(57)【要約】装置サイズを大きくすることなく、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減するリニアモータを得る。固定子１１と可動子２１とを備えたリニアモータ１であって、可動子２１に設けられたティース２４の先端部は、可動子２１の摺動方向に張り出された張り出し部を有し、かつ、可動子２１の摺動方向に垂直でかつ固定子１１の永久磁石１３の磁極面に並行な方向に対して複数の領域に分けられ、隣り合う領域間で摺動方向の少なくとも一方の張り出し部の張り出し量を異ならせた。
2009044748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に異極となるように複数の界磁磁極を直線状に配列して構成した固定子と、
前記界磁磁極の磁極面に所定の間隙を介して対向する複数のティースを設けた電機子コアおよび前記ティースに巻回されたコイルからなる可動子とを備え、
前記固定子と前記可動子とを摺動自在に支持したリニアモータであって、
前記可動子の摺動方向に垂直でかつ前記磁極面に並行な方向を積層方向とし、
前記ティースの先端部は、前記摺動方向に張り出された張り出し部を有し、
少なくとも前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部は、前記積層方向に対して複数の領域に分けられ、隣り合う前記領域間で前記摺動方向の少なくとも一方の張り出し部の張り出し量を異ならせたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記電機子コアの前記摺動方向の両端以外に設けられたティースの先端部は、前記積層方向に対して複数の領域に分けられ、隣り合う前記領域間で前記摺動方向の少なくとも一方の張り出し部の張り出し量を異ならせた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】
隣り合う前記領域間で前記摺動方向の両方の張り出し部の張り出し量を異ならせた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４】
前記複数の領域のうちの前記積層方向の一端の領域における前記摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量と前記複数の領域のうちの前記積層方向の他端の領域における前記摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量とを同一とし、前記複数の領域のうちの前記積層方向の一端の領域における前記摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量と前記複数の領域のうちの前記積層方向の他端の領域における前記摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量とを同一とした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】
前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部における前記摺動方向の外側の張り出し部は、隣り合う前記領域間で張り出し量を同一とした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６】
前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部における前記摺動方向の内側の張り出し部は、前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部における前記摺動方向の外側の張り出し部および前記電機子コアの前記摺動方向の両端以外に設けられたティースの先端部における張り出し部に対して、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域で張り出し部の張り出し量を異ならせた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７】
前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部における前記摺動方向の内側の張り出し部は、前記電機子コアの前記摺動方向の両端以外に設けられたティースの先端部における張り出し部に対して、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域で張り出し部の張り出し量を異ならせ、
前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部における前記摺動方向の外側の張り出し部は、隣り合う前記領域間での張り出し量を同一とした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８】
前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部における前記摺動方向の内側の張り出し部は、前記電機子コアの前記摺動方向の両端以外に設けられたティースの先端部における張り出し部に対して、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域で張り出し部の張り出し量を異ならせ、
前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部における前記摺動方向の外側は、前記外側の一部を切り欠いた形状とし、隣り合う前記領域間で前記切り欠いた形状を同一とした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９】
前記電機子コアの前記摺動方向の両端に設けられたティースの先端部は、隣り合う前記領域間で前記摺動方向の内側の張り出し部の張り出し量を異ならせた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１０】
前記ティースの先端部の張り出し部の輪郭線は、前記積層方向に対して略傾斜す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１１】
前記ティースの先端部は、３以上の前記複数の領域に分けられ、前記磁極面に垂直な方向から見て、前記先端部の前記積層方向の両端の中心を通る前記摺動方向に沿った中心線に対して対称となるように構成された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１２】
隣り合う前記領域間に追加領域を設け、
前記追加領域の前記摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量を隣り合う前記領域の前記摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量のうちの短い張り出し量とほぼ同一とし、前記追加領域の前記摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量を隣り合う前記領域の前記摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量のうちの短い張り出し量とほぼ同一とした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】
前記複数のティースのうちの一つを第一ティースとし、前記第一ティースの摺動方向に隣り合うティースを第二ティースとし、前記第一ティースの先端部における前記追加領域を挟んで隣り合う２つの前記領域の張り出し部のうちの前記第二ティース側へ突出する張り出し部を第一張り出し部とし、前記第二ティースの先端部における前記第一ティースの前記追加領域に対応する追加領域を挟んで隣り合う２つの前記領域の張り出し部のうちの前記第一ティース側へ突出する張り出し部を第二張り出し部とし、前記第一張り出し部と第二張り出し部との最短距離は、前記第一ティースと前記第二ティースとの間のスロット開口幅と同一または大きいことを特徴とする請求項１２に記載のリニアモータ。
【請求項１４】
前記ティースの先端部の張り出し部の輪郭線は、前記積層方向に対して略傾斜し、前記磁極面に垂直な方向から見て、前記先端部の前記積層方向の両端の中心を通る前記摺動方向に沿った中心線に対して対称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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械や半導体製造装置などの産業機械のテーブル送りに用いられるリニアモータのコギング低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械のテーブル送りなどのアクチュエータや搬送機器に用いられるリニアモータにおいて、可動子の電機子コイルが永久磁石列（界磁磁石列）よりも短い場合、電機子コアの磁気回路がエンドレスになっていないことによる端効果が発生する。このため、永久磁石列の磁極ピッチの中に１周期のコギング推力、すなわち２次のコギング推力を生じ、さらにその倍調波である４次、６次のコギング推力を生じるので、可動子の推力ムラを発生させていた。また、従来の回転型モータと同様に、第１の鉄心にスロットを有することによって、スロットコギング推力を生じ、可動子の推力ムラを発生させていた。【０００３】
