JPWO2019202758A1 - 筒型リニアモータ - Google Patents

Abstract

本発明の筒型リニアモータ（Ｍ１）は、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁（６）と、界磁（６）の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ（９）と、インナーチューブ（９）内に移動自在に挿入されるロッド（１１）と、ロッド（１１）に装着される電機子（Ａ）と、ロッド（１１）に設けられるとともにインナーチューブ（９）の内周に摺接して電機子（Ａ）の界磁（６）に対する移動を案内するスライダ（１２），（１３）とを備えている。【選択図】図１

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、ＪＰ２００９−２１３１９２Ａに開示されているように、直線方向に伸びるベースと、ベースに対して前記直線方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶように取付けられた複数の永久磁石とでなる界磁と、前記界磁に対して前記直線方向に移動可能に設けられた電機子とを備えている。

具体的には、従来の筒型リニアモータは、筒状のセンターヨークとセンターヨークの外周に装着される複数の環状の永久磁石とを備えた界磁と、筒状のコアと前記コアの内周に設けた複数のスロットに収容される巻線とを備えて内周側に前記界磁が挿入される電機子とを備えている（たとえば、特許文献１参照）。

従来の筒型リニアモータでは、推力を向上させるために界磁の磁力を大きくすると、コアと永久磁石との間に発生する吸着力によってセンターヨークが撓んで、コアに対して永久磁石が偏心して推力が低下してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、界磁に対する電機子の偏心を防止して安定して推力を発生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、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、界磁の内周に配置される非磁性体のインナーチューブと、インナーチューブ内に移動自在に挿入されるロッドと、ロッドに装着される電機子と、ロッドに設けられるとともにインナーチューブの内周に摺接して電機子の界磁に対する移動を案内するスライダとを備えている。このように構成された筒型リニアモータは、界磁と電機子との間に非磁性体のインナーチューブが配置されており、ロッドに設けたスライダがインナーチューブの内周に摺接しているので、電機子の推力方向の移動が案内されるとともに界磁に対する径方向の偏心が抑制される。

図１は、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。 図２（Ａ）は、第一の実施の形態における筒型リニアモータのインナーチューブの側面図である。図２（Ｂ）は、第一の実施の形態における筒型リニアモータのインナーチューブの斜視図である。 図３は、第一の実施の形態の筒型リニアモータのティース部分の縦断面図である。 図４は、コアの単独のコギング推力の波形を示した図である。 図５は、コアの単独のコギング推力の波形を示した図である。 図６は、コアの単独のコギング推力の波形を示した図である。 図７は、コアの単独のコギング推力の波形を示した図である。 図８は、末端ティースの幅の変化とコギング推力の変化を説明する図である。 図９は、第一の実施の形態の第一変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 図１０は、第一の実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 図１１（Ａ）は、第一の実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのインナーチューブの側面図である。図１１（Ｂ）は、第一の実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのインナーチューブの斜視図である。 図１２は、第一の実施の形態の第三変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 図１３は、第二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。

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，Ｍ４，Ｍ５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、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，Ｍ４，Ｍ５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＞
第一の実施の形態における筒型リニアモータＭ１は、図１に示すように、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、界磁６の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ９と、インナーチューブ９内に移動自在に挿入されるロッド１１と、ロッド１１に装着される電機子Ａと、ロッド１１に設けられるとともにインナーチューブ９の内周に摺接して電機子Ａの界磁６に対する移動を案内するスライダ１２，１３とを備えている。

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。まず、可動子である電機子Ａについて説明する。電機子Ａは、本実施の形態では、二つのコア２Ａ，２Ｂを備えている。コア２Ａ，２Ｂは、ともに同形状とされており、円筒状のヨーク３と、環状であってヨーク３の外周に設けた複数のティース４ａ，４ｂとを備えて構成されてロッド１１の外周に軸方向に並べて装着されており、可動子とされている。つまり、筒型リニアモータＭ１は、電機子Ａが可動子として駆動され、コア２Ａ，２Ｂの軸方向を推力発生方向としている。

各コア２Ａ，２Ｂにおけるヨーク３は、図１に示すように、円筒状であって、その外周には、軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース４ａ，４ｂが設けられている。本実施の形態では、図１に示すように、ヨーク３の外周に１０個のティース４ａ，４ｂが、軸方向に等間隔に並べて設けられており、ティース４ａ，４ｂ間およびティース４ｂ，４ｂ間に巻線５が装着される空隙でなるスロット１８が形成されている。

また、ティース４ａ，４ｂは、ヨーク３の両端にそれぞれ配置されて設けられた二つの末端ティース４ａ，４ａと、末端ティース４ａ，４ａ間に配置されて設けられた８つの中間ティース４ｂとで構成されている。つまり、一つのコア２Ａ（２Ｂ）に対してコア２Ａ（２Ｂ）の移動方向となる軸方向の両端に末端ティース４ａ，４ａが設けられ、末端ティース４ａ，４ａ間に各中間ティース４ｂが設けられている。また、本実施の形態では、末端ティース４ａ及び中間ティース４ｂは、環状とされている。

中間ティース４ｂは、本実施の形態では、図３に示すように、軸方向において内周端の幅ｙｉより外周端の幅ｙ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。そして、中間ティース４ｂをコア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊを含む面で切断した断面において、中間ティース４ｂの側面がコア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊに直交する直交面Ｏとでなす内角θは、６度から１２度の範囲となる角度に設定されている。

また、末端ティース４ａは、図３に示すように、中間ティース側の側面が中間ティース４ｂの側面と同形状とされるとともに反中間ティース側の側面がコア２Ａ，２Ｂに軸線Ｊに直交する面を持つ台形状とされている。つまり、末端ティース４ａにおける中間ティース側の側面はテーパ面となっており、この側面がコア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊに直交する直交面Ｏとでなす内角θが中間ティース４ｂの側面が前記直交面Ｏとでなす内角θと等しくなっている。また、末端ティース４ａの反中間ティース側の側面は、コア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊに直交する面とされており、側面と外周端とでなす角度は９０度になっている。

また、本実施の形態では、各コア２Ａ，２Ｂにおける図１中で隣り合うティース４ａ，４ｂの間、つまり、末端ティース４ａと中間ティース４ｂとの間および中間ティース４ｂ，４ｂ間には、空隙でなるスロット１８が合計で１８個設けられている。そして、全スロット１８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、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされている。各コア２Ａ，２Ｂの全１８個のスロット１８には、それぞれ、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相よびＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相および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、Ｗ相、Ｗ相の巻線５が装着されている。

そして、このように構成されたコア２Ａ，２Ｂは、出力軸である非磁性体で形成されたロッド１１の外周に装着されている。具体的には、コア２Ａ，２Ｂは、ロッド１１の外周に固定される環状のスライダ１２，１３とで挟持されてロッド１１に固定されている。スライダ１２，１３の外周には、ウェアリング１２ａ，１３ａが装着されている。また、コア２Ａ，２Ｂ間には、ロッド１１の外周に固定される非磁性体で形成されるスペーサ１４が介装されており、コア２Ａとコア２Ｂは、間隔Ｋを空けてロッド１１に固定されている。また、スライダ１２，１３およびスペーサ１４の外径は、コア２Ａ，２Ｂの外径よりも大径に設定されている。そして、このように構成された電機子Ａは、筒状の界磁６内に推力方向である軸方向へ移動自在に挿入される。本実施の形態の場合、スペーサ１４によってコア２Ａとコア２Ｂとの間に間隔Ｋの磁気的なギャップが設けられている。

図１中で左側のスライダ１２と同じく左側のコア２Ａとは、この両方に嵌合するピン２４によって、ロッド１１回りの相対回転が規制されている。また、図１中で右側のスライダ１３と同じく右側のコア２Ｂとは、この両方に嵌合するピン２５によって、ロッド１１回りの相対回転が規制されている。さらに、コア２Ａとスペーサ１４とは、この両方に嵌合するピン２６によって、ロッド１１回りの相対回転が規制され、コア２Ｂとスペーサ１４とは、この両方に嵌合するピン２７によって、ロッド１１回りの相対回転が規制される。本実施の形態では、スライダ１２，１３と電機子Ａとのロッド１１回りの相対回転を規制する回転規制部は、前記ピン２４，２５とされている。また、スペーサ１４とコア２Ａ，２Ｂとのロッド１１回りの相対回転を規制するスペーサ回転規制部は、ピン２６，２７とされている。なお、回転規制部およびスペーサ回転規制部は、ピン２４，２５，２６，２７に限られず、前記相対回転の規制が可能であれば構造は限定されない。よって、たとえば、ロッド１１に対してスライダ１２，１３、コア２Ａ，２Ｂおよびスペーサ１４を回り止めして、スライダ１２，１３、コア２Ａ，２Ｂおよびスペーサ１４の互いの相対回転を規制する場合、回転規制部は、キーとキー溝、スプライン、セレーションといった回転防止機構を採用してもよい。このように、回転規制部およびスペーサ回転規制部は、ロッド１１に対してもスライダ１２，１３、コア２Ａ，２Ｂおよびスペーサ１４の周方向の回り止めとして機能してもよい。

さらに、図１中右方のスライダ１３には、ロッド１１を軸方向から見てスライダ１３の外周よりも径方向へ突出する突起を備えた規制部材２８が取り付けられている。なお、規制部材２８は、後述するインナーチューブ９の切欠９ａ内に挿入可能であって永久磁石１０ａ，１０ｂに干渉しないようになっていればよく、ロッド１１に不動に取付けられていればよい。よって、スライダ１３を介さずに直接ロッド１１に取付けられてもよく、取り付け方についても螺子締結、溶接等、種々の方法を採用できる。

他方、固定子Ｓは、本実施の形態では、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軟磁性体で形成されるバックヨーク８と、バックヨーク８内に軸方向に交互に積層されて挿入される環状の主磁極の永久磁石１０ａと環状の副磁極の永久磁石１０ｂとを備えた界磁６とで構成されている。そして、この界磁６の永久磁石１０ａ，１０ｂの内周には、非磁性体のインナーチューブ９が設けられている。つまり、永久磁石１０ａ，１０ｂは、バックヨーク８とインナーチューブ９の間の環状隙間に収容されている。

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、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１は、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くなっており、本実施の形態では、０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が設定されている。主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くすればコア２Ａ，２Ｂ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２Ａ，２Ｂ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Ｍ１では、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して筒型リニアモータＭ１の推力の向上を図っているが、永久磁石１０ａ，１０ｂの軸方向長さは任意に変更できる。また、界磁６は、ハルバッハ配列以外の配列で配置される永久磁石で構成されてもよい。

また、本発明の筒型リニアモータＭ１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を設けると副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２を短くしても磁気抵抗の低い磁路を確保できるため、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くする際の筒型リニアモータＭ１の推力を効果的に向上できる。より詳しくは、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨーク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Ｌ２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Ｌ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２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。なお、バックヨーク８を設けると磁気抵抗の増大を抑制できるが、バックヨーク８の省略も可能である。

なお、副磁極の永久磁石１０ｂは、主磁極の永久磁石１０ａより高い保磁力を有する永久磁石とされている。永久磁石における残留磁束密度と保磁力は、互いに密接に関係しており、一般的に残留磁束密度を高めると保磁力は低くなり、保磁力を高めると残留磁束密度が低くなるという、互いに背反する関係にある。ハルバッハ配列では、副磁極の永久磁石１０ｂには減磁方向に大きな磁界が印加されるため、副磁極の永久磁石１０ｂの保磁力を高くして減磁を抑制し、大きな磁界をコア２Ａ，２Ｂに作用させ得るようにしている。対して、コア２Ａ，２Ｂに対して作用する磁界の強さは、主磁極の永久磁石１０ａの磁力線数に左右される。そのため、主磁極の永久磁石１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を使用して大きな磁界をコア２Ａ，２Ｂに作用させるようにしている。本実施の形態では、副磁極の永久磁石１０ｂを主磁極の永久磁石１０ａよりも保磁力を高くするのに際して、副磁極の永久磁石１０ｂの材料を主磁極の永久磁石１０ａの材料よりも保磁力が高い材料としている。よって、材料の選定によって、主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂの組合せを簡単に実現できる。なお、本実施の形態では、主磁極の永久磁石１０ａは、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とする残留磁束密度が高い材料で構成され、副磁極の永久磁石１０ｂは、前記材料にジスプロシウムやテリビウム等の重希土類元素の添加量を増やした減磁しにくい磁石で構成されている。

また、固定子Ｓの内周側には、電機子Ａが挿入されており、界磁６は、電機子Ａに磁界を作用させている。なお、界磁６は、電機子Ａの可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、電機子Ａ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、電機子Ａ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２Ａ，２Ｂ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、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中左端はキャップ１５によって閉塞されており、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中右端は環状のヘッドキャップ１６によって閉塞されている。ヘッドキャップ１６は、内径がロッド１１の外径よりも大径であって、内周にダストシール１６ａを備えており、内周にロッド１１が挿通されている。そして、ダストシール１６ａは、ヘッドキャップ１６の内周に移動自在に挿入されるロッド１１の外周に摺接してロッド１１の外周をシールしている。

インナーチューブ９は、図１および図２に示すように、図中で右端から開口して軸方向に沿って設けられる切欠９ａを備えている。また、インナーチューブ９の内周には、ロッド１１とロッド１１の外周に装着された電機子Ａ、スライダ１２，１３およびスペーサ１４が軸方向へ移動可能に挿入されている。また、インナーチューブ９の切欠９ａ内には、規制部材２８における突起が挿入される。このように電機子Ａが界磁６内に挿入されると各コア２Ａ，２Ｂが界磁６における８つ磁極に対向するので、筒型リニアモータＭ１は、８極９スロットのリニアモータとされている。

また、インナーチューブ９の内周面には、ウェアリング１２ａ，１３ａを装着したスライダ１２，１３が摺接しており、スライダ１２，１３によって電機子Ａ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。

スライダ１２，１３の軸方向の両端における外周にはそれぞれ面取りが施されてリードインチャンファ１２ｃ，１３ｃが形成されている。このようにスライダ１２、１３が軸方向の両端にリードインチャンファ１２ｃ，１３ｃを備えていると、ロッド１１に外部からモーメントや横力が作用してインナーチューブ９に対してスライダ１２，１３が傾いてもインナーチューブ９の内周面をスライダ１２，１３がかじってインナーチューブ９の内周面を荒らしてしまうのを防止できる。よって、筒型リニアモータＭ１は、長期間にわたりスムーズに伸縮作動できる。

なお、規制部材２８がインナーチューブ９に軸方向に沿って設けられる切欠９ａ内に挿入されているので、電機子Ａの周方向への回転を規制しつつも電機子Ａの軸方向へ移動は妨げられない。規制部材２８の切欠９ａ内に挿入される突起の幅は、切欠９ａの周方向幅よりも若干小さくなっており、規制部材２８が切欠９ａ内で円滑に移動でき、電機子Ａの移動の抵抗とならないように配慮されている。インナーチューブ９に設けられた切欠９ａの全長は、インナーチューブ９内で電機子Ａが最大にストロークしても規制部材２８がインナーチューブ９の切欠９ａの端部の内壁に衝合しないようになっている。

インナーチューブ９は、電機子Ａの外周と各永久磁石１０ａ，１０ｂの内周との間にギャップを形成するとともに、スライダ１２，１３と協働して電機子Ａの軸方向移動を案内する役割を果たしている。このように、界磁６に対して電機子Ａの偏心が防止されるので、電機子Ａの偏心による推力低下も阻止され、筒型リニアモータＭ１は安定して推力を発生できる。なお、スペーサ１４は、本実施の形態では、インナーチューブ９の内周に摺接してはいないが、ロッド１１に過大な径方向の外力が作用してロッド１１が撓んでもコア２Ａ，２Ｂに先立ってインナーチューブ９に当接する。よって、コア２Ａ，２Ｂのインナーチューブ９への干渉が阻止され、電機子Ａを保護できる。

なお、インナーチューブ９は、非磁性体で形成されればよいが、合成樹脂で形成されると筒型リニアモータＭ１の推力密度向上効果が高くなる。インナーチューブ９を非磁性体の金属で製造すると、電機子Ａが軸方向へ移動する際にインナーチューブ９の内部に渦電流が生じて、電機子Ａの移動を妨げる力が発生してしまう。これに対して、インナーチューブ９を合成樹脂とすれば渦電流が生じない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とともに、筒型リニアモータＭ１の質量を低減できる。インナーチューブ９を合成樹脂とする場合、フッ素樹脂で製造すればスライダ１２，１３のウェアリング１２ａ，１３ａとの間の摩擦および摩耗を低減できる。また、インナーチューブ９を他の合成樹脂で形成してもよく、また、摩擦および摩耗を低減するべく他の合成樹脂で形成されたインナーチューブ９の内周をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。

前述のように電機子Ａの両端に設けられたスライダ１２，１３をインナーチューブ９に摺接させているので、電機子Ａの界磁６に対する偏心の防止と電機子Ａの軸方向（推力方向）の円滑な移動が保証され、筒型リニアモータＭ１は、安定して推力を発生できる。また、筒型リニアモータＭ１は、界磁６の内周に非磁性体のインナーチューブ９を備えているので、筒型リニアモータＭ１の界磁６内に電機子Ａを挿入する際に電機子Ａが永久磁石１０ａ，１０ｂに吸引されて貼り付いてしまうのを防止できる。よって、インナーチューブ９を設けると、電機子Ａが永久磁石１０ａ，１０ｂに吸引されて貼り付いてしまって筒型リニアモータＭ１の組立が不能となってしまう事態が回避され、筒型リニアモータＭ１の組立作業も容易となる。

