JP2011087366A - リニアモータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流の発生を抑制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、コイル７と、コイル７と同心状の環状に設けられ、半径方向に磁化され、コイル７に対して軸ＣＡ方向に移動可能な磁石１３と、コイル７と同心状に設けられた筒状の外ヨーク９と、を有する。そして、外ヨーク９は、絶縁膜２７ｂ及び接着剤２９を介在させつつ軸ＣＡ回りに積層的に配列された、強磁性を示す複数の板状部材２７を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リニアモータ及びその製造方法に関する。

コイルと、コイルと同心状の環状に形成され、半径方向に磁化された磁石とを有するリニアモータが知られている。このようなリニアモータにおいては、磁石の磁束を効率的にコイルに鎖交させるために、コイルや磁石と同心状の筒状に形成され、コイル又は磁石に固定されるヨークが設けられている。なお、ヨークは、磁石の磁束を軸方向に通過させる。

特開２００３−１９９３１２号公報

磁石がヨークに対して移動すると渦電流が発生する。また、コイルの構成によっては、コイルがヨークに対して移動すると、ヨークにより形成された磁界が移動して渦電流が発生する。そして、渦電流の発生は、発熱及び駆動効率の低下を招く。

本発明の目的は、渦電流の発生を抑制できるリニアモータ及びその製造方法を提供することにある。

本発明のリニアモータは、コイルと、前記コイルと同心状の環状に設けられ、半径方向に磁化され、前記コイルに対して軸方向に移動可能な磁石と、前記コイルと同心状に設けられた筒状のヨークと、を有し、前記ヨークは、絶縁層を介在させつつ前記コイルの軸回りに積層的に配列された、強磁性を示す複数の板状部材を有する。

好適には、前記ヨークは、前記複数の板状部材を含み、前記コイルの軸回りに配列された複数の分割ヨークを有し、各分割ヨークにおいて、前記複数の板状部材は、前記コイルの軸方向に見て、前記コイルの軸から当該分割ヨークを通過する放射線に直交する直線方向へ積層されている。

好適には、前記各分割ヨークは、隣接する分割ヨークと、前記コイルの軸回り方向における端面同士が平行に対向している。

好適には、前記複数の分割ヨークは、円環を、前記コイルの軸から延びる放射線で均等な間隔で切断した形状となっている。

好適には、前記複数の板状部材それぞれは、前記コイルの軸方向に見て、前記コイルの軸から各板状部材を通過する放射線に平行に配置されている。

好適には、本発明のリニアモータは、筒状に形成され、外周面に前記磁石を保持し、前記コイルに対して軸方向に移動可能に挿通された保持部材を更に有し、前記ヨークは、前記保持部材に対して軸方向に移動可能に挿通されている。

好適には、前記ヨークは、前記コイルに対して固定されており、前記コイルの前記磁石とは反対側に配置され、前記コイルと同心状のコイル側筒状部と、前記コイルの、当該コイルの軸方向両側において前記磁石側に突出するコイル側コアと、を有し、前記複数の板状部材は、前記筒状部を構成し、前記コイル側コアは、前記複数の板状部材とは別体の部材により構成されている。

好適には、本発明のリニアモータは、前記磁石に対して固定された磁石側ヨークを更に有し、前記磁石側ヨークは、前記磁石の前記コイルとは反対側に配置され、前記コイルと同心状の磁石側筒状部と、前記磁石の、前記コイルの軸方向両側において前記コイル側に突出する磁石側コアと、を有する。

本発明の別の観点のリニアモータは、コイルと、前記コイルの内周面又は外周面に対向し、前記コイルの半径方向に磁化され、前記コイルに対して前記コイルの軸方向に移動可能な磁石と、前記コイルの前記磁石とは反対側又は前記磁石の前記コイルとは反対側に設けられたヨークと、を有し、前記ヨークは、絶縁層を介在させつつ前記コイルの軸回りに積層的に配列された、強磁性を示す複数の板状部材を有する。

本発明のリニアモータの製造方法は、コイルと、前記コイルと同心状の環状に設けられ、半径方向に磁化され、前記コイルに対して軸方向に移動可能な磁石と、ヨークとを有するリニアモータの製造方法であって、強磁性を示す複数の板状部材を、絶縁層を介在させつつ積層して互いに固定し、前記複数の板状部材の積層体を形成する工程と、前記積層体の、積層方向の端部を部分的に除去する加工を行い、前記積層体を、前記積層方向に直交する第１方向に見て、前記積層方向及び前記第１方向に直交する第２方向の一方側が他方側よりも小さい形状に整形する工程と、複数の、加工された前記積層体を、前記第１方向に平行な所定の軸に対して、前記第２方向の前記一方側を向けて、前記軸回りに配列し、前記ヨークを形成する工程と、を有する。

本発明によれば、渦電流の発生を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係るリニアモータの軸方向に平行な断面図。 図１のリニアモータを軸方向に見た正面図。 図１のリニアモータの外分割ヨークを説明する図。 図２の領域ＩＶの拡大図。 図１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断面図。 第２実施形態のリニアモータを軸方向に見た正面図。 第３実施形態のリニアモータを軸方向に見た正面図。 第４実施形態のリニアモータの軸方向に平行な断面図。 第５実施形態のリニアモータの軸方向に平行な断面図。 図１０のリニアモータの動作を説明する断面図。 第６実施形態のリニアモータの軸方向に平行な断面図。

以下、図面を参照して、本発明の複数の実施形態について説明する。なお、複数の実施形態において、互いに同様・類似の構成については、同一符号を付して説明を省略することがある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るリニアモータ１の軸ＣＡに平行な断面図である。図２は、リニアモータ１を軸ＣＡ方向に見た正面図である。なお、図２は、断面図ではなく、複数の斜線は、断面を示すハッチングではないことに注意されたい。

