JP2010063313A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】内ヨークの設計の自由度を向上できるリニアモータを提供する。
【解決手段】リニアモータ１は、筒状に形成された外ヨーク３と、外ヨーク３の内周面に固定され、外ヨーク３と同軸に形成されたコイル５と、コイル５の内側に、コイル５と同軸な環状に設けられ、径方向に磁化され、コイル５に対して軸方向に移動可能な磁石７と、磁石７の内側に設けられ、磁石７と同軸の筒状に形成され、外周面に磁石７が固定された保持体９と、保持体９に対して保持体９の軸方向へ移動可能に挿通された内ヨーク１１とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、リニアモータに関する。

ボイスコイルモータといわれるリニアモータが知られている。また、ボイスコイルモータとして、コイルの内側に磁石を配置したものが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１では、細長い筒状の内ヨークと、内ヨークの外周面に固定された環状の磁石と、磁石の外周に設けられたコイルと、内周面にコイルが固定された筒状の外ヨークとを有するボイスコイルモータが開示されている。
特開２００３−１９９３１２号公報

上述のようなボイスコイルモータでは、内ヨークの設計の自由度が低いために、内ヨークに要求される種々の設計条件を同時に満たすことが困難な場合がある。例えば、外ヨーク及びコイルが固定子を構成し、内ヨーク及び磁石が可動子を構成する場合において、可動子の軽量化が要求されることがある。換言すれば、内ヨークの体積を小さくすることが要求されることがある。しかし、内ヨークは、磁気飽和することなく磁石の磁束線を通過させるために、磁石の磁力に対してある程度以上の体積が要求される。従って、通常のボイスコイルモータでは、可動子の軽量化及び磁気飽和の抑制の要求を満たすことが難しい。

なお、特許文献１の技術は、軸方向に磁化された磁石を追加することにより、内ヨークの磁気飽和を抑制している。しかし、追加される磁石により、リニアモータ全体の磁気回路が変化するから、通常のボイスコイルモータにおいて蓄積された設計のノウハウを利用することが困難である。

本発明の目的は、内ヨークの設計の自由度を向上できるリニアモータを提供することにある。

本発明のリニアモータは、筒状に形成された外ヨークと、前記外ヨークの内周面に固定され、前記外ヨークと同軸に形成されたコイルと、前記コイルの内側に、前記コイルと同軸な環状に設けられ、径方向に磁化され、前記コイルに対して軸方向に移動可能な磁石と、前記磁石の内側に設けられ、前記磁石と同軸の筒状に形成され、外周面に前記磁石が固定された保持体と、前記保持体に対して当該保持体の軸方向へ移動可能に挿通された内ヨークと、を有する。

好適には、前記外ヨークと前記内ヨークとは互いに固定されている。

好適には、前記外ヨーク、前記コイル及び前記内ヨークは固定子を構成し、前記保持体及び前記磁石は可動子を構成する。

好適には、前記コイルは、軸方向に２つ設けられ、前記磁石は、軸方向に２つ設けられ、前記２つの磁石は、磁化の方向が互いに逆方向である。

好適には、前記内ヨークは、前記保持体と同軸な筒状に形成されるとともに、内周面から外周面へ貫通する孔部が形成されている。

好適には、前記内ヨークの前記孔部は、当該内ヨークの軸方向に延びるスリットである。

好適には、前記内ヨークは、筒状形状を円周方向において均等に分割した形状の複数の磁性体を有し、前記内ヨークの前記スリットは、前記内ヨークの前記複数の磁性体間の隙間により形成されている。

好適には、前記外ヨークは、内周面から外周面へ貫通する孔部が形成されている。

好適には、前記外ヨークの前記孔部は、当該外ヨークの軸方向に延びるスリットである。

好適には、前記外ヨークは、筒状形状を円周方向において均等に分割した形状の複数の磁性体を有し、前記外ヨークの前記スリットは、前記外ヨークの前記複数の磁性体間の隙間により形成されている。

好適には、前記内ヨークは、前記保持体と同軸な筒状に形成されるとともに、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、前記磁石は、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、前記外ヨークは、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、前記内ヨークの前記スリット、前記磁石の前記スリット、及び、前記外ヨークの前記スリットは、軸回りの位置が同一になるように配置されている。

