(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に並んだ複数の第１電機子で構成され、電力の供給に伴って当該複数の第１電機子に発生する磁極により、前記所定方向に移動する第１移動磁界を発生させる第１電機子列と、
当該第１電機子列に対向するように配置されるとともに、前記所定方向に並んだ複数の第２電機子で構成され、電力の供給に伴って当該複数の第２電機子に発生する磁極により、前記所定方向に移動する第２移動磁界を発生させる第２電機子列と、
前記第１電機子列と前記第２電機子列の間に配置され、互いに所定の間隔で前記所定方向に並んだ複数の第１軟磁性体で構成された第１軟磁性体列と、
前記所定方向に並んだ複数の第３電機子で構成され、電力の供給に伴って当該複数の第３電機子に発生する磁極により、前記所定方向に移動する第３移動磁界を発生させる第３電機子列と、
当該第３電機子列に対向するように配置されるとともに、前記所定方向に並んだ複数の第４電機子で構成され、電力の供給に伴って当該複数の第４電機子に発生する磁極により、前記所定方向に移動する第４移動磁界を発生させる第４電機子列と、
前記第３電機子列と前記第４電機子列の間に配置され、互いに所定の間隔で前記所定方向に並んだ複数の第２軟磁性体で構成された第２軟磁性体列と、
移動不能に構成され、前記第１〜第４の電機子列ならびに前記第１および第２の軟磁性体列の一方が設けられた不動部材と、
移動可能に構成され、前記第１〜第４の電機子列ならびに前記第１および第２の軟磁性体列の他方が設けられた可動部材と、を備え、
前記第１および第２の電機子の各磁極が互いに対向する第１対向位置にあるときには、前記第３および第４の電機子の各磁極が互いに対向する第２対向位置に位置し、前記第１対向位置に位置する前記第１および第２の電機子の各磁極が互いに異なる極性のときには、前記第２対向位置に位置する前記第３および第４の電機子の各磁極が互いに同一極性を示し、前記第１対向位置に位置する前記第１および第２の電機子の各磁極が互いに同一極性のときには、前記第２対向位置に位置する前記第３および第４の電機子の各磁極が互いに異なる極性を示し、
前記第１および第２の電機子の各磁極が前記第１対向位置にある場合において、前記第１軟磁性体が前記第１電機子の磁極とそれに対向する前記第２電機子の磁極の間に位置するときには、前記第２軟磁性体が前記所定方向に隣り合う２組の前記第３電機子の磁極と前記第４電機子の磁極の間に位置するとともに、前記第２軟磁性体が前記第３電機子の磁極とそれに対向する前記第４電機子の磁極の間に位置するときには、前記第１軟磁性体が前記所定方向に隣り合う２組の前記第１電機子の磁極と前記第２電機子の磁極の間に位置するように構成されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記第１および第３の電機子に接続され、前記第１および第３の移動磁界の速度を制御する第１制御装置と、
前記第２および第４の電機子に接続され、前記第２および第４の移動磁界の速度を制御する第２制御装置と、
をさらに備え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】
前記第１および第３の電機子列ならびに前記第２および第４の電機子列の一方に、所定の複数相の界磁巻線が用いられるとともに、当該界磁巻線が交流電源に接続されており、
前記第１および第３の電機子ならびに前記第２および第４の電機子の他方に接続され、当該他方において発生する移動磁界の速度を制御する制御装置と、
をさらに備え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４】
前記第１および第３の電機子列ならびに前記第２および第４の電機子列の一方は、互いに共通の単一の電機子列で構成されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか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、電力の供給に伴って移動磁界を発生させることによって可動子に推力を出力するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のリニアモータとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このリニアモータは、車両に適用されたリラクタンスタイプのものであり、鉄で構成された多数の突極から成る固定子と、電力の供給に伴って移動磁界を発生させるコイルを有する可動子を備えている。多数の突極は、車両の走行路面に固定され、車両の走行方向に等間隔に並んでおり、各突極は、走行方向に直交する方向に延びている。可動子は、車両に搭載されており、固定子の突極に対向している。以上の構成のリニアモータでは、可動子のコイルに電流が供給されると、移動磁界が発生し、それに伴い、可動子と固定子の間で発生した吸引力が、車両に推力として作用し、それにより、車両が走行する。また、可動子のコイルには、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の電流から成る三相交流が供給され、この三相交流の制御は、インバータなどで構成された制御装置によって行われる。
【０００３】
上述した従来のリニアモータでは、車両の発進時における推力と車両を停止保持するための保持力が小さくなるという不具合がある。以下、この点について説明する。上記のようにインバータでコイルに供給される三相交流を制御する場合、リニアモータのより大きな推力を得るという観点からは、次のようにして三相交流を制御するのが好ましい。すなわち、図１７に示すように、三相交流の位相が変化している状態において、三相交流のピーク値が、インバータを構成する素子の許容電流の上限値ＡＭＡＸの√２倍になるように設定する。これにより、三相交流の位相が変化している状態において、素子に流れる電流の実効値が上限値ＡＭＡＸになるので、素子の破損を防止しながら、コイルに大きな電流を供給でき、したがって、リニアモータのより大きな推力を得ることができる。一方、車両の発進の開始時、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の電流を直流状態に制御する必要がある。これに対し、この発進直前の車両の停止時、図１７に時点ｔ１で示すようにＵ相電流がピーク値で停止したときには、素子の破損を防止するために、同図の時点ｔ１以降に示すように、車両の発進の開始時、Ｕ相電流を上限値ＡＭＡＸに低下させなければならず、その結果、リニアモータの推力が小さくなってしまう。このことは、車両の停止時において、車両を停止保持する場合も同様に当てはまる。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、始動時においてより大きな推力が得られるとともに、停止時においてより大きな停止保持力が得られるリニアモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１２１１９号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明によるリニアモータ１、３１は、所定方向に並んだ複数の第１電機子４ａで構成され、電力の供給に伴って複数の第１電機子４ａに発生する磁極により、所定方向に移動する第１移動磁界を発生させる第１電機子列４と、第１電機子列４に対向するように配置されるとともに、所定方向に並んだ複数の第２電機子５ａで構成され、電力の供給に伴って複数の第２電機子５ａに発生する磁極により、所定方向に移動する第２移動磁界を発生させる第２電機子列５と、第１電機子列４と第２電機子列５の間に配置され、互いに所定の間隔で所定方向に並んだ複数の第１軟磁性体（実施形態における（以下、本項において同じ）第１コア７ａ）で構成された第１軟磁性体列（第１コア列７）と、所定方向に並んだ複数の第３電機子６ａで構成され、電力の供給に伴って複数の第３電機子６ａに発生する磁極により、所定方向に移動する第３移動磁界を発生させる第３電機子列６と、第３電機子列６に対向するように配置されるとともに、所定方向に並んだ複数の第４電機子（第２電機子５ａ）で構成され、電力の供給に伴って複数の第４電機子に発生する磁極により、所定方向に移動する第４移動磁界を発生させる第４電機子列（第２電機子列５）と、第３電機子列６と第４電機子列の間に配置され、互いに所定の間隔で所定方向に並んだ複数の第２軟磁性体（第２コア８ａ）で構成された第２軟磁性体列（第２コア列８）と、移動不能に構成され、第１〜第４の電機子列４〜６ならびに第１および第２の軟磁性体列の一方が設けられた不動部材（ケース２、軌道ＴＲ）と、移動可能に構成され、第１〜第４の電機子列４〜６ならびに第１および第２の軟磁性体列の他方が設けられた可動部材（可動部３、３２）と、を備え、第１および第２の電機子４ａ，５ａの各磁極が互いに対向する第１対向位置にあるときには、第３および第４の電機子６ａの各磁極が互いに対向する第２対向位置に位置し、第１対向位置に位置する第１および第２の電機子４ａ，５ａの各磁極が互いに異なる極性のときには、第２対向位置に位置する第３および第４の電機子６ａの各磁極が互いに同一極性を示し、第１対向位置に位置する第１および第２の電機子４ａ，５ａの各磁極が互いに同一極性のときには、第２対向位置に位置する第３および第４の電機子６ａの各磁極が互いに異なる極性を示し、第１および第２の電機子４ａ，５ａの各磁極が第１対向位置にある場合において、第１軟磁性体が第１電機子４ａの磁極とそれに対向する第２電機子５ａの磁極の間に位置するときには、第２軟磁性体が所定方向に隣り合う２組の第３電機子６ａの磁極と第４電機子の磁極の間に位置するとともに、第２軟磁性体が第３電機子６ａの磁極とそれに対向する第４電機子の磁極の間に位置するときには、第１軟磁性体が所定方向に隣り合う２組の第１電機子４ａの磁極と第２電機子５ａの磁極の間に位置するように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
このリニアモータによれば、互いに対向する第１電機子列と第２電機子列の間に、第１軟磁性体列が配置されており、第１電機子列、第２電機子列および第１軟磁性体列をそれぞれ構成する複数の第１電機子、第２電機子および第１軟磁性体はいずれも、所定方向に並んでいる。また、隣り合う各２つの第１軟磁性体間には、所定の間隔があいている。さらに、互いに対向する第３電機子列と第４電機子列の間に、第２軟磁性体列が配置されており、第３電機子列、第４電機子列および第２軟磁性体列をそれぞれ構成する複数の第３電機子、第４電機子および第２軟磁性体はいずれも、所定方向に並んでいる。また、隣り合う各２つの第２軟磁性体間には、所定の間隔があいている。さらに、第１〜第４の電機子列ならびに第１および第２の軟磁性体列の一方が、移動不能な不動部材に設けられるとともに、他方が移動可能な可動部材に設けられている。
【０００８】
上記のように、第１軟磁性体列が第１電機子列と第２電機子列の間に配置されているので、第１軟磁性体は、第１電機子で発生する磁極（以下「第１電機子磁極」という）と第２電機子で発生する磁極（以下「第２電機子磁極」という）によって磁化される。このように第１軟磁性体が磁化されることと、隣り合う各２つの第１軟磁性体の間に間隔があいていることによって、第１電機子磁極、第１軟磁性体および第２電機子磁極の間に磁力線（以下「第１磁力線」という）が、発生する。同様に、第２軟磁性体列が第３電機子列と第４電機子列の間に配置されているので、第２軟磁性体は、第３電機子で発生する磁極（以下「第３電機子磁極」という）と第４電機子で発生する磁極（以下「第４電機子磁極」という）によって磁化される。このように、第２軟磁性体が磁化されることと、隣り合う各２つの第２軟磁性体の間に間隔があいていることによって、第３電機子磁極、第２軟磁性体および第４電機子磁極の間に磁力線（以下「第２磁力線」という）が、発生する。
