(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアステッピングモータであって、
その上下表面に対称的に一定のピッチで配列された多数の突出歯を有するフラットな固定子と、
前記固定子の上側に配置された複数の上部コアを有する上部移動子と、前記固定子の下方に前記上部コアと対称に配置された複数の下部コアを有する下部移動子と、前記固定子を迂回して前記上部移動子と前記下部移動子とを連結するヨーク部で構成されており、前記複数の上部コアのそれぞれに上部コイルが巻線されており、前記複数の下部コアのそれぞれに下部コイルが巻線されている移動子と、
前記固定子と前記上部又は下部コア間の間隙及び前記移動子の傾いた角度を測定するための２つ以上の非接触方式のギャップセンサと、
前記間隙の変化に応じて前記移動子の浮上及び線形移動のための電圧計算を行う制御器と、
前記制御器で計算された電圧を電流に変換して、チャンネル別に連結された前記各上下部コイルに印加する多チャンネル電力増幅器と
を含むことで、
前記間隙の変化によって前記各上下部コイルに印加される電流の振幅がチャンネル別にフィードバック制御されながら自発的に前記移動子を浮上させ、線形移動させることができるリニアステッピングモータ。
【請求項２】
前記上部及び下部コイルに印加される電流が正弦波位相電流であり、前記固定子を基準として上下対称をなす前記電流の位相分布を変えることで、線形駆動を行い、
前記移動子の浮上のために間隙が減少したり、増加することによって、前記電流の振幅を制御電流だけ増加させたり、減少させることを特徴とする請求項１に記載のリニアステッピングモータ。
【請求項３】
請求項１によるリニアモータを２つ以上並列又は直列に結合して独立して浮上制御を行うことで、移動方向を基準としてピッチングモーションとローリングモーションも能動的に安定して制御することを特徴とするリニアステッピングモータ。
【請求項４】
前記固定子の上部と下部との間にサンドウィッチされるように挟まれた永久磁石を更に含み、前記永久磁石は「永久磁石Ｎ極→固定子の上部表面に形成された歯→上部間隙→上部コア→左右ヨーク部→下部コア→下部間隙→固定子の下部表面に形成された歯→永久磁石Ｓ極」の磁束経路を形成することを特徴とする請求項１に記載のリニアステッピングモータ。
【請求項５】
前記ヨーク部に挿入された永久磁石を更に含み、前記永久磁石は「永久磁石Ｎ極→固定子の上部表面に形成された歯→上部間隙→上部コア→左右ヨーク部→下部コア→下部間隙→固定子の下部表面に形成された歯→永久磁石Ｓ極」の磁束経路を形成することを特徴とする請求項１に記載のリニアステッピングモータ。
【請求項６】
前記多チャンネル電力増幅器は、前記上部コイルに電流を印加するための上部Ｕ相アンプ、上部Ｖ相アンプ、及び上部Ｗ相アンプと、前記下部コイルに電流を印加するための下部Ｕ相アンプ、下部Ｖ相アンプ、及び下部Ｗ相アンプとを有し、
前記上部Ｕ相アンプは第１チャンネルに対応するチャンネルＵ１と第２チャンネルに対応するチャンネルＵ２とを有し、前記上部Ｖ相アンプは前記第１チャンネルに対応するチャンネルＶ１と前記第２チャンネルに対応するチャンネルＶ２とを有し、前記上部Ｗ相アンプは前記第１チャンネルに対応するチャンネルＷ１と第２チャンネルに対応するチャンネルＷ２とを有し、
前記下部Ｕ相アンプは第３チャンネルに対応するチャンネルＵ３と第４チャンネルに対応するチャンネルＵ４とを有し、前記下部Ｖ相アンプは前記第３チャンネルに対応するチャンネルＶ３と前記第４チャンネルに対応するチャンネルＶ４とを有し、前記下部Ｗ相アンプは、前記第３チャンネルに対応するチャンネルＷ３と前記第４チャンネルに対応するチャンネルＷ４とを有し、
各チャンネルの連結順序は、前記上部コイルに対して、チャンネルＵ１、チャンネルＶ１、チャンネルＷ１、チャンネルＵ２、チャンネルＶ２、チャンネルＷ２の順序であり、前記下部コイルに対して、チャンネルＵ３、チャンネルＶ３、チャンネルＷ３、チャンネルＵ４、チャンネルＶ４、チャンネルＷ４の順序であることを特徴とする請求項１に記載のリニアステッピングモータ。
【請求項７】
前記上部移動子及び前記下部移動子が傾いて、前記第１チャンネル側と前記第４チャンネル側の平均間隙が減少し、前記第２チャンネル側と前記第３チャンネル側の平均間隙が増加すると、前記上部移動子及び前記下部移動子の傾いた角度に基づいて計算された制御電流を、前記第１及び前記第４チャンネルに対応するチャンネルに印加される電流から減算し、前記第２及び前記第３チャンネルに対応するチャンネルに印加される電流に加算することを特徴とする請求項６に記載のリニアステッピングモータ。
