WO2014192058A1 - リニアモータ及びステージ装置 - Google Patents

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WO2014192058A1
WO2014192058A1 PCT/JP2013/064623 JP2013064623W WO2014192058A1 WO 2014192058 A1 WO2014192058 A1 WO 2014192058A1 JP 2013064623 W JP2013064623 W JP 2013064623W WO 2014192058 A1 WO2014192058 A1 WO 2014192058A1
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WO
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armature
armature coil
permanent magnets
linear motor
magnet
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/064623
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English (en)
French (fr)
Inventor
啓二 柳
木場　龍彦
Original Assignee
株式会社安川電機
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社安川電機 filed Critical 株式会社安川電機
Priority to JP2015519510A priority Critical patent/JPWO2014192058A1/ja
Priority to PCT/JP2013/064623 priority patent/WO2014192058A1/ja
Priority to CN201380076945.5A priority patent/CN105308839A/zh
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a linear motor and a stage device.
  • Patent Document 1 discloses a coreless linear motor that includes a field and an armature, and has a yoke base that connects two flat yoke plates so that the field is substantially U-shaped. .
  • a permanent magnet row is provided on the inner surface of each field yoke plate.
  • two permanent magnets facing each other in the same set have different magnetic poles
  • two permanent magnets adjacent in the longitudinal direction of the field have different magnetic poles.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a linear motor capable of reducing the overall size and weight.
  • a linear motor in which one of an armature and a field is a mover and the other is a stator.
  • Two yoke plates each provided with opposing opposing surfaces, and a magnet array in which a plurality of permanent magnets are arranged in a predetermined direction along the opposing surfaces of the two yoke plates,
  • the armature coil array facing the magnet array via a magnetic gap and having a plurality of armature coils arranged in the predetermined direction, and the armature coil in the armature coil array and the magnet array.
  • the motor is applied .
  • the overall size and weight can be reduced.
  • positioning of a permanent magnet and an armature coil in the linear motor of embodiment which represents a principle The side view which looked at the structure of Fig.1 (a) from the X direction one side, and the magnetic circuit of a linear motor one Y direction It is explanatory drawing equivalent to the case where it sees from the side.
  • the X direction, the Y direction, and the Z direction correspond to the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction of three-dimensional rectangular coordinates, and are appropriately shown in each drawing such as FIG. Corresponds to the arrow direction.
  • the direction corresponding to the left front (corresponding to one side in the first direction) to the back right (corresponding to the other side of the first direction) is the X direction (corresponding to the first direction).
  • the direction corresponding to the right front (corresponding to one side in the second direction) to the back left (corresponding to the other side in the second direction) is the Y direction (corresponding to the second direction), and the direction corresponding to the vertical direction is the Z direction. (Corresponding to the third direction).
  • the linear motor 100 includes a field 101 including a plurality (four in this example) of permanent magnets 104 and a plurality (two in this example) of field magnets 101.
  • An armature 105 including an armature coil 106.
  • the field 101 includes a yoke base 102 having two yoke plates 103a and 103b facing each other in the Z direction (hereinafter, simply referred to as “up and down direction” and “up and down”, for example).
  • a plurality of pairs are arranged in the X direction on the opposing surfaces (inner surfaces) of these two yoke plates 103a and 103b in the X direction (magnet array). Equivalent).
  • a plurality (two in this example) of armature coils 106 are arranged in the X direction while facing each permanent magnet 104 through a magnetic gap between the upper and lower permanent magnets 104, 104 of each of the plurality of pairs. Arranged (corresponding to an armature coil array).
  • the magnetic poles (N pole and S pole) of the permanent magnet 104 are different from each other between the permanent magnets 104 and 104 adjacent in the X direction, and the permanent magnets 104 and 104 that form a pair in the vertical direction are (
  • the magnetic poles on the armature coil 106 side are arranged so as to have the same polarity.
  • the armature coil 106 is wound with a winding around the X direction (corresponding to a predetermined direction) as an axis.
  • one yoke plate (referred to as “upper yoke plate” as appropriate) 103a on one side in the X direction (left side in FIG. 1 (c).
  • the magnetic flux emitted from the N pole of the permanent magnet 104 provided on the left side) is directed to the other side in the X direction (the right side in FIG. 1 (c).
  • Enters the S pole of the right permanent magnet 104 provided on the yoke plate 103a crosses the right permanent magnet 104 from the bottom to the top, and moves from the N pole of the right permanent magnet 104 to the yoke plate 103a.
  • a magnetic circuit Qa of a series of paths is formed which goes to the left side and returns to the south pole of the permanent magnet 104 provided on the left side of the upper yoke plate 103a.
  • the magnetic flux emitted from the N pole of the permanent magnet 104 provided on the left side of the other yoke plate (referred to as “lower yoke plate” as appropriate) 103b is directed to the right side, and then the lower yoke plate 103b. It enters the south pole of the permanent magnet 104 provided on the right side, crosses the permanent magnet 104 on the right side from top to bottom, enters the lower yoke plate 103b from the north pole of the right side permanent magnet 104, and then moves to the left side.
  • a series of magnetic circuits Qb are formed which face and return to the south pole of the permanent magnet 104 on the left side of the lower yoke plate 103b.
  • the one magnetic circuit Qa and the other magnetic circuit Qb are symmetrical with respect to the line in the X direction and are generated so as to face each other.
  • the upper winding of the left armature coil 106 is disposed so as to cross the downward magnetic field of the magnetic circuit Qa in the Y direction.
  • the lower winding of the coil 106 is disposed so as to cross the upward magnetic field of the magnetic circuit Qb in the Y direction.
  • the upper winding of the right armature coil 106 is arranged to cross the magnetic field Qa in the upward magnetic field in the Y direction, and the lower winding of the right armature coil 106 is the magnetic circuit.
  • Qb is arranged so as to cross the downward magnetic field in the Y direction.
  • the electric current i is sent with respect to the armature coils 106 and 106 on either side so that it may become the direction opposite to each other.
  • the upper winding in the right armature coil 106, in the upper winding, for example, one side in the Y direction (the right front side in FIG. 1A, the right side in FIG. 1B, the front side in FIG. 1C).
  • Current i flows in the direction from the other side to the other side in the Y direction (the left back side in FIG. 1 (a), the left side in FIG. 1 (b), the back side in FIG. 1 (c)).
  • the upper winding has an X-direction one side (the front left side in FIG. 1A, FIG. (B) Front side in FIG. 1 (c) left side in FIG. 1 (c) to the other side in the X direction (FIG.
  • the current i flows through the lower winding of the right armature coil 106 in the direction from the other side in the Y direction to the one side in the Y direction.
  • a force toward the other side in the X direction acts on the lower winding according to Fleming's left-hand rule due to the interaction between the downward magnetic field and current of the magnetic circuit Qb.
  • a force toward the other side in the X direction is induced in the left armature coil 106 (see the white arrow in FIG. 1A).
  • a current i flows through the upper winding in the direction from the other side in the Y direction to the one side in the Y direction.
  • a force toward the other side in the X direction acts on the upper winding according to Fleming's left-hand rule due to the interaction between the downward magnetic field and current of the magnetic circuit Qa.
  • the current i flows through the lower winding of the left armature coil 106 in the direction from one side in the Y direction to the other side in the Y direction.
  • a force toward the other side in the X direction acts on the lower winding according to Fleming's left-hand rule due to the interaction between the upward magnetic field and current of the magnetic circuit Qb.
  • a force toward the other side in the X direction is also induced in the left armature coil 106 (see the white arrow in FIG. 1A).
  • the linear motor 100 can drive, for example, a driven portion of a stage device (not shown) attached to the armature base 107 of the armature 105 to one side and the other side in the X direction.
  • the permanent magnet 104 ′ is opposed to the upper and lower yoke plates 103a and 103b of the yoke base 102 of the field 101.
  • a plurality of pairs are arranged along the X direction so as to form a pair vertically.
  • the permanent magnets 104', 104 'adjacent in the X direction have different polarities, and the permanent magnets 104', 104 'paired in the vertical direction (on the armature coil 106' side) Are arranged so that their magnetic poles are different).
  • one armature coil 106 'of the armature 105 is disposed so as to be opposed to each other between the upper and lower permanent magnets 104' and 104 '(via a magnetic gap). .
  • a winding is wound around the Z direction as an axis.
  • a magnetic circuit Q ′ as shown in FIG. 2C is formed. That is, in this magnetic circuit Q ′, after the magnetic flux emitted from the N pole of the left permanent magnet 104 ′ provided on the upper yoke plate 103 a enters the upper yoke 103 a and goes to the right, After entering the south pole of the permanent magnet 104 ′ provided on the right side of 103 a, traversing the right side permanent magnet 104 ′ from the top to the bottom, and then exiting from the north pole of the right side permanent magnet 104 ′, the lower yoke plate It enters the south pole of a permanent magnet 104 'provided on the right side of 103b.
  • the magnetic flux traverses the right permanent magnet 104 'from the top to the bottom, enters the lower yoke plate 103b from the N pole of the right permanent magnet 104', and then moves to the left side.
  • the left side permanent magnet 104 ′ After entering the south pole of the permanent magnet 104 ′ provided on the left side, the left side permanent magnet 104 ′ is traversed from the bottom up and out of the north pole, and the permanent magnet 104 provided on the left side of the upper yoke 103 a. It becomes a series of paths returning to the S pole of ′.
  • the winding on the left side of the armature coil 106 ′ is arranged so as to cross in the Y direction in the upward magnetic field of the magnetic circuit Q ′, and the winding on the right side is The magnetic circuit Q ′ is arranged so as to cross the downward magnetic field in the Y direction.
  • the current i flows in the armature coil 106 'in the direction shown in the figure, for example.
  • the Y direction from one side (the right front side in FIG. 2A, the right side in FIG. 2B, the front side in FIG. 1C)
  • a current i flows in the direction toward the other side in the direction (the left back side in FIG. 2A, the left side in FIG. 2B, the back side in FIG. 2C).
  • the action causes a force toward one side in the X direction according to Fleming's left-hand rule.
  • a force toward one side in the X direction is induced in one armature coil 106 ', and a thrust toward one side in the X direction is generated in the armature 105 including the armature coil 106'.
  • a thrust is generated in the armature 105 toward the other side in the X direction opposite to the above. Accordingly, the armature 105 can be displaced in the X direction with respect to the upper and lower yoke plates 103a and 103b of the field 101.
  • the linear motor 100 ′ of this comparative example also has, for example, driven parts (not shown) attached to the armature base 107 of the armature 105 on one side and the other side in the X direction, as in the embodiment representing the above principle. Can be driven.