リニアモータ１は、軸ＣＡ方向に駆動力を発揮するモータとして構成されている。すなわち、リニアモータ１は、固定子３と、固定子３に対して軸ＣＡ方向へ移動可能な可動子５とを有している。

固定子３は、コイル７Ａ及び７Ｂ（以下、Ａ、Ｂを省略することがある。）と、コイル７に固定された外ヨーク９と、不図示の部材を介して外ヨーク９と固定された内ヨーク１１とを有している。可動子５は、磁石１３Ａ及び１３Ｂ（以下、Ａ、Ｂを省略することがある。）と、磁石１３に固定された保持部材１５とを有している。

２つのコイル７は、互いに同一の形状である。コイル７は、軸ＣＡを中心とする概ね円形の環状に形成されている。コイル７の断面形状は、図１において模式的に示すように、例えば、矩形である。なお、２つのコイルは、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。

外ヨーク９は、主として磁性体により形成されている。外ヨーク９は、軸ＣＡを軸とする円筒状に形成されている。外ヨーク９の内周面とコイル７の外周面とは、樹脂（接着剤）等の固定部材により固定されている。

内ヨーク１１は、主として磁性体により形成されている。内ヨーク１１は、軸ＣＡを軸とする円筒状に形成されている。

外ヨーク９と内ヨーク１１とは、不図示の連結部材により互いに固定される。なお、連結部材は、リニアモータ１の一部として設けられるものであってもよいし、リニアモータ１により駆動される機器の一部として設けられるものであってもよい。

２つの磁石１３は、互いに同一の形状である。磁石１３は、軸ＣＡを中心とする円形の環状に設けられている。磁石１３の断面形状は、図１において模式的に示すように、例えば、矩形である。

磁石１３の軸ＣＡ方向の大きさは、コイル７と概ね同等である。２つの磁石１３の軸ＣＡ方向における間隔は、概ね２つのコイル７の間隔と同等である。磁石１３の外周面は、コイル７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１３は、半径方向において磁化されている。２つの磁石１３の磁極の向きは互いに逆方向である（図６参照）。

磁石１３は、図２に示すように、複数の分割磁石１７が軸ＣＡ回りに配列されることにより構成されている。複数の分割磁石１７は、互いに同一の形状である。分割磁石１７は、軸ＣＡ方向に見て、軸ＣＡを中心とする円弧状に形成されている。なお、磁石１３は、環状に一体形成されたものであってもよい。

保持部材１５は、軸ＣＡを軸とする円筒状に形成されている。保持部材１５は、磁性体により構成されてもよいし、非磁性体により構成されてもよい。保持部材１５の外周面には、複数の分割磁石１７が樹脂（接着剤）等の固定部材により固定されている。

保持部材１５及び磁石１３は、コイル７に対して軸ＣＡ方向に移動可能に挿通されている。内ヨーク１１は、保持部材１５に対して軸ＣＡ方向に移動可能に挿通されている。内ヨーク１１、保持部材１５、磁石１３、コイル７及び外ヨーク９は、軸ＣＡを中心として、同心状に配置されている。

図２に示すように、外ヨーク９は、複数の外分割ヨーク１９が軸ＣＡ回りに配列されることにより構成されている。複数の外分割ヨーク１９は、互いに同一の形状である。外分割ヨーク１９は、軸ＣＡ方向に見て、軸ＣＡを中心とする円弧状に形成されている。

より具体的には、軸ＣＡ方向に見て、外分割ヨーク１９は、軸ＣＡを中心とし、半径方向に幅を有する円環を、軸ＣＡから延びる放射線Ｎ２により所定間隔毎に区切った形状である。従って、外分割ヨーク１９は、軸ＣＡ方向に見て、軸ＣＡを中心とする円弧状の内周面１９ａと、内周面１９ａと同心円となる円弧状の外周面１９ｂと、軸ＣＡから延びる放射線状の端面１９ｃとを有している。

外ヨーク９と同様に、内ヨーク１１は、複数の内分割ヨーク２１が軸ＣＡ回りに配列されることにより構成されている。複数の内分割ヨーク２１は、互いに同一の形状である。内分割ヨーク２１は、軸ＣＡ方向に見て円弧状に形成されている。

より具体的には、軸ＣＡ方向に見て、内分割ヨーク２１は、軸ＣＡを中心とし、半径方向に幅を有する円環を、軸ＣＡから延びる放射線Ｎ２により所定間隔毎に区切った形状である。従って、内分割ヨーク２１は、軸ＣＡ方向に見て、軸ＣＡを中心とする円弧状の内周面２１ａと、内周面２１ａと同心円となる円弧状の外周面２１ｂと、軸ＣＡから延びる放射線状の端面２１ｃとを有している。

図３は、外分割ヨーク１９の製造方法を説明する図である。具体的には、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、外分割ヨーク１９となる積層体２３を示し、図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、外分割ヨーク１９を示している。図３（ａ）及び図３（ｃ）は、積層体２３又は外分割ヨーク１９を軸ＣＡ方向に見た図である。図３（ｂ）及び図３（ｄ）は、積層体２３又は外分割ヨーク１９を軸ＣＡ側から見た図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、まず、複数の板状部材２５が積層されるとともに接着され、積層体２３が形成される。そして、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、積層体２３が切断により整形されることにより、外分割ヨーク１９が形成される。なお、積層体２３に含まれていた複数の板状部材２５は、切断されて複数の板状部材２７になる。

積層体２３に含まれる複数の板状部材２５は、互いに同一の形状である。板状部材２５の平面形状は、例えば、一方向（軸ＣＡ方向、図３（ａ）の紙面貫通方向、図３（ｂ）の上下方向）に長い矩形に形成されている。板状部材２５の厚さ（複数の板状部材２５の積層方向における大きさ）は、全面に亘って一様になっている。そして、複数の板状部材２５を、その平面形状の輪郭を一致させて積層することにより、積層体２３は、直方体状に形成されている。

