JP2020078141A - 筒型リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】製造時間を短縮可能な筒型リニアモータの提供である。【解決手段】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４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コア３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とを備え、界磁６はハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられた径方向に着磁された環状の主磁極の永久磁石１０ａと軸方向に着磁された環状の副磁極の永久磁石１０ｂとを有し、主磁極の永久磁石１０ａは周方向で分割された複数の円弧状の磁石ピースＭＰで形成されており、磁石ピースＭＰはそれぞれ周方向の両端に隣の磁石ピースＭＰに嵌合して主磁極の永久磁石１０ａの形状を維持する嵌合部ｄ１，ｄ２を有している。【選択図】図２

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、筒状のコアとコアの内周に装着される巻線とを備える筒状の電機子と、筒状のヨークとヨークの外周に軸方向にＮ極とＳ極が交互に現れるように配置される永久磁石とを備えて電機子内に軸方向移動自在に挿入される界磁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、Ｎ極は径方向に着磁されていて周方向に間隔を空けてヨークの外周に取り付けられる複数の永久磁石で形成され、Ｓ極もまた同様に複数の径方向着磁の永久磁石をヨークの外周に取り付けて形成されている（たとえば、特許文献１参照）。また、このようなに軸方向で各磁極を構成する永久磁石と永久磁石との間には軸方向に着磁された円環状の永久磁石がヨークの外周に取り付けられている。

特開２０１２−０８５５２７号公報

このようにして得られた筒型リニアモータでは、Ｎ極およびＳ極を構成する永久磁石が径方向に着磁されているため、ヨークの外周に周方向に配置すると周方向に隣り合う永久磁石同士が反発しあう。よって、従来の筒型リニアモータでは、周方向に配置される永久磁石はそれぞれヨークの外周に接着して固定する必要がある。また、環状の永久磁石もまた各磁極の周方向に配置される永久磁石と同様に軸方向へ移動しないようにヨークの外周に接着される。

このように従来の筒型モータでは、ヨークに永久磁石を取り付けるにはすべて接着作業が必要で、各磁極を形成する複数の永久磁石をヨークに固定する接着剤の硬化を待たなければ、次の磁極の永久磁石をヨークへ組付けられないので、界磁の組み立てに長時間を要し、筒型リニアモータの製造に時間がかかってしまう。

そこで、本発明は、製造時間を短縮可能な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有する電機子と、筒状であって内方にコア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とを備え、界磁はハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられた径方向に着磁された環状の主磁極の永久磁石と軸方向に着磁された環状の副磁極の永久磁石とを有し、主磁極の永久磁石は周方向で分割された複数の円弧状の磁石ピースで形成されており、磁石ピースはそれぞれ周方向の両端に隣の磁石ピースに嵌合して主磁極の永久磁石の形状を維持する嵌合部を有している。

このように構成された筒型リニアモータでは、主磁極の永久磁石が磁石ピースにばらけることがないので、界磁の組み立てに際して、接着剤の硬化を待つといった無駄時間がかからなくなる。

また、筒型リニアモータにおける各磁石ピースが内周と外周とで異なる磁極が現れて着磁方向が内側または外側の磁極パターンを有してパラレル配向で着磁されていてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、複数の磁石ピースが環状に組み合わせられると磁気配向方向が主磁極の永久磁石の中心を向くので、製造工程が複雑なラジアル配向の永久磁石を用いずとも安価に疑似的なラジアル配向の主磁極の永久磁石を実現できる。

本発明の筒型リニアモータによれば、製造時間を短縮できる。

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。 一実施の形態における筒型リニアモータの主磁極の永久磁石の平面図である。

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４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コア３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、円筒状のコア本体３ａと、環状であってコア本体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とを備えて構成されている。

コア３は、前述の通り筒状であって、図１に示すように、コア本体３ａの外周に軸方向に等間隔に並べて設けられた１０個のティース３ｂを備えており、ティース３ｂ，３ｂ間には、巻線５が装着される空隙でなるスロット４が形成されている。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、空隙でなるスロット４が合計で９個設けられている。そして、このスロット４には、巻線５が巻き回されて装着されている。巻線５は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線の三相の巻線で構成されている。９個のスロット４には、図１中左側から順に、Ｗ相、Ｗ相、Ｗ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｖ相およびＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相およびＷ相が装着されている。

