WO2013122031A1 - リニアモータ - Google Patents

Abstract

　可動子の移動範囲が長くても磁石の使用量が増大しないリニアモータを提供することを目的とする。　磁性体の固定子２、及び可動子１を備えたリニアモータにおいて、前記可動子１はコイル内部に、移動方向に沿って交互に連結した複数の磁石及び電機子コアを配しており、電機子コアを介して隣り合う磁石は互いに対向する向きに磁化され、前記固定子２は、前記可動子１の移動方向に長く磁気的に結合した対向する２つの板状部を有するとともに、該２つの板状部の対向する面それぞれには、所定間隔を隔てて、棒状で略直方体状の磁性体の歯部を配列してあり、前記可動子１は前記対向する２つの板状部間を前記歯部の配列方向に沿って移動するよう構成する。

Description

リニアモータ

　本発明は固定子と駆動コイルを有する可動子とを組み合わせてなるリニアモータに関する。

　例えば、半導体製造装置、液晶表示装置の製造分野においては、大面積の基板等の処理対象物を高速度にて直線移動させ、適宜の移動位置にて高精度に位置決めすることができる送り装置が必要である。この種の送り装置は、一般的には、駆動源としてのモータの回転運動をボールねじ機構等の運動変換機構により直線運動に変換して実現されるが、運動変換機構が介在することから、移動速度の高速化に限界がある。また運動変換機構の機械的な誤差の存在により、位置決め精度も不十分であるという問題がある。

　この問題に対応するため、近年においては、直線運動出力が直接的に取り出し可能なリニアモータを駆動源とする送り装置が使用されている。リニアモータは、直線状の固定子と該固定子に沿って移動する可動子とを備えている。前述した送り装置においては、板状の永久磁石を一定間隔毎に多数並設して固定子を構成し、磁極歯と通電コイルとを備える電機子を可動子としたムービングコイル型のリニアモータ（例えば、特許文献１参照）が使用されている。

特開平３－１３９１６０号公報

　ムービングコイル型のリニアモータでは、固定子に磁石を配置するため、リニアモータの全長が長くなるほど（可動子の移動距離が長くなるほど）、使用する磁石の量が増える。近年、希土類の価格上昇に伴い、使用する磁石量の増加は、コスト増加の原因となっていた。
　また、磁性体で作られた固定子ヨークに磁石を配置するため、固定子が固定子ヨークと磁石を合わせた厚さとなり、リニアモータの小型化をすることが困難であった。
　さらには、固定子ヨークに磁石を配置する作業が煩雑でありコストアップとなっていた。

　本発明は上述のごとき事情に鑑みてなされたものであり、リニアモータの全長が長くても磁石の使用量が増加しないリニアモータを提供することを目的とする。また、固定子の厚さを薄くすることが可能で、固定子の製作が容易なリニアモータを提供することを更なる目的とする。

　本発明に係るリニアモータは、磁性体の固定子、及び可動子を備えたリニアモータにおいて、前記可動子はコイル内部に、移動方向に沿って交互に連結した複数の磁石及び電機子コアを配しており、電機子コアを介して隣り合う磁石は互いに対向する向きに磁化され、前記固定子は、前記可動子の移動方向に長く磁気的に結合した対向する２つの板状部を有するとともに、該２つの板状部の対向する面それぞれには、所定間隔を隔てて、棒状で略直方体状の磁性体の歯部を配列してあり、前記可動子は前記対向する２つの板状部間を前記歯部の配列方向に沿って移動することを特徴とする。

　本発明にあっては、可動子はコイル内部に、前記可動子の移動方向に沿って交互に連結した複数の磁石及び電機子コアを配してある。磁石は可動子のみに使用するので、リニアモータ全長を長くした場合においても、使用する磁石量は増加せず一定であり、コストを低減させることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記２つの板状部の一方の面に配列してある歯部と、他方の面に配列してある歯部とは、前記可動子の移動方向に沿って、互い違いに配置してあることを特徴とする。

　本発明に係るリニアモータは、前記歯部の長手方向は前記可動子の移動方向に略直角に配置してあることを特徴とする。

　本発明に係るリニアモータは、前記磁石及び電機子コアは棒状の略直方体状であり、それぞれ長手方向に沿う面同士が、ほぼ全面にわたり、密着して連結してあることを特徴とする。

　本発明に係るリニアモータは、前記各磁石及び各電機子コアの長手方向両端部は、前記可動子の移動方向に対して位置が互いに異なることを特徴とする。

　本発明にあっては、磁石及び電機子コアに傾きをつけてあるので、ディテント力が低減され、固定子と可動子の相対位置の違いよる推力むらを低減することが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記各磁石及び各電機子コアは一つの断面が平行四辺形であることを特徴とする。

　本発明に係るリニアモータは、前記歯部の長手方向は前記可動子の移動方向の垂直方向に対して傾斜するように配置してあることを特徴とする。

　本発明にあっては、固定子に設けた歯部を可動子の移動方向に傾斜をつけてあるので、ディテント力が低減され、固定子と可動子の相対位置の違いによる推力むらを低減することが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記２つの板状部の一方の面に配列してある歯部と、他方の面に配列してある歯部とは、異なる方向に傾斜してあることを特徴とする。

　本発明にあっては、２つの板状部の一方の面に設けた歯部と他方の面に設けた歯部とでは、異なる方向に傾きをつけてあるので、可動子が移動方向に対して左右に傾くことにより生じるこじりを抑えることが、可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記可動子の移動方向の長さが異なる電機子コアを有することを特徴とする。

　本発明にあっては、前記可動子の移動方向の長さが異なる電機子コアを有することにより、ディテント力を低減させることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記歯部は前記固定子に接合してあることを特徴とする。

　本発明に係るリニアモータは、前記歯部は前記固定子に凹凸部を掘り込み加工により形成してあることを特徴とする。

　本発明にあっては、歯部を掘り込み加工により形成してあるので、歯部を接合する場合に比べて、コストダウンが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、固定子、及び可動子を備えたリニアモータにおいて、前記可動子はコイル内部に、移動方向に沿って交互に連結した複数の磁石（以下永久磁石ともいう）及び電機子コアを配してあり、該電機子コアを介して隣り合う磁石は互いに対向する向きに磁化され、前記固定子は、前記可動子の移動方向に長く、磁気的に結合した対向する２つの板状部を有し、該２つの板状部の間に前記可動子が配されており、前記板状部それぞれには前記移動方向に沿って、前記板状部より突出しない複数の磁性体部が並設してあることを特徴とする。

　本発明にあっては、可動子はコイル内部に、前記可動子の移動方向に沿って交互に連結した複数の磁石及び電機子コアを配してある。磁石は可動子のみに使用するので、リニアモータの全長を長くした場合においても、使用する磁石量は増加せず一定であり、コストを低減させることが可能となる。固定子を構成する板状部において、板状部より突出しない複数の磁性体部を並設したことにより、固定子の厚さを薄くすることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記複数の磁性体部は空隙を隔てて等間隔に並設してあることを特徴とする。

　本発明にあっては、複数の磁性体部は空隙を隔てて等間隔に並設してあり、従来の技術のように固定子の板状部の厚さに変化を設けた歯部を形成する必要がないので、固定子を薄くすることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記空隙は前記板状部を貫通する直方体状をなす貫通孔であることを特徴とする。

　本発明にあっては、板状部より空隙となる部分を除去して貫通させて加工するので、固定子を薄くすることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記磁性体部は櫛歯状に形成してあることを特徴とする。

　本発明にあっては、磁性体部は櫛歯状に形成してあるため、固定子を薄く、かつ軽量化することが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記２つの板状部の一方の磁性体部と他方の磁性体部とは、前記可動子の移動方向に沿って、少なくとも一部が互い違いになるようにしてあることを特徴とする。

　本発明にあっては、２つの板状部の一方の磁性体部と他方の磁性体部とが互い違いになるようにしてあるので、リニアモータの発生推力を大きくすることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記磁性体部と前記空隙との境界面は平面としてあり、該平面についての面法線ベクトルは前記移動方向を示すベクトルと平行となるようにしてあることを特徴とする。