直方体の積層体２３は、軸ＣＡに平行な切断が行われることにより、軸ＣＡ方向に見て円弧状に形成される。これにより、内周面１９ａ、外周面１９ｂ及び端面１９ｃが形成される。換言すれば、内周面１９ａ、外周面１９ｂ及び端面１９ｃは、切断面により形成されている。

切断は、例えば、軸ＣＡ方向に延びるワイヤーに電圧を印加するワイヤーカット放電加工、軸ＣＡ方向に延びる糸鋸を用いた切断など、軸ＣＡに平行な切断面を軸ＣＡに直交する方向へ広げていく切断加工により行われる。

なお、図３（ａ）において２点鎖線で示すように、外分割ヨーク１９は、例えば、材料節約の観点から、積層体２３における最大の大きさで切り出される。また、積層体２３は、軸ＣＡに直交する切断は行われない（軸ＣＡ方向の寸法は変化しない。）。

外分割ヨーク１９に含まれる複数の板状部材２７は、軸ＣＡ回りに積層されている。より具体的には、図３（ｃ）に示すように、複数の板状部材２７は、軸ＣＡ方向に見て、軸ＣＡから延びて外分割ヨーク１９の軸ＣＡ回りの中央を通過する放射線Ｎ１に対して直交する直線方向に積層されている。また、複数の板状部材２７は、互いに異なる形状となっている。

図４は、図２の領域ＩＶの拡大図である。

特に図示しないが、積層体２３に含まれる板状部材２５は、例えば、磁性体により形成された板状の本体部と、絶縁体により形成され、本体部の主面又は表面全体に成膜された絶縁膜とを有している。磁性体は、例えば、珪素鋼であり、絶縁体は、例えば、セラミックや樹脂である。なお、絶縁膜によりコーティングされた珪素鋼板は、市場において容易に入手可能である。

従って、切断後の板状部材２７も、磁性体により形成された板状の本体部２７ａと、絶縁体により形成され、本体部２７ａの主面に成膜された絶縁膜２７ｂとを有している。板状部材２７（２５、本体部２７ａ）の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。絶縁膜２７ｂの厚さは、例えば、０．１μｍ〜５μｍである。

なお、本願の図は模式図であり、板状部材２７は外分割ヨーク１９の大きさに対して厚く図示されており、また、絶縁膜２７ｂは、本体部２７ａに対して厚く図示されている。

板状部材２７の切断面においては、切断前の板状部材２５において絶縁膜が形成されていたか否かに関わらず、絶縁膜２７ｂは配置されていない。ただし、切断後に切断面に絶縁膜を形成する処理がなされてもよい。

複数の板状部材２７は、例えば、主面（互いの対向面）に配置された接着剤２９により接着されている。接着剤２９は、例えば、絶縁性の樹脂により形成されており、また、板状部材２７（２５）の主面の全面に亘って配置されている。

隣接する外分割ヨーク１９は、例えば、端面１９ｃに配置された接着剤３１により接着されている。接着剤３１は、例えば、絶縁性の樹脂により形成されており、また、端面１９ｃの全面に亘って配置されている。

図２に示すように、内分割ヨーク２１も、外分割ヨーク１９と同様に、複数の板状部材３３が軸ＣＡ回りに積層されることにより形成されている。内分割ヨーク２１の製造方法、構成材料及び形状（寸法は除く）は、外分割ヨーク１９と同様であり、説明は省略する。

図５は、図１の領域Ｖを拡大して示す模式的な断面図である。

コイル７は、線材３５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３５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３５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３５は、いわゆる平角線である。線材３５の断面において、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３５は、線材３５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３５は、整列巻きされている。また、線材３５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３５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３５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３５の巻き回数は適宜に設定されてよい。

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１の紙面上方側部分を示している。

リニアモータ１では、磁石１３により磁界が形成される。具体的には、磁石１３Ａ及び１３Ｂ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１３（図６では磁石１３Ａ）から出た磁力線は外ヨーク９を通過して他方の磁石１３（図６では磁石１３Ｂ）に入る。また、矢印ｙ２で示すように、他方の磁石１３（図６では磁石１３Ｂ）から出た磁力線は内ヨーク１１を通過して他方の磁石１３（図６では磁石１３Ａ）に入る。なお、保持部材１５が磁性体により形成されている場合には、矢印ｙ３で示すように、保持部材１５においても内ヨーク１１と同様に磁力線が通過する。

矢印ｙ１で示す磁力線は、コイル７を半径方向へ通過する。従って、コイル７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７には、磁石１３に対する、軸ＣＡ方向の推力が生じる。なお、コイル７は固定子３を構成することから、矢印ｙ４で示すように、磁石１３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７Ａを通過するときとコイル７Ｂ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７Ａにおいては内周側から外周側へ通過し、コイル７Ｂ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７Ａ及びコイル７Ｂ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７Ａ及びコイル７Ｂにおいて、磁石１３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７Ａ及び７Ｂ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７Ａにおいて紙面手前側への電力が供給され、コイル７Ｂにおいて紙面奥手側への電力が供給され、磁石１３が矢印ｙ４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、コイル７と、コイル７と同心状の環状に設けられ、半径方向に磁化され、コイル７に対して軸ＣＡ方向に移動可能な磁石１３と、コイル７と同心状に設けられた筒状の外ヨーク９と、を有する。そして、外ヨーク９は、絶縁膜２７ｂ及び接着剤２９を介在させつつ軸ＣＡ回りに積層的に配列された、強磁性を示す複数の板状部材２７を有する。

