CN102792571A - 线性电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线性电机，具有如单极驱动方式那样难以产生导致异极磁极之间短路的磁通的结构，并且可通过进行双极驱动而防止最大推力降低，且推力磁动势比高。动子（1）贯穿定子（2）的中空部而构成本发明的线性电机（3），其中，在所述动子（1）中，朝可动方向的一个方向磁化的永磁体、软质磁体的磁轭、朝可动方向的另一个方向磁化的永磁体、软质磁体的磁轭依次交替排列，在所述定子（2）中，在与动子（1）相对的两个面上分别呈列状设置有多个磁极齿，驱动线圈（25a）和驱动线圈（25b）分别卷绕由多个磁极齿构成的磁极齿组。

Description

线性电机

技术领域

本发明涉及一种通过组合具有多个板状永磁体的动子和具有驱动线圈的定子（定子）而成的线性电机。

背景技术

电子电路基板的检查装置中的探针（检查用接触元件）的垂直移动机构或取放（将部件拿起并放置于预定的位置）型机器人的垂直移动机构等要求高速移动和高精度定位。因此，诸如通过滚珠丝杆将旋转型电机的输出转换为平行运动（垂直运动）的现有技术中由于移动速度慢而无法满足上述要求。

对此，在上述垂直移动中，就利用了可直接取出平行运动输出的线性电机。上述线性电机包括动子和定子并且使动子贯穿定子，动子是设置有多个板状永磁体的方形的永磁体结构体，定子是具有通电线圈的定子。作为上述线性电机，人们提出了各种方案（例如专利文献1、2、3等）。

（现有技术文献）

（专利文献）

专利文献1：日本特开2002-27729号公报

专利文献2：日本特开2002-142437号公报

专利文献3：日本特开2005-295708号公报

发明内容

（发明所要解决的问题）

现有的线性电机与滚珠丝杆相比反应虽较快，但因动子的质量较大，虽可确保充分的推力，但无法实现所要求的水平的反应速度。适于高速化的线性电机的结构为可动磁铁型，为了实现小型且具有大推力的线性电机，需要使定子的磁极间距变小。

定子的磁极与动子的永磁体的排列周期相应地以特定的比率进行周期性的设置，在各个磁极卷绕有驱动用的线圈。为了提高线性电机的推力密度，需要使磁极间距变小，但在这种个别绕线结构中会有以下问题：卷绕的线圈的空间会变窄，伴随线圈的电阻的上升，驱动时的发热会增加。

为了要解决该问题，提案有一种利用相位集中卷绕的爪极式定子的线性电机。在该相位集中卷绕方式中，对定子的磁极中同极的部分集中绕线圈以减少线圈的个数，从而确保较大的绕线区域，因此具有使线圈的电阻降低的效果。然而，在该相位集中卷绕方式中，由于一般将成为对极的磁极齿以N极、S极交替的方式配置，因此特别是在使磁极间距变小时，导致相邻的磁极间发生短路的磁通会变多，而无法将从定子产生的磁通有效地施加在动子的永磁体侧。并且，当导致定子的磁极间短路的磁通的比例变大时，最大推力降低从而造成推力体积比降低。

曾有人提出一种单极型线性电机以防止上述异极间磁通短路。在该单极型电机中，未采用上述定子的磁极齿交替配置成N极、S极的结构，而采用将同时励磁的极性仅限定为N极或S极。此时，由于成为对极的磁极齿并未存在于定子，因此不会产生短路磁场，从而可提高作为比例上限的推力的值。该方式由于结构简单，因此具有可小型化的优点。然而，由于与双极型相比较，永磁体的利用率会变为一半，因此就同一的永磁体的排列而言，施加相同的驱动磁动势时，推力降低为1/2。此外，由于参与驱动的永磁体的面积为双极型的一半，因此会有以下问题：在产生相同程度的推力时，永磁体的负荷变高，并产生在驱动时导致永磁体的磁导系数大幅降低的部分，因此，有发生永久退磁的危险性。

以往，具有永磁体和软质磁体的磁轭的动子存在由于软质磁体的比透磁率较高从而导致磁阻力（在移动方向产生的应力脉动）变大的问题。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供这样一种线性电机，即，采用不会象单极驱动方式那样容易产生使异极磁极间短路的磁通的结构，而且通过进行双极驱动可防止最大推力的降低，且推力磁动势比较高。

本发明的另一目的在于提供这样一种线性电机，即，在施加驱动磁动势时，永磁体的磁导系数降低较小而退磁耐力变高，并且能够提高连续驱动时的耐久性，而且具有优异的耐热性。

本发明的另一目的在于提供一种具有可确保磁通从动子的磁轭往磁极齿流动并且定子中难以形成磁饱和的结构的线性电机。

本发明的另一目的在于提供一种通过以轻量的非磁性材料构成与定子中磁通路径效果较小的磁极齿相对的部分从而实现定子轻量化的线性电机。

本发明的另一目的在于提供一种可消除磁阻力的高谐波成分的线性电机。

本发明的线性电机通过使平板状的动子贯穿中空状的定子而构成，该线性电机的特征在于，具备：动子，交替配置有朝移动方向磁化的平板状的永磁体、及磁化方向与该永磁体为相反方向的平板状的永磁体，且在相邻的永磁体之间插入有平板状的软质磁体的磁轭；以及定子，分别在与所述动子相对的一个面及另一方面上每隔一个所述磁轭相对地设置有软质磁体的磁极齿，使得所述一个面上的磁极齿与所述另一方面上的磁极齿的电角度相差180°，并且，以包覆由所述一个面上的磁极齿构成的磁极齿组和由所述另一方面上的磁极齿构成的磁极齿组的外侧的方式设置有作为磁通回路的软质磁体的铁芯，在所述磁极齿组上分别集中卷绕有施加驱动磁动势的驱动线圈。

本发明的线性电机的动子具有组合朝动子的移动方向（长度方向）磁化的平板状的永磁体与平板状的软质磁体的磁轭的结构，并且，交替配置有朝移动方向的一个向磁化的永磁体、及朝与移动方向的一个向相反的另一个向磁化的永磁体，在相邻的朝一个方向磁化的永磁体和朝另一个方向磁化的永磁体之间配置有软质磁体的磁轭。另一方面，在定子中，与动子的磁轭的排列相应地，在与动子相对的一个面与另一方面上，每隔一个磁轭相对设置有磁极齿，且一个面的磁极齿与另一方面的磁极齿配置在电角度相差180°的位置。并且，以包覆由一个面的磁极齿及另一方面的磁极齿构成的一对磁极齿组的外侧的方式设置有作为磁通回路的软质磁体的铁芯。并且，在所述一对磁极齿组上分别集中卷绕有施加驱动磁动势的驱动线圈。

