JP6304563B2 - リニアモータ及びリニアモータ製造方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、リニアモータ及びリニアモータ製造方法に関する。

特許文献１には、固定子側に形成した突極に対し可動子側の電機子が進行磁界を形成することで推力を生じ、固定子に対して可動子を相対的に移動させるリニアモータが開示されている。

また特許文献２には、可動子の走行経路となる固定子が直線部と曲線部を有するリニアモータが開示されている。

特開２０１３−０４６４６０号公報 ＷＯ２０１２／０５６８４１号公報

例えばいわゆるリラクタンス型のリニアモータでは、固定子の長手方向に電磁鋼で構成された複数のティース（上記突極に相当）を並列に配置することで、可動子側の上記進行磁界とティースとの間の吸引力により推力を発生する。また、固定子の直線部と曲線部のいずれにおいてもティースを同等に機能させ、できるだけ製造手法を共通化させて全体の製造コストを低減させることが要望されているが、上記従来技術ではそのような検討がなされていなかった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、低コスト化と制御性能を向上できるリニアモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、固定子に対向配置した可動子を前記固定子の長手方向に移動させるリニアモータであって、前記固定子が、前記長手方向に直交する幅方向に複数の薄板鋼を積層して構成され、前記長手方向に並列配置された複数のティースを有し、前記長手方向が円弧状となっている固定子曲線部において、隣接した所定数Ｎ（１≦Ｎの整数）の前記ティースを有するティース群どうしの間で内周側ピッチよりも外周側ピッチが広くなるよう配置され、前記固定子曲線部は、それぞれの長手方向が直線状となっている複数の固定子分割直線部を当該固定子曲線部の周方向に連結して全体の前記長手方向が円弧状に構成され、前記固定子分割直線部の各薄板鋼において、前記長手方向の基準位置から離間するほど前記ティースの断面形状部のピッチが広いリニアモータが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、固定子に対向配置した可動子を前記固定子の長手方向に移動させるリニアモータの製造方法であって、前記固定子を、前記長手方向に直交する幅方向に複数の薄板鋼を積層して、前記長手方向に複数のティースが並列配置されるよう構成し、前記長手方向が円弧状となっている固定子曲線部に対し、隣接した所定数Ｎ（１≦Ｎの整数）の前記ティースを有するティース群どうしの間で内周側の薄板鋼よりも外周側の薄板鋼でピッチが広くなるよう各薄板鋼に前記ティースの断面形状部を形成し、それぞれの長手方向が直線状となっている複数の固定子分割直線部を周方向に連結して前記固定子曲線部を作成し、前記固定子分割直線部の各薄板鋼に対し、前記長手方向の基準位置から離間するほど広いピッチで前記ティースの断面形状部を形成するリニアモータの製造方法が適用される。

本発明によれば、低コスト化と制御性能を向上できる。

基本構成にあるリニアモータ全体の外観を表す図である。 第１実施形態の場合の固定子直線部及び固定子曲線部を含む固定子全体を上方から見た平面図である。 第１実施形態の場合の固定子曲線部を構成する固定子分割直線部の平面図である。 第１実施形態の場合の固定子分割直線部を構成する各薄板鋼の側面図である。 第２実施形態の場合の固定子曲線部全体を上方から見た平面図である。 第２実施形態の場合の固定子曲線部を構成する各薄板鋼の側面図である 第２実施形態の場合の薄板鋼の作成工程を表す図である。 第２実施形態の場合の薄板鋼を積層して固定子曲線部を作成する手法を表す図である。 第３実施形態の場合の固定子分割直線部を連結した固定子曲線部全体を上方から見た平面図である。 第３実施形態の場合の固定子分割直線部を固定子直線部から切り出す際のレイアウトを上方から見た平面図である。 第４実施形態に対する比較例の場合の固定子曲線部と可動子の間の配置関係を上方から見た平面図である。 第４実施形態の場合の固定子曲線部と可動子の間の配置関係を上方から見た平面図である。 第５実施形態の場合の基板部上に別体で形成された柱状ティースを複数配置した固定子直線部を斜め上方から見た斜視図である。 第５実施形態で柱状ティースと基板部の両方が電磁鋼で構成される場合の固定構造の例を表す側断面図である。 第５実施形態で柱状ティースだけが電磁鋼で構成される場合の固定構造の例を表す側断面図である。

以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

＜１：リニアモータの概略構成＞
図１は、本実施形態のリニアモータの外観図を表しており、図１（ａ）は上方から見た平面図、図１（ｂ）は側方から見た側面図を表している。この図１において、本実施形態のリニアモータ１は動作原理がリラクタンス型のものであり、固定子２と、ガイドレール３と、可動子４を有している。

