(57)【要約】【課題】動作時に渦電流を低減させるリニアモータ用固定子を提供する。【解決手段】複数の磁極歯（固定子歯１１、２１）と、該複数の磁極歯（固定子歯１１、２１）が並設してあり、並設方向に長い対向する一対の長尺部材（第１板状部１、第２板状部２）を含む基部とを備えるリニアモータ用固定子１００１において、各磁極歯（固定子歯１１、２１）は並設方向に直交し、かつ基部の対向方向に直交する方向に積層した複数の金属板を含むように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極歯と、
該複数の磁極歯が並設してあり、並設方向に長い対向する一対の長尺部材を含む基部とを備えるリニアモータ用固定子において、
各磁極歯は並設方向に交差し、かつ基部の対向方向に直交する方向に積層した複数の金属板を含むこと
を特徴とするリニアモータ用固定子。
【請求項２】
前記金属板は積層面の少なくとも一部に絶縁処理を施してあること
を特徴とする請求項１に記載のリニアモータ用固定子。
【請求項３】
前記各基部は前記対向方向に積層した複数の金属板を含むこと
を特徴とする請求項１に記載のリニアモータ用固定子。
【請求項４】
前記各基部に含まれる金属板は積層面の少なくとも一部に絶縁処理を施してあること
を特徴とする請求項３に記載のリニアモータ用固定子。
【請求項５】
前記各基部は隣り合う２つの前記磁極歯の間を接続する接続部と、
該接続部同士を結ぶ連結部とを有すること
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用固定子。
【請求項６】
前記各磁極歯は前記基部の略延在方向に突出する鍔部を有し、
前記接続部は前記鍔部を受け止める受止部を有すること
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用固定子。
【請求項７】
前記各基部を結合する結合部を備え、
該結合部は前記磁極歯の並設方向に直交し、かつ前記対向方向に直交する方向に積層した複数の金属板を含むこと
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用固定子。
【請求項８】
前記結合部に含まれる前記金属板は積層面の少なくとも一部に絶縁処理を施してあること
を特徴とする請求項７に記載のリニアモータ用固定子。
【請求項９】
前記結合部は前記複数の金属板にさらに重なる本体部を有すること
を特徴とする請求項７又は請求項８に記載のリニアモータ用固定子。
【請求項１０】
前記基部は対向する面の反対面を覆う補強部を備えること
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用固定子。
【請求項１１】
前記補強部は前記基部の側面から前記対向する面に連なり前記基部を積層方向に押圧する押圧爪を備えること
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用固定子。
【請求項１２】
前記各磁極歯は積層方向に貫通する空洞部を備えること
を特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のリニアモータ用固定子。
【請求項１３】
前記基部の一方の磁極歯及び前記基部の他方の磁極歯は並設方向に千鳥配置としてあること
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用固定子。
【請求項１４】
前記磁極歯は直方体状をなし、
前記磁極歯の前記基部に平行な面の向かい合ういずれかの２辺は前記基部の延在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１３のいずれか一項に記載のリニアモータ用固定子。
【請求項１５】
前記基部の一方が有する前記磁極歯の前記２辺の傾斜方向、及び前記基部の他方が有する前記磁極歯の前記２辺の傾斜方向は、互いに逆方向であること
を特徴とする請求項１４に記載のリニアモータ用固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアモータ用の固定子に関する。
【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。このような問題を解決するために、本願発明者らはコイル及び磁石を可動子に備えたリニアモータを提案している。
一方、リニアモータにおいては、可動子及び固定子により磁束ループが構成される。可動子及び固定子を形成する磁性材料の多くは導電性の金属である。そのため、磁束の流れに伴い、渦電流が発生する。渦電流は反力の元になるため、リニアモータの推力を低減させてしまうことがあった。
【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、渦電流を低減させるリニアモータ用固定子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用固定子は、複数の磁極歯と、該複数の磁極歯が並設してあり、並設方向に長い対向する一対の長尺部材を含む基部とを備えるリニアモータ用固定子において、各磁極歯は並設方向に交差し、かつ基部の対向方向に直交する方向に積層した複数の金属板を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、各磁極歯は並設方向に交差し、かつ基部の対向方向に直交する方向に積層した複数の金属板を含んでいる。リニアモータの動作時に磁束は各金属板面に平行な向きに流れる。磁束の流れに伴い発生する渦電流は各金属板を貫こうとする方向に流れようとするが、金属板を積層しているため、渦電流は各金属板間を貫通して流れにくくなる。それにより、渦電流が低減し、推力の渦電流損を低減することが可能となる。
