JP2023019092A - 搬送システム、搬送システムの制御方法、加工システム、物品の製造方法及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型の可動子の場合や固定子の配列に大きな制約がある場合であっても可動子をより安定して非接触状態で搬送することができる搬送システムを提供する。【解決手段】搬送システムは、磁性体を有する可動子と、磁性体に対向可能に第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、電流が印加された前記複数のコイルにより磁性体に対して力を印加する固定子と、複数のコイルに印加する電流を制御して、磁性体に対して第１の方向、第１の方向と交差する第２の方向並びに第１の方向及び第２の方向と交差する第３の方向に力を印加する制御部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送システム、搬送システムの制御方法、加工システム、物品の製造方法及びモータに関する。

一般に、工業製品を組み立てるための生産ラインや半導体露光装置等では、搬送システムが用いられている。特に、生産ラインにおける搬送システムは、ファクトリーオートメーション化された生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、部品等のワークを搬送する。また、プロセス装置中の搬送装置として使われる場合もある。搬送システムとしては、可動磁石型リニアモータによる搬送システムが既に提案されている。

可動磁石型リニアモータによる搬送システムでは、リニアガイド等の機械的な接触を伴う案内装置を使って搬送システムを構成する。しかしながら、リニアガイド等の案内装置を使った搬送システムでは、リニアガイドの摺動部から発生する汚染物質、例えば、レールやベアリングの摩耗片や潤滑油、あるいはそれが揮発したもの等が生産性を悪化させるという問題があった。また、高速搬送時には摺動部の摩擦が大きくなってリニアガイドの寿命を短くするという問題があった。

そこで、特許文献１には、可動子を非接触で搬送可能な磁気浮上型の搬送システムが記載されている。特許文献１で記載の搬送システムでは、磁極の極性が交互に異なるように可動子の搬送方向に沿って配置された複数の永久磁石と、磁極の極性が交互に異なるように搬送方向と交差する方向に沿って配置された複数の磁石とが可動子に配置されている。特許文献１に記載の搬送システムは、かかる可動子に対して、電流が印加された複数のコイルにより６軸の独立した力を印加して可動子を搬送する。

特開２０２０－２８２１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の搬送システムでは、搬送方向とそれに直交する方向の磁石の領域が平面内で分割されているため、コイルに印加される単位電流当たりの力に偏りがあった。そのため、特許文献１に記載の搬送システムでは、特に小型の可動子の場合や固定子の配列に大きな制約がある場合に可動子を安定して搬送することが困難となるおそれがあった。

本発明は、小型の可動子の場合や固定子の配列に大きな制約がある場合であっても可動子をより安定して非接触状態で搬送することができる搬送システムを提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、磁性体を有する可動子と、前記磁性体に対向可能に第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、電流が印加された前記複数のコイルにより前記磁性体に対して力を印加する固定子と、前記複数のコイルに印加する電流を制御して、前記磁性体に対して前記第１の方向、前記第１の方向と交差する第２の方向並びに前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する第３の方向に前記力を印加する制御部とを有することを特徴とする搬送システムが提供される。

本発明の他の観点によれば、磁性体を有する可動子と、第１の方向に沿って前記磁性体に対向可能に配置された複数のコイルを有し、電流が印加された前記複数のコイルにより前記磁性体に力を印加する固定子とを有する搬送システムの制御方法であって、前記複数のコイルに印加する電流を制御して、前記磁性体に対して前記第１の方向、前記第１の方向と交差する第２の方向並びに前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する第３の方向に前記力を印加することを特徴とする制御方法が提供される。

本発明によれば、小型の可動子の場合や固定子の配列に大きな制約がある場合であっても可動子をより安定して非接触状態で搬送することができる。

本発明の第１実施形態による搬送システムの構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムの構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおけるコイル及びコイルに関連する構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態よる搬送システムを制御する制御システムを示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子の姿勢制御方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおいて可動子の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおけるｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ軸方向の推力定数プロファイルを模式的に示すグラフである。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムの構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送システムにおけるｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ軸方向の推力定数プロファイルを模式的に示すグラフである。 本発明の第２実施形態による搬送システムの構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態による搬送システムの別の構成を示す平面図である。 本発明の第３実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第４実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第４実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第４実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第４実施形態による搬送システムにおける可動子に設置された磁性体を示す概略図である。 本発明の第５実施形態による回転機器を示す概略図である。 本発明の第５実施形態による回転機器を示す概略図である。 本発明の第５実施形態による回転機器の説明に用いる座標軸及び方向を示す概略図である。 本発明の第５実施形態による回転機器において回転子の変位を算出する方法を説明する概略図である。 本発明の第５実施形態を説明する概略図である。 本発明の第５実施形態を説明する概略図である。 本発明の第５実施形態を説明する概略図である。 本発明の第５実施形態を説明する概略図である。 本発明の第５実施形態による回転機器の制御部を示す概略図である。 本発明の第５実施形態による回転機器において回転子の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図１乃至図６を用いて説明する。

まず、本実施形態による搬送システム１の構成について図１乃至図３を用いて説明する。図１及び図２は、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１を含む搬送システム１の構成を示す概略図である。なお、図１及び図２は、それぞれ可動子１０１及び固定子２０１の主要部分を抜き出して示したものである。また、図１は可動子１０１を斜め上方から見た図、図２は可動子１０１及び固定子２０１を後述のＸ方向から見た図である。図３は、搬送システム１におけるコイル２０２及びコイル２０２に関連する構成を示す概略図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態による搬送システム１は、キャリア、台車又はスライダを構成する可動子１０１と、搬送路を構成する固定子２０１とを有している。また、搬送システム１は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、コイルユニットコントローラ３０３と、センサコントローラ３０４とを有している。なお、図１では、可動子１０１として３つの可動子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、固定子２０１として２つの固定子２０１ａ、２０１ｂを示している。以後、可動子１０１、固定子２０１等の複数存在しうる構成要素について特に区別する必要がない場合には共通の数字のみの符号を用い、必要に応じて数字の符号の後に小文字のアルファベットを付して個々を区別する。また、可動子１０１のＲ側の構成要素とＬ側の構成要素とを区別する場合には、小文字のアルファベットの後にＲ側を示すＲ又はＬ側を示すＬを付す。

本実施形態による搬送システム１は、固定子２０１のコイル２０２と可動子１０１の磁性体１０３との間で電磁力を発生させて可動子１０１を搬送する誘導型リニアモータによる搬送システムである。また、本実施形態による搬送システム１は、可動子１０１を浮上させて非接触で搬送する磁気浮上型の搬送システムである。本実施形態による搬送システム１は、可動子１０１により搬送されたワーク１０２に対して加工を施す工程装置をも有する加工システムの一部を構成している。

搬送システム１は、例えば、固定子２０１により可動子１０１を搬送することにより、可動子１０１に保持されたワーク１０２を、ワーク１０２に対して加工作業を施す工程装置に搬送する。工程装置は、特に限定されるものではないが、例えば、ワーク１０２であるガラス基板上に成膜を行う蒸着装置、スパッタ装置等の成膜装置である。なお、図１では、２台の固定子２０１に対して３台の可動子１０１を示しているが、これらに限定されるものではない。搬送システム１においては、１台又は複数台の可動子１０１が１台又は複数台の固定子２０１上を搬送されうる。

ここで、以下の説明において用いる座標軸、方向等を定義する。まず、可動子１０１の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１０１の搬送方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向に沿ってＺ軸をとり、鉛直方向をＺ方向とする。鉛直方向は、重力の方向（ｍｇ方向）である。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向に沿ってＹ軸をとり、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。さらに、Ｘ軸周りの回転方向をＷｘ方向、Ｙ軸周りの回転方向をＷｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向をＷｚ方向とする。また、乗算の記号として“＊”を使用する。また、可動子１０１の中心を原点Ｏｃとし、Ｙ＋側をＲ側、Ｙ－側をＬ側として記載する。なお、可動子１０１の搬送方向は必ずしも水平方向である必要はないが、その場合も搬送方向をＸ方向として同様にＹ方向及びＺ方向を定めることができる。なお、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、必ずしも互いに直交する方向に限定されるものではなく、互いに交差する方向として定義することもできる。

また、搬送方向の変位を位置とし、それ以外の方向の変位を姿勢とし、位置と姿勢とを合わせて状態と定義する。また以下の説明で用いるｑ軸及びｄ軸の表記は、それぞれ一般的に同期式モータ制御で用いられるベクトル制御におけるｑ軸及びｄ軸の表記と同様である。ｑ軸に沿った方向をｑ軸方向とし、ｄ軸に沿った方向をｄ軸方向とする。本実施形態では、ｑ軸がＸ軸、ｄ軸がＺ軸に相当し、ｑ軸方向がＸ方向、ｄ軸方向がＺ方向に相当する。

また、以下の説明において用いる記号は、次のとおりである。
Ｏｃ：可動子１０１の原点（中心）
ｊ：コイル２０２を特定するための指標
（ただし、ｊは、Ｎを２以上の整数として１≦ｊ≦Ｎを満たす整数である。）
Ｎ：コイル２０２の設置数
Ｉｊ：ｊ番目のコイル２０２に印加される電流量

Ｐ：可動子１０１の位置及び姿勢を含む状態（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）
Ｘ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイル２０２に対向する永久磁石の状態Ｐの可動子１０１の中心からのＸ座標
Ｙ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイル２０２に対向する永久磁石の状態Ｐの可動子１０１の中心からのＹ座標
Ｚ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイル２０２に対向する永久磁石の状態Ｐの可動子１０１の中心からのＺ座標
なお、永久磁石とは、後述するように可動子１０１の磁性体１０３に含まれるものである。

Ｅｑ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイル２０２に単位電流を印加した際の状態Ｐの可動子１０１に働くｑ軸方向の力
Ｅｄ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイル２０２に単位電流を印加した際の状態Ｐの可動子１０１に働くｄ軸方向の力
Ｅｙ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイル２０２に単位電流を印加した際の状態Ｐの可動子１０１に働くＹ方向の力

Ｔ：可動子１０１に印加する力
Ｔｘ：力ＴのＸ方向の力成分
Ｔｙ：力ＴのＹ方向の力成分
Ｔｚ：力ＴのＺ方向の力成分
Ｔｗｘ：力ＴのＷｘ方向のトルク成分
Ｔｗｙ：力ＴのＷｙ方向のトルク成分
Ｔｗｚ：力ＴのＷｚ方向のトルク成分

Σ：指標ｊを１からＮまで変化させた場合の合計
ΣＬ：Ｌ側のコイル２０２の指標を変化させた場合の合計
ΣＲ：Ｒ側のコイル２０２の指標を変化させた場合の合計

＊：行列、ベクトルの積
Ｍ：トルク寄与行列
Ｋ：疑電流ベクトル（列ベクトル）
Ｔｑ：トルクベクトル（列ベクトル）
Ｉｓ：コイル電流ベクトル（列ベクトル）
Ｆｓ：コイル力ベクトル（列ベクトル）
Ｍ（ａ，ｂ）：トルク寄与行列Ｍのａ行ｂ列の要素

Ｉｎｖ（）：逆行列
Ｔｒ（）：転置行列
Ｔｒ（要素１，要素２，…）：要素１、２、…を要素とする列ベクトル

図１中の矢印で示すように、可動子１０１は、搬送方向であるＸ方向に沿って移動可能に構成されている。可動子１０１は、磁性体１０３と、リニアスケール１０４と、Ｙターゲット１０５と、Ｚターゲット１０６とを有している。

磁性体１０３は、可動子１０１の上面において、Ｒ側及びＬ側のそれぞれの端部にＸ方向に沿って取り付けられて設置されている。各磁性体１０３は、後述するように永久磁石群１１０２、永久磁石群１１０３等を有している。なお、磁性体１０３の設置場所及び設置数は、図１及び図２に示す場合に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

リニアスケール１０４、Ｙターゲット１０５及びＺターゲット１０６は、可動子１０１において、それぞれ固定子２０１に設置されたリニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６により読み取り可能な位置に取り付けられて設置されている。

