JP4979256B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、リニアモータに関するものである。

固定子に対して可動子が往復運動を行うリニアモータとして、固定子及び可動子の一方に配置された電機子と、固定子及び可動子の他方に配置された磁極列とを具備するものがある。通常、この種のリニアモータの磁極列は、永久磁石によって構成された第１乃至第Ｍの永久磁石（Ｍは４以上の自然数）が、Ｎ極とＳ極とが交互に並び且つ可動子の移動方向に向かって列をなしている。また、電機子は、磁極列と対向する複数の磁極が可動子の移動方向に並ぶように構成されている。特開平１１−３０８８５０号公報（特許文献１）に示されるリニアモータでは、コギング力の低下を図るために、磁極列の両端に位置する第１の永久磁石及び第Ｍの永久磁石を除く他の永久磁石（移動方向の中央に位置する永久磁石）の長さ寸法Ｌと、第１の永久磁石及び第Ｍの永久磁石のそれぞれの長さ寸法Ｌ’とが０．５Ｌ＜Ｌ’＜０．６Ｌの関係を有している。

また、ドイツ国第１００６２８２３−Ａ１号公開公報（特許文献２）に示されるリニアモータでは、第１乃至第Ｍの永久磁石からなる列を複数有しており、永久磁石の列が周方向に並ぶように、リング状をなしている。具体的には、円筒状の支持体の内周面上に複数の永久磁石の列が配置されている。そして、コギング力の低下を図るために、複数の第１乃至第Ｍの永久磁石の列は、移動方向の両端の位置がずれている。
特開平１１−３０８８５０号公報 ドイツ国第１００６２８２３−Ａ１号公開公報

特許文献１に示すリニアモータでは、コギング力を十分に低下させることができなかった。また、特許文献２に示すリニアモータでは、コギング力を十分に低下させることができない上、モータの推力が低下するという問題があった。また、永久磁石の配置が面倒になるという問題があった。

本発明の目的は、コギング力を十分に低下できるリニアモータを提供することにある。

本発明の他の目的は、モータの推力が低下するのを抑制できるリニアモータを提供することにある。

本発明の他の目的は、永久磁石を容易に配置できるリニアモータを提供することにある。

本願発明は、固定子と可動子とを有するリニアモータを改良の対象とする。本発明では、固定子及び可動子の一方に配置され、複数の磁極が可動子の移動方向に並ぶように構成された電機子と、１以上の永久磁石によって構成され複数の磁極に対向する第１乃至第Ｍの永久磁石磁極（Ｍは４以上の自然数）が、Ｎ極とＳ極とが交互に並び且つ移動方向に向かって列をなすように、固定子及び可動子の他方に配置されてなる磁極列とを具備する。Ｍ個の永久磁石磁極のうち、磁極列の両端に位置する第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極を除く他の永久磁石磁極の外郭形状は、磁極列と電機子とが対向する対向方向及び移動方向と直交する直交方向に向かって位置を変えて測定した移動方向の長さ寸法Ｌが一定になるように定められている。第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極のそれぞれの外郭形状は、直交方向に向かって位置を変えて測定した移動方向の長さ寸法が、段階的にまたは連続的に変化している。磁極列の両端に位置する第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極のそれぞれは、その外郭形状の直交方向に位置する所定の２カ所の移動方向の長さ寸法と長さ寸法との合計値が長さ寸法Ｌと等しくなる部分を複数含んでいる。移動方向に延び且つ第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極に添う仮想線に沿って測定した、第１の永久磁石磁極の長さ寸法と第Ｍの永久磁石磁極の長さ寸法の合計値が、長さ寸法Ｌと等しくなる。第１の永久磁石磁極の長さ寸法をｋ×Ｌと表し且つ第Ｍの永久磁石磁極の長さ寸法を（１−ｋ）×Ｌと表し、ｋ＜（１−ｋ）のときに、ｋが０．２５〜０．４の範囲の値になるように定められ、ｋ＞（１−ｋ）のときに、ｋが０．６〜０．７５の範囲の値になるように定められている。

本発明のリニアモータでは、第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極の移動方向の長さ寸法を適宜に変えて、磁極列の両端の磁束変化点をずらすことにより、コギング力を十分に低下させることができる。また、磁極列の両端に位置する第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極を除く他の永久磁石磁極（移動方向の中央に位置する永久磁石磁極）の外郭形状は、直交方向に向かって位置を変えて測定した移動方向の長さ寸法Ｌが一定になるため、リニアモータの推力の低下を抑制できる。なお、第１の永久磁石磁極の長さ寸法をｋ×Ｌと表し且つ第Ｍの永久磁石磁極の長さ寸法を（１−ｋ）×Ｌと表し、ｋ＜（１−ｋ）のときに、ｋが０．２５を下回ったり、０．４を上回ると、コギング力を十分に低下できない。