そして、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の先端の外周に装着されている。ロッド１１は、筒状の第一ロッド２０と、筒状であって外周にコア３が装着されるとともに第一ロッド２０の内周に螺合される第二ロッド２１とを備えている。

第一ロッド２０は、筒状であって図１中左端外周と図１中右端内周にそれぞれ螺子部２２ａ，２２ｂを有するロッド本体２２と、筒型リニアモータ１を機器へ取り付けるブラケット２３ａを有してロッド本体２２の図１中左端の螺子部２２ａに螺着されてロッド本体２２の左端を閉塞するエンドキャップ２３とを備えている。

また、ロッド本体２２の図１中右端外周には、環状のスライダ２５が嵌合されている。スライダ２５は、後述する筒部９ｂの内周に摺接する摺接部２５ａと、摺接部２５ａの図１中左方側であるロッド１１の基端側に設けられた外径が摺接部２５ａよりも小径な小径部２５ｂと、小径部２５ｂの外周に周方向に沿って設けられた環状溝２５ｃと、図１中右端内周に設けられたフランジ２５ｄとを備えている。そして、スライダ２５の環状溝２５ｃには、弾性体としてのゴム製のシールリング２６が装着されている。また、フランジ２５ｄの内径は、ロッド本体２２の内径以上であってロッド本体２２の外径以下となっており、スライダ２５をロッド本体２２に嵌合するとフランジ２５ｄがロッド本体２２の図１中右端面に当接する。

第二ロッド２１は、外周にコア３が装着される筒状のコア保持筒２１ａと、コア保持筒２１ａの図１中右端となる先端の外周に設けられる環状のスライダ２１ｂとを備えている。また、コア保持筒２１ａの図１中左端となる基端の外周には、螺子部２１ｃが設けられており、コア保持筒２１ａの基端側内周には内径が他の部位よりも大きな内径大径部２１ｄが設けられている。そして、コア保持筒２１ａの基端を第一ロッド２０におけるロッド本体２２の図１中右端の内周に挿入しつつ螺子部２１ｃを螺子部２２ｂに捩じ込むと、第一ロッド２０と第二ロッド２１とが連結される。このようにロッド１１は、本実施の形態では、第一ロッド２０と第二ロッド２１とで構成されて筒状とされている。

また、第二ロッド２１におけるコア保持筒２１ａの外周には、コア３が嵌合されて装着されている。コア保持筒２１ａの外径は、第一ロッド２０におけるロッド本体２２の外径よりも小径となっているので、スライダ２５を装着した第一ロッド２０に電機子２を装着した第二ロッド２１を前記した要領で連結すると、電機子２およびスライダ２５が第一ロッド２０の図１中右端と第二ロッド２１のスライダ２１ｂとで挟み込まれて固定される。このようにロッド１１に電機子２を装着すると、コア３がスライダ２１ｂおよびスライダ２５に挟まれる格好でロッド１１に固定される。なお、本実施の形態では、電機子２は、単一のコア３のみを有して構成されているが、コギング推力の軽減等のために複数のコア３を持つ構成とされてもよい。

つづいて、ロッド１１には、ロッド１１の外周を覆って空隙Ｇを形成するカバー１７が設けられている。具体的には、カバー１７は、筒状であって一端がロッド１１の外周に設けた環状のカバーエンド１８の外周に嵌合されるとともに他端がスライダ２５の小径部２５ｂの外周に嵌合されてロッド１１に装着されている。

カバー１７とロッド１１との間の空隙Ｇ内には、コア３に装着された各相の巻線５を外部の図示しない駆動回路へ接続するリード線Ｌが収容されており、カバー１７を取外した状態で巻線５とリード線Ｌとの配線作業を行えるようになっており、筒型リニアモータ１の組立作業を容易ならしめている。

つづいて、本実施の形態では、界磁６は、軸方向に交互に積層され複数の環状の主磁極となる永久磁石１０ａと複数の環状の副磁極となる永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。また、界磁６は、外周に装着される円筒状の磁性体で形成されるバックヨーク８とともに、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非磁性体の界磁保持部材９との間の環状隙間内に収容されている。

界磁保持部材９は、アウターチューブ７の開口端に装着されるヘッド部９ａと界磁６の内周に配置される筒部９ｂとを備えており、筒部９ｂの外周に界磁６が軸方向移動不能に取り付けられている。

