JP4756438B2 - リニアモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造装置あるいは工作機械のテーブル送りなど、超精密位置決め、高推力が要求される用途に適する微小ストロークのリニアモータに関し、特に、電機子巻線からの漏洩磁束を低減する構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（第１の従来技術）
従来、例えば、半導体製造装置または工作機械のテーブル送りなど、超精密位置決め・高推力が要求される用途に適する微小ストロークのリニアモータは図８のようになっている。図８は第１の従来技術を示すリニアモータであって、後述する本発明の第２、第４実施例と共通な正断面図となっている。また、図９は第１の従来技術を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対して対向する移動子を一部破断して示したものとなっている。
まず、第１の従来技術を図８、図９を用いて説明すると、１は界磁ヨーク、２はサイドヨーク、３は界磁用永久磁石、４はコイル、５は芯金、６は電機子、７は電機子取付板、Ｇは電機子と界磁用永久磁石間の磁気的空隙の方向、矢印Ａは移動子の移動方向、Ｂは移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙Ｇの方向と直交する方向，Ｌ１は界磁ヨーク１間の距離を表すものとする。
リニアモータは基本的には２列の対向する平板状の界磁ヨーク１に配設された界磁用永久磁石３と当該界磁用永久磁石３と磁気的空隙を介して対向配置された電機子６で構成すると共に、電機子６を移動子とし、界磁用永久磁石３を固定子として電機子６を相対的移動するようになっている。
具体的には、界磁ヨーク１は、電機子６の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Gと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、２列の界磁ヨーク１の間をサイドヨーク２で固定している。界磁用永久磁石３は、電機子６の移動方向に沿って交互に極性が異なるように所定ピッチで２つ並べて配置している。
また、電機子６は、２つの界磁用永久磁石３に対して平行に配設された１つのコイル４を平板状に成形すると共に、コイル４をステンレスなどの非磁性部材でできた芯金５の両面に樹脂モールド（不図示）や接着などにより固定し、コアレス構造を構成している。ここで、コイルの寸法形状は、電機子６が所定の推力、ストロークが得られるように移動方向となるコイルピッチＣおよび導体幅Ｄを決定している。それからコイル４を一体化した芯金５は電機子取付板７によって固定している。
なお、図示していないが、上記電機子６は移動方向に可動自在な支持機構によって支持されており、移動子と固定子には、移動子の相対移動の位置を測るためにリニアスケールとセンサヘッドからなる磁気センサなどの位置検出器が取り付けられている。
このような構成において、コイル４に直流電流を供給すると、コイル４に流れる電流と界磁用永久磁石３による磁束との電磁作用により、電機子６が移動方向にストローク分だけ直線移動する。
【０００３】
（第２の従来技術）
図１０は第２の従来技術を示すリニアモータの斜視図であって、移動子と固定子を一部破断したものとなっている。
リニアモータにおいて、２列の対向する平板状の界磁ヨーク１０に配設された界磁用永久磁石３０と電機子６０で構成し、電機子６０を移動子とし、界磁用永久磁石３０を固定子として電機子６０を相対的移動する構成は、第１の従来技術と同じである。ここで、Ｌ２は界磁ヨーク１０間の距離を表すものとする。
基本的に第１の従来技術と異なる点は、２列の対向する界磁ヨーク１０が、その長手方向の両端部相互をサイドヨーク２０で連結すると共に、界磁ヨーク１０同士間の中央部にセンターヨーク７０を配設して日の字状の閉磁路を構成している点である。
界磁用永久磁石３０は、各界磁ヨーク１０のセンターヨーク７０との対向面に極性が同方向に揃うようにに１つずつ配置されてている。
また、電機子６０は、センターヨーク７０と磁気的空隙を介して囲うように配設してあり、芯金５０と当該芯金５０の表面に巻装されたコイル４０を樹脂モールド（不図示）などで固着し、これらを電機子取付板７０に固定している。
なお、図示していないが、上記電機子６０は移動方向に可動自在な支持機構によって支持されており、また、移動子と固定子には移動子の相対移動の位置を測るために磁気センサなどの位置検出器が取り付けられている。
このような構成において、コイル４０に直流電流を供給すると、コイル４０に流れる電流と界磁用永久磁石３０による磁束との電磁作用により、電機子６０が移動方向にストローク分だけ直線移動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１の従来技術においては、コイル４に通電することによって発生する磁界に対して閉磁路となる磁気回路が構成されてないため、電機子６による磁束が外部に広がりやすく、リニアモータ外部への漏洩磁束が大きくなる。そして、漏洩磁束はモータ外部の機器、例えば磁気センサ（不図示）などに影響を及した後、リニアモータが誤作動を起こし、その結果精密な位置決め作業に支障をきたすという問題があった。
また、第２の従来技術においては、コイル４０への通電によって発生する磁界に対して閉磁路となる磁気回路が構成されているが、リニアモータの界磁ヨーク１０間の距離Ｌ２が第１の従来技術に示すリニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１に比べて約２倍程度になり、大形化するという問題があった。
また、上記以外のリニアモータの漏洩磁束低減策として、界磁用永久磁石およびコイルの端面に面取りを設けたものが特開平８−９８４９６号に開示されているが、この方法ではコイルの端部からの漏洩磁束を低減する効果はあるが、磁気回路的に改善が施されていないので、漏洩磁場低減の根本的な解決策とはならなかった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、小形のリニアモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１の本発明は、２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向を長手方向として構成してあり、
前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子の中央に設けた第１コイルと、前記第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、前記第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、前記第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、前記第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するものであり、前記各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたことを特徴としている。
また、請求項２の本発明は、２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向および前記磁気的空隙の方向と直交する方向を長手方向として構成してあり、前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群で構成したものを、前記移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子の中央に設けた第１コイルと前記第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、前記第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、前記第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、前記第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するものであり、前記各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたことを特徴としている。
また、請求項３の本発明は、２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向および前記磁気的空隙の方向と直交する方向を長手方向として構成してあり、前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、前記移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、前記各コイルに供給する互いの電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例を示すリニアモータの正断面図、図２は本発明の第１の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。なお、本発明の実施例の構成要素が従来技術と同じものについては同一符号を付してその説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
第１の実施例におけるリニアモータは、２列の対向する平板状の界磁ヨーク１に配設された界磁用永久磁石３１と電機子６で構成し、電機子６を移動子とし、界磁用永久磁石３１を固定子として電機子６を相対的移動する基本構成は、第１の従来技術と同じであり、第２の実施例以降も同様とする。
本発明の従来技術と異なる点は以下の通りである。
