(57)【要約】  【課題】モータ定数の向上や機器の小型化を図り、ロバスト性を向上させるリニア同期モータを提供する。  【解決手段】リニア同期モータは、一対の上下部ヨーク１ａ、１ｂを備えており、上下部ヨーク１ａ、１ｂの対向面には複数個の永久磁石が配置されている。一対の上下部ヨーク１ａ、１ｂ間の中央部分には上下部ヨーク１ａ、１ｂと平行にセンターヨーク５が配置され、このセンターヨーク５の外周には環状の三相コイル６がＸ方向に移動可能に配置されている。上下部ヨーク１ａ、１ｂの対向面に配置される上部永久磁石Ｓ１ａ、Ｎ１ａ、Ｓ２ａ、Ｎ２ａ、…および下部永久磁石Ｓ１ｂ、Ｎ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｎ２ｂ、…は、同一の鉛直線上においては同一極性の永久磁石が対向するように配置されている。Ｕ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６ＷおよびＶ相コイル６Ｖを一組とする三相コイル６の長手方向（Ｘ方向）の寸法は、１個分の永久磁石の長手方向の寸法と同一に設定されている。【選択図】図１
2005237079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に離間して配置された一対のヨークと、
前記各ヨークの対向面に長手方向に沿ってそれぞれ配置された複数個の永久磁石と、
前記一対のヨーク間に前記ヨークと平行に配置されたセンターヨークと、
前記センターヨークの外周に装着された環状の三相コイルと
を備え、
前記各永久磁石はそれぞれ、前記ヨークの対向位置においては同一極性の永久磁石が配置され、前記ヨークの長手方向においては相異なる極性の永久磁石が交互に配置され、
前記三相コイルの長手方向の寸法は、前記永久磁石の１個分の長手方向の寸法と同一で形成されている、
リニア同期モータ。
【請求項２】
前記三相コイルは、前記センターヨークの長手方向に沿ってＵ相コイル、−Ｗ相コイルおよびＶ相コイル、または、−Ｕ相コイル、Ｗ相コイルおよび−Ｖ相コイルの相順で配列されたもので構成されている、
請求項１記載のリニア同期モータ。
【請求項３】
平行に離間して配置された一対のヨークと、
前記各ヨークの対向面に長手方向に沿ってそれぞれ配置された複数個の永久磁石と、
前記一対のヨーク間に前記ヨークと平行に配置されたセンターヨークと、
前記センターヨークの外周に装着された環状の第１、第２の三相コイルと
を備え、
前記各永久磁石はそれぞれ、前記ヨークの対向位置においては同一極性の永久磁石が配置され、前記ヨークの長手方向においては相異なる極性の永久磁石が交互に配置され、
前記第１、第２の三相コイルは前記センターヨークの長手方向に沿って積層されて一体化され、かつ、一体化された第１、第２の三相コイルの長手方向の寸法は前記永久磁石の２個分の長手方向の寸法と同一である、
リニア同期モータ。
【請求項４】
前記第１の三相コイルは、前記センターヨークの長手方向に沿ってＵ相コイル、−Ｗ相コイルおよび＋Ｖ相コイルの相順で配列されたもので構成され、
前記第２の三相コイルは、前記センターヨークの長手方向に沿って−Ｕ相コイル、Ｗ相コイルおよび−Ｖ相コイルの相順で配列されたもので構成され、
前記第１の三相コイルの前記Ｖ相コイルには、前記第２の三相コイルの前記−Ｕ相コイルが隣接して配列されている、
請求項３記載のリニア同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニア同期モータに係わり、特にナノメートル単位の超精密度で位置決めする場合に有用なリニア同期モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大推力を必要とする機械工作機や半導体製造装置等において多用されているリニア同期モータとしては、たとえば、特開２００２−２３８２４０号公報（特許文献１）に開示されている。その概略構成を図７（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
図７（Ａ）〜（Ｃ）において、リニア同期モータは下記の構成要素を備えている。
