JP2011147275A - リニア同期モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 磁極面構成体が周方向に動くのを防ぐことができるリニア同期モータを提供する。
【解決手段】 中間環状磁極部３７を、磁極部本体と、磁極部本体に取り付けられて磁極面を有する磁極面構成体６３とから構成する。磁極面構成体６３は、帯状磁性板の長手方向の両端部が対向し且つ両端部間に分離部を有するリング形状に、帯状磁性板を曲げ加工して構成する。磁極面構成体６３は、分離部を構成する両端部間の間隔を広げる方向の力を利用して、磁極部本体に嵌合させる。磁極面構成体６３の軸線方向の寸法は、磁極部本体の軸線方向の寸法よりも大きくする。磁極部本体には、磁極面構成体６３が取り付けられる複数の被取付部を磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成する。磁極面構成体６３には、複数の被取付部に取り付けられる複数の取付部を形成する。磁極面構成体６３が磁極部本体に嵌合されるときに、複数の被取付部と複数の取付部とがそれぞれ嵌合する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、可動子が直線運動するリニア同期モータに関するものである。

固定子に対して可動子が往復運動するリニア同期モータが知られている。固定子及び可動子の一方は、永久磁石支持体に取り付けられた複数の永久磁石からなる１以上の永久磁石列を有する永久磁石列ユニットを備えている。固定子及び可動子の他方は、永久磁石列と所定の間隙を介して対向する磁極面を有する複数の磁極部及び複数の磁極部を磁気的に連結するヨークを有し、複数の磁極部が軸線方向に間隔をあけて配置されてなるコアユニットと、複数の磁極部を励磁する複数の励磁巻線とを有する電機子ユニットを備えている。この種のリニア同期モータでは、電機子ユニットの大きさを小さくして、トルクを高めることが求められている。そこで、特開平１１−１５５２７７号公報（特許文献１）に示すように、磁極部を磁極部本体と、磁極部本体に取り付けられて磁極面を有するリング形状の磁極面構成体とから構成することが提案された。この磁極面構成体は、磁極部本体よりも軸線方向両側に突出する部分（いわゆる顎部）を有している。このリニア同期モータでは、磁極部本体の軸線方向の厚み寸法を小さくしても、磁極面構成体の顎部により、磁極面を大きくすることができる。そのため、電機子ユニットの大きさを小さくして、トルクを高めることができる。また、顎部の大きさを調整することにより、コギングトルクを減少させることもできる。

特開平１１−１５５２７７号公報

このような従来のリニア同期モータの磁極面構成体は、リング形状の磁極面構成体の周方向に溝を設け、この溝を磁極部本体の先端に嵌合させている。そのため、リング形状の磁極面構成体が周方向に動いてしまうという問題があった。

本発明の目的は、磁極面構成体が周方向に動くのを防ぐことができるリニア同期モータを提供することにある。

本発明の他の目的は、上記目的に加えて、中間環状磁極部とヨーク構成体とを簡単に連結することができるリニア同期モータを提供することにある。

本発明の他の目的は、上記目的に加えて、従来よりも軸線方向の寸法を短くすることができ、リニア軸受に注入した潤滑油が環状磁極部の磁極面周囲や直動軸周辺に配置された部材に付着するのを防止できるリニア同期モータを提供することにある。

本発明のリニア同期モータは、可動子と固定子とを具備している。可動子は、軸線方向に往復移動する直動軸及び該直動軸に取り付けられた複数の永久磁石からなる１以上の永久磁石列を備えている。固定子は、可動子の永久磁石列と所定の間隙を介して対向する磁極面を有し且つ直動軸の周囲を囲むように直動軸と同心的に配置される複数の環状磁極部及び該複数の環状磁極部を磁気的に連結するヨークを有し、複数の環状磁極部が軸線方向に間隔をあけて配置されてなるコアユニットと、複数の環状磁極部を励磁する複数の励磁巻線とを備えている。コアユニットの複数の環状磁極部は、一対の被連結部分を備えている。複数の環状磁極部は、一対の被連結部分が直動軸に沿って所定の間隔をあけて並んで一対の被連結部分列を構成するように配置されている。複数の環状磁極部は、軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部と、一対の端部環状磁極部の間に位置する１以上の中間環状磁極部とからなる。ヨークは、導磁性材料により形成され、一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の被連結部分の全てを磁気的に連結する一対のヨーク構成体を備えている。なお、ここでいう「導磁性材料」とは、収束した磁束の流れを形成しやすい材料である。複数の環状磁極部の全部または軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部を除く１以上の中間環状磁極部は、環状の磁極部本体と、磁極部本体に取り付けられて磁極面を有する磁極面構成体とから構成されている。磁極面構成体は、帯状磁性板の長手方向の両端部が対向し且つ両端部間に分離部を有するリング形状に、帯状磁性板が曲げ加工されて構成されている。磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を広げる方向の力を利用して、磁極部本体に嵌合されている。磁極面構成体の軸線方向の寸法は、磁極部本体の軸線方向の寸法よりも大きい。磁極部本体には磁極面構成体が取り付けられる複数の被取付部が磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成され、磁極面構成体には複数の被取付部に取り付けられる複数の取付部が形成されている。磁極面構成体が磁極部本体に嵌合されるときに、複数の被取付部と複数の取付部とがそれぞれ嵌合する。

本発明のように、複数の被取付部と複数の取付部とを磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成すると、複数の被取付部と複数の取付部との嵌合により、磁極面構成体が磁極部本体に対して周方向に動くのを防ぐことができる。また、帯状磁性板を曲げ加工してリング形状の磁極面構成体を形成するので、磁極面構成体を簡単に形成できる。

