特開 2023-121182 筒型リニアモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023121182

(43)【公開日】2023-08-31

(54)【発明の名称】筒型リニアモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20230824BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022024374

(22)【出願日】2022-02-21

(71)【出願人】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122323

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 憲

(72)【発明者】

【氏名】芝原 大智

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 浩介

【テーマコード（参考）】

5H641

【Ｆターム（参考）】

5H641BB06

5H641GG03

5H641GG04

5H641GG05

5H641GG08

5H641HH02

5H641HH06

5H641JA02

5H641JA09

5H641JB07

(57)【要約】

【課題】高い推力の発生が可能であって界磁のガタつきを防止可能な筒型リニアモータを提供する。
【解決手段】筒型リニアモータ１は、軸方向の内周にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石１０ａ，１０ｂを有する筒状の界磁６と、界磁６の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子２と、筒状であって界磁６の外周を覆うバレル７と、バレル７の一方の開口端に取り付けられて界磁６の一方の端部６ａに対向するヘッド部材９ａと、バレル７の他方の開口端に取り付けられて界磁６の他方の端部６ｂに対向するボトム部材１２と、ボトム部材１２と界磁６との間に介装されるスペーサ４１と、スペーサ４１の軸方向端部に設けた凹部４１ｃ内に収容されて界磁６を付勢する弾性体としてのＯリング４２とを備えて構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向の内周にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石を有する筒状の界磁と、
前記界磁の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子と、
筒状であって前記界磁の外周を覆うバレルと、
前記バレルの一方の開口端に取り付けられて前記界磁の一方の端部に対向するヘッド部材と、
前記バレルの他方の開口端に取り付けられて前記界磁の他方の端部に対向するボトム部材と、
前記ヘッド部材および前記ボトム部材の少なくとも一方と前記界磁との間に介装される環状のスペーサと、
前記スペーサの軸方向端部に設けた凹部内に収容されて前記界磁を付勢する弾性体とを備えた
ことを特徴とする筒型リニアモータ。

【請求項2】

前記凹部は、前記スペーサの反界磁側端に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の筒型リニアモータ。

【請求項3】

前記スペーサは、前記電機子が無負荷の状態において、前記ヘッド部材および前記ボトム部材の一方と前記界磁とに当接している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の筒型リニアモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、筒型リニアモータに関する。

【背景技術】

【0002】

筒型リニアモータは、たとえば、軸方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶように収容される複数の永久磁石を有する界磁と、界磁に対して軸方向に相対移動可能な電機子とを備えるものがある。

【0003】

このように構成された筒型リニアモータでは、界磁或いは電機子を固定子としており、固定子側では界磁或いは電機子を外筒の内周に固定的に取り付けている。従来の筒型リニアモータでは、たとえば、固定子は、外筒と、外筒内に挿入された電機子と、外筒の両端の開口端に取り付けた一対の側壁と、一対の側壁と電機子との間の２箇所に挿入されたパッキンとを備えて構成されている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１１５１７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

筒型リニアモータでは、固定子に対して可動子を軸方向に駆動して推力を発生する際に、固定子における電機子に前記推力と同じ大きさの反力が作用するが、電機子の両端側にパッキンを設けているため、反力の全てをパッキンで受けることになる。

【0006】

よって、従来の筒型リニアモータの推力を高推力化すると、パッキンが押しつぶされて電機子が軸方向へ移動してしまうという問題が生じる。また、界磁を固定子側に装着する場合、界磁が多数の磁石を接着剤の介在によって軸方向に積層する構造となるため、長年の使用によって高熱に晒される界磁の軸方向長さが僅かに変化して外筒に対して界磁が軸方向にガタつく場合もある。

【0007】

そこで、本発明は、高い推力の発生が可能であって界磁のガタつきを防止可能な筒型リニアモータの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、軸方向の内周にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石を有する筒状の界磁と、界磁の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子と、筒状であって界磁の外周を覆うバレルと、バレルの一方の開口端に取り付けられて界磁の一方の端部に対向するヘッド部材と、バレルの他方の開口端に取り付けられて界磁の他方の端部に対向するボトム部材と、ボトム部材と界磁との間に介装される環状のスペーサと、スペーサの軸方向端部に設けた凹部内に収容されて界磁６を付勢する弾性体とを備えて構成されている。