好適には、前記内ヨークは、前記保持体と同軸な筒状に形成されるとともに、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、前記磁石は、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、前記外ヨークは、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、前記内ヨークの前記スリット及び前記磁石の前記スリットは、軸回りの位置が互いに異なるように配置され、前記磁石の前記スリット及び前記外ヨークの前記スリットは、軸回りの位置が互いに異なるように配置されている。

好適には、前記コイルは、平角線が、当該平角線の一平面を前記内ヨークの内周面に向けるように巻かれて構成されている。

本発明によれば、内ヨークの設計の自由度を向上できる。

図１は、本発明の実施形態に係るリニアモータ１の外観斜視図である。図２は、リニアモータ１を軸ＣＡ方向に見た平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。

リニアモータ１は、軸ＣＡ方向に駆動力を発揮するボイスコイルモータとして構成されている。リニアモータ１は、図３に示すように、外周側から内周側へ順に、外ヨーク３、コイル５Ａ及び５Ｂ、磁石７Ａ及び７Ｂ、保持体９、内ヨーク１１を有している。なお、以下では、コイル５Ａ及び５Ｂ、並びに、磁石７Ａ及び７Ｂの付加符号Ａ及びＢを省略することがある。

図１〜図３に示すように、外ヨーク３は、軸ＣＡを軸とする円筒状に形成されている。図３に示すように、外ヨーク３の内周面には、コイル５を収容するための凹部３ａが形成されている。また、図１及び図２に示すように、外ヨーク３には、当該外ヨーク３を径方向に貫通し、軸ＣＡ方向に延びる複数のスリット４が形成されている。複数のスリット４は、軸ＣＡ回りに均等に配置されている。スリット４の数は適宜に設定されてよいが、本実施形態では、スリット４の数が１２である場合を例示している。

図３に示すコイル５Ａ及び５Ｂは、互いに同一の形状である。コイル５は、軸ＣＡを中心とする概ね円形の環状（本実施形態では略筒状）に形成されている。コイル５の断面形状は、図３において模式的に示すように、例えば、矩形である。コイル５は、その外周面が外ヨーク３の内周面に樹脂等の固定部材（接着部材）により固定されている。なお、コイル５を外ヨーク３と挟持する部材が、コイル５の内側に設けられてもよい。また、コイル５Ａ及び５Ｂは、互いに接続されていなくてもよいし、互いに接続されていてもよい。

図２及び図３に示す磁石７Ａ及び７Ｂは、互いに同一の形状である。磁石７は、軸ＣＡを中心とする円形の環状（本実施形態では略筒状）に設けられている。磁石７の断面形状は、図３において模式的に示すように、例えば、矩形である。磁石７の軸ＣＡ方向の大きさは、コイル５と概ね同等である。２つの磁石７の軸ＣＡ方向における間隔は、概ね２つのコイル５の間隔と同等である。磁石７の外周面は、コイル５の内周面と半径方向において比較的小さい間隔で対向する。

磁石７は、半径方向において磁化されている。２つの磁石７の磁化の方向は互いに逆方向である。図３では、磁石７Ａは、外周側がＮ極に内周側がＳ極になるように磁化され、磁石７Ｂは、外周側がＳ極に内周側がＮ極になるように磁化されている場合を例示している（図３では、図示の都合上、外周側の磁極のみ示す。）。

磁石７には、図２に示すように、磁石７を径方向に貫通し、軸ＣＡ方向に延びる複数のスリット８が形成されている。複数のスリット８は、軸ＣＡ回りに均等に配置されている。スリット８の数は適宜に設定されてよいが、本実施形態では、スリット８の数が外ヨーク３のスリット４の数と同じ場合、すなわち、スリット８の数が１２である場合を例示している。

図２及び図３に示す保持体９は、軸ＣＡを軸とする円筒状に形成されている。保持体９の外周面には、磁石７を収容するための凹部９ａが形成されている。磁石７は、凹部９ａに嵌合されるとともに、樹脂（接着剤）等の固定部材により保持体９に固定されている。なお、磁石７が凹部９ａに嵌合されることにより、磁石７を軸ＣＡ方向へ移動させようとする力は、保持体９に確実に伝達される。

保持体９は、例えば、円筒状の２つの周面構成部材１７と、２つの周面構成部材１７間に配置される中央構成部材１９と、２つの周面構成部材１７の軸ＣＡ方向の端部に設けられる２つの端部構成部材２１とを有している。

