▶ ベーウントエル・インダストリアル・オートメイション・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-01
(54)【発明の名称】運搬機器
(51)【国際特許分類】
B65G 54/02 20060101AFI20230125BHJP
H02K 41/03 20060101ALI20230125BHJP
H02P 25/064 20160101ALI20230125BHJP
【ＦＩ】
B65G54/02
H02K41/03 A
H02P25/064
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022530878
(86)(22)【出願日】2020-11-25
(85)【翻訳文提出日】2022-07-04
(86)【国際出願番号】 EP2020083290
(87)【国際公開番号】W WO2021105165
(87)【国際公開日】2021-06-03
(31)【優先権主張番号】A51034/2019
(32)【優先日】2019-11-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】AT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518184708
【氏名又は名称】ベーウントエル・インダストリアル・オートメイション・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
(74)【代理人】
【識別番号】100069556
【弁理士】
【氏名又は名称】江崎 光史
(74)【代理人】
【識別番号】100111486
【弁理士】
【氏名又は名称】鍛冶澤 實
(74)【代理人】
【識別番号】100191835
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 真介
(74)【代理人】
【識別番号】100221981
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 大成
(72)【発明者】
【氏名】フリクセーダー・シュテファン
(72)【発明者】
【氏名】ハウアー・ミヒャエル
(72)【発明者】
【氏名】ハウドゥム・マルティン
【テーマコード（参考）】
3F021
5H540
5H641
【Ｆターム（参考）】
3F021AA05
3F021BA02
3F021CA02
3F021DA07
5H540AA01
5H540BA03
5H540BB03
5H540BB07
5H540BB08
5H641BB06
5H641BB15
5H641BB17
5H641GG02
5H641GG07
5H641GG10
5H641HH03
5H641HH05
(57)【要約】
より効率的な動作を可能にする非対称的に設計された平面モーターの形の運搬機器１を提示するために、本発明では、少なくとも一つの運搬セグメント２が、運搬ユニットに対して予め与えられた、定義された始点と定義された終点の間を延びる移動パスに対して相対的な方向に向けられて、この移動パスの移動パス長における第一の主移動方向Ｈ１の第一の移動パス部分が、この移動パス長における第二の主移動方向Ｈ２の第二の移動パス部分と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなる形で、この移動パスが運搬面３内に在ると規定される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
運搬面（３）を形成する少なくとも１つの運搬セグメント（２）と、この運搬面（３）内を少なくとも二次元的に２つの主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）に動かすことが可能な少なくとも１つの運搬ユニット（ＴＥ）とを備えた、平面モーターの形の運搬機器（１）であって、この運搬セグメント（２）には、第一の主移動方向（Ｈ１）を定義する、駆動コイル（ＡＳ１）から成る第一のコイルグループが配置されるとともに、第二の主移動方向（Ｈ２）を定義する、駆動コイル（ＡＳ２）から成る第二のコイルグループが配置され、
第一のコイルグループの駆動コイル（ＡＳ１）は、第一の主移動方向（Ｈ１）に運搬ユニット（ＴＥ）を動かすために、少なくとも運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）の一部と電磁気的に協力して動作するように、制御ユニット（５）によって駆動可能であり、第二のコイルグループの駆動コイル（ＡＳ２）は、第二の主移動方向（Ｈ２）に運搬ユニット（ＴＥ）を動かすために、少なくとも運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）の一部と電磁気的に協力して動作するように、制御ユニット（５）によって駆動可能であり、
第一と第二のコイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）が異なる磁場の影響を及ぼすコイル特性を有することと、第一のコイルグループ（ＳＧ１）の駆動コイル（ＡＳ１）と協力して動作する運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）が、第二のコイルグループ（ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ２）と協力して動作する駆動磁石（４）と異なる磁場の影響を及ぼす磁石特性を有することとの中の１つ以上によって、運搬ユニット（ＴＥ）が、異なる効率（μＨ１＞μＨ２）、異なる最大の力及び異なる精度の中の１つ以上を有する２つの主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）に移動可能である当該運搬機器において、
この少なくとも１つの運搬セグメント（２）が、運搬ユニット（ＴＥ）に対して予め与えられた、定義された始点（ＡＰ）と定義された終点（ＥＰ）の間を延びる移動パス（ＢＰ）に対して相対的な方向に向けられて、この移動パス（ＢＰ）の移動パス長（ＬＢＰ）における第一の主移動方向（Ｈ１）の第一の移動パス部分（ＢＰＡ１）が、この移動パス長（ＬＢＰ）における第二の主移動方向（Ｈ２）の第二の移動パス部分（ＢＰＡ２）と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなる形で、この移動パス（ＢＰ）が運搬面（３）内に在ることを特徴とする運搬機器。
【請求項2】
請求項１に記載の運搬機器（１）において、前記の主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）が互いに直交し、前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）が、有利には、長方形の運搬面（３）を形成するように長方形に構成されていることを特徴とする運搬機器。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の運搬機器（１）において、前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）が菱形の形状の運搬面（３）を形成するように菱形の形状に構成されることと、前記の少なくとも１つの運搬ユニット（ＴＥ）の運搬面（３）に投影される面が菱形の形状に構成されることとの中の１つ以上であり、
第一の主移動方向（Ｈ１）が、有利には、この菱形の形状の運搬面（３）の第一の縁（Ｋ１）と直交するとともに、第二の主移動方向（Ｈ２）が、有利には、この菱形の形状の運搬面（３）の第一の縁（Ｋ１）と隣接する第二の縁（Ｋ２）と直交することを特徴とする運搬機器。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、この運搬機器（１）には、この運搬機器（１）の運搬面（３）を形成する複数の運搬セグメント（２）が配備されており、
それぞれ少なくとも２つの運搬セグメント（２）が互いに隣接し、
前記の移動パス（ＢＰ）が、複数の運搬セグメント（２）に渡って延び、
運搬セグメント（２）の第一の主移動方向（Ｈ１）が、それと隣接する運搬セグメント（２）の第一又は第二の主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）に対して平行に延びていることを特徴とする運搬機器。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、前記の第一の移動パス部分（ＢＰＡ１）が最大になるように、前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）が、移動パス（ＢＰ）に対して相対的な方向に向けられていることを特徴とする運搬機器。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、この運搬機器（１）には、運搬ユニット（ＴＥ）に対して作業プロセスを実行する少なくとも１つの処理ステーション（ＰＳｉ）が配備されており、
この処理ステーション（ＰＳｉ）の領域内に、移動パス（ＢＰ）の一部としての処理移動パス（ＰＢＰ）が定められて、それに沿って、運搬ユニット（ＴＥ）が運搬面（３）内を移動可能であり、
前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）とこの少なくとも１つの処理ステーション（ＰＳｉ）は、処理移動パス（ＰＢＰｉ）の処理移動パス長（ＬＰＢＰ）における主移動方向（Ｈ１）の第一の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ１）が、この処理移動パス長（ＬＰＢＰ）における第二の主移動方向（Ｈ２）の第二の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ２）と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなるように、互いに相対的な方向に向けられ、
前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）とこの少なくとも１つの処理ステーション（ＰＳｉ）は、有利には、第一の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ１）が最大になるように、互いに相対的な方向に向けられていることを特徴とする運搬機器。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、この運搬機器（１）には、運搬ユニット（ＴＥ）に対してそれぞれ１つの作業プロセスを実行する複数の処理ステーション（ＰＳｉ）が配備されており、
これらの処理ステーション（ＰＳｉ）の領域内に、それぞれ移動パス（ＢＰ）の一部としてのそれぞれ１つの処理移動パス（ＰＢＰ）が定められて、それに沿って、運搬ユニット（ＴＥ）が運搬面（３）内を移動可能であり、
前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）とこれらの処理ステーション（ＰＳｉ）は、処理移動パス（ＰＢＰｉ）の処理移動パス長（ＬＰＢＰｉ）の合計（ΣＬＰＢＰｉ）における主移動方向（Ｈ１）の第一の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ１）が、これらの処理移動パス長（ＬＰＢＰ）の合計（ΣＬＰＢＰｉ）における主移動方向（Ｈ２）の第二の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ２）と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなるように、互いに相対的な方向に向けられ、
前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）とこれらの処理ステーション（ＰＳｉ）は、有利には、第一の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ１）が最大になるように、互いに相対的な方向に向けられていることを特徴とする運搬機器。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、この運搬機器（１）には、運搬ユニット（ＴＥ）に対してそれぞれ１つの作業プロセスを実行する少なくとも２つの処理ステーション（ＰＳｉ）が配備されており、
これらの処理ステーション（ＰＳｉ）の間の領域内に、移動パス（ＢＰ）の一部としての移行パス（ＵＰ）が定められて、それに沿って、運搬ユニット（ＴＥ）が運搬面（３）内を移動可能であり、
この移行パス（ＵＰ）の移行パス長（ＬＵＰ）における第一の主移動方向（Ｈ１）の第一の移行パス部分（ＵＰＡ１）が、この移行パス（ＵＰ）の移行パス長（ＬＵＰ）における第二の主移動方向（Ｈ２）の第二の移行パス部分（ＵＰＡ２）と同じ大きさであるか、或いはそれよりも大きいことを特徴とする運搬機器。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、磁場の影響を及ぼすコイル特性として、運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）から法線方向におけるコイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）の平均コイル間隔（Ｓ１）、コイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）の導体抵抗、コイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）の最大コイル電流、コイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）の巻線数及び駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）のコイルの幾何学的な形状の中の１つ以上が規定されることと、
運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）の磁場の影響を及ぼす磁石特性として、駆動磁石（４）の残留磁束、駆動磁石（４）とコイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）の間の相対的な向き、駆動磁石（４）の磁極ピッチ（Ｔａ，Ｔｂ）及び駆動磁石（４）の磁石の幾何学的な形状の中の１つ以上が規定されることとの中の１つ以上を特徴とする運搬機器。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、前記の制御ユニット（５）は、運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）と協力して動作する第一のコイルグループ（ＳＧ１）の駆動コイル（ＡＳ１）を駆動して、運搬ユニット（ＴＥ）に作用する、重力に対抗する浮上力（ＦＳ）の第一の浮上力成分を発生させるとともに、運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）と協力して動作する第二のコイルグループ（ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ２）を駆動して、第一の浮上力成分に対して相補的な浮上力（ＦＳ）の第二の浮上力成分を発生させるように構成されており、
