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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023152359
(43)【公開日】2023-10-17
(54)【発明の名称】リニアモータ
(51)【国際特許分類】
H02K 41/03 20060101AFI20231010BHJP
【ＦＩ】
H02K41/03 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022062302
(22)【出願日】2022-04-04
(71)【出願人】
【識別番号】000149066
【氏名又は名称】オークマ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】横地 孝典
(72)【発明者】
【氏名】志津 達哉
【テーマコード（参考）】
5H641
【Ｆターム（参考）】
5H641BB06
5H641GG03
5H641GG04
5H641GG08
5H641HH03
5H641HH10
5H641HH12
5H641JA05
(57)【要約】
【課題】モータ体積を変えずに推力の向上または発熱の減少を達成する、もしくは推力を低下させず、かつ発熱を増加させずにモータを小型化する。
【解決手段】
延設方向に一定間隔で配列される複数の突極１２を有するステータ１０と、ステータ１０に対向して配置され、ステータ１０の延設方向に沿って移動するスライダ２０と、を有するリニアモータ１００であって、スライダ２０のＵ相巻線コア３０は、ヨーク３１と、複数のティース３２と、各ティース間の各磁石用空隙部３３にそれぞれ配置された永久磁石３４と、ティース組３２Ｓの外側に形成される巻線用空隙部３５と、巻線用空隙部３５に巻回されるＵ相巻線３６と、を備え、複数のティース３２は、ヨーク３１からステータ１０に向かって放射状に突出し、各ティース３２のヨーク側の幅がステータ側の幅よりも狭い。
【選択図】図１
【解決手段】
延設方向に一定間隔で配列される複数の突極１２を有するステータ１０と、ステータ１０に対向して配置され、ステータ１０の延設方向に沿って移動するスライダ２０と、を有するリニアモータ１００であって、スライダ２０のＵ相巻線コア３０は、ヨーク３１と、複数のティース３２と、各ティース間の各磁石用空隙部３３にそれぞれ配置された永久磁石３４と、ティース組３２Ｓの外側に形成される巻線用空隙部３５と、巻線用空隙部３５に巻回されるＵ相巻線３６と、を備え、複数のティース３２は、ヨーク３１からステータ１０に向かって放射状に突出し、各ティース３２のヨーク側の幅がステータ側の幅よりも狭い。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
延設方向に一定間隔で配列される複数の突極を有するステータと、
前記ステータに対向して配置され、前記ステータの前記延設方向に沿って移動するスライダと、を有するリニアモータであって、
前記スライダは、
ヨークと、
前記ヨークから前記ステータに向かって突出すると共に移動方向に並べて配置された複数のティースと、
各前記ティース間の各磁石用空隙部にそれぞれ配置された永久磁石と、
複数の前記ティースで構成されるティース組の外側に形成される巻線用空隙部と、
前記巻線用空隙部に巻回される巻線と、を備え、
複数の前記ティースは、前記ヨークから前記ステータに向かって放射状に突出し、各前記ティースのヨーク側の幅がステータ側の幅よりも狭いこと、
を特徴とするリニアモータ。
前記ステータに対向して配置され、前記ステータの前記延設方向に沿って移動するスライダと、を有するリニアモータであって、
前記スライダは、
ヨークと、
前記ヨークから前記ステータに向かって突出すると共に移動方向に並べて配置された複数のティースと、
各前記ティース間の各磁石用空隙部にそれぞれ配置された永久磁石と、
複数の前記ティースで構成されるティース組の外側に形成される巻線用空隙部と、
前記巻線用空隙部に巻回される巻線と、を備え、
複数の前記ティースは、前記ヨークから前記ステータに向かって放射状に突出し、各前記ティースのヨーク側の幅がステータ側の幅よりも狭いこと、
を特徴とするリニアモータ。
【請求項2】
請求項１に記載のリニアモータであって、
複数の前記ティースは、前記ヨークから前記ステータに向かって等角度で放射状に突出し、各前記ティースの各ヨーク側端の幅が全て等しいこと、
を特徴とするリニアモータ。
複数の前記ティースは、前記ヨークから前記ステータに向かって等角度で放射状に突出し、各前記ティースの各ヨーク側端の幅が全て等しいこと、
を特徴とするリニアモータ。
【請求項3】
請求項１又は２に記載のリニアモータであって、
前記ティース組の前方側の各ティースは各先端が前記移動方向と直交する対向方向に対して前方に傾斜しており、