図において、３１は界磁用永久磁石、４１ｃは第１コイル、４１ｅは第２コイルである。
界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３１は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、また、電機子６は、界磁用永久磁石３１の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子６の中央に設けた第１コイル４１ｃと、第１コイル４１ｃと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイル４１ｃの両側に設けた２つの第２コイル４１ｅとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成した点である。
そして、上記のリニアモータは第１コイル４１ｃのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイル４１ｅのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイル４１ｅによって作られる磁束が第１コイル４１ｃによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ の関係を満足するようにして、第２コイル４１ｅによって作られる磁束が第１コイル４１ｃによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたものである。
【０００７】
図２は、上記の関係式である、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅを満足する方法として、第２コイル４１ｅのターン数Ｎｅを第１コイル４１ｃのターン数Ｎｃの半分とした場合となっており、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅの両方を用いて、第１の従来技術のリニアモータと同じストローク、推力を得るために、下記の方法を取れば良い。
まず、第１コイル４１ｃのコイル空芯幅Ｃｃおよび第２コイル４１ｅのコイル空芯幅Ｃｅを、第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくする。そして、第１コイル４１ｃのターン数Ｎｃと第２コイル４１ｅのターン数Ｎｅの和を、第１の従来技術におけるコイル４のターン数Ｎと等しくして、第１コイル４１ｃ、第２コイル４１ｅの電流値Iｃ、Iｅおよびコイル空芯面積Ｓｃ、Ｓｅを第１の従来技術におけるコイル４の電流値Ｉおよびコイル空芯面積Ｓと同じにする。
このとき、コイル幅がターン数に比例すると考えると、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅの発生する磁束の比率を２：１とするためには、第１コイル４１ｃの導体幅Ｄｃと第２コイル４１ｅのコイル幅Ｄｅは第１の従来技術におけるコイル４の導体幅Ｄのそれぞれ２／３および１／３となる。
【０００８】
また、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅを満足する別の方法として、第２コイル４１ｅの電流値Iｅを第１コイル４１ｃの電流値Iｃの半分とした場合、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅの両方を用いて第１の従来技術のリニアモータと同じストローク、推力を得るために下記の方法を取れば良い。
まず、第２コイル４１ｅのターン数を第１コイル４１ｃのターン数の半分とする方法を用いる場合と同様に、第１コイル４１ｃのコイル空芯幅Ｃｃおよび第２コイル４１ｅのコイル空芯幅Ｃｅを第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくする。そして、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅのターン数Ｎｃ、Ｎｅおよびコイル空芯面積Ｓｃ、Ｓｅをそれぞれ第１の従来技術におけるコイル４のターン数Ｎおよびコイル空芯面積Ｓと同じにして、第１コイル４１ｃの電流値Iｃと第２コイル４１ｅの電流値Iｅの和を、第1の従来技術におけるコイル４の電流値Ｉと等しくする。
このとき、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅの発生する磁束の比率を２：１とするためには、第１コイル４１ｃに供給する電流値Iｃと第２コイル４１ｅの電流値Iｅは第1の従来技術におけるコイル４に供給する電流値Ｉのそれぞれ２/３および１/３となる。
【０００９】
したがって、第１の実施例は、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３１は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、また、電機子６は、界磁用永久磁石３１の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子６の中央に設けた第１コイル４１ｃと、第１コイル４１ｃと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイル４１ｃの両側に設けた２つの第２コイル４１ｅとよりなる３つのコイルを平板状に成形した点、
そして、第１コイル４１ｃのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイル４１ｅのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイル４１ｅによって作られる磁束が第１コイル４１ｃによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ の関係を満足するようにして、第２コイル４１ｅによって作られる磁束が第１コイル４１ｃによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにした点、の特徴を有しているので、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅから発生する磁界が直近で閉磁路を構成することから、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、リニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【００１０】
（第２の実施例）
図３は本発明の第２の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
第２の実施例が、第１の従来技術と異なる点は以下のとおりである。
図において、３２ｃ，３２ｅは界磁用永久磁石、４２ｃは第１コイル、４２ｅは第２コイルであって、これらは図８の正断面図に示す界磁用永久磁石３、コイル４に替わるものである。
界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群３２ｃ，３２ｅで構成したものを、移動子の移動方向Ａに沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、また、電機子６は、界磁用永久磁石の磁石群３２ｃ，３２ｅでに沿う方向Ｂを長手方向にして平行に配設されると共に、電機子６の中央に設けた第１コイル４２ｃと、第１コイル４２ｃと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイル４２ｃの両側に設けた２つの第２コイル４２ｅとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成した点である。
そして、上記のリニアモータは第１コイル４２ｃのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイル４２ｅのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイル４２ｅによって作られる磁束が第１コイル４２ｃによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するようにして、第２コイル４２ｅによって作られる磁束が第１コイル４２ｃによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたものである。
【００１１】
図３は、上記の関係式である、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅを満足する方法として、第２コイル４２ｅの空芯面積Ｓｅを第１コイル４ｃの空芯面積Ｓｃの半分とした場合となっており、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅの両方を用いて第１の従来技術のリニアモータと同じストローク、推力を得るために下記の方法を取れば良い。
まず、界磁ヨーク１の第２コイル４２ｅと対向する部分に隣り合う中央部磁石３２ｃとの極性が交替するように端部磁石３２ｅを配置する。そして、第１コイル４２ｃのコイル空芯幅Ｃｃおよび第２コイル４２ｅのコイル空芯幅Ｃｅを第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくし、第１コイル４２ｃの空芯面積Ｓｃと第２コイル４２ｅの空芯面積Ｓｅの和を、第１の従来技術のコイル４の空芯面積Ｓと等しくして、第１コイル４ｃ、第２コイル４２ｅのターン数Ｎｃ、Ｎｅおよび電流値Iｃ、Iｅを第１の従来技術におけるコイル４のターン数Ｎおよび電流値Ｉと同じにする。
