JP2022087420A - 磁場発生装置及び電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】磁極から出力される磁束を増加させる効果を残しつつ、磁極の中心鉄心を支持する支持部材が複雑な形状になるのを抑える。【解決手段】磁極子と、磁極子とは空隙を介した対面に配置された対面磁性体とを備え、磁極子は、対面磁性体に対向する面に、第１磁極、第２磁極、第３磁極、及び第４磁極を備え、第１磁極は、第２磁極及び第３磁極と隣接し、第４磁極は、第２磁極及び第３磁極と隣接し、第１磁極、第２磁極、第３磁極、及び第４磁極のそれぞれは、中心鉄心を備え、第１磁極の中心鉄心、第２磁極の中心鉄心、第３磁極の中心鉄心、及び第４磁極の中心鉄心のそれぞれは、対向する面とは反対側の面に永久磁石を備え、第１磁極は、第２磁極及び第３磁極の何れとも異極であり、第４磁極は、第２磁極及び第３磁極の何れとも異極であり、磁極子は、第１磁極の中心鉄心と第２磁極の中心鉄心との間、及び第３磁極の中心鉄心と第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を有しない内側支持部材を備えた、磁場発生装置。【選択図】図８

Description

本発明は、磁極子と対面磁性体との間の空隙に磁場を発生させる磁場発生装置及びこれを用いた電動機に関する。

磁極子と、電機子と、を備え、磁極子は、磁極子コアと、磁極子コアの電機子に対向する電機子対向面を除く面に第１極又は第２極が磁極子コアを向くように配置された永久磁石と、を含む磁極ユニットセルを有し、磁極子コアは、電機子対向面と隣接する側面に配置された永久磁石と電機子との間に位置する突起部を有する、電動機は、知られている（特許文献１参照）。

特開２０２０－１０２９８７号公報

磁極の中心鉄心の対面磁性体に対向する面を除く面に永久磁石を配置した状態で支持部材により磁極の中心鉄心を支持する構成を採用した場合、磁極から出力される磁束は増加するが、支持部材が複雑な形状になってしまう。

本発明の目的は、磁極から出力される磁束を増加させる効果を残しつつ、磁極の中心鉄心を支持する支持部材が複雑な形状になるのを抑えることにある。

かかる目的のもと、本発明は、磁極子と、磁極子とは空隙を介した対面に配置された対面磁性体とを備え、磁極子は、対面磁性体に対向する面に、第１磁極、第２磁極、第３磁極、及び第４磁極を備え、第１磁極は、第２磁極及び第３磁極と隣接し、第４磁極は、第２磁極及び第３磁極と隣接し、第１磁極、第２磁極、第３磁極、及び第４磁極のそれぞれは、中心鉄心を備え、第１磁極の中心鉄心、第２磁極の中心鉄心、第３磁極の中心鉄心、及び第４磁極の中心鉄心のそれぞれは、対向する面とは反対側の面に永久磁石を備え、第１磁極は、第２磁極及び第３磁極の何れとも異極であり、第４磁極は、第２磁極及び第３磁極の何れとも異極であり、磁極子は、第１磁極の中心鉄心と第２磁極の中心鉄心との間、及び第３磁極の中心鉄心と第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を有しない内側支持部材を備えた、磁場発生装置を提供する。

第１磁極の中心鉄心、第２磁極の中心鉄心、第３磁極の中心鉄心、及び第４磁極の中心鉄心のそれぞれは、対向する面以外に内側支持部材を固定するための切り欠き部を備えた、ものであってよい。

内側支持部材は、対向する面を超えて対面磁性体の方へ延伸する延伸部を備えた、ものであってよい。その場合、延伸部は、永久磁石を有する、ものであってよい。

磁極子は、第１磁極の中心鉄心と第３磁極の中心鉄心との間、及び第２磁極の中心鉄心と第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を備えた、ものであってよい。その場合、磁極子は、第１磁極の中心鉄心と第３磁極の中心鉄心との間の永久磁石の欠いた部分を補う第１の外側支持部材と、第２磁極の中心鉄心と第４磁極の中心鉄心との間の永久磁石の欠いた部分を補う第２の外側支持部材とをさらに備えた、ものであってよい。また、第１の外側支持部材は、第１磁極の中心鉄心の対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分と、第３磁極の中心鉄心の対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分とを補い、第２の外側支持部材は、第２磁極の中心鉄心の対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分と、第４磁極の中心鉄心の対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分とを補う、ものであってよい。

磁極子は、第１磁極の中心鉄心の対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分と、第３磁極の中心鉄心の対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分とを補う第１の外側支持部材と、第２磁極の中心鉄心の対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分と、第４磁極の中心鉄心の対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分とを補う第２の外側支持部材とをさらに備えた、ものであってよい。

磁極子は、第１磁極の中心鉄心と第３磁極の中心鉄心との間、及び第２磁極の中心鉄心と第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を有しない他の内側支持部材をさらに備えた、ものであってよい。

また、本発明は、磁極子と、磁極子とは空隙を介した対面に配置され、コイルを有する電機子とを備え、磁極子は、電機子に対向する面に、第１磁極、第２磁極、第３磁極、及び第４磁極を備え、第１磁極は、第２磁極及び第３磁極と隣接し、第４磁極は、第２磁極及び第３磁極と隣接し、第１磁極、第２磁極、第３磁極、及び第４磁極のそれぞれは、中心鉄心を備え、第１磁極の中心鉄心、第２磁極の中心鉄心、第３磁極の中心鉄心、及び第４磁極の中心鉄心のそれぞれは、対向する面とは反対側の面に永久磁石を備え、第１磁極は、第２磁極及び第３磁極の何れとも異極であり、第４磁極は、第２磁極及び第３磁極の何れとも異極であり、磁極子は、第１磁極の中心鉄心と第２磁極の中心鉄心との間、及び第３磁極の中心鉄心と第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を有しない内側支持部材を備えた、電動機も提供する。

