(57)【要約】【課題】固定子において可動子を移動させるための磁力が向上された平面モータを提供する。【解決手段】平面モータ１０は、永久磁石２１を有する可動子２０と、可動子２０側を向く第一主面３２ａ、及び、第一主面３２ａに配置される薄膜状の複数のパターンコイル３３を有する固定子基板３２と、可動子２０及び固定子基板３２の間に配置された第一磁性体３４ａ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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を有する可動子と、
前記可動子側を向く第一主面、及び、前記第一主面に配置される薄膜状の複数のパターンコイルを有する固定子基板と、
前記可動子及び前記固定子基板の間に配置された第一磁性体と、
前記複数のパターンコイルの駆動を制御する制御回路とを備える
平面モータ。
【請求項２】
前記第一磁性体は、前記複数のパターンコイルを覆う
請求項１に記載の平面モータ。
【請求項３】
前記固定子基板は、前記複数のパターンコイルの各中心部に第二磁性体を有し、
前記第一磁性体は、複数の前記第二磁性体に接続される
請求項２に記載の平面モータ。
【請求項４】
前記平面モータは、前記複数のパターンコイルに対応する複数の前記第一磁性体を備え、
前記複数のパターンコイルのそれぞれは、複数の前記第一磁性体のうち当該パターンコイルに対応する前記第一磁性体によって覆われる
請求項１に記載の平面モータ。
【請求項５】
前記固定子基板は、前記複数のパターンコイルの各中心部に第二磁性体を有し、
複数の前記第一磁性体のそれぞれは、当該第一磁性体に対応する前記第二磁性体に接続される
請求項４に記載の平面モータ。
【請求項６】
前記固定子基板の前記複数のパターンコイルの中心部に対応する位置には、スルーホールが設けられ、
前記第二磁性体は、前記スルーホールに埋め込まれる
請求項３または５に記載の平面モータ。
【請求項７】
さらに、前記固定子基板の前記スルーホールを囲む導電部と前記第二磁性体の間に絶縁膜を有する
請求項６に記載の平面モータ。
【請求項８】
前記平面モータは、複数の前記固定子基板を備え、
複数の前記固定子基板は、積層され、
前記第一磁性体は、積層された複数の前記固定子基板のうち最も前記可動子の近くに位置する前記固定子基板と前記可動子との間に位置し、
前記第二磁性体は、複数の前記固定子基板を貫通する前記スルーホールに埋め込まれる
請求項６または７に記載の平面モータ。
【請求項９】
さらに、前記固定子基板及び前記第一磁性体の間に絶縁膜を備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の平面モータ。
【請求項１０】
さらに、前記第一磁性体及び前記可動子の間に位置し、前記第一磁性体を覆う保護層を備える
請求項１〜９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、面倒な加工や特別な支持機構を必要としないリニア電磁型マイクロアクチュエ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１０−１３６６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
平面モータにおいては、固定子において可動子を移動させるための磁力を向上することが課題となる。
【０００５】
本発明は、固定子において可動子を移動させるための磁力が向上された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、磁石を有する可動子と、前記可動子側を向く第一主面、及び、前記第一主面に配置される薄膜状の複数のパターンコイルを有する固定子基板と、前記可動子及び前記固定子基板の間に配置された第一磁性体と、前記複数のパターンコイルの駆動を制御する制御回路とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、固定子において可動子を移動させるための磁力が向上された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、固定子基板の第一主面を示す平面図である。
【図６】図６は、パターンコイルの構造を説明するための図である。
【図７】図７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８】図８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９】図９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１０】図１０は、複数の第一磁性体の配置の一例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、固定子基板が複数積層された固定子の構造を示す模式断面図である。
【図１２】図１２は、第一磁性体及び基板層の間、並びに、第二磁性体及び導電ビア構造の導電部の間に、絶縁膜が配置された固定子の構造を示す模式断面図である。
【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、磁石のＮ極は、「Ｎ」と記載され、磁石のＳ極は、「Ｓ」と記載される。
【００１２】
（実施の形態）
［全体構成］
以下、実施の形態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】