第１乃至第Ｍの永久磁石磁極の外郭形状は、それぞれリング状または円弧状をなしていてもよいし、それぞれ平板状をなしていてもよい。

第１乃至第Ｍの永久磁石磁極は、それぞれ直交方向に並ぶ複数の永久磁石によって構成することができる。このような場合、移動方向の中央に位置する永久磁石磁極の直交方向に並ぶ複数の永久磁石は、移動方向の両端をそろえて配置することができるので、永久磁石の配置が容易になる。

また、この場合、第１及び第Ｍの永久磁石磁極は、移動方向の長さ寸法がｋ×Ｌの永久磁石と、移動方向の長さ寸法が（１−ｋ）×Ｌの永久磁石とからなる永久磁石の組みを複数含んで構成すればよい。このようにすれば、コギング力を十分に低下させることができるように、第１及び第Ｍの永久磁石磁極の長さ寸法を設定できる。

永久磁石磁極は、１つの永久磁石によって構成することもできる。このようにすれば、１つの永久磁石を用いて少ない部品点数で永久磁石磁極を容易に形成できる。この場合、第１及び第Ｍの永久磁石磁極は、長さ寸法の異なる部分を有するように形成すればよい。

磁極列は、導磁性体材料を着磁して構成することができる。このようにすれば、多極着磁装置等を用いることにより、磁極列を短時間で容易に形成することができ、リニアモータのコストを下げることができる。

第１乃至第Ｍの永久磁石磁極は移動方向に所定の間隔をあけて配置し、第１の永久磁石磁極と第２の永久磁石磁極との間の間隔寸法及び第Ｍの永久磁石磁極と第Ｍ−１の永久磁石磁極との間の間隔寸法が共にＧ１であり、その他の隣り合う二つの前記永久磁石磁極間の間隔寸法が共にＧ２であるとしたときに、（Ｌ＋Ｇ１）／（Ｌ＋Ｇ２）＝１．０５の関係を有するように、Ｇ１及びＧ２を定めとコギング力を十分に低減できる。

本発明によれば、第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極の移動方向の長さ寸法を適宜に変えて、磁極列の両端の磁束変化点をずらすことにより、コギング力を十分に低下させることができる。また、磁極列の両端に位置する第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極を除く他の永久磁石磁極（移動方向の中央に位置する永久磁石磁極）の外郭形状は、直交方向に向かって位置を変えて測定した移動方向の長さ寸法Ｌが一定になるため、リニアモータの推力の低下を抑制できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のリニアモータの主要部の分解斜視図である。なお、理解を容易にするため、図１では、電機子を長手方向に沿って半分に切断した状態で示している。図１に示すように、本例のリニアモータは、固定子１と可動子３とを有している。固定子１は、電機子コア５と該電機子コア５に巻回された複数の巻線７とを有する電機子９を具備している。電機子コア５は、円筒状のヨーク５ａとヨーク５ａから延びる複数の磁極５ｂとを有している。

可動子３は、例えば、硅素鋼等の軟磁性体からなる円筒形の永久磁石支持体１１と該永久磁石支持体１１の内周面に配置された磁極列１３とを有する永久磁石構成体１５を具備している。磁極列１３と複数の磁極５ｂとが対向するように、電機子コア５は、円筒形の永久磁石支持体１１の内部に配置されている。そして、可動子３の永久磁石構成体１５が電機子コア５のヨーク５ａが延びる方向（矢印Ｄ１）に往復運動を行う。磁極列１３は、第１乃至第Ｍの永久磁石磁極（Ｍは４以上の自然数：本例では９）Ｐ１〜Ｐ９が、Ｎ極とＳ極とが交互に並び且つ移動方向に向かって所定の間隔をあけて列をなすように構成されている。このため、第１〜第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ１〜Ｐ９の外郭形状は、それぞれリング状をなしている。なお、図１では、第１乃至第６の永久磁石磁極Ｐ１〜Ｐ６だけを図示している。第１乃至第９の永久磁石磁極Ｐ１〜Ｐ９は、それぞれ磁極列１３と電機子９とが対向する対向方向Ｄ２及び可動子３の移動方向Ｄ１と直交する直交方向Ｄ３に並ぶ８つの永久磁石によって構成されている。例えば、第１乃至第９の永久磁石磁極Ｐ１〜Ｐ９の内、第１の永久磁石磁極Ｐ１は、８つの永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１８により構成されている。

