JP7157628B2 - 筒型リニアモータ - Google Patents

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Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相の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、巻線は同相同士で直列に接続されており、各相の巻線の一端がそれぞれリード線に接続される。そして、各相巻線にそれぞれ接続された三つのリード線は、電機子とロッドとの間の隙間を介して電機子の上方へ引き出され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

従来の筒型リニアモータは、狭いロッド内を通してリード線を外部へ引き出す構造を採用しているため、配線作業が非常に難しく組立が面倒であるという問題を有している。

そこで、本発明は、配線作業が容易で簡単に組立できる筒型リニアモータの提供を目的とする。

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、ロッドと、筒状であってロッドの外周に装着される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、ロッドの外周を覆うとともにロッドとの間に環状の空隙を形成するカバーと、筒状であって内方にロッド、カバーおよび電機子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、空隙に収容されるとともに一端がカバーから外部へ導出されるとともに他端が巻線に接続されるリード線とを備えている。このように構成された筒型リニアモータでは、カバーのロッドへの装着前にロッドの外側にて各相のリード線と各相の巻線との接続作業を行え、接続作業の終了後にカバーをロッドに装着できる。

また、筒型リニアモータは、巻線がＵ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線を備え、リード線がＵ相巻線に接続されるＵ相リード線、Ｖ相巻線に接続されるＶ相リード線およびＷ相巻線に接続されるＷ相リード線を備え、カバーがＵ相リード線、Ｖ相リード線およびＷ相リード線をそれぞれ個別独立して導出する三つの導出孔を備えてもよい。このように構成された筒型リニアモータでは、Ｕ相リード線、Ｖ相リード線およびＷ相リード線をそれぞれ対応する導出孔から独立して外方へ導出させるので、Ｕ相リード線、Ｖ相リード線およびＷ相リード線を離間させ得る。よって、このように構成された筒型リニアモータによれば、各相の巻線の相間の良好な絶縁性を実現できる。

さらに、筒型リニアモータは、空隙内に収容され、Ｕ相巻線とＵ相リード線とを接続するＵ相接続部と、Ｖ相巻線とＶ相リード線とを接続するＶ相接続部と、Ｗ相巻線とＷ相リード線とを接続するＷ相接続部とを有する環状或いは円弧状の中継台を備え、Ｕ相接続部、Ｖ相接続部およびＷ相接続部が互いに中継台の周方向に離間した位置に設けられてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、各相の巻線と各相のリード線を空隙内で互いに離間した位置に配置できるので、各相の巻線の相間の良好な絶縁性を実現できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータは、ロッドの外周であって電機子よりも基端側に設けられるカバー保持部材を備え、カバーがロッドの外周に設けた環状のカバーエンドと、筒状であって一端がカバーエンドの外周に嵌合されるともに他端がカバー保持部材の外周に装着される弾性体に嵌合されるカバー筒とを備えている。このように構成された筒型リニアモータによれば、ロッドに対して偏心や傾きが許容されるので、ロッドが撓んでもカバーがヘッドキャップに強く押し付けられることがなく、円滑に伸縮できる。

そしてさらに、本実施の形態の筒型リニアモータは、界磁の内周に設けた非磁性体のインナーチューブと、ロッドのコアの軸方向両側に設けられてインナーチューブの内周に摺接する複数の環状のスライダとを有し、スライダのうちロッドの最も基端側に配置されるスライダがロッドの基端側に外径が小径であって弾性体が装着される小径部を有し、小径部をカバー保持部材としてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、別途カバー保持部材を設けずに済み、部品点数が削減しつつカバーのロッドへの取付を可能とするとともに電機子の界磁に対する偏心を防止できる。

また、筒型リニアモータは、カバー筒が空隙とインナーチューブ内とを連通する通気孔を備えてもよい。このように構成された筒型リニアモータよれば、筒型リニアモータの伸縮作動によって拡縮されるインナーチューブ内のスライダよりも左方側の部屋が常に空隙に連通されるので、前記部屋の圧力変動が緩和され筒型リニアモータが円滑に伸縮できる。

さらに、筒型リニアモータは、弾性体を環状であってカバー保持部材とカバー筒との間をシールするシールリングとしてもよく、インナーチューブ内あるいは電機子へ水や埃の侵入を防止できる。

本発明の筒型リニアモータによれば、配線作業が容易で簡単に組立できる。

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カバー筒の断面図である。 一実施の形態における筒型リニアモータの中継台の斜視図である。

