JP2002095231A - ２相励磁式リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトであり、且つ推力の大きな２相励
磁式リニアモータを得る。 【解決手段】 ２つの単体コイル１２Ａ、１２Ｂのぞれ
ぞれを、対向する２辺が一対の有効導体部１４Ａａ、１
４Ａｂ、１４Ｂａ、１４Ｂｂとして、他の対向する２辺
が該有効導体部を結ぶ一対の連結導体部１６Ａａ、１６
Ａｂ、１６Ｂａ、１６Ｂｂとしてそれぞれ機能する、ほ
ぼ矩形のリング状に形成するとと共に、連結導体部をほ
ぼ直角にオフセットし、各単体コイルの連結導体部のオ
フセット方向が、進行方向と直角な方向において互いに
逆になるように組み合わせながら、一方の単体コイルの
一対の有効導体部１４Ａａ、１４Ａｂの間に、他方の単
体コイルの一対の有効導体部のひとつ１４Ｂａを介在さ
せるようにして、２つの単体コイルを一体化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２相励磁式リニア
モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータは、構造が簡潔で部品点数
が少なく、可動体を直線的に駆動できる上に、その駆動
が正確かつ迅速である。そのため、例えば半導体製造用
の露光装置や高精度な工作機械等、あらゆる分野の直線
駆動装置、或いは位置決め装置として広く利用されてい
る。

【０００３】リニアモータは、一般に、図８に示すよう
に、対向する磁石列（この例の場合固定体）Ｍｇの間に
配置したコイルユニット（この例の場合可動体）Ｃｉに
電流を流し、これによって生じるローレンツ力によりコ
イルユニットＣｉを駆動する。図９に示すように、磁石
列Ｍｇとしては対向するＮ／Ｓ極を交互に逆向きに並べ
る。最も近い同じ向きのＮ／Ｓ局の距離を磁極ピッチと
呼ぶ。磁石列Ｍｇの間には磁極ピッチを一周期とする正
弦波の磁束密度分布が発生する。正規化した磁極ピッチ
の距離は２πで表される。

【０００４】コイルユニットＣｉを構成する個々の単体
コイル２は、図１０に示すように、全体がほぼ矩形のリ
ング状（レーストラック型）とされている。この矩形の
４つの辺のうち、移動方向に対して直交する形で対向す
る２辺がリニアモータの可動体の推力発生に寄与する一
対の有効導体部４ａ、４ｂとして機能する。他の対向す
る２辺は有効導体部４ａ、４ｂを連結する一対の連結導
体部６ａ、６ｂを形成しており、この部分はリニアモー
タの推力発生には特に寄与しない。

【０００５】単体コイル２に電流を流すと、有効導体部
４ａと４ｂとでは電流の方向が逆になるＵとＵバー）。
従って、磁束密度の符号も逆になるため、有効導体部４
ａ、４ｂの距離Ｔ１をπに相当する距離だけ離すと推力
としては１つの有効導体部４ａ又は４ｂの２倍になる。

【０００６】リニアモータをスムーズに動かすには、単
体コイル２が磁石列Ｍｇのどの位置にあっても一定の推
力が得られるようにする必要がある。磁束密度は正弦波
分布を持つため、１個の単体コイルでは電流をどのよう
に調節しても一定の推力を得ることはできない。位置を
ずらした複数個の単体コイルを１極として連結する必要
がある。

【０００７】３相励磁モータの場合には、３相（３個）
の単体コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを図１１に示すように各
々の位置位相を（２／３）π相当分だけずらして配置
し、１極として用いる。その上で図１２に示すように、
任意の位置において、各単体コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの
有効導体部４ａ、４ｂの磁束密度の位相と合致した位相
を持つ電流を流すと、３個の単体コイル２Ｕ、２Ｖ、２
Ｗ（全体としてのコイルユニットＣｉ３）の位置が動い
ても一定の推力が得られる。

