(57)【要約】  平面モータは、永久磁石または電磁石を有する可動子と、可動子と対向する主面、及び、主面に沿ってマトリクス状に配置される複数のパターンコイル（３３）を有する固定子と、複数のパターンコイル（３３）への電力供給をオン及びオフするための複数のスイッチング素子Ｓを有する制御回路（７０）とを備える。
2019021577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石または電磁石を有する可動子と、
前記可動子と対向する主面、及び、前記主面に沿ってマトリクス状に配置される複数のコイルを有する固定子と、
前記複数のコイルへの電力供給をオン及びオフするための複数のスイッチング素子を有する制御回路とを備える
平面モータ。
【請求項２】
前記複数のスイッチング素子には、
前記複数のコイルのうち同一の行に属する第一コイル群への電力供給をオン及びオフするための第一スイッチング素子と、
前記複数のコイルのうち同一の列に属する第二コイル群への電力供給をオン及びオフするための第二スイッチング素子とが含まれる
請求項１に記載の平面モータ。
【請求項３】
前記制御回路は、さらに、
電源と、
前記第一コイル群に電気的に接続された第一配線と、
前記第二コイル群に電気的に接続された第二配線とを有し、
前記第一スイッチング素子は、前記第一配線及び前記電源の電気的な接続をオン及びオフし、
前記第二スイッチング素子は、前記第二配線及び前記電源の電気的な接続をオン及びオフする
請求項２に記載の平面モータ。
【請求項４】
前記複数のスイッチング素子は、前記複数のコイルに１対１で対応し、
前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、前記複数のコイルのうち当該スイッチング素子に対応するコイルへの電力供給をオン及びオフする
請求項１に記載の平面モータ。
【請求項５】
前記複数のコイルのそれぞれは、薄膜状のパターンコイルであり、
前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、薄膜トランジスタであり、
前記固定子は、前記複数のコイル及び前記複数のスイッチング素子を含む薄膜状の基板を有する
請求項４に記載の平面モータ。
【請求項６】
前記制御回路は、さらに、
前記複数のスイッチング素子のうち同一の行に属するスイッチング素子群に電気的に接続された第一配線と、
前記第一配線に流れる電流を検出するための第一検出素子と、
前記複数のスイッチング素子のうち同一の列に属するスイッチング素子群に電気的に接続された第二配線と、
前記第二配線に流れる電流を検出するための第二検出素子とを有する
請求項４または５に記載の平面モータ。
【請求項７】
前記制御回路は、一つの前記可動子を移動させるために２つ以上の前記コイルに電力を供給する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項８】
前記可動子は、前記永久磁石を有し、
当該永久磁石のＳ極及びＮ極の並び方向は、前記主面と交差する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項９】
前記可動子は、前記永久磁石を有し、
当該永久磁石のＳ極及びＮ極の並び方向は、前記主面に沿う
請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項１０】
前記可動子は、前記電磁石を有し、
前記制御回路は、一つの前記コイルに交流電力を供給することにより前記可動子に非接触給電を行う第一制御、及び、当該一つの前記コイルに直流電力を供給することにより前記可動子を動かす第二制御を選択的に実行する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項１１】
前記可動子は、前記電磁石を有し、
前記固定子は、さらに、前記可動子に非接触給電を行う給電用コイルを有する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動子を平面に沿って二次元的に移動させる平面モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
可動子を平面に沿って二次元的に移動させる平面モータが知られている。このような平面モータとして、特許文献１には、１台で３６０度全方向に推力を得ることができる直流サーフェイスモータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３６７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のコイルを使用して可動子を移動させる平面モータにおいては、複数のコイルの駆動を制御する制御回路の簡素化が課題となる。【０００５】
本発明は、制御回路の簡素化が可能な平面モータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る平面モータは、永久磁石または電磁石を有する可動子と、前記可動子と対向する主面、及び、前記主面に沿ってマトリクス状に配置される複数のコイルを有する固定子と、前記複数のコイルへの電力供給をオン及びオフするための複数のスイッチング素子を有する制御回路とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、制御回路の簡素化が可能な平面モータが実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１に係る平面モータの概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る平面モータの模式断面図である。
【図３】図３は、可動子が有する永久磁石のＳ極及びＮ極の並び方向が、固定子の主面に沿う配置例を示す模式断面図である。
【図４】図４は、可動子が２つの永久磁石を有する場合の永久磁石の配置の一例を示す平面図である。
【図５】図５は、回路基板の表面を示す平面図である。
【図６】図６は、回路基板の裏面を示す平面図である。
【図７】図７は、回路基板の表面の別の例を示す平面図である。
【図８】図８は、回路基板の裏面の別の例を示す平面図である。
【図９】図９は、可動子を吸引力によって移動させる例を示す図である。
【図１０】図１０は、可動子を反発力によって移動させる例を示す図である。
【図１１】図１１は、可動子を吸引力及び反発力によって移動させる例を示す図である。
【図１２】図１２は、磁性体を含む基板の平面図である。
【図１３】図１３は、磁性体を含む基板の模式断面図である。
【図１４】図１４は、中心部に磁性体が配置されたパターンコイルを有する回路基板の平面図である。
【図１５】図１５は、中心部に磁性体が配置されたパターンコイルの模式断面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２に係る平面モータの構成を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２の変形例に係る平面モータの構成を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、実施の形態３に係る第一の制御回路の具体的構成を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態３に係る第一の制御回路の動作を説明するための図である。
【図２０】図２０は、実施の形態３に係る第二の制御回路の具体的構成を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態３に係る第二の制御回路の動作を説明するための図である。
【図２２】図２２は、実施の形態３に係る第三の制御回路の具体的構成を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態３に係る第三の制御回路を用いた位置検出動作において各配線に流れる電流量を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００１１】