このとき、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅの発生する磁束の比率を２：１とするためには、第１コイル４２ｃの空芯面積Ｓｃと第２コイル４２ｅの空芯面積Ｓｅは第１の従来技術におけるコイル４の空芯面積Ｓのそれぞれ１／２および１／４となる。
これにより、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅにおいて第１の従来技術におけるコイル４で得られる推力のそれそれ１／２および１／４の推力が得られ、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅで得られる推力を合わせると第１の従来技術のリニアモータと同じ推力となる。
【００１２】
したがって、第２の実施例においては、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群３２ｃ，３２ｅで構成したものを、移動子の移動方向Ａに沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、また、電機子６は、界磁用永久磁石の磁石群３２ｃ，３２ｅでに沿う方向Ｂを長手方向にして平行に配設されると共に、電機子６の中央に設けた第１コイル４２ｃと、第１コイル４２ｃと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイル４２ｃの両側に設けた２つの第２コイル４２ｅとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成した点、そして、第１コイル４２ｃのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイル４２ｅのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイル４２ｅによって作られる磁束が第１コイル４２ｃによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するようにして、第２コイル４２ｅによって作られる磁束が第１コイル４２ｃによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにした点、の特徴を有しているので、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅから発生する磁界が直近で閉磁路を構成することから、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、リニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【００１３】
（第３の実施例）
図４は本発明の第３の実施例を示すリニアモータの正断面図、図５は本発明の第３の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
第３の実施例が、第１の従来技術と異なる点は以下のとおりである。
図において、３３は界磁用永久磁石、４３はコイルである。
界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３３は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように３つ並べて配置してあり、電機子６は、界磁用永久磁石３３の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイル４３を平板状に成形して構成した点である。
また、上記のリニモータは２つのコイル４３が発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、コイル４３に双方の電流値を同じにし、互いに各コイルに供給する電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたものである。
【００１４】
本実施例では、３つのコイル４３のコイル辺部すべてを用いて第１の従来技術におけるリニアモータと同じストローク、推力を得るために、下記の方法を取れば良い。
まず、電機子コイル４３の空芯幅Ｃｄを第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくする。そして、２つのコイル４３のターン数Nｄの和を第１の従来技術におけるコイル４のターン数Nと等しくして、コイル４３の電流値Iｄを第１の従来技術におけるコイル４の電流値Iと同じにする。
このとき、コイル幅がターン数に比例すると考えると、２つのコイル４３のコイル幅Ｄｄを第１の従来技術におけるコイル４の導体幅Ｄの１/２となる。
【００１５】
したがって、第３の実施例においては、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３３は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように３つ並べて配置してあり、電機子６は、界磁用永久磁石３３の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイル４３を平板状に成形して構成した点、
また、２つのコイル４３が発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、コイル４３に双方の電流値を同じにし、互いに各コイルに供給する電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにした点、の特徴を有しているので、双方のコイル４３から発生する磁界が直近で閉磁路を構成することから、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、リニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【００１６】
（第４の実施例）
図６は本発明の第４の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
第４の実施例が、第１の従来技術と異なる点は以下のとおりである。
図において、３４は界磁用永久磁石、４４はコイルであって、これらは図８の正断面図に示す界磁用永久磁石３、コイル４に替わるものである。
界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３４は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、電機子６は、界磁用永久磁石３４の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイル４４を平板状に成形して構成した点である。
また、上記のリニアモ−タは２つの電機子コイル４４が発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、２つのコイル４４双方の電流値が同じにし、各コイル４４に供給する互いの電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたものである。
【００１７】
２つの電機子コイル４ｄの両方を用いて第１の従来技術のリニアモータと同じストローク、推力を得るために、下記の方法を取れば良い。
まず、コイル４４の空芯幅Ｃｄを第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくする。そして、2つのコイル４４の空芯面積Ｓｄの和を、第１の従来技術におけるコイル４の空芯面積Ｓと等しくして、コイル４４の電流値Iｄを第１の従来技術におけるコイル４の電流値Iｄと同じにする。
これにより、２つのコイル４４において第１の従来技術におけるコイル４で得られる推力のそれそれ１／２ずつの推力が得られ、2つのコイル４４で得られる推力を合わせると第１の従来技術のリニアモータと同じ推力となる。
【００１８】
したがって、第４の実施例においては、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３４は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、電機子６は、界磁用永久磁石３４の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイル４４を平板状に成形して構成した点、
また、２つの電機子コイル４４が発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、２つのコイル４４双方の電流値が同じにし、各コイル４４に供給する互いの電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにした点、の特徴を有しているので、双方のコイル４４から発生する磁界が直近で閉磁路を構成することから、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、リニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【００１９】
次に、本発明のリニアモータによる漏洩磁場低減の効果を確認するため、電磁界解析による検証を行なった。図７は本発明の各実施例と従来技術を比較したリニアモータ電機子が発生する漏洩磁束比率のグラフである。
図より、本発明の電機子構造における漏洩磁束は、第１の従来技術に示す電機子構造と比較すると、従来の１／５から１／１０程度にまで漏洩磁束が減少していることがわかる。
【００２０】