【０００８】これに対して、２相励磁モータの場合に
は、図１３に示すように、位置の位相をπ／２相当分だ
けずらして配置した２個の単体コイル２Ａ、２Ｂで１極
を形成する。２つの単体コイル２の距離はπに相当し、
単体コイル自体としては３相励磁モータのそれと同じで
ある。この配置とした上で、図１４に示すように、各単
体コイル２Ａ，２Ｂに有効導体部４ａ、４ｂの磁束密度
の位相と合致した位相を持つ電流を流すと、２個の単体
コイル２Ａ、２Ｂ（全体としてのコイルユニットＣｉ
２）の位置が動いても一定の推力が得られる。

【０００９】ただ、３相励磁モータの方がモータ定数
（Ｎ/√Ｗ：同じ電流を流したときに得られる推力）を
高く維持できるため、一般的には２相励磁モータより３
相励磁モータの方が用いられる。

【００１０】しかしながら、３相励磁モータでは形状的
な要求に対応できないような用途に２相励磁モータの活
用の領域が存在する。

【００１１】ところで、３相励磁モータでも２相励磁モ
ータでも、図９、或いは図１１に示すように、各相の複
数個の単体コイルを単に積み重ねた構造にすると、対向
する磁石列間の距離Ｍ２，Ｍ３が大きくなって磁束密度
が低下する。効率の良いリニアモータを構成するために
は、各相の有効導体部を１列に並べて磁石列Ｍｇ間の距
離Ｍ２，Ｍ３をできるだけ小さくする必要がある。しか
し、図１０のような単純なレーストラック型では、連結
導体部６ａ，６ｂの存在により有効導体部４ａ、４ｂを
一列に並べることができない。そのため連結導体部６
ａ、６ｂ相互の干渉をできるだけ避けるようにして並べ
るために、従来種々の提案がなされている。

【００１２】２相励磁モータの場合には、前述したよう
に小型化が何よりも求められるという事情から、特に磁
石間距離を短く維持する目的でレーストラック型のコイ
ルのままで、図１５に示すように、Ａ、Ｂ相に相当する
２つの単体コイル２Ａ、２Ｂを同じ列に分離して並べて
用いる方法が一般に採用されている。

【００１３】２つの単体コイル２Ａ、２Ｂを磁束密度の
位相を同じに保ったまま、距離的に離して結合しても２
相励磁モータとしての機能を果たすことができる。この
ように単体コイルが分離して配置される形態を、本明細
書では便宜上、「分離型」の２相励磁モータと呼ぶこと
にする。図は（２ｋ＋１／２）πだけ離した場合（ｋ＝
１、２、３、…）であるが、（２ｋ−１／２）π離した
ときは図１６に示すように、各単体コイル２Ａ、２Ｂの
位相を逆位相とすれば良い。分離型の場合には、個々の
単体コイル２Ａ、２Ｂがレーストラック型でも積み重ね
る必要がないため、低コストで磁石間距離を最小限に抑
えることができる。

【００１４】このような事情から、２相励磁モータは、
従来、事実上分離型としての用途に用いられてきた事例
が多い。

【００１５】図１７にその用途例を示す。

【００１６】図１７において、１２はメインモータであ
り、通常の３相励磁モータによって構成されている。一
般に、メインモータ１２のコイルユニット１２Ｃｉは多
極化した状態で用いられるため、その配線のためのワイ
ヤリングハーネス１４も太く且つ重くなってしまい、こ
れがメインモータ１２のコイルユニット１２Ｃｉが移動
するときの抵抗となる。そこで、このワイヤリングハー
ネス１４をメインモータ１２と同期して駆動するため
に、図１７（Ｂ）に示されるように、分離型２相励磁モ
ータ１６がメインモータ１２を跨ぐようにして分離状態
で配置される。メインモータ１２と２相励磁モータ１６
とのケース１２ａ、１６ａの間には移動ばらつきがあっ
ても衝突しない程度の隙間が設けられており、従って２
相励磁モータ１６は（メインモータ１２の動きと同期し
て動くにも拘わらず）メインモータ１２の移動に一切影
響しない。ワイヤリングハーネス１４は２相励磁モータ
１６の２つのケース１６ａに取り付けられており、従っ
てワイヤリングハーネス１４も（メインモータ１２の動
きと同期して動くにも拘わらず）メインモータ１２の移
動に一切影響しない。

