JP5515433B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、リニアモータや回転式のモータ等のモータ（発動機）に関するものである。

本出願人はこれまで、固定子に所定間隔で特定方向に沿ってティースを複数形成し、この固定子に対して、コイルが巻回された磁極を備えた可動子を固定子におけるティースの整列方向へ移動自在に支持させたリニアモータ等のモータに関する発明を行ってきている（例えば、特許文献１、２参照）。また、本出願人は、可動子又は固定子の何れか一方（例えば固定子）を、コイルが巻回された各磁極を備えた誘導子とし、各磁極の先端面に、対向配置された他方（例えば可動子）に設けたティースの整列方向と同一方向に沿って、複数の極歯（ティース）と複数の溝とを交互に形成したモータに関する発明も行ってきている（例えば、特許文献３参照）。これらのモータでは、コイルが巻回された各磁極の先端面と各ティースとの間に形成されたギャップ（間隙）に順次磁束を発生させることにより、可動子を固定子に対して相対移動させるように構成している。

このようなリニアモータも含めたモータ全般に関しては、コギングや駆動時の推力リプルを如何に低減するか、という問題がある。コギングやリプルの低減に関する技術については種々発案されており、例えば回転式のモータにおいて、磁極の先端面に所定の角度間隔でスロット（補助溝）を形成することによってコギングトルクやトルクリプルを低減する、という技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。

特公平７−５９１４４号公報 特開平１０−１７４４１９号公報 実公平８−１１０４７号公報 特開平１０−４２５３１号公報

前述の特許文献４に記載されるような磁極の先端面に補助溝を形成した場合、或いはこのような技術を例えばモータの誘導子に転用して、誘導子における磁極の先端面にスロットを形成した場合、コギングやリプルの低減はある程度実現されるとも考えられるが、これら回転式のモータやリニアモータにおいては、更なるコギングやリプルの低減化が望まれている。

そこで本発明は、このような問題に鑑みて、コギングやリプルの更なる低減を実現することができるモータの提供を主たる目的とするものである。

すなわち本発明に係るモータは、固定子と、固定子に対して相対移動可能な可動子とを備え、これら固定子と可動子との間に形成された各ギャップに順次磁束を発生させることにより、可動子を固定子に対して相対移動させるものにおいて、固定子又は可動子のうち何れか一方を、コイルが巻回された複数の磁極を特定方向に沿って配列し且つ各磁極のうちギャップに面する先端面に特定方向に沿って複数形成されたティースを有する誘導子とし、誘導子の各ティースに、隣接するティース間の間隙であるスロットに連通して前記特定方向（磁極が配列された方向）に沿ったティースの断面形状を部分的に狭める切り欠き部を形成し、切り欠き部をギャップに連通させる構成、又は切り欠き部を利用して非磁性材料からなるスロットカバーを取付可能な構成にしていることを特徴としている。

ここで、本発明が適用されるモータには、磁界と電流の相互作用による力を利用して直線運動を得るリニアモータや、回転運動を出力する回転式モータ等が挙げられる。なお、本発明のモータにおいては、磁極にコイルを巻回したものが磁束発生部として機能する誘導子であり、可動子を誘導子とするか、固定子を誘導子とするかは任意に選択することができる。また、誘導子に形成されるティースの整列方向である「特定方向」とは、リニアモータの場合には所定の直線方向であり、回転式モータの場合には可動子の回転中心を中心とする所定の円の周方向である。また、各ティースに形成される切り欠き部については、ティースをこの特定方向に沿った断面形状を部分的に狭めるものであるという条件を満たせば、形状や特定方向への深さ等は適宜に設定することができ、各ティースごとの切り欠き部の数も１つ以上であれば複数形成しても構わない。

このように本発明に係るモータは、誘導子の先端面に設けたティースに上述のような切り欠き部を形成することによって、作用機序は必ずしも明らかではないが、従来よりモータにおいて課題とされていたコギングの低減、リプルの低減、磁気吸引力の低減、インダクタンスの低減を、モータの推力を低下させることなく実現することができる。

本発明に係るモータの好適な具体例としては、固定子又は可動子においてギャップを介して誘導子における磁極の先端面に対面する面を、鉄心と、鉄心のうちギャップに面する先端面に特定方向に沿って所定間隔で形成された各溝に挿入された永久磁石とによって構成し、隣り合う永久磁石同士の磁性が互いに逆方向となるように設定しているモータが挙げられる。

また、本発明のモータにおいて、固定子又は可動子においてギャップを介して誘導子における各ティースの先端面に対面する面に、特定方向に沿ってティースを複数形成し、これら各ティースに、隣接するティース間の間隙であるスロットに連通して特定方向に沿ったティースの断面形状を部分的に狭める切り欠き部を形成した場合には、上述した作用効果がより顕著になる。