より大きな効率（μＨ１）を有する第一の主移動方向（Ｈ１）の駆動コイル（ＡＳ１）の浮上力成分の方が、より大きいことを特徴とする運搬機器。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、前記の浮上力成分が、主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）の効率（μＨ１，μＨ２）に応じて、或いは主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）の少なくとも１つの磁場の影響を及ぼすコイル特性及び／又は主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）の駆動磁石（４）の少なくとも１つの磁場の影響を及ぼす磁石特性に応じて、有利には、駆動磁石（４）からのコイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）のコイル間隔（Ｓ１，Ｓ２）の差分に応じて定められることを特徴とする運搬機器。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか１項に記載の運搬機器（１）において、運搬ユニット（ＴＥ）の移動中の浮上力成分が、運搬ユニット（ＴＥ）の運動量に応じて、有利には、運搬ユニットの速度（ｖ）及び／又は運搬ユニットの加速度（ａ）に応じて定められることを特徴とする運搬機器。
【請求項13】
運搬面（３）を形成する少なくとも１つの運搬セグメント（２）と、この運搬面（３）内を少なくとも二次元的に２つの主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）に動かされる少なくとも１つの運搬ユニット（ＴＥ）とを備えた平面モーターの形の運搬機器（１）を動作させる方法であって、 この運搬セグメント（２）には、第一の主移動方向（Ｈ１）を定義する、複数の駆動コイル（ＡＳ１）から成る第一のコイルグループ（ＳＧ１）が配置されるとともに、第二の主移動方向（Ｈ２）を定義する、複数の駆動コイル（ＡＳ２）から成る第二のコイルグループ（ＳＧ２）が配置されて、この運搬ユニット（ＴＥ）には、駆動磁石（４）が配置されており、
第一のコイルグループ（ＳＧ１）の駆動コイル（ＡＳ１）が、第一の主移動方向（Ｈ１）に運搬ユニット（ＴＥ）を動かすために、少なくとも運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）の一部と電磁気的に協力して動作するとともに、第二のコイルグループ（ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ２）が、第二の主移動方向（Ｈ２）に運搬ユニット（ＴＥ）を動かすために、少なくとも運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）の一部と電磁気的に協力して動作し、
第一と第二のコイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）に対して異なる磁場の影響を及ぼすコイル特性が規定されることと、第一のコイルグループ（ＳＧ１）の駆動コイル（ＡＳ１）と協力して動作する運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）に対して、第二のコイルグループ（ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ２）と協力して動作する駆動磁石（４）と異なる磁場の影響を及ぼす磁石特性を規定することとの中の１つ以上によって、運搬ユニット（ＴＥ）が、異なる効率（μＨ１＞μＨ２）、異なる最大の力及び異なる精度の中の１つ以上を有する２つの主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）に動かされる、
方法において、
この少なくとも１つの運搬セグメント（２）は、運搬ユニット（ＴＥ）に対して予め与えられた、定義された始点（ＡＰ）と定義された終点（ＥＰ）の間を延びる移動パス（ＢＰ）に対して相対的な方向に向けられて、この移動パス（ＢＰ）に沿って運搬ユニット（ＴＥ）が運搬面（３）内を動かされるとともに、この移動パス（ＢＰ）の移動パス長（ＬＢＰ）における第一の主移動方向（Ｈ１）の第一の移動パス部分（ＢＰＡ１）が、この移動パス長（ＬＢＰ）における第二の主移動方向（Ｈ２）の第二の移動パス部分（ＢＰＡ２）と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなることを特徴とする方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の方法において、運搬ユニット（ＴＥ）は、運搬機器（１）の処理ステーション（ＰＳ）の領域内で、運搬ユニット（ＴＥ）に対して作業プロセスを実行するために、移動パス（ＢＰ）の一部を形成する処理移動パス（ＰＢＰ）に沿って動かされ、
前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）とこの処理ステーション（ＰＳ）は、処理移動パス（ＰＢＰ）の処理移動パス長（ＬＰＢＰ）における主移動方向（Ｈ１）の第一の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ１）が、この処理移動パス長（ＬＰＢＰ）における第二の主移動方向（Ｈ２）の第二の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ２）と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなるように、有利には、最大になるように、互いに相対的な方向に向けられることを特徴とする方法。
【請求項15】
請求項１３又は１４に記載の方法において、運搬ユニット（ＴＥ）は、運搬機器（１）の複数の処理ステーション（ＰＳｉ）で、運搬ユニット（ＴＥ）に対してそれぞれ作業プロセスを実行するために、それぞれ移動パス（ＢＰ）の一部を形成する処理移動パス（ＰＢＰｉ）に沿って動かされ、
前記の少なくとも１つの運搬セグメント（２）とこれらの処理ステーション（ＰＳｉ）は、処理移動パス（ＰＢＰｉ）の処理移動パス長（ＬＰＢＰｉ）の合計（ΣＬＰＢＰｉ）における主移動方向（Ｈ１）の第一の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ１）が、これらの処理移動パス長（ＬＰＢＰｉ）の合計（ΣＬＰＢＰｉ）における主移動方向（Ｈ２）の第二の処理移動パス部分（ＰＢＰＡ２）と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなる、有利には、最大になるように、互いに相対的な方向に向けられる、
ことを特徴とする方法。
【請求項16】
請求項１３～１５のいずれか１項に記載の方法において、運搬ユニット（ＴＥ）は、運搬機器（１）において、運搬ユニット（ＴＥ）に対してそれぞれ作業プロセスを実行する２つの処理ステーション（ＰＳｉ）の間で、移動パス（ＢＰ）の一部を形成する移行パス（ＵＰ）に沿って動かされ、
移行パス長（ＬＵＰ）における第一の主移動方向（Ｈ１）の第一の移行パス部分（ＵＰＡ１）が、この移行パス長（ＬＵＰ）における第二の主移動方向（Ｈ２）の第二の移行パス部分（ＵＰＡ２）と同じ大きさであるか、或いはそれよりも大きい、有利には、最大であることを特徴とする方法。
【請求項17】
請求項１３～１６のいずれか１項に記載の方法において、第一のコイルグループ（ＳＧ１）の駆動コイル（ＡＳ１）が、運搬ユニット（ＴＥ）に作用する、重力に対抗する浮上力（ＦＳ）の第一の浮上力成分を発生させるために、運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）と協力して動作するとともに、第二のコイルグループ（ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ２）が、第一の浮上力成分に対して相補的な浮上力（ＦＳ）の第二の浮上力成分を発生させるために、運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）と協力して動作し、
より大きな効率（μＨ１）を有する主移動方向（Ｈ１）の駆動コイル（ＡＳ１）が、より大きな浮上力成分を発生させることを特徴とする方法。
【請求項18】
請求項１７に記載の方法において、前記の浮上力成分が、主移動方向（Ｈ１，Ｈ２）の効率（μＨ１，μＨ２）に応じて、或いは駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）の少なくとも１つの磁場の影響を及ぼすコイル特性及び／又は駆動磁石（４）の少なくとも１つの磁場の影響を及ぼす磁石特性に応じて、有利には、運搬ユニット（ＴＥ）の駆動磁石（４）から法線方向におけるコイルグループ（ＳＧ１，ＳＧ２）の駆動コイル（ＡＳ１，ＡＳ２）の平均コイル間隔（Ｓ１，Ｓ２）の差分（ΔＳ）に応じて定められることを特徴とする方法。
【請求項19】
請求項１７又は１８に記載の方法において、運搬ユニット（ＴＥ）の移動中の浮上力成分が、運搬ユニット（ＴＥ）の運動量に応じて、有利には、運搬ユニットの速度（ｖ）及び／又は運搬ユニットの加速度（ａ）に応じて定められることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、運搬面を形成する少なくとも１つの運搬セグメントと、この運搬面内を少なくとも二次元的に２つの主移動方向に移動可能な少なくとも１つの運搬ユニットとを備えた平面モーターの形の運搬機器であって、この運搬セグメントには、第一の主移動方向を定義する複数の駆動コイルから成る第一のコイルグループが配置されるとともに、第二の主移動方向を定義する複数の駆動コイルから成る第二のコイルグループが配置され、第一のコイルグループの駆動コイルが、運搬ユニットを第一の主移動方向に動かすために、少なくとも運搬ユニットの駆動磁石の一部と電磁気的に協力して動作するように、制御ユニットによって駆動可能であるとともに、第二のコイルグループの駆動コイルが、運搬ユニットを第二の主移動方向に動かすために、少なくとも運搬ユニットの駆動磁石の一部と電磁気的に協力して動作するように、制御ユニットによって駆動可能であり、第一と第二のコイルグループの駆動コイルが、異なる磁場の影響を及ぼすコイル特性を有することと、第一のコイルグループの駆動コイルと協力して動作する運搬ユニットの駆動磁石が、第二のコイルグループの駆動コイルと協力して動作する駆動磁石と異なる磁場の影響を及ぼす磁石特性を有することとの中の１つ以上によって、駆動ユニットが、異なる効率、異なる最大の力及び異なる精度の中の１つ以上を有する２つの主移動方向に移動可能である運搬機器に関する。更に、本発明は、そのような運搬機器を動作させる方法に関する。
【背景技術】
【0002】
平面モーターは、基本的に従来技術により周知である。特許文献１は、例えば、そのような平面モーターの基本的な構造と機能形態を開示している。平面モーターは、主に運搬面を形成する固定子を有し、１つ又は複数の運搬ユニットが、その運搬面内を少なくとも二次元的に移動することができる。その固定子は、通常１つ又は複数の運搬セグメントから構成されている。運搬面内において運搬ユニットを移動させるために、固定子の（１つ又は複数の運搬セグメントの）磁界と運搬ユニットの磁界が協力して動作することによって、運搬ユニットに作用する駆動力を発生させている。所定の移動方向への運搬ユニットの動きを実現するためには、それらの磁界の中の少なくとも一方、即ち、固定子の磁界及び／又は運搬ユニットの磁界を運搬ユニットの動きに追随するように時間的に変化させなければならない。しかし、大抵は一方の磁界、通常は固定子の磁界だけが時間的に変化して、それぞれ（運搬ユニットにおける）他方の磁界は、一般的に一定である、即ち、時間的に変化しない。
【0003】
時間的に変化する磁界は、例えば、運搬ユニットにも、固定子、特に、運搬セグメントにも配置できるコイル（電磁石）によって発生させることができる。それらのコイルは、多くの場合駆動コイルとも呼ばれる。時間的に変化しない、即ち、一定の磁界は、典型的には、永久磁石を用いて発生させている。多くの場合、それらの構成部品は駆動磁石と呼ばれる。それらも、平面モーターの実施構成に応じて、運搬ユニットにも、運搬セグメントにも配置することができる。より簡単な駆動のために、駆動コイルは、多くの場合、平面モーターの運搬セグメントに配置され、駆動磁石が運搬ユニットに配置されている。
【0004】
駆動コイルは、可動磁界を所望の移動方向に発生させるために、通常は制御ユニットによって駆動される。運搬ユニットには、その可動磁界と協力して動作する駆動磁石が、少なくとも二次元に分散して配置されており、その結果、運搬ユニットに対する駆動力及び浮上力を発生させることができる。その浮上力によって、運搬ユニットを一定の位置に保持することができて、即ち、例えば、運搬ユニットと運搬セグメントの間に空隙を作るか、或いは設定して維持することができて、追加的に作用する駆動力によって、運搬ユニットを所望の移動方向に動かすことができるとともに、傾転力又は傾転モーメントを発生させることができる。平面モーターに関して特徴的な運搬ユニットの二次元の動きを実現可能にするためには、運搬セグメントと運搬ユニットの磁界の二次元の協力動作が必要であり、２つの磁界の中の一方を少なくとも２つの次元において、或いは２つの磁界を（それぞれ他方の次元に対して相補的に）少なくとも１つの次元において時間的に変化させなければならない。その場合、駆動コイルと駆動磁石は、有利には、運搬面によって規定される軸に沿った一次元の動き以外に、運搬面内における運搬ユニットのより複雑な二次元の動きも可能であるように配置されている。
【0005】
平面モーターは、例えば、製造プロセスにおける運搬機器として利用することができ、複雑な運動プロファイルによって非常に柔軟な運搬プロセスを実現することができる。特許文献２及び３には、例えば、運搬機器としての平面モーターのそのような用途が示されている。
【0006】
そのような平面モーターの固定子は、駆動コイルの異なる配列を有することができるとともに、運搬ユニットにおける駆動磁石の配列も同じく非常に異なるようにすることができる。特許文献１には、例えば、複数の重なり合ったコイル面から成る固定子の複層構造を備えた平面モーターが開示されている。隣接するコイル面内の駆動コイルは、運搬ユニットが移動できる２つの主移動方向を形成するために、互いに直交している。それにより、平均すると、コイル面は、運搬ユニットの駆動磁石から異なる間隔を有する。その結果、２つの主移動方向における平面モーターの効率が異なることとなる。その状況を正すために、運搬ユニットの駆動磁石からより遠く離れた方のコイル面における駆動コイルに、より近い方のコイル面の駆動コイルよりも大きなコイル電流を加えて、駆動力を発生させることが提案されている。