従って、磁石１３が外ヨーク９に対して移動することにより外ヨーク９において生じる可能性のある渦電流は、絶縁膜２７ｂ及び接着剤２９により、軸ＣＡ回りの経路が遮断され、発生が抑制される。その一方で、複数の板状部材２７は、軸ＣＡに平行に延びるとともに、軸ＣＡに対して概ね放射状に配置されているから、図６において矢印ｙ１で示す磁力線の経路は遮断されず、磁力線を効率的にコイル７に通過させることができる。

外ヨーク９は、複数の板状部材２７を含み、軸ＣＡ回りに配列された複数の外分割ヨーク１９を有する。各外分割ヨーク１９において、複数の板状部材２７は、軸ＣＡ方向に見て、軸ＣＡから当該外分割ヨーク１９を通過する放射線Ｎ１に直交する直線方向へ積層されている。従って、後述する第３実施形態（図８参照）に比較して、複数の板状部材２７を隙間なく積層することができる。その結果、外ヨーク９の磁気経路を形成する機能が向上する。

各外分割ヨーク１９は、隣接する外分割ヨーク１９と、軸ＣＡ回り方向における端面１９ｃ同士が平行に対向している。従って、後述する第２実施形態（図７参照）に比較して、外分割ヨーク１９間の隙間を少なくすることができる。その結果、外ヨーク９の磁気経路を形成する機能が向上する。

複数の外分割ヨーク１９は、円環を、軸ＣＡから延びる放射線Ｎ２で均等な間隔で切断した形状となっている。従って、互いに同一の形状の外分割ヨーク１９により、上述のような、軸ＣＡ回りにおいて隙間のない外ヨーク９が構成されることになる。その結果、製造コストが縮小される。

なお、外ヨーク９について本実施形態の作用及び効果を述べたが、内ヨーク１１についても、同様の作用及び効果が奏される。

また、リニアモータ１は、筒状に形成され、外周面に磁石１３を保持し、コイル７に対して軸ＣＡ方向に移動可能に挿通された保持部材１５を更に有する。内ヨーク１１は、保持部材１５に対して軸ＣＡ方向に移動可能に挿通されている。

一般に、内ヨークは磁石を保持し、可動子を構成しており、可動子の軽量化のために内ヨークを小さくすると、内ヨークを通過可能な磁束が減り、磁気飽和が生じやすくなる。しかし、本実施形態では、磁石１３を保持する部材（１５）と、磁石１３の磁気経路を構成する部材（１１）とが別部材として設けられていることから、可動子５の軽量化と磁気飽和の抑制とを両立できる。

本実施形態のリニアモータ１の製造方法は、強磁性を示す複数の板状部材２５を、絶縁膜２７ｂ及び接着剤２９を介在させつつ積層して固定し、複数の板状部材２５の積層体２３を形成する工程を有する。また、当該製造方法は、積層体２３の、積層方向の端部を切断して、積層体２３（外分割ヨーク１９）を、積層方向に直交する第１方向（図３（ｃ）の紙面貫通方向）に見て、積層方向及び前記第１方向に直交する第２方向の一方側（図３（ｃ）の下方側）が他方側（図３（ｃ）の上方側）よりも小さい形状に整形する工程を有する。さらに、当該製造方法は、複数の、切断された積層体（外分割ヨーク１９）を、前記第１方向に平行な軸ＣＡに対して、前記第２方向の前記一方側（図３（ｃ）の下方側）を向けて、軸ＣＡ回りに配列し、外ヨーク９を形成する工程を有する。

従って、互いに同一形状の複数の板状部材２５を用いて、軸ＣＡ回りに積層的に配列された複数の板状部材２７を有するとともに、軸ＣＡからの放射線状の端面１９ｃを有する外分割ヨーク１９を形成することができる。その結果、上述のように、渦電流の発生を抑制しつつ、磁束密度を高くすることができ、且つ、後述する第２実施形態に比較して軸ＣＡ回りに隙間のない若しくは隙間の少ない外ヨーク９を形成することができる。

外ヨーク９の分割数（外分割ヨーク１９の数）は、多くなると、積層体２３の切断回数や接着回数が増加し、生産効率が低下する。その一方、分割数が少なくなると、各外分割ヨーク１９における弧の中心角が増大し、外分割ヨーク１９の端部において、複数の板状部材２７の積層方向が半径方向に近くなってしまい、渦電流の抑制や磁束密度向上の効果が減じられる。

従って、外ヨーク９の分割数は、生産性と、渦電流抑制等の種々の効果とを比較考量して、適宜に設定されることが好ましい。例えば、重さが５０ｋｇ程度のモータでは、分割数は、４〜１２であることが好ましい。内ヨーク１１についても同様であり、分割数は、４〜１２であることが好ましい。なお、外ヨーク９の分割数と、内ヨーク１１の分割数とは互いに異なっていてもよい。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態のリニアモータ１０１の図２に対応する正面図である。なお、リニアモータ１０１の断面図は、図１と同様である。

リニアモータ１０１は、外ヨーク１０９及び内ヨーク１１１の構成が、第１実施形態のリニアモータ１の外ヨーク９及び内ヨーク１１の構成と相違する。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。具体的には、以下のとおりである。

外ヨーク１０９は、第１実施形態と同様に、軸ＣＡ回りに配列された複数の外分割ヨーク１１９を有している。また、外分割ヨーク１１９は、第１の実施形態と同様に、軸ＣＡ回りに積層的に配列された複数の板状部材１２７を有している。

ただし、第１の実施形態の外分割ヨーク１９の端面１９ｃは、軸ＣＡからの放射線状に整形され、複数の板状部材２７の縁部により形成されていたのに対し、外分割ヨーク１１９の軸ＣＡ回り方向の端面１１９ｃは、整形されておらず、端部に位置する板状部材１２７の主面により構成されている。そして、外分割ヨーク１１９間には、隙間が生じている。

