WO2023182381A1 - バーニアモータ - Google Patents

Abstract

界磁子（３０）は永久磁石（３３）と磁性部（３４）とを含む。永久磁石（３３）は隣接の磁性部（３４）との間で磁束を行き来させる極異方性磁石若しくはハルバッハ配列磁石にて構成されている。電機子（２０）に対して永久磁石（３３）及び磁性部（３４）の背面側に位置する背面側部位の少なくとも一部が非磁性材にて構成されている。

Description

バーニアモータ 関連出願の相互参照

　本出願は、２０２２年３月２４日に出願された日本出願番号２０２２－０４７８５６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、リニア型のバーニアモータに関する。

　リニア型のバーニアモータとしては、複数の磁極部が直線状に配置される固定子と、同じく複数の磁極部が直線状に配置されるとともに固定子に対して直線動作するように組み合わされる可動子とを備えてなる。固定子は、例えばコイルを有する磁極部を備える電機子にて構成される。可動子は、例えば永久磁石及び磁性部を有する磁極部を備える界磁子にて構成される。また、バーニアモータは、固定子と可動子との間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られる構成のため、高い直動推力が得られるものとなっている（例えば特許文献１参照）。

特許第５８１２６８０号公報

　従来の一般的な構成では、バーニアモータの所望の低ディテント化を実現できる固定子と可動子との各磁極の極対数の組み合わせは限られている。つまり、バーニアモータの所望の低ディテント化を図るには磁極数が限られてモータの推力及び体格が段階的となるため、本発明者はそれらを微調整できる構成を検討していた。

　本開示の目的は、低ディテント化の実現とともにモータの推力及び体格の調整が容易なバーニアモータを提供することにある。
　本開示の第一の態様において、リニア型のバーニアモータ（Ｍ１～Ｍ３）は、コイル及び磁性部材を含む一極対の第１磁極部が複数直線状に設けられてなる電機子と、永久磁石及び磁性部を含む一極対の第２磁極部が複数直線状に設けられてなる界磁子と、を備え、前記バーニアモータ（Ｍ１～Ｍ３）は、前記コイルへの通電に基づく前記第１及び第２磁極部間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られるように構成されるとともに、前記電機子及び前記界磁子の相対的な直線動作にて軸方向の直動推力を得るように構成されており、前記永久磁石は隣接の前記磁性部との間で磁束を行き来させる極異方性磁石若しくはハルバッハ配列磁石にて構成されており、前記電機子に対して前記永久磁石及び前記磁性部の背面側に位置する背面側部位の少なくとも一部が非磁性部として構成されている。

　上記構成によれば、界磁子の永久磁石は極異方性磁石若しくはハルバッハ配列磁石にて構成され、主として隣接の磁性部との間で磁束が行き来するように磁束の誘導が行われている。ここで、磁束の一部が永久磁石及び磁性部の背面側部位を通り、隣接のものよりも遠い磁性部及び永久磁石と作用するとリップルとなり、リップル増大の要因となり得る。これを考慮し、電機子に対する永久磁石及び磁性部の背面側部位の少なくとも一部を非磁性部として構成することで、リップル増大に繋がる不要な磁束の発生の抑制が図れる。つまり、リップルが小さく抑えられて低ディテント化が図れる。また、永久磁石及び磁性部の背面側部位を非磁性部としてもモータの推力への影響は小さく、推力の維持が可能である。このように磁極数の組み合わせに頼らずに推力の維持とリップル率を抑えることは、磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることに繋がり、モータの推力及び体格の微調整が容易であるともいえる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態におけるバーニアモータを示す断面図であり、 図２は、第１実施形態における固定子及び可動子を示す断面図であり、 図３は、第１実施形態における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図であり、 図４は、第１実施形態における可動子を示す分解斜視図であり、 図５は、各形態のバーニアモータの推力及びリップル率の比較を示すグラフであり、 図６は、第２実施形態における固定子及び可動子を示す断面図であり、 図７は、第２実施形態における可動子を示す分解斜視図であり、 図８は、第３実施形態における固定子及び可動子を示す断面図であり、 図９は、第３実施形態における可動子を示す分解斜視図であり、 図１０は、変更例における可動子を示す斜視図であり、 図１１は、変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図であり、 図１２は、変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図であり、 図１３は、変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図であり、 図１４は、変更例における固定子及び可動子の一部を示す拡大断面図であり、 図１５は、変更例における固定子及び可動子を示す断面図であり、 図１６は、変更例における固定子及び可動子を示す断面図であり、 図１７は、変更例における固定子及び可動子を示す断面図であり、 図１８は、変更例における固定子及び可動子を示す断面図であり、 図１９は、変更例における可動子を示す斜視図であり、 図２０は、変更例における可動子を示す斜視図であり、 図２１は、変更例における可動子を示す斜視図である。

