JP2019187214A - 筒型リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】機器等への搭載性に優れる筒型リニアモータの提供を目的としている。【解決手段】上記の目的を達成するため、本発明の筒型リニアモータ１は、筒状のコア３とコア３の外周に設けられたスロット３ｃに装着される巻線５とを備えた電機子２と、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される筒状の界磁６を有するとともに内周側に電機子２が軸方向に移動可能に挿入される筒状の固定子Ｓと、固定子Ｓに保持されるとともに電機子２の巻線５の引出線５ａに接続されるとともに電機子２の固定子Ｓに対するストロークを許容する長さを有する電力供給線Ｃと、引出線５ａと電力供給線Ｃとの接続部を保持するとともに電機子２に取付けられる中継部材２０とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、筒型リニアモータに関する。

筒型リニアモータは、たとえば、外筒の内周に軸方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶように収容される複数の永久磁石を有する界磁と、界磁の内周に移動自在に挿入される筒状のロッドとロッドの外周に装着される巻線とを有する電機子とを備えるものがある。

このように構成された筒型リニアモータでは、ロッド内に巻線に接続される配線を収容しており、ロッドの先端から配線を外部へ引き出して外部電源に接続される（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２９１５９号公報

前記筒型リニアモータでは、界磁を固定子として電機子を可動子として使用する場合、駆動される可動子から巻線へ通電する配線が外部へ引き出される構造となるので、可動子の駆動によって外部配線が動いてしまう。そのため、従来の筒型リニアモータでは、外部配線の取り回しが悪く機器等への搭載性に乏しいという問題がある。

そこで、本発明は、機器等への搭載性に優れる筒型リニアモータの提供を目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明の筒型リニアモータは、筒状のコア３とコアの外周に設けられたスロットに装着される巻線とを備えた電機子と、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される筒状の界磁を有するとともに内周側に電機子が軸方向に移動可能に挿入される筒状の固定子と、固定子に保持されるとともに電機子の巻線の引出線に接続されるとともに電機子の固定子に対するストローク以上の長さを有する電力供給線と、引出線と電力供給線との接続部を保持するとともに電機子に取付けられる中継部材とを備えている。

このように筒型リニアモータが構成されると、中継部材によって接続部が保持されるので電機子の駆動によって筒型リニアモータ外の配線が振り回される心配がない。また、電力供給線と巻線の引出線の接続部が中継部材に保持されるので、細い引出線を保護して断線を防止できる。

また、筒型リニアモータにおける電力供給線をカールコードとしてもよい。このように構成される筒型リニアモータによれば、電機子のストロークが電力供給線によって阻害されないので、電機子は円滑にストロークできる。

また、筒型リニアモータにおける中継部材が固定子に対する電機子の位置をセンシングするセンサと、電力供給線と引出線とを接続する配線パターンとを有する基板を有していてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、センサの設置が容易となるだけでなく、電力供給線にセンサ用の電源と信号線を収容すればセンサへ給電と信号の外部の制御装置への取り出しも容易となる。

本発明の筒型リニアモータによれば、機器等への搭載性を向上できる。

一実施の形態における筒型リニアモータの縦断面図である。 一実施の形態の筒型リニアモータのティース部分の縦断面図である。 一実施の形態の筒型リニアモータの中継部材におけるコネクタの斜視図である。 一実施の形態の第一変形例における筒型リニアモータの中継部材の側面図である。 主磁極の永久磁石の軸方向長さＬ１で副磁極の永久磁石の軸方向長さＬ２を割った値と筒型リニアモータの推力との関係を示した図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における筒型リニアモータ１は、図１に示すように、筒状のコア３とコア３の外周に設けられたスロット３ｃに装着される巻線５とを有する電機子２と、筒状であって内方に電機子２が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６を有する筒状の固定子Ｓとを備えて構成されている。

以下、筒型リニアモータ１の各部について詳細に説明する。電機子２は、コア３と巻線５とを備えて構成されている。コア３は、円筒状のヨーク３ａと、環状であってヨーク３ａの外周に軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース３ｂと、ティース３ｂ，３ｂ間に設けたスロット３ｃとを備えて構成されて可動子とされている。

