(57)【要約】  三相交流電流を移動子のコイルに通電した際に、各相により発生する推力の均一化を図って推力変動を可及的に小さくすることが可能なリニア同期モータを提供するものであり、Ｎ極及びＳ極が直線状に交互に配列された固定子マグネット(4)と、この固定子マグネット(4)と対向すると共に、三相交流電流の通電に伴って移動磁界を発生させ、前記固定子マグネット(4)に対して推力を及ぼす移動子(5)とから構成され、前記移動子(5)は、前記交流電流の相数の自然数倍となる数の歯(52)が配列されたコア部材(50)と、各歯(52)に対して巻かれると共に前記交流電流のいずれかの相が通電されるコイル(51)とから構成されており、前記コア部材(50)に具備された複数の歯(52)のうち、当該コア部材(50)の両端の歯(52)に巻回したコイル(51)に通電される交流電流のｕ相、ｗ相に対応した歯(52)の先端は、残余のｖ相の歯(52)の先端よりも前記固定子マグネット(4)に向けて突出している。
2007040009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ極及びＳ極が直線状に交互に配列されて界磁を発生させる第１の部材(4)と、この第１の部材(4)と間隙を保って対向すると共に、複数相の交流電流の通電に伴って前記磁極の配列方向に沿った移動磁界を発生させ、前記第１の部材(4)に対して推力を及ぼす第２の部材(5)と、から構成されるリニア同期モータにおいて、
前記第２の部材(5)は、前記交流電流の相数の自然数倍となる本数の歯(52)が配列されたコア部材(50)と、このコア部材(50)の各歯(52)に対して巻かれると共に前記交流電流のいずれかの相が通電されるコイル(51)とからなり、
前記コア部材(50)に具備された複数の歯(52)のうち、当該コア部材(50)の両端の歯(52)に巻回したコイル(51)に通電される交流電流の相に対応した歯(52)の少なくとも１本の先端は、残余の歯(52)の先端よりも前記第１部材(4)に向けて突出していることを特徴とするリニア同期モータ。
【請求項２】
前記交流電流はｕ相、ｖ相及びｗ相からなる三相交流であり、前記コア部材(50)の一端の歯(52)に巻回したコイル(51)にはｕ相が、他端の歯(52)に巻回したコイル(51)にはｗ相が通電され、ｖ相のコイル(51)が巻回された歯(52)の先端はｕ相及びｗ相のコイル(51)が巻回された歯(52)の先端よりも前記第１の部材(4)から離間していることを特徴とする請求項１記載のリニア同期モータ。
【請求項３】
長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配列された固定子マグネット(4)を有する軌道レール(1)と、この軌道レール(1)に沿って往復動自在なスライダ(3a,3b)と、前記軌道レール(1)の固定子マグネット(4)と間隙を保った状態で前記スライダ(3a,3b)に搭載されると共に、複数相の交流電流の通電に伴って前記軌道レール(1)の長手方向に沿った移動磁界を発生させ、前記軌道レール(1)に対して推力を及ぼす移動子(5)と、から構成されるリニアモータアクチュエータにおいて、
前記移動子(5)は、前記交流電流の相数の自然数倍となる数の歯(52)が配列されたコア部材(50)と、このコア部材(50)の各歯(52)に対して巻かれると共に前記交流電流のいずれかの相が通電されるコイル(51)とからなり、
前記コア部材(50)に具備された複数の歯(52)のうち、当該コア部材(50)の両端の歯(52)に巻回したコイル(51)に通電される交流電流の相に対応した歯(52)の先端は、残余の歯(52)の先端よりも前記固定子マグネット(4)に向けて突出していることを特徴とするリニアモータアクチュエータ。
【請求項４】