通过使上述结构的动子贯穿上述结构的定子，并且使相同方向的电流在上述一对驱动线圈中流动，由此会产生推力，动子会移动。此时，定子的一个面上的所有磁极齿成为相同极性（例如N极），定子的另一方面上的所有磁极齿成为与一个面上的磁极齿相反的相同极性（例如S极）。因此，在各个面上几乎不会产生导致相邻的磁极间短路的磁通。此外，从驱动线圈施加的驱动磁动势虽与动子的移动方向垂直，但由于动子的永磁体的磁化方向与移动方向平行，因此永磁体退磁的方向的磁化不易被施加，永磁体的磁导系数的降低较小。结果，耐热温度也会变高。

本发明的线性电机兼具难以产生磁极间的短路磁通的结构的所谓单极型的优点、及可同时利用永磁体的N极、S极的所谓双极型的优点的线性电机。

本发明的线性电机的特征在于，所述磁极齿的前端部在所述移动方向上的尺寸要小于基端部在所述移动方向上的尺寸，所述前端部处在靠近所述动子的位置，所述基端部处在远离所述动子的位置。

在本发明的线性电机的磁极齿中，接近动子的前端部的移动方向的尺寸比远离动子的基端部的移动方向的尺寸小。因此，由于使磁极齿的前端部变窄，因此磁通会从动子的磁轭可靠地流动至磁极齿。另一方面，由于使磁极齿的基端部变宽，因此难以在定子中产生磁饱和。

本发明的线性电机的特征在于，以比所述软质磁体更轻量的非磁性材料来取代所述定子的与磁极齿相对的部分的软质磁体的铁芯、即，处在电极齿与电极齿之间的定子部件。

在本发明的线性电机的定子中，以比磁极齿的磁性材料更轻量的非磁性材料来构成与磁极齿相对的部分。因此，与以磁性材料构成整体的情形相比较，定子轻量化，而成为更轻的线性电机。与该磁极齿相对的部分为本来磁通密度较小且作为磁通路径的效果较小的部分，因此即使以非磁性材料构成该部分，产生推力也不太会降低。

本发明的线性电机的特征在于，将所述各磁极齿组分为2组，将2组的间隔设为在其它的磁极齿的间隔加上或减去主要的磁阻力高谐波成分的1／2波长后所得到的间隔。

在本发明的线性电机的定子中，将同一极的磁极齿组分为2组，并将这些磁极齿组的间隔设为将磁极间距加上主要的高谐波成分的半波长后所得到的间隔、或从磁极间距减去该半波长后所得到的间隔。因此，高谐波成分会被消除，磁阻力降低。

本发明的线性电机的特征在于，所述主要的磁阻力高谐波成分为6次，且构成为加上或减去励磁系统周期的1／12。

在本发明的线性电机的定子中，将励磁系统周期2τ（2τ＝λ）的1／12（τ／6）加上磁极间距或从磁极间距予以减去，将所得到的值设为同一极的被区分的磁极齿组的间隔。因此，消除6次的磁阻力高谐波成分。

本发明的线性电机的特征在于，在分别将所述永磁体、所述磁轭、所述磁极齿的所述移动方向的尺寸设为M、Y、T时，满足Y＜M＜T的条件。

在本发明的线性电机中，通过满足上述尺寸条件，当过大的磁动势施加在定子的铁芯时从磁极齿施加的磁通经由磁轭流动至对极的磁极齿，因此与永磁体的磁化为反向的磁场难以被施加，因此，退磁耐力会变大。

在本发明中，在定子的一个面及另一方面上，如单极型那样同时被励磁的极性总为N极、S极的任一极，因此，相邻的磁极齿的极性成为相同极性，可防止异极间的磁通的短路。此外，可进行能有效地利用动子的永磁体的磁通的双极驱动，因此，可实现高的推力磁动势比。此外，在施加驱动磁动势时永磁体的退磁的影响度较少，磁导系数的降低会变小，因此可发挥高耐热性。

在本发明中，由于将磁极齿的前端侧的尺寸设成比基端侧的尺寸短，因此可提供一种确保对磁极齿的磁通流动且难以产生磁饱和的结构。

在本发明中，由于以比磁极齿的磁性材更轻量的非磁性材料来构成定子的与磁极齿相对的部分，因此即使轻量可以产生大的推力。

在本发明中，由于将同极的磁极齿组分为2组，并将这些磁极齿组的间隔设为将主要的高谐波成分的半波长加上磁极间距后所得到的间隔、或从磁极间距减去该半波长后所得到的间隔，因此可消除主要的高谐波成分，且可降低磁阻力。

附图说明

图1A是表示本发明的线性电机中使用的动子的结构的立体图。

图1B是表示本发明的线性电机中使用的动子的结构的剖面图。

图2A是表示本发明的线性电机中使用的定子的结构的立体图。

图2B是表示本发明的线性电机中使用的定子的结构的立体图。

图2C是表示本发明的线性电机中使用的定子的结构的立体图。

图3是表示本发明的线性电机的结构的局部破断立体图。

图4是用以说明本发明的线性电机的推力发生的原理的图。

图5A是用以说明动子的磁轭的功能的图。

图5B是用以说明动子的磁轭的功能的图。

图5C是用以说明动子的磁轭的功能的图。

图6A是用以说明比较例的磁通流动的图。

图6B是用以说明比较例的磁通流动的图。

图7A是用以说明比较例中的磁通流动的图。

图7B是用以说明本发明例中的磁通流动的图。

图8是表示驱动磁动势与最小磁导系数的关系的曲线图。

图9是表示温度与退磁临界磁场导数的关系的一例的曲线图。

图10是用以说明主要的磁阻力高谐波成分的消除方式的图。

图11是表示永磁体、磁轭、磁极齿的尺寸示例的图。

图12A是表示本发明的线性电机的其它实施方式的结构的立体图。

图12B是表示本发明的线性电机的其它实施方式的结构的立体图。

图13A是表示在定子中产生的磁通密度的分布的图。

图13B是表示在定子中产生的磁通密度的分布的图。

图14A是表示驱动时的定子中的磁通流动的图。

图14B是表示驱动时的定子中的磁通流动的图。

图15A是本发明的单相线性电机的实施例的俯视图。

图15B是本发明的单相线性电机的实施例的侧视图。

图16A是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图16B是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图16C是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图16D是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图16E是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图16F是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图17G是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图17H是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图17I是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图17J是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图17K是表示构成定子的铁芯材料的平面图。