【0009】

このように構成された筒型リニアモータでは、界磁がスペーサの凹部内に収容された弾性体によって付勢されているため、筒型リニアモータの長年の使用によって高熱に晒されて界磁の軸方向長さが僅かに変化しても弾性体によって界磁のバレル内での軸方向のガタつきを防止できる。また、弾性体が界磁に対向するスペーサの凹部内に収容されているので、筒型リニアモータが推力を発生した際に界磁が当該推力の反力を受けても、弾性体のみならずスペーサでも当該反力を受けるため、筒型リニアモータの推力を高推力化しても界磁のバレルに対する軸方向のずれを抑制できる。

【0010】

また、筒型リニアモータにおける凹部は、スペーサの反界磁側端に設けられてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、メンテナンスの際の弾性体の交換が容易となる。

【0011】

さらに、筒型リニアモータにおけるスペーサは、電機子が無負荷の状態において、ヘッド部材およびボトム部材の一方と界磁とに当接していてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、推力発生時に界磁に反力が作用しても界磁がスペーサによって支持され、弾性体によって付勢されるので、バレルに対する界磁の軸方向へのずれを効果的に防止できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の筒型リニアモータによれば、高い推力の発生が可能であって界磁のガタつきを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一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。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における筒型リニアモータ１は、図１に示すように、軸方向の内周にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石１０ａ，１０ｂを有する筒状の界磁６と、界磁６の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子２と、筒状であって界磁６の外周を覆うバレル７と、バレル７の一方の開口端に取り付けられて界磁６の一方の端部である図１中左端６ａに対向するヘッド部材としてのヘッド部９ａと、バレル７の他方の開口端に取り付けられて界磁６の他方の端部である図１中右端６ｂに対向するボトム部材としてのボトムキャップ１２と、ボトムキャップ１２と界磁６との間に介装されるスペーサとしての環状のエンド側スペーサ４１と、エンド側スペーサ４１の軸方向端部に設けた凹部４１ｃ内に収容されて界磁６を付勢する弾性体としてのＯリング４２とを備えて構成されている。

【0015】

以下、筒型リニアモータ１の各部について詳細に説明する。電機子２は、コア３と巻線５とを備えて構成されている。コア３は、円筒状のコア本体３ａと、環状であってコア本体３ａ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３ｂとを備えて構成されている。

【0016】

コア３は、前述の通り筒状であって、図１に示すように、コア本体３ａ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３ｂを備えており、ティース３ｂ，３ｂ間には、巻線５が装着される空隙でなるスロット４が形成されている。また、本実施の形態では、図１中で隣り合うティース３ｂ，３ｂ同士の間には、空隙でなるスロット４が合計で９個設けられている。そして、このスロット４には、巻線５が巻き回されて装着されている。巻線５は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線の三相の巻線で構成されている。９個のスロット４には、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相およびＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相およびＷ相が装着されている。

【0017】

そして、電機子２は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド１１の先端の外周に装着されている。ロッド１１は、筒状の第１ロッド２０と、筒状であって外周にコア３が装着されるとともに第１ロッド２０の内周に螺合される第２ロッド２１とを備えている。

【0018】

第１ロッド２０は、筒状であって図１中左端外周と図１中右端内周にそれぞれ螺子部２２ａ，２２ｂを有するロッド本体２２と、筒型リニアモータ１を機器へ取り付けるブラケット２３ａを有してロッド本体２２の図１中左端の螺子部２２ａに螺着されてロッド本体２２の左端を閉塞するロッドキャップ２３とを備えている。

【0019】

また、ロッド本体２２の図１中右端外周には、環状のスライダ２５が嵌合されている。スライダ２５は、後述する筒部９ｂの内周に摺接する摺接部２５ａと、摺接部２５ａの図１中左方側であるロッド１１の基端側に設けられた外径が摺接部２５ａよりも小径な小径部２５ｂと、小径部２５ｂの外周に周方向に沿って設けられた環状溝２５ｃと、図１中右端内周に設けられたフランジ２５ｄとを備えている。そして、スライダ２５の環状溝２５ｃには、弾性体としてのゴム製のシールリング２６が装着されている。また、フランジ２５ｄの内径は、ロッド本体２２の内径以上であってロッド本体２２の外径以下となっており、スライダ２５をロッド本体２２に嵌合するとフランジ２５ｄがロッド本体２２の図１中右端面に当接する。