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。座標軸におけるＺ軸方向は、例えば、鉛直方向であり、Ｚ軸＋側は、上側（上方）と表現され、Ｚ軸−側は、下側（下方）と表現される。Ｚ軸方向は、言い換えれば、固定子が有する主面に垂直な方向である。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な平面（水平面）上において、互いに直交する方向である。Ｘ−Ｙ平面は、固定子が有する主面に平行な平面である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Ｚ軸方向から見ることを意味する。また、図面において、永久磁石または電磁石のＮ極は、「Ｎ」と記載され、永久磁石または電磁石のＳ極は、「Ｓ」と記載される。
【００１２】
（実施の形態１）
［構成］
以下、実施の形態１に係る平面モータの構成について図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る平面モータの概略構成を示す平面図である。図２は、実施の形態１に係る平面モータの模式断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示されるように、実施の形態１に係る平面モータ１０は、可動子２０と、固定子３０と、制御回路４０とを備える。平面モータ１０は、固定子３０が有する主面３１ａに沿って可動子２０を２次元的に移動させるリニアモータ（電磁アクチュエータ）である。
【００１４】
まず、可動子２０について説明する。可動子２０は、平面モータ１０における移動対象物である。可動子２０は、永久磁石２１を有する。永久磁石２１は、例えば、フェライト磁石であるが、アルニコ磁石、または、ネオジム磁石などであってもよく、永久磁石２１を形成する磁性材料は特に限定されない。
【００１５】
図２の例では、永久磁石２１は、Ｓ極及びＮ極の並び方向が主面３１ａに交差し、Ｎ極がＳ極よりも主面３１ａ寄りに位置するように配置されている。しかしながら、永久磁石２１は、Ｓ極がＮ極よりも主面３１ａ寄りに位置するように配置されてもよい。永久磁石２１は、永久磁石２１のＳ極及びＮ極の並び方向が主面３１ａと交差するように配置されればよい。
【００１６】
また、永久磁石２１は、永久磁石２１のＳ極及びＮ極の並び方向が、主面３１ａに沿うように配置されてもよい。図３は、可動子２０が有する永久磁石２１のＳ極及びＮ極の並び方向が、主面３１ａに沿う配置例を示す模式断面図である。
【００１７】
なお、可動子２０は、少なくとも１つの永久磁石２１を有していればよく、可動子２０が有する永久磁石２１の個数は特に限定されない。例えば、可動子２０が２つの永久磁石２１を有する場合、２つの永久磁石２１のそれぞれは、例えば、図４に示されるように、Ｓ極及びＮ極の並び方向が主面３１ａに沿うように配置される。図４は、可動子２０が２つの永久磁石２１を有する場合の永久磁石の配置の一例を示す平面図である。
【００１８】
次に、固定子３０について説明する。固定子３０は、可動子２０を移動させるための構造体であり、建築物などに固定される。固定子３０は、カバー部材３１と、回路基板３２とを有する。
【００１９】
カバー部材３１は、回路基板３２を覆う板状またはシート状の部材である。カバー部材３１の平面視形状は、矩形であるが、円形等その他の形状であってもよい。カバー部材３１の上面は、固定子３０が有する主面３１ａとなる。主面３１ａは、可動子２０と対向する。主面３１ａは、可動子２０（永久磁石２１）が固定子３０に吸着してしまうことを抑制するために、透磁率が低い材料によって形成される。カバー部材３１は、具体的には、樹脂材料などの非金属材料（絶縁性を有する材料）によって形成される。
【００２０】
回路基板３２は、表面に薄膜状のパターンコイル３３が複数形成される薄膜状（シート状）の基板である。回路基板３２の平面視形状は、矩形であるが、円形等その他の形状であってもよい。回路基板３２の基材は、例えば、ガラエポなどの樹脂材料によって形成される。回路基板３２の厚みは、例えば、１７０μｍ〜２００μｍ程度である。
【００２１】
回路基板３２の表面には、複数のパターンコイル３３が形成される。図５は、回路基板３２の表面を示す平面図である。なお、図５は、模式図であり、図５に示される複数のパターンコイル３３の数は一例である。
【００２２】
図５に示されるように、回路基板３２の表面には、複数のパターンコイル３３がマトリクス状に配置される。複数のパターンコイル３３のそれぞれは、巻回軸が主面３１ａに垂直な方向に沿う矩形巻回状の配線であるが、円形巻回状等、他の巻回状であってもよい。複数のパターンコイル３３の巻回方向は、同一であるが、異なってもよい。
【００２３】
パターンコイル３３の巻回中心付近に位置する一方の端部（内周側に位置する一方の端部）は、導電ビア構造３５によって回路基板３２の裏面に形成された配線３６に電気的に接続される。図６は、回路基板３２の裏面を示す平面図である。パターンコイル３３の外周側に位置する他方の端部は、制御回路４０に電気的に接続される。
【００２４】
パターンコイル３３、導電ビア構造３５、及び、配線３６は、例えば、銅などの金属材料によって形成される。パターンコイル３３及び配線３６は、例えば、エッチングによって形成される。
【００２５】
次に、制御回路４０について説明する。制御回路４０は、複数のパターンコイル３３の駆動を制御する回路である。図５に模式的に示されるように、制御回路４０は、制御部４１を有する。図５では、制御回路４０（制御部４１）は、一つのパターンコイル３３の駆動を制御するように図示されているが、実際には、複数のパターンコイル３３の駆動を制御する。
【００２６】
制御部４１は、例えば、複数のパターンコイル３３のそれぞれに対して、（ａ）電力を供給しない、（ｂ）第一の極性（例えば、正極性）の直流電圧を供給する、及び、（ｃ）第一の極性の逆の第二の極性（例えば、負極性）の直流電圧を供給する、のいずれかを行う。第一の極性の直流電圧が供給されたパターンコイル３３は、例えば、主面３１ａ側がＳ極の電磁石として機能し、第二の極性の直流電圧が供給されたパターンコイル３３は、例えば、主面３１ａ側がＮ極の電磁石として機能する。
【００２７】
このように、制御回路４０（制御部４１）は、複数のパターンコイル３３のそれぞれに直流電圧を供給し、当該直流電圧の極性を切り替えることができる。なお、直流電圧の極性を切り替えることは必須ではなく、制御回路４０は、少なくとも直流電圧の供給をオン及びオフできればよい。
【００２８】
制御部４１は、具体的には、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び、回路の少なくとも１つ以上によって実現される。図２では、制御回路４０は、回路基板３２の下方に配置されているが、回路基板３２の側方に配置されてもよい。
【００２９】
なお、図５及び図６に示される例では、制御回路４０（制御部４１）は、複数のパターンコイル３３のそれぞれを個別に制御するが、複数のパターンコイル３３をグループごとに制御してもよい。図７は、回路基板３２の表面の別の例を示す平面図であり、図８は、回路基板３２の裏面の別の例を示す平面図である。図７及び図８に示される回路基板３２に対しては、制御回路４０は、４つのパターンコイル３３からなるグループを一括して制御する。
【００３０】
一般に、小さなパターンコイル３３をマトリクス状に敷き詰めることで可動子２０の細かい移動が可能である。このとき、一つのパターンコイル３３の磁力が弱いような場合に、複数のパターンコイル３３を一つのグループとして制御することで、可動子２０の細かい移動を実現しつつ、磁力を高めることができる。
【００３１】
［動作］