图18A是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18B是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18C是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18D是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18E是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18F是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18G是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18H是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18I是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18J是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图18K是表示构成定子的铁芯材料的立体图。

图19是表示定子的磁极齿的平面形状的图。

图20是表示本发明的线性电机的实施例的外观形状的图。

图21是表示本发明的线性电机的实施例中的推力特性的测定结果的曲线图。

图22A是本发明的单相线性电机的其它实施例的俯视图。

图22B是本发明的单相线性电机的其它实施例的侧视图。

图23是本发明的单相线性电机的其它实施例的剖面图。

图24A是表示单相及3相合成所产生的各高谐波次数的磁阻力的振幅的曲线图。

图24B是表示单相及3相合成所产生的各高谐波次数的磁阻力的振幅的曲线图。

图24C是表示单相及3相合成所产生的各高谐波次数的磁阻力的振幅的曲线图。

图25A是本发明的单相线性电机的又一其它实施例的俯视图。

图25B是本发明的单相线性电机的又一其它实施例的侧视图。

图26是本发明的单相线性电机的又一其它实施例的剖面图。

第27图是表示本发明的又一其它实施例的定子的构成材料的立体图。

第28图是表示本发明的线性电机的又一其它实施例的推力特性的测定结果的曲线图。

（附图标号说明）

1             动子

2、2a         定子

3、3a         线性电机

11a、11b      永磁体

12（12N、12S）磁轭

21            中空部

22            铁芯部

22a           支承部件（非磁体）

23a、23b      磁极齿

24a、24b      磁极齿组

25a、25b      驱动线圈

具体实施方式

以下，根据表示本发明的实施方式的附图详细说明本发明。

图1A、1B是表示本发明的线性电机中使用的动子的结构，图1A为其立体图，图1B为其剖面图。

动子1为组合2种平板状的永磁体11a、11b和平板状的软质磁体的磁轭12而成的结构，且形成为依次交替地粘合永磁体11a、磁轭12、永磁体11b、磁轭12……的结构。

在图1A、1B中，在各永磁体11a、11b处所示的空心箭头表示各永磁体11a、11b的磁化方向。永磁体11a、11b均在动子1的移动方向（动子1的长度方向）上磁化，换言之，在这些永磁体的连接方向上磁化，但是，永磁体11a、11b的磁化方向相差180度而互为相反方向。并且，在相邻的永磁体11a与永磁体11b之间，插入有平板状的软质磁体的磁轭12。

在图1B中，在磁轭12处示出的空心箭头表示磁通流动，各磁轭12发挥将来自永磁体11a、11b的磁通的方向变更为动子1的厚度方向的作用。并且，在该动子1中，N极、S极、……交替地形成于磁轭12、12、……（参照图1B）。即，作为N极的磁轭12N和作为S极的磁轭12S交替地存在。此外，各磁轭12（磁轭12N、磁轭12S）的正面及背面为同一极。

图2A至2C是表示本发明的线性电机中使用的定子的结构，图2A为其局部立体图，图2B为其局部破断立体图，图2C为其整体破断立体图。

定子2整体上由中空长方体状的软质磁体所构成，上述结构的动子1贯穿定子2的中空部21。定子2具有：除了中空部21外构成周面的作为框体的铁芯部22；从铁芯部22朝向中空部21的下方配置的多个上侧磁极齿23a、23a、23a；以及从铁芯部22朝中空部21的上方配置的多个下侧磁极齿23b、23b、23b。由多个上侧磁极齿23a、23a、23a构成磁极齿组（磁极齿集合体）24a，由多个下侧磁极齿23b、23b、23b构成磁极齿组（磁极齿集合体）24b。

与动子1相对的一个面上的上侧磁极齿23a、23a、23a以及与动子1相对的另一方面上的下侧磁极齿23b、23b、23b分别在定子2的长度方向（动子1的移动方向）上呈列状配置，并且，与动子1的磁轭12的配置相应地，每隔一个磁轭12进行配置。即，每一励磁系统周期设置一个磁极齿23a和一个磁极齿23b。并且，上侧磁极齿23a与下侧磁极齿23b设置在电角度相差180°的位置（错开二分之一励磁系统周期的位置）。因此，形成为下述位置关系，即：例如，在上侧磁极齿23a与动子1的一个永磁体11a相对时，下侧磁极齿23b与动子1的另一个永磁体11b相对。

此外，各磁极齿23a、23b的宽度从与动子1相对的前端部向远离动子1的基端部呈阶梯状变宽。优选的是，各磁极齿23a、23b的前端部的宽度大于磁轭12的宽度，以使来自动子1的磁轭12的磁通可靠地流动。

铁芯部22以包围一对磁极齿组24a、24b的外侧的方式配置，而成为来自各磁极齿23a、23b的磁通的回路。将作为绕线的驱动线圈25a集中卷绕在一个磁极齿组24a（磁极齿23a、23a、23a）上，并且将作为绕线的驱动线圈25b集中卷绕在另一个磁极齿组24b（磁极齿23b、23b、23b）上（参照第2C图）。并且，连接两个驱动线圈25a、25b使得驱动线圈25a与驱动线圈25b的通电方向为同一个向。图2C中的黑色箭头表示驱动线圈25a、驱动线圈25b中的通电方向。

构成一个磁极齿组24a的各磁极齿23a、23a、23a全部为相同极性（例如N极），构成另一个磁极齿组24b的各磁极齿23b、23b、23b全部为相同的极性（例如S极）。

并且，通过使上述图1A、1B所示的动子1贯穿图2A至2C所示的定子2的中空部21从而构成本发明的单相驱动线性电机（单相单元）3。图3是表示本发明的线性电机的结构的局部破断立体图。

在上述线性电机3的情况下，定子2作为定子发挥作用。并且，通过使电流在驱动线圈25a、25b中朝同一方向流动，从而使得贯穿定子2的中空部21的动子1相对于定子2（定子）进行往复直线运动。

此外，在图1A所示的例中，采用了依次配置永磁体11a（6个）、永磁体11b（6个）和磁轭12（12个）而成的结构，但仅为一个示例，可以为任意的个数。并且，在图2A至2C所示的例中，采用了设置3组上侧磁极齿23a及下侧磁极齿23b而成的结构，但仅为一个示例，可以为任意的组数。