（ａ）平行に離間して配置された一対のヨーク１ａ、１ｂ
（ｂ）一対のヨーク１ａ、１ｂのうち、図中上部位置に配置された一方のヨーク（以下「上部ヨーク」という。）１ａの対向面に長手方向に沿って配置された複数個の永久磁石（以下「上部永久磁石」という。）Ｓ１ａ、Ｎ１ａ、Ｓ２ａ、Ｎ２ａ、…（以下、永久磁石Ｓ１ａを「第１のＳ極の上部永久磁石」と、永久磁石Ｎ１ａを「第１のＮ極の上部永久磁石」と、永久磁石Ｓ２ａを「第２のＳ極の上部永久磁石」と、永久磁石Ｎ２ａを「第２のＮ極の上部永久磁石」という。）
（ｃ）下部位置に配置されたヨーク（以下「下部ヨーク」という。）１ｂの対向面に長手方向に沿って配置された複数個の永久磁石（以下「下部永久磁石」という。）Ｓ１ｂ、Ｎ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｎ２ｂ、…（以下、永久磁石Ｓ１ｂを「第１のＳ極の下部永久磁石」と、永久磁石Ｎ１ｂを「第１のＮ極の下部永久磁石」と、永久磁石Ｓ２ｂを「第２のＳ極の下部永久磁石」と、永久磁石Ｎ２ｂを「第２のＮ極の下部永久磁石」という。）
（ｄ）上下部ヨーク１ａ、１ｂ間の中央部分に、上下部ヨーク１ａ、１ｂと平行に（以下「Ｘ方向」という。）移動可能に配置された可動部２
【０００３】
上部永久磁石Ｓ１ａ、Ｎ１ａ、Ｓ２ａ、Ｎ２ａ、…、および下部永久磁石Ｓ１ｂ、Ｎ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｎ２ｂ、…は、同一の鉛直線上においては相異なる極性の永久磁石が対向するように、たとえば、第１のＮ極の上部永久磁石Ｎ１ａと第１のＳ極の下部永久磁石Ｓ１ｂが対向するように配置されている。
また、上部永久磁石Ｓ１ａ、Ｎ１ａ、Ｓ２ａ、Ｎ２ａ、…は、長手方向に沿って相異なる極性の永久磁石が交互に位置するように、たとえば、第１のＮ極の上部永久磁石Ｎ１ａに隣接して第１のＳ極の上部永久磁石Ｓ１ａが、第１のＳ極の上部永久磁石Ｓ１ａに隣接して第２のＮ極の上部永久磁石Ｎ２ａが位置するように配置されている。
同様に、下部永久磁石Ｓ１ｂ、Ｎ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｎ２ｂ、…も、長手方向に沿って相異なる極性の永久磁石が交互に位置するように、たとえば、第１のＳ極の下部永久磁石Ｓ１ｂに隣接して第１のＮ極の下部永久磁石Ｎ１ｂが、第１のＮ極の下部永久磁石Ｎ１ｂに隣接して第２のＳ極の下部永久磁石Ｓ２ｂ位置するように配置されている。
【０００４】
可動部２は、非磁性の補強板３と、補強板３の両面にそれぞれ設けられた扁平形状の三相コイル４ａ、４ｂとを備えている。
【０００５】
補強板３は、図８に示すように、矩形状で板状体を備えており、その両面にはそれぞれ３個の位置決め用の突起３１Ｕ，３１Ｖ、３１Ｗが等間隔で設けられており、また、各突起３１Ｕ，３１Ｖ、３１Ｗの周りには矩形環状の凹陥部３２Ｕ，３２Ｖ、３２Ｗがそれぞれ設けられている。
【０００６】
三相コイル４ａ、４ｂは、それぞれ矩形環状に形成されたＵ相コイル４Ｕ、Ｖ相コイル４ＶおよびＷ相コイル４Ｗを備えており、これらのＵ相コイル４Ｕ、Ｖ相コイル４ＶおよびＷ相コイル４Ｗは、図８に示すように、その中空部４１Ｕ（図７参照），４１Ｖ（図７参照）、４１Ｗを補強板３の位置決め用の突起３１Ｕ，３１Ｖ、３１Ｗに嵌着することにより、補強板３と一体化されている。
また、三相コイル４ａ、４ｂの長手方向（Ｘ方向）の寸法は、永久磁石の２個の分の長手方向（Ｘ方向）の寸法、例えば、第１のＳ極の上部永久磁石Ｓ１ａおよび第２のＮ極の上部永久磁石Ｎ２ａ（若しくは第１のＮ極の下部永久磁石Ｎ１ｂおよび第２のＳ極の下部永久磁石Ｓ２ｂ）の長手方向（Ｘ方向）の寸法と等しくなるように構成されている。
【０００７】
このような構成のリニア同期モータにおいては、同一鉛直線上に極性の異なる永久磁石が配置された、いわゆる横断磁束形の励磁構造が採用されていることから、たとえば、第１のＮ極の下部永久磁石から発生した磁束は、たとえば、Ｖ相コイル４Ｖを通り抜けて第１のＳ極の上部永久磁石Ｓ１ａを通り、隣接する第２のＮ極の上部永久磁石Ｎ２ａ、Ｖ相コイル４Ｖおよび第２のＳ極の下部永久磁石Ｓ２ｂを通り、元の第１のＮ極の下部永久磁石Ｎ１ｂに戻る。
