(57)【要約】  リニアモータの全長が長くても磁石の使用量が増加せず、可動子の小型化及び軽量化を実現し更に冷却機構を具備したリニアモータを提供する。  固定子２及び可動子１を備えたリニアモータにおいて、前記固定子２は、前記可動子１の移動域を間にして、磁気的に結合した対向する２つの板状部（上板部２１、下板部２２）を有し、該２つの板状部２１、２２の互いに対向する面それぞれには、複数の歯部２１ａ、２２ａが、一方の板状部２１の歯部２１ａと他方の板状部２２の歯部２２ａとで千鳥状となるように前記可動子１の移動方向に並設してあり、前記可動子１は、コイル１ａ内部に、前記移動方向に沿って複数の磁石１ｃ、１ｄ及び複数のヨーク１ｂが交互に配列してあり、前記ヨーク１ｂを介して隣り合う磁石１ｃ、１ｄは、互いに対向する向きに磁化されており、さらに、前記コイル１ａを冷却する冷却部（冷却パイプ１１）を有するように構成する。
2015141591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子及び可動子を備えたリニアモータにおいて、
前記固定子は、
前記可動子の移動域を間にして、磁気的に結合した対向する２つの板状部を有し、
該２つの板状部の互いに対向する面それぞれには、複数の歯部が、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とで千鳥状となるように前記可動子の移動方向に並設してあり、
前記可動子は、
コイル内部に、前記移動方向に沿って複数の永久磁石及び複数のヨークが交互に配列してあり、
前記ヨークを介して隣り合う永久磁石は、互いに対向する向きに磁化されており、
さらに、前記コイルを冷却する冷却部を有すること
を特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記冷却部は冷却パイプを有し、該冷却パイプは前記コイルの外側面に配してあ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】
前記コイルおよび前記冷却パイプの前記２つの板状部に垂直な方向の長さは、前記永久磁石及び前記ヨークの前記２つの板状部に垂直な方向の長さ以下であること
を特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記冷却部は前記コイルを内包する冷却ジャケットであること
を特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記冷却ジャケットの前記２つの板状部に垂直な方向の長さは、前記永久磁石及び前記ヨークの前記２つの板状部に垂直な方向の長さ以下であること
を特徴とする請求項４記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記可動子は前記永久磁石を２つ、前記ヨークを３つ有すること
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一に記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記２つの永久磁石に挟まれているヨークが他の２つのヨークより前記移動方向に長いこと
を特徴とする請求項６に記載のリニアモータ。
【請求項８】
前記２つの永久磁石に挟まれているヨークの前記移動方向の長さは、他の２つのヨークの２倍の長さであること
を特徴とする請求項７に記載のリニアモータ。
【請求項９】
固定子及び可動子を備えたリニアモータにおいて、
前記固定子は、
前記可動子の移動域を間にして、磁気的に結合した対向する２つの板状部を有し、
該２つの板状部の互いに対向する面それぞれには、複数の歯部が、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とで千鳥状となるように前記可動子の移動方向に並設してあり、
前記可動子は、
冷却部及び複数の単位可動子を有し、
各単位可動子は、前記移動方向に沿って並んだ３つのコイルを有し、
各コイル内部に、前記移動方向に沿って複数の永久磁石及び複数のヨークが交互に配列してあり、
前記ヨークを介して隣り合う永久磁石は、互いに対向する向きに磁化されていること
を特徴とするリニアモータ。
【請求項１０】
前記冷却部は、前記単位可動子毎に対応して設けられ、
各冷却部は、前記各コイルを内包する中空状をなし、前記複数の永久磁石及び複数のヨークを囲繞していること
を特徴とする請求項９に記載のリニアモータ。
【請求項１１】
前記冷却部は中空状をなし、前記可動子の有するすべてのコイル夫々を内包し、前記複数の永久磁石及び複数のヨークを囲繞していること
を特徴とする請求項９に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造装置、液晶表示装置の製造分野においては、大面積の基板等の処理対象物を高速度にて直線移動させ、適宜の移動位置にて高精度に位置決めすることができる送り装置が必要である。この種の送り装置は、一般的には、駆動源としてのモータの回転運動をボールねじ機構等の運動変換機構により直線運動に変換して実現されるが、運動変換機構が介在することから、移動速度の高速化に限界がある。また運動変換機構の機械的な誤差の存在により、位置決め精度も不十分であるという問題がある。【０００３】
この問題に対応するため、近年においては、直線運動出力が直接的に取り出し可能なリニアモータを駆動源とする送り装置が使用されている。リニアモータは、直線状の固定子と該固定子に沿って移動する可動子とを備えている。前述した送り装置においては、板状の永久磁石を一定間隔毎に多数並設して固定子を構成し、磁極歯と通電コイルとを備える電機子を可動子としたムービングコイル型のリニアモータ（例えば、特許文献１参照）が使用されている。【０００４】
ムービングコイル型のリニアモータでは、固定子に磁石を配置するため、リニアモータの全長が長くなるほど（可動子の移動距離が長くなるほど）、使用する磁石の量が増える。近年、希土類の価格上昇に伴い、使用する磁石量の増加は、コスト増加の原因となっていた。【０００５】
また、リニアモータは、可動子に使用するコイルへの通電により発熱する。発熱によりコイルの電気抵抗が増加すると推力が低減する。この推力の低減を抑制するために、リニアモータは、コイルの冷却機構を備える必要がある。このような問題に対応して、ムービングコイル型のリニアモータの冷却機構として、コイル全体をジャケットで覆い、ジャケット内部に冷媒を流すものが提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１３９１６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２１９２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