另外，可将通过粘合永磁体11a、11b及磁轭12而成的结构体收纳在框（未图示）中从而构成动子1。然而，由于相邻的磁轭彼此为异极，因此为了抑制异极间的磁通的泄漏，该框需要为非磁体。此外，可以在该框设置线性导轨（未图示），在定子2的中空部21设置用以使该线性导轨通过的切口。

此外，虽然已针对单相线性电机（单相单元）加以说明，但在结构示例如3相驱动的线性电机时，只要将3个上述定子按照磁极间距×（n＋1／3）或磁极间距×（n＋2／3）（n为整数）的间隔呈直线状配置并使动子贯穿上述定子即可。此外，在这种情况下，在考虑用于收纳驱动线圈的空间的基础上设定整数n即可。

以下，参照图4说明上述结构的本发明的线性电机3的驱动机构。

在沿图4所示的方向对定子2的驱动线圈25a及驱动线圈25b通电时（“●”表示电流从纸面的背面向正面流动，“×”表示电流从纸面的正面向背面的流动），在上侧磁极齿23a、23a、23a产生N极，在下侧磁极齿23b、23b、23b产生S极。另一方面，在动子1中，磁轭12N的正面背面均为N极，磁轭12S的正面背面均为S极。

因此，在动子1存在于图4所示的位置时，在空心箭头方向会产生吸引力，动子1的长度方向（移动方向）的应力成分被合成而成为推力，动子1会移动。此时，由于磁轭12的N极及S极均参与推力的产生，因而成为双极驱动。

以下，参照图5A至5C说明动子1的永磁体11a、11b间插入的软质磁体的磁轭12的效果（双极驱动功能）。

如图5A所示，当动子1以单体存在时，各磁轭12（磁轭12N、磁轭12S）的正面及背面为相同极性的磁极，且磁通会在正面及背面均等地产生。而在使动子1贯穿定子2时，即，各磁轭12（磁轭12N、磁轭12S）与磁极齿23a、23b相对时，如图5B所示，从各磁轭12（磁轭12N、磁轭12S）产生的磁通集中至磁极齿23a、23b侧。例如，就图5B所示的位置关系而言，来自作为N极的磁轭12N的磁通往上侧磁极齿23a侧集中，来自作为S极的磁轭12S的磁通往下侧磁极齿23b侧集中。此外，当电角度前进180°而成为图5C所示的位置关系时，来自作为N极的磁轭12N的磁通往下侧磁极齿23b侧集中，来自作为S极的磁轭12S的磁通往上侧磁极齿23a侧集中。

因此，通过在永磁体11a、11b间插入软质磁体的磁轭12，可将从固定的永磁体11a、11b发生的磁通朝上下方向切换，使所有的永磁体11a、11b产生的磁通均参与推力的产生，从而可实现双极驱动。磁轭12发挥将来自永磁体11a、11b的磁通朝上下方向切换的切换功能。因此，可使从永磁体11a、11b产生的磁通均参与推力的产生。此外，通过形成为上述磁极齿的结构，由于相邻的磁极齿为同极，因此，与一般的相位集中卷绕型的定子相比较，磁极间距缩小时磁通的相邻异极间的短路损失可减小到极低的水平。

以下，进一步说明本发明的线性电机的特征。

（1）提高动子的永磁体的磁通利用率

作为本发明的比较例，图6A是表示未设置磁轭时的磁通流动的图。在未设置磁轭时，由于从永磁体41a、41b朝上下均等地流动磁通，因此会产生未使用的磁通（图6A中被虚线包围的磁通），无法获得高的推力。此外，作为本发明的比较例，图6B是表示使用在厚度方向磁化的永磁体51a、51b时的磁通流动的图。此时，由于也会从永磁体51a、51b朝上下均等地流动磁通，因此也会产生未使用的磁通（图6B中，被虚线包围的磁通），无法获得高的推力。

如上所述，如果未设置磁轭的动子、或使用在厚度方向磁化的永磁体的动子应用在本发明的定子2的磁极齿23a、23b的结构，那么，由于无法将从永磁体产生的磁通朝磁极齿23a、23b的方向切换，因此会发生不能参与产生推力的磁通，推力密度会降低。在本发明中，通过将磁轭12插入动子1，可提高永磁体11a、11b的磁通利用率。

（2）防止相邻磁极齿间发生短路磁通

在本发明的定子2的结构中，在磁极齿的配置中，使同极的磁极齿23a、……及磁极齿23b……分别集合在一侧，并使异极的磁极齿23a与磁极齿23b隔着动子1相对地配置。因此，由于相邻的磁极齿为同极，因此可防止异极间短路磁通的发生，从而可进行动子1的双极驱动。因此，可有效地将通过施加在定子2的驱动线圈25a、25b的磁动势所产生的磁通施加于动子1，从而可提高最大推力。

（3）对驱动时永磁体的磁导系数的降低进行抑制

作为本发明的比较例，图7A是表示例如专利文献1记载的使用在厚度方向磁化的永磁体61a、61b时的磁通流动的图。从磁极齿62施加的驱动磁通（图中的虚线箭头）为动子61的厚度方向，永磁体61a、61b的磁化方向（图中的空心箭头）也为动子61的厚度方向，即，来自磁极齿62的驱动磁通（图中虚线的箭头）与永磁体61a、61b的磁化方向（图中的空心箭头）为完全相反的方向，因此，会产生退磁区域（图7A中，被虚线所包围的区域），从而造成磁导系数的降低。

在本发明中，如图7B所示，在驱动时施加最大磁动势的电角度90°的位置，从磁极齿23a施加至动子1的永磁体11a、11b的驱动磁通（图中的虚线箭头）与动子1的移动方向（长度方向）成直角，而永磁体11a、11b的磁化方向（图中的空心箭头）与动子1的移动方向平行，因此，难以施加永磁体11a、11b退磁的方向的磁通。而且，在重负载时来自磁极齿23a的驱动磁通（图中的虚线箭头）选取通过磁轭12而进入磁极齿23b的路径，因此难以施加与永磁体11a、11b的磁化方向相反方向的磁通。因此，退磁耐性佳且可抑制磁导系数的降低，结果可使工作温度区域变宽。