なお、外分割ヨーク１１９の内周面１１９ａ及び外周面１１９ｂは、切断により整形されていてもよいし、整形されていなくてもよい。なお、図７では、整形されている場合を例示している。しかし、板状部材１２７が十分に薄ければ、整形しなくても内周面１１９ａ及び外周面１１９ｂは滑らかな円弧状となる。

また、整形しない場合、外分割ヨーク１１９に関して一切の切断工程を省略することができる。ただし、外分割ヨーク１１９の中央における板状部材１２７の幅ｘ１と、端部における板状部材１２７の幅ｘ２とは異なるから、複数の異なる幅の板状部材１２７を用意する必要がある。

内ヨーク１１１も、外ヨーク１０９と同様である。すなわち、内ヨーク１１１は、複数の板状部材１３３により構成される複数の内分割ヨーク１２１を有し、内分割ヨーク１２１の軸ＣＡ回りの端面１２１ｃは整形されていない。

以上の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、外ヨーク１０９及び内ヨーク１１１において、渦電流の発生を抑制しつつ、磁束を効率的に通過させることができる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態のリニアモータ２０１の図２に対応する正面図である。なお、リニアモータ２０１の断面図は、図１と同様である。

リニアモータ２０１は、外ヨーク２０９及び内ヨーク２１１の構成が、第１実施形態のリニアモータ１の外ヨーク９及び内ヨーク１１の構成と相違する。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。具体的には、以下のとおりである。

外ヨーク２０９は、第１実施形態と同様に、軸ＣＡ回りに積層的に配列された複数の板状部材２２７を有している。ただし、第１の実施形態の複数の板状部材２７は、直線方向に積層されていたのに対し、第２の実施形態の複数の板状部材２２７は、軸ＣＡ回りの円周方向に積層されている。換言すれば、複数の板状部材２２７それぞれは、軸ＣＡ方向に見て、軸ＣＡから各板状部材２２７を通過する放射線に平行に配置されている。

内ヨーク２１１も、外ヨーク２０９と同様である。すなわち、内ヨーク２１１は、軸ＣＡ方向に見て、軸ＣＡから各板状部材２３３を通過する放射線に平行に配置され、軸ＣＡ回りの円周方向に積層された複数の板状部材２３３を有している。

以上の第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、外ヨーク２０９及び内ヨーク２１１において、渦電流の発生を抑制しつつ、磁束を効率的に通過させることができる。

（第４実施形態）
図９は、第４実施形態のリニアモータ３０１の図１に対応する断面図である。

第１実施形態のリニアモータ１は、磁石１３を保持する保持部材１５と、保持部材１５に挿通される内ヨーク１１とを有していたのに対し、第４実施形態のリニアモータ３０１は、磁石１３を保持する内ヨーク３１１を有している。

内ヨーク３１１は、磁石１３を保持する機能と、磁束を通過させるヨークとしての機能とを兼ねている。内ヨーク３１１は、磁石１３とともに可動子３０５を構成し、外ヨーク９及びコイル７により構成される固定子３０３に対して軸ＣＡ方向に移動する。

ここで、内ヨーク３１１は、磁石１３に対して移動しないから、磁石１３の磁界による渦電流は発生しない。また、２つのコイル７は、図６を参照して説明したように、互いに逆向きに電圧が印加されるから、２つのコイル７の形成する磁界は相殺される。従って、内ヨーク３１１においては、リニアモータ３０１の駆動による渦電流は発生しにくい。

そこで、第１実施形態の内ヨーク１１は、磁石１３による渦電流を抑制するために複数の板状部材３３により形成されていたのに対し、第４実施形態の内ヨーク３１１は、複数の板状部材３３によっては形成されていない。内ヨーク３１１は、例えば、環状に一体形成された磁性体により、又は、内分割ヨーク２１と同一形状に一体形成された複数の磁性体により、構成されている。

以上の第４実施形態によれば、外ヨーク９に関して、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、外ヨーク９において、渦電流の発生を抑制しつつ、磁束を効率的に通過させることができる。

なお、第１実施形態は、可動子を軽量化できるメリットがあり、第４実施形態は、内ヨークの構成を簡素にできるメリットがある。用途に応じていずれかの形態が選択されてよい。

（第５実施形態）
図１０は、第５実施形態に係るリニアモータ４０１の図１に対応する断面図である。

第１実施形態のリニアモータ１は、２組のコイル７及び磁石１３を有したのに対し、第５実施形態のリニアモータ４０１は、１組のコイル７及び磁石１３を有している。また、第５実施形態の内ヨーク４１１は、第４実施形態の内ヨーク３１１と同様に、磁石１３を保持している。

従って、第５実施形態においては、外ヨーク４０９は、第１実施形態と同様に、磁石１３の磁界による渦電流の発生が抑制されることが望ましい。また、内ヨーク４１１は、コイル７の磁界による渦電流の発生が抑制されることが望ましい。

さらに、第５実施形態のリニアモータ４０１の外ヨーク４０９及び内ヨーク４１１は、外コア４０９ｂ及び内コア４１１ｂを有しており、これにより、動作原理が第１実施形態のリニアモータ１と相違する。具体的には、以下のとおりである。

外ヨーク４０９は、円筒状に形成された外筒状部４０９ａと、外筒状部４０９ａの、軸ＣＡ方向両側において、内側（磁石１３側）へ突出する外コア４０９ｂとを有している。

外筒状部４０９ａの構成は、第１実施形態の外ヨーク９の構成と同様である。すなわち、外筒状部４０９ａは、複数の板状部材２７が軸ＣＡ回りに積層的に配列されることにより形成されている。

