WO2017090660A1 - リニアモータ - Google Patents

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WO2017090660A1
WO2017090660A1 PCT/JP2016/084748 JP2016084748W WO2017090660A1 WO 2017090660 A1 WO2017090660 A1 WO 2017090660A1 JP 2016084748 W JP2016084748 W JP 2016084748W WO 2017090660 A1 WO2017090660 A1 WO 2017090660A1
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WO
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teeth
path
stator
tooth
magnet
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PCT/JP2016/084748
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English (en)
French (fr)
Inventor
正伸 柿原
省吾 牧野
Original Assignee
株式会社安川電機
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Publication date
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Priority to EP16868603.8A priority patent/EP3402059B1/en
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Priority to JP2017552683A priority patent/JP6761186B2/ja
Publication of WO2017090660A1 publication Critical patent/WO2017090660A1/ja
Priority to US15/987,915 priority patent/US10727728B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H02K41/033—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type with armature and magnets on one member, the other member being a flux distributor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type

Definitions

  • This disclosure relates to a linear motor.
  • Patent Document 1 discloses a linear motor including an armature having an armature core, an armature winding, and a permanent magnet, and a stator having a plurality of salient poles arranged along the moving direction of the electric machine. .
  • This disclosure is intended to provide a linear motor that can suppress cogging generated in the mover.
  • a linear motor includes a stator provided along a linear first path, and a mover that moves along the first path, and the stators are arranged along the first path.
  • the mover has a plurality of salient poles, the mover is arranged along the first path, and projects to the stator side, and a plurality of coils respectively mounted on the outer circumferences of the plurality of first teeth.
  • a second tooth positioned on the opposite side of the first tooth with respect to the second magnet, and a second portion positioned on the first tooth side with respect to the second magnet.
  • the end of the first part is more rigid than the end of the second part. Away from the child.
  • cogging generated in the mover can be suppressed.
  • the linear motor 1 is used in a linear actuator unitized as a power source, a transport system (or transport system) that transports (or transports) an object such as a workpiece, and the like. A thrust along a route (hereinafter referred to as “first route”) is generated. Furthermore, the linear motor 1 can be applied to a transport system (or transport system) on which a person can board.
  • the linear motor 1 has a stator 10 and a mover 20.
  • the stator 10 is provided along the first path R1, and the mover 20 moves along the first path R1.
  • the stator 10 and the mover 20 face each other in the direction orthogonal to the first path R1.
  • up and down means a direction when the movable element 20 side is set to the upper side with respect to the stator 10.
  • “Front / Right / Left / Right” means a direction when one side of the first route R1 is the front.
  • the stator 10 has a yoke 11 and a plurality of salient poles 12.
  • the yoke 11 extends along the first path R1.
  • the plurality of salient poles 12 are arranged along the first path R1 and project upward from the yoke 11 (Z-axis positive direction in the drawing).
  • the stator 10 is made of a soft magnetic material such as steel.
  • the stator 10 may be a laminate of electromagnetic steel plates such as silicon steel plates in the left-right direction (the Y-axis direction shown in the figure), or may be a compression-molded soft magnetic composite material (Soft Magnetic Composites).
  • the mover 20 includes a mover core 30, a plurality of coils 40, and a plurality of first magnets 50.
  • the mover core 30 has a yoke 31 and a plurality of first teeth 32.
  • the yoke 31 extends along the first path R1.
  • the plurality of first teeth 32 are arranged along the first path R1 and project downward from the yoke 31 (on the stator 10 side, in the negative Z-axis direction in the drawing).
  • the first tooth 32 faces the salient pole 12 with a gap in the vertical direction (Z-axis direction in the drawing).
  • the mover core 30 is made of a soft magnetic material such as steel.
  • the mover core 30 may be a laminate of electromagnetic steel plates such as silicon steel plates in the left-right direction (Y-axis direction in the drawing), or may be a compression-molded soft magnetic composite material (Soft Magnetic Composites). .
  • the plurality of coils 40 are respectively attached to the outer circumferences of the plurality of first teeth 32.
  • each coil 40 is composed of a conductor wire coated with an insulating material, arranged so that the conductor wire is wound around the first tooth 32, and fixed to the first tooth 32 by bonding or the like. Yes.
  • the plurality of coils 40 are provided such that the winding direction (winding direction of the conductor wire) is opposite between adjacent coils 40.
  • the plurality of first magnets 50 are embedded in the plurality of first teeth 32, respectively.
  • “embedding” includes not only the case where the whole is buried, but also that a part is buried.
  • a magnet slot S1 that opens downward is formed at the center of the first tooth 32 in the direction along the first path R1.
  • the “center portion” means a region including the center position.
  • the first magnet 50 is a permanent magnet such as a ferrite magnet, for example, and is inserted into the magnet slot S1 with its magnetization direction (direction in which the N pole and the S pole are aligned) along the first path R1, and bonded or the like.
  • the first teeth 32 are fixed by the above.
  • the plurality of first magnets 50 are provided such that the adjacent first magnets 50 have opposite magnetization directions. Thereby, in the mover core 30, the portions magnetized to the north pole by the two adjacent first magnets 50 and the portions magnetized to the south pole by the two adjacent first magnets 50 are alternately formed. ing.