図２は、第１乃至第９の永久磁石磁極Ｐ１〜Ｐ９の直交方向Ｄ３における半部を展開した状態を示す平面図である。図２においては、第１の永久磁石磁極Ｐ１は、４つの永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４だけを描き、第９の永久磁石磁極Ｐ９は、４つの永久磁石Ｍ２１〜Ｍ２４だけを描いている。即ち、図１に示す磁極列１３は、図２に示す第１乃至第９の永久磁石磁極Ｐ１〜Ｐ９を２つ含んでいることになる。図２に示すように、９個（Ｍ個）の永久磁石磁極Ｐ１〜Ｐ９のうち、磁極列１３の両端に位置する第１の永久磁石磁極Ｐ１及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９を除く他の永久磁石磁極（移動方向の中央に位置する永久磁石磁極）Ｐ２〜Ｐ８に含まれる永久磁石ＭＣは、いずれも同じ長さ寸法Ｌを有しており、移動方向Ｄ１の両端部が揃うように配置されている。このため、中央に位置する永久磁石磁極Ｐ２〜Ｐ８の外郭形状は、直交方向Ｄ３に向かって位置を変えて測定した移動方向Ｄ１の長さ寸法Ｌが一定になっていることになる。

第１の永久磁石磁極Ｐ１に含まれる永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に含まれる永久磁石Ｍ２１〜Ｍ２４は、移動方向Ｄ１の長さ寸法がそれぞれ異なっている。このため、第１の永久磁石磁極Ｐ１及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９のそれぞれの外郭形状は、直交方向Ｄ３に向かって位置を変えて測定した移動方向Ｄ１の長さ寸法が、段階的に変化していることになる。

第１の永久磁石磁極Ｐ１に含まれる永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４の内、永久磁石Ｍ１１の移動方向Ｄ１の長さ寸法と永久磁石Ｍ１４の長さ寸法との合計値が中央に位置する永久磁石磁極Ｐ２〜Ｐ８に含まれる永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、永久磁石Ｍ１１の長さ寸法は０．３Ｌであり、永久磁石Ｍ１４の長さ寸法は０．７Ｌである。また、永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４の内、永久磁石Ｍ１２の長さ寸法と永久磁石Ｍ１３の長さ寸法との合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、永久磁石Ｍ１２の長さ寸法は０．４Ｌであり、永久磁石Ｍ１３の長さ寸法は０．６Ｌである。また、第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に含まれる永久磁石Ｍ２１〜Ｍ２４の内、永久磁石Ｍ２１の長さ寸法と永久磁石Ｍ２４の長さ寸法との合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、永久磁石Ｍ２１の長さ寸法は０．７Ｌであり、永久磁石Ｍ２４の長さ寸法は０．３Ｌである。また、永久磁石Ｍ２１〜Ｍ２４の内、永久磁石Ｍ２２の長さ寸法と永久磁石Ｍ２３の長さ寸法との合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、永久磁石Ｍ２２の長さ寸法は０．６Ｌであり、永久磁石Ｍ２３の長さ寸法は０．４Ｌである。このため、磁極列１３の一方の端部に位置する第１の永久磁石磁極Ｐ１は、その外郭形状の直交方向Ｄ３に位置する所定の２カ所の移動方向Ｄ１の長さ寸法の合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなる部分（永久磁石Ｍ１１，永久磁石Ｍ１４）（永久磁石Ｍ１２，永久磁石Ｍ１３）を２つ含んでいることになる。また、磁極列１３の他方の端部に位置する第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９は、その外郭形状の直交方向Ｄ３に位置する所定の２カ所の移動方向Ｄ１の長さ寸法の合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなる部分（永久磁石Ｍ２１，永久磁石Ｍ２４）（永久磁石Ｍ２２，永久磁石Ｍ２３）を２つ含んでいることになる。

また、第１の永久磁石磁極Ｐ１に含まれる永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４のそれぞれの長さ寸法と、該永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４と移動方向Ｄ１において対応する第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に含まれる永久磁石Ｍ２１〜Ｍ２４のそれぞれの長さ寸法との合計は中央に位置する永久磁石磁極Ｐ２〜Ｐ８に含まれる永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。例えば、永久磁石Ｍ１１の長さ寸法０．３Ｌと、該永久磁石Ｍ１１の移動方向Ｄ１において対応する永久磁石Ｍ２１の長さ寸法０．７Ｌとの合計は永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。このため、移動方向Ｄ１に延び且つ第１の永久磁石磁極Ｐ１及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に添う仮想線Ｉに沿って測定した、第１の永久磁石磁極Ｐ１の長さ寸法と第９の永久磁石磁極Ｐ９の長さ寸法の合計値が、永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなることになる。また、第１の永久磁石磁極の長さ寸法をｋ×Ｌと表し且つ第９（第Ｍ）の永久磁石磁極の長さ寸法を（１−ｋ）×Ｌと表し、ｋ＜（１−ｋ）のときに、ｋ（本例では、０．３、０．４）は、０．２５〜０．４の範囲の値になるように定められ、ｋ＞（１−ｋ）のときに、ｋが０．６〜０．７５の範囲の値になるように定められている。

