JP6767675B2 - 磁界発生部材および当該磁界発生部材を備えるモータ - Google Patents

Description

本発明は、磁界発生部材および当該磁界発生部材を備えるモータに関する。

従来、磁界発生部材として、発生磁界の方向に磁化された主磁極永久磁石と、主磁極永久磁石とは異なる向きに磁化された副磁極永久磁石と、を備えるハルバッハ配列構造の永久磁石が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、主磁極永久磁石の磁界発生側の一部を、飽和磁束密度が比較的高い磁性体に置き換えることで、発生磁界の増大化を図っている。

特開２００７−００６５４５号公報

しかしながら、上記従来の技術のようにハルバッハ配列構造の永久磁石とすると、複数の永久磁石を貼り合せる必要があるため、構成の簡素化を図り難かった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、より簡素な構成としつつ、発生磁界の増大化を図ることの可能な磁界発生部材および当該磁界発生部材を備えるモータを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の磁界発生部材は、一面側が第１の磁極面となる第１の磁極部と、前記第１の磁極部と隣り合うとともに前記一面側が第２の磁極面となる第２の磁極部と、を有する永久磁石部を備えている。

また、磁界発生部材は、前記第１の磁極部および前記第２の磁極部のうち少なくともいずれか一方の磁極部における前記磁極面側に配置される第１の磁性体と、前記永久磁石部の他面側に、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部との境界を跨ぐように配置される第２の磁性体と、を備え、前記第１の磁性体が配置された磁極部は、磁極面の一部が前記第１の磁性体が露出した露出面となっている磁極部を含んでおり、前記永久磁石部は、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部との並設方向の端部が終端部となっており、前記終端部に配置される前記第１の磁性体が前記一面に露出していない。

これにより、磁極部における飽和磁束密度を第１の磁性体によって向上させることができるようになって、発生磁界を増加させることができる。さらに、磁気飽和により発生磁束が制限される傾向にあった部分に配置された第２の磁性体によって、かかる部分における飽和磁束密度を増大させることができ、発生磁界をより増加させることができるようになる。

また、ハルバッハ配列構造の永久磁石と較べて少ない部品点数で磁界発生部材を形成することができるため、構成の簡素化を図ることも可能となる。

また、本発明のモータは、前記磁界発生部材と、通電により磁界を発生させるコイルを有し、前記磁界発生部材の前記一面側に隙間を空けて対向配置される電磁力発生部材と、を備えている。

そして、前記磁界発生部材および前記電磁力発生部材のうちの一方の部材を可動子とするとともに、他方の部材を固定子としている。

これにより、モータの推力やトルクを増大させることができるようになる。

本発明によれば、より簡素な構成としつつ、発生磁界の増大化を図ることの可能な磁界発生部材および当該磁界発生部材を備えるモータを得ることができる。

実施の形態１にかかるモータを模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかるモータで用いられる磁界発生部材の変形例を示す図であって、（ａ）は磁界発生部材の第１変形例を示す断面図、（ｂ）は磁界発生部材の第２変形例を示す断面図、（ｃ）は磁界発生部材の第３変形例を示す断面図である。 実施の形態１にかかるモータで用いられる磁界発生部材の第４変形例を示す断面図である。 第５変形例にかかる磁界発生部材を用いたモータを模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかるモータで用いられる磁界発生部材の変形例を示す図であって、（ａ）は磁界発生部材の第６変形例を示す断面図、（ｂ）は磁界発生部材の第７変形例を示す断面図、（ｃ）は磁界発生部材の第８変形例を示す断面図である。 本発明を適用した磁界発生部材の磁束密度と従来の磁界発生部材の磁束密度とを比較した図である。

本発明の実施の形態にかかる磁界発生部材は、一面側が第１の磁極面となる第１の磁極部と、前記第１の磁極部と隣り合うとともに前記一面側が第２の磁極面となる第２の磁極部と、を有する永久磁石部を備えている。

また、磁界発生部材は、前記第１の磁極部および前記第２の磁極部のうち少なくともいずれか一方の磁極部における前記磁極面側に配置される第１の磁性体と、前記永久磁石部の他面側に、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部との境界を跨ぐように配置される第２の磁性体と、を備えている。

こうすれば、磁極部における飽和磁束密度を第１の磁性体によって向上させることができるようになって、発生磁界を増加させることができる。さらに、磁気飽和により発生磁束が制限される傾向にあった部分に配置された第２の磁性体によって、かかる部分における飽和磁束密度を増大させることができ、発生磁界をより増加させることができるようになる。

また、ハルバッハ配列構造の永久磁石と較べて少ない部品点数で磁界発生部材を形成することができるため、構成の簡素化を図ることも可能となる。

このように、本発明の実施の形態によれば、より簡素な構成としつつ、発生磁界の増大化を図ることの可能な磁界発生部材および当該磁界発生部材を備えるモータを得ることができる。

また、前記第１の磁性体が配置された磁極部が、磁極面の少なくとも一部が前記第１の磁性体が露出した露出面となっている磁極部を含むようにしてもよい。

このように、第１の磁性体の少なくとも一部を永久磁石部の一面側に露出させるようにすれば、磁極部における飽和磁束密度をより向上させることができるようになって、発生磁界をより増加させることができるようになる。

また、前記永久磁石部が極異方着磁された永久磁石を有するようにしてもよい。

こうすれば、永久磁石としてより最適な着磁を得ることが可能となって、磁界発生部材の発生磁束をより増大させることができるようになる。さらに、永久磁石部を構成する永久磁石の数を、ハルバッハ配列構造の永久磁石よりも少なくすることができるようになるため、生産性の向上を図ることができるようになる上、寸法精度の向上を図ることができるようになる。