リニアモータにおいては、固定子と可動子との間に作用する磁力によって、可動子を固定子に対して進行させる推力だけではなく、固定子と可動子とを互いに近付ける向きの吸引力および互いに引き離す向きの反発力が発生する。このような吸引力および反発力によって、固定子及び可動子には応力が発生する。そのため、冷却のために内部に冷媒を通過させるジャケットをコイルに装着した場合、ジャケットには発生する応力に耐えうる剛性が必要である。一方、コイルが可動するタイプのリニアモータにおいて、可動子を軽量とすることで推力のロスを抑えることができる。よって可動子に取り付けるジャケットも軽量である必要がある。したがって、ジャケットを軽量とするために樹脂等で成形する場合、ジャケット全体の剛性を確保するために、樹脂等をガラス繊維で補強する必要があり、コストの上昇を招いていた。
さらには空芯コイルの中空部にジャケットの補強のための構造（特許文献２ではコア部と呼称）を必要としジャケット構造が複雑であった。【０００８】
本発明は上述のごとき事情に鑑みてなされたものであり、リニアモータの全長が長くても磁石の使用量が増加せず、可動子の小型化及び軽量化を実現できるとともに、可動子の発熱を抑えることができる。また可動子の冷却に際しジャケット等の樹脂成形工程を伴うことなくパイプ状の簡単な構成で冷却できる構造を有し、更に樹脂成形のジャケットで冷却を行う際でも、樹脂であるジャケットにガラス繊維等を含有させた繊維強化プラスチックは必ずしも必要のない、冷却機構を具備したリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るリニアモータは、固定子及び可動子を備えたリニアモータにおいて、前記固定子は、前記可動子の移動域を間にして、磁気的に結合した対向する２つの板状部を有し、該２つの板状部の互いに対向する面それぞれには、複数の歯部が、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とで千鳥状となるように前記可動子の移動方向に並設してあり、前記可動子は、コイル内部に、前記移動方向に沿って複数の永久磁石及び複数のヨークが交互に配列してあり、前記ヨークを介して隣り合う永久磁石は、互いに対向する向きに磁化されており、さらに、前記コイルを冷却する冷却部を有することを特徴とする。【００１０】
本発明にあっては、可動子はコイル内部に、前記可動子の移動方向に沿って複数の永久磁石及び複数のヨークが交互に配置してある。永久磁石は可動子にのみ配置するので、リニアモータの全長を長くした場合でも、使用する永久磁石の量は増加しない。また、コイルを冷却する冷却部を有しておりコイルの発熱を取り除くことが可能となる。【００１１】
本発明に係るリニアモータは、前記冷却部は冷却パイプを有し、該冷却パイプは前記コイルの外側面に配してあることを特徴とする。【００１２】
本発明にあっては、冷却部は冷却パイプを有し、当該冷却パイプはコイルの外側面に配置するので、簡単な構造でコイルの発熱を取り除くことができる。【００１３】
本発明に係るリニアモータは、前記コイルおよび前記冷却パイプの前記２つの板状部に垂直な方向の長さは、前記永久磁石及び前記ヨークの前記２つの板状部に垂直な方向の長さ以下であることを特徴とする。【００１４】
本発明にあっては、前記ヨーク及び前記永久磁石がコイル及び冷却パイプより突出するか面一のため歯部との間のギャップを小さくすることができるので推力を大きくできる。【００１５】
本発明に係るリニアモータは、前記冷却部は前記コイルを内包する冷却ジャケットであることを特徴とする。【００１６】
本発明にあっては、冷却部はコイルを内包する冷却ジャケットであるので、コイル外周面全面からコイルを効率的に冷却することができる。【００１７】
本発明に係るリニアモータは、前記冷却ジャケットの前記２つの板状部に垂直な方向の長さは、前記永久磁石及び前記ヨークの前記２つの板状部に垂直な方向の長さ以下であることを特徴とする。【００１８】
本発明にあっては前記ヨーク及び前記永久磁石が前記冷却ジャケットより突出するか面一のため歯部とのギャップを小さくすることができるので推力を大きくできる。【００１９】
本発明に係るリニアモータは、前記可動子は永久磁石を２つ、前記ヨークを３つ有することを特徴とする。【００２０】
本発明にあっては、可動子は永久磁石を２つ、ヨークを３つ有するという最小構成としてあるので、可動子の移動方向の寸法をより小さくすることが可能となる。言い換えると固定子側の歯部のピッチを相対的に大きくすることができる。また、固定子には永久磁石を使用しないので、リニアモータの全長が長い場合であっても永久磁石の使用量が増加しない。【００２１】
本発明に係るリニアモータは、前記２つの永久磁石に挟まれているヨークが他の２つのヨークより前記移動方向に長いことを特徴とする。【００２２】
本発明にあっては、２つの永久磁石に挟まれているヨークは、１つの永久磁石としか接しない他の２つのヨークより移動方向に長くしてある。永久磁石とやり取りする磁束量に合わせて移動方向の長さ、すなわち歯部と対向する部分の長さを定めているので、コイルに流す電流量が増加しても、ヨークが磁気飽和をしにくくなるので推力低下を抑えることができる。【００２３】
本発明に係るリニアモータは、前記２つの永久磁石に挟まれているヨークの前記移動方向の長さは、他の２つのヨークの２倍の長さであることを特徴とする。【００２４】
本発明にあっては、２つの永久磁石に挟まれているヨークの前記移動方向の長さは、流れる磁束量に最適な他の２つのヨークの２倍の長さとしてあるので、可動子の移動方向の長さを小さくしながら、ヨークの磁気飽和を緩和して大推力のリニアモータを得ることが可能となる。【００２５】
本発明に係るリニアモータは、固定子及び可動子を備えたリニアモータにおいて、前記固定子は、前記可動子の移動域を間にして、磁気的に結合した対向する２つの板状部を有し、該２つの板状部の互いに対向する面それぞれには、複数の歯部が、一方の板状部の歯部と他方の板状部の歯部とで千鳥状となるように前記可動子の移動方向に並設してあり、前記可動子は、冷却部及び複数の単位可動子を有し、各単位可動子は、前記移動方向に沿って並んだ３つのコイルを有し、各コイル内部に、前記移動方向に沿って複数の永久磁石及び複数のヨークが交互に配列してあり、前記ヨークを介して隣り合う永久磁石は、互いに対向する向きに磁化されていることを特徴とする。【００２６】
本発明にあっては、可動子はコイル内部に、前記可動子の移動方向に沿って複数の永久磁石及び複数のヨークが交互に配置してある。永久磁石は可動子にのみ配置するので、リニアモータの全長を長くした場合でも、使用する永久磁石の量は増加しない。また、コイルを冷却する冷却部を有しておりコイルの発熱を取り除くことが可能となる。【００２７】
本発明に係るリニアモータは、前記冷却部は、前記単位可動子毎に対応して設けられ、各冷却部は、前記各コイルを内包する中空状をなし、前記複数の永久磁石及び複数のヨークを囲繞していることを特徴とする。【００２８】
本発明にあっては、冷却部はコイルを内包しているため、効率的にコイルを冷却することができる。【００２９】
本発明に係るリニアモータは、前記冷却部は中空状をなし、前記可動子の有するすべてのコイル夫々を内包し、前記複数の永久磁石及び複数のヨークを囲繞していることを特徴とする。【００３０】
本発明にあっては、冷却部は全てのコイル夫々を内包しているので、効率的にコイルを冷却することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にあっては、可動子は永久磁石を複数、ヨークを複数備えるという構成としてあるので、可動子の移動方向の寸法を小さくすることが可能となり、また、固定子には磁石を使用しないので、リニアモータの全長が長い場合であっても磁石の使用量が増加しないという効果を奏する。