【0007】
非特許文献１には、２つのコイル面の積層配列を備えた平面モーターが開示されている。運搬ユニットの磁石からの間隔が異なることから生じる異なる効率を均すために、２つのコイル面に対して異なる強さの駆動コイルを使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】米国特許登録第９，２０２，７１９号明細書
【特許文献2】欧州特許登録第３１７２１５６号明細書
【特許文献3】欧州特許登録第３１７２１３４号明細書
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】Ｊ．Ｍ．Ｍ．， Ｒｏｖｅｒｓ， ｅｔ． ａｌ， ２０１３． Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｐｌａｎａｒ Ｍｏｔｏｒ． Ｉｎ： Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ＆ Ｄｒｉｖｅｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ． Ｃｈｉｃａｇｏ， １２－１５．０５．２０１３． ＩＥＥＥ
【非特許文献2】Ｊａｎｓｅｎ， Ｊ． Ｗ．， ２００７． Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ ｌｅｖｉｔａｔｅｄ ｐｌａｎａｒ ａｃｔｕａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｍｏｖｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｓ． ｉｎ： ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ： Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｅｉｔ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ ＤＯＩ： １０．６１００／ＩＲ６３０８４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
以上のことから、本発明の課題は、運搬機器のより効率的な動作を可能にする平面モーターの形の運搬機器及び平面モーターの形の運搬機器を動作させる方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この課題は、本発明に基づき、この少なくとも１つの運搬セグメントが、運搬ユニットに対して予め与えられた、定義された始点と定義された終点の間を延びる移動パスに対して相対的な方向に向けられて、この移動パスの移動パス長における第一の主移動方向の第一の移動パス部分が、移動パス長における第二の主移動方向の第二の移動パス部分と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなるように、この移動パスが運搬面内に在ることによって解決される。それによって、運搬ユニットの動きが、主に第一の主移動方向に実行されて、それにより、運搬機器の効率的な動作が達成されることが保証される。
【0012】
本運搬機器の有利な実施形態は、従属請求項２～１２に提示されている。
【0013】
更に、本課題は、請求項１２に基づく方法によって解決される。本方法の有利な実施形態は、従属請求項１３～１９に提示されている。
【0014】
以下において、本発明の有利な実施形態の例を模式的に本発明を限定しない形で図示する図面１ａ～１０を参照して、本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1a】平面モーターの形の運搬機器の平面図
【図1b】平面モーターの形の運搬機器の側面図
【図1c】平面モーターの形の運搬機器の側面図
【図2a】運搬セグメントにおける駆動コイルの考え得る配列の模式図
【図2b】運搬セグメントにおける駆動コイルの考え得る配列の模式図
【図2c】運搬セグメントにおける駆動コイルの考え得る配列の模式図
【図2d】運搬セグメントにおける駆動コイルの考え得る配列の模式図
【図2e】運搬セグメントにおける駆動コイルの考え得る配列の模式図
【図3a】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る一次元配列の模式図
【図3b】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る一次元配列の模式図
【図3c】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る一次元配列の模式図
【図3d】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る一次元配列の模式図
【図3e】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る一次元配列の模式図
【図3f】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る一次元配列の模式図
【図4a】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る二次元配列の模式図
【図4b】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る二次元配列の模式図
【図4c】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る二次元配列の模式図
【図4d】運搬ユニットにおける駆動磁石の考え得る二次元配列の模式図
【図5】処理ステーションを備えた平面モーターの形の運搬機器の実施例の模式図
【図6】処理ステーションを備えた平面モーターの形の運搬機器の別の実施例の模式図
【図7】運搬ユニットの磁石グループと運搬セグメントのコイルグループの協力した動作の模式図
【図8】浮上力の配分係数の推移のグラフ図
【図9】運搬セグメントの２つの主移動方向の銅損の推移のグラフ図
【図10】平面モーターの形の運搬機器の代替実施構成の平面図
【発明を実施するための形態】
【0016】
図１ａ～１ｃには、平面モーターの形の運搬機器１の実施例が簡略化して図示されている。この場合、図１ａが、運搬機器１を平面図で図示し、図１ｂと１ｃが、運搬機器１を側面図で図示している。この運搬機器１は、固定子として、運搬面３を形成する少なくとも１つの運搬セグメント２と、この運搬面３内を少なくとも二次元的に２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２に移動可能な少なくとも１つの運搬ユニットＴＥとを有する。本発明の範囲内において、運搬面３とは、運搬セグメント２の大きさと形状によって決定される、運搬セグメント２の平坦な表面であると理解する。図１ａには、簡略化のために、１つの運搬セグメント２だけが図示されているが、当然のことながら、例えば、図５と図６に図示されている通り、より大きな運搬面３を形成するために、多数の運搬セグメント２を（異なる形で）互いに接して並べることもできる。それによって、運搬機器１は、モジュール式に構成することができ、形状と面積の大きさが異なる運搬面３を実現することができる。しかし、当然のことながら、このモジュール式構造は、任意選定であり、単一の構造グループの形の単一の運搬セグメント２だけを配備することもできる。この運搬セグメント２の運搬面３内において、当然のことながら、複数の運搬ユニットＴＥも、異なる運搬ユニットＴＥも同時に互いに独立して動かすことができる。
【0017】
運搬セグメント２には、第一の主移動方向Ｈ１を定義する、複数の駆動コイルＡＳ１から成る第一のコイルグループＳＧ１と、第二の主移動方向Ｈ２を定義する、複数の駆動コイルＡＳ２から成る第二のコイルグループＳＧ２とが配置されている。第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１は、ここでは、Ｘ軸に沿って延びる、運搬ユニットＴＥの移動に関する第一の主移動方向Ｈ１を形成するために、所定の方向に、ここでは、Ｘ方向に順番に配置されている。第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２は、ここでは、Ｙ軸に沿って延びる、運搬ユニットＴＥに関する第二の主移動方向Ｈ２を形成するために、所定の方向に、ここでは、Ｙ方向に順番に配置されている。有利には、第一と第二のコイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２は、図１ａに図示されている通り、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２が互いに直交するように互いに相対的に配置されている。しかし、当然のことながら、主移動方向Ｈ１，Ｈ２のそれ以外の相対的な配置構成、例えば、主移動方向Ｈ１，Ｈ２の間の直角と異なる角度も考えられる。
【0018】
第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１と第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２は、ここでは、それぞれ従来通り巻回された縦長のコイルとして構成されている。第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１は、それぞれＹ方向への長手方向延伸部ＬＡＳ１と、それに対して相対的に短い、Ｘ方向への横方向延伸部ＱＡＳ１とを有し、その横方向延伸部ＱＡＳ１の方向に、ここでは、Ｘ方向に順番に配置されている。駆動コイルＡＳｉの横方向延伸部ＱＡＳｉは、典型的には、その駆動コイルと協力して動作する磁石グループＭＧｉの駆動磁石４の磁極ピッチＴｉと、駆動コイルＡＳｉの巻線形態、即ち、例えば、集中的な巻線形態（単一歯巻線）であるのか、分散した巻線形態であるのかとの中の１つ以上に依存する。これらの巻線形態は、従来技術で周知である。それにより、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１が順番に配置された方向は、運搬ユニットＴＥの移動に関する第一の主移動方向Ｈ１を定義する。第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１は、所謂「長いコイル」として構成されている。それは、その長手方向延伸部ＬＡＳ１が、各方向（ここでは、Ｙ方向）における運搬ユニットＴＥの延伸部よりも大きいこと、ここでは、例えば、運搬ユニットＴＥの運搬ユニット幅ＢＴＥよりも長いことを意味する。図示された例では、長手方向延伸部ＬＡＳ１は、Ｙ方向における運搬セグメント２の拡がりとほぼ同じ大きさになる。それにより、基本的にＹ方向における如何なる場所でも、Ｘ方向、即ち、第一の主移動方向Ｈ１への運搬ユニットＴＥの動きが可能である。
【0019】
第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２は、同じく、ここでは、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１の長手方向延伸部ＬＡＳ１よりも小さな長手方向延伸部ＬＡＳ２を有する。この第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２の長手方向延伸部ＬＡＳ２は、ここでは、Ｘ方向に延びる。また、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２は、ここでは、Ｙ方向において、それぞれ長手方向延伸部ＬＡＳ２に対して相対的に小さな横方向延伸部ＱＡＳ２を有する。横方向延伸部ＱＡＳ２は、ここでは、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１の横方向延伸部ＱＡＳ１とほぼ同じ大きさであるが、より大きくするか、或いはより小さくすることもできる。第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２は、同じく、その横方向延伸部ＱＡＳ２の方向に、ここでは、Ｙ方向に順番に配置されている。それにより、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２が順番に配置されている方向は、運搬ユニットＴＥの移動に関する第二の主移動方向Ｈ２を定義する。
【0020】
第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２は、所謂「短いコイル」として構成されている。それは、長手方向延伸部ＬＡＳ２が、各方向（ここでは、Ｘ方向）における運搬ユニットＴＥの延伸部と、ここでは、例えば、運搬ユニットＴＥの運搬ユニット長ＬＴＥと同じ大きさであるか、或いはそれよりも小さいことを意味する。しかし、それにも関わらず運搬面３内全体において、第二の主移動方向Ｈ２への運搬ユニットＴＥの動きを可能にするために、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２が、Ｘ方向に複数の列で、ここでは、例えば、三列で並んで配置されている。しかし、全く同様に、その逆の配置も、即ち、第二の主移動方向Ｈ２に対して「長い」コイルを配置し、第一の主移動方向Ｈ１に対して「短い」コイルを配置することも可能である。２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２に対して、それぞれ「長い」コイルを使用することも、或いはそれぞれ「短い」コイルを使用することもできる。例えば、コストの節約に関して、２つのコイルグループＳＧ１，ＳＧ２に対して同形の駆動コイルＡＳ１＝ＡＳ２を使用するのが有利であるとすることができる。
【0021】
しかし、当然のことながら、図示された実施構成は、単なる例であると理解すべきであり、当業者は、コイルグループＳＧ１，ＳＧ２のそれ以外の配列及び／又は駆動コイルのそれ以外の構造形態を規定することもできる。例えば、周知の手法により、所謂ＰＣＢコイルを使用することができる。この場合、「ＰＣＢ」とは、「Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ」を表し、コイルが直に回路基板に統合されていることを意味する。両方の実施構成は、従来技術で周知であり、そのため、ここでは、詳しい説明は行わない。コイルグループＳＧ１，ＳＧ２の互いのそれ以外の相対的な配列及び／又は運搬セグメント２に対するそれ以外の相対的な配列も考えられるか、更に別の主移動方向Ｈｉを形成する駆動コイルＡＳｉから成る更に別のコイルグループＳＧｉを配備することができるか、或いはその両方である。しかし、最も一般的なケースでは、それぞれ複数の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２から成る２つの異なる向きのコイルグループＳＧ１，ＳＧ２で十分であり、各コイルグループＳＧ１，ＳＧ２が１つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２を定義する。しかし、有利には、これらの少なくとも２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２は、図示されている通り、互いに直交し、それによって、運搬セグメント２を構造的により簡単に構築することができる。