また、第１の永久磁石磁極Ｐ１と第２の永久磁石磁極Ｐ２との間の間隔寸法及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９と第８（第Ｍ−１）の永久磁石磁極Ｐ８との間の間隔寸法が共にＧ１であり、その他の隣り合う二つの永久磁石磁極間（例えば、第２の永久磁石磁極Ｐ２と第３の永久磁石磁極Ｐ３との間等）の間隔寸法が共にＧ２であるとしたときに、（Ｌ＋Ｇ１）／（Ｌ＋Ｇ２）＝１．０５の関係を有するように、Ｇ１及びＧ２が定められている。

本例のリニアモータでは、第１の永久磁石磁極Ｐ１及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９の移動方向の長さ寸法を適宜に変えて、磁極列１３の両端の磁束変化点をずらすことにより、コギング力を十分に低下させることができる。また、磁極列の両端に位置する第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極を除く他の永久磁石磁極（移動方向の中央に位置する永久磁石磁極）Ｐ２〜Ｐ８の外郭形状は、直交方向Ｄ３に向かって位置を変えて測定した移動方向Ｄ１の長さ寸法Ｌが一定になるため、リニアモータの推力の低下を抑制できる。また、移動方向の中央に位置する永久磁石磁極Ｐ２〜Ｐ８の直交方向Ｄ３に並ぶ複数の永久磁石ＭＣは、移動方向Ｄ１の両端をそろえて配置することができるので、永久磁石の配置が容易になる。

次に、第１の永久磁石磁極の長さ寸法ｋ×Ｌのｋの値を種々に変え、その他は、第１の実施の形態と同じ構造のリニアモータを作り、ｋの値とコギング力との関係を調べた。図３は、その測定結果を示している。図３より、ｋを０．２５〜０．４の範囲の値になるように定めるとコギング力が低下するのが分かる。

次に、永久磁石Ｍ１１の長さ寸法と永久磁石Ｍ１４の長さ寸法が（０．８Ｌ／０．２Ｌ，０．７Ｌ／０．３Ｌ，０．６Ｌ／０．４Ｌ，０．５Ｌ／０．５Ｌ）の４種類に異なる永久磁石Ｍ１１及び永久磁石Ｍ１４を作り、永久磁石Ｍ１２の長さ寸法と永久磁石Ｍ１３の長さ寸法が（０．８Ｌ／０．２Ｌ，０．７Ｌ／０．３Ｌ，０．６Ｌ／０．４Ｌ，０．５Ｌ／０．５Ｌ）の４種類に異なる永久磁石Ｍ１２及び永久磁石Ｍ１３を作った。そして、永久磁石Ｍ１１及び永久磁石Ｍ１４と永久磁石Ｍ１２及び永久磁石Ｍ１３との組み合わせ（長さ寸法の組み合わせ）を種々に変えて、長さ寸法の組み合わせとコギング力との関係を調べた。表１は、その測定結果を示している。

表１より、本例のように、長さ寸法が（０．７Ｌ／０．３Ｌ）の２つの永久磁石と（０．６Ｌ／０．４Ｌ）の２つの永久磁石とを組み合わせた場合、コギング力を大きく低下できるのが分かる。

図４は、第２の実施の形態のリニアモータの永久磁石構成体１１５の斜視図である。本例のリニアモータは、永久磁石支持体１１１の外周面に磁極列１１３が配置されており、その他は、第１の実施の形態のリニアモータと同じ構造を有している。本例のリニアモータでは、電機子は、永久磁石支持体１１１の外周面を囲むように配置されることになる。

図５は、第３の実施の形態のリニアモータの磁極列２１３の半部を展開した状態を示す平面図である。本例のリニアモータは、第１の永久磁石磁極Ｐ１に含まれる永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に含まれる永久磁石Ｍ２１〜Ｍ２４の移動方向の長さ寸法を除いては、第１の実施の形態のリニアモータと同じ構造を有している。本例のリニアモータでは、第１の永久磁石磁極Ｐ１に含まれる永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４の内、永久磁石Ｍ１１の移動方向Ｄ１の長さ寸法と永久磁石Ｍ１２の長さ寸法との合計値が中央に位置する永久磁石磁極Ｐ２〜Ｐ８に含まれる永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、永久磁石Ｍ１１の長さ寸法は０．４Ｌであり、永久磁石Ｍ１２の長さ寸法は０．６Ｌである。また、永久磁石Ｍ１１〜Ｍ１４の内、永久磁石Ｍ１３の長さ寸法と永久磁石Ｍ１４の長さ寸法との合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、永久磁石Ｍ１３の長さ寸法は０．３Ｌであり、永久磁石Ｍ１４の長さ寸法は０．７Ｌである。また、第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に含まれる永久磁石Ｍ２１〜Ｍ２４の内、永久磁石Ｍ２１の長さ寸法と永久磁石Ｍ２２の長さ寸法との合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、永久磁石Ｍ２１の長さ寸法は０．６Ｌであり、永久磁石Ｍ２２の長さ寸法は０．４Ｌである。また、永久磁石Ｍ２１〜Ｍ２４の内、永久磁石Ｍ２３の長さ寸法と永久磁石Ｍ２４の長さ寸法との合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、永久磁石Ｍ２３の長さ寸法は０．７Ｌであり、永久磁石Ｍ２４の長さ寸法は０．３Ｌである。このため、磁極列１３の一方の端部に位置する第１の永久磁石磁極Ｐ１は、その外郭形状の直交方向Ｄ３に位置する所定の２カ所の移動方向Ｄ１の長さ寸法の合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなる部分（Ｍ１１，Ｍ１２）（Ｍ１３，Ｍ１４）を２つ含んでいることになる。また、また、磁極列１３の他方の端部に位置する第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９は、その外郭形状の直交方向Ｄ３に位置する所定の２カ所の移動方向Ｄ１の長さ寸法の合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなる部分（Ｍ２１，Ｍ２２）（Ｍ２３，Ｍ２４）を２つ含んでいることになる。