外コア４０９ｂは、軸ＣＡ回りに環状に延びる突条に形成されている。外コア４０９ｂは、環状に一体形成された磁性体により、又は、円弧状に一体形成され、環状に配列された複数の磁性体により構成されている。磁性体は、例えば、鉄（ＳＳ４００等）である。

外筒状部４０９ａと外コア４０９ｂとは、例えば、ボルト等の適宜な固定部材により互いに固定されている。なお、外筒状部４０９ａと外コア４０９ｂとの界面には、樹脂（接着剤）などの非磁性体が介在しないことが好ましい。また、コイル７は、２つの外コア４０９ｂ間に嵌合している。

内ヨーク４１１は、円筒状に形成された内筒状部４１１ａと、内筒状部４１１ａの、軸ＣＡ方向両側において、内側（磁石１３側）へ突出する内コア４１１ｂとを有している。

内筒状部４１１ａの構成は、第１実施形態の内ヨーク１１の構成と同様である。すなわち、内筒状部４１１ａは、複数の板状部材３３が軸ＣＡ回りに積層的に配列されることにより形成されている。

内コア４１１ｂの構成は、寸法、位置及び突出方向を除いて、外コア４０９ｂの構成と同様である。すなわち、内コア４１１ｂは、軸ＣＡ回りに環状に延びる突条に形成されている。また、内コア４１１ｂは、環状に一体形成された磁性体により、又は、円弧状に一体形成され、環状に配列された複数の磁性体により構成されている。

内筒状部４１１ａ及び内コア４１１ｂは、外筒状部４０９ａ及び外コア４０９ｂと同様に、ボルト等の適宜な固定部材により互いに固定されている。また、内筒状部４１１ａと内コア４１１ｂとの界面には非磁性体が介在しないことが好ましい。磁石１３は、２つの内コア４１１ｂ間に、内コア４１１ｂから離間して配置されている。

コイル７は、磁石１３よりも軸ＣＡ方向において大きく形成されている。外コア４０９９ｂ及び内コア４１１ｂは、軸ＣＡ方向の大きさが互いに概ね同等になるように形成されている。２つの内コア４１１ｂの中心間距離Ｌ２は、２つの外コア４０９ｂの中心間距離Ｌ１よりも大きく設定されている。

図１１は、第５実施形態のリニアモータ４０１の動作を説明する断面図（図１０の紙面上方側部分に相当する図）である。図１１（ａ）は、リニアモータ４０１が中立位置にあるときを示している。図１１（ｂ）は、可動子４０５が固定子４０３に対して紙面左側へ駆動された状態を示している。

中立位置（図１１（ａ））においては、コイル７の軸ＣＡ（図１１では不図示。図１０参照）方向の中心位置と、磁石１３の軸ＣＡ方向の中心位置とは一致している。また、内コア４１１ｂの軸ＣＡ方向の中心位置は、外コア４０９ｂの軸ＣＡ方向の中心位置よりも軸ＣＡ方向の外側にずれている。

リニアモータ４０１においては、磁石１３により、矢印ｙ１１で示す磁界が形成される。具体的には、磁石１３のＮ極から出た磁力線は、コイル７を半径方向に貫通し、外筒状部４０９ａを軸ＣＡ方向両側へ進み、外コア４０９ｂを通過する。そして、当該磁力線は、内コア４１１ｂに入り、内筒状部４１１ａを軸ＣＡ方向中央側へ進み、磁石１３のＳ極に入る。

従って、コイル７に電流が流されると、第１実施形態と同様に、フレミングの左手の法則により、図１１の紙面左右方向（軸ＣＡの方向）の力が生じる。例えば、図１１のコイル７の断面において紙面手前側から紙面奥手側へ電流が流れるときには、図１１（ｂ）に示すように、可動子４０５を固定子４０３に対して紙面左側へ移動させる力が生じる。なお、矢印ｙ１３は、相対移動の方向を示している。

このように、リニアモータ４０１は、いわゆるコアレスモータの機能を有する。さらに、リニアモータ４０１は、磁界による吸引力を利用する、いわゆるコア付きモータの機能も有する。具体的には、以下のとおりである。

コイル７に電流が流されると、いわゆる右ねじの法則に従って、矢印ｙ１２で示す磁界が形成される。例えば、図１１のコイル７の断面において紙面手前側から紙面奥手側へ電力が流れるときには、磁力線が、内筒状部４１１ａ（コイル７内側）を紙面左側へ進み、外筒状部４０９ａ（コイル７外側）を紙面右側へ進む磁界が形成される。

このとき、矢印ｙ１２で示す磁界により、紙面右側においては、外コア４０９ｂにＮ極が、内コア４１１ｂにＳ極が形成され、紙面左側においては、内コア４１１ｂにＮ極が、外コア４０９ｂにＳ極が形成される。

一方、磁石１３により形成される、矢印ｙ１１で示す磁界によっては、紙面両側において、外コア４０９ｂにＮ極が、内コア４１１ｂにＳ極が形成されている。

従って、紙面右側においては、磁石１３の磁界によっても、コイル７の磁界によっても、外コア４０９ｂにＮ極が、内コア４１１ｂにＳ極が形成される。その結果、外コア４０９ｂと内コア４１１ｂとの間で吸引力が生じる。

一方、紙面左側の各コアにおいては、磁石１３の磁界及びコイル７の磁界によって形成される磁極は互いに異種となり、各コアにおける磁極としての機能は低下する。その結果、見掛け上、磁石１３の磁界による吸引力と、コイル７の磁界による吸引力とは打ち消し合う。

そして、紙面右側において生じる吸引力は、紙面左側において生じる吸引力よりも大きくなる。この吸引力の差により、可動子４０５は、固定子４０３に対して、紙面右側の外コア４０９ｂ及び内コア４１１ｂを吸着させる方向（紙面左側）、すなわち、外コア４０９ｂの軸ＣＡ方向の中心位置と、内コア４１１ｂの軸ＣＡ方向の中心位置とを一致させる方向に移動する。