图8是表示图7A所示的比较例与图7B所示的本发明例中驱动磁动势（＝驱动电流×驱动线圈的匝数）与最小磁导系数的关系的曲线图。比较例与本发明例为相同的体积，磁体厚度：5mm、定子间隙：6.6mm、励磁系统周期：18mm。图8中，实线A表示比较例的特性，实线B表示本发明例的特性。由图8的结果可知，在施加比较大的驱动磁动势时，本发明例的磁导系数的降低相较于比较例较少。

图9是表示动子中使用稀土类磁铁（Nd-Fe-B磁铁）时温度与退磁临界磁导系数（磁铁开始退磁的磁导系数）的关系的一例的曲线图。依据该图9的特性，设驱动磁动势为2400A，根据比较例和本发明例求出耐热温度，详见下述。在比较例中，当驱动磁动势为2400A时，由图8的特性，由于最小磁导系数为0.5，因此，依据图9的特性，其耐热温度为55℃（参照图中的A）。另一方面，在本发明例中，当驱动磁动势为2400A时，根据图8的特性，最小磁导系数为1，因此，依据图9的特性，其耐热温度为75℃（参照图中的B）。如此，本发明可望提高耐热温度。

（4）提高动子的可组装性

以往，在将厚度方向磁化的永磁体排列在动子的长度方向（移动方向）的结构（图7A）中，由于相邻的永磁体的露出面彼此成为异极且有吸引力作用，因此在组装动子时永磁体会从框飞出，并被相邻的永磁体吸引。因此，在装入永磁体后直到粘合完成为止，需要预先固定永磁体。然而，在本发明中，采用的是永磁体被磁轭吸引的结构，因此，组装后的形状可维持不变，无须进行推压。因此，动子的可组装性变得良好。

此外，可以进一步在动子的宽度方向的两缘部设置朝长度方向延伸的长条的非磁体的磁轭，以软质磁体的磁轭及该非磁体的磁轭构成动子磁轭。软质磁体的磁轭与非磁体的磁轭可利用螺丝、粘合剂、铆钉等固定。在该种动子中，以软质磁体的磁轭与非磁体的磁轭构成动子磁轭，并且将永磁体吸附固定在软质磁体的磁轭，由此形成的结构不但可使组装作业性大幅地提高，而且外部应力不会直接施加在永磁体上。因此，可望同时兼顾组装作业性与结构可靠性。通过粘合层固定永磁体与铁芯的方式难以稳定地确保粘合层，且容易地产生粘合强度偏差。但是，本发明的动子不会发生上述缺陷。

（5）减小磁阻力

在永磁体和软质磁体的磁轭共存于动子的情形中，比透磁率会在移动方向（励磁系统周期方向）发生周期性变化，因此高次的磁阻力高谐波成分变得显著。一般在相独立型的驱动中，3相合成时基本波（磁阻力的周期与励磁系统周期相同）及2次、4次的高谐波虽会被消除，但3次、6次、9次等的3倍数的高谐波会加强。

图10是用以说明主要的磁阻力高谐波成分的消除方式的图。在上述结构的动子中，由于6次的高谐波成分比3次的高谐波成分有变多的倾向，因此，将同极的磁极齿组分为2组，其排列的间隔比其它磁极齿的间隔大了τ／6（τ：磁极间距、τ＝λ／2）（T1＝τ、T2＝τ＋τ／6）。由此，由于2组的磁极齿组产生的磁阻力的相位在6次的高谐波成分中相差180°，因此，6次的高谐波成分被消除而未被输出。此外，虽设为比其它磁极齿的间隔大τ／6，但即使设为比其它磁极齿的间隔小τ／6也能够发挥同样的效果。

接着，通过对永磁体进行歪斜（skew）配置（相对于与移动方向垂直的方向赋予角度而配置永磁体的长边），可减小12次以上的高谐波成分。此时的歪斜角度为0至4°。

由于上述磁极齿组的位移量与永磁体的歪斜角度可分别独立地变更，因此可有效地对主要的高谐波成分有效地减小磁阻力。

（6）提高退磁耐力

图11是表示永磁体、磁轭、磁极齿的尺寸示例的图。如图11所示，将永磁体、磁轭、磁极齿在动子移动方向的尺寸分别设为M、Y、T时，满足Y＜M＜T的关系。根据这种结构，特别是在被施加的磁动势为最大的电角度90°附近，从磁极齿施加的磁通经由磁轭流动至对极的磁极齿，因此对永磁体的影响会变少，且退磁耐力会提高。

以下，对本发明的线性电机的其它实施方式加以说明。本发明的线性电机如前所述，可实现垂直移动机构中的高速移动且高精确度的定位。在垂直移动机构中，一般在X-Y（水平方向）台的可动部设置线性电机，在此情形下，由于线性电机本身的重力会成为X-Y轴驱动侧的负荷，因此要求线性电机实现轻量化。

以下的实施方式满足上述要求。在该实施方式中，着眼于线性电机的定子，通过将驱动时磁通密度不会变高的部分由软质磁体取代为轻量的非磁性材料，就可谋求轻量化，且不会使所发生的推力过度降低。

图12A、12B是表示本发明的线性电机的其它实施方式的结构，图12A为线性电机的整体的立体图，图12B是表示定子的局部结构的立体图。

本实施方式的单相驱动的线性电机（单相单元）3a与上述线性电机3同样地（参照图3），使动子1贯穿定子2a的中空部而构成。线性电机3a的动子1的结构与上述线性电机3中的动子1的结构完全相同，因此省略其说明。

上述线性电机3与本实施方式的线性电机3a在定子的结构上有所差异。上述线性电机3的定子2的整体由软质磁体所构成，但线性电机3a的定子2a的一部分由比软质磁体更轻量的非磁性材料所构成。具体而言，线性电机3的定子2的铁芯部22中与磁极齿23a、23b相对的部分（标有阴影线的部分）被取代成例如镁合金等的轻量的非磁性材料。因此，在定子2a中，铁芯部22仅为磁极齿23a、23b侧，与磁极齿23a、23b相对的部分成为轻量的支承部件22a（参照图12B）。

此外，除了一部分使用轻量的非磁性材料之外，线性电机3a的定子2a的其它结构与线性电机3的定子2相同，例如，上侧磁极齿23a与下侧磁极齿23b设置在电角度相差180°的位置，且二者的位置关系为，当上侧磁极齿23a与动子1的一个永磁体11a相对时，下侧磁极齿23b与动子1的另一个永磁体11b相对；驱动线圈25a集中卷绕在多个磁极齿23a，驱动线圈25b集中卷绕在多个磁极齿23b，在驱动线圈25a与驱动线圈25b中流经相同方向的电流。

