JP2014176282A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】可動子の軽量化を実現しつつ、可動子自体の高速、高加速度での移動時にも可動子の磁極歯を所定位置に保持し続けて、リニアモータの正常な動作を確保する。
【解決手段】第１磁極歯を可動子４の移動方向Ａに沿って所定ピッチで配置した固定子と、移動方向Ａに沿って所定ピッチで配置した第２磁極歯４１及びこれら第２磁極歯４１を保持する非磁性体のホルダ４２とを有する可動子４とを備えたリニアモータＬにおいて、ホルダ４２に、肉抜き孔４２２と第２磁極歯４１を保持可能な保持孔４２１とを移動方向Ａに沿って交互に形成し、ホルダ４２のうち移動方向Ａに隣り合う保持孔４２１と肉抜き孔４２２との境界部分４２３を、第２磁極歯４１の移動方向Ａにおける位置決め部として機能させている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、リニアモータに関するものである。

従来より、例えばクリーンな環境下での半導体関連の物品の搬送など様々な用途で用いられるモータとして、高い位置決め精度と耐摩耗性に優れた多様な形態のリニアモータが知られている。

典型的な磁気回路を用いたものに比べ、同じ大きさでもより大きな推力を取り出すことが可能なリニアモータとして、平板状に構成した可動子を二次側部材として直線方向に移動可能に設けるとともに、可動子の表面及び裏面にそれぞれ対向する一次側磁界発生部材としての固定子を設け、それぞれ対向する面に磁石または鉄心からなる歯（磁極歯）を形成したものが知られている（特許文献１参照）。このように可動子を二次側部材として構成することで、可動子は磁石やコイル、さらには電気的接続部を必要とせず軽量化することができるため、より高速に移動させることが可能となっている。

また、本出願人は、可動子の磁極歯を薄型化しつつ漏れ磁束による損失の少ない可動子を有するリニアモータを提供すべく、一次側磁界発生部材としての固定子と、二次側部材としての可動子とを備えたリニアモータであって、可動子の移動方向に所定ピッチで配置した複数の磁極歯と、それらを連結する樹脂製の連結部とから構成した可動子を２つの固定子に挟まれる位置に配置し、可動子のうち固定子に挟まれる部分を板状に形成した構成を案出し、特許出願している（特許文献２参照）。

特開２０１０−１３０８９２号公報 特開２０１２−２１００１１号公報

近時では、リニアモータを用いて、例えば軽量物の搬送をより一層早い速度、高加速度で移動させたいという要求が益々増えており、上述のリニアモータであってもこのような要求に十分応えることができない場面が生じ得ることが予想される。

そこで、本発明者は、鋭意研究の末、可動子のさらなる軽量化を実現しつつ、可動子自体の高速、高加速度での移動に伴う可動子における磁極歯の位置ずれに起因して、固定子に対して直線方向に相対移動可能な二次側部材としての可動子の所期の機能が損なわれるという不具合を回避可能なリニアモータを発明するに至った。

すなわち本発明は、コイルを有する一次側磁界発生部材としての固定子と、厚み方向において所定ギャップを介して固定子に対向する位置に配置され且つ固定子に対して直線方向に相対移動可能な二次側部材としての可動子とを備えたリニアモータに関するものである。

そして、本発明に係るリニアモータは、固定子として、磁界を形成可能な第１磁極歯を可動子の移動方向（以下、単に「移動方向」と称す）に沿って所定ピッチで備えたものを適用し、可動子として、磁界を形成可能な第２磁極歯と、第２磁極歯を保持する非磁性体のホルダとを備え、固定子に対向する面を平滑に形成したものを適用し、さらに、ホルダに、第２磁極歯を隙間無く保持する厚み方向に貫通した保持孔と、空洞の肉抜き孔とを移動方向に沿って並べて形成し、ホルダのうち保持孔と保持孔に対して移動方向に隣り合う肉抜き孔又は他の保持孔との境界部分を、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能させていることを特徴としている。

本発明において、「保持孔」と「肉抜き孔」とを「移動方向に沿って並べて形成」するとは、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿って１つずつ交互に並べて形成するパターン、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿って複数個ずつ（例えば２個ずつ等）連続させて交互に並べて形成するパターン、或いは、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿ってランダムに並べて形成するパターン、これら何れのパターンを包含する意味である。また、本発明に係るリニアモータの可動子は、第２磁極歯を１つだけ備えたものであってもよいし、第２磁極歯を複数備えたものであってもよい。そして、ホルダに形成する保持孔の数は、第２磁極歯の数と同数又は第２磁極歯の数より多い数であればよく、本発明に係るリニアモータでは、第２磁極歯を保持する保持孔と、この保持孔に対して移動方向に隣り合う肉抜き孔又は他の保持孔（保持孔と肉抜き孔が移動方向に隣り合うのか、保持孔同士が移動方向に隣り合うのかはホルダにおける保持孔と肉抜き孔の配置関係に依存する）との境界部分を、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能させている。なお、第２磁極歯が１つであり、保持孔も１つである場合、保持孔同士が移動方向に隣り合うことはあり得ず、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能する部分は、保持孔とこの保持孔に隣り合う肉抜き孔との境界部分にある。