  • the first tooth 32, the coil 40 attached to the first tooth 32, and the first magnet 50 embedded in the first tooth 32 are collectively referred to as the first magnetic pole 21 of the mover 20.
  • the number of the first magnetic poles 21 can be appropriately set according to the driving method.
  • the mover 20 has 12 sets of first magnetic poles 21A to 21L arranged in order along the first path R1.
  • the first magnetic poles 21A to 21L generate a moving magnetic field in response to the supply of three-phase AC power.
  • U-phase AC is supplied to the first magnetic poles 21A, 21B, 21G, and 21H
  • V-phase AC is supplied to the first magnetic poles 21C, 21D, 21I, and 21J
  • the first magnetic poles 21E, 21F, and 21K are supplied.
  • 21L is supplied with W-phase alternating current.
  • each of the six first magnetic poles 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, and 21F and the six first magnetic poles 21G, 21H, 21I, 21J, 21K, and 21L generates a moving magnetic field.
  • This moving magnetic field acts on the salient poles 12 of the stator 10 to generate a thrust force that moves the mover 20.
  • the mover core 30 further includes a second tooth 33
  • the mover 20 further includes a second magnet 60.
  • the second teeth 33 are provided outside the plurality of first teeth 32 in the first path R1 and protrude downward from the yoke 31 (that is, the stator 10 side). That is, the second teeth 33 are provided further outside the outermost first teeth 32 in the arrangement of the plurality of first teeth 32.
  • the second magnet 60 is embedded in the second tooth 33.
  • a magnet slot S3 that opens downward is formed at the center of the second tooth 33 in the direction along the first path R1.
  • the second magnet 60 is a permanent magnet such as a ferrite magnet, for example.
  • the second magnet 60 is inserted into the magnet slot S3 with the magnetization direction along the first path R1, and is fixed to the second tooth 33 by bonding or the like.
  • the second magnet 60 is arranged so that the magnetization direction is opposite to that of the adjacent first magnet 50.
  • first portion 34 a portion of the second tooth 33 that is located on the opposite side of the first tooth 32 with respect to the second magnet 60.
  • second portion 35 A portion of the second tooth 33 that is positioned on the first tooth 32 side with respect to the second magnet 60 is referred to as a second portion 35.
  • the end portion 34a of the first portion 34 is positioned above the end portion 35a of the second portion 35 (the opposite side of the stator 10). ing. That is, the end 34a is farther from the stator 10 (the upper end of the salient pole 12) than the end 35a in the protruding direction D1.
  • the protruding length of the first portion 34 from the yoke 31 is shorter than the protruding length of the second portion 35 from the yoke 31.
  • the end portion 34a of the first portion 34 and the end portion 35a of the second portion 35 are located above the end portion 32a of the first tooth 32 (on the opposite side of the stator 10). It may be. That is, the end portions 34a and 35a may be farther from the stator 10 (the upper end portion of the salient pole 12) than the end portion 32a in the protruding direction D1.
  • the protruding length of the first portion 34 and the second portion 35 from the yoke 31 may be shorter than the protruding length of the first tooth 32 from the yoke 31.
  • the end portion 34a of the first portion 34 and the end portion 35a of the second portion 35 are located above the end portion 60a of the second magnet 60 (on the opposite side of the stator 10). It may be. That is, the end portions 34a and 35a may be separated from the stator 10 (upper end portion of the salient pole 12) in the projecting direction D1 as compared to the end portion 60a.
  • the end 32a of the first tooth 32 may be located below (the stator 10 side) compared to the end 50a of the first magnet 50. That is, the end portion 32a may be closer to the stator 10 (the upper end portion of the salient pole 12) than the end portion 50a in the protruding direction D1.
  • the center-to-center distance G1 between the adjacent second magnets 60 and the first magnets 50 may be different from the center-to-center distance G2 between the adjacent first magnets 50.
  • the center distance G1 may be larger than the center distance G2.
  • the mover 20 may have two sets of second magnetic poles 22A and 22B provided so as to sandwich the plurality of first magnetic poles 21 in the first path R1. That is, the mover 20 may have two sets of the second teeth 33 and the second magnets 60 provided so as to sandwich the plurality of first magnetic poles 21 in the first path R1.
  • the mover core 30 may be divided into a plurality of core units U1 and core units U2 arranged along the first path R1.
  • the plurality of core units U1 include a plurality of first teeth 32, respectively.
  • Core unit U ⁇ b> 2 includes second teeth 33.
  • the plurality of core units U ⁇ b> 1 and the core unit U ⁇ b> 2 may be integrated by a resin mold or may be integrated via the base member 70.
  • the mover core 30 may be divided into a plurality of core units U1 and two core units U2.
  • the linear motor 1 includes the stator 10 provided along the linear first path R1 and the mover 20 that moves along the first path R1.
  • the stator 10 has a plurality of salient poles 12 arranged along the first path R1.
  • the mover 20 is arranged along the first path R ⁇ b> 1, and each of the plurality of first teeth 32 projecting toward the stator 10, the plurality of coils 40 respectively mounted on the outer periphery of the plurality of first teeth 32, and the plurality of movers 20.
