【手続補正書】
【提出日】平成20年7月15日(2008.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  リニアモータの磁気回路の組み立て方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  磁気回路を構成する少なくとも一対の磁石列が磁気空隙を介して対向配置され、前記磁気空隙内においてコイルを前記磁石列に対して相対移動可能に設けてなるリニアモータの磁気回路の組み立て方法であって、
前記磁気回路は、非磁性材料によって形成されたベースの底部から立設する複数の突起部同士が空隙を介して対向する位置にヨーク及び永久磁石を配設して構成され、
前記ヨークは、強磁性材料によって平板状に形成されると共に前記相対移動方向に沿って分割された複数の短尺プレートから構成され、
前記一対の磁石列は磁気空隙を介して対向配置された第１の磁石列及び第２の磁石列から構成され、
前記短尺プレート上に厚さ方向に着磁した複数の主磁石を長手方向に間隔を置いて交互に異極が現れるよう配置すると共に、隣接する前記主磁石間に長手方向に着磁した補磁用磁石を前記主磁石を挟んで同極同士が対向するように周期的に嵌装して磁石付短尺プレートを形成し、前記磁石付短尺プレートを前記相対移動方向に沿って前記ベースの一方の突起部に必要数配設することにより連続する前記第１の磁石列を形成し、
前記短尺プレート上に前記第１の磁石列と同じ構成の主磁石及び補磁用磁石を配置した磁石付短尺プレートを形成し、前記磁石付短尺プレートを前記相対移動方向に沿って前記ベースの他方の突起部に必要数配設することにより連続すると共に前記第１の磁石列と磁気空隙を介して対向する磁極の極性が逆の前記第２の磁石列を形成することを特徴とするリニアモータの磁気回路の組み立て方法。
【請求項２】  請求項１に記載のリニアモータの磁気回路の組み立て方法において、前記短尺プレート上に少なくとも２個の主磁石及び少なくとも２個の補磁用磁石を配置することを特徴とするリニアモータの磁気回路の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置、測定装置等の超精密機器等の駆動機構として利用されるリニアモータの磁気回路の組み立て方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来１０ｃｍ乃至１００ｃｍといった長いストロークの範囲内で物体の位置決めを行うための駆動装置としては、例えば、特公昭58-49100号および実開昭63-93783号公報に開示されているような可動コイル型リニアモータが多用されている。このリニアモータは、厚さ方向に着磁した複数の永久磁石を着磁方向が異なるように対向させて配置し、対向する永久磁石間（または永久磁石とヨークの間）に形成された磁気空隙内に、磁束と直角方向に運動する可動コイル組み立て体を配設した構造を有する。
【０００３】
このようなリニアモータでは、磁気回路部にセンターヨークがなく、しかも磁気空隙内で磁束が複数個の閉ループを構成し、磁路の一部に磁束が集中しないようになっているので、長いストロークの全域に亘って一様な磁束密度を発生させることができる。
【０００４】
このような従来のリニアモータの一例の概略断面図を図１６に示す。なお、図１６は磁石を固定とし、コイルを可動としたが、磁石を可動とし、コイルを固定としても作用は同じである。
図において１はヨークであり、軟鉄のような強磁性材料により例えば平板状に形成する。２は永久磁石であり、厚さ方向に着磁し、表面にＮＳ磁極が交互に出現するようにヨーク１の長手方向に配設する。上記のように、永久磁石２を配設した２組のヨーク１を、永久磁石２の異極が対向するように磁気空隙３を介して配設する。ヨーク１および永久磁石２から磁気回路が構成される。４は支持板であり、前記磁気空隙３を確保するためにヨーク１の長手方向両端部に配設する。なお支持板４は前記ヨーク１と同様の強磁性材料によって形成することが好ましい。
【０００５】
次に５はコイルであり、前記磁気空隙３における磁束と巻線方向が直交するような偏平の多相コイルによって形成する。すなわち複数個のコイルを永久磁石２の配設方向に若干量宛てずらせて配設し、磁極の方向を磁界検出素子等の手段（図示せず）を介して検出し、電流を流すべきコイルおよびその方向を切換え得るように形成する。なお上記コイル５は可動子(図示せず)に配設されたホルダ(図示せず)に一体に支持される。
【０００６】
以上の構成により、コイル５に電流を流すと、コイル５はフレミングの左手の法則により、ヨーク１の長手方向の駆動力を受けるから、コイル５を一体に支持してなる可動子(図示せず)はヨーク１の長手方向に移動する。次にコイル５に前記と逆方向の電流を流すと、コイル５には前記と逆方向の駆動力が作用するから、可動子は前記と逆方向に移動する。従ってコイル５への通電およびその電流の方向を選択することにより、可動子を所定位置に移動させることができる。
