(57)【要約】【課題】渦電流を等方的に抑制することができ、低コストで電力効率の高いモータ用固定子を実現すること。【解決手段】  可動子に対向させて配置するためのモータ用固定子であって、  磁性体からなる複数の板状部材１１を可動子との対向面Ｓに平行に敷き並べるとともに、前記対向面Ｓに向かって所定厚さに積層した固定子本体１０と、  前記板状部材より高い飽和磁束密度を有し、前記固定子本体１０に保持されて前記対向面Ｓまで突出する柱状部材２とを備える。そして、この柱状部材２は２次元方向に一定ピッチとなるように配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子に対向させて配置するためのモータ用固定子であって、
磁性体からなる複数の板状部材を可動子との対向面に平行に敷き並べるとともに、前記対向面に向かって所定厚さに積層した固定子本体と、
前記板状部材より高い飽和磁束密度を有し、前記固定子本体に保持されて前記対向面まで突出する柱状部材とを備え、
この柱状部材は２次元方向に一定ピッチとなるように配置されていることを特徴とするモータ用固定子。
【請求項２】
前記柱状部材は前記固定子本体の貫通穴に挿入されて保持されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ用固定子。
【請求項３】
前記貫通穴は個々の板状部材に予め形成され、各板状部材は貫通穴の位置関係を保持して積層されることを特徴とする請求項２に記載のモータ用固定子。
【請求項４】
前記可動子との対向面が平面であって、前記固定子本体が平板状に形成され、前記柱状部材は固定子本体の板面から垂直に突出していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ用固定子。
【請求項５】
前記可動子との対向面が円筒面であって、前記固定子本体が円筒状に形成され、前記柱状部材は固定子本体の径方向に突出していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ用固定子。
【請求項６】
前記可動子との対向面が球面であって、前記固定子本体が球体状に形成され、前記柱状部材は固定子本体の径方向に突出していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ用固定子。
【請求項７】
前記柱状部材は前記対向面を展開した平面上において、その突出した端面が前記２次元方向に一定ピッチとなるように配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載のモータ用固定子。
【請求項８】
前記固定子本体から突出した前記柱状部材間は、前記可動子との対向面まで非磁性体で埋められていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のモータ用固定子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のモータ用固定子と、このモータ用固定子に対向させた可動子を備えることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動子と対向する面に歯が形成されたモータ用固定子、およびそのような固定子を備えたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来の平面モータを示す図である。図８の（ａ）は固定子の平面図である。図８の（ｂ）は固定子と可動子の断面図である。
【０００３】
平面モータは、定盤２００の上に固定された固定子１００と、固定子１００の上に浮かせた可動子５００とで構成される。可動子５００には平面モータの駆動によって位置変化させようとする移動対象が搭載される。固定子１００の可動子５００と対向する面には、多数の固定子歯１０２が格子状に形成されている。固定子歯１０２間の歯溝は樹脂などの非磁性体１０１で埋められている。固定子１００の可動子５００と対向する面の表面は滑らかに仕上げられている。
【０００４】
