JPWO2010103575A1 - リニアモータ - Google Patents

Abstract

電機子と可動子の間に働く磁気吸引力が相殺されることにより小さく、小形軽量および推力脈動の小さなリニアモータを提供する。推力発生機構は、固定子３と可動子５からなり、前記可動子５は、磁石の表裏の磁極がその進行方向に沿って交互に反転するように列設された永久磁石４を備え、前記固定子３は、前記可動子５の永久磁石４を挟み込むように配置された複数の磁極２の上下磁極歯６，７と、これらの磁極歯を連続につなぐコアと、複数のコアにまとめて巻きまわされた巻線１とからなり、複数の前記磁極２の磁極ピッチＰｃを調整することにより推力脈動を低減する。

Description

本発明は、電機子と磁石との間に相対推力を発生するリニアモータに関するものであり、高効率、小型および低推力脈動を実現する構造を備えたリニアモータに関する。

従来の推力発生機構を有するリニアモータは、回転機を切り開いた形状をしており、磁石列からなる可動子と電機子との間に大きな吸引力が働く。磁気吸引力を相殺するために第一極性と第二極性の有する磁極を交互に配置したリニアモータが特許文献１に開示されている。従来の技術は、特許文献１の図４に示すように、電機子磁極ピッチは一定の値であった。

特開２００１−０２８８７５号公報

従来の技術では、磁極ピッチが一定であるため、可動子と電機子間に働く力（推力）の脈動が大きい欠点があった。この解決策として、磁石にスキュー角をつけることが一般的に行われているが、スキュー角をつけることにより可動子の製作コストが増大し、複数の次数を有する推力脈動を同時に消すスキュー角にすることは難しいという問題がある。

本発明の目的は、製作コストを増大させることなく、推力脈動の小さいリニアモータを提供することである。

本発明の他の目的は、低脈動であり、かつ、小型軽量で高推力を発生できるリニアモータを提供することである。

本発明はその一面において、永久磁石を有する可動子と、
前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
ｎ＝１，２，３・・・、ｋ＝１，２，３・・・、ｑを磁極組を構成する磁極数としたとき、前記永久磁石の磁石ピッチＰに対して、磁極ピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ±２Ｐ／ｑｋとした磁極組を備えたことを特徴とする。

本発明は他の一面において、さらに、相数Ｍ＝１，２，３・・・としたとき、前記永久磁石の磁石ピッチＰに対して、磁極ピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ±Ｐ／（ｑｋＭ）とした磁極組を備えたことを特徴とする。