【００１７】このような使い方をすれば、分離型の２相
励磁モータであって単体コイルが離れて存在していても
特に問題がなく、むしろ分離して存在していることを利
用することができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】２相励磁モータの使い
方として２つの単体コイルを分離した状態で配置する方
法があるといっても、その間隔については所定の寸法が
定められており、場合によってはその配置が非常に困難
なときもある。又、推力が弱いというのも、２相励磁モ
ータの大きな欠点の１つとなっている。

【００１９】本発明では、このような従来の問題に鑑み
てなされたものであって、所定の形状的な条件を満足す
る単体コイルを用いて２相励磁モータを「一体型」とし
て磁石列によって発生される磁束密度をできるだけ高め
るようにして（推力をより強める態様で）使用すること
を可能とする２相励磁モータを製造することをその目的
としている。

【００２０】また、この一体型のコイルを２極分用いて
分離型モータを構成し、極数を多くした分、推力を増強
することのできる２相励磁モータを提供することをその
目的とし、更に、同様に外観上は一見従来の「分離型」
の２相励磁モータの態様を取りながら、従来以上の推力
を得ることができる２相励磁モータを提供することをそ
の目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、一極を形成する２つの単体コイルに所定の時間的ず
れを伴って連続的に磁力を発生させ、この磁力により移
動体を直線方向に駆動する２相励磁式リニアモータにお
いて、前記２つの単体コイルのぞれぞれを、対向する２
辺がリニアモータの可動体の推力発生に寄与する一対の
有効導体部として、他の対向する２辺が該有効導体部を
結ぶ一対の連結導体部としてそれぞれ機能するほぼ矩形
のリング状に形成し、前記一対の有効導体部のそれぞれ
の中心を含む平面をコイル平面と定義したときに、この
コイル平面に対して、前記有効導体部の端部付近がほぼ
直角に曲折されることによって、前記一対の連結導体部
がコイル平面からオフセットされた状態で該コイル平面
と平行に延在された状態とし、各単体コイルの連結導体
部のオフセット方向が、進行方向と直角な方向において
互いに逆になるように組み合わせながら、一方の単体コ
イルの一対の有効導体部の間に、他方の単体コイルの一
対の有効導体部のひとつを介在させるようにして、２つ
の単体コイルを一体化したことにより、上記課題を解決
したものである。

【００２２】前述したように、各単体コイルの形状が単
純なレーストラック型であった場合には複数の単体コイ
ルを連結してコイルユニットを形成する場合の各単体コ
イルの収まりが問題となる。そのため、２相励磁モータ
の場合は、元々モータ定数が３相励磁に比べて低く、従
って低コスト化、或いは小型化が実現できなければ、２
相励磁モータを採用する意味がないため、前述したよう
に、従来は、２相励磁モータが採用されるときは、専ら
レーストラック型の単体コイル用いて「分離型」とする
駆動構成を採用されていた。

【００２３】これに対し、本発明では、コイルの形状を
工夫することによって２相励磁モータを「分離型」とせ
ずに、「一体型」で１極を形成することを意図してなさ
れた。

【００２４】この発明に係る単体コイルは、有効導体部
の端部付近がコイル平面からほぼ直角に曲折され、この
ほぼ直角の曲折によってコイル平面から連結導体部がオ
フセットされている（平行に外されている）。その上
で、各単体コイルの連結導体部のオフセット方向が、進
行方向と直角な方向において互いに逆になるように組み
合わせながら、一方の単体コイルの一対の有効導体部の
間に、他方の単体コイルの一対の有効導体部のひとつを
介在させるようにして、２つの単体コイルを一体化して
いる。

【００２５】この結果、２つの単体コイルの各有効導体
部を１列に並べることができるようになると共に、連結
導体部のオフセット長さをより短くすることができるよ
うになる。そのため、一体型でありながら、当該単体コ
イルを用いてコイルユニットを形成した場合に連結導体
部の走行方向横断面における投影面積を一層小さくする
ことができるようになる。又、当然に、一体型で「１
極」が形成されているため、この部分のみでモータを形
成することができ、コイルユニット全体としての大きさ
を格段に小さくすることができる。