【０００７】
ここで磁気空隙３のコイル５移動方向の磁束密度分布について説明する。
一般に回転子側が永久磁石界磁であり、外側が固定電機子であるモータにおいては、常に回転子の磁束と電機子起磁力の関係を垂直に保持するためには、適切な制御回路によって正弦波電機子電流の確立と正弦波の空隙磁束分布を形成することが必要であるとされている。このように構成することにより、モータが発生するトルクは、電機子電流と磁束密度の各々最大値の積にのみ依存し、回転子の基準軸からの変位角には無関係なトルクが発生する。すなわち上記変位角によるトルクリップルの発生を防止できる。
【０００８】
一方、リニアモータは上記回転子および電機子の直径を無限大に形成したものであり、トルクを推力に置きかえれば、上記の理論が当然に適用される。したがって前記図１６の、磁気空隙３のコイル５移動方向の磁束密度分布を正弦波状に形成できれば、コイル５移動位置による推力リップルを減少し、リニアリティの優れたリニアモータを得ることができる。
【０００９】
例えば実開平３−７００８２号公報にはこのような推力リップルを減少し、リニアリティの優れたリニアモータが記載されている。以下、図を参照しながらこのリニアモータについて説明する。
このリニアモータの断面図は前記図１６と同じである。図１７はこのリニアモータの永久磁石２の斜視図である。なお同一部分は前記図１６と同一の参照符号で示す。図１７においてコイル（図示せず）の移動方向、すなわち永久磁石２の配設方向と平行な端面を凹面２−１に形成する。したがって従来、直方体であった永久磁石２の幅（図１６の紙面と直交する方向）寸法は、永久磁石２の配設方向において端部より中間部が小に形成される。原直方体の幅寸法と中間部の幅寸法との差の１／２を削減量とする。
図１８は削減量と推力および推力リップルとの関係を示す図である。この場合使用した永久磁石はフェライト磁石であり、厚さ１０．５ｍｍ、長さ（永久磁石２の配設方向の寸法）２４ｍｍ、幅３０ｍｍの直方体から、図１７に示す凹面２−１を円筒曲面に形成したものである。図1８から明らかなように削減量が増大すると、曲線ａによって示されるように推力リップルが大幅に減少する。一方削減量の増大により、曲線ｂによって示されるように推力も減少する。しかしこの場合の推力の減少率は小であり、リニアモータとしての性能には影響を及ぼさない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のリニアモータでは、永久磁石２の配設方向と平行な端面を凹面２−１に形成した。しかし、永久磁石をこのような形状にするためには、専用金型を用いて成形するのが有利であるが、このようなリニアモータに使用される永久磁石の数量はそれほど多くはなく、専用金型を製作する費用が無視できない。専用金型を用いない場合は、板状の永久磁石を切断加工等して製作するが、端面を凹面に形成するためには、さらに切削研磨加工等を要し費用が増大するという問題点がある。
【００１１】
また上記構成のリニアモータにおいては、推力を向上させて高速化するためには、例えばＲ−Ｆｅ−Ｂ（Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ等の希土類元素の１種以上）系磁石のような高性能永久磁石を使用することにより磁束量を増大させることが必要になる。
この場合、ヨークにおける磁気飽和を防止し、永久磁石の具有する磁束を最大限に活用するためにはヨークの断面積を大にする必要がある。従って、磁気回路が大型化するとともに、リニアモータ全体の重量が増大するという問題点がある。また、磁気回路を構成するヨークの組み立てに要するコストも増大するという問題点もある。一方、近年におけるこの種の装置に対する高速化、小型化、軽量化および低コスト化の要求はますます厳しくなってきており、上記従来の構成のものでは、これらの要求に応じえないという問題点がある。
【００１２】
そこで本発明の目的は、このような推力リップルが減少し、リニアリティの優れた、低コスト化、高速化、小型化、軽量化されたリニアモータの磁気回路の組み立て方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明の磁気回路の組み立て方法は、磁気回路を構成する少なくとも一対の磁石列が磁気空隙を介して対向配置され、前記磁気空隙内においてコイルを前記磁石列に対して相対移動可能に設けてなるリニアモータの磁気回路の組み立て方法であって、前記磁気回路は、非磁性材料によって形成されたベースの底部から立設する複数の突起部同士が空隙を介して対向する位置にヨーク及び永久磁石を配設して構成され、前記ヨークは、強磁性材料によって平板状に形成されると共に前記相対移動方向に沿って分割された複数の短尺