固定子２は、床面（特に図示せず）に固定的に設置される帯状の略板状部材であり、その上面にはそれぞれ上方に突出するよう形成された複数のティース２１が当該固定子２の長手方向（図中のおよそ左右方向）に並列に配置されている。なお、ここでの「並列」とは長手方向に沿って並ぶだけの配置関係を意味し、必ずしもティース２１どうしが平行な関係にあるとは限らない（以下同様）。ただし、固定子２は、長手方向が直線状となっている固定子直線部２２と、長手方向が円弧状となっている固定子曲線部２３を有しており、固定子直線部２２においてはいずれのティース２１どうしも平行な関係で配置されている。なお、図示する例では、固定子２の各部がそれぞれティース２１も含めて電磁鋼で一体に構成されている。

ガイドレール３（誘導部）は、上記固定子２の長手方向と直交する幅方向（図中のおよそ上下方向）の両側で、それぞれ当該固定子２と略平行に固定配置された２本のレールである。なお、図１（ｂ）中では図示の煩雑を避けるために、当該ガイドレール３の図示を省略している。

可動子４は、上記固定子２の上面に対向配置されて当該固定子２の長手方向に走行可能な移動体であり、図示する例では略直方体形状の筐体４１と、その筐体４１内部に設けられた電機子４２と、筐体４１の側部に設けられた４つのガイド部４３を有している。電機子４２は、特に図示しないケーブル等を介して外部から３相電力を給電されることで、固定子２の長手方向に沿って断続的に配置された磁極列を経時的に長手方向に移動させる移動磁界を発生する（詳細な構成については公知のものと同等であるため図示、説明を省略）。ガイド部４３は、筐体４１の幅方向の両側面で前後２つずつ設けられ、それぞれ対応する側のガイドレール３上に懸架する。なお、図１（ｂ）中では図示の煩雑を避けるために、ガイド部４３の図示を省略している。

以上の構成のリニアモータ１において、可動子４はガイドレール３上に支持されて固定子２上の各ティース２１と一定の隙間を介した非接触状態を維持しつつ、ガイドレール３に案内されて 固定子２の長手方向に沿った移動が可能となっている。そして、可動子４の電機子４２が固定子２の各ティース２１に向けて移動磁界を発生させることで、それら移動磁界と各ティース２１との間の吸引力により可動子４に推力を与えて移動させることができる。このように可動子４側に電機子４２を備え固定子２側に電磁鋼のティース２１を備えたリラクタンス型のリニアモータ１とすることで、ストロークの長い固定子２に永久磁石や電機子コイルを多数備えることなく低コストで制御の容易なリニアモータ１を実現できる。

＜２：本実施形態の特徴＞
以上の構成のリニアモータ１において、可動子４の移動経路である固定子２のレイアウトとして、その長手方向が直線状となる固定子直線部２２だけでなく略円弧状の固定子曲線部２３も用意されている。しかし、それら固定子直線部２２と固定子曲線部２３のいずれにおいてもティース２１を同等に機能させ、できるだけ製造手法を共通化させて全体の製造コストを低減させることが要望されている。

これに対し本実施形態では、固定子曲線部２３において、隣接した所定数Ｎ（１≦Ｎの整数）のティース２１を有するティース群どうしの間で内周側ピッチのよりも外周側ピッチが広くなるよう配置する。このように構成した固定子曲線部２３のティース２１は、固定子直線部２２の場合と同等に機能でき、また製造手法の多くの部分で固定子直線部２２と共通化させて全体の製造コストを低減できる。以下においては、上述した機能を実現可能な複数の固定子２（及びガイドレール３）の実施形態について、順に説明する。

＜３．１：第１実施形態の固定子＞
図２〜図４は、第１の実施形態の固定子２Ａの構成を表している。図２は固定子直線部２２及び固定子曲線部２３Ａを含む固定子２Ａ全体を上方から見た平面図を示し、図３は固定子曲線部２３Ａを構成する固定子分割直線部２４Ａの平面図を示し、図４は固定子分割直線部２４Ａを構成する各薄板鋼２５Ａの側面図を示している。まず図２に示すように、第１実施形態の固定子２Ａが備える固定子曲線部２３Ａは、それぞれの長手方向が略直線状となっている複数の固定子分割直線部２４Ａを、当該固定子曲線部２３Ａの周方向に連結して全体の長手方向が略円弧状に構成されている。

それぞれの固定子分割直線部２４Ａは、図３に示すように、全体の形状が台形形状に形成されており、その台形形状の長手方向、つまり長辺及び短辺と平行な方向（図中の左右方向）に対してティース２１が並列配置されている。そして本実施形態においては、固定子分割直線部２４Ａが、長手方向に直交する幅方向で複数の薄板鋼２５Ａ（後述の図４参照）を積層して構成されている。また、固定子直線部２２においても同様に幅方向で複数の薄板鋼を積層して構成されている。つまり、固定子直線部２２と固定子分割直線部２４Ａは、それぞれ長手方向に沿った直線状の薄板鋼２５を幅方向に同じ枚数で積層して同じ幅寸法Ｗｔにするという共通した形成手法で全体が作成される。

