特開 2023-140403 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】P2023140403

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】筒型リニアモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20230928BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022046219

(22)【出願日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391002487

【氏名又は名称】学校法人大同学園

(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】加納 善明

(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

5H641BB14

5H641BB18

5H641GG03

5H641GG08

5H641GG10

5H641GG24

5H641HH02

(57)【要約】

【課題】小型な筒型リニアモータの提供する。
【解決手段】本発明の筒型リニアモータ１は、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、筒状であって軸方向に間隔を開けて配置される複数のコア２Ａ，２Ｂと、各コア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃに装着される複数相の巻線３とを有する電機子Ｅと、巻線３のそれぞれに通電可能な１つのインバータ２０とを備え、コア２Ａ，２Ｂ間の間隔はスロットピッチＰの２分の１であって、巻線３は、コア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃにコア２Ａ，２Ｂの一方から１相ずつずらして装着され、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同士では、一方のコア２Ａの巻線３と他方のコア２Ｂの１相ずらした巻線３とが互いに逆向きに結線されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、
筒状であって軸方向に間隔を開けて配置される複数のコアと、各コアのスロットに装着される複数相の巻線とを有する電機子と、
前記巻線のそれぞれに通電可能な１つのインバータとを備え、
前記間隔は、スロットピッチの２分の１であって、
前記巻線は、前記コアの前記スロットに前記コアの一方から１相ずつずらして装着され、
隣り合うコア同士では、一方のコアの巻線と他方のコアの１相ずらした巻線とが互いに逆向きに結線される
ことを特徴とする筒型リニアモータ。

【請求項2】

軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、
筒状であって軸方向に間隔を開けて配置される複数のコアと、各コアのスロットに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線とを有する電機子と、
前記巻線のそれぞれに通電可能な１つのインバータとを備え、
前記間隔は、スロットピッチの２分の１であって、
隣り合うコア同士では、一方のコアのＵ相の巻線と他方のコアのＶ相の巻線とが互いに逆向きに結線され、一方のコアのＶ相の巻線と他方のコアのＷ相の巻線とが互いに逆向きに結線されるとともに、一方のコアのＷ相の巻線と他方のコアのＵ相の巻線とが互いに逆向きに結線される
ことを特徴とする筒型リニアモータ。

【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、Ｎ極とＳ極とが軸方向に交互に現れるように積層した永久磁石を有する筒状の界磁と、界磁内に軸方向へ移動可能に挿入される電機子とを備えて構成されている。

【0003】

電機子は、筒状であって外周に軸方向に並べて配置される環状のティースとティース間の空隙で形成される複数のスロットを有する複数のコアと、コアにおける各スロットに装着される巻線とを備えている。また、巻線は、Ｕ、ＶおよびＷ相の三相の巻線でなり、各コアにおけるスロットに対して界磁の磁極配置に適する相配置となるように装着される。

【0004】

このように構成された筒型リニアモータでは、各相の巻線に１２０度の位相差で通電することによって、永久磁石と電機子との間に生じる軸方向の吸引および反発する力を発揮して、電機子を可動子として駆動している（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１８７２１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このように構成された筒型リニアモータでは、複数のコアを備えているが、コギング推力の低減を目的としたり、コア間にスライダを設けて電機子の界磁に対する軸ぶれを低減したり等というように何らかの目的でコア間に隙間を設ける場合がある。

【0007】

このようにコア間に隙間を設けたい場合、筒型リニアモータの軸方向における全長が長くなるので、なるべく隙間の間隔を短くする方が有利であるが、前記間隔をスロットピッチに無関係に自由に設定したのでは各コアの巻線に通電するインバータがコア毎に必要となって不経済であるばかりでなく駆動回路まで含めた筒型リニアモータの全体が大型化してしまう。

【0008】

また、従来の筒型リニアモータにて、複数のコアの巻線に１つのインバータで通電を可能とするには、コア間に設ける隙間の間隔をスロットピッチ未満にすることができず、それ以上の筒型リニアモータの全長を短くすることが難しい。

【0009】

そこで、本発明は、小型な筒型リニアモータの提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、筒状であって軸方向に間隔を開けて配置される複数のコアと、各コアのスロットに装着される複数相の巻線とを有する電機子と、巻線のそれぞれに通電可能な１つのインバータとを備え、コア間の間隔はスロットピッチの２分の１であって、巻線は、コアのスロットにコアの一方から１相ずつずらして装着され、隣り合うコア同士では、一方のコアの巻線と他方のコアの１相ずらした巻線とが互いに逆向きに結線されている。

