JPH11220866A - シャフト型リニアモータ及びその駆動方法 - Google Patents
シャフト型リニアモータ及びその駆動方法Info
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- JPH11220866A JPH11220866A JP1953898A JP1953898A JPH11220866A JP H11220866 A JPH11220866 A JP H11220866A JP 1953898 A JP1953898 A JP 1953898A JP 1953898 A JP1953898 A JP 1953898A JP H11220866 A JPH11220866 A JP H11220866A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 界磁マグネットを有する棒状の固定子と、電
機子コイルを有する可動子とを備えるシャフト型リニア
モータであって、電機子コイルを構成する各コイルの中
心位置間隔を正確に所定の間隔にでき、推力変動小さ
く、効率良く駆動でき、可動子幅の小さいシャフト型リ
ニアモータ及びその駆動方法を提供する。 【解決手段】 コイルＬU 、ＬV 、ＬW からなる電機子
コイル２１を有する可動子２と、磁極幅Ｐm のＮ、Ｓ極
が交互に並べられた界磁マグネット１１を有する固定子
１からなるリニアモータ。各コイルの幅Ｐc はＰm ／３
より小さくし、コイル間には、幅ＰSP＝Ｐm ／３−Ｐc
のスペーサを設けて、各コイルの中心位置はＰm ／３ず
つずらす。各コイルには、その中心位置が、磁極の駆動
方向において上流側よりＰm ／６駆動方向に進んだ位置
から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置までの
間、駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流
す。
機子コイルを有する可動子とを備えるシャフト型リニア
モータであって、電機子コイルを構成する各コイルの中
心位置間隔を正確に所定の間隔にでき、推力変動小さ
く、効率良く駆動でき、可動子幅の小さいシャフト型リ
ニアモータ及びその駆動方法を提供する。 【解決手段】 コイルＬU 、ＬV 、ＬW からなる電機子
コイル２１を有する可動子２と、磁極幅Ｐm のＮ、Ｓ極
が交互に並べられた界磁マグネット１１を有する固定子
１からなるリニアモータ。各コイルの幅Ｐc はＰm ／３
より小さくし、コイル間には、幅ＰSP＝Ｐm ／３−Ｐc
のスペーサを設けて、各コイルの中心位置はＰm ／３ず
つずらす。各コイルには、その中心位置が、磁極の駆動
方向において上流側よりＰm ／６駆動方向に進んだ位置
から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置までの
間、駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流
す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一定方向に延びる
界磁マグネットを有するシャフト状の固定子と、界磁マ
グネットに外嵌する電機子コイルを有し、固定子に沿っ
て往復動する可動子とを備えたシャフト型リニアモータ
及びその駆動方法に関する。
界磁マグネットを有するシャフト状の固定子と、界磁マ
グネットに外嵌する電機子コイルを有し、固定子に沿っ
て往復動する可動子とを備えたシャフト型リニアモータ
及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リニアモータは、複写機、プリンタ、イ
メージスキャナ等のＯＡ機器、Ｘ−Ｙテーブル、物品搬
送装置等のＦＡ機器、カメラ等の光学機器などの広い分
野において、物品を直線的に移動させることに利用され
ている。リニアモータは、種々のタイプのものが提案さ
れており、その特徴に合わせて上記のような各種機器に
適用されている。例えば、界磁マグネットを有し、所定
方向に延びるシャフト状の固定子と、該界磁マグネット
に外嵌する電機子コイルを有する可動子とを備えたシャ
フト型のリニアモータは、シャフト状の固定子をそのま
ま可動子の案内部材として利用でき、それだけ構造を簡
単にできるなどの利点がある。
メージスキャナ等のＯＡ機器、Ｘ−Ｙテーブル、物品搬
送装置等のＦＡ機器、カメラ等の光学機器などの広い分
野において、物品を直線的に移動させることに利用され
ている。リニアモータは、種々のタイプのものが提案さ
れており、その特徴に合わせて上記のような各種機器に
適用されている。例えば、界磁マグネットを有し、所定
方向に延びるシャフト状の固定子と、該界磁マグネット
に外嵌する電機子コイルを有する可動子とを備えたシャ
フト型のリニアモータは、シャフト状の固定子をそのま
ま可動子の案内部材として利用でき、それだけ構造を簡
単にできるなどの利点がある。
【０００３】特開平７−１８１６０１号公報において
は、図４２に示すシャフト型リニアモータが提案されて
いる。このリニアモータは、シャフト部材９１０上にＮ
極とＳ極の磁極を等ピッチＰn にて該部材９１０の長手
方向に交互に配列した界磁マグネット９１１と、界磁マ
グネット９１１に外嵌する電機子コイル９２１とを有す
るものである。このリニアモータは、界磁マグネット９
１１側を固定子９１とし、コイル９２１側を固定子９１
に沿って往復動させる可動子９２とする、いわゆるムー
ビングコイル型のリニアモータである。電機子コイル９
２１は、３つのコイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗからなる。こ
れらのコイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗは、それぞれ２Ｐn ／
３の幅であり、各コイルの中心位置を２Ｐn ／３ずつず
らして配置されている。
は、図４２に示すシャフト型リニアモータが提案されて
いる。このリニアモータは、シャフト部材９１０上にＮ
極とＳ極の磁極を等ピッチＰn にて該部材９１０の長手
方向に交互に配列した界磁マグネット９１１と、界磁マ
グネット９１１に外嵌する電機子コイル９２１とを有す
るものである。このリニアモータは、界磁マグネット９
１１側を固定子９１とし、コイル９２１側を固定子９１
に沿って往復動させる可動子９２とする、いわゆるムー
ビングコイル型のリニアモータである。電機子コイル９
２１は、３つのコイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗからなる。こ
れらのコイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗは、それぞれ２Ｐn ／
３の幅であり、各コイルの中心位置を２Ｐn ／３ずつず
らして配置されている。
【０００４】これらのコイルに対しては、それぞれのコ
イルが対向する位置にある界磁マグネット９１１の磁極
の極性に応じた電流を流して推力を発生させ、それによ
り可動子９２を駆動するために、磁極の極性、換言すれ
ば該磁極の形成する磁界の向きを検出するためのセンサ
としてホール素子ｈｕ、ｈｖ及びｈｗが配置されてい
る。
イルが対向する位置にある界磁マグネット９１１の磁極
の極性に応じた電流を流して推力を発生させ、それによ
り可動子９２を駆動するために、磁極の極性、換言すれ
ば該磁極の形成する磁界の向きを検出するためのセンサ
としてホール素子ｈｕ、ｈｖ及びｈｗが配置されてい
る。
【０００５】特開平７−１８１６０１号公報において
は、図４２に示すリニアモータの各コイルＬｕ、Ｌｖ及
びＬｗに、各ホール素子が検出する磁極の極性に応じ
て、図４３のように通電して可動子９２を図中左方向に
駆動することが示されている。このリニアモータは、い
わゆる３相全波方式にて駆動される。
は、図４２に示すリニアモータの各コイルＬｕ、Ｌｖ及
びＬｗに、各ホール素子が検出する磁極の極性に応じ
て、図４３のように通電して可動子９２を図中左方向に
駆動することが示されている。このリニアモータは、い
わゆる３相全波方式にて駆動される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のシャフト型リニアモータにおいては、次のような
三つの問題がある。一つは、コイルＬU 、ＬV 、ＬW を
各コイルの中心位置を２Ｐn ／３ずつずらして順次隙間
なくつめて配置しようとするのであるが、コイルの導線
径、導線の巻き方によって、各コイルの中心位置を２Ｐ
n ／３ずつ正確にずらして配置することは困難であり、
２Ｐn ／３ずつずらして正確に配置しようとすれば、導
線径や導線の巻き方がきわめて制限されたものとなる。
また、そのように導線径や導線の巻き方を調整してもな
お、精度よく隣合うコイルの中心位置間距離を所定距離
に設定することは難しく、しかもリニアモータの製造コ
ストが高くついてしまう。各コイルを導線を巻き回して
形成して、そのコイル幅から、界磁マグネットの各磁極
幅を隣合うコイルの中心位置間距離が磁極幅に対して所
定のものになるように界磁マグネットを形成することも
考えられるが、このようにすると、界磁マグネットの磁
極幅は、コイルの導線幅によって限定されてしまうた
め、選択の幅が狭くなってしまう。なお、隣合うコイル
の中心位置間隔の精度が低下するとモータの駆動精度が
低下する。
従来のシャフト型リニアモータにおいては、次のような
三つの問題がある。一つは、コイルＬU 、ＬV 、ＬW を
各コイルの中心位置を２Ｐn ／３ずつずらして順次隙間
なくつめて配置しようとするのであるが、コイルの導線
径、導線の巻き方によって、各コイルの中心位置を２Ｐ
n ／３ずつ正確にずらして配置することは困難であり、
２Ｐn ／３ずつずらして正確に配置しようとすれば、導
線径や導線の巻き方がきわめて制限されたものとなる。
また、そのように導線径や導線の巻き方を調整してもな
お、精度よく隣合うコイルの中心位置間距離を所定距離
に設定することは難しく、しかもリニアモータの製造コ
ストが高くついてしまう。各コイルを導線を巻き回して
形成して、そのコイル幅から、界磁マグネットの各磁極
幅を隣合うコイルの中心位置間距離が磁極幅に対して所
定のものになるように界磁マグネットを形成することも
考えられるが、このようにすると、界磁マグネットの磁
極幅は、コイルの導線幅によって限定されてしまうた
め、選択の幅が狭くなってしまう。なお、隣合うコイル
の中心位置間隔の精度が低下するとモータの駆動精度が
低下する。
【０００７】また、もう一つの問題は以下のとおりであ
る。図４２に示すリニアモータを図４３に示すように各
コイルに通電して駆動するときには、次のような問題が
ある。例えば、図４３に示す区間の間には、コイルＬ
ｕには所定の一方向に通電され、該コイルを含む可動子
９２は図４２（Ａ）に示す位置から図４２（Ｂ）に示す
位置に移動する。その間、コイルＬｕは、Ｎ極上からＳ
極上へと磁極をまたぐように移動するため、コイルＬｕ
の移動方向（この例では、図中左方向）における先端部
分はＳ極上に位置し、後端部分はＮ極上に位置すること
となり、一方向に通電されるコイルＬｕにはその先端部
分と後端部分とでは逆向きの電磁力がかかることにな
る。したがって、電機子コイル９２１全体にかかる電磁
力、すなわち、リニアモータの推力はそれだけ低下し、
また、固定子長手方向における各位置においての推力の
変動が大きくなる。すなわち、図４２に示すリニアモー
タを図４３に示すように駆動することは、発生する推力
の点からみると駆動効率が悪く、また、推力変動の観点
からすると、駆動精度が悪くなってしまう。
る。図４２に示すリニアモータを図４３に示すように各
コイルに通電して駆動するときには、次のような問題が
ある。例えば、図４３に示す区間の間には、コイルＬ
ｕには所定の一方向に通電され、該コイルを含む可動子
９２は図４２（Ａ）に示す位置から図４２（Ｂ）に示す
位置に移動する。その間、コイルＬｕは、Ｎ極上からＳ
極上へと磁極をまたぐように移動するため、コイルＬｕ
の移動方向（この例では、図中左方向）における先端部
分はＳ極上に位置し、後端部分はＮ極上に位置すること
となり、一方向に通電されるコイルＬｕにはその先端部
分と後端部分とでは逆向きの電磁力がかかることにな
る。したがって、電機子コイル９２１全体にかかる電磁
力、すなわち、リニアモータの推力はそれだけ低下し、
また、固定子長手方向における各位置においての推力の
変動が大きくなる。すなわち、図４２に示すリニアモー
タを図４３に示すように駆動することは、発生する推力
の点からみると駆動効率が悪く、また、推力変動の観点
からすると、駆動精度が悪くなってしまう。
【０００８】三つ目の問題は次のとおりである。界磁マ
グネットの磁極を検出するためのホール素子は、通電さ
れた電機子コイルから発生する磁界などの界磁マグネッ
ト以外からの磁界の影響を受けて、界磁マグネットの磁
極を正確に検出できないことがある。ホール素子により
検出される界磁マグネット情報がこのように誤ったもの
であるときには、かかる界磁マグネット情報に基づきリ
ニアモータを駆動すると精度よくモータを駆動できなく
なったり、推力の低下がおこったり、エネルギー変換効
率が悪くなったりしてしまう。例えば、本来推力変動が
１０％以内になるはずが、５０％以上の推力変動を起こ
してしまったり、場合によっては瞬間的に推力が０にな
ってしまうこともある。これらにより、リニアモータの
駆動精度が低下する。
グネットの磁極を検出するためのホール素子は、通電さ
れた電機子コイルから発生する磁界などの界磁マグネッ
ト以外からの磁界の影響を受けて、界磁マグネットの磁
極を正確に検出できないことがある。ホール素子により
検出される界磁マグネット情報がこのように誤ったもの
であるときには、かかる界磁マグネット情報に基づきリ
ニアモータを駆動すると精度よくモータを駆動できなく
なったり、推力の低下がおこったり、エネルギー変換効
率が悪くなったりしてしまう。例えば、本来推力変動が
１０％以内になるはずが、５０％以上の推力変動を起こ
してしまったり、場合によっては瞬間的に推力が０にな
ってしまうこともある。これらにより、リニアモータの
駆動精度が低下する。
【０００９】そこで本発明は、Ｎ極とＳ極の磁極が交互
に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子と、
前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト型リニ
アモータであって、精度よく駆動できるシャフト型リニ
アモータを提供することを第１の課題とする。また、本
発明は、Ｎ極とＳ極の磁極が交互に並んでいる界磁マグ
ネットを有する棒状の固定子と、前記固定子に外嵌する
電機子コイルを有し、該固定子に沿って往復移動可能な
可動子とを備えるシャフト型リニアモータであって、電
機子コイルを構成する複数のコイルにおける各隣合うコ
イルの中心位置間距離を所定の距離に簡単、安価に、精
度良く設定できるシャフト型リニアモータを提供するこ
とを第２の課題とする。
に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子と、
前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト型リニ
アモータであって、精度よく駆動できるシャフト型リニ
アモータを提供することを第１の課題とする。また、本
発明は、Ｎ極とＳ極の磁極が交互に並んでいる界磁マグ
ネットを有する棒状の固定子と、前記固定子に外嵌する
電機子コイルを有し、該固定子に沿って往復移動可能な
可動子とを備えるシャフト型リニアモータであって、電
機子コイルを構成する複数のコイルにおける各隣合うコ
イルの中心位置間距離を所定の距離に簡単、安価に、精
度良く設定できるシャフト型リニアモータを提供するこ
とを第２の課題とする。
【００１０】また、本発明は、Ｎ極とＳ極の磁極が交互
に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子と、
前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト型リニ
アモータであって、推力変動を小さく、しかも効率良く
駆動できるシャフト型リニアモータを提供することを第
３の課題とする。
に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子と、
前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト型リニ
アモータであって、推力変動を小さく、しかも効率良く
駆動できるシャフト型リニアモータを提供することを第
３の課題とする。
【００１１】また、本発明は、Ｎ極とＳ極の磁極が交互
に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子と、
前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子と、可動子上に界磁マグネ
ットの磁極を検出するための磁極検出素子とを備えるシ
ャフト型リニアモータであって、通電される電機子コイ
ルから発生する磁界などの界磁マグネット以外からの磁
界の影響を抑制して、磁極検出素子によって正確に界磁
マグネットの磁極を検出でき、それだけ精度よく駆動で
きるシャフト型リニアモータを提供することを第４の課
題とする。
に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子と、
前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子と、可動子上に界磁マグネ
ットの磁極を検出するための磁極検出素子とを備えるシ
ャフト型リニアモータであって、通電される電機子コイ
ルから発生する磁界などの界磁マグネット以外からの磁
界の影響を抑制して、磁極検出素子によって正確に界磁
マグネットの磁極を検出でき、それだけ精度よく駆動で
きるシャフト型リニアモータを提供することを第４の課
題とする。
【００１２】また本発明は、推力変動小さく、効率良く
駆動できるシャフト型リニアモータの駆動方法を提供す
ることを第５の課題とする。
駆動できるシャフト型リニアモータの駆動方法を提供す
ることを第５の課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記第１及び第２の課題
を解決するために本発明は、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極と
が所定方向に交互に並べられた界磁マグネットを有し、
該所定方向に延びる棒状の固定子と、前記固定子に外嵌
する複数のコイルからなる電機子コイルを有し、該固定
子に沿って往復移動可能な可動子とを備え、前記電機子
コイルにおける複数のコイルのうちの互いに隣合う二つ
のコイルの間には、それら隣合うコイルの中心位置間距
離を所定の距離に設定する所定幅（所定厚さ）のスペー
サが設けられていることを特徴とするシャフト型リニア
モータを提供する。このようなスペーサは従来のリニア
モータの分野では見られなかったものである。
を解決するために本発明は、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極と
が所定方向に交互に並べられた界磁マグネットを有し、
該所定方向に延びる棒状の固定子と、前記固定子に外嵌
する複数のコイルからなる電機子コイルを有し、該固定
子に沿って往復移動可能な可動子とを備え、前記電機子
コイルにおける複数のコイルのうちの互いに隣合う二つ
のコイルの間には、それら隣合うコイルの中心位置間距
離を所定の距離に設定する所定幅（所定厚さ）のスペー
サが設けられていることを特徴とするシャフト型リニア
モータを提供する。このようなスペーサは従来のリニア
モータの分野では見られなかったものである。
【００１４】このリニアモータでは、電機子コイルを構
成する複数のコイルにおける各コイルの中心位置間隔が
スペーサにより精度よく設定されるので、それだけモー
タの駆動精度は向上する。このリニアモータでは、電機
子コイルを構成する複数のコイルにおける各隣合うコイ
ルの中心位置間距離を、該隣合うコイル間に設けるスペ
ーサの幅（厚さ）を調整することで所定の距離に設定で
きるので、各コイルの導線径や導線の巻き方の自由度は
それだけ大きい。したがって、各コイルを簡単、安価に
形成できる。また、スペーサが採用されていることによ
って、コイルのみを順次つめて配列して隣合うコイル中
心位置間距離を所定のものに精度よく設定しよとする場
合に比べると、簡単、安価にコイル中心位置間距離を所
定のものに設定できる。これらにより、モータ全体をそ
れだけ簡単、安価に精度良く製作することができる。
成する複数のコイルにおける各コイルの中心位置間隔が
スペーサにより精度よく設定されるので、それだけモー
タの駆動精度は向上する。このリニアモータでは、電機
子コイルを構成する複数のコイルにおける各隣合うコイ
ルの中心位置間距離を、該隣合うコイル間に設けるスペ
ーサの幅（厚さ）を調整することで所定の距離に設定で
きるので、各コイルの導線径や導線の巻き方の自由度は
それだけ大きい。したがって、各コイルを簡単、安価に
形成できる。また、スペーサが採用されていることによ
って、コイルのみを順次つめて配列して隣合うコイル中
心位置間距離を所定のものに精度よく設定しよとする場
合に比べると、簡単、安価にコイル中心位置間距離を所
定のものに設定できる。これらにより、モータ全体をそ
れだけ簡単、安価に精度良く製作することができる。
【００１５】また、本発明は前記第１、第２及び第３の
課題を解決するリニアモータとして、次のリニアモータ
を提供する。すなわち、幅Ｐm のＮ極の磁極と幅Ｐm の
Ｓ極の磁極とが所定方向に交互に並べられた界磁マグネ
ットを有し、該所定方向に延びる棒状の固定子と、前記
固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に沿っ
て往復移動可能な可動子とを備え、前記電機子コイル
は、下記の（Ａ）及び（Ｂ）の条件を満たす第１、第２
及び第３の三つのコイルを一組とするコイル群を１組又
は複数組備えており、互いに隣合う二つのコイルの間に
は、下記（Ｂ）の条件を満たすように該隣合うコイル間
の間隔距離を設定する所定幅のスペーサが設けられてい
ることを特徴とするシャフト型リニアモータである。条
件（Ａ）： 前記第１コイル、第２コイル及び第３コイ
ルの前記固定子長手方向の幅は同じであり、その幅Ｐc
はＰc ＜Ｐm ／３である。条件（Ｂ）： 前記第２コイ
ルの前記固定子長手方向における中心位置は、前記第１
コイルの該固定子長手方向における中心位置から、該固
定子長手方向におけるいずれか一方向に、Ｐm ／３＋ｊ
・Ｐm （ｊは整数）ずれた位置にあり、前記第３コイル
の前記固定子長手方向における中心位置は、前記第１コ
イルの該固定子長手方向における中心位置から、該固定
子長手方向における前記一方向に、２Ｐm ／３＋ｋ・Ｐ
m （ｋは整数）ずれた位置にある。
課題を解決するリニアモータとして、次のリニアモータ
を提供する。すなわち、幅Ｐm のＮ極の磁極と幅Ｐm の
Ｓ極の磁極とが所定方向に交互に並べられた界磁マグネ
ットを有し、該所定方向に延びる棒状の固定子と、前記
固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に沿っ
て往復移動可能な可動子とを備え、前記電機子コイル
は、下記の（Ａ）及び（Ｂ）の条件を満たす第１、第２
及び第３の三つのコイルを一組とするコイル群を１組又
は複数組備えており、互いに隣合う二つのコイルの間に
は、下記（Ｂ）の条件を満たすように該隣合うコイル間
の間隔距離を設定する所定幅のスペーサが設けられてい
ることを特徴とするシャフト型リニアモータである。条
件（Ａ）： 前記第１コイル、第２コイル及び第３コイ
ルの前記固定子長手方向の幅は同じであり、その幅Ｐc
はＰc ＜Ｐm ／３である。条件（Ｂ）： 前記第２コイ
ルの前記固定子長手方向における中心位置は、前記第１
コイルの該固定子長手方向における中心位置から、該固
