電磁石形アクチュエータ及び平面モータ
【課題】一層構造においても平均推力が大きく、かつ、積層化した場合にも平均推力が増大するという積層効果があり、また、冷却効果がある電磁石形アクチュエータ及びこれを用いた平面モータを提供することにある。
【解決手段】固定子コア１ａは、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコアを有し、また、固定子コア１ｂも、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。可動子３は固定子コア１ａ、１ｂ間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。コイル２ａ、２ｂは固定子コア１ａ、１ｂに対してはＹ方向かつ可動子３に対してはＺ方向の磁束を発生するためのものである。磁束は固定子コアたとえば１ａから可動子３を介して固定子コアたとえば１ｂへ流れる。
【解決手段】固定子コア１ａは、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコアを有し、また、固定子コア１ｂも、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。可動子３は固定子コア１ａ、１ｂ間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。コイル２ａ、２ｂは固定子コア１ａ、１ｂに対してはＹ方向かつ可動子３に対してはＺ方向の磁束を発生するためのものである。磁束は固定子コアたとえば１ａから可動子３を介して固定子コアたとえば１ｂへ流れる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁石（ＥＭ）形アクチュエータ及びこれを用いた平面モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石形アクチュエータに比較して、積層化が容易にできる電磁石形アクチュエータは高推力の点で着目されている。
【０００３】
図１９は第１の従来の電磁石形アクチュエータを示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である（参照：非特許文献１）。図１９において、固定子コア１０１ａは、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有し、また、固定子コア１０１ｂも、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。この場合、固定子コア１０１ａのコア歯は固定子コア１０１ｂのコア歯に対向している。フレームコア１０１ｃは固定子コア１０１ａ、１０１ｂと共に磁路を形成するためのものである。
【０００４】
コイル１０２は固定子コア１０１ａ、１０１ｂに対してＸ方向の磁束を発生するためのものである。この場合、コイル１０２は固定子コア１０１ａ、１０１ｂに巻回された後に、フレームコア１０１ｃが固定子コア１０１ａ、１０１ｂに結合される。尚、フレームコア１０１ｃを固定子コア１０１ａ、１０１ｂに結合した後に、コイル１０２を固定子コア１０１ａ、１０１ｂに巻回してもよい。この結果、上記の磁束はフレームコア１０１ｃをもＸ方向に沿って通過するが、固定子コア１０１ａ、１０１ｂ内の磁束の方向と反対である。つまり、この磁束は、主に、固定子コア１０１ａ、１０１ｂ及びフレームコア１０１ｃが形成する磁路を通過する。
【０００５】
他方、可動子１０３は固定子コア１０１ａ、１０１ｂ間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。この場合、可動子１０３の一部は上記磁路の中に存在する。尚、図１９においては、非磁性体は省略してある。
【０００６】
図１９において、可動子１０３内の１つの磁性体を通過する磁束は、固定子コア１０１ａの複数の空隙及び可動子１０３の複数の非磁性体を通過するので、１つの磁気回路の磁気抵抗が大きく、従って、平均推力が減少する。しかし、積層した場合の可動子１０３内の１つの磁性体を通過する磁束について、積層によるＺ方向の空隙による磁気抵抗の増大は相対的に少なく、従って、全体の磁気抵抗が小さくなる分、平均推力の増大に寄与すると考えられる。
【０００７】
図２０は第２の従来の電磁石形アクチュエータを示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。この電磁石形アクチュエータはリニアモータの最も一般的なものである。図２０において、固定子コア２０１ａは、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有し、また、固定子コア２０１ｂも、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。この場合、固定子コア２０１ａのコア歯は固定子コア２０１ｂのコア歯に対向している。フレームコア２０１ｃは固定子コア２０１ａ、２０１ｂと共に磁路を形成するためのものであり、たとえば、固定子コア２０１ａ、２０１ｂと結合している。つまり、磁束は、主に、固定子コア２０１ａ、２０１ｂ及びフレームコア２０１ｃが形成する磁路を通過する。
【０００８】
コイル２０２は固定子コア２０１ａ、２０１ｂに対してＺ方向の磁束を発生するためのものである。この場合、コイル２０２はフレームコア２０１ｃに巻回された後に、フレームコア２０１ｃが固定子コア２０１ａ、２０１ｂに結合される。尚、フレームコア２０１ｃを固定子コア２０１ａ、２０１ｂに結合した後に、コイル２０２をフレームコア２０１ｃに巻回してもよい。この結果、上記の磁束はフレームコア２０１ｃをもＺ方向に沿って通過する。
【０００９】
他方、可動子２０３は固定子コア２０１ａ、２０１ｂ間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。この場合、可動子２０３の一部は上記磁路の中に存在する。尚、図２０においては、非磁性体は省略してある。
【００１０】
図２０において、可動子２０３内の１つの磁性体を通過する磁束は、固定子コア２０１ａの複数の空隙及び可動子２０３の複数の非磁性体をほとんど通過しないので、１つの磁気回路の磁気抵抗が小さく、従って、平均推力の増大に寄与する。しかし、積層した場合の可動子２０３内の１つの磁性体を通過する磁束について、積層によるＺ方向の空隙による磁気抵抗の増大は相対的に大きく、従って、全体の磁気抵抗が大きくなる分、平均推力の増大に対する悪影響を及ぼすと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図２１は図１９、図２０の電磁石形アクチュエータのほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図２０の電磁石形アクチュエータの平均推力は図１９の電磁石形アクチュエータの平均推力のほぼ４０倍と優れている。これは上述のことから、図２０の磁気回路における磁気抵抗は図１９の磁気回路における磁気抵抗より小さいことに基づくと考えられる。つまり、第１の従来の電磁石形アクチュエータの平均推力は劣るという課題がある。
【００１２】
図２２の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、図１９、図２０の電磁石形アクチュエータを多層化した場合のほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図２２においては、図１９、図２０における可動子１０３；２０３の数を５、１０と増加させると共に、固定子コア１０１ａ、１０１ｂ；２０１ａ、２０１ｂの総数を６、１１と増加させた場合の平均推力が示されている。図１９の電磁石形アクチュエータを５層、１０層化した場合には、図２２の（Ａ）に示すごとく、平均推力は３．６倍、４．７倍と増加するのに対し、図２０の電磁石形アクチュエータを５層、１０層化した場合には、図２２の（Ｂ）に示すごとく、平均推力は０．０３２倍、０．０２７倍と減少する。これは、上述のことから、図２０において多層化した場合には、それ以上に磁気回路の磁気抵抗が著しく増大することに基づくと考えられる。つまり、第２の従来の電磁石形アクチュエータには積層効果がないという課題がある。
【００１３】
また、図１９、図２０において、熱源となるコイル１０２，２０２が固定子コア１０１ａ、１０１ｂ；２０１ａ、２０１ｂ及び可動子１０３；２０３に近接する構造となっているので、第１、第２の従来の電磁石形アクチュエータの冷却効果が小さいという課題もある。
【００１４】
さらに、図１９、図２０においては、可動子１０３、２０３がＹ方向に移動して可動子１０３、２０３とコイル１０２，２０２との相対的位置の変化量が大きくなった場合には、可動子１０３、２０３の近くに配置されているコイル１０２，２０２をその相対的位置の変化量に応じて大きくしなければならず、従って、コイル冷却のための冷却装置を設置した場合には、冷却装置も大きくしなければならない。この結果、平面モータへの適用が不可能であるという課題もあった。
【００１５】
従って、本発明の目的は、一層構造においても平均推力が大きく、かつ、積層化した場合にも平均推力が増大するという積層効果があり、また、コイルの発熱の悪影響を受けにくい電磁石形アクチュエータ及びこれを用いた平面モータを提供することにある。
【非特許文献１】Pierre-Emmanuel Cavarec, Hamid Ben Ahmed, and Bernard Multon: New Multi-Rod Linear Actuator for Direct-Drive, Wide Mechanical Bandpass Applications, IEEE Transaction on Industrial Applications, vol.39, no.4, (2003), pp.961-967.