【００２６】請求項２に記載の発明は、前記連結導体部
の横断面の形状が、前記延在状態において、前記コイル
平面とほぼ直角の平行辺と、該コイル平面に対向し、且
つ連結導体部がオフセットされた方向と逆の方向に傾斜
した傾斜辺と、と有するほぼ台形の形状とされたことを
特徴とする。これにより、いっそうコンパクトなコイル
ユニットを製作することができる。

【００２７】請求項３に記載の発明は、このようにして
一体化された２相（２つ）の単体コイルを、離れた位置
に２以上設置することにより多極化したことを特徴とす
る。

【００２８】この配置態様は一見従来の分離型２相励磁
モータと同様になるが、本発明が「分離型」と大きく異
なるところは、実はそのひとつひとつが「１極」を構成
しているため、装置全体が２相−多極化されているとい
うことである。これによって２倍の推力が得られる。

【００２９】請求項４に記載の発明は、分離して配置さ
れることによって１極を形成する２つの単体コイルに、
所定の時間的ずれを伴って連続的に磁力を発生させ、こ
の磁力により移動体を直線方向に駆動する２相励磁式リ
ニアモータにおいて、前記単体コイルのぞれぞれが、対
向する２辺がリニアモータの可動体の推力発生に寄与す
る一対の有効導体部として、他の対向する２辺が該有効
導体部を結ぶ一対の連結導体部としてそれぞれ機能す
る、ほぼ矩形のリング状に形成した２つのサブ単体コイ
ルから構成され、且つ、一方のサブ単体コイルの一対の
有効導体部の間に、他方のサブ単体コイルの一対の有効
導体部のひとつを介在させるようにして該２つのサブ単
体コイルが一体化させ、且つ２つのサブ単体コイルが直
列に結線されることによって単一の連結単体コイルが形
成されており、この連結単体コイルを、前記単体コイル
として２個分離して配置することによって１極が形成さ
れていることを特徴とする。

【００３０】この配置態様も一見従来の分離型２相励磁
モータと同様になる。しかしながら、本発明が従来の
「分離型」と異なるところは、１カ所１カ所における単
体コイルが、単純なレーストラック型のものではなく、
（請求項１〜３の発明を応用した）単体コイルを「サブ
単体コイル」とし用い、これらを合体させることによっ
て「連結単体コイル」を形成すると共に、この連結単体
コイルを、２個分離して配置することにより、分離型で
１極を構成しているという点にある。

【００３１】従って、２相励磁モータとして１極を形成
するには、もう１個同様に直列に合体させた（連結）単
体コイルが必要である。そのため、形態としては、やは
り「分離型」の２相励磁モータの範疇に属することにな
る。

【００３２】このモータは、しかし、２個の（サブ）単
体コイルが直列に接続されて「一相」の（連結）単体コ
イルが形成されていることから、各相当たりの巻き数ｎ
は従来、或いは請求項１〜３の単体コイルに比べて２倍
となる。一般に大きな推力を得るために巻き数ｎを大き
くすると、有効導体部のみならず連結導体部の横断面も
その面積が大きくなるため、収まりが悪くなるだけでな
く、どうしても単体コイルとしての厚さ方向の寸法も大
きくなる。従って磁石列の距離もその分大きくせざるを
得なくなる。しかしながら、本発明によれば、１個１個
のサブ単体コイルは従来と同程度の巻き数であるため厚
さ方向の大きさはほぼ個々のサブ単体コイル１個分でし
かなく、それほど大きくはならない。何よりも、同じサ
ブ単体コイルを用いて、これを単体として用いるか、連
結させて用いるかを適宜選択できるため、推力の異なる
モータを簡単な設計変更で実現できるという利点が得ら
れる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態の例を詳細に説明する。

【００３４】図１は本発明の実施形態に係る２相励磁式
のリニアモータのコイルユニットの単体コイルを示すも
ので、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の矢示ＩＢ
に沿う断面図である。

【００３５】この単体コイル１２は、全体がほぼ矩形の
リング状とされており、この矩形の対向する２辺がリニ
アモータの可動体の推力発生に寄与する一対の有効導体
部１４として機能し、他の対向する２辺が該有効導体部
１４を結ぶ一対の連結導体部１６として機能する。