界磁６は、筒状のバックヨーク８の内周に軸方向に交互に積層されて挿入される複数の環状の主磁極となる永久磁石１０ａと複数の環状の副磁極となる永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。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。

主磁極の永久磁石１０ａは、図２に示すように、複数の円弧状の磁石ピースＭＰを周方向で嵌合して円環状に組み合わせて形成されている。磁石ピースＭＰは、周方向の両端に嵌合部としての凸部ｄ１と凹部ｄ２を備えており、主磁極の永久磁石１０ａは、八個の円弧状の磁石ピースＭＰの周方向両端同士を嵌合して磁石ピースＭＰを円環状に組み合わせて形成される。本実施の形態では、永久磁石１０ａは、嵌合部ｄ１，ｄ２の形状を無視すれば円環を周方向に等間隔で分割した形状の磁石ピースＭＰで構成されている。

図２中で▲印は、磁石ピースＭＰの着磁方向を示している。また、図２に示したところでは、磁石ピースＭＰの着磁方向が径方向内側に向かっており、内周にＮ極が現れる永久磁石１０ａが示されているが、内周にＳ極が現れる永久磁石１０ａでは着磁方向が径方向外側に向かうように着磁される。

そして、磁石ピースＭＰは、図２に示すように軸方向視で、周方向の一端に当該端部から突出する凸部ｄ１を備えるとともに、周方向の他端に隣の磁石ピースＭＰの凸部ｄ１が嵌合される凹部ｄ２とを備えている。よって、磁石ピースＭＰに対して隣に組み合わせる磁石ピースＭＰを軸方向から接近させて磁石ピースＭＰの凸部ｄ１を隣の磁石ピースＭＰの凹部ｄ２に嵌合でき、全磁石ピースＭＰを円環状に組める。そして、全磁石ピースＭＰが組み合わせられると、隣り合う磁石ピースＭＰ同士は磁力によって互いに離間しようとして各磁石ピースＭＰが径方向外側へ逃げようとするが、嵌合部としての凸部ｄ１と凹部ｄ２の嵌合により、各磁石ピースＭＰの逃げを規制する。よって、全磁石ピースＭＰが組み合わせられて永久磁石１０ａが形成されると、凸部ｄ１と凹部ｄ２の嵌合によって各磁石ピースＭＰがばらけることなく永久磁石１０ａが円環状に維持される。凸部ｄ１と凹部ｄ２の形状は互いに符合してぴったり嵌合する形状とされているが、凸部ｄ１と凹部ｄ２の形状は図示した形状に限られない。また、嵌合部は、磁石ピースＭＰを円環状に組み合わせた際に、磁石ピースＭＰ同士の軸方向の移動は許容するが、磁石ピースＭＰが径方向へ逃げるのを阻止できる構造となっていればよいので、前述した凸部ｄ１と凹部ｄ２以外の構造を採用してもよい。たとえば、磁石ピースＭＰの周方向両端に凹部を設けておき、磁石ピースＭＰの端部の凹部同士を突き合わせて、凹部内に磁石ピースＭＰ同士を継ぐ部材を嵌合させるようにしてもよい。このような磁石ピースＭＰ同士を連結する構造としては建築における継ぎの技術を応用できる。

また、各磁石ピースＭＰは、図２に示すように、パラレル配向で着磁されており、内周と外周とで異なる磁極が現れる磁極パターンであって、着磁方向が内側の着磁パターンで着磁されている。この場合、永久磁石１０ａは、内周側にＮ極とＳ極の一方が現れるとともに、外周側にＮ極とＳ極の他方が現れる磁極パターンを有している。各磁石ピースＭＰがパラレル配向で着磁されているものの、複数の磁石ピースＭＰが環状に組み合わせられると磁気配向方向が永久磁石１０ａの中心を向くので、永久磁石１０ａは、疑似的なラジアル配向の磁石として機能できる。なお、永久磁石１０ａを構成する磁石ピースＭＰの数は任意であるが、永久磁石１０ａをラジアル配向の磁石として機能させる上では、４つ以上の磁石ピースＭＰで形成されるのが好ましい。