【請求項８】
前記２つ以上の非接触方式のギャップセンサは、前記固定子と前記上部又は下部コアとの間に配置されている請求項１に記載のリニアステッピングモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は線形駆動のためのリニアモータに関し、より詳しくは、他のガイドやベアリングなしに移動子が固定子と接触することなく、一定の間隙を維持しながら移動するベアリングレスリニアステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、線形駆動力を直接得るために用いられるリニアステッピングモータは入力電流に応じて一定ピッチだけ移動子を線形的に１ステップずつ動かすことができる。従って、リニアステッピングモータは固有の位置を決める機能があり、位置制御を開回路（ｏｐｅｎ-ｌｏｏｐ）制御システムとして実行され得る。
【０００３】
リニアステッピングモータにおいて、固定子と移動子間の間隙を一定に維持するために移動子を支持する要素が必ず伴われなければならない。支持要素の例としては、リニアベアリングやローラ、リニアガイドのような機械的な支持要素と、固定子と移動子間の間隙を一定に維持するために間隙に空圧を加える空圧方式の支持要素、そして磁気力を制御して非接触により移動子を支持する磁気浮上方式の支持要素などが挙げられる。
【０００４】
本発明の先行技術として、両側式リニアステッピングモータについて図１〜図３を参照して説明する。
【０００５】
図１は、先行技術による両側式リニアステッピングモータを部分的に示す斜視図であり、図２は、図１に示すモータの固定子及び移動子の側断面図である。図１及び図２に示すリニアステッピングモータは機械的な支持要素を用いる。
【０００６】
図１は、先行技術による両側式リニアステッピングモータを部分的に示す斜視図であり、図２は、図１に示すモータの固定子及び移動子の側断面図である。図１及び図２に示すリニアステッピングモータは機械的な支持要素を用いる。
【０００７】
図１は、固定子４０と上下移動子１０、２０の構造が露出するように、左側ヨークと固定子４０のハウジングが除去された状態である。図１及び図２から分かるように、このリニアステッピングモータは、下方に突出した２つのコア１１、１１’を有する上部移動子１０と、上方に突出した２つのコア２１、２１’を有する下部移動子２０と、前記上部移動子１０の２つのコア１１、１１’にそれぞれ巻かれた２つの上部コイル３０、３０’と、前記下部移動子２０の２つのコア２１、２１’にそれぞれ巻かれた２つの下部コイル３１、３１’と、そして上下部移動子１０、２０の間に配置された板状の固定子４０とで構成される。上下部移動子１０、２０は、ヨーク５０により互いに連結され、固定子４０を介した状態で共に移動する。２つの上部コア１１、１１’の下端面には複数の歯１２、１２’が一定のピッチで下方に突出するようにそれぞれ形成されており、これと対称的に、２つの下部コア２１、２１’の上端面にはやはり複数の歯２２、２２’が一定のピッチで上方に突出するようにそれぞれ形成されている。そして、固定子４０の上下表面には多くの歯４１が一定のピッチ間隔で対称的に形成されている。ガイド５１は、ヨーク５０から延びてハウジング６０に固定されたガイドレール１３に挿入された多くのローラベアリング６２により移動可能なように支持される。
【０００８】
図３は、図１及び図２の各コイルに印加される電流の位相を示す図である。図３において、Ａ相電流は１番目の上部コイル３０と１番目の下部コイル３１に印加され、Ｂ相電流は２番目の上部コイル３０’と２番目の下部コイル３１’に印加される。これらの電流により生成される電磁気場はＡ相とＢ相電流との間の位相差に応じて４つのモードを有するようになる。この電磁気場のモードに応じて固定子と移動子との間で発生する電磁気力は定められた周期で変わり、これは移動子を一定のピッチだけ線形移動させるようになる。図１及び図２を参照すれば、入力電磁気場のモードが切り替わるとき、固定子と移動子の歯との間の相手位置によって移動子が１／４ピッチだけ移動することが分かる。
【０００９】