【００３６】ここで、便宜上、有効導体部１４のそれぞ
れの中心を含む平面をコイル平面ＣＰと定義する。

【００３７】このコイル平面ＣＰに対して、有効導体部
１４の端部付近がほぼ直角に曲折されている。それによ
り一対の連結導体部１６は、コイル平面ＣＰからオフセ
ットされた状態で該コイル平面ＣＰと平行に延在された
状態とされている。

【００３８】一方、該連結導体部１６の横断面の形状
は、この延在状態において、コイル平面ＣＰとほぼ直角
の平行辺１６ａ、１６ｂと、コイル平面ＣＰに対向し且
つ連結導体部１６が曲折された（オフセットされた）方
向と逆の方向に傾斜した傾斜辺１６ｃと、反コイル平面
側の辺１６ｄを有するほぼ台形の形状とされている。

【００３９】この結果、コイル平面ＣＰ側に傾斜辺１６
ｃが位置し、一方、連結導体部１６の外周は、（この台
形の２つの平行辺１６ａ、１６ｂのうちの１つである）
平行辺１６ａと辺１６Ｄｄとがそれぞれ位置することに
なるため、コイル平面ＣＰと直角又は平行な平面が現れ
ることになる。

【００４０】傾斜辺１６ｃのコイル平面ＣＰに対する傾
斜角度θは、この実施形態では約１５度に設定されてい
る。

【００４１】前記有効導体部１４はその断面が矩形状と
され、前記コイル平面と平行な側面１４ａ、１４Ｂｂ及
びこれと直角な外側面１４ｃ、１４ｄを有する。傾斜辺
１６ｃは、このうち曲折した側の側面１４ａを含む平面
ＥＰと、コイル平面ＣＰとの間に位置している。

【００４２】なお、連結導体部１６の断面形状における
「台形」は、必ずしも幾何学上の正確な台形である必要
はなく、角を丸めたり或いは各辺１６ａ〜１６ｄが若干
湾曲していても構わない。

【００４３】次にこの単体コイル１２を２相励磁式のリ
ニアモータに適用する場合の構成・作用を説明しなが
ら、該単体コイル１２の形状に基づく作用について説明
する。

【００４４】第１の実施形態においては、単体コイル１
２はこれ１個で２相励磁モータの「１相」を形成する。
従って、２相励磁モータを構成するには、この単体コイ
ルが２つ必要になるが、本実施形態では、図２に示され
るように、先ず各単体コイル１２Ａ、１２Ｂの連結導体
部１６Ａａ、１６Ａｂ、１６Ｂａ、１６Ｂｂのオフセッ
ト方向が、進行方向と直角の方向において互いに逆にな
るように組み合わせる。そして一方の単体コイル１２Ａ
の１対の有効導体部１４Ａａ、１４Ａｂの間に、他方の
単体コイル１２Ｂの１対の有効導体部１４Ｂａ、１４Ｂ
ｂの１つ１４Ｂａを介在させるようにして、２つの単体
コイル１２Ａ、１２Ｂを一体化する。

【００４５】磁石列Ｍｇとの配置関係は後述することと
して、ここで、傾斜辺の作用を説明すると、図３はこの
一体化状態を示したものであり、図３の（Ａ）はその場
合に前記傾斜θを形成しなかったもの、同図（Ｂ）は形
成したものをそれぞれ示している。この図３（Ａ）のコ
イルユニットＣｉ１０は、これ自体従来のレーストラッ
ク形の単体ユニットを合体させたものと比べるとかなり
コンパクトになって折り、本発明の効果を有し得る構成
である。しかしながら、連結導体部１６の走行方向に対
する左右幅（連結導体部６の組付状態でのトータルのオ
フセット幅）Ｗ１をかなり大きくしないと隣接する単体
コイル１２の連結導体部１６同士の干渉が避けられな
い。

【００４６】これに対し、図３（Ｂ）に示される単体コ
イルＣｉ１２は、傾斜辺１６ｃがコイル平面ＣＰに対し
て連結導体部１６が曲折された（オフセットされた）方
向と逆の方向に傾斜角度θを有し、しかもその位置が有
効導体部１４の側面１４ａを含む平面ＥＰ（図１参照）
の内側（コイル平面側）に設定されている。その結果、
この傾斜角度θの存在により連結導体部１６の横断面は
コイル平面ＣＰ側に大きくシフトすることが可能にな
り、それにも拘わらず隣接する連結導体部の曲折部分の
外周Ｇと傾斜辺１６ｃとの干渉は生じない。