従来のリニアモータである、複数の永久磁石が移動方向に沿って順次異極となる内側に等間隔に固着された左右の並行な固定子と、電機子コイルを巻回した分割コアを移動方向に並べて機械的に結合するとともに、固定子の中央に分割されて移動方向に移動可能に支持され、分割コアの側面が永久磁石とエアギャップを介して対面するよう磁極面を形成する可動子とによって構成される、いわゆる磁気吸引力相殺型リニアモータにおいては、端効果によるコギング推力の問題に対して、左右の固定子に設けられた永久磁石の移動方向位置を互いに半ピッチずらした解決策が示されている（例えば、特許文献１，２参照）。【０００４】
また、左右の永久磁石の移動方向位置を互いにずらさず、可動子の左右のティースを移動方向にずらした解決策が示されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、スロットコギング推力の問題に対して、ティースの先端突部の張り出し量を、軸方向に隣り合ったコアブロック間で異ならせる構造にした解決策が示されている（例えば、特許文献３参照）。【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３６２２３６号公報（第３〜４頁、第１，７図）
【特許文献２】特開２００３−１３４７９０号公報（第３〜４頁、第１，５図）
【特許文献３】特開２００７−６０８００号公報（第５頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のリニアモータでは、次のような問題点があった。固定子の永久磁石を可動子の移動方向にずらす場合には、リニアモータの設置場所が長くなる。通常、固定子の永久磁石がずれていない場合は、「リニアモータの可動子の移動方向長さ＋可動子の移動距離」だけの設置場所を要するが、固定子の永久磁石を可動子の移動方向にずらす場合には、「リニアモータの可動子の移動方向長さ＋可動子の移動距離＋ずらし量」だけの設置場所を要することになる。これは装置の大型化を招く問題点があった。【０００７】
また、可動子のティースを可動子の移動方向にずらす場合には、ずらさない場合と同じ可動子の移動距離を必要とすると、リニアモータの設置場所が長くなり、装置の大型化を招く問題点があった。そして、このように固定子の永久磁石又は可動子のティースをずらす構成は、磁気吸引力相殺型リニアモータには適応できるが、固定子を片側に１つしかもたない対向型リニアモータには適応できないといった問題点があった。【０００８】
さらに、回転型モータにおけるティースの先端突部の張り出し量を異なる構成をリニアモータに適応した場合、スロットコギング推力を低減するための段スキュー角を適用しても、端効果によって生じるコギング推力の低減することはできないといった問題点があった。【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置サイズを大きくすることなく、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができるリニアモータを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るリニアモータは、交互に異極となるように複数の界磁磁極を直線状に配列して構成した固定子と、界磁磁極の磁極面に所定の間隙を介して対向する複数のティースを設けた電機子コアおよびティースに巻回されたコイルからなる可動子とを備え、固定子と可動子とを摺動自在に支持したリニアモータであって、可動子の摺動方向に垂直でかつ磁極面に並行な方向を積層方向とし、ティースの先端部は、摺動方向に張り出された張り出し部を有し、少なくとも電機子コアの摺動方向の両端に設けられたティースの先端部は、積層方向に対して複数の領域に分けられ、隣り合う領域間で摺動方向の少なくとも一方の張り出し部の張り出し量を異ならせたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係るリニアモータは、少なくとも電機子コアの摺動方向の両端に設けられたティースの先端部が、積層方向に対して複数の領域に分けられ、隣り合う領域間で摺動方向の少なくとも一方の張り出し部の張り出し量を異ならせたので、装置サイズを大きくすることなく、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１におけるリニアモータの断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電機子コアの斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１における段スキューの理論的効果を段スキュー角毎に計算した結果である。
【図４】この発明の実施の形態１における段スキュー角３０°とした場合のコギング推力波形を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１における段スキュー角３０°とした場合のコギング推力を次数分解した結果を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における段スキュー角４５°とした場合のコギング推力波形を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における段スキュー角４５°とした場合のコギング推力を次数分解した結果を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２におけるリニアモータの断面図である。
【図９】この発明の実施の形態２における電機子コアの斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態２におけるコギング推力波形を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２におけるコギング推力を次数分解した結果を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態３におけるリニアモータの断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３におけるコギング推力を次数分解した結果を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態４におけるリニアモータの断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態４におけるコギング推力を次数分解した結果を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態５におけるリニアモータの断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態５におけるコギング推力を次数分解した結果を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態６における電機子コアの斜視図である。
【図１９】この発明の実施の形態６における電機子コアに働く磁気吸引力の説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態７における電機子コアの斜視図である。
【図２１】この発明の実施の形態８における電機子コアの斜視図である。
【図２２】この発明の実施の形態８におけるティースの先端部の外観図である。
【図２３】この発明の実施の形態８における段スキューの理論的効果を段スキュー角毎に計算した結果である。
【図２４】この発明の実施の形態９における電機子コアの斜視図である。
【図２５】この発明の実施の形態９におけるティースの先端部の外観図である。
【図２６】この発明の実施の形態９における段スキューの理論的効果を段スキュー角毎に計算した結果である。
【図２７】この発明の実施の形態１０における電機子コアの斜視図である。
【図２８】この発明の実施の形態１０における段スキューの理論的効果を段スキュー角毎に計算した結果である。
【図２９】この発明の実施の形態１１における電機子コアの斜視図である。
【図３０】この発明の実施の形態１２における電機子コアの斜視図である。
【図３１】この発明の実施の形態１３における電機子コアの斜視図である。
【図３２】この発明の実施の形態１３における別の電機子コアの斜視図である。
【図３３】この発明の実施の形態１３における別の電機子コアの斜視図である。
【図３４】この発明の実施の形態１３における別の電機子コアの斜視図である。
【図３５】この発明の実施の形態におけるティース先端部の張り出し部の形状を切り欠きとした断面図。