プレートから構成され、前記一対の磁石列は磁気空隙を介して対向配置された第１の磁石列及び第２の磁石列から構成され、前記短尺プレート上に厚さ方向に着磁した複数の主磁石を長手方向に間隔を置いて交互に異極が現れるよう配置すると共に、隣接する前記主磁石間に長手方向に着磁した補磁用磁石を前記主磁石を挟んで同極同士が対向するように周期的に嵌装して磁石付短尺プレートを形成し、前記磁石付短尺プレートを前記相対移動方向に沿って前記ベースの一方の突起部に必要数配設することにより連続する前記第１の磁石列を形成し、前記短尺プレート上に前記第１の磁石列と同じ構成の主磁石及び補磁用磁石を配置した磁石付短尺プレートを形成し、前記磁石付短尺プレートを前記相対移動方向に沿って前記ベースの他方の突起部に必要数配設することにより連続すると共に前記第１の磁石列と磁気空隙を介して対向する磁極の極性が逆の前記第２の磁石列を形成することを特徴とする。
【００１４】
本願発明の磁気回路の組み立て方法において、前記短尺プレート上に少なくとも２個の主磁石及び少なくとも２個の補磁用磁石を配置することが好ましい。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は参考例１のリニアモータを示す要部断面図であり、図２は図１のヨーク、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。同一部分は前記図１６あるいは図１７と同一の参照符号で示す。以下、図１及び図２を参照しながら参考例１について説明する。
【００２２】
図において、１はヨークであり、例えば軟鉄のような強磁性材料により平板状に形成する。６はベースであり、例えば軟鉄のような強磁性材料により平板状に形成する。７は可動子であり、ヨーク１上に配設した支持摺動部材８上に移動可能に載置する。可動子７の下方にコイルフレーム９を配設し、コイルフレーム９が磁気空隙３内において紙面と直交する方向に移動可能に設け、コイル５が磁気空隙３の（図１の紙面の左右方向の）中央に位置するようにして、コイル５をコイルフレーム９に配設する。
そして磁化方向が厚さ方向（図１の紙面の左右方向）の永久磁石である主磁石２ａ、及び磁化方向が長手方向（図１の紙面と直交する方向）の永久磁石である補磁用磁石２ｂ（図２に示す）をヨーク１上に図２のように配設する。ヨーク１はこれら永久磁石の吸引力に耐えるよう、適切な厚さ寸法とする。
補磁用磁石２ｂの、磁化方向（図１の紙面の上下方向）寸法および厚さ（図１の紙面の左右方向）寸法は、主磁石２ａのコイル５と平行方向（図１の紙面の上下方向）寸法および厚さ寸法と同寸法とする。補磁用磁石２ｂの長手方向寸法は適用する磁気回路に応じて最適の値に設定する。
【００２３】
上記の構成により、主磁石２ａの間に配置した補磁用磁石２ｂにより閉磁気回路が形成されヨーク１における磁気飽和を防止できる。また補磁用磁石２ｂが無い場合は、主磁石２ａの長手方向の端部において図１の紙面の左右方向の磁束が不足して磁気空隙３内において長手方向の磁束密度分布が正弦波状にならないが、主磁石２ａの間に配置した補磁用磁石２ｂにより主磁石２ａの長手方向の端部において図１の紙面の左右方向の磁束が補充されて、磁気空隙３内において長手方向の磁束密度分布が正弦波状に近いものとなる。
【００２４】
続いて、磁気回路の空隙磁束密度分布について説明する。上記のように、連続する磁石列の磁気回路の長手方向の空隙磁束密度分布は周期的な略正弦波状の波形となる。この波形は磁気空隙３の（図１の紙面の左右方向の）中央において正確な正弦波波形となり、磁気空隙３の中央から遠ざかる（すなわち、左右の永久磁石に近づく）につれて正確な正弦波波形から徐々に崩れた波形となる。磁気空隙３の全ての位置において長手方向の磁束密度分布を正確な正弦波波形とすることが理想であるがそれは困難である。永久磁石により正弦波状磁束密度分布が形成される位置を磁気空隙３の中央とすることが設計上合理的である。そして、前述のようにコイル５が磁気空隙３の（図１の紙面の左右方向の）中央に位置するように配設されているので、前記コイル５の磁気空隙３の中央から遠ざかる部分の割合が小さくなり、コイル５に作用する磁束のうち、前記の正確な正弦波波形から崩れた波形の割合が小さくなり、推力リップルが減少するので好ましい。またコイル５の厚さ寸法が小さいほど、コイル５に作用する磁束の正確な正弦波の波形成分の割合が大きくなり推力リップルが減少するが、同時にコイル５に作用する磁束量が減少して推力は低下する。コイル５の厚さ寸法が大きくなるとこの反対の特性となる。このように推力リップルを減少させることと、大きな推力を得ることとはトレードオフの関係にあるので、それら両者が共にリニアモータとしての要求特性を満足するようにする必要がある。