なお、本発明の第１、第２の実施例において、第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をIｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとし、第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ を満足する方法として、第２コイルのターン数Ｎｅを第１コイルのターン数Ｎｃの半分とする方法、第２コイルに供給する電流値Ｉｅを第１コイルに供給する電流値Ｉｃの半分とする方法、第２コイルの空芯面積Ｓｅを第１コイルの空芯面積Ｓｃの半分とする方法、を例示したが、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ を満足していれば、ターン数、電流、空芯面積、磁気空隙長を複数変化させて組み合わせる方法を用いても構わない。
また、第１の実施例において、界磁ヨークの第２コイルと対向する部分に、隣接する永久磁石との極性が互いに異極となるように界磁用永久磁石を追加配置しても構わない。
また、第２の実施例において、界磁ヨークの第２コイルと対向する部分に、隣接する永久磁石との極性が互いに異極となるように配置されている永久磁石はなくても構わない。
また、本実施例では電機子を移動子とするムービングコイル型を例示して説明したが、界磁用マグネットを移動子とするムービングマグネット型に適用しても構わない。
【００２１】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば以下の効果がある。
（１）第１の実施例において、界磁ヨークは、移動子の移動方向を長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、また、電機子は、界磁用永久磁石の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子の中央に設けた第１コイルと、第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形した構成にしてあり、そして、第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイルによって作られる磁束が第１コイルによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ の関係を満足するようにし、また、第２コイルによって作られる磁束が第１コイルによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたため、第１コイルと第２コイルから発生する磁界が直近で閉磁路となり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
（２）第２の実施例においては、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群で構成したものを、移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、また、電機子は、界磁用永久磁石の磁石群でに沿う方向Ｂを長手方向にして平行に配設されると共に、電機子の中央に設けた第１コイルと、第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形した構成にしてあり、そして、第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイルによって作られる磁束が第１コイルによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するようにし、また、第２コイルによって作られる磁束が第１コイルによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたため、第１コイルと第２コイルから発生する磁界が直近で閉磁路となり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
（３）第３の実施例においては、界磁ヨークは、移動子の移動方向を長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように３つ並べて配置してあり、電機子は、界磁用永久磁石の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイルを平板状に成形して構成にしてあり、また、２つのコイルが発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、コイルに双方の電流値を同じにし、互いにコイルに供給する電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたため、双方のコイルから発生する磁界が直近で閉磁路となり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
（４）第４の実施例においては、界磁ヨークは、移動子の移動方向および磁気的空隙方向と直交する方向を長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、電機子は、界磁用永久磁石の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイルを平板状に成形した構成にしてあり、また、２つの電機子コイルが発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、２つのコイル双方の電流値が同じにし、互いに各コイルに供給する電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたため、双方のコイルから発生する磁界が直近で閉磁路となり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、各実施例ではリニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すリニアモータの正断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図３】本発明の第２の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図４】本発明の第３の実施例を示すリニアモータの正断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図６】本発明の第４の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図７】本発明の各実施例と従来技術を比較したリニアモータ電機子が発生する漏洩磁束比率のグラフである。
【図８】第１の従来技術を示すリニアモータであって、本発明の第２、第４実施例と共通な正断面図である。
【図９】第１の従来技術を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図１０】第２の従来技術を示すリニアモータの斜視図であって、移動子と固定子を一部破断したものとなっている。
【符号の説明】
１、１０ 界磁ヨーク
２、２０ サイドヨーク
３、３０、３１、３２ｃ、３２ｅ、３３，３４ 界磁用永久磁石
４、４０、４３、４４ コイル
４１ｃ、４２ｃ 第１コイル
４１ｅ、４２ｅ 第２コイル
５、５０ 芯金
６、６０ 電機子
７、７０ 電機子取付板
８０ センターヨーク
Ａ 移動子の移動方向（ストローク方向）
Ｂ 移動子の移動方向および磁気的空隙の方向と直交する方向
Ｃ，Ｃｄ コイル空芯幅
Ｃｃ 第１コイル空芯幅
Ｃｅ 第２コイル空芯幅
Ｄ，Ｄｄ コイルの導体幅
Ｄｃ 第１コイルの導体幅
Ｄｅ 第２コイルの導体幅
Ｇ 磁気的空隙方向
Ｉ，Ｉｄ コイルの電流方向
Ｉｃ 第１コイルの電流方向
Ｉｅ 第２コイルの電流方向
Ｓ，Ｓｄ コイル空芯面積
Ｓｃ 第１コイル空芯面積
Ｓｅ 第２コイル空芯面積
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造装置あるいは工作機械のテーブル送りなど、超精密位置決め、高推力が要求される用途に適する微小ストロークのリニアモータに関し、特に、電機子巻線からの漏洩磁束を低減する構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（第１の従来技術）
従来、例えば、半導体製造装置または工作機械のテーブル送りなど、超精密位置決め・高推力が要求される用途に適する微小ストロークのリニアモータは図８のようになっている。図８は第１の従来技術を示すリニアモータであって、後述する本発明の第２、第４実施例と共通な正断面図となっている。また、図９は第１の従来技術を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対して対向する移動子を一部破断して示したものとなっている。
まず、第１の従来技術を図８、図９を用いて説明すると、１は界磁ヨーク、２はサイドヨーク、３は界磁用永久磁石、４はコイル、５は芯金、６は電機子、７は電機子取付板、Ｇは電機子と界磁用永久磁石間の磁気的空隙の方向、矢印Ａは移動子の移動方向、Ｂは移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙Ｇの方向と直交する方向，Ｌ１は界磁ヨーク１間の距離を表すものとする。
リニアモータは基本的には２列の対向する平板状の界磁ヨーク１に配設された界磁用永久磁石３と当該界磁用永久磁石３と磁気的空隙を介して対向配置された電機子６で構成すると共に、電機子６を移動子とし、界磁用永久磁石３を固定子として電機子６を相対的移動するようになっている。
具体的には、界磁ヨーク１は、電機子６の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Gと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、２列の界磁ヨーク１の間をサイドヨーク２で固定している。界磁用永久磁石３は、電機子６の移動方向に沿って交互に極性が異なるように所定ピッチで２つ並べて配置している。