【図３６】この発明を相殺型リニアモータに適用した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１，３０，４０，５０，６０，１００  リニアモータ、１１，１１１  固定子、１２  界磁コア、１３  永久磁石、２１，３１，４１，５１，６１，１２１  可動子、２２，３２，４２，５２，６２，７２，８２，２０２，２１２，２２２，２３２，２４２，２５２，２６２，２７２，２８２  電機子コア、２３  コイル、２４，３５，３６，４４，４５，４６，５５，５６，６５，６６，７４，７８，２０４，２１４，２２４，２３５，２３６，２４５，２４６，２５４，２６４，２７５，２７６，２８５，２８６  ティース、２４ａ，２４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ，６５ａ，６５ｂ，６６ａ，６６ｂ，７４ａ，７４ｃ，７４ｅ，８４ａ〜８４ｂ，２０４ａ〜２０４ｃ，２１４ａ〜２１４ｄ，２３５ａ〜２３５ｃ，２３６ａ〜２３６ｃ，２５４ａ〜２５４ｆ，２７５ａ〜２７５ｆ  コアブロック。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１を示すリニアモータの断面図である。図１において、リニアモータ１は、固定子１１と可動子２１とによって構成されている。本実施の形態では、４極６ティース構成を例示しているが、いずれの極数・ティース数の組合せであってもよい。固定子１１および可動子２１は、互いに摺動自在となるように所定のギャップを設けて支持されている。可動子２１が固定子１１に対して摺動する方向を摺動方向とする。固定子１１は、界磁コア１２と界磁磁極である永久磁石１３とによって構成されている。複数の永久磁石１３は、摺動方向に隣り合う磁極が交互に異極となるように界磁コア１２に直線状に配列されている。永久磁石１３の配置ピッチを磁極ピッチτとする。また、可動子２１は、永久磁石１３の磁極面に所定の間隙を介して対向する複数のティース２４を有する電機子コア２２と、これらのティース２４に巻回されたコイル２３とによって構成されている。なお、ティース２４に対向する永久磁石１３の面を磁極面とし、摺動方向と垂直でかつ磁極面と並行な方向をＡ方向（積層方向）とする。【００１５】
図２は、図１で示した電機子コア２２の斜視図である。電機子コア２２には、ティース２４が設けられ、ティース２４の先端部には、可動子２１の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、それぞれのティース２４の先端部は、可動子２１の摺動方向に垂直でかつ永久磁石１３の磁極面に並行な方向であるＡ方向に対して複数の領域である２つのコアブロックにそれぞれ分けられており、一方を第１のコアブロック２４ａ、他方を第２のコアブロック２４ｂとする。隣り合う領域間である第１のコアブロック２４ａと第２のコアブロック２４ｂとの間で摺動方向の両方の張り出し部の張り出し量が異なっている。つまり、ティースの先端部の張り出し部をコアブロック２４ａ，２４ｂによって異なる形状としている。ここでは、このような構成を段スキューとする。なお、本実施の形態において、第１のコアブロック２４ａのＡ方向の長さＬ１と第２のコアブロック２４ｂのＡ方向の長さＬ２との関係がＬ１：Ｌ２＝１：１となるようにそれぞれの長さを決めているが、これ以外の関係であってもよい。【００１６】
第１のコアブロック２４ａにおいては、ティースの先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＡ、他方の側の張り出し量をＢとしている。第２のコアブロック２４ｂにおいては、ティースの先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＣ、他方の側の張り出し量Ｄとしている。ここで、張り出し量の差分を式（１）、式（２）により電気角に直したものを段スキュー角θ１およびθ２とする。【００１７】
θ１＝（Ａ−Ｃ）×１８０°／τ  −−−（１）
θ２＝（Ｄ−Ｂ）×１８０°／τ  −−−（２）
段スキュー角θ１およびθ２を、適切な角度に設定することで、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。本実施の形態では、可動子２１を構成する複数のティースの先端部全てに同一の段スキュー角を設けている。【００１８】
図３は、段スキューの理論的効果を段スキュー角毎に計算した結果であり、段スキューが構成されない段スキュー角０°の場合（すなわちＡ＝Ｃ、Ｂ＝Ｄの場合）の成分を１としたとき、コギングの各次数の成分の比率を示す。図３の表で、マイナスの符号がついた箇所は、コギング波形の位相が反転することを示している。段スキュー角を構成することによって、段スキュー角に応じてコギングの各次数の成分を図３の表に示した比率で低減することができる。【００１９】
図４に、段スキュー角θ１＝θ２＝３０°とした場合におけるコギング推力波形の例を示す。図４において、横軸は電気角、縦軸はコギング波形の大きさである。縦軸の大きさは各波形を相対的に比較すればよいので任意である。このコギング推力波形は、磁界解析による計算結果である。本実施の形態では、固定子１１の極数と可動子２１のティース数との組合せが４極６ティースであるので、スロットコギング推力として６次成分が生じる。ここで、図３の表に示すように、段スキュー角を３０°に設定すると、６次成分をほぼゼロにすることができるような効果が期待できる。【００２０】
図４において、第１のコアブロック２４ａ群が生じるコギング推力ＦＣ１と、第２のコアブロック２４ｂ群が生じるコギング推力ＦＣ２とを分けて表示しており、ＦＣ１とＦＣ２とを合成することによりトータルのコギング推力ＦＣＴが得られる。図４には、段スキューを適用しない場合のコギング推力ＦＣＯも示している。トータルのコギング推力ＦＣＴとコギング推力ＦＣＯとを比べると、段スキューを適用することによってコギング推力が小さくなっていることが分かる。【００２１】
図５に、図４に示した段スキュー角θ１＝θ２＝３０°とした場合のトータルのコギング推力ＦＣＴと段スキューを適用しない場合のコギング推力ＦＣＯとをそれぞれ次数分解した結果を示す。図５において、横軸は各次数、縦軸はコギング成分の大きさである。図５において、段スキュー角θ１＝θ２＝３０°の段スキューを適用することによって、段スキューを適用しない場合に比べて、２次成分は０．８８４倍、４次成分は０．４９７倍、６次成分は０．０６５倍（ほぼゼロ）、１２次成分は−０．９８４倍となっている。スロットコギング推力として生じる６次成分がほぼゼロに低減できるだけでなく、全体としてスロットコギング推力（６次成分）以外の次数成分も低減できている。このため、スロットコギング推力が低減できると共に、可動子の端効果によって生じるコギング推力を同時に低減できることがわかる。なお、これらのコギング推力ＦＣＯに対するトータルのコギング推力ＦＣＴの各次数の倍率は、図３の表における段スキュー角３０°に示した倍率とほぼ一致している。【００２２】
図６は、段スキュー角θ１＝θ２＝４５°とした場合におけるコギング推力波形の例を示す。図６において、第１のコアブロック２４ａ群が生じるコギング推力ＦＣ１と、第２のコアブロック２４ｂ群が生じるコギング推力ＦＣ２とを分けて表示しており、ＦＣ１とＦＣ２とを合成することによりトータルのコギング推力ＦＣＴが得られる。図６には、図４と同様に段スキューを適用しない場合のコギング推力ＦＣＯも示している。トータルのコギング推力ＦＣＴとコギング推力ＦＣＯとを比べると、段スキューを適用することによって段スキューを適用することによってスロットコギング推力の他、端効果によるコギング推力も小さくなっていることが分かる。【００２３】
図７は、図６に示した段スキュー角θ１＝θ２＝４５°とした場合のトータルのコギング推力ＦＣＴと段スキューを適用しない場合のコギング推力ＦＣＯとをそれぞれ次数分解した結果を示す。図７において、段スキュー角θ１＝θ２＝４５°の段スキューを適用することによって、段スキューを適用しない場合に比べて、２次成分は０．７６７倍、４次成分は０．２５０倍、６次成分は−０．６７７倍、１２次成分は−０．０７０倍となっている。スロットコギング推力として生じる６次成分を低減できるだけでなく、全体としてスロットコギング推力（６次成分）以外の次数成分も低減できている。このため、スロットコギング推力が低減できると共に、可動子の端効果によって生じるコギング推力を同時に低減できることがわかる。なお、これらのコギング推力ＦＣＯに対するトータルのコギング推力ＦＣＴの各次数の倍率は、図３の表における段スキュー角４５°に示した倍率とほぼ一致している。【００２４】
なお、段スキュー角を決定するにあたって、隣り合うコアブロック（領域）のうちの一方のコアブロックである第１のコアブロック２４ａにおける摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量Ａと隣り合うコアブロックのうちの他方のコアブロックである第２のコアブロック２４ｂにおける摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量Ｄとを同一とし、さらに、第１のコアブロック２４ａにおける摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量Ｂと第２のコアブロック２４ｂにおける摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量Ｃとを同一とすることが望ましい。つまり、張り出し量Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、Ａ＝ＤかつＢ＝Ｃの関係を満たすように設定したほうが望ましい。このような構成によって、第１のコアブロック２４ａを反転すれば、第１のコアブロック２４ａと第２のコアブロック２４ｂとの形状が同一形状となるため、部品を共通化できるので、部品点数が低減できる。【００２５】
