(57)【要約】【課題】  所定の推力を維持しつつ定速領域の速度変動率を低減した高精度、高性能の可動コイル型リニアモータ及びその制御方法を提供する。【解決手段】  加速用コイルと定速用コイルとを具備することを特徴とする可動コイル型リニアモータ。特に定速領域の速度変動率を0.2％以下に低減することができる可動コイル型リニアモータであり、加速用コイルに対する定速用コイルの推力定数比が１〜80％である。加速コイルと定速コイルとを具備する可動コイル型リニアモータの制御方法であって、加速コイル及び定速コイルは各々制御設定可能な位置制御ループ及び速度制御ループを有し、動作指令に対して定速安定性を満足するように駆動切換動作が行われることを特徴とする可動コイル型リニアモータの制御方法。【選択図】        図１
2005057992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石とヨークとで構成されると共に断面形状が略コの字に形成された磁気回路を有する固定子と、前記磁気回路に沿って形成された磁気空隙と、多相コイルを具備すると共に前記磁気空隙を自在に走行する可動子とを備えた可動コイル型リニアモータであって、
前記多相コイルは加減速領域を駆動する少なくとも１組の加速コイル及び定速領域を駆動する少なくとも１組の定速コイルから構成され、もって定速領域における速度変動率が0.2％以下に低減されていることを特徴とする可動コイル型リニアモータ。
【請求項２】
前記加速コイルに対する前記定速コイルの推力定数比が１〜80％であり、前記加速コイルの最大推力が100N以上であり、かつ前記定速コイルの周波数３ｋＨｚにおけるゲインが−５ｄＢ以上に設定されている請求項１に記載の可動コイル型リニアモータ。
【請求項３】
前記加速コイルは多相扁平コイルを整列した状態で樹脂を注型成形してなり、前記定速コイルはセラミックス製のコイル基板上に多相扁平コイルを配置すると共に前記多相扁平コイルの間隙に樹脂を充填してなる請求項１または２に記載の可動コイル型リニアモータ。
【請求項４】
永久磁石とヨークとで構成されると共に断面形状が略コの字に形成された磁気回路を有する固定子と、前記磁気回路に沿って形成された磁気空隙と、多相コイルを具備すると共に前記磁気空隙を自在に走行する可動子とを備えた可動コイル型リニアモータの制御方法であって、
前記多相コイルは加減速領域を駆動する少なくとも１組の加速コイル及び定速領域を駆動する少なくとも１組の定速コイルから構成され、前記加速コイル及び前記定速コイルは各々位置制御ループ及び速度制御ループを有し、動作指令に対して定速領域における速度変動率を0.2％以下に低減するように前記加速コイル及び前記定速コイルの駆動切換が行われることを特徴とする可動コイル型リニアモータの制御方法。
【請求項５】
前記加速コイルから前記定速コイルへの駆動切換手段として速度偏差を用い、その速度偏差が予め設定したしきい値内に収束した時点で前記加速コイルから前記定速コイルへの駆動切換が行われる請求項４に記載の可動コイル型リニアモータの制御方法。
【請求項６】
前記定速コイルから前記加速コイルへの駆動切換手段として速度偏差を用い、その速度偏差が予め設定したしきい値内に収束した時点で前記定速コイルから前記加速コイルへの駆動切換が行われる請求項４に記載の可動コイル型リニアモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高精度の位置決めを必要とする半導体製造装置、検査装置あるいは測定装置などに代表される超精密機器の駆動機構として有用な可動コイル型リニアモータ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年可動コイル型リニアモータの高精度、高性能化の要求は益々過酷になってきており、特に定速領域における速度変動率の低減（以後、これを定速安定性という場合がある）が重要視されている。
図11は、可動コイル型リニアモータの起動位置（基準位置）Ｏから位置Ａまでの加速領域、位置Ａから位置Ｂまでの定速領域、及び位置Ｂから位置Ｃまでの減速（負の加速）領域を模式的に示している。図11の縦軸には可動コイル型リニアモータの走行速度ｖを、横軸には時間ｔをとっている。定速安定性とは所定位置Ａに移動したリニアモータがスキャン等を行いつつ位置Ｂに移動するまでの定速走行領域におけるリニアモータの走行速度の安定度をいう。定速領域における走行速度は通常10〜1000ｍｍ/秒程度である。定速領域における速度変動率は、（速度変動率）＝（位置Ａから位置Ｂまでのリニアモータの走行速度の最大値と最小値との差（図１１中のｆ））／（位置Ａから位置Ｂまでのリニアモータの走行速度の平均値）×100（％）で定義される。