由多个上侧磁极齿23a构成的一个磁极齿组（磁极齿集合体）和由多个下侧磁极齿23b构成的另一个磁极齿组（磁极齿集合体）的位置相对于动子1的移动方向发生1／2励磁系统周期的位移，因此，与各磁极齿23a、23b相对的位置的铁芯部分在驱动时产生的磁通密度小。因此，即使在该部分未存在磁性材料而设置非磁性材料，在驱动时也不会妨碍磁通流动。因此，将该部分取代为轻量的非磁性的支承部件22a。

定子2a采用以磁体的铁芯部22形成磁通回路的结构，其中，铁芯部22以仅包围相当于一对磁极齿组（磁极齿集合体）的磁极齿23a、23b的厚度的部分外侧的方式进行配置。该磁通的回路部分在一对磁极齿组间电角度相差180°，因此，在各磁极齿组间位置不会重迭。因此，设置与位于动子1的侧面的该磁通的回路部分重迭的部分，确保磁通朝动子1的移动方向流动的部分，由此在定子2a内形成闭磁路。并且，为了应对由推力所产生的反作用力，在不存在磁体的部分填充支承部件22a。

图13A、13B是表示使电流流经驱动线圈25a、25b时（驱动磁动势1200A、电角度90°，流经最大电流时）定子所产生的磁通密度的分布的图。图14A、14B是表示驱动时定子中的磁通流动的图。图13A及图14A是表示全部由磁体构成的定子中的磁通密度的分布及磁通流动，图13B及图14B是表示将与磁极齿相对的部分取代为非磁体的定子中的磁通密度的分布及磁通流动。

在全部由磁体构成的定子中，如图14A中虚线箭头所示流动有磁通，在磁极齿正下方的部分磁通密度大，但在同极的磁极齿间（以虚线包围的区域），磁通密度变小，与该磁极齿相对的部分几乎不会作为磁通通道发挥作用。因此，在本实施方式中，去除该磁通密度小的部分（与磁极齿相对的部分）的磁体而以轻量的非磁体取代。

在本实施方式中，由于如图14B的虚线箭头所示流动有磁通，因此，即使将与磁极齿相对的部分构成为非磁体，也不会妨碍磁通流动。并且，图13B所示的磁极齿产生的磁通密度分布与图13A所示的磁极齿产生的磁通密度分布大致为同样的分布。而且，即使是与非磁体相邻的铁芯部分（以虚线所包围的区域），磁通密度的增加也非常少。因此，即使将一部分取代成轻量的非磁体，与全部由磁体构成的情形相比较，可获得相同程度的推力。

在本实施方式中，可取代成轻量的非磁体（支承部件22a）的体积比率为30％至50％左右，定子的轻量化取决于使用的非磁体的材料，其重量可减轻20％至40％左右。

此外，本实施方式的线性电机3a中的驱动机构与上述线性电机3的驱动机构相同。并且，当然，线性电机3a也具有上述（1）至（6）所述的线性电机3的特征。

在上述实施方式中，形成为将一部分（磁通密度小的部分）取代成轻量的非磁体的结构，不会造成推力的减低，可实现更轻的线性电机。对可实现上述线性电机的轻量化的其它实施方式加以说明。在本实施方式中，在定子的难以产生磁饱和的部分设置1个或多个在长度方向（动子的移动方向）贯通的贯通孔。与定子整体由磁体构成的情形相比较，定子可实现与无磁体的贯穿孔部分相当的轻量化。即使采用设置有上述贯通孔的结构，也几乎不会导致推力降低。

（实施例）

以下，针对本发明人制作的线性电机的具体构成、及所制作的线性电机的特性加以说明。

图15A、15B是本发明的单相线性电机3的实施例的俯视图及侧视图。使动子1贯穿定子2的中空部21而构成线性电机3，其中，在该定子2中，分别呈列状设置有多个磁极齿23a、磁极齿23b，且在由该多个磁极齿23a构成的磁极齿组、由多个磁极齿23b构成的磁极齿组分别集中卷绕有驱动线圈25a、驱动线圈25b，在该动子1中，依次交替地排列有永磁体11a、磁轭12、永磁体11b、磁轭12……。

首先，作为线性电机3中使用的平板状的动子1，制作包括图1A、1B所示的形状的永磁体11a、11b的动子1。所使用的永磁体11a、11b为Nd-Fe-B煅烧磁铁，并切成为长度38mm、宽度3mm、厚度5mm的平板形状。并且，作为软质磁体的磁轭12，通过线切割方式将软铁切成长度38mm、宽度6mm、厚度5mm的平板形状。

然后，准备54个上述永磁体及55个上述磁轭，以环氧粘合剂按照永磁体11a、磁轭12、永磁体11b、磁轭12、……的顺序交替地粘合在一起，制作长度492mm、宽度38mm、厚度5mm的板状体，将该板状体插入铝制的框而制成动子1。永磁体11a、永磁体11b的磁化方向朝向动子1的移动方向（长度方向），但其互为相反方向（参照图1A、1B的空心箭头）。

接着，依预定的顺序层叠图16A至16F及图17G至17K（图18A至18K）所示的由硅钢板构成的铁芯材料A至K，以制作定子2。各铁芯材料A至K均为长边90mm、短边62mm，铁芯材料C、D、E、G、H、J、K的厚度为2mm，铁芯材料A、B的厚度为3mm，铁芯材料F、I的厚度为5mm。另外，各铁芯材料A至K的中空形状不同。

这些铁芯材料A至K均以环氧粘合剂粘合由厚度0.5mm的硅钢板切成预定形状者而构成，厚度2mm的铁芯材料是将厚度0.5mm的硅钢板叠层4片使其一体化而构成的，同样地，厚度3mm、5mm的铁芯材料是分别层叠了6片、10片并使其一体化而构成的。

各铁芯材料A至K的层叠顺序及层叠片数如下所述。

H＋G＋F＋{E＋D＋C＋B＋C＋D＋E＋A}×3＋E＋D＋C＋I＋J＋K

按照上述层叠顺序叠合铁芯材料A至K，构成外形为高度62mm、宽度90mm、长度78mm的单相单元（参照图15A、图15B）。通过这种结构，一面的磁极齿与另一面的磁极齿的电角度相差180°。磁极齿间隔（间隙）为6.6mm。