【0022】
更に、複数の運搬セグメント２から構成される運搬面３のモジュール式構造に関して、運搬セグメント２が、それぞれ正方形又は長方形の運搬面３を有することも有利である。そして、これらの運搬セグメント２は、簡単に互いに接して並べることができ、その結果、例えば、図６に図示されている通り、運搬セグメント２のそれぞれの第一の主移動方向Ｈ１が、それぞれ隣接する運搬セグメント２の第一の主移動方向Ｈ１に対して平行に、或いは直角に延びる。それにより、運搬面３は、複数の運搬セグメント２から簡単かつ柔軟に構成することができる。この場合、隣接する運搬セグメント２が、必ずしも互いに一直線に並ぶ必要はなく、ずらすことも可能である。
【0023】
図示された運搬機器１を用いて、例えば、運搬セグメント２の運搬面３内において、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２への運搬ユニットＴＥのほぼ制限されない動きが可能である。この場合、運搬ユニットＴＥは、例えば、それぞれＸ軸に沿ってのみ、或いはＹ軸に沿ってのみ動かすことができる。しかし、当然のことながら、運搬ユニットＴＥは、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２に、例えば、図１ａの運搬ユニットＴＥで示される通り、運搬面３内に在るＸ座標とＹ座標による二次元の移動パスＢＰに沿って同時に動かすことができる。運搬セグメント２と各運搬ユニットＴＥの相応の構造的な実現形態において、周知の手法で、それ以外の４つの運動自由度（高さ方向Ｚにおける並進運動と３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚの周りの回転）を少なくとも限定的に使用することもできる。
【0024】
この運搬機器１には、図１ａに示されている通り、運搬セグメント２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２を駆動することができる制御ユニット５も配備されている。この制御ユニット５は、例えば、上位の設備制御ユニット６と接続するか、或いはそれに統合することもできる。複数の運搬セグメント２が運搬機器１に配備されている場合、運搬セグメント２又は運搬セグメント２のグループ毎に、それぞれ（図示されていない）セグメント制御ユニットを配備することと、制御ユニット５に統合することもできるコイル制御ユニットを駆動コイルＡＳｉ毎に配備することとの中の１つ以上も可能である。この制御ユニット５及び／又は設備制御ユニット６によって、例えば、運搬機器１を統合可能な設備の所定の製造プロセスに応じて、運搬ユニットＴＥの移動パスＢＰを予め与えることができる。
【0025】
前述した通り、この運搬機器１では、当然のことながら、複数の運搬ユニットＴＥを同時に互いに独立して動かすことができる。そして、制御ユニット５及び／又は設備制御ユニット６は、例えば、運搬ユニットＴＥの互いの衝突及び／又は運搬されている物体との衝突を防止するために、運搬ユニットＴＥの移動進路を互いに同期させるか、或いは互いに同調させる役割を果たす。制御ユニット５では、個々の運搬ユニットＴＥの所望の移動パスを実現する制御プログラムが作動する。制御ユニット５又は設備制御ユニット６は、例えば、移動パスＢＰの計画を策定するプラニングモジュールＰＬＭと接続することもできる。このプラニングモジュールＰＬＭは、例えば、実際に構築する運搬機器１、特に、運搬面３を、例えば、仮想的に実装したコンピュータであるとすることができる。
【0026】
この少なくとも１つの運搬ユニットＴＥには、運搬ユニットＴＥを動かすために、少なくとも２つのコイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２と電磁気的に協力して動作する複数の駆動磁石４が配置されている。そのために、運搬ユニットＴＥは、図１ｂで分かる通り、通常本体部分９を有し、その（運搬面３の方を向いた）下側には、駆動磁石４が配置されている。図１ａでは、駆動磁石４の配列を見ることができるように、本体部分９が、それぞれ大部分破断された形で図示されている。
【0027】
図示された例では、２つの第一の磁石グループＭＧａと２つの第二の磁石グループＭＧｂが運搬ユニットＴＥに配置されている。運搬機器１を動作させるためには、基本的に運搬ユニットＴＥ当たり単一の第一の磁石グループＭＧａと単一の第二の磁石グループＭＧｂでも十分である。しかし、当然のことながら、運搬ユニットＴＥ当たり３つ以上の第一の磁石グループＭＧａと３つ以上の第二の磁石グループＭＧｂを配備することもできる。等しくない数の第一と第二の磁石グループＭＧａ，ＭＧｂ、例えば、２つの第一の磁石グループＭＧａと１つの第二の磁石グループＭＧｂも考えられる。これらの磁石グループＭＧａ，ＭＧｂには、それぞれ所定の配列方向に所定の磁極ピッチＴａ，Ｔｂで順番に配置された、異なる磁化方向の複数の駆動磁石４が配備されている。ここでは、第一の磁石グループＭＧａの配列方向がＸ方向と一致し、第二の磁石グループＭＧｂの配列方向がＹ方向と一致する。それにより、これらの配列方向は、主移動方向Ｈ１，Ｈ２と同様に互いに直交する。有利には、磁石グループＭＧａ，ＭＧｂの配列方向は、出来る限り効率的に電磁気的な力を発生できるように、主移動方向Ｈ１，Ｈ２に対して出来る限り平行に延びる。図示された例では、運搬ユニットＴＥにおける駆動磁石４の周知の一次元配列であるが、図４ａ～４ｄに基づき更に詳しく説明する通り、同じく周知の二次元配列も可能である。
【0028】
運搬面３内において運搬ユニットＴＥを動かすために、第一と第二の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２を制御ユニット５によって個々に駆動する（電流を流す）ことができる。そのために場合によっては必要となるパワーエレクトロニクス機器を制御ユニット５又は運搬セグメント２に配置することができる。第一の駆動コイルＡＳ１を相応に時間的にずらして駆動することによって、基本的な可動磁界を第一の主移動方向Ｈ１に発生させている。この第一の主移動方向Ｈ１における可動磁界は、第一の主移動方向Ｈ１への各運搬ユニットＴＥの所与の運動状態を設定する駆動力を発生させるために、例えば、加速、定速又は停止状態までの減速のために、概ね第一の磁石グループＭＧａの駆動磁石４と電磁気的に協力して動作する。同様に、第二の駆動コイルＡＳ２を時間的にずらして駆動することによって、基本的な可動磁界を第二の主移動方向Ｈ２に発生させており、この可動磁界は、運搬ユニットＴＥを第二の主移動方向Ｈ２に動かす駆動力を発生させるために、概ね第二磁石グループＭＧｂの駆動磁石４と電磁気的に協力して動作する。駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の駆動に応じて、可動磁界の重なり合いが生じ、それによって、所望の通り、運搬ユニットＴＥを運搬面３内の所与の二次元の移動パスＢＰに沿って動かすことができる。
【0029】
運搬面３内の主移動方向Ｈ１，Ｈ２におけるほぼ無制限の２つの並進運動自由度の外に、運搬面３に対する法線方向、ここでは、Ｚ軸の方向における運搬ユニットＴＥの限定的な並進運動も可能である。コイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２とそれと協力して動作する第一及び第二の磁石グループＭＧａ，ＭＧｂの配列及び構造的な実施形態に応じて、３つの空間軸Ｘ，Ｙ，Ｚの周りの運搬ユニットＴＥの限定的な回転も可能である。
【0030】
前述した通り、磁石グループＭＧａ，ＭＧｂの互いに隣接する駆動磁石４は、異なる磁化方向を有し、（ここでは、それぞれ駆動磁石４の中心からその隣の駆動磁石４の中心までの）所定の磁極ピッチＴａ，Ｔｂで互いに間隔を開けて配置されている。一般的に、磁極ピッチＴｉ内において、磁石グループＭＧｉにより生成される磁界の向きが１８０°交番する。この場合、所望の磁極ピッチＴｉで磁界を発生させるのに必要な駆動磁石４の間隔は、磁石グループＭＧｉ内の駆動磁石４の配列にも、特に、隣り合う駆動磁石４の間の生じるかもしれない隙間の隙間幅、隣り合う駆動磁石４の磁化方向（例えば、１８０°逆向き又はハルバッハ配列）及び駆動磁石４の磁石幅ＭＢｉにも依存する。ハルバッハ配列では、例えば、磁石グループＭＧｉのそれぞれ最も外側の駆動磁石４が、例えば、それぞれ間に在る駆動磁石４の磁石幅ＭＢｉの半分を有するのが有利であるとすることができる。
【0031】
これは、例えば、図１ａで運搬ユニットＴＥにおける斜線を付けられた駆動磁石４と斜線を付けられていない駆動磁石４によって示される通り、それぞれ磁石のＮ極とＳ極が交番し、それが隣り合う駆動磁石４の１８０°回転した配列に相当することを意味することができる。隣接する駆動磁石４の磁化方向がそれぞれ互いに９０°回転した周知のハルバッハ配列も有利であることが分かっている。この場合、「磁極ピッチＴａ，Ｔｂ」とは、それぞれ配列方向に隣り合う磁化方向（Ｎ極／Ｓ極）が逆である２つの駆動磁石４の間の間隔であると理解されたい。駆動磁石４が（配列方向に）同じ磁石幅ＭＢを有し、隣り合う駆動磁石４が１８０°回転した配向方向を有し、駆動磁石４が互いに直に隣接する（これは一般的なケースである）場合、磁極ピッチＴａ，Ｔｂが、それぞれの磁石幅ＭＢａ、ＭＢｂと一致する。これらの磁極ピッチＴａ，Ｔｂ及び磁石幅ＭＢａ，ＭＢｂは、例えば、図４ａと図４ｃの運搬ユニットＴＥに表示されている。
【0032】
動作時に、運搬セグメント２の運搬面３と運搬ユニットＴＥの磁石グループＭＧａ，ＭＧｂの駆動磁石４の間には、図１ｂで明らかな通り、空隙Ｌが設けられる。有利には、運搬セグメント２に、有利には、磁気伝導性のカバー層を配備して、その下に在る駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２を外部の影響から遮蔽するとともに、ほぼ滑らかな運搬面３を形成することができる。このカバー層は、その下に在る駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の配列を見ることができるように、図１ａでは部分的に破断された形で表示されている。同様に、当然のことながら、運搬ユニットＴＥにも、駆動磁石４を覆うカバー層を配備することができる。そして、空隙Ｌが、カバー層と各運搬ユニットＴＥの駆動磁石４の間に拡がる。この空隙Ｌを作るとともに、特に、維持するために、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２と駆動磁石４が、動作時に、周知の手法で（主移動方向Ｈ１，Ｈ２への動きに必要な）駆動力を発生させるためだけでなく、ここでは、Ｚ方向に浮上力ＦＳを発生させるためにも協力して動作する。この浮上力ＦＳは、運搬ユニットＴＥの静止状態においても、空隙Ｌを発生させて、維持するために作用する。運搬セグメント２の図示されたほぼ水平の取付姿勢以外に、当然のことながら、傾いた面の形の傾斜した取付姿勢も考えられる。ほぼ垂直の取付姿勢も可能である。
【0033】
この場合、運搬ユニットＴＥに作用する、並びに重力ＦＧに、場合によっては重力方向に生じるプロセス力ＦＰ（例えば、運搬されている物体Ｏの重力や、場合によっては、運搬機器１の処理ステーションでの作業プロセスのために運搬ユニットＴＥに作用する追加的な作業プロセス力）に対して逆向きの電磁気的に発生される力の如何なる部分も浮上力と呼ばれる。それにより、浮上力ＦＳは、絶対値に関して、ほぼ重力ＦＧと（重力方向における）プロセス力ＦＰのベクトル和に等しく、その結果、空隙を維持することで、運搬ユニットＴＥの静的な平衡状態が達成される。運搬ユニットＴＥの運動状態の変化（例えば、定速、加速、減速など）を引き起こす、電磁気的に発生される力の如何なる部分も、或いはプロセス力ＦＰが重力方向に作用しない場合に、運搬ユニットＴＥを停止状態に維持するために、浮上力ＦＳに追加して適用しなければならない如何なる部分も駆動力と呼ばれる。運搬面３内の二次元の動き以外に、高さ方向、即ち、運搬面３に対する法線方向における運搬ユニットＴＥの或る程度の動きも可能である。駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の相応の駆動によって、限定された範囲内で空隙Ｌを増減することができ、それによって、図１ｂの運搬ユニットＴＥにおいて両方向矢印で示されている通り、運搬ユニットＴＥを高さ方向に、ここでは、Ｚ方向に動かすことができる。この場合、高さ方向において提供可能な動きの遊びスペースの大きさは、基本的に運搬機器１の構造的な実施形態に、特に、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２と駆動磁石４の最大限に発生可能な磁界と、運搬ユニットＴＥの重量及び荷重とに依存する。運搬機器１の大きさと設計に応じて、高さ方向において提供可能な移動範囲は、例えば、数ｍｍから数ｃｍの範囲内であるとすることができる。
【0034】
更に、第一と第二のコイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２が、異なる磁場の影響を及ぼすコイル特性を有することと、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１と主に協力して動作する運搬ユニットＴＥの駆動磁石４（ここでは、第一の磁石グループ）が、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２と主に協力して動作する駆動磁石４（ここでは、第二の磁石グループＭＧｂ）と異なる磁場の影響を及ぼす磁石特性を有することとの中の１つ以上であると規定される。それによって、異なる効率μＨ１≠μＨ２、異なる最大の力及び異なる精度の中の１つ以上を有する２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２に駆動ユニットＴＥを動かすことができる。
【0035】
