从磁体21侧(图1的箭头Zl的方向)观察一实施方式的电枢3的图。图2所示的电枢3具有包含供给U相、V相及W相的三相交流的电流的三个绕组的基本结构。另外，在图2中，为了简单而未示出绕组。在电枢芯31中，为了容纳三个绕组，在主齿41与副齿42之间、主齿41与后述的第I齿43之间以及主齿41与后述的第2齿44之间分别形成有三个槽51、52、53。如图所示，各个齿4具有沿箭头Zl的方向延伸的长方体的形状，并以恒定的宽度沿箭头Υ1、Υ2的方向延伸，从而从齿4的顶端侧看到的形状为长方形。
[0041]直线电动机10能够在推力作用下移动，该推力是在通过对缠绕于主齿41的绕组5供给三相交流的电流而产生的移动磁场与磁体21之间的相互作用下在沿着电枢3与磁体21相对的相对面的方向上产生的。既可以是磁体板2和电枢3中的仅任意一者能够移动，或者也可以是磁体板2和电枢3两者能够相对移动。
[0042]在直线电动机10中，公知由于电枢3的端部结构而产生推力脉动的现象、S卩“齿槽效应”。在本说明书中，将周期性脉动的力的成分称作“齿槽力”。齿槽力根据电枢3的端部和与其相对的磁体21之间的位置关系而产生，因此在每次电枢3的端部通过磁体21时产生。如图2所示，仅形成有三个槽51、52、53的电枢3是利用三相交流的电流对绕组进行励磁时的最小结构，由于推力产生方向上的全长较短，因此由于端部结构而产生的齿槽力的影响相对变大。
[0043]在本实施方式中，以减小由于端部结构而产生的齿槽力为目的，将位于箭头Xl的方向的端部的电枢3的副齿(以下，有时为了方便而称作“第I齿”)43和位于箭头X2的方向的端部的电枢3的副齿(以下，有时为了方便而称作“第2齿”)44分别形成为具有相互不同的尺寸。
[0044]图3是表示图2的电枢3的主视图。在图3中与图2相同地未示出绕组5。根据本实施方式，第I齿43和第2齿44分别将尺寸确定为，第I齿43的沿着箭头X1、X2的方向的尺寸、即宽度Wl小于第2齿44的宽度W2。通过如此使第I齿43的宽度Wl与第2齿44的宽度W2不同，从而减小了由电枢3的端部形状引起的齿槽力。
[0045]图4是表示在像参照图2和图3所说明的那样将尺寸确定为第I齿43的宽度Wl小于第2齿44的宽度W2的直线电动机10中产生的磁力线的图。穿过磁体21延伸的线表示磁力线。相邻并延伸的磁力线的间隔越窄，表示磁场越强。如图4所示，穿过第I齿43和第2齿44的磁力线的间隔相互为相同程度。因而，在电枢3的两端部产生的磁场的强度相同，推测整体上磁力线的分布也大致均等。另外，根据这样的磁力线图求出作用于直线电动机10的力的技术对于本领域技术人员而言是不言自明的。
[0046]图10具有比较例的直线电动机的电枢100的结构。在电枢100中，与图3所示的电枢3相同地在三个主齿102的周围分别形成有槽104。但是，电枢100在位于电枢芯的两端的第I齿110和第2齿112具有彼此相同的形状和尺寸这一点上与本实施方式的电枢3不同。
[0047]图11是表示在具有图10所示的电枢100的直线电动机中产生的磁力线的图。在该情况下，穿过第I齿110的磁力线的间隔大于穿过第2齿112的磁力线的间隔。这意味着穿过第I齿110的磁场的强度明显小于穿过第2齿112的磁场的强度。另外，在电枢100与磁体列108之间的间隙部中，磁力线的间隔也不均匀。整体来看，也可知磁力线在电枢100及其周围偏置。这样的电枢100的端部之间的磁场的失衡成为齿槽力增大的原因。
[0048]如图4所示的磁力线图根据电枢3与磁体板2之间的位置关系发生变化。在本实施方式中，一边调整从第I齿43和第2齿44的顶端侧看到的齿宽，一边改变电枢3与磁体板2之间的位置关系，对各个位置关系下的磁力线的分布进行分析。而且，在任意位置关系下都求出磁场的强度均等化的合适的齿宽。此时，按照以往采用的电枢的结构，在使端部形状相互对称的情况下，无法使磁场的强度充分地均等化。与此相对，可知在将位于电枢3的两端的第I齿43和第2齿44变更为相互不同的形状或尺寸的情况下、能够使磁场的强度均等化。