次に、平面モータ１０の動作について説明する。平面モータ１０において、制御回路４０は、永久磁石２１及びパターンコイル３３の間に生じる吸引力によって可動子２０を移動させる。図９は、可動子２０を吸引力によって移動させる例を示す図である。
【００３２】
図９に示されるように、Ｎ極が主面３１ａに対向する永久磁石２１を有する可動子２０をＸ軸＋方向に移動させる場合、制御回路４０は、複数のパターンコイル３３のうち可動子２０のＸ軸＋方向側に位置するパターンコイル３３に第一の極性の直流電圧を供給する。これにより、第一の極性の直流電圧が供給されたパターンコイル３３は、主面３１ａ側がＳ極の電磁石として機能し、パターンコイル３３及び永久磁石２１の間に吸引力が発生する。可動子２０は、このような吸引力によってＸ軸＋方向に移動する。
【００３３】
なお、図９では、１つの可動子２０（永久磁石）を移動させるために、可動子２０のＸ軸＋方向側に位置する２つ以上のパターンコイル３３に第一の極性の直流電圧が同時に供給されている。これにより、可動子２０に対して比較的大きな推力を与えることができる。
【００３４】
また、制御回路４０は、永久磁石２１及びパターンコイル３３の間に生じる反発力によって可動子２０を移動させてもよい。図１０は、可動子２０を反発力によって移動させる例を示す図である。
【００３５】
図１０に示されるように、Ｎ極が主面３１ａに対向する永久磁石２１を有する可動子２０をＸ軸＋方向に移動させる場合、制御回路４０は、複数のパターンコイル３３のうち可動子２０のＸ軸−方向側に位置するパターンコイル３３に第二の極性の直流電圧を供給する。これにより、第二の極性の直流電圧が供給されたパターンコイル３３は、主面３１ａ側がＮ極の電磁石として機能し、パターンコイル３３及び永久磁石２１の間に反発力が発生する。可動子２０は、このような反発力によってＸ軸＋方向に移動する。
【００３６】
なお、図１０では、１つの可動子２０（永久磁石）を移動させるために、可動子２０のＸ軸−方向側に位置する２つ以上のパターンコイル３３に第二の極性の直流電圧が同時に供給されている。これにより、可動子２０に対して比較的大きな推力を与えることができる。なお、平面視における一つの永久磁石２１の大きさは、例えば、一つのパターンコイル３３の大きさよりも大きい。
【００３７】
また、制御回路４０は、永久磁石２１及びパターンコイル３３の間に生じる吸引力、並びに、永久磁石２１及びパターンコイル３３の間に生じる反発力によって可動子２０を移動させてもよい。図１１は、可動子２０を吸引力及び反発力によって移動させる例を示す図である。
【００３８】
図１１に示されるように、Ｎ極が主面３１ａに対向する永久磁石２１を有する可動子２０をＸ軸＋方向に移動させる場合、制御回路４０は、複数のパターンコイル３３のうち可動子２０のＸ軸＋方向側に位置するパターンコイル３３に第一の極性の直流電圧を供給する。これにより、第一の極性の直流電圧が供給されたパターンコイル３３は、主面３１ａ側がＳ極の電磁石として機能し、パターンコイル３３及び永久磁石２１の間に吸引力が発生する。
【００３９】
また、制御回路４０は、複数のパターンコイル３３のうち可動子２０のＸ軸−方向側に位置するパターンコイル３３に第二の極性の直流電圧を供給する。これにより、第二の極性の直流電圧が供給されたパターンコイル３３は、主面３１ａ側がＮ極の電磁石として機能し、パターンコイル３３及び永久磁石２１の間に反発力が発生する。これにより、制御回路４０は、吸引力及び反発力を同時に使用して可動子２０をＸ軸＋方向に移動させることができる。
【００４０】
なお、図１１では、可動子２０のＸ軸＋方向側に位置する２つ以上のパターンコイル３３に第一の極性の直流電圧が同時に供給され、かつ、可動子２０のＸ軸−方向側に位置する２つ以上のパターンコイル３３に第二の極性の直流電圧が同時に供給されている。これにより、可動子２０に対して比較的大きな推力を与えることができる。
【００４１】
以上説明したように、平面モータ１０は、固定子３０が有する複数のパターンコイル３３を用いて可動子２０を移動させる。平面モータ１０においては、巻線コイルを使用した平面モータよりも固定子３０の小型化及び薄型化が容易となる。
【００４２】
［変形例］
固定子３０は、さらに、複数のパターンコイル３３及び主面３１ａの間に磁性体を有してもよい。例えば、回路基板３２の上方には、磁性体を含む基板が配置されてもよい。図１２は、磁性体を含む基板の平面図であり、図１３は、磁性体を含む基板の模式断面図である。
【００４３】
図１２及び図１３に示されるように、基板５０では、パターンコイル３３に対応する位置に磁性体５１が配置されている。複数の磁性体５１は、複数のパターンコイル３３に１対１で対応する。磁性体５１は、平たい円柱状である。磁性体５１は、例えば、フェライト、ケイ素鋼板、酸化鉄、酸化クロム、または、コバルトなどである。基板５０の基材は、樹脂材料などの絶縁性を有する材料である。
【００４４】
このように、複数のパターンコイル３３のそれぞれの上方に磁性体５１が配置されれば、複数のパターンコイル３３の磁力を強めることができる。なお、基板５０は、例えば、カバー部材３１及び回路基板３２の間に配置されるが、基板５０に代えて、磁性体５１が埋め込まれたカバー部材３１が用いられてもよい。また、基板５０の全体が磁性体であってもよい。
【００４５】
また、固定子３０は、複数のパターンコイル３３の各中心部に磁性体を有してもよい。図１４は、中心部に磁性体が配置されたパターンコイル３３を有する回路基板３２の平面図であり、図１５は、中心部に磁性体が配置されたパターンコイル３３の模式断面図である。
【００４６】
図１４及び図１５に示されるように、回路基板３２ａでは、パターンコイル３３の中心部に磁性体５２が配置されている。回路基板３２ａの複数のパターンコイル３３の中心部に対応する位置には、スルーホールを含む導電ビア構造３５が設けられ、磁性体５２は、スルーホールに埋め込まれている。磁性体５２は、具体的には、樹脂バインダーに微粉末状の磁性体を混ぜたもの（例えば、ペースト状のフェライトなど）がスクリーン印刷されることにより、スルーホール内に配置される。なお、あらかじめスルーホール内に樹脂接着剤がコーティングされ、回路基板３２上に微粉末状の磁性体が配置された状態で回路基板３２に微細な振動を与えることによりスルーホール内に磁性体５２を配置することもできる。スルーホールには、固体のフェライトまたはケイ素鋼板などがはめ込まれていてもよい。
【００４７】
このように、複数のパターンコイル３３の中心部に磁性体５２が配置されれば、複数のパターンコイル３３の磁力を強めることができる。なお、磁性体５２が導電ビア構造３５に含まれるスルーホールに埋め込まれることは必須ではなく、磁性体５２は、どのような態様でパターンコイル３３の中心部に配置されてもよい。
【００４８】
［効果等］
以上説明したように、平面モータ１０は、永久磁石２１（または電磁石）を有する可動子２０と、可動子２０と対向する主面３１ａ、及び、主面３１ａに沿って配置される薄膜状の複数のパターンコイル３３を有する固定子３０と、複数のパターンコイル３３の駆動を制御する制御回路４０とを備える。
【００４９】
これにより、薄膜状のパターンコイル３３によって可動子２０が移動されるため、平面モータ１０（固定子３０）の小型化及び薄型化が容易となる。
【００５０】
また、固定子３０は、さらに、複数のパターンコイル３３及び主面３１ａの間に磁性体５１を有してもよい。
【００５１】
これにより、複数のパターンコイル３３の磁力を強めることができる。
【００５２】
また、固定子３０は、複数のパターンコイル３３の各中心部に磁性体を有してもよい。
【００５３】
これにより、複数のパターンコイル３３の磁力を強めることができる。
【００５４】
また、固定子３０は、複数のパターンコイル３３が形成された回路基板３２を有し、回路基板３２の複数のパターンコイル３３の中心部に対応する位置には、スルーホールが設けられ、磁性体５２は、スルーホールに埋め込まれてもよい。
【００５５】