　（第１実施形態）
　以下、バーニアモータの第１実施形態について説明する。
　（バーニアモータＭ１の全体構成）
　図１に示すように、本実施形態のバーニアモータＭ１は、直動推力を得るリニア型のバーニアモータとして構成されている。バーニアモータＭ１は、ハウジング１０と、固定子２０と、可動子３０とを備えている。本実施形態では、固定子２０が電機子、可動子３０が界磁子として構成されている。バーニアモータＭ１は、自身の軸Ｌ１方向（以下単に軸方向という）に沿って可動子３０が固定子２０に対して往復直線動作するように構成されている。

　（ハウジング１０の構成）
　ハウジング１０は、軸方向に沿って延びる円筒状のケース１１と、ケース１１の両端部をそれぞれ閉塞する円盤状の一対のエンドハウジング１２とを備えている。エンドハウジング１２の中央には、それぞれ軸受１３が設けられている。軸受１３は、可動子３０を軸方向に沿って移動可能に支持するものである。

　（固定子２０の構成）
　図１及び図２に示すように、固定子２０は、ケース１１の内周面に固定されている。固定子２０は、全体が軸方向に沿って延びる略円環状に構成されている。固定子２０は、軸方向長さがケース１１の同方向長さよりも短く、例えば１／３から１／２程度の長さで構成されている。

　固定子２０は、本実施形態では６つの磁極部２１（第１磁極部）を有している。各磁極部２１は、軸方向に直線状に並ぶようにして配置されている。各磁極部２１は、それぞれ一極対の磁極を有して構成されている。各磁極部２１は、それぞれコイル２２と磁性板２３（磁性部材）と永久磁石２４とを備えている。

　コイル２２は、導体線が軸Ｌ１周りを周回する態様の巻回形状をなしている。なお、コイル２２としては、絶縁樹脂材よりなるインシュレータ（図示略）を含んで説明する。軸方向におけるコイル２２の両側には、それぞれ磁性板２３が当接して配置されている。磁性板２３は、軟磁性材等の磁性金属材から円環板状に作製されている。磁性板２３の外周縁は、ケース１１の内周面に当接している。磁性板２３の内周縁は、可動子３０の外周面と所定の隙間を介して対向する。

　コイル２２の径方向内側には、永久磁石２４の外周面が当接して配置されている。永久磁石２４は、１つの磁石材から円環状に作製されている。また、軸方向における永久磁石２４の両端面は、コイル２２の軸方向両側の磁性板２３にそれぞれ当接して配置されている。永久磁石２４の内周面と磁性板２３の内周縁とは面一となっている。

　永久磁石２４は、図３に示すように可動子３０と対向する内周面において、軸方向中央部分での磁束が局所的に径方向に向くような着磁態様をなしている。本実施形態の永久磁石２４は、軸方向に３等分した中央部の内周面がＮ極、磁性板２３に当接する軸方向両端面がＳ極として現れるような極異方性磁石にて構成されている。また本実施形態では、永久磁石２４の１／３の軸方向長さと磁性板２３の２枚分の厚さとが同等に構成されている。

　図２に示すように、固定子２０としては、軸方向に隣接する磁極部２１の磁性板２３同士が互いに当接して配置されている。隣接の磁極部２１間では、２枚の磁性板２３が重なる態様をなしている。固定子２０に用いる６つの磁極部２１は、永久磁石２４も含めて全てが同一構成となっている。また、６つの磁極部２１のコイル２２は、軸方向一方側から順にＵ相、－Ｗ相、Ｖ相、－Ｕ相、Ｗ相、－Ｖ相として設定されている。６つのコイル２２には、それぞれ対応する３相電流が供給される。このように本実施形態の電機子よりなる固定子２０は構成されている。

