JP7185595B2 - 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、筒状のヨークの内周に保持される巻線を有する筒状の電機子と、電機子内に軸方向へ移動自在に挿入される筒状のロッドと、軸方向にＳ極とＮ極とが交互に現れるように積層されてロッド内に収容される複数の永久磁石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、推力向上を図るため、筒状の界磁の内周側に配置された電機子に集中して磁界を作用させるべく、径方向に着磁された永久磁石でなる主磁極と軸方向に着磁された永久磁石でなる副磁極とを交互に積層するハルバッハ配列にて界磁を構成している（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１－０８６７２５号公報

ハルバッハ配列で配列された永久磁石で界磁を構成する場合、たとえば、特開２０１６－１７８８１６号公報には、回転型のモータのロータの界磁における主磁極と副磁極を共に周方向で等分割された円弧状の複数の磁石ピースを円環状に接合した環状磁石で構成し、主磁極と副磁極の環状磁石を交互に軸方向に積層して界磁を形成する構造が開示されている。

環状であってラジアル配向の主磁極と環状であってアキシャル配向の副磁極を円弧状の磁石ピースを環状に接合して製造すると主磁極と副磁極の材料歩留まりが良く安価に製造でき、界磁を安価に製造できる利点がある。

しかしながら、各磁石ピースには軸方向の高さの寸法誤差があって、界磁の軸方向で主磁極の磁石ピースと副磁極の磁石ピースが一列に交互に積層されるので、筒型リニアモータの軸方向に長尺な界磁に特開２０１６－１７８８１６号公報に開示された構造を採用すると、寸法誤差の蓄積によって磁石ピースの列全体の高さが界磁の周方向で区々となってしまい、磁極が周方向でずれてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、ハルバッハ配列で積層される主磁極と副磁極とを周方向で分割した複数の磁石ピースで構成しても周方向における磁極のずれを低減できる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、筒状の電機子と、電機子の内周或いは外周に配置されるとともに電機子に対して軸方向へ移動可能であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁とを備えている。そして、界磁は、ハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極および軸方向に着磁された環状の副磁極とを有し、主磁極が周方向で分割された複数の主磁石ピースを有し、副磁極が周方向で分割された複数の副磁石ピースを有しており、界磁が１つの主磁石ピースに対して隣の列の２つの副磁石ピースが接し、１つの副磁石ピースに対して隣の列の２つの主磁石ピースが接するように積層されて形成されている。このように構成された筒型リニアモータでは、主磁石ピースと副磁石ピースとに界磁の軸方向における長さに寸法誤差があっても、主磁石ピースと副磁石ピースとが界磁の軸方向に整列されて積層される場合に比較して寸法誤差が界磁の軸方向で蓄積されにくくなる。

上記の目的を達成するため、本発明の他の筒型リニアモータは、筒状の電機子と、電機子の外周に配置されるとともに電機子に対して軸方向へ移動可能であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁とを備え、界磁がハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極および軸方向に着磁された環状の副磁極とを有し、主磁極が周方向で等分割された複数の主磁石ピースを有し、副磁極が周方向で主磁石ピースと同数で等分割された複数の副磁石ピースを有し、界磁が１つの主磁石ピースと１つの副磁石ピースとを重ねて接合した磁石ユニットを界磁の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットに接するように積層して形成されている。このように構成された筒型リニアモータでは、主磁石ピースと副磁石ピースとに界磁の軸方向における長さに寸法誤差があっても、主磁石ピースと副磁石ピースとが界磁の軸方向に整列されて積層される場合に比較して寸法誤差が界磁の軸方向で蓄積されにくくなる。また、このようにｊ構成された筒型リニアモータでは、磁石ユニットを千鳥に積層していけば界磁が形成されるので、界磁の軸方向で主磁極同士や副磁極同士を隣に接合してしまうような誤組立も抑制でき、界磁の組み立て作業も簡素化される。

上記の目的を達成するため、本発明のさらに他の筒型リニアモータは、筒状の電機子と、電機子の外周に配置されるとともに電機子に対して軸方向へ移動可能であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁とを備え、界磁がハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極および軸方向に着磁された環状の副磁極とを有し、主磁極が周方向で等分割された複数の主磁石ピースを有し、副磁極が周方向で主磁石ピースと同数で等分割された複数の副磁石ピースを有し、界磁が内側にＮ極或いはＳ極の一方を持つ主磁石ピースの軸方向の両側にそれぞれ副磁石ピースとを重ねて接合した磁石ユニットと、内側にＮ極或いはＳ極の他方を持つ主磁石ピースとを界磁の軸方向で積層して形成されており、１つの磁石ユニットが界磁の軸方向で隣りの列の２つの主磁石ピースに接し、１つの主磁石ピースが界磁の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットに接して構成されている。このように構成された筒型リニアモータでは、主磁石ピースと副磁石ピースとに界磁の軸方向における長さに寸法誤差があっても、主磁石ピースと副磁石ピースとが界磁の軸方向に整列されて積層される場合に比較して寸法誤差が界磁の軸方向で蓄積されにくくなる。また、このように構成された筒型リニアモータによれば、誤って界磁の軸方向にて主磁極同士や副磁極同士を隣に接合してしまうような誤組立も抑制できるとともに接着作業も容易となり、界磁の組み立て作業が簡素化される。また、このように構成された筒型リニアモータによれば、磁石ユニットと主磁石ピースとを交互に積層すれば磁極が自動的にハルバッハ配列となるので、界磁の組み立てが非常に簡単になる。