本発明は他の一面において、前記電機子ユニットを、その磁極ピッチＰｃの長さを可変に構成したことを特徴とする。

ここで、望ましくは、前記磁極ピッチＰｃの長さは、磁極間に幅の異なる介在物を挟むことによって設定するようにする。

本発明の望ましい実施態様によれば、製作コストを増大させることなく、推力脈動の小さいリニアモータを提供することができる。

本発明の望ましい実施態様によれば、低脈動であり、かつ、小型軽量で高推力を発生できるリニアモータを提供することができる。

本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施形態の中で明らかにする。

本発明の実施例１によるリニアモータを構成する電機子ユニットの斜視図である。 本発明の実施例１によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と直角の面で切断した断面図である。 本発明の実施例１によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。 本発明の実施例１によるリニアモータの磁極組を構成する磁極の数が３である電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。 本発明の実施例１による磁極組の極数を４とした場合の３相リニアモータを構成する電機子ユニットの斜視図である。 本発明の実施例２による２つの磁極で構成された２つの磁極組からなる電機子ユニットを持つ３相リニアモータの斜視図である。 本発明の実施例３によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。 本発明の実施例３の変形例によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。 本発明の実施例４による２つの磁極で構成された２つの磁極組からなる電機子ユニットを持つ３相リニアモータの斜視図である。 本発明の実施例５による磁極組の極数を４とした場合の３相リニアモータを構成する電機子ユニットの斜視図である。 本発明の実施例６によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。 本発明の実施例７によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。 本発明の実施例７によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図である。 本発明の実施例８によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した斜視図である。 本発明の実施例９によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図である。 本発明の実施例１０によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図である。 本発明の実施例１１によるリニアモータ電機子ユニットの斜視図である。 本発明の実施例１１によるリニアモータの電機子ユニットの一部分解斜視図である。 本発明の実施例１１による相端介在物を分割したリニアモータの電機子ユニットの斜視図である。 本発明の実施例１２によるリニアモータの電機子ユニットの一部分解斜視図である。 本発明の実施例１２によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図と分解斜視図である。 本発明の実施例１３によるリニアモータ電機子ユニットの配置例を示す。 本発明の実施例１３によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図、上面図およびＡ−Ａ断面斜視図である。 本発明の実施例１４によるリニアモータの上下分割電機子ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施例１５によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図と一部の寸法拡大図である。 本発明の実施例１６によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図と一部の寸法拡大図である。 本発明の実施例１７によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図と一部部品の分解斜視図である。 本発明の実施例１７によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図である。 本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図と正面図である。 本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットの変形例の斜視図と正面図である。 本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットの他の変形例の斜視図と側面図である。 本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットのさらに他の変形例の斜視図と正面図である。 図３２に示した可動子の全体斜視図である。 本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットの可動子の構成例図である。 本発明の実施例１９によるリニアモータの電機子ユニットの一部分解斜視図と磁極構造を示す図である。 本発明の一実施例によるリニアモータの可動子の磁石の配置について示した斜視図と２つの上面図である。

符号の説明

１…巻線、２…磁極、３…固定子、４…磁石、５…可動子、６…上磁極歯、７…下磁極歯、８…鉄心、９…磁極組、１０…電機子ユニット、１１…シャフト、１２…磁極間介在物、１２１…磁性体の磁極間介在物、１３…相端介在物、１４…相間介在物、１５…冷却口、１６…上部ユニット、１７…下部ユニット、１８…巻線保持部品、１９…固定板、２０…Ｈ型部材、２１…はしご状磁石保持部材。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１によるリニアモータを構成する電機子ユニットの斜視図である。電機子ユニット１０は、１相分の巻線１、複数の磁極２で構成される固定子３および永久磁石４の列を含む可動子５からなる。固定子３は、磁石４に対向するように配置された上下の磁極歯６，７およびこれらの磁極歯をつなぐ鉄心８（図２）から構成される磁極２と、複数の磁極に同一に巻かれた巻線１からなる。また、可動子５は、隣り合う磁石の磁極が逆になるように配置された永久磁石４を備えている。固定子３は、通常は構造物等に固定され、永久磁石４を備えた可動子５が、固定子３に対して相対的に移動する。磁石４側を固定し、磁極２側を動かす構造も可能である。複数個の磁極は、基本的に磁極組９になるように配置される。この磁極組９のピッチを、以下に述べるように設定することによって、推力の脈動を低減できる。

図２は、本発明の実施例１によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と直角の面で切断した断面図である。磁極２は、磁石４に対向した上下磁極歯６と７と、それらをつなぐ鉄心８から構成され、磁極歯６，７に巻線１が巻かれている。巻線１の位置は、磁極の他の位置に巻くことも可能である。また、磁極歯６，７と鉄心８は分割されているが、一体とすることも可能である。

図３は、本発明の実施例１によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。電機子ユニットは、磁石４のピッチ長Ｐに対し、磁極２のピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ＋２Ｐ／（ｑｋ）またはＰｃ＝２ｎＰ−２Ｐ／（ｑｋ）とする。ここで、ｎ＝１，２，３・・・、ｋ＝１，２，３・・・、ｑは磁極組を構成する磁極数とする。

図３の例では、磁極組９を構成する磁極２は２つであるので、この場合のｑは２となる。また、ｋは任意に選ぶことが可能である。たとえば、３相リニアモータにおいて、６次の調波の脈動成分が多く含まれるような場合は、ｋ＝６とすることで６次の脈動成分を低減できる。ｑ＝２、ｋ＝６とした場合は、磁極ピッチＰｃは、Ｐｃ＝２ｎＰ＋Ｐ／６またはＰｃ＝２ｎＰ−Ｐ／６とすることで脈動を低減できる。

