特開 2023-174091 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】P2023174091

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】筒型リニアモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20231130BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022086750

(22)【出願日】2022-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】カヤバ株式会社

(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

(72)【発明者】

【氏名】芝原 大智

【テーマコード（参考）】

5H641

【Ｆターム（参考）】

5H641BB06

5H641BB14

5H641BB18

5H641GG03

5H641GG08

5H641HH02

(57)【要約】

【課題】質量推力密度を向上できる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、筒状であって軸方向に交互に配置されるＮ極とＳ極とを有する界磁６と、界磁６の内周側或いは外周側に配置されて界磁６に対して軸方向へ移動可能な電機子Ｅと、筒状であって界磁６の電機子側に配置される軟磁性体で形成されたインナーチューブ９とを備え、インナーチューブ９は、内周或いは外周であって磁極間に界磁６の１つの磁極を軸方向に跨ぐことなく周方向に設けられる磁路断面積を狭める狭所部９ｂを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状であって軸方向に交互に配置されるＮ極とＳ極とを有する界磁と、
前記界磁の内周側或いは外周側に配置されて前記界磁に対して軸方向へ移動可能な電機子と、
筒状であって前記界磁の電機子側に配置される軟磁性体で形成されたインナーチューブとを備え、
前記インナーチューブは、磁極間に前記界磁の１つの磁極を軸方向に跨ぐことなく周方向に磁路断面積を狭める狭所部を有する
ことを特徴とする筒型リニアモータ。

【請求項2】

前記インナーチューブは、内周或いは外周の一方にスリットを有し、
前記インナーチューブの内周或いは外周の他方に前記電機子が配置され、
前記狭所部は、前記スリットによって形成されている
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】

前記スリットは、前記インナーチューブの内周或いは外周の一方に開口部を有し、
前記スリットの断面形状は、前記開口部における軸方向幅より電機子側の先端の軸方向幅が狭い形状である
ことを特徴とする請求項２に記載の筒型リニアモータ。

【請求項4】

前記狭所部は、軸方向に対して傾斜して設けられている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項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、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に現れるように複数の環状の永久磁石を積層して形成される筒状の界磁と、界磁の内周側に配置されて界磁に対して軸方向へ移動可能な電機子とを備えて構成されるものがある（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

このような従来の筒型リニアモータでは、界磁と電機子との間に非磁性体のインナーチューブを設けており、インナーチューブによって電機子と永久磁石との干渉を避けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－０９７３７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような筒型リニアモータでは、界磁と電機子との間に非磁性体のインナーチューブが設けられるために、界磁と電機子との間の磁気的なエアギャップが大きくなり、電機子に大きな磁界を作用させたくても限界がある。そうかといって、単にインナーチューブを軟磁性体とすると界磁の磁束がインナーチューブ内を通ってしまい、やはり電機子へ大きな磁界を作用させづらくなってしまう。

【0006】

このように、従来の筒型リニアモータでは、界磁から電機子に大きな磁界を作用させるにも限界があり、これ以上の質量推力密度の向上が難しい。ここで、質量推力密度とは、筒型リニアモータ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、筒型リニアモータの質量当たりの推力が大きくなる。

【0007】

そこで、本発明は、質量推力密度を向上できる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】

【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、筒状であって軸方向に交互に配置されるＮ極とＳ極とを有する界磁と、界磁の内周側に配置されて界磁に対して軸方向へ移動可能な電機子と、筒状であって界磁の電機子側に配置される軟磁性体で形成されたインナーチューブとを備え、インナーチューブは、磁極間に界磁の１つの磁極を軸方向に跨ぐことなく周方向に磁路断面積を狭める狭所部を有している。

【0009】

このように構成された筒型リニアモータでは、インナーチューブの界磁の磁極間に周方向に磁路断面積を狭める狭所部が設けられている。このようにインナーチューブに磁路断面積を狭める狭所部が設けられることで、インナーチューブを軟磁性体としても電機子側へ効率よく磁界を作用させることができ、界磁と電機子との距離を短くして電機子に大きな磁界を作用させることができる。