さらに、筒型リニアモータは、界磁の外周に嵌合する筒状のバックヨークを備え、バックヨークの両端であって界磁が嵌合する周面端部にリードインチャンファが設けられていてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、バックヨーク内に界磁を無理なく挿入できるようになって製造作業が容易となる。

またさらに、筒型リニアモータは、界磁の外周に嵌合する筒状のバックヨークと、バックヨークの外周に嵌合するアウターチューブを備え、バックヨークの両端の内周および外周にリードインチャンファを設けてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、バックヨーク内に界磁を無理なく挿入でき、アウターチューブ内にバックヨークを無理なく挿入できるようになって製造作業が容易となる。

本発明の筒型リニアモータによれば、ハルバッハ配列で積層される主磁極と副磁極とを周方向で分割した複数の磁石ピースで構成しても周方向における磁極のずれを低減できる。

第一の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。 主磁極の軸方向長さで副磁極の軸方向長さを割った値と筒型リニアモータの推力との関係を示した図である。 主磁極の平面図である。 副磁極の平面図である。 第一の実施の形態の筒型リニアモータにおける界磁の斜視図である。 第二の実施の形態の筒型リニアモータにおける界磁の斜視図である。 第三の実施の形態の筒型リニアモータにおける界磁の斜視図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の筒型リニアモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３において共通する構成については同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１の説明において説明した構成については他の実施の形態の筒型リニアモータＭ２，Ｍ３における説明では詳細な説明を省略する。

＜第一の実施の形態＞
第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、筒状の電機子２と、電機子２の外周に配置されるとともに電機子２に対して軸方向へ移動可能であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁１０とを備えて構成されている。

以下、筒型リニアモータＭ１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Ｍ１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Ｍ１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１０は、軸方向に交互に積層され複数の環状の永久磁石でなる主磁極１０ａと複数の環状の永久磁石でなる副磁極１０ｂとを備えて構成されている。また、界磁１０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、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。また、界磁保持部材９における筒部９ｂの外周には、界磁１０が軸方向移動不能に取り付けられている。なお、界磁保持部材９の筒部９ｂの外周には、界磁１０とともに界磁１０の軸方向両側を挟むように環状のスペーサ４０と環状のストッパ４１とが順に装着されている。

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Ｍ１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。

そして、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１０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１０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１０の外周に装着されるバックヨーク８は、界磁１０の磁力によって界磁１０に拘束されるのでアウターチューブ７内で移動しない。

界磁１０は、前述したとおり、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１０ａと複数の環状の副磁極１０ｂとを備えて構成されている。なお、図１中で主磁極１０ａと副磁極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１０ａの着磁方向は径方向となっており、副磁極１０ｂの着磁方向は軸方向となっている。主磁極１０ａと副磁極１０ｂは、ハルバッハ配列で配置されており、界磁１０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。

本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、主磁極１０ａの軸方向長さは、副磁極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１０ａの軸方向長さを長くすればコア３との間の主磁極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Ｍ１の質量推力密度を向上できる。ここで、質量推力密度とは、筒型リニアモータＭ１の最大推力を質量で割った数値であり、質量推力密度が良化すれば、筒型リニアモータＭ１の質量当たりの推力が大きくなる。

なお、副磁極１０ｂが主磁極１０ａよりも高い保磁力を有していれば、大きな磁界が印加される副磁極１０ｂの減磁を抑制しつつも主磁極１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を利用できる。

また、主磁極１０ａの軸方向長さＬ１を副磁極１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くすれば、界磁１０はコア３に大きな磁界を作用させ得るが、主磁極１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極１０ｂの軸方向長さＬ２に最適な関係がある。図２に主磁極１０ａの軸方向長さＬ１で副磁極１０ｂの軸方向長さＬ２を割った値と筒型リニアモータＭ１の推力との関係を示す。発明者らは、鋭意研究した結果、図２に示すように、主磁極１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極１０ｂの軸方向長さＬ２が０．１５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．６を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９５％以上の推力を確保できることを知見した。

よって、筒型リニアモータＭ１における主磁極１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極１０ｂの軸方向長さＬ２を０．１５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．６を満たすように設定すれば、推力を一層向上できる。さらに、図２から理解できるように、主磁極１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極１０ｂの軸方向長さＬ２が０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９８％以上の推力を確保できるので筒型リニアモータＭ１の推力をより効果的に向上できる。

また、主磁極１０ａは、図３に示すように、円環を周方向に等間隔で分割した円弧状の８個の主磁石ピースＭＰ１で構成されている。図３中で▲印は、主磁石ピースＭＰ１の着磁方向を示している。また、図３に示したところでは、主磁石ピースＭＰ１の着磁方向が径方向内側に向かっており、内周にＮ極が現れる主磁極１０ａが示されているが、内周にＳ極が現れる主磁極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。このように、主磁石ピースＭＰ１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、複数の主磁石ピースＭＰ１が環状に組み合わせられると磁気配向方向が主磁極１０ａの中心を向き、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１０ａを実現できる。

