(57)【要約】【課題】全長が長くても磁石の使用量が増加せず、電機子ヨークが磁気飽和を起こしにくい構造により小型化及び軽量化した可動子を備えるリニアモータを提供する。【解決手段】リニアモータにおいて、２つの板状部２１、２２の対向面それぞれには、複数の歯部２１ａ、２２ａが、一方の板状部２１（２２）の歯部２１ａ（２２ａ）と他方の板状部２２（２１）の歯部２２ａ（２１ａ）とで千鳥状になるように移動方向に並設してあり、可動子１はコイル１ａ内部に、複数個の磁石を１組とする２組の組磁石１ｃ、１ｄ及び３個のヨーク１ｂが交互に移動方向に沿って配列してあり、各組磁石１ｃ、１ｄを構成する複数個の磁石は移動方向に同じ向きで磁化され、板状部２１、２２の対向方向に距離を隔てて配してあり、２組の組磁石１ｃ、１ｄの磁化方向は対向するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子、及びコイルを有する可動子を備えたリニアモータにおいて、
前記固定子は前記可動子の移動方向に長い２つの板状部を有し、２つの板状部は可動子の移動域を間にして、磁気的に結合するように対設してあり、
前記２つの板状部の対向面それぞれには、複数の歯部が、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とで千鳥状になるように前記移動方向に並設してあり、
前記可動子は前記コイル内部に、複数個の磁石を１組とする２組の組磁石及び３個のヨークが交互に前記移動方向に沿って配列してあり、
前記各組磁石を構成する複数個の磁石は前記移動方向に同じ向きで磁化され、前記板状部の対向方向に距離を隔てて配してあり、
２組の前記組磁石の磁化方向は対向すること
を特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記各組磁石を構成する複数の磁石は前記板状部の対向方向に非磁性体を間にして配してあること
を特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記非磁性体は空隙であること
を特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記各組磁石を構成する複数個の磁石は前記板状部の対向方向にフェライト磁石を間にして配してあること
を特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記各組磁石は２個の磁石から構成されていること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記各組磁石及び各ヨークそれぞれの前記板状部の対向方向の高さは、前記それぞれの移動方向の幅の２倍から４倍であること
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記２組の組磁石に挟まれているヨークが他の２つのヨークより前記移動方向に長いこと
を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のリニアモータ。
【請求項８】
前記２組の組磁石に挟まれているヨークの前記移動方向の長さは、他の２つのヨークの２倍の長さであること
を特徴とする請求項７に記載のリニアモータ。
【請求項９】
前記歯部の並設方向の幅が、歯部の並設間隔よりも長いこと
を特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のリニアモータ。
【請求項１０】
前記各組磁石を構成する複数個の磁石及び３つのヨークが直方体状をなし、各組磁石及び各ヨークの前記移動方向側の面は、前記移動方向及び前記板状部の対向方向と直交する方向に対して傾斜していること
を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のリニアモータ。
【請求項１１】
前記歯部が直方体状をなし、
前記歯部の前記板状部に平行な断面の向かい合ういずれかの２辺は前記移動方向及び前記板状部の対向方向と直交する方向に対し傾斜していること
を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のリニアモータ。
【請求項１２】
前記２つの板状部が有する歯部は、前記断面の前記２辺の傾斜方向が互いに逆であること
を特徴とする請求項１１に記載のリニアモータ。
【請求項１３】
前記ヨーク及び組磁石の前記移動方向に平行な側面と前記コイルとの間に設けられた板状の非磁性体板と、該非磁性体板と前記ヨーク及び組磁石を介して対向しかつ前記コイルとの間に設けられた板状の非磁性非導電性材からなる補助板を備えること
を特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のリニアモータ。
【請求項１４】
前記非磁性体板に連結され、前記移動方向に配列される３つの可動子を連結する連結部をさらに備えること
を特徴とする請求項１３に記載のリニアモータ。
【請求項１５】
前記非磁性体板は、
前記コイルの巻線を間にして対向する板状の第１突出板部及び第２突出板部と、
前記第１突出板部及び前記第２突出板部を結ぶ基部を有すること
を特徴とする請求項１４に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定子と、コイル及び磁石を有する可動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】
例えば、半導体製造装置、液晶表示装置の製造分野においては、大面積の基板等の処理対象物を高速度にて直線移動させ、適宜の移動位置にて高精度に位置決めすることができる送り装置が必要である。この種の送り装置は、一般的には、駆動源としてのモータの回転運動をボールねじ機構等の運動変換機構により直線運動に変換して実現されるが、運動変換機構が介在することから、移動速度の高速化に限界がある。また運動変換機構の機械的な誤差の存在により、位置決め精度も不十分であるという問題がある。
【０００３】
この問題に対応するため、近年においては、直線運動出力が直接的に取り出し可能なリニアモータを駆動源とする送り装置が使用されている。リニアモータは、直線状の固定子と該固定子に沿って移動する可動子とを備えている。前述した送り装置においては、板状の永久磁石を一定間隔毎に多数並設して固定子を構成し、磁極歯と通電コイルとを備える電機子を可動子としたムービングコイル型のリニアモータ（例えば、特許文献１参照）が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１３９１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ムービングコイル型のリニアモータでは、固定子に磁石を配置するため、リニアモータの全長が長くなるほど（可動子の移動距離が長くなるほど）、使用する磁石の量が増える。近年、希土類の価格上昇に伴い、使用する磁石量の増加は、コスト増加の原因となっていた。
また、推力を増大させるためにはコイルの巻数を増やすことが必要であるが、巻枠の移動方向の寸法を増やすと、可動子の全体の移動方向の寸法が増加する。可動子の移動方向の寸法増加は、可動子の有効移動可能距離の低下を招いていた。
一方、可動子の移動方向の寸法を短くしながら大推力を得ようとすると、固定子と磁束のやり取りを行う電機子ヨークが磁気飽和を起こしやすくなる。
【０００６】