また、本発明では、複数の環状磁極部に一対の被連結部分を設け、該一対の被連結部分に連結される一対のヨーク構成体からヨークを構成するので、複数の環状磁極部を磁気的に連結するヨークの構成を単純なものにできる。

一対のヨーク構成体は、一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の被連結部分を接続する一対の磁性筒体によって構成することができる。この場合、一対の磁性筒体の内部にそれぞれリニア軸受が配置する。リニア軸受には一対のガイド軸がスライド可能に支持する。直動軸の一端及び一対のガイド軸のそれぞれの一端を第１の連結部材に連結し、直動軸の他端及び一対のガイド軸のそれぞれの他端を第２の連結部材に連結する。ここでいう「リニア軸受」とは、軸を被支持部に対して軸線方向に往復移動可能に支持するリニアガイド等の軸受である。このようにすれば、第１及び第２の連結部材によって連結された一対のガイド軸を一対のリニア軸受に支持させるので、直動軸をコアユニットの両端で支持する必要がない。そのため、リニア同期モータの軸線方向の長さを従来よりも短くすることができる。また、直動軸から離れた位置において、可動子の一対のガイド軸がリニア軸受を介してスライド可能に支持されることになるため、可動子を支持するリニア軸受に潤滑油を注入しても、潤滑油が環状磁極部の磁極面周囲や直動軸周辺の部材に付着するのを防止できる。

本発明では、複数の環状磁極部とヨークとを別々に形成しているため、１以上の中間環状磁極部は、所定の形状の複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成することができる。このため、従来のように導磁性材料に切削加工を施して全ての環状磁極部を形成する場合に比べて、固定子の製造コストを低くできる。また、コアユニット内で発生する磁気損失及び鉄損を小さくすることができる。

また、本発明は、固定子に対して可動子が軸線方向に往復運動をするように構成されているリニア同期モータを改良の対象とする。固定子及び可動子の一方は、永久磁石支持体に取り付けられた複数の永久磁石からなる１以上の永久磁石列を有する永久磁石列ユニットを備えている。固定子及び可動子の他方は、永久磁石列と所定の間隙を介して対向する磁極面を有する複数の環状磁極部及び複数の環状磁極部を磁気的に連結するヨークを有し、複数の環状磁極部が軸線方向に間隔をあけて配置されてなるコアユニットと、複数の環状磁極部を励磁する複数の励磁巻線とを有する電機子ユニットを備えている。複数の環状磁極部は、軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部と、一対の端部環状磁極部の間に位置する１以上の中間環状磁極部とからなる。複数の環状磁極部の全部または軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部を除く１以上の中間環状磁極部は、環状の磁極部本体と、磁極部本体に取り付けられて磁極面を有する磁極面構成体とから構成される。磁極面構成体の軸線方向の寸法は、磁極部本体の軸線方向の寸法よりも大きい。磁極部本体には磁極面構成体が取り付けられる複数の被取付部が磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成され、磁極面構成体には複数の被取付部に取り付けられる複数の取付部が形成されている。磁極面構成体が磁極部本体に嵌合されるときに、複数の被取付部と複数の取付部とがそれぞれ嵌合する。

このように、複数の被取付部と複数の取付部をリング形状の磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成すると、複数の被取付部と複数の取付部との嵌合により、磁極面構成体が磁極部本体に対して周方向に動くのを防ぐことができる。

磁極面構成体は、帯状磁性板の長手方向の両端部が対向し且つ両端部間に分離部を有するリング形状に、帯状磁性板が曲げ加工して構成することができる。磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を狭くするまたは広げる方向の力を利用して、磁極部本体に嵌合する。このようにすれば、リング形状の磁極面構成体を簡単に形成できる。

中間環状磁極部の磁極面構成体は、磁極部本体よりも軸線方向両側に突出する部分を有するように構成し、一対の端部環状磁極部の磁極面構成体は、隣接する中間環状磁極部に向かって磁極部本体よりも軸線方向に突出する部分を有するように構成すればよい。

被取付部及び取付部の一方は突部から構成し、被取付部及び取付部の他方は突部が嵌合される孔部から構成することができる。このようにすれば、被取付部及び取付部を簡単に形成することができる。

電機子ユニットと永久磁石列ユニットとは同心的に配置し且つ電機子ユニットを永久磁石列ユニットの外側に配置することができる。この場合、磁極部本体の永久磁石列ユニットと対向する内周側端部に磁極面構成体を取り付け、磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を拡げる方向の力を利用して磁極部本体に嵌合する。このようにすれば、磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を拡げる方向の力を利用して、磁極部本体に強固に嵌合できる。

電機子ユニットと永久磁石列ユニットとは同心的に配置し且つ電機子ユニットを永久磁石列ユニットの内側に配置することができる。この場合、磁極部本体の永久磁石列ユニットと対向する外周側端部に磁極面構成体を取り付け、磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を狭める方向の力を利用して磁極部本体に嵌合する。このようにすれば、磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を狭める方向の力を利用して、磁極部本体に強固に嵌合できる。