また、前記永久磁石部が、前記一面と前記他面との対向方向に等方向着磁された永久磁石を有するようにしてもよい。

このように等方向着磁された永久磁石は、比較的容易に製造することができるものであり、例えば、希土類焼結磁石は、極異方着磁が一般的には困難であるが、このような希土類焼結磁石であっても、等方向着磁は比較的容易に行うことができる。したがって、発生磁界の増大化を図ることの可能な磁界発生部材をより容易に製造することができるようになる。言い換えると、比較的容易に製造することのできる永久磁石を用いたとしても、発生磁界を増大させることができるようになる。さらに、永久磁石部を構成する永久磁石の数を、ハルバッハ配列構造の永久磁石よりも少なくすることができるようになるため、生産性の向上を図ることができるようになる上、寸法精度の向上を図ることができるようになる。

また、前記永久磁石部が１つの永久磁石で構成されるようにしてもよい。

こうすれば、複数の永久磁石を貼り合せる必要がなくなるため、生産性のより一層の向上を図ることができるようになる。また、複数の永久磁石を貼り合せることにより生じる誤差をなくすことができるようになるため、寸法精度のより一層の向上を図ることも可能となる。

また、前記永久磁石部の前記他面側に補強部材が配置されていてもよい。

こうすれば、磁界発生部材としての強度をより向上させることができるようになる。

また、前記補強部材が軟磁性材料で形成された軟磁性部を有するようにしてもよい。

こうすれば、磁界発生部材における他面側の磁気飽和の発生をより抑制することができ、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、前記第２の磁性体が、前記一面側に向けて延びる延設部が形成されている第２の磁性体を含んでいてもよい。

こうすれば、延設部が形成された第２の磁性体と永久磁石部の一面側との間に磁路が形成されるため、磁気抵抗を低減させることができるようになる。その結果、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、前記延設部が前記一面側まで延びていてもよい。

こうすれば、第２の磁性体と永久磁石部の一面側との間に形成される磁路によって、磁気抵抗をより低減させることができるようになるため、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、前記永久磁石部における少なくとも１つの磁極部が、前記他面側に凸となる湾曲面を有していてもよい。

こうすれば、永久磁石部の磁束を発生させる部分の表面積を増大させることができるため、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、前記永久磁石部は、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部との並設方向の端部が終端部となっていてもよい。そして、前記終端部に配置される前記第１の磁性体が前記一面に露出しないようにしてもよい。

こうすれば、磁界発生部材の終端部における漏れ磁束を低減させることができるようになるため、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、本発明の実施の形態にかかるモータは、前記磁界発生部材と、通電により磁界を発生させるコイルを有し、前記磁界発生部材の前記一面側に隙間を空けて対向配置される電磁力発生部材と、を備えている。

そして、前記磁界発生部材および前記電磁力発生部材のうちの一方の部材を可動子とするとともに、他方の部材を固定子としている。

こうすれば、モータの推力やトルクを増大させることができるようになる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

また、以下では、磁界発生部材として、第１の磁極部と第２の磁極部との並設方向の端部が終端部となる直線状の磁界発生部材（一方向に細長い略直方体状の磁界発生部材）を例示する。また、モータとして、直線状の磁界発生部材を可動子とし、通電により磁界を発生させるコイルを有し、磁界発生部材の一面側に隙間を空けて対向配置される電磁力発生部材を固定子とし、可動子を固定子に対して相対的に往復移動させるリニアモータを例示する。

（実施の形態１）
本実施の形態１にかかるリニアモータ（モータ）１０は、図１に示すように、磁界発生部材２０および電磁力発生部材３０を有しており、磁界発生部材２０を可動子とするとともに、電磁力発生部材３０を固定子としている。

可動子としての磁界発生部材２０は、一方向（図１の左右方向）に細長い略直方体状の本体部２１０を有しており、この本体部２１０の下面（一面）２１０ａと対向するように、電磁力発生部材３０が所定の隙間を空けて配置されている。このように、本実施の形態１では、本体部２１０の下面（一面）２１０ａが、電磁力発生部材（固定子）３０と対向する可動子の対向面となっている。

また、本体部２１０は、図１に示すように、永久磁石部２２０と、第１の磁性体２３０と、第２の磁性体２４０と、補強部材２５０と、を有している。

永久磁石部２２０は、下面（一面）２２０ａ側が磁極面となっており、主として下面２２０ａの法線方向に磁界が発生するように構成されている。本実施の形態１では、永久磁石部２２０は、極性の異なる磁極面（Ｎ極面とＳ極面）が下面（一面）２２４ａに形成されるように極異方着磁された２つの永久磁石２２４，２２４を並置することで形成されている。すなわち、本実施の形態１にかかる永久磁石部２２０は、極異方着磁された永久磁石２２４を２つ（１つ以上）有している。

そして、２つの永久磁石２２４，２２４は、２つの永久磁石２２４，２２４の並置方向が、各永久磁石２２４の極性の異なる磁極面の並列方向と一致するように配置されている。さらに、極性の異なる磁極面同士が互いに隣り合うように、２つの永久磁石２２４，２２４を並置している。すなわち、一方の永久磁石２２４のＳ極面側に他方の永久磁石２２４のＮ極面側が位置するようにした状態で、２つの永久磁石２２４，２２４を並置している。

こうすることで、永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａに、一方向（長さ方向：図１の左右方向）の一方側（図１の左側）から順に、Ｓ極面、Ｎ極面、Ｓ極面、Ｎ極面が交互に形成されるようにしている。

このように、本実施の形態１では、永久磁石部２２０は、下面（一面）２２１ａがＳ極面（第１の磁極面）となる第１の磁極部２２１と、第１の磁極部２２１と隣り合うとともに下面（一面）２２２ａがＮ極面（第２の磁極面）となる第２の磁極部２２２と、を２つずつ（各１つ以上）有している。そして、一方向（長さ方向：図１の左右方向）の一方側（図１の左側）から順に、第１の磁極部２２１、第２の磁極部２２２、第１の磁極部２２１、第２の磁極部２２２が交互に形成されるようにしている。