本発明に係るモータによれば、誘導子における磁極の先端面に形成したティースに、ティースの断面形状を部分的に狭める切り欠き部を積極的に形成することによって、各種のモータにおいて課題とされるコギングやリプルの低減、磁気吸引力やインダクタンスの低減を、モータ本来の推進力の低下を招くことなく実現することができる。

本発明の一実施形態に係るリニアモータの概略を示す縦断面図。 同実施形態におけるスライダの概略を示す底面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 同スライダにスロットカバーを取り付けた状態の概略を示す拡大縦断面図。 同スライダに他のスロットカバーを取り付けた状態の概略を示す拡大断面図。 同リニアモータにおける励磁シーケンスの説明図。 同リニアモータの各励磁モードにおける推力ベクトルの説明図。 同リニアモータに適用されるティース（極歯）とスロットカバーの一変形例を示す図。 同リニアモータに適用されるティース(極歯)とスロットカバーの一変形例を示す図。 同リニアモータに適用されるティース（極歯）とスロットカバーの一変形例を示す図。 同リニアモータに適用されるティース（極歯）とスロットカバーの一変形例を示す図。 同リニアモータに適用されるスライダを図２に対応して示す図。 同スライダの概略を示す側面図。 図１２におけるＢ−Ｂ線断面図。 図１２におけるＣ−Ｃ線断面図。 同スライダのさらに変形例を示す側面図。 同実施形態において誘導子の先端面と対面する面の一変形例を示す図。 同実施形態において誘導子の先端面と対面する面のさらに変形例を示す図。 本発明の一実施形態に係る回転式モータの概略図。 同実施形態におけるステータの要部拡大断面図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。リニアモータ１は、図１に示すように、３相リニアパルスモータの一例であって、床面等に固定された固定子であるスケール２と、このスケール２に沿って直線的に相対移動可能とされた可動子であるスライダ３とを備えたものである。

スケール２は、図１に示すように、床面等に沿って一方向に長尺な部材であり、先端面（上面）がスライダ３との間の一定の隙間であるギャップＧに面している鉄心２１と、鉄心２１のうちギャップＧに面する先端面（上面）に長手方向Ｍに沿って一定間隔（例えばＰ／２、なお「Ｐ」は後述するスライダ２におけるティース２１のピッチである）で形成した各溝に挿入された永久磁石２２とによって構成している。そして、隣り合う永久磁石２２同士の磁性が互いに逆方向となるように設定している。また、鉄心２１のうち隣り合う永久磁石２２同士に挟まれる部分が極歯２１ａとして機能する。本実施形態ではスケール２のうちギャップＧに面する面を面一ないし略面一に設定している。なお、鉄心２１に形成する溝は長手方向Ｍに沿って一定間隔であればよく、上述したピッチ間隔Ｐ／２に限られず、スライダ２におけるティース２１と同一ピッチ、或いはその他の値のピッチ間隔であってもよい。

スライダ３は、ローラ等の図示しない支持機構によってスケール２の長手方向Ｍへ移動自在に支持され、Ａ相磁極３１Ａ、Ｂ相磁極３１Ｂ及びＣ相磁極３１Ｃを有する鉄心３１と、各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃにそれぞれ巻回されたコイル３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃとを備え、誘導子及び磁束発生部として機能を有するものである。このスライダ３は、スライダ３において、各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、スケール２の長手方向Ｍへ順次所定距離ずつ変位して配置されている。スライダ３における各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの先端面と、スケール２の先端面との間には、一定の間隙Ｇが各々形成されている。

そして、このスライダ３において、各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１ＣのうちギャップＧに面する先端面には、特定方向に沿って一定間隔Ｐで極歯（本発明のティースに相当）３１１が各々形成されている。ここで、各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃにおいて隣接する極歯３１１同士の間隙をそれぞれスロット３１２と称する。そして、各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃにおける各極歯３１１には、その先端部において先端面３１１ａ、つまりギャップＧに面するギャップ面には露出しない位置に、各極歯３１１の肉厚を狭めるように切り欠き部３１１ｂを形成している。各切り欠き部３１１ｂは、側断面視コ字型をなし、各極歯３１１においてそれぞれ同一ないし略同一高さ位置に形成されている。また、図３からも明らかなように、Ａ相磁極３１Ａにおいて１つの極歯３１１に形成される切り欠き部３１１ｂを、その極歯３１１を挟む一対のスロット３１２にそれぞれ連通させて形成している。これは、Ｂ相磁極３１Ｂ、Ｃ相磁極３１Ｃについても同様である。換言すれば、各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃにおいて、切り欠き部３１１ｂを極歯３１１間のスロット３１２との関係で見ると、１つのスロット３１２には隣り合う極歯３１１に形成された切り欠き部３１１ｂがそれぞれ連通していることになる。また、本実施形態では、全ての極歯３１１に特定方向に沿って相互に反する方向に開口する一対（図１の紙面における左右一対）の切り欠き部３１１ｂを形成している。したがって、磁極３１Ａ、３１Ｃにおいて特定方向に沿った両端部に位置付けられる極歯３１１のうち、磁極３１Ｂ側に位置付けられる極歯３１１には磁極３１Ｂ側に開口する切り欠き部３１１ｂが形成され、反磁極３１Ｂ側に位置付けられる極歯３１１（換言すれば磁極３１Ｂから最も離れた位置に配される極歯３１１）には特定方向に沿って開口し且つスライダ３外に露出し得る切り欠き部３１１ｂが形成されている。なお、図１では、極歯を特定方向に沿って一定間隔で形成した態様を例示したが、特定方向に沿った極歯同士の間隔が一定ではない態様であっても構わない。

