(57)【要約】【課題】リニアモータにおいて比較的大きな推力リップルが発生する。【解決手段】基準磁極ピッチＰの位置に配置された固定子突極と、基準磁極ピッチＰの位置に対して可動子の移動方向に−（Ｐ／６）×（１／３）だけずれて配置されたずれ固定子突極と、基準磁極ピッチＰの位置に対して可動子の移動方向に＋（Ｐ／６）×（１／３）だけずれて配置されたずれ固定子突極とで構成される３個の固定子突極グループを３×Ｐ間隔毎に繰返し配置するようにして、推力リップルの主成分であるＰ／６周期のリップルを相殺するようにしたので、リニアモータの推力リップルが低減する。【選択図】図１
2005185061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性体で形成され表面に複数の固定子突極と固定子凹部を交互に備えた固定子と、前記固定子との間に所定の間隔をもって移動可能に支持された可動子とを含み、
可動子は、軟磁性体で形成され可動子の移動方向にそれぞれ相対的に基準磁極ピッチＰに対してＰ／３だけずれた位置に配置された３組のティースと、永久磁石のＮ，Ｓ極を一組とし前記ティースの固定子に対向する面にＮｍ組配置された永久磁石と、前記ティースの外周に巻回された３相交流巻線とを備えたリニアモータにおいて、
Ｎｍ×Ｐ間隔毎に繰返し配置された固定子突極グループを構成するＮｍ個の前記固定子突極もしくは前記固定子凹部、または前記各ティースのＮｍ個のＳ極永久磁石もしくはＮ極永久磁石のうち少なくとも一つが、基準磁極ピッチＰに対して、可動子の移動方向に、
±（Ｐ／６）×（ｍ／Ｎｍ）但し、ｍ：任意の整数（０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）
もしくは、
±（Ｐ／３）×（ｍ／Ｎｍ）但し、ｍ：任意の整数（０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）
だけずれて配置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
軟磁性体で形成され表面に複数の固定子突極と固定子凹部を交互に備えた固定子と、前記固定子との間に所定の間隔をもって移動可能に支持された可動子とを含み、
可動子は、軟磁性体で形成され可動子の移動方向にそれぞれ相対的に基準磁極ピッチＰに対してＰ／３だけずれた位置に配置された３組のティースと、永久磁石のＮ，Ｓ極を一組とし前記ティースの固定子に対向する面にＮｍ組配置された永久磁石と、前記ティースの外周に巻回された３相交流巻線とを備えたリニアモータにおいて、
前記固定子突極の先端部の幅が、（Ｐ／２）−（ΔＰ×２）であるとき、Ｎｍ×Ｐ間隔毎に繰返し配置された固定子突極グループを構成するＮｍ個の前記固定子突極もしくは前記固定子凹部、または前記各ティースのＮｍ個のＳ極永久磁石もしくはＮ極永久磁石のうち少なくとも一つが、基準磁極ピッチＰに対して、可動子の移動方向に、
±ΔＰ×（ｍ／Ｎｍ）但し、ｍ：任意の整数（０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）
だけずれて配置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
軟磁性体で形成され表面に複数の固定子突極と固定子凹部を交互に備えた固定子と、前記固定子との間に所定の間隔をもって移動可能に支持された可動子とを含み、
可動子は、軟磁性体で形成され可動子の移動方向にそれぞれ相対的に基準磁極ピッチＰに対してＰ／３だけずれた位置に配置された３組のティースと、永久磁石のＮ，Ｓ極を一組とし前記ティースの固定子に対向する面にＮｍ組配置された永久磁石と、前記ティースの外周に巻回された３相交流巻線とを備えたリニアモータにおいて、
Ｎｍ×Ｐ間隔毎に繰返し配置された固定子突極グループを構成するＮｍ個の前記固定子突極もしくは前記固定子凹部、または前記各ティースのＮｍ個のＳ極永久磁石もしくはＮ極永久磁石が、基準磁極ピッチＰに対して、それぞれ、可動子の移動方向に、ずれ量Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎだけずれた位置に配置されており、そのずれ量Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎは、
Σｓｉｎ[（３６０×Ｐｎ）／（Ｐ／６）] ＝０：ｎは整数，ｎ＝１〜Ｎｍ
もしくは、
Σｓｉｎ[（３６０×Ｐｎ）／（Ｐ／３）] ＝０：ｎは整数，ｎ＝１〜Ｎｍ
の式から求められるずれ量であることを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
軟磁性体で形成され表面に複数の固定子突極と固定子凹部を交互に備えた固定子と、前記固定子との間に所定の間隔をもって移動可能に支持された可動子とを含み、
可動子は、軟磁性体で形成され可動子の移動方向にそれぞれ相対的に基準磁極ピッチＰに対してＰ／３だけずれた位置に配置された３組のティースと、永久磁石のＮ，Ｓ極を一組とし前記ティースの固定子に対向する面にＮｍ組配置された永久磁石と、前記ティースの外周に巻回された３相交流巻線とを備えたリニアモータにおいて、
前記固定子突極の先端部の幅が、（Ｐ／２）−（ΔＰ×２）であるとき、Ｎｍ×Ｐ間隔毎に繰返し配置された固定子突極グループを構成するＮｍ個の前記固定子突極もしくは前記固定子凹部、または前記各ティースのＮｍ個のＳ極永久磁石もしくはＮ極永久磁石が、基準磁極ピッチＰに対して、それぞれ、可動子の移動方向に、ずれ量Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎだけずれた位置に配置されており、そのずれ量Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎは、
Σｓｉｎ[（３６０×Ｐｎ）／ΔＰ] ＝０：ｎは整数，ｎ＝１〜Ｎｍ
の式から求められるずれ量であることを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
軟磁性体で形成され表面にピッチＰｓの間隔で同じ幅の複数の固定子突極を備えた固定子と、前記固定子との間に所定の間隔をもって移動可能に支持された可動子とを含み、
可動子は、軟磁性体で形成され可動子の移動方向にそれぞれ相対的にＰｓ／３だけずれた位置に配置された３組のティースと、永久磁石のＮ，Ｓ極を一組とし前記ティースの固定子に対向する面にピッチＰの間隔でＮｍ組配置され、Ｎ極もしくはＳ極の幅がＰ／２である永久磁石と、前記ティースの外周に巻回された３相交流巻線とを備えたリニアモータにおいて、
前記固定子突極が、Ｐｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ＋１）もしくは、
Ｐｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ−１）なる位置に配置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
軟磁性体で形成され表面にピッチＰｓの間隔で同じ幅の複数の固定子突極を備えた固定子と、前記固定子との間に所定の間隔をもって移動可能に支持された可動子とを含み、
可動子は、軟磁性体で形成され可動子の移動方向にそれぞれ相対的にＰｓ／３だけずれた位置に配置された３組のティースと、永久磁石のＮ，Ｓ極を一組とし前記ティースの固定子に対向する面にピッチＰの間隔でＮｍ組配置されＮ極もしくはＳ極の幅がＰ／２である永久磁石と、前記ティースの外周に巻回された３相交流巻線とを備えたリニアモータにおいて、
前記固定子突極が、Ｐｓ＝Ｐ×２×Ｎｍ／（２×Ｎｍ＋１）もしくは、
Ｐｓ＝Ｐ×２×Ｎｍ／（２×Ｎｍ−１）なる位置に配置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