  • the second tooth 33 includes a first portion 34 positioned on the opposite side of the first tooth 32 with respect to the second magnet 60, and a second portion 35 positioned on the first teeth 32 side with respect to the second magnet 60.
  • Have The end 34 a of the first portion 34 is farther from the stator 10 than the end 35 a of the second portion 35.
  • the cogging is considered to be mainly caused by the magnetic flux directed further outward from the first magnetic pole 21 (first tooth 32) located on the outermost side in the first path R1.
  • “cogging” means a change in force acting on the mover 20 along the first path R1 when the mover 20 is moved in a state where AC power is not supplied to the coil 40.
  • the mover 120 shown in FIG. 2 has the same first magnetic poles 21A to 21L as the mover 20, but does not have the second magnetic poles 22A and 22B. That is, the mover core 130 of the mover 120 does not have the second teeth 33. If the magnetism from each of the first magnetic poles 21A to 21L (hereinafter, the magnetism from each of the magnetic poles) acts on the salient pole 12 equally, the positional relationship with the salient pole 12 Accordingly, cogging that occurs in each of the first magnetic poles 21A to 21L (hereinafter, cogging that occurs in the individual magnetic poles) cancels each other, and the cogging of the entire mover 20 is reduced.
  • the magnetic action states of the first magnetic poles 21A to 21L with respect to the salient poles 12 are not equal.
  • the action state is particularly different between the outermost first magnetic poles 21A and 21L and the other first magnetic poles 21B to 21K.
  • the magnetism of the first magnetic poles 21B to 21K is guided to the adjacent first magnetic pole 21 through the stator 10 (see the magnetic field lines ML1 shown in the figure).
  • the component going to the outside of the first path R1 is not guided to the adjacent first magnetic pole 21 (see the magnetic field lines ML2 shown in the figure).
  • FIG. 4 shows the force (on the first path R1) acting on each of the first magnetic poles 21A to 21L when the mover 120 is moved along the stator 10 without supplying AC power to the coil 40.
  • It is a graph which shows the simulation result of the force along. The horizontal axis of the graph indicates the moving distance of the mover, and the vertical axis indicates the force along the first path R1.
  • a thick solid line force L11 indicates a force acting on the first magnetic pole 21A
  • a thick broken line force L12 indicates a force acting on the first magnetic pole 21L
  • a thin solid line force L13 is a force acting on the first magnetic poles 21B to 21K. Respectively.
  • the amplitudes of the forces L11 and L12 are clearly different from the force L13.
  • phase difference between the forces L11, L12 and the force L13 is also different from the phase difference between the forces L13.
  • the cogging of the first magnetic poles 21A to 21F is combined and the cogging of the entire movable element 20 occurs.
  • the second tooth 33 has a second portion 35 on the first tooth 32 side with respect to the second magnet 60, and a first portion 34 on the opposite side of the first tooth 32 with respect to the second magnet 60.
  • the magnetic action states of the first magnetic poles 21A and 21L with respect to the salient pole 12 are changed to the magnetic action states of the first magnetic poles 21B to 21K with respect to the salient poles 12 (see the magnetic force lines ML1 shown in the figure).
  • the end 34 a of the first portion 34 is farther from the stator 10 than the end 35 a of the second portion 35.
  • the magnetism further outward from the second magnetic pole 22 in the first path R1 hardly acts on the salient pole 12 (see the magnetic field line ML4 shown in the drawing). For this reason, cogging due to the magnetism of the second magnetic pole 22 is suppressed.
  • FIG. 5 shows that when the mover 20 is moved along the stator 10 in a state where AC power is not supplied to the coil 40, the first magnetic poles 21A to 21L and the second magnetic poles 22A and 22B are acted on.
  • It is a graph which shows force (force along 1st path
  • the horizontal axis of the graph indicates the moving distance of the mover, and the vertical axis indicates the force along the first path R1.
  • the thick solid line force L14 indicates the force acting on the first magnetic pole 21A
  • the thick broken line force L15 indicates the force acting on the first magnetic pole 21L
  • the thin solid line force L18 is the force acting on the first magnetic poles 21B to 21K. Respectively.
  • the amplitudes of the forces L14 and L15 are close to the amplitude of the force L18. This indicates that the magnetic action state of the first magnetic poles 21A and 21L with respect to the salient pole 12 is close to the magnetic action state of the first magnetic poles 21B to 21K with respect to the salient pole 12.
  • a thick one-dot chain line force L16 indicates a force acting on the second magnetic pole 22A
  • a thick two-dot chain line force L17 indicates a force acting on the second magnetic pole 22B.
  • the amplitudes of the forces L16 and L17 are clearly smaller than the amplitudes of the other forces L14, L15 and L18. This indicates that cogging due to the magnetism of the second magnetic pole 22 is suppressed.
  • the action state of the first magnetic pole 21 located on the outermost side in the first path R1 with respect to the magnetic salient pole 12 acts on the magnetic salient pole 12 of the other first magnetic pole 21. Close to the state. Further, cogging due to the magnetism of the second magnetic pole 22 is suppressed. Therefore, cogging as the whole movable element 20 can be suppressed.
