨークユニットが挿通され、複数区間のマグネットに対向した複数個の外ヨークユニットとで構成され、前記内ヨークユニットのマグネットは、外周面が単一極で隣り合う区間が異磁極になるように配設し、前記外ヨークユニットは、筒状の中空部を有する外ヨーク内周面にマグネットと対向する軸芯方向に沿って巻回したコイルを有し、隣り合う外ヨークユニットのコイル電流の向きが逆になるように配設し、複数のリニアモータユニットを並行配置するとき、隣接する外ヨークユニットのコイル電流の向きが逆になるように外ヨークを連結するとともに、隣接する内ヨークユニットのマグネットが異磁極になるように配設することで、前記外ヨークと前記内ヨークと前記マグネットとで閉磁路を形成し、前記コイルに通電することによって、連結した前記外ヨークと前記内ヨークが、前記閉磁路から発生する磁界と前記コイルから発生する磁界との磁気作用で相対移動することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３記載のリニアモータは、筒状の中空部を有する外ヨークとその中空部内周面のほぼ全面を覆うように固着した環状のマグネットとからなる可動ユニットと、柱状の内ヨークとその外周部に２区間に分けて電流の向きが逆になるように巻回したコイルとからなる固定ユニットと、２つの可動ユニット間を連結して可動ストローク分の一定間隔に保つ保持手段とを備え、前記固定ユニットのコイル電流が互いに逆向きになるように並行に配置し、４区間のコイルに対向させて互いに隣り合うマグネット内周面が異磁極になるように４つの可動ユニットを装着し、固定ユニットの両端部を連結ブロックで連結し、２組の並行配置させた可動ユニットの外ヨーク同士を面接合し、前記連結ブロックの側と前記外ヨークとの間には、前記コイルの外周部とマグネットの内周面とのギャップをほぼ均等に保持するガイド機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４記載のリニアモータは、筒状の中空部を有する外ヨークとその中空部内周面のほぼ全面を覆うように固着した環状のマグネットとからなる固定ユニットと、柱状の内ヨークとその外周部に２区間に分けて電流の向きが逆になるように巻回したコイルとからなる可動ユニットと、２つの固定ユニット間を連結して可動ストローク分の一定間隔に保つ保持手段とを備え、前記可動ユニットのコイル電流が互いに逆向きになるように並行に配置し、４区間のコイルに対向させて互いに隣り合うマグネット内周面が異磁極になるように４つの固定ユニットを装着し、可動ユニットの両端部を連結ブロックで連結し、２組の並行配置させた固定ユニットの外ヨーク同士を面接合し、前記連結ブロックの側と前記外ヨークとの間には、前記コイルの外周部とマグネットの内周面とのギャップをほぼ均等に保持するガイド機構を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５記載のリニアモータは、並行して配置された複数の内ヨークと、前記内ヨークにそれぞれ軸芯方向に沿って複数区間に分けてコイル電流が互いに逆向きになるように巻回されたコイルと、互いに並行に延び前記内ヨークが挿通される複数の筒状の中空部を有する複数の外ヨークと、前記外ヨークの中空部の内側に前記コイルとの対向面が単一極のマグネットとを備え、互いに隣り合う前記マグネットの内周面を異磁極に構成し、複数の前記外ヨークと前記内ヨークと前記マグネットとで閉磁路を形成し、前記コイルに通電することによって、連結した前記外ヨークと前記内ヨークが、前記閉磁路から発生する磁界と前記コイルから発生する磁界との磁気作用で相対移動することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項６記載のリニアモータは、並行して配置された複数の内ヨークと、