定子長手方向におけるいずれか一方向に、Ｐm ／３＋ｊ
・Ｐm （ｊは整数）ずれた位置にあり、前記第３コイル
の前記固定子長手方向における中心位置は、前記第１コ
イルの該固定子長手方向における中心位置から、該固定
子長手方向における前記一方向に、２Ｐm ／３＋ｋ・Ｐ
m （ｋは整数）ずれた位置にある。
【００１６】固定子の有する界磁マグネットは、Ｎ極の
磁極とＳ極の磁極とが固定子長手方向に交互に並べられ
たものである。各Ｎ極の磁極及び各Ｓ極の磁極の固定子
長手方向における幅はＰm である。固定子の長手方向に
垂直な断面の形状は、代表的には円形のものを挙げるこ
とができるが、三角形、四角形、五角形等の多角形形状
や、楕円形状等であってもよい。
磁極とＳ極の磁極とが固定子長手方向に交互に並べられ
たものである。各Ｎ極の磁極及び各Ｓ極の磁極の固定子
長手方向における幅はＰm である。固定子の長手方向に
垂直な断面の形状は、代表的には円形のものを挙げるこ
とができるが、三角形、四角形、五角形等の多角形形状
や、楕円形状等であってもよい。
【００１７】電機子コイルのいずれのコイルも、導線を
巻き回して形成したものである。同じ線径の導線を同じ
回数、同じように巻き回すことによって、各コイルの幅
Ｐcは同じにすることができる。各コイルの幅Ｐc は界
磁マグネットの一磁極幅Ｐmの１／３より小さい。互い
に隣合う２つのコイルの間には、前記スペーサが設けら
れている。かかるスペーサの形状としては、例えば固定
子に外嵌するリング形状を挙げることができる。
巻き回して形成したものである。同じ線径の導線を同じ
回数、同じように巻き回すことによって、各コイルの幅
Ｐcは同じにすることができる。各コイルの幅Ｐc は界
磁マグネットの一磁極幅Ｐmの１／３より小さい。互い
に隣合う２つのコイルの間には、前記スペーサが設けら
れている。かかるスペーサの形状としては、例えば固定
子に外嵌するリング形状を挙げることができる。
【００１８】スペーサの材料としては、例えばＰＥＴな
どの樹脂を挙げることができる。互いに隣合う２つのコ
イルの間に設けられたスペーサの固定子長手方向におけ
る幅を調整することによって、上記条件（Ｂ）の位置関
係を満たすように各コイルを正確に配置することができ
る。例えば、隣合う２つのコイルのそれぞれの中心位置
を固定子長手方向にＰm ／３ずらすときには、スペーサ
幅をＰm ／３−Ｐc とすればよい。上記条件（Ｂ）を満
たす位置関係に配置されたコイルは、例えば互いに隣合
う２つのコイルの間に設けられたスペーサに接着剤にて
連結し、コイルとスペーサとを一体化してもよい。ま
た、隣合うコイル間にスペーサが配置されたコイル全体
を外周側から、接着剤、カバー、可動子ヨークを兼ねる
カバー、コイル全体の両端にまたがる例えば断面コの字
形の固定具、これらの組み合わせ等の適当な手段にて一
体化すること等も考えられる。
どの樹脂を挙げることができる。互いに隣合う２つのコ
イルの間に設けられたスペーサの固定子長手方向におけ
る幅を調整することによって、上記条件（Ｂ）の位置関
係を満たすように各コイルを正確に配置することができ
る。例えば、隣合う２つのコイルのそれぞれの中心位置
を固定子長手方向にＰm ／３ずらすときには、スペーサ
幅をＰm ／３−Ｐc とすればよい。上記条件（Ｂ）を満
たす位置関係に配置されたコイルは、例えば互いに隣合
う２つのコイルの間に設けられたスペーサに接着剤にて
連結し、コイルとスペーサとを一体化してもよい。ま
た、隣合うコイル間にスペーサが配置されたコイル全体
を外周側から、接着剤、カバー、可動子ヨークを兼ねる
カバー、コイル全体の両端にまたがる例えば断面コの字
形の固定具、これらの組み合わせ等の適当な手段にて一
体化すること等も考えられる。
【００１９】電機子コイルは、上記（Ａ）及び（Ｂ）の
２つの条件を満たす第１、第２及び第３の三つのコイル
を一組とするコイル群を１組又は複数組備えている。か
かるコイル群を２組以上備える場合、各組の三つのコイ
ルは、他の組の三つのコイルと異なる状態で、上記
（Ａ）及び（Ｂ）の二つの条件を満たしいてもよい。例
えば、電機子コイルがかかるコイル群を２組備える場
合、一方の組のコイル群は、上記条件（Ｂ）をｊ＝０、
ｋ＝０にて満たしており、他方の組のコイル群は、上記
条件（Ｂ）をｊ＝１、ｋ＝１にて満たすような場合であ
る。各組のコイル群の上記条件（Ｂ）におけるパラメー
タｊ及びｋを、（ｊ，ｋ）＝（０，０）又は（ｊ，ｋ）
＝（−１，−１）とすると、そのコイル群を構成する３
つのコイルは、固定子長手方向にその中心位置がＰm ／
３ずつずらして配置されることになり、各組のコイル群
それぞれの該方向における幅を小さくすることができ
る。
２つの条件を満たす第１、第２及び第３の三つのコイル
を一組とするコイル群を１組又は複数組備えている。か
かるコイル群を２組以上備える場合、各組の三つのコイ
ルは、他の組の三つのコイルと異なる状態で、上記
（Ａ）及び（Ｂ）の二つの条件を満たしいてもよい。例
えば、電機子コイルがかかるコイル群を２組備える場
合、一方の組のコイル群は、上記条件（Ｂ）をｊ＝０、
ｋ＝０にて満たしており、他方の組のコイル群は、上記
条件（Ｂ）をｊ＝１、ｋ＝１にて満たすような場合であ
る。各組のコイル群の上記条件（Ｂ）におけるパラメー
タｊ及びｋを、（ｊ，ｋ）＝（０，０）又は（ｊ，ｋ）
＝（−１，−１）とすると、そのコイル群を構成する３
つのコイルは、固定子長手方向にその中心位置がＰm ／
３ずつずらして配置されることになり、各組のコイル群
それぞれの該方向における幅を小さくすることができ
る。
【００２０】電機子コイルがかかるコイル群を２組以上
備える場合、異なる組のコイル群の固定子長手方向にお
ける位置関係は各組のコイル群が前記条件（Ａ）及び
（Ｂ）を満たす限り任意である。電機子コイルにおける
各コイルの好ましい位置関係として、次のものを例示で
きる。すなわち、前記電機子コイルのいずれの組におい
ても、前記第２コイルの前記固定子長手方向における中
心位置は、その組の（該第２コイルが属する組の）前記
第１コイルの該固定子長手方向における中心位置から、
該固定子長手方向におけるいずれか一方向に、Ｐm ／３
ずれた位置とし、前記第３コイルの前記固定子長手方向
における中心位置は、その組の前記第１コイルの該固定
子長手方向における中心位置から、該固定子長手方向に
おける前記一方向に、２Ｐm ／３ずれた位置とする。前
記電機子コイルが、第１、第２及び第３の３つのコイル
を１組とするコイル群を複数組備えている場合には、各
隣合う組において互い隣合う位置に配置された二つのコ
イルの前記固定子長手方向における中心位置を、いずれ
もＰm ／３ずらす。このようにすると、電機子コイルを
構成する各コイルは、互いに隣合う２つコイルの固定子
長手方向における中心位置が、いずれもＰm ／３ずつず
れていることになり、電機子コイル全体の幅を小さくで
きる。このとき、前記スペーサ幅はＰm ／３−Ｐc とす
ればよい。
備える場合、異なる組のコイル群の固定子長手方向にお
ける位置関係は各組のコイル群が前記条件（Ａ）及び
（Ｂ）を満たす限り任意である。電機子コイルにおける
各コイルの好ましい位置関係として、次のものを例示で
きる。すなわち、前記電機子コイルのいずれの組におい
ても、前記第２コイルの前記固定子長手方向における中
心位置は、その組の（該第２コイルが属する組の）前記
第１コイルの該固定子長手方向における中心位置から、
該固定子長手方向におけるいずれか一方向に、Ｐm ／３
ずれた位置とし、前記第３コイルの前記固定子長手方向
における中心位置は、その組の前記第１コイルの該固定
子長手方向における中心位置から、該固定子長手方向に
おける前記一方向に、２Ｐm ／３ずれた位置とする。前
記電機子コイルが、第１、第２及び第３の３つのコイル
を１組とするコイル群を複数組備えている場合には、各
隣合う組において互い隣合う位置に配置された二つのコ
イルの前記固定子長手方向における中心位置を、いずれ
もＰm ／３ずらす。このようにすると、電機子コイルを
構成する各コイルは、互いに隣合う２つコイルの固定子
長手方向における中心位置が、いずれもＰm ／３ずつず
れていることになり、電機子コイル全体の幅を小さくで
きる。このとき、前記スペーサ幅はＰm ／３−Ｐc とす
ればよい。
【００２１】上記本発明のシャフト型リニアモータを推
力変動少なく、効率良く駆動することができる駆動方法
として、本発明は次の駆動方法を提供する。すなわち、
前記第１コイル、第２コイル及び第３コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向において上流端よりＰ
S （Ｐc／２≦ＰS ≦Ｐm ／６）駆動方向に進んだ位置
から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置までの
間、そのコイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコ
イルが駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流
すことを特徴とするシャフト型リニアモータの駆動方法
である。
力変動少なく、効率良く駆動することができる駆動方法
として、本発明は次の駆動方法を提供する。すなわち、
前記第１コイル、第２コイル及び第３コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向において上流端よりＰ
S （Ｐc／２≦ＰS ≦Ｐm ／６）駆動方向に進んだ位置
から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置までの
間、そのコイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコ
イルが駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流
すことを特徴とするシャフト型リニアモータの駆動方法
である。
【００２２】第１コイル、第２コイル及び第３コイルの
各コイルの中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該
固定子長手方向における可動子駆動方向における上流端
からＰS 駆動方向に進んだ位置や、さらに２Ｐm ／３駆
動方向に進んだ位置にあることは、例えば次のような位
置に磁極検出素子を配置すれば、その磁極検出素子によ
って検出することができる。
各コイルの中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該
固定子長手方向における可動子駆動方向における上流端
からＰS 駆動方向に進んだ位置や、さらに２Ｐm ／３駆
動方向に進んだ位置にあることは、例えば次のような位
置に磁極検出素子を配置すれば、その磁極検出素子によ
って検出することができる。
【００２３】すなわち、少なくとも一つの組のコイル群
において、次の位置に第１から第６の磁極検出素子を配
置する。前記第１コイルの前記固定子長手方向における
中心位置から該方向におけるいずれか一方向にＰS ＋ｐ
1 ・Ｐm ［ｐ1 は整数（すなわち、ｐ1 ＝０、±１、±
２、±３、・・・）。Ｐc ／２≦ＰS ≦Ｐm ／６。ただ
し、ＰS は上記駆動方法におけるＰS と同じ値にす
る。］ずれた位置で前記可動子上に、前記界磁マグネッ
トの磁極の極性を検出することができる第１の磁極検出
素子を設ける。前記第１コイルの前記固定子長手方向に
おける中心位置から該方向における前記一方向とは逆方
向にＰS ＋ｐ2 ・Ｐm （ｐ2 は整数）ずれた位置で前記
可動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出す
ることができる第２の磁極検出素子を設ける。前記第２
コイルの前記固定子長手方向における中心位置から該方
向における前記一方向にＰS ＋ｑ1 ・Ｐm （ｑ1 は整
数）ずれた位置で前記可動子上に、前記界磁マグネット
の磁極の極性を検出することができる第３の磁極検出素
子を設ける。前記第２コイルの前記固定子長手方向にお
ける中心位置から該方向における前記一方向とは逆方向
にＰS ＋ｑ2 ・Ｐm （ｑ2は整数）ずれた位置で前記可
動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出する
ことができる第４の磁極検出素子を設ける。前記第３コ
イルの前記固定子長手方向における中心位置から該方向
における前記一方向にＰS ＋ｒ1 ・Ｐm （ｒ 1 は整数）
ずれた位置の前記可動子上に、前記界磁マグネットの磁
極の極性を検出することができる第５の磁極検出素子を
設ける。前記第３コイルの前記固定子長手方向における
中心位置から該方向における前記一方向とは逆方向にＰ
S ＋ｒ 2 ・Ｐm （ｒ2 は整数）ずれた位置で前記可動子
上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出すること
ができる第６の磁極検出素子を設ける。これら磁極検出
素子としては、例えばホール素子を挙げることができ
る。
において、次の位置に第１から第６の磁極検出素子を配
置する。前記第１コイルの前記固定子長手方向における
中心位置から該方向におけるいずれか一方向にＰS ＋ｐ
1 ・Ｐm ［ｐ1 は整数（すなわち、ｐ1 ＝０、±１、±
２、±３、・・・）。Ｐc ／２≦ＰS ≦Ｐm ／６。ただ
し、ＰS は上記駆動方法におけるＰS と同じ値にす
る。］ずれた位置で前記可動子上に、前記界磁マグネッ
トの磁極の極性を検出することができる第１の磁極検出
素子を設ける。前記第１コイルの前記固定子長手方向に
おける中心位置から該方向における前記一方向とは逆方
向にＰS ＋ｐ2 ・Ｐm （ｐ2 は整数）ずれた位置で前記
可動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出す
ることができる第２の磁極検出素子を設ける。前記第２
コイルの前記固定子長手方向における中心位置から該方
向における前記一方向にＰS ＋ｑ1 ・Ｐm （ｑ1 は整
数）ずれた位置で前記可動子上に、前記界磁マグネット
の磁極の極性を検出することができる第３の磁極検出素
子を設ける。前記第２コイルの前記固定子長手方向にお
ける中心位置から該方向における前記一方向とは逆方向
にＰS ＋ｑ2 ・Ｐm （ｑ2は整数）ずれた位置で前記可
動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出する
ことができる第４の磁極検出素子を設ける。前記第３コ
イルの前記固定子長手方向における中心位置から該方向
における前記一方向にＰS ＋ｒ1 ・Ｐm （ｒ 1 は整数）
ずれた位置の前記可動子上に、前記界磁マグネットの磁
極の極性を検出することができる第５の磁極検出素子を
設ける。前記第３コイルの前記固定子長手方向における
中心位置から該方向における前記一方向とは逆方向にＰ
S ＋ｒ 2 ・Ｐm （ｒ2 は整数）ずれた位置で前記可動子
上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出すること
ができる第６の磁極検出素子を設ける。これら磁極検出
素子としては、例えばホール素子を挙げることができ
る。
【００２４】各コイルの固定子長手方向における中心位
置が前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手方向にお
ける可動子駆動方向における上流端からＰS 駆動方向に
進んだ通電が開始される位置、及びその位置からさらに
２Ｐm ／３駆動方向に進んだ通電が停止される位置が、
いずれの磁極検出素子により検出されるかは、その例を
後述する実施形態中に示す。
置が前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手方向にお
ける可動子駆動方向における上流端からＰS 駆動方向に
進んだ通電が開始される位置、及びその位置からさらに
２Ｐm ／３駆動方向に進んだ通電が停止される位置が、
いずれの磁極検出素子により検出されるかは、その例を
後述する実施形態中に示す。
【００２５】すなわち、このような磁極検出素子を設け
るときには、前記駆動方法は、前記磁極検出素子の検出
する磁極の極性に基づいて、各コイルに通電を行うもの
である。上記のように通電すると、コイルの中心位置が
磁極の可動子駆動方向における上流端からＰS （Ｐc ／
２≦ＰS ≦Ｐm ／６）駆動方向に進んだ通電が開始され
る位置においては、そのコイルの幅Ｐc がＰm ／３より
小さいため、そのコイルの全ての部分がその磁極に対向
する位置にあり、Ｎ極及びＳ極の両極に跨がっていな
い。また、通電が停止されるさらに２Ｐm ／３駆動方向
に進んだ位置、すなわち、そのコイルの中心位置がその
磁極の可動子駆動方向における上流端からＰ S ＋２Ｐm
／３（≦Ｐm ／６＋２Ｐm ／３＝５Ｐm ／６）駆動方向
に進んだ位置においても、そのコイルの全ての部分がそ
の磁極に対向する位置にある。すなわち、コイルに通電
されているときには、コイルの全ての部分が一つの磁極
に対向する位置にあり、そのコイルがＮ極及びＳ極の両
極に跨がっているときには、そのコイルには通電されな
い。したがって、通電されるコイルは、その全ての部分
が駆動方向に電磁力を発生し、駆動方向とは逆方向には
電磁力を発生しない。これにより、従来のリニアモータ
において、両極に跨がっている間にもコイルに通電され
ていて、コイルの一部の部分においては駆動方向とは逆
方向の電磁力が発生していたのに比べると、本発明のリ
ニアモータを上記のように駆動すると、電気エネルギー
は効率よく駆動方向に可動子を移動させるのに変換する
ことができ、また、駆動方向とは逆方向の駆動力が発生
することもないので、それだけ推力変動を抑制すること
ができる。
るときには、前記駆動方法は、前記磁極検出素子の検出
する磁極の極性に基づいて、各コイルに通電を行うもの
である。上記のように通電すると、コイルの中心位置が
磁極の可動子駆動方向における上流端からＰS （Ｐc ／
２≦ＰS ≦Ｐm ／６）駆動方向に進んだ通電が開始され
る位置においては、そのコイルの幅Ｐc がＰm ／３より
小さいため、そのコイルの全ての部分がその磁極に対向
する位置にあり、Ｎ極及びＳ極の両極に跨がっていな
い。また、通電が停止されるさらに２Ｐm ／３駆動方向
に進んだ位置、すなわち、そのコイルの中心位置がその
磁極の可動子駆動方向における上流端からＰ S ＋２Ｐm
／３（≦Ｐm ／６＋２Ｐm ／３＝５Ｐm ／６）駆動方向
に進んだ位置においても、そのコイルの全ての部分がそ
の磁極に対向する位置にある。すなわち、コイルに通電
されているときには、コイルの全ての部分が一つの磁極
に対向する位置にあり、そのコイルがＮ極及びＳ極の両
極に跨がっているときには、そのコイルには通電されな
い。したがって、通電されるコイルは、その全ての部分
が駆動方向に電磁力を発生し、駆動方向とは逆方向には
電磁力を発生しない。これにより、従来のリニアモータ
において、両極に跨がっている間にもコイルに通電され
ていて、コイルの一部の部分においては駆動方向とは逆
方向の電磁力が発生していたのに比べると、本発明のリ
ニアモータを上記のように駆動すると、電気エネルギー
は効率よく駆動方向に可動子を移動させるのに変換する
ことができ、また、駆動方向とは逆方向の駆動力が発生
することもないので、それだけ推力変動を抑制すること
ができる。
【００２６】前記のように各コイルの通電開始位置や通
電停止位置を検出するために、磁極検出素子を設ける場
合において、前記駆動方法におけるＰS をＰS ＝Ｐm ／
６とすると、配置する磁極検出素子の数を減らすことが
できる。すなわち、前記シャフト型リニアモータを、前
記第１コイル、第２コイル及び第３コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向における上流端よりＰm ／
６駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方
向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の
極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生す
る向きの一定電流を流して通電駆動する場合には、次の
位置に磁極検出素子を配置すればよい。
電停止位置を検出するために、磁極検出素子を設ける場
合において、前記駆動方法におけるＰS をＰS ＝Ｐm ／
６とすると、配置する磁極検出素子の数を減らすことが
できる。すなわち、前記シャフト型リニアモータを、前
記第１コイル、第２コイル及び第３コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向における上流端よりＰm ／
６駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方
向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の
極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生す
る向きの一定電流を流して通電駆動する場合には、次の
位置に磁極検出素子を配置すればよい。
【００２７】すなわち、少なくとも一つの組のコイル群
について、次の位置に第１、第２及び第３の三つの磁極
検出素子を設ければよい。前記第１コイルの前記固定子
長手方向における中心位置から該方向におけるいずれか
一方向にＰm ／６＋ｐ・Ｐm（ｐは整数。すなわちｐ＝
０、±１、±２、±３・・・）ずれた位置で前記可動子
上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出すること
ができる第１の磁極検出素子を設ける。また、前記第２
コイルの前記固定子長手方向における中心位置から該方
向における前記一方向にＰm ／６＋ｑ・Ｐm （ｑは整
数。すなわちｑ＝０、±１、±２、±３・・・）ずれた
位置の前記可動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極
性を検出することができる第２の磁極検出素子を設け
る。さらに、前記第３コイルの前記固定子長手方向にお
ける中心位置から該方向における前記一方向にＰm ／６
＋ｒ・Ｐm （ｒは整数。すなわちｒ＝０、±１、±２、
±３・・・）ずれた位置の前記可動子上に、前記界磁マ
グネットの磁極の極性を検出することができる第３の磁
極検出素子を設ける。なお、これら磁極検出素子が配置
される「固定子長手方向におけるいずれか一方向」の
「一方向」は、上記条件（Ｂ）中の「固定子長手方向に
おけるいずれか一方向」の「一方向」と異なる（反対
の）方向であってもよい。
について、次の位置に第１、第２及び第３の三つの磁極
検出素子を設ければよい。前記第１コイルの前記固定子
長手方向における中心位置から該方向におけるいずれか
一方向にＰm ／６＋ｐ・Ｐm（ｐは整数。すなわちｐ＝
０、±１、±２、±３・・・）ずれた位置で前記可動子
上に、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出すること
ができる第１の磁極検出素子を設ける。また、前記第２
コイルの前記固定子長手方向における中心位置から該方
向における前記一方向にＰm ／６＋ｑ・Ｐm （ｑは整
数。すなわちｑ＝０、±１、±２、±３・・・）ずれた
位置の前記可動子上に、前記界磁マグネットの磁極の極
性を検出することができる第２の磁極検出素子を設け
る。さらに、前記第３コイルの前記固定子長手方向にお
ける中心位置から該方向における前記一方向にＰm ／６
＋ｒ・Ｐm （ｒは整数。すなわちｒ＝０、±１、±２、
±３・・・）ずれた位置の前記可動子上に、前記界磁マ
グネットの磁極の極性を検出することができる第３の磁
極検出素子を設ける。なお、これら磁極検出素子が配置
される「固定子長手方向におけるいずれか一方向」の
「一方向」は、上記条件（Ｂ）中の「固定子長手方向に
おけるいずれか一方向」の「一方向」と異なる（反対
の）方向であってもよい。
【００２８】電機子コイルが第１、第２及び第３のコイ