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するために本発明に係る電磁石形アクチュエータは、第１の方向（たとえばＸ方向）に配列されかつ第１の方向にほぼ直交する第２の方向（たとえばＹ方向）に延在する複数のコア歯を有する第１の固定子コアと、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する第２の固定子コアと、第１の固定子コアと第２の固定子コアとの間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する可動子と、第１、第２の固定子コアに対してはＹ方向かつ可動子に対しては第１、第２の方向にほぼ直交する第３方向（たとえばＺ方向）の磁束を発生するための少なくとも１つのコイルとを備えている。この結果、磁束は第１、第２の固定子コアの一方から可動子を介して第１、第２の固定子コアの他方へ流れるようになる。
【００１７】
また、本発明に係る電磁石形アクチュエータは、第１の方向に２列に対向して配列されかつ第１の方向にほぼ直交する第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第１の固定子コアと、第１の方向に２列に対向して配列されかつ第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第２の固定子コアとを備えており、この場合、第１の固定子コアのコア歯と第２の固定子コアのコア歯とが交互に配置されている。さらに、可動子は、第１、第２の固定子コアの２列のコア歯の間に第１の方向に移動可能に設けられ、この可動子は第１の方向に交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する。さらに、少なくとも１つのコイルは第１、第２の固定子コアに対しては第２の方向かつ可動子に対しては第１、第２の方向にほぼ直交する第３の方向の磁束を発生する。この磁束は第１、第２の固定子コアの一方から可動子を介して前記第１、第２の固定子コアの他方へ流れるようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、可動子数が単数あるいは複数においても、平均推力を大きくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明に係る電磁石形アクチュエータの第１の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。図１において、固定子コア１ａは、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコアを有し、また、固定子コア１ｂも、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。この場合、固定子コア１ａのコア歯は固定子コア１ｂのコア歯に対応している。フレームコア１ｃは固定子コア１ａ、１ｂと共に磁路を形成するためのものである。つまり、磁束は、主に、固定子コア１ａ、１ｂ及びフレームコア１ｃが形成する磁路を通過する。
【００２０】
コイル２ａ、２ｂは固定子コア１ａ、１ｂに対してＹ方向の磁束を発生するためのものである。この場合、コイル２ａ、２ｂはフレームコア１ｃの固定子コア１ａ、１ｂの固定部に巻回される。この結果、上記の磁束はフレームコア１ｃをもＹ方向に沿って通過するが、固定子コア１ａ、１ｂ内の磁束の方向と反対である。尚、コイル２ａ、２ｂの一方を省略することができ、この場合、電磁石形アクチュエータの小型化ができる。
【００２１】
他方、可動子３は固定子コア１ａ、１ｂ間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。この場合、可動子３の一部は上記磁路の中に存在する。尚、図１においては、非磁性体は省略してある。
【００２２】
図１においては、熱源となるコイル２が固定子コア１ａ、１ｂ及び可動子３から離れている構造となっているので、冷却効果が大きい。
【００２３】
図２は図１９、図２０、図１の電磁石形アクチュエータのほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図１の電磁石形アクチュエータの平均推力は図２０の電磁石形アクチュエータの平均推力と同等であり、図１９の電磁石形アクチュエータの平均推力のほぼ４０倍と優れている。これは、図１の磁気回路における磁気抵抗は図２０の磁気回路における磁気抵抗と同様に、図１９の磁気回路における磁気抵抗より小さいことに基づくと考えられる。つまり、図３の矢印に示すように、可動子３の１つの磁性体を通過する磁束は、固定子コア１ａ→フレームコア１ｃ→固定子コア１ｂ→空隙→可動子３→空隙→固定子コア１ａのように流れ、１つの磁気回路内の空隙は２つとなるので、１つの磁気回路の磁気抵抗が小さい。従って、図１の電磁石形アクチュエータの平均推力の増大に対する悪影響がなくなる。
【００２４】
図４は図１の電磁石形アクチュエータを多層化した場合のほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図４においては、図１における可動子３の数を５、１０と増加させると共に、固定子コア１ａ、１ｂの数を６、１１と増加させた場合の平均推力が示されている。図１の電磁石形アクチュエータを５層、１０層化した場合には、平均推力は５．７倍、１１倍と増加する。つまり、積層した場合の図１の可動子３内の１つの磁性体を通過する磁束について、積層によるＺ方向の空隙による磁気抵抗の増大は相対的に少なく、従って、全体の磁気抵抗が小さくなる分、平均推力の増大に対する悪影響がなくなる。従って、図１９の電磁石形アクチュエータと比較しても積層効果がある。
【００２５】
このように、図１の電磁石形アクチュエータにおいては、一層構造においても平均推力が大きく、かつ、積層化した場合にも平均推力が増大するという積層効果がある。さらに、冷却効果もある。
【００２６】
また、可動子３がＹ方向に移動して可動子３とコイル２との相対的位置の変化量が大きくなった場合にも、可動子３の近くに配置されているコイル２をその相対的位置の変化量に応じて大きくする必要はないので、コイル冷却のための冷却装置を設置した場合にも、冷却装置は大きくならない。この結果、後述のごとく、平面モータへの適用が可能となる。
【００２７】
図５、図６は図１の固定子コア１ａのコア歯及びこれに対応する固定子コア１ｂのコア歯の配置を説明するための断面図、平面図である。図５の対向配置においては、固定子コア１ａのコア歯と固定子コア１ｂのコア歯とが対向して配置されており、また、図６の交互配置においては、固定子コア１ａのコア歯と固定子コア１ｂのコア歯は交互に配置されている。
【００２８】
図５においては、可動子３の磁性体を通過する磁束を大きくするために、固定子コア１ａのコア歯とこれに対応する固定子コア１ｂのコア歯との鉛直方向距離、両コア歯の中心点間距離あるいは両コア歯の最短距離を小さくすると、逆に、磁束が可動子３の磁性体を介して通過する可能性が小さくなり、平均推力は減少する。これに対し、図６においては、固定子コア１ａのコア歯及びこれに対応する固定子コア１ｂのコア歯の中心点距離を大きくしても、磁束が可動子３の磁性体を介して通過する可能性が大きく、従って、平均推力の低下を抑止できる。
【００２９】
図７は図１の電磁石形アクチュエータを固定子コア１ａ、１ｂのコア歯の配置のみを変化した場合のほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図６のごとく、固定子コア１ａのコア歯及び固定子コア１ｂのコア歯を交互に配置すると、平均推力は図５の対向配置に比較して５．２倍と増加する。