前記内ヨークにそれぞれ軸芯方向に沿って複数区間に分けて設けられた外周が単一極のマグネットと、前記内ヨークが挿通される複数の筒状の中空部を有する複数の外ヨークと、前記外ヨークの中空部の内側に前記マグネットに対応してコイル電流が互いに逆向きになるように巻回されたコイルとを備え、互いに隣り合うマグネット同士を異磁極に構成し、複数の前記外ヨークと前記内ヨークと前記マグネットとで閉磁路を形成し、前記コイルに通電することによって、連結した前記外ヨークと前記内ヨークが、前記閉磁路から発生する磁界と前記コイルから発生する磁界との磁気作用で相対移動することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図１５に基づいて説明する。
（参考実施例１）
図１〜図４は本発明の(参考実施例１)を示す。
【００１５】
図１に示す(参考実施例１）のリニアモータは、複数のボイスコイル型リニアモータユニットを並列配置して構成したリニアモータであって、可動ユニット１ａと固定ユニット２ａとで構成されるボイスコイル型リニアモータユニットと、可動ユニット１ｂと固定ユニット２ｂとで構成されるもう一つのボイスコイル型リニアモータユニットとを結合して構成されている。
【００１６】
可動ユニット１を形成する可動ユニット１ａ，１ｂのうちの可動ユニット１ａは、直方体の磁性体からなる外ヨーク３ａの中央部に円筒の中空部３ｃを備えており、図２に示すように中空部３ｃの内周面のほぼ全面を同極で覆うようにラジアル方向に着磁したマグネット４ａを接着固定している。
【００１７】
可動ユニット１ｂも同様で、直方体の磁性体からなる外ヨーク３ｂの中央部に円筒の中空部３ｃを備えており、図２に示すように中空部３ｃの内周面のほぼ全面を同極で覆うようにラジアル方向に着磁したマグネット４ｂを接着固定している。
【００１８】
固定ユニット２を形成する固定ユニット２ａ，２ｂのうちの固定ユニット２ａは、外ヨーク３ａの中空部３ｃを貫通する内ヨーク５ａを有し、固定ユニット２ｂは、外ヨーク３ｂの中空部３ｃを貫通する内ヨーク５ｂを有している。
【００１９】
円柱で磁性体からなる内ヨーク５ａ，５ｂには、外周部を絶縁処理し、その上に軸芯方向に沿ってそれぞれ単一のコイル６ａ，６ｂが整列巻回されている。外ヨーク３ａ，３ｂの前記マグネット４ａ，４ｂは、コイル６ａ，６ｂとの対向面が単一極に着磁されている。
【００２０】
内ヨーク５ａ，５ｂの端部の相互間は磁性体からなる補助ヨーク７ａ，７ｂで磁気連結されて固定台９に固定されている。隣接する外ヨーク３ａ，３ｂは磁気抵抗が小さくなるように外ヨーク３ａの側面３ａａと外ヨーク３ｂの側面３ｂｂとが面接合するように連結板１０で連結されている。
【００２１】
なお、外ヨーク３ａのマグネット４ａは、コイル６ａとの対向面がＳ極になるように着磁されており、外ヨーク３ｂの前記マグネット４ｂは、コイル６ｂとの対向面がＮ極になるように着磁されている。
【００２２】
連結板１０の両端に取り付けられたスライダー１０ａ，１０ｂは、固定台９に前記内ヨーク５ａ，５ｂと並行に、より具体的には平行に配設されたガイドレール８ａ，８ｂに係合して、外ヨーク３ａ，３ｂのマグネット４ａ，４ｂの内周面とコイル６ａ，６ｂの外周部とのギャップをほぼ均等に保持した状態で外ヨーク３ａ，３ｂが内ヨーク５ａ，５ｂの軸心方向（矢印Ｊ方向）にスライド自在に支持されており、この実施の形態では、スライダー１０ａ，１０ｂとガイドレール８ａ，８ｂとでガイド機構が構成されている。
【００２３】
つぎに、磁気回路についてさらに詳しく説明する。
外ヨーク３ｂのマグネット４ｂのＮ極面から出た磁束は、内ヨーク５ｂから補助ヨーク７ａ、補助ヨーク７ａから隣の内ヨーク５ａ、内ヨーク５ａから外ヨーク３ａのマグネット４ａのＳ極からＮ極面、そして外ヨーク３ａのマグネット４ａのＮ極面から外ヨーク３ａ、外ヨーク３ａから元の外ヨーク３ｂ、そして外ヨーク３ｂのマグネット４ｂのＳ極面へと還流して閉磁路φを形成する。
【００２４】
内ヨーク５ａ，５ｂのコイル６ａ，６ｂは、外ヨーク３ａ，３ｂのマグネット４ａ，４ｂと内ヨーク５ａ，５ｂの間にあり、前記マグネット４ａ，４ｂの磁束と直交しており、この状態で前記コイル６ａ，６ｂに通電すると、スライダー１０ａ，１０ｂとガイドレール８ａ，８ｂで支持されている可動ユニット１は、フレミングの左手の法則に従い、軸線方向に移動する。コイル６ａ，６ｂの電流の向きを反転させれば、逆方向に移動する。当然のことながら、隣り合うコイル６ａ，６ｂに流す電流の向きを反対にして推力方向を同じにしている。