［可動子］
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】
なお、可動子２０は、永久磁石２１に代えて電磁石を有してもよい。この場合、電磁石は、例えば、乾電池または蓄電池によって駆動される。電磁石は、可動子２０の移動に寄与していないパターンコイル３３から給電されてもよい。このように、可動子２０は、永久磁石２１または電磁石を有していればよい。つまり、可動子２０は、磁石を有していればよい。
【００１９】
［固定子：ハードコート層］
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、ハードコート層３１と、固定子基板３２と、第一磁性体３４ａとを有する。
【００２０】
ハードコート層３１は、第一磁性体３４ａの摩耗等を抑制し、かつ、固定子３０の表面を平滑化するための保護層である。ハードコート層３１は、第一磁性体３４ａ及び可動子２０の間に位置し、第一磁性体３４ａの全面を覆う。ハードコート層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。ハードコート層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。
【００２１】
ハードコート層３１は、例えば、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、または、アクリル樹脂などの有機材料によって形成される。ハードコート層３１は、シラン化合物または金属酸化物によって形成されてもよい。このような有機材料、シラン化合物、または金属酸化物は、摩耗耐性の点でハードコート層３１に適している。ハードコート層３１に有機材料が採用されれば、ハードコート層３１が低温の製造プロセスで形成できる。また、ハードコート層３１に有機材料が採用されれば、ハードコート層３１の大面積化が容易である。
【００２２】
［固定子：固定子基板］
固定子基板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。固定子基板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。固定子基板３２の基材は、例えば、ガラエポなどの樹脂材料である。固定子基板３２は、コンポジット基板、ポリイミド基板、またはセラミック基板などであってもよい。固定子基板３２の厚みは、例えば、１７０μｍ〜２００μｍ程度である。
【００２３】
固定子基板３２は、可動子２０側を向く第一主面３２ａ、及び、第一主面３２ａと反対側の第二主面３２ｂを有する。固定子基板３２の第一主面３２ａには、複数のパターンコイル３３が配置される。図５は、固定子基板３２の第一主面３２ａ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。図５では、図２及び図３と異なり、制御回路４０が固定子基板３２の側方に配置されている。
【００２４】
図５に示されるように、固定子基板３２の第一主面３２ａ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ている。図６は、パターンコイル３３の構造を説明するための図であり、図６の（ａ）は平面図、図６の（ｂ）は模式断面図である。なお、図６の（ｂ）では、固定子基板３２以外に、ハードコート層３１及び第一磁性体３４ａなども図示されている。
【００２５】
図５及び図６の（ａ）に示されるように、複数のパターンコイル３３のそれぞれは、円形巻回形状を有し、巻回軸が第一主面３２ａに垂直な方向に沿う。巻回形状は、言い換えれば、スパイラル形状である。複数のパターンコイル３３は、実質的に同一の形状及び大きさである。パターンコイル３３を形成する配線の配線幅、及び、パターンコイル３３における配線同士の間隔は、例えば、２００μｍである。
【００２６】
また、複数のパターンコイル３３のそれぞれは、アルキメデスの螺旋形状であってもよい。この場合、パターンコイル３３は、パターンコイル３３の中心を極座標の中心とし、平面視におけるスルーホールの径をｒ０、ピッチをｐとすると、ｒ（θ）＝ｒ０＋ｐθ（ｒ０、ｐは、定数）で表される螺旋形状となる。
【００２７】
このようなアルキメデスの螺旋形状に代表される代数螺旋形状、または、対数螺旋形状がパターンコイル３３に採用されれば、パターンコイル３３が通電されたときの熱分布の偏りを抑制することができる。つまり、固定子３０の信頼性を向上することができる。
【００２８】
なお、パターンコイル３３は、多角形に沿う巻回形状を有してもよい。例えば、パターンコイル３３は、ｎ角形に沿う巻回形状（ｎは３以上の整数）を有してもよい。
【００２９】
複数のパターンコイル３３は、制御回路４０と電気的に接続される。図６の（ｂ）に示されるように、平面モータ１０において、複数のパターンコイル３３及び制御回路４０を電気的に接続するための配線３６は、第二主面３２ｂに配置される。配線３６は、導電ビア構造３５によってパターンコイル３３と電気的に接続される。
【００３０】
このように、パターンコイル３３及び制御回路４０を電気的に接続するための配線３６が第二主面３２ｂに配置されれば、第一主面３２ａにおいて複数のパターンコイル３３の間に配線３６を配置する必要がなくなる。このため、第一主面３２ａにおいて複数のパターンコイル３３の間隔を狭めて密集させることができる。この結果、第一主面３２ａにおける磁束密度分布の均一性を向上させることができる。なお、配線３６は、第一主面３２ａに配置されてもよい。