图19表示上述单元中相邻的磁极齿23a、23a（23b、23b）的平面形状。各磁极齿23a（23b）的宽度从与动子1相对的前端部朝远离的基端部分三级逐级变宽。考虑来自动子1的磁轭12的磁通，最前端部的宽度为7mm，比磁轭12的宽度（6mm）略长。为了防止发生磁饱和，最基端部的宽度为15mm，接近磁极间距（18mm）。此外，上述采用了宽度逐级变化的结构，但是，也可以采用与此不同的结构，可以采用宽度从与动子1相对的前端侧往基端侧连续变大的锥状。

对于上述单相单元，在单元的上侧磁极齿组24a集中卷绕驱动线圈25a，并且，在单元的下侧磁极齿组24b集中卷绕驱动线圈25b。此时，在单元内插入可2分割插入的绕线架（线圈架，未图示）并将其与磁极齿组粘合后，将直径1mm的漆包铜线各卷绕100圈从而分别制成驱动线圈25a、驱动线圈25b。

如上所述，在层叠多片硅钢板而制作单相定子的单元时，因各硅钢板的厚度的偏差的影响，单相单元的层叠方向（动子的移动方向）的长度可能不会成为所希望的长度。如果各单元的长度不是所希望的长度，就会导致齿槽（cogging）恶化。为了避免上述事态，优选的是，根据需要，将未设置磁极齿而仅由铁芯部构成的厚度0.05至0.1mm左右的硅钢板作为间隔件，夹持在定子的长度方向（动子的移动方向）的一端或两端，以修正定子的长度。

准备3个以上述方式制作的定子2，以相邻的定子2间的相对电角度前进120°的方式（具体而言为27mm）以直线状配置3个定子2。相邻的定子2的间隔为27mm，因此，3相的全长为288mm（＝78mm×3＋27mm×2）。并且，将动子1插入3个定子2的中央的中空部（参照图20），以使动子1不会与定子2接触而可朝长度方向移动的方式固定在测试台（test bench）。

预先在各定子的上侧铁芯部及下侧铁芯部设置多个沿长度方向（动子的移动方向）贯通的贯通孔，以长条的轴一并固定U相、V相、W相的各单元（定子）。此时，为了确保所希望的刚度及直线度，优选将该轴的直径设为5mm以上。

对于各相的单元，串联连接驱动线圈并按照一对驱动线圈的绕线方向相同的方式进行连接。然后，将这些U相、V相、W相的各单元的绕线星形连接，并连接至电机控制器。另外，在动子1侧连接测力计（force guage），可测量与驱动磁动势相应的推力。

在如以上方式连接后，改变施加在驱动线圈的驱动电流而测量动子1的推力。此时，以将测力计推压在动子1的方法测量推力。图21表示该推力的测量结果与推力磁动势比的算出结果。另外，作为例如由专利文献1所示的图7A所述的结构的比较例，制作与本发明的实施例为相同体积的线性电机，并以与本发明实施例相同的条件测量推力。也将该推力的测定结果及推力磁动势比的算出结果表示在图21中。

图21的横轴表示每一定子单相的驱动磁动势（＝驱动电流×驱动线圈的匝数）[A]，纵轴表示推力[N]和推力磁动势比[N／A]。图中A表示本发明例的推力、图中B表示比较例的推力，图中C表示本发明例的推力磁动势比，图中D表示比较例的推力磁动势比。

如图21所示，就相同的驱动磁动势而言，在推力的比例区域中，本发明可实现较高的推力，较之于比较例高65％左右。并且，在本发明例中还可以提高耐热温度。因此，本发明可提供一种适用于要求高速移动且高精确度定位的工业用移动机构的线性电机。

接着，针对谋求磁阻力的减低的其它实施例加以说明。图22A、22B是本发明的其它实施例的单相线性电机3的俯视图及侧视图，图23是本发明的单相线性电机3的其它实施例的剖面图。

所使用的永磁体11a、11b长度38mm、宽度4mm、厚度5mm，软质磁体的磁轭12长度38mm、宽度3.5mm、厚度5mm。此外，磁极间距τ7.5mm（励磁系统周期为15mm）、磁极齿23a、23b的宽度为6mm，可变间距变化量为τ／6＝1.25mm。并且，永磁体11a、11b的歪斜角度为2°。

针对下述结构例1、结构例2和结构例3，分别求出单相及3相合成的各高谐波次数的磁阻力的振幅，并将结果示于图24A至24C。其中，结构例1为磁极齿的间隔相等而未进行永磁体的歪斜配置的结构的线性电机，结构例2为进行磁极齿的间隔调整但不进行永磁体的歪斜配置的结构的线性电机，结构例3为调整磁极齿的间隔且进行永磁体的歪斜配置的结构的线性电机。

在图24A所示的结构例1中，第6次高谐波成分的磁阻力变得非常大。在图24B所示的结构例2中，第6次高谐波成分的磁阻力虽减低，但第12次高谐波成分的磁阻力较大。在图24C所示的结构例3中，第6次高谐波成分及第12次高谐波成分的磁阻力均减低。

接着，针对将定子的铁芯部的一部分（与磁极齿相对的部分）取代为轻量的非磁体（支承部件）以谋求轻量化的又一其它实施例加以说明。图25A、25B是本发明的又一其它实施例的单相线性电机3a的俯视图及侧视图。图26是表示又一其它实施例的单相线性电机3a的剖面图。图27是表示又一其它实施例的定子2a的结构材料的立体图。

定子2a的整体尺寸与图22A、22B所示的实施例相同，与磁极齿相对的部分（动子1在移动方向上6mm的长度：标有阴影线的部分）由支承部件22a所构成，该支承部件22a并非由磁体所构成而是由镁合金所构成。此外，动子1中使用的永磁体11a、11b及磁轭12的尺寸与图22A所示的实施例相同，相邻的磁极齿23a、23a、23b、23b的间距也与图23所示的实施例相同。

制作了线性电机3a中使用的平板状的动子1（长度：410mm、宽度：38mm、厚度：5mm）。此外，所使用的永磁体11a、11b及磁轭12的材料、及其制作步骤与上述图15A、15B所示的实施例的情形相同，而省略其说明。

通过线切割方式由构成磁极齿的厚度0.5mm的硅钢板（材质50A800、比重7.8g／cm³）切出12片预定形状的片材并用环氧粘合剂将其粘合在一起从而构成铁芯部件31。由镁合金（材质LA141、Mg-14质量％Li-1质量％Al、比重1.36g／cm³）切出预定形状的厚度6mm的轻量部件（支承部件）32。将铁芯部件31和轻量部件32接合在一起从而制成第1定子材料33。另外，通过线切割方式由厚度0.5mm的硅钢板切出多片预定形状的片材并用环氧粘合剂将其粘合在一起，从而制成作为磁极齿的侧面部分的第2定子材料34。