さらに、コイル冷却部を備えることにより、コイルの冷却を効率よく行い、推力の低下を抑制するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１に係るリニアモータの概略構成の一例を示す部分破断斜視図である。
【図２Ａ】実施の形態１に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図２Ｂ】実施の形態１に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す側面図である。
【図５】実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を説明するための図である。
【図７】実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を説明するための図である。
【図８Ａ】実施の形態２に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図８Ｂ】実施の形態２に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図９】可動子ベースに取り付けた可動子の構成例を示す説明図である。
【図１０Ａ】実施の形態３に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１０Ｂ】実施の形態３に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１１Ａ】実施の形態４に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１１Ｂ】実施の形態４に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１２】実施の形態４において、可動子ベースに取り付けた可動子の構成例を示す説明図である。
【図１３Ａ】実施の形態５に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１３Ｂ】実施の形態５に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１４】実施の形態５において、可動子ベースに取り付けた可動子の構成例を示す説明図である。
【図１５】実施の形態６に係るリニアモータの可動子の構成例を示す平面図である。
【図１６Ａ】可動子のヨークの磁気飽和についての説明図である。
【図１６Ｂ】可動子のヨークの磁気飽和についての説明図である。
【図１７Ａ】実施の形態７に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１７Ｂ】実施の形態７に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１８Ａ】実施の形態８に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【図１８Ｂ】実施の形態８に係るリニアモータの可動子の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するため最良の形態】
【００３３】
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概略構成の一例を示す部分破断斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂは実施の形態１に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す説明図である。図２Ａは可動子１の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのＩＩ−ＩＩ線による断面図である。図３は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す断面図である。図４は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す側面図である。
【００３４】
本実施の形態に係るリニアモータは可動子１と固定子２とを含む。可動子１は３つのヨーク１ｂ、２つの永久磁石（磁石）１ｃ、１ｄ、それらを囲繞するコイル１ａ、さらにコイル１ａを囲繞する冷却パイプ１１を含む。ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄは略同形で、略直方体状をなしている。図１又は図２に示すようにヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｄ、ヨーク１ｂと、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ又は永久磁石１ｄは連結方向に交互に配列されている。ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄは短辺が揃い、長辺が接触するように並べて連結され、その周囲にコイル１ａが巻き回されている。冷却パイプ１１は略矩形枠状をなし、コイル１ａの外側面に接するように設けられている。ヨーク１ｂは、永久磁石１ｃ及び永久磁石１ｄを挟むように配置されている。図２、図４の各永久磁石１ｃ、１ｄに示す白抜矢印は各永久磁石１ｃ、１ｄ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１ｃ及び永久磁石１ｄは連結方向に沿って磁化してあり、磁化方向が互いに対向している。本実施の形態のように、可動子１がヨーク１ｂを３つ、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄを各１つ備える構成は、可動子１の最小構成としてある。
【００３５】
コイル１ａの外側面に接するように囲繞する冷却パイプ１１は、コイル１ａを冷却するためのものである。冷却パイプ１１は、図示しない冷却回路が備えるポンプにより冷媒が送り込まれる給液口１１ａ、冷却回路に冷媒を排出する排液口１１ｂを備える。冷却パイプ１１の中には、図示しない熱交換器により冷却された、例えばパーフルオロポリエーテルの冷媒が流動している。給液口１１ａから供給された冷媒は、コイル１ａの外側面に接し、コイル１ａを囲繞している冷却パイプ１１内を流動し、排液口１１ｂより排出される。これにより、コイル１ａ全体を効率的に冷却することが可能となる。冷却パイプ１１は、例えば、ステンレスといった非磁性金属で構成することが望ましい。
また通電により発熱するコイルのみを効率的に冷却することが可能である。