  • the end portion 34 a of the first portion 34 and the end portion 35 a of the second portion 35 may be separated from the stator 10 as compared with the end portion 32 a of the first tooth 32. In this case, cogging due to the magnetism of the second magnetic pole 22 can be further suppressed.
  • the center-to-center distance G1 between the adjacent second magnets 60 and the first magnets 50 may be different from the center-to-center distance G2 between the adjacent first magnets 50. Adjusting the phase of cogging caused by the magnetism of the second magnetic pole 22 so as to cancel the cogging caused by the magnetism of the plurality of first magnetic poles 21 by making the center-to-center distance G1 different from the center-to-center distance G2. Can do.
  • FIG. 6 shows the force acting on the first magnetic poles 21A to 21L (force along the first path R1) when the mover 20 is moved along the stator 10 in a state where AC power is not supplied to the coil 40. ) And a total value of forces acting on the second magnetic poles 22A and 22B (forces along the first path R1).
  • the horizontal axis of the graph indicates the moving distance of the mover, and the vertical axis indicates the force along the first path R1.
  • a thick one-dot chain line force L19 indicates a total value of forces acting on the first magnetic poles 21A to 21L
  • a thick broken line force L20 indicates a total value of forces acting on the second magnetic poles 22A and 22B.
  • the phase of the force L20 is adjusted so that the force L19 is reversed. For this reason, the amplitude of the force L21 obtained by adding the force L20 and the force L19 is close to zero. This indicates that the cogging caused by the magnetism of the plurality of first magnetic poles 21 is canceled by the cogging caused by the magnetism of the second magnetic pole 22, and the cogging in the entire mover 20 is reduced. Thus, cogging can be further suppressed by adjusting the phase caused by the magnetism of the second magnetic pole 22.
  • the mover 20 may have two sets of second teeth 33 and a second magnet 60 provided so as to sandwich the plurality of first teeth 32 in the first path R1. In this case, cogging can be further suppressed by the cooperation of the two sets of the second teeth 33 and the second magnet 60. However, the mover 20 only needs to have at least one pair of the second teeth 33 and the second magnet 60.
  • the linear motor according to the present disclosure can be used in a linear actuator unitized as a power source, a conveyance system that conveys an object such as a workpiece, and the like.