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、ロッド１１と、筒状であってロッド１１の外周に装着されるコア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、ロッド１１の外周を覆うとともにロッド１１との間に環状の空隙Ｇを形成するカバー１７と、筒状であって内方にロッド１１、カバー１７および電機子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と、空隙Ｇに収容されるとともに一端がカバー１７外へ導出されるとともに他端が巻線５に接続されるリード線Ｌ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可動子とされている。

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、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は、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、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５ｕ、Ｖ相巻線５ｖおよびＷ相巻線５ｗ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相巻線５ｗ、Ｗ相巻線５ｗ、Ｗ相巻線５ｗおよびＶ相巻線５ｖ、Ｖ相巻線５ｖ、Ｖ相巻線５ｖ、Ｖ相巻線５ｖおよびＵ相巻線５ｕ、Ｕ相巻線５ｕ、Ｕ相巻線５ｕ、Ｕ相巻線５ｕおよびＷ相巻線５ｗが装着されている。そして、Ｕ相巻線５ｕ、Ｖ相巻線５ｖおよびＷ相巻線５ｗは、それぞれ、相毎に直列に接続されており、各相巻線５ｕ，５ｖ，５ｗの一端が結線されるとともに、他端はコア３の図１中左方へ引き出されている。

リード線Ｌは、Ｕ相リード線Ｌｕと、Ｖ相リード線Ｌｖと、Ｗ相リード線Ｌｗの三つのリード線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗで構成されており、各リード線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗは、それぞれ対応する各相巻線５ｕ，５ｖ，５ｗの他端に中継台２７を介して接続されている。

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、後述するインナーチューブ９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、カバー１７は、ロッド１１の外周を覆って空隙Ｇを形成している。具体的には、カバー１７は、ロッド１１の外周に設けた環状のカバーエンド１８と、筒状であって一端がカバーエンド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の外周に装着される弾性体としてのシールリング２６に嵌合されるカバー筒１９とを備えている。

カバーエンド１８は、ロッド１１の基端近傍時の外周に固定されており、ロッド本体２２の螺子部２２ａに螺着される筒状のナット部１８ａと、ナット部１８ａの図１中左端に設けられたフランジ１８ｂとを備えて構成されている。

カバー筒１９は、筒状であって、一端である図１中左端に他部よりも肉が厚く内径が小径の嵌合部１９ａを備えるほか、図２に示すように、嵌合部１９ａに対して周方向に間隔を空けて設けられて嵌合部１９ａを貫く三つの導出孔１９ｂとを備えている。なお、三つの導出孔１９ｂは、本実施の形態ではカバー筒１９に対して周方向に等間隔で設けられている。また、カバー筒１９は、電機子側端である図１中右端に常にインナーチューブ９内に連通される通気孔１９ｃを備えている。

そして、カバー筒１９の嵌合部１９ａは、カバーエンド１８のナット部１８ａに嵌合されている。具体的には、嵌合部１９ａは、ナット部１８ａにすきまばめにより嵌合されており、カバー筒１９のカバーエンド１８に対する若干の傾きと径方向へのガタが許容されている。また、カバー筒１９の他端である図１中右端は、スライダ２５の小径部２５ｂの外周に装着されたシールリング２６の外周に嵌合される。カバー筒１９は、カバーエンド１８とスライダ２５によって、挟まれており、軸方向の移動は拘束されているが、カバーエンド１８にたいするすきまばめと弾性体であるシールリング２６への嵌合によりロッド１１に対して偏心や傾きが許容されている。また、スライダ２５における小径部２５ｂは、カバー筒１９をロッド１１に取り付ける際にカバー筒１９を保持する役割を担っており、カバー保持部材を構成している。なお、弾性体は、弾性を備えて小径部（カバー保持部材）２５ｂに対するカバー筒１９の偏心を許容できればよいのでシールリング２６に限られず、カバー筒１９と小径部（カバー保持部材）２５ｂとの間のシールの必要がなければ小径部（カバー保持部材）２５ｂの全周を取り囲む環状とされなくともよい。

中継台２７は、ロッド１１の外周であってカバーエンド１８とスライダ２５との間に装着されており、カバー１７とロッド１１との間の空隙Ｇに収容されている。中継台２７は、本実施の形態では、環状とされており、図３に示すように、Ｕ相接続部２７ｕと、Ｖ相接続部２７ｖと、Ｗ相接続部２７ｗとを備えている。そして、Ｕ相接続部２７ｕ、Ｖ相接続部２７ｖおよびＷ相接続部２７ｗは、中継台２７に対して、周方向に間隔を空けて設けられている。本実施の形態では、Ｕ相接続部２７ｕ、Ｖ相接続部２７ｖおよびＷ相接続部２７ｗは、中継台２７に対して、周方向に等間隔で設けられている。

