(57)【要約】【課題】ヨーク内でループする永久磁石の磁束を低減し、可動子の推力を向上させることができるリニアモータを提供すること。【解決手段】リニアモータにおいて、可動子２は、円柱状の基部２１及び該基部周りに螺旋状に設けられた磁性体螺旋条（螺旋帯２２）を有し、固定子１は、端面が凹曲面をなし、該端面同士が間隙を隔てて対向する２つの歯部を内部に有する磁性体枠１１を複数、厚み方向を前記可動子の移動方向として略等ピッチに配してなり、移動方向に沿って隣り合う各歯部間に、端面が該歯部と略同一形状の永久磁石を配してなり、各磁性体枠１１を隔てる非磁性体枠１２を有し、可動子は、磁性体螺旋条が歯部及び永久磁石と対向するように間隙に配してある。【選択図】図１
2015023662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子及び該固定子に対して移動する可動子を備えるリニアモータにおいて、
前記可動子は、
円柱状の基部及び該基部周りに螺旋状に設けられた磁性体螺旋条を有し、
前記固定子は、
端面が凹曲面をなし、該端面同士が間隙を隔てて対向する２つの歯部を内部に有する磁性体枠を複数、厚み方向を前記可動子の移動方向として略等ピッチに配してなり、
前記移動方向に沿って隣り合う各歯部間に、端面が該歯部と略同一形状の永久磁石を配してなり、
各磁性体枠を隔てる非磁性体枠を有し、
前記可動子は、前記磁性体螺旋条が前記歯部及び永久磁石と対向するように前記間隙に配してある
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
各磁性体枠が有する複数の歯部を囲繞するコイルを備える
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３】
前記非磁性体枠部分を空隙とした
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記各磁性体枠は円形枠であり、
前記非磁性体枠は外形が円形状である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記固定子を、
前記磁性体枠３個、前記非磁性体枠２個から構成してある
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記固定子を３個備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項７】
固定子及び該固定子に対して移動する可動子を備えるリニアモータにおいて、
前記固定子は、
円柱状の基部及び該基部周りに螺旋状に設けられた磁性体螺旋条を有し、
前記可動子は、
端面が凹曲面をなし、該端面同士が間隙を隔てて対向する２つの歯部を内部に有する磁性体枠を複数、厚み方向を前記移動方向として略等ピッチに配してなり、
前記移動方向に沿って隣り合う各歯部間に、端面が該歯部と略同一形状の永久磁石を配してなり、
各磁性体枠を隔てる非磁性体枠を有し、
前記固定子は、前記磁性体螺旋条が前記歯部及び永久磁石と対向するように前記間隙に配してある
ことを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子及び固定子に対して移動する可動子を備えるリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは可動子及び固定子を備え、可動子は固定子との磁気的相互作用によって推進する（例えば、特許文献１）。固定子は、例えば長手方向に複数の歯を有する磁性材で構成された棒状の形状をしている。可動子は、長手方向に略等間隔に複数の歯状の磁極部を有するヨークと、複数の磁極部に巻回されたコイルとを備える。磁極部間には永久磁石が配設されており、可動子の磁極部は、該永久磁石によって磁化されている。