本発明のリニア同期モータの一実施の形態の正面図である。なお、直動軸の軸線を中心に９０°の角度範囲で一部を破断した状態で示している。 図１に示すリニア同期モータの左側面図である。 図１に示すリニア同期モータの右側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示すリニア同期モータに用いるボビンの平面図、正面図及び右側面図である。 図１の部分拡大図である。 （Ａ）は、図１に示すリニア同期モータに用いる中間環状磁極部の平面図であり、（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）は、図１に示すリニア同期モータに用いる中間環状磁極部の磁極部本体の平面図であり、（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示すリニア同期モータに用いる中間環状磁極部の磁極面構成体の平面図及び右側面図である。 図８に示す磁極面構成体を形成するための帯状磁性板の平面図である。 （Ａ）は、本発明の他の実施の形態のリニア同期モータに用いる中間環状磁極部の磁極部本体の平面図であり、（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の他の実施の形態のリニア同期モータに用いる中間環状磁極部の磁極面構成体の平面図及び右側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態のリニア同期モータの半部の断面図である。 （Ａ）は、図１２に示すリニア同期モータに用いる直動軸の断面図であり、（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１〜図３は、本発明のリニア同期モータの一実施の形態の正面図、左側面図及び右側面図である。なお、図１は、直動軸１３の軸線を中心に９０°の角度範囲で一部を破断した状態で示している。図１に示すように、本例のリニア同期モータは、可動子１と固定子３とを有している。可動子１は、永久磁石列ユニット５と、一対のガイド軸７と、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂと、被検出用永久磁石１１とを有している。永久磁石列ユニット５は、永久磁石支持体を構成する直動軸１３と永久磁石列１５とを有している。直動軸１３は、導磁性材料からなり細長い円筒形を有しており、軸線方向に往復移動する。永久磁石列１５は、直動軸１３の外周に嵌合されて直動軸１３の軸線方向に並ぶ８個の円環状の永久磁石１７により構成されている。８個の永久磁石１７は、直動軸１３の径方向の外面にＮ極が現れるように着磁された４個の円環状の永久磁石１７と、Ｓ極が現れるよう着磁された４個の円環状の永久磁石１７とを含んでいる。そして８個の永久磁石１７は、Ｎ極とＳ極とが軸線方向に交互に並ぶように配置されている。本例では、１つの永久磁石１７は、円弧状の６個の永久磁石片が直動軸１３の周方向に並ぶように配置されて構成されている。なお、永久磁石は、本例のように直動軸１３の外周に直接的に取り付けてもよいし、間接的に取り付けてもよい。例えば、直動軸１３の外周に磁石取付部を固定し、該磁石取付部に永久磁石列（複数の永久磁石）を固定することもできる。

一対のガイド軸７は、ステンレスからなり細長い円柱形を有している。一対のガイド軸７は、直動軸１３と平行に延びるように配置され、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂを介して直動軸１３に連結されている。一対のガイド軸７は、固定子３の一対の磁性筒体３９内に配置されたリニア軸受４２によってスライド可能にそれぞれ支持されている。この支持構造により、可動子１の直動軸１３は、固定子３の中心に位置決めされる。

第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂは、いずれもアルミニウムからなり、細長い板形状を有している。図２に示すように、第１の連結部材９Ａの中央には、４本の螺子１９により直動軸１３の一方の端部が連結されており、第１の連結部材９Ａの両端部には、螺子２１により一対のガイド軸７のそれぞれの一方の端部が連結されている。また、図３に示すように、第２の連結部材９Ｂの中央には、４本の螺子１９′により直動軸１３の他方の端部が連結されており、第２の連結部材９Ｂの両端部には、螺子２１′により一対のガイド軸７のそれぞれの他方の端部が連結されている。

図１に示すように、固定子３は、電機子ユニット２３を備えている。電機子ユニット２３は、６個の励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆとコアユニット２７とを有している。６個の励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆは、巻線導体が環状に巻かれて形成され、直動軸１３の軸線方向に間隔をあけて配置され且つ直動軸１３の周囲を囲むように配置されている。６個の励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆには、電気角で１２０°ずつ位相がずれた３相の励磁電流（Ｕ，Ｖ，Ｗ）が流れている。具体的には、６個の励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆには、Ｕ相，−Ｕ相，−Ｖ相，Ｖ相，Ｗ相，−Ｗ相の励磁電流がそれぞれ流れている。励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆは、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すボビン２９にそれぞれ収納されている。ボビン２９は、励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆと後述する環状磁極部（３３，３５，３７）とを絶縁する絶縁合成樹脂材料により形成されている。ボビン２９は、中央部に直動軸１３が貫通する筒部２９ａと、筒部２９ａの両端に一体に設けられて直動軸１３の軸線方向と直交する方向に延びる一対の鍔部２９ｂとを有している。一対の鍔部２９ｂの一方の鍔部には、励磁巻線（２５Ａ〜２５Ｆ）の巻始めの引き出し線をボビン２９の鍔部２９ｂの径方向外側に引き出すように径方向に延びる溝部２９ｃが形成されている。そして、一方の鍔部２９ｂには、溝部２９ｃが内部に形成され且つ他方の鍔部２９ｂから離れる方向に膨出する膨出部２９ｄが一体に形成されている。膨出部２９ｄ内には、溝部２９ｃから引き出された巻き始めの引き出し線が収納されている。励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆを内部に収納したボビン２９は、後述する５個の中間環状磁極部３７が治具や一対の磁性筒体３９等により位置決め固定された後に、隣り合う２つの環状磁極部（３３，３５，３７）間に挿入できる形状及び寸法を有している。