前記ティース組の後方側の各ティースは各先端が前記対向方向に対して後方に傾斜しており、
前記ティース組の前記移動方向の前端の前端ティースの前方側の空間と、前記ティース組の前記移動方向の後端の後端ティースの後方側の空間とはそれぞれ前記巻線用空隙部を構成すること、
を特徴とするリニアモータ。
前記ティース組の前方側の各ティースは各先端が前記移動方向と直交する対向方向に対して前方に傾斜しており、
前記ティース組の後方側の各ティースは各先端が前記対向方向に対して後方に傾斜しており、
前記ティース組の前記移動方向の前端の前端ティースの前方側の空間と、前記ティース組の前記移動方向の後端の後端ティースの後方側の空間とはそれぞれ前記巻線用空隙部を構成すること、
を特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スライダに永久磁石が内挿されたリニアモータの構造に関する。
【背景技術】
【0002】
リニアモータは、駆動部分であるスライダと固定部分であるステータから成るが、その構造には様々なものがある。その中で、スライダ内に永久磁石と巻線を備えているリニアモータの構造について以下に説明する。
【0003】
図４は、従来技術における磁石を埋め込んだ形のリニアモータ２００のＵ相巻線コア１ａの断面構造の一例を示す図である。後で図６を参照して説明するように従来技術のリニアモータ２００は、ステータ２と、スライダ１とで構成されており、スライダ１は、Ｘ方向に連なったＵ相巻線コア１ａ、Ｗ相巻線コア１ｂと、Ｖ相巻線コア１ｃで構成されている。スライダ１のＸ方向の長さはＳＬＬＴ０でＹ方向の高さはＳＬＨ０である。図４に示すように、Ｕ相巻線コア１ａのＸ方向の長さは長さＳＬＬ０である。Ｗ相巻線コア１ｂ、Ｖ相巻線コア１ｃの構成は、Ｕ相巻線コア１ａと同一であるから、以下、Ｕ相巻線コア１ａの構成について説明する。尚、各図において、Ｘ方向はスライダ１の移動方向を示し、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向を示す。
【0004】
図４に示すように、Ｕ相巻線コア１ａはステータ２に対向して配置され、ステータ２と一定の距離を保ったまま、Ｘ方向に移動する。Ｕ相巻線コア１ａ、ステータ２ともに図と垂直方向に珪素鋼板が積層された構造となっており、Ｕ相巻線コア１ａ内でステータ２に向かって伸び、一定の幅ＴＷ０を持った部分をティース５と呼ぶ。また、Ｕ相巻線コア１ａ内には磁石用空隙部７と巻線用空隙部８が配備されている。磁石用空隙部７は幅Ｅのスリットでその内には、幅Ｅの長方形断面の永久磁石３が図中で横向きに磁極が向くように配置される。この時、永久磁石３の磁極は、隣同士で同極が対向している。例えば一番左の永久磁石が磁極のＮ極が左でＳ極が右を向いていたとすると、一つ右隣の永久磁石はＳ極が左でＮ極が右、というように磁極の方向が隣同士で逆方向を向き、磁極が同極で対向した構造になっている。これにより、ティース５には図中二点鎖線で示されるように磁束が流れる。例えば、Ｎ極から出た磁束は、ステータ２の方向に向かっていく磁束とステータ２とは逆方向に向かっていく磁束とに分かれる。そのうち、ステータ２と逆方向に向かっていく磁束は、磁石用空隙部７を回り込みＳ極に入る。一方、ステータ２に向かっていく磁束は、そのままステータ２の突極６を通ってステータ２内に入っていく。この時、ステータ２から見ると、ティース５の先端でＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極というように磁極が順に並んだ構造になる。
【0005】
Ｕ相巻線コア１ａにおけるティース５は、一定のピッチＳＬＰで配置されている。このピッチＳＬＰは、永久磁石３の幅Ｅとティース５の幅ＴＷＯを加えたものになる。また、ステータ２ではＵ相巻線コア１ａと対向する部分が突極の形状をしている。この突極６も一定のピッチＳＴＰで配置されている。ここで、ＳＴＰとＳＬＰの関係は、
ＳＴＰ＝ＳＬＰ×２ ・・・式１
で表され、突極６のピッチＳＴＰは、ティース５のピッチＳＬＰの２倍になっている。これにより、ティース５の同極が全てステータ２の突極６と同じ位置関係になる。
ＳＴＰ＝ＳＬＰ×２ ・・・式１
で表され、突極６のピッチＳＴＰは、ティース５のピッチＳＬＰの２倍になっている。これにより、ティース５の同極が全てステータ２の突極６と同じ位置関係になる。
【0006】