【００３０】
図８は図１の可動子３の磁性体の配置を説明するための平面図である。図８においては、可動子３の磁性体をＹ方向に沿って分割してある。これにより、磁束が可動子３の磁性体内をＹ方向に沿って通過しにくくしている。つまり、図９に示すごとく、可動子３の磁性体内をＹ方向に沿って通過する推力に寄与しない磁束を抑制すると共に、可動子３の磁性体内のＺ方向の推力に寄与する磁束がＹ方向全体に沿って存在するようになる。
【００３１】
図１０は図１の電磁石形アクチュエータを可動子３の磁性体の構造のみを変化した場合のほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、可動子３の磁性体をＹ方向に沿って分割すると、特に、起磁力を大きくした場合に、平均推力は増大する。
【００３２】
図１１は図１の電磁石形アクチュエータの動作を説明するための断面図である。図１１の（Ａ）においては、可動子３はＸ方向のプラス側に移動し、他方、図１１の（Ｂ）においては、可動子３はＸ方向のマイナス側に移動する。
【００３３】
図１２は本発明に係る電磁石形アクチュエータの第２の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。図１２においては、図１の電磁石形アクチュエータを多層化たとえば５層化してある。すなわち、図１２においては、可動子３の数を５と増加させると共に、固定子コア１ａ、１ｂの総数を６と増加させてある。この場合の平均推力は、上述のごとく、増加し、図１の電磁石形アクチュエータに比較して積層効果がある。
【００３４】
図１３は図１、図１２の電磁石形アクチュエータの可動子の厚さ特性を示すグラフである。可動子３の厚さが小さい程、可動子質量当りの平均推力が増加することが分る。
【００３５】
図１４は本発明に係る電磁石形アクチュエータの第３の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。図１４において、固定子コア１ａ’は、Ｘ方向に２列に対向して配列されかつＹ方向に延在する複数のコアを有し、また、固定子コア１ｂ’も、Ｘ方向に２列に対向して配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。この場合、固定子コア１ａ’のコア歯と固定子コア１ｂ’のコア歯とは交互に配置されている。
【００３６】
他方、可動子３’は固定子コア１ａ、１ｂの２列のコア歯間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。尚、図１４においては、非磁性体は省略してある。
【００３７】
図１５は図１４の固定子コア１ａ’のコア歯及び固定子コア１ｂ’のコア歯の進行方向磁束型配置を説明するための断面図、平面図である。図１５の配置においては、固定子コア１ａ’の一対のコア歯と固定子コア１ｂ’の一対のコア歯とがＸ方向に並置されている。
【００３８】
図１５においては、固定子コア１ａ’、１ｂ’のコア歯間の距離を大きくしても、磁束が可動子３’の磁性体を介して通過する可能性が大きく、従って、平均推力の低下を抑止できる。すなわち、図１６に示すように、交互固定子コアの場合、固定子コア１ａ、１ｂの距離Ｍを４ｍｍから１２ｍｍに大きくすると、平均推力は減少する。これに対し、進行方向磁束型固定子コアの場合、固定子コア１ａ’、１ｂ’のコア歯間距離Ｍを１２ｍｍとした場合でも、平均推力の低下は小さい。
【００３９】
尚、図１５の電磁石形アクチュエータにおいても、図８に示す可動子３’の磁性体の分割、図１２に示す積層構造を適用できる。
【００４０】
図１７はたとえば図１２の電磁石形アクチュエータを用いた平面モータを示す斜視図である。すなわち、図１７の（Ａ）に示すごとく、単一のテーブル２０の四方には４つの電磁石形アクチュエータ２１，２２，２３，２４が設けられている。各電磁石形アクチュエータ２１，２２，２３，２４は、上述のごとく、その横方向の可動範囲が広いので、電磁石形アクチュエータ２１，２２によりテーブル２０をＸ方向に移動でき、かつ、電磁石形アクチュエータ２３，２４によりテーブル２０をＹ方向に移動できる。尚、図１７の（Ｂ）に示すごとく、各電磁石形アクチュエータ２１，２２，２３，２４を複数の電磁石形アクチュエータで構成してもよい。
【００４１】
図１８は本発明に係る他の平面モータを示す図である。図１８においては、単一のテーブル３０のＸ方向移動に対して、固定子コア１’Ｘａ、１’Ｘｂ、フレームコア１’Ｘｃ、コイル２’Ｘａ、２’Ｘｂ、Ｘ方向用可動子３’ＸよりなるＸ方向側フレクシブル電磁石形アクチュエータが設けられ、また、テーブル３０のＹ方向移動に対して、固定子コア１’Ｙａ、１’Ｙｂ、フレームコア１’Ｙｃ、コイル２’Ｙａ、２’Ｙｂ、Ｙ方向用可動子３’ＹよりなるＹ方向側フレクシブル電磁石形アクチュエータが設けられている。Ｘ方向用可動子３’Ｘはテーブル３０のＸ方向の両端に固定され、また、Ｙ方向用可動子３’Ｙはテーブル３０のＹ方向の両端に固定されている。この場合、Ｘ方向用可動子３’Ｘ及びＹ方向用可動子３’Ｙは広い可動範囲を有している。このように、２組のアクチュエータを設け、１組のアクチュエータを１方向駆動用のリニアモータとして利用する場合、推力発生部分を可動範囲以上にすることができ、この結果、平面モータ全体をコンパクトにすると共に、推力を発生する部分を増加させて平均推力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る電磁石形アクチュエータの第１の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図２】図１の電磁石形アクチュエータの平均推力を示すグラフである。
【図３】図１の電磁石形アクチュエータの磁束を説明するための図である。
【図４】図１の電磁石形アクチュエータを多層化した場合の平均推力を示すグラフである。
【図５】図１の固定子コアのコア歯の対向配置を説明する図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図６】図１の固定子コアのコア歯の交互配置を説明する図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図７】図１の電磁石形アクチュエータのコア歯の対向配置及び交互配置の場合の平均推力を示すグラフである。
【図８】図１の電磁石形アクチュエータの可動子の分割配置を説明するための平面図である。
【図９】図８の電磁石形アクチュエータの磁束を説明するための図である。
【図１０】図１の電磁石形アクチュエータの可動子を分割した場合の平均推力を示すグラフである。
【図１１】図１の電磁石形アクチュエータの動作を説明するための断面図である。
【図１２】本発明に係る電磁石形アクチュエータの第２の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図１３】図１、図１２の電磁石形アクチュエータの可動子の厚さ特性を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る電磁石形アクチュエータの第３の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図１５】図１６の固定子コアのコア歯の対向配置を説明する図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図１６】図１４の電磁石形アクチュエータの平均推力を示すグラフである。
【図１７】本発明に係る平面モータを示す斜視図である。
【図１８】本発明に係る他の平面モータを示す図である。