これにより、回路基板３２のスルーホールを利用して複数のパターンコイル３３の磁力を強めることができる。
【００５６】
また、可動子２０は、永久磁石２１を有し、永久磁石２１のＳ極及びＮ極の並び方向は、主面３１ａと交差してもよい。
【００５７】
これにより、平面モータ１０は、Ｓ極及びＮ極が主面３１ａと交差するように配置された永久磁石２１を有する可動子２０を移動させることができる。
【００５８】
また、可動子２０は、永久磁石２１を有し、永久磁石２１のＳ極及びＮ極の並び方向は、主面３１ａに沿ってもよい。
【００５９】
これにより、平面モータ１０は、Ｓ極及びＮ極が主面３１ａに沿うように配置された永久磁石２１を有する可動子２０を移動させることができる。
【００６０】
また、制御回路４０は、複数のパターンコイル３３のそれぞれに直流電圧を供給し、当該直流電圧の極性を切り替えてもよい。
【００６１】
これにより、平面モータ１０は、複数のパターンコイル３３のそれぞれを、主面３１ａ側がＳ極の電磁石として機能させるか、主面３１ａ側がＮ極の電磁石として機能させるかを切り替えることができる。
【００６２】
また、制御回路４０は、複数のパターンコイル３３のうち可動子２０の第一方向側に位置する第一のパターンコイルに第一の極性の直流電圧を供給し、かつ、複数のパターンコイル３３のうち可動子２０の第一方向と反対の第二方向側に位置する第二のパターンコイルに第一の極性と逆の第二の極性の直流電圧を供給することにより、可動子２０を第一方向に移動させてもよい。
【００６３】
これにより、平面モータ１０は、パターンコイル３３及び永久磁石２１の間に反発力、及び、パターンコイル３３及び永久磁石２１の間の吸引力を同時に使用して可動子２０の推力を高めることができる。
【００６４】
（実施の形態２）
実施の形態１に係る平面モータ１０においては、可動子２０は、永久磁石２１を有していたが、可動子２０は、永久磁石２１に代えて電磁石を有してもよい。以下、このような実施の形態２に係る平面モータの構成について説明する。図１６は、実施の形態２に係る平面モータの構成を示す斜視図である。なお、以下の実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明が行われ、既出事項についての説明は省略される。
【００６５】
図１６に示されるように、実施の形態２に係る平面モータ１０ｂは、可動子２０ｂと、固定子３０ｂと、制御回路４０ｂとを備える。図１６では、制御回路４０ｂは、一つのパターンコイル３３及び一つの給電用コイル３４の駆動を制御するように図示されているが、実際には、複数のパターンコイル３３及び複数の給電用コイル３４の駆動を制御する。
【００６６】
まず、可動子２０ｂについて説明する。可動子２０ｂは、平面モータ１０ｂにおける移動対象物である。可動子２０ｂは、電磁石２１ｂと、受電コイル２２ｂと、駆動回路２３ｂとを有する。電磁石２１ｂは、具体的には、磁性体により形成された芯材に、電線が巻きつけられることによって形成される。芯材は、例えば、鉄であり、電線は、例えば、銅の芯線がエナメルで絶縁被覆されたエナメル線であるが、芯材として採用される材料及び電線として採用される材料は、特に限定されない。また、芯材の形状なども特に限定されない。
【００６７】
電磁石２１ｂは、巻回軸が主面３１ａに沿うように配置されるが、巻回軸が主面３１ａと交差するように配置されてもよい。
【００６８】
受電コイル２２ｂは、給電用コイル３４から非接触で給電を受ける。受電コイル２２ｂは、具体的には、コイルボビンに電線が巻きつけられることによって形成される。コイルボビンは、例えば、樹脂または磁性体により形成され、電線は、例えば、銅の芯線がエナメルで絶縁被覆されたエナメル線である。
【００６９】
受電コイル２２ｂは、巻回軸が主面３１ａと垂直に交差するように配置される。このような配置により、受電コイル２２ｂは、電磁誘導によって給電用コイル３４から交流電力を受電することができる。
【００７０】
駆動回路２３ｂは、受電コイル２２ｂを通じて得られる交流電力を用いて電磁石２１ｂを駆動する。駆動回路２３ｂは、具体的には、交流電力を整流する整流回路などを含む。
【００７１】
次に、固定子３０ｂについて説明する。固定子３０ｂは、固定子３０と同様に、可動子２０ｂと対向する主面３１ａ、及び、主面３１ａに沿って複数配置される薄膜状のパターンコイル３３を有する。なお、図１６においては、パターンコイル３３は、円形巻回状に図示されている。
【００７２】
また、固定子３０ｂは、さらに、可動子２０ｂに非接触給電を行う給電用コイル３４（図１６でパターンコイル３３よりも小さく図示されているコイル）を有する。給電用コイル３４は、薄膜状の給電用パターンコイルであり、主面３１ａに沿って複数配置される。複数の給電用コイル３４は、平面視においてパターンコイル３３に重ならないようにマトリクス状に配置される。複数の給電用コイル３４のそれぞれは、巻回軸が主面３１ａに垂直な方向に沿う円形巻回状の配線であるが、矩形巻回状等、他の巻回状であってもよい。複数の給電用コイル３４の巻回方向は、同一であるが、異なってもよい。
【００７３】
制御回路４０ｂは、複数のパターンコイル３３の駆動制御に加えて、給電用コイル３４に交流電力を供給する。給電用コイル３４に供給される交流電力の周波数は、数ｋＨｚ〜数ＭＨｚ程度である。なお、給電用コイル３４への交流電力の供給は、制御回路４０ｂとは別の交流電源回路によって行われてもよい。給電用コイル３４への交流電力の供給は、定常的に行われてもよいし、間欠的に行われてもよい。
【００７４】
以上説明したように、平面モータ１０ｂでは、可動子２０ｂは、電磁石２１ｂを有し、固定子３０ｂは、さらに、可動子２０ｂに非接触給電を行う給電用コイル３４を有する。
【００７５】
このように、可動子２０ｂが永久磁石ではなく電磁石２１ｂを有していれば、可動子２０ｂ側で電磁石２１ｂの駆動制御が行われることにより、可動子２０ｂにブレーキをかけるなどの細かい制御が可能となる。
【００７６】
また、給電用コイル３４は、薄膜状の給電用パターンコイルであり、主面３１ａに沿って複数配置される。
【００７７】
これにより、給電用コイル３４が配置されることによる固定子３０の大型化（厚型化）が抑制される。
【００７８】
［実施の形態２の変形例］
可動子２０ｂ（電磁石２１ｂ）への給電は、パターンコイル３３を介して行われてもよい。図１７は、このような実施の形態２の変形例に係る平面モータの構成を示す斜視図である。
【００７９】
図１７に示されるように、実施の形態２の変形例に係る平面モータ１０ｃは、可動子２０ｂと、固定子３０と、制御回路４０ｃとを備える。実施の形態１で説明されたように、固定子３０は、給電用コイル３４を有していない。図１７では、制御回路４０ｃは、一つのパターンコイル３３の駆動を制御するように図示されているが、実際には、複数のパターンコイル３３の駆動を制御する。
【００８０】
制御回路４０ｃは、複数のパターンコイル３３の駆動を制御する回路である。制御回路４０ｃは、制御部４１ｃを有する。制御部４１ｃは、例えば、複数のパターンコイル３３のそれぞれに対して、（ａ）電力を供給しない、（ｂ）第一の極性（例えば、正極性）の直流電圧を供給する、（ｃ）第一の極性の逆の第二の極性（例えば、負極性）の直流電圧を供給する、及び、（ｄ）交流電力を供給する、のいずれかを行う。
【００８１】
例えば、可動子２０ｂをＸ軸＋方向に移動させる場合、制御回路４０ｃは、複数のパターンコイル３３のうち可動子２０ｂのＸ軸＋方向側に位置するパターンコイル３３に第一の極性の直流電圧を供給する。これにより、第一の極性の直流電圧が供給されたパターンコイル３３は、主面３１ａ側がＳ極の電磁石として機能し、パターンコイル３３及び電磁石２１ｂの間に吸引力が発生する。可動子２０ｂは、このような吸引力によってＸ軸＋方向に移動する。
【００８２】
一方で、制御回路４０ｃは、複数のパターンコイル３３のうち可動子２０ｂの近傍に位置するパターンコイル３３には、交流電力を供給する。これにより、制御回路４０ｃは、可動子２０ｂへの非接触給電を行うことができる。
【００８３】