　本発明にあっては、該平面の面法線ベクトルが前記移動方向のベクトルと平行となるようにしてあるので、リニアモータの発生推力を大きくすることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記磁性体部と前記空隙との境界面は平面としてあり、該平面についての面法線ベクトルと前記移動方向を示すベクトルとを含む平面は、前記板状部に平行であり、前記面法線ベクトルと前記移動方向を示すベクトルとは非平行であることを特徴とする。

　本発明にあっては、磁性体部と空隙との境界面についての面法線ベクトルと移動方向を示すベクトルとを含む平面は、板状部に平行であり、面法線ベクトルと移動方向を示すベクトルとは非平行である。すなわち、磁性体部は固定子の移動方向に対して傾きをつけてあるので、ディテント力が低減され、固定子と可動子の相対位置の違いによる推力むらを低減することが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記板状部の一方の面法線ベクトルと前記移動方向を示すベクトルとがなす角度及び前記板状部の他方の面法線ベクトルと前記移動方向を示すベクトルとがなす角度を加算した値が、前記一方の面法線ベクトルと前記他方の面法線ベクトルとがなす角度の値となるようにしてあることを特徴とする。

　本発明にあっては、一方の面法線ベクトルと移動方向を示すベクトルとがなす角度及び他方の面法線ベクトルと移動方向を示すベクトルとがなす角度を加算した値が、板状部の一方の面法線ベクトルと板状部の他方の面法線ベクトルとがなす角度の値となるようにしてある。すなわち、２つの板状部の一方に設けた磁性体部と、他方に設けた磁性体部とでは、移動方向に対して異なる向きに傾きをつけてあるので、可動子が移動方向に対して左右に傾くことにより生じるこじりを抑えることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記磁石及び電機子コアは直方体状をなし、それぞれの長手方向に沿う面同士が略全面にわたり密着して連結してあることを特徴とする。

　本発明にあっては磁石及び電機子コアが直方体状をなしているため、電機子コアを容易に作ることができる。また磁石と電機子コアが密着しているため、磁石のパーミアンス係数が上がる。それに伴い、磁石の単位ボリュームあたり発生する磁束量が増加するので磁石の利用効率が向上する。

　本発明に係るリニアモータは、前記磁石及び電機子コアの前記長手方向に沿う面は前記可動子の移動方向に面しており、前記移動方向に対して傾きを持つように、前記長手方向に沿う面の両端は前記移動方向の位置が異なるようにしてあることを特徴とする。

　本発明にあっては、磁石及び電機子コアの長手方向に沿う面の両端は可動子の移動方向の位置が異なるようにしてあるので、ディテント力が低減され、固定子と可動子の相対位置の違いによる推力むらを低減することが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記可動子の移動方向の長さが異なる電機子コアを有することを特徴とする。

　本発明にあっては、前記可動子の移動方向の長さが異なる電機子コアを有することにより、ディテント力を低減させることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記空隙は切削加工により形成してあることを特徴とする。

　本発明にあっては、板状部から空隙となる部分を除去することにより磁性体部を形成するので、固定子を薄くすることが可能となる。

　本発明に係るリニアモータは、前記空隙は打ち抜き加工により形成してあることを特徴とする。

　本発明にあっては、板状部より空隙となる部分を打ち抜き加工し、磁性体部を形成するので、加工コストを低減することができる。

　本発明にあっては、可動子に配置する電機子コアを小型にできるため、可動子を軽量かつ小型にすることが可能となる。また、可動子のみに磁石を使用するので、リニアモータの全長を長くした場合においても、使用する磁石を増やす必要は無く、コストを低減させることが可能となる。更に固定子の板状部より突出しない複数の磁性体部を並設してあるので固定子の厚さを薄く、軽量化することが可能となる。

実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す部分破断斜視図である。 実施の形態１に係るリニアモータの可動子を示す平面図である。 実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す断面図である。 実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す側面図である。 実施の形態１に係るリニアモータの推力発生の原理を説明するための図である。 実施の形態１に係るリニアモータの推力発生の原理を説明するための図である。 実施の形態１に係るリニアモータの推力発生の原理を説明するための図である。 実施の形態２に係るリニアモータの可動子を示す平面図である。 実施の形態３に係るリニアモータの固定子の構成を示す断面図である。 実施の形態４に係るリニアモータの固定子の構成を示す断面図である。 実施の形態５に係るリニアモータの概略構成を示す部分破断斜視図である。 実施の形態５に係るリニアモータの固定子を示す部分破断斜視図である。 実施の形態５に係るリニアモータの固定子の構成を示す断面図である。 実施の形態５に係るリニアモータの概略構成を示す断面図である。 実施の形態５に係るリニアモータの概略構成を示す側面図である。 実施の形態５に係るリニアモータの推力発生の原理を説明するための図である。 実施の形態５に係るリニアモータの推力発生の原理を説明するための図である。 実施の形態５に係るリニアモータの推力発生の原理を説明するための図である。 実施の形態７に係るリニアモータの固定子の構成を示す平面図である。 実施の形態８に係るリニアモータの固定子の構成を示す平面図である。 実施の形態９に係るリニアモータの固定子の構成を示す部分破断斜視図である。 実施の形態１０に係るリニアモータの固定子の構成を示す平面図である。 実施の形態１１に係るリニアモータの固定子の構成を示す平面図である。

　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
　実施の形態１
　図１は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す部分破断斜視図である。本実施の形態に係るリニアモータは、可動子１と固定子２とから構成されている。

　図２は実施の形態１に係るリニアモータの可動子１を示す平面図である。図３は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す断面図である。図４は実施の形態１に係るリニアモータの概略構成を示す側面図である。

　可動子１は、それぞれ略直方体状の電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｄ、電機子コア１ｂ、…を交互に並べ連結させたものに、コイル１ａを巻回した構成をなしている。図２に示すように、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの連結方向に沿った長さ（連結方向に沿った厚さ）は、電機子コア１ｂの方が、永久磁石１ｃ、１ｄより長く（厚く）してある。また、連結方向に垂直な方向の長さは、電機子コア１ｂの方が、永久磁石１ｃ、１ｄより長くしてある。また、図２の紙面に垂直な方向の長さ、すなわち、図３の紙面上下方向の長さは、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの何れも略同一の長さとしてあり、かつコイル１ａよりも長くしてある。電機子コア１ｂと永久磁石１ｃ又は１ｄとは、長手方向（連結方向に垂直な方向）に沿った面同士が、ほぼ全面にわたり密着して連結されている。
　電機子コア１ｂは、磁性材料、例えばケイ素鋼板を積層してもよいし、磁性金属粉末を固めた例えばＳＭＣ（軟磁性複合部材：Soft　Magnetic　Composites）にしてもよい。このような部材を用いることで、コア材料の渦電流損やヒステリシス損や偏磁を抑制することができる。
　永久磁石１ｃ、１ｄは、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）を主成分とするネオジム磁石である。

　図２において、各永久磁石１ｃ、１ｄに示された白抜矢印は各永久磁石１ｃ、１ｄの磁化方向を示している。ここで白抜矢印の終点はＮ極、始点はＳ極を示す。永久磁石１ｃ、１ｄは何れも、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの連結方向に磁化され、それらの磁化の向きは互いに異なる逆向きである。そして、これらの隣り合う永久磁石１ｃと永久磁石１ｄとの間には、電機子コア１ｂが挿入されている。電機子コア１ｂを介して隣り合う永久磁石１ｃ、１ｄは互いに対向する向きに磁化されていることとなる。電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ、１ｄの配列の周囲にはコイル１ａが巻回してある。すなわち、コイル１ａの内部に電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ、１ｄが配列してある。

　図３に示すように、固定子２は、断面略コの字状の固定子本体２ｃ、第１歯部２ａ、第２歯部２ｂとから構成されている。図１に示すように、固定子２は可動子１の移動方向に長くなっている。第１歯部２ａ、第２歯部２ｂは、固定子本体２ｃの対向する二つの板状部２ｄ、２ｅ対向面側に可動子１の移動方向に沿って配置されている。第１歯部２ａ、第２歯部２ｂは、棒状の略直方体状である。固定子本体２ｃは、磁性金属、例えば平板状の圧延鋼材を折り曲げることにより形成する。固定子本体２ｃは折り曲げの他に平板状の板を溶接等の接合やねじ止め等により形成してもよい。固定子本体２ｃの対向する板状部２ｄ、２ｅは、磁気的に結合するようにしてある。第１歯部２ａ、第２歯部２ｂについても、磁性金属板、例えば鋼板等により形成し、固定子本体２ｃに溶接等で接合又はねじ止め等により固定する。
　また略コの字に形成した磁性鋼板の歯部となる部位を残し歯部となる部位の両側に溝を掘り込み加工により形成し、第１歯部２ａ、第２歯部２ｂとしてもよい。このようにすると、歯部を溶接等で接合又はねじ止め等により固定する場合に比べて、固定子２のコストダウンが可能となる。