  • each pair of permanent magnets 104 and 104 facing each other in the two yoke plates 103a and 103b has the same polarity (N pole and N pole, or S pole and S pole).
  • N pole and N pole, or S pole and S pole thereby, in each pair of magnets 104 and 104, a repulsive force is generated.
  • the thickness dimension can be made relatively small. As a result, the linear motor 100 as a whole can be reduced in size and weight.
  • the linear motor 1 of the present embodiment includes a field 10 and an armature 20, and the armature 20 is disposed inside the field 10.
  • the field magnet 10 has a pair of upper and lower sides on the opposing surfaces (inner side surfaces) of the two rectangular plate-like yoke plates 11a and 11b and the two yoke plates 11a and 11b arranged opposite to each other in the vertical direction (Z direction).
  • a plurality of X-direction moving magnets 14 (corresponding to a first permanent magnet) arranged opposite to each other as a set and a plurality of Y-direction moving magnets 15 arranged corresponding to a pair of upper and lower sides (corresponding to a second permanent magnet).
  • the X-direction moving magnet 14 and the Y-direction moving magnet 15 are formed in a thin, flat and elongated rectangular parallelepiped shape, and both have substantially the same thickness in the height direction.
  • the two yoke plates 11a and 11b are connected as a yoke 13 having a substantially U-shaped cross section by connecting the end portions on the other side (left back side) in the Y direction with a yoke base 12.
  • the yoke 13 is open in three directions in the plane direction excluding the Y direction other side, that is, one side in the Y direction, one side in the X direction, and the other side in the X direction.
  • the armature 20 includes a rectangular plate-shaped armature mold portion 21 having a surface portion parallel to the yoke plates 11a and 11b, and an armature base 22 provided at one end of the armature mold portion 21.
  • the armature mold portion 21 is located between the X-direction moving magnet 14 and the Y-direction moving magnet 15 of one yoke plate 11a and the X-direction moving magnet 14 and the Y-direction moving magnet 15 of the other yoke plate 11b. Placed in.
  • the armature base 22 is a member that couples a driven portion (not shown) that is driven by the linear motor 1.
  • the linear motor 1 is coupled to, for example, a stage device via the armature base 22, and a linear motion mechanism of the stage device. Used as a driving source.
  • the armature base 22 is formed as a rectangular thick plate orthogonal to the armature mold portion 21.
  • the armature base 22 is moved in the X direction of one yoke plate (referred to as “upper yoke plate” as appropriate) 11a.
  • a Y-direction moving magnet 15 and an X-direction moving magnet 14 and a Y-direction moving magnet 15 of the other yoke plate (referred to as “lower yoke plate” as appropriate) 11b. It has been.
  • ⁇ Magnet for moving X direction of field As shown in FIG. 6, a plurality (four in this example) of X-direction moving magnets 14 provided on the yoke plate 11a above the field magnet 10 have a posture in which the longitudinal direction thereof is substantially coincided with the Y direction.
  • the two opposing surfaces of the upper yoke plate 11a are distributed on one side (left front side in FIG. 6) and the other side (right rear side in FIG. 6) in the X direction.
  • the two X-direction moving magnets 14, 14 on the outer side in the X direction are flush with the X-direction end surfaces of the upper yoke plate 11a.
  • the remaining two X-direction moving magnets 14 and 14 on the inner side in the X-direction are provided with a large gap (to form an arrangement space for the Y-direction moving magnet 15 described later) on the center side in the X direction of the yoke plate 11a.
  • the outer X-direction moving magnet 14 is arranged at a predetermined small interval.
  • the four X-direction moving magnets 14 of the upper yoke plate 11a are arranged adjacent to each other so that the NS magnetic poles (on the side facing the armature 20 side) are different from each other. In this example, they are arranged in the order of N pole, S pole, N pole, and S pole from one side in the X direction (left front side in FIG. 6) to the other side in the X direction (right back side in FIG. 6). Has been.
  • the plurality of (four in this example) X-direction moving magnets 14 provided on the yoke plate 11b below the field magnet 10 are arranged such that their longitudinal directions substantially coincide with the Y direction.
  • two are arranged in each of the opposing surfaces of the lower yoke plate 11b in a distributed manner on one side (left front side in FIG. 7) and the other side (right back side in FIG. 7) in the X direction.
  • the four X-direction moving magnets 14 of the lower yoke plate 11b are paired with the four X-direction moving magnets 14 of the upper yoke plate 11a described above. .
  • the two X-direction moving magnets 14, 14 on the outer side in the X direction are flush with the X-direction end surfaces of the lower yoke plate 11b.
  • the remaining two X direction moving magnets 14 and 14 on the inner side in the X direction are spaced apart from each other at a central position in the X direction of the yoke plate 11b (to form an arrangement space for the Y direction moving magnet 15 described later).
  • the outer X-direction moving magnet 14 is arranged at a predetermined small interval.
  • the four X-direction moving magnets 14 of the lower yoke plate 11b are adjacent to each other so that the NS magnetic poles are adjacent to each other (on the side facing the armature 20). It is arranged.
  • N pole, S pole, N pole, and S pole are arranged in this order from one side in the X direction (left front side in FIG. 7) to the other side in the X direction (right back side in FIG. 7).
  • the X-direction moving magnet 14 provided on the upper yoke plate 11a and the X-direction moving magnet 14 provided on the lower yoke plate 11b are a pair of upper and lower NS poles (on the side facing the armature 20 side). Are arranged so as to have the same polarity.
  • One magnet row 64 is formed.
  • the plurality of (in this example, five) Y-direction moving magnets 15 provided on the yoke plate 11 a above the field magnet are arranged in such a manner that their longitudinal directions substantially coincide with the X direction. It arrange
  • the five Y-direction moving magnets 15 are arranged with a predetermined small gap in the Y direction.
  • the Y direction moving magnet 15 on one side in the Y direction (the right front side in FIG. 6) is arranged so as to be flush with the end surface on the one side in the Y direction of the upper yoke plate 11a.
  • the Y-direction moving magnet 15 on the other side in the Y direction (the left back side in FIG. 6) is arranged with a predetermined gap from the yoke base 12.
  • the five Y-direction moving magnets 15 of the upper yoke plate 11a are arranged adjacent to each other so that the NS magnetic poles (on the side facing the armature 20 side) are different from each other.
  • the plurality of (five in this example) Y-direction moving magnets 15 provided on the yoke plate 11 b below the field magnet 10 are arranged such that their longitudinal directions substantially coincide with the X direction. Thus, they are arranged in a line along the Y direction at the center in the X direction of the opposing surface of the lower yoke plate 11b.
  • the plurality of Y-direction moving magnets 15 of the lower yoke plate 11b are arranged with a predetermined small gap in the Y direction. Among them, the Y direction moving magnet 15 on one side in the Y direction (the right front side in FIG.
  • the Y direction moving magnet 15 on the other side in the Y direction (the left back side in FIG. 7) of them is arranged with a predetermined gap from the yoke base 12.
  • the five Y-direction moving magnets 15 of the lower yoke plate 11b are paired with the above-mentioned five Y-direction moving magnets 15 of the upper yoke plate 11a in the vertical direction. . Further, as shown in FIG.
  • the five Y-direction moving magnets 15 of the lower yoke plate 11b have NS magnetic poles that are adjacent to each other (on the side facing the armature 20) and are paired.
  • the upper yoke plate 11 a is arranged so as to have a different polarity from the Y-direction moving magnet 15. That is, in this example, the S pole, N pole, S pole, N pole, and S pole from one side in the Y direction (right front side in FIG. 7) toward the other side in the Y direction (left back side in FIG. 7). They are arranged in order.
  • the armature mold portion 21 of the armature 20 includes a plurality of X-direction moving single-phase coils 23 (corresponding to a first armature coil) and a plurality of Y as armature coils. And a three-phase coil for direction movement 24 (corresponding to a second armature coil).
  • the armature mold portion 21 is formed in a rectangular plate shape by resin-molding the whole of the plurality of X-direction moving single-phase coils 23 and the Y-direction moving three-phase coils 24.
  • the X-direction moving single-phase coil 23 is in the form of an elliptical ring that is wound around the X direction and is elongated in the Y direction.
  • a plurality (four in this example) of X-direction moving single-phase coils 23 are in a posture in which the longitudinal direction is substantially coincident with the Y direction.
  • one side in the X direction of the armature mold portion 21 and the X direction Two each are distributed on the other side.
  • the two X-direction moving single-phase coils 23 on the outer side in the X direction are arranged so as to be close to both end surfaces of the armature mold portion 21 in the X direction. Yes.
  • the remaining two X-phase moving single-phase coils 23 on the inner side in the X-direction have a large gap in the center of the X-direction of the armature mold portion 21 (to form a space for arranging the Y-phase moving three-phase coil 24 described later) While being spaced apart, the outer X-direction moving single-phase coil 23 is arranged at a predetermined small interval. Further, as shown in FIG. 8, the four X-direction moving single-phase coils 23 are configured so that the other side in the Y direction is close to the end surface on the other side in the Y direction of the armature mold portion 21, and the Y direction One side is arranged so as to leave a predetermined gap with the armature base 22.
  • the first armature coil row 73 is formed by the four X-direction moving single-phase coils 23 arranged along the X direction as described above.
  • the first armature coil array 73 opposes the first magnet arrays 64 and 64 above and below the field 10 described above with a magnetic air gap therebetween.
  • a fluid channel 28 (corresponding to the first fluid channel) penetrating in the X direction is provided using the air core portion of the coil 23.
  • the three-phase coil 24 for movement in the Y direction is in the form of an upright oval ring elongated in the X direction and wound around the Z direction.
  • a plurality of (three in this example) Y-direction moving three-phase coils 24 are in a posture in which the longitudinal direction thereof is substantially coincident with the X direction.
  • the armature portion 21 is arranged in the Y direction at the center of the X direction. It is arranged in a line along.
  • These three Y-direction moving three-phase coils 24 are arranged adjacent to each other in the Y-direction, and the Y-direction moving three-phase coil 24 on the other side in the Y-direction (the left rear side in FIG.
  • FIG. 8 It arrange
  • FIG. The Y-phase moving three-phase coil 24 on one side in the Y-direction (right front side in FIG. 8) is arranged with a predetermined gap similar to the X-direction moving single-phase coil 23 with respect to the armature base 22.
  • the second armature coil array 74 is formed by the three Y-phase moving three-phase coils 24 arranged along the Y direction as described above.
  • the second armature coil array 74 faces the above-described second magnet arrays 65 and 65 above and below the field 10 via a magnetic gap.
  • the upper winding in the X-direction moving single-phase coil 23 on the leftmost front side in the figure is turned from the other side in the Y direction (left back side in FIG. 9) to one side in the Y direction (FIG. 9).