固定子２０１は、コイル２０２と、リニアエンコーダ２０４と、Ｙセンサ２０５と、Ｚセンサ２０６とを有している。

コイル２０２は、可動子１０１の上面に設置された磁性体１０３にＸ方向に沿って対向可能なように固定子２０１にＸ方向に沿って複数取り付けられて設置されている。具体的には、複数のコイル２０２は、可動子１０１の上面におけるＲ側及びＬ側それぞれの端部に設置された２つの磁性体１０３にＺ方向に沿って上方から対向可能なようにＸ方向に沿って２列に配置されて設置されている。なお、コイル２０２の設置場所及び設置数は、図１及び図２に示す場合に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

固定子２０１は、電流が印加された各コイル２０２により、搬送方向に沿って移動可能な可動子１０１に力を印加する。これにより、可動子１０１は、位置及び姿勢が制御されつつ搬送方向に沿って搬送される。

リニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６は、搬送方向に沿って移動する可動子１０１の位置及び姿勢を検出する検出部として機能する。

リニアエンコーダ２０４は、可動子１０１に設置されたリニアスケール１０４を読み取り可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。リニアエンコーダ２０４は、リニアスケール１０４を読み取ることにより可動子１０１のリニアエンコーダ２０４に対する相対的な位置を検出する。

Ｙセンサ２０５は、可動子１０１に設置されたＹターゲット１０５との間のＹ方向の距離を検出可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。

Ｚセンサ２０６は、可動子１０１に設置されたＺターゲット１０６との間のＺ方向の距離を検出可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。

可動子１０１は、例えば、その上又は下にワーク１０２が取り付けられ又は保持されて搬送されるようになっている。なお、図２では、ワーク１０２が可動子１０１の下に取り付けられた状態を示している。なお、ワーク１０２を可動子１０１に取り付け又は保持するための機構は、特に限定されるものではないが、機械的なフック、静電チャック等の一般的な取り付け機構、保持機構等を用いることができる。

また、図２には、ワーク１０２に対して加工作業を施す工程装置の例である蒸着装置７０１のチャンバ内に可動子１０１及び固定子２０１が組み込まれている場合を示している。蒸着装置７０１は、可動子１０１に取り付けられたワーク１０２に対して蒸着を行う蒸着源７０２を有している。蒸着源７０２は、可動子１０１の下部に取り付けられたワーク１０２に対向可能なように蒸着装置７０１のチャンバ内の下部に設置されている。蒸着源７０２の設置場所に搬送された可動子１０１の下部に取り付けられたワーク１０２である基板には、蒸着源７０２による蒸着により金属、酸化物等の薄膜が成膜される。このように、可動子１０１とともにワーク１０２が搬送され、搬送されたワーク１０２に対して工程装置により加工が施されて物品が製造される。

また、図１は、固定子２０１ａと固定子２０１ｂの間に、例えばゲートバルブ等の構造物１００が存在している場所を含む領域を示している。構造物１００が存在する場所は、生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、連続して電磁石やコイルを配置することができない場所になっている。

搬送システム１に対しては、これを制御する制御システム３が設けられている。なお、制御システム３は、搬送システム１の一部を構成しうる。制御システム３は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、コイルユニットコントローラ３０３と、センサコントローラ３０４とを有している。統合コントローラ３０１、コイルコントローラ３０２、コイルユニットコントローラ３０３及びセンサコントローラ３０４は、それぞれの処理に応じた制御プログラムを実行して各種の計算を実行することによりそれぞれの処理を実行する。統合コントローラ３０１には、コイルコントローラ３０２及びセンサコントローラ３０４が通信可能に接続されている。コイルコントローラ３０２には、複数のコイルユニットコントローラ３０３が通信可能に接続されている。センサコントローラ３０４には、複数のリニアエンコーダ２０４、複数のＹセンサ２０５及び複数のＺセンサ２０６が通信可能に接続されている。各コイルユニットコントローラ３０３には、コイル２０２が接続されている。

統合コントローラ３０１は、センサコントローラ３０４から送信されるリニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６からの出力に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流指令値を決定する。統合コントローラ３０１は、決定した電流指令値をコイルコントローラ３０２に送信する。コイルコントローラ３０２は、統合コントローラ３０１から受信した電流指令値を各コイルユニットコントローラ３０３に送信する。コイルユニットコントローラ３０３は、コイルコントローラ３０２から受信した電流指令値に基づき、接続されたコイル２０２の電流量を制御する。

図３に示すように、各コイルユニットコントローラ３０３には、１個又は複数個のコイル２０２が接続されている。コイル２０２には、電流センサ３１２及び電流コントローラ３１３が接続されている。電流センサ３１２は、接続されたコイル２０２に流れる電流値を検出する。電流コントローラ３１３は、接続されたコイル２０２に流れる電流量を制御する。

コイルユニットコントローラ３０３は、コイルコントローラ３０２から受信した電流指令値に基づき、電流コントローラ３１３に所望の電流量を指令する。電流コントローラ３１３は、電流センサ３１２により検出された電流値を検出してコイル２０２に対して所望の電流量の電流が流れるように電流量を制御する。

次に、本実施形態による搬送システム１を制御する制御システム３についてさらに図４を用いて説明する。図４は、本実施形態による搬送システム１を制御する制御システム３を示す概略図である。

図４に示すように、制御システム３は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、センサコントローラ３０４とを有している。制御システム３は、可動子１０１と固定子２０１とを含む搬送システム１を制御する制御装置として機能する。統合コントローラ３０１には、コイルコントローラ３０２及びセンサコントローラ３０４が通信可能に接続されている。

コイルコントローラ３０２には、複数のコイルユニットコントローラ３０３が通信可能に接続されている。コイルコントローラ３０２及びこれに接続された複数のコイルユニットコントローラ３０３は、コイル２０２のそれぞれの列に対応して設けられている。各コイルユニットコントローラ３０３には、コイル２０２が接続されている。

コイルコントローラ３０２は、接続された各々のコイルユニットコントローラ３０３に対して目標となる電流値を指令することができる。コイルユニットコントローラ３０３は、接続されたコイル２０２の電流の大きさを制御することができる。

センサコントローラ３０４には、複数のリニアエンコーダ２０４、複数のＹセンサ２０５及び複数のＺセンサ２０６が通信可能に接続されている。

複数のリニアエンコーダ２０４は、可動子１０１の搬送中もそのうちの１つが必ず１台の可動子１０１の位置を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＹセンサ２０５は、そのうちの２つが必ず１台の可動子１０１のＹターゲット１０５を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＺセンサ２０６は、その２列のうちの３つが必ず１台の可動子１０１のＺターゲット１０６を測定できるような間隔でかつ面をなすように固定子２０１に取り付けられている。

統合コントローラ３０１は、リニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６からの出力に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流指令値を決定して、コイルコントローラ３０２に送信する。コイルコントローラ３０２は、統合コントローラ３０１からの電流指令値に基づき、上述のようにコイルユニットコントローラ３０３に対して電流値を指令する。これにより、統合コントローラ３０１は、制御部として機能し、固定子２０１に沿って可動子１０１を非接触で搬送するとともに、搬送する可動子１０１の姿勢を６軸で制御する。

統合コントローラ３０１は、リニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６により取得された可動子１０１の位置及び姿勢に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流を制御する。以下、統合コントローラ３０１により実行される可動子１０１の姿勢制御方法について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による搬送システム１における可動子１０１の姿勢制御方法を示す概略図である。図５は、可動子１０１の姿勢制御方法の概略について主にそのデータの流れに着目して示している。統合コントローラ３０１は、以下に説明するように、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行する制御部として機能する。これにより、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。なお、統合コントローラ３０１に代えて、コイルコントローラ３０２が統合コントローラ３０１と同様の処理を実行するように構成することもできる。

まず、可動子位置算出関数４０１は、複数のリニアエンコーダ２０４からの測定値及びその取り付け位置の情報から、搬送路を構成する固定子２０１上にある可動子１０１の台数及び位置を計算する。これにより、可動子位置算出関数４０１は、可動子１０１に関する情報である可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）及び台数情報を更新する。可動子位置情報（Ｘ）は、固定子２０１上の可動子１０１の搬送方向であるＸ方向における位置を示している。可動子情報４０６は、例えば図５中にＰＯＳ－１、ＰＯＳ－２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。

次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、可動子位置算出関数４０１により更新された可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）から、各々の可動子１０１を測定可能なＹセンサ２０５及びＺセンサ２０６を特定する。次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、特定されたＹセンサ２０５及びＺセンサ２０６から出力される値に基づき、各々の可動子１０１の姿勢に関する情報である姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を算出して可動子情報４０６を更新する。可動子姿勢算出関数４０２により更新された可動子情報４０６は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を含んでいる。

次いで、可動子姿勢制御関数４０３は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を含む現在の可動子情報４０６及び姿勢目標値から、各々の可動子１０１について印加力情報４０８を算出する。印加力情報４０８は、各々の可動子１０１に印加すべき力の大きさに関する情報である。印加力情報４０８は、後述する印加すべき力Ｔの力の３軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）及びトルクの３軸成分（Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）に関する情報を含んでいる。印加力情報４０８は、例えば図５中にＴＲＱ－１、ＴＲＱ－２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。

ここで、力の３軸成分であるＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚは、それぞれ力のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分である。また、トルクの３軸成分であるＴｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚは、それぞれトルクのＸ軸周り成分、Ｙ軸周り成分及びＺ軸周り成分である。本実施形態による搬送システム１は、これら力Ｔの６軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）を制御することにより、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。

次いで、コイル電流算出関数４０４は、印加力情報４０８及び可動子情報４０６に基づき、各コイル２０２に印加する電流指令値４０９を決定する。

こうして、統合コントローラ３０１は、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行することにより、電流指令値４０９を決定する。統合コントローラ３０１は、決定した電流指令値４０９をコイルコントローラ３０２に送信する。

可動子１０１の位置及び姿勢の制御についてさらに図６を用いて詳細に説明する。図６は可動子１０１の位置及び姿勢を制御するための制御ブロック図の一例を示す概略図である。

図６において、Ｐは、可動子１０１の位置及び姿勢（位置姿勢又は状態ともいう）であり、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を成分とする。ｒｅｆは、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）の目標値である。ｅｒｒは、目標値ｒｅｆと位置及び姿勢Ｐとの間の偏差である。

可動子姿勢制御関数４０３は、偏差ｅｒｒの大きさ、偏差ｅｒｒの変化、偏差ｅｒｒの積算値等に基づき、目標値ｒｅｆを実現するために可動子１０１に印加すべき力Ｔを算出する。コイル電流算出関数４０４は、印加すべき力Ｔ並びに位置及び姿勢Ｐに基づき、可動子１０１に力Ｔを印加するためにコイル２０２に印加すべきコイル電流Ｉを算出する。こうして算出されたコイル電流Ｉがコイル２０２に印加されることにより、力Ｔが可動子１０１に作用して位置及び姿勢Ｐが目標値ｒｅｆに変化する。

このように制御ブロックを構成することにより、可動子１０１の位置及び姿勢Ｐを所望の目標値ｒｅｆに制御することが可能になる。

次に、可動子１０１に設置された磁性体１０３及び固定子２０１に設置されたコイル２０２について図７Ａ乃至図７Ｄを用いて詳細に説明する。

図７Ａ乃至図７Ｃは、可動子１０１に設置された磁性体１０３の一例を示している。図７Ａは、磁性体１０３に含まれる永久磁石群１１０２の永久磁石１１０８、１１０９をＺ方向に沿って上方から見た平面図である。図７Ｂは、磁性体１０３に含まれる永久磁石群１１０３の永久磁石１１０６、１１０７をＺ方向に沿って上方から見た平面図である。図７Ｃは、磁性体１０３及びこれに対向するコイル２０２をＸ方向に沿って見た断面図であり、図７Ａ及び図７Ｂ中のＡ－Ａ′線に沿った磁性体１０３及びコイル２０２の断面を示している。図７Ａ乃至図７Ｃ中に示すＹ＝０，Ｒ及びＹ＝０，ＬのＹ方向の位置は、それぞれＲ側及びＬ側での基準位置を示している。図７Ａ乃至図７Ｃは、互いに同一構造であるＲ側の磁性体１０３及びＬ側の磁性体１０３に関する構造を共通の図で示している。図７Ｄは、磁性体１０３に対向したコイル２０２の単位電流当たりに磁性体１０３に対して働くｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向の力の大きさ、即ち各方向の推力定数を模式的に示すグラフである。なお、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｄ中には、互いに対応するＸ方向の位置を一点鎖線で示している。