図１を参照すれば明らかなように、固定子と移動子間の間隙を一定に維持するためには、ガイド５１とガイドレール１３、そしてこれらの間に挿入されるローラ６２が必ず提供されなければならない。しかしながら、このような機械式支持要素は摩擦と潤滑の問題を引き起こしやすい。機械式支持要素の代りに、空気ベアリングやリニア電磁気ベアリングのような他の種類の支持要素が使用されることもできる。しかしながら、このような非接触支持要素の追加は結局のところ、リニアステッピングモータシステムを複雑にし、巨大化させてしまう。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】A High-Precision, Magnetically Levitated Positioning Stage (Control Systems Magazine, vol 26, no.3, 2006, pp.82-95)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、リニア電磁気ベアリングや空気ベアリングのような追加的な支持要素なしに、移動子を磁気浮上させて固定子と一定の間隙を維持するように精密に制御するリニアステッピングモータを提供することにある。いわゆる、ベアリングレスリニアステッピングモータである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によるリニアステッピングモータは、既存の両側式リニアモータと同じ構造を有し、これらの線形駆動原理も互いに非常に類似する。即ち、移動子は両側コアに対称的に印加された電流の同じ位相変化によって一定ピッチずつ移動する。しかしながら、提案されたリニアステッピングモータは移動子の浮上のために両側のギャップを同一に維持するように固定子の両側面に作用する電磁気力を制御するという点で既存のモータとは異なる。
【００１３】
前記目的を達成するための本発明によれば、上下表面に一定のピッチ間隔で複数の歯が対称的に形成された長いフラット状の固定子と、固定子の上側に配置された複数の上部コア、前記上部コアと対称に固定子の下方に配置された下部コア、固定子を迂回して上下部コアを連結するヨーク部、そして上下部コアにそれぞれ個別に巻線された上下コイルで構成された移動子と、前記固定子と前記上下部コア間の間隙及び移動子の傾いた角度を測定できるように備えられた非接触方式の多数のギャップセンサと、間隙の変化に基づいて上下部コイルに流れる電流の大きさを調節して移動子の浮上制御を行い、それだけでなく、電流の位相を変換させることで移動子の線形移動制御を行う制御器と、各チャンネルが各コイルと個別に連結されている多チャンネル電流アンプとを含むリニアステッピングモータが提供される。
【００１４】
ここで、上下コイルに印加される電流は周期的な相電流であり得る。例えば、３相電流が用いられる場合、隣接するコア間の位相差は１２０°であり、コアの数は３の倍数でなければならない。この場合、移動子の上下部コアは固定子側歯のピッチの４／３ピッチで上下対称に配列され得る。一方、上下部コアは各端部表面に固定子歯と同じピッチで形成された歯を有しており、各コアの歯が隣接するコアの歯と１／３ピッチだけずれるように上下部コアを対称に配列することもできる。
【００１５】
本発明のリニアステッピングモータにおける浮上制御の原理は、以下の通りである。
上下間隙が互いに同一な正常状態で、上下部コイルに流れる電流は対称的に同じ振幅、同じ位相分布を有する。この電流は、固定子と上下コア間の間隙を横切って作用する電磁気力を生成する。電磁気力は間隙が狭くなるほど増加するので、フィードバック制御器がなければ、コアのうちの一方は固定子の表面にくっつくようになる。安定した浮上のためには、ギャップセンサで固定子と移動子間の間隙を測定した後、制御器で間隙の変化に基づいて適切な制御電流を計算する。例えば、移動子が下方に動く場合、移動子の変位及び速度に比例して計算された制御電流だけ固定子から遠くなった下部コアの相電流の振幅は増加させ、固定子に近づいた上部コアの相電流の振幅は減少させる。
【００１６】
浮上のために、上下部コアの電流の振幅を制御する間に、制御器は移動子を固定子に沿って線形移動させるために固定子を基準として対称的に上下コアに流れる電流の位相を変える。この線形駆動のためにフィードバックの制御は不要である。
【００１７】
線形駆動方向（水平方向）と磁気浮上方向（垂直方向）を除いた他の挙動中に、ヨーイング動作と横方向の並進運動はたとえ剛性と減衰は非常に小さくても、前述した浮上制御の安全性を前提に受動的に安定している。しかしながら、ローリング動作とピッチング動作は安定した浮上中にも不安定である。これらの挙動に対する安全性を得るために、本発明によるリニアモータを２つ以上並列又は直列に結合することもあり得る。
【００１８】