このようなリニアモータであれば、二次側部材としての可動子を構成するホルダに、第２磁極歯を保持する保持孔に加えて、空洞の肉抜き部を形成することによってホルダの軽量化、ひいては可動子全体の軽量化を実現することができ、可動子をより一層早い速度、高加速度で移動させることが可能である。また、可動子のうち固定子に対向する面を平滑に形成しているため、固定子と可動子の間に均一な所定寸法のギャップを確保することができ、固定子に対して可動子を直線方向に相対移動させる正常な動作を確保することができる。

加えて、本発明のリニアモータでは、保持孔に保持させた各第２磁極歯の移動方向における位置を、移動方向に沿って隣り合う保持孔と肉抜き孔との境界部分、又は移動方向に隣り合う保持孔同士の境界部分によって維持できるため、可動子自体の移動が高速、高加速度であっても、その移動に伴って可動子における第２磁極歯の位置が可動子の移動方向にずれて、第２磁極歯と固定子の第１磁極歯との適切な相対位置関係が崩れることに起因する二次側部材としての可動子の所期の機能が低下するという不具合を回避することができる。

そして、本発明のリニアモータであれば、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部を、ホルダのうち移動方向に隣り合う保持孔と肉抜き孔との境界部分、又はホルダのうち移動方向に隣り合う保持孔同士の境界部分によって実現しているため、ホルダに設けた別途専用の部材やホルダの特定部位に形成した特殊形状の部分によって実現する態様と比較して、部品点数の削減及びホルダ自体の形状の簡素化を図ることができ、好適である。ここで、複数の保持孔と複数の肉抜き孔とを移動方向に沿って１本ずつ交互に並べて形成したホルダであれば、全ての保持孔は移動方向において肉抜き孔と隣り合う配置となり、移動方向に沿って隣り合う保持孔と肉抜き孔との境界部分が、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能する。

また、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿って複数個ずつ交互に並べて形成したホルダであれば、移動方向において肉抜き孔と隣り合う保持孔と、移動方向において他の保持孔と隣り合う保持孔とが存在することになる。この場合、移動方向に沿って隣り合う保持孔と肉抜き孔との境界部分、及び移動方向に沿って隣り合う保持孔同士の境界部分、これら両方の境界部分が、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能する。

また、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿ってランダムに形成したホルダであれば、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能する部分は、移動方向に沿って隣り合う保持孔と肉抜き孔との境界部分であり、移動方向に沿って隣り合う保持孔同士の境界部分が存在すれば、その境界部分（保持孔同士の境界部分）も第２磁極歯の位置決め部として機能する。

また、本発明のリニアモータにおいて、ホルダの軽量化に伴って可動子の強度が低下して撓み得る事態を防止・抑制するために、ホルダの剛性を高める非磁性体の補強部を備えた可動子を適用することが可能である。

補強部の好適な一例としては、少なくともホルダのうち固定子に対向する面を被覆する平滑な板状の部位を有するものを挙げることができる。このような補強部であれば、ホルダの剛性向上とともに、可動子と固定子の間の凹凸をなくして均一なギャップを確保することができ、トルク向上に寄与する。

また、本発明は、ヨークを可動子に設けた（形成した）リニアモータを包含するが、可動子の軽量化という観点からすればヨークを設けていない（ヨークとして機能する部分を有しない）可動子の方が有利である。そこで、本発明のリニアモータでは、可動子を厚み方向において２つの固定子に所定ギャップを介して挟まれる位置に配置した構成を採用することができる。このような構成であれば、ヨークを備えていないことによる可動子の軽量化を図ることができるとともに、可動子に推力を与えるために、可動子と、この可動子を挟む２つの固定子との間に磁気回路を形成した場合、可動子の第２磁極歯がヨークに連続せずにそれぞれ独立して構成されているために、可動子の各第２磁極歯がヨークに連続している構成と比較して相対的に漏れ磁束を少なくすることも可能であり、各固定子における第１磁極歯と可動子の第２磁極歯との間の磁束密度をより大きくして可動子に対する推力を大きくすることができ、同一の電力であってもさらに可動子の加速度を増大させて、反応を速くすることが可能である。

また、ホルダに形成する空洞の肉抜き孔は、ホルダの厚み方向に貫通していない凹部によって形成したものであってもよいが、軽量化及び加工容易性という点では、ホルダの厚み方向に貫通した肉抜き孔を採用することが好ましい。