本実施形態の固定子分割直線部２４Ａでは、隣り合うティース２１どうしの間のピッチλが、長手方向と幅方向の両方で変化している。ここで、ピッチλとは、隣合う２つのティース２１上の対応する２点間の距離（つまり波形周期）に相当する。このピッチλは、それぞれ同一に設定される各ティース２１自体の長手方向の幅ｔと、隣合うティース２１どうしの間の離間距離ｄの合計に相当する。このため固定子直線部２２では、どのような組み合わせの隣接ティース対においても、またどの幅方向位置においてもピッチλｔは一定となる（図２参照）。

図４は、固定子分割直線部２４Ａを構成する複数の薄板鋼２５Ａのうち最も長辺側に位置する薄板鋼２５Ａｏを上方に示し、幅方向の中央に位置する薄板鋼２５Ａｃを中央に示し、最も短辺側に位置する薄板鋼２５Ａｉを下方に示している（各薄板鋼２５Ａの位置は図３参照）。この図４に示すように、同一の隣接ティース対の間でも、長辺側（つまり固定子曲線部２３の外周側）に位置する薄板鋼２５Ａほど、各ティース２１の断面形状の間のピッチλが大きく設定されている。つまり、各ティース２１自体の幅ｔはいすれも同一であるため、離間距離ｄだけが広くなる。また、短辺側（つまり固定子曲線部２３Ａの内周側）に位置する薄板鋼２５Ａほど、各ティース２１の断面形状の間のピッチλ（離間距離ｄ）が小さくなる。

さらに、本実施形態の例では、固定子分割直線部２４Ａ全体の長手方向の中央位置を基準位置として、この基準位置に近いほど隣合うティース２１間のピッチλ（離間距離ｄ）が小さく、基準位置から離間するほど隣合うティース２１間のピッチλ（離間距離ｄ）が大きく設定されている。そして固定子分割直線部２４Ａの全体が、基準位置に対応する基準線ＣＬに関して長手方向に対称となるよう形成されており、その長手方向の両端部にはいずれもティースの半体２１ａが形成されている。

以上のようなピッチ設定を適切に行うことにより、固定子分割直線部２４Ａが備える各ティース２１は、当該固定子分割直線部２４Ａを複数連結した固定子曲線部２３Ａ全体の曲率中心Ｐに対して略放射状に配置される（上記図２参照）。つまり、当該固定子曲線部２３Ａ上に位置するいずれの組み合わせの隣接ティース対においても、曲率中心Ｐに対するピッチ角θ_λを同一にできる。なおこの場合、固定子曲線部２３Ａ上に配置される個々のティース２１の１つ（＝所定数Ｎ）が単独で、上記の隣接したティース群を構成する。また、上記図２中に示す例では、固定子直線部２２の端部に対し、長手方向中央位置（＝基準位置）で半分に分割した固定子分割直線部２４Ａ′を連結している。そして各固定子分割直線部２４Ａの短辺どうしを内周側で隣接するよう連結することにより、固定子曲線部２３Ａの全体が曲率半径Ｒの円弧状に近い形状で構成できる。

＜３．２：第１実施形態の効果＞
以上説明したように、第１実施形態の固定子２Ａを備えたリニアモータ１によれば、長手方向が円弧状となっている固定子曲線部２３Ａにおいて、隣接した所定数Ｎ（本実施形態ではＮ＝１）のティース２１からなるティース群どうしの間で内周側ピッチよりも外周側ピッチが広くなるよう配置されている。このように構成した固定子曲線部２３Ａのティース２１は、固定子直線部２２の場合と同等に機能でき、また製造手法の多くの部分で共通化させて全体の製造コストを低減できる。この結果、低コスト化と制御性能を向上させることができる。

また、本実施形態では特に、固定子曲線部２３Ａにおいて、ティース群は、当該固定子曲線部２３Ａの曲率中心Ｐから放射状に配置されている。これにより、ティース群の間における推力のばらつきを低減でき、固定子曲線部２３Ａにおける可動子４の旋回性能を向上できる。

また、本実施形態では特に、固定子２は、長手方向に直交する幅方向に複数の薄板鋼２５を積層して構成されている。これにより、固定子２の電磁鋼の複雑な立体形状を容易かつ正確に形成できる。

また、本実施形態では特に、固定子曲線部２３Ａは、それぞれの長手方向が直線状となっている複数の固定子分割直線部２４Ａを当該固定子曲線部２３Ａの周方向に連結して全体の長手方向が円弧状に構成されている。これにより、固定子直線部２２と同様に直線状の薄板鋼２５を積層して作成可能な固定子分割直線部２４Ａを用いて、固定子曲線部２３Ａを構成できる。つまり、直線状の薄板鋼２５を積層する製造手法において固定子直線部２２と固定子曲線部２３Ａを共通化でき、低コスト化を向上できる。

