JP7491138B2 - 永久磁石界磁、製造方法、リニアモータ - Google Patents

Description

本開示は、リニアモータの永久磁石界磁等に関する。

例えば、リニアモータにおいて、永久磁石界磁と電機子との間の磁気吸引力を相殺するために、永久磁石界磁及び電機子のうちの対向する何れか一方が他方を挟み込むように配置する技術が知られている（特許文献１，２参照）。

特許文献１では、可動子としての電機子と、電機子を挟み込むように配置される永久磁石界磁とを含むリニアモータが開示されている。特に、特許文献１では、永久磁石界磁にハルバッハ配列が利用されることが開示されている。これにより、永久磁石界磁から生じる電機子に対する磁束を強め、リニアモータの推力を向上させることができる。また、特許文献１では、ハルバッハ配列により配置される永久磁石が界磁ヨークに挿入される形で永久磁石界磁が製造されることが開示されている。これにより、主磁石（主磁極）と補助磁石（補助磁極）とを交互に設置することが必要なハルバッハ配列を採用する永久磁石界磁の製造性を向上させることができる。そのため、特許文献１では、永久磁石界磁の製造性に配慮しつつ、リニアモータの推力を向上させることができる。

特許文献２では、可動子としての永久磁石界磁と、永久磁石界磁を挟み込むように配置される固定子としての電機子とを含むリニアモータが開示されている。

特開２０１１－６７０３０号公報 特許第５３１３３３３号公報

しかしながら、特許文献２では、リニアモータの推力を向上させる技術やリニアモータの推力の向上に際しての永久磁石界磁の製造性への配慮に関する技術について何ら開示されていない。

そこで、上記課題に鑑み、永久磁石界磁を電機子で挟み込むように構成されるリニアモータにおいて、永久磁石界磁の製造性に配慮しつつ、その推力を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
互いに平行な２つの電機子の間に配置される永久磁石界磁であって、
前記２つの電機子のうちの第１の電機子と対向する第１の界磁部と、
前記２つの電機子のうちの前記第１の電機子と異なる第２の電機子と対向する第２の界磁部とを備え、
前記第１の界磁部は、前記第１の電機子に対する磁界を発生させる第１の主磁石と、前記第１の主磁石の前記第１の電機子と対向する磁極の磁束を高める第１の補助磁石とを含み、
前記第２の界磁部は、前記第２の電機子に対する磁界を発生させる第２の主磁石と、前記第２の主磁石の前記第２の電機子と対向する磁極の磁束を高める第２の補助磁石とを含み、
前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石、又は前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石は、磁化方向が同じ永久磁石として構成され、
前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石は、それぞれ、３以上設けられる、又は、前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石は、それぞれ、２以上設けられる、
永久磁石界磁が提供される。

また、他の実施形態では、
前記第１の主磁石、前記第２の主磁石、前記第１の補助磁石、及び前記第２の補助磁石に対応する複数の磁石部材を保持する孔部を有する保持部を備える永久磁石界磁の製造方法であって、
前記複数の磁石部材に含まれる、前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石に対応する磁石部材と、前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石に対応する磁石部材とのうちの数が多い一方の磁石部材の一部を前記孔部に挿入し、その後、数の少ない他方の磁石部材を前記孔部に挿入する、
製造方法が提供される。

また、更に他の実施形態では、
前記永久磁石界磁を備える、
リニアモータが提供される。

上述の実施形態によれば、永久磁石界磁を電機子で挟み込むように構成されるリニアモータにおいて、永久磁石界磁の製造性に配慮しつつ、その推力を向上させることができる。

リニアモータの一例を示す図である。 リニアモータの他の例を示す図である。 界磁の一例を示す図である。 磁石の配列を説明する図である。 第１比較例に係る界磁の磁束分布を示す図である。 実施形態（第１例）に係る界磁の磁束分布を示す図である。 ギャップに発生する磁束密度の第１例を示す図である。 界磁の第２例を示す図である。 磁石の配列を説明する図である。 ギャップに発生する磁束密度の第２例を示す図である。 界磁の第３例を示す図である。 ギャップに発生する磁束密度の第３例を示す図である。 界磁（第３例）の組立方法の比較例を示す図である。 界磁（第３例）の組立方法の一例を示す図である。 界磁の第４例を示す図である。 ギャップに発生する磁束密度の第４例を示す図である。 界磁（第４例）の組立方法の一例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

［リニアモータの概要］
まず、図１、図２を参照して、本実施形態に係るリニアモータ１について説明する。

本実施形態に係るリニアモータ１は、例えば、鉄道車両のドア、駅のプラットフォームのドア等のスライド式の各種ドアの開閉機構に組み込まれてよい。また、本実施形態に係るリニアモータ１は、例えば、半導体製造装置等に搭載されてもよい。

＜リニアモータの一例＞
図１は、本実施形態に係るリニアモータ１の一例を示す図である。

図１に示すように、リニアモータ１は、界磁１０と、電機子２０とを含む。図１において、界磁１０に描画される矢印は、磁石部材の磁化方向を表している。以下、後述の図２～図６、図８、図９、図１１、図１３～図１５、図１７についても同様である。

界磁１０（永久磁石界磁の一例）は、可動子である。界磁１０は、Ｘ軸方向に沿って延びるように配置される電機子２０Ａ，２０Ｂの間に挟み込まれるように配置される。図１に示すように、界磁１０は、例えば、Ｙ軸方向から見て、Ｘ軸方向の寸法がＺ軸方向の寸法より長い矩形形状を有する。

界磁１０は、例えば、スライドレールやリニアガイド等の支持機構によって、Ｘ軸方向に移動可能に支持される。これにより、界磁１０は、電機子２０との間で磁気的に作用する力によって、電機子２０Ａ，２０Ｂの間でＸ軸方向に移動することができる。

界磁１０は、ハルバッハ配列を有し、主磁石１１と補助磁石１２とを含む。

主磁石１１は、Ｚ軸方向（Ｚ軸正方向或いはＺ軸負方向）に磁化され、電機子２０Ａ，２０Ｂに対する磁束を発生させる。主磁石１１は、例えば、ネオジム焼結磁石やフェライト磁石等により構成されてよい。