本発明は上述のごとき事情に鑑みてなされたものであり、リニアモータの全長が長くても磁石の使用量が増加せず、電機子ヨークが磁気飽和を起こしにくい構造により小型化及び軽量化した可動子を備えるリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るリニアモータは、固定子、及びコイルを有する可動子を備えたリニアモータにおいて、前記固定子は前記可動子の移動方向に長い２つの板状部を有し、２つの板状部は可動子の移動域を間にして、磁気的に結合するように対設してあり、前記２つの板状部の対向面それぞれには、複数の歯部が、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とで千鳥状になるように前記移動方向に並設してあり、前記可動子は前記コイル内部に、複数個の磁石を１組とする２組の組磁石及び３個のヨークが交互に前記移動方向に沿って配列してあり、前記各組磁石を構成する複数個の磁石は前記移動方向に同じ向きで磁化され、前記板状部の対向方向に距離を隔てて配してあり、２組の前記組磁石の磁化方向は対向することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、板状の磁石からなる組磁石２組、板状のヨーク３つを縦姿勢に配列し可動子に備えるという最小構成であり、かつ、コイルの巻数を稼ぐことができるので、可動子の移動方向の寸法を小さく、最低限の推進力を確保することが可能となる。また、固定子には磁石を使用しないので、リニアモータの全長が長い場合であっても磁石の使用量が増加しない。
【０００９】
本発明に係るリニアモータは、前記各組磁石を構成する複数の磁石は前記板状部の対向方向に非磁性体を間にして配してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、組磁石に占める磁石の体積を減らし、ヨークに流れる磁束量を抑制することにより、ヨークの磁気飽和を抑制し、推力リニアリティを確保している。
【００１１】
本発明に係るリニアモータは、前記非磁性体は空隙であることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、非磁性体は空隙であるので、可動子を軽量にすることが可能となる。
【００１３】
本発明に係るリニアモータは、前記各組磁石を構成する複数個の磁石は前記板状部の対向方向にフェライト磁石を間にして配してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、組磁石を構成する磁石の間に磁力が比較的小さいフェライト磁石を設けることにより、組磁石全体の磁力を抑えつつ、組磁石の強度を確保すると共に、組立性の確保が可能となる。
【００１５】
本発明に係るリニアモータは、前記各組磁石は２個の磁石から構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、各組磁石は２個の磁石から構成しているので、部品点数の増加を最小限することが可能となる。
【００１７】
本発明に係るリニアモータは、前記各組磁石及び各ヨークそれぞれの前記板状部の対向方向の高さは、前記それぞれの移動方向の幅の２倍から４倍であることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、各組磁石及び各ヨークのそれぞれの板状部の対向方向の高さは、移動方向の幅の２倍から４倍としたので、固定子の移動方向の寸法を増加させること無く、コイルの巻枠を確保することが可能となる。
【００１９】
本発明に係るリニアモータは、前記２組の組磁石に挟まれているヨークが他の２つのヨークより前記移動方向に長いことを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、２組の組磁石に挟まれているヨークは、１組の磁石としか接しない他の２つのヨークより移動方向に長くしてある。磁石とやり取りする磁束量に合わせて移動方向の長さ、すなわち歯部と対向する部分の長さを定めているので、コイルに流す電流量が増加しても、ヨークが磁気飽和しにくくなる。
【００２１】
本発明に係るリニアモータは、前記２組の組磁石に挟まれているヨークの前記移動方向の長さは、他の２つのヨークの２倍の長さであることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては、２組の組磁石に挟まれているヨークの移動方向の長さは、流れる磁束量に最適な他の２つのヨークの２倍の長さとしてあるので、可動子の移動方向の長さを小さくしながら、ヨークの磁気飽和を緩和して大推力のリニアモータを得ることが可能となる。
【００２３】
本発明に係るリニアモータは、前記歯部の並設方向の幅が、歯部の並設間隔よりも長いことを特徴とする。
【００２４】
本発明にあっては、歯部の並設方向の幅が歯部の並設間隔よりも広くしてあるので、より大きな推力を得ることが可能となる。
【００２５】
本発明に係るリニアモータは、前記各組磁石を構成する複数個の磁石及び３つのヨークが直方体状をなし、各磁石及び各ヨークの前記移動方向側の面は、前記移動方向及び前記板状部の対向方向と直交する方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【００２６】
本発明にあっては、各組磁石及び各ヨークの前記移動方向側の面は、前記移動方向及び前記板状部の対向方向と直交する方向に対して傾斜している。すなわち所謂スキュー配置としてあるので、ディテント力が低減され、固定子と可動子の相対位置の違いによる推力むらを低減することが可能となる。
【００２７】
本発明に係るリニアモータは、前記歯部が直方体状をなし、前記歯部の前記板状部に平行な断面の向かい合ういずれかの２辺は前記移動方向及び前記板状部の対向方向と直交する方向に対し傾斜していることを特徴とする。
【００２８】
本発明にあっては、前記歯部が直方体状をなし、前記歯部の前記板状部に平行な断面の向かい合ういずれかの２辺は前記移動方向及び前記板状部の対向方向と直交する方向に対し傾斜している。すなわち歯部をスキュー配置としてあるので、ディテント力が低減され、固定子と可動子の相対位置の違いによる推力むらを低減することが可能となる。
【００２９】
本発明に係るリニアモータは、前記２つの板状部が有する歯部は、前記断面の前記２辺の傾斜方向が互いに逆であることを特徴とする。
【００３０】
本発明にあっては、前記２つの板状部が有する歯部は、前記断面の前記２辺の傾斜方向が互いに逆としてある。すなわち歯部を傾ける方向を板状部の一方と他方とで異なるようにしているので、可動子が移動方向に対して左右に傾くことにより生じるこじりを抑えることが可能となる。
【００３１】
本発明に係るリニアモータは、前記ヨーク及び組磁石の前記移動方向に平行な側面と前記コイルとの間に設けられた板状の非磁性体板と、該非磁性体板と前記ヨーク及び組磁石を介して対向しかつ前記コイルとの間に設けられた板状の非磁性非導電性材からなる補助板を備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明にあっては、ヨークとコイルとの間に非磁性非導電性材を設けたので、ヨークに流れる渦電流の流路が部分的に遮断され、渦電流損を小さくすることが可能となる。
【００３３】
本発明に係るリニアモータは、前記非磁性体板に連結され、前記移動方向に配列される３つの可動子を連結する連結部をさらに備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明にあっては、３つの可動子を備えているので、可動子が一つの場合に比べてより大きな推力を得ることが可能となる。
【００３５】
本発明に係るリニアモータは、前記非磁性体板は、前記コイルの巻線を間にして対向する板状の第１突出板部及び第２突出板部と、前記第１突出板部及び前記第２突出板部を結ぶ基部を有することを特徴とする。
