特許 5750340 電気機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5750340

(24)【登録日】2015年5月22日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】電気機械

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20150702BHJP

【ＦＩ】

   H02K41/03 A

【請求項の数】28

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-192980(P2011-192980)

(22)【出願日】2011年9月5日

(65)【公開番号】特開2013-55816(P2013-55816A)

(43)【公開日】2013年3月21日

【審査請求日】2014年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091443

【弁理士】

【氏名又は名称】西浦 ▲嗣▼晴

(72)【発明者】

【氏名】杉田 聡

(72)【発明者】

【氏名】唐 玉▲棋▼

(72)【発明者】

【氏名】三澤 康司

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０４１７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６８５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２０４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６４４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２７９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１４９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１０９１７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子に対して可動子が往復直線運動可能に構成されている電気機械であって、
前記固定子及び前記可動子の一方は、同極性の磁極が対向するように並べられた複数の永久磁石からなる永久磁石列を備え、
前記固定子及び前記可動子の他方は、巻線導体がコイル状に巻回されて構成され且つ前記永久磁石列と同心的に配置された巻線部を備え、
前記巻線部に対して動かない関係を持って、前記永久磁石列と前記巻線部との間に配置され且つ前記永久磁石列に沿って間隔あけて並ぶように配置された複数の磁極片を有する磁極片列を備え、
前記複数の永久磁石のピッチ及び前記複数の磁極片のピッチは、同方向に着磁され且つ前記永久磁石列中に１つおきに位置する２つの前記永久磁石と、該２つの永久磁石に挟まれ且つ該２つの永久磁石の磁化方向とは異なる異方向に着磁された１つの前記永久磁石に対向する１つの前記磁極片とを通って磁束が流れるように定められていることを特徴とする電気機械。

【請求項2】

前記複数の磁極片は、前記永久磁石列を周方向に囲む環状形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の電気機械。

【請求項3】

前記永久磁石列は、前記複数の永久磁石のそれぞれの両側に磁性ヨークが配置された構造を有している請求項１に記載の電気機械。

【請求項4】

前記複数の永久磁石は、前記永久磁石列が延びる方向に延びる中空部を有する筒形状を有しており、前記磁性ヨークは、前記中空部に連通する貫通孔を有していることを特徴とする請求項３に記載の電気機械。

【請求項5】

前記永久磁石列は、前記複数の永久磁石が直接接合された構造を有している請求項１に記載の電気機械。

【請求項6】

前記複数の永久磁石は、前記永久磁石列が延びる方向に延びる中空部を有する筒形状を有していることを特徴とする請求項５に記載の電気機械。

【請求項7】

前記永久磁石列は、非磁性材料からなる筒体の内部に収納されている請求項３〜６のいずれか１項に記載の電気機械。

【請求項8】

前記巻線部が前記磁束を発生して、前記永久磁石と前記磁極片との間に前記可動子の前記往復直線運動を繰り返すための推力を発生する請求項１に記載の電気機械。

【請求項9】

外力によって前記可動子が往復直線運動をすると、前記永久磁石列の前記複数の永久磁石から出る磁束が前記磁束を形成する請求項１に記載の電気機械。

【請求項10】

ｎ相分（ｎは２以上の整数）の前記巻線部が前記永久磁石列に沿って配置され、前記ｎ個の巻線部に（３６０／ｎ）°の位相差を持った励磁電流が流されて前記可動子が前記往復直線運動をする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気機械。

【請求項11】

前記複数の永久磁石のピッチをτｐとし、
前記複数の巻線部の１つの巻線部の内部空間に含まれる複数の磁極片のピッチをτｓとし、
前記複数の巻線部の１つの巻線部の内部空間に含まれる磁極片の数をｍ個とし、
前記複数の巻線部の隣接する２つの巻線部の一方の巻線部の前記内部空間に含まれる前記ｍ個の磁極片の前記永久磁石列が延びる方向の一方の端部から他方の端部に向かってＸ個目に配置された磁極片と、前記２つの巻線部の他方の巻線部の前記内部空間に含まれる前記ｍ個の磁極片の前記永久磁石列が延びる方向の一方の端部から他方の端部に向かってＸ個目に配置された磁極片と間の相間ピッチをτｓｐとした場合に、
τｓ＝２τｐ（１＋１／（ｎ・ｍ））且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ＋１／ｎ）
または
τｓ＝２τｐ（１−１／（ｎ・ｍ））且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ−１／ｎ）
としたことを特徴とする請求項１０に記載の電気機械。

【請求項12】

前記複数の永久磁石のピッチをτｐとし、
前記複数の巻線部の１つの巻線部の内部空間に含まれる複数の磁極片のピッチをτｓとし、
前記複数の巻線部の１つの巻線部の内部空間に含まれる磁極片の数をｍ個とし、
前記複数の巻線部の隣接する２つの巻線部の一方の巻線部の前記内部空間に含まれる前記ｍ個の磁極片の前記永久磁石列が延びる方向の一方の端部から他方の端部に向かってＸ個目に配置された磁極片と、前記２つの巻線部の他方の巻線部の前記内部空間に含まれる前記ｍ個の磁極片の前記永久磁石列が延びる方向の一方の端部から他方の端部に向かってＸ個目に配置された磁極片との間の相間ピッチをτｓｐとした場合に、
τｓ＝２τｐ且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ±１／ｎ）
としたことを特徴とする請求項１０に記載の電気機械。

【請求項13】

前記複数の巻線部の外側には、磁気回路の一部を構成するバックヨークが設けられていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の電気機械。

【請求項14】

前記バックヨークの前記永久磁石列が延びる方向の両端には、前記可動子を往復直線運動可能に且つ周方向に回転不可能に支持する軸受がそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項１３のいずれか１項に記載の電気機械。

【請求項15】

前記複数の磁極片と前記巻線部とが絶縁樹脂によりモールドされていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電気機械。

【請求項16】

前記複数の巻線部は、前記複数の磁極片に向かって開口する複数の凹部が形成されるように巻回されており、
前記複数の凹部には、前記複数の磁極片の一部がそれぞれ入り込んでいることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電気機械。

【請求項17】

前記複数の磁極片の前記巻線部と対向する面の前記永久磁石列が延びる方向の長さは、前記複数の磁極片の前記永久磁石と対向する面の前記永久磁石列が延びる方向の長さより短いことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電気機械。

【請求項18】

前記複数の磁極片の前記巻線部と対向する面の前記永久磁石列が延びる方向の長さと、前記複数の磁極片の前記永久磁石と対向する面の前記永久磁石列が延びる方向の長さは等しいことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電気機械。