以上の構成において、図６に示すような励磁シーケンスで、Ａ相コイル３２Ａと、Ｂ相コイル３２Ｂと、Ｃ相コイル３２Ｃに磁性が反転するパルス電流を供給し、いわゆるバイポーラ駆動する場合の動作について説明する。図７は、スライダ３の各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃとスケール２の各極歯２１ａとの間に発生する推力ベクトルを示す図である。同図において、ＡはＡ相コイル３２Ａに正方向に駆動電流を供給した場合に生じる推力ベクトルを示し、Ａ’はＡ相コイル３２Ａに負方向に駆動電流を供給した場合に生じる推力ベクトルを示す。同様に、同図中Ｂ及びＣは、Ｂ相コイル３２Ｂ及びＣ相コイル３２Ｃに正方向に駆動電流を供給した場合にそれぞれ生じる推力ベクトルを示し、Ｂ’及びＣ’はＢ相コイル３２Ｂ及びＣ相コイル３２Ｃに負方向に駆動電流を供給した場合にそれぞれ生じる推力ベクトルを示す。そして、図６に（１）で示す期間においては、Ａ相コイル３２Ａに正方向へ駆動電流が供給され、Ｂ相コイル３２ＢとＣ相コイル３２Ｃには負方向へ駆動電流が供給されており、図７に示すように、ベクトルＡとベクトルＢ’とベクトルＣ’とを合成したベクトルが推力ベクトルとなって、スケール２とスライダ３間に作用する。その後、（２）→（３）→…→（６）で示す順序で各コイル３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに駆動電流を供給すると、スライダ３の各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃとスケール２の各極歯２１ａとの間に発生する推力ベクトルが図７に（２）→（３）→…→（６）で示す順序で変化し、スケール２に対するスライダ３の磁気的安定点が移り変わる。このように、（１）→（２）→（３）→…→（６）の各励磁モードの順、又は（６）→（５）→…→（２）→（１）の各励磁モードの順にパルス励磁を繰り返すことによって、スライダ３が移動することとなる。

ここで、本実施形態のリニアモータ１における推力リプルの低減効果を検証すべく、スライダ３の移動によって磁極位置が変化し、この変化に同期して、実効値が一定の三相電流を流した時の推力値を求めたところ、従来のリニアモータは、電気角（スライダの移動位置）の変化に応じて推力リプル（脈動）が大きく生じているのに対して、本実施形態のリニアモータ１では、従来のリニアモータと推力値自体はほとんど変わらないが、推力リプルは大幅に抑えられている。このように、推力リプルを低減することができる機序については必ずしも明らかではないが、各磁極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの極歯３１１に本実施形態のような切り欠き部３１１ｂを形成することによって推力を低減させずにリプルを低減させることができる。

以上に説明したように、本実施形態のリニアモータ１によれば、誘導子としての機能を有するスライダ３の極歯３１１に切り欠き部３１１ｂを形成することで、リニアモータ１本来の推進力を低下させることなく、推力リプルの低減を図ることができる。また、その他の優れた効果としては、コギングの低減や、磁気吸引力やインダクタンスの低減といった現象も確認されたことからも、本実施形態はこの種のリニアモータ１として極めて有用なものであるといえる。

また、本実施形態では、スライダ３における切り欠き部３１１ｂを利用して、スライダ３におけるスロット３１２をそれぞれ蓋封し得るスロットカバー４を取り付けることも可能である。