複数のティース５の外側には巻線用空隙部８が形成されている。巻線用空隙部８のＸ方向の幅は幅Ｄ０である。巻線用空隙部８にはＵ相の巻線４が配置される。巻線４は、図中に示されている二カ所の巻線用空隙部８の間で巻回される。巻線４に電流が通電されると、右ネジの法則に従ってティース５と平行方向に磁束が形成される。この磁束により、もともと永久磁石３によりティース５内に発生している磁束が、強められたり弱められたりする。例えば、図５に示すように図中左側の巻線４に奥から手前に、右側の巻線４に手前から奥に電流が通電された場合、巻線４に囲まれた各ティース５内では下から上方向に磁束が流れる。すると、これまで永久磁石３によって形成されていた磁束のうち、下から上方向の磁束は強められ、上から下方向の磁束は弱められる。巻線４に電流が通電されることによって形成される磁界の強さは、巻線４に通電される電流の大きさに比例するため、弱められた磁束は、キャンセルされてゼロになる場合もある。弱められた磁束がキャンセルされてゼロになった場合は、図に示されるような磁束の流れになる。すなわち、永久磁石３のＮ極から出ていた磁束のうち、ステータ２に向かっていた磁束はキャンセルされてゼロになり、ステータ２と逆方向に向かっていた磁束は巻線４によって発生した磁束によって強められる。一方、永久磁石３のＳ極側では、ステータ２と逆方向から入ってきていた磁束はキャンセルされてゼロになり、ステータ２から入ってきていた磁束は強められている。これにより、ステータ２から見た場合、これまでＮ極だったティース５の磁極が無くなり、一つおきのティース５にＳ極のみが存在する形になる。
【0007】
Ｕ相巻線コア１ａとステータ２の間に発生する力は、ティース５と突極６が真正面に対向している場合は、図中上下方向に引き合う磁気吸引力のみであり、Ｕ相巻線コア１ａを左右に移動させる推力はゼロである。しかし、ここからＵ相巻線コア１ａとステータ２の位置が左右にずれていくと、磁気吸引力は次第に減少していき、一方で推力は増加していく。また、これらの力の大きさは、位置関係だけでなくティース５における磁界の強さにも比例する。したがって、ティース５と突極６の位置関係と、ティース５における磁界の強さをコントロールすれば、所望の推力を得ることができる。巻線４に電流を通電するのは、ティース５と突極６との位置によって、ティース５における磁界の強さをコントロールして、所望の推力を得ることが目的である。
【0008】
図６に示すように、スライダ１は、Ｘ方向に連なったＵ相巻線コア１ａ、Ｗ相巻線コア１ｂと、Ｖ相巻線コア１ｃで構成されている。先に説明したように、Ｗ相巻線コア１ｂ、Ｖ相巻線コア１ｃの構造はＵ相巻線コア１ａと同一構造であり、Ｗ相巻線コア１ｂにはＷ相巻線が巻回され、Ｖ相巻線コア１ｃにはＶ相巻線が巻回されている。図中では、ＵとＸで示された部分にＵ相巻線、ＶとＹで示された部分にＶ相巻線、ＷとＺで示された部分にＷ相巻線が、それぞれ巻回されている。公知の通り、三相巻線に通電される電流は電気角で１２０°ずつ位相がずれている。したがって、それに合わせてティース５の位置も配置する必要がある。ここでの電気角３６０°は、突極６のピッチＳＴＰと等しいため、巻線４が入る部分を挟んだティースの間隔ＳＬＰＷは、突極６に対して電気角で１２０°または２４０°、ピッチでＳＴＰ×１／３またはＳＴＰ×２／３ずれていることになる。式で表すと、ｎを整数として
ＳＬＰＷ＝ＳＬＰ×ｎ＋ＳＴＰ×１／３ ・・・式２
ＳＬＰＷ＝ＳＬＰ×ｎ＋ＳＴＰ×２／３ ・・・式３
と表すことができる。以上のようにティース５の位置を配置することによって、三相交流を巻線に流して、スライダ１とステータ２の間に効率よく推力を発生させることができている。
ＳＬＰＷ＝ＳＬＰ×ｎ＋ＳＴＰ×１／３ ・・・式２
ＳＬＰＷ＝ＳＬＰ×ｎ＋ＳＴＰ×２／３ ・・・式３
と表すことができる。以上のようにティース５の位置を配置することによって、三相交流を巻線に流して、スライダ１とステータ２の間に効率よく推力を発生させることができている。
【0009】
また、図５では巻線４に電流を通電した場合、ステータ２から見た場合、一つおきのティース５に同極のみが存在する形になると述べたが、図６のように三相巻線が巻回されてＵ相巻線コア１ａとＷ相巻線コア１ｂとＶ相巻線コア１ｃとが連なっている場合、例えばＵ相巻線に図５の場合と同じ電流を通電したとすると、Ｖ相巻線には１２０度、Ｗ相巻線には２４０度ずれた位相の電流が通電される。Ｕ相に電流のピーク値が通電されたとすると、Ｖ相とＷ相にはＵ相電流値の半分で方向が反対の電流が通電される。したがって、図６に示すように、Ｕ相とは異なりＶ相及びＷ相にはステータ２から見て強められたＮ極が並ぶ構成になる。図５における説明では、Ｎ極のティースからステータ２と反対方向に磁束が発生していたが、隣のティースでは磁束がキャンセルされているので、この磁束は永久磁石３のＳ極に入ることができず、行き場を失った状態になっている。しかし、図６のように３組の巻線が連なっていると、行き場を失ったＵ相の磁束はＶ相及びＷ相で逆方向に発生している磁束とつながり、永久磁石３に入ることができる。この際、磁束が通過していく部分をヨークと呼ぶ。ヨークのうち、磁束の方向と直交する幅寸法が最も小さくなる部分、すなわち図６においてＬＹ０で示されているＹ方向の寸法をヨーク高さと呼ぶ。このヨーク高さＬＹ０は、巻線４へ通電時に磁束が飽和しない範囲の最小値に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２００６－１０９６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