以上のように、電機子コア２２を摺動方向と垂直で永久磁石１３の磁極面と並行な方向に２つのコアブロック２４ａ，２４ｂに分け、それぞれのティースの先端部の張り出し部の長さが異なる形状とし、段スキュー角を所望の値に設定することにより、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。また、固定子を片側に１つしか備えていない対向型リニアモータにおいても、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。【００２６】
実施の形態２．
図８は、この発明を実施するための実施の形態２を示すリニアモータの断面図である。本実施の形態のリニアモータ３０は、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ外側のみに段スキューを設けないという点で実施の形態１と異なっている。図８において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の態様は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。【００２７】
図９は、図８で示した電機子コア３２の斜視図である。電機子コア３２には、ティース２４，３５，３６が設けられ、それぞれのティース２４，３５，３６の先端部には、可動子３１の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース２４，３５，３６の先端部は、可動子３１の摺動方向に垂直でかつ永久磁石１３の磁極面に並行な方向であるＡ方向に対して複数の領域である２つのコアブロックにそれぞれ分けられている。ここで、一方を第１のコアブロック２４ａ，３５ａ，３６ａ、他方を第２のコアブロック２４ｂ，３５ｂ，３６ｂとする。なお、電機子コア３２の摺動方向の両端に設けられた２つのティース３５，３６以外の内側のティ−ス２４の先端部には、実施の形態１に示したものと同様に摺動方向の両側の張り出し部に段スキューが設けられている。【００２８】
また、両端のティース３５，３６の先端部の内側（隣にティースが有る側）には実施の形態１に示したものと同様に、張り出し部に段スキューが設けられている。一方、両端のティース３５，３６の先端部の外側（隣にティースが無い側）における張り出し部の形状は、Ａ方向に隣り合う領域であるコアブロック間で同一形状としている。つまり、隣り合う領域間である第１のコアブロック３５ａ（３６ａ）と第２のコアブロック３５ｂ（３６ｂ）との間で摺動方向の少なくとも一方の張り出し部の張り出し量が異なっている。このため、摺動方向の両端に位置する２つのティース３５，３６の先端部のそれぞれ外側（隣にティースが無い側）には段スキューが設けられていない。【００２９】
図１０に、このような構成のリニアモータ３０における、段スキュー角θ１＝θ２＝３０°とした場合におけるコギング推力波形の例を示す。また、図１１に図１０に示した段スキュー角θ１＝θ２＝３０°とした場合のトータルのコギング推力ＦＣＴと段スキューを適用しない場合のコギング推力ＦＣＯとをそれぞれ次数分解した結果を示す。図１０および図１１に示すように、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ外側のみに段スキューを設けない構成にすることによって、全てのティースの先端部に同じように段スキューを設け構成に比べ、コギング推力が低減し、特にコギング推力の２次成分を低減することができる。【００３０】
このことから、図３の表に示すように、段スキュー角として６０°以下の角度を選択すると、コギング推力の２次成分をほとんど低減できない。しかしながら、本実施の形態のような段スキューの構成にすることによって、段スキュー角として６０°以下の小さい角度を選んでもトータルのコギング推力を小さくできる。なお、好ましくは、コギング推力の４次成分や６次成分も低減できる段スキュー角として２５°〜５０°を選択することが望ましい。【００３１】
実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３のリニアモータを示す断面図である。本実施の形態のリニアモータ４０は、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ内側のみに段スキューを設けたという点で実施の形態１と異なっている。図１２において、電機子コア４２には、ティース４４，４５，４６が設けられ、ティース４４，４５，４６の先端部には、可動子４１の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、電機子コア４２の摺動方向の両端に設けられたティース４５，４６の先端部は、可動子４１の摺動方向に垂直でかつ永久磁石１３の磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して複数の領域である２つのコアブロックにそれぞれ分けられており、一方を第１のコアブロック４５ａ，４６ａ、他方を第２のコアブロック４５ｂ，４６ｂとする。【００３２】
隣り合う領域間である第１のコアブロック４５ａと第２のコアブロック４５ｂとの間で摺動方向の内側（隣にティースが有る側）の張り出し部の張り出し量が異なっている。同様に、第１のコアブロック４６ａと第２のコアブロック４６ｂとの間で摺動方向の内側の張り出し部の張り出し量が異なっている。つまり、摺動方向の両端に位置する２つのティース４５，４６の先端部のそれぞれ内側には段スキューが設けられている。一方、両端のティース４５，４６の先端部の外側（隣にティースが無い側）における張り出し部の形状は、Ａ方向に隣り合うコアブロック間で同一形状としている。つまり、摺動方向の両端に位置する２つのティース４５，４６の先端部のそれぞれ外側には段スキューが設けられていない。なお、摺動方向の両端に位置する２つのティース４５，４６以外の内側のティ−ス４４の先端部には段スキューを設けない構成であり、張り出し部の形状をＡ方向に隣り合うコアブロック間で同一形状としている。【００３３】
図１３に、このような構成のリニアモータ４０における、段スキュー角θ１＝θ２＝３０°とした場合のトータルのコギング推力ＦＣＴと段スキューを適用しない場合のコギング推力ＦＣＯとをそれぞれ次数分解した結果を示す。図１３に示すように、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ内側のみに段スキューを設けた構成は、段スキューを設けない構成に比べ、コギング推力の８次成分をほぼゼロにすることができる。【００３４】
実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４のリニアモータを示す断面図である。本実施の形態のリニアモータ５０は、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ内側の段スキューのみ他の段スキューと段スキュー角が異なるという点で実施の形態１と異なっている。電機子コア５２には、ティース２４，５５，５６が設けられ、ティース２４，５５，５６の先端部には、可動子５１の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース２４，５５，５６の先端部は、可動子５１の摺動方向に垂直でかつ永久磁石１３の磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して複数の領域である２つのコアブロックにそれぞれ分けられており、一方を第１のコアブロック２４ａ，５５ａ，５６ａ、他方を第２のコアブロック２４ｂ，５５ｂ，５６ｂとする。そして、電機子コア５２の摺動方向の両端に設けられた２つのティース５５，５６以外の内側のティ−ス２４の先端部には、実施の形態１に示したものと同様に、両側の張り出し部に段スキューが設けられている。また、両端のティース５５，５６の先端部の外側（隣にティースが無い側）についても、片側だけであるが、実施の形態１に示したものと同様に、張り出し部に段スキューが設けられている。【００３５】
一方、両端のティース５５，５６の先端部における摺動方向の内側（隣にティースが有る側）の張り出し部は、両端以外に設けられたティース２４の先端部における張り出し部および両端のティース５５，５６の先端部における摺動方向の外側の張り出し部に対して、複数の領域である２つのコアブロック５５ａ，５５ｂ（５６ａ，５６ｂ）のうちの少なくとも一方のコアブロックで張り出し部の張り出し量を異ならせている。つまり、両端のティース５５，５６の内側における張り出し部の形状をＡ方向に隣り合うコアブロック間で異なる形状としているが、他のティースの先端部の張り出し部と比べて、張り出し量を異なるようにしている。このため、摺動方向の両端に位置する２つのティース５５，５６の先端部のそれぞれ内側（隣にティースが有る側）の段スキューのみ他の段スキューと段スキュー角が異なる。【００３６】
