(57)【要約】【課題】高効率のリニアモータを提供すること。【解決手段】本発明のリニアモータは、複数の電機子モジュールを含む電機子側部材、複数の永久磁石モジュールを含む界磁側部材と支持機構を含みから構成され、各電機子モジュールはリング状の磁性体から４つ以上の磁極が前記界磁側部材への方向に突出して、各磁極に同じ位相の電流が流れるコイルが巻き付いて、各永久磁石のモジュールには、各電機子モジュールに含まれている磁極の数と同じ極数の永久磁石が配置され、進行方向に配置されたＳ個の電機子モジュールと２の倍数であるＰ個の永久磁石のモジュールを一単位とし、進行磁界による推力が生成されるよう所定の位相の差を持つ電源が各電機子モジュールに印加され、前記電機子側部材または前記界磁側部材のいずれかが、可動子として前記生成された推力によって移動するように、他の一方が固定子として前記支持機構に固定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電機子モジュールを含む電機子側部材、複数の永久磁石モジュールを含む界磁側部材と支持機構を含みから構成され、
各電機子モジュールはリング状の磁性体から４つ以上の磁極が前記界磁側部材への方向に突出して、各磁極の同じ位相の電流が流れるコイルが巻き付いて巻かれ、
各永久磁石のモジュールには、各電機子モジュールに含まれている磁極の数と同じ極数の永久磁石が配置され、
進行方向に配置されたＳ個の電機子モジュールと偶数であるＰの永久磁石のモジュールを一単位とし、進行磁界による推力が生成されるよう所定の位相差を有する電源が各電機子モジュールに印加され、
前記電機子側部材または前記界磁側部材のいずれかが稼動者子に前記生成されたる推力によって移動するように、他の一つの固定子が前記支持機構に固定されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
複数の電機子モジュールを含む電機子側部材、複数の磁性体モジュールを含む界磁側部材と支持機構を含みから構成され、
各電機子モジュールはリング状の磁性体から４つ以上の磁極が前記界磁側部材への方向に突出して、各磁極に同じ位相の電流が流れるコイルが巻かれ、
各磁性体モジュールには、各電機子モジュールに含まれている磁極と同じ数の第２磁極が配置され、進行方向に配置されたＳ個の電機子モジュールとＰ個の磁性体のモジュールを一単位とし、進行磁界による推力が生成されるよう所定の位相差を有する電源が前記電機子モジュールに印加され、
各磁極とそれに対応する第２磁極が一定の空隙を維持した状態で、前記電機子側部材または前記第２部材のいずれかが移動するように、他の一つは、前記支持機構に固定されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
各電機子モジュール内に隣接する磁極の極性が互いに異なるようにコイルが巻きことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のリニアモータ。
【請求項４】
各永久磁石のモジュールでは、各永久磁石は、隣接する永久磁石と異なる極がなるように配置されていることを特徴とする、請求項１記載のリニアモータ。
【請求項５】
各永久磁石のモジュールでは、各永久磁石は、磁性体表面に固定されるか、磁性体内部に埋め立てされていることを特徴とする、請求項１記載のリニアモータ。
【請求項６】
隣接する永久磁石のモジュールは、一定の間隔で離隔されるか、非磁性体がその間に配置されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記電機子モジュールの断面は対称構造であることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のリニアモータ。
【請求項８】
前記電機子モジュールの磁性体は、円形リング状であるか、または多角形のリング形状であることを特徴とする、請求項７記載のリニアモータ。
【請求項９】
前記電機子モジュールの磁極は点対称または、線対称に前記磁性体に配置されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のリニアモータ。
