JP4551684B2 - シリンダ型リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ型リニアモータに関するものである。

特開２００１−２８６１２２号公報（特許文献１）では、筒状の磁極面形成部を備えた複数の円環状のコア分割体を可動子の運動方向に組み合わせて電機子コアを構成し、隣り合うコア分割体の間に可動子の周方向に巻回された環状巻線を配置するシリンダ型リニアモータが示されている。このシリンダ型リニアモータでは、固定子の可動子を囲む周方向全体に発生する磁力を利用するため、固定子側の推力作用面積を大きくして、モータの推力を高めることができる。
特開２００１−２８６１２２号公報

しかしながら、従来のリニアモータで用いる環状のコア分割体は、筒状の磁極面形成部を備えた複雑な形状を有しているため、ケイ素鉄材料に削り出し加工を施して形成している。そのため、電機子コアの製造コストが高くなる上、渦電流による鉄損が大きくなる。また、設計の自由度が低いという問題があった。

本発明の目的は、電機子コアの製造コストを低くし、鉄損を少なくして、しかも、設計の自由度を高くできるシリンダ型リニアモータを提供することにある。

本発明の他の目的は、励磁巻線を容易に巻装できるシリンダ型リニアモータを提供することにある。

本願発明が改良の対象とするシリンダ型リニアモータは、永久磁石によって構成されるＮ極とＳ極とが交互に直線状に並んで構成される永久磁石磁極部材と、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶ方向に並び且つ永久磁石磁極部材の周囲をそれぞれ囲む３ｎ個（ｎは自然数）の環状の磁極部を備えた電機子コアと、電機子コアに装着されて隣り合う二つの環状の磁極部が異なる極性に励磁されるように３ｎ個の磁極部をそれぞれ励磁する複数の励磁巻線とを有する電機子とを備えている。そして、永久磁石磁極部材及び電機子の一方が可動子となり他方が固定子となる構造を有している。本発明では、電機子コアは、永久磁石磁極部材の周方向に順番に組み合わされる第１〜第６の分割コアから構成し、第１〜第６の分割コアは、電機子コアの環状のヨークの一部を構成するヨーク構成部と、１つの励磁巻線が巻装される巻線巻装部と、励磁巻線により同じ極性に励磁されるｎ個の環状の磁極部の半部を構成するｎ個の分割磁極部とをそれぞれ備えている。また、第１〜第６の分割コアは、それぞれ第１の種類の複数枚の鋼板が積層されて構成されヨーク構成部及び巻線巻装部の一部を構成する２ｎ個の第１の分割コア部分ユニットと、第２の種類の複数枚の鋼板が積層されて構成されてヨーク構成部及び巻線巻装部の一部並びに１つの分割磁極部を構成するｎ個の第２の分割コア部分ユニットとを積層して構成する。そして、第１の分割コアのｎ個の分割磁極部と第４の分割コアのｎ個の分割磁極部とを組み合せてｎ個の磁極部からなる第１の磁極部グループを構成し、第２の分割コアのｎ個の分割磁極部と第５の分割コアのｎ個の分割磁極部とを組み合わせてｎ個の磁極部からなる第２の磁極部グループを構成し、第３の分割コアのｎ個の分割磁極部と第６の分割コアのｎ個の分割磁極部とが組み合わせてｎ個の磁極部からなる第３の磁極部グループを構成する。また、第１及び第４の分割コアにおいて用いられる２ｎ個の第１の分割コア部分ユニット及びｎ個の第２の分割コア部分ユニットは、それぞれ第１及び第４の分割コアが組み合わされて第１の磁極部グループが完成した状態で、一端側に第２の分割コア部分ユニットの一つが位置し且つ他端側に第１の分割コア部分ユニットの１つが位置し、第１の分割コア部分ユニットの内側に、第２の磁極部グループの１つの磁極部と第３の磁極部グループの１つの磁極部とが第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置するように定める。第２及び第５の分割コアにおいて用いられる２ｎ個の第１の分割コア部分ユニット及びｎ個の第２の分割コア部分ユニットは、それぞれ第２及び第５の分割コアが組み合わされて第２の磁極部グループが完成した状態で、両端にそれぞれ１個の第１の分割コア部分ユニットが位置し、両端に位置する一方の第１の分割コア部分ユニットの内側に第１の磁極部グループに含まれる１つの磁極部が一方の第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置し、両端に位置する他方の第１の分割コア部分ユニットの内側に第３の磁極部グループに含まれる１つの磁極部が他方の第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置し、他の第１の分割コア部分ユニットの内側に、第１の磁極部グループの１つの磁極部と第３の磁極部グループの１つの磁極部とが第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置するように定める。第３及び第６の分割コアにおいて用いられる２ｎ個の第１の分割コア部分ユニット及びｎ個の第２の分割コア部分ユニットは、それぞれ第３及び第６の分割コアが組み合わされて第３の磁極部グループが完成した状態で、一端側に第１の分割コア部分ユニットの１つのが位置し他端側に第２の分割コア部分ユニットの一つが位置し、第１の分割コア部分ユニットの内側に、第１の磁極部グループの１つの磁極部と第２の磁極部グループの１つの磁極部とが第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置するように定める。