このように、平面モータ１０ｃにおいて、制御回路４０ｃは、一つのパターンコイル３３に交流電力を供給することにより可動子２０ｂに非接触給電を行う第一制御、及び、当該一つのパターンコイル３３に直流電力を供給することにより可動子２０ｂを移動させる第二制御を選択的に実行する。
【００８４】
これにより、平面モータ１０ｃは、パターンコイル３３を、可動子２０ｂの移動、及び、可動子２０ｂへの非接触給電に共用することができる。
【００８５】
なお、可動子２０ｂが電磁石２１ｂを備える場合、可動子２０ｂは、電磁石２１ｂを駆動するための電源となる電池、または、蓄電池を有していてもよい。この場合、固定子３０または固定子３０ｂから可動子２０ｂへの非接触給電は省略されてもよい。
【００８６】
（実施の形態３）
［制御回路の具体的構成１］
実施の形態３では、マトリクス状に配置された複数のパターンコイル３３を駆動するためのより具体的な制御回路について説明する。図１８は、実施の形態３に係る第一の制御回路の具体的構成を示す図である。
【００８７】
図１８において、複数のパターンコイル３３は、４行×７列にマトリクス状に配置されている。以下の実施の形態３では、４行は数字によって区別され、行１〜行４のように記載される。７列はアルファベットによって区別され、列Ａ〜列Ｇのように記載される。複数のパターンコイル３３は、行を示す数字及び列を示すアルファベットによって定められるアドレスによって区別される。例えば、行１に属し、かつ、列Ａに属するパターンコイル３３には、アドレス１−Ａに対応するパターンコイル３３である。
【００８８】
図１８に示される制御回路６０は、第一配線Ｒ１〜Ｒ４と、第二配線ＣＡ〜ＣＧと、複数のスイッチング素子（第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４及び第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧ）と、第一デコーダ６１と、第二デコーダ６２と、制御部６３と、直流電源６４とを備える。
【００８９】
第一配線Ｒ１〜Ｒ４は、行ごとに１つずつ配置される、行方向に延在する配線である。第一配線Ｒ１〜Ｒ４は、例えば、回路基板３２（図１８では図示せず）上に、銅などの金属材料によってパターン形成される。
【００９０】
第一配線Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれは、複数のパターンコイル３３のうち同一の行に属する第一コイル群に電気的に接続される。例えば、第一配線Ｒ１は、行１に属する第一コイル群に電気的に接続される。行１に属する第一コイル群は、アドレス１−Ａ〜アドレス１−Ｇに対応する７つのパターンコイル３３によって構成される。
【００９１】
第二配線ＣＡ〜ＣＧは、列ごとに１つずつ配置される、列方向に延在する配線である。第二配線ＣＡ〜ＣＧは、例えば、回路基板３２（図１８では図示せず）上に、銅などの金属材料によってパターン形成される。
【００９２】
第二配線ＣＡ〜ＣＧのそれぞれは、複数のパターンコイル３３のうち同一の列に属する第二コイル群に電気的に接続される。例えば、第二配線ＣＡは、列Ａに属する第二コイル群に電気的に接続される。列Ａに属する第二コイル群は、アドレス１−Ａ〜アドレス４−Ａに対応する４つのパターンコイル３３によって構成される。
【００９３】
このように、マトリクス状に配置された複数のパターンコイル３３のそれぞれは、一端が当該パターンコイル３３が属する行に対応する第一配線に電気的に接続され、他端が当該パターンコイル３３が属する列に対応する第二配線に電気的に接続される。
【００９４】
また、制御回路６０は、複数のパターンコイル３３への電力供給をオン及びオフするための複数のスイッチング素子を有する。複数のスイッチング素子には、複数のコイルのうち同一の行に属する第一コイル群への電力供給をオン及びオフするための第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４と、複数のパターンコイル３３のうち同一の列に属する第二コイル群への電力供給をオン及びオフするための第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧが含まれる。
【００９５】
例えば、第一スイッチング素子ｓ１は、第一配線Ｒ１及び直流電源６４の間に位置し、第一配線Ｒ１と直流電源６４の負極端子との電気的な接続をオン及びオフする。第二スイッチング素子ＳＡは、第二配線ＣＡ及び直流電源６４の間に位置し、第二配線ＣＡと直流電源６４の正極端子との電気的な接続をオン及びオフする。
【００９６】
以上のような第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４及び第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧのそれぞれは、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、その他のスイッチング素子（トランジスタ）であってもよい。第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４及び第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧは、回路基板３２上に配置されてもよいし、回路基板３２外に配置されてもよい。なお、第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４及び第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧが回路基板３２上に配置される場合、第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４及び第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧのそれぞれは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。この場合、回路基板３２は、複数のパターンコイル３３及び複数のスイッチング素子（薄膜トランジスタ）を含む薄膜状の基板となる。
【００９７】
第一デコーダ６１は、制御部６３から通知されたアドレスに対応する第一スイッチング素子をオンする。第一デコーダ６１は、第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４の制御端子（ゲート）に電気的に接続される。第一デコーダ６１は、例えば、回路によって実現されるが、プロセッサまたはマイクロコンピュータを含んでもよい。
【００９８】
第二デコーダ６２は、制御部６３から通知されたアドレスに対応する第二スイッチング素子をオンする。第二デコーダ６２は、第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧの制御端子（ゲート）に電気的に接続される。第二デコーダ６２は、例えば、回路によって実現されるが、プロセッサまたはマイクロコンピュータを含んでもよい。
【００９９】
制御部６３は、第一デコーダ６１及び第二デコーダ６２にアドレスを通知する制御装置である。制御部６３は、例えば、マイクロコンピュータによって実現されるが、プロセッサまたは回路によって実現されてもよい。制御部６３は、マイクロコンピュータ、プロセッサ、及び、回路のうち２つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。
【０１００】