【請求項１０】
前記界磁側部材は、前記電機子側部材の内部に配置されるか、または、前記電機子側部材の外側に配置されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のリニアモータ。
【請求項１１】
前記界磁側部材が前記電機子側部材の内部に配置されている場合、前記電機子モジュールの磁極は、前記磁性体の内側に形成され、前記界磁側部材が前記電機子側部材の外側に配置されている場合、前記電機子モジュールの磁極は、前記磁性体の外側に形成されることを特徴とする、請求項１０記載のリニアモータ。
【請求項１２】
前記界磁側部材は、前記永久磁石モジュールを進行方向に長さが形成されているパイプの形に挟んで組み立てることを特徴とする、請求項１記載のリニアモータ。
【請求項１３】
各永久磁石のモジュール内の各永久磁石は、進行方向に隣接する永久磁石と極性が異なることを特徴とする、請求項１記載のリニアモータ。
【請求項１４】
前記電機子側部材または前記第２部材の長さは、前記のＳの電機子モジュールとＰ個の永久磁石のモジュールからなる一単位の長さより長いことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項１５】
前記Ｓは、前記所定の位相差を決定する定数の倍数のいずれかに決定され、前記倍数は、３以上の奇数であることを特徴とする、請求項１４記載のリニアモータ。
【請求項１６】
前記の定数は３であり、前記（Ｓ、Ｐ）は（３、２）、（３、４）、（９、８）、（９、１０）のいずれか一つであることを特徴とする、請求項１５記載のリニアモータ。
【請求項１７】
前記の定数が３であり、前記のＳが９の場合、１２０度の位相の差位相の差を有する３つの電流をそれぞれＵ、Ｖ、Ｗとするとき、連続する９つの電機子モジュールには、ＵＶＷＵＶＷＵＶＷの電流が供給されるか、ＵｕＵＶｖＶＷｗＷ（小文字は大文字と逆向きの電流を流す相を表す。）の電流が供給される、請求項１５記載のリニアモータ。
【請求項１８】
前記電機子モジュールの磁性体は積層された形であることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線運動を発生させるリニアモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に直線駆動電動機、つまりリニアモータは直線状に面する可動子と固定子の間に推力を発生する構造になっている。永久磁石形リニアモータは、可動子と固定子のいずれか一方に永久磁石を置き、残りの片側に交番する多相電力を送り、両者間に電磁力が作用して一定方向に推力が発生するようにする。
従来のリニアモータは、回転モータを展開して直線状に広げて配置した構造により、電機子鉄心の磁極または突極と永久磁石間に強力な磁気吸引力が発生するためシステムの精度が落ち難しく、一定の空隙を維持する支持機構の摩耗が大きくなる問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、平板形リニアモータの磁気吸引力の問題を解消し、推力を発生する電機子鉄心の磁極とこれに対置する永久磁石の間の空隙の有効面積を広げることで、高効率のリニアモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記のような目的を達成するために、本発明の一実施例による直線駆動電動機は、複数の電機子モジュールを含む電機子側部材、複数の永久磁石モジュールを含む界磁側部材と支持機構を含めて構成され、各電機子モジュールはリング状の磁性体から４つ以上の磁極が前記界磁側部材への方向に突出して、各磁極に同じ位相の電流が流れるコイルが巻き付いて、各永久磁石のモジュールには、各電機子モジュールに含まれている磁極の数と同じ極数の永久磁石が配置され、進行方向に配置されたＳ個の電機子モジュールと２の倍数であるＰ個の永久磁石のモジュールを一単位とし、進行磁界による推力が生成されるよう所定の位相差を持つ電源が各電機子モジュールに印加され、前記電機子側部材または、前記界磁側部材のいずれかが可動子に前記生成された推力によって移動するように、他の一つの固定子が前記支持機構に固定されていることを特徴とする。