また、本実施形態では特に、固定子分割直線部２４Ａの各薄板鋼２５において、長手方向の基準位置（この例の中央位置）から離間するほどティース２１の断面形状部のピッチλが広く設定されている。これにより、固定子分割直線部２４Ａにおいて各ティース２１をより放射状に配置できるため、当該固定子曲線部２３Ａにおける推力のばらつきを低減し可動子４の旋回性能を向上できる。

＜４．１：第２実施形態の固定子＞
図５〜図８は、第２の実施形態の固定子２Ｂの構成を表している。図５は固定子曲線部２３Ｂ全体を上方から見た平面図を示し、図６は固定子曲線部２３Ｂを構成する各薄板鋼２５Ｂの側面図を示し、図７は薄板鋼２５Ｂの作成工程を示し、図８は薄板鋼２５Ｂを積層して固定子曲線部２３Ｂを作成する手法を示している。まず図５に示すように、第２実施形態の固定子２Ｂが備える固定子曲線部２３Ｂは、一定の曲率で円弧状に湾曲した薄板鋼２５Ｂを複数枚積層して、その全体の長手方向が円弧状に構成されている。

図６は、本実施形態の固定子曲線部２３Ｂを構成する複数の薄板鋼２５Ｂのうち最も外周側に位置する薄板鋼２５Ｂｏを上方に示し、幅方向の中央に位置する薄板鋼２５Ｂｃを中央に示し、最も内周側に位置する薄板鋼２５Ｂｉを下方に示している（各薄板鋼２５Ｂの位置は図５参照）。この図６において、各位置の薄板鋼２５Ｂはそれぞれ同一幅ｔのティース断面形状部２１を同じ数（図示する例では１９個、両端では半体ずつ）だけ有しているが、曲率中心Ｐからの径方向位置の差だけ円弧上の円周長さ、つまり各薄板鋼２５Ｂの長手方向の全長が異なる。このため、幅方向中央に位置する薄板鋼２５Ｂｃでティース２１の断面形状のピッチλｃは固定子直線部２２でのピッチλｔと同一であるが、このピッチλｃを基準としてそれより外周側に位置する薄板鋼２５Ｂほどピッチλ（離間距離ｄ）が広く、内周側に位置する薄板鋼２５Ｂほどピッチλ（離間距離ｄ）が狭くなる。

以上のような薄板鋼２５Ｂは、例えば図７に示すようにプレス型５１を用いた打ち抜きによって作成することができる。図示する例では、幅寸法が十分な薄板鋼帯５２を長手方向に送りつつ、ティース２１の断面形状１つ分を形成可能なプレス型５１を用いて薄板鋼帯５２を打ち抜くことで薄板鋼２５Ｂを形成する。このときの薄板鋼帯５２の送り速度に対するプレス型５１の打ち抜き周期を変えることでティース２１のピッチλ（離間距離ｄ）を変更でき、つまり固定子直線部２２を構成する各薄板鋼や、上記図６に示したいずれの径方向位置の薄板鋼２５Ｂも、プレス型５１を用いた同一装置で共通して作成できる。

また本実施形態の例では、プレス型５１が薄板鋼２５Ｂを打ち抜いてティース２１を形成する際には当該ティース２１の下方部においてかしめ用のエンボス５３も押圧形成する。このエンボス５３は、積層する薄板鋼２５Ｂどうしの長手方向の位置合わせを容易し、また薄板鋼２５Ｂどうしの固着を向上する。

また上記プレス型５１での打ち抜きによりティース２１の断面形状を形成した薄板鋼２５Ｂは、図８（ａ）に示すようにロール状に巻回しつつ、そのロール５４の１周分ごとに打ち抜きのピッチλを広げる。そして、所定の周回数で薄板鋼２５Ｂを積層したロール５４を、図８（ｂ）に示すように所定の内周角で周方向に分割することで、全体の長手方向が円弧状となる固定子曲線部２３Ｂを容易に作成できる。

以上のように作成した固定子曲線部２３Ｂでは、各ティース２１が固定子曲線部２３Ｂ全体の曲率中心Ｐに対して放射状に配置される（上記図５参照）。つまり、当該固定子曲線部２３Ｂ上に位置するいずれの組み合わせの隣接ティース対においても、曲率中心Ｐに対するピッチ角θ_λを同一にできる。なおこの場合、固定子曲線部２３Ｂ上に配置される個々のティース２１の１つ（＝所定数Ｎ）が単独で、上記の隣接したティース群を構成する。