このような構成のリニアモータ５０において、実施の形態１の効果と実施の形態３の効果を同時に得ることができる。図１５に、両端に位置する２つのティース５５，５６の先端部の外側の段スキュー角およびの内側のティ−ス２４の先端部の段スキュー角を１５度とし、両端に位置する２つのティース５５，５６の先端部の内側の段スキュー角を３０度とした場合におけるトータルのコギング推力ＦＣＴと、段スキューを適用しない場合におけるコギング推力ＦＣＯとをそれぞれ次数分解した結果を示す。図１５に示すように、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ内側の段スキューのみ他の段スキューと段スキュー角が異なるようにした構成は、段スキューを設けない構成に比べ、コギング推力の８次成分および１２次成分をほぼゼロにすることができる。本実施の形態は、実施の形態１で段スキュー角を１５°とした構成および実施の形態３の構成を併せたような構成になっているが、コギング推力の１２次成分および８次成分がそれぞれキャンセルされており、実施の形態１および実施の形態３の両方の効果を共に得ることができる。【００３７】
実施の形態５．
図１６は、本発明の実施の形態５のリニアモータを示す断面図である。本実施の形態のリニアモータ６０は、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ内側の段スキューのみ他の段スキューと段スキュー角が異なるという点で実施の形態２と異なっている。図１６において、電機子コア６２には、ティース２４，６５，６６が設けられ、ティース２４，６５，６６の先端部には、可動子６１の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース２４，６５，６６の先端部は、可動子６１の摺動方向に垂直でかつ永久磁石１３の磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して複数の領域である２つのコアブロックにそれぞれ分けられている。一方を第１のコアブロック２４ａ，６５ａ，６６ａ、他方を第２のコアブロック２４ｂ，６５ｂ，６６ｂ（図示せず）とする。電機子コア６２の摺動方向の両端に設けられた２つのティース６５，６６以外の内側のティ−ス２４の先端部には、実施の形態１に示したものと同様に、両側の張り出し部に段スキューが設けられている。しかしながら、摺動方向の両端に位置する２つのティース６５，６６の先端部の外側（隣にティースが無い側）においては、実施の形態２に示したものと同様に、張り出し部に段スキューが設けられていない。【００３８】
一方、両端のティース６５，６６の先端部における摺動方向の内側（隣にティースが有る側）の張り出し部は、両端以外に設けられたティース２４の先端部における張り出し部に対して、複数の領域である２つのコアブロック６５ａ，６５ｂ（６６ａ，６６ｂ）のうちの少なくとも一方のコアブロックで張り出し部の張り出し量を異ならせている。つまり、摺動方向の両端に位置する２つのティース６５，６６の先端部においては、摺動方向の内側における張り出し部のＡ方向に隣り合うコアブロック間で異なる形状としているが、他のティースの先端部と比べて、張り出し量を異なるようにしている。つまり、摺動方向の両端に位置する２つのティース６５，６６の先端部のそれぞれ内側の段スキューは、内側のティ−ス２４の先端部の段スキューと段スキュー角が異なる。【００３９】
図１７に、内側のティ−ス２４の先端部の段スキュー角を１５度とし、両端に位置する２つのティース６５，６６の先端部の内側の段スキュー角を３０度とした場合におけるトータルのコギング推力ＦＣＴと、段スキューを適用しない場合におけるコギング推力ＦＣＯとをそれぞれ次数分解した結果を示す。図１７に示すように、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ内側の段スキューのみ他の段スキューと段スキュー角が異なるようにし、２つのティースの先端部のそれぞれ外側に段スキューがない構成は、段スキューを設けない構成に比べ、コギング推力の８次成分および１２次成分に加えて２次成分もほぼゼロにすることができる。【００４０】
実施の形態６．
図１８は、本発明の実施の形態６の電機子コアの斜視図である。本実施の形態は、コアブロックが３つに分かれている点で実施の形態１と異なっている。図１８において、電機子コア７２には、ティース７４が設けられ、ティース７４の先端部には、可動子の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース７４の先端部は、可動子の摺動方向に垂直でかつ磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して３つのコアブロックである第１のコアブロック７４ａ、第２のコアブロック７４ｃ、第３のコアブロック７４ｅに分けられており構成されている。【００４１】
ここで、磁極面に垂直な方向から見て、ティース７４の先端部のＡ方向の両端の中心を通る摺動方向に沿った中心線（Ａ方向の中心線）に対して線対称となるように各コアブロック７４ａ，７４ｃ，７４ｅの摺動方向の幅が調節されている。なお、本実施の形態において、第１のコアブロック７４ａのＡ方向の長さＬ１と第２のコアブロック７４ｃのＡ方向の長さＬ２と第３のコアブロック７４ｅのＡ方向の長さＬ３との関係がＬ１：Ｌ２：Ｌ３＝１：２：１となるようにそれぞれの長さを決めているが、これ以外の関係であってもよい。【００４２】
ここで、ティース７４の先端部を３つのコアブロックに分けた場合に得られる効果について説明する。図１９に示すように、実施の形態１〜５のように電機子コアがＡ方向に２つのコアブロックに分ける場合は、第１のコアブロック２４ａ、第２のコアブロック２４ｂのそれぞれから永久磁石にＡ方向に磁気吸引力が働く。この際、第１のコアブロック２４ａと第２のコアブロック２４ｂとは摺動方向に相対的にずれて配置されている。このため、第１のコアブロック２４ａと第２のコアブロック２４ｂとの境界の中心から見ると、第１のコアブロック２４ａと永久磁石１３との間の磁気吸引力と第２のコアブロック２４ｂと永久磁石１３との間の磁気吸引力とによって、回転力が生じていることになる。この回転力が可動子２１を支持するリニアガイドに伝わると、可動子２１の振動・騒音の原因となり、リニアガイドの寿命を悪化させてしまう場合がある。【００４３】
しかしながら、本実施の形態のように、３つのコアブロックを摺動方向へ交互にずらして配置することによって、３つのコアブロック全体の中心から見ると、３つのコアブロックのそれぞれと永久磁石との間のそれぞれの磁気吸引力が相互にキャンセルするため、リニアガイドに回転力が加わらず、上記のような問題が発生しない。【００４４】
実施の形態７．
図２０は、本発明の実施の形態７の電機子コアの斜視図である。本実施の形態は、コアブロックが５つに分かれている点で実施の形態６と異なっている。図２０において、電機子コア８２には、ティース８４が設けられ、ティース８４の先端部には、可動子の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース８４の先端部は、可動子の摺動方向に垂直でかつ磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して５つのコアブロック８４ａ〜８４ｅに分けられて構成されている。ここで、磁極面に垂直な方向から見て、ティース８４の先端部のＡ方向の両端の中心を通る摺動方向に沿った中心線（Ａ方向の中心線）に対して線対称となるようにコアブロック８４ａ〜８４ｅの摺動方向の幅が調節されている。【００４５】
ここで、追加領域であるコアブロック８４ｂの張り出し量の設定について説明する。コアブロック８４ｂの摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量は、隣り合うコアブロック８４ａ，８４ｃの摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量のうち短い張り出し量（例えばコアブロック８４ｃの張り出し量）とほぼ同一とする。コアブロック８４ｂの摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量は、隣り合うコアブロック８４ａ，８４ｃの摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量のうち短い張り出し量（例えばコアブロック８４ａの張り出し量）とほぼ同一とする。追加領域であるコアブロック８４ｄの張り出し量も同様に設定する。すなわち、第１のコアブロック８４ａ、第３のコアブロック８４ｃ、第５のコアブロック８４ｅのティースの先端部の張り出し部のうち、短い方を両端に備えたコアブロックを第２のコアブロック８４ｂ、第４のコアブロック８４ｄとして挿入した構成となっている。【００４６】
実施の形態６で示したティースの先端部を３つに分けた構成では、図１８に示すように、ティース７４の先端部のコアブロック７４ｃの張り出し部と隣のティースの先端部のコアブロック７４ａの張り出し部とが近接している。同様に、ティース７４の先端部のコアブロック７４ｃの張り出し部と隣のティースの先端部のコアブロック７４ｅの張り出し部とが近接している。これにより、隣接ティース間の張り出し部による近接箇所で磁束が漏れてリニアモータの効率が悪くなってしまう。【００４７】
これに対し、本実施の形態のように、第２のコアブロック８４ｂ、第４のコアブロック８４ｄを挿入することで、例えば、ティース８４１の先端部のコアブロック８４ｃの張り出し部と隣のティース８４２の先端部のコアブロック８４ａの張り出し部との距離を長くすることができるので、漏れ磁束を低減でき、リニアモータの効率を高めることができる。【００４８】