【００２５】
このように、可動ユニットと固定ユニットを上述したように構成すれば、特に外ヨークを軽量化しながらマグネットとコイルは全周にわたり推力に寄与するので、体積効率のよい外ヨーク可動型のリニアモータとなる。
【００２６】
なお、コイル６ａ，６ｂの巻始めと巻終りを補助ヨーク７の端部から少し離しているのは、コイル６ａ，６ｂへの通電により外ヨーク３ａ，３ｂが必要以上に補助ヨーク７に接近し、マグネット４ａ，４ｂの磁束が補助ヨーク７に直接に漏洩するのを防止するためである。
【００２７】
また、従来のように可動コイルのためのスリット部など構造上必要とせず、磁気回路上の損失を小さくできる。コイル結線や配線が容易で、安価に実現できる。
【００２８】
この(参考実施例１）では２つのユニットの組み合わせで説明したが、図３（ａ）に示すように横方向に３以上のユニットを並べても、図３（ｂ）に示すように縦横方向に２列以上のユニットを並べても同様に実施できる。この場合も、隣り合うマグネットの内周面は異なる磁極に設定し、コイル電流の向きについても考慮する必要があるが、取り付ける機器のスペースや推力に応じ、ユニットを縦横自由に組み合わせて対応できるメリットがある。
【００２９】
また、外ヨークの中空孔部３ｃは円筒で説明したが、六角孔（または八角孔）に変更しても同様に実施できる。この場合、内ヨークは円柱よりも六角柱（または八角柱）にした方がよい。図４に内ヨーク５ａ，５ｂが六角柱の場合を示す。
【００３０】
さらに、マグネットの着磁はラジアル着磁がベストであるが、円弧状または板状に複数個に分割して着磁してもよい。特に、内外ヨークを六角または八角形状で構成し、マグネットも同様に６枚（または８枚）の板状に分割して着磁をすれば、マグネットを安価に作ることができる。また、磁気回路に関係しない構造部品には非磁性材料を用いる方がよい。
【００３１】
特に、高速往復移動、高推力を必要とする場合、表面を絶縁処理した電気鉄板を積層プレス加工して外ヨークを構成してもよく、さらに、図４に分割線３３で示すように半径方向に２分割すれば、渦電流損を低減でき、強力なマグネットの固着が容易となり、内ヨークとの組み付け作業も容易化できる。
【００３２】
また、複数対の可動ユニットと固定ユニットとを基本ユニットとしており、用途によって決まるスペースや特性に応じて自在にユニットの組み合わせができ、小型軽量に構成でき、しかも高推力で体積効率のよいリニアモータが得られる。
【００３３】
(実施の形態１）
図５と図６は本発明の(実施の形態１）のリニアモータを示す。
(参考実施例１）では内ヨーク５ａに対して１個の外ヨーク３ａ、内ヨーク５ｂに対して１個の外ヨーク３ｂが設けられ、内ヨーク５ａ，５ｂにはそれぞれ１つのコイル６ａ，６ｂが設けられていたが、この(実施の形態１）では、内ヨーク４５ａに対して２個の外ヨーク４３ａ，４３ｃ、内ヨーク４５ｂに対して２個の外ヨーク４３ｂ，４３ｄが設けられ、内ヨーク４５ａには２つのコイル４６ａ，４６ｃが設けられ、内ヨーク４５ｂには２つのコイル４６ｂ，４６ｄが設けられている点が異なっている。
【００３４】
また、固定ブロック４２は２つの内ヨーク４５ａ，４５ｂを有しており、可動ブロック４１は４つの外ヨーク４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを有している。外ヨーク４３ａ〜４３ｄは中央部に円筒の中空部を備えており、(参考実施例１）の場合と同様に、中空部の内周面のほぼ全面を同極で覆うようにラジアル方向に着磁したマグネット４４ａ〜４４ｄをそれぞれ接着固定している。
【００３５】
互いに並行に、より具体的には平行に配置された内ヨーク４５ａ，４５ｂの端部は、非磁性体の連結ブロック４７ａ，４７ｂで連結されて固定台４９に固定されている。
【００３６】