本発明のシリンダ型リニアモータでは、永久磁石磁極部材の周方向に順番に組み合わされる第１〜第６の分割コアから電機子コアを構成し、励磁巻線が巻装された第１及び第４の分割コアの巻線巻装部に接続されたｎ個の環状の磁極部と、励磁巻線が巻装された第２及び第５の分割コアの巻線巻装部に接続されたｎ個の環状の磁極部と、励磁巻線が巻装された第３及び第６の分割コアの巻線巻装部に接続されたｎ個の環状の磁極部とを交互に順次並べて配置して、電機子コアの３ｎ個の環状の磁極部を構成している。このため、本発明では、環状の磁極部を形成した状態で永久磁石磁極部材の周方向と直交する方向に励磁巻線を巻装でき、励磁巻線の配置スペースを永久磁石磁極部材の周方向と直交する方向に延ばすことができる。そのため、環状の磁極部を設けても、第１〜第６の分割コアの横断面の形状（永久磁石磁極部材の横断面と同じ方向に切断した形状）を同一形状にでき、複数枚の鋼板を積層して第１〜第６の分割コアを構成することができる。その結果、電機子コアの製造コストを低くし、鉄損を少なくできる。しかも、鋼板の枚数を調整することにより分割コアの厚み寸法を変更できるので、電機子コアの設計の自由度を高くすることができる。

また、本発明では、対向する２つの分割コアの分割磁極部を組み合せて磁極部を形成するため、励磁巻線を巻装した分割コアの分割磁極部をそれぞれ適宜に組み合わせて電機子を作ることができる。そのため、分割コアを組み合わせる前の段階で分割コアの巻線巻装部に励磁巻線を巻装でき、励磁巻線を容易に巻装することができる。

第１の磁極部グループのｎ個の磁極部、第２の磁極部グループのｎ個の磁極部及び第３の磁極部グループのｎ個の磁極部は互いに非接触状態になるように各分割コアの第１の分割コアユニットの厚みを定めるのが好ましい。例えば、第１の分割コアユニットの厚みを第２の分割コアユニットの厚みより薄くすればよい。このようにすれば、積層鋼板の枚数を調整するだけで、簡単に磁極部グループの磁極部の非接触化を図ることができる。

ヨーク構成部は円弧状を呈するように構成し、環状のヨークは円筒状をなすように構成することができる。このようにすれば、電機子コアの占有体積を小さくできる。

本願の他の発明が改良の対象とするシリンダ型リニアモータは、永久磁石によって構成されるＮ極とＳ極とが交互に直線状に並んで構成される永久磁石磁極部材と、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶ方向に並び且つ永久磁石磁極部材の周囲をそれぞれ囲む３ｎ個（ｎは自然数）の環状の磁極部を備えた電機子コアと、電機子コアに装着されて隣り合う二つの環状の磁極部が異なる極性に励磁されるように３ｎ個の磁極部をそれぞれ励磁する複数の励磁巻線とを有する電機子とを備えている。そして、永久磁石磁極部材及び電機子の一方が可動子となり他方が固定子となる。本発明では、電機子コアは、複数枚の環状の鋼板が積層されて構成された３ｎ個の環状の磁極部からなる磁極部構成体と、複数枚の鋼板が積層されて構成され、内側に第１〜第６の励磁巻線がそれぞれ巻装される第１〜第６の突極部が周方向に等しい間隔をあけて配置された構造を有するコア本体とを備えている。そして、３ｎ個の環状の磁極部に含まれるｎ個の磁極部が、第１及び第４の突極部に結合されて同じ極性に励磁される第１の磁極部グループを構成し、３ｎ個の環状の磁極部に含まれる他のｎ個の磁極部が、第２及び第５の突極部に結合されて同じ極性に励磁される第２の磁極部グループを構成し、３ｎ個の環状の磁極部に含まれる残りのｎ個の磁極部が、第３及び第６の突極部に結合されて同じ極性に励磁される第３の磁極部グループを構成するようにコア本体の内側に３ｎ個の環状の磁極部が配置されている。

本発明のシリンダ型リニアモータでは、電機子コアが、３ｎ個の環状の磁極部からなる磁極部構成体と、内側に第１〜第６の励磁巻線がそれぞれ巻装される第１〜第６の突極部が周方向に等しい間隔をあけて配置されたコア本体とを備え、３ｎ個中のｎ個の磁極部が、第１及び第４の突極部に結合されて同じ極性に励磁され、３ｎ個中の他のｎ個の磁極部が、第２及び第５の突極部に結合されて同じ極性に励磁され、３ｎ個中の残りのｎ個の磁極部が、第３及び第６の突極部に結合されて同じ極性に励磁されている。このため、本発明では、環状の磁極部を形成した状態で永久磁石磁極部材の周方向と直交する方向に延びる第１〜第６の突極部に励磁巻線を巻装でき、励磁巻線の配置スペースを永久磁石磁極部材の周方向と直交する方向に延ばすことができる。そのため、環状の磁極部を設けても、コア本体及び３ｎ個の磁極部の横断面の形状（永久磁石磁極部材の横断面と同じ方向に切断した形状）を同一形状にでき、複数枚の鋼板を積層してコア本体及び磁極部を構成することができる。その結果、電機子コアの製造コストを低くし、鉄損を少なくできる。しかも、鋼板の枚数を調整することによりコア本体及び磁極部の厚み寸法を変更できるので、電機子コアの設計の自由度を高くすることができる。