　図３及び図４に示すように、第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂは同一形状、同一寸法であるのが望ましい。第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂそれぞれの配置方向の長さは、可動子１の電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ又は１ｄの組の連結方向の長さより、やや短くしてある。第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂの突出方向の長さは、配置方向の長さより、長くしてある。本明細書では突出方向の長さは、配置方向の長さより長いが、固定子１、第１歯部２ａ、第２歯部２ｂ、可動子１、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄ、及びコイルの配置や寸法によっては短くしてもよい。第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂの図３の紙面左右方向の長さは、電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ又は１ｄよりも、やや長くしてある。この場合フリンジング磁束により仮想的にエアギャップが短くなり、可動子の磁石からの磁束を効率よく固定子に流すことができる。短くすると可動子が吸引力で中央に吸引されて直進性が良くなる。
　またこの長さは同じでもよい。

　また、第１歯部２ａと第２歯部２ｂはそれぞれ、等間隔で固定子本体２ｃの対向する二つの板状部２ｄ、２ｅ対向面側にそれぞれ配置されている。第１歯部２ａと第２歯部２ｂの長手方向は、可動子１の移動方向に略直角に配置してある。配置の間隔は、可動子１の電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ又は１ｄの組の連結方向の長さより、やや長い距離となっている。また、第１歯部２ａと第２歯部２ｂとはそれぞれ突出方向において重ならないよう可動子１の移動方向に沿って、互い違いに配置（千鳥配置）されている。
　なお、第１歯部２ａと第２歯部２ｂとは図４に示したように可動子１と対向する面同士が対向しない場合に限らず、面の一部同士が対向していても良い。対向していない部分があれば可動子１に推力が発生するからである。全面が対向すると可動子１には推力が発生しない。

　以上のように構成された固定子２に上述の可動子１を配置する。図４に示すように、可動子１の一方の面に第１歯部２ａが、可動子１の他方の面が第２歯部２ｂに対向する。第１歯部２ａが可動子１の電機子コア１ｂと永久磁石１ｃとの組に対応している場合には隣の第１歯部２ａには電機子コア１ｂと永久磁石１ｃとの組が対応している。第１歯部２ａと第１歯部２ａとの間に電機子コア１ｂと永久磁石１ｄとの組があることになる。さらに第２歯部２ｂも対応する電機子コアと永久磁石との組が異なるほかは同様の間隔で配置している。つまり、１磁気周期に一つずつの第１歯部２ａ、第２歯部２ｂが設けられている。また、第１歯部２ａと第２歯部２ｂとは、電気角で１８０度の異なる位置（１／２磁気周期だけずれた位置）に設けられている。よって、例えば、第１歯部２ａが可動子１の一方の永久磁石１ｃ及び電機子コア１ｂに対向している場合、第２歯部２ｂは可動子１の他方の永久磁石１ｄ及び電機子コア１ｂに対向するような位置関係となる。

　図５、図６及び図７は実施の形態１に係るリニアモータの推力発生の原理を説明するための図である。可動子１のコイル１ａには交流電流を流す。図５に示す方向にコイル１ａを通電した場合（丸の中に黒丸があるマークは紙面の裏から表への通電、丸の中にバツ印があるマークは紙面の表から裏への通電）、各電機子コア１ｂは紙面上の上側がＮ極、紙面上の下側がＳ極となる。点線矢印で示しているように、各電機子コア１ｂに発生した磁束は第１歯部２ａに流れ込み、固定子本体２ｃを通り第２歯部２ｂより各電機子コア１ｂへ流れ込むという磁束ループが発生する。磁束ループにより、第１歯部２ａにはＳ極が発生し、第２歯部２ｂにはＮ極が発生する。
　以上、磁石の磁束を考慮せず、通電することで固定子２側の第１歯部２ａと第２歯部２ｂとを励磁するという部分を説明した。つまり、可動子１の永久磁石１ｃ、１ｄと電機子コア１ｂで形成される磁気回路に巻き回したコイルに通電する事により、固定子２の第１歯部２ａと第２歯部２ｂとに直接コイルを巻回した場合と同様に、固定子２の第１歯部２ａと第２歯部２ｂとを励磁する事が可能である。

　次に、永久磁石による磁極の発生と推力の発生を、図６を用いて説明する。
　図６のように永久磁石１ｃ、１ｄが電機子コア１ｂに対して着磁方向が対向して配置してある場合、電機子コア１ｂ全体が単極となり、例えば図中の最も左側の電機子コア１ｂはＮ極、左から二番目の電機子コア１ｂはＳ極、というように励磁される。
　一方、図６にカッコ付きで示したように、固定子２の第１歯部２ａと第２歯部２ｂにはコイル１ａの巻線に通電することによって励磁された磁極が存在している。これら、永久磁石１ｃ、１ｄによる可動子１ヨーク側（電機子コア１ｂ）の磁極と、コイル１ａの巻線に通電することによって励磁された固定子２の第１歯部２ａ、第２歯部２ｂ側の磁極とが吸引／反発する事により、可動子１に推力が発生する事になる。
　なお、永久磁石１ｃ、１ｄによる励磁が大きいために、実際に測定した場合には、固定子１側の磁極は、Ｎ極あるいはＳ極とは判別されない可能性もある。これは一般的な永久磁石同期モータでも普通に生じている現象であり、いわゆる磁気回路における重ね合わせの理によって容易に説明できることである。その場合でもコイルによる励磁によって永久磁石による磁場のバランスを崩す事で推力が発生する事には変わらない。誤解を避けるために図６では固定子２の第１歯部２ａ、第２歯部２ｂの磁極記号をカッコ付きで表している。

　図５の状態から、可動子１が、電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ又は１ｄの一組分にほぼ等しい距離、すなわち、電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合を示したのが図７である。図７においてはコイルに流れる電流の向きが逆向きとなる。このため、第１歯部２ａにはＮ極が発生し、第２歯部２ｂにはＳ極が発生する。永久磁石１ｃ、１ｄによる電機子コア１ｂの励磁は変わらないため、図７に示した矢印方向に吸引力が発生し、可動子１の長手方向（移動方向）の吸引力が合成されて推力となり、可動子１が移動する。図７の状態から、可動子１が電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合、図５と同様な状態となる。以上の動作を繰り返すことにより、可動子１は移動を継続する。

　次に端効果による影響の改善について説明する。端効果とは、リニアモータにおいて、可動子両端に発生する磁気的な吸引、反発力の影響がモータの推力特性（コギング特性、ディテント特性）に影響を及ぼすことを言う。従来、端効果を減少させるために、両端の歯部の形状を、他の形状と異なるようにするなどの対策が取られている。端効果が発生するのは、磁束ループが移動方向と同じ方向に流れるためである（特許文献１の第２図参照）。しかしながら、実施の形態１に係るリニアモータでは、固定子本体２ｃを通る磁路を含めたループ（磁束ループ）は進行方向と直角な方向に流れるため、端効果の影響を低減させることが可能となる。

　以上のように、実施の形態１に係るリニアモータでは、永久磁石は可動子のみに使用するので、リニアモータの全長を長くした場合においても、使用する永久磁石量は増加せず一定となり、コストを低減させることが可能となる。加えて、端効果の影響を低減させることが可能となる。
　なお、実施の形態１では可動子１がすべて固定子２に挟まれている形態を示したが、本発明においては可動子１のうち永久磁石１ｃ、１ｄと電機子コア１ｂが固定子２に挟まれていればよく、コイル１ａの一部が固定子２から突出していてもよい。

　また、上述においては、単相のリニアモータ（単相分のユニット）について説明した。しかしこれに限られるものではない。例えば３相駆動のリニアモータを構成する場合には、上記の可動子３個を、歯部のピッチ×（ｎ＋１／３）または歯部のピッチ×（ｎ＋２／３）（但し、ｎは整数）だけ間隔をあけて直線上に配置すれば良い。この場合、各可動子の長手方向の長さを考慮して整数ｎを設定すれば良い。