【０００３】
特許文献１には、図12に示される可動コイル型リニアモータが開示されている。このリニアモータは、一定方向にＮ極とＳ極を交互に配置した推進用界磁マグネット261を有する固定子206と、界磁マグネット261に対向する電機子コイル271（ｕ,ｖ,ｗ相の１組の３相コイル及びｕ’,ｖ’,ｗ’相の１組の３相コイルからなる。）を有する可動子207とを備えている。界磁マグネット261は固定子ヨーク262上に設けてあり、各相のコイルはその空芯部を含む面が可動子207の移動方向に垂直な姿勢で、即ち界磁マグネット261に対し垂直な姿勢で可動子207の進行方向に積み重ねられて可動子ヨーク272に支持されている。そして、可動子の加減速駆動時、定速駆動時において効率的にかつ安価に可動子推力を変更できるリニアモータを提供するものである。
【０００４】
特許文献２には、図13の構成のテーブル移動装置が開示されている。図14において、（ａ）は前記テーブル移動装置のテーブルの速度特性を示す図であり、（ｂ）は前記テーブル移動装置のテーブルの変位変化特性を示す図である。図13において、303は主コイルであり、304は補助コイルである。305は切替スイッチであり、制御部（図示省略）からの切替信号SSにより動作する。この直流モータは高推力必要時には主コイル303または主コイル303と補助コイル304との直流回路に駆動電流を供給し、かつ低推力必要時には補助コイル303のみに駆動電流を供給する切替手段を具備している。
【０００５】
特許文献３には、図15の構成のコイル可動形リニア直流モータが開示されている。図15において、401はアウターヨークであり、402はセンターヨークであり、403はサイドヨークであり、404はアウターヨーク401の内側に設けた永久磁石であり、405はセンターヨーク402に沿って移動するコイル及びボビンからなる可動部405である。可動部405は高速移動用３相コイル451a,451b,451cを３組備えたものと、３個の微小位置決め用３相コイル452a,452b,452cの１組とで構成されている。偏差ｅが大きいときは大きな推力を得ることにより高速移動が可能になり、偏差ｅが小さくなると推力は小さくてよいがサーボ剛性（推力／偏差量）の高い駆動が実現でき、目標値にすばやくかつ精密に整定することができる。
【０００６】
特許文献４には、図16に示されるYリニアモータ540が開示されている。Ｙリニアモータ540は連結板523と一体的に結合された可動子541と、その開口部を貫通する固定子542を有する。Ｙリニアモータ540の冷却ジャケット542bを構成する冷却板は絶縁体であるセラミック製であり、これに沿って可動子541が移動しても冷却ジャケット542bに渦電流等が発生してYリニアモータ540の粘性抵抗を増大させるおそれは無い。
【０００７】
特許文献５には、図17に示されるステージ装置が開示されている。このステージ装置は、ベース（図示省略）上にガイド601が固定され、ガイド601上に駆動方向に滑動自在にステージ603が支持されている。ステージ603の両側の保持枠607に可動磁石605が保持され、可動子609を構成している。固定子619は、上ステージ603の全ストロークにわたる上ヨーク611及び下ヨーク613と、各ヨークに同軸状に巻きまわされたストローク全長にわたる単相の制御コイル615と、単相コイル615にさらに同軸状に加減速行程相当の長さで巻きまわされた複数の加減速コイル617とから構成されている。
【特許文献１】特開平８−２７５４９４（段落００１９、００２５、００３７、図１、２）
【特許文献２】特開昭６２−２３３８９号公報（請求項１、第２頁右上欄第５行〜第３頁右下欄第５行、第２、３図）
【特許文献３】特開昭６２−２５４６８２（第２頁右上欄第１７行〜第３頁左上欄第１５行、第１図）
【特許文献４】特開平１０−１２７０３５（段落００２６、００３２、図２）