一方、固定子としての電磁力発生部材３０は、固定子コア３１０と、固定子コア３１０に巻回されて、通電により磁界を発生させるコイル３２０と、を有している。

固定子コア３１０は、略平板状の固定子コア本体３１１と、固定子コア本体３１１から下面２１０ａ側（磁界発生部材２０側）に向けて突出する突極３１２と、を備えている。本実施の形態１では、３つの突極３１２が、固定子コア本体３１１の両端部および中央部からそれぞれ磁界発生部材２０側に向けて突出するように並設されており、固定子コア３１０は、断面視で略Ｅ字状をしている。そして、各突極３１２の上端面３１２ａを本体部２１０の下面（一面）２１０ａに対向させている。この固定子コア３１０は、例えば、電磁鋼板等の磁性金属よりなるコア材を複数枚積層することで形成することができる。なお、磁性金属粉体を圧縮成形することで固定子コア３１０を形成することも可能であるし、磁性金属ブロックを切削することで固定子コア３１０を形成することも可能である。

そして、中央に位置する突極３１２の周囲にコイル３２０が巻回されており、当該コイル３２０が駆動回路４０に電気的に接続されている。なお、コイル３２０は、絶縁部材を介して突極３１２の周囲に巻回するのが好ましい。

かかる構成をしたリニアモータ（モータ）１０において、中央の突極３１２に巻回されたコイル３２０に、駆動回路４０から駆動のための交番電流が供給される（コイル３２０に交流電流が通電される）と、交番電流の供給時には、中央に位置する突極３１２の上端面３１２ａの極性が周期的に変化することとなる。このとき、両側の突極３１２の上端面３１２ａの極性は、中央の突極３１２の上端面３１２ａの極性と逆位相で周期的に変化する。そして、各突極３１２の上端面３１２ａの極性の変化に応じて、各突極３１２の上端面３１２ａには交番磁界が発生し、この交番磁界が、各突極３１２の上端面３１２ａから磁界発生部材２０に作用することとなる。

そして、磁界発生部材２０が、電磁力発生部材３０と合わせて磁気回路を構成することとなり、当該電磁力発生部材３０で生じる交番磁界にて発生する推力によって、磁界発生部材２０が電磁力発生部材３０に対して相対的に往復移動することとなる。

ところで、磁界発生部材２０を往復動させる推力の大きさは、磁界発生部材２０と電磁力発生部材３０との間で構成される磁気回路の磁束の量に比例する。

そのため、磁界発生部材２０と電磁力発生部材３０との間で構成される磁気回路の磁束の量を増大させるようにするのが好ましい。

このように、磁界発生部材２０と電磁力発生部材３０との間で構成される磁気回路の磁束の量を増大させるためには、まず、磁界発生部材２０からの発生磁束を増大させる必要がある。さらに、磁界発生部材２０で発生した磁束のうち、電磁力発生部材３０を通らずに磁界発生部材２０に戻る磁束である漏れ磁束を低減させる必要がある。

ここで、本実施の形態１においては、永久磁石２２４を極異方着磁とすることにより、無駄な流れを極力なくし、より理想的な磁路を構成することができるようにしている。したがって、このような磁界発生部材を用いるだけでも、磁界発生部材で発生する磁界（磁界発生部材の発生磁束）を増大させることができる。

しかしながら、磁界発生部材で発生する磁界（磁界発生部材の発生磁束）をより増大させることができるようにするのが好ましい。

そこで、本実施の形態１では、磁界発生部材２０で発生する磁界（磁界発生部材の発生磁束）をより増大させることができるようにした。

具体的には、第１の磁極部２２１および第２の磁極部２２２のうち少なくともいずれか一方の磁極部における下面（磁極面、固定子との対向面）側に第１の磁性体２３０を配置させるようにした。

本実施の形態１では、４つの磁極部（２つの第１の磁極部２２１および２つの第２の磁極部２２２）に第１の磁性体２３０が１つずつ配置されるようにしている。

さらに、第１の磁性体２３０が配置された磁極部が、磁極面の少なくとも一部が第１の磁性体２３０が露出した露出面２３０ｂとなっている磁極部を含むようにした。

具体的には、図１の左右方向の中央に位置する磁極部（内側の第１の磁極部２２１および内側の第２の磁極部２２２）においては、第１の磁性体２３０が、各磁極部の磁極面（磁極面２２１ａおよび磁極面２２２ａ）と面一となるように下面２３０ａを露出させた状態で、各磁極部内に配置されるようにした。すなわち、本実施の形態１では、中央に位置する磁極部（内側の第１の磁極部２２１および内側の第２の磁極部２２２）においては、各磁極部の磁極面（磁極面２２１ａおよび磁極面２２２ａ）の一部が第１の磁性体２３０の下面２３０ａ（露出面２３０ｂ）となっている。

なお、本実施の形態１にかかる磁界発生部材２０では、永久磁石部２２０は、第１の磁極部２２１と第２の磁極部２２２との並設方向（図１の左右方向）の両端部が終端部２２０ｃとなっている。すなわち、図１の左右方向の両端に位置する磁極部（外側の第１の磁極部２２１および外側の第２の磁極部２２２）に、永久磁石部２２０の終端部２２０ｃがそれぞれ形成されている。

そして、本実施の形態１では、図１の左右方向の両端に位置する磁極部（外側の第１の磁極部２２１および外側の第２の磁極部２２２）に配置される第１の磁性体２３０が、各磁極部の磁極面（磁極面２２１ａおよび磁極面２２２ａ）側に露出しないようにしている。すなわち、下面２３０ａが各磁極部の下面（下面２２１ａおよび下面２２２ａ）よりも上方に位置した状態となるように、第１の磁性体２３０を各磁極部（終端部２２０ｃが形成されている磁極部）に配置させている。