【図１９】第１の従来の電磁石形アクチュエータを示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図２０】第２の従来の電磁石形アクチュエータを示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図２１】図１９、図２０の電磁石形アクチュエータの平均推力を示すグラフである。
【図２２】図１９、図２０の電磁石形アクチュエータを多層化した場合の平均推力を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’、１０１ａ、１０１ｂ、２０１ａ、２０１ｂ…固定子コア
１ｃ、１０１ｃ、２０１ｃ…フレームコア
２ａ、２ｂ、１０２、２０２…コイル
３、３’、１０３、２０３…可動子
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁石（ＥＭ）形アクチュエータ及びこれを用いた平面モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石形アクチュエータに比較して、積層化が容易にできる電磁石形アクチュエータは高推力の点で着目されている。
【０００３】
図１９は第１の従来の電磁石形アクチュエータを示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である（参照：非特許文献１）。図１９において、固定子コア１０１ａは、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有し、また、固定子コア１０１ｂも、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。この場合、固定子コア１０１ａのコア歯は固定子コア１０１ｂのコア歯に対向している。フレームコア１０１ｃは固定子コア１０１ａ、１０１ｂと共に磁路を形成するためのものである。
【０００４】
コイル１０２は固定子コア１０１ａ、１０１ｂに対してＸ方向の磁束を発生するためのものである。この場合、コイル１０２は固定子コア１０１ａ、１０１ｂに巻回された後に、フレームコア１０１ｃが固定子コア１０１ａ、１０１ｂに結合される。尚、フレームコア１０１ｃを固定子コア１０１ａ、１０１ｂに結合した後に、コイル１０２を固定子コア１０１ａ、１０１ｂに巻回してもよい。この結果、上記の磁束はフレームコア１０１ｃをもＸ方向に沿って通過するが、固定子コア１０１ａ、１０１ｂ内の磁束の方向と反対である。つまり、この磁束は、主に、固定子コア１０１ａ、１０１ｂ及びフレームコア１０１ｃが形成する磁路を通過する。
【０００５】
他方、可動子１０３は固定子コア１０１ａ、１０１ｂ間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。この場合、可動子１０３の一部は上記磁路の中に存在する。尚、図１９においては、非磁性体は省略してある。
【０００６】
図１９において、可動子１０３内の１つの磁性体を通過する磁束は、固定子コア１０１ａの複数の空隙及び可動子１０３の複数の非磁性体を通過するので、１つの磁気回路の磁気抵抗が大きく、従って、平均推力が減少する。しかし、積層した場合の可動子１０３内の１つの磁性体を通過する磁束について、積層によるＺ方向の空隙による磁気抵抗の増大は相対的に少なく、従って、全体の磁気抵抗が小さくなる分、平均推力の増大に寄与すると考えられる。
【０００７】
図２０は第２の従来の電磁石形アクチュエータを示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。この電磁石形アクチュエータはリニアモータの最も一般的なものである。図２０において、固定子コア２０１ａは、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有し、また、固定子コア２０１ｂも、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。この場合、固定子コア２０１ａのコア歯は固定子コア２０１ｂのコア歯に対向している。フレームコア２０１ｃは固定子コア２０１ａ、２０１ｂと共に磁路を形成するためのものであり、たとえば、固定子コア２０１ａ、２０１ｂと結合している。つまり、磁束は、主に、固定子コア２０１ａ、２０１ｂ及びフレームコア２０１ｃが形成する磁路を通過する。
【０００８】
コイル２０２は固定子コア２０１ａ、２０１ｂに対してＺ方向の磁束を発生するためのものである。この場合、コイル２０２はフレームコア２０１ｃに巻回された後に、フレームコア２０１ｃが固定子コア２０１ａ、２０１ｂに結合される。尚、フレームコア２０１ｃを固定子コア２０１ａ、２０１ｂに結合した後に、コイル２０２をフレームコア２０１ｃに巻回してもよい。この結果、上記の磁束はフレームコア２０１ｃをもＺ方向に沿って通過する。
【０００９】
他方、可動子２０３は固定子コア２０１ａ、２０１ｂ間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。この場合、可動子２０３の一部は上記磁路の中に存在する。尚、図２０においては、非磁性体は省略してある。
【００１０】
図２０において、可動子２０３内の１つの磁性体を通過する磁束は、固定子コア２０１ａの複数の空隙及び可動子２０３の複数の非磁性体をほとんど通過しないので、１つの磁気回路の磁気抵抗が小さく、従って、平均推力の増大に寄与する。しかし、積層した場合の可動子２０３内の１つの磁性体を通過する磁束について、積層によるＺ方向の空隙による磁気抵抗の増大は相対的に大きく、従って、全体の磁気抵抗が大きくなる分、平均推力の増大に対する悪影響を及ぼすと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図２１は図１９、図２０の電磁石形アクチュエータのほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図２０の電磁石形アクチュエータの平均推力は図１９の電磁石形アクチュエータの平均推力のほぼ４０倍と優れている。これは上述のことから、図２０の磁気回路における磁気抵抗は図１９の磁気回路における磁気抵抗より小さいことに基づくと考えられる。つまり、第１の従来の電磁石形アクチュエータの平均推力は劣るという課題がある。
【００１２】
図２２の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、図１９、図２０の電磁石形アクチュエータを多層化した場合のほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図２２においては、図１９、図２０における可動子１０３；２０３の数を５、１０と増加させると共に、固定子コア１０１ａ、１０１ｂ；２０１ａ、２０１ｂの総数を６、１１と増加させた場合の平均推力が示されている。図１９の電磁石形アクチュエータを５層、１０層化した場合には、図２２の（Ａ）に示すごとく、平均推力は３．６倍、４．７倍と増加するのに対し、図２０の電磁石形アクチュエータを５層、１０層化した場合には、図２２の（Ｂ）に示すごとく、平均推力は０．０３２倍、０．０２７倍と減少する。これは、上述のことから、図２０において多層化した場合には、それ以上に磁気回路の磁気抵抗が著しく増大することに基づくと考えられる。つまり、第２の従来の電磁石形アクチュエータには積層効果がないという課題がある。
【００１３】
また、図１９、図２０において、熱源となるコイル１０２，２０２が固定子コア１０１ａ、１０１ｂ；２０１ａ、２０１ｂ及び可動子１０３；２０３に近接する構造となっているので、第１、第２の従来の電磁石形アクチュエータの冷却効果が小さいという課題もある。
【００１４】