図６は、第４の実施の形態のリニアモータの磁極列３１３の半部を展開した状態を示す平面図である。本例のリニアモータでは、多極着磁装置を用いて導磁性体材料に着磁を行って磁極列３１３を形成した。具体的には、第１乃至第９の着磁部分（永久磁石磁極）Ｐ１１〜Ｐ１９が、未完全着磁部分ＮＰを介してＮ極とＳ極とが交互に並び且つ移動方向に向かって所定の間隔をあけて列をなすように磁極列３１３は構成されている。

第１の永久磁石磁極Ｐ１１に含まれて直交方向Ｄ３に並ぶ４つの部分Ｍ３１〜Ｍ３４及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ１９に含まれて直交方向Ｄ３に並ぶ４つの部分Ｍ４１〜Ｍ４４は、移動方向Ｄ１の長さ寸法がそれぞれ異なっている。このため、第１の永久磁石磁極Ｐ１１及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ１９のそれぞれの外郭形状は、直交方向Ｄ３に向かって位置を変えて測定した移動方向Ｄ１の長さ寸法が、段階的に変化していることになる。

本例のリニアモータでは、第１の永久磁石磁極Ｐ１に含まれる部分Ｍ３１〜Ｍ３４の内、部分Ｍ３１の移動方向Ｄ１の長さ寸法と部分Ｍ３２の長さ寸法との合計値が中央に位置する永久磁石磁極Ｐ１２〜Ｐ１８の長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、部分Ｍ３１の長さ寸法は０．４Ｌであり、部分Ｍ３２の長さ寸法は０．６Ｌである。また、部分Ｍ３１〜Ｍ３４の内、部分Ｍ３３の長さ寸法と部分Ｍ３４の長さ寸法との合計値が長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、部分Ｍ３３の長さ寸法は０．３Ｌであり、部分Ｍ３４の長さ寸法は０．７Ｌである。また、第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に含まれる部分Ｍ４１〜Ｍ４４の内、部分Ｍ４１の長さ寸法と部分Ｍ４２の長さ寸法との合計値が長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、部分Ｍ４１の長さ寸法は０．６Ｌであり、部分Ｍ４２の長さ寸法は０．４Ｌである。また、部分Ｍ４１〜Ｍ４４の内、部分Ｍ４３の長さ寸法と部分Ｍ４４の長さ寸法との合計値が長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、部分Ｍ４３の長さ寸法は０．７Ｌであり、部分Ｍ４４の長さ寸法は０．３Ｌである。このため、磁極列３１３の一方の端部に位置する第１の永久磁石磁極Ｐ１は、その外郭形状の直交方向Ｄ３に位置する所定の２カ所の移動方向Ｄ１の長さ寸法の合計値が長さ寸法Ｌと等しくなる部分（部分Ｍ３１，部分Ｍ３２）（部分Ｍ３３，部分Ｍ３４）を２つ含んでいることになる。また、また、磁極列３３の他方の端部に位置する第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９は、その外郭形状の直交方向Ｄ３に位置する所定の２カ所の移動方向Ｄ１の長さ寸法の合計値が永久磁石ＭＣの長さ寸法Ｌと等しくなる部分（部分Ｍ４１，部分Ｍ４２）（部分Ｍ４３，部分Ｍ４４）を２つ含んでいることになる。

また、第１の永久磁石磁極Ｐ１に含まれる部分Ｍ３１〜Ｍ３４のそれぞれの長さ寸法と、該部分Ｍ３１〜Ｍ３４と移動方向Ｄ１において対応する第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に含まれる部分Ｍ４１〜Ｍ４４のそれぞれの長さ寸法との合計は中央に位置する永久磁石磁極Ｐ１２〜Ｐ１８の長さ寸法Ｌと等しくなっている。例えば、部分Ｍ３１の長さ寸法０．４Ｌと、該部分Ｍ３１の移動方向Ｄ１において対応する部分Ｍ４１の長さ寸法０．６Ｌとの合計は長さ寸法Ｌと等しくなっている。このため、移動方向Ｄ１に延び且つ第１の永久磁石磁極Ｐ１及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に添う仮想線Ｉに沿って測定した、第１の永久磁石磁極Ｐ１の長さ寸法と第９の永久磁石磁極Ｐ９の長さ寸法の合計値が、長さ寸法Ｌと等しくなることになる。