可動子５００は突極５０１を備えている。突極５０１には励磁コイル５０４が巻かれている。突極５０１の固定子１００に対向する面には、可動子歯５０２が形成されている。可動子歯５０２間の歯溝は非磁性体５０３で埋められている。また、突極５０１同士の間も非磁性体５０３で埋められている。可動子５００の固定子１００と対向する面の表面は滑らかに仕上げられている。隣接する突極５０１の間隔は、励磁相数に応じて可動子歯５０２と固定子歯１０２との相対位置が異なるように設定される。
【０００５】
可動子５００には、固定子１００に向けて圧縮空気を噴出する噴出口（図示せず）が設けられている。この圧縮空気によって固定子１００と可動子５００の間に空気軸受けが構成される。可動子５００は、空気軸受けによって空隙δｇで固定子１００上に浮いている。
【０００６】
Φは励磁コイル５０４が発生する磁束である。磁束Φは、突極５０１から空隙δｇを介して固定子１００に入り、固定子１００の内部を通過し、空隙δｇを介して隣接する突極５０１から可動子５００に帰還する。この時、可動子歯５０２と固定子歯１０２との間に生じる磁気吸引力によって、可動子５００が移動する。
【０００７】
平面モータの移動対象をＸ軸方向およびＹ軸方向の２次元方向に移動させる場合には、図８の（ｂ）に示す構造の可動子を、Ｘ軸方向用とＹ軸方向用に分けて設ける。Ｘ軸方向に移動させる場合にはＸ軸方向用の可動子を駆動させ、Ｙ軸方向に移動させる場合にはＹ軸方向用の可動子を駆動させる。
【０００８】
図９は固定子１００の構造を示す図である。図９の（ａ）は固定子１００の平面図、図９の（ｂ）は固定子１００のＹ軸方向の断面図、図９の（ｃ）は固定子１００のＸ軸方向の断面図である。
【０００９】
固定子１００は、磁性薄板（例えば１ｍｍ以下の板厚）１００ａがＹ軸方向に積層された積層体構造となっている。下記特許文献１には、このような構造をした固定子が記載されている。
【００１０】
固定子１００はおよそ以下のような手順で製作される。まず、表面が絶縁被膜で覆われ、細長い矩形状をした磁性薄板を多数用意する。これらの磁性薄板を積層し、磁性薄板の長辺からなる板筋面が平面モータの固定子として必要な面積を供えた積層体を形成する。形成された積層体の、磁性薄板の長辺からなる板筋面の一方を上面、その反対側の面を下面とする。この積層体の上面に、溝加工により格子状の歯１０２を形成し、歯溝を非磁性体１０１で埋める。積層体は、磁性薄板を積層するときに使用する接着剤の接着乱れにより、表面に凹凸や反りが生じているため、最後に積層体の上面および下面の表面を滑らかにする仕上げ加工が行われる。
【００１１】
このように、固定子１００を磁性薄板１００ａの積層により形成するのは、可動子５００の磁束変化や移動によって発生する渦電流損を抑制するためである。渦電流損は渦電流によって生じるエネルギー損失である。磁束Φが固定子１００を通過するのに伴って、固定子１００内部に渦電流が発生する。渦電流が発生すると、固定子１００自身の抵抗によって固定子１００が発熱する。また、渦電流が発生すると、可動子５００には移動方向と逆方向に推力が発生し、可動子５００の制動力として作用してしまう。このように、渦電流は、可動子５００を移動させるのに余計な電力を消費させ、モータの電力効率を低下させる要因となる。
【００１２】
なお、固定子歯１０２となる部分には磁束が集中する。高い推力のモータを得るために、磁性薄板１００ａは高い磁束飽和密度を有する材料（たとえばＣｏＦｅ系）で製作する。
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２２１９５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記のようにＹ軸方向に積層した積層体で形成した固定子は、Ｘ軸方向用の可動子が発生させる渦電流は抑制することができるものの、Ｙ軸方向用の可動子が発生させる渦電流は抑制することができない。
【００１５】
図１０は固定子１００に発生する渦電流を示す説明図である。図１０の（ａ）は固定子１００の平面図、図１０の（ｂ）、（ｅ）は固定子１００のＸ軸方向の断面図、図１０の（ｃ）、（ｄ）は固定子１００のＹ軸方向の断面図である。