この場合、「磁場の影響を及ぼすコイル特性」とは、駆動コイルＡＳｉが発生する磁界、特に、磁束に影響を及ぼすことができる、駆動コイルＡＳｉの変更可能な構造パラメータ又はエネルギーパラメータであると理解する。それには、例えば、駆動コイルＡＳｉと協力して動作する運搬ユニットＴＥの駆動磁石４からのその駆動コイルの法線方向における平均コイル間隔Ｓｉ（図１ｂ）、コイルグループＳＧｉの隣り合う駆動コイルＡＳｉのコイルピッチＴＡＳｉ、駆動コイルＡＳｉの導体抵抗、駆動コイルＡＳｉに印加可能な最大コイル電流、駆動コイルＡＳｉの巻線数及び駆動コイルＡＳｉのコイルの幾何学的形状が挙げられる。この「コイルの幾何学的形状」とは、特に、運搬面３に対して平行な駆動コイルＡＳｉの長手方向延伸部ＬＡＳｉと横方向延伸部ＱＡＳｉ、並びに図１ｂの駆動コイルＡＳ２において示されている通り、運搬面３に対して法線方向における駆動コイルＡＳｉのコイルの高さｈＡＳｉであると理解する。更に、巻線形態、即ち、集中的な巻線であるのか、分散した巻線であるのかも、駆動コイルＡＳｉのコイルの幾何学的形状に影響を及ぼす。運搬ユニットＴＥの駆動磁石４の「磁場の影響を及ぼす磁石特性」とは、例えば、駆動磁石４の残留磁束、駆動磁石４とそれと協力して動作する駆動コイルＡＳｉの間の相対的な向き、駆動磁石４の磁極ピッチＴｉ及び駆動磁石の磁石の幾何学的形状であると理解する。磁石の幾何学的形状は、例えば、図１ｂと図３ｄに図示されている通り、特に、磁石の長さＬＭｉ、磁石の幅ＭＢｉ及び磁石の高さＨＭｉと関連する。
【0036】
以下において、磁場の影響を及ぼす磁石特性及び／又は磁場の影響を及ぼすコイル特性を用いて、運搬機器１の主移動方向Ｈｉに電磁気的な力を発生させる効率μＨｉが如何にして向上できるのかに関する幾つかの措置の例を列挙する。当然のことながら、複数の磁石特性及び／又はコイル特性を変えることもできる。
【0037】
駆動磁石４と駆動コイルＡＳｉの間の相対的な方向設定は、出来る限り、駆動コイルＡＳｉの導体の向きが駆動磁石４によって発生される磁界と直交するように実行すべきである。これは、現実の実施形態において、例えば、縦長の駆動コイルＡＳｉ及び長手方向延伸部ＬＡＳｉに対して出来る限り平行に配置された、その駆動コイルと協力して動作する磁石グループＭＧｉの縦長の駆動磁石４を使用することによって達成される（例えば、図１ａを参照）。更に、コイルグループＳＧｉ（例えば、ＳＧ１）の駆動コイルＡＳｉと、主にそれぞれ別のコイルグループＳＧｉ（例えば、ＳＧ２）の駆動コイルＡＳｉと協力して動作する磁石グループＭＧｉ（例えば、ＭＧｂ）との間の相対的な向きは、発生する結合効果が僅かとなるか、或いは無くなるように、出来る限り直交すべきである。これは、図１ａの例では、例えば、第二の磁石グループＭＧｂの駆動磁石４が第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳｉの横方向延伸部ＱＡＳ１に対して出来る限り平行に配置されることによって達成される。磁束密度が法線方向の間隔に対して指数関数的に低下するので、駆動コイルＡＳｉの導体とそれと協力して動作する駆動磁石４の間の（図示された例では、平均コイル間隔Ｓｉに等しい）間隔は、出来る限り小さくすべきである。
【0038】
駆動コイルＡＳｉの導体抵抗は、出来る限り小さくすべきである。導体抵抗を低減する手法は、例えば、駆動コイルＡＳｉの所謂「オーバーラップ長」を出来る限り大きくするようにすること及び／又は駆動コイルＡＳｉの導体の横断面を増大させることである。この場合、「オーバーラップ長」は、駆動磁石４の磁界の影響範囲内に在る、導体の部分である。有利には、「オーバーラップ長」は、出来る限り導体又は駆動コイルＡＳｉの延伸部全体と一致すべきである。駆動力／浮上力を発生させるために複数の導体が使用される場合（これは、一般的に、駆動コイルＡＳｉの使用によって実現される）、高い銅充填率（銅充填率の定義は、基本的に周知であり、コイルの横断面積全体に対するコイルの個々の導体の横断面積の合計の比率にほぼ等しい）が有利である。導体の抵抗率は温度と共に上昇するので、例えば、排熱により温度を低下させることによって、導体の効率を増大させることができる。
【0039】
運搬ユニットＴＥに対して（移動方向にも、高さ方向にも）発生可能な最大の力は、例えば、駆動コイルＡＳｉに印加可能な（ほぼパワーエレクトロニクスにより制限される）最大のコイル電流とコイルの幾何学的形状及び巻線数の中の１つ以上とによって調節することができる。運搬ユニットＴＥの位置決め精度は、例えば、コイルピッチＴＡＳｉの大きさによって調節することができる。このコイルピッチＴＡＳｉは、例えば、図１ａの第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２において示されている通り、隣り合う駆動コイルＡＳｉの間隔、一般的にはコイル軸の間の間隔を表す。このことから、運搬ユニットＴＥを動かす効率μＨｉ、運搬ユニットＴＥに対して発生可能な最大の力及び／又は運搬ユニットＴＥを動かす位置決め精度に影響を及ぼすことができる多様なパラメータが存在することが分かる。当然のことながら、駆動コイルＡＳｉの磁場の影響を及ぼすコイル特性と駆動磁石４の磁場の影響を及ぼす磁石特性の全て又は出来る限り多くを最適化することを追求することができる。しかし、多くの場合、これは、例えば、費用効率の理由から、可能でないか、或いは望まれていない。例えば、費用の理由から、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１と第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２に対して構造的に同じ実施形態のコイルを使用するのが有利であるとすることができ、それによって、例えば、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の平均コイル間隔が異なる（Ｓ１≠Ｓ２）場合に、ほぼ自動的に効率の違いが得られる。以下において、図１ａ～１ｃに基づき、単なる例として、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の異なる平均コイル間隔Ｓ１≠Ｓ２を取り上げ、その際、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２における残る磁場の影響を及ぼすコイル特性と磁場の影響を及ぼす磁石特性は等しいとする。
【0040】
第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１は、運搬面３に対する法線方向（ここでは、Ｚ方向）に、第一の磁石グループＭＧａから第一の平均コイル間隔Ｓ１を開けて配置され、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２は、運搬面３に対する法線方向に、第二の磁石グループＭＧｂから第一の平均コイル間隔Ｓ１に対して相対的により大きな第二の平均コイル間隔Ｓ２を開けて配置されている。それにより、Ｚ方向において、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１が、第一の磁石グループＭＧａの駆動磁石４に対して、第二の磁石グループＭＧａの駆動磁石４に対する第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２よりも近くに在る。図１ｂに図示された例では、２つのコイルグループＳＧ１，ＳＧ２が重なり合って配置されている。
【0041】
この場合、平均コイル間隔Ｓ１，Ｓ２は、各駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２のコイル中心からＺ方向に見る向きで計測される。これらの駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２は、各運搬ユニットＴＥと運搬セグメント２の間の擾乱性の磁気的な引力を防止するために、有利には、鉄心の無い形で実現されており、所謂「空芯コイル」とも呼ばれる。図１ａと１ｂに図示された例では、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２は、従来通り巻回されたほぼ楕円形の縦長のコイルとして実現されており、それぞれコイル軸が運搬面３に対する法線方向を向いている。しかし、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２は、所謂「ＰＣＢコイル」として実現することもできる。しかし、各コイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２は、図１ｃに図示されている通り、例えば、第一の駆動コイルＡＳ１から成る複数の第一のコイル面ＳＥ１と第二の駆動コイルＡＳ２から成る複数の第二のコイル面ＳＥ２による層形態により、運搬面３に対する法線方向に重なり合った形で運搬セグメント２に配置することができる。
【0042】
図１ｃの左側の例では、４つの第一のコイル面ＳＥ１から成るコイルブロックと４つの第二のコイル面ＳＥ２から成るコイルブロックが重なり合った形で運搬セグメント２に配置されている。図１ｃの右側の図では、それぞれ４つの第一のコイル面ＳＥ１と４つの第二のコイル面ＳＥ２がＺ方向に交番する形で運搬セグメント２に配置されている。この場合、平均コイル間隔Ｓ１，Ｓ２は、それぞれＺ方向における運搬面３からのコイル面ＳＥ１，ＳＥ２の平均的な間隔であり、次の式が成り立ち、
【0043】
【数1】
【0044】
第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１は、同じ構造的な制約条件（同一の幾何学的形状（長さ、幅、高さ）、同じ巻線数など）と同じエネルギー的な制約条件（同じ最大電流又は電圧など）において、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２と同じ（最大）磁界を発生させる。運搬ユニットＴＥにおける磁石グループＭＧａ，ＭＧｂは、ほぼ同形（同じ幾何学的形状（磁石の長さ、磁石の幅、磁石の高さ）、同じ数の駆動磁石４、同じ磁極ピッチＴｉ、同じ磁化方向、同じ磁界強度など）に実現されており、その結果、磁石グループＭＧａ，ＭＧｂは、ほぼ同じ大きさの磁界を発生させて、その磁界が、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２が発生する磁界と協力して動作していた。しかしながら、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１が、第一の磁石グループＭＧａの駆動磁石４に対して、平均して第二の磁石グループＭＧｂの駆動磁石４に対する第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２よりも近くに在ることによって、そのことが、第一の主移動方向Ｈ１に電磁気的な力を発生させる効率を第二の主移動方向Ｈ２よりも大きくしていた。それは、駆動力の発生にも、浮上力の発生にも関連する。それによって、周知の通り、第二の主移動方向Ｈ２よりも大きな効率が第一の主移動方向Ｈ１において得られていた。
【0045】
図２ａ～２ｅには、運搬セグメント２における第一と第二のコイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の配列の異なる手法が模式的に図示されている。図２ａと２ｂは、第一と第二のコイルグループＳＧ１，ＳＧ２が同じ面内に配置された所謂「単層」又は単層の変化形態を図示している。図２ｃと２ｅは、前に図１ｂと１ｃに基づき説明した通り、第一と第二のコイルグループＳＧ１，ＳＧ２が高さ方向に重なり合って積層された形で配置された所謂「複層」又は複層の構造形態を図示している。「二重層」の構造形態では、例えば、重なり合って配置された２つの駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の層が配備されている。この場合、運搬面３に対する法線方向において、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１が、運搬面３に対して第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２よりも近くに在るので、（より高い効率（μＨ１＞μＨ２）を有する）第一の主移動方向Ｈ１がほぼ自動的に得られる（そうでなければ、磁場の影響を及ぼすコイル特性と磁場の影響を及ぼす磁石特性が同じになる）。
【0046】
「単層」の構造形態は、一般的に、２つの等価の主移動方向Ｈ１，Ｈ２を有する運搬機器１に使用される。ここでは、第一と第二のコイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２は、それぞれ運搬面３に対して同じコイル間隔Ｓ１＝Ｓ２を有する。そうではなく磁場の影響を及ぼすコイル特性と磁場の影響を及ぼす磁石特性が同じ場合、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２に対してほぼ同じ効率μＨ１＝μＨ２が得られる。しかし、前述した通り、コイル間隔Ｓｉ以外に、それ以外の多くの磁場の影響を及ぼすコイル特性と磁場の影響を及ぼす磁石特性も存在し、それを変えることによって、効率μＨ１，μＨ２を変えることができる。そのため、基本的には、「単層」の構造形態においても、例えば、２つの磁石グループＭＧａ，ＭＧｂの駆動磁石４の異なる磁極ピッチＴａ≠Ｔｂ及び／又は２つの磁石グループＭＧａ，ＭＧｂの駆動磁石４の磁石の異なる幾何学的形状によって、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の異なる効率μＨ１≠μＨ２を作り出すことが考えられる。
【0047】
図２ａには、２つのコイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の所謂「矢筈」配列が図示されている。ここでは、図２ｂ～２ｅの別の実施形態と異なり、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２が運搬セグメント２の縁に対して平行に（ここでは、ＸとＹ方向に）延びるのではなく、それに対して傾斜して延びている。それに関する詳細は、例えば、非特許文献２に開示されている。図２ｃには、第一のコイルグループＳＧ１にも、第二のコイルグループＳＧ２にも「長い」駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２が配備された「二重層」の実施構成が図示されている。図２ｄは、図１ａと同様に、第一のコイルグループＳＧ１における「長い」駆動コイルＡＳ１と第二のコイルグループＳＧ２における「短い」駆動コイルＡＳ２から成る実施構成を図示している。図２ｅは、第一のコイルグループＳＧ１における「短い」駆動コイルＡＳ１と第二のコイルグループＳＧ２における「長い」駆動コイルＡＳ２から成る例を図示している。
【0048】