【００３１】
以上説明したパターンコイル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が、銀インクなどによって直接描画されてもよい。
【００３２】
また、固定子基板３２は、複数のパターンコイル３３の各中心部に第二磁性体３４ｂを有する。より具体的には、固定子基板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、スルーホールを含む導電ビア構造３５が設けられ、第二磁性体３４ｂは、スルーホールに埋め込まれている。第二磁性体３４ｂとしては、例えば、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、または、フェライトなどが用いられる。
【００３３】
第二磁性体３４ｂは、スルーホールにはめ込まれてもよいが、樹脂バインダ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）がスルーホールに充填されれば、樹脂バインダによって第二磁性体３４ｂのスルーホールからの脱落が抑制される。このような樹脂バインダとしては、エポキシ系樹脂、ナイロン系樹脂、ＰＰＳ系樹脂等が例示される。バインダとしてエポキシ系樹脂が用いられれば、耐熱性及び寸法安定性を向上することができる。樹脂バインダのスルーホールへの充填は、印刷またはディスペンスにより行われる。
【００３４】
また、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、固定子基板３２上に微粉末状の磁性体が配置された状態で固定子基板３２に微細な振動を与えることによりスルーホール内に第二磁性体３４ｂを配置することもできる。
【００３５】
このように、複数のパターンコイル３３の中心部に第二磁性体３４ｂ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、第二磁性体３４ｂ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、第二磁性体３４ｂ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。
【００３６】
［固定子：第一磁性体］
第一磁性体３４ａは、可動子２０及び固定子基板３２の間に配置され、固定子基板３２の第一主面３２ａの全面を覆う。つまり、第一磁性体３４ａは、マトリクス状に配置された複数のパターンコイル３３を一括して覆う。第一磁性体３４ａとしては、例えば、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、または、フェライトなどが用いられる。
【００３７】
第一磁性体３４ａは、第二磁性体３４ｂと接続される。例えば、第一磁性体３４ａは、第二磁性体３４ｂと同じ材料によって形成され、かつ、第二磁性体３４ｂと一体的に形成される。第一磁性体３４ａ及び第二磁性体３４ｂは、別体であってもよい。なお、固定子基板３２の第二主面３２ｂは、磁性体によって覆われていない。
【００３８】
このような第一磁性体３４ａによれば、第二主面３２ｂ側よりも第一主面３２ａ側に磁束を集めることができる。言い換えれば、可動子２０の移動に寄与する磁束の量を向上させることにより、パターンコイル３３が発する磁束を効率的に利用できる。
【００３９】
［制御回路］
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、固定子基板３２の下方に配置されているが、固定子基板３２の側方に配置されてもよい。
【００４３】
［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、例えば、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７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。
【００４４】
図７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。
【００４５】
なお、１つの可動子２０を移動させるためには、少なくとも１つのパターンコイル３３に第一の極性の直流電圧が供給されればよいが、図７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。
【００４６】
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８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。
【００４７】
図８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。
【００４８】
なお、１つの可動子２０を移動させるためには、少なくとも１つのパターンコイル３３に第二の極性の直流電圧が供給されればよいが、図８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。
【００４９】
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９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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