ここでコイル５の厚さ寸法（図１の紙面の左右方向の寸法）をＬｃ、磁気空隙３の空隙寸法（図１の紙面の左右方向の寸法）をＬｇ（＝一定）とし、Ｌｃ／Ｌｇと推力リップル及び推力比との関係を図３に示す。但し推力比はＬｃ／Ｌｇ＝０．６の推力定数を１として示すものとする。
この場合使用した永久磁石はＲ−Ｆｅ−Ｂ（Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ等の希土類元素の１種以上）系磁石の一種である日立金属ＨＳ３７ＢＶであり、主磁石２ａの厚さ寸法１０．５ｍｍ、長手方向寸法２４ｍｍ、コイル５と平行方向寸法３０ｍｍであり、補磁用磁石２ｂの厚さ寸法１０．５ｍｍ、長手方向寸法１８ｍｍ、磁化方向寸法３０ｍｍである。
高精度の位置決めを必要とするリニアモータにおいては、一般には推力リップルは１０％以下が好ましいとされている。図３の実線によって示されるように、Ｌｃ／Ｌｇが０．９以下であれば、推力リップルを確実に１０％以下にすることができる。そして、Ｌｃ／Ｌｇが０．８５以下であれば、推力リップルを８％以下にすることができるのでより好ましい。さらに、Ｌｃ／Ｌｇが０．８以下であれば、推力リップルを７％以下にすることができるのでより好ましい。
一方Ｌｃ／Ｌｇの減少により、破線によって示されるように推力も減少する。この減少率はＬｃ／Ｌｇにほぼ比例して減少する。但し、推力比が０．２以下では、推力が所定の必要な大きさを得ることが出来ない。
３の実線によって示されるように、Ｌｃ／Ｌｇが０．３以上であれば、推力比を０．２以上にすることができる。
そして、Ｌｃ／Ｌｇが０．４以上であれば、推力比を０．６以上にすることができるのでより好ましい。さらに、Ｌｃ／Ｌｇが０．５以上であれば、推力比を０．８以上にすることができるのでより好ましい。
したがって前記推力リップルの減少率と推力の減少率の両方を勘案すると、推力リップルが減少するとともに、推力が減少し過ぎないようにするための寸法関係は、０．３<
Ｌｃ／Ｌｇ<
０．９であり、より好ましくは０．４<
Ｌｃ／Ｌｇ<
０．８５であり、さらに好ましくは０．５<
Ｌｃ／Ｌｇ<
０．８である。
このようにすることにより推力リップルが減少し、リニアリティの優れた高推力のリニアモータが得られる。
【００２５】
図４は参考例２のリニアモータを示す要部断面図であり、図５は図４のサイドヨーク（後述）およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。同一部分は前記図１、図２、図１６あるいは図１７と同一の参照符号で示す。以下、図４及び図５を参照しながら参考例２について説明する。
【００２６】
支持摺動部材８、コイルフレーム９およびコイル５は参考例１と同じである。
図４において、６はベースであり、例えばアルミニウム合金のような低比重の非磁性材料によって形成され、底板部６ａ上に２条の突起部６ｂを一体に設ける。ベース６はマグネシウム合金その他の軽合金、もしくはＦＲＰ等の所謂エンジニアリングプラスチック材料で形成しても良い。７は可動子であり、前記突起部６ｂ上に配設した支持摺動部材８上に移動可能に載置する。コイルフレーム９およびコイル５は参考例１と同じである。
次に１ｂはサイドヨークであり、例えば軟鉄のような強磁性材料により略Ｕ字状断面に形成する。サイドヨーク１ｂの外幅（図４の紙面の左右方向の）寸法は、サイドヨーク１ｂがベース６の突起部６ａの内側に挿入可能でサイドヨーク１ｂの外側が突起部６ａの内側に略隙間無く接するようにする。そして磁化方向が厚さ方向（図４の紙面の左右方向）の永久磁石である主磁石２ａ、及び磁化方向が長手方向（図４の紙面と直交する方向）の永久磁石である補磁用磁石２ｂを図５のように配設する。
補磁用磁石２ｂの、磁化方向（図４の紙面の上下方向）寸法および厚さ（図４の紙面の左右方向）寸法は、主磁石２ａのコイルと平行方向（図４の紙面の上下方向）寸法および厚さ寸法と同寸法とする。補磁用磁石２ｂの長手方向寸法は適用する磁気回路に応じて最適の値に設定する。
【００２７】
上記の構成により、主磁石２ａの間に配置した補磁用磁石２ｂにより閉磁気回路が形成されサイドヨーク１ｂにおける磁気飽和を防止できる。また補磁用磁石２ｂが無い場合は、主磁石２ａの長手方向の端部において図４の紙面の左右方向の磁束量が不足して磁気空隙３内において長手方向の磁束密度分布が正弦波状にならないが、主磁石２ａの間に配置した補磁用磁石２ｂにより主磁石２ａの長手方向の端部において図４の紙面の左右方向の磁束が補充されて、磁気空隙３内において長手方向の磁束密度分布が正弦波状に近いものとなる。
【００２８】
参考例１においては、ヨーク１およびベース６は例えば軟鉄のような高比重の材料により形成される。またヨーク１は永久磁石の吸引力に耐えるようにするため、厚さ寸法が磁気回路の磁路として必要な厚さ寸法よりも大きくなった。