一方、推力と浮上剛性を増加させるために、リニアステッピングモータの固定子には永久磁石が挿入され得る。永久磁石は、固定子の上下表面がそれぞれＮ極とＳ極となるように長さ方向に固定子の中心線に沿って挿入される。そうすると、永久磁石による磁束経路は「永久磁石Ｎ極→固定子の上部表面に形成された歯→上部間隙→上部コア→左右ヨーク部→下部コア→下部間隙→固定子の下部表面に形成された歯→永久磁石Ｓ極」からなる。この場合、磁気浮上の原理と線形駆動方法は、永久磁石がないシステムと基本的に同一である。しかしながら、永久磁石の極性により、上下部コイルに印加される電流はこれ以上対称でなく、流れる方向が互いに反対とならなければならず、場合によって、オフセットを有することもできる。
【００１９】
更に、永久磁石は固定子ではなく、移動子のヨーク部に挿入されることもできる。この場合、永久磁石による磁束経路は前述したのと同一であるので、磁気浮上の原理と線形駆動方法も同一になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ベアリングというガイド要素がない非接触、無摩擦、無潤滑のリニアモータが提供され得るという効果を奏する。追加的なリニア磁気ベアリングで支持された既存の両側式リニアモータに比べて、本発明によるモータは大きさが小さく、かつ構造がコンパクトであり、電力の消耗量が低く、効率が高いという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術によるリニアステッピングモータの一部を示す斜視図である。
【図２】図１のリニアステッピングモータの移動子と固定子を示す側断面図である。
【図３】図１及び図２に示すコイルに印加される電流の位相を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態によるベアリングレスリニアステッピングモータの側断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるベアリングレスリニアステッピングモータの正断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるベアリングレスリニアステッピングモータの側断面図である。
【図７】一定速度で線形運動する間に図４、図５及び図６のリニアステッピングモータの固定子に対して移動子が下部に移動した場合、移動子の位置を制御するために上部コイル及び下部コイルに印加される電流を示すグラフである。
【図８】本発明の第３実施形態によるハイブリッドベアリングレスリニアステッピングモータを示す側断面図である。
【図９】図８のハイブリッドベアリングレスリニアステッピングモータにおける磁束経路を示す正断面図である。
【図１０】永久磁石がヨークに挿入されたハイブリッドリニアステッピングモータにおける磁束経路を示す正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して本発明によるベアリングレスリニアステッピングモータを説明する。図面において、類似する参照符号は類似する構成要素を指す。
【００２３】
図４及び図５は、本発明の第１実施形態によるベアリングレスリニアステッピングモータの側断面図及び正断面図である。
【００２４】
図４及び図５に示すように、本発明によるベアリングレスリニアモータは、下方に突出した複数の上部側コア１１１を有する上部移動子１１０と、その上部側コア１１１にそれぞれ巻線される複数の上部側コイル１３０と、上方に突出した複数の下部側コア１２１を有する下部移動子１２０と、その下部側コア１２１にそれぞれ巻線される複数の下部側コイル１３１と、上下部コア１１１、１２１の間に配置される長い平板の固定子１４０と、上部及び下部移動子１１０、１２０を固定子を迂回して連結するヨーク部１９０とを含む。
【００２５】
固定子１４０の上下面には一定のピッチで上下へ対称に突出した歯１４１が形成される。前記上部側コア１１１と下部側コア１２１は互いに対向するように固定子１４０を中心に対称的に配置される。従って、各上部及び下部移動子１１０、１２０のコアで発生する電磁気力の方向は互いに反対となる。
【００２６】