なお、１つの可動子２０を移動させるためには、少なくとも１つのパターンコイル３３に第一の極性の直流電圧が供給され、かつ、少なくとも１つのパターンコイル３３に第二の極性の直流電圧が供給されればよい。しかしながら、図９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。
【００５３】
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。
【００５４】
［変形例１］
上記実施の形態では、１つの第一磁性体３４ａが固定子基板３２の第一主面３２ａの全面を覆ったが、第一磁性体３４ａは、複数のパターンコイル３３に対応して複数配置されてもよい。つまり、平面モータ１０は、複数のパターンコイル３３に対応する複数の第一磁性体を備えてもよい。図１０は、平面モータ１０が複数の第一磁性体を備える場合の、複数の第一磁性体の配置の一例を示す平面図である。
【００５５】
図１０の例では、複数の第一磁性体３４ｃのそれぞれは、円形の平面視形状を有し、対応するパターンコイル３３を覆う。複数の第一磁性体３４ｃは、複数のパターンコイル３３と同様にマトリクス状に配置される。
【００５６】
このように、固定子基板３２の第一主面３２ａが複数の第一磁性体３４ｃによって部分的に覆われれば、第一主面３２ａの全面が第一磁性体３４ａによって覆われる場合よりも、磁性体材料の使用量を減らすことができる。なお、第一主面３２ａの全面が第一磁性体３４ａによって覆われる場合には、第一主面３２ａにおける磁束密度分布の均一性を向上させることができる。また、第一磁性体３４ａの上面を平坦にしやすい効果も得られる。
【００５７】
［変形例２］
固定子３０は、固定子基板３２が複数積層された構造を有していてもよい。図１１は、固定子基板３２が複数積層された固定子の構造を示す模式断面図である。
【００５８】
図１１に示される固定子３０ａは、固定子基板３２に相当する基板層が３つ積層された構造を有する。具体的には、基板層Ｌ１、Ｌ２、及び、Ｌ３が積層されている。３つの基板層のそれぞれは、基材層、基材層の表面に形成されたパターンコイル層、及び、基材層の裏面に形成された配線層を有する。図示されないが、パターンコイル層に形成されたパターンコイルは、円形巻回形状を有する。また、固定子３０ａは、基板層Ｌ１及びＬ２の間に、層間絶縁膜Ｆ１を有し、基板層Ｌ２及びＬ３の間に、層間絶縁膜Ｆ２を有する。
【００５９】
層間絶縁膜Ｆ１及びＦ２には、例えば、プリント基板の中間材料であるプリブレグなどを利用することができる。また、層間絶縁膜Ｆ１及びＦ２には、感光性レジスト、熱硬化性レジスト、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、または、ウレタン樹脂などが用いられてもよい。このように層間絶縁膜Ｆ１及びＦ２に樹脂材料が用いられる場合、層間絶縁膜Ｆ１及びＦ２の膜厚は、例えば、１０μｍ〜２０μｍである。
【００６０】
また、層間絶縁膜Ｆ１及びＦ２は、蒸着（例えば、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法）、スパッタ、またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって形成された、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、または、金属酸化膜などであってもよい。この場合、樹脂材料によって形成された層間絶縁膜Ｆ１及びＦ２よりも薄膜化が容易である。層間絶縁膜Ｆ１及びＦ２は、有機膜の蒸着によって形成されてもよい。
【００６１】
このような固定子３０ａでは、基板層の積層により磁力を強めることができるが、磁力が中間層である基板層Ｌ２に集まり、可動子２０に磁力が伝わりにくい場合がある。ここで、導電ビア構造３５ａに含まれるスルーホールであって、基板層Ｌ１、Ｌ２、及び、Ｌ３の積層体を貫通するスルーホールに第二磁性体３４ｂが埋め込まれれば、中間層の磁力を外側に取り出すことができる。
【００６２】
また、固定子３０ａにおいては、積層された基板層Ｌ１、Ｌ２、及び、Ｌ３のうち最も可動子２０（図１１で図示せず）の近くに位置する基板層Ｌ１と可動子２０との間に第一磁性体３４ａが位置する。基板層Ｌ１及びＬ２の間、基板層Ｌ２及びＬ３の間、並びに、基板層Ｌ３の下方には、磁性体は配置されない。
【００６３】
これにより、固定子３０ａのうち可動子２０側の磁力を強めることができる。また、固定子３０ａの可動子２０と対向する主面における磁束密度分布の均一化を図ることができる。
【００６４】
なお、第一磁性体３４ａが導電性を有する場合、第一磁性体３４ａ及び基板層Ｌ１の間には、絶縁膜が配置されてもよい。同様に、第二磁性体３４ｂが導電性を有する場合、第二磁性体３４ｂ及び導電ビア構造３５ａの導電部３５ｂの間には、絶縁膜が配置されてもよい。図１２は、第一磁性体３４ａ及び基板層Ｌ１の間、並びに、第二磁性体３４ｂ及び導電ビア構造３５ａの導電部３５ｂ間に、絶縁膜Ｆ３が配置された固定子３０ａの構造を示す模式断面図である。なお、導電部３５ｂは、平面視において導電ビア構造３５ａのスルーホールを囲む内周面を形成する部分であり、銅などの金属によって形成される。
【００６５】
このような絶縁膜Ｆ３によれば、第一磁性体３４ａ及び第二磁性体３４ｂへ流れ込む漏れ電流を減らすことができる。
【００６６】