【0011】

また、本発明の他の筒型リニアモータは、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、筒状であって軸方向に間隔を開けて配置される複数のコアと、各コアのスロットに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線とを有する電機子と、巻線のそれぞれに通電可能な１つのインバータとを備え、間隔は、スロットピッチの２分の１であって、隣り合うコア同士では、一方のコアのＵ相の巻線と他方のコアのＶ相の巻線とが互いに逆向きに結線され、一方のコアのＶ相の巻線と他方のコアのＷ相の巻線とが互いに逆向きに結線されるとともに、一方のコアのＷ相の巻線と他方のコアのＵ相の巻線とが互いに逆向きに結線されている。

【0012】

このように構成された筒型リニアモータでは、全てのコアの巻線に対して１つのインバータで通電できるので、コア毎にインバータを設ける必要が無く、単一のインバータで駆動できることを条件としてコア間の間隔を最小となるスロットピッチの２分の１にできるので軸方向の全長も短くすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の筒型リニアモータによれば、小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【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。

【図2】一実施の形態の筒型リニアモータのインバータと巻線との回路図の一例である。

【図3】一実施の形態の筒型リニアモータのインバータと巻線との回路図の他の例である。

【図4】一実施の形態の第１変形例における筒型リニアモータのコアを示した図である。

【図5】一実施の形態の第１変形例における筒型リニアモータのインバータと巻線と回路図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、筒状であって軸方向に間隔を開けて配置される複数のコア２Ａ，２Ｂと各コア２Ａ，２Ｂのスロットに装着される複数相の巻線３とを有する電機子Ｅと、巻線３のそれぞれに通電可能な１つのインバータ２０とを備えて構成されている。

【0016】

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。本実施の形態では、界磁６は、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６ａと環状の副磁極の永久磁石６ｂとを備えて構成されて筒状とされている。また、界磁６の外周には筒状のバックヨーク８が装着されている。界磁６とバックヨーク８は、円筒状の非磁性体のバレル７と、バレル７内に挿入される円筒状の非磁性体のガイドチューブ９との間に形成される環状隙間に収容されている。

【0017】

なお、図１中で主磁極の永久磁石６ａと副磁極の永久磁石６ｂ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６ａの着磁方向は径方向となっており、副磁極の永久磁石６ｂの着磁方向は軸方向となっている。主磁極の永久磁石６ａと副磁極の永久磁石６ｂ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。

【0018】

また、主磁極の永久磁石６ａの軸方向長さは、副磁極の永久磁石６ｂの軸方向長さよりも長くなっている。主磁極の永久磁石６ａの軸方向長さを長くすればコア２Ａ，２Ｂとの間の主磁極の永久磁石６ａ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１の質量推力密度を向上できる。ここで、質量推力密度とは、筒型リニアモータ１の最大推力を質量で割った数値であり、質量推力密度の値が大きくなれば、筒型リニアモータ１の質量当たりの推力が大きくなる。

【0019】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、永久磁石６ａ，６ｂの外周にバックヨーク８を設けている。バックヨーク８を設けない場合、副磁極の永久磁石６ｂの軸方向長さが短くなると主磁極の永久磁石６ａの軸方向中央部分における磁石外部の磁気抵抗が増大し、界磁磁束が小さくなるため、主磁極の永久磁石６ａの軸方向長さを長くする際の筒型リニアモータ１の推力向上度合が小さくなる。これに対して、永久磁石６ａ，６ｂ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６ｂ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６ａの軸方向長さを副磁極の永久磁石６ｂの軸方向長さよりも長くするとともに永久磁石６ａ，６ｂ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の質量推力密度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６ａの外部磁気抵抗の増大の抑制に適する肉厚に設定されればよい。

【0020】

また、固定子の内周側には、コア２Ａ，２Ｂが挿入されており、界磁６は、コア２Ａ，２Ｂに磁界を作用させている。なお、界磁６は、コア２Ａ，２Ｂの可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、コア２Ａ，２Ｂの可動範囲に応じて永久磁石６ａ，６ｂの設置範囲を決定すればよい。したがって、バレル７とガイドチューブ９との環状隙間のうち、コア２Ａ，２Ｂに対向し得ない範囲には、永久磁石６ａ，６ｂを設置しなくともよい。なお、界磁６は、本実施の形態ではハルバッハ配列で積層される永久磁石６ａ，６ｂで構成されているが、内周にＮ極とＳ極とが交互に現れればよいので、ハルバッハ配列以外の配列で積層される永久磁石で構成されてもよい。