さらに、図１９、図２０においては、可動子１０３、２０３がＹ方向に移動して可動子１０３、２０３とコイル１０２，２０２との相対的位置の変化量が大きくなった場合には、可動子１０３、２０３の近くに配置されているコイル１０２，２０２をその相対的位置の変化量に応じて大きくしなければならず、従って、コイル冷却のための冷却装置を設置した場合には、冷却装置も大きくしなければならない。この結果、平面モータへの適用が不可能であるという課題もあった。
【００１５】
従って、本発明の目的は、一層構造においても平均推力が大きく、かつ、積層化した場合にも平均推力が増大するという積層効果があり、また、コイルの発熱の悪影響を受けにくい電磁石形アクチュエータ及びこれを用いた平面モータを提供することにある。
【非特許文献１】Pierre-Emmanuel Cavarec, Hamid Ben Ahmed, and Bernard Multon: New Multi-Rod Linear Actuator for Direct-Drive, Wide Mechanical Bandpass Applications, IEEE Transaction on Industrial Applications, vol.39, no.4, (2003), pp.961-967.
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するために本発明に係る電磁石形アクチュエータは、第１の方向（たとえばＸ方向）に配列されかつ第１の方向にほぼ直交する第２の方向（たとえばＹ方向）に延在する複数のコア歯を有する第１の固定子コアと、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する第２の固定子コアと、第１の固定子コアと第２の固定子コアとの間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する可動子と、第１、第２の固定子コアに対してはＹ方向かつ可動子に対しては第１、第２の方向にほぼ直交する第３方向（たとえばＺ方向）の磁束を発生するための少なくとも１つのコイルとを備えている。この結果、磁束は第１、第２の固定子コアの一方から可動子を介して第１、第２の固定子コアの他方へ流れるようになる。
【００１７】
また、本発明に係る電磁石形アクチュエータは、第１の方向に２列に対向して配列されかつ第１の方向にほぼ直交する第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第１の固定子コアと、第１の方向に２列に対向して配列されかつ第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第２の固定子コアとを備えており、この場合、第１の固定子コアのコア歯と第２の固定子コアのコア歯とが交互に配置されている。さらに、可動子は、第１、第２の固定子コアの２列のコア歯の間に第１の方向に移動可能に設けられ、この可動子は第１の方向に交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する。さらに、少なくとも１つのコイルは第１、第２の固定子コアに対しては第２の方向かつ可動子に対しては第１、第２の方向にほぼ直交する第３の方向の磁束を発生する。この磁束は第１、第２の固定子コアの一方から可動子を介して前記第１、第２の固定子コアの他方へ流れるようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、可動子数が単数あるいは複数においても、平均推力を大きくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明に係る電磁石形アクチュエータの第１の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。図１において、固定子コア１ａは、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコアを有し、また、固定子コア１ｂも、Ｘ方向に配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。この場合、固定子コア１ａのコア歯は固定子コア１ｂのコア歯に対応している。フレームコア１ｃは固定子コア１ａ、１ｂと共に磁路を形成するためのものである。つまり、磁束は、主に、固定子コア１ａ、１ｂ及びフレームコア１ｃが形成する磁路を通過する。
【００２０】
コイル２ａ、２ｂは固定子コア１ａ、１ｂに対してＹ方向の磁束を発生するためのものである。この場合、コイル２ａ、２ｂはフレームコア１ｃの固定子コア１ａ、１ｂの固定部に巻回される。この結果、上記の磁束はフレームコア１ｃをもＹ方向に沿って通過するが、固定子コア１ａ、１ｂ内の磁束の方向と反対である。尚、コイル２ａ、２ｂの一方を省略することができ、この場合、電磁石形アクチュエータの小型化ができる。
【００２１】
他方、可動子３は固定子コア１ａ、１ｂ間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。この場合、可動子３の一部は上記磁路の中に存在する。尚、図１においては、非磁性体は省略してある。
【００２２】
図１においては、熱源となるコイル２が固定子コア１ａ、１ｂ及び可動子３から離れている構造となっているので、冷却効果が大きい。
【００２３】
図２は図１９、図２０、図１の電磁石形アクチュエータのほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図１の電磁石形アクチュエータの平均推力は図２０の電磁石形アクチュエータの平均推力と同等であり、図１９の電磁石形アクチュエータの平均推力のほぼ４０倍と優れている。これは、図１の磁気回路における磁気抵抗は図２０の磁気回路における磁気抵抗と同様に、図１９の磁気回路における磁気抵抗より小さいことに基づくと考えられる。つまり、図３の矢印に示すように、可動子３の１つの磁性体を通過する磁束は、固定子コア１ａ→フレームコア１ｃ→固定子コア１ｂ→空隙→可動子３→空隙→固定子コア１ａのように流れ、１つの磁気回路内の空隙は２つとなるので、１つの磁気回路の磁気抵抗が小さい。従って、図１の電磁石形アクチュエータの平均推力の増大に対する悪影響がなくなる。
【００２４】
図４は図１の電磁石形アクチュエータを多層化した場合のほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図４においては、図１における可動子３の数を５、１０と増加させると共に、固定子コア１ａ、１ｂの数を６、１１と増加させた場合の平均推力が示されている。図１の電磁石形アクチュエータを５層、１０層化した場合には、平均推力は５．７倍、１１倍と増加する。つまり、積層した場合の図１の可動子３内の１つの磁性体を通過する磁束について、積層によるＺ方向の空隙による磁気抵抗の増大は相対的に少なく、従って、全体の磁気抵抗が小さくなる分、平均推力の増大に対する悪影響がなくなる。従って、図１９の電磁石形アクチュエータと比較しても積層効果がある。
【００２５】
このように、図１の電磁石形アクチュエータにおいては、一層構造においても平均推力が大きく、かつ、積層化した場合にも平均推力が増大するという積層効果がある。さらに、冷却効果もある。
【００２６】
また、可動子３がＹ方向に移動して可動子３とコイル２との相対的位置の変化量が大きくなった場合にも、可動子３の近くに配置されているコイル２をその相対的位置の変化量に応じて大きくする必要はないので、コイル冷却のための冷却装置を設置した場合にも、冷却装置は大きくならない。この結果、後述のごとく、平面モータへの適用が可能となる。