図１および図３に示すように、コア３のスロット４から引き出されたＵ相巻線５ｕの一端には、メガネ端子５ｕ１が設けられており、相手方のＵ相リード線Ｌｕの一端にもメガネ端子Ｌｕ１が設けられている。そして、互いに中継台２７のＵ相接続部２７ｕに重ねられたメガネ端子５ｕ１，Ｌｕ１内に挿通された螺子２７ａのＵ相接続部２７ｕへの螺着によって、Ｕ相巻線５ｕとＵ相リード線Ｌｕとが接続される。Ｖ相巻線５ｖおよびＷ相巻線５ｗの一端と、Ｖ相リード線ＬｖおよびＷ相リード線Ｌｗの一端にも、Ｕ相巻線５ｕおよびＵ相リード線Ｌｕと同様にメガネ端子が設けられている。そして、Ｖ相巻線５ｖとＶ相リード線Ｌｖ、Ｗ相巻線５ｖとＷ相リード線Ｌｗは、Ｕ相巻線５ｕおよびＵ相リード線Ｌｕと同様にしてそれぞれ中継台２７のＶ相接続部２７ｖおよびＷ相接続部２７ｗに固定されて接続される。

各相のリード線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを各相の巻線５ｕ，５ｖ，５ｗへの接続は、ロッド１１の外側にて行えるとともに、接続作業の終了後に、カバー１７をロッド１１に装着してリード線Ｌをカバー１７内に収容すればよい。よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１の配線作業をロッド１１の外側で行えるため、配線作業が非常に簡単となり、筒型リニアモータ１の組立も容易となる。

また、中継台２７がカバー１７とロッド１１との間の空隙Ｇ内に収容されており、中継台２７が環状であって、Ｕ相巻線５ｕとＵ相リード線Ｌｕとを接続するＵ相接続部２７ｕと、Ｖ相巻線５ｖとＶ相リード線Ｌｖとを接続するＶ相接続部２７ｖと、Ｗ相巻線５ｗとＷ相リード線Ｌｗとを接続するＷ相接続部２７ｗとが中継台２７の周方向の離間した位置にそれぞれ設けられているので、各相の巻線５ｕ，５ｖ，５ｗの相間の良好な絶縁性を実現できる。なお、中継台２７は、環状であると、Ｕ相接続部２７ｕ、Ｖ相接続部２７ｖおよびＷ相接続部２７ｗを周上に等間隔に配置すれば各接続部２７ｕ，２７ｖ，２７ｗを互いに最も離間させ得て絶縁性の点で有利となるが、円弧状とされてもよい。

Ｕ相リード線Ｌｕ、Ｖ相リード線ＬｖおよびＷ相リード線Ｌｗは、ロッド１１とカバー１７との間の空隙Ｇ内に収容されて、これらの他端は、それぞれ一つずつ個別独立して各導出孔１９ｂを通じて外部へ導出されて、図示しない外部の駆動回路に接続される。よって、筒型リニアモータ１は、駆動回路から各相のリード線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを介して各相の巻線５ｕ，５ｖ，５ｗに電流供給を受けて駆動される。

このように、Ｕ相リード線Ｌｕ、Ｖ相リード線ＬｖおよびＷ相リード線Ｌｗは、カバー１７に設けられた三つの導出孔１９ｂからそれぞれ個別に独立してカバー１７の外へ導出されるので、この点でも、各相の巻線５ｕ，５ｖ，５ｗの相間の良好な絶縁性を実現できる。

つづいて、本実施の形態では、界磁６は、筒状の積層磁石体Ｍと、積層磁石体Ｍの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とを備えて構成されており、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インナーチューブ９との間の環状隙間内に収容されている。また、アウターチューブ７の開口端には、ロッド１１が内周に挿通される環状のヘッドキャップ１５が装着されており、インナーチューブ９がヘッドキャップ１５に一体に設けられている。