【0021】

また、バレル７、バックヨーク８およびガイドチューブ９の図１中左端はキャップ１６によって閉塞されており、バレル７、バックヨーク８およびガイドチューブ９の図１中右端は環状のヘッドキャップ１５によって閉塞されている。

【0022】

電機子Ｅは、筒状のコア２Ａ，２Ｂと、コア２Ａ，２Ｂに装着される巻線３とを備えて構成されて、ガイドチューブ９内に軸方向移動自在に挿入されている。つまり、本実施の形態では、電機子Ｅは、界磁６の内周側に配置されており、界磁６に対して軸方向に相対移動できる。

【0023】

コア２Ａ，２Ｂは、本実施の形態では、それぞれ、円筒状のヨーク２ａと、環状であってヨーク２ａの界磁側となる外周に周方向に沿ってかつ軸方向に間隔を空けて設けられる軸方向の断面が矩形の４つのティース２ｂと、ティース２ｂ，２ｂ間の空隙で形成されて巻線３が装着される３つのスロット２ｃとを備えて構成されている。また、コア２Ａ，２Ｂは、軸方向にスロットピッチＰの２分の１の距離だけ離間して並べて配置されている。なお、スロットピッチＰは、スロット２ｃの軸方向の中央から隣のスロット２ｃの軸方向の中央までの距離に等しい。

【0024】

ヨーク２ａは、前述の通り円筒状であって、その横断面積はコア２の軸線を中心とした円筒でティース２ｂの内周から外周までのどこを切っても、ティース２ｂを前記筒で切断した際にできる断面の面積以上となるように肉厚が確保されている。

【0025】

本実施の形態では、図１および図２に示すように、コア２Ａ，２Ｂにおけるヨーク２ａの外周に４個のティース２ｂが、軸方向に等間隔に並べて設けられており、コア２の界磁６側となる外周側であって、ティース２ｂ，２ｂ間に巻線３が装着される空隙でなるスロット２ｃが形成されている。なお、本実施の形態では、ティース２ｂは、断面形状を矩形にしているが、これに限らず、断面形状を台形にして外周となる先端側の幅よりも内周となる基端側の幅を大きくして、基端側の磁路断面積を大きく確保するようにしてもよい。ティース２ｂの形状は、前記したところに限定されるものではなく、任意に設計変更可能である。

【0026】

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２ｂ，２ｂ同士の間には、空隙でなるスロット２ｃが合計で３個設けられている。スロット２ｃは、コア２の周方向に沿って設けられており、コア２の外周に軸方向に等ピッチで並べて設けられている。

【0027】

そして、各コア２Ａ，２Ｂにおけるこのスロット２ｃには、巻線３が巻き回されて装着されている。巻線３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におけるスロット２ｃには、図１中左から順に、１相ずつずらして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の順に同じ向き（巻方向が同じ）に巻線３が装着されている。このように、巻線３は、各コア２Ａ，２Ｂの一方から順番に１相ずつずらして同じ向きに装着されている。

【0028】

また、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同士では、一方のコア２Ａの巻線３と他方のコア２Ｂの１相ずらした巻線３とが互いに逆向きに結線されている。また、コア２Ａ，２Ｂにおける３つの巻線３は、中性点でＹ結線されている。ここで、巻線３の相を区別するために、コア２ＡのＵ相の巻線３を巻線３Ｕ１とし、コア２ＡのＶ相の巻線３を３Ｖ１とし、コア２ＡのＷ相の巻線３を３Ｗ１とし、コア２ＢのＵ相の巻線３を３Ｕ２とし、コア２ＢのＶ相の巻線３を３Ｕ２とし、コア２ＢのＷ相の巻線３を３Ｗ２とする。なお、巻線３の符号の添え字のＵ，Ｖ，Ｗは、相の区別を、数字は、コアの番号を示している。以下、巻線３の符号につき、巻線３の相の区別が必要な場合には、添え字付きの符号を用い、相の区別を要しない場合には添え字の無い符号を用いる。図２に示すように、一方のコア２Ａの左方から１番目の巻線３Ｕ１と他方のコア２Ｂの左方から２番目の巻線３Ｖ２とが互いに逆向きに結線され、一方のコア２Ａの左方から２番目のＶ相の巻線３Ｖ１と他方のコア２Ｂの左方から３番目の巻線３Ｗ２とが互いに逆向きに結線され、一方のコア２Ａの左方から３番目の巻線３Ｗ１と他方のコア２Ｂの左方から１番目の巻線３Ｕ２とが互いに逆向きに結線されている。コア２Ａの各相の巻線３Ｕ１，３Ｖ１，３Ｗ１がＹ結線されるとともに、コア２Ｂの各相の巻線３Ｕ２，３Ｖ２，３Ｗ２もＹ結線されている。