　実施の形態２
　図８は実施の形態２に係るリニアモータの可動子１を示す平面図である。固定子については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

　実施の形態２においては、電機子コア１ｂ、１１ｂと永久磁石１ｃ、１ｄの配列において、中央に位置する電機子コア１１ｂのみ連結方向の長さが、他の電機子コア１ｂよりも長くなっている。なお、電機子コア１ｂ、１１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの長手方向両端部は、連結方向（移動方向）の位置が互いに異なるようにしてある。これらはディテント力を低減させるための構成である。

　可動子に永久磁石と電機子コアとが配列されている場合、移動方向で比透磁率が周期的に変化するため、高次のディテント力高調波成分が顕著になる。一般に相独立型の駆動では、３相合成時に基本波及び２次、４次の高調波は打ち消されるが、３次、６次、９次などの３の倍数の高調波は強め合うこととなる。

　高調波成分の中で特に６次の高調波が多くなる傾向にあるため、電機子コア１１ｂの移動方向の長さを、他の電機子コア１ｂよりもτ／６（τ：極ピッチ、τ＝λ／２、λ：電気角で３６０度に相当する長さ）だけ長くしてある。これにより、電機子コア１ｂと電機子コア１１ｂに発生するディテント力の位相が６次の高調波成分において１８０度異なるので、６次の高調波成分が打ち消され減少する。なお、τ／６だけ電機子コア１１ｂを長くしたが、τ／６だけ電機子コア１１ｂを他の電機子コア１ｂより短くしても、同様の効果を奏する。すなわち、他の電機子コアとτ／６だけ長さが異なる電機子コアを設ければ良い。

　次に、１２次以上の高調波成分については、永久磁石１ｃ、１ｄ、電機子コア１ｂ及び１１ｂをスキュー配置することにより低減可能である。スキュー配置は、移動方向の垂直方向に対して傾斜（角度）をつけて永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂ、１１ｂの長辺を配置することである。すなわち、永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂ、１１ｂの長手方向両端部は、移動方向の位置が互いに異なることとなる。なお、スキューさせる角度（スキュー角度）は０～６度程度である。

　上述では電機子コア１ｂと１１ｂとの長さを変えると共に、永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂ、１１ｂのスキュー配置を行ったが、電機子コア１１ｂの長さのみを変えても良い。また、永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂのスキュー配置のみを行なっても良い。また、両方の構成を採用した場合、電機子コアの変位量とスキュー角度は独立で変更できるため、主たる高調波成分に対してディテント力を有効に低減することが可能である。

　以上のように実施の形態２に係るリニアモータは、実施の形態１に係るリニアモータが奏する効果に加え、ディテント力の高調波成分を低減するという効果を奏する。
　また、電機子コア１ｂ、１１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄは、直方体状のものを配置しているが、コイル１ａの内周面と対向する電機子コア１ｂ、１１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄのそれぞれの２面を、コイル１ａの内周面と平行となるよう構成しても良い。すなわち、電機子コア１ｂ、１１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの一つの断面が平行四辺形となるようにしても良い。

　実施の形態３
　図９は実施の形態３に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。リニアモータを移動方向に沿って切断した横断面図である。固定子２の第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂをスキュー配置している。固定子２の第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂは、可動子の移動方向の垂直方向に対して傾斜するように配置してある。第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂの可動子の移動方向（紙面上の左右方向）に対する面が、紙面の垂直方向（表裏方向）を軸として、傾斜している。

　可動子については、上述の実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。実施の形態３においては、固定子２の第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂをスキュー配置することにより、可動子の永久磁石及び電機子コアをスキュー配置しなくても、ディテント力の低減が可能となる。
　なお、可動子として上述の実施の形態２と同様なものも使用可能である。この場合、固定子の歯部並びに可動子の電機子コア及び永久磁石の長手方向が可動子の移動方向の垂直方向となす角度がディテント力の低減に関係することを考慮しなくてはならない。すなわち、固定子の歯部並びに可動子の電機子コア及び永久磁石それぞれをどのような角度でスキューさせるかについて、十分な検討が必要である。

　実施の形態４
　図１０は実施の形態４に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。リニアモータを移動方向に沿って切断した横断面図である。固定子２の第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂをスキュー配置している。すなわち、固定子２の第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂの長手方向は、可動子の移動方向の垂直方向に対して傾斜するように配置してある。可動子については、上述の実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

　図１０に示すように、第１歯部２ａと第２歯部２ｂの傾斜する方向を逆にしている。これは、スキュー配置したことによるこじりを抑えることを目的としている。歯部をスキュー配置することにより、リニアモータに発生する推力は、移動方向からスキュー角度分傾く方向に生じるので、可動子全体が傾きこじりを発生する場合がある。第１歯部２ａと第２歯部２ｂの傾斜方向を逆にすることにより、第１歯部２ａと第２歯部２ｂにより発生する移動方向に垂直な方向（横方向）の推力成分が逆向きとなる。そのため、横方向の推力成分は、互いに打ち消しあい、こじりを防止することが可能となる。

　以上のように、実施の形態４においては、実施の形態１に係るリニアモータにおける効果に加え、次の効果を奏する。固定子の第１歯部２ａ及び第２歯部２ｂをスキュー配置することにより、可動子の電機子コア及び永久磁石をスキューさせることなく、ディテント力の高調波成分を低減するという効果を奏する。また、第１歯部２ａと第２歯部２ｂの傾ける向きを逆方向にすることにより、こじりを防止するという効果を奏する。

　なお、実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、実施の形態２における可動子を用いることも可能であるが、可動子及び固定子のスキュー角度について、十分な検討が必要である。

　実施の形態５
　図１１は実施の形態５に係るリニアモータの概略構成を示す部分破断斜視図である。本実施の形態に係るリニアモータは、可動子１と固定子２とから構成されている。

　図２は実施の形態１に係るリニアモータの可動子１を示す平面図である。実施の形態５に係るリニアモータの可動子１は実施の形態１と同様である。以下の説明においては、図２を参照する。図１２は実施の形態５に係るリニアモータの固定子２を示す部分破断斜視図である。図１３は実施の形態５に係るリニアモータの固定子２の構成を示す断面図である。

　可動子１は、それぞれ略直方体状の電機子コア１ｂ、永久磁石（磁石）１ｃ、電機子コア１ｂ、永久磁石（磁石）１ｄ、電機子コア１ｂ、…を交互に並べ連結させたものに、コイル１ａを巻回した構成をなしている。図２に示すように、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの連結方向に沿った長さ（連結方向に沿った厚さ）は、電機子コア１ｂの方が、永久磁石１ｃ、１ｄより長く（厚く）してある。また、連結方向に垂直な方向の長さ（紙面で上下方向）は、電機子コア１ｂの方が、永久磁石１ｃ、１ｄより長くしてある。また、図２の紙面に垂直な方向の長さは、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの何れも略同一の長さとしてあり、かつコイル１ａよりも長くしてある。電機子コア１ｂと永久磁石１ｃ又は１ｄとは、長手方向（連結方向に垂直な方向）に沿った面同士が、略全面にわたり密着して連結されている。

　電機子コア１ｂは、磁性材料、例えばケイ素鋼板を積層してもよいし、磁性金属粉末を固めた例えばＳＭＣ（軟磁性複合部材：Soft　Magnetic　Composites）にしてもよい。このような部材を用いることで、電機子コア材料の渦電流損やヒステリシス損や偏磁を抑制することができる。
　永久磁石１ｃ、１ｄは、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）を主成分とするネオジム磁石である。

　図２において、各永久磁石１ｃ、１ｄに示された白抜矢印は各永久磁石１ｃ、１ｄの磁化方向を示しており矢印の終点がＮ極、始点がＳ極を示す。永久磁石１ｃ、１ｄは何れも、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの連結方向に磁化され、それらの磁化の向きは互いに異なる逆向きである。そして、これらの隣り合う永久磁石１ｃと永久磁石１ｄとの間には、電機子コア１ｂが挿入されている。電機子コア１ｂを介して隣り合う永久磁石１ｃ、１ｄは互いに対向する向きに磁化されていることとなる。電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ、１ｄの配列の周囲にはコイル１ａが巻回してある。すなわち、コイル１ａの内部に電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ、１ｄが配列してある。

