WO2015136759A1 - リニアモータ - Google Patents

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WO2015136759A1
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yoke
linear motor
slots
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善明 加納
佐藤　浩介
実志 高橋
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独立行政法人国立高等専門学校機構
カヤバ工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a linear motor.
  • JP2012-244688A uses a moving magnetic field generated around a coil disposed on the inner peripheral surface of a cylindrical yoke to attract a permanent magnet disposed on the outer peripheral surface of the rod, thereby allowing the yoke and the rod to pivot.
  • a linear vernier motor that is relatively displaced in the direction is disclosed.
  • the current supplied to the coil is a three-phase alternating current
  • the yoke is a 12-slot type in which a reference number (six) slots are repeatedly arranged twice. It is configured.
  • the plurality of teeth formed on the yoke are arranged at equal intervals in the yoke axial direction so that the slot width is constant.
  • the detent force fluctuation periods in the left region including the reference number slot located in the left half of the yoke and the right region including the reference number slot located in the right half of the yoke are in phase with each other. Therefore, the sum of the detent forces generated by the linear vernier motor is increased. As a result, the controllability of the linear vernier motor is deteriorated.
  • An object of the present invention is to provide a linear motor capable of reducing the detent force.
  • a cylindrical yoke a rod that passes through the yoke in the yoke axial direction, and a plurality of rods that protrude from the inner peripheral surface of the yoke and are arranged at equal intervals in the yoke axial direction.
  • a linear motor comprising teeth, slots formed between adjacent teeth, a plurality of coils disposed in these slots, and permanent magnets held on the rod in a yoke axial direction. Is done.
  • the yoke is configured such that a reference number of slots determined according to the number of phases of the alternating current supplied to the coil is repeatedly arranged, and the Nth said number determined by the equation (1) from the yoke end
  • the teeth are provided with a width adjusting unit that adjusts the teeth width.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an actuation system including a linear motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the linear motor.
  • FIG. 3 is a diagram showing an equivalent electric circuit of the linear motor.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a detent force generated between the permanent magnet of the rod and the teeth of the yoke.
  • the actuation system 1 includes a linear motor 100 having a cylindrical yoke 10 and a rod 20, a mounting portion 2 for mounting the linear motor 100, and an upright support for both ends of the rod 20. And a carrier 4 that moves along the rail 4 while the yoke 10 is fixed. When the linear motor 100 is driven, the yoke 10 moves along the rail 4 together with the carrier 5. In the actuation system 1, by installing a drive target such as a component on the yoke 10, the drive target can be moved linearly.
  • the actuation system 1 is configured as a drive actuation system that drives a drive target, but is not limited to such a configuration.
  • a vibration suppression actuation system that suppresses the relative displacement of these members by attaching the yoke 10 of the linear motor 100 to one of the two members that are relatively displaced and attaching the rod 20 of the linear motor 100 to the other member. It may be 1.
  • the linear motor 100 includes a yoke 10 formed as a cylindrical body, a rod 20 that passes through the inside of the yoke 10 in the yoke axial direction, a plurality of coils 30 provided in the yoke 10, and a plurality of permanents held by the rod 20.
  • the yoke 10 and the rod 20 are pivoted by attracting the permanent magnet 21 held by the rod 20 using a moving magnetic field generated around the coil 30 when an alternating current is passed through the coil 30. Thrust that causes relative displacement in the direction is generated.
  • the yoke 10 is a cylindrical member formed of a magnetic material (for example, soft iron).
  • the yoke 10 is formed with teeth 12 protruding from the inner peripheral surface 11 toward the yoke center.
  • the teeth 12 are provided with a standing portion 12A that stands from the inner peripheral surface 11 and extends in the inner circumferential direction of the yoke 10, and a tip portion 12B that is provided at the tip of the standing portion 12A.
  • the end surface of the tip 12B of the tooth 12 is configured to face the outer peripheral surface of the rod 20.
  • the width (thickness in the yoke axis direction) of the tip portion 12B is set to be larger than the width (thickness in the yoke axis direction) of the standing portion 12A. Further, the width of the tip 12B is formed so as to gradually increase toward the center of the yoke.
  • the widths of the standing portions 12A and the tip portions 12B of the teeth 12 located at both ends of the yoke 10 are set to half the widths of the standing portions 12A and the tip portions 12B of the other teeth 12.
  • teeth 12 configured as described above are arranged in the yoke 10 along the axial direction. A space between adjacent teeth 12, 12 becomes a slot 13. These teeth 12 are arranged at equal intervals so that the width W SL of each slot 13 is constant.
  • the slot 13 is an annular groove for arranging the coil 30. Since 13 teeth 12 are provided in the linear motor 100, the number of slots 13 is 12.