本発明によれば、磁極から出力される磁束を増加させる効果を残しつつ、磁極の中心鉄心を支持する支持部材が複雑な形状になるのを抑えることができる。

本実施の形態に係る三次元磁極構造の単位胞の第１の構成を示す斜視図である。 本実施の形態に係る三次元磁極構造の単位胞の第２の構成を示す斜視図である。 本実施の形態に係る三次元磁極構造の単位胞の第３の構成を示す斜視図である。 本実施の形態が適用される直動電動機の構成を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は本実施の形態が適用される直動電動機の電機子の構成を示す斜視図である。 本実施の形態が適用される直動電動機の磁極子の構成を示す斜視図である。 （ａ）～（ｃ）は図６の磁極子における支持部材等の従来の構成を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は図６の磁極子における支持部材等の実施の形態１における構成を示した図である。 （ａ），（ｂ）は図６の磁極子における支持部材等の実施の形態２における構成を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は図６の磁極子における支持部材等の実施の形態３における構成を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は図６の磁極子における支持部材等の実施の形態４における構成を示した図である。 （ａ），（ｂ）は図６の磁極子における支持部材等の実施の形態５における構成を示した図である。 （ａ），（ｂ）は図６の磁極子における支持部材等の実施の形態６における構成を示した図である。 （ａ），（ｂ）は図６の磁極子における支持部材等の実施の形態７における構成を示した図である。 （ａ），（ｂ）は図６の磁極子における支持部材等の実施の形態８における構成を示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（三次元磁極構造の単位胞の第１の構成）
本実施の形態に係る磁場発生装置における磁極子の最小単位は、三次元磁極構造の単位胞である。磁極子は、この単位胞を少なくとも１つ並べることにより構成される。その場合、三次元磁極構造の単位胞は、空隙を介した対面に永久磁石、鉄等の磁性体（以下、「対面磁性体」という）を配置して用いられる。

図１は、本実施の形態に係る三次元磁極構造の単位胞２０Ａの構成を示す斜視図である。図示するように、単位胞２０Ａは、磁極ブロック２１_１～２１_４を含み、磁極ブロック２１_１は磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３と隣接し、磁極ブロック２１_４は磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３と隣接している。ここで、磁極ブロック２１_１は第１磁極の一例であり、磁極ブロック２１_２は第２磁極の一例であり、磁極ブロック２１_３は第３磁極の一例であり、磁極ブロック２１_４は第４磁極の一例である。

磁極ブロック２１_１は、直方体形状の軟磁性体の中心鉄心の一例としての磁極子鉄心２２と、３つの板状の永久磁石２３とを有している。各永久磁石２３は、磁極子鉄心２２の一面と同じ又は若干大きい主面を有しており、磁極子鉄心２２の一面を隠すようにこれに取り付けられる。磁極子鉄心２２には、その３つの面に永久磁石２３が取り付けられる。つまり、磁極子鉄心２２には、他の３つの面を開放するように永久磁石２３が取り付けられる。また、各永久磁石２３は、磁極子鉄心２２に同一の磁極を向けて配置される。磁極子鉄心２２の開放された３つの面のうち１つの面は単位胞磁極２４となる。この単位胞磁極２４は、図中上側に電機子が配置されている場合の単位胞磁極である。単位胞磁極２４は、各永久磁石２３が磁極子鉄心２２を向く面の磁極と同一磁極となる。また、各永久磁石２３の外側を向く面（磁極子鉄心２２とは反対側の面）は単位胞磁極２４の反対磁極となる。

磁極ブロック２１_２～２１_４の構成は、磁極ブロック２１_１の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

ただし、本実施の形態では、隣接する２つの磁極子鉄心２２がそれらの間の永久磁石２３を共有することとしている。これは、磁極ブロック２１_１の磁極子鉄心２２は、磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３の側の面に永久磁石２３を備えるが、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２及び磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２のそれぞれは、磁極ブロック２１_１の側の面に永久磁石２３を備えない、ということと捉えることができる。また、磁極ブロック２１_４の磁極子鉄心２２は、磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３の側の面に永久磁石２３を備えるが、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２及び磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２のそれぞれは、磁極ブロック２１_４の側の面に永久磁石２３を備えない、ということと捉えることができる。

一方で、隣接する２つの磁極子鉄心２２がそれらの間の永久磁石２３を別々に有することとしてもよい。これは、磁極ブロック２１_１の磁極子鉄心２２が、磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３の側の面に永久磁石２３を備えるのに加えて、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２及び磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２のそれぞれが、磁極ブロック２１_１の側の面に永久磁石２３を備える、ということと捉えることができる。また、磁極ブロック２１_４の磁極子鉄心２２が、磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３の側の面に永久磁石２３を備えるのに加えて、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２及び磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２のそれぞれが、磁極ブロック２１_４の側の面に永久磁石２３を備える、ということと捉えることができる。

単位胞２０Ａは、その中に３種類の磁路を有する。例えば、矢印Ｍｉｎで示すように磁極ブロック２１_２へ入って矢印Ｍｏｕｔで示すように磁極ブロック２１_１から出るまでの磁路に着目する。この場合、１つ目の磁路は、矢印Ｍ１で示すように、磁極ブロック２１_１と磁極ブロック２１_２との間の永久磁石２３を通って磁極ブロック２１_２から磁極ブロック２１_１へ入る磁路（以下、「第１磁路」という）である。２つ目の磁路は、矢印Ｍ２で示すように、磁極ブロック２１_２と磁極ブロック２１_４との間の永久磁石２３を通って磁極ブロック２１_２から磁極ブロック２１_４へ入り、磁極ブロック２１_３と磁極ブロック２１_４との間の永久磁石２３を通って磁極ブロック２１_４から磁極ブロック２１_３へ入り、磁極ブロック２１_１と磁極ブロック２１_３との間の永久磁石２３を通って磁極ブロック２１_３から磁極ブロック２１_１へ入る磁路（以下、「第２磁路」という）である。３つ目の磁路は、矢印Ｍ３で示すように、磁極ブロック２１_２の下の永久磁石２３を通って磁極ブロック２１_２から出て、磁極ブロック２１_１の下の永久磁石２３を通って磁極ブロック２１_１へ入る磁路（以下、「第３磁路」という）である。

このように、単位胞２０Ａでは、その中に複数の磁路が存在するため、磁束が通る永久磁石２３の総表面積が大きくなる。

また、単位胞２０Ａでは、各永久磁石２３の表面積が小さいため、永久磁石２３の厚みを薄くしても磁気抵抗を大きくすることができる。これにより、単位胞２０Ａでは、反磁場が小さくなる。

永久磁石２３が外部に出力する磁束の大きさは、磁束が通る永久磁石２３の総表面積に比例し、永久磁石２３に生じる反磁場の大きさに反比例する。したがって、三次元磁極構造の単位胞２０Ａでは、永久磁石２３が外部に出力する磁束が大きくなる。

つまり、本実施の形態に係る三次元磁極構造の狙いは、空隙中の磁場のエネルギーを増加させることにある。例えば電動機に適用した際に外部から投入された電流と相互作用し易い場所である空隙に生じる磁場のエネルギー量を高めることにより、少ない電流で大きな電磁力が得られるようになる。これは、必要電圧は大きくなるが、ジュール損が低減されるからである。

なお、本実施の形態に係る磁場発生装置が空隙に発生させた磁場は、例えば、分光や、荷電粒子を篩にかける処理のために用いることが可能である。その場合、空隙中には、磁性流体、磁性粉体、及び磁性粒子の少なくとも１つが含まれるようにするとよい。