前記固定子マグネット(4)を構成する各磁極は、軌道レール(1)の長手方向に対して傾斜配置されていることを特徴とする請求項３記載のリニアモータアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば一般搬送機械や工作機械等の直線案内部に駆動手段として利用され、直線的に案内される可動体に対して推力やブレーキ力を与えるリニアモータにかかり、詳細には、コア部材に巻回したコイルに対して交流電流を通電し、前記コア部材とマグネットとの間に生じる磁気吸引力を推力として利用するリニア同期モータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般搬送機械や工作機械において、テーブル等の可動体を直線的に往復動させる手段としては、推力発生源としてリニアモータを用いた所謂リニアモータアクチュエータが知られている。最も一般的なリニアモータアクチュエータとしては、ベッドやコラム等の固定部上に一対のリニアガイドを用いて前記可動体を往復動自在に支承すると共に、リニアモータを構成する固定子及び可動子を互いに対向するようにして固定部及び可動体に夫々取り付けたものが知られている（特開平１０−２９０５６０号公報等）。具体的には、前記固定部に対してリニアガイドの軌道レールを配設すると共に該軌道レールと平行にリニアモータの固定子を取り付ける一方、前記可動体にはリニアガイドのスライダ及びリニアモータの移動子を取り付け、可動体側のスライダを軌道レールに組み付けることによって前記可動体を固定部上で往復動自在に支承すると共に、固定部側の固定子と可動体側の移動子とを互いに対向させるようにしている。【０００３】
リニアモータとしてはその駆動方式の違いにより種々のタイプが存在するが、代表的なものとしては、コイルに対して複数相の交流電流を通電して使用する所謂リニア同期モータがある（特開２００３−０７０２２６号公報、特開平８−２０５５１４号公報等）。このリニア同期モータは、Ｎ極及びＳ極が直線状に交互に配列されて界磁を発生させる固定子マグネットと、前記交流電流の通電によって固定子マグネットの磁極の配列方向に沿った移動磁界を発生させる移動子とから構成されており、移動子が発生させる移動磁界と固定子マグネットが発生させる界磁との間に磁気吸引力または磁気反発力が生じ、これによって移動子と固定子マグネットとを相対的に移動させる推力が発生するようになっている。【０００４】
前記移動子は鉄等の強磁性体から形成されたコア部材を具備するタイプと具備しないタイプとが存在するが、発生推力の点では前者のタイプが有利である。かかるコア部材には前記交流電流の相数の自然数倍となる数の歯が前記固定子マグネットと対向するように設けられている。これらの歯には前記コイルが巻回されており、コイルに通電すると各歯が電磁石となり、前記固定子マグネットを構成する各磁極との間に磁気吸引力又は磁気反発力が生じる。例えば三相交流電流は位相が１２０度ずつ異なるｕ相、ｖ相、ｗ相の３つの交番電流から形成されているので、前記コア部材の一端の歯にはｕ相、次の歯にはｖ相、更に次の歯にはｗ相というように、一連の歯に巻回されたコイルに対して位相が１２０度ずつ異なる交番電流を順次通電していくと、あたかもコア部材の一端に位置する歯から他端に位置する歯に向けて磁界が移動しているかのような現象を生じる。これが前述した移動磁界であり、この移動磁界と固定子マグネットとの協働によって移動子と固定子マグネットとの間に推力が作用する。
【特許文献１】特開平１０−２９０５６０号公報
【特許文献２】特開２００３−０７０２２６号公報
【特許文献３】特開平８−２０５５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、コア部材の歯と固定子マグネットの磁極との間に作用する磁気吸引力の大きさは、かかる歯を通る磁束密度によって異なったものとなり、磁束密度が高いほど前記磁気吸引力は大きくなる。従って、本来はコア部材の各歯を通る磁束密度が均等であれば、位相の異なるｕ相、ｖ相、ｗ相の交番電流を一連の歯に対して通電した際に、均一な推力が生じる筈である。【０００６】