　（可動子３０の構成）
　図１及び図２に示すように、可動子３０は、軸方向に沿って長く延びる略円棒状に構成されている。可動子３０は、軸方向中央部が固定子２０の径方向内側に配置されている。可動子３０は、固定子２０に対して軸方向への往復直線動作が可能に設けられている。可動子３０は、軸部３１と磁極部３２（第２磁極部）とを備えている。軸部３１は、軸方向においてケース１１よりも長く構成されている。軸部３１は、軸方向両側部が各エンドハウジング１２の軸受１３にてそれぞれ支持されている。軸部３１の軸方向の中央部には、複数の磁極部３２が一体的に設けられている。

　複数の磁極部３２は、軸部３１の外周面において軸方向に直線状に並ぶようにして配置されている。複数の磁極部３２は、軸方向の全体長さが固定子２０の同方向長さよりも長く構成されている。複数の磁極部３２は、本実施形態では８つの磁極部である。８つの磁極部３２の内の５つは、軸方向長さが固定子２０の同方向長さと同等に構成されている。すなわち、固定子２０の６つの磁極部２１と、可動子３０の５つの磁極部３２とが常に径方向に対向する関係となっている。電機子の極対数を「ｍ」、界磁子の極対数を「ｎ」とした場合、バーニアモータとしては「ｎ＝ｍ±１」が成立する。電機子である固定子２０の磁極部２１の極対数は「ｍ＝６」、界磁子である可動子３０の磁極部３２の極対数は「ｎ＝５」であり、本実施形態ではこれを満たす。

　各磁極部３２は、それぞれ永久磁石３３と磁性部３４とを備えている。８つの磁極部３２の全体としては、軸方向において永久磁石３３と磁性部３４とが交互に設けられている。なお、永久磁石３３は８つ設けられており、磁性部３４は永久磁石３３の両側に配置されるように９つ設けられている。永久磁石３３と磁性部３４とは、軸方向長さが互いに同等の長さに設定されている。１つの永久磁石３３と隣接の１つの磁性部３４とで一極対の磁極部３２として機能する。

　永久磁石３３は、１つの磁石材から円環状に作製されている。軸方向における永久磁石３３の両端面は、両側の磁性部３４にそれぞれ当接して配置されている。永久磁石３３は、図３に示すように固定子２０と対向する外周面において、軸方向中央部分での磁束が局所的に径方向に向くような着磁態様をなしている。本実施形態の永久磁石３３は、軸方向に３等分した中央部の外周面がＳ極、磁性部３４に当接する軸方向両端面がＮ極として現れるような極異方性磁石にて構成されている。

　図２及び図４に示すように、軸部３１の一部を構成する永久磁石３３の内側部分３１ａは、本実施形態ではアルミやＳＵＳ等の非磁性金属材にて構成されている。本実施形態では永久磁石３３と内側部分３１ａとは、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。

　磁性部３４は、磁性金属材から円環状に作製されている。磁性部３４の外周面と永久磁石３３の外周面とは面一となっている。軸部３１の一部を構成する磁性部３４の内側部分３１ｂは、本実施形態では磁性金属材にて構成されている。本実施形態では磁性部３４と内側部分３１ｂとは、軟磁性材等の１つの磁性金属材から一体部品として作製されている。

　そして、８つの永久磁石３３と９つの磁性部３４とを有する磁極部３２の全体は、筒状部材３５内に収容されている。筒状部材３５は、アルミやＳＵＳ等の非磁性金属材から円筒状に作製されている。筒状部材３５は、例えば軸方向両側に位置する各磁性部３４とそれぞれ固定されて一体的に構成されている。このように本実施形態の界磁子よりなる可動子３０は構成されている。