補助磁石１２は、Ｘ軸方向で主磁石１１に隣り合うように並べられる。補助磁石１２は、Ｘ軸方向（Ｘ軸正方向或いはＸ軸負方向）に磁化され、隣り合う主磁石１１における電機子２０Ａ，２０Ｂに対向する面の磁極の磁束を高める。補助磁石１２は、例えば、ネオジム焼結磁石やフェライト磁石等により構成されてよい。

主磁石１１及び補助磁石１２の数は、任意であってよい。本例（図１）では、主磁石１１は、４つ配置され、補助磁石１２は、４つの主磁石のそれぞれにＸ軸正方向及びＸ軸負方向で隣り合うように、５つ配置される。

また、界磁１０は、界磁部１０Ａ，１０Ｂを含む。

界磁部１０Ａ（第１の界磁部の一例）及び界磁部１０Ｂ（第２の界磁部の一例）は、それぞれ、電機子２０Ａ及び電機子２０Ｂに対する磁束を発生させる。例えば、界磁部１０Ａ，１０Ｂは、それぞれに、界磁１０におけるＺ軸正方向側の略半分の部分、及びＺ軸負方向側の略半分の部分に相当する。

主磁石１１は、界磁部１０Ａに対応する機能部（後述の主磁石１１Ａ（第１の主磁石の一例））と、界磁部１０Ｂに対応する機能部（後述の主磁石１１Ｂ（第２の主磁石の一例））とを有する。主磁石１１は、後述の如く、主磁石１１Ａ，１１Ｂの機能を一つの磁石部材として果たすことが可能な場合と、主磁石１１Ａ，１１Ｂのそれぞれに相当する二つの磁石部材に分離される場合とがある。

同様に、補助磁石１２は、界磁部１０Ａに対応する機能部（後述の補助磁石１２Ａ（
第１の補助磁石の一例））と、界磁部１０Ｂに対応する機能部（後述の補助磁石１２Ｂ（
第２の補助磁石の一例））とを有する。補助磁石１２は、後述の如く、補助磁石１２Ａ，１２Ｂの機能を一つの磁石部材として果たすことが可能な場合と、補助磁石１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに対応する二つの磁石部材に分離される場合とがある。

電機子２０は、固定子である。電機子２０は、Ｘ軸方向に延びるように設けられ、そのＸ軸方向の寸法は、可動子としての界磁１０のＸ軸方向の移動量に合わせて規定される。

電機子２０は、電機子２０Ａ，２０Ｂを含む。以下、電機子２０Ａ，２０Ｂを包括的に、或いは、これらの任意の一方を個別に「電機子２０Ｘ」と称する場合がある。

電機子２０Ａ（第１の電機子の一例）及び電機子２０Ｂ（第２の電機子の一例）は、上述の如く、互いに略平行にＸ軸方向に沿って延びるように設けられる。電機子２０Ａ，２０Ｂとの間には、Ｚ軸方向で所定の間隔が設けられ、この間隔は、界磁１０のＺ軸方向の寸法よりもある程度大きくなるように設定される。例えば、電機子２０Ａ，２０Ｂの間の間隔は、界磁１０のＺ軸方向の寸法に、界磁１０の支持機構（例えば、スライドレール）のＺ軸方向の可動量（いわゆる遊び）と所定の余裕分を加えた量に相当する。これにより、可動子としての界磁１０は、電機子２０Ａ，２０Ｂに接触することなく、Ｘ軸方向に移動することができる。

電機子２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ、コア２１と、コイル２２とを含む。

コア２１は、Ｘ軸方向に延びるように設けられるバックヨークと、バックヨークから界磁１０に向かってＺ軸方向に突き出す複数のティースとを有する。複数のティースは、設置されるコイル２２の数に合わせて、Ｘ軸方向で略等間隔に配置される。

コイル２２は、コア２１のティースに導線が巻き回されることにより構成され、電機子電流が流れる。Ｘ軸方向に並ぶコイル２２は、隣り合う３つのコイル２２を一組とするコイル群ごとに、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相交流の電機子電流が供給される。

電機子２０Ａ，２０Ｂのそれぞれのコイル２２の数（即ち、コア２１のティースの数）は、任意であってよく、固定子としての電機子２０ＡのＸ軸方向の寸法やそのリニアモータ１の仕様等に合わせて適宜設定される。

このように、本例では、リニアモータ１は、界磁１０が電機子２０Ａ，２０Ｂに対して発生させる磁界と、電機子２０Ａ，２０Ｂのコイル２２に供給される電機子電流による磁界との相互作用により、界磁１０をＸ軸方向に移動させることができる。

＜リニアモータの他の例＞
図２は、本実施形態に係るリニアモータ１の他の例を示す図である。

図２に示すように、本例では、上述の一例の場合と異なり、界磁１０は、固定子であり、電機子２０は、可動子である。

界磁１０は、Ｚ軸方向に所定の厚み（例えば、上述の一例の可動子としての界磁１０と同程度の厚み）を有すると共に、Ｘ軸方向に延びるように設けられる。界磁１０のＸ軸方向の寸法は、可動子としての電機子２０のＸ軸方向の寸法よりも相対的に長く、電機子２０の移動量に合わせて規定される。

界磁１０は、上述の一例の場合と同様、ハルバッハ配列を有し、主磁石１１と、補助磁石１２とを含む。

主磁石１１及び補助磁石１２は、上述の一例の場合と同様、Ｘ軸方向に交互に並べられる。本例では、主磁石１１及び補助磁石１２は、界磁１０として必要なＸ軸方向の長さに合わせて必要な数が設けられる。