他方、副磁極１０ｂは、図４に示すように、主磁極１０ａと同様に、円環を周方向に等間隔で分割した円弧状の８個の副磁石ピースＭＰ２で構成されている。副磁極１０ｂにおける各副磁石ピースＭＰ２は、図４中で紙面を貫く方向である軸方向に配向するように着磁されている。副磁極１０ｂを複数の円弧状の副磁石ピースＭＰ２を環状に配置して形成すると、円盤状の永久磁石に着磁してから孔開け加工するような工程とはならず材料の歩留まりが良くなるので、副磁極１０ｂを安価に製造できる。

そして、主磁極１０ａにおける主磁石ピースＭＰ１と副磁極１０ｂにおける副磁石ピースＭＰ２は、図５に示すように、千鳥に積層されて１つの主磁石ピースＭＰ１に対して隣の列の２つの副磁石ピースＭＰ２が接し、１つの副磁石ピースＭＰ２に対して隣の列の２つの主磁石ピースＭＰ１が接するように配置されている。なお、図５では、磁界保持部材９のヘッド部９ａの外周における螺子部の記載を省略している。

より詳細には、主磁極１０ａにおける主磁石ピースＭＰ１と副磁極１０ｂにおける副磁石ピースＭＰ２は、以下のようにして、接合されて界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に装着される。本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、界磁１０の終端には副磁極１０ｂが配置されているので、まず、界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に副磁極１０ｂを構成する各副磁石ピースＭＰ２を接着して定着させる。このように筒部９ｂの外周に１つの副磁極１０ｂを構成するすべての副磁石ピースＭＰ２が接着されると副磁石ピースＭＰ２が周方向に列をなして筒部９ｂの外周で円環状に接合されて１つの副磁極１０ｂが形成される。このように形成された副磁極１０ｂの副磁石ピースＭＰ２の隣に、主磁極１０ａを構成する各主磁石ピースＭＰ１を副磁石ピースＭＰ２に対して千鳥に積層しつつ筒部９ｂの外周に接着していく。主磁極１０ａを構成する主磁石ピースＭＰ１の筒部９ｂの外周への接着が終了すると、副磁極１０ｂの隣に主磁石ピースＭＰ１が周方向に列をなして接合されて主磁極１０ａが形成される。引き続き、主磁極１０ａの主磁石ピースＭＰ１の隣に、副磁極１０ｂを構成する各副磁石ピースＭＰ２を主磁石ピースＭＰ１に対して千鳥に積層しつつ筒部９ｂの外周に接着していく。副磁極１０ｂを構成する副磁石ピースＭＰ２の筒部９ｂの外周への接着が終了すると、主磁極１０ａの隣に副磁極１０ｂが形成される。こうして周方向に列をなして接着された副磁石ピースＭＰ２で副磁極１０ｂが形成されると、その隣に主磁極１０ａを構成する主磁石ピースＭＰ１を副磁石ピースＭＰ２に対して千鳥に積層して筒部９ｂに接着する。このように筒部９ｂの外周に副磁極１０ｂと主磁極１０ａとが交互に形成されるように、前述の手順で副磁石ピースＭＰ２と主磁石ピースＭＰ１を筒部９ｂの外周に接着して界磁１０を製造する。なお、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２の筒部９ｂへの装着にあたり、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２は、磁極がハルバッハ配列となるような向きで装着される。また、本実施の形態では、界磁１０は、両端に副磁極１０ｂを備えているが、両端に主磁極１０ａを備えていてもよいし、両端の一方に主磁極１０ａを他方に副磁極１０ｂを備えていてもよい。

前述の手順で、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とを筒部９ｂの外周に接着すると、主磁極１０ａをなす各主磁石ピースＭＰ１は、先に筒部９ｂの外周に接着される隣の副磁極１０ｂの列における二つの副磁石ピースＭＰ２に接するとともに、後に筒部９ｂの外周に接着される隣の副磁極１０ｂの列における二つの副磁石ピースＭＰ２に接する。副磁極１０ｂ側から見れば、副磁極１０ｂをなす各副磁石ピースＭＰ２は、先に筒部９ｂの外周に接着される隣の主磁極１０ａの列における二つの主磁石ピースＭＰ１に接するとともに、後に筒部９ｂの外周に接着される隣の主磁極１０ａの列における二つの副磁石ピースＭＰ２に接する。つまり、界磁１０は、１つの主磁石ピースＭＰ１に対して隣の列の２つの副磁石ピースＭＰ２が接し、１つの副磁石ピースＭＰ２に対して隣の列の２つの主磁石ピースＭＰ１が接するように積層されて形成されている。

副磁石ピースＭＰ２を予め環状に接合する場合には副磁石ピースＭＰ２の接着面積が極小さい周方向の端面同士を接着しなければならないが、界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に副磁石ピースＭＰ２を接着して環状に接合する場合には、接着面積が大きな副磁石ピースＭＰ２の湾曲面を筒部９ｂに接着することができる。副磁石ピースＭＰ２を円環状に組み合わせた場合、互いの磁力で反発しあうので円環状に接合するには接着面積を大きく確保しなくてはならないから副磁極１０ｂの軸方向長さを長くしなくてはならない。これに対して、筒部９ｂの外周に接着して円環状に接合する場合には円弧面を接着面にして接着面積を大きく確保できるので副磁極１０ｂの軸方向長さをごく短くすることができる。よって、界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に副磁石ピースＭＰ２を接着して副磁極１０ｂを形成する場合、副磁極１０ｂの軸方向長さを短くでき、筒型リニアモータＭ１の質量推力密度を向上できる。