このように構成されたリニアモータにおいては、コイルに交流電圧を印加することによって、固定子の歯部及び可動子の磁極部を貫く磁束ループを生成し、歯部を磁化させる。周期的に磁極が反転する歯部は、磁極部と磁気的に相互作用し、可動子に推力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４１８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係るリニアモータにおいては、可動子の磁極部間に埋設された永久磁石から発生した磁束の一部が、可動子側のヨーク内でループを形成し、可動子の推力に寄与しないという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヨーク内でループする永久磁石の磁束を低減し、可動子の推力を向上させることができる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】
【０００６】
本発明に係るリニアモータは、固定子及び該固定子に対して移動する可動子を備えるリニアモータにおいて、前記可動子は、円柱状の基部（以降、「ベース部」ともいう）及び該基部周りに螺旋状に設けられた磁性体螺旋条（以降、「螺旋帯」ともいう）を有し、前記固定子は、端面が凹曲面をなし、該端面同士が間隙を隔てて対向する２つの歯部を内部に有する磁性体枠を複数、厚み方向を前記可動子の移動方向として略等ピッチに配してなり、前記移動方向に沿って隣り合う各歯部間に、端面が該歯部と略同一形状の永久磁石を配してなり、各磁性体枠を隔てる非磁性体枠を有し、前記可動子は、前記磁性体螺旋条が前記歯部及び永久磁石と対向するように前記間隙に配してあることを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、対向する磁性体枠の離隔方向の磁束が磁性体枠に与えられた場合、該磁束は、可動子を介して略対向する歯部を通り、磁性体枠の磁路を介してループを形成し、可動子の磁性体螺旋条は前記磁束の磁界によって磁化する。
一方、複数組の歯部間の磁路を形成する複数の磁性体枠は、非磁性体枠によって隔てられているため、磁性体枠（ヨークともいう）を介してループする永久磁石の磁束量が低減される。
【０００８】
本発明に係るリニアモータは、各磁性体枠が有する複数の歯部を囲繞するコイルを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、固定子の歯部にコイルを備えるため、移動方向に略等ピッチで設けてある複数の磁性体螺旋条を有する構成部分が簡素化され、軽量となる。従って、該構成部分を可動子とすることにより、実質的により大きな推力を得ることができる。
【００１０】
本発明に係るリニアモータは、前記非磁性体枠部分を空隙としたことを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、非磁性体枠の部分を空隙とすることにより、固定子をより軽量化することが可能となる。
【００１２】
本発明に係るリニアモータは、前記各磁性体枠は円形枠であり、前記非磁性体枠は外形が円形状であることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、固定子の外形が円形状となるため、固定子を設置する際には軸の位置決めのみで良いので、設置作業が容易となる。
【００１４】
本発明に係るリニアモータは、前記固定子（又は前記可動子）を、前記磁性体枠３個、前記非磁性体枠２個から構成してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、固定子を磁性体枠３個、非磁性体枠２個から構成したので、固定子の設置空間を小さくするとともに、固定子の重量を軽くすることが可能となる。
【００１６】
本発明に係るリニアモータは、前記固定子を３個備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、固定子を３個備えることにより、固定子が１個の場合よりも大きな推力を得ることが可能となる。
【００１８】