これに対して参考例２においてはベース６は例えばアルミニウム合金のような低比重の非磁性材料によって形成される。また底板部６ａ上に２条の突起部６ｂを一体に設け、この突起部６ｂにより永久磁石の吸引力を受けるようにしたのでサイドヨーク１ｂの厚さ寸法は磁気回路の磁路として必要な厚さ寸法よりも大きくする必要は無い。したがって参考例２においては、リニアモータの重量を参考例１よりも軽量化できる。
そして参考例１と同様に寸法関係が０．３<
Ｌｃ／Ｌｇ<
０．９の範囲では、推力リップルの減少率が大きく、推力の減少率が小さいので、推力リップルが減少し、リニアリティの優れた高性能のリニアモータが得られる。
【００２９】
図６は参考例３のリニアモータを示す要部断面図であり、図７は図６のバックプレート（後述）、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。同一部分は前記図１、図２、図４、図５、図１６あるいは図１７と同一の参照符号で示す。以下、図６及び図７を参照しながら参考例３について説明する。
【００３０】
ベース６、可動子７、支持摺動部材８、コイルフレーム９およびコイル５は参考例２と同じである。
次に１５はバックプレートであり、例えば軟鉄のような強磁性材料により平板状に形成する。このバックプレート１５は磁気回路的には参考例２のサイドヨーク１ｂと同等の機能を有する。そしてバックプレート１５には、長手方向（図６の紙面と直交する方向）に２個の主磁石２ａを間隔を置いて互に異極が現れるように配設すると共に、前記２個の主磁石２ａの間及び図７のＹＵ側の主磁石２ａのさらにＹＵ側に長手方向に着磁した補磁用磁石２ｂを各々表面において同極が近接するように配設する。これら２個の主磁石２ａと２個の補磁用磁石２ｂを１つのユニットとし、長手方向に連続して配設された１以上のユニット数のこれら磁石が長磁石列を構成する。この長磁石列がバックプレート１５に配設され磁石付バックプレートが形成される。片方の突起部６ｂに配設される磁石付バックプレートの数は通常１枚であるが２枚以上でも良い。
【００３１】
前述の参考例２においては、着磁済みの永久磁石（主磁石２ａおよび補磁用磁石２ｂ）をサイドヨーク１ｂの内側に取り付ける。しかし、このような着磁済みの高性能永久磁石で主磁石と補磁用磁石とを並べて配置すると隣接する永久磁石同士の同極反発力が大きいこと、サイドヨーク１ｂの内側の空間が狭いこと、及び組み立て冶具等の使用が制限されることなどの理由から磁石をサイドヨーク１ｂの内側に固着する作業の作業性は非常に悪い。これに対して参考例３においては、ヨークであるバックプレート１５を別途に用意し、これに磁石の貼りつけ作業を行うことができるため十分な作業スペースを確保できるので冶具の使用も自由であり同極反発力が大きくても作業性は大幅に改善される。その後磁石が固着されたこのバックプレート１５を突起部６ｂに固定する。
そして参考例１と同様に、寸法関係が０．３<
Ｌｃ／Ｌｇ<
０．９の範囲では、推力リップルの減少率が大きく推力の減少率が小さいので、推力リップルが減少し、リニアリティの優れた高性能のリニアモータが得られる。また参考例２と同様に、リニアモータの重量を軽量化できる。
【００３２】
図８は本発明のリニアモータの実施の第１の形態を示す要部断面図であり、図９は図８の短尺プレート（後述）、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。同一部分は前記図１、図２、図４ないし図７、図１６あるいは図１７と同一の参照符号で示す。以下、図８及び図９を参照しながら実施の第１の形態について説明する。
【００３３】
ベース６、可動子７、支持摺動部材８、コイルフレーム９およびコイル５は参考例２と同じである。
【００３４】
次に１０は短尺プレートであり、例えば軟鉄のような強磁性材料により平板状に形成する。この短尺プレート１０は磁気回路的には参考例２のサイドヨーク１ｂと同等の機能を有する。そして短尺プレート１０には、長手方向（図８の紙面と直交する方向）に２個の主磁石２ａを間隔を置いて互に異極が現れるように配設するとともに、前記２個の主磁石２ａの間及び図９のＹＵ側の主磁石２ａのさらにＹＵ側に長手方向に着磁した補磁用磁石２ｂを各々表面において同極が近接するように配設する。これら２個の主磁石２ａと２個の補磁用磁石２ｂを１つのユニットとし、長手方向に連続して短尺プレート１０に配設された１以上のユニット数のこれらの磁石が短磁石列を構成する。短尺プレート１０に（１以上のユニット数の磁石から成る）短磁石列が配設されて磁石付短尺プレート１１が形成される。
補磁用磁石２ｂの、磁化方向（図８の紙面の上下方向）寸法および厚さ（図８の紙面の左右方向）寸法は、主磁石２ａのコイル５と平行方向寸法および厚さ寸法と同寸法とする。補磁用磁石２ｂの長手方向寸法は適用する磁気回路に応じて最適の値に設定する。