しかし、コア部材の両端に位置している２本の歯については、夫々の片側にのみ別の歯が隣接しており、両側に別の歯が隣接していないことから、これら２本の歯を通る磁束密度はこれら以外の歯を通る磁束密度よりも低くなる傾向にある。従って、三相交流電流を構成するｕ相、ｖ相、ｗ相のうち、ｕ相をコア部材の一端の歯に、ｗ相をコア部材の他端の歯に対応させた場合、前述の如く各歯に巻回したコイルに対して三相を通電して推力を発生させると、ｖ相に起因して発生する推力がｕ相及びｗ相に起因して発生する推力よりも若干強くなり、推力に周期的なバラツキが発生してしまうといった問題点があった。【０００７】
また、コア部材の両端に位置する２本の歯を通る磁束密度がこれら以外の歯を通る磁束密度よりも低いことから、強磁性体からなるコア部材を固定子マグネットに対して移動させた際に、コギング・トルクが局所的に変動してしまい、これによっても移動子と固定子マグネットとの間の推力が変動してしまうといった問題点もあった。【０００８】
従来はこのような推力変動の問題点に対し、歯の配列ピッチの変更、歯厚さ又は歯幅の変更などによって対応を図ってきたが、これらの対策はコイルを収容するスロット空間（互いに隣接する２歯の間の空間）の減少等につながり、コイルの巻数の減少から大幅な推力の低下を招き易いといった問題点もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、複数の相から構成される交流電流を移動子のコイルに通電した際に、各相により発生する推力の均一化を図り、それにより推力変動を可及的に小さくすることが可能なリニア同期モータを提供することにある。【００１０】
前記目的を達成する本発明のリニア同期モータは、Ｎ極及びＳ極が直線状に交互に配列されて界磁を発生させる第１の部材と、この第１の部材と間隙を保って対向すると共に、複数相の交流電流の通電に伴って前記磁極の配列方向に沿った移動磁界を発生させ、前記第１の部材に対して推力を及ぼす第２の部材と、から構成されている。また、前記第２の部材は、前記交流電流の相数の自然数倍となる数の歯が配列されたコア部材と、このコア部材の各歯に対して巻かれると共に前記交流電流のいずれかの相が通電されるコイルとから構成されている。前記コア部材に具備された複数の歯のうち、当該コア部材の両端の歯に巻回したコイルに通電される交流電流の相に対応した歯の少なくとも１本の先端は、残余の歯の先端よりも前記第１部材に向けて突出している。【００１１】
例えば、三相交流（ｕ相、ｖ相、ｗ相）を例にとって説明すると、前記コア部材の一端の歯に巻回したコイルにはｕ相が、他端の歯に巻回したコイルにはｗ相が通電されることになる。この場合、ｖ相のコイルが巻回された歯の先端はｕ相及びｗ相のコイルが巻回された歯の先端よりも前記第１の部材から離間させ、ｕ相及びｗ相のコイルが巻回された歯の先端をｖ相のコイルが巻回された歯の先端よりも第１の部材に向けて突出させるのである。【００１２】
このように構成すると、ｕ相に対応する一乃至複数の歯、ｖ相に対応する一乃至複数の歯、ｗ相に対応する一乃至複数の歯を夫々グループとして考えた場合に、各グループの磁束密度を平均化することができる。そのため、交流電流を通電した際の推力変動を可及的に小さくすることが可能となる。また、コア部材を搭載した第２の部材を第１の部材に対して移動させた際に生じるコギング・トルクの局所的変動も抑えることができ、この点においても推力変動を可及的に小さくすることが可能となる。【００１３】
また、前記第１の部材は固定子としても、あるいは移動子としても差し支えない。第１の部材を固定子とするのであれば、第２の部材が移動子となり、また、第１の部材を移動子とするのであれば、第２の部材が固定子となる。もっとも、第２の部材はコイルを具備して移動磁界を発生させるものであるから、第２の部材を固定子とすると、コア部材及びコイル部材を固定子である第１の部材のストローク範囲にわたって設ける必要があり、第２の部材の組み立てが面倒なものとなる。従って、第２の部材の組立を容易なものにするといった観点からすれば、第１の部材を固定子とするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のリニア同期モータを適用したリニアモータアクチュエータの第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示したリニアモータアクチュエータを軌道レールの長手方向と直交する方向に沿って切断した縦断面図である。