ヨーク３ａは、前述の通り円筒状であって、その横断面積は、コア３の軸線Ｊ（図２参照）を中心として円筒でティース３ｂの内周から外周までのどこを切っても、ティース３ｂを前記円筒で切断した際にできる断面の面積以上となるように肉厚が確保されている。

本実施の形態では、図１および図２に示すように、ヨーク３ａの外周に１０個のティース３ｂが、軸方向に等間隔に並べて設けられており、ティース３ｂ，３ｂ間に巻線５が装着される環状溝でなるスロット３ｃが形成されている。また、各ティース３ｂは、環状であって、コア３の両端に配置されたティース３ｂを除いて、軸方向において内周端の幅より外周端の幅が狭い等脚台形状とされており、軸方向で両側の側面が外周端に対して等角度で傾斜するテーパ面とされている。なお、末端のティース３ｂを除いた他のティース３ｂをコア３の軸線Ｊを含む面で切断した断面において、ティース３ｂの側面とコア３の軸線Ｊに直交する直交面Ｏとでなす内角θは、６度から１２度の範囲となる角度に設定されている。なお、末端のティース３ｂは、図２に示すように、末端のティース３ｂ以外の他のティース３ｂをコア３の軸線Ｊに直交する面で半分に切り落とした断面形状とされている。このように、各ティース３ｂの断面形状は、内周端の幅より外周端の幅が狭い台形状とされている。

また、本実施の形態では、図１中で隣り合うティース３ｂ，３ｂ同士の間には、環状溝でなるスロット３ｃが合計で９個設けられている。スロット３ｃは、コア３の周方向に沿って複数設けられており、コア３の外周に軸方向に等ピッチで並べて設けられている。また、スロット３ｃの断面形状は、底に向かうほど先細りとなる台形となっている。そして、このスロット３ｃには、巻線５が巻き回されて装着されている。巻線５は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされている。９個のスロット３ｃには、図１中左側から順に、Ｗ相とＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相とＶ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｖ相とＷ相、Ｗ相、Ｗ相の巻線５が装着されている。

各スロット３ｃの断面形状が台形となっているので、断面矩形のスロットに比して効率よく巻線５をスロット３ｃへ装着でき線占積率を向上でき、筒型リニアモータ１の推力も向上できる。

そして、このように構成された電機子２は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド１１の外周に装着されている。具体的には、電機子２は、その図１中で左端と右端とがロッド１１に固定される環状のスライダ１２，１３によって保持されて、ロッド１１に固定されている。

また、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線５の一端は、巻線５から延びてコア３の図１中右端側へ引き出される渡り線５ｂを介して結線されており、各相の巻線５の他端の引出線５ａは、コア３の図１中左端側へ導出されている。そして、各相の巻線５における引出線５ａは、ロッド１１の先端に取付けられる中継部材２０に設けられたコネクタ２１に接続されている。

中継部材２０は、ロッド１１の先端にナット２３で固定されるＬ字のステー２２と、ステー２２に設けられたコネクタ２１とを備えて構成されている。ステー２２は、前述の通り、Ｌ字状とされており、ロッド１１の先端に設けた螺子部１１ａの挿通を許容する孔（図示せず）を備えており、螺子部１１ａに螺着されるナット２３によってロッド１１に固定される。

コネクタ２１は、図３に示すように、各相の巻線５の引出線５ａがそれぞれ接続される三つのバスバー２１ａと、バスバー２１ａを収容する筐体２１ｂと、各バスバー２１ａの両端に設けた孔に挿入されるとともに筐体２１ｂにバスバー２１ａを固定する螺子２１ｃとを備えている。そして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線５の三つの引出線５ａの端部に設けた図示しない丸型端子或いはクワ型端子を螺子２１ｃで固定して、各引出線５ａはそれぞれ対応するバスバー２１ａに接続される。