　（可動子３０の製造手順）
　図１及び図４に示すように、本実施形態の可動子３０では、永久磁石３３と内側部分３１ａとが一体的に作製された円盤状の部品Ｘ１と、磁性部３４と内側部分３１ｂとが一体的に作製された円盤状の部品Ｘ２とが用いられる。永久磁石３３を含む部品Ｘ１は８つ、磁性部３４を含む部品Ｘ２は７つ用いられる。また、軸部３１の軸端部分には、磁性部３４及び内側部分３１ｂよりなる円盤部が一体的に作製された部品Ｘ３が用いられる。部品Ｘ３は２つ用いられる。そして、部品Ｘ１と部品Ｘ２とが交互に筒状部材３５内に挿入されて積み重ねられ、軸方向両側に部品Ｘ３がそれぞれ配置される。永久磁石３３及び磁性部３４が交互の配置となるとともに、永久磁石３３及び磁性部３４の各内側部分３１ａ，３１ｂが軸部３１として一体的となる。筒状部材３５の軸方向両端部が部品Ｘ３の円盤部の磁性部３４に対してかしめ等により固定されることで、一体的な可動子３０が作製される。

　（本実施形態の作用）
　本実施形態の作用について説明する。
　本実施形態のバーニアモータＭ１においては、上記構造上、可動子３０が例えば軸方向一方に１つの磁極部３２分移動すると、エアギャップの磁束密度分布は軸方向他方に固定子２０の６つの磁極部２１分（この場合１ブロック分）移動する。固定子２０の６つの磁極部２１と可動子３０の５つの磁極部３２とが同等長さに設定されていることから、固定子２０の各コイル２２への通電時の１周期変化による可動子３０の動作は１つの磁極部３２分である。つまり、可動子３０の動作は１／５に減速した動作となる。こうした固定子２０から可動子３０への磁気伝達時の磁気減速効果が得られるバーニアモータＭ１においては、高推力のモータ出力が得られるものとなっている。

　また本実施形態では、可動子３０の永久磁石３３に極異方性磁石等を用い、主として隣接の磁性部３４との間で磁束が行き来するように磁束の誘導が行われている。ここで、磁束の一部が永久磁石３３及び磁性部３４の径方向内側の軸部３１を通り、隣接のものよりも遠い磁性部３４及び永久磁石３３と作用するとリップルとなり、リップル増大の要因となり得る。そのため本実施形態では、軸部３１の一部を構成する永久磁石３３の内側部分３１ａを非磁性部とし、遠くの磁性部３４及び永久磁石３３間での磁束の行き来が抑制されている。このように可動子３０での磁束の経路が適正化されることで、リップル増大に繋がる不要な磁束の発生が抑制されている。

　図５には、各態様のバーニアモータの推力とリップル率とが示されている。本第１実施形態は「Ａ１」にて示されている。比較対象の比較例「Ｂ」及び比較例「Ｃ」について、比較例「Ｃ」は、可動子の磁極部として上記した永久磁石３３を用いず磁性部３４のみで構成されたものである。また、比較例「Ｂ」は、可動子の磁極部として上記した永久磁石３３と磁性部３４とを用いるのは同じであるが、永久磁石３３の内側部分３１ａ等の軸部３１が磁性金属材にて構成されたものである。比較例「Ｃ」の推力を「１」、単位推力に対するリップルの大きさをリップル率とし比較例「Ｃ」のリップル率を「１」として各態様が比較されている。なお、固定子の磁極数と可動子の磁極数との組み合わせは同じ設定である。

　比較例「Ｂ」では、比較例「Ｃ」に対して十分な高推力が得られ、またリップル率も大きく抑制されている。しかしながら、比較例「Ｂ」の態様では、永久磁石３３の内側部分３１ａ等の軸部３１が磁性材であるためにリップルに繋がる磁束の抑制がなされず、特にリップル率についてまだ改善の余地があった。

　これに対し本第１実施形態「Ａ１」では、リップル率を比較例「Ｂ」よりも更に十分に抑制することが可能である。また、本実施形態の固定子２０の磁極数と可動子３０の磁極数との組み合わせは、もともとリップル率が小さくできる組み合わせである。換言すると、固定子２０及び可動子３０の各磁極数を変更すると、リップル率が大きくなる組み合わせもある。本実施形態のように磁極数の組み合わせに頼らずにリップル率を抑えることは、磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることにも繋がる。しかも、本第１実施形態「Ａ１」では比較例「Ｂ」と同等の高推力が得られ、高推力を維持することが可能である。