【請求項19】

前記複数の磁極片は、前記永久磁石列が延びる方向に磁性鋼板が積層されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械。

【請求項20】

前記複数の磁極片は、前記周方向に帯状の磁性鋼板が巻回されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械。

【請求項21】

前記複数の永久磁石がその外周面の一端から他端に湾曲した内部磁路が形成されるように着磁されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械。

【請求項22】

請求項１３に記載の電気機械が複数台並設されてなる複合電気機械であって、
前記複数台の電気機械のそれぞれの前記バックヨークが１つの外装を構成するように一体化されてなる複合電気機械。

【請求項23】

請求項１３に記載の電気機械が複数台並設されてなる複合電気機械であって、
前記複数の電気機械にそれぞれ設けられた前記バックヨークは、隣合う２台の電気機械の間にバックヨークが存在しない形状を有していることを特徴とする複合電気機械。

【請求項24】

請求項１３に記載の電気機械が複数台並設されてなる複合電気機械であって、
前記バックヨークは、隣合う２台の前記電気機械の前記バックヨークの外面が面接触するように前記外面に平坦面部を備えていることを特徴とする複合電気機械。

【請求項25】

前記巻線部が１つで、前記巻線部に交流電流が流されて前記可動子が往復振動する請求項１に記載の電気機械。

【請求項26】

前記巻線部が前記可動子が延びる方向に２つ並んで配置され、２つの前記巻線部に逆位相の交流電流が流されて前記可動子が往復振動する請求項１に記載の電気機械。

【請求項27】

前記永久磁石列が外力で往復運動させられるように構成され、前記巻線部に交流電圧が誘起されるように構成された請求項１に記載の電気機械。

【請求項28】

前記巻線部が前記可動子が延びる方向に２つ並んで配置され、
一方の前記巻線部に対して配置される複数の磁極片と他方の前記巻線部に対して配置される複数の磁極片が電気角で１８０°ずれるように配置され、
前記永久磁石列が外力で往復運動させられるように構成されて、２つの前記巻線部に交流電圧が誘起されるように構成された請求項１に記載の電気機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リニアモータ、リニア振動アクチュエータ、リニア振動発電機等を含む電気機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＷＯ２００９／０２８３６９号公報には、固定子に対して可動子が往復直線運動するリニアモータからなる電気機械が示されている。このリニアモータの可動子は、同極性の磁極が対向するように並べられた複数の永久磁石からなる永久磁石列を備えている。リニアモータの固定子は、巻線導体がコイル状に巻回されて構成され且つ永久磁石列と同心的に配置された巻線部を備えている。この種のリニアモータからなる電気機械では、単位体積あたりの可動子の推力を高めることが求められている。そこで、巻線部の数を増やしたり、巻線部を大きくすることが考えられた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２００９／０２８３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、巻線部の数を増やすと、製造が煩雑になり、製造コストが高くなる。また、巻線部を大きくするとリニアモータの単位体積あたりの推力が低下する。

【0005】

本発明の目的は、巻線部の数を増やしたり、単位体積あたりの推力を低下させずに、リニアモータの推力を高めることができる電気機械を提供することにある。

【0006】

本発明の他の目的は、可動子の推力を大きく低下させることなく、永久磁石及び磁性ヨークの量を下げることができる電気機械を提供することにある。

【0007】

本発明のさらに他の目的は、電気機械をチップマウンタに使用する場合に、チップをエア吸引するためのエア配管を内部に形成できる電気機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明は、固定子に対して可動子が往復直線運動可能に構成されている電気機械を改良の対象とする。本発明では、固定子及び可動子の一方は、同極性の磁極が対向するように並べられた複数の永久磁石からなる永久磁石列を備えている。固定子及び可動子の他方は、巻線導体がコイル状に巻回されて構成され且つ永久磁石列と同心的に配置された巻線部を備えている。また、巻線部に対して動かない関係を持って、永久磁石列と巻線部との間に配置され且つ永久磁石列に沿って間隔あけて並ぶように配置された複数の磁極片を有する磁極片列を備えている。そして、複数の永久磁石のピッチ及び複数の磁極片のピッチは、同方向に着磁され且つ永久磁石列中に１つおきに位置する２つの永久磁石と、該２つの永久磁石に挟まれ且つ該２つの永久磁石の磁化方向とは異なる異方向に着磁された永久磁石に対向する１つの磁極片とを通って磁束が流れるように定められている。

【0009】

本発明のように構成された永久磁石列と複数の磁極片を有する磁極片列とを備えていると、リニアモータ、リニア振動アクチュエータ、リニア振動発電機のいずれの電気機械においても、同方向に着磁され且つ永久磁石列中に１つおきに位置する２つの永久磁石と、該２つの永久磁石に挟まれ且つ該２つの永久磁石の磁化方向とは異なる異方向に着磁された永久磁石に対向する１つの磁極片とを通って磁束が流れたときに、磁極片列中の複数の磁極片にそれぞれ形成される磁極と該磁極片に隣接する永久磁石により形成された磁極との間に引き合う力が発生し、可動子の推力を高めることができる。また、巻線に励起される誘起電力を高めることができる。そのため、従来のように、単位体積あたりの推力を低下させることなく、電気機械の可動子の推力を高めることができる。

【0010】

複数の磁極片は、永久磁石列を周方向に囲む環状形状を有していてもよい。このようにすれば、永久磁石列が同極性の磁極が対向するように並べられた複数の永久磁石からなる場合に、磁束の流れを効率よく高めることができる。

【0011】

永久磁石列は、複数の永久磁石のそれぞれの両側に磁性ヨークが配置された構造を有することができる。このようにすれば、磁束の流れを効率よく高めることができ、また、永久磁石の同極を向かい合わす際に発生する反発力を小さくすることができ、製造作業を容易にできる。

【0012】

複数の永久磁石は、永久磁石列が延びる方向に延びる中空部を有する筒形状を有しており、磁性ヨークは、中空部に連通する貫通孔を有しているように構成できる。このようにすれば、可動子の推力を大きく低下させることなく、永久磁石及び磁性ヨークの量を下げることができる。また、永久磁石の中空部と磁性ヨークの貫通孔とにより、永久磁石列の内部に通路を形成できる。そのため、本発明の電気機械をチップマウンタに使用する場合には、この通路をチップをエア吸引するためのエア配管として利用できる。