＜４．２：第２実施形態の効果＞
以上説明したように、第２実施形態の固定子２Ｂを備えたリニアモータ１によれば、固定子曲線部２３Ｂにおいて、幅方向の略中央に位置する薄板鋼２５Ｂｃでのティース２１の断面形状部のピッチλ（固定子直線部２２と同ピッチ）を基準とし、外周側に位置する薄板鋼２５Ｂほどピッチが広く、内周側に位置する薄板鋼２５Ｂほどピッチが狭くなるよう設定されている。これにより、固定子曲線部２３Ｂにおける各ティース２１をより放射状に近い配置で設けることができる。

また、本実施形態では特に、固定子曲線部２３Ｂは、各薄板鋼２５Ｂを円弧状に湾曲させて積層している。これにより、固定子曲線部２３Ｂの全体を円弧状に形成して各ティース２１をより放射状に配置できるため、当該固定子曲線部２３Ｂにおける推力のばらつきを低減し可動子４の旋回性能を向上できる。

また、本実施形態では特に、薄板鋼２５Ｂをロール状に巻回しつつロール５４の１周分ごとにピッチを広げてティース２１の断面形状を形成し、ロール５４を所定の内周角で分割して固定子曲線部２３Ｂを作成する。これにより、容易かつ正確な曲率で固定子曲線部２３Ｂ全体を円弧状に形成できる。

また、本実施形態では特に、ティース２１の断面形状１つ分を形成可能なプレス型５１を用いて薄板鋼帯５２を打ち抜いて薄板鋼２５Ｂを形成する。これにより、同じプレス型５１を用いた打ち抜きにより固定子直線部２２及び固定子曲線部２３Ｂのいずれの薄板鋼２５に対してもティース２１の断面形状を形成できる。すなわち、同じプレス装置で固定子直線部２２と固定子曲線部２３Ｂのいずれも作成できるといった製造手法の共通化と簡略化を向上し、固定子２Ｂ全体の低コスト化を図ることができる。なお、上記第１実施形態の固定子曲線部２３Ａを構成する薄板鋼２５Ａも、同じプレス型５１を用いたプレス装置で作成できる。

また、本実施形態では特に、プレス型５１は、薄板鋼２５Ｂにかしめ用のエンボス５３も形成する。これにより、積層する薄板鋼２５Ｂどうしの間での位置決めと固着を容易かつ確実に行うことができる。

＜５．１：第３実施形態の固定子＞
図９、図１０は、第３の実施形態の固定子２Ｃの構成を表している。図９は固定子分割直線部２４Ｃを連結した固定子曲線部２３Ｃ全体を上方から見た平面図を示し、図１０は固定子分割直線部２４Ｃを固定子直線部２２から切り出す際のレイアウトを上方から見た平面図を示している。まず図９に示すように、第３実施形態の固定子２Ｃが備える固定子曲線部２３Ｃは、それぞれの長手方向が直線状となっている複数の固定子分割直線部２４Ｃを当該固定子曲線部２３Ｃの周方向に連結して全体の長手方向が円弧状に構成されている。

それぞれの固定子分割直線部２４Ｃは、図１０に示すように、あらかじめ作成された固定子直線部２２から長手方向に分割するよう切り出して作成される。図示する例の固定子分割直線部２４Ｃは、それぞれ隣接する２本（所定数Ｎ＝２）のティース２１からなるティース群を有し、幅方向の一方の縁部が長さＬ１の短辺となり、他方の縁部が長さＬ２の長辺となる台形形状に形成される。そしてこれら複数の固定子分割直線部２４Ｃは、固定子直線部２２の長手方向に沿って隣接しつつ短辺の方向と長辺の方向を交互に入れ替えるレイアウトで切り出される。

このようにして作成された複数の固定子分割直線部２４Ｃを、短辺どうし内周側に隣接させて連結することで、上記図９に示したように全体の長手方向が円弧状の固定子曲線部２３Ｃを形成する。この固定子曲線部２３Ｃにおいて、各固定子分割直線部２４Ｃがそれぞれ備えるティース群内では個々のティース２１どうしが平行な配置関係にあるが、隣合うティース群どうしの間では内周側ピッチよりも外周側ピッチが広くなるよう配置される。また、ティース群の単位で見ると、各ティース群は当該固定子曲線部２３Ｃの曲率中心Ｐから放射状に配置されている。なお、各固定子分割直線部２４の短辺の長さＬ１と長辺の長さＬ２の比を変えることで、連結した固定子曲線部２３Ｃ全体の曲率（曲率半径Ｒ）を変更できる。