なお、主磁極１０ａにおける主磁石ピースＭＰ１と副磁極１０ｂにおける副磁石ピースＭＰ２は、円環を周方向に等分割した円弧状とされているが、１つの主磁石ピースＭＰ１に対して隣の列の２つの副磁石ピースＭＰ２が接し、１つの副磁石ピースＭＰ２に対して隣の列の２つの主磁石ピースＭＰ１が接することができればよいので、円環を不等に分割した形状とされてもよい。また、主磁石ピースＭＰ１に対して隣接する２つの副磁石ピースＭＰ２の境が主磁石ピースＭＰ１の周方向の中央からずれた位置に配置されてもよく、副磁石ピースＭＰ２に対して隣接する２つの主磁石ピースＭＰ１の境が副磁石ピースＭＰ２の周方向の中央からずれた位置に配置されてもよい。また、主磁極１０ａを構成する主磁石ピースＭＰ１の数と副磁極１０ｂを構成する副磁石ピースＭＰ２の数は、複数であって同数であれば任意であるが径の大きさ等に応じて最適な数とされればよい。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、界磁１０の外周に円筒状のバックヨーク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１０ａの軸方向長さを副磁極１０ｂの軸方向長さよりも長くするとともに界磁１０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Ｍ１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。

バックヨーク８の両端における界磁１０が装着される面である内周には、面取り加工によって形成されるリードインチャンファ８ａが設けられている。また、バックヨーク８の両端であって外周には、面取り加工によって形成されるリードインチャンファ８ｂが設けられている。

このようにバックヨーク８の両端内周にリードインチャンファ８ａが設けられると、バックヨーク８内に主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２を順次積層して形成される界磁１０を挿入する工程において、界磁１０がリードインチャンファ８ａに倣ってバックヨーク８内に挿入しやすくなり、界磁１０をバックヨーク８内に挿入する作業が容易となる。さらに、バックヨーク８の両端外周にリードインチャンファ８ｂが設けられているので、バックヨーク８をアウターチューブ７内に挿入する工程において、アウターチューブ７がリードインチャンファ８ｂに倣ってバックヨーク８をアウターチューブ７内に挿入しやすくなり、バックヨーク８をアウターチューブ７内に挿入する作業が容易となる。なお、バックヨーク８の長さは、界磁１０よりも長くなっており、界磁１０の長さが主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２の軸方向長さの寸法誤差、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２の筒部９ｂへの接着加工における位置ずれがあっても界磁１０全体をバックヨーク８内に収めることができる。よって、界磁１０に比してバックヨーク８の全長が不足して界磁１０の磁界強度の低下を招かないように配慮されている。

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。このように、界磁１０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１０は、コア３に磁界を作用させている。なお、界磁１０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界磁１０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、界磁１０を設置しなくともよい。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Ｍ１内へ塵や水などの侵入が防止されている。

なお、界磁保持部材９の筒部９ｂは、コア３の外周と界磁１０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Ｍ１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Ｍ１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１０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Ｍ１では、電機子２の軸方向移動をガイドして界磁１０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Ｍ１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。このように構成された筒型リニアモータＭ１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。

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１０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１０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、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。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１０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１０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Ｍ１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１０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Ｍ１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Ｍ１は、筒状の電機子２と、電機子２の外周に配置されるとともに電機子２に対して軸方向へ移動可能であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁１０とを備えている。そして、界磁１０は、ハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極１０ａおよび軸方向に着磁された環状の副磁極１０ｂとを有し、主磁極１０ａが周方向で分割された複数の主磁石ピースＭＰ１を有し、副磁極１０ｂが周方向で分割された複数の副磁石ピースＭＰ２を有しており、界磁１０が１つの主磁石ピースＭＰ１に対して隣の列の２つの副磁石ピースＭＰ２が接し、１つの副磁石ピースＭＰ２に対して隣の列の２つの主磁石ピースＭＰ１が接するように積層されて形成されている。このように構成された筒型リニアモータＭ１では、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２が千鳥に配置されて積層されて、界磁１０の軸方向の両端の副磁石ピースＭＰ２を除いて、主磁石ピースＭＰ１が界磁１０の軸方向の前後で４つの副磁石ピースＭＰ２に対向し、副磁石ピースＭＰ２が界磁１０の軸方向の前後で４つの主磁石ピースＭＰ１に対向するので、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とに界磁１０の軸方向における長さに寸法誤差があっても、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とが界磁１０の軸方向に整列されて積層される場合に比較して寸法誤差が界磁１０の軸方向で蓄積されにくくなる。よって、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１によれば、ハルバッハ配列で積層される主磁極１０ａと副磁極１０ｂとを周方向で分割した複数の磁石ピースＭＰ１，ＭＰ２で構成しても周方向における磁極のずれを低減できる。また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１によれば、周方向における磁極のずれを低減できるから、電機子２に効率よく磁界を作用させ得るので質量推力密度を向上できる。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、電機子２が界磁１０の内周側に配置される構造となっているが、電機子が界磁の外周に配置される構造の場合であっても界磁を構成する主磁極の主磁石ピースと副磁極の副磁石ピースを界磁の軸方向に千鳥に積層して界磁を形成すれば、周方向における磁極のずれを低減でき、筒型リニアモータＭ１の質量推力密度を向上できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、主磁極１０ａの軸方向長さが副磁極１０ｂの軸方向長さより長くなっているので、コア３との間の主磁極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、質量推力密度をより一層向上できる。なお、主磁極１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極１０ｂの軸方向長さＬ２が０．１５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．６を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９５％以上の推力を確保でき、０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９８％以上の推力を確保できる。