隣接する外ヨーク４３ａ，４３ｂは(参考実施例１）の場合と同様に、磁気抵抗が小さくなるように面接合するように連結板４０Ａで連結され、外ヨーク４３ｃ，４３ｄも、磁気抵抗が小さくなるように面接合するように連結板４０Ｂで連結されている。
【００３７】
連結板４０Ａの両端に取り付けられたスライダー４０ａ，４０ｂは、固定台４９に前記内ヨーク４５ａ，４５ｂと並行に、より具体的には平行に配設されたガイドレール４８ａ，４８ｂに係合して、外ヨーク４３ａ，４３ｂのマグネット４４ａ，４４ｂの内周面とコイル４６ａ，４６ｂの外周部とのギャップをほぼ均等に保持した状態で外ヨーク４３ａ，４３ｂが内ヨーク４５ａ，４５ｂの軸心方向（矢印Ｊ方向）にスライド自在に支持されている。
【００３８】
連結板４０Ｂの両端に取り付けられたスライダー４０ｃ，４０ｄは、固定台４９に前記内ヨーク４５ａ，４５ｂと配設されたガイドレール４８ａ，４８ｂに係合して、外ヨーク４３ｃ，４３ｄのマグネット４４ｃ，４４ｄの内周面とコイル４６ｃ，４６ｄの外周部とのギャップをほぼ均等に保持した状態で外ヨーク４３ｃ，４３ｄが前記軸心方向（矢印Ｊ方向）にスライド自在に支持されている。連結板４０Ａと連結板４０Ｂは、保持板５０で連結されている。
【００３９】
互いに隣接する前記ボイスコイル型リニアモータユニットの外ヨーク４３ａと外ヨーク４３ｂ，外ヨーク４３ｃと外ヨーク４３ｄは、マグネット４４ａ〜４４ｄと対向する内周面を異磁極に構成し、４個の外ヨーク４３ａ〜４３ｄと２本の内ヨーク４５ａ，４５ｂとマグネット４４ａ〜４４ｄとで閉磁路φを形成している。
【００４０】
このように構成したため、前記コイル４６ａ〜４６ｄに通電することによって、前記閉磁路φから発生する磁界と互いに隣接して面接合された前記外ヨーク４３ａ〜４３ｄのマグネット４４ａ〜４４ｄとの磁気作用で、前記連結板４０Ａと連結板４０Ｂと保持板５０とで一体に連結された４個の外ヨーク４３ａ〜４３ｄと２本の前記内ヨーク４５ａ，４５ｂが相対移動する。ここでは内ヨーク４５ａ，４５ｂが固定側であって、外ヨーク４３ａ〜４３ｄがスライド移動する。
【００４１】
この実施の形態では、スライダー４０ａ〜４０ｄとガイドレール４８ａ，４８ｂとでガイド機構が構成されている。さらに詳しく説明する。固定ユニット４２のコイル４６ａと４６ｃ，４６ｂと４６ｄは、内ヨーク４５ａ，４５ｂの外周部を絶縁処理し、その上に、互いの巻方向を逆にして整列巻回している。
【００４２】
そして、２組の可動ユニット４１ａと４１ｂ，可動ユニット４１ｃと４１ｄを、互いに隣り合うマグネット４４ａと４４ｂ，４４ｃと４４ｄの内周面がＮ極とＳ極の異磁極になるように組み合わせ、隣り合う外ヨーク４３同士の外周面を連結する。
【００４３】
また、固定ユニット４２の隣り合うコイル４４ａと４４ｂ，４４ｃと４４ｄは、その巻方向が逆に巻回され、連結した可動ユニット４１ａ−４１ｂと可動ユニット４１ｃ−４１ｄとは、可動ストローク分（１区間のコイル長と、１つの外ヨーク軸方向長の差分）の長さだけ離して保持手段としての保持板５０で保持されている。これにより、可動ユニットが２区間にまたがって駆動されることはない。
【００４４】
連結した２組の可動ユニットで構成される磁気回路について説明する。
図６に示すように、外ヨーク４３ｂのマグネット４４ｂのＮ極面から出た磁束は、内ヨーク４５ｂから外ヨーク４３ｄのマグネット４４ｄのＳ極面、マグネット４４ｄのＳ極面を経てＮ極面から出た磁束は外ヨーク４３ｄと外ヨーク４３ｃを経て外ヨーク４３ｃのマグネット４４ｃのＳ極面を経てＮ極面から内ヨーク４５ａに流れ、内ヨーク４５ａから外ヨーク４３ａのマグネット４４ａのＳ極面、マグネット４４aのＮ極面から出た磁束は外ヨーク４３ｂのＳ極面に流れて閉磁路φを形成して環流する。
【００４５】
そして、全てのコイル４６ａ〜４６ｄはマグネット４４ａ〜４４ｄと内ヨーク４５ａ，４５ｂの間にあり、マグネット４４ａ〜４４ｄの磁束と直交しており、この状態でコイル４６ａ〜４６ｄに通電すると、保持板５０で連結された可動ユニット４１ａ〜４１ｄは、ガイドレール４８ａ，４８ｂに案内されて軸線方向（矢印Ｊ方向）に移動する。コイル４６ａ〜４６ｄの電流の向きを反転させれば、逆方向に移動する。