他方、固定子Ｓは、本実施の形態では、円筒状の非磁性体で形成されるアウターチューブ７と、アウターチューブ７内に挿入される円筒状の軟磁性体で形成されるバックヨーク８と、バックヨーク８内に挿入されてバックヨーク８との間に環状隙間を形成する円筒状の非磁性体のインナーチューブ９と、バックヨーク８とインナーチューブ９との間の環状隙間に軸方向に交互に積層されて挿入される環状の主磁極の永久磁石１０ａと環状の副磁極の永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。本実施の形態では、界磁６は、前述のバックヨーク８と永久磁石１０ａ，１０ｂとで構成されている。なお、図１中で主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂに記載されている三角の印は、着磁方向を示しており、主磁極の永久磁石１０ａの着磁方向は径方向となっており、副磁極の永久磁石１０ｂの着磁方向は軸方向となっている。主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂは、ハルバッハ配列で配置されており、界磁６の内周側では、軸方向にＳ極とＮ極が交互に現れるように配置されている。

また、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１は、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くなっており、本実施の形態では、０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が設定されている。主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くすればコア３との間の主磁極の永久磁石１０ａとの間の磁気抵抗を小さくできコア３へ作用させる磁界を大きくできるので筒型リニアモータ１の推力を向上できる。

また、本発明の筒型リニアモータ１では、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨーク８を設けている。バックヨーク８を設けない場合、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が短くなると主磁極の永久磁石１０ａの軸方向中央部分における磁石外部の磁気抵抗が増大し、界磁磁束が小さくなるため、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くする際の筒型リニアモータ１の推力向上度合が小さくなる。これに対して、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨーク８を設けると、磁気抵抗の低い磁路を確保できるので副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２の短縮に起因する磁気抵抗の増大が抑制される。よって、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くするとともに永久磁石１０ａ，１０ｂの外周に筒状のバックヨーク８を設けると筒型リニアモータ１の推力を大きく向上させ得る。バックヨーク８の肉厚は、主磁極の永久磁石１０ａの外部磁気抵抗の増大を抑制に適する肉厚に設定されればよい。

なお、副磁極の永久磁石１０ｂは、主磁極の永久磁石１０ａより高い保磁力を有する永久磁石とされている。永久磁石における残留磁束密度と保磁力は、互いに密接に関係しており、一般的に残留磁束密度を高めると保磁力は低くなり、保磁力を高めると残留磁束密度が低くなるという、互いに背反する関係にある。ハルバッハ配列では、副磁極の永久磁石１０ｂには減磁方向に大きな磁界が印加されるため、副磁極の永久磁石１０ｂの保磁力を高くして減磁を抑制し、大きな磁界をコア３に作用させ得るようにしている。対して、コア３に対して作用する磁界の強さは、主磁極の永久磁石１０ａの磁力線数に左右される。そのため、主磁極の永久磁石１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を使用して大きな磁界をコア３に作用させるようにしている。本実施の形態では、副磁極の永久磁石１０ｂを主磁極の永久磁石１０ａよりも保磁力を高くするのに際して、副磁極の永久磁石１０ｂの材料を主磁極の永久磁石１０ａの材料よりも保磁力が高い材料としている。よって、材料の選定によって、主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂの組合せを簡単に実現できる。なお、本実施の形態では、主磁極の永久磁石１０ａは、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とする残留磁束密度が高い材料で構成され、副磁極の永久磁石１０ｂは、前記材料にジスプロシウムやテリビウム等の重希土類元素の添加量を増やした減磁しにくい磁石で構成されている。

また、固定子Ｓの内周側には、コア３が挿入されており、界磁６は、コア３に磁界を作用させている。なお、界磁６は、コア３の可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、コア３の可動範囲に応じて永久磁石１０ａ，１０ｂの設置範囲を決定すればよい。したがって、アウターチューブ７とインナーチューブ９との環状隙間のうち、コア３に対向し得ない範囲には、永久磁石１０ａ，１０ｂを設置しなくともよい。なお、バックヨーク８の長さは、永久磁石１０ａ，１０ｂを積層した長さと等しい長さとされており、永久磁石１０ａ，１０ｂがコア３のストローク範囲外に磁界を作用させて推力低下を招かないように配慮されている。

また、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中左端はキャップ１４によって閉塞されており、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中右端は環状のヘッドキャップ１５によって閉塞されている。また、インナーチューブ９の内周には、スライダ１２，１３が摺接しており、スライダ１２，１３によって電機子２はロッド１１とともに界磁６に対して偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。