  • the number of slots formed in a yoke is determined according to the number of alternating current phases energized in the coil.
  • the reference number of the yoke is 6, and 6n 1 (n 1 : positive integer) slots are provided in the yoke.
  • twelve slots 13 with the reference number doubled are formed in the yoke 10.
  • the yoke 10 is configured as a 12-slot type yoke in which the reference number (six) slots are repeatedly arranged twice, that is, a slot twice the reference number is formed.
  • the coils 30 are arranged one by one in the slots 13.
  • the number of coils 30 is twelve corresponding to the total number of slots 13, and the twelve coils 30 are four U-phase coils 31, four V-phase coils 32, and four W-phase coils. 33.
  • the U-phase coil 31 is supplied with a U-phase current of a three-phase alternating current.
  • the V-phase coil 32 is energized with a V-phase current of a three-phase AC current
  • the W-phase coil 33 is energized with a W-phase current of a three-phase AC current.
  • the U-phase coil 31, the V-phase coil 32, and the W-phase coil 33 are formed in a ring shape by winding an insulation-coated winding 30A around the axis of the rod 20.
  • FIG. 2 a part of the winding 30 ⁇ / b> A of the V-phase coil 32 is illustrated, and the others are omitted.
  • the U-phase coil 31, the V-phase coil 32, and the W-phase coil 33 are alternately arranged one by one in the order of the V phase, the U phase, and the W phase from the slot 13 on the left end side to the slot 13 on the right end side. ing.
  • the rod 20 disposed coaxially with the yoke 10 is a cylindrical member formed of a non-magnetic material (for example, stainless steel).
  • the rod 20 has a through hole 20A penetrating in the axial direction. As shown in FIG. 1, both ends of the rod 20 are fixed to a support portion 3 provided on the placement portion 2.
  • a plurality of permanent magnets 21 are held in the through hole 20 ⁇ / b> A of the rod 20 side by side in the axial direction so as to face the front end portion 12 ⁇ / b> B of the tooth 12.
  • the permanent magnet 21 is formed in a cylindrical shape and is magnetized so that an N pole and an S pole appear in the axial direction. These permanent magnets 21 are provided at equal intervals, and adjacent permanent magnets 21 are arranged so that the same poles face each other. Further, between the adjacent permanent magnets 21, a columnar yoke 22 made of a magnetic material (soft iron or the like) is provided.
  • the reference number of permanent magnets and cylindrical yokes is determined according to the reference number of slots.
  • the permanent magnet 21 is used.
  • the reference number of the columnar yokes 22 is set to 2n 2 (n 2 : positive integer).
  • the reference numbers of the permanent magnets 21 and the columnar yoke 22 are each set to two. Therefore, in the linear motor 100 having the number of slots 13 that is twice the reference number, the number of permanent magnets 21 and columnar yokes 22 located in the yoke 10 is four.
  • the linear motor 100 is configured as a 4-pole 12-slot linear motor in which the number of permanent magnets positioned in the yoke 10 is four and the number of slots 13 formed in the yoke 10 is twelve.
  • the columnar yoke 22 is not necessarily provided, and the permanent magnets 21 may be directly adjacent to each other. Even in this case, the reference number of the permanent magnets 21 in the linear motor 100 is not changed.
  • the four U-phase coils 31 are connected in series, and the four V-phase coils 32 and the four W-phase coils 33 are also connected in series to each other. Has been.
  • the ends of the U-phase coil 31, V-phase coil 32, and W-phase coil 33 on the front end side are connected to the driver 40, and the U-phase coil 31, V-phase coil 32, and W-phase coil 33 on the rear end side are connected.
  • the ends are Y-connected.
  • the first and third U-phase coils 31 from the tip side, and the windings 30A of the second and fourth V-phase coils 32 and W-phase coil 33 from the tip side are in one direction around the axis of the rod 20. It is wound.
  • the other windings 30 ⁇ / b> A of the U-phase coil 31, the V-phase coil 32, and the W-phase coil 33 are wound in the other direction around the axis of the rod 20 (opposite to one direction).
  • the driver 40 is a control device that controls the supply of alternating current to the U-phase coil 31, the V-phase coil 32, and the W-phase coil 33.
  • the driver 40 controls the frequency of the alternating current, the energization timing and the like based on the relative position information between the yoke 10 and the rod 20 detected by a position sensor (not shown). Thereby, the thrust and the thrust generation direction in the linear motor 100 are adjusted, and the yoke 10 and the rod 20 are linearly moved relative to each other by the thrust.