５００ＸはＸ軸方向用の可動子、５００ＹはＹ軸方向用の可動子、Φｘは可動子５００Ｘの励磁コイルが発生する磁束、Φｙは可動子５００Ｙの励磁コイルが発生する磁束、Ｉexは磁束Φｘによって発生する渦電流、Ｉeyは磁束Φｙによって発生する渦電流である。
【００１６】
まず、可動子５００Ｘが発生させる渦電流について説明する。磁束Φｘは、図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように、固定子１００内部をＸ軸方向に通過する。すると、渦電流Ｉexのループは、図１０の（ｃ）に示すように、ＺＹ平面内に発生する。しかし、固定子１００のＺＹ平面は、それぞれが絶縁被膜で覆われた磁性薄板の板筋面であるため、各磁性薄板間に導通はない。そのため、渦電流Ｉexのループは細かく分断され、個々の磁性薄板の板筋面内で周回する小さなループとなり、その結果渦電流損が抑制される。
【００１７】
次に、可動子５００Ｙが発生させる渦電流について説明する。磁束Φｙは、図１０の（ａ）、（ｄ）に示すように、固定子１００内部をＹ軸方向に通過する。すると、渦電流Ｉeyのループは、図１０の（ｅ）に示すように、ＸＺ平面内に発生する。ＸＺ平面は一枚の磁性薄板となっている。そのため、渦電流Ｉeyは各磁性薄板内で大きくループを取ることができ、その結果大きな渦電流損が発生する。
【００１８】
このように、Ｙ方向、すなわち一方向に積層した積層体で形成した固定子は、渦電流の抑制効果が一方向にしか得られず、等方的な抑制効果が得られない。そのため、モータの電力効率が低下するという問題があった。
【００１９】
また、上記のように磁性薄板の積層体に溝加工して固定子１００を形成するためには、溝加工を行う都合上、磁性薄板の厚み公差を最小限に抑える必要がある（特許文献１参照）。磁性薄板には高精度の板厚管理が必要になり、非常に高いコストが必要となる。これにより、磁性薄板ひいては固定子１００の製作には非常に高いコストがかかるという問題があった。
【００２０】
また、高い飽和磁束密度を有する材料は、機械加工によって磁気特性を損ない易い。そのため、積層体に溝加工を行う際に磁性薄板の磁気特性が激しく劣化し、モータの電力効率を低下させるおそれがあるという問題があった。
【００２１】
本発明は、従来技術の問題点をなくし、渦電流を等方的に抑制することができ、低コストで電力効率の高いモータ用固定子を実現することを目的とする。また、このようなモータ用固定子を利用して、渦電流を等方的に抑制することができ、低コストで電力効率の高いモータを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、
可動子に対向させて配置するためのモータ用固定子であって、
磁性体からなる複数の板状部材を可動子との対向面に平行に敷き並べるとともに、対向面に向かって所定厚さに積層した固定子本体と、
板状部材より高い飽和磁束密度を有し、固定子本体に保持されて対向面まで突出する柱状部材とを備え、
この柱状部材は２次元方向に一定ピッチとなるように配置されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項２の発明は、
請求項１に記載のモータ用固定子において、柱状部材は固定子本体の貫通穴に挿入されて保持されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項３の発明は、
請求項２に記載のモータ用固定子において、貫通穴は個々の板状部材に予め形成され、各板状部材は貫通穴の位置関係を保持して積層されることを特徴とする。
【００２５】
請求項４の発明は、
請求項１から３のいずれかに記載のモータ用固定子において、可動子との対向面が平面であって、固定子本体が平板状に形成され、柱状部材は固定子本体の板面から垂直に突出していることを特徴とする。
【００２６】
請求項５の発明は、
請求項１から３のいずれかに記載のモータ用固定子において、可動子との対向面が円筒面であって、固定子本体が円筒状に形成され、柱状部材は固定子本体の径方向に突出していることを特徴とする。