この磁極組を、磁極組ピッチＰｇ＝２ａＰとして、同じものを複数配置することができる。ここで、ａ＝１，２，３・・・であり、これらの定数ｎとａは、機械的に干渉しないように設定する。また、必ずしも磁極組９は、隣同士の磁極２で構成しなくてもかまわない。

図４は、本発明の実施例１によるリニアモータの磁極組を構成する磁極の数が３である電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。この場合、磁極ピッチＰｃは、Ｐｃ＝２ｎＰ＋２Ｐ／（３ｋ）または、Ｐｃ＝２ｎＰ−２Ｐ／（３ｋ）となる。

このように電機子ユニットを構成することで、リニアモータの推力脈動を低減でき、かつ推力の低下を小さく抑えることが可能になる。

また、２つの磁極２で構成する磁極組９と、３つの磁極２で構成する磁極組９のように、異なる磁極数を有する磁極組９を合わせて構成することも可能である。このように構成された電機子ユニットを組み合わせることにより、多相のリニアモータを構成できる。

図５は、本発明の実施例１による磁極組９の極数を４とした場合の３相リニアモータを構成する電機子ユニット１０の斜視図である。ｑ＝４，ｋ＝６とした場合、磁極ピッチＰｃは、Ｐｃ＝２ｎＰ±Ｐ／１２となる。また、隣接する電機子ユニット１０相互間のピッチは、３相モータではｂＰ＋Ｐ／３またはｂＰ＋２Ｐ／３とすることで構成可能である。

Ｍ相のリニアモータを構成した場合は、磁極ピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ±Ｐ／（ｑｋＭ）とする。ここで、ｎ＝１，２，３・・・、ｋ＝１，２，３・・・、ｑは磁極組を構成する磁極数、Ｍは相数である。このように構成することによって、Ｍ相リニアモータの主な脈動成分を低減できる。

図６は、本発明の実施例２による２つの磁極で構成された２つの磁極組からなる電機子ユニットを持つ３相リニアモータの斜視図である。ｑ＝２、ｋ＝１，Ｍ＝３とすると、磁極ピッチＰｃは、Ｐｃ＝２ｎＰ±Ｐ／６となる。この磁極組を２ａＰの間隔をもって配置することも可能である。

複数の磁極組９を有する電機子ユニット１０の場合、異なる次数の推力脈動の低減を図ることが可能である。

図７は、本発明の実施例３によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。磁極組（１）および磁極組（２）の各々の磁極ピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ±２ｐ／（ｑｋ）とし、その磁極組間の磁極組ピッチＰｇを、Ｐｇ＝２ａＰ±２Ｐ／（ｑｊ）とし、ｋ≠ｊとした場合、２つの次数成分を有する推力脈動を低減できる。たとえば、ｋ＝６、ｊ＝１２とした場合、推力脈動の６次成分と１２次成分を低減できることになる。ｋ＝ｊの場合は、同じ次数の脈動が低減されることになる。この場合、２つの磁極組の磁極の数が同じあれば、より効果的であるが、磁極組９の磁極の数が異なっても低減効果は得られる。

図８は、本発明の実施例３の変形例によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で切断した断面図である。図に示すように、電機子ユニットを構成する磁極２をすべて磁極組９となる磁極２０１とするのがより効果的であるが、構造的な理由等で磁極組９とならない磁極２０２が存在している。この場合は、磁極組９内の磁極ピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ±２Ｐ／（２ｋ）とし、磁極組９にならない磁極２０２との間隔、すなわち磁極組ピッチＰｇを、Ｐｇ＝２ａＰ±２Ｐ／（４ｋ）のように配置する。または、磁極組にならない磁極２０２との間隔（磁極組ピッチ）Ｐｇは、任意の値として配置することも可能である。この場合、磁極組９になる磁極２０１の脈動低減効果は同様に得られる。