短尺プレート１０の長手方向寸法は、短磁石列の長手方向寸法と同寸法とし、短尺プレート１０と短磁石列の長手方向の端面が揃うようにする。なお、長手方向両端部の短尺プレート１０の、隣接する短尺プレート１０が無い側の端部は、主磁石２ａまたは補磁用磁石２ｂの長手方向端部から出っ張るようにしても良い。短尺プレート１０のコイル５と平行方向寸法は、主磁石２ａのコイル５と平行方向寸法と同じか、またはそれより大きい寸法とする。
そして複数の前記磁石付短尺プレート１１を図９の構成となるよう作成する。次にベース６の一方の突起部６ａの内側に磁石付短尺プレート１１を必要数配設して連続する第１の磁石列を形成すると共に、他の突起部６ａの内側に前記の第１の磁石列とは極性が逆になるように対向させて、磁石付短尺プレート１１を必要数配設して連続する第２の磁石列を形成する。
【００３５】
なお図９は、１枚の短尺プレート１０に配設される磁石のユニット数が１の場合を示すが、１枚の短尺プレート１０に配設される磁石のユニット数は２以上でも良い。また、一つの磁気回路がユニット数の異なる磁石付短尺プレート１１で構成されても良い。例えば磁気回路の一端がユニット数１で他はユニット数２の磁石付短尺プレート１１で構成されても良い。そして、上述の突起部６ｂへの磁石付短尺プレート１１の取り付けの難易により、このユニット数を適切に選定すれば良い。
【００３６】
図１０は本発明のリニアモータの実施の第２の形態を示す要部断面図であり、図１１は図１０の短尺プレート、中ヨーク（後述）、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。同一部分は前記図１、図２、図４ないし図９、図１６あるいは図１７と同一の参照符号で示す。以下、図１０及び図１１を参照しながら実施の第２の形態について説明する。
【００３７】
６はベースであり、例えばアルミニウム合金のような低比重の非磁性材料によって形成され、底板部６ａ上に２条の突起部６ｂと、支持部６ｃとを一体に設ける。
１２は中ヨークであり、例えば軟鉄のような強磁性材料により横断面形状を略Ｕ字型に形成する。中ヨーク１２は長手方向一体としても良いし、長手方向に分割しても良い。そして中ヨーク１２の略Ｕ字型横断面の両外側には実施の第１の形態と同様に、長手方向に短磁石列が図のような極性に配設されて磁石付中ヨーク１３が形成される。中ヨーク１２の短磁石列が配設される部分のコイル５と平行方向寸法は、主磁石２ａのコイル５と平行方向寸法と同じか、またはそれより大きい寸法とする。磁石付中ヨーク１３は前記支持部６ｃに、例えばボルト締結あるいは接着等の適切な手段により配設固着される。なお、中ヨーク１２を支持部６ｃに固着してから永久磁石２を固着しても良い。
２条の突起部６ｂの内側には実施の第１の形態と同様に、長手方向に短尺プレート１０および短磁石列が図のような極性に配設されて磁石付短尺プレート１３が形成される。このようにすることにより、磁気空隙３が２箇所形成される。そして実施の第１の形態と同様の磁石付短尺プレート１３が形成されるので、実施の第１の形態と同様に磁気回路の組み立てが容易である。
可動子７の下方にコイルフレーム９を２個配設し、コイルフレーム９が前記２箇所の磁気空隙３内において紙面と直交する方向に移動可能に設け、コイル５が磁気空隙３の（図１０の紙面の左右方向の）略中央に位置するようにして、コイル５をコイルフレーム９に配設する。
【００３８】
そして上記以外は実施の第１の形態と同じ構成である。すなわち、実施の第２の形態は実施の第１の形態の磁気回路を２回路にし、それにともないコイル５も２列にしたものである。したがって、実施の第１の形態のリニアモータよりも推力を大きくすることができるとともに、実施の第１の形態と同様に磁気回路の組み立てが容易であり、低コスト化することができる。
【００３９】
図１２は本発明のリニアモータの実施の第３の形態を示す要部断面図であり、図１３は図１２の短尺プレート、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。同一部分は前記図１、図２、図４ないし図１１、図１６あるいは図１７と同一の参照符号で示す。以下、図１２及び図１３を参照しながら実施の第３の形態について説明する。
【００４０】
図において、１４はスペーサであり例えばアルミニウム合金のような低比重の非磁性材料によって形成される。スペーサ１４の図１２の紙面の左右両側に磁石付短尺プレート１１が配設された後、例えばボルト締結あるいは接着等の適切な手段によりベース６の支持部６ｃにスペーサ１４が配設される。
【００４１】
本実施の形態は、実施の第２の形態を示す図１０の磁石付中ヨーク１３を無くし、その代わりにスペーサ１４を配設し、実施の第１の形態と同様の磁石付短尺プレート１１をこのスペーサ１４の両面に配設したものであり、それ以外は実施の第２の形態と同じである。したがって、実施の第２の形態と同様に推力を大きくすることができる。
そして参考例１と同様に寸法関係が０．３５<
Ｌｃ／Ｌｇ<