  • the current i flows in the direction toward the right front side in FIG. 9, and the current i flows in the lower winding from the one side in the Y direction to the other side in the Y direction.
  • both the upper and lower windings (as described above in the embodiment representing the principle) one side in the X direction (the left front side in FIG. 9). ) To the other side in the X direction (the right back side in FIG. 9).
  • the current i in the direction from one side in the Y direction to the other side in the Y direction is applied to the upper winding in the single phase coil 23 for X direction movement adjacent to the right back side of the single phase coil 23 for X direction movement.
  • a current i flows through the lower winding from the other side in the Y direction to the one side in the Y direction.
  • both the upper and lower windings (as described above in the embodiment representing the principle) from the one side in the X direction (the left front side in FIG. 9) to the other side in the X direction (in FIG. 9).
  • the force toward the back right side) works.
  • a force toward the other side in the X direction is induced in both of the two X-direction moving single-phase coils 23 and 23 (see white arrows in FIG. 9).
  • the current i flows in the direction from the one side in the Y direction to the other side in the Y direction through the upper winding in the single-phase coil 23 for X direction movement on the far right side in FIG.
  • a current i flows in the direction from the other side in the Y direction to the one side in the Y direction.
  • the current i flows in the direction from the other side in the Y direction to the one side in the Y direction in the upper winding in the single phase coil 23 in the X direction moving adjacent to the left front side of the single phase coil 23 in the X direction.
  • the current i flows through the lower winding in the direction from one side in the Y direction to the other side in the Y direction.
  • the X direction moving magnet 14 of the first embodiment shown in FIG. instead of one magnet row 64 (a pair of X-direction moving magnets 14 facing each other have the same polarity, and these X-direction moving magnets 14 are alternately arranged in the X direction with different polarities),
  • the pair of X-direction moving magnets 14 facing each other are different from each other (N-pole and S-pole, or S-pole and N-pole), and these X-direction moving magnets 14 have different polarities alternately in the X direction.
  • An array of magnets is used.
  • FIG. 10 when the currents i are caused to flow in the same direction in the two X-phase moving single-phase coils 25, 25, in a comparative example of the embodiment representing the above principle, FIG.
  • the magnetic circuit (equivalent to the magnetic circuit Q ′ in FIG. 2C) formed by the X-direction moving magnet 25 provided on the yoke plates 11a and 11b and the current i
  • the armature mold part 21 can generate a thrust that is displaced in the X direction with respect to the yoke plates 11a and 11b.
  • the yoke 13 is configured in a U-shape in which the two yoke plates 11 a and 11 b are connected by the yoke base 12.
  • the yoke 13 if the pair of opposing X-direction moving magnets 14 and the pair of Y-direction moving magnets 15 have different polarities, the above-described bending due to the attractive force is particularly likely to occur. Therefore, the effect of preventing deflection by making the pair of X-direction moving magnets 14 have the same polarity as described above is particularly effective.
  • the X-direction moving magnets 14 are arranged in a distributed manner on both sides of the Y-direction moving magnets 15 arranged in a line on one side and the other side in the X-direction.
  • the air core portion of the coil 23 is used.
  • a fluid flow path 28 that penetrates in the X direction is provided in a manner that utilizes the above.
  • the single-phase coil 23 for X direction movement can be cooled easily and reliably.
  • a series of magnetic circuits is formed, and the characteristics of the motor can be improved.
  • the armature mold portion 21 of the armature 20 includes a first armature coil array 75 having a single-phase winding and a second armature coil having a three-phase winding.
  • a row 76 is provided.
  • the first armature coil array 75 is the same as that shown in FIG. 10 as the comparative example described above, and a plurality (two in this example) of X-phase moving single-phase coils 25, 25 are arranged along the X direction. They are arranged so as to be distributed and separated from each other. In each X-direction moving single-phase coil 25, a winding is wound around the Z direction as an axis. Further, at this time, although detailed illustration is omitted, in the first magnet row of the field 10, the NS magnetic poles (on the side facing the armature 20 side) of the two pairs of X direction moving magnets 14 facing each other are arranged. The X-direction moving magnets 14 are arranged so as to have different polarities and have different polarities alternately along the X direction.
  • the second armature coil array 76 a plurality (six in this example) of three-phase coils 26 for Y direction movement are arranged in a line along the Y direction between the single phase coils 25, 25 for X direction movement. ing.
  • a winding is wound around the Y direction as an axis.
  • the NS magnetic poles on the side facing the armature 20
  • the Y-direction moving magnets 15 are arranged so as to have the same polarity and to have different polarities alternately along the Y direction.
  • the Y-direction moving three-phase coil 26 is arranged in the armature mold portion 21, an air core portion around which the winding is wound around the Y direction as an axis is used.
  • a fluid channel 29 (corresponding to the second fluid channel) penetrating in the Y direction is provided.
  • two X-direction movements are provided.
  • An equivalent magnetic circuit) and the current i can generate a thrust in the armature mold portion 21 that is displaced in the X direction with respect to the yoke plates 11a and 11b.
  • the driven part attached to the armature base 22 of the armature 20 can be driven to one side and the other side in the X direction.
  • the yoke 13 is configured in a U-shape in which the two yoke plates 11 a and 11 b are connected by the yoke base 12.
  • the yoke 13 if the pair of opposing X-direction moving magnets 14 and the pair of Y-direction moving magnets 15 have different polarities, the above-described bending due to the attractive force is particularly likely to occur. Therefore, the effect of preventing deflection by making the pair of Y-direction moving magnets 15 have the same polarity as described above is particularly effective.
  • the air core portion of the coil 26 is used in the armature mold portion 21, by utilizing the fact that the Y-direction moving three-phase coil 26 is wound around the Y direction as an axis.
  • a fluid flow path 29 that penetrates in the Y direction is provided in such a manner as to utilize the above.
  • the Y-direction moving three-phase coil 26 can be easily and reliably cooled.
  • a series of magnetic circuits are configured, and the characteristics of the motor can be improved.
  • the X-direction moving magnets 14 are dispersed on both sides of the X-direction one side and the other side of the Y-direction moving magnets 15 arranged in a row. Has been placed. Instead, the X-direction moving magnets 14 are arranged in a distributed manner on both sides of one side and the other side of the Y-direction moving magnets 15 arranged in a row (not shown). Also good.
  • the attractive force generated in the vicinity of the first magnet row of the yoke plates 11a and 11b by the pair of X-direction moving magnets 14 having different polarities is used as the Y-direction moving magnet having the same polarity on both sides of the first magnet row. It can be relaxed by the repulsive force of 15 pairs, and the effect of preventing deflection in the yoke 13 can be obtained relatively evenly. As a result, it is possible to reliably prevent the yoke plates 11a and 11b and the armature 20 from contacting each other.
  • the armature mold part 21 of the armature 20 has the same first armature coil array 73 as that of the first embodiment and the same as that of the second embodiment.
  • the second armature coil array 76 is provided.
  • a plurality (six in this example) of three-phase coils 26 for moving in the Y direction are arranged in a line along the Y direction.
  • a winding is wound around the Y direction as an axis.
  • the two pairs of Y-direction moving magnets 15 facing each other have the same NS magnetic pole (on the side facing the armature 20).
  • the Y-direction moving magnets 15 are alternately arranged in the Y direction so as to be poles and have different polarities.
  • a plurality (four in this example) of X-direction moving single-phase coils 26 are arranged in the X direction of the second armature coil array 76. Two are distributed on each side and the other side. In each X-direction moving single-phase coil 23, a winding is wound around the X direction as an axis.
  • the pair of two X-direction moving magnets 14 facing each other has the same NS magnetic pole (on the side facing the armature 20).
  • the X-direction moving magnets 14 are arranged so as to be poles and have different polarities alternately along the X direction.
  • the yoke plates 11a and 11b are affected by the interaction between the magnetic circuit and the current.
  • a thrust force displaced in the Y direction can be generated in the armature mold part 21.
  • the X-direction moving magnets 14 provided on the yoke plates 11a and 11b are caused to flow through the four single-phase coils 23 for X-direction movement so that the currents i are adjacent to each other in opposite directions.
  • the effect by the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment can be acquired collectively. That is, as described above, in the first magnet array of the field 10, the pair of X-direction moving magnets 14 (the magnetic poles on the X-direction moving single-phase coil 23 side) facing each other are in the same polarity (N pole and N pole). Poles, or S poles and S poles), and each pair has a repulsive force. Also in the second magnet array of the field 10, the pair of Y-direction moving magnets 15 facing each other (the magnetic poles on the Y-direction moving coil 26 side) have the same polarity (N pole and N pole, or S pole).