本実施形態において、コギングのないスムーズな線形移動のために、矩形波の代わりに、３相交流電流を用いることができる。このとき、上下部コイル１３０、１３１に流れる相電流は従来の両側式リニアステッピングモータでのように、同じ位相分布を有しなければならない一方、安定した浮上のために相電流の振幅は間隙の変化に応じて調節されなければならない。３相電流を用いる場合、コアの数は３の倍数となり、各コアには順にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流が印加される。本実施形態において、コアの数は上下部にそれぞれ６個ずつある。そして、移動子１００の上部及び下部コア１１１、１２１のピッチは固定子の表面に対称的に形成された歯１４１のピッチの４／３に形成される。即ち、各上部及び下部移動子１１０、１２０の３つのコアは、固定子１４０の４つの突出歯１４１に対応する。従って、相電流１／２周期に対して、移動子１００は水平方向に固定子の歯の１ピッチだけ移動する。それは、電磁気力は電流の自乗に比例するので、相電流の１周期は電磁気力の２周期を生成するためである。
【００２７】
図６に示す第２実施形態のように、本発明のベアリングレスリニアステッピングモータは上部及び下部の、移動子２１０、２２０の各コア２１１、２２１の表面に固定子２５０側へ対称に突出した複数の歯２１２、２２２を有する。このコア側歯２１２、２２２は、固定子の歯２４０、２４１と同じピッチを有するが、各コアは隣接するコアと１／３ピッチだけずれるように配列される。即ち、各コアの歯が固定子の歯と同じ一定のピッチで配列されるとき、コア間の間隔は５／６ピッチとなるようにセットされる。そうすると、移動子は第１実施形態でのように、相電流１周期当たりに２ピッチだけ移動する。図４と比較すると、この実施形態はピッチの大きさが小さいので、電流１周期当たりに動く距離は減少するが、逆に、推力は増加する。
【００２８】
一方、固定子１４０と移動子コア２１１、２２１の間隙が小さくなるほど、その間に作用する引力は増加する。即ち、フィードバック制御がなければ、移動子は固定子１４０の上や下面にくっつく。図４及び図６において、間隙を維持するために、即ち、移動子１００（又は２００）の安定した浮上状態を得るために、コイル１３０、１３１（又は２３０、２３１）に印加されるａｃ電流の振幅をギャップの変化に基づいて制御しなければならない。
【００２９】
そのために、ベアリングレスリニアステッピングモータには複数のギャップセンサ１４５、１４６と制御器１６０と、多チャンネルアンプ１７０が更に備えられる。センサプロブ（図示せず）とセンサアンプ１５０、１５１とで構成されるギャップセンサは、固定子の表面と上部又は下部コアの間の平均間隙（Ｇ１又はＧ２）及び移動子の傾いた角度を測定する。
【００３０】
制御器１６０は、その間隙の変化に応じて浮上のための制御電圧を生成するが、これは上部及び下部コイル１３０、１３１に印加される電圧の振幅に加減される。制御器１６０に連結された多チャンネルアンプ１７０は電流アンプである。多チャンネルアンプ１７０の各チャンネルは、上部及び下部コア１１１、１２１のコイル１３０、１３１に相電流を個別に印加する。本実施形態において、連結順序は以下の通りである。左側から上部コイル１３０に対してＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２のチャンネルの順、そして下部コイル１３１に対してＵ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４のチャンネルの順である。前述したように、３相電流の使用時に３つのコアが１グループを形成することができる。ここでは４つのグループがあり、アンプの各チャンネルナンバーは各グループのナンバーを意味する。１つのグループ内における３つのコアに流れる電流は同じ振幅を有するが、各グループの電流振幅はギャップの変化に応じて制御され、向かい合うコアグループが一対をなして一方向のモーションを制御できる。本実施形態においては、２対の向かい合うグループがあるので、浮上方向である垂直方向の並進運動と図４において地面に垂直な軸周囲に回転するモーションであるピッチングモーションのような２自由度の挙動が制御され得る。例えば、上側ギャップＧ１が増加し、下側ギャップＧ２が減少した場合には、制御器で計算される制御電流が２つの上部コアグループＣｈ１、Ｃｈ２に印加される電流の振幅には加算され、２つの下部コアグループＧ３、Ｇ４に印加される電流の振幅からは減算される。そうすると、上部側コアで発生する電磁気力が増加し、下部側コアで発生する電磁気力は減少して移動子を元の位置に復帰させる。
【００３１】
移動子が反時計方向に傾いてコアグループＣｈ１側とＣｈ４側の平均間隙は減少し、Ｃｈ２側とＣｈ３側の平均間隙が増加した場合には、同様に、傾いた角度に基づいて計算された制御電流をＣｈ１とＣｈ４コアグループに印加される電流の振幅からは減算し、Ｃｈ２とＣｈ３コアグループに印加される電流の振幅は制御電流だけ増加させる。そうすると、時計方向に作用するモーメントが発生して均一な間隙に復元させることができる。