図７Ｃに示すように、コイル２０２は、巻き線１１０４と、鉄心１１０５とを有している。巻き線１１０４は、Ｚ方向に沿った軸を中心軸として鉄心１１０５に巻かれている。コイル２０２は、Ｚ方向に沿って磁性体１０３の上方から磁性体に１０３に対向する。

図７Ａ乃至図７Ｃに示すように、磁性体１０３は、ヨーク板１１０１と、永久磁石群１１０２と、永久磁石群１１０３とを有している。ヨーク板１１０１は、可動子１０１の上面に設置されている。永久磁石群１１０３は、Ｚ方向においてヨーク板１１０１の上に設置されている。永久磁石群１１０２は、Ｚ方向において永久磁石群１１０３の上に設置されている。こうして、ヨーク板１１０１、永久磁石群１１０３及び永久磁石群１１０２が、磁性体１０３とコイル２０２とが対向する方向であるＺ方向に積み重ねられて固定されている。永久磁石群１１０２と永久磁石群１１０３とは、磁束の向きによって互いに反発する部分が存在しうるが、接着剤等により可動子１０１に固定されている。

なお、上述のようにＺ方向において積層された永久磁石群１１０２及び永久磁石群１１０３は、Ｚ方向において上記と逆に積層されていてもよい。すなわち、永久磁石群１１０３が、Ｚ方向において永久磁石群１１０２の上に設置されていてもよい。

ここで、図７Ａ及び図７Ｂには、Ｂｖｅｃにより永久磁石群１１０２、１１０３から流れ出す磁束の方向を模式的に示している。白丸の中に黒丸が示されたＢｖｅｃは、Ｚ方向に沿って紙面裏側から表側に向かう磁束の向きを示している。白丸の中に十字が示されたＢｖｅｃは、Ｚ方向に沿って紙面表側から裏側に向かう磁束の向きを示している。また、図７Ｃには、永久磁石群１１０２、１１０３の磁束の向きを矢印で示している。

図７Ａに示すように、永久磁石群１１０２は、永久磁石１１０８と、永久磁石１１０９とを含んでいる。永久磁石１１０８、１１０９は、Ｚ方向から見た平面視において、それぞれＸ方向を長手方向とする長尺矩形状の平面形状を有している。永久磁石１１０８、１１０９は、Ｙ方向にＲ側からＬ側に隣接するように設置されている。

永久磁石１１０８は、Ｚ方向に沿って着磁され、図７Ａの紙面表側から裏側に磁束が向くように着磁されている。永久磁石１１０９は、Ｚ方向に沿って着磁され、図７Ａの紙面裏側から表側に磁束が向くように着磁されている。このように、互いにＹ方向に隣接する永久磁石１１０８と永久磁石１１０９とは、Ｚ方向に沿って互いに逆向きに着磁され、Ｚ方向に沿った磁束の向きが互いに逆向きになっている。

図７Ｂに示すように、永久磁石群１１０３は、複数の永久磁石１１０６と、複数の永久磁石１１０７とを含んでいる。永久磁石１１０６、１１０７は、Ｚ方向から見た平面視において、それぞれ永久磁石１１０８、１１０９と比較してＸ方向に短くかつＹ方向に幅広の矩形状の平面形状を有している。永久磁石１１０６、１１０７は、Ｘ方向に沿って交互に並ぶように設置されている。

永久磁石１１０６は、Ｚ方向に沿って着磁され、図７Ｂの紙面裏側から表側に磁束が向くように着磁されている。永久磁石１１０７は、Ｚ方向に沿って着磁され、図７Ｂの紙面表側から裏側に磁束が向くように着磁されている。このように、Ｘ方向に交互に並んだ永久磁石１１０６と永久磁石１１０７とは、Ｚ方向に沿って互いに逆向きに着磁され、Ｚ方向に沿った磁束の向きが互いに逆向きになっている。

このように、本実施形態では、上述のように互いに磁束の向き及び形状が異なる複数種類の永久磁石１１０６、１１０７、１１０８、１１０９が重畳されて磁性体１０３が構成されている。複数種類の永久磁石１１０６、１１０７、１１０８、１１０９が重畳されているため、磁性体１０３は、搬送方向であるＸ方向に沿って変化する磁束密度分布を有するとともに、Ｘ方向に交差するＹ方向に沿って変化する磁束密度分布を有する。

すなわち、磁性体１０３は、永久磁石群１１０３に含まれるＸ方向に交互に並んだ互いに磁束の向きが逆向きの永久磁石１１０６、１１０７により、Ｘ方向に沿って周期的に変化する磁束密度分布を有する。かかる磁束密度分布を形成する永久磁石１１０６、１１０７は、磁性体１０３を含む可動子１０１に対するｑ軸方向及びｄ軸方向の力の印加に寄与する。

さらに、磁性体１０３は、永久磁石群１１０３の上に積層された永久磁石群１１０２に含まれる互いにＹ方向に隣接する互いに磁束の向きが逆向きの永久磁石１１０８、１１０９により、Ｙ方向に沿って勾配を有するように変化する磁束密度分布を有する。かかる磁束密度分布を形成する永久磁石１１０８、１１０９は、磁性体１０３を含む可動子１０１に対するＹ方向の力の印加に寄与する。

こうして、磁性体１０３のコイル２０２を向く側には、コイル２０２に対する磁性体１０３のＸ方向及びＹ方向の相対位置が変化すると、いずれの方向でもその巻き線１１０４に鎖交する磁束の大きさが変化する磁束密度分布が形成される。

そのため、コイル２０２は、ｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向にそれぞれ図７Ｄに示すような推力定数プロファイル１１２１，１１２２，１１２３を有する。ｑ軸方向の推力定数プロファイル１１２１は、コイル２０２に単位電流を印加した際に磁性体１０３に働くｑ軸方向の力を模式的に示している。ｄ軸方向の推力定数プロファイル１１２２は、コイル２０２に単位電流を印加した際に磁性体１０３に働くｄ軸方向の力を模式的に示している。Ｙ方向の推力定数プロファイル１１２３は、コイル２０２に単位電流を印加した際に磁性体１０３に働くＹ方向の力を模式的に示している。

このように、本実施形態では、磁性体１０３により形成される磁束密度分布がＹ方向に沿っても変化するため、図７Ｄに示すように、Ｙ方向の力をも磁性体１０３に働かせて可動子１０１に対してＹ方向に力を印加することができる。すなわち、統合コントローラ３０１は、複数のコイル２０２に印加する電流を制御して、磁性体１０３に対してｑ軸方向、ｑ軸方向と交差するｄ軸方向並びにｑ軸方向及びｄ軸方向と交差するＹ方向に力を印加することができる。

こうして、本実施形態では、磁性体１０３を含む可動子１０１に対してｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向に力を印加することができるため、可動子１０１に印加する力を、ｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向の各方向に遍在化することができる。このため、仮にコイル２０２が磁性体１０３の全面を覆っていなくても、コイル２０２に電流を印加することにより、可動子１０１の状態を制御するのに十分なＹ方向の力を発生させることができる。

したがって、本実施形態によれば、可動子１０１に印加する力の遍在化により、小型の可動子１０１の場合や固定子２０１の配列に大きな制約がある場合であっても可動子１０１をより安定して非接触状態で浮上させつつ搬送することができる。

次に、可動子１０１の姿勢を制御しつつ可動子１０１を搬送方向に搬送するために必要な力Ｔを可動子１０１に印加するために必要なコイル電流の算出方法についてさらに図８を用いて説明する。図８は、本実施形態による搬送システム１をＺ方向から見た平面図である。なお、コイル２０２と磁性体１０３とは、実際には図２に示すように互いにＺ方向に対向するが、図８では説明の便宜上両者をずらして示している。

図８に示すように、ｊ番目のコイル２０２と磁性体１０３とは、所定の範囲の相互作用領域２０７において相互に力を及ぼす。

電流が印加されたコイル２０２により可動子１０１に働く力Ｔの各成分Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ及びＴｗｚは、それぞれ次式（１ａ）から（１ｆ）により表される。ＴｘはＸ方向の力成分、ＴｙはＹ方向の力成分、ＴｚはＺ方向の力成分、ＴｗｘはＷｘ方向のトルク成分、ＴｗｙはＷｙ方向のトルク成分、ＴｗｚはＷｚ方向のトルク成分である。
Ｔｘ＝Σ（Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊Ｉｊ） …式（１ａ）
Ｔｙ＝Σ（Ｅｙ（ｊ，Ｐ）＊Ｉｊ） …式（１ｂ）
Ｔｚ＝Σ（Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊Ｉｊ） …式（１ｃ）
Ｔｗｘ＝Σ｛（Ｅｙ（ｊ，Ｐ）＊Ｚ（ｊ，Ｐ）－Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊Ｙ（ｊ，Ｐ））＊Ｉｊ｝ …式（１ｄ）
Ｔｗｙ＝Σ｛（Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊Ｘ（ｊ，Ｐ）－Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊Ｚ（ｊ，Ｐ））＊Ｉｊ｝ …式（１ｅ）
Ｔｗｚ＝Σ｛（Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊Ｙ（ｊ，Ｐ）－Ｅｙ（ｊ，Ｐ）＊Ｘ（ｊ，Ｐ））＊Ｉｊ｝ …式（１ｆ）

ここで、トルク寄与行列Ｍを定義する。
トルク寄与行列Ｍの各要素は、式（１ａ）から（１ｆ）の電流Ｉｊにかかる係数である。トルク寄与行列Ｍは、可動子１０１が状態Ｐにある場合に１～Ｎ番目のコイル２０２の各々に対して単位電流を印加した場合の各力成分及びトルク成分（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚ）への寄与の大きさを示す６行Ｎ列の行列である。トルク寄与行列Ｍの１行ｊ列から６行ｊ列までのｊ列の各要素Ｍ（１，ｊ）からＭ（６，ｊ）は、それぞれ次式（１ａ′）から（１ｆ′）により表される。
Ｍ（１，ｊ）＝Ｅｑ（ｊ，Ｐ） …式（１ａ′）
Ｍ（２，ｊ）＝Ｅｙ（ｊ，Ｐ） …式（１ｂ′）
Ｍ（３，ｊ）＝Ｅｄ（ｊ，Ｐ） …式（１ｃ′）
Ｍ（４，ｊ）＝Ｅｙ（ｊ，Ｐ）＊Ｚ（ｊ，Ｐ）－Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊Ｙ（ｊ，Ｐ） …式（１ｄ′）
Ｍ（５，ｊ）＝Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊Ｘ（ｊ，Ｐ）－Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊Ｚ（ｊ，Ｐ） …式（１ｅ′）
Ｍ（６，ｊ）＝Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊Ｙ（ｊ，Ｐ）－Ｅｙ（ｊ，Ｐ）＊Ｘ（ｊ，Ｐ） …式（１ｆ′）

また、コイル電流ベクトルＩｓを定義する。コイル電流ベクトルＩｓの各要素をｊ番目のコイル２０２に印加する電流量とする。すると、コイル電流ベクトルＩｓは、次式（２）により表されるＮ行１列の列ベクトルである。
Ｉｓ＝Ｔｒ（Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｊ，…，ＩＮ） …式（２）

さらに、次式（３）によりトルクベクトルＴｑを定義する。
Ｔｑ＝Ｔｒ（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚ） …式（３）

すると、式（１ａ）から（１ｆ）は、トルク寄与行列Ｍ、コイル電流ベクトルＩｓ及びトルクベクトルＴｑを用いて次式（４）で表現することができる。
Ｔｑ＝Ｍ＊Ｉｓ …式（４）

ここで、疑電流ベクトルＫを導入する。疑電流ベクトルＫを６行１列の列ベクトル、Ｔｒ（Ｍ）をトルク寄与行列Ｍの転置行列とすると、疑電流ベクトルＫは、次式（５）を満足するベクトルである。
Ｔｒ（Ｍ）＊Ｋ＝Ｉｓ …式（５）

式（４）は、式（５）を用いて次式（６）に変形することができる。
Ｔｑ＝Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）＊Ｋ …式（６）

ここで、Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）は、６行Ｎ列の行列とその転置行列の積であるから６行６列の正方行列でかつ逆行列が存在する。このため、式（６）は、次式（７）に変形することができる。
Ｉｎｖ（Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ））＊Ｔｑ＝Ｋ …式（７）