【0020】

第２ロッド２１は、外周にコア３が装着される筒状のコア保持筒２１ａと、コア保持筒２１ａの図１中右端となる先端の外周に設けられる環状のスライダ２１ｂとを備えている。また、コア保持筒２１ａの図１中左端となる基端の外周には、螺子部２１ｃが設けられており、コア保持筒２１ａ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２１ｄが設けられている。そして、コア保持筒２１ａの基端を第１ロッド２０におけるロッド本体２２の図１中右端の内周に挿入しつつ螺子部２１ｃを螺子部２２ｂに捩じ込むと、第１ロッド２０と第２ロッド２１とが連結される。このようにロッド１１は、本実施の形態では、第１ロッド２０と第２ロッド２１とで構成されて筒状とされている。

【0021】

また、第２ロッド２１におけるコア保持筒２１ａの外周には、コア３が嵌合されて装着されている。コア保持筒２１ａの外径は、第１ロッド２０におけるロッド本体２２の外径よりも小径となっているので、スライダ２５を装着した第１ロッド２０に電機子２を装着した第２ロッド２１を前記した要領で連結すると、電機子２およびスライダ２５が第１ロッド２０の図１中右端と第２ロッド２１のスライダ２１ｂとで挟み込まれて固定される。このようにロッド１１に電機子２を装着すると、コア３がスライダ２１ｂおよびスライダ２５に挟まれる格好でロッド１１に固定される。なお、本実施の形態では、電機子２は、単一のコア３のみを有して構成されているが、コギング推力の向上等のために複数のコア３を持つ構成とされてもよい。

【0022】

つづいて、ロッド１１には、ロッド１１の外周を覆って空隙Ｇを形成するカバー１７が設けられている。具体的には、カバー１７は、筒状であって一端がロッド１１の外周に設けた環状のカバーエンド１８の外周に嵌合されるとともに他端がスライダ２５の小径部２５ｂの外周に嵌合されてロッド１１に装着されている。

【0023】

カバー１７とロッド１１との間の空隙Ｇ内には、コア３に装着された各相の巻線５を外部の図示しない駆動回路へ接続するリード線Ｌが収容されており、カバー１７を取外した状態で巻線５とリード線Ｌとの配線作業を行えるようになっており、筒型リニアモータ１の組立作業を容易ならしめている。

【0024】

つづいて、本実施の形態では、界磁６は、軸方向に交互に積層され複数の環状の主磁極となる永久磁石１０ａと複数の環状の副磁極となる永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。また、界磁６は、外周に装着される円筒状の磁性体で形成されるバックヨーク８とともに、円筒状のバレル７と、バレル７内に挿入される円筒状のインナーチューブ９との間の環状隙間内に収容されている。

【0025】

バレル７は、非磁性体で形成されており、図１中左側の開口端の内周に設けられた螺子部７ａと、図１中右側の開口端の外周に設けられた螺子部７ｂとを備えている。また、バレル７の図１中右端側の開口端の外周には、ボトムキャップ１２が螺着されており、バレル７の図１中右端の開口端が閉塞されている。ボトムキャップ１２は、底部１２ａと筒部１２ｂとを備えた有底筒状であって、バレル７の外周に筒部１２ｂを螺合することでバレル７に装着されている。また、ボトムキャップ１２の筒部１２ｂには筒型リニアモータ１の機器への取り付けを可能とするブラケット１２ｃが設けられている。ボトムキャップ１２は、底部１２ａを界磁６の他方の端部となる図１中右端６ｂに対向させており、ボトム部材として機能する。