図１に戻って説明すると、コアユニット２７は、エンドブラケット３１と、一対の端部環状磁極部３３及び３５と、５個の中間環状磁極部３７と、一対の磁性筒体３９と、一対の磁性板４１とを有している。エンドブラケット３１は、非磁性のアルミニウム板材等に切削加工が施されて形成されている。エンドブラケット３１の中央部には、直動軸１３が貫通する貫通孔３１ａが形成されている。また、エンドブラケット３１の両端部には、一対のガイド軸７のそれぞれが貫通する貫通孔３１ｂが形成されている。

一対の端部環状磁極部３３及び３５の一方の端部環状磁極部３３は、環状の磁極部本体４５と、該磁極部本体４５に嵌合される磁極面構成部４７とを有している。磁極部本体４５は、図１の上下方向の端部に一対の被連結部分５１を有しており（図１において、下方の被連結部分５１は、周壁部４３に覆われている）、所定の厚みの磁性鋼材に切削加工が施されて形成されている。磁極部本体４５の中央には、直動軸１３が貫通する貫通孔４５ａが形成されている。一対の被連結部分５１の中央には、一対の磁性筒体３９のそれぞれが貫通する貫通孔５１ａが形成されている。また、磁極部本体４５の図１の紙面と直交する方向の両側には、一対の磁性板４１がそれぞれ当接している。さらに、図５（図１の部分拡大図）に示すように、磁極部本体４５の隣接する中間環状磁極部３７が位置する側の端部には、貫通孔４５ａ内に突出する環状の凸部４５ｂが形成されている。

端部環状磁極部３３の磁極面構成部４７は、円環状を有しており、内周に永久磁石列１５と所定の間隙を介して対向する磁極面４７ａを備えている。磁極面４７ａは、隣接する中間環状磁極部３７から直動軸１３の軸線方向に離れるに従って、永久磁石列１５との間の間隙寸法が大きくなるように傾斜している。環状の磁極面構成部４７の外周には、磁極部本体４５側と隣接する中間環状磁極部３７側とに開口する凹部４７ｂが形成されている。磁極面構成部４７は、磁極部本体４５の凸部４５ｂと磁極面構成部４７の凹部４７ｂとが嵌合された状態で、貫通孔４５ａ内に配置される。また、磁極面構成部４７の直動軸１３に対向する端部には、軸線方向に延びる環状の顎部４７ｃが一体に形成されている。

図１に示すように、一対の端部環状磁極部３３及び３５の他方の端部環状磁極部３５も、環状の磁極部本体５３と、該磁極部本体５３に嵌合される磁極面構成部５５とを有している。磁極部本体５３は、図１の上下方向の端部に一対の被連結部分５９を有しており（図１において、下方の被連結部分５９は、周壁部４３に覆われている）、所定の厚みの磁性鋼材に切削加工が施されて形成されている。磁極部本体５３の中央には、直動軸１３が貫通する貫通孔５３ａが形成されている。一対の被連結部分５９の中央には、一対のガイド軸７のそれぞれが貫通する貫通孔５９ａが形成されている。また、磁極部本体５３の図１の紙面と直交する方向の両側には、一対の磁性板４１がそれぞれ当接している。さらに、図５（図１の部分拡大図）に示すように、磁極部本体５３の隣接する中間環状磁極部３７が位置する側の端部には、貫通孔５３ａ内に突出する環状の凸部５３ｂが形成されている。

端部環状磁極部３５の磁極面構成部５５は、円環状を有しており、内周に永久磁石列１５と所定の間隙を介して対向する磁極面５５ａを備えている。磁極面５５ａは、隣接する中間環状磁極部３７から直動軸１３の軸線方向に離れるに従って、永久磁石列１５との間の間隙寸法が大きくなるように傾斜している。環状の磁極面構成部５５の外周には、磁極部本体５３側と隣接する中間環状磁極部３７側とに開口する凹部５５ｂが形成されている。磁極面構成部５５は、磁極部本体５３の凸部５３ｂと磁極面構成部５５の凹部５５ｂとが嵌合された状態で、貫通孔５３ａ内に配置される。磁極面構成部５５の直動軸１３に対向する端部には、軸線方向に延びる環状の顎部５５ｃが一体に形成されている。本例では、上述の顎部４７ｃにより、端部環状磁極部３３の磁極面を大きくすることができ、顎部５５ｃにより、端部環状磁極部３５の磁極面を大きくすることができる。そのため、電機子ユニット２３の大きさを小さくして、トルクを高めることができる。また、顎部４７ｃ，５５ｃの大きさを調整することにより、コギングトルクを減少させることもできる。

一方の端部環状磁極部３３と他方の端部環状磁極部３５との間に位置する５個の中間環状磁極部３７は、図６に示すように、環状の磁極部本体６１と、該磁極部本体６１に取り付けられる磁極面構成体６３とを有している。磁極部本体６１は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、輪郭が矩形状の本体部６５と、図７の紙面において本体部６５の上下方向に位置する一対の被連結部分６７とを有している。図７（Ｂ）に示すように、磁極部本体６１は、複数枚の磁性鋼板が直動軸１３の軸線方向に積層されて構成されている。そして、図１に示すように、５個の中間環状磁極部３７は、一方の端部環状磁極部３３と他方の端部環状磁極部３５との間に軸線方向に並んで配置されている。図７に示すように、本体部６５の中央部には、直動軸１３が貫通する貫通孔６５ａが形成されている。本体部６５の貫通孔６５ａ側の内周面には、被取付部を構成する４つの突部６５ｂが周方向に間隔をあけて形成されている。また、図６の紙面において本体部６５の左右方向両側には、一対の磁性板４１（図１及び図３）がそれぞれ当接する。さらに本体部６５の縁部には、樹脂と共にリード線が貫通するリード線貫通孔６５ｃが形成されている。貫通孔６５ａとリード線貫通孔６５ｃとの間には膨出部嵌合溝６５ｄが形成されている。膨出部嵌合溝６５ｄは、リード線貫通孔６５ｃと連通している。膨出部嵌合溝６５ｄには、ボビン２９の膨出部２９ｄ（図４）が嵌合される。