また、電機子６は、２つの界磁用永久磁石３に対して平行に配設された１つのコイル４を平板状に成形すると共に、コイル４をステンレスなどの非磁性部材でできた芯金５の両面に樹脂モールド（不図示）や接着などにより固定し、コアレス構造を構成している。ここで、コイルの寸法形状は、電機子６が所定の推力、ストロークが得られるように移動方向となるコイルピッチＣおよび導体幅Ｄを決定している。それからコイル４を一体化した芯金５は電機子取付板７によって固定している。
なお、図示していないが、上記電機子６は移動方向に可動自在な支持機構によって支持されており、移動子と固定子には、移動子の相対移動の位置を測るためにリニアスケールとセンサヘッドからなる磁気センサなどの位置検出器が取り付けられている。
このような構成において、コイル４に直流電流を供給すると、コイル４に流れる電流と界磁用永久磁石３による磁束との電磁作用により、電機子６が移動方向にストローク分だけ直線移動する。
【０００３】
（第２の従来技術）
図１０は第２の従来技術を示すリニアモータの斜視図であって、移動子と固定子を一部破断したものとなっている。
リニアモータにおいて、２列の対向する平板状の界磁ヨーク１０に配設された界磁用永久磁石３０と電機子６０で構成し、電機子６０を移動子とし、界磁用永久磁石３０を固定子として電機子６０を相対的移動する構成は、第１の従来技術と同じである。ここで、Ｌ２は界磁ヨーク１０間の距離を表すものとする。
基本的に第１の従来技術と異なる点は、２列の対向する界磁ヨーク１０が、その長手方向の両端部相互をサイドヨーク２０で連結すると共に、界磁ヨーク１０同士間の中央部にセンターヨーク７０を配設して日の字状の閉磁路を構成している点である。
界磁用永久磁石３０は、各界磁ヨーク１０のセンターヨーク７０との対向面に極性が同方向に揃うようにに１つずつ配置されてている。
また、電機子６０は、センターヨーク７０と磁気的空隙を介して囲うように配設してあり、芯金５０と当該芯金５０の表面に巻装されたコイル４０を樹脂モールド（不図示）などで固着し、これらを電機子取付板７０に固定している。
なお、図示していないが、上記電機子６０は移動方向に可動自在な支持機構によって支持されており、また、移動子と固定子には移動子の相対移動の位置を測るために磁気センサなどの位置検出器が取り付けられている。
このような構成において、コイル４０に直流電流を供給すると、コイル４０に流れる電流と界磁用永久磁石３０による磁束との電磁作用により、電機子６０が移動方向にストローク分だけ直線移動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１の従来技術においては、コイル４に通電することによって発生する磁界に対して閉磁路となる磁気回路が構成されてないため、電機子６による磁束が外部に広がりやすく、リニアモータ外部への漏洩磁束が大きくなる。そして、漏洩磁束はモータ外部の機器、例えば磁気センサ（不図示）などに影響を及した後、リニアモータが誤作動を起こし、その結果精密な位置決め作業に支障をきたすという問題があった。
また、第２の従来技術においては、コイル４０への通電によって発生する磁界に対して閉磁路となる磁気回路が構成されているが、リニアモータの界磁ヨーク１０間の距離Ｌ２が第１の従来技術に示すリニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１に比べて約２倍程度になり、大形化するという問題があった。
また、上記以外のリニアモータの漏洩磁束低減策として、界磁用永久磁石およびコイルの端面に面取りを設けたものが特開平８−９８４９６号に開示されているが、この方法ではコイルの端部からの漏洩磁束を低減する効果はあるが、磁気回路的に改善が施されていないので、漏洩磁場低減の根本的な解決策とはならなかった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、小形のリニアモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１の本発明は、２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向を長手方向として構成してあり、
前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子の中央に設けた第１コイルと、前記第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、前記第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、前記第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、前記第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するものであり、前記各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたことを特徴としている。
また、請求項２の本発明は、２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向および前記磁気的空隙の方向と直交する方向を長手方向として構成してあり、前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群で構成したものを、前記移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子の中央に設けた第１コイルと前記第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、前記第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、前記第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、前記第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するものであり、前記各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたことを特徴としている。
また、請求項３の本発明は、２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向および前記磁気的空隙の方向と直交する方向を長手方向として構成してあり、前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、前記移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、前記各コイルに供給する互いの電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例を示すリニアモータの正断面図、図２は本発明の第１の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。なお、本発明の実施例の構成要素が従来技術と同じものについては同一符号を付してその説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
第１の実施例におけるリニアモータは、２列の対向する平板状の界磁ヨーク１に配設された界磁用永久磁石３１と電機子６で構成し、電機子６を移動子とし、界磁用永久磁石３１を固定子として電機子６を相対的移動する基本構成は、第１の従来技術と同じであり、第２の実施例以降も同様とする。
本発明の従来技術と異なる点は以下の通りである。
図において、３１は界磁用永久磁石、４１ｃは第１コイル、４１ｅは第２コイルである。
界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３１は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、また、電機子６は、界磁用永久磁石３１の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子６の中央に設けた第１コイル４１ｃと、第１コイル４１ｃと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイル４１ｃの両側に設けた２つの第２コイル４１ｅとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成した点である。
そして、上記のリニアモータは第１コイル４１ｃのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイル４１ｅのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイル４１ｅによって作られる磁束が第１コイル４１ｃによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ の関係を満足するようにして、第２コイル４１ｅによって作られる磁束が第１コイル４１ｃによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたものである。
【０００７】
図２は、上記の関係式である、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅを満足する方法として、第２コイル４１ｅのターン数Ｎｅを第１コイル４１ｃのターン数Ｎｃの半分とした場合となっており、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅの両方を用いて、第１の従来技術のリニアモータと同じストローク、推力を得るために、下記の方法を取れば良い。