【0013】

永久磁石列は、複数の永久磁石が直接接合された構造にしてもよい。このようにすれば、永久磁石の量を増やすことができ、電気機械の可動子の推力をさらに高めることができる。

【0014】

このような場合においても、複数の永久磁石は永久磁石列が延びる方向に延びる中空部を有する筒形状を有しているように構成できる。このようにすれば、可動子の推力を大きく低下させることなく、永久磁石の使用量を下げることができる。また、永久磁石の中空部により、永久磁石列の内部に通路を形成できる。そのため、電気機械をチップマウンタに使用する場合には、この通路をチップをエア吸引するためのエア配管として利用できる。

【0015】

永久磁石列は、非磁性材料からなる筒体の内部に複数の永久磁石が収納して構成することができる。このようにすれば、永久磁石を筒体の内部に収納するだけで、簡単に永久磁石を配置することができる。

【0016】

電気機械がリニア振動アクチュエータの場合は、巻線部が交番磁束を発生して、永久磁石と磁極片との間に可動子の往復直線運動を繰り返すための推力を発生する。

【0017】

電気機械がリニア振動発電機の場合は、外力によって可動子が往復直線運動をすると、永久磁石列の複数の永久磁石と磁極片列とを流れる磁束が発生し、巻線部に誘起電圧が発生する。

【0018】

電気機械がリニアモータの場合は、ｎ相分（ｎは２以上の整数）の巻線部が永久磁石列に沿って配置され、ｎ個の巻線部に（３６０／ｎ）°の位相差を持った励磁電流が流されて可動子が往復直線運動をする。

【0019】

複数の永久磁石のピッチをτｐとし、複数の巻線部の１つの巻線部の内部空間に含まれる複数の磁極片のピッチをτｓとし、複数の巻線部の１つの巻線部の内部空間に含まれる磁極片の数をｍ個とし、複数の巻線部の隣接する２つの巻線部の一方の巻線部の内部空間に含まれるｍ個の磁極片の永久磁石列が延びる方向の一方の端部から他方の端部に向かってＸ個目に配置された磁極片と、２つの巻線部の他方の巻線部の内部空間に含まれるｍ個の磁極片の永久磁石列が延びる方向の一方の端部から他方の端部に向かってＸ個目に配置された磁極片と間の相間ピッチをτｓｐとした場合は、τｓ＝２τｐ（１＋１／（ｎ・ｍ））且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ＋１／ｎ）もしくは、τｓ＝２τｐ（１−１／（ｎ・ｍ））且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ−１／ｎ）とすればよい。

【0020】

また、τｓ＝２τｐ且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ±１／ｎ）としてもよい。

【0021】

複数の巻線部の外側には、磁気回路の一部を構成するバックヨークを設けることができる。このようにすれば、複数の巻線部の外側に磁気回路を積極的に形成でき、可動子の推力を高めることができる。

【0022】

バックヨークの永久磁石列が延びる方向の両端には、可動子を往復直線運動可能に且つ周方向に回転不可能に支持する軸受がそれぞれ固定することができる。このようにすれば、可動子が周方向に回転するのを防ぐことができる。

【0023】

複数の磁極片と巻線部とは、絶縁樹脂によりモールドすることができる。このようにすれば、複数の磁極片を巻線部に簡単に且つ確実に固定することができる。

【0024】

複数の巻線部は、複数の磁極片に向かって開口する複数の凹部が形成されるように巻回し、複数の凹部には、複数の磁極片の一部がそれぞれ入り込ませることができる。このようにすれば、複数の凹部に複数の磁極片の一部がそれぞれ入り込んだ分だけ電気機械の体積を小さくできる。

【0025】

複数の磁極片の巻線部と対向する面の永久磁石列が延びる方向の長さは、複数の磁極片の永久磁石と対向する面の永久磁石列が延びる方向の長さより短くすることができる。このようにすれば、漏れ磁束を少なくでき、より効率的に推力または電力を発生させることができる。

【0026】

また、複数の磁極片の巻線部と対向する面の永久磁石列が延びる方向の長さと、複数の磁極片の永久磁石と対向する面の永久磁石列が延びる方向の長さは等しくすることができる。このようにすれば、磁極片の製造が容易になり、安価なリニアモータを提供できる。

【0027】

複数の磁極片は、永久磁石列が延びる方向に磁性鋼板を積層して形成することができる。このようにすれば、プレスにより形成した磁性鋼板を用いて磁極片を形成できる。

【0028】

また、複数の磁極片は、周方向に帯状の磁性鋼板を巻回して形成することができる。このようにすれば、プレスにより形成した帯状の磁性鋼板を用いて磁極片を形成できる。

【0029】

複数の永久磁石は、その外周面の一端から他端に湾曲した内部磁路が形成されるように着磁されているものを使用できる。このようなものを使用すれば、内部磁路が長くなり、永久磁石の磁力が低下するのを防ぐことができる。

【0030】

バックヨークを設けた電気機械を複数台並設した複合電気機械では、複数台の電気機械のそれぞれのバックヨークが１つの外装を構成するように一体化させることができる。このようにすれば、一体化された１つのバックヨークにより複数台の電気機械を束ねることができる。

【0031】

また、複数の電気機械にそれぞれ設けられたバックヨークは、隣合う２台の電気機械の間にバックヨークが存在しない形状を有しているように構成できる。このようにすれば、複数の電気機械が並んだ方向の長さ寸法を小さくできる。なお、バックヨークが存在しない部分ができるが、可動子の推力にはそれほど影響はない。

【0032】

バックヨークは、隣合う２台の電気機械のバックヨークの外面が面接触するように外面に平坦面部を備えているように構成できる。このようにしても、複数の電気機械が並んだ方向の長さ寸法を小さくできる。

【0033】

電気機械がリニア振動アクチュエータの場合は、巻線部が１つで交流電流が流されて可動子が往復振動するように構成できる。このようにすれば、１つの巻線部で簡単にリニア振動アクチュエータを形成できる。

【0034】

また、巻線部が可動子が延びる方向に２つ並んで配置され、２つの巻線部に逆位相の交流電流が流されて可動子が往復振動するようにリニア振動アクチュエータを構成できる。このようにすれば、２つの巻線部で可動子の推力の高いリニア振動アクチュエータを形成できる。