本実施の形態では、スライダ１２，１３をインナーチューブ９に摺接させて電機子Ａの界磁６に対する偏心の防止と移動を案内しているが、スペーサ１４をインナーチューブ９に摺接させて、スライダ１２，１３と共に電機子Ａの偏心と移動を案内してもよい。また、ヘッドキャップ１６の内周にロッド１１の外周に摺接する筒状の軸受を設けて、スライダ１２，１３と共に電機子Ａの偏心の防止と移動を案内してもよい。

なお、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の軸方向長さは、電機子Ａの軸方向長さよりも長く、電機子Ａは、界磁６内の軸方向長さの範囲で図１中左右へストロークできる。

また、キャップ１５には、巻線５に接続されるケーブルＣを外部の図示しない電源に接続するコネクタ１５ａを備えており、外部電源から巻線５へ通電できるようになっている。具体的には、巻線５は、前述のようにＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされて前述の如くコア２Ａ，２Ｂのスロット１８に装着されているので、ケーブルＣと各相の巻線５とが引出線５ｂを介して接続される。

同一のコア２Ａ，２Ｂに設けられたスロット１８に装着される同相の巻線５同士は渡り線５ａによって接続される。コア２Ａの渡り線５ａは、スペーサ１４を軸方向に貫通する通孔１４ａ内を通してコア２Ｂの外周を軸方向に横断するように配置される。また、コア２Ａに装着される各相の巻線５からの渡り線５ａとコア２Ｂに装着される各相の巻線５の渡り線５ａは、それぞれスライダ１３の通孔１３ｂを通して外部へ取り出されて結線されている。

このように、コア２Ａ，２ＢのＵ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線５は、それぞれＹ結線されており、結線箇所が中立点とされている。つまり、コア２Ａの同相の巻線５同士は渡り線５ａによって各相毎に直列に接続され、コア２Ｂの同相の巻線５同士は渡り線５ａによって各相毎に直列に接続され、コア２Ａとコア２Ｂの巻線５は、外部電源に対して並列に接続されている。このようにコア２Ａの巻線５とコア２Ｂの巻線５は、外部電源に対して並列接続されているので、各コア２Ａ，２Ｂの巻線５に効率よく電圧を印加でき大きな電流を供給でき、筒型リニアモータ１の推力を向上できる。なお、コア２Ａ，２Ｂの各相も巻線を同相で直列に接続するようにしてもよい。

さらに、コア２Ａに装着される各相の巻線５とコア２Ｂに装着される各相の巻線５は、スライダ１２の通孔１２ｂを通して外部のケーブルＣに接続される引出線５ｂに接続される。よって、ケーブルＣを介して外部の電源から各相の巻線５へ電力供給が可能となっている。このように、渡り線５ａは、スライダ１２の左方からスライダ１３の右方へ延びている。また、コア２Ｂの巻線５へ接続される引出線５ｂは、コア２Ａの外周を横断するように配置される。スライダ１２，１３、スペーサ１４およびコア２Ａ，２Ｂが相対回転すると、渡り線５ａおよび引出線５ｂに引張などの負荷が作用するが、スライダ１２，１３、スペーサ１４およびコア２Ａ，２Ｂがピン２４，２５，２６，２７によってロッド１１回りの相対回転が規制されるので、渡り線５ａおよび引出線５ｂに前記引張などの負荷が作用しないので、渡り線５ａおよび引出線５ｂの断線が防止され巻線５への通電が不能となる事態の発生を防止できる。

また、電機子Ａがインナーチューブ９に設けた切欠９ａと規制部材２８とで、インナーチューブ９に対して周方向への回転が規制されるので、ケーブルＣが捩じれて断線する心配もない。

そして、たとえば、巻線５の界磁６に対する電気角をセンシングし、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御すれば、筒型リニアモータＭ１における推力と電機子Ａの移動方向とを制御できる。なお、前述の制御方法は、一例でありこれに限られない。このように、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、電機子Ａが可動子であり、界磁６は固定子として振る舞う。また、電機子Ａ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。

ここで、図３において末端ティース４ａの外周端の軸方向の幅をＷとし、中間ティース４ｂの外周端の軸方向の幅をｙとし、ｘを正の値とすると、末端ティース４ａの外周端の軸方向の幅Ｗは、Ｗ＝（ｙ／２）＋ｘとしている。つまり、末端ティース４ａの幅Ｗは、ｙ／２以上とされている。中間ティース４ｂの外周端の幅をｙとしているので、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗは、磁路断面積の観点からｙ／２以上の長さが必要である。そして、ｘを０とした場合、つまり、末端ティース４ａの幅Ｗをｙ／２とした場合のコア２Ａ，２Ｂの軸方向長さをコア２Ａ，２Ｂの基本長とすると、コア２Ａ，２Ｂの基本長は、界磁６の磁極ピッチＰの８倍の長さに設定されている。ここで、磁極ピッチＰは、図１に示すように設定されている。

そして、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗを、前述の通り、Ｗ＝ｙ／２＋ｘとして、ｘを変化させると、それぞれのコア２Ａ，２Ｂの端効果によるコギング推力は変化する。ｘの値を０とすると、つまり、コア２Ａ，２Ｂを基本長とすると、界磁６に対するコア２Ａ，２Ｂの位置（ｄｅｇ）に対するコギング推力は、綺麗な正弦波とならず、図４に示すように、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度（２磁極ピッチ相当）までの範囲で２周期分の乱れた単位波が現れる波形となっている。コア２Ａ，２Ｂの左右の末端ティース４ａにて端効果が現れるので、コア２Ａ，２Ｂのコギング推力は、左右の末端ティース４ａの端効果のコギング推力を合成したものとなる。

そして、ｘの値を増加させていくと徐々にコギング推力の波形における単位波が正弦波に近づくように変化し、コギング推力の波形は或る値ｘ１で略綺麗な正弦波形となる。この或る値ｘ１では、図５に示すように、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲でコギング推力の波形は、正弦波が２周期分現れる波形となる。

ｘの値をｘ１からさらに増加させていくとコギング推力の波形は乱れて正弦波とはならず、図６に示すように、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲で４周期分の乱れた単位波が現れる波形となる。そして、ｘの値をさらに増加させていくと徐々にコギング推力の波形は正弦波形に近づくように変化し、或る値ｘ２で略綺麗な正弦波形となる。この或る値ｘ２では、図７に示すように、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度の範囲でコギング推力の波形は、正弦波が４周期分現れる波形となる。

ｘの値をｘ２からさらに増加させていくとコギング推力の波形は乱れて正弦波とはならず、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲で８周期分の乱れた単位波が現れる波形となるが、やがては略綺麗な正弦波が８周期分が現れる波形となる。

このようにｘの値によって各コア２Ａ，２Ｂのコギング推力の波形は変化し、コギング推力の波形が正弦波となるｘの値があるが、ｘの値が大きくなるにつれてコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲でコギング推力の波形の波の数は多くなっていく。

そして、ｘの値がｘ１或いはｘ２となる場合、各コア２Ａ，２Ｂのコギング推力の波形がきれいな正弦波となる。よって、コア２Ａのコギング推力の正弦波形に対してコア２Ｂのコギング推力の正弦波形が逆位相となるように、コア２Ａとコア２Ｂの間の間隔を調節すれば、コア２Ａのコギング推力をコア２Ｂのコギング推力で打ち消して電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。

コギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲で正弦波が二つ現れる波形の場合、コア２Ａのコギング推力をコア２Ｂのコギング推力で打ち消すには、コア２Ａに対してコア２Ｂを軸方向に９０度或いは２７０度離間させればよい。一般化すれば、コア２Ａに対してコア２Ｂを９０＋１８０ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を演算して求めた度数だけ離間させればよい。コア２Ａ，２Ｂの末端ティース４ａの幅Ｗのうち、長さｘは電気角に影響を与えない。よって、コア２Ａに対してコア２Ｂを軸方向に（９０＋１８０ｎ）度離間させるには、コア２Ａとコア２Ｂとの間の間隔の長さをＫとし、Ｋ＝ｚ−２ｘとするとき、値ｚが（９０＋１８０ｎ）度分のずれを生じさせる長さに設定されればよい。９０度は、磁極ピッチをＰとすると、Ｐ／２に相当する長さとなり、２７０度は、３Ｐ／２に相当する長さとなる。よって、値ｚが（１＋２ｎ）Ｐ／２（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を満たす値となればよい。

また、コギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲で正弦波が４つ現れる波形の場合、コア２Ａのコギング推力をコア２Ｂのコギング推力で打ち消すには、コア２Ａに対してコア２Ｂを軸方向に４５度、１３５度、２２５度或いは３１５度離間させればよい。一般化すれば、コア２Ａに対してコア２Ｂを４５＋９０ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を演算して求めた度数だけ離間させればよい。コア２Ａ，２Ｂの基本長が磁極ピッチＰの整数倍に設定されているので、コア２Ａに対してコア２Ｂを軸方向に（４５＋９０ｎ）度離間させるには、コア２Ａとコア２Ｂとの間の間隔の長さをＫとし、Ｋ＝ｚ−２ｘとするとき、値ｚが（４５＋９０ｎ）度分のずれを生じさせる長さに設定されればよい。たとえば、４５度は、磁極ピッチをＰとすると、Ｐ／４に相当する長さとなり、１３５度は、３Ｐ／４に相当する長さとなる。よって、値ｚが（１＋２ｎ）Ｐ／４（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を満たす値となればよい。

このように、ｘの値をｘ１或いはｘ２として末端ティース４ａの幅Ｗを設定し、ｘの値に基づいてｚの値を求め、値ｚからコア２Ａとコア２Ｂの間の間隔Ｋを設定すれば、電機子Ａのコギング推力を極小さくできる。なお、電機子Ａのコギング推力を低減するには、ｘの値をコア２Ａ，２Ｂの単独コギング推力の波形を正弦波とする値に設定するほうがよいが、ｘの値がそのような値に設定されなくとも電機子Ａ全体のコギング推力を低減できる。

ｘの値に応じて適宜間隔Ｋをコギング推力を低減できるように設定するのを条件として、ｘの値に応じて電機子Ａの全体のコギング推力がどのように変化するかを調べた結果を図８に示す。図８は、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗをｙ／２とした場合の電機子Ａ全体のコギング推力を基準として、ｘの値の変化に対して電機子Ａの全体のコギング推力がどのように変化するかを示したグラフである。なお、図８のグラフは、ｘの値がｘ２未満である場合、値ｚを（１＋２ｎ）Ｐ／２（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）とし、ｘの値がｘ２以上である場合、値ｚを（１＋２ｎ）Ｐ／４（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）とした結果を表している。

図８から理解できるように、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗは、ｙ／２より大きくすれば、筒型リニアモータＭ１のコギング推力は低下する。よって、末端ティース４ａの外周端の軸方向の幅Ｗは、Ｗ＞ｙ／２を満たすように設定すれば、筒型リニアモータＭ１のコギング推力を低減できる。また、図８に示すように、縦軸をコギング推力とし、ｘの値を横軸に採ると、コギング推力は、コア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形が正弦波となる値ｘ１，ｘ２で周期的に最小値を採るように推移する。

前述したように、コア２Ａ，２Ｂの末端ティース４ａの幅Ｗをｙ／２＋ｘとすると、ｘの値によってコア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度の範囲で何周期分の単位波が現れるのかが分かるので、ｘの値に基づいて間隔Ｋを最適化すれば電機子Ａの全体のコギング推力を低減できる。また、ｘの値を最適化してコア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形が正弦波とすれば、電機子Ａのコギング推力を最小化できる。

よって、末端ティース４ａの幅ＷをＷ＝ｙ／２とした場合のコア２Ａ，２Ｂの軸方向長さである基本長を磁極ピッチＰの整数倍とし、末端ティース４ａの幅Ｗをコギング推力の低減に適するよう幅に設定し、ｘの値に基づいてコア２Ａ，２Ｂ間の間隔Ｋを適宜設定すればコギング推力を低減できる。

本実施の形態の場合、スペーサ１４によってコア２Ａとコア２Ｂとの間に磁気的に間隔Ｋの隙間を設けており、スペーサ１４の軸方向の幅を間隔Ｋに設定している。よって、ｘの値に基づいてｚの値を求めて、Ｋ＝ｚ−２ｘを演算して、スペーサ１４の軸方向の幅を決定すればよい。また、スペーサ１４を省略する場合には、ロッド１１の外周にコア２Ａ，２Ｂを間隔Ｋだけ軸方向に離して固定するようにしてもよい。

前述の通り、値ｘは、コギング推力を最小にするｘ１，ｘ２に設定されれば最適となるが、たとえば、前記幅Ｗがｙ／２とされた場合のコギング推力に対してコギング推力が５０％以下となる範囲内の値を得られるように設定されてもよい。このように設定しても、筒型リニアモータＭ１のコギング推力は、末端ティース４ａの幅Ｗをｙ／２に設定した際のコギング推力よりも半減するので十分なコギング推力低減効果が得られる。なお、図８に示した例では、ｘの値が範囲β１内にあるか、或いは範囲β２にある場合に前記幅Ｗがｙ／２とされた場合のコギング推力に対してコギング推力が５０％（図８中破線で示したライン）以下となるので、ｘの値を範囲β１或いは範囲β２の値に設定してもよい。なお、コギング推力は、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗが変化すると周期的に最小値を採るので、幅Ｗがｙ／２とされた場合のコギング推力に対してコギング推力が５０％以下となる範囲内の値を得られるように設定されればよい。ただし、コア２Ａ，２Ｂの質量は、末端ティース４ａの幅が大きくなると増加するので、コギング推力を低減できるｘの値の範囲はいくつも存在するが、図８に示したように、ｘの値がなるべく小さい値となるようにするとよい。そこで、値ｘが中間ティース４ｂの外周端の幅ｙの１％からスロットピッチの長さの間の値を採るように設定されると、コア２Ａ，２Ｂの無用な質量増加を招かずにコギング推力の低減を図れる。つまり、前記末端ティース４ａの外周端の幅Ｗは、スロットピッチ長さをＳとすると、ｙ／２＋０．０１ｙ≦Ｗ≦ｙ／２＋Ｓを満たすように設定されると、コア２Ａ，２Ｂの無用な質量増加を招かずにコギング推力の低減を図れる。幅Ｗは、磁路断面積の観点からｙ／２以上の長さが必要であり、最小限必要な幅であるｙ／２の値にスロットピッチ長さＳを加えると幅Ｗをｙ／２とした場合と同じ状態となる。よって、ｙ／２＋０．０１ｙ≦Ｗ≦ｙ／２＋Ｓを満たすように設定されると、コア２Ａ，２Ｂの無用な質量増加を招かない。

また、前述したところでは、電機子Ａが二つのコア２Ａ，２Ｂを備えているが、図９に示した第一の実施の形態の第一変形例の筒型リニアモータＭ２のように、電機子Ａが三つのコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを備える場合には、以下のようにすればよい。この場合、コア２Ａ，２Ｂ間とコア２Ｂ，２Ｃ間にスペーサ１４Ａ，１４Ｂを設けて、コア２Ａとコア２Ｂとの間と、コア２Ｂとコア２Ｃとの間に間隔Ｋの磁気的なギャップが設けられる。

スペーサ１４Ａ，１４Ｂは、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外径よりも大きな外径を有している。よって、スペーサ１４Ａ，１４Ｂは、スペーサ１４と同様に、コア２Ａ，２Ｂ間およびコア２Ｂ，２Ｃ間に磁気的なギャップを設ける機能を発揮する他、ロッド１１が過大な外力により撓んでもインナーチューブ９とコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの干渉を阻止する機能を発揮する。なお、スペーサ１４Ａ，１４Ｂは、インナーチューブ９の内周に常時摺接してスライダ１２，１３とともに電機子Ａの推力方向への移動を案内してもよい。

ｘの値をｘ１として各コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置が０度から３６０度の範囲でコギング推力の波形を２周期分の正弦波となるようにすると、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを三つにする場合では、値ｚを６０＋１８０ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）度分のずれを生じさせる長さに設定すれば、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃのコギング推力が打ち消しあって電機子Ａのコギング推力を極小さくできる。つまり、値ｚを（１＋３ｎ）Ｐ／３（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を満たす値に設定すればよい。

また、ｘの値をｘ２としてコギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置が０度から３６０度までの範囲で正弦波が四つ現れる波形とすると、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを三つにする場合では、値ｚを３０＋９０ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）度分のずれを生じさせる長さに設定すれば、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃのコギング推力が打ち消しあって電機子Ａのコギング推力を極小さくできる。つまり、値ｚを（１＋３ｎ）Ｐ／６（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を満たす値に設定すればよい。

このように、ｘの値をｘ１或いはｘ２として末端ティース４ａの幅Ｗを設定し、ｘの値に基づいてｚの値を求め、値ｚからコア２Ａ、２Ｂ間とコア２Ｂ，２Ｃの間の間隔Ｋを設定すれば、電機子Ａのコギング推力を極小さくできる。なお、電機子Ａのコギング推力を低減するには、ｘの値をコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの単独コギング推力の波形を正弦波とする値に設定するほうがよいが、ｘの値がそのような値に設定されなくとも電機子Ａ全体のコギング推力を低減できる。

前述したように、コア２Ａ，２Ｂの末端ティース４ａの幅Ｗをｙ／２＋ｘとすると、ｘの値によってコア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度の範囲で何周期分の単位波が現れるのかが分かるので、ｘの値に基づいて間隔Ｋを最適化すれば電機子Ａの全体のコギング推力を低減できる。また、ｘの値を最適化してコア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形が正弦波とすれば、電機子Ａのコギング推力を最小化できる。