また、界磁１０は、上述の一例の場合と同様、界磁部１０Ａ，１０Ｂを含む。

電機子２０は、上述の一例の場合と同様、電機子２０Ａ，２０Ｂを含む。

電機子２０Ａ，２０Ｂは、固定子としての界磁１０をＺ軸方向で挟むように、Ｚ軸方向で所定の間隔を空けて配置される。電機子２０Ａ，２０Ｂは、例えば、Ｘ軸方向に垂直な平面で、電機子２０が界磁１０を取り込むように連結されており、電機子２０Ａ，２０Ｂは、例えば、スライドレール等の支持機構によって、一体としてＸ軸方向に移動可能な態様で支持される。これにより、電機子２０は、界磁１０との間で磁気的に作用する力によって、界磁１０を囲繞する状態でＸ軸方向（即ち、界磁１０が延びる方向）に移動することができる。

電機子２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ、上述の一例の場合と同様、コア２１と、コイル２２とを含む。

コア２１は、上述の一例の場合と同様、Ｘ軸方向に延びるバックヨークと、バックヨークから界磁１０に向かってＺ軸方向に突き出す複数のティースとを有する。

コイル２２は、電機子２０Ａ，２０Ｂのそれぞれにおいて、上述の一例の場合と同様、Ｘ軸方向に任意の数が並べられてよい。本例（図２）では、隣り合う３つのコイル２２を一組とするコイル群が二組、即ち、６つのコイル２２が電機子２０Ａ，２０Ｂのそれぞれに設けられる。

このように、本例では、リニアモータ１は、界磁１０が電機子２０Ａ，２０Ｂに対して発生させる磁界と、電機子２０Ａ，２０Ｂのコイル２２に供給される電機子電流による磁界との相互作用により、電機子２０をＸ軸方向に移動させることができる。

［界磁の詳細］
次に、図３～図１７を参照して、本実施形態に係るリニアモータ１の界磁１０について詳細に説明する。

以下、上述の一例のリニアモータ１における界磁１０、即ち、可動子としての界磁１０を中心に説明するが、同様の構成は、当然の如く、上述の他の例のリニアモータ１における界磁１０、即ち、固定子としての界磁１０にも適用可能である。

＜界磁の第１例＞
図３は、本実施形態に係る界磁１０の第１例を示す図である。図４は、本例に係る界磁１０の磁石の配列を説明する図である。具体的には、図４は、界磁部１０Ａ，１０Ｂごとの磁石（主磁石１１Ａ，１１Ｂ、及び補助磁石１２Ａ，１２Ｂ）の配置を示す図である。図５は、第１比較例に係る界磁１０ｃの磁束分布を示す図である。図６は、実施形態（本例）に係る界磁１０の磁束分布を示す図である。図７は、界磁１０と電機子２０Ａ，２０Ｂとの間のギャップに発生する磁束密度（以下、「ギャップ磁束密度」）の第１例を示す図である。具体的には、図７は、本例に係る界磁１０のギャップ磁束密度と第１比較例に係る界磁１０ｃのギャップ磁束密度とを比較して示す図である。

図３に示すように、本例では、界磁１０は、互いに異なる磁石部材として構成される、界磁部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに対応する主磁石１１Ａ，１１Ｂと、一つの磁石部材として構成される補助磁石１２とを含む。例えば、主磁石１１Ａ及び主磁石１１Ｂのそれぞれに相当する磁石部材は、Ｙ軸方向から見て略矩形形状を有し、Ｚ軸方向で界磁部１０Ａ及び界磁部１０Ｂに相当する範囲を占める。また、補助磁石１２に相当する磁石部材は、Ｙ軸方向から見て略矩形形状を有し、Ｚ軸方向で界磁部１０Ａ，１０Ｂに亘る範囲（即ち、界磁１０の全体）を占める。

本例では、界磁１０は、主磁石１１（主磁石１１Ａ，１１Ｂの組み合わせ）と、補助磁石１２とが、Ｘ軸方向に交互に並べられる態様で構成され、４つの主磁石１１及び５つの補助磁石１２を含む。界磁１０は、例えば、隣り合う主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、及び補助磁石１２同士が接着剤等により互いに結合される形で構成されてよい。以下、後述の第２例についても同様であってよい。

図４に示すように、界磁部１０Ａにおいて、４つの主磁石１１Ａ及び５つの補助磁石１２Ａは、ハルバッハ配列により配置される。具体的には、４つの主磁石１１Ａ及び５つの補助磁石１２Ａは、Ｘ軸方向に交互に並べられる。そのうち、主磁石１１Ａは、Ｘ軸方向で、補助磁石１２Ａを挟んで隣にある他の主磁石１１Ａとの間で、磁化方向がＺ軸方向で反対向きになるように（即ち、電機子２０Ａに対向する面の磁極が異なるように）配置される。また、補助磁石１２Ａは、Ｘ軸方向で隣り合う主磁石１１Ａの磁化方向がＺ軸方向で電機子２０Ａに向かう方向の場合、磁化方向がＸ軸方向で且つこの主磁石１１Ａに向かう方向になるように配置される。一方、補助磁石１２Ａは、Ｘ軸方向で隣り合う主磁石１１Ａの磁化方向がＺ軸方向で電機子２０Ａから離れる方向の場合、磁化方向がＸ軸方向で且つこの主磁石１１Ａから離れる方向になるように配置される。また、界磁部１０Ｂの４つの主磁石１１Ｂ及び５つの補助磁石１２Ｂについても同様である。

ここで、図３、図４に示すように、Ｘ軸方向の同じ位置に配置される主磁石１１Ａ，１１Ｂは、それぞれの磁化方向がＺ軸方向で、且つ、互いに異なる方向に磁化されている。つまり、主磁石１１Ａ，１１Ｂは、それぞれの磁化方向が共に対向する電機子２０Ａ，２０Ｂに向かう方向の組み合わせと、共に対向する電機子２０Ａ，２０Ｂから離れる方向の組み合わせとがＸ軸方向に交互に並ぶように配置されている。これにより、図４に示すように、主磁石１１Ａ，１１Ｂの組み合わせに隣り合う補助磁石１２Ａ，１２Ｂの組み合わせは、それぞれの磁化方向が必ず同じ方向になる。そのため、本例では、図３に示すように、Ｘ軸方向の同じ位置に配置される、磁化方向の同じ補助磁石１２Ａ，１２Ｂを一つの磁石部材として補助磁石１２に一体化することができる。よって、界磁１０に含まれる磁石部材の部品数を相対的に少なくし、ハルバッハ配列を採用する界磁１０の製造性を改善することができる。