したがって、このような磁界中に配置されたＵ相コイル４Ｕ、Ｖ相コイル４ＶおよびＷ相コイル４Ｗに三相交流電流を流すと、三相コイル４ａ、４ｂにフレミング左手の法則に基づく推力が発生する。
図７（Ｃ）に図解した波形図における斜線部分は、コイル４Ｖが最大推力を得る磁束密度空間を示している。
【特許文献１】特開２００２−２３８２４０号公報
【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、このような構成のリニア同期モータにおいては、次のような不利益に遭遇している。
【０００９】
第１の不利益は、可動部２がフラット状で、その厚さも薄く設計されていることから、捩り剛性が低く、可動部２に微振動が発生し易くなることである。
【００１０】
第２の不利益は、可動部２に発生する微振動に起因して可動部２の速度や現在位置が変動し、かかる変動が位置センサーを介してフィードバックされ、より一層振動が増幅されることから、制御ゲインが低くなり、ひいては、ナノメートル単位での制御が困難になることである。
【００１１】
第３の不利益は、横断磁束形のリニア同期モータにおいては、図７（Ｃ）に示すように、磁束密度が各永久磁石の長手方向の中央部分（位相が９０度若しくは２７０度の位置）において最大となり、この磁束密度の最大部分にコイルが位置したときに最大の推力が得られるところ、たとえば、Ｖ相コイル４Ｖに着目すれば、図７（Ｃ）に斜線で図解したように、Ｖ相コイル４Ｖが磁束密度のピーク値から外れた部分に位置しているため、モータ定数［Ｎ／√Ｗ］が小さくなることである。ここで、Ｎはニュートン、Ｗは消費電力を示している。
【００１２】
第４の不利益は、モータ定数を向上させるためには出力を大きくしなければならない一方、出力が大きくなると、発熱が多くなり、ひいては、周囲の温度が上昇し、熱膨張による誤差が生じ易くなることである。
【００１３】
第５の不利益は、可動部２として、少なくとも永久磁石の２個の分の長さを必要とすることから、リニア同期モータが大型化し、重量化することである。
【００１４】
本発明は、上述の不利益を克服するためになされたものであり、本発明の目的は、高剛性で推力変動が小さく、また、機器の小型化、軽量化を図ることができるリニア同期モータを提供することにある。
また本発明の目的は、さらに超精密制御を容易に行なうことができる上、モータ定数や耐外乱性能（ロバスト性）を向上させることができるリニア同期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】
【００１５】
上述した目的を達成するため、本発明の第１の観点によれば、平行に離間して配置された一対のヨークと、各ヨークの対向面に長手方向に沿ってそれぞれ配置された複数個の永久磁石と、一対のヨーク間にヨークと平行に配置されたセンターヨークと、センターヨークの外周に装着された環状の三相コイルとを備え、各永久磁石は、それぞれ、ヨークの対向位置においては同一極性の永久磁石が配置され、ヨークの長手方向においては相異なる極性の永久磁石が交互に配置され、三相コイルの長手方向の寸法は、永久磁石の１個分の長手方向の寸法と同一であるリニア同期モータが提供される。
【００１６】
好ましくは、本発明のリニア同期モータにおける三相コイルは、センターヨークの長手方向に沿ってＵ相コイル、−Ｗ相コイルおよびＶ相コイル、または、−Ｕ相コイル、Ｗ相コイルおよび−Ｖ相コイルの相順で配列されたもので構成されている。
【００１７】
本発明の第２の観点によれば、平行に離間して配置された一対のヨークと、各ヨークの対向面に長手方向に沿ってそれぞれ配置された複数個の永久磁石と、一対のヨーク間にヨークと平行に配置されたセンターヨークと、センターヨークの外周に装着された環状の第１、第２の三相コイルとを備え、各永久磁石は、それぞれ、ヨークの対向位置においては同一極性の永久磁石が配置され、ヨークの長手方向においては相異なる極性の永久磁石が交互に配置され、第１、第２の三相コイルはセンターヨークの長手方向に沿って積層されて一体化され、かつ一体化された第１、第２の三相コイルの長手方向の寸法は、永久磁石の２個分の長手方向の寸法と同一である、リニア同期モータが提供される。