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Abstract

【課題】リニアモータ全体の小型軽量化を図る。 【解決手段】リニアモータ１は、界磁１０と、電機子２０とを備え、界磁１０は、互いに対向する対向面をそれぞれ備えた２つのヨーク板１１ａ，１１ｂと、２つのヨーク板１１ａ，１１ｂそれぞれの対向面に沿って、複数のＸ方向移動用磁石１４をＸ方向に配列した第１磁石列６４と、を有し、電機子２０は、第１磁石列６４と磁気的空隙を介し対向し、複数のＸ方向移動用単相コイル２３をＸ方向に配列した第１電機子コイル列７３を有し、かつ、第１電機子コイル列７３及び第１磁石列６４において、Ｘ方向移動用単相コイル２３がＸ方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つのＸ方向移動用磁石１４の対が互いに同極となるとともにＸ方向に沿って当該磁石１４が交互に極性が異なる配置を備える。

Description

リニアモータ及びステージ装置
　開示の実施形態は、リニアモータ及びステージ装置に関する。
　特許文献１には、界磁と電機子とを備え、ヨークベースが２つの平板状のヨーク板の間を連結することで界磁が略Ｕ字型となっている、コアレスリニアモータが開示されている。このリニアモータでは、各界磁ヨーク板の内側面に永久磁石列が設けられている。この永久磁石列では、同じ組で対向する２つの永久磁石どうしで磁極が異なり、また界磁の長手方向で隣接する２つの永久磁石どうしでも、互いに磁極が異なるようになっている。
特開２０１３－２７０５４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のものでは、２つのヨーク板に設けられる対向する２つの永久磁石が異極であることから、互いに吸引力が発生する。この吸引力がもたらすヨーク板の撓みによってヨーク板と電機子が接触するのを防止するために、ヨークの剛性を高める必要がある。この結果、ヨーク板の厚み寸法が増大し、リニアモータ全体の小型軽量化が困難であった。
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、全体の小型軽量化を図れるリニアモータを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、電機子と界磁のいずれか一方を可動子に、他方を固定子とする、リニアモータであって、前記界磁は、互いに対向する対向面をそれぞれ備えた２つのヨーク板と、複数の永久磁石を、前記２つのヨーク板それぞれの前記対向面に沿って所定方向に配列した磁石列と、を有し、前記電機子は、前記磁石列と磁気的空隙を介し対向し、複数の電機子コイルを前記所定方向に配列した電機子コイル列を有し、かつ、前記電機子コイル列及び前記磁石列において、前記電機子コイルが前記所定方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記永久磁石の対が互いに同極となるとともに前記所定方向に沿って当該永久磁石が交互に極性が異なる配置を備えるリニアモータが適用される。
　本発明のリニアモータによれば、全体の小型軽量化を図ることができる。
原理を表す実施形態のリニアモータにおける、永久磁石及び電機子コイルの配置を示す斜視図、図１（ａ）の構成をＸ方向一方側から見た側面図、リニアモータの磁気回路をＹ方向一方側から見た場合に相当する説明図である。 比較例のリニアモータにおける、永久磁石及び電機子コイルの配置を示す斜視図、図２（ａ）の構成をＸ方向一方側から見た側面図、リニアモータの磁気回路をＹ方向一方側から見た場合に相当する説明図である。 第１実施形態のリニアモータの全体の外観を表す斜視図である。 リニアモータの界磁と電機子とを分離して表す斜視図である。 リニアモータの界磁を表す斜視図である。 界磁の一方のヨーク板を取り除いた状態を表す斜視図である。 界磁からさらに一方のヨーク板のＸ方向移動用磁石及びＹ方向移動用磁石を取り除いた状態を表す斜視図である。 電機子モールド部の部分を透視して示す斜視図である。 図８に示した構成のうち、電機子モールド部の電機子コイルを抽出して示す斜視図である。 比較例のリニアモータにおける、電機子モールド部の電機子コイルの配置を表す斜視図である。 第２実施形態のリニアモータにおける電機子モールド部のコイル配置を表す斜視図である。 第３実施形態のリニアモータにおける電機子モールド部のコイル配置を表す斜視図である。
　以下、開示の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　＜原理を表す実施形態＞
　図１及び図２を用いて、本実施形態による単相巻線を有するリニアモータの推力発生原理を説明する。なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、３次元直角座標のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に相当し、図１（ａ）等の各図中に適宜示す矢印方向に対応している。　例えば図１（ａ）においては、左手前（第１方向一方側に相当）～右奥（第１方向他方側に相当）方向に対応する方向がＸ方向（第１方向に相当）であり、右手前（第２方向一方側に相当）～左奥（第２方向他方側に相当）方向に対応する方向がＹ方向（第２方向に相当）であり、上下方向に対応する方向がＺ方向（第３方向に相当）である。
　＜概略構成＞
　図１（ａ）～図１（ｃ）に示すように、リニアモータ１００は、複数（この例では４個）の永久磁石１０４を備えた界磁１０１と、複数（この例では２個）の電機子コイル１０６を備えた電機子１０５と、を有する。
　界磁１０１は、Ｚ方向（以下適宜、単に「上下方向」「上下」等と称する）に対向した２つのヨーク板１０３ａ，１０３ｂを有するヨークベース１０２を備えている。これら２つのヨーク板１０３ａ，１０３ｂの対向面（内側面）に、上下で１対をなす２つの永久磁石１０４，１０４がＸ方向に複数対（この例では２対）配列されている（磁石列に相当）。それら複数対それぞれの上下の永久磁石１０４，１０４の間に、各永久磁石１０４と磁気的空隙を介して対向するようにしつつ、複数（この例では２つ）の電機子コイル１０６がＸ方向に配列されている（電機子コイル列に相当）。
　このとき、永久磁石１０４の磁極（Ｎ極及びＳ極）は、Ｘ方向に隣り合う永久磁石１０４，１０４同士では異極となり、かつ上下方向で１対をなす永久磁石１０４，１０４同士は、（電機子コイル１０６側の磁極が）同極となるように、配置されている。また、電機子コイル１０６は、Ｘ方向（所定方向に相当）を軸心として巻線が巻回されている。
　＜磁気回路＞
　上記構成により、図１（ｃ）に示すように、一方のヨーク板（適宜、「上のヨーク板」と称す）１０３ａのＸ方向一方側（図１（ｃ）中の左側。以下、適宜「左側」と称す）に設けられた永久磁石１０４のＮ極から出た磁束は、Ｘ方向他方側（図１（ｃ）中の右側。以下、適宜「右側」と称す）に向かった後、上のヨーク板１０３ａに設けられた右側の永久磁石１０４のＳ極へ入り、さらに上記右側の永久磁石１０４を下から上に横切って、当該右側の永久磁石１０４のＮ極から上のヨーク板１０３ａに入った後に左側に向かい、上のヨーク板１０３ａの左側に設けられた永久磁石１０４のＳ極に戻る、一連の経路の磁気回路Ｑａを形成する。
　同様に、他方のヨーク板（適宜、「下のヨーク板」と称す）１０３ｂの左側に設けられた永久磁石１０４のＮ極から出た磁束は、右側に向かった後、下のヨーク板１０３ｂの右側に設けられた永久磁石１０４のＳ極に入り、さらに当該右側の永久磁石１０４を上から下に横切って、当該右側の永久磁石１０４のＮ極から下のヨーク板１０３ｂに入った後に左側に向かい、下のヨーク板１０３ｂの左側の永久磁石１０４のＳ極に戻る、一連の経路の磁気回路Ｑｂを形成する。
　なお、上記一方の磁気回路Ｑａと他方の磁気回路ＱｂとはＸ方向の線に対し線対称であり、互いに相対するように発生する。
　＜電機子コイルへの作用＞
　上記のように構成される磁気回路Ｑａ，Ｑｂに対し、左側の電機子コイル１０６の上側の巻線は、磁気回路Ｑａの下向きの磁界中をＹ方向に横切る形で配置され、左側の電機子コイル１０６の下側の巻線は、磁気回路Ｑｂの上向きの磁界中をＹ方向に横切る形で配置されている。同様に、右側の電機子コイル１０６の上側の巻線は、磁気回路Ｑａの上向きの磁界中をＹ方向に横切る形で配置され、右側の電機子コイル１０６の下側の巻線は、磁気回路Ｑｂの下向きの磁界中をＹ方向に横切る形で配置されている。
　そして、本実施形態では、左右の電機子コイル１０６，１０６に対し、電流ｉが互いに反対の向きとなるように流される。
　すなわち、右側の電機子コイル１０６では、上側の巻線において、例えばＹ方向一方側（図１（ａ）中右手前側、図１（ｂ）中の右側、図１（ｃ）中の手前側）からＹ方向他方側（図１（ａ）中左奥側、図１（ｂ）中の左側、図１（ｃ）中の奥側）への向きに電流ｉが流される。この結果、当該上側の巻線には、磁気回路Ｑａの上向きの磁界と電流との相互作用により、フレミングの左手の法則にしたがい、Ｘ方向一方側（図１（ａ）中左手前側、図１（ｂ）中の手前側、図１（ｃ）中の左側）からＸ方向他方側（図１（ａ）中右奥側、図１（ｂ）中の奥側、図１（ｃ）中の右側）へ向かう力が働く。一方、右側の電機子コイル１０６の下側の巻線には、上記の場合、逆にＹ方向他方側からＹ方向一方側への向きに電流ｉが流れることとなる。この結果、当該下側の巻線には、磁気回路Ｑｂの下向きの磁界と電流との相互作用により、フレミングの左手の法則にしたがい、Ｘ方向他方側へ向かう力が働く。以上により、左側の電機子コイル１０６には、Ｘ方向他方側へ向かう力が誘起される（図１（ａ）中の白矢印参照）。
　また、左側の電機子コイル１０６では、上側の巻線に、Ｙ方向他方側からＹ方向一方側への向きに電流ｉが流される。この結果、当該上側の巻線には、磁気回路Ｑａの下向きの磁界と電流との相互作用により、フレミングの左手の法則にしたがい、Ｘ方向他方側へ向かう力が働く。一方、左側の電機子コイル１０６の下側の巻線には、上記の場合、逆にＹ方向一方側からＹ方向他方側への向きに電流ｉが流れることとなる。この結果、当該下側の巻線には、磁気回路Ｑｂの上向きの磁界と電流との相互作用により、フレミングの左手の法則にしたがい、Ｘ方向他方側へ向かう力が働く。以上により、左側の電機子コイル１０６にも、Ｘ方向他方側へ向かう力が誘起される（図１（ａ）中の白矢印参照）。
　以上の結果、左右両側の電機子コイル１０６，１０６を備えた電機子１０５に、Ｘ方向他方側への推力が発生する（図１（ｃ）中の白矢印参照）。また、左右の電機子コイル１０６，１０６に流す電流ｉを上記とは逆向きにすると、上述の原理により、電機子１０５に、上記とは逆方向のＸ方向一方側への推力が発生する。これらにより、電機子１０５は、界磁１０１の上下のヨーク板１０３ａ，１０３ｂに対し、電流ｉの通電方向に応じてＸ方向に変位することができる。この結果、リニアモータ１００は、電機子１０５の電機子ベース１０７に取り付けた、例えば図示しないステージ装置の被駆動部を、Ｘ方向一方側及び他方側に駆動することができる。
