JP2003102160A - 可動磁石型リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のリニアモータの構造ではヨークのティ
ース間が空隙になるため、このティース間空隙部に対向
する永久磁石の磁束をヨーク中に取り込めず、推力に寄
与しない磁石が存在し、磁石の使用効率が悪かった。 【解決手段】 本発明は、筒状の外ヨーク３と、内ヨー
ク４と、この内ヨーク４または外ヨーク３のどちらか一
方に設けたスロット部と、このスロット部に導電性巻線
を施したコイル部２と、外ヨーク３と内ヨーク４の間に
配置し、コイル部２が発生する磁束に従い振動する永久
磁石部と、永久磁石部のコイル部側に取り付けた磁性板
からなる磁石ホルダーとを備え、この磁石ホルダーは、
前記磁石部が上死点、および下死点の位置にきても、前
記内ヨークまたは外ヨークのスロット部を有するどちら
か一方のヨークと対向していることを特徴とする可動磁
石型リニアモータである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可動磁石型リニア
モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、可動磁石型リニアモータは、図
７および図８に示すように内ヨーク（図７の４または図
８の１３）、外ヨーク（図７の３または図８の１４）を
備え、図７の場合は外ヨーク３あるいは図８の場合は内
ヨーク１３のように、内、外ヨークいずれか一方に設け
られた励磁コイル２（図８における１２）を有する固定
子鉄心、内ヨークと外ヨークの間の空隙において軸方向
に移動可能な永久磁石片５ａ、５ｂ（図８においては１
５ａ、１５ｂ）により構成される。

【０００３】そして、永久磁石片における磁石は片側の
み円筒状の磁性体に接着剤等で固定する構造であり、円
筒状の磁性体は、図３（ａ）に示すように、渦電流損の
低減のために、複数のスリットを設けている。

【０００４】このような構成のリニアモータは、励磁コ
イルに流れる電流を切り替えることで、磁束の方向が変
わり、永久磁石が往復運動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造ではコイル部を備えたヨークのティース間が空隙に
なるため、このティース間空隙部に対向する永久磁石の
磁束をヨーク中に取り込めず、推力に寄与しない磁石が
存在し、磁石の使用効率が悪かった。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、テ
ィース間空隙部に対向する永久磁石に磁性体を配置する
ことで、ティース間空隙部の磁石の磁束をヨーク中に取
り込み永久磁石を有効に利用して推力を向上させ得る可
動磁石型リニアモータを提供することである。

【０００７】また、可動部における磁石を保持すること
もできる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、外ヨーク
と、この外ヨーク内側に配置した内ヨークと、この内ヨ
ークまたは外ヨークのどちらか一方に設けたスロット部
と、このスロット部に導電性巻線を形成したコイル部
と、前記外ヨークと前記内ヨークの間に配置し、前記コ
イル部が発生する磁束に従い振動する永久磁石部と、前
記永久磁石部のコイル部側に取り付けた磁性板からなる
磁石ホルダーとを備え、この磁石ホルダーは、前記磁石
部が上死点、および下死点の位置にきても、前記内ヨー
クと外ヨークの間にできるギャップから突出しないこと
を特徴とする可動磁石型リニアモータであり、磁性材か
らなる磁石ホルダーを設けることで、永久磁石部がティ
ース空隙部と対向しても、そのティース空隙部に対向す
る永久磁石部から発生する磁束は、磁石ホルダーを経由
してティースと対向した磁石ホルダー部からヨークに流
れ、効率的にリニアモータの駆動が可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本件発明は、筒状の外ヨークと、
この外ヨーク内側に配置した内ヨークと、この内ヨーク
または外ヨークのどちらか一方に設けたスロット部と、
このスロット部に導電性巻線を形成したコイル部と、前
記外ヨークと前記内ヨークの間に配置し、前記コイル部
が発生する磁束に従い振動する永久磁石部と、前記永久
磁石部のコイル部側に取り付けた磁性板からなる磁石ホ
ルダーとを備え、この磁石ホルダーは、前記磁石部が上
死点、および下死点の位置にきても、前記内ヨークと外
ヨークの間にできるギャップから突出しない可動磁石型
リニアモータであり、磁石ホルダーを設けることで、永
久磁石部がティース空隙部と対向しても、そのティース
空隙部に対向する永久磁石部から発生する磁束は、磁石
ホルダーを経由してヨークに流れ、効率的にリニアモー
タの駆動が可能となる。

【００１０】また、本件発明は、異極である永久磁石片
と永久磁石片とを隣接させて形成した永久磁石部は、コ
イル部側に磁性板からなる磁石ホルダーを設けており、
この磁石ホルダーは、前記隣接する永久磁石片と永久磁
石片との境界付近に高磁気抵抗部を設けることで、隣接
する異極の永久磁石片と永久磁石片との短絡を防ぐこと
ができる。