式（７）を式（５）に代入することにより、次式（８）により表されるコイル電流ベクトルＩｓを得る。
Ｔｒ（Ｍ）＊Ｉｎｖ（Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ））＊Ｔｑ＝Ｉｓ …式（８）

以上のようにしてコイル電流ベクトルＩｓを計算することにより、各コイル２０２に印加する電流を決定することができる。これにより、可動子１０１に対して、Ｘ方向の力成分Ｔｘ、Ｙ方向の力成分Ｔｙ、Ｚ方向の力成分Ｔｚ、Ｗｘ方向のトルク成分Ｔｗｘ、Ｗｙ方向のトルク成分Ｔｗｙ及びＷｚ方向のトルク成分Ｔｗｚを独立して印加することができる。したがって、本実施形態によれば、より安定して可動子１０１を搬送することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について図９Ａ乃至図１０Ｂを用いて説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

第１実施形態では複数種類の永久磁石をＺ方向に積み重ねて磁性体１０３を構成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。磁性体１０３を構成する永久磁石を、同一平面内において所定の方向の幅が部分的に異なるように構成することによっても、第１実施形態と同様の磁束密度分布を有する磁性体１０３を構成することができる。本実施形態では、Ｚ方向から見た平面視において、Ｙ方向の幅が部分的に異なる複数の永久磁石により磁性体１０３が構成された場合について説明する。

図９Ａは、本実施形態による可動子１０１に設置された磁性体１０３に含まれる永久磁石群１１３０をＺ方向に沿って上方から見た平面図である。図９Ｂは、磁性体１０３に対向したコイル２０２の単位電流当たりに磁性体１０３に対して働くｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向の力の大きさ、即ち各方向の推力定数を模式的に示すグラフである。なお、図９Ａ及び図９Ｂ中には、互いに対応するＸ方向の位置を一点鎖線で示している。

図９Ａに示すように、本実施形態による磁性体１０３は、永久磁石１１３１ａと、永久磁石１１３１ｂと、永久磁石１１３２ａと、永久磁石１１３２ｂとを含む永久磁石群１１３０を有している。永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂは、Ｘ方向に沿って交互に並ぶように設置されている。永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂは、永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂに対してＸ方向にずれてＹ方向に隣接するとともに、Ｘ方向に沿って交互に並ぶように設置されている。

永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂは、Ｚ方向に沿って着磁され、図９Ａの紙面表側から裏側に磁束が向くように着磁されている。永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂは、Ｚ方向に沿って着磁され、図９Ａの紙面裏側から表側に磁束が向くように着磁されている。このように、互いにＹ方向に隣接する永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂと永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂとは、Ｚ方向に沿って互いに逆向きに着磁され、Ｚ方向に沿った磁束の向きが互いに逆向きになっている。

永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂは、それぞれ永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂの側にＹ方向に突出した凸部１１３１ｐを有している。凸部１１３１ｐは、永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂに対してＹ方向に隣接する永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂの間に位置するようにＹ方向に突出している。永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂは、それぞれ凸部１１３１ｐを有するため、Ｙ方向の幅が部分的に異なり、Ｙ方向の幅が変化する形状を有している。なお、永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂの形状は、凸部１１３１ｐを有する形状に限定されるものではなく、Ｙ方向に幅が変化する形状であればよい。

永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂは、それぞれ永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂの側にＹ方向に突出した凸部１１３２ｐを有している。凸部１１３２ｐは、永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂに対してＹ方向に隣接する永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂの間に位置するようにＹ方向に突出している。永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂは、それぞれ凸部１１３２ｐを有するため、Ｙ方向の幅が部分的に異なり、Ｙ方向の幅が変化する形状を有している。なお、永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂの形状は、凸部１１３２ｐを有する形状に限定されるものではなく、Ｙ方向に幅が変化する形状であればよい。

こうして、磁性体１０３は、Ｚ方向に沿って互いに逆向きに着磁された永久磁石１１３１、１１３２がＸ方向に沿って交互に並ぶように設置されている。永久磁石１１３１、１１３２は、それぞれＹ方向に他の部分よりも幅広の凸部１１３１ｐ、１１３２ｐを有している。互いにＸ方向に隣接して並んだ永久磁石１１３１、１１３２は、凸部１１３１ｐ、１１３２ｐ以外の部分が互いにＹ方向に隣接しており、互いにＹ方向に部分的に隣接している。

なお、磁性体１０３におけるＸ方向の端部では、磁性体１０３がＸ方向において所定の長さになるように、永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂ、永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂのいずれかの一部に相当する永久磁石が適宜配置されている。

このように、本実施形態では、互いに磁束の向きが異なる永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂと永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂとが、Ｘ方向にずれて互いにＹ方向に部分的に隣接しつつ、Ｘ方向に並ぶように配置されて磁性体１０３が構成されている。さらに、永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂ及び永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂとは、それぞれ凸部１１３１ｐ及び凸部１１３２ｐによりＹ方向の幅が部分的に異なっている。このように構成された磁性体１０３は、搬送方向であるＸ方向に沿って変化する磁束密度分布を有するとともに、Ｘ方向に交差するＹ方向に沿って変化する磁束密度分布を有する。

すなわち、磁性体１０３は、永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂのＹ方向に突出した凸部１１３１ｐ及び永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂのＹ方向に突出した凸部１１３２ｐにより、Ｘ方向に沿って周期的に変化する磁束密度分布を有する。かかる磁束密度分布を形成する永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂの凸部１１３１ｐ及び永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂの凸部１１３２ｐは、磁性体１０３を含む可動子１０１に対するｑ軸方向及びｄ軸方向の力の印加に寄与する。

さらに、磁性体１０３は、Ｘ方向にずれて並んだ互いに磁束の向きが逆向きの永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂ及び永久磁石１１３２ａ、１１３２ｂの互いにＹ方向に隣接する部分によりＹ方向に沿って勾配を有するように変化する磁束密度分布を有する。かかる磁束密度分布を形成する永久磁石１１３１ａ、１１３１ｂ、１１３２ａ、１１３２ｂのＹ方向に互いに隣接する部分は、磁性体１０３を含む可動子１０１に対するＹ方向の力の印加に寄与する。

図９Ｂは、磁性体１０３に対向したコイル２０２の単位電流当たりに磁性体１０３に対して働くｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向の力の大きさ、即ち各方向の推力定数を模式的に示すグラフである。

本実施形態において、コイル２０２は、ｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向にそれぞれ図９Ｂに示すような推力定数プロファイル１１４１，１１４２，１１４３を有する。ｑ軸方向の推力定数プロファイル１１４１は、コイル２０２に単位電流を印加した際に磁性体１０３に働くｑ軸方向の力を模式的に示している。ｄ軸方向の推力定数プロファイル１１４２は、コイル２０２に単位電流を印加した際に磁性体１０３に働くｄ軸方向の力を模式的に示している。Ｙ方向の推力定数プロファイル１１４３は、コイル２０２に単位電流を印加した際に磁性体１０３に働くＹ方向の力を模式的に示している。

図９Ａにおいて、例えば、領域１１３４にコイル２０２が位置して磁性体１０３に対向する場合を考える。この場合、領域１１３４に位置するコイル２０２に鎖交する磁束には、永久磁石１１３２ｂと永久磁石１１３１ａとが形成するＹ方向の磁束密度勾配が存在する。このため、図９Ｂに示すように、領域１１３４において、Ｙ方向の推力定数（Ｅｙ）は、０にはならずに一定以上の大きさを有する。

また、図９Ａにおいて、例えば、領域１１３３にコイル２０２が位置して磁性体１０３に対向する場合を考える。この場合、領域１１３３に位置するコイル２０２に鎖交する磁束には、永久磁石１１３２ａと永久磁石１１３１ａとが形成するＹ方向の磁束密度勾配、及び永久磁石１１３２ｂと永久磁石１１３１ａとが形成するＹ方向の磁束密度勾配が存在する。このため、領域１１３３においても、図９Ｂに示すように、Ｙ方向の推力定数Ｅｙは、０にはならずに一定以上の大きさを有する。

このように、本実施形態でも、Ｙ方向の推力定数が一定以上の大きさを有するため、Ｙ方向の力成分Ｔｙが一定以上あっても、一定以下の電流をコイル２０２に印加することにより、所望のＹ方向の力を得ることができる。このため、コイル２０２に電流を印加することにより、可動子１０１の状態を制御するのに十分なＹ方向の力を発生させることができる。すなわち、統合コントローラ３０１は、複数のコイル２０２に印加する電流を制御して、磁性体１０３に対してｑ軸方向、ｑ軸方向と交差するｄ軸方向並びにｑ軸方向及びｄ軸方向と交差するＹ方向に力を印加することができる。

こうして、本実施形態でも、磁性体１０３を含む可動子１０１に対してｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向に力を印加することができるため、可動子１０１に印加する力を、ｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向の各方向に遍在化することができる。

したがって、本実施形態によれば、可動子１０１に印加する力の遍在化により、小型の可動子１０１の場合や固定子２０１の配列に大きな制約がある場合であってもより安定して可動子１０１を非接触状態で浮上させつつ搬送することができる。

図１０Ａは、図９に示すように構成された磁性体１０３を有する可動子１０１を含む搬送システム１の例を示すＺ方向から見た平面図である。図１０Ａに示すように、可動子１０１に設置された磁性体１０３は、互いに磁束の向きが異なる永久磁石１１３１、１１３２により構成されている。永久磁石１１３１、１１３２の数及び形状は、可動子１０１の大きさ等により適宜変更することができる。例えば、図１０Ｂに示すように可動子１０１に設置された磁性体１０３は、互いに磁束の向きが異なる永久磁石１１３１、１１３２及びＹ方向に沿って着磁された永久磁石１１３５により構成してもよい。永久磁石１１３５は、永久磁石１１３１と永久磁石１１３２との間に配置される。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について図１１を用いて説明する。なお、上記第１及び第２実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

上記第１及び第２実施形態では、磁性体１０３において物理的に互いに別個独立した複数の永久磁石により磁束密度分布が形成されている場合について説明したが、これらに限定されるものではない。磁性体１０３は、所望の磁束密度分布を有するように予め着磁された単一の永久磁石により構成されていてもよい。本実施形態では、所望の磁束密度分布を有するように予め着磁された単一の永久磁石１２０３により磁性体１０３が構成されている場合について説明する。

図１１は、本実施形態による可動子１０１に設置された磁性体１０３を構成する永久磁石１２０３をＺ方向に沿って上方から見た平面図である。図１１に示すように、本実施形態では、磁性体１０３が、永久磁石群ではなく、単一の永久磁石１２０３を有している。永久磁石１２０３は、Ｚ方向に沿って上方から見た平面視において、Ｘ方向を長手方向とする矩形状の平面を有している。

永久磁石１２０３は、物理的には分割されていない一塊の永久磁石である。永久磁石１２０３は、その製造時における着磁装置による着磁が行われる段階で、搬送方向であるＸ方向に沿って変化する磁束密度分布を有するとともに、Ｘ方向に交差するＹ方向に沿って変化する磁束密度分布を有するように予め着磁されている。具体的には、永久磁石１２０３は、Ｘ方向に沿って周期的に変化する磁束密度分布を有するとともに、Ｘ方向に交差するＹ方向に沿って勾配が変化する磁束密度分布を有する。

例えば、永久磁石１２０３は、第１又は第２実施形態による磁性体１０３の磁束密度分布と同様の磁束密度分布を有するように着磁されている。なお、永久磁石１２０３は、例えば、後述の第４実施形態による磁性体１０３の磁束密度分布と同様の磁束密度分布を有するように着磁されていてもよい。

本実施形態のように、磁性体１０３を、物理的に分離された複数の永久磁石に代えて、所定の磁束密度分布を有するように着磁された単一の永久磁石１２０３により構成することができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態について図１２Ａ乃至図１２Ｄを用いて説明する。なお、上記第１乃至第３実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

上記第１乃至第３実施形態では、磁性体１０３を構成する永久磁石の着磁方向がＺ方向である場合について説明したが、これらに限定されるものではない。本実施形態では、磁性体１０３を構成する永久磁石１２０１がＹ方向に着磁され、磁性体１０３を構成する永久磁石群１２０２の永久磁石１２０３、１２０４がＸ方向に着磁されている場合について説明する。