　＜本実施形態の比較例＞
　次に、上記原理を表す実施形態に対する比較例を、図２（ａ）～（ｃ）により説明する。上記原理を表す実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
　図２（ａ）～図２（ｃ）に示すように、この比較例のリニアモータ１００′では、永久磁石１０４′が、界磁１０１のヨークベース１０２の上下のヨーク板１０３ａ，１０３ｂの対向面に、上下で対をなすようにＸ方向に沿って複数対（この例では２対）配列される。これら複数の永久磁石１０４′において、Ｘ方向に隣り合う永久磁石１０４′，１０４′同士では異極となり、かつ上下方向で対をなす永久磁石１０４′，１０４′同士で（電機子コイル１０６′側の磁極が）異極となるように、配置されている。また、これら上下の永久磁石１０４′，１０４′の間に（各永久磁石１０４′と磁気的空隙を介して）対向するようにしつつ、電機子１０５の１つの電機子コイル１０６′が配置される。なお、この電機子コイル１０６′では、Ｚ方向を軸心として巻線が巻回されている。
　＜磁気回路＞
　上記構成により、図２（ｃ）に示すような磁気回路Ｑ′が形成される。すなわち、この磁気回路Ｑ′においては、上のヨーク板１０３ａに設けられた左側の永久磁石１０４′のＮ極から出た磁束が、上のヨーク１０３ａに入って右側に向かった後、上のヨーク１０３ａの右側に設けられた永久磁石１０４′のＳ極に入り、当該右側の永久磁石１０４′を上から下に横切った後、当該右側の永久磁石１０４′のＮ極から出て下のヨーク板１０３ｂの右側に設けられた永久磁石１０４′のＳ極に入る。その後、磁束は、当該右側の永久磁石１０４′を上から下に横切って、当該右側の永久磁石１０４′のＮ極から下のヨーク板１０３ｂに入った後に左側に向かい、下のヨーク板１０３ｂの左側に設けられた永久磁石１０４′のＳ極に入った後、当該左側の永久磁石１０４′を下から上に横切ってＮ極から出て、上のヨーク１０３ａの左側に設けられた永久磁石１０４′のＳ極に戻る、一連の経路となる。
　＜電機子コイルへの作用＞
　上記のように構成される磁気回路Ｑ′に対し、電機子コイル１０６′の左側の巻線は、磁気回路Ｑ′の上向きの磁界中をＹ方向に横切る形で配置され、右側の巻線は磁気回路Ｑ′の下向きの磁界中をＹ方向に横切る形で配置されている。
　そして、この比較例では、電機子コイル１０６′において電流ｉが例えば図示の向きで流される。この場合、電機子コイル１０６′の左側の巻線において、Ｙ方向一方側（図２（ａ）中右手前側、図２（ｂ）中の右側、図１（ｃ）中の手前側）からＹ方向他方側（図２（ａ）中左奥側、図２（ｂ）中の左側、図２（ｃ）中の奥側）への向きに電流ｉが流れる。この結果、当該左側の巻線に、磁気回路Ｑ′の上向きの磁界と電流との相互作用により、フレミングの左手の法則にしたがい、Ｘ方向一方側（図２（ａ）中左手前側、図２（ｂ）中の手前側、図２（ｃ）中の左側）からＸ方向他方側（図２（ａ）中右奥側、図２（ｂ）中の奥側、図２（ｃ）中の右側）へ向かう力が働く。一方、電機子コイル１０６′の左側の巻線においては、上記の場合、同様にＹ方向他方側からＹ方向一方側へ電流ｉが流れる結果、磁気回路Ｑ′の下向きの磁界と電流との相互作用により、フレミングの左手の法則にしたがい、Ｘ方向一方側へ向かう力が働く。以上により、１つの電機子コイル１０６′に、Ｘ方向一方側へ向か力が誘起され、当該電機子コイル１０６′を備えた電機子１０５に、Ｘ方向一方側への推力が発生する。また、電機子コイル１０６′に流す電流ｉを上記とは逆向きにすると、電機子１０５において上記とは逆方向のＸ方向他方側へ向かう推力が発生する。これらにより、電機子１０５は、界磁１０１の上下のヨーク板１０３ａ，１０３ｂに対しＸ方向に変位することができる。この結果、この比較例のリニアモータ１００′も、上記原理を表す実施形態と同様、電機子１０５の電機子ベース１０７に取り付けた、例えば図示しない被駆動部を、Ｘ方向一方側及び他方側に駆動することができる。
　＜比較例の問題点＞
　上記したように、図２に示した比較例のリニアモータ１００′において、電機子１０５は、界磁１０１の上下のヨーク板１０３ａ，１０３ｂに対しＸ方向に変位することができる。しかしながら、このリニアモータ１００′では、２つのヨーク板１０３ａ，１０３ｂにおいて互いに対向する各対の永久磁石１０４′，１０４′の対が互いに異極（Ｎ極とＳ極、あるいはＳ極とＮ極）となっている。このため、永久磁石１０４′の各対においては、互いに吸引力が生じる。したがって、この吸引力がもたらすヨーク板１０３ａ，１０３ｂの撓みによってヨーク板１０３ａ，１０３ｂと電機子１０５とが接触するのを防止するために、界磁１０１の剛性を高める必要がある。この結果、ヨーク板１０３ａ，１０３ｂの厚み寸法を比較的大きくせざるを得ず、リニアモータ１００′全体の小型軽量化が困難となる。
　＜本実施形態の効果＞
　これに対し、図１に示した本実施形態のリニアモータ１００では、２つのヨーク板１０３ａ，１０３ｂにおいて互いに対向する各対の永久磁石１０４，１０４は、互いに同極（Ｎ極とＮ極、あるいはＳ極とＳ極）となっている。これにより、各対の磁石１０４，１０４においては、互いに反発力が生じている。この結果、上記のように吸引力が生じる上記変形例と異なり、ヨーク板１０３ａ，１０３ｂと電機子１０５との接触防止のために界磁１０１の剛性を高める必要はなく、例えばヨーク板１０３ａ，１０３ｂの厚み寸法を比較的小さくすることができる。この結果、リニアモータ１００全体の小型軽量化を図ることができる。
　＜第１実施形態＞
　次に、上記の原理を適用して電機子をＸ方向とＹ方向の２軸方向に移動可能とする、第１実施形態の２軸リニアモータについて、図３～図１０により説明する。
　＜概略構成＞
　図３乃至図７に示すように、本実施形態のリニアモータ１は、界磁１０と、電機子２０とを備え、界磁１０の内側に電機子２０が配置されている。
　界磁１０は、上下方向（Ｚ方向）に対向配置された２つの矩形板状のヨーク板１１ａ，１１ｂと、２つのヨーク板１１ａ，１１ｂのそれぞれの対向面（内側面）に、上下一対を一組として対向配置された複数のＸ方向移動用磁石１４（第１永久磁石に相当）及び上下一対を一組として対向配置された複数のＹ方向移動用磁石１５（第２永久磁石に相当）と、を有する。Ｘ方向移動用磁石１４及びＹ方向移動用磁石１５は、この例では、薄厚の扁平な細長い直方体状に形成され、共に高さ方向に略同一の厚さを有している。
　２つのヨーク板１１ａ，１１ｂは、Ｙ方向他方側（左奥側）の端部間をヨークベース１２によって連結され、断面略Ｕ字状のヨーク１３として構成されている。ヨーク１３は、上記Ｙ方向他方側を除く平面方向の三方、すなわちＹ方向一方側、Ｘ方向一方側及びＸ方向他方側が開放されている。
　電機子２０は、上記ヨーク板１１ａ，１１ｂと平行な面部を有する矩形板状の電機子モールド部２１と、電機子モールド部２１の一端部に設けられた電機子ベース２２と、を有する。電機子モールド部２１は、一方のヨーク板１１ａのＸ方向移動用磁石１４及びＹ方向移動用磁石１５と、他方のヨーク板１１ｂのＸ方向移動用磁石１４及びＹ方向移動用磁石１５との間に配置される。
　電機子モールド部２１は、ヨークベース１２とは反対側（Ｙ方向一方側）の開口部から一端部が露出し、電機子モールド部２１の上記露出した一端部に上記電機子ベース２２が固定されている。電機子ベース２２は、リニアモータ１によって駆動される図示しない被駆動部を結合する部材であり、電機子ベース２２を介してリニアモータ１を例えばステージ装置に結合して、ステージ装置の直動機構の駆動源として用いられる。この電機子ベース２２は、この例では、電機子モールド部２１と直交する矩形状の厚板に形成されている。なお、電機子ベース２２のヨーク１３内への侵入防止を念のために図る目的で、電機子ベース２２は、一方のヨーク板（適宜、「上のヨーク板」と称す）１１ａのＸ方向移動用磁石１４及びＹ方向移動用磁石１５と、他方のヨーク板（適宜、「下のヨーク板」と称す）１１ｂのＸ方向移動用磁石１４及びＹ方向移動用磁石１５とに亘る高さで設けられている。
　＜界磁のＸ方向移動用磁石＞
　図６に示すように、界磁１０の上のヨーク板１１ａに設けられる複数（この例では４つ）のＸ方向移動用磁石１４は、その長手方向をＹ方向に略一致させた姿勢で、上のヨーク板１１ａの対向面のＸ方向の一方側（図６中左手前側）及び他方側（図６中右奥側）に分散して、それぞれ２つずつ配置されている。また、上のヨーク板１１ａの４つのＸ方向移動用磁石１４のうち、Ｘ方向外側の２つのＸ方向移動用磁石１４，１４は、上のヨーク板１１ａのＸ方向両端面と面一となるように配置されている。残りのＸ方向内側の２つのＸ方向移動用磁石１４，１４は、ヨーク板１１ａのＸ方向中央側に大きな間隔（後述のＹ方向移動用磁石１５の配置スペースを形成するため）をあけるようにしつつ、外側のＸ方向移動用磁石１４と所定の小間隔をあけて配置されている。このとき、上のヨーク板１１ａの４つのＸ方向移動用磁石１４は、隣り合う同士で（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに異なるように配列されている。この例では、Ｘ方向一方側（図６中左手前側）からＸ方向他方側（図６中の右奥側）に向けてＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極の順となるように配置されている。
　一方、図７に示すように、界磁１０の下のヨーク板１１ｂに設けられる複数（この例では４つ）のＸ方向移動用磁石１４は、その長手方向をＹ方向に略一致させた姿勢で、下のヨーク板１１ｂの対向面のＸ方向の一方側（図７中の左手前側）及び他方側（図７中の右奥側）に分散して、それぞれ２つずつ配置されている。このとき、下のヨーク板１１ｂの４つＸ方向移動用磁石１４は、図６に示すように、上述した上のヨーク板１１ａの４つのＸ方向移動用磁石１４それぞれと上下方向に対をなす。また、下のヨーク板１１ｂの４つのＸ方向移動用磁石１４のうち、Ｘ方向外側の２つのＸ方向移動用磁石１４，１４は、下のヨーク板１１ｂのＸ方向両端面と面一となるように配置されている。残りのＸ方向内側の２つのＸ方向移動用磁石１４，１４は、ヨーク板１１ｂのＸ方向中央側に大きな間隔（後述のＹ方向移動用磁石１５の配置スペースを形成するため）をあけるようにしつつ、外側のＸ方向移動用磁石１４と所定の小間隔をあけて配置されている。そして、下のヨーク板１１ｂの４つのＸ方向移動用磁石１４は、上記Ｘ方向移動用磁石１４と同様、隣り合う同士で（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに異なるように配列されている。この例では、Ｘ方向一方側（図７中の左手前側）からＸ方向他方側（図７中の右奥側）に向けてＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極の順となるように配置されている。すなわち、上のヨーク板１１ａに設けられるＸ方向移動用磁石１４と、下のヨーク板１１ｂに設けられるＸ方向移動用磁石１４は、上下一対で（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに同極となるよう配列されている。