【図３】図１に示したリニアモータアクチュエータにおけるボール無限循環路を示した平面断面図である。
【図４】図１に示したリニアモータアクチュエータに使用されているスペーサベルトを示す平面図である。
【図５】図１に示したリニアモータアクチュエータに使用されているスペーサベルトを示す側面図である。
【図６】図１に示したリニアモータアクチュエータにおける移動子及び固定子マグネットを軌道レールの長手方向に沿って切断した縦断面図である。
【図７】コア部材の各歯を通る磁束Φの様子を簡略的に示した図である。
【図８】軌道レール上における固定子マグネットの配列形態の他の例を示す平面図である。
【図９】本発明のリニア同期モータを適用したリニアモータアクチュエータの他の実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００１５】
１…軌道レール、２…可動体、３…テーブル構造体、３ａ，３ｂ…スライダ、３ｃ…結合天板、４…固定子マグネット、５…移動子、１０…固定ベース部、１１…側壁部、３０…ベアリング部、３１…天板部、５０…コア部材、５１…コイル、５２…歯
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に沿って本発明のリニア同期モータを詳細に説明する。【００１７】
図１は本発明のリニア同期モータを搭載したリニアモータアクチュエータの一例を示すものである。このリニアモータアクチュエータは、チャネル状に形成された軌道レール１と、制御対象である可動体を搭載すると共に前記軌道レール１に沿って移動自在なテーブル構造体３と、前記軌道レール１に配設された固定子マグネット４と、前記テーブル構造体３に搭載されると共に前記固定子マグネット４と相まってリニア同期モータを構成する移動子５とから構成されており、前記テーブル構造体３に搭載された移動子５のコイルを励磁することによって該テーブル構造体３を軌道レール１に沿って推進し、所定の位置に停止させることができるように構成されている。【００１８】
前記軌道レール１は図示外のボルトによってベッド等の固定部に取り付けられる固定ベース部１０を有すると共に、この固定ベース部１０から立ち上がった一対の側壁部１１，１１を有し、これら固定ベース部１０及び側壁部１１によって囲まれた空間が凹溝状の案内通路１２となっている。前記テーブル構造体３はこの案内通路１２に沿って往復動する。また、案内通路１２に面した各側壁部１１の内側面には上下に２条のボールの転動溝１３が形成されており、このボール転動溝１３は軌道レール１の長手方向に沿って形成されている。【００１９】
一方、前記テーブル構造体３は、前記軌道レールの案内通路内に配置されると共にこの案内通路内を自在に往復動する一対のスライダ３ａ，３ｂと、これらスライダ３ａ，３ｂを所定の間隔をおいて相互に連結する結合天板３ｃとから構成されている。かかる結合天板３ｃは長辺を軌道レール１の長手方向に合致させた略長方形状に形成されており、長手方向の両端部には軌道レール１の案内通路１２内に位置しているスライダ３ａ，３ｂが夫々固定される一方、結合天板３ｃそれ自体は前記スライダ３ａ，３ｂに搭載されて軌道レール１の案内通路１２の外側に位置している。また、前記結合天板３ｃに固定された一対のスライダ３ａ，３ｂの間には前記移動子５が設けられており、かかる移動子５は結合天板３ｃから吊り下げられて軌道レール１の案内通路１２内に位置している。【００２０】
図２は前記軌道レール１及びスライダ３ａ，３ｂの断面図を示すものである。前記スライダ３ａ，３ｂは略矩形状に形成されて、軌道レール１の案内通路１２内に配置されているが、少なくとも一部が軌道レール１の案内通路１２から外部へ突出しており、軌道レール１の側壁部１１の上端よりも上方に位置する頂面には前記結合天板３ｃの取付面３３が形成されている。このスライダ３ａ，３ｂはボール６が循環する無限循環路を左右二列ずつ、計四列備えており、各無限循環路が軌道レール１の側壁部１１に形成されたボール転動溝１３に対応している。【００２１】