したがって、図１の左右方向の両端に位置する磁極部（外側の第１の磁極部２２１および外側の第２の磁極部２２２）においては、第１の磁性体２３０の下面２３０ａが、下から視た際に、各磁極部の下面（下面２２１ａおよび下面２２２ａ）によって完全に覆われることとなる。なお、外側の磁極部（終端部２２０ｃが形成されている磁極部）に配置されている第１の磁性体２３０は、図１に示すように、左右方向に露出した状態で各磁極部に配置されている。

また、永久磁石部２２０の終端部２２０ｃに配置される第１の磁性体２３０の下面２３０を、各磁極部の磁極面（磁極面２２１ａおよび磁極面２２２ａ）側に露出させるようにすることも可能である。こうすれば、永久磁石２２４の形状をより簡素化させることができるため、製造し易くなるという効果を得ることができる。

このように、永久磁石部２２０に第１の磁性体２３０を配置することで、この第１の磁性体２３０によって、永久磁石部２２０の磁極面（下面２２０ａ）側における磁気飽和の発生を抑制することができるようになる。その結果、磁界発生部材２０で発生する磁界（磁界発生部材の発生磁束）をより増大させることができるようになる。

このとき、第１の磁性体２３０が配置された磁極部が、磁極面の少なくとも一部が第１の磁性体２３０が露出した露出面２３０ｂとなっている磁極部を含むようにすれば、永久磁石部２２０の磁極面（下面２２０ａ）側における磁気飽和の発生をより抑制することができるようになる。

さらに、永久磁石部２２０の終端部２２０ｃに配される２つの第１の磁性体２３０を、永久磁石２２４の内部（下面２２４ａよりも上側）に配置させるようにすれば、電磁力発生部材（固定子）３０との対向面側に、電磁力発生部材（固定子）３０との対向方向に磁束を発生させる永久磁石２２４を有する構成となる。そのため、電磁力発生部材（固定子）３０を通らずに磁界発生部材（可動子）２０に戻る漏れ磁束を低減することができるようになる。

また、本実施の形態１では、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に、第１の磁極部２２１と第２の磁極部２２２との境界部（境界面：境界）２２３を跨ぐように第２の磁性体２４０が配置されるようにしている。

具体的には、永久磁石部２３０の電磁力発生部材（固定子）３０との対向面の反対側の一部、かつ、隣り合う２つの磁極部間に、３つの第２の磁性体２４０が配置されるようにしている。このように、第１の磁極部２２１と第２の磁極部２２２との境界部２２３のそれぞれに、当該境界部２２３を跨ぐように第２の磁性体２４０を配置することで、３つの第２の磁性体２４０が、下から視た際に、互いに隣り合う第１の磁性体２３０，２３０の間に位置するようにしている。さらに、本実施の形態１では、下から視た際に、第１の磁性体２３０の端部と第２の磁性体２４０の端部とが重なり合うようにしている。

なお、３つの第２の磁性体２４０は、上面２４０ａが永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に露出するように配置されている。

さらに、本実施の形態１では、第２の磁性体２４０が、永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に向けて延びる延設部２４１が形成されている第２の磁性体２４０を含むようにしている。

具体的には、中央に配置される第２の磁性体２４０が永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に向けて延びる延設部２４１を有するようにしている。

さらに、この延設部２４１は、内側の第１の磁極部２２１と内側の第２の磁極部２２との境界部（境界）２２３に沿って、永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側まで延びている。すなわち、延設部２４１の先端面２４１ａが永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に露出している。

このように、本実施の形態１では、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に、第１の磁極部２２１と第２の磁極部２２２との境界部２２３を跨ぐように第２の磁性体２４０を配置している。この第２の磁性体２４０が配置される部位（永久磁石部２２０の隣り合う２つの磁極部間、かつ、電磁力発生部材３０との対向面の反対側）は、磁気飽和が発生しやすい部位となっている。したがって、このような磁気飽和が発生しやすい部位に第２の磁性体２４０を配置すれば、かかる部位における磁気飽和の発生を抑制することができるようになる。その結果、磁界発生部材２０で発生する磁界（磁界発生部材の発生磁束）をより増大させることができるようになる。

さらに、本実施の形態１では、３つの第２の磁性体２４０のうち、中央に位置する第２の磁性体２４０、すなわち、永久磁石部２２０の２つの永久磁石２２４，２２４の間に配置される第２の磁性体２４０が、永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に向けて延びる延設部２４１を有している。

このような延設部２４１を第２の磁性体２４０に設ければ、第２の磁性体２４０と電磁力発生部材（固定子）３０の固定子コア３１０との間の磁路が形成されるため、磁気抵抗を低減することができる。その結果、磁界発生部材２０で発生する磁界（磁界発生部材の発生磁束）をより増大させることができるようになる。

さらに、本実施の形態１では、延設部２４１が永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側まで延びているため、第２の磁性体２４０と電磁力発生部材（固定子）３０の固定子コア３１０との間に形成される磁路によって、磁気抵抗をより低減することができるようになる。そのため、磁界発生部材２０で発生する磁界（磁界発生部材の発生磁束）をより増大させることができるようになる。

なお、第１の磁性体２３０や第２の磁性体２４０は、様々な方法で永久磁石部２２０に配置することができる。例えば、凹部を有する形状をした永久磁石部２２０（永久磁石２２４）の凹部に各磁性体を固定（嵌合、接着等）することで、第１の磁性体２３０や第２の磁性体２４０を永久磁石部２２０に配置させるようにすることができる。

さらに、本実施の形態１では、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に補強部材２５０を配置している。この補強部材２５０は、例えば、軟磁性材料を用いて形成することができ、略直方体状をしている。そして、この補強部材２５０は、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂに当接させた状態で固定されている。

このように、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に補強部材２５０を配置すれば、磁界発生部材２０としての強度をより向上させることができるようになる。その結果、実用に耐え得る強度を確保したリニアモータ（モータ）１０を得ることが可能となる。