スライダ１を設計するために各部の寸法を決定していく際、まず永久磁石３の幅が磁石の減磁耐量をもとに決められ、さらにティース５の幅が永久磁石３による磁束が巻線４に電流が通電されて強められてもティース５内で磁束飽和しない範囲の最小値に設定される。この二つの幅を足し合わせたものがティース５のピッチＳＬＰになることは前述した。また、巻線４が入る部分を挟んだティース５の間隔ＳＬＰＷは、前述の式２または式３のいずれかで決まってくる。一方、ヨーク高さＬＹ０と巻線用空隙部８の高さＳＬＴＨ０を加えたものが、スライダ１の高さＳＬＨ０になる。巻線用空隙部８の幅Ｄ０は、中に入る巻線量で決まる。巻線量というのは、ターン数と呼ばれる巻線の巻き数と１ターンあたりの巻線の断面積の積から求めることができ、モータが発生する推力はターン数と通電電流に比例し、通電時の発熱は巻線の断面積に反比例する。したがって、必要な推力と通電電流からターン数を求め、求めたターン数から通電時に消耗の発熱量に抑えるための巻線抵抗を計算し、そこから巻線の断面積を求める。以上より必要な巻線量が求められ、それをもとに巻線用空隙部８の大きさを決めることができる。巻線用空隙部８の大きさが決まると、幅Ｄ０は式２または式３から求められるティースの間隔ＳＬＰＷからティースの幅ＴＷＯを引いた長さの半分、つまり、Ｄ０＝（ＳＬＰＷ－ＴＷＯ）／２、となるので、これから巻線用空隙部８の高さＳＬＴＨが決まる。
【0012】
一般的にモータの特性として求められるのは、決められたモータ体積内で所望の力を発生しつつ、発熱を規定値内に抑えることである。しかし、所望の力が得られない場合、通常、通電電流の大きさには制限があるので、ターン数を増やして対応する。しかし、ターン数を増やすと巻線の抵抗値が上昇するので発熱も比例して増加する。そこで、ターン数が増えても巻線の抵抗値を減らして発熱を減少するために、巻線の断面積を増やしている。巻線の断面積を増やす方法として、径の太い巻線を用いて断面積を大きくする方法があるが、太い巻線は固く、自由に曲げることができないため、巻線を巻回することが難しくなる。そこで、一般的には細い電線を複数束ねて１本の電線として使用する。この時の束ねた本数をパラ数と呼ぶ。巻線抵抗及び発熱はパラ数に反比例するため、所望の推力を得られるだけターン数を増やしておいて、パラ数を増やしていけば、大きな力が発生できて発熱が少ないモータを設計することができる。しかし、パラ数を増やしていくと巻線量が増え、結果的に巻線用空隙部８の断面積が非常に大きくなってしまう。
【0013】
仮に、現状のティース５のピッチＳＬＰ及び巻線４が入る部分を挟んだティース５の間隔ＳＬＰＷのまま巻線用空隙部８の断面積を増やしていくと、図７に示す他のリニアモータ３００のようにスロット部の高さＳＬＴＨ１を大きくしなければならない。ヨーク高さＬＹ０は変えることができないので、結果的にスライダ１の高さＳＬＨ１が、これまでよりも大きくなってしまう。では、図８の従来技術のリニアモータ４００のように、式２または式３にしたがって、ティースの間隔をＳＬＰＷ１に広げて巻線用空隙部８の幅Ｄ０を大きくしても結果的にスライダ１のＸ方向長さが長さＳＬＬＴ９のように長くなってしまう。このように推力を増加させて発熱を減少させるという相反なことを達成しようとすると、モータが大きくなってしまい、決められた体積内で設計できなくなる。
【0014】
そこで、本発明は、モータ体積を増加させずに推力を増加させて発熱を減少させるということを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明のリニアモータは、延設方向に一定間隔で配列される複数の突極を有するステータと、前記ステータに対向して配置され、前記ステータの前記延設方向に沿って移動するスライダと、を有するリニアモータであって、前記スライダは、ヨークと、前記ヨークから前記ステータに向かって突出すると共に移動方向に並べて配置された複数のティースと、各前記ティース間の各磁石用空隙部にそれぞれ配置された永久磁石と、複数の前記ティースで構成されるティース組の外側に形成される巻線用空隙部と、前記巻線用空隙部に巻回される巻線と、を備え、複数の前記ティースは、前記ヨークから前記ステータに向かって放射状に突出し、各前記ティースのヨーク側の幅がステータ側の幅よりも狭いこと、を特徴とする。
【0016】