パイプであるため冷媒を通過させる構造が簡便であり、冷却部の軽量化を図ることができる。また、非磁性金属に限らず、ガラス繊維や炭素繊維を含有する繊維強化プラスチックやセラミックスで構成してもよく、可動子１の加減速度や冷媒の圧力に耐えるように適宜設定すれば良く、条件によっては硬質プラスチックでも良い。また、冷媒は、パーフルオロポリエーテル以外のフッ素系不活性液体や自然冷媒（純水）でも良い。永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄ及びヨーク１ｂの上下方向の長さ（二つの板状部の垂直方向の長さ）はコイル１ａ及び冷却パイプ１１の上下方向の長さより長くなっている。なお、これらの長さは同じでも良い。
【００３６】
図３に示すように、固定子２は断面略コの字状（Ｕ字状）である。固定子２は、所定の距離を隔てて平行に対向する板状をなす２つの板状部（上板部２１、下板部２２）、及び上板部２１と下板部２２とを連結する板状をなす側板部２３を含む。固定子２の上板部２１と下板部２２とは側板部２３により磁気的に結合してある。上板部２１は下板部２２と対向する一面に複数の歯部２１ａを備えている。歯部２１ａは所定間隔で複数、並置してある。同様に、下板部２２は上板部２１に対向する面に複数の歯部２２ａを備えている。歯部２２ａは所定間隔で複数、並置してある。歯部２１ａ、歯部２２ａはそれぞれ略直方体状をなしている。固定子２は平板状をなす軟磁性金属、例えば圧延鋼材を折り曲げることにより形成する。固定子２は折り曲げにより形成する他に平板状の圧延鋼材を溶接やねじ止め等により接合し、固定して形成しても良い。上板部２１、下板部２２、側板部２３は、例えば鋼板などの軟磁性金属板を積層することにより、形成してもよい。歯部２１ａ、歯部２２ａは、それぞれ軟磁性金属板、例えば鋼板等を積層して直方体状に形成する。直方体状に形成した歯部２１ａ、歯部２２ａはそれぞれ、上板部２１、下板部２２に溶接又はねじ止め等により接合し固定する。
【００３７】
また、略コの字に形成した磁性鋼板の一面に所定間隔で、掘り込み加工などにより溝を設け、形成されたランド部を歯部２１ａ、歯部２２ａとしてもよい。このようにすると、歯部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２の部品点数を減らすことが可能となる。さらにまた、板状部材に所定間隔でスリットを形成し、２つのスリットで挟まれた部分を歯部２１ａ、歯部２２ａとしてもよい。板状部材をくし歯状に形成し、くし歯を歯部２１ａ、歯部２２ａとしてもよい。なお、図３に示す向きで設置されることが固定子２の必須の要件ではない。設置可能な如何なる向きで使用することも可能である。左右を反転した置き方でも良いし、Ｕ字となるように置いたり、上下が反転したＵ字のように置いたりしても良い。以上のように構成した固定子２の上板部２１、下板部２２の間を、可動子１は歯部２１ａ、歯部２２ａの並設方向に移動する。
【００３８】
図３及び図４に示すように、歯部２１ａ及び歯部２２ａは同一形状、同一寸法であることが望ましい。歯部２１ａ（歯部２２ａ）の可動子１の移動方向に沿う長さＬ１と、２つの歯部２１ａ（歯部２２ａ）の間隔Ｌ２との比は１対１としてある。すなわち、歯部２１ａ（歯部２２ａ）の並設方向の幅Ｌ１は歯部２１ａ（２２ａ）の並設間隔Ｌ２と同じ長さとなっている。
【００３９】
可動子１のコイル１ａと冷却パイプ１１を除く移動方向の幅は、歯部２１ａ（２２ａ）の幅Ｌ１と２つの歯部２１ａ（２２ａ）の間隔Ｌ２とを合わせた幅（Ｌ１＋Ｌ２）より、狭くしてある。図３において歯部２１ａ及び歯部２２ａの紙面左右方向の長さは、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄよりも、やや長くしてある。この場合フリンジング磁束により仮想的にエアギャップが短くなり、可動子１の永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄからの磁束を効率よく固定子２に流すことができる。また、歯部２１ａ、歯部２２ａの長さと、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄとの長さを同じとしても良い。
【００４０】
歯部２１ａと歯部２２ａとはそれぞれ、等間隔（Ｌ２）で固定子２の対向する上板部２１、下板部２２の対向面側にそれぞれ配置してある。歯部２１ａ、歯部２２ａの長手方向は、可動子１の移動方向に略直角に配置してある。また、歯部２１ａと歯部２２ａは互いに対向する面の可動子１の移動方向の中央部が重ならないように可動子１の移動方向に沿って互い違いに（千鳥状に）並設してある。なお、歯部２１ａと歯部２２ａは互いに対向する面の全面が重なると可動子１には推力が発生しない。
【００４１】
図４に示すように、可動子１の一方の面が歯部２１ａに対向し、他方の面が歯部２２ａに対向する。移動方向の前後に配置してあるヨーク１ｂは一方が歯部２１ａと対向し、他方が歯部２２ａと対向している。中央のヨーク１ｂは歯部２１ａ、２２ａの両方に対向している。歯部２１ａ、歯部２２ａは１磁気周期毎に１つずつ設けてある。歯部２１ａと歯部２２ａとは電気角で１８０度の異なる位置（１／２磁気周期ずれた位置）に設けられている。
ヨーク１ｂ並びに永久磁石１ｃ及び永久磁石１ｄの可動子１の移動方向に垂直な方向の長さ（図２Ａでは紙面に対して垂直方向、図３では紙面上下方向の長さ：対向する上板部２１及び下板部２２の板面の法線方向の長さ）は略同じであることが望ましい。ここでヨーク１ｂが永久磁石１ｃ及び永久磁石１ｄよりも長い場合には、永久磁石１ｃ及び永久磁石１ｄより突出した部分におけるヨーク１ｂの磁束が、上板部２１又は下板部２２の板面の法線方向に流れずに板面に平行な方向へ漏れてしまう。その結果、ヨーク１ｂから固定子２の歯部２１ａ又は２２ａへ流れる磁束量が低減して推力が低下する。
また永久磁石１ｃ及び永久磁石１ｄの可動子１の移動方向に垂直な方向の長さがヨーク１ｂよりも長い場合には、推力に寄与する磁束の上板部２１又は下板部２２の板面に対する垂直成分を確保しにくくなるため、推力ロスが発生する。後述する様に、本発明の推力はヨーク１ｂと歯部２１ａとの間、及びヨーク１ｂと歯部２２ａとの間に流れる磁束量によるため、永久磁石１ｃ及び永久磁石１ｄが突出している場合には歯部２１ａとヨーク１ｂとの距離及び歯部２２ａとヨーク１ｂとの距離が遠くなり、推力が低減する。
さらにヨーク１ｂ又は永久磁石１ｃ及び永久磁石１ｄのどちらかが突出している場合には突出した部分の熱伝導が悪くなり、冷却効率が低下する。
なおここで略同じとは構造部を設計する上での寸法設定では同じということを意味している。そして加工設備による加工誤差を含むため、設計上の寸法設定に公差を含めた上で略同じと表記している。
【００４２】
図５、図６及び図７は実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理を説明するための図である。可動子１のコイル１ａ及び冷却パイプ１１の移動方向に沿う部分は説明の都合上、省略して移動方向と直交する部分の断面のみ表示してある。可動子１のコイル１ａに交流電流を流す。図５、６のコイル１ａに示す黒丸印は紙面の裏から表への通電、バツ印は紙面の表から裏への通電を表している。（交流電流を流した際のある時点の電流の向きを示した）コイル１ａの通電により、図５に点線で示したような磁束の流れが発生する。
【００４３】