ルを１組とするコイル群を複数組有する場合、各組の各
コイルを次の位置関係に配置すると、いずれか一つの組
の第１、第２及び第３のコイルに対して前記位置に磁極
検出素子を配置してやれば、全ての組の各コイルの前記
通電が開始される位置及び通電が停止される位置、並び
にそのコイルが対向する磁極の極性を検出することがで
きる。すなわち、一つの組の第１コイルの固定子長手方
向における中心位置に対して、残りの組の各第１コイル
の中心位置が、一磁極幅Ｐm の整数倍ずれるように配置
する。また、同様に一つの組の第２コイルの固定子長手
方向における中心位置に対して、残りの組の各第２コイ
ルの中心位置が、一磁極幅Ｐm の整数倍ずれるように配
置する。さらに、一つの組の第３コイルの固定子長手方
向における中心位置に対して、残りの組の各第３コイル
の中心位置が、一磁極幅Ｐm の整数倍ずれるように配置
する。例えば、いずれの組の第１、第２及び第３コイル
の中心位置もこの順にＰm／３ずつずらすとともに、隣
合う組の第３コイルと第１コイルの中心位置をＰm／３
ずらすと、隣合う組の各第１コイルの中心位置はＰm ず
れており、同様に隣合う組の各第２コイルの中心位置は
Ｐm ずれており、隣合う組の各第３コイルの中心位置は
Ｐm ずれている。なお、各コイルに、それぞれそのコイ
ルの固定子長手方向における中心位置が、界磁マグネッ
トの磁極の該固定子長手方向における可動子駆動方向に
おいて上流端よりＰS （Ｐc ／２≦ＰS ≦Ｐm ／６）駆
動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に
進んだ位置までの間、通電する場合には、いずれか一つ
の組の第１、第２及び第３コイルに対して第１から第６
の磁極検出素子を前記位置に配置すればよい。また、各
コイルに、それぞれそのコイルの固定子長手方向におけ
る中心位置が、界磁マグネットの磁極の該固定子長手方
向における可動子駆動方向において上流端よりＰm ／６
駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方向
に進んだ位置までの間、通電する場合には、いずれか一
つの組の第１、第２及び第３コイルに対して第１から第
３の磁極検出素子を前記位置に配置すればよい。
ルを１組とするコイル群を複数組有する場合、各組の各
コイルを次の位置関係に配置すると、いずれか一つの組
の第１、第２及び第３のコイルに対して前記位置に磁極
検出素子を配置してやれば、全ての組の各コイルの前記
通電が開始される位置及び通電が停止される位置、並び
にそのコイルが対向する磁極の極性を検出することがで
きる。すなわち、一つの組の第１コイルの固定子長手方
向における中心位置に対して、残りの組の各第１コイル
の中心位置が、一磁極幅Ｐm の整数倍ずれるように配置
する。また、同様に一つの組の第２コイルの固定子長手
方向における中心位置に対して、残りの組の各第２コイ
ルの中心位置が、一磁極幅Ｐm の整数倍ずれるように配
置する。さらに、一つの組の第３コイルの固定子長手方
向における中心位置に対して、残りの組の各第３コイル
の中心位置が、一磁極幅Ｐm の整数倍ずれるように配置
する。例えば、いずれの組の第１、第２及び第３コイル
の中心位置もこの順にＰm／３ずつずらすとともに、隣
合う組の第３コイルと第１コイルの中心位置をＰm／３
ずらすと、隣合う組の各第１コイルの中心位置はＰm ず
れており、同様に隣合う組の各第２コイルの中心位置は
Ｐm ずれており、隣合う組の各第３コイルの中心位置は
Ｐm ずれている。なお、各コイルに、それぞれそのコイ
ルの固定子長手方向における中心位置が、界磁マグネッ
トの磁極の該固定子長手方向における可動子駆動方向に
おいて上流端よりＰS （Ｐc ／２≦ＰS ≦Ｐm ／６）駆
動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に
進んだ位置までの間、通電する場合には、いずれか一つ
の組の第１、第２及び第３コイルに対して第１から第６
の磁極検出素子を前記位置に配置すればよい。また、各
コイルに、それぞれそのコイルの固定子長手方向におけ
る中心位置が、界磁マグネットの磁極の該固定子長手方
向における可動子駆動方向において上流端よりＰm ／６
駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方向
に進んだ位置までの間、通電する場合には、いずれか一
つの組の第１、第２及び第３コイルに対して第１から第
３の磁極検出素子を前記位置に配置すればよい。
【００２９】磁極検出素子を固定子長手方向において前
述の位置に配置する場合、固定子長手方向に垂直な方向
（固定子の断面形状が円形であるときには、固定子半径
方向）における位置は特に限定はない。界磁マグネット
の近くに配置すれば、それだけ正確に磁極を検出でき
る。推力発生効率を高めるために電機子コイルと界磁マ
グネットの間のギャップを小さくするときには、電機子
コイルの外表面より外側に配置してもよい。
述の位置に配置する場合、固定子長手方向に垂直な方向
（固定子の断面形状が円形であるときには、固定子半径
方向）における位置は特に限定はない。界磁マグネット
の近くに配置すれば、それだけ正確に磁極を検出でき
る。推力発生効率を高めるために電機子コイルと界磁マ
グネットの間のギャップを小さくするときには、電機子
コイルの外表面より外側に配置してもよい。
【００３０】本発明は、前記第１及び第４の課題を解決
するために、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが所定方向に交
互に並べられた界磁マグネットを有し、該所定方向に延
びる棒状の固定子と、前記固定子に外嵌する複数のコイ
ルからなる電機子コイルを有し、該固定子に沿って往復
移動可能の可動子と、前記界磁マグネットの磁極の極性
を検出するための前記可動子上に搭載された磁極検出素
子とを備えており、前記電機子コイルを構成している各
コイルの表面のうち、少なくとも前記磁極検出素子に臨
む位置にある表面部分は磁気シールド部材により覆われ
ており、該磁気シールド部材は該各コイルに通電された
ときに形成される磁界の磁路の一部となるシャフト型リ
ニアモータを提供する。
するために、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが所定方向に交
互に並べられた界磁マグネットを有し、該所定方向に延
びる棒状の固定子と、前記固定子に外嵌する複数のコイ
ルからなる電機子コイルを有し、該固定子に沿って往復
移動可能の可動子と、前記界磁マグネットの磁極の極性
を検出するための前記可動子上に搭載された磁極検出素
子とを備えており、前記電機子コイルを構成している各
コイルの表面のうち、少なくとも前記磁極検出素子に臨
む位置にある表面部分は磁気シールド部材により覆われ
ており、該磁気シールド部材は該各コイルに通電された
ときに形成される磁界の磁路の一部となるシャフト型リ
ニアモータを提供する。
【００３１】このリニアモータの構成は、前述した電機
子コイルを構成する各隣合うコイル間にスペーサを設け
たリニアモータや、かかるスペーサを設けるとともに、
前記（Ａ）及び（Ｂ）の条件を満たすモータ等にも適用
できる。例えばスペーサを備え、前記（Ａ）及び（Ｂ）
の条件を満たすリニアモータにおいて、前記第１、第２
及び第３の各コイルの表面のうち、少なくとも前記磁極
検出素子に臨む位置にある表面部分は磁気シールド部材
により覆ってもよい。これにより、磁極検出素子は、磁
気シールド部材を介してコイルに臨むことになる。この
ようにすると、該磁気シールド部材は該各コイルに通電
されたときに形成される磁界の磁路の一部となるため、
各コイルに通電されたときに形成される磁界が各磁極検
出素子に作用することを抑制でき、それだけ磁極検出素
子は界磁マグネットの磁極を正確に検出できる。したが
って、磁極検出素子によって各コイルへの前記通電開始
位置及び通電停止位置をそれだけ正確に検出することが
できる。磁気シールド部材材料としては、例えば炭素鋼
等の強磁性体材料を挙げることができる。
子コイルを構成する各隣合うコイル間にスペーサを設け
たリニアモータや、かかるスペーサを設けるとともに、
前記（Ａ）及び（Ｂ）の条件を満たすモータ等にも適用
できる。例えばスペーサを備え、前記（Ａ）及び（Ｂ）
の条件を満たすリニアモータにおいて、前記第１、第２
及び第３の各コイルの表面のうち、少なくとも前記磁極
検出素子に臨む位置にある表面部分は磁気シールド部材
により覆ってもよい。これにより、磁極検出素子は、磁
気シールド部材を介してコイルに臨むことになる。この
ようにすると、該磁気シールド部材は該各コイルに通電
されたときに形成される磁界の磁路の一部となるため、
各コイルに通電されたときに形成される磁界が各磁極検
出素子に作用することを抑制でき、それだけ磁極検出素
子は界磁マグネットの磁極を正確に検出できる。したが
って、磁極検出素子によって各コイルへの前記通電開始
位置及び通電停止位置をそれだけ正確に検出することが
できる。磁気シールド部材材料としては、例えば炭素鋼
等の強磁性体材料を挙げることができる。
【００３２】磁気シールド部材は、例えば電機子コイル
を構成している各コイルの表面部分のうち磁極検出素子
に臨む肩部に配置する断面Ｌ字形状の部材とすることが
できる。磁気シールド部材は、各コイルの表面部分の固
定子長手方向の両端にまたがる断面コの字状のものとし
てもよい。磁極検出素子を電機子コイル全体の外表面よ
り外側に配置する場合には、磁気シールド部材を固定子
長手方向に延びる板状部材として、該板状部材によって
電機子コイルの外表面のうち磁極検出素子に臨む外表面
部分を覆ってもよい。この場合、該板状部材には孔を設
けておき、磁極検出素子をその孔を通して界磁マグネッ
トに臨ませればよい。該板状部材は、平板状としてもよ
いが、電機子コイルの外表面形状に合わせた形状として
もよい。また、磁極検出素子を電機子コイルの外表面よ
り外側に配置する場合には、磁気シールド部材は電機子
コイルの外表面の全体を覆う形状としてもよい。この場
合も、該シールド部材には孔を設けておき、磁極検出素
子をその孔を通して界磁マグネットに臨まればよい。な
お、電機子コイルの固定子長手方向における両端外表面
部分は覆わなくてもよい。例えば、電機子コイルがリン
グ状のときには、磁気シールド部材は円筒状としてもよ
い。磁気シールド部材により電機子コイルの外表面を覆
うと、該磁気シールド部材はヨークとして利用すること
もでき、それだけ推力発生効率を高めることができる。
このように磁気シールド部材をヨークとしても利用する
ときには、該磁気シールド部材材料は、前述の炭素鋼等
の一般鋼よりもケイ素鋼等などを使用する方が好まし
い。
を構成している各コイルの表面部分のうち磁極検出素子
に臨む肩部に配置する断面Ｌ字形状の部材とすることが
できる。磁気シールド部材は、各コイルの表面部分の固
定子長手方向の両端にまたがる断面コの字状のものとし
てもよい。磁極検出素子を電機子コイル全体の外表面よ
り外側に配置する場合には、磁気シールド部材を固定子
長手方向に延びる板状部材として、該板状部材によって
電機子コイルの外表面のうち磁極検出素子に臨む外表面
部分を覆ってもよい。この場合、該板状部材には孔を設
けておき、磁極検出素子をその孔を通して界磁マグネッ
トに臨ませればよい。該板状部材は、平板状としてもよ
いが、電機子コイルの外表面形状に合わせた形状として
もよい。また、磁極検出素子を電機子コイルの外表面よ
り外側に配置する場合には、磁気シールド部材は電機子
コイルの外表面の全体を覆う形状としてもよい。この場
合も、該シールド部材には孔を設けておき、磁極検出素
子をその孔を通して界磁マグネットに臨まればよい。な
お、電機子コイルの固定子長手方向における両端外表面
部分は覆わなくてもよい。例えば、電機子コイルがリン
グ状のときには、磁気シールド部材は円筒状としてもよ
い。磁気シールド部材により電機子コイルの外表面を覆
うと、該磁気シールド部材はヨークとして利用すること
もでき、それだけ推力発生効率を高めることができる。
このように磁気シールド部材をヨークとしても利用する
ときには、該磁気シールド部材材料は、前述の炭素鋼等
の一般鋼よりもケイ素鋼等などを使用する方が好まし
い。
【００３３】前記界磁マグネットが形成する前記固定子
長手方向における好ましい磁束分布の例として、矩形波
状を挙げることができる。かかる磁束分布は、より好ま
しくは完全な矩形である。しかし、磁束分布を完全な矩
形とすることは困難であり、矩形にしようとしても実際
には矩形波状になってしまう。したがって、かかる磁束
分布は、完全な矩形になるべく近い矩形波状、換言すれ
ば、矩形に近い台形波状であることが好ましい。このよ
うに磁束分布が矩形波状であると、リニアモータの推力
変動を抑制することができる。
長手方向における好ましい磁束分布の例として、矩形波
状を挙げることができる。かかる磁束分布は、より好ま
しくは完全な矩形である。しかし、磁束分布を完全な矩
形とすることは困難であり、矩形にしようとしても実際
には矩形波状になってしまう。したがって、かかる磁束
分布は、完全な矩形になるべく近い矩形波状、換言すれ
ば、矩形に近い台形波状であることが好ましい。このよ
うに磁束分布が矩形波状であると、リニアモータの推力
変動を抑制することができる。
【００３４】また、前記界磁マグネットの各磁極の前記
固定子長手方向における中央Ｐm ／３の幅の中での各位
置における磁束密度の合計ＢC と、その磁極の固定子長
手方向における各位置での磁束密度の合計ＢA との比Ｂ
C ／ＢA が、０．５より大きくなるような磁束分布も好
ましい。かかる磁束密度比ＢC ／ＢA は、０．５５より
大きいことがさらに好ましい。さらに言えば、かかる磁
束密度比ＢC ／ＢA は、１に近いほど好ましい。かかる
磁束密度比ＢC ／ＢA が、０．７より大きくなる磁束分
布として、突極状の磁束分布を挙げることができる。磁
束分布が突極状になるように界磁マグネットを形成する
ことは、磁束分布が矩形波状になるように界磁マグネッ
トを形成するよりも、容易である。かかる磁束密度比Ｂ
C ／ＢAを０．７程度より大きくすると、リニアモータ
の推力変動を抑制できるとともに、高推力を発生させる
ことができる。
固定子長手方向における中央Ｐm ／３の幅の中での各位
置における磁束密度の合計ＢC と、その磁極の固定子長
手方向における各位置での磁束密度の合計ＢA との比Ｂ
C ／ＢA が、０．５より大きくなるような磁束分布も好
ましい。かかる磁束密度比ＢC ／ＢA は、０．５５より
大きいことがさらに好ましい。さらに言えば、かかる磁
束密度比ＢC ／ＢA は、１に近いほど好ましい。かかる
磁束密度比ＢC ／ＢA が、０．７より大きくなる磁束分
布として、突極状の磁束分布を挙げることができる。磁
束分布が突極状になるように界磁マグネットを形成する
ことは、磁束分布が矩形波状になるように界磁マグネッ
トを形成するよりも、容易である。かかる磁束密度比Ｂ
C ／ＢAを０．７程度より大きくすると、リニアモータ
の推力変動を抑制できるとともに、高推力を発生させる
ことができる。
【００３５】界磁マグネットが形成する固定子長手方向
における磁束分布は、上述の矩形波状や突極状の他、Ｍ
形状、正弦波状、三角状等としてもよい。後述する実験
にて示されるように、かかる磁束分布がいずれであって
も、電機子コイルの各コイルの幅Ｐc は大きいほど、す
なわち、コイル幅Ｐc がＰm ／３に近いほど、リニアモ
ータの発生する最大推力は大きくなる。一方、推力変動
については、かかる磁束分布によって、推力変動が最小
となるコイル幅Ｐc は異なる。したがって、電機子コイ
ルを構成する各コイルの幅Ｐc は、界磁マグネットが形
成する前記固定子長手方向における磁束分布に基づき、
発生可能な最大推力と推力変動のバランスを考慮して定
めればよい。推力変動少なく、精度よくリニアモータを
駆動したい場合には、最大推力は小さくなるが、その界
磁マグネットの形成する磁束分布において推力変動が小
さくなるコイル幅Ｐc を実験等にて見つけ出せばよい。
或いは、推力変動を小さくすることよりも、最大推力を
重視する場合には、コイル幅Ｐc を大きくすればよい。
における磁束分布は、上述の矩形波状や突極状の他、Ｍ
形状、正弦波状、三角状等としてもよい。後述する実験
にて示されるように、かかる磁束分布がいずれであって
も、電機子コイルの各コイルの幅Ｐc は大きいほど、す
なわち、コイル幅Ｐc がＰm ／３に近いほど、リニアモ
ータの発生する最大推力は大きくなる。一方、推力変動
については、かかる磁束分布によって、推力変動が最小
となるコイル幅Ｐc は異なる。したがって、電機子コイ
ルを構成する各コイルの幅Ｐc は、界磁マグネットが形
成する前記固定子長手方向における磁束分布に基づき、
発生可能な最大推力と推力変動のバランスを考慮して定
めればよい。推力変動少なく、精度よくリニアモータを
駆動したい場合には、最大推力は小さくなるが、その界
磁マグネットの形成する磁束分布において推力変動が小
さくなるコイル幅Ｐc を実験等にて見つけ出せばよい。
或いは、推力変動を小さくすることよりも、最大推力を
重視する場合には、コイル幅Ｐc を大きくすればよい。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明に係るシャフト型
リニアモータの一例の概略側面図であり、一部を断面で
示すものである。図１に示すリニアモータＬＭ１は、所
定方向に直線的に延びる棒状の固定子１と、これに外嵌
する可動子２とを有している。
を参照して説明する。図１は、本発明に係るシャフト型
リニアモータの一例の概略側面図であり、一部を断面で
示すものである。図１に示すリニアモータＬＭ１は、所
定方向に直線的に延びる棒状の固定子１と、これに外嵌
する可動子２とを有している。
【００３７】固定子１は、機械加工可能且つ着磁可能の
材料（例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系金属、マンガンアル
ミニウム（ＭｎＡｌ））からなる断面円形の直線棒状の
シャフト部材１０の表面を平滑に加工形成して、次のよ
うに着磁したものである。すなわち、シャフト部材１０
の長手方向（固定子１の長手方向）に沿って、図２に示
すような等ピッチの矩形の磁束分布となるように、シャ
フト部材１０を着磁したものである。これにより、シャ
フト部材１０の長手方向に沿ってＮ極とＳ極の磁極が同
じ磁極幅（固定子長手方向の長さ）で交互に並んだ界磁
マグネット１１が形成されている。界磁マグネット１１
の各磁極の固定子長手方向の幅Ｐm 、換言すれば、磁極
ピッチＰm は、本例では３０ｍｍである。
材料（例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系金属、マンガンアル
ミニウム（ＭｎＡｌ））からなる断面円形の直線棒状の
シャフト部材１０の表面を平滑に加工形成して、次のよ
うに着磁したものである。すなわち、シャフト部材１０
の長手方向（固定子１の長手方向）に沿って、図２に示
すような等ピッチの矩形の磁束分布となるように、シャ
フト部材１０を着磁したものである。これにより、シャ
フト部材１０の長手方向に沿ってＮ極とＳ極の磁極が同
じ磁極幅（固定子長手方向の長さ）で交互に並んだ界磁
マグネット１１が形成されている。界磁マグネット１１
の各磁極の固定子長手方向の幅Ｐm 、換言すれば、磁極
ピッチＰm は、本例では３０ｍｍである。
【００３８】可動子２は、固定子１に外嵌する電機子コ
イル２１を有している。電機子コイル２１は、本例で
は、リング状のＵ相コイルＬU 、Ｖ相コイルＬV及びＷ
相コイルＬW の３つのコイルからなる。これら各コイル
の中空部分に固定子１が貫通している。これら各コイル
は、コイルＬU 、ＬV 、ＬW の順に固定子長手方向に配
置されている。これら各コイルは、所定の線径の導線を
所定回数巻き回して形成したものであり、その幅が一磁
極幅（磁極ピッチ）Ｐm の１／３より小さくなるように
形成されている。同じ線径の導線を同じ回数、同じよう
に巻き回すことにより、これら３つのコイルの幅は同じ
にすることができる。これら各コイルの幅Ｐc は同じで
あり、Ｐc ＜Ｐm ／３である。
イル２１を有している。電機子コイル２１は、本例で
は、リング状のＵ相コイルＬU 、Ｖ相コイルＬV及びＷ
相コイルＬW の３つのコイルからなる。これら各コイル
の中空部分に固定子１が貫通している。これら各コイル
は、コイルＬU 、ＬV 、ＬW の順に固定子長手方向に配
置されている。これら各コイルは、所定の線径の導線を
所定回数巻き回して形成したものであり、その幅が一磁
極幅（磁極ピッチ）Ｐm の１／３より小さくなるように
形成されている。同じ線径の導線を同じ回数、同じよう
に巻き回すことにより、これら３つのコイルの幅は同じ
にすることができる。これら各コイルの幅Ｐc は同じで
あり、Ｐc ＜Ｐm ／３である。
【００３９】コイルＬU とコイルＬV との間にはリング
状のスペーサ７１が配置されており、これらコイルはス
ペーサ７１に本例では接着されている。同様にコイルＬ
V とコイルＬW との間にはリング状のスペーサ７２が配
置されており、これらコイルはスペーサ７２に本例では
接着されている。また、コイルＬU とＬW の端部には、
固定子１に摺動可能に外嵌する軸受け２２が配置されて
おり、軸受け２２も本例ではこれらコイルに接着されて
いる。これらにより、３つのコイルＬU 、ＬV、ＬW 、
これらコイル間のスペーサ７１、７２、及びコイル両端
部の軸受け２２は一体化されており、可動子２として固
定子１に沿って往復移動できる。スペーサ７１、７２
は、本例では非磁性体である樹脂（それには限定されな
いがここではＰＥＴ）からなる。
状のスペーサ７１が配置されており、これらコイルはス
ペーサ７１に本例では接着されている。同様にコイルＬ
V とコイルＬW との間にはリング状のスペーサ７２が配
置されており、これらコイルはスペーサ７２に本例では
接着されている。また、コイルＬU とＬW の端部には、
固定子１に摺動可能に外嵌する軸受け２２が配置されて
おり、軸受け２２も本例ではこれらコイルに接着されて
いる。これらにより、３つのコイルＬU 、ＬV、ＬW 、
これらコイル間のスペーサ７１、７２、及びコイル両端
部の軸受け２２は一体化されており、可動子２として固
定子１に沿って往復移動できる。スペーサ７１、７２
は、本例では非磁性体である樹脂（それには限定されな
いがここではＰＥＴ）からなる。
【００４０】スペーサ７１、７２は、いずれもその固定
子長手方向の幅ＰSPを、コイル幅Ｐ c に対応させてＰSP
＝Ｐm ／３−Ｐc に形成してある。これにより、隣合う
コイルの固定子長手方向における中心位置は互いにＰc
／２＋ＰSP＋Ｐc ／２＝Ｐm／３ずれている。このよう
に、各コイルの中心位置間隔は、スペーサ７１、７２の
幅を調整することによって、所定の間隔に正確に合わせ
ることができる。したがって、各コイルの中心位置間隔
は、コイルを構成する導線の径に左右されずに設定する
ことができる。また、各コイルを構成する導線径は、界
磁マグネットの磁極幅Ｐm に依存せず自由に設定するこ
とができる。逆もまた同様であり、界磁マグネットの磁
極幅Ｐm は、各コイルを構成する導線の径に左右されず
に自由に設定することができる。
子長手方向の幅ＰSPを、コイル幅Ｐ c に対応させてＰSP
＝Ｐm ／３−Ｐc に形成してある。これにより、隣合う
コイルの固定子長手方向における中心位置は互いにＰc
／２＋ＰSP＋Ｐc ／２＝Ｐm／３ずれている。このよう
に、各コイルの中心位置間隔は、スペーサ７１、７２の
幅を調整することによって、所定の間隔に正確に合わせ
ることができる。したがって、各コイルの中心位置間隔
は、コイルを構成する導線の径に左右されずに設定する
ことができる。また、各コイルを構成する導線径は、界
磁マグネットの磁極幅Ｐm に依存せず自由に設定するこ
とができる。逆もまた同様であり、界磁マグネットの磁
極幅Ｐm は、各コイルを構成する導線の径に左右されず
に自由に設定することができる。
【００４１】リニアモータＬＭ１におけるＵ、Ｖ及びＷ
相の３つのコイルからなる電機子コイル２１の固定子１
長手方向の幅は、界磁マグネット１１の一磁極幅Ｐm よ