【0026】

インナーチューブ９は、非磁性体で形成されており、バレル７の図１中左端の開口端に螺子締結によって装着される環状のヘッド部９ａと、ヘッド部９ａよりも肉厚が薄くヘッド部９ａの図１中右端の内周から延びて界磁６の内周に挿入される筒部９ｂとを備えて構成されている。よって、インナーチューブ９におけるヘッド部９ａの図１中右端は、筒部９ｂの外周に装着される界磁６の一方の端部となる図１中左端６ａに対向するヘッド部材として機能する。

【0027】

また、インナーチューブ９は、ヘッド部９ａの図１中右端と筒部９ｂとの境に湾曲面９ｃ備えており、ヘッド部９ａにのみ軸力が作用してもヘッド部９ａと筒部９ｂの境に応力が集中しないようになっている。なお、このように応力集中を回避するには、ヘッド部９ａと筒部９ｂとの境にテーパ面を設けるようにしてもよい。

【0028】

界磁６は、筒状のバックヨーク８の内周に軸方向に交互に積層されて挿入される複数の環状の主磁極となる永久磁石１０ａと複数の環状の副磁極となる永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。永久磁石１０ａと永久磁石１０ｂとは、飛散防止のため、接着剤を介在して積層されている。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。

【0029】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さは、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さよりも長くなっている。このように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さを長くすればコア３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３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１の推力を向上できる。

【0030】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１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の軸方向長さを副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さ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１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。

【0031】

また、界磁６の内周側には、電機子２が軸方向移動自在に挿入されており、界磁６は、コア３に磁界を作用させている。なお、界磁６は、コア３の可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、コア３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、バレル７と筒部９ｂとの環状隙間のうち、コア３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。

【0032】

なお、本実施の形態では、界磁６は、ハルバッハ配列の永久磁石１０ａ，１０ｂで構成されているが、ラジアル方向に着磁されて内周にＮ極を持つ環状の永久磁石とラジアル方向に着磁されて内周にＳ極を持つ環状の永久磁石とを順番に積層して構成されてもよい。

【0033】

そして、筒部９ｂの外周とバレル７の内周との間には、環状のヘッド側スペーサ４０、界磁６、環状のエンド側スペーサ４１とが収容されている。ヘッド側スペーサ４０は、筒状であって、図１中右側となる界磁側の外径より図１中左側となる反界磁側の外径が大きくなる形状となっており、大径部４０ａと小径部４０ｂとを備えており、大径部４０ａの図１中左端がインナーチューブ９のヘッド部９ａの図１中右端面に当接し、小径部４０ｂの図１中右端が界磁６の左端６ａに当接している。

【0034】

また、ヘッド側スペーサ４０の大径部４０ａの反界磁側端の端面４０ｃの内周には面取りされてインナーチューブ９の湾曲面９ｃを避ける逃げ部４０ｄが設けられている。このようにヘッド側スペーサ４０が逃げ部４０ｄを備えることで、ヘッド側スペーサ４０の大径部４０ａの図１中左端である反界磁側端がヘッド部９ａの図１中右端面に正対して当接できる。さらに、小径部４０ｂの外径は、バックヨーク８の内径よりも小径となっており、小径部４０ｂは、筒部９ｂとバックヨーク８との間に隙間に入り込んで界磁６の左端６ａに正対して当接している。

【0035】

エンド側スペーサ４１は、筒状であって、図１中左側となる界磁側の外径より図１中右側となる反界磁側の外径が大きくなる形状となっており、大径部４１ａと小径部４１ｂとを備えており、大径部４１ａの図１中右端がボトムキャップ１２の底部１２ａの図１中左端面に当接し、小径部４１ｂの図１中左端が界磁６の右端６ｂに当接している。さらに、小径部４１ｂの外径は、バックヨーク８の内径よりも小径となっており、小径部４１ｂは、筒部９ｂとバックヨーク８との間に隙間に入り込んで界磁６の右端６ｂに正対して当接している。

【0036】

また、エンド側スペーサ４１の大径部４１ａの反界磁側端の端部には、環状の凹部４１ｃが設けられており、当該凹部４１ｃ内には環状のＯリング４２が挿入されている。Ｏリング４２の体積は、Ｏリング４２が何ら外部から負荷を受けない状態では、凹部４１ｃの容積よりも大きい。