【0035】

電気機械がリニア振動発電機の場合は、永久磁石列を外力で往復運動させられるように構成し、巻線部に交流電圧を誘起するように構成すればよい。

【0036】

また、永久磁石列を外力で往復運動させられるように構成し、巻線部を可動子が延びる方向に２つ並んで配置することができる。この場合、一方の巻線部に対して配置される複数の磁極片と他方の巻線部に対して配置される複数の磁極片を電気角で１８０°ずれるように配置し、永久磁石列を外力で往復運動させられるように構成し、２つの巻線部に交流電圧を誘起するように構成すればよい。このようにすれば、２つの巻線部により、大きな交流の電力を発電することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】リニアモータに適用した本発明の実施例１の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図である。

【図2】図１の部分拡大図である。

【図3】図１に示すリニアモータに用いた磁性ヨークの斜視図である。

【図4】図１に示すリニアモータに用いた磁極片を一部を断面で表した斜視図である。

【図5】磁極片の一例を一部を断面で表した斜視図である。

【図6】磁極片の他の一例を一部を断面で表した斜視図である。

【図7】図６に示す磁極片の形成に用いる帯状の磁性鋼板の平面図である。

【図8】図１に示すリニアモータに用いたバックヨークの部分斜視図である。

【図9】バックヨークの一例の部分斜視図である。

【図10】図１に示すリニアモータが往復直線運動を行う原理を説明するために用いる位相の波形図である。

【図11】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示すリニアモータが往復直線運動を行う原理を説明するために用いる可動子と固定子の位置関係を示す図である。

【図12】リニアモータに適用した本発明の実施例２の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図13】リニアモータに適用した本発明の実施例３の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図14】リニアモータに適用した本発明の実施例４の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図15】リニアモータに適用した本発明の実施例５の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図16】図１５の部分拡大図である。

【図17】リニアモータに適用した本発明の実施例６の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図18】図１に示すリニアモータに用いた磁極片の断面図である。

【図19】リニアモータに適用した本発明の実施例７の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図20】リニアモータに適用した本発明の実施例８の電気機械を部分断面の状態を示す斜視図の一部分である。

【図21】リニアモータに適用した本発明の実施例９の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図22】複合リニアモータに適用した本発明の実施例１０の複合電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図23】図２２のXXIII-XXIII線断面図である。

【図24】複合リニアモータに適用した本発明の実施例１１の複合電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図25】図２４のXXV-XXV線断面図である。

【図26】複合リニアモータに適用した本発明の実施例１２の複合電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分を示す図である。

【図27】図２６のXXVII-XXVII線断面図である。

【図28】リニア振動アクチュエータに適用した本発明の実施例１３の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図29】（Ａ）〜（Ｆ）は、図２８に示すリニア振動アクチュエータが往復振動する原理を説明するために用いる可動子と固定子の位置関係を示す図である。

【図30】リニア振動アクチュエータに適用した本発明の実施例１４の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図31】リニア振動発電機に適用した本発明の実施例１５の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【図32】（Ａ）〜（Ｃ）は、図３１に示すリニア振動発電機が往復直線運動を行う原理を説明するために用いる可動子と固定子の位置関係を示す図である。

【図33】リニア振動発電機に適用した本発明の実施例１６の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の電気機械を詳細に説明する。

【0039】

（実施例１）
図１は、リニアモータに適用した本発明の実施例１の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図である。なお、図１では、理解を容易にするために、固定子９を断面の状態で表し、可動子７は平面の状態（切断しない状態）で表している。図１に示すように、本例のリニアモータ１は、リニアモータ本体３と該リニアモータ本体３に取り付けられたバックヨーク５とを有している。リニアモータ本体３は、可動子７と固定子９とを有している。可動子７は、直動軸１１と永久磁石列１３とを有している。図２の部分拡大図に示すように、直動軸１１は、直動軸本体１５と、一対の直動軸端部材１７とを有しており、永久磁石列１３が延びる方向（軸線方向）に往復直線運動を行う。なお、図１及び図２では、直動軸本体１５を透明に描いている。直動軸本体１５は、非磁性材料のステンレスからなる筒体のパイプにより形成されており、内部には永久磁石列１３が収容されている。永久磁石列１３は、複数の円柱形の永久磁石１９と複数の永久磁石１９のそれぞれの両側に配置された磁性ヨーク２１とから構成されている。磁性ヨーク２１は、鉄などの磁性材料からなる円板形状を有している。本例では、図３に示すように、珪素鋼からなる複数の磁性鋼板２１ａを軸線方向に積層して磁性ヨーク２１を形成した。磁性ヨーク２１の材料としては、炭素鋼、フェライト系ステンレス、圧粉磁心等も用いることができる。複数の永久磁石１９は、隣り合う２つの永久磁石１９が軸線方向に同極性の磁極が対向するように並べられている。

【0040】

一対の直動軸端部材１７は、細長い棒のような形状を有している。この一対の直動軸端部材１７は、直動軸本体１５の軸線方向の両端に接続されて、後述する一対のボールスプライン軸受２９にそれぞれスラスト方向にスライド可能に支持されている。

【0041】

図１に示すように、固定子９は、ｎ相（ｎは２以上の整数：本例では３相）の巻線部２３Ａ〜２３Ｃと磁極片列２５と一対のエンドブラケット２７と一対のボールスプライン軸受２９とを有している。巻線部２３Ａ〜２３Ｃは、巻線導体がコイル状に巻回されて構成され且つ永久磁石列１３と同心的に配置されている。巻線部２３Ａ〜２３Ｃには、電気角で１２０°（３６０／ｎ）°の位相差を持った励磁電流が流されている。この結果、巻線部２３Ａ〜２３Ｃには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で電流が流れることとなる。