一対の被連結部分６７には、軸線方向と直動軸１３から離れる方向とに向かって開口する嵌合用凹部６７ａが形成されている。嵌合用凹部６７ａの輪郭は半円形形状を有している。

本例では、図１に示すように、一方の端部環状磁極部３３と５個の中間環状磁極部３７と他方の端部環状磁極部３５とは、隣接する２つの環状磁極部（３３，３５，３７）の間に１つの励磁巻線（２５Ａ〜２５Ｆ）が配置されるスペースを形成するように軸線方向に間隔をあけて配置されている。

中間環状磁極部３７の磁極面構成体６３は、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、永久磁石列ユニット５の周囲を囲むように、リング形状を有しており、永久磁石列ユニット５に対向する内周に永久磁石列１５と所定の間隙を介して対向する磁極面６３ａを有している。このため、本例では、電機子ユニット２３と永久磁石列ユニット５とは同心的に配置され且つ電機子ユニット２３が永久磁石列ユニット５の外側に配置されることになる。そして、磁極面構成体６３は、中間環状磁極部３７の磁極部本体６１の永久磁石列ユニット５と対向する内周側端部に取り付けられることになる。磁極面構成体６３は、図９に示す帯状磁性板６４の長手方向の両端部が対向し且つ両端部間に分離部６３ｂを有するように、帯状磁性板６４が治具を用いて曲げ加工されて構成されている。磁極面構成体６３は、軸線方向に中央部６３ｃ[図８（Ｂ）の点線内側］と中央部６３ｃの両側に位置する一対の顎部６３ｄ［図８（Ｂ）の点線外側］とを有している。中央部６３ｃには、４つの取付部を構成する貫通孔６３ｅが磁極面構成体６３の周方向に間隔をあけて形成されている。磁極面構成体６３が磁極部本体６１に嵌合されるときに、中央部６３ｃと磁極部本体６１の内周面とが当接して、４つの貫通孔６３ｅと磁極部本体６１の４つの突部６５ｂ（図７）とがそれぞれ嵌合する。

一対の顎部６３ｄは、磁極面構成体６３が磁極部本体６１に嵌合された状態で、磁極部本体６１よりも軸線方向両側に突出している。このため、磁極面構成体６３の軸線方向の寸法は、磁極部本体６１の軸線方向の寸法よりも大きくなる。本例では、顎部６３ｄによって、中間環状磁極部３７の磁極面を大きくすることができる。そのため、電機子ユニット２３の大きさを小さくして、トルクを高めることができる。また、顎部６３ｄの大きさを調整することにより、コギングトルクを減少させることもできる。磁極面構成体６３を磁極部本体６１に取り付けるには、磁極面構成体６３に外圧を加えて分離部６３ｂを構成する両端部間の間隔を狭めた状態で、磁極面構成体６３を磁極部本体６１の貫通孔６５ａ内に配置する。そして、外圧を解除して、磁極面構成体６３の４つの貫通孔６３ｅと磁極部本体６１の４つの突部６５ｂとをそれぞれ嵌合させる。磁極面構成体６３は、磁極部本体６１に取り付けられた状態で、分離部６３ｂを構成する両端部間の間隔を広げる方向の力を利用して、磁極部本体６１に嵌合される。

図１に示すように、端部環状磁極部３３，３５と５個の中間環状磁極部３７と６個の励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆとが組み合わされた状態で、一方の端部環状磁極部３３の一対の被連結部分５１と、他方の端部環状磁極部３５の一対の被連結部分５９と、５個の中間環状磁極部３７の一対の被連結部分６７（図６）とが直動軸１３に沿って並んで一対の被連結部分列６９が構成される。一対の被連結部分列６９をそれぞれ構成する一対の被連結部分（５１，５９，６７）は、一対の磁性筒体３９によってそれぞれ接続されている。また、端部環状磁極部３３，３５と５個の中間環状磁極部３７は、一対の磁性板４１によっても接続されている。

磁性筒体３９は、導磁性材料から一体に成形されており、円筒形を有している。そして、一対の磁性筒体３９のそれぞれの両端は、エンドブラケット３１と他方の端部環状磁極部３５とに当接している。また、一対の磁性筒体３９の一方の端部は、一方の端部環状磁極部３３の貫通孔５１ａを貫通している。磁性筒体３９の外周面は、中間環状磁極部３７の嵌合用凹部６７ａを囲む縁部分６７ｂ（図６）に当接している。そして、一対の磁性筒体３９のそれぞれの一方の端部とエンドブラケット３１とは図２に示す螺子７１により固定されている。また、一対の磁性筒体３９のそれぞれの他方の端部と他方の端部環状磁極部３５とは図３に示す螺子７３により固定されている。図１に示すように、一対の磁性筒体３９の内部には、一対のガイド軸７をそれぞれ支持する２つのリニア軸受４２が配置されている。