本発明によれば、固定子によって直線方向に移動可能に駆動される二次側部材としての可動子を、移動方向に沿って配置した第２磁極歯を非磁性体のホルダで保持する構成にして、ホルダに、第２磁極歯を隙間無く保持する厚み方向に貫通した保持孔と、空洞の肉抜き孔とを移動方向に沿って形成し、ホルダのうち移動方向に隣り合う保持孔と肉抜き孔との境界部分又はホルダのうち移動方向に隣り合う保持孔同士の境界部分を、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能させているため、可動子の軽量化を実現できるとともに、可動子自体の高速、高加速度での移動に伴う可動子における磁極歯の位置ずれに起因して、固定子に対して直線方向に相対移動可能な二次側部材としての可動子の所期の機能が損なわれるという不具合を回避可能なリニアモータを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るリニアモータの分解斜視図。 同実施形態に係るリニアモータのうち筐体を省略した全体斜視図。 同実施形態に係るリニアモータを可動子の移動方向から見た図。 図３のａ方向矢視図。 図３のｂ−ｂ線端面図。 図５の要部拡大図。 図４のｄ−ｄ線端面図。 同実施形態における可動子を移動方向から見た図。 図８のｅ方向矢視図。 図９のｆ−ｆ線断面図。 同実施形態の一変形例における可動子の全体斜視図。 図１１に示す可動子を移動方向から見た図。 同実施形態の他の一変形例における可動子を移動方向から見た図。

本発明の一実施形態に係るリニアモータＬは、図１乃至図４（図１はリニアモータＬ全体の分解斜視図であり、図２は筐体１を省略したリニアモータＬの斜視図であり、図３は可動子４の移動方向Ａから見たリニアモータＬの全体図であり、図４は図３のａ方向矢視図である）に示すように、対向配置した一対の一次側磁界発生部材としての固定子２，３と、これら一対の固定子２，３同士の間に配置した二次側部材としての可動子４とを主体としてなり、一対の固定子２，３によって可動子４を直線方向（図１及び図２における矢印Ａ方向）に移動可能に構成したものである。

本実施形態のリニアモータＬでは、一対の固定子２，３同士が対向する方向である高さ方向において、相対的に下側の固定子３（以下、「下側固定子３」と称し、他方の固定子を「上側固定子２」と称す）の近傍に、可動子４を所定の移動方向Ａに案内可能なガイドレール５を設けている。上述の通り、可動子４の移動方向Ａは図１の矢印Ａ方向であり、以下における「移動方向Ａ」は可動子４の移動方向Ａを意味する。また、以下の説明における「幅方向」は、可動子４の移動方向Ａに直交し且つ一対の固定子２，３同士が対向する方向（高さ方向）にも直交する方向を指す。

本実施形態では、これら上側固定子２、下側固定子３、可動子４及びガイドレール５５を共通の筐体１内に収容可能に構成している。筐体１は、上側筐体１１と下側筐体１２とを備えている。

上側筐体１１は、図１、図３及び図４に示すように、移動方向Ａ及び下方に開放された下向きコ字状をなし、天井壁１１１と、天井壁１１１の両側縁から下方に垂下する一対の垂下壁１１２とによって形成したものである。本実施形態では、天井壁１１１の下向き面に、上側固定子２を幅方向に挟んだ状態で保持可能な一対の上側保持板１１３を設けている。これら一対の保持板１１３のうち一方の保持板１１３にセンサブラケットＳ１を取り付け、このセンサブラケットＳ１にセンサヘッドＳ２を固定している。

下側筐体１２は、図１、図３及び図４に示すように、移動方向Ａ及び上方に開放された上向きコ字状をなし、底壁１２１と、底壁１２１の両側縁から上方に起立する一対の起立壁１２２と、各起立壁１２２の上端部からそれぞれ対向する他方の起立壁１２２に向かって突出させた突出壁１２３とによって形成したものである。本実施形態では、底壁１２１の上向き面に、下側固定子３を幅方向に挟んだ状態で保持可能な一対の下側保持板１２４を設けている。一対の起立壁１２２の突出端同士の離間寸法を、下側固定子３の幅寸法よりも大きく設定し、各起立壁１２２の上向き面にそれぞれ移動方向Ａに沿って延伸するガイドレール５を固定している。

上側固定子２は、図２、図３及び図５（図５は図３のｂ−ｂ線端面図である）に示すように、上側固定子コア部２１と、上側固定子コア部２１に設けたコイルＣとを備えている。上側固定子コア部２１は、例えば軟磁性の積層鋼板（幅方向に積層した鋼板）によって形成したものであり、高さ方向において相対的に可動子４に近い端部（下端部）に、移動方向Ａに沿って一定間隔で上側ティース２２（極歯）を形成し、移動方向Ａに隣り合う上側ティース２２同士の間にそれぞれ永久磁石Ｍを挿入して固定している。本実施形態では、図６（同図は図５の要部拡大図である）に示すように、各永久磁石Ｍを、Ｓ極またはＮ極が可動子４の移動方向Ａを向く姿勢で配置し、移動方向Ａに隣り合う永久磁石Ｍ同士は磁化の方向が互いに逆向きとなっている。したがって、移動方向Ａに隣り合う永久磁石Ｍ同士に挟まれて磁極歯（本発明の「第１磁極歯」）として機能する複数の上側ティース２２は、移動方向Ａに沿ってＳ極の上側ティース２２とＮ極の上側ティース２２が交互に並ぶ配置になる。なお、各永久磁石Ｍのピッチは、後述する第２磁極歯４１のピッチの半分程度であることが好ましいが、後述する第２磁極歯４１のピッチの半分に限定されず、適宜のピッチに設定してもよい。