【００３６】
本発明にあっては、コイルの外部に設けられた第２突出板部を備えているので、リニアモータの推力を容易に外部へ伝達することが可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明にあっては、板状の磁石からなる組磁石を２組、板状のヨーク３つを縦姿勢に配列し可動子に備えるという最小構成であり、かつ、コイルの巻数を稼ぐことができるので、可動子の移動方向の寸法を小さく、最低限の推進力を確保することが可能となる。また、固定子には磁石を使用しないので、リニアモータの全長が長い場合であっても磁石の使用量が増加しないという効果を奏する。
ここで本明細書及び請求項で使用する電機子ヨークとヨークとは同じ意味として使用する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す部分破断斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るリニアモータの可動子の構成例を示す平面図である。
【図３】実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。
【図５】実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す側面図である。
【図６】実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を説明するための図である。
【図７】実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を説明するための図である。
【図８】実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を説明するための図である。
【図９】実施の形態１及び比較例に係るリニアモータの磁気飽和についての説明図である。
【図１０】実施の形態１及び比較例に係るリニアモータそれぞれについてコイルに流す電流と得られる推力との関係を示すグラフ図である。
【図１１】実施の形態２に係るリニアモータの可動子を示す平面図である。
【図１２】可動子の電機子ヨークの磁気飽和についての説明図である。
【図１３】実施の形態１及び実施の形態２に係るリニアモータそれぞれについてコイルに流す電流と得られる推力との関係を示すグラフ図である。
【図１４】実施の形態３に係るリニアモータの可動子の構成例を示す平面図である。
【図１５】図１４における断面線ＸＶ−ＸＶによると固定子の断面とを示す断面図である。
【図１６】実施の形態３に係るリニアモータの動作を説明するための図である。
【図１７】実施の形態３に係るリニアモータの推力を示すグラフである。
【図１８】実施の形態４に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す平面図である。
【図１９】実施の形態５に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。
【図２０】実施の形態６に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
実施の形態１
図１は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す部分破断斜視図である。図２は実施の形態１に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す平面図である。図３は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す断面図である。図４は図２のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。図５は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す側面図である。
【００４０】
本実施の形態に係るリニアモータは可動子１と固定子２とを含む。可動子１はそれぞれ板状をなす電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ、１ｄを縦姿勢で並べて連結させたものに、コイル１ａを巻回した構成をなしている。電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ、１ｄを構成する磁石は板状をなしている。本実施の形態において、可動子１は電機子ヨーク１ｂを３つ、組磁石１ｃ、１ｄを各１組備える最小構成としてある。図１又は図２に示すように電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ、電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｄ、電機子ヨーク１ｂと、電機子ヨーク１ｂと組磁石１ｃ又は１ｄは可動子１の移動方向に沿って交互に縦姿勢で配列されている。組磁石１ｃ及び組磁石１ｄは中央の電機子ヨーク１ｂを挟むように配置されている。図２、図５に示す白抜き矢印は各組磁石１ｃ、１ｄを構成する各磁石の磁化方向を示している。白抜矢印の終点はＮ極、始点はＳ極を示す。組磁石１ｃ及び組磁石１ｄは可動子１の移動方向に沿って磁化してあり、磁化方向が互いに対向している。以上のように配置された電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ又は１ｄをコイル１ａが囲繞している。
【００４１】
本実施の形態において、電機子ヨーク１ｂの移動方向の幅ｗ１は組磁石１ｃの幅ｗ２よりも短くしてある（図５参照）。電機子ヨーク１ｂは上板部２１と下板部２２との対向方向（図５の上下方向）の高さｈ１が、移動方向（図５の左右方向）の幅ｗ１の２から４倍としてある。同様に組磁石１ｃは上板部２１と下板部２２との対向方向の高さｈ２が、移動方向の幅ｗ２の２から４倍としてある。組磁石１ｄは組磁石１ｃと同一である。これは可動子１の移動方向の長さをなるべく短くしつつ、コイル１ａの巻線数を確保するためである。リニアモータにおいて、可動子１の移動方向の長さは有効可動域に影響を与える。可動子１の移動方向の長さが長いほど、固定子２の長手方向における可動子１の有効可動域が短くなるからである。そこで、本実施の形態においては、可動子１の図５における高さ方向の寸法を移動方向に対して長くすることでコイル１ａの巻線数を確保するとともに、移動方向の長さを短くすることを実現している。
比較例ｈ１（ｈ２）／ｗ１（ｗ２）の値が２倍未満ではコイル１ａの巻線数を確保することが困難となる。また４倍超では可動子の重量が大きくなり巻線数の上昇に比して推力が大きくならない。
【００４２】
図３に示すように、固定子２は断面コの字状（Ｕ字状）である。固定子２は２つの板状部、上板部２１、下板部２２を含む。上板部２１と下板部２２とは可動子１の移動域を間にして、互いに板面が対向している。板状をなす側板部２３は上板部２１と下板部２２を結合している。図１に示すように、固定子２は可動子１の移動方向に長くなっている。上板部２１は下板部２２と対向する一面に複数の歯部２１ａを備えている。歯部２１ａは可動子１の移動方向に沿って上板部２１に並置してある。下板部２２は上板部２１に対向する面に複数の歯部２２ａを備えている。歯部２２ａは可動子１の移動方向に沿って下板部２２に並置してある。歯部２１ａ、歯部２２ａはそれぞれ略直方体状をなしている。固定子２は軟磁性金属、例えば平板状の圧延鋼材を折り曲げることにより形成する。固定子２は折り曲げにより形成する他に平板状の圧延鋼材を溶接等の接合やねじ止め等により固定して形成しても良い。固定子２の上板部２１と下板部２２とは側板部２３により磁気的に結合してある。歯部２１ａ、歯部２２ａについても、それぞれ軟磁性金属板、例えば鋼板等を積層して直方体状に形成する。直方体状に形成した歯部２１ａ、歯部２２ａはそれぞれ、上板部２１、下板部２２に溶接等による接合又はねじ止め等により固定する。