【０００５】
本発明の他の実施の形態に係る直線駆動電動機は、複数の電機子モジュールを含む電機子側部材、複数の磁性体モジュールを含む界磁側部材と支持機構を含みから構成され、各電機子モジュールはリング状の磁性体から４つ以上の磁極が前記界磁側部材への方向に突出して、各磁極に同じ位相の電流が流れるコイルが巻き付いて、各磁性体モジュールには、各電機子モジュールに含まれている磁極と同じ数の第２磁極が配置され、進行方向に配置されたＳ個の電機子モジュールとＰ個の磁性体のモジュールを一単位にして進行磁界による推力が生成されるよう所定の位相差を持つ電源が前記電機子モジュールに印加され、各磁極とそれに対応する第２磁極が一定の空隙を維持した状態で、前記電機子側部材または前記界磁側部材のいずれかが移動するように、他の一つは、前記支持機構に固定されていることを特徴とする。
【０００６】
一実施例では、各電機子モジュールで隣接する磁極の極性が互いに異なるようにコイルが巻かれる。
【０００７】
一実施例では、各永久磁石のモジュール内で、各永久磁石が隣接する永久磁石と異なる極性になるように配置することができる。
【０００８】
一実施例では、各永久磁石のモジュールで、各永久磁石は、磁性体表面に固定されるか、磁性体の内部に埋め込まれたりすることができる。
【０００９】
一実施例では、隣接する永久磁石のモジュールが、一定の間隔で離隔されるか非磁性体がそれらの間に取付けられたりすることができる。
【００１０】
一実施例では、前記電機子モジュールの断面を対称構造とすることが有利なので、前記電機子モジュールの磁性体は、円形リング状であるか、または多角形のリング状にすることができる。
【００１１】
一実施例では、前記電機子モジュールの磁極は、点対称または線対称に前記磁性体に配置することができる。
【００１２】
一実施例では、前記界磁側部材は、前記電機子側部材の内部に配置されるか、または、前記電機子側部材の外部に配置することができますが、前記界磁側部材が前記電機子側部材の内部に配置されている場合は、前記電機子モジュールの磁極は、前記磁性体の内側に形成され、前記界磁側部材が前記電機子側部材の外側に配置されている場合、前記電機子モジュールの磁極は前記磁性体の外側に形成することができる。
【００１３】
一実施例では、前記界磁側部材は、前記永久磁石モジュールを進行方向に長さが形成されているパイプの形に入れ組み立てることができる。
一実施例では、各永久磁石のモジュール内の各永久磁石は、進行方向に隣接する永久磁石と極性が異なっている。
一実施例では、前記電機子側部材または前記界磁側部材の長さは、前記のＳ個の電機子モジュールとＰ個の永久磁石のモジュールからなる一単位の長さよりも長くなる。
【００１４】
前記実施例では、前記のＳは、前記所定の位相差を決定する定数の倍数のいずれかに決定され、前記倍数は３以上の奇数で有りえる。また、前記定数は３であり、前記（Ｓ、Ｐ）は（３、２）、（３、４）、（９、８）、（９、１０）のいずれか一つで有りえる。また、前記の定数が３であり、前記のＳが９の場合、１２０度の位相の差を持つ３つの電流をそれぞれＵ、Ｖ、Ｗとするとき、連続する９つの電機子モジュールには、ＵＶＷＵＶＷＵＶＷの電流が供給されるか、ＵｕＵＶｖＶＷｗＷの電流が供給することができる。ここで小文字は大文字と電流の向きが反対であることを示す。一実施例では、前記電機子モジュールの磁性体は積層された形で形成することがある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施例による直線駆動電動機は、平板形リニアモータでは、一般的に発生する磁気吸引力により支持機構が磨耗する問題を解決することができ、小さいサイズで大推力または、速い移動速度を得ることができ、また、各要素がモジュール化されているため、組み立てが容易で、様々な形態に拡張が可能になる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係る内部磁石形リニアモータの電機子モジュールの一実施例を図示したものである。
【図２】図２は、本発明に係る内部磁石形リニアモータの永久磁石モジュールの一実施例を図示したものである。