３ｎ個の磁極部と第１〜第６の突極部とは、嵌合構造を介して結合するのが好ましい。このようにすれば、３ｎ個の磁極部と第１〜第６の突極部とを簡単に結合することができる。このような嵌合構造は、第１〜第６の突極部の極面に嵌合構造を構成するために互いに嵌合される嵌合用凹部及び嵌合用凸部の一方を形成し、３ｎ個の磁極部の外周部に嵌合用凹部及び嵌合用凸部の他方を形成することができる。このようにすれば、第１〜第６の突極部の極面と３ｎ個の磁極部の外周部とを接近して嵌合用凹部及び嵌合用凸部を嵌合させる簡単な動作で３ｎ個の磁極部と第１〜第６の突極部との結合を図ることができる。

３ｎ個の環状の磁極部の隣り合う二つの環状の磁極部の間には、非磁性体からなる環状のスペーサ部材を挟むのが好ましい。このようにすれば、スペーサ部材によって、隣り合う二つの環状の磁極部の間の磁気抵抗を大きくして、磁束の漏れを少なくすることができる。

永久磁石磁極部材及び電機子は、一方を可動子とし他方を固定子とすればよいが、永久磁石磁極部材を可動子とし、電機子が固定子とすれば、可動子の小型軽量化を図ることができる。

また、永久磁石磁極部材の磁極ピッチをτｐとしたときに、第１〜第３の磁極部グループをそれぞれ構成するｎ個の磁極部間の間隔τｍは、τｍ＝２τｐ＋τｐ/（３ｎ）とするのが好ましい。このように設定すれば、コギング力を低減できる。

本発明によれば、環状の磁極部を設けても、電機子コアを構成する第１〜第６の分割コアの横断面の形状（永久磁石磁極部材の横断面と同じ方向に切断した形状）を同一形状にでき、複数枚の鋼板を積層して第１〜第６の分割コアを構成することができる。その結果、電機子コアの製造コストを低くし、鉄損を少なくして、しかも、電機子コアの設計の自由度を高くすることができる。

また、本発明では、対向する２つの分割コアの分割磁極部を組み合せて磁極部を形成するため、励磁巻線を巻装した分割コアの分割磁極部をそれぞれ適宜に組み合わせて電機子を作ることができる。そのため、分割コアを組み合わせる前の段階で分割コアの巻線巻装部に励磁巻線を巻装でき、励磁巻線を容易に巻装することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態のシリンダ型リニアモータの要部の分解斜視図であり、図２は図１のモータの後述する電機子３の分解斜視図である。図１に示すように、本例のシリンダ型リニアモータは、永久磁石磁極部材１と電機子３とを有している。永久磁石磁極部材１は、細長い円柱状の直動軸５と、直動軸５に固定された細長い筒状の永久磁石取付部７と、Ｎ極とＳ極とが交互に直線状に並ぶように、永久磁石取付部７の外周に取り付けられた環状の複数の永久磁石９とを有しており、本例では可動子を構成している。永久磁石磁極部材１は、後述する電機子３の複数の環状の磁極部１１ｂ内に配置されており、電機子３に対して直動軸５の長手方向に往復動する。

電機子３は、電機子コア１１と６つの励磁巻線１３Ａ〜１３Ｆとを有しており、本例では固定子を構成している。なお、理解を容易にするため、図１においては励磁巻線１３Ａ〜１３Ｆの図示を省略しており、図２においては励磁巻線１３Ａ〜１３Ｆを簡略化した形で描いている。電機子コア１１は、第１〜第６の分割コア１５，１７，１９，２１，２３，２５が永久磁石磁極部材１の周方向に順番に組み合わされて構成されている。図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１〜第６の分割コア１５〜２５のそれぞれは、ヨーク構成部１５ａ〜２５ａと、１つの励磁巻線（１３Ａ〜１３Ｆ）が巻装される巻線巻装部１５ｂ〜２５ｂと、ｎ個（本例では３個）の分割磁極部１５ｃ〜２５ｃとを備えている。ヨーク構成部１５ａ〜２５ａは、いずれも円弧状を呈しており、これらのヨーク構成部１５ａ〜２５ａが組み合わされて電機子コア１１の円筒状のヨーク１１ａ（図１）が構成される。本例では、ヨーク構成部１５ａ〜２５ａのそれぞれに隣接するヨーク構成部に対して突出する凸部１１ｃと開口する凹部１１ｄとを形成し、隣接するヨーク構成部の凸部１１ｃと凹部１１ｄとを嵌合して、ヨーク構成部１５ａ〜２５ａが組み合わされる。分割磁極部１５ｃ〜２５ｃは、励磁巻線１３Ａ〜１３Ｃにより同じ極性に励磁されるｎ個（本例では３個）の環状の磁極部１１ｂ（図１）の半部をそれぞれ構成している。本例では、第１及び第４の分割コア１５，２１の巻線巻装部１５ｂ，２１ｂにＵ相の励磁巻線１３Ａ，１３Ｄを巻装し、第２及び第５の分割コア１７，２３の巻線巻装部１７ｂ，２３ｂにＶ相の励磁巻線１３Ｂ，１３Ｅを巻装し、第３及び第６の分割コア１９，２５の巻線巻装部１９ｂ，２５ｂにＷ相の励磁巻線１３Ｃ，１３Ｆを巻装した。これにより、分割磁極部１５ｃ，２１ｃは、Ｕ相の励磁巻線１３Ａ，１３Ｄにより同じ極性に励磁され、分割磁極部１７ｃ，２３ｃは、Ｖ相の励磁巻線１３Ｂ，１３Ｅにより同じ極性に励磁され、分割磁極部１９ｃ，２５ｃは、Ｗ相の励磁巻線１３Ｃ，１３Ｆにより同じ極性に励磁される。