り小さく、図４２に示す従来のシャフト型リニアモータ
の電機子コイル幅２Ｐn （Ｐ n は磁極幅）に対して、Ｐ
m ＝Ｐn とすると１／２以下であり、従来より可動子を
コンパクトにできる。軸受けの幅を足しても、リニアモ
ータＬＭ１の可動子幅は、従来のリニアモータの可動子
幅のほぼ半分にできる。
相の３つのコイルからなる電機子コイル２１の固定子１
長手方向の幅は、界磁マグネット１１の一磁極幅Ｐm よ
り小さく、図４２に示す従来のシャフト型リニアモータ
の電機子コイル幅２Ｐn （Ｐ n は磁極幅）に対して、Ｐ
m ＝Ｐn とすると１／２以下であり、従来より可動子を
コンパクトにできる。軸受けの幅を足しても、リニアモ
ータＬＭ１の可動子幅は、従来のリニアモータの可動子
幅のほぼ半分にできる。
【００４２】これらのコイルに対しては、これら各コイ
ルと界磁マグネット１１の磁極との固定子長手方向にお
ける位置関係を検出し、その位置と各コイルが対向する
界磁マグネット１１の磁極の極性とに応じてコイル通電
を行うために、固定子１の長手方向において、コイルＬ
U の中心位置から図１中右側にＰm ／６ずらした位置に
ホール素子ｈ1 が配置されている。同様に、コイルＬV
の中心位置から図１中右側にＰm ／６ずらした位置にホ
ール素子ｈ2 が配置されており、コイルＬW の中心位置
から図１中右側にＰm ／６ずらした位置にホール素子ｈ
3 が配置されている。
ルと界磁マグネット１１の磁極との固定子長手方向にお
ける位置関係を検出し、その位置と各コイルが対向する
界磁マグネット１１の磁極の極性とに応じてコイル通電
を行うために、固定子１の長手方向において、コイルＬ
U の中心位置から図１中右側にＰm ／６ずらした位置に
ホール素子ｈ1 が配置されている。同様に、コイルＬV
の中心位置から図１中右側にＰm ／６ずらした位置にホ
ール素子ｈ2 が配置されており、コイルＬW の中心位置
から図１中右側にＰm ／６ずらした位置にホール素子ｈ
3 が配置されている。
【００４３】以上説明したリニアモータＬＭ１の可動子
２を、固定子１に沿って駆動するときには、電機子コイ
ル２１の各コイルに、例えば次のように通電することに
よって、推力変動少なく、効率良く駆動することができ
る。すなわち、ホール素子ｈ 1 、ｈ2 及びｈ3 が検出す
る界磁マグネット１１の各磁極の極性等に基づき、Ｕ、
Ｖ及びＷ相の各相コイルに、それぞれそのコイルの固定
子１長手方向における中心位置が、界磁マグネット１１
の磁極の該方向における駆動方向上流端よりＰ m ／６駆
動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に
進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の極性
に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生する向
きの一定電流を流す。
２を、固定子１に沿って駆動するときには、電機子コイ
ル２１の各コイルに、例えば次のように通電することに
よって、推力変動少なく、効率良く駆動することができ
る。すなわち、ホール素子ｈ 1 、ｈ2 及びｈ3 が検出す
る界磁マグネット１１の各磁極の極性等に基づき、Ｕ、
Ｖ及びＷ相の各相コイルに、それぞれそのコイルの固定
子１長手方向における中心位置が、界磁マグネット１１
の磁極の該方向における駆動方向上流端よりＰ m ／６駆
動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に
進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の極性
に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生する向
きの一定電流を流す。
【００４４】まず、可動子２を図１中左方向に駆動する
場合について説明する。例えば、Ｕ相コイルＬU がＮ極
の磁極の上にある場合には、該Ｕ相コイルの中心位置が
該Ｎ極の駆動方向（左方向）において上流端（図中右
端）よりＰm ／６駆動方向に進んだ位置（図３（Ａ）参
照）から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置（図
３（Ｃ）参照）までの間、Ｕ相コイルＬU が対向するＮ
極の磁極に対して、駆動方向（左方向）に電磁力を発生
する向き、すなわち、図３（Ｂ）や（Ｄ）に示すように
図３（Ａ）や（Ｃ）中、固定子１を右側から見たとき、
固定子１に対して反時計回りに一定電流を流す。なお、
以下この通電方向を「＋」方向とする。
場合について説明する。例えば、Ｕ相コイルＬU がＮ極
の磁極の上にある場合には、該Ｕ相コイルの中心位置が
該Ｎ極の駆動方向（左方向）において上流端（図中右
端）よりＰm ／６駆動方向に進んだ位置（図３（Ａ）参
照）から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置（図
３（Ｃ）参照）までの間、Ｕ相コイルＬU が対向するＮ
極の磁極に対して、駆動方向（左方向）に電磁力を発生
する向き、すなわち、図３（Ｂ）や（Ｄ）に示すように
図３（Ａ）や（Ｃ）中、固定子１を右側から見たとき、
固定子１に対して反時計回りに一定電流を流す。なお、
以下この通電方向を「＋」方向とする。
【００４５】このとき、Ｕ相コイルＬU の中心位置が該
Ｎ極の駆動方向（左方向）上流端からＰm ／６駆動方向
に進んだ位置にあることは、Ｕ相コイルＬU の中心位置
からＰm ／６駆動方向上流（後ろ）側にずれた位置に配
置されているホール素子ｈ1によって検出される。かか
る位置は、ホール素子ｈ1 がＳ極からＮ極への磁極の切
り換わりを検出したときの位置である。Ｕ相コイルＬU
が、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置にあること
は、ホール素子ｈ1 から２Ｐm ／３駆動方向において上
流側に配置されたホール素子ｈ3 によって検出される。
かかる位置は、ホール素子ｈ3 がＳ極からＮ極への磁極
の切り換わりを検出したときの位置である。また、Ｕ相
コイルＬU が対向する位置にある磁極の極性は、ホール
素子ｈ1により検出される。
Ｎ極の駆動方向（左方向）上流端からＰm ／６駆動方向
に進んだ位置にあることは、Ｕ相コイルＬU の中心位置
からＰm ／６駆動方向上流（後ろ）側にずれた位置に配
置されているホール素子ｈ1によって検出される。かか
る位置は、ホール素子ｈ1 がＳ極からＮ極への磁極の切
り換わりを検出したときの位置である。Ｕ相コイルＬU
が、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置にあること
は、ホール素子ｈ1 から２Ｐm ／３駆動方向において上
流側に配置されたホール素子ｈ3 によって検出される。
かかる位置は、ホール素子ｈ3 がＳ極からＮ極への磁極
の切り換わりを検出したときの位置である。また、Ｕ相
コイルＬU が対向する位置にある磁極の極性は、ホール
素子ｈ1により検出される。
【００４６】Ｖ相コイルＬV がＮ極の磁極の上にある場
合であって、図１中左方向に駆動するときも同様に該コ
イルに通電する。Ｖ相コイルＬV の中心位置が該Ｎ極の
駆動方向（左方向）において上流端よりＰm ／６駆動方
向に進んだ位置及びその位置からさらに２Ｐm ／３駆動
方向に進んだ位置にあることは、ホール素子ｈ2 及びホ
ール素子ｈ2 から２Ｐm ／３駆動方向において上流側の
位置に対してＰm ずれた位置に配置されているホール素
子ｈ1 によって検出される。Ｗ相コイルＬW がＮ極の磁
極の上にある場合であって、図１中左方向に駆動すると
きも同様に該コイルに通電する。Ｗ相コイルＬW の中心
位置が該Ｎ極の駆動方向（左方向）において上流端から
Ｐm ／６駆動方向に進んだ位置及びその位置からさらに
２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置にあることは、ホール
素子ｈ3 及びホール素子ｈ3 から２Ｐm ／３駆動方向に
おいて上流側の位置に対してＰm ずれた位置に配置され
ているホール素子ｈ2 によって検出される。
合であって、図１中左方向に駆動するときも同様に該コ
イルに通電する。Ｖ相コイルＬV の中心位置が該Ｎ極の
駆動方向（左方向）において上流端よりＰm ／６駆動方
向に進んだ位置及びその位置からさらに２Ｐm ／３駆動
方向に進んだ位置にあることは、ホール素子ｈ2 及びホ
ール素子ｈ2 から２Ｐm ／３駆動方向において上流側の
位置に対してＰm ずれた位置に配置されているホール素
子ｈ1 によって検出される。Ｗ相コイルＬW がＮ極の磁
極の上にある場合であって、図１中左方向に駆動すると
きも同様に該コイルに通電する。Ｗ相コイルＬW の中心
位置が該Ｎ極の駆動方向（左方向）において上流端から
Ｐm ／６駆動方向に進んだ位置及びその位置からさらに
２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置にあることは、ホール
素子ｈ3 及びホール素子ｈ3 から２Ｐm ／３駆動方向に
おいて上流側の位置に対してＰm ずれた位置に配置され
ているホール素子ｈ2 によって検出される。
【００４７】また、Ｕ相コイルＬU がＳ極の磁極の上に
ある場合であって、図１中左方向に駆動するときも同様
である。Ｕ相コイルＬU の中心位置が該Ｓ極の駆動方向
（左方向）において上流端よりＰm ／６駆動方向に進ん
だ位置（図４（Ａ）参照）から、さらに２Ｐm ／３駆動
方向に進んだ位置（図４（Ｃ）参照）までの間、Ｕ相コ
イルＬU が対向するＳ極の磁極に対して、駆動方向（左
方向）に電磁力を発生する向き、すなわち、図４（Ｂ）
や（Ｄ）に示すように図４（Ａ）や（Ｃ）中、固定子１
を右側から見たとき、固定子１に対して時計回りに一定
電流を流す。なお、以下この通電方向を「−」方向とす
る。Ｖ相コイルＬV やＷ相コイルＬW がＳ極の磁極の上
にある場合であって、図１中左方向に駆動するときも同
様である。
ある場合であって、図１中左方向に駆動するときも同様
である。Ｕ相コイルＬU の中心位置が該Ｓ極の駆動方向
（左方向）において上流端よりＰm ／６駆動方向に進ん
だ位置（図４（Ａ）参照）から、さらに２Ｐm ／３駆動
方向に進んだ位置（図４（Ｃ）参照）までの間、Ｕ相コ
イルＬU が対向するＳ極の磁極に対して、駆動方向（左
方向）に電磁力を発生する向き、すなわち、図４（Ｂ）
や（Ｄ）に示すように図４（Ａ）や（Ｃ）中、固定子１
を右側から見たとき、固定子１に対して時計回りに一定
電流を流す。なお、以下この通電方向を「−」方向とす
る。Ｖ相コイルＬV やＷ相コイルＬW がＳ極の磁極の上
にある場合であって、図１中左方向に駆動するときも同
様である。
【００４８】以上説明したように各相のコイルに通電す
るならば、各ホール素子の検出する磁極の極性と、各相
コイルへの通電方向（「＋」又は「−」）及び通電タイ
ミングは、可動子２を図１中左方向に駆動する場合に
は、図５に示すようになる。ここで、例えば、Ｕ相コイ
ルＬU が「＋」方向に通電される区間及びについて
みてみると、「＋」方向に通電が開始されるＵ相コイル
ＬU の中心位置がＮ極の駆動方向（左方向）において上
流端からＰm ／６駆動方向に進んだ位置においては、該
コイルの幅Ｐc がＰm ／３より小さいため、該コイルの
全ての部分がＮ極の磁極に対向する位置にあり、Ｎ極及
びＳ極の両極に跨がっていない。また、「＋」方向への
通電が停止される位置、すなわちＵ相コイルＬU がさら
に２Ｐ m ／３駆動方向に進んだ位置、さらに言えば、該
コイルＬU の中心位置がＮ極の駆動方向上流端からＰm
／６＋２Ｐm ／３＝５Ｐm ／６駆動方向に進んだ位置に
おいても、該コイルＬU の全ての部分がＮ極の磁極に対
向する位置にある。したがって、区間及びにおいて
は、コイルＬU が発生する推力は全て図１中左向きであ
り、図中右向きの推力は発生しない。Ｕ相コイルＬU が
「−」方向に通電される区間及びについても同様で
ある。Ｖ相コイルＬV 及びＷ相コイルＬWについても同
様である。したがって、各相のコイルに通電される電流
は、可動子２を駆動したい左方向とは逆の右方向に駆動
する推力には変換されず、全てが可動子２を左方向に駆
動する推力に変換されるので、効率がよい。また、同様
の理由により、可動子２が固定子１に沿って移動すると
き、その推力の変動もほとんどない。
るならば、各ホール素子の検出する磁極の極性と、各相
コイルへの通電方向（「＋」又は「−」）及び通電タイ
ミングは、可動子２を図１中左方向に駆動する場合に
は、図５に示すようになる。ここで、例えば、Ｕ相コイ
ルＬU が「＋」方向に通電される区間及びについて
みてみると、「＋」方向に通電が開始されるＵ相コイル
ＬU の中心位置がＮ極の駆動方向（左方向）において上
流端からＰm ／６駆動方向に進んだ位置においては、該
コイルの幅Ｐc がＰm ／３より小さいため、該コイルの
全ての部分がＮ極の磁極に対向する位置にあり、Ｎ極及
びＳ極の両極に跨がっていない。また、「＋」方向への
通電が停止される位置、すなわちＵ相コイルＬU がさら
に２Ｐ m ／３駆動方向に進んだ位置、さらに言えば、該
コイルＬU の中心位置がＮ極の駆動方向上流端からＰm
／６＋２Ｐm ／３＝５Ｐm ／６駆動方向に進んだ位置に
おいても、該コイルＬU の全ての部分がＮ極の磁極に対
向する位置にある。したがって、区間及びにおいて
は、コイルＬU が発生する推力は全て図１中左向きであ
り、図中右向きの推力は発生しない。Ｕ相コイルＬU が
「−」方向に通電される区間及びについても同様で
ある。Ｖ相コイルＬV 及びＷ相コイルＬWについても同
様である。したがって、各相のコイルに通電される電流
は、可動子２を駆動したい左方向とは逆の右方向に駆動
する推力には変換されず、全てが可動子２を左方向に駆
動する推力に変換されるので、効率がよい。また、同様
の理由により、可動子２が固定子１に沿って移動すると
き、その推力の変動もほとんどない。
【００４９】したがって、図５に示す通電パターンは、
各相のコイルのいずれについても、その相のコイルが一
つの磁極に対向する位置にあるときだけ、その相のコイ
ルに図中左方向に推力が発生する向きに通電し、その相
のコイルが異なる極性の磁極間を移動している間には通
電しないようにしたものである。コイルが異なる極性の
磁極間を移動している間に通電すると、そのコイルの一
方の極性の磁極に対向する部分にあるコイル部分と、他
方の極性の磁極に対向する部分にあるコイル部分とで
は、逆方向に推力が発生するため、推力変動が大きくな
る。
各相のコイルのいずれについても、その相のコイルが一
つの磁極に対向する位置にあるときだけ、その相のコイ
ルに図中左方向に推力が発生する向きに通電し、その相
のコイルが異なる極性の磁極間を移動している間には通
電しないようにしたものである。コイルが異なる極性の
磁極間を移動している間に通電すると、そのコイルの一
方の極性の磁極に対向する部分にあるコイル部分と、他
方の極性の磁極に対向する部分にあるコイル部分とで
は、逆方向に推力が発生するため、推力変動が大きくな
る。
【００５０】また、前述のように各相のコイルは、その
中心位置が正確にＰm ／３ずつずらして配置されている
ため、各ホール素子は、各相コイルへの通電開始位置及
び通電停止位置を正確に検出することができる。これに
よっても、各コイルの中心位置がＰm ／３ずつずれた位
置関係から若干ずれている場合に比べて、推力変動の発
生を抑制することができる。
中心位置が正確にＰm ／３ずつずらして配置されている
ため、各ホール素子は、各相コイルへの通電開始位置及
び通電停止位置を正確に検出することができる。これに
よっても、各コイルの中心位置がＰm ／３ずつずれた位
置関係から若干ずれている場合に比べて、推力変動の発
生を抑制することができる。
【００５１】さて、ここまでは、可動子２を図１中左方
向に駆動する通電方法を説明したが、可動子２を図１中
右方向に駆動するときも、左方向に駆動するときと同様
に、ホール素子の検出する磁極の極性に応じて、各相の
コイルには通電する。このとき、左方向に駆動するとき
と同様に、各相コイルのその中心位置から駆動方向にお
いて上流側にＰm ／６ずらした位置にホール素子が配置
されるように、図６に示すように、Ｕ相コイルＬU の中
心位置から駆動方向（右方向）においてＰm ／６上流側
にずらした位置にホール素子ｈ4 を配置して、左方向に
駆動するときと同様に各相コイルに通電してもよい。し
かし、ホール素子ｈ1 、ｈ2 及びｈ3 とは別に、さらに
ホール素子ｈ4 が必要となり、その分コスト高になる。
向に駆動する通電方法を説明したが、可動子２を図１中
右方向に駆動するときも、左方向に駆動するときと同様
に、ホール素子の検出する磁極の極性に応じて、各相の
コイルには通電する。このとき、左方向に駆動するとき
と同様に、各相コイルのその中心位置から駆動方向にお
いて上流側にＰm ／６ずらした位置にホール素子が配置
されるように、図６に示すように、Ｕ相コイルＬU の中
心位置から駆動方向（右方向）においてＰm ／６上流側
にずらした位置にホール素子ｈ4 を配置して、左方向に
駆動するときと同様に各相コイルに通電してもよい。し
かし、ホール素子ｈ1 、ｈ2 及びｈ3 とは別に、さらに
ホール素子ｈ4 が必要となり、その分コスト高になる。
【００５２】そこで、本例では、ホール素子ｈ4 の位置
から一磁極幅Ｐm ずれた位置にあるホール素子ｈ3 を利
用して左方向と同様にして通電を行う。ホール素子ｈ3
の検出する磁極の極性を反転すれば、ホール素子ｈ4 の
検出する磁極の極性と同じになり、左方向駆動時と同様
の通電を行うことができる。ただし、右方向に駆動する
場合、各相のコイルがＮ極上にあるときは、左方向に駆
動するときとは逆の「−」方向にそのコイルには通電
し、Ｓ極上にあるときは「＋」方向に通電する。可動子
２を図１中、右方向に駆動するときの各相コイルへの通
電パターンを図７に示す。右方向に駆動するときも、左
方向に駆動するときと同様に、効率よく駆動することが
できるとともに、推力変動を抑制することができる。
から一磁極幅Ｐm ずれた位置にあるホール素子ｈ3 を利
用して左方向と同様にして通電を行う。ホール素子ｈ3
の検出する磁極の極性を反転すれば、ホール素子ｈ4 の
検出する磁極の極性と同じになり、左方向駆動時と同様
の通電を行うことができる。ただし、右方向に駆動する
場合、各相のコイルがＮ極上にあるときは、左方向に駆
動するときとは逆の「−」方向にそのコイルには通電
し、Ｓ極上にあるときは「＋」方向に通電する。可動子
２を図１中、右方向に駆動するときの各相コイルへの通
電パターンを図７に示す。右方向に駆動するときも、左
方向に駆動するときと同様に、効率よく駆動することが
できるとともに、推力変動を抑制することができる。
【００５３】図５及び図７に示す通電パターンにて通電
を行うことができる各相コイルへの通電回路の一例を図
８に示す。この回路は、いわゆる３相全波駆動回路であ
る。本例では、各相コイルＬU 、ＬV 及びＬW を、図８
に示す巻き線向きにてスター結線をして、６つのトラン
ジスタＱ1 〜Ｑ6 を有するトランジスタ回路４１と、３
つのホール素子の検出する磁極の極性及び駆動方向に応
じて各トランジスタのゲートを開閉するロジック回路４
２により各相コイルに通電する。なお、図８中各相コイ
ル横の黒丸は、固定子１に対する巻き線方向を示してい
る。ここでは、図９（Ａ）に示すように、電流の流れる
向きのコイル入口側に黒丸が描かれているときには、前
記「＋」方向にそのコイルには電流が流れることを示
し、図９（Ｂ）に示すように、電流の流れる向きのコイ
ル出口側に黒丸が描かれているときには、前記「−」方
向にそのコイルには電流が流れることを示している。例
えば図５に示す各区間においては、図１０に示す向きに
各コイルには電流が流される。例えば、区間において
は、トランジスタＱ1 とＱ6 がオンされて、コイルＬ U
とＬW に電流が流される。
を行うことができる各相コイルへの通電回路の一例を図
８に示す。この回路は、いわゆる３相全波駆動回路であ
る。本例では、各相コイルＬU 、ＬV 及びＬW を、図８
に示す巻き線向きにてスター結線をして、６つのトラン
ジスタＱ1 〜Ｑ6 を有するトランジスタ回路４１と、３
つのホール素子の検出する磁極の極性及び駆動方向に応
じて各トランジスタのゲートを開閉するロジック回路４
２により各相コイルに通電する。なお、図８中各相コイ
ル横の黒丸は、固定子１に対する巻き線方向を示してい
る。ここでは、図９（Ａ）に示すように、電流の流れる
向きのコイル入口側に黒丸が描かれているときには、前
記「＋」方向にそのコイルには電流が流れることを示
し、図９（Ｂ）に示すように、電流の流れる向きのコイ
ル出口側に黒丸が描かれているときには、前記「−」方
向にそのコイルには電流が流れることを示している。例
えば図５に示す各区間においては、図１０に示す向きに
各コイルには電流が流される。例えば、区間において
は、トランジスタＱ1 とＱ6 がオンされて、コイルＬ U
とＬW に電流が流される。
【００５４】界磁マグネット１１の磁極の極性を検出す
るためのホール素子を、図１１に示すような位置に配置
して、各コイルには次のように通電してもよい。図１１
に示すリニアモータＬＭ２は、ホール素子の配置位置が
異なる以外は実質的に図１のリニアモータＬＭ１と同様
である。図１１に示すリニアモータＬＭ２においては、
固定子１の長手方向において、コイルＬU の中心位置か
ら図１１中右側にＰS （ただし、Ｐc ／２≦ＰS ＜Ｐm
／６）ずらした位置にホール素子ｈ1 が配置されてお
り、コイルＬU の中心位置から図１１中左側にＰS ずら
した位置にホール素子ｈ1 ′が配置されている。同様
に、コイルＬV の中心位置から図１１中右側にＰS ずら
した位置にホール素子ｈ2 が配置されており、コイルＬ
V の中心位置から図１１中左側にＰS ずらした位置にホ
ール素子ｈ2 ′が配置されている。コイルＬW の中心位
置から図１１中右側にＰS ずらした位置にホール素子ｈ
3 が配置されており、コイルＬW の中心位置から図１１
中左側にＰS ずらした位置にホール素子ｈ3 ′が配置さ
れている。
るためのホール素子を、図１１に示すような位置に配置
して、各コイルには次のように通電してもよい。図１１
に示すリニアモータＬＭ２は、ホール素子の配置位置が
異なる以外は実質的に図１のリニアモータＬＭ１と同様
である。図１１に示すリニアモータＬＭ２においては、
固定子１の長手方向において、コイルＬU の中心位置か
ら図１１中右側にＰS （ただし、Ｐc ／２≦ＰS ＜Ｐm
／６）ずらした位置にホール素子ｈ1 が配置されてお
り、コイルＬU の中心位置から図１１中左側にＰS ずら
した位置にホール素子ｈ1 ′が配置されている。同様
に、コイルＬV の中心位置から図１１中右側にＰS ずら
した位置にホール素子ｈ2 が配置されており、コイルＬ
V の中心位置から図１１中左側にＰS ずらした位置にホ
ール素子ｈ2 ′が配置されている。コイルＬW の中心位
置から図１１中右側にＰS ずらした位置にホール素子ｈ
3 が配置されており、コイルＬW の中心位置から図１１
中左側にＰS ずらした位置にホール素子ｈ3 ′が配置さ
れている。
【００５５】リニアモータＬＭ２の可動子２を、固定子
１に沿って駆動するときには、ホール素子ｈ1 、ｈ2 、
ｈ3 、ｈ1 ′、ｈ2 ′及びｈ3 ′が検出する界磁マグネ
ット１１の各磁極の極性に基づき、Ｕ、Ｖ及びＷ相の各
相コイルに、それぞれそのコイルの固定子１長手方向に
おける中心位置が、界磁マグネット１１の磁極の駆動方
向における上流端よりＰS 駆動方向に進んだ位置から、
さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置までの間、その
コイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコイルが駆
動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流す。
１に沿って駆動するときには、ホール素子ｈ1 、ｈ2 、
ｈ3 、ｈ1 ′、ｈ2 ′及びｈ3 ′が検出する界磁マグネ