【図３】図３は、図１と図２の電機子モジュールと永久磁石のモジュールの組み合わせにより、直線方向の推力が発生する原理を図示したものである。
【図４】図４は、本発明に係る内部磁石形リニアモータの電機子モジュールの他の実施例を図示したものである。
【図５】図５は、本発明に係る内部磁石形リニアモータの永久磁石の他の実施例を図示したものである。
【図６】図６は、本発明に係る内部磁石形リニアモータの永久磁石モジュールを組み立てる方法を図示したものである。
【図７】図７は本発明によるリニアモータを利用して移動手段を様々な形で実装した例図示である。
【図８】図８は本発明によるリニアモータを利用して移動手段を様々な形で実装した例図示である。
【図９】図９は本発明の他の実施形態による外部磁石形リニアモータを図示したものである。
【図１０】図１０は本発明の他の実施形態による界磁磁石モジュールリニアモータを図示したものである。
【図１１】図１１は本発明によるリニアモータを駆動するサーボシステムの構成を図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るリニアモータの実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
本発明に係るリニアモータは、１次部材（または電機子側部材）、２次部材（または界磁側部材）と支持機構を含めて構成することができる。
図１と図２は、本発明の一実施の形態に係る内部永久磁石形リニアモータの電機子と永久磁石を図示したものである。
電機子側部材は、図１に図示したように、進行方向に一列に配置される複数の電機子モジュール１０で構成されるが、各電機子モジュール１０は、リング形状の磁性体鉄心１に半径方向に突出されている４つ以上の突極（または磁極）２にコイル３が巻かれた形になることがある。ここで、リング形状は、円形リングに限定されず、閉回路を構成する長方形、八角形等の長方形リング、八角形リングの使用が可能である。
【００１９】
界磁側部材は、図２に図示したように、進行方向に所定間隔で配置された複数の永久磁石モジュール２０で構成され、各永久磁石のモジュール２０は、コイル３が巻かれた偶数の磁極２と同じ極数に円周方向に永久磁石４が形成されることができる。
【００２０】
各電機子モジュール１０でのコイル３が巻かれた各磁極２に進行磁界を形成するコイル３に電流が供給されるが、コイル３が巻かれた磁極２の先に形成されている電子極とこれに対応する永久磁石４の間に吸引力と反発力によって推力が発生するように、少なくとも一つの電機子モジュール１０のコイル３には、他の電機子モジュール１０のコイルとは位相差を持つ電流が供給されることがある。
支持機構は、電機子側部材と第界磁側部材のいずれかを固定子として残りを可動子にし、電機子モジュール１０の磁極２と永久磁石４の間に一定の空隙を維持しながら、可動子が固定子と相対的に進行するようにする。
【００２１】
図１と図２は、界磁側部材、すなわち、永久磁石のモジュール２０が内部にあり、電機子側部材の電機子モジュール１０が外部にある形の実施例である。
各電機子・モジュール（１０）内で隣接する磁極２の電磁石極性が異なるようにして電機子モジュールの磁極２とそれに対応する永久磁石４の間に高い密度の磁束が円滑に流れるようにするために、たとえば、４つの磁極２が形成された場合は、コイル３におなじような位相の電流を流した時、所定の基準位置から時計回りに、１番目の磁極と３番目の磁極の極性が同じく、２番目の磁極と４番目磁極の極性が同じになるよう、各磁極２にコイル３を巻く。
【００２２】
たとえば、図１に図示したように、１番目の磁極または３番目の磁極から出る磁束が、対応する最初の永久磁石や３番目の永久磁石、永久磁石継鉄と２番目の永久磁石と４番目の永久磁石を経て、２つ目の磁極と４番目磁極に入った後、鉄心を経て、再び最初の磁極と３番目磁極に再度入って、磁束の閉路を形成する。また、各電機子モジュール１０ごとに各磁極２について巻線方向を変えながら、同じ位相の電流が流れるコイル３を巻き電機子モジュール１０の組立効率を向上させることができる。
【００２３】