【００４６】
このとき、２つの２区間のコイルと４つの可動ユニットとで同一方向に合成した推力が生じる。しかしながら、２区間のコイルが通電により発生する起磁力の方向は逆になるので内ヨークが磁気飽和することはない。
【００４７】
したがって、(参考実施例１）と比べて、磁気飽和がないので高推力領域まで電流と推力の直線性を確保したリニアモータとなる。
なお、外ヨークの中空孔部や内ヨークの形状、マグネットの形状や着磁、外ヨークの構成などについても単独または組み合せても(参考実施例１）と同様に実施できる。
【００４８】
また、図５は内ヨーク４５ａ，４５ｂを固定側として外ヨーク４３ａ，４３ｂを可動側とした外ヨーク（マグネット）可動型リニアモータであったが、内ヨーク４５ａ，４５ｂを可動側とし外ヨーク４３ａ，４３ｂを固定側とした、４つの固定ユニットと２つの可動ユニットとを組み合せた内ヨーク（コイル）可動型リニアモータが得られる。より具体的には、図１の可動側と固定側とを反転させた実施の形態が後述の(参考実施例２）を示す図７であるように、可動側と固定側とを反転させて同様に実施できることは明らかである。
【００４９】
(参考実施例２）
図７は本発明の(参考実施例２）のリニアモータを示す。
(参考実施例１）では内ヨーク５ａ，５ｂが固定側ユニット２であり、外ヨーク３ａ，３ｂが可動側ユニット１であったが、この(参考実施例２）では内ヨーク５５ａ，５５ｂが可動ユニット５２、外ヨーク５３ａ，５３ｂが固定ユニット５１となっている。その他は(参考実施例１)と同様である。
【００５０】
外ヨーク５３ａ，５３ｂは、(参考実施例１）の外ヨーク３ａ，３ｂと同じように中空部の内側にマグネット５４ａ，５４ｂを接着固定して構成されており、面接合した状態の外ヨーク５３ａ，５３ｂは、取り付けブロック６０で固定台５９に固定されている。
【００５１】
コイル５６ａが整列巻きされた内ヨーク５５ａとコイル５６ｂが整列巻きされた５５ｂとは、互いに並行な状態、より具体的には平行な状態でその両端を補助ヨーク５７ａ，５７ｂで連結され、補助ヨーク５７ａは両端に取り付けられたスライダー６１ａ，６１ｂを介して、固定台５９に前記内ヨーク５５ａ，５５ｂと並行に、より具体的には平行に配設されたガイドレール５８ａ，５８ｂに係合している。補助ヨーク５７ｂは両端に取り付けられたスライダー６１ｃ，６１ｄを介して、ガイドレール５８ａ，５８ｂに係合している。
【００５２】
マグネット５４ａ，５４ｂの着磁状態を含む磁気回路構成などは(参考実施例１）と同様であるため、その説明を省略する。
このように構成したため、コイル（内ヨーク）可動型でありながら、内ヨーク全体を外ヨークが覆っていないので、従来のようにスリットなど機構的な配慮が不要であり、磁気回路上の損失がなく安価に構成できる。
【００５３】
(参考実施例３）
図８は本発明の(参考実施例３）のリニアモータを示す。
図１に示す(参考実施例１）の外ヨーク可動型リニアモータでは、内ヨーク５ａ，５ｂにコイル６ａ，６ｂが巻回され、外ヨーク３ａ，３ｂにはマグネット４ａ，４ｂが設けられていたが、この(参考実施例３）に示す外ヨーク可動型では、内ヨーク５ａ，５ｂにマグネット７６ａ，７６ｂが接着固定されている。また、外ヨーク３ａ，３ｂの中空部７３ｃにはコイル７７ａ，７７ｂが設けられている。
【００５４】
図８ではコイル７７ｂを見せるように連結板１０の片側を切り欠いて図示されているが、(参考実施例１）を示す図１と同じようにスライダー１０ａ，１０ｂを介してガイドレール８ａ，８ｂに係合している。
【００５５】
内ヨーク５ａの周面を覆うマグネット７６ａはコイル７７ａとの対向面がＮ極面になるように着磁されており、内ヨーク５ｂの周面を覆うマグネット７６ｂはコイル７７ｂとの対向面がＳ極面になるように着磁されている。
【００５６】
磁気回路は、内ヨーク５ａの周面を覆うマグネット７６ａのＮ極面から出た磁束が、外ヨーク３ａから外ヨーク３ｂを経て内ヨーク５ｂの周面を覆うマグネット７６ｂのＳ極面、マグネット７６ｂのＮ極面から出た磁束は内ヨーク５ｂと補助ヨーク７ａを介して内ヨーク５ａからマグネット７６ａのＳ極面に流れて閉磁路φを形成して環流する。