また、本実施の形態に係る磁場発生装置が空隙に発生させた磁場を電動機で用いる場合は、空隙の磁気抵抗を低減して、より多くの磁束を空隙に集めるために、空隙中に磁性流体を封入するとよい。

（三次元磁極構造の単位胞の第２の構成）
一般的な電動機には、電機子と磁極子との対向面が１面のみのものがある。そこで、本構成では、対向面に発生する磁束を増加させるため、バックヨークが用いられる。

図２は、本実施の形態に係る三次元磁極構造の単位胞２０Ｂの構成を示す斜視図である。なお、本構成では、図示するようにＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を設定する。ここで、単位胞２０Ｂとしては駆動方向が１軸の場合と駆動方向が２軸の場合とが想定される。以下の説明では、駆動方向が１軸の場合を想定し、単位胞２０ＢがＺ軸方向にのみ駆動するものとするが、駆動方向が２軸の場合を想定し、単位胞２０ＢがＸ軸方向にも駆動するものとしてよい。図示するように、単位胞２０Ｂは、磁極ブロック２１_１～２１_４を含み、磁極ブロック２１_１は磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３と隣接し、磁極ブロック２１_４は磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３と隣接している。また、単位胞２０Ｂは、バックヨーク２５をさらに含む。

磁極ブロック２１_１～２１_４の構成は、単位胞２０Ａにおける磁極ブロック２１_１～２１_４の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。ただし、本構成では、Ｘ軸方向に着磁する永久磁石２３を特に永久磁石２３Ｘと表記し、Ｙ軸方向に着磁する永久磁石２３を特に永久磁石２３Ｙと表記し、Ｚ軸方向に着磁する永久磁石２３を特に永久磁石２３Ｚと表記することもあるものとする。

単位胞２０Ｂも、その中に３種類の磁路を有する。例えば、矢印Ｍｉｎで示すように磁極ブロック２１_２へ入って矢印Ｍｏｕｔで示すように磁極ブロック２１_１から出るまでの磁路に着目する。この場合、１つ目の磁路は、矢印Ｍ１で示すように、磁極ブロック２１_１と磁極ブロック２１_２との間の永久磁石２３Ｘを通って磁極ブロック２１_２から磁極ブロック２１_１へ入る磁路である。２つ目の磁路は、矢印Ｍ２で示すように、磁極ブロック２１_２と磁極ブロック２１_４との間の永久磁石２３Ｚを通って磁極ブロック２１_２から磁極ブロック２１_４へ入り、磁極ブロック２１_３と磁極ブロック２１_４との間の永久磁石２３Ｘを通って磁極ブロック２１_４から磁極ブロック２１_３へ入り、磁極ブロック２１_１と磁極ブロック２１_３との間の永久磁石２３Ｚを通って磁極ブロック２１_３から磁極ブロック２１_１へ入る磁路である。３つ目の磁路は、矢印Ｍ４で示すように、磁極ブロック２１_２の下の永久磁石２３Ｙを通って磁極ブロック２１_２から出て、バックヨーク２５を通過し、磁極ブロック２１_１の下の永久磁石２３Ｙを通って磁極ブロック２１_１へ入る磁路である。このように、本構成では、単位胞２０Ｂにバックヨーク２５を設けることで磁路を短絡させている。

本構成を電動機に適用する場合には、図２の単位胞２０Ｂにおける磁極ブロック２１_１～２１_４の部分を駆動方向にＮ極及びＳ極が周期的に現れるように配置していくとよい。すなわち、駆動方向が１軸方向のみであっても、駆動方向及び駆動方向に垂直な方向の２軸にＮ極及びＳ極が少なくとも１組配置されるとよい。１軸方向のみに磁極を配置したのでは、磁束の流入出経路が減少し、三次元的な磁気回路が構成できないことによって、発生磁束が低下し、電動機の性能が低下するからである。

（三次元磁極構造の単位胞の第３の構成）
本構成は、三次元磁極構造の単位胞が複数の対向面を有する場合の例である。

図３は、本実施の形態に係る三次元磁極構造の単位胞２０Ｃの構成を示す斜視図である。なお、本構成でも、図示するようにＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を設定する。ここで、単位胞２０Ｃとしても駆動方向が１軸の場合と駆動方向が２軸の場合とが想定される。以下の説明では、駆動方向が１軸の場合を想定し、単位胞２０ＣがＺ軸方向にのみ駆動するものとするが、駆動方向が２軸の場合を想定し、単位胞２０ＣがＸ軸方向にも駆動するものとしてよい。図示するように、単位胞２０Ｃは、磁極ブロック２１_１～２１_４を含み、磁極ブロック２１_１は磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３と隣接し、磁極ブロック２１_４は磁極ブロック２１_２及び磁極ブロック２１_３と隣接している。

また、単位胞２０Ｃは、磁極ブロック２１_５～２１_８を含み（磁極ブロック２１_８は図示していない）、磁極ブロック２１_５は磁極ブロック２１_６及び磁極ブロック２１_７と隣接し、磁極ブロック２１_８は磁極ブロック２１_６及び磁極ブロック２１_７と隣接している。さらに、磁極ブロック２１_１は磁極ブロック２１_５と、磁極ブロック２１_２は磁極ブロック２１_６と、磁極ブロック２１_３は磁極ブロック２１_７と、磁極ブロック２１_４は磁極ブロック２１_８と、それぞれ隣接している。ここで、磁極ブロック２１_５は第５磁極の一例であり、磁極ブロック２１_６は第６磁極の一例であり、磁極ブロック２１_７は第７磁極の一例であり、磁極ブロック２１_８は第８磁極の一例である。

磁極ブロック２１_１～２１_４の構成は、単位胞２０Ａにおける磁極ブロック２１_１～２１_４の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。また、磁極ブロック２１_５～２１_８の構成も、磁極ブロック２１_１～２１_４の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。ただし、本構成では、Ｘ軸方向に着磁する永久磁石２３を特に永久磁石２３Ｘと表記し、Ｙ軸方向に着磁する永久磁石２３を特に永久磁石２３Ｙと表記し、Ｚ軸方向に着磁する永久磁石２３を特に永久磁石２３Ｚと表記することもあるものとする。