以上のように、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、界磁６の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ９と、インナーチューブ９内に移動自在に挿入されるロッド１１と、ロッド１１に装着される電機子Ａと、ロッド１１に設けられるとともにインナーチューブ９の内周に摺接して電機子Ａの界磁６に対する移動を案内するスライダ１２，１３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Ｍ１は、界磁６と電機子Ａとの間に非磁性体のインナーチューブ９が配置されており、ロッド１１に設けたスライダ１２，１３がインナーチューブ９の内周に摺接しているので、電機子Ａの推力方向の移動が案内されるとともに界磁６に対する径方向の偏心が抑制される。よって、本発明の筒型リニアモータＭ１によれば、界磁６に対する電機子Ａの偏心が防止されて安定して推力を発生できる。また、この筒型リニアモータＭ１では、界磁６が永久磁石１０ａ，１０ｂの内周に設けた非磁性体のインナーチューブ９を備えているので、筒型リニアモータＭ１の界磁６内に電機子Ａを挿入する際に電機子Ａが永久磁石１０ａ，１０ｂに吸引されて貼り付いてしまうのを防止できる。よって、インナーチューブ９を設けると、電機子Ａが永久磁石１０ａ，１０ｂに吸引されて貼り付いてしまって筒型リニアモータＭ１の組立が不能となってしまう事態が回避され、筒型リニアモータＭ１の組立作業も容易となる。

なお、前述したところでは、電機子Ａが二つのコア２Ａ，２Ｂを備えているが、電機子Ａが一つのコアのみを有する構造であってもよく、この場合にもスライダ１２，１３によって電機子Ａの偏心を抑制できる。また、スライダ１２或いはスライダ１３の一方の省略も可能であり電機子Ａの偏心を抑制できる。このようにスライダ１２，１３の一方を省略する場合、ヘッドキャップ１６の内周にロッド１１の外周に摺接する軸受を設けて、電機子Ａの界磁６に対する偏心を抑制して筒型リニアモータＭ１における推力の安定を図ってもよい。また、スライダ１２，１３に一方を省略する場合、電機子Ａが二つのコア２Ａ，２Ｂを備えているのであれば、図１中でスペーサ１４を配置した位置、つまり、コア２Ａ，２Ｂ間にスライダを設置してもよい。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、電機子Ａの軸方向の両側にそれぞれスライダ１２，１３を備えているので、ロッド１１の撓みも抑制できるから電機子Ａの界磁６に対する偏心を効果的に抑制できる。スライダ１２，１３は、電機子Ａと隣接させるとより偏心抑制効果が高くなる。

そして、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１におけるスライダ１２，１３は、軸方向の両端の外周にリードインチャンファ１２ｃ，１３ｃを備えているので、ロッド１１に外部からモーメントや横力が作用してインナーチューブ９に対してスライダ１２，１３が傾いてもインナーチューブ９の内周面をスライダ１２，１３がかじってインナーチューブ９の内周面を荒らしてしまうのを防止できる。よって、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、長期間にわたりスムーズに伸縮作動できる。

さらに、本実施の形態では、スライダ１２，１３と電機子Ａとのロッド１１回りの相対回転を規制するピン（回転規制部）２４，２５と、スペーサ１４とコア２Ａ，２Ｂとのロッド１１回りの相対回転を規制するおよびピン（スペーサ回転規制部）２６，２７を備えている。このように構成された筒型リニアモータＭ１では、スライダ１２，１３、スペーサ１４およびコア２Ａ，２Ｂのロッド１１回りの相対回転が規制されるので各コア２Ａ，２Ｂのスロット１８に装着された巻線５とケーブルＣとを接続する渡り線５ａおよび引出線５ｂに引張等の負荷がかかるのを防止できる。よって、このように構成された筒型リニアモータＭ１では、渡り線５ａおよび引出線５ｂの断線が防止され巻線５への通電が不能となる事態の発生を防止できる。なお、電機子Ａが三つのコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを備えており、コア２Ａ，２Ｂ間およびコア２Ｂ，２Ｃ間にそれぞれスペーサ１４Ａ，１４Ｂを設ける場合、スペーサ１４Ａ，１４Ｂとコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの互いの相対回転を規制するスペーサ回転規制部を設けて渡り線５ａおよび引出線５ｂを保護すればよい。

また、本実施の形態では、電機子Ａが二つのコア２Ａ，２Ｂを備えており、コア２Ａ，２Ｂ間にスペーサ１４が設けられているので、渡り線５ａおよび引出線５ｂの保護のためにスペーサ１４とコア２Ａ，２Ｂの互いの相対回転を規制するスペーサ回転規制部を設けている。これに対して、電機子Ａが単一のコアのみを有してスペーサを設けない場合、スライダと電機子Ａの相対回転を規制する回転規制部だけを設ければ渡り線５ａおよび引出線５ｂを保護できる。また、本実施の形態では、各相の巻線５の結線をケーブルＣ側ではなく図１中でスライダ１３の右側で行っており、スライダ１３に通孔１３ｂを設けて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の渡り線５ａを通孔１３ｂに通して外部へ引き出して結線している。そのため、スライダ１３と電機子Ａとの相対回転を規制しているが、渡り線５ａの結線をスライダ１２の図１中左方のケーブルＣ側で行う場合、渡り線５ａがスライダ１３を横切らないのでスライダ１３と電機子Ａとの相対回転を規制する回転規制部を廃止できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、界磁６の内周に配置されるとともに軸方向に沿って設けられる切欠９ａを有する非磁性体のインナーチューブ９と、インナーチューブ９内に移動自在に挿入されるロッド１１と、ロッド１１に装着される電機子Ａと、ロッド１１に対して不動であって切欠９ａ内に挿入されて界磁６に対する電機子Ａのロッド回りの回転を規制する規制部材２８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Ｍ１は、可動子である電機子Ａが固定子である界磁６に対する周方向の回転が防止されるので、電機子Ａが駆動されても外部電源と電機子Ａにおける巻線５とを接続するケーブルＣが捩じれず、ケーブルＣの断線を防止できる。よって、本発明の筒型リニアモータＭ１によれば、電機子Ａ側を可動子としても断線を防止でき、長期間に亘り安定的に推力を発生できる。

また、規制部材２８は、スライダ１２に取付けてもよいし、電機子Ａが本実施の形態のように複数のコア２Ａ，２Ｂを備えてコア２Ａ，２Ｂ間にスペーサ１４が設けられる場合、スペーサ１４に規制部材２８を設けてもよい。

なお、図１０に示した筒型リニアモータＭ３のように、インナーチューブ９の中間に切欠９ａを設けてスペーサ１４に規制部材２９を螺着するようにしてもよい。より詳細には、インナーチューブ９は、図１１に示すように、軸方向に沿って形成される切欠９ａを備えており、この切欠９ａ内に規制部材２９が挿入される。このようにすると、インナーチューブ９の内周にスライダ１２，１３を摺接させるようにした場合に、電機子Ａの全長とストローク範囲を最適化すると、切欠９ａをスライダ１２，１３が対向しない範囲に設置できるようになる。よって、スライダ１２，１３のウェアリング１２ａ，１３ａの劣化を抑制できる。なお、このようにインナーチューブ９の中間に切欠９ａを設けて、切欠９ａがインナーチューブ９の端部に開口しないようにする場合、電機子Ａをインナーチューブ９内に挿入した後に、インナーチューブ９の外方からスペーサ１４に規制部材２９を捩じ込むようにすればよい。また、この場合、スペーサ１４に外周から径方向に向けて開口する孔を設けておき、孔内にピンとピンを孔から突出するように附勢する弾性体とを挿入し、ピンと弾性体とで規制部材を構成してもよい。このようにすると、電機子Ａ、規制部材およびロッド１１をアッセンブリ化してインナーチューブ９内に前記ピンが切欠９ａに対向する位置まで挿入すると、ピンが切欠９ａ内に突出して電機子Ａの界磁６に対する回転が規制される。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、電機子Ａの軸方向の両側にスライダ１２，１３を設ける他、コア２Ａ，２Ｂ間にスペーサ１４を設けている。このように電機子Ａが複数のコア２Ａ，２Ｂを備えている場合には、コア２Ａ，２Ｂ間にスペーサ１４を設けるようにすると、ロッド１１に過大な径方向の外力が作用してロッド１１が撓んでもコア２Ａ，２Ｂに先立ってインナーチューブ９に当接する。よって、このように構成された筒型リニアモータＭ１によれば、コア２Ａ，２Ｂのインナーチューブ９への干渉が阻止されて電機子Ａを保護できる。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、筒状のヨーク３と環状であってヨーク３の外周に軸方向に間隔を空けて設けられて複数のティース４ａ，４ｂとを有して軸方向に並べて配置される複数のコア２Ａ，２Ｂと、各コア２Ａ，２Ｂのティース４ａ，４ｂ間のスロット１８に装着される巻線５とを有する電機子Ａと、筒状であって電機子Ａが内方に軸方向に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とを備え、各コア２Ａ，２Ｂに対して両端に配置された各ティースを末端ティース４ａとし、末端ティース４ａ以外のティースを中間ティース４ｂとし、末端ティース４ａの外周端の幅をＷとし、中間ティース４ｂの外周端の幅をｙとし、ｘを正の値とし、末端ティース４ａの外周端の幅ＷをＷ＝ｙ／２＋ｘとし、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同子の間隔Ｋがｘの値に基づいて設定されている。このように構成された筒型リニアモータＭ１では、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗをコギング推力を低減できる幅に設定して、電機子Ａの全体のコギング推力の低減を図るので、コア２Ａ，２Ｂの軸方向長さが磁極ピッチＰの整数倍に固定化されない。このようにコア２Ａ，２Ｂの磁極ピッチに対する軸方向の長さ条件は磁極ピッチの５倍などと固定化されないので、電機子Ａの設計自由度が向上する。よって、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１によれば、設計自由度を向上しつつもコギング推力を低減できる。なお、このことは、三つのコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを持つ筒型リニアモータＭ２にあっても同様であり、本発明の筒型リニアモータＭ２によれば、設計自由度を向上しつつもコギング推力を低減できる。

コア２Ａ，２Ｂの数が２つであって、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲でコア２Ａ，２Ｂの単体のコギング推力の波形が２周期分の正弦波である場合、ｚを（１＋２ｎ）Ｐ／２とすると電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。また、コア２Ａ，２Ｂの数が２つであって、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲でコア２Ａ，２Ｂの単体のコギング推力の波形が４周期分の正弦波である場合、ｚを（１＋２ｎ）Ｐ／２とすると電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。よって、コア２Ａ，２Ｂの数が２であり、間隔ＫをＫ＝ｚ−２ｘとするとき、界磁６の磁極ピッチをＰとし、ｎを０以上の整数とすると、値ｚは、値ｘに基づいて（１＋２ｎ）Ｐ／２或いは（１＋２ｎ）Ｐ／４のいずれかに設定されるとよい。

また、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの数が３つであって、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置が０度から３６０度までの範囲でコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの単体のコギング推力の波形が２周期分の正弦波である場合、値ｚを（１＋３ｎ）Ｐ／３とすると電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの数が３つであって、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置が０度から３６０度までの範囲でコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの単体のコギング推力の波形が４周期分の正弦波である場合、値ｚを（１＋３ｎ）Ｐ／６とすると電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。よって、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの数が３であり、間隔ＫをＫ＝ｚ−２ｘとするとき、界磁６の磁極ピッチをＰとし、ｎを０以上の整数とすると、値ｚは、値ｘに基づいて（１＋３ｎ）Ｐ／３或いは（１＋３ｎ）Ｐ／６のいずれかに設定されるとよい。

さらに、値ｘが界磁６に対するコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの軸方向移動に対するコギング推力の波形が正弦波となるように設定されると、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃのコギング推力を互いに効率よく打ち消しあえるので、筒型リニアモータＭ１，Ｍ２のコギング推力を極小さくできる。

また、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗがｙ／２＋０．０１ｙ≦Ｗ≦ｙ／２＋Ｓを満たすように設定される場合には、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの無用な質量増加を招かずにコギング推力の低減を図れる。そして、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの無用な質量増加を招かないから、筒型リニアモータＭ１の質量推力密度が向上する。ここで、質量推力密度とは、前述の構成の筒型リニアモータＭ１の最大推力を質量で割った数値であり、末端ティース４ａの質量が増えても推力が増加するわけではないので、末端ティース４ａの質量を軽量とするほうが質量推力密度が向上する。よって、このように構成された筒型リニアモータＭ１によれば、質量当たりの推力が大きくなるので小型で大きな推力が得られる。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１にあっては、中間ティース４ｂが内周端の幅ｙｉより外周端の幅ｙが狭い等脚台形状とされており、末端ティース４ａが中間ティース側の側面が中間ティース４ｂの側面と同形状とされるとともに反中間ティース側の側面がコア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊに直交する面を持つ台形状とされている。

このように末端ティース４ａの形状を前述のような台形状とすると、図３に示すように、末端ティース４ａの外周端の軸方向の幅Ｗよりも内周端の軸方向の幅Ｗｉの方が大きい。末端ティース４ａの形状を前述のようにする場合と、外周端の軸方向の幅Ｗを同じにして末端ティース４ａの断面を矩形とする場合とで比較すると、末端ティース４ａの断面を台形状とするほうが内周端における磁路断面積は広くなる。また、中間ティース４ｂの形状を前述のように設定すると、図３に示すように、中間ティース４ｂの外周端の軸方向の幅ｙよりも内周端の軸方向の幅ｙｉの方が大きい。中間ティース４ｂの形状を前述のような等脚台形状とする場合と、外周端の軸方向の幅ｙを同じにして中間ティース４ｂの断面を矩形とする場合とで比較すると、中間ティース４ｂの断面を等脚台形状とするほうが内周端における磁路断面積は広くなる。よって、このように構成された筒型リニアモータＭ１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、末端ティース４ａと中間ティース４ｂの断面形状を台形とするとよいが、コギング推力の低減には影響がないので末端ティース４ａと中間ティース４ｂの断面形状を矩形としてもよいし、他の形状としてもよい。

なお、発明者らの研究によって、末端ティース４ａおよび中間ティース４ｂの断面における側面と直交面Ｏとでなす内角θが６度から１２度の範囲にあると、良好な質量推力密度が得られることが分かった。以上より、末端ティース４ａおよび中間ティース４ｂの断面を台形状とする場合、前記内角θを６度から１２度の範囲の角度とすると、筒型リニアモータＭ１の質量当たりの推力が大きくなるので小型で大きな推力が得られる。

また、図１２に示した筒型リニアモータＭ４のように、コア２Ａ，２Ｂが、ヨーク３と、末端ティース４ａおよび中間ティース４ｂとが設けられるコア本体２１と、コア本体２１の両端のそれぞれに着脱可能に装着される環状プレート２２，２２とで構成されてもよい。この環状プレート２２，２２は、共に軸方向の幅が等しく、コア本体２１と同一の材料で作られており、コア本体２１の両端にそれぞれ装着されると末端ティース４ａの一部として機能し、末端ティース４ａの外周端における軸方向の幅Ｗを調整する機能を発揮する。つまり、環状プレート２２は、コギング推力の低減の調整をも担っている。コア２Ａ，２Ｂ或いは末端ティース４ａの寸法公差等によって、コア本体２１のみではコギング推力の低減効果が少ない場合、環状プレート２２，２２の装着によって、コギング推力の低減効果を向上できる。なお、異なる幅の環状プレート２２を用意しておき、コア本体２１に最適な幅の環状プレート２２を選択して装着してもよいし、幅が薄い環状プレートを複数枚重ねてコア本体２１に装着するようにしてもよい。また、環状プレート２２のコア本体２１への装着に際しては、たとえば、コア本体２１に螺子孔を設けるとともに環状プレート２２に孔を設けて、螺子を用いてコア本体２１に環状プレート２２を固定してもよいし、他の固定方法を採用してもよい。

＜第二の実施の形態＞
つづいて、第二の実施の形態における筒型リニアモータＭ５について説明する。第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、図１３に示すように、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁３６と、界磁３６の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ３９と、インナーチューブ３９内に移動自在に挿入される筒状のロッド４１と、ロッド４１に装着される電機子Ａ１と、ロッド４１に設けられるとともにインナーチューブ３９の内周に摺接して電機子Ａ１の界磁３６に対する移動を案内するスライダ５１ｂ，５５と、アウターチューブ３７と、界磁３６の外周に設けられるアウターチューブ３７と、アウターチューブ３７の開口端部に装着されるとともにロッド４１が内周に挿通される環状のヘッドキャップ４５とを備えて構成されている。

以下、筒型リニアモータＭ５の各部について詳細に説明する。電機子Ａ１は、コア３３と巻線３５とを備えて構成されている。コア３３は、円筒状のコア本体３３ａと、環状であってコア本体３３ａ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３３ｂとを備えて構成されて可動子とされている。

コア３３は、図１３に示すように、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１のコア２Ａと同形状とされていて、筒状であって、コア本体３３ａ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３３ｂを備えており、ティース３３ｂ，３３ｂ間には、巻線３５が装着される空隙でなるスロット３４が形成されている。また、各スロット３４に装着される巻線３５は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされていて、第一の実施の形態のスロット１８と同様に装着される巻線５と同様の順に前記スロット３４に装着されている。

そして、このように構成された電機子Ａ１は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド４１の外周に装着されている。ロッド４１は、筒状の第一ロッド５０と、筒状であって外周にコア３３が装着されるとともに第一ロッド５０の内周に螺合される第二ロッド５１とを備えている。また、ロッド４１内には、ストロークセンサＬが収容されている。