このように電機子２が固定子Ｓ内に挿入されると各コア３が界磁６における８つ磁極に対向するので、筒型リニアモータ１は、８極９スロットのリニアモータとされている。よって、本実施の形態では、界磁６における磁極ピッチを９で割り切れる値とすれば、コア３における巻線ピッチの値において小数点以下が循環小数とならないので設計が容易となる。巻線ピッチが循環小数を持つ値とならないためには、コア３が対向する磁極数とコア３のスロット数によって決定され、磁極ピッチが磁極数とスロット数の最大公約数でスロット数を割った値の倍数となっていればよい。

戻って、インナーチューブ９は、コア３の外周と各永久磁石１０ａ，１０ｂの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ１２，１３と協働してコア３の軸方向移動を案内する役割を果たしている。なお、インナーチューブ９は、非磁性体で形成されればよいが、合成樹脂で形成されると筒型リニアモータ１の推力密度向上効果が高くなる。インナーチューブ９を非磁性体の金属で製造すると、電機子２が軸方向へ移動する際にインナーチューブ９の内部に渦電流が生じて、電機子２の移動を妨げる力が発生してしまう。これに対して、インナーチューブ９を合成樹脂とすれば渦電流が生じないので筒型リニアモータ１の推力をより効果的に向上できるとともに、筒型リニアモータ１の質量を低減できる。なお、インナーチューブ９を合成樹脂とする場合、フッ素樹脂で製造すればスライダ１２，１３との間の摩擦および摩耗を低減できる。また、インナーチューブ９を他の合成樹脂で形成してもよく、また、摩擦および摩耗を低減するべく他の合成樹脂で形成されたインナーチューブ９の内周をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。

なお、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の軸方向長さは、コア３の軸方向長さよりも長く、コア３は、界磁６内の軸方向長さの範囲で図１中左右へストロークできる。

また、キャップ１４には、巻線５に接続されるカールコードでなる電力供給線Ｃを外部の図示しない電源に接続するカプラ１４ａを備えており、外部電源から巻線５へ通電できるようになっている。具体的には、電力供給線Ｃは、三相の巻線５にそれぞれ通電可能なように、三つのコードを収容しており、各コードの終端に設けた図示しない丸型端子或いはクワ型端子が一つずつ中継部材２０における螺子２１ｃで対応するバスバー２１ａにそれぞれ固定されつつ接続される。よって、電力供給線Ｃは、外部電源を各相の巻線５へ接続して、巻線５への電力供給を可能としている。また、電力供給線Ｃの全長は、電機子２が固定子Ｓに対するストロークを許容する長さとなっている。つまり、電力供給線Ｃの全長は、電機子２が固定子Ｓに対してストロークしても伸び切って電機子２のストロークを阻害しない長さに設定されている。また、電力供給線Ｃは、螺旋状のカールコードとされており、本実施の形態では、外径がインナーチューブ９の内径よりも若干小さくなっている。そして、電力供給線Ｃは、電機子２がキャップ１４側にストロークするとコード間のピッチを小さくし、電機子２がヘッドキャップ１５側にストロークするとコード間のピッチを大きくして、軸方向の長さを柔軟に変化させる。よって、電力供給線Ｃは、電機子２のストロークに対して柔軟に追従して電機子２の固定子に対するストロークを阻害しない。

そして、電力供給線Ｃと巻線５の引出線５ａの接続部は、中継部材２０におけるコネクタ２１となっており、ロッド１１を介して電機子２に取付けられている。このように、中継部材２０によって前記接続部が保持されるので、電力供給線Ｃを固定子Ｓ内に収容でき、固定子Ｓに固定的に設けられたカプラ１４ａを外部電源に接続できる。よって、従来の筒型リニアモータのように外部配線の取り回しが悪くなるといった問題が解消され、筒型リニアモータ１の機器等への搭載性が向上する。

また、電力供給線Ｃと巻線５の引出線５ａの接続部は、中継部材２０に保持されるから、電機子２が駆動する際に変位する電力供給線Ｃによって引出線５ａが振り回されず、電力供給線Ｃから引出線５ａに引っ張りや圧縮といった負荷が作用しないので、細い引出線５ａが保護され断線が防止される。