まず、第１コイル４１ｃのコイル空芯幅Ｃｃおよび第２コイル４１ｅのコイル空芯幅Ｃｅを、第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくする。そして、第１コイル４１ｃのターン数Ｎｃと第２コイル４１ｅのターン数Ｎｅの和を、第１の従来技術におけるコイル４のターン数Ｎと等しくして、第１コイル４１ｃ、第２コイル４１ｅの電流値Iｃ、Iｅおよびコイル空芯面積Ｓｃ、Ｓｅを第１の従来技術におけるコイル４の電流値Ｉおよびコイル空芯面積Ｓと同じにする。
このとき、コイル幅がターン数に比例すると考えると、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅの発生する磁束の比率を２：１とするためには、第１コイル４１ｃの導体幅Ｄｃと第２コイル４１ｅのコイル幅Ｄｅは第１の従来技術におけるコイル４の導体幅Ｄのそれぞれ２／３および１／３となる。
【０００８】
また、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅを満足する別の方法として、第２コイル４１ｅの電流値Iｅを第１コイル４１ｃの電流値Iｃの半分とした場合、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅの両方を用いて第１の従来技術のリニアモータと同じストローク、推力を得るために下記の方法を取れば良い。
まず、第２コイル４１ｅのターン数を第１コイル４１ｃのターン数の半分とする方法を用いる場合と同様に、第１コイル４１ｃのコイル空芯幅Ｃｃおよび第２コイル４１ｅのコイル空芯幅Ｃｅを第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくする。そして、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅのターン数Ｎｃ、Ｎｅおよびコイル空芯面積Ｓｃ、Ｓｅをそれぞれ第１の従来技術におけるコイル４のターン数Ｎおよびコイル空芯面積Ｓと同じにして、第１コイル４１ｃの電流値Iｃと第２コイル４１ｅの電流値Iｅの和を、第1の従来技術におけるコイル４の電流値Ｉと等しくする。
このとき、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅの発生する磁束の比率を２：１とするためには、第１コイル４１ｃに供給する電流値Iｃと第２コイル４１ｅの電流値Iｅは第1の従来技術におけるコイル４に供給する電流値Ｉのそれぞれ２/３および１/３となる。
【０００９】
したがって、第１の実施例は、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３１は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、また、電機子６は、界磁用永久磁石３１の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子６の中央に設けた第１コイル４１ｃと、第１コイル４１ｃと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイル４１ｃの両側に設けた２つの第２コイル４１ｅとよりなる３つのコイルを平板状に成形した点、
そして、第１コイル４１ｃのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイル４１ｅのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイル４１ｅによって作られる磁束が第１コイル４１ｃによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ の関係を満足するようにして、第２コイル４１ｅによって作られる磁束が第１コイル４１ｃによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにした点、の特徴を有しているので、第１コイル４１ｃと第２コイル４１ｅから発生する磁界が直近で閉磁路を構成することから、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、リニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【００１０】
（第２の実施例）
図３は本発明の第２の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
第２の実施例が、第１の従来技術と異なる点は以下のとおりである。
図において、３２ｃ，３２ｅは界磁用永久磁石、４２ｃは第１コイル、４２ｅは第２コイルであって、これらは図８の正断面図に示す界磁用永久磁石３、コイル４に替わるものである。
界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群３２ｃ，３２ｅで構成したものを、移動子の移動方向Ａに沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、また、電機子６は、界磁用永久磁石の磁石群３２ｃ，３２ｅでに沿う方向Ｂを長手方向にして平行に配設されると共に、電機子６の中央に設けた第１コイル４２ｃと、第１コイル４２ｃと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイル４２ｃの両側に設けた２つの第２コイル４２ｅとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成した点である。
そして、上記のリニアモータは第１コイル４２ｃのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイル４２ｅのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイル４２ｅによって作られる磁束が第１コイル４２ｃによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するようにして、第２コイル４２ｅによって作られる磁束が第１コイル４２ｃによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたものである。
【００１１】
図３は、上記の関係式である、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅを満足する方法として、第２コイル４２ｅの空芯面積Ｓｅを第１コイル４ｃの空芯面積Ｓｃの半分とした場合となっており、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅの両方を用いて第１の従来技術のリニアモータと同じストローク、推力を得るために下記の方法を取れば良い。
まず、界磁ヨーク１の第２コイル４２ｅと対向する部分に隣り合う中央部磁石３２ｃとの極性が交替するように端部磁石３２ｅを配置する。そして、第１コイル４２ｃのコイル空芯幅Ｃｃおよび第２コイル４２ｅのコイル空芯幅Ｃｅを第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくし、第１コイル４２ｃの空芯面積Ｓｃと第２コイル４２ｅの空芯面積Ｓｅの和を、第１の従来技術のコイル４の空芯面積Ｓと等しくして、第１コイル４ｃ、第２コイル４２ｅのターン数Ｎｃ、Ｎｅおよび電流値Iｃ、Iｅを第１の従来技術におけるコイル４のターン数Ｎおよび電流値Ｉと同じにする。
このとき、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅの発生する磁束の比率を２：１とするためには、第１コイル４２ｃの空芯面積Ｓｃと第２コイル４２ｅの空芯面積Ｓｅは第１の従来技術におけるコイル４の空芯面積Ｓのそれぞれ１／２および１／４となる。
これにより、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅにおいて第１の従来技術におけるコイル４で得られる推力のそれそれ１／２および１／４の推力が得られ、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅで得られる推力を合わせると第１の従来技術のリニアモータと同じ推力となる。
【００１２】
したがって、第２の実施例においては、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群３２ｃ，３２ｅで構成したものを、移動子の移動方向Ａに沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、また、電機子６は、界磁用永久磁石の磁石群３２ｃ，３２ｅでに沿う方向Ｂを長手方向にして平行に配設されると共に、電機子６の中央に設けた第１コイル４２ｃと、第１コイル４２ｃと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイル４２ｃの両側に設けた２つの第２コイル４２ｅとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成した点、そして、第１コイル４２ｃのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイル４２ｅのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイル４２ｅによって作られる磁束が第１コイル４２ｃによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するようにして、第２コイル４２ｅによって作られる磁束が第１コイル４２ｃによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにした点、の特徴を有しているので、第１コイル４２ｃと第２コイル４２ｅから発生する磁界が直近で閉磁路を構成することから、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、リニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【００１３】