リニアモータは可動子の進行速度が速くないところに適用される場合は、コイル３に印加される電源周波数が高くないため、鉄心１を積層しいない形で製造することができ、その場合は生産コストが削減され、より耐久性の高い構造で量産が可能になる。一方で、直線形電動機の速い移動速度が要求される場合は、印加される電源の周波数が高いので、積層する形で製造された鉄心１が使用され、鉄心１で発生する渦電流損失とヒステリシス損失を減らすことができるようになる。
【００２４】
各永久磁石のモジュール２０は、図２に図示したように、電機子モジュール１０電機子モジュール１０の磁極２と同じ数、すなわち４つ以上の偶数個の永久磁石４が円周方向に配置されて強磁性体の継鉄５に固定されるが、隣接する永久磁石４の間には、他の極がなるように配置される。この時、各永久磁石４は、コイル３が巻かれた磁極２から出た磁束が対応されている、その永久磁石４を経て、継鉄５に入ったり、永久磁石４から出てきた磁束が対応する磁極２に入ることができるように、中心方向、すなわち径方向に磁化される、すなわち、外周Ｎ極、内周Ｓ極または外周Ｓ極／内周Ｎ極に磁化される。永久磁石磁界の方向が円周の中心方向に形成されて推力が発生する方向（可動子の進行方向）と直角になるので、磁気回路の効率が高くなる。
【００２５】
隣接する永久磁石モジュール（２０Ａ、２０Ｂ）は、一定の間隔で離隔されるか非磁性体のスペーサ６の間に設置され、円周方向に対応する位置に置かれた二つの永久磁石４の間に、他の極が位置するよう配置される。たとえば、図２に図示したように、永久磁石のモジュールＡ（２０Ａ）には、円周方向の基準位置からＮ―Ｓ―Ｎ―Ｓ順に永久磁石４が配置され、永久磁石のモジュールＡ（２０Ａ）に隣接する永久磁石モジュールＢ（２０Ｂ）には反対の極性のＳ―Ｎ―Ｓ―Ｎ順に永久磁石４が配置される。界磁側部材の両端には、端部固定子７が配置されることがある。
図３は、図１と図２で説明した、２以上の電機子モジュール１０と２の永久磁石モジュール２０の組み合わせにより、直線方向の推力が発生する原理を図示しており、Ａ−Ａ’に切った断面の一部である。
【００２６】
図３のＵ、Ｖ、Ｗは、図１の電機子モジュール１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗから円周方向に基づいて、同じ場所に置かれた磁極２を進行方向に並べたものであり、Ｓ／Ｎは、前記の磁極（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に対置された永久磁石３を羅列したものである。
図１で説明したように、各電機子モジュール１０のコイルに、単相の電流を供給するが、３つの電機子モジュール（１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗ）を一つのセットにして３相電流を印加することができる。つまり、３相の場合、隣接するモジュールと１２０度の位相差をもつ電流を、各電機子・モジュール（１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗ）のコイルに供給する。
【００２７】
また、図３に図示したように、進行方向に交互に配置された永久磁石ＳまたはＮの極間隔をτ（１／２サイクル１８０度）とするとき、３つの電機子モジュール（１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗ）が２／３τ（１２０度）に対応する間隔で配置されている。
【００２８】
永久磁石Ｓ極とＮ極の間に位置する磁極Ｖに巻いたコイルに（＋）方向にピーク値（Ｐ）の交流電流を流して磁極ＶがＮ極になるとき、磁極ＵとＷを巻いたコイルには、（−）の方向にピーク値（Ｐ）／平方根２の大きさの交流電流を流して磁極ＵとＷがＳ極とされるので、Ｎ極の磁極Ｖと永久磁石Ｓ極の間に吸引力を、永久磁石Ｎ極ｔの間には反発力を作用し永久磁石を右に移動させる。磁極ＶのＮ極よりは小さな磁束で、Ｓ極になった磁極ＵとＷは、それぞれ永久磁石Ｓ極と永久磁石Ｎ極に反発力と反発力と吸引力を発生するが、その力は互いに相殺して進行方向に影響を及ぼさない。
【００２９】