図９は、本発明の実施例４による２つの磁極で構成された２つの磁極組からなる電機子ユニットを持つＭ相リニアモータの斜視図であり、主な脈動成分を低減させる構成について説明する。各々の磁極組内の磁極ピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ±Ｐ／（ｑｋＭ）とし、２つの磁極組間の磁極組ピッチＰｇを、Ｐｇ＝２ａＰ±Ｐ／（ｑｊＭ）とし、ｋ＝１、ｊ＝２とした場合、６次の脈動成分と１２次の脈動成分を同時に低減できる。このように、磁極組を組み合わせることで複数の次数成分の推力脈動を低減できる。従って、磁極組を、低減した脈動成分に合わせて配置していくことで、多くの次数の脈動成分が含まれていても低減効果が得られる。たとえば、磁極ピッチＰｃでは、Ｐｃ＝２ｎＰ＋Ｐ／（ｑｋＭ）または、Ｐｃ＝２ｎＰ−Ｐ／（ｑｋＭ）の何れでも、同様の効果が得られるが、構成する磁極の寸法や最大推力によって任意に選択することが可能である。この実施例では、２つの異なる次数の推力脈動を低減する磁極配置を示したが、磁極組を増やすことで、さらなる異なる次数の推力脈動をも低減可能である。

図３から図９に示した磁極組の組み合わせは、構成の１例であり、他の磁極数の組み合わせで構成したり、故意に間隔を置いて構成したりすることも可能である。また、磁極組の数は、１つまたは２つの場合について説明したが、これらに限定されるものではなく、異なる磁極数の磁極組を複数個用いることも可能である。

図１０は、本発明の実施例５による磁極組の極数を４とした場合の３相リニアモータを構成する電機子ユニット１０の斜視図であり、磁石列を配置した可動子５と、磁極組をシャフト１１で保持した例である。磁石４は、はしご状の可動子５に配置され、一体となって磁極２に対して相対移動が可能である。また、各電機子ユニット１０内の全ての磁極２は、シャフト１１で結合されている。また、磁極２間の相対関係が保てれば、磁極２の支持方法はどのような方法でもよい。たとえば、シャフト１１を通して、磁極組の間隔を変える移動ができるようにした場合、任意の磁極ピッチＰｃでの構成が可能になる。このように磁極２の位置を移動可能にすることで、推力脈動の調整が可能になる。材料の特性のばらつきや部品の寸法精度のばらつきなどの要因による推力脈動を調整することも可能になる。

図１１は、本発明の実施例６によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で断面した断面図であり、磁極間に介在物を介した電機子ユニットを示している。磁極の間に介在物１２を挟むことにより、磁極の位置を安定させるとともに、介在物の寸法を変化させることにより任意の間隔で磁極を配置させることが可能である。介在物１２の厚さを調整することで、僅かな脈動の調整も可能となり、より推力脈動を低減できる。さらに、介在物１２の形状を工夫することにより、リニアモータを組み立てた後でも、容易に磁極位置を変更できる。極間介在物１２は、図１１に示したように、一体で構成したり、複数の部材で構成したりすることも可能である。また、厚さの異なる薄板を組み合わせて任意の厚さに調整することもできる。

図１２は、本発明の実施例７によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向と並行な垂直面で断面した断面図であり、磁性体の磁極間介在物１２１を用いた電機子ユニットの断面図である。電機子ユニット内の隣り合う磁極２の磁束の方向が同一であるため、磁性材料の磁極間介在物１２１を用いることが可能である。磁極間介在物を磁性材料で構成した場合、磁束の経路の断面積が拡大し、特性の向上や磁気抵抗の低減および小型化が可能になる。

図１３は、本発明の実施例７による磁極間に介在物を挟んで構成した３相のリニアモータの電機子ユニット１０の斜視図である。磁極２間に任意の厚さの磁極間介在物（磁性体）１２１を挟み込んだ電機子ユニット１０を３つ並べることで、３相のリニアモータを構成できる。磁極２の間に任意の厚さの磁極間介在物１２１を挟み、シャフト１１を通し、締め付けることで任意の磁極間隔に調整できる。

図１４は、本発明の実施例８によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で断面した斜視図である。相端介在物１３と相間介在物１４を配置した電機子ユニットで３相リニアモータを構成している。相端介在物１３を配置することにより、巻線１を保護することが可能になり、損傷を防ぐ効果がある。さらには、高温なった巻線１に接触するなどの危険性も低減できる。また、巻線１を保持する部材としても利用可能である。相間介在物１４は、相端介在物１３と同様の効果があり、さらには、相間介在物１４の厚さを調整することで、各電機子ユニット１０間の間隔を調整できる。