また、例えば、図５に示すように、第１比較例に係る界磁１０ｃでは、ハルバッハ配列が採用されず、主磁石１１Ａ，１１Ｂに相当する磁石部材だけで構成される。そのため、第１比較例に係る界磁１０ｃの界磁部１０Ａｃ，１０Ｂｃでは、Ｚ軸方向でそれぞれの両側に同じような磁束分布が発生する。そして、界磁部１０Ａｃ，１０Ｂｃでは、本例の界磁１０の場合と同様、主磁石１１Ａ，１１Ｂは、それぞれの磁化方向が反対向きである。よって、界磁部１０Ａｃ，１０Ｂｃを結合する（例えば、貼り付ける）作業時に、界磁部１０Ａｃ，１０Ｂｃのそれぞれの結合面の間には非常に強い反発力が作用し、界磁１０ｃの製造性が相対的に悪化する可能性がある。

これに対して、図６に示すように、ハルバッハ配列が採用される界磁部１０Ａ，１０Ｂでは、Ｚ軸方向で電機子２０Ａ，２０Ｂのそれぞれに対向する面の磁極の磁束が相対的に強められる一方、それぞれの結合面の磁極の磁束が相対的に弱められる。そのため、界磁部１０Ａ，１０Ｂを結合する作業時に、界磁部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの結合面の間に作用する反発力が相対的に小さくなり、界磁１０の製造性を改善することができる。

また、図７に示すように、本例に係る界磁１０は、ハルバッハ配列が採用されるため、ハルバッハ配列が採用されない第１比較例に係る界磁１０ｃよりも、電機子２０Ｘとの間のギャップに発生する磁束密度（ギャップ磁束密度）が相対的に大きくなる。例えば、第１比較例に係る界磁１０ｃの場合、主磁石１１Ａ，１１Ｂの残留磁束密度以下のギャップ磁束密度しか発生させることができない。一方、本例に係る界磁１０の場合、補助磁石１２の作用により、主磁石１１Ａ，１１Ｂの残留磁束密度を超えるギャップ磁束密度を発生させることができる。そのため、リニアモータ１の推力を向上させることができる。

また、図７に示すように、本例に係る界磁１０では、Ｘ軸方向の位置に対するギャップ磁束密度の波形は、第１比較例に係る界磁１０ｃの場合よりも、相対的に正弦波に近づいている。そのため、本例では、界磁１０は、ギャップ磁束密度の高調波成分を抑制することができる。

＜界磁の第２例＞
図８は、本実施形態に係る界磁１０の第２例を示す図である。図９は、本例に係る界磁１０の磁石の配列を説明する図である。具体的には、図９は、界磁部１０Ａ，１０Ｂごとの磁石（主磁石１１Ａ，１１Ｂ、及び補助磁石１２Ａ，１２Ｂ）の配置を示す図である。図１０は、界磁１０と電機子２０Ａ，２０Ｂとの間のギャップ磁束密度の第２例を示す図である。具体的には、図１０は、本例に係る界磁１０のギャップ磁束密度と第２比較例に係る界磁のギャップ密度とを比較して示す図である。第２比較例に係る界磁では、本例（図８）に係る界磁１０と異なり、ハルバッハ配列が採用されず、本例に係る界磁１０の主磁石１１に相当する磁石部材のみがＸ軸方向に並べられる。

図８に示すように、本例では、界磁１０は、一つの磁石部材として構成される主磁石１１と、互いに異なる磁石部材として構成される、界磁部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに対応する補助磁石１２Ａ，１２Ｂとを含む。例えば、主磁石１１に相当する磁石部材は、Ｙ軸方向から見て略矩形形状を有し、Ｚ軸方向で界磁部１０Ａ，１０Ｂに亘る範囲（即ち、界磁１０の全体）を占める。また、補助磁石１２Ａ及び補助磁石１２Ｂのそれぞれに対応する磁石部材は、Ｙ軸方向から見て略矩形形状を有し、Ｚ軸方向で界磁部１０Ａ及び１０Ｂに相当する範囲を占める。

本例では、界磁１０は、上述の第１例の場合と同様、主磁石１１と、補助磁石１２（補助磁石１２Ａ，１２Ｂの組み合わせ）とが、Ｘ軸方向に交互に並べられる態様で構成され、４つの主磁石１１及び５つの補助磁石１２を含む。

図９に示すように、界磁部１０Ａにおいて、４つの主磁石１１Ａ及び５つの補助磁石１２Ａは、上述の第１例の場合と同様、ハルバッハ配列により配置される。同様に、界磁部１０Ｂにおいて、４つの主磁石１１Ｂ及び５つの補助磁石１２Ｂは、上述の第１例の場合と同様、ハルバッハ配列により配置される。

ここで、図９に示すように、Ｘ軸方向の同じ位置に配置される主磁石１１Ａ，１１Ｂは、それぞれの磁化方向がＺ軸方向で、且つ、同じ方向に磁化されている。つまり、主磁石１１Ａ，１１Ｂは、何れか一方の磁化方向が電機子２０Ｘとの対向面に向かう方向で、他方の磁化方向が電機子２０Ｘとの対向面から離れる方向になるように配置されている。そのため、本例では、図８に示すように、Ｘ軸方向の同じ位置に配置される、磁化方向が同じ主磁石１１Ａ，１１Ｂを一つの磁石部材として主磁石１１に一体化することができる。よって、界磁１０に含まれる磁石部材の部品数を相対的に少なくし、ハルバッハ配列を採用する界磁１０の製造性を改善することができる。