【０００９】
まず、第１〜第４の電機子列が不動部材に、第１および第２の軟磁性体列が可動部材に設けられている場合におけるリニアモータの動作について説明する。以下、このようなリニアモータを「第１リニアモータ」という。この場合、第１〜第４の移動磁界をいずれも同じ方向に同じ速度で移動するように制御することによって、第１および第２の軟磁性体がそれぞれ、上述した第１および第２の磁力線による磁力で第１〜第４の電機子磁極側に吸引される。これにより、可動部材が、第１〜第４の移動磁界の移動方向に駆動され、第１〜第４の移動磁界と同じ速度で移動する。すなわち、可動部材に推力が出力される。この場合、可動部材に出力される推力は、第１および第２の磁力線による磁力の和に等しく、ほぼ一定になる。
【００１０】
また、第１〜第４の移動磁界をいずれも同方向に移動させ、第１および第３の移動磁界の速度を同じ高さに制御するとともに、第２および第４の移動磁界の速度を同じ高さに、かつ、第１および第３の移動磁界よりも高くなるように制御した場合には、第１リニアモータは次のように作動する。すなわち、第１〜第４の移動磁界の発生時、第１対向位置にある各第１電機子磁極および各第２電機子磁極が互いに異なる極性を示している状態で、第１軟磁性体が第１電機子磁極とそれに対向する第２電機子磁極の間に位置しているときには、第１磁力線は、その長さが最短になり、その総磁束量が最多になる。また、この状態では、第２対向位置に位置する各第３電機子磁極および各第４電機子磁極が互いに同一極性を示すとともに、第２軟磁性体が、所定方向に隣り合う２組の第３電機子磁極と第４電機子磁極の間に位置する。この状態では、第２磁力線は、その曲がり度合いが大きいとともに、長さが最長になり、総磁束量が最少になる。
【００１１】
一般に、極性が互いに異なる２つの磁極の間に軟磁性体が介在することにより磁力線が曲がると、これらの軟磁性体および２つの磁極には、磁力線の長さが短くなるように磁力が作用し、この磁力は、磁力線の曲がり度合いが大きいほど、また、磁力線の総磁束量が多いほど、より大きくなるという特性を有している。このため、第１磁力線の曲がり度合いが大きいほど、また、その総磁束量が多いほど、第１軟磁性体には、より大きな磁力が作用する。すなわち、第１軟磁性体に作用する磁力（以下「第１磁力」という）は、第１磁力線の曲がり度合いおよびその総磁束量に応じた大きさになるという特性を有している。このことは、第２軟磁性体に作用する磁力にも、同様に当てはまる。なお、第２軟磁性体に作用する磁力を、以下「第２磁力」という。
【００１２】
このため、前述したように、互いに異なる極性の第１電機子磁極と第２電機子磁極の間に第１軟磁性体が位置している状態から、第２移動磁界が第１移動磁界に対して移動し始めると、総磁束量が多い状態の第１磁力線が曲がり始めるので、比較的強い第１磁力が第１軟磁性体に作用する。それにより、第１軟磁性体が設けられた可動部材が、第１電機子磁極に対して、第２移動磁界の移動方向に大きな駆動力で駆動される。また、第２移動磁界が移動するのと同時に、第４移動磁界が、第３移動磁界に対して第２移動磁界と同じ方向に移動するのに伴い、各第４電機子磁極は、同一極性の第３電機子磁極と対向する第２対向位置から、この同一極性の各第３電機子磁極に隣接する異なる極性の各第３電機子磁極側に位置する。この状態では、第２磁力線の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が少ないため、比較的弱い第２磁力が第２軟磁性体に作用する。それにより、第２軟磁性体が設けられた可動部材が、第３電機子磁極に対して、第４移動磁界の移動方向に小さな駆動力で駆動される。
【００１３】
そして、第２移動磁界がさらに移動すると、第１磁力線の曲がり度合いは増大するものの、第２電機子磁極とこれと異なる極性の第１電機子磁極との間の距離が長くなるのに伴い、第１磁力線の総磁束量が少なくなる結果、第１磁力が弱くなる。これにより、第１磁力により第１軟磁性体を介して可動部材に作用する駆動力、すなわち、可動部材を第１電機子磁極に対して第２移動磁界の移動方向に駆動する力が小さくなる。そして、各第２電機子磁極がこれと同一極性の各第１電機子磁極に対向する第１対向位置に位置すると、第１軟磁性体が、所定方向に隣り合う２組の第２電機子磁極と第１電機子磁極の間に位置するようになることによって、第１磁力線の曲がり度合いは大きいものの、総磁束量が最少になり、その結果、第１磁力が最弱になり、第１磁力により可動部材に作用する駆動力が最小になる。
【００１４】
また、上記のように第２移動磁界が移動するのと同時に、第４移動磁界が移動するのに伴って、各第４電機子磁極は、同一極性の各第３電機子磁極と対向する第２対向位置から、この同一極性の各第３電機子磁極に隣接する異なる極性の各第３電機子磁極側に位置する。この状態では、第２磁力線の曲がり度合いは小さくなるものの、その総磁束量が多くなる結果、第２磁力が強くなる。これにより、第２磁力により第２軟磁性体を介して可動部材に作用する駆動力、すなわち、可動部材を第３電機子磁極に対して第４移動磁界の移動方向に駆動する力が増大する。そして、各第４電機子磁極がこれと異なる極性の各第３電機子磁極に対向する第２対向位置に位置すると、第２磁力線の総磁束量が最も多くなるとともに、第２軟磁性体が第４電機子磁極に対して若干遅れた状態で移動することによって、第２磁力線に曲がりが生じる。このように、総磁束量が最も多い第２磁力線に曲がりが生じていることによって、第２磁力が最強になり、第２磁力により可動部材に作用する駆動力が最大になる。
【００１５】
さらに、上記のように第１磁力により可動部材に作用する駆動力がほぼ最小でかつ第２磁力により可動部材に作用する駆動力がほぼ最大の状態から、第２移動磁界がさらに移動すると、第１磁力線の曲がり度合いは小さくなるものの、その総磁束量が多くなる結果、第１磁力が強くなり、第１磁力により可動部材に作用する駆動力が増大する。そして、各第２電機子磁極がこれと異なる極性の各第１電機子磁極に対向する第１対向位置に位置すると、第１磁力線の総磁束量が最も多くなるとともに、第１軟磁性体が第２電機子磁極に対して若干遅れた状態で移動することによって、第１磁力線に曲がりが生じる。このように、総磁束量が最も多い第１磁力線に曲がりが生じていることによって、第１磁力が最強になり、第１磁力により可動部材に作用する駆動力が最大になる。
【００１６】
また、上記のような第２移動磁界の移動と同時に、第４移動磁界が移動するのに伴って、各第４電機子磁極は、これと異なる極性の各第３電機子磁極と対向する第２対向位置から、この異なる極性の各第３電機子磁極に隣接する同一極性の各第３電機子磁極側に位置する。この状態では、第２磁力線の曲がり度合いは大きくなるものの、その総磁束量が少なくなる結果、第２磁力がより弱くなり、第２磁力により可動部材に作用する駆動力がより小さくなる。そして、各第４電機子磁極が同一極性の各第３電機子磁極に対向する第２対向位置に位置すると、第２軟磁性体が所定方向に隣り合う２組の第４電機子磁極と第３電機子磁極の間に位置するようになることによって、第２磁力線の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が最少になる結果、第２磁力が最弱になり、第２磁力により可動部材に作用する駆動力が最小になる。
【００１７】
以上のように、第１および第３の移動磁界に対する第２および第４の移動磁界の移動に伴い、第１磁力により可動部材に作用する駆動力と、第２磁力により可動部材に作用する駆動力が、交互に大きくなったり、小さくなったりする状態を繰り返しながら、可動部材が、第１および第３の電機子磁極に対して、第２および第４の移動磁界の移動方向に駆動される。したがって、可動部材に実際に出力される推力は、第１および第２の磁力による駆動力の和に等しく、ほぼ一定になる。また、以上の第１および第２の磁力の作用によって、可動部材は、第１および第３の移動磁界よりも高く、かつ、第２および第４の移動磁界よりも低い速度で、第１〜第４の移動磁界の移動方向に移動する。上述したような動作は、上記とは逆に、第１および第３の移動磁界の速度を第２および第４の移動磁界よりも高くなるように制御した場合にも同様に行われる。この場合、可動部材は、第２および第４の移動磁界よりも高く、かつ、第１および第３の移動磁界よりも低い速度で、第１〜第４の移動磁界の移動方向に移動する。
【００１８】
さらに、第１および第３の移動磁界の移動方向および速度が互いに同じで、第２および第４の移動磁界の移動方向および速度が互いに同じであれば、第１および第３の移動磁界の移動方向と第２および第４の移動磁界の移動方向とが異なっている場合にも、第１〜第４の移動磁界の速度を適切に制御することによって、第１および第２の磁力を第１および第２の軟磁性体に作用させることができ、可動部材を駆動することができる。また、この場合にも、可動部材に出力される推力は、第１および第２の磁力による駆動力の和に等しく、ほぼ一定になる。
【００１９】
次に、第１および第２の軟磁性体列が、可動部材ではなく、不動部材に設けられるとともに、第１〜第４の電機子列が可動部材に設けられている場合におけるリニアモータの動作について説明する。以下、このようなリニアモータを「第２リニアモータ」という。この場合、第１〜第４の電機子、第１および第２の軟磁性体の位置関係は、第１リニアモータと同じであるので、第１リニアモータの場合と同様、第１および第２の軟磁性体に、第１および第２の磁力すなわち第１および第２の磁力線による磁力が作用する。ただし、第２リニアモータでは、第１リニアモータと異なり、第１および第２の軟磁性体が移動不能になっているとともに、第１〜第４の電機子が可動部材とともに移動可能になっている。したがって、第１および第２の磁力線による磁力が第１および第２の軟磁性体に作用するのに伴い、第１および第２の軟磁性体から第１〜第４の電機子に反力が作用し、この反力が、第１〜第４の電機子を介して可動部材に駆動力として作用する。
【００２０】
以上から、第１〜第４の移動磁界をいずれも、可動部材に対して同じ方向に同じ速度で移動するように制御することにより、第１〜第４の電機子が、第１および第２の磁力線による磁力によって、第１および第２の軟磁性体側に吸引される。これにより、可動部材が、第１〜第４の移動磁界の移動方向と逆方向に、同じ速度で移動する。すなわち、可動部材に推力が出力される。この場合、可動部材に出力される推力は、第１および第２の磁力線による磁力の和に等しく、ほぼ一定になる。
【００２１】