筒型リニアモータＭ１の質量推力密度向上には副磁極１０ｂの軸方向長さを主磁極１０ａよりも短くするとよいのであるが、副磁極１０ｂの軸方向長さを短くすると副磁極１０ｂを構成する副磁石ピースＭＰ２の軸方向長さが短くなって接合が難しくなる。本実施の形態の筒型リニアモータＭ１のように、界磁保持部材９の筒部９ｂに副磁石ピースＭＰ２を接着するようにすれば、副磁石ピースＭＰ２の軸方向長さが短くなっても十分な接着面積を確保できるので、軸方向長さが短い副磁極１０ｂを形成でき、筒型リニアモータＭ１の質量推力密度を向上できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、界磁１０の外周に嵌合する筒状のバックヨーク８を備え、バックヨーク８の両端であって界磁１０が嵌合する周面端部にリードインチャンファ８ａが設けられているので、バックヨーク８内に界磁１０を無理なく挿入できるようになって製造作業が容易となる。なお、電機子が界磁の外周に配置されて、界磁の内周にバックヨークが嵌合される構造の筒型リニアモータの場合には、バックヨークの両端の外周にリードインチャンファを設ければよい。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、界磁１０の外周に嵌合する筒状のバックヨーク８と、バックヨーク８の外周に嵌合するアウターチューブ７を備え、バックヨーク８の両端の内周および外周にリードインチャンファ８ａ，８ｂを設けている。このように構成された筒型リニアモータＭ１によれば、バックヨーク８内に界磁１０を無理なく挿入でき、アウターチューブ７内にバックヨーク８を無理なく挿入できるようになって製造作業が容易となる。

＜第二の実施の形態＞
第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ２は、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１に対して、界磁１０における主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２の積層の態様が異なる他は、同様の構成となっている。以下、筒型リニアモータＭ２が筒型リニアモータＭ１と異なる界磁１０について詳細に説明し、その他の同様の構成については詳細な説明を省略する。

第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ２における界磁１０は、筒型リニアモータＭ１と同様に、主磁極１０ａと副磁極１０ｂとで構成されており、主磁極１０ａが周方向で等分割された８個の主磁石ピースＭＰ１で構成され、副磁極１０ｂが、周方向で主磁石ピースＭＰ１と同数の８個に等分割された複数の副磁石ピースＭＰ２で構成されている。なお、主磁極１０ａを構成する主磁石ピースＭＰ１と副磁極１０ｂを構成する副磁石ピースＭＰ２の数は、複数であれば任意である。

そして、界磁１０は、１つの主磁石ピースＭＰ１と１つの副磁石ピースＭＰ２とを重ねて接合した磁石ユニットＭＵ１を界磁１０の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットＭＵ１に接するように積層して形成されている。具体的には、磁石ユニットＭＵ１は、１つの主磁石ピースＭＰ１と１つの副磁石ピースＭＰ２とを界磁１０の軸方向に整列させた場合に向き合う端面同士を接着剤で接合して一体化されている。なお、磁石ユニットＭＵ１は、内周にＳ極を持つ主磁石ピースＭＰ１と主磁石ピースＭＰ１側にＳ極を持つ副磁石ピースＭＰ２とを接合して一体化されるものと、内周にＮ極を持つ主磁石ピースＭＰ１と主磁石ピースＭＰ１側にＮ極を持つ副磁石ピースＭＰ２とを接合して一体化されるものとが製造される。

そして、アセンブリ化された磁石ユニットＭＵ１は、図６に示すように、千鳥に積層されて界磁１０の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットＭＵ１に接するように配置されている。なお、図６では、磁界保持部材９のヘッド部９ａの外周における螺子部の記載を省略している。

より詳細には、磁石ユニットＭＵ１は、以下のようにして、界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に装着される。本実施の形態の筒型リニアモータＭ２では、界磁１０の終端には副磁極１０ｂが配置されているので、まず、界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に副磁極１０ｂを構成する各副磁石ピースＭＰ２を接着して定着させる。

このように筒部９ｂの外周に１つの副磁極１０ｂを構成する全ての副磁石ピースＭＰ２が接着されると副磁石ピースＭＰ２が周方向に列をなして筒部９ｂの外周で円環状に接合されて１つの副磁極１０ｂが形成される。このように形成された副磁極１０ｂの副磁石ピースＭＰ２の隣に、磁石ユニットＭＵ１を副磁石ピースＭＰ２に対して千鳥に積層しつつ筒部９ｂの外周に接着していく。磁石ユニットＭＵ１の筒部９ｂの外周への接着が終了すると、副磁極１０ｂの隣に主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とが周方向に列をなして接合されて主磁極１０ａと副磁極１０ｂとが形成される。引き続き、磁石ユニットＭＵ１の隣に、磁石ユニットＭＵ１を既に筒部９ｂに装着された磁石ユニットＭＵ１に対して千鳥に積層しつつ筒部９ｂの外周に接着していく。磁石ユニットＭＵ１の筒部９ｂの外周への接着が終了すると、既に装着された磁石ユニットＭＵ１によって形成される副磁極１０ｂの隣に主磁極１０ａと副磁極１０ｂとが形成される。このように筒部９ｂの外周に磁石ユニットＭＵ１を千鳥に積層して装着すると、副磁極１０ｂと主磁極１０ａとが交互に形成されて界磁１０を製造できる。なお、磁石ユニットＭＵ１の筒部９ｂへの装着にあたり、内側にＮ極を持つ主磁石ピースＭＰ１で構成された磁石ユニットＭＵ１と、内側にＳ極を持つ主磁石ピースＭＰ１とが交互に積層されて、磁極がハルバッハ配列となる界磁１０が形成される。