【特許文献５】特開平１１−１６４５８６（段落００１６、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の可動コイル型リニアモータは、定速用及び加減速用のｕ,ｖ,ｗ相の１組の３相コイル、及び加減速用のｕ’,ｖ’,ｗ’相の１組の３相コイルからなる。）が可動子207の移動方向に積み重ねられて可動子ヨーク272に支持されているので磁気空隙の厚みｇが非常に大きい。このため、磁気空隙の磁場強度の低下が顕著であり、もって可動子207に発生する推力が大きく低下してしまう。この推力不足対策として加減速時にｕ,ｖ,ｗ相の３相コイル及びｕ’,ｖ’,ｗ’相の３相コイルを同時に駆動しているが十分な推力レベルを得るのは困難であり、大推力の用途に対応できないという問題がある。
特許文献２に記載の直流モータは、減速によりテーブル308の位置が図14（ｂ）の停止目標位置Ｓ３の若干手前の位置Ｓ２に達すると、制御部313はこの時点ｔ２で先ず切替信号SSを発生して切替スイッチ305を動作させ、これにより主コイル303を切り離して補助コイル304のみをサーボ駆動回路307に接続した状態とする方式である。このように、補助コイル304のみで図14（ａ）の定速領域を駆動しない点で本発明の可動コイル型リニアモータとは異なる。
特許文献３に記載のコイル可動形直流リニアモータは、偏差ｅがある設定値より小さくなると微小位置決め用コイル452ａ〜452ｃに電流が供給され、目標値にすばやくかつ精密に整定するようにしたものであるが、定速領域における速度変動率の低減については言及が無い。
特許文献４に記載のＹリニアモータ540ではセラミックス製のコイル基板（冷却ジャケット）542ｂ上にコイル列542ａを設けているが、コイル列542ａの間隙に樹脂を充填していない点で本発明に用いる定速コイルとは異なる。
特許文献５に記載のステージ装置を構成する制御コイル615は単相でありかつ可動磁石型リニアモータである点で本発明の可動コイル型リニアモータとは異なる。
このように従来の可動コイル型リニアモータの技術分野では所定の高い推力を維持しつつ定速領域における速度変動率を低減するという技術的思想は無く、前記速度変動率をせいぜい0.2％超程度に抑えるのが限界と考えられていた。
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、所定の高い推力を維持しつつ定速領域の速度変動率を低減した高精度、高性能の可動コイル型リニアモータ及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明の可動コイル型リニアモータは、永久磁石とヨークとで構成されると共に断面形状が略コの字に形成された磁気回路を有する固定子と、前記磁気回路に沿って形成された磁気空隙と、多相コイルを具備すると共に前記磁気空隙を自在に走行する可動子とを備え、前記多相コイルは加減速領域を駆動する少なくとも１組の加速コイル及び定速領域を駆動する少なくとも１組の定速コイルから構成され、もって定速領域における速度変動率が0.2％以下に低減されていることを特徴とする。
定速領域における速度変動率を0.2％以下に低減するために、前記加速コイルに対する前記定速コイルの推力定数比を１〜80％とし、前記加速コイルの最大推力を100N以上とし、かつ前記定速コイルの周波数３ｋＨｚにおけるゲインを−５ｄＢ以上に設定するのが好ましい。
前記加速コイルが多相扁平コイルを整列した状態で樹脂を注型成形してなる一体成形品であり、前記定速コイルがセラミックス製のコイル基板上に多相扁平コイルを配置すると共に前記多相扁平コイルの間隙に樹脂を充填してなるものである場合に、有用な高い推力と定速領域における良好な速度変動率を得られるので好ましい。
【００１１】
また上記課題を達成するために、本発明の可動コイル型リニアモータの制御方法は、永久磁石とヨークとで構成されると共に断面形状が略コの字に形成された磁気回路を有する固定子と、前記磁気回路に沿って形成された磁気空隙と、多相コイルを具備すると共に前記磁気空隙を自在に走行する可動子とを備えた可動コイル型リニアモータの制御に際し、前記多相コイルは加減速領域を駆動する少なくとも１組の加速コイル及び定速領域を駆動する少なくとも１組の定速コイルから構成され、前記加速コイル及び前記定速コイルは各々位置制御ループ及び速度制御ループを有し、動作指令に対して定速領域における速度変動率を0.2％以下に低減するように前記加速コイル及び前記定速コイルの駆動切換が行われることを特徴とする。