コイルＣは、上側固定子２コアのうち所定数の上側ティース２２毎に設けたスロットに巻回したものである。本実施形態では、図示しない三相交流電源によってＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電流が流れるように設定している。そして、上側固定子２において三相の電流を通電可能なコイルＣの数（つまり３本のコイルＣ）を備えた領域を１セットとして捉えた場合、本実施形態の上側固定子２は、移動方向Ａに複数セット（図示例では２セット）配置したものであるといえる。

下側固定子３は、図２、図３、図５乃至図７（図７は図４のｄ−ｄ線端面図である）に示すように、上側固定子２と同一形状であり、本発明の第１磁極歯として機能する下側ティース３２が、高さ方向に対向する上側固定子２の上側ティース２２と反対の磁極となるように設定している点で上側固定子２と異なる。つまり、下側固定子３は、下側固定子コア部３１と、下側固定子コア部３１に設けたコイルＣとを備え、例えば軟磁性の積層鋼板（移動方向Ａに対して直交する幅方向に積層した鋼板）によって形成した下側固定子コア部３１のうち高さ方向において相対的に可動子４に近い端部（上端部）に、複数の下側ティース３２を移動方向Ａに沿って所定ピッチで設けるとともに、コイルＣを巻回する下側スロットを形成している。そして、図６に示すように、移動方向Ａに並ぶ下側ティース３２同士の間にそれぞれ永久磁石Ｍを挿入し、移動方向Ａに隣り合う永久磁石Ｍ同士の磁性を反対の向きに設定することによって、移動方向Ａに隣り合う永久磁石Ｍ同士に挟まれて磁極歯（本発明の「第１磁極歯」）として機能する複数の下側ティース３２は、移動方向Ａに沿ってＳ極の下側ティース３２とＮ極の下側ティース３２が交互に並ぶ配置になる。

このような上側固定子２及び下側固定子３は、筐体１内においてそれぞれ上側保持板１１３、下側保持板１２４にそれぞれ保持され、この保持状態で可動子４を挟む位置に相互に平行となる関係に維持されている。そして、上述したように、本実施形態のリニアモータＬでは、上側固定子２及び下側固定子３のうち高さ方向に対向する位置に配置される上側第１磁極歯２２（上側ティース２２）と下側第１磁極歯３２（下側ティース３２）が相互に異なる磁極となるように設定している。

可動子４は、図１乃至図３、図７乃至図１０（図８は移動方向Ａから見た可動子４の全体図であり、図９は可動子４の側面図（図８のｅ方向矢視図）であり、図１０は図９のｆ−ｆ線断面図である）に示すように、移動方向Ａに沿って所定ピッチで配置され且つ磁界を形成可能な複数の第２磁極歯４１と、これら複数の第２磁極歯４１を保持する非磁性体のホルダ４２と、第２磁極歯４１を保持したホルダ４２を収容可能なケース４３と、ケース４３に設けられガイドレール５に案内される被ガイド部４４とを備え、上側固定子２及び下側固定子３に対向する面を平滑に形成したものである。本実施形態では、移動方向Ａにおける可動子４の寸法を、上述した上側固定子２及び下側固定子３の１セット分に相当する長さに設定している。

ホルダ４２は、第２磁極歯４１を隙間無く保持する保持孔４２１と、空洞の肉抜き孔４２２とを移動方向Ａに沿って交互に形成した例えば樹脂製の一体成形品である。本実施形態では、保持孔４２１及び肉抜き孔４２２として、厚み方向に貫通した孔を適用している。これら保持孔４２１及び肉抜き孔４２２は、何れもホルダ４２の幅方向に長尺であり且つ厚み方向に平行な断面において略矩形状をなす点が共通である。本実施形態の可動子４では、移動方向Ａにおける保持孔４２１の開口寸法を、移動方向Ａにおける肉抜き孔４２２の開口寸法よりも大きく設定している。なお、移動方向Ａにおける肉抜き孔４２２の開口寸法を、移動方向Ａにおける保持孔４２１の開口寸法よりも大きく設定した構成を採用してもよい。

そして、各保持孔４２１に第２磁極歯４１を隙間無く保持させた状態において、ホルダ４２のうち移動方向Ａに隣り合う保持孔４２１と肉抜き孔４２２との境界部分４２３が、移動方向Ａにおける各第２磁極歯４１の位置決め部として機能している。