中央構成部材１９は、ネジ等の固定部材により２つの周面構成部材１７に固定され、２つの周面構成部材１７を連結する。端部構成部材２１は、ネジ等の固定部材により周面構成部材１７に固定される。中央構成部材１９及び端部構成部材２１の内周縁から外周縁までの幅が、周面構成部材１７の内周面から外周面までの厚さよりも大きく設定されていることにより、凹部９ａが形成される。

保持体９は、金属等の剛性が高い部材により構成されることが好ましい。中央構成部材１９は、磁石７Ａ及び７Ｂの外周側の磁極同士が磁気的に短絡してしまい、コイル５を通過する磁力線が減少してしまうことを抑制するために、アルミニウムや樹脂等の非磁性体により形成されることが好ましい。端部構成部材２１は、磁石７Ａ及び７Ｂのそれぞれにおいて、Ｎ極及びＳ極が短絡してしまい、コイル５を通過する磁力線が減少してしまうことを抑制するために、アルミニウムや樹脂等の非磁性体により形成されることが好ましい。周面構成部材１７は、磁石７の内側において磁力を弱めることを抑制するために、金属等の強磁性体により形成されることが好ましい。

図１〜図３に示すように、内ヨーク１１は、軸ＣＡを軸とする円筒状に形成されている。内ヨーク１１の外周面は、保持体９の内周面と比較的小さい間隔で対向する。図２において点線で示すように、内ヨーク１１には、当該内ヨーク１１を径方向に貫通し、軸ＣＡ方向に延びる複数のスリット１２が形成されている。複数のスリット１２は、軸ＣＡ回りに均等に配置されている。スリット１２の数は適宜に設定されてよいが、本実施形態では、スリット１２の数が外ヨーク３のスリット４や磁石７のスリット８の数と同じ場合、すなわち、スリット１２の数が１２である場合を例示している。

図３において点線で示すように、外ヨーク３と内ヨーク１１とは、連結部材１０１により互いに固定される。また、保持体９には、外ヨーク３から突出する突出部材１０３が固定されている。突出部材１０３は、外ヨーク３内に収容されている保持体９の運動を外ヨーク３外へ伝達するための部材である。

連結部材１０１及び突出部材１０３は、リニアモータ１の一部として捉えられてもよいし、リニアモータ１が設けられる機器の一部として捉えられてもよい。また、連結部材１０１及び突出部材１０３は、金属等の強磁性体により形成されてもよいし、アルミニウム等の非磁性体により形成されてもよい。また、連結部材１０１及び突出部材１０３は、金属等の導電性の材料により形成されてもよいし、樹脂等の非導電性の材料により形成されてもよい。

外ヨーク３、コイル５及び内ヨーク１１を有するコイル側ユニット５１、並びに、磁石７及び保持体９を有する磁石側ユニット５３は、一方が固定子となり、他方が可動子となる。例えば、リニアモータ１が冷凍機のコンプレッサに用いられる場合、コイル側ユニット５１は、冷凍機の筺体に対して固定して設けられ、固定子を構成し、磁石側ユニット５３は、冷凍機の筺体に対して移動可能に設けられ、可動子を構成する。なお、双方が冷凍機の筺体に対して移動可能に設けられてもよい。

図２に示すように、スリット４、８及び１２は、軸ＣＡ回りにおいて、同一位置に配置されている。なお、外ヨーク３、保持体９及び内ヨーク１１の円周方向の相対回転は、例えば、リニアモータ１を利用する冷凍機等の機器において、連結部材１０１及び突出部材１０３の円周方向の相対回転が規制されていることによって、規制される。なお、リニアモータ１において、外ヨーク３、保持体９及び内ヨーク１１の相対回転を規制する係合部が設けられてもよい。例えば、外ヨーク３、保持体９及び内ヨーク１１の互いに隣接する２部材間において、一方に溝部が設けられ、他方にその溝部内を移動可能なピンが設けられてもよい。