図３ａ～ｆと図４ａ～ｄには、運搬ユニットＴＥにおける駆動磁石４の異なる配列が模式的に図示されている。基本的に、所謂「一次元配列」（図３ａ～３ｆ）と「二次元配列」の間を区別する。既に詳しく説明した通り、一次元配列では、それぞれ第一の主移動方向Ｈ１（ここでは、Ｘ軸）に関する複数の駆動磁石４から成る少なくとも１つの第一の磁石グループＭＧａと第二の主移動方向Ｈ２（ここでは、Ｙ軸）に関する複数の駆動磁石４から成る少なくとも１つの第二の磁石グループＭＧｂとが配備されている。これらの磁石グループＭＧａ，ＭＧｂは、それぞれ所定の配列方向に（ここでは、ＭＧａではＸ方向に、ＭＧｂではＹ方向に）順番に配置された所定の数の駆動磁石４、特に、永久磁石を有する。この場合、隣り合う駆動磁石４は、異なる磁化方向を有する。例えば、隣り合う駆動磁石４の磁化方向を互いに１８０°回転させることができる、即ち、斜線を付けた駆動磁石４と斜線を付けていない駆動磁石４により示される通り、磁石のＮ極とＳ極を交番させた形で回転させることができる。しかし、既に述べた通り、磁石グループＭＧｉの駆動磁石４を周知のハルバッハ配列で配置することもでき、その場合、例えば、磁化方向（Ｎ極とＳ極）が逆の駆動磁石４の間に、それに対して磁化方向が９０°回転した駆動磁石４がそれぞれ配備されている。このハルバッハ配列は、磁石グループＭＧｉの一方の側（有利には、運搬面３の方を向いた側）における磁束がそれと反対側の磁束よりも大きくなるとの利点を有する。例えば、図７に図示されている通り、磁石グループＭＧｉのそれぞれ最も外側の駆動磁石４が、磁石グループＭＧｉの間に在る駆動磁石４よりも短い、特に、半分の磁石幅ＭＢｉを有する場合、磁石グループＭＧｉの磁界の特に有利な正弦形状の磁界パターンを達成することができる。このハルバッハ配列は、従来技術で周知であり、そのため、ここでは、更なる詳細を省略する。
【0049】
この二次元配列では、異なる磁化方向の個々の駆動磁石４が、ほぼチェス盤形態で運搬ユニットＴＥに配置されている。この場合、異なる磁化方向の駆動磁石４が、２つの配列方向（ここでは、ＸとＹ方向）に、それぞれ交番してずれた形で配置されている。この場合、２つの方向は、有利には、互いに２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２と同様の方向を向いている、即ち、例えば、互いに直交する。多数の異なる配列手法が得らえることが直ぐに分かり、一次元配列の最も一般的な変化形態が図３ａ～３ｆに図示され、二次元配列の最も一般的な変化形態が図４ａ～４ｄに図示されている。この二次元配列では、第一の磁石グループＭＧａが一方の方向に（例えば、Ｘ方向に）配置された駆動磁石４に相当し、第二の磁石グループＭＧｂがそれぞれ他方の方向に（例えば、Ｙ方向に）交番して配置された駆動磁石４に相当する。それにより、この二次元配列では、磁石グループＭＧａ，ＭＧｂが、一次元配列の場合のように別個に在るのではなく、駆動磁石４が第一の磁石グループＭＧａの部分にも、第二の磁石グループＭＧｂの部分にもなっている。
【0050】
例えば、運搬セグメント２での「単層」配列のコイルグループＳＧ１，ＳＧ２（図２ａと２ｂ）において（そうでなければ駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の磁場の影響を及ぼすコイル特性が同じである場合に）運搬ユニットＴＥの異なる効率μＨ１，μＨ２、異なる最大の力及び異なる位置決め精度の中の１つ以上を達成するために、既に述べた通り、運搬ユニットＴＥの駆動磁石４の磁場の影響を及ぼす磁石特性を変えることもできる。１つの手法は、例えば、第一の磁石グループＭＧａの磁極ピッチＴａが、例えば、一次元配列に関しては図３ｄと３ｆに図示され、二次元配列に関しては図４ｃと４ｄに図示されている通り、第二の磁石グループＭＧｂの磁極ピッチＴｂと異なることである。第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１が第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２よりも小さなコイル間隔Ｓ１を有する、図１ａ～１ｃに図示された運搬セグメント２の「複層」の実施構成において、運搬ユニットＴＥの磁石グループＭＧａ，ＭＧｂにおいて異なる磁極ピッチＴａ≠Ｔｂを規定する場合でも、有利には、（第一のコイルグループＳＧ１と協力して動作する）第一の磁石グループＭＧａの磁極ピッチＴａを第二の磁石グループＭＧｂの磁極ピッチＴｂよりも小さくする。そのため、駆動磁石４が発生する磁界が磁極ピッチＴｉの増大に応じてＺ方向に関して益々運搬セグメント２内に侵入するので、これは有利である。従って、より大きな磁極ピッチＴｉを有する磁石グループＭＧｉが、より遠く離れたコイルグループＳＧｉの駆動コイルＡＳｉとより効率的に協力して動作することとなる。
【0051】
冒頭で言及した通り、従来技術では、これまで、提供可能な電磁気力に関して、出来る限り同等の主移動方向を達成するために、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の効率の違いを補償することを追求していた。それに対して、本発明では、以下において、詳しく説明する通り、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の効率の違いを目的通りに利用している。
【0052】
図５には、所望の形状と大きさの運搬面３を構成するために、複数の互いに隣接する運搬セグメント２が配備された運搬機器１を図示している。これらの運搬セグメント２は、前に述べた通り、それぞれ第一の主移動方向Ｈ１と、それに対して、ここでは、直交する第二の主移動方向Ｈ２とを有する。この場合、第二の主移動方向Ｈ２は、第一の主移動方向Ｈ１に対して相対的により小さな効率を有する（μＨ２＜μＨ１）。これらの運搬セグメント２は、例えば、図１ａ～１ｃに図示された通りに構築することができる。具体的には、ここでは、八つの同形の運搬セグメント２が配備され、ここでは、それぞれ長方形に構成されている。それにより、運搬セグメント２は、それぞれ運搬面３全体の中の１つの長方形の区画を形成する。しかし、最も簡単な場合、１つの運搬セグメント２だけを配備することもできる。当然のことながら、図５の配列は、単なる例であると理解すべきであり、運搬セグメント２は、運搬セグメント２ａで示される通り、それ以外の形状、例えば、正方形であるとするか、別の形状の運搬面３を構成するために、別の手法で組み立てることができるか、或いはその両方である。最も簡単な場合、単一の運搬セグメント２だけを配備することもできる。
【0053】
これらの運搬セグメント２は、それぞれその短辺がその隣の運搬セグメント２の短辺と接し、その長辺が別の隣の運搬セグメント２の長辺と接している。それによって、個々の運搬セグメント２の第一と第二の主移動方向Ｈ１，Ｈ２が、それぞれ互いに平行に延びている。しかし、当然のことながら、これは、必ずしも必要ではなく、それ以外の任意の配列にすることもできる。それにより、互いに隣接する運搬セグメント２が、１つ又は複数の運搬ユニットＴＥを少なくとも二次元的に動かすことができる単一の大きな運搬面３を形成する。既に述べた通り、運搬ユニットＴＥの構造的な実施形態に応じて（例えば、一次元配列（図３ａ～ｆ）又は二次元配列（図４ａ～ｄ）における駆動磁石４の実施形態と配列に応じて）、更なる自由度（高さ方向の動き、３つの空間軸の周りの回転）も可能である。
【0054】
本発明の範囲内において、運搬ユニットＴＥの動きに関して、定義された始点ＡＰと定義された終点ＥＰの間の移動パスＢＰが予め与えられることを出発点とする。それにより、この移動パスＢＰは、先ずは運搬機器１に依存せず、例えば、運搬機器１を採用する所与の製造プロセスに応じて定めることができる。例えば、製造プロセスに関して、所与の移動パスＢＰに沿って始点ＡＰから終点ＥＰまで物体を運搬すべきであると要求することができる。以下において、図６により更に詳しく説明する通り、製造プロセスを実行するために、例えば、異なる処理ステーションＰＳｉを運搬機器１に配備して、それらの処理ステーションの間で運搬ユニットＴＥが移動可能であるようにすることもできる。
【0055】
本発明では、運搬機器１の２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の異なる効率（ここでは、μＨ１＞μＨ２）の特性（と運搬ユニットＴＥに対して発生可能な異なる最大の力及び異なる位置決め精度の中の１つ以上）を利用するために、移動パスＢＰの移動パス長ＬＢＰにおける第一の主移動方向Ｈ１の第一の移動パス部分ＢＰＡ１が、この移動パス長ＬＢＰにおける第二の主移動方向Ｈ２の第二の移動パス部分ＢＰＡ２と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなる形で、移動パスＢＰが運搬面３内に在るように、この少なくとも１つの運搬セグメント２が、所与の移動パスＢＰに対して相対的な方向に向けられると規定される。この場合、「移動パス長ＬＢＰ」とは、移動パスＢＰの現実の幾何学的な長さ、即ち、移動方向における移動パスＢＰの始点ＰＡと移動パスＢＰの終点ＰＥの間の長さであると理解する。即ち、この移動パス長ＬＢＰは、運搬ユニットＴＥが移動パスＢＰに沿って始点ＰＡから終点ＰＥにまで動かされる場合に、その運搬ユニットが巡る道程である。
【0056】
即ち、運搬セグメント２は、移動パスＢＰが完全に運搬面３内に在り、その結果、運搬面３内において、始点ＡＰと終点ＥＰの間で運搬ユニットＴＥを動かすことができるように、外部から予め与えられた移動パスＢＰに対して相対的な方向に向けられている。更に、本発明に基づき運搬セグメント２を移動パスＢＰに対して相対的な方向に向けることによって、第一の主移動方向Ｈ１における運搬ユニットＴＥの動きの大部分が、より大きな効率μＨ１で実行されることが保証される。出来る限り効率的な動作を達成するためには、移動パスＢＰの移動パス長ＬＢＰにおける第一の主移動方向Ｈ１の第一の移動パス部分ＢＰＡ１が最大化されるように、この少なくとも１つの運搬セグメント２が移動パスＢＰに対して相対的な方向に向けられるのが特に有利である。
【0057】
当然のことながら、これらの１つ又は複数の運搬セグメント２の配列が予め与えられて、移動パスＢＰが自由に選定可能である場合には、この逆の手法を選定することもできる。その場合、運搬セグメント２の向きを所与の移動パスＢＰに適合させるのではなく、移動パスＢＰの移動パス長ＬＢＰにおける第一の主移動方向Ｈ１の第一の移動パス部分ＢＰＡ１が、この移動パス長ＬＢＰにおける第二の主移動方向Ｈ２の第二の移動パス部分ＢＰＡ２と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなるように、移動パスＢＰが運搬面３内において定められる。当然のことながら、同じことが、以下の実施例の処理移動パスＰＢＰｉと移行パスＵＰｉに関しても成り立つ。
【0058】
移動パスＢＰは、基本的に、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２、ここでは、Ｘ方向とＹ方向における座標から組み立てられる。図５に図示された第一と第二の主移動方向Ｈ１，Ｈ２が平行である運搬セグメント２の配列では、運搬面３全体におけるＸ方向が第一の主移動方向Ｈ１に相当し、運搬面３全体におけるＹ方向が第二の主移動方向Ｈ２に相当する。複数の運搬セグメント２が組み立てられて、１つの運搬面３を形成する場合、移動パスＢＰは、運搬面３の一部に渡って、或いは全体に渡って、即ち、複数の運搬セグメント２に渡って延びることができる。１つの運搬セグメント２だけが運搬機器１に配備されている場合、移動パスＢＰは、その１つの運搬セグメント２によって形成される運搬面３内にだけ延びる。
【0059】
移動パスＢＰに沿って運搬ユニットＴＥを動かすために、例えば、運搬機器１の制御ユニット５によって、運搬セグメント２のそのために必要な駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２をそれぞれ駆動することができる。当然のことながら、運搬セグメント２毎に、運搬機器１の制御ユニット５と接続された別個のセグメント制御ユニットを配備することと、１つ又は複数の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２に対して専用のコイル制御ユニットを配備することとの中の１つ以上が可能である。前に述べた通り、運搬機器１の制御ユニット５は、例えば、移動パスＢＰを策定するプラニングモジュールＰＬＭと接続することができる。それにより、異なる移動パスＢＰを計画して、そのパスを運搬機器１の制御ユニット５に渡すことができ、制御ユニットは、それに対応して、所望の移動パスＢＰに沿って運搬ユニットＴＥを動かすために、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２を駆動する。
【0060】
有利な実施形態では、図５に模式的に図示されている通り、運搬ユニットＴＥにより運搬される物体Ｏに対して作業プロセスを実行する少なくとも１つの処理ステーションＰＳが運搬機器１に配備される。移動パスＢＰの一部としての処理移動パスＰＢＰが、処理ステーションＰＳの領域に定められ、それに沿って、運搬ユニットＴＥが、作業プロセスを実行するために運搬面３内を移動可能である（図５に破線で示されている）。この処理ステーションＰＳは、基本的に任意に構成することができる、即ち、任意の形状と大きさを有することができる。処理ステーションＰＳは、例えば、運搬セグメント２の側方の傍に配置することができ、その結果、処理ステーションＰＳは、（運搬面３に対して法線方向に見て）運搬面３の外に在る（図６を参照）。しかし、処理ステーションＰＳは、例えば、図５の処理ステーションＰＳにより示される通り、（運搬面３に対して法線方向に見て）運搬面３内に在ることもできる。
【0061】
しかし、処理ステーションＰＳの具体的な実施形態、形式、形状及び大きさは、本発明に関して重要でなく、基本的には運搬機器１が採用された実行すべき処理プロセスに依存する。例えば、物体として容器を運搬ユニットＴＥにより運搬することができ、処理ステーションＰＳが、例えば、瓶詰め設備などの所定の処理媒体用の充填設備であるとすることができる。そして、例えば、充填設備の下方において、運搬ユニットＴＥを所与の処理移動パスＰＢＰに沿って動かして、その移動中に連続的又は断続的に充填することもできる。しかし、処理ステーションＰＳにおいて、例えば、運搬ユニットＴＥにより運搬される（物体としての）加工物に対して所定の作業工程を実行することもできる。処理ステーションの別の例は、例えば、好適な測定器、例えば、カメラシステムなどを用いて、物体Ｏに対して所定の測定プロセスを実行できる計測ステーションであるとすることができる。運搬ユニットＴＥへの物体Ｏの積み降ろしも、処理ステーションＰＳ内での作業プロセスの例である。このことから、多様な様々な考え得る処理ステーションＰＳが存在し得ることが分かる。
【0062】
それに代わって、図５には、一般的な作業プロセスを実行する一般的な処理ステーションＰＳが図示されている。ここでは、処理ステーションＰＳが、ほぼ長方形の基盤面を有し、（平面図で運搬面３の方を見て）運搬面３内に配置されている。処理ステーションＰＳの長辺に沿って、処理移動パスＰＢＰが移動パスＢＰの一部として延びており、それに沿って、運搬ユニットＴＥが運搬面３内を移動可能である。ここでは、処理移動パスＰＢＰは、破線で示されている通り、処理ステーションＰＳの長辺に対してほぼ平行に処理の始点ＰＡＰと処理の終点ＰＥＰの間を延びている。
【0063】