本発明に係るリニアモータは、固定子及び該固定子に対して移動する可動子を備えるリニアモータにおいて、前記固定子は、円柱状の基部及び該基部周りに螺旋状に設けられた磁性体螺旋条を有し、前記可動子は、端面が凹曲面をなし、該端面同士が間隙を隔てて対向する２つの歯部を内部に有する磁性体枠を複数、厚み方向を前記移動方向として略等ピッチに配してなり、前記移動方向に沿って隣り合う各歯部間に、端面が該歯部と略同一形状の永久磁石を配してなり、各磁性体枠を隔てる非磁性体枠を有し、前記固定子は、前記磁性体螺旋条が前記歯部及び永久磁石と対向するように前記間隙に配してあることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、対向する磁性体枠の離隔方向の磁束が磁性体枠に与えられた場合、該磁束は、固定子を介して略対向する歯部を通り、磁性体枠を介してループを形成し、固定子の磁性体螺旋条は前記磁束の磁界によって磁化する。
一方、複数組の歯部間の磁路を形成する複数の磁性体枠は、非磁性体枠によって隔てられているため、磁性体枠を介してループする永久磁石の磁束量が低減される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にあっては、磁性体枠を介してループする永久磁石の磁束を低減し、可動子の推力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係るリニアモータの一構成例を示す斜視図である。
【図２】固定子の一構成例を示す斜視図である。
【図３】磁性体枠の斜視図である。
【図４】非磁性体枠の斜視図である。
【図５】非磁性体枠の斜視図である。
【図６】コイルを除く固定子の本体の分解斜視図である。
【図７】コイルを除く固定子の本体の斜視図である。
【図８】可動子の一構成例を示す斜視図である。
【図９】可動子の一構成例を示す側面図である。
【図１０】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】リニアモータの推力発生の原理、特にコイルによる励磁を説明するための概念図である。
【図１２】リニアモータの推力発生の原理を説明するための概念図である。
【図１３】リニアモータの推力発生の原理を説明するための概念図である。
【図１４】実施の形態２におけるリニアモータの一構成例を示す横断面図である。
【図１５】実施の形態２におけるリニアモータの動作原理を説明するための説明図である。
【図１６】実施の形態３におけるリニアモータの動作を説明するための説明図である。
【図１７】実施の形態４に係るリニアモータの一構成例を示す横断面図である。
【図１８】実施の形態４に係るリニアモータの動作原理を説明するための説明図である。
【図１９】実施の形態５に係るリニアモータを示す斜視図である。
【図２０】実施の形態５に係るリニアモータの固定子の非磁性体枠における平面図である。
【図２１】実施の形態５に係るリニアモータの固定子の磁性体枠における平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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に係るリニアモータの一構成例を示す斜視図である。本実施の形態に係るリニアモータは、固定子１及び該固定子１に対して移動する棒状の可動子２を含む。
【００２３】
＜固定子の構成＞
図２は固定子１の一構成例を示す斜視図である。図２に示すように、固定子１の本体は矩形枠形をなす複数の磁性体枠１１と非磁性体枠１２とを、厚さ方向に同軸的に交互に積層してなる矩形断面の筒体として構成されている。固定子１は、磁性体枠１１、非磁性体枠１２で構成される筒体の内部に２つのコイル１３、１４を備えている。
【００２４】
図３は磁性体枠１１の斜視図である。図３に示すように、磁性体枠１１の内周には、相対向する２辺の中央部に、夫々内向きに突設された歯部１１ａ、１１ｂが設けられている。歯部１１ａ、１１ｂは、夫々の先端部に円弧形の凹部を有している。これらの凹部は磁性体枠１１の中心に円形の空間を形成する。
【００２５】
磁性体枠１１は軟磁性材料、例えば珪素鋼板を積層して形成しても良いし、磁性金属粉末を固めたＳＭＣ（Ｓｏｆｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：軟磁性複合部材）により形成しても良い。このような部材を用いることで、歯部１１ａ、１１ｂの渦電流損やヒステリシス損や偏磁を抑制することが可能となる。