コイル７に流れる電流の向きを逆にすれば、同様の原理により、可動子４０５は固定子４０３に対して反対方向へ移動する。また、コイル７に流れる電流を増減すれば、フレミングの法則に従う力が増減するとともに、紙面右側の吸引力と紙面左側の吸引力との差が増減し、リニアモータ４０１の推力が増減される。

なお、いわゆるコア付きモータにおいては、磁石１３がコイル７よりも軸ＣＡ方向において大きく形成されるとともに、内コア４１１ｂは設けられない。そして、外コア４０９ｂに形成された磁極は、磁石１３に対して反発力又は吸引力を生じる。すなわち、いわゆるコア付きモータは、本実施形態と同様に、電磁石の吸引力を利用可能であるが、本実施形態とは構成及び作動原理が相違する。

以上の第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、外ヨーク４０９及び内ヨーク４１１において、渦電流の発生を抑制しつつ、磁束を効率的に通過させることができる。

さらに、外コア４０９ｂ及び内コア４１１ｂを設けることにより、フレミングの法則に基づく駆動力に加えて、電磁石の吸着力に基づく駆動力を得ることができる。また、外コア４０９ｂ及び内コア４１１ｂを、板状部材２７又は板状部材３３とは別個の部材により構成していることから、加工が容易である。

例えば、外ヨーク４０９全体を積層体２３（図３（ａ），図３（ｂ））の切断により形成することを考える。この場合、軸ＣＡ方向（図３（ａ）の紙面貫通方向）に見て、外筒状部４０９ａの内周面（内周面１９ａ）は外コア４０９ｂに隠れてしまうから、軸ＣＡ方向に延びるワイヤーや鋸を用いて内周面１９ａを形成することはできない。また、内周面１９ａは、軸ＣＡを中心とする弧状に湾曲しているから、積層方向（図３（ａ）の左右方向）に延びるワイヤーや鋸を用いて内周面１９ａを形成することもできない。しかし、本実施形態によれば、そのような問題は生じない。

（第６実施形態）
図１２は、第６実施形態に係るリニアモータ５０１の図１に対応する断面図である。

第１実施形態では、コイル７は外ヨーク９及び内ヨーク１１に対して固定されて固定子３を構成し、磁石１３は可動子５を構成した。これに対し、第６実施形態では、磁石１３が外ヨーク５０９及び内ヨーク１１に対して固定されて固定子５０３を構成し、コイル７が可動子を構成している。

従って、第６実施形態においては、コイル７の磁界による渦電流の発生が抑制されることが望ましい。特に、内ヨーク１１における渦電流の発生が抑制されることが望ましい。そこで、内ヨーク１１は、第１実施形態と同様に、複数の板状部材２７により構成されている。

なお、外ヨーク５０９は、軸ＣＡ方向の一方側が塞がれた筒状に形成されており、例えば、一体形成された磁性体により、又は、所定の形状に一体形成されて組み合わされた複数の磁性体により、構成されている。

以上の第６実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、内ヨーク１１において、渦電流の発生を抑制しつつ、磁束を効率的に通過させることができる。

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。

上述の複数の実施形態は、適宜に組み合わされてよい。例えば、第２実施形態や第３実施形態における複数の板状部材の配置方法は、第４〜第６実施形態に適用されてよい。また、例えば、第１実施形態の保持部材と内ヨークとを設ける構成は、第５実施形態に適用されてよい。

リニアモータは、電磁石の吸引力及び反発力のみを利用するコア付きモータであってもよい。また、リニアモータは、コイルと環状の磁石とが同心状に配置されたいわゆるボイスコイルモータに限定されない。磁石は、コイルの内周又は外周に対して、全周に亘って対向する必要はない。すなわち、磁石は、環状である必要はない。ヨークについても同様である。従って、例えば、磁石等は、直方体状であってもよい。

リニアモータが、ボイスコイルモータである場合、コイル、磁石及びヨークは、軸方向に見て円形のもの（円筒含む）に限定されない。例えば、軸方向に見て矩形や楕円形であってもよい。なお、本願では、環状及び筒状の語は、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。また、同心状の語は、中心（軸）が完全に一致する状態に限定されず、一方の環（筒）内に他方の環（筒）が位置する状態をいうものとする。

磁石は、コイルの内側に配置されてもよいし、コイルの外側に配置されてもよい。また、磁石及びコイルのいずれが固定子又は可動子であってもよい。可動子及び固定子は、いずれが内周側又は外周側に配置されてもよい。磁石は、Ｎ極及びＳ極のいずれがコイルに対向してもよい。

複数の強磁性を示す板状部材を有するヨークは、第１実施形態のように内ヨーク及び外ヨークの双方であってもよいし、第４実施形態のように外ヨークだけであってもよいし、第６実施形態のように内ヨークだけであってもよい。

複数の分割ヨークは、互いに同一の形状である必要はない。例えば、図７の上下に配置された２つの外分割ヨーク１１９は、その端面１１９ｃが図７の左右方向に平行になるように、図７の左右に配置された２つの外分割ヨーク１１９とは異なる形状で、積層体から切り出されてよい。

また、上記の例で理解されるように、分割ヨークの、軸（ＣＡ）回りにおいて互いに平行に対向する端面は、軸から延びる放射線（Ｎ２）に沿っている必要はない。ただし、端面が軸から延びる放射線に沿っている場合、複数の分割ヨークを同一形状にすることができ、好ましい。

複数の板状部材は、接着剤以外の方法により互いに固定されてもよい。例えば、かしめやボルトにより固定されてもよい。複数の板状部材が所定の部材に固定されることにより、複数の板状部材が間接的に互いに固定されてもよい。