この処理移動パスＰＢＰは、例えば、処理ステーションＰＳの一部だけが使用される場合（例えば、充填設備で、使用可能な充填機器の一部だけが利用される場合）、処理ステーションＰＳ全体に渡って延びる必要もない。一般的に、処理移動パスＰＢＰは、処理ステーションＰＳの領域内に在る移動パスＢＰの区画であり、その区画内で、作業プロセスを実行するために、運搬ユニットＴＥ（又はそれにより運搬される物体Ｏ）と処理ステーションＰＳの間の相互動作が行われる。図５に図示された処理ステーションＰＳは、（単なる例として）斜めに配置されており、その結果、（処理ステーションＰＳの長辺に対して平行に延びる）処理移動パスＰＢＰは、Ｘ方向に対して平行でない形かつＹ方向に対して平行でない形で延びている。
【0064】
有利には、処理ステーションＰＳと運搬セグメント２（或いは、ここでは、複数の運搬セグメント２）は、処理移動パスＰＢＰの処理移動パス長ＬＰＢＰにおける主移動方向Ｈ１の第一の処理移動パス部分ＰＢＰＡ１が、この処理移動パス長ＬＰＢＰにおける第二の主移動方向Ｈ２の第二の処理移動パス部分ＰＢＰＡ２と同じ大きさになるか、或いはそれよりも大きくなるように、互いに相対的な方向に向けられている。特に有利には、この方向設定は、第一の処理移動パス部分ＰＢＰＡ１が最大になるように行われる。それによって、運搬ユニットＴＥが処理ステーションＰＳの領域内においても主により大きな効率を有する第一の主移動方向Ｈ１に動かされることが保証され、それにより、運搬機器１の動作の効率を一層向上させることができる。この方向設定は、第一の主移動方向Ｈ１において、第二の主移動方向Ｈ２よりも大きな最大の力を運搬ユニットＴＥに対して発生できることも有利であるとすることができ、何故なら、それによって、例えば、処理ステーションＰＳでの作業プロセス中に運搬ユニットＴＥに作用する処理力をより良好に電磁気的にサポートできるからである。
【0065】
しかし、多くの場合、図６の運搬機器１により示される通り、運搬ユニットＴＥで運搬される物体Ｏに対してそれぞれ作業プロセスを実行する複数の処理ステーションＰＳｉが運搬機器１に配備されている。この運搬機器１では、運搬面３を形成するために、複数の同形の運搬セグメント２．１～２．１２が互いに接して並べられている。前記と同様に、運搬セグメント２．１～２．１２は、長辺と短辺を有する長方形で構成され、又もやそれぞれより高い効率μＨ１を有する第一の主移動方向Ｈ１と、それに対して相対的により低い効率μＨ２＜μＨ１を有する第二の主移動方向Ｈ２とを有する。この第一の主移動方向Ｈ１は、それぞれ長辺に対して平行に延び、この第二の主移動方向Ｈ２は、それぞれ長方形の運搬セグメント２の短辺に対して平行に延びている。当然のことながら、前の図５の例と同様に、それに代わって、或いはそれに追加して、それ以外の構成の運搬セグメント２を配備することもできる。運搬セグメント２．１の代わりに配置できるほぼ正方形の４つの運搬セグメント２ａが、単なる例として示されている。ここでは、図示された運搬機器１は、単なる例であり、本発明に関して限定しない実施形態を図示していることに言及しておきたい。
【0066】
運搬セグメント２．１～２．４は、それぞれ短辺を互いに接した形で長手方向（Ｘ方向）に互いに一直線に並んで配置されている。それにより、運搬セグメント２．１～２．４の第一の主移動方向Ｈ１が、平行であり、Ｘ軸の方向にほぼ同軸の方向を向くとともに、第二の主移動方向Ｈ２が、それぞれＹ軸の方向に互いに平行に延びている。
【0067】
運搬セグメント２．１～２．４の両側には、運搬セグメント２．１～２．３の中の２つに渡って部分的に延びる処理ステーションＰＳ１～ＰＳ４が配置されている。それにより、運搬ユニットＴＥは、運搬面３内を第一の主移動方向Ｈ１に沿って処理ステーションＰＳ１～ＰＳ４に対して平行に動かすことができるとともに、第二の主移動方向Ｈ２には処理ステーションＰＳ１～ＰＳ４に対して法線方向に動かすことができる。運搬セグメント２．４に続いて、それぞれ短辺がその運搬セグメント２．４の長辺と接する２つの別の運搬セグメント２．５，２．６が配置されている。それにより、２つの運搬セグメント２．５，２．６の第一の主移動方向Ｈ１は、それぞれ運搬セグメント２．４の第一の主移動方向Ｈ１と直交する。
【0068】
同様に、残る運搬セグメント２．７～２．１２は、運搬面３の残る区画を形成するために組み合わされている。処理ステーションＰＳ５は、Ｙ方向に対して、運搬セグメント２．７，２８と運搬セグメント２．９，２．１０の間の中央に配置されている。作業プロセスは、例えば、処理ステーションＰＳ５の一方の側でのみ（例えば、運搬セグメント２．７，２．８でのみ）実行するか、さもなければ両側で実行することもできる。一方の側での作業プロセスの場合、それぞれ他方の側（例えば、運搬セグメント２．９，２．１０）は、例えば、作業プロセスを実行せずに運搬ユニットＴＥが処理ステーションＰＳ５を通過するようにする一種のバイパスとして利用することができる。運搬ユニットＴＥは、運搬セグメント２．１１で再び合流することができる。更に、このパスは、作業プロセスを繰り返すための一種のフィードバックとして利用することができる。バイパス及び／又はフィードバックは、運搬ユニットＴＥの幾何学的な大きさが許す限り、個々の運搬セグメントにおいて実現することもできる。例えば、図６には、移動パスＢＰの異なる形態が図示されており、それに沿って、運搬ユニットＴＥを運搬面３内において動かすことができる。
【0069】
移動パスＢＰは、例えば、一種の仮想的な転轍機ＶＷを有することもでき、その転轍機において、例えば、運搬セグメント２．２で第一の仮想的な転轍機ＶＷ１により示される通り、移動パスＢＰが２つ（又はそれを上回る数）の平行な移動パス区画に分岐する。そのため、この転轍機は物理的なユニットではなく、例えば、プラニングモジュールＰＬＭにおいて、運搬面３内においてほぼ任意に定めることができるので、仮想的である。図示された例では、移動パスＢＰが、第一の仮想的な転轍機ＶＷ１において、第四の処理ステーションＰＳ４に沿って延びる（上方の）第四の処理移動パスＰＢＰ４と、第三の処理ステーションＰＳ３に沿って延びる（下方の）第三の処理移動パスＰＢＰ３とに分岐している。図６では、個々の処理ステーションＰＳｉの処理移動パスＰＢＰｉが破線で表示されている。これは、例えば、所定の運搬ユニットＴＥを選択的に第四の処理移動パスＰＢＰ４に沿って転向できるとともに、別の運搬ユニットＴＥを第三の処理移動パスＰＢＰ３に沿って転向できることを意味する。２つの平行な移動パス区画、ここでは、第四の処理移動パスＰＢＰ４と第三の処理移動パスＰＢＰ３は、好適な所で、ここでは、例えば、運搬セグメント２．３で再び１つの共通の移動パスＢＰとして合流することができる。
【0070】
同じことが、運搬セグメント２．４の第二の仮想的な転轍機ＶＷ２に関しても同様に成り立ち、そこでは、移動パスが２つの平行な移動パス区画ＢＰａ，ＢＰｂに分かれている。ここでは、第一の移動パス区画ＢＰａが、部分的に運搬セグメント２．６に延びるとともに、運搬ユニットＴＥを第五の処理ステーションＰＳ５に案内するために、更に運搬セグメント２．７と２．８に渡って延びている。第五の処理ステーションＰＳ５の領域では、第一の移動パス区画ＢＰａが、移動パスＢＰの一部としての第五の処理移動パスＰＢＰ５を有する。ここでは、第二の移動パス区画ＢＰｂが、部分的に運搬セグメント２．５に延びるとともに、運搬ユニットＴＥが第五の処理ステーションＰＳ５を通過するために、更に運搬セグメント２．９と２．１０に渡って延びている。第一と第二の移動パス区画ＢＰａ，ＢＰｂが、運搬セグメント２．１１で再び一体となって、運搬セグメント２．１２における運搬面３の終点にまで、共通の移動パスＢＰとして延びている。
【0071】
既に図５に基づき説明した通り、本発明では、移動パスＢＰの移動パス長ＬＢＰにおける第一の主移動方向Ｈ１の第一の移動パス部分ＢＰＡ１が、その移動パス長ＬＢＰにおける第二の主移動方向Ｈ２の第二の移動パス部分ＢＰＡ２と同じであるか、或いはそれよりも大きいと規定される。本発明の有利な実施形態では、処理移動パスＰＢＰｉの処理移動パス長ＬＰＢＰｉの合計ΣＬＰＢＰｉにおける主移動方向Ｈ１の第一の処理移動パス部分ＰＢＰＡ１が、それらの処理移動パス長ＬＰＢＰｉの合計ΣＬＰＢＰｉにおける主移動方向Ｈ２の第二の処理移動パス部分ＰＢＰＡ２と同じ大きさであるか、或いはそれよりも大きいと規定することができる。即ち、処理移動パスＰＢＰｉの個々の幾何学的な長さの合計における主移動方向Ｈ１，Ｈ２の実際の部分が比較される。
【0072】
それによって、複数の処理ステーションＰＳｉの場合でも、処理ステーションＰＳｉの領域内での運搬ユニットＴＥの動きが、合計して主により大きな効率μＨ１を有する第一の主移動方向Ｈ１で行われることを保証できる。例えば、それによって、運搬機器１において、処理移動パスＰＢＰｉが専ら、或いは大部分（より小さな効率μＨ２を有する）第二の主移動方向Ｈ２に延び、それにも関わらず、全ての処理ステーションＰＳｉに渡る動きが合計して大部分第一の主移動方向Ｈ１に行われることが保証される１つ又は複数の処理ステーションＰＳｉを配備することもできる。
【0073】
更に、２つの処理ステーションＰＳｉの間の領域に、移動パスＢＰの一部としての移行パスＵＰを定めることができ、その移行パスに沿って、運搬ユニットＴＥが、１つの処理ステーションから別の処理ステーションＰＳｉに運搬面３内を移動可能である。図６には、例えば、第五の処理ステーションＰＳ５と第六の処理ステーションＰＳ６の間の（移動方向において）移行長ＬＵＰを有する移行パスＵＰが破線により表示されている。有利には、この移行パスＵＰに関して、移行パス長ＬＵＰにおける第一の主移動方向Ｈ１の第一の移行パス部分ＵＰＡ１が、第二の主移動方向Ｈ２の第二の移行パス部分ＵＰＡ２と同じ大きさであるか、或いはそれよりも大きいと規定される。それによって、２つの処理ステーションＰＳｉの間においても、主に第一の主移動方向Ｈ１に運搬ユニットＴＥを動かすことができる。これは、例えば、第一の主移動方向Ｈ１の駆動コイルＡＳ１によって、第二の主移動方向Ｈ２の駆動コイルＡＳ２よりも大きな最大の力（駆動力＋浮上力）が発生可能である場合にも有利であるとすることができる。例えば、移行パスＵＰに沿った運搬ユニットＴＥの動きに関して、相対的に大きな力が必要である場合、例えば、第五の処理ステーションＰＳ５で運搬ユニットＴＥに相対的に重い物体Ｏを積み込んで、加速し、第六の処理ステーションＰＳ６で再び減速して物体を降ろす場合に、運搬ユニットＴＥに対して駆動力と浮上力を発生するために、主に（より大きな最大の力を発生可能な）第一の主移動方向Ｈ１の駆動コイルＡＳ１を有利な手法で利用することができる。
【0074】
以下において、本発明の別の有利な実施形態に基づき、効率が異なる（μＨ１＞μＨ２）２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２を有する少なくとも１つの運搬セグメント２を用いて、如何にして出来る限り効率的に運搬機器１を動作させることができるのかを説明する。主移動方向Ｈｉの効率μは、周知の通り、供給されるエネルギーに対する利用エネルギーの比率であり、本発明の平面モーターの形の運搬機器１の場合、μ＝Ｐｍ／Ｐｅの形で記述することができる。この場合、Ｐｍは、出力される機械的なパワーであり、Ｐｅは、供給される電気的なパワーである。この機械的なパワーは、運搬ユニットＴＥの力Ｆと速度ｖの積Ｐｍ＝Ｆ＊ｖとして記述することができ、この電気的なパワーＰｅは、駆動コイルＡＳｉにおける電流Ｉと電圧Ｕの積Ｐｅ＝Ｕ＊Ｉとして記述することができる。エネルギー変換による損失から、この効率が常に１を下回ることが分かる。これらの損失は、損失パワーＰｖ＝Ｐｅ－Ｐｍとして記述することもできる。以下において、駆動コイルＡＳｉの導体損失が、平面モーターの損失全体に関して主要なものであることを出発点とする。駆動コイルＡＳ１の導体材料として銅が使用されている場合（しばしば、この場合である）、導体損失と呼ぶ代わりに、「銅損」とも呼ばれる。本発明は銅に限定されないが、導体損失の代わりに、銅損に基づき以下の例を説明する。しかし、当然のことながら、同じことが、それ以外の如何なる導体材料にも成り立つ。
【0075】
電流ＩＬが流れる導体Ｌにおける銅損Ｐｃｕ，Ｌに関して、Ｐｃｕ，Ｌ＝ｋＩ，Ｌ＊ＩＬ
２が成り立ち、ここで、比例定数ｋＩ，Ｌは、典型的には、導体Ｌの導体横断面、導体材料、温度及び長さに依存する。外部磁界内における電流が流れる導体Ｌの電磁気的な（ローレンツ）力ＦＬは、係数ｋＦ，Ｌを用いて、ＦＬ＝ｋＦ，Ｌ＊ＩＬにより簡略化して表すことができ、ここで、係数ｋＦ，Ｌは、ベクトル磁界内での導体Ｌの向きと長さの関数である。この数学的な関係式は基本的に周知であるので、ここでは、詳細を省略する。それにより、銅損Ｐｃｕ，Ｌは、導体Ｌを用いて発生させる電磁気的な力ＦＬに関して、Ｐｃｕ，Ｌ＝ｋＩ，Ｌ＊（１／ｋＦ，Ｌ
２）ＦＬ
２＝ｋＬＦＬ
２に基づき計算することができる。
【0076】
以下では、簡略化して、平面モーターの駆動コイルＡＳｉが二種類の導体Ｌ（導体ＬＨ１と導体ＬＨ２）に分類できることを出発点とする。この場合、導体ＬＨ１は、（より高い効率μＨ１を有する）第一の主移動方向Ｈ１の駆動コイルＡＳ１に対応し、導体ＬＨ２は、（それに対して相対的により低い効率μＨ２＜μＨ１を有する）第二の主移動方向Ｈ２の駆動コイルＡＳ２に対応する。運搬ユニットＴＥの空隙Ｌ、即ち、浮上状態を維持するためには、引力に対抗する（第一の磁石グループＭＧａの駆動磁石４との駆動コイルＡＳ１の電磁気的な協力した動作と第二の磁石グループＭＧｂの駆動磁石４との駆動コイルＡＳ２の電磁気的な協力した動作とによって発生される）浮上力ＦＳが、運搬ユニットＴＥの重力ＦＧと（重力方向に）場合によっては生じる一定のプロセス力ＦＰを補償することが必要である。しかし、運搬機器１の運搬セグメント２の設置状況に応じて、この浮上力ＦＳは、必ずしも運搬セグメント２の運搬面３に対して法線方向に作用しない。
【0077】
それにより、浮上力ＦＳは、運搬ユニットＴＥの重量により生じる重力ＦＧと、例えば、運搬される物体Ｏによって発生する、重力方向に場合によっては生じるプロセス力ＦＰの力の成分とを補償する。それにより、この浮上力ＦＳによって、動作中に運搬セグメント２に対して相対的な運搬ユニットＴＥの位置を一定に保持することができる。冒頭で述べた通り、高さ方向（ここでは、Ｚ方向）における運搬ユニットＴＥの或る程度の動きも実行することができ、これは、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の相応の制御によって達成することができる。
【0078】
導体ＬＨ１（＝第一の駆動コイルＡＳ１）を用いて発生される電磁気的な浮上力ＦＳ，Ｈ１に関する銅損Ｐｃｕ，Ｈ１は、Ｐｃｕ，Ｈ１＝ｋＨ１＊ＦＳ，Ｈ１
２により算出され、導体ＬＨ２（＝第二の駆動コイルＡＳ２）を用いて発生される電磁気的な浮上力ＦＳ，Ｈ２に関する銅損Ｐｃｕ，Ｈ２は、Ｐｃｕ，Ｈ２＝ｋＨ２＊ＦＳ，Ｈ２
２により算出される。ここで、所要の全体的な浮上力ＦＳ＝ＦＳ，Ｈ１＋ＦＳ，Ｈ２は、有利には、コイル分類Ｈ１（駆動コイルＡＳ１）とＨ２（駆動コイルＡＳ２）に対して、関係式ＦＳ，Ｈ１＝κ＊ＦＳとＦＳ，Ｈ１＝（１－κ）＊ＦＳ（配分係数０≦κ≦１）に基づき、より大きな効率μを有する駆動コイルＡＳｉ（ここでは、第一の主移動方向Ｈ１の駆動コイルＡＳ１）に有利なように配分される。この場合、有利には、配分係数κは、全体的な銅損Ｐｃｕ＝Ｐｃｕ，Ｈ１＋Ｐｃｕ，Ｈ２が最小化されるように選定される。即ち、式Ｐｃｕ＝（ｋＨ１＊κ２＋ｋＨ２＊（１－κ）２）＊ＦＳ