前記可動コイル型リニアモータの制御方法において、前記加速コイルから前記定速コイルへの駆動切換手段として速度偏差を用い、その速度偏差が予め設定したしきい値内に収束した時点で前記加速コイルから前記定速コイルへの駆動切換が行われるようにするのが好ましい。
また前記可動コイル型リニアモータの制御方法において、前記定速コイルから前記加速コイルへの駆動切換手段として速度偏差を用い、その速度偏差が予め設定したしきい値内に収束した時点で前記定速コイルから前記加速コイルへの駆動切換が行われるようにするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように、本発明によれば、所定の高い推力を維持しつつ従来に比べて定速領域の速度変動率を低減した高精度、高性能の可動コイル型リニアモータ及びその制御方法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】
【００１３】
本発明の可動コイル型リニアモータの構成を図面を参照しながら以下に説明する。
図１（ａ）は、本発明の可動コイル型リニアモータ21を構成する可動子の可動コイル部22が、中央の２組の３相（ｕ’相，ｖ’相，ｗ’相）コイルからなる定速コイル26，26の両外側にそれぞれ４組の３相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）コイルからなる加速コイル25，25，25，25が配置された左右対称構造の場合を示す模式図である。この場合は発生する推力が矢印の走行方向でバランスされるので超精密機器の駆動機構として好適である。31，31は強磁性の平板ヨーク（例えばSS400製）であり、ヨーク31，31の相対向する面側にそれぞれ複数個の永久磁石34，35（例えばＮｄＦｅＢ系異方性焼結磁石、商品名：NEOMAX-52）が固着されて固定子23側の磁気回路を構成している。隣接する永久磁石34ａと34ｂ、及び35ａと35ｂは異極同志であり、かつ磁気空隙33を介して対向する永久磁石34ａと35ａは異極同志である。
図１（ｂ）は、本発明の可動コイル型リニアモータ21’を構成する可動子の可動コイル部22’が、中央の８組の３相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）コイルからなる加速コイル27，27，27，27，27，27，27，27の両側にそれぞれ１組の３相（ｕ’相，ｖ’相，ｗ’相）コイルからなる定速コイル28，28が配置された左右対称構造の場合を示す模式図である。この場合も発生する推力が矢印の走行方向でバランスされるので超精密機器の駆動機構として好適である。図１（ｂ）において図１（ａ）と同一構成部分は図１（ａ）と同一符号を付している。
図２は、本発明の可動コイル型リニアモータ21”を構成する可動子の可動コイル部22”が、左側の８組の３相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）コイルからなる加速コイル29，29，29，29，29，29，29，29の右側に２組の３相（ｕ’相，ｖ’相，ｗ’相）コイルからなる定速コイル30，30が配置された構造の場合を示す模式図である。図２において図１（ａ）と同一構成部分は図１（ａ）と同一符号を付している。
図１、２において、所定の高い推力を維持し、定速安定性を向上するために、走行ストローク方向における加速コイルの長さ（Ｌ加速）と定速コイルの長さ（Ｌ定速）との比率：（Ｌ加速／Ｌ定速）を１以上にするのが好ましく、１〜20にするのがより好ましく、４〜10にするのが更に好ましい。走行方向のバランスから、実用上図１の方が図２よりも定速安定性を高めるのが容易である。
【００１４】
本発明の可動コイル型リニアモータのシステム構成の一実施態様を図３に示す。
図３において、38は位置指令パルスを発生する指令信号発生装置であり、59は位置検出器（エンコーダ等）であり、40，41はそれぞれ指令信号発生装置38からの指令パルスと位置検出器59から発生しフィードバックされる現在の位置検出パルスとの偏差を計数する位置偏差器である。45は加速コイル用位置ゲインＫｐ１であり、46は定速コイル用位置ゲインＫｐ２である。51は位置検出器59から発生する現在の位置検出パルスを速度情報に変換する微分部である。微分部51で微分し得られた速度情報と位置偏差器40から加速コイル用位置ゲインＫｐ１をかけて得られた速度指令が速度偏差器47に入力されて速度偏差信号(1)を発生する。微分部51で微分し得られた速度情報と位置偏差器41から定速コイル用位置ゲインＫｐ２をかけて得られた速度指令が速度偏差器48に入力されて速度偏差信号(2)を発生する。