請求項５に記載のリニアモータにおいて、前記ティースの幅を広げ、前記Ｎｍ組の永久磁石の移動方向端にＮ極およびＳ極の幅がＰ／２であるｎ組（ｎ：整数）の永久磁石を追加して取り付けたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項８】
請求項６に記載のリニアモータにおいて、前記ティースの幅を短縮し、前記Ｎｍ組の永久磁石の移動方向端からｎ組（ｎ：整数）の永久磁石を削除したことを特徴とするリニアモータ。
【請求項９】
永久磁石、もしくは固定子突極の角部に面取り、もしくはＲ面取りが施されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載のリニアモータ。
【請求項１０】
各ティースに配置された永久磁石が、可動子の移動方向に所定の隙間を空けて配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載のリニアモータ。
【請求項１１】
固定子突極は、各ティースに対向する面より途中までは幅が同じに形成され、途中から台形形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１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、工作機械等の産業機械で使用するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工作機械等の産業機械では、高速、高精度化を実現するための手段としてリニアモータが使用されている。このようなリニアモータの中で、特に移動距離が長ストロークの機械において、高価な永久磁石を可動子側に配置することで、永久磁石の使用量を少なくして、モータの低コスト化を実現したリニアモータがある（特許文献１）。
【０００３】
図１７（ａ）は、上記特許文献に開示された従来のリニアモータである。また同（ｂ）は、従来のリニアモータの永久磁石の着磁方向を示す図である。更に、図１８は、従来のリニアモータの交流巻線の接続を示す図である。そして、図１９は、上記特許文献に開示された従来のリニアモータに採用された台形形状の固定子突極を示す図である。図１７（ａ）において、１２は固定子であり例えば工作機械のベッドに固定される。固定子１２は例えば電磁鋼板を積層して形成され、表面にはピッチＰで固定子突極１０が形成されている。また、１１は可動子であり例えば工作機械のテーブルに固定され、工作機械のベッドとテーブル間に設けたころがりガイド等で図１７のＸ軸方向に移動可能に支持される。可動子１１も固定子１２と同様、例えば電磁鋼板を積層して形成される。さらに、１３，１４，１５は可動子１を構成するＵ，Ｖ，Ｗ相のティースであり、それぞれがＸ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰ／３ピッチだけずらして配置されている（各ティースのピッチは４Ｐ＋Ｐ／３）。１６，１７，１８は各ティースに巻回されたＵ，Ｖ，Ｗ相の交流巻線、１９は可動子１１の表面にＮ，Ｓ，Ｎ，・・の順に交互に配置された永久磁石であり、各相ティースには（ｂ）で示すようにＮ，Ｓを一組とすると３組の永久磁石がピッチＰで配置されている。２０は可動子磁気ヨーク、２１は固定子磁気ヨーク、２２は交流巻線１６，１７，１８にＵ→ＶＷの方向に電流を与えた状態における磁束の様子を表している。尚、交流巻線１６，１７，１８は、図１８に示すようにＵ相，Ｖ相，Ｗ相が中性点で接続されているスター巻線に結線されている。
【０００４】
今、交流巻線１６，１７，１８に電流を印加すると、３相のティースはＹ軸方向のプラスあるいはマイナス方向に励磁される。その際、永久磁石１９のうち、交流巻線の励磁方向と同一の磁性方向に配置された永久磁石の磁束は強められ、励磁方向と反対の磁性方向に配置された永久磁石の磁束は弱められるため、各相のティースはＮ極もしくはＳ極のどちらか一方に励磁され、Ｎ極もしくはＳ極の大きな一つの磁極となる。そして各ティースおよび固定子側を通過した磁束は図１７の２２に示すような閉ループを構成する。この時、可動子と固定子の位置に応じた磁気吸引力が生ずることで、可動子に推力が発生する。
【０００５】
さらに詳しく磁束の流れについて説明する。今、Ｕ→Ｖ，Ｗ相、すなわち交流巻線１６は図示した巻線方向、交流巻線１７，１８には図示した巻線方向と反対方向に電流を流すと、図１７のティース１３はＳ極に、ティース１４，１５はＮ極になり、磁束２２で示すように、磁束はティース１３からティース１４，１５に流れ、つぎに固定子１２を通って再びティース１３に戻るという磁路を形成する。すると、可動子１１にはＸ軸方向に磁気吸引力が働き推力が発生する。
【０００６】
図１９に開示した台形形状の固定子突極は、リニアモータに電流を印加した場合に、ピーク推力を向上するために固定子突極の根元の部分を広く形成して固定子突極の磁気飽和を緩和する目的で採用される。
【０００７】
図１７に示した従来のリニアモータの特徴は、高価な永久磁石を可動子側に配置しているので、リニアモータのストロークが長くなる場合には永久磁石の使用量が少なく済むため、リニアモータの低コスト化を実現できることである。また、可動子の永久磁石１９で構成された各相の複数の磁極を一つの巻線で励磁する巻線方式にしたので、巻線長が短くなり、電流が巻線内を流れる電気抵抗による損失、いわゆる銅損が小さくなり効率が高くなるという特徴も有する。
【０００８】
尚、交流巻線の接続方法については、図１８に示したスター巻線の他にも、Δ巻線を採用することも可能である。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２３８２４１号公報の従来技術を示す図８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述したような従来のリニアモータには以下に説明するような課題があった。
【００１１】
一般的に、工作機械においては、なめらかな加工面を得るために、リニアモータは一定の推力で各テーブルを駆動する必要がある。したがって、リニアモータの推力リップルは極力小さくする必要がある。ところが、従来のリニアモータにおいては、可動子１１に設けられた永久磁石１９のピッチと固定子１２に設けられた固定子突極１０の配置関係に起因して、比較的大きな推力リップルが発生してしまうという問題があった。
【００１２】
次に従来のリニアモータの推力リップルの発生周期について図１７により説明する。リニアモータの推力リップルは、ティース１３，１４，１５が固定子１２を通過するときのパーミアンス変化に起因して発生する。今、ティース１３が固定子突極１０に対して移動していくと、ティース１３は周期Ｐ／２毎に固定子突極１０の右側、あるいは左側のいずれかの端部を通過し、この時のパーミアンス変化が最も大きくなる。これにより、ティース１３が発生する推力リップル波形は周期Ｐ／２を主成分とした波形となる。一方、ティース１４，１５は、ティース１３に対してＸ軸方向に相対的に、Ｐ／３だけずらして配置してある。このため、可動子１１が移動していくと、Ｐ／２の１／３にあたるＰ／６周期毎にティース１３，１４，１５のいずれかが固定子突極１０の端部を通過することになり、Ｐ／６周期の推力リップルが発生する。
【００１３】
また、ティースが固定子突極の左側と右側を通過するときでも若干のパーミアンス変化が生ずるため、Ｐ／６周期の半分のＰ／３周期の推力リップルも発生する。さらに図１９においては、固定子突極が台形形状になっており、先端部の幅が（Ｐ／２）−（ΔＰ×２）になっている。このような状況では、固定子突極の角部は、固定子突極の幅がＰ／２の時と比べるとΔＰだけずれているため、ΔＰのリップル周期が発生する。さらに、図示していないが、固定子突極が台形形状ではなく図１７のような長方形で、固定子突極の幅が（Ｐ／２）−（ΔＰ×２）である場合においても、台形形状の固定子突極の場合と同様の理由で、固定子突極の角部のずれ量ΔＰに相当するリップル周期が発生する。かくして図１７に示す従来のリニアモータの推力リップル波形は周期Ｐ／６を主成分として、それに周期Ｐ／３が重畳した波形となり、図１９のような固定子突極が台形形状の場合には、さらに、周期ΔＰが重畳した波形となるのである。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するもので、可動子の永久磁石と固定子突極の配置を工夫することにより推力リップルを低減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】