好ましくは、次のように各コアブロック８４ａ〜８４ｅを設置したほうがよい。図２０に示すように、第一ティース８４１の摺動方向に隣り合うティースを第二ティース８４２とし、第一ティース８４１の先端部における追加領域であるのコアブロック８４ｄを挟んで隣り合う２つのコアブロック８４ｃ，８４ｅの張り出し部のうちの第二ティース８４２側へ突出するコアブロック８４ｃの張り出し部を第一張り出し部とする。第一ティース８４１のコアブロック８４ｄに対応する第二ティース８４２のコアブロック８４ｄを挟んで隣り合う２つのコアブロック８４ｃ，８４ｅの張り出し部のうちの第一ティース８４１へ突出するコアブロック８４ｅの張り出し部を第二張り出し部とする。そして、対向する第一張り出し部と第二張り出し部との最短距離をＴ１とし、第一ティースと第二ティースとの間の摺動方向スロット開口幅をＴ２とした場合に、Ｔ１≧Ｔ２の関係を満たすように各コアブロック８４ａ〜８４ｅを設置する。このように構成より、隣接するティース間の漏れ磁束を低減でき、高効率なリニアモータを得ることができる。【００４９】
実施の形態８．
図２１は、本発明の実施の形態８の電機子コアの斜視図である。本実施の形態は、コアブロックが３つに分かれている点で実施の形態１と異なっており、各ブロックの張り出し部の張り出し量が、可動子の摺動方向に垂直でかつ磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に沿って単調に長く又は短くなっている点で実施の形態６と異なる。また、図２２は、磁極面に垂直な方向から見たティースの先端部の外観図である。図２１において、電機子コア２０２には、ティース２０４が設けられ、ティース２０４の先端部には、可動子の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース２０４の先端部は、Ａ方向に対して複数の領域である３つのコアブロックにそれぞれ分けられている３段スキュー構造で、それぞれ第１のコアブロック２０４ａ、第２のコアブロック２０４ｂ、第３のコアブロック２０４ｃとする。ここで、第１のコアブロック２０４ａは、複数の領域のうちの積層方向の一端の領域であり、第３のコアブロック２０４ｃは、複数の領域のうちの積層方向の他端の領域である。【００５０】
隣り合う領域間である第１のコアブロック２０４ａと第２のコアブロック２０４ｂとの間、第２のコアブロック２０４ｂと第３のコアブロック２０４ｃとの間で、それぞれ摺動方向の両方の張り出し部の張り出し量が異なっている。つまり、ティース２０４の先端部の張り出し部をコアブロック２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃによって異なる形状としている。なお、本実施の形態において、第１のコアブロック２０４ａのＡ方向の長さＬ１と第２のコアブロック２０４ｂのＡ方向の長さＬ２と第３のコアブロック２０４ｃのＡ方向の長さＬ３との関係がＬ１：Ｌ２：Ｌ３＝１：１：１となるようにそれぞれの長さを決めているが、これ以外の関係であってもよい。【００５１】
図２２に示すように、第１のコアブロック２０４ａにおいては、ティース２０４の先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＡ、他方の側の張り出し量をＢとしている。第２のコアブロック２０４ｂにおいては、ティース２０４の先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＥ、他方の側の張り出し量をＦとしている。第３のコアブロック２０４ｃにおいては、ティース２０４の先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＣ、他方の側の張り出し量をＤとしている。図２２では、一方の側の張り出し量の関係をＡ＞Ｅ＞Ｃとし、他方の側の張り出し量の関係をＢ＜Ｆ＜Ｄとしているが、一方の側の張り出し量の関係をＡ＜Ｅ＜Ｃとし、他方方の側の張り出し量の関係をＢ＞Ｆ＞Ｄとしてもよい。ここで、張り出し量の差分を実施の形態１で示した式（１）、式（２）により電気角に直したものを段スキュー角θ１およびθ２とする。【００５２】
段スキュー角θ１およびθ２を、適切な角度に設定することで、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。本実施の形態では、電機子コア２０２を構成する複数のティース２０４の先端部全てに同一の段スキュー角を設けている。なお、本実施の形態では、各コアブロック２０４ａ〜２０４ｃ間での張り出し量の差分が均等になるように、第２のコアブロック２０４ｂの張り出し量をそれぞれ、Ｅ＝（Ａ＋Ｃ）／２、Ｆ＝（Ｂ＋Ｄ）／２に設定している。【００５３】
図２３は、段スキューの理論的効果を段スキュー角毎に計算した結果であり、段スキューが構成されない段スキュー角０°の場合（すなわちＡ＝Ｅ＝Ｃ、Ｂ＝Ｆ＝Ｄの場合）の成分を１としたとき、コギングの各次数の成分の比率を示す。図２３の表で、マイナスの符号がついた箇所は、コギング波形の位相が反転することを示している。段スキュー角を構成することによって、段スキュー角に応じてコギングの各次数の成分を図２３の表に示した比率で低減することができる。図２３の表からわかるように、ティース２０４の先端部を３段スキュー構造にしたことによって、実施の形態１の構成に比べて、特に段スキュー角３０°付近でコギングの６次〜１６次成分の低減効果が大きくなる。【００５４】
なお、段スキュー角を決定するにあたって、第１のコアブロック２０４ａにおける摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量Ａと第３のコアブロック２０４ｃにおける摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量Ｄとを同一とし、さらに、第１のコアブロック２０４ａにおける摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量Ｂと第３のコアブロック２０４ｃにおける摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量Ｃとを同一とすることが望ましい。つまり、張り出し量Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、Ａ＝ＤかつＢ＝Ｃの関係を満たすように設定したほうが望ましい。このような構成によって、第１のコアブロック２０４ａを反転すれば、第１のコアブロック２０４ａと第３のコアブロック２０４ｃとの形状が同一形状となるため、部品を共通化できるので、部品点数が低減できる。【００５５】
以上のように、ティース２０４の先端部を３つのコアブロック２０４ａ，２０４ｂ、２０４ｃに分け、それぞれのティース２０４の先端部の張り出し部の長さが異なるような形状とし、段スキュー角を所望の値に設定することにより、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。また、固定子を片側に１つしか備えていない対向型リニアモータにおいても、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。【００５６】
実施の形態９．
図２４は、本発明の実施の形態９の電機子コアの斜視図である。本実施の形態は、コアブロックが４つに分かれている点で実施の形態８と異なる。また、図２５は、磁極面に垂直な方向から見たティースの先端部の外観図である。図２４において、電機子コア２１２には、ティース２１４が設けられ、ティース２１４の先端部には、可動子の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース２１４の先端部は、可動子の摺動方向に垂直でかつ磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して複数の領域である４つのコアブロックにそれぞれ分けられている４段スキュー構造で、それぞれ第１のコアブロック２１４ａ、第２のコアブロック２１４ｂ、第３のコアブロック２１４ｃ、第４のコアブロック２１４ｄとする。ここで、第１のコアブロック２１４ａは、複数の領域のうちの積層方向の一端の領域であり、第４のコアブロック２１４ｄは、複数の領域のうちの積層方向の他端の領域である。【００５７】
隣り合う領域間である第１のコアブロック２１４ａと第２のコアブロック２１４ｂとの間、第２のコアブロック２１４ｂと第３のコアブロック２１４ｃとの間、第３のコアブロック２１４ｃと第４のコアブロック２１４ｄとの間で、それぞれ摺動方向の両方の張り出し部の張り出し量が異なっている。つまり、ティース２１４の先端部の張り出し部をコアブロック２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄによって異なる形状としている。なお、本実施の形態において、第１のコアブロック２１４ａのＡ方向の長さＬ１と第２のコアブロック２１４ｂのＡ方向の長さＬ２と第３のコアブロック２１４ｃのＡ方向の長さＬ３と第４のコアブロック２１４ｄのＡ方向の長さＬ４との関係がＬ１：Ｌ２：Ｌ３：Ｌ４＝１：１：１:１となるようにそれぞれの長さを決めているが、これ以外の関係であってもよい。【００５８】