また、補強部材２５０が軟磁性材料で形成された軟磁性部２５１を有するようにすれば、磁界発生部材２０の永久磁石部２２０における電磁力発生部材（固定子）３０との対向面の反対側で発生する磁気飽和が抑制され、磁界発生部材２０で発生する磁界（磁界発生部材の発生磁束）をより増大させることができるようになる。

なお、磁界発生部材２０は、図１に示した構成に限られるものではなく、様々な構成とすることが可能である。

以下では、磁界発生部材２０の変形例を例示する。なお、下記に例示する変形例も一例に過ぎず、磁界発生部材２０の構成は、このような構成に限られるものではない。

まず、図２（ａ）に示すような構成とすることができる。図２（ａ）に示す磁界発生部材２０では、永久磁石部２２０と、２つの第１の磁性体と、３つの第２の磁性体と、で本体部２１０を構成している。

この永久磁石部２２０も、下面（一面）２２０ａ側が磁極面となっており、主として下面２２０ａの法線方向に磁界が発生するように構成されている。

図２（ａ）でも、永久磁石部２２０は、極性の異なる磁極面（Ｎ極面とＳ極面）が下面（一面）２２４ａに形成されるように極異方着磁された２つの永久磁石２２４，２２４を並置したものを例示している。すなわち、すなわち、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０も、極異方着磁された永久磁石２２４を２つ（１つ以上）有している。

そして、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０においても、下面（一面）２２０ａには、一方向（長さ方向：図１の左右方向）の一方側（図１の左側）から順に、Ｓ極面、Ｎ極面、Ｓ極面、Ｎ極面が交互に形成されている。

すなわち、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０も、下面（一面）２２１ａがＳ極面（第１の磁極面）となる第１の磁極部２２１と、第１の磁極部２２１と隣り合うとともに下面（一面）２２２ａがＮ極面（第２の磁極面）となる第２の磁極部２２２と、を２つずつ（各１つ以上）有している。そして、一方向（長さ方向：図１の左右方向）の一方側（図１の左側）から順に、第１の磁極部２２１、第２の磁極部２２２、第１の磁極部２２１、第２の磁極部２２２が交互に形成されるようにしている。

そして、内側の２つの磁極部（内側の第１の磁極部２２１および内側の第２の磁極部２２２）に第１の磁性体２３０が１つずつ配置されるようにしている。

さらに、図２（ａ）においても、第１の磁性体２３０は、各磁極部の磁極面（磁極面２２１ａおよび磁極面２２２ａ）と面一となるように下面２３０ａを露出させた状態で、各磁極部内に配置されている。すなわち、図２（ａ）においても、内側の第１の磁極部２２１および内側の第２の磁極部２２２の磁極面（磁極面２２１ａおよび磁極面２２２ａ）の一部が第１の磁性体２３０の下面２３０ａ（露出面２３０ｂ）となっている。

そして、３つの第２の磁性体２４０が、第１の磁極部２２１と第２の磁極部２２２との境界部（境界）２２３を跨ぐように配置されており、各第２の磁性体２４０は、上面２４０ａが永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に露出するように配置されている。なお、図２（ａ）においては、左右に位置する第２の磁性体２４０と同様に、中央に位置する第２の磁性体２４０にも、永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に向けて延びる延設部２４１が形成されていない。

また、図２（ｂ）に示すような構成とすることもできる。図２（ｂ）に示す磁界発生部材２０は、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０とほぼ同様の構成をしている。

図２（ｂ）に示す磁界発生部材２０は、中央に位置する第２の磁性体２４０が、永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に向けて延びる延設部２４１を有する点が、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０とは異なっている。

また、図２（ｃ）に示すような構成とすることもできる。図２（ｃ）に示す磁界発生部材２０も、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０とほぼ同様の構成をしている。

図２（ｃ）に示す磁界発生部材２０は、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に、軟磁性材料を用いて形成した補強部材２５０を配置した点が、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０とは異なっている。

また、図３に示すような構成とすることもできる。図３に示す磁界発生部材２０は、図２（ｃ）に示す永久磁石部２２０とほぼ同様の構成をしている。

すなわち、図３に示す磁界発生部材２０も、極異方着磁された１つの永久磁石２２４を有する永久磁石部２２０と、２つの第１の磁性体と、３つの第２の磁性体と、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に配置された軟磁性材料の補強部材２５０と、で本体部２１０が構成されている。

ここで、図３に示す磁界発生部材２０では、永久磁石部２２０における少なくとも１つの磁極部（第１の磁極部２２１および／または第２の磁極部２２２）が、上面（他面）２２０ｂ側に凸となる湾曲面（湾曲面２２１ｂおよび／または湾曲面２２２ｂ）を有している。

具体的には、永久磁石部２２０は、内側の第１の磁極部２２１において、下面（一面）２２０ａおよび上面（他面）２２０ｂが上側に凸となる湾曲面２２１ｂとなっており、内側の第２の磁極部２２２において、下面（一面）２２０ａおよび上面（他面）２２０ｂが上側に凸となる湾曲面２２２ｂとなっている。また、永久磁石部２２０は、外側の第１の磁極部２２１において、上面（他面）２２０ｂが上側かつ内側（図３の左側）に凸となる湾曲面２２１ｂとなっており、外側の第２の磁極部２２２において、上面（他面）２２０ｂが上側かつ内側（図３の右側）に凸となる湾曲面２２２ｂとなっている。

こうすれば、永久磁石部２２０の磁束を発生させる部分の表面積を増大させることができるため、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

そして、図２（ａ）〜図２（ｃ）および図３で示した磁界発生部材２０を図１に示すリニアモータ（モータ）１０に適用させても、推力やトルクを増大させることのできるリニアモータ（モータ）１０を得ることができる。