また、第１および第３の移動磁界の移動方向および速度が互いに同じで、第２および第４の移動磁界の移動方向および速度が互いに同じであることを条件として、可動部材に対する第１〜第４の移動磁界の移動方向および速度を適切に制御することによって、第１および第２の磁力線による磁力を第１〜第４の電機子に作用させることができ、それにより、可動部材を駆動することができる。さらに、この場合にも、可動部材に出力される推力は、第１および第２の磁力線による磁力の和に等しく、ほぼ一定になる。例えば、可動部材に対し第１〜第４の移動磁界をいずれも同じ方向に移動させ、第１および第３の移動磁界の速度を同じ高さに制御するとともに、第２および第４の移動磁界の速度を同じ高さに、かつ、第１および第３の移動磁界よりも高くなるように制御したときには、可動部材は、第１および第３の移動磁界よりも高く、かつ、第２および第４の移動磁界よりも低い速度で、第１〜第４の移動磁界の移動方向と逆方向に移動する。逆に、第１および第３の移動磁界の速度を第２および第４の移動磁界よりも高くなるように制御したときには、可動部材は、第２および第４の移動磁界よりも高く、かつ、第１および第３の移動磁界よりも低い速度で、第１〜第４の移動磁界の移動方向と逆方向に移動する。
【００２２】
これまでに述べた作用から明らかなように、第１および第２のリニアモータのいずれにおいても、可動部材の速度は、第１および第３の移動磁界の速度と第２および第４の移動磁界の速度との間の大きさになる（ただし、第２リニアモータでは、第１〜第４の移動磁界の速度は可動部材に対する速度であり、可動部材の速度は、第１〜第４の移動磁界の速度に対して逆方向の速度）。したがって、第１および第３の移動磁界を同じ方向に移動させ、第２および第４の移動磁界を第１および第３の移動磁界と逆方向に移動させるとともに、第１〜第４の移動磁界の速度を適切に制御することによって、可動部材を停止状態に保持することができる。このため、例えば、第１〜第４の電機子にインバータを介して交流電流を供給することにより第１〜第４の移動磁界を発生させる場合において、可動部材の停止中、前述した従来の場合と異なり、第１〜第４の電機子に供給される電流を、直流状態に制御せずに、交流状態に制御するとともに、その位相を変化した状態に保持できる。これにより、停止状態の可動部材の駆動を開始する始動時および可動部材の停止中に、第１〜第４の電機子により大きな電流を供給できるので、第１および第２の磁力線によるより大きな磁力が得られ、したがって、可動部材のより大きな推力および停止保持力をそれぞれ得ることができる。
【００２３】
なお、本明細書において、「第１電機子磁極（第３電機子磁極）および第２電機子磁極（第４電機子磁極）が互いに対向する位置にある」には、両者の中心が所定方向においてまったく同じ位置にあることに限らず、若干ずれた位置にあることも含まれる。また、各構成要素においてエネルギの損失はないものとする。
【００２４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のリニアモータ１，３１において、第１および第３の電機子４ａ，６ａに接続され、第１および第３の移動磁界の速度を制御する第１制御装置（第１ＰＤＵ１１、ＥＣＵ１３）と、第２および第４の電機子５ａに接続され、第２および第４の移動磁界の速度を制御する第２制御装置（第２ＰＤＵ１２、ＥＣＵ１３）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項１の作用で述べたように、第１および第３の移動磁界の移動方向および速度を互いに同じに制御するとともに、第２および第４の移動磁界の移動方向および速度を互いに同じに制御すれば、リニアモータを適切に作動させることができる。本発明によれば、第１制御装置によって、第１および第３の移動磁界の速度を制御するとともに、第２制御装置によって、第２および第４の移動磁界の速度を制御するので、リニアモータを適切に作動させることができる。また、第１〜第４の移動磁界の速度を制御するための制御装置を別個に設ける場合と比較して、部品点数を削減でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、リニアモータを小型化することができる。
【００２６】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のリニアモータ１、３１において、第１および第３の電機子列４，６ならびに第２および第４の電機子列５の一方（第１および第３の電機子列４，６）に、所定の複数相の界磁巻線（４ｃ，６ｃ）が用いられるとともに、界磁巻線が交流電源１６に接続されており、第１および第３の電機子４ａ，６ａならびに第２および第４の電機子５ａの他方（第２電機子５ａ）に接続され、他方において発生する移動磁界の速度を制御する制御装置（ＥＣＵ１３、第２ＰＤＵ１７）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、第１および第３の電機子列ならびに第２および第４の電機子列の一方（以下「第１電機子列セット」という）に、所定の複数相の界磁巻線が用いられており、これらの界磁巻線が交流電源に接続されている。このため、この交流電源から第１電機子列セットの界磁巻線に電力を単に供給するだけで、第１電機子列セットにおいて移動磁界がそれぞれ発生するとともに、これらの移動磁界がいずれも、交流電源からの電流の周波数に基づく一定の速度で移動する。
【００２８】
一方、請求項１の作用で述べたように、リニアモータの作動中、可動部材の速度は、第１および第３の移動磁界の速度と第２および第４の移動磁界の速度との間の大きさになる。このため、第１および第３の移動磁界ならびに第２および第４の移動磁界の一方の速度を一定に制御するとともに、他方の速度を制御することによって、リニアモータを適切に作動させることができるとともに、可動部材の速度を制御できる。本発明によれば、上述したように、第１電機子列セットで発生する移動磁界の速度が、交流電源からの電流の周波数に基づく一定の高さになるとともに、第１および第３の電機子列ならびに第２および第４の電機子列の他方に発生する移動磁界の速度が、制御装置によって制御される。以上から、この制御装置による移動磁界の制御によって、リニアモータを適切に作動させることができるとともに、可動部材の速度を適切に制御することができる。また、第１電機子列セットにおいて発生する移動磁界の速度を制御するための制御装置を省略でき、それにより、請求項２の発明のように第１および第２の制御装置を用いる場合と比較して、製造コストを削減できるとともに、リニアモータを小型化することができる。
【００２９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のリニアモータ１、３１において、第１および第３の電機子列４，６ならびに第２および第４の電機子列５の一方（第２電機子列５）は、互いに共通の単一の電機子列で構成されていることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、第１および第３の電機子列ならびに第２および第４の電機子列の一方として、互いに共通の単一の電機子列を用いるので、それぞれ別個の電機子列を用いる場合と比較して、部品点数を削減でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、リニアモータを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１および図２はそれぞれ、本発明の第１実施形態によるリニアモータ１の正面図および平面図を概略的に示している。以下の説明では、図１の手前側を「前」、奥側を「後」とし、図１および図２の左側を「左」、右側を「右」とし、図２の上側を「後」、下側を「前」とする。このリニアモータ１は、いわゆる搬送装置に適用されたものであり、ケース２と、板状の可動部３と、ケース２内に設けられた第１〜第３の電機子列４〜６、第１および第２のコア列７，８とを備えている。
【００３２】
このケース２は、移動不能になっており、前後方向を長手方向とする板状の底壁２ａと、底壁２ａの左右の端部からそれぞれ上方に延び、互いに対向する左壁２ｂおよび右壁２ｃとを一体に有している。第２電機子列５はケース２内の中央に配置され、第１および第２のコア列７，８は、第２電機子列５の両側に所定の間隔を存して対向するように配置され、第１および第３の電機子列４，６は、第１および第２のコア列７，８の外側に所定の間隔を存して対向するように配置されている。すなわち、第１および第２の電機子列４，５は互いに対向するように配置されるとともに、第１コア列７は、第１電機子列４と第２電機子列５の間に配置されている。また、第２および第３の電機子列５，６は互いに対向するように配置されるとともに、第２コア列８は、第２電機子列５と第３電機子列６の間に配置されている。
【００３３】
第１電機子列４は、電力の供給に伴って単一の移動磁界を発生させるものであり、３ｎ個（ｎは整数）の第１電機子４ａを有している。各第１電機子４ａは、左右方向に若干延びる円柱状の鉄芯４ｂと、鉄芯４ｂに集中巻で巻回されたコイル４ｃなどで構成されており、３ｎ個のコイル４ｃは、ｎ組のＸ相、Ｙ相およびＺ相の３相コイルを構成している。また、第１電機子４ａは、底壁２ａの上面の左端部に固定部４ｄを介して取り付けられるとともに、左壁２ｂに取り付けられており、前後方向に等間隔で、ケース２の全体にわたって一列に並んでいる。
【００３４】
また、各第１電機子４ａは、第１パワードライブユニット（以下「第１ＰＤＵ」という）１１を介してバッテリ１４に接続されている。この第１ＰＤＵ１１は、インバータから成る電気回路で構成されており、このバッテリ１４は、直流電源で構成されている。また、第１ＰＤＵ１１には、後述するＥＣＵ１３が接続されている。第１電機子４ａは、第１ＰＤＵ１１を介してバッテリ１４から電力が供給されたときに、鉄芯４ｂの第２電機子列５側の端部に、磁極が発生するように構成されており、この磁極の発生に伴って、第２電機子列５との間に、第１移動磁界が前後方向に連続的に移動するように発生する。以下、第１移動磁界の発生に伴って第１電機子４ａの第２電機子列５側の端部に発生する磁極を、「第１電機子磁極」という。また、この第１電機子磁極の数は２ｎである。
【００３５】
第２電機子列５は、電力の供給に伴って２つの移動磁界を発生させるものであり、第１電機子４ａと同数（３ｎ）の第２電機子５ａを有している。第２電機子５ａは、第１電機子４ａと同様、左右方向に若干延びる円柱状の鉄芯５ｂと、鉄芯５ｂに集中巻で巻回されたコイル５ｃなどで構成されており、３ｎ個のコイル５ｃは、ｎ組のＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相コイルを構成している。鉄芯５ｂの径は、第１電機子４ａの鉄芯４ｂと同じ大きさに設定されている。また、第２電機子５ａは、底壁２ａの上面の中央部に、固定部５ｄを介して取り付けられている。さらに、第２電機子５ａは、前後方向に等間隔で、ケース２の全体にわたって一列に並んでおり、その中心が、第１電機子４ａの中心と前後方向の同じ位置に位置するように配置されている（図２参照）。
【００３６】
また、各第２電機子５ａは、第２パワードライブユニット（以下「第２ＰＤＵ」という）１２を介してバッテリ１４に接続されている。この第２ＰＤＵ１２は、第１ＰＤＵ１１と同様、インバータから成る電気回路で構成されており、第２ＰＤＵ１２には、ＥＣＵ１３が接続されている。第２電機子５ａは、第２ＰＤＵ１２を介してバッテリ１４から電力が供給されたときに、鉄芯５ｂの第１および第３の電機子列４，６側の端部に、磁極が発生するように構成されており、この磁極の発生に伴って、第１および第３の電機子列４，６との間にそれぞれ、第２移動磁界および第４移動磁界が、前後方向に連続的に移動するように発生する。これらの第２および第４の移動磁界は、共通の第２ＰＤＵ１２から第２電機子５ａへの電力供給によって発生するので、両移動磁界の移動方向および速度は、互いに同じである。以下、第２および第４の移動磁界の速度を総称して「第２移動磁界速度ＶＭＦ２」という。また、第２移動磁界および第４移動磁界の発生に伴って第２電機子５ａの第１および第３の電機子列４，６側の端部に発生する磁極をそれぞれ、「第２電機子磁極」および「第４電機子磁極」という。また、これらの第２および第４の電機子磁極の数はいずれも、第１電機子磁極と同じ２ｎである。