一方、図８、図９に示すように、補助磁石１２Ａ，１２Ｂは、それぞれの磁化方向がＸ軸方向で、且つ、互いに異なる方向になる。そのため、図８に示すように、補助磁石１２Ａ，１２Ｂは、互いに異なる二つの磁石部材として構成される。

また、図１０に示すように、本例に係る界磁１０は、上述の第１例の場合と同様に、ハルバッハ配列が採用されるため、ハルバッハ配列が採用されない第２比較例に係る界磁よりもギャップ磁束密度が相対的に大きくなる。そのため、上述の第１例の場合と同様、リニアモータ１の推力を向上させることができる。

また、図１０に示すように、本例に係る界磁１０では、上述の第１例の場合と同様に、Ｘ軸方向の位置に対するギャップ磁束密度の波形は、第２比較例に係る界磁の場合よりも、相対的に正弦波に近づいている。そのため、本例では、界磁１０は、ギャップ磁束密度の高調波成分を抑制することができる。

＜界磁の第３例＞
図１１は、本実施形態に係る界磁１０の第３例を示す図である。図１２は、界磁１０と電機子２０Ａ，２０Ｂとの間のギャップ磁束密度の第３例を示す図である。具体的には、図１２は、本例に係る界磁１０について、保持部１３が非磁性体で構成される場合のギャップ磁束密度と軟磁性体で構成される場合のギャップ磁束密度とを比較して示す図である。図１３は、本例に係る界磁１０の組立方法の比較例を示す図である。図１４は、本例に係る界磁１０の組立方法の一例を示す図である。図１３、図１４では、主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、及び補助磁石１２に対応する複数の磁石部材が保持部１３の孔部（以下、「磁石孔」）に挿入される順番が括弧付きの数字で記載されている。

図１１に示すように、本例では、界磁１０は、上述の第１例の場合と同様、互いに異なる磁石部材として構成される、界磁部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに対応する主磁石１１Ａ，１１Ｂと、一つの磁石部材として構成される補助磁石１２とを含む。また、本例では、界磁１０は、保持部１３を含む。

本例では、界磁１０は、主磁石１１（主磁石１１Ａ，１１Ｂの組み合わせ）と、補助磁石１２とが、Ｘ軸方向に交互に並べられる態様で構成され、２つの主磁石１１及び３つの補助磁石１２を含む。

図１１に示すように、保持部１３には、主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、及び補助磁石１２のそれぞれに対応する複数（本例では、７つ）の磁石部材が埋設される孔部（磁石孔）が設けられる。例えば、保持部１３は、Ｙ軸方向から見て、Ｚ軸方向の寸法よりもＸ軸方向の寸法の方が長い略矩形形状を有し、主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、及び補助磁石１２のそれぞれに対応する磁石部材をＹ軸方向に挿入可能な磁石孔を有する。具体的には、保持部１３には、Ｘ軸方向において、主磁石１１Ａ，１１Ｂのそれぞれに対応し、Ｚ軸方向に並ぶ二つの磁石孔と、補助磁石１２に対応し、保持部１３のＺ軸方向の両端部に亘る範囲に設けられる一つの磁石孔とが交互に配置される。これにより、保持部１３は、磁石孔によって、主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、及び補助磁石１２を保持することができる。そのため、例えば、界磁１０に作用する衝撃等に起因して、主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、及び補助磁石１２に相当する磁石部材が界磁１０から離脱してしまうような事態を抑制することができる。また、界磁１０の製造時において、作業者は、保持部１３に設けられる磁石孔に、対応する磁石部材を挿入することにより界磁１０を製造することができる。そのため、界磁１０の製造性を改善することができる。

保持部１３は、例えば、非磁性体で構成されてよい。非磁性体は、例えば、ステンレス鋼や樹脂等であってよい。これにより、保持部１３と主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、及び補助磁石１２に相当する磁石部材との間に磁気吸引力が発生しないようにすることができる。そのため、界磁１０の製造性を更に改善することができる。

また、保持部１３は、例えば、軟磁性体で構成されてもよい。軟磁性体は、例えば、電磁鋼板であってよく、保持部１３は、電磁鋼板が積層されることにより構成されてよい。また、保持部１３、例えば、他の軟磁性鋼で一体成型されることにより構成されてもよい。また、軟磁性体は、例えば、圧粉磁心であってもよい。これにより、図１２に示すように、界磁１０のギャップ磁束密度を相対的に高くすることができる。そのため、界磁１０の製造性を改善しつつ、リニアモータ１の推力をより向上させることができる。

例えば、図１３に示すように、主磁石１１Ａ，１１Ｂを（１）～（４）の順で保持部１３（磁石孔）に全て挿入し、その後、残った補助磁石１２を（５）～（７）の順で保持部１３（磁石孔）に挿入する手順を考える。この場合、手順（３）で挿入される主磁石１１Ｂは、手順（１）で挿入済みの主磁石１１Ａと磁化方向が反対向きであるため、保持部１３に挿入される際に、この主磁石１１Ａからの反発力が作用する。同様に、手順（４）で挿入される主磁石１１Ｂは、手順（２）で挿入済みの主磁石１１Ａと磁化方向が反対向きであるため、保持部１３に挿入される際に、この主磁石１１Ａからの反発力が作用する。そのため、界磁１０の製造性が相対的に悪化する可能性がある。

これに対して、本例では、図１４に示すように、主磁石１１Ａが（１）、（２）の順に保持部１３（磁石孔）に挿入され、その後、補助磁石１２が（３）～（５）の順に保持部１３（磁石孔）に挿入される。そして、最後に、残りの主磁石１１Ｂが（６）、（７）の順に保持部１３（磁石孔）に挿入される。この場合、先に挿入済みの主磁石１１Ａは、補助磁石１２が保持部１３（磁石孔）に挿入されると、ハルバッハ配列の作用によって、電機子２０Ａとの対向面の磁極の磁束が強まる一方、その反対方向、つまり、主磁石１１Ｂと対向する面の磁極の磁束が弱まる。そのため、残りの主磁石１１Ｂが保持部１３（磁石孔）に挿入される際に、相互間の反発力が相対的に小さくなる。よって、界磁１０の製造時において、作業者は、主磁石１１Ｂを保持部１３（磁石孔）に挿入し易くなり、界磁１０の製造性を改善することができる。