このように、複数のティースがヨークからステータに向かって放射状に突出し、各ティースのヨーク側の幅がステータ側の幅よりも狭くなるように構成するので、ティース組のヨーク側の移動方向の幅を短くし、ティース組の外側に形成される巻線用空隙部のヨーク側の幅を広くすることができる。また、ティースのヨーク側の幅を狭くすることによりヨークを通過する磁束を減少させることができるのでヨーク高さを低くして巻線用空隙部の高さを高くすることができる。このため、モータ体積を増加させずに巻線用空隙部の断面積を大きくして巻線量を増加させて推力の増加と発熱の減少を図ることができる。
【0017】
本発明のリニアモータにおいて、複数の前記ティースは、前記ヨークから前記ステータに向かって等角度で放射状に突出し、各前記ティースの各ヨーク側端の幅が全て等しくてもよい。
【0018】
これにより、各ティースに流れる磁束の流れをスムーズにして発熱を減少させることができる。
【0019】
本発明のリニアモータにおいて、前記ティース組の前方側の各ティースは各先端が前記移動方向と直交する対向方向に対して前方に傾斜しており、前記ティース組の後方側の各ティースは各先端が前記対向方向に対して後方に傾斜しており、前記ティース組の前記移動方向の前端の前端ティースの前方側の空間と、前記ティース組の前記移動方向の後端の後端ティースの後方側の空間とはそれぞれ前記巻線用空隙部を構成してもよい。
【0020】
これにより、巻線用空隙部のヨーク側の移動方向の幅を短くすることができ、巻線用空隙部の断面積を大きくしてモータ体積を増加させずに推力の増加と発熱の減少を図ることができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明を用いることにより、モータ体積を増やさずに、発熱を減らしつつ推力を向上できるリニアモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施形態におけるリニアモータの概略構成を示す断面図である。
【図2】実施形態におけるリニアモータのＵ相巻線コアを示す断面図である。
【図3】実施形態におけるリニアモータのＵ相巻線コアのＵ相巻線に電流が流れた場合の磁束の流れを示す説明図である。
【図4】従来技術におけるリニアモータのＵ相巻線コアの断面図である。
【図5】従来技術におけるリニアモータのＵ相巻線コアのＵ相巻線に電流が流れた場合の磁束の流れを示す説明図である。
【図6】従来技術におけるリニアモータの断面構造の一例を示す図である。
【図7】従来技術における他のリニアモータの断面構造の一例を示す図である。
【図8】従来技術における他のリニアモータの断面構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、図面を参照しながら実施形態のリニアモータ１００について説明する。図１に示すように、リニアモータ１００は、ステータ１０と、スライダ２０とで構成されている。尚、各図において、Ｘ方向は、ステータ１０の延設方向、又は、スライダ２０の移動方向を示す。Ｙ方向は移動方向であるＸ方向に直交する対向方向を示す。尚、以下の説明では、Ｘ方向マイナス側をスライダ２０の前方、Ｘ方向プラス側をスライダ２０の後方、として説明する。
【0024】
ステータ１０は、例えば、珪素鋼板を積層して形成される。ステータ１０は、Ｘ方向に延設される長尺なステータヨーク１１と、ステータヨーク１１のＹ方向端面からＹ方向プラス側に突出する複数の突極１２とで構成されている。複数の突極１２は、一定間隔であるピッチＳＴＰでＸ方向に並んでいる。
【0025】
スライダ２０は、例えば、珪素鋼板を積層して形成されて、Ｙ方向においてステータ１０と対向している。スライダ２０は、Ｘ方向に連なったＵ相巻線コア３０と、Ｗ相巻線コア４０と、Ｖ相巻線コア５０とで構成されている。スライダ２０のＸ方向の長さはＳＬＬＴ１でＹ方向の高さはＳＬＨである。また、Ｕ相巻線コア３０、Ｗ相巻線コア４０と、Ｖ相巻線コア５０のＸ方向の長さは全て長さＳＬＬ１である。
【0026】
Ｕ相巻線コア３０は、Ｙ方向の高さＬＹのヨーク３１と、ヨーク３１からステータ１０に向かってＹ方向マイナス側に突出すると共にＸ方向に並べて配置された複数のティース３２ａ～３２ｆとを備えている。各ティース３２ａ～３２ｆの間の磁石用空隙部３３にはそれぞれ永久磁石３４ａ～３４ｅが取り付けられている。また、複数のティース３２ａ～３２ｆは一組のティース組３２Ｓを構成しており、ティース組３２Ｓの外側には、巻線用空隙部３５が形成されている。ティース組３２Ｓのヨーク側のＸ方向の長さはＴＷＡであり、巻線用空隙部３５のヨーク側のＸ方向の幅はＤでＹ方向の高さはＳＬＴＨである。巻線用空隙部３５のＵとＸで示された部分にＵ相巻線３６が巻回されている。尚、各ティース３２ａ～３２ｆ、各永久磁石３４ａ～３４ｅを区別しない場合には、ティース３２、永久磁石３４という。
【0027】