第一ロッド５０は、筒状であって図１３中左端外周と図１３中右端内周にそれぞれ螺子部５２ａ，５２ｂを有するロッド本体５２と、筒型リニアモータＭ５を機器へ取り付けるブラケット５３ａを有してロッド本体５２の図１３中左端の螺子部５２ａに螺着されてロッド本体５２の左端を閉塞するエンドキャップ５３とを備えている。また、ロッド本体５２の図１３中右端外周には、環状のスライダ５５が嵌合されている。スライダ５５の右端内周には、フランジ５５ａが設けられている。フランジ５５ａの内径は、ロッド本体５２の内径以上であってロッド本体５２の外径以下となっており、スライダ５５をロッド本体５２に嵌合するとフランジ５５ａがロッド本体５２の図１３中右端面に当接する。また、ロッド４１の図１３中左端側に設けられたフランジ４８とスライダ５５とに嵌合してロッド４１の外周を覆う筒状のカバー４７が設けられており、カバー４７とロッド４１との間には環状の空間が形成されている。

第二ロッド５１は、外周にコア３３が装着される筒状のコア保持筒５１ａと、コア保持筒５１ａの図１３中右端となる先端の外周に設けられる環状のスライダ５１ｂとを備えている。また、コア保持筒５１ａの図１３中左端となる基端の外周には、螺子部５１ｃが設けられており、コア保持筒５１ａ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５１ｄが設けられている。そして、コア保持筒５１ａの基端を第一ロッド５０におけるロッド本体５２の図１３中右端の内周に挿入しつつ螺子部５１ｃを螺子部５２ｂに捩じ込むと、第一ロッド５０と第二ロッド５１とが連結される。

このようにロッド４１は、第一ロッド５０と第二ロッド５１とで構成されており、第一ロッド５０内には、ストロークセンサＬにおけるセンサ本体６０が収容される。

また、第二ロッド５１におけるコア保持筒５１ａの外周には、コア３３が嵌合されて装着されている。コア保持筒５１ａの外径は、第一ロッド５０におけるロッド本体５２の外径よりも小径となっているので、スライダ５５を装着した第一ロッド５０に電機子Ａ１を装着した第二ロッド５１を前記した要領で連結すると、電機子Ａ１およびスライダ５５が第一ロッド５０の図１３中右端と第二ロッド５１のスライダ５１ｂとで挟み込まれて固定される。このようにロッド４１に電機子Ａ１を装着すると、コア３３がスライダ５１ｂおよびスライダ５５に挟まれる格好でロッド４１に固定される。

他方、固定子Ｓは、本実施の形態では、円筒状の非磁性体で形成されるアウターチューブ３７と、アウターチューブ３７内に挿入される円筒状の軟磁性体で形成されるバックヨーク３８と、バックヨーク３８内に軸方向に交互に積層されて挿入される環状の主磁極の永久磁石４０ａと環状の副磁極の永久磁石４０ｂとを備えた界磁３６とで構成されている。そして、この界磁３６の永久磁石４０ａ，４０ｂの内周には、非磁性体のインナーチューブ３９が設けられている。つまり、永久磁石４０ａ，４０ｂは、バックヨーク３８とインナーチューブ３９の間の環状隙間に収容されている。界磁３６は、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１と同様に、ハルバッハ配列で配置された主磁極の永久磁石４０ａと環状の副磁極の永久磁石４０ｂとで構成されており、内周側の軸方向にＳ極とＮ極が交互に現れる磁界を作用させている。また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５にあっても第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１等同様に、主磁極の永久磁石４０ａの軸方向長さを副磁極の永久磁石４０ｂの軸方向長さよりも長くして筒型リニアモータＭ５の推力の向上を図っているが、永久磁石４０ａ，４０ｂの軸方向長さは任意に変更できる。また、界磁３６は、ハルバッハ配列以外の配列で配置される永久磁石で構成されてもよい。

また、バックヨーク３８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４０ｂ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て、筒型リニアモータＭ５の推力を大きく向上させ得るのは、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１と同様である。

なお、本実施の形態では、界磁３６の軸方向長さよりもバックヨーク３８の軸方向長さが長く、永久磁石４０ａ，４０ｂの軸方向長さに寸法誤差があっても界磁３６が必ずバックヨーク３８に対向するように配慮されており、界磁３６の末端の永久磁石の磁束漏れを防いで筒型リニアモータＭ５の推力低下を防止している。

また、アウターチューブ３７、バックヨーク３８およびインナーチューブ３９の図１３中左端は内周にロッド４１が挿入される環状のヘッドキャップ４５によって閉塞されている。アウターチューブ３７は、図１３中右端側が縮径されていて底部３７ａが設けられており、底部３７ａの右端に筒型リニアモータＭ５の機器への取り付けを可能とするブラケット３７ｂを備えている。

ヘッドキャップ４５は、環状であって内周にロッド４１が挿通されており、アウターチューブ３７の図１３中左端の開口端の内周に螺子締結されてアウターチューブ３７に装着されている。なお、ヘッドキャップ４５のアウターチューブ３７への装着は、たとえば、溶接、管端加締等といった螺子締結以外の装着方法を採用してもよい。また、ヘッドキャップ４５とインナーチューブ３９とは、図１３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４５の図１３中右端からインナーチューブ３９が右方へ突出している。そして、インナーチューブ３９の外周に界磁３６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３９の外周には図１３中左から環状のスペーサ６５、界磁３６、環状のストッパ６６が順に嵌合されていて、ヘッドキャップ４５をアウターチューブ３７に螺子締結すると、スペーサ６５、界磁３６およびストッパ６６がヘッドキャップ４５とアウターチューブ３７の底部３７ａとで挟持され、界磁３６がインナーチューブ３９の外周に固定される。なお、界磁３６の外周に装着されるバックヨーク３８は、界磁３６の磁力によって界磁３６に拘束されるのでアウターチューブ３７内で移動しない。

また、ヘッドキャップ４５の内周には、第一ロッド５０の外周を覆うカバー４７の外周に摺接する環状のシール部材５８が設けられており、筒型リニアモータＭ５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３９内には、電機子Ａ１が装着されたロッド４１が軸方向移動自在に挿入され、インナーチューブ３９の内周にスライダ５１ｂ，５５が摺接して、電機子Ａ１の軸方向の移動が案内される。

インナーチューブ３９は、コア３３の外周と各永久磁石４０ａ，４０ｂの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ５１ｂ，５５と協働してコア３３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、電気子Ａ１は、単一のコア３３のみを有して構成されているが、複数のコア３３を持つ場合、電気子Ａ１の軸方向両端だけでなくコア３３，３３間にもインナーチューブ３９の内周に摺接するスライダを設けてもよい。

インナーチューブ３９は、コア３３の外周と各永久磁石４０ａ，４０ｂの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ５１ｂ，５５と協働してコア３３の軸方向移動を案内する役割を果たしている。なお、スライダ５１ｂ，５５の軸方向両端の外周には、符示はしないが面取りが施されてリードインチャンファが設けられており、ロッド４１がインナーチューブ３９に対して傾いてもスライダ５１ｂ，５５がインナーチューブ３９の内周面をかじって傷つけないように配慮されている。

さらに、アウターチューブ３７の底部３７ａの内周には、ガイドロッド４６が取り付けられている。ガイドロッド４６は、底部３７ａの内周に固定される基端部４６ａと、基端部４６ａからロッド４１側へ延びてロッド４１内に摺動自在に挿入されるガイド部４６ｂとを備えている。より詳細には、ガイドロッド４６のガイド部４６ｂは、第二ロッド５１の内径大径部５１ｄよりも先端側に摺動自在に挿入されており、筒型リニアモータＭ５が伸縮しても常にロッド４１の内周に摺接している。

このように、インナーチューブ３９の内周には、スライダ５１ｂ，５５が摺接しており、ガイドロッド４６がロッド４１の内周に摺接しているので、電機子Ａ１はロッド４１とともに界磁３６に対して偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。

つづいて、ストロークセンサＬ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６０と、センサ本体６０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６１を有するプローブ６２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６１の位置を検知する。

センサ本体６０を予め第一ロッド５０内に挿入しておき、スライダ５５を第一ロッド５０の端部に嵌合して、第二ロッド５１を第一ロッド５０に螺着すると、センサ本体６０は、第二ロッド５１における内径大径部５１ｄの右端に形成される段部と第一ロッド５０のエンドキャップ５３とで挟持されて第一ロッド５０内に固定される。このように、センサ本体６０は、外周に電機子Ａ１が装着されない第一ロッド５０内に収容されており、ロッド４１の径方向で電機子Ａ１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Ｌにおけるプローブ６２は、ロッド状であってガイドロッド４６におけるガイド部４６ｂ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６１は、プローブ６２、ガイドロッド４６およびアウターチューブ７を介して界磁３６に対して固定的に連結されている。プローブ６２は、前述したとおり、先端にセンサ用コア６１を備えていて、先端側をセンサ本体６０内に挿入している。よって、電機子Ａ１が界磁３６に対して軸方向へ移動するのに伴ってプローブ６２がセンサ本体６０に対して軸方向へ相対移動して、センサ用コア６１がセンサ本体６０内で移動する。

センサ本体６０を収容するロッド４１内にはプローブ６２を保持するガイドロッド４６が摺動自在に挿入されているので、センサ本体６０に対するセンサ用コア６１の径方向への偏心が防止される。なお、センサ本体６０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６０ａは、エンドキャップ５３に設けた孔５３ｂ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。

巻線３５に接続されるケーブルＣは、ロッド４１とロッド４１の外周を覆う筒状のカバー４７との間の空間に収容されて、筒型リニアモータＭ５の外方へ引き出されており、前記コントローラによって制御される図外の駆動回路に接続されている。よって、外部の駆動回路から巻線３５へ通電できるようになっている。

そして、図外のコントローラは、巻線３５の界磁３６に対する電気角をストロークセンサＬでセンシングし、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線３５の電流量を制御して、筒型リニアモータＭ５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。このように、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５では、電機子Ａ１が可動子であり、界磁３６は固定子Ｓとして振る舞う。また、電機子Ａ１と界磁３６とを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線３５への通電、あるいは、巻線３５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Ｍ５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、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁３６と、界磁３６の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ３９と、インナーチューブ３９内に移動自在に挿入されるロッド４１と、ロッド４１に装着される電機子Ａ１と、ロッド４１に設けられるとともにインナーチューブ３９の内周に摺接して電機子Ａ１の界磁３６に対する移動を案内するスライダ５１ｂ，５５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Ｍ５は、界磁３６と電機子Ａ１との間に非磁性体のインナーチューブ３９が配置されており、ロッド４１に設けたスライダ５１ｂ，５５がインナーチューブ３９の内周に摺接しているので、電機子Ａ１の推力方向の移動が案内されるとともに界磁３６に対する径方向の偏心が抑制される。よって、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１と同様に、界磁３６に対する電機子Ａ１の偏心を防止でき、安定した推力を発生できる。また、この筒型リニアモータＭ５は、永久磁石４０ａ，４０ｂの内周に設けた非磁性体のインナーチューブ３９を備えているので、界磁３６内に電機子Ａ１を挿入する際に電機子Ａ１が永久磁石４０ａ，４０ｂに吸引されて貼り付いてしまうのを防止でき、組立作業も容易となる。また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５では、電機子Ａ１の軸方向の両側にそれぞれスライダ５１ｂ，５５を備えているので、ロッド４１の撓みも抑制できるから電機子Ａ１の界磁３６に対する偏心を効果的に抑制できる。

さらに、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、界磁３６の外周に設けられるアウターチューブ３７と、アウターチューブ３７の開口端に装着されるとともにロッド４１が内周に挿通される環状のヘッドキャップ４５とを備え、インナーチューブ３９がヘッドキャップ４５と一体に設けられている。このように構成された筒型リニアモータＭ５では、電機子Ａ１の軸方向移動をガイドして界磁３６に対する電機子Ａ１の偏心を防止するインナーチューブ３９がヘッドキャップ４５と一体構造になっているので、インナーチューブ３９とヘッドキャップ４５に歪が生じにくくスライダ５１ｂ，５５がインナーチューブ３９の内周を滑らかに摺動でき、スムーズに伸縮できる。

また、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５における界磁３６がインナーチューブ３９の外周に軸方向への移動が規制されて装着されている。このように構成された筒型リニアモータＭ５では、電機子Ａ１から界磁３６が受ける軸方向の荷重が必ずヘッドキャップ４５を通ってアウターチューブ３７へ伝達される。このように筒型リニアモータＭ５のロードパス（荷重伝達経路）は、ヘッドキャップ４５を通る１つのみとなるので、強度設計が容易になる。

さらに、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５におけるロッド４１は、筒状であって、アウターチューブ３７に連結されてロッド４１内に摺動自在に挿入されるガイドロッド４６を備えている。このように構成された筒型リニアモータＭ５によれば、インナーチューブ３９とスライダ５１ｂ，５５とでロッド４１の界磁３６に対する移動が案内される他にも、ガイドロッド４６とロッド４１とでアウターチューブ３７の底部３７ａ側からもロッド４１の界磁３６に対する移動が案内されるので、電機子Ａ１の界磁３６に対する偏心がより効果的に防止される。

また、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５におけるスライダ５１ｂ，５５は、軸方向の両端の外周にリードインチャンファを有しており、インナーチューブ３９の内周面をスライダ５１ｂ，５５がかじるのを防止できるから、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、長期間にわたりスムーズに伸縮作動できる。

なお、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、ロッド４１内に挿通されて界磁３６に対するロッド４１の位置を検知するストロークセンサＬとを備え、ストロークセンサＬは、界磁３６に対して固定されてロッド４１内に挿入されるセンサ用コア６１と、ロッド４１内に収容されてセンサ用コア６１の位置を検知するセンサ本体６０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Ｍ５では、電機子Ａ１を外周に備えるロッド４１内にストロークセンサＬが収容されており、通電によって発熱する電機子Ａ１および磁界を発生する界磁３６に対してストロークセンサＬが直接曝露されていない。したがって、ストロークセンサＬは、電機子Ａ１の熱から保護されるとともに、界磁３６の磁界にも曝されないので、検知した電機子Ａ１の位置を精度よく検知できる。以上より、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５によれば、検知した電機子Ａ１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Ｍ５では、センサ本体６０がロッド４１内の電機子Ａ１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Ｍ５によれば、センサ本体６０と電機子Ａ１とが筒型リニアモータＭ５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Ａ１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Ｍ５は、界磁３６に連結されてロッド４１内に摺動自在に挿入されるガイドロッド４６を備え、センサ用コア６１がガイドロッド４６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Ｍ５によれば、センサ本体６０に対して移動するセンサ用コア６１がロッド４１の軸方向への移動を案内するガイドロッド４６に装着されているので、センサ本体６０に対するセンサ用コア６１の偏心が防止されて、ストロークセンサＬは精度よく電機子Ａ１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Ｍ５におけるロッド４１は、筒状の第一ロッド５０と、筒状であって外周にコア３３が装着されるとともに第一ロッド５０の内周に螺合される第二ロッド５１とを有し、センサ本体６０が第一ロッド５０と第二ロッド５１とで挟持されてロッド４１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Ｍ５によれば、ストロークセンサＬをロッド４１内への固定と電機子Ａ１のロッド４１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Ｌ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３６に固定される被検出子の位置をロッド４１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。

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。

本願は、２０１８年４月１７日に日本国特許庁に出願された特願２０１８−０７９３４０に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

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、直線方向に伸びるベースと、ベースに対して前記直線方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶように取付けられた複数の永久磁石とでなる界磁と、前記界磁に対して前記直線方向に移動可能に設けられた電機子とを備えている。

具体的には、従来の筒型リニアモータは、筒状のセンターヨークとセンターヨークの外周に装着される複数の環状の永久磁石とを備えた界磁と、筒状のコアと前記コアの内周に設けた複数のスロットに収容される巻線とを備えて内周側に前記界磁が挿入される電機子とを備えている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００９−２１３１９２号公報

従来の筒型リニアモータでは、推力を向上させるために界磁の磁力を大きくすると、コアと永久磁石との間に発生する吸着力によってセンターヨークが撓んで、コアに対して永久磁石が偏心して推力が低下してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、界磁に対する電機子の偏心を防止して安定して推力を発生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、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、界磁の内周に配置される非磁性体のインナーチューブと、インナーチューブ内に移動自在に挿入されるロッドと、ロッドに装着される電機子と、ロッドに設けられるとともにインナーチューブの内周に摺接して電機子の界磁に対する移動を案内するスライダとを備えている。このように構成された筒型リニアモータは、界磁と電機子との間に非磁性体のインナーチューブが配置されており、ロッドに設けたスライダがインナーチューブの内周に摺接しているので、電機子の推力方向の移動が案内されるとともに界磁に対する径方向の偏心が抑制される。

さらに、筒型リニアモータは、スライダと電機子とのロッド回りの相対回転を規制する回転規制部を備えていてもよい。このように構成された筒型リニアモータでは、渡り線および引出線の断線が防止され巻線への通電が不能となる事態の発生を防止できる。

また、筒型リニアモータは、電機子の軸方向の両側にそれぞれスライダを備えていてもよい。このように構成される筒型リニアモータによれば、ロッドの撓みも抑制できるから電機子の界磁に対する偏心を効果的に抑制できる。

そしてさらに、筒型リニアモータは、電機子が複数のコアを備えている場合、コア間にスペーサを備えていてもよい。このように電機子が複数のコアを備えている場合にコア間にスペーサを設けるようにすると、ロッドに過大な径方向の外力が作用してロッドが撓んでもコアに先立ってスペーサがインナーチューブに当接し、電機子を保護できる。

また、筒型リニアモータは、電機子が複数のコアを有して、コア間にスペーサを備えている場合、スペーサと各コアとのロッド回りの相対回転を規制するスペーサ回転規制部を備えていてもよい。このように構成された筒型リニアモータでは、渡り線および引出線の断線が防止され巻線への通電が不能となる事態の発生を防止できる。