スロットカバー４は、本実施形態では一例として、非磁性材料からなる矩形板状の部材を適用している。非磁性材料には、樹脂、木材、アルミ、ＳＵＳ、ガラス、セラミック、カーボン、ガラスエポキシ等から選択される磁性を有さない適宜の材料を用いることができる。図４に、スライダ３にスロットカバー４を取り付けた例を拡大して示すように、特定方向（Ｍ方向）に沿ったスロットカバー４の幅寸法は、１つのスロット（図示例ではスロット３１２）の開口幅寸法と当該スロットに連通する２つの切り欠き部３１１ｂの切り欠き深さ（Ｍ方向への切り欠き深さ）の合計に略対応している。また、極歯３１１及びティース２１の高さ方向に沿ったスロットカバー４の肉厚は、切り欠き部３１１ｂの切り欠き高さ寸法に略対応している。さらにスロットカバー４の長手寸法は、スライダ３の極歯３１１の長手寸法の長手寸法に略対応させている。このようなスロットカバー４をスライダ３に取り付ける際には、スロットカバー４を１つのスロット３１２に位置付け、当該スロット３１２に連通し対向して開口する一対の切り欠き部３１１ｂに方向Ｍにおけるスロットカバー４の端部４１を挿入し係合させる。すなわち、スロットカバー４の両端部４１は、切り欠き部３１１ｂ内に位置付けられて取り付けられる突端部として機能し、スロットカバー４のうちこれら両端部４１以外の領域は、スロット３１２を蓋封する蓋部４２として機能することとなる。斯かる構成でスロットカバー４をスライダ３に取り付けた場合、スロットカバー４の下面、すなわち蓋部４２のギャップＧに面する下面４２ａは、各極歯３１１の先端面３１１ａよりも若干高位置に位置付けられる。すなわち、スロット３１２はその開口端部側の一部をごく浅くギャップＧに露出していることとなる。スロットカバー４の素材が比較的硬質であれば、スロットカバー４の取付作業はスライダ３の側方（極歯３１１の長手方向）から行えばよいが、比較的柔軟な場合には、スロットカバー４を撓めることで極歯３１１の先端面３１１ａ側から取り付けることも可能である。

このように、スライダ３にスロットカバー４を取り付けた場合には、スロット３１２内への埃の付着等を防止することができるとともに、スロット３１２を樹脂モールドで塞ぐ態様と比較して、スライダ３全体の軽量化や製造工程短縮化を図ることができたり、スライダ３とスロットカバー４とを容易に分別したりすることができるというメリットが得られる。

ここで、上述したティース３１１の切り欠き部３１１ｂに対応するスロットカバー４の変形例としては、図５に拡大して示すようなものを採用することも可能である。この変形例に係るスロットカバー４’は、断面形状が冂字型をなし前記スロットカバー４と同等の長手寸法を有し、１つのスロット３１２に嵌め込まれる部材であって、スロット３１２の深さ寸法と略等しい高さ寸法を有する一対の脚部４１’と、これら脚部４１’の下端部を繋ぎスロット３１２の開口幅寸法に略対応させた平板状の蓋部４２’とを一体に形成したものである。一対の脚部４１’には、このスロットカバー４’により蓋封されるスロット３１２を挟む一対の極歯３１１の各切り欠き部３１１ｂに挿入係合される位置に、外側へ突出させた小突起である突端部４１ａ’をそれぞれ形成している。このようなスロットカバー４’をスロット３１２内に嵌め込み、各突端部４１ａ’をそれぞれ切り欠き部３１１ｂ内に位置付けて取り付けると、前述のスロットカバー４とは異なり、蓋部４２’の下面４２は隣接する一対の極歯３１１の各先端面３１１ａと略面一となるため、スロット３１２をギャップＧに露出させることなく略完全に蓋封することが可能である。

なお、本発明においては、極歯（ティース）に形成される切り欠き部の形状や数、極歯、ティース及びスロットの形状等は上述した実施形態に限られるものではなく、またそれらに対応してスロットカバーの構成についても同実施形態には限られない。ここで図８〜図１６に、種々の極歯（ティース）及びスロットカバーの例を示す。

図８に示す極歯Ａ３１１は、上記実施形態の極歯３１１に形成した切り欠き部３１１ｂと同様の位置に、断面視三角形状をなす切り欠き部Ａ３１１ｂをギャップＧには直接露出させないように形成したものである。本例では、切り欠き部Ａ３１１ｂの下面を極歯Ａ３１１の先端面Ａ３１１ａと略平行としている。スロットＡ３１２には、その両側のティースＡ３１１の各切り欠き部Ａ３１１ｂが連通している。この場合、例えば上述したスロットカバー４’を用いてもよいが、同図に示すスロットカバーＡ４のように、スロットカバー４’と同様の一対の脚部Ａ４１と蓋部Ａ４２とを有し、各脚部Ａ４１には切り欠き部Ａ３１１ｂに対応した断面視三角形状の突端部Ａ４１ａをそれぞれ形成したものを適用することができる。このような構成によれば、スロットカバーＡ４を一旦取り付けると、スケールからの脱落防止効果が高まる上に、スロットカバーＡ４を弾性変形可能な材質としている場合には、突端部Ａ４１ａの傾斜面を利用して、スロットカバーＡ４を極歯Ａ３１１の先端面Ａ３１１ａ側からスロットＡ３１２へ容易に挿入し、且つ突端部Ａ４１ａを切り欠き部Ａ３１１ｂへ弾性係合させることができる。