更に、第１〜第６の分割コア１５〜２５のそれぞれは、第１の種類の複数枚の鋼板が積層されて構成される２ｎ個（本例では６個）の第１の分割コア部分ユニット１５Ａ〜２５Ａと、第２の種類の複数枚の鋼板が積層されて構成されるｎ個（本例では３個）の第２の分割コア部分ユニット１５Ｂ〜２５Ｂとが積層されて構成されている。本例では、第１の分割コア部分ユニット１５Ａ〜２５Ａのそれぞれにより、ヨーク構成部１５ａ〜２５ａ及び巻線巻装部１５ｂ〜２５ｂの一部のそれぞれが構成されている。また、第２の分割コア部分ユニット１５Ｂ〜２５Ｂのそれぞれにより、ヨーク構成部１５ａ〜２５ａ及び巻線巻装部１５ｂ〜２５ｂの他の一部並びに１つの分割磁極部（１５ｃ〜２５ｃ）のそれぞれが構成されている。これにより、電機子コア１１は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すような３種類の第１〜第３のコア構成体２７Ａ〜２７Ｃが永久磁石磁極部材１の往復動方向に順次に積層されて構成されることになる。また、図２（Ａ）に示すように、第１の分割コア１５の３個の分割磁極部１５ｃと第４の分割コア２１の３個の分割磁極部２１ｃとが組み合わされて３個の磁極部からなる第１の磁極部グループ２９が構成され、図２（Ｂ）に示すように、第２の分割コア１７の３個の分割磁極部１７ｃと第５の分割コア２３の３個の分割磁極部２３ｃとが組み合わされて３個の磁極部からなる第２の磁極部グループ３１が構成され、図２（Ｃ）に示すように、第３の分割コア１９の３個の分割磁極部１９ｃと第６の分割コア２５の３個の分割磁極部２５ｃとが組み合わされて３個の磁極部からなる第３の磁極部グループ３３が構成されている。本例では、分割磁極部１５ｃ〜２５ｃは半円の円弧部を有する形状を有しており、円弧部の両端部に対向する分割磁極部に対して突出する凸部１１ｅと開口する凹部１１ｆとをそれぞれ形成し、対向する分割磁極部の凸部１１ｅと凹部１１ｆとを嵌合して、分割磁極部１５ｃ〜２５ｃが組み合わされている。

各磁極部グループの構成をより具体的に説明すると、図２（Ａ）に示す第１及び第４の分割コア１５，２１においてそれぞれ用いられる６個の第１の分割コア部分ユニット（１５Ａ，２１Ａ）及び３個の第２の分割コア部分ユニット（１５Ｂ，２１Ｂ）は、第１の分割コア１５と第４の分割コア２１とが組み合わされて第１の磁極部グループ２９が完成した状態で、一端側に第２の分割コア部分ユニット（１５Ｂ，２１Ｂ）の一つが位置し且つ他端側に第１の分割コア部分ユニット（１５Ａ，２１Ａ）の１つが位置し、第１の分割コア部分ユニット（１５Ａ，２１Ａ）の内側に、図２（Ｂ）に示す第２の磁極部グループ３１の１つの磁極部（１７ｃ，２３ｃ）と図２（Ｃ）に示す第３の磁極部グループ３３の１つの磁極部（１９ｃ，２５ｃ）とが第１の分割コア部分ユニット２９と接触しない状態で位置するように定められている。また、図２（Ｂ）に示す第２及び第５の分割コア１７，２３において用いられる６個の第１の分割コア部分ユニット（１７Ａ，２３Ａ）及び３個の第２の分割コア部分ユニット（１７Ｂ，２３Ｂ）は、第２の分割コア１７と第５の分割コア２３とが組み合わされて第２の磁極部グループ３１が完成した状態で、両端にそれぞれ１個の第１の分割コア部分ユニット（１７Ａ，２３Ａ）が位置し、両端に位置する一方の第１の分割コア部分ユニット１７Ａの内側に第１の磁極部グループ２９に含まれる１つの磁極部（１５ｃ，２１ｃ）が一方の第１の分割コア部分ユニット（１７Ａ，２３Ａ）と接触しない状態で位置し、両端に位置する他方の第１の分割コア部分ユニット（１７Ａ，２３Ａ）の内側に図２（Ｃ）に示す第３の磁極部グループ３３に含まれる１つの磁極部（１９ｃ，２５ｃ）が他方の第１の分割コア部分ユニット（１７Ａ，２３Ａ）と接触しない状態で位置し、他の第１の分割コア部分ユニット（１７Ａ，２３Ａ）の内側に、図２（Ａ）に示す第１の磁極部グループ２９の１つの磁極部（１５ｃ，２１ｃ）と図２（Ｃ）に示す第３の磁極部グループ３３の１つの磁極部（１９ｃ，２５ｃ）とが第１の分割コア部分ユニット（１７Ａ，２３Ａ）と接触しない状態で位置するように定められている。また、図２（Ｃ）に示す第３及び第６の分割コア１９，２５において用いられる６個の第１の分割コア部分ユニット１９Ａ，２５Ａ及び３個の第２の分割コア部分ユニット１９Ｂ，２５Ｂは、第３の分割コア１９と第６の分割コア２５とが組み合わされて第３の磁極部グループ３３が完成した状態で、一端側に第１の分割コア部分ユニット（１９Ａ，２５Ａ）の１つのが位置し他端側に第２の分割コア部分ユニット（１９Ｂ，２５Ｂ）の一つが位置し、第１の分割コア部分ユニット（１９Ａ，２５Ａ）の内側に、図２（Ａ）に示す第１の磁極部グループ２９の１つの磁極部（１５ｃ，２１ｃ）と図２（Ｂ）に示す第２の磁極部グループ３１の１つの磁極部（１７ｃ，２３ｃ）とが第１の分割コア部分ユニット（１９Ａ，２５Ａ）と接触しない状態で位置するように定められている。本例では、第１の磁極部グループ２９の３個の磁極部（１５ｃ，２１ｃ）、第２の磁極部グループ３１の３個の磁極部（１７ｃ，２３ｃ）及び第３の磁極部グループ３３の３個の磁極部（１９ｃ，２５ｃ）は、互いに非接触状態になるように各分割コアの第１の分割コアユニットの厚みを定めることにより、前述の各磁極部グループの磁極部の非接触化を図っている。具体的には、積層鋼板の枚数を調整して、第２の分割コア部分ユニット（１５Ｂ等）を第１の分割コア部分ユニット（１５Ａ等）の厚みより薄くしている。