  • SYMBOLS 1 Linear motor, 10 ... Stator, 12 ... Salient pole, 20 ... Movable element, 32 ... First tooth, 32a ... End part, 33 ... Second tooth, 34 ... First part, 34a ... End part, 35 ... First Two parts, 35a ... end, 40 ... coil, 50 ... first magnet, 60 ... second magnet, R1 ... first path.

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Abstract

リニアモータ１は、固定子１０と可動子２０とを備える。固定子１０は、複数の突極１２を有する。可動子２０は、複数の第一ティース３２と、複数の第一ティース３２の外周にそれぞれ装着された複数のコイル４０と、複数の第一ティース３２にそれぞれ埋設された複数の第一磁石５０と、複数の第一ティース３２の外側に設けられた第二ティース３３と、第二ティース３３に埋設された第二磁石６０と、有する。第二ティース３３は、第二磁石６０を基準にして第一ティース３２の逆側に位置する第一部分３４と、第二磁石６０を基準にして第一ティース３２側に位置する第二部分３５とを有する。第二ティース３３の突出方向において、第一部分３４の端部３４ａは、第二部分３５の端部３５ａに比べ固定子１０から離れている。

Description

リニアモータ
　本開示は、リニアモータに関する。
　特許文献１には、電機子コア、電機子巻線及び永久磁石を有する電機子と、電機の移動方向に沿って並ぶ複数の突極を有する固定子と、を備えるリニアモータが開示されている。
特開２００９－２１９１９９号公報
　本開示は、可動子に生じるコギングを抑制できるリニアモータを提供することを目的とする。
　本開示に係るリニアモータは、線状の第一経路に沿うように設けられた固定子と、第一経路に沿って移動する可動子とを備え、固定子は、第一経路に沿って並ぶ複数の突極を有し、可動子は、第一経路に沿って並び、それぞれ固定子側に突出する複数の第一ティースと、複数の第一ティースの外周にそれぞれ装着された複数のコイルと、複数の第一ティースにそれぞれ埋設された複数の第一磁石と、第一経路において複数の第一ティースの外側に設けられ、固定子側に突出する第二ティースと、第二ティースに埋設された第二磁石と、有し、第二ティースは、第二磁石を基準にして第一ティースの逆側に位置する第一部分と、第二磁石を基準にして第一ティース側に位置する第二部分とを有し、第一部分の端部は、第二部分の端部に比べ固定子から離れている。
　本開示によれば、可動子に生じるコギングを抑制できる。
リニアモータの模式図である。 第二磁極を有しないリニアモータにおける磁気の作用状態を示す模式図である。 第二磁極を有するリニアモータにおける磁気の作用状態を示す模式図である。 図２のリニアモータにおいて各磁極に作用する力のシミュレーション結果を示すグラフである。 図３のリニアモータにおいて各磁極に作用する力のシミュレーション結果を示すグラフである。 複数の第一磁極に作用する力の合計値と、第二磁極に作用する力の合計値との関係を示すグラフである。
　以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態に係るリニアモータ１は、動力源としてユニット化されたリニアアクチュエータ、ワーク等の対象物を搭載して搬送（又は輸送）する搬送システム（又は輸送システム）等に用いられ、線状の経路（以下、「第一経路」という。）に沿った推力を発生する。更にリニアモータ１は、人が搭乗可能な搬送システム（又は輸送システム）にも適用可能である。
　図１に示すように、リニアモータ１は、固定子１０と可動子２０とを有する。固定子１０は第一経路Ｒ１に沿うように設けられており、可動子２０は第一経路Ｒ１に沿って移動する。固定子１０及び可動子２０は、第一経路Ｒ１に直交する方向において互いに対向する。以下における「上下」は、説明の便宜上、固定子１０を基準として可動子２０側を上側とした場合の方向を意味する。「前後左右」は、第一経路Ｒ１の一方側を前方とした場合の方向を意味する。
〔固定子の構成〕
　固定子１０は、ヨーク１１と、複数の突極１２とを有する。ヨーク１１は、第一経路Ｒ１に沿って延びている。複数の突極１２は第一経路Ｒ１に沿って並び、それぞれヨーク１１から上方（図示Ｚ軸正方向）に突出している。固定子１０は、例えば鉄鋼等の軟質磁性材料により構成される。固定子１０は、珪素鋼板等の電磁鋼板を左右方向（図示Ｙ軸方向）に積層したものであってもよく、軟磁性複合材料（Ｓｏｆｔ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）を圧縮成形したものであってもよい。
〔可動子の構成〕
　可動子２０は、可動子コア３０と、複数のコイル４０と、複数の第一磁石５０とを有する。
　可動子コア３０は、ヨーク３１と、複数の第一ティース３２とを有する。ヨーク３１は、第一経路Ｒ１に沿って延びている。複数の第一ティース３２は第一経路Ｒ１に沿って並び、それぞれヨーク３１から下方（固定子１０側、図示Ｚ軸負方向）に突出している。上下方向（図示Ｚ軸方向）において、第一ティース３２は、ギャップを持って突極１２に対向する。可動子コア３０は、例えば鉄鋼等の軟質磁性材料により構成される。可動子コア３０は、珪素鋼板等の電磁鋼板を左右方向（図示Ｙ軸方向）に積層したものであってもよく、軟磁性複合材料（Ｓｏｆｔ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）を圧縮成形したものであってもよい。