図３は前記スライダのボール無限循環路を示す平面図である。前記スライダ３ａ，３ｂは、金属製ブロックからなるベアリングレース３４と、前記スライダ３の移動方向に関してベアリングレース３４の前後両端面に固定される一対の合成樹脂製エンドキャップ３５とから構成されている。各無限循環路は、前記ベアリングレース３４の外側面に形成された負荷転動溝３６と、この負荷転動溝３６と平行にベアリングレース３４に形成されたボール戻し孔３７と、前記エンドキャップ３５に形成されたＵ字状の方向転換路３８とから構成されており、多数のボール６が荷重を負荷しながら軌道レール１のボール転動溝１３とベアリングレース３４の負荷転動溝３６との間を転動するように構成されている。また、負荷転動溝３６を転走し終えたボール６は一方のエンドキャップ３５の方向転換路３８に進入して荷重から解放された後、無負荷状態でボール戻し孔３７を転動し、更に他方のエンドキャップ３５の方向転換路３８を転動することにより、再度ベアリングレース３４の負荷転動溝３６へ循環するようになっている。尚、ボール戻し孔３７を無負荷状態のボール６が転動すると、かかるボール戻し孔３７の内周面とボール６とが接触し、騒音が発生してしまうことから、ボール戻し孔３７の内周面は合成樹脂によって被覆されている。【００２２】
上記ボール６は、図４及び図５に示すように、合成樹脂から形成された可撓性のスペーサベルト７に所定の間隔で配置されており、このスペーサベルト７と共にスライダ３ａ，３ｂの各無限循環路に組み込まれる。このスペーサベルト７には互いに隣接するボール同士を離隔させるようにして間座部７０が設けられており、これらボール６が無限循環路内を循環しながら互いに接触するのを防止している。また、前後する一対の間座部７０の間にはボール６の収容孔が形成され、そこにボール６が収容されている。これにより、スライダ３ａ，３ｂが軌道レール１の案内通路１２内を高速で移動しても、無限循環路内におけるボール同士の接触音が生じないことから、スライダ３ａ，３ｂの高速移動に伴う騒音の発生を抑えることができる他、無限循環路内におけるボール６の蛇行が防止され、軌道レール１に対するスライダ３ａ，３ｂの円滑な移動、ひいてはテーブル構造体３の円滑な移動が確保されている。【００２３】
このように構成されたスライダ３ａ，３ｂは、ボール６を介して前記軌道レール１の一対の側壁１１，１１の間に挟み込まれるようにして該軌道レール１の案内通路１２内に配置されており、ボール６が軌道レール１のボール転動溝１３を転動することで、かかる軌道レール１の長手方向に沿って自在に往復動することができるようになっている。このとき、軌道レール１は案内通路１２を取り囲むようにしてチャネル状に形成されていることから極めて剛性が高く、また、前記テーブル構造体３も一対のスライダ３ａ，３ｂによって案内されていることから軌道レール１に対して高い剛性を備えており、かかるテーブル構造体３を軌道レール１に沿って高精度に往復動させることができるものである。【００２４】
次に、リニア同期モータを構成する固定子マグネット及び移動子について説明する。【００２５】
前記固定子マグネット４は、図１に示されるように、軌道レール１の固定ベース１０上に配設され、前記スライダ３ａ，３ｂが往復動する案内通路１２に面している。すなわち、かかる固定ベース１０が固定子マグネット４のヨークとして機能している。各固定子マグネット４は永久磁石からなり、軌道レール１の長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が所定のピッチで交互に配列されている。これら固定子マグネット４は軌道レール１の案内通路１２内におけるスライダ３ａ，３ｂの移動方向と平行に配列されている必要があり、このことから軌道レール１の固定ベース１０上にはボール転動溝１３と平行に凹溝１４が形成され、前記界磁マグネット４はこの凹溝１４に嵌まり込むようにして軌道レール１に固定されている。【００２６】