また、図４に示すように、等方向着磁された永久磁石２２４を有する磁界発生部材２０を可動子として用いたリニアモータ（モータ）１０とすることも可能である。

図４に示す磁界発生部材２０は、図３に示す永久磁石部２２０とほぼ同様の構成をしている。

すなわち、図４に示す磁界発生部材２０も、永久磁石部２２０と、２つの第１の磁性体と、３つの第２の磁性体と、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に配置された軟磁性材料の補強部材２５０と、で本体部２１０が構成されている。

ここで、図４に示す磁界発生部材２０においては、上述したように、永久磁石部２２０が等方向着磁された永久磁石２２４を有している点が、図３に示す永久磁石部２２０とは異なっている。

具体的には、永久磁石部２２０は、極性の異なる磁極面（Ｎ極面とＳ極面）が下面（一面）２２４ａに交互に現れるように４極に等方向着磁された１つの永久磁石２２４で形成されている。このように、図４に示す永久磁石部２２０は、等方向着磁された永久磁石２２４を１つ（１つ以上）有している。

また、図４に示す永久磁石部２２０においても、下面（一面）２２１ａがＳ極面（第１の磁極面）となる第１の磁極部２２１と、第１の磁極部２２１と隣り合うとともに下面（一面）２２２ａがＮ極面（第２の磁極面）となる第２の磁極部２２２と、を２つずつ（各１つ以上）有している。そして、一方向（長さ方向：図１の左右方向）の一方側（図１の左側）から順に、第１の磁極部２２１、第２の磁極部２２２、第１の磁極部２２１、第２の磁極部２２２が交互に形成されるようにしている。

なお、図４に示す永久磁石２２４は、４極に着磁された１つの永久磁石で構成する必要はなく、例えば、隣り合う磁極の間で分割された２つから４つの永久磁石で構成されていてもよい。この場合、永久磁石を形成する際の金型構造の簡略化や、着磁する際の着磁ヨークの簡略化などの効果が得られる。

また、図４に示す永久磁石部２２０においても、永久磁石部２２０における少なくとも１つの磁極部（第１の磁極部２２１および／または第２の磁極部２２２）が、上面（他面）２２０ｂ側に凸となる湾曲面（湾曲面２２１ｂおよび／または湾曲面２２２ｂ）を有している。

具体的には、永久磁石部２２０は、内側の第１の磁極部２２１において、下面（一面）２２０ａおよび上面（他面）２２０ｂが上側に凸となる湾曲面２２１ｂとなっており、内側の第２の磁極部２２２において、下面（一面）２２０ａおよび上面（他面）２２０ｂが上側に凸となる湾曲面２２２ｂとなっている。また、永久磁石部２２０は、外側の第１の磁極部２２１において、上面（他面）２２０ｂが上側かつ内側（図４の左側）に凸となる湾曲面２２１ｂとなっており、外側の第２の磁極部２２２において、上面（他面）２２０ｂが上側かつ内側（図４の右側）に凸となる湾曲面２２２ｂとなっている。

こうすることで、永久磁石部２２０の磁束を発生させる部分の表面積を増大させて、発生磁界をさらに増大させることができるようにしている。

また、等方向着磁された永久磁石２２４を有する磁界発生部材２０も、図４に示した構成に限られるものではなく、様々な構成とすることが可能である。

例えば、図５（ａ）に示すような構成とすることができる。この図５（ａ）に示す磁界発生部材２０は、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０とほぼ同様の構成をしている。

図５（ａ）に示す磁界発生部材２０においては、極性の異なる磁極面（Ｎ極面とＳ極面）が下面（一面）２２４ａに交互に現れるように４極に等方向着磁された１つの永久磁石２２４で永久磁石部２２０が形成されている点が、図２（ａ）に示す永久磁石部２２０とは異なっている。

また、図５（ｂ）に示すような構成とすることもできる。図５（ｂ）に示す磁界発生部材２０は、図２（ｂ）に示す永久磁石部２２０とほぼ同様の構成をしている。

図５（ｂ）に示す磁界発生部材２０は、極性の異なる磁極面（Ｎ極面とＳ極面）が下面（一面）２２４ａに交互に現れるように４極に等方向着磁された１つの永久磁石２２４で永久磁石部２２０が形成されている点が、図２（ｂ）に示す永久磁石部２２０とは異なっている。

また、図５（ｃ）に示すような構成とすることもできる。図５（ｃ）に示す磁界発生部材２０は、図２（ｃ）に示す永久磁石部２２０とほぼ同様の構成をしている。

図５（ｃ）に示す磁界発生部材２０は、極性の異なる磁極面（Ｎ極面とＳ極面）が下面（一面）２２４ａに交互に現れるように４極に等方向着磁された１つの永久磁石２２４で永久磁石部２２０が形成されている点が、図２（ｃ）に示す永久磁石部２２０とは異なっている。

そして、図５（ａ）〜図５（ｃ）で示した磁界発生部材２０を図４に示すリニアモータ（モータ）１０に適用させても、推力やトルクを増大させることのできるリニアモータ（モータ）１０を得ることができる。

このように、本実施の形態１およびその変形例で示した磁界発生部材２０では、永久磁石部２２０に第１の磁性体２３０および第２の磁性体２４０を配置させている。こうすれば、磁性体を配置させていない磁界発生部材と較べて、各磁極部（第１の磁極部２２１および第２の磁極部２２２）の磁極面（磁極面２２１ａおよび磁極面２２２ａ）で発生する磁束密度を増大させることができるようになる（図６参照）。

なお、図６では、図５（ａ）で示した磁界発生部材２０とほぼ同様の構成をした磁界発生部材２０を例示しているが、他の磁界発生部材２０を用いても、同様の作用、効果を奏することができる。

以上説明したように、本実施の形態１およびその変形例では、磁界発生部材２０は、下面（一面）２２０ａ側がＳ極面（第１の磁極面）２２１ａとなる第１の磁極部２２１と、第１の磁極部２２１と隣り合うとともに下面（一面）２２０ａ側がＮ極面（第２の磁極面）２２２ａとなる第２の磁極部２２２と、を有する永久磁石部２２０を備えている。