  • the yoke is configured as a 12-slot type in which six (reference number) slots are repeatedly arranged, and a plurality of teeth formed on the yoke are slotted. They are arranged at equal intervals so that the width is constant.
  • the fluctuation periods of the detent force in the left region including the reference number of slots located in the left half of the yoke and the right region including the reference number of slots located in the right half of the yoke are in phase with each other. For this reason, the detent forces in both regions strengthen each other, and the sum of the detent forces generated by the linear motor increases.
  • the slit 12C width adjusting portion is provided in the tooth 12 located at the boundary between the detent force and the total detent force is reduced.
  • the slit 12C is formed in the Nth tooth 12 defined by the following formula (1) from the left end or the right end of the yoke 10.
  • the slit 12 ⁇ / b> C is formed as an annular groove provided around the axis of the rod 20 while being provided at the center position in the width direction of the seventh tooth 12.
  • the width of the tooth 12 arranged seventh from the end of the yoke becomes larger than the width of the other teeth 12 by the width Ws of the slit 12C in the yoke axis direction.
  • the interval between the adjacent slots 13 and 13 with the seventh tooth 12 interposed therebetween is larger than the interval between the adjacent slots 13 and 13 with the other teeth 12 interposed therebetween.
  • the depth Ds of the slit 12C in the yoke radial direction is set to be the same as the depth of the slot 13 in the yoke radial direction.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the rod 20 moves relative to the left and the yoke 10 moves relative to the right.
  • the horizontal axis indicates the axial position of the linear mower 100
  • the vertical axis indicates the magnitude of the detent force.
  • the detent force in the right region R is such that the central position P1 of the columnar yoke 22 changes from the central position P2 of the tooth 12. It becomes the largest when it coincides with the intermediate position Pc between the center position P3 of the slot 13. Similarly, in the left region L, the detent force becomes the largest when the center position P1 of the cylindrical yoke 22 coincides with the intermediate position Pc between the center position P2 of the teeth 12 and the center position P3 of the slot 13. .
  • the slit 12C is not formed in the seventh tooth 12 positioned between the right region R and the left region L in the linear motor 100, the fluctuation period of the detent force in the right region R and the left region L is the same phase. End up. However, in the linear motor 100, since the slit 12C is formed in the seventh tooth 12 from the yoke end so as to increase the tooth width, the phase of the fluctuation period of the detent force in the right region R and the left region L is shifted. be able to.
  • the extension line (broken line) which extended the detent force of the right side area
  • the detent force peak position in the right region R and the detent force peak position in the left region L are understood by comparing the extension line variation cycle and the left region L detent force variation period. It is shifted to the yoke axis direction by the slit width W S min.
  • the phase difference of the detent force fluctuation period in each of the regions R and L is desirably set in the range of 30 ° to 60 °.
  • the linear motor 100 according to this embodiment described above has the following effects.
  • the phase of the detent force variation period in each of the regions R and L including the reference number of slots 13 is obtained. Can be shifted by the slit width W S. As a result, the peak positions of the detent force in each of the regions R and L can be shifted, and the total detent force generated by the linear motor 100 can be reduced. As a result, the controllability of the linear motor 100 can be improved.
  • the depth Ds of the slit 12C in the yoke radial direction is set to a certain degree, for example, the same as the yoke radial depth of the slot 13. It is desirable.
  • the width of the slit 12C formed in the Nth tooth 12 defined by the expression (1) is set within a range in which the total detent force generated by the linear motor 100 can be reduced. According to the knowledge of the present inventors, in the linear motor 100, it is desirable that the width of the slit 12C is set based on the following equation (2).
  • W S slit width
  • P reference number of permanent magnets determined according to the reference number of slots
  • W P arrangement interval of reference number (P) of permanent magnets
  • the reference number S is six
  • the reference number P of the permanent magnets 21 is two
  • the arrangement interval W P of the permanent magnets 21 is two permanent magnets 21 and two circles as shown in FIG. This is the length (pitch interval) in the yoke axial direction of the columnar yoke 22.
  • the W P also includes an arrangement interval of the cylindrical yoke 22 not only permanent magnets 21.
  • the width W S of the slit 12C of the tooth 12 is set based on the equation (2), the phase of the fluctuation period of the detent force in the left region L and the right region R can be reversed and generated in the linear motor 100. It is possible to minimize the total detent force.
  • the slit 12C may be filled with resin such as reinforced plastic.
  • resin such as reinforced plastic.
  • the yoke 10 is divided into a right yoke that forms the right region R and a left yoke that forms the left region L, and the slit 12C has the same width as the right yoke and the left yoke.
  • Non-magnetic spacers may be interposed. The spacer adjusts the width of the teeth on the right yoke side and the left yoke side formed at the connecting end of the right yoke and the left yoke.