可動子１が備えるヨーク１ｂの個数が３個の場合、図５に示す様に歯部２１ａから流れる磁束が両端のヨーク１ｂに流れ込み、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄ内を通り中央部のヨーク１ｂに集まり、歯部２２ａへ抜けていく。このようにすると、並設する歯部２１ａの並設方向中央部の間隔（ピッチ）（Ｌ１＋Ｌ２）よりも、両端のヨーク１ｂの移動方向中央部の間隔（Ｌ３）を小さくすることができる。すなわち、可動子１の移動方向の長さを小さくすることが可能となる。
本発明の場合、一つの可動子１を単相で駆動しており、１相あたりの歯部のピッチを相対的に大きくすることができる。
３相リニアモータでは可動子１の位置により変動する３相の合成推力の変動幅を抑えるため、単相あたりの推力波形をほぼ正弦波とする必要がある。また推力を確保する必要がある。その手段の一つとして、各相に複数の磁極を設けて狭ピッチ化を図るのが一般的であり、そのことが可動子構造の簡素化や固定子２及び可動子１の小型化、軽量化を阻み、また狭ピッチ化した場合には駆動周波数の高周波化を招き、リニアモータ自体の鉄損が増大するという問題があったが実施の形態１の構成により歯部のピッチを大きくすることができる。
【００４４】
これに対して、可動子１が備えるヨーク１ｂの個数が４個以上の場合には、並設する歯部２１ａの移動方向中央部の間隔（ピッチ）（Ｌ１＋Ｌ２）に対して、それぞれのヨーク１ｂの移動方向中央部の間隔をその１／２とする必要がある。図５でたとえるならＬ１＋Ｌ２＝Ｌ３／２＋Ｌ３／２＝Ｌ３にする必要があるため、可動子１の移動方向の長さを小さくすることが困難になる。つまり、ヨーク１ｂが４個以上の場合には次のような問題がある。Ｌ１＋Ｌ２＞Ｌ３にすると、隣り合うヨーク１ｂの間隔が小さくなる。永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄを介して隣り合うヨーク１ｂの永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄによる界磁方向はそれぞれ逆向きになるので、一つの歯部２１ａ（２２ａ）との間で吸引と反発とが短い距離で行われることとなり、可動子１と固定子２の間で発生する推力を低下させる。
しかしこの構成においても、複数のヨーク１ｂと複数の永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄをコイル１ａで囲繞した本発明の構成はリニアモータが長くなった場合でも永久磁石の個数が増加することは無い。
【００４５】
次に、図５、図６及び図７を参照して、実施の形態１に係るリニアモータの推力発生原理について説明する。上述したように図５において可動子１には、点線で示したような磁束の流れが発生する。すなわち、左右のヨーク１ｂに発生した磁束は永久磁石１ｃ又は永久磁石１ｄを通り、中央のヨーク１ｂより歯部２２ａに流れ込む。歯部２２ａに流れ込んだ磁束は下板部２２、側板部２３、上板部２１を通り歯部２１ａより左右のヨーク１ｂに流れ込み上記のような磁束ループが発生する。磁束ループにより、歯部２１ａはＮ極に励磁され、歯部２２ａはＳ極に励磁される。
【００４６】
次に、永久磁石による磁極の発生と推力の発生を、図６を用いて説明する。図６に示すように永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄがヨーク１ｂに対して着磁方向が対向して配置してある場合、各ヨーク１ｂ全体が単極となる。中央のヨーク１ｂはＮ極に励磁され、左右のヨーク１ｂはＳ極に励磁される。
一方、固定子２の歯部２１ａはＮ極、歯部２２ａはＳ極に励磁されている。歯部２１ａ、歯部２２ａに発生した磁極と、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄにより励磁されたヨーク１ｂの磁極が吸引又は反発することにより、可動子１には図６の紙面左向きの推力が発生する。
【００４７】
図６の状態から、可動子１が電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合の状態を示しているのが図７である。図７ではコイル１ａに流す電流の向きが逆向きとなる。この結果、図７における磁束の流れは、図５に示した磁束の流れとは逆方向になる。このため、歯部２１ａにはＳ極、歯部２２ａにはＮ極の磁極が発生する。永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄによるヨーク１ｂの励磁は変わらないため、図６の場合と吸引／反発する歯部２１ａ、歯部２２ａが逆の関係となる。図７に示した矢印の方向に吸引力が発生し、可動子１は図７において紙面に対して左向きの推力が発生する。図７の状態から、可動子１が電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合、図６と同様な状態となる。以上の動作を繰り返すことにより、可動子１は移動を継続する。
【００４８】
次に端効果による影響の改善について説明する。端効果とは、リニアモータにおいて、可動子両端に発生する磁気的な吸引、反発力の影響がモータの推力特性（コギング特性、ディテント特性）に影響を及ぼすことを言う。従来、端効果を減少させるために、両端の歯部の形状を、他の形状と異なるようにするなどの対策が取られている。端効果が発生するのは、磁束ループが移動方向と同じ方向に流れるためである（特許文献１の第２図参照）。しかしながら、実施の形態１に係るリニアモータでは、固定子２を通る磁路を含めたループ（磁束ループ）は進行方向と直角な方向に流れるため、端効果の影響を低減させることが可能となる。
【００４９】
以上のように、実施の形態１に係るリニアモータでは、従来のムービングコイル型リニアモータと異なり、固定子２に永久磁石は必要なく、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄは可動子１のみに使用するので、リニアモータの全長を長くした場合においても、使用する永久磁石の量は増加せず一定となり、コストを低減させることが可能となる。加えて、端効果の影響を低減させることが可能となる。
また、可動子１はヨーク１ｂを３個、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄを各１個の計２個という最小の構成としている。そのため、可動子１の備える永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄの移動方向の幅を広くすること、及び歯部２１ａ、歯部２２ａの可動子１の移動方向の幅を大きくすることも可能となる。それによって、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄの数が多い同一サイズの固定子よりも大きな推力を得ることが可能となる。
【００５０】
さらにまた、コイル１ａの外側面に接し、コイル１ａを囲繞するように、冷却パイプ１１を設け、冷却パイプ１１に冷媒を流動させる。それにより、コイル１ａを効率的に冷却するので、発熱による推力低下を抑制することが可能となる。
【００５１】
なお、実施の形態１では可動子１がすべて上板部２１と下板部２２とに挟まれている形態を示したが、本発明においては可動子１のうち永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄとヨーク１ｂが上板部２１と下板部２２とに挟まれていればよい。コイル１ａの一部又は全部が固定子２から突出し、上板部２１と下板部２２とに挟まれていなくてもよい。