また略コの字に形成した磁性鋼板の歯部となる部位を残し歯部となる部位の両側に溝を掘り込み加工により形成し、歯部２１ａ、歯部２２ａとしても良い。このようにすると、歯部を溶接等で接合又はねじ止め等により固定する場合に比べて、固定子２のコストダウンが可能となる。さらにまた、板状部材で歯部２１ａ、歯部２２ａとなる部分を残しスリットを形成しても良い。または歯部２１ａ、歯部２２ａとなる部分をくし歯状に形成したりしても良い。歯部２１ａ、２２ａの形状は直方体状としたが、それに限られない。電機子ヨーク１ｂと磁束のやり取りが行えるのであれば、歯部２１ａ、２２ａを直方体状以外の形状としても良い。例えば半円柱状、台形柱状でも良い。なお、図３に示す向きで設置されることが固定子２の必須の要件ではない。設置可能な如何なる向きで使用することも可能である。上板部２１が下側や左右側となるように設置しても良い。
【００４３】
図４に示すように組磁石１ｃは２個の永久磁石（磁石）１０ｃ、１１ｃを含む。永久磁石１０ｃ、１１ｃは上板部２１及び下板部２２の対向方向に沿って、空隙（非磁性体）１２ｃを間にして、距離を隔てて配されている。組磁石１ｄは２個の永久磁石（磁石）１０ｄ、１１ｄを含む。永久磁石１０ｄ、１１ｄは上板部２１及び下板部２２の対向方向に沿って、空隙（非磁性体）１２ｄを間にして、配されている。図４に示す例において、永久磁石１０ｃ、１０ｄは上板部２１、歯部２１ａに対向しており、永久磁石１１ｃ、１１ｄは下板部２２、歯部２２ａに対向している。図４においては記載を省略しているが、組磁石１ｃを構成する永久磁石１０ｃ、１１ｃは可動子１の移動方向（紙面左右方向）に沿って同じ方向に磁化してある。組磁石１ｄを構成する永久磁石１０ｄ、１１ｄは可動子１の移動方向に沿って同じ方向に磁化してある。永久磁石１０ｃと永久磁石１０ｄとは互いに対向する向きに磁化してある。同様に永久磁石１１ｃと永久磁石１１ｄとは互いに対向する向きに磁化してある。したがって組磁石１ｃと組磁石１ｄは互いに対向する向きに磁化されている。組磁石１ｃ、１ｄは２つの電機子コア１ｂに挟まれている構造となっている。組磁石１ｃ、１ｄを構成する永久磁石１０ｃ、１１ｃ、１０ｄ、１１ｄはネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）を主成分とするネオジム磁石である。ネオジム磁石に限らず、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石などを用いても良い。
なお、組磁石１ｃ、１ｄはそれぞれ２個の永久磁石１０ｃ及び１１ｃ並びに永久磁石１０ｄ及び１１ｄからなるものとしたが、各組磁石を構成する永久磁石は３個以上としても良い。
【００４４】
図３及び図５に示すように、歯部２１ａ及び歯部２２ａは同一形状、同一寸法であることが望ましい。本実施の形態に係るリニアモータは可動子１が備える電機子ヨーク１ｂが３個という最小構成である。
【００４５】
図６、図７及び図８は実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を説明するための図である。可動子１の移動方向に沿う部分は説明の都合上、省略して移動方向と直交する部分の断面のみ表示してある。可動子１のコイル１ａに交流電流を流す。図６、７のコイル１ａに示す黒丸印は紙面の裏から表への通電、バツ印は紙面の表から裏への通電を表している（交流電流を流した際のある時点の電流の向きを示した）。コイル１ａの通電により、図６に点線で示したような磁束の流れが発生する。
【００４６】
可動子１が備える電機子ヨーク１ｂの個数を３個とした場合、図６に示すように歯部２２ａから流れる磁束が両端の電機子ヨーク１ｂに流れ込み、永久磁石１０ｃ、１１ｃ、１０ｄ、１１ｄ内を通ってから中央部の電機子ヨーク１ｂに集まり、歯部２１ａに抜けていく。このようにすると、図６に示すように並設する歯部２１ａ（２２ａ）の並設方向中央部の間隔（以下「ピッチ」と記す。）（Ｌ１＋Ｌ２）よりも、両端の電機子ヨーク１ｂの移動方向中央部のピッチＬ３を小さくすることが可能となる。すなわち、可動子１の移動方向の長さをより小さくすることが可能となり有効可動域を広くすることができる。
【００４７】
これに対して、可動子１が備える電機子ヨーク１ｂの個数が４個以上の場合には、並設する歯部２１ａ（２２ａ）の移動方向中央部のピッチ（Ｌ１＋Ｌ２）に対して、それぞれの電機子ヨーク１ｂの移動方向中央部のピッチを半分（１／２）とする必要がある。図６でたとえるならば、Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌ３／２＋Ｌ３／２＝Ｌ３にする必要があるため、可動子１の移動方向の長さを小さくすることが困難になる。
つまり電機子ヨーク１ｂが４個以上の場合には次のような問題がある。Ｌ１＋Ｌ２＞Ｌ３とすると、隣り合う電機子ヨーク１ｂの間隔が小さくなる。組磁石１ｃ、１ｄを介して隣り合う電機子ヨーク１ｂの組磁石１ｃ、１ｄによる界磁方向はそれぞれ異なるので、１つの歯部２１ａ（２２ａ）との間で吸引と反発とが短い距離で行われることになり、可動子１と固定子２との間で発生する推力を低下させる。
【００４８】
可動子１のコイル１ａを除く移動方向の幅は、歯部２１ａ（２２ａ）の幅Ｌ１と２つの歯部２１ａ（２２ａ）の間隔Ｌ２とを合わせた幅（Ｌ１＋Ｌ２）より、狭くしてある。図３において歯部２１ａ及び歯部２２ａの紙面左右方向の長さは、電機子ヨーク１ｂ、永久磁石１０ｃ及び１０ｄ並びに１１ｃ及び１１ｄよりも、やや長くしてある。この場合フリンジング磁束により仮想的にエアギップが短くなり、可動子１の永久磁石１０ｃ及び１０ｄ並びに１１ｃ及び１１ｄからの磁束を効率よく固定子２に流すことができる。また、歯部２１ａ、２２ａの長さと、電機子ヨーク１ｂ、永久磁石１０ｃ及び１０ｄ並びに１１ｃ及び１１ｄとの長さを同じとしても良い。
【００４９】
歯部２１ａと歯部２２ａとはそれぞれ、等間隔（Ｌ２）で固定子２の対向する上板部２１、下板部２２の対向面側にそれぞれ配置してある。歯部２１ａ、歯部２２ａの長手方向は、可動子１の移動方向に略直角に配置してある。また、歯部２１ａと歯部２２ａは互いに対向する面の可動子１の移動方向の中央部が重ならないように可動子１の移動方向に沿って互い違いに（千鳥状に）並設してある。なお、歯部２１ａと歯部２２ａは互いに対向する面の全面が重なると可動子１には推力が発生しない。
【００５０】
以上のように構成された固定子２に上述の可動子１を配置する。図５に示すように、可動子１の一方の面が歯部２１ａに対向し、他方の面が歯部２２ａに対向する。移動方向の前後に配置してある電機子ヨーク１ｂの一方が歯部２１ａと対向し、他方が歯部２２ａと対向している。中央の電機子ヨーク１ｂは歯部２１ａに対向している。歯部２１ａ、２２ａは１磁気周期毎に１つずつ設けてある。歯部２１ａと歯部２２ａとは電気角で１８０度の異なる位置（１／２磁気周期ずれた位置）に設けられている。
【００５１】