第２磁極歯４１は、強磁性の板材であるいわゆる電磁鋼板としての鋼板を幅方向に積層して構成したものである。なお、電磁鋼板としての鋼板を移動方向Ａに積層して構成した第２磁極歯４１であってもよい。そして、ホルダ４２の保持孔４２１にそれぞれ保持された各第２磁極歯４１のうち上側部分が上側第１磁極歯２２と対向し、下側部分が下側第１磁極歯３２と対向する。また、各第２磁極歯４１は、ホルダ４２のうち保持孔４２１と肉抜き孔４２２との境界部分４２３によって移動方向Ａに独立している。このような構成及び配置に設定した第２磁極歯４１を有する可動子４を備えたリニアモータＬでは、各固定子（上側固定子２、下側固定子３）から与えられる磁界によって可動子４内部で発生する渦電流を抑制し、磁気的な効率の低下を防ぐことができる。

ケース４３は、内部にホルダ４２を収容可能なホルダ収容部４３１を有し、上側固定子２及び下側固定子３にそれぞれ対向する面全体を平滑に形成した非磁性体である。ケース４３には、非磁性に加えて、絶縁性、比重が小さい、剛性が高いことが要求され、本実施形態では、これらを全て満たす素材としてＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック: carbon
fiber reinforced plastics）を適用している。すなわち、本実施形態のリニアモータＬは、ＣＦＲＰ製の一体成形品であるケース４３を備えた可動子４を適用している。

ケース４３のうちホルダ収容部４３１は、移動方向Ａにおいて外部に開放されており、このホルダ収容部４３１にホルダ４２を収容した状態で、ケース４３及びホルダ４２の移動方向Ａにおける端が一致する。また、ケース４３の幅寸法は、ホルダ４２の幅寸法よりも大きく、このホルダ４２の収容に寄与しない（つまり、ホルダ収容部４３１が形成されていない）ケース４３の隅部に、被ガイド部４４を取付可能に構成している。本実施形態では、ケース４３の四隅に形成したネジ挿通孔４３２を利用して被ガイド部４４をケース４３に固定している。

各被ガイド部４４は、ケース４３の下向き面に接触する面を平滑な面に設定し、ガイドレール５を幅方向から挟み込んだ状態でこのガイドレール５に係合可能なガイド係合部を備えたものである。本実施形態のリニアモータＬでは、１本のガイドレール５に対して、移動方向Ａに沿って所定寸法離間させた位置に配置した２つの被ガイド部４４が案内されるように構成している。

また、ケース４３の上向き面には移動方向Ａに延伸するセンサスケールＳ３を適宜の方法によって固定している。このセンサスケールＳ３は、ケース４３の上向き面のうち、平面視においてホルダ収容部４３１に重ならない領域に配置され、上述の筐体１に設けたセンサヘッドＳ２によって読み取られることで、可動子４の位置把握に寄与するものである。

本実施形態のリニアモータＬは、ケース４３のうち、ホルダ４２の収容に寄与しない部位であり且つ被ガイド部４４の取り付けに寄与しない部位に肉抜き部４３３を形成している。具体的には、図１０に示すように、ケース４３のうち幅方向においてホルダ収容部４３１を挟み得る部分にそれぞれケース４３の側方にのみ開口する肉抜き部４３３を形成している。

このような構成を有するケース４３は、図６に示すように、上向き面のうち、平面視においてホルダ収容部４３１に重なる領域が上側固定子２と対向し、下向き面のうち、平面視においてホルダ収容部４３１に重なる領域が下側固定子３と対向する。また、ケース４３自体は、上向き面全体及び下向き面全体が平滑であり、全体として平板状に構成されたものである。このようなケース４３は、ホルダ４２の剛性を高める補強部としての機能を発揮する。

そして、本実施形態に係るリニアモータＬは、図６に示すように、可動子４のうち上側固定子２に対向する面（具体的にはケース４３の上向き面のうち平面視においてホルダ収容部４３１に重なる面）と上側固定子２との間、及び下側可動子４３に対向する面（具体的にはケース４３の上向き面のうち平面視においてホルダ収容部４３１に重なる面）と下側固定子３との間にはそれぞれ所定の同一寸法のギャップ（磁気ギャップ）を形成している。

このような相対位置関係に設定した可動子４、上側固定子２、下側固定子３を備えた本実施形態のリニアモータＬでは、上側固定子コア部２１及び下側固定子３によって可動子４に作用する磁気力を高さ方向において釣り合わせて、可動子４に対して移動方向Ａ以外の力が略作用しないように構成している。