さらに、筒型リニアモータは、界磁の外周に設けられるアウターチューブと、アウターチューブの開口端に装着されるとともにロッドが内周に挿通される環状のヘッドキャップとを備え、インナーチューブは、ヘッドキャップと一体に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、電機子の軸方向移動をガイドして界磁に対する電機子の偏心を防止するインナーチューブがヘッドキャップと一体構造になっているので、インナーチューブとヘッドキャップに歪が生じにくくスライダがインナーチューブの内周を滑らかに摺動でき、スムーズに伸縮できる。

また、筒型リニアモータにおける界磁は、インナーチューブの外周に軸方向への移動が規制されて装着されてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、電機子から界磁が受ける軸方向の荷重が必ずヘッドキャップを通ってアウターチューブへ伝達される。よって、筒型リニアモータのロードパス（荷重伝達経路）は、ヘッドキャップを通る１つのみとなるので、強度設計が容易になる。

さらに、筒型リニアモータは、ロッドが筒状であって、アウターチューブに連結されてロッド内に摺動自在に挿入されるガイドロッドを備えていてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、インナーチューブとスライダとでロッドの界磁に対する移動が案内される他にも、ガイドロッドとロッドとでアウターチューブの底部側からもロッドの界磁に対する移動が案内されるので、電機子の界磁に対する偏心がより効果的に防止される。

また、筒型リニアモータにおけるスライダが軸方向の両端の外周にリードインチャンファを有していてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、インナーチューブの内周面をスライダがかじるのを防止できるから、長期間にわたりスムーズに伸縮作動できる。

本発明の筒型リニアモータによれば、界磁に対する電機子の偏心を防止して安定して推力を発生できる。

図１は、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。 図２（Ａ）は、第一の実施の形態における筒型リニアモータのインナーチューブの側面図である。図２（Ｂ）は、第一の実施の形態における筒型リニアモータのインナーチューブの斜視図である。 図３は、第一の実施の形態の筒型リニアモータのティース部分の縦断面図である。 図４は、コアの単独のコギング推力の波形を示した図である。 図５は、コアの単独のコギング推力の波形を示した図である。 図６は、コアの単独のコギング推力の波形を示した図である。 図７は、コアの単独のコギング推力の波形を示した図である。 図８は、末端ティースの幅の変化とコギング推力の変化を説明する図である。 図９は、第一の実施の形態の第一変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 図１０は、第一の実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 図１１（Ａ）は、第一の実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのインナーチューブの側面図である。図１１（Ｂ）は、第一の実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのインナーチューブの斜視図である。 図１２は、第一の実施の形態の第三変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 図１３は、第二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。

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，Ｍ４，Ｍ５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、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，Ｍ４，Ｍ５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＞
第一の実施の形態における筒型リニアモータＭ１は、図１に示すように、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、界磁６の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ９と、インナーチューブ９内に移動自在に挿入されるロッド１１と、ロッド１１に装着される電機子Ａと、ロッド１１に設けられるとともにインナーチューブ９の内周に摺接して電機子Ａの界磁６に対する移動を案内するスライダ１２，１３とを備えている。

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。まず、可動子である電機子Ａについて説明する。電機子Ａは、本実施の形態では、二つのコア２Ａ，２Ｂを備えている。コア２Ａ，２Ｂは、ともに同形状とされており、円筒状のヨーク３と、環状であってヨーク３の外周に設けた複数のティース４ａ，４ｂとを備えて構成されてロッド１１の外周に軸方向に並べて装着されており、可動子とされている。つまり、筒型リニアモータＭ１は、電機子Ａが可動子として駆動され、コア２Ａ，２Ｂの軸方向を推力発生方向としている。

各コア２Ａ，２Ｂにおけるヨーク３は、図１に示すように、円筒状であって、その外周には、軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース４ａ，４ｂが設けられている。本実施の形態では、図１に示すように、ヨーク３の外周に１０個のティース４ａ，４ｂが、軸方向に等間隔に並べて設けられており、ティース４ａ，４ｂ間およびティース４ｂ，４ｂ間に巻線５が装着される空隙でなるスロット１８が形成されている。

また、ティース４ａ，４ｂは、ヨーク３の両端にそれぞれ配置されて設けられた二つの末端ティース４ａ，４ａと、末端ティース４ａ，４ａ間に配置されて設けられた８つの中間ティース４ｂとで構成されている。つまり、一つのコア２Ａ（２Ｂ）に対してコア２Ａ（２Ｂ）の移動方向となる軸方向の両端に末端ティース４ａ，４ａが設けられ、末端ティース４ａ，４ａ間に各中間ティース４ｂが設けられている。また、本実施の形態では、末端ティース４ａ及び中間ティース４ｂは、環状とされている。

中間ティース４ｂは、本実施の形態では、図３に示すように、軸方向において内周端の幅ｙｉより外周端の幅ｙ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。そして、中間ティース４ｂをコア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊを含む面で切断した断面において、中間ティース４ｂの側面がコア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊに直交する直交面Ｏとでなす内角θは、６度から１２度の範囲となる角度に設定されている。

また、末端ティース４ａは、図３に示すように、中間ティース側の側面が中間ティース４ｂの側面と同形状とされるとともに反中間ティース側の側面がコア２Ａ，２Ｂに軸線Ｊに直交する面を持つ台形状とされている。つまり、末端ティース４ａにおける中間ティース側の側面はテーパ面となっており、この側面がコア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊに直交する直交面Ｏとでなす内角θが中間ティース４ｂの側面が前記直交面Ｏとでなす内角θと等しくなっている。また、末端ティース４ａの反中間ティース側の側面は、コア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊに直交する面とされており、側面と外周端とでなす角度は９０度になっている。

また、本実施の形態では、各コア２Ａ，２Ｂにおける図１中で隣り合うティース４ａ，４ｂの間、つまり、末端ティース４ａと中間ティース４ｂとの間および中間ティース４ｂ，４ｂ間には、空隙でなるスロット１８が合計で１８個設けられている。そして、全スロット１８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、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされている。各コア２Ａ，２Ｂの全１８個のスロット１８には、それぞれ、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相よびＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相および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、Ｗ相、Ｗ相の巻線５が装着されている。

そして、このように構成されたコア２Ａ，２Ｂは、出力軸である非磁性体で形成されたロッド１１の外周に装着されている。具体的には、コア２Ａ，２Ｂは、ロッド１１の外周に固定される環状のスライダ１２，１３とで挟持されてロッド１１に固定されている。スライダ１２，１３の外周には、ウェアリング１２ａ，１３ａが装着されている。また、コア２Ａ，２Ｂ間には、ロッド１１の外周に固定される非磁性体で形成されるスペーサ１４が介装されており、コア２Ａとコア２Ｂは、間隔Ｋを空けてロッド１１に固定されている。また、スライダ１２，１３およびスペーサ１４の外径は、コア２Ａ，２Ｂの外径よりも大径に設定されている。そして、このように構成された電機子Ａは、筒状の界磁６内に推力方向である軸方向へ移動自在に挿入される。本実施の形態の場合、スペーサ１４によってコア２Ａとコア２Ｂとの間に間隔Ｋの磁気的なギャップが設けられている。

図１中で左側のスライダ１２と同じく左側のコア２Ａとは、この両方に嵌合するピン２４によって、ロッド１１回りの相対回転が規制されている。また、図１中で右側のスライダ１３と同じく右側のコア２Ｂとは、この両方に嵌合するピン２５によって、ロッド１１回りの相対回転が規制されている。さらに、コア２Ａとスペーサ１４とは、この両方に嵌合するピン２６によって、ロッド１１回りの相対回転が規制され、コア２Ｂとスペーサ１４とは、この両方に嵌合するピン２７によって、ロッド１１回りの相対回転が規制される。本実施の形態では、スライダ１２，１３と電機子Ａとのロッド１１回りの相対回転を規制する回転規制部は、前記ピン２４，２５とされている。また、スペーサ１４とコア２Ａ，２Ｂとのロッド１１回りの相対回転を規制するスペーサ回転規制部は、ピン２６，２７とされている。なお、回転規制部およびスペーサ回転規制部は、ピン２４，２５，２６，２７に限られず、前記相対回転の規制が可能であれば構造は限定されない。よって、たとえば、ロッド１１に対してスライダ１２，１３、コア２Ａ，２Ｂおよびスペーサ１４を回り止めして、スライダ１２，１３、コア２Ａ，２Ｂおよびスペーサ１４の互いの相対回転を規制する場合、回転規制部は、キーとキー溝、スプライン、セレーションといった回転防止機構を採用してもよい。このように、回転規制部およびスペーサ回転規制部は、ロッド１１に対してもスライダ１２，１３、コア２Ａ，２Ｂおよびスペーサ１４の周方向の回り止めとして機能してもよい。

さらに、図１中右方のスライダ１３には、ロッド１１を軸方向から見てスライダ１３の外周よりも径方向へ突出する突起を備えた規制部材２８が取り付けられている。なお、規制部材２８は、後述するインナーチューブ９の切欠９ａ内に挿入可能であって永久磁石１０ａ，１０ｂに干渉しないようになっていればよく、ロッド１１に不動に取付けられていればよい。よって、スライダ１３を介さずに直接ロッド１１に取付けられてもよく、取り付け方についても螺子締結、溶接等、種々の方法を採用できる。

他方、固定子Ｓは、本実施の形態では、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軟磁性体で形成されるバックヨーク８と、バックヨーク８内に軸方向に交互に積層されて挿入される環状の主磁極の永久磁石１０ａと環状の副磁極の永久磁石１０ｂとを備えた界磁６とで構成されている。そして、この界磁６の永久磁石１０ａ，１０ｂの内周には、非磁性体のインナーチューブ９が設けられている。つまり、永久磁石１０ａ，１０ｂは、バックヨーク８とインナーチューブ９の間の環状隙間に収容されている。

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、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１は、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くなっており、本実施の形態では、０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が設定されている。主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くすればコア２Ａ，２Ｂ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２Ａ，２Ｂ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Ｍ１では、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して筒型リニアモータＭ１の推力の向上を図っているが、永久磁石１０ａ，１０ｂの軸方向長さは任意に変更できる。また、界磁６は、ハルバッハ配列以外の配列で配置される永久磁石で構成されてもよい。

また、本発明の筒型リニアモータＭ１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を設けると副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２を短くしても磁気抵抗の低い磁路を確保できるため、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くする際の筒型リニアモータＭ１の推力を効果的に向上できる。より詳しくは、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨーク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Ｌ２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Ｌ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２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。なお、バックヨーク８を設けると磁気抵抗の増大を抑制できるが、バックヨーク８の省略も可能である。

なお、副磁極の永久磁石１０ｂは、主磁極の永久磁石１０ａより高い保磁力を有する永久磁石とされている。永久磁石における残留磁束密度と保磁力は、互いに密接に関係しており、一般的に残留磁束密度を高めると保磁力は低くなり、保磁力を高めると残留磁束密度が低くなるという、互いに背反する関係にある。ハルバッハ配列では、副磁極の永久磁石１０ｂには減磁方向に大きな磁界が印加されるため、副磁極の永久磁石１０ｂの保磁力を高くして減磁を抑制し、大きな磁界をコア２Ａ，２Ｂに作用させ得るようにしている。対して、コア２Ａ，２Ｂに対して作用する磁界の強さは、主磁極の永久磁石１０ａの磁力線数に左右される。そのため、主磁極の永久磁石１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を使用して大きな磁界をコア２Ａ，２Ｂに作用させるようにしている。本実施の形態では、副磁極の永久磁石１０ｂを主磁極の永久磁石１０ａよりも保磁力を高くするのに際して、副磁極の永久磁石１０ｂの材料を主磁極の永久磁石１０ａの材料よりも保磁力が高い材料としている。よって、材料の選定によって、主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂの組合せを簡単に実現できる。なお、本実施の形態では、主磁極の永久磁石１０ａは、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とする残留磁束密度が高い材料で構成され、副磁極の永久磁石１０ｂは、前記材料にジスプロシウムやテリビウム等の重希土類元素の添加量を増やした減磁しにくい磁石で構成されている。

また、固定子Ｓの内周側には、電機子Ａが挿入されており、界磁６は、電機子Ａに磁界を作用させている。なお、界磁６は、電機子Ａの可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、電機子Ａ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、電機子Ａ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２Ａ，２Ｂ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、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中左端はキャップ１５によって閉塞されており、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中右端は環状のヘッドキャップ１６によって閉塞されている。ヘッドキャップ１６は、内径がロッド１１の外径よりも大径であって、内周にダストシール１６ａを備えており、内周にロッド１１が挿通されている。そして、ダストシール１６ａは、ヘッドキャップ１６の内周に移動自在に挿入されるロッド１１の外周に摺接してロッド１１の外周をシールしている。

インナーチューブ９は、図１および図２に示すように、図中で右端から開口して軸方向に沿って設けられる切欠９ａを備えている。また、インナーチューブ９の内周には、ロッド１１とロッド１１の外周に装着された電機子Ａ、スライダ１２，１３およびスペーサ１４が軸方向へ移動可能に挿入されている。また、インナーチューブ９の切欠９ａ内には、規制部材２８における突起が挿入される。このように電機子Ａが界磁６内に挿入されると各コア２Ａ，２Ｂが界磁６における８つ磁極に対向するので、筒型リニアモータＭ１は、８極９スロットのリニアモータとされている。

また、インナーチューブ９の内周面には、ウェアリング１２ａ，１３ａを装着したスライダ１２，１３が摺接しており、スライダ１２，１３によって電機子Ａ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。

スライダ１２，１３の軸方向の両端における外周にはそれぞれ面取りが施されてリードインチャンファ１２ｃ，１３ｃが形成されている。このようにスライダ１２、１３が軸方向の両端にリードインチャンファ１２ｃ，１３ｃを備えていると、ロッド１１に外部からモーメントや横力が作用してインナーチューブ９に対してスライダ１２，１３が傾いてもインナーチューブ９の内周面をスライダ１２，１３がかじってインナーチューブ９の内周面を荒らしてしまうのを防止できる。よって、筒型リニアモータＭ１は、長期間にわたりスムーズに伸縮作動できる。

なお、規制部材２８がインナーチューブ９に軸方向に沿って設けられる切欠９ａ内に挿入されているので、電機子Ａの周方向への回転を規制しつつも電機子Ａの軸方向へ移動は妨げられない。規制部材２８の切欠９ａ内に挿入される突起の幅は、切欠９ａの周方向幅よりも若干小さくなっており、規制部材２８が切欠９ａ内で円滑に移動でき、電機子Ａの移動の抵抗とならないように配慮されている。インナーチューブ９に設けられた切欠９ａの全長は、インナーチューブ９内で電機子Ａが最大にストロークしても規制部材２８がインナーチューブ９の切欠９ａの端部の内壁に衝合しないようになっている。

インナーチューブ９は、電機子Ａの外周と各永久磁石１０ａ，１０ｂの内周との間にギャップを形成するとともに、スライダ１２，１３と協働して電機子Ａの軸方向移動を案内する役割を果たしている。このように、界磁６に対して電機子Ａの偏心が防止されるので、電機子Ａの偏心による推力低下も阻止され、筒型リニアモータＭ１は安定して推力を発生できる。なお、スペーサ１４は、本実施の形態では、インナーチューブ９の内周に摺接してはいないが、ロッド１１に過大な径方向の外力が作用してロッド１１が撓んでもコア２Ａ，２Ｂに先立ってインナーチューブ９に当接する。よって、コア２Ａ，２Ｂのインナーチューブ９への干渉が阻止され、電機子Ａを保護できる。

なお、インナーチューブ９は、非磁性体で形成されればよいが、合成樹脂で形成されると筒型リニアモータＭ１の推力密度向上効果が高くなる。インナーチューブ９を非磁性体の金属で製造すると、電機子Ａが軸方向へ移動する際にインナーチューブ９の内部に渦電流が生じて、電機子Ａの移動を妨げる力が発生してしまう。これに対して、インナーチューブ９を合成樹脂とすれば渦電流が生じない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とともに、筒型リニアモータＭ１の質量を低減できる。インナーチューブ９を合成樹脂とする場合、フッ素樹脂で製造すればスライダ１２，１３のウェアリング１２ａ，１３ａとの間の摩擦および摩耗を低減できる。また、インナーチューブ９を他の合成樹脂で形成してもよく、また、摩擦および摩耗を低減するべく他の合成樹脂で形成されたインナーチューブ９の内周をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。

前述のように電機子Ａの両端に設けられたスライダ１２，１３をインナーチューブ９に摺接させているので、電機子Ａの界磁６に対する偏心の防止と電機子Ａの軸方向（推力方向）の円滑な移動が保証され、筒型リニアモータＭ１は、安定して推力を発生できる。また、筒型リニアモータＭ１は、界磁６の内周に非磁性体のインナーチューブ９を備えているので、筒型リニアモータＭ１の界磁６内に電機子Ａを挿入する際に電機子Ａが永久磁石１０ａ，１０ｂに吸引されて貼り付いてしまうのを防止できる。よって、インナーチューブ９を設けると、電機子Ａが永久磁石１０ａ，１０ｂに吸引されて貼り付いてしまって筒型リニアモータＭ１の組立が不能となってしまう事態が回避され、筒型リニアモータＭ１の組立作業も容易となる。

本実施の形態では、スライダ１２，１３をインナーチューブ９に摺接させて電機子Ａの界磁６に対する偏心の防止と移動を案内しているが、スペーサ１４をインナーチューブ９に摺接させて、スライダ１２，１３と共に電機子Ａの偏心と移動を案内してもよい。また、ヘッドキャップ１６の内周にロッド１１の外周に摺接する筒状の軸受を設けて、スライダ１２，１３と共に電機子Ａの偏心の防止と移動を案内してもよい。