本例の電機子３は、次のようにして製造した。まず、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１の分割コア部分ユニット（１５Ａ等）と第２の分割コア部分ユニット（１５Ｂ等）を組み合わせて分割コア（１５等）を作ってから、巻線（１３Ａ等）を各分割コア（１５等）に巻装する。次に、分割コア（１５〜２５）を相互に組み合わせる。このような組み合わせは、例えば、第１の分割コア１５の隣接する磁極部１５ｃと磁極部１５ｃとの間の空隙に第２の分割コア１７の磁極部１７ｃを挿入することにより行う。そして、分割コア（１５〜２５）のヨーク構成部（１５ａ〜２５ａ）の凸部１１ｃと凹部１１ｄとをそれぞれ嵌合し、分割磁極部（１５ｃ〜２５ｃ）の凸部１１ｅと凹部１１ｆとをそれぞれ嵌合して、電機子３の製造を完了した。

本例のシリンダ型リニアモータでは、電機子コア１１を、永久磁石磁極部材１の周方向に順番に組み合わされる第１〜第６の分割コア１５〜２５から構成し、励磁巻線１３Ａ，１３Ｄが巻装された第１及び第４の分割コア１５，２１の巻線巻装部１５ｂ，２１ｂに接続されたｎ個の環状の磁極部（１５ｃ，２１ｃ）と、励磁巻線１３Ｂ，１３Ｅが巻装された第２及び第５の分割コア１７，２３の巻線巻装部１７ｂ，２３ｂに接続されたｎ個の環状の磁極部（１７ｃ，２３ｃ）と、励磁巻線１３Ｃ，１３Ｆが巻装された第３及び第６の分割コア１９，２５の巻線巻装部１９ｂ，２５ｂに接続されたｎ個の環状の磁極部（１９ｃ，２５ｃ）とを交互に順次並べて配置して、電機子コアの３ｎ個の環状の磁極部１１ｂを構成している。このため、環状の磁極部を形成した状態で、永久磁石磁極部材１の周方向と直交する方向Ｄ１（図１）に励磁巻線１３Ａ〜１３Ｆを巻装でき、励磁巻線１３Ａ〜１３Ｆの配置スペースを永久磁石磁極部材１の周方向と直交する方向Ｄ１に延ばすことができる。そのため、３ｎ個の環状の磁極部１１ｂを設けても、第１〜第６の分割コア１５〜２５の横断面の形状（永久磁石磁極部材の横断面と同じ方向に切断した形状）を同一形状にでき、複数枚の鋼板を積層して第１〜第６の分割コア１５〜２５を構成することが可能になった。その結果、電機子コア１１の製造コストを低くし、鉄損を少なくして、しかも、電機子コア１１の設計の自由度を高くすることができる。また、分割コア１５〜２５を組み合わせる前の段階で分割コア１５〜２５の巻線巻装部１５ｂ〜２５ｂに励磁巻線１３Ａ〜１３Ｆを巻装でき、励磁巻線１３Ａ〜１３Ｆを容易に巻装することができる。

図４は、本発明の他の実施の形態のシリンダ型リニアモータの要部の分解斜視図である。図４に示すように、本例のシリンダ型リニアモータは、永久磁石磁極部材１０１と電機子１０３とを有している。永久磁石磁極部材１０１は、細長い円柱状の直動軸１０５と、直動軸１０５に固定された細長い筒状の永久磁石取付部１０７と、Ｎ極とＳ極とが交互に直線状に並ぶように、永久磁石取付部１０７の外周に取り付けられた環状の複数の永久磁石１０９とを有しており、可動子を構成している。永久磁石磁極部材１０１は、後述する電機子１０３の磁極部構成体１１５内に配置されており、電機子１０３に対して直動軸１０５の長手方向に往復動する。

電機子１０３は、電機子コア１１１と６つの励磁巻線１１２Ａ〜１１２Ｆとを有しており、固定子を構成されている。なお、理解を容易にするため、励磁巻線１１２Ａ〜１１２Ｆは簡略化して描いている。電機子コア１１１は、コア本体１１３とコア本体１１３の内部に配置された筒状の磁極部構成体１１５とを有している。コア本体１１３は、円筒状のヨーク１１７と円筒状のヨーク１１７の内側に周方向に等しい間隔をあけて配置された第１〜第６の突極部１１９Ａ〜１１９Ｆとを有しており、複数枚の鋼板が積層されて構成されている。第１〜第６の突極部１１９Ａ〜１１９Ｆは、第１〜第６の励磁巻線１１２Ａ〜１１２Ｆの１つが巻装される巻線巻装部１２１と、巻線巻装部１２１の端部に設けられた磁極接続部１２３とをそれぞれ有している。磁極接続部１２３は、永久磁石磁極部材１０１の周方向に延びており、永久磁石磁極部材１０１と対向する側（突極部の極面）には、永久磁石磁極部材１０１の軸線方向に延びる溝状の嵌合用凹部１２３ａが形成されている。