中継部材２０は、引出線５ａと電力供給線Ｃとの接続部を保持していればよく、保持の構造は任意であり、電機子２やロッド１１に固定したステー２２に結束バンドを利用して接続部を固定するのも可能である。ただし、コネクタ２１を用いると、電力供給線Ｃの交換が容易となり、筒型リニアモータ１のメンテナンス作業が軽減される。

なお、電力供給線Ｃは、カールコード以外のコード、フレキシブルケーブル等とされてもよいが、カールコードとする場合には電機子２のストロークを阻害しないとともに伸縮に対する耐久性が高く断線に強いという利点がある。なお、電力供給線Ｃをカールコードとする場合の径についても適宜電機子２のストロークに適するよう変更できる。

また、中継部材２０は、ロッド１１を介さずに電機子２に直接取付けられてもよいし、コネクタ２１のみを備えて筐体２１ｂをロッド１１や電機子２に固定するようにしてもよい。

さらに、中継部材２０は、図４に示すように、固定子Ｓに対する電機子２の位置をセンシングするセンサ３１と、電力供給線Ｃと引出線５ａとを接続する配線パターン３２とを有する基板３０をコネクタ２１の代わりに有していてもよい。このようにすると、基板３０が電力供給線Ｃと引出線５ａとの接続部として機能するとともに、センサ３１も保持できるようになり、センサ３１の設置が容易となるだけでなく、電力供給線Ｃにセンサ３１用の電源と信号線を収容すればセンサ３１へ給電と信号の外部の制御装置への取り出しも容易となる。なお、センサ３１は、たとえば、ホールセンサとされればよい。

そして、たとえば、電機子２の界磁６に対する位置をセンサ３１でセンシングし、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御すれば、筒型リニアモータ１における推力と電機子２の移動方向とを制御できる。なお、電機子２の固定子Ｓに対する位置のセンシングには、センサ３１の代わりに、固定子Ｓに取付けられて電機子２との相対変位をセンシングする変位センサや線形可変差動変圧器を用いてもよい。

なお、前述の制御方法は、一例でありこれに限られない。このように、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、電機子２が可動子であり、固定子Ｓは界磁６を備えている。また、電機子２と固定子Ｓとを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線５への通電、あるいは、巻線５に発生する誘導起電力によって、前記相対変位を抑制する推力を発生させて筒型リニアモータ１に前記外力による機器の振動や運動をダンピングさせ得るし、外力から電力を生むエネルギ回生も可能である。

以上のように、本発明の筒型リニアモータ１は、筒状のコア３とコア３の外周に設けられたスロット３ｃに装着される巻線５とを備えた電機子２と、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される筒状の界磁６を有するとともに内周側に電機子２が軸方向に移動可能に挿入される筒状の固定子Ｓと、固定子Ｓに保持されるとともに電機子２の巻線５の引出線５ａに接続されるとともに電機子２の固定子Ｓに対するストロークを許容する長さを有する電力供給線Ｃと、引出線５ａと電力供給線Ｃとの接続部（コネクタ）２１を保持するとともに電機子２に取付けられる中継部材２０とを備えている。

このように筒型リニアモータ１が構成されると、中継部材２０によって接続部が保持されるので電力供給線Ｃを固定子Ｓ内に収容できるので、電機子２の駆動によって筒型リニアモータ１外の配線が振り回される心配がない。よって、従来の筒型リニアモータのように外部配線の取り回しが悪くなるといった問題が解消され、筒型リニアモータ１の機器等への搭載性が向上する。また、電力供給線Ｃと巻線５の引出線５ａの接続部が中継部材２０に保持されるので、細い引出線５ａを保護して断線を防止できる。

なお、筒型リニアモータ１における電力供給線Ｃをカールコードとしてもよい。このように構成される筒型リニアモータ１によれば、電機子２のストロークが電力供給線Ｃによって阻害されないので、電機子２は円滑にストロークできる。

さらに、筒型リニアモータ１における中継部材２０がコネクタ２１を備えており、コネクタ２１を接続部としてもよい。このように構成される筒型リニアモータ１によれば、電力供給線Ｃの交換が容易となり、筒型リニアモータ１のメンテナンス作業が軽減される。