一方、図６は、テーブル構造体に取り付けられた移動子５と前記固定子マグネット４との位置関係を軌道レール１の長手方向に沿って示した縦断面図である。かかる移動子５は、前記結合天板３ｃ対してボルト３９で固定されるコア部材５０と、このコア部材５０に巻き回されたコイル５１とから構成されている。前記コア部材５０には軌道レール１の長手方向に沿って所定のピッチで複数のスロットが形成されており、全体として櫛歯状に形成されている。この電機子コア５０には前後にスロットが形成された歯５２が１２本形成されており、前記コイル５１は各スロットを埋めるようにしてコア部材５０の各歯５２に巻き回されている。これら１２本の歯５２に対し、前記コイル５１は（ｕ1，u２，u3，u4）、（ｖ1，ｖ2，ｖ3，ｖ4）、（ｗ1，ｗ2，ｗ3，ｗ4）の３相に巻かれており、これら３相のコイル５１に対して三相交流のｕ相、ｖ相、ｗ相の各電流を通電して励磁することにより、移動子５と固定子マグネット４との間に吸引磁力及び反発磁力が発生し、前記移動子５を搭載したテーブル構造体３に対して軌道レール１の長手方向に沿った推力又はブレーキ力を作用させることができるようになっている。尚、各歯５２はその幅及び厚さは等しく形成されている。【００２７】
３相に巻かれたコイル５１に対する印加電流は軌道レール１の外側に取り付けられた位置検出装置８の検出信号に基づいて決定される（図２参照）。軌道レール１の側壁部１１の外側面には所定のピッチでラダーパターンが繰り返し描かれたリニアスケール８０が固定される一方、テーブル構造体３の結合天板３ｃには前記リニアスケール８０のラダーパターンを光学的に読み取るエンコーダ８１が固定されている。可変周波数電源を制御するコントローラは、かかるエンコーダ８１の出力信号に基づいてスライダ３の現在位置、現在速度を把握し、目標位置と現在位置との差、設定速度と現在速度との差に応じて三相交流の周波数を変化させながら各相のコイル５１に対して交流電流を供給する。【００２８】
図６に示されるように、前記コア部材５０に具備された１２本の歯５２のうち、ｖ相のコイルが巻かれた４本の歯（以下、「ｖ相の歯」という）はｕ相及びｗ相のコイルが巻かれた歯（以下、それぞれを「ｕ相の歯」、「ｗ相の歯」という）よりも僅かに短く形成され、ｖ相の歯はｕ相の歯及びｗ相の歯よりも固定子マグネットから離間している。逆の表現をすれば、ｕ相の歯及びｗ相の歯はｖ相の歯よりも固定子マグネット４に向けて突出しているのである。【００２９】
このようにコア部材５０のｖ相の歯のみを僅かに短く形成した理由は、各歯を通る磁束密度の差異を考慮し、それぞれ４本ずつからなるｕ相の歯のグループとｖ相の歯のグループとｗ相の歯のグループとでこれらの歯を通る磁束密度を略均等にするためである。図７はコア部材５０の各歯５２を通る磁束Φの様子を矢線で簡略的に図示したものである。説明の便宜上、ｕ相の歯、ｖ相の歯、ｗ相の歯は夫々２本ずつとし、コア部材５０には６本の歯が形成されていると仮定する。コア部材５０の両端に位置する２本の歯（ｕ1，ｗ2）を除き、それ以外の４本の歯（ｖ1，ｗ1，ｕ2，ｖ2）は各々の両隣に別の歯が設けられていることから、例えばｗ１相の歯を通る磁束Φは両隣のｖ１相及びｕ２相の歯を通ることができる。しかし、ｕ１相の歯に隣接するのはｖ１相の歯のみなので、ｕ１相の歯を通る磁束Φはｖ１相の歯は通るものの、図中に破線で示す領域については通り難くなっている。このことはｗ２相の歯についても同じである。すなわち、コア部材５０に存在する６歯のうち、両端に位置する２本の歯（ｕ1，ｗ2）は残余の４本の歯（ｖ1，ｗ1，ｕ2，ｖ2）よりも通過する磁束Φの本数が少ないのである。【００３０】
このため、ｕ相の２本の歯（ｕ1，ｕ2）に巻かれたコイルを励磁した場合と、ｖ相の２本の歯（ｖ1，ｖ2）に巻かれたコイルを励磁した場合とを比較すると、後者の方が固定子マグネット４との間で生じる磁気吸引力が強いものとなってしまう。ｗ相の２本の歯（ｗ1，ｗ2）に巻かれたコイルを励磁した場合と、ｖ相の２本の歯（ｖ1，ｖ2）に巻かれたコイルを励磁した場合とを比較しても同じである。このことから、移動子５が発生する推力はｖ相の周期に応じた変動、すなわちリップルを含む結果となってしまう。【００３１】