【００１８】
好ましくは、第２観点の本発明のリニア同期モータにおける第１の三相コイルは、センターヨークの長手方向に沿ってＵ相コイル、−Ｗ相コイルおよび＋Ｖ相コイルの相順で配列されたもので構成され、第２の三相コイルは、センターヨークの長手方向に沿って−Ｕ相コイル、Ｗ相コイルおよび−Ｖ相コイルの相順で配列されたもので構成され、第１の三相コイルのＶ相コイルには第２の三相コイルの−Ｕ相コイルが隣接して配列されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のリニア同期モータによれば、センターヨークの外周に環状の三相コイルが装着されていることから、コイルの剛性を高くすることができ、ひいては推力変動を小さくすることができる。
また、本発明のリニア同期モータにおいては、三相コイルの長手方向の寸法が１個分の永久磁石の長手方向の寸法と等しくされていることから、機器の小型化、軽量化を図ることができ、ひいては超精密制御を容易に行なうことができる上、モータ定数や耐外乱性能（ロバスト性）を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のリニア同期モータの好ましい実施の形態について、添付図面を参照して詳述する。
【００２１】
第１実施の形態
図１および図２を参照して本発明のリニア同期モータの第１実施の形態について述べる。
図１は本発明の第１実施の形態のリニア同期モータの概略構成図であり、図２は図１に図解した第１実施の形態のリニア同期モータにおける三相コイルの斜視図である。
なお、図１、図２において、図７（Ａ）〜（Ｃ）、図８と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２２】
図１において、本発明の第１実施の形態のリニア同期モータは、下記に列挙する構成要素を備えている。
（ａ）平行に離間して配置された一対の板状のヨーク（上下部ヨーク）１ａ、１ｂ
（ｂ）上部ヨーク１ａの対向面に長手方向に沿って配置された複数個の永久磁石（上部永久磁石）Ｓ１ａ、Ｎ１ａ、Ｓ２ａ、Ｎ２ａ、…
（ｃ）下部ヨーク１ｂの対向面に長手方向に沿って配置された複数個の永久磁石（下部永久磁石）Ｓ１ｂ、Ｎ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｎ２ｂ、…
（ｄ）上下部ヨーク１ａ、１ｂ間の中央部分に上下部ヨーク１ａ、１ｂと平行に配置されたセンターヨーク５
（ｅ）センターヨーク５の外周に遊嵌状態で装着され、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相が配列されたている、Ｘ方向に移動可能に配置された環状の三相コイル６
【００２３】
上部永久磁石Ｓ１ａ、Ｎ１ａ、Ｓ２ａ、Ｎ２ａ、…、および、下部永久磁石Ｓ１ｂ、Ｎ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｎ２ｂ、…は、同一の鉛直線上においては同一極性の永久磁石が対向するように、たとえば、第１のＳ極／Ｎ極の上部永久磁石Ｓ１ａ／Ｎ１ａと第１のＳ極／Ｎ極の下部永久磁石Ｓ１ｂ／Ｎ１ｂが対向するように配置されている。
また、上部永久磁石Ｓ１ａ、Ｎ１ａ、Ｓ２ａ、Ｎ２ａ、…は、図７〜図８を参照して述べたリニア同期モータと同様に、長手方向に沿って相異なる極性の永久磁石が交互（Ｓ極、Ｎ極、…Ｓ極）に位置するように配置されている。
さらに、下部永久磁石Ｓ１ｂ、Ｎ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｎ２ｂ、…も、図７〜図８を参照して述べたリニア同期モータと同様に、長手方向に沿って相異なる極性の永久磁石が交互（Ｓ極、Ｎ極、…Ｓ極）に位置するように配置されている。
【００２４】
センターヨーク５は、三相コイル６のＸ方向への移動をガイドする役割を有しており、後述する三相コイル６の中空部６２と略同形、たとえば、横断面視で略矩形状に形成されている。
【００２５】
三相コイル６は、図２に示すように、それぞれ、たとえば、矩形環状に形成されたＵ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６ＷおよびＶ相コイル６Ｖを備えている。