また、磁界発生部材２０は、第１の磁極部２２１および第２の磁極部２２２のうち少なくともいずれか一方の磁極部（第１の磁極部２２１および／または第２の磁極部２２２）における磁極面（第１の磁極面２２１ａおよび／または第２の磁極面２２２ａ）側に配置される第１の磁性体２３０と、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に、第１の磁極部２２１と第２の磁極部２２２との境界部（境界）２２３を跨ぐように配置される第２の磁性体２４０と、を備えている。

こうすれば、磁極部（第１の磁極部２２１や第２の磁極部２２２）における飽和磁束密度を第１の磁性体２３０によって向上させることができるようになって、発生磁界を増加させることができる。さらに、磁気飽和により発生磁束が制限される傾向にあった部分に配置された第２の磁性体２４０によって、かかる部分における飽和磁束密度を増大させることができ、発生磁界をより増加させることができるようになる。

また、ハルバッハ配列構造の永久磁石と較べて少ない部品点数で磁界発生部材２０を形成することができるため、構成の簡素化を図ることも可能となる。

このように、本実施の形態１およびその変形例によれば、より簡素な構成としつつ、発生磁界の増大化を図ることの可能な磁界発生部材２０および当該磁界発生部材２０を備えるリニアモータ（モータ）１０を得ることができる。

ところで、磁界発生部材２０の発生磁界側の反対側（永久磁石部２２０の上面２２０ｂ側）においては、磁束が半円状に流れようとするが、サイズやコスト等の面から磁界発生部材２０の発生磁界の方向の厚さを薄くした場合、半円状の流れがつぶされる形となり、磁束が集中し、磁気飽和により発生磁束が制限される傾向にあった。すなわち、従来の磁界発生部材では、発生磁界の増大化と磁界発生部材の薄型化の両立を図ることが難しかった。

しかしながら、本実施の形態１およびその変形例のように、発生磁界側の反対側（永久磁石部２２０の上面２２０ｂ側）に第２の磁性体２４０を配置すれば、磁界発生部材２０の発生磁界の方向の厚さを薄くしたとしても、第２の磁性体２４０によって磁気飽和の発生を抑制することができるようになる。

このように、本実施の形態１およびその変形例によれば、発生磁界の増大化を図りつつ、磁界発生部材２０の薄型化を図ることが可能となる。

また、第１の磁性体２３０が配置された磁極部（第１の磁極部２２１および／または第２の磁極部２２２）が、磁極面（第１の磁極面２２１ａおよび／または第２の磁極面２２２ａ）の少なくとも一部が第１の磁性体２３０が露出した露出面２３０ｂとなっている磁極部（第１の磁極部２２１および／または第２の磁極部２２２）を含むようにしてもよい。

このように、第１の磁性体２３０の少なくとも一部を永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に露出させるようにすれば、磁極部（第１の磁極部２２１および／または第２の磁極部２２２）における飽和磁束密度をより向上させることができるようになって、発生磁界をより増加させることができるようになる。

また、永久磁石部２２０が極異方着磁された永久磁石２２４を有するようにしてもよい。

こうすれば、永久磁石２２４としてより最適な着磁を得ることが可能となって、磁界発生部材２０の発生磁束をより増大させることができるようになる。さらに、永久磁石部２２０を構成する永久磁石２２４の数を、ハルバッハ配列構造の永久磁石よりも少なくすることができるようになるため、生産性の向上を図ることができるようになる上、寸法精度の向上を図ることができるようになる。

また、永久磁石部２２０が、下面（一面）２２０ａと上面（他面）２２０ｂとの対向方向に等方向着磁された永久磁石２２４を有するようにしてもよい。

このように等方向着磁された永久磁石２２４は、比較的容易に製造することができるものであり、例えば、希土類焼結磁石は、極異方着磁が一般的には困難であるが、このような希土類焼結磁石であっても、等方向着磁は比較的容易に行うことができる。したがって、発生磁界の増大化を図ることの可能な磁界発生部材２０をより容易に製造することができるようになる。言い換えると、比較的容易に製造することのできる永久磁石２２４を用いたとしても、発生磁界を増大させることができるようになる。さらに、永久磁石部２２０を構成する永久磁石２２４の数を、ハルバッハ配列構造の永久磁石よりも少なくすることができるようになるため、生産性の向上を図ることができるようになる上、寸法精度の向上を図ることができるようになる。

また、永久磁石部２２０が１つの永久磁石２２４で構成されるようにしてもよい。

こうすれば、複数の永久磁石を貼り合せる必要がなくなるため、生産性のより一層の向上を図ることができるようになる。また、複数の永久磁石を貼り合せることにより生じる誤差をなくすことができるようになるため、寸法精度のより一層の向上を図ることも可能となる。

また、永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側に補強部材２５０が配置されていてもよい。

こうすれば、磁界発生部材２０としての強度をより向上させることができるようになる。

また、補強部材２５０が軟磁性材料で形成された軟磁性部２５１を有するようにしてもよい。

こうすれば、磁界発生部材２０における永久磁石部２２０の上面（他面）２２０ｂ側の磁気飽和をより緩和させることができ、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、第２の磁性体２４０が、永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に向けて延びる延設部２４１が形成されている第２の磁性体２４０を含んでいてもよい。

こうすれば、延設部２４１が形成された第２の磁性体２４０と永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側との間に磁路が形成されるため、磁気抵抗を低減させることができるようになる。その結果、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、延設部２４１が永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側まで延びていてもよい。

こうすれば、第２の磁性体２４０と永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側との間に形成される磁路によって、磁気抵抗をより低減させることができるようになるため、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、永久磁石部２２０における少なくとも１つの磁極部（第１の磁極部２２１および／または第２の磁極部２２２）が、上面（他面）２２０ｂ側に凸となる湾曲面（湾曲面２２１ｂおよび／または湾曲面２２２ｂ）を有していてもよい。