ット１１の各磁極の極性に基づき、Ｕ、Ｖ及びＷ相の各
相コイルに、それぞれそのコイルの固定子１長手方向に
おける中心位置が、界磁マグネット１１の磁極の駆動方
向における上流端よりＰS 駆動方向に進んだ位置から、
さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置までの間、その
コイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコイルが駆
動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流す。
【００５６】このように通電すると、リニアモータＬＭ
１を駆動するときと同様に、各コイルには、Ｎ極及びＳ
極の両極に跨がっていないときだけしか、通電されない
ため、駆動方向にしか推力を発生せず、それだけ効率が
よく、また、推力変動も少ない。なお、可動子２を図１
１中左方向に駆動する場合、Ｕ相コイルＬU の中心が磁
極の駆動方向において上流端からＰS 進んだ位置は、該
コイルの中心位置から駆動方向においてＰS 上流側（後
ろ側）に配置されたホール素子ｈ1 により検出でき、さ
らに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置は、ホール素子ｈ
1 から駆動方向において２Ｐm ／３後ろ側に配置された
ホール素子ｈ3 により検出することができる。Ｖ相コイ
ルＬV の中心が磁極の駆動方向において上流端からＰS
進んだ位置は、該コイルの中心位置から駆動方向におい
てＰS 後ろ側に配置されたホール素子ｈ2 により検出で
き、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置は、ホール
素子ｈ2 から駆動方向において２Ｐm ／３後ろ側の位置
とＰm ずれた位置に配置されたホール素子ｈ1 により検
出することができる。Ｗ相コイルＬW の中心が磁極の駆
動方向において上流端からＰS 進んだ位置は、該コイル
の中心位置から駆動方向（左方向）のＰS 後ろ側に配置
されたホール素子ｈ3 により検出でき、さらに２Ｐm ／
３駆動方向に進んだ位置は、ホール素子ｈ3 から駆動方
向において２Ｐ m ／３後ろ側の位置とＰm ずれた位置に
配置されたｈ2 により検出することができる。
１を駆動するときと同様に、各コイルには、Ｎ極及びＳ
極の両極に跨がっていないときだけしか、通電されない
ため、駆動方向にしか推力を発生せず、それだけ効率が
よく、また、推力変動も少ない。なお、可動子２を図１
１中左方向に駆動する場合、Ｕ相コイルＬU の中心が磁
極の駆動方向において上流端からＰS 進んだ位置は、該
コイルの中心位置から駆動方向においてＰS 上流側（後
ろ側）に配置されたホール素子ｈ1 により検出でき、さ
らに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置は、ホール素子ｈ
1 から駆動方向において２Ｐm ／３後ろ側に配置された
ホール素子ｈ3 により検出することができる。Ｖ相コイ
ルＬV の中心が磁極の駆動方向において上流端からＰS
進んだ位置は、該コイルの中心位置から駆動方向におい
てＰS 後ろ側に配置されたホール素子ｈ2 により検出で
き、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置は、ホール
素子ｈ2 から駆動方向において２Ｐm ／３後ろ側の位置
とＰm ずれた位置に配置されたホール素子ｈ1 により検
出することができる。Ｗ相コイルＬW の中心が磁極の駆
動方向において上流端からＰS 進んだ位置は、該コイル
の中心位置から駆動方向（左方向）のＰS 後ろ側に配置
されたホール素子ｈ3 により検出でき、さらに２Ｐm ／
３駆動方向に進んだ位置は、ホール素子ｈ3 から駆動方
向において２Ｐ m ／３後ろ側の位置とＰm ずれた位置に
配置されたｈ2 により検出することができる。
【００５７】図１１中右方向に駆動する場合、各相コイ
ルの上記通電が開始される位置及び通電が停止される位
置の２つの位置は、前記ホール素子ｈ1 、ｈ2 及びｈ3
の各ホール素子と、各相コイルの中心位置に対してそれ
ぞれ対称な位置に配置されたホール素子ｈ1 ′、ｈ2 ′
及びｈ3 ′によって、左方向に駆動する場合と同様に検
出することができる。なお、図１１中右方向に駆動する
場合において、各相コイルの上記２つの各位置は、ホー
ル素子ｈ1 、ｈ2 及びｈ3 によっては検出できない。
ルの上記通電が開始される位置及び通電が停止される位
置の２つの位置は、前記ホール素子ｈ1 、ｈ2 及びｈ3
の各ホール素子と、各相コイルの中心位置に対してそれ
ぞれ対称な位置に配置されたホール素子ｈ1 ′、ｈ2 ′
及びｈ3 ′によって、左方向に駆動する場合と同様に検
出することができる。なお、図１１中右方向に駆動する
場合において、各相コイルの上記２つの各位置は、ホー
ル素子ｈ1 、ｈ2 及びｈ3 によっては検出できない。
【００５８】図１に示すリニアモータＬＭ１や図１１に
示すリニアモータＬＭ２において、各ホール素子はそれ
ぞれ上記説明した位置から±ｎ・Ｐm （ｎ＝１、２、
３、・・・）固定子長手方向にずれた位置に配置しても
よい。図１に示すリニアモータＬＭ１を例にとって説明
すると、各ホール素子は次のような位置に配置してもよ
い。図１２に示すように、固定子１の長手方向をＸ軸方
向、図中右方向をＸ軸正方向、Ｕ相コイルＬU の固定子
長手方向（Ｘ軸方向）における中心位置をＸ＝０の位置
とすると、図１に示した例では、ホール素子ｈ 1 はＸ＝
Ｐm ／６の位置に配置した。ホール素子ｈ1 の位置は、
前述の説明から明らかなように、Ｘ＝−Ｐm ／６の位置
でもよい。また、Ｘ＝Ｐm ／６の位置から±ｐ・Ｐ
m （ただし、ｐ＝１、２、３、・・・）ずれた位置であ
ってもよい。パラメータｐが、偶数のときは、Ｘ＝Ｐm
／６位置のホール素子と、Ｘ＝Ｐm ／６±ｐＰm 位置の
ホール素子とは、同極性の磁極を検出する。パラメータ
ｐが、奇数のときは、Ｘ＝Ｐm ／６位置のホール素子
と、Ｘ＝Ｐm ／６±ｐＰm 位置のホール素子とは、逆極
性の磁極を検出するため、Ｘ＝Ｐm ／６＋ｐＰm 位置の
ホール素子の検出する磁極の極性を反転してやれば、Ｘ
＝Ｐm ／６位置のホール素子の検出する磁極の極性と同
じ極性になる。同様に、Ｘ＝−Ｐm ／６の位置から±ｐ
・Ｐm （ただし、ｐ＝１、２、３、・・・）ずれた位置
であってもよい。したがって、ホール素子ｈ1 はＵ相コ
イルＬU の中心位置から±Ｐm ／６±ｐＰm（ただし、
ｐ＝０、１、２、３、・・・）の位置に配置すればよ
い。ホール素子ｈ2 及びｈ3 についても同様である。ホ
ール素子ｈ2 は、Ｖ相コイルＬV の中心位置から±Ｐm
／６±ｑＰm （ただし、ｑ＝０、１、２、３、・・・）
の位置に配置すればよい。ホール素子ｈ3 は、Ｗ相コイ
ルＬW の中心位置から±Ｐm ／６±ｒＰm （ただし、ｒ
＝０、１、２、３、・・・）の位置に配置すればよい。
なお、パラメータｐ、ｑ、ｒが大きくなると、ホール素
子は可動子２上に配置する必要があるため、その分可動
子幅を余分に必要とすることがある。
示すリニアモータＬＭ２において、各ホール素子はそれ
ぞれ上記説明した位置から±ｎ・Ｐm （ｎ＝１、２、
３、・・・）固定子長手方向にずれた位置に配置しても
よい。図１に示すリニアモータＬＭ１を例にとって説明
すると、各ホール素子は次のような位置に配置してもよ
い。図１２に示すように、固定子１の長手方向をＸ軸方
向、図中右方向をＸ軸正方向、Ｕ相コイルＬU の固定子
長手方向（Ｘ軸方向）における中心位置をＸ＝０の位置
とすると、図１に示した例では、ホール素子ｈ 1 はＸ＝
Ｐm ／６の位置に配置した。ホール素子ｈ1 の位置は、
前述の説明から明らかなように、Ｘ＝−Ｐm ／６の位置
でもよい。また、Ｘ＝Ｐm ／６の位置から±ｐ・Ｐ
m （ただし、ｐ＝１、２、３、・・・）ずれた位置であ
ってもよい。パラメータｐが、偶数のときは、Ｘ＝Ｐm
／６位置のホール素子と、Ｘ＝Ｐm ／６±ｐＰm 位置の
ホール素子とは、同極性の磁極を検出する。パラメータ
ｐが、奇数のときは、Ｘ＝Ｐm ／６位置のホール素子
と、Ｘ＝Ｐm ／６±ｐＰm 位置のホール素子とは、逆極
性の磁極を検出するため、Ｘ＝Ｐm ／６＋ｐＰm 位置の
ホール素子の検出する磁極の極性を反転してやれば、Ｘ
＝Ｐm ／６位置のホール素子の検出する磁極の極性と同
じ極性になる。同様に、Ｘ＝−Ｐm ／６の位置から±ｐ
・Ｐm （ただし、ｐ＝１、２、３、・・・）ずれた位置
であってもよい。したがって、ホール素子ｈ1 はＵ相コ
イルＬU の中心位置から±Ｐm ／６±ｐＰm（ただし、
ｐ＝０、１、２、３、・・・）の位置に配置すればよ
い。ホール素子ｈ2 及びｈ3 についても同様である。ホ
ール素子ｈ2 は、Ｖ相コイルＬV の中心位置から±Ｐm
／６±ｑＰm （ただし、ｑ＝０、１、２、３、・・・）
の位置に配置すればよい。ホール素子ｈ3 は、Ｗ相コイ
ルＬW の中心位置から±Ｐm ／６±ｒＰm （ただし、ｒ
＝０、１、２、３、・・・）の位置に配置すればよい。
なお、パラメータｐ、ｑ、ｒが大きくなると、ホール素
子は可動子２上に配置する必要があるため、その分可動
子幅を余分に必要とすることがある。
【００５９】図１に示すリニアモータＬＭ１や図１１に
示すリニアモータＬＭ２においては、電機子コイルを構
成する３つの各相コイルは、固定子長手方向にその中心
位置をＰm ／３ずつずらして配置したものとしたが、い
ずれのコイルも上記説明した位置から固定子長手方向に
±ｎ・Ｐm （ｎ＝１、２、３・・・）ずらしてもよい。
なお、電機子コイルの３つのコイルのうち、一つのコイ
ルを基準にして他の２つのコイルを上記説明した位置か
らずらすときには、それらのコイルのずらす幅は、異な
っていてもよい。
示すリニアモータＬＭ２においては、電機子コイルを構
成する３つの各相コイルは、固定子長手方向にその中心
位置をＰm ／３ずつずらして配置したものとしたが、い
ずれのコイルも上記説明した位置から固定子長手方向に
±ｎ・Ｐm （ｎ＝１、２、３・・・）ずらしてもよい。
なお、電機子コイルの３つのコイルのうち、一つのコイ
ルを基準にして他の２つのコイルを上記説明した位置か
らずらすときには、それらのコイルのずらす幅は、異な
っていてもよい。
【００６０】例えば、図１に示すリニアモータＬＭ１に
おける電機子コイルの各相コイルは、次のような位置関
係に配置してもよい。例えば、図１３に示すように、図
１に示すリニアモータＬＭ１のＶ相コイルを一磁極幅Ｐ
m ずらしてもよい。図１３に示すリニアモータＬＭ３
は、各相コイルの固定子長手方向における位置関係が異
なる以外は、図１のリニアモータＬＭ１と実質的に同じ
ものである。なお、このリニアモータＬＭ３はリニアモ
ータＬＭ１におけるＵ相コイル及びＷ相コイルをそれぞ
れＰm ずらしたものとみることもできる。なお、図１に
示すリニアモータにおける部品と実質上同機能の部品に
は図１と同じ参照符号を付してある。
おける電機子コイルの各相コイルは、次のような位置関
係に配置してもよい。例えば、図１３に示すように、図
１に示すリニアモータＬＭ１のＶ相コイルを一磁極幅Ｐ
m ずらしてもよい。図１３に示すリニアモータＬＭ３
は、各相コイルの固定子長手方向における位置関係が異
なる以外は、図１のリニアモータＬＭ１と実質的に同じ
ものである。なお、このリニアモータＬＭ３はリニアモ
ータＬＭ１におけるＵ相コイル及びＷ相コイルをそれぞ
れＰm ずらしたものとみることもできる。なお、図１に
示すリニアモータにおける部品と実質上同機能の部品に
は図１と同じ参照符号を付してある。
【００６１】リニアモータＬＭ３の電機子コイル２１
は、固定子１に外嵌するリング状のＵ相コイルＬU 、Ｖ
相コイルＬV 及びＷ相コイルＬW の３つのコイルからな
る。これらコイルは、導線を同じように巻き回すことに
よってそれぞれ同じ幅に形成してあり、それぞれ磁極ピ
ッチＰm の１／３の幅より小さい幅Ｐc （＜Ｐm ／３）
に形成されている。コイルＬU とＬW との間にはリング
状のスペーサ７３が配置されており、コイルＬW とＬV
との間にはリング状のスペーサ７４が配置されている。
これらスペーサ７３、７４は、コイル幅Ｐc に対応させ
てその幅ＰSPを２Ｐm ／３−Ｐc に形成してある。これ
により、コイルＬU 、ＬW 及びＬV は、この順に、その
中心位置を固定子１長手方向に正確に２Ｐm ／３ずつず
らして配置されている。これらのコイルに対しては、図
１のリニアモータＬＭ１と同様に、固定子１の長手方向
において、コイルＬU の中心位置から図１３中右側にＰ
m ／６ずらした位置にホール素子ｈ1 が配置されてい
る。同様に、コイルＬV の中心位置から図１３中右側に
Ｐm ／６ずらした位置にホール素子ｈ2 が配置されてお
り、コイルＬW の中心位置から図１３中右側にＰm ／６
ずらした位置にホール素子ｈ3 が配置されている。
は、固定子１に外嵌するリング状のＵ相コイルＬU 、Ｖ
相コイルＬV 及びＷ相コイルＬW の３つのコイルからな
る。これらコイルは、導線を同じように巻き回すことに
よってそれぞれ同じ幅に形成してあり、それぞれ磁極ピ
ッチＰm の１／３の幅より小さい幅Ｐc （＜Ｐm ／３）
に形成されている。コイルＬU とＬW との間にはリング
状のスペーサ７３が配置されており、コイルＬW とＬV
との間にはリング状のスペーサ７４が配置されている。
これらスペーサ７３、７４は、コイル幅Ｐc に対応させ
てその幅ＰSPを２Ｐm ／３−Ｐc に形成してある。これ
により、コイルＬU 、ＬW 及びＬV は、この順に、その
中心位置を固定子１長手方向に正確に２Ｐm ／３ずつず
らして配置されている。これらのコイルに対しては、図
１のリニアモータＬＭ１と同様に、固定子１の長手方向
において、コイルＬU の中心位置から図１３中右側にＰ
m ／６ずらした位置にホール素子ｈ1 が配置されてい
る。同様に、コイルＬV の中心位置から図１３中右側に
Ｐm ／６ずらした位置にホール素子ｈ2 が配置されてお
り、コイルＬW の中心位置から図１３中右側にＰm ／６
ずらした位置にホール素子ｈ3 が配置されている。
【００６２】このリニアモータＬＭ３も、リニアモータ
ＬＭ１と同様にして、可動子２を固定子１に沿って駆動
することができる。すなわち、ホール素子ｈ1 、ｈ2 及
びｈ 3 が検出する界磁マグネット１１の各磁極の極性に
基づき、Ｕ、Ｖ及びＷ相の各相コイルに、それぞれその
コイルの固定子１長手方向における中心位置が、界磁マ
グネット１１の磁極の可動子駆動方向における上流端よ
りＰm ／６駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／
３駆動方向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向す
る磁極の極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力
を発生する向きの一定電流を流す。このように通電する
ことで、リニアモータＬＭ１と同様に、リニアモータＬ
Ｍ４は、効率よく、且つ、推力変動を抑制して駆動する
ことができる。
ＬＭ１と同様にして、可動子２を固定子１に沿って駆動
することができる。すなわち、ホール素子ｈ1 、ｈ2 及
びｈ 3 が検出する界磁マグネット１１の各磁極の極性に
基づき、Ｕ、Ｖ及びＷ相の各相コイルに、それぞれその
コイルの固定子１長手方向における中心位置が、界磁マ
グネット１１の磁極の可動子駆動方向における上流端よ
りＰm ／６駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／
３駆動方向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向す
る磁極の極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力
を発生する向きの一定電流を流す。このように通電する
ことで、リニアモータＬＭ１と同様に、リニアモータＬ
Ｍ４は、効率よく、且つ、推力変動を抑制して駆動する
ことができる。
【００６３】リニアモータＬＭ３をの可動子２を図１３
中左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極
と、各相コイルへの通電方向及び通電タイミングとの関
係を図１４に示す。図１４に示すリニアモータＬＭ３の
左方向への通電パターンは、図５に示すリニアモータＬ
Ｍ１の左方向駆動のための通電パターンに対して、Ｖ相
コイルをＰm ずらしたことにより対向する磁極の極性が
逆になった該Ｖ相コイルへの通電方向を逆向きにしたも
のとみることもできる。
中左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極
と、各相コイルへの通電方向及び通電タイミングとの関
係を図１４に示す。図１４に示すリニアモータＬＭ３の
左方向への通電パターンは、図５に示すリニアモータＬ
Ｍ１の左方向駆動のための通電パターンに対して、Ｖ相
コイルをＰm ずらしたことにより対向する磁極の極性が
逆になった該Ｖ相コイルへの通電方向を逆向きにしたも
のとみることもできる。
【００６４】以上説明した図１のリニアモータＬＭ１な
どは、電機子コイルとしてＵ相、Ｖ相及びＷ相コイルの
三つのコイルからなるコイル群を１組しか有していなか
ったが、かかるコイル群は複数組設けてもよい。図１５
に、３組のコイル群からなる電機子コイルを有する、本
発明に係るシャフト型リニアモータＬＭ４を示す。
どは、電機子コイルとしてＵ相、Ｖ相及びＷ相コイルの
三つのコイルからなるコイル群を１組しか有していなか
ったが、かかるコイル群は複数組設けてもよい。図１５
に、３組のコイル群からなる電機子コイルを有する、本
発明に係るシャフト型リニアモータＬＭ４を示す。
【００６５】固定子１は、図１と同様の界磁マグネット
１１を有し、界磁マグネット１１が形成されているシャ
フト部材１０には、さらに可動子２０の位置検出、速度
検出、位置制御、速度制御などのためのエンコーダの一
部を構成するエンコーダチャート３１が形成されてい
る。エンコーダチャート３１は、本例では磁気方式のも
のであり、シャフト部材１０の長手方向にＮ極とＳ極の
磁極が交互に等ピッチに並ぶように界磁マグネット１１
上に重畳して着磁形成したものである。エンコーダチャ
ート３１のＮ極とＳ極の磁極は、本例では１００μｍの
ピッチで並んでいる。
１１を有し、界磁マグネット１１が形成されているシャ
フト部材１０には、さらに可動子２０の位置検出、速度
検出、位置制御、速度制御などのためのエンコーダの一
部を構成するエンコーダチャート３１が形成されてい
る。エンコーダチャート３１は、本例では磁気方式のも
のであり、シャフト部材１０の長手方向にＮ極とＳ極の
磁極が交互に等ピッチに並ぶように界磁マグネット１１
上に重畳して着磁形成したものである。エンコーダチャ
ート３１のＮ極とＳ極の磁極は、本例では１００μｍの
ピッチで並んでいる。
【００６６】可動子２０は、固定子１に外嵌する電機子
コイル２１０や、電機子コイル２１０の両端部に設けら
れたリング状の軸受け２２を有している。可動子２上に
は、さらに、エンコーダチャート３１に対向する位置に
磁気センサ３２（ここではＭＲ素子と呼ばれる磁気抵抗
素子からなるセンサ）が、電機子コイル２１０の内周面
に支持されて配置されており、チャート３１とセンサ３
２とでエンコーダ３が提供されている。なお、本例で
は、磁気式エンコーダチャート３１は界磁マグネット１
１上に重畳して形成されているが、これに代えて、固定
子１に平行に配置する着磁可能な部材上に形成してもよ
い。このようにする場合も、磁気センサはチャートに対
向させて可動子上に配置する。また、エンコーダは、こ
のような磁気式のものに代えて、光学式のものとしても
よい。光学式のエンコーダチャートは例えば、固定子１
又は固定子１に平行に配置する部材上に形成すればよ
い。エンコーダチャートを光学式のものにするときも、
そのセンサ（例えば、発光素子と受光素子とからなるセ
ンサ）は、可動子上にエンコーダチャートに対向させて
配置する。
コイル２１０や、電機子コイル２１０の両端部に設けら
れたリング状の軸受け２２を有している。可動子２上に
は、さらに、エンコーダチャート３１に対向する位置に
磁気センサ３２（ここではＭＲ素子と呼ばれる磁気抵抗
素子からなるセンサ）が、電機子コイル２１０の内周面
に支持されて配置されており、チャート３１とセンサ３
２とでエンコーダ３が提供されている。なお、本例で
は、磁気式エンコーダチャート３１は界磁マグネット１
１上に重畳して形成されているが、これに代えて、固定
子１に平行に配置する着磁可能な部材上に形成してもよ
い。このようにする場合も、磁気センサはチャートに対
向させて可動子上に配置する。また、エンコーダは、こ
のような磁気式のものに代えて、光学式のものとしても
よい。光学式のエンコーダチャートは例えば、固定子１
又は固定子１に平行に配置する部材上に形成すればよ
い。エンコーダチャートを光学式のものにするときも、
そのセンサ（例えば、発光素子と受光素子とからなるセ
ンサ）は、可動子上にエンコーダチャートに対向させて
配置する。
【００６７】電機子コイル２１０は、本例では、Ｕ、Ｖ
及びＷ相の３つのコイルを１組とする第１組、第２組及
び第３組の３組のコイル群を有している。第１組のコイ
ル群、第２組のコイル群、第３組のコイル群の順に、固
定子長手方向に配置されている。第１組のコイル群は、
コイルＬU1、ＬV1、ＬW1からなり、この順に固定子長手
方向に配置されている。第２組のコイル群は、コイルＬ
U2、ＬV2、ＬW2からなり、この順に固定子長手方向に配
置されている。第３組のコイル群は、コイルＬ U3、
ＬV3、ＬW3からなり、この順に固定子長手方向に配置さ
れている。各組のいずれのコイルも、その幅Ｐc は同じ
導線を同じように巻き回すことによって、同じ幅に形成
されており、その幅Ｐc は界磁マグネット１１の一磁極
幅Ｐm の１／３より小さく形成されている。いずれの組
においても、隣合うコイル間には、固定子１に外嵌する
リング状のスペーサ７５が配置されている。また、隣合
う組のコイル間にも、固定子１に外嵌するリング状のス
ペーサ７６が配置されている。スペーサ７５、７６はい
ずれも幅ＰSPをコイル幅Ｐc に対応させてＰm ／３−Ｐ
c に形成してある。これにより、電機子コイルの９つの
コイルは、隣合うコイルの固定子長手方向における中心
位置が、いずれも正確にＰm ／３になるように配置され
ている。
及びＷ相の３つのコイルを１組とする第１組、第２組及
び第３組の３組のコイル群を有している。第１組のコイ
ル群、第２組のコイル群、第３組のコイル群の順に、固
定子長手方向に配置されている。第１組のコイル群は、
コイルＬU1、ＬV1、ＬW1からなり、この順に固定子長手
方向に配置されている。第２組のコイル群は、コイルＬ
U2、ＬV2、ＬW2からなり、この順に固定子長手方向に配
置されている。第３組のコイル群は、コイルＬ U3、
ＬV3、ＬW3からなり、この順に固定子長手方向に配置さ
れている。各組のいずれのコイルも、その幅Ｐc は同じ
導線を同じように巻き回すことによって、同じ幅に形成
されており、その幅Ｐc は界磁マグネット１１の一磁極
幅Ｐm の１／３より小さく形成されている。いずれの組
においても、隣合うコイル間には、固定子１に外嵌する
リング状のスペーサ７５が配置されている。また、隣合
う組のコイル間にも、固定子１に外嵌するリング状のス
ペーサ７６が配置されている。スペーサ７５、７６はい
ずれも幅ＰSPをコイル幅Ｐc に対応させてＰm ／３−Ｐ
c に形成してある。これにより、電機子コイルの９つの
コイルは、隣合うコイルの固定子長手方向における中心
位置が、いずれも正確にＰm ／３になるように配置され
ている。
【００６８】前記と同様にリニアモータＬＭ４を駆動す
るために、固定子１の長手方向において、コイルＬU1の
中心位置から図１５中右側にＰm ／６ずらした位置にホ
ール素子ｈ1 が配置されている。同様に、コイルＬV1の
中心位置から図１５中右側にＰm ／６ずらした位置にホ
ール素子ｈ2 が配置されており、コイルＬW1の中心位置
から図１５中右側にＰm ／６ずらした位置にホール素子