次に、図６、図７及び図８を参照して、実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理について説明する。上述したように図６において可動子１には、点線で示したように磁束の流れが発生する。すなわち、左右の電機子ヨーク１ｂに発生した磁束は永久磁石１０ｃ又は１０ｄ若しくは永久磁石１１ｃ又は１１ｄを通り、中央の電機子ヨーク１ｂより歯部２１ａに流れ込み、上板部２１、側板部２３、下板部２２を通り歯部２２ａより左右の電機子ヨーク１ｂに流れ込む。上記のような磁束ループが発生する。磁束ループにより、歯部２１ａはＳ極に励磁され、歯部２２ａはＮ極に励磁される。
【００５２】
次に、永久磁石による磁極の発生と推力の発生を、図７を用いて説明する。図７に示すように永久磁石１０ｃ及び１１ｃからなる組磁石１ｃと永久磁石１０ｄ及び１１ｄからなる組磁石１ｄとが、電機子ヨーク１ｂに対して着磁方向が対向して配置してある場合、各電機子ヨーク１ｂ全体が単極となる。中央の電機子ヨーク１ｂはＮ極に励磁され、左右の電機子ヨーク１ｂはＳ極に励磁される。
一方、固定子２の歯部２１ａはＳ極、歯部２２ａはＮ極に励磁されている。歯部２１ａ、２２ａに発生した磁極と、組磁石１ｃ、１ｄにより励磁された電機子ヨーク１ｂの磁極が吸引又は反発することにより、可動子１には図７の紙面左向きの推力が発生する。
【００５３】
図７の状態から、可動子１が電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合の状態を示しているのが図８である。図８ではコイル１ａに流す電流の向きが逆向きとなる。この結果、図６の紙面において点線で示した下側から上側へ向かう磁束の流れが逆になる。このため、歯部２１ａはＮ極に励磁され、歯部２２ａはＳ極に励磁されたことと等しくなる。組磁石１ｃ、１ｄによる電機子ヨーク１ｂの励磁は変わらないため、図７の場合と吸引／反発する歯部２１ａ、２２ａが逆の関係となる。図８に示した矢印の方向に吸引力が発生し、可動子１は図８において紙面に対して左向きの推力が発生する。図８の状態から、可動子１が電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合、図７と同様な状態となる。以上の動作を繰り返すことにより、可動子１は移動を継続する。
【００５４】
次に可動子１の電機子ヨーク１ｂに挟まれている永久磁石を組磁石とした意義について述べる。図９は実施の形態１及び比較例に係るリニアモータの磁気飽和についての説明図である。図９Ａは実施の形態１に係るリニアモータを図示している。図９Ｂは比較例とするリニアモータを図示している。比較例のリニアモータと実施の形態１に係るリニアモータとが異なる点は、可動子１が備える永久磁石である。比較例のリニアモータでは板状をなす２個の永久磁石１ｃ、１ｄを備えている。それに対して実施の形態１に係るリニアモータは２組の組磁石１ｃ、１ｄを備えている。組磁石１ｃ、１ｄはそれぞれ２個の永久磁石１０ｃ及び１１ｃ並びに永久磁石１０ｄ及び１１ｄを含む。２個の永久磁石１０ｃ（１０ｄ）と１１ｃ（１１ｄ）との間は空隙１２ｃ（１２ｄ）となっている。
【００５５】
上述のように電機子ヨーク１ｂを流れる磁束は組磁石１ｃ、１ｄまたは永久磁石１ｃ、１ｄも流れるため、組磁石１ｃ、１ｄまたは永久磁石１ｃ、１ｄの体積により、磁束の量が決まる。実施の形態１においては空隙１２ｃ、１２ｄを設けることにより、比較例の可動子１よりも永久磁石の体積が少なくなっている。これにより、中央の電機子ヨーク１ｂに流れる磁束が少なくなる。一方、電機子ヨーク１ｂと歯部２１ａ（２２ａ）とでやり取りする可能な磁束の最大量は電機子ヨーク１ｂと歯部２１ａ（２２ａ）とが対向している面の面積により決まる。電機子ヨーク１ｂの方が対向面の面積が小さいため、電機子ヨーク１ｂの対向面の面積により決まる。コイル１ａに流す電流を増加させると流れる磁束は増加するが、電機子ヨーク１ｂが磁気飽和を起こし流れる磁束は頭打ちとなる。図９Ａ及び図９Ｂはコイル１ａに同じ値の電流を流した場合であるが、永久磁石の体積が異なるため、点線で示す磁束の量が異なっている。このように、本実施の形態のリニアモータは比較例のリニアモータと比べて、電機子ヨーク１ｂが磁気飽和を起こしにくくなる。
【００５６】
図１０はコイル１ａに流す電流と得られる推力との関係を示すグラフである。横軸が電流値で単位はアンペア（Ａ）である。縦軸が推力で単位はニュートン（Ｎ）である。図１０には実施の形態１に係るリニアモータの推力と、図９Ｂに示した比較例のリニアモータの推力、及び比較例のリニアモータの電機子ヨーク１ｂが飽和しないと仮定した場合の推力の仮想値を示している。図１０に示すように比較例のリニアモータは電流値が小さい範囲では、実施の形態１のリニアモータよりも推力は大きく、推力リニアリティも確保されている。しかしながら、比較例のリニアモータは電流値が大きくなると推力リニアリティが保てなくなっている。一方、実施の形態１のリニアモータは電流値が小さい範囲では、推力が比較例よりも小さい反面、電流値を増加させても推力リニアリティが保たれている。
【００５７】
次に端効果による影響の改善について説明する。端効果とは、リニアモータにおいて、可動子両端に発生する磁気的な吸引、反発力の影響がモータの推力特性（コギング特性、ディテント特性）に影響を及ぼすことを言う。従来、端効果を減少させるために、両端の歯部の形状を、他の形状と異なるようにするなどの対策が取られている。端効果が発生するのは、磁束ループが移動方向と同じ方向に流れるためである（特許文献１の第２図参照）。しかしながら、実施の形態１に係るリニアモータでは、固定子２を通る磁路を含めたループ（磁束ループ）は進行方向と直角な方向に流れるため、端効果の影響を低減させることが可能となる。
【００５８】
以上のように、実施の形態１に係るリニアモータでは、永久磁石１０ｃ、１１ｃ、１０ｄ、１１ｄは可動子１のみに使用するので、リニアモータの全長を長くした場合においても、使用する永久磁石の量は増加せず一定となり、コストを低減させることが可能となる。加えて、端効果の影響を低減させることが可能となる。
可動子１は電機子ヨーク１ｂを３個、組磁石１ｃ、１ｄを各１組の計２組という最小の構成としている。そのため、可動子１の備える組磁石１ｃ、１ｄの移動方向の幅を広くすること、及び歯部２１ａ、２２ａの可動子１の移動方向の幅を広くすることも可能となる。それによって、電機子ヨーク、永久磁石の数が多い同一サイズの固定子よりも大きな推力を得ることが可能となる。
さらにまた、電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ、１ｄそれぞれは上板部２１と下板部２２との対向方向（図５の上下方向）の高さは、移動方向（図５の左右方向）の幅の２〜４倍とするのが好ましい。それによって、可動子１の移動方向の長さを増やすこと無く、コイル１ａの巻線の巻き数を増やすことが可能となる。
組磁石１ｃ（１ｄ）を構成する永久磁石１０ｃ（１０ｄ）及び１１ｃ（１１ｄ）は上板部２１及び下板部２２の対向方向に沿って、空隙（非磁性体）１２ｃ（１２ｄ）を間にして、距離を隔てて配されているため、電機子ヨーク１ｂに流れる磁束量が抑制され、電機子ヨーク１ｂの磁気飽和が起きにくくしてある。それにより、本実施の形態に係るリニアモータは、推力リニアリティに優れている。さらに、可動子１を軽量にすることが可能となる。
なお、実施の形態１では可動子１がすべて上板部２１と下板部２２とに挟まれている形態を示したが、本発明においては可動子１のうち組磁石１ｃ、１ｄと電機子ヨーク１ｂが固定子２に挟まれていればよく、コイル１ａの一部が固定子２から突出していても良い。
【００５９】