図１９は、制御部６３（制御回路６０）の動作を説明するための図である。例えば、制御部６３は、第一デコーダ６１及び第二デコーダ６２のそれぞれに、アドレス２−Ｅを通知する。アドレス２−Ｅは、行アドレスが２であり、列アドレスがＥであることを意味する。そうすると、第一デコーダ６１は、行アドレス２に対応する第一スイッチング素子ｓ２をオンし、第二デコーダ６２は、列アドレスＥに対応する第二スイッチング素子ＳＥをオンする。この結果、図１９に示されるように、第一配線Ｒ２が直流電源６４の負極に電気的に接続され、第二配線ＣＥが直流電源６４の正極に電気的に接続される。そうすると、一端が第一配線Ｒ２に電気的に接続され、他端が第二配線ＣＥに電気的に接続されたアドレス２−Ｅに対応するパターンコイル３３に電流が流れ、当該パターンコイル３３が電磁石として機能する。
【０１０１】
このように、制御回路６０は、マトリクス状に配置された複数のパターンコイル３３の駆動を制御することができ、可動子２０を移動させることができる。なお、制御回路６０には、直流電源６４に代えて、図５に示される極性の切り替えが可能な直流電源が用いられてもよい。これにより、制御回路６０は、パターンコイル３３を、主面３１ａ側がＳ極の電磁石として機能させるか、主面３１ａ側がＮ極の電磁石として機能させるかを切り替えることができる。また、制御回路６０が実施の形態２の変形例と組み合わされる場合には、制御回路６０には、直流電源６４に代えて、直流及び交流の切り替えが可能な電源が用いられてもよい。
【０１０２】
また、制御回路６０は、複数のパターンコイル３３を同時に駆動（オン）してもよい。つまり、制御回路６０は、一つの可動子２０を移動させるために２つ以上のパターンコイル３３に同時に電力を供給してもよい。
【０１０３】
これにより、大きな推力を得ることができる。なお、この場合、平面視における一つの永久磁石２１（または一つの電磁石２１ｂ）の大きさは、例えば、一つのパターンコイル３３の大きさよりも大きい。
【０１０４】
［制御回路の具体例２］
図２０は、実施の形態３に係る第二の制御回路の具体的構成を示す図である。図２０に示される制御回路７０は、複数のスイッチング素子Ｓと、第一配線Ｒ１〜Ｒ４と、第二配線ＣＡ〜ＣＧと、第一デコーダ７１と、第二デコーダ７２と、制御部７３とを備える。
【０１０５】
制御回路７０において、複数のスイッチング素子Ｓは、複数のパターンコイル３３に１対１で対応する。複数のスイッチング素子Ｓは、マトリクス状に配置される。複数のスイッチング素子Ｓは、複数のパターンコイル３３と同様に、行を示す数字及び列を示すアルファベットによって定められるアドレスによって区別される。例えば、行１に属し、かつ、列Ａに属するスイッチング素子Ｓは、アドレス１−Ａに対応するスイッチング素子Ｓである。
【０１０６】
制御回路７０において、第一配線Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれは、複数のスイッチング素子Ｓのうち同一の行に属するスイッチング素子群に電気的に接続される。例えば、第一配線Ｒ１は、行１に属するスイッチング素子群に電気的に接続される。行１に属するスイッチング素子群は、アドレス１−Ａ〜アドレス１−Ｇに対応する７つのスイッチング素子Ｓによって構成される。
【０１０７】
また、第二配線ＣＡ〜ＣＧのそれぞれは、複数のスイッチング素子Ｓのうち同一の列に属するスイッチング素子群に電気的に接続される。例えば、第二配線ＣＡは、列Ａに属するスイッチング素子群に電気的に接続される。列Ａに属するスイッチング素子群は、アドレス１−Ａ〜アドレス４−Ａに対応する４つのスイッチング素子Ｓによって構成される。
【０１０８】
第一配線Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれは、具体的には、スイッチング素子Ｓの制御端子（ゲート）に電気的に接続され、第二配線ＣＡ〜ＣＧのそれぞれは、具体的には、スイッチング素子Ｓのソースに電気的に接続される。なお、スイッチング素子Ｓのドレインには、パターンコイル３３が電気的に接続される。
【０１０９】
以上のような複数のスイッチング素子Ｓのそれぞれは、例えば、ＦＥＴであるが、その他のスイッチング素子（トランジスタ）であってもよい。複数のスイッチング素子Ｓは、回路基板３２上に配置されてもよいし、回路基板３２外に配置されてもよい。なお、複数のスイッチング素子Ｓが回路基板３２上に配置される場合、複数のスイッチング素子Ｓのそれぞれは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であってもよい。この場合、回路基板３２は、複数のパターンコイル３３及び複数のスイッチング素子Ｓを含む薄膜状の基板となる。
【０１１０】
第一デコーダ７１は、複数のスイッチング素子Ｓの制御端子（ゲート）に第一配線Ｒ１〜Ｒ４を介して電気的に接続され、制御部７３から通知されたアドレスに対応する第一配線にゲート電圧を供給する。第一デコーダ７１は、例えば、回路によって実現されるが、プロセッサまたはマイクロコンピュータを含んでもよい。
【０１１１】
第二デコーダ７２は、複数のスイッチング素子Ｓのソースに第二配線ＣＡ〜ＣＧを介して電気的に接続され、制御部７３から通知されたアドレスに対応する第二配線に直流電力を供給する。第二デコーダ７２は、例えば、回路によって実現されるが、プロセッサまたはマイクロコンピュータを含んでもよい。
【０１１２】
制御部７３は、第一デコーダ７１及び第二デコーダ７２にアドレスを通知する制御装置である。制御部７３は、例えば、マイクロコンピュータによって実現されるが、プロセッサまたは回路によって実現されてもよい。制御部７３は、マイクロコンピュータ、プロセッサ、及び、回路のうち２つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。
【０１１３】
図２１は、制御部７３（制御回路７０）の動作を説明するための図である。例えば、制御部７３は、第一デコーダ７１及び第二デコーダ７２のそれぞれに、アドレス２−Ｅを通知する。そうすると、第一デコーダ７１は、行アドレス２に対応する第一配線Ｒ２にゲート電圧を供給し、第二デコーダ７２は、列アドレスＥに対応する第二配線ＣＥに直流電力を供給する。この結果、図２１に示されるように、アドレス２−Ｅに対応するスイッチング素子Ｓがオンし、アドレス２−Ｅに対応するパターンコイル３３に電流が流れ、当該パターンコイル３３が電磁石として機能する。
【０１１４】
このように、制御回路７０において、複数のスイッチング素子Ｓのそれぞれは、複数のパターンコイル３３のうち当該スイッチング素子Ｓに対応するパターンコイル３３への電力供給をオン及びオフする。したがって、制御回路７０は、マトリクス状に配置された複数のパターンコイル３３の駆動を制御し、可動子２０を移動させることができる。
【０１１５】
なお、制御回路７０において、第二デコーダ７２が供給する直流電力（直流電圧）は、極性が切り替え可能であってもよい。これにより、制御回路７０は、パターンコイル３３を、主面３１ａ側がＳ極の電磁石として機能させるか主面３１ａ側がＮ極の電磁石として機能させるかを切り替えることができる。この場合、行アドレス及び列アドレスがいずれも異なる２つのパターンコイル３３については、一方を主面３１ａ側がＳ極の電磁石として機能させ、他方を主面３１ａ側がＮ極の電磁石として機能させることもできる。つまり、図１１に示されるように、制御回路７０は、吸引力及び反発力を同時に使用して可動子２０を移動させることができる。
【０１１６】
また、制御回路７０が実施の形態２の変形例と組み合わされる場合には、第二デコーダ７２は、直流電力（直流電圧）及び交流電力（交流電圧）を切り替えて供給してもよい。
【０１１７】
また、制御回路７０は、複数のパターンコイル３３を同時に駆動（オン）してもよい。つまり、制御回路７０は、一つの可動子２０を移動させるために２つ以上のパターンコイル３３に同時に電力を供給してもよい。
【０１１８】
これにより、大きな推力を得ることができる。なお、この場合、平面視における一つの永久磁石２１（または一つの電磁石２１ｂ）の大きさは、例えば、一つのパターンコイル３３の大きさよりも大きい。
【０１１９】
［制御回路の具体例３］