また、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄは直方体状としたが、それに限られない。コイル１ａの励磁により発生した磁束が固定子２と協同した磁気ループ回路を構成するものであれば良い。例えば、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、永久磁石１ｄが正六面体であっても良い。
【００５２】
実施の形態２
図８Ａ及び図８Ｂは実施の形態２に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す説明図である。図８Ａは可動子１の構成例を示す平面図である。図８Ｂは図８ＡのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。実施の形態２では、実施の形態１においてヨーク１ｂ及び永久磁石１ｃ、１ｄの長手方向の長さを長くした可動子１となっている。また、３相駆動の場合の可動子１の配列を示している。他の構成は実施の形態１と同様であるので、以下の説明においては、実施の形態１との異なる点を主に説明する。
【００５３】
実施の形態２の可動子１は、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。
【００５４】
図９は可動子ベース４に取り付けた可動子１の構成例を示す説明図である。可動子ベース４は、直方体状をなしている。可動子ベース４の一面には、各単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗを固定する溝が設けられている。当該溝に各単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗをはめ込み固定する。可動子ベース４は、アルミニウム、非磁性ステンレス鋼などの非磁性体で構成する。可動子ベース４がリニアガイド等に取り付けられることで可動子１は固定子２の対向する二つの板状部２１、２２間を直動する。
【００５５】
可動子ベース４は給液口４ａ、流路４ｂ、排液口４ｃを含む。流路４ｂの中間には、単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗの冷却パイプ１１が接続されている。流路４ｂは、可動子ベース４の内部に埋め込んだ金属製パイプでも良い。また、可動子ベース４を厚さ方向に２分割した部材により構成し、それぞれの部材の一面に溝を刻設した後、溝を設けた面同士を合わせ接合し、刻設した溝により可動子ベース４の内部に形成される空間を流路４ｂとしても良い。
【００５６】
給液口４ａは冷却回路（不図示）に接続され、ポンプ（不図示）より冷媒が供給される。給液口４ａから供給された冷媒は、次のような経路を経て、排液口４ｃから排出され、冷却回路に戻る。給液口４ａから供給された冷媒は、流路４ｂを通り、単相ユニット１Ｕの給液口１１ａから単相ユニット１Ｕの冷却パイプ１１に流入する。冷却パイプ１１を流動した冷媒は、単相ユニット１Ｕの排液口１１ｂから、可動子ベース４の流路４ｂに排出される。排出された冷媒は、流路４ｂを経て、単相ユニット１Ｖの給液口１１ａから単相ユニット１Ｖの冷却パイプ１１に流入する。冷却パイプ１１を流動した冷媒は、単相ユニット１Ｖの排液口１１ｂから、可動子ベース４の流路４ｂに排出される。排出された冷媒は、流路４ｂを経て、単相ユニット１Ｗの給液口１１ａから単相ユニット１Ｗの冷却パイプ１１に流入する。冷却パイプ１１を流動した冷媒は、単相ユニット１Ｗの排液口１１ｂより、可動子ベース４の流路４ｂに排出される。排出された冷媒は、流路４ｂを経て、排液口４ｃより、可動子ベース４の外部に排出される。以上のように、冷媒が流動することにより、各単相ユニット１Ｕ、１Ｖ、１Ｗのコイル１ａが冷却される。
【００５７】
なお、冷却パイプ１１は図９において可動子ベース４の外に出ている部分のみに設けても良い。図９に点線で示している部分は、冷却パイプ１１とは異なる部品であっても良い。可動子ベース４内では、冷媒は、可動子ベース４に刻設した流路を流動するようにする。
【００５８】
実施の形態２に係るリニアモータは、実施の形態１に係るリニアモータが奏する効果に加えて、次のような効果を奏する。可動子１のヨーク１ｂ及び永久磁石１ｃ、１ｄの長手方向の長さを長くしたので、より大きな推力を得ることが可能となる。また、３相駆動の可動子１とした場合、単相の場合に比べ、さらに大きな推力を得ることが可能となる。
【００５９】
実施の形態３
図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施の形態３に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す説明図である。図１０Ａは、可動子１の構成例を示す平面図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＸ−Ｘ線による断面図である。実施の形態３と実施の形態１との違いはコイル１ａとコイル１ａの冷却構造にある。実施の形態３ではコイル１ａをコイル１ａと略同形状の冷却ジャケット１２内に配置し冷却ジャケット１２内壁とコイル１ａの間に冷媒を流通させることでコイル１ａの冷却を行う構造である。
【００６０】
冷却ジャケット１２は矩形枠状をなしている。冷却ジャケット１２の枠状内部にヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄが配される。冷却ジャケット１２の枠状部分は、断面が矩形状の管となっている。コイル１ａが収納される管の断面は、コイル１ａの断面よりも、やや大きくなっている。冷却パイプ１１と同様に冷却ジャケット１２は冷媒が流入する給液口１２ａ、排液口１２ｂを備えている。給液口１２ａから流入した冷媒は冷却ジャケット１２内のコイル１ａを冷却しつつ、冷却ジャケット１２内を進み、排液口１２ｂより排出される。
【００６１】
冷却ジャケット１２は、例えば全体の形状を厚さ方向上下に２分割した２つの部材から構成し、部材の一方にコイル１ａを配置した後に、２つの部材を接合してもよい。またはコイル１ａと冷却ジャケット１２内壁に間隙を有するように樹脂を成形（たとえば射出成形）してもよい。コイル１ａは冷却ジャケット１２内壁から突出したコマ状の突起（図示しない）にて上下あるいは左右又は上下及び左右から固定されている。
【００６２】
実施の形態１はコイル１ａを外側面からのみ冷却したが、実施の形態３ではコイル１ａを内側面、外側面、両端面から冷却するため、冷却される面積が増えるので、冷却効率が高まる。冷却ジャケット１２の材質は非磁性の金属でもよいが、樹脂で成形したものを使用してもよい。冷却ジャケット１２に使用する樹脂は樹脂をガラス繊維等で補強した樹脂は必ずしも必要でなく強度は要求されない。可動子１の加減速度に耐え、必要な冷媒の圧力に耐えればよく強度は適宜設定すれば良い。条件によっては硬質プラスチックも使用可能である。
もちろんガラス繊維で補強した樹脂ジャケットを使用してもよい。
【００６３】