【0037】

そして、筒部９ｂの外周には、図１中左から環状のヘッド側スペーサ４０、界磁６、環状のエンド側スペーサ４１が順に嵌合され、インナーチューブ９のヘッド部９ａをバレル７に螺子締結した後、バレル７の図１中右端にボトムキャップ１２を取り付けると、ヘッド側スペーサ４０、界磁６およびエンド側スペーサ４１がインナーチューブ９におけるヘッド部９ａとボトムキャップ１２の底部１２ａとで挟持され、界磁６がバレル７の内周に固定される。なお、界磁６の外周に装着されるバックヨーク８は、ヘッド部９ａとボトムキャップ１２とによって軸方向で挟持されていないが、界磁６に接着されているのでバレル７内で移動しない。界磁６の磁力によって界磁６に対するバックヨーク８の軸方向への移動を拘束できる場合には、バックヨーク８を界磁６に接着せずともよい。

【0038】

このように、界磁６がバレル７に固定されて、筒型リニアモータ１が推力を発揮せず、界磁６に推力の発生による軸方向の反力が作用していない状態では、界磁６の右端６ｂとエンド側スペーサ４１の左端とが当接し、エンド側スペーサ４１の右端とボトムキャップ１２の底部１２ａとが当接する。また、この状態では、ヘッド側スペーサ４０の右端は、界磁６の左端６ａに当接するとともに、ヘッド側スペーサ４０の左端は、インナーチューブ９のヘッド部９ａの左端に当接している。さらに、エンド側スペーサ４１の凹部４１ｃ内に収容されたＯリング４２は、エンド側スペーサ４１の右端と底部１２ａとの当接によって、底部１２ａによって圧迫されて凹部４１ｃ内に圧縮された状態で押し込められており、エンド側スペーサ４１を軸方向で界磁６側へ向けて付勢する。

【0039】

なお、ヘッド部９ａの内周には、第１ロッド２０の外周を覆うカバー１７の外周に摺接する環状のシール部材２８が設けられており、筒型リニアモータ１内への塵や水などの侵入が防止されている。

【0040】

そして、インナーチューブ９内には、電機子２が装着されたロッド１１が軸方向移動自在に挿入され、筒部９ｂの内周にスライダ２１ｂ，２５が摺接して、電機子２の軸方向の移動が案内される。

【0041】

筒部９ｂは、コア３の外周と各永久磁石１０ａ，１０ｂの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ２１ｂ，２５と協働してコア３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、電機子２は、単一のコア３のみを有して構成されているが、複数のコア３を持つ場合、電機子２の軸方向両端だけでなくコア３，３間にも筒部９ｂの内周に摺接するスライダを設けてもよい。

【0042】

さらに、ボトムキャップ１２の底部１２ａの内周には、ガイドロッド１６が取り付けられている。ガイドロッド１６は、底部１２ａの内周に固定される基端部１６ａと、基端部１６ａからロッド１１側へ延びてロッド１１内に摺動自在に挿入されるガイド部１６ｂとを備えており、筒型リニアモータ１が伸縮しても常にロッド１１の内周に摺接している。より詳細には、ガイドロッド１６のガイド部１６ｂは、第２ロッド２１の内径大径部２１ｄよりも先端側に摺動自在に挿入されている。

【0043】

このように本実施の形態における筒型リニアモータ１では、ガイドロッド１６がロッド１１の内周に摺接し、スライダ２１ｂ，２５が筒部９ｂに摺接しているので、電機子２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。

【0044】

また、このように構成された筒型リニアモータ１では、電機子２の軸方向移動をガイドして界磁６に対する電機子２の偏心を防止する筒部９ｂがヘッド部９ａと一体構造になっているので、筒部９ｂとヘッド部９ａに歪が生じにくくスライダ２１ｂ，２５が筒部９ｂの内周を滑らかに摺動でき、スムーズに伸縮できる。

【0045】

そして、筒型リニアモータ１は、ロッド１１の界磁６に対する位置を図示しないストロークセンサで検知し、コア３の界磁６に対する電気角を把握して通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御して、筒型リニアモータ１における推力と電機子２の移動方向とを制御するコントローラによって駆動される。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。また、電機子２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１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ー回生も可能である。