図１２Ａは、磁性体１０３に含まれる永久磁石１２０１をＺ方向に沿って上方から見た平面図である。図１２Ｂは、磁性体１０３に含まれる永久磁石群１２０２の永久磁石１２０３、１２０４をＺ方向に沿って上方から見た平面図である。図１２Ｃは、磁性体１０３及びこれに対向するコイル２０２をＸ方向に沿って見た断面図であり、図１２Ａ及び図１２Ｂ中のＡ－Ａ′線に沿った磁性体１０３及びコイル２０２の断面を示している。図１２Ｄは、磁性体１０３及びこれに対向するコイル２０２をＸ方向に沿って見た断面図であり、図１２Ａ及び図１２Ｂ中のＢ－Ｂ′線に沿った磁性体１０３及びコイル２０２の断面を示している。

図１２Ａ乃至図１２Ｄに示すように、磁性体１０３は、ヨーク板１１０１と、永久磁石１２０１と、永久磁石群１２０２とを有している。ヨーク板１１０１は、可動子１０１の上面に設置されている。永久磁石群１２０２は、Ｚ方向においてヨーク板１１０１の上に設置されている。永久磁石１２０１は、Ｚ方向において永久磁石群１２０２の上に設置されている。

こうして、ヨーク板１１０１、永久磁石群１２０２及び永久磁石１２０１がＺ方向に積み重ねられて固定されている。ここで、図１２Ａ乃至図１２Ｄには、永久磁石１２０１及び永久磁石群１２０２の磁束の向きを矢印で示している。

図１２Ａに示すように、永久磁石１２０１は、Ｚ方向から見た平面視において、Ｘ方向を長手方向とする長尺矩形状の平面形状を有している。図１２Ａ、図１２Ｃ及び図１２Ｄに示すように、永久磁石１２０１は、Ｙ方向に沿って一方の側に磁束が向くように着磁されている。

図１２Ｂに示すように、永久磁石群１２０２は、複数の永久磁石１２０３と、複数の永久磁石１２０４とを含んでいる。永久磁石１２０３、１２０４は、Ｚ方向から見た平面視において、それぞれ永久磁石１２０１と比較してＺ方向に短くかつＹ方向に幅広の矩形状の平面形状を有している。永久磁石１２０３、１２０４は、Ｘ方向に沿って交互に並ぶように設置されている。

図１２Ｂ乃至図１２Ｄに示すように、永久磁石１２０３は、Ｘ方向に沿って一方の側（Ｘ＋側）に磁束が向くように着磁されている。永久磁石１２０４は、Ｘ方向に沿って他方の側（Ｘ－側）を磁束が向くように着磁されている。このように、Ｘ方向に交互に並んだ永久磁石１２０３と永久磁石１２０４とは、Ｘ方向に沿った磁束の向きが互いに逆向きになっている。

本実施形態のように、磁性体１０３を構成する永久磁石１２０１がＹ方向に着磁され、磁性体１０３を構成する永久磁石群１２０２の永久磁石１２０３、１２０４がＸ方向に着磁されていてもよい。本実施形態によっても、磁性体１０３を、搬送方向であるＸ方向と交差する方向に沿って変化する磁束密度分布を有するように構成することができる。

なお、上記では、Ｙ方向に沿って着磁された永久磁石１２０１及びＸ方向に沿って着磁された永久磁石１２０３、１２０４を組み合わせて磁性体１０３を構成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。磁性体１０３は、Ｘ方向に沿っていずれかの向きに着磁された永久磁石、Ｙ方向に沿っていずれかの向きに着磁された永久磁石、及びＺ方向に沿っていずれかの向きに着磁された永久磁石を適宜組み合わせて構成することができる。各方向に沿って着磁された永久磁石は、１つであっても複数であってもよい。磁性体１０３は、これらＸ方向に沿って着磁された永久磁石、Ｙ方向に沿って着磁された永久磁石及びＺ方向に沿って着磁された永久磁石のうちの少なくとも２つを有するように構成することができる。磁性体１０３に含まれるこれらの互いに着磁方向の異なる複数種類の永久磁石は、Ｚ方向に積層して配置することができる。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態について図１３Ａ乃至図１７を用いて説明する。上記第１乃至第４実施形態ではリニアモータによる搬送システム１について説明したが、本実施形態では回転式のモータを用いた機器である回転機器について説明する。回転式のモータを用いた回転機器の場合も、回転子に印加される力の偏りを解消して、より安定して回転子を浮上させつつ回転することが求められている。本実施形態では、回転機器において、回転子に印加される力を遍在化することにより、より安定した回転子の回転を実現する場合について説明する。

まず、本実施形態による回転機器の全体構成について図１３Ａ乃至図１４を用いて説明する。図１３Ａは、本実施形態による回転機器Ｂ１０を示す回転軸に沿った縦断面図である。図１３Ｂは、図１３ＡのＡ－Ａ′線に沿った断面図である。図１３Ｂは、図１３ＡのＡ－Ａ′線でのＸＹ平面に沿った断面図である。図１３Ｃは、以下において回転機器Ｂ１０の説明に用いる座標軸及び方向を示す概略図である。図１４は、回転子Ｂ１０１の変位を算出する方法を説明する概略図である。

図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、本実施形態による回転機器Ｂ１０は、第１の部分である回転子Ｂ１０１と、第２の部分である固定子Ｂ２０１とを有する回転式のモータＢ２０を含んでいる。回転子Ｂ１０１は、後述する永久磁石群Ｂ１１２と永久磁石群Ｂ１１３とを有する磁性体Ｂ１１１を含んでいる。永久磁石群Ｂ１１２は、複数の永久磁石Ｂ１０２を含んでいる。永久磁石群Ｂ１１３は、複数の永久磁石Ｂ１０３を含んでいる。固定子Ｂ２０１は、複数のコイルＢ２０４を含んでいる。モータ２０は、回転子Ｂ１０１をその軸線方向に沿って磁気浮上させながら、軸線のまわりに非接触状態で浮上させつつ回転させるラジアル型磁気浮上回転モータである。本実施形態では、モータＢ２０が用いられた機器である回転機器Ｂ１０の一例として、回転子Ｂ１０１にフィンＢ１０４が取り付けられたポンプについて説明する。

ここで、以下の説明において用いる座標軸を定義する。まず、後述の回転子Ｂ１０１が回転する回転軸をＺ軸とする。また、Ｚ軸と直交するようにＸＹ平面をとり、ＸＹ平面において互いに直交するようにＸ軸及びＹ軸をとる。また、Ｘ軸に沿った方向をＸ方向、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向、Ｚ軸に沿った方向をＺ方向とする。また、Ｘ軸周りの回転方向をＷｘ方向、Ｙ軸周りの回転方向をＷｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向をＷｚ方向とする。Ｗｘ方向、Ｗｙ方向及びＷｚ方向の各回転の正方向は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の原点である固定子Ｂ２０１の原点ＯｓからＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が伸びる方向に対して右ねじの方向とする。図１３Ｃに各軸及び各方向を示す。また、Ｚ軸を中心軸として半径が大きくなる方向にＲ軸をとる。

また、以下の説明において用いる記号は、次のとおりである。
Ｐ：回転子Ｂ１０１の位置及び姿勢を含む状態（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）
Ｔ：回転子Ｂ１０１に印加する力Ｔ
Ｔｘ：力ＴのＸ方向の力成分
Ｔｙ：力ＴのＹ方向の力成分
Ｔｚ：力ＴのＺ方向の力成分
Ｔｗｘ：力ＴのＷｘ方向のトルク成分
Ｔｗｙ：力ＴのＷｙ方向のトルク成分
Ｔｗｚ：力ＴのＷｚ方向のトルク成分
Ｔｑ：（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）を要素とする列ベクトル

ｊ：コイルＢ２０４を特定するための指標
（ただし、ｊは、Ｎを２以上の整数として１≦ｊ≦Ｎを満たす整数である。）
Ｎ：コイルＢ２０４の設置数
Ｉｊ：ｊ番目のコイルＢ２０４に印加される電流値
Ｉｓ：Ｉｊを要素とする列ベクトル
φｊ：ｊ番目のコイルＢ２０４のＷｚ方向の角度
ｒ：回転子Ｂ１０１の回転中心から磁性体Ｂ１１１までの半径

Ｅｑ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイルＢ２０４に単位電流を印加した際の状態Ｐの回転子Ｂ１０１に働くｑ軸方向の力
Ｅｄ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイルＢ２０４に単位電流を印加した際の状態Ｐの回転子Ｂ１０１に働くｄ軸方向の力
Ｅｚ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイルＢ２０４に単位電流を印加した際の状態Ｐの回転子Ｂ１０１に働くＺ軸方向の力
Σ：指標ｊを１からＮまで変化させた場合の合計

なお、本実施形態では、永久磁石Ｂ１０２等の複数存在しうる構成要素について、特に区別する必要がない限り、共通のＢの後に数字を付した符号を用い、必要に応じてその数字の後に「－１」、「－２」等のように「－」を介して数字を付して個別に特定する。
例えば、特に区別する必要がない限り、複数存在するコイルＢ２０４を単に「コイルＢ２０４」と表記する。各コイルＢ２０４を個別に特定する必要がある場合、「コイルＢ２０４－１」、「コイルＢ２０４－２」等と表記して各コイルＢ２０４を個別に特定する。

同様に、特に区別する必要がない限り、複数存在する永久磁石Ｂ１０２を単に「永久磁石Ｂ１０２」と表記する。各永久磁石Ｂ１０２を個別に特定する必要がある場合、「永久磁石Ｂ１０２－１」、「永久磁石Ｂ１０２－２」等と表記して各永久磁石Ｂ１０２を個別に特定する。

固定子Ｂ２０１は、吸入口Ｂ２０２と、排出口Ｂ２０３とを有する筐体として構成されている。固定子Ｂ２０１の内部空間は、Ｚ軸を中心軸とする円筒状に形成されている。固定子Ｂ２０１の内部空間には、円盤状の外形を有する回転子Ｂ１０１がＺ軸を回転軸として回転可能に収容されている。吸入口Ｂ２０２は、固定子Ｂ２０１のＺ方向における一方の側に設けられている。排出口Ｂ２０３は、固定子Ｂ２０１のＺ方向における他方の側に設けられている。回転機器Ｂ１０は、気体、液体等の流体中で回転子Ｂ１０１が後述するように所定の方向に回転すると、吸入口Ｂ２０２から流体が流れ込み、その流体が排出口Ｂ２０３から排出されるため、ポンプとして動作する。

また、固定子Ｂ２０１は、その内部空間に収容された回転子Ｂ１０１に対向するように設置された複数のコイルＢ２０４を有している。複数のコイルＢ２０４は、固定子Ｂ２０１の内部空間の円周方向に沿って回転子Ｂ１０１の外周に対向するように配置されている。コイルＢ２０４は、鉄芯又は空芯の周りに導線が巻かれて構成されている。

一方、回転子Ｂ１０１は、固定子Ｂ２０１の内部空間に収容された円盤状の外形を有するインペラとして構成されている。回転子Ｂ１０１は、磁性体Ｂ１１１と、複数のフィンＢ１０４とを有している。磁性体Ｂ１１１は、永久磁石群Ｂ１１２と、永久磁石群Ｂ１１３とを有している（図１５Ａ及び図１５Ｂ参照）。永久磁石群Ｂ１１２は、複数の永久磁石Ｂ１０２を含んでいる。永久磁石群Ｂ１１３は、複数の永久磁石Ｂ１０３を含んでいる。永久磁石群Ｂ１１２、Ｂ１１３を有する磁性体Ｂ１１１は、回転子Ｂ１０１の外周において回転子Ｂ１０１の回転軸を中心とする円周方向に沿って固定子Ｂ２０１のコイルＢ２０４と対向可能に取り付けられて設置されている。磁性体Ｂ１１１において、永久磁石Ｂ１０２は、永久磁石Ｂ１０３よりも外周側に設置されている。永久磁石Ｂ１０２の背面側である外周側には、磁性体Ｂ１１１の磁力を増すために図示しないヨーク板を取り付けて設置することもできる。回転子Ｂ１０１は、固定子Ｂ２０１の内部空間においてＺ軸を回転軸として回転する。