なお、本実施の形態では、磁石ピースＭＰの形状を全て同一形状としている。このように磁石ピースＭＰが円弧状であっても周方向長さが不ぞろいとなると、永久磁石１０ａの磁気強度が特に低い部分がランダムにできてしまう場合があるが、そのような心配がない。また、磁石ピースＭＰの周方向長さが不ぞろいとなるとこれらを接合する際に綺麗な円環状となる組合せができてしまうので接合加工が面倒となるが、磁石ピースＭＰが同一形状であると永久磁石１０ａの組み立ても容易となる。

他方、副磁極の永久磁石１０ｂは、軸方向に着磁された環状の単一の永久磁石で形成されている。このように構成された主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂを界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に装着する際に、磁石ピースＭＰを組み合わせて形成した永久磁石１０ａが磁石ピースＭＰにばらけることがない。本実施の形態の筒型リニアモータ１にあっても、筒部９ｂの外周に永久磁石１０ａ，１０ｂを接着剤によって固定するが、永久磁石１０ａが磁石ピースＭＰにばらけることがないので、筒部９ｂの外周に接着剤を塗布した後、永久磁石１０ａを筒部９ｂへ組付けた後に接着剤の硬化を待たずに、続けて永久磁石１０ｂ、永久磁石１０ａを順次積層して筒部９ｂに組付ければよい。よって、界磁６の組み立てに際して、接着剤の硬化を待つといった無駄時間がかからなくなり、筒型リニアモータ１の製造時間が短縮される。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さは、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さよりも長くなっている。このように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さを長くすればコア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、本実施の形態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の軸方向長さを副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さ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。

また、界磁６の内周側には、電機子２が軸方向移動自在に挿入されており、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と筒部９ｂ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は、図１中右端側が縮径されていて底部７ａが設けられており、底部７ａの右端に筒型リニアモータ１の機器への取り付けを可能とするブラケット７ｂを備えている。

さらに、界磁保持部材９は、非磁性体で形成されており、筒状であって、外周に螺子部を有してアウターチューブ７の図１中左端開口端に螺子締結されるヘッド部９ａと、ヘッド部９ａよりも肉厚が薄くヘッド部９ａの内周から図１中右方へ突出する筒部９ｂとを備えて構成されている。よって、界磁保持部材９は、ヘッド部９ａの図１中右端に、筒部９ｂの外周に装着される界磁６の軸方向端部６ａに対向する段部９ｃを備えている。そして、筒部９ｂの外周には、図１中左から環状のスペーサ４０、界磁６、環状のストッパ４１が順に嵌合されていて、界磁保持部材９のヘッド部９ａをアウターチューブ７に螺子締結すると、スペーサ４０、界磁６およびストッパ４１が界磁保持部材９におけるヘッド部９ａとアウターチューブ７の底部７ａとで挟持され、界磁６に軸力が作用しても筒部９ｂに対して軸方向へずれることが無い。なお、界磁６の外周に装着されるバックヨーク８は、界磁６の磁力によって界磁６に拘束されるのでアウターチューブ７内で移動しない。

また、界磁保持部材９は、ヘッド部９ａの図１中右端である段部９ｃと筒部９ｂとの境に湾曲面９ｄを備えており、段部９ｃにのみ軸力が作用しても段部９ｃと筒部９ｂの境に応力が集中しないようになっている。なお、このように応力集中を回避するには、段部９ｃと筒部９ｂとの境にテーパ面を設けるようにしてもよい。

他方、スペーサ４０は、筒状であって、図１中右側の界磁側の外径が反界磁側よりも大きく大径部４０ａと小径部４０ｂとを備えており、大径部４０ａの図１中左端が界磁保持部材９の段部９ｃに当接し、小径部４０ｂの図１中右端が界磁６に当接している。また、スペーサ４０の大径部４０ａの反界磁側端の端面４０ｃの内周には面取りされて界磁保持部材９の湾曲面９ｄを避ける逃げ部４０ｄが設けられている。このようにスペーサ４０が逃げ部４０ｄを備えることで、スペーサ４０の大径部４０ａの図１中右端である反界磁側端が段部９ｃに正対して当接できる。