本実施の形態において、永久磁石１０ｃ（１０ｄ）及び１１ｃ（１１ｄ）の間には空隙１２ｃ（１２ｄ）を設けることとしたが、それに限られない。銅、ステンレス、アルミ、真鍮等の非磁性体を設けることとしても良い。また非磁性でかつ非導電性材料であるセラミックを配置してもよい。また、ネオジム磁石と比較して磁力の弱いフェライト磁石としても良い。永久磁石１０ｃ（１０ｄ）及び１１ｃ（１１ｄ）の間を空隙にしないことにより、組磁石１ｃ（１ｄ）の強度を増すことが可能となる。また、永久磁石１０ｃ（１０ｄ）及び１１ｃ（１１ｄ）の位置合わせが容易となるので、組立性を向上することが可能となる。
本実施の形態において、組磁石１ｃ、１ｄはそれぞれ永久磁石２個からなる構成としたが、それに限られない。それぞれ３個以上の永久磁石から構成しても良い。永久磁石の個数については、必要な磁力、可動子の重量、必要な推力等より適宜決定すれば良い。
【００６０】
実施の形態２
図１１は実施の形態２に係るリニアモータの可動子１を示す平面図である。固定子２については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００６１】
実施の形態２においては、可動子１の移動方向に沿って並ぶ３つの電機子ヨーク１ｂ、１０ｂのうち、２組の組磁石に挟まれている中央に位置する電機子ヨーク１０ｂは左右に位置する他の２つの電機子ヨーク１ｂより移動方向に長い（移動方向の幅が広い）ことを特徴とする。図１１に示すように、電機子ヨーク１０ｂの幅ｄ２は電機子ヨーク１ｂの幅ｄ１の２倍としてある。これはコイル電流増加に伴い電機子ヨーク１ｂ、１０ｂを流れる磁束が増加した場合において、磁気飽和を起きにくくするためである。左右に位置する電機子ヨーク１ｂは１組の組磁石１ｃ又は１ｄからの磁束を歯部２１ａ又は２２ａとやり取りするのに対して、中央に位置する電機子ヨーク１０ｂは２組の組磁石１ｃ及び１ｄからの磁束を歯部２１ａ又は２２ａとやり取りをする。そのため、中央に位置する電機子ヨーク１０ｂの幅ｄ２は左右に位置する電機子ヨーク１ｂの幅ｄ１の２倍とすることが好適である。
【００６２】
図１２は可動子１の電機子ヨーク１ｂの磁気飽和についての説明図である。図１２Ａは本実施の形態に係る可動子１の場合を示している。図１２Ｂは上述の実施の形態１に係る可動子１の場合を示している。図１２Ｂは図６を再掲したものである。歯部２２ａから電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ又は１ｄを通り、電機子ヨーク１ｂ又は１０ｂを経て歯部２１ａに至る点線が磁束の流れを示している。本実施の形態において、２組の組磁石１ｃ、１ｄに挟まれている電機子ヨーク、すなわち中央に位置する電機子ヨーク１０ｂは実施の形態１における電機子ヨーク１ｂよりも移動方向の幅が広く（移動方向の長さが長く）なっているため、歯部２１ａに流れこむ磁束の密度が高くなり難くなっており、磁気飽和が起きにくくなっている。このように、コイル１ａの電流を増加した場合であっても電機子ヨーク１０ｂが磁気飽和を起こしにくくなるので、リニアモータの電流増加時における推力リニアリティが改善される。なお、図１２に示した磁束の流れは一例として示したものである。
なお、幅ｄ２は幅ｄ１の２倍に限られない。幅ｄ２が２倍以上であれば、電機子ヨーク１０ｂが飽和しにくくなる。しかしながら、電機子ヨーク１０ｂで磁気飽和が起きない場合であっても、電機子ヨーク１ｂが飽和するので、幅ｄ２は幅ｄ１の２倍が好適である。幅ｄ２が２倍以下である場合は、幅ｄ２と幅ｄ１とが等しい場合よりも電機子ヨーク１０ｂの磁気飽和が起きにくくなるが、電機子ヨーク１ｂが磁気飽和を起こす前に、電機子ヨーク１０ｂで磁気飽和が起こることとなる。幅ｄ１、ｄ２により可動子１の移動方向の長さが決まるので、幅ｄ１、ｄ２をどのように設定するかは、上述した点を考慮して決定すれば良い。
【００６３】
図１３は実施の形態１及び実施の形態２に係るリニアモータそれぞれについてコイル１ａに流す電流と得られる推力との関係を示すグラフである。横軸が電流値で単位はアンペア（Ａ）である。縦軸が推力で単位はニュートン（Ｎ）である。図１３に示すように本実施の形態（実施の形態２）に係るリニアモータは実施の形態１に係るリニアモータより、推力が大きく、推力リニアリティに優れている。
【００６４】
上述のように実施の形態２に係るリニアモータは実施の形態１に係るリニアモータの奏する効果に加えて、次の効果を奏する。中央に位置する電機子ヨーク１０ｂの幅ｄ２は左右に位置する電機子ヨーク１ｂの幅ｄ１の２倍としたので、可動子１の移動方向の長さを小さくしながらも、電機子ヨーク１ｂ、１０ｂの磁気飽和を緩和して大推力を得ることが可能となる。すなわち、可動子１の小型化とリニアモータの推力というトレードオフの関係にある２つの事項を最適化したリニアモータを得ることが可能となる。それにより、電流増加時における推力リニアリティにより優れるという効果を奏する。
【００６５】
実施の形態３
実施の形態１及び実施の形態２においては、単相のリニアモータ（単相分のユット）について説明した。しかしこれに限られるものではない。例えば３相駆動のリニアモータを構成する場合には、その３個の各可動子間のピッチを、固定子歯部のピッチの２／３のｎ倍（３分の２の整数倍）にすれば良い。またこの場合、各可動子の長手方向の長さを考慮して整数ｎを設定すれば良い。
【００６６】
図１４は実施の形態３に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す平面図である。図１５は図１４における断面線ＸＶ−ＸＶによる断面と固定子２の断面とを示す断面図である。図１５では固定子２と可動子１の位置関係を示すために、図１４では記載していない固定子２の断面を記載している。本実施の形態に係るリニアモータは３相モータである。可動子１は実施の形態２における可動子１と同様な３つの単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗを移動方向に沿って配置したものである。Ｕ相に対応する単相ユニットが１Ｕ、Ｖ相に対応する単相ユニットが１Ｖ、Ｗ相に対応する単相ユニットが１Ｗである。３つの単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗは共に同じ構成である。各々の構成で図１１に示したものと同様なものは、図１１と同じ符号を付している。図１１に示した可動子１と各単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗを比較すると、各単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗはそれぞれ、補助板３１及び出力部３２を含んでいる。補助板３１は矩形板状である。補助板３１は例えばエンジニアリングプラスチック（ポリアミド、ポリカーボネイト）あるいは非磁性のセラミックなど非磁性かつ非導電体(非磁性非導電性材）で構成する。なお、補助板３１を非磁性かつ非導電体（非磁性非導電体）にて形成すると、電機子ヨーク１ｂ、１０ｂに流れる渦電流の流路を部分的に遮断できるため、渦電流損を小さくすることが可能となり、出力効率が向上する。補助板３１は縦姿勢で電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄの短手方向の側板部２３に近い側面（移動方向に平行な側面）とコイル１ａとの間に配されている。補助板３１は電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄの短手方向の側面と密着している。
【００６７】
出力部３２（非磁性体板）は縦断面コの字状（Ｕ字状）であり、第１突出板部３２ａ、基部３２ｂ、第２突出板部３２ｃを含む。出力部３２は、例えばアルミニウム、非磁性ステンレス鋼などの非磁性体で構成する。
非磁性体とすることで可動子１内に発生した磁束の短絡を防止できる。