回転機器Ｂ１０では、後述するように電流が印加されたコイルＢ２０４と磁性体Ｂ１１１との間に働く電磁力により、固定子Ｂ２０１の内部空間に収容された回転子Ｂ１０１がＺ方向に浮上しつつＺ軸を回転軸として所定の方向に回転する。なお、回転子Ｂ１０１が浮上するＺ方向は、例えば鉛直方向であるが、鉛直方向以外の方向であってもよい。フィンＢ１０４が取り付けられ回転子Ｂ１０１が回転することにより、吸入口Ｂ２０２から固定子Ｂ２０１の内部空間に流体が流れ込み、流れ込んだ流体が排出口Ｂ２０３から排出される。こうして、回転機器Ｂ１０は、吸入口Ｂ２０２から流体を吸入し、吸入した流体を排出口Ｂ２０３から排出して移送するように動作する。なお、回転機器Ｂ１０は、例えば、流体として液体を移送するように構成することもできるし、流体として気体を移送するように構成することもできる。

回転機器Ｂ１０は、ＸセンサＢ２１３と、ＹセンサＢ２１４とを有している。ＸセンサＢ２１３及びＹセンサＢ２１４は、それぞれ固定子Ｂ２０１に取り付けられて設置されている。ＸセンサＢ２１３は、回転子Ｂ１０１とＸセンサＢ２１３との間のＸ方向の距離を検出して出力することができる。ＹセンサＢ２１４は、回転子Ｂ１０１とＹセンサＢ２１４との間のＹ方向の距離を検出して出力することができる。

また、回転機器Ｂ１０は、ＷｚセンサＢ２１１を有している。ＷｚセンサＢ２１１は、固定子Ｂ２０１に取り付けられて設置されている。ＷｚセンサＢ２１１は、Ｗｚ方向における回転子Ｂ１０１の回転角を検出して出力することができる。ＷｚセンサＢ２１１に対向する回転子Ｂ１０１の外周面には、スケールＢ２１２が取り付けられて設置されている。ＷｚセンサＢ２１１は、スケールＢ２１２上のパターンを読み取ることにより、Ｗｚ方向における回転子Ｂ１０１の回転角を検出することができる。

また、回転機器Ｂ１０は、ＺセンサＢ２１０を有している。ＺセンサＢ２１０は、固定子Ｂ２０１に３か所取り付けられて設置されている。ＺセンサＢ２１０は、回転子Ｂ１０１までのＺ方向の距離を検出して出力することができる。

ここで、３個のＺセンサＢ２１０から回転子Ｂ１０１のＺ、Ｗｘ及びＷｙの変位を算出する方法を図１４を用いて説明する。ここで、Ｚは回転子Ｂ１０１のＺ方向の位置、Ｗｘは回転子Ｂ１０１のＷｘ方向の回転角、Ｗｙは回転子Ｂ１０１のＷｙ方向の回転角である。

図１４に示すように、３個のＺセンサＢ２１０であるＺセンサＢ２１０ａ、Ｂ２１０ｂ、Ｂ２１０ｃは、図１４に示すように、ＸＹ平面の３か所に分散されて設置されている。３個のＺセンサＢ２１０ａ、Ｂ２１０ｂ、Ｂ２１０ｃの各々による回転子Ｂ１０１までのＺ方向の距離の検出値を元に平面ＡＢＣを形成する。平面ＡＢＣは、回転子Ｂ１０１とみなすことができる。その平面ＡＢＣの法線ベクトルの傾き、及び原点Ｏｓから平面ＡＢＣまでの距離から平面ＡＢＣの、すなわち回転子Ｂ１０１の変位（Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ）を算出することができる。

次に、回転子Ｂ１０１に設置された磁性体Ｂ１１１及び固定子Ｂ２０１に設置されたコイルＢ２０４について図１５Ａ乃至図１５Ｄを用いて詳細に説明する。図１５Ａ及び図１５Ｂは、回転子Ｂ１０１に設置された磁性体Ｂ１１１の一例を示している。図１５Ａは、磁性体Ｂ１１１に含まれる永久磁石群Ｂ１１３の永久磁石Ｂ１０３をＷｚ方向に展開してＲ軸に沿った方向に見た展開図である。図１５Ｂは、磁性体Ｂ１１１に含まれる永久磁石群Ｂ１１２の永久磁石Ｂ１０２をＷｚ方向に展開してＲ軸に沿った方向に見た展開図である。図１５Ｃは、固定子Ｂ２０１に設置されたコイルＢ２０４をＷｚ方向に展開してＲ軸に沿った方向に見た展開図である。Ｗｚ方向は、回転子Ｂ１０１の回転軸を中心とする周方向である。図１５Ｄは、磁性体Ｂ１１１に対向したコイルＢ２０４の単位電流当たりに磁性体Ｂ１１１に対して働くｑ軸方向、ｄ軸方向及びＺ方向の力の大きさ、即ち各方向の推力定数を模式的に示すグラフである。

ここで、回転子Ｂ１０１のＷｚ方向の回転角の角度をθとする。固定子Ｂ２０１側のＷｚ方向の基準Ｏｃを、コイルＢ２０４－１の中心とする。回転子Ｂ１０１側のＷｚ方向の基準Ｏｒを、永久磁石Ｂ１０２－１と永久磁石Ｂ１０２－４との中間とする。角度θは、固定子Ｂ２０１側の基準Ｏｃから回転子Ｂ１０１側の基準Ｏｒへの角度とする。

図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、磁性体Ｂ１１１は、永久磁石群Ｂ１１２と、永久磁石群Ｂ１１３とを有している。永久磁石群Ｂ１１２は、回転子Ｂ１０１の外周部に回転子Ｂ１０１の回転軸を中心とする周方向に沿って設置されている。永久磁石群Ｂ１１３は、永久磁石群Ｂ１１２の内側において回転子Ｂ１０１の回転軸を中心とする周方向に沿って設置されている。こうして、永久磁石群Ｂ１１２及び永久磁石群Ｂ１１３は、Ｒ軸に沿った方向に隣接するように並べられて固定されている。永久磁石群Ｂ１１２と永久磁石群Ｂ１１３とは、磁束の向きによって互いに反発する部分が存在しうるが、接着剤等により回転子Ｂ１０１に固定されている。

ここで、図１５Ａ及び図１５Ｂには、Ｂｖｅｃにより永久磁石群Ｂ１１２、Ｂ１１３から流れ出す磁束の方向を模式的に示している。白丸の中に黒丸が示されたＢｖｅｃは、Ｒ軸に沿った方向に沿って紙面裏側から表側に向かう磁束の向きを示している。白丸の中に十字が示されたＢｖｅｃは、Ｒ軸に沿った方向に沿って紙面表側から裏側に向かう磁束の向きを示している。

図１５Ａに示すように、永久磁石群Ｂ１１３は、２個の永久磁石Ｂ１０３－１、Ｂ１０３－２を含んでいる。なお、永久磁石Ｂ１０３の数は、２個に限定されるものではなく、適宜変更することができる。永久磁石Ｂ１０３－１、Ｂ１０３－２は、Ｒ軸に沿った方向から見た平面視において、それぞれＷｚ方向を長手方向とする長尺矩形状の平面形状を有している。永久磁石Ｂ１０３－１、Ｂ１０３－２は、Ｚ方向に上側から下側に隣接するように設置されている。

永久磁石Ｂ１０３－１は、Ｒ軸に沿った方向に沿って着磁され、図１５Ａの紙面裏側から表側に磁束が向くように着磁されている。永久磁石Ｂ１０３－２は、Ｒ軸に沿った方向に沿って着磁され、図１５Ａの紙面表側から裏側に磁束が向くように着磁されている。このように、互いにＺ方向に隣接する永久磁石Ｂ１０３－１、Ｂ１０３－２は、Ｒ軸に沿った方向に沿って互いに逆向きに着磁され、Ｒ軸に沿った方向に沿った磁束の向きが互いに逆向きになっている。

図１５Ｂに示すように、永久磁石群Ｂ１１２は、４個の永久磁石Ｂ１０２－１、Ｂ１０２－２、Ｂ１０２－３、Ｂ１０２－４を含んでいる。なお、永久磁石Ｂ１０２の数は、４個に限定されるものではなく、適宜変更することができる。永久磁石Ｂ１０２－１、Ｂ１０２－２、Ｂ１０２－３、Ｂ１０２－４は、Ｒ軸に沿った方向から見た平面視において、それぞれ永久磁石Ｂ１０３－１、Ｂ１０３－２と比較してＷｚ方向に短くかつＺ方向に幅広の平面形状を有している。永久磁石Ｂ１０２－１、Ｂ１０２－２、Ｂ１０２－３、Ｂ１０２－４は、Ｗｚ方向に沿って順に並ぶように設置されている。

４個の永久磁石Ｂ１０２のうち、永久磁石Ｂ１０２－１、Ｂ１０２－３は、Ｒ軸に沿った方向に沿って着磁され、図１５Ｂの紙面裏側から表側に磁束が向くように着磁されている。永久磁石Ｂ１０２－２、Ｂ１０２－４は、Ｒ軸に沿った方向に沿って着磁され、図１５Ｂの紙面表側から裏側に磁束が向くように着磁されている。このように、Ｗｚ方向に沿って順に並んだ永久磁石Ｂ１０２－１、Ｂ１０２－２、Ｂ１０２－３、Ｂ１０２－４は、Ｚ方向に沿って交互に互いに逆向きに着磁され、Ｚ方向に沿った磁束の向きが互いに交互に逆向きになっている。

図１５Ｃに示すように、固定子Ｂ２０１には、６個のコイルＢ２０４－１、Ｂ２０４－２、Ｂ２０４－３、Ｂ２０４－４、Ｂ２０４－５、Ｂ２０４－６がＷｚ方向に沿って順に並ぶように設置されている。なお、コイルＢ２０４の数は、６個に限定されるものではなく、適宜変更することができる。コイルＢ２０４－１、Ｂ２０４－２、Ｂ２０４－３、Ｂ２０４－４、Ｂ２０４－５、Ｂ２０４－６は、Ｒ軸に沿った方向に回転子Ｂ１０１の磁性体Ｂ１１１に対向するように設置されている。

こうして、永久磁石Ｂ１０２、Ｂ１０３は、固定子Ｂ２０１に設置されたコイルに対向する方向に着磁されている。例えば、永久磁石Ｂ１０２－１、Ｂ１０２－３、Ｂ１０３－１はコイルＢ２０４に対向する面がＮ極に、永久磁石Ｂ１０２－２、Ｂ１０２－４、Ｂ１０３－２はＳ極に着磁されている。なお、永久磁石Ｂ１０２、Ｂ１０３の着磁の向きは、これらと逆の向きであってもよい。

このように、本実施形態では、上述のように互いに磁束の向き及び形状が異なる複数種類の永久磁石Ｂ１０２、Ｂ１０３が重畳されて磁性体Ｂ１１１が構成されている。複数種類の永久磁石Ｂ１０２、Ｂ１０３が重畳されているため、磁性体Ｂ１１１は、回転方向であるＷｚ方向（ｑ軸方向）に沿って変化する磁束密度分布を有するとともに、Ｗｚ方向に交差するＺ方向に沿って変化する磁束密度分布を有する。

すなわち、磁性体Ｂ１１１は、永久磁石群Ｂ１１２に含まれるＷｚ方向に交互に並んだ互いに磁束の向きが逆向きの永久磁石Ｂ１０２－１、Ｂ１０２－２、Ｂ１０２－３、Ｂ１０２－４により、Ｗｚ方向に沿って周期的に変化する磁束密度分布を有する。かかる磁束密度分布を形成する永久磁石Ｂ１０２－１、Ｂ１０２－２、Ｂ１０２－３、Ｂ１０２－４は、磁性体Ｂ１１１を含む回転子Ｂ１０１に対するＷｚ方向及びｄ軸方向の力の印加に寄与する。

さらに、磁性体Ｂ１１１は、永久磁石群Ｂ１１２の内側に配置された永久磁石群Ｂ１１３に含まれる互いにＺ方向に隣接する互いに磁束の向きが逆向きの永久磁石Ｂ１０３－１、Ｂ１０３－２により、Ｚ方向に沿って変化する磁束密度分布を有する。かかる磁束密度分布を形成する永久磁石Ｂ１０３－１、Ｂ１０３－２は、磁性体Ｂ１１１を含む回転子Ｂ１０１に対するＺ方向の力の印加に寄与する。