【００３７】
第３電機子列６は、電力の供給に伴って単一の移動磁界を発生させるものであり、第１電機子４ａと同数（３ｎ）の第３電機子６ａを有している。各第３電機子６ａは、第１電機子４ａと同様、左右方向に若干延びる円柱状の鉄芯６ｂと、鉄芯６ｂに集中巻で巻回されたコイル６ｃなどで構成されており、３ｎ個のコイル６ｃは、ｎ組のＸ相、Ｙ相およびＺ相の３相コイルを構成している。鉄芯６ｂの径は、第１および第２の電機子４ａ，５ａの鉄芯４ｂ，５ｂと同じ大きさに設定されている。また、第３電機子６ａは、底壁２ａの上面の右端部に固定部６ｄを介して取り付けられるとともに、右壁２ｃに取り付けられている。さらに、第３電機子６ａは、前後方向に等間隔で、ケース２の全体にわたって一列に並んでおり、その中心が、第１電機子４ａの中心と前後方向の同じ位置に位置するように配置されている（図２参照）。
【００３８】
また、各第３電機子６ａは、第１ＰＤＵ１１を介してバッテリ１４に接続されている。第３電機子６ａは、第１ＰＤＵ１１を介してバッテリ１４から電力が供給されたときに、鉄芯６ｂの第２電機子列５側の端部に、磁極が発生するように構成されており、この磁極の発生に伴って、第２電機子列５との間に、第３移動磁界が前後方向に連続的に移動するように発生する。以下、第３移動磁界の発生に伴って第３電機子６ａの第２電機子列５側の端部に発生する磁極を、「第３電機子磁極」という。また、この第３電機子磁極の数は、第１電機子磁極と同じ２ｎである。以上のように、第１および第３の移動磁界は、共通の第１ＰＤＵ１１からの電力供給によって発生するので、両移動磁界の移動方向および速度は、互いに同じである。以下、第１および第３の移動磁界の速度を総称して「第１移動磁界速度ＶＭＦ１」という。
【００３９】
第１コア列７は、前後方向に並んだ複数、例えば５個の第１コア７ａを有している。第１コア７ａの数は、第１電機子４ａよりも小さい。各第１コア７ａは、軟磁性体、例えば複数の鋼板を積層した直方体状のものであり、その前後方向の長さが、鉄芯４ｂ〜６ｂの径とほぼ同じ大きさに設定されている。また、第１コア７ａの底部には、車輪７ｂが設けられている。第１コア７ａは、この車輪７ｂを介して底壁２ａのレール（図示せず）に載置されており、それにより、前後方向に移動自在であるとともに、左右方向に移動不能になっている。さらに、第１コア７ａは、その上端部に設けられた連結部７ｃを介して、可動部３に取り付けられている。
【００４０】
また、第１コア７ａは、前後方向に所定のピッチＰで等間隔に並ぶように配置されている。このピッチＰは、ある１つの第１電機子４ａと、それから３つめの同相のコイルを有する第１電機子４ａとの間の間隔の１／２に設定されている（図２参照）。すなわち、所定のピッチＰは、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａに供給される交流電流の位相が１周期分、変化するまでの第１〜第４の電機子磁極の移動距離の１／２に設定されている。
【００４１】
第２コア列８は、第１コア７ａと同数、すなわち５個の第２コア８ａを有している。各第２コア８ａは、第１コア７ａと同様、軟磁性体、例えば複数の鋼板を積層した直方体状のものであり、その前後方向の長さが、鉄芯４ｂ〜６ｂの径とほぼ同じ大きさに設定されている。また、第２コア８ａの底部には、車輪８ｂが設けられている。第２コア８ａは、この車輪８ｂを介して底壁２ａのレール（図示せず）に載置されており、それにより、前後方向に移動自在であるとともに、左右方向に移動不能になっている。さらに、第２コア８ａは、その上端部に設けられた連結部８ｃを介して、可動部３に取り付けられている。以上のように、可動部３は、第１および第２のコア７ａ，８ａとともに、前後方向に移動自在であるとともに、左右方向に移動不能になっている。また、可動部３の前後方向の長さは、ケース２よりも小さくなっている。
【００４２】
さらに、第２コア８ａは、前後方向に第１コア７ａと同じ所定のピッチＰで等間隔で、第１コア７ａに対して互い違いに並んでおり、その中心が、第１コア７ａの中心に対し、所定のピッチＰの半ピッチＰ／２分、ずれている。
【００４３】
また、リニアモータ１には、位置センサ２１が設けられており、位置センサ２１は、ケース２に対する可動部３の位置を表す検出信号をＥＣＵ１３に出力する。ＥＣＵ１３は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、検出された可動部３の位置に応じ、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａと、第１および第２のコア７ａ，８ａとの相対的な位置関係を求めるとともに、この位置関係に基づいて、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａの３相コイル４ｃ〜６ｃへの通電を制御し、それにより、第１〜第４の移動磁界を制御する。また、ＥＣＵ１３は、検出された可動部３の位置に応じ、可動部３の速度（以下「可動部速度ＶＭＭ」という）を算出する。
【００４４】
なお、本実施形態では、ケース２および可動部３が、本発明における不動部材および可動部材にそれぞれ相当し、第１および第２のコア列７，８が、本発明における第１および第２の軟磁性体列にそれぞれ相当する。また、第１ＰＤＵ１１およびＥＣＵ１３が、本発明における第１制御装置に相当し、第２ＰＤＵ１２およびＥＣＵ１３が、本発明における第２制御装置に相当する。
【００４５】
以上の構成のリニアモータ１では、図２に示すように、第１〜第４の移動磁界の発生中、各第１電機子磁極の極性が、それに対向する各第２電機子磁極の極性と異なるときには、各第３電機子磁極の極性は、それに対向する各第４電機子磁極の極性と同じになる。また、第１コア７ａが、第１電機子磁極とそれに対向する第２電機子磁極の間に位置しているときには、第２コア８ａが、前後方向に隣り合う２組の第３電機子磁極と第４電機子磁極の間に位置する。さらに、図示しないが、上記とは逆に、各第３電機子磁極の極性が、それに対向する各第４電機子磁極の極性と異なるときには、各第１電機子磁極の極性は、それに対向する各第２電機子磁極の極性と同じになる。また、第２コア８ａが、第３電機子磁極とそれに対向する第４電機子磁極の間に位置しているときには、第１コア７ａが、前後方向に隣り合う２組の第１電機子磁極と第２電機子磁極の間に位置する。なお、図２では、便宜上、連結部７ｃ，８ｃを省略して図示するものとする。また、実際には、２ｎ個の第１〜第４の電機子磁極がそれぞれ、前後方向に所定のピッチＰで等間隔に発生するが、図２では、便宜上、対応する鉄芯４ｂ〜６ｂに、第１〜第４の電機子磁極を（Ｎ）および（Ｓ）で表記している。
【００４６】
また、第１コア７ａは、第１および第２の電機子列４，５の間に配置されているので、第１および第２の電機子磁極によって磁化される。このことと、隣り合う各２つの第１コア７ａの間には、所定の間隔が開いていることから、第１電機子磁極、第１コア７ａおよび第２電機子磁極の間に、磁力線（以下「第１磁力線」という）Ｇ１が発生する（図３参照）。同様に、第２コア８ａは、第２および第３の電機子列５，６の間に配置されているので、第３および第４の電機子磁極によって磁化される。このことと、隣り合う各２つの第２コア８ａの間には、所定の間隔が開いていることから、第３電機子磁極、第２コア８ａおよび第４電機子磁極の間に、磁力線（以下「第２磁力線」という）Ｇ２が発生する（図３参照）。
【００４７】
このため、第１〜第４の移動磁界をいずれも同じ方向に同じ速度で移動するように制御することによって、第１および第２のコア７ａ，８ａが、上述した第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力で吸引され、それにより、可動部３が、第１〜第４の移動磁界の移動方向に駆動され、第１〜第４の移動磁界と同じ速度で移動する。すなわち、可動部３に推力が出力される。この場合、可動部３に出力される推力（以下「可動部推力ＦＭＭ」という）は、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力の和に等しく、ほぼ一定になる。また、第１および第３の電機子４ａ，６ａに供給された電力ならびに第１移動磁界速度ＶＭＦ１（第１および第３の移動磁界の速度）と等価の推力を「第１駆動用等価推力」とし、第２電機子５ａに供給された電力ならびに第２移動磁界速度ＶＭＦ２（第２および第４の移動磁界の速度）と等価の推力を「第２駆動用等価推力」とすると、可動部推力ＦＭＭは、第１および第２の駆動用等価推力の和に等しい。
【００４８】
また、第１〜第４の移動磁界をいずれも同方向に移動させ、第２移動磁界速度ＶＭＦ２を、第１移動磁界速度ＶＭＦ１よりも高くなるように制御した場合には、リニアモータ１は次のように作動する。以下、この場合の動作について、図３および図４を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第４の移動磁界の動きをそれぞれ、それと等価の２ｎ個の仮想の第１〜第４の永久磁石（以下「第１〜第４の仮想磁石」という）ＶＭ１〜ＶＭ４の物理的な動きに置き換えて説明するものとする。また、第１〜第４の仮想磁石ＶＭ１〜ＶＭ４の磁極をそれぞれ、第１〜第４の電機子磁極として説明するものとする。
【００４９】
図３（ａ）に示すように、各第２電機子磁極を、各第１電機子磁極と対向させ、両者の極性を互いに異ならせるとともに、各第４電機子磁極を、各第３電機子磁極と対向させ、両者の極性を同じにする。また、各第１コア７ａが、第１電機子磁極とそれに対向する第２電機子磁極の間に位置するとともに、各第２コア８ａが、前後方向に隣り合う２組の第３電機子磁極と第４電機子磁極の間に位置するように、第１〜第４の電機子磁極を発生させる。この状態から、第２および第４の移動磁界すなわち第２および第４の仮想磁石ＶＭ２，ＶＭ４を、第１および第３の移動磁界すなわち第１および第３の仮想磁石ＶＭ１，ＶＭ３に対して、図３の下方に移動させる。なお、図３および図４は、第１および第３の移動磁界から見た各要素の動きを示しており、このため、これらの図では、第１および第３の仮想磁石ＶＭ１，ＶＭ３は停止しているように描かれている。
【００５０】
図３（ａ）に示す状態では、第１磁力線Ｇ１は、第１電機子磁極、第１コア７ａおよび第２電機子磁極を結ぶように発生し、第２磁力線Ｇ２は、前後方向に隣り合う各２つの第４電機子磁極と両者の間に位置する第２コア８ａを結ぶように、また、前後方向に隣り合う各２つの第３電機子磁極と両者の間に位置する第２コア８ａを結ぶように発生する。その結果、この状態では、図５（ａ）に示すような磁気回路が構成される。この状態では、第１磁力線Ｇ１が直線状であることにより、第１コア７ａには、第１電機子磁極に対して前後方向に移動させるような磁力は作用しない。また、前後方向に隣り合う各２つの第４電機子磁極と第２コア８ａの間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量が互いに等しく、同様に、前後方向に隣り合う各２つの第３電機子磁極と第２コア８ａの間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量も、互いに等しく、バランスしている。このため、第２コア８ａにも、第３電機子磁極に対して前後方向に移動させるような磁力は作用しない。