＜５．２：第３実施形態の効果＞
以上説明したように、第３実施形態の固定子２Ｃを備えたリニアモータ１によれば、固定子分割直線部２４Ｃが、２本（所定数Ｎ＝２）のティース２１からなるティース群を有し、幅方向の一方の縁部が短辺となり、他方の縁部が長辺となる台形形状に形成される。また、各前記固定子分割直線部２４Ｃの短辺どうしを内周側に隣接させて連結することで、固定子曲線部２３Ｃが構成される。これにより、固定子曲線部２３Ｃを構成可能な固定子分割直線部２４Ｃを、通常に製造された固定子直線部２２から切り出して作成することができ、すなわち固定子直線部２２から切り出して固定子曲線部２３Ｃを作成できる。したがって、固定子直線部２２と固定子曲線部２３Ｃの製造手法をより共通化でき、低コスト化を向上できる。特に、固定子直線部２２の長手方向に沿って隣接しつつ短辺（長辺）の方向を交互に入れ替えるよう複数の固定子分割直線部２４Ｃを切り出すことで、固定子直線部２２から生じる端材部分を低減でき、より低コスト化を向上できる。

なお特に図示しないが、各ティース群を構成するティース２１の本数（＝所定数Ｎ）を３本以上としてもよく、この場合にはより少ない固定子分割直線部２４Ｃの分割数で固定子曲線部２３Ｃを構成できる。しかし、各ティース群を構成するティース２１の本数が少ないほど（最低でも１本）、ティース群どうしをより放射状に近い位置関係で配置することができ、ティース群の間における推力のばらつきを低減して、固定子曲線部２３Ｃにおける可動子４の旋回性能を向上できる。

＜６．１：第４実施形態＞
第４実施形態では、固定子曲線部２３と可動子４の間の配置関係に特徴を有する。例えば図１１に示す比較例のように、固定子曲線部２３上において、可動子４（実質的には電機子４２）がその長手方向（移動方向）の中央位置でのみ、固定子曲線部２３と幅方向で中央揃いとなる配置関係、つまり当該可動子４の幅方向の中央位置が固定子曲線部２３の幅方向中央位置と一致する配置関係、となる軌道で移動するものとする。なお、可動子４と固定子２はそれぞれの幅方向寸法Ｗｓ，Ｗｔが同じとする。

この比較例の場合、可動子４の長手方向中央位置においては、固定子曲線部２３との幅方向での重複範囲を最大に確保し、またティース２１が移動方向と直交するため、固定子直線部２２上での走行時と同等の推力を受けることができる。しかし、可動子４の長手方向両端部に近づくに従って、固定子曲線部２３との幅方向での重複範囲が減少し、またティース２１と移動方向との相対的な傾きθｓｋによるいわゆるスキュー効果が増大するため、それぞれ部分的に生じる推力が大幅に低減する。この比較例のように、可動子４（電機子４２）の長手方向に沿った誘起電圧の偏差が大きい場合には、電機子４２に給電される３相電力の各相にばらつきが生じ、電源リップルの原因となって制御上好ましくない。

これに対して本実施形態では、図１２に示すように、固定子曲線部２３上において、可動子４（実質的には電機子４２）がその長手方向（移動方向）の両端部で固定子曲線部２３と幅方向で中央揃いとなる配置関係、つまり当該可動子４の両端部における幅方向の中央位置が固定子曲線部２３における幅方向中央位置と一致する配置関係、となる軌道で移動する。この軌道での移動を実現するためには、例えば固定子曲線部２３の幅方向両脇に位置するガイドレール３が、上記図１２の軌道で可動子４を移動させるようその移動経路を規定すればよく、具体的には可動子４の長手方向中央位置における固定子曲線部２３の幅方向中央位置との偏差ΔＲに対応して当該固定子曲線部２３よりもガイドレール３の曲率を小さく設定すればよい（図示省略）。

＜６．２：第４実施形態の効果＞
以上説明したように、第４実施形態のリニアモータ１によれば、可動子４の移動経路を規定するガイドレール３を有している。そしてこのガイドレール３は、固定子曲線部２３において、可動子４（実質的には電機子４２）の長手方向（移動方向）の両端部における幅方向の中央位置が、固定子曲線部２３における幅方向の中央位置に一致する軌道で可動子４が移動するよう移動経路を規定する。これにより、固定子曲線部２３上を移動する可動子４の長手方向両端部においては、ティース２１との相対的な傾きθｓｋによるスキュー効果で誘起電圧が低減するものの、固定子２との幅方向での重複範囲を最大に確保してそれだけ誘起電圧を維持できる。また一方、可動子４の長手方向中央部においては、ティース２１と直交して誘起電圧を維持できるものの、固定子２との幅方向での重複範囲が最小となってそれだけ誘起電圧が低減する。結果的に、可動子４全体の固定子曲線部２３に対する誘起電圧は固定子直線部２２上の場合と比較して低減するものの、長手方向全体に渡る誘起電圧の低減バランスを均一化できるため、３相電力の各相におけるばらつきと電源リプルの発生を抑制し、制御性能を向上できる。