Ｗ相巻線コア４０、Ｖ相巻線コア５０はＵ相巻線コア３０と同一構造で、それぞれ、ヨーク４１、５１、複数のティース４２、５２を備え、各ティース４２、５２の間の各磁石用空隙部４３、５３にはそれぞれ永久磁石４４、５４が取り付けられている。また、一組となった複数のティース４２、５２の外側の巻線用空隙部４５、５５には、Ｗ相巻線４６、Ｖ相巻線５６が巻回されている。Ｗ相巻線４６は図１中のＷとＺで示された部分に巻回されており、Ｖ相巻線５６は図１中のＶとＹで示された部分に巻回されている。
【0028】
Ｕ相巻線コア３０の各ティース３２と、Ｗ相巻線コア４０の各ティース４２と、Ｖ相巻線コア５０の各ティース５２は、それぞれがステータ１０の突極１２に対してＸ方向に電気角で１２０度に相当するピッチＳＴＰ／３だけずらして配置されている。巻線用空隙部３５、４５を挟んだティース３２、４２の間隔と、巻線用空隙部４５、５５を挟んだティース４２とティース５２との間隔は、それぞれ、図６に示す従来技術と同じＳＬＰＷであり、式２で規定される。
【0029】
次に図２を参照しながら、Ｕ相巻線コア３０の詳細構造について説明する。図２に示すように、各ティース３２ａ～３２ｆはＹ方向に対して傾斜するようにステータ１０に対して突出している。図２に示すように、Ｕ相巻線コア３０のＸ方向の中央でＹ方向マイナス側に向かう軸をＹ１軸とすると、Ｕ相巻線コア３０の中央の２つのティース３２ｃ、３２ｄはＹ１軸に対して前方及び後方に角度θ１だけ傾斜している。また、その外側の２つのティース３２ｂ，３２ｅは、中央の各ティース３２ｃ、３２ｄに対して前方及び後方に角度２θ１だけ傾斜している。そして、一番外側の前端ティース３２ａと後端ティース３２ｆは、ティース３２ｂ、３２ｅに対して前方及び後方に角度２θ１だけ傾斜している。このように、ティース組３２Ｓの前方側の各ティース３２ａ～３２ｃは各先端がＹ１軸に対して前方に傾斜しており、後方側の各ティース３２ｄ～３２ｆは各先端がＹ１軸に対して後方に傾斜している。
【0030】
ここで、中央の２つのティース３２ｃ、３２ｄの間の角度は２θ１であるから、各ティース３２ａ～３２ｆは、それぞれ隣接するティースに対し角度２θ１をなして配置されており、各ティース３２ａ～３２ｆは、ヨーク３１からステータ１０に向かって角度２θ１で等角度で放射状に突出している。そして、ティース組３２ＳのＸ方向の前端のティース３２ａの前方側の空間と、ティース組３２ＳのＸ方向の後端のティース３２ｆの後方側の空間とはそれぞれ巻線用空隙部３５を構成する。
【0031】
各ティース３２ａ～３２ｆの間の中央には磁石用空隙部３３が設けられている。磁石用空隙部３３は、図２に示すように長方形断面の永久磁石３４を取り付ける一定の幅Ｅのスリットである。各ティース３２ａ～３２ｆは、それぞれ隣接するティースに対し角度２θ１をなして配置されているが、磁石用空隙部３３は長方形断面で対向する２面が平行となっている。このため、各ティース３２ａ～３２ｆの前方の面と後方の面とは平行になっておらず、ステータ１０からヨーク３１に向かうにつれて幅が狭くなっている。図２に示すように、各ティース３２ａ～３２ｆのヨーク側の幅ＴＷ１はステータ側の幅ＴＷ２よりも狭くなっている。
【0032】
また、各ティース３２ａ～３２ｆの先端の辺の中点を各ティース３２ａ～３２ｆの中心と呼ぶことにすると、各ティース３２ａ～３２ｆの中心同士のＸ方向のピッチＳＬＰは、従来技術と同様にステータ１０の突極１２のピッチＳＴＰに対して式１を満たし、全て等しい寸法となっている。また、ステータ１０の突極１２の幅は従来技術と同等である。
【0033】
各磁石用空隙部３３は、各ティース３２ａ～３２ｆの間の中央に設けられているので、各ティース３２ａ～３２ｆと同様、各磁石用空隙部３３は、それぞれ隣接する磁石用空隙部３３に対し角度２θ１をなして配置されており、各磁石用空隙部３３は、ヨーク３１からステータ１０に向かって角度２θ１で等角度で放射状に延びている。
【0034】
各磁石用空隙部３３には、それぞれ永久磁石３４ａ～３４ｅが取り付けられている。永久磁石３４ａ～３４ｅは幅Ｅの長方形断面を有している。各永久磁石３４ａ～３４ｅは、従来技術と同様に磁極の方向が各永久磁石３４ａ～３４ｅの長辺に対して垂直方向を向いており、各ティース３２ａ～３２ｅを挟んで同極が向かい合うように取り付けられている。
【0035】
各永久磁石３４ａ～３４ｅは、各磁石用空隙部３３に取り付けられているので、それぞれ隣接する永久磁石に対し角度２θ１をなして配置されており、各永久磁石３４ａ～３４ｅは、長辺の方向がヨーク３１からステータ１０に向かって角度２θ１で等角度で放射状となるように配置されている。
【0036】
上記のように構成されているので、ティース組３２Ｓのステータ側のＸ方向の長さＴＷＢは、
ＴＷＢ≒ＴＷ２×６＋５×Ｅ ・・・ 式４
ここで、ティース３２ａ、３２ｆのステータ側の幅ＴＷ２は、図４に示す従来技術のティース５の幅ＴＷ０とほぼ等しく、各永久磁石の幅Ｅも従来技術の永久磁石３の幅Ｅとほぼ等しいので、ＴＷＢは従来技術によるティース組のＸ方向長さＴＷＡ０とほぼ等しくなる。尚、式４では各ティース３２ａ～３２ｆ、各永久磁石３４ａ～３４ｅの傾斜角度の影響は小さいので無視している。