  • the linear motor 100 is a 4-pole 12-slot linear motor in which the reference number of the slots 13 is six and the reference number of the permanent magnets 21 is two.
  • the linear motor 100 is an 8-pole 12-slot type in which the reference number of the slot 13 is six and the reference number of the permanent magnet 21 is four, the reference number of the slot 13 is six, and the reference number of the permanent magnet 21 is Two 6-pole 18-slot linear motors may be used.
  • the linear motor 100 is configured as a linear motor including the number of slots 13 that is an integral multiple of the slot reference number and the number of permanent magnets 21 that is an integral multiple of the magnet reference number.
  • a slit 12C is formed in the seventh tooth 12 from the yoke end based on the equation (1). Further, when the linear motor 100 is the above-described 6-pole 18-slot type, slits 12C are formed in the two teeth 12 at the seventh and thirteenth positions from the yoke end based on the equation (1).
  • the plurality of permanent magnets 21 are fixed in the axial direction in the through hole 20A of the rod 20, but the arrangement of the permanent magnets 21 is not limited to this.
  • a ring-shaped permanent magnet 21 may be fitted on the outer periphery of the rod 20, and the plurality of permanent magnets 21 may be arranged side by side in the axial direction so as to face the tips of the teeth 12.

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Abstract

　リニアモータは、筒状のヨークと、ヨークをヨーク軸方向に挿通するロッドと、ヨークの内周面から突出しヨーク軸方向に等しい間隔をあけて配置される複数のティースと、隣接するティースの間に形成されるスロットと、これらスロットに配設される複数のコイルと、ロッドにヨーク軸方向に並んで保持される永久磁石と、を備える。ヨークは、コイルに通電される交流電流の相数に応じて定まる基準数のスロットが繰り返し配置されるように構成されており、ヨーク端から（１）式で定められるＮ番目のティースには、ティース幅を調整する幅調整部が設けられる。

Description

リニアモータ
　本発明は、リニアモータに関する。
　ＪＰ２０１２－２４４６８８Ａには、筒状のヨークの内周面に配設したコイルの周囲に生じる移動磁界を利用して、ロッド外周面に配設した永久磁石を吸引することで、ヨークとロッドを軸方向に相対変位させるリニアバーニアモータが開示されている。
　このようなリニアバーニアモータにおいては、ロッドの永久磁石とヨークのティースとの間にディテント力（磁気吸引力）が生じることが知られている。ディテント力の大きさは、ロッドとヨークの軸方向相対位置に応じて、周期的に変動する。
　ＪＰ２０１２－２４４６８８Ａの図４Ａに記載のリニアバーニアモータでは、コイルに通電される電流は三相交流電流であり、ヨークは基準数（６個）のスロットが２度繰り返して配置される１２スロット型として構成されている。ヨークに形成される複数のティースは、スロット幅が一定となるようにヨーク軸方向に等しい間隔で配置されている。