図１５は、本発明の実施例９によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で断面した斜視図である。電機子ユニット１０の両端に相端介在物（磁性体）１３１を配置するとともに、各電機子ユニット１０間には相間介在物１４を配置した３相リニアモータである。電機子ユニット１０内の磁極２の方向は同じであるため、相端介在物１３１の材質を、磁性を有する部材に変更することで、磁束の経路の断面積を拡大し、特性の向上や磁気抵抗の低減および小型化が可能になる。磁極間介在物（磁性体）１２１、相端介在物（磁性体）１３１、相間介在物１４は、円筒状の介在物や四角形状の部材を挟み込むことでも構成可能である。各介在物は、可動子５の移動を妨げることがない形状であれば、形状を問わない。

図１６は、本発明の実施例１０によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図である。相間介在物１４を非磁性体とした三相のリニアモータを示す。相間の介在物１４を非磁性体とすることで、各電機子ユニット間の磁気的な干渉を低減できる。また、相間介在物１４の厚さ等を調整することで、推力脈動の低減が図れる。相間介在物１４は、非磁性体であればその形状を問わない。また、固体、液体、気体などの形態も問わない。相間の介在物１４は、できるだけ透磁率の低い材料が好ましい。

図１７は、本発明の実施例１１によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図であり、磁極間介在物１２１をコの字形状に構成した三相リニアモータの例を示す。磁極間介在物１２１をコの字形状にした場合、磁極間隔を調整する際にシャフト１１を抜くことなく磁極間介在物１２１を挿入できる。また、コの字形状の極間介在物１２１を抜くことで、容易に巻線１や磁石４の状況を確認できる。さらに、磁石４の列および巻線１内側への上下方向の通気性が良くなり、磁石４や巻線１の冷却が容易にできる利点がある。また、コの字形状でなくても磁極間介在物１２１を分割することで、シャフト１１を抜かずに作業が可能となる効果が得られる。

図１８は、本発明の実施例１１によるリニアモータの電機子ユニットの一部分解斜視図であり、コの字形状の磁極間介在物１２１を抜き出した様子を、１つの電機子ユニットだけ示している。分割された磁極間介在物１２１は、容易に横方向へ抜くことが可能である。

図１９は、本発明の実施例１１による相端介在物を分割したリニアモータの電機子ユニットの斜視図である。相端介在物１３１も、図１８における磁極間介在物１２１と同様に、分割して構成することができる。このような構造にすることにより、容易に電機子ユニットを分解できる等の利点がある。

図２０は、本発明の実施例１２によるリニアモータの電機子ユニットの一部分解斜視図であり、磁極２を分割した３相リニアモータを示す。磁極２を可動子５に対して、上側と下側に分割することで、巻線１を外すことなく磁極２を分解できる。従って、磁極歯の取り換えや、磁極２のピッチを容易に変更できる。たとえば、可動子５の上側の磁極を変更する場合、上側のシャフト１１を外し、上側磁極２を外すことにより、巻線１を外すことなく、磁極２の配置の変更が可能になる。たとえば、磁極間介在物１２１を上下に２分割、もしくは、上下左右に４分割にすることも可能である。

図２１は、本発明の実施例１２によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図と分解斜視図である。電機子ユニットは、複数個の磁極２と極間介在物１２１を相端介在物１３１で挟み込んで構成される。極間介在物１２１や相端介在物１３１の形状によっては巻線１の内側や、磁石４の列への通気口が構成され、冷却口１５として利用できる。さらに、このユニットを複数個並べ、板等に固定してリニアモータを構成することも可能である。