ｈ3 が配置されている。
るために、固定子１の長手方向において、コイルＬU1の
中心位置から図１５中右側にＰm ／６ずらした位置にホ
ール素子ｈ1 が配置されている。同様に、コイルＬV1の
中心位置から図１５中右側にＰm ／６ずらした位置にホ
ール素子ｈ2 が配置されており、コイルＬW1の中心位置
から図１５中右側にＰm ／６ずらした位置にホール素子
ｈ3 が配置されている。
【００６９】リニアモータＬＭ４の可動子２０を、固定
子１に沿って駆動するときには、ホール素子ｈ1 、ｈ2
及びｈ3 が検出する界磁マグネット１１の各磁極の極性
に基づき、各組、各相コイルに、それぞれそのコイルの
固定子１長手方向における中心位置が、界磁マグネット
１１の磁極の可動子駆動方向における上流端よりＰm／
６駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方
向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の
極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生す
る向きの一定電流を流す。
子１に沿って駆動するときには、ホール素子ｈ1 、ｈ2
及びｈ3 が検出する界磁マグネット１１の各磁極の極性
に基づき、各組、各相コイルに、それぞれそのコイルの
固定子１長手方向における中心位置が、界磁マグネット
１１の磁極の可動子駆動方向における上流端よりＰm／
６駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方
向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の
極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生す
る向きの一定電流を流す。
【００７０】ここで、第１組の各相コイルへの通電開始
位置及び通電停止位置の検出、並びに通電は、リニアモ
ータＬＭ４における第１組の各相コイルと各ホール素子
との位置関係が、前記のリニアモータＬＭ１における各
相コイルと各ホール素子との位置関係と同じであるの
で、モータＬＭ１と同様にして行える。また、リニアモ
ータＬＭ４における第２組の各相コイルと各ホール素子
との位置関係は、リニアモータＬＭ１における各相コイ
ルと各ホール素子との位置関係を、図１２を用いて説明
したように、各ホール素子をＰm ずらして配置したもの
とみることができるので、第２組の各相コイルへの通電
開始位置及び通電停止位置の検出は、これらホール素子
によって行える。同様に、リニアモータＬＭ４における
第３組の各相コイルへの通電開始位置及び通電停止位置
の検出もこれらホール素子によって行える。リニアモー
タＬＭ４を図１５中、例えば左方向に駆動するときの各
コイルへの通電パターンを図１６に示す。このように通
電すれば、リニアモータＬＭ１と同様に、リニアモータ
ＬＭ４を効率よく、且つ、推力変動少なく駆動すること
ができる。リニアモータＬＭ４は、３つのコイルからな
るコイル群を３組有するため、リニアモータＬＭ１に比
べて、発生する推力を大きくすることができる。
位置及び通電停止位置の検出、並びに通電は、リニアモ
ータＬＭ４における第１組の各相コイルと各ホール素子
との位置関係が、前記のリニアモータＬＭ１における各
相コイルと各ホール素子との位置関係と同じであるの
で、モータＬＭ１と同様にして行える。また、リニアモ
ータＬＭ４における第２組の各相コイルと各ホール素子
との位置関係は、リニアモータＬＭ１における各相コイ
ルと各ホール素子との位置関係を、図１２を用いて説明
したように、各ホール素子をＰm ずらして配置したもの
とみることができるので、第２組の各相コイルへの通電
開始位置及び通電停止位置の検出は、これらホール素子
によって行える。同様に、リニアモータＬＭ４における
第３組の各相コイルへの通電開始位置及び通電停止位置
の検出もこれらホール素子によって行える。リニアモー
タＬＭ４を図１５中、例えば左方向に駆動するときの各
コイルへの通電パターンを図１６に示す。このように通
電すれば、リニアモータＬＭ１と同様に、リニアモータ
ＬＭ４を効率よく、且つ、推力変動少なく駆動すること
ができる。リニアモータＬＭ４は、３つのコイルからな
るコイル群を３組有するため、リニアモータＬＭ１に比
べて、発生する推力を大きくすることができる。
【００７１】図１６に示す通電パターンにて行う各コイ
ルへの通電は、各組のコイル群それぞれに対して、図８
に示す通電回路を設けても通電することができる。この
場合、通電回路（駆動回路）が３組必要となるが、次の
ようにすれば、通電回路を１組とすることができる。リ
ニアモータＬＭ４においては、９つのコイルを前述のよ
うな位置関係に配置したため、各組のＵ相コイル、すな
わち、コイルＬU1、ＬU2、ＬU3は固定子長手方向におけ
る中心位置が、それぞれＰm ずつずれている。各組のＶ
相コイル、Ｗ相コイルについても同様である。これによ
り、図１６に示されるように、コイルＬU1とＬU3とにつ
いては、通電開始位置及び通電停止位置、並びに通電方
向は同じであり、コイルＬU2については、これらコイル
と通電開始位置及び通電停止位置は同じで、通電方向だ
けが逆である。各組のＶ相コイル、Ｗ相コイルについて
も同様である。したがって、各組のＵ相コイル、Ｖ相コ
イル及びＷ相コイルを図１７に示す巻き線向きにて並列
に接続して、スター結線してやれば、図８に示す通電回
路１つだけで、図１６に示す通電パターンにて通電でき
る。図１７に示す各コイルの巻き線方向は、例えば、各
組のＵ相（Ｖ相、Ｗ相）コイルについては、通電方向を
逆にするコイルＬU2（ＬV2、ＬW2）の巻き線方向を、他
のコイルＬ U1及びＬU3（ＬV1及びＬV3、ＬW1及びＬW3）
と逆向きにしたものである。
ルへの通電は、各組のコイル群それぞれに対して、図８
に示す通電回路を設けても通電することができる。この
場合、通電回路（駆動回路）が３組必要となるが、次の
ようにすれば、通電回路を１組とすることができる。リ
ニアモータＬＭ４においては、９つのコイルを前述のよ
うな位置関係に配置したため、各組のＵ相コイル、すな
わち、コイルＬU1、ＬU2、ＬU3は固定子長手方向におけ
る中心位置が、それぞれＰm ずつずれている。各組のＶ
相コイル、Ｗ相コイルについても同様である。これによ
り、図１６に示されるように、コイルＬU1とＬU3とにつ
いては、通電開始位置及び通電停止位置、並びに通電方
向は同じであり、コイルＬU2については、これらコイル
と通電開始位置及び通電停止位置は同じで、通電方向だ
けが逆である。各組のＶ相コイル、Ｗ相コイルについて
も同様である。したがって、各組のＵ相コイル、Ｖ相コ
イル及びＷ相コイルを図１７に示す巻き線向きにて並列
に接続して、スター結線してやれば、図８に示す通電回
路１つだけで、図１６に示す通電パターンにて通電でき
る。図１７に示す各コイルの巻き線方向は、例えば、各
組のＵ相（Ｖ相、Ｗ相）コイルについては、通電方向を
逆にするコイルＬU2（ＬV2、ＬW2）の巻き線方向を、他
のコイルＬ U1及びＬU3（ＬV1及びＬV3、ＬW1及びＬW3）
と逆向きにしたものである。
【００７２】ここで、リニアモータＬＭ４に設けたエン
コーダを利用して、該モータをＰＬＬ制御（位相同期制
御）して駆動する例について説明する。図１８に、この
ようなリニアモータの運転制御回路の一例の概略ブロッ
ク図を各相コイルとともに示す。なお、図１８中、Ｕ相
コイルとあるとは、図１７に示すように並列接続された
３つのコイルＬU1、ＬU2、ＬU3を指す。同様に、Ｖ相コ
イルは並列接続された３つのコイルＬV1、ＬV2、ＬV3を
指し、Ｗ相コイルは並列接続された３つのコイルＬW1、
ＬW2、ＬW3を指す。
コーダを利用して、該モータをＰＬＬ制御（位相同期制
御）して駆動する例について説明する。図１８に、この
ようなリニアモータの運転制御回路の一例の概略ブロッ
ク図を各相コイルとともに示す。なお、図１８中、Ｕ相
コイルとあるとは、図１７に示すように並列接続された
３つのコイルＬU1、ＬU2、ＬU3を指す。同様に、Ｖ相コ
イルは並列接続された３つのコイルＬV1、ＬV2、ＬV3を
指し、Ｗ相コイルは並列接続された３つのコイルＬW1、
ＬW2、ＬW3を指す。
【００７３】図１８の運転制御回路は、リニアモータ可
動子２０の目的とする速度に応じた周波数の基準クロッ
ク信号を出力するコンピュータ６１を有し、該基準クロ
ック信号はＰＬＬ制御回路部（位相同期制御回路部）６
２に入力される。ＰＬＬ制御回路部６２には、さらに、
エンコーダ３から可動子２の実際の移動速度を示す信号
がフィードバック入力される。なお、エンコーダ３には
前述のエンコーダチャート３１及び磁気センサ３２が含
まれている。ＰＬＬ制御回路部６２においては、コンピ
ュータ６１からの基準クロック信号とエンコーダ３から
の移動速度信号との位相差に応じた信号が補償回路部６
３に出力される。補償回路部６３においては、伝達系の
進み遅れ補償が行われ、補償された基準クロック信号と
移動速度信号との位相差に応じた信号は、通電制御回路
部６４に入力される。
動子２０の目的とする速度に応じた周波数の基準クロッ
ク信号を出力するコンピュータ６１を有し、該基準クロ
ック信号はＰＬＬ制御回路部（位相同期制御回路部）６
２に入力される。ＰＬＬ制御回路部６２には、さらに、
エンコーダ３から可動子２の実際の移動速度を示す信号
がフィードバック入力される。なお、エンコーダ３には
前述のエンコーダチャート３１及び磁気センサ３２が含
まれている。ＰＬＬ制御回路部６２においては、コンピ
ュータ６１からの基準クロック信号とエンコーダ３から
の移動速度信号との位相差に応じた信号が補償回路部６
３に出力される。補償回路部６３においては、伝達系の
進み遅れ補償が行われ、補償された基準クロック信号と
移動速度信号との位相差に応じた信号は、通電制御回路
部６４に入力される。
【００７４】通電制御回路部６４は、かかる基準クロッ
ク信号と移動速度信号との位相差に応じた信号に応じた
電流であって、ホール素子が検出する各コイルの対向す
る磁極の極性に基づき、前述のような通電パターンにて
通電する。これにより、各相のコイルには、目的とする
速度に応じた基準クロック信号と可動子２０の実際の移
動速度に応じた信号との、位相を合わせるような電流が
流されるため、可動子２０を目的とする速度にて駆動す
ることができる。
ク信号と移動速度信号との位相差に応じた信号に応じた
電流であって、ホール素子が検出する各コイルの対向す
る磁極の極性に基づき、前述のような通電パターンにて
通電する。これにより、各相のコイルには、目的とする
速度に応じた基準クロック信号と可動子２０の実際の移
動速度に応じた信号との、位相を合わせるような電流が
流されるため、可動子２０を目的とする速度にて駆動す
ることができる。
【００７５】図１９に、このような運転制御回路の一例
を示す。図１９の運転制御回路は、前述のＰＬＬ制御回
路部６２や補償回路部６３を含んだモータドライブＩＣ
（ＬＢ１８２３）（三洋電機（株）製）を中心に構成さ
れている。モータドライブＩＣは、図８に示したロジッ
ク回路４２の機能も果たす。なお、図１のリニアモータ
ＬＭ１等に、エンコーダを設ければ、上記と同様にＰＬ
Ｌ制御方式にて運転制御することができる。
を示す。図１９の運転制御回路は、前述のＰＬＬ制御回
路部６２や補償回路部６３を含んだモータドライブＩＣ
（ＬＢ１８２３）（三洋電機（株）製）を中心に構成さ
れている。モータドライブＩＣは、図８に示したロジッ
ク回路４２の機能も果たす。なお、図１のリニアモータ
ＬＭ１等に、エンコーダを設ければ、上記と同様にＰＬ
Ｌ制御方式にて運転制御することができる。
【００７６】以上の例では、理解を容易にするために、
界磁マグネット１１が形成する磁界は、固定子長手方向
に沿って図２に示す完全な矩形とした。このような磁束
分布であれば、上記説明したような通電方法によると、
前述のように推力変動はほとんど生じない。ところが、
実際には、図２に示す矩形波のように磁極の極性を急峻
に変化させることはできず、実際には磁極の極性は徐々
に変化し、固定子長手方向に沿う磁束分布は、矩形波
状、換言すれば台形波状になってしまう。したがって、
磁束密度の変化に起因して、リニアモータの発生する推
力は変動する。図４２に示す従来のリニアモータにおい
ても磁束分布を台形波状にする場合には、同様に磁束密
度の変化に起因して、推力変動が生じる。
界磁マグネット１１が形成する磁界は、固定子長手方向
に沿って図２に示す完全な矩形とした。このような磁束
分布であれば、上記説明したような通電方法によると、
前述のように推力変動はほとんど生じない。ところが、
実際には、図２に示す矩形波のように磁極の極性を急峻
に変化させることはできず、実際には磁極の極性は徐々
に変化し、固定子長手方向に沿う磁束分布は、矩形波
状、換言すれば台形波状になってしまう。したがって、
磁束密度の変化に起因して、リニアモータの発生する推
力は変動する。図４２に示す従来のリニアモータにおい
ても磁束分布を台形波状にする場合には、同様に磁束密
度の変化に起因して、推力変動が生じる。
【００７７】本発明に係るリニアモータの界磁マグネッ
トの形成する固定子長手方向における磁束分布は、矩形
波状であってもよい。本発明に係るリニアモータを上記
説明した駆動方法により駆動する場合には、従来のリニ
アモータのように駆動したい方向と逆方向に推力を発生
するコイル部分がないため、それだけ推力変動は従来よ
り抑制できる。界磁マグネットの形成する固定子長手方
向における磁束分布は、例えば図２０に示すような矩形
に近い矩形波状であるほど推力変動は小さくなる。
トの形成する固定子長手方向における磁束分布は、矩形
波状であってもよい。本発明に係るリニアモータを上記
説明した駆動方法により駆動する場合には、従来のリニ
アモータのように駆動したい方向と逆方向に推力を発生
するコイル部分がないため、それだけ推力変動は従来よ
り抑制できる。界磁マグネットの形成する固定子長手方
向における磁束分布は、例えば図２０に示すような矩形
に近い矩形波状であるほど推力変動は小さくなる。
【００７８】リニアモータの発生する推力を大きくする
ためには、界磁マグネットの形成する磁界の磁束密度を
大きくすればよい。例えば、界磁マグネットの形成する
磁界の固定子長手方向における磁束分布が、図２０に示
すような矩形波状である場合、その上底部分の磁束密度
Ｂmax を大きくすればよい。界磁マグネットが固定子長
手方向に沿って上記のような磁束分布になるように、シ
ャフト部材を着磁するときには、例えば、次のように行
われる。すなわち、図２１に示すように、着磁可能なシ
ャフト部材１０の長手方向に、等間隔に逆方向に巻いた
コイルＬ1 、Ｌ2 、Ｌ3 、Ｌ4 、・・・を配置して、こ
れらコイルそれぞれに隣合うコイルとは互いに逆向きの
電流が流れるように通電して着磁する。このようにして
着磁する場合、各コイルに通電する電流の大きさを大き
くすれば、着磁される最大磁束密度は大きくなる。ただ
し、着磁磁束密度の最大値は、シャフト部材の径と着磁
ピッチとの比や、着磁磁束分布形状に依存する。
ためには、界磁マグネットの形成する磁界の磁束密度を
大きくすればよい。例えば、界磁マグネットの形成する
磁界の固定子長手方向における磁束分布が、図２０に示
すような矩形波状である場合、その上底部分の磁束密度
Ｂmax を大きくすればよい。界磁マグネットが固定子長
手方向に沿って上記のような磁束分布になるように、シ
ャフト部材を着磁するときには、例えば、次のように行
われる。すなわち、図２１に示すように、着磁可能なシ
ャフト部材１０の長手方向に、等間隔に逆方向に巻いた
コイルＬ1 、Ｌ2 、Ｌ3 、Ｌ4 、・・・を配置して、こ
れらコイルそれぞれに隣合うコイルとは互いに逆向きの
電流が流れるように通電して着磁する。このようにして
着磁する場合、各コイルに通電する電流の大きさを大き
くすれば、着磁される最大磁束密度は大きくなる。ただ
し、着磁磁束密度の最大値は、シャフト部材の径と着磁
ピッチとの比や、着磁磁束分布形状に依存する。
【００７９】ところが、図２１に示すように通電して着
磁する場合において、通電電流を大きくして着磁される
最大磁束密度を大きくするときには、図２２に示すよう
に、シャフト部材の長手方向における磁束分布は、最大
磁束密度が小さい順に、Ｍ状→台形波状→正弦波状→三
角波状→突極状という具合に、矩形から離れた形状にな
ってしまう。固定子長手方向における磁束分布が例えば
正弦波状であった場合、ある区間においては、発生する
推力は大きくなるが、全体的にみると推力変動も大きく
なる。
磁する場合において、通電電流を大きくして着磁される
最大磁束密度を大きくするときには、図２２に示すよう
に、シャフト部材の長手方向における磁束分布は、最大
磁束密度が小さい順に、Ｍ状→台形波状→正弦波状→三
角波状→突極状という具合に、矩形から離れた形状にな
ってしまう。固定子長手方向における磁束分布が例えば
正弦波状であった場合、ある区間においては、発生する
推力は大きくなるが、全体的にみると推力変動も大きく
なる。
【００８０】ところで、前記説明した図１のリニアモー
タＬＭ１を、前記説明した通電方法にて駆動する場合、
界磁マグネットの磁極の固定子長手方向における中央Ｐ
m ／３の幅部分の磁界は、常に通電されるコイルに作用
して、常に推力発生に寄与する。したがって、図２３に
示す磁束分布のように、中央Ｐm ／３幅部分だけに磁界
があり、他の部分の磁界は０であるような磁束分布であ
っても、リニアモータＬＭ１を上記説明した通電方法に
て駆動するときは、推力の変動はない。
タＬＭ１を、前記説明した通電方法にて駆動する場合、
界磁マグネットの磁極の固定子長手方向における中央Ｐ
m ／３の幅部分の磁界は、常に通電されるコイルに作用
して、常に推力発生に寄与する。したがって、図２３に
示す磁束分布のように、中央Ｐm ／３幅部分だけに磁界
があり、他の部分の磁界は０であるような磁束分布であ
っても、リニアモータＬＭ１を上記説明した通電方法に
て駆動するときは、推力の変動はない。
【００８１】この場合も図２３のように磁束分布が完全
な矩形になるように着磁することはできない。しかし、
図２３に示す磁束分布に近い形状であれば、それだけ推
力変動を小さくできる。換言すれば、各磁極の固定子長
手方向における中央Ｐm ／３の幅の中での各位置におけ
る磁束密度の合計ＢC と、その一つの磁極の固定子長手
方向における各位置での磁束密度の合計ＢA との比ＢC
／ＢA が大きいほど、且つ、その磁極の固定子長手方向
における２Ｐm ／３の幅の中での磁束密度の変動ΔＢｂ
が小さいほど、推力変動を小さくできる。図２４に示す
ように、固定子長手方向をｘ方向とし、固定子長手方向
における各位置での磁束密度をＢ（ｘ）とし、その磁極
の端のｘ方向位置をｘ＝０とすると、前記磁極の中央Ｐ
m ／３の幅の中での各位置における磁束密度の合計
ＢC 、及び一つの磁極の各位置での磁束密度の合計ＢA
は、次のように表せる。また、磁束密度の変動ΔＢｂは
次のように表せる。
な矩形になるように着磁することはできない。しかし、
図２３に示す磁束分布に近い形状であれば、それだけ推
力変動を小さくできる。換言すれば、各磁極の固定子長
手方向における中央Ｐm ／３の幅の中での各位置におけ
る磁束密度の合計ＢC と、その一つの磁極の固定子長手
方向における各位置での磁束密度の合計ＢA との比ＢC
／ＢA が大きいほど、且つ、その磁極の固定子長手方向
における２Ｐm ／３の幅の中での磁束密度の変動ΔＢｂ
が小さいほど、推力変動を小さくできる。図２４に示す
ように、固定子長手方向をｘ方向とし、固定子長手方向
における各位置での磁束密度をＢ（ｘ）とし、その磁極
の端のｘ方向位置をｘ＝０とすると、前記磁極の中央Ｐ
m ／３の幅の中での各位置における磁束密度の合計
ＢC 、及び一つの磁極の各位置での磁束密度の合計ＢA
は、次のように表せる。また、磁束密度の変動ΔＢｂは
次のように表せる。
【００８２】
【数１】
【００８３】
【数２】
【００８４】
【数３】
【００８５】ただし、
【００８６】
【数４】
【００８７】なお、磁束分布が完全な正弦波の場合、上
記磁束密度比ＢC ／ＢA は０．５となり、図２３に示す
磁束分布の場合、上記磁束密度比ＢC ／ＢA は１とな
る。図２３の磁束分布に近い磁束分布として、図２５に
示す突極状の磁束分布を挙げることができる。例えば、
着磁するシャフト部材の直径を１６ｍｍ、着磁ピッチを
３０ｍｍとする場合、磁束分布を突極状にするときに
は、上記磁束密度比Ｂ C ／ＢA が０．７を超えるように
着磁することができる。このとき、推力変動は１桁％程
度に抑制される。同じシャフト部材に磁束分布が台形状
になるように着磁するときには、上記磁束密度比ＢC ／
ＢA は０．４５程度以下となり、このときの推力変動は
１５％程度となる。固定子長手方向における磁束分布が
図２５に示すような突極状になるように着磁すること
は、前述の図２１に示したようにして、簡単に行うこと
ができる。しかも、磁束分布を突極状にすると、磁束分
布を矩形に近い矩形波状などにする場合に比べて、最大
磁束密度を大きくすることができ、発生推力も大きくで
きる。
記磁束密度比ＢC ／ＢA は０．５となり、図２３に示す
磁束分布の場合、上記磁束密度比ＢC ／ＢA は１とな
る。図２３の磁束分布に近い磁束分布として、図２５に
示す突極状の磁束分布を挙げることができる。例えば、
着磁するシャフト部材の直径を１６ｍｍ、着磁ピッチを
３０ｍｍとする場合、磁束分布を突極状にするときに
は、上記磁束密度比Ｂ C ／ＢA が０．７を超えるように
着磁することができる。このとき、推力変動は１桁％程
度に抑制される。同じシャフト部材に磁束分布が台形状
になるように着磁するときには、上記磁束密度比ＢC ／
ＢA は０．４５程度以下となり、このときの推力変動は
１５％程度となる。固定子長手方向における磁束分布が
図２５に示すような突極状になるように着磁すること
は、前述の図２１に示したようにして、簡単に行うこと
ができる。しかも、磁束分布を突極状にすると、磁束分
布を矩形に近い矩形波状などにする場合に比べて、最大
磁束密度を大きくすることができ、発生推力も大きくで
きる。
【００８８】したがって、磁束分布を図２５に示すよう
な突極状にすると、推力変動を小さくできるとともに、
発生推力も大きくできる。しかも、磁束分布が突極状に
なるように着磁することは、磁束分布が矩形に近い矩形
波状となるように着磁する場合に比べて容易である。磁
束分布を矩形に近い矩形波状に着磁する場合には、着磁
ヨークを設けて、多くのパラメータを管理して、着磁し
なければならない。
な突極状にすると、推力変動を小さくできるとともに、
発生推力も大きくできる。しかも、磁束分布が突極状に
なるように着磁することは、磁束分布が矩形に近い矩形
波状となるように着磁する場合に比べて容易である。磁
束分布を矩形に近い矩形波状に着磁する場合には、着磁
ヨークを設けて、多くのパラメータを管理して、着磁し
なければならない。
【００８９】本発明に係るリニアモータにおいては、電
機子コイルを構成する各コイルの幅Ｐc を界磁マグネッ
トに各磁極幅Ｐm の１／３より小さくし、各コイル間に
スペーサを配置して、そのスペーサの幅を調整すること
によって、各コイルの中心位置間隔を所定の間隔に正確
に合わせるようにした。通常、コイル幅Ｐc は導線の巻
き数にほぼ比例するため、固定子長手方向における磁束
分布が、図２６に示す突極状、図２７に示す三角状、図
２８に示す台形状（以下、台形１状）、図２９に示す台
形状（以下、台形２状）、図３０に示すＭ状（以下、Ｍ
１状）、図３１に示すＭ状（以下、Ｍ２状）のいずれで
あっても、リニアモータの発生する平均推力は図３２に
示すようにスペーサ幅ＰSPが大きくなるほど、換言すれ
ばコイル幅Ｐc が小さくなるほど、減少する。なお、図
３２に示すスペーサ幅と平均推力との関係は、図２６〜
図３１に示す固定子長手方向における磁束分布の磁極幅
を３０ｍｍとし、図１に示すリニアモータＬＭ１を用い
て、上述のようにしてリニアモータを駆動するときに各
コイルに流す電流を５Ａとして測定したものである。図
３２から、磁束分布がいずれであっても、スペーサ幅Ｐ
SPを０に近づけるほど、換言すれば、コイル幅Ｐc をＰ