【0010】

また、インナーチューブは、内周或いは外周の一方にスリットを備え、インナーチューブの内周或いは外周の他方に電機子が配置され、スリットによって磁路断面積を狭める狭所部を形成してもよい。

【0011】

このように構成された筒型リニアモータでは、インナーチューブの界磁側にスリットが設けられている。このようにインナーチューブにスリットが設けられることによって、インナーチューブの界磁のＮ極とＳ極との間に磁路断面積を狭める狭所部を容易に形成できる。

【0012】

また、このように構成された筒型リニアモータでは、スリットが設けられるのは、インナーチューブの電機子側と反対の面であるから、電機子側を向く面にはスリットが設けられないので凹凸がなく、電機子の軸方向への移動の案内にインナーチューブを利用でき、電機子と界磁との間の径方向の隙間をより一層狭くできる。

【0013】

さらに、このように構成された筒型リニアモータでは、電機子の軸方向への移動の案内にインナーチューブを利用できるので、電機子の軸方向への移動の案内に別途ガイドする機構を設けずに済む。

【0014】

よって、このように構成された筒型リニアモータによれば、別途のガイド機構の設置が不要であるから軽量となるだけでなく、電機子に大きな磁界を作用させるとともに、電機子と界磁との間の径方向の磁気的なエアギャップをより一層狭くできるので推力を大きくでき、その結果、質量推力密度をより一層向上できる。

【0015】

また、スリットがインナーチューブの内周或いは外周の一方に開口部を有し、スリットの断面形状を開口部における軸方向幅より電機子側の先端が狭い形状とした筒型リニアモータによれば、インナーチューブのスリットが設けられた部位における磁路断面積の急変が緩和されるため、スリットをインナーチューブに設けたことに起因するコギング推力を低減できる。

【0016】

さらに、インナーチューブにおけるスリットは、インナーチューブの軸方向に対して傾斜して設けられてもよい。このようにスリットがインナーチューブの軸線に対して傾斜する姿勢で設けられた筒型リニアモータによれば、スキュー効果によってスリットをインナーチューブに設けたことに起因するコギング推力を低減できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の筒型リニアモータによれば、質量推力密度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【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ナーチューブの側面図である。

【図3】図３（ａ）は、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ナーチューブのスリット部分の断面図である。図３（ｂ）は、一実施の形態の第２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スリット部分の断面図である。図３（ｃ）は、一実施の形態の第３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スリット部分の断面図である。図３（ｄ）は、一実施の形態の第４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スリット部分の断面図である。

【図4】図４（ａ）は、一実施の形態の第５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一部側面図である。図４（ｂ）は、一実施の形態の第６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一部側面図である。図４（ｃ）は、好ましくないスリットが設けられたインナーチューブの一部側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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、筒状であって軸方向に交互に配置されるＮ極とＳ極とを有する界磁６と、界磁６の内周側に配置されて界磁６に対して軸方向へ移動可能な電機子Ｅと、筒状であって界磁６の電機子Ｅ側に配置される軟磁性体で形成されたインナーチューブ９とを備えて構成されている。

【0020】

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の外周には筒状の磁性体で形成されるバックヨーク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軟磁性体のインナーチューブ９との間に形成される環状隙間に収容されている。

【0021】

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。界磁６の主磁極の永久磁石６ａは、界磁６の軸方向で交互に内周側にＮ極とＳ極とが入れ替わるように着磁されており、副磁極の永久磁石６ｂが界磁６におけるＮ極とＳ極との境になっている。

【0022】

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電機子Ｅ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電機子Ｅ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。

【0023】

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。

【0024】

また、界磁６の内周側には、電機子Ｅが挿入されており、界磁６は、電機子Ｅに磁界を作用させている。なお、界磁６は、電機子Ｅ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Ｅ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とインナーチューブ９との環状隙間のうち、電機子Ｅ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。