永久磁石が２／３極の間隔だけ移動して今度は、磁極Ｗが永久磁石Ｓ極とＮ極の間に位置し、この各磁極のコイルに位相が１２０度進行した電流を流し、磁極Ｗに巻いたコイルに（＋）方向にピーク値（Ｐ）の交流電流が流れ磁極ＷがＮ極となり、磁極ＵとＶを巻いたコイルには、（−）の方向にピーク値（Ｐ）／平方根（２）の大きさを持つ電流が流れ、磁極ＵとＶがＳ極になる。Ｎ極になった磁極Ｗと永久磁石Ｓ極の間には吸引力を、永久磁石Ｎ極との間には反発力を作用して、永久磁石を右に移動させる。一方、同じように磁極ＷのＮ極よりは小さな磁束でＳ極になった磁極ＵとＶは、それぞれ永久磁石Ｎ極と永久磁石Ｓ極との間に吸引力と反発力を発生するがこれらも互いに相殺される。
【００３０】
このような過程を繰り返して永久磁石は右に移動することになる。つまり、各電機子モジュールに印加される３相の電流が磁極Ｕ、Ｖ、Ｗに進行磁界を発生させ、これに伴い、進行磁界の方向である右向きの推力が発生する。
磁極Ｕ、Ｖ、Ｗのコイルは同じ方向に巻かれたことを前提とした近隣の電機子モジュールの対応する位置に置かれた磁極の反対方向にコイルを巻かれる。つまり、ＵとＷは同じ方向にコイルが巻かれＶはＵ、Ｗと反対方向にコイルが巻かれかれることができ、この場合でも、永久磁石を同じ方向に移動させる推力を発生するような位相差を持つ電流を供給することができる。
【００３１】
理想的なモデルの場合、永久磁石を移動させる推力は、電機子の磁極と永久磁石が接する表面積の和に比例し、また、進行方向に配置される電機子モジュール１０の個数にも比例して大きくなり、コイルに印加される電流の大きさ、磁極を巻くコイルの巻数、永久磁石の磁力の強さなどにも比例関係を持つ。
図３の１番目の例では、電機子モジュール３相と永久磁石２極の基本的な組み合わせの例であり、図３の２番目の例は、１番目の組み合わせの拡張である電機子モジュール３相と永久磁石４極の組み合わせの例で、推力が発生する原理は同じであり、３相８極などの組み合わせも可能である。一般化すると、モータ定数の倍数となる電機子モジュールの数Ｓと２（Ｎ極とＳ極）の倍数である永久磁石モジュールの数Ｐの組み合わせを基に推力が発生するが、ここでモータ定数は、３相電源に電機子を駆動する場合３、５相電源で駆動する場合は５で、３以上の奇数とするのが一般的であり、モータ定数により各電機子モジュールのコイルに印加される電流の位相差が決定される。
【００３２】
この時、ＳとＰの最小公倍数が大きくなるほど推力の脈動が減ることになる。また、ＳとＰの比、巻線係数は１に近いほど磁気回路の対称効率が高く有利である。表１に３相モータの場合電機子モジュールと永久磁石のモジュールの組み合わせの関係を記載するが、９つの電機子モジュールと８個または１０個の永久磁石モジュールの組み合わせが、効率や推力脈動抑制の双方の観点から有利である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
もちろん、Ｓ個の電機子モジュールとＰ個の永久磁石のモジュールが空隙を介して対置する部分の長さ（移動方向への長さ）を、モータの単位長さとすると、複数の電機子モジュールで構成される電機子側部材または、複数の永久磁石のモジュールで構成される界磁側部材のうちどちらかは、単位の長さより長く設定し、可動子を移動させる推力を発生させる有効な距離を確保することができる。つまり、電機子側部材と２次部材が重なっている長さを単位長さよりも長く（電機子モジュールの数をＳ個以上、または永久磁石モジュールの数をＰ個以上）設定し推力発生のための有効距離を確保し、重なる長さに比例して推力を増加させることができる。
また、二つの電源でモータを駆動させることもできるが、この場合は、各電機子モジュールを永久磁石の極厚の半分（τ／２）だけ離して配置した状態で９０度の位相差をもつ２相の電流を２つの電機子モジュールに流す場合にも、永久磁石を一方向に移動させる推力を発生させることができる。
【００３５】
本発明は、図１と図２に図示された、直線形電動機の断面は、各要素が対称的に配置されているので、各電機子と永久磁石によって生じる磁気吸引力が相殺され、可動子の直線運動を案内するガイドの負担となる垂直力を軽減し、ガイドの寿命を延ばすことができる。
【００３６】