m ／３に近づけるほど、リニアモータの発生する平均推
力を大きくできることがわかる。
機子コイルを構成する各コイルの幅Ｐc を界磁マグネッ
トに各磁極幅Ｐm の１／３より小さくし、各コイル間に
スペーサを配置して、そのスペーサの幅を調整すること
によって、各コイルの中心位置間隔を所定の間隔に正確
に合わせるようにした。通常、コイル幅Ｐc は導線の巻
き数にほぼ比例するため、固定子長手方向における磁束
分布が、図２６に示す突極状、図２７に示す三角状、図
２８に示す台形状（以下、台形１状）、図２９に示す台
形状（以下、台形２状）、図３０に示すＭ状（以下、Ｍ
１状）、図３１に示すＭ状（以下、Ｍ２状）のいずれで
あっても、リニアモータの発生する平均推力は図３２に
示すようにスペーサ幅ＰSPが大きくなるほど、換言すれ
ばコイル幅Ｐc が小さくなるほど、減少する。なお、図
３２に示すスペーサ幅と平均推力との関係は、図２６〜
図３１に示す固定子長手方向における磁束分布の磁極幅
を３０ｍｍとし、図１に示すリニアモータＬＭ１を用い
て、上述のようにしてリニアモータを駆動するときに各
コイルに流す電流を５Ａとして測定したものである。図
３２から、磁束分布がいずれであっても、スペーサ幅Ｐ
SPを０に近づけるほど、換言すれば、コイル幅Ｐc をＰ
m ／３に近づけるほど、リニアモータの発生する平均推
力を大きくできることがわかる。
【００９０】ところが、同様にしてスペーサ幅と推力リ
ップル（推力変動）との関係を調べてみると、図３３に
示すように、固定子長手方向における磁束分布によっ
て、推力リップルの最小となるスペーサ幅、換言すれば
コイル幅が異なっている。なお、推力リップルは、リニ
アモータ可動子が固定子に沿ってＰm 移動したとき、各
位置での推力の平均、すなわち平均推力ＦAVと、推力差
ΔＦ（＝推力最大値−推力最小値）との比ΔＦ／ＦAVで
ある。図３３から、例えば、磁束分布が突極状の場合に
は、スペーサ幅が大きくなると、推力リップルは小さく
なることがわかる。ところが、磁束分布が台形状やＭ状
の場合には、スペーサ幅が大きくなるほど、推力リップ
ルは減少するのではなく、推力リップルが最小となるス
ペーサ幅、換言すればコイル幅が存在する。
ップル（推力変動）との関係を調べてみると、図３３に
示すように、固定子長手方向における磁束分布によっ
て、推力リップルの最小となるスペーサ幅、換言すれば
コイル幅が異なっている。なお、推力リップルは、リニ
アモータ可動子が固定子に沿ってＰm 移動したとき、各
位置での推力の平均、すなわち平均推力ＦAVと、推力差
ΔＦ（＝推力最大値−推力最小値）との比ΔＦ／ＦAVで
ある。図３３から、例えば、磁束分布が突極状の場合に
は、スペーサ幅が大きくなると、推力リップルは小さく
なることがわかる。ところが、磁束分布が台形状やＭ状
の場合には、スペーサ幅が大きくなるほど、推力リップ
ルは減少するのではなく、推力リップルが最小となるス
ペーサ幅、換言すればコイル幅が存在する。
【００９１】したがって、本発明のリニアモータにおい
て、電機子コイルの各コイルの幅Ｐ c は、発生可能な最
大推力と推力変動とのバランスを考慮して設定すればよ
い。推力変動少なく、精度よくリニアモータを駆動した
場合には、最大推力は小さくなるが、推力変動が小さく
なるコイル幅を実験等して見つければよい。推力変動よ
りも、最大推力を重視する場合には、コイル幅を大きく
すればよい。
て、電機子コイルの各コイルの幅Ｐ c は、発生可能な最
大推力と推力変動とのバランスを考慮して設定すればよ
い。推力変動少なく、精度よくリニアモータを駆動した
場合には、最大推力は小さくなるが、推力変動が小さく
なるコイル幅を実験等して見つければよい。推力変動よ
りも、最大推力を重視する場合には、コイル幅を大きく
すればよい。
【００９２】なお、図３０に示すＭ１状の磁束分布と図
３１に示すＭ２状の磁束分布はほとんど変わりないが、
これらの磁束分布のわずかな違いによって、図３３に示
すように推力リップルに関しては大きな違いが現れる。
以上説明したリニアモータＬＭ１〜ＬＭ４においては、
界磁マグネットの磁極の極性を検出するためのホール素
子は、いずれも可動子上の電機子コイルの外周面側に設
けた。これは、ホール素子を電機子コイルの内周面側に
設けるよりも、界磁マグネットと電機子コイルの間の距
離を短くして、可動子をコンパクトにするためであると
ともに、推力発生効率を高めるためである。
３１に示すＭ２状の磁束分布はほとんど変わりないが、
これらの磁束分布のわずかな違いによって、図３３に示
すように推力リップルに関しては大きな違いが現れる。
以上説明したリニアモータＬＭ１〜ＬＭ４においては、
界磁マグネットの磁極の極性を検出するためのホール素
子は、いずれも可動子上の電機子コイルの外周面側に設
けた。これは、ホール素子を電機子コイルの内周面側に
設けるよりも、界磁マグネットと電機子コイルの間の距
離を短くして、可動子をコンパクトにするためであると
ともに、推力発生効率を高めるためである。
【００９３】このように電機子コイルの外周面側に設け
たホール素子は、以上の説明では理解容易のために正確
に界磁マグネットの磁極を検出できるものとした。しか
し、実際には図３４に示すように、ホール素子ｈ1 、ｈ
2 、ｈ3 にはそれぞれ界磁マグネット１１からの磁界以
外にも、通電されたコイルＬU 、ＬV 、ＬW が形成する
磁界も作用する。なお、図３４に示すリニアモータは図
１に示すリニアモータＬＭ１であり、スペーサ等は図示
が省略されている。図３４において点線矢印線は、磁力
線を表す。したがって、可動子２の移動に伴い各ホール
素子は界磁マグネットの磁極情報として図３５に実線で
示すホール電圧を出力するはずが、実際には通電された
コイルが形成する磁界などの界磁マグネット以外からの
磁界の影響によって図３５中点線で示すような電圧がホ
ール素子から出力されてしまう。これらの誤差によっ
て、前述の各コイルへの通電タイミングがずれてしま
い、結果として推力変動が起こってしまう。
たホール素子は、以上の説明では理解容易のために正確
に界磁マグネットの磁極を検出できるものとした。しか
し、実際には図３４に示すように、ホール素子ｈ1 、ｈ
2 、ｈ3 にはそれぞれ界磁マグネット１１からの磁界以
外にも、通電されたコイルＬU 、ＬV 、ＬW が形成する
磁界も作用する。なお、図３４に示すリニアモータは図
１に示すリニアモータＬＭ１であり、スペーサ等は図示
が省略されている。図３４において点線矢印線は、磁力
線を表す。したがって、可動子２の移動に伴い各ホール
素子は界磁マグネットの磁極情報として図３５に実線で
示すホール電圧を出力するはずが、実際には通電された
コイルが形成する磁界などの界磁マグネット以外からの
磁界の影響によって図３５中点線で示すような電圧がホ
ール素子から出力されてしまう。これらの誤差によっ
て、前述の各コイルへの通電タイミングがずれてしま
い、結果として推力変動が起こってしまう。
【００９４】そこで、次にこのように通電される電機子
コイルにより形成される磁界などの界磁マグネット以外
の磁界の影響を抑制して、それだけホール素子によって
正確に界磁マグネットの磁極情報を検出でき、推力変動
を抑制できるリニアモータの一例を図３６（Ａ）及び
（Ｂ）を参照して説明する。図３６（Ａ）及び（Ｂ）に
示すリニアモータＬＭ５は、図１に示すリニアモータＬ
Ｍ１と後述する磁気シールド部材を設けた以外は実質的
に同じものである。実質的に同じ機能、作用の部品、部
分には同じ参照符号を付してある。なお、図３６（Ｂ）
においては、スペーサー７１、７２、軸受け２２は図示
が省略されている。
コイルにより形成される磁界などの界磁マグネット以外
の磁界の影響を抑制して、それだけホール素子によって
正確に界磁マグネットの磁極情報を検出でき、推力変動
を抑制できるリニアモータの一例を図３６（Ａ）及び
（Ｂ）を参照して説明する。図３６（Ａ）及び（Ｂ）に
示すリニアモータＬＭ５は、図１に示すリニアモータＬ
Ｍ１と後述する磁気シールド部材を設けた以外は実質的
に同じものである。実質的に同じ機能、作用の部品、部
分には同じ参照符号を付してある。なお、図３６（Ｂ）
においては、スペーサー７１、７２、軸受け２２は図示
が省略されている。
【００９５】リニアモータＬＭ５においては、各ホール
素子に隣合うコイルの肩部には断面Ｌ字状のシールド部
材が配置されている。具体的に言うと、ホール素子ｈ1
に隣合うコイルＬU の右肩部にはシールド部材５１ａが
配置されており、コイルＬVの左肩部にはシールド部材
５１ｂが配置されている。同様に、ホール素子ｈ2 に隣
合うコイルＬV の右肩部にはシールド部材５１ｃが配置
されており、コイルＬ W の左肩部にはシールド部材５１
ｄが配置されている。また、ホール素子ｈ3 に隣合うコ
イルＬW の右肩部にはシールド部材５１ｅが配置されて
いる。これら各シールド部材は、いずれも強磁性体材料
からなる。本例ではこれら各シールド部材は炭素鋼から
なる。シールド部材５１ａは、ホール素子ｈ1 に臨むコ
イルＬUの外周面部分及びホール素子ｈ1 に臨むコイル
ＬU の側面部分の一部を覆っている。他のシールド部材
についても同様である。
素子に隣合うコイルの肩部には断面Ｌ字状のシールド部
材が配置されている。具体的に言うと、ホール素子ｈ1
に隣合うコイルＬU の右肩部にはシールド部材５１ａが
配置されており、コイルＬVの左肩部にはシールド部材
５１ｂが配置されている。同様に、ホール素子ｈ2 に隣
合うコイルＬV の右肩部にはシールド部材５１ｃが配置
されており、コイルＬ W の左肩部にはシールド部材５１
ｄが配置されている。また、ホール素子ｈ3 に隣合うコ
イルＬW の右肩部にはシールド部材５１ｅが配置されて
いる。これら各シールド部材は、いずれも強磁性体材料
からなる。本例ではこれら各シールド部材は炭素鋼から
なる。シールド部材５１ａは、ホール素子ｈ1 に臨むコ
イルＬUの外周面部分及びホール素子ｈ1 に臨むコイル
ＬU の側面部分の一部を覆っている。他のシールド部材
についても同様である。
【００９６】隣合うシールド部材は互いに離されてい
る。ホール素子ｈ1 は、シールド部材５１ａと５１ｂの
隙間から界磁マグネット１１に臨んでいる。他のホール
素子についても同様である。なお、各ホール素子は、隣
合うシールド部材に渡し配置され、接着剤等でこれらに
固定されている。リニアモータＬＭ５においては、コイ
ルに通電されたときには図３６（Ａ）に示すようにコイ
ルが形成する磁束は空気より比透磁率の高いシールド部
材内を通過するため、コイルの形成する磁界がホール素
子に作用することを抑制できる。界磁マグネット１１の
磁束は、例えばホール素子ｈ1 にはシールド部材５１ａ
と５１ｂの間を通過して到達できるため、これらシール
ド部材はホール素子ｈ1 による界磁マグネットの磁極検
出の障害とはならない。これにより、各ホール素子は界
磁マグネット１１の形成する磁界をそれだけ正確に検出
できる。したがって、各ホール素子によって前述の各コ
イルへの通電タイミングをそれだけ正確に検出でき、リ
ニアモータＬＭ５を推力変動少なく、精度良く駆動する
ことができる。
る。ホール素子ｈ1 は、シールド部材５１ａと５１ｂの
隙間から界磁マグネット１１に臨んでいる。他のホール
素子についても同様である。なお、各ホール素子は、隣
合うシールド部材に渡し配置され、接着剤等でこれらに
固定されている。リニアモータＬＭ５においては、コイ
ルに通電されたときには図３６（Ａ）に示すようにコイ
ルが形成する磁束は空気より比透磁率の高いシールド部
材内を通過するため、コイルの形成する磁界がホール素
子に作用することを抑制できる。界磁マグネット１１の
磁束は、例えばホール素子ｈ1 にはシールド部材５１ａ
と５１ｂの間を通過して到達できるため、これらシール
ド部材はホール素子ｈ1 による界磁マグネットの磁極検
出の障害とはならない。これにより、各ホール素子は界
磁マグネット１１の形成する磁界をそれだけ正確に検出
できる。したがって、各ホール素子によって前述の各コ
イルへの通電タイミングをそれだけ正確に検出でき、リ
ニアモータＬＭ５を推力変動少なく、精度良く駆動する
ことができる。
【００９７】シールド部材は、図３７に示すリニアモー
タＬＭ６に設けたシールド部材のように断面Ｌ字状に代
えて、断面コの字状としてもよい。リニアモータＬＭ６
においては、コイルＬU のホール素子ｈ1 に臨む外周面
部分及び側面部分の一部は断面コの字状の磁気シールド
部材５２ａにより覆われている。コイルＬV 、コイルＬ
W についても同様にそれぞれ断面コの字状のシールド部
材５２ｂ、５２ｃにより覆われている。これらシールド
部材５２ａ、５２ｂ、５２ｃも強磁性体材料からなる。
これらシールド部材５２ａ、５２ｂ、５２ｃによって
も、リニアモータＬＭ５におけるシールド部材と同様に
して、コイルの形成する磁界がホール素子に与える影響
を抑制できる。
タＬＭ６に設けたシールド部材のように断面Ｌ字状に代
えて、断面コの字状としてもよい。リニアモータＬＭ６
においては、コイルＬU のホール素子ｈ1 に臨む外周面
部分及び側面部分の一部は断面コの字状の磁気シールド
部材５２ａにより覆われている。コイルＬV 、コイルＬ
W についても同様にそれぞれ断面コの字状のシールド部
材５２ｂ、５２ｃにより覆われている。これらシールド
部材５２ａ、５２ｂ、５２ｃも強磁性体材料からなる。
これらシールド部材５２ａ、５２ｂ、５２ｃによって
も、リニアモータＬＭ５におけるシールド部材と同様に
して、コイルの形成する磁界がホール素子に与える影響
を抑制できる。
【００９８】図３８にさらに他の形状のシールド部材を
設けたリニアモータＬＭ７を示す。リニアモータＬＭ７
においては、電機子コイル２１の各コイルＬU 、ＬV 及
びＬW の外周面であってホール素子ｈ1 、ｈ2 、ｈ3 に
臨む部分には、平板状のシールド部材５３が設けられて
いる。シールド部材５３は、本例では電機子コイル２１
に接着固定されている。シールド部材５３は強磁性体材
料からなる。
設けたリニアモータＬＭ７を示す。リニアモータＬＭ７
においては、電機子コイル２１の各コイルＬU 、ＬV 及
びＬW の外周面であってホール素子ｈ1 、ｈ2 、ｈ3 に
臨む部分には、平板状のシールド部材５３が設けられて
いる。シールド部材５３は、本例では電機子コイル２１
に接着固定されている。シールド部材５３は強磁性体材
料からなる。
【００９９】シールド部材５３のホール素子ｈ1 、
ｈ2 、ｈ3 に臨む部分には、それぞれ孔５３１、５３
２、５３３が設けられている。これらの孔を通して各ホ
ール素子は界磁マグネット１１に臨んでいる。各ホール
素子は、例えばシールド部材５３に接着剤等で固定する
ことができる。図３９及び図４０に示すように各コイル
の発生する磁束はシールド部材５３内を通り、コイルの
形成する磁界が各ホール素子に作用することを抑制でき
る。さらに言えば、図４０に示すように各コイル、例え
ばコイルＬU が発生する磁束は放射線状に生じるが、シ
ールド部材５３の孔５３１付近においては孔５３１を避
けるように該磁束はシールド部材５３に入りこみ、該磁
束が孔５３１の向こう側にあるホール素子ｈ1 に到達す
るのを抑制できる。
ｈ2 、ｈ3 に臨む部分には、それぞれ孔５３１、５３
２、５３３が設けられている。これらの孔を通して各ホ
ール素子は界磁マグネット１１に臨んでいる。各ホール
素子は、例えばシールド部材５３に接着剤等で固定する
ことができる。図３９及び図４０に示すように各コイル
の発生する磁束はシールド部材５３内を通り、コイルの
形成する磁界が各ホール素子に作用することを抑制でき
る。さらに言えば、図４０に示すように各コイル、例え
ばコイルＬU が発生する磁束は放射線状に生じるが、シ
ールド部材５３の孔５３１付近においては孔５３１を避
けるように該磁束はシールド部材５３に入りこみ、該磁
束が孔５３１の向こう側にあるホール素子ｈ1 に到達す
るのを抑制できる。
【０１００】一方、界磁マグネット１１からの磁束はシ
ールド部材５３の孔を通して、その外側にある各ホール
素子ｈ1 、ｈ2 、ｈ3 に到達するため、各ホール素子に
よって界磁マグネット１１の磁極検出を良好に行うこと
ができる。リニアモータＬＭ７に設けたシールド部材５
３は単部品であるため、該シールド部材の配置調整が容
易である。また、リニアモータＬＭ５やＬＭ６に設けた
シールド部材のようにコイル間にシールド部材を配置す
るためのスペースを必要としないため、それだけ各コイ
ル幅を大きくでき、推力を大きくできる。
ールド部材５３の孔を通して、その外側にある各ホール
素子ｈ1 、ｈ2 、ｈ3 に到達するため、各ホール素子に
よって界磁マグネット１１の磁極検出を良好に行うこと
ができる。リニアモータＬＭ７に設けたシールド部材５
３は単部品であるため、該シールド部材の配置調整が容
易である。また、リニアモータＬＭ５やＬＭ６に設けた
シールド部材のようにコイル間にシールド部材を配置す
るためのスペースを必要としないため、それだけ各コイ
ル幅を大きくでき、推力を大きくできる。
【０１０１】なお、シールド部材５３は平板状とした
が、これに代えて電機子コイルの外周面の曲面に沿った
曲面板としてもよい。このようにすると、それだけ可動
子をコンパクトにすることができる。図４１にさらに他
の形状のシールド部材を設けたリニアモータＬＭ８を示
す。リニアモータＬＭ８においては、電機子コイル２１
の外周面には円筒状のシールド部材５４が設けられてい
る。シールド部材５４は強磁性体材料からなる。シール
ド部材５４のホール素子ｈ1 、ｈ2 、ｈ3 に臨む部分に
は、それぞれ孔５４１、５４２、５４３が設けられてい
る。これらの孔を通して各ホール素子は界磁マグネット
１１に臨んでいる。なお、各ホール素子は接着剤等でシ
ールド部材５４に固定してもよい。
が、これに代えて電機子コイルの外周面の曲面に沿った
曲面板としてもよい。このようにすると、それだけ可動
子をコンパクトにすることができる。図４１にさらに他
の形状のシールド部材を設けたリニアモータＬＭ８を示
す。リニアモータＬＭ８においては、電機子コイル２１
の外周面には円筒状のシールド部材５４が設けられてい
る。シールド部材５４は強磁性体材料からなる。シール
ド部材５４のホール素子ｈ1 、ｈ2 、ｈ3 に臨む部分に
は、それぞれ孔５４１、５４２、５４３が設けられてい
る。これらの孔を通して各ホール素子は界磁マグネット
１１に臨んでいる。なお、各ホール素子は接着剤等でシ
ールド部材５４に固定してもよい。
【０１０２】シールド部材５４によっても、リニアモー
タＬＭ７に設けたシールド部材５３と同様にして、コイ
ルの形成する磁界が各ホール素子に作用することを抑制
できる。リニアモータＬＭ８においては、シールド部材
５４は可動子２のケース、カバーとしても利用されてい
る。電機子コイル２１はシールド部材５４の内周面に接
着剤などによって固定されており、シールド部材５４の
両端開口部には図示を省略した軸受けが設けられてい
る。シールド部材５４はその中へコイル素線を巻き付け
てコイルを形成するアウターボビンの機能も兼ねてい
る。これらにより、可動子２はコンパクトに形成されて
いる。
タＬＭ７に設けたシールド部材５３と同様にして、コイ
ルの形成する磁界が各ホール素子に作用することを抑制
できる。リニアモータＬＭ８においては、シールド部材
５４は可動子２のケース、カバーとしても利用されてい
る。電機子コイル２１はシールド部材５４の内周面に接
着剤などによって固定されており、シールド部材５４の
両端開口部には図示を省略した軸受けが設けられてい
る。シールド部材５４はその中へコイル素線を巻き付け
てコイルを形成するアウターボビンの機能も兼ねてい
る。これらにより、可動子２はコンパクトに形成されて
いる。
【０１０３】リニアモータＬＭ８においては、シールド
部材５４はさらにヨークとしても利用されている。シー
ルド部材５４をヨークとしても利用するときには、前述
の炭素鋼等の一般の鋼材よりもケイ素鋼などを用いるの
が好ましい。ヨークとしてのシールド部材５４によって
界磁マグネット１１からの磁束はシールド部材５４を通
る閉ループを形成するため、電機子コイル２１に錯交す
る磁束数が増え、推力を大きくできる。
部材５４はさらにヨークとしても利用されている。シー
ルド部材５４をヨークとしても利用するときには、前述
の炭素鋼等の一般の鋼材よりもケイ素鋼などを用いるの
が好ましい。ヨークとしてのシールド部材５４によって
界磁マグネット１１からの磁束はシールド部材５４を通
る閉ループを形成するため、電機子コイル２１に錯交す
る磁束数が増え、推力を大きくできる。
【０１０４】
【発明の効果】本発明によると、Ｎ極とＳ極の磁極が交
互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子
と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定
子に沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト型
リニアモータであって、精度よく駆動できるシャフト型
リニアモータを提供することができる。
互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定子
と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定
子に沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト型
リニアモータであって、精度よく駆動できるシャフト型
リニアモータを提供することができる。
【０１０５】また、本発明によると、Ｎ極とＳ極の磁極
が交互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定
子と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固
定子に沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト
型リニアモータであって、電機子コイルを構成する複数
のコイルにおける各隣合うコイルの中心位置間距離を所
定の距離に簡単、安価に、精度良く設定できるシャフト
型リニアモータを提供することができる。
が交互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定
子と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固
定子に沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト
型リニアモータであって、電機子コイルを構成する複数
のコイルにおける各隣合うコイルの中心位置間距離を所
定の距離に簡単、安価に、精度良く設定できるシャフト
型リニアモータを提供することができる。
【０１０６】また、本発明によると、Ｎ極とＳ極の磁極
が交互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定
子と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固
定子に沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト
型リニアモータであって、推力変動を小さく、しかも効
率良く駆動できるシャフト型リニアモータを提供するこ
とができる。
が交互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定
子と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固
定子に沿って往復移動可能な可動子とを備えるシャフト
型リニアモータであって、推力変動を小さく、しかも効
率良く駆動できるシャフト型リニアモータを提供するこ
とができる。
【０１０７】また、本発明によると、Ｎ極とＳ極の磁極
が交互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定
子と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固
定子に沿って往復移動可能な可動子と、可動子上に界磁