　複数のコイル４０は、複数の第一ティース３２の外周にそれぞれ装着されている。例えば各コイル４０は、絶縁材料によりコーティングされた導体素線により構成され、当該導体素線が第一ティース３２に巻き付いた状態となるように配置され、接着等によって第一ティース３２に固定されている。複数のコイル４０は、隣り合うコイル４０同士で巻線方向（上記導体素線の巻き方向）が逆向きになるように設けられている。
　複数の第一磁石５０は、複数の第一ティース３２にそれぞれ埋設されている。なお、「埋設」は、全体が埋設される場合のみでなく、一部分が埋設されることも含む。以下においても同様である。例えば、第一経路Ｒ１に沿う方向における第一ティース３２の中心部には、下方に開口する磁石スロットＳ１が形成されている。なお、「中心部」とは、中心位置を含む領域を意味する。以下においても同様である。第一磁石５０は、例えばフェライト磁石等の永久磁石であり、その磁化方向（Ｎ極とＳ極とが並ぶ方向）が第一経路Ｒ１に沿った状態で磁石スロットＳ１内に挿入され、接着等によって第一ティース３２に固定されている。
　複数の第一磁石５０は、隣り合う第一磁石５０同士で磁化方向が逆向きになるように設けられている。これにより、可動子コア３０には、隣り合う二つの第一磁石５０によりＮ極に磁化された部分と、隣り合う二つの第一磁石５０によりＳ極に磁化された部分とが交互に形成されている。
　以下、第一ティース３２と、当該第一ティース３２に装着されたコイル４０と、当該第一ティース３２に埋設された第一磁石５０とをまとめて可動子２０の第一磁極２１という。第一磁極２１の数は、駆動方式に応じて適宜設定可能である。
　一例として、可動子２０は、第一経路Ｒ１に沿って順に並ぶ１２組の第一磁極２１Ａ～２１Ｌを有する。第一磁極２１Ａ～２１Ｌは、三相交流電力の供給に応じて移動磁界を発生する。例えば、第一磁極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｇ，２１ＨにはＵ相の交流が供給され、第一磁極２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｉ，２１ＪにはＶ相の交流が供給され、第一磁極２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｋ，２１ＬにはＷ相の交流が供給される。これにより、６個の第一磁極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ、及び６個の第一磁極２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｉ，２１Ｊ，２１Ｋ，２１Ｌの各々が移動磁界を発生させる。この移動磁界が固定子１０の突極１２に作用することで、可動子２０を移動させる推力が発生する。
〔第二ティース及び第二磁石〕
　可動子コア３０は第二ティース３３を更に有し、可動子２０は第二磁石６０を更に有する。第二ティース３３は、第一経路Ｒ１において複数の第一ティース３２の外側に設けられ、ヨーク３１から下方（すなわち固定子１０側）に突出する。すなわち第二ティース３３は、複数の第一ティース３２の配列において最も外側の第一ティース３２よりも更に外側に設けられている。
　第二磁石６０は、第二ティース３３に埋設されている。例えば、第一経路Ｒ１に沿う方向における第二ティース３３の中心部には、下方に開口する磁石スロットＳ３が形成されている。第二磁石６０は、例えばフェライト磁石等の永久磁石であり、その磁化方向が第一経路Ｒ１に沿った状態で磁石スロットＳ３内に挿入され、接着等によって第二ティース３３に固定されている。第二磁石６０は、隣り合う第一磁石５０と磁化方向が逆向きになるように配置されている。
　以下、第二ティース３３のうち、第二磁石６０を基準にして第一ティース３２の逆側に位置する部分を第一部分３４という。第二ティース３３のうち、第二磁石６０を基準にして第一ティース３２側に位置する部分を第二部分３５という。
　上下方向（すなわち第一ティース３２及び第二ティース３３の突出方向Ｄ１）において、第一部分３４の端部３４ａは第二部分３５の端部３５ａに比べ上（固定子１０の逆側）に位置している。すなわち端部３４ａは、突出方向Ｄ１において、端部３５ａに比べて固定子１０（突極１２の上端）から離れている。一例として、ヨーク３１からの第一部分３４の突出長は、ヨーク３１からの第二部分３５の突出長に比べ短い。
　第二ティース３３の突出方向Ｄ１において、第一部分３４の端部３４ａ及び第二部分３５の端部３５ａは、第一ティース３２の端部３２ａに比べ上（固定子１０の逆側）に位置していてもよい。すなわち端部３４ａ，３５ａは、突出方向Ｄ１において、端部３２ａに比べ固定子１０（突極１２の上端部）から離れていてもよい。一例として、ヨーク３１からの第一部分３４及び第二部分３５の突出長は、ヨーク３１からの第一ティース３２の突出長に比べ短くてもよい。
　第二ティース３３の突出方向Ｄ１において、第一部分３４の端部３４ａ及び第二部分３５の端部３５ａは、第二磁石６０の端部６０ａに比べ上（固定子１０の逆側）に位置していてもよい。すなわち端部３４ａ，３５ａは、突出方向Ｄ１において、端部６０ａに比べ固定子１０（突極１２の上端部）から離れていてもよい。これに対し、第二ティース３３の突出方向Ｄ１において、第一ティース３２の端部３２ａは、第一磁石５０の端部５０ａに比べ下（固定子１０側）に位置していてもよい。すなわち端部３２ａは、突出方向Ｄ１において、端部５０ａに比べ固定子１０（突極１２の上端部）に近接していてもよい。