【００２７】
請求項６の発明は、
請求項１から３のいずれかに記載のモータ用固定子において、可動子との対向面が球面であって、固定子本体が球体状に形成され、柱状部材は固定子本体の径方向に突出していることを特徴とする。
【００２８】
請求項７の発明は、
請求項５または６に記載のモータ用固定子において、柱状部材は対向面を展開した平面上において、その突出した端面が２次元方向に一定ピッチとなるように配置されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項８の発明は、
請求項１から７のいずれかに記載のモータ用固定子において、固定子本体から突出した柱状部材間は、可動子との対向面まで非磁性体で埋められていることを特徴とする。
【００３０】
請求項９の発明は、
請求項１から８のいずれかに記載のモータ用固定子と、このモータ用固定子に対向させた可動子を備えることを特徴とするモータである。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１の発明によれば、
磁性体からなる板状部材を積層して固定子本体を形成し、この固定子本体に高い飽和磁束密度を有する柱状部材を一定ピッチとなるように配置したことにより、
渦電流を等方的に抑制することができ、低コストで電力効率の高いモータ用固定子を実現することができる。
【００３２】
また、請求項２の発明によれば、
柱状部材は固定子本体の貫通穴に挿入されて保持されているため、柱状部材が積層された板状部材同士を固定する釘のように作用し、板状部材の積層の強度が増す。
【００３３】
請求項３の発明によれば、
貫通穴は個々の板状部材に予め形成され、各板状部材は貫通穴の位置関係を保持して積層されるため、積層後に板状部材に貫通穴を形成しなくてよい。
【００３４】
請求項４の発明によれば、
可動子との対向面が平面であって、固定子本体が平板状に形成され、柱状部材は固定子本体の板面から垂直に突出しているため、平板状の面モータに適したモータ用固定子を実現することができる。
【００３５】
請求項５の発明によれば、
可動子との対向面が円筒面であって、固定子本体が円筒状に形成され、柱状部材は固定子本体の径方向に突出しているため、円筒状の面モータに適したモータ用固定子を実現することができる。
【００３６】
請求項６の発明によれば、
可動子との対向面が球面であって、固定子本体が球体状に形成され、柱状部材は固定子本体の径方向に突出しているため、球体状の面モータに適したモータ用固定子を実現することができる。
【００３７】
請求項７の発明によれば、
柱状部材は対向面を展開した平面上において、その突出した端面が２次元方向に一定ピッチとなるように配置されているため、円筒状の面モータでは回転運動および並進運動の両方を行うことができるモータ用固定子を実現することができる。また、球面状の面モータでは回転運動ができるモータ用固定子を実現することができる。
【００３８】
請求項８の発明によれば、
固定子本体から突出した柱状部材間は、可動子との対向面まで非磁性体で埋められているため、各柱状部材同士の絶縁が確保され、また、可動子との対向面が平滑な面になる。
【００３９】
請求項９の発明によれば、
請求項１から８のいずれかに記載のモータ用固定子と、このモータ用固定子に対向させた可動子を備えるため、渦電流を等方的に抑制することができ、低コストで電力効率の高いモータを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は本発明によるモータ用固定子およびモータの一実施例を示す図である。図１の（ａ）は固定子１の平面図、図１の（ｂ）は固定子１のＹ軸方向の断面図、図１の（ｃ）は固定子１のＸ軸方向の断面図である。
図２は、図１に示すモータ用固定子およびモータの詳細構造を示すため一部を取り出して示す図である。図２の（ａ）は固定子１の詳細な平面図、図２の（ｂ）は固定子１および可動子５００の断面図である。なお、図１では可動子５００を省略して示している。従来例と同じ構成要素には同じ番号を付して説明を省略する。