単位胞２０Ｃも、その中に３種類の磁路を有する。例えば、矢印Ｍｉｎで示すように磁極ブロック２１_２へ入って矢印Ｍｏｕｔで示すように磁極ブロック２１_１から出るまでの磁路に着目する。この場合、１つ目の磁路は、矢印Ｍ１で示すように、磁極ブロック２１_１と磁極ブロック２１_２との間の永久磁石２３Ｘを通って磁極ブロック２１_２から磁極ブロック２１_１へ入る磁路である。２つ目の磁路は、矢印Ｍ２で示すように、磁極ブロック２１_２と磁極ブロック２１_４との間の永久磁石２３Ｚを通って磁極ブロック２１_２から磁極ブロック２１_４へ入り、磁極ブロック２１_３と磁極ブロック２１_４との間の永久磁石２３Ｘを通って磁極ブロック２１_４から磁極ブロック２１_３へ入り、磁極ブロック２１_１と磁極ブロック２１_３との間の永久磁石２３Ｚを通って磁極ブロック２１_３から磁極ブロック２１_１へ入る磁路である。３つ目の磁路は、矢印Ｍ５で示すように、磁極ブロック２１_２の下の永久磁石２３Ｙを通って磁極ブロック２１_６へ入り、磁極ブロック２１_６から出て、矢印Ｍ６で示すように、磁極ブロック２１_５へ入り、磁極ブロック２１_１の下の永久磁石２３Ｙを通って磁極ブロック２１_１へ入る磁路である。

本構成では、単位胞２０Ｃを複数、駆動方向に積層していくことで電動機を構成する。例えば、単位胞２０Ｃを直線状に並べることでリニアモータの磁極子を構成することができ、単位胞２０Ｃを円環状に並べることでラジアルギャップモータの磁極子を構成することができる。

また、本構成は、例えば、特開２０１０－９８９２９号公報に記載のダブルギャップモータに適用することも可能である。この場合、単位胞２０Ｃを、ダブルギャップモータのロータに、例えば、単位胞２０ＣのＹ軸方向正側がロータの軸方向上側と一致し、単位胞２０ＣのＹ軸方向負側がロータの軸方向下側と一致する方向で、径方向内側が欠けた扇形柱に変形して配置するとよい。

（電動機の構成）
本実施の形態では、複数の磁極ブロックを駆動方向に交互に異極が並ぶように配置した磁極子を備え、磁極子を左右に挟むように電機子が配置された両面リニアモータについて説明する。

図４は、本実施の形態が適用される直動電動機１００の構成を示す斜視図である。直動電動機１００は、２つの電機子１１０と、１つの磁極子１２０とを備える。直動電動機１００が駆動されると、電機子１１０と磁極子１２０とが相対的に直線移動する。ここで、磁極子１２０を可動子とし、電機子１１０を固定子とする構成としてもよいし、電機子１１０を可動子とし、磁極子１２０を固定子とする構成としてもよい。本実施の形態では、磁極子１２０を可動子とし、電機子１１０を固定子とする構成について説明する。なお、ここでは、図示するようにＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を設定する。すなわち、磁極子１２０の駆動方向をＺ軸方向、左側の電機子１１０から右側の電機子１１０への方向をＹ軸方向、図の下方向をＸ軸方向とする。

図５（ａ），（ｂ）を参照して、電機子１１０の構成について説明する。なお、図５（ａ），（ｂ）は、２つの電機子１１０のうち、磁極子１２０の左側の電機子１１０の構成を示している。図５（ａ）は、電機子１１０の構成を示す斜視図である。電機子１１０は、電機子コイル１１１と、ティース部１１２と、ヨーク部１１３とを有する。ヨーク部１１３は水平な板状をなしており、その右面（磁極子１２０の右側の電機子１１０の場合、左面）からは上段及び下段のそれぞれにおいてＺ軸方向に並ぶように複数のティース部１１２が右方（磁極子１２０の右側の電機子１１０の場合、左方）に突出している。

ヨーク部１１３とティース部１１２とは、図５（ｂ）に示す電機子鉄心１１５として一体的に形成されている。かかる電機子鉄心１１５は、軟鉄、ソフトフェライト等の軟磁性体によって構成される。また、ティース部１１２は、直方体形状をなしており、各ティース部１１２には導線が巻回され電機子コイル１１１が形成される。電機子コイル１１１は、上段及び下段に１列ずつ、各列に１０個ずつの合計２０個設けられている。

次に、磁極子１２０の構成について説明する。図４に示すように、磁極子１２０は、２つの電機子１１０の間に配置される。図６は、磁極子１２０の構成を示す斜視図である。図６に示すように、磁極子１２０は、Ｚ軸方向に延びる非磁性体によって構成される内側支持部材の一例としての支持部材１２６と外側支持部材の一例としての２つの支持部材１２７との間にＺ軸方向に２段に並べられた複数の磁極ブロック１２１を有している。

Ｘ軸方向に２つ、Ｙ軸方向に２つ、Ｚ軸方向に２つの磁極ブロック１２１からなる部分の構成は、図３に示した単位胞２０Ｃの構成と同様であるので、その説明を省略する。ただし、本実施の形態では、単位胞２０Ｃが磁極子１２０に、例えば、図３に示した単位胞２０ＣのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向が、図６に示した磁極子１２０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向と一致する方向で配置される。また、図３の磁極ブロック２１_１～２１_８における磁極子鉄心２２を、本実施の形態では磁極子鉄心１２２と表記することとする。さらに、図３の磁極ブロック２１_１～２１_８における永久磁石２３（２３Ｘ，２３Ｙ，２３Ｚ）を、本実施の形態では永久磁石１２３（１２３Ｘ，１２３Ｙ，１２３Ｚ）と表記することとする。さらにまた、図３の磁極ブロック２１_１～２１_８における単位胞磁極２４を、本実施の形態では可動子磁極１２４と表記することとする。

直方体形状の磁極ブロック１２１のそれぞれは、面と面とを接して互いに接続される。上段同士又は下段同士で隣接する２つの磁極ブロック１２１の可動子磁極１２４も、上段と下段とで隣接する２つの磁極ブロック１２１の可動子磁極１２４も、互いに異なる磁極とされる。つまり、可動子磁極１２４がＸ軸方向及びＺ軸方向に交互に反転するように各磁極ブロック１２１が２列に並べられる。このため、隣り合う２つの磁極ブロック１２１の接合面は一方がＳ極となり他方がＮ極となる。したがって、隣り合う２つの磁極ブロック１２１が磁力によって互いに引きつけ合い、複数の磁極ブロック１２１を容易に２列に配置することができる。

上記のような構成の直動電動機１００において、電機子コイル１１１に電流を流すと、電機子コイル１１１の周囲に磁界が発生する。このとき、ティース部１１２の磁極子１２０との対向面が磁極（電機子磁極１１４）となる。そして、電機子磁極１１４と可動子磁極１２４とが磁力によって吸引又は反発される。電機子コイル１１１に流れる電流が制御されることで、電機子コイル１１１によって生じる磁界が変化し、これによって磁極子１２０がＺ軸方向に移動する。

（本実施の形態の課題）
このような直動電動機１００では、三次元的な磁路を形成する構成であって、その磁路の全てに永久磁石が含まれる構成を想定しているが、そのうちの一部が欠損した場合でも三次元的な磁路は形成されるため、磁束増加の効果は残る。