環状磁極部（３３，３５，３７）の図１の紙面と直交する方向の両側に当接する磁性板４１は、矩形状の磁性鋼板により形成されている。本例では、一対の磁性筒体３９により一対のヨーク構成体が構成され、一対の磁性板４１により一対の補助用ヨーク構成体が構成されている。この結果、一対の磁性筒体３９及び一対の磁性板４１により、環状磁極部（３３，３５，３７）を磁気的に連結するヨークが形成されている。

コアユニット２７の外周には周壁部４３が配置されている。周壁部４３は、図１及び図３に示すように、第１の周壁部構成部材７５Ａと第２の周壁部構成部材７５Ｂとから構成されている。第１及び第２の周壁部構成部材７５Ａ，７５Ｂは、いずれも厚み寸法０．５ｍｍの導磁性材料により形成されている。第１の周壁部構成部材７５Ａは、上方に位置するコアユニット２７の一対の端部環状磁極部３３，３５の間の部分の大部分を覆っている。第２の周壁部構成部材７５Ｂは、下方に位置するコアユニット２７の一対の端部環状磁極部３３，３５の間の部分の大部分を覆っている。第１の周壁部構成部材７５Ａは、螺子７７を用いて、一対の磁性板（一対の補助用ヨーク構成体）４１と一緒にコアユニット２７の一対の端部環状磁極部３３，３５に連結されている。第２の周壁部構成部材７５Ｂは、螺子７８を用いて、一対の磁性板（一対の補助用ヨーク構成体）４１と一緒にコアユニット２７の一対の端部環状磁極部３３，３５に連結されている。

このような構成により、第１及び第２の周壁部構成部材７５Ａ，７５Ｂから構成される周壁部４３は、一対の端部環状磁極部３３，３５に跨って配置されて、５個の中間環状磁極部３７及び励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆを囲むことになる。そして、６個の励磁巻線２５Ａ〜２５Ｆの径方向外側に位置する隣接する２つの環状磁極部（３３，３５，３７）の間の部分には合成樹脂からなるモールド層７９が形成されている。

また、本例では、図１及び図３に示すように、コアユニット２７の他方の端部環状磁極部３５にホール素子８１が設けられており、直動軸１３には、ホール素子８１と対向するように、被検出用永久磁石１１が設けられている。そして、ホール素子８１と被検出用永久磁石１１とにより、磁極検出が行われる。

本例のリニア同期モータによれば、中間環状磁極部３７の構成において、磁極面構成体６３の４つの被取付部（突部６５ｂ）と磁極部本体６１の４つの取付部（貫通孔６３ｅ）とを環状の磁極部本体６１の周方向に間隔をあけて形成するので、貫通孔６３ｅと突部６５ｂとの嵌合により、磁極面構成体６３が磁極部本体６１に対して周方向に動くのを防ぐことができる。また、帯状磁性板６４を曲げ加工してリング形状の磁極面構成体６３を形成するので、磁極面構成体６３を簡単に形成できる。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の他の実施の形態のリニア同期モータに用いる中間環状磁極部の磁極部本体の平面図及び図１０（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、中間環状磁極部の磁極面構成体の平面図及び右側面図である。本例のリニア同期モータは、中間環状磁極部の磁極部本体における貫通孔側の内周面の構成及び磁極面構成体の構成以外は、図１〜図９に示す部材と同じ構成を有している。そのため、図１〜図９に示す部材と同じ部材には、図１〜図９に付した符号に１００を加えた符号を付して説明を省略する。図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、中間環状磁極部の環状の磁極部本体１６１の貫通孔１６５ａ側の内周面には、被取付部を構成する４つの突部１６５ｂが周方向に間隔をあけて形成されている。突部１６５ｂは、周方向の長さ寸法が図７に示す突部６５ｂより大きくなっている。図１１（Ｂ）に示すように、磁極面構成体１６３の中央部１６３ｃには、４つの取付部を構成する貫通孔１６３ｅが磁極部本体１６１の周方向に間隔をあけて形成されている。本例でも、磁極面構成体１６３が磁極部本体１６１に嵌合されるときに、中央部１６３ｃと磁極部本体１６１の内周面とが当接して、４つの貫通孔１６３ｅと磁極部本体１６１の４つの突部１６５ｂとがそれぞれ嵌合する。

本例のリニア同期モータによれば、４つの突部１６５ｂの周方向の長さ寸法が大きくなるので、磁極面構成体１６３に磁束が流れやすくなり、磁気損失が比較的に小さく抑えられる。

図１２は、本発明のさらに他の実施の形態のリニア同期モータの半部の断面図である。本例のリニア同期モータは、電機子ユニットが永久磁石列ユニットの内側に配置されている。本例のリニア同期モータは、可動子２０１と固定子２０３とを有している。可動子２０１は、永久磁石列ユニット２０５を備えている。永久磁石列ユニット２０５は、永久磁石支持体を構成する直動軸２１３と永久磁石列２１５とを有している。直動軸２１３は、円筒形を有しており、軸線方向に往復移動する。永久磁石列２１５は、直動軸２１３の内周に嵌合されて直動軸２１３の軸線方向に並ぶ円環状の複数の永久磁石２１７により構成されている。複数の永久磁石２１７は、Ｎ極とＳ極とが軸線方向に交互に並ぶように配置されている。永久磁石列ユニット２０５は、図示しない支持手段により、固定子２０３に対して可動に支持されている。

固定子２０３は、電機子ユニット２２３を備えている。電機子ユニット２２３は、複数の励磁巻線２２５とコアユニット２２７とを有している。各励磁巻線２２５は、ボビン２２９に収納されている。