【００５１】
そして、第２および第４の仮想磁石ＶＭ２，ＶＭ４が、図３（ａ）に示す位置から図３（ｂ）に示す位置に移動すると、第４電機子磁極、第２コア８ａおよび第３電機子磁極を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生するとともに、第１コア７ａと第２電機子磁極の間の第１磁力線Ｇ１が、曲がった状態になる。また、これに伴い、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２によって、図５（ｂ）に示すような磁気回路が構成される。
【００５２】
この状態では、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いは小さいものの、その総磁束量が多いため、比較的強い磁力が第１コア７ａに作用する。これにより、第１コア７ａは、第２仮想磁石ＶＭ２の移動方向、すなわち第２移動磁界の移動方向に、比較的大きな駆動力で駆動され、その結果、可動部３が、第１電機子磁極に対して、第２移動磁界の移動方向に移動する。また、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が少ないため、比較的弱い磁力が第２コア８ａに作用し、それにより、第２コア８ａは、第４移動磁界の移動方向に比較的小さな駆動力で駆動され、その結果、可動部３が、第３電機子磁極に対して、第４移動磁界の移動方向に移動する。以下、第２および第４の移動磁界の移動方向を総称して「磁界移動方向」という。
【００５３】
次いで、第２および第４の仮想磁石ＶＭ２，ＶＭ４が、図３（ｂ）に示す位置から、図３（ｃ），（ｄ）および図４（ａ），（ｂ）に示す位置に順に移動すると、第１および第２のコア７ａ，８ａはそれぞれ、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって磁界移動方向に駆動され、その結果、可動部３が、第１および第３の電機子磁極に対して、磁界移動方向に移動する。その間、第１コア７ａに作用する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって、徐々に弱くなり、第１コア７ａを第１電機子磁極に対して磁界移動方向に駆動する駆動力が、徐々に小さくなる。また、第２コア８ａに作用する磁力は、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いが小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって、徐々に強くなり、第２コア８ａを第３電機子磁極に対して磁界移動方向に駆動する駆動力が、徐々に大きくなる。
【００５４】
そして、第２および第４の仮想磁石ＶＭ２，ＶＭ４が図４（ｂ）に示す位置から図４（ｃ）に示す位置に移動する間、第２磁力線Ｇ２が曲がった状態になるとともに、その総磁束量が最多に近い状態になり、その結果、最強の磁力が第２コア８ａに作用し、第２コア８ａを第３電機子磁極に対して磁界移動方向に駆動する駆動力が最大になる。その後、図４（ｃ）に示すように、第２および第４の仮想磁石ＶＭ２，ＶＭ４が第１および第３の仮想磁石ＶＭ１，ＶＭ３に対向する位置に移動すると、互いに対向する第２電機子磁極および第１電機子磁極が互いに同一極性になり、第１コア７ａが、前後方向に隣り合う２組の同一極性の第１電機子磁極と第２電機子磁極の間に位置するようになる。この状態では、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが大きいものの、その総磁束量が少ないことによって、第１コア７ａには、第１電機子磁極に対して磁界移動方向に移動させるような磁力が作用しない。また、互いに対向する第３電機子磁極および第４電機子磁極が互いに異なる極性になる。
【００５５】
この状態から、第２および第４の仮想磁石ＶＭ２，ＶＭ４が、第１および第３の仮想磁石ＶＭ１，ＶＭ３に対してさらに移動すると、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって、第１および第２のコア７ａ，８ａが磁界移動方向に駆動され、可動部３が、第１および第３の電機子磁極に対して、磁界移動方向に移動する。その際、第２および第４の仮想磁石ＶＭ２，ＶＭ４が図３（ａ）に示す位置まで移動する間、以上とは逆に、第１コア７ａに作用する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合が小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって強くなり、第１コア７ａに作用する駆動力が大きくなる。逆に、第２コア８ａに作用する磁力は、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合が大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって弱くなり、第２コア８ａに作用する駆動力が小さくなる。
【００５６】
以上のように、第１および第３の仮想磁石ＶＭ１，ＶＭ３に対する第２および第４の仮想磁石ＶＭ２，ＶＭ４の移動、すなわち、第１および第３の移動磁界に対する第２および第４の移動磁界の移動に伴い、第１および第２のコア７ａ，８ａにそれぞれ作用する駆動力が、交互に大きくなったり、小さくなったりする状態を繰り返しながら、可動部３が、第１および第３の電機子磁極に対して、磁界移動方向に移動する。この場合、第１および第２のコア７ａ，８ａに作用する駆動力（以下、それぞれ「第１駆動力」「第２駆動力」という）Ｆ７ａ，Ｆ８ａ、可動部推力ＦＭＭの関係は、例えば図６のように示される。同図に示すように、第１および第２の駆動力Ｆ７ａ，Ｆ８ａは、同じ周期でほぼ正弦波状に変化するとともに、位相が半周期分、互いにずれている。また、可動部３には第１および第２のコア７ａ，８ａが連結されているため、可動部推力ＦＭＭは、上記のように変化する第１および第２の駆動力Ｆ７ａ，Ｆ８ａの和に等しく、ほぼ一定になる。すなわち、可動部３に、ほぼ一定の推力が出力される。また、この場合にも、可動部推力ＦＭＭは、前述した第１および第２の駆動用等価推力の和に等しい。
【００５７】
上述したような動作は、第１〜第４の移動磁界をいずれも同方向に移動させるとともに、第１移動磁界速度ＶＭＦ１を、第２移動磁界速度ＶＭＦ２よりも高くなるように制御した場合にも同様に行われる。
【００５８】
また、リニアモータ１では、これまでに述べたような第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって、第１コア７ａが、第１磁力線Ｇ１で結ばれた第１電機子磁極と第２電機子磁極の中間に位置し、かつ、第２コア８ａが、第２磁力線Ｇ２で結ばれた第３電機子磁極と第４電機子磁極の中間に位置した状態を保ちながら、可動部３が移動する。このため、第１移動磁界速度ＶＭＦ１と、第２移動磁界速度ＶＭＦ２と、可動部３の速度（以下「可動部速度」という）ＶＭＭとの間には一般に、次式（１）が成立する。
ＶＭＭ＝（ＶＭＦ１＋ＶＭＦ２）／２              ……（１）
この式（１）から明らかなように、可動部速度ＶＭＭは、第１移動磁界速度ＶＭＦ１と第２移動磁界速度ＶＭＦ２との平均速度に等しく、換言すれば、第１移動磁界速度ＶＭＦ１と可動部速度ＶＭＭの差は、可動部速度ＶＭＭと第２移動磁界速度ＶＭＦ２の差に等しい。このように、可動部速度ＶＭＭ、第１および第２の移動磁界速度ＶＭＦ１，ＶＭＦ２は、共線関係にある。
【００５９】
また、第２および第４の移動磁界を発生させるとともに、第１および第３の電機子４ａ，６ａにおいて相間短絡を行うことによって、第１移動磁界速度ＶＭＦ１を値０に制御（第１および第３の電機子４ａ，６ａにおいて磁界は発生しているが、移動していない状態）した場合には、可動部３は、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって、第２および第４の移動磁界の移動方向に１／２の速度で移動する。このことは、上記式（１）においてＶＭＦ１＝０とすることによって、ＶＭＭ＝ＶＭＦ２／２が得られることから明らかである。さらに、この場合、可動部推力ＦＭＭは、前述した第２駆動用等価推力の２倍になる。以上から明らかなように、第１移動磁界速度ＶＭＦ１を値０に制御した状態で第２電機子５ａに電力を供給した場合には、この電力はすべて、可動部３に動力として伝達される。
【００６０】
上記とは逆に、第１および第３の移動磁界を発生させるとともに、第２電機子５ａにおいて相間短絡を行うことによって、第２移動磁界速度ＶＭＦ２を値０に制御（第２電機子５ａにおいて磁界は発生しているが、移動していない状態）した場合には、可動部３は、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって、第１および第３の移動磁界の移動方向に１／２の速度で移動する。このことは、上記式（１）においてＶＭＦ２＝０とすることによって、ＶＭＭ＝ＶＭＦ１／２が得られることから明らかである。また、この場合、可動部推力ＦＭＭは、前述した第１駆動用等価推力の２倍になる。以上から明らかなように、第２移動磁界速度ＶＭＦ２を値０に制御した状態で第１および第３の電機子４ａ，６ａに電力を供給した場合には、この電力はすべて、可動部３に動力として伝達される。
【００６１】
さらに、第１および第３の電機子４ａ，６ａにおいて相間短絡を行うことによって、第１移動磁界速度ＶＭＦ１を値０に制御するとともに、可動部３に推力を入力した場合には、第２電機子５ａにおいて誘導起電力が発生し、発電が行われる。この場合、第２および第４の移動磁界は、可動部３の移動方向に２倍の速度で移動する。このことは、上記式（１）においてＶＭＦ１＝０とすることによって、ＶＭＦ２＝２・ＶＭＭが得られることから明らかである。また、この場合、第２電機子５ａで発電された電力および第２移動磁界速度ＶＭＦ２と等価の推力を第２発電用等価推力とすると、この第２発電用等価推力は、可動部推力ＦＭＭの１／２になる。以上から明らかなように、この場合には、可動部３に入力された推力はすべて、第２電機子５ａに電力として伝達される。
【００６２】
また、第２電機子５ａにおいて相間短絡を行うことによって、第２移動磁界速度ＶＭＦ２を値０に制御するとともに、可動部３に推力を入力した場合には、第１および第３の電機子４ａ，６ａにおいて誘導起電力が発生し、発電が行われる。この場合、第１および第３の移動磁界は、可動部３の移動方向に２倍の速度で移動する。このことは、上記式（１）においてＶＭＦ２＝０とすることによって、ＶＭＦ１＝２・ＶＭＭが得られることから明らかである。また、この場合、第１および第３の電機子４ａ，６ａで発電された電力および第１移動磁界速度ＶＭＦ１と等価の推力を第１発電用等価推力とすると、この第１発電用等価推力は、可動部推力ＦＭＭの１／２になる。以上から明らかなように、この場合には、可動部３に入力された推力はすべて、第１および第３の電機子４ａ，６ａに電力として伝達される。
【００６３】