一方で、磁極ブロック１２１を複数並べた場合、永久磁石１２３が各方向から磁極子鉄心１２２を囲繞する構成となる。従って、割れや欠けの生じ易い永久磁石１２３に力がかかりやすい。また、永久磁石１２３のスペースを確保しながら磁極子鉄心１２２及び永久磁石１２３を保持しなければならないので、支持部材１２６，１２７の形状が複雑になり、製作難易度も高くなる。

例えば、特許文献１の図１７では、枠体３２及び介在部３４（支持部材１２６）は、永久磁石（永久磁石１２３Ｘ）を嵌めるための隙間を要するため、はしご形状となっている。その結果、永久磁石（永久磁石１２３Ｘ）は枠体３２及び介在部３４（支持部材１２６）を複雑な形状（はしご形状）に制約し、これが強度向上の妨げとなっている。

また、例えば、一般に永久磁石１２３の寸法精度は低いため、永久磁石１２３Ｚを含む磁極ブロック１２１を積層させていくと、永久磁石１２３Ｚの寸法ばらつきによってＺ軸方向にばらつきが生じる。駆動方向の磁極周期のばらつきは、制御性に影響を及ぼし、適切な駆動を行えなくなる恐れがある。具体的には、実際の可動子磁極１２４の位置とセンサから取り込まれる可動子磁極１２４の位置との位相がずれることで、電流と磁極子１２０との位相を同期できなくなる。さらに、磁極ブロック２１を回転電動機に適用する場合は、寸法のばらつきが１か所に集中することでランドルト環状の磁極子となり偏心を招く。これは電動機を大型化していく際に顕著となる。

同様にＹ軸方向にも永久磁石１２３Ｙの寸法ばらつきの影響が生じる。電動機の場合、Ｙ軸方向は電機子１１０と向かい合う空隙となる。空隙が狭いほど永久磁石１２３の使用量あたりの発生磁束が大きくなるため、空隙は可能な限り狭く構成される場合が多い。このため、永久磁石１２３Ｙの寸法ばらつきによって、磁極子１２０と電機子１１０とが接触することがあり、そうなると磁極子１２０と電機子１１０とが固着して、最悪破損することとなってしまう。

（実施の形態１）
図７（ａ）～（ｃ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２６等の従来の構成を示した図である。ここでは、従来の支持部材１２６を特に支持部材１２６Ａと表記することにする。支持部材１２６Ａは、図７（ａ）に示すように、隙間１２６１を有するはしご形状となっている。なお、図では、隙間１２６１を２つしか示していないが、３つ以上あってもよい。図６の磁極子１２０をＸＹ平面で切断した断面は、図７（ｂ）に示すように、支持部材１２６Ａに磁極子鉄心１２２及び永久磁石１２３Ｙが左右から嵌められたものとなっている。また、図６の磁極子１２０をＹＺ平面で切断した断面は、図７（ｃ）に示すように、支持部材１２６Ａの隙間１２６１に永久磁石１２３Ｘが嵌め込まれたものとなっている。ただし、図６では、支持部材１２６に永久磁石１２３Ｘが嵌め込まれていても、それは見えないので示していない。

一方、図８（ａ）～（ｃ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２６等の本実施の形態における構成を示した図である。ここでは、本実施の形態における支持部材１２６を特に支持部材１２６Ｂと表記することにする。支持部材１２６Ｂは、図８（ａ）に示すように、隙間を有していない。これにより、支持部材１２６Ｂは、如何なるＸＹ平面で切断しても断面がＨ字形状となる平易な形状とすることができる。図６の磁極子１２０をＸＹ平面で切断した断面は、図８（ｂ）に示すように、支持部材１２６Ｂに磁極子鉄心１２２及び永久磁石１２３Ｙが左右から嵌められた従来と同様のものとなっている。ただし、図８（ｂ）は、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_１，２１_２，２１_５，２１_６を通るＸＹ平面で切断した断面と、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_３，２１_４，２１_７，２１_８を通るＸＹ平面で切断した断面とを同時に示している。図８（ｂ）の磁極子鉄心１２２_１，１２２_２，１２２_５，１２２_６は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_１の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_５の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_６の磁極子鉄心２２に対応する。また、図８（ｂ）の磁極子鉄心１２２_３，１２２_４，１２２_７，１２２_８は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_４の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_７の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_８の磁極子鉄心２２に対応する。ここで、磁極子鉄心１２２_１は第１磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_２は第２磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_３は第３磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_４は第４磁極の中心鉄心の一例である。また、図６の磁極子１２０をＹＺ平面で切断した断面は、図８（ｃ）に示すように、永久磁石１２３Ｘが存在しないので、永久磁石１２３Ｘを嵌めるための隙間も存在しないものとなっている。

なお、直動電動機１００の駆動方向としては、上述したように１軸の場合と２軸の場合とが想定される。上記では、１軸の場合を想定してＺ軸方向にのみ駆動するものとしたが、２軸の場合を想定してＸ軸方向にも駆動するものとしてよい。この場合は、永久磁石２３Ｚに同様の処置を行ってもよい。つまり、永久磁石２３Ｚをなくし、その代わりに他の内側支持部材の一例としての支持部材を設けてもよい。

（実施の形態２）
図９（ａ），（ｂ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２６等の本実施の形態における構成を示した図である。ここでは、本実施の形態における支持部材１２６を特に支持部材１２６Ｃと表記することにする。支持部材１２６Ｃは、図９（ａ）に示すように、突起部１２６２を有する。図６の磁極子１２０をＸＹ平面で切断した断面は、図９（ｂ）に示すように、支持部材１２６の突起部１２６２が、磁極子鉄心１２２の切り欠き部１２２１に挿入されたものとなっている。ただし、図９（ｂ）は、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_１，２１_２，２１_５，２１_６を通るＸＹ平面で切断した断面と、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_３，２１_４，２１_７，２１_８を通るＸＹ平面で切断した断面とを同時に示している。図９（ｂ）の磁極子鉄心１２２_１，１２２_２，１２２_５，１２２_６は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_１の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_５の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_６の磁極子鉄心２２に対応する。また、図９（ｂ）の磁極子鉄心１２２_３，１２２_４，１２２_７，１２２_８は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_４の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_７の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_８の磁極子鉄心２２に対応する。ここで、磁極子鉄心１２２_１は第１磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_２は第２磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_３は第３磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_４は第４磁極の中心鉄心の一例である。そして、切り欠き部１２２１は、磁極子鉄心１２２のＹ軸正方向及びＹ軸負方向の面以外に設けられる。図では、磁極子鉄心１２２_１、磁極子鉄心１２２_３、磁極子鉄心１２２_５、磁極子鉄心１２２_７のＸ軸負方向の面、及び、磁極子鉄心１２２_２、磁極子鉄心１２２_４、磁極子鉄心１２２_６、磁極子鉄心１２２_８のＸ軸正方向の面に設けられる。これにより、最も磁気飽和を生じやすい磁極子鉄心１２２の表面の面積を減少させることなく、磁極子鉄心１２２が固定される。その結果、永久磁石１２３の使用量あたりの発生磁束が低下しないので、直動電動機１００の駆動力も低下しない。