また、コイルに対して通電を行っていない状態においても、コア部材５０は強磁性体であることから、かかるコア部材５０に具備された各歯と固定子マグネット４との間には磁気吸引力が作用しており、コア部材５０が固定子マグネット４の配列方向に移動すると、かかる固定子マグネット４の配列ピッチとコア部材５０の歯の配列ピッチとの相関による磁気吸引力の変動が生じる。これが所謂コギング・トルクである。前述のように、ｕ相の歯（ｕ1，ｕ2）全部とｗ相の歯（ｗ1，ｗ2）全部とを比較すると、両者は同程度の数の磁束Φが通過していると考えられるが、ｖ相の歯（ｖ1，ｖ2）はｕ相の歯（ｕ1，ｕ2）及びｗ相の歯（ｗ1，ｗ2）よりも多くの磁束Φが通過していることから、前記コギング・トルクもｖ相の歯の存在に起因した変動を含んでいることになる。従って、このコギング・トルクの変動によっても移動子５の推力が周期的に変動することになる。【００３２】
しかし、磁束Φの通り易いｖ相の歯をｕ相及びｗ相の歯よりも固定子マグネット４から遠ざければ、その分だけ磁束Φがｖ相の歯を通り難くなり、各相の歯をグループとして考えた場合に、ｕ相の歯（ｕ1，ｕ2）、ｖ相の歯（ｖ1，ｖ2）、ｗ相の歯（ｗ1，ｗ2）の夫々を通る磁束Φの数を略均一にすることができ、ｖ相の周期に応じた推力変動及びコギング・トルクの変動を可及的に抑え込むことが可能となるのである。【００３３】
例えば、図７において、コア部材５０の両端に位置する２本の歯（ｕ1，ｗ2）の夫々を通る磁束の本数をΦ１、その他の４本の歯（ｖ1，ｗ1，ｕ2，ｖ2）の夫々を通過する磁束の本数をΦ０とすると、前述の説明から明らかな通りΦ１＜Φ０である。従って、ｕ相の歯（ｕ1，ｕ2）を通過する磁束の総本数はΦ０＋Φ１、ｗ相の歯（ｖ1，ｖ2）を通過する磁束の総本数もΦ０＋Φ１であるが、ｖ相の歯（ｖ1，ｖ2）を通過する磁束の総本数はΦ０＋Φ０（＞Φ０＋Φ１）である。ここで、ｖ相の歯をｕ相及びｗ相の歯よりも固定子マグネット４から遠ざけ、ｖ相の個々の歯を通過する磁束の本数をΦ２（Φ０＞Φ２＞Φ１）に調整すれば、ｖ相の歯（ｖ1，ｖ2）を通過する磁束の総本数はΦ２＋Φ２となる。少なくとも、Φ０＋Φ０＞Φ２＋Φ２であるから、ｖ相の歯の長さとｕ相及びｗ相の歯の長さの差異を調整することにより、Φ２＋Φ２≒Φ０＋Φ１とすることが可能であり、そのようなｖ相の歯の長さを見出すことにより、ｕ相の歯（ｕ1，ｕ2）を通過する磁束の総本数、ｗ相の歯（ｖ1，ｖ2）を通過する磁束の総本数、ｖ相の歯（ｖ1，ｖ2）を通過する磁束の総本数を略等しくし、ｖ相の周期に応じた推力変動及びコギング・トルクの変動を抑え込むことができるのである。【００３４】
コア部材５０の各歯を通過する磁束の本数は、各歯の幅及び厚さ、先端形状、スロットの間隔等に影響されることから、具体的なｖ相の歯（ｖ1，ｖ2）の長さは実験によって経験的に求めることが必要とされるが、ｕ相、ｖ相、ｗ相の総ての歯が同じ条件の下で形成されているのであれば、少なくともｖ相の歯をｕ相及びｗ相の歯よりも固定子マグネット４から遠ざける必要がある。換言すれば、ｕ相及びｗ相の歯がｖ相の歯よりも固定子マグネット４に近接している必要がある。【００３５】
ｖ相の歯をｕ相及びｗ相の歯よりも短くする場合、あるいはｕ相及びｗ相の歯をｖ相の歯よりも長くする場合、いずれの場合であっても、各相に属する総ての歯について適用する必要はない。前述の通り、各相の歯を通過する磁束の総本数が略等しくなれば、ｖ相の周期に応じた推力変動を抑え込むことができ、例えば、ｖ相の特定の歯のみを短くし、あるいはｕ相及びｗ相の特定の歯のみを長く形成するようにしても磁束の総本数の調整を行い得るからである。【００３６】
尚、図７はコア部材５０に６本の歯が形成されている場合について説明したが、図６の如く歯５２が１２本形成されている場合も同様に考えることができ、ｖ相の歯をｕ相の歯及びｗ相の歯よりも固定子マグネット４から離間させることによって、ｖ相の周期に応じた推力変動及びコギング・トルクの変動を抑え込むことができるのである。【００３７】