さらに、可動部３を第１および第２のコア７ａ，８ａとともに移動不能に固定した状態で、第１および第３の電機子４ａ，６ａへの電力供給によって第１および第３の移動磁界を発生させた場合には、第２電機子５ａにおいて誘導起電力が発生し、発電が行われる。この場合にも、式（１）が成立する。この式（１）においてＶＭＭ＝０とすることによって、ＶＭＦ２＝−ＶＭＦ１が得られることから明らかなように、この発電に伴って発生した第２および第４の移動磁界は、第１および第３の移動磁界と同じ速度で逆方向に移動する。この場合、第２発電用等価推力は、第１駆動用等価推力と等しくなる。以上のように、この場合には、第１および第３の電機子４ａ，６ａに供給された電力はすべて、第２電機子５ａに伝達される。
【００６４】
上記とは逆に、第２電機子５ａへの電力供給によって第２および第４の移動磁界を発生させた場合には、第１および第３の電機子４ａ，６ａにおいて誘導起電力が発生し、発電が行われる。この場合には、ＶＭＦ１＝−ＶＭＦ２が成立し、換言すれば、この発電に伴って発生した第１および第３の移動磁界は、第２および第４の移動磁界と同じ速度で逆方向に移動する。この場合、第１発電用等価推力は、第２駆動用等価推力と等しくなる。以上のように、この場合には、第２電機子５ａに供給された電力はすべて、第１および第３の電機子４ａ，６ａに伝達される。
【００６５】
これまでに述べた動作から明らかなように、第１および第３の電機子４ａ，６ａと第２電機子５ａと可動部３との間におけるエネルギ（電力・動力）の入出力関係は、遊星歯車装置におけるサンギヤおよびリングギヤの一方と他方とキャリアとの間におけるエネルギの入出力関係に相当する。
【００６６】
また、前記式（１）から、可動部速度ＶＭＭと第１移動磁界速度ＶＭＦ１と第２移動磁界速度ＶＭＦ２の関係は、例えば図７のように示される。同図は、いわゆる速度共線図であり、この速度共線図では、値０を示す横線に交わる縦線は、各パラメータの速度を表すためのものであり、この縦線上に表される白丸と横線との隔たりが、各パラメータの速度に相当する。なお、図７では、便宜上、この白丸の付近に、各パラメータの符号を表記するとともに、前進方向を「＋」、後進方向を「−」で示している。また、第１移動磁界速度ＶＭＦ１を表す縦線から可動部速度ＶＭＭを表す縦線までの距離と、可動部速度ＶＭＭから第２移動磁界速度ＶＭＦ２を表す縦線までの距離との比は、前記式（１）から明らかなように、１：１である。以下、図７に示すような速度共線図を用いて、可動部３を停止状態に保持する動作と、停止状態の可動部３の駆動を開始する始動時の動作について説明する。
【００６７】
図８は、可動部３を停止状態に保持している状態での可動部速度ＶＭＭ、第１および第２の移動磁界速度ＶＭＦ１，ＶＭＦ２の関係の一例を示している。この場合、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａに電力を供給し、図８に示すように、第１および第３の移動磁界を前進方向に移動させ、第２および第４の移動磁界を後進方向に移動させるとともに、第１および第２の移動磁界速度ＶＭＦ１，ＶＭＦ２が互いに等しくなるように（ＶＭＦ１＝−ＶＭＦ２）制御する。これにより、第１〜第４の移動磁界が発生した状態（ＶＭＦ１≠０、ＶＭＦ２≠０）で、可動部３が停止状態（ＶＭＭ＝０）に保持される。
【００６８】
また、上述した制御により停止している可動部３の駆動を開始する始動時には、次のような制御動作を行う。図９は、この始動時における各要素の速度関係の一例を示している。具体的には、第１および第３の電機子４ａ，６ａへの電力供給と第１および第３の移動磁界の制御を、上述した停止状態と同様に行うとともに、第２電機子５ａにおいて発電を行う。この始動の開始時、図９に破線で示すように、この発電に伴って発生する第２および第４の移動磁界は、第１および第３の移動磁界が前進方向に移動し、可動部速度ＶＭＭが値０であるため、後進方向に移動する。一方、上述したように、第１および第３の電機子４ａ，６ａと第２電機子５ａと可動部３との間におけるエネルギの入出力関係は、遊星歯車装置におけるサンギヤおよびリングギヤの一方と他方とキャリアとの間におけるエネルギの入出力関係に相当する。このため、この状態では、前述した第１駆動用等価推力および第２発電用等価推力は、可動部３を前進方向に駆動するように作用する。この状態から、後進方向に移動する第２および第４の移動磁界の第２移動磁界速度ＶＭＦ２を、値０になるように制御する。以上により、図９に太い実線で示すように、可動部速度ＶＭＭが前進方向に上昇する。
【００６９】
そして、第２移動磁界速度ＶＭＦ２が値０になった後には、第２電機子５ａにバッテリ１４から電力を供給し、第２および第４の移動磁界を前進方向に移動させる。この場合、図７の速度共線図や前記式（１）から明らかなように、第１および第２の移動磁界速度ＶＭＦ１，ＶＭＦ２を制御することによって、可動部速度ＶＭＭを任意の大きさに制御することができる。
【００７０】
また、可動部３を後進方向に移動させる場合には、上記とは逆の制御動作が行われる。以下、この場合の制御動作を簡単に説明すると、上述した停止時と同様、第２電機子５ａにバッテリ１４から電力を供給するとともに、第２および第４の移動磁界を後進方向に移動させる。また、第１および第３の電機子４ａ，６ａにおいて発電を行うとともに、前進方向に移動する第１および第３の移動磁界の第１移動磁界速度ＶＭＦ１を、値０になるように制御する。以上により、可動部速度ＶＭＭが後進方向に上昇する。そして、第１移動磁界速度ＶＭＦ１が値０になった後には、第１および第３の電機子４ａ，６ａにバッテリ１４から電力を供給するとともに、第１および第３の移動磁界を後進方向に移動させる。このように可動部３を後ろ方向に移動させる場合にも、第１および第２の移動磁界速度ＶＭＦ１，ＶＭＦ２を制御することによって、可動部速度ＶＭＭを任意に制御することができる。なお、以上のように可動部３を前進および後進方向に移動させるいずれの場合においても、第１および第２の移動磁界速度ＶＭＦ１，ＶＭＦ２は、前記式（１）が成立するように制御される。
【００７１】
以上のように、本実施形態によれば、可動部３の停止中、第１〜第４の移動磁界を移動している状態に保持できる。したがって、可動部３の停止中、前述した従来の場合と異なり、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａに供給される電流を、直流状態に制御せずに、交流状態に制御するとともに、その位相を変化した状態に保持できる。これにより、停止状態の可動部３の駆動を開始する始動時および可動部３の停止中に、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａにより大きな電流を供給でき、したがって、可動部３のより大きな推力および停止保持力をそれぞれ得ることができる。また、第１ＰＤＵ１１およびＥＣＵ１３によって第１移動磁界速度ＶＭＦ１を制御するとともに、第２ＰＤＵ１２およびＥＣＵ１３によって第２移動磁界速度ＶＭＦ２を制御するので、リニアモータ１を適切に作動させることができる。同じ理由により、第１〜第４の移動磁界の速度を制御するための制御装置を別個に設ける場合と比較して、部品点数を削減でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、リニアモータ１を小型化することができる。
【００７２】
さらに、第２および第４の移動磁界を発生させる電機子列として、単一の第２電機子列５を用いるので、それぞれ別個の電機子列を用いる場合と比較して、部品点数を削減でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、リニアモータ１を小型化することができる。また、可動部３に複数の第１および第２のコア７ａ，８ａを設けるだけなので、界磁用の複数の電機子や電源、電気回路を設ける場合と比較して、可動部３を軽量化することができる。
【００７３】
図１０は、第１実施形態の変形例を示している。この変形例では、バッテリ１４に代えて、三相の交流電源１６が設けられている。また、第１ＰＤＵ１１が省略されており、第１および第３の電機子４ａ，６ａは、スイッチ（図示せず）を介して交流電源１６に接続されている。このスイッチは、第１および第３の電機子４ａ，６ａと交流電源１６の間を接続・遮断するものであり、その動作はＥＣＵ１３によって制御される。さらに、第２ＰＤＵ１７は、第１実施形態と異なり、コンバータおよびインバータから成る電気回路で構成されている。
【００７４】
この変形例では、ＥＣＵ１３および第２ＰＤＵ１７が、本発明における制御装置に相当し、コイル４ｃ，６ｃが、本発明における界磁巻線に相当する。
【００７５】
以上により、交流電源１６と第１および第３の電機子４ａ，６ａの間がスイッチで接続されることによって、交流電源１６から第１および第３の電機子４ａ，６ａに電力が供給されると、第１および第３の移動磁界が、交流電源１６から供給される電流の周波数に基づく一定の速度で、前進方向に移動する。この場合、第２および第４の移動磁界の第２移動磁界速度ＶＭＦ２を制御することによって、第１実施形態で述べたようなリニアモータ１の各種の動作が行われる。
【００７６】
以上により、この変形例によれば、第１実施形態の効果を同様に得ることができる。また、スイッチは、インバータで構成された第１ＰＤＵ１１と比較して、安価かつ小型である。したがって、第１実施形態と比較して、製造コストを削減できるとともに、リニアモータ１を小型化することができる。
【００７７】
次に、図１１および図１２を参照しながら、本発明の第２実施形態によるリニアモータ３１について説明する。このリニアモータ３１は、第１実施形態と比較して、次の点が主に異なっている。すなわち、前述したように、第１実施形態のリニアモータ１では、第１および第２のコア７ａ，８ａが移動可能で、かつ、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａが移動不能になっているのに対し、このリニアモータ３１では、これとは逆に、第１および第２のコア列７，８が移動不能で、かつ、第１〜第３の電機子列４〜６が移動可能になっている。図１１および図１２において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。以下の説明では、図１１の手前側を「前」、奥側を「後」とし、図１１および図１２の左側を「左」、右側を「右」とし、図１２の上側を「後」、下側を「前」とする。また、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７８】
このリニアモータ３１は、前後方向に延びる軌道ＴＲ上を走行する車両に適用されたものである。このリニアモータ３１では、可動部３２は、板状の天板３２ａと、天板３２ａの左右の端部からそれぞれ下方に延び、互いに対向する左壁３２ｂおよび右壁３２ｃとを一体に有している。また、左右の壁３２ｂ，３２ｃの底部には、車輪３２ｄ，３２ｅがそれぞれ設けられている。可動部３２は、これらの車輪３２ｄ，３２ｅを介して軌道ＴＲのレール（図示せず）に載置されており、それにより、軌道ＴＲに対して前後方向に移動自在であるとともに、左右方向に移動不能になっている。
【００７９】
第１〜第３の電機子列４〜６はそれぞれ、６つの第１〜第３の電機子４ａ，６ａを有している。第１電機子４ａは、天壁３２ａの下面の左端部に固定部４ｄを介して取り付けられるとともに、左壁３２ｂに取り付けられている。また、第２電機子５ａは、天壁３２ａの下面の中央部に、固定部５ｄを介して取り付けられている。さらに、第３電機子６ａは、天壁３２ａの下面の右端部に固定部６ｄを介して取り付けられるとともに、右壁３２ｃに取り付けられている。