【００２６】
なお、歯部１１ａ、１１ｂは磁性金属板、例えば鋼板等により別体に形成し、磁性体枠１１に溶接等で接合又はねじ止め等により固定しても良い。また、歯部１１ａ、１１ｂが残るように、外形が磁性体枠１１と同形の鋼板を削り出し、打ち抜き加工をすることにより、一体に形成することが可能である。このようにすると、歯部１１ａ、１１ｂを溶接等で接合又はねじ止め等により固定する場合に比べて、固定子１のコストダウンが可能となる。
【００２７】
図４、図５は、非磁性体枠１２の斜視図である。非磁性体枠１２は、磁性体枠１１と略同形であるが、厚さが異なっている。非磁性体枠１２の厚さは磁性体枠１１の厚さの１．５倍程度としてある。図４、図５に示すように、歯部１１ａ、１１ｂと同様、非磁性体枠１２の内周には、相対向する２辺の中央部に永久磁石１２ａ、１２ｂが固設されている。永久磁石１２ａ、１２ｂのそれぞれの形状は、それぞれ歯部１１ａ、１１ｂと略同形であるが、厚さが異なっている。永久磁石１２ａ、１２ｂの厚さは、非磁性体枠１２の厚さと略同一にしてある。非磁性体枠１２に対する永久磁石１２ａ、１２ｂの位置はそれぞれ、磁性体枠１１における歯部１１ａ、１１ｂと同様な位置となっている。永久磁石１２ａ、１２ｂは、夫々の先端部に円弧形の凹部を有している。これらの凹部は非磁性体枠１２の中心に円形の空間を形成する。非磁性体枠１２は、例えばアルミニウム又はステレンスにより形成する。それに限らず、非磁性体枠１２を樹脂により形成しても良い。永久磁石１２ａ、１２ｂ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ことが望ましい。なお、永久磁石１２ａ、１２ｂは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としても良い。
【００２８】
図６はコイル１３、１４を除く固定子１の本体の分解斜視図である。図６は固定子１の本体の一部分を示している。図７はコイル１３、１４を除く固定子１の本体の斜視図である。固定子１の本体は、上述の磁性体枠１１、非磁性体枠１２の各複数を交互に重ね連結し、図７のように形成される。永久磁石１２ａ、１２ｂは歯部１１ａ、１１ｂと略同一形状としてあるので、永久磁石１２ａ、１２ｂと歯部１１ａ、１１ｂとが重なるように磁性体枠１１と非磁性体枠１２とを連結することにより、永久磁石１２ａ、１２ｂ、歯部１１ａ、１１ｂの先端は面一となる。永久磁石１２ａ、１２ｂ、歯部１１ａ、１１ｂそれぞれの凹面により、中央には円形の空洞部１ａが形成される。
【００２９】
なお、非磁性体枠１２は、隣り合う磁性体枠１１が磁気結合しないように隔絶する機能と、永久磁石１２ａ、１２ｂを保持する機能を果たしている。したがって、固定子１の強度や寸法精度が確保可能であるならば、非磁性体枠１２は省略することが可能である。非磁性体枠１２の部分は空隙となる。この場合には、永久磁石１２ａ、１２ｂは歯部１１ａ、１１ｂに固定される。
【００３０】
図１に示すように、図７に示す固定子１本体にコイル１３、１４を設けたのが、固定子１である。コイル１３、１４は中心線が歯部１１ａ、１１ｂの対向方向となるように、歯部１１ａ、１１ｂを囲繞している。
【００３１】
＜可動子の構成＞
図８は可動子２の一構成例を示す斜視図である。図９は可動子２の一構成例を示す側面図である。可動子２は円柱状のベース部(基部）２１を有し、ベース部２１周りに螺旋状に設けられた帯状をなす磁性体で形成された螺旋帯２２（磁性体螺旋条）が形成されている。螺旋帯２２は略一定の幅、ピッチで設けられている。可動子２のベース部２１及び螺旋帯２２は一体的に形成され、全体が磁性部材で構成されている。可動子２に用いる磁性部材として、珪素鋼、ＳＭＣなどの軟磁性複合材料を採用しても良い。可動子２は軟磁性材料を棒状に削りだし加工等を行うことにより、形成する。可動子２は、固定子１に形成された円柱状空洞部１ａに間隙を有して挿嵌されている。
【００３２】