また、第１の永久磁石磁極Ｐ１と第２の永久磁石磁極Ｐ２との間の間隔寸法及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９と第８（第Ｍ−１）の永久磁石磁極Ｐ８との間の間隔寸法（未完全着磁部分の寸法）が共にＧ１であり、その他の隣り合う二つの永久磁石磁極間（例えば、第２の永久磁石磁極Ｐ２と第３の永久磁石磁極Ｐ３との間等）の間隔寸法（未完全着磁部分の寸法）が共にＧ２であるとしたときに、（Ｌ＋Ｇ１）／（Ｌ＋Ｇ２）＝１．０５の関係を有するように、Ｇ１及びＧ２が定められている。

本例のリニアモータによれば、多極着磁装置等を用いることにより、磁極列３１３を短時間で容易に形成することができ、リニアモータのコストを下げることができる。

図７は、第５の実施の形態のリニアモータの磁極列４１３の半部を展開した状態を示す平面図である。本例のリニアモータでは、第１乃至第９の永久磁石磁極Ｐ２１〜Ｐ２９は、それぞれ１枚の永久磁石によって構成されている。

第１の永久磁石磁極Ｐ２１に含まれて直交方向Ｄ３に並ぶ４つの部分Ｍ５１〜Ｍ５４及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ２９に含まれて直交方向Ｄ３に並ぶ４つの部分Ｍ５１〜Ｍ５４は、移動方向Ｄ１の長さ寸法がそれぞれ異なっている。このため、第１の永久磁石磁極Ｐ２１及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ２９のそれぞれの外郭形状は、直交方向Ｄ３に向かって位置を変えて測定した移動方向Ｄ１の長さ寸法が、段階的に変化していることになる。

本例のリニアモータでは、第１の永久磁石磁極Ｐ２１に含まれる部分Ｍ５１〜Ｍ５４の内、部分Ｍ５１の移動方向Ｄ１の長さ寸法と部分Ｍ５２の長さ寸法との合計値が中央に位置する永久磁石磁極Ｐ２２〜Ｐ２８の長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、部分Ｍ５１の長さ寸法は０．４Ｌであり、部分Ｍ５２の長さ寸法は０．６Ｌである。また、部分Ｍ３１〜Ｍ３４の内、部分Ｍ５３の長さ寸法と部分Ｍ５４の長さ寸法との合計値が長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、部分Ｍ５３の長さ寸法は０．３Ｌであり、部分Ｍ５４の長さ寸法は０．７Ｌである。また、第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ９に含まれる部分Ｍ６１〜Ｍ６４の内、部分Ｍ６１の長さ寸法と部分Ｍ６２の長さ寸法との合計値が長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、部分Ｍ６１の長さ寸法は０．６Ｌであり、部分Ｍ６２の長さ寸法は０．４Ｌである。また、部分Ｍ６１〜Ｍ６４の内、部分Ｍ６３の長さ寸法と部分Ｍ６４の長さ寸法との合計値が長さ寸法Ｌと等しくなっている。本例では、部分Ｍ６３の長さ寸法は０．７Ｌであり、部分Ｍ６４の長さ寸法は０．３Ｌである。このため、磁極列４１３の一方の端部に位置する第１の永久磁石磁極Ｐ２１は、その外郭形状の直交方向Ｄ３に位置する所定の２カ所の移動方向Ｄ１の長さ寸法の合計値が長さ寸法Ｌと等しくなる部分（部分Ｍ５１，部分Ｍ５２）（部分Ｍ５３，部分Ｍ５４）を２つ含んでいることになる。また、また、磁極列４１３の他方の端部に位置する第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ２９は、その外郭形状の直交方向Ｄ３に位置する所定の２カ所の移動方向Ｄ１の長さ寸法の合計値が長さ寸法Ｌと等しくなる部分（部分Ｍ６１，部分Ｍ６２）（部分Ｍ６３，部分Ｍ６４）を２つ含んでいることになる。