【実施例１】
【００４１】
平面モータは、定盤２００の上に固定された固定子１と、固定子１の上に浮かせた可動子５００とで構成される。固定子１の可動子５００と対向する面には、多数の固定子歯１２が格子状に形成されている。固定子歯１２間の歯溝は樹脂などの非磁性体３で埋められている。固定子１の可動子５００と対向する面（対向面Ｓ）の表面は滑らかに仕上げられている。
【００４２】
可動子５００に備えられた、隣接する突極５０１の間隔は、励磁相数に応じて可動子歯５０２と固定子歯１２との相対位置が異なるように設定される。
【００４３】
可動子５００には、固定子１に向けて圧縮空気を噴出する噴出口（図示せず）が設けられている。この圧縮空気によって固定子１と可動子５００の間に空気軸受けが構成される。可動子５００は、空気軸受けによって空隙δｇで固定子１上に浮いている。
【００４４】
Φは励磁コイル５０４が発生する磁束である。磁束Φは、突極５０１から空隙δｇを介して固定子１に入り、固定子１の内部を通過し、空隙δｇを介して隣接する突極５０１から可動子５００に帰還する。この時、可動子歯５０２と固定子歯１２との間に生じる磁気吸引力によって、可動子５００が移動する。
【００４５】
固定子１は、板状部材１１が積層されてなる固定子本体１０と、この固定子本体１０に挿入されて保持され、固定子歯１２となる柱状部材２から構成されている。固定子本体１０は、定盤２００に大部分が収納された状態で定盤２００に固定されている。
【００４６】
板状部材１１は、図３の（ａ）に示すような平面形状が長方形の磁性薄板である。板状部材１１は、通常の電磁軟鉄材料で形成される。板状部材１１は、上下方向に８個の矩形状の貫通穴１１ａが形成されている。貫通穴１１ａは、固定子１の固定子歯の一歯分の大きさとし、一辺がｄｎの正方形とする。各貫通穴１１ａは一定ピッチＰで形成される。また、この板状部材１１を同一平面内に敷き並べた際に、すべての貫通穴１１ａがピッチＰで格子状に並ぶように、板状部材１１の一辺の長さおよび貫通穴１１ａの板状部材１１での形成位置が設定される。ピッチＰは、固定子歯の歯ピッチとなる。板状部材１１の表面は絶縁皮膜で覆われる。
【００４７】
柱状部材２は、図３の（ｂ）に示すような直方体の部材である。柱状部材２は、将来磁束密度が集中する固定子歯となるため、高い飽和磁束密度を有する素材（たとえばＣｏＦｅ系）で形成されている。柱状部材２は、板状部材１１の貫通穴１１ａに挿入可能なように、横断面形状の各辺の寸法が貫通穴１１ａの寸法に合うように設定される。柱状部材２の高さｈｎは、板状部材１１の高さをｈｂとしたとき、高さｈｂの少なくとも数倍以上の高さに設定される。高さｈｎは固定子１の高さとなる。
【００４８】
図４は固定子本体１０の構造を示す図である。図４の（ａ）は、板状部材１１をＹ軸方向に敷き並べた状態を示したものである。複数の板状部材１１が、各板状部材１１の長辺をＹ軸と平行にしてライン状に並べられている。また、隣合うライン同士は、板状部材１１の長辺の１／２ずつ位置をずらしている。各貫通穴１１ａの間隔は一定ピッチＰとなっている。
【００４９】
一方、図４（ｂ）は板状部材１１をＸ軸方向に敷き並べた状態を示したものである。複数の板状部材１１が、各板状部材１１の長辺をＸ軸と平行にしてライン状に並べられている。また、隣合うライン同士は、板状部材１１の長辺の１／２ずつ位置をずらしている。各貫通穴１１ａの間隔は一定ピッチＰとなっている。
【００５０】
固定子本体１０は以下のように製作される。
まず、板状部材１１を、固定子本体１０に必要な面積が確保される程度に、図３の（ａ）のようにＹ軸方向に敷き並べる（１層目）。その上に、板状部材１１を図３の（ｂ）のようにＸ軸方向に敷き並べる（２層目）。このとき、１層目の各貫通穴１１ａの中心位置と、２層目の各貫通穴１１ａの中心位置を一致させるようにする。さらに、２層目の上に板状部材１１をＹ軸方向に敷き並べる（３層目）。２層目の積層のときと同様に、２層目の各貫通穴１１ａの中心位置と、３層目の各貫通穴１１ａの中心位置が一致するようにする。
