特許 7036317 筒型リニアモータ

(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】

(24)【登録日】2022-03-07

(45)【発行日】2022-03-15

(54)【発明の名称】筒型リニアモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20220308BHJP

   H02K 41/02 20060101ALI20220308BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

H02K41/02 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018079343

(22)【出願日】2018-04-17

(65)【公開番号】P2019187211

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2020-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100067367

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 泉

(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】袴田 眞一郎

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６３４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０７０５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２９１２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－００７８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１８９６５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００７６１５９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

Ｈ０２Ｋ ４１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のコアと、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線と、前記コアの外周に設けられて一相の巻線のみが装着される複数の環状の一相スロットと、前記コアの外周に設けられて二相の巻線が装着される複数の環状の二相スロットと、前記二相スロット内に挿入されて各相の巻線の間に介装される絶縁膜とを有する電機子と、
筒状であって内方に前記電機子が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁とを備え、
前記二相スロットの容積は、前記一相スロットの容積よりも大きい
ことを特徴とする筒型リニアモータ。

【請求項2】

前記二相スロットの軸方向幅は、深さが同一であって前記一相スロットの軸方向幅よりも大きい
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】

前記二相スロットの容積は、前記一相スロットの容積よりも前記絶縁膜の体積と二相の巻線を前記二相スロットに巻回する際の線占積率低下分の体積とを加算した容積分だけ大きい
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。

【請求項4】

前記一相スロットおよび前記二相スロットの断面形状は台形である
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、たとえば、筒状のヨークとヨークの外周に軸方向に並べて配置される複数のティースを備えたコアとティース間のスロットに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線を有する電機子と、電機子の外周に設けられた円筒形のベースと軸方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶようにベースの内周に取付けられた複数の永久磁石とでなる可動子とを備えるものがある（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

このように構成された筒型リニアモータでは、電機子のＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線へ適宜通電すると、可動子の永久磁石が吸引されて可動子が電機子に対して軸方向へ駆動される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２５３１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記筒型リニアモータの電機子では、環状のスロットがヨークの外周に設けられている。このような電機子のスロットに三相の巻線を装着する場合、全スロットに一相のみの巻線を巻回するのではなく、界磁の極数とスロット数の設定によって、一相のみの巻線が装着されるスロットと二相の巻線が装着されるスロットとが混在する場合がある。

【0006】

二相の巻線が装着されるスロットでは、スロットの中央に挿入される絶縁膜を挟んで異なる相の巻線が装着されるとともに引き出し線数が増えるので、一相のみの巻線が装着されるスロットに比して線占積率が低下する。よって、従来の筒型リニアモータには、推力が低下するという問題がある。

【0007】

そこで、本発明は、一相スロットと二相スロットとが混在する電機子を備えていても推力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、筒状のコアとＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線と、コアの外周に設けられて一相の巻線のみが装着される複数の環状の一相スロットと、コアの外周に設けられて二相の巻線が装着される複数の環状の二相スロットと、二相スロット内に挿入されて各相の巻線の間に介装される絶縁膜とを有する電機子と、筒状であって内方に電機子が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁とを備え、二相スロットの容積を一相スロットの容積よりも大きくしている。

【0009】

このように構成された筒型リニアモータでは、二相スロットの容積を一相スロットの容積よりも大きくしているので、絶縁膜の存在や巻線の引出線数の影響で線占積率が低下する二相スロットにおいて巻線の収容量を多くできる。

【0010】

また、一相スロットと二相スロットの深さを同一にして、二相スロットの軸方向幅を一相スロットの軸方向幅よりも大きくして二相スロットの容積を一相スロットの容積よりも大きくしてもよい。このように筒型リニアモータを構成すると、二相スロットにおける巻線の収容量を多くしつつも巻線と界磁との距離が遠くならないので、筒型リニアモータの推力向上効果が高くなる。

【0011】

さらに、二相スロットの容積を一相スロットの容積よりも絶縁膜の体積と二相の巻線を二相スロットに巻回する際の線占積率低下分の体積とを加算した容積分だけ大きくするようにしてもよい。このようにすると、二相スロットの容積の増大が最小限に留められるので、コアにおける磁路断面積を確保しやすくなり、コアの大型化を免れる。

【0012】

また、一相スロットおよび二相スロットの断面形状を台形とする場合には、各スロットにおける線占積率を向上できるので、筒型リニアモータの推力をより一層向上できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の筒型リニアモータによれば、一相スロットと二相スロットとが混在する電機子を備えていても推力を向上できる。