＜７．１：第５実施形態の固定子＞
図１３〜図１５は、第５の実施形態の固定子２Ｅの構成を表している。図１３は基板部２６上に別体で形成された柱状ティース２１Ｅを複数配置した固定子直線部２２Ｅを斜め上方から見た斜視図を示し、図１４は基板部２６と柱状ティース２１Ｅがいずれも電磁鋼で構成される場合の固定構造の例を表す側断面図を示し、図１５は柱状ティース２１Ｅだけが電磁鋼で構成される場合の固定構造の例を表す側断面図を示している。まず図１３に示すように、第５実施形態が備える固定子２Ｅは、長手方向に長い平板形状の基板部２６と、この基板部２６の幅方向と同じ長さで別体に形成された複数の柱状ティース２１Ｅとを有する。すなわち、各ティースが適宜の断面形状（図示する例では台形形状）にある柱形状で個別に形成されており、それら複数の柱状ティース２１Ｅが基板部２６の上方平面上に長手方向に沿った並列配置で固定されている。

基本的に全ての柱状ティース２１Ｅは、それぞれ基板部２６の長手方向と直交する幅方向に向かう姿勢で、基板部２６の幅方向中央位置におけるピッチλが一定となるよう配置すればよい。このような配置ルールに従うことで、図１３に示すような固定子直線部２２Ｅにおいては柱状ティース２１Ｅどうしが一定のピッチλで平行に配置され、また特に図示しないが固定子曲線部２３においては各柱状ティース２１Ｅが曲率中心Ｐから一定ピッチ角θ_λで放射状に配置される。つまり、上記配置ルールに基づいて柱状ティース２１Ｅを基板部２６上に配置し固定するといった製造工程のほとんどを、固定子直線部２２Ｅと固定子曲線部２３とで共通化して簡略化できるため、固定子２Ｅ全体の低コスト化を向上できる。

ここで、少なくとも柱状ティース２１Ｅだけでも電磁鋼で構成されていれば、可動子４（電機子４２）の移動磁界を受けて推力を発生することができる。各柱状ティース２１Ｅと基板部２６の両方が電磁鋼で構成される場合には、例えば図１４に示すようにボルト５５を用いて柱状ティース２１Ｅを基板部２６に固定する構造が望ましい。図１４（ａ）に示す構造では、断面が台形形状に形成された各柱状ティース２１Ｅの上辺部を突出させつつ底辺部を押さえ板５６で覆い、その押さえ板５６をボルト５５で基板部２６に固定する。また図１４（ｂ）に示す構造では、柱状ティース２１Ｅの上辺部から直接ボルト５５を垂直に貫通させて基板部２６に固定する。

また、各柱状ティース２１Ｅだけが電磁鋼で構成され、基板部２６が電磁鋼以外の材料で構成される場合には、例えば図１５に示すような組み接ぎ手での接合により柱状ティース２１Ｅを基板部２６に固定する構造が望ましい。図１５（ａ）に示す構造では、断面が台形形状に形成された柱状ティース２１Ｅの底辺部自体を接ぎ手として、基板部２６に形成した溝５７に嵌入し固定する。また図１５（ｂ）に示す構造では、柱状ティース２１Ｅの底辺に接ぎ手５８を形成して、基板部２６の溝５９に嵌入し固定する。

＜７．２：第５実施形態の効果＞
以上説明したように、第５実施形態の固定子２Ｅを備えたリニアモータ１によれば、固定子２Ｅは、基板部２６上に柱形状の柱状ティース２１Ｅを複数配置して構成される。これにより、固定子直線部２２Ｅ、固定子曲線部２３のいずれにおいても共通した手法でティース２１Ｅを容易かつ適切な配置で設けることができ、固定子２Ｅ全体の低コスト化を向上できる。

なお、以上の説明における「垂直（直交）」とは、厳密な意味での垂直ではない。すなわち、「垂直（直交）」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直（直交）」という意味である。

なお、以上の説明における「平行」とは、厳密な意味での平行ではない。すなわち、「平行」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に平行」という意味である。

なお、以上の説明における「等しい（同一）」とは、厳密な意味ではない。すなわち、「等しい（同一）」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に等しい（同一である）」という意味である。

なお、以上の説明における「直線状」とは、厳密な意味ではない。すなわち、「直線状」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に直線状」という意味である。

なお、以上の説明における「円弧状」とは、厳密な意味ではない。すなわち、「円弧状」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に円弧状」という意味である。また、全体的に複雑に曲がった曲線であっても、部分的に見ておよそ同じ曲率半径の円弧状部分の集合であると見なせる。このため、長手方向が複雑な曲線状にある固定子２においては、それぞれ異なる曲率半径で円弧状となっている複数の固定子曲線部２３の組み合わせと見なせる。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ リニアモータ
２，２Ａ， 固定子
２Ｂ，２Ｃ，２Ｅ
３ ガイドレール（誘導部）
４ 可動子
２１ ティース
２１ａ ティース半体
２１Ｅ 柱状ティース
２２， 固定子直線部
２２Ｅ
２３， 固定子曲線部
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ
２４Ａ， 固定子分割直線部
２４Ｃ
２４Ａ′ 固定子分割直線部半体
２５Ａ， 薄板鋼
２５Ｂ
２６ 基板部
４１ 筐体
４２ 電機子
４３ ガイド部
５１ プレス型
５２ 薄板鋼帯
５３ エンボス
５４ ロール
５５ ボルト
５６ 押さえ板
５７，５９ 溝
５８ 接ぎ手