（実施の形態３）
図１０（ａ）～（ｃ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２６等の本実施の形態における構成を示した図である。ここでは、本実施の形態における支持部材１２６を特に支持部材１２６Ｄと表記することにする。支持部材１２６Ｄは、図１０（ａ）に示すように、図９（ａ）の支持部材１２６Ｃに、対向する面を超えて対面磁性体の方へ延伸する延伸部１２６３を設けたものである。延伸部１２６３は、隙間１２６４を有するはしご形状となっている。なお、図では、隙間１２６４を４つしか示していないが、５つ以上あってもよい。図６の磁極子１２０をＸＹ平面で切断した断面は、図１０（ｂ）に示すように、延伸部１２６３が、磁極子鉄心１２２のＹ軸正方向の端部よりも正方向に突出し、磁極子鉄心１２２のＹ軸負方向の端部よりも負方向に突出したものとなっている。ただし、図１０（ｂ）は、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_１，２１_２，２１_５，２１_６を通るＸＹ平面で切断した断面と、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_３，２１_４，２１_７，２１_８を通るＸＹ平面で切断した断面とを同時に示している。図１０（ｂ）の磁極子鉄心１２２_１，１２２_２，１２２_５，１２２_６は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_１の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_５の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_６の磁極子鉄心２２に対応する。また、図１０（ｂ）の磁極子鉄心１２２_３，１２２_４，１２２_７，１２２_８は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_４の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_７の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_８の磁極子鉄心２２に対応する。ここで、磁極子鉄心１２２_１は第１磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_２は第２磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_３は第３磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_４は第４磁極の中心鉄心の一例である。そして、図１０（ｂ）の断面積は、図９（ａ）の断面積よりも大きくなっている。これにより、支持部材１２６Ｄは、支持部材１２６Ｃよりも、接続部分の強度が向上している。なお、図１０（ｂ）には、後述する説明のために、図５の電機子１１０をＸＹ平面で切断した断面も示している。また、図６の磁極子１２０をＹＺ平面で切断した断面は、図１０（ｃ）に示すように、図７（ｃ）の断面の永久磁石２３ＸをＹ軸正方向及びＹ軸負方向にずらして、延伸部１２６３の隙間１２６４に嵌め込んだものとなっている。ただし、本実施の形態では、駆動方向は１軸の場合に限定される。

なお、本実施の形態では、磁極子鉄心１２２の断面の形状を、図１０（ｂ）に示すように、延伸部１２６３と接する部分を中心としてＸ軸正方向及びＸ軸負方向へ傾斜した形状としている。これは、例えば、左上の電機子コイル１１１で発生した磁束が永久磁石２３Ｘを通過して右上の電機子コイル１１１へと進む破線矢印で示した経路をとりやすくするためである。ただし、磁極子鉄心２２の断面の形状は、これに限られるものではない。

（実施の形態４）
図１１（ａ）～（ｃ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２７等の本実施の形態における構成を示した図である。ここでは、本実施の形態における支持部材１２７を特に支持部材１２７Ａと表記することにする。支持部材１２７Ａは、図１１（ａ）に示すように、永久磁石１２３Ｚを支持するＺ支持部１２７１と、永久磁石１２３Ｙを支持するＹ支持部１２７２と、Ｚ支持部１２７１とＹ支持部１２７２とが交差する部分である交差部１２７３とを有する。なお、図では、Ｚ支持部１２７１を２つしか示していないが、３つ以上あってもよい。図６の磁極子１２０をＸＺ平面で切断した断面は、図１１（ｂ）に示すように、第１の外側支持部材の一例としてのＸ軸正方向の支持部材１２７Ａと、第２の外側支持部材の一例としてのＸ軸負方向の支持部材１２７Ａとが設けられたものである。そして、各支持部材１２７Ａにおいて、隣接するＺ支持部１２７１間に磁極子鉄心１２２が嵌められ、各Ｚ支持部１２７１によって永久磁石１２３Ｚが磁極子鉄心１２２の端部まで達しないようにされたものである。すなわち、永久磁石１２３Ｚの寸法ばらつきを低減するために永久磁石１２３Ｚの一部又は全部をなくして、代わりに支持部材１２７Ａが充填されている。ただし、図１１（ｂ）は、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_１，２１_２，２１_３，２１_４を通るＸＺ平面で切断した断面と、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_５，２１_６，２１_７，２１_８を通るＸＺ平面で切断した断面とを同時に示している。図１１（ｂ）の磁極子鉄心１２２_１，１２２_２，１２２_３，１２２_４は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_１の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_４の磁極子鉄心２２に対応する。また、図１１（ｂ）の磁極子鉄心１２２_５，１２２_６，１２２_７，１２２_８は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_５の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_６の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_７の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_８の磁極子鉄心２２に対応する。ここで、磁極子鉄心１２２_１は第１磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_２は第２磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_３は第３磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_４は第４磁極の中心鉄心の一例である。また、図６の磁極子１２０をＸＹ平面で切断した断面も、図１１（ｃ）に示すように、第１の外側支持部材の一例としてのＸ軸正方向の支持部材１２７Ａと、第２の外側支持部材の一例としてのＸ軸負方向の支持部材１２７Ａとが設けられたものである。そして、各支持部材１２７Ａにおいて、Ｙ支持部１２７２の上下に磁極子鉄心１２２が嵌められ、Ｙ支持部１２７２によって永久磁石１２３Ｙが磁極子鉄心１２２の端部まで達しないようにされたものである。すなわち、永久磁石１２３Ｙの寸法ばらつきを低減するために永久磁石１２３Ｙの一部又は全部をなくして、代わりに支持部材１２７Ａが充填されている。ただし、図１１（ｃ）は、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_１，２１_２，２１_５，２１_６を通るＸＹ平面で切断した断面と、図６の磁極子１２０を図３の磁極ブロック２１_３，２１_４，２１_７，２１_８を通るＸＹ平面で切断した断面とを同時に示している。図１１（ｃ）の磁極子鉄心１２２_１，１２２_２，１２２_５，１２２_６は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_１の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_２の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_５の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_６の磁極子鉄心２２に対応する。また、図１１（ｃ）の磁極子鉄心１２２_３，１２２_４，１２２_７，１２２_８は、図３では、それぞれ、磁極ブロック２１_３の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_４の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_７の磁極子鉄心２２、磁極ブロック２１_８の磁極子鉄心２２に対応する。ここで、磁極子鉄心１２２_１は第１磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_２は第２磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_３は第３磁極の中心鉄心の一例であり、磁極子鉄心１２２_４は第４磁極の中心鉄心の一例である。以上のことから、本実施の形態における支持部材１２７Ａは、永久磁石１２３Ｚ及び永久磁石１２３Ｙの両方についてその欠いた部分を補う構成である。なお、本実施の形態において、２つの外側支持部材のうち、いずれか一方を支持部材１２７Ａとしてもよい。