図４は、リニアモータ１を分解して一部の部材を示す斜視図である。

外ヨーク３は、外ヨーク３の周面部を構成する複数の周面構成部材１３（図４では一つのみ示す。）と、外ヨーク３の軸ＣＡ方向の端部を構成する２つの端部構成部材１５とを有している。複数の周面構成部材１３は、円筒を円周方向に複数に均等に分割した形状であり、互いに同一形状である。端部構成部材１５は、円形の環状に形成されている。複数の周面構成部材１３のそれぞれは、不図示のネジ等の固定部材により、端部構成部材１５に固定される。複数のスリット４は、複数の周面構成部材１３間の隙間により形成される。また、端部構成部材１５の内周縁から外周縁までの幅が、複数の周面構成部材１３の内周面から外周面までの厚さよりも大きく設定され、複数の周面構成部材１３が端部構成部材１５の外周側に配置されることにより、凹部３ａが形成される。

複数の周面構成部材１３は、例えば、金属等の強磁性体により形成されている。より具体的には、複数の周面構成部材１３は、ＳＳ４００等の鉄により形成されている。端部構成部材１５は、金属等の強磁性体により形成されてもよいし、アルミニウムニウム等の非磁性体により形成されてもよい。また、端部構成部材１５は、金属等の導電体により形成されてもよいし、樹脂等の絶縁体により形成されてもよい。ただし、端部構成部材１５が導電体により形成される場合は、周面構成部材１３若しくは端部構成部材１５、又は、その双方においてリニアモータ１の駆動に伴って生じる渦電流の流れを遮るために、端部構成部材１５と周面構成部材１３との間に絶縁性の部材が介在することが好ましい。

磁石７は、複数の小磁石２３（図４では、磁石７Ａ及び７Ｂそれぞれにおいて一つのみ示す。）を有している。複数の小磁石２３は、断面矩形の円形の環状部材（本実施形態では略筒状）を円周方向に複数に均等に分割した形状であり、互いに同一形状である。複数のスリット８は、複数の小磁石２３間の隙間により形成される。

内ヨーク１１は、内ヨーク１１の大部分を構成する複数の周面構成部材２５（図４では一つのみ示す。）と、内ヨーク１１の軸ＣＡ方向の端部を構成する２つの端部構成部材２７とを有している。複数の周面構成部材２５は、円筒を円周方向に複数に均等に分割した形状であり、互いに同一形状である。端部構成部材２７は、円形の環状に形成されている。複数の周面構成部材２５のそれぞれは、不図示のネジ等の固定部材により、端部構成部材２７に固定される。複数のスリット１２は、複数の周面構成部材２５間の隙間により形成される。

複数の周面構成部材２５は、例えば、金属等の強磁性体により形成されている。より具体的には、複数の周面構成部材２５は、ＳＳ４００等の鉄により形成されている。端部構成部材２７は、金属等の強磁性体により形成されてもよいし、アルミニウムニウム等の非磁性体により形成されてもよい。また、端部構成部材２７は、金属等の導電体により形成されてもよいし、樹脂等の絶縁体により形成されてもよい。ただし、端部構成部材２７が導電体により形成される場合は、周面構成部材２５若しくは端部構成部材２７、又は、その双方においてリニアモータ１の駆動に伴って生じる渦電流の流れを遮るために、周面構成部材２５と端部構成部材２７との間に絶縁性の部材が介在することが好ましい。

図５は、図３の領域Ｖを拡大して示す模式的な断面図である。

コイル５は、線材２９が軸ＣＡ回りに複数回巻かれることにより構成されている。線材２９は、例えば、銅等の導電性の材料が樹脂等の非導電性の材料により被覆されて構成されている。また、線材２９の断面形状は、概ね矩形状に形成されている。すなわち、線材２９は、いわゆる平角線である。線材２９の長手方向及び短手方向の径は適宜に設定されてよい。

線材２９は、線材２９により形成される輪が軸ＣＡ方向及び半径方向において配列されるように巻かれている。すなわち、線材２９は、整列巻きされている。また、線材２９は、平角線の一平面を同一方向（軸ＣＡ）に向けて巻かれている。従って、線材２９により形成される輪と輪との間には、隙間が殆ど生じない。なお、図５では、線材２９により形成される輪の軸ＣＡ方向の位置が、内側と外側とで一致する場合を例示しているが、当該位置は内側と外側とでずれていてもよい。線材２９の巻き回数は適宜に設定されてよい。