ＴＷＢ≒ＴＷ２×６＋５×Ｅ ・・・ 式４
ここで、ティース３２ａ、３２ｆのステータ側の幅ＴＷ２は、図４に示す従来技術のティース５の幅ＴＷ０とほぼ等しく、各永久磁石の幅Ｅも従来技術の永久磁石３の幅Ｅとほぼ等しいので、ＴＷＢは従来技術によるティース組のＸ方向長さＴＷＡ０とほぼ等しくなる。尚、式４では各ティース３２ａ～３２ｆ、各永久磁石３４ａ～３４ｅの傾斜角度の影響は小さいので無視している。
【0037】
一方、ティース組３２Ｓのヨーク側のＸ方向の長さＴＷＡは、
ＴＷＡ≒ＴＷ１×６＋Ｅ×５ ・・・ 式５
となる。式５も式４と同様、各ティース３２ａ～３２ｆ、各永久磁石３４ａ～３４ｅの傾斜角度の影響は無視している。
先に述べたように、ＴＷ１＜ＴＷ２であるから、
ＴＷＡ＜ＴＷＢ≒従来技術によるティース組のＸ方向長さＴＷＡ０ ・・ 式６
となる。
ＴＷＡ≒ＴＷ１×６＋Ｅ×５ ・・・ 式５
となる。式５も式４と同様、各ティース３２ａ～３２ｆ、各永久磁石３４ａ～３４ｅの傾斜角度の影響は無視している。
先に述べたように、ＴＷ１＜ＴＷ２であるから、
ＴＷＡ＜ＴＷＢ≒従来技術によるティース組のＸ方向長さＴＷＡ０ ・・ 式６
となる。
【0038】
従って、実施形態のリニアモータ１００のＵ相巻線コア３０では、ティース組３２Ｓのヨーク側のＸ方向の長さＴＷＡが図４に示す従来技術によるティース組のＸ方向の長さＴＷＡ０よりも短くなる。従って、Ｕ相巻線コア３０のＸ方向の長さＳＬＬ１を従来技術のＵ相巻線コア１ａのＸ方向長さＳＬＬ０と同一とした場合に、ティース組３２Ｓの外側に形成される巻線用空隙部３５のヨーク側のＸ方向の幅Ｄを従来技術の巻線用空隙部８の幅Ｄ０よりも広くすることができる。
【0039】
尚、図１を参照して説明したように、巻線用空隙部３５、４５を挟んだティース３２、４２の間隔は、図６に示す従来技術と同じＳＬＰＷであり、ティース３２の先端の幅ＴＷ２は図４に示す従来技術のティース５の幅ＴＷ０とほぼ等しいので、巻線用空隙部３５のステータ側の幅Ｄｓは、
Ｄｓ＝（ＳＬＰＷ－ＴＷ２）／２≒（ＳＬＰＷ－ＴＷ０）／２＝Ｄ０ ・・ 式７
となり、図４に示す従来技術のＵ相巻線コア１ａの巻線用空隙部８の幅Ｄ０とほぼ同一幅となる。
Ｄｓ＝（ＳＬＰＷ－ＴＷ２）／２≒（ＳＬＰＷ－ＴＷ０）／２＝Ｄ０ ・・ 式７
となり、図４に示す従来技術のＵ相巻線コア１ａの巻線用空隙部８の幅Ｄ０とほぼ同一幅となる。
【0040】
次に図３を参照しながら巻線３６に電流を流した場合のティース３２ａ～３２ｆに発生する磁束の流れについて説明する。巻線３６に電流を通電すると、従来技術と同様、右ネジの法則に従って発生する磁束がティース３２ａ～３２ｆの磁束を強めたり弱めたりする。図３に示すように、一番左の永久磁石３４ａで左側がＮ極、右側がＳ極とし、そこから同極が向かい合うように各永久磁石３４ｂ～３４ｅが順に配置されている。この時、左側の巻線３６には奥から手前方向に、右側の巻線３６には手前から奥方向に電流を通電したとすると、右ネジの法則により巻線３６間にＹ方向のプラス側に向かって磁束が発生するため、永久磁石３４ａ～３４ｅのＮ極から発生しステータ１０に向かってＹ方向のマイナス側に向かう磁束は弱められ、ステータ１０と逆方向のＹ方向のプラス側に向かっていく磁束は強められる。また、永久磁石３４ａ～３４ｅのＳ極に入り、ステータ１０から永久磁石３４ａ～３４ｅに向かってＹ方向のプラス側に向かっていく磁束は強められ、ヨーク３１からＹ方向のマイナス側に向かって永久磁石３４ａ～３４ｅに入ってくる磁束は弱められる。
【0041】
実施形態のリニアモータ１００では、各ティース３２ａ～３２ｆのヨーク側のＸ方向の幅ＴＷ１がステータ側のＸ方向の幅ＴＷ２よりも狭くなっているため、従来の構造と比べると各ティース３２ａ～３２ｆのヨーク側端で磁気抵抗が大きくなって磁束が相対的に通過し難くなる。各ティース３２ａ～３２ｆのヨーク側の幅ＴＷ１は従来技術におけるティース５の幅ＴＷ０に対して狭く、磁気抵抗は（ＴＷ０／ＴＷ１）倍になっているため、その割合で磁束が通過し難くなっている。
【0042】
一般的に、磁束は磁気抵抗が少なく流れやすい方向に多く流れ、磁気抵抗が大きくなるとその部分を通過する磁束が減少する。このため、各ティース３２ａ～３２ｆのヨーク側の磁気抵抗が大きくなると、各ティース３２ａ～３２ｆからステータ１０と逆方向にヨーク３１に向かう磁束が減少するため、ヨーク３１を通過して隣の相との間を結ぶ磁束が減少する。そのため、従来技術のスライダ１よりもヨーク３１で磁束が飽和し難くなり、ヨーク３１のＹ方向の高さＬＹを図４に示す従来技術におけるヨーク高さＬＹ０よりも小さくできる。スライダ２０の高さＳＬＨを一定にする場合、ヨーク３１のＹ方向の高さＬＹを小さくするとその分だけ巻線用空隙部３５のＹ方向の高さＳＬＴＨを従来技術の巻線用空隙部８のＹ方向の高さＳＬＴＨ０より高くすることができる。