積層磁石体Ｍ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。

また、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、ヘッドキャップ１５とインナーチューブ９とは、図１に示すように、非磁性体であって一体成型されており、ヘッドキャップ１５の図１中右端からインナーチューブ９が右方へ突出している。そして、インナーチューブ９の外周に界磁６が軸方向移動不能に装着されている。具体的には、インナーチューブ９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、ヘッドキャップ１５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がヘッドキャップ１５とアウターチューブ７の底部７ａとで挟持され、界磁６がインナーチューブ９の外周に固定される。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。

なお、ヘッドキャップ１５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内への塵や水などの侵入が防止されている。

そして、インナーチューブ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、インナーチューブ９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。

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間にもインナーチューブ９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がインナーチューブ９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の偏心を防止するインナーチューブ９がヘッドキャップ１５と一体構造になっているので、インナーチューブ９とヘッドキャップ１５に歪が生じにくくスライダ２１ｂ，２５がインナーチューブ９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れ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、ロッド１１と、筒状であってロッド１１の外周に装着されるコア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、ロッド１１の外周を覆うとともにロッド１１との間に環状の空隙Ｇを形成するカバー１７と、筒状であって内方にロッド１１、カバー１７および電機子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と、空隙Ｇに収容されるとともに一端がカバー１７外へ導出されるとともに他端が巻線５に接続されるリード線Ｌとを備えている。このように構成された筒型リニアモータ１では、カバー１７のロッド１１への装着前にロッド１１の外側にて各相のリード線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと各相の巻線５ｕ，５ｖ，５ｗとの接続作業を行え、接続作業の終了後にカバー１７をロッド１１に装着できる。よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、配線作業をロッド１１の外側で行えるため、配線作業が非常に簡単となり、筒型リニアモータ１の組立が容易となる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、巻線５がＵ相巻線５ｕ、Ｖ相巻線５ｖおよびＷ相巻線５ｗを備え、リード線ＬがＵ相巻線５ｕに接続されるＵ相リード線Ｌｕ、Ｖ相巻線５ｖに接続されるＶ相リード線ＬｖおよびＷ相巻線５ｗに接続されるＷ相リード線Ｌｗを備え、カバー１７がＵ相リード線Ｌｕ、Ｖ相リード線ＬｖおよびＷ相リード線Ｌｗをそれぞれ個別独立して導出する三つの導出孔１９ｂを備えている。このように構成された筒型リニアモータ１では、Ｕ相リード線Ｌｕ、Ｖ相リード線ＬｖおよびＷ相リード線Ｌｗをそれぞれ対応する導出孔１９ｂから独立して外方へ導出させるので、Ｕ相リード線Ｌｕ、Ｖ相リード線ＬｖおよびＷ相リード線Ｌｗを離間させ得る。よって、このように構成された筒型リニアモータ１によれば、各相の巻線５ｕ，５ｖ，５ｗの相間の良好な絶縁性を実現できる。なお、導出孔１９ｂは、カバー１７の周方向で等間隔に設けられるとＵ相リード線Ｌｕ、Ｖ相リード線ＬｖおよびＷ相リード線Ｌｗを互いに最も離間させ得るので絶縁性が向上する。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、空隙Ｇ内に収容され、Ｕ相巻線５ｕとＵ相リード線Ｌｕとを接続するＵ相接続部２７ｕと、Ｖ相巻線５ｖとＶ相リード線Ｌｖとを接続するＶ相接続部２７ｖと、Ｗ相巻線５ｗとＷ相リード線Ｌｗとを接続するＷ相接続部２７ｗとを有する環状或いは円弧状の中継台２７を備え、Ｕ相接続部２７ｕ、Ｖ相接続部２７ｖおよびＷ相接続部２７ｗが互いに中継台２７の周方向に離間した位置に設けられている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、各相の巻線５ｕ，５ｖ，５ｗと各相のリード線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを空隙Ｇ内で互いに離間した位置に配置できるので、各相の巻線５ｕ，５ｖ，５ｗの相間の良好な絶縁性を実現できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、ロッド１１の外周であって電機子２よりも基端側に設けられる小径部（カバー保持部材）２５ｂを備え、カバー１７がロッド１１の外周に設けた環状のカバーエンド１８と、筒状であって一端がカバーエンド１８の外周に嵌合されるともに他端が小径部（カバー保持部材）２５ｂの外周に装着されるシールリング（弾性体）２６に嵌合されるカバー筒１９とを備えている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、ロッド１１に対して偏心や傾きが許容されるので、ロッド１１が撓んでもカバー１７がヘッドキャップ１５に強く押し付けられることがなく、円滑に伸縮できる。

そしてさらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、界磁６の内周に設けた非磁性体のインナーチューブ９と、ロッド１１のコア３の軸方向両側に設けられてインナーチューブ９の内周に摺接する複数の環状のスライダ２１ｂ，２５とを有し、スライダ２１ｂ，２５のうちロッドの最も基端側に配置されるスライダ２５がロッド１１の基端側に外径が小径であってシールリング（弾性体）２６が装着される小径部２５ｂを有し、小径部２５ｂをカバー保持部材としている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、別途カバー保持部材を設けずに済み、部品点数が削減しつつカバー１７のロッド１１への取付を可能とするとともに電機子２の界磁６に対する偏心を防止できる。なお、カバー保持部材は、スライダ２５とは別個独立して設けられてもよい。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、カバー筒１９が空隙Ｇとインナーチューブ９内とを連通する通気孔１９ｃを備えている。通気孔１９ｃは、筒型リニアモータ１が伸縮作動を呈しても常にインナーチューブ９内に臨んでいて、空隙Ｇをインナーチューブ９内であってスライダ２５よりも左方側の部屋に連通する。このように構成された筒型リニアモータ１よれば、筒型リニアモータ１の伸縮作動によって拡縮されるインナーチューブ９内のスライダ２５よりも左方側の部屋が常に空隙Ｇに連通されるので、前記部屋の圧力変動が緩和され筒型リニアモータ１が円滑に伸縮できる。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、弾性体を環状であって小径部（カバー保持部材）２５ｂとカバー筒１９との間をシールするシールリング２６としているので、カバー１７内を通じてのインナーチューブ９内あるいは電機子２へ水や埃の侵入を防止できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、ロッド１１が筒状であって、ロッド１１内に挿通されて界磁６に対するロッド１１の位置を検知するストロークセンサＳとを備え、ストロークセンサＳは、界磁６に対して固定されてロッド１１内に挿入されるコア（被検出子）３１と、ロッド１１内に収容されてコア（被検出子）３１の位置を検知するセンサ本体３０とを有している。このように構成された筒型リニアモータ１では、電機子２を外周に備えるロッド１１内にストロークセンサＳが収容されており、通電によって発熱する電機子２および磁界を発生する界磁６に対してストロークセンサＳが直接曝露されていない。したがって、ストロークセンサＳは、電機子２の熱から保護されるとともに、界磁６の磁界にも曝されないので、検知した電機子２の位置を精度よく検知できる。以上より、本発明の筒型リニアモータ１によれば、検知した電機子２の位置の信頼性を向上できる。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、センサ本体３０がロッド１１内の電機子２と径方向で対向しない範囲に収容されている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、センサ本体３０と電機子２とが筒型リニアモータ１のストローク中に径方向へ重なることが無いので、より、電機子２の熱の影響を受け辛くなり、検知した電機子２の位置の信頼性をより効果的に向上できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、界磁６に連結されてロッド１１内に摺動自在に挿入されるガイドロッド１６を備え、コア（被検出子）３１がガイドロッド１６に装着されている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、センサ本体３０に対して移動するセンサ用コア（被検出子）３１がロッド１１の軸方向への移動を案内するガイドロッド１６に装着されているので、センサ本体３０に対するセンサ用コア（被検出子）３１の偏心が防止されて、ストロークセンサＳは精度よく電機子２の位置を検知できる。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１におけるロッド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とを有し、センサ本体３０が第一ロッド２０と第二ロッド２１とで挟持されてロッド１１内に固定されている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、ストロークセンサＳをロッド１１内への固定と電機子２のロッド１１への装着が非常に容易となるので、良好な組付性が得られる。

なお、ストロークセンサＳは、線形可変差動変圧器に代えて、磁歪式のストロークセンサとされてもよいし、リニア型のポテンショメーターとされてもよく、いずれにしても、界磁６に固定される被検出子の位置をロッド１１側に固定されるセンサ本体で検知するようにすればよい。

また、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。

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、５ｕ・・・Ｕ相巻線、５ｖ・・・Ｖ相巻線、５ｗ・・・Ｗ相巻線、６・・・界磁、９・・・インナーチューブ、１１・・・ロッド、１７・・・カバー、１８・・・カバーエンド、１９・・・カバー筒、１９ｂ・・・導出孔、１９ｃ・・・通気孔、２１ｂ，２５・・・スライダ、２５ｂ・・・小径部（カバー保持部材）、２６・・・シールリング（弾性体）、２７・・・中継台、２７ｕ・・・Ｕ相接続部、２７ｖ・・・Ｖ相接続部、２７ｗ・・・Ｗ相接続部、Ｇ・・・空隙、Ｌ・・・リード線、Ｌｕ・・・Ｕ相リード線、Ｌｖ・・・Ｖ相リード線、Ｌｗ・・・Ｗ相リード線