実施形態では、図４を参照して説明したように、本体部２７ａの表面にコーティングされた絶縁膜２７ｂと、複数の板状部材２７を接着する接着剤２９とが別個に設けられた。しかし、接着剤として機能し得る樹脂により絶縁膜２７ｂを形成し、接着剤２９を省略してもよい。逆に、本体部２７ａ同士は、接着剤２９によって絶縁されるから、本体部２７ａのみにより板状部材２７が形成されてもよい。

複数の板状部材が第１実施形態のように各分割ヨークにおいて直線方向に積層される場合、その積層方向は、各分割ヨークの中央を通過する放射線（Ｎ１）に直交する方向に限定されない。例えば、分割ヨークの端部を通過する放射線（Ｎ２）に対して直交する方向であってもよい。ただし、上述のように、積層方向は、各分割ヨークの中央を通過する放射線（Ｎ１）に直交する方向であることが好ましい。

ヨークの製造方法は、複数の板状部材の積層体を整形する方法に限定されない。ヨークは、整形された複数の板状部材を積層することにより製造されてもよい。また、ヨークが積層体の整形により製造される場合、積層体から一部を除去する方法は、切断に限定されない。例えば、エンドミルなどを用いた切削加工によって一部が除去されてもよい。なお、この場合、第５実施形態のコア付きヨーク全体を積層体から形成することも可能である。

本願において複数の板状部材が積層的に配列とは、例えば、隣接する板状部材同士が対向するように配列されていることをいい、隣接する板状部材同士が互いに平行であるか否か、互いに当接しているか否かを問わない。また、複数の板状部材が軸回りに積層的に配列とは、例えば、軸から延びて複数の板状部材の所定位置（板中央又は外周側の端部など）を通過する複数の放射線において、複数の板状部材の積層順と、軸回りの角度順とが一致する状態をいう。また、例えば、複数の板状部材が軸方向に積層されておらず、また、複数の板状部材が半径方向に積層されていない状態をいう。

１…リニアモータ、７…コイル、１３…磁石、９…外ヨーク、２７…板状部材、２７ｂ…絶縁膜（絶縁層）、２９…接着剤（絶縁層）。

Claims (10)

1. コイルと、
   前記コイルと同心状の環状に設けられ、半径方向に磁化され、前記コイルに対して軸方向に移動可能な磁石と、
   前記コイルと同心状に設けられた筒状のヨークと、
   を有し、
   前記ヨークは、絶縁層を介在させつつ前記コイルの軸回りに積層的に配列された、強磁性を示す複数の板状部材を有する
   リニアモータ。
2. 前記ヨークは、前記複数の板状部材を含み、前記コイルの軸回りに配列された複数の分割ヨークを有し、
   各分割ヨークにおいて、前記複数の板状部材は、前記コイルの軸方向に見て、前記コイルの軸から当該分割ヨークを通過する放射線に直交する直線方向へ積層されている
   請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記各分割ヨークは、隣接する分割ヨークと、前記コイルの軸回り方向における端面同士が平行に対向している
   請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記複数の分割ヨークは、円環を、前記コイルの軸から延びる放射線で均等な間隔で切断した形状となっている
   請求項３に記載のリニアモータ。
5. 前記複数の板状部材それぞれは、前記コイルの軸方向に見て、前記コイルの軸から各板状部材を通過する放射線に平行に配置されている
   請求項１に記載のリニアモータ。
6. 筒状に形成され、外周面に前記磁石を保持し、前記コイルに対して軸方向に移動可能に挿通された保持部材を更に有し、
   前記ヨークは、前記保持部材に対して軸方向に移動可能に挿通されている
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
7. 前記ヨークは、前記コイルに対して固定されており、
   前記コイルの前記磁石とは反対側に配置され、前記コイルと同心状のコイル側筒状部と、
   前記コイルの、当該コイルの軸方向両側において前記磁石側に突出するコイル側コアと、
   を有し、
   前記複数の板状部材は、前記筒状部を構成し、
   前記コイル側コアは、前記複数の板状部材とは別体の部材により構成されている
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のリニアモータ。
8. 前記磁石に対して固定された磁石側ヨークを更に有し、
   前記磁石側ヨークは、
   前記磁石の前記コイルとは反対側に配置され、前記コイルと同心状の磁石側筒状部と、
   前記磁石の、前記コイルの軸方向両側において前記コイル側に突出する磁石側コアと、
   を有する
   請求項７に記載のリニアモータ。
9. コイルと、
   前記コイルの内周面又は外周面に対向し、前記コイルの半径方向に磁化され、前記コイルに対して前記コイルの軸方向に移動可能な磁石と、
   前記コイルの前記磁石とは反対側又は前記磁石の前記コイルとは反対側に設けられたヨークと、
   を有し、
   前記ヨークは、絶縁層を介在させつつ前記コイルの軸回りに積層的に配列された、強磁性を示す複数の板状部材を有する
   リニアモータ。
10. コイルと、前記コイルと同心状の環状に設けられ、半径方向に磁化され、前記コイルに対して軸方向に移動可能な磁石と、ヨークとを有するリニアモータの製造方法であって、
    強磁性を示す複数の板状部材を、絶縁層を介在させつつ積層して互いに固定し、前記複数の板状部材の積層体を形成する工程と、
    前記積層体の、積層方向の端部を部分的に除去する加工を行い、前記積層体を、前記積層方向に直交する第１方向に見て、前記積層方向及び前記第１方向に直交する第２方向の一方側が他方側よりも小さい形状に整形する工程と、
    複数の、加工された前記積層体を、前記第１方向に平行な所定の軸に対して、前記第２方向の前記一方側を向けて、前記軸回りに配列し、前記ヨークを形成する工程と、
    を有するリニアモータの製造方法。

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