【0042】

磁極片列２５は、永久磁石列１３に沿って間隔あけて並ぶように配置された複数の磁極片３１により構成されている。磁極片３１は、図４に示すように、珪素鋼の磁性材料からなり環状形状を有して永久磁石列１３を周方向に囲んでいる。そして、磁極片３１は、巻線部２３Ａ〜２３Ｃに対して動かない関係を持って、永久磁石列１３と巻線部２３Ａ〜２３Ｃとの間に配置されている。本例では、複数の巻線部２３Ａ〜２３Ｃの１つの巻線部の内部空間に３個の磁極片３１が含まれている。このような磁極片は、図５に示す磁極片３１′のように、複数の磁性鋼板３１′ａを軸線方向に積層して形成してもよいし、図６に示す磁極片３１″のように、帯状の磁性鋼板３１″ａ（図７）を巻回して形成してもよい。そして、図４に示すように、磁極片３１の巻線部２３Ａ〜２３Ｃと対向する面の軸線方向の長さＬ１は、複数の磁極片３１の永久磁石１９と対向する面の軸線方向の長さＬ２より短くなっている。本例では、図２に示すように、複数の磁極片３１及び巻線部２３Ａ〜２３Ｃは共に絶縁樹脂３３によりモールドされている。図１に示す複数の永久磁石１９のピッチτｐ及び複数の磁極片３１のピッチτｓは、同方向に着磁され且つ永久磁石列１３中に１つおきに位置する２つの永久磁石１９と、該２つの永久磁石１９に挟まれ且つ該２つの永久磁石１９の磁化方向とは異なる磁化方向（異方向）に着磁された永久磁石１９に対向する１つの磁極片３１とを通って磁束が流れるように定められている。本例では、複数の永久磁石１９のピッチτｐ、３個の巻線部２３Ａ〜２３Ｃの１つの巻線部の内部空間に含まれる複数の磁極片３１のピッチτｓ及び複数の磁極片３１の相間ピッチτｓｐは、τｓ＝２τｐ（１＋１／（ｎ・ｍ））且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ＋１／ｎ）または、τｓ＝２τｐ（１−１／（ｎ・ｍ））且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ−１／ｎ）となる式に従っている。なお、ｍは、複数の巻線部２３Ａ〜２３Ｃの１つの巻線部の内部空間に含まれる磁極片３１の数（本例では３）であり、ｎは、巻線部２３Ａ〜２３Ｃの相数（本例では３）である。また、複数の磁極片３１の相間ピッチτｓｐは、３個の巻線部２３Ａ〜２３Ｃの隣接する２つの巻線部の一方の巻線部の内部空間に含まれる３個の磁極片３１の軸線方向（永久磁石列１３が延びる方向）の一方の端部から他方の端部に向かってＸ個目に配置された磁極片３１と、２つの巻線部の他方の巻線部の内部空間に含まれる３個の磁極片の軸線方向の一方の端部から他方の端部に向かってＸ個目に配置された磁極片３１との間の距離である。本例のリニアモータでは、ｍ＝３、ｎ＝３、τｓｐ＝２τｐ（ｍ−１／ｎ）となる。そこで、これらを代入すると、本例のリニアモータでは、τｓ＝２τｐ（１−１／９）且つτｓｐ＝２τｐ（３−１／３）、即ち、τｓ＝１６／９τｐ且つτｓｐ＝１６／３τｐとなる。

【0043】

一対のエンドブラケット２７は、アルミ等の金属材料または加工性を有するプラスチックなどから形成されており、筒形状を有している。一対のボールスプライン軸受２９は、一対のエンドブラケット２７にそれぞれ固定された状態で、可動子７の直動軸１１の両端をスラスト方向（軸線方向）に往復直線運動可能に且つ周方向に回転不可能に支持している。

【0044】

リニアモータ本体３に取り付けられるバックヨーク５は、複数の巻線部２３Ａ〜２３Ｃの外側に設けられており、磁気回路の一部を構成している。図８に示すように、バックヨーク５は、珪素鋼板の磁性材料からなる継ぎ目なし管により形成されている。このようなバックヨークは、図９に示すバックヨーク５′ように、磁性鋼板５′ａを巻回して形成してもよい。そして、バックヨーク５の両端には、一対のエンドブラケット２７が嵌合されている。

【0045】

次に本例のリニアモータ１の可動子７が固定子９に対して往復直線運動を行う原理を説明する。図１０は、巻線部２３Ａ〜２３Ｃ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の位相の波形であり、図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、図１０に示す（Ａ）〜（Ｃ）の３ヶ所における可動子７と固定子９の位置関係を示す図である。なお、図１１（Ａ）〜（Ｃ）では、理解を容易にするため、断面のハッチングの表示は省略している。図１１（Ａ）に示すように、巻線部２３Ａ〜２３Ｃが励磁されると、複数の永久磁石１９及び複数の磁極片３１を通って磁束（矢印Ａ１）が流れる。これにより、磁束と永久磁石１９との引き合いにより、図１１（Ｂ）に示すように、（１／３）・２τｐだけ可動子７が図面向かって左側に移動する。そして、図１１（Ｂ）の状態で生じた磁束（矢印Ａ２）と永久磁石１９との引き合いにより、図１１（Ｃ）に示すように、（１／３）・２τｐだけ可動子７が図面向かって左側にさらに移動する。そして、図１１（Ｃ）の状態で生じた磁束（矢印Ａ３）と永久磁石１９との引き合いにより、（１／３）・２τｐだけ可動子７が図面向かって左側にさらに移動する。このような一連の動作により、可動子７は固定子９に対して往復直線運動を行う。

【0046】

本例のリニアモータ１によれば、同方向に着磁され且つ永久磁石列１３中に１つおきに位置する２つの永久磁石１９と、該２つの永久磁石１９に挟まれ且つ該２つの永久磁石１９の磁化方向とは異なる異方向に着磁された永久磁石１９に対向する１つの磁極片３１とを通って磁束が流れるため、磁極片３１に対する永久磁石１９の吸引が促進され、可動子７の推力を高めることができる。

【0047】

（実施例２）
図１２は、リニアモータに適用した本発明の実施例２の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。なお、図１２では、理解を容易にするため、複数の磁極片及び巻線部をモールドする絶縁樹脂の図示は省略されている。本例のリニアモータ１０１は、複数の永久磁石１１９のピッチτｐと、複数の磁極片１３１のピッチτｓと、複数の磁極片１３１の相間ピッチτｓｐとの関係式を除いて、実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に１００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニアモータ１０１でも、複数の永久磁石１１９のピッチτｐ及び３個の巻線部１２３Ａ〜２３Ｃの１つの巻線部の内部空間に含まれる複数の磁極片１３１のピッチτｓは、同方向に着磁され且つ永久磁石列１１３中に１つおきに位置する２つの永久磁石１１９と、該２つの永久磁石１１９に挟まれ且つ該２つの永久磁石１１９の磁化方向とは異なる異方向に着磁された永久磁石１１９に対向する１つの磁極片１３１とを通って磁束が流れるように定められている。本例のリニアモータ１０１では、複数の永久磁石１１９のピッチτｐ、複数の巻線部１２３Ａ〜１２３Ｃの１つの巻線部の内部空間に含まれる複数の磁極片１３１のピッチτｓ及び複数の磁極片１３１の相間ピッチτｓｐは、τｓ＝２τｐ且つτｓｐ＝２τｐ（ｍ±１／ｎ）となる式に従っている。本例のリニアモータ１０１では、ｍ＝３、ｎ＝３、（ｍ±１／ｎ）は（ｍ＋１／ｎ）となる。そこで、これらを代入すると、本例のリニアモータでは、τｓ＝２τｐ且つτｓｐ＝２τｐ（３＋１／３）、即ちτｓ＝２τｐ且つτｓｐ＝２０／３τｐとなる。