【0025】

インナーチューブ９は、図１および図２に示すように、軟磁性体で形成された筒であって界磁６の電機子Ｅ側となる内周に嵌合しており、界磁６側を向く外周であって界磁６におけるＮ極とＳ極の磁極間に径方向で対向する位置のそれぞれにスリット９ａを備えている。なお、インナーチューブ９は、電機子Ｅが内周側に挿入されるので、界磁６の内周側に配置されていればよいが、界磁６との間にエアギャップを形成しないように、界磁６の内周に嵌合されるとよい。各スリット９ａは、界磁６の１つの磁極を軸方向に跨ぐことなく周方向に設けられており、図２に示したところでは、インナーチューブ９の外周に対して周方向に沿って全周に亘って設けられた環状溝で形成されている。

【0026】

界磁６は、ハルバッハ配列で積層された永久磁石６ａ，６ｂとで構成されて、磁極であるＮ極とＳ極の境が副磁極の永久磁石６ｂの軸方向で対向する範囲となっており、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、スリット９ａは、磁極間となる副磁極の永久磁石６ｂに対向する範囲に形成されている。

【0027】

インナーチューブ９が界磁６のＮ極とＳ極の磁極間に対向する位置にそれぞれスリット９ａを備えることで、インナーチューブ９のスリット９ａが設けられた狭所部９ｂの径方向の肉厚が薄くなり、スリット９ａをインナーチューブ９に設けることでインナーチューブ９に磁路断面積を狭める狭所部９ｂが形成される。このようにインナーチューブ９にスリット９ａを設けると、界磁６における磁力線は、Ｎ極から出てインナーチューブ９の肉厚を通過してＳ極へ向かおうとするが、インナーチューブ９のスリット９ａが設けられた狭所部９ｂの磁路断面積が狭くなっている。軟磁性体で形成されたインナーチューブ９に界磁６の磁極間に対向する位置に磁路断面積を狭める狭所部９ｂを形成しないと、界磁６のＮ極から出た磁力線は、多くがインナーチューブ９の肉厚内を通って界磁６のＳ極へ戻るルートを辿ってしまい、インナーチューブ９の内周側の電機子Ｅ側へ界磁６の磁界が作用しがたくなってしまう。これに対して、インナーチューブ９のスリット９ａが設けられた狭所部９ｂは磁路断面積が狭くなっており当該狭所部９ｂで磁束が飽和するため、界磁６のＮ極から出た多くの磁力線は、図２中の一点鎖線に示すように、インナーチューブ９の肉厚を径方向へ抜けて一度電機子Ｅを通り、再度インナーチューブ９の肉厚を径方向へ通過してＳ極へ戻るルートを採る。

【0028】

よって、インナーチューブ９が界磁６のＮ極とＳ極の磁極間に対向する位置にそれぞれスリット９ａを備えることで、界磁６の磁力線をインナーチューブ９の内側の電機子Ｅに多く通過させることができ、さらに、インナーチューブ９が軟磁性体で形成されておりインナーチューブ９と電機子Ｅとの距離を極短くするようにインナーチューブ９を配置できるので、インナーチューブ９内に挿入される電機子Ｅに大きな磁界を作用させることができる。

【0029】

なお、スリット９ａは、インナーチューブ９の界磁６のＮ極とＳ極の磁極間に対向する箇所に磁力線が通りがたい狭所部９ｂを形成して、インナーチューブ９の内側の電機子Ｅに磁力線を通過させるようにすればよいので、インナーチューブ９の周方向で一続きの環状の溝で形成される以外にも、周方向で間欠した溝で形成されてもよい。

【0030】

また、スリット９ａの幅は、任意に変更できるが、インナーチューブ９におけるスリット９ａの幅が狭くなると電機子Ｅへ作用させ得る磁界が大きくなるので狭い方が好ましい。また、スリット９ａが界磁６のＮ極或いはＳ極の全長に亘って跨がないように設けられる必要があるので、スリット９ａ，９ａ間の幅は少なくとも主磁極の永久磁石６ａの軸方向幅よりも広くする必要がある。