【０００９】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記金属板は積層面の少なくとも一部に絶縁処理を施してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、磁極歯を構成する金属板の積層面の少なくとも一部に絶縁処理を施してあるので、渦電流は各金属板間を貫通して流れにくくなる。それにより渦電流は低減し、渦電流損を低減することが可能になる。
【００１１】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記各基部は前記対向方向に積層した複数の金属板を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、各基部は対向方向に積層した複数の金属板を含んでいる。リニアモータの動作時に磁束は各金属板面に平行な向きに流れる。磁束の流れに伴い発生する渦電流は各金属板を貫こうとする方向に流れようとするが、各金属板は積層してあるため、渦電流は各金属板間で流れにくくなる。それにより、渦電流が低減し、推力の渦電流損を低減することが可能となる。
【００１３】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記各基部に含まれる金属板は積層面の少なくとも一部に絶縁処理を施してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては基部を構成する金属板は積層面の少なくとも一部に絶縁処理が施してあるので、渦電流は各金属板間を貫通して流れにくくなる。それにより、渦電流が低減し、渦電流損を低減することが可能になる。
【００１５】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記各基部は隣り合う２つの前記磁極歯の間を接続する接続部と、該接続部同士を結ぶ連結部とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、各基部は、隣り合う２つの磁極歯の間を接続する接続部と、当該接続部同士を結ぶ連結部とを有する。基部は磁極歯と別体としてあり、それぞれの磁束の流れる方向に金属板を積層することが可能となるので、渦電流の切断が可能となる。
【００１７】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記各磁極歯は前記基部の略延在方向に突出する鍔部を有し、前記接続部は前記鍔部を受け止める受止部を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、各磁極歯に基部の略延在方向に突出する鍔部を設けたので、リニアモータ動作時に、固定子に吸引される磁極歯の脱落を防止することが可能となる。
【００１９】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記各基部を結合する結合部を備え、該結合部は前記磁極歯の並設方向に直交し、かつ前記対向方向に直交する方向に積層した複数の金属板を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、基部を結合する結合部は磁極歯の並設方向に直交し、かつ対向方向に直交する方向に積層した複数の金属板を含む。リニアモータの動作時に磁束は各金属板面に平行な方向に流れる。磁束の流れに伴い発生する渦電流は各金属板を貫こうとする方向に流れようとするが、各金属板の積層してあるため、渦電流は各金属板間を貫通して流れにくくなる。それにより、渦電流が低減し、推力の渦電流損を低減することが可能となる。
【００２１】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記結合部に含まれる前記金属板は積層面の少なくとも一部に絶縁処理が施してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては金属板の少なくとも一部に絶縁処理が施してあるので、渦電流は各金属板間を貫通して流れにくくなる。それにより渦電流は低減し、渦電流損を低減することが可能になる。
【００２３】
本発明に係るリニアモータ固定子は、前記結合部は前記複数の金属板にさらに重なる本体部を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明にあっては、結合部は積層した金属板と本体部からなるので、結合部の強度を高めることが可能となる。
【００２５】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記基部は対向する面の反対面を覆う補強部を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明にあっては、前記基部は対向する面の反対面を覆う金属性の補強部を備えるので、金属板で構成されている基部の剛性を向上することが可能となる。
【００２７】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記補強部は前記基部の側面から前記対向する面に連なり前記基部を積層方向に押圧する押圧爪を備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明にあっては、押圧爪により基部を積層方向に押圧するので、基部を構成する金属板同士が剥離することを防ぐことが可能となる。
【００２９】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記各磁極歯は積層方向に貫通する空洞部を備えることを特徴とする。