また、図１において電機子モジュール１０の鉄心１が円形であるが、点対称、線対称形状の多角形、例えば６角形、８角形、１０角形なども可能である。また、図４に図示したように、安全な姿勢のために鉄心１の外郭形状を正方形の形にすることができ、近くの電機子モジュール１０との結合を容易にするために、長方形の鉄心１の片隅に貫通穴を形成することもできる。
【００３７】
また、図１ないし図３の実施例では、円周方向に４つの磁極が形成された４スロット形モータであるが、大容量、高速など多くの磁束が必要であり、モータの断面積を大きくしなければならない場合、図４に図示したように、８つの磁極を形成して８スロット形モータに変形が可能である。電機子モジュールに流れる磁束の量を増やすために磁極の断面積を大きくすれば、これに比例して磁束が流れる鉄心も半径方向に大きくなって、モータの断面積が大きくなる。この場合、磁極の断面積を大きくする代わりに、磁極の数を増やすと、鉄心の厚さをそのまま維持しながら、磁束量を増やすことができ、モータの小型化や推力の向上で有利である。
【００３８】
電機子側部材は、（電機子側部材の鉄心と同じ材質である強磁性体で）相互に接続されず、独立した電機子モジュールで構成されるため、同じ大きさの電源が各電機子モジュールに接続可能な方は、各電機子モジュールには、独立した同じ大きさの磁束が流れて、各電機子モジュールを介して発生する力にばらつきが少なく、推力脈動が少なくなる。磁束が特定の磁極に偏重されず、各磁極を通して均一に分配され流れるため、電機子モジュールの鉄心の断面積が小さくても多くの磁束を流すことができる。また、各電機子モジュールの間には相互に独立した磁気回路による磁束が流れるため、可動子の進行方向と同じ方向に流れる磁束がなくなり、進行方向と垂直な方向のみに磁束が発生して、推力と無関係な漏洩磁束が少なく、モータ効率を向上させることができる。
【００３９】
図５は、埋め込み形永久磁石の断面図である。図２の永永久磁石モジュール２０は、円の中心方向に磁化された永久磁石４を継鉄５の表面に固定させる形で組み立てたが、図５に図示したように、永久磁石４を継鉄５内部に埋め込む形も可能である。また、継鉄５をいろいろな形で磁化させて永久磁石モジュール２０を形成することもできる。
【００４０】
また、多数の永久磁石モジュール２０が配置された界磁側部材の組み立てを容易にすることができるように、図６に図示したように、永久磁石モジュール２０の継鉄５の内径よりも所定の長さだけ小さな外径を持つ長いパイプに永久磁石モジュール２０を挟む形で界磁側部材を組み立てることもできる。継鉄５の内部形状を円形以外の形に変形し、これに対応する形の断面を持つパイプに永久磁石モジュール２０を挿入することもできます。この場合、永久磁石のモジュール２０の円周方向の位置を固定するのに有利である。
図７と８は、本発明に係るリニアモータを利用して移動手段を様々な形で実装した例である。
【００４１】
電機子モジュールの集合の電機子側部材を可動子にし、永久磁石モジュールの集合の界磁側部材を固定子とするモータ構成（可動コイル形）と、逆に電機子側部材を固定子にして界磁側部材を可動子とするモータ構成（可動磁石形）も可能である。
可動コイル形の場合、固定子である界磁側部材は、２つの固定支持部５４により両側で固定され、可動である電機子側部材は、可動支持台５０に接続され、ガイドレール５２とスライド５３の案内に沿って直線運動をする。
【００４２】
可動磁石形の場合、固定子である電機子側部材は、固定支持台（６１）固定支持台６１に接続されて固定され、例えば、先端に工具６２が接続された界磁側部材の移動子は支持機構６３により電機子モジュールの磁極と永久磁石の間には一定の空隙が保たれる。
【００４３】
図８に図示したように、可動コイル形の場合、電機子側部材である可動子を２つ以上並列に統合配置し、推力を向上させることができ、また、２つ以上の可動子が界磁側部材である固定子を共有しながら独立して動くことができる。
図１ないし図８では、電機子モジュールの電機子側部材が外部に、永久磁石モジュールの界磁側部材が内部に位置する内部磁石形の実施例を提示したが、図９では、電機子モジュールが内部に永久磁石モジュールは外部に位置する外部永久磁石形リニアモータの実施例を図示している。
【００４４】