Claims (7)

1. ロッドと、
   筒状であって前記ロッドの外周に装着されるコアと、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、
   前記ロッドの外周を覆うとともに前記ロッドとの間に環状の空隙を形成するカバーと、
   筒状であって内方に前記ロッド、前記カバーおよび前記電機子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、
   前記空隙に収容されるとともに一端が前記カバーから外部へ導出されるとともに他端が前記巻線に接続されるリード線とを備え、
   前記巻線は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線を有し、
   前記リード線は、前記Ｕ相巻線に接続されるＵ相リード線、前記Ｖ相巻線に接続されるＶ相リード線および前記Ｗ相巻線に接続されるＷ相リード線を有し、
   前記カバーは、前記Ｕ相リード線、前記Ｖ相リード線および前記Ｗ相リード線をそれぞれ個別独立して導出する三つの導出孔を有する
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
2. ロッドと、
   筒状であって前記ロッドの外周に装着されるコアと、前記コアの外周に設けられたスロットに装着されるＵ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線とを有する電機子と、
   前記ロッドの外周を覆うとともに前記ロッドとの間に環状の空隙を形成するカバーと、
   筒状であって内方に前記ロッド、前記カバーおよび前記電機子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、
   前記空隙に収容されるとともに一端が前記カバーから外部へ導出されるとともに他端が前記Ｕ相巻線に接続されるＵ相リード線と、
   前記空隙に収容されるとともに一端が前記カバーから外部へ導出されるとともに他端が前記Ｖ相巻線に接続されるＶ相リード線と、
   前記空隙に収容されるとともに一端が前記カバーから外部へ導出されるとともに他端が前記Ｗ相巻線に接続されるＷ相リード線と、
   前記空隙内に収容され、前記Ｕ相巻線と前記Ｕ相リード線とを接続するＵ相接続部と、前記Ｖ相巻線と前記Ｖ相リード線とを接続するＶ相接続部と、前記Ｗ相巻線と前記Ｗ相リード線とを接続するＷ相接続部とを有する環状或いは円弧状の中継台とを備え、
   前記Ｕ相接続部、前記Ｖ相接続部および前記Ｗ相接続部は、互いに前記中継台の周方向に離間した位置に設けられている
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
3. ロッドと、
   筒状であって前記ロッドの外周に装着されるコアと、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、
   前記ロッドの外周を覆うとともに前記ロッドとの間に環状の空隙を形成するカバーと、
   筒状であって内方に前記ロッド、前記カバーおよび前記電機子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、
   前記空隙に収容されるとともに一端が前記カバーから外部へ導出されるとともに他端が前記巻線に接続されるリード線と、
   前記ロッドの外周であって前記電機子よりも基端側に設けられるカバー保持部材とを備え、
   前記カバーは、前記ロッドの外周に設けた環状のカバーエンドと、筒状であって一端が前記カバーエンドの外周に嵌合されるともに他端が前記カバー保持部材の外周に装着される弾性体に嵌合されるカバー筒とを有する
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
4. 前記ロッドの外周であって前記電機子よりも基端側に設けられるカバー保持部材を備え、
   前記カバーは、前記ロッドの外周に設けた環状のカバーエンドと、筒状であって一端がカバーエンドの外周に嵌合されるともに他端が前記カバー保持部材の外周に装着される弾性体に嵌合されるカバー筒とを有する
   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。
5. 前記界磁の内周に設けた非磁性体のインナーチューブと、
   前記ロッドの前記コアの軸方向両側に設けられて前記インナーチューブの内周に摺接する複数の環状のスライダとを有し、
   前記スライダのうち前記ロッドの最も基端側に配置されるスライダは、前記ロッドの基端側に外径が小径であって前記弾性体が装着される小径部を有し、
   前記小径部を前記カバー保持部材とした
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の筒型リニアモータ。
6. 前記カバー筒は、前記空隙と前記インナーチューブ内とを連通する通気孔を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の筒型リニアモータ。
7. 前記弾性体は、環状であって前記カバー保持部材と前記カバー筒との間をシールするシールリングである
   ことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の筒型リニアモータ。

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