【００３０】
本発明にあっては、各磁極歯は積層方向に貫通する空洞部を備えるので、各磁極歯の軽量化が可能となる。また、磁極歯の製造時、空洞部を構成する各金属板の貫通孔に治具を通すことにより、金属板を正確に位置決めし積層することが可能となる。
【００３１】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記基部の一方の磁極歯及び前記基部の他方の磁極歯は並設方向に千鳥配置としてあることを特徴とする。
【００３２】
本発明にあっては、磁極歯を千鳥配置としてあるので、動作時に可動子では磁束を移動方向に流すことが可能となる。それにより、固定子においては主として移動方向に交差する方向に磁束が流れるので、端効果を低減することが可能となる。
【００３３】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記磁極歯は直方体状をなし、前記磁極歯の前記基部に平行な面の向かい合ういずれかの２辺は前記基部の延在方向に対し傾斜していることを特徴とする。
【００３４】
本発明にあっては、磁極歯が所謂、スキュー配置されているので、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。
【００３５】
本発明に係るリニアモータ用固定子は、前記基部の一方が有する前記磁極歯の前記２辺の傾斜方向、及び前記基部の他方が有する前記磁極歯の前記２辺の傾斜方向は、互いに逆方向であることを特徴とする。
【００３６】
本発明にあっては、基部の一方が備える磁極歯と、基部の他方が有する磁極歯の傾斜方向を互いに逆方向としてあるので、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。
【００３７】
なお、本発明において金属板の積層面の少なくとも一部に絶縁処理を施すとは、すなわち金属板の積層面の一部分に絶縁処理を施すのみならず、さらには積層面に絶縁処理を施していない金属板と絶縁処理を施した金属板を積層する場合を含む。
【発明の効果】
【００３８】
本発明にあっては、各磁極歯は並設方向に直交し、かつ基部の対向方向に直交する方向に積層した複数の金属板を含んでいる。それにより、リニアモータ動作時に発生する渦電流は各金属板間を貫通して流れにくくなるので、渦電流が低減し、推力の渦電流損を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態１に係る固定子の一例を示す斜視図である。
【図２】第１積層板の構成例を示す斜視図である。
【図３】カシメによる積層方法を説明するための説明図である。
【図４】固定子歯の構成例を示す斜視図である。
【図５】第１板状部の分解斜視図である。
【図６】第１積層板に固定子歯を固定する方法を説明するための説明図である。
【図７】固定子の分解斜視図である。
【図８】外側に外殻部を設けた場合の固定子の一例を示す分解斜視図である。
【図９】外側に外殻部を設けた場合の固定子の一例を示す斜視図である。
【図１０】実施の形態１に係る固定子と組み合わせて用いる可動子の一例を示す斜視図である。
【図１１】実施の形態１に係る固定子に可動子を配したリニアモータの斜視図である。
【図１２】リニアモータ動作時の磁束の流れを示す説明図である。
【図１３】リニアモータ動作時の磁束の流れを示す説明図である。
【図１４】結合部における渦電流の低減についての説明図である。
【図１５】固定子歯のスキュー方向を示すための説明図である。
【図１６】実施の形態２に係る固定子歯のスキュー方向を示すための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
実施の形態１
図１は実施の形態１に係る固定子１００１の一例を示す斜視図である。固定子１００１は第１板状部１、第２板状部２及び結合部３を含む。第１板状部１（基部）は複数の固定子歯１１（磁極歯）及び当該固定子歯１１が固定される第１積層板１２を含み、全体として矩形板状をなす。同様に、第２板状部２（基部）は複数の固定子歯２１及び当該固定子歯２１（磁極歯）が固定される第２積層板２２を含み、全体として矩形板状をなす。結合部３はそれぞれ矩形板状の第３積層板３１及び本体部３２を含む。
【００４１】
図２は第１積層板１２の構成例を示す斜視図である。第１積層板１２は第１板片１２１（金属板）及び第２板片１２２（金属板）を積層したものである。第１板片１２１及び第２板片１２２は櫛歯形薄板である。第１板片１２１は櫛歯の根元部分である長板部１２１ａ、長板部１２１ａの長辺部から延びている櫛歯部１２１ｂを含む。長板部１２１ａにはボルト挿通孔１２１ｃが設けてある。同様に第２板片１２２は櫛歯の根元部分である長板部１２２ａ、長辺部１２２ａの長辺部から延びている櫛歯部１２２ｂを含む。長板部１２２ａにはボルト挿通孔（図に現れず）が設けてある。
【００４２】
第１板片１２１の長板部１２１ａと第２板片１２２の長板部１２２ａとは略同一形状をなしている。第１板片１２１の櫛歯部１２１ｂは第２板片１２２の櫛歯部１２２ｂよりも細くなっている。すなわち、櫛歯部１２１ｂと櫛歯部１２２ｂとの長さは略同一寸法であるが、櫛歯部１２１ｂの幅は櫛歯部１２２ｂの短手方向の幅よりも狭くなっている。長板部１２１ａと長板部１２２ａとの位置を合わせて第２板片１２２の上に第１板片１２１を重ねると、第２板片１２２のボルト挿通孔は第１板片１２１のボルト挿通孔１２１ｃと連通する位置に設けられている。櫛歯部１２１ｂと櫛歯部１２２ｂとは短手方向の位置が中央合わせされ、櫛歯部１２１ｂの短手方向両脇に櫛歯部１２２ｂとの段差が形成される。
【００４３】