なお、絶縁膜Ｆ３には、層間絶縁膜Ｆ１及びＦ２と同様に、各種材料を用いることができる。例えば、絶縁膜Ｆ３は、蒸着（例えば、ＰＶＤ法）、スパッタ、またはＣＶＤ法などによって形成された、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、または、金属酸化膜などであってもよい。この場合、絶縁膜Ｆ３を薄くできるため、スルーホール内の第二磁性体３４ｂの体積を増やすことができ、磁力を高めることができる。また、絶縁膜Ｆ３が有機膜であるパリレンの蒸着によって形成されてもよい。パリレンは、良く付着するため、スルーホールの径が小さい場合も容易に絶縁膜Ｆ３を形成することができる。
【００６７】
［効果等］
以上説明したように、平面モータ１０は、永久磁石２１を有する可動子２０と、可動子２０側を向く第一主面３２ａ、及び、第一主面３２ａに配置される薄膜状の複数のパターンコイル３３を有する固定子基板３２と、可動子２０及び固定子基板３２の間に配置された第一磁性体３４ａ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。永久磁石２１は、磁石の一例である。
【００６８】
これにより、第二主面３２ｂ側よりも第一主面３２ａ側に磁束を集めることができる。言い換えれば、可動子２０の移動に寄与する磁束の量を向上させることにより、パターンコイル３３が発する磁束を効率的に利用できる。つまり、固定子３０において可動子２０を移動させるための磁力が向上された平面モータ１０が実現される。
【００６９】
また、第一磁性体３４ａは、複数のパターンコイル３３を覆う。
【００７０】
これにより、例えば、第一主面３２ａの全面が第一磁性体３４ａによって覆われれば、第一主面３２ａにおける磁束密度分布の均一性を向上させることができる。
【００７１】
また、固定子基板３２は、複数のパターンコイル３３の各中心部に第二磁性体３４ｂを有し、第一磁性体３４ａは、複数の第二磁性体３４ｂに接続される。
【００７２】
これにより、パターンコイル３３の磁力を強めることができる。
【００７３】
また、平面モータ１０は、複数のパターンコイル３３に対応する複数の第一磁性体３４ｃを備え、複数のパターンコイル３３のそれぞれは、複数の第一磁性体３４ｃのうち当該パターンコイル３３に対応する第一磁性体３４ｃによって覆われてもよい。
【００７４】
このように、固定子基板３２の第一主面３２ａが複数の第一磁性体３４ｃによって部分的に覆われれば、第一主面３２ａの全面が第一磁性体３４ａによって覆われる場合よりも、磁性体材料の使用量を減らすことができる。
【００７５】
また、固定子基板３２は、複数のパターンコイル３３の各中心部に第二磁性体３４ｂを有し、複数の第一磁性体３４ｃのそれぞれは、当該第一磁性体３４ｃに対応する第二磁性体３４ｂに接続されてもよい。
【００７６】
これにより、パターンコイル３３の磁力を強めることができる。
【００７７】
また、固定子基板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、第二磁性体３４ｂは、スルーホールに埋め込まれてもよい。
【００７８】
これにより、スルーホールを利用してパターンコイル３３の磁力を強めることができる。
【００７９】
また、平面モータ１０は、さらに、固定子基板３２のスルーホールを囲む導電部３５ｂと第二磁性体３４ｂの間に絶縁膜Ｆ３を有してもよい。
【００８０】
これにより、第二磁性体３４ｂへ流れ込む漏れ電流を減らすことができる。
【００８１】
また、平面モータ１０は、固定子３０ａを備えてもよい。つまり、平面モータ１０は、複数の固定子基板３２を備え、複数の固定子基板３２は、積層されてもよい。この場合の複数の固定子基板３２は、上記実施の形態の基板層Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３に相当する。第一磁性体３４ａは、積層された複数の固定子基板３２のうち最も可動子２０の近くに位置する固定子基板３２と可動子２０との間に位置してもよい。第二磁性体３４ｂは、複数の固定子基板３２を貫通するスルーホールに埋め込まれてもよい。
【００８２】
これにより、固定子３０ａのうち可動子２０側の磁力を強めることができる。
【００８３】
また、平面モータ１０は、さらに、固定子基板３２及び第一磁性体３４ａの間に絶縁膜Ｆ３を備えてもよい。
【００８４】
これにより、第一磁性体３４ａへ流れ込む漏れ電流を減らすことができる。
【００８５】
また、平面モータ１０は、さらに、第一磁性体３４ａ及び可動子２０の間に位置し、第一磁性体３４ａを覆うハードコート層３１を備えてもよい。ハードコート層３１は、保護層の一例である。
【００８６】
これにより、第一磁性体３４ａの摩耗等を抑制することができる。
【００８７】
（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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。例えば、本発明は、スルーホール内への磁性体の配置方法として実現されてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０  平面モータ
２０  可動子
２１  永久磁石（磁石）
３１  ハードコート層（保護層）
３２  固定子基板
３２ａ  第一主面
３３  パターンコイル
３４ａ、３４ｃ  第一磁性体
３４ｂ  第二磁性体
３５ｂ  導電部
４０  制御回路
Ｆ３  絶縁膜
【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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