こうすれば、永久磁石部２２０の磁束を発生させる部分の表面積を増大させることができるため、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、永久磁石部２２０は、第１の磁極部２２１と第２の磁極部２２２との並設方向の端部が終端部２２０ｃとなっていてもよい。そして、終端部２２０ｃに配置される第１の磁性体２３０が下面（一面）２２０ａに露出しないようにしてもよい。

こうすれば、磁界発生部材２０の永久磁石部２２０の終端部２２０ｃにおける漏れ磁束を低減させることができるようになるため、発生磁界をさらに増大させることができるようになる。

また、本実施の形態１およびその変形例にかかるリニアモータ（モータ）１０は、磁界発生部材２０と、通電により磁界を発生させるコイル３２０を有し、磁界発生部材２０の永久磁石部２２０の下面（一面）２２０ａ側に隙間を空けて対向配置される電磁力発生部材３０と、を備えている。

そして、磁界発生部材２０および電磁力発生部材３０のうちの一方の部材を可動子とするとともに、他方の部材を固定子としている。

こうすれば、リニアモータ（モータ）１０の推力やトルクを増大させることができるようになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態１およびその変形例で示した構成を適宜組み合わせることで、磁界発生部材を形成することが可能である。

また、上記実施の形態１およびその変形例では、第１の磁極部および第２の磁極部を２つずつ有する永久磁石部を例示したが、永久磁石部が、第１の磁極部および第２の磁極部をそれぞれ１つ以上有していればよく、第１の磁極部および第２の磁極部の数は、２つずつに限られるものではない。また、永久磁石部を構成する永久磁石の数も１つまたは２つに限られるものではない。

また、上記実施の形態１では、磁極部の全て（２つの第１の磁極部および２つの第２の磁極部）に第１の磁性体を配置したものを例示したが、第１の磁性体は、少なくとも１つの磁極部に配置されていればよい。

また、上記実施の形態１およびその変形例では、磁界発生部材を可動子とし、電磁力発生部材を固定子としたモータを例示したが、磁界発生部材を固定子とし、電磁力発生部材を可動子としたモータとすることも可能である。

また、上記実施の形態１およびその変形例では、固定子コアと、固定子コアに巻回されて、通電により磁界を発生させるコイルと、を有する電磁力発生部材を例示したが、固定子コアを用いずに電磁力発生部材を形成することも可能である。

また、上記実施の形態１およびその変形例では、モータとして、直線状の磁界発生部材を用いたリニアモータを例示したが、モータはリニアモータに限られるものではない。例えば、半円弧状の磁界発生部材を用いた揺動モータとすることも可能であるし、円環状の磁界発生部材を用いた回転モータとすることも可能である。

また、永久磁石部や電磁力発生部材、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

以上のように、本発明にかかる磁界発生部材およびモータは、磁界発生部材の発生磁束を増大させたり、モータの推力やトルクを増大させたりすることが可能となるので、小型かつ高性能が要求される装置、例えば、電動シェーバや電動歯ブラシなどの家庭向け電気機器や産業用ロボットの用途などに適用できる。

１０ リニアモータ（モータ）
２０ 磁界発生部材（可動子）
２２０ 永久磁石部
２２０ａ 下面（一面：磁極面）
２２０ｂ 上面（他面）
２２０ｃ 終端部
２２１ 第１の磁極部
２２１ａ 下面（Ｓ極面：第１の磁極面）
２２１ｂ 湾曲面
２２２ 第２の磁極部
２２２ａ 下面（Ｎ極面：第２の磁極面）
２２２ｂ 湾曲面
２２３ 境界部（境界）
２３０ 第１の磁性体
２３０ｂ 露出面
２４０ 第２の磁性体
２４１ 延設部
２５０ 補強部材
３０ 電磁力発生部材（固定子）
３２０ コイル

Claims (10)

1. 一面側が第１の磁極面となる第１の磁極部と、前記第１の磁極部と隣り合うとともに前記一面側が第２の磁極面となる第２の磁極部と、を有する永久磁石部と、
   前記第１の磁極部および前記第２の磁極部のうち少なくともいずれか一方の磁極部における前記磁極面側に配置される第１の磁性体と、
   前記永久磁石部の他面側に、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部との境界を跨ぐように配置される第２の磁性体と、
   を備え、
   前記第１の磁性体が配置された磁極部は、磁極面の一部が前記第１の磁性体が露出した露出面となっている磁極部を含んでおり、
   前記永久磁石部は、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部との並設方向の端部が終端部となっており、
   前記終端部に配置される前記第１の磁性体が前記一面に露出していないことを特徴とする磁界発生部材。
2. 前記永久磁石部が極異方着磁された永久磁石を有することを特徴とする請求項１に記載の磁界発生部材。
3. 前記永久磁石部が、前記一面と前記他面との対向方向に等方向着磁された永久磁石を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁界発生部材。
4. 前記永久磁石部が１つの永久磁石で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の磁界発生部材。
5. 前記永久磁石部の前記他面側に補強部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の磁界発生部材。
6. 前記補強部材が軟磁性材料で形成された軟磁性部を有することを特徴とする請求項５に記載の磁界発生部材。
7. 前記第２の磁性体は、前記一面側に向けて延びる延設部が形成されている第２の磁性体を含むことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の磁界発生部材。
8. 前記延設部が前記一面側まで延びていることを特徴とする請求項７に記載の磁界発生部材。
9. 前記永久磁石部における少なくとも１つの磁極部が、前記他面側に凸となる湾曲面を有していることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の磁界発生部材。
10. 請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の磁界発生部材と、
    通電により磁界を発生させるコイルを有し、前記磁界発生部材の前記一面側に隙間を空けて対向配置される電磁力発生部材と、
    を備え、
    前記磁界発生部材および前記電磁力発生部材のうちの一方の部材を可動子とするとともに、他方の部材を固定子としたことを特徴とするモータ。

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