【００８０】
第１および第２のコア列７，８は、多数の第１および第２のコア７ａ，８ａを有している。これらの第１および第２のコア７ａ，８ａはそれぞれ、軌道ＴＲの所定位置に固定されており、前後方向に軌道ＴＲの全体にわたって一列に並んでいる。また、図１２と前述した図２との比較から明らかなように、第１〜第３の電機子列４〜６と第１および第２の軟磁性体列７，８の位置関係、および第１〜第３の電機子４ａ〜６ａと第１および第２のコア７ａ，８ａの位置関係は、第１実施形態の場合と同様であり、その説明については省略する。
【００８１】
さらに、リニアモータ３１には、位置センサ２２が設けられており、位置センサ２２は、軌道ＴＲに対する可動部３２の位置を表す検出信号をＥＣＵ１３に出力する。ＥＣＵ１３は、検出された可動部３２の位置に応じ、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａと、第１および第２のコア７ａ，８ａとの相対的な位置関係を求めるとともに、この位置関係に基づいて、３相コイル４ａ〜６ｃへの通電を制御し、それにより、第１〜第４の移動磁界を制御する。
【００８２】
なお、本実施形態では、軌道ＴＲおよび可動部３２が、本発明における不動部材および可動部材にそれぞれ相当する。
【００８３】
以上の構成のリニアモータ３１では、第１実施形態と同様、図１２に示すように、第１〜第４の移動磁界の発生中、各第１電機子磁極の極性が、それに対向する各第２電機子磁極の極性と異なるときには、各第３電機子磁極の極性は、それに対向する各第４電機子磁極の極性と同じになる。また、第１コア７ａが、第１電機子磁極とそれに対向する第２電機子磁極の間に位置しているときには、第２コア８ａが、前後方向に隣り合う２組の第３電機子磁極と第４電機子磁極の間に位置する。さらに、図示しないが、上記とは逆に、各第３電機子磁極の極性が、それに対向する各第４電機子磁極の極性と異なるときには、各第１電機子磁極の極性は、それに対向する各第２電機子磁極の極性と同じになる。また、第２コア８ａが、第３電機子磁極とそれに対向する第４電機子磁極の間に位置しているときには、第１コア７ａが、前後方向に隣り合う２組の第１電機子磁極と第２電機子磁極の間に位置する。なお、図１２では、便宜上、車輪３２ｄ，３２ｅを省略して図示するものとする。また、実際には、２ｎ個の第１〜第４の電機子磁極がそれぞれ、前後方向に所定のピッチＰで等間隔に発生するが、図１２では、便宜上、対応する鉄芯４ｂ〜６ｂに、第１〜第４の電機子磁極を（Ｎ）および（Ｓ）で表記している。
【００８４】
また、上述したように、リニアモータ３１では、第１〜第３の電機子列４〜６と第１および第２の軟磁性体列７，８の位置関係、および第１〜第３の電機子４ａ〜６ａと第１および第２のコア７ａ，８ａの位置関係が、第１実施形態の場合と同様である。このため、第１実施形態の場合と同様、第１電機子磁極、第１コア７ａおよび第２電機子磁極の間に、第１磁力線Ｇ１が発生するとともに、第３電機子磁極、第２コア８ａおよび第４電機子磁極の間に、第２磁力線Ｇ２が発生し、これらの磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力が、第１および第２のコア７ａ，８ａに作用する。このため、この場合にも、前述したような可動部推力ＦＭＭと第１および第２の駆動用等価推力と第１および第２の発電用等価推力の関係が成立する。ただし、リニアモータ３１では、第１実施形態と異なり、第１および第２のコア７ａ，８ａが移動不能になっているとともに、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａが可動部３２とともに移動可能になっている。したがって、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力が第１および第２のコア７ａ，８ａに作用するのに伴い、第１および第２のコア７ａ，８ａから第１〜第３の電機子４ａ〜６ａに反力が作用し、この反力が、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａを介して可動部３２に推力として作用することによって、可動部３２が移動する。
【００８５】
以上から、リニアモータ３１では、例えば、第１〜第４の移動磁界をいずれも、同じ方向に同じ速度で移動するように制御することにより、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａが、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって、第１および第２のコア７ａ，８ａ側に吸引される。これにより、可動部３２が、第１〜第４の移動磁界の移動方向と逆方向に、同じ速度で移動する。すなわち、可動部３２に推力が出力される。この場合、可動部推力ＦＭＭは、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力の和に等しく、ほぼ一定になる。また、可動部推力ＦＭＭは、第１および第２の駆動用等価推力の和に等しい。
【００８６】
また、第１〜第４の移動磁界をいずれも同方向に移動させ、第２移動磁界速度ＶＭＦ２を、第１移動磁界速度ＶＭＦ１よりも高くなるように制御した場合には、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２が、前述した図３〜図４の場合と同様に発生し、前述した図５に示すような磁気回路が構成される。これにより、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａが可動部３２とともに、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって、第１〜第４の移動磁界の移動方向と逆方向に駆動される。このことは、上記とは逆に、第１移動磁界速度ＶＭＦ１を、第２移動磁界速度ＶＭＦ２よりも高くなるように制御した場合にも、同様にあてはまる。
【００８７】
さらに、リニアモータ３１では、第１実施形態と同様、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力の作用によって、第１コア７ａが、第１磁力線Ｇ１で結ばれた第１電機子磁極と第２電機子磁極の中間に位置し、かつ、第２コア８ａが、第２磁力線Ｇ２で結ばれた第３電機子磁極と第４電機子磁極の中間に位置した状態を保ちながら、可動部３２が移動する。一方、この場合、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力が可動部３２に上述したように作用するので、前記式（１）は成立せず、次式（２）が成立する。
ＶＣＲ＝（ＶＭＦ１Ｒ＋ＶＭＦ２Ｒ）／２              ……（２）
ここで、ＶＣＲは、可動部３２から見た第１および第２のコア７，８の速度（以下「コア相対速度」という）、ＶＭＦ１Ｒは、可動部３２から見た第１および第３の移動磁界の速度（以下「第１移動磁界相対速度」という）、ＶＭＦ２Ｒは、可動部３２から見た第２および第４の移動磁界の速度（以下「第２移動磁界相対速度」という）である。コア相対速度ＶＣＲと可動部速度ＶＭＭの間には、ＶＣＲ＝−ＶＭＭが成立する。
【００８８】
この式（２）から明らかなように、コア相対速度ＶＣＲは、第１移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒと第２移動磁界相対速度ＶＭＦ２Ｒとの平均速度に等しく、換言すれば、第１移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒとコア相対速度ＶＣＲの差は、コア相対速度ＶＣＲと第２移動磁界相対速度ＶＭＦ２Ｒの差に等しい。このように、コア相対速度ＶＣＲ、第１および第２の移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒ，ＶＭＦ２Ｒは、共線関係にある。
【００８９】
このため、コア相対速度ＶＣＲと第１移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒと第２移動磁界相対速度ＶＭＦ２Ｒの関係は、例えば図１３のように示される。同図において各パラメータの速度を表す白丸がいずれも、値０を示す横線上に位置している（ＶＣＲ＝ＶＭＦ１Ｒ＝ＶＭＦ２Ｒ＝０）ことは、可動部３２に対して、第１〜第４の移動磁界、第１および第２のコアがいずれも移動していないことを表している。また、コア相対速度ＶＣＲを表す白丸が値０を示す横線上に位置していることは、可動部３２が移動していないことを表し、コア相対速度ＶＣＲを表す白丸が−側すなわち後進方向に位置していることは、可動部３２が前進方向に移動していることを表し、逆に、＋側すなわち前進方向に位置していることは、可動部３２が後進方向に移動していることを表している。以下、この図１３に示すような速度共線図を用いて、可動部３２を停止状態に保持する動作と、停止状態の可動部３２の駆動を開始する始動時の動作について説明する。
【００９０】
図１４は、可動部３２を停止状態に保持している状態でのコア相対速度ＶＣＲ、第１および第２の移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒ，ＶＭＦ２Ｒの関係の一例を示している。この場合、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａに電力を供給し、図１４に示すように、可動部３２に対して、第１および第３の移動磁界を後進方向に移動させ、第２および第４の移動磁界を前進方向に移動させるとともに、第１および第２の移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒ，ＶＭＦ２Ｒが互いに等しくなるように（ＶＭＦ１Ｒ＝−ＶＭＦ２Ｒ）制御する。これにより、第１〜第４の移動磁界が発生した状態（ＶＭＦ１Ｒ≠０、ＶＭＦ２Ｒ≠０）で、コア相対速度ＶＣＲが値０に、すなわち、可動部３２が停止状態に保持される。
【００９１】
また、上述した制御により停止している可動部３２の駆動を開始する始動時には、次のような制御動作を行う。図１５は、この始動時における各要素の速度関係の一例を示している。具体的には、第１および第３の電機子４ａ，６ａへの電力供給と第１および第３の移動磁界の制御を、上述した停止状態と同様に行うとともに、第２電機子５ａにおいて発電を行う。この始動の開始時、図１５に破線で示すように、この発電に伴って発生する第２および第４の移動磁界は、可動部３２に対して第１および第３の移動磁界が後進方向に移動することと、可動部３２が停止状態にあり、コア相対速度ＶＣＲが値０であることから、可動部３２に対して前進方向に移動する。一方、前述したように、第１および第２のコア７ａ，８ａへの第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力の作用に伴って、第１および第２のコア７ａ，８ａから第１〜第３の電機子４ａ〜６ａに作用する反力が、可動部３２に推力として作用する。このため、この状態では、前述した第１駆動用等価推力および第２発電用等価推力は、第１および第２のコア７ａ，８ａならびに第１〜第３の電機子４ａ〜６ａを介して、可動部３２を前進方向に駆動するように作用する。この状態から、可動部３２に対して前進方向に移動する第２および第４の移動磁界の第２移動磁界相対速度ＶＭＦ２Ｒを、値０になるように制御する。以上により、図１５に太い実線で示すように、コア相対速度ＶＣＲが後進方向に上昇し、すなわち、可動部速度ＶＭＭが前進方向に上昇する。