第１突出板部３２ａ、第２突出板部３２ｃはそれぞれ矩形板状をなしている。第１突出板部３２ａ、第２突出板部３２ｃは矩形板状をなす基部３２ｂから略垂直上に突出している。第１突出板部３２ａ及び第２突出板部３２ｃはコイル１ａの巻線を間にして対向している。第１突出板部３２ａは電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄの短手方向の側面（移動方向に平行な側面）とコイル１ａの巻線との間に配されている。基部３２ｂの長手方向（図１４の左右方向）の長さは、電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄの短手方向の長さ（幅）を加算した値と略同一である。第１突出板部３２ａは、電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄの短手方向の側面のうち、補助板３１が密着している側面と対向する面と密着している。補助板３１と第１突出板部３２ａとにより、電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄが相互にズレないようにしている。可動子１は移動方向に長い連結板４（連結部）を含んでいる。各単相ユニットは連結板４と各単相ユニットが備える第２突出板部３２ｃとがネジ等で固定されることにより連結される。
可動子１の支持は非磁性体である第１突出板部３２ａから、基部３２ｂ、第２突出板部３２ｃを介して可動可能に行われる。
第１突出板部３２ａは電機子ヨーク１ｂ、１０ｂとコイル１ａとの間にあるため、たとえば可動子１を支持する際にコイル１ａの側面を支持する場合に比べて可動子１を小型化できる。
【００６８】
３つの単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗのコイル１ａに流す電流は３相交流（対称３相交流）である。図１４に示す白抜き矢印は図１１と同様に組磁石１ｃ、１ｄの磁化方向を示している。実施の形態３において、固定子２は実施の形態１及び実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
図１６は実施の形態３に係るリニアモータの動作を説明するための図である。図１６はリニアモータを側面から見た図である。図１６の紙面左右方向に通るコイル１ａのコイル線は説明のため記載していない。図１６に示すように可動子相ピッチＰ２は歯部２１ａ（２２ａ）のピッチＰ１の３分の４倍（２／３×２倍）の値と等しい値としてある。また、歯部２１ａ（２２ａ）の並設方向（図１６の左右方向）の幅Ｌ１は隣り合う歯部２１ａ（２２ａ）の間隔Ｌ２（並設間隔）よりも長くしてある。それにより、より大きな推力を得ることが可能となる。図１６に示す状態はＵ相とＷ相のコイル１ａに電流が流れ、Ｖ相のコイル１ａに電流が流れていない状態を示している。このとき、Ｕ相の可動子１Ｕが推力を発生する原理は、図６の場合と同様である。Ｗ相の可動子１Ｗが推力を発生する原理は、図８の場合と同様である。Ｕ相の可動子１Ｕが推力を発生する原理は、図８の場合と同様である。本実施の形態においては、図１６に示すように歯部２１ａ（歯部２２ａ）の可動子１の移動方向に沿う長さＬ１と、２つの歯部２１ａ（歯部２２ａ）の間隔Ｌ２との比は６対４としてある。すなわち、歯部２１ａ（歯部２２ａ）の並設方向の幅Ｌ１は歯部２１ａ（２２ａ）の並設間隔Ｌ２よりも長くなっている。
【００７０】
図１７は実施の形態３に係るリニアモータの推力を示すグラフである。横軸は可動子１の移動距離であり、単位はミリメートル（ｍｍ）である。縦軸は推力であり、単位はニュートン（Ｎ）である。図１７に示すように３相の合成推力が単相ピーク推力の２．５倍程度となっている。一般的には単相あたりの推力波形を略正弦波状にして、３相合成後の推力波形を平滑化し、推力脈動を除去する。しかし、この場合に３相合成推力は単相ピーク推力の１．４倍程度に留まる。これに対して、本実施の形態のリニアモータは図１６に示す歯部２１ａ（歯部２２ａ）の可動子１の移動方向に沿う長さＬ１と、２つの歯部２１ａ（歯部２２ａ）の間隔Ｌ２との比を６対４にしているので、固定子２に対して可動子１の相対位置が変化したときの推力波形の分布が、正弦波状から台形波状に変化する。その結果、推力脈動は大きくなるものの、３相合成推力を大幅に高められている。つまり、リニアモータの小型化と高推力化の両立を可能にしている。
なお、合成推力は移動距離により周期的に変動しているが、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御により適切なフィードバックを掛けることにより、変動幅が小さくなるように電流を制御すれば良い。
【００７１】
本実施の形態においては、実施の形態１又は実施の形態２に係るリニアモータにおける効果に加え、次の効果を奏する。電機子ヨーク１ｂ、１０ｂとコイル１ａとの間に非導電体で形成した補助板３１を設けたので、電機子ヨーク１ｂ、１０ｂに流れる渦電流の流路が部分的に遮断され、渦電流損を小さくすることが可能となる。単相ユニットを３つ連結したものを可動子とするので、単相ユニット１つの場合に比べて大きな推力を得ることが可能となる。第２突出板部３２ｃを設けたことより、リニアモータの推力を容易に外部へ伝達することが可能となる。
【００７２】
本実施の形態において、各単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗが備える第２突出板部３２ｃと連結板４とをネジ等で固定することにより、単相ユニット同士を連結することとした。それに限られず、連結板４を備えない構成でも良い。すなわち、各単相ユニットの第２突出板部３２ｃを一体で形成するようにすれば、連結板４は不要となる。
図１５に示すように出力部３２は断面Ｕ字状としたが、基部３２ｂを上にした構成、すなわち、断面逆Ｕ字状としても良い。
電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄの短手方向の側面とコイル１ａとの間に補助板３１を設ける構成は、上述の実施の形態１及び２においても適用可能である。
【００７３】
また、本実施の形態においては実施の形態２における可動子１と同様なものを単相ユニットとし、それを複数連結したもので可動子を構成した。それに限られず、実施の形態１における可動子と同様なものを単相ユニットとし、それを複数連結したもので可動子を構成しても良い。
一方、歯部２１ａ（２２ａ）の可動子１の移動方向の幅Ｌ１を隣り合う歯部２１ａ（２２ａ）の間隔Ｌ２よりも大きくする本実施の形態の固定子２の構成を、実施の形態１又は２においても、採用可能である。その場合、電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄの幅は歯部２１ａ（２２ａ）の並設方向の幅、並設間隔に合わせて適宜決定すれば良い。
又歯部２１ａ（２２ａ）の可動子１の移動方向の幅Ｌ１を隣り合う歯部２１ａ（２２ａ）の間隔Ｌ２よりも小さくする実施の形態１又は２の固定子２の構成を、本実施の形態においても、採用可能である。その場合、電機子ヨーク１ｂ、１０ｂ、組磁石１ｃ、１ｄの幅は歯部２１ａ（２２ａ）の並設方向の幅、並設間隔に合わせて適宜決定すれば良い。
【００７４】
実施の形態４
可動子１に組磁石１ｃ、１ｄと電機子ヨーク１ｂとが配列されている場合、移動方向で比透磁率が周期的に変化するため、高次のディテント力高調波成分が顕著になる。一般に相独立型の駆動では、３相合成時に基本波及び２次、４次の高調波は打ち消されるが、３次、６次、９次、１２次などの３の倍数の高調波は強め合うこととなる。
【００７５】