また、筒型リニアモータ１における中継部材２０が固定子Ｓに対する電機子２の位置をセンシングするセンサ３１と、電力供給線Ｃと引出線５ａとを接続する配線パターン３２とを有する基板３０を有していてもよい。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、センサ３１の設置が容易となるだけでなく、電力供給線Ｃにセンサ３１用の電源と信号線を収容すればセンサ３１へ給電と信号の外部の制御装置への取り出しも容易となる。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、界磁６がハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された主磁極の永久磁石１０ａと軸方向に着磁された副磁極の永久磁石１０ｂと、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周に配置される筒状のバックヨーク８とを有し、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１は副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長い。

このように筒型リニアモータ１が構成されると、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くして、主磁極の永久磁石１０ａとコア３との間の磁気抵抗を小さくできるとともに、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２を短くしてもバックヨーク８を設けているので磁気抵抗の増大を抑制でき、コア３へ作用させる磁界を大きくできる。

よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、副磁極の永久磁石１０ｂの減磁を抑制しつつも主磁極の永久磁石１０ａとコア３との間の磁気抵抗を小さくでき効果的に推力を向上できる。

なお、副磁極の永久磁石１０ｂが主磁極の永久磁石１０ａよりも高い保磁力を有していれば、大きな磁界が印加される副磁極の永久磁石１０ｂの減磁を抑制しつつも主磁極の永久磁石１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を利用できる。

また、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くすれば、界磁６はコア３に大きな磁界を作用させ得るが、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２に最適な関係がある。図５に主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１で副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２を割った値と筒型リニアモータ１の推力との関係を示す。発明者らは、鋭意研究した結果、図５に示すように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が０．１５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．６を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９５％以上の推力を確保できることを知見した。

よって、筒型リニアモータ１における主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２を０．１５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．６を満たすように設定すれば、推力を一層向上できる。さらに、図５から理解できるように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９８％以上の推力を確保できるので筒型リニアモータ１の推力をより効果的に向上できる。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１にあっては、ティース３ｂの断面形状は、内周端の幅より外周端の幅が狭い台形状とされているので、ティース３ｂの断面形状を矩形とする場合に比較して、内周端における磁路断面積が広くなる。よって、このように構成された筒型リニアモータ１では、大きな磁路断面積を確保しやすくなり、巻線５を通電した際の磁気飽和を抑制でき、より大きな磁場を発生できるからより大きな推力を発生できる。なお、推力の向上のためには、ティース３ｂの断面形状を台形とするとよいが、断面形状を矩形としてもよいし、他の形状としてもよい。

なお、発明者らの研究によって、ティース３ｂの断面における側面と直交面Ｏとでなす内角θが６度から１２度の範囲にあると、良好な質量推力密度が得られることが分かった。ここで、質量推力密度とは、前述の構成の筒型リニアモータ１の最大推力を質量で割った数値であり、質量推力密度が良化すれば、筒型リニアモータ１の質量当たりの推力が大きくなる。よって、ティース３ｂの断面における側面と直交面Ｏとでなす内角θが６度から１２度の範囲にある筒型リニアモータ１では、大きな質量推力密度が得られる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１・・・筒型リニアモータ、２・・・電機子、３・・・コア、３ｃ・・・スロット、５・・・巻線、５ａ・・・引出線、６・・・界磁、２０・・・中継部材、２１・・・コネクタ（接続部）、３０・・・基板、３１…センサ、３２・・・配線パターン、Ｃ・・・電力供給線、Ｓ・・・固定子

Claims (3)

1. 筒状のコアと前記コアの外周に設けられたスロットに装着される巻線とを備えた電機子と、
   軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される筒状の界磁を有するとともに内周側に前記電機子が軸方向に移動可能に挿入される筒状の固定子と、
   前記固定子に保持されるとともに前記電機子の巻線の引出線に接続され、前記電機子の前記固定子に対するストローク以上の長さを有する電力供給線と、
   前記引出線と前記電力供給線との接続部を保持するとともに前記電機子に取付けられる中継部材とを備えた
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
2. 前記電力供給線は、カールコードである
   ことを特徴とする請求項１に記載の筒型リニアモータ。
3. 前記中継部材は、前記固定子に対する前記電機子の位置をセンシングするセンサと、前記電力供給線と前記引出線とを接続する配線パターンを備えた基板を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の筒型リニアモータ。

Images