図１０は図１のＸ−Ｘ線断面図である。図１０に示すように、螺旋帯２２は歯部１１ａ及び永久磁石１２ａに対向する部分と、歯部１１ｂ及び永久磁石１２ｂに対向する部分とは、互い違いとなるように、すなわち、千鳥配置となるようにしてある。歯部１１ａ、１１ｂの並設方向における幅ｄ１は、該並設方向に並ぶ歯部１１ａ、１１ｂ間のピッチｐ１よりも短くしてある。
【００３３】
可動子２の螺旋帯２２が歯部１１ａ及び永久磁石１２ａ又は歯部１１ｂ及び永久磁石１２ｂと対向する部分（以下、「対向部分」と記す。）の幅は、歯部１１ａ、１１ｂよりも幅広である。対向部分のピッチｗ２は、図１０に示すように歯部１１ａ、１１ｂのピッチｐ１の略２倍である。
螺旋帯２２は、コイル１３、１４に電流が流れた場合、ベース部２１の厚み方向に磁束が貫くため、歯部１１ａ、１１ｂに対向する方向に磁極が現れる。
【００３４】
＜推力発生原理＞
図１１は、リニアモータの推力発生の原理、特にコイル１３、１４による励磁を説明するための概念図である。図１０と同様に横断面を示しているが、説明のため断面を示すハッチングを省略してある。まず、永久磁石１２ａ、１２ｂの磁束を考慮せず、コイル１３、１４による励磁について説明する。コイル１３、１４に記載した、丸の中に黒丸があるマークは紙面の裏から表への通電、丸の中にバツ印があるマークは紙面の表から裏への通電を示す。コイル１３、１４に図１１に示す方向の電流が流れた場合コイル１３、１４によって発生した磁束は、矢印で示しているように、可動子２を介して対向する歯部１１ａ及び歯部１１ｂを通り、磁性体枠１１を介してループする。それにより、可動子２の図１１において下側に位置する螺旋帯２２はＳ極、図１１において上側に位置する螺旋帯２２はＮ極に磁化し、歯部１１ａの可動子２側にはＳ極が発生し、歯部１１ｂの可動子２側にはＮ極が発生する。
【００３５】
次に、永久磁石１２ａ、１２ｂによる磁極の発生と推力の発生を説明する。
図１２及び図１３は、リニアモータの推力発生の原理を説明するための概念図である。図１０と同様に横断面を示しているが、説明のため断面を示すハッチングを省略してある。各永久磁石１２ａ、１２ｂに示された白抜矢印は各永久磁石１２ａ、１２ｂ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１２ａ、１２ｂの磁化方向は可動子２の移動方向であり、各歯部１１ａ、１１ｂに前記永久磁石１２ａ、１２ｂの同じ磁極が対向している。そのため、歯部１１ａ、１１ｂは全体が単極となり、移動方向に沿って、図中左側からＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極というように、交互に異なる極性の磁極が現れる。可動子２を介して対向する複数組の歯部１１ａ、１１ｂ間の磁路を形成する複数の磁性体枠１１は、非磁性体枠１２によって隔てられているため、磁性体枠１１を介してループする永久磁石１２ａ、１２ｂの磁束量を小さくすることが可能となる。このため、磁化した螺旋帯２２と磁気的相互作用する永久磁石１２ａ、１２ｂの磁束は、大きくなる。
仮に非磁性体枠１２が磁性体である場合に比べて、永久磁石の磁束の短絡を小さくすることができる。
【００３６】
このように、永久磁石１２ａ、１２ｂによって歯部１１ａ、１１ｂに現れた磁極と、コイル１３、１４への通電によって磁化した螺旋帯２２の磁極とが磁気的に吸引／反発する事により、可動子２に推力が発生する。
具体的には、図１２において下側に位置する螺旋帯２２の対向部分はＳ極であり、該対向部分と対向している歯部１１ｂもＳ極であるため、互いに反発する。しかし、当該対向部分よりも図１２中右寄りに位置しているＮ極の歯部１１ｂと、螺旋帯２２の対向部分との間には吸引力が発生する。同様に、図１２において上側に位置する螺旋帯２２の対向部分はＮ極であり、当該対向部分に対向している歯部１１ａもＮ極であるため、互いに反発する。しかし、螺旋帯２２の対向部分よりも図１２において右寄りに位置しているＳ極の歯部１１ａと、対向部分との間には吸引力が発生する。このため、図１２において右向きの推力が発生する。
【００３７】