【００５７】
このように構成したため、コイル７７ａ，７７ｂに通電すると、可動ユニット１が軸線方向（矢印Ｊ方向）に移動する。コイル７７ａ，７７ｂの電流の向きを反転させれば、逆方向に移動する。
【００５８】
なお、図１の可動側と固定側とを反転させた実施の形態が図７であったように、この図８に示した(参考実施例３）の場合も同様に可動側と固定側とを反転させても同様に実施できることは明らかである。
【００５９】
(実施の形態２）
図９は本発明の(実施の形態２）のリニアモータを示す。
図５に示す(実施の形態１）の外ヨーク可動型リニアモータでは、内ヨーク４５ａ，４５ｂにコイル４６ａ〜４６ｄが巻回され、外ヨーク４３ａ〜４３ｄにはマグネット４４ａ〜４４ｄが設けられていたが、この(実施の形態２）に示す外ヨーク可動型では、筒状の中空部を有する複数、ここでは２個の外ヨーク４３ａ，４３ｂと、外ヨーク４３ａ，４３ｂの中空部を貫通する２本の内ヨーク４５ａ，４５ｂと、外ヨーク４３ａ，４３ｂの中空部の内側に取り付けられ前記内ヨーク４５ａ，４５ｂの軸芯方向に沿ってそれぞれ２区間に分けて巻回されたコイル９４ａと９４ｃ，９４ｂと９４ｄと、内ヨーク４５ａ，４５ｂの周面を覆うように取り付けられたマグネット９６ａ〜９６ｄとで構成されている。
【００６０】
前記マグネット９６ａ，９６ｃは、２区間に分けて周面を覆うように内ヨーク４５ａに接着固定され、前記マグネット９６ｂ，９６ｄは、２区間に分けて周面を覆うように内ヨーク４５ｂに接着固定されている。
【００６１】
図９ではコイル９４ｂ，９４ｄを見せるように連結板４０Ａ，４０Ｂの片側を切り欠いて図示されているが、(実施の形態１）を示す図５と同じように連結板４０Ａはスライダー４０ａ，４０ｂを介してガイドレール４８ａ，４８ｂに係合し、連結板４０Ｂはスライダー４０ｃ，４０ｄを介してガイドレール４８ａ，４８ｂに係合している。
【００６２】
内ヨーク４５ａの周面を覆うマグネット９６ａはコイル９４ａとの対向面がＮ極面になるように着磁されており、マグネット９６ｃはコイル９４ｃとの対向面がＳ極面になるように着磁されている。
【００６３】
内ヨーク４５ｂの周面を覆うマグネット９６ｂはコイル９４ｂとの対向面がＳ極面になるように着磁されており、マグネット９６ｄはコイル９４ａとの対向面がＮ極面になるように着磁されている。
【００６４】
磁気回路は、内ヨーク５ａの周面を覆うマグネット９６ａのＮ極面から出た磁束が、外ヨーク４３ａから外ヨーク４３ｂを経て内ヨーク４５ｂの周面を覆うマグネット９６ｂのＳ極面に流れ、マグネット９６ｂのＮ極面から出た磁束は内ヨーク４５ｂからマグネット９６ｄのＳ極面に流れ、マグネット９６ｄのＮ極面から外ヨーク４３ｂと外ヨーク４３ａを経てマグネット９６ｃのＳ極面に流れ、マグネット９６ｃのＮ極面から出た磁束は内ヨーク４５ａからマグネット７６ａのＳ極面に流れて閉磁路φを形成して環流する。
【００６５】
このように構成したため、コイル９４ａ〜９４ｄに通電すると、可動ユニット１が軸線方向（矢印Ｊ方向）に移動する。コイル９４ａ，９４ｂの電流の向きを反転させれば、逆方向に移動する。
【００６６】
なお、この(実施の形態２）の可動ユニット４１は、外ヨーク４３ａの両端にコイル９４ａ，９４ｃを設け、外ヨーク４３ｂの両端にコイル９４ｂ，９４ｄを設け、２つの外ヨークを有していたが、(実施の形態１）のようにコイル９４ａ〜９４ｄを別々の外ヨークに設けて構成することもできる。
【００６７】
これはまた、(実施の形態１）の可動ユニット４１も(実施の形態２）と同様に２つの外ヨークで構成できることを意味している。
上記の図１，図５，図７では、外ヨークの中空部に設けたマグネットは、短冊状のものを前記中空部の内周面に多数設けて環状のマグネットを構成したが、目的の着磁パターンに着磁された単一の環状のマグネットをそれぞれ設けて構成することもできる。
【００６８】