０．７５の範囲では、推力リップルの減少率が大きく推力の減少率が小さいので、推力リップルが減少し、リニアリティの優れた高性能のリニアモータが得られる。また参考例２と同様に、リニアモータの重量を軽量化できる。さらに実施の第１の形態と同様に磁気回路の組み立てが容易であり、低コスト化することができる。
【００４２】
図１４は本発明のリニアモータの実施の第４の形態を示す要部断面図であり、その短尺プレート、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図は図９と同じである。同一部分は前記図１、図２、図４ないし図１３、図１６あるいは図１７と同一の参照符号で示す。以下、図１４及び図９を参照しながら実施の第４の形態について説明する。
【００４３】
図において、６はベースであり、参考例２のベース６と同様な材料によって形成され、底板部６ａ上に２条の突起部６ｂを一体に設ける。このベース６に副ベース６ｄを配設する。副ベース６ｄの材料はベース６と同様とし、断面Ｕ字型形状で、このＵ字型を横に倒した状態で配設する。
７は可動子であり、横部材７ａ、縦部材７ｂから成り、前記突起部６ｂ上に配設した支持摺動部材８上に移動可能に載置する。可動子７の下方にコイルフレーム９を配設し、コイルフレーム９が磁気空隙３内において紙面と直交する方向に移動可能に設け、コイル５が磁気空隙３の（図１４の紙面の上下方向の）略中央に位置するようにして、コイル５をコイルフレーム９に配設する。
短尺プレート１０および磁石付短尺プレート１１は実施の第１の形態と同じものを図８において紙面時計回りに９０度回転させて（すなわち縦のものを横にして）配設したものである。
【００４４】
なお、ベース６あるいは副ベース６ｄは上記形状に限定されるものではなく、上記機能を満足できるものであれば上記形状と異なっていても良い。
可動子７は図の形状に限定されるものではなく、例えば（突起部６ｂを長くして）縦部材７ｂを無くし横部材７ａのみで構成しても良い。
コイルフレーム９は図の形状に限定されるものではなく、例えば（縦部材７ｂを長くして）コイルフレーム９を横向きに縦部材７ｂに配設しても良い。
また、磁石付短尺プレート１１の代わりに参考例３のような磁石付バックプレートを用いても良い。
【００４５】
本実施の形態は実施の第１の形態のリニアモータにおいて、コイルが横方向に配設され（それにともない磁石付短尺プレートも横方向に配設され）ているものである。したがって実施の第１の形態と同様に磁気回路の組み立てが容易であり、低コスト化することができる。
そして参考例１と同様に寸法関係が０．３５<
Ｌｃ／Ｌｇ<
０．７５の範囲では、推力リップルの減少率が大きく推力の減少率が小さいので、推力リップルが減少し、リニアリティの優れた高性能のリニアモータが得られる。また参考例２と同様に、リニアモータの重量を軽量化できる。
【００４６】
また、このようなリニアモータが使用される装置においては、通常、装置の縦方向寸法を小さくすることが好ましい。これは、例えばＸ方向に可動子を移動させるＸリニアモータの可動子上に、Ｘ方向に対し直角であるＹ方向に可動子を移動させるＹリニアモータを搭載したステージ装置（以下、Ｘ―Ｙステージ装置と記す）等に用いられる（多段積み型の）リニアモータにおいて、縦方向寸法を小さくしたコンパクトな装置を要求される。あるいは多段積み型でないリニアモータでも縦方向寸法が小さいほうが好ましいことはもちろんである。さらに、可動子７の重心は低いほうが好ましい。このため、リニアモータの縦方向寸法を小さくすることが求められるのである。しかしリニアモータの推力は、磁気空隙３内で磁束と鎖交するコイル５の有効寸法（すなわち主磁石２ａの、コイル５と平行方向寸法）に比例するので、主磁石２ａの縦方向寸法を小さくすると推力減少を招来する（すなわち性能を維持できない）。したがって参考例１ないし３、実施の第１の形態のリニアモータにおいては、性能を維持しながら縦方向寸法を小さくすることは必ずしも容易ではなかった。
本実施の形態においてはコイル５が横方向に配設されているので、推力を維持するために磁気空隙３内で磁束と鎖交するコイル５の有効寸法（すなわち主磁石２ａの、コイル５と平行方向寸法）を大きくしてもリニアモータの縦方向寸法は増大しない。したがって、リニアモータの性能を維持しながら縦方向寸法を小さくすることができる。
【００４７】
図１５は本発明のリニアモータの実施の第５の形態を示す要部断面図であり、同一部分は前記図１、図２、図４ないし図１４、図１６あるいは図１７と同一の参照符号で示す。以下、図１５を参照しながら実施の第５の形態について説明する。
【００４８】
本実施の形態は実施の第４の形態のリニアモータにおいて副ベース６ｄ、磁石付短尺プレート１１、コイル５およびコイルフレーム９を横方向に２組配設したものであり、それ以外は実施の第４の形態と同じである。