小径部４０ｂの外径は、バックヨーク８の内径よりも小径となっており、筒部９ｂとバックヨーク８との間に隙間に入り込んで界磁６の軸方向端部６ａに正対して当接している。

このように構成された筒型リニアモータ１では、電機子２を軸方向に駆動する際に反力として界磁保持部材９の段部９ｃに軸力が作用しても、段部９ｃと筒部９ｂとの境に湾曲面９ｄが設けられているので、界磁保持部材９の前記境の部分への応力集中を緩和できる。また、スペーサ４０が湾曲面９ｄを避ける逃げ部４０ｄを備えているので、スペーサ４０の端面４０ｃが段部９ｃに正対して当接できるので、電機子２の駆動時の界磁６に作用する軸力によるスペーサ４０と段部９ｃとの接触圧力を低減できる。このように界磁保持部材９の応力集中を緩和できるとともにスペーサ４０と段部９ｃとの接触面圧を低減できるので、界磁保持部材９の肉厚を厚くして界磁保持部材９の強度を確保する必要なくなり、筒型リニアモータ１の質量を軽減できる。よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、界磁保持部材９の質量増加を招かないので質量推力密度を向上できる。また、スペーサ４０を段部９ｃと界磁６との間に介装しているので、湾曲面９ｄを備えた段部９ｃを界磁６の軸方向端部６ａに直接当接させずにすむので、界磁６の軸方向端部６ａに湾曲面９ｄを避ける面取りを設ける必要がなくなり、界磁６の軸方向端部６ａの段部９ｃに対向する端面の面積を大きくできる。よって、界磁６の接触面圧も軽減できるので、界磁６に過負荷がかかるのを防止できるし、磁力低下も防止できる。

また、前述したように、界磁保持部材９の段部９ｃと筒部９ｂとの境に設けるのは、湾曲面９ｄの代わりにテーパ面とされてもよく、スペーサ４０の逃げ部４０ｄは、テーパ状の面取りやＲ面取りによって形成されればよいが、界磁保持部材９の湾曲面９ｄ或いはテーパ面を避けて端面４０ｃが段部９ｃに正対して当接できる形状であればよい。

なお、ヘッド部９ａの内周には、第一ロッド２０の外周を覆うカバー１７の外周に摺接する環状のシール部材２８が設けられており、筒型リニアモータ１内へ塵や水などの侵入が防止されている。

そして、界磁保持部材９内には、電機子２が装着されたロッド１１が軸方向移動自在に挿入され、筒部９ｂの内周にスライダ２１ｂ，２５が摺接して、電機子２の軸方向の移動が案内される。

筒部９ｂ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２１ｂ，２５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、本実施の形態では、電機子２は、単一のコア３のみを有して構成されているが、複数のコア３を持つ場合、電機子２の軸方向両端だけでなくコア３，３間にも筒部９ｂの内周に摺接するスライダを設けてもよい。

さらに、アウターチューブ７の底部７ａの内周には、ガイドロッド１６が取り付けられている。ガイドロッド１６は、底部７ａの内周に固定される基端部１６ａと、基端部１６ａからロッド１１側へ延びてロッド１１内に摺動自在に挿入されるガイド部１６ｂとを備えており、筒型リニアモータ１が伸縮しても常にロッド１１の内周に摺接している。より詳細には、ガイドロッド１６のガイド部１６ｂは、第二ロッド２１の内径大径部２１ｄよりも先端側に摺動自在に挿入されている。

このように本実施の形態における筒型リニアモータ１では、ガイドロッド１６がロッド１１の内周に摺接し、スライダ２１ｂ，２５が筒部９ｂに摺接しているので、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。

また、このように構成された筒型リニアモータ１では、電機子２の軸方向移動をガイドして界磁６に対する電機子２の偏心を防止する筒部９ｂがヘッド部９ａと一体構造になっているので、筒部９ｂとヘッド部９ａに歪が生じにくくスライダ２１ｂ，２５が筒部９ｂの内周を滑らかに摺動でき、スムーズに伸縮できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、ロッド１１内にストロークセンサＳを収容している。ストロークセンサＳは、本実施の形態では、線形可変差動変圧器とされており、詳しくは図示しないが、プライマリコイルと二つのセカンダリコイルとを収容した筒状のセンサ本体３０と、センサ本体３０内に軸方向へ移動可能に挿入されるとともに先端に被検出子であるセンサ用コア３１を有するプローブ３２とを備えて構成されている。なお、線形可変差動変圧器は、プライマリコイルへ交流電圧を印加した際に誘導さえる二つのセカンダリコイルの誘導電圧の差からセンサ用コア３１の位置を検知する。