（第３の実施例）
図４は本発明の第３の実施例を示すリニアモータの正断面図、図５は本発明の第３の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
第３の実施例が、第１の従来技術と異なる点は以下のとおりである。
図において、３３は界磁用永久磁石、４３はコイルである。
界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３３は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように３つ並べて配置してあり、電機子６は、界磁用永久磁石３３の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイル４３を平板状に成形して構成した点である。
また、上記のリニモータは２つのコイル４３が発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、コイル４３に双方の電流値を同じにし、互いに各コイルに供給する電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたものである。
【００１４】
本実施例では、３つのコイル４３のコイル辺部すべてを用いて第１の従来技術におけるリニアモータと同じストローク、推力を得るために、下記の方法を取れば良い。
まず、電機子コイル４３の空芯幅Ｃｄを第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくする。そして、２つのコイル４３のターン数Nｄの和を第１の従来技術におけるコイル４のターン数Nと等しくして、コイル４３の電流値Iｄを第１の従来技術におけるコイル４の電流値Iと同じにする。
このとき、コイル幅がターン数に比例すると考えると、２つのコイル４３のコイル幅Ｄｄを第１の従来技術におけるコイル４の導体幅Ｄの１/２となる。
【００１５】
したがって、第３の実施例においては、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３３は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように３つ並べて配置してあり、電機子６は、界磁用永久磁石３３の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイル４３を平板状に成形して構成した点、
また、２つのコイル４３が発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、コイル４３に双方の電流値を同じにし、互いに各コイルに供給する電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにした点、の特徴を有しているので、双方のコイル４３から発生する磁界が直近で閉磁路を構成することから、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、リニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【００１６】
（第４の実施例）
図６は本発明の第４の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
第４の実施例が、第１の従来技術と異なる点は以下のとおりである。
図において、３４は界磁用永久磁石、４４はコイルであって、これらは図８の正断面図に示す界磁用永久磁石３、コイル４に替わるものである。
界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３４は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、電機子６は、界磁用永久磁石３４の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイル４４を平板状に成形して構成した点である。
また、上記のリニアモ−タは２つの電機子コイル４４が発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、２つのコイル４４双方の電流値が同じにし、各コイル４４に供給する互いの電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたものである。
【００１７】
２つの電機子コイル４ｄの両方を用いて第１の従来技術のリニアモータと同じストローク、推力を得るために、下記の方法を取れば良い。
まず、コイル４４の空芯幅Ｃｄを第１の従来技術におけるコイル４のコイル空芯幅Ｃと等しくする。そして、2つのコイル４４の空芯面積Ｓｄの和を、第１の従来技術におけるコイル４の空芯面積Ｓと等しくして、コイル４４の電流値Iｄを第１の従来技術におけるコイル４の電流値Iｄと同じにする。
これにより、２つのコイル４４において第１の従来技術におけるコイル４で得られる推力のそれそれ１／２ずつの推力が得られ、2つのコイル４４で得られる推力を合わせると第１の従来技術のリニアモータと同じ推力となる。
【００１８】
したがって、第４の実施例においては、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石３４は、界磁ヨーク１の長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、電機子６は、界磁用永久磁石３４の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイル４４を平板状に成形して構成した点、
また、２つの電機子コイル４４が発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、２つのコイル４４双方の電流値が同じにし、各コイル４４に供給する互いの電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにした点、の特徴を有しているので、双方のコイル４４から発生する磁界が直近で閉磁路を構成することから、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、リニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【００１９】
次に、本発明のリニアモータによる漏洩磁場低減の効果を確認するため、電磁界解析による検証を行なった。図７は本発明の各実施例と従来技術を比較したリニアモータ電機子が発生する漏洩磁束比率のグラフである。
図より、本発明の電機子構造における漏洩磁束は、第１の従来技術に示す電機子構造と比較すると、従来の１／５から１／１０程度にまで漏洩磁束が減少していることがわかる。
【００２０】
なお、本発明の第１、第２の実施例において、第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をIｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとし、第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ を満足する方法として、第２コイルのターン数Ｎｅを第１コイルのターン数Ｎｃの半分とする方法、第２コイルに供給する電流値Ｉｅを第１コイルに供給する電流値Ｉｃの半分とする方法、第２コイルの空芯面積Ｓｅを第１コイルの空芯面積Ｓｃの半分とする方法、を例示したが、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ を満足していれば、ターン数、電流、空芯面積、磁気空隙長を複数変化させて組み合わせる方法を用いても構わない。
また、第１の実施例において、界磁ヨークの第２コイルと対向する部分に、隣接する永久磁石との極性が互いに異極となるように界磁用永久磁石を追加配置しても構わない。
また、第２の実施例において、界磁ヨークの第２コイルと対向する部分に、隣接する永久磁石との極性が互いに異極となるように配置されている永久磁石はなくても構わない。
また、本実施例では電機子を移動子とするムービングコイル型を例示して説明したが、界磁用マグネットを移動子とするムービングマグネット型に適用しても構わない。
【００２１】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば以下の効果がある。
（１）第１の実施例において、界磁ヨークは、移動子の移動方向を長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、また、電機子は、界磁用永久磁石の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子の中央に設けた第１コイルと、第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形した構成にしてあり、そして、第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイルによって作られる磁束が第１コイルによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ の関係を満足するようにし、また、第２コイルによって作られる磁束が第１コイルによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたため、第１コイルと第２コイルから発生する磁界が直近で閉磁路となり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