第１板片１２１及び第２板片１２２は軟磁性を有する珪素鋼の薄板により形成する。表面は絶縁物質の被膜を形成するなどの絶縁処理が施されている。図２には第１板片１２１が２枚、第２板片１２２が１０枚描かれているがあくまでも一例に過ぎない。第１板片１２１及び第２板片１２２の重ねる枚数は仕様に応じて適宜設計すれば良い。また、板厚も仕様に応じて適宜設計すれば良い。板厚を薄くするほど、すなわち積層枚数が多いほど、渦電流損は低減するが、強度や組み立て時の手間を考慮すると０．２〜０．５ｍｍ程度が望ましい。
なお本発明において板片表面の絶縁処理は必ずしも必須ではない。板片を積層して板状部を作ることで、板状部表面間の隙間や、その表面に形成される酸化被膜などの影響で、電気抵抗が大きくなるため、板状部を軟磁性体のブロックで構成する場合に比べて渦電流を低減することが可能となる。
【００４４】
第１板片１２１及び第２板片１２２は、熱溶着又はカシメにて固定される。熱溶着の場合は、例えば、第１板片１２１及び第２板片１２２の表面にペースト状の接着剤を塗布する。第１板片１２１及び第２板片１２２を重ねあわせた後に板面に圧を掛けて加熱する。加熱により接着が完了する。
また板片にあらかじめ熱溶着性の塗膜を付したものを使用してもよい。このような塗膜は絶縁被膜としての機能も有する。
【００４５】
カシメにより固定する場合は、例えば以下のように行う。図３はカシメによる積層方法を説明するための説明図である。図３では第２板片１２２同士を固定する様子を示しているが、第１板片１２１及び第２板片１２２を固定する場合、第１板片１２１同士を固定する場合も同様である。図３Ａは爪によるカシメ方法を示している。上側の第２板片１２２の一部に舌片１２２ｄを形成する。舌片１２２ｄは例えば平面視三角形、長方形をしている。長方形であれば短辺の一辺のみを残して、残り３辺は第２板片１２２から切り離した状態となっている。舌片１２２ｄは平面視同一位置に下側の第１板片１２１に設けてある。一番下側の第２板片１２２は舌片１２２ｄを切り取り、舌片１２２ｄと略同一寸法の貫通孔１２２ｆを設けている。各舌片１２２ｄは下側に折り曲げる。各舌片１２２ｄが折り曲げられることにより、形成される空間に上側の舌片１２２ｄが入り込むことにより、接している２枚の第２板片１２２同士が固定される。
【００４６】
図３Ｂは突起部１２２ｈにより固定する方法である。一番下側の第２板片１２２は上述したのと同様に貫通穴１２２ｆとしている。各第２板片１２２をプレス成形することにより、一面に突起部１２２ｈ、他面に窪み１２２ｇを設ける。第２板片１２２を積層する際には、下側に位置する第２板片１２２の窪み１２２ｇに上から重ねる第２板片１２２の突起部１２２ｈが入り込むことにより、接している２枚の第２板片１２２同士が固定される。
【００４７】
図３Ｃは突起部１２２ｈの断面形状がＶ字状とした場合である。固定する方法は図３Ｂの場合と同様であるので、説明を省略する。第２板片１２２の固定方法は上述した方法の他、リベットによる固定やレーザ溶接等でも良い。上述の説明では第１積層板１２についてのみ説明したが、第２積層板２２についても同様であるので、説明を省略する。なお、上述の舌片１２２ｄ又は突起部１２２ｈにより第２板片１２２同士を固定した場合、第２板片１２２の板面に絶縁処理が施されている場合であっても、舌片１２２ｄ又は突起部１２２ｄを加工することにより、絶縁被膜が剥がれる。そうすると、第２板片１２２間が電気的に導通しやすくなり、第２板片１２２間に渦電流が流れることとなる。第２板片間１２２に流れる渦電流を小さくするためには、舌片１２２ｄ又は突起部１２２ｈの表面積は可能な限り小さいことが望ましい。リベットで固定する場合も電気抵抗が大きいもので、体積が小さいものが望ましい。
【００４８】
図４は固定子歯１１、２１の構成例を示す斜視図である。固定子歯１１及び固定子歯２１の構成は同様であるので、以下では固定子歯１１のみについて説明する。固定子歯１１は歯板片１１１（金属板）を積層して構成されている。歯板片１１１は矩形板形状の１つの辺縁より長手方向に突出する２つの耳部１１１ａが設けてある薄板である。歯板片１１１は軟磁性の特性を持つ珪素鋼板で形成する。板厚は０．２から０．５ｍｍ程度である。歯板片１１１の表面は絶縁処理が施されている。歯板片１１１の板面中央付近には貫通孔１１１ｂが設けてある。貫通孔１１１ｂは歯板片１１１を複数枚積層する際に治具を通すための孔である。貫通孔１１１ｂを用いることにより、複数枚の歯板片１１１を精度良く位置決めをして積層することが可能となる。また、固定子歯１１の軽量化にも寄与することとなる。
なお本発明において歯板片１１１表面の絶縁処理は必ずしも必須ではない。歯板片１１１を積層して固定歯１１を作ることで、歯板片１１１表面間の隙間や、その表面に形成される酸化被膜などの影響で、電気抵抗が大きくなるため、歯板片１１１を軟磁性体のブロックで構成する場合に比べて渦電流を低減できる。
【００４９】
固定子歯１１は歯板片１１１を複数枚積層し、熱溶着又はカシメにより固定する。熱溶着及びカシメの方法については、上述した方法と同様である。１つの固定子歯１１につき、歯板片１１１を積層する枚数、歯板片１１１の板厚は仕様に応じて適宜設計すれば良い。
また板片にあらかじめ熱溶着性の塗膜を付したものでもよい。このような塗膜は絶縁被膜としての機能も有する。
【００５０】
図５は第１板状部１の分解斜視図である。図６は第１積層板１２に固定子歯１１を固定する方法を説明するための説明図である。固定子歯１１は第１積層板１２の櫛歯部１２ｂの間に固定される。固定方法は軽圧入又は接着である。軽圧入の場合、第１積層板１２に形成された段差部１２ｄ（受止部）に固定子歯１１の耳部１１ａが圧入されることにより固定される。耳部１１ａの横幅をＷ１、隣り合う櫛歯部１２ｂに形成された段差部１２ｄの間の幅をＷ２とすると、Ｗ１は若干Ｗ２よりも長くしてある。固定子歯１１を隣り合う櫛歯部１２ｂの間に入れ、耳部１１ａを含む上面から圧力を掛けることにより、耳部１１ａが弾性変形し段差部１２ｄに入り込み、固定子歯１１は固定される。固定子歯１１の先端は第１積層板１２より突出している。