【００１１】また、本件発明の高磁気抵抗部は、磁石ホ
ルダーを永久磁石片の磁極ごとに分割し、永久磁石片と
永久磁石片との境界付近を空隙部にしてもよい。

【００１２】また、本件発明の高磁気抵抗部は、磁石ホ
ルダーに複数のスリットを設けることで、磁石ホルダー
を分割する必要がなく、組立が容易になる。

【００１３】また、本件発明の磁石ホルダーの端部を、
永久磁石部側に折り曲げることで、磁石ホルダーの永久
磁石への位置決めが容易になる。

【００１４】また、磁石ホルダーの上端部および下端部
は、永久磁石部端部より突出しないので、漏れ磁束が少
なく、鉄損を抑えることが可能である。

【００１５】また、磁石ホルダーを永久磁石部に圧入し
てもよい。

【００１６】

【実施例】図１にリニアモータの構成を示す。リニアモ
ータ１は、筒状の外ヨーク部３と、この外ヨーク部３に
巻線を巻回したコイル部２と、この外ヨーク部３の内側
に位置する筒状の内ヨーク部４と、外ヨーク部３と内ヨ
ーク部４のギャップに位置し、コイル部２が発生する磁
束に従い振動するリング状の磁石片５ａ、５ｂと、この
永久磁石片５ａ、５ｂを支持固定する振動体６、７ａ、
７ｂとを備える。永久磁石片５ａ、５ｂを支持固定する
振動体６は、永久磁石片５ａ、５ｂと内ヨーク４との間
に位置し、振動体７ａ、７ｂは、永久磁石片５ａ、５ｂ
と外ヨーク部３との間に位置しており、振動体６、７
ａ、７ｂは磁性を有している。また、振動体７ａ、７ｂ
については、磁石からの磁束が振動体中を通り、磁石間
を短絡することによる推力減少を防ぐために、振動体７
ａ、７ｂ間には空隙を設ける。振動体６、７ａ、７ｂ
は、いずれも円筒状であり、永久磁石片５ａ、５ｂに対
して圧入している。

【００１７】外ヨーク３および内ヨーク４は、透磁率の
高い多数の電磁鋼板を中心軸の周りに放射状に向けて筒
状に形成している。この時、薄板電磁鋼板を円筒状に積
層できるよう、複数の電磁鋼板の主面を相対するように
積層し、筒状体とした積層コアであって、隣り合う薄板
電磁鋼板は積層コアの上部で重なり下部で離れる、また
は、積層コアの下部で重なり上部で離れた積層コアであ
り、隣り合う薄板電磁鋼板を連結しながら、隣り合う薄
板電磁鋼板間にギャップを設けた構造である。

【００１８】また、外ヨーク３および内ヨーク４は、電
磁鋼板を円筒形状に積層するために、１枚の薄板電磁鋼
板を積層コアの外側で厚く、積層コアの内側で薄くした
形状であってもよい。

【００１９】このような構成により、コイル部２で発生
する駆動磁束に従い、永久磁石片５ａ、５ｂ、振動体
６、７ａ、７ｂは一体となって振動していく。永久磁石
片５ａ、５ｂ、振動体７ａ、７ｂは、外ヨーク３と内ヨ
ーク４との隙間を移動し、この隙間から飛び出すことは
ない。

【００２０】本実施例の特徴は、外ヨーク３に、永久磁
石片５ａ、５ｂと対向するティース部２０ａ、２０ｂ、
２０ｃがあるが、このティース部２０ａ、２０ｂ、２０
ｃの間の空隙部２１ａ、２１ｂに対抗する磁石部側面に
磁性材からなる振動体７ａ、７ｂを設けた点にある。空
隙部２１ａ、２１ｂはティース部２０ａ、２０ｂ、２０
ｃのように、永久磁石片５ａ、５ｂの発生する磁束を取
り込むことができない。よって、空隙部２１ａ、２１ｂ
に対向する箇所で発生する永久磁石片５ａ、５ｂの磁束
はリニアモータの推力に寄与しない。しかし、上述する
ように、空隙部２１ａ、２１ｂに対抗する磁石部側面に
磁性材からなる振動体７ａ、７ｂを設けることで、ここ
で発生する磁束を振動体７ａ、７ｂを介しティース部２
０ａ、２０ｂ、２０ｃに対向する面に持ってくることが
でき、推力に寄与する磁束量を増やし、推力を向上させ
ることが可能である。この時、磁石ホルダーの一部は、
振動中、常に空隙部２１ａ、２１ｂに対向していること
が望ましい。

【００２１】なお、ＷＯ００／６２４０６公報（本件図
９を参照）には振動磁石型リニアモータが記載されてお
り、その中に永久磁石部を支持するマグネットホルダー
２５が磁性材で構成されている。本実施例と構成が似て
いるが、ＷＯ００／６２４０６公報に記載のマグネット
ホルダーを磁性材とした目的は、外ヨークと内ヨークと
が形成する磁気ギャップを小さくするためであり、本実
施例のように、永久磁石部の磁束を効率的に活用するこ
とを目的としたものでない。よって、ＷＯ００／６２４
０６公報のマグネットホルダーは、コイル部を有する内
ヨーク端部から飛び出した部分があり、永久磁石から発
生した磁束が内ヨーク、外ヨークから外れた部分に漏れ
てしまい、本実施例のように効率のよい駆動がなされな
い。