【００２７】
図５、図６は図１の固定子コア１ａのコア歯及びこれに対応する固定子コア１ｂのコア歯の配置を説明するための断面図、平面図である。図５の対向配置においては、固定子コア１ａのコア歯と固定子コア１ｂのコア歯とが対向して配置されており、また、図６の交互配置においては、固定子コア１ａのコア歯と固定子コア１ｂのコア歯は交互に配置されている。
【００２８】
図５においては、可動子３の磁性体を通過する磁束を大きくするために、固定子コア１ａのコア歯とこれに対応する固定子コア１ｂのコア歯との鉛直方向距離、両コア歯の中心点間距離あるいは両コア歯の最短距離を小さくすると、逆に、磁束が可動子３の磁性体を介して通過する可能性が小さくなり、平均推力は減少する。これに対し、図６においては、固定子コア１ａのコア歯及びこれに対応する固定子コア１ｂのコア歯の中心点距離を大きくしても、磁束が可動子３の磁性体を介して通過する可能性が大きく、従って、平均推力の低下を抑止できる。
【００２９】
図７は図１の電磁石形アクチュエータを固定子コア１ａ、１ｂのコア歯の配置のみを変化した場合のほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、図６のごとく、固定子コア１ａのコア歯及び固定子コア１ｂのコア歯を交互に配置すると、平均推力は図５の対向配置に比較して５．２倍と増加する。
【００３０】
図８は図１の可動子３の磁性体の配置を説明するための平面図である。図８においては、可動子３の磁性体をＹ方向に沿って分割してある。これにより、磁束が可動子３の磁性体内をＹ方向に沿って通過しにくくしている。つまり、図９に示すごとく、可動子３の磁性体内をＹ方向に沿って通過する推力に寄与しない磁束を抑制すると共に、可動子３の磁性体内のＺ方向の推力に寄与する磁束がＹ方向全体に沿って存在するようになる。
【００３１】
図１０は図１の電磁石形アクチュエータを可動子３の磁性体の構造のみを変化した場合のほぼ同一条件における平均推力を示すグラフである。すなわち、可動子３の磁性体をＹ方向に沿って分割すると、特に、起磁力を大きくした場合に、平均推力は増大する。
【００３２】
図１１は図１の電磁石形アクチュエータの動作を説明するための断面図である。図１１の（Ａ）においては、可動子３はＸ方向のプラス側に移動し、他方、図１１の（Ｂ）においては、可動子３はＸ方向のマイナス側に移動する。
【００３３】
図１２は本発明に係る電磁石形アクチュエータの第２の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。図１２においては、図１の電磁石形アクチュエータを多層化たとえば５層化してある。すなわち、図１２においては、可動子３の数を５と増加させると共に、固定子コア１ａ、１ｂの総数を６と増加させてある。この場合の平均推力は、上述のごとく、増加し、図１の電磁石形アクチュエータに比較して積層効果がある。
【００３４】
図１３は図１、図１２の電磁石形アクチュエータの可動子の厚さ特性を示すグラフである。可動子３の厚さが小さい程、可動子質量当りの平均推力が増加することが分る。
【００３５】
図１４は本発明に係る電磁石形アクチュエータの第３の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。図１４において、固定子コア１ａ’は、Ｘ方向に２列に対向して配列されかつＹ方向に延在する複数のコアを有し、また、固定子コア１ｂ’も、Ｘ方向に２列に対向して配列されかつＹ方向に延在する複数のコア歯を有する。この場合、固定子コア１ａ’のコア歯と固定子コア１ｂ’のコア歯とは交互に配置されている。
【００３６】
他方、可動子３’は固定子コア１ａ、１ｂの２列のコア歯間にＸ方向に移動可能に設けられ、Ｘ方向に交互に配列されている磁性体及び非磁性体を有する。尚、図１４においては、非磁性体は省略してある。
【００３７】
図１５は図１４の固定子コア１ａ’のコア歯及び固定子コア１ｂ’のコア歯の進行方向磁束型配置を説明するための断面図、平面図である。図１５の配置においては、固定子コア１ａ’の一対のコア歯と固定子コア１ｂ’の一対のコア歯とがＸ方向に並置されている。
【００３８】
図１５においては、固定子コア１ａ’、１ｂ’のコア歯間の距離を大きくしても、磁束が可動子３’の磁性体を介して通過する可能性が大きく、従って、平均推力の低下を抑止できる。すなわち、図１６に示すように、交互固定子コアの場合、固定子コア１ａ、１ｂの距離Ｍを４ｍｍから１２ｍｍに大きくすると、平均推力は減少する。これに対し、進行方向磁束型固定子コアの場合、固定子コア１ａ’、１ｂ’のコア歯間距離Ｍを１２ｍｍとした場合でも、平均推力の低下は小さい。
【００３９】
尚、図１５の電磁石形アクチュエータにおいても、図８に示す可動子３’の磁性体の分割、図１２に示す積層構造を適用できる。
【００４０】
図１７はたとえば図１２の電磁石形アクチュエータを用いた平面モータを示す斜視図である。すなわち、図１７の（Ａ）に示すごとく、単一のテーブル２０の四方には４つの電磁石形アクチュエータ２１，２２，２３，２４が設けられている。各電磁石形アクチュエータ２１，２２，２３，２４は、上述のごとく、その横方向の可動範囲が広いので、電磁石形アクチュエータ２１，２２によりテーブル２０をＸ方向に移動でき、かつ、電磁石形アクチュエータ２３，２４によりテーブル２０をＹ方向に移動できる。尚、図１７の（Ｂ）に示すごとく、各電磁石形アクチュエータ２１，２２，２３，２４を複数の電磁石形アクチュエータで構成してもよい。
【００４１】
図１８は本発明に係る他の平面モータを示す図である。図１８においては、単一のテーブル３０のＸ方向移動に対して、固定子コア１’Ｘａ、１’Ｘｂ、フレームコア１’Ｘｃ、コイル２’Ｘａ、２’Ｘｂ、Ｘ方向用可動子３’ＸよりなるＸ方向側フレクシブル電磁石形アクチュエータが設けられ、また、テーブル３０のＹ方向移動に対して、固定子コア１’Ｙａ、１’Ｙｂ、フレームコア１’Ｙｃ、コイル２’Ｙａ、２’Ｙｂ、Ｙ方向用可動子３’ＹよりなるＹ方向側フレクシブル電磁石形アクチュエータが設けられている。Ｘ方向用可動子３’Ｘはテーブル３０のＸ方向の両端に固定され、また、Ｙ方向用可動子３’Ｙはテーブル３０のＹ方向の両端に固定されている。この場合、Ｘ方向用可動子３’Ｘ及びＹ方向用可動子３’Ｙは広い可動範囲を有している。このように、２組のアクチュエータを設け、１組のアクチュエータを１方向駆動用のリニアモータとして利用する場合、推力発生部分を可動範囲以上にすることができ、この結果、平面モータ全体をコンパクトにすると共に、推力を発生する部分を増加させて平均推力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る電磁石形アクチュエータの第１の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図２】図１の電磁石形アクチュエータの平均推力を示すグラフである。
【図３】図１の電磁石形アクチュエータの磁束を説明するための図である。
【図４】図１の電磁石形アクチュエータを多層化した場合の平均推力を示すグラフである。
【図５】図１の固定子コアのコア歯の対向配置を説明する図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図６】図１の固定子コアのコア歯の交互配置を説明する図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図７】図１の電磁石形アクチュエータのコア歯の対向配置及び交互配置の場合の平均推力を示すグラフである。
【図８】図１の電磁石形アクチュエータの可動子の分割配置を説明するための平面図である。
【図９】図８の電磁石形アクチュエータの磁束を説明するための図である。