【0046】

以上のように、本発明の筒型リニアモータ１は、軸方向の内周にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石１０ａ，１０ｂを有する筒状の界磁６と、界磁６の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子２と、筒状であって界磁６の外周を覆うバレル７と、バレル７の一方の開口端に取り付けられて界磁６の左端（一方の端部）６ａに対向するヘッド部（ヘッド部材）９ａと、バレル７の他方の開口端に取り付けられて界磁６の右端（他方の端部）６ｂに対向するボトムキャップ（ボトム部材）１２と、ボトムキャップ（ボトム部材）１２と界磁６との間に介装される環状のエンド側スペーサ（スペーサ）４１と、エンド側スペーサ（スペーサ）４１の軸方向端部に設けた凹部４１ｃ内に収容されて界磁６を付勢するＯリング（弾性体）４２とを備えて構成されている。

【0047】

このように構成された筒型リニアモータ１では、界磁６がエンド側スペーサ（スペーサ）４１の凹部４１ｃ内に収容されたＯリング（弾性体）４２によって付勢されているため、筒型リニアモータ１の長年の使用によって高熱に晒されて界磁６の軸方向長さが僅かに変化してもＯリング（弾性体）４２によって界磁６のバレル７内での軸方向のガタつきを防止できる。また、Ｏリング（弾性体）４２が界磁６に対向するエンド側スペーサ（スペーサ）４１の凹部４１ｃ内に収容されているので、筒型リニアモータ１が推力を発生した際に界磁６が当該推力の反力を受けても、Ｏリング（弾性体）４２のみならずエンド側スペーサ（スペーサ）４１でも当該反力を受けるため、筒型リニアモータ１の推力を高推力化してもＯリング４２が押しつぶされずに界磁６のバレル７に対する軸方向のずれを抑制できる。

【0048】

以上、このように構成された筒型リニアモータ１によれば、高い推力の発生が可能となるとともに、界磁６のガタつきを防止できる。

【0049】

なお、前述したところでは、弾性体は、Ｏリング４２とされているが、Ｏリング４２以外にも、界磁６を付勢できればよいので、スプリングワッシャやその他のスプリング、ゴム等とされてもよい。また、凹部４１ｃは、必ずしも環状とされずともよいが、凹部４１ｃが環状に形成されて、弾性体も環状とされると、弾性体の付勢力を円筒状の界磁６に対して周方向で均等に作用させ得るので界磁６の軸方向のガタつきを効果的に抑制し得る。

【0050】

さらに、本実施の形態では、エンド側スペーサ４１のみに凹部４１ｃを設けてＯリング（弾性体）を凹部４１ｃに収容する構造を採用しているが、これに代えて、或いは、これに加えて、ヘッド側スペーサ４０に凹部を設けて、ヘッド側スペーサの凹部に界磁６を軸方向に付勢する弾性体を収容してもよい。

【0051】

本実施の形態では、エンド側スペーサ（スペーサ）４１に設けられた凹部４１ｃは、内周と外周に側壁を有する構造となっているので、界磁６が前記反力を受けた際に、エンド側スペーサ（スペーサ）４１は、凹部４１ｃの内側の肉厚と外周の肉厚とで反力を受け得る構造となって強度上有利となるが、凹部を環状とする場合、内周側或いは外周側に側壁を有しない構造も採用できる。

【0052】

また、本実施の形態では、エンド側スペーサ（スペーサ）４１の反界磁側端にＯリング（弾性体）４２を収容する凹部４１ｃを設けているので、筒型リニアモータ１のメンテナンスの際に、ボトムキャップ（ボトム部材）１２をバレル７から取り外せば、エンド側スペーサ（スペーサ）４１をバレル７から取り外さなくともＯリング（弾性体）４２にアクセスでき、Ｏリング（弾性体）４２の交換が容易となる。なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、インナーチューブ９における筒部９ｂがヘッド部材としてのヘッド部９ａと一体とされる構造を採用しているが、ヘッド部９ａのみがバレル７に取り外し可能な態様となっていてもよく、その場合、ヘッド側スペーサ４０を請求項に言うスペーサとして利用して反界磁側端に凹部を設け、当該凹部内に弾性体を収容すればヘッド部９ａの取り外しによって弾性体の交換が容易に行えることになるので、このようにしてもよい。