【００５１】
固定子歯１１は第１板状部１に沿って所定間隔で並設してある。同様に固定子歯２１は第２板状部２に沿って所定間隔で並設してある。固定子歯１１及び固定子歯２１は並設方向に沿って千鳥配置としてある。千鳥配置とは、固定子歯１１及び固定子歯２１を先端方向から見た場合に、固定子歯１１及び固定子歯２１が互い違いに配置されているということである。固定子歯１１及び固定子歯２１の第１板状部１及び第２板状部２の平行な面は長方形である。長方形の向かい合う２辺は、第１板状部１及び第２板状部２の長手方向に対して傾斜している。所謂、スキュー配置としてある。スキュー角度は数度程度である。
【００５２】
第１積層板１２に固定子歯１１を接着で固定する場合は、第１積層板１２及び固定子歯１１が接触する部分、すなわち、第１積層板１２の段差部１２ｄ及び固定子歯１１の耳部１１ａが接触する部分に接着剤を塗布する。固定子歯１１を櫛歯部１２ｂの間に差し込み、塗布した接着剤を硬化させることにより、固定子歯１１は第１積層板１２に固定される。固定子歯１１を第１積層板１２に固定する上述の方法に限らず、他の方法、例えば、溶接により固定しても良い。リニアモータ動作時に発生する磁力により、固定子歯１１は第２積層板２２の方向に引っ張られるが、耳部１１ａを設けることにより、固定強度が確保されるので、第１積層板１２から固定子歯１１が脱落することを防ぐことが可能となる。
【００５３】
図７は固定子１００１の分解斜視図である。結合部３は第３積層板３１及び本体部３２を含む。第３積層板３１は矩形板状であり、軟磁性の珪素鋼板（金属板）を積層して形成されている。珪素鋼板の板厚は０．２から０．５ｍｍである。複数の珪素鋼板同士の固定方法は上述した方法と同様に、カシメや熱溶着により行う。珪素鋼板の表面は絶縁処理が施されている。本体部３２はアルミニウムなどの金属で形成してある。本体部３２は結合部３の強度を確保するために第３積層板３１より厚さが厚くしてある。本体部３２にはボルト挿通孔３２ｃが設けられている。第３積層板３１と本体部３２との固定は接着や溶接により行う。
また第３積層板３１はあらかじめ熱溶着性の塗膜を付したものを使用してもよい。このような塗膜は絶縁被膜としての機能も有する。
なお本発明において第３積層板３１のそれぞれの表面の絶縁処理は必ずしも必須ではない。珪素鋼板を積層することで、珪素鋼板表面間の隙間や、その表面に形成される酸化被膜などの影響で、電気抵抗が大きくなるため、軟磁性体のブロックで構成する場合に比べて渦電流を低減できる。
【００５４】
第１積層板１２にはボルト挿通孔１２ｃが、第２積層板２２にはボルト挿通孔２２ｃが設けてある。第１板状部１と第２板状部２とにより結合部３を挟み込み、ボルト挿通孔１２ｃ、ボルト挿通孔２２ｃ、ボルト挿通孔３２ｃにボルトを通し、ナットで止めることにより、それぞれが固定される。固定された様子が図１に示したものである。なお、図１では固定用のボルトとナットは記載を省略してある。
【００５５】
第１板状部１と第２板状部２とは互い平行となるようにして結合部３に固定してある。固定子歯１１の先端と第２板状部２とが対向するように、固定子歯２１の先端と第１板状部１とが対向するように、第１板状部１と第２板状部２は結合部３に固定してある。第１積層板１２及び第２積層板２２は片持ち構造で本体部３２に固定してある。そこで、第１板状部１と第２板状部２とが互い平行であることを保つようにするために、結合部３の本体部３２を厚くし、第１板状部１又は第２板状部２と本体部３２との接触面積が広くなるようにしてある。
【００５６】
図８は外側に外殻部４を設けた場合の固定子１００１の一例を示す分解斜視図である。外殻部４（補強部）はＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）により形成してある。外殻部４は第１板状部１又は第２板状部２の外側を覆うものである。外殻部４は断面略Ｌ字状である。外殻部４は第１板状部１又は第２板状部２の外面を覆う広板部４１と第１板状部１又は第２板状部２の先端面を覆う長板部４２とを含む。広板部４１にはボルト挿通孔４１ｃが設けてある。長板部４２の端部には複数の爪部４２ａ（押圧爪）が形成してある。爪部４２ａは所定間隔で設けられ、外殻部４が第１板状部１又は第２板状部２に固定された場合、２つの固定子歯１１又は２つの固定子歯２１の間に位置するように形成してある。
【００５７】
図９は外側に外殻部４を設けた場合の固定子１００１の一例を示す斜視図である。図８に示した２つの外殻部４がそれぞれ第１板状部１及び第２板状部２に固定されている。外殻部４の固定はボルトとナットにより固定される。一方の外殻部４に設けてあるボルト挿通孔４１ｃからボルトを通し、他方の外殻部４に設けてあるボルト挿通孔を貫通したボルトの先端をナットで固定する。図９ではボルトとナットの記載を省略している。ボルト止めに加えて、外殻部４の長板部４２に設けた爪部４２ａは図９に示すように、第１板状部１及び第２板状部２の板面と平行となるように折り曲げることにより、第１板状部１及び第２板状部２の先端を挟んでいる。
【００５８】
固定子１００１に外殻部４を設けることで、第１板状部１及び第２板状部２の強度が確保される。また、固定子歯１１の耳部１１ａ、固定子歯２１の耳部２１ａが外殻部４により、それぞれ第１板状部１、第２板状部２に押さえつけられる。それにより、第１板状部１より固定子歯１１、第２板状部２より固定子歯２１が外れにくくなる。外殻部４に設けた爪部４２ａにより、第１板状部の第１積層板１２を構成する第１板片１２１、第２板片１２２が剥離することを防ぐことが可能となる。
【００５９】