　なお、図５中では、後述する第２実施形態「Ａ２」、第３実施形態「Ａ３」の推力及びリップル率も合わせて示されている。
　（本実施形態の効果）
　本実施形態の効果について説明する。

　（１－１）本実施形態の可動子３０の永久磁石３３は極異方性磁石にて構成され、主として隣接の磁性部３４との間で磁束が行き来するように磁束の誘導が行われている。上記したが、磁束の一部が永久磁石３３及び磁性部３４の背面側部位である軸部３１の各内側部分３１ａ，３１ｂを通り、隣接のものよりも遠い磁性部３４及び永久磁石３３と作用するとリップルとなり、リップル増大の要因となり得る。これを考慮し本実施形態では、永久磁石３３の内側部分３１ａを非磁性部として構成することで、リップル増大に繋がる不要な磁束の発生が抑制されている。つまり、リップルが小さく抑えられて低ディテント化を図ることができる。また、永久磁石３３の内側部分３１ａを非磁性部としてバーニアモータＭ１の推力への影響は小さく、推力の維持が可能である。このように磁極数の組み合わせに頼らずに推力の維持とリップル率を抑えることは、磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることに繋がり、バーニアモータＭ１の推力及び体格の微調整が容易であるともいえる。

　（１－２）可動子３０は、永久磁石３３を含む第１部品としての部品Ｘ１と、磁性部３４を含む第２部品としての部品Ｘ２とが軸方向に積み重ねられる部位を含み、部品Ｘ１と部品Ｘ２とが一体的に構成されている。すなわち、可動子３０を軸方向に複数に分割した比較的小さい部品Ｘ１，Ｘ２を扱うことになるため、可動子３０の製造容易化等の効果が期待できる。

　（１－３）可動子３０の一部を構成する部品Ｘ１，Ｘ２は、筒状部材３５内に収容されて一体化が図られている。そのため、各部品Ｘ１，Ｘ２の組み付けが容易、各部品Ｘ１，Ｘ２を用いる一体化部分の形状規制を容易に行える等の効果が期待できる。

　（１－４）円環状をなす永久磁石３３の内側部分３１ａの全体が非磁性部となるため、軸部３１を横断する不要な磁束の効果的な抑制が図れる。より確実にリップルを抑制することが可能である。

　（第２実施形態）
　以下、バーニアモータの第２実施形態について説明する。
　（固定子２０及び可動子３０の構成）
　図６及び図７に示すように、本実施形態のバーニアモータＭ２は、固定子２０については上記第１実施形態と同様に構成されている。可動子３０は、軸部３１の一部を構成する永久磁石３３の内側部分３１ａと磁性部３４の内側部分３１ｂとが変更されている。

　永久磁石３３の内側部分３１ａは、本実施形態では磁性金属材にて構成されている。永久磁石３３と内側部分３１ａとは、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。磁性部３４の内側部分３１ｂは、本実施形態では非磁性金属材にて構成されている。磁性部３４と内側部分３１ｂとは、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。つまり、永久磁石３３及び磁性部３４の各内側部分３１ａ，３１ｂが上記第１実施形態とは入れ替えた態様となっている。なお本実施形態においても、永久磁石３３を含む部品Ｘ１と磁性部３４を含む部品Ｘ２とは筒状部材３５内に挿入されて、可動子３０が一体的に構成されている。

　（本実施形態の作用）
　本実施形態の作用について説明する。
　本実施形態においても、可動子３０の軸部３１の一部を構成する磁性部３４の内側部分３１ｂを非磁性部とし、遠くの磁性部３４及び永久磁石３３間での磁束の行き来が抑制されている。本構成においても上記第１実施形態と同様に、可動子３０での磁束の経路が適正化されることで、リップル増大に繋がるような不要な磁束の発生が抑制されている。