【0029】

そして、インバータ２０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相に対応する３つの端子２０ｕ，２０ｖ，２０ｗを備えており、コア２Ａの巻線３の相を基準として、Ｕ相に対応する端子２０ｕは、コア２Ａの巻線３Ｕ１に接続され、Ｖ相に対応する出力端子２０ｖは、コア２Ａの巻線３Ｖ１に接続され、Ｗ相に対応する端子２０ｗは、コア２Ａの巻線３Ｗ１に接続されている。よって、インバータ２０が端子２０ｕを介してコア２Ａの巻線３Ｕ１に電圧を印加すると、巻線３Ｕ１に逆向きに接続されるコア２Ｂの巻線３Ｖ２は逆向きに印加される。同様に、インバータ２０が端子２０ｖを介してコア２Ａの巻線３Ｖ１に電圧を印加すると、巻線３Ｖ１に逆向きに接続されるコア２Ｂの巻線３Ｗ２は逆向きに印加され、インバータ２０が端子２０ｗを介してコア２Ａの巻線３Ｗ１に電圧を印加すると、巻線３Ｗ１に逆向きに接続されるコア２Ｂの巻線３Ｕ２は逆向きに印加される。

【0030】

このように、コア２Ａ，２Ｂが軸方向でスロットピッチＰの２分の１だけ離間して配置されるのでコア２Ａと界磁６との電気角の位相とコア２Ｂと界磁６との電気角の位相とが１８０度ずれる。そして、各コア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃに各相の巻線３が一方から順に１相ずつずらして装着され、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同士では、一方のコア２Ａの巻線３と他方のコア２Ｂの１相ずらした巻線３とが互いに逆向きに結線されているので、単一のインバータ２０から１２０度位相切換で通電すると、コア２Ａ，２Ｂを備えた電機子Ｅを同期して同一方向に駆動できる。

【0031】

また、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同士では、一方のコア２Ａの巻線３と他方のコア２Ｂの１相ずらした巻線３とが互いに逆向きに結線さればよいので、図３に示すように、コア２Ａの左方から１番目の巻線３Ｕ１とコア２Ｂの左方から３番目の巻線３Ｗ２とが互いに逆向きに結線され、コア２Ａの左方から２番目の相の巻線３Ｖ１とコア２Ｃの左方から１番目の巻線３Ｕ２とが互いに逆向きに結線され、コア２Ａの左方から３番目の巻線３Ｗ１とコア２Ｃの左方から２番目の巻線３Ｖ２とが互いに逆向きに結線されてもよい。

【0032】

なお、各コア２Ａ，２Ｂにおけるスロット数は、三相の巻線を利用する場合、３の整数倍に設定して、各相の巻線３をコア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃにコア２Ａ，２Ｂの一方から順番に１相ずつずらして同じ方向に向けて装着すればよい。さらに、コア２Ａ，２Ｂに対してスロット２ｃが６つ以上設けられる場合、各コア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃに対して順番にＵ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相と言うように、コア２Ａ，２Ｂに対して複数の同相の巻線３を隣接するスロット２ｃに連続して装着しつつ、コア２Ａ，２Ｂにおいて各相の巻線が相毎に順番に配置される場合がある。このような場合でも、コア２Ａ，２Ｂの軸方向の間隔をスロットピッチＰの２分の１に設定しつつ、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同士で、一方のコア２ＡのＵ相の巻線３と他方のコア２ＢのＶ相の巻線３とを互いに逆向きに結線し、一方のコア２ＡのＶ相の巻線３と他方のコア２ＢのＷ相の巻線３とを互いに逆向きに結線するとともに、一方のコア２ＡのＷ相の巻線３と他方のコア２ＡのＵ相の巻線とを互いに逆向きに結線してもよい。