表１に示すように、加速時（加速コイルON、定速コイルOFF）から定速時（加速コイルOFF、定速コイルON）への駆動切換を円滑に行うことが定速安定性を向上するために必要である。また定速時（加速コイルOFF、定速コイルON）から減速時（加速コイルON、定速コイルOFF）への駆動切換を円滑に行うことが重要である。図３のコイル切換制御器53がこの駆動切換を制御する部分である。
速度偏差信号(1)に加速コイル84用の比例積分演算：Ｋｖ１（１＋１/（Ｔ１ｓ・Ｓ））がかけられて駆動電流指令(1)が出力される。コイル切換制御器53中のスイッチ61と駆動電流指令(1)が入力されるスイッチ71は同期している。速度偏差信号(2)に定速コイル85用の比例積分演算：Ｋｖ2（１＋１/（Ｔ２ｓ・Ｓ））がかけられて駆動電流指令(2)が出力される。コイル切換制御器53中のスイッチ62と駆動電流指令(2)が入力されるスイッチ72は同期している。
図３の図示の状態ではスイッチ61,71がONで、スイッチ62,72がOFFになるように切換しきい値指令装置63が動作し、駆動電流指令(1)がスイッチ71を通って電力増幅器73に入力される。このように、スイッチ61,71がONのときにはスイッチ62,72がOFFになり電力増幅器73からリニアモータの可動コイル88の加速コイル84に駆動電流が通電されて大推力を発生することができる。この一連の動作は表１の定速時から減速（加速）時への切換動作に相当する。
スイッチ61,71がOFFで、スイッチ62,72がONになるように切換しきい値指令装置63が動作するときに、駆動電流指令(2)がスイッチ72を通って電力増幅器74に入力される。このように、スイッチ62,72がONのときにはスイッチ61,71がOFFになり電力増幅器74からリニアモータの可動コイル88の定速コイル85に駆動電流が通電されて安定した定速走行を行うことができる。この一連の動作は表１の加速（減速）時から定速時への切換動作に相当する。
本発明ではコイル切換制御器53のしきい値設定は加速コイル84の速度偏差信号(1)及び定速コイル85の速度偏差信号(2)をそれぞれ入力して、速度制御演算器55及び56からそれぞれ出力される駆動電流指令(1)または(2)の最終値に相当する制御量をしきい値に採用したので大推力の加速（減速）走行ができるとともに、安定した定速走行を実現することができる。
【００１５】
【表１】
2005057992.tif 000003
【００１６】
図４は紙面垂直方向に走行する本発明の可動コイル型リニアモータを示す要部断面図である。図４において19はベースであり、軟鋼のような強磁性材料により平板状に形成する。11はヨークであり、ベース19と同様の強磁性材料により平板状に形成するとともにベース19上に固着する。2a,2bはそれぞれ相対向する一対の永久磁石列を構成する永久磁石である。永久磁石2aに隣接する永久磁石（図示省略）の磁気空隙１側の磁極はＮ極（隣接する２個の永久磁石の磁極は異極同志）になっており、かつ永久磁石2bに隣接する永久磁石（図示省略）の磁気空隙１側の磁極はＳ極（隣接する２個の永久磁石の磁極は異極同志）になっている。更に磁気空隙１を介して対向する一対の永久磁石列の永久磁石（例えば2aと2b）の磁極は異極同志になっている。永久磁石2a,2bとヨーク11,11とベース19とで断面形状が略コの字に形成された磁気回路を有する固定子３が構成されている。17は可動子であり、15はテーブルである。可動子17は下方にコイルフレーム13を固着してなり、磁気空隙１の紙面と直交する磁気空隙路方向に移動可能になっている。このコイルフレーム13に加速コイル及び定速コイルが装着されて可動コイルが構成される。
【００１７】
本発明の可動コイル型リニアモータを構成する加速（減速）コイルの推力定数は100N/A以上、好ましくは200〜400N/A程度である。最大推力は1000N以上、好ましくは2000〜4000N程度である。加速コイルの具体例について図５、６により説明する。