　なお、上記のようにしてＸ方向に沿って配列される、上のヨーク板１１ａの４つのＸ方向移動用磁石１４と、下のヨーク板１１ｂの４つのＸ方向移動用磁石１４とによって、第１磁石列６４が形成されている。
　＜界磁のＹ方向移動用磁石＞
　図６に戻り、界磁の上のヨーク板１１ａに設けられる複数（この例では５つ）のＹ方向移動用磁石１５は、その長手方向をＸ方向に略一致させた姿勢で、上のヨーク板１１ａの対向面のＸ方向中央部にＹ方向に沿って一列に配置されている。５つのＹ方向移動用磁石１５は、互いにＹ方向に所定の小間隙をあけて配置されている。それらのうちのＹ方向一方側（図６中の右手前側）のＹ方向移動用磁石１５は、上のヨーク板１１ａのＹ方向一方側の端面と面一になるように配置されている。また、それらのうちＹ方向他方側（図６中の左奥側）のＹ方向移動用磁石１５は、ヨークベース１２と所定の間隙をあけて配置されている。このとき、上のヨーク板１１ａの５つのＹ方向移動用磁石１５は、隣り合う同士で（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに異なるように配列されている。この例では、Ｙ方向一方側（図６中の右手前側）からＹ方向他方側（図６中の左奥側）に向けてＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極の順となるように配置されている。
　一方、図７に示すように、界磁１０の下のヨーク板１１ｂに設けられる複数（この例では５つ）のＹ方向移動用磁石１５は、その長手方向をＸ方向に略一致させた姿勢で、下のヨーク板１１ｂの対向面のＸ方向中央部にＹ方向に沿って一列に配置されている。下のヨーク板１１ｂの複数のＹ方向移動用磁石１５は、互いにＹ方向に所定の小間隙をあけて配置されている。それらのうちのＹ方向一方側（図７中の右手前側）のＹ方向移動用磁石１５は、下のヨーク板１１ｂのＹ方向一方側の端面と面一になるように配置されている。また、それらのうちのＹ方向他方側（図７中の左奥側）のＹ方向移動用磁石１５は、ヨークベース１２と所定の間隙をあけて配置されている。このとき、下のヨーク板１１ｂの５つのＹ方向移動用磁石１５は、図６に示すように、上述した上のヨーク板１１ａの５つのＹ方向移動用磁石１５それぞれと上下方向に対をなす。また、下のヨーク板１１ｂの５つのＹ方向移動用磁石１５は、図７に示すように、隣り合う同士で（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに異なり、かつ対をなす上のヨーク板１１ａのＹ方向移動用磁石１５と異極となるよう配列されている。すなわち、この例では、Ｙ方向一方側（図７中の右手前側）からＹ方向他方側（図７中の左奥側）に向かってＳ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極の順となるように配置されている。
　なお、上記のようにしてＹ方向に沿って配列される、上のヨーク板１１ａの５つのＹ方向移動用磁石１５と、下のヨーク板１１ｂの５つのＹ方向移動用磁石１５とによって、第２磁石列６５が形成されている。
　＜電機子の詳細構成＞
　図８及び図９に示すように、電機子２０の電機子モールド部２１は、電機子コイルとして、複数のＸ方向移動用単相コイル２３（第１電機子コイルに相当）と、複数のＹ方向移動用三相コイル２４（第２電機子コイルに相当）と、を有している。電機子モールド部２１は、この例では、それら複数のＸ方向移動用単相コイル２３及びＹ方向移動用三相コイル２４の全体を樹脂モールドすることにより、矩形板状に形成されている。
　Ｘ方向移動用単相コイル２３は、この例では、Ｘ方向を軸心として巻回された、Ｙ方向に細長い横倒しの長円状リングの形態となっている。複数（この例では４つ）のＸ方向移動用単相コイル２３が、その長手方向をＹ方向に略一致させた姿勢で、この例では、電機子モールド部２１のＸ方向一方側及びＸ方向他方側に分散してそれぞれ２つずつ配置されている。４つのＸ方向移動用単相コイル２３のうち、Ｘ方向外側の２つのＸ方向移動用単相コイル２３は、電機子モールド部２１のＸ方向両端面に近接する位置となるように配置されている。残りのＸ方向内側の２つのＸ方向移動用単相コイル２３は、電機子モールド部２１のＸ方向中央部に大きな間隔（後述のＹ方向移動用三相コイル２４の配置スペースを形成するため）をあけるようにしつつ、外側のＸ方向移動用単相コイル２３と所定の小間隔をあけて配置されている。また４つのＸ方向移動用単相コイル２３は、図８に示すように、いずれも、Ｙ方向他方側を電機子モールド部２１のＹ方向他方側の端面に近接するようにしつつ、かつＹ方向一方側を電機子ベース２２と所定の間隙をあけるように配置されている。
　なお、上記のようにしてＸ方向に沿って配列される４つのＸ方向移動用単相コイル２３によって、第１電機子コイル列７３が形成されている。第１電機子コイル列７３は、前述した界磁１０の上下の第１磁石列６４，６４と磁気的空隙を介し対向する。
　また、電機子モールド部２１のＸ方向移動用単相コイル２３が配置される領域には、当該Ｘ方向移動用単相コイル２３がＸ方向を軸線として巻線が巻回されていることから、そのコイル２３の空芯部を利用して、Ｘ方向に貫通する流体流路２８（第１流体流路に相当）が設けられている。流体流路２８に冷却流体を循環させることにより、Ｘ方向移動用単相コイル２３の冷却を容易かつ確実に行うことができる。
　Ｙ方向移動用三相コイル２４は、この例では、Ｚ方向を軸線として巻回された、Ｘ方向に細長い正立した長円状リングの形態となっている。複数（この例では３つ）のＹ方向移動用三相コイル２４が、その長手方向をＸ方向に略一致させた姿勢で、この例では、電機子部２１のＸ方向中央部にＹ方向に沿って一列に配置されている。これら３つのＹ方向移動用三相コイル２４は、互いにＹ方向に隣接して配置され、そのうちのＹ方向他方側（図８中の左奥側）のＹ方向移動用三相コイル２４は、電機子モールド部２１のＹ方向他方側の端面に近接するように配置されている。Ｙ方向一方側（図８の右手前側）のＹ方向移動用三相コイル２４は、電機子ベース２２に対しＸ方向移動用単相コイル２３と同様の所定の間隙をあけて配置されている。
　なお、上記のようにしてＹ方向に沿って配列される３つのＹ方向移動用三相コイル２４によって、第２電機子コイル列７４が形成されている。第２電機子コイル列７４は、前述した界磁１０の上下の第２磁石列６５，６５と磁気的空隙を介し対向する。
　＜電機子コイルの通電によるＸ方向推力発生＞
　上記構成において、上記原理を表す実施形態において図１（ａ）等を用いて説明したように、４つのＸ方向移動用単相コイル２３に、電流ｉを隣り合う同士で逆の向きとなるように流すことで、ヨーク板１１ａ，１１ｂに設けられたＸ方向移動用磁石１４が形成する磁気回路（前述の磁気回路Ｑａ，Ｑｂと同等の磁気回路）と電流ｉとの相互作用により、ヨーク板１１ａ，１１ｂに対してＸ方向に変位する推力を電機子モールド部２１に発生することができる。
　例えば、図９に示すように、図中の最も左手前側のＸ方向移動用単相コイル２３における上側の巻線にＹ方向他方側（図９中の左奥側）からＹ方向一方側（図９中の右手前側）への向きに電流ｉが流され、下側の巻線にＹ方向一方側からＹ方向他方側への向きに電流ｉが流される。これにより、前述の磁気回路と電流の相互作用により、それら上側及び下側の巻線の双方に、（原理を表す実施形態で上述したようにして）Ｘ方向一方側（図９中の左手前側）からＸ方向他方側（図９中の右奥側）へ向かう力が働く。また、上記Ｘ方向移動用単相コイル２３の右奥側に隣接するＸ方向移動用単相コイル２３における上側の巻線には、Ｙ方向一方側からＹ方向他方側への向きに電流ｉが流され、下側の巻線には、Ｙ方向他方側からＹ方向一方側への向きに電流ｉが流される。これにより、それら上側及び下側の巻線の双方に、（原理を表す実施形態で上述したようにして）Ｘ方向一方側（図９中の左手前側）からＸ方向他方側（図９中の右奥側）へ向かう力が働く。以上により、上記２つのＸ方向移動用単相コイル２３，２３の両方に、Ｘ方向他方側へ向かう力が誘起される（図９中の白矢印参照）。
　同様にして、図９中の最も右奥側のＸ方向移動用単相コイル２３における上側の巻線にＹ方向一方側からＹ方向他方側への向きに電流ｉが流され、下側の巻線にＹ方向他方側からＹ方向一方側への向きに電流ｉが流される。また、当該Ｘ方向移動用単相コイル２３の左手前側に隣接するＸ方向移動用単相コイル２３における上側の巻線には、Ｙ方向他方側からＹ方向一方側への向きに電流ｉが流され、下側の巻線には、Ｙ方向一方側からＹ方向他方側への向きに電流ｉが流される。これらにより、上述と同様にして、上記２つのＸ方向移動用単相コイル２３，２３の両方に、Ｘ方向他方側へ向かう力が誘起される（図９中の白矢印参照）。
　以上のようにして、上記通電態様により、４つのＸ方向移動用単相コイル２３に、Ｘ方向他方側へ向かう力を誘起させ、電機子２０にＸ方向他方側への推力を発生させることができる。また、４つのＸ方向移動用単相コイル２３に流す電流ｉを上記とは逆向きにすると、上述の原理により、電機子２０に、上記とは逆方向のＸ方向一方側への推力を発生させることができる。この結果、リニアモータ１において、電機子２０の電機子ベース２２に取り付けた上記被駆動部を、Ｘ方向一方側及び他方側に駆動することができる。
　＜電機子コイルの通電によるＹ方向推力発生＞
　Ｙ方向に配列された３つのＹ方向移動用三相コイル２４に三相交流電流を通電すると、磁気回路と電流との相互作用により、ヨーク板１１ａ，１１ｂに対しＹ方向に変位する推力を電機子モールド部２１に発生することができる。
　＜本実施形態の比較例＞
　次に、上記第１実施形態に対する比較例を、図１０により説明する。上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
　図１０に示すように、この比較例では、上記図９に示した第１実施形態の電機子モールド部２１における４つのＸ方向移動用単相コイル２３に代え、Ｚ方向を軸心として巻線を巻回したＸ方向移動用単相コイル２５が、３つのＹ方向移動用三相コイル２４のＸ方向両側それぞれに１つずつ（合計２つ）配置されている。
　またこの比較例では、詳細な図示を省略するが、界磁１０の２つのヨーク板１１ａ，１１ｂの対向面には、上記図９に示した第１実施形態のＸ方向移動用磁石１４による第１磁石列６４（互いに対向するＸ方向移動用磁石１４の対が互いに同極で、かつこれらＸ方向移動用磁石１４がＸ方向に交互に極性が異なるように配列されている）に代えて、互いに対向するＸ方向移動用磁石１４の対が互いに異極（Ｎ極とＳ極、あるいはＳ極とＮ極）で、かつこれらＸ方向移動用磁石１４がＸ方向に交互に極性が異なるように配列された磁石列が用いられる。