図２２は、実施の形態３に係る第三の制御回路の具体的構成を示す図である。図２２に示される制御回路８０は、制御回路７０に、第一検出抵抗ｒ１〜ｒ４、及び、第二検出抵抗ｒＡ〜ｒＧが追加された構成の回路である。制御回路８０は、複数のスイッチング素子Ｓと、第一配線Ｒ１〜Ｒ４と、第二配線ＣＡ〜ＣＧと、第一デコーダ８１と、第二デコーダ８２と、制御部８３とを備え、制御回路７０と同様の動作によって可動子２０を移動させることができる。
【０１２０】
また、制御回路８０は、第一検出抵抗ｒ１〜ｒ４、及び、第二検出抵抗ｒＡ〜ｒＧを用いて可動子２０の位置検出を行うことができる。
【０１２１】
第一検出抵抗ｒ１〜ｒ４は、第一配線Ｒ１〜Ｒ４に流れる電流を検出するための第一検出素子の一例である。第一検出抵抗ｒ１〜ｒ４は、第一配線Ｒ１〜Ｒ４に１対１で対応する。例えば、第一検出抵抗ｒ１は、第一配線Ｒ１に対応し、第一配線Ｒ１及び第一デコーダ８１の間に配置される。第一デコーダ８１は、第一検出抵抗ｒ１の両端の電圧値（以下、単に第一検出抵抗ｒ１の電圧値とも記載する）に基づいて第一配線Ｒ１に流れる電流を検出することができる。第一検出抵抗ｒ１〜ｒ４は、例えば、同じ抵抗値である。
【０１２２】
第二検出抵抗ｒＡ〜ｒＧは、第二配線ＣＡ〜ＣＧに流れる電流を検出するための第二検出素子の一例である。第二検出抵抗ｒＡ〜ｒＧは、第二配線ＣＡ〜ＣＧに１対１で対応する。例えば、第二検出抵抗ｒＡは、第二配線ＣＡに対応し、第二配線ＣＡ及び第二デコーダ８２の間に配置される。第二デコーダ８２は、第二検出抵抗ｒＡの両端の電圧値（以下、単に第二検出抵抗ｒＡの電圧値とも記載する）に基づいて第二配線ＣＡに流れる電流を検出することができる。第二検出抵抗ｒＡ〜ｒＧは、例えば、同じ抵抗値である。
【０１２３】
次に、可動子２０の位置検出動作について説明する。制御部８３は、まず、同一行に属する複数のパターンコイル３３に電力供給を行い、当該行に対応する第一検出抵抗の電圧値を記憶する。例えば、制御部８３によって第一デコーダ８１及び第二デコーダ８２に行アドレス１が通知されることにより、アドレス１−Ａ〜１−Ｇの７つのパターンコイル３３に電力供給を行う。制御部８３は、このときの第一検出抵抗ｒ１の電圧値Ｖ１を取得し、半導体メモリなどの記憶部（図示せず）に記憶する。なお、電圧値Ｖ１は、第一配線Ｒ１に流れる電流値を示す。行２〜行４についても同様の動作が行われ、第一検出抵抗ｒ２の電圧値Ｖ２、第一検出抵抗ｒ３の電圧値Ｖ３、及び、第一検出抵抗ｒ４の電圧値Ｖ４が記憶部に記憶される。
【０１２４】
次に、制御部８３は、同一列に属する複数のパターンコイル３３に電力供給を行い、当該列に対応する第二検出抵抗の電圧値を記憶する。例えば、制御部８３によって第一デコーダ８１及び第二デコーダ８２に列アドレスＡが通知されることにより、アドレス１−Ａ〜４−Ａの４つのパターンコイル３３に電力供給を行う。制御部８３は、このときの第二検出抵抗ｒＡの電圧値ＶＡを取得し、記憶部に記憶する。なお、電圧値ＶＡは、第二配線ＣＡに流れる電流値を示す。列Ｂ〜列Ｇについても同様の動作が行われ、第二検出抵抗ｒＢの電圧値ＶＢ、第二検出抵抗ｒＣの電圧値ＶＣ、第二検出抵抗ｒＤの電圧値ＶＤ、第二検出抵抗ｒＥの電圧値ＶＥ、第二検出抵抗ｒＦの電圧値ＶＦ、及び、第二検出抵抗ｒＧの電圧値ＶＧが記憶部に記憶される。
【０１２５】
ここで、固定子３０上に可動子２０が配置されていないときには、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及び、Ｖ４はほぼ等しくなり、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤ、ＶＥ、ＶＦ、及び、ＶＧは、ほぼ等しくなる。
【０１２６】
一方、図２３に示されるように、固定子３０上のアドレス２−Ｄに可動子２０が配置されていると、行２に属する複数のパターンコイル３３に電力供給を行ったときの電流、及び、列Ｄに属する複数のパターンコイル３３に電力供給を行ったときの電流が比較的小さくなる。図２３は、位置検出動作において各配線に流れる電流量を模式的に示す図である。したがって、固定子３０上のアドレス２−Ｄに可動子２０が配置されていると、Ｖ１、Ｖ３、及び、Ｖ４に比べてＶ２が小さくなり、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＥ、ＶＦ、及び、ＶＧに比べてＶＤが小さくなる。
【０１２７】
そこで、制御部８３は、記憶部に記憶されたＶ１、Ｖ２、Ｖ３、及び、Ｖ４を比較し、最も低い（あるいは、平均値よりも所定値以上低い）電圧値に対応する行の近傍に可動子２０が位置することを検出することができる。同様に、制御部８３は、記憶部に記憶されたＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤ、ＶＥ、ＶＦ、及び、ＶＧを比較し、最も低い（あるいは、平均値よりも所定値以上低い）電圧値に対応する列の近傍に可動子２０が位置することを検出することができる。
【０１２８】
なお、値の小さい電圧値の特定方法は、複数の電圧値の相対比較に限定されない。例えば、閾値と複数の電圧値のそれぞれとの比較により、値の小さい電圧値（閾値を下回った電圧値）が特定されてもよい。
【０１２９】
また、第一検出抵抗ｒ１〜ｒ４は、第一配線Ｒ１〜Ｒ４に流れる電流を検出するための第一検出素子の一例である。第一検出素子は、抵抗以外の電流検出素子であってもよい。第二検出素子についても同様である。
【０１３０】
［実施の形態３の効果等］
実施の形態１及び２で説明した平面モータ１０（または、平面モータ１０ｂ、平面モータ１０ｃ）は、制御回路６０、制御回路７０、及び、制御回路８０のいずれの制御回路を備えてもよい。また、制御回路６０、制御回路７０、及び、制御回路８０は、パターンコイル３３ではなく巻線コイルなどの他のコイルの駆動にも適用できる。
【０１３１】
例えば、平面モータ１０は、永久磁石２１または電磁石２１ｂを有する可動子２０と、可動子２０と対向する主面３１ａ、及び、主面３１ａに沿ってマトリクス状に配置される複数のコイルを有する固定子３０と、複数のコイルへの電力供給をオン及びオフするための複数のスイッチング素子を有する制御回路６０（または、制御回路７０、制御回路８０）とを備える。
【０１３２】
これにより、マトリクス状に配置された複数のコイルをスイッチング素子のスイッチングによって駆動することにより、制御回路６０の簡素化を図ることができる。
【０１３３】
また、制御回路６０において、複数のスイッチング素子には、複数のコイルのうち同一の行に属する第一コイル群への電力供給をオン及びオフするための第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４と、複数のコイルのうち同一の列に属する第二コイル群への電力供給をオン及びオフするための第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧとが含まれる。
【０１３４】
これにより、制御回路６０においては、複数のコイルに１対１で対応する複数のスイッチング素子が配置される回路よりも、スイッチング素子の数が低減される。スイッチング素子の数が低減されるため、回路構成が簡素化された制御回路６０が実現される。
【０１３５】
また、制御回路６０は、さらに、直流電源６４と、第一コイル群に電気的に接続された第一配線Ｒ１〜Ｒ４と、第二コイル群に電気的に接続された第二配線ＣＡ〜ＣＧとを有する。第一スイッチング素子ｓ１〜ｓ４は、第一配線Ｒ１〜Ｒ４及び直流電源６４の電気的な接続をオン及びオフし、第二スイッチング素子ＳＡ〜ＳＧは、第二配線ＣＡ〜ＣＧ及び直流電源６４の電気的な接続をオン及びオフする。
【０１３６】
これにより、制御回路６０においては、複数のコイルのそれぞれに対応して直流電源６４が配置される回路よりも、直流電源６４の数が低減される。直流電源の数が低減されるため、回路構成が簡素化された制御回路６０が実現される。
【０１３７】
また、制御回路７０において、複数のスイッチング素子Ｓは、複数のコイルに１対１で対応し、複数のスイッチング素子Ｓのそれぞれは、複数のコイルのうち当該スイッチング素子Ｓに対応するコイルへの電力供給をオン及びオフする。