【００３２】
図７は、上部ギャップＧ１が下部ギャップＧ２よりも大きい場合にグループＣｈ１とＣｈ３のコイルに印加される電流を示すグラフである。図７において、Ｉ０は間隙Ｇ１とＧ２が同じ正常状態である場合に各コイルに印加される正常３相電流の振幅であり、ｉｃは制御電流である。グループＣｈ１に属する３つのコイルに印加される電流は、以下の通り表されることができ、図７において実線で示す。
Ｕ１＝（Ｉ０＋ｉｃ）×ｃｏｓ（ｗｔ）
Ｖ１＝（Ｉ０＋ｉｃ）×ｃｏｓ（ｗｔ＋２π／３）
Ｗ１＝（Ｉ０＋ｉｃ）×ｃｏｓ（ｗｔ＋４π／３）
そして、グループＣｈ３に属する３つのコイルに印加される電流は、以下の通りであり、図７において破線で示す。
Ｕ３＝（Ｉ０−ｉｃ）×ｃｏｓ（ｗｔ）
Ｖ３＝（Ｉ０−ｉｃ）×ｃｏｓ（ｗｔ＋２π／３）
Ｗ３＝（Ｉ０−ｉｃ）×ｃｏｓ（ｗｔ＋４π／３）
ここで、ｗは移動子の移動速度ｖとｗ＝２πｖ/ｐの関係にある変数であって、ｐは歯のピッチであり、時間ｔは離散化（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄ）された時間、即ち、ｔ＝ｋΔＴで表現されることができる。ここで、ΔＴは制御器におけるサンプリング時間であり、ｋは整数である。ｋの増減によって水平線形移動の方向が決定される。上記式から分かるように、互いに反対側に位置する２つのコイルに流れる電流は同じ位相を有するが、振幅は浮上制御のために正常状態値からｉｃだけ増加又は減少する。
【００３３】
図７は、Ｇ１とＧ２のギャップ差が一定であり、即ち、制御電流ｉｃが一定であり、移動子が等速で移動する場合、即ち、ｗが一定である場合に関する図である。仮に、移動子が移動せず、浮上制御のみを行う場合は上記式においてｗｔが一定である場合であるが、これは浮上制御が前記電流の位相と全く関係がなく、唯一振幅とのみ関連があることを意味する。実際に、移動子の磁気浮上状態における移動のためにはリアルタイムで電流振幅の制御と同時に、ｗｔが一定しない値となるので、電流信号は図７に示したものより更に複雑になる。
【００３４】
以上のような方法で、図４又は図６に示されたリニアステッピングモータは、安定した浮上のために追加的な支持要素なしに移動子の垂直方向の挙動とピッチングモーションを能動的に制御できる。ヨーイング運動と横方向の並進運動は前述した浮上制御の安全性を前提に受動的安全性を維持する。ただし、これらの剛性とダンピングは非常に低い。一方、ローリング運動は依然として不安定である。この方向の安全性を得るためには、複数のベアリングレスリニアモータを並列に配置できる。
【００３５】
図８は、本発明によるベアリングレスリニアモータの第３実施形態を示す側断面図である。これは、図６に示した第２実施形態の構造において、固定子２６０を上下に分離し、その間に固定子２６０の上下表面がそれぞれＮ極とＳ極を有するように永久磁石２４２が挿入された構造である。このモータはいわゆる、ハイブリッドタイプと呼ばれる。永久磁石２４２が生成するバイアス磁束のため、このハイブリッド方式は印加される電流に比べて比較的に強い推力と高い支持剛性を提供できる。
【００３６】
図９は、図８のベアリングレスリニアモータにおけるバイアス磁束の経路を示す正断面図である。図面において、磁束経路は「永久磁石２４２のＮ極→固定子２６０の上部表面に形成された歯２４０→上部間隙→上部コア２１１→左右ヨーク部２９０→下部コア２２１→下部間隙→固定子２６０の下部表面に形成された歯２４１→永久磁石２４２のＳ極」からなる。
【００３７】
これに相違し、図１０に示されているように、上部及び下部コア２１１及び２２１を連結するヨーク部２９０に永久磁石２４２が挿入されることも可能である。この場合、永久磁石によって発生した磁束経路は、図９に示されている磁束経路と同じであるため、磁気浮上の原理と線形駆動方法は説明を省略する。
【００３８】
以上で説明した本発明は前述した実施形態及び添付された図面により限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能なことが本発明の属する分野において通常の知識を有する者にとって明白である。
【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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