図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、コアユニット２２７は、複数の中間環状磁極部２３７とヨーク２４１とを一体に有している。中間環状磁極部２３７は、磁極部本体２６１と、該磁極部本体２６１に嵌合される磁極面構成体２６３とを有している。磁極部本体２６１は、環状形状を有している。ヨーク２４１は、円筒形を有している。磁極部本体２６１の外周面には、被取付部を構成する４つの突部２６５ｂ［図１３（Ｂ）］が周方向に間隔をあけて形成されている。

中間環状磁極部２３７の磁極面構成体２６３は、永久磁石列ユニット２０５の内側に位置するように、リング形状を有しており、永久磁石列ユニット２０５に対向する外周に磁極面２６３ａを有している。このため、本例では、図１２に示すように、電機子ユニット２２３と永久磁石列ユニット２０５とは同心的に配置され且つ電機子ユニット２２３が永久磁石列ユニット２０５の内側に配置されることになる。そして、磁極面構成体２６３は、中間環状磁極部２３７の磁極部本体２６１における永久磁石列ユニット２０５と対向する外周側端部に取り付けられることになる。

図１３（Ａ）に示すように、磁極面構成体２６３は、分離部２６３ｂを有している。また、図１２に示すように、磁極面構成体２６３は、軸線方向に中央部２６３ｃと中央部２６３ｃの両側に位置する一対の顎部２６３ｄとを有している。図１３（Ｂ）に示すように、中央部２６３ｃには、４つの取付部を構成する貫通孔２６３ｅが磁極面構成体２６３の周方向に間隔をあけて形成されている。磁極面構成体２６３が磁極部本体２６１に嵌合されるときに、中央部２６３ｃと磁極部本体２６１の内周面とが当接して、４つの貫通孔２６３ｅと磁極部本体２６１の４つの突部２６５ｂとがそれぞれ嵌合する。

一対の顎部２６３ｄは、磁極面構成体２６３が磁極部本体２６１に嵌合された状態で、磁極部本体２６１よりも軸線方向両側に突出している。このため、磁極面構成体２６３の軸線方向の寸法は、磁極部本体２６１の軸線方向の寸法よりも大きくなる。本例では、磁極面構成体２６３は、分離部２６３ｂを構成する両端部間の間隔を狭める方向の力を利用して、磁極部本体２６１に嵌合されている。

本例のリニア同期モータによれば、電機子ユニット２２３が永久磁石列ユニット２０５の内側に配置されるリニア同期モータにおいても、磁極面構成体２６３が磁極部本体２６１に対して周方向に動くのを防ぐことができる。

なお、上記の各例のリニア同期モータでは、可動子が永久磁石列ユニットを備え、固定子が電機子ユニットを備えた例を示したが、可動子が電機子ユニットを備え、固定子が永久磁石列ユニットを備えるリニア同期モータでも本発明が適用できるのは当然である。

また、上記の各例のリニア同期モータでは、被取付部を突部で形成し、取付部を孔部で形成したが、被取付部を孔部で形成し、取付部を突部で形成しても構わない。

また、図１〜図９に示すリニア同期モータでは、中間環状磁極部のみにリング形状の磁極面構成体を備える例を示したが、一対の端部環状磁極部にも磁極面構成体を備えることができる。その場合、磁極面構成体は、隣接する中間環状磁極部に向かって磁極部本体よりも軸線方向に突出する部分（顎部）を有しているように構成すればよい。

本発明によれば、磁極部本体の複数の被取付部と磁極面構成体の複数の取付部を磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成するので、複数の被取付部と複数の取付部との嵌合により、磁極面構成体が磁極部本体に対して周方向に動くのを防ぐことができる。また、帯状磁性板を曲げ加工してリング形状の磁極面構成体を形成するので、磁極面構成体を簡単に形成できる。

１ 可動子
３ 固定子
５ 永久磁石列ユニット
７ 一対のガイド軸
９Ａ，９Ｂ 第１及び第２の連結部材
１３ 直動軸
２３ 電機子ユニット
２７ コアユニット
３１ エンドブラケット
３３，３５ 一対の端部環状磁極部
３７ 中間環状磁極部
３９ 一対の磁性筒体
６１ 磁極部本体
６３ 磁極面構成体
６３ａ 磁極面
６３ｂ 分離部
６３ｅ 貫通孔（取付部）
６４ 帯状磁性板
６５ｂ 突部（被取付部）
６７ 一対の被連結部分
６７ａ 嵌合用凹部
６７ｂ 縁部分
６９ 一対の被連結部分列

Claims (10)