　ＪＰ２０１２－２４４６８８Ａに記載のリニアバーニアモータでは、ヨーク左半分に位置する基準数のスロットを含む左側領域及びヨーク右半分に位置する基準数のスロットを含む右側領域におけるディテント力の変動周期が互いに同位相となるため、リニアバーニアモータで発生するディテント力の総和が大きくなる。その結果、リニアバーニアモータの制御性が悪化してしまう。
　本発明の目的は、ディテント力を低減することが可能なリニアモータを提供することである。
　本発明のある態様によれば、筒状のヨークと、前記ヨークをヨーク軸方向に挿通するロッドと、前記ヨークの内周面から突出し、ヨーク軸方向に等しい間隔をあけて配置される複数のティースと、隣接する前記ティースの間に形成されるスロットと、これらスロットに配設される複数のコイルと、前記ロッドにヨーク軸方向に並んで保持される永久磁石と、を備えるリニアモータが提供される。前記ヨークは、前記コイルに通電される交流電流の相数に応じて定まる基準数の前記スロットが繰り返し配置されるように構成されており、ヨーク端から（１）式で定められるＮ番目の前記ティースには、ティース幅を調整する幅調整部が設けられる。
図１は、本発明の実施形態によるリニアモータを含むアクチュエーションシステムの概略構成図である。 図２は、リニアモータの一部を示す断面図である。 図３は、リニアモータの等価電気回路を示す図である。 図４は、ロッドの永久磁石とヨークのティースとの間に生じるディテント力について説明する図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　図１を参照して、本実施形態によるリニアモータ１００を備えるアクチュエーションシステム１を説明する。
　アクチュエーションシステム１は、筒状のヨーク１０及びロッド２０を有するリニアモータ１００と、リニアモータ１００を載置するための載置部２と、載置部２に立設されロッド２０の両端を支持する支持部３と、載置部２上に配置されるレール４と、ヨーク１０が固定されるとともにレール４に沿って移動するキャリア５と、を備えている。リニアモータ１００が駆動されると、ヨーク１０がキャリア５とともにレール４に沿って移動する。アクチュエーションシステム１では、ヨーク１０に部品等の駆動対象を設置することで、当該駆動対象を直線的に移動させることができる。
　なお、アクチュエーションシステム１は、駆動対象を駆動する駆動アクチュエーションシステムとして構成されているが、このような構成に限られるものではない。リニアモータ１００のヨーク１０を相対変位する２つの部材の一方の部材に取り付け、リニアモータ１００のロッド２０を他方の部材に取り付けることで、これら部材の相対変位を抑制する制振用のアクチュエーションシステム１としてもよい。
　次に、図２を参照して、アクチュエーションシステム１の駆動源であるリニアモータ１００の構成について説明する。
　リニアモータ１００は、筒体として形成されるヨーク１０と、ヨーク１０の内部をヨーク軸方向に挿通するロッド２０と、ヨーク１０に設けられる複数のコイル３０と、ロッド２０に保持される複数の永久磁石２１と、を備える。リニアモータ１００では、交流電流をコイル３０に通電した時に当該コイル３０の周囲に生じる移動磁界を利用して、ロッド２０に保持された永久磁石２１を吸引することで、ヨーク１０とロッド２０を軸方向に相対変位させる推力が発生する。
　ヨーク１０は、磁性体（例えば軟鉄）によって形成された円筒状部材である。ヨーク１０には、内周面１１からヨーク中心に向かって突出するティース１２が形成される。
　ティース１２は、内周面１１から立設するとともにヨーク１０の内周方向に延設される立設部１２Ａと、立設部１２Ａの先端に設けられる先端部１２Ｂと、を備える。ティース１２の先端部１２Ｂの端面は、ロッド２０の外周面に対向するように構成されている。先端部１２Ｂの幅（ヨーク軸方向の厚さ）は、立設部１２Ａの幅（ヨーク軸方向の厚さ）よりも大きく設定されている。また、先端部１２Ｂの幅は、ヨーク中心に向かって徐々に大きくなるように形成されている。
　なお、ヨーク１０の両端に位置するティース１２の立設部１２Ａ及び先端部１２Ｂの幅は、その他のティース１２の立設部１２Ａ及び先端部１２Ｂの幅の半分に設定されている。
　ヨーク１０には、上記のように構成されるティース１２が軸方向に沿って１３個並設されている。隣接するティース１２，１２の間の空間はスロット１３となる。これらティース１２は、各スロット１３の幅ＷSLが一定となるように等しい間隔をあけて配置される。
　スロット１３は、コイル３０を配置するための環状溝である。リニアモータ１００ではティース１２が１３個設けられるため、スロット１３の数は１２個となる。
　一般的にリニアモータでは、ヨークに形成されるスロットの数は、コイルに通電される交流電流の相数に応じて定められる。コイルに通電される電流が三相交流である場合には、ヨークの基準数は６となり、ヨークには６ｎ1個（ｎ1：正の整数）のスロットが設けられる。本実施形態のリニアモータ１００では、基準数を２倍にした１２個のスロット１３がヨーク１０に形成されている。このようにヨーク１０は、基準数（６個）のスロットが２度繰り返して配置される、つまり基準数の２倍のスロットが形成される１２スロット型ヨークとして構成されている。