これらのＵ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６ＷおよびＶ相コイル６Ｖは、それぞれ同一の仕様で、たとえば、エナメル線等の導線を矩形環状に多層巻きしたもので形成され、導線間にエポキシ樹脂などの接着剤を浸透させることにより、矩形環状の形状を維持した状態で固着されている。
また、これらのＵ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６ＷおよびＶ相コイル６Ｖは、各中空部６２の軸芯を一致させて−Ｗ相コイル６Ｗの左側にＵ相コイル６Ｕが、右側にＶ相コイル６Ｗが配置されて積層状態に配列され、かつＵ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６Ｗ間および−Ｗ相コイル６Ｗ、Ｖ相コイル６Ｖ間には非磁性の絶縁部材６１ａ、６１ｂが介挿されている。
【００２６】
これらのＵ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６ＷおよびＶ相コイル６Ｖを一組とする三相コイル６の長手方向（Ｘ方向）の寸法は、１個分の永久磁石、たとえば、第１のＮ極の上部／下部永久磁石Ｎ１ａ／Ｎ１ｂの長手方向の寸法と同一に設定されている。すなわち、１個の永久磁石に対して、Ｕ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６ＷおよびＶ相コイル６Ｖを一組とする三相コイル６が動作単位として構成されている。
【００２７】
ここで、三相交流の相順は、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相と設定している。これは、Ｕ相コイル６Ｕ、Ｖ相コイル６Ｖおよび−Ｗ相コイル６Ｗの位相差を４π／３（ラジアン）に設定したことによる。すなわち、通常、三相コイルの相順は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とされ、その位相差は２π／３（ラジアン）に設定されているが、本発明の第１実施の形態においては、Ｕ相コイル６Ｕ、Ｖ相コイル６Ｖおよび−Ｗ相コイル６Ｗの位相差を４π／３（ラジアン）に設定することにより、−Ｗ相コイル６ＷがＵ相コイル６Ｕから見て位相が２π／３（ラジアン）ずれることになる。
この結果、図１に示すように、三相コイル６がＵ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６ＷおよびＶ相コイル６Ｖの相順で配置されることになる。
ここで、−Ｗ相コイル６Ｗは、Ｕ相コイル６ＵやＶ相コイル６Ｖとは逆極性のＷ相コイル６Ｗが配置されていることを表わしている。
【００２８】
上述した実施の形態においては、三相コイルを、センターヨークの長手方向に沿ってＵ相コイル、−Ｗ相コイルおよびＶ相コイルの相順で配列した構成のものについて述べたが、ここでは、−Ｕ相コイル、Ｗ相コイルおよび−Ｖ相コイルの相順で配列したもので構成されている。
【００２９】
このような構成のリニア同期モータにおいては、同一鉛直線上に同一極性の永久磁石が配置された、いわゆる軸方向磁束形の励磁構造が採用されていることから、たとえば、第１のＮ極の上部永久磁石Ｎ１ａから発生する磁束は、三相コイル６を通り抜けセンターヨーク５を経由して隣接する第２のＳ極の上部永久磁石Ｓ２ａを通り、元の第１のＮ極の上部永久磁石Ｎ１ａに戻る。
また、第１のＮ極の下部永久磁石Ｎ１ｂから発生する磁束は、三相コイル６を通り抜けセンターヨーク５を経由して隣接する第２のＳ極の下部永久磁石Ｓ２ｂを通り、元の第１のＮ極の下部永久磁石Ｎ１ｂに戻る。
したがって、このような磁界中に配置されたＵ相コイル６Ｕ、−Ｗ相コイル６ＷおよびＶ相コイル６Ｖを一組とする三相コイル６に三相交流電流を流すと、各相のコイルにフレミング左手の法則に基づく推力が発生し、これにより可動子としての三相コイル６がＸ方向に移動する。
【００３０】