なお、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の軸方向長さは、電機子Ａの軸方向長さよりも長く、電機子Ａは、界磁６内の軸方向長さの範囲で図１中左右へストロークできる。

また、キャップ１５には、巻線５に接続されるケーブルＣを外部の図示しない電源に接続するコネクタ１５ａを備えており、外部電源から巻線５へ通電できるようになっている。具体的には、巻線５は、前述のようにＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされて前述の如くコア２Ａ，２Ｂのスロット１８に装着されているので、ケーブルＣと各相の巻線５とが引出線５ｂを介して接続される。

同一のコア２Ａ，２Ｂに設けられたスロット１８に装着される同相の巻線５同士は渡り線５ａによって接続される。コア２Ａの渡り線５ａは、スペーサ１４を軸方向に貫通する通孔１４ａ内を通してコア２Ｂの外周を軸方向に横断するように配置される。また、コア２Ａに装着される各相の巻線５からの渡り線５ａとコア２Ｂに装着される各相の巻線５の渡り線５ａは、それぞれスライダ１３の通孔１３ｂを通して外部へ取り出されて結線されている。

このように、コア２Ａ，２ＢのＵ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線５は、それぞれＹ結線されており、結線箇所が中立点とされている。つまり、コア２Ａの同相の巻線５同士は渡り線５ａによって各相毎に直列に接続され、コア２Ｂの同相の巻線５同士は渡り線５ａによって各相毎に直列に接続され、コア２Ａとコア２Ｂの巻線５は、外部電源に対して並列に接続されている。このようにコア２Ａの巻線５とコア２Ｂの巻線５は、外部電源に対して並列接続されているので、各コア２Ａ，２Ｂの巻線５に効率よく電圧を印加でき大きな電流を供給でき、筒型リニアモータ１の推力を向上できる。なお、コア２Ａ，２Ｂの各相も巻線を同相で直列に接続するようにしてもよい。

さらに、コア２Ａに装着される各相の巻線５とコア２Ｂに装着される各相の巻線５は、スライダ１２の通孔１２ｂを通して外部のケーブルＣに接続される引出線５ｂに接続される。よって、ケーブルＣを介して外部の電源から各相の巻線５へ電力供給が可能となっている。このように、渡り線５ａは、スライダ１２の左方からスライダ１３の右方へ延びている。また、コア２Ｂの巻線５へ接続される引出線５ｂは、コア２Ａの外周を横断するように配置される。スライダ１２，１３、スペーサ１４およびコア２Ａ，２Ｂが相対回転すると、渡り線５ａおよび引出線５ｂに引張などの負荷が作用するが、スライダ１２，１３、スペーサ１４およびコア２Ａ，２Ｂがピン２４，２５，２６，２７によってロッド１１回りの相対回転が規制されるので、渡り線５ａおよび引出線５ｂに前記引張などの負荷が作用しないので、渡り線５ａおよび引出線５ｂの断線が防止され巻線５への通電が不能となる事態の発生を防止できる。

また、電機子Ａがインナーチューブ９に設けた切欠９ａと規制部材２８とで、インナーチューブ９に対して周方向への回転が規制されるので、ケーブルＣが捩じれて断線する心配もない。

そして、たとえば、巻線５の界磁６に対する電気角をセンシングし、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御すれば、筒型リニアモータＭ１における推力と電機子Ａの移動方向とを制御できる。なお、前述の制御方法は、一例でありこれに限られない。このように、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、電機子Ａが可動子であり、界磁６は固定子として振る舞う。また、電機子Ａ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。

ここで、図３において末端ティース４ａの外周端の軸方向の幅をＷとし、中間ティース４ｂの外周端の軸方向の幅をｙとし、ｘを正の値とすると、末端ティース４ａの外周端の軸方向の幅Ｗは、Ｗ＝（ｙ／２）＋ｘとしている。つまり、末端ティース４ａの幅Ｗは、ｙ／２以上とされている。中間ティース４ｂの外周端の幅をｙとしているので、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗは、磁路断面積の観点からｙ／２以上の長さが必要である。そして、ｘを０とした場合、つまり、末端ティース４ａの幅Ｗをｙ／２とした場合のコア２Ａ，２Ｂの軸方向長さをコア２Ａ，２Ｂの基本長とすると、コア２Ａ，２Ｂの基本長は、界磁６の磁極ピッチＰの８倍の長さに設定されている。ここで、磁極ピッチＰは、図１に示すように設定されている。

そして、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗを、前述の通り、Ｗ＝ｙ／２＋ｘとして、ｘを変化させると、それぞれのコア２Ａ，２Ｂの端効果によるコギング推力は変化する。ｘの値を０とすると、つまり、コア２Ａ，２Ｂを基本長とすると、界磁６に対するコア２Ａ，２Ｂの位置（ｄｅｇ）に対するコギング推力は、綺麗な正弦波とならず、図４に示すように、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度（２磁極ピッチ相当）までの範囲で２周期分の乱れた単位波が現れる波形となっている。コア２Ａ，２Ｂの左右の末端ティース４ａにて端効果が現れるので、コア２Ａ，２Ｂのコギング推力は、左右の末端ティース４ａの端効果のコギング推力を合成したものとなる。

そして、ｘの値を増加させていくと徐々にコギング推力の波形における単位波が正弦波に近づくように変化し、コギング推力の波形は或る値ｘ１で略綺麗な正弦波形となる。この或る値ｘ１では、図５に示すように、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲でコギング推力の波形は、正弦波が２周期分現れる波形となる。

ｘの値をｘ１からさらに増加させていくとコギング推力の波形は乱れて正弦波とはならず、図６に示すように、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲で４周期分の乱れた単位波が現れる波形となる。そして、ｘの値をさらに増加させていくと徐々にコギング推力の波形は正弦波形に近づくように変化し、或る値ｘ２で略綺麗な正弦波形となる。この或る値ｘ２では、図７に示すように、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度の範囲でコギング推力の波形は、正弦波が４周期分現れる波形となる。

ｘの値をｘ２からさらに増加させていくとコギング推力の波形は乱れて正弦波とはならず、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲で８周期分の乱れた単位波が現れる波形となるが、やがては略綺麗な正弦波が８周期分が現れる波形となる。

このようにｘの値によって各コア２Ａ，２Ｂのコギング推力の波形は変化し、コギング推力の波形が正弦波となるｘの値があるが、ｘの値が大きくなるにつれてコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲でコギング推力の波形の波の数は多くなっていく。

そして、ｘの値がｘ１或いはｘ２となる場合、各コア２Ａ，２Ｂのコギング推力の波形がきれいな正弦波となる。よって、コア２Ａのコギング推力の正弦波形に対してコア２Ｂのコギング推力の正弦波形が逆位相となるように、コア２Ａとコア２Ｂの間の間隔を調節すれば、コア２Ａのコギング推力をコア２Ｂのコギング推力で打ち消して電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。

コギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲で正弦波が二つ現れる波形の場合、コア２Ａのコギング推力をコア２Ｂのコギング推力で打ち消すには、コア２Ａに対してコア２Ｂを軸方向に９０度或いは２７０度離間させればよい。一般化すれば、コア２Ａに対してコア２Ｂを９０＋１８０ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を演算して求めた度数だけ離間させればよい。コア２Ａ，２Ｂの末端ティース４ａの幅Ｗのうち、長さｘは電気角に影響を与えない。よって、コア２Ａに対してコア２Ｂを軸方向に（９０＋１８０ｎ）度離間させるには、コア２Ａとコア２Ｂとの間の間隔の長さをＫとし、Ｋ＝ｚ−２ｘとするとき、値ｚが（９０＋１８０ｎ）度分のずれを生じさせる長さに設定されればよい。９０度は、磁極ピッチをＰとすると、Ｐ／２に相当する長さとなり、２７０度は、３Ｐ／２に相当する長さとなる。よって、値ｚが（１＋２ｎ）Ｐ／２（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を満たす値となればよい。

また、コギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲で正弦波が４つ現れる波形の場合、コア２Ａのコギング推力をコア２Ｂのコギング推力で打ち消すには、コア２Ａに対してコア２Ｂを軸方向に４５度、１３５度、２２５度或いは３１５度離間させればよい。一般化すれば、コア２Ａに対してコア２Ｂを４５＋９０ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を演算して求めた度数だけ離間させればよい。コア２Ａ，２Ｂの基本長が磁極ピッチＰの整数倍に設定されているので、コア２Ａに対してコア２Ｂを軸方向に（４５＋９０ｎ）度離間させるには、コア２Ａとコア２Ｂとの間の間隔の長さをＫとし、Ｋ＝ｚ−２ｘとするとき、値ｚが（４５＋９０ｎ）度分のずれを生じさせる長さに設定されればよい。たとえば、４５度は、磁極ピッチをＰとすると、Ｐ／４に相当する長さとなり、１３５度は、３Ｐ／４に相当する長さとなる。よって、値ｚが（１＋２ｎ）Ｐ／４（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を満たす値となればよい。

このように、ｘの値をｘ１或いはｘ２として末端ティース４ａの幅Ｗを設定し、ｘの値に基づいてｚの値を求め、値ｚからコア２Ａとコア２Ｂの間の間隔Ｋを設定すれば、電機子Ａのコギング推力を極小さくできる。なお、電機子Ａのコギング推力を低減するには、ｘの値をコア２Ａ，２Ｂの単独コギング推力の波形を正弦波とする値に設定するほうがよいが、ｘの値がそのような値に設定されなくとも電機子Ａ全体のコギング推力を低減できる。

ｘの値に応じて適宜間隔Ｋをコギング推力を低減できるように設定するのを条件として、ｘの値に応じて電機子Ａの全体のコギング推力がどのように変化するかを調べた結果を図８に示す。図８は、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗをｙ／２とした場合の電機子Ａ全体のコギング推力を基準として、ｘの値の変化に対して電機子Ａの全体のコギング推力がどのように変化するかを示したグラフである。なお、図８のグラフは、ｘの値がｘ２未満である場合、値ｚを（１＋２ｎ）Ｐ／２（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）とし、ｘの値がｘ２以上である場合、値ｚを（１＋２ｎ）Ｐ／４（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）とした結果を表している。

図８から理解できるように、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗは、ｙ／２より大きくすれば、筒型リニアモータＭ１のコギング推力は低下する。よって、末端ティース４ａの外周端の軸方向の幅Ｗは、Ｗ＞ｙ／２を満たすように設定すれば、筒型リニアモータＭ１のコギング推力を低減できる。また、図８に示すように、縦軸をコギング推力とし、ｘの値を横軸に採ると、コギング推力は、コア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形が正弦波となる値ｘ１，ｘ２で周期的に最小値を採るように推移する。

前述したように、コア２Ａ，２Ｂの末端ティース４ａの幅Ｗをｙ／２＋ｘとすると、ｘの値によってコア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度の範囲で何周期分の単位波が現れるのかが分かるので、ｘの値に基づいて間隔Ｋを最適化すれば電機子Ａの全体のコギング推力を低減できる。また、ｘの値を最適化してコア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形が正弦波とすれば、電機子Ａのコギング推力を最小化できる。

よって、末端ティース４ａの幅ＷをＷ＝ｙ／２とした場合のコア２Ａ，２Ｂの軸方向長さである基本長を磁極ピッチＰの整数倍とし、末端ティース４ａの幅Ｗをコギング推力の低減に適するよう幅に設定し、ｘの値に基づいてコア２Ａ，２Ｂ間の間隔Ｋを適宜設定すればコギング推力を低減できる。

本実施の形態の場合、スペーサ１４によってコア２Ａとコア２Ｂとの間に磁気的に間隔Ｋの隙間を設けており、スペーサ１４の軸方向の幅を間隔Ｋに設定している。よって、ｘの値に基づいてｚの値を求めて、Ｋ＝ｚ−２ｘを演算して、スペーサ１４の軸方向の幅を決定すればよい。また、スペーサ１４を省略する場合には、ロッド１１の外周にコア２Ａ，２Ｂを間隔Ｋだけ軸方向に離して固定するようにしてもよい。

前述の通り、値ｘは、コギング推力を最小にするｘ１，ｘ２に設定されれば最適となるが、たとえば、前記幅Ｗがｙ／２とされた場合のコギング推力に対してコギング推力が５０％以下となる範囲内の値を得られるように設定されてもよい。このように設定しても、筒型リニアモータＭ１のコギング推力は、末端ティース４ａの幅Ｗをｙ／２に設定した際のコギング推力よりも半減するので十分なコギング推力低減効果が得られる。なお、図８に示した例では、ｘの値が範囲β１内にあるか、或いは範囲β２にある場合に前記幅Ｗがｙ／２とされた場合のコギング推力に対してコギング推力が５０％（図８中破線で示したライン）以下となるので、ｘの値を範囲β１或いは範囲β２の値に設定してもよい。なお、コギング推力は、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗが変化すると周期的に最小値を採るので、幅Ｗがｙ／２とされた場合のコギング推力に対してコギング推力が５０％以下となる範囲内の値を得られるように設定されればよい。ただし、コア２Ａ，２Ｂの質量は、末端ティース４ａの幅が大きくなると増加するので、コギング推力を低減できるｘの値の範囲はいくつも存在するが、図８に示したように、ｘの値がなるべく小さい値となるようにするとよい。そこで、値ｘが中間ティース４ｂの外周端の幅ｙの１％からスロットピッチの長さの間の値を採るように設定されると、コア２Ａ，２Ｂの無用な質量増加を招かずにコギング推力の低減を図れる。つまり、前記末端ティース４ａの外周端の幅Ｗは、スロットピッチ長さをＳとすると、ｙ／２＋０．０１ｙ≦Ｗ≦ｙ／２＋Ｓを満たすように設定されると、コア２Ａ，２Ｂの無用な質量増加を招かずにコギング推力の低減を図れる。幅Ｗは、磁路断面積の観点からｙ／２以上の長さが必要であり、最小限必要な幅であるｙ／２の値にスロットピッチ長さＳを加えると幅Ｗをｙ／２とした場合と同じ状態となる。よって、ｙ／２＋０．０１ｙ≦Ｗ≦ｙ／２＋Ｓを満たすように設定されると、コア２Ａ，２Ｂの無用な質量増加を招かない。

また、前述したところでは、電機子Ａが二つのコア２Ａ，２Ｂを備えているが、図９に示した第一の実施の形態の第一変形例の筒型リニアモータＭ２のように、電機子Ａが三つのコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを備える場合には、以下のようにすればよい。この場合、コア２Ａ，２Ｂ間とコア２Ｂ，２Ｃ間にスペーサ１４Ａ，１４Ｂを設けて、コア２Ａとコア２Ｂとの間と、コア２Ｂとコア２Ｃとの間に間隔Ｋの磁気的なギャップが設けられる。

スペーサ１４Ａ，１４Ｂは、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外径よりも大きな外径を有している。よって、スペーサ１４Ａ，１４Ｂは、スペーサ１４と同様に、コア２Ａ，２Ｂ間およびコア２Ｂ，２Ｃ間に磁気的なギャップを設ける機能を発揮する他、ロッド１１が過大な外力により撓んでもインナーチューブ９とコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの干渉を阻止する機能を発揮する。なお、スペーサ１４Ａ，１４Ｂは、インナーチューブ９の内周に常時摺接してスライダ１２，１３とともに電機子Ａの推力方向への移動を案内してもよい。

ｘの値をｘ１として各コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置が０度から３６０度の範囲でコギング推力の波形を２周期分の正弦波となるようにすると、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを三つにする場合では、値ｚを６０＋１８０ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）度分のずれを生じさせる長さに設定すれば、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃのコギング推力が打ち消しあって電機子Ａのコギング推力を極小さくできる。つまり、値ｚを（１＋３ｎ）Ｐ／３（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を満たす値に設定すればよい。

また、ｘの値をｘ２としてコギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置が０度から３６０度までの範囲で正弦波が四つ現れる波形とすると、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを三つにする場合では、値ｚを３０＋９０ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）度分のずれを生じさせる長さに設定すれば、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃのコギング推力が打ち消しあって電機子Ａのコギング推力を極小さくできる。つまり、値ｚを（１＋３ｎ）Ｐ／６（ただし、ｎ＝０、１、２・・・）を満たす値に設定すればよい。

このように、ｘの値をｘ１或いはｘ２として末端ティース４ａの幅Ｗを設定し、ｘの値に基づいてｚの値を求め、値ｚからコア２Ａ、２Ｂ間とコア２Ｂ，２Ｃの間の間隔Ｋを設定すれば、電機子Ａのコギング推力を極小さくできる。なお、電機子Ａのコギング推力を低減するには、ｘの値をコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの単独コギング推力の波形を正弦波とする値に設定するほうがよいが、ｘの値がそのような値に設定されなくとも電機子Ａ全体のコギング推力を低減できる。

前述したように、コア２Ａ，２Ｂの末端ティース４ａの幅Ｗをｙ／２＋ｘとすると、ｘの値によってコア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形がコア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度の範囲で何周期分の単位波が現れるのかが分かるので、ｘの値に基づいて間隔Ｋを最適化すれば電機子Ａの全体のコギング推力を低減できる。また、ｘの値を最適化してコア２Ａ，２Ｂの単独のコギング推力の波形が正弦波とすれば、電機子Ａのコギング推力を最小化できる。