また、第１の永久磁石磁極Ｐ２１に含まれる部分Ｍ５１〜Ｍ５４のそれぞれの長さ寸法と、該部分Ｍ５１〜Ｍ５４と移動方向Ｄ１において対応する第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ２９に含まれる部分Ｍ６１〜Ｍ６４のそれぞれの長さ寸法との合計は中央に位置する永久磁石磁極Ｐ２２〜Ｐ２８の長さ寸法Ｌと等しくなっている。例えば、部分Ｍ５１の長さ寸法０．４Ｌと、該部分Ｍ５１の移動方向Ｄ１において対応する部分Ｍ６１の長さ寸法０．６Ｌとの合計は長さ寸法Ｌと等しくなっている。このため、移動方向Ｄ１に延び且つ第１の永久磁石磁極Ｐ２１及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ２９に添う仮想線Ｉに沿って測定した、第１の永久磁石磁極Ｐ２１の長さ寸法と第９の永久磁石磁極Ｐ２９の長さ寸法の合計値が、長さ寸法Ｌと等しくなることになる。

また、第１の永久磁石磁極Ｐ２１と第２の永久磁石磁極Ｐ２２との間の間隔寸法及び第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ２９と第８（第Ｍ−１）の永久磁石磁極Ｐ２８との間の間隔寸法が共にＧ１であり、その他の隣り合う二つの永久磁石磁極間（例えば、第２の永久磁石磁極Ｐ２２と第３の永久磁石磁極Ｐ２３との間等）の間隔寸法が共にＧ２であるとしたときに、（Ｌ＋Ｇ１）／（Ｌ＋Ｇ２）＝１．０５の関係を有するように、Ｇ１及びＧ２が定められている。

図８は、第６の実施の形態のリニアモータの磁極列５１３の半部を展開した状態を示す平面図である。本例のリニアモータは、第１の永久磁石磁極Ｐ２１と第９の永久磁石磁極Ｐ２９の形状を除いて第５の実施の形態のリニアモータと同じ構造を有している。

本例のリニアモータでは、第１の永久磁石磁極Ｐ２１の直交方向Ｄ３に並ぶ部分Ｍ７１及び部分Ｍ７２は、直交方向Ｄ３の一方の端部から他方の端部に向かって（図８の第１の永久磁石磁極Ｐ２１の上方端部から下方端部に向かって）徐々に移動方向Ｄ１の長さ寸法が長くなっている。このため、第１の永久磁石磁極Ｐ２１の外郭形状は、直交方向Ｄ３に向かって位置を変えて測定した移動方向Ｄ１の長さ寸法が、連続的に変化していることになる。また、第９の永久磁石磁極Ｐ２９の直交方向Ｄ３に並ぶ部分Ｍ８１及びＭ８２は、直交方向Ｄ３の一方の端部から他方の端部に向かって（図８の第９の永久磁石磁極Ｐ２９の上方端部から下方端部に向かって）徐々に移動方向Ｄ１の長さ寸法が短くなっている。このため、第９（第Ｍ）の永久磁石磁極Ｐ２９の外郭形状は、直交方向Ｄ３に向かって位置を変えて測定した移動方向Ｄ１の長さ寸法が、連続的に変化していることになる。

具体的には、永久磁石磁極Ｐ２１の部分Ｍ７１は、直交方向Ｄ３の一方の端部の長さ寸法が０．３Ｌで他方の端部の長さ寸法が０．４Ｌになるように、一方の端部から他方の端部に向かって徐々に移動方向Ｄ１の長さ寸法が長くなっており、部分Ｍ７２は、直交方向Ｄ３の一方の端部の長さ寸法が０．６Ｌで他方の端部の長さ寸法が０．７Ｌになるように、一方の端部から他方の端部に向かって徐々に移動方向Ｄ１の長さ寸法が長くなっている。そして、部分Ｍ７１の他方の端部と部分Ｍ７２の一方の端部とは結合している。このため、部分Ｍ７１の一方の端部から離れた距離Ｌ１における移動方向Ｄ１の長さ寸法（図８に示す例では０．３６Ｌ）と、部分Ｍ７２の他方の端部から離れた同じ距離Ｌ１における移動方向Ｄ１の長さ寸法（図８に示す例では０．６４Ｌ）との合計値が、長さ寸法Ｌと等しくなっている。また、図９に示すように、部分Ｍ７１の他方の端部の長さ寸法（線分ａｃ：０．６Ｌ）と部分Ｍ７２の一方の端部の長さ寸法（線分ｂｃ：０．４Ｌ）との合計値は、長さ寸法Ｌと等しくなっている。

また、永久磁石磁極Ｐ２９の部分Ｍ８１は、直交方向Ｄ３の一方の端部の長さ寸法が０．７Ｌで他方の端部の長さ寸法が０．６Ｌになるように、一方の端部から他方の端部に向かって徐々に移動方向Ｄ１の長さ寸法が短くなっており、部分Ｍ８２は、直交方向Ｄ３の一方の端部の長さ寸法が０．４Ｌで他方の端部の長さ寸法が０．３Ｌになるように、一方の端部から他方の端部に向かって徐々に移動方向Ｄ１の長さ寸法が短くなっている。そして、部分Ｍ８１の他方の端部と部分Ｍ８２の一方の端部とは結合している。