【0033】

また、図４および図５に示すように、３つ以上のコア２Ａ，２Ｂ，２Ｃを軸方向でスロットピッチＰの２分の１ずつ離間させて設ける場合でも、隣り合うコア同士では、一方のコアの巻線と他方のコアの１相ずらした巻線とが互いに逆向きに結線さればよい。よって、たとえば、３番目のコア２ＣのＵ相の巻線３を３Ｕ３とし、コア２ＣのＶ相の巻線３を３Ｖ３とし、コア２ＣのＷ相の巻線３を３Ｗ３とすると、２番目のコア２Ｂの左方から１番目の巻線３Ｕ２とコア２Ｃの左方から２番目の巻線３Ｖ３とが互いに逆向きに結線され、コア２Ｂの左方から２番目の相の巻線３Ｖ２とコア２Ｃの左方から３番目の巻線３Ｗ３とが互いに逆向きに結線され、コア２Ｂの左方から３番目の巻線３Ｗ２とコア２Ｃの左方から１番目の巻線３Ｕ３とが互いに逆向きに結線されればよい。また、隣り合うコア２Ｂ，２Ｃ同士では、一方のコア２Ｂの巻線３と他方のコア２Ｃの１相ずらした巻線３とが互いに逆向きに結線されればよいので、２番目のコア２Ｂの左方から１番目の巻線３Ｕ２とコア２Ｃの左方から３番目の巻線３Ｗ３とが互いに逆向きに結線され、コア２Ｂの左方から２番目の相の巻線３Ｖ２とコア２Ｃの左方から１番目の巻線３Ｕ３とが互いに逆向きに結線され、コア２Ｂの左方から３番目の巻線３Ｗ２とコア２Ｃの左方から２番目の巻線３Ｖ３とが互いに逆向きに結線されてもよい。

【0034】

また、本実施の形態では、巻線３がＵ、ＶおよびＷの３相の巻線で構成されているが、複数のコアが軸方向でスロットピッチＰの２分の１だけ離間して配置され、各コアのスロットに各相の巻線が一方から順に１相ずつずらして装着され、隣り合うコア同士では、一方のコアの巻線と他方のコアの１相ずらした巻線とが互いに逆向きに結線されていれば、２相、５相というように、３相以外の巻線で構成されてもよい。

【0035】

このように構成された電機子Ｅ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、ガイドチューブ９の内周に外周を摺接させる環状のスライダ１２，１３，１４がロッド１１とともに界磁６内に移動自在に挿入される。なお、極数とスロット数の組み合わせは、適宜変更可能である。スライダ１３の軸方向の長さは、スロットピッチＰの２分の１の長さに設定されており、コア２Ａ，２Ｂ間にスライダ１３を挿入してコア２Ａ，２Ｂおよびスライダ１３をロッド１１の外周に嵌合して、ロッド１１の外周に固定されるスライダ１２とスライダ１４とでコア２Ａ，２Ｂおよびスライダ１３を挟持すると、コア２Ａ，２Ｂを軸方向にスロットピッチＰの２分の１の距離だけ離間してロッド１１に固定できる。

【0036】

ロッド１１は、バレル７の図１中右端に取り付けられたヘッドキャップ１５内を通して筒型リニアモータ１外へ突出している。また、ロッド１１の電機子Ｅの図１中左右にはガイドチューブ９の内周に摺接するスライダ１２，１３が装着されている。なお、スライダ１３をガイドチューブ９に摺接させると、コア２Ａ，２Ｂを径方向に移動させる力が作用してもコア２Ａ，２Ｂは、界磁６に対して軸ぶれせずに円滑に軸方向へ移動できる。また、スライダ１２，１４もコア２Ａ，２Ｂの軸方向の両側にてガイドチューブ９の内周に摺接するので、ガイドチューブ９に干渉することなく軸方向に移動できる。

【0037】

このように、ガイドチューブ９は、コア２の外周と界磁６の内周との間の磁気抵抗の高い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Ｅの軸方向移動を案内する役割を果たしている。コア２の外径は、ガイドチューブ９の内径よりも小さく、ガイドチューブ９に干渉することはなく、筒型リニアモータ１は円滑に伸縮できるが、ガイドチューブ９の内周に摺接してもよい。なお、ガイドチューブ９は、非磁性体で形成されればよいが、金属以外にも合成樹脂等で形成されてもよい。

【0038】

なお、ロッド１１は、図示はしないが、筒状とされており、ロッド１１内に通される図外の電線を通じて筒型リニアモータ１の外方に設置されるインバータ２０から巻線３へ電力供給できる。具体的には、キャップ１６には、巻線３に接続されるケーブル１７を外部のインバータ２０に接続するコネクタ１６ａを備えており、インバータ２０から巻線３へ通電できるようになっている。