　図１２に示すように、固定子２は断面略横Ｕ字形である。図１１に示すように、固定子２は可動子１の移動方向に長くなっている。固定子２は互いに対向する上板部２１（板状部）、下板部２２（板状部）、上板部２１と下板部２２とを連結する側板部２３を含む。側板部２３は上板部２１と下板部２２とを磁気的に結合する役割を果たしている。固定子２は、磁性金属、例えば平板状の圧延鋼材を折り曲げることにより形成する。また、上板部２１、下板部２２、側板部２３それぞれを平板状の磁性板として作成し、溶接やねじ止めにより形成してもよい。なお、図１２に示す向きで設置されることが固定子２の必須の要件ではない。設置可能な如何なる向きで使用することが可能である。したがって、図１２に示すように上板部２１が上側で、下板部２２が下側で、側板部２３が左右側となるように設置することは必須ではない。

　上板部２１には可動子１の移動方向に直交した長手方向を有する複数の磁性体部２１ａが可動子１の移動方向に沿って、並設されている。磁性体部２１ａは空隙２１ｂを隔てて並設されている。磁性体部２１ａの両端は隣接する磁性体部２１ａと連接されている。空隙２１ｂは上板部２１の一部に設けた直方体状をなす貫通孔である。空隙２１ｂは、削設、切削加工、打ち抜き加工等で形成される。空隙２１ｂは可動子１の移動方向に沿って離隔して設けられている。

　磁性体部２１ａと空隙２１ｂとの境界面は矩形状である。境界面は可動子１の移動方向に正対している。すなわち、境界面についての面法線ベクトルと可動子の移動方向を示すベクトルとは平行としてある。

　磁性体部２１ａの長手方向の寸法が、対向する可動子１の電機子コア１ｂの長手方向の寸法と略同一となるように、空隙２１ｂの長手方向の寸法を定めてある。以上のように、磁性体部２１ａ、空隙２１ｂは可動子１の移動方向に沿って交互に配置されている。磁性体部２１ａが等間隔に配置されるように、空隙２１ｂを形成してある。

　下板部２２は上板部２１と同様な構成である。下板部２２には可動子１の移動方向に直交した長手方向を有する複数の磁性体部２２ａが設けられている。下板部２２において、２つの磁性体部２２ａは空隙２２ｂにより隔てられている。

　図１３に示すように、上板部２１の磁性体部２１ａの可動子１の移動方向の寸法（紙面の左右方向の寸法）は、上板部２１の空隙２１ｂの可動子１の移動方向の寸法よりも小さくなっている。同様に下板部２２の磁性体部２２ａの可動子１の移動方向の寸法は、下板部２２の空隙２２ｂの可動子１の移動方向の寸法よりも小さくなっている。また、上板部２１の磁性体部２１ａの可動子１の移動方向の寸法と下板部２２の磁性体部２２ａの可動子１の移動方向の寸法とは同様となっている。上板部２１の空隙２１ｂの可動子１の移動方向の寸法と下板部２２の空隙２２ｂの可動子１の移動方向の寸法とは同様となっている。

　図１３に示すように、上板部２１、下板部２２ともに、磁性体部２１ａ、２２ａと空隙２１ｂ、２２ｂとが可動子１の移動方向に沿って交互に配置されている。上板部２１の磁性体部２１ａと下板部２２の空隙２２ｂとが対向するようにしてある。上板部２１の空隙２１ｂと下板部２２の磁性体部２２ａとが対向するようにしてある。図１３に示した構成では磁性体部２１ａ、２２ａそれぞれの可動子１の移動方向の寸法は、空隙２１ｂ、２２ｂそれぞれの可動子１の長手方向の寸法よりも小さくなっている。また、可動子１の移動方向における磁性体部２１ａ及び空隙２２ｂの中心位置は略一致するようにしてあるので、空隙２１ｂの一部分と空隙２２ｂの一部分とは互いに対向している。
　図１３に示した例では、上下の磁性体部２１ａ、２２ａは互い違いになっており、重なりがないようにしてあるが、それに限られるものではない。上下の磁性体部２１ａ、２２ａに一部重なりがあってもよい。そのような場合でも、推力は発生するからである。上下の磁性体部２１ａ、２２ａが可動子１の移動方向（図１３の左右方向）同一の位置で同一の寸法である場合、リニアモータには推力は発生しない。しかし、位置がずれていたり、上下の磁性体部２１ａ、２２ａの寸法が異なり、平面視で一部分でも重なりがなければ、推力は発生する。

　固定子２の側板部２３は上板部２１と下板部２２とを連結している。側板部２３は上板部２１、下板部２２それぞれの可動子１の移動方向に平行な端面の一方と連なっている。上板部２１、下板部２２の他方の端面は連結されておらず、固定子２の開口部を構成している。側板部２３は上板部２１と下板部２２とを磁気的に結合する役割を担う。

　図１４は実施の形態５に係るリニアモータの概略構成を示す断面図である。図１４の紙面の表裏方向が可動子１の移動方向である。図１５は実施の形態５に係るリニアモータの概略構成を示す側面図である。図１５はリニアモータを固定子２の開口部側から見たものである。図１５の紙面の左右方向が可動子１の移動方向である。

　図１４に示すように、固定子２は断面略横Ｕ字形であり、対向する上板部２１、下板部２２、上板部２１と下板部２２とを連結する側板部２３とからなる。図１４に示すように、磁性体部２１ａ及び２２ａの長手方向（紙面左右方向）の長さは、電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ又は１ｄの長手方向の長さよりも、やや長くしてある。この場合フリンジング磁束により仮想的にエアギャップが短くなり、可動子１の磁石からの磁束を効率よく固定子２に流すことができる。短くすると可動子１が吸引力で中央に吸引されて直進性が良くなる。またこの長さは同じでもよい。

　図１５に示すように、磁性体部２１ａ、２２ａの可動子１の移動方向（紙面左右方向）の寸法は、可動子１の電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ又は１ｄの組の連結方向の寸法より、やや小さくしてある。磁性体部２１ａ、２２ａの配置間隔、すなわち、空隙２１ｂ、２２ｂの可動子１の移動方向の寸法は、可動子１の電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ又は１ｄの組の連結方向の寸法より、やや大きくしてある。

　図１４において磁性体部２１ａ、２２ａそれぞれの可動子１の移動方向と直交する方向の寸法、すなわち、上板部２１、下板部２２の板厚寸法（図１４の紙面上下方向の寸法）は、磁性体部の可動子１の移動方向と同じ方向の寸法（幅寸法）より、大きくしてある。当該２つの寸法の関係は、可動子１、電機子コア１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄ、固定子２、磁性体部２１ａ、２１ｂ及びコイル１ａの配置や寸法によっては図１４に示した関係と異なっても良い。

　図１５に示すように、可動子１の一方の面に磁性体部２１ａが、可動子１の他方の面が磁性体部２２ａに対向する。磁性体部２１ａが可動子１の電機子コア１ｂと永久磁石１ｃとの組に対応している場合には隣の磁性体部２１ａには電機子コア１ｂと永久磁石１ｃとの組が対応しており、この２つの磁性体部２１ａの間に電機子コア１ｂと永久磁石１ｄとの組が位置することになる。さらに磁性体部２２ａも対応する電機子コア１ｂと永久磁石１ｄとの組が異なるほかは同様の位置関係となる。つまり、可動子１の１磁気周期に一つずつの磁性体部２１ａ、磁性体部２２ａが設けられている。また、磁性体部２１ａと磁性体部２２ａとは、電気角で１８０度の異なる位置（１／２磁気周期だけずれた位置）に設けられている。よって、例えば、磁性体部２１ａが可動子１の一方の永久磁石１ｃ及び電機子コア１ｂに対向している場合、磁性体部２２ａは可動子１の他方の永久磁石１ｄ及び電機子コア１ｂに対向するような位置関係となる。

　図１６、図１７及び図１８は実施の形態５に係るリニアモータの推力発生の原理を説明するための図である。可動子１のコイル１ａには交流電流を流す。図１６に示す方向にコイル１ａを通電した場合（丸の中に黒丸があるマークは紙面の裏から表への通電、丸の中にバツ印があるマークは紙面の表から裏への通電）、各電機子コア１ｂは紙面上の上側がＮ極、紙面上の下側がＳ極となる。点線矢印で示しているように、各電機子コア１ｂに発生した磁束は上板部２１の磁性体部２１ａに流れ込み、側板部２３を通り下板部２２の磁性体部２２ａより各電機子コア１ｂへ流れ込むという磁束ループが発生する。磁束ループにより、磁性体部２１ａにはＳ極が発生し、磁性体部２２ａにはＮ極が発生する。