【図１０】図１の電磁石形アクチュエータの可動子を分割した場合の平均推力を示すグラフである。
【図１１】図１の電磁石形アクチュエータの動作を説明するための断面図である。
【図１２】本発明に係る電磁石形アクチュエータの第２の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図１３】図１、図１２の電磁石形アクチュエータの可動子の厚さ特性を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る電磁石形アクチュエータの第３の実施の形態を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図１５】図１６の固定子コアのコア歯の対向配置を説明する図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図１６】図１４の電磁石形アクチュエータの平均推力を示すグラフである。
【図１７】本発明に係る平面モータを示す斜視図である。
【図１８】本発明に係る他の平面モータを示す図である。
【図１９】第１の従来の電磁石形アクチュエータを示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図２０】第２の従来の電磁石形アクチュエータを示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は部分断面斜視図である。
【図２１】図１９、図２０の電磁石形アクチュエータの平均推力を示すグラフである。
【図２２】図１９、図２０の電磁石形アクチュエータを多層化した場合の平均推力を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’、１０１ａ、１０１ｂ、２０１ａ、２０１ｂ…固定子コア
１ｃ、１０１ｃ、２０１ｃ…フレームコア
２ａ、２ｂ、１０２、２０２…コイル
３、３’、１０３、２０３…可動子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に配列されかつ該第１の方向にほぼ直交する第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第１の固定子コア（１ａ）と、
前記第１の方向に配列されかつ前記第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第２の固定子コア（１ｂ）と、
前記第１の固定子コアと前記第２の固定子コアとの間に前記第１の方向に移動可能に設けられ、前記第１の方向に交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する可動子（３）と、
前記第１、第２の固定子コアに対しては前記第２の方向かつ前記可動子に対しては前記第１、第２の方向にほぼ直交する第３の方向の磁束を発生するための少なくとも１つのコイル（２ａ，２ｂ）と
を具備し、
前記磁束は前記第１、第２の固定子コアの一方から前記可動子を介して前記第１、第２の固定子コアの他方へ流れるようにした電磁石形アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の固定子コアの各コア歯と前記第２の固定子コアの各コア歯とが交互に配置されている請求項１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項３】
前記可動子の磁性体は前記第２の方向に沿って分割されている請求項１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１、第２の固定子コア及び前記可動子を、それぞれ、複数設け、
前記第３の方向に沿って前記第１、第２の固定子コアを交互に配列し、
前記各可動子を前記第１、第２の固定子コアの間に移動可能に設けられた請求項１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項５】
前記複数の第１の固定子コアは第１のコアに接続され、前記複数の第２の固定子コアは第２のコアに接続されている請求項４に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項６】
前記コイルは前記第１、第２のコアの少なくとも１つに巻回されている請求項５に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項７】
テーブル（２０）と、
該テーブルの周囲に固定された少なくとも４つの可動子と
を具備し、
該各可動子は請求項１，２，３，４，５もしくは６に記載の電磁石形アクチュエータの可動子である平面モータ。
【請求項８】
前記電磁石形アクチュエータのうち対向する２つを結合した請求項７に記載の平面モータ。
【請求項９】
テーブル（３０）と、
該テーブルの第１の方向の両端に固定された第１の可動子と、
前記テーブルの前記第１の方向にほぼ直交する第２の方向の両端に固定された第２の可動子と
を具備し、
前記各第１、第２の可動子は請求項１，２，３，４，５もしくは６に記載の電磁石形アクチュエータの可動子である平面モータ。
【請求項１０】
前記電磁石形アクチュエータはフレキシブルである請求項９に記載の平面モータ。
【請求項１１】
第１の方向に２列に対向して配列されかつ該第１の方向にほぼ直交する第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第１の固定子コア（１ａ’）と、
前記第１の方向に２列に対向して配列されかつ前記第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第２の固定子コア（１ｂ’）と
を具備し、前記第１の固定子コアのコア歯と前記第２の固定子コアのコア歯とが交互に配置され、
さらに、
前記第１、第２の固定子コアの２列のコア歯の間に前記第１の方向に移動可能に設けられ、前記第１の方向に交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する可動子（３）と、
前記第１、第２の固定子コアに対しては前記第２の方向かつ前記可動子に対しては前記第１、第２の方向にほぼ直交する第３の方向の磁束を発生するための少なくとも１つのコイル（２ａ，２ｂ）と
を具備し、前記磁束は前記第１、第２の固定子コアの一方から前記可動子を介して前記第１、第２の固定子コアの他方へ流れるようにした電磁石形アクチュエータ。
【請求項１２】
前記可動子の磁性体の幅は前記第１、第２の固定子コアの隣接するコア歯に同時に対向し得るように設定される請求項１１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１３】
前記可動子の磁性体は前記第２の方向に沿って分割されている請求項１１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１４】
前記第１、第２の固定子コア及び前記可動子を、前記第３の方向に沿って、それぞれ、複数設け、
前記各可動子を前記第１、第２の固定子コアの２列のコア歯の間に移動可能に設けられた請求項１１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１５】
前記複数の第１の固定子コアは第１のコアに接続され、前記複数の第２の固定子コアは第２のコアに接続されている請求項１４に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１６】
前記コイルは前記第１、第２のコアの少なくとも１つに巻回されている請求項１５に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１７】