【0048】

（実施例３）
図１３は、リニアモータに適用した本発明の実施例３の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。本例のリニアモータ２０１は、巻線部２２３Ａ〜２２３Ｆの相数を除いて、実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に２００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニアモータ２０１の巻線部２２３Ａ〜２２３Ｆには、電気角で６０°（３６０／ｎ）°の位相差を持った６相の励磁電流が流されている。この結果、巻線部２２３Ａ〜２２３Ｃには、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相の順で電流が流れることとなる。

【0049】

（実施例４）
図１４は、リニアモータに適用した本発明の実施例４の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。本例のリニアモータ３０１は、巻線部３２３Ａ〜３２３Ｄの相数を除いて、実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に３００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニアモータ３０１の巻線部３２３Ａ〜３２３Ｄには、電気角で９０°（３６０／ｎ）°の位相差を持った４相の励磁電流が流されている。この結果、巻線部３２３Ａ〜３２３Ｄには、Ａ相、Ｂ相、−Ａ相、−Ｂの順で電流が流れることとなる。

【0050】

（実施例５）
図１５は、リニアモータに適用した本発明の実施例５の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分であり、図１６の図１５の部分拡大図である。本例のリニアモータ４０１は、巻線部４２３Ａ〜４２３Ｃ、磁極片列４２５及び一対のエンドブラケット４２７の構造を除いて、実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に４００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニアモータ４０１の巻線部４２３Ａ〜４２３Ｃは、複数の磁極片４３１に向かって開口する複数の凹部４２３ｄが形成されるように巻回されている。そして、複数の凹部４２３ｄには、複数の磁極片４３１の一部がそれぞれ入り込んでいる。なお、図１５では、絶縁樹脂４３３は省略されている。また、本例のリニアモータ４０１の一対のエンドブラケット４２７は、摩擦軸受の機能を有しており、可動子４０７を直接支持している。

【0051】

本例のリニアモータ４０１によれば、複数の凹部４２３ｄに複数の磁極片４３１の一部がそれぞれ入り込んだ分だけリニアモータの体積を小さくできる。

【0052】

（実施例６）
図１７は、リニアモータに適用した本発明の実施例６の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分であり、図１８は本例のリニアモータ５０１に用いる磁極片５３１の断面図である。本例のリニアモータ５０１は、複数の磁極片５３１の構造を除いて、実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に５００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニアモータ５０１の複数の磁極片５３１の断面は矩形状を有している。即ち、図１８に示すように、複数の磁極片５３１の巻線部５２３Ａ〜５２３Ｃと対向する面の軸線方向の長さＬ１１は、複数の磁極片５３１の永久磁石５１９と対向する面の軸線方向の長さＬ１２が等しくなっている。磁極片５３１は、一体成型品でもよいし、複数の磁性鋼板を軸線方向に積層して形成してもよいし、帯状の磁性鋼板を巻回して形成してもよい。

【0053】

本例のリニアモータ５０１によれば、磁極片５３１の形状が単純であり、製造コストを安価にできる。

【0054】

（実施例７）
図１９は、リニアモータに適用した本発明の実施例７の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。本例のリニアモータ６０１は、永久磁石列６１３の構造を除いて、実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に６００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニアモータ６０１の永久磁石列６１３は、複数の永久磁石６１９が直接接合された構造を有している。即ち、本例のリニアモータ６０１の永久磁石列６１３は、磁性ヨークを有していない。

【0055】

本例のリニアモータ６０１によれば、永久磁石６１９の量を増やすことができ、可動子６０７の推力をさらに高めることができる。

【0056】

（実施例８）
図２０は、リニアモータに適用した本発明の実施例８の電気機械を部分断面の状態を示す斜視図の一部分である。本例のリニアモータ７０１は、永久磁石列７１３の構造を除いて、実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に７００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニアモータ７０１の永久磁石列７１３の複数の永久磁石７１９は、該永久磁石７１９の外周面の一端から他端に湾曲した内部磁路（矢印Ａ１１）が形成されるように着磁されている。また、本例のリニアモータ７０１の永久磁石列７１３は、複数の永久磁石７１９が直接接合された構造を有している。即ち、本例のリニアモータ７０１の永久磁石列７１３も磁性ヨークを有していない。

【0057】

本例のリニアモータ７０１によれば、内部磁路が長くなり、永久磁石７１９の磁力が低下するのを防ぐことができる。

【0058】

（実施例９）
図２１は、リニアモータに適用した本発明の実施例９の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。本例のリニアモータ８０１は、永久磁石列８１３の構造を除いて、実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に８００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニアモータ８０１の永久磁石列８１３に含まれる複数の永久磁石８１９は、軸線方向に延びる中空部８１９ａを有する筒形状を有している。また、磁性ヨーク８２１は、永久磁石８１９の中空部８１９ａに連通する貫通孔８２１ａを有している。そのため、永久磁石列８１３には、軸線方向に延びる通路８１３ａが形成される。

【0059】

本例のリニアモータ８０１によれば、可動子８０７の推力を大きく低下させることなく、永久磁石８１９及び磁性ヨーク８２１の量を下げることができる。また、永久磁石８１９の中空部８１９ａと磁性ヨーク８２１の貫通孔８２１ａとにより、永久磁石列８１３の内部に通路８１３ａを形成できる。そのため、リニアモータ８０１をチップマウンタに使用する場合には、この通路８１３ａをチップをエア吸引するためのエア配管として利用できる。

【0060】

（実施例１０）
図２２は、複合リニアモータに適用した本発明の実施例１０の複合電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分であり、図２３は、図２２のXXIII-XXIII線断面図である。本例の複合リニアモータは、３つのリニアモータ９０１が３台並設されて構成されている。１つのリニアモータ９０１は、バックヨーク９０５を除いて実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータに付した符号に９００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例の複合リニアモータでは、３台のリニアモータ９０１のそれぞれのバックヨークが１つの外装（バックヨーク９０５）を構成するように一体化されている。バックヨーク９０５は、３台のリニアモータ９０１のリニアモータ本体９０３をそれぞれ囲む筒形状部分９０５ｃと、隣接する２つの筒形状部分９０５ｃを結合する結合部分９０５ｄとからなる。そして、結合部分９０５ｄの厚み寸法Ｌ２１は、筒形状部分９０５ｃの厚み寸法Ｌ２２の２倍の寸法より小さくなっている。