磁極が鉄心から外周に向かって径方向に放射状に突出して形成され磁極に対置する永久磁石は、リング状の継鉄の内側に固定されている点を除いては、内部磁石形の動作と原理は同じである。
【００４５】
図１と図９には、第１部材の各電機子モジュール（１０、３０）に進行方向にＵＶＷ、ＵＶＷ、ＵＶＷ順に３相電流が印加された実施例が図示されている。一方、代わりにＵｕＵ、ＶｖＶ、ＷｗＷ順に３相の電流を印加することも可能である。但し、ここで小文字は大文字と逆向きの電流が供給されることを意味する。
【００４６】
一方、図１０は、界磁側部材で永久磁石モジュールの代わりに電機子モジュールの各磁極に対置されるところに磁性体になった磁極を形成した界磁磁石モジュール（または磁性体モジュール）を使用し、先の実施例の界磁側部材と同様に界磁磁石モジュールの間には、一定の間隔を置いたり、非磁性体のスペーサを挿入したりすることもできる。電機子モジュールに印加される電源は、例えば３相電源で磁極から発生する移動磁界が界磁磁石モジュールを移動させる推力を生成することができる。界磁磁石モジュールを使用する場合は、永久磁石モジュールの磁極と界磁磁石モジュールの磁極間の空隙が非常に小さく有利である。
【００４７】
たとえば、３相モータを構成する場合は、界磁磁石モジュールの進行方向への長さと界磁磁石モジュール間の間隔である極間隔をすべてτとするとき、三つの電機子モジュールをτ＋２／３τだけの間隔を置いて配置し、各電機子モジュールに１２０度の位相差がある３相の電流を流すと、各電機子・モジュールの磁極から磁束が発生するが、この時電機子モジュールの磁極と界磁磁石モジュールの磁性体の間に磁気抵抗を減らそうとする原理、すなわち、界磁磁石モジュールの磁性体と２／３τだけずれている電機子モジュールの磁極から出てきた磁束が垂直に界磁磁石モジュールの磁性体に入ろうとする（電機子モジュールの磁極と界磁磁石モジュールの磁性体が整列しようとする）の原理によって移動子を進行方向に移動させる推力が発生する。同様の原理で２相モータの構成も可能である。
【００４８】
図１１に本発明に係るリニアモータを駆動するサーボシステムの簡単な構成を図示する。図１１では直線駆動電動機を除く他の要素は、従来の直線駆動電動機に適用される要素をそのまま使用可能である。
サーボシステムは、モータに印加する電流を生成する駆動アンプ、駆動アンプからモータに供給する電流を検出する電流センサ、リニアモータ可動子の位置または、移動速度を検出するリニアセンサ、電流センサおよび／またはリニアセンサで検出された信号をもとに制御コマンドに基づいて、駆動するアンプを制御する制御器を含めて構成することも可能である。駆動アンプは、交流電源を直流に変える整流器（図に示さず）と、モータ駆動に必要な電流を生成するインバータ（図に示さず）を含めることができる。
【００４９】
インバータは、本発明に係るリニアモータの駆動する電源である。制御器の命令に応じて、電流の振幅、周波数などを変え、可動子の位置、速度、可動子を移動させる推力の大きさなどを調節することができる。
【００５０】
以上、前述した本発明のふさわしい実施例は、例示の目的のために開示されたもので、同業者であれば、以下の添付の特許請求の範囲に開示された本発明の技術的思想とその技術的範囲内で、様々な他の実施例を改良、変更、代替または付加が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１鉄心、２磁極、３コイル、４永久磁石、５継鉄、６非磁性体（スペーサ）、７パイプ（結合部材）、１０電機子モジュール（電機子ユニット）、１０Ｕ  Ｕ相電機子ユニット、１０Ｖ  Ｖ相電機子ユニット、１０Ｗ  Ｗ相電機子ユニット、２０永久磁石モジュール（永久磁石ユニット）、２０Ａ  Ａの永久磁石ユニット、２０Ｂ  Ｂの永久磁石ユニット、５０可動支持台、５１ベース、５２ガイドレール、５３スライド、５４固定支持部、６１固定支持台、６２ツール、６３支持機構、３０電機子モジュール、４０永久磁石モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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