また、前述の説明は三相の交流電流を移動子５の各コイルに通電する例について説明したが、本発明は三相に限らず、複数相（ｘ1，ｘ2，…，ｘn）の交流電流を用いるリニアモータに対して広く適用することができるものである。その場合、移動子のコア部材は交流電流の相数ｎの自然数倍の本数の歯を備えたものとなる。そして、コア部材の両端に位置する２本の歯に対応した交流電流の相をｘ１及びｘｎとすると、それ以外の相（ｘ2，ｘ3，…，ｘn-1）に対応した歯の先端は、前記２本の歯の先端よりも固定子マグネットから離間させることになり、それによって推力変動及びコギング・トルクの変動を抑え込むことが可能となる。但し、交流電流の相数が増加するにつれ、歯の長さの差異は小さくなると考えられる。コア部材に具備された歯の総本数が増えるにつれ、コア部材の両端に位置する２本の歯が磁束の総本数に及ぼす影響が小さくなると考えられるからである。【００３８】
図８は軌道レール１の固定ベース１０上における固定子マグネット４の配列の他の例を示すものである。図１に示した例では固定子マグネット４のＮ極及びＳ極を軌道レール１の長手方向に沿って単純に交互に配列しており、これらＮ極とＳ極の境界は軌道レール１の幅方向（図２における紙面左右方向）と平行であった。しかし、図８に示す例では、固定子マグネット４のＮ極及びＳ極を平行四辺形として形成し、これらＮ極及びＳ極の境界が軌道レール１の幅方向に対して傾斜するように構成した。すなわちコア部材５０の歯５２が軌道レール１の長手方向へ進行する際、この歯５２に対向する固定子マグネット４の磁極が突然にＮ極からＳ極へ、あるいはＳ極からＮ極へ変化するのではなく、徐々に変化するように構成されている。このように、各磁極の境界が軌道レール１の幅方向に対して傾斜している場合の方が、固定子マグネット４の配列ピッチとコア部材５０の歯の配列ピッチとの相関による磁気吸引力の変動、すなわちコギング・トルクの変動を小さくすることが可能であり、移動子５の推力のリップルを小さくすることができる。【００３９】
図１に示したリニアモータアクチュエータでは、チャネル状の軌道レールに設けられた案内通路内において、前後する一対のスライダ３ａ，３ｂの間にリニア同期モータの移動子が取り付けられていたが、本発明のリニアモータの利用態様はこれに限定されるものではない。図９は本発明のリニア同期モータを利用して構成したリニアモータアクチュエータの別の態様を示すものである。このリニアモータアクチュエータは、機械装置のベッド等の固定部１０７上に取り付けられるベース部１０６と、このベース部１０６上に互いに並行に配設される２軸の直線案内装置１０４と、これら直線案内装置１０４によってベース部上に移動自在に設けられた可動テーブル１０３と、前記ベース部１０７と可動テーブル１０３との間に設けられたリニア同期モータ１００とから構成されている。前記直線案内装置１０４は、ベース部１０６に固定された軌道レール１０８と、前記可動テーブル１０３に固定されると共に前記軌道レール１０８に沿って往復動自在なスライド部材１０５とから構成されている。前記リニア同期モータ１００は移動子１０１及び固定子マグネット１０２とから構成されており、固定子マグネット１０２は可動テーブル１０３の移動方向に沿ってベース部１０６上に配列される一方、移動子１０１は固定子マグネット１０２と間隙を保つようにして前記可動テーブル１０３に吊り下げられている。移動子１０１の構造は図６に示した移動子５の構造と全く同じである。【００４０】
このような構造のリニアモータアクチュエータにおいても、移動子１０１のコア部材における歯の長さを前述した本発明の如く調整することによって、交流電流のｖ相の周期に応じた推力変動及びコギング・トルクの変動を可及的に抑え込むことが可能となる。
【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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【国際調査報告】
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