図５は図４の可動子17部分を拡大した図面であり、実際には見えない内部の扁平コイル6a,6b及び6c等が示されている。図６は図４のＡ−Ａ線矢視断面図であり、特に加速コイルを構成する扁平コイル6a,6b及び6cと永久磁石２が示されている。
図５、６において、中央に空洞部を有する第１、第２、及び第３の３つの扁平コイル6a,6b,6cからなる加速コイルの組立体を１組としたとき、少なくとも１組以上の扁平コイルの組立体から加速コイルが構成される。扁平コイル6aは平坦部からなり、扁平コイル6b及び6cは紙面の上下長手方向の中央側が平坦部でありかつ両端の折り曲がり部を有する。前記扁平コイル6aの空洞部（Wi：各扁平コイルの空洞部の幅方向寸法）に扁平コイル6b,6cの平坦部（Wc：各扁平コイルの幅）がそれぞれ配置されて磁気空隙路内で同一平面を形成すると共に、同一平面を形成した少なくとも１組のコイル組立体が樹脂被覆層13aa,13abにより一体的に抱持固定される。即ちコイルフレーム13a全体が樹脂層により一体被覆された成形品からなる。
各扁平加速コイル6a,6b及び6cの位相検出用として、コイルフレーム13の端部に３個のホール素子（図示省略）を設置してある。
Wm、Hmはそれぞれ各永久磁石２の磁極幅、及び高さ寸法である。Haは推力発生に寄与する前記扁平コイルの実質的な有効鎖交部分の高さ寸法である。実質的にWcはWmの1/3であり、WiはWcの２倍である。このような寸法関係に設定したので、このリニアモータの走行（磁気空隙路）方向において各扁平コイルは２つの永久磁石にまたがる大きさになる。
９Ａはガラス入りエポキシ樹脂製の基板であり、真空注型成形用の金型内に前記の同一平面を形成した少なくとも１組の扁平加速コイル列の組立体をセットするに際し、前記扁平コイル列の組立体の片側を補助的に支持する目的で配置される。基板９Ａの配置により後に続く真空注型成形時において前記扁平コイル列の組立体に加わる圧力、温度上昇に耐え、真空注型成形後に前記扁平コイル列の組立体の同一平面部が健全に維持できるようになる。しかし同一平面部のコイル厚みTcに樹脂層13aaの被覆厚みが加わった部分の厚み(Tn)が厚くなり過ぎると加速コイル６から発し磁気空隙１に届く磁束が顕著に減少し、もって図４の可動コイル型リニアモータの推力低下を招くので真空注型成形用金型内にセットする基板９Ａは極力小寸法にするのが好ましい。
前記扁平コイル列の組立体の同一平面部を被覆する樹脂部13aaを構成する樹脂の種類は加速コイルに要求される剛性や耐熱性等を勘案して適宜選定すればよい。例えばガラス入りポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、またはポリエーテルサルホン樹脂等（好ましくは耐熱グレード）が挙げられる。このうち、縦弾性率（測定法：ＡＳＴＭ  Ｄ−６３８）が9,800N/mm2以上、好ましくは12,700N/mm2以上の熱可塑性樹脂が適する。特に液晶性ポリエステル樹脂（主鎖中に剛直鎖を有するポリエステル樹脂）を使用するのが好ましい。これら樹脂中にガラス繊維等のフィラーを30体積％以下（０を含まず）配合したFRPを使用できることは勿論である。
【００１８】
本発明の可動コイル型リニアモータを構成する定速コイルの推力定数は80N/A以下、好ましくは１〜50N/A程度である。最大推力は120N以下、好ましくは1.5〜75N程度である。定速コイルの具体例について図７により説明する。
図７は本発明に用いる定速コイルの具体例を示す要部側面図である。図７において、17は可動子であり、13bはコイルフレームであり、推力リップルの発生を防止するために非磁性材料（例えば絶縁性を付与するために表面はアルマイト処理を施してなるアルミニウム合金）で形成した枠状構造体とする。このコイルフレーム13bの枠の表面にアルミナ製基板85を装着し、この基板上に、中央に空洞部を有する第１、第２、及び第３の３つの扁平コイルLu1,Lw1,Lv1からなる定速コイルの組立体を１組としたとき、少なくとも１組以上の扁平コイルの組立体からなる定速コイルが装着される。定速コイルの各扁平コイルLu1,Lw1,Lv1の隙間80にはエポキシ樹脂が充填されて剛性（ヤング率）が高めてある。