図９に示す極歯Ｂ３１１は、隣接するスロットＢ３１２に連通させて部分円弧を２つ連接した蝶々の羽根型をなす断面形状の切り欠き部Ｂ３１１ｂを形成したものである。このような構成の極歯Ｂ３１１に対して適用されるスロットカバーＢ４の一例としては、スロットＢ３１２にちょうど嵌入される中空の断面矩形状をなす板状部材において、その下壁を蓋部Ｂ４２として極歯Ｂ３１１の先端面Ｂ３１１ａと面一とするとともに、起立壁Ｂ４１において切り欠き部Ｂ３１１ｂと対応する位置にそれらと対応する形状の突端部Ｂ４１ａを外方へ突出させて形成したものである。このような構成であっても、切り欠き部Ｂ３１１ｂを利用して取り付けたスロットカバー２４２の脱落防止を有効に図ることができる。

図１０に示す極歯Ｃ３１１は、これまで上述してきた極歯（ティース）とは異なり、下辺（先端面Ｃ３１１ａ）が短く上辺（基端側）が長い断面視略台形状をなすものである。すなわちスロットＣ３１２は、開口幅が長く底部（基端側）の幅が短い断面形状となっている。各極歯Ｃ３１１には、例えば上記実施形態の極歯３１１と同様の切り欠き部Ｃ３１１ｂが形成されている。このような場合、前述したスロットカバー４と同様に矩形板状のスロットカバーＣ４を用いることができる。すなわち、スロットカバーＣ４の両端部Ｃ４１が切り欠き部Ｃ３１１ｂと係合する突端部として機能し、その間の領域が蓋部Ｃ４２として機能する。

また上述した以外にも、極歯（ティース）に形成される切り欠き部は、ギャップＧに直接露出するようにティースの先端に形成してもよい。一例として図１１に示す極歯Ｄ３１１は、断面視凸形状をなす。すなわち、各極歯Ｄ３１１におけるスロットＤ３１２に面する側の下端部は、断面視矩形状に切除された形状となっており、この切除された部分を切り欠き部Ｄ３１１ｂとしている。このような場合、スロットＤ３１２の下端部を挟んでそれに連通する一対の切り欠き部Ｄ３１１ｂにまたがる断面視矩形状に対応させて、スロットカバーＤ４として例えば中空の凸字形状（上下を反転させている）のものを用いることができる。この場合、スロットカバーＤ４の下壁のうち両端部Ｄ４１が切り欠き部Ｄ３１１ｂに当接して突端部として機能し、両端部Ｄ４１を除く下壁の中央部の領域が蓋部Ｄ４２として機能する結果、スロットＤ３１２を蓋封することができる。この場合、切り欠き部Ｄ３１１ｂを利用して取り付けたスロットカバーＤ４のズレや脱落防止を図るために、切り欠き部Ｄ３１１ｂとそれに当接し得るスロットカバーＤ４の端部Ｄ４１とを接着等により固定することが好ましい。

図１２〜図１５に示すスライダ（なお、図１２はスライダの概略的な底面図に相当するものであり、図１３、図１４、図１５はそれぞれスライダ３の側面図、図１２のＢ−Ｂ線断面図、図１２のＣ−Ｃ線断面図に相当するものである）は、各極歯Ｅ３１１において、各起立面にそれぞれ切り欠き部Ｅ３１１ｂを各極歯Ｅ３１１の長手方向（極歯Ｅ３１１の整列方向に直交する方向）に亘って形成したものである。この切り欠き部Ｅ３１１ｂは、上述した切り欠き部３１１ｂと同様に、極歯Ｅ３１１の下端部（先端部）に形成されたものであり、極歯Ｅ３１１の長手方向の一端から他端に向けて深さを連続的に変化させて形成されている。具体的に切り欠き部Ｅ３１１ｂは、極歯Ｅ３１１の整列方向に沿った幅寸法の例えば約１／３の深さから極歯Ｅ３１１の起立面（深さ０）に至るまで、平断面視直角三角形状をなしている。このような切り欠き部Ｅ３１１ｂを、各極歯Ｅ３１１の両起立面に、それぞれ向きを逆にして形成している。その結果、各極歯Ｅ３１１における切り欠き部Ｅ３１１ｂを形成した高さ位置では、極歯Ｅ３１１のうちその長手方向Ｍに沿った幅寸法は常に一定となり、この高さ位置においては、隣接する極歯Ｅ３１１間のスロットＥ３１２とその両側の切り欠き部Ｅ３１１ｂとが連続する空間は、平断面視平行四辺形状となる。そして、このような切り欠き部Ｅ３１１ｂに係合してスロットＥ３１２を蓋封するスロットカバーＥ４には、例えば図４に示すような細長い平行四辺形の板状の部材を適用することができる。このスロットカバーＥ４においては、長辺側の両端部が、切り欠き部Ｅ３１１ｂに挿入されて係合する突端部Ｅ４１として機能し、その間の領域がスロットＥ３１２を蓋封する蓋部Ｅ４２として機能する。