1. 軸線方向に往復移動する直動軸及び前記直動軸に取り付けられた複数の永久磁石からなる１以上の永久磁石列を備えてなる可動子と、
   前記可動子の前記永久磁石列と所定の間隙を介して対向する磁極面を有し且つ前記直動軸の周囲を囲むように前記直動軸と同心的に配置される複数の環状磁極部及び前記複数の環状磁極部を磁気的に連結するヨークを有し、前記複数の環状磁極部が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなるコアユニットと、前記複数の環状磁極部を励磁する複数の励磁巻線とを備えた固定子とを具備し、
   前記コアユニットの前記複数の環状磁極部は、一対の被連結部分を備え、
   前記複数の環状磁極部は、前記一対の被連結部分が前記直動軸に沿って所定の間隔をあけて並んで一対の被連結部分列を構成するように配置され、
   前記複数の環状磁極部は、前記軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部と、前記一対の端部環状磁極部の間に位置する１以上の中間環状磁極部とからなり、
   前記ヨークは、導磁性材料により形成され、前記一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の前記被連結部分の全てを磁気的に連結する一対のヨーク構成体を備え、
   前記複数の環状磁極部の全部または前記軸線方向の両端に位置する前記一対の端部環状磁極部を除く前記１以上の中間環状磁極部は、環状の磁極部本体と、前記磁極部本体に取り付けられて前記磁極面を有する磁極面構成体とから構成され、
   前記磁極面構成体は、帯状磁性板の長手方向の両端部が対向し且つ前記両端部間に分離部を有するリング形状に、前記帯状磁性板が曲げ加工されて構成されており、
   前記磁極面構成体は、前記分離部を構成する前記両端部間の間隔を広げる方向の力を利用して、前記磁極部本体に嵌合されており、
   前記磁極面構成体の前記軸線方向の寸法は、前記磁極部本体の前記軸線方向の寸法よりも大きく、
   前記磁極部本体には前記磁極面構成体が取り付けられる複数の被取付部が前記磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成され、前記磁極面構成体には前記複数の被取付部に取り付けられる複数の取付部が形成され、
   前記磁極面構成体が前記磁極部本体に嵌合されるときに、前記複数の被取付部と前記複数の取付部とがそれぞれ嵌合するリニア同期モータ。
2. 前記一対のヨーク構成体は、前記一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の前記被連結部分を接続する一対の磁性筒体によって構成され、
   前記一対の磁性筒体の内部にそれぞれリニア軸受が配置されており、
   前記リニア軸受には一対のガイド軸がスライド可能に支持され、
   前記直動軸の一端及び前記一対のガイド軸のそれぞれの一端が第１の連結部材に連結され、前記直動軸の他端及び前記一対のガイド軸のそれぞれの他端が第２の連結部材に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のリニア同期モータ。
3. 前記１以上の中間環状磁極部は、所定の形状の複数枚の磁性鋼板が前記軸線方向に積層されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニア同期モータ。
4. 固定子に対して可動子が軸線方向に往復運動をするように構成されているリニア同期モータであって、
   前記固定子及び前記可動子の一方は、永久磁石支持体に取り付けられた複数の永久磁石からなる１以上の永久磁石列を有する永久磁石列ユニットを備えており、
   前記固定子及び前記可動子の他方は、前記永久磁石列と所定の間隙を介して対向する磁極面を有する複数の環状磁極部及び前記複数の環状磁極部を磁気的に連結するヨークを有し、前記複数の環状磁極部が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなるコアユニットと、前記複数の環状磁極部を励磁する複数の励磁巻線とを有する電機子ユニットを備えており、
   前記複数の環状磁極部は、前記軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部と、前記一対の端部環状磁極部の間に位置する１以上の中間環状磁極部とからなり、
   前記複数の環状磁極部の全部または前記軸線方向の両端に位置する前記一対の端部環状磁極部を除く前記１以上の中間環状磁極部は、環状の磁極部本体と、前記磁極部本体に取り付けられて前記磁極面を有する磁極面構成体とから構成され、
   前記磁極面構成体の前記軸線方向の寸法は、前記磁極部本体の前記軸線方向の寸法よりも大きく、
   前記磁極部本体には前記磁極面構成体が取り付けられる複数の被取付部が前記磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成され、前記磁極面構成体には前記複数の被取付部に取り付けられる複数の取付部が形成され、
   前記磁極面構成体が前記磁極部本体に嵌合されるときに、前記複数の被取付部と前記複数の取付部とがそれぞれ嵌合するリニア同期モータ。
5. 前記磁極面構成体は、帯状磁性板の長手方向の両端部が対向し且つ前記両端部間に分離部を有するリング形状に、前記帯状磁性板が曲げ加工されて構成されており、
   前記磁極面構成体は、前記分離部を構成する前記両端部間の間隔を狭くするまたは広げる方向の力を利用して、前記磁極部本体に嵌合されている請求項４に記載のリニア同期モータ。
6. 前記中間環状磁極部の前記磁極面構成体は、前記磁極部本体よりも前記軸線方向両側に突出する部分を有している請求項４または５に記載のリニア同期モータ。
7. 前記一対の端部環状磁極部の前記磁極面構成体は、隣接する前記中間環状磁極部に向かって前記磁極部本体よりも前記軸線方向に突出する部分を有している請求項４または５に記載のリニア同期モータ。
8. 前記被取付部及び前記取付部の一方が突部からなり、前記被取付部及び前記取付部の他方が、前記突部が嵌合される孔部からなる請求項４に記載のリニア同期モータ。
9. 前記電機子ユニットと前記永久磁石列ユニットとは同心的に配置され且つ前記電機子ユニットが前記永久磁石列ユニットの外側に配置されており、
   前記磁極部本体の永久磁石列ユニットと対向する内周側端部に前記磁極面構成体が取り付けられており、
   前記磁極面構成体は、前記分離部を構成する前記両端部間の間隔を拡げる方向の力を利用して、前記磁極部本体に嵌合されている請求項５に記載のリニア同期モータ。
10. 前記電機子ユニットと前記永久磁石列ユニットとは同心的に配置され且つ前記電機子ユニットが前記永久磁石列ユニットの内側に配置されており、
    前記磁極部本体の前記永久磁石列ユニットと対向する外周側端部に前記磁極面構成体が取り付けられており、
    前記磁極面構成体は、前記分離部を構成する前記両端部間の間隔を狭める方向の力を利用して、前記磁極部本体に嵌合されている請求項５に記載のリニア同期モータ。

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