　これらスロット１３の内部には、コイル３０が１つずつ配置される。コイル３０の数はスロット１３の総数に対応して１２個となっており、１２個のコイル３０は４個のＵ相コイル３１と、４個のＶ相コイル３２と、４個のＷ相コイル３３により構成されている。Ｕ相コイル３１には、三相交流電流のＵ相電流が通電される。また、Ｖ相コイル３２には三相交流電流のＶ相電流が通電され、Ｗ相コイル３３には三相交流電流のＷ相電流が通電される。
　Ｕ相コイル３１、Ｖ相コイル３２、及びＷ相コイル３３は、絶縁被覆された巻線３０Ａがロッド２０の軸周りに巻き回されてリング状に形成されている。なお、図２では、Ｖ相コイル３２の巻線３０Ａの一部を図示し、その他を省略している。
　また、Ｕ相コイル３１、Ｖ相コイル３２、及びＷ相コイル３３は、左端側のスロット１３から右端側のスロット１３に、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相の順番で一相ずつ交互に配置されている。
　ヨーク１０と同軸に配置されるロッド２０は、非磁性体（例えばステンレス鋼）によって形成された円筒状部材である。ロッド２０は、軸方向に貫通する貫通孔２０Ａを有している。図１に示すように、ロッド２０の両端は、載置部２に設けられた支持部３に固定されている。
　図２に示すように、ロッド２０の貫通孔２０Ａには、複数の永久磁石２１がティース１２の先端部１２Ｂと対向するように軸方向に並んで保持される。永久磁石２１は、円柱状に形成されており、軸方向にＮ極とＳ極が現れるように着磁されている。これら永久磁石２１は等間隔に設けられており、隣り合う永久磁石２１は同極同士が対向するように配置されている。また、隣り合う永久磁石２１の間には、磁性体（軟鉄等）により形成された円柱状継鉄２２が設けられている。
　一般的にリニアモータではスロットの基準数に応じて永久磁石及び円柱状継鉄の基準数が定められ、リニアモータ１００のようにスロット１３の基準数が６個である場合には、永久磁石２１及び円柱状継鉄２２の基準数は２ｎ2個（ｎ2：正の整数）に設定される。本実施形態によるリニアモータ１００では、永久磁石２１及び円柱状継鉄２２の基準数はそれぞれ２個に設定されている。したがって、基準数を２倍した数のスロット１３を有するリニアモータ１００では、ヨーク１０内に位置する永久磁石２１及び円柱状継鉄２２の数はそれぞれ４個となっている。このように、リニアモータ１００は、ヨーク１０内に位置する永久磁石の数が４個、ヨーク１０に形成されたスロット１３の数が１２個の４極１２スロット型リニアモータとして構成されている。
　なお、リニアモータ１００では、円柱状継鉄２２は必ずしも設ける必要はなく、各永久磁石２１を直接隣接させてもよい。このように構成する場合であっても、リニアモータ１００における永久磁石２１の基準数に変更はない。
　図３に示すように、リニアモータ１００では、４個のＵ相コイル３１は直列に接続されており、４個のＶ相コイル３２及び４個のＷ相コイル３３も同相コイル同士が直列に接続されている。
　先端側のＵ相コイル３１、Ｖ相コイル３２、及びＷ相コイル３３の端部はドライバ４０に接続されており、後端側のＵ相コイル３１、Ｖ相コイル３２、及びＷ相コイル３３の端部はＹ結線されている。なお、先端側から１番目と３番目のＵ相コイル３１、及び先端側から２番目と４番目のＶ相コイル３２，Ｗ相コイル３３の巻線３０Ａは、ロッド２０の軸周りの一方向に巻き回されている。それ以外のＵ相コイル３１、Ｖ相コイル３２、及びＷ相コイル３３の巻線３０Ａは、ロッド２０の軸周りの他方向（一方向とは逆向き）に巻き回されている。
　ドライバ４０は、Ｕ相コイル３１、Ｖ相コイル３２、及びＷ相コイル３３への交流電流の供給を制御する制御装置である。ドライバ４０は、図示しない位置センサにより検出されるヨーク１０とロッド２０との相対位置情報に基づいて、交流電流の周波数や通電タイミング等を制御する。これにより、リニアモータ１００における推力や推力発生方向が調整され、その推力によってヨーク１０とロッド２０とが直線的に相対移動する。
　ところで、前述したＪＰ２０１２－２４４６８８Ａに記載されたリニアモータでは、ヨークは６個（基準数）のスロットが繰り返して配置される１２スロット型として構成されており、ヨークに形成される複数のティースはスロット幅が一定となるよう等間隔に配置されている。このようなリニアモータでは、ヨーク左半分に位置する基準数のスロットを含む左側領域及びヨーク右半分に位置する基準数のスロットを含む右側領域のディテント力の変動周期が互いに同位相となる。そのため、両領域のディテント力が強め合い、リニアモータで発生するディテント力の総和が大きくなる。
　本実施形態によるリニアモータ１００では、図２に示すように、ヨーク左半分に位置する基準数のスロット１３を含む左側領域Ｌと、ヨーク右半分に位置する基準数のスロット１３を含む右側領域Ｒとの境界に位置するティース１２にスリット１２Ｃ（幅調整部）を設けることで、ディテント力の総和の低減を図っている。