このように、互いに異なる二つの磁石部材に分離される主磁石１１に対応する磁石部材の一部を先に保持部１３に挿入し、その後、補助磁石１２を保持部１３に挿入する。これにより、残りの主磁石１１に対応する磁石部材を保持部１３（磁石孔）に挿入する際に、既に挿入済みの他の磁石部材（具体的には、主磁石１１に対応する磁石部材）から作用する磁気的な力を緩和することができる。そのため、界磁１０の製造性を改善することができる。

尚、主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、及び補助磁石１２に対応する複数の磁石部材の挿入順序は、例えば、実験やシミュレーション等を通じて、より製造性が良くなるように適宜最適化が図られてよい。以下の後述の第４例の界磁１０の組立方法の場合についても同様であってよい。

＜界磁の第４例＞
図１５は、本実施形態に係る界磁１０の第４例を示す図である。図１６は、界磁１０と電機子２０Ａ，２０Ｂとの間のギャップ磁束密度の第４例を示す図である。具体的には、図１６は、本例に係る界磁１０について、保持部１３が非磁性体で構成される場合のギャップ磁束密度と軟磁性体で構成される場合のギャップ磁束密度とを比較して示す図である。図１７は、本例に係る界磁１０の組立方法の一例を示す図である。図１７では、主磁石１１、補助磁石１２Ａ、及び補助磁石１２Ｂに対応する複数の磁石部材が保持部１３の磁石孔に挿入される順番が括弧付きの数字で記載されている。

図１５に示すように、本例では、界磁１０は、上述の第２例の場合と同様、一つの磁石部材として構成される主磁石１１と、互いに異なる磁石部材として構成される、界磁部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに対応する補助磁石１２Ａ，１２Ｂとを含む。また、本例では、上述の第３例の場合と同様、保持部１３を含む。

本例では、界磁１０は、主磁石１１と、補助磁石１２（補助磁石１２Ａ，１２Ｂの組み合わせ）とが、Ｘ軸方向に交互に並べられる態様で構成され、２つの主磁石１１及び３つの補助磁石１２を含む。

図１５に示すように、保持部１３には、主磁石１１、補助磁石１２Ａ、及び補助磁石１２Ｂのそれぞれに対応する複数（本例では、８つ）の磁石部材を埋設する磁石孔が設けられる。保持部１３は、Ｙ軸方向から見て、Ｚ軸方向の寸法よりもＸ軸方向の寸法の方が長い略矩形形状を有し、主磁石１１、補助磁石１２Ａ、及び補助磁石１２Ｂのそれぞれに対応する磁石部材をＹ軸方向に挿入可能な磁石孔を有する。具体的には、保持部１３には、Ｘ軸方向において、主磁石１１に対応し、保持部１３におけるＺ軸方向の略中央部の相対的に広い範囲に設けられる一つの磁石孔と、補助磁石１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに対応し、Ｚ軸方向に並ぶ二つの磁石孔とが交互に配置される。これにより、保持部１３は、埋設される主磁石１１、補助磁石１２Ａ、及び補助磁石１２Ｂを保持することができる。そのため、例えば、上述の第３例の場合と同様、界磁１０に作用する衝撃等に起因して、主磁石１１Ａ、補助磁石１２Ａ、及び補助磁石１２Ｂに相当する磁石部材が界磁１０から離脱してしまうような事態を抑制することができる。また、界磁１０の製造時において、作業者は、上述の第３例の場合と同様、保持部１３に設けられる磁石孔に、対応する磁石部材を挿入することにより界磁１０を製造することができる。そのため、界磁１０の製造性を改善することができる。

保持部１３は、例えば、上述の第３例の場合と同様、非磁性体で構成されてよい。これにより、界磁１０の製造性を更に改善することができる。

また、保持部１３は、例えば、上述の第３例の場合と同様、軟磁性体で構成されてもよい。これにより、図１６に示すように、界磁１０のギャップ磁束密度を相対的に高くすることができる。そのため、界磁１０の製造性を改善しつつ、リニアモータ１の推力をより向上させることができる。

本例では、図１７に示すように、（１）～（３）の順で、左側から補助磁石１２Ａ、補助磁石１２Ｂ、及び補助磁石１２Ａが保持部１３（磁石孔）に挿入され、その後、（４），（５）の順に主磁石１１が保持部１３（磁石孔）に挿入される。そして、最後に、（６）～（８）の順で、左側から補助磁石１２Ｂ，補助磁石１２Ａ、及び補助磁石１２Ｂが保持部１３（磁石孔）に挿入される。これにより、（１）～（５）の手順で挿入済みの補助磁石１２Ａ，１２Ｂ及び主磁石１１の間の磁気的な相互作用によって、（６）～（８）の手順で補助磁石１２Ａ，１２Ｂが保持部１３（磁石孔）に挿入される際に、他の磁石部材から作用する力を低減することができる。そのため、界磁１０の製造時において、作業者は、補助磁石１２Ａ，１２Ｂを保持部１３（磁石孔）に挿入し易くなり、界磁１０の製造性を改善することができる。

このように、互いに異なる二つの磁石部材に分離される補助磁石１２に対応する磁石部材の一部を先に保持部１３に挿入し、その後、主磁石１１を保持部１３に挿入する。これにより、残りの補助磁石１２に対応する磁石部材を保持部１３（磁石孔）に挿入する際に、既に挿入済みの他の磁石部材から作用する磁気的な力を緩和することができる。そのため、界磁１０の製造性を改善することができる。