本発明のリニアモータの可動子１は可動子１のヨーク１ｂをコイル１ａで励磁させ歯部２１ａ、２２ａとの相互作用によって可動子１を固定子２に対して相対的に移動させる。よってコイル１ａで発生させた磁力を永久磁石１ｃ、１ｄが発生する磁力と直接的な相互作用にて可動子１と固定子２を相対移動させる特許文献２に記載のリニアモータと異なり、コイル１ａと永久磁石１ｃ、１ｄとの間に可動子１の移動に伴う応力の変化は極めて少ない。
【００６４】
特許文献２のリニアモータにおいてはこの応力の変化に耐えるようにコイル１ａの固定やコイル１ａを固定する冷却ジャケット１２の強度についても上げておく必要がある。しかし、本発明においてはその必要は無く冷却ジャケット１２の強度は冷媒を通過させる際の冷媒の圧力にのみ耐えればよい。よって、冷却ジャケット１２の材質についてはガラス繊維等で補強する必要は無い。
【００６５】
実施の形態３に係るリニアモータは、以下の様な効果を奏する。永久磁石１ｃ、１ｄは可動子１のみに使用するので、リニアモータの全長を長くした場合においても、使用する永久磁石の量は増加せず一定となり、コストを低減させることが可能となる。加えて、端効果の影響を低減させることが可能となる。
また、可動子１はヨーク１ｂを３個、永久磁石１ｃ、１ｄを各１個の計２個という最小の構成としている。そのため、可動子１の備える永久磁石１ｃ、１ｄの移動方向の幅を大きくすること、及び歯部２１ａ、２２ａの可動子１の移動方向の幅を大きくすることも可能となる。それによって、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの数が多い同一サイズの固定子よりも大きな推力を得ることが可能となる。
【００６６】
さらにまた、コイル１ａを冷媒が流動する冷却ジャケット１２内に配置したので、コイル１ａを内側面、外側面、両端面から冷却するため、効率よくコイル１ａを冷却することが可能となる。それにより、コイル１ａの発熱による推力低下を抑制することが可能となる。
【００６７】
実施の形態４
図１１Ａ及び図１１Ｂは実施の形態４に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す説明図である。図１１Ａは可動子１の構成例を示す平面図である。図１１Ｂは図１１ＡのＸＩ−ＸＩ線による断面図である。実施の形態４に係るリニアモータの可動子１は、実施の形態３に係る可動子を３相配列したものである。他の構成は実施の形態３と同じであるため、説明を省略する。
【００６８】
図１２は実施の形態４において、可動子ベース４に取り付けた可動子１の構成例を示す説明図である。図９に示した実施の形態２と異なるのは、コイル１ａを当該コイル１ａと略同形状の冷却ジャケット１２内に配置し、冷却ジャケット１２内壁とコイル１ａの間に冷媒を流通させることであり、可動子ベース４の構成は、実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
実施の形態４に係るリニアモータは、実施の形態３に係るリニアモータが奏する効果に加えて、以下の様な効果を奏する。３相駆動とすることにより、単相の場合に比べ、さらに大きな推力を得ることが可能となる。
【００７０】
実施の形態５
図１３Ａ及び図１３Ｂは実施の形態５に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す説明図である。図１３Ａは可動子１の構成例を示す平面図であり、図１３Ｂは、図１３ＡのＸIII−ＸIII線による断面図である。図１４は実施の形態５において、可動子ベース４に取り付けた可動子１の構成例を示す説明図である。実施の形態２（図８及び図９）との相違は、ヨーク１ｂと永久磁石１ｃ、１ｄの数を変更したものであり、その他の構成は、実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。
【００７１】
実施の形態５に係るリニアモータは、ヨーク１ｂと永久磁石１ｃ、１ｄの数を増加させたので、可動子１をよりスムーズに可動させることが可能となる。
【００７２】
実施の形態６
図１５は実施の形態６に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す平面図である。実施の形態１との相違は、中央に位置するヨークの移動方向の幅である。実施の形態６においては、可動子１の移動方向に沿って並ぶ３つのヨーク１ｂ、１０ｂのうち、中央に位置するヨーク１０ｂと左右に位置するヨーク１ｂの移動方向の幅が異なることを特徴とする。ヨーク１０ｂの幅ｄ２はヨーク１ｂの幅ｄ１の２倍としてある。これはコイル電流増加に伴いヨーク１ｂ、１０ｂ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。左右に位置するヨーク１ｂは１つの永久磁石１ｃ又は１ｄからの磁束を歯部２１ａ又は２２ａとやり取りするのに対して、中央に位置するヨーク１０ｂは２つの永久磁石１ｃ及び１ｄからの磁束を歯部２１ａ又は２２ａとやり取りをする。そのため、中央に位置するヨーク１０ｂの幅ｄ２は左右に位置するヨーク１ｂの幅ｄ１の２倍とすることが好適である。
【００７３】
図１６Ａ及び図１６Ｂは可動子１のヨークの磁気飽和についての説明図である。図１６Ａは実施の形態６に係る可動子１の場合を示している。図１６Ｂは上述の実施の形態１に係る可動子１の場合を示している。歯部２１ａからヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ又は１ｄを通り、ヨーク１ｂ又は１０ｂを経て歯部２２ａに至る点線が磁束の流れを示している。実施の形態６において、２つの永久磁石１ｃ、１ｄに挟まれているヨーク、すなわち中央に位置するヨーク１０ｂは実施の形態１におけるヨーク１ｂよりも移動方向の幅（長さ）が広くなっているため、磁束の密度が高くなり難くなっており、磁気飽和が起きにくくなっている。このように、コイル１ａの電流を増加した場合であってもヨーク１０ｂが磁気飽和を起こしにくくなるので、リニアモータの電流増加時における推力リニアリティが改善される。なお、図１６に示した磁束の流れは一例として示したものである。
なお、幅ｄ２は幅ｄ１の２倍に限られない。幅ｄ２が２倍以上であれば、ヨーク１０ｂが磁気飽和しにくくなる。しかしながら、１０ｂで磁気飽和が起きない場合でも、両端のヨーク１ｂで磁気飽和するので、幅ｄ２は幅ｄ１の２倍が好適である。幅ｄ２が２倍以下である場合は、幅ｄ２と幅ｄ１が等しい場合よりもヨーク１０ｂで磁気飽和を起こしにくくなるが、両端のヨーク１ｂが磁気飽和を起こす前に、ヨーク１０ｂで磁気飽和が起こることとなる。幅ｄ１、ｄ２により可動子１の移動方向の寸法が決まるので、幅ｄ１、ｄ２をどのように設定するかは、上述した点を考慮して決定すれば良い。
【００７４】
なお、上述のリニアモータにおいて、３相駆動の構成とする場合には、各単相ユニット間のピッチを、固定子２の歯部２１ａ、２２ａのピッチの２／３のｎ倍（３分の２の整数倍）にすれば良い。整数ｎの値は、各単相ユニットの移動方向の長さを考慮して設定すれば良い。
【００７５】
実施の形態７