【００１５】
上記のような問題点を解決するために、本発明におけるリニアモータは、軟磁性体で形成され表面に複数の固定子突極と固定子凹部を交互に備えた固定子と、前記固定子との間に所定の間隔をもって移動可能に支持された可動子とを含み、可動子は、軟磁性体で形成され可動子の移動方向にそれぞれ相対的に基準磁極ピッチＰに対してＰ／３だけずれた位置に配置された３組のティースと、永久磁石のＮ，Ｓ極を一組とし、前記ティースの固定子に対向する面にＮｍ組配置された永久磁石と、前記ティースの外周に巻回された３相交流巻線とを備えた可動子を有するリニアモータにおいて、
Ｎｍ×Ｐ間隔毎に繰返し配置された固定子突極グループを構成するＮｍ個の前記固定子突極もしくは前記固定子凹部、または前記各ティースのＮｍ個のＳ極永久磁石もしくはＮ極永久磁石のうち少なくとも一つが、基準磁極ピッチＰに対して、可動子の移動方向に、
±（Ｐ／６）×（ｍ／Ｎｍ）但し、ｍ：任意の整数（０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）
もしくは、
±（Ｐ／３）×（ｍ／Ｎｍ）但し、ｍ：任意の整数（０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）
だけずれて配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
Ｎｍ×Ｐ間隔毎に繰返し配置された固定子突極グループを構成するＮｍ個の前記固定子突極もしくは前記固定子凹部、または前記各ティースのＮｍ個のＳ極永久磁石もしくはＮ極永久磁石が、基準磁極ピッチＰもしくは基準磁極ピッチＰに対して、可動子の移動方向に、
±（Ｐ／６）×（ｍ／Ｎｍ）但し、ｍ：任意の整数（０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）
もしくは、
±（Ｐ／３）×（ｍ／Ｎｍ）但し、ｍ：任意の整数（０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）
だけずれて配置するようにして、推力リップルの成分であるＰ／６やＰ／３周期のリップルを相殺するようにしたので、高価な永久磁石を可動子側に配置することで低コストを実現し、なおかつ永久磁石で構成された各相の複数の磁極を一つの巻線で励磁する巻線方式にすることでモータ損失を低減し高効率化を実現しながら、従来リニアモータの課題であった推力リップルを低減したリニアモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、実施例１に係るリニアモータを示す図である。また、図２は実施例１のリニアモータの原理を説明する図である。図１において、１２は固定子、１０は固定子突極、１１は可動子、１３，１４，１５は可動子１１を構成するＵ，Ｖ，Ｗ相のティース、１６，１７，１８は各ティースに巻回されたＵ，Ｖ，Ｗ相の交流巻線、１９は可動子１１の表面にピッチＰ／２毎にＳ，Ｎ，Ｓ・・の順に交互に配置された永久磁石であり、各ティースに６個づつ、Ｓ，Ｎを一組とすると、ピッチＰの間隔で３組の永久磁石組が配置されている。そして、ティース１３，１４，１５は、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれがＸ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰ／３ピッチだけずらして配置されている。これらの符号は従来のリニアモータを示す図１７と同じである。
【００１９】
一方、固定子突極１０は、その幅が永久磁石１９の幅と同じＰ／２の幅で構成されており、各相ティースの３組の永久磁石組に相当する３個の固定子突極を１グループとして、１個の基準固定子突極を基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りの２個の固定子突極を、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれの相対的に（Ｐ／６）×（１／３）だけずれるように配置し、３個の固定子突極グループをピッチＰ×３毎に繰り返して配置している。
【００２０】
より具体的に説明すると、まず、基準固定子突極を１０ａ，１０ｄ，１０ｅのようにピッチＰ×３毎に繰返し配置する。次に、基準固定子突極である１０ａの両側に位置する１０ｂ，１０ｃを基準固定子突極１０ａとの間隔がＰ−（Ｐ／６）×（１／３）もしくは、Ｐ＋（Ｐ／６）×（１／３）となるように配置するのである。また、１０ｄ，１０ｅに代表される基準固定子突極の両側に位置する固定子突極についてもそれぞれ同様の配置とし、ピッチＰ×３毎に繰返し配置するのである。
【００２１】
次に、実施例１のリニアモータが実現する推力リップル低減効果について、その原理を説明する。
【００２２】
従来のリニアモータを示す図１７において、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相ティース１３，１４，１５に固定された永久磁石１９はＳ，Ｎを一組とすると３組がピッチＰで配置され、同じく固定子１２の固定子突極１０もピッチＰで配置されている。このように３組の永久磁石１９と固定子突極１０は同じピッチＰで互いに向かい合って配置され、３組の永久磁石１９と固定子突極には、ほぼ同じ磁束が生成されるため、結果的に、３組の永久磁石１９と固定子突極の間には、それぞれ、ほぼ同じ大きさで、同じリップル周期（Ｐ／６）の推力が発生することになる。
【００２３】
実施例１では、これら３組の永久磁石１９と固定子突極の間に発生する推力リップルを、固定子突極のピッチをずらして配置することにより相殺する構造とした。
【００２４】
次に推力リップルを低減する実施例１の発明による固定子突極の配置について図２を用いて説明する。図２は、Ｕ相ティース１３の３組の永久磁石１９が発生する推力について示した図であり、横軸は固定子に対する可動子位置、縦軸は推力を示している。今、永久磁石と固定子突極１０ａの間に発生する推力波形を波形２１、その他の２組の永久磁石と固定子突極１０ｂ，１０ｃが発生する推力波形を波形２２，２３とすると、固定子突極１０ａ，１０ｂ，１０ｃをそれぞれ推力リップルの周期であるＰ／６の１／３ピッチだけ相対的にずらして配置すれば、それぞれの推力波形も、図２に示すようにリップル周期Ｐ／６の１／３ピッチだけ相対的にずれた関係となり、波形２１，２２，２３を合算した波形は波形２４のように推力リップルが消え一定の波形となる。
【００２５】
以上説明したように、固定子１２の固定子突極を上記のような関係に配置することにより、リニアモータの推力リップルを低減することができる。
【００２６】
尚、実施例１の発明によるリニアモータの構成は、基本的に３個の固定子突極を相対的にずらして配置する構成であるため、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ティースに配置した永久磁石１９のＮ，Ｓの組数は、それぞれ３の倍数組あれば、各ティースに配置した永久磁石の総組数に相当する固定子突極数の１／３づつを、それぞれ相対的にリップル周期Ｐ／６の１／３だけずらして配置することにより実施例１と同様の効果を得ることができる。尚、各相ティースの組数が６組、９組・・・と多くなると、リップル周期Ｐ／６の１／３だけずらすという固定子突極の配置の組合せが多くなるが、それらを規則的にまとめると次のようになる。すなわち、Ｎｍを各相ティースに配設した永久磁石のＳ，Ｎの組数、Ｐを永久磁石組のピッチとすると、Ｎｍ個の固定子突極を１グループとして、Ｎｍ／３個を基準固定子突極としてＰの基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りのＮｍ×（２／３）個のうち、Ｎｍ／３個を基準磁極ピッチＰの位置に対してＸ軸方向に−（Ｐ／６）×（１／３）だけずれた位置に配置し、最後のＮｍ／３個を基準磁極ピッチＰの位置に対してＸ軸方向に＋（Ｐ／６）×（１／３）だけずれた位置に配置し、Ｎｍ個の固定子突極のグループをＮｍ×Ｐ毎に繰返し配置すればよい。また、Ｎｍ×Ｐ毎に繰返し配置したＮｍ個の固定子突極で構成されるグループ内の固定子突極の配置は、上述した条件を満たしていれば、必ずしも同じ配置である必要はない。