［作用］
次に、本実施形態に係るリニアモータ１（界磁１０）の作用について総括する。

本実施形態では、界磁１０は、互いに平行な電機子２０Ａ，２０Ｂの間に配置され、電機子２０Ａ，２０Ｂのうちの電機子２０Ａと対向する界磁部１０Ａと、電機子２０Ａ，２０Ｂのうちの電機子２０Ａと異なる電機子２０Ｂと対向する界磁部１０Ｂとを備える。また、界磁部１０Ａは、電機子２０Ａに対する磁界を発生させる主磁石１１Ａと、主磁石１１Ａの電機子２０Ａと対向する磁極の磁束を高める補助磁石１２Ａとを含む。また、界磁部１０Ｂは、電機子２０Ｂに対する磁界を発生させる主磁石１１Ｂと、主磁石１１Ｂの電機子２０Ｂと対向する磁極の磁束を高める補助磁石１２Ｂとを含む。そして、主磁石１１Ａ及び主磁石１１Ｂ、或いは、補助磁石１２Ａ及び補助磁石１２Ｂは、磁化方向が同じ永久磁石として構成される。

これにより、界磁１０は、主磁石１１Ａ及び補助磁石１２Ａ、並びに主磁石１１Ｂ及び補助磁石１２Ｂのそれぞれによりハルバッハ配列を構成し、電機子２０Ａ，２０Ｂに対する磁束を相対的に強めることができる。そのため、リニアモータ１の推力を向上させることができる。

また、同じ磁化方向を有する主磁石１１Ａ，１１Ｂは、一体の永久磁石としての主磁石１１として構成され、一つの部品に集約されうる。同様に、同じ磁化方向を有する補助磁石１２Ａ，１２Ｂは、一体の永久磁石としての補助磁石１２に集約されうる。そのため、ハルバッハ配列を構成する磁石部材の部品点数を相対的に少なくし、界磁１０の製造性を改善することができる。

よって、本実施形態では、界磁１０は、製造性に配慮しつつ、リニアモータ１の推力を向上させることができる。

また、本実施形態では、主磁石１１Ａ及び補助磁石１２Ａ、並びに主磁石１１Ｂ及び補助磁石１２Ｂは、それぞれ、主磁石１１Ａ及び主磁石１１Ｂ、並びに補助磁石１２Ａ及び補助磁石１２Ｂの位置が揃うように、電機子２０Ａ，２０Ｂの平行する方向に沿って並べられてよい。そして、電機子２０Ａ，２０Ｂの平行する方向で同じ位置に配置される、主磁石１１Ａ及び主磁石１１Ｂ、或いは、補助磁石１２Ａ及び補助磁石１２Ｂは、一の磁石部材として構成されてよい。

これにより、界磁１０は、具体的に、電機子２０Ａ，２０Ｂの平行する方向で、同じ位置にある主磁石１１Ａ，１１Ｂ或いは補助磁石１２Ａ，１２Ｂのうちの磁化方向が同じ一方を一の磁石部材として構成することができる。そのため、具体的に、ハルバッハ配列を構成する磁石部材の部品点数を相対的に少なくすることができる。

また、本実施形態では、主磁石１１Ａ及び主磁石１１Ｂは、電機子２０Ａ，２０Ｂの対向する方向に、且つ、互いに逆向きに磁化されていてよい。そして、補助磁石１２Ａ及び補助磁石１２Ｂは、電機子２０Ａ，２０Ｂの平行する方向に、且つ、同じ向きに磁化されていてよい。

これにより、界磁１０は、補助磁石１２Ａ，１２Ｂの磁化方向を同じに揃えて、補助磁石１２Ａ，１２Ｂが一の磁石部材（補助磁石１２）として構成される形のハルバッハ配列を実現することができる。そのため、界磁１０は、具体的に、その製造性に配慮しつつ、リニアモータ１の推力を向上させることができる。

また、本実施形態では、補助磁石１２Ａ及び補助磁石１２Ｂは、電機子２０Ａ，２０Ｂの平行する方向に、且つ、互いに逆向きに磁化されていてよい。そして、主磁石１１Ａ及び主磁石１１Ｂは、電機子２０Ａ，２０Ｂの対向する方向に、且つ、同じ向きに磁化されていてよい。

これにより、界磁１０は、主磁石１１Ａ，１１Ｂの磁化方向を同じに揃えて、主磁石１１Ａ，１１Ｂが一の磁石部材（主磁石１１）として構成される形のハルバッハ配列を実現することができる。そのため、界磁１０は、具体的に、その製造性に配慮しつつ、リニアモータ１の推力を向上させることができる。

また、本実施形態では、界磁１０は、主磁石１１Ａ、主磁石１１Ｂ、補助磁石１２Ａ、及び補助磁石１２Ｂに対応する複数の磁石部材を保持する孔部（磁石孔）を有する保持部１３を備えてよい。

これにより、界磁１０は、例えば、磁石部材同士が接着剤等により結合される場合に比して、その製造性を改善することができる。また、界磁１０は、例えば、磁石部材同士が接着剤等により結合される場合に比して、磁石部材の離脱を抑制することができる。

また、本実施形態では、保持部１３は、軟磁性体で構成されてよい。

これにより、界磁１０は、磁石部材同士の間の磁気抵抗を相対的に小さくすることができる。そのため、界磁１０は、主磁石１１Ａ，１１Ｂによる電機子２０Ａ，２０Ｂに対する相対的に高い磁束密度を発生させることができる。

また、本実施形態では、保持部１３は、非磁性体で構成されてよい。

これにより、界磁１０は、磁石部材と保持部１３との間に磁気吸引力が発生しないようにすることができる。そのため、界磁１０は、更にその製造性を改善することができる。

また、本実施形態では、まず、作業者は、複数の磁石部材に含まれる、主磁石１１Ａ及び主磁石１１Ｂに対応する磁石部材と、補助磁石１２Ａ及び補助磁石１２Ｂに対応する磁石部材とのうちの数が多い一方の磁石部材の一部を保持部１３の磁石孔に挿入してよい。そして、その後、作業者は、数の少ない他方の磁石部材を保持部１３の磁石孔に挿入してよい。