このように、板状部材１１を、各貫通穴１１ａの中心位置を一致させながらＸ軸方向とＹ軸方向に交互に敷き並べ、板状部材１１の高さが柱状部材２の高さｈｎを超えない範囲で何層にも積層していく。上から見ると、板状部材１１がＸ軸方向およびＹ軸方向に千鳥状に配置された状態となる。各板状部材１１は、接着剤で互いに締結される。
【００５１】
積層直後の固定子本体１０の側面には、板状部材１１がその長手方向に１／２だけ飛び出した部分が存在する。そのため、積層後に板状部材１１の飛び出している部分をカットし、側面を滑らかに整える。
【００５２】
このようにして製作された固定子本体１０には、ピッチＰで上面から下面まで貫通する貫通穴ができあがっている。この貫通穴に柱状部材２が挿入される。柱状部材２は固定子本体１０の上面側の板面から垂直に突出するように挿入される。柱状部材２は対向面Ｓまで突出させる。すなわち、柱状部材２の固定子本体１０から突出した先端の端面が、対向面Ｓとなる。
【００５３】
柱状部材２の固定子本体１０から突出した部分は固定子歯１２となる。柱状部材２は、接着剤で周囲の板状部材１１に締結される。柱状部材２同士の間にできた溝（歯溝）は、対向面Ｓまで樹脂などの非磁性体３で埋められる。最後に、固定子本体１０の上面および下面の表面を滑らかにする仕上げ加工が行われる。
可動子５００との対向面Ｓは、柱状部材２の先端の端面および非磁性体３の表面を通る平滑な面となる。
【００５４】
図５は固定子本体１０に発生する渦電流を示す説明図である。図５の（ａ）は固定子１の平面図、図５の（ｂ）、（ｅ）は固定子１のＸ軸方向の断面図、図５の（ｃ）、（ｄ）は固定子１のＹ軸方向の断面図である。
５００ＸはＸ軸方向用の可動子、５００ＹはＹ軸方向用の可動子、Φｘは可動子５００Ｘの励磁コイルが発生する磁束、Φｙは可動子５００Ｙの励磁コイルが発生する磁束、Ｉexは磁束Φｘによって発生する渦電流、Ｉeyは磁束Φｙによって発生する渦電流である。
【００５５】
磁束Φｘは固定子１内部をＸ軸方向に通過し、渦電流ＩexのループはＺＹ平面内に発生する。固定子１のＺＹ平面は、板状部材１１の積層と柱状部材２である。板状部材１１は絶縁されているため、各板状部材１１の間に導通はない。また、各板状部材１１と柱状部材２の間にも導通はない。そのため、渦電流Ｉexのループは細かく分断され、個々の板状部材１１および柱状部材２の内部で周回する小さなループとなり、その結果渦電流損が抑制される。
【００５６】
同様に、磁束Φｙは固定子１内部をＹ軸方向に通過し、渦電流ＩeyのループはＸＺ平面内に発生する。固定子１のＸＺ平面は、板状部材１１の積層と柱状部材２である。板状部材１１は絶縁されているため、各板状部材１１の間に導通はない。また、各板状部材１１と柱状部材２の間にも導通はない。そのため、渦電流Ｉeyのループは細かく分断され、個々の板状部材１１および柱状部材２の内部で周回する小さなループとなり、その結果渦電流損が抑制される。
【００５７】
このように、本実施例は以上のように構成され、板状部材１１を対向面Ｓに平行にＸ軸方向とＹ軸方向に交互に敷き並べ、対向面Ｓに向かって所定厚さに積層して固定子本体１０を形成するとともに、この固定子本体１０に柱状部材２を挿入して固定子１を構成したことにより、渦電流損の抑制効果をＸ軸方向およびＹ軸方向の両方向に得ることができる。これにより、可動子５００の移動方向に関わらず渦電流損を抑制することができ、モータの電力効率を向上させることができるモータ用固定子やモータを実現することができる。
【００５８】
また、本実施例では、固定子１の製作にあたり固定子歯１２と固定子本体１０の積層構成が２分化されており、板状部材１１に溝加工は行われない。そのため、板状部材１１を形成する磁性薄板には、従来例のような高精度の板厚管理は不要となる。そのため、モータ用固定子ひいてはモータ全体のコストを低く抑えることができる。
【００５９】
また、本実施例では、固定子１が板状部材１１と柱状部材２の異なる部材で形成されているため、各部位の飽和磁束密度の必要性に応じて材料を使い分けることができる。本実施例では、高磁束飽和密度を有する素材で製作するのは、固定子歯１２として磁束が集中する柱状部材２のみである。固定子歯１２ほど磁束密度が集中せず、高い磁束飽和密度を必要としない部位は、通常の電磁軟鉄材料の板状部材１１で製作されている。これにより、固定子１の製作コストを下げることができる。ひいては、モータ全体のコスト削減にもなる。