以上述べたように、本発明の第１実施の形態のリニア同期モータによれば、三相コイルが環状に形成され、かつ環状に形成された三相コイルがセンターヨークの外周に装着されていることから、図７、図８を参照して述べたリニア同期モータよりも、三相コイルの捩り剛性が高く、ひいては推力変動を小さくすることができる。
【００３１】
さらに、本実施の形態のリニア同期モータにおいては、三相コイルの長手方向の寸法が１個分の永久磁石の長手方向の寸法と等しくされていることから、図７、図８を参照して述べたリニア同期モータよりもＸ方向の寸法を小さくすることができ、ひいては機器の小型化、軽量化を図ることができ、また超精密制御が容易となり、モータ定数や耐外乱性能（ロバスト性）も向上させることができる。
【００３２】
さらに、本実施の形態のリニア同期モータにおいては、各相コイルは、永久磁石の最大磁束密度部で最大推力が得られるので、すなわち永久磁石による磁場の有効活用の程度が高くなり、推力定数が向上することから、必要なモータ電流が少なくなり、ひいてはジュール熱の低減を図ることができる。
【００３３】
また、本実施の形態のリニア同期モータにおいては、三相コイルの真中に位置する−Ｗ相コイルがＵ相コイルやＶ相コイルとは逆極性で配置されていることから、各相コイルからの動磁束が相互に相殺され、ヨークに発生する渦電流が殆どなくなり、鉄損を著しく減少させることができる。
【００３４】
第２実施の形態
図３〜図６を参照して本発明のリニア同期モータの第２実施の形態について述べる。
図３は本発明の第１実施の形態のリニア同期モータの概略構成図であり、図４は図３に図解した第１実施の形態のリニア同期モータにおける三相コイルの斜視図である。図５はコイルの位置と磁束密度空間との関係を図解した図である。
図３、図４において、図１、図２と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
第２実施の形態のリニア同期モータにおいては、Ｕ相コイル６Ｕａ、−Ｗ相コイル６ＷａおよびＶ相コイル６Ｖａを一組とする第１の三相コイル６ａと、−Ｕ相コイル６Ｕｂ、Ｗ相コイル６Ｗｂおよび−Ｖ相コイル６Ｖｂを一組とする第２の三相コイル６ｂとがセンターヨーク５の長手方向（Ｘ方向）に沿って積層され一体化されている。
【００３６】
ここで、第１、第２の三相コイル６ａ、６ｂは、第１実施の形態における三相コイルと同様に、それぞれ、同一の仕様で、たとえば、エナメル線等の導線を矩形環状に多層巻きしたもので形成され、導線間にエポキシ樹脂などの接着剤を浸透させることにより、矩形環状の形状を維持した状態で固着されている。
また、第１の三相コイル６ａにおけるＵ相コイル６Ｕａ、−Ｗ相コイル６ＷａおよびＶ相コイル６Ｖａは、各中空部６２の軸芯を一致させて−Ｗ相コイル６Ｗａの左側にＵ相コイル６Ｕａが、右側にＶ相コイル６Ｗａが配置されて積層状態に配列され、かつＵ相コイル６ＵａＪ−Ｗ相コイル６Ｗａとの間、および、−Ｗ相コイル６ＷａとＶ相コイル６Ｖａとの間には非磁性の絶縁部材６１ａ、６１ｂが介挿されている。
同様に、第２の三相コイル６ｂにおける−Ｕ相コイル６Ｕｂ、Ｗ相コイル６Ｗｂおよび−Ｖ相コイル６Ｖｂは、各中空部６２の軸芯を一致させてＷ相コイル６Ｗｂの左側に−Ｕ相コイル６Ｕｂが、右側に−Ｖ相コイル６Ｗｂが配置されＥ積層状態に配列され、かつ−Ｕ相コイル６ＵｂとＷ相コイル６Ｗｂと間およびＷ相コイル６Ｗｂと−Ｖ相コイル６Ｖｂとの間には非磁性の絶縁部材６１ａ、６１ｂが介挿されている。
さらに、第１の三相コイル６ａのＶ相コイル６Ｖａには、第２の三相コイル６ｂの−Ｕ相コイル６Ｕｂが配置されている。
【００３７】
ここで、−Ｕ相コイル６ＵｂおよびＶ相コイル６Ｖｂは、Ｗ相コイル６Ｕｂとは逆極性の−Ｕ相コイル６Ｕｂおよび−Ｖ相コイル６Ｖｂが配置されていることを表わしている。
【００３８】
さらに、第１、第２の三相コイル６ａ、６ｂの長手方向（Ｘ方向）の寸法は、２個分の永久磁石、例えば第１のＳ極の上部／下部永久磁石Ｓ１ａ／Ｓ１ｂおよび第２のＮ極の上部／下部永久磁石Ｎ２ａ／Ｎ２ｂの長手方向の寸法と同一に設定されている。すなわち、２個分の永久磁石に対して、第１、第２三相コイル６ａ、６ｂが動作単位として構成されている。
図５は、たとえば、コイルＶが最大推力を得る磁束密度空間を図解している。
【００３９】