図７の定速コイルでは、永久磁石２の磁極ピッチlmの1/6の幅で紙面に平行な面内で巻かれている３個の扁平コイルLu1,Lw1,Lv1をコイル幅だけずらして配置した（相互の扁平コイルの中央部は重ならない）コイル89a、及びこのコイル89aと同様に構成されたコイル89b,89cを有している。また可動子17には３個の位置検出素子20が、コイルピッチlc（前記磁極ピッチlmと等しい）の1/6の間隔lhを置いて設けられている。これらの位置検出素子20は、扁平コイルLu1,Lw1,Lv1に対して夫々間隔l’宛オフセットされているが、このオフセット状態は電気的に処理できるので実用上は問題にならない。そして駆動回路（図示省略）によって120°位置のずれた３相電流波形を作り、これを前記扁平コイルLu1,Lw1,Lv1に供給する（図７における矢印は電流の向きを示す）ことにより可動子17が定速走行する。なお、３相の場合、理論的には位置検出素子20の間隔lhはコイルピッチlc（磁極ピッチlmと等しい）の1/3に設定されるが、この図７では実装上の理由により上記のように設定している。即ち、前記扁平コイルLu1,Lw1,Lv1等は通電方向を逆転させることにより180°のｎ（ｎは正の整数）倍毎の任意の位置に配置できるためである。
なお定速コイルの基板をアルミナ以外のAl-SiC系セラミックス、SiC系セラミックスまたはAlN系セラミックスで形成した場合も剛性が高められて定速走行が安定する効果を得られるが、これらのうち加工性を加味するとAlN系セラミックスが特に好ましい。
【００１９】
図８に本発明の可動コイル型リニアモータに装着される可動コイルを構成する、電力増幅部を含んだ加速コイル（推力定数200N/A、最大推力2000N）の代表的な開ループ特性を示す。この加速コイルは真空注型成形法によりガラス入りポリフェニレンサルファイド樹脂層を偏平コイル表面に一体成形してなり、図５、６に示す構造を有する。
図８から、本発明の可動コイル型リニアモータに装着される加速コイルの周波数１kHzにおけるGAINは−５dB以上、好ましくは−３dB以上になっており、また応答（PHASE）が−10deg.遅れで120Hz以上、好ましくは150Hz以上になっており、良好な周波数応答特性を有するのがわかる。即ち加速コイルは低周波数域における良好な応答性（１kHz以下のGAINが平坦であること）と最大推力発生を重視した制御定数選定としている。
【００２０】
図９の実線は本発明の可動コイル型リニアモータに装着される可動コイルを構成する、電力増幅部を含んだ定速コイル（推力定数50N/A、最大推力75N、アルミナ製コイル基板を使用しかつ偏平コイルの隙間をエポキシ樹脂で充填して小型化・高剛性化を実現した図７の構造のもの）の代表的な開ループ特性を示す。
図９から、本発明の可動コイル型リニアモーアに装着される定速コイルの周波数３kHzにおけるGAINは−５dB以上、好ましくは−３dB以上になっており、また応答（PHASE）が−10deg.遅れで250Hz以上、好ましくは300Hz以上になっている。即ち、高周波数域まで応答の遅れが小さく抑えられており、高周波数域での速度制御に対して十分な利得(GAIN)が得られるので、高周波数域での発振を抑制でき、従来に比べて定速領域における速度変動率を大きく低減可能である。
なお、図９中の点線は従来の可動コイル型リニアモータ（ガラス入りエポキシ樹脂製コイル基板上に図７と同様の３相偏平コイルを接着して構成した１つの可動コイルを装着した構造のもの。但し偏平コイルの隙間にエポキシ樹脂は充填していない。）の周波数応答特性を示しており、実線に比べて悪い特性なのがわかる。
【００２１】
図10は本発明の可動コイル型リニアモータにおける速度制御力と速度偏差との関係を説明する概念図である。
図10の横軸に速度偏差（Count）を、縦軸に速度制御力をとっている。図中に記載の如く速度偏差の切換しきい値（＋）、及び速度偏差の切換しきい値（−）を設定することにより定速コイルの速度ゲインを制御して定速領域における速度変動率を低減することができる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により本発明について詳しく説明するが、それら実施例により本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