【００６０】
また、本実施例では、柱状部材２を板状部材１１から突出させて固定子歯１２としたことにより、従来例のような溝加工が不要となる。そのため、固定子の溝加工に起因した磁気特性の劣化がなく、モータの電力効率を維持することができる。
【００６１】
また、柱状部材２は固定子本体１０の貫通穴に挿入されて保持されているため、柱状部材２が積層された板状部材１１同士を固定する釘のように作用し、板状部材１１の積層の強度が増す。
【００６２】
また、貫通穴１ａは個々の板状部材１１に予め形成され、各板状部材１１は貫通穴の位置関係を保持して積層されるため、積層後に板状部材１１に貫通穴を形成しなくてよい。
【００６３】
また、本実施例では、対向面Ｓが平面であって、固定子本体１０が平板状に形成され、柱状部材２は固定子本体１０の板面から垂直に突出しているため、平板状の面モータに適したモータ用固定子となっている。
【００６４】
また、本実施例では、固定子本体１０から突出した柱状部材２同士の間は、可動子５００との対向面Ｓまで非磁性体３で埋められている。そのため、各柱状部材２同士の絶縁が確保され、また、可動子５００との対向面Ｓが平滑な面となる。
【００６５】
なお、本実施例では、板状部材１１に８個の貫通穴１ａを形成したが、貫通穴の個数は８個に限られない。また、本実施例では、柱状部材２の横断面形状および板状部材の貫通穴の形状を正方形としたが、形状はこれに限らず、長方形や円形、楕円形など他の形状としてもよい。
【００６６】
なお、本実施例では、あらかじめ貫通穴１ａが形成された板状部材１１を用いて固定子本体１０を形成したが、貫通穴が形成されていない板状部材を積層し、積層後にこの積層体に柱状部材２用の貫通穴を開けて固定子本体を形成してもよい。
【実施例２】
【００６７】
前記実施例１では固定子１を平面状に形成したが、固定子を曲面状に形成することも可能である。図６は、実施例２として、固定子を円筒状に形成した例を示す。図６の（ａ）は本実施例の固定子の斜視図、図６の（ｂ）は本実施例の固定子の横断面図である。
【００６８】
板状部材１１’を内側に中空部４０を形成するように並べるとともに径方向に積層して固定子本体１０’を形成する。板状部材１１’の貫通穴１１ａ’に柱状部材２を径方向に放射状に挿入する。柱状部材２は板状部材１１’の外周方向に突出させ、固定子歯１２’を構成する。柱状部材２の歯溝は非磁性体３で埋め、表面を滑らかに仕上げ加工する。
このように構成することにより、可動子（図示せず）との対向面が円筒面となり、また固定子本体１０’が円筒状に形成される。
【００６９】
板状部材１１’の外形寸法や貫通穴１１ａ’の位置は、何層目に積層されるかに応じて設定する。また、板状部材１１’は、円筒の中心からの距離に応じた曲率で反らせた形状とする。柱状部材２は、可動子との対向面を展開した平面上において、その突出した端面が２次元方向に一定ピッチとなるように配置される。
【００７０】
可動子は、その内径が固定子１’の外周径よりも大きい円筒形状とし、固定子と同心状に配置される。可動子の円筒内側の面に可動子歯が形成される。
【００７１】
本実施例によれば、固定子１’を固定し、可動子を固定子１’の周囲で回転運動あるいは並進運動させることにより、２次元運動ができる面モータを構成することができる。
また、可動子１’と固定子の固定・非固定を入れ替えれば、内側の円筒を回転運動あるいは並進運動させることができる面モータを構成することができる。
【００７２】
なお、本実施例では固定子本体１０’の内側に中空部４０を形成したが、中空部４０は非磁性体で満たされていてもよい。また、中空部４０の中央には、適当な厚みの非磁性体を介して鉄などの磁性物質の軸が設けられていてもよい。
【００７３】
また、本実施例では可動子との対向面を円筒状としたが、対向面を球面とし、固定子本体を球体状とすれば、球体状の面モータに適したモータ用固定子を実現することができる。この場合には、可動子の対向面は、固定子と同心状に配置され、固定子よりも直径の大きい球体面の少なくとも一部となる。