図１３は、図１２に示した状態から可動子２が電気角１８０度に相当する距離を進んだときの状態を示している。この状態で図１３に示すような方向の電流が流れた場合、つまりコイル１３、１４に流れる電流の位相が１８０度変化した場合、可動子２の螺旋帯２２の対向部分は、歯部１１ａ側がＳ極、歯部１１ｂ側がＮ極となる。そして、図１２で示したのと同様の原理によって、図１３中右側の推力が発生する。コイル１３、１４に流れる電流の向きが周期的に反転した場合、同様にして、螺旋帯２２の対向部分の磁極の極性が反転し、図１２及び図１３に示すような推力が発生し、直線的に移動する。
【００３８】
以上のように実施の形態１のリニアモータは次のような効果を奏する。
本実施の形態に係るリニアモータによれば、磁性体枠１１の間に非磁性体枠１２を設けたので、磁性体枠１１を介してループする永久磁石１２ａ、１２ｂの磁束を低減し、可動子２の推力を向上させることができる。
更に、螺旋帯２２は可動子２のベース部２１に対して螺旋状に設けてあるので、螺旋帯２２の歯部１１ａ、１１ｂ及び永久磁石１２ａ、１２ｂに対向する部分は、可動子２の移動方向と非直角に交差する。所謂、スキュー配置と呼ぶ位置関係となる。従って、ディテント力が軽減され推力むらを低減することができる。
更にまた、固定子１側にコイル１３、１４を備えるため、可動子２を軽量化でき、可動子２の応答性を向上させることができる。
【００３９】
固定子１は、外周面に開口部がない矩形枠状としたので、開口部がある場合と比べて、固定子１の強度を高くすることが可能となる。固定子１の歯部１１ａ、１１ｂの先端は可動子２の螺旋帯２２を挟むように曲面としてある。そのため、可動子２と固定子１との間隙は可動子２の周面に沿って略一定であるので、可動子２が振動した場合や、たわんだ際に、固定子１の歯部１１ａ、１１ｂと接触し難い構造となっている。固定子１において、可動子２が通る空洞部１ａは円筒状としてあるので、省断面化が図れている。すなわち、可動子２と対向する面の面積と円筒部分の体積との比が最小化されている。また、固定子１を設置する場合の位置合わせは、外径を基準として軸中心を合わせれば良いので、容易に位置合わせが可能となる。
【００４０】
なお、可動子２の螺旋帯２２間に非磁性材料で形成したスペーサを配しても良い。それにより、さらに可動子２の剛性を高めることが可能となる。
【００４１】
実施の形態２
実施の形態１においては、固定子１は磁性体枠１１が５個、非磁性体枠１２が４個の構成としてある。磁性体枠１１、非磁性体枠１２の個数は、これに限られない。固定子１を設置するために確保できる空間の広さ、必要とするリニアモータの推力により、適宜定めることが可能である。実施の形態２では、磁性体枠１１、非磁性体枠１２の個数が最小の場合を示す。
【００４２】
図１４は実施の形態２におけるリニアモータの一構成例を示す横断面図である。実施の形態２において、固定子１は磁性体枠１１が３個、非磁性体枠１２が２個の構成としてある。可動子２の構成は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００４３】
図１５は実施の形態２におけるリニアモータの動作原理を説明するための説明図である。図１４と同様に横断面を示しているが、説明のため断面を示すハッチングを省略してある。コイル１３、１４に図１５に示す方向の電流が流れた場合（丸の中に黒丸があるマークは紙面の裏から表への通電、丸の中にバツ印があるマークは紙面の表から裏への通電を示す）、コイル１３、１４によって発生する磁束により、可動子２の螺旋帯２２の歯部１１ｂ及び永久磁石１２ｂとの対向部分はＳ極に、螺旋帯２２の歯部１１ａ及び永久磁石１２ａとの対向部分はＮ極に励磁される。一方、磁性体枠１１が備える歯部１１ａ、１１ｂは、永久磁石１２ａ、１２ｂにより単極に励磁される。図１５に示した白抜矢印は各永久磁石１２ａ、１２ｂ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。したがって、図１５に示すように固定子１両端の歯部１１ａ、１１ｂはＳ極に、中央の歯部１１ａ、１１ｂはＮ極に励磁される。したがって、Ｎ極に励磁されている可動子２の螺旋帯２２とＳ極に励磁された歯部１１ａとの間に吸引力が発生する。同様に、Ｓ極に励磁されている可動子２の螺旋帯２２と、Ｎ極に励磁されている歯部１１ｂとの間に吸引力が発生する。このため、図１５において右向きの推力が発生する。