【００４７】従って、連結導体部１６の走行方向に対す
る左右幅（連結導体部１６の組付状態でのトータルのオ
フセット幅）Ｗ２を前記Ｗ１より短縮でき、無駄な領域
（空間）Ｒをなくして一層コンパクトな収まりとするこ
とができる。この短縮は、リニアモータＬＭの走行方向
に対する左右幅方向の短縮に寄与し、同じ幅を確保でき
る場合にはより厚みのあるケーシングとすることができ
るため、より安定した走行を実現でき、また、設計によ
ってはより強い推力を発生させるようにすることもでき
る。

【００４８】更に、連結導体部１６の外周は、該連結導
体部１６の横断面が台形とされていることから、コイル
平面ＣＰと直角又は平行になるため、取り付け部材側或
いは磁極ユニット側に対する収まりも良好である。

【００４９】なお、単体コイル１２（或いは１０）は、
具体的にどのような製造方法によって製造しても構わな
い。要は、最終的な形状が結果として本発明に係る形状
を有していれば、本発明所定の効果を得ることができ
る。

【００５０】このようにして合体された２相（１極）の
コイルユニットＣｉ１２（Ｃｉ１０でも可）は、図４に
示されるように配置される。

【００５１】固定体側の磁極ピッチはπ、１つの単体コ
イル１２Ａ、１２Ｂのそれぞれの１対の有効導体部１４
Ａａ、１４Ａｂ、１４Ｂａ、１４Ｂｂの間隔もπであ
る。一方の単体コイル１２Ａの一対の有効導体部１４Ａ
ａ、１４Ａｂの間にはもう一方の単体コイル１２Ｂの一
対の有効導体部１４Ｂａ、１４Ｂｂの一つ１４Ｂａが丁
度π／２の間隔に位置するように介在させられる。

【００５２】このようにして配置すると、図１３、或い
は１５を用いて説明した従来例と位相的に等価の１極２
相励磁式のリニアモータを構成することができる。しか
も、各有効導体部１４Ａａ、１４Ａｂ、１４Ｂａ、１４
Ｂｂは完全に１列のラインＬ１上に並び、磁極ピッチＭ
１２を小さくできるため、それだけ磁束密度を高めるこ
とができ、効率の高い１極２相励磁モータを得ることが
できる。２つの単体コイル１２Ａ、１２Ｂはコイルユニ
ットＣｉ１２として合体されて１カ所に塊まっているた
め、従来大半を占めていた分離型の１極２相励磁モータ
に比べ非常にコンパクトにコイルユニットを収めること
ができる。

【００５３】この図４に示したコイルユニットＣｉ１２
をラインＬ１上に２つを並べたのが図５に示す２極−２
相励磁モータである。このモータは、一見従来の分離型
１極２相励磁モータと同様であるが、１つひとつが１極
を構成しているため、極数を２倍にした分、図４の一体
型１極２相励磁モータに比べほぼ２倍の推力を得ること
ができる。

【００５４】もちろん、２ｋπごとにコイルユニットＣ
ｉ１２をＰ個並べた場合には、Ｐ極の多極２相励磁モー
タとすることができ、ほぼＰ倍の推力を得ることができ
る。

【００５５】図６に本発明の他の実施形態を示す。

【００５６】この実施形態では、これまでの実施形態に
おいて、「単体コイル」と称していたものを、（サブ
の）単体コイルとして把握し、これを２個連結すること
によって１相の１個の（連結された）単体コイルを形成
するようにしている。