【００２７】
また、上記ずれ量の（Ｐ／６）項を（Ｐ／３）に変更すれば、リップル周期Ｐ／３成分のリップルを低減することもできる。
【実施例２】
【００２８】
図３は、実施例２に係るリニアモータを示す図である。図３において、１２は固定子、１０は固定子突極、１１は可動子、１３，１４，１５は可動子１１を構成するＵ，Ｖ，Ｗ相のティース、１６，１７，１８は各ティースに巻回されたＵ，Ｖ，Ｗ相の交流巻線、１９は可動子１１の表面にピッチＰ／２毎にＳ，Ｎ，Ｓ・・の順に交互に配置された永久磁石であり、各ティースに６個づつ、Ｓ，Ｎを一組とすると、ピッチＰの間隔で３組の永久磁石組が配設されている。そして、ティース１３，１４，１５は、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれがＸ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰ／３ピッチだけずらして配置されている。これらは従来のリニアモータを示す図１７の構成と同じである。また、２８は固定子凹部である。
【００２９】
ここで、実施例２のリニアモータの構成について説明する。実施例１のリニアモータが、固定子突極１０の幅を同じにして、基準固定子突極である固定子突極１０ａに対して、その両側に位置する１０ｂ、１０ｃの間隔を、それぞれＰ−（Ｐ／６）×（１／３）もしくはＰ＋（Ｐ／６）×（１／３）だけずれた位置に配置し、固定子突極１０ａ，１０ｂ，１０ｃをピッチＰ×３毎に繰返し配置しているのに対して、実施例２のリニアモータは、図３に示すように、固定子凹部２８の幅を同じにして、３個の固定子凹部の配置をリップル周期Ｐ／６の１／３だけ相対的にずらして配置したものである。すなわち、基準固定子凹部である固定子凹部２８ａに対して、その両側に位置する２８ｂ、２８ｃの間隔を、それぞれＰ−（Ｐ／６）×（１／３）もしくはＰ＋（Ｐ／６）×（１／３）だけずれた位置に配置し、固定子凹部２８ａ，２８ｂ，２８ｃをピッチＰ×３毎に繰返し配置している。以上のように配置することで、原理的に実施例１と同様の効果が得られ、推力リップルを低減することができる。
【００３０】
尚、実施例２のリニアモータは原理的に、実施例１と同じであるため、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ティースに配置した永久磁石１９のＮ，Ｓの組数は、それぞれ３の倍数組であれば、実施例１と同様に本発明を適用可能である。
【実施例３】
【００３１】
図４は、実施例３に係るリニアモータを示す図である。また、図５は実施例３のリニアモータの原理を説明する図である。図３において、１２は固定子、１０は固定子突極、１１は可動子、１３，１４はＵ，Ｗ相のティース、１６は各ティースに巻回されたＵ相の交流巻線、１９は可動子１１の表面にピッチＰ／２毎にＳ，Ｎ，Ｓ・・の順に交互に配置された永久磁石であり、各ティースに８個づつ、Ｓ，Ｎを一組とすると、ピッチＰの間隔で４組の永久磁石組が配設されている。そして、ティース１３，１４，１５は、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれがＸ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰ／３ピッチだけずらして配置されている。これらの符号は従来のリニアモータを示す図１７と同じである。そして、固定子突極１０は、その幅が永久磁石１９の幅と同じＰ／２の幅で構成されており、各相ティースの永久磁石組数に相当する４個の固定子突極を１グループとして、２個の基準固定子突極を基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りの２個の固定子突極を、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれの相対的に（Ｐ／６）×（１／２）だけずれた位置に配置し、この４個の固定子突極グループをピッチＰ×４毎に繰返し配置している。より具体的に説明すると、まず、基準固定子突極である１０ｆ，１０ｇを図４に示すようにピッチＰ×２毎に配置する。次に、基準固定子突極である１０ｆ，１０ｇの右側に位置する１０ｈ，１０ｉを基準固定子突極１０ｆ，１０ｇとの間隔がＰ−（Ｐ／６）×（１／２）もしくは、Ｐ＋（Ｐ／６）×（１／２）となるように配置し、固定子突極１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｉのグループを、ピッチＰ×４で繰返し配置するのである。
【００３２】
次に、実施例３のリニアモータが実現する推力リップル低減効果について、その原理を説明する。
【００３３】
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相ティース１３，１４，１５に固定された永久磁石１９はＳ，Ｎを一組とすると４組がピッチＰで配置されている。この時、固定子１２の固定子突極１０がピッチＰで配置されているとすると。４組の永久磁石１９と固定子突極１０は同じピッチＰで互いに向かい合って配置され、４組の永久磁石１９と固定子突極には、ほぼ同じ磁束が生成されるため、結果的に、４組の永久磁石１９と固定子突極の間には、それぞれ、ほぼ同じ大きさで、同じリップル周期Ｐ／６の推力が発生することになる。
【００３４】
実施例３では、これら４組の永久磁石１９と固定子突極の間に発生する推力リップルを、固定子突極のピッチをずらして配置することにより打消す構造とした。
【００３５】
次に推力リップルを低減する実施例３の発明による固定子突極の配置について図５を用いて説明する。図５は、Ｕ相ティース１３の４組の永久磁石１９が発生する推力について示した図であり、横軸は固定子に対する可動子位置、縦軸は推力を示している。今、２組の永久磁石と固定子突極１０ｆおよび１０ｇの間に発生する推力波形を波形３１、他の２組の永久磁石と固定子突極１０ｈおよび１０ｉの間に発生する推力波形を波形３２とすると、固定子突極１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｉを１０ｆ，１０ｇと１０ｈ，１０ｉの２組にわけ、基準固定子突極である１０ｆ，１０ｇに対して、１０ｈ，１０ｉを推力リップルの周期であるＰ／６の１／２ピッチだけ相対的にずらして配置することにより、それぞれの推力波形は、図５に示すようにリップル周期Ｐ／６の１／２ピッチだけ相対的にずれた関係となる。その結果、波形３１，３２を合算した波形も、波形３３に示すように推力リップルが消え一定の波形となる。
【００３６】
以上説明したように、固定子１２の固定子突極を上記のような関係に配置することにより、リニアモータの推力リップルを低減することができる。
【００３７】