　したがって、図５において本第２実施形態「Ａ２」に示すように、上記第１実施形態と同様に、リップル率を十分に抑制することが可能である。またこのことは、固定子２０及び可動子３０の各磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることにも繋がる。しかも、本第２実施形態「Ａ２」においても高推力を維持することが可能である。

　（本実施形態の効果）
　本実施形態の効果について説明する。
　（２－１）本実施形態においても、上記第１実施形態の効果（１－１）～（１－３）と同様の効果を得ることができる。

　（２－２）円環状をなす磁性部３４の内側部分３１ｂの全体が非磁性部となるため、本実施形態でも軸部３１を横断する不要な磁束の効果的な抑制が図れる。上記第１実施形態と同様に、より確実にリップルを抑制することが可能である。

　（第３実施形態）
　以下、バーニアモータの第３実施形態について説明する。
　（固定子２０及び可動子３０の構成）
　図８及び図９に示すように、本実施形態のバーニアモータＭ３は、固定子２０については上記第１実施形態と同様に構成されている。可動子３０は、軸部３１の一部を構成する永久磁石３３及び磁性部３４の各内側部分３１ａ，３１ｂがともに非磁性金属材にて構成されている。永久磁石３３と内側部分３１ａとは、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。磁性部３４と内側部分３１ｂとについても、異なる材料を一体的に組み合わせて作製されている。なお本実施形態においても、永久磁石３３を含む部品Ｘ１と磁性部３４を含む部品Ｘ２とは筒状部材３５内に挿入されて、可動子３０が一体的に構成されている。

　（本実施形態の作用）
　本実施形態の作用について説明する。
　本実施形態においても、可動子３０の軸部３１の一部を構成する永久磁石３３及び磁性部３４の各内側部分３１ａ，３１ｂをともに非磁性部とし、遠くの磁性部３４及び永久磁石３３間での磁束の行き来が抑制されている。本構成においても上記第１実施形態と同様に、可動子３０での磁束の経路が適正化されることで、リップル増大に繋がる不要な磁束の発生が抑制されている。

　したがって、図５において本第３実施形態「Ａ３」に示すように、上記第１及び第２実施形態と同様に、リップル率を十分に抑制することが可能である。またこのことは、固定子２０及び可動子３０の各磁極数の組み合わせ自由度を大きくすることにも繋がる。しかも、本第３実施形態「Ａ３」においても高推力を維持することが可能である。

　（本実施形態の効果）
　本実施形態の効果について説明する。
　（３－１）本実施形態においても、上記第１実施形態の効果（１－１）～（１－３）と同様の効果を得ることができる。

　（３－２）円環状をなす永久磁石３３及び磁性部３４の各内側部分３１ａ，３１ｂの全体が非磁性部となるため、本実施形態でも軸部３１を横断する不要な磁束の効果的な抑制が図れる。上記第１実施形態と同様に、より確実にリップルを抑制することが可能である。

　（変更例）
　上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

　・可動子３０の磁極部３２において、永久磁石３３を有する部品Ｘ１、磁性部３４を有する部品Ｘ２を筒状部材３５内に挿入して一体的に構成したが、接着剤を用いて各部品Ｘ１，Ｘ２を互いに固定してもよい。この場合、筒状部材３５を省略することもできる。

　・図１０に示すように、可動子３０の軸部３１を長尺の１本の軸素材から作製し、円環状の永久磁石３３及び円環状の磁性部３４を外周面に装着させてもよい。この態様は、特に図８にて示した上記第３実施形態の可動子３０のように、軸部３１の一部を構成する永久磁石３３及び磁性部３４の各内側部分３１ａ，３１ｂをともに非磁性金属材とする場合に適用し易い。軸部３１は、非磁性金属若しくは非磁性樹脂等の長尺の１本の軸素材から作製できる。このようにすれば、軸部３１の剛性を高く作製できる等の効果が期待できる。もちろん、図２及び図６にて示した上記第１及び第２実施形態のように、永久磁石３３及び磁性部３４の各内側部分３１ａ，３１ｂが異なる材料であっても、予め長尺の１本の軸部３１を作製しておき、その後に永久磁石３３及び磁性部３４を装着させてもよい。