前述の手順で、磁石ユニットＭＵ１を筒部９ｂの外周に接着すると、周方向に並べられて列をなす磁石ユニットＭＵ１は、先に筒部９ｂの外周に接着される隣の列における磁石ユニットＭＵ１に接するとともに、後に筒部９ｂの外周に接着される隣の列の磁石ユニットＭＵ１に接する。なお、筒部９ｂの外周に磁石ユニットＭＵ１を接着する際に、副磁石ピースＭＰ２をヘッド部９ａへ向けて接着する場合には、界磁１０の最後の列の副磁極１０ｂを副磁石ピースＭＰ２のみで形成すればよい。

このように第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ２は、筒状の電機子２と、電機子２の外周に配置されるとともに電機子２に対して軸方向へ移動可能であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁１０とを備え、界磁１０がハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極１０ａおよび軸方向に着磁された環状の副磁極１０ｂとを有し、主磁極１０ａが周方向で等分割された複数の主磁石ピースＭＰ１を有し、副磁極１０ｂが周方向で主磁石ピースＭＰ１と同数で等分割された複数の副磁石ピースＭＰ２を有し、界磁１０が１つの主磁石ピースＭＰ１と１つの副磁石ピースＭＰ２とを重ねて接合した磁石ユニットＭＵ１を界磁１０の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットＭＵ１に接するように積層して形成されている。

このように構成された筒型リニアモータＭ２では、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２を接合した磁石ユニットＭＵ１が千鳥に配置されて積層されて、界磁１０の軸方向の両端における磁石ユニットＵＭ１を除いて、磁石ユニットＭＵ１が界磁１０の軸方向の前後で４つの磁石ユニットＭＵ１に対向するので、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とに界磁１０の軸方向における長さに寸法誤差があっても、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とが界磁１０の軸方向に整列されて積層される場合に比較して寸法誤差が界磁１０の軸方向で蓄積されにくくなる。よって、本実施の形態の筒型リニアモータＭ２によれば、ハルバッハ配列で積層される主磁極１０ａと副磁極１０ｂとを周方向で分割した複数の磁石ピースＭＰ１，ＭＰ２で構成しても周方向における磁極のずれを低減できる。また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ２によれば、周方向における磁極のずれを低減できるから、電機子２に効率よく磁界を作用させ得るので質量推力密度を向上できる。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータＭ２では、電機子２が界磁１０の内周側に配置される構造となっているが、電機子が界磁の外周に配置される構造の場合であっても界磁を構成する主磁極の主磁石ピースと副磁極の副磁石ピースを界磁の軸方向に千鳥に積層して界磁を形成すれば、周方向における磁極のずれを低減でき、筒型リニアモータＭ２の質量推力密度を向上できる。

また、本実施の形態における筒型リニアモータＭ２では、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とを接合して得られる磁石ユニットＭＵ１を千鳥に積層していけば界磁１０が形成されるので、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２を交互に積層して接合する場合に比較して単一の磁石ユニットＭＵ１を積層していけばよいので、誤って界磁１０の軸方向にて主磁極１０ａ同士や副磁極１０ｂ同士を隣に接合してしまうような誤組立も抑制できる。さらに、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とを予め接合するので、界磁１０の組み立て作業が簡素化される。なお、磁石ユニットＭＵ１を一体化する接合工程においては、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２の互いに向き合う端面を接着面とするので接着面積を確保でき、副磁石ピースＭＰ２の界磁１０の軸方向の長さを短くしても磁石ユニットＵＭ１を製造できる。

＜第三の実施の形態＞
第三の実施の形態の筒型リニアモータＭ３は、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１に対して、界磁１０における主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２の積層の態様が異なる他は、同様の構成と備えている。以下、筒型リニアモータＭ３が筒型リニアモータＭ１と異なる界磁１０について詳細に説明し、その他の同様の構成については詳細な説明を省略する。

第三の実施の形態の筒型リニアモータＭ３における界磁１０は、筒型リニアモータＭ１と同様に、主磁極１０ａと副磁極１０ｂとで構成されており、主磁極１０ａが周方向で等分割された８個の主磁石ピースＭＰ１で構成され、副磁極１０ｂが、周方向で主磁石ピースＭＰ１と同数の８個に等分割された複数の副磁石ピースＭＰ２で構成されている。なお、主磁極１０ａを構成する主磁石ピースＭＰ１と副磁極１０ｂを構成する副磁石ピースＭＰ２の数は、複数であれば任意である。