以上のように、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、界磁６の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ９と、インナーチューブ９内に移動自在に挿入されるロッド１１と、ロッド１１に装着される電機子Ａと、ロッド１１に設けられるとともにインナーチューブ９の内周に摺接して電機子Ａの界磁６に対する移動を案内するスライダ１２，１３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Ｍ１は、界磁６と電機子Ａとの間に非磁性体のインナーチューブ９が配置されており、ロッド１１に設けたスライダ１２，１３がインナーチューブ９の内周に摺接しているので、電機子Ａの推力方向の移動が案内されるとともに界磁６に対する径方向の偏心が抑制される。よって、本発明の筒型リニアモータＭ１によれば、界磁６に対する電機子Ａの偏心が防止されて安定して推力を発生できる。また、この筒型リニアモータＭ１では、界磁６が永久磁石１０ａ，１０ｂの内周に設けた非磁性体のインナーチューブ９を備えているので、筒型リニアモータＭ１の界磁６内に電機子Ａを挿入する際に電機子Ａが永久磁石１０ａ，１０ｂに吸引されて貼り付いてしまうのを防止できる。よって、インナーチューブ９を設けると、電機子Ａが永久磁石１０ａ，１０ｂに吸引されて貼り付いてしまって筒型リニアモータＭ１の組立が不能となってしまう事態が回避され、筒型リニアモータＭ１の組立作業も容易となる。

なお、前述したところでは、電機子Ａが二つのコア２Ａ，２Ｂを備えているが、電機子Ａが一つのコアのみを有する構造であってもよく、この場合にもスライダ１２，１３によって電機子Ａの偏心を抑制できる。また、スライダ１２或いはスライダ１３の一方の省略も可能であり電機子Ａの偏心を抑制できる。このようにスライダ１２，１３の一方を省略する場合、ヘッドキャップ１６の内周にロッド１１の外周に摺接する軸受を設けて、電機子Ａの界磁６に対する偏心を抑制して筒型リニアモータＭ１における推力の安定を図ってもよい。また、スライダ１２，１３に一方を省略する場合、電機子Ａが二つのコア２Ａ，２Ｂを備えているのであれば、図１中でスペーサ１４を配置した位置、つまり、コア２Ａ，２Ｂ間にスライダを設置してもよい。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、電機子Ａの軸方向の両側にそれぞれスライダ１２，１３を備えているので、ロッド１１の撓みも抑制できるから電機子Ａの界磁６に対する偏心を効果的に抑制できる。スライダ１２，１３は、電機子Ａと隣接させるとより偏心抑制効果が高くなる。

そして、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１におけるスライダ１２，１３は、軸方向の両端の外周にリードインチャンファ１２ｃ，１３ｃを備えているので、ロッド１１に外部からモーメントや横力が作用してインナーチューブ９に対してスライダ１２，１３が傾いてもインナーチューブ９の内周面をスライダ１２，１３がかじってインナーチューブ９の内周面を荒らしてしまうのを防止できる。よって、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、長期間にわたりスムーズに伸縮作動できる。

さらに、本実施の形態では、スライダ１２，１３と電機子Ａとのロッド１１回りの相対回転を規制するピン（回転規制部）２４，２５と、スペーサ１４とコア２Ａ，２Ｂとのロッド１１回りの相対回転を規制するおよびピン（スペーサ回転規制部）２６，２７を備えている。このように構成された筒型リニアモータＭ１では、スライダ１２，１３、スペーサ１４およびコア２Ａ，２Ｂのロッド１１回りの相対回転が規制されるので各コア２Ａ，２Ｂのスロット１８に装着された巻線５とケーブルＣとを接続する渡り線５ａおよび引出線５ｂに引張等の負荷がかかるのを防止できる。よって、このように構成された筒型リニアモータＭ１では、渡り線５ａおよび引出線５ｂの断線が防止され巻線５への通電が不能となる事態の発生を防止できる。なお、電機子Ａが三つのコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを備えており、コア２Ａ，２Ｂ間およびコア２Ｂ，２Ｃ間にそれぞれスペーサ１４Ａ，１４Ｂを設ける場合、スペーサ１４Ａ，１４Ｂとコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの互いの相対回転を規制するスペーサ回転規制部を設けて渡り線５ａおよび引出線５ｂを保護すればよい。

また、本実施の形態では、電機子Ａが二つのコア２Ａ，２Ｂを備えており、コア２Ａ，２Ｂ間にスペーサ１４が設けられているので、渡り線５ａおよび引出線５ｂの保護のためにスペーサ１４とコア２Ａ，２Ｂの互いの相対回転を規制するスペーサ回転規制部を設けている。これに対して、電機子Ａが単一のコアのみを有してスペーサを設けない場合、スライダと電機子Ａの相対回転を規制する回転規制部だけを設ければ渡り線５ａおよび引出線５ｂを保護できる。また、本実施の形態では、各相の巻線５の結線をケーブルＣ側ではなく図１中でスライダ１３の右側で行っており、スライダ１３に通孔１３ｂを設けて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の渡り線５ａを通孔１３ｂに通して外部へ引き出して結線している。そのため、スライダ１３と電機子Ａとの相対回転を規制しているが、渡り線５ａの結線をスライダ１２の図１中左方のケーブルＣ側で行う場合、渡り線５ａがスライダ１３を横切らないのでスライダ１３と電機子Ａとの相対回転を規制する回転規制部を廃止できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、界磁６の内周に配置されるとともに軸方向に沿って設けられる切欠９ａを有する非磁性体のインナーチューブ９と、インナーチューブ９内に移動自在に挿入されるロッド１１と、ロッド１１に装着される電機子Ａと、ロッド１１に対して不動であって切欠９ａ内に挿入されて界磁６に対する電機子Ａのロッド回りの回転を規制する規制部材２８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Ｍ１は、可動子である電機子Ａが固定子である界磁６に対する周方向の回転が防止されるので、電機子Ａが駆動されても外部電源と電機子Ａにおける巻線５とを接続するケーブルＣが捩じれず、ケーブルＣの断線を防止できる。よって、本発明の筒型リニアモータＭ１によれば、電機子Ａ側を可動子としても断線を防止でき、長期間に亘り安定的に推力を発生できる。

また、規制部材２８は、スライダ１２に取付けてもよいし、電機子Ａが本実施の形態のように複数のコア２Ａ，２Ｂを備えてコア２Ａ，２Ｂ間にスペーサ１４が設けられる場合、スペーサ１４に規制部材２８を設けてもよい。

なお、図１０に示した筒型リニアモータＭ３のように、インナーチューブ９の中間に切欠９ａを設けてスペーサ１４に規制部材２９を螺着するようにしてもよい。より詳細には、インナーチューブ９は、図１１に示すように、軸方向に沿って形成される切欠９ａを備えており、この切欠９ａ内に規制部材２９が挿入される。このようにすると、インナーチューブ９の内周にスライダ１２，１３を摺接させるようにした場合に、電機子Ａの全長とストローク範囲を最適化すると、切欠９ａをスライダ１２，１３が対向しない範囲に設置できるようになる。よって、スライダ１２，１３のウェアリング１２ａ，１３ａの劣化を抑制できる。なお、このようにインナーチューブ９の中間に切欠９ａを設けて、切欠９ａがインナーチューブ９の端部に開口しないようにする場合、電機子Ａをインナーチューブ９内に挿入した後に、インナーチューブ９の外方からスペーサ１４に規制部材２９を捩じ込むようにすればよい。また、この場合、スペーサ１４に外周から径方向に向けて開口する孔を設けておき、孔内にピンとピンを孔から突出するように附勢する弾性体とを挿入し、ピンと弾性体とで規制部材を構成してもよい。このようにすると、電機子Ａ、規制部材およびロッド１１をアッセンブリ化してインナーチューブ９内に前記ピンが切欠９ａに対向する位置まで挿入すると、ピンが切欠９ａ内に突出して電機子Ａの界磁６に対する回転が規制される。

また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１では、電機子Ａの軸方向の両側にスライダ１２，１３を設ける他、コア２Ａ，２Ｂ間にスペーサ１４を設けている。このように電機子Ａが複数のコア２Ａ，２Ｂを備えている場合には、コア２Ａ，２Ｂ間にスペーサ１４を設けるようにすると、ロッド１１に過大な径方向の外力が作用してロッド１１が撓んでもコア２Ａ，２Ｂに先立ってインナーチューブ９に当接する。よって、このように構成された筒型リニアモータＭ１によれば、コア２Ａ，２Ｂのインナーチューブ９への干渉が阻止されて電機子Ａを保護できる。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１は、筒状のヨーク３と環状であってヨーク３の外周に軸方向に間隔を空けて設けられて複数のティース４ａ，４ｂとを有して軸方向に並べて配置される複数のコア２Ａ，２Ｂと、各コア２Ａ，２Ｂのティース４ａ，４ｂ間のスロット１８に装着される巻線５とを有する電機子Ａと、筒状であって電機子Ａが内方に軸方向に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とを備え、各コア２Ａ，２Ｂに対して両端に配置された各ティースを末端ティース４ａとし、末端ティース４ａ以外のティースを中間ティース４ｂとし、末端ティース４ａの外周端の幅をＷとし、中間ティース４ｂの外周端の幅をｙとし、ｘを正の値とし、末端ティース４ａの外周端の幅ＷをＷ＝ｙ／２＋ｘとし、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同子の間隔Ｋがｘの値に基づいて設定されている。このように構成された筒型リニアモータＭ１では、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗをコギング推力を低減できる幅に設定して、電機子Ａの全体のコギング推力の低減を図るので、コア２Ａ，２Ｂの軸方向長さが磁極ピッチＰの整数倍に固定化されない。このようにコア２Ａ，２Ｂの磁極ピッチに対する軸方向の長さ条件は磁極ピッチの５倍などと固定化されないので、電機子Ａの設計自由度が向上する。よって、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１によれば、設計自由度を向上しつつもコギング推力を低減できる。なお、このことは、三つのコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを持つ筒型リニアモータＭ２にあっても同様であり、本発明の筒型リニアモータＭ２によれば、設計自由度を向上しつつもコギング推力を低減できる。

コア２Ａ，２Ｂの数が２つであって、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲でコア２Ａ，２Ｂの単体のコギング推力の波形が２周期分の正弦波である場合、ｚを（１＋２ｎ）Ｐ／２とすると電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。また、コア２Ａ，２Ｂの数が２つであって、コア２Ａ，２Ｂの位置が０度から３６０度までの範囲でコア２Ａ，２Ｂの単体のコギング推力の波形が４周期分の正弦波である場合、ｚを（１＋２ｎ）Ｐ／２とすると電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。よって、コア２Ａ，２Ｂの数が２であり、間隔ＫをＫ＝ｚ−２ｘとするとき、界磁６の磁極ピッチをＰとし、ｎを０以上の整数とすると、値ｚは、値ｘに基づいて（１＋２ｎ）Ｐ／２或いは（１＋２ｎ）Ｐ／４のいずれかに設定されるとよい。

また、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの数が３つであって、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置が０度から３６０度までの範囲でコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの単体のコギング推力の波形が２周期分の正弦波である場合、値ｚを（１＋３ｎ）Ｐ／３とすると電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの数が３つであって、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置が０度から３６０度までの範囲でコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの単体のコギング推力の波形が４周期分の正弦波である場合、値ｚを（１＋３ｎ）Ｐ／６とすると電機子Ａの全体のコギング推力を極小さくできる。よって、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの数が３であり、間隔ＫをＫ＝ｚ−２ｘとするとき、界磁６の磁極ピッチをＰとし、ｎを０以上の整数とすると、値ｚは、値ｘに基づいて（１＋３ｎ）Ｐ／３或いは（１＋３ｎ）Ｐ／６のいずれかに設定されるとよい。

さらに、値ｘが界磁６に対するコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの軸方向移動に対するコギング推力の波形が正弦波となるように設定されると、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃのコギング推力を互いに効率よく打ち消しあえるので、筒型リニアモータＭ１，Ｍ２のコギング推力を極小さくできる。

また、末端ティース４ａの外周端の幅Ｗがｙ／２＋０．０１ｙ≦Ｗ≦ｙ／２＋Ｓを満たすように設定される場合には、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの無用な質量増加を招かずにコギング推力の低減を図れる。そして、コア２Ａ，２Ｂ，２Ｃの無用な質量増加を招かないから、筒型リニアモータＭ１の質量推力密度が向上する。ここで、質量推力密度とは、前述の構成の筒型リニアモータＭ１の最大推力を質量で割った数値であり、末端ティース４ａの質量が増えても推力が増加するわけではないので、末端ティース４ａの質量を軽量とするほうが質量推力密度が向上する。よって、このように構成された筒型リニアモータＭ１によれば、質量当たりの推力が大きくなるので小型で大きな推力が得られる。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータＭ１にあっては、中間ティース４ｂが内周端の幅ｙｉより外周端の幅ｙが狭い等脚台形状とされており、末端ティース４ａが中間ティース側の側面が中間ティース４ｂの側面と同形状とされるとともに反中間ティース側の側面がコア２Ａ，２Ｂの軸線Ｊに直交する面を持つ台形状とされている。

このように末端ティース４ａの形状を前述のような台形状とすると、図３に示すように、末端ティース４ａの外周端の軸方向の幅Ｗよりも内周端の軸方向の幅Ｗｉの方が大きい。末端ティース４ａの形状を前述のようにする場合と、外周端の軸方向の幅Ｗを同じにして末端ティース４ａの断面を矩形とする場合とで比較すると、末端ティース４ａの断面を台形状とするほうが内周端における磁路断面積は広くなる。また、中間ティース４ｂの形状を前述のように設定すると、図３に示すように、中間ティース４ｂの外周端の軸方向の幅ｙよりも内周端の軸方向の幅ｙｉの方が大きい。中間ティース４ｂの形状を前述のような等脚台形状とする場合と、外周端の軸方向の幅ｙを同じにして中間ティース４ｂの断面を矩形とする場合とで比較すると、中間ティース４ｂの断面を等脚台形状とするほうが内周端における磁路断面積は広くなる。よって、このように構成された筒型リニアモータＭ１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、末端ティース４ａと中間ティース４ｂの断面形状を台形とするとよいが、コギング推力の低減には影響がないので末端ティース４ａと中間ティース４ｂの断面形状を矩形としてもよいし、他の形状としてもよい。

なお、発明者らの研究によって、末端ティース４ａおよび中間ティース４ｂの断面における側面と直交面Ｏとでなす内角θが６度から１２度の範囲にあると、良好な質量推力密度が得られることが分かった。以上より、末端ティース４ａおよび中間ティース４ｂの断面を台形状とする場合、前記内角θを６度から１２度の範囲の角度とすると、筒型リニアモータＭ１の質量当たりの推力が大きくなるので小型で大きな推力が得られる。

また、図１２に示した筒型リニアモータＭ４のように、コア２Ａ，２Ｂが、ヨーク３と、末端ティース４ａおよび中間ティース４ｂとが設けられるコア本体２１と、コア本体２１の両端のそれぞれに着脱可能に装着される環状プレート２２，２２とで構成されてもよい。この環状プレート２２，２２は、共に軸方向の幅が等しく、コア本体２１と同一の材料で作られており、コア本体２１の両端にそれぞれ装着されると末端ティース４ａの一部として機能し、末端ティース４ａの外周端における軸方向の幅Ｗを調整する機能を発揮する。つまり、環状プレート２２は、コギング推力の低減の調整をも担っている。コア２Ａ，２Ｂ或いは末端ティース４ａの寸法公差等によって、コア本体２１のみではコギング推力の低減効果が少ない場合、環状プレート２２，２２の装着によって、コギング推力の低減効果を向上できる。なお、異なる幅の環状プレート２２を用意しておき、コア本体２１に最適な幅の環状プレート２２を選択して装着してもよいし、幅が薄い環状プレートを複数枚重ねてコア本体２１に装着するようにしてもよい。また、環状プレート２２のコア本体２１への装着に際しては、たとえば、コア本体２１に螺子孔を設けるとともに環状プレート２２に孔を設けて、螺子を用いてコア本体２１に環状プレート２２を固定してもよいし、他の固定方法を採用してもよい。

＜第二の実施の形態＞
つづいて、第二の実施の形態における筒型リニアモータＭ５について説明する。第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、図１３に示すように、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁３６と、界磁３６の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ３９と、インナーチューブ３９内に移動自在に挿入される筒状のロッド４１と、ロッド４１に装着される電機子Ａ１と、ロッド４１に設けられるとともにインナーチューブ３９の内周に摺接して電機子Ａ１の界磁３６に対する移動を案内するスライダ５１ｂ，５５と、アウターチューブ３７と、界磁３６の外周に設けられるアウターチューブ３７と、アウターチューブ３７の開口端部に装着されるとともにロッド４１が内周に挿通される環状のヘッドキャップ４５とを備えて構成されている。

以下、筒型リニアモータＭ５の各部について詳細に説明する。電機子Ａ１は、コア３３と巻線３５とを備えて構成されている。コア３３は、円筒状のコア本体３３ａと、環状であってコア本体３３ａ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３３ｂとを備えて構成されて可動子とされている。

コア３３は、図１３に示すように、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１のコア２Ａと同形状とされていて、筒状であって、コア本体３３ａ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３３ｂを備えており、ティース３３ｂ，３３ｂ間には、巻線３５が装着される空隙でなるスロット３４が形成されている。また、各スロット３４に装着される巻線３５は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされていて、第一の実施の形態のスロット１８と同様に装着される巻線５と同様の順に前記スロット３４に装着されている。

そして、このように構成された電機子Ａ１は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド４１の外周に装着されている。ロッド４１は、筒状の第一ロッド５０と、筒状であって外周にコア３３が装着されるとともに第一ロッド５０の内周に螺合される第二ロッド５１とを備えている。また、ロッド４１内には、ストロークセンサＬが収容されている。