【００２２】図２に示すように振動体の構造は、振動体
６および７ａ、７ｂにより永久磁石片５ａ、５ｂを挟み
込む構造である。さらに、振動体６、７ａ、７ｂには複
数のスリットが設けられており、渦電流を低減してい
る。さらに、内、外両側から磁性体により磁石を挟み込
むことで、磁石の固定の役割も果たしている。

【００２３】なお、巻線側ヨークと磁石の間の振動体７
ａ、７ｂの構造については、図３に示す振動体８のよう
に一体の構造であってもよい。

【００２４】また、振動体７ａ、７ｂの構造について
は、図４に示す振動体９のように一部のみ上下がつなが
っている構造であってもよい。

【００２５】また、振動体７ａ、７ｂの構造について
は、図５に示す振動体１０ａ、１０ｂのように端部を折
り曲げることにより、軸方向に対して、位置決めが可能
となる形状であってもよい。

【００２６】さらに、本件発明は、図６に示すリニアモ
ータ１１のように、筒状の内ヨーク部１３と、この内ヨ
ーク部１３に巻線を巻回したコイル部１２と、この内ヨ
ーク部１３の外側に位置する外ヨーク部１４と、内ヨー
ク部１３と外ヨーク部１４のギャップに位置し、コイル
部１２が発生する磁束に従い振動する永久磁石片１５
ａ、１５ｂと、この永久磁石片１５ａ、１５ｂを支持固
定する振動体１６、１７ａ、１７ｂとを備える構造であ
ってもよい。

【００２７】

【発明の効果】本件発明は、磁性材からなる磁石ホルダ
ーを設けることで、永久磁石部がティース空隙部と対向
しても、そのティース空隙部に対向する永久磁石部から
発生する磁束は、磁石ホルダーを経由してティースと対
向している磁石ホルダー部からヨークに流れ、効率的な
リニアモータの駆動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本実施例のリニアモータの振動方向の断
面図 （ｂ）同ラジアル方向の断面図

【図２】（ａ）本実施例の振動体の斜視図 （ｂ）同振動体の断面図

【図３】（ａ）他の実施例の振動体の斜視図 （ｂ）同振動体の断面図

【図４】（ａ）他の実施例の振動体の斜視図 （ｂ）同振動体の断面図

【図５】磁石ホルダーの端部を折り曲げたリニアモータ
の断面図

【図６】コイル部を内ヨークに配置したリニアモータの
断面図

【図７】従来のリニアモータの断面図

【図８】従来のリニアモータの断面図

【図９】従来の磁性材からなる磁石ホルダーを備えるリ
ニアモータの断面図

【符号の説明】

１ リニアモータ ２ コイル部 ３ 外ヨーク ４ 内ヨーク ５ａ、５ｂ 磁石片 ６、７ａ、７ｂ 振動体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外ヨークと、この外ヨーク内側に配置し
   た内ヨークと、この内ヨークまたは外ヨークのどちらか
   一方に設けたスロット部と、このスロット部に導電性巻
   線を施し形成したコイル部と、前記外ヨークと前記内ヨ
   ークの間に配置し、前記コイル部が発生する磁束に従い
   振動する永久磁石部と、前記永久磁石部のコイル部側に
   取り付けた磁性板からなる磁石ホルダーとを備え、この
   磁石ホルダーは、前記磁石部が上死点、および下死点の
   位置にきても、前記内ヨークと外ヨークの間にできるギ
   ャップから突出しないことを特徴とする可動磁石型リニ
   アモータ。
2. 【請求項２】 異極である永久磁石片と永久磁石片とを
   隣接させて形成した永久磁石部は、コイル部側に磁性板
   からなる磁石ホルダーを設けており、この磁石ホルダー
   は、前記隣接する永久磁石片と永久磁石片との境界付近
   に高磁気抵抗部を設けた請求項１記載のリニアモータ。
3. 【請求項３】 高磁気抵抗部とは、磁石ホルダーを永久
   磁石片の磁極ごとに分割し、永久磁石片と永久磁石片と
   の境界付近を空隙部にしたことである請求項２記載のリ
   ニアモータ。
4. 【請求項４】 高磁気抵抗部とは、磁石ホルダーに複数
   のスリットを設けたことである請求項１記載のリニアモ
   ータ。
5. 【請求項５】 磁石ホルダーの端部は、永久磁石部側に
   折れ曲がった請求項１記載のリニアモータ。
6. 【請求項６】 磁石ホルダーの上端部および下端部は、
   永久磁石部端部より突出しない請求項１記載のリニアモ
   ータ。
7. 【請求項７】 磁石ホルダーを永久磁石部に圧入した請
   求項１記載のリニアモータ。
8. 【請求項８】 請求項１記載のリニアモータを備えるコ
   ンプレッサ。