尚、実施例３の発明によるリニアモータの構成は、基本的に２個の固定子突極をずらして配置する構成であるため、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ティースに配置した永久磁石１９のＮ，Ｓの組数は、それぞれ偶数組であれば、各ティースに配置した永久磁石の総組数の１／２づつを、それぞれ相対的にリップル周期Ｐ／６の１／２だけずらして配置することにより実施例１と同様の効果を得ることができる。尚、各相ティースの組数が６組、８組・・・と多くなると、リップル周期Ｐ／６の１／２だけずらすという固定子突極の配置の組合せが多くなるが、それらを規則的にまとめると次のようになる。すなわち、Ｎｍを各相ティースに配設した永久磁石のＳ，Ｎの組数、Ｐを永久磁石組のピッチとすると、Ｎｍ個の固定子突極を１グループとして、Ｎｍ／２個を基準固定子突極として基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りのＮｍ／２個を基準磁極ピッチＰの位置に対してＸ軸方向に−（Ｐ／６）×（１／２）、もしくは＋（Ｐ／６）×（１／２）のずれた位置に配置し、Ｎｍ個の固定子突極のグループをＮｍ×Ｐ毎に繰返し配置すればよい。また、Ｎｍ×Ｐ毎に繰返し配置したＮｍ個の固定子突極で構成されるグループ内の固定子突極の配置は、上述した条件を満たしていれば、必ずしも同じ配置である必要はない。
【００３８】
また、上記ずれ量の（Ｐ／６）項を（Ｐ／３）に変更すれば、リップル周期Ｐ／３成分のリップルを低減することもできる。
【実施例４】
【００３９】
図６は、実施例４に係るリニアモータを示す図である。図６において、１２は固定子、１０は固定子突極、１１は可動子、１３，１４はＵ，Ｗ相のティース、１６は各ティースに巻回されたＵ相の交流巻線、１９は可動子１１の表面にピッチＰ／２毎にＳ，Ｎ，Ｓ・・の順に交互に配置された永久磁石であり、各ティースに８個づつ、Ｓ，Ｎを一組とすると、ピッチＰの間隔で４組の永久磁石組が配設されている。そして、ティース１３，１４，１５は、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれがＸ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰ／３ピッチだけずらして配置されている。これらの符号は従来のリニアモータを示す図１７と同じである。また、２８は固定子凹部である。
【００４０】
ここで、実施例４のリニアモータの構成について説明する。実施例３のリニアモータが、固定子突極１０の幅を同じにして、各相ティースの永久磁石組数に相当する４個の固定子突極を１グループとして、２個の基準固定子突極を基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りの２個の固定子突極を、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれの相対的に（Ｐ／６）×（１／２）だけずれるように配置し、この４個の固定子突極グループをピッチＰ×４毎に繰返し配置しているのに対して、実施例４のリニアモータは、図６に示すように、固定子凹部２８の幅を同じにする。そして、各相ティースの組数に相当する４個の固定子凹部を１グループとして、そのうちの２個の基準固定子凹部を基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りの２個の固定子突極を、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれの相対的に（Ｐ／６）×（１／２）だけずれるように配置したものである。より具体的に説明すると、基準固定子突極である２８ｆ，２８ｇを図６に示すようにピッチＰ×２毎に配置し、次に、基準固定子突極である２８ｆ，２８ｇの右側に位置する２８ｈ，２８ｉを基準固定子突極２８ｆ，２８ｇとの間隔がＰ−（Ｐ／６）×（１／２）もしくは、Ｐ＋（Ｐ／６）×（１／２）となるように配置し、固定子突極２８ｆ，２８ｇ，２８ｈ，２８ｉのグループを、ピッチＰ×４で繰返し配置している。
【００４１】
以上のように配置することで、原理的に実施例３と同様の効果が得られ、推力リップルを低減することができる。
【００４２】
尚、実施例４のリニアモータは原理的に、実施例３と同じであるため、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ティースに配置した永久磁石１９のＳ，Ｎの組数は、それぞれ偶数組であれば、実施例３と同様に本発明を適用可能である。
【実施例５】
【００４３】
図７は、実施例５に係るリニアモータを示す図で、従来のリニアモータを示す図１７の各相ティースの永久磁石配置を、推力リップルを低減する配置に変更した図である。尚、その他の構成は図１７と同じである。実施例１では、推力リップルを低減するために、各相ティースの３組の永久磁石組に相当する３個の固定子突極を１グループとして、１個の基準固定子突極を基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りの２個の固定子突極を、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれの相対的に（Ｐ／６）×（１／３）だけずれるように配置し、３個の固定子突極グループをピッチＰ×３毎に繰り返して配置した。
【００４４】
これに対して、実施例５では、固定子突極は従来のリニアモータと同様基準磁極ピッチＰで配置し、永久磁石の配置を、図７に示すように、永久磁石１９のＳ極の幅を固定子突極ピッチＰに対してＰ／２とし、永久磁石１９ａに対して、永久磁石１９ｂ，１９ｃを相対的に（Ｐ／６）×（１／３）だけずれるように、１９ａと１９ｂの間隔をＰ−（Ｐ／６）×（１／３）、１９ｂと１９ｃの間隔をＰ＋（Ｐ／６）×（２／３）になるように配置してある。
【００４５】
以上のように各相ティースの永久磁石を配置することにより、実施例１と同じ原理により、３組の永久磁石組が発生する推力リップルが、お互いに打消され推力リップルを低減することができる。
【００４６】
尚、実施例５の発明によるリニアモータの構成は、基本的に３個の固定子突極を相対的にずらして配置する構成であるため、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ティースに配置した永久磁石１９のＮ，Ｓの組数は、それぞれ３の倍数組であれば、各ティースに配置したＳ極永久磁石の１／３づつを、それぞれ相対的にリップル周期Ｐ／６の１／３だけずらして配置することにより実施例１と同様の効果を得ることができる。尚、各相ティースの組数が６組、９組・・・と多くなると、リップル周期Ｐ／６の１／３だけずらすという永久磁石の配置の組合せが多くなるが、それらを規則的にまとめると次のようになる。すなわち、Ｎｍを各相ティースに配設した永久磁石のＳ，Ｎの組数、Ｐを等間隔に配置された固定子突極のピッチである基準磁極ピッチとすると、各相ティースのＳ極永久磁石のＮｍ／３個を基準固定子突極として基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りのＮｍ×（２／３）個のうち、Ｎｍ／３個を基準磁極ピッチＰの位置に対してＸ軸方向に−（Ｐ／６）×（１／３）、最後のＮｍ／３個を基準磁極ピッチＰの位置に対してＸ軸方向に＋（Ｐ／６）×（１／３）なるように配置すればよい。また、各ティースの永久磁石の配置については、上述した永久磁石の配置条件を満たしていれば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のティースで必ずしも同じ配置である必要はない。
【００４７】
また、上記ずれ量の（Ｐ／６）項を（Ｐ／３）に変更すれば、リップル周期Ｐ／３成分のリップルを低減することもできる。
【実施例６】
【００４８】
図８は、実施例６に係るリニアモータを示す図で、従来のリニアモータを示す図１７の各相ティースの永久磁石配置を、推力リップルを低減する配置に変更した図である。尚、その他の構成は図１７と同じである。
【００４９】
実施例５では、固定子突極は従来のリニアモータと同様ピッチＰで配置し、永久磁石の配置を、図７に示すように、永久磁石１９のＳ極の幅を固定子突極ピッチＰに対して、Ｐ／２とし、永久磁石１９ａに対して、永久磁石１９ｂ，１９ｃを相対的に（Ｐ／６）×（１／３）だけずれるように、１９ａと１９ｂの間隔をＰ−（Ｐ／６）×（１／３）、１９ｂと１９ｃの間隔をＰ＋（Ｐ／６）×（２／３）になるように配置した。