このように構成したリニアモータＬは、高さ方向に対向する上側第１磁極歯２２と下側第１磁極歯３２の極性は異なっており、図示しない制御部からコイルＣに所定のパターンで三相交流電流を流すとことによって、各固定子（上側固定子２、下側固定子３）と可動子４とを通る種々のパターンの磁気回路を形成し、可動子４と各固定子（上側固定子２、下側固定子３）のギャップには、上側第１磁極歯２２、第２磁極歯４１、下側第１磁極歯３２の間を交番する磁束が通り、上側第１磁極歯２２と第２磁極歯４１との間、及び第２磁極歯４１と下側第１磁極歯３２との間に吸引力が発生して可動子４に推力を発生させることができる。

このように本実施形態に係るリニアモータＬでは、コイルＣを有し一次側磁界発生部材として機能する固定子（上側固定子２、下側固定子３）に、磁界を形成可能な第１磁極歯（上側第１磁極歯２２、第下側第１磁極歯３２）を可動子４の移動方向Ａ（以下、単に「移動方向Ａ」と称す）に沿って所定ピッチで設け、二次側部材として機能する可動子４が、移動方向Ａに沿って所定ピッチで配置され且つ磁界を形成可能な第２磁極歯４１と、これら複数の第２磁極歯４１を保持する非磁性体のホルダ４２とを備え、固定子（上側固定子２、下側固定子３）に対向する面を平滑に形成したものである。したがって、可動子４にはコイルＣを設ける必要がなく、この点で可動子を一次側磁界発生部として機能させる構成と比較して、可動子４の小型化及び軽量化を実現することができる。さらに、本実施形態に係るリニアモータＬでは、ホルダ４２として、第２磁極歯４１を隙間無く保持する厚み方向に貫通した保持孔４２１と、空洞の肉抜き孔４２２とを移動方向Ａに沿って交互に形成したものを適用しているため、可動子４のより一層の軽量化を図ることができ、可動子４をより一層早い速度、高加速度で移動させることが可能であるとともに、ホルダ４２のうち移動方向Ａに隣り合う保持孔４２１と肉抜き孔４２２との境界部分４２３を、保持孔４２１に保持させた第２磁極歯４１の移動方向Ａにおける位置決め部として機能させているため、可動子４自体の移動が高速、高加速度であっても、その移動に伴って可動子４における第２磁極歯４１の位置が可動子４の移動方向Ａにずれて、第２磁極歯４１と固定子（上側固定子２、下側固定子３）の第１磁極歯（上側第１磁極歯２２、第下側第１磁極歯３２）との適切な相対位置関係が崩れることに起因する二次側部材としての可動子４の所期の機能が低下するという不具合を回避することができる。また、可動子４のうち固定子（上側固定子２、下側固定子３）に対向する面を平滑に形成しているため、固定子（上側固定子２、下側固定子３）と可動子４の間に均一な所定寸法のギャップを確保することができ、トルク向上に寄与し、可動子４を固定子２，３に対して相対的に直線移動させる正常な動作を確保することができる。

しかも、本実施形態に係るリニアモータＬであれば、保持孔４２１に保持させた第２磁極歯４１の移動方向Ａにおける位置決め部を、ホルダ４２に設けた別途専用の部材やホルダ４２の特定部位に形成した特殊形状の部分によって実現する態様と比較して、部品点数の削減及びホルダ４２自体の形状の簡素化を図ることができ、好適である。

特に、本実施形態のリニアモータＬでは、ホルダ４２を内部空間に収容可能なケース４３を備えた可動子４を適用しているため、このケース４３がホルダ４２の剛性を高める補強部として機能し、可動子４の薄型化及び軽量化に伴う脆弱化を有効に防止することができる。

本実施形態に係るリニアモータＬでは、ホルダ４２のうち固定子（上側固定子２、下側固定子３）に対向する面を被覆する平滑な板状の部位を有するケース４３によって補強部を実現しているため、コイルＣの通電時に各第２磁極歯４１を通過する磁束密度に大きなばらつきが生じることを防止しつつ可動子４の剛性を効果的に高めることができる。

特に、本実施形態のリニアモータＬは、厚み方向（高さ方向）において２つの固定子（上側固定子２、下側固定子３）に所定ギャップを介して挟まれる位置に可動子４を配置した構成であるため、可動子４の移動方向Ａに隣り合う第２磁極歯４１同士をヨークを介して連続して形成せずにそれぞれ独立して形成することが可能であり、コイルＣの通電時に可動子４内に生じ得る漏れ磁束を、可動子４の移動方向Ａに隣り合う第２磁極歯４１同士をヨークを介して連続して形成した構成と比較して相対的に少なくすることができ、各固定子（上側固定子２、下側固定子３）における第１磁極歯（上側第１磁極歯２２、第下側第１磁極歯３２）と可動子４の第２磁極歯４１との間の磁束密度をより一層大きくして可動子４に対する推力を大きくすることができ、同一の電力であってもさらに可動子４の加速度を増大させて、反応を速くすることが可能である。