なお、図９は内ヨーク４５ａ，４５ｂを固定側として外ヨーク４３ａ，４３ｂを可動側とした外ヨーク（コイル）可動型リニアモータであったが、内ヨーク４５ａ，４５ｂを可動側とし外ヨーク４３ａ，４３ｂを固定側とした、内ヨーク（マグネット）可動型リニアモータが得られる。より具体的には、図１の可動側と固定側とを反転させた実施の形態が図７であるように、可動側と固定側とを反転させて同様に実施できることは明らかである。
【００６９】
(参考実施例４）
なお、図１では可動ユニット１ａと可動ユニット１ｂを面接合して可動側を構成したが、この両者の可動ユニット１ａと可動ユニット１ｂを一体に構成して図１１に示すようにも構成できる。
【００７０】
具体的には、図１１に示すように、互いに並行に延びる複数の筒状の中空部３ｃ，３ｃｃを有する外ヨーク３ａｂとその中空部内周面に固着した環状のマグネット４ａ，４ｂとから可動ユニット１を構成し、この可動ユニット１の前記中空部３ｃ，３ｃｃを貫通する柱状の複数の内ヨーク５ａ，５ｂとその各外周部に巻回したコイル６ａ，６ｂとからなる固定ユニット２ａ，２ｂを設け、固定ユニット２ａ，２ｂの前記内ヨークの端部を補助ヨーク７ａ，７ｂで連結し、前記可動ユニット１の互いに隣り合う前記中空部３ｃ，３ｃｃに設けられた前記マグネット４ａ，４ｂは、内周面が異磁極になるように配設し、前記内ヨーク５ａ，５ｂの端部と前記外ヨーク３ａｂとの間に、前記コイル６ａ，６ｂの外周部とマグネット４ａ，４ｂの内周面とのギャップをほぼ均等に保持するガイド機構となるガイドレール８ａ，８ｂとスライダー１０ａ，１０ｂを設けて構成する。その他は図１と同様である。
【００７１】
この図１１では可動ユニット１に２つの中空部３ｃ，３ｃｃを形成した場合を例に挙げて説明したが、図３（ａ）または（ｂ）に示した場合に相当するように、互いに並行に延びる３つまたは４つあるいはそれ以上の筒状の中空部を設けて図１１と同様に構成することもできる。さらに、ここでは可動ユニット１が固定ユニット２ａ，２ｂに対して移動したが、図７の場合と同様にして図１３に示したように固定ユニット２ａ，２ｂが可動ユニット１に対して移動する場合も同様である。
【００７２】
(実施の形態３）
なお、図５では外ヨーク４３ａと外ヨーク４３ｂを面接合し、外ヨーク４３ｃと外ヨーク４３ｄを面接合して可動側を構成したが、この両者の外ヨーク４３ａと外ヨーク４３ｂを一体に構成し、外ヨーク４３ｃと外ヨーク４３ｄを一体に構成して図１２に示すようにも構成できる。
【００７３】
具体的には、図１２に示すように、外ヨーク４３ａｂは、互いに並行に延びる複数の筒状の中空部３ｃ，３ｃｃを有する。外ヨーク４３ｃｄは、互いに並行に延びる複数の筒状の中空部３ｃ，３ｃｃを有する。その他は図５と同様である。
【００７４】
この図１２では外ヨーク４３ａｂ，４３ｃｄに２つの中空部３ｃ，３ｃｃを形成した場合を例に挙げて説明したが、図３（ａ）または（ｂ）に示した場合に相当するように、互いに並行に延びる３つまたは４つあるいはそれ以上の筒状の中空部を設けて図１２と同様に構成することもできる。さらに、ここでは外ヨーク４３ａｂ，４３ｃｄが内ヨーク４５ａ，４５ｂに対して移動したが、図１１を図１３のように変更した場合と同様に内ヨーク４５ａ，４５ｂが外ヨーク４３ａｂ，４３ｃｄに対して移動する場合も同様である。
【００７５】
(参考実施例５）
なお、図８では外ヨーク３ａと外ヨーク３ｂを面接合して可動側を構成したが、この両者の外ヨーク３ａと外ヨーク３ｂを一体に構成して図１４に示すようにも構成できる。
【００７６】
具体的には、図１４に示すように、外ヨーク３ａｂは、互いに並行に延びる複数の筒状の中空部７３ｃ，７３ｃｃを有する。その他は図８と同様である。
この図１４では外ヨーク３ａｂに２つの中空部３ｃ，３ｃｃを形成した場合を例に挙げて説明したが、図３（ａ）または（ｂ）に示した場合に相当するように、互いに並行に延びる３つまたは４つあるいはそれ以上の筒状の中空部を設けて図１２と同様に構成することもできる。さらに、ここでは外ヨーク３ａｂが内ヨーク５ａ，５ｂに対して移動したが、図１１を図１３のように変更した場合と同様に内ヨーク５ａ，５ｂが外ヨーク３ａｂに対して移動する場合も同様である。
【００７７】
(実施の形態４）