【0031】

さらに、スリット９ａの深さは、任意に変更できるが、インナーチューブ９のスリット９ａの形成部位における磁路断面積を可能な限り狭くする方が電機子Ｅへ作用させ得る磁界を大きくできるので、インナーチューブ９に求められる強度が確保される範囲で可能な限り深くする方がよい。

【0032】

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の肉厚をスリット９ａが形成されていない部分よりもスリット９ａを形成した狭所部９ｂの肉厚を薄くして磁路断面積が狭くなる狭所部９ｂを形成しているが、磁路断面積を狭める狭所部９ｂは、インナーチューブ９の横断面において断面積がインナーチューブ９の他の部分より狭くなる部分であるから、インナーチューブ９の肉厚が充分に厚い場合、肉厚内に空隙や非磁性体を埋め込むことでインナーチューブ９内にエアギャップを設けてインナーチューブ９に磁路断面積が狭くなる狭所部９ｂを形成してもよい。さらに、インナーチューブ９の電機子Ｅ側を向く内周にスリットを設けて、インナーチューブ９に磁路断面積を狭める狭所部９ｂを形成してもよい。つまり、磁路断面積を狭める狭所部９ｂは、インナーチューブ９の内周と外周とのいずれに設けられてもよい。

【0033】

なお、界磁６がハルバッハ配列に積層されておらず、径方向に着磁された永久磁石を内外周に軸方向で交互にＮ極とＳ極とが現れるように積層して界磁を構成する場合、各永久磁石がそれぞれＮ極とＳ極の磁極を形成するので、少なくとも隣り合う永久磁石の境に沿って、或いは少なくとも一部が当該境を通って１つの永久磁石を軸方向で跨がないようにスリット９ａ等を設けることで磁路断面積を狭める狭所部９ｂを設ければよい。

【0034】

つづいて、バレル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１５によって閉塞されている。

【0035】

電機子Ｅは、筒状のコア２と、コア２に装着される巻線３とを備えて構成されて、インナーチューブ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。

【0036】

コア２は、本実施の形態では、材料をパーメンジュールとして形成されており、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状の複数のティース２ｂと、ティース２ｂ，２ｂ間の空隙で形成されて巻線３が装着されるスロット２ｃとを備えて構成されている。

【0037】

ヨーク２ａは、前述の通り円筒状であって、その横断面積はティース２ｂにおける磁路断面積以上となるように肉厚が確保されている。

【0038】

本実施の形態では、図１および図２に示すように、ヨーク２ａの外周に７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が装着される環状溝でなるスロット２ｃが形成されている。なお、本実施の形態では、ティース２ｂの断面形状は、矩形となっているが、基端側の磁路断面積を大きく確保できるように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た台形となっていてもよい。

【0039】

本実施の形態では、図１中で隣り合うティース２ｂ，２ｂ同士の間には、環状溝でなるスロット２ｃが合計で６個設けられている。スロット２ｃは、コア２の周方向に沿って複数設けられており、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。

【0040】

そして、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。各相の巻線３は、６個のスロット２ｃに界磁６の磁極配置に応じて適した配置となるように装着される。

【0041】

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、ロッド１１とともに界磁６内に移動自在に挿入される。

【0042】

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中左右にはインナーチューブ９の内周に摺接する環状のウェアリング１２ａ，１３ａを外周に備えた環状のスライダ１２，１３が装着されている。

【0043】

電機子Ｅは、スライダ１２，１３によって挟持されてロッド１１に固定されるとともに、インナーチューブ９の内周にスライダ１２，１３が摺動自在に挿入されているので、界磁６に対して軸ぶれしないので、インナーチューブ９に干渉することなく軸方向に移動できる。このように、電機子Ｅは、インナーチューブ９によって、界磁６に対する軸方向への移動が案内される。