【００４４】
図１５により示した動作原理は、図１２に示した実施の形態１の動作原理と同様である。図１５に示した状態から可動子２が電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合についても、図１３に示した動作原理と同様であるから説明を省略する。
【００４５】
実施の形態２においては、固定子１を磁性体枠１１が３個、非磁性体枠１２が２個の最小構成としたので、固定子１の設置空間を小さくすることが可能となる。
【００４６】
実施の形態３
実施の形態１又は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、３相駆動のリニアモータを構成する場合には、上述の固定子３個を、螺旋帯２２のピッチのｎ倍の値に螺旋帯２２のピッチの３分の１倍の値を加算した値（螺旋帯２２のピッチ×（ｎ＋１／３））、または螺旋帯２２のピッチのｎ倍の値に螺旋帯２２のピッチ３分の２倍の値を加算した値（螺旋帯２２のピッチ×（ｎ＋２／３））（但し、ｎは整数）だけ間隔をあけて直線上に配置すれば良い。この場合、各可動子の長手方向の長さを考慮して整数ｎを設定すれば良い。
【００４７】
図１６は、実施の形態３におけるリニアモータの動作を説明するための説明図である。図１５と同様に横断面を示しているが、説明のため断面を示すハッチングを省略してある。本実施の形態に係るリニアモータは三相モータである。固定子１は実施の形態２における固定子１と同様な３つの単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗを移動方向に沿って配置したものである。Ｕ相に対応する単相ユニットが１Ｕ、Ｖ相に対応する単相ユニットが１Ｖ、Ｗ相に対応する単相ユニットが１Ｗである。３つの単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗは共に同じ構成である。各単相ユニットの構成は実施の形態２の固定子１と同様であるので、各々の構成中で実施の形態２と同様なものは、実施の形態２と同じ符号を付している。３つの単相ユニットのコイル１３、１４に流す電流は三相交流（対称三相交流）である。実施の形態３において、可動子２は実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
図１６に示す白抜き矢印は永久磁石１２ａ、１２ｂ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。図１６に示すように固定子相ピッチＰ３は螺旋帯２２のピッチＰ２の１０／３倍の値（ピッチＰ２×（３＋１／３））と等しい値としてある。図１６に示す状態はＵ相とＷ相のコイル１３、１４に電流が流れ、Ｖ相のコイル１３、１４に電流が流れていない状態を示している。このとき、Ｕ相の単相ユニット１Ｕが推力を発生する原理は、図１２の場合と同様である。Ｗ相の単相ユニット１Ｗが推力を発生する原理は、図１３の場合と同様である。
【００４９】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル１３、１４に流れる交流電流は３相交流であるので、Ｖ相の次に、Ｗ相に流れる電流が０となる。その次に、Ｕ相に流れる電流が０となり、再び図１６に示すＶ相に流れる電流が０となる。これを繰り返すことにより可動子２は移動を継続する。
【００５０】
実施の形態３によれば、固定子１を３つの単相ユニットから構成する３相リニアモータとしたので、単相の場合に比べて、より大きな推力を得ることが可能となる。
【００５１】
実施の形態３では、実施の形態２の固定子１を用いて３相のリニアモータを構成したが、同様に、実施の形態１の固定子１を用いて、３相のリニアモータを構成しても良い。
【００５２】
実施の形態４
図１７は実施の形態４に係るリニアモータの一構成例を示す横断面図である。図１８は実施の形態４に係るリニアモータの動作原理を説明するための説明図である。実施の形態４に係るリニアモータは、実施の形態２に係るリニアモータと同様である。以下では、実施の形態２との相違点を主に説明する。