なお、図９では外ヨーク４３ａと外ヨーク４３ｂを面接合し、外ヨーク４３ｃと外ヨーク４３ｄを面接合して可動側を構成したが、この両者の外ヨーク４３ａと外ヨーク４３ｂを一体に構成して図１５に示すようにも構成できる。
【００７８】
具体的には、図１５に示すように、外ヨーク４３ａｂは、互いに並行に延びる複数の筒状の中空部３ｃ，３ｃｃを有する。その他は図５と同様である。
この図１５では外ヨーク４３ａｂに２つの中空部３ｃ，３ｃｃを形成した場合を例に挙げて説明したが、図３（ａ）または（ｂ）に示した場合に相当するように、互いに並行に延びる３つまたは４つあるいはそれ以上の筒状の中空部を設けて図１５と同様に構成することもできる。さらに、ここでは外ヨーク４３ａｂが内ヨーク４５ａ，４５ｂに対して移動したが、図１１を図１３のように変更した場合と同様に内ヨーク４５ａ，４５ｂが外ヨーク４３ａｂに対して移動する場合も同様である。
【００７９】
上記の各実施の形態ならびにその組み合わせで実現できる本発明のリニアモータは、具体的には、各種産業機器に使用されるＸ−Ｙテーブルの駆動源として採用することによって、装置全体の小型化、軽量化、高効率などを実現することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、用途や特性に応じてユニットの組み合せを変更してリニアモータを構成することができ、比較的出力が大きく、小型で軽量、高推力、高効率といった産業用リニアモータとして要求される性能を、ボイスコイル型リニアモータであっても達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の(参考実施例１）のリニアモータの斜視図
【図２】  本発明における実施の形態の外ヨークの分解斜視図
【図３】  本発明における実施の形態の変形例（横３列と縦横２列）を説明する要部断面図
【図４】  本発明における実施の形態の変形例（内ヨークが六角柱）を説明する要部断面図
【図５】  本発明の(実施の形態１）のリニアモータの斜視図
【図６】  同実施の形態１の磁路を説明する斜視図
【図７】  本発明の(参考実施例２）のリニアモータの一部切り欠き斜視図
【図８】  本発明の(参考実施例３）のリニアモータの一部切り欠き斜視図
【図９】  本発明の(実施の形態２）のリニアモータの一部切り欠き斜視図
【図１０】  従来のリニアモータの断面図
【図１１】  本発明の(参考実施例４）のリニアモータの斜視図
【図１２】  本発明の(実施の形態３）のリニアモータの斜視図
【図１３】  本発明の(参考実施例４）のリニアモータの別の例を示す斜視図
【図１４】  本発明の(参考実施例５）のリニアモータの一部切り欠き斜視図
【図１５】  本発明の(実施の形態４）のリニアモータの一部切り欠き斜視図
【符号の説明】
１，４１，５２    可動ユニット
２，４２，５１    固定ユニット
３ａ，３ｂ，４３ａ〜４３ｄ，５３ａ，５３ｂ    外ヨーク
３ｃ  外ヨークの中空部
３３  分割線
４ａ，４ｂ，４４ａ〜４４ｄ，５４ａ，５４ｂ，７６ａ，７６ｂ，９６ａ〜９６ｄ    マグネット
５ａ，５ｂ，４５ａ，４５ｂ，５５ａ，５５ｂ，５５    内ヨーク
６ａ，６ｂ，４６ａ〜４６ｄ，５６ａ，５６ｂ，７７ａ，７７ｂ，９４ａ〜９４ｄ    コイル
７ａ，７ｂ，５７ａ，５７ｂ    補助ヨーク
４７ａ，４７ｂ    連結ブロック
８ａ，８ｂ，４８ａ，４８ｂ，５８ａ〜５８ｄ    ガイドレール
９，４９，５９    固定台
１０ａ，１０ｂ，４０ａ〜４０ｄ，６１ａ〜６１ｄ    スライダー
１０，４０Ａ，４０Ｂ    連結板
５０    保持板
６０    取り付けブロック
φ    閉磁路
【図１】
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【図２】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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