磁極部構成体１１５は、図５及び図６に示すように、３ｎ個（本例では９個）の環状の磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃが８個の円環状の合成樹脂からなるスペーサ部材１２７を介して順次に積層されて構成されている。なお、図５は磁極部構成体１１５の斜視図であり、図６は図５は磁極部構成体１１５の一部を分解した斜視図である。図６に示すように、磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃは、いずれも環状部１２９と円弧状の一対の突状部１３１と一対の嵌合用凸部１３３とを備えた同じ構造を有しており、複数枚の環状の鋼板が積層されて構成されている。環状部１２９は、磁極部構成体１１５がコア本体１１３内に配置された状態で、コア本体１１３の磁極接続部１２３と接触しないように６個の磁極接続部１２３に囲まれた内部に配置されている。一対の突状部１３１は、環状部１２９を間にして環状部１２９の径方向に対向するように位置しており、その外面がヨーク１１７の径方向に対向する一対の突極部の磁極接続部１２３の内面と接触できる寸法及び形状を有している。一対の嵌合用凸部１３３は、一対の突状部１３１の外周中央から磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃの厚み方向に延びてコア本体１１３側にそれぞれ突出しており、該一対の突極部の磁極接続部１２３の嵌合用凹部１２３ａにそれぞれ嵌合可能な寸法及び形状を有している。

３ｎ個（本例では９個）の磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃの内、２つ置きに配置されるｎ個（本例では３個）の磁極部１２５Ａは、一対の突状部１３１が第１及び第４の突極部１１９Ａ，１１９Ｄの磁極接続部１２３の内面と接触し、一対の嵌合用凸部１３３が第１及び第４の突極部１１９Ａ，１１９Ｄの嵌合用凹部１２３ａに嵌合されるように配置されている。これにより、ｎ個の磁極部１２５Ａが第１及び第４の突極部１１９Ａ，１１９Ｄに結合されて同じ極性に励磁される第１の磁極部グループが構成される。また、９個の磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃの内、２つ置きに配置される他の３個の磁極部１２５Ｂは、一対の突状部１３１が第２及び第５の突極部１１９Ｂ，１１９Ｅの磁極接続部１２３の内面と接触し、一対の嵌合用凸部１３３が第２及び第５の突極部１１９Ｂ，１１９Ｅの嵌合用凹部１２３ａに嵌合されるように配置されている。これにより、他のｎ個の磁極部１２５Ｂが第２及び第５の突極部１１９Ｂ，１１９Ｅに結合されて同じ極性に励磁される第２の磁極部グループが構成される。また、９個の磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃの内、２つ置きに配置される残りの３個の磁極部１２５Ｃは、一対の突状部１３１が第３及び第６の突極部１１９Ｃ，１１９Ｆの磁極接続部１２３の内面と接触し、一対の嵌合用凸部１３３が第３及び第６の突極部１１９Ｃ，１１９Ｆの嵌合用凹部１２３ａに嵌合されるように配置されている。これにより、残りのｎ個の磁極部１２５Ｃが第３及び第６の突極部１１９Ｃ，１１９Ｆに結合されて同じ極性に励磁される第３の磁極部グループが構成される。本例では、第１及び第４の突極部１１９Ａ，１１９Ｄの巻線巻装部１２１にＵ相の励磁巻線１１２Ａ，１１２Ｄを巻装し、第２及び第５の突極部１１９Ｂ，１１９Ｅの巻線巻装部１２１にＶ相の励磁巻線１１２Ｂ，１１２Ｅを巻装し、第３及び第６の突極部１１９Ｃ，１１９Ｆの巻線巻装部１２１にＷ相の励磁巻線１１２Ｃ，１１２Ｆを巻装した。これにより、ｎ個の磁極部１２５Ａは、Ｕ相の励磁巻線により同じ極性に励磁され、ｎ個の磁極部１２５Ｂは、Ｖ相の励磁巻線により同じ極性に励磁され、ｎ個の磁極部１２５Ｃは、Ｗ相の励磁巻線により同じ極性に励磁される。また、第１〜第３の磁極部グループは、永久磁石磁極部材１０１の磁極ピッチをτｐ（図４）としたときに、第１〜第３の磁極部グループをそれぞれ構成するｎ個の磁極部間の間隔τｍ（図５）は、τｍ＝２τｐ＋τｐ/（３ｎ）になるように構成されている。