第一ロッド５０は、筒状であって図１３中左端外周と図１３中右端内周にそれぞれ螺子部５２ａ，５２ｂを有するロッド本体５２と、筒型リニアモータＭ５を機器へ取り付けるブラケット５３ａを有してロッド本体５２の図１３中左端の螺子部５２ａに螺着されてロッド本体５２の左端を閉塞するエンドキャップ５３とを備えている。また、ロッド本体５２の図１３中右端外周には、環状のスライダ５５が嵌合されている。スライダ５５の右端内周には、フランジ５５ａが設けられている。フランジ５５ａの内径は、ロッド本体５２の内径以上であってロッド本体５２の外径以下となっており、スライダ５５をロッド本体５２に嵌合するとフランジ５５ａがロッド本体５２の図１３中右端面に当接する。また、ロッド４１の図１３中左端側に設けられたフランジ４８とスライダ５５とに嵌合してロッド４１の外周を覆う筒状のカバー４７が設けられており、カバー４７とロッド４１との間には環状の空間が形成されている。

第二ロッド５１は、外周にコア３３が装着される筒状のコア保持筒５１ａと、コア保持筒５１ａの図１３中右端となる先端の外周に設けられる環状のスライダ５１ｂとを備えている。また、コア保持筒５１ａの図１３中左端となる基端の外周には、螺子部５１ｃが設けられており、コア保持筒５１ａ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５１ｄが設けられている。そして、コア保持筒５１ａの基端を第一ロッド５０におけるロッド本体５２の図１３中右端の内周に挿入しつつ螺子部５１ｃを螺子部５２ｂに捩じ込むと、第一ロッド５０と第二ロッド５１とが連結される。

このようにロッド４１は、第一ロッド５０と第二ロッド５１とで構成されており、第一ロッド５０内には、ストロークセンサＬにおけるセンサ本体６０が収容される。

また、第二ロッド５１におけるコア保持筒５１ａの外周には、コア３３が嵌合されて装着されている。コア保持筒５１ａの外径は、第一ロッド５０におけるロッド本体５２の外径よりも小径となっているので、スライダ５５を装着した第一ロッド５０に電機子Ａ１を装着した第二ロッド５１を前記した要領で連結すると、電機子Ａ１およびスライダ５５が第一ロッド５０の図１３中右端と第二ロッド５１のスライダ５１ｂとで挟み込まれて固定される。このようにロッド４１に電機子Ａ１を装着すると、コア３３がスライダ５１ｂおよびスライダ５５に挟まれる格好でロッド４１に固定される。

他方、固定子Ｓは、本実施の形態では、円筒状の非磁性体で形成されるアウターチューブ３７と、アウターチューブ３７内に挿入される円筒状の軟磁性体で形成されるバックヨーク３８と、バックヨーク３８内に軸方向に交互に積層されて挿入される環状の主磁極の永久磁石４０ａと環状の副磁極の永久磁石４０ｂとを備えた界磁３６とで構成されている。そして、この界磁３６の永久磁石４０ａ，４０ｂの内周には、非磁性体のインナーチューブ３９が設けられている。つまり、永久磁石４０ａ，４０ｂは、バックヨーク３８とインナーチューブ３９の間の環状隙間に収容されている。界磁３６は、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１と同様に、ハルバッハ配列で配置された主磁極の永久磁石４０ａと環状の副磁極の永久磁石４０ｂとで構成されており、内周側の軸方向にＳ極とＮ極が交互に現れる磁界を作用させている。また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５にあっても第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１等同様に、主磁極の永久磁石４０ａの軸方向長さを副磁極の永久磁石４０ｂの軸方向長さよりも長くして筒型リニアモータＭ５の推力の向上を図っているが、永久磁石４０ａ，４０ｂの軸方向長さは任意に変更できる。また、界磁３６は、ハルバッハ配列以外の配列で配置される永久磁石で構成されてもよい。

また、バックヨーク３８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４０ｂ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て、筒型リニアモータＭ５の推力を大きく向上させ得るのは、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１と同様である。

なお、本実施の形態では、界磁３６の軸方向長さよりもバックヨーク３８の軸方向長さが長く、永久磁石４０ａ，４０ｂの軸方向長さに寸法誤差があっても界磁３６が必ずバックヨーク３８に対向するように配慮されており、界磁３６の末端の永久磁石の磁束漏れを防いで筒型リニアモータＭ５の推力低下を防止している。

また、アウターチューブ３７、バックヨーク３８およびインナーチューブ３９の図１３中左端は内周にロッド４１が挿入される環状のヘッドキャップ４５によって閉塞されている。アウターチューブ３７は、図１３中右端側が縮径されていて底部３７ａが設けられており、底部３７ａの右端に筒型リニアモータＭ５の機器への取り付けを可能とするブラケット３７ｂを備えている。

ヘッドキャップ４５は、環状であって内周にロッド４１が挿通されており、アウターチューブ３７の図１３中左端の開口端の内周に螺子締結されてアウターチューブ３７に装着されている。なお、ヘッドキャップ４５のアウターチューブ３７への装着は、たとえば、溶接、管端加締等といった螺子締結以外の装着方法を採用してもよい。また、ヘッドキャップ４５とインナーチューブ３９とは、図１３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４５の図１３中右端からインナーチューブ３９が右方へ突出している。そして、インナーチューブ３９の外周に界磁３６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３９の外周には図１３中左から環状のスペーサ６５、界磁３６、環状のストッパ６６が順に嵌合されていて、ヘッドキャップ４５をアウターチューブ３７に螺子締結すると、スペーサ６５、界磁３６およびストッパ６６がヘッドキャップ４５とアウターチューブ３７の底部３７ａとで挟持され、界磁３６がインナーチューブ３９の外周に固定される。なお、界磁３６の外周に装着されるバックヨーク３８は、界磁３６の磁力によって界磁３６に拘束されるのでアウターチューブ３７内で移動しない。

また、ヘッドキャップ４５の内周には、第一ロッド５０の外周を覆うカバー４７の外周に摺接する環状のシール部材５８が設けられており、筒型リニアモータＭ５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３９内には、電機子Ａ１が装着されたロッド４１が軸方向移動自在に挿入され、インナーチューブ３９の内周にスライダ５１ｂ，５５が摺接して、電機子Ａ１の軸方向の移動が案内される。

インナーチューブ３９は、コア３３の外周と各永久磁石４０ａ，４０ｂの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ５１ｂ，５５と協働してコア３３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、電気子Ａ１は、単一のコア３３のみを有して構成されているが、複数のコア３３を持つ場合、電気子Ａ１の軸方向両端だけでなくコア３３，３３間にもインナーチューブ３９の内周に摺接するスライダを設けてもよい。

インナーチューブ３９は、コア３３の外周と各永久磁石４０ａ，４０ｂの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ５１ｂ，５５と協働してコア３３の軸方向移動を案内する役割を果たしている。なお、スライダ５１ｂ，５５の軸方向両端の外周には、符示はしないが面取りが施されてリードインチャンファが設けられており、ロッド４１がインナーチューブ３９に対して傾いてもスライダ５１ｂ，５５がインナーチューブ３９の内周面をかじって傷つけないように配慮されている。

さらに、アウターチューブ３７の底部３７ａの内周には、ガイドロッド４６が取り付けられている。ガイドロッド４６は、底部３７ａの内周に固定される基端部４６ａと、基端部４６ａからロッド４１側へ延びてロッド４１内に摺動自在に挿入されるガイド部４６ｂとを備えている。より詳細には、ガイドロッド４６のガイド部４６ｂは、第二ロッド５１の内径大径部５１ｄよりも先端側に摺動自在に挿入されており、筒型リニアモータＭ５が伸縮しても常にロッド４１の内周に摺接している。

このように、インナーチューブ３９の内周には、スライダ５１ｂ，５５が摺接しており、ガイドロッド４６がロッド４１の内周に摺接しているので、電機子Ａ１はロッド４１とともに界磁３６に対して偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。

つづいて、ストロークセンサＬ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６０と、センサ本体６０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６１を有するプローブ６２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６１の位置を検知する。

センサ本体６０を予め第一ロッド５０内に挿入しておき、スライダ５５を第一ロッド５０の端部に嵌合して、第二ロッド５１を第一ロッド５０に螺着すると、センサ本体６０は、第二ロッド５１における内径大径部５１ｄの右端に形成される段部と第一ロッド５０のエンドキャップ５３とで挟持されて第一ロッド５０内に固定される。このように、センサ本体６０は、外周に電機子Ａ１が装着されない第一ロッド５０内に収容されており、ロッド４１の径方向で電機子Ａ１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Ｌにおけるプローブ６２は、ロッド状であってガイドロッド４６におけるガイド部４６ｂ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６１は、プローブ６２、ガイドロッド４６およびアウターチューブ７を介して界磁３６に対して固定的に連結されている。プローブ６２は、前述したとおり、先端にセンサ用コア６１を備えていて、先端側をセンサ本体６０内に挿入している。よって、電機子Ａ１が界磁３６に対して軸方向へ移動するのに伴ってプローブ６２がセンサ本体６０に対して軸方向へ相対移動して、センサ用コア６１がセンサ本体６０内で移動する。

センサ本体６０を収容するロッド４１内にはプローブ６２を保持するガイドロッド４６が摺動自在に挿入されているので、センサ本体６０に対するセンサ用コア６１の径方向への偏心が防止される。なお、センサ本体６０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６０ａは、エンドキャップ５３に設けた孔５３ｂ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。

巻線３５に接続されるケーブルＣは、ロッド４１とロッド４１の外周を覆う筒状のカバー４７との間の空間に収容されて、筒型リニアモータＭ５の外方へ引き出されており、前記コントローラによって制御される図外の駆動回路に接続されている。よって、外部の駆動回路から巻線３５へ通電できるようになっている。

そして、図外のコントローラは、巻線３５の界磁３６に対する電気角をストロークセンサＬでセンシングし、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線３５の電流量を制御して、筒型リニアモータＭ５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。このように、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５では、電機子Ａ１が可動子であり、界磁３６は固定子Ｓとして振る舞う。また、電機子Ａ１と界磁３６とを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線３５への通電、あるいは、巻線３５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Ｍ５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、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁３６と、界磁３６の内周に配置される非磁性体のインナーチューブ３９と、インナーチューブ３９内に移動自在に挿入されるロッド４１と、ロッド４１に装着される電機子Ａ１と、ロッド４１に設けられるとともにインナーチューブ３９の内周に摺接して電機子Ａ１の界磁３６に対する移動を案内するスライダ５１ｂ，５５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Ｍ５は、界磁３６と電機子Ａ１との間に非磁性体のインナーチューブ３９が配置されており、ロッド４１に設けたスライダ５１ｂ，５５がインナーチューブ３９の内周に摺接しているので、電機子Ａ１の推力方向の移動が案内されるとともに界磁３６に対する径方向の偏心が抑制される。よって、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、第一の実施の形態の筒型リニアモータＭ１と同様に、界磁３６に対する電機子Ａ１の偏心を防止でき、安定した推力を発生できる。また、この筒型リニアモータＭ５は、永久磁石４０ａ，４０ｂの内周に設けた非磁性体のインナーチューブ３９を備えているので、界磁３６内に電機子Ａ１を挿入する際に電機子Ａ１が永久磁石４０ａ，４０ｂに吸引されて貼り付いてしまうのを防止でき、組立作業も容易となる。また、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５では、電機子Ａ１の軸方向の両側にそれぞれスライダ５１ｂ，５５を備えているので、ロッド４１の撓みも抑制できるから電機子Ａ１の界磁３６に対する偏心を効果的に抑制できる。

さらに、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、界磁３６の外周に設けられるアウターチューブ３７と、アウターチューブ３７の開口端に装着されるとともにロッド４１が内周に挿通される環状のヘッドキャップ４５とを備え、インナーチューブ３９がヘッドキャップ４５と一体に設けられている。このように構成された筒型リニアモータＭ５では、電機子Ａ１の軸方向移動をガイドして界磁３６に対する電機子Ａ１の偏心を防止するインナーチューブ３９がヘッドキャップ４５と一体構造になっているので、インナーチューブ３９とヘッドキャップ４５に歪が生じにくくスライダ５１ｂ，５５がインナーチューブ３９の内周を滑らかに摺動でき、スムーズに伸縮できる。

また、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５における界磁３６がインナーチューブ３９の外周に軸方向への移動が規制されて装着されている。このように構成された筒型リニアモータＭ５では、電機子Ａ１から界磁３６が受ける軸方向の荷重が必ずヘッドキャップ４５を通ってアウターチューブ３７へ伝達される。このように筒型リニアモータＭ５のロードパス（荷重伝達経路）は、ヘッドキャップ４５を通る１つのみとなるので、強度設計が容易になる。

さらに、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５におけるロッド４１は、筒状であって、アウターチューブ３７に連結されてロッド４１内に摺動自在に挿入されるガイドロッド４６を備えている。このように構成された筒型リニアモータＭ５によれば、インナーチューブ３９とスライダ５１ｂ，５５とでロッド４１の界磁３６に対する移動が案内される他にも、ガイドロッド４６とロッド４１とでアウターチューブ３７の底部３７ａ側からもロッド４１の界磁３６に対する移動が案内されるので、電機子Ａ１の界磁３６に対する偏心がより効果的に防止される。

また、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５におけるスライダ５１ｂ，５５は、軸方向の両端の外周にリードインチャンファを有しており、インナーチューブ３９の内周面をスライダ５１ｂ，５５がかじるのを防止できるから、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、長期間にわたりスムーズに伸縮作動できる。

なお、第二の実施の形態の筒型リニアモータＭ５は、ロッド４１内に挿通されて界磁３６に対するロッド４１の位置を検知するストロークセンサＬとを備え、ストロークセンサＬは、界磁３６に対して固定されてロッド４１内に挿入されるセンサ用コア６１と、ロッド４１内に収容されてセンサ用コア６１の位置を検知するセンサ本体６０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Ｍ５では、電機子Ａ１を外周に備えるロッド４１内にストロークセンサＬが収容されており、通電によって発熱する電機子Ａ１および磁界を発生する界磁３６に対してストロークセンサＬが直接曝露されていない。したがって、ストロークセンサＬは、電機子Ａ１の熱から保護されるとともに、界磁３６の磁界にも曝されないので、検知した電機子Ａ１の位置を精度よく検知できる。以上より、本実施の形態の筒型リニアモータＭ５によれば、検知した電機子Ａ１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Ｍ５では、センサ本体６０がロッド４１内の電機子Ａ１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Ｍ５によれば、センサ本体６０と電機子Ａ１とが筒型リニアモータＭ５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Ａ１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Ｍ５は、界磁３６に連結されてロッド４１内に摺動自在に挿入されるガイドロッド４６を備え、センサ用コア６１がガイドロッド４６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Ｍ５によれば、センサ本体６０に対して移動するセンサ用コア６１がロッド４１の軸方向への移動を案内するガイドロッド４６に装着されているので、センサ本体６０に対するセンサ用コア６１の偏心が防止されて、ストロークセンサＬは精度よく電機子Ａ１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Ｍ５におけるロッド４１は、筒状の第一ロッド５０と、筒状であって外周にコア３３が装着されるとともに第一ロッド５０の内周に螺合される第二ロッド５１とを有し、センサ本体６０が第一ロッド５０と第二ロッド５１とで挟持されてロッド４１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Ｍ５によれば、ストロークセンサＬをロッド４１内への固定と電機子Ａ１のロッド４１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Ｌ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３６に固定される被検出子の位置をロッド４１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。

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。

本願は、２０１８年４月１７日に日本国特許庁に出願された特願２０１８−０７９３４０に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (9)

1. 筒型リニアモータであって、
   筒状であって軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、
   前記界磁の内周に配置される非磁性体のインナーチューブと、
   前記インナーチューブ内に移動自在に挿入されるロッドと、
   前記ロッドに装着される電機子と、
   前記ロッドに設けられるとともに前記インナーチューブの内周に摺接して前記電機子の前記界磁に対する移動を案内するスライダとを備えた
   筒型リニアモータ。
2. 請求項１に記載の筒型リニアモータであって、
   前記スライダと前記電機子との前記ロッド回りの相対回転を規制する回転規制部を備えた
   筒型リニアモータ。
3. 請求項１に記載の筒型リニアモータであって、
   前記スライダは、前記ロッドに対して前記電機子の軸方向の両側にそれぞれ設けられている
   筒型リニアモータ。
4. 請求項１に記載の筒型リニアモータであって、
   前記電機子は、筒状であって外周に巻線が装着される複数のスロットを有する複数のコアを有し、
   前記ロッドに設けられるとともに前記コア間に配置されるスペーサを備えた
   筒型リニアモータ。
5. 請求項４に記載の筒型リニアモータであって、
   前記スペーサと前記各コアとの前記ロッド回りの相対回転を規制するスペーサ回転規制部を備えた
   筒型リニアモータ。
6. 請求項１に記載の筒型リニアモータであって、
   前記界磁の外周に設けられるアウターチューブと、
   前記アウターチューブの開口端に装着されるとともに前記ロッドが内周に挿通される環状のヘッドキャップとを備え、
   前記インナーチューブは、前記ヘッドキャップと一体に設けられている
   筒型リニアモータ。
7. 請求項６に記載の筒型リニアモータであって、
   前記界磁は、前記インナーチューブの外周に軸方向への移動が規制されて装着されている
   筒型リニアモータ。
8. 請求項６に記載の筒型リニアモータであって、
   前記ロッドは、筒状であって、
   前記アウターチューブに連結されて前記ロッド内に摺動自在に挿入されるガイドロッドを備えた
   筒型リニアモータ。
9. 請求項１に記載の筒型リニアモータであって、
   前記スライダは、軸方向の両端の外周にリードインチャンファを有する
   筒型リニアモータ。

Images