【0044】

このように、インナーチューブ９は、界磁６が電機子Ｅへ作用させる磁界を大きくでき、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。また、コア２の外径は、インナーチューブ９の内径よりも小さく、インナーチューブ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。なお、インナーチューブ９が間接的或いは直接的に電機子Ｅの軸方向への移動を案内できればよいので、インナーチューブ９が電機子Ｅの軸方向への移動を案内するとの概念には、スライダ１２，１３を利用してインナーチューブ９が電機子Ｅの移動を案内する態様も含まれる。

【0045】

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外部電源から巻線３へ電力供給できる。

【0046】

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。

【0047】

以上のように構成された筒型リニアモータ１は、筒状であって軸方向に交互に配置されるＮ極とＳ極とを有する界磁６と、界磁６の内周側に配置されて界磁６に対して軸方向へ移動可能な電機子Ｅと、筒状であって界磁６の電機子側に配置される軟磁性体で形成されたインナーチューブ９とを備え、インナーチューブ９は、磁極間に界磁の１つの磁極を軸方向に跨ぐことなく周方向に磁路断面積を狭める狭所部９ｂを有している。

【0048】

このように構成された筒型リニアモータ１では、インナーチューブ９の界磁６の磁極間に周方向に磁路断面積を狭める狭所部９ｂが設けられている。このようにインナーチューブ９に磁路断面積を狭める狭所部９ｂが設けられることによって、インナーチューブ９を軟磁性体としても電機子Ｅに磁界を効率よく作用させることができ、界磁６と電機子Ｅとの距離を短くして、インナーチューブ９の内側の電機子Ｅに大きな磁界を作用させ得る。

【0049】

よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、電機子Ｅと界磁６との間の径方向の磁気的なエアギャップを狭くでき、インナーチューブ９の内側の電機子Ｅに大きな磁界を作用させて、質量推力密度を向上できる。

【0050】

また、インナーチューブ９は、外周にスリット９ａを備え、インナーチューブ９の内周に電機子Ｅが配置され、スリット９ａによってインナーチューブ９に磁路断面積を狭める狭所部９ｂが形成されている。

【0051】

このように構成された筒型リニアモータ１では、インナーチューブ９の外周にスリット９ａが設けられている。このようにインナーチューブ９にスリット９ａが設けられることによって、インナーチューブ９の界磁６のＮ極とＳ極との間に磁路断面積を狭める狭所部９ｂを容易に形成できる。

【0052】

また、スリット９ａが設けられるのは、インナーチューブ９の電機子Ｅ側と反対の面であるから、電機子Ｅ側を向く面にはスリットが設けられないので凹凸がなく、電機子Ｅの両側に配置したスライダ１２，１３を直接インナーチューブ９の電機子Ｅ側面に摺接させて電機子Ｅの軸方向への移動を案内することができる。

【0053】

このように、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、電機子Ｅの軸方向への移動の案内にインナーチューブ９を利用できるので、電機子Ｅの軸方向への移動の案内に別途ガイドする機構を設けずに済むとともに、電機子Ｅに隣接させて設けたスライダ１２，１３をインナーチューブ９に摺接させて電機子Ｅの径方向への移動を規制できるから電機子Ｅとインナーチューブ９との間の径方向の隙間を狭くしても、電機子Ｅとインナーチューブ９との接触を防止できるようになる。

【0054】

よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、別途のガイド機構の設置が不要であるから軽量となるだけでなく、インナーチューブ９の内側の電機子Ｅに大きな磁界を作用させるとともに、電機子Ｅと界磁６との間の径方向の磁気的なエアギャップをより一層狭くできるので推力を大きくでき、その結果、質量推力密度をより一層向上できる。

【0055】

なお、スリット９ａの断面形状は、前述したところでは、矩形であったが、図３に示すように、台形状、三角形状、半円形状等といった電機子Ｅ側へ向かうほど軸方向幅が狭くなる形状や、Ｕ字形状のように途中から電機子Ｅ側へ向かうと軸方向幅が徐々に狭くなる形状であってもよい。このように、スリット９ａが界磁側に開口部を有し、スリット９ａの断面形状を、開口部における軸方向幅より電機子Ｅ側の先端の軸方向幅が狭い形状とした筒型リニアモータ１によれば、インナーチューブ９のスリット９ａが設けられた部位における磁路断面積の急変が緩和されるため、スリット９ａをインナーチューブ９に設けたことに起因するコギング推力を低減できる。