線材２９の端部は、図１に示すように、スリット４から外ヨーク３の外部へ引き出される。線材２９の端部に電圧が印加されることにより、コイル５には電力が供給される。

図６は、リニアモータ１の動作を説明する図である。具体的には、図３の紙面上方側部分を模式的に示している。

リニアモータ１では、磁石７により磁界が形成される。具体的には、磁石７Ａ及び７Ｂは、半径方向に磁化されるとともに、磁化の方向が互いに逆向きであるから、矢印ｙ１で示すように、一方の磁石７（図６では磁石７Ａ）から出た磁力線は外ヨーク３を通過して他方の磁石７（図６では磁石７Ｂ）に入る。また、矢印ｙ２で示すように、他方の磁石７（図６では磁石７Ｂ）から出た磁力線は内ヨーク１１を通過して他方の磁石７（図６では磁石７Ａ）に入る。

矢印ｙ１で示す磁力線は、コイル５を半径方向へ通過する。従って、コイル５に電力を供給すると、フレミングの左手の法則により、コイル５には、磁石７に対する、軸ＣＡ方向の推力が生じる。なお、コイル５が固定子である場合には、矢印ｙ３で示すように、磁石７が軸ＣＡ方向へ移動することになる。

矢印ｙ１で示す磁力線は、コイル５Ａを通過するときとコイル５Ｂを通過するときとで、半径方向の向きが逆である。図６では、矢印ｙ１で示す磁力線が、コイル５Ａにおいては内周側から外周側へ通過し、コイル５Ｂにおいては外周側から内周側へ通過する場合を例示している。従って、コイル５Ａ及びコイル５Ｂに対して円周方向において逆向きの電力を供給することにより、コイル５Ａ及びコイル５Ｂにおいて、磁石７に対する、軸ＣＡ方向の同一の向きの推力が生じる。また、コイル５Ａ及び５Ｂに交流電力を供給すれば、交流電力の周波数で双方向の推力が交互に生じる。図６では、コイル５Ａにおいて紙面手前側への電力が供給され、コイル５Ｂにおいて紙面奥手側への電力が供給され、磁石７が矢印ｙ３で示す向きへ移動する場合を例示している。

以上の実施形態によれば、リニアモータ１は、筒状に形成された外ヨーク３と、外ヨーク３の内周面に固定され、外ヨーク３と同軸に形成されたコイル５とを有する。また、リニアモータ１は、コイル５の内側に、コイル５と同軸な環状に設けられ、径方向に磁化され、コイル５に対して軸方向に移動可能な磁石７と、磁石７の内側に設けられ、磁石７と同軸の筒状に形成され、外周面に磁石７が固定された保持体９とを有する。そして、リニアモータは、保持体９に対して保持体９の軸方向に移動可能に挿通された内ヨーク１１を有する。従って、本実施形態は、従来技術における内ヨークを、保持体９と内ヨーク１１とに分けていることになる。換言すれば、本実施形態は、従来技術における内ヨークの、磁石を保持や磁石の動力を外部へ伝達する機能と、磁気回路を構成する機能とを別個の部材に分けていることになる。その結果、両者の機能に関する設計条件が相互に及ぼす影響を抑制し、設計の自由度を向上させることができる。例えば、磁石７が可動子を構成する場合において、保持体９を磁石７の保持や磁石７の動力の外部への伝達に関して必要最小限の大きさとしつつ、内ヨーク１１の体積を十分に確保してリニアモータ１内部の磁気飽和を防止することができる。

コイル５は、軸ＣＡ方向に２つ設けられ、磁石７は、軸ＣＡ方向に２つ設けられ、２つの磁石７Ａ及び７Ｂは、磁化の方向が互いに逆方向である。従って、コイル５Ａ及び５Ｂには、互いに逆向きの電力が供給され、コイル５Ａ及び５Ｂは、互いに逆向きの磁束を発生する。その結果、コイル５Ａ及び５Ｂにおいて生じた磁束は相殺され、外ヨーク３や内ヨーク１１における渦電流の発生が抑制される。磁石７が一つの場合には、連結部材１０１を強磁性体により構成し、連結部材１０１、外ヨーク３及び内ヨーク１１により、一の磁石７のＮ極から出た磁力線をその磁石７のＳ極へ導かなければ、磁石７の磁力線の密度を高くすることができない。しかし、本実施形態では、２つの磁石７Ａ及び７Ｂは、外ヨーク３に対して、互いに異なる磁極を向けているから、外ヨーク３は、一方の磁石７から他方の磁石７へ磁力線を導く。内ヨーク１１も同様である。従って、本実施形態では、外ヨーク３と内ヨーク１１を連結する連結部材１０１を非磁性体にすることが可能である。ただし、上述の磁石が一つのみ設けられたリニアモータも、本発明に含まれる。