図２２は、本発明の実施例１３によるリニアモータの電機子ユニットの配置例を示す。可動子５の進行方向が同じになるように、複数個の電機子ユニットを配置して、リニアモータを構成することが可能である。図２２（ａ）は３相のリニアモータを２列に構成した例である。この２列の可動子５を結合することで、同じユニット形状で大推力のリニアモータを構成できる。また、図２２（ｂ）のように横方向の配列も可能である。図２２（ｃ）では、３相のリニアモータを６列配置しており、各ユニットで発生する力の平衡状態が保たれるように配置することも可能である。図２２（ｄ）は１軸２ユニットで１相を構成して、３相のリニアモータとして駆動する例である。

図２３は、本発明の実施例１３によるリニアモータの電機子ユニット１０の斜視図、上面図およびＡ−Ａ断面斜視図である。コの字状の極間介在物１２１を採用して構成した電機子ユニット１０を示す。コの字形状の極間介在物１２１を極間に挿入した場合、電機子ユニット１０の上面図および、Ａ−Ａ断面で切り取った断面斜視図から分かるように、巻線１および磁石４への冷却媒体の経路が形成され、巻線１および可動子５の冷却効果を高めることができる。また、可動子５や巻線１の内側の状態を、容易に確認できる利点もある。

図２４は、本発明の実施例１４によるリニアモータの上下分割電機子ユニットの分解斜視図である。図に示すように、相端介在物１３１、磁極間介在物１２１、磁極２、相間介在物１４を、可動子５に対して上下に分割にした場合、巻線１の取り外しが容易になる。また、上下ともに同一形状で製作することも可能なため、製作コストを低減できる利点もある。図２４では、３つの電機子ユニット１０に、１本のシャフト１１（図示せず）を貫通させているが、１つの電機子ユニット毎にシャフト１１を通して、１ユニット毎に、上ユニット１６と下ユニット１７に分けることも可能である。

図２５は、本発明の実施例１５によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図と一部の寸法拡大図であり、可動子５の磁石４の面取り形状について示している。磁石４の幅をＬｍとした場合、磁石４の角部の面取り寸法Ｃｍを、１０Ｃｍ＞Ｌｍとすることで、磁石４の磁束の漏れを低減できる。さらに、推力脈動を調整する効果も得られる。可動子５の動作によっては、磁石４の面取りの個所を変えることも可能であり、必ずしも全指定個所を同時に面取りしなくてもよい。

図２６は、本発明の実施例１６によるリニアモータの電機子ユニット１０を移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図と一部の寸法拡大図であり、電機子ユニット１０の磁極２の角部の面取りについての説明図である。磁極２の厚さＬｔに対して、磁極２の面取り幅Ｃｔを、１０Ｃｔ＞Ｌｔとすることで、磁束の変化が穏やかになり推力脈動を調整でき、さらに、漏れ磁束を低減できる。図２５に記載した磁石４の面取りと、図２６に記載した磁極２の面取りを同時に行うことにより、相乗的に効果が得られる。また、磁石４の角部および磁極２を直線状に面取りする図について説明したが、角部を円弧状に面取りしたり、角部が多角形になるように面取りしてもよい。

図２７は、本発明の実施例１７によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図と一部部品の分解斜視図であり、磁極間介在物１２１の磁石４に対向する部分の形状を円弧状にした構造を示している。磁極間介在物１２１を、磁性を有する部材で構成した場合、磁路として構成可能である。磁極間介在物１２１の磁石４に対向する部分の形状を円弧状もしくは階段状に変化させ、形状を工夫することで、漏れ磁束を低減し、推力脈動を調整することが可能となる。磁極間介在物１２１は、磁路の構成または脈動の低減効果があれば、図２７の形状に限定されるものではない。

図２８は、本発明の実施例１７によるリニアモータの電機子ユニットを移動方向に平行な垂直面で切断した断面斜視図である。磁極間介在物１２１の磁石４に対向する部分の形状を円弧状とし、磁石４および磁極２に面取りを施した電機子ユニットの１例を示している。

図２９は、本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットの斜視図と正面図である。相端介在物１３１、極間介在物１２１、磁極２を上下に２分割して電機子ユニットを構成し、相端介在物１３１に巻線保持部品１８を設置した例を示す。

図３０は、本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットの変形例の斜視図と正面図である。図２９と異なる点は、相端介在物１３を１体で構成し、磁極間介在物１２１および磁極２を上下に２分割構成とした例である。このように、複数の組み合わせで電機子ユニットを構成することが可能である。