【実施例３】
【００７４】
つぎに、実施例３について説明する。本実施例は、先の実施例１に対して、柱状部材２の代わりに段付き形状の柱状部材２０を用いたものである。
図７の（ａ）に示すように、柱状部材２０は中央部に段部２１が形成され、段部２１を境に柱状部材２０が上部側と下部側にわかれている。段部２１は、上部側が下部側よりも細くなるように形成される。上部側の断面は一辺がｄｎの正方形、下部側の断面は一辺がｄｍ（ｄｎ＜ｄｍ）の正方形である。柱状部材２０全体の高さはｈｎとし、段部２１よりも下部側の部分の高さはｈ１とする。高さｈ１は、板状部材の高さｈｂの整数倍とする。
【００７５】
板状部材は、図７の（ｂ）に示すような一辺の長さがｄｎの貫通穴１１Ａａが形成された板状部材１１Ａと、図７の（ｃ）に示すような一辺の長さがｄｍの貫通穴１１Ｂａが形成された板状部材１１Ｂの２種類を用意する。積層された板状部材の高さがｈ１になるまでは、板状部材１１Ｂを使用して積層していく。その次の層からは、板状部材１１Ａを使用して、板状部材全体の高さが柱状部材２０の高さｈｎを超えない範囲で積層していく。板状部材１１Ａ、１１Ｂを積層する際は、貫通穴１１Ａａおよび１１Ｂａの中心位置を一致させる。
【００７６】
柱状部材２０は、固定子本体の板状部材１１Ｂ側から挿入される。柱状部材２０は、上部側の端面から板状部材１１Ｂに挿入される。柱状部材２０の上部側の端面は固定子本体から垂直に突出する。
柱状部材２０同士の間にできた溝は、樹脂などの非磁性体３で埋められ、仕上げ加工が行われる。その他の構成は実施例１と同じである。
【００７７】
本実施例によれば、柱状部材２０に可動子方向への磁気吸引力が作用しても、柱状部材２０は段付き構造としたことにより、段部２１で板状部材に支えられる。これにより、柱状部材２０を接着剤のみで板状部材に締結した場合よりも、さらに強固に板状部材に保持される。柱状部材２０と板状部材の締結を強固にすることにより、より強力な磁気吸引力を持った高推力のモータを実現することができる。
【００７８】
なお、本実施例は実施例１に柱状部材２０を適用したものとして説明したが、柱状部材２０は実施例２にも同様に適用可能である。
また、柱状部材の横断面形状は、上部側および下部側とも正方形としたが、これに限らず、たとえば柱状部材の上部側を円形、下部側を正方形とするなど、上部側と下部側とで異なる形状としてもよい。
さらに、柱状部材２０に設けられた段の数は１段であったが、複数段としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は本発明による実施例１の構成を示すモータ用固定子およびモータの一実施例を示す図。
【図２】図２は、図１に示すモータ用固定子およびモータの詳細構造を示すため一部を取り出して示す図。
【図３】図３は板状部材１１と柱状部材２の形状を示す図。
【図４】図４は固定子本体１０の構造を示す図。
【図５】図５は固定子本体１０に発生する渦電流を示す説明図。
【図６】図６は実施例２の固定子を円筒状に形成した例を示す図。
【図７】図７は実施例３の柱状部材を段付き形状にした例を示す図。
【図８】図８は従来の平面モータを示す図。
【図９】図９は従来例の固定子１００の構造を示す図。
【図１０】図１０は従来例の固定子１００に発生する渦電流を示す説明図
【符号の説明】
【００８０】
１      固定子
１０    固定子本体
１１    板状部材
１１ａ  貫通穴
１２    固定子歯
２      柱状部材
３      非磁性体
１１’  板状部材
１１ａ’  貫通穴
１２’  柱状部材
４０    中空部
１１Ａ、１１Ｂ  板状部材
１１Ａａ、１１Ｂａ  貫通穴
２０    柱状部材
２１    段部
２００  定盤
５００  可動子
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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