第２実施の形態においては、第１実施の形態と同様に捩り剛性やモータ定数の向上を図ることができる上、推力の非線形化を防止することができる。すなわち、第１実施の形態においては、コイルのＡＴ（アンペアターン）による磁場の変動により、ヨークやセンターヨーク等が磁気飽和したり、磁石の磁場を弱めたり可能性があり、図６の曲線ｂで示した特性で示すように、三相交流の電流に対して推力が非線形的な特性を示すことになる。しかしながら、第２実施の形態においては、各相のコイルからの磁束が逆極性のコイルの磁束により相互に相殺されることから、図６の曲線（直線）ａで示す特性が得られ、曲線ｂとして例示されたような非線形化を招く原因を除去することができる。
その結果、第２実施の形態のリニア同期モータにおいては、第１実施の形態のリニア同期モータよりも大推力化を図ることができ、また発熱をより一層低減することができ、ひいてはナノメートル単位での制御も容易に行なうことができる。
また、リニア同期モータの特性も図６の曲線ａに例示した特性で示すように線形となることから、リニア同期モータの制御もより一層容易に行なうことができる。
さらに、リニア同期モータ内のコイルの動磁束も相殺されることから、鉄損を大幅に減少させることができ、モータの効率や発熱によるインフルエンスも回避することができる。
【００４０】
前述した実施の形態においては、センターヨークの外周に三相コイルを遊嵌状態で装着した場合について述べているが、センターヨークの外周に三相コイルを装着・固定し、センターヨークと共に移動させるようにしてもよい。この場合には、センターヨーク内に長手方向に沿って通路を設け、この通路内に冷却媒体を流すことにより冷却効率を向上させることができる。
また、コイルのヘッド部分に冷却パイプを遊嵌させてもよく、この場合には真空中における冷却を容易に行なうことができる。
【００４１】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態のリニア同期モータによれば、センターヨークの外周に環状の三相コイルが装着され、また、三相コイルの長手方向の寸法が１個分の永久磁石の長手方向の寸法と等しくされていることから、コイルの剛性を高くすることができ、ひいては推力変動を小さくすることができる。
【００４２】
また、三相コイルの長手方向の寸法が１個分の永久磁石の長手方向の寸法と等しくされていることから、機器の小型化、軽量化を図ることができ、ひいては超精密制御を容易に行なうことができる上、モータ定数や耐外乱性能（ロバスト性）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は本発明の第１実施の形態としてのリニア同期モータの概略構成図である。
【図２】図２は図１に図解した本発明の第１実施の形態におけるリニア同期モータの三相コイルの斜視図である。
【図３】図１は本発明の第２実施の形態としてのリニア同期モータの概略構成図である。
【図４】図４は図３に図解した本発明の第２実施の形態におけるリニア同期モータの三相コイルの斜視図である。
【図５】図５は本発明の第１実施の形態のリニア同期モータにおけるコイルの位置と磁束密度空間との関係を図解した図である。
【図６】図６は本発明の第１、第２実施の形態のリニア同期モータの特性を示す図である。
【図７】図７は従来のリニア同期モータの概略構成図である。
【図８】図８は図７に図解したリニア同期モータにおける可動部の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ…ヨーク（上部ヨーク）、１ｂ…ヨーク（下部ヨーク）
Ｓ１ａ、Ｎ１ａ、Ｓ２ａ、Ｎ２ａ…永久磁石（上部永久磁石）
Ｓ１ｂ、Ｎ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｎ２ｂ…永久磁石（下部永久磁石）
５…センターヨーク
６…三相コイル、６ａ…第１の三相コイル、６ｂ…第２の三相コイル
６Ｕ…Ｕ相コイル、６Ｗ…−Ｗ相コイル、６Ｖ…Ｖ相コイル
【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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