　図１０に示す構成において、２つＸ方向移動用単相コイル２５，２５それぞれにおいて相互に電流ｉを同じ向きとなるように流すと、上記原理を表す実施形態の比較例において図２（ａ）等を用いて説明したように、ヨーク板１１ａ，１１ｂに設けられた上記Ｘ方向移動用磁石２５が形成する磁気回路（図２（ｃ）の磁気回路Ｑ′と同等の磁気回路）と電流ｉとの相互作用により、ヨーク板１１ａ，１１ｂに対しＸ方向に変位する推力を電機子モールド部２１に発生することができる。
　＜比較例の問題点＞
　上記したように、図１０を用いて説明した比較例の構成において、ヨーク板１１ａ，１ｂに対しＸ方向及びＹ方向に変位する推力をそれぞれ与えることができる。しかしながら、この構成では、２つのヨーク板１１ａ，１１ｂにおいて互いに対向するＸ方向移動用磁石１４の対及びＹ方向移動用磁石１５の対が、互いに異極（Ｎ極とＳ極、あるいはＳ極とＮ極）となる。この結果、Ｘ方向移動用磁石１４の各対、及び、Ｙ方向移動用磁石１５の各対、においては、いずれも互いに吸引力が生じる。したがって、この吸引力がもたらすヨーク板１１ａ，１１ｂの撓みによってヨーク板１１ａ，１１ｂと電機子２０とが接触するのを防止するために、ヨーク１３の剛性を高める必要がある。この結果、ヨーク板１１ａ，１１ｂの厚み寸法を比較的大きくせざるを得ず、リニアモータ全体の小型軽量化が困難となる。
　＜第１実施形態の効果＞
　これに対し、図３～図９に示した本実施形態のリニアモータ１では、前述したように、第１磁石列６４において、互いに対向するＸ方向移動用磁石１４の対（Ｘ方向移動用単相コイル２３側の磁極）が互いに同極（Ｎ極とＮ極、あるいはＳ極とＳ極）となっており（特に図６等参照）、各対においては、互いに反発力が生じる。これにより、Ｙ方向移動用磁石１５の対が（上記比較例と同様に）互いに異極であっても、それらＹ方向移動用磁石１５の対により２つのヨーク板１１ａ，１１ｂに生じる吸引力を緩和することができる。この結果、ヨーク１３の剛性を高める必要がなくなりヨーク板１１ａ，１１ｂの厚み寸法を減少できるので、リニアモータ１全体の小型軽量化を図ることができる。
　また、本実施形態では特に、ヨーク１３は、２つのヨーク板１１ａ，１１ｂがヨークベース１２によって連結されるＵ字型に構成されている。このようなＵ字型のヨーク１３の場合、対向するＸ方向移動用磁石１４の対やＹ方向移動用磁石１５の対が互いに異極であると、上述した吸引力による撓みが特に生じやすい。したがって、上述のようにしてＸ方向移動用磁石１４の対を互いに同極とすることによる撓み防止効果が、特に有効である。
　また、本実施形態では特に、一列に配列されたＹ方向移動用磁石１５のＸ方向一方側と他方側との両側に分散してＸ方向移動用磁石１４が配置されている。これにより、異極であるＹ方向移動用磁石１５の対によりヨーク板１１ａ，１１ｂの第２磁石列６５近傍で生じる吸引力を、当該第２磁石列６５の両側において同極であるＸ方向移動用磁石１４の対の反発力によって緩和し、ヨーク１３における撓み防止効果を偏りなく比較的均一に得ることができる。この結果、ヨーク板１１ａ，１１ｂと電機子２０が接触するのを確実に防止することができる。
　また、本実施形態では特に、電機子モールド部２１において、Ｘ方向移動用単相コイル２３がＸ方向を軸線として巻線が巻回されていることを利用して、そのコイル２３の空芯部を活用する形でＸ方向に貫通する流体流路２８が設けられている。これにより、Ｘ方向移動用単相コイル２３の冷却を容易かつ確実に行うことができる。さらに、コイル２３の空芯部に磁性体を挿入することで、一連の磁気回路が構成され、モータの特性向上を図ることができる。
　＜第２実施形態＞
　上記第１実施形態においては、上記原理を表す実施形態（図１参照）で説明した原理による推進力発生構造をＸ方向に適用した場合を例にとって説明した。この第２実施形態は、当該推進力発生構造をＹ方向に適用した場合の例である。上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
　すなわち、この実施形態では、図１１に示すように、電機子２０の電機子モールド部２１には、単相巻線の第１電機子コイル列７５と、三相巻線の第２電機子コイル列７６とが、備えられている。
　第１電機子コイル列７５は、前述の比較例として図１０に示したものと同様であり、複数（この例では２つ）のＸ方向移動用単相コイル２５，２５がＸ方向に沿って互いに分散して離間するように配列されている。各Ｘ方向移動用単相コイル２５では、Ｚ方向を軸心として巻線が巻回されている。またこのとき、詳細な図示を省略するが、界磁１０の第１磁石列において、互いに対向する２つのＸ方向移動用磁石１４の対が（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに異極となるとともにＸ方向に沿って当該Ｘ方向移動用磁石１４が交互に極性が異なるように、配置される。
　第２電機子コイル列７６では、Ｘ方向移動用単相コイル２５，２５の間に、複数（この例では６つ）のＹ方向移動用三相コイル２６がＹ方向に沿って一列に配列されている。各Ｙ方向移動用三相コイル２６では、Ｙ方向を軸心として巻線が巻回されている。またこのとき、詳細な図示を省略するが、界磁１０の第２磁石列において、互いに対向する２つのＹ方向移動用磁石１５の対が（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに同極となるとともにＹ方向に沿って当該Ｙ方向移動用磁石１５が交互に極性が異なるように、配置される。
　また、電機子モールド部２１のＹ方向移動用三相コイル２６が配置される領域には、当該Ｙ方向移動用コイル２６がＹ方向を軸線として巻線が巻回される空芯部を利用して、Ｙ方向に貫通する流体流路２９（第２流体流路に相当）が設けられている。流体流路２９に冷却流体を循環させることにより、Ｙ方向移動用コイル２６の冷却を容易かつ確実に行うことができる。
　上記構成において、Ｙ方向に配列された６つのＹ方向移動用三相コイル２６に三相交流電流を通電すると、磁気回路と電流との相互作用により、ヨーク板１１ａ，１１ｂに対しＹ方向に変位する推力を電機子モールド部２１に発生することができる。この結果、本実施形態のリニアモータにおいて、電機子２０の電機子ベース２２に取り付けた上記駆動部を、Ｙ方向一方側及び他方側に駆動することができる。
　また、Ｘ方向に配列された２つのＸ方向移動用単相コイル２５においては、上記原理を表す実施形態の比較例において図２（ａ）等を用いて説明したように、２つのＸ方向移動用単相コイル２５それぞれにおいて相互に電流ｉを同じ向きとなるように流すことで、ヨーク板１１ａ，１１ｂに設けられたＸ方向移動用磁石１４が形成する磁気回路（前述の磁気回路Ｑ′と同等の磁気回路）と電流ｉとの相互作用により、ヨーク板１１ａ，１１ｂに対しＸ方向に変位する推力を電機子モールド部２１に発生することができる。この結果、本実施形態のリニアモータにおいて、電機子２０の電機子ベース２２に取り付けた上記被駆動部を、Ｘ方向一方側及び他方側に駆動することができる。
　＜第２実施形態の効果＞
　本実施形態のリニアモータでは、前述したように、界磁１０の第２磁石列において、互いに対向するＹ方向移動用磁石１５の対（Ｙ方向移動用コイル２６側の磁極）が互いに同極（Ｎ極とＮ極、あるいはＳ極とＳ極）となり、各対においては、互いに反発力が生じる。これにより、Ｘ方向移動用磁石１４の対が互いに異極でありそれらＸ方向移動用磁石１４の対により２つのヨーク板１１ａ，１１ｂに生じる吸引力を、緩和することができる。この結果、ヨーク１３の剛性を高める必要がなくなりヨーク板１１ａ，１１ｂの厚み寸法を減少できるので、リニアモータ全体の小型軽量化を図ることができる。
　また、本実施形態では特に、ヨーク１３は、２つのヨーク板１１ａ，１１ｂがヨークベース１２によって連結されるＵ字型に構成されている。このようなＵ字型のヨーク１３の場合、対向するＸ方向移動用磁石１４の対やＹ方向移動用磁石１５の対が互いに異極であると、上述した吸引力による撓みが特に生じやすい。したがって、上述のようにしてＹ方向移動用磁石１５の対を互いに同極とすることによる撓み防止効果が、特に有効である。
　また、本実施形態では特に、電機子モールド部２１において、Ｙ方向移動用三相コイル２６がＹ方向を軸線として巻線が巻回されていることを利用して、そのコイル２６の空芯部を活用する形でＹ方向に貫通する流体流路２９が設けられている。これにより、Ｙ方向移動用三相コイル２６の冷却を容易かつ確実に行うことができる。さらに、コイル２６の空芯部に磁性体を挿入することで、一連の磁気回路が構成され、モータの特性向上を図ることができる。
　なお、上記図１１に示した第２実施形態の構成においては、一列に配列されたＹ方向移動用磁石１５のＸ方向一方側と他方側との両側に分散してＸ方向移動用磁石１４が配置されている。これに代えて、（図示を省略するが）一列に配列されたＹ方向移動用磁石１５のＹ方向一方側と他方側との両側に分散してＸ方向移動用磁石１４を配置するようにしてもよい。この場合、異極であるＸ方向移動用磁石１４の対によりヨーク板１１ａ，１１ｂの第１磁石列近傍で生じる吸引力を、当該第１磁石列の両側において同極であるＹ方向移動用磁石１５の対の反発力によって緩和し、ヨーク１３における撓み防止効果を偏りなく比較的均一に得ることができる。この結果、ヨーク板１１ａ，１１ｂと電機子２０が接触するのを確実に防止することができる。
　＜第３実施形態＞
　上記第２実施形態においては、上記原理を表す実施形態（図１参照）で説明した原理による推進力発生構造をＹ方向に適用した場合を例にとって説明した。この第３実施形態は、当該推進力発生構造をＸ方向及びＹ方向に適用した場合の例である。上記第１及び第２実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
　すなわち、この実施形態では、図１２に示すように、電機子２０の電機子モールド部２１には、上記第１実施形態と同様の第１電機子コイル列７３と、上記第２実施形態と同様の第２電機子コイル列７６とが、備えられている。
　第２電機子コイル列７６では、第２実施形態において前述したのと同様、複数（この例では６つ）のＹ方向移動用三相コイル２６がＹ方向に沿って一列に配列され、各Ｙ方向移動用コイル２６では、Ｙ方向を軸心として巻線が巻回されている。また、詳細な図示を省略するが、界磁１０の第２磁石列において、互いに対向する２つのＹ方向移動用磁石１５の対が（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに同極となるとともにＹ方向に沿って当該Ｙ方向移動用磁石１５が交互に極性が異なるように、配置されている。
　第１電機子コイル列７３では、第１実施形態において前述したのと同様、複数（この例では４つ）のＸ方向移動用単相コイル２６が、第２電機子コイル列７６のＸ方向一方側と他方側とに分散して２つずつ配列されている。各Ｘ方向移動用単相コイル２３では、Ｘ方向を軸心として巻線が巻回されている。また、詳細な図示を省略するが、界磁１０の第１磁石列において、互いに対向する２つのＸ方向移動用磁石１４の対が（電機子２０側に臨む側の）ＮＳの磁極が互いに同極となるとともにＸ方向に沿って当該Ｘ方向移動用磁石１４が交互に極性が異なるように、配置されている。
　上記構成において、前述と同様、Ｙ方向に配列された６つのＹ方向移動用三相コイル２６に三相交流電流を通電すると、磁気回路と電流との相互作用により、ヨーク板１１ａ，１１ｂに対しＹ方向に変位する推力を電機子モールド部２１に発生することができる。また、同様に、４つのＸ方向移動用単相コイル２３に、電流ｉを隣り合う同士で逆の向きとなるように流すことで、ヨーク板１１ａ，１１ｂに設けられたＸ方向移動用磁石１４が形成する磁気回路（前述の磁気回路Ｑａ，Ｑｂと同等の磁気回路）と電流ｉとの相互作用により、ヨーク板１１ａ，１１ｂに対してＸ方向に変位する推力を電機子モールド部２１に発生することができる。これらの結果、本実施形態のリニアモータにおいて、電機子２０の電機子ベース２２に取り付けた上記被駆動部を、Ｙ方向一方側及び他方側、Ｘ方向一方側及び他方側に、それぞれ駆動することができる。
　＜第３実施形態の効果＞
　本実施形態のリニアモータでは、上記第１実施形態及び第２実施形態による効果を併せて得ることができる。すなわち、前述したように、界磁１０の第１磁石列において、互いに対向するＸ方向移動用磁石１４の対（Ｘ方向移動用単相コイル２３側の磁極）が互いに同極（Ｎ極とＮ極、あるいはＳ極とＳ極）となり、各対においては、互いに反発力が生じる。また、界磁１０の第２磁石列においても、互いに対向するＹ方向移動用磁石１５の対（Ｙ方向移動用コイル２６側の磁極）が互いに同極（Ｎ極とＮ極、あるいはＳ極とＳ極）となり、各対においては、互いに反発力が生じる。このように、Ｘ方向移動用磁石１４の対でもＹ方向移動用磁石１５の対でも（吸引力が作用することなく）反発力が作用する結果、ヨーク板１１ａ，１１ｂの厚み寸法をさらに確実に減少できるので、リニアモータ全体の小型軽量化をさらに確実に図ることができる。
　また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態及び変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
　その他、一々例示はしないが、上記実施形態及び変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
　１　　　　　　リニアモータ
　１０　　　　　界磁
　１１ａ，ｂ　　ヨーク板
　１２　　　　　ヨークベース
　１３　　　　　ヨーク
　１４　　　　　Ｘ方向移動用磁石（第１永久磁石）
　１５　　　　　Ｙ方向移動用磁石（第２永久磁石）
　２０　　　　　電機子
　２１　　　　　電機子モールド部
　２３　　　　　Ｘ方向移動用単相コイル（第１電機子コイル）
　２４　　　　　Ｙ方向移動用三相コイル（第２電機子コイル）
　２５　　　　　Ｘ方向移動用単相コイル（第１電機子コイル）
　２６　　　　　Ｙ方向移動用三相コイル（第２電機子コイル）
　２８　　　　　流体流路（第１流体流路）
　２９　　　　　流体流路（第２流体流路）
　６４　　　　　第１磁石列
　６５　　　　　第２磁石列
　７３　　　　　第１電機子コイル列
　７４　　　　　第２電機子コイル列
　７５　　　　　第１電機子コイル列
　７６　　　　　第２電機子コイル列
　ｉ　　　　　　電流
　Ｑａ，Ｑｂ　　磁気回路

Claims (11)

  1. 　電機子と界磁のいずれか一方を可動子に、他方を固定子とする、リニアモータであって、
    　前記界磁は、
    　互いに対向する対向面をそれぞれ備えた２つのヨーク板と、
    　複数の永久磁石を、前記２つのヨーク板それぞれの前記対向面に沿って所定方向に配列した磁石列と、
    を有し、
    　前記電機子は、
    　前記磁石列と磁気的空隙を介し対向し、複数の電機子コイルを前記所定方向に配列した電機子コイル列
    を有し、
    　かつ、
    　前記電機子コイル列及び第１磁石列において、前記電機子コイルが前記所定方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記永久磁石の対が互いに同極となるとともに前記所定方向に沿って当該永久磁石が交互に極性が異なる配置を備える
    ことを特徴とするリニアモータ。
  2. 　前記界磁の前記磁石列は、
    　複数の第１永久磁石を、前記２つのヨーク板それぞれの前記対向面に沿って第１方向に配列した第１磁石列と、
    　複数の第２永久磁石を、前記２つのヨーク板それぞれの前記対向面に沿って前記第１方向と直交する第２方向に配列した第２磁石列と、
    を含み、
    　前記電機子の前記電機子コイル列は、
    　前記第１磁石列と磁気的空隙を介し対向し、複数の第１電機子コイルを前記第１方向に配列した第１電機子コイル列と、
    　前記第２磁石列と磁気的空隙を介し対向し、複数の第２電機子コイルを、前記第２方向に配列した第２電機子コイル列と、
    を含み、
    　かつ、
    （ｉ）前記第１電機子コイル列及び前記第１磁石列において、前記第１電機子コイルが前記第１方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記第１永久磁石の対が互いに同極となるとともに前記第１方向に沿って当該第１永久磁石が交互に極性が異なる配置；
    （ｉｉ）前記第２電機子コイル列及び前記第２磁石列において、前記第２電機子コイルが前記第２方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記第２永久磁石の対が互いに同極となるとともに前記第２方向に沿って当該第２永久磁石が交互に極性が異なる配置；
    の（ｉ）（ｉｉ）の配置のうち、少なくとも一方を備える
    ことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
  3. 　前記界磁は、
    　前記２つのヨーク板と、
    　当該２つのヨーク板の前記第１方向側の端部若しくは前記第２方向側の端部を連結するヨークベースと、
    を備える、横断面形状がＵ字型のヨークを有している
    ことを特徴とする請求項２記載のリニアモータ。
  4. 　前記第１電機子コイル列及び前記第１磁石列において、前記第１電機子コイルが前記第１方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記第１永久磁石の対が互いに同極となるとともに前記第１方向に沿って当該第１永久磁石が交互に極性が異なるように、配置されており、
    　前記第２電機子コイル列及び前記第２磁石列においては、前記第２電機子コイルが前記第１方向及び前記第２方向に対し直交する第３方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記第２永久磁石の対が互いに異極となるとともに前記第２方向に沿って当該第２永久磁石が交互に極性が異なるように、配置されている
    ことを特徴とする請求項３記載のリニアモータ。
  5. 　前記第２電機子コイル列及び前記第２磁石列において、前記第２電機子コイルが前記第２方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記第２永久磁石の対が互いに同極となるとともに前記第２方向に沿って当該第２永久磁石が交互に極性が異なるように、配置されており、
    　前記第１電機子コイル列及び前記第１磁石列においては、前記第１電機子コイルが前記第１方向及び前記第２方向に対し直交する第３方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記第１永久磁石の対が互いに異極となるとともに前記第１方向に沿って当該第１永久磁石が交互に極性が異なるように、配置されている
    ことを特徴とする請求項３記載のリニアモータ。
  6. 　前記第１電機子コイル列及び前記第１磁石列において、前記第１電機子コイルが前記第１方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記第１永久磁石の対が互いに同極となるとともに前記第１方向に沿って当該第１永久磁石が交互に極性が異なるように、配置されており、
    　前記第２電機子コイル列及び前記第２磁石列において、前記第２電機子コイルが前記第２方向を軸心として巻回され、かつ、互いに対向する２つの前記第２永久磁石の対が互いに同極となるとともに前記第２方向に沿って当該第２永久磁石が交互に極性が異なるように、配置されている
    ことを特徴とする請求項３記載のリニアモータ。
  7. 　前記第１磁石列では、
    　前記第２永久磁が前記第２方向に沿って一列に配列された前記第２磁石列の前記第１方向に沿った一方側及び他方側に、前記複数の第１永久磁石が分散して配置されており、
    　前記第１電機子コイル列では、
    　前記第２電機子コイルが前記第２方向に沿って一列に配列された前記第２電機子コイル列の前記第１方向に沿った一方側及び他方側に、前記複数の第１電機子コイルが分散して配置されている
    ことを特徴とする請求項４又は請求項６記載のリニアモータ。
  8. 　前記第２磁石列では、
    　前記第１永久磁石が前記第１方向に沿って一列に配列された前記第１磁石列の前記第２方向に沿った一方側及び他方側に、前記複数の第２永久磁石が分散して配置されており、
    　前記第２電機子コイル列では、
    　前記第１電機子コイルが前記第１方向に沿って一列に配列された前記第１電機子コイル列の前記第２方向に沿った一方側及び他方側に、前記複数の第２電機子コイルが分散して配置されている
    ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のリニアモータ。
  9. 　前記電機子は、
    　前記第１電機子コイルを前記第１方向に貫通して設けられた第１流体流路を備える
    ことを特徴とする請求項４又は請求項６記載のリニアモータ。
  10. 　前記電機子は、
    　前記第２電機子コイルを前記第２方向に貫通して設けられた第２流体流路を備える
    ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のリニアモータ。
  11. 　請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のリニアモータを直動機構の駆動源として用いたことを特徴とするステージ装置。
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