２を最小化することが重要である。
【0079】
効率が同じ（μＨ１＝μＨ２、即ち、ｋＨ１＝ｋＨ２）である主移動方向Ｈ１，Ｈ２を有する平面モーターの対称的な実施形態の場合、全体的な銅損Ｐｃｕは、期待通り、対称的な重み付け（κ＝０．５）で最も低くなる。ここでの効率μＨ１を有する第一の主移動方向Ｈ１と効率μＨ２を有する第二の主移動方向Ｈ２による非対称的な場合、即ち、ｋＨ１≠ｋＨ２の場合、最適な配分係数κは、パラメータｋＨ１とｋＨ２の関数となり、κ＝ｋＨ２／（ｋＨ１＋ｋＨ２）として全体的な銅損Ｐｃｕの上記の式の極値問題を解くことによって決定することができる。
【0080】
設置状況に応じて、第一の主移動方向Ｈ１、第二の主移動方向Ｈ２及び運搬面３に対して法線方向における浮上力ＦＳの力の成分が、運搬セグメント２の傾斜に依存して生じる。法線方向における浮上力ＦＳの力の成分は、一般的に、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１によっても、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２によっても引き起こすことができる。第一の主移動方向Ｈ１における浮上力ＦＳの力の成分は、一般的に、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１によってのみ引き起こされ、第二の主移動方向Ｈ２における浮上力ＦＳの力の成分は、一般的に、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２によってのみ引き起こされる。それにより、２つ以上の軸の周りの傾斜の場合、浮上力ＦＳは、その傾斜に応じて、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２に配分される。それにより、運搬セグメント２の設置状況が水平でない場合、浮上力ＦＳの配分係数κは、運搬セグメント２の傾きの関数となる。
【0081】
以下において、水平な設置状況に関する最適な配分係数κの選定を図７に基づき更に詳しく説明し、理解を容易にするために、第一の主移動方向Ｈ１（Ｘ方向、例えば、図１ａを参照）の（第二の主移動方向Ｈ２と比べて）より高い効率μＨ１が駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２のより小さな平均コイル間隔Ｓ１＜Ｓ２によってのみ達成されることを出発点とし、そうでなければ、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２における磁場の影響を及ぼすコイル特性と磁場の影響を及ぼす磁石特性が同じになる。それにより、効率μｉは、一般的に、コイル間隔Ｓｉの関数である。
【0082】
従来の考察では、主移動方向Ｈ１，Ｈ２に関する浮上力ＦＳ，Ｈ１，ＦＳ，Ｈ２は、
【0083】
【数2】
【0084】
【数3】
【0085】
【数4】
【0086】
【数5】
【0087】
【数6】
【0088】
【数7】
【0089】
図７に図示された例では、より容易に識別できるように、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２が、別個に並べて図示され、左には、第一の主移動方向Ｈ１の第一の駆動コイルＳＧ１の駆動コイルＡＳ１とそれと協力して動作する第一の磁石グループＭＧａが図示され、右には、第二の主移動方向Ｈ２の第二の駆動コイルＳＧ２の駆動コイルＡＳ２とそれと協力して動作する第二の磁石グループＭＧｂが図示されている。ここでは、磁石グループＭＧａ，ＭＧｂの駆動磁石４は、それぞれ周知のハルバッハ配列で運搬ユニットＴＥに配置されている。これは、図７に矢印（矢印の方向は、磁石のＳ極を指す）で表示されている通り、隣り合う駆動磁石４の磁化方向がそれぞれ互いに９０°回転していることを意味する。ここでは、見易くするとの理由から、運搬機器１の残りの構成部品（例えば、運搬セグメント２、運搬ユニットＴＥの本体部分９）は図示されていない。それぞれ発生される磁界の磁力線だけが模式的に表示されている。
【0090】
第一の主移動方向Ｈ１の第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１は、第一の磁石グループＭＧａから平均コイル間隔Ｓ１を開けて配置されている。第二の主移動方向Ｈ２の第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２は、第二の磁石グループＭＧｂから平均コイル間隔Ｓ２を開けて配置されている。この場合、条件μＨ１＞μＨ２を満たすために、Ｓ１＜Ｓ２，ｈＡＳ１＝ｈＡＳ２及びＴａ＝Ｔｂが成り立つ。運搬機器１の（全体的な）効率μを最大化するためには、（全体的な）銅損Ｐｃｕに関する上記の式の右辺を最小化することが重要である。これは、配分係数κｏｐｔ＝（１／ＢＨ２
２）／（１／ＢＨ１
２＋１／ＢＨ２
２）＝ＢＨ１
２／（ＢＨ１
２＋ＢＨ２
２）となる。
【0091】
図８には、（空隙Ｌが一定の場合の）平均コイル間隔の差分（ΔＳ＝Ｓ２－Ｓ１）に関する最適な配分係数κｏｐｔの推移のグラフが図示されている。上述した関係式から、駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の平均コイル間隔が等しい（Ｓ１＝Ｓ２）平面モーターの場合（そうでなければ、磁場の影響を及ぼすコイル特性と磁場の影響を及ぼす磁石特性が等しい場合）、最適な配分係数κｏｐｔが期待通りκｏｐｔ＝０．５になることが分かる。平均コイル間隔Ｓ１，Ｓ２の差分ΔＳが大きくなる程、即ち、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２が、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１と比べて、各磁石グループＭＧａ，ＭＧｂから運搬面３に対して法線方向に遠く離れる程、最適な配分係数κｏｐｔが大きくなる。それにより、最適な配分係数κｏｐｔは、空隙Ｌの絶対的な大きさに依存しない、即ち、平均コイル間隔Ｓ１，Ｓ２の差分ΔＳにのみ依存する。それにより、最適な配分係数κｏｐｔの選定によって、効率μＨ１の第一の主移動方向Ｈ１と効率μＨ２＜μＨ１の第二の主移動方向Ｈ１を有する運搬機器１の損失を低減することができ、それにより、運搬機器１の出来る限り効率的な動作を保証することができる。２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の効率の差が大きくなる程、最適な配分係数κｏｐｔを選定する利点も大きくなる。
【0092】
図９は、浮上力ＦＳに関する２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の銅損Ｐｃｕ，Ｈ１とＰｃｕ，Ｈ２の定性的な推移のグラフを図示している。星印を付けた実線が、従来の配分κ＝０．５による第二の主移動方向Ｈ２の銅損Ｐｃｕ，Ｈ２の推移を表し、星印を付けていない実線が、従来の配分κ＝０．５による第一の主移動方向Ｈ１の銅損Ｐｃｕ，Ｈ１の推移を表す。それらと比較して、丸印を付けた破線が、最適な配分係数κｏｐｔによる第二の主移動方向Ｈ２の銅損Ｐｃｕ，Ｈ２の推移を表し、丸印を付けていない破線が、最適な配分係数κｏｐｔによる第一の主移動方向Ｈ１の銅損Ｐｃｕ，Ｈ１の推移を表す。これらから、最適な配分係数κｏｐｔの選定によって、従来の駆動形態と比べて、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の銅損Ｐｃｕの合計を明らかに低減でき、それにより、運搬機器１の全体的な効率も向上できることが分かる。
【0093】
本発明の別の有利な実施形態では、浮上力ＦＳの発生に関して配分係数κを選定する際に、例えば、運搬ユニットＴＥの速度ｖ及び／又は加速度ａなどの運搬ユニットＴＥの運動量も考慮することができる。例えば、第一の主移動方向Ｈ１への運搬ユニットＴＥの加速中に、停止状態又は速度ｖが一定のフェーズ中と異なる配分係数κを選定するのが有利であるとすることができる。それによって、浮上力ＦＳの発生に加えて、第一の主移動方向Ｈ１に駆動力を発生させなければならなくなるので、最適な配分係数κｏｐｔを、場合によっては、加速フェーズ（ａ＞０）中に、停止状態よりも小さくすることができる。それによって、浮上力ＦＳの発生に加えて、第一の駆動コイルＡＳ１に追加の負担をかけることが行われ、それにより、通常は、停止状態又は定速ｖと比べて、より大きなコイル電流Ｉを駆動コイルＡＳ１に印加しなければならならなくなる。前述した通り、コイル電流Ｉは、電流ＩＬが流れる導体Ｌに対して二乗で銅損Ｐｃｕ，Ｌ＝ｋＩ，Ｌ＊ＩＬ
２に作用するので、例えば、運搬ユニットＴＥの加速フェーズでは、高い比率で大きな銅損Ｐｃｕを引き起こすことができる。そのため、運搬ユニットＴＥの停止状態に関して最適な配分係数κｏｐｔは、場合によっては、加速フェーズにおいて、もはや有効でなくなる。そのため、例えば、速度ｖ又は加速度ａなどの運搬ユニットＴＥの異なる運動学的な動作状態ｊに対して、異なる最適な配分係数κｏｐｔ＿ｊ＝ｆ｛ｖ，ａ｝を特定するのが有利であるとすることができる。そして、この、或いはこれらの最適な配分係数κｏｐｔ＿ｊは、例えば、制御ユニット５に保存することができて、制御ユニット５が、その時々の動作状態に応じて、運搬ユニットＴＥに対して、その動作状態に最適な配分係数κｏｐｔ＿ｊを選定して、それに対応するコイル電流Ｉにより駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２を駆動することができる。
【0094】
図１０には、運搬機器１の別の有利な実施形態が運搬面３に対する平面図で図示されている。この運搬機器は、図１ａ～図１ｃによる実施形態にほぼ等しく、そのため、ここでは、主要な相違点だけを取り上げる。ここでは、運搬機器１の固定子は、少なくとも１つの運搬ユニットＴＥが移動可能な運搬面３を共に形成する複数の、特に、４つの同様の運搬セグメント２を有する。しかし、これらの運搬セグメント２は、図１ａの実施形態と異なり、長方形に構成されるのではなく、それぞれ菱形の形状を有する。同様に、この少なくとも１つの運搬ユニットＴＥは、運搬面３に投影される運搬ユニットＴＥの面が菱形の形状に形成されるように構成されている。しかし、当然のことながら、運搬ユニットは、例えば、図３ａ～図４ｄに基づき説明した通り、長方形に構成することもできる。第一の主移動方向Ｈ１は、例えば、菱形形状の運搬面３の第一の縁Ｋ１と直交することができ、第二の主移動方向Ｈ２は、その第一の縁Ｋ１と隣接する、菱形形状の運搬面３の第二の縁Ｋ２と直交することができる。これらの運搬セグメント２は、それぞれ第一の縁Ｋ１と第二の縁Ｋ２が、互いに菱形の角度ω＜９０°で配置されて、菱形形状を形成するように構成されている。図１０に図示されている通り、それぞれ対向する辺は、平行に延びている。
【0095】
既に詳しく説明した通り、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の方向が、コイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２の配列から得られる。図１ａの例と同様に、図示された例では、第一と第二のコイルグループＳＧ１，ＳＧ２の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２が、それぞれ長手方向延伸部ＬＡＳ１，ＬＡＳ２と、それと直交する、それに対して相対的により短い横方向延伸部ＱＡＳ１，ＱＡＳ２とを有する長いコイルとして構成されている。この場合、異なる磁場の影響を及ぼすコイル特性を達成するために、第一のコイルグループＳＧ１の駆動コイルＡＳ１が、例えば、運搬面３に対して法線方向（ここでは、Ｚ方向）において、第二のコイルグループＳＧ２の駆動コイルＡＳ２よりも運搬面３の近くに存在することができる。それにより、第一の主移動方向Ｈ１は、第一の駆動コイルＡＳ１の長手方向延伸部ＬＡＳ１に対して直角に、ここでは、運搬セグメント２の第一の縁Ｋ１に対して法線方向に延びている。第二の主移動方向Ｈ２は、第二の駆動コイルＡＳ２の長手方向延伸部ＬＡＳ２に対して直角に、ここでは、運搬セグメント２の第二の縁Ｋ２に対して法線方向に延びている。従って、図示された例では、第二の主移動方向Ｈ２は、第一の主移動方向Ｈ１に対して菱形の角度ωで延びている。この菱形の形状は、有利には、主移動方向Ｈ１，Ｈ２の間の所望の角度が９０°よりも小さいケースに対して規定することができる。（例えば、図１ａの）運搬セグメント２の形状が長方形の場合、これは、確かに同様に可能であるが、その場合、長手方向延伸部が長方形の運搬面３の縁に対してもはや平行に延びないように、主移動方向Ｈ１，Ｈ２の中の少なくとも一方の駆動コイルＡＳ１，ＡＳ２が配置されなければならず、それは、構造的により負担がかかる。
【0096】
この運搬ユニットＴＥには、又もやそれぞれ異なる磁化方向の複数の駆動磁石４から成る第一の磁石グループＭＧａと第二の磁石グループＭＧｂが配置されている。この場合、駆動磁石４の配置は、図１０に図示されているように、複数の縦長の駆動磁石４から成る一次元配列の形で行うことができる（これに関しては、図３ａ～３ｆも参照）。しかし、当然のことながら、又もや駆動磁石４のチェス盤形態の配列から成る二次元配列も可能である（例えば、図４ａ～４ｄを参照）。これらの一次元と二次元の配列は、既に詳しく説明したため、ここでは、更なる詳細を省略する。この場合、図１０の例では、第一の磁石グループＭＧａは、有利には、第一の磁石グループＭＧａの駆動磁石４の長手方向が出来る限り第一の主移動方向Ｈ１に対して法線方向に延びるように配置されている。同様に、第二の磁石グループＭＧｂは、有利には、第二の磁石グループＭＧｂの駆動磁石４の長手方向が出来る限り第二の主移動方向Ｈ２に対して法線方向に延びるように配置されている。運搬ユニットＴＥの動きから、特に、高さ軸（ここでは、Ｚ軸）の周りの運搬ユニットＴＥの回転によって、当然のことながら、例えば、既に図５ｅに基づき説明した通り、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の効率μＨ１，μＨ２を低減させる可能性のある変位が又もや発生し得る。しかし、磁石グループＭＧａ，ＭＧｂが同じ磁場の影響を及ぼす磁石特性を有する場合、それによって、２つの主移動方向Ｈ１，Ｈ２の割り当ては変わらない。既に詳しく説明した本発明による所与の移動パスＢＰに対して相対的な運搬セグメント２の配置構成は、当然のことながら、図１０の実施例に対しても有効であり、そのため、ここでは、詳細な説明を省略する。
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図2a-2c】
【図2d-2e】
【図3a-3f】
【図4a-4d】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】