【００５３】
実施の形態２に係るリニアモータにおいて、固定子１を構成する３枚の磁性体枠１１は可動子２の移動方向の幅（厚さ）が略同一としていた。実施の形態４に係るリニアモータにおいては、固定子１の中央に位置する磁性体枠１１１は、左右に配置されている磁性体枠１１よりも、可動子２の移動方向の幅が広くしてある（厚さが厚くしてある）。これはコイル電流増加に伴い磁性体枠１１１を流れる磁束が増加した場合において、磁気飽和を起きにくくするためである。左右に位置する磁性体枠１１は接する磁石がそれぞれ一つであり、１つの永久磁石１２ａ又は１２ｂからの磁束を螺旋帯２２とやり取りするのに対して、中央に位置する磁性体枠１１は両側で磁石と接しており、２つの永久磁石１２ａ、１２ａ又は２つの永久磁石１２ｂ、１２ｂからの磁束を螺旋帯２２とやり取りをする。そのため、中央に位置する磁性体枠１１１の幅ｄ２は左右に位置する磁性体枠１１の幅ｄ１の２倍とすることが好適である。
【００５４】
また、可動子２の構成も、実施の形態２と相違する点がある。実施の形態２においては、螺旋帯２２が歯部１１ａ及び永久磁石１２ａ又は歯部１１ｂ及び永久磁石１１ｂと対向する部分（対向部分）の移動方向の幅は、螺旋帯２２の対向部分の間隔よりも小さくしていた。実施の形態４では、対向部分の移動方向の幅Ｌ１は、螺旋帯２２の対向部分同士の間隔Ｌ２よりも大きくなっている。すなわち、図１７に示すように、Ｌ１は、Ｌ２よりも大きくなっている。図１７に示す例では、Ｌ１対Ｌ２を６対４としてある。
【００５５】
実施の形態４に係るリニアモータの推力発生原理は実施の形態２に係るリニアモータと同様である。
【００５６】
以上のように構成したことにより、実施の形態４に係るリニアモータは、実施の形態２に係るリニアモータよりも大きな推力を得ることが可能となる。上述したように、螺旋帯２２の対向部分の移動方向の幅Ｌ１を広くしたので、固定子１の歯部１１ａ、１１ｂと可動子２の螺旋帯２２との吸引力が大きくなるからである。
【００５７】
実施の形態５
実施の形態１から４において、磁性体枠１１（１１１）、非磁性体枠１２は矩形枠であるが、それに限られない。図１９は実施の形態５に係るリニアモータを示す斜視図である。図２０は実施の形態５に係るリニアモータの固定子１の非磁性体枠１２における平面図である。図２１は実施の形態５に係るリニアモータの固定子１の磁性体枠１１における平面図である。実施の形態５においては、磁性体枠１１、非磁性体枠１２は円形枠としてあるので、固定子１全体は円柱状をなしている。図２０及び図２１に示すように、可動子２が有する螺旋帯２２の固定子１との対向面は、凸曲面としてある。その他の構成については、実施の形態１等と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
実施の形態５においては、固定子１の省スペース化を図ることが可能となる。
【００５９】
なお、上述の実施の形態１から５のいずれの実施形態においても、螺旋帯２２をベース部２１に形成してなる部分を可動子、磁性体枠１１（１１１）、非磁性体枠１２（永久磁石１２ａ、１２ｂを含む）及びコイル１３、１４で構成される部分を固定子として説明した。それに限らず、可動子と固定子の役割を逆にしても良い。
また、ベース部２１に保持された螺旋帯２２を磁化させることができれば、コイル１３、１４を設ける位置は特に限定されることは無く、可動子又は固定子としてのベース部２１にコイル１３、１４を設けても良い。
【００６０】
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】
【００６１】
１  固定子
１ａ  空洞部
１１、１１１  磁性体枠
１１ａ、１１ｂ  歯部
１２  非磁性体枠
１２ａ、１２ｂ  永久磁石
１３、１４  コイル
２  可動子
２１  ベース部(基部）
２２  螺旋帯（磁性体螺旋条）
【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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