こうして、磁性体Ｂ１１１のコイルＢ２０４を向く側には、コイルＢ２０４に対する磁性体Ｂ１１１のＷｚ方向及びＺ方向の相対位置が変化すると、いずれの方向でもコイルＢ２０４の巻き線に鎖交する磁束の大きさが変化する磁束密度分布が形成される。

図１５Ｄは、回転子Ｂ１０１の角度θがθ１にある場合のｑ軸方向、ｄ軸方向及びＺ方向の推力定数プロファイルＢ１３１１、Ｂ１３１２、Ｂ１３１３を示している。ｑ軸方向の推力定数プロファイルＢ１３１１は、コイルＢ２０４に単位電流を印加した際に磁性体Ｂ１１１に働くｑ軸方向の力、すなわちｑ軸方向の推力定数Ｅｑを模式的に示している。ｄ軸方向の推力定数プロファイルＢ１３１２は、コイルＢ２０４に単位電流を印加した際に磁性体Ｂ１１１に働くｄ軸方向の力、すなわちｄ軸方向の推力定数Ｅｄを模式的に示している。Ｚ方向の推力定数プロファイルＢ１３１３は、コイルＢ２０４に単位電流を印加した際に磁性体Ｂ１１１に働くＺ方向の力、すなわちＺ方向の推力定数Ｅｚを模式的に示している。

ここにいうｑ軸及びｄ軸は、それぞれモータ制御理論におけるｑ軸及びｄ軸である。図１３Ｂには、代表してコイルＢ２０４－３に対するｑ軸及びｄ軸の方向を記載してある。ｑ軸方向は周方向であるＷｚ方向、ｄ軸方向は径方向であるＲ軸に沿った方向に相当する。

各推力定数Ｅｑ、Ｅｄ、Ｅｚの大きさは、回転子Ｂ１０１の角度θ及びコイルＢ２０４の指標ｊによって異なる。なお、図１５Ｄ中、各推力定数Ｅｑ、Ｅｄ、Ｅｚの最初の引数がコイルＢ２０４の指標ｊ（１～４）、２番目の引数が、回転子Ｂ１０１の状態Ｐを表している。各推力定数Ｅｑ、Ｅｄ、Ｅｚは、それぞれ指標ｊ及び状態Ｐを用いてＥｑ（ｊ，Ｐ）、Ｅｄ（ｊ，Ｐ）、Ｅｚ（ｊ，Ｐ）と表すことができる。

このように、本実施形態では、磁性体Ｂ１１１により形成される磁束密度分布がＺ方向に沿っても変化するため、図１５Ｄに示すように、Ｚ方向の力をも磁性体Ｂ１１１に働かせて回転子Ｂ１０１に対してＺ方向に力を印加することができる。すなわち、以下に述べるモータコントローラＢ３０１は、複数のコイルＢ２０４に印加する電流を制御して、磁性体Ｂ１１１に対してｑ軸方向、ｑ軸方向と交差するｄ軸方向並びにｑ軸方向及びｄ軸方向と交差するＺ方向に力を印加することができる。

こうして、本実施形態では、磁性体Ｂ１１１を含む回転子Ｂ１０１に対してｑ軸方向、ｄ軸方向及びＺ方向に力を印加することができるため、回転子Ｂ１０１に印加する力を、ｑ軸方向、ｄ軸方向及びＺ方向の各方向に遍在化することができる。

したがって、本実施形態によれば、回転子Ｂ１０１に印加する力の遍在化により、より安定して回転子Ｂ１０１を非接触状態で浮上させつつ回転することができる。

回転機器Ｂ１０に対しては、図１６に示すように、回転機器Ｂ１０を制御する制御部であるモータコントローラＢ３０１が設けられている。モータコントローラＢ３０１は、制御プログラムを実行することにより、例えば、回転子Ｂ１０１の姿勢、回転子Ｂ１０１の回転速度等の制御に関する処理を実行して回転子Ｂ１０１を制御する制御部である。モータコントローラＢ３０１についてさらに図１６を用いて説明する。図１６は、回転機器Ｂ１０を制御するモータコントローラＢ３０１を示す概略図である。なお、モータコントローラＢ３０１は、回転機器Ｂ１０の一部を構成しうる。

図１６に示すように、モータコントローラＢ３０１には、コイルＢ２０４ごとに設置された電流制御器Ｂ３１３が接続されている。各電流制御器Ｂ３１３には、コイルＢ２０４が接続されている。また、各電流制御器Ｂ３１３には、電流センサＢ３１２が接続されている。また、モータコントローラＢ３０１には、ＺセンサＢ２１０、ＷｚセンサＢ２１１、ＸセンサＢ２１３及びＹセンサＢ２１４が接続されている。

モータコントローラＢ３０１は、ＺセンサＢ２１０、ＷｚセンサＢ２１１、ＸセンサＢ２１３及びＹセンサＢ２１４からの検出値に基づき、回転子Ｂ１０１の変位（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ、Ｗｚ）を検出することができる。

また、モータコントローラＢ３０１は、その内部に制御プログラム及びクロックが内蔵されており、検出した回転子Ｂ１０１の変位に応じた電流値を計算して各コイルＢ２０４に電流を印加する電流を示す電流指令値を計算することができる。

各電流制御器Ｂ３１３は、接続された電流センサＢ３１２を用いてコイルＢ２０４の電流値を検出することができる。また、各電流制御器Ｂ３１３は、モータコントローラＢ３０１からの電流指令値に従って、電流センサＢ３１２で電流量を検出しながらその検出結果に応じて、所定の電流をコイルＢ２０４に対して独立に印加することができる。

次に、モータコントローラＢ３０１による回転子Ｂ１０１の姿勢制御方法について図１７を用いて説明する。図１７は、回転子Ｂ１０１に印加する力の大きさを算出するための制御ループを模式的に表したものである。

図１７中、ｒｅｆは回転子Ｂ１０１の変位の目標値、ｐｏｓはセンサ群から得られる回転子Ｂ１０１の変位である。センサ群は、ＺセンサＢ２１０、ＷｚセンサＢ２１１、ＸセンサＢ２１３及びＹセンサＢ２１４である。

図１７に示すように、モータコントローラＢ３０１は、目標値ｒｅｆと変位ｐｏｓとの差分ｅｒｒから回転子Ｂ１０１に印加する力Ｔを算出する。モータコントローラＢ３０１は、例えば、ＰＩＤ制御によるコントローラでもよいし、回転子Ｂ１０１の特性に応じて適宜フィルタを用いたコントローラでもよい。このようなコントローラにより、回転子Ｂ１０１の姿勢を安定させることができる。

モータコントローラＢ３０１は、力Ｔと変位ｐｏｓとから各コイルＢ２０４に印加する電流Ｉを算出する。各電流制御器Ｂ３１３は、モータコントローラＢ３０１により算出された電流Ｉに応じた電流をコイルＢ２０４に印加する。

こうして、各コイルＢ２０４に電流が印加されると、コイルＢ２０４と回転子Ｂ１０１の間に電磁力である力Ｔが発生し、力Ｔが回転子Ｂ１０１に作用して回転子Ｂ１０１が回転する。回転子Ｂ１０１が回転する間、変位ｐｏｓの検出及び各コイルＢ２０４への電流の印加が繰り返される。

モータコントローラＢ３０１は、回転子Ｂ１０１に印加する力Ｔの力成分Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ及びトルク成分Ｔｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚを要素とするトルクベクトルＴｑを制御する。これにより、モータコントローラＢ３０１は、回転子Ｂ１０１の姿勢（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ）を制御しつつ、回転子Ｂ１０１を回転させる。トルクベクトルＴｑは、次式（Ｂ１）により表される列ベクトルである。
Ｔｑ＝（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ） …式（Ｂ１）

ここで、コイルＢ２０４に印加する電流を示す列ベクトルであるコイル電流ベクトルＩｓを次式（Ｂ２）により定義する。なお、次式（Ｂ２）は、コイルＢ２０４の設置数Ｎが６である場合のコイル電流ベクトルＩｓを示している。
Ｉｓ＝（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６） …式（Ｂ２）

以下、回転子Ｂ１０１の回転に応じてコイルＢ２０４に発生する磁界を移動させることで、回転子Ｂ１０１のＷｚ方向の任意の回転角で回転子Ｂ１０１にトルクベクトルＴｑを印加することができることを説明する。

トルクベクトルＴｑの要素は、各々次式（Ｂ３－１）から（Ｂ３－６）により表される。
Ｔｘ＝Σ｛（－Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊ｓｉｎ（φｊ）＋Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊ｃｏｓ（φｊ））＊Ｉｊ｝ …式（Ｂ３－１）
Ｔｙ＝Σ｛（Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊ｃｏｓ（φｊ）＋Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊ｓｉｎ（φｊ））＊Ｉｊ｝ …式（Ｂ３－２）
Ｔｚ＝Σ（Ｅｚ（ｊ，Ｐ）＊Ｉｊ） …式（Ｂ３－３）
Ｔｗｘ＝Σ（Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊ｒ＊ｓｉｎ（φｊ）＊Ｉｊ） …式（Ｂ３－４）
Ｔｗｙ＝Σ（－Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊ｒ＊ｃｏｓ（φｊ）＊Ｉｊ） …式（Ｂ３－５）
Ｔｗｚ＝Σ（Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊ｒ＊Ｉｊ） …式（Ｂ３－６）

所望のトルクベクトルＴｑを印加するために上の式（Ｂ３－１）から（Ｂ３－６）を満足する電流Ｉｊを以下のようにして算出する。

ここで、トルク寄与行列Ｍを定義する。トルク寄与行列Ｍの各要素は、式（Ｂ３－１）から（Ｂ３－６）の電流Ｉｊにかかる係数である。トルク寄与行列Ｍは、回転子Ｂ１０１が状態Ｐにある場合に１～Ｎ番目のコイルＢ２０４の各々に対して単位電流を印加した場合の各力成分及びトルク成分（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚ）への寄与の大きさを示す６行Ｎ列の行列である。トルク寄与行列Ｍの１行ｊ列から６行ｊ列までのｊ列の各要素Ｍ（１，ｊ）からＭ（６，ｊ）は、それぞれ次式（Ｂ３－１′）から（Ｂ３－６′）により表される。
Ｍ（１，ｊ）＝－Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊ｓｉｎ（φｊ）＋Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊ｃｏｓ（φｊ） …式（Ｂ３－１′）
Ｍ（２，ｊ）＝Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊ｃｏｓ（φｊ）＋Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊ｓｉｎ（φｊ） …式（Ｂ３－２′）
Ｍ（３，ｊ）＝Ｅｚ（ｊ，Ｐ） …式（Ｂ３－３′）
Ｍ（４，ｊ）＝Ｅｄ（ｊ，Ｐ）＊ｒ＊ｓｉｎ（φｊ） …式（Ｂ３－４′）
Ｍ（５，ｊ）＝－Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊ｒ＊ｃｏｓ（φｊ） …式（Ｂ３－５′）
Ｍ（６，ｊ）＝Ｅｑ（ｊ，Ｐ）＊ｒ …式（Ｂ３－６′）

すると、式（Ｂ３－１）から（Ｂ３－６）は、トルク寄与行列Ｍ、コイル電流ベクトルＩｓ及びトルクベクトルＴｑを用いて次式（Ｂ４－１）で表現することができる。
Ｔｑ＝Ｍ＊Ｉｓ …式（Ｂ４－１）

ここで、疑電流ベクトルＫを導入する。疑電流ベクトルＫを６行１列の列ベクトル、Ｔｒ（Ｍ）をトルク寄与行列Ｍの転置行列とすると、すると、疑電流ベクトルは、次式（Ｂ４－２）を満足するベクトルである。
Ｔｒ（Ｍ）＊Ｋ＝Ｉｓ …式（Ｂ４－２）

式（Ｂ４－１）は、式（Ｂ４－２）を用いて次式（Ｂ４－３）に変形することができる。
Ｔｑ＝Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）＊Ｋ …式（Ｂ４－３）