Claims (12)

1. 固定子に対向配置した可動子を前記固定子の長手方向に移動させるリニアモータであって、
   前記固定子が、前記長手方向に直交する幅方向に複数の薄板鋼を積層して構成され、前記長手方向に並列配置された複数のティースを有し、
   前記長手方向が円弧状となっている固定子曲線部において、隣接した所定数Ｎ（１≦Ｎの整数）の前記ティースを有するティース群どうしの間で内周側ピッチよりも外周側ピッチが広くなるよう配置され、
   前記固定子曲線部は、
   それぞれの長手方向が直線状となっている複数の固定子分割直線部を当該固定子曲線部の周方向に連結して全体の前記長手方向が円弧状に構成され、
   前記固定子分割直線部の各薄板鋼において、
   前記長手方向の基準位置から離間するほど前記ティースの断面形状部のピッチが広い
   ことを特徴とするリニアモータ。
2. 前記固定子曲線部において、
   前記ティース群は、当該固定子曲線部の曲率中心から放射状に配置されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
3. 前記固定子曲線部において、
   前記幅方向の略中央に位置する薄板鋼での前記ティースの断面形状部のピッチを基準とし、外周側に位置する薄板鋼ほどピッチが広く、内周側に位置する薄板鋼ほどピッチが狭いことを特徴とする請求項２記載のリニアモータ。
4. 前記固定子曲線部は、
   前記薄板鋼を円弧状に湾曲させて積層していることを特徴とする請求項３記載のリニアモータ。
5. 前記固定子分割直線部は、
   前記所定数Ｎのティース群を有し、前記幅方向の一方の縁部が短辺となり、他方の縁部が長辺となる台形形状に形成され、
   前記固定子曲線部は、
   各前記固定子分割直線部の前記短辺どうしを内周側に隣接させて連結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項に記載のリニアモータ。
6. 前記可動子の移動経路を規定する誘導部を有し、
   前記誘導部は、
   前記固定子曲線部において、前記可動子の前記長手方向の両端部における前記幅方向の中央位置が、前記固定子曲線部における前記幅方向の中央位置に略一致する軌道で前記可動子が移動するよう前記移動経路を規定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
7. 前記固定子は、
   基板部上に柱形状の柱状ティースを複数配置して構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニアモータ。
8. 固定子に対向配置した可動子を前記固定子の長手方向に移動させるリニアモータの製造方法であって、
   前記固定子を、
   前記長手方向に直交する幅方向に複数の薄板鋼を積層して、前記長手方向に複数のティースが並列配置されるよう構成し、
   前記長手方向が円弧状となっている固定子曲線部に対し、隣接した所定数Ｎ（１≦Ｎの整数）の前記ティースを有するティース群どうしの間で内周側の薄板鋼よりも外周側の薄板鋼でピッチが広くなるよう各薄板鋼に前記ティースの断面形状部を形成し、
   それぞれの長手方向が直線状となっている複数の固定子分割直線部を周方向に連結して前記固定子曲線部を作成し、
   前記固定子分割直線部の各薄板鋼に対し、
   前記長手方向の基準位置から離間するほど広いピッチで前記ティースの断面形状部を形成する
   ことを特徴とするリニアモータの製造方法。
9. 前記薄板鋼をロール状に巻回しつつ前記ロールの１周分ごとにピッチを広げて前記ティースの断面形状を形成し、前記ロールを所定の内周角で分割して前記固定子曲線部を作成することを特徴とする請求項８記載のリニアモータの製造方法。
10. 前記固定子分割直線部に対し、
    前記所定数Ｎのティース群を有し、前記幅方向の一方の縁部が短辺となり、他方の縁部が長辺となる台形形状に形成し、
    前記固定子曲線部を、
    各前記固定子分割直線部の前記短辺どうしを内周側に隣接させて連結して作成することを特徴とする請求項８記載のリニアモータの製造方法。
11. 前記ティースの断面形状１つ分を形成可能なプレス型を用いて薄板鋼帯を打ち抜いて前記薄板鋼を形成することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のリニアモータの製造方法。
12. 前記プレス型は、前記薄板鋼にかしめ用のエンボスも形成することを特徴とする請求項１１記載のリニアモータの製造方法。
    

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