このような形状に切り欠き部Ｅ３１１ｂを形成して、前述のようなスロットカバーＥ４を取り付ければ、上記実施形態と同様に、スロットＥ３１２への埃等の付着を防止することができる等の同等の効果が得られることができるのはもちろんのこと、推力の低下を伴わずにリプルの低減効果が得られたり、またコギングの低減効果も得られる。

また、例えば図１６に示すように、各極歯Ｆ３１１において、一方の起立面側には上記の切り欠き部Ｅ３１１ｂと同様の切り欠き部Ｆ３１１ｂを形成し、他方の起立面側には上記実施形態のスライダ３に形成した切り欠き部３１１ｂと同様の切り欠き部３１１ｂを形成したものを挙げることができる。このような場合、図示しないが、例えば平面視台形状の板状部材からなるスロットカバーを適用することができる。

その他、スライダやスロットカバーをはじめとする各部の具体的構成についても上記実施形態や各種変形例に限られるものではなく、例えばスロットカバーの材質として弱磁性の素材を適用することも可能である。また、極歯（ティース）に形成される切り欠き部の形状は種々変更することができ、それに応じてスロットカバーの形状も、上述した板状、冂字型、凸字型等に限られず、ロ字型、Ｔ字型、π字型、鳥居型等、種々の形状のものを採用することが可能である。さらに、各磁極において特定方向に沿った端部に位置付けられる極歯に形成され且つ特定方向に沿って開口方向が相互に向き合う切り欠き部（図１参照）を利用してスロットカバーに準じた形状及び構成を有するカバーを取り付けることができる。このカバーによって特定方向に沿って隣り合う磁極間に形成されるスペースに埃等が付着することを防止できる。また、上述した実施形態や各種変形例では、極歯において特定方向に沿って対面する一対の対向面にそれぞれ切り欠き部を形成した態様を例示したが、一方の対向面にのみ切り欠き部を形成した態様であっても構わない。この場合、スロットカバーの形状や幅寸法は切り欠き部に対応させて適宜変更すればよい。また、複数のスロットを同時に蓋封するように、蓋部及び突端部の組を複数櫛歯状に設けたスロットカバーを適用することもでき、その場合は、スロットカバーをスケールに着脱する工数を減ずることができる。なお、スロットカバーをスライダに取り付けずとも、スライダのティースに上述したような切り欠き部を形成することで、モータの推力を低下させずにコギングの低減、推力リプルの低減、磁気吸引力の低減、インダクタンスの低減等の諸効果を実現することができる。

また、固定子又は可動子のうち誘導子の先端面と対面する面として、図１７に示すように、鉄心Ａ２１のうち誘導子における磁極の先端面と対面する面に永久磁石Ａ２２を積層する態様であってもよい。この場合、複数の永久磁石Ａ２２を特定方向に沿って並べて配置し、且つ隣り合う永久磁石Ａ２２同士の磁性が互いに逆方向となるように配置すればよい。また、図１８に示すように、鉄心Ｂ２１のうち誘導子における磁極の先端面と対面する面に、特定方向に沿ってティースＢ２１１を一定間隔で複数形成した態様であっても構わない。この場合、各ティースＢ２１１の先端面Ｂ２１１ａがギャップＧに面している。また、各ティースＢ２１１に、各ティースＢ２１１の肉厚を狭めるように切り欠き部Ｂ２１１ｂを形成してもよい。図１８に示す切り欠き部Ｂ２１１ｂは、側断面視コ字型ないし略コ字型をなし、それぞれ略同一高さ位置に形成されている。このような切り欠き部Ｂ２１１ｂを隣接するティースＢ２１１ａ間に形成されるスロットＢ２１２との関係で見ると、１つのスロットＢ２１２には隣り合うティースＢ２１１に形成された各切り欠き部Ｂ２１１ｂがそれぞれ連通していることになる。そして、切り欠き部Ｂ２１１ｂを利用してスロットＢ２１２を蓋封し得るスロットカバーを取り付けることも可能である。なお、切り欠き部Ｂ２１１ｂを利用してスロットカバーを取り付ける手順はスライダ３に対する上記取付手順に準じる。スロットカバーを取り付けた場合には、スロットＢ２１２内への埃の付着等を防止することができる等、上述した諸効果を奏し、特に、上方に開口したスロットＢ２１２内へワークが落ち込んだり、埃がたまることを有効に防止することができる。なお、固定子又は可動子のうち誘導子の先端面と対面する面を、上述した実施形態や各変形例を適宜組み合わせた面としても構わない。また、切り欠き部の形状や数等は、上述した各変形例等に応じて種々変更してもよく、それに応じてスロットカバーの形状も、種々の形状のものを採用することが可能である。