図１０は実施の形態１に係る固定子１００１と組み合わせて用いる可動子１００２の一例を示す斜視図である。可動子１００２は３つの電機子ヨーク５ａ、５ａ、５ｂ、２つの永久磁石６ａ、６ｂ、２つの補助板７ａ、７ｂ、コイル８を含む。電機子ヨーク５ａ、５ａ、５ｂはそれぞれ直方体状をなしている。電機子ヨーク５ａ、５ａ、５ｂは表面に絶縁処理を施した軟磁性の珪素鋼板を積層したものである。永久磁石６ａ、６ｂは直方体状をなしている。永久磁石６ａ、６ｂの長さは電機子ヨーク５ａ、５ａ、５ｂと略同一となっている。永久磁石６ａ、６ｂ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。補助板７ａ、７ｂは矩形板状をなしている。補助板７ａ、７ｂ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で構成する。
なお本発明において電機子ヨーク５ａ、５ｂを構成する珪素鋼板の表面の絶縁処理は必ずしも必須ではない。積層することで軟磁性体のブロックで構成する場合に比べて渦電流を低減できる。
【００６０】
図１０に示すように、可動子１００２は電機子ヨーク５ａ、永久磁石６ａ、電機子ヨーク５ｂ、永久磁石６ｂ、電機子ヨーク５ａを順に並べ、これらの長手方向の両端に補助板を配し、これらをコイル８が囲繞した構成としてある。図１０に示す白抜き矢印は永久磁石６ａ、６ｂ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。永久磁石６ａ、６ｂは可動子１の短手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。
【００６１】
図１１は実施の形態１に係る固定子１００１に可動子１００２を配したリニアモータの斜視図である。図１１では説明の都合上、外殻部４の記載を省略している。可動子１００２は第１板状部１と第２板状部２との間に配される。電機子ヨーク５ｂが固定子歯１１と対向している場合、電機子ヨーク５ａ、５ａは固定子歯２１と対向している。
【００６２】
図１２はリニアモータ動作時の磁束の流れを示す説明図である。図１２では、可動子１００２の移動方向（紙面左右方向）に沿う部分は説明の都合上省略し、移動方向と直交する部分の断面のみ表示してある。また、外殻部４も記載を省略してある。可動子１００２のコイル８に交流電流を流す。図１２のコイル８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８の通電により、図１２に点線で示したような磁束の流れが発生する。すなわち、図１２に示すように固定子歯２１から流れる磁束が両端の電機子ヨーク５ａに流れ込み、永久磁石６ａ、６ｂ内を通ってから中央部の電機子ヨーク５ｂに集まり、固定子歯１１に抜けていく。さらに、固定子歯１１から第１積層板１２の櫛歯部１２ｂに流れ込み、側板部３、第２積層板２２の櫛歯部２２ｂを抜け、固定子歯２１に戻るというループとなる。電機子ヨーク５ｂの幅は他の２つの電機子ヨーク５ａ、５ａの幅の２倍となっている。これは図１２に示すように、電機子ヨーク５ａ、５ａは１つの永久磁石６ａ又は６ｂと接しており、永久磁石１つ分の磁束が流れる。それに対して、電機子ヨーク５ｂは２つの永久磁石６ａ、６ｂと接しており、永久磁石２つ分の磁束が流れるためである。そのため、電機子ヨーク５ｂの幅は他の２つの電機子ヨーク５ａ、５ａの幅の２倍とすることで、電機子ヨーク５ｂが磁気飽和を起こしにくくしている。
【００６３】
図１１を用いて、固定子歯１２及び第２積層板２２における渦電流の遮断について説明する。図１１において、磁束の流れを点線矢印で、渦電流の流れる方向を実線矢印で示している。図１１に示すように固定子歯１１において磁束は、固定子歯１１を構成する歯板片１１１の板面に平行な方向に流れる。渦電流は磁束の流れる方向と垂直な平面上で、磁束の変化を妨げる方向に流れようとする。第１積層板１２を外側から見た場合、磁束の流れる方向を軸として時計回りに流れようとする。この渦電流の方向は固定子歯１１を構成する歯板片１１１の板面を貫こうとする方向である。ところが、歯板片１１１を積層し固定子歯１１が構成されているため渦電流を低減することができる。さらに板面に絶縁処理を施した場合にはさらに、歯板片１１１間で渦電流を低減することが可能になる。
【００６４】
一方、第１積層板１２において磁束は、図１１に示すように固定子歯１１から櫛歯部１２ｂに流れ込み、櫛歯部１２ｂの先端から根本方向に流れる。渦電流は磁束の流れる方向と垂直な平面上で、磁束の変化を妨げようとする方向に流れようとする。第１積層板１２を先端から見た場合、磁束の流れる方向を軸として時計回りに流れようとする。この渦電流の方向は、第１積層板１２を構成する第１板片１２１及び第２板片１２２の板面を貫こうとする方向である。ところが、第１板片１２１及び第２板片１２２を積層し第１積層板１２が構成しているため渦電流を低減することができる。さらに板面に絶縁処理を施した場合には、さらに第１板片１２１及び第２板片１２２間で渦電流を低減することが可能になる。
【００６５】
図１３はリニアモータ動作時の磁束の流れを示す説明図である。図１１と同様、外殻部４の記載を省略している。図１３に示すように、第２積層板２２においても、第１積層板１２と同様に渦電流が低減されることとなる。固定子歯２１及び第２積層板２２における渦電流の低減の原理は上述の固定子歯１１及び第１積層板１２と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