　・図１１及び図１２に示すように、可動子３０に各永久磁石３３ａ，３３ｂを用いてもよい。可動子３０に用いる永久磁石３３を１つの極異方性磁石から構成したが、図１１に示すように、軸方向に２分する２つの極異方性磁石よりなる永久磁石３３ａを用いてもよい。また図１２に示すように、軸方向に３分する３つの磁石材のハルバッハ配列磁石よりなる永久磁石３３ｂを用いてもよい。もちろん、各永久磁石３３ａ，３３ｂは、上記した永久磁石３３と機能としては同じである。

　・図１３に示すように、軸方向両端面を固定子２０に向けて拡がるように傾斜させた永久磁石３３ｃを用いてもよい。永久磁石３３ｃは、例えばハルバッハ配列磁石にて構成されている。軸方向両端面が傾斜する永久磁石３３ｃは、軸方向の磁束分布変化を緩やかとする効果が期待できる。

　・図示しないが、可動子３０に用いる永久磁石３３の各永久磁石３３ａ～３３ｃへの変更のみならず、固定子２０に用いる永久磁石２４についても各永久磁石３３ａ～３３ｃと同様に変更してもよい。

　・図１４に示すように、固定子２０の磁性板２３の内周面、すなわち可動子３０との対向面に軸方向に延びるスリット２３ａを設けてもよい。また、可動子３０の磁性部３４の外周面、固定子２０との対向面に軸方向に延びるスリット３４ａを設けてもよい。各スリット２３ａ，３４ａは、例えば周方向等間隔に複数設けられるものである。各スリット２３ａ，３４ａの機能としては同じで、磁束の整流等の効果が期待できる。図示しないが、各スリット２３ａ，３４ａに替えて凸条を設けても同様の効果が期待できる。

　・図１５～図１８に示すように、可動子３０の軸部３１の軸方向全体に延びる長尺部材３６ａ，３６ｂを軸部３１内に配置する態様であってもよい。
　図１５及び図１６に示す態様では、長尺部材３６ａは非磁性材で作製され、非磁性部としても機能する。長尺部材３６ａを金属材で作製すれば、可動子３０の軸部３１の剛性の高める等の効果も期待できる。また、長尺部材３６ａを樹脂材で作製すれば、可動子３０の軸部３１の軽量化等の効果も期待できる。図１７及び図１８に示す態様では、長尺部材３６ｂは磁性材で作製されている。長尺部材３６ｂを金属材で作製すれば、可動子３０の軸部３１の剛性の高める等の効果が期待できる。なお、図１５及び図１７に示す態様は、永久磁石３３の内側部分３１ａを非磁性材とした上記第１実施形態への適用である。また、図１６及び図１８に示す態様は、磁性部３４の内側部分３１ｂを非磁性材とした上記第２実施形態への適用である。

　また図１９に示すように、長尺部材３６ａの一例として非磁性材よりなる複数本の棒状部材３７ａを用いてもよい。複数本の棒状部材３７ａは、軸部３１の径方向中間位置において周方向等間隔に設けられている。また図２０に示すように、長尺部材３６ａの一例として非磁性材よりなる円筒部材３７ｂを用いてもよい。なお、円筒部材３７ｂの内側部分３７ｃは磁性材にて構成してもよく、空隙にて構成してもよい。また図２１に示すように、図２０に示した円筒部材３７ｂと内側部分３７ｃとをともに非磁性材、すなわち円柱部材３７ｄを用いてもよい。円柱部材３７ｄは、軸部３１の中心部に設けられている。

　・可動子３０の軸部３１の少なくとも一部を非磁性金属材としたが、非磁性樹脂材に変更して非磁性部を構成してもよい。また、非磁性部は、磁性材を後加工で非磁性材とするものであってもよい。また、可動子３０の軸部３１の一部若しくは全体的に中空状とする等、非磁性部を空隙にて構成してもよい。

　・電機子である固定子２０の磁極数と、界磁子である可動子３０の磁極数との上記組み合わせは一例であり、適宜変更してもよい。電機子の極対数を「ｍ」、界磁子の極対数を「ｎ」とした場合、バーニアモータである「ｎ＝ｍ±１」が成立する構成であればよい。