【０１３８】
これにより、複数のコイルに１対１で対応する複数のスイッチング素子Ｓによって複数のコイルへの電力供給をオン及びオフすることができる。
【０１３９】
また、制御回路７０において、複数のコイルのそれぞれは、薄膜状のパターンコイル３３であり、複数のスイッチング素子Ｓのそれぞれは、薄膜トランジスタであり、固定子３０は、複数のコイル及び複数のスイッチング素子Ｓを含む薄膜状の回路基板３２を有してもよい。
【０１４０】
これにより、複数のコイル及び複数のスイッチング素子を回路基板３２の一部として一体形成することができる。
【０１４１】
また、制御回路８０は、さらに、複数のスイッチング素子Ｓのうち同一の行に属するスイッチング素子群に電気的に接続された第一配線Ｒ１〜Ｒ４と、第一配線Ｒ１〜Ｒ４に流れる電流を検出するための第一検出抵抗ｒ１〜ｒ４と、複数のスイッチング素子Ｓのうち同一の列に属するスイッチング素子群に電気的に接続された第二配線ＣＡ〜ＣＧと、第二配線ＣＡ〜ＣＧに流れる電流を検出するための第二検出抵抗ｒＡ〜ｒＧとを有する。第一検出抵抗ｒ１〜ｒ４は、第一検出素子の一例であり、第二検出抵抗ｒＡ〜ｒＧは、第二検出素子の一例である。
【０１４２】
これにより、制御回路８０は、ホール素子などのセンシングデバイスを使用せずに可動子２０の位置検出を行うことができる。
【０１４３】
また、制御回路６０（または、制御回路７０、制御回路８０）は、一つの可動子２０を移動させるために２つ以上のコイルに電力を供給してもよい。
【０１４４】
これにより、一つの可動子２０に対して比較的大きな推力を与えることができる。
【０１４５】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る平面モータについて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１４６】
例えば、上記実施の形態では、固定子は薄膜状のパターンコイルを有していたが、固定子が備えるコイルは、パターンコイルに限定されない。固定子は、パターンコイルに代えて複数の巻線コイルを備えてもよい。また、上記実施の形態では、複数のパターンコイルは、マトリクス状に配置されたが、マトリクス状以外のレイアウトで配置されてもよい。
【０１４７】
また、上記実施の形態の固定子の模式断面図に示される積層構造は一例である。平面モータは、本発明の特徴的な機能を実現できる他の積層構造を有する固定子を備えてもよい。平面モータは、例えば、上記実施の形態で説明された積層構造と同様の機能を実現できる範囲で、上記実施の形態の積層構造の層間に別の層が設けられた固定子を備えてもよい。
【０１４８】
また、上記実施の形態では、固定子が有する積層構造の各層を構成する主たる材料について例示しているが、固定子が有する積層構造の各層には、上記実施の形態の積層構造と同様の機能を実現できる範囲で他の材料が含まれてもよい。
【０１４９】
また、上記実施の形態において、制御部等の構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１５０】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【０１５１】
例えば、本発明は、平面モータに含まれる制御回路単体として実現されてもよいし、上記実施の形態の可動子の位置検出方法として実現されてもよい。
【符号の説明】
【０１５２】
１０、１０ｂ、１０ｃ  平面モータ
２０、２０ｂ  可動子
２１  永久磁石
２１ｂ  電磁石
３０、３０ｂ  固定子
３１ａ  主面
３２、３２ａ  回路基板
３３  パターンコイル（コイル）
６０、７０、８０  制御回路
６４  直流電源
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月19日(2018.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石または電磁石を有する可動子と、
前記可動子と対向する主面、及び、前記主面に沿ってマトリクス状に配置される複数のコイルを有する固定子と、
前記複数のコイルへの電力供給をオン及びオフするための複数のスイッチング素子を有する制御回路とを備え、
前記複数のコイルのそれぞれは、薄膜状のパターンコイルである
平面モータ。
【請求項２】
前記複数のスイッチング素子には、
前記複数のコイルのうち同一の行に属する第一コイル群への電力供給をオン及びオフするための第一スイッチング素子と、
前記複数のコイルのうち同一の列に属する第二コイル群への電力供給をオン及びオフするための第二スイッチング素子とが含まれる
請求項１に記載の平面モータ。
【請求項３】
前記制御回路は、さらに、
電源と、
前記第一コイル群に電気的に接続された第一配線と、
前記第二コイル群に電気的に接続された第二配線とを有し、
前記第一スイッチング素子は、前記第一配線及び前記電源の電気的な接続をオン及びオフし、
前記第二スイッチング素子は、前記第二配線及び前記電源の電気的な接続をオン及びオフする
請求項２に記載の平面モータ。
【請求項４】
前記複数のスイッチング素子は、前記複数のコイルに１対１で対応し、
前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、前記複数のコイルのうち当該スイッチング素子に対応するコイルへの電力供給をオン及びオフする
請求項１に記載の平面モータ。
【請求項５】
前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、薄膜トランジスタであり、
前記固定子は、前記複数のコイル及び前記複数のスイッチング素子を含む薄膜状の基板を有する
請求項４に記載の平面モータ。
【請求項６】
前記制御回路は、さらに、
前記複数のスイッチング素子のうち同一の行に属するスイッチング素子群に電気的に接続された第一配線と、
前記第一配線に流れる電流を検出するための第一検出素子と、
前記複数のスイッチング素子のうち同一の列に属するスイッチング素子群に電気的に接続された第二配線と、
前記第二配線に流れる電流を検出するための第二検出素子とを有する
請求項４または５に記載の平面モータ。
【請求項７】
前記制御回路は、一つの前記可動子を移動させるために２つ以上の前記コイルに電力を供給する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項８】
前記可動子は、前記永久磁石を有し、
当該永久磁石のＳ極及びＮ極の並び方向は、前記主面と交差する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項９】
前記可動子は、前記永久磁石を有し、
当該永久磁石のＳ極及びＮ極の並び方向は、前記主面に沿う
請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項１０】
前記可動子は、前記電磁石を有し、
前記制御回路は、一つの前記コイルに交流電力を供給することにより前記可動子に非接触給電を行う第一制御、及び、当該一つの前記コイルに直流電力を供給することにより前記可動子を動かす第二制御を選択的に実行する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項１１】
前記可動子は、前記電磁石を有し、
前記固定子は、さらに、前記可動子に非接触給電を行う給電用コイルを有する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面モータ。
【国際調査報告】
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2019021577.tif 000027
2019021577.tif 000028
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