　スリット１２Ｃは、ヨーク１０の左端又は右端から下記（１）式で定められるＮ番目のティース１２に形成される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　　Ｓ：スロットの基準数
　　　ｎ3：スロットの総数をＳで割った値よりも小さい正の整数
　つまり、リニアモータ１００では、スロット１３の基準数Ｓは６個で、スロット１３の総数は１２個であるから、スロット総数をスロット基準数で割った値よりも小さい正の整数ｎ3は１となる。したがって、Ｎ＝６×１＋１＝７となり、ヨーク端から７番目のティース１２にスリット１２Ｃが形成されることとなる。
　スリット１２Ｃは、７番目のティース１２の幅方向の中央位置に設けられるとともに、ロッド２０の軸周りに沿って設けられる環状溝として形成される。このようにスリット１２Ｃが形成されることにより、ヨーク端から７番目に配置されるティース１２の幅は、スリット１２Ｃのヨーク軸方向の幅Ｗｓだけ、他のティース１２の幅よりも大きくなる。言い換えれば、７番目のティース１２を挟んで隣り合うスロット１３，１３の間隔が、その他のティース１２を挟んで隣り合うスロット１３，１３の間隔よりも大きくなる。
　また、スリット１２Ｃのヨーク径方向の深さＤｓは、スロット１３のヨーク径方向深さと同一に設定されている。
　次に、図４を参照して、本実施形態のリニアモータ１００によるディテント力の低減効果について説明する。図４は、ロッド２０が左方向にヨーク１０が右方向に相対移動する場合を例示した図である。図４下部のディテント力の波形図において、横軸はリニアモーア１００の軸方向位置を示し、縦軸はディテント力の大きさを示す。
　図４に示すように、リニアモータ１００が駆動されてロッド２０及びヨーク１０が相対移動すると、右側領域Ｒにおけるディテント力は、円柱状継鉄２２の中央位置Ｐ１が、ティース１２の中央位置Ｐ２とスロット１３の中央位置Ｐ３との間の中間位置Ｐｃに一致する時に最も大きくなる。左側領域Ｌにおいても同様に、ディテント力は、円柱状継鉄２２の中央位置Ｐ１が、ティース１２の中央位置Ｐ２とスロット１３の中央位置Ｐ３との間の中間位置Ｐｃに一致する時に最も大きくなる。
　仮にリニアモータ１００において右側領域Ｒと左側領域Ｌの間に位置する７番目のティース１２にスリット１２Ｃが形成されてない場合には、右側領域Ｒ及び左側領域Ｌにおけるディテント力の変動周期は同位相となってしまう。しかしながら、リニアモータ１００では、ヨーク端から７番目のティース１２にはティース幅が大きくなるようにスリット１２Ｃが形成されているため、右側領域Ｒ及び左側領域Ｌにおけるディテント力の変動周期の位相をずらすことができる。
　図４では、右側領域Ｒのディテント力を変動周期を変えずに左側領域Ｌまで延長した延長線（破線）を記載している。この延長線の変動周期と左側領域Ｌのディテント力の変動周期とを比較しても分るように、リニアモータ１００では右側領域Ｒのディテント力のピーク位置と左側領域Ｌのディテント力のピーク位置はヨーク軸方向にスリット幅ＷS分だけずれている。各領域Ｒ，Ｌにおけるディテント力の変動周期の位相差は、３０°から６０°の範囲で設定することが望ましい。
　上記した本実施形態のリニアモータ１００によれば、以下に示す効果を奏する。
　リニアモータ１００では、ヨーク端から（１）式で定められたＮ番目のティース１２にスリット１２Ｃが形成されるので、基準数のスロット１３を含む各領域Ｒ，Ｌにおけるディテント力の変動周期の位相をスリット幅ＷS分だけずらすことができる。これにより、各領域Ｒ，Ｌにおけるディテント力のピーク位置同士をずらすことができ、リニアモータ１００で発生するディテント力の総和を低減することが可能となる。その結果、リニアモータ１００の制御性を改善することができる。各領域Ｒ，Ｌにおけるディテント力のピーク位置同士をずらすためには、スリット１２Ｃのヨーク径方向の深さＤｓをある程度深く設定する必要があり、例えばスロット１３のヨーク径方向深さと同一に設定することが望ましい。
　なお、（１）式で定められるＮ番目のティース１２に形成されるスリット１２Ｃの幅は、リニアモータ１００で発生するディテント力の総和を低減できる範囲で設定される。本願発明者らの知見によれば、リニアモータ１００では、スリット１２Ｃの幅は下記（２）式に基づいて設定されることが望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　　　ＷS：スリットの幅
　　　Ｓ：スロットの基準数
　　　Ｐ：スロットの基準数に応じて定まる永久磁石の基準数
　　　ＷP：基準数（Ｐ個）の永久磁石の配置間隔
　リニアモータ１００では、スロット１３の基準数Ｓは６個であり、永久磁石２１の基準数Ｐは２個であり、永久磁石２１の配置間隔ＷPは図２に示すように２個分の永久磁石２１及び２個分の円柱状継鉄２２のヨーク軸方向長さ（ピッチ間隔）である。リニアモータ１００のようにロッド２０に円柱状継鉄２２が配置される場合には、ＷPには永久磁石２１だけでなく円柱状継鉄２２の配置間隔も含まれる。