本実施の形態においては、副ベース６ｄの断面Ｕ字型形状のＵ字型を横に倒した状態で、Ｕ字の閉じた（開口でない）側が対向するように配設したが、開口側が対向するように配設しても良く、一方の開口側と他方の閉じた側が対向するように配設しても良い。
なお、ベース６あるいは副ベース６ｄは上記形状に限定されるものではなく、上記機能を満足できるものであれば上記形状と異なっていても良い。
また、磁石付短尺プレート１１の代わりに参考例３のような磁石付バックプレートを用いても良い。
【００４９】
このようにすることにより、実施の第４の形態のリニアモータよりも推力を大きくすることができるとともに、実施の第４の形態と同様にリニアモータの性能を維持しながら縦方向寸法を小さくすることができる。
そして参考例１と同様に寸法関係が０．３５<
Ｌｃ／Ｌｇ<
０．７５の範囲では、推力リップルの減少率が大きく推力の減少率が小さいので、推力リップルが減少し、リニアリティの優れた高性能のリニアモータが得られる。また参考例２と同様に、リニアモータの重量を軽量化できる。さらに実施の第１の形態と同様に磁気回路の組み立てが容易であり、低コスト化することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。実施の形態に記した形状、材質、寸法等はこれらに限定されるものではなく、機能、生産性等を勘案して最適のものとすれば良い。尚、永久磁石や可動子の実施態様は上記に限るものではない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、推力リップルが減少し、リニアリティの優れた、低コスト化、高速化、小型化、軽量化されたリニアモータの磁気回路の組み立て方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
参考例１のリニアモータを示す要部断面図である。
【図２】
図１のリニアモータのヨーク、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。
【図３】
参考例１のリニアモータの、Ｌｃ／Ｌｇと推力および推力リップルとの関係を示すグラフである。
【図４】
参考例２のリニアモータを示す要部断面図である。
【図５】
図４のリニアモータのサイドヨーク、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。
【図６】
参考例３のリニアモータを示す要部断面図である。
【図７】
図６のリニアモータのバックプレート、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。
【図８】
本発明のリニアモータの実施の第１の形態を示す要部断面図である。
【図９】
図８および図１４のリニアモータの短尺プレート、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。
【図１０】
本発明のリニアモータの実施の第２の形態を示す要部断面図である。
【図１１】
図１０のリニアモータの短尺プレート、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。
【図１２】
本発明のリニアモータの実施の第３の形態を示す要部断面図である。
【図１３】
図１２のリニアモータの短尺プレート、永久磁石およびコイルのＡ―Ａ矢視図である。
【図１４】
本発明のリニアモータの実施の第４の形態を示す要部断面図である。
【図１５】
本発明のリニアモータの実施の第５の形態を示す要部断面図である。
【図１６】
従来のリニアモータの一例の概略断面図である。
【図１７】
従来の推力リップルを解消し、リニアリティの優れたリニアモータの永久磁石の斜視図である。
【図１８】
従来の推力リップルを解消し、リニアリティの優れたリニアモータのＬｃ／Ｌｇと推力および推力リップルとの関係を示す図面である。
【符号の説明】
１，１ａ  ヨーク、  １ｂ  サイドヨーク、  ２  永久磁石、  ２−１  凹面、
２ａ  主磁石、  ２ｂ  補磁用磁石、  ３  磁気空隙、  ４  支持板、
５  コイル、  ６  ベース、  ６ａ  底板部、  ６ｂ  突起部、  ６ｃ  支持部、
６ｄ  副ベース、  ７  可動子、  ７ａ  横部材、  ７ｂ  縦部材、
８  支持摺動部材、  ９  コイルフレーム、  １０  短尺プレート、
１１  磁石付短尺プレート、  １２  中ヨーク、  １３  磁石付中ヨーク、
１４  スペーサ、  １５  バックプレート
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2003032996.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2003032996.tif 000002