テーブル（２０）と、
該テーブルの周囲に固定された少なくとも４つの可動子と
を具備し、
該各可動子は請求項１１，１２，１３，１４，１５もしくは１６に記載の電磁石形アクチュエータの可動子である平面モータ。
【請求項１８】
前記電磁石形アクチュエータのうち対向する２つを結合した請求項１７に記載の平面モータ。
【請求項１９】
テーブル（３０）と、
該テーブルの第１の方向の両端に固定された第１の可動子と、
前記テーブルの前記第１の方向にほぼ直交する第２の方向の両端に固定された第２の可動子と
を具備し、
前記各第１、第２の可動子は請求項１１，１２，１３，１４，１５もしくは１６に記載の電磁石形アクチュエータの可動子である平面モータ。
【請求項２０】
前記電磁石形アクチュエータはフレキシブルである請求項１９に記載の平面モータ。
【請求項１】
第１の方向に配列されかつ該第１の方向にほぼ直交する第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第１の固定子コア（１ａ）と、
前記第１の方向に配列されかつ前記第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第２の固定子コア（１ｂ）と、
前記第１の固定子コアと前記第２の固定子コアとの間に前記第１の方向に移動可能に設けられ、前記第１の方向に交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する可動子（３）と、
前記第１、第２の固定子コアに対しては前記第２の方向かつ前記可動子に対しては前記第１、第２の方向にほぼ直交する第３の方向の磁束を発生するための少なくとも１つのコイル（２ａ，２ｂ）と
を具備し、
前記磁束は前記第１、第２の固定子コアの一方から前記可動子を介して前記第１、第２の固定子コアの他方へ流れるようにした電磁石形アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の固定子コアの各コア歯と前記第２の固定子コアの各コア歯とが交互に配置されている請求項１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項３】
前記可動子の磁性体は前記第２の方向に沿って分割されている請求項１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１、第２の固定子コア及び前記可動子を、それぞれ、複数設け、
前記第３の方向に沿って前記第１、第２の固定子コアを交互に配列し、
前記各可動子を前記第１、第２の固定子コアの間に移動可能に設けられた請求項１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項５】
前記複数の第１の固定子コアは第１のコアに接続され、前記複数の第２の固定子コアは第２のコアに接続されている請求項４に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項６】
前記コイルは前記第１、第２のコアの少なくとも１つに巻回されている請求項５に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項７】
テーブル（２０）と、
該テーブルの周囲に固定された少なくとも４つの可動子と
を具備し、
該各可動子は請求項１，２，３，４，５もしくは６に記載の電磁石形アクチュエータの可動子である平面モータ。
【請求項８】
前記電磁石形アクチュエータのうち対向する２つを結合した請求項７に記載の平面モータ。
【請求項９】
テーブル（３０）と、
該テーブルの第１の方向の両端に固定された第１の可動子と、
前記テーブルの前記第１の方向にほぼ直交する第２の方向の両端に固定された第２の可動子と
を具備し、
前記各第１、第２の可動子は請求項１，２，３，４，５もしくは６に記載の電磁石形アクチュエータの可動子である平面モータ。
【請求項１０】
前記電磁石形アクチュエータはフレキシブルである請求項９に記載の平面モータ。
【請求項１１】
第１の方向に２列に対向して配列されかつ該第１の方向にほぼ直交する第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第１の固定子コア（１ａ’）と、
前記第１の方向に２列に対向して配列されかつ前記第２の方向に延在する複数のコア歯を有する第２の固定子コア（１ｂ’）と
を具備し、前記第１の固定子コアのコア歯と前記第２の固定子コアのコア歯とが交互に配置され、
さらに、
前記第１、第２の固定子コアの２列のコア歯の間に前記第１の方向に移動可能に設けられ、前記第１の方向に交互に配列された磁性体及び非磁性体を有する可動子（３）と、
前記第１、第２の固定子コアに対しては前記第２の方向かつ前記可動子に対しては前記第１、第２の方向にほぼ直交する第３の方向の磁束を発生するための少なくとも１つのコイル（２ａ，２ｂ）と
を具備し、前記磁束は前記第１、第２の固定子コアの一方から前記可動子を介して前記第１、第２の固定子コアの他方へ流れるようにした電磁石形アクチュエータ。
【請求項１２】
前記可動子の磁性体の幅は前記第１、第２の固定子コアの隣接するコア歯に同時に対向し得るように設定される請求項１１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１３】
前記可動子の磁性体は前記第２の方向に沿って分割されている請求項１１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１４】
前記第１、第２の固定子コア及び前記可動子を、前記第３の方向に沿って、それぞれ、複数設け、
前記各可動子を前記第１、第２の固定子コアの２列のコア歯の間に移動可能に設けられた請求項１１に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１５】
前記複数の第１の固定子コアは第１のコアに接続され、前記複数の第２の固定子コアは第２のコアに接続されている請求項１４に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１６】
前記コイルは前記第１、第２のコアの少なくとも１つに巻回されている請求項１５に記載の電磁石形アクチュエータ。
【請求項１７】
テーブル（２０）と、
該テーブルの周囲に固定された少なくとも４つの可動子と
を具備し、
該各可動子は請求項１１，１２，１３，１４，１５もしくは１６に記載の電磁石形アクチュエータの可動子である平面モータ。
【請求項１８】
前記電磁石形アクチュエータのうち対向する２つを結合した請求項１７に記載の平面モータ。
【請求項１９】
テーブル（３０）と、
該テーブルの第１の方向の両端に固定された第１の可動子と、
前記テーブルの前記第１の方向にほぼ直交する第２の方向の両端に固定された第２の可動子と
を具備し、
前記各第１、第２の可動子は請求項１１，１２，１３，１４，１５もしくは１６に記載の電磁石形アクチュエータの可動子である平面モータ。
【請求項２０】
前記電磁石形アクチュエータはフレキシブルである請求項１９に記載の平面モータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−１８１９９５（Ｐ２００９−１８１９９５Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７３２３（Ｐ２００８−１７３２３）
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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