（実施の形態５）
図１２（ａ），（ｂ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２７等の本実施の形態における構成を示した図である。ここでは、本実施の形態における支持部材１２７を特に支持部材１２７Ｂと表記することにする。支持部材１２７Ｂは、図１２（ａ）に示すように、図１１（ａ）の支持部材１２７ＡのＹ支持部１２７２の肉厚を薄くしたものである。図６の磁極子１２０をＸＺ平面で切断した断面は、図１２（ｂ）に示すように、第１の外側支持部材の一例としてのＸ軸正方向の支持部材１２７Ｂと、第２の外側支持部材の一例としてのＸ軸負方向の支持部材１２７Ｂとが設けられたものである。そして、各支持部材１２７Ｂにおいて、隣接するＺ支持部１２７１間に磁極子鉄心１２２が嵌められ、各Ｚ支持部１２７１によって永久磁石１２３Ｚが磁極子鉄心１２２の端部まで達しないようにされたものである。すなわち、永久磁石１２３Ｚの寸法ばらつきを低減するために永久磁石１２３Ｚの一部又は全部をなくして、代わりに支持部材１２７Ｂが充填されている。ここで、図１２（ｂ）の磁極子鉄心１２２と図３の磁極ブロック２１_１～２１_８の磁極子鉄心２２との対応は、図１１（ｂ）について述べたものと同様である。なお、本実施の形態では、Ｙ支持部１２７２が肉薄となっているので、図１１（ｃ）のように永久磁石１２３Ｙの一部又は全部がなくなることはない。言い換えると、本実施の形態における支持部材１２７Ｂは、永久磁石１２３Ｚについてのみその欠いた部分を補う構成である。なお、本実施の形態において、２つの外側支持部材のうち、いずれか一方を支持部材１２７Ｂとしてもよい。

（実施の形態６）
図１３（ａ），（ｂ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２７等の本実施の形態における構成を示した図である。ここでは、本実施の形態における支持部材１２７を特に支持部材１２７Ｃと表記することにする。支持部材１２７Ｃは、図１３（ａ）に示すように、図１１（ａ）の支持部材１２７ＡのＹ支持部１２７２及び交差部１２７３の肉厚を薄くしたものである。図６の磁極子１２０をＸＺ平面で切断した断面は、図１３（ｂ）に示すように、第１の外側支持部材の一例としてのＸ軸正方向の支持部材１２７Ｃと、第２の外側支持部材の一例としてのＸ軸負方向の支持部材１２７Ｃとが設けられたものである。そして、各支持部材１２７Ｃにおいて、隣接するＺ支持部１２７１間に磁極子鉄心１２２が嵌められ、各Ｚ支持部１２７１によって永久磁石１２３Ｚが磁極子鉄心１２２の端部まで達しないようにされたものである。すなわち、永久磁石１２３Ｚの寸法ばらつきを低減するために永久磁石１２３Ｚの一部又は全部をなくして、代わりに支持部材１２７Ｃが充填されている。ここで、図１３（ｂ）の磁極子鉄心１２２と図３の磁極ブロック２１_１～２１_８の磁極子鉄心２２との対応は、図１１（ｂ）について述べたものと同様である。なお、本実施の形態では、Ｙ支持部１２７２が肉薄となっているので、図１１（ｃ）のように永久磁石１２３Ｙの一部又は全部がなくなることはない。言い換えると、本実施の形態における支持部材１２７Ｃは、交差部１２７３の肉厚も薄くなっているので、永久磁石１２３Ｚについてのみその欠いた部分を補う必要最低限の構成である。なお、本実施の形態において、２つの外側支持部材のうち、いずれか一方を支持部材１２７Ｃとしてもよい。

（実施の形態７）
図１４（ａ），（ｂ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２７等の本実施の形態における構成を示した図である。ここでは、本実施の形態における支持部材１２７を特に支持部材１２７Ｄと表記することにする。支持部材１２７Ｄは、図１４（ａ）に示すように、図１１（ａ）の支持部材１２７ＡのＺ支持部１２７１の肉厚を薄くしたものである。ただし、ここでは、複数のＺ支持部１２７１を連結してＺ支持部１２７４とし、複数のＹ支持部１２７２及び複数の交差部１２７３を一体化してＹ支持部１２７５としている。図６の磁極子１２０をＸＹ平面で切断した断面は、図１４（ｂ）に示すように、第１の外側支持部材の一例としてのＸ軸正方向の支持部材１２７Ｄと、第２の外側支持部材の一例としてのＸ軸負方向の支持部材１２７Ｄとが設けられたものである。そして、各支持部材１２７Ｄにおいて、Ｙ支持部１２７５の上下に磁極子鉄心１２２が嵌められ、Ｙ支持部１２７５によって永久磁石１２３Ｙが磁極子鉄心１２２の端部まで達しないようにされたものである。すなわち、永久磁石１２３Ｙの寸法ばらつきを低減するために永久磁石１２３Ｙの一部又は全部をなくして、代わりに支持部材１２７Ｄが充填されている。ここで、図１４（ｂ）の磁極子鉄心１２２と図３の磁極ブロック２１_１～２１_８の磁極子鉄心２２との対応は、図１１（ｃ）について述べたものと同様である。なお、本実施の形態では、Ｚ支持部１２７１が肉薄となっているので、図１１（ｂ）のように永久磁石１２３Ｚの一部又は全部がなくなることはない。言い換えると、本実施の形態における支持部材１２７Ｄは、永久磁石１２３Ｙについてのみその欠いた部分を補う構成である。なお、本実施の形態において、２つの外側支持部材のうち、いずれか一方を支持部材１２７Ｄとしてもよい。