本例のシリンダ型リニアモータでは、３ｎ個の環状の磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃからなる磁極部構成体１１５と、内側に第１〜第６の励磁巻線１１２Ａ〜１１２Ｆがそれぞれ巻装される第１〜第６の突極部１１９Ａ〜１１９Ｆが周方向に等しい間隔をあけて配置されたコア本体１１３とから電機子コア１１１が構成され、３ｎ個中のｎ個の磁極部１２５Ａが、第１及び第４の突極部１１９Ａ，１１９Ｄに結合されて同じ極性に励磁され、３ｎ個中の他のｎ個の磁極部１２５Ｂが、第２及び第５の突極部１１９Ｂ，１１９Ｅに結合されて同じ極性に励磁され、３ｎ個中の残りのｎ個の磁極部１２５Ｃが、第３及び第６の突極部１１９Ｃ，１１９Ｆに結合されて同じ極性に励磁されている。このため、本発明では、環状の磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃを形成した状態で、永久磁石磁極部材１０１の周方向と直交する方向Ｄ２（図４）に延びる第１〜第６の突極部１１９Ａ〜１１９Ｆに励磁巻線１１２Ａ〜１１２Ｆを巻装でき、励磁巻線１１２Ａ〜１１２Ｆの配置スペースを永久磁石磁極部材１０１の周方向と直交する方向Ｄ２に延ばすことができる。そのため、３ｎ個の環状の磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃを設けても、コア本体１１３及び３ｎ個の磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃの横断面の形状（永久磁石磁極部材１０１の横断面と同じ方向に切断した形状）を同一形状にでき、複数枚の鋼板を積層してコア本体１１３及び磁極部１２５Ａ〜１２５Ｃを構成することができる。その結果、電機子コアの製造コストを低くし、鉄損を少なくして、しかも、電機子コアの設計の自由度を高くすることができる。

本発明の一実施の形態のシリンダ型リニアモータの要部の分解斜視図である。 （Ａ）は、図１に示すシリンダ型リニアモータの第１及び第４の分割コアの斜視図であり、（Ｂ）は、図１に示すシリンダ型リニアモータの第２及び第５の分割コアの斜視図であり、（Ｃ）は、図１に示すシリンダ型リニアモータの第３及び第６の分割コアの斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示すシリンダ型リニアモータの第１〜第３のコア構成体２７Ａ〜２７Ｃの斜視図である。 本発明の他の実施の形態のシリンダ型リニアモータの要部の分解斜視図である。 図４に示すシリンダ型リニアモータの磁極部構成体の斜視図である。 図５に示す磁極部構成体の一部を分解した斜視図である。

１，１０１ 永久磁石磁極部材（可動子）
３，１０３ 電機子（固定子）
１１，１１１ 電機子コア
１３Ａ〜１３Ｆ 励磁巻線
１５〜２５ 第１〜第６の分割コア
１５ａ〜２５ａ ヨーク構成部
１５ｂ〜２５ｂ 巻線巻装部
１５ｃ〜２５ｃ 分割磁極部
１５Ａ〜２５Ａ 第１の分割コア部分ユニット
１５Ｂ〜２５Ｂ 第２の分割コア部分ユニット
２９ 第１の磁極部グループ
３１ 第２の磁極部グループ
３３ 第３の磁極部グループ
１１２Ａ〜１１２Ｆ 励磁巻線
１１３ コア本体
１１５ 磁極部構成体
１１９Ａ〜１１９Ｆ 第１〜第６の突極部
１２３ａ 嵌合用凹部
１２５Ａ〜１２５Ｃ 磁極部
１２７ スペーサ部材
１３３ 嵌合用凸部

Claims (9)