図１４は結合部３における渦電流の低減についての説明図である。図１４では図１２及び図１３と同様に、説明の都合上、外殻部４の記載を省略している。図１４において、磁束の流れを点線矢印で、渦電流の流れる方向を実線矢印で示している。図１２に示したように、固定子歯１１から流れ込んだ磁束は第１積層板１２の櫛歯部１２ｂを通り、結合部３に流れこむ。結合部３に流れた磁束は第２積層板２２方向に流れ、第２積層板２２の櫛歯部２２ｂに流れ込む。結合部３における磁束の流れは、図１４に示すように紙面の上から下の方向である。渦電流は磁束の流れる方向と垂直な平面上で、磁束の変化を妨げようとする方向に流れようとする。結合部３を第１積層板１２から第２積層板２２に向かう方向（紙面の上から下方向）に眺めた場合、磁束が流れる方向を軸として時計回りに、渦電流は流れようとする。この渦電流の方向は、第３積層板３１の板面を貫こうとする方向である。ところが、珪素鋼板を積層し第３積層板３１を構成しているため渦電流を低減することができる。さらに板面に絶縁処理を施した場合にはさらに、各珪素鋼板間で渦電流を低減することが可能になる。なお、結合部３を流れる磁束は第３積層板３１だけでなく、本体部３２を流れる場合もある。しかし、磁束は最短経路を流れようとするので、第３積層板３１が飽和しない限り、本体部３２を流れる磁束は僅かである。
また、可動子１００２が備える補助板７ａ、７ｂを非磁性かつ非導電体にて形成すると、上述した原理と同様に、電機子ヨーク５ａ、５ｂに流れる渦電流の流路を部分的に遮断することができる。
【００６７】
上述したように、実施の形態１に係るリニアモータ用固定子は、次のような効果を奏する。固定子歯１１、２１、第１積層板１２、第２積層板２２は板面を絶縁処理した珪素鋼板を積層して構成してある。各板の板面に平行な方向に磁束が流れように珪素鋼板を積層しているため、磁束の流れにより発生する渦電流の方向は板面を貫こうとする方向となる。しかしながら、珪素鋼板を積層しているため、渦電流を低減することができる。さらに板面に絶縁処理を施した場合には、さらに各珪素鋼板間で渦電流を低減することが可能になる。また、結合部３を構成する第３積層板３１も同様に珪素鋼板間で渦電流を低減することができる。それにより、リニアモータ動作時に流れる渦電流を低減することができ、渦電流損を減少させることが可能となる。
なお、ここで珪素鋼板の絶縁処理は必ずしも必須ではなく、鋼板を積層することで渦電流を低減することは可能である。
ここで固定子歯１１、２１、第１積層板１２、第２積層板２２、第３積層板３１をブロックではなく積層鋼板で構成した場合に渦電流を低減できる理由は、以下の様に考えられる。
珪素鋼板等の板を積層すると板面同士で接触抵抗のような電気抵抗を有する。これは板面の凹凸や軽微な酸化あるいは防錆のための油分又はカシメやリベット固定の際のわずかな歪みを起因としている。
よってブロックで形成する場合に比べて鋼板を積層する場合には、渦電流は鋼板間を貫通して流れることが少なくなり、渦電流を低減することが可能となる。
さらに積極的に板面を絶縁処理することで渦電流低減効果は高まるが、これはリニアモータに要求される仕様やコストを考慮して設定すればよい。
絶縁処理は珪素鋼板の積層面の一部のみに施しても良い。また、すべての珪素鋼板に絶縁処理を施すのではなく、絶縁処理を施した珪素鋼板と絶縁処理を施していない珪素鋼板とを積層しても良い。
【００６８】
固定子歯１１には耳部１１ａを設け、第１積層板１２への固定強度を確保しているので、リニアモータ動作時に発生する磁力により、固定子歯１１は第２積層板２２の方向に引っ張られても、第１積層板１２から固定子歯１１が脱落することを防ぐことが可能となる。固定子歯２１についても、固定子歯１１と同様である。
【００６９】
第１積層板１２及び第２積層板２２は外殻部４で覆うので、第１積層板１２及び第２積層板２２の強度を確保することが可能となる。それにより、第１積層板１２及び第２積層板２２が変形することにより、第１積層板１２より固定子歯１１が脱落すること、及び第２積層板２２から固定子歯２２が脱落することを防ぐことが可能となる。
【００７０】
外殻部４には爪部４２ａが設けられ、第１積層板１２及び第２積層板２２を、外殻部４の広板部４１と爪部４２ａで挟みこむので、第１積層板１２及び第２積層板２２を構成する第１板片１２１、第２板片１２２剥離するのを防ぐことが可能となる。
【００７１】
また、爪部４２ａを設けたことにより、積層する第１板片１２１、第２板片１２２をカシメにより固定する場合でも、カシメによる固定強度を小さくすることができる。カシメの爪（舌片１２２ｄ）を小さくすれば、板片間の接触面積は小さくなり、板片間の電気抵抗を大きくすることができる。それより、板片間に流れる渦電流を低減することが可能となる。
【００７２】
固定子歯１１には貫通孔（空洞部）が設けてある。固定子歯１１の製造時に積層する歯板片１１１の貫通孔１１１ｂ（空洞部）に治具を通すことにより、歯板片１１１を正確に位置決めして積層することが可能となる。また、貫通孔を設けたことにより、固定子歯１１の軽量化を図ることが可能となる。固定子歯２１についても、固定子歯１１と同様である。固定子歯１１及び固定子歯２１が軽量化することにより、さらに、固定子１００１全体の軽量化を図ることが可能となる。なお、貫通孔１１１ｂの位置や大きさは、磁束の流れを妨げないようシミュレーションにより決定すれば良い。
【００７３】
固定子歯１１、固定子歯２１は所謂、スキュー配置としてあるので、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、固定子歯１１、固定子歯２１は、それぞれ第１積層板１２、第２積層板２２とは別体にて形成することとしている。それにより、固定子歯１１、固定子歯２１が直方体状であっても、固定子歯１１、固定子歯２１が取り付けられる櫛歯部１２ｂ、櫛歯部２２ｂを傾斜させることにより、固定子歯１１、固定子歯２１をスキュー配置することが可能である。図１５は固定子歯１１、１２のスキュー方向を示すための説明図である。図１５は固定子歯１１、２１の傾きについて、模式的に示した。断面短辺Ｅ１とＥ２は可動子の移動方向に対して傾斜している。