センサ本体３０を予め第一ロッド２０内に挿入しておき、スライダ２５を第一ロッド２０の端部に嵌合して、第二ロッド２１を第一ロッド２０に螺着すると、センサ本体３０は、第二ロッド２１における内径大径部２１ｄの右端に形成される段部と第一ロッド２０のエンドキャップ２３とで挟持されて第一ロッド２０内に固定される。このように、センサ本体３０は、外周に電機子２が装着されない第一ロッド２０内に収容されており、ロッド１１の径方向で電機子２と対向しない範囲に収容されている。

また、ストロークセンサＳにおけるプローブ３２は、ロッド状であってガイドロッド１６におけるガイド部１６ｂの先端に取り付けられている。よって、被検出子としてのセンサ用コア３１は、プローブ３２、ガイドロッド１６およびアウターチューブ７を介して界磁６に対して固定的に連結されている。プローブ３２は、前述したとおり、先端にセンサ用コア３１を備えていて、先端側をセンサ本体３０内に挿入している。よって、電機子２が界磁６に対して軸方向へ移動するのに伴ってプローブ３２がセンサ本体３０に対して軸方向へ相対移動して、センサ用コア３１がセンサ本体３０内で移動する。

センサ本体３０を収容するロッド１１内にはプローブ３２を保持するガイドロッド１６が摺動自在に挿入されているので、センサ本体３０に対するセンサ用コア３１の径方向への偏心が防止される。なお、センサ本体３０のプライマリコイルへの通電用の配線およびセカンダリコイルに接続される配線は、図示はしないがエンドキャップ２３に設けた孔から外部へ引き出されて図外のコントローラに接続される。

そして、図外のコントローラは、ロッド１１の界磁６に対する位置をストロークセンサＳで検知し、コア３の界磁６に対する電気角を把握して通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御して、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する。なお、前述のコントローラにおける制御方法は、一例でありこれに限られない。また、電機子２と界磁６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ー回生も可能である。

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４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コア３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とを備え、界磁６はハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられた径方向に着磁された環状の主磁極の永久磁石１０ａと軸方向に着磁された環状の副磁極の永久磁石１０ｂとを有し、主磁極の永久磁石１０ａは周方向で分割された複数の円弧状の磁石ピースＭＰで形成されており、磁石ピースＭＰはそれぞれ周方向の両端に隣の磁石ピースＭＰに嵌合して主磁極の永久磁石１０ａの形状を維持する凸部ｄ１および凹部ｄ２（嵌合部）を有している。このように構成された筒型リニアモータ１では、永久磁石１０ａが磁石ピースＭＰにばらけることがないので、筒部９ｂの外周に接着剤を塗布した後、永久磁石１０ａを筒部９ｂへ組付けた後に接着剤の硬化を待たずに、続けて永久磁石１０ｂ、永久磁石１０ａを順次積層して筒部９ｂに組付ければよい。よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、界磁６の組み立てに際して、接着剤の硬化を待つといった無駄時間がかからなくなり、製造時間を短縮できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、各磁石ピースＭＰが内周と外周とで異なる磁極が現れて着磁方向が内側または外側の磁極パターンを有してパラレル配向で着磁されているので、複数の磁石ピースＭＰが環状に組み合わせられると磁気配向方向が永久磁石１０ａの中心を向くので、製造工程が複雑なラジアル配向の永久磁石を用いずとも安価に疑似的なラジアル配向の永久磁石１０ａを実現できる。

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、４・・・スロット、５・・・巻線、６・・・界磁、１０ａ・・・主磁極の永久磁石、１０ｂ・・・副磁極の永久磁石、ｄ１・・・凸部（嵌合部）、ｄ２・・・凹部（嵌合部）、ＭＰ・・・磁石ピース

Claims (2)

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有する電機子と、
   筒状であって内方に前記コア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とを備え、
   前記界磁は、ハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられた径方向に着磁された環状の主磁極の永久磁石と軸方向に着磁された環状の副磁極の永久磁石とを有し、
   前記主磁極の永久磁石は、周方向で分割された複数の円弧状の磁石ピースで形成されており、
   前記磁石ピースは、それぞれ周方向の両端に隣の磁石ピースに嵌合して前記主磁極の永久磁石の形状を維持する嵌合部を有する
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
2. 前記磁石ピースは、内周と外周とで異なる磁極が現れて着磁方向が内側または外側の磁極パターンを有してパラレル配向で着磁されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の筒型リニアモータ。

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