【0056】

また、前述したところでは、スリット９ａは、インナーチューブ９の外周に周方向に沿って設けられているが、図４に示すように、インナーチューブ９を側方からみてインナーチューブ９の軸方向に対して傾斜して設けられてもよい。この場合、図４（ａ）に示すように、インナーチューブ９の軸線に対して傾斜する環状溝でスリット９ａを形成してもよいし、図４（ｂ）に示すように、インナーチューブ９の外周に対して螺旋状に設けられてもよい。ただし、スリット９ａがインナーチューブ９を側方からみてインナーチューブ９の軸線に対して傾斜する姿勢で設けられる場合、図４（ｃ）に示すようにスリット９ａが界磁６のＮ極或いはＳ極を軸方向に跨いで設けられてしまうと磁力線がインナーチューブ９の内側の電機子Ｅを通る磁束が減少するので好ましくない。なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、界磁６がハルバッハ配列で積層された永久磁石６ａ，６ｂで形成されているので、主磁極の永久磁石６ａ，６ａの間、つまり副磁極の永久磁石６ｂの軸方向幅内にスリット９ａ等を形成して磁路断面積を狭める狭所部９ｂを設けるようにすれば、効率よくインナーチューブ９の内側の電機子Ｅに磁界を作用させ得る。なお、界磁６がハルバッハ配列に積層されておらず、径方向に着磁された永久磁石を内外周に軸方向で交互にＮ極とＳ極とが現れるように積層して界磁を構成する場合、各永久磁石がそれぞれＮ極とＳ極の磁極を形成するので、少なくとも隣り合う永久磁石の境に沿って、或いは少なくとも一部が当該境を通って１つの永久磁石を軸方向で跨がないようにスリット９ａ等を設けることで磁路断面積を狭める狭所部９ｂを設ければよい。

【0057】

このように、スリット９ａがインナーチューブ９を側方からみてインナーチューブ９の軸線に対して傾斜する姿勢で設けられた筒型リニアモータ１によれば、スキュー効果によってスリット９ａをインナーチューブ９に設けたことに起因するコギング推力を低減できる。

【0058】

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の外周に筒状の電機子Ｅを設ける構造を採用することも可能である。その場合、界磁６の電機子Ｅ側となる外周にインナーチューブ９を配置して、インナーチューブ９にスリット９ａ等を設けて磁路断面積を狭める狭所部９ｂを設けるようにすればよい。このように構成された筒型リニアモータ１によっても、磁路断面積を狭める狭所部９ｂがインナーチューブ９の界磁６の磁極間に対向する部分に形成され、界磁６と電機子Ｅとの間の磁気的なエアギャップを狭くできるので、インナーチューブ９の外周側の電機子Ｅに大きな磁界を作用させて質量推力密度を向上できる。また、インナーチューブ９の内周にスリット９ａを設けて磁路断面積を狭める狭所部９ｂを形成する場合、外周側に配置される電機子Ｅの軸方向の移動をインナーチューブ９の外周面で案内できるので、他にガイド機構を設ける必要が無くなりより一層質量推力密度を向上できる。このように構成された筒型リニアモータ１でも、スリット９ａの断面形状を開口における軸方向幅より電機子Ｅ側の先端の軸方向幅が狭い形状としたり、インナーチューブ９を側方からみてスリット９ａをインナーチューブ９の軸線に対して傾斜する姿勢で設けたりして、スリット９ａをインナーチューブ９に設けたことに起因するコギング推力を低減できる。

【0059】

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】

【0060】

１・・・筒型リニアモータ、６・・・界磁、９・・・インナーチューブ、９ａ・・・スリット、９ｂ・・・狭所部、Ｅ・・・電機子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】