（実施の形態８）
図１５（ａ），（ｂ）は、図６の磁極子１２０における支持部材１２７等の本実施の形態における構成を示した図である。ここでは、本実施の形態における支持部材１２７を特に支持部材１２７Ｅと表記することにする。支持部材１２７Ｅは、図１５（ａ）に示すように、図１１（ａ）の支持部材１２７ＡのＺ支持部１２７１の肉厚をなくしたものである。ただし、ここでは、複数のＹ支持部１２７２及び複数の交差部１２７３を一体化してＹ支持部１２７５としている。図６の磁極子１２０をＸＹ平面で切断した断面は、図１５（ｂ）に示すように、第１の外側支持部材の一例としてのＸ軸正方向の支持部材１２７Ｅと、第２の外側支持部材の一例としてのＸ軸負方向の支持部材１２７Ｅとが設けられたものである。そして、各支持部材１２７Ｅにおいて、Ｙ支持部１２７５の上下に磁極子鉄心１２２が嵌められ、Ｙ支持部１２７５によって永久磁石１２３Ｙが磁極子鉄心１２２の端部まで達しないようにされたものである。すなわち、永久磁石１２３Ｙの寸法ばらつきを低減するために永久磁石１２３Ｙの一部又は全部をなくして、代わりに支持部材１２７Ｅが充填されている。ここで、図１５（ｂ）の磁極子鉄心１２２と図３の磁極ブロック２１_１～２１_８の磁極子鉄心２２との対応は、図１１（ｃ）について述べたものと同様である。なお、本実施の形態では、Ｚ支持部１２７１がなくなっているので、図１１（ｂ）のように永久磁石１２３Ｚの一部又は全部がなくなることはない。言い換えると、本実施の形態における支持部材１２７Ｅは、Ｚ支持部１２７１がなくなっているので、永久磁石１２３Ｙについてのみその欠いた部分を補う必要最低限の構成である。なお、本実施の形態において、２つの外側支持部材のうち、いずれか一方を支持部材１２７Ｅとしてもよい。

（本実施の形態の効果）
本実施の形態では、磁極子鉄心１２２の周囲に永久磁石１２３Ｘ，１２３Ｙ，１２３Ｚを設けた状態から、永久磁石１２３Ｘをなくして、代わりに支持部材１２６を充填した。これにより、本実施の形態では、可動子磁極１２４から出力される磁束を増加させる効果を残しつつ、支持部材１２６が複雑な形状になるのを抑えることができるようになった。

２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 単位胞
２１_１～２１_８，１２１ 磁極ブロック
２２，１２２ 磁極子鉄心
２３（２３Ｘ，２３Ｙ，２３Ｚ），１２３（１２３Ｘ，１２３Ｙ，１２３Ｚ） 永久磁石
１００ 直動電動機
１１０ 電機子
１１１ 電機子コイル
１１４ 電機子磁極
１２０ 磁極子
１２４ 可動子磁極
１２６，１２７ 支持部材

Claims (10)

1. 磁極子と、当該磁極子とは空隙を介した対面に配置された対面磁性体とを備え、
   前記磁極子は、前記対面磁性体に対向する面に、第１磁極、第２磁極、第３磁極、及び第４磁極を備え、
   前記第１磁極は、前記第２磁極及び前記第３磁極と隣接し、
   前記第４磁極は、前記第２磁極及び前記第３磁極と隣接し、
   前記第１磁極、前記第２磁極、前記第３磁極、及び前記第４磁極のそれぞれは、中心鉄心を備え、
   前記第１磁極の中心鉄心、前記第２磁極の中心鉄心、前記第３磁極の中心鉄心、及び前記第４磁極の中心鉄心のそれぞれは、前記対向する面とは反対側の面に永久磁石を備え、
   前記第１磁極は、前記第２磁極及び前記第３磁極の何れとも異極であり、
   前記第４磁極は、前記第２磁極及び前記第３磁極の何れとも異極であり、
   前記磁極子は、前記第１磁極の中心鉄心と前記第２磁極の中心鉄心との間、及び前記第３磁極の中心鉄心と前記第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を有しない内側支持部材を備えた、磁場発生装置。
2. 前記第１磁極の中心鉄心、前記第２磁極の中心鉄心、前記第３磁極の中心鉄心、及び前記第４磁極の中心鉄心のそれぞれは、前記対向する面以外に前記内側支持部材を固定するための切り欠き部を備えた、請求項１に記載の磁場発生装置。
3. 前記内側支持部材は、前記対向する面を超えて前記対面磁性体の方へ延伸する延伸部を備えた、請求項１に記載の磁場発生装置。
4. 前記延伸部は、永久磁石を有する、請求項３に記載の磁場発生装置。
5. 前記磁極子は、前記第１磁極の中心鉄心と前記第３磁極の中心鉄心との間、及び前記第２磁極の中心鉄心と前記第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を備えた、請求項１に記載の磁場発生装置。
6. 前記磁極子は、
   前記第１磁極の中心鉄心と前記第３磁極の中心鉄心との間の永久磁石の欠いた部分を補う第１の外側支持部材と、
   前記第２磁極の中心鉄心と前記第４磁極の中心鉄心との間の永久磁石の欠いた部分を補う第２の外側支持部材と
   をさらに備えた、請求項５に記載の磁場発生装置。
7. 前記第１の外側支持部材は、前記第１磁極の中心鉄心の前記対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分と、前記第３磁極の中心鉄心の前記対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分とを補い、
   前記第２の外側支持部材は、前記第２磁極の中心鉄心の前記対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分と、前記第４磁極の中心鉄心の前記対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分とを補う、請求項６に記載の磁場発生装置。
8. 前記磁極子は、
   前記第１磁極の中心鉄心の前記対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分と、前記第３磁極の中心鉄心の前記対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分とを補う第１の外側支持部材と、
   前記第２磁極の中心鉄心の前記対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分と、前記第４磁極の中心鉄心の前記対向する面とは反対側の面の永久磁石の欠いた部分とを補う第２の外側支持部材と
   をさらに備えた、請求項１に記載の磁場発生装置。
9. 前記磁極子は、前記第１磁極の中心鉄心と前記第３磁極の中心鉄心との間、及び前記第２磁極の中心鉄心と前記第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を有しない他の内側支持部材をさらに備えた、請求項１に記載の磁場発生装置。
10. 磁極子と、当該磁極子とは空隙を介した対面に配置され、コイルを有する電機子とを備え、
    前記磁極子は、前記電機子に対向する面に、第１磁極、第２磁極、第３磁極、及び第４磁極を備え、
    前記第１磁極は、前記第２磁極及び前記第３磁極と隣接し、
    前記第４磁極は、前記第２磁極及び前記第３磁極と隣接し、
    前記第１磁極、前記第２磁極、前記第３磁極、及び前記第４磁極のそれぞれは、中心鉄心を備え、
    前記第１磁極の中心鉄心、前記第２磁極の中心鉄心、前記第３磁極の中心鉄心、及び前記第４磁極の中心鉄心のそれぞれは、前記対向する面とは反対側の面に永久磁石を備え、
    前記第１磁極は、前記第２磁極及び前記第３磁極の何れとも異極であり、
    前記第４磁極は、前記第２磁極及び前記第３磁極の何れとも異極であり、
    前記磁極子は、前記第１磁極の中心鉄心と前記第２磁極の中心鉄心との間、及び前記第３磁極の中心鉄心と前記第４磁極の中心鉄心との間に、永久磁石を有しない内側支持部材を備えた、電動機。

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