図３１は、本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットの他の変形例の斜視図と側面図である。３つの電機子ユニット１０を個別にシャフトで組立て、固定板１９に取り付けた例である。

図３２は、本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットのさらに他の変形例の斜視図と正面図である。可動子５の断面形状が、同図（Ａ）〜（Ｃ）で異なっている例を示している。図３２（Ａ）には、Ｈ断面形状の可動子５の例を示している。また、同図（Ｂ）には、十字型可動子５の例を示す。さらに、同図（Ｃ）に、（Ａ）と（Ｂ）の可動子形状を組み合わせた例を示している。各可動子５の形状は、一体で構成してもよいし、各部品に分けて製作したものを組み合わせてもよい。

図３３は、図３２に示した可動子５の全体斜視図である。

図３４は、本発明の実施例１８によるリニアモータの電機子ユニットの可動子の構成例図である。同図（Ａ）は、磁石４間の構造物を個別に製作し挟み込んでいる。Ｈ型の部材２０で挟み込むことで、磁石４の保持も可能である。同図（Ｂ）は、各部に面取りを施し、磁石４を接着した場合の、接着剤溜まりを設けている。同図（Ｃ）は、可動子５の磁石４保持部分を、はしご状に製作したはしご状磁石保持部材２１を示している。

図３５は、本発明の実施例１９によるリニアモータの電機子ユニットの一部分解斜視図と磁極構造を示す図である。磁極２等の形状をＣ字型にした開放型リニアモータの例を示す。リニアモータは、コア形状が分かり易いように、上側の巻線１をはずして図示している。このような構造にすることで、片側から支持することが可能になる。壁などに可動子５を取り付け、Ｃ字型をした電機子ユニットを動かすことも可能である。また、円弧状または湾曲するように、可動子５および電機子ユニット等を配置することにより可動子５または電機子ユニット１０を回転運動させることも可能である。

本明細書では、リニアモータとして、３相の構成を中心に説明したが、それに限定されるものではない。電機子ユニット１０の配置により、同一の電機子ユニットで何相のリニアモータでも構成できる。

本発明の実施例によれば、電機子ユニット１０を構成する相端介在物１３または１３１、磁極間介在物１２または１２１、相間介在物１４および磁極２等により、推力脈動等を低減するために、容易に寸法を変えたり、磁極位置を変えたりすることが可能になる。また、説明した各構成部品のほかに、薄いシム等を用いての微調整や、他の形状の介在物やスペーサを用いて調整することも可能である。さらに、磁性を有する介在物等は磁極と一体に形成しても、同様の効果が得られる。

各実施例における、磁極や各介在物は電磁鋼板を積層して製作することも可能である。または、圧粉磁心などで構成することも可能である。その他の部材では、透磁率の高い材料を使うのが効果的である。また、薄板状の材料を積層し各部材を構成した場合、傾斜部や円弧部は階段状としても同様の効果が得られる。

図３６は、本発明の一実施例によるリニアモータの可動子の磁石の配置について示した斜視図とスキューの有無を示す２つの上面図である。可動子５上の磁石４の配置を、可動子５の長手方向と磁石４の角度θｍを４５°＜θｍ＜９０°とすることにより、他の推力脈動低減作用との相乗効果により推力脈動成分の調整が容易になる。この磁石４の配置は、これまで述べた各実施例に適用することで、より推力脈動の調整が容易になる。

本発明の磁極の数は、実施例等で示した数に限定されるものではない。

Claims (18)