本実施形態では、従来の内ヨークを、保持体９と内ヨーク１１とに分けたことから、内ヨーク１１は、磁石７と相対移動する。その結果、内ヨーク１１に渦電流が発生するという、従来技術にはなかった問題が生じる。しかし、内ヨーク１１は、筒状に形成されるとともに、内周面から外周面へ貫通するスリット１２が形成されていることから、渦電流の流れがスリット１２により妨げられる。その結果、例えば、リニアモータ１の発熱が抑制される。また、スリット１２は、内ヨーク１１と外ヨーク３との間に籠った、熱せられた気体を内ヨーク１１の空洞から排出することなどにより、リニアモータ１の放熱に寄与することが可能である。

スリット１２は、軸ＣＡ方向に延びるスリットであることから、渦電流の発生を抑制しつつも、磁力線が内ヨーク１１を軸ＣＡ方向に通過することを妨げない。従って、発熱を抑えつつ、大きな駆動力を得ることができる。

内ヨーク１１は、筒状形状を円周方向において均等に分割した形状の複数の周面構成部材２５を有し、内ヨーク１１のスリット１２は、内ヨーク１１の複数の周面構成部材２５間の隙間により形成されている。従って、磁力線を軸ＣＡ方向へ確実に導くことができるとともに、スリット１２が形成された内ヨーク１１を簡便且つ安価に構成することができる。例えば、ヨークは、平板状の珪素鋼板を積層して形成することが一般的に行われているが、鋼板を軸ＣＡ方向に積層すると、鋼板同士は全面に亘って完全に密着するわけではないから、鋼板間には隙間が生じる。その結果、磁力線は軸ＣＡ方向へ効率的に通過することができない。また、平板状の鋼板を軸ＣＡ回りに積層すると、内周側と外周側とでは、同一角度に対する円周の長さが異なるから、外周側には円周方向において隙間が生じることになる。その結果、内ヨークの体積は実質的に減少し、内ヨークは、多くの磁力線を通過させることができない。しかし、本実施形態では、そのような不都合を生じない。また、複数の周面構成部材２５は、互いに同一形状であることから、同一の部材を複数形成すればよく、製造設備が大型化しない。なお、上述のように、珪素鋼板等の鋼板を積層して内ヨークを形成したリニアモータも、本発明に含まれる。

外ヨーク３においても、内ヨーク１１と同様に、スリット４が形成され、また、複数の周面構成部材１３を有しており、内ヨーク１１と同様の効果が奏される。ただし、内ヨーク１１と同様に、珪素鋼板等の鋼板を積層して外ヨークを形成したリニアモータも、本願発明に含まれる。

内ヨーク１１のスリット１２、磁石７のスリット８、及び、外ヨーク３のスリット４は、軸ＣＡ回りの位置が同一になるように配置されているから、内ヨーク１１の空洞と外ヨーク３の外側空間との間の通気性がよい。従って、例えば、内ヨーク１１の空洞の熱せられた気体を内ヨーク１１の端部の開口から逃がすことができないときに、スリット１２、スリット８及びスリット４を介して、外ヨーク３の外部へ放出することができる。また、例えば、リニアモータ１を冷却するために外ヨーク３の外部へ送出された冷却風を、スリット４、スリット８及びスリット１２を介して内ヨーク１１の空洞へ送り込み、内ヨーク１１の放熱を促進することができる。

コイル５は、平角線の線材２９が、平角線の一平面を軸ＣＡに向けるように巻かれて構成されていることから、コイル５の外周面は、円筒の外周面を構成する。従って、丸線によってコイル５を構成した場合に比較して、コイル５と外ヨーク３との密着性が上がる。その結果、コイル５から外ヨーク３への熱伝達率が向上し、ひいては、放熱性が向上する。なお、丸線によりコイル５を構成したものも、本発明に含まれる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

外ヨーク及び内ヨークの形状は、円筒状に限定されない。例えば、軸方向に見て矩形であってもよい。なお、本願では、筒状の語は、所定の軸を囲む面を有する中空形状をいい、軸方向に見て円形であるものに限定されないものとする。また、外ヨーク及び内ヨークは、円筒状等の軸方向の長さがある程度の長さを有するものに限定されず、軸方向の長さが径方向の幅以下のものであってもよい。内ヨークは、柱状等の中空部を有さない形状であってもよい。