【００９２】
そして、第２移動磁界相対速度ＶＭＦ２Ｒが値０になった後には、第２電機子５ａにバッテリ１４から電力を供給し、第２および第４の移動磁界を、可動部３２に対して後進方向に移動させる。この場合、図１３の速度共線図や前記式（２）から明らかなように、第１および第２の移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒ，ＶＭＦ２Ｒを制御することによって、コア相対速度ＶＣＲを任意の大きさに、すなわち、可動部速度ＶＭＭを任意の大きさに制御することができる。
【００９３】
また、可動部３２を後進方向に移動させる場合には、上記とは逆の制御動作が行われる。以下、この場合の制御動作を簡単に説明すると、上述した停止時と同様、第２電機子５ａにバッテリ１４から電力を供給するとともに、可動部３２に対して第２および第４の移動磁界を前進方向に移動させる。また、第１および第３の電機子４ａ，６ａにおいて発電を行うとともに、可動部３２に対して後進方向に移動する第１および第３の移動磁界の第１移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒを、値０になるように制御する。以上により、コア相対速度ＶＣＲが前進方向に上昇し、すなわち、可動部速度ＶＭＭが後進方向に上昇する。そして、第１移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒが値０になった後には、第１および第３の電機子４ａ，６ａにバッテリ１４から電力を供給するとともに、第１および第３の移動磁界を、可動部３２に対して前進方向に移動させる。可動部３２を後進方向に移動させる場合にも、第１および第２の移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒ，ＶＭＦ２Ｒを制御することによって、可動部速度ＶＭＭを任意に制御することができる。なお、以上のように可動部３２を前進および後進方向に移動させるいずれの場合においても、第１および第２の移動磁界相対速度ＶＭＦ１Ｒ，ＶＭＦ２Ｒは、前記式（２）が成立するように制御される。
【００９４】
以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様、可動部３２の停止中、第１〜第４の移動磁界を移動している状態に保持できる。したがって、前述した従来の場合と異なり、可動部３２の停止中、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａに供給される電流を、直流状態に制御せずに、交流状態に制御するとともに、その位相を変化した状態に保持できる。これにより、停止状態の可動部３２の駆動を開始する始動時および可動部３２の停止中に、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａにより大きな電流を供給でき、したがって、可動部３２のより大きな推力および停止保持力をそれぞれ得ることができる。また、軌道ＴＲに多数の界磁用のコイルを設けるのではなく、鋼板で構成された第１および第２のコア７ａ，８ａを設けているので、非常に高い耐久性を得ることができるとともに、メンテナンスを容易に行うことができる。その他、第１実施形態の効果を同様に得ることができる。
【００９５】
図１６は、第２実施形態の変形例を示している。この変形例では、前述した第１実施形態の変形例と同様、バッテリ１４に代えて、三相の交流電源１６が設けられている。また、第１ＰＤＵ１１が省略されており、第１および第３の電機子４ａ，６ａは、前述したスイッチを介して交流電源１６に接続されている。さらに、第２ＰＤＵ１７は、第１実施形態の変形例と同様、コンバータおよびインバータから成る電気回路で構成されている。
【００９６】
この変形例では、ＥＣＵ１３および第２ＰＤＵ１７が、本発明における制御装置に相当し、コイル４ｃ，６ｃが、本発明における界磁巻線に相当する。
【００９７】
以上の構成により、交流電源１６と第１および第３の電機子４ａ，６ａの間がスイッチで接続されることによって、交流電源１６から第１および第３の電機子４ａ，６ａに電力が供給されると、第１および第３の移動磁界が、交流電源１６からの電流の周波数に基づく一定の速度で、可動部３２に対して後進方向に移動する。この場合、第２移動磁界相対速度ＶＭＦ２Ｒを制御することによって、第２実施形態で述べたようなリニアモータ３１の各種の動作が行われる。
【００９８】
以上から、この変形例によれば、第２実施形態の効果を同様に得ることができる。また、第１実施形態の変形例で述べたように、スイッチは、インバータで構成された第１ＰＤＵ１１と比較して、安価かつ小型である。したがって、第２実施形態と比較して、製造コストを削減できるとともに、リニアモータ３１を小型化することができる。
【００９９】
なお、第１および第２の実施形態の変形例では、交流電源１６の相数は、値３であるが、第１および第２の移動磁界を発生させられるのであれば、これに限らず任意である。また、これらの変形例において、第１ＰＤＵ１１を省略せずに、第２ＰＤＵ１７を省略し、第２電機子５ａをスイッチを介して交流電源１６に接続するとともに、第１ＰＤＵ１１をコンバータおよびインバータから成る電気回路で構成してもよい。
【０１００】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、本実施形態では、コイル４ｃ〜６ｃとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相から成る三相の界磁巻線を用いているが、移動磁界を発生可能なもの、すなわち、複数相であれば、任意の相数の界磁巻線を用いてもよい。また、本実施形態において、第２および第４の移動磁界を発生させる電機子列を、単一の第２電機子列５で構成しているが、それぞれ別個の電機子列で構成してもよい。
【０１０１】
さらに、本実施形態では、第１および第２のコア列７，８をそれぞれ、第１電機子列４と第２電機子列５の間および第２電機子列５と第３電機子列６の間に左右方向に挟み込むように、各種の構成要素を配置しているが、図２や図１２などを用いて説明した第１〜第４の電機子磁極、第１および第２のコア７ａ，８ａの位置関係が成立するのであれば、この配置はこれに限らず任意である。例えば、第１および第２のコア列７，８を、第１および第３の電機子列４，６と第２電機子列５の間に上下方向に挟み込むように配置してもよい。この場合には、第１および第３の電機子列４，６を単一の電機子列で構成することが可能である。
【０１０２】
また、本実施形態では、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａを、それらの鉄芯４ｃ〜６ｃの中心が前後方向の互いに同じ位置に位置するように配置しているが、図２や図１２などを用いて説明した第１〜第４の電機子磁極、第１および第２のコア７ａ，８ａの位置関係が成立するのであれば、鉄芯４ｃ〜６ｃの中心が互いにずれていてもよい。このことは、第１および第２のコア７ａ，８ａの位置関係についても同様であり、第１および第２のコア７ａ，８ａを、本実施形態のようにそれらの中心が所定のピッチＰの半ピッチＰ／２分、互いにずれるように配置せずに、例えば、前後方向の同じ位置に位置するように配置してもよい。さらに、本実施形態では、第１〜第３の電機子４ａ〜６ａ、第１および第２のコア７ａ，８ａを前後方向に等間隔で配置しているが、不等間隔で配置してもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、第１および第２のコア７ａ，８ａを鋼板で構成しているが、他の軟磁性体で構成してもよい。さらに、本実施形態では、本発明における第１および第２の制御装置や制御装置として、第１および第２のＰＤＵ１１，１２や、ＥＣＵ１３、第２ＰＤＵ１７を用いているが、マイクロコンピュータと電気回路の組み合わせで構成してもよい。また、本実施形態では、リニアモータ１、３１に電力を供給する電源として、バッテリ１４を用いているが、電力を供給可能なものであれば、例えば、キャパシタや、交流電源の電力を整流回路で直流に変換し、供給するような電源を用いてもよい。さらに、本実施形態は、車輪８ａ，８ｂを有する搬送装置や車両に本発明を適用した例であるが、本発明はこれに限らず、例えば、工作機械やベルトコンベアなどに適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１実施形態によるリニアモータを概略的に示す正面図である。
【図２】図１のリニアモータの一部を概略的に示す平面図である。
【図３】図１のリニアモータの動作を説明するための図である。
【図４】図３の続きの動作を説明するための図である。
【図５】図１のリニアモータの作動中に構成される磁気回路を示す図である。
【図６】第１駆動力、第２駆動力および可動部推力の関係を模式的に示す図である。
【図７】図１のリニアモータにおける可動部速度、第１および第２の移動磁界速度の関係の一例を示す速度共線図である。
【図８】図１のリニアモータにおける可動部速度、第１および第２の移動磁界速度の関係の一例を、可動部の停止中について示す速度共線図である。
【図９】図１のリニアモータにおける可動部速度、第１および第２の移動磁界速度の関係の一例を、始動時について示す速度共線図である。
【図１０】第１実施形態の変形例によるリニアモータを概略的に示す正面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるリニアモータを概略的に示す正面図である。
【図１２】図１１のリニアモータの一部を概略的に示す平面図である。
【図１３】図１１のリニアモータにおけるコア相対速度、第１および第２の移動磁界相対速度の関係の一例を示す速度共線図である。
【図１４】図１１のリニアモータにおけるコア相対速度、第１および第２の移動磁界相対速度の関係の一例を、可動部の停止中について示す速度共線図である。
【図１５】図１１のリニアモータにおけるコア相対速度、第１および第２の移動磁界相対速度の関係の一例を、始動時について示す速度共線図である。
【図１６】第２実施形態の変形例によるリニアモータを概略的に示す正面図である。
【図１７】通常のリニアモータに供給される三相交流の変化特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  リニアモータ
２  ケース（不動部材）
３  可動部（可動部材）
４  第１電機子列
４ａ  第１電機子
４ｃ  コイル（界磁巻線）
５  第２電機子列
５ａ  第２電機子（第４電機子）
６  第３電機子列
６ａ  第３電機子
６ｃ  コイル（界磁巻線）
７  第１コア列（第１軟磁性体列）
７ａ  第１コア（第１軟磁性体）
８  第２コア列（第２軟磁性体列）
８ａ  第２コア（第２軟磁性体）
１１  第１ＰＤＵ（第１制御装置）
１２  第２ＰＤＵ（第２制御装置）
１３  ＥＣＵ（第１制御装置、第２制御装置、制御装置）
１６  交流電源
１７  第２ＰＤＵ（制御装置）
３１  リニアモータ
３２  可動部（可動部材）
ＴＲ  軌道（不動部材）
【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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