　・固定子２０を可動子３０に対して径方向内側に配置するとともに、可動子３０を固定子２０に対して径方向外側に配置するというように、固定子２０と可動子３０との径方向の関係を逆に構成してもよい。

　・固定子２０を電機子、可動子３０を界磁子で構成したが、これとは逆に固定子２０を界磁子、可動子３０を電機子で構成してもよい。
　・本開示において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の選択肢の「１つ以上」を意味する。一例として、本開示において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が２つであれば「１つの選択肢のみ」または「２つの選択肢の双方」を意味する。

　・本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (13)

1. 　コイル（２２）及び磁性部材（２３）を含む一極対の第１磁極部（２１）が複数直線状に設けられてなる電機子（２０）と、
   　永久磁石（３３，３３ａ～３３ｃ）及び磁性部（３４）を含む一極対の第２磁極部（３２）が複数直線状に設けられてなる界磁子（３０）と、を備えるリニア型のバーニアモータ（Ｍ１～Ｍ３）であって、
   　該バーニアモータ（Ｍ１～Ｍ３）は、前記コイルへの通電に基づく前記第１及び第２磁極部間の磁気伝達時に磁気減速効果が得られるように構成されるとともに、前記電機子及び前記界磁子の相対的な直線動作にて軸（Ｌ１）方向の直動推力を得るように構成されており、
   　前記永久磁石は隣接の前記磁性部との間で磁束を行き来させる極異方性磁石若しくはハルバッハ配列磁石にて構成されており、
   　前記電機子に対して前記永久磁石及び前記磁性部の背面側に位置する背面側部位（３１，３１ａ，３１ｂ）の少なくとも一部が非磁性部として構成されている、
   　バーニアモータ。
2. 　前記電機子は、円環状をなす固定子（２０）として構成され、
   　前記界磁子は、前記固定子の径方向内側に配置される可動子（３０）として構成されている、
   　請求項１に記載のバーニアモータ。
3. 　前記界磁子は、前記永久磁石を含む第１部品（Ｘ１）と前記磁性部を含む第２部品（Ｘ２）とが前記軸方向に積み重ねられる部位を含み、
   　前記第１部品（Ｘ１）と前記第２部品（Ｘ２）とが一体的に構成されている、
   　請求項２に記載のバーニアモータ。
4. 　前記第１及び第２部品は、筒状部材（３５）内に収容されている、
   　請求項３に記載のバーニアモータ。
5. 　前記永久磁石及び前記磁性部がそれぞれ円環状をなし、長尺の軸部（３１）に対して前記永久磁石及び前記磁性部が装着されている、
   　請求項２に記載のバーニアモータ。
6. 　前記永久磁石が円環状をなし、前記永久磁石の内側部分（３１ａ）が前記非磁性部として構成されている、
   　請求項２に記載のバーニアモータ。
7. 　前記磁性部が円環状をなし、前記磁性部の内側部分（３１ｂ）が前記非磁性部として構成されている、
   　請求項２に記載のバーニアモータ。
8. 　前記永久磁石及び前記磁性部がそれぞれ円環状をなし、前記永久磁石及び前記磁性部の各内側部分（３１ａ，３１ｂ）がともに前記非磁性部として構成されている、
   　請求項２に記載のバーニアモータ。
9. 　前記界磁子は前記軸方向に延びる軸部（３１ａ）を有するものであり、前記軸方向の全体に延びる長尺部材（３６ａ，３６ｂ）が前記軸部内に配置されている、
   　請求項２に記載のバーニアモータ。
10. 　前記長尺部材は、非磁性材にて構成されている、
    　請求項９に記載のバーニアモータ。
11. 　前記長尺部材は、磁性材にて構成されている、
    　請求項９に記載のバーニアモータ。
12. 　前記界磁子は、前記磁性部の前記電機子側の対向面に前記軸方向に延びるスリット（３４ａ）若しくは凸条を有している、
    　請求項２に記載のバーニアモータ。
13. 　前記電機子は、前記磁性部材の前記界磁子側の対向面に前記軸方向に延びるスリット（２３ａ）若しくは凸条を有している、
    　請求項２に記載のバーニアモータ。

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