　（２）式に基づいてティース１２のスリット１２Ｃの幅ＷSを設定すれば、左側領域Ｌ及び右側領域Ｒのディテント力の変動周期の位相を逆位相とすることができ、リニアモータ１００で発生するディテント力の総和を最小にすることが可能となる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本実施形態によるリニアモータ１００では、スリット１２Ｃ内に強化プラスチック等の樹脂を充填してもよい。このようにティース１２のスリット１２Ｃ内に非磁性体を配設する場合には、ディテント力の総和を低減できるだけでなく、スリット１２Ｃが設けられるティース１２の剛性を高めることができる。したがって、スリット１２Ｃを形成した場合でも、ヨーク１０の強度を維持することが可能となる。
　本実施形態によるリニアモータ１００では、ヨーク１０を右側領域Ｒを構成する右ヨークと左側領域Ｌを構成する左ヨークとからなる分割構造とし、これら右ヨークと左ヨークの間にスリット１２Ｃと同幅の非磁性体のスペーサ（幅調整部）を介在させるようにしてもよい。スペーサは、右ヨークと左ヨークの連結端に形成されている右ヨーク側及び左ヨーク側のティースの幅を調整する。
　本実施形態によるリニアモータ１００は、スロット１３の基準数を６個、永久磁石２１の基準数を２個とする４極１２スロット型のリニアモータとした。しかしながら、リニアモータ１００は、スロット１３の基準数を６個、永久磁石２１の基準数を４個とする８極１２スロット型や、スロット１３の基準数が６個、永久磁石２１の基準数が２個の６極１８スロット型等のリニアモータとしてもよい。このようにリニアモータ１００は、スロット基準数を整数倍した数のスロット１３及び磁石基準数を整数倍した数の永久磁石２１を備えるリニアモータとして構成される。
　リニアモータ１００が上記した８極１２スロット型である場合には、（１）式に基づいてヨーク端から７番目のティース１２にスリット１２Ｃが形成される。また、リニアモータ１００が上記した６極１８スロット型である場合には、（１）式に基づいてヨーク端から７番目と１３番目の２つのティース１２にスリット１２Ｃが形成される。
　また、本実施形態によるリニアモータ１００では、ロッド２０の貫通孔２０Ａ内に複数の永久磁石２１を軸方向に並べて固定したが、永久磁石２１の配置はこれに限られるものではない。例えば、リング状に形成した永久磁石２１をロッド２０の外周に外嵌めし、複数の永久磁石２１をティース１２の先端と対向するように軸方向に並べて配置してもよい。
　本願は２０１４年３月１２日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－４９２９６に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1. 　筒状のヨークと、
    　前記ヨークをヨーク軸方向に挿通するロッドと、
    　前記ヨークの内周面から突出し、ヨーク軸方向に間隔をあけて配置される複数のティースと、
    　隣接する前記ティースの間に形成されるスロットと、
    　これらスロットに配設される複数のコイルと、
    　前記ロッドにヨーク軸方向に並んで保持される永久磁石と、を備え、
    　前記ヨークは、前記コイルに通電される交流電流の相数に応じて定まる基準数の前記スロットが繰り返し配置されるように構成されており、
    　ヨーク端から下記（１）式で定められるＮ番目の前記ティースには、ティース幅を調整する幅調整部が設けられる、
    　リニアモータ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　　　Ｓ：スロットの基準数
    　　　ｎ：スロットの総数をスロット基準数で割った値よりも小さい正の整数
  2. 　請求項１に記載のリニアモータであって、
    　前記幅調整部は、前記Ｎ番目のティースに形成され、当該ティースの幅を他の前記ティースの幅よりも大きくするスリットである、
    　リニアモータ。
  3. 　請求項２に記載のリニアモータであって、
    　前記スリットのヨーク軸方向の幅をＷS、前記スロットの基準数をＳ、前記スロットの基準数に応じて定まる前記永久磁石の基準数をＰ、基準数の前記永久磁石の配置間隔をＷPとした場合に、前記スリットの幅ＷSは下記（２）式に基づいて設定される、
    　リニアモータ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  4. 　請求項２に記載のリニアモータであって、
    　前記スリットのヨーク径方向の深さは、前記スロットのヨーク径方向の深さと一致するように設定される、
    　リニアモータ。
  5. 　請求項２に記載のリニアモータであって、
    　前記スリット内には、非磁性体が配設される、
    　リニアモータ。
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