（２）第２の実施例においては、界磁ヨーク１は、移動子の移動方向Ａおよび磁気的空隙方向Ｇと直交する方向Ｂを長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群で構成したものを、移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、また、電機子は、界磁用永久磁石の磁石群でに沿う方向Ｂを長手方向にして平行に配設されると共に、電機子の中央に設けた第１コイルと、第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形した構成にしてあり、そして、第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、第２コイルによって作られる磁束が第１コイルによって作られる磁束の半分の大きさとなるよう、Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅの関係を満足するようにし、また、第２コイルによって作られる磁束が第１コイルによって作られる磁束と逆向きとなるように、各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたため、第１コイルと第２コイルから発生する磁界が直近で閉磁路となり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
（３）第３の実施例においては、界磁ヨークは、移動子の移動方向を長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように３つ並べて配置してあり、電機子は、界磁用永久磁石の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイルを平板状に成形して構成にしてあり、また、２つのコイルが発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、コイルに双方の電流値を同じにし、互いにコイルに供給する電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたため、双方のコイルから発生する磁界が直近で閉磁路となり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
（４）第４の実施例においては、界磁ヨークは、移動子の移動方向および磁気的空隙方向と直交する方向を長手方向として構成してあり、界磁用永久磁石は、界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、電機子は、界磁用永久磁石の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイルを平板状に成形した構成にしてあり、また、２つの電機子コイルが発生する磁束の大きさが同じで、且つ、磁束の向きが互いに逆向きになるように、２つのコイル双方の電流値が同じにし、互いに各コイルに供給する電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたため、双方のコイルから発生する磁界が直近で閉磁路となり、リニアモータの界磁ヨーク間の距離Ｌ１を大きくすることなく、電機子のコイルによるモータ外部への漏洩磁束を大幅に抑えることができる、
また、これにより、各実施例ではリニアモータ外部に取り付けた磁気センサのノイズが減少するため、位置決め精度の向上が図られると共に、外部機器への漏洩磁場対策が不要となることでリニアモータの小形化、軽量化と低コストが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すリニアモータの正断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図３】本発明の第２の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図４】本発明の第３の実施例を示すリニアモータの正断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図６】本発明の第４の実施例を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図７】本発明の各実施例と従来技術を比較したリニアモータ電機子が発生する漏洩磁束比率のグラフである。
【図８】第１の従来技術を示すリニアモータであって、本発明の第２、第４実施例と共通な正断面図である。
【図９】第１の従来技術を示すリニアモータの分解斜視図であって、便宜上、片側の固定子およびそれに対向する移動子を一部破断して示したものである。
【図１０】第２の従来技術を示すリニアモータの斜視図であって、移動子と固定子を一部破断したものとなっている。
【符号の説明】
１、１０ 界磁ヨーク
２、２０ サイドヨーク
３、３０、３１、３２ｃ、３２ｅ、３３，３４ 界磁用永久磁石
４、４０、４３、４４ コイル
４１ｃ、４２ｃ 第１コイル
４１ｅ、４２ｅ 第２コイル
５、５０ 芯金
６、６０ 電機子
７、７０ 電機子取付板
８０ センターヨーク
Ａ 移動子の移動方向（ストローク方向）
Ｂ 移動子の移動方向および磁気的空隙の方向と直交する方向
Ｃ，Ｃｄ コイル空芯幅
Ｃｃ 第１コイル空芯幅
Ｃｅ 第２コイル空芯幅
Ｄ，Ｄｄ コイルの導体幅
Ｄｃ 第１コイルの導体幅
Ｄｅ 第２コイルの導体幅
Ｇ 磁気的空隙方向
Ｉ，Ｉｄ コイルの電流方向
Ｉｃ 第１コイルの電流方向
Ｉｅ 第２コイルの電流方向
Ｓ，Ｓｄ コイル空芯面積
Ｓｃ 第１コイル空芯面積
Ｓｅ 第２コイル空芯面積
Claims (3)
- ２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、
前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向を長手方向として構成してあり、
前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように２つ並べて配置してあり、
前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石列に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子の中央に設けた第１コイルと、前記第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、前記第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、
前記第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、前記第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、
Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ
の関係を満足するものであり、
前記各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたものであることを特徴とするリニアモータ。 - ２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、
前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向および前記磁気的空隙の方向と直交する方向を長手方向として構成してあり、
前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる３個１組とする磁石群で構成したものを、前記移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、
前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設されると共に、当該電機子の中央に設けた第１コイルと前記第１コイルと異なる寸法形状を有し、かつ、前記第１コイルの両側に設けた２つの第２コイルとよりなる３つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、
前記第１コイルのターン数をＮｃ、電流値をＩｃ、コイル空芯面積をＳｃ、磁気空隙長をＧｃとすると共に、前記第２コイルのターン数をＮｅ、電流値をIｅ、コイル空芯面積をＳｅ、磁気空隙長をＧｅとしたときに、
Ｎｃ×Iｃ×Ｓｃ／Ｇｃ＝２×Ｎｅ×Iｅ×Ｓｅ／Ｇｅ
の関係を満足するものであり、
前記各コイルに供給する電流ＩｃとIｅの向きを替えて通電するようにしたものであることを特徴とするリニアモータ。 - ２列の対向する平板状の界磁ヨークに配設された界磁用永久磁石と前記界磁用永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置された電機子の何れか一方を相対的移動する移動子とし、他方を固定子としたリニアモータにおいて、
前記界磁ヨークは、前記移動子の移動方向および前記磁気的空隙の方向と直交する方向を長手方向として構成してあり、
前記界磁用永久磁石は、前記界磁ヨークの長手方向に沿って交互に極性が異なるように配設してなる２個１組とする磁石群で構成したものを、前記移動子の移動方向に沿って極性が互いに異なるよう２組並べて配置してあり、
前記電機子は、前記界磁用永久磁石の磁石群に沿う方向を長手方向にして平行に配設された同じ寸法形状を有する２つのコイルを平板状に成形して構成したものであり、
前記各コイルに供給する互いの電流Ｉｄの向きを替えて通電するようにしたものであることを特徴とするリニアモータ。
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