一方の磁石部材（以下、「非共通磁石部材」）は、主磁石１１及び補助磁石１２のうち、界磁部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに対応する互いに異なる二つの磁石部材に分離されている一方に相当する。また、他方の磁石部材（以下、「共通磁石部材」）は、主磁石１１及び補助磁石１２のうち、界磁部１０Ａ，１０Ｂの間で同じ磁化方向を有することから一つの磁石部材として一体化されている他方に相当する。

例えば、主磁石１１及び補助磁石１２のうちの界磁部１０Ａ，１０Ｂの間で部品が一体化されず部品数の多い一方の磁石部材（非共通磁石部材）を最初に全て孔部に挿入する手順の場合、非共通磁石部材同士に作用する力によって、作業性が悪化する可能性がある。

これに対して、本実施形態では、界磁１０の製造過程において、主磁石１１及び補助磁石１２のうちの部品数の多い非共通磁石部材の一部と、部品数の少ない他方の磁石部材（共通磁石部材）とが先に保持部１３の磁石孔に挿入された状態を実現することができる。そのため、残りの非共通磁石部材が保持部１３の磁石孔に挿入される際に、保持部１３に挿入済みの非共通磁石部材と共通磁石部材との間の磁気的な作用（例えば、ハルバッハ配列の作用）で、残りの非共通磁石部材に作用する力を軽減することができる。よって、作業者は、界磁１０をより容易に製造することができる。

また、本実施形態では、作業者は、非共通磁石部材に含まれる、電機子２０Ａ，２０Ｂの平行する方向で同じ位置に配置される２つの磁石部材の何れか一方だけを保持部１３の磁石孔に挿入し、その後、共通磁石部材を保持部１３の磁石孔に挿入してよい。そして、作業者は、その後、残りの非共通磁石部材を保持部１３の磁石孔に挿入してよい。

これにより、作業者は、具体的に、界磁１０をより容易に製造することができる。

［変形・変更］
以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では、リニアモータ１の可動子は、Ｘ軸方向に対応する直線上ではなく、曲線上に沿って移動可能に構成されてもよい。この場合、界磁１０を挟み込むように配置される電機子２０Ａ，２０Ｂは、Ｙ軸方向から見て、略平行な曲線形状を有してよい。この場合、「平行」とは、二本の線（曲線を含む）が等間隔の状態を維持して交差しない状態を意味する。

１ リニアモータ
１０ 界磁（永久磁石界磁）
１０Ａ 界磁部（第１の界磁部）
１０Ｂ 界磁部（第２の界磁部）
１１ 主磁石
１１Ａ 主磁石（第１の主磁石）
１１Ｂ 主磁石（第２の主磁石）
１２ 補助磁石
１２Ａ 補助磁石（第１の補助磁石）
１２Ｂ 補助磁石（第２の補助磁石）
１３ 保持部
２０ 電機子
２０Ａ 電機子（第１の電機子）
２０Ｂ 電機子（第２の電機子）
２１ コア
２２ コイル

Claims (10)

1. 互いに平行な２つの電機子の間に配置される永久磁石界磁であって、
   前記２つの電機子のうちの第１の電機子と対向する第１の界磁部と、
   前記２つの電機子のうちの前記第１の電機子と異なる第２の電機子と対向する第２の界磁部とを備え、
   前記第１の界磁部は、前記第１の電機子に対する磁界を発生させる第１の主磁石と、前記第１の主磁石の前記第１の電機子と対向する磁極の磁束を高める第１の補助磁石とを含み、
   前記第２の界磁部は、前記第２の電機子に対する磁界を発生させる第２の主磁石と、前記第２の主磁石の前記第２の電機子と対向する磁極の磁束を高める第２の補助磁石とを含み、
   前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石、又は前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石は、磁化方向が同じ永久磁石として構成され、
   前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石は、それぞれ、３以上設けられる、又は、前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石は、それぞれ、２以上設けられる、
   永久磁石界磁。
2. 前記第１の主磁石及び前記第１の補助磁石、並びに前記第２の主磁石及び前記第２の補助磁石は、それぞれ、前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石、並びに前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石の位置が揃うように、前記２つの電機子の平行する方向に沿って並べられ、
   前記２つの電機子の平行する方向で同じ位置に配置される、前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石、又は前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石は、一の磁石部材として構成される、
   請求項１に記載の永久磁石界磁。
3. 前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石は、前記２つの電機子の対向する方向に、且つ、互いに逆向きに磁化され、
   前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石は、前記２つの電機子の平行する方向に、且つ、同じ向きに磁化されている、
   請求項２に記載の永久磁石界磁。
4. 前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石は、前記２つの電機子の対向する方向に、且つ、同じ向きに磁化され、
   前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石は、前記２つの電機子の平行する方向に、且つ、互いに逆向きに磁化されている、
   請求項２に記載の永久磁石界磁。
5. 前記第１の主磁石、前記第２の主磁石、前記第１の補助磁石、及び前記第２の補助磁石に対応する複数の磁石部材を保持する孔部を有する保持部を備える、
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の永久磁石界磁。
6. 前記保持部は、軟磁性体で構成される、
   請求項５に記載の永久磁石界磁。
7. 前記保持部は、非磁性体で構成される、
   請求項５に記載の永久磁石界磁。
8. 請求項５乃至７の何れか一項に記載の永久磁石界磁の製造方法であって、
   前記複数の磁石部材に含まれる、前記第１の主磁石及び前記第２の主磁石に対応する磁石部材と、前記第１の補助磁石及び前記第２の補助磁石に対応する磁石部材とのうちの数が多い一方の磁石部材の一部を前記孔部に挿入し、その後、数の少ない他方の磁石部材を前記孔部に挿入する、
   製造方法。
9. 前記一方の磁石部材に含まれる、前記２つの電機子の平行する方向で同じ位置に配置される２つの磁石部材の何れか一方だけを前記孔部に挿入し、その後、前記他方の磁石部材を前記孔部に挿入し、その後、前記一方の磁石部材のうちの残りの磁石部材を前記孔部に挿入する、
   請求項８に記載の製造方法。
10. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の永久磁石界磁を備える、
    リニアモータ。

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