図２５に示すように、第１のコアブロック２１４ａにおいては、ティース２１４の先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＡ、他方の側の張り出し量をＢとしている。第２のコアブロック２１４ｂにおいては、ティース２１４の先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＥ、他方の側の張り出し量をＦとしている。第３のコアブロック２１４ｃにおいては、ティース２１４の先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＧ、他方の側の張り出し量をＨとしている。第４のコアブロック２１４ｄにおいては、ティース２１４の先端部における摺動方向の一方の側の張り出し量をＣ、他方の側の張り出し量をＤとしている。図２５では、一方の側の張り出し量の関係をＡ＞Ｅ＞Ｇ＞Ｃとし、他方方の側の張り出し量の関係をＢ＜Ｆ＜Ｈ＜Ｄとしているが、一方の側の張り出し量の関係をＡ＜Ｅ＜Ｇ＜Ｃとし、他方の側の張り出し量の関係をＢ＞Ｆ＞Ｈ＞Ｄとしてもよい。ここで、張り出し量の差分を実施の形態１で示した式（１）、式（２）により電気角に直したものを段スキュー角θ１およびθ２とする。【００５９】
段スキュー角θ１およびθ２を、適切な角度に設定することで、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。本実施の形態では、電機子コア２１２を構成する複数のティース２１４の先端部全てに同一の段スキュー角を設けている。なお、本実施の形態では、各コアブロック２１４ａ〜２１４ｄ間での張り出し量の差分が均等になるように、第２および第３のコアブロック２１４ｂ，２１４ｃの張り出し量をそれぞれ、Ｅ＝（２×Ａ＋Ｃ）／３、Ｇ＝（Ａ＋２×Ｃ）／３、Ｆ＝（２×Ｂ＋Ｄ）／３、Ｈ＝（Ｂ＋２×Ｄ）／３に設定している。【００６０】
図２６は、段スキューの理論的効果を段スキュー角毎に計算した結果であり、段スキューが構成されない段スキュー角０°の場合（すなわちＡ＝Ｅ＝Ｇ＝Ｃ、Ｂ＝Ｆ＝Ｈ＝Ｄの場合）の成分を１としたとき、コギングの各次数の成分の比率を示す。図２６の表で、マイナスの符号がついた箇所は、コギング波形の位相が反転することを示している。段スキュー角を構成することによって、段スキュー角に応じてコギングの各次数の成分を図２６の表に示した比率で低減することができる。図２６の表からわかるように、ティース２１４の先端部を４段スキュー構造にしたことによって、実施の形態１の構成に比べて、特に段スキュー角３０°〜４５°の領域においてコギングの６次〜１６次成分の低減効果が大きくなる。【００６１】
なお、段スキュー角を決定するにあたって、第１のコアブロック２１４ａにおける摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量Ａと第４のコアブロック２１４ｄにおける摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量Ｄとを同一とし、さらに、第１のコアブロック２１４ａにおける摺動方向の他方の張り出し部の張り出し量Ｂと第４のコアブロック２１４ｄにおける摺動方向の一方の張り出し部の張り出し量Ｃとを同一とすることが望ましい。同様に、第２のコアブロック２１４ｂの張り出し量Ｅと第３のコアブロック２１４ｃの張り出し量Ｈとを同一とし、さらに、第２のコアブロック２１４ｂの張り出し量Ｆと第３のコアブロック２１４ｃの張り出し量Ｇとを同一とすることが望ましい。つまり、張り出し量Ａ〜Ｈが、Ａ＝Ｄ，Ｂ＝Ｃ，Ｅ＝Ｈ，Ｆ＝Ｇの関係を満たすように設定したほうが望ましい。このような構成によって、第１のコアブロック２１４ａを反転すれば、第１のコアブロック２１４ａと第４のコアブロック２１４ｄとの形状が同一形状となり、第２のコアブロック２１４ｂを反転すれば、第２のコアブロック２１４ｂと第３のコアブロック２１４ｃとの形状が同一形状となるため、部品を共通化できるので、部品点数が低減できる。【００６２】
以上のように、ティース２１４の先端部を４つのコアブロック２１４ａ，２１４ｂ、２１４ｃ，２１４ｄに分け、それぞれのティース２１４の先端部の張り出し部の長さが異なる形状とし、段スキュー角を所望の値に設定することにより、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。また、固定子を片側に１つしか備えていない対向型リニアモータにおいても、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。【００６３】
実施の形態１０．
図２７は、本発明の実施の形態１０の電機子コアの斜視図である。本実施の形態は、各ティースの先端部が多数のコアブロックよって分割され、各ティースの先端部の可動子方向の両側部が、可動子の摺動方向に垂直でかつ磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して傾斜するように形成された斜めスキュー構造となっている点が実施の形態１と異なる。図２７において、電機子コア２２２には、ティース２２４が設けられている。ティース２２４の先端部は、複数の領域である多数のコアブロックにそれぞれ分けられ、可動子の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。多数のコアブロックの隣り合うコアブロック同士の間で、張り出し部の張り出し量が異なっているので、ティース２２４の先端部の張り出し部の輪郭線はＡ方向に対して略傾斜している。つまり、ティース２２４の先端部の摺動方向の端部は、Ａ方向に対して傾斜する斜めスキュー構造になっている。なお、電機子コアを積層鋼鈑で作製する場合には、コアブロックに相当する１枚〜数枚の鋼鈑の張り出し量を少しずつ変化させ、積層することで、斜めスキュー構造を有する電機子コアを得ることができる。【００６４】
図２７に示すように、ティース２２４の先端部における摺動方向の一方の側のＡ方向の一端の張り出し量をＡ、Ａ方向の他端の張り出し量をＣとし、ティース２２４の先端部における摺動方向の他方の側のＡ方向の一端の張り出し量をＢ、Ａ方向の他端の張り出し量をＤとしている。ここで、張り出し量の差分を式（３）、式（４）により電気角に直したものを斜めスキュー角θ１’およびθ２’とする。【００６５】
θ１’＝（Ａ−Ｃ）×１８０°／τ  −−−（３）
θ２’＝（Ｄ−Ｂ）×１８０°／τ  −−−（４）
斜めスキュー角θ１’およびθ２’を、適切な角度に設定することで、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。本実施の形態では、電機子コア２２２を構成する複数のティース２２４の先端部全てに同一の斜めスキュー角を設けている。【００６６】
図２８は、斜めスキューの理論的効果を斜めスキュー角毎に計算した結果であり、斜めスキューが構成されない斜めスキュー角０°の場合（すなわちＡ＝Ｃ、Ｂ＝Ｄの場合）の成分を１としたとき、コギングの各次数の成分の比率を示す。図２８の表で、マイナスの符号がついた箇所は、コギング波形の位相が反転することを示している。斜めスキュー角を構成することによって、斜めスキュー角に応じてコギングの各次数の成分を図２８の表に示した比率で低減することができる。図２８の表からわかるように、ティース２２４の先端部を斜めスキュー構造にしたことによって、実施の形態１の構成に比べて、特に斜めスキュー角３０°〜４５°の領域でコギングの６次〜１６次成分の低減効果が大きくなる。【００６７】
以上のように、ティース２２４の先端部を多数のコアブロックによって斜めスキュー構造にすることにより、斜めスキュー角を所望の値に設定することにより、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。また、固定子を片側に１つしか備えていない対向型リニアモータにおいても、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。【００６８】
実施の形態１１．
図２９は、本発明の実施の形態１１の電機子コアの斜視図である。本実施の形態の電機子コアは、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ外側のみに段スキューを設けないという点で実施の形態８と異なっている。【００６９】
図２９において、電機子コア２３２には、ティース２０４，２３５，２３６が設けられ、それぞれのティース２０４，２３５，２３６の先端部には、可動子の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース２０４，２３５，２３６の先端部は、可動子の摺動方向に垂直でかつ永久磁石の磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して複数の領域である３つのコアブロックにそれぞれ分けられている３段スキュー構造である。それぞれのコアブロックは、第１のコアブロック２０４ａ，２３５ａ，２３６ａ、第２のコアブロック２０４ｂ，２３５ｂ，２３６ｂ、第３のコアブロック２０４ｃ，２３５ｃ，２３６ｃとする。なお、電機子コア２３２の摺動方向の両端に設けられた２つのティース２３５，２３６以外の内側のティ−ス２０４の先端部には、実施の形態８に示したものと同様に摺動方向の両側に張り出し部が設けられており、３段スキュー構造となっている。【００７０】