表２に記載の加速コイル２個及び定速コイル１個を用いて図１（ａ）の構成の可動コイル部（（Ｌ加速／Ｌ定速）＝９に設定。）を装着し、かつ図３に記載の制御方法を適用した本発明の可動コイル型リニアモータの定速領域における速度変動率（定速領域の平均走行速度：450mm/秒）を測定した。測定結果を表２に示す。この可動コイル型リニアモータの有効ストロークは3020mmであった。
（従来例１）
１個の可動コイルを装着した従来の可動コイル型リニアモータの定速領域における速度変動率を測定した。測定結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
表２に記載の通り、可動コイルを加速コイルと定速コイルに分割したことにより、定速領域における速度変動率を0.2％以下に低減できると同時に高い最大推力：2000Nが得られた。
【００２６】
上記実施例では加速コイル及び定速コイルが３相コイルの場合を記載したが特に限定されず、２相コイルあるいは４相以上の多相コイルであっても本発明の効果を十分に奏することができる。
本発明に用いる加速コイル及び定速コイルを構成する偏平コイルの数は特に限定されず、所望の推力及び定速安定性を満足するように適宜決定すればよい。
上記実施例では樹脂で一体モールド成形した加速コイルの場合を記載したが特に限定されず、コイル部分が表面に露出した状態のものを加速コイルとすることができる。
上記実施例では定速コイルの間隙にエポキシ樹脂を充填したが、定速コイルの剛性向上の点からエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂あるいはフィラー入り熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。定速コイルの剛性向上の効果がやや低下するが熱可塑性樹脂あるいはフィラー入り熱可塑性樹脂を充填用に用いてもよい。
上記実施例では固定子側の磁気回路が異極対向型の場合を記載したが特に限定されず、例えば永久磁石とヨークとでハルバッハ型磁気回路を形成した固定子を搭載した本発明の可動コイル型リニアモータは特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の可動コイル型リニアモータの可動コイルの構成に係わる模式図であり、（ａ）は定速コイルを中央に配置した場合、（ｂ）は加速コイルを中央に配置した場合である。
【図２】本発明の可動コイル型リニアモータの可動コイルの構成の他の例を示す模式図である。
【図３】本発明に係わる制御ブロック線図である。
【図４】本発明の可動コイル型リニアモータの一実施態様を示す要部断面図である。
【図５】本発明に用いる加速（減速）コイルの一例を示す要部断面図である。
【図６】図５の加速（減速）コイルについての説明図である。
【図７】本発明に用いる定速コイルの一例を示す図である。
【図８】本発明に用いる加速コイルの周波数応答の一例を示す図である。
【図９】本発明に用いる定速コイルの周波数応答の一例を示す図である。
【図１０】本発明の可動コイル型リニアモータに係わる速度制御力と速度偏差との関係を説明する概念図である。
【図１１】速度変動率を説明する図である。
【図１２】従来の可動コイル型リニアモータの可動コイルの構成を説明する図である。
【図１３】従来のテーブル移動装置の構成を説明する図である。
【図１４】従来のテーブル移動装置の速度特性を示す図（ａ）、及び変位変化特性を示す図（ｂ）である。
【図１５】従来の可動コイル型リニアモータの構成を説明する図である。
【図１６】従来のリニアモータの構成を説明する模式図である。
【図１７】従来のリニアモータの構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  磁気空隙、2a,2b,34,35  界磁磁石、３,23  固定子、6a,6b,6c  扁平コイル、6p  通電用端子ピン、6tl,10tl  端末線、10  磁界あるいは位置検出素子、10p  検出素子用端子ピン、12  インサートナット、13  コイルフレーム、15a  座ぐり付通し穴、15  テーブル、16  ボルト、17,22,22’,22”可動子、21,21’,21”  リニアモータ、25,27,29  加速（減速）コイル、26,28,30  定速コイル。
【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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