1. 永久磁石を有する可動子と、
   前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
   前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
   ｎ＝１，２，３・・・、ｋ＝１，２，３・・・、ｑを磁極組を構成する磁極数としたとき、前記永久磁石の磁石ピッチＰに対して、磁極ピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ±２Ｐ／ｑｋとした磁極組を備えたことを特徴とするリニアモータ。
2. 永久磁石を有する可動子と、
   前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
   前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
   ｎ＝１，２，３・・・、ｋ＝１，２，３・・・、ｑを磁極組を構成する磁極数、相数Ｍ＝１，２，３・・・としたとき、前記永久磁石の磁石ピッチＰに対して、磁極ピッチＰｃを、Ｐｃ＝２ｎＰ±Ｐ／（ｑｋＭ）とした磁極組を備えたことを特徴とするリニアモータ。
3. 請求項１または２において、ｊ＝１，２，３・・・とするとき、前記磁極組のピッチＰｇを、Ｐｇ＝２ｎＰ±２Ｐ／（ｑｊ）としたことを特徴とするリニアモータ。
4. 請求項１または２において、相数Ｍ＝１，２，３・・・とするとき、磁極組のピッチＰｇを、Ｐｇ＝２ｎＰ±Ｐ／（ｑｊＭ）としたことを特徴とするリニアモータ。
5. 永久磁石を有する可動子と、
   前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
   前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
   前記電機子ユニットを、その磁極ピッチＰｃの長さを可変に構成したことを特徴とするリニアモータ。
6. 永久磁石を有する可動子と、
   前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
   前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
   前記電機子ユニットを、その磁極間に介在物を挟み、磁極ピッチＰｃの長さを可変に構成したことを特徴とするリニアモータ。
7. 請求項６において、磁極間の前記介在物を、磁性体としたことを特徴とするリニアモータ。
8. 永久磁石を有する可動子と、
   前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
   前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
   前記電機子ユニットの端部または複数の前記電機子ユニット間に介在物を配置したことを特徴とするリニアモータ。
9. 請求項８において、前記介在物を磁性体としたことを特徴とするリニアモータ。
10. 永久磁石を有する可動子と、
    前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
    前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
    前記電機子ユニットの両端部に磁性体の介在物を配置し、複数の前記電機子ユニット間に非磁性の介在物を配置したことを特徴とするリニアモータ。
11. 永久磁石を有する可動子と、
    前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
    前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
    前記電機子ユニットを、その磁極間に空間を有するように構成したことを特徴とするリニアモータ。
12. 永久磁石を有する可動子と、
    前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
    前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
    前記電機子ユニットは、同じ極性を持つ複数の電機子鉄心および／または磁極を、前記可動子を挟んで分割して構成したことを特徴とするリニアモータ。
13. 永久磁石を有する可動子と、
    前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
    前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
    前記可動子の長手方向断面の磁石形状の角部の面取り寸法Ｃｍを、磁石断面の長さＬｍに対し、１０Ｃｍ＞Ｌｍとしたことを特徴とするリニアモータ。
14. 永久磁石を有する可動子と、
    前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
    前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
    進行方向に断面した前記磁極歯の先端の角部の面取りの寸法Ｃｔを、前記磁極歯の幅Ｌｔに対して、１０Ｃｔ＞Ｌｔとしたことを特徴とするリニアモータ。
15. 永久磁石を有する可動子と、
    前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
    前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
    前記可動子の長手方向断面の磁石形状の角部の面取り寸法Ｃｍを、磁石断面の長さＬｍに対し、１０Ｃｍ＞Ｌｍとし、かつ
    進行方向に断面した前記磁極歯の先端の角部の面取りの寸法Ｃｔを、前記磁極歯の幅Ｌｔに対して、１０Ｃｔ＞Ｌｔとしたことを特徴とするリニアモータ。
16. 永久磁石を有する可動子と、
    前記永久磁石の両側に空隙を介して対向配置された磁極歯と、これらの磁極歯をつなぐコアと、前記複数の磁極歯に共通に巻かれた電機子巻線を備えた電機子ユニットを備え、
    前記電機子ユニットと前記可動子が相対的に移動するための推力を発生するリニアモータであって、
    前記電機子ユニットは、その磁極間に磁性体の介在物を挟んで構成され、この介在物が前記永久磁石に対向する部分の形状を円弧状に形成したことを特徴とするリニアモータ。
17. 請求項１〜１６のいずれかにおいて、前記可動子の進行方向に対する前記永久磁石の配置角度θｍを、４５°＜θｍ＜９０°としたことを特徴とするリニアモータ。
18. 請求項１〜１７のいずれかにおいて、複数の前記電機子ユニットを組み合わせて構成したことを特徴とするリニアモータ。

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