図１７Ａ及び図１７Ｂは実施の形態７に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す説明図である。図１７Ａは可動子１の構成例を示す平面図である。図１７Ｂは図１７ＡのＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線による断面図である。実施の形態７に係るリニアモータの可動子１は、３相配列した３つの単位可動子１０１、１０２、１０３を連結した構成としてある。単位可動子１０１、１０２、１０３それぞれは冷却ジャケット（冷却部）１２を有している。冷却ジャケット１２は、矩形枠が連結したような梯子状をなしている。冷却ジャケット１２の内部は空洞（中空）としてある。冷却ジャケット１２それぞれの内部には、コイル１ａが配されている。すなわち、冷却ジャケット１２はコイルを内包している。矩形枠状に囲われた空間内それぞれには、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄが配されている。
【００７６】
単位可動子１０１、１０２、１０３それぞれが有する構成は、実施の形態４と同様である。各相は、コイル１ａの内部に、ヨーク１ｂが３個、２個一組の永久磁石１ｃ、１ｄを備えている。ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄは、移動方向に沿って交互に配列してある。中央のヨーク１ｂを挟む永久磁石１ｃ、１ｄは、移動方向に沿って磁化してあり、その向きは対向する向きとなっている。単位可動子１０１、１０２、１０３は、例えば、図９に示した可動子ベース４により固定され、一体化した可動子１となる。
【００７７】
冷却ジャケット１２はそれぞれ給液口１２ａ、排液口１２ｂが備えられている。リニアモータ動作時には、給液口１２ａから冷媒を供給し、排液口１２ｂから冷媒を排出することにより、単位可動子１０１、１０２、１０３それぞれを冷却する。給液口１２ａから流入した冷媒は、給液口１２ａに近いコイル１ａ、中央のコイル１ａ、排液口１２ｂに近いコイル１ａの順に各コイル１ａの周縁を冷却して、排液口１２ｂから排出される。冷媒の流路、給液口１２ａ、排液口１２ｂの構成はこれに限らない。例えば、中央のコイル１ａに近い位置に給液口１２ａを設け、両脇のコイル１ａに近い位置２箇所に排液口１２ｂを設けても良い。この場合、給液口１２ａから流入した冷媒は２つに分かれ、分かれた一方の冷媒は中央のコイル１ａ、両端のコイル１ａの一方を冷却して、一方の排液口１２ｂより排出する。他方のコイルの冷却も同様である。
【００７８】
実施の形態７に係るリニアモータは次のような効果を奏する。可動子１を３つの単位可動子１０１、１０２、１０３から構成したので、各単位可動子に含まれる各相のコイル１ａの巻線を、可動子１を１つの単位可動子で構成する場合よりも少なくすることが可能となる。それにより、コイル１ａの発熱量を低減することが可能となる。コイル１ａの巻数を減らすことにより、各単位可動子で発生する推力は低下するが、単位可動子を増やすことにより、可動子１全体の推力を確保することが可能となる。単位可動子を１つから３つとすることにより、各コイル１ａの巻数を１／４から１／３に低減することが可能である。
【００７９】
実施の形態７に係るリニアモータは要求仕様が次のような場合に有効である。単位可動子が１つでは、発熱が大きすぎ、雰囲気温度が仕様を満たさない場合である。この場合、冷媒の流量を増やせば冷却は可能であるが、他の装置との関係で冷媒の流量を増やせないときがある。このようなときに、コイル１ａの巻数を減らすことにより、各単位可動子で発生する熱を低減させることにより、冷媒の流量を増やさずに適切な雰囲気温度を確保可能となる。コイル１ａの巻線を増やす代わりに単位可動子の個数を増やすので、必要な推力も確保可能である。
【００８０】
実施の形態８
図１８Ａ及び１８Ｂは実施の形態８に係るリニアモータの可動子１の構成例を示す説明図である。図１８Ａは可動子１の構成例を示す平面図である。図１８Ｂは図１８ＡのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線による断面図である。実施の形態８に係るリニアモータの可動子１は、実施の形態７の可動子１と冷却ジャケット１２の構造が異なる。冷却ジャケット１２の構造以外は、実施の形態７と同様であるので、以下の説明では、主に冷却ジャケット１２について説明する。
【００８１】
冷却ジャケット１２は、矩形枠状のものが複数連結したような梯子状をなしている。冷却ジャケット１２の中は空洞としてある。冷却ジャケット１２の内部には、コイル１ａが配されている。矩形枠状に囲われた空間内それぞれには、実施の形態７と同様に、ヨーク１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄが配されている。
【００８２】
冷却ジャケット１２は３相からなる単位可動子１０１、１０２、１０３をまとめて冷却可能な構造となっている。冷却ジャケット１２は給液口１２ａ、排液口１２ｂが備えられている。リニアモータ動作時には、給液口１２ａから冷媒を供給し、排液口１２ｂから冷媒を排出することにより、可動子１の全体を冷却する。
【００８３】
冷媒の流路は、給液口１２ａから流入し、給液口１２ａに近いコイル１ａから排液口１２ｂに近いコイル１ａに向かって、順に冷却し、排液口１２ｂから排出するようにすれば良い。なお、流路にはバイパスや分岐を設けても良い。また、給液口１２ａ、排液口１２ｂを複数設けても良い。
【００８４】
実施の形態８に係るリニアモータは、実施の形態７に係るリニアモータが奏する効果に加えて、次のような効果を奏する。冷却ジャケット１２を一体化したことにより、各単位可動子１０１、１０２、１０３を一体とする固定の強度を上げることが可能となる。また、冷却ジャケット１２を一体化したので、バイパスや分岐を設けることにより、可動子１の冷却を全体で効率的に行うことが可能となる。
【００８５】
各実施の形態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】
【００８６】
１  可動子
１ａ  コイル
１ｂ  ヨーク
１ｃ、１ｄ  永久磁石（磁石）
１１  冷却パイプ
１１ａ  給液口
１１ｂ  排液口
１２  冷却ジャケット
１２ａ  給液口
１２ｂ  排液口
２  固定子
２１  上板部（板状部）
２１ａ  歯部
２２  下板部（板状部）
２２ａ  歯部
２３  側板部
４  可動子ベース
４ａ  給液口
４ｂ  流路
４ｃ  排液口
【図１】
2015141591.tif 000003
【図２Ａ】
2015141591.tif 000004
【図２Ｂ】
2015141591.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015141591.tif 000009
【図７】
2015141591.tif 000010
【図８Ａ】
2015141591.tif 000011
【図８Ｂ】
2015141591.tif 000012
【図９】
2015141591.tif 000013
【図１０Ａ】
2015141591.tif 000014
【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
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