[0049]图12是表示在比较例的直线电动机中产生的齿槽力的图表。图12的实线表示在第I比较例中产生的齿槽力，虚线表示在第2比较例中产生的齿槽力。在第I比较例中，电枢100如图13所示，在箭头Xl的方向的端部形成有副齿106，而在箭头X2的方向的端部未形成有副齿106。S卩，在电枢100的、箭头X2的方向上的端部配置有向形成于主齿102的周围的槽104内插入的绕组。
[0050]另一方面，第2比较例的电枢100如图14所示，在两端未设有副齿106。S卩，在电枢100的两端分别配置有向槽104内插入的未图示的绕组。
[0051]再次参照图12，第I比较例每隔与磁体列的间距相当的移动距离15mm就产生具有约30N的振幅的齿槽力。S卩，电枢每通过一个磁体就产生齿槽力。在第2比较例中，每隔移动距离15mm就产生具有约40N的振幅的齿槽力。另外，在第I比较例和第2比较例中，磁体的长度方向的长度和电枢的整体的宽度(相当于箭头Y1、Y2的方向的尺寸)为50mm。
[0052]图5是表示在具有参照图2和图3说明的电枢3的直线电动机中产生的齿槽力的图表。相邻的磁体21的间隔与上述比较例相同地为15mm。同样地，箭头Yl、Y2的方向上的磁体21的长度方向的长度和电枢3的整体的宽度为50mm。但是，在本实施方式的直线电动机中，由于具有相互不同的宽度的第I齿43和第2齿44同与它们相对的磁体21之间的相互作用，因此每隔移动距离15mm就会产生相位相互偏移的两个齿槽力。这两个齿槽力相互抵消而变小，如图5所示，振幅降低至小于10N。
[0053]根据本发明，为了消除如图11中所示的磁力线的失衡，改变电枢3的两端的齿、SP第I齿43和第2齿44的尺寸或形状。利用力在磁力线以具有最小的长度的方式变形的方向上发挥作用的性质、以及磁力线彼此欲相互排斥的性质，调整第I齿43和第2齿44的尺寸或形状。虽然对调整从位于分别与第I齿43和第2齿44相对的位置的磁体21看到的第I齿43和第2齿44的尺寸或形状是有效的，但是在除从磁体21看得见的部位以外的部位中，也可以使第I齿43和第2齿44的尺寸或形状相互不同。
[0054]在如图4和图11所示的直线电动机中产生的磁力线的解析例如能够利用有限元法来执行。如本实施方式中所例示，一边分别调整第I齿和第2齿在推力产生方向上的宽度，一边确定消除磁力线的失衡所合适的尺寸。由这样的齿宽的变更带来的齿槽力的减小效果对于具有除长方体的形状以外的任意形状的齿也是有效的。在改变第I齿和第2齿中的任一者的形状的情况下，也同样地一边改变形状一边进行磁力线的解析，根据需要，通过尺寸的细微调整，能够确定适合于减小齿槽力的形状。这样，根据本发明，通过利用直线电动机中的二维或三维的磁性作用的解析结果，能够有效地减小有效的齿槽力。
[0055]如参照图1?图5所说明的那样，在本实施方式的直线电动机10中，通过使位于电枢3的两端的第I齿43和第2齿44的尺寸相互不同，能够减小由于电枢3的端部形状而产生的齿槽力。而且，根据图示的实施方式，具有能够利用对第I齿43的宽度Wl和第2齿44的宽度W2进行调整的比较单纯的方法来减小齿槽力的优点。另外，在主齿41、副齿42、第I齿43和第2齿44分别具有长方体的形状的情况下，能够将形成为线圈状的绕组5容易地插入槽51、52、53内，因此作业效率提高。而且，在绕组5构成为隔着绝缘纸接触包括第I齿43和第2齿44在内的所有齿4的情况下，能够使自绕组5产生的热量均匀地散发，能够防止热量滞留于电枢的特定部位。
[0056]图6A和图6B是表不另一实施方式的电枢3的图。图6A是从与形成有齿4的一侧相反的一侧观察电枢3的立体图，图6B是从齿4的顶端侧观察电枢3看到的立体图。在本实施方式中，电枢芯31由第I电枢芯元件3A、第2电枢芯元件3B以及第3电枢芯元件3C形成。第I电枢芯元件3A、第2电枢芯元件3B以及第3电枢芯元件3C通过层叠具有相同的形状和尺寸的多个电磁钢板而分别形成。第I电枢芯元件3A、第2电枢芯元件3B、第3电枢芯元件3C在与推力产生方向成直角的箭头Y1、Y2的方向上并列设置。第3电枢芯元件3C设于第I电枢芯元件3A与第2电枢芯元件3B之间。
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