さらに本発明は、上記実施形態のような３相リニアパルスモータに限らず、種々のリニアモータや回転式モータ等の各種のモータに適用して有用なものである。本発明を適用して有用なモータとしては、例えば永久磁石型（ＰＭ型）、可変リラクタンス型（ＶＲ型）やハイブリッド型のステッピングモータ（パルスモータ）やスイッチトリラクタンスモータ等が挙げられる。

また回転式のモータに適用した場合の一例として、図１９に示すモータＸ１、すなわち、円筒状をなして内周面に周方向に沿って磁極Ｘ２１Ａ、Ｘ２１Ｂ、Ｘ２１Ｃ、Ｘ２１Ｄを複数形成し誘導子として機能する固定子たるステータＸ２と、ステータＸ２内で配設されステータＸ２に対して相対移動可能な可動子たるロータＸ３とを備えたものが挙げられる。ロータＸ３には、ステータＸ２における各磁極Ｘ２１Ａ、Ｘ２１Ｂ、Ｘ２１Ｃ、Ｘ２１Ｄの先端面と対向する外周面に、特定方向（周方向）に沿って所定間隔でティースＸ３１を複数形成している。このロータＸ３は、回転自在に支持されたシャフトＸ５に取り付けられている。

ステータＸ２は、磁束発生部としての機能を有しており、複数の磁極（図示例ではＡ相磁極Ｘ２１Ａ、Ｂ相磁極Ｘ２１Ｂ、Ｃ相磁極Ｘ２１Ｃ、Ｄ相磁極Ｘ２１Ｄ）を周方向に等間隔で有する鉄心Ｘ２１と、各磁極Ｘ２１Ａ、Ｘ２１Ｂ、Ｘ２１Ｃ、Ｘ２１Ｄの基端部にそれぞれ巻回されたコイルＸ２２Ａ、Ｘ２２Ｂ、Ｘ２２Ｃ、Ｘ２２Ｄとを備えたものである。ステータＸ２における各磁極Ｘ２１Ａ、Ｘ２１Ｂ、Ｘ２１Ｃ、Ｘ２１Ｄの先端面と、ロータＸ３における各ティース３１の先端面との間には、一定の間隙ＸＧが各々形成されている。

そして、このステータＸ２において、各磁極Ｘ２１Ａ、Ｘ２１Ｂ、Ｘ２１Ｃ、Ｘ２１ＤのうちギャップＸＧに面する先端面には、ロータＸ３に設けたティース３１と同一ないし略同一ピッチで極歯（本発明のティースに相当）Ｘ２１１が各々形成されている。ここで、各磁極Ｘ２１Ａ、Ｘ２１Ｂ、Ｘ２１Ｃ、Ｘ２１Ｄにおいて隣接する極歯Ｘ２１１同士の間隙をそれぞれスロットＸ２１２と称する。そして、各磁極Ｘ２１Ａ、Ｘ２１Ｂ、Ｘ２１Ｃ、Ｘ２１Ｄにおける各極歯Ｘ２１１には、その先端部において先端面Ｘ２１１ａには露出しない位置に、各極歯Ｘ２１１の肉厚を狭めるように切り欠き部Ｘ２１１ｂを形成している。図２０に示すように、各極歯Ｘ２１１には、側断面視コ字型をなす切り欠き部Ｘ２１１ｂをそれぞれ同一ないし略同一高さ位置に形成している。また、図２０からも明らかなように、Ａ相磁極Ｘ２１Ａにおいて１つの極歯２１１に形成される切り欠き部Ｘ２１１ｂを、その極歯Ｘ２１１を挟む一対のスロットＸ２１２にそれぞれ連通させて形成している。換言すれば、各磁極Ｘ２１１において、切り欠き部Ｘ２１１ｂを極歯Ｘ２１１間のスロットＸ２１２との関係で見ると、１つのスロットＸ２１２には隣り合う極歯Ｘ２１１に形成された切り欠き部Ｘ２１１ｂがそれぞれ連通していることになる。これは、Ｂ相磁極Ｘ２１Ｂ、Ｃ相磁極Ｘ２１Ｃ、Ｄ相磁極Ｘ２１Ｄについても同様である。