【0061】

本例の複合リニアモータによれば、一体化された１つのバックヨーク９０５により３台のリニアモータ９０１を束ねることができる。

【0062】

（実施例１１）
図２４は、複合リニアモータに適用した本発明の実施例１１の複合電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分であり、図２５は、図２４のXXV-XXV線断面図である。本例の複合リニアモータは、３つのリニアモータ１００１が３台並設されて構成されている。１つのリニアモータ１００１は、バックヨーク１００５を除いて実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に１０００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例の複合リニアモータでは、３台のリニアモータ１００１のそれぞれのバックヨーク１００５は、隣合う２台のリニアモータ１００１の間にバックヨークが存在しない形状を有している。具体的には、バックヨーク１００５は、リニアモータ本体１００３を間に挟むように配置された２つのバックヨーク分割体１００６から構成されている。そして、２つのバックヨーク分割体１００６の間には、２つの隙間Ｇがあり、この隙間Ｇが隣合う２台のリニアモータ１００１の間に位置している。２つのバックヨーク分割体１００６とリニアモータ本体１００３とが組合わされたリニアモータ１００１の断面の輪郭形状は矩形になっている。そして、隣合う２台のリニアモータ１００１は、両者の間に間隙ができるようにわずかに離れて配置されている。

【0063】

本例の複合リニアモータによれば、３台のリニアモータ１００１が並んだ方向の長さ寸法を小さくできる。

【0064】

（実施例１２）
図２６は、複合リニアモータに適用した本発明の実施例１２の複合電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分を示す図であり、図２７は、図２６のXXVII-XXVII線断面図である。本例の複合リニアモータは、３つのリニアモータ１１０１が３台並設されて構成されている。１つのリニアモータ１１０１は、固定子１１０９及びバックヨーク１１０５の形状が実施例１のリニアモータと異なり、その他は実施例１のリニアモータ１と同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータに付した符号に１１００を加えた符号を付して、その説明を省略する。リニアモータ１１０１の固定子１１０９には、３つのリニアモータ１１０１が３台並ぶ方向に平坦面部１１０９ａが形成されている。バックヨーク１１０５にもリニアモータ１１０１が３台並ぶ方向に平坦面部１１０５ａが形成されている。これにより、隣合う２台のリニアモータ１１０１は、バックヨーク１１０５の外面が面接触する。

【0065】

本例の複合リニアモータでも、３台のリニアモータ１１０１が並んだ方向の長さ寸法を小さくできる。

【0066】

（実施例１３）
図２８は、リニア振動アクチュエータに適用した本発明の実施例１３の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。図２８に示すように、本例のリニア振動アクチュエータ１２０１は、リニアモータ本体１２０３と該リニアモータ本体１２０３に取り付けられたバックヨーク１２０５とを有している。リニアモータ本体１２０３は、可動子１２０７と固定子１２０９とを有している。本例のリニア振動アクチュエータ１２０１は、巻線部１２２３に単相の励磁電流が流されており、１つの巻線部１２２３の内部空間に６個の磁極片１２３１が含まれている。その他は、図１に示す実施例１のリニアモータ１と基本的に同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータ１に付した符号に１２００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニア振動アクチュエータ１２０１は、交流電源Ｄ１から交流電流が流れると、固定子１２０９に対して可動子１２０７が往復振動する。複数の永久磁石１２１９のピッチτｐ、複数の磁極片１２３１のピッチτｓは、τｓ＝２τｐ±ｘ，（０≦ｘ≦２τｐ／（ｎ・ｍ））となる式に従えばよい。なお、ｍは、１つの巻線部１２２３の内部空間に含まれる磁極片１２３１の数（本例では６）であり、ｎは、巻線部１２２３の相数（本例では１）である。本例のリニア振動アクチュエータ１２０１では、ｍ＝６、ｎ＝１となる。そこで、これらを代入すると、本例のリニア振動アクチュエータ１２０１では、τｓ＝２τｐ±ｘ，（０≦ｘ≦２τｐ／６）となる。

【0067】

次に本例のリニア振動アクチュエータ１２０１の可動子１２０７が固定子１２０９に対して往復振動する原理を説明する。図２９（Ａ）〜（Ｆ）は、可動１２０７と固定子１２０９の位置関係を示す図である。なお、図２９（Ａ）〜（Ｆ）では、理解を容易にするため、断面のハッチングの表示は省略している。図２９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、巻線部１２２３が励磁されると、複数の永久磁石１２１９及び複数の磁極片１２３１を通って磁束（矢印Ａ２１）が流れる。これにより、磁束と永久磁石１２１９との引き合いにより、可動子１２０７が図面向かって右側に移動する。そして、巻線部１２２３に流れる電流方向が反転すると、図２９（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、複数の永久磁石１２１９及び複数の磁極片１２３１を通って前述の矢印Ａ２１と反対方向に磁束（矢印Ａ２２）が流れる。これにより、磁束と永久磁石１２１９との引き合いにより、可動子１２０７が図面向かって左側に移動する。このような一連の動作により、可動子１２０７は固定子１２０９に対して往復振動を行う。