　以上、磁石による励磁を考慮せずに、可動子１のコイル１ａを通電することで固定子２の磁性体部２１ａと磁性体部２２ａとを励磁するという部分を説明した。つまり、可動子１の永久磁石１ｃ、１ｄと電機子コア１ｂで形成される磁気回路に巻き回したコイル１ａに通電する事により、固定子２の磁性体部２１ａと磁性体部２２ａとに直接コイルを巻回した場合と同様に、固定子２の磁性体部２１ａと磁性体部２２ａとを励磁する事が可能である。

　次に、永久磁石による磁極の発生と推力の発生を、図１７を用いて説明する。
　図１７のように永久磁石１ｃ、１ｄが電機子コア１ｂに対して着磁方向が対向して配置してある場合、電機子コア１ｂ全体が単極となり、例えば図中の最も左側の電機子コア１ｂはＮ極、左から二番目の電機子コア１ｂはＳ極、というように励磁される。
　ここで白抜矢印の終点はＮ極、始点はＳ極を示す。
　一方、図１７にカッコ付きで示したように、固定子２の磁性体部２１ａと磁性体部２２ａにはコイル１ａの巻線に通電することによって励磁された磁極が存在している。これら、永久磁石１ｃ、１ｄによる可動子１ヨーク側（電機子コア１ｂ）の磁極と、コイル１ａの巻線に通電することでよって励磁された磁性体部２１ａ、磁性体部２２ａ側の磁極とが吸引／反発する事により、可動子１に推力が発生する事になる。
　なお、永久磁石１ｃ、１ｄによる励磁が大きいために、実際に測定した場合には、固定子２側の磁極は、Ｎ極あるいはＳ極とは判別されない可能性もある。これは一般的な永久磁石同期モータでも普通に生じている現象であり、いわゆる磁気回路における重ね合わせの理によって容易に説明できることである。その場合でもコイルによる励磁によって永久磁石による磁場のバランスを崩す事で推力が発生する事には変わりない。誤解を避けるために図１７では固定子２の磁性体部２１ａ、磁性体部２２ａの磁極記号をカッコ付きで表している。

　図１６の状態から、可動子１が、電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ又は１ｄの一組分にほぼ等しい距離、すなわち、電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合を示したのが図１８である。図１８においてはコイル１ａに流れる電流の向きが逆向きとなる。このため、磁性体部２１ａにはＮ極が発生し、磁性体部２２ａにはＳ極が発生する。永久磁石１ｃ、１ｄによる電機子コア１ｂの励磁は変わらないため、図１８に示した矢印方向に吸引力が発生し、可動子１の長手方向（移動方向）の吸引力が合成されて推力となり、可動子１が移動する。図１８の状態から、可動子１が電気角１８０度に相当する距離を進んだ場合、図１６と同様な状態となる。以上の動作を繰り返すことにより、可動子１は移動を継続する。

　次に端効果による影響の改善について説明する。端効果とは、リニアモータにおいて、可動子両端に発生する磁気的な吸引、反発力の影響がモータの推力特性（コギング特性、ディテント特性）に影響を及ぼすことを言う。従来、端効果を減少させるために、両端の歯部の形状を、他の形状と異なるようにするなどの対策が取られている。端効果が発生するのは、磁束ループが移動方向と同じ方向に流れるためである（特許文献１の第２図参照）。しかしながら、実施の形態５に係るリニアモータでは、固定子２の側板部２３を通る磁路を含めたループ（磁束ループ）は進行方向と直角な方向に流れるため、端効果の影響を低減させることが可能となる。

　以上のように、実施の形態５に係るリニアモータでは、永久磁石は可動子１のみに使用するので、リニアモータの全長を長くした場合においても、使用する永久磁石量は増加せず一定となり、コストを低減させることが可能となる。加えて、端効果の影響を低減させることが可能となる。
　さらに、上板部２１、下板部２２それぞれにおいて、磁性体部２１ａ、２２ａはそれぞれ空隙２１ｂ、２２ｂにより隔てられている。磁性体部２１ａ、２２ａはそれぞれ空隙２１ｂ、２２ｂとの間で磁気抵抗の差が生じるようにしてある。従来の技術のように、板状部材の一面より突出する歯を設ける場合と比較して、板状部材を薄くすることが可能となり、固定子２を薄型化することが可能となる。

　なお、実施の形態５では可動子１がすべて固定子２に挟まれている形態を示したが、本発明においては可動子１のうち永久磁石１ｃ、１ｄと電機子コア１ｂが固定子２に挟まれていればよく、コイル１ａの一部が固定子２から突出していてもよい。

　また、上述においては、単相のリニアモータ（単相分のユニット）について説明した。しかし、それに限られるものではない。例えば３相駆動のリニアモータを構成する場合には、上記の可動子３個を、歯部のピッチ×（ｎ＋１／３）または歯部のピッチ×（ｎ＋２／３）（但し、ｎは整数）だけ間隔をあけて直線上に配置すれば良い。この場合、各可動子の長手方向の長さを考慮して整数ｎを設定すれば良い。

　実施の形態６
　図８は実施の形態２に係るリニアモータの可動子１を示す平面図である。実施の形態６に係るリニアモータでは実施の形態２の可動子１を用いる。以下、図８を参照しつつ再度説明する。固定子２については、実施の形態５と同様であるので、説明を省略する。

　実施の形態６においては、可動子１は図８に示すように電機子コア１ｂ、１１ｂと永久磁石１ｃ、１ｄの配列において、中央に位置する電機子コア１１ｂのみ連結方向の長さが、他の電機子コア１ｂよりも長くなっている。なお、電機子コア１ｂ、１１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの長手方向両端部は、連結方向（移動方向）の位置が互いに異なるようにしてある。これらはディテント力を低減させるための構成である。

　可動子に永久磁石と電機子コアとが配列されている場合、移動方向で比透磁率が周期的に変化するため、高次のディテント力高調波成分が顕著になる。一般に相独立型の駆動では、３相合成時に基本波及び２次、４次の高調波は打ち消されるが、３次、６次、９次などの３の倍数の高調波は強め合うこととなる。

　高調波成分の中で特に６次の高調波が多くなる傾向にあるため、電機子コア１１ｂの移動方向の長さを、他の電機子コア１ｂよりもτ／６（τ：極ピッチ、τ＝λ／２、λ：電気角で３６０度に相当する長さ）だけ長くしてある。これにより、電機子コア１ｂと電機子コア１１ｂに発生するディテント力の位相が６次の高調波成分において１８０度異なるので、６次の高調波成分が打ち消され減少する。なお、τ／６だけ電機子コア１１ｂを長くしたが、τ／６だけ電機子コア１１ｂを他の電機子コア１ｂより短くしても、同様の効果を奏する。すなわち、他の電機子コアとτ／６だけ長さが異なる電機子コアを設ければ良い。

　次に、１２次以上の高調波成分については、永久磁石１ｃ、１ｄ、電機子コア１ｂ及び１１ｂをスキュー配置することにより低減可能である。スキュー配置は、移動方向の垂直方向に対して傾斜（角度）をつけて永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂ、１１ｂの長辺を配置することである。すなわち、永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂ、１１ｂの長手方向に沿う面の両端は、移動方向の位置が異なるようにしてある。なお、スキューさせる角度（スキュー角度）は０～６度程度である。

　上述では電機子コア１ｂと１１ｂとの長さを変えると共に、永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂ、１１ｂのスキュー配置を行ったが、電機子コア１１ｂの長さのみを変えても良い。また、永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂのスキュー配置のみを行なっても良い。また、両方の構成を採用した場合、電機子コアの長さとスキュー角度は独立で変更できるため、主たる高調波成分に対してディテント力を有効に低減することが可能である。

　以上のように実施の形態６に係るリニアモータは、実施の形態５に係るリニアモータが奏する効果に加え、ディテント力の高調波成分を低減するという効果を奏する。
　また、電機子コア１ｂ、１１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄは、直方体状のものを配置しているが、コイル１ａの内周面と対向する電機子コア１ｂ、１１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄのそれぞれの２面を、コイル１ａの内周面と平行となるよう構成しても良い。すなわち、電機子コア１ｂ、１１ｂ、永久磁石１ｃ、１ｄの一つの断面が平行四辺形となるようにしても良い。