このように、ステータＸ２の極歯Ｘ２１に切り欠き部Ｘ２１ｂを形成することにより、モータの推力を低下させずにコギングの低減を図ることができる等、上述した諸効果を得ることができる。また、切り欠き部Ｘ２１１ｂを利用して上記実施形態で示したものと同様のスロットカバー（図示省略）をステータＸ２に取り付けることも可能であり、スロットカバーを取り付けた場合には、各極歯Ｘ２１の間のスロットＸ２２を蓋封することができ、スロットＸ２２への埃や破損したワークの落ち込みを効率的に防止することができる等、上記実施形態で述べたスロットカバーを取り付けることによって得られる諸効果を得ることができる。なお、回転式のモータにおいても、ロータＸ３の各ティースＸ３１に、隣接するティースＸ３１間の間隙であるスロットに連通して特定方向に沿ったティースＸ３１の断面形状を部分的に狭める切り欠き部（図示省略）を形成しても構わない。また、極歯（ティース）や切り欠き部、スロットカバーの形状等に関して上述した各種変形例を適用してもよい。なお、アウターが可動子であり、インナーが固定子である回転式のモータであってもよく、この場合、可動子又は固定子の何れか一方を誘導子として機能させ、誘導子における各磁極の極歯（ティース）に切り欠き部を形成したものとすることにより、モータの推力を低下させずにコギングの低減を図ることができる等、上述した諸効果を得ることができる。

本発明の上述した各実施形態において、誘導子における各磁極の先端面に形成されるティース（極歯）の整列方向である特定方向とは、リニアモータの場合には所定の直線方向であり、回転式モータの場合に可動子の回転中心を中心とする所定の円の周方向である。また、誘導子における磁極の先端面からスロットの深さ方向が水平方向である態様であってもよい。この場合、誘導子全体が起立姿勢をとり、各ティース（極歯）は水平方向に突出したものとなる。このようなティース（極歯）に切り込み部を形成することにより、モータの推力を低下させずにコギングの低減化を実現できる等、上述した諸効果を得ることができる。また、水平方向に突出したティース（極歯）に形成した切り込み部にスロットカバーを取り付けた場合には、埃や破損したワークが固定子の側方からスロットへ進入することを防止できる。

また、誘導子の表裏両面にティース(極歯)を形成したタイプのモータ、或いは誘導子の一方の面にのみティース（極歯）を形成したタイプのモータ、これら何れのタイプのモータであってもよい。その他、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。

１…リニアモータ
２…固定子（スケール）
３…可動子（スライダ）
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、Ｘ２１Ａ、Ｘ２１Ｂ、Ｘ２１Ｃ、Ｘ２１Ｄ…磁極
３１１、Ａ３１１、Ｂ３１１、Ｃ３１１、Ｄ３１１、Ｅ３１１、Ｆ３１１、Ｘ２１…ティース（極歯）
３１１ｂ、Ａ３１１ｂ、Ｂ３１１ｂ、Ｃ３１１ｂ、Ｄ３１１ｂ、Ｅ３１１ｂ、Ｆ３１１ｂ、Ｇ３１１ｂ、Ｘ２１１ｂ…切り欠き部
３１２、Ａ３１２、Ｂ３１２、Ｃ３１２、Ｄ３１２、Ｅ３１２、Ｘ２２…スロット
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、Ｘ２２Ａ、Ｘ２２Ｂ、Ｘ２２Ｃ、Ｘ２２Ｄ…コイル
Ｇ、ＸＧ…ギャップ
Ｘ１…回転式モータ
Ｘ２…固定子（ステータ）
Ｘ３…可動子（ロータ）

Claims (3)

1. 固定子と、当該固定子に対して相対移動可能な可動子とを備え、これら固定子と可動子との間に形成された各ギャップに順次磁束を発生させることにより、前記可動子を前記固定子に対して相対移動させるモータにおいて、
   前記固定子又は前記可動子のうち何れか一方を、コイルが巻回された複数の磁極を特定方向に沿って配列し且つ各磁極のうち前記ギャップに面する先端面に前記特定方向に沿って複数形成されたティースを有する誘導子とし、当該誘導子の各ティースに、隣接する前記ティース間の間隙であるスロットに連通して前記特定方向に沿ったティースの断面形状を部分的に狭める切り欠き部を形成し、
   前記切り欠き部を前記ギャップに連通させる構成、又は前記切り欠き部を利用して非磁性材料からなるスロットカバーを取付可能な構成にしていることを特徴とするモータ。
2. 前記固定子又は前記可動子において前記ギャップを介して前記誘導子における磁極の先端面に対面する面を、鉄心と、当該鉄心のうち前記ギャップに面する先端面に前記特定方向に沿って所定間隔で形成された各溝に挿入された永久磁石とによって構成し、隣り合う永久磁石同士の磁性が互いに逆方向となるように設定している請求項１に記載のモータ。
3. 前記固定子又は前記可動子において前記ギャップを介して前記誘導子における各ティースの先端面に対面する面に、前記特定方向に沿ってティースを複数形成し、これら各ティースに、隣接する前記ティース間の間隙であるスロットに連通して前記特定方向に沿ったティースの断面形状を部分的に狭める切り欠き部を形成した請求項１に記載のモータ。

Images