【００５０】
これに対して、実施例６では、固定子突極は従来のリニアモータと同様ピッチＰで配置し、永久磁石の配置を、図８に示すように、永久磁石１９のＮ極の幅を固定子突極ピッチＰに対してＰ／２とし、永久磁石１９ｄに対して、永久磁石１９ｅ，１９ｆを相対的に（Ｐ／６）×（１／３）だけずれるように、１９ｄと１９ｅの間隔をＰ−（Ｐ／６）×（１／３）、１９ｅと１９ｆの間隔をＰ＋（Ｐ／６）×（２／３）になるように配置した。
【００５１】
以上のように各相ティースの永久磁石を配置することにより、実施例５と同じ原理により、３組の永久磁石組が発生する推力リップルが、お互いに打消され推力リップルを低減することができる。
【００５２】
尚、実施例６のリニアモータは原理的に、実施例５と同じであるため、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ティースに配置した永久磁石１９のＮ，Ｓの組数は、それぞれ３の倍数組であれば、実施例５と同様に本発明を適用可能である。
【実施例７】
【００５３】
図９は、実施例７に係るリニアモータを示す図で、実施例３を示す図４の固定子突極をピッチＰで均等に配置し、その替わりに、各相ティースの永久磁石配置を、推力リップルを低減する配置に変更した図である。尚、その他の構成は図１７と同じである。実施例３では、推力リップルを低減するために、各相ティースの永久磁石組数に相当する４個の固定子突極を１グループとして、２個の基準固定子突極を基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りの２個の固定子突極を、基準磁極ピッチＰの位置に対して、それぞれの相対的に（Ｐ／６）×（１／２）だけずれるように配置し、この４個の固定子突極グループをピッチＰ×４毎に繰返し配置した。
【００５４】
これに対して、実施例７では、固定子突極は従来のリニアモータと同様ピッチＰで配置し、永久磁石の配置を、図９に示すように、永久磁石１９のＳ極の幅を固定子突極ピッチＰに対してＰ／２とし、Ｓ極永久磁石１９ｇ，１９ｈを基準磁極ピッチＰの位置に配置し、Ｓ極永久磁石１９ｉ，１９ｊを、永久磁石１９ｇ，１９ｈに対して相対的に（Ｐ／６）×（１／２）だけずれるように、永久磁石１９ｇと１９ｉの間隔と、永久磁石１９ｈと１９ｊの間隔をそれぞれＰ＋（Ｐ／６）×（１／２）になるように配置してある。
【００５５】
以上のように各相ティースの永久磁石を配置することにより、実施例３と同じ原理により、４組の永久磁石組が発生する推力リップルが、お互いに打消され推力リップルを低減することができる。
【００５６】
尚、実施例７の発明によるリニアモータの構成は、基本的に２組の永久磁石組をずらして配置する構成であるため、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ティースに配置した永久磁石１９のＮ，Ｓの組数は、それぞれ偶数組であれば、各ティースに配置した永久磁石の総組数の１／２づつを、それぞれ相対的にリップル周期Ｐ／６の１／２だけずらして配置することにより実施例１と同様の効果を得ることができる。尚、各相ティースの組数が６組、８組・・・と多くなると、リップル周期Ｐ／６の１／２だけずらすという固定子突極の配置の組合せが多くなるが、それらを規則的にまとめると次のようになる。すなわち、Ｎｍを各相ティースに配設した永久磁石のＳ，Ｎの組数、Ｐを等間隔に配置した固定子突極のピッチである基準磁極ピッチとすると、各相ティースのＳ極永久磁石のＮｍ／２個を基準固定子突極として基準磁極ピッチＰの位置に配置し、残りのＮｍ／２個を基準位置に対してＸ軸方向に−（Ｐ／６）×（１／２）、もしくは＋（Ｐ／６）×（１／２）の位置に配置すればよい。また、各ティースの永久磁石の配置については、上述した永久磁石の配置条件を満たしていれば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のティースで必ずしも同じ配置である必要はない。
【００５７】
また、上記ずれ量の（Ｐ／６）項を（Ｐ／３）に変更すれば、リップル周期Ｐ／３成分のリップルを低減することもできる。
【実施例８】
【００５８】
図１０は、実施例８に係るリニアモータを示す図で、実施例３を示す図４の固定子突極をピッチＰで均等に配置し、その替わりに、各相ティースの永久磁石配置を、推力リップルを低減する配置に変更した図である。尚、その他の構成は図４と同じである。
【００５９】
実施例７では、推力リップルを低減するために、固定子突極は従来のリニアモータと同様ピッチＰで配置し、永久磁石の配置を、図９に示すように、永久磁石１９のＳ極の幅を固定子突極ピッチＰに対してＰ／２とし、Ｓ極永久磁石１９ｇ，１９ｈを基準磁極ピッチＰの位置に配置し、Ｓ極永久磁石１９ｉ，１９ｊを、永久磁石１９ｇ，１９ｈに対して相対的に（Ｐ／６）×（１／２）だけずれるように、永久磁石１９ｇと１９ｉの間隔と、永久磁石１９ｈと１９ｊの間隔をＰ＋（Ｐ／６）×（１／２）になるように配置した。
【００６０】
これに対して、実施例８では、固定子突極は従来のリニアモータと同様ピッチＰで配置し、永久磁石の配置を、図１０に示すように、永久磁石１９のＮ極の幅を固定子突極ピッチＰに対してＰ／２とし、Ｎ極永久磁石１９ｋ，１９Ｌを基準磁極ピッチＰの位置に配置し、Ｓ極永久磁石１９ｍ，１９ｎを、永久磁石１９ｋ，１９Ｌに対して相対的に（Ｐ／６）×（１／２）だけずれるように、永久磁石１９ｋと１９ｍの間隔と、永久磁石１９Ｌと１９ｎの間隔をＰ＋（Ｐ／６）×（１／２）になるように配置してある。
【００６１】
以上のように各相ティースの永久磁石を配置することにより、実施例７と同じ原理により、４組の永久磁石組が発生する推力リップルが、お互いに打消され推力リップルを低減することができる。
【００６２】
尚、実施例８のリニアモータは原理的に、実施例７と同じであるため、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ティースに配置した永久磁石１９のＮ，Ｓの組数は、それぞれ偶数組であれば、実施例７と同様に本発明を適用可能である。
【００６３】
以上、実施例１〜実施例８について説明したが、例えば、実施例３を示す図４のリニアモータにおいて、固定子突極１０ｆに対して、固定子突極１０ｈ，１０ｇ，１０ｉをそれぞれ、基準磁極ピッチＰに対して、＋（Ｐ／６）×（１／４），＋（Ｐ／６）×（２／４），＋（Ｐ／６）×（３／４）だけずれた位置に配置にすると、４つの推力リップル波形がリップル周期Ｐ／６の１／４づつ、ずれた配置となり、推力リップルはお互いに打消される。
【００６４】
このように、リップル周期Ｐ／６を打消す配置は上記実施例１，３の他にもあるが、固定子突極のずれ量が、リップル周期であるＰ／６の（ｍ／Ｎｍ）倍（但し、ｍ：任意の整数、０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）という関係であればＰ／６周期のリップルを打消すことができる。この関係を判り易くまとめると次のようになる。すなわち、
Ｎｍ個の固定子突極のうち少なくとも一つが、基準磁極ピッチＰに対して、可動子の移動方向に、
±（Ｐ／６）×（ｍ／Ｎｍ）…(1)
但し、ｍ：任意の整数（０＜ｍ＜ＮｍかつＮｍ mod ｍ＝０）
だけずらして配置された関係にある。
【００６５】
また、背景技術で説明したように、図１７，図１９で説明した従来のリニアモータにおいて発生する周期Ｐ／３、周期ΔＰのリップル成分についても、固定子突極の配置を上述した(1)式の（Ｐ／６）項をそれぞれＰ／３やΔＰに変更した式に従って、ずらして配置すれば、上述した理由により、これらのリップル成分も打消すことができる。
【００６６】
以上の考え方は、固定子凹部やＳ極永久磁石、Ｎ極永久磁石の配置をずらした発明も含めて実施例１〜実施例８の全てに適用可能である。
【００６７】
ただし、他の例として、図４の固定子突極１０ｆに対して、固定子突極１０ｇを基準磁極ピッチＰに対して＋（Ｐ／６）×（１／２）だけずれた位置に配置し、固定子突極１０ｆに対する１０ｈの配置と、固定子突極１０ｇに対する１０ｉの配置を、同じ量だけリップル周期Ｐ／６の範囲内で任意にずらして配置すると、固定子突極１０ｆ，１０ｈで合成される推力リップル波形と、固定子突極１０ｇ，１０ｉで合成される推力リップル波形がリップル周期の１／２だけずれた配置となるため、推力リップルはお互いに打消される。
【００６８】
このように、リップル周期Ｐ／６を打消す固定子突極の配置は上述した±（Ｐ／６）×（ｍ／Ｎｍ）で求められるずれ配置の他にも存在することがわかる。そこで、これらの配置も含めて、Ｐ／６のリップル周期を打消すことができる条件を考えてみると、リップル周期Ｐ／６を３６０°として、Ｎｍ個の固定子突極グループを構成する個々の固定子突極の基準磁極ピッチＰに対するずれ量を角度に換算し、その値のｓｉｎの合計が０となるように配置すれば、Ｎｍ個の固定子突極のリップル波形は合計すると打消されることがわかる。この関係を数式で表すと、
Ｎｍ個の固定子突極グループを構成する個々の固定子突極の基準磁極ピッチＰからのずれ量をそれぞれＰ１，Ｐ２，…Ｐｎとすると、ずれ量Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎは、
Σｓｉｎ[（３６０×Ｐｎ）／（Ｐ／６）] ＝０：ｎは整数，ｎ＝１〜Ｎｍ…(2)
という式から求められるずれ量となる。
【００６９】
例えば、上述した固定子突極１０ｆに対して、固定子突極１０ｇを基準磁極ピッチＰに対して＋（Ｐ／６）×（１／２）だけずれた位置に配置し、固定子突極１０ｆに対する１０ｈの間隔と、固定子突極１０ｇに対する１０ｉの間隔を、共に基準磁極ピッチＰに対して＋（Ｐ／６）×（１／６）だけずらして配置した場合について考えてみる。今、１０ｆの位置を０°とすると、１０ｇはｓｉｎ１８０°、１０ｈはｓｉｎ６０°、１０ｉはｓｉｎ（１８０°＋６０°）となり、ｓｉｎ０°＋ｓｉｎ１８０°＋ｓｉｎ６０°＋ｓｉｎ２４０°＝０となる。これは(2)式の条件を満たしているため、リップル周期Ｐ／６は打消される。
【００７０】
また、背景技術で説明したように、図１７，図１９で説明した従来のリニアモータにおいて発生する周期Ｐ／３、周期ΔＰのリップル成分についても、固定子突極の配置を上述した(2)式の（Ｐ／６）項をそれぞれＰ／３やΔＰに変更した式に従って、ずらして配置すれば、上述した理由により、これらのリップル成分も打消すことができる。
【００７１】
以上の考え方は、固定子凹部やＳ極永久磁石、Ｎ極永久磁石の配置をずらした発明も含めて実施例１〜実施例８の全てについて適用可能である。
【００７２】
さらに、周期Ｐ／６、周期Ｐ／３、周期ΔＰのうち２つのリップル成分を低減するために、例えば、周期Ｐ／６のリップル成分をＳ極永久磁石の配置を上記(1)式による配置にして打消し、周期Ｐ／３のリップル成分を、固定子突極を上記(2)式による配置にして打消すというように、上記実施例１〜８を組合せて適用したリニアモータも本発明に含まれる。
【実施例９】
【００７３】
図１１は実施例９に係るリニアモータを示す図である。また、図１２（ａ）は実施例９のリニアモータの原理を説明する図である。図１１において、１２は固定子、１０は固定子突極、１１は可動子、１３，１４、１５はＵ，Ｗ相，Ｖ相のティース、１６，１７，１８は各ティースに巻回されたＵ相の交流巻線、１９は可動子１１の表面にピッチＰ／２毎にＳ，Ｎ，Ｓ・・の順に交互に配置された永久磁石であり、永久磁石のＳ，Ｎ極を一組とすると、各ティースには、ピッチＰの間隔で３組の永久磁石組が配設されている。そして、ティース１３，１４，１５は、基準磁極ピッチＰｓの位置に対して、それぞれがＸ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰｓ／３ピッチだけずらして配置されている。これらの符号は従来のリニアモータを示す図１７と同じである。そして、固定子突極１０はピッチＰｓ毎に均等に配置されており、固定子突極幅はＰｓ／２に設定されている。そして、ピッチＰｓは、各ティースの全永久磁石組数をＮｍ組とすると、Ｐｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ＋１）もしくは、Ｐｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ−１）の関係となる、いわゆるバーニア配列に設定されている。
【００７４】
次に、実施例９のリニアモータが実現する推力リップル低減効果について、図１２（ａ）を用いて、その原理を説明する。図１２（ａ）はＵ相，Ｖ相，Ｗ相のティースの全永久磁石数に相当する（Ｎｍ×３）＋１個の永久磁石１９と、図１１に示したピッチＰｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ＋１）の関係に配置した固定子突極１０とを並べて示した図である。
【００７５】
図１２（ａ）に示した永久磁石１９と固定子突極１０の位置関係を見ると、３０ａと３０ｅでＳ極永久磁石と固定子突極が対向し、３０ａと３０ｅの中間にあたる３０ｃの位置に向かって、Ｓ極永久磁石と固定子突極のずれ量が徐々に広がるような関係、すなわち、全永久磁石に相当する３×Ｎｍ組の間で、永久磁石と固定子突極が階調的にずれていくバーニア関係になっている。さらに、各相ティースは、その端部に相当する永久磁石１９ａ，１９ｂ，１９ｃの位置を見ればわかるように、基準磁極ピッチＰｓの位置に対して、それぞれがＸ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰｓ／３ピッチだけずれて配置されることになる。
【００７６】
以上のように永久磁石１９と固定子突極１０をバーニア配列することにより、永久磁石と固定子突極が階調的にずれるような関係に配置されるため、可動子１１が移動する際のパーミアンス変化が緩やかになり、推力リップルが低減される。
【００７７】
尚、実施例９においては、各相ティースの永久磁石数が６個のモデルについて説明したが、その他の個数についても、上述したように、Ｐｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ＋１）もしくは、Ｐｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ−１）の関係となるように永久磁石と固定子突極を配置することで、図１１と同様に推力リップルを低減することができる。
【００７８】
また、実施例９を示す図１１の各相ティースの幅を広げて、Ｎｍ組の永久磁石に、さらにｎ組（ｎ：整数）の永久磁石を追加して取り付けることにより、実施例９よりも高いバーニア効果を得られ推力リップルを低減することができるようになる。その理由は、図１２（ａ）において、Ｓ極永久磁石と固定子突極の相対位置は、３０ａから３０ｃと、３０ｃから３０ｅまでが対称となっており、Ｓ極永久磁石は、３０ａもしくは３０ｅから３０ｃに向かって徐々に固定子突極との相対位置がずれていくような関係に配置されている。したがって、各ティースの幅を広げ、各ティースに配置した３組の永久磁石端に、３０ａから３０ｃまでの幅になるように２組の永久磁石を追加することで、永久磁石と固定子突極の配置は、より理想的なバーニア配列にできるためである。
【実施例１０】
【００７９】
図１２（ｂ）は実施例１０に係るリニアモータの３相ティース分の永久磁石と固定子突極の配置を示す図である。図１２（ｂ）において、１２は固定子、１０は固定子突極、１９は図示しない３相のティース表面にピッチＰ／２毎にＳ，Ｎ，Ｓ・・の順に交互に配置された永久磁石であり、永久磁石のＳ，Ｎ極を一組とすると、各ティースには、ピッチＰの間隔で３組の永久磁石組が配設されている。そして、固定子突極１０はピッチＰｓ毎に均等に配置されており、固定子突極幅はＰｓ／２に設定されている。そして、ピッチＰｓは、各ティースの全永久磁石組数をＮｍ組とすると、Ｐｓ＝Ｐ×２×Ｎｍ／（２×Ｎｍ＋１）もしくは、Ｐｓ＝Ｐ×２×Ｎｍ／（２×Ｎｍ−１）の関係となるバーニア配列に設定されている。
【００８０】
実施例９においては、３相ティース１３，１４，１５は、ピッチＰの間隔で配置した３×Ｎｍ組の永久磁石に対して、固定子突極ピッチＰｓを、Ｐｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ＋１）もしくは、Ｐｓ＝Ｐ×３×Ｎｍ／（３×Ｎｍ−１）の関係になるようにバーニア配列しているが、実施例１０では、推力リップルを低減する別の実施例として、１相のティースにピッチＰの間隔で配置したＮｍ組の永久磁石に対して、固定子突極をバーニア配列した。
【００８１】
図１２（ｂ）は、Ｎｍ＝３組の場合について、実施例１０におけるバーニア配列を示した図である。Ｓ極永久磁石は、３０ｆもしくは３０ｈから３０ｇに向かって徐々に固定子突極との相対位置がずれていく関係にあり、Ｕ相ティース間でみれば、永久磁石と固定子突極間で、同じ方向に力が働くように階調的にずれていくような関係になっている。つまり、１相のティースにピッチＰの間隔で配置したＮｍ組の永久磁石に対して、固定子突極をバーニア配列するためには、１相分のティースの２倍に相当する２×Ｎｍ組の永久磁石に対する固定子突極のバーニア配置を求め、実際に２×Ｎｍ組の半分に相当するＮｍ組を１相のティース分として使用すればよい。具体的には、各ティースの永久磁石の組数をＮｍ組として、固定子突極ピッチＰｓを、
Ｐｓ＝Ｐ×２×Ｎｍ／（２×Ｎｍ＋１）もしくは、Ｐｓ＝Ｐ×２×Ｎｍ／（２×Ｎｍ−１）の関係になるような配置にするのである。
【００８２】
ただし、実施例１０においても、実施例９と同様、３相の各ティースは、基準磁極ピッチＰｓの位置に対して、それぞれがＸ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰｓ／３ピッチだけずらして配置しなければならない。つまり、図１２（ｂ）に示したバーニア配列を実際のリニアモータに適用する場合には、永久磁石１９は、固定子突極に対して、相対的に１９ａ，１９ｂ，１９ｃの位置になるように配置される。
【００８３】
尚、実施例１０においては、各相ティースの永久磁石数が６個のモデルについて説明したが、その他の個数についても、上述したように、Ｐｓ＝Ｐ×２×Ｎｍ／（２×Ｎｍ＋１）もしくは、Ｐｓ＝Ｐ×２×Ｎｍ／（２×Ｎｍ−１）の関係となるように永久磁石と固定子突極を配置することで、推力リップルを低減することができる。
【００８４】
また、実施例１０の各相ティースの幅を短縮して、Ｎｍ組の永久磁石から、ｎ組（ｎ：整数）の永久磁石を削除することにより、実施例１０よりも高い推力を得られることができるようになる。その理由は、実施例１０における理想的なバーニア配置となる１相ティースあたりＮｍ組の永久磁石において、永久磁石の移動方向端に位置する永久磁石は、推力の発生割合が少ないため、この部分を削除することで、より少ないモータ体積で、より大きな推力を出すことが可能となるためである。ただし、バーニア配列に関しては理想的ではなくなるため、推力リップルは若干増加する。
【００８５】
また、別の実施例として、実施例１〜１０において、図１３に示すように永久磁石の端部に面取り、あるいはＲを設けることにより、推力リップルをさらに低減することができる。これは、可動子１１が移動し、永久磁石の端部が固定子突極の端部を通過する際に、エアギャップが徐々に変化するため、推力リップルの原因となる急激なパーミアンス変化が緩やかになるためである。また、図１４のように永久磁石間にギャップを設けて配置する構造や、図１５に示すような固定子突極の端部に面取り、あるいはＲを設けることによっても、図１３と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
また、実施例１〜１０において、固定子突極や固定子凹部の幅をＰ／２として説明したが、Ｐ／２以外の幅の場合についても、上述したようにΔＰ周期のリップル成分は残るものの、推力リップルの主成分はＰ／６周期のリップル成分であるため、本発明を適用することで、このＰ／６周期のリップル成分を打消すことにより、推力リップルを大幅に低減することができる。
【００８７】
また、図１７に示した従来のリニアモータの固定子突極の形状を図１６に示すような、固定子突極の先端部付近の幅をＰ／２で平行に形成して、固定子突極の途中から底部に向かって台形形状にすることにより、周期ΔＰのリップルが発生しないリニアモータとすることができる。さらに、図１９で示した台形形状の固定子突極と同様、固定子突極底部付近の磁気飽和によるピーク推力の減少を防ぐこともできる。このような形状の固定子突極を設けたリニアモータに本発明を適用することにより、Ｐ／６やＰ／３のリップル成分を低減し、さらにリップル周期リップル周期ΔＰのない極めて推力リップルの低いリニアモータを提供することができる。
【００８８】
また、実施例１〜８を組合せることにより、２つ以上の周期の推力リップル成分を低減可能であることは既に説明したが、同様の理由により、実施例９〜１０と実施例１〜８の発明を組合せて、２つ以上の周期の推力リップル成分を打消すことも可能である。
【００８９】
さらに、本発明は、可動子と固定子の間に発生する磁気吸引力を相殺するために、特開２００１−１１９９１９に開示されているような、２個の固定子を固定子突極が向かい合うように所定の間隔で配置し、固定子間に可動子を移動可能に配置した磁気吸引力相殺型のリニアモータについては、それぞれの固定子側と可動子の関係は、本発明による構成と同じであるから、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明のリニアモータの実施例１を示す図である。
【図２】実施例１に適用した推力リップル低減技術の原理を説明した図である。
【図３】本発明のリニアモータの実施例２を示す図である。
【図４】本発明のリニアモータの実施例３を示す図である。
【図５】実施例３に適用した推力リップル低減技術の原理を説明した図である。
【図６】本発明のリニアモータの実施例４を示す図である。
【図７】本発明のリニアモータの実施例５を示す図である。
【図８】本発明のリニアモータの実施例６を示す図である。
【図９】本発明のリニアモータの実施例７を示す図である。
【図１０】本発明のリニアモータの実施例８を示す図である。
【図１１】本発明のリニアモータの実施例９を示す図である。
【図１２（ａ）】実施例９に適用した推力リップル低減技術の原理を説明する図である。
【図１２（ｂ）】実施例１０に適用した推力リップル低減技術の原理を説明する図である。
【図１３】実施例１〜実施例１０において永久磁石の端部に面取りを設けた図である。
【図１４】実施例１〜実施例１０において永久磁石間にギャップを設けた図である。
【図１５】実施例１〜実施例１０において固定子突極の端部に面取りを設けた図である。
【図１６】実施例１〜実施例１０において固定子突極の上部の幅をＰ／２として、固定子突極の途中から台形形状にした図である。
【図１７】従来のリニアモータを示す図である。
【図１８】従来のリニアモータの交流巻線の接続を示す図である。
【図１９】従来のリニアモータの台形形状の固定子突極を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０  固定子突極、１１  可動子、１２  固定子、１３，１４，１５  ティース、１６，１７，１８  交流巻線、１９  永久磁石。
【図１】
2005185061.tif 000003
【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（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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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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