然后，如图27所示，交替地配置第1定子材料33、第2定子材料34，并使第1定子材料33、第2定子材料34接合在一起，从而制成外形为高度62mm、宽度90mm、长度59.75mm的单相单元。在单元内插入可2分割插入的绕线架（线圈架，未图示）并将其粘合在磁极齿组后，将直径1mm的漆包铜线各卷绕100圈从而制成驱动线圈。

在所制作的定子2a中使用的硅钢板的质量、镁合金的质量分别为每一单相1111.2g、95.57g，单相定子2a整体的质量为1206.77g。

准备3个按照上述方式制作的定子2a，以相邻的定子2间的相对电角度前进120°的方式（具体而言为27.75mm）呈直线状配置3个定子2a。3相的全长234.75mm（＝59.75mm×3＋27.75mm×2）。然后，将动子1插入3个定子2a的中央的中空部（参照图26），以使动子1不会与定子2a接触并可朝长度方向移动的方式固定在测试台。

对于各相的单元，串联连接驱动线圈并按照一对驱动线圈的绕线方向相同的方式进行连接。然后，将这些各单元的绕线星形连接，并连接至电机控制器。另外，在动子1侧连接测力计，可测量与驱动磁动势相应的推力。

在如以上方式连接后，改变施加在驱动线圈的驱动电流而测量线性电机3a的动子1的推力。此时，以将测力计推压在动子1的方法测量推力。图28表示该推力的测量结果与推力磁动势比的算出结果。另外，除定子整体由磁铁（硅钢板）构成之外，作为比较例，制作与本实施例的线性电机3a重量相同的线性电机，并以与线性电机3a相同的条件测量推力。也将该推力的测定结果及推力磁动势比的算出结果表示在图28中。此外，该比较例的线性电机中的定子的质量为每一单相1659.32g。

图28的横轴表示每一定子单相的驱动磁动势（＝驱动电流×驱动线圈的匝数）[A]，纵轴表示推力[N]和推力磁动势比[N／A]。图中E表示本实施例的推力、图中F表示比较例的推力，图中G表示本实施例的推力磁动势比，图中H表示比较例的推力磁动势比。

如图28所示，在本实施例中，至驱动磁动势为1600A之前，可获得与比较例同等的推力特性。另外，在本实施例中，与比较例相比较，最大推力虽小15％左右，但与比较例相比较可实现27％的轻量化，因此，本实施例的推力质量比高于比较例。因此，本实施例的线性电机3a是最适合垂直移动机构的结构。

以磁体构成定子整体的线性电机3的重量虽重，但可获得优异的推力特性。另一方面，以轻量的非磁体构成与磁极齿相对的部分的线性电机3a的推力特性虽略差，但可使重量减小。因此，可依据所使用的环境、用途等因素对上述本发明的线性电机3和线性电机3a进行区分使用即可。

此外，作为构成与磁极齿相对的部分的轻量非磁性材料，说明了使用镁合金的情况，但也可以使用其它材料。这种材料需要具备的条件为：轻量；可作为用以支撑由推力所产生的反作用力的支承部件22a而发挥作用。作为满足这些条件的材料，可利用铝合金、锂合金、强化塑料、碳纤维、玻璃环氧树脂等。

作为被轻量的非磁体取代的部分，图27等所示仅为一例。对于整体上由磁体构成的定子，可以获取图13A所示的磁通密度的分布，并依据所获取的磁通密度的分布，将所产生的磁通密度小的部分取代成轻量的非磁体。例如，可将最大驱动时产生的磁通密度仅为铁芯材料的饱和磁通密度的1／3左右以下的部分取代为轻量的非磁体。

此外，也可以采用与上述制作例不同的方式，将定子上下分割而制作。在这种情况下，层叠并粘合预定的多片硅钢板而制作包括上侧磁极齿的定子的上侧部分，层叠并粘合预定的多片硅钢板而制作包括下侧磁极齿的定子的下侧部分，将上述上侧部分及下侧部分一体结合，从而构成定子。此时，通过将定子的铁芯部的分割部分形成为难以产生磁饱和的部位，从而可避免推力的降低。此外，在该制作方式中，可在使上侧部分及下侧部分一体结合前，在上侧部分的磁极齿组和下侧部分的磁极齿组上分别粘合通过在绕线架（线圈架）卷绕线圈所得到的部件。因此，可容易地将叠片系数提高至80％以上。并且，还可以提高组装作业性。

Claims (6)

1.一种线性电机，该线性电机通过使平板状的动子贯穿中空状的定子而构成，该线性电机具备：

动子，交替配置有朝移动方向磁化的平板状的永磁体、及磁化方向与该永磁体为相反方向的平板状的永磁体，且在相邻的永磁体之间插入有平板状的软质磁体的磁轭；以及

定子，分别在与所述动子相对的一个面及另一面上每隔一个所述磁轭相对地设置有软质磁体的磁极齿，使得所述一个面上的磁极齿与所述另一面上的磁极齿的电角度相差180°，并且，以包覆由所述一个面上的磁极齿构成的磁极齿组和由所述另一面上的磁极齿构成的磁极齿组的外侧的方式设置有作为磁通回路的软质磁体的铁芯，在所述磁极齿组上分别集中卷绕有施加驱动磁动势的驱动线圈。

2.如权利要求1所述的线性电机，其中，所述磁极齿的前端部在所述移动方向上的尺寸要小于基端部在所述移动方向上的尺寸，其中，所述前端部处在靠近所述动子的位置，所述基端部处在远离所述动子的位置。

3.如权利要求1所述的线性电机，其中，以比所述软质磁体更轻量的非磁性材料来取代所述定子与磁极齿相对的部分的软质磁体的铁芯。

4.如权利要求1至3中任一项所述的线性电机，其中，各磁极齿组分为2组，将2组磁极齿组的间隔设为其它的磁极齿的间隔加上或减去主要的磁阻力高谐波成分的1／2波长后所得到的间隔。

5.如权利要求4所述的线性电机，其中，所述主要的磁阻力高谐波成分为6次，且构成为加上或减去励磁系统周期的1／12。

6.如权利要求1至5中任一项所述的线性电机，其中，在将所述永磁体、所述磁轭、所述磁极齿在所述移动方向上的尺寸分别设为M、Y、T时，满足Y＜M＜T的条件。

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