【００５７】従って、具体的な合体のさせ方はこれまで
の実施形態とは共通している面と異なる面とがある。

【００５８】共通しているのは、各コイル体２２Ａ、２
２Ｂの連結導体部２６Ａａ、２６Ａｂと、２６Ｂａ、２
６Ｂｂのオフセット方向が、進行方向と直角な方向にお
いて互いに逆になるように組み合わせている点と、一方
のコイル体２２Ａの一対の有効導体部２４Ａａ、２４Ａ
ｂの間に、他のコイル体２２Ｂの一対の有効導体部２４
Ｂａ、２４Ｂｂのひとつ２４Ｂａが介在させるようにし
て該２つのコイル体２２Ａ、２２Ｂを一体化させている
点である。即ち、基本的な組み合わせ方自体は先の実施
形態と同様である。

【００５９】しかしながら、この実施形態の場合は、両
者の間隔はπではなく、有効導体部２４Ａａ、２４Ｂａ
同士、或いは２４Ａｂ、２４Ｂｂ同士が互いに接触させ
られている。そして両コイル体２２Ａ、２２Ｂは直列に
連結され、接触された有効導体部２４Ａａ、２４Ｂａ同
士、或いは２４Ａｂ、２４Ｂｂ同士で同じ方向に電流が
流れるように配慮されている。なお、有効導体部２４Ａ
ａ、２４Ｂａと２４Ａｂ、２４Ｂｂとの中心間距離はπ
であり不変である。

【００６０】この結果、２つのコイル体２２Ａ、２２Ｂ
によって恰もそれぞれのコイル体２２Ａ或いは２２Ｂの
２倍の巻き数の１個の単体コイル３２が形成されること
になる。この単体コイル３２は１個のコイル体２２Ａ、
２２Ｂの２倍の巻き数持ちながら、その厚さ方向の長さ
の増大が最小に抑えられ、従って磁石列Ｍｇの間隔Ｍ２
２もそれほど大きくする必要がない。

【００６１】ただし、この単体コイル３２はあくまで１
相の単体コイルを形成するものであるため、２相励磁コ
イルを構成するにはもう１個全く同様の単体コイル３２
を備える必要がある。図６に示されるように所定の間隔
２ｋπをおいてもう１個の単体コイル３２を配置するこ
とにより、分離型の１極２相励磁式のリニアモータを得
ることができる。

【００６２】図７はこれまでの各実施形態に係る２相励
磁モータのシステムの長さと推力定数とモータ定数の比
を従来のレーストラック型の１極分離２相励磁モータと
比較した表を示している。なお、表の数値は磁極ピッチ
が７２ｍｍ、コイル直線部の長さが１２ｍｍの場合の例
である。推力定数やモータ定数は、対向する磁石の距
離、磁石高さなどにより違ってくるため、表の数値は一
例にすぎないが、大小の相対的な傾向は変わらない。

【００６３】本発明に係る図４の構成によれば、従来の
図１５に示した分離型１極２相励磁モータとほぼ等価の
特性を持ちながら、一方側のみで完結した１極構成する
ことができるため、コイルユニットの長さをあまり大き
くすることなく、また、効率もかなり高めることができ
る。

【００６４】本発明に係る図５の構成によれば、多極化
により、一層推力を増大させることができる。

【００６５】また、本発明に係る図６の構成によれば、
分離してもう1個の（連結）単体コイルを設けなければ
ならないという事情はそのままではあるものの、１相当
たりの巻き数が増えた分、より大きな推力を得ることが
できる。

【００６６】また、合体された（連結）単体コイルの有
効導体部の中心間距離は、基本的に不変であるため、磁
石列の間隔を変えることなく、即ち固定体側を変更する
ことなく、移動体側の合体させる（サブ）単体コイルの
数の調整のみによって推力を調整・変更できる。そのた
め、設計変更の容易性という点においても有効な効果を
得ることできる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、低コストで且つコンパ
クトで、より高効率、或いは高推力の２相励磁モータを
得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るリニアコイル用コイル
ユニットの単体コイルを示すもので、（Ａ）はその斜視
図、（Ｂ）は（Ａ）の矢示１Ｂ線に沿う断面図

【図２】上記単体コイルを用いたコイルユニットの一体
化状態を示す斜視図

【図３】上記単体コイルを用いたコイルユニットの一体
化状態を示す図２の矢示III−III線に沿う縦断面相当の
断面図で、（Ａ）は傾斜辺θを持たないもの、（Ｂ）は
傾斜辺θを持つもの