ここで、Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）は、６行Ｎ列の行列とその転置行列の積であるから６行６列の正方行列でかつ逆行列が存在する。このため、式（Ｂ４－３）は、次式（Ｂ４－４）に変形することができる。
Ｉｎｖ（Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ））＊Ｔｑ＝Ｋ …式（Ｂ４－４）

式（Ｂ４－４）を式（Ｂ４－２）に代入することにより、次式（Ｂ４－５）により表されるコイル電流ベクトルＩｓを得る。
Ｔｒ（Ｍ）＊Ｉｎｖ（Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ））＊Ｔｑ＝Ｉｓ …式（Ｂ４－５）

以上のようにしてコイル電流ベクトルＩｓを計算することにより、各コイルＢ２０４に印加する電流を決定することができる。これにより、回転子Ｂ１０１に対して、Ｘ方向の力成分Ｔｘ、Ｙ方向の力成分Ｔｙ、Ｚ方向の力成分Ｔｚ、Ｗｘ方向のトルク成分Ｔｗｘ、Ｗｙ方向のトルク成分Ｔｗｙ及びＷｚ方向のトルク成分Ｔｗｚを独立して印加することができる。したがって、本実施形態によれば、より安定して回転子Ｂ１０１を非接触状態で浮上させつつ回転することができる。

なお、コイルＢ２０４と磁性体Ｂ１１１との位置関係、磁性体Ｂ１１１の具体的構成等は、上記の場合に限定されるものではない。例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、コイルＢ２０４を永久磁石Ｂ１０３，Ｂ１０３の内側に配置することもできる。この場合、フィンＢ１０４を回転子Ｂ１０１の外側に配配置することができる。また、例えば、固定子Ｂ２０１側に磁性体Ｂ１１１を、回転子Ｂ１０１側にコイルＢ２０４を配置してコイルＢ２０４に電流を印加するためのバッテリーを回転子Ｂ１０１に搭載して回転子Ｂ１０１を回転させることもできる。すなわち、磁性体Ｂ１１１を含む第１の部分を回転子Ｂ１０１、複数のコイルＢ２０４を含む第２の部分を固定子Ｂ２０１とした上記とは逆に、磁性体Ｂ１１１を含む第１の部分を固定子、複数のコイルＢ２０４を含む第２の部分を回転子としてもよい。

さらに、磁性体Ｂ１１１は、第２乃至第４実施形態による磁性体１０３と同様の永久磁石の配置や着磁の態様にて構成することもできる。この場合も、回転子Ｂ１０１に印加する力をｑ軸方向、ｄ軸方向及びＺ方向に遍在化することが可能である。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｗｘ方向、Ｗｙ方向及びＷｚ方向において可動子１０１の位置及び姿勢する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｗｘ方向、Ｗｙ方向及びＷｚ方向の少なくともいずれかの方向において変位を取得して位置及び姿勢を制御すればよい。

また、上記実施形態では、複数のコイル２０２が２列で配置されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。可動子１０１に配置された磁性体１０３に応じて、コイル２０２を所定の列数で配置することができる。

また、本発明による搬送システムは、電子機器等の物品を製造する製造システムにおいて、物品となるワークに対して各作業工程を実施する工作機械等の各工程装置の作業領域にワークを可動子とともに搬送する搬送システムとして利用することができる。作業工程を実施する工程装置は、ワークに対して部品の組み付けを実施する装置、塗装を実施する装置等、あらゆる装置であってよい。また、製造される物品も特定のものに限定されるものではなく、あらゆる部品であってよい。

このように、本発明による搬送システムを用いてワークを作業領域に搬送し、作業領域に搬送されたワークに対して作業工程を実施して物品を製造することができる。

また、上記実施形態では、回転子Ｂ１０１に磁性体Ｂ１１１が、固定子Ｂ２０１に複数のコイルＢ２０４が設置されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第１の部分である回転子Ｂ１０１及び第２の部分である固定子Ｂ２０１において磁性体Ｂ１１１と複数のコイルＢ２０４とが互いに入れ替えられて設置されていてもよい。すなわち、回転子Ｂ１０１に複数のコイルＢ２０４が、固定子Ｂ２０１に磁性体Ｂ１１１が設置されていてもよい。

また、上記実施形態では、モータＢ２０が用いられた機器である回転機器Ｂ１０の一例として、回転子Ｂ１０１にフィンＢ１０４が取り付けられたポンプを例に説明したが、これに限定されるものではない。モータＢ２０が用いられた回転機器として、ポンプのほか、例えば、高速回転機、工作機械用の高速スピンドル、人工心臓等を構成することができる。また、回転機器に応じて、回転子Ｂ１０１とともに回転する回転部材を構成することができる。

１ 搬送システム
３ 制御システム
１０１ 可動子
１０２ ワーク
１０３ 磁性体
２０１ 固定子
２０２ コイル
２０４ リニアエンコーダ
２０５ Ｙセンサ
２０６ Ｚセンサ
３０１ 統合コントローラ
３０２ コイルコントローラ
３０３ コイルユニットコントローラ
３０４ センサコントローラ
３１２ 電流センサ
３１３ 電流コントローラ
１１０１ ヨーク板
１１０２、１１０３、１１３０ 永久磁石群
１１０４ 巻き線
１１０５ 鉄心
１１０２、１１０３、１１０６、１１０７、１１０８、１１０９、１１３１、１１３２ 永久磁石
Ｂ１０ 回転機器
Ｂ２０ モータ
Ｂ１０１ 回転子
Ｂ１０２、Ｂ１０３ 永久磁石
Ｂ１０４ フィン
Ｂ１１１ 磁性体
Ｂ１１２、Ｂ１１３ 永久磁石群
Ｂ２０１ 固定子
Ｂ２０４ コイル
Ｂ２１０ Ｚセンサ
Ｂ２１１ Ｗｚセンサ
Ｂ２１２ スケール
Ｂ２１３ Ｘセンサ
Ｂ２１４ Ｙセンサ
Ｂ３０１ モータコントローラ
Ｂ３１２ 電流センサ
Ｂ３１３ 電流制御器

Claims (21)

1. 磁性体を有する可動子と、
   前記磁性体に対向可能に第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、電流が印加された前記複数のコイルにより前記磁性体に対して力を印加する固定子と、
   前記複数のコイルに印加する電流を制御して、前記磁性体に対して前記第１の方向、前記第１の方向と交差する第２の方向並びに前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する第３の方向に前記力を印加する制御部と
   を有することを特徴とする搬送システム。
2. 前記磁性体は、前記第１の方向に沿って変化する第１の磁束密度分布と、前記第３の方向に沿って変化する第２の磁束密度分布とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
3. 前記第１の磁束密度分布は、前記第１の方向に沿って周期的に変化する
   ことを特徴とする請求項２に記載の搬送システム。
4. 前記複数のコイルは、前記第２の方向に沿って前記磁性体と対向可能に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送システム。
5. 前記磁性体は、前記第２の方向に積層された第１の永久磁石群及び第２の永久磁石群を有し、
   前記第１の永久磁石群は、
   前記第２の方向に沿って着磁された第１の永久磁石と、
   前記第２の方向に沿って前記第１の永久磁石と逆向きに着磁された第２の永久磁石と
   を含み、
   前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とは、前記第３の方向に隣接するように設置され、
   前記第２の永久磁石群は、
   前記第２の方向に沿って着磁された第３の永久磁石と、
   前記第２の方向に沿って前記第３の永久磁石と逆向きに着磁された第４の永久磁石と
   を含み、
   前記第３の永久磁石と前記第４の永久磁石とは、前記第１の方向に沿って交互に並ぶように設置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搬送システム。
6. 前記磁性体は、
   前記第２の方向に沿って着磁された第１の永久磁石と、
   前記第２の方向に沿って前記第１の永久磁石と逆向きに着磁された第２の永久磁石と
   を含み、
   前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とは、前記第１の方向に沿って交互に並ぶように設置され、
   互いに前記第１の方向に隣接する前記第１の永久磁石及び前記第２の永久磁石は、互いに前記第３の方向に部分的に隣接している
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搬送システム。
7. 前記第１の永久磁石及び前記第２の永久磁石は、それぞれ前記第３の方向の幅が変化する形状を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の搬送システム。
8. 前記磁性体は、
   前記第２の方向に沿って着磁された第１の永久磁石と、
   前記第２の方向に沿って前記第１の永久磁石と逆向きに着磁された第２の永久磁石と、
   前記第３の方向に沿って着磁された第３の永久磁石と
   を含み、
   前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とは、前記第１の方向に沿って交互に並ぶように設置され、
   前記第３の永久磁石は、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搬送システム。
9. 前記磁性体は、単一の永久磁石により構成され、
   前記単一の永久磁石は、前記第１の方向に沿って変化する第１の磁束密度分布と、前記第３の方向に沿って変化する第２の磁束密度分布とを有するように着磁されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
10. 前記磁性体は、前記第１の方向に沿って着磁された第１の永久磁石、前記第２の方向に沿って着磁された第２の永久磁石及び前記第３の方向に沿って着磁された第３の永久磁石のうちの少なくとも２つを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
11. 前記磁性体が有する前記第１の永久磁石、前記第２の永久磁石及び前記第３の永久磁石のうちの少なくとも２つは、前記第２の方向に積層されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の搬送システム。
12. 前記第１の方向に沿って移動する前記可動子の位置及び姿勢を取得する検出部を有し、
    前記制御部は、前記可動子の前記位置及び前記姿勢に基づき、前記複数のコイルに印加する電流を制御する
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の搬送システム。
13. 前記第２の方向は、鉛直方向である
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の搬送システム。
14. 磁性体を有する可動子と、第１の方向に沿って前記磁性体に対向可能に配置された複数のコイルを有し、電流が印加された前記複数のコイルにより前記磁性体に力を印加する固定子とを有する搬送システムの制御方法であって、
    前記複数のコイルに印加する電流を制御して、前記磁性体に対して前記第１の方向、前記第１の方向と交差する第２の方向並びに前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する第３の方向に前記力を印加する
    ことを特徴とする制御方法。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載された搬送システムと、
    前記可動子により搬送されるワークに対して加工を施す工程装置と
    を有することを特徴とする加工システム。
16. 請求項１５に記載の加工システムを用いて物品を製造する物品の製造方法であって、
    前記可動子により前記ワークを搬送する工程と、
    前記可動子により搬送された前記ワークに対して、前記工程装置により前記加工を施す工程と
    を有することを特徴とする物品の製造方法。
17. 磁性体を有する第１の部分と、
    複数のコイルを有し、電流が印加された前記複数のコイルにより前記磁性体に対して力を印加する第２の部分とを有し、
    前記第１の部分又は前記第２の部分は、回転軸を中心として回転可能に構成され、
    前記磁性体は、前記回転軸を中心とする周方向である第１の方向に配置され、
    前記複数のコイルは、前記磁性体に対して対向するように配置され、
    前記複数のコイルに印加する電流を制御して、前記第１の方向、前記第１の方向と交差する第２の方向並びに前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する第３の方向に前記磁性体に対して前記力を印加する制御部をさらに有する
    ことを特徴とするモータ。
18. 前記磁性体は、前記第１の方向に沿って変化する第１の磁束密度分布と、前記第３の方向に沿って変化する第２の磁束密度分布とを有する
    ことを特徴とする請求項１７に記載のモータ。
19. 前記第１の磁束密度分布は、前記第１の方向に沿って周期的に変化する
    ことを特徴とする請求項１８に記載のモータ。
20. 前記回転軸は、前記第３の方向に沿った軸である
    ことを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載のモータ。
21. 前記磁性体は、前記第２の方向に積層された第１の永久磁石群及び第２の永久磁石群を有し、
    前記第１の永久磁石群は、
    前記第２の方向に沿って着磁された第１の永久磁石と、
    前記第２の方向に沿って前記第１の永久磁石と逆向きに着磁された第２の永久磁石と
    を含み、
    前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とは、前記第３の方向に隣接するように設置され、
    前記第２の永久磁石群は、
    前記第２の方向に沿って着磁された第３の永久磁石と、
    前記第２の方向に沿って前記第３の永久磁石と逆向きに着磁された第４の永久磁石と
    を含み、
    前記第３の永久磁石と前記第４の永久磁石とは、前記第１の方向に沿って交互に並ぶように設置されている
    ことを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載のモータ。

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