1. 永久磁石によって構成されるＮ極とＳ極とが交互に直線状に並んで構成される永久磁石磁極部材と、
   前記Ｎ極と前記Ｓ極とが交互に並ぶ方向に並び且つ前記永久磁石磁極部材の周囲をそれぞれ囲む３ｎ個（ｎは自然数）の環状の磁極部を備えた電機子コアと、前記電機子コアに装着されて隣り合う二つの前記環状の磁極部が異なる極性に励磁されるように前記３ｎ個の磁極部をそれぞれ励磁する複数の励磁巻線とを有する電機子とを備え、
   前記永久磁石磁極部材及び前記電機子の一方が可動子となり他方が固定子となるシリンダ型リニアモータであって、
   前記電機子コアは、前記永久磁石磁極部材の周方向に順番に組み合わされる第１〜第６の分割コアから構成され、
   前記第１〜第６の分割コアは、前記電機子コアの環状のヨークの一部を構成するヨーク構成部と、１つの前記励磁巻線が巻装される巻線巻装部と、前記励磁巻線により同じ極性に励磁されるｎ個の前記環状の磁極部の半部を構成するｎ個の分割磁極部とをそれぞれ備えており、
   前記第１〜第６の分割コアは、それぞれ第１の種類の複数枚の鋼板が積層されて構成され前記ヨーク構成部及び前記巻線巻装部の一部を構成する２ｎ個の第１の分割コア部分ユニットと、第２の種類の複数枚の鋼板が積層されて構成されて前記ヨーク構成部及び前記巻線巻装部の一部並びに１つの前記分割磁極部を構成するｎ個の第２の分割コア部分ユニットとが積層されて構成され、
   前記第１の分割コアの前記ｎ個の分割磁極部と前記第４の分割コアの前記ｎ個の分割磁極部とが組み合わされてｎ個の前記磁極部からなる第１の磁極部グループが構成され、
   前記第２の分割コアの前記ｎ個の分割磁極部と前記第５の分割コアの前記ｎ個の分割磁極部とが組み合わされてｎ個の前記磁極部からなる第２の磁極部グループが構成され、
   前記第３の分割コアの前記ｎ個の分割磁極部と前記第６の分割コアの前記ｎ個の分割磁極部とが組み合わされてｎ個の前記磁極部からなる第３の磁極部グループが構成され、
   前記第１及び第４の分割コアにおいて用いられる２ｎ個の前記第１の分割コア部分ユニット及びｎ個の前記第２の分割コア部分ユニットは、それぞれ前記第１及び第４の分割コアが組み合わされて前記第１の磁極部グループが完成した状態で、一端側に前記第２の分割コア部分ユニットの一つが位置し且つ他端側に前記第１の分割コア部分ユニットの１つが位置し、前記第１の分割コア部分ユニットの内側に、前記第２の磁極部グループの１つの前記磁極部と前記第３の磁極部グループの１つの前記磁極部とが前記第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置するように定められており、
   前記第２及び第５の分割コアにおいて用いられる２ｎ個の前記第１の分割コア部分ユニット及びｎ個の前記第２の分割コア部分ユニットは、それぞれ前記第２及び第５の分割コアが組み合わされて前記第２の磁極部グループが完成した状態で、両端にそれぞれ１個の前記第１の分割コア部分ユニットが位置し、前記両端に位置する一方の前記第１の分割コア部分ユニットの内側に前記第１の磁極部グループに含まれる１つの前記磁極部が前記一方の第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置し、前記両端に位置する他方の前記第１の分割コア部分ユニットの内側に前記第３の磁極部グループに含まれる１つの前記磁極部が前記他方の第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置し、他の前記第１の分割コア部分ユニットの内側に、前記第１の磁極部グループの１つの前記磁極部と前記第３の磁極部グループの１つの前記磁極部とが前記第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置するように定められており、
   前記第３及び第６の分割コアにおいて用いられる２ｎ個の前記第１の分割コア部分ユニット及びｎ個の前記第２の分割コア部分ユニットは、それぞれ前記第３及び第６の分割コアが組み合わされて前記第３の磁極部グループが完成した状態で、一端側に第１の分割コア部分ユニットの１つが位置し他端側に前記第２の分割コア部分ユニットの一つが位置し、前記第１の分割コア部分ユニットの内側に、前記第１の磁極部グループの１つの前記磁極部と前記第２の磁極部グループの１つの前記磁極部とが前記第１の分割コア部分ユニットと接触しない状態で位置するように定められていることを特徴とするシリンダ型リニアモータ。
2. 前記第１の磁極部グループの前記ｎ個の磁極部、前記第２の磁極部グループの前記ｎ個の磁極部及び前記第３の磁極部グループの前記ｎ個の磁極部は互いに非接触状態になるように各分割コアの前記第１の分割コアユニットの厚みが定められていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ型リニアモータ。
3. 前記ヨーク構成部は円弧状を呈しており、前記環状のヨークは円筒状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ型リニアモータ。
4. 永久磁石によって構成されるＮ極とＳ極とが交互に直線状に並んで構成される永久磁石磁極部材と、
   前記Ｎ極と前記Ｓ極とが交互に並ぶ方向に並び且つ前記永久磁石磁極部材の周囲をそれぞれ囲む３ｎ個（ｎは自然数）の環状の磁極部を備えた電機子コアと、前記電機子コアに装着されて隣り合う二つの前記環状の磁極部が異なる極性に励磁されるように前記３ｎ個の磁極部をそれぞれ励磁する複数の励磁巻線とを有する電機子とを備え、
   前記永久磁石磁極部材及び前記電機子の一方が可動子となり他方が固定子となるシリンダ型リニアモータであって、
   前記電機子コアは、
   複数枚の環状の鋼板が積層されて構成された前記３ｎ個の環状の磁極部からなる磁極部構成体と、
   複数枚の鋼板が積層されて構成され、内側に第１〜第６の励磁巻線がそれぞれ巻装される第１〜第６の突極部が周方向に等しい間隔をあけて配置された構造を有するコア本体とを備えており、
   前記３ｎ個の環状の磁極部に含まれるｎ個の前記磁極部が、前記第１及び第４の突極部に結合されて同じ極性に励磁される第１の磁極部グループを構成し、
   前記３ｎ個の環状の磁極部に含まれる他のｎ個の前記磁極部が、前記第２及び第５の突極部に結合されて同じ極性に励磁される第２の磁極部グループを構成し、
   前記３ｎ個の環状の磁極部に含まれる残りのｎ個の前記磁極部が、前記第３及び第６の突極部に結合されて同じ極性に励磁される第３の磁極部グループを構成するように前記コア本体の内側に前記３ｎ個の環状の磁極部が配置されていることを特徴とするシリンダ型リニアモータ。
5. 前記３ｎ個の磁極部と前記第１〜第６の突極部とは、嵌合構造を介して結合されている請求項４に記載のシリンダ型リニアモータ。
6. 前記第１〜第６の突極部の極面には前記嵌合構造を構成するために互いに嵌合される嵌合用凹部及び嵌合用凸部の一方が形成され、前記３ｎ個の磁極部の外周部には前記嵌合用凹部及び嵌合用凸部の他方が形成されている請求項５に記載のシリンダ型リニアモータ。
7. 前記３ｎ個の環状の磁極部の隣り合う二つの前記環状の磁極部の間には、非磁性体からなる環状のスペーサ部材が挟まっていることを特徴とする請求項４に記載のシリンダ型リニアモータ。
8. 前記永久磁石磁極部材が可動子であり、前記電機子が固定子である請求項１または４に記載のシリンダ型リニアモータ。
9. 前記永久磁石磁極部材の磁極ピッチをτｐとしたときに、前記第１〜第３の磁極部グループをそれぞれ構成する前記ｎ個の磁極部間の間隔τｍは、τｍ＝２τｐ＋τｐ/（３ｎ）であることを特徴とする請求項１または４に記載のシリンダ型リニアモータ。

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