マグネットの磁極を検出するための磁極検出素子とを備
えるシャフト型リニアモータであって、通電される電機
子コイルから発生する磁界などの界磁マグネット以外か
らの磁界の影響を抑制して、磁極検出素子によって正確
に界磁マグネットの磁極を検出でき、それだけ精度よく
駆動できるシャフト型リニアモータを提供することがで
きる。
が交互に並んでいる界磁マグネットを有する棒状の固定
子と、前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固
定子に沿って往復移動可能な可動子と、可動子上に界磁
マグネットの磁極を検出するための磁極検出素子とを備
えるシャフト型リニアモータであって、通電される電機
子コイルから発生する磁界などの界磁マグネット以外か
らの磁界の影響を抑制して、磁極検出素子によって正確
に界磁マグネットの磁極を検出でき、それだけ精度よく
駆動できるシャフト型リニアモータを提供することがで
きる。
【０１０８】また本発明によると、推力変動小さく、効
率良く駆動できるシャフト型リニアモータの駆動方法を
提供することができる。
率良く駆動できるシャフト型リニアモータの駆動方法を
提供することができる。
【図１】本発明に係るシャフト型リニアモータの一例の
一部を断面で示す概略側面図である。
一部を断面で示す概略側面図である。
【図２】図１に示すリニアモータの界磁マグネットが形
成する磁束分布の一例を示す図である。
成する磁束分布の一例を示す図である。
【図３】図（Ａ）及び図（Ｃ）は、図１に示すリニアモ
ータのＵ相コイルがＮ極上を図中左方向に移動している
様子を示しており、図（Ｂ）及び図（Ｄ）はこのときの
Ｕ相コイルへの通電方向を示している。
ータのＵ相コイルがＮ極上を図中左方向に移動している
様子を示しており、図（Ｂ）及び図（Ｄ）はこのときの
Ｕ相コイルへの通電方向を示している。
【図４】図（Ａ）及び図（Ｃ）は、図１に示すリニアモ
ータのＵ相コイルがＳ極上を図中左方向に移動している
様子を示しており、図（Ｂ）及び図（Ｄ）はこのときの
Ｕ相コイルへの通電方向を示している。
ータのＵ相コイルがＳ極上を図中左方向に移動している
様子を示しており、図（Ｂ）及び図（Ｄ）はこのときの
Ｕ相コイルへの通電方向を示している。
【図５】図１のリニアモータの可動子を、図１中左方向
に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性と、各
相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関係を示
す図である。
に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性と、各
相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関係を示
す図である。
【図６】図１に示すリニアモータにおいて、ホール素子
の配置位置の他の例を示す図である。
の配置位置の他の例を示す図である。
【図７】図１のリニアモータの可動子を、図１中右方向
に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性と、各
相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関係を示
す図である。
に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性と、各
相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関係を示
す図である。
【図８】図５及び図７に示す通電パターンにて各相コイ
ルへ通電することができる通電回路の一例を示す図であ
る。
ルへ通電することができる通電回路の一例を示す図であ
る。
【図９】図（Ａ）及び図（Ｂ）は、コイル巻き方向の違
いを説明するための図である。
いを説明するための図である。
【図１０】図５に示す各区間においての、各コイルへの
通電方向を示す図である。
通電方向を示す図である。
【図１１】本発明に係るシャフト型リニアモータの他の
例を示す一部省略断面図である。
例を示す一部省略断面図である。
【図１２】図１に示すリニアモータにおいて、ホール素
子の配置位置のさらに他の例を示す図である。
子の配置位置のさらに他の例を示す図である。
【図１３】本発明に係るシャフト型リニアモータのさら
に他の例を示す一部断面概略側面図である。
に他の例を示す一部断面概略側面図である。
【図１４】図１３のリニアモータの可動子を、図１３中
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
【図１５】本発明に係るシャフト型リニアモータのさら
に他の例を示す一部断面概略側面図である。
に他の例を示す一部断面概略側面図である。
【図１６】図１５のリニアモータの可動子を、図１５中
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
【図１７】図１５のリニアモータの各コイルの結線状態
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図１８】図１５のリニアモータの運転制御回路の一例
の概略ブロック図である。
の概略ブロック図である。
【図１９】図１５のリニアモータの運転制御回路の一例
である。
である。
【図２０】界磁マグネットが形成する磁束分布の他の例
を示す図である。
を示す図である。
【図２１】シャフト部材に着磁するときの様子を示す図
である。
である。
【図２２】界磁マグネットが形成する磁束分布のさらに
他の例を示す図である。
他の例を示す図である。
【図２３】界磁マグネットが形成する理想的な磁束分布
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図２４】界磁マグネットが形成する磁束分布のさらに
他の例を示す図である。
他の例を示す図である。
【図２５】界磁マグネットが形成する磁束分布のさらに
他の例を示す図である。
他の例を示す図である。
【図２６】界磁マグネットが形成する突極状の磁束分布
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図２７】界磁マグネットが形成する三角状の磁束分布
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図２８】界磁マグネットが形成する台形状の磁束分布
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図２９】界磁マグネットが形成する台形状の磁束分布
の他の例を示す図である。
の他の例を示す図である。
【図３０】界磁マグネットが形成するＭ状の磁束分布の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図３１】界磁マグネットが形成するＭ状の磁束分布の
他の例を示す図である。
他の例を示す図である。
【図３２】界磁マグネットが形成する固定子長手方向に
おける磁束分布が、図２６から図３１に示す形状である
とき、スペーサ幅と推量との関係を示す図である。
おける磁束分布が、図２６から図３１に示す形状である
とき、スペーサ幅と推量との関係を示す図である。
【図３３】界磁マグネットが形成する固定子長手方向に
おける磁束分布が、図２６から図３１に示す形状である
とき、スペーサ幅と推量リップルとの関係を示す図であ
る。
おける磁束分布が、図２６から図３１に示す形状である
とき、スペーサ幅と推量リップルとの関係を示す図であ
る。
【図３４】図１に示すリニアモータにおいて、ホール素
子が電機子コイルにより形成される磁界の影響を受けて
いる様子を示す図である。
子が電機子コイルにより形成される磁界の影響を受けて
いる様子を示す図である。
【図３５】図１に示すリニアモータにおいて、電機子コ
イルに通電しているときと、通電していないときのそれ
ぞれのホール素子の出力電圧を示す図である。
イルに通電しているときと、通電していないときのそれ
ぞれのホール素子の出力電圧を示す図である。
【図３６】図３６（Ａ）は本発明に係るシャフト型リニ
アモータのさらに他の例を示す一部断面概略側面図であ
り、図３６（Ｂ）は該リニアモータの概略斜視図であ
る。
アモータのさらに他の例を示す一部断面概略側面図であ
り、図３６（Ｂ）は該リニアモータの概略斜視図であ
る。
【図３７】本発明に係るシャフト型リニアモータのさら
に他の例を示す概略斜視図である。
に他の例を示す概略斜視図である。
【図３８】本発明に係るシャフト型リニアモータのさら
に他の例を示す概略斜視図である。
に他の例を示す概略斜視図である。
【図３９】図３８に示すリニアモータの固定子長手方向
の断面図である。
の断面図である。
【図４０】図３８に示すリニアモータの固定子半径方向
の断面図である。
の断面図である。
【図４１】本発明に係るシャフト型リニアモータのさら
に他の例を示す概略斜視図である。
に他の例を示す概略斜視図である。
【図４２】図（Ａ）及び（Ｂ）は、いずれも従来のシャ
フト型リニアモータの一例の概略側面図である。
フト型リニアモータの一例の概略側面図である。
【図４３】図４２のリニアモータの可動子を、図４２中
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
左方向に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極極性
と、各相コイルへの通電タイミング及び通電方向との関
係を示す図である。
ＬＭ１〜ＬＭ８ リニアモータ １ 固定子 １１ 界磁マグネット ２ 可動子 ２１ 電機子コイル ２２ 軸受け ３ エンコーダ ３１ エンコーダチャート ３２ エンコーダ用センサ ｈ1 、ｈ2 、ｈ3 、ｈ1 ′、ｈ2 ′、ｈ3 ′ ホール素
子（磁極検出素子） ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５２ａ、５
２ｂ、５２ｃ、５３、５４ シールド部材 ７１、７２、７３、７４、７５、７６ スペーサ
子（磁極検出素子） ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５２ａ、５
２ｂ、５２ｃ、５３、５４ シールド部材 ７１、７２、７３、７４、７５、７６ スペーサ
Claims (14)
- 【請求項１】幅Ｐm のＮ極の磁極と幅Ｐm のＳ極の磁極
とが所定方向に交互に並べられた界磁マグネットを有
し、該所定方向に延びる棒状の固定子と、 前記固定子に外嵌する電機子コイルを有し、該固定子に
沿って往復移動可能な可動子とを備え、 前記電機子コイルは、下記の（Ａ）及び（Ｂ）の条件を
満たす第１、第２及び第３の三つのコイルを一組とする
コイル群を１組又は複数組備えており、互いに隣合う二
つのコイルの間には、下記（Ｂ）の条件を満たすように
該隣合うコイル間の間隔距離を設定する所定幅のスペー
サが設けられていることを特徴とするシャフト型リニア
モータ。 （Ａ） 前記第１コイル、第２コイル及び第３コイルの
前記固定子長手方向の幅は同じであり、その幅Ｐc はＰ
c ＜Ｐm ／３である。 （Ｂ） 前記第２コイルの前記固定子長手方向における
中心位置は、前記第１コイルの該固定子長手方向におけ
る中心位置から、該固定子長手方向におけるいずれか一
方向に、Ｐm ／３＋ｊ・Ｐm （ｊは整数）ずれた位置に
あり、前記第３コイルの前記固定子長手方向における中
心位置は、前記第１コイルの該固定子長手方向における
中心位置から、該固定子長手方向における前記一方向
に、２Ｐm ／３＋ｋ・Ｐm （ｋは整数）ずれた位置にあ
る。 - 【請求項２】前記電機子コイルのいずれの組のコイル群
においても、前記第２コイルの前記固定子長手方向にお
ける中心位置は、その組の前記第１コイルの該固定子長
手方向における中心位置から、該固定子長手方向におけ
るいずれか一方向に、Ｐm ／３ずれた位置にあり、前記
第３コイルの前記固定子長手方向における中心位置は、
その組の前記第１コイルの該固定子長手方向における中
心位置から、該固定子長手方向における前記一方向に、
２Ｐm ／３ずれた位置にある請求項１記載のシャフト型
リニアモータ。 - 【請求項３】前記電機子コイルは、第１、第２及び第３
の３つのコイルを１組とするコイル群を複数組備えてお
り、各隣合う組において互い隣合う位置に配置された二
つのコイルの前記固定子長手方向における中心位置は、
いずれもＰm ／３ずれている請求項２記載のシャフト型
リニアモータ。 - 【請求項４】少なくとも一つの組のコイル群について、
前記第１コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向におけるいずれか一方向にＰm ／６＋ｐ・Ｐ
m （ｐは整数）ずれた位置で前記可動子上に配置され
た、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出することが
できる第１の磁極検出素子と、 前記第２コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にＰm ／６＋ｑ・Ｐ
m （ｑは整数）ずれた位置で前記可動子上に配置され
た、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出することが
できる第２の磁極検出素子と、 前記第３コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にＰm ／６＋ｒ・Ｐ
m （ｒは整数）ずれた位置の前記可動子上に配置され
た、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出することが
できる第３の磁極検出素子とを備える請求項１、２又は
３記載のシャフト型リニアモータ。 - 【請求項５】少なくとも一つの組のコイル群において、
前記第１コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向におけるいずれか一方向にＰS ＋ｐ1 ・Ｐm
（ｐ 1 は整数。Ｐc ／２≦ＰS ≦Ｐm ／６）ずれた位置
で前記可動子上に配置された、前記界磁マグネットの磁
極の極性を検出することができる第１の磁極検出素子
と、 前記第１コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にＰS ＋ｐ2
・Ｐm （ｐ2 は整数）ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第２の磁極検出素子と、 前記第２コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にＰS ＋ｑ1 ・Ｐm （ｑ
1 は整数）ずれた位置で前記可動子上に配置された、前
記界磁マグネットの磁極の極性を検出することができる
第３の磁極検出素子と、 前記第２コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にＰS ＋ｑ2
・Ｐm （ｑ2 は整数）ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第４の磁極検出素子と、 前記第３コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向にＰS ＋ｒ1 ・Ｐm （ｒ
1 は整数）ずれた位置の前記可動子上に配置された、前
記界磁マグネットの磁極の極性を検出することができる
第５の磁極検出素子と、 前記第３コイルの前記固定子長手方向における中心位置
から該方向における前記一方向とは逆方向にＰS ＋ｒ2
・Ｐm （ｒ2 は整数）ずれた位置で前記可動子上に配置
された、前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するこ
とができる第６の磁極検出素子とを備える請求項１、２
又は３記載のシャフト型リニアモータ。 - 【請求項６】前記磁極検出素子はホール素子である請求
項４又は５記載のシャフト型リニアモータ。 - 【請求項７】前記第１、第２及び第３の各コイルの表面
のうち、少なくとも前記磁極検出素子に臨む位置にある
表面部分は磁気シールド部材により覆われており、該磁
気シールド部材は該各コイルに通電されたときに形成さ
れる磁界の磁路の一部となる請求項４から６のいずれか
に記載のシャフト型リニアモータ。 - 【請求項８】前記界磁マグネットが形成する前記固定子
長手方向における磁束分布は、矩形波状である請求項１
から７のいずれかに記載のシャフト型リニアモータ。 - 【請求項９】前記界磁マグネットの各磁極の前記固定子
長手方向における中央Ｐm ／３の幅の中での各位置にお
ける磁束密度の合計ＢC と、その磁極の固定子長手方向
における各位置での磁束密度の合計ＢA との比ＢC ／Ｂ
A が、０．５より大きい請求項１から７のいずれかに記
載のシャフト型リニアモータ。 - 【請求項１０】前記第１、第２及び第３のコイルの幅Ｐ
c は、前記界磁マグネットが形成する前記固定子長手方
向における磁束分布に基づき定められている請求項１か
ら９のいずれかに記載のシャフト型リニアモータ。 - 【請求項１１】請求項１から１０のいずれかに記載のシ
ャフト型リニアモータの駆動方法であって、 前記第１コイル、第２コイル及び第３コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向において上流端よりＰm ／
６駆動方向に進んだ位置から、さらに２Ｐm ／３駆動方
向に進んだ位置までの間、そのコイルが対向する磁極の
極性に応じて、そのコイルが駆動方向に電磁力を発生す
る向きの一定電流を流すことを特徴とするシャフト型リ
ニアモータの駆動方法。 - 【請求項１２】請求項１から１０のいずれかに記載のシ
ャフト型リニアモータの駆動方法であって、 前記第１コイル、第２コイル及び第３コイルの各コイル
に、それぞれそのコイルの前記固定子長手方向における
中心位置が、前記界磁マグネットの磁極の該固定子長手
方向における可動子駆動方向において上流端よりＰ
S （Ｐc ／２≦ＰS≦Ｐm ／６）駆動方向に進んだ位置
から、さらに２Ｐm ／３駆動方向に進んだ位置までの
間、そのコイルが対向する磁極の極性に応じて、そのコ
イルが駆動方向に電磁力を発生する向きの一定電流を流
すことを特徴とするシャフト型リニアモータの駆動方
法。 - 【請求項１３】Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが所定方向に
交互に並べられた界磁マグネットを有し、該所定方向に
延びる棒状の固定子と、 前記固定子に外嵌する複数のコイルからなる電機子コイ
ルを有し、該固定子に沿って往復移動可能な可動子とを
備え、 前記電機子コイルにおける複数のコイルのうちの互いに
隣合う二つのコイルの間には、それら隣合うコイルの中
心位置間距離を所定の距離に設定する所定幅のスペーサ
が設けられていることを特徴とするシャフト型リニアモ
ータ。 - 【請求項１４】Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが所定方向に
交互に並べられた界磁マグネットを有し、該所定方向に
延びる棒状の固定子と、 前記固定子に外嵌する複数のコイルからなる電機子コイ
ルを有し、該固定子に沿って往復移動可能の可動子と、 前記界磁マグネットの磁極の極性を検出するための前記
可動子上に搭載された磁極検出素子とを備えており、 前記電機子コイルを構成している各コイルの表面のう
ち、少なくとも前記磁極検出素子に臨む位置にある表面
部分は磁気シールド部材により覆われており、該磁気シ
ールド部材は該各コイルに通電されたときに形成される
磁界の磁路の一部となるシャフト型リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1953898A JPH11220866A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | シャフト型リニアモータ及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1953898A JPH11220866A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | シャフト型リニアモータ及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11220866A true JPH11220866A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12002107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1953898A Withdrawn JPH11220866A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | シャフト型リニアモータ及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11220866A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004032313A1 (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-15 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | 表面形状測定装置及び該装置に使用される１軸駆動装置 |
| JP2010158140A (ja) * | 2009-01-05 | 2010-07-15 | Toshiba Mach Co Ltd | リニアモータ |
| US20130076160A1 (en) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Stator core and stator |
| WO2015092922A1 (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 富士機械製造株式会社 | リニアモータ装置 |
| KR101692699B1 (ko) * | 2015-12-16 | 2017-01-04 | 주식회사 나인벨 | 웨이퍼 이송장치 |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP1953898A patent/JPH11220866A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004032313A1 (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-15 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | 表面形状測定装置及び該装置に使用される１軸駆動装置 |
| JP2010158140A (ja) * | 2009-01-05 | 2010-07-15 | Toshiba Mach Co Ltd | リニアモータ |
| US20130076160A1 (en) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Stator core and stator |
| WO2015092922A1 (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 富士機械製造株式会社 | リニアモータ装置 |
| JPWO2015092922A1 (ja) * | 2013-12-20 | 2017-03-16 | 富士機械製造株式会社 | リニアモータ装置 |
| KR101692699B1 (ko) * | 2015-12-16 | 2017-01-04 | 주식회사 나인벨 | 웨이퍼 이송장치 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |