リニアモータ及びステージ装置
【課題】リニアモータを小型化及び軽量化できるようにする。
【解決手段】リニアモータ１は、Ｘ軸方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数の磁極１１を有する界磁１０と、界磁１０の一方側に対向して配置され、Ｘ軸方向に沿った推進力を発生するための複数のＸ軸用巻線２２を有するＸ軸用電機子２０と、界磁１０の他方側に対向して配置され、Ｙ軸方向に沿った推進力を発生するための複数のＹ軸用巻線３２を有するＹ軸用電機子３０とを備えることにより、Ｘ軸方向への駆動に用いられる界磁とＹ軸方向への駆動に用いられる界磁とを共通化する。
【解決手段】リニアモータ１は、Ｘ軸方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数の磁極１１を有する界磁１０と、界磁１０の一方側に対向して配置され、Ｘ軸方向に沿った推進力を発生するための複数のＸ軸用巻線２２を有するＸ軸用電機子２０と、界磁１０の他方側に対向して配置され、Ｙ軸方向に沿った推進力を発生するための複数のＹ軸用巻線３２を有するＹ軸用電機子３０とを備えることにより、Ｘ軸方向への駆動に用いられる界磁とＹ軸方向への駆動に用いられる界磁とを共通化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸方向に直動動作することが可能なリニアモータ及びそれを用いたステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークや工具、製品等を高速かつ高精度で移動させると共に、位置決めやアライメント調整を行うため、多軸方向に直動動作することが可能なステージ装置が使用されている。従来、このような多軸方向に動作可能なステージ装置として、一つのステージ装置の中に二次元直交座標系におけるＸ軸用とＹ軸用の２つのモータを搭載するものが提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１６７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のステージ装置は、巻線からなる電気子と磁石からなる界磁を備えたＸ軸用モータと、同様に巻線からなる電気子と磁石からなる界磁を備えたＹ軸用モータをそれぞれ搭載しており、それらＸ軸用モータ及びＹ軸用モータを連動させることでＸ軸及びＹ軸の２軸方向の直動動作を実現している。
【０００５】
しかしながら、Ｘ軸用モータとＹ軸用モータを個別に搭載する構成であるため、装置が大型化し、重量が増大するという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、小型化及び軽量化が可能なリニアモータ及びそれを用いたステージ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１発明のリニアモータは、第１の方向に沿って配置された複数の磁極を有する界磁と、前記界磁の一方側に対向して配置され、前記第１の方向に沿った推進力を発生するための複数の第１巻線を有する第１電機子と、前記界磁の他方側に対向して配置され、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った推進力を発生するための複数の第２巻線を有する第２電機子と、を備え、前記界磁、前記第１電機子、及び前記第２電機子のうちのいずれかを固定子、他を可動子とすることを特徴とする。
【０００８】
本願発明のリニアモータは、界磁と、界磁の一方側に対向配置された第１電機子とを備えており、界磁と第１電機子との間に生じる第１の方向に沿った推進力により、界磁と第１電機子とを第１の方向に沿って相対的に進退移動させる。また本願発明のリニアモータは、界磁の他方側に対向配置された第２電機子を備えており、界磁と第２電機子との間に生じる第２の方向に沿った推進力により、界磁と第２電機子とを第２の方向に沿って相対的に進退移動させる。これにより、界磁、第１電機子及び第２電機子のうちのいずれかを固定子、他を可動子とすることで、可動子を第１及び第２の方向の２軸方向に直動動作することが可能である。
【０００９】
このような構成により、第１の方向への駆動に用いられる界磁と第２の方向への駆動に用いられる界磁とを共通化することができる。その結果、第１及び第２の各方向への駆動用に界磁と電機子を個別に有する場合に比べ、一方の界磁が不要となるため、配置スペースを縮小でき、モータを小型化することができる。また、部品点数が減ることから、モータ重量を軽量化できると共に、製造工程の単純化も可能となる。
【００１０】
第２発明のリニアモータは、上記第１発明において、ｎを自然数とした場合に、前記界磁は、前記第１方向に沿って配置された複数個の前記磁極からなる磁極列が前記第２方向に沿って２ｎ列配置されて構成されており、前記第１電機子は、前記第１方向に沿って配置された複数個の前記第１巻線からなる第１巻線列が前記第２方向に沿って２ｎ列配置されて構成されており、前記第２電機子は、前記第１方向に沿って配置された複数個の前記第２巻線からなる第２巻線列が前記第２方向に沿ってｎ列配置されて構成されていることを特徴とする。
【００１１】
第２電機子を構成する第２巻線のうち、界磁と第２電機子との間に生じる第２の方向に沿った推進力に寄与する部分は、推進方向である第２方向と直交する第１方向に沿った部分のみである。したがって、第２電機子の第２巻線列を第２方向に沿ってｎ列配置すると共に、界磁の磁極列を第２方向に沿ってその２倍である２ｎ列配置することにより、各第２巻線における（第２方向両側に位置する）第１方向に沿った部分に、磁極を効率良く対向させることができる。これにより、界磁と第２電機子との間に第２の方向に沿って高い推進力を得ることができる。特に、ｎが１である場合、すなわち第１電機子の第１巻線列及び界磁の磁極列を２列、第２電機子の第２巻線列を１列に配置した場合には、最小限の磁極と巻線の構成で高い推進力を得ることが可能となり、最も効率の良い構成とすることができる。
【００１２】
また、界磁の磁極列の列数と第１電機子の第１巻線列の列数とを等しくすることで、界磁と第１電機子との間に生じる第１の方向に沿った推進力についても、高い推進力を得ることができる。
【００１３】
第３発明のリニアモータは、上記第１又は第２発明において、前記界磁は、前記複数の磁極として、前記第１の方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数の永久磁石を有していることを特徴とする。
【００１４】
複数の永久磁石からなる界磁を備えたリニアモータにおいて、第１の方向への駆動に用いられる界磁と第２の方向への駆動に用いられる界磁とを共通化して一方の界磁を不要とすることで、レアメタルからなる永久磁石を削減することができる。これにより、リサイクル性の向上や省資源化、低コスト化が可能となる。
【００１５】
第４発明のリニアモータは、上記第３発明において、前記界磁は、前記永久磁石を固定配置する磁石固定板をさらに有し、前記磁石固定板は、非磁性材料で構成されていることを特徴とする。
【００１６】
界磁の一方側に第１電機子、他方側に第２電機子を配置し、界磁を共通化する構成においては、磁界を界磁の一方側及び他方側の両側に形成する必要がある。本願発明によれば、界磁が永久磁石と磁石固定板を有し、磁石固定板を非磁性材料で構成するので、永久磁石で発生する磁界を磁石固定板が遮ることがない。これにより、磁界を界磁の一方側及び他方側の両側に確実に形成し、界磁を共通化した構成を実現することができる。
【００１７】
第５発明のリニアモータは、上記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、前記第１電機子は、樹脂成型により固定された前記第１巻線を有し、前記第２電機子は、樹脂成型により固定された前記第２巻線を有していることを特徴とする。
【００１８】
第１巻線及び第２巻線を樹脂成型することによって、巻線を保護すると共に絶縁性を向上することができる。また、巻線の樹脂成型により第１電機子及び第２電機子の剛性及び耐振動性を向上することができるので、リニアモータの信頼性を向上できる。
【００１９】
第６発明のリニアモータは、上記第１乃至第５発明のいずれかにおいて、前記界磁と前記第１電機子との間に設けられ、前記界磁と前記第１電機子との前記第１の方向に沿った進退移動を案内するための第１ガイド部材と、前記界磁と前記第２電機子との間に設けられ、前記界磁と前記第２電機子との前記第２の方向に沿った進退移動を案内するための第２ガイド部材と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
第１ガイド部材及び第２ガイド部材により、界磁と第１電機子との第１の方向に沿った進退移動と、界磁と第２電機子との第２の方向に沿った進退移動を、円滑且つ安定して行うことができる。
【００２１】
上記目的を達成するために、第７発明のステージ装置は、上記第１乃至第６発明のいずれか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。
【００２２】
界磁の共通化により小型化及び軽量化することができるリニアモータを直動機構の駆動源として用いることで、小型化及び軽量化が可能なステージ装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、リニアモータやステージ装置を小型化及び軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態のリニアモータの構成を概念的に表す上面図である。
【図２】本実施形態のリニアモータの構成を概念的に表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面による側断面図である。
【図３】比較例のリニアモータの構成を概念的に表す上面図である。
【図４】比較例のリニアモータの構成を概念的に表す図３中ＩＶ−ＩＶ断面による側断面図である。
【図５】巻線を樹脂成形した変形例におけるリニアモータの構成を概念的に表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面相当の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２６】
図１及び図２を用いて、本実施形態のリニアモータ１の概念的な構成について説明する。図１は、本実施形態のリニアモータの構成を概念的に表す上面図、図２は、本実施形態のリニアモータの構成を概念的に表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面による側断面図である。なお、以下の説明では、図１及び図２中左右方向を二次元直交座標系におけるＸ軸方向、図１中上下方向及び図２中紙面に垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００２７】
図１及び図２に示すように、リニアモータ１は、界磁１０と、Ｘ軸方向に沿った推進力を発生するためのＸ軸用電機子２０と、Ｙ軸方向に沿った推進力を発生するためのＹ軸用電機子３０とを備えている。
【００２８】
界磁１０は、Ｘ軸方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数の磁極１１を有している。具体的には、Ｘ軸方向に沿って配置された複数個（この例では３個）の磁極１１からなる磁極列１２がＹ軸方向に沿って平面状に２列配置されている。本実施形態では、磁極１１は永久磁石で構成されており、磁石固定板１３のＸ軸用電機子２０側に固定配置されている。磁石固定板１３は、磁極１１による磁界を界磁１０の両側に形成するように、ステンレスやアルミ等の非磁性材料で構成されている。なお、磁極１１を電磁石で構成してもよい。
【００２９】
Ｘ軸用電機子２０は、界磁１０の一方側（図１中紙面奥側、図２中下側）に、界磁１０に対して所定のクリアランスを有するように対向配置されている。Ｘ軸用電機子２０は、Ｘ軸用巻線固定体２１の界磁１０側に、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置された複数個のＸ軸用巻線２２からなるＸ軸用巻線列２３がＹ軸方向に沿って平面状に２列配置されて構成されている。Ｘ軸用巻線列２３は、界磁１０の磁極列１２に対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００３０】
Ｙ軸用電機子３０は、界磁１０の他方側（図１中紙面手前側、図２中上側）に、界磁１０に対して所定のクリアランスを有するように対向配置されている。Ｙ軸用電機子３０は、Ｙ軸用巻線固定体３１の界磁１０側に、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置された複数個（この例では３つ）のＹ軸用巻線３２からなるＹ軸用巻線列３３がＹ軸方向に沿って１列配置されて構成されている。Ｙ軸用巻線列３３は、各Ｙ軸用巻線３２におけるＹ軸方向に沿った推進力に寄与する部分、すなわち、各Ｙ軸用巻線３２のＹ軸方向両端部に位置する短辺部３２ａが、界磁１０の磁極１１のＹ軸方向略中央部に位置するように、配置されている。これにより、磁極１１が生じる磁界と短辺部３２ａをＸ軸方向に流れる電流とを効率良く直交させることができ、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間にＹ軸方向に沿って高い推進力を得ることができる。
【００３１】
界磁１０とＸ軸用電機子２０との間には、界磁１０とＸ軸用電機子２０とのＸ軸方向に沿った進退移動を案内するためのＸ軸用ガイド部材４１が、Ｘ軸用巻線２２のＹ軸方向両側に設けられている。また、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間には、界磁１０とＹ軸用電機子３０とのＹ軸方向に沿った進退移動を案内するためのＹ軸用ガイド部材４２が、Ｙ軸用巻線３２のＸ軸方向両側に設けられている。
【００３２】
上記構成であるリニアモータ１においては、界磁１０とＸ軸用電機子２０との間に生じるＸ軸方向に沿った推進力により、界磁１０とＸ軸用電機子２０とがＸ軸方向に沿って相対的に進退移動する。また、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間に生じるＹ軸方向に沿った推進力により、界磁１０とＹ軸用電機子３０とがＹ軸方向に沿って相対的に進退移動する。これにより、界磁１０、Ｘ軸用電機子２０及びＹ軸用電機子３０のうちのいずれかを固定子、他を可動子とすることで、可動子をＸ軸及びＹ軸の２軸方向に直動動作することができる。
【００３３】
例えば、Ｘ軸用電機子２０を固定子とした場合、界磁１０をＸ軸方向に直動動作させ、Ｙ軸用電機子３０をＸ軸及びＹ軸の２軸方向に直動動作することができる。このとき、界磁１０がＸ軸方向に動作可能な範囲は、Ｘ軸用電機子２０においてＸ軸用巻線２２が配置されている範囲となり、Ｙ軸用電機子３０がＹ軸方向に動作可能な範囲は、Ｙ軸用巻線３２の短辺部３２ａが対応する界磁１０の磁極１１と対向する範囲（１つの磁極１１と対向する範囲）となる。したがって、例えば、比較的長い距離の移動が可能なＸ軸方向の移動でワークや工具、製品等の主たる移動を行い、比較的短い距離となるＹ軸方向の移動でそれらの位置決めやアライメントの調整等を行うことが可能である。
【００３４】
以上において、Ｘ軸方向が特許請求の範囲に記載の第１の方向に相当し、Ｙ軸方向が第２の方向に相当する。また、Ｘ軸用電機子２０が第１電機子に相当し、Ｘ軸用巻線２２が第１巻線に相当し、Ｘ軸用巻線列２３が第１巻線列に相当する。また、Ｙ軸用電機子３０が第２電機子に相当し、Ｙ軸用巻線３２が第２巻線に相当し、Ｙ軸用巻線列３３が第２巻線列に相当する。また、Ｘ軸用ガイド部材４１が第１ガイド部材に相当し、Ｙ軸用ガイド部材４２が第２ガイド部材に相当する。
【００３５】
ここで、以上説明した本実施形態の効果を説明する前に、図３及び図４を用いて本実施形態の効果を説明するための比較例について説明する。図３は、比較例のリニアモータの構成を概念的に表す上面図、図４は、比較例のリニアモータの構成を概念的に表す図３中ＩＶ−ＩＶ断面による側断面図である。なお、図３及び図４は、上記図１及び図２に対応する図であり、対比の便宜のため、比較例における同様の部分の符号は本実施形態と同一の符号を用いている。
【００３６】
比較例のリニアモータ１′は、可動子をＸ軸及びＹ軸の２軸方向に直動動作することができる点で本実施形態のリニアモータ１と同様であるが、Ｘ軸用の界磁とＹ軸用の界磁を個別に備えている点で本実施形態のリニアモータ１と相違する。すなわち、図３及び図４に示すように、比較例におけるリニアモータ１′は、Ｘ軸方向に沿った推進力を発生するための界磁５０及びＸ軸用電機子２０′と、Ｙ軸方向に沿った推進力を発生するための界磁６０及びＹ軸用電機子３０′とを備えている。
【００３７】
界磁５０は、磁石固定板５３のＸ軸用電機子２０′側に、Ｘ軸方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数（この例では３個）の磁極５１を固定配置している。この磁極５１は、前述の磁極１１よりＹ軸方向に幅広に形成されており、Ｙ軸方向に１列のみ配置されている。またＸ軸用電機子２０′は、界磁５０の一方側（図３中紙面奥側、図４中下側）に対向配置されており、Ｘ軸用巻線固定体２１の界磁５０側に、複数個のＸ軸用巻線２２′をＸ軸方向に沿って等間隔に固定配置している。Ｘ軸用巻線２２′は、前述のＸ軸用巻線２２よりＹ軸方向に幅広に形成されており、Ｙ軸方向に１列のみ配置されている。このような構成である界磁５０とＸ軸用電機子２０′とで、Ｘ軸用モータ２を構成している。
【００３８】
同様に、界磁６０は、磁石固定板６３のＹ軸用電機子３０′側に、Ｙ軸方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数（この例では８個）の永久磁石からなる磁極６１を固定配置している。この磁極６１は、前述の磁極１１よりＸ軸方向に幅広に形成されており、Ｘ軸方向に１列のみ配置されている。またＹ軸用電機子３０′は、界磁６０の他方側（図３中紙面手前側、図４中上側）に対向配置されており、Ｙ軸用巻線固定体３１の界磁６０側に、複数個（この例では３個）のＹ軸用巻線３２′をＹ軸方向に沿って等間隔に固定配置している。Ｙ軸用巻線３２′は、前述のＹ軸用巻線３２よりＸ軸方向に幅広に形成されており、Ｘ軸方向に１列のみ配置されている。このような構成である界磁６０とＹ軸用電機子３０′とで、Ｙ軸用モータ３を構成している。
【００３９】
界磁５０の磁石固定板５３と界磁６０の磁石固定板６３は、磁極５１と磁極６１による磁界が相互に干渉しないように鉄等の磁性材料で構成されており、互いに接合されている。これにより、リニアモータ１′はＸ軸用モータ２とＹ軸用モータ３とを一体的に搭載した構造となっており、それらＸ軸用モータ２及びＹ軸用モータ３を連動させることでＸ軸及びＹ軸の２軸方向の直動動作を実現する。しかしながら、比較例のリニアモータ１′では、Ｘ軸用モータ２とＹ軸用モータ４を個別に搭載する構成であるため、装置が大型化し、重量が増大するという問題点がある。
【００４０】
これに対し、本実施形態のリニアモータ１は、上述した構成とすることにより、Ｘ軸方向への駆動に用いられる界磁とＹ軸方向への駆動に用いられる界磁とを上記界磁１０として共通化することができる。その結果、上記比較例にようにＸ軸及びＹ軸の各方向への駆動用に界磁と電機子を個別に有する場合に比べ、一方の界磁が不要となるため、配置スペースを縮小でき、モータを小型化することができる。また、部品点数が減ることから、モータ重量を軽量化できると共に、製造工程の単純化も可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では特に、Ｙ軸用電機子３０を構成するＹ軸用巻線３２のうち、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間に生じるＹ軸方向に沿った推進力に寄与する部分は、推進方向であるＹ軸方向と直交するＸ軸方向に沿った部分である短辺部３２ａのみである。したがって、Ｙ軸用電機子３０のＹ軸用巻線列３３をＹ軸方向に沿って１列配置すると共に、界磁１０の磁極列１２をＹ軸方向に沿ってその２倍である２列配置することにより、各Ｙ軸用巻線３２におけるＹ軸方向両側に位置する短辺部３２ａに、磁極１１を効率良く対向させることができる。これにより、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間にＹ軸方向に沿って高い推進力を得ることができる。特に、上記実施形態のように、Ｘ軸用電機子２０のＸ軸用巻線列２３及び界磁１０の磁極列１２を２列、Ｙ軸用電機子３０のＹ軸用巻線列３３を１列に配置した場合には、最小限の磁極と巻線の構成で高い推進力を得ることが可能となり、最も効率の良い構成とすることができる。また、界磁１０の磁極列１２の列数とＸ軸用電機子２０のＸ軸用巻線列２３の列数とを等しくすることで、界磁１０とＸ軸用電機子２０との間に生じるＸ軸方向に沿った推進力についても、高い推進力を得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態では特に、界磁１０が永久磁石からなる磁極１１を有している。このように複数の永久磁石を有する界磁１０を備えたリニアモータ１において、Ｘ軸方向への駆動に用いられる界磁とＹ軸方向への駆動に用いられる界磁とを共通化して一方の界磁を不要とすることで、レアメタルからなる永久磁石を削減することができる。これにより、リサイクル性の向上や省資源化、低コスト化が可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では特に、界磁１０の磁石固定板１３を非磁性材料で構成している。これにより、磁極１１で発生する磁界を磁石固定板１３が遮ることがなく、磁界を界磁１０の一方側及び他方側の両側に確実に形成することができる。その結果、界磁１０の一方側にＸ軸用電機子２０、他方側にＹ軸用電機子３０を配置し、界磁１０を共通化した構成を実現することができる。
【００４４】
また、本実施形態では特に、界磁１０とＸ軸用電機子２０との間にＸ軸用ガイド部材４１を設け、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間にＹ軸用ガイド部材４２を設ける。これらＸ軸用ガイド部材４１及びＹ軸用ガイド部材４２により、界磁１０とＸ軸用電機子２０とのＸ軸方向に沿った進退移動と、界磁１０とＹ軸用電機子３０とのＹ軸方向に沿った進退移動を、円滑且つ安定して行うことができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００４６】
（１）巻線を樹脂成型した場合
図５は、本変形例のリニアモータの構成を概念的に表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面相当の側断面図である。図５に示すように、本変形例リニアモータ１Ａにおいては、Ｘ軸用電機子２０のＸ軸用巻線２２は、樹脂成型により固定されており（固定樹脂を符号４３で示す）、またＹ軸用電機子３０のＹ軸用巻線３２も同様に、樹脂成型により固定されている（固定樹脂を符号４４で示す）。
【００４７】
本変形例によれば、Ｘ軸用巻線２２及びＹ軸用巻線３２を樹脂成型することによって、巻線を保護すると共に絶縁性を向上することができる。また、巻線の樹脂成型によりＸ軸用電機子２０及びＹ軸用電機子３０の剛性及び耐振動性を向上することができるので、リニアモータ１Ａの信頼性を向上できる。
【００４８】
（２）リニアモータをステージ装置に適用する場合
すなわち、上記実施形態のリニアモータ１や上記（１）の変形例のリニアモータ１Ａをステージ装置における直動機構の駆動源として用いてもよい。以下、そのようなステージ装置の一例を説明する。ステージ装置は、固定台上を移動可能なリニアモータ、このリニアモータの上部に配設されたステージ、上記固定台側及びリニアモータ側にそれぞれ設けられたスライダ及びガイドレールからなるリニアガイド等から構成されている。このステージ装置のリニアモータは、上記実施形態のリニアモータ１、又は、上記（１）の変形例のリニアモータ１Ａから構成されている。このように構成されたステージ装置においては、リニアモータの駆動によってステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動することができる。すなわち、リニアモータは、ステージ装置における直動機構の駆動源として用いられている。前述したような界磁の共通化により小型化及び軽量化することができるリニアモータ１，１Ａを直動機構の駆動源として用いることで、小型化及び軽量化が可能なステージ装置を実現できる。
【００４９】
（３）その他
以上では、Ｘ軸用電機子２０のＸ軸用巻線列２３及び界磁１０の磁極列１２を２列、Ｙ軸用電機子３０のＹ軸用巻線列３３を１列に配置した場合を説明したが、これに限らず、Ｘ軸用巻線列２３及び磁極列１２を偶数列（２ｎ列：ｎは自然数）、Ｙ軸用電機子３０のＹ軸用巻線列３３を上記偶数の半分の列数（ｎ列：ｎは自然数）となるように配置してもよい。この場合でも、各Ｙ軸用巻線３２の短辺部３２ａに磁極１１を効率良く対向させることができ、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間にＹ軸方向に沿って高い推進力を得ることができる。
【００５０】
なお、Ｘ軸用巻線列２３及び磁極列１２は必ずしも偶数列でなくともよく、奇数列としてもよい。この場合、Ｙ軸方向の推進力に寄与しない磁極列１２が少なくとも１列存在することになるため、上記偶数列である場合に比べて効率は低下するが、界磁の共通化による小型化、軽量化効果については得ることができる。
【００５１】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００５２】
その他、一々例示はしないが、本発明は、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。
【符号の説明】
【００５３】
１ リニアモータ
１Ａ リニアモータ
１０ 界磁
１１ 磁極
１２ 磁極列
１３ 磁石固定板
２０ Ｘ軸用電機子（第１電機子）
２２ Ｘ軸用巻線（第１巻線）
２３ Ｘ軸用巻線列（第１巻線列）
３０ Ｙ軸用電機子（第２電機子）
３２ Ｙ軸用巻線（第２巻線）
３３ Ｙ軸用巻線列（第２巻線列）
４１ Ｘ軸用ガイド部材（第１ガイド部材）
４２ Ｙ軸用ガイド部材（第２ガイド部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸方向に直動動作することが可能なリニアモータ及びそれを用いたステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークや工具、製品等を高速かつ高精度で移動させると共に、位置決めやアライメント調整を行うため、多軸方向に直動動作することが可能なステージ装置が使用されている。従来、このような多軸方向に動作可能なステージ装置として、一つのステージ装置の中に二次元直交座標系におけるＸ軸用とＹ軸用の２つのモータを搭載するものが提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１６７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のステージ装置は、巻線からなる電気子と磁石からなる界磁を備えたＸ軸用モータと、同様に巻線からなる電気子と磁石からなる界磁を備えたＹ軸用モータをそれぞれ搭載しており、それらＸ軸用モータ及びＹ軸用モータを連動させることでＸ軸及びＹ軸の２軸方向の直動動作を実現している。
【０００５】
しかしながら、Ｘ軸用モータとＹ軸用モータを個別に搭載する構成であるため、装置が大型化し、重量が増大するという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、小型化及び軽量化が可能なリニアモータ及びそれを用いたステージ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１発明のリニアモータは、第１の方向に沿って配置された複数の磁極を有する界磁と、前記界磁の一方側に対向して配置され、前記第１の方向に沿った推進力を発生するための複数の第１巻線を有する第１電機子と、前記界磁の他方側に対向して配置され、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った推進力を発生するための複数の第２巻線を有する第２電機子と、を備え、前記界磁、前記第１電機子、及び前記第２電機子のうちのいずれかを固定子、他を可動子とすることを特徴とする。
【０００８】
本願発明のリニアモータは、界磁と、界磁の一方側に対向配置された第１電機子とを備えており、界磁と第１電機子との間に生じる第１の方向に沿った推進力により、界磁と第１電機子とを第１の方向に沿って相対的に進退移動させる。また本願発明のリニアモータは、界磁の他方側に対向配置された第２電機子を備えており、界磁と第２電機子との間に生じる第２の方向に沿った推進力により、界磁と第２電機子とを第２の方向に沿って相対的に進退移動させる。これにより、界磁、第１電機子及び第２電機子のうちのいずれかを固定子、他を可動子とすることで、可動子を第１及び第２の方向の２軸方向に直動動作することが可能である。
【０００９】
このような構成により、第１の方向への駆動に用いられる界磁と第２の方向への駆動に用いられる界磁とを共通化することができる。その結果、第１及び第２の各方向への駆動用に界磁と電機子を個別に有する場合に比べ、一方の界磁が不要となるため、配置スペースを縮小でき、モータを小型化することができる。また、部品点数が減ることから、モータ重量を軽量化できると共に、製造工程の単純化も可能となる。
【００１０】
第２発明のリニアモータは、上記第１発明において、ｎを自然数とした場合に、前記界磁は、前記第１方向に沿って配置された複数個の前記磁極からなる磁極列が前記第２方向に沿って２ｎ列配置されて構成されており、前記第１電機子は、前記第１方向に沿って配置された複数個の前記第１巻線からなる第１巻線列が前記第２方向に沿って２ｎ列配置されて構成されており、前記第２電機子は、前記第１方向に沿って配置された複数個の前記第２巻線からなる第２巻線列が前記第２方向に沿ってｎ列配置されて構成されていることを特徴とする。
【００１１】
第２電機子を構成する第２巻線のうち、界磁と第２電機子との間に生じる第２の方向に沿った推進力に寄与する部分は、推進方向である第２方向と直交する第１方向に沿った部分のみである。したがって、第２電機子の第２巻線列を第２方向に沿ってｎ列配置すると共に、界磁の磁極列を第２方向に沿ってその２倍である２ｎ列配置することにより、各第２巻線における（第２方向両側に位置する）第１方向に沿った部分に、磁極を効率良く対向させることができる。これにより、界磁と第２電機子との間に第２の方向に沿って高い推進力を得ることができる。特に、ｎが１である場合、すなわち第１電機子の第１巻線列及び界磁の磁極列を２列、第２電機子の第２巻線列を１列に配置した場合には、最小限の磁極と巻線の構成で高い推進力を得ることが可能となり、最も効率の良い構成とすることができる。
【００１２】
また、界磁の磁極列の列数と第１電機子の第１巻線列の列数とを等しくすることで、界磁と第１電機子との間に生じる第１の方向に沿った推進力についても、高い推進力を得ることができる。
【００１３】
第３発明のリニアモータは、上記第１又は第２発明において、前記界磁は、前記複数の磁極として、前記第１の方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数の永久磁石を有していることを特徴とする。
【００１４】
複数の永久磁石からなる界磁を備えたリニアモータにおいて、第１の方向への駆動に用いられる界磁と第２の方向への駆動に用いられる界磁とを共通化して一方の界磁を不要とすることで、レアメタルからなる永久磁石を削減することができる。これにより、リサイクル性の向上や省資源化、低コスト化が可能となる。
【００１５】
第４発明のリニアモータは、上記第３発明において、前記界磁は、前記永久磁石を固定配置する磁石固定板をさらに有し、前記磁石固定板は、非磁性材料で構成されていることを特徴とする。
【００１６】
界磁の一方側に第１電機子、他方側に第２電機子を配置し、界磁を共通化する構成においては、磁界を界磁の一方側及び他方側の両側に形成する必要がある。本願発明によれば、界磁が永久磁石と磁石固定板を有し、磁石固定板を非磁性材料で構成するので、永久磁石で発生する磁界を磁石固定板が遮ることがない。これにより、磁界を界磁の一方側及び他方側の両側に確実に形成し、界磁を共通化した構成を実現することができる。
【００１７】
第５発明のリニアモータは、上記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、前記第１電機子は、樹脂成型により固定された前記第１巻線を有し、前記第２電機子は、樹脂成型により固定された前記第２巻線を有していることを特徴とする。
【００１８】
第１巻線及び第２巻線を樹脂成型することによって、巻線を保護すると共に絶縁性を向上することができる。また、巻線の樹脂成型により第１電機子及び第２電機子の剛性及び耐振動性を向上することができるので、リニアモータの信頼性を向上できる。
【００１９】
第６発明のリニアモータは、上記第１乃至第５発明のいずれかにおいて、前記界磁と前記第１電機子との間に設けられ、前記界磁と前記第１電機子との前記第１の方向に沿った進退移動を案内するための第１ガイド部材と、前記界磁と前記第２電機子との間に設けられ、前記界磁と前記第２電機子との前記第２の方向に沿った進退移動を案内するための第２ガイド部材と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
第１ガイド部材及び第２ガイド部材により、界磁と第１電機子との第１の方向に沿った進退移動と、界磁と第２電機子との第２の方向に沿った進退移動を、円滑且つ安定して行うことができる。
【００２１】
上記目的を達成するために、第７発明のステージ装置は、上記第１乃至第６発明のいずれか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。
【００２２】
界磁の共通化により小型化及び軽量化することができるリニアモータを直動機構の駆動源として用いることで、小型化及び軽量化が可能なステージ装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、リニアモータやステージ装置を小型化及び軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態のリニアモータの構成を概念的に表す上面図である。
【図２】本実施形態のリニアモータの構成を概念的に表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面による側断面図である。
【図３】比較例のリニアモータの構成を概念的に表す上面図である。
【図４】比較例のリニアモータの構成を概念的に表す図３中ＩＶ−ＩＶ断面による側断面図である。
【図５】巻線を樹脂成形した変形例におけるリニアモータの構成を概念的に表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面相当の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２６】
図１及び図２を用いて、本実施形態のリニアモータ１の概念的な構成について説明する。図１は、本実施形態のリニアモータの構成を概念的に表す上面図、図２は、本実施形態のリニアモータの構成を概念的に表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面による側断面図である。なお、以下の説明では、図１及び図２中左右方向を二次元直交座標系におけるＸ軸方向、図１中上下方向及び図２中紙面に垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００２７】
図１及び図２に示すように、リニアモータ１は、界磁１０と、Ｘ軸方向に沿った推進力を発生するためのＸ軸用電機子２０と、Ｙ軸方向に沿った推進力を発生するためのＹ軸用電機子３０とを備えている。
【００２８】
界磁１０は、Ｘ軸方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数の磁極１１を有している。具体的には、Ｘ軸方向に沿って配置された複数個（この例では３個）の磁極１１からなる磁極列１２がＹ軸方向に沿って平面状に２列配置されている。本実施形態では、磁極１１は永久磁石で構成されており、磁石固定板１３のＸ軸用電機子２０側に固定配置されている。磁石固定板１３は、磁極１１による磁界を界磁１０の両側に形成するように、ステンレスやアルミ等の非磁性材料で構成されている。なお、磁極１１を電磁石で構成してもよい。
【００２９】
Ｘ軸用電機子２０は、界磁１０の一方側（図１中紙面奥側、図２中下側）に、界磁１０に対して所定のクリアランスを有するように対向配置されている。Ｘ軸用電機子２０は、Ｘ軸用巻線固定体２１の界磁１０側に、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置された複数個のＸ軸用巻線２２からなるＸ軸用巻線列２３がＹ軸方向に沿って平面状に２列配置されて構成されている。Ｘ軸用巻線列２３は、界磁１０の磁極列１２に対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００３０】
Ｙ軸用電機子３０は、界磁１０の他方側（図１中紙面手前側、図２中上側）に、界磁１０に対して所定のクリアランスを有するように対向配置されている。Ｙ軸用電機子３０は、Ｙ軸用巻線固定体３１の界磁１０側に、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置された複数個（この例では３つ）のＹ軸用巻線３２からなるＹ軸用巻線列３３がＹ軸方向に沿って１列配置されて構成されている。Ｙ軸用巻線列３３は、各Ｙ軸用巻線３２におけるＹ軸方向に沿った推進力に寄与する部分、すなわち、各Ｙ軸用巻線３２のＹ軸方向両端部に位置する短辺部３２ａが、界磁１０の磁極１１のＹ軸方向略中央部に位置するように、配置されている。これにより、磁極１１が生じる磁界と短辺部３２ａをＸ軸方向に流れる電流とを効率良く直交させることができ、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間にＹ軸方向に沿って高い推進力を得ることができる。
【００３１】
界磁１０とＸ軸用電機子２０との間には、界磁１０とＸ軸用電機子２０とのＸ軸方向に沿った進退移動を案内するためのＸ軸用ガイド部材４１が、Ｘ軸用巻線２２のＹ軸方向両側に設けられている。また、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間には、界磁１０とＹ軸用電機子３０とのＹ軸方向に沿った進退移動を案内するためのＹ軸用ガイド部材４２が、Ｙ軸用巻線３２のＸ軸方向両側に設けられている。
【００３２】
上記構成であるリニアモータ１においては、界磁１０とＸ軸用電機子２０との間に生じるＸ軸方向に沿った推進力により、界磁１０とＸ軸用電機子２０とがＸ軸方向に沿って相対的に進退移動する。また、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間に生じるＹ軸方向に沿った推進力により、界磁１０とＹ軸用電機子３０とがＹ軸方向に沿って相対的に進退移動する。これにより、界磁１０、Ｘ軸用電機子２０及びＹ軸用電機子３０のうちのいずれかを固定子、他を可動子とすることで、可動子をＸ軸及びＹ軸の２軸方向に直動動作することができる。
【００３３】
例えば、Ｘ軸用電機子２０を固定子とした場合、界磁１０をＸ軸方向に直動動作させ、Ｙ軸用電機子３０をＸ軸及びＹ軸の２軸方向に直動動作することができる。このとき、界磁１０がＸ軸方向に動作可能な範囲は、Ｘ軸用電機子２０においてＸ軸用巻線２２が配置されている範囲となり、Ｙ軸用電機子３０がＹ軸方向に動作可能な範囲は、Ｙ軸用巻線３２の短辺部３２ａが対応する界磁１０の磁極１１と対向する範囲（１つの磁極１１と対向する範囲）となる。したがって、例えば、比較的長い距離の移動が可能なＸ軸方向の移動でワークや工具、製品等の主たる移動を行い、比較的短い距離となるＹ軸方向の移動でそれらの位置決めやアライメントの調整等を行うことが可能である。
【００３４】
以上において、Ｘ軸方向が特許請求の範囲に記載の第１の方向に相当し、Ｙ軸方向が第２の方向に相当する。また、Ｘ軸用電機子２０が第１電機子に相当し、Ｘ軸用巻線２２が第１巻線に相当し、Ｘ軸用巻線列２３が第１巻線列に相当する。また、Ｙ軸用電機子３０が第２電機子に相当し、Ｙ軸用巻線３２が第２巻線に相当し、Ｙ軸用巻線列３３が第２巻線列に相当する。また、Ｘ軸用ガイド部材４１が第１ガイド部材に相当し、Ｙ軸用ガイド部材４２が第２ガイド部材に相当する。
【００３５】
ここで、以上説明した本実施形態の効果を説明する前に、図３及び図４を用いて本実施形態の効果を説明するための比較例について説明する。図３は、比較例のリニアモータの構成を概念的に表す上面図、図４は、比較例のリニアモータの構成を概念的に表す図３中ＩＶ−ＩＶ断面による側断面図である。なお、図３及び図４は、上記図１及び図２に対応する図であり、対比の便宜のため、比較例における同様の部分の符号は本実施形態と同一の符号を用いている。
【００３６】
比較例のリニアモータ１′は、可動子をＸ軸及びＹ軸の２軸方向に直動動作することができる点で本実施形態のリニアモータ１と同様であるが、Ｘ軸用の界磁とＹ軸用の界磁を個別に備えている点で本実施形態のリニアモータ１と相違する。すなわち、図３及び図４に示すように、比較例におけるリニアモータ１′は、Ｘ軸方向に沿った推進力を発生するための界磁５０及びＸ軸用電機子２０′と、Ｙ軸方向に沿った推進力を発生するための界磁６０及びＹ軸用電機子３０′とを備えている。
【００３７】
界磁５０は、磁石固定板５３のＸ軸用電機子２０′側に、Ｘ軸方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数（この例では３個）の磁極５１を固定配置している。この磁極５１は、前述の磁極１１よりＹ軸方向に幅広に形成されており、Ｙ軸方向に１列のみ配置されている。またＸ軸用電機子２０′は、界磁５０の一方側（図３中紙面奥側、図４中下側）に対向配置されており、Ｘ軸用巻線固定体２１の界磁５０側に、複数個のＸ軸用巻線２２′をＸ軸方向に沿って等間隔に固定配置している。Ｘ軸用巻線２２′は、前述のＸ軸用巻線２２よりＹ軸方向に幅広に形成されており、Ｙ軸方向に１列のみ配置されている。このような構成である界磁５０とＸ軸用電機子２０′とで、Ｘ軸用モータ２を構成している。
【００３８】
同様に、界磁６０は、磁石固定板６３のＹ軸用電機子３０′側に、Ｙ軸方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数（この例では８個）の永久磁石からなる磁極６１を固定配置している。この磁極６１は、前述の磁極１１よりＸ軸方向に幅広に形成されており、Ｘ軸方向に１列のみ配置されている。またＹ軸用電機子３０′は、界磁６０の他方側（図３中紙面手前側、図４中上側）に対向配置されており、Ｙ軸用巻線固定体３１の界磁６０側に、複数個（この例では３個）のＹ軸用巻線３２′をＹ軸方向に沿って等間隔に固定配置している。Ｙ軸用巻線３２′は、前述のＹ軸用巻線３２よりＸ軸方向に幅広に形成されており、Ｘ軸方向に１列のみ配置されている。このような構成である界磁６０とＹ軸用電機子３０′とで、Ｙ軸用モータ３を構成している。
【００３９】
界磁５０の磁石固定板５３と界磁６０の磁石固定板６３は、磁極５１と磁極６１による磁界が相互に干渉しないように鉄等の磁性材料で構成されており、互いに接合されている。これにより、リニアモータ１′はＸ軸用モータ２とＹ軸用モータ３とを一体的に搭載した構造となっており、それらＸ軸用モータ２及びＹ軸用モータ３を連動させることでＸ軸及びＹ軸の２軸方向の直動動作を実現する。しかしながら、比較例のリニアモータ１′では、Ｘ軸用モータ２とＹ軸用モータ４を個別に搭載する構成であるため、装置が大型化し、重量が増大するという問題点がある。
【００４０】
これに対し、本実施形態のリニアモータ１は、上述した構成とすることにより、Ｘ軸方向への駆動に用いられる界磁とＹ軸方向への駆動に用いられる界磁とを上記界磁１０として共通化することができる。その結果、上記比較例にようにＸ軸及びＹ軸の各方向への駆動用に界磁と電機子を個別に有する場合に比べ、一方の界磁が不要となるため、配置スペースを縮小でき、モータを小型化することができる。また、部品点数が減ることから、モータ重量を軽量化できると共に、製造工程の単純化も可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では特に、Ｙ軸用電機子３０を構成するＹ軸用巻線３２のうち、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間に生じるＹ軸方向に沿った推進力に寄与する部分は、推進方向であるＹ軸方向と直交するＸ軸方向に沿った部分である短辺部３２ａのみである。したがって、Ｙ軸用電機子３０のＹ軸用巻線列３３をＹ軸方向に沿って１列配置すると共に、界磁１０の磁極列１２をＹ軸方向に沿ってその２倍である２列配置することにより、各Ｙ軸用巻線３２におけるＹ軸方向両側に位置する短辺部３２ａに、磁極１１を効率良く対向させることができる。これにより、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間にＹ軸方向に沿って高い推進力を得ることができる。特に、上記実施形態のように、Ｘ軸用電機子２０のＸ軸用巻線列２３及び界磁１０の磁極列１２を２列、Ｙ軸用電機子３０のＹ軸用巻線列３３を１列に配置した場合には、最小限の磁極と巻線の構成で高い推進力を得ることが可能となり、最も効率の良い構成とすることができる。また、界磁１０の磁極列１２の列数とＸ軸用電機子２０のＸ軸用巻線列２３の列数とを等しくすることで、界磁１０とＸ軸用電機子２０との間に生じるＸ軸方向に沿った推進力についても、高い推進力を得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態では特に、界磁１０が永久磁石からなる磁極１１を有している。このように複数の永久磁石を有する界磁１０を備えたリニアモータ１において、Ｘ軸方向への駆動に用いられる界磁とＹ軸方向への駆動に用いられる界磁とを共通化して一方の界磁を不要とすることで、レアメタルからなる永久磁石を削減することができる。これにより、リサイクル性の向上や省資源化、低コスト化が可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では特に、界磁１０の磁石固定板１３を非磁性材料で構成している。これにより、磁極１１で発生する磁界を磁石固定板１３が遮ることがなく、磁界を界磁１０の一方側及び他方側の両側に確実に形成することができる。その結果、界磁１０の一方側にＸ軸用電機子２０、他方側にＹ軸用電機子３０を配置し、界磁１０を共通化した構成を実現することができる。
【００４４】
また、本実施形態では特に、界磁１０とＸ軸用電機子２０との間にＸ軸用ガイド部材４１を設け、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間にＹ軸用ガイド部材４２を設ける。これらＸ軸用ガイド部材４１及びＹ軸用ガイド部材４２により、界磁１０とＸ軸用電機子２０とのＸ軸方向に沿った進退移動と、界磁１０とＹ軸用電機子３０とのＹ軸方向に沿った進退移動を、円滑且つ安定して行うことができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００４６】
（１）巻線を樹脂成型した場合
図５は、本変形例のリニアモータの構成を概念的に表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面相当の側断面図である。図５に示すように、本変形例リニアモータ１Ａにおいては、Ｘ軸用電機子２０のＸ軸用巻線２２は、樹脂成型により固定されており（固定樹脂を符号４３で示す）、またＹ軸用電機子３０のＹ軸用巻線３２も同様に、樹脂成型により固定されている（固定樹脂を符号４４で示す）。
【００４７】
本変形例によれば、Ｘ軸用巻線２２及びＹ軸用巻線３２を樹脂成型することによって、巻線を保護すると共に絶縁性を向上することができる。また、巻線の樹脂成型によりＸ軸用電機子２０及びＹ軸用電機子３０の剛性及び耐振動性を向上することができるので、リニアモータ１Ａの信頼性を向上できる。
【００４８】
（２）リニアモータをステージ装置に適用する場合
すなわち、上記実施形態のリニアモータ１や上記（１）の変形例のリニアモータ１Ａをステージ装置における直動機構の駆動源として用いてもよい。以下、そのようなステージ装置の一例を説明する。ステージ装置は、固定台上を移動可能なリニアモータ、このリニアモータの上部に配設されたステージ、上記固定台側及びリニアモータ側にそれぞれ設けられたスライダ及びガイドレールからなるリニアガイド等から構成されている。このステージ装置のリニアモータは、上記実施形態のリニアモータ１、又は、上記（１）の変形例のリニアモータ１Ａから構成されている。このように構成されたステージ装置においては、リニアモータの駆動によってステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動することができる。すなわち、リニアモータは、ステージ装置における直動機構の駆動源として用いられている。前述したような界磁の共通化により小型化及び軽量化することができるリニアモータ１，１Ａを直動機構の駆動源として用いることで、小型化及び軽量化が可能なステージ装置を実現できる。
【００４９】
（３）その他
以上では、Ｘ軸用電機子２０のＸ軸用巻線列２３及び界磁１０の磁極列１２を２列、Ｙ軸用電機子３０のＹ軸用巻線列３３を１列に配置した場合を説明したが、これに限らず、Ｘ軸用巻線列２３及び磁極列１２を偶数列（２ｎ列：ｎは自然数）、Ｙ軸用電機子３０のＹ軸用巻線列３３を上記偶数の半分の列数（ｎ列：ｎは自然数）となるように配置してもよい。この場合でも、各Ｙ軸用巻線３２の短辺部３２ａに磁極１１を効率良く対向させることができ、界磁１０とＹ軸用電機子３０との間にＹ軸方向に沿って高い推進力を得ることができる。
【００５０】
なお、Ｘ軸用巻線列２３及び磁極列１２は必ずしも偶数列でなくともよく、奇数列としてもよい。この場合、Ｙ軸方向の推進力に寄与しない磁極列１２が少なくとも１列存在することになるため、上記偶数列である場合に比べて効率は低下するが、界磁の共通化による小型化、軽量化効果については得ることができる。
【００５１】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００５２】
その他、一々例示はしないが、本発明は、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。
【符号の説明】
【００５３】
１ リニアモータ
１Ａ リニアモータ
１０ 界磁
１１ 磁極
１２ 磁極列
１３ 磁石固定板
２０ Ｘ軸用電機子（第１電機子）
２２ Ｘ軸用巻線（第１巻線）
２３ Ｘ軸用巻線列（第１巻線列）
３０ Ｙ軸用電機子（第２電機子）
３２ Ｙ軸用巻線（第２巻線）
３３ Ｙ軸用巻線列（第２巻線列）
４１ Ｘ軸用ガイド部材（第１ガイド部材）
４２ Ｙ軸用ガイド部材（第２ガイド部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に沿って配置された複数の磁極を有する界磁と、
前記界磁の一方側に対向して配置され、前記第１の方向に沿った推進力を発生するための複数の第１巻線を有する第１電機子と、
前記界磁の他方側に対向して配置され、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った推進力を発生するための複数の第２巻線を有する第２電機子と、を備え、
前記界磁、前記第１電機子、及び前記第２電機子のうちのいずれかを固定子、他を可動子とする
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
ｎを自然数とした場合に、前記界磁は、
前記第１方向に沿って配置された複数個の前記磁極からなる磁極列が前記第２方向に沿って２ｎ列配置されて構成されており、
前記第１電機子は、
前記第１方向に沿って配置された複数個の前記第１巻線からなる第１巻線列が前記第２方向に沿って２ｎ列配置されて構成されており、
前記第２電機子は、
前記第１方向に沿って配置された複数個の前記第２巻線からなる第２巻線列が前記第２方向に沿ってｎ列配置されて構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記界磁は、
前記複数の磁極として、前記第１の方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数の永久磁石を有している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記界磁は、
前記永久磁石を固定配置する磁石固定板をさらに有し、
前記磁石固定板は、
非磁性材料で構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記第１電機子は、
樹脂成型により固定された前記第１巻線を有し、
前記第２電機子は、
樹脂成型により固定された前記第２巻線を有している
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記界磁と前記第１電機子との間に設けられ、前記界磁と前記第１電機子との前記第１の方向に沿った進退移動を案内するための第１ガイド部材と、
前記界磁と前記第２電機子との間に設けられ、前記界磁と前記第２電機子との前記第２の方向に沿った進退移動を案内するための第２ガイド部材と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項７】
請求項１乃至６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。
【請求項１】
第１の方向に沿って配置された複数の磁極を有する界磁と、
前記界磁の一方側に対向して配置され、前記第１の方向に沿った推進力を発生するための複数の第１巻線を有する第１電機子と、
前記界磁の他方側に対向して配置され、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った推進力を発生するための複数の第２巻線を有する第２電機子と、を備え、
前記界磁、前記第１電機子、及び前記第２電機子のうちのいずれかを固定子、他を可動子とする
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
ｎを自然数とした場合に、前記界磁は、
前記第１方向に沿って配置された複数個の前記磁極からなる磁極列が前記第２方向に沿って２ｎ列配置されて構成されており、
前記第１電機子は、
前記第１方向に沿って配置された複数個の前記第１巻線からなる第１巻線列が前記第２方向に沿って２ｎ列配置されて構成されており、
前記第２電機子は、
前記第１方向に沿って配置された複数個の前記第２巻線からなる第２巻線列が前記第２方向に沿ってｎ列配置されて構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記界磁は、
前記複数の磁極として、前記第１の方向に沿って極性が交互となるように等間隔に配置された複数の永久磁石を有している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記界磁は、
前記永久磁石を固定配置する磁石固定板をさらに有し、
前記磁石固定板は、
非磁性材料で構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記第１電機子は、
樹脂成型により固定された前記第１巻線を有し、
前記第２電機子は、
樹脂成型により固定された前記第２巻線を有している
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記界磁と前記第１電機子との間に設けられ、前記界磁と前記第１電機子との前記第１の方向に沿った進退移動を案内するための第１ガイド部材と、
前記界磁と前記第２電機子との間に設けられ、前記界磁と前記第２電機子との前記第２の方向に沿った進退移動を案内するための第２ガイド部材と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項７】
請求項１乃至６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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０５４４５（Ｐ２０１２−１０５４４５Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１６５３（Ｐ２０１０−２５１６５３）
【出願日】平成２２年１１月１０日（２０１０．１１．１０）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１０日（２０１０．１１．１０）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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