そして、界磁１０は、内側にＮ極を持つ主磁石ピースＭＰ１の軸方向の両側にそれぞれ副磁石ピースＭＰ２とを重ねて接合した磁石ユニットＭＵ２と、内側にＳ極を持つ主磁石ピースＭＰ１とを界磁１０の軸方向で積層して形成されている。
具体的には、磁石ユニットＭＵ２は、１つの主磁石ピースＭＰ１を２つの副磁石ピースＭＰ２で挟むようにして界磁１０の軸方向に整列させて、各磁石ピースＭＰ１，ＭＰ２の互いに向き合う端面同士を接着剤で接合して一体化されている。なお、磁石ユニットＭＵ２を構成する主磁石ピースＭＰ１は、内側にＳ極を持つものとして、磁石ユニットＭＵ２を構成しない主磁石ピースＭＰ１は、内側にＮ極を持つものとしてもよい。

そして、アセンブリ化された磁石ユニットＭＵ２と磁石ユニットＭＵ２を構成しない主磁石ピースＭＰ１とは、図７に示すように、千鳥に積層されて１つの磁石ユニットＭＵ２が界磁１０の軸方向で隣りの列の２つの主磁石ピースＭＰ１に接し、１つの主磁石ピースＭＰ１が界磁１０の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットＭＵ２に接している。なお、図７では、磁界保持部材９のヘッド部９ａの外周における螺子部の記載を省略している。

より詳細には、磁石ユニットＭＵ２は、以下のようにして、界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に装着される。本実施の形態の筒型リニアモータＭ３では、界磁１０の終端には副磁極１０ｂが配置されているので、まず、界磁保持部材９の筒部９ｂの外周に磁石ユニットＭＵ２を接着して定着させる。

このように筒部９ｂの外周に全ての磁石ユニットＭＵ２が接着されると、２つの副磁石ピースＭＰ２が軸方向で内側にＮ極を持つ主磁石ピースＭＰ１を挟んで周方向に列をなして筒部９ｂの外周で円環状に接合されて１つの主磁極１０ａと２つの副磁極１０ｂが形成される。

このように形成された副磁極１０ｂの副磁石ピースＭＰ２の隣に、磁石ユニットＭＵ２を構成しない内側にＳ極を持つ主磁石ピースＭＰ１を磁石ユニットＭＵ２に対して千鳥に積層しつつ筒部９ｂの外周に接着していく。内側にＳ極を持つ主磁石ピースＭＰ１の筒部９ｂの外周への接着が終了すると、磁石ユニットＭＵ２によって形成された副磁極１０ｂの隣に主磁石ピースＭＰ１が周方向に列をなして接合されて主磁極１０ａが形成される。引き続き、主磁石ピースＭＰ１の隣に、磁石ユニットＭＵ２を既に筒部９ｂに装着された主磁石ピースＭＰ１に対して千鳥に積層しつつ筒部９ｂの外周に接着していく。磁石ユニットＭＵ２の筒部９ｂの外周への接着が終了すると、既に装着された主磁石ピースＭＰ１によって形成される主磁極１０ａの隣に、界磁１０の軸方向で副磁極１０ｂ、主磁極１０ａおよび副磁極１０ｂの順で形成される。このように筒部９ｂの外周に磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１を千鳥に積層して装着すると、副磁極１０ｂと主磁極１０ａとが交互に形成されて界磁１０を製造できる。なお、磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１とを交互に積層して筒部９ｂへ装着すると、磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１とが自動的にハルバッハ配列となるような向きで筒部９ｂに装着される。

前述の手順で、磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１とを筒部９ｂの外周に接着すると、周方向に並べられて列をなす磁石ユニットＭＵ２は、先に筒部９ｂの外周に接着される隣の列における主磁石ピースＭＰ１に接するとともに、後に筒部９ｂの外周に接着される隣の列の主磁石ピースＭＰ１に接する。また、磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１とを筒部９ｂの外周に接着すると、周方向に並べられて列をなす主磁石ピースＭＰ１は、先に筒部９ｂの外周に接着される隣の列における磁石ユニットＭＵ２に接するとともに、後に筒部９ｂの外周に接着される隣の列の磁石ユニットＭＵ２に接する。

このように第三の実施の形態の筒型リニアモータＭ２は、筒状の電機子２と、電機子２の外周に配置されるとともに電機子２に対して軸方向へ移動可能であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁１０とを備え、界磁１０がハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された環状の主磁極１０ａおよび軸方向に着磁された環状の副磁極１０ｂとを有し、主磁極１０ａが周方向で等分割された複数の主磁石ピースＭＰ１を有し、副磁極１０ｂが周方向で主磁石ピースＭＰ１と同数で等分割された複数の副磁石ピースＭＰ２を有し、界磁１０が内側にＮ極或いはＳ極の一方を持つ主磁石ピースＭＰ１の軸方向の両側にそれぞれ副磁石ピースＭＰ２とを重ねて接合した磁石ユニットＭＵ２と、内側にＮ極或いはＳ極の他方を持つ主磁石ピースＭＰ１とを界磁１０の軸方向で積層して形成されており、１つの磁石ユニットＭＵ２が界磁１０の軸方向で隣りの列の２つの主磁石ピースＭＰ１に接し、１つの主磁石ピースＭＰ１が界磁１０の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットＭＵ２に接している。