図１８は実施の形態４に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す平面図である。組磁石１ｃ、１ｄ、電機子ヨーク１ｂの移動方向側の面は、移動方向並びに上板部２１及び下板部２２の対向方向と直交する方向に対して傾斜している。所謂スキュー配置としている。組磁石１ｃ、１ｄをスキュー配置するというのは、組磁石１ｃを構成する永久磁石１０ｃ及び１１ｃ並びに組磁石１ｄを構成する永久磁石１０ｄ及び１１ｄをスキュー配置するということである。すなわち、永久磁石１０ｃ及び１１ｃ並びに永久磁石１０ｄ及び１１ｄの移動方向側の面は、移動方向並びに上板部及び下板部の対向方向と直交する方向に傾斜している。これにより、１２次以上の高調波成分を低減することが可能である。なお、スキューさせる角度（スキュー角度）は０〜６度程度である。固定子２は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００７６】
以上のように実施の形態４に係るリニアモータは、実施の形態１に係るリニアモータが奏する効果に加え、ディテント力の高調波成分を低減するという効果を奏する。
また、電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ、１ｄは、直方体状のものを配置しているが、コイル１ａの内周面と対向する電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ、１ｄのそれぞれの２面を、コイル１ａの内周面と平行となるよう構成しても良い。すなわち、電機子ヨーク１ｂ永久磁石１ｃ、１ｄの一つの断面が平行四辺形となるようにしても良い。
【００７７】
実施の形態２又は実施の形態３においても、組磁石１ｃ、１ｄ及び電機子ヨーク１ｂ、１０ｂをスキュー配置することにより１２次以上の高調波成分を低減することが可能である。
【００７８】
実施の形態５
図１９は実施の形態５に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。図１９はリニアモータの固定子２を移動方向に沿って切断した横断面図である。歯部２１ａ、２２ａの上板部２１又は下板部２２に平行な断面の向かい合う二組の２辺のうち短辺（いずれかの２辺）は移動方向に対し傾斜している。上板部２１が有する歯部２１ａ及び下板部２２が有する歯部２２ａを所謂スキュー配置している。図１９の左から３番目の歯部２１ａを用いて説明する。歯部２１ａの断面は長方形である。点線で示す長方形は歯部２１ａをスキュー配置していない場合を示している。図１９において、可動子１の移動方向は左右の方向である。スキュー配置していない場合、点線で示す歯部２１ａの断面短辺は可動子１の移動方向に対して、平行である。スキュー配置した場合、断面短辺Ｅ１とＥ２は可動子１の移動方向に対して傾斜していることとなる。図１９では歯部２２ａは突出方向先端の端面が現れている。図１９の左から二番目の歯部２２ａにおいて、点線で示す長方形は歯部２２ａがスキュー配置していない場合を示している。端面の短辺は可動子１の移動方向と平行であり、傾斜していない。スキュー配置した場合、端面の短辺Ｅ３、Ｅ４は可動子１の移動方向に対して傾斜している。歯部２２ａの断面は端面と同一形状であるから、断面短辺も同様に可動子１の移動方向に対して傾斜することとなる。
【００７９】
可動子１については、上述の実施の形態１から実施の形態４のいずれかと同様であるので、説明を省略する。実施の形態５においては、固定子２の歯部２１ａ及び歯部２２ａをスキュー配置することにより、可動子１の電機子ヨーク１ｂ（１０ｂ）、組磁石１ｃ、１ｄをスキュー配置させなくても、ディテント力の１２次以上の高調波成分を低減することが可能となる。なお、可動子１として上述の実施の形態４と同様なものを用いる場合、ディテント力の低減には、固定子２の歯部２１ａ及び２２ａ並びに可動子１の電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ及び１ｄのなす角度が関係する。当該なす角度が適切な値となるように、固定子２の歯部２１ａ及び２２ａ並びに可動子１の電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ及び１ｄのそれぞれをスキュー配置させれば良い。
【００８０】
実施の形態６
図２０は実施の形態６に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。リニアモータの固定子２を移動方向に沿って切断した横断面図である。上板部２１が有する歯部２１ａ及び下板部２２の有する歯部２２ａをスキュー配置している。すなわち、固定子２の歯部２１ａ及び歯部２２ａは、可動子１の移動方向に対して傾斜するように配置してある。可動子１については、上述の実施の形態１から実施の形態４のいずれかと同様であるので、説明を省略する。
【００８１】
実施の形態６において、上板部２１が備える歯部２１ａと下板部２２が備える歯部２２ａとでは、断面短辺の傾斜の方向を逆にしてある。図２０に示すように、歯部２１ａの断面短辺Ｅ１、Ｅ２と歯部２２ａの端面短辺Ｅ３、Ｅ４とは可動子１の移動方向に対して傾斜している。その点は上述の実施の形態５と同様である。実施の形態６では、歯部２１ａと歯部２２ａとで傾斜する方向を逆にしている。すなわち、歯部２１ａの断面短辺Ｅ１、Ｅ２の傾斜方向と歯部２２ａの端面短辺Ｅ３、Ｅ４とは傾斜方向が互いに逆にしてある。これは、スキュー配置したことによるこじりを抑えることを目的としている。歯部２１ａ、２２ａをスキュー配置することにより、リニアモータに発生する推力は、移動方向からスキュー角度分傾く方向に生じるので、可動子１全体が傾きこじりを発生する場合がある。歯部２１ａと歯部２２ａの傾斜方向を逆にすることにより、歯部２１ａと歯部２２ａにより発生する移動方向に垂直な方向（横方向）の推力成分が逆向きとなる。そのため、横方向の推力成分は、互いに打ち消しあい、こじりを防止することが可能となる。
【００８２】
以上のように、実施の形態６においては、実施の形態１から実施の形態４に係るリニアモータにおける効果に加え、次の効果を奏する。固定子２の歯部２１ａ及び歯部２２ａをスキュー配置することにより、可動子１の電機子ヨーク１ｂ（１０ｂ）、組磁石１ｃ、１ｄをスキューさせなくても、ディテント力の１２次以上の高調波成分を低減することが可能となる。また、歯部２１ａと歯部２２ａの傾ける向きを逆方向にすることにより、こじりを防止するという効果を奏する。
【００８３】
なお、実施の形態６においても、実施の形態５と同様に、実施の形態４における可動子１を用いることも可能であり、可動子１の電機子ヨーク１ｂ、組磁石１ｃ及び１ｄ並びに固定子２の歯部２１ａ及び２２ａのそれぞれのスキュー角度は適宜定めれば良い。
【００８４】
各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１  可動子
１ａ  コイル
１ｂ、１０ｂ  電機子ヨーク（ヨーク）
１ｃ、１ｄ  組磁石（磁石）
１０ｃ、１１ｃ、１０ｄ、１１ｄ  永久磁石（磁石）
１２ｃ、１２ｄ  空隙（非磁性体部）
２  固定子
２１  上板部
２１ａ  歯部
２２  下板部
２２ａ  歯部
２３  側板部
３１  補助板
３２  出力部（非磁性体板）
３２ａ  第１突出板部
３２ｂ  基部
３２ｃ  第２突出板部
４  連結板（連結部）
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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