【0043】
以上、説明したように、実施形態のリニアモータ１００のＵ相巻線コア３０では、複数のティース３２ａ～３２ｆがヨーク３１からステータ１０に向かって放射状に突出し、各ティース３２ａ～３２ｆのヨーク側の幅ＴＷ１がステータ側の幅ＴＷ２よりも狭くする構成により、Ｕ相巻線コア３０のＸ方向の長さＳＬＬ１と高さＳＬＨとを図４に示す従来技術のＵ相巻線コア１ａの長さＳＬＬ０と高さＳＬＨ０と同一とした場合に、巻線用空隙部３５のヨーク側のＸ方向の幅ＤとＹ方向の高さＳＬＴＨとを、従来技術の巻線用空隙部８のＸ方向の幅Ｄ０とＹ方向の高さＳＬＴＨ０よりもそれぞれ大きくすることができ、巻線用空隙部３５の断面積を従来技術の巻線用空隙部８の断面積よりも大きくすることができる。これにより、Ｕ相巻線コア３０の体積を増加させずに巻線３６の量を従来技術のＵ相巻線コア１ａの巻線４の量よりも増加させてＵ相巻線コア３０の推力の増加と発熱の減少を図ることができる。
【0044】
以上、Ｕ相巻線コア３０の構造の詳細について説明したが、Ｗ相巻線コア４０、Ｖ相巻線コア５０の構造は、Ｕ相巻線コア３０と同一の構造であり、Ｗ相巻線コア４０、Ｖ相巻線コア５０のＸ方向の長さＳＬＬ１と高さＳＬＨとを図４に示す従来技術のＷ相巻線コア１ｂ、Ｖ相巻線コア１ｃの長さＳＬＬ０と高さＳＬＨ０と同一とした場合に、巻線用空隙部４５、５５のヨーク側のＸ方向の幅ＤとＹ方向の高さＳＬＴＨとを、従来技術の巻線用空隙部８のＸ方向の幅Ｄ０とＹ方向の高さＳＬＴＨ０よりもそれぞれ大きくすることができ、巻線用空隙部４５、５５の断面積を従来技術の巻線用空隙部８の断面積よりも大きくすることができる。
【0045】
従って、Ｕ相巻線コア３０と、Ｗ相巻線コア４０と、Ｖ相巻線コア５０とをＸ方向につなげて構成したスライダ２０は、スライダ２０のＸ方向の長さＳＬＬＴ１とＹ方向の高さＳＬＨを図６に示す従来技術のスライダ１のＸ方向の長さＳＬＬＴ０とＹ方向の高さＳＬＨ０と同一とした場合に、巻線用空隙部３５、４５、５５のヨーク側のＸ方向の幅ＤとＹ方向の高さＳＬＴＨとを、従来技術の巻線用空隙部８のＸ方向の幅Ｄ０とＹ方向の高さＳＬＴＨ０よりもそれぞれ大きくすることができ、巻線用空隙部３５、４５、５５の断面積を従来技術の各巻線用空隙部８の断面積よりも大きくすることができる。このため、実施形態のリニアモータ１００は、モータ体積を増加させずに各相の巻線３６の量を従来技術の各相の巻線４の量よりも増加させてスライダ２０推力の増加と発熱の減少を図ることができる。
【0046】
なお、特性の向上が特に必要ない場合は、モータ体積を減らして小型化を図っても良い。具体的には、ヨーク３１の高さＬＹや巻線用空隙部の高さＳＬＴＨを小さくしてスライダ２０の高さＳＬＨを小さくしても良いし、同一推力を発生するための通電電流を減らせるので、永久磁石３４ａ～３４ｅの減磁リスクが減少するため、永久磁石３４ａ～３４ｅの幅Ｅを小さくしてスライダ２０の全長を短くしても良い。
【0047】
以上の説明では、Ｕ相巻線コア３０の各ティース３２ａ～３２ｆ、各磁石用空隙部３３、各永久磁石３４ａ～３４ｅは互いに角度２θ１ずつ傾斜していることとして説明したがこれに限らず、互いの傾斜角度が異なっていてもよい。また、各ティース３２ａ～３２ｆ、各磁石用空隙部３３、各永久磁石３４ａ～３４ｅは、すべて放射状に突出していなくてもよい。例えば、ティース組３２Ｓの中央部分のティース３２ｃ～３２ｄ、磁石用空隙部３３、永久磁石３４ｃは、傾斜せずにＹ方向にステータ１０に向かって延び、ティース組３２Ｓの前方側の各ティース３２ａ～３２ｂ、各磁石用空隙部３３、各永久磁石３４ａ～３４ｂは各先端がＹ方向に対して前方に傾斜しており、ティース組３２Ｓの後方側の各ティース３２ｅ～３２ｆ、各磁石用空隙部３３、各永久磁石３４ｄ～３４ｅは各先端がＹ方向に対して後方に傾斜するように構成してもよい。Ｗ相巻線コア４０、Ｖ相巻線コア５０においても同様である。
【0048】
また、ステータ１０の突極１２のピッチＳＴＰがティース３２のピッチＳＬＰの２倍として説明をしたが、特に２倍である必要はなく、リニアモータ１００の制御方法や各ティース３２の数によって任意に変更しても良い。
【符号の説明】
【0049】
１、２０ スライダ、１ａ、３０ Ｕ相巻線コア、１ｂ、４０ Ｗ相巻線コア、１ｃ、５０ Ｖ相巻線コア、２、１０ ステータ、３、３４、４４、５４ 永久磁石、４ 巻線、５、３２、３２ａ～３２ｆ、４２、５２ ティース、６、１２ 突極、７、３３、４３、５３ 磁石用空隙部、８、３５、４５、５５ 巻線用空隙部、１１ ステータヨーク、３１、４１、５１ ヨーク、３２Ｓ ティース組、３６ Ｕ相巻線、４６ Ｗ相巻線、５６ Ｖ相巻線、１００、２００，３００，４００ リニアモータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】