このように構成された筒型リニアモータＭ３では、１つの主磁石ピースＭＰ１と２つの副磁石ピースＭＰ２を接合した磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１とが千鳥に配置されて積層されて、界磁１０の軸方向の両端の磁石ユニットＭＵ２を除いて、磁石ユニットＭＵ２が界磁１０の軸方向の前後で４つの主磁石ピースＭＰ１に対向し、主磁石ピースＭＰ１が界磁１０の軸方向の前後で４つの磁石ユニットＭＵ２に対向するので、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とに界磁１０の軸方向における長さに寸法誤差があっても、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とが界磁１０の軸方向に整列されて積層される場合に比較して寸法誤差が界磁１０の軸方向で蓄積されにくくなる。よって、本実施の形態の筒型リニアモータＭ３によれば、ハルバッハ配列で積層される主磁極１０ａと副磁極１０ｂとを周方向で分割した複数の磁石ピースＭＰ１，ＭＰ２で構成しても周方向における磁極のずれを低減できる。また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ３によれば、周方向における磁極のずれを低減できるから、電機子２に効率よく磁界を作用させ得るので質量推力密度を向上できる。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータＭ３では、電機子２が界磁１０の内周側に配置される構造となっているが、電機子が界磁の外周に配置される構造の場合であっても界磁を構成する主磁極の主磁石ピースと副磁極の副磁石ピースを界磁の軸方向に千鳥に積層して界磁を形成すれば、周方向における磁極のずれを低減でき、筒型リニアモータＭ３の質量推力密度を向上できる。

また、本実施の形態における筒型リニアモータＭ３では、１つの主磁石ピースＭＰ１と２つの副磁石ピースＭＰ２とを接合して得られる磁石ユニットＭＵ２を千鳥に積層していけば界磁１０が形成されるので、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２を交互に積層して接合する場合に比較して接着面積の大きな磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１とを筒部９ｂに接着していけばよいので、誤って界磁１０の軸方向にて主磁極１０ａ同士や副磁極１０ｂ同士を隣に接合してしまうような誤組立も抑制できるとともに接着作業も容易となる。さらに、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２とを予め接合するので、界磁１０の組み立て作業が簡素化される。なお、磁石ユニットＭＵ１を一体化する接合工程においては、主磁石ピースＭＰ１と副磁石ピースＭＰ２の互いに向き合う端面を接着面とするので接着面積を確保でき、副磁石ピースＭＰ２の界磁１０の軸方向の長さを短くしても磁石ユニットＵＭ１を製造できる。また、磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１とを交互に積層して筒部９ｂへ装着すると、磁石ユニットＭＵ２と主磁石ピースＭＰ１とが自動的にハルバッハ配列となるような向きで筒部９ｂに装着されるので界磁１０の組み立てが非常に簡単になる。

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。

２・・・電機子、８・・・バックヨーク、８ａ，８ｂ・・・リードインチャンファ、１０・・・界磁、１０ａ・・・主磁極、１０ｂ・・・副磁極、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３・・・筒型リニアモータ、ＭＰ１・・・主磁石ピース、ＭＰ２・・・副磁石ピース、ＭＵ１，ＭＵ２・・・磁石ユニット

Claims (5)

1. 筒状の電機子と、
   前記電機子の内周或いは外周に配置されるとともに前記電機子に対して軸方向へ移動可能であって、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る径方向に着磁された環状の主磁極および軸方向に着磁された環状の副磁極とを有し、
   前記主磁極は、周方向で分割された複数の主磁石ピースを有し、
   前記副磁極は、周方向で分割された複数の副磁石ピースを有し、
   前記界磁は、１つの主磁石ピースに対して隣の列の２つの副磁石ピースが接し、１つの副磁石ピースに対して隣の列の２つの主磁石ピースが接するように積層されて形成されている
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
2. 筒状の電機子と、
   前記電機子の内周或いは外周に配置されるとともに前記電機子に対して軸方向へ移動可能であって、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る径方向に着磁された環状の主磁極および軸方向に着磁された環状の副磁極とを有し、
   前記主磁極は、周方向で等分割された複数の主磁石ピースを有し、
   前記副磁極は、周方向で前記主磁石ピースと同数で等分割された複数の副磁石ピースを有し、
   前記界磁は、１つの前記主磁石ピースと１つの前記副磁石ピースとを重ねて接合した磁石ユニットを前記界磁の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットに接するように積層して形成されている
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
3. 筒状の電機子と、
   前記電機子の内周或いは外周に配置されるとともに前記電機子に対して軸方向へ移動可能であって、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る径方向に着磁された環状の主磁極および軸方向に着磁された環状の副磁極とを有し、
   前記主磁極は、周方向で等分割された複数の主磁石ピースを有し、
   前記副磁極は、周方向で前記主磁石ピースと同数で等分割された複数の副磁石ピースを有し、
   前記界磁は、内側にＮ極或いはＳ極の一方を持つ前記主磁石ピースの軸方向の両側にそれぞれ前記副磁石ピースとを重ねて接合した磁石ユニットと、内側にＮ極或いはＳ極の他方を持つ前記主磁石ピースとを前記界磁の軸方向で積層して形成されており、
   １つの磁石ユニットが前記界磁の軸方向で隣りの列の２つの主磁石ピースに接し、１つの主磁石ピースが前記界磁の軸方向で隣りの列の２つの磁石ユニットに接している
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
4. 前記界磁の外周或いは内周に嵌合する筒状のバックヨークを備え、
   前記バックヨークの両端であって前記界磁が嵌合する周面端部にリードインチャンファを設けた
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の筒型リニアモータ。
5. 前記界磁の外周に嵌合する筒状のバックヨークと、
   前記バックヨークの外周に嵌合するアウターチューブを備え、
   前記バックヨークの両端の内周および外周にリードインチャンファを設けた
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の筒型リニアモータ。

Images