また、外ヨーク及び内ヨークには、適宜に突出部等が設けられてもよい。図７（ａ）は、外ヨークを構成する周面構成部材の変形例を示している。この周面構成部材１１３は、外周面から突出する放熱フィン１１３ａを有している。図７（ｂ）は、内ヨークを構成する周面構成部材の変形例を示している。この周面構成部材１２５は、内周面から突出する放熱フィン１２５ａを有している。図７（ｃ）は、外ヨークを構成する周面構成部材の変形性を示している。この周面構成部材２１３は、外周面から突出する放熱フィン２１３ａを有している。これらの変形例では、ヨークにフィンを設けることにより、効果的に放熱を行うことができる。また、ヨークが、鋼板ではなく、円筒を分割した形状の部材により構成されていることから、フィンを形成することが容易である。すなわち、連続鋳造及び圧延工程、又は、金型による鋳造により、フィンを周面構成部材と一体的に構成できる。なお、放熱フィンの数、位置、形状及び大きさは適宜に設定されてよい。

コイル及び磁石の形状は、円形（円筒）に限定されない、例えば、軸方向に見て矩形であってもよい。なお、本願では、環状及び輪の語は、所定の軸を囲む形状をいい、軸方向に見て円形であるものに限定されないものとする。コイルの形状及び磁石の形状は、互いに同一でなくてもよい。コイルの軸方向の大きさ及び磁石の軸方向の大きさは、互いに同一でなくてもよい。なお、実施形態のように、コイル及び磁石が２組以上設けられる場合、コイル及び磁石の軸方向の大きさは互いに異なっていてもよいが、コイルの軸方向の中心と磁石の軸方向の中心とが全組において同時に一致することが好ましい。磁石は、複数の小磁石を軸回りに配列して構成されるものに限定されず、全体が一体的に形成されてもよい。

内ヨークは、外ヨークに対して固定されていなくてもよい。例えば、外ヨーク及びコイルが固定子であり、磁石及び保持体が可動子であり、内ヨークは、固定子及び可動子の双方に対して、リニアモータ外部からの動力によって駆動されるものであってもよい。

外ヨーク、磁石及び内ヨークは、円周方向に分割された複数の部材によって構成されるものに限定されない。例えば、外ヨーク、磁石及び内ヨークは、円筒形状に一体形成されたものであってもよい。また、外ヨーク、磁石及び内ヨークが、円周方向に分割された複数の部材によって構成される場合には、その部材は、円周方向において均等に分割されたものでなくてもよい。さらに、外ヨーク、磁石及び内ヨークそれぞれの分割数は互いに異なっていてもよい。

外ヨーク、磁石及び内ヨークは、スリットが設けられていなくてもよい。また、外ヨーク、磁石及び内ヨークに形成される孔部は、軸方向に延びるスリットに限定されない。例えば、軸に直交する方向に延びるスリットや不規則に分布された円形の孔部であってもよい。ただし、軸方向への磁力線を効率的に通過させつつ、渦電流の流れを効率的に遮断するには、実施形態に示したような、磁石の可動範囲に亘って軸方向に延びるスリットであることが好ましい。また、外ヨーク、磁石及び内ヨークに形成される孔部は、内周面から外周面へ貫通すればよく、径方向（半径方向）に貫通するものに限定さない。当該孔部は、半径方向に傾斜する方向に貫通していてもよい。

外ヨークのスリット、磁石のスリット及び内ヨークのスリットは、軸回りの位置が互いに調整（位置決め）されなくてもよい。また、軸回りの位置が調整される場合には、互いに同一の位置でなくてもよい。

図８は、スリットの位置に関する変形例を示している。この変形例では、内ヨーク１１のスリット１２及び磁石７のスリット８は、軸ＣＡ回りの位置が互いに異なるように配置され、磁石７のスリット８及び外ヨーク３のスリット４は、軸ＣＡ回りの位置が互いに異なるように配置されている。従って、スリット１２からスリット４へ流れる、又は、その逆に、スリット４からスリット１２へ流れる気体は、内ヨーク１１と保持体９との隙間、並びに、保持体９と外ヨーク３との隙間を流れることを強いられる。その結果、内ヨーク１１と保持体９との隙間を流れる気体により内ヨーク１１を外周面から除熱したり、保持体９と外ヨーク３との隙間を流れる気体により外ヨーク３を内周面から除熱することができる。