　実施の形態７
　図１９は実施の形態７に係るリニアモータの固定子２の構成を示す平面図である。上板部２１の磁性体部２１ａ、下板部２２の磁性体部２２ａをスキュー配置としている。図１９に示すように、磁性体部２１ａは可動子１の移動方向の垂直方向と平行ではなく、所定の角度で傾斜するように形成されている。それに伴い、上板部２１の空隙２１ｂも可動子１の移動方向の垂直方向と平行ではなく、所定の角度で傾斜するように形成されている。すなわち、磁性体部２１ａと空隙２１ｂとの境界面に対する面法線ベクトルは、可動子１の移動方向を示すベクトルと非平行である。また、２つのベクトルを含む平面は上板部２１、下板部２２と平行としてある。

　空隙２１ｂは上板部２１に設けた孔であるから、空隙２１ｂを通して、下板部２２が見えている。上述したように、上板部２１の空隙２１ｂは下板部２２の磁性体部２２ａと対向する位置関係としてあるから、孔である空隙２１ｂを通して見えるのは、下板部２２の磁性体部２２ａである。また、磁性体部２１ａ、２２ａは空隙２１ｂ、２２ｂよりも小さいので、図１９に示したように下板部２２の空隙２２ｂの一部が空隙２１ｂを通じて見えている。可動子１については、上述の実施の形態５と同様であるので、説明を省略する。

　　以上のように実施の形態７に係るリニアモータは、実施の形態５に係るリニアモータが奏する効果に加え、次の効果を奏する。実施の形態７においては、固定子２の磁性体部２１ａ、２２ａ及び空隙２１ｂ、２２ｂをスキュー配置することにより、可動子１の永久磁石１ｃ、１ｄ及び電機子コア１ｂをスキュー配置しなくても、ディテント力の低減が可能となる。

　なお、可動子として上述の実施の形態６と同様なものも使用可能である。その場合には、固定子の磁性体部及び空隙並びに可動子の電機子コア及び永久磁石の長手方向が可動子の移動方向の垂直方向となす角度がディテント力の低減に関係することを考慮しなくてはならない。すなわち、固定子の磁性体部及び空隙並びに可動子の電機子コア及び永久磁石それぞれをどのような角度でスキューさせるかについて、十分な検討が必要である。

　実施の形態８
　図２０は実施の形態８に係るリニアモータの固定子２の構成を示す平面図である。上板部２１の磁性体部２１ａ、下板部２２の磁性体部２２ａをスキュー配置している。可動子１については、上述の実施の形態５と同様であるので、説明を省略する。

　図２０に示すように、磁性体部２１ａと磁性体部２２ａの傾斜する方向を逆にしている。すなわち、磁性体部２１ａと空隙２１ｂとの境界面に対する面法線ベクトルは、可動子１の移動方向を示すベクトルと非平行である。また、磁性体部２２ａと空隙２２ｂとの境界面に対する面法線ベクトルは、可動子１の移動方向を示すベクトルと非平行である。磁性体部２１ａと磁性体部２２ａの傾斜する方向を逆にしているから、一方の面法線ベクトルと可動子１の移動方向を示すベクトルがなす角度及び他方の面法線ベクトルと可動子１の移動方向を示すベクトルがなす角度を加算した値が、一方の面法線ベクトルと他方の面法線ベクトルとがなす角度となる。

　磁性体部２１ａと磁性体部２２ａの傾斜する方向を逆にしているのは、スキュー配置したことによるこじりを抑えることを目的としている。磁性体部２１ａ、２２ａをスキュー配置することにより、リニアモータに発生する推力は、移動方向からスキュー角度分傾く方向に生じるので、可動子全体が傾きこじりを発生する場合がある。磁性体部２１ａと磁性体部２２ａの傾斜方向を逆にすることにより、磁性体部２１ａと磁性体部２２ａにより発生する移動方向に垂直な方向（横方向）の推力成分が逆向きとなる。そのため、横方向の推力成分は、互いに打ち消しあい、こじりを防止することが可能となる。

　以上のように、実施の形態８においては、実施の形態５に係るリニアモータにおける効果に加え、次の効果を奏する。固定子２の磁性体部２１ａ及び磁性体部２２ａをスキュー配置することにより、可動子１の電機子コア１ｂ及び永久磁石１ｃ、１ｄをスキューさせることなく、ディテント力の高調波成分を低減するという効果を奏する。また、磁性体部２１ａ及び磁性体部２２ａの傾ける向きを逆方向にすることにより、こじりを防止するという効果を奏する。

　なお、実施の形態８においても、実施の形態７と同様に、実施の形態６における可動子１を用いることも可能であるが、可動子１及び固定子２のスキュー角度について、十分な検討が必要である。

　実施の形態９
　図２１は実施の形態９に係るリニアモータの固定子２の構成を示す部分破断斜視図である。実施の形態５の固定子２では磁性体部２１ａ、２２ａを隔てる空隙２１ｂ、２２ｂは孔であったが、実施の形態９では一方が開口されている。すなわち、空隙２１ｂ、２２ｂの固定子２の開口側が開口されている。磁性体部２１ａは櫛歯状に形成してある。同様に磁性体部２２ａは櫛歯状に形成してある。可動子１を含めたその他の構成は実施の形態５と同様である。

　上板部２１に形成してある磁性体部２１ａは略直方体状をなしている。磁性体部２１ａは、上板部２１の側板部２３に連結する部分から所定の距離をおいて、形成してある。磁性体部２１ａは上板部２１と同様に、側板部２３に対して垂直方向に突出している。磁性体部２１ａの突出方向が長手方向としてある。磁性体部２１ａは空隙２１ｂを挟んで、可動子１の移動方向に沿って複数形成してある。

　下板部２２に形成してある磁性体部２２ａ、空隙２２ｂの形状は、磁性体部２１ａ、空隙２１ｂと同様である。

　上述の実施の形態５と同様に、上板部２１の磁性体部２１ａと下板部２２の磁性体部２２ａとの位置は可動子１の移動方向に位置がずれている。図１３に示したような位置関係としてある。磁性体部２１ａと空隙２２ｂとが対向し、磁性体部２２ａと空隙２１ｂとが対面するようにしてある。

　以上のように実施の形態９に係るリニアモータは、実施の形態５に係るリニアモータが奏する効果に加え、次の効果を奏する。固定子２の上板部２１、下板部２２を櫛歯状としたことにより、固定子２に用いる部材量が低減され、固定子２の軽量化を図ることが可能となる。コストの低減を図ることが可能となる。

　実施の形態１０
　図２２は実施の形態１０に係るリニアモータの固定子２の構成を示す平面図である。実施の形態７に係るリニアモータにおいて、固定子２の上板部２１、下板部２２を櫛歯状にしたものである。実施の形態７と同様に、磁性体部２１ａ、２２ａをスキュー配置としている。所定の角度で傾斜するように形成されている。図２２に示すように、磁性体部２１ａ、磁性体部２２ａは可動子１の移動方向の垂直方向と平行ではなく、所定の角度で傾斜するように形成されている。

　上板部２１は櫛歯状としてあるから、２つの磁性体部２１ａの隙間（空隙２１ｂ）を通して、下板部２２が見えている。上板部２１に設けている磁性体部２１ａと、下板部２２に設けている磁性体部２２ａは可動子１の移動方向に沿って、互い違いの位置関係としてある。したがって、図２２に示したように、２つの磁性体部２１ａの隙間（空隙２１ｂ）を通して見えるのは、下板部２２に設けた磁性体部２２ａである。可動子１は実施の形態５と同様なものを用いる。

　以上のように実施の形態１０に係るリニアモータは、実施の形態７に係るリニアモータが奏する効果に加え、次の効果を奏する。固定子２の上板部２１、下板部２２を櫛歯状としたことにより、固定子２に用いる部材量が低減され、固定子２の軽量化を図ることが可能となる。コストの低減を図ることが可能となる。