【００７４】
なお、固定子歯１１、固定子歯２１をスキューさせるのではなく、可動子１００２の電機子ヨーク５ａ、５ｂ、永久磁石６ａ、６ｂをスキューさせることとしても良い。また、固定子１００１は、図１１に示す向きで設置されることが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。第１板状部１が下側や左右側となるように設置しても良い。
【００７５】
第１積層板１２、第２積層板２２、第３積層板３１を構成する各珪素鋼板の板厚は、均一でなくても良い。固定子１００１の内側の方は渦電流を効果的に防止可能な０．２〜０．５ｍｍ程度とし、外側の方は剛性向上を目的として板厚１ｍｍ程度しても良い。
【００７６】
実施の形態２
実施の形態１では固定子歯１１及び固定子歯２１の固定子１００１の延在方向に対する傾き方向は同じであったが、実施の形態２では逆方向とする。図１６は実施の形態２に係る固定子歯１１、１２のスキュー方向を示すための説明図である。図１６は固定子歯１１、１２の傾きについて模式的に示している。
リニアモータの固定子１００１を移動方向に沿って切断した横断面図である。第１板状部１が有する固定子歯１１及び第２板状部２の有する固定子歯２１をスキュー配置している。すなわち、固定子１００１の固定子歯１１及び固定子歯２１は、可動子１００２の移動方向（固定子１００１の延在方向）に対して傾斜するように配置してある。可動子１００２については、上述の実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００７７】
実施の形態２において、第１板状部１が備える固定子歯１１と第２板状部２が備える固定子歯２１とでは、断面短辺の傾斜の方向を逆にしてある。図１６に示すように、固定子歯１１の断面短辺Ｅ１、Ｅ２と固定子歯２１の端面短辺Ｅ３、Ｅ４とは可動子１００２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１と同様である。実施の形態２では、固定子歯部１１と固定子歯２１とで傾斜する方向を逆にしている。すなわち、固定子歯１１の断面短辺Ｅ１、Ｅ２の傾斜方向と固定子歯２１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。固定子歯１１、固定子歯２１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１００２全体が傾きこじりを発生する場合がある。固定子歯１１と固定子歯２２の傾斜方向を逆にすることにより、固定子歯部１１と固定子歯２１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。
【００７８】
以上のように、実施の形態２においては、実施の形態１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１００１の固定子歯１１及び固定子歯２１をスキュー配置することにより、可動子１００２の電機子ヨーク５ａ、５ｂ、永久磁石６ａ、６ｂ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、固定子歯１１と固定子歯２２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。
【００７９】
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（単相分のユニット）について説明した。しかしこれに限られるものではない。
例えば単相分のユニットを可動子の進行方向に並べ３相のリニアモータを構成することも可能である。
【００８０】
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。固定子１００１を複数連結することにより、リニアモータのストロークを長くすることが可能となる。また、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。
【００８１】
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】
【００８２】
１００１  固定子
１  第１板状部（基部）
１１  固定子歯（磁極歯）
１１ａ  耳部（鍔部）
１１１  歯板片（金属板）
１１１ａ  耳部（鍔部）
１１１ｂ  貫通孔（空洞部）
１２  第１積層板
１２ａ  長板部（連結部）
１２ｂ  櫛歯部（接続部）
１２ｃ  ボルト挿通孔
１２ｄ  段差部
１２１  第１板片（金属板）
１２１ａ  長板部
１２１ｂ  櫛歯部
１２１ｃ  ボルト挿通孔
１２２  第２板片（金属板）
１２２ａ  長板部
１２２ｂ  櫛歯部
１２２ｃ  ボルト挿通孔
２  第２板状部（基部）
２１  固定子歯（磁極歯）
２１１  歯板片（金属板）
２１１ａ  耳部（鍔部）
２１１ｂ  貫通孔（空洞部）
２２  第２積層板
２２ｂ  櫛歯部（接続部）
２２ｃ  ボルト挿通孔
２２ｄ  段差部（受止部）
３  結合部
３１  第３積層板
３２  本体部
４  外殻部（補強部）
４１  広板部
４１ｃ  ボルト挿通孔
４２  長板部
４２ａ  爪部（押圧爪）
１００２  可動子
５ａ、５ｂ  電機子ヨーク
６ａ、６ｂ  永久磁石
７ａ、７ｂ  補助板
【図１】
2014217089.tif 000003
【図２】
2014217089.tif 000004
【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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