また、本実施形態に係るリニアモータＬは、ホルダ４２に形成する空洞の肉抜き孔４２２として、ホルダ４２の厚み方向に貫通している孔を適用しているため、簡単な加工でありながらホルダ４２の軽量化、ひいては可動子４全体の軽量化に資する。

特に、従来のリニアモータでは、組立時や製造時の公差のため、固定子のうち相対的に可動子に近い部分への吸引力が働き、このようなアンバランスな吸引力に起因して、軽量化した可動子であれば撓み変形の度合いが大きくなることが想定されるが、本実施形態のリニアモータＬでは、第２磁極歯４１を保持する非磁性体の保持部材４２の撓みを補強部であるケース４３によって防止する構造を採用しているため、アンバランスな吸引力に起因する可動子４の変形も防止・抑制することができる。

しかも、本実施形態のリニアモータＬは、ガイドレール５に被ガイド部４４を案内させながら可動子４を直線移動させる構成を採用することで可動子４の安定した動作を維持しつつ、磁気吸引力のアンバランスに起因して被ガイド部４４及びガイドレール５に偏荷重が作用する事態を防止・抑制することができ、被ガイド部４４及びガイドレール５の長寿命化を図ることができる。また、本実施形態のリニアモータＬによれば、偏荷重にも耐え得るように被ガイド部４４及びガイドレール５を大型化する必要性がなく、被ガイド部４４及びガイドレール５からなるリニアガイド機構全体のコンパクト化をも実現できる。さらに、本実施形態のリニアモータＬは、磁気吸引力のアンバランスを解消することができるため、磁気吸引力のアンバランスが生じる構成と比較して、被ガイド部４４及びガイドレール５に作用する負荷を軽減することで定格荷重を小さくすることができ、ガイドレール５にガイドされる被ガイド部４４として軽量で小型なものを選択することが可能になり、その結果、小型で軽量の被ガイド部４４を可動子４の一部に取り付けることで可動子４のより一層大きな加速度を得ることができる。特に、本実施形態に係るリニアモータＬは、相互に離間して設けた複数の被ガイド部４４を備えた可動子４を適用しており、磁気吸引力のアンバランスを防止・抑制することで各被ガイド部４４が接触するガイドレール５の部分単位で作用する負荷が大きく異なるという事態を回避することができ、各被ガイド部４４を介した可動子４全体のスムーズな直線移動を確保しつつ、上述した被ガイド部４４及びガイドレール５の長寿命化及び小型化を実現することができる。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、肉抜き孔として厚み方向（ギャップを介して固定子に対面する方向）に貫通する孔を例示したが、肉抜き孔として厚み方向に貫通していない凹部を適用してもよい。また、厚み方向に貫通した肉抜き孔と、厚み方向に貫通していない肉抜き孔とを混在させた構成であっても構わない。

ホルダは、非磁性体であればよく、樹脂以外の適宜の非磁性素材から形成することができる。

また、上述した実施形態では、ホルダの剛性を高める非磁性体の補強部として、ホルダ収容部を備えたケースを例示したが、ホルダのうち固定子に対向する面を被覆する非磁性材からなる平板状の部材によって補強部を実現してもよい。この場合、可動子の厚み方向に一対の固定子を対向配置したリニアモータであれば、例えば図１１及び図１２に示すように、ホルダ４２のうち固定子（図示省略）に対向する面をそれぞれ個別に被覆する非磁性材からなる２枚の板状部材（平板）４９によってホルダ４２を厚み方向に挟む構成にすることもできる。図１１及び図１２では、各板状部材４９にそれぞれセンサスケールＳ３を設けた構成を例示しているが、何れか一方の板状部材４９にのみセンサスケールＳ３を設けた構成であってもよい。

また、可動子の厚み方向における何れか一方の面に対向する位置に固定子を配置したリニアモータであれば、例えば図１３に示すように、ホルダ４２のうち固定子（図示省略）に対向する面を被覆する非磁性材からなる１枚の板状部材（平板）４９によって補強部を実現することができる。なお、図１１乃至図１３では、上述の実施形態に対応する部分や箇所には同じ符号を付している。

また、ホルダの剛性を高めるべくホルダに一体に形成した部位によって補強部を実現してもよい。これらの構成を採用する場合、ケースは必須の部材ではなく、ケース無しの可動子としても構わない。

また、ケースを備えた可動子を適用する場合、ケースとホルダとを適宜の接着処理などによって一体的に形成したり、或いはケースとホルダとを一体成形した構成にすることも可能である。

ホルダの剛性を高める補強部として機能する部材又は部位の一部に切除部（貫通孔、凹部、所定方向に開口した切欠やスリットなど）を形成すれば、可動子の軽量化にも役立つ。

ホルダのうち固定子に対向しない面（側面又は移動方向の端面）を被覆する非磁性材からなる板状の部材によって補強部を構成しても構わない。或いは、ホルダのうち、保持孔又は肉抜き孔の開口縁に設けた非磁性の補強材や、各肉抜き孔内に設けた非磁性のリブによって補強部を実現することもできる。