　第一経路Ｒ１において、隣り合う第二磁石６０と第一磁石５０との中心間距離Ｇ１は、隣り合う第一磁石５０同士の中心間距離Ｇ２と異なっていてもよい。例えば中心間距離Ｇ１は、中心間距離Ｇ２に比べ大きくてもよい。
　以下、第二ティース３３と、当該第二ティース３３に埋設された第二磁石６０とをまとめて可動子２０の第二磁極２２という。可動子２０は、第一経路Ｒ１において複数の第一磁極２１を挟むように設けられた二組の第二磁極２２Ａ，２２Ｂを有してもよい。すなわち可動子２０は、第一経路Ｒ１において複数の第一磁極２１を挟むように設けられた二組の第二ティース３３及び第二磁石６０を有してもよい。
　なお、可動子コア３０は、第一経路Ｒ１に沿って並ぶ複数のコアユニットＵ１と、コアユニットＵ２とに分かれていてもよい。複数のコアユニットＵ１は、複数の第一ティース３２をそれぞれ含む。コアユニットＵ２は第二ティース３３を含む。この場合、複数のコアユニットＵ１及びコアユニットＵ２は、樹脂モールドにより一体化されていてもよいし、ベース部材７０を介して一体化されてもよい。可動子２０が二つの第二磁極２２を有する場合、可動子コア３０は、複数のコアユニットＵ１と二つのコアユニットＵ２とに分かれていてもよい。
〔本実施形態の効果〕
　以上に説明したように、リニアモータ１は、線状の第一経路Ｒ１に沿うように設けられた固定子１０と、第一経路Ｒ１に沿って移動する可動子２０とを備える。固定子１０は、第一経路Ｒ１に沿って並ぶ複数の突極１２を有する。可動子２０は、第一経路Ｒ１に沿って並び、それぞれ固定子１０側に突出する複数の第一ティース３２と、複数の第一ティース３２の外周にそれぞれ装着された複数のコイル４０と、複数の第一ティース３２にそれぞれ埋設された複数の第一磁石５０と、第一経路Ｒ１において複数の第一ティース３２の外側に設けられ、固定子１０側に突出する第二ティース３３と、第二ティース３３に埋設された第二磁石６０と、有する。第二ティース３３は、第二磁石６０を基準にして第一ティース３２の逆側に位置する第一部分３４と、第二磁石６０を基準にして第一ティース３２側に位置する第二部分３５とを有する。第一部分３４の端部３４ａは、第二部分３５の端部３５ａに比べ固定子１０から離れている。
　コギングは、主として、第一経路Ｒ１において最も外側に位置する第一磁極２１（第一ティース３２）から更に外側に向かう磁束に起因するものと考えられる。なお、「コギング」とは、コイル４０に交流電力を供給しない状態にて可動子２０を移動させた場合に、第一経路Ｒ１に沿って可動子２０に作用する力の変動を意味する。まず、図２を参照し、可動子が第二磁極２２を有しない場合のコギングについて説明する。
　図２に示す可動子１２０は、可動子２０と同様の第一磁極２１Ａ～２１Ｌを有し、第二磁極２２Ａ，２２Ｂを有しない。すなわち、可動子１２０の可動子コア１３０は、第二ティース３３を有しない。仮に、第一磁極２１Ａ～２１Ｌのそれぞれからの磁気（以下、個々の磁極からの磁気を「磁極の磁気」という。）が突極１２に対して等しく作用する場合、突極１２との位置関係に応じて第一磁極２１Ａ～２１Ｌのそれぞれにおいて生じるコギング（以下、個々の磁極において生じるコギングを「磁極のコギング」という。）が互いに打ち消し合い、可動子２０全体としてのコギングは小さくなる。
　実際には、突極１２に対する第一磁極２１Ａ～２１Ｌの磁気の作用状態は等しくならない。当該作用状態は、特に、最も外側に位置する第一磁極２１Ａ，２１Ｌと、その他の第一磁極２１Ｂ～２１Ｋとで大きく異なる。例えば、第一磁極２１Ｂ～２１Ｋの磁気は、固定子１０を介して隣の第一磁極２１に導かれる（図示の磁力線ＭＬ１参照）。一方、第一磁極２１Ａ，２１Ｌの磁気のうち、第一経路Ｒ１の外側に向かう成分は、隣の第一磁極２１に導かれない（図示の磁力線ＭＬ２参照）。
　図４は、コイル４０に交流電力を供給しない状態にて、可動子１２０を固定子１０に沿って移動させた場合に、第一磁極２１Ａ～２１Ｌのそれぞれに作用する力（第一経路Ｒ１に沿う力）のシミュレーション結果を示すグラフである。グラフの横軸は可動子の移動距離を示し、縦軸は第一経路Ｒ１に沿う力を示す。太い実線の力Ｌ１１は第一磁極２１Ａに作用する力を示し、太い破線の力Ｌ１２は第一磁極２１Ｌに作用する力を示し、細い実線の力Ｌ１３は第一磁極２１Ｂ～２１Ｋに作用する力をそれぞれ示している。力Ｌ１１，Ｌ１２の振幅は、力Ｌ１３と明らかに異なっている。また、力Ｌ１１，Ｌ１２と力Ｌ１３との位相差も、力Ｌ１３同士の位相差と異なっている。このような状態においては、第一磁極２１Ａ～２１Ｆのコギングが合成されて可動子２０全体としてのコギングが生じる。
　これに対し、図３に示すように、第二磁極２２Ａ，２２Ｂの少なくとも一方を設けることで、最も外側の第一磁極２１Ａ，２１Ｌから外側に向かう磁気の磁路を調整し、可動子２０全体としてのコギングを抑制できる。
　第一磁極２１Ａ，２１Ｌの磁気のうち、第一経路Ｒ１の外側に向かう成分は、固定子１０を介して第二磁極２２に導かれる。第二ティース３３は、第二磁石６０を基準にして第一ティース３２側に第二部分３５を有し、第二磁石６０を基準にして第一ティース３２の逆側に第一部分３４を有する。これにより、第二磁石６０の磁力をより有効に活用し、第一磁極２１Ａ，２１Ｌから外側に向かう磁気の磁路をより確実に調整できる。このため、突極１２に対する第一磁極２１Ａ，２１Ｌの磁気の作用状態（図示の磁力線ＭＬ３参照）が、突極１２に対する第一磁極２１Ｂ～２１Ｋの磁気の作用状態（図示の磁力線ＭＬ１参照）に近くなる。第一部分３４の端部３４ａは、第二部分３５の端部３５ａに比べ固定子１０から離れている。これにより、第一経路Ｒ１において第二磁極２２から更に外側に向かう磁気が突極１２に作用し難くなる（図示の磁力線ＭＬ４参照）。このため、第二磁極２２の磁気に起因するコギングは抑制される。