【0039】

そして、たとえば、巻線３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３の電流量を制御すれば、筒型リニアモータ１における推力と電機子Ｅ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。また、電機子Ｅ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３への通電、あるいは、巻線３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回生も可能である。

【0040】

以上、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、筒状であって軸方向に間隔を開けて配置される複数のコア２Ａ，２Ｂと、各コア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃに装着される複数相の巻線３とを有する電機子Ｅと、巻線３のそれぞれに通電可能な１つのインバータ２０とを備え、コア２Ａ，２Ｂ間の間隔はスロットピッチＰの２分の１であって、巻線３は、コア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃにコア２Ａ，２Ｂの一方から１相ずつずらして装着され、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同士では、一方のコア２Ａの巻線３と他方のコア２Ｂの１相ずらした巻線３とが互いに逆向きに結線されている。

【0041】

巻線３がＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線で構成される場合、筒型リニアモータ１は、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、筒状であって軸方向に間隔を開けて配置される複数のコア２Ａ，２Ｂと、各コア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線３とを有する電機子Ｅと、巻線３のそれぞれに通電可能な１つのインバータ２０とを備え、コア２Ａ，２Ｂ間の間隔はスロットピッチＰの２分の１であって、隣り合うコア同士では、一方のコア２ＡのＵ相の巻線３Ｕ１と他方のコア２ＢのＶ相の巻線３Ｖ２とが互いに逆向きに結線され、一方のコア２ＡのＶ相の巻線３Ｖ１と他方のコア２ＢのＷ相の巻線３Ｗ２とが互いに逆向きに結線されるとともに、一方のコア２ＡのＷ相の巻線３Ｗ１と他方のコア２ＢのＵ相の巻線３Ｕ２とが互いに逆向きに結線されていればよい。

【0042】

このように構成された筒型リニアモータ１では、コア２Ａ，２Ｂが軸方向でスロットピッチＰの２分の１だけ離間して配置されるのでコア２Ａと界磁６との電気角の位相とコア２Ｂと界磁６との電気角の位相とが１８０度ずれる。そして、各コア２Ａ，２Ｂのスロット２ｃに各相の巻線３が一方から順に１相ずつずらして装着され、隣り合うコア２Ａ，２Ｂ同士では、一方のコア２Ａの巻線３と他方のコア２Ｂの１相ずらした巻線３とが互いに逆向きに結線されているので、単一のインバータ２０から１２０度位相切換で通電すると、コア２Ａ，２Ｂを備えた電機子Ｅを同期して同一方向に駆動できる。以上のように、筒型リニアモータ１によれば、単一のインバータ２０で各コア２Ａ，２Ｂの巻線３に通電して駆動できる。

【0043】

このように、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、全てのコア２Ａ，２Ｂの巻線３に対して１つのインバータ２０で通電できるので、コア２Ａ，２Ｂ毎にインバータを設ける必要が無く、単一のインバータ２０で駆動できることを条件としてコア２Ａ，２Ｂ間の間隔を最小となるスロットピッチＰの２分の１にできるので軸方向の全長も短くすることができる。以上より、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、１つのインバータ２０のみを備えて軸方向の全長を最小にできるから、小型化できる。

【0044】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、界磁６の内周に設けられる非磁性体のガイドチューブ９と、コア２Ａ，２Ｂ間に配置されてガイドチューブ９に摺接して電機子Ｅの移動を案内するスライダ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１によれば、電機子Ｅの界磁６に対する軸ぶれを抑制しつつ、電機子Ｅの軸方向への円滑な移動を保証し得る。なお、スライダ１３の軸方向長さがスロットピッチＰの２分の１となっている場合、コア２Ａ，２Ｂ間にスライダ１３を介装するとコア２Ａ，２Ｂを互いに軸方向でスロットピッチＰの２分の１だけ離間する位置に位置決めでき、電機子Ｅの組立が容易となる。

【0045】

なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、界磁６の内周に電機子Ｅを設ける構造となっているが、界磁６の外周に電機子Ｅを設ける構造を採用することも可能である。その場合、コア２Ａ，２Ｂの界磁側となる内周側にティースを設けて、ティース間に形成されるスロットに巻線３を装着すればよい。

【0046】

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】

【0047】

１・・・筒型リニアモータ、２Ａ，２Ｂ・・・コア、２ｃ・・・スロット、３・・・巻線、６・・・界磁、２０・・・インバータ、Ｅ・・・電機子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】