【図４】上記コイルユニットの配置例を模式的に示す平
面図

【図５】他の配置例を示す平面図

【図６】連結型のコイルユニットの配置例を模式的に示
す平面図

【図７】上記各配置例の特性を比較して示す一覧図

【図８】従来のリニアモータの構成を示す概略斜視図

【図９】上記リニアモータで発生される磁束を示すグラ
フ

【図１０】上記リニアモータで採用されている単体コイ
ルの斜視図

【図１１】３相励磁モータにおける単体コイルの配置例
を模式的に示す平面図

【図１２】３相励磁モータにおける正規化磁束密度の発
生態様を示すグラフ

【図１３】２相励磁モータにおける単体コイルの配置例
を模式的に示す平面図

【図１４】２相励磁モータにおける正規化磁束密度の発
生態様を示すグラフ

【図１５】分離型２相励磁モータにおける単体コイルの
配置例を模式的に示す平面図

【図１６】分離型２相励磁モータにおける単体コイルの
他の配置例を模式的に示す平面図

【図１７】分離型２相励磁モータの適用例を示す斜視図

【符号の説明】

１２、３２…単体コイル １４…有効導体部 １６…連結導体部 θ…傾斜角度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一極を形成する２つの単体コイルに所定の
   時間的ずれを伴って連続的に磁力を発生させ、この磁力
   により移動体を直線方向に駆動する２相励磁式リニアモ
   ータにおいて、 前記２つの単体コイルのぞれぞれを、対向する２辺がリ
   ニアモータの可動体の推力発生に寄与する一対の有効導
   体部として、他の対向する２辺が該有効導体部を結ぶ一
   対の連結導体部としてそれぞれ機能する、ほぼ矩形のリ
   ング状に形成し、 前記一対の有効導体部のそれぞれの中心を含む平面をコ
   イル平面と定義したときに、 このコイル平面に対して、前記有効導体部の端部付近が
   ほぼ直角に曲折されることによって、前記一対の連結導
   体部がコイル平面からオフセットされた状態で該コイル
   平面と平行に延在された状態とし、 各単体コイルの連結導体部のオフセット方向が、進行方
   向と直角な方向において互いに逆になるように組み合わ
   せながら、一方の単体コイルの一対の有効導体部の間
   に、他方の単体コイルの一対の有効導体部のひとつを介
   在させるようにして、２つの単体コイルを一体化したこ
   とを特徴とする２相励磁式のリニアモータ。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記連結導体部の横断面の形状が、前記延在状態におい
   て、前記コイル平面とほぼ直角の平行辺と、該コイル平
   面に対向し、且つ連結導体部がオフセットされた方向と
   逆の方向に傾斜した傾斜辺と、を有するほぼ台形の形状
   とされたことを特徴とする２相励磁式リニアモータ。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の、一体化された２
   相の単体コイルを、離れた位置に２以上設置することに
   より多極化したことを特徴とする２相励磁式リニアモー
   タ。
4. 【請求項４】分離して配置されることによって１極を形
   成する２つの単体コイルに、所定の時間的ずれを伴って
   連続的に磁力を発生させ、この磁力により移動体を直線
   方向に駆動する２相励磁式リニアモータにおいて、 前記単体コイルのぞれぞれが、対向する２辺がリニアモ
   ータの可動体の推力発生に寄与する一対の有効導体部と
   して、他の対向する２辺が該有効導体部を結ぶ一対の連
   結導体部としてそれぞれ機能する、ほぼ矩形のリング状
   に形成した２つのサブ単体コイルから構成され、且つ、 各サブ単体コイルの連結導体部のオフセット方向が、進
   行方向と直角な方向において互いに逆になるように組み
   合わせながら、一方のサブ単体コイルの一対の有効導体
   部の間に、他方のサブ単体コイルの一対の有効導体部の
   ひとつが重なって介在させるようにして該２つのサブ単
   体コイルが一体化され、且つ２つのサブ単体コイルが直
   列に結線されることによって単一の連結単体コイルが形
   成されており、 この連結単体コイルを前記単体コイルとして２個分離し
   て配置することによって１極が形成されていることを特
   徴とする２相励磁式のリニアモータ。