　図５は、コイル４０に交流電力を供給しない状態にて、可動子２０を固定子１０に沿って移動させた場合に、第一磁極２１Ａ～２１Ｌ及び第二磁極２２Ａ，２２Ｂのそれぞれに作用する力（第一経路Ｒ１に沿う力）を示すグラフである。グラフの横軸は可動子の移動距離を示し、縦軸は第一経路Ｒ１に沿う力を示す。太い実線の力Ｌ１４は第一磁極２１Ａに作用する力を示し、太い破線の力Ｌ１５は第一磁極２１Ｌに作用する力を示し、細い実線の力Ｌ１８は第一磁極２１Ｂ～２１Ｋに作用する力をそれぞれ示している。
　図４に比較して、力Ｌ１４，Ｌ１５の振幅は、力Ｌ１８の振幅に近付いている。このことは、突極１２に対する第一磁極２１Ａ，２１Ｌの磁気の作用状態が、突極１２に対する第一磁極２１Ｂ～２１Ｋの磁気の作用状態に近くなっていることを示している。
　図５において、太い一点鎖線の力Ｌ１６は第二磁極２２Ａに作用する力を示し、太い二点鎖線の力Ｌ１７は第二磁極２２Ｂに作用する力を示している。力Ｌ１６，Ｌ１７の振幅は、明らかに他の力Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１８の振幅に比べ小さい。このことは、第二磁極２２の磁気に起因するコギングが抑制されていることを示している。
　このように、リニアモータ１によれば、第一経路Ｒ１において最も外側に位置する第一磁極２１の磁気の突極１２に対する作用状態が、他の第一磁極２１の磁気の突極１２に対する作用状態に近くなる。また、第二磁極２２の磁気に起因するコギングが抑制される。従って、可動子２０全体としてのコギングを抑制できる。
　第一部分３４の端部３４ａ及び第二部分３５の端部３５ａは、第一ティース３２の端部３２ａに比べ固定子１０から離れていてもよい。この場合、第二磁極２２の磁気に起因するコギングを更に抑制できる。
　第一経路Ｒ１において、隣り合う第二磁石６０と第一磁石５０との中心間距離Ｇ１は、隣り合う第一磁石５０同士の中心間距離Ｇ２と異なっていてもよい。中心間距離Ｇ１を中心間距離Ｇ２に対して相違させることにより、複数の第一磁極２１の磁気に起因するコギングを打ち消すように、第二磁極２２の磁気に起因するコギングの位相を調節することができる。
　図６は、コイル４０に交流電力を供給しない状態にて、可動子２０を固定子１０に沿って移動させた場合に、第一磁極２１Ａ～２１Ｌに作用する力（第一経路Ｒ１に沿う力）の合計値と、第二磁極２２Ａ，２２Ｂに作用する力（第一経路Ｒ１に沿う力）の合計値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は可動子の移動距離を示し、縦軸は第一経路Ｒ１に沿う力を示す。太い一点鎖線の力Ｌ１９は第一磁極２１Ａ～２１Ｌに作用する力の合計値を示し、太い破線の力Ｌ２０は第二磁極２２Ａ，２２Ｂに作用する力の合計値を示している。
　力Ｌ２０の位相は、力Ｌ１９を反転した状態となるように調節されている。このため、力Ｌ２０と力Ｌ１９とを合算した力Ｌ２１の振幅はゼロに近くなっている。このことは、第二磁極２２の磁気に起因するコギングにより複数の第一磁極２１の磁気に起因するコギングが打ち消され、可動子２０全体でのコギングが低減されていることを示している。このように、第二磁極２２の磁気に起因する位相の調節によってコギングを更に抑制できる。
　可動子２０は、第一経路Ｒ１において複数の第一ティース３２を挟むように設けられた二組の第二ティース３３及び第二磁石６０を有してもよい。この場合、二組の第二ティース３３及び第二磁石６０の協調により、コギングを更に抑制できる。但し、可動子２０は、少なくとも一組の第二ティース３３及び第二磁石６０を有していればよい。
　以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
　本開示に係るリニアモータは、動力源としてユニット化されたリニアアクチュエータ、ワーク等の対象物を搭載して搬送する搬送システム等に利用可能である。
　１…リニアモータ、１０…固定子、１２…突極、２０…可動子、３２…第一ティース、３２ａ…端部、３３…第二ティース、３４…第一部分、３４ａ…端部、３５…第二部分、３５ａ…端部、４０…コイル、５０…第一磁石、６０…第二磁石、Ｒ１…第一経路。

Claims (4)

  1. 　線状の第一経路に沿うように設けられた固定子と、
    　前記第一経路に沿って移動する可動子とを備え、
    　前記固定子は、
    　前記第一経路に沿って並ぶ複数の突極を有し、
    　前記可動子は、
    　前記第一経路に沿って並び、それぞれ前記固定子側に突出する複数の第一ティースと、
    　前記複数の第一ティースの外周にそれぞれ装着された複数のコイルと、
    　前記複数の第一ティースにそれぞれ埋設された複数の第一磁石と、
    　前記第一経路において前記複数の第一ティースの外側に設けられ、前記固定子側に突出する第二ティースと、
    　前記第二ティースに埋設された第二磁石と、有し、
    　前記第二ティースは、前記第二磁石を基準にして前記第一ティースの逆側に位置する第一部分と、前記第二磁石を基準にして前記第一ティース側に位置する第二部分とを有し、
    　前記第一部分の端部は、前記第二部分の端部に比べ前記固定子から離れている、リニアモータ。
  2. 　前記第一部分の端部及び前記第二部分の端部は、前記第一ティースの端部に比べ前記固定子から離れている、請求項１記載のリニアモータ。
  3. 　前記第一経路において、隣り合う前記第二磁石と前記第一磁石との中心間距離は、隣り合う前記第一磁石同士の中心間距離と異なっている、請求項１又は２記載のリニアモータ。
  4. 　前記可動子は、
    　前記第一経路において前記複数の第一ティースを挟むように設けられた二組の前記第二ティース及び前記第二磁石を有する、請求項１～３のいずれか一項記載のリニアモータ。
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