実施形態では、支持体９の周面構成部材１７は、２つの磁石７に対応して２つ設けられていた。しかし、支持体の周面構成部材は、２つの磁石７に対して共通に設けられてもよい。換言すれば、実施形態の２つの周面構成部材１７は連続して一体的に形成されてもよい。この場合、周面構成部材が金属等の磁性体により形成されていれば、図６において点線の矢印ｙ３で示すように、周面構成部材は、ヨークの働きをし、磁気飽和を抑制することに寄与する。

本発明の実施形態に係るリニアモータの外観を示す斜視図。 図１のリニアモータの平面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図。 図１のリニアモータを分解して一部を示す斜視図。 図３の領域Ｖの拡大図。 図１のリニアモータの動作を説明する図。 本発明の変形例のヨークを示す図。 本発明の他の変形例のスリットの配置を示す平面図。

符号の説明

１…リニアモータ、３…外ヨーク、５Ａ及び５Ｂ（５）…コイル、７Ａ及び７Ｂ（７）…磁石、９…保持体、１１…内ヨーク。

Claims (13)

1. 筒状に形成された外ヨークと、
   前記外ヨークの内周面に固定され、前記外ヨークと同軸に形成されたコイルと、
   前記コイルの内側に、前記コイルと同軸な環状に設けられ、径方向に磁化され、前記コイルに対して軸方向に移動可能な磁石と、
   前記磁石の内側に設けられ、前記磁石と同軸の筒状に形成され、外周面に前記磁石が固定された保持体と、
   前記保持体に対して当該保持体の軸方向へ移動可能に挿通された内ヨークと、
   を有するリニアモータ。
2. 前記外ヨークと前記内ヨークとは互いに固定されている
   請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記外ヨーク、前記コイル及び前記内ヨークは固定子を構成し、
   前記保持体及び前記磁石は可動子を構成する
   請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記コイルは、軸方向に２つ設けられ、
   前記磁石は、軸方向に２つ設けられ、
   前記２つの磁石は、磁化の方向が互いに逆方向である
   請求項２又は３に記載のリニアモータ。
5. 前記内ヨークは、前記保持体と同軸な筒状に形成されるとともに、内周面から外周面へ貫通する孔部が形成されている
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
6. 前記内ヨークの前記孔部は、当該内ヨークの軸方向に延びるスリットである
   請求項５に記載のリニアモータ。
7. 前記内ヨークは、筒状形状を円周方向において均等に分割した形状の複数の磁性体を有し、
   前記内ヨークの前記スリットは、前記内ヨークの前記複数の磁性体間の隙間により形成されている
   請求項６に記載のリニアモータ。
8. 前記外ヨークは、内周面から外周面へ貫通する孔部が形成されている
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のリニアモータ。
9. 前記外ヨークの前記孔部は、当該外ヨークの軸方向に延びるスリットである
   請求項８に記載のリニアモータ。
10. 前記外ヨークは、筒状形状を円周方向において均等に分割した形状の複数の磁性体を有し、
    前記外ヨークの前記スリットは、前記外ヨークの前記複数の磁性体間の隙間により形成されている
    請求項９に記載のリニアモータ。
11. 前記内ヨークは、前記保持体と同軸な筒状に形成されるとともに、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、
    前記磁石は、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、
    前記外ヨークは、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、
    前記内ヨークの前記スリット、前記磁石の前記スリット、及び、前記外ヨークの前記スリットは、軸回りの位置が同一になるように配置されている
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
12. 前記内ヨークは、前記保持体と同軸な筒状に形成されるとともに、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、
    前記磁石は、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、
    前記外ヨークは、内周面から外周面へ貫通し、軸方向に延びるスリットが形成され、
    前記内ヨークの前記スリット及び前記磁石の前記スリットは、軸回りの位置が互いに異なるように配置され、
    前記磁石の前記スリット及び前記外ヨークの前記スリットは、軸回りの位置が互いに異なるように配置されている
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
13. 前記コイルは、平角線が、当該平角線の一平面を前記内ヨークの内周面に向けるように巻かれて構成されている
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載のリニアモータ。

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