　実施の形態１１
　図２３は実施の形態１１に係るリニアモータの固定子２の構成を示す平面図である。実施の形態８に係るリニアモータにおいて、固定子２の上板部２１、下板部２２を櫛歯状としている。可動子１については、上述の実施の形態５と同様であるので、説明を省略する。

　図２３に示すように、実施の形態８と同様に、磁性体部２１ａと磁性体部２２ａの傾斜する方向を逆にしている。これは、スキュー配置したことによるこじりを抑えることを目的としている。

　以上のように実施の形態１１に係るリニアモータは、実施の形態８に係るリニアモータが奏する効果に加え、次の効果を奏する。固定子２の上板部２１、下板部２２を櫛歯状としたことにより、固定子２に用いる部材量が低減され、固定子２の軽量化を図ることが可能となる。コストの低減を図ることが可能となる。

　実施の形態５から実施の形態１１において、固定子２の製作を次のような工程により行うことが可能である。磁性体の板にあらかじめ空隙２１ｂ、２２ｂとなる孔や、磁性体部２１ａ、２２ａとなる櫛歯の歯部を加工（切削加工や打ち抜き）にて形成し、その後折り曲げることにより、固定子２を形成することが可能である。このように、固定子２の形成が容易であり更には固定子２を複数の部品から作る必要が無いので機械的に安定で組立誤差の小さいリニアモータを作ることが可能となる。

　実施の形態５から実施の形態１１において、磁性体部２１ａ、２２ａはそれぞれ、空隙２１ｂ、２２ｂを隔てて形成してあるが、それに限られない。磁性体部２１ａ、２２ａを隔てる非磁性体部材（アルミニウム、銅等）を配置しても良い。

　また、実施の形態５から実施の形態１１において、磁性体部２１ａ、２２ａはそれぞれ上板部２１、下板部２２の一部分であるので、上板部２１、下板部２２より突出しない構造となっている。当該突出しない構造は厳密なものでなくても良い。磁性体部２１ａ、２２ａの特性を微調整するために磁性体部２１ａ、２２ａを上板部２１、下板部２２の他の部分より多少突出させる場合も含む。また、空隙２１ｂ、２２ｂを加工する都合により、磁性体部２１ａ、２２ａが上板部２１、下板部２２の他の部分より突出させる場合も含む。

　なお、上述の実施の形態１から実施の形態１１において、永久磁石は、ネオジム磁石に限らず、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石などを用いても良い。

　本明細書においては電機子を可動子とし、磁性体の板状部と磁性体の歯部を固定子としたが、本明細書で開示した電機子を固定子とし、磁性体の板状部と歯部で可動子を構成してもよい。

　各実施の形態で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　また、上述した実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　可動子
　１ａ　コイル
　１ｂ、１１ｂ　電機子コア
　１ｃ、１ｄ　永久磁石
　２　固定子
　２ａ　第１歯部
　２ｂ　第２歯部
　２ｃ　固定子本体
　２１　上板部（板状部）
　２１ａ　磁性体部
　２１ｂ　空隙
　２２　下板部（板状部）
　２２ａ　磁性体部
　２２ｂ　空隙
　２３　側板部

Claims (24)

1. 　磁性体の固定子、及び可動子を備えたリニアモータにおいて、
   　前記可動子は
   　　コイル内部に、移動方向に沿って交互に連結した複数の磁石及び電機子コアを配しており、電機子コアを介して隣り合う磁石は互いに対向する向きに磁化され、
   　前記固定子は、前記可動子の移動方向に長く磁気的に結合した対向する２つの板状部を有するとともに、
   　該２つの板状部の対向する面それぞれには、所定間隔を隔てて、棒状で略直方体状の磁性体の歯部を配列してあり、
   　前記可動子は前記対向する２つの板状部間を前記歯部の配列方向に沿って移動すること
   　を特徴とするリニアモータ。
2. 　前記２つの板状部の一方の面に配列してある歯部と、他方の面に配列してある歯部とは、前記可動子の移動方向に沿って、互い違いに配置してあること
   　を特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
3. 　前記歯部の長手方向は前記可動子の移動方向に略直角に配置してあることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータ。
4. 　前記磁石及び電機子コアは棒状の略直方体状であり、それぞれ長手方向に沿う面同士が、ほぼ全面にわたり、密着して連結してあること
   　を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリニアモータ。
5. 　前記各磁石及び各電機子コアの長手方向両端部は、前記可動子の移動方向に対して位置が互いに異なること
   　を特徴とする請求項４に記載のリニアモータ。
6. 　前記各磁石及び各電機子コアは一つの断面が平行四辺形であること
   　を特徴とする請求項５に記載のリニアモータ。
7. 　前記歯部の長手方向は前記可動子の移動方向の垂直方向に対して傾斜するように配置してあること
   　を特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載のリニアモータ。
8. 　前記２つの板状部の一方の面に配列してある歯部と、他方の面に配列してある歯部とは、異なる方向に傾斜してあること
   　を特徴とする請求項７に記載のリニアモータ。
9. 　前記可動子の移動方向の長さが異なる電機子コアを有すること
   　を特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のリニアモータ。
10. 　前記歯部は前記固定子に接合してあること
    　を特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のリニアモータ。
11. 　前記歯部は前記固定子に凹凸部を掘り込み加工により形成してあること
    　を特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のリニアモータ。
12. 　固定子、及び可動子を備えたリニアモータにおいて、
    　前記可動子はコイル内部に、移動方向に沿って交互に連結した複数の磁石及び電機子コアを配してあり、該電機子コアを介して隣り合う磁石は互いに対向する向きに磁化され、
    　前記固定子は、
    　前記可動子の移動方向に長く、磁気的に結合した対向する２つの板状部を有し、
    　該２つの板状部の間に前記可動子が配されており、
    　前記板状部それぞれには前記移動方向に沿って、前記板状部より突出しない複数の磁性体部が並設してあること
    　を特徴とするリニアモータ。
13. 　前記複数の磁性体部は空隙を隔てて等間隔に並設してあること
    　を特徴とする請求項１２に記載のリニアモータ。
14. 　前記空隙は前記板状部を貫通する直方体状をなす貫通孔であること
    　を特徴とする請求項１３に記載のリニアモータ。
15. 　前記磁性体部は櫛歯状に形成してあること
    　を特徴とする請求項１３に記載のリニアモータ。
16. 　前記２つの板状部の一方の磁性体部と他方の磁性体部とは、前記可動子の移動方向に沿って、少なくとも一部が互い違いになるようにしてあること
    　を特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載のリニアモータ。
17. 　前記磁性体部と前記空隙との境界面は平面としてあり、該平面についての面法線ベクトルは前記移動方向を示すベクトルと平行となるようにしてあること
    　を特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載のリニアモータ。
18. 　前記磁性体部と前記空隙との境界面は平面としてあり、該平面についての面法線ベクトルと前記移動方向を示すベクトルとを含む平面は、前記板状部に平行であり、
    　前記面法線ベクトルと前記移動方向を示すベクトルとは非平行であること
    　を特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載のリニアモータ。
19. 　前記板状部の一方の面法線ベクトルと前記移動方向を示すベクトルとがなす角度及び前記板状部の他方の面法線ベクトルと前記移動方向を示すベクトルとがなす角度を加算した値が、前記一方の面法線ベクトルと前記他方の面法線ベクトルとがなす角度の値となるようにしてあること
    　を特徴とする請求項１８に記載のリニアモータ。
20. 　前記磁石及び電機子コアは直方体状をなし、それぞれの長手方向に沿う面同士が略全面にわたり密着して連結してあること
    　を特徴とする請求項１２から請求項１９のいずれか一項に記載のリニアモータ。
21. 　前記磁石及び電機子コアの前記長手方向に沿う面は前記可動子の移動方向に面しており、前記移動方向に対して傾きを持つように、前記長手方向に沿う面の両端は前記移動方向の位置が異なるようにしてあること
    　を特徴とする請求項２０に記載のリニアモータ。
22. 　前記可動子の移動方向の長さが異なる電機子コアを有すること
    　を特徴とする請求項１２から請求項２１のいずれか一項に記載のリニアモータ。
23. 　前記空隙は切削加工により形成してあること
    　を特徴とする請求項１３から請求項２２のいずれか一項に記載のリニアモータ。
24. 　前記空隙は打ち抜き加工により形成してあること
    　を特徴とする請求項１３から請求項２２のいずれか一項に記載のリニアモータ。

Images