本発明の第１の実施の形態のリニアモータの主要部の分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態のリニアモータに用いる第１乃至第９の永久磁石磁極の直交方向における半部を展開した状態を示す平面図である。。 第１の永久磁石磁極の長さ寸法ｋ×Ｌのｋの値とコギング力との関係を示す図である。 第２の実施の形態のリニアモータの永久磁石構成体の斜視図である。。 第３の実施の形態のリニアモータの磁極列の半部を展開した状態を示す平面図である。。 第４の実施の形態のリニアモータの磁極列の半部を展開した状態を示す平面図である。 第５の実施の形態のリニアモータの磁極列の半部を展開した状態を示す平面図である。 第６の実施の形態のリニアモータの磁極列の半部を展開した状態を示す平面図である。 図８の部分拡大図である。

１ 固定子
３ 可動子
９ 電機子
１３ 磁極列
Ｐ１〜Ｐ９ 第１乃至第９の永久磁石磁極
Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，ＭＣ 永久磁石

Claims (8)

1. 固定子と可動子とを有するリニアモータにおいて、
   前記固定子及び可動子の一方に配置され、複数の磁極が前記可動子の移動方向に並ぶように構成された電機子と、
   １以上の永久磁石によって構成され前記複数の磁極に対向する第１乃至第Ｍの永久磁石磁極（Ｍは４以上の自然数）が、Ｎ極とＳ極とが交互に並び且つ前記移動方向に向かって列をなすように、前記固定子及び可動子の他方に配置されてなる磁極列とを具備し、
   前記Ｍ個の永久磁石磁極のうち、前記磁極列の両端に位置する第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極を除く他の永久磁石磁極の外郭形状は、前記磁極列と前記電機子とが対向する対向方向及び前記移動方向と直交する直交方向に向かって位置を変えて測定した前記移動方向の長さ寸法Ｌが一定になるように定められており、
   前記第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極のそれぞれの外郭形状は、前記直交方向に向かって位置を変えて測定した前記移動方向の長さ寸法が、段階的にまたは連続的に変化しており、
   前記磁極列の両端に位置する第１の永久磁石磁極及び第Ｍの永久磁石磁極のそれぞれは、その外郭形状の前記直交方向に位置する所定の２カ所の前記移動方向の長さ寸法の合計値が前記長さ寸法Ｌと等しくなる部分を複数含んでおり、
   また前記移動方向に延び且つ前記第１の永久磁石磁極及び前記第Ｍの永久磁石磁極に添う仮想線に沿って測定した、前記第１の永久磁石磁極の長さ寸法と前記第Ｍの永久磁石磁極の長さ寸法の合計値が、前記長さ寸法Ｌと等しくなり、
   前記第１の永久磁石磁極の長さ寸法をｋ×Ｌと表し且つ前記第Ｍの永久磁石磁極の長さ寸法を（１−ｋ）×Ｌと表し、ｋ＜（１−ｋ）のときに、前記ｋが０．２５〜０．４の範囲の値になるように定められ、ｋ＞（１−ｋ）のときに、前記ｋが０．６〜０．７５の範囲の値になるように定められていることを特徴とするリニアモータ。
2. 前記第１乃至第Ｍの永久磁石磁極の前記外郭形状は、それぞれリング状または円弧状をなしている請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記第１乃至第Ｍの永久磁石磁極の前記外郭形状は、それぞれ平板状をなしている請求項１に記載のリニアモータ。
4. 前記第１乃至第Ｍの永久磁石磁極は、それぞれ前記直交方向に並ぶ複数の永久磁石によって構成されている請求項２または３に記載のリニアモータ。
5. 前記第１乃至第Ｍの永久磁石磁極は、それぞれ前記直交方向に並ぶ複数の永久磁石によって構成され、
   前記第１及び第Ｍの永久磁石磁極は、前記移動方向の長さ寸法がｋ×Ｌの永久磁石と、前記移動方向の長さ寸法が（１−ｋ）×Ｌの永久磁石とからなる永久磁石の組みを複数含んで構成されている請求項２または３に記載のリニアモータ。
6. 前記永久磁石磁極は、１つの永久磁石によって構成されている請求項２または３に記載のリニアモータ。
7. 前記磁極列は、導磁性体材料が着磁されて構成されている請求項２または３に記載のリニアモータ。
8. 前記第１乃至第Ｍの永久磁石磁極は前記移動方向に所定の間隔をあけて配置されており、
   前記第１の永久磁石磁極と第２の永久磁石磁極との間の間隔寸法及び前記第Ｍの永久磁石磁極と第Ｍ−１の永久磁石磁極との間の間隔寸法が共にＧ１であり、その他の隣り合う二つの前記永久磁石磁極間の間隔寸法が共にＧ２であるとしたときに、
   （Ｌ＋Ｇ１）／（Ｌ＋Ｇ２）＝１．０５
   の関係を有するように、Ｇ１及びＧ２が定められている請求項１に記載のリニアモータ。