ここで、両端のティース２３５，２３６の先端部の内側（隣にティースが有る側）には実施の形態８に示したものと同様に、張り出し部が設けられているが、両端のティース２３５，２３６の先端部の外側（隣にティースが無い側）における張り出し部の形状は、Ａ方向に隣り合う領域であるコアブロック間で同一形状としている。つまり、隣り合う領域間である第１のコアブロック２３５ａ（２３６ａ）と第２のコアブロック２３５ｂ（２３６ｂ）との間、および第２のコアブロック２３５ｂ（２３６ｂ）と第３のコアブロック２３５ｃ（２３６ｃ）との間で摺動方向の少なくとも一方の張り出し部の張り出し量が異なっている。このため、摺動方向の両端に位置する２つのティース２３５，２３６の先端部のそれぞれ外側（隣にティースが無い側）には張り出し部が設けられておらず、段スキュー構造となっていない。【００７１】
このように、摺動方向の両端に位置する２つのティース２３５，２３６の先端部のそれぞれ外側のみに段スキューを設けない構成にすることによって、全てのティースの先端部に同じように段スキューを設けた構成に比べ、コギング推力が低減し、特にコギング推力の２次成分を低減することができる。また、ティース２０４，２３５，２３６の先端部を３段スキュー構造にしたことによって、実施の形態２の構成に比べて、特に段スキュー角３０°付近でコギングの６次〜１６次成分の低減効果が大きくなる。【００７２】
なお、本実施の形態では、ティースの先端部を３段スキュー構造としたが、ティースの先端部を実施の形態９で示した４段スキュー構造、実施の形態１０で示した斜めスキュー構造として、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ外側（隣にティースが無い側）にはスキュー構造が設けられていない構成にしてもよい。このような構成によって、さらに段スキュー角３０°〜４５°の領域でコギングの６次〜１６次成分の低減が大きくなるという効果が得られる。【００７３】
実施の形態１２．
図３０は、本発明の実施の形態１２の電機子コアの斜視図である。本実施の形態の電機子コアは、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ外側のみにスキューを設けず、かつ、張り出し部の形状をマイナスの突部である切り欠いた形状とした点で実施の形態１０と異なっている。【００７４】
図３０において、電機子コア２４２には、ティース２２４，２４５，２４６が設けられている。それぞれのティース２２４，２４５，２４６の先端部は、複数の領域である多数のコアブロックにそれぞれ分けられ、可動子の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。多数のコアブロックの隣り合うコアブロック同士の間で、張り出し部の張り出し量が異なっているので、ティース２２４，２４５，２４６の先端部の張り出し部の輪郭線はＡ方向に対して略傾斜している。つまり、ティース２２４，２４５，２４６（ティース２４５，２４６は内側のみ）の先端部は、可動子の摺動方向に垂直でかつ磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して斜めスキュー構造になっている。なお、電機子コアを積層鋼鈑で作製する場合には、コアブロックに相当する１枚〜数枚の鋼鈑の張り出し量を少しずつ変化させ、積層することで、斜めスキュー構造を有する電機子コアを得ることができる。【００７５】
ここで、両端のティース２４５，２４６の先端部の内側（隣にティースが有る側）には実施の形態１０に示したものと同様に、張り出し部が斜めスキュー構造となっているが、両端のティース２４５，２４６の先端部の外側（隣にティースが無い側）においては、張り出し部を設けず、逆に角部を一定量だけ切り欠いた形状としている。【００７６】
このように、摺動方向の両端に位置する２つのティース２４５，２４６の先端部のそれぞれ外側のみにスキュー構造を設けず、かつ、張り出し部を切り欠いた形状することによって、全てのティースの先端部に同じように段スキューを設ける構成に比べ、コギング推力が低減し、特にコギング推力の２次成分を低減することができる。さらに、斜めスキュー角３０°〜４５°の領域でコギングの６次〜１６次成分の低減が大きくなるという効果が得られる。【００７７】
なお、本実施の形態では、ティースの先端部を斜めスキュー構造としたが、ティースの先端部を実施の形態８で示した３段スキュー構造、ティースの先端部を実施の形態９で示した４段スキュー構造として、摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ外側（隣にティースが無い側）にはスキュー構造を設けず、かつ、張り出し部を切り欠いた形状にしてもよい。【００７８】
実施の形態１３．
図３１は、本発明の実施の形態１３の電機子コアの斜視図である。本実施の形態は、コアブロックが６つに分かれている点で実施の形態６と異なっている。図３１において、電機子コア２５２には、ティース２５４が設けられ、ティース２５４の先端部には、可動子の摺動方向に張り出された張り出し部が形成されている。そして、ティース２５４の先端部は、可動子の摺動方向に垂直でかつ磁極面に並行な方向であるＡ方向（積層方向）に対して６つのコアブロックである第１のコアブロック２５４ａ、第２のコアブロック２５４ｂ、第３のコアブロック２５４ｃ、第４のコアブロック２５４ｄ、第５のコアブロック２５４ｅ、第６のコアブロック２５４ｆに分けられて構成されている。【００７９】
ここで、磁極面に垂直な方向から見て、ティース２５４の先端部のＡ方向の両端の中心を通る摺動方向に沿った中心線（Ａ方向の中心線）に対して線対称となるように各コアブロック２５４ａ〜２５４ｆが配置されている。つまり、第１のコアブロック２５４ａと第６のコアブロック２５４ｆ、第２のコアブロック２５４ｂと第５のコアブロック２５４ｅ、第３のコアブロック２５４ｃと第４のコアブロック２５４ｄが、それぞれＡ方向の中心線に対して線対称となるように配置されている。【００８０】
ティース２５４の先端部をＡ方向の中心線に対して線対称となるように６つのコアブロックに分けて配置することによって、実施の形態６において説明したように、６つのコアブロック全体の中心から見ると、隣接するティース２５４における６つのコアブロックのそれぞれと固定子の永久磁石との間のそれぞれの磁気吸引力が相互にキャンセルするため、リニアガイドに回転力が加わらないので、可動子の振動・騒音を低減することができる。さらに、実施の形態６に比べて、段スキューの段数を増やしているので、特に段スキュー角３０°付近でコギングの６次〜１６次成分の低減し、スロットコギング推力と可動子の端効果によって生じるコギング推力とを同時に低減することができる。【００８１】
なお、本実施の形態では、ティースの先端部を６段スキュー構造としたが、ティースの先端部をＡ方向の中心線に対して線対称となるようにすれば、さらに多段のスキュー構造としてもよい。また、図３２に示すように、電機子コア２６２の各ティース２６４の先端部をＡ方向の中心線に対して線対称になるように斜めスキュー構造としてもよい。図３２において、ティース２６４の先端部の張り出し部の輪郭線はＡ方向に対して略傾斜し、かつ、Ａ方向の中心線に対して線対称である。このような構成によって、さらに段スキュー角３０°〜４５°の領域でコギングの６次〜１６次成分の低減が大きくなるという効果が得られる。【００８２】
また、本実施の形態では、全てのティースの先端部を同一ものとして電機子コアを構成しているが、実施の形態１１で説明したような摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ外側のみに段スキューを設けない構成にしてもよい。図３３に６段スキュー構造で、摺動方向の両端に位置する２つのティース２７５，２７６の先端部のそれぞれ外側のみに段スキューを設けない電機子コア２７２の斜視図を示す。このような構成によって、全てのティースの先端部に同じようにスキューを設けた構成に比べ、さらにコギング推力が低減し、特にコギング推力の２次成分を低減することができる。【００８３】
また、実施の形態１２で説明したような摺動方向の両端に位置する２つのティースの先端部のそれぞれ外側のみにスキュー構造を設けず、かつ、張り出し部の形状をマイナスの突部である切り欠いた形状にしてもよい。図３４に斜めスキュー構造で、摺動方向の両端に位置する２つのティース２８５，２８６の先端部のそれぞれ外側のみに張り出し部の形状を切り欠いた電機子コア２８２の斜視図を示す。このような構成によって、全てのティースの先端部に同じようにスキューを設けた構成に比べ、さらにコギング推力が低減し、特にコギング推力の２次成分を低減することができる。【００８４】
なお、各実施の形態１〜１１において、ティースの先端部の張り出し部の形状をプラスの突部として例示しているが、図３５に示すようにティース９４の先端部の張り出し部の形状をマイナスの突部である切り欠いた形状９５にしても同様の効果を得ることができる。例えば、電機子コアの摺動方向の両端に設けられたティースの先端部における摺動方向の外側の一部を切り欠いた構造とし、隣り合うコアブロック間を切り欠いた形状と同一としてもよい。【００８５】
また、いずれの実施の形態においても、４極６ティースの組合せで例示しているが、いずれの極数・ティース数の組合せであっても本発明を適用することが出来る。【００８６】
さらに、永久磁石の磁極面が１平面で形成される対向型リニアモータを例示しているが、図３６に示したような可動子１２１の両側に固定子１１１が備えられ、磁極面が２平面で形成されたタイプの相殺型リニアモータ１００にも本発明を適用することができる。
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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