また、ホルダやケースの素材として、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：glass
fiber reinforced plastics）、ステンレス、チタン、セラミックなどを適用してもよい。これらは何れも非磁性体であり、さらに、絶縁体であって比重が小さく、剛性が高いという特性を有し、ホルダやケースに要求される機能を発揮するためには好適な素材である。

また、固定子と可動子をそれぞれ１つずつ備えたリニアモータであってもよい。この場合、可動子に、移動方向に隣り合う第２磁極歯同士に連続して磁路を形成する部分（ヨーク）を設けることで、１対１の関係で配置した固定子と可動子との間における磁束のスムーズに流れを確保することができる。

可動子の直線方向の移動を案内するガイド機構は、上述したガイドレールと被ガイド部の組み合わせ以外の構成や機構によって実現してもよい。

また、可動子と固定子とが対向する方向から見た状態において、第１磁極歯又は第２磁極歯の両方または何れか一方を、可動子の移動方向に対して所定角度傾斜した姿勢（スキュー姿勢）で等ピッチで配置した構成にすることもできる。

また、上述の実施形態では、ホルダに、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿って交互に形成し、ホルダのうち移動方向に隣り合う保持孔と肉抜き孔との境界部分を第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能させた構成を例示したが、ホルダとして、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿ってランダム（規則性なし）に形成したり、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿って一定の規則性で（例えば、保持孔ｎ（ｎは２以上の整数）個毎に肉抜き孔を１つというパターンや、肉抜き孔（ｎは２以上の整数）個毎に保持孔を１つというパターンや、保持孔ｎ（ｎは２以上の整数）個毎に肉抜き孔をｍ（ｍは２以上の整数であり、ｎと同数であってもよいし異数であってもよい）個というパターン、或いは肉抜き孔ｎ（ｎは２以上の整数）個毎に保持孔をｍ（ｍは２以上の整数であり、ｎと同数であってもよいし異数であってもよい）個というパターンなど）形成したものを適用することもできる。このように、保持孔と肉抜き孔とを移動方向に沿って交互に形成していないホルダを適用する場合、ホルダのうち移動方向には、保持孔と肉抜き孔とが隣り合う境界部分、保持孔同士が隣り合う境界部分、肉抜き孔同士が隣り合う境界部分が形成されるが、このうち、保持孔と肉抜き孔とが隣り合う境界部分、及び保持孔同士が隣り合う境界部分を、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能させればよい。

また、可動子が第２磁極歯を１つだけ有するものである場合、ホルダには、保持孔が１つ以上形成されていればよく、第２磁極歯を保持した保持孔と、この保持孔に対して移動方向に隣り合う孔（肉抜き孔又第２磁極歯を保持していない他の保持孔）との境界部分を、保持孔に保持させた第２磁極歯の移動方向における位置決め部として機能させればよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

２，３…固定子（上側固定子，下側固定子）
２２，３２…第１磁極歯（上側第１磁極歯，下側第１磁極歯）
４…可動子４１…第２磁極歯
４２…ホルダ
４２１…保持孔
４２２…肉抜き孔
４２３…境界部分
４３、４９…補強部（ケース、平板）
Ｃ…コイル
Ｌ…リニアモータ

Claims (5)

1. コイルを有する一次側磁界発生部材としての固定子と、厚み方向において所定ギャップを介して前記固定子に対向する位置に配置され且つ前記固定子に対して直線方向に相対移動可能な二次側部材としての可動子とを備えたリニアモータであって、
   前記固定子が、磁界を形成可能な第１磁極歯を前記可動子の移動方向に沿って所定ピッチで備えたものであり、
   前記可動子が、磁界を形成可能な第２磁極歯と、前記第２磁極歯を保持する非磁性体のホルダとを備え、前記固定子に対向する面を平滑に形成したものであり、
   前記ホルダに、前記第２磁極歯を隙間無く保持する厚み方向に貫通した保持孔と、空洞の肉抜き孔とを前記移動方向に沿って並べて形成し、当該ホルダのうち前記保持孔と当該保持孔に対して前記移動方向に隣り合う前記肉抜き孔又は他の前記保持孔との境界部分を、前記保持孔に保持させた前記第２磁極歯の前記移動方向における位置決め部として機能させていることを特徴とするリニアモータ。
2. 前記可動子が、前記ホルダの剛性を高める非磁性体の補強部を備えている請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記補強部が、少なくとも前記ホルダのうち前記固定子に対向する面を被覆する平滑な板状の部位を有するものである請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記可動子を厚み方向において２つの前記固定子に所定ギャップを介して挟まれる位置に配置した構成である請求項１乃至３の何れかに記載のリニアモータ。
5. 前記肉抜き孔が、前記ホルダの厚み方向に貫通した孔である請求項１乃至４の何れかに記載のリニアモータ。
   

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