【0068】

（実施例１４）
図３０は、リニア振動アクチュエータに適用した本発明の実施例１４の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。本例のリニア振動アクチュエータ１３０１は、固定子１３０９の構造を除いて図１に示す実施例１のリニアモータ１と基本的に同じ構成を有している。そのため、実施例１のリニアモータ１と同じ構成の部材には、実施例１のリニアモータに付した符号に１３００を加えた符号を付して、その説明を省略する。本例のリニア振動アクチュエータ１３０１の固定子１３０９は、２個の巻線部１３２３Ａ，１３２３Ｂを有している。巻線部１３２３Ａ，１３２３Ｂには、電気角で１８０°（３６０／ｎ）°の位相差を持った励磁電流が流されている。即ち、互いに逆位相の交流電流が流されている。この結果、巻線部１３２３Ａ，１３２３Ｂには、Ａ相、−Ａ相の順で電流が流れることとなる。また、巻線部１３２３Ａ，１３２３Ｂの１つの巻線部の内部空間には、３個の磁極片１３３１が含まれている。本例のリニア振動アクチュエータ１３０１は、交流電源Ｄ２から交流電流が流れると、巻線部１３２３Ａ，１３２３Ｂが交番磁束を発生して、永久磁石１３１９と磁極片１３３１との間に可動子１３０７の往復直線運動を繰り返すための推力を発生する。これにより、固定子１３０９に対して可動子１３０７が往復直線運動を繰り返して、振動を発生させる。複数の永久磁石１３１９のピッチτｐ、２個の巻線部１３２３Ａ，１３２３Ｂの１つの巻線部の内部空間に含まれる複数の磁極片１３３１のピッチτｓとの関係は、τｓ＝２τｐ±ｘ，（０≦ｘ≦２τｐ／（ｎ・ｍ））となる式に従えばよい。なお、ｍは、巻線部１３２３Ａ，１３２３Ｂの１つの巻線部の内部空間に含まれる磁極片１３３１の数（本例では３）であり、ｎは、磁極片１３３１の一定ピッチエリアの巻線部の相数（本例では１）である。本例のリニア振動アクチュエータ１３０１では、ｍ＝３、ｎ＝１であり、τｓ＝２τｐ±ｘ（０≦ｘ≦２τｐ／３）である。２個の巻線部１３２３Ａ，１３２３Ｂの一方の巻線部１３２３Ａに対して配置される３個の磁極片１３３１は、他方の巻線部１３２３Ｂに対して配置される３個の磁極片１３３１と電気角で１８０°ずれるように配置されている。複数の磁極片１３３１の相間ピッチτｓｐと複数の永久磁石１３１９のピッチτｐとの関係は、τｓｐ＝（２・Na−１）・τｐとなる。なお，Naは、自然数である。

【0069】

（実施例１５）
図３１は、リニア振動発電機に適用した本発明の実施例１５の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。本例のリニア振動発電機１４０１は、図２８に示す実施例１３のリニア振動アクチュエータ１２０１と基本的に同じ構成を有している。そのため、実施例１３のリニアモータ振動アクチュエータ１２０１と同じ構成の部材には、実施例１３のリニアモータ振動アクチュエータ１２０１に付した符号に１００を加えた符号（実施例１のリニアモータに付した符号に１４００を加えた符号）を付して、その説明を省略する。本例のリニア振動発電機１４０１は、外力によって可動子１４０７が往復直線運動をすると、永久磁石列１４１３の複数の永久磁石１４１９から出る磁束が磁路を形成して、電気機器Ｅ１に電力を供給する。

【0070】

次に本例のリニア振動発電機１４０１が磁束を発生する原理を説明する。図３２（Ａ）は、初期位置における可動子１４０７と固定子１４０９との位置関係を示す図であり、図３２（Ｂ）は、可動子１４０７を一方向に移動させた状態の可動子１４０７と固定子１４０９との位置関係を示す図であり、図３２（Ｃ）は、可動子１４０７を前述の一方向とは逆の他方向に移動させた状態の可動子１４０７と固定子１４０９との位置関係を示す図である。なお、図３２（Ａ）〜（Ｂ）においては、巻線部１４２３の内部空間に含まれる磁極片１４３１の数を３個として説明する。また、図３２（Ａ）〜（Ｂ）では、理解を容易にするため、断面のハッチングの表示は省略している。図３２（Ａ）に示す初期位置では、複数の永久磁石１４１９から出る磁束は、近接する磁極片１４３１を通って循環している（矢印Ａ３１）。図３２（Ｂ）に示すように、図３２（Ａ）に示す初期位置から可動子１４０７を外力で一方向に移動させると、複数の永久磁石１４１９から出る磁束が永久磁石１４１９と磁極片１４３１との間を通って他方向（可動子１４０７が移動する一方向とは逆方向）に流れ（矢印Ａ３２）、巻線部１４２３の周囲に磁束を形成する（矢印Ａ３３）。これにより、巻線部１４２３に交流電圧が誘起される。次に、図３２（Ｃ）に示すように、図３２（Ｂ）に示す位置から可動子１４０７を外力で他方向に移動させると、複数の永久磁石１４１９から出る磁束が永久磁石１４１９と磁極片１４３１との間を通って一方向（可動子１４０７が移動する他方向とは逆方向）に流れ（矢印Ａ３４）、巻線部１４２３の周囲に図３２（Ｂ）に示す方向と逆方向の磁束を形成する（矢印Ａ３５）。これにより、巻線部１４２３に交流電圧が誘起されて図３２（Ｂ）に示す方向と逆方向の電流が流れる。

【0071】

（実施例１６）
図３３は、リニア振動発電機に適用した本発明の実施例１６の電気機械を部分断面の状態で示す斜視図の一部分である。本例のリニア振動発電機１５０１は、図３０に示す実施例１４のリニア振動アクチュエータ１３０１と基本的に同じ構成を有している。そのため、実施例１４のリニアモータ振動アクチュエータ１３０１と同じ構成の部材には、実施例１４のリニアモータ振動アクチュエータ１３０１に付した符号に１００を加えた符号（実施例１のリニアモータに付した符号に１５００を加えた符号）を付して、その説明を省略する。本例のリニア振動発電機１５０１は、外力によって可動子１５０７が往復直線運動をすると、永久磁石列１５１３の複数の永久磁石１５１９から出る磁束が巻線部を通って、巻線部に誘起電圧が誘起され、電気機器Ｅ２に電力を供給する。

【0072】

なお、上記の実施例１５及び実施例１６では、単相及び２相のリニア振動発電機の例を示したが、３相以上のリニア振動発電機にも本発明を適用できるのは勿論である。

【0073】

また、上記の実施例１〜実施例１６の電気機械では、バックヨークを設けたが、バックヨークは設けなくても構わない。

【0074】

また、上記の実施例１〜実施例９及び実施例１３〜実施例１６の電気機械は、軸線方向に直交する方向に切断した断面の輪郭が円形であるが、これらの断面は、楕円形、矩形等の種々の形状を採用できる。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明によれば、複数の磁極片を有する磁極片列を備えているので、リニアモータ、リニア振動アクチュエータ、リニア振動発電機のいずれの電気機械においても、磁極片列中の複数の磁極片にそれぞれ形成される磁極と、該磁極片に隣接する永久磁石により形成された磁極との間に引き合う力が発生し、可動子の推力を高めることができる。そのため、電気機械の可動子の推力を高めることができる。

【符号の説明】

【0076】

１ リニアモータ
５ バックヨーク
７ 可動子
９ 固定子
１３ 永久磁石列
１９ 永久磁石
２１ 磁性ヨーク
２３Ａ〜２３Ｃ 巻線部
２５ 磁極片列
３１ 磁極片
３３ 絶縁樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】