【0053】

なお、エンド側スペーサ４１の界磁側の端部に凹部を設けて当該凹部にＯリングを収容したり、ヘッド側スペーサ４０の界磁側の端部に凹部を設けて当該凹部にＯリングを収容したりすると、筒型リニアモータ１の使用によって高温に晒される界磁６にＯリングが焼き付いてしまいＯリングの交換が困難となる。ただし、交換が不要な弾性体を使用する場合、エンド側スペーサ４１の界磁側の端部に凹部を設けて当該凹部に弾性体を収容してもよいし、ヘッド側スペーサ４０の界磁側の端部に凹部を設けて当該凹部に弾性体を収容してもよい。

【0054】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、エンド側スペーサ（スペーサ）４１の軸方向端部は、電機子２が通電されずに無負荷な状態にあって、界磁６がＯリング４２の弾発力を受ける他には電機子２から軸方向の荷重を受けない状態、つまり、電機子２が無負荷の状態において、ボトムキャップ（ボトム部材）１２と界磁６とに当接している。このように構成された筒型リニアモータ１では、エンド側スペーサ（スペーサ）４１の軸方向端部は、電機子２が無負荷の状態において、ボトムキャップ（ボトム部材）１２と界磁６とに当接しているので、推力発生時に界磁６に反力が作用しても界磁６がエンド側スペーサ（スペーサ）４１によって支持され、さらに、Ｏリング（弾性体）４２によって界磁６が付勢されるので、バレル７に対する界磁６の軸方向へのずれを効果的に防止できる。なお、ヘッド側スペーサ４０をスペーサとして用い、ヘッド側スペーサ４０に凹部を設けて弾性体を当該凹部に収容する場合、電機子２が無負荷の状態において、ヘッド側スペーサ４０の軸方向端部をヘッド部（ヘッド部材）９ａと界磁６とに当接させれば、推力発生時に界磁６に反力が作用した際にバレル７に対する界磁６の軸方向へのずれを効果的に防止できる。

【0055】

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、凹部４１ｃは、環状凹部であって、弾性体は、環状のＯリング４２とされている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、規格が決まっておりコンパクトなＯリング４２を弾性体とすることで、エンド側スペーサ（スペーサ）４１に対してＯリング４２を無理なく装着できるとともに、Ｏリング４２が安価で手に入りやすいので、筒型リニアモータ１を安価に製造できる。なお、弾性体をＯリング４２とする場合、メンテナンス時の交換の容易性に鑑み、エンド側スペーサ（スペーサ）４１の反界磁側端に凹部４１ｃを設けるとよい。また、ヘッド部９ａのみのバレル７からの取り外しが可能であれば、Ｏリング４２が収容される凹部をヘッド側スペーサ４０の反界磁側端に設けても、同様に、メンテナンス時の交換が容易となる。

【0056】

また、本実施の形態では、電機子２を軸方向に駆動する際に反力としてインナーチューブ９のヘッド部９ａに軸力が作用しても、ヘッド部９ａと筒部９ｂとの境に湾曲面９ｃ設けられているので、インナーチューブ９の前記境の部分への応力集中を緩和できる。ヘッド側スペーサ４０が湾曲面９ｃ避ける逃げ部４０ｄを備えているので、ヘッド側スペーサ４０の端面４０ｃがヘッド部９ａに正対して当接できるので、電機子２の駆動時の界磁６に作用する軸力によるヘッド側スペーサ４０とヘッド部９ａとの接触圧力を低減できる。

【0057】

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。

【符号の説明】

【0058】

１・・・筒型リニアモータ、２・・・電機子、６・・・界磁、７・・・バレル、９ａ・・・ヘッド部（ヘッド部材）、１０ａ，１０ｂ・・・永久磁石、１２・・・ボトムキャップ（ボトム部材）、４１・・・エンド側スペーサ（スペーサ）、４１ｃ・・・凹部、４２・・・Ｏリング（弾性体）

【図1】