【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ティース部分の縦断面図である。

【図3】主磁極の永久磁石の軸方向長さＬ１で副磁極の永久磁石の軸方向長さＬ２を割った値と筒型リニアモータの推力との関係を示した図である。

【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、筒状のコア３とコア３の外周に設けられたスロット３ｃ，３ｄに装着される巻線５とを有する電機子２と、筒状であって内方に電機子２が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６とを備えて構成されている、
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、円筒状のヨーク３ａと、環状であってヨーク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、ティース３ｂ，３ｂ間に設けたスロット３ｃ，３ｄとを備えて構成されて可動子とされている。

【0016】

ヨーク３ａは、前述の通り円筒状であって、その横断面積は、コア３の軸線Ｊ（図２参照）を中心として円筒でティース３ｂの内周から外周までのどこを切っても、ティース３ｂを前記円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。

【0017】

本実施の形態では、図１および図２に示すように、ヨーク３ａの外周に１０個のティース３ｂが、軸方向に等間隔に並べて設けられており、ティース３ｂ，３ｂ間に巻線５が装着される環状溝でなるスロット３ｃ，３ｄが形成されている。また、各ティース３ｂは、環状であって、コア３の両端に配置されたティース３ｂを除いて、軸方向において内周端の幅より外周端の幅が狭い等脚台形状とされており、軸方向で両側の側面が外周端に対して等角度で傾斜するテーパ面とされている。なお、末端のティース３ｂを除いた他のティース３ｂをコア３の軸線Ｊを含む面で切断した断面において、ティース３ｂの側面とコア３の軸線Ｊに直交する直交面Ｏとでなす内角θは、６度から１２度の範囲となる角度に設定されている。なお、末端のティース３ｂは、図２に示すように、末端のティース３ｂ以外の他のティース３ｂをコア３の軸線Ｊに直交する面で半分に切り落とした断面形状とされている。このように、各ティース３ｂの断面形状は、内周端の幅より外周端の幅が狭い台形状とされている。

【0018】

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、環状溝でなるスロット３ｃ，３ｄが合計で９個設けられている。スロット３ｃ，３ｄは、コア３の周方向に沿って複数設けられており、コア３の外周に軸方向に等ピッチで並べて設けられている。また、スロット３ｃ，３ｄの断面形状は、底に向かうほど先細りとなる台形となっている。そして、このスロット３ｃ，３ｄ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、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされている。９個のスロット３ｃ，３ｄには、図１中左側から順に、Ｗ相とＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相とＶ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｖ相とＷ相、Ｗ相、Ｗ相の巻線５が装着されている。よって、図１中左から１番目、４番目および７番目のスロット３ｃは、二相スロット３ｃとされており、異なる二相の巻線５が装着される。この二相スロット３ｃ以外のスロット３ｄは、一相スロット３ｄとされており、一相のみの巻線５が装着される。

【0019】

また、図２において、二相スロット３ｃ内であって、異なる二相の巻線５，５の間には絶縁膜Ｆが介装されており、異なる二相の巻線５，５が互いに導通しないようになっている。そして、二相スロット３ｃの容積は、一相スロット３ｄの容積よりも大きくしてある。具体的には、一相スロット３ｄと二相スロット３ｃの深さを同一にする一方、二相スロット３ｃの軸方向幅Ｗ１を、一相スロット３ｄの軸方向幅Ｗ２よりも大きくしてある。つまり、二相スロット３ｃと一相スロット３ｄをコア３の軸線を中心とする同一直径の円筒で切断した際の切断面における各スロット３ｃ，３ｄの軸方向幅を見ると、二相スロット３ｃの方が一相スロット３ｄよりも広くなっている。

【0020】

二相スロット３ｃでは、二つの異なる相の巻線５を装着するため、絶縁膜Ｆを収容しなければならない。また、二相スロット３ｃに装着される巻線５を外部電源や他の一相スロット３ｄの同相の巻線５に接続するための引出線が４本必要であり、一相の巻線５のみが装着される一相スロット３ｄに比較して二相スロット３ｃでは断面積に対する巻線５の占める割合である線占積率が低下する。よって、本実施の形態では、二相スロット３ｃの容積は、一相スロット３ｄの容積に比して絶縁膜Ｆの体積と異なる二相の巻線５を同一スロットに装着するために生じる線占積率の低下分の体積を加算した容積だけ大きくしてある。

【0021】

このように二相スロット３ｃの容積を一相スロット３ｄの容積よりも大きくすると、二相スロット３ｃにおける巻線５の収容量を一相スロット３ｄにおける巻線５の収容量と同等にできる。

【0022】

また、各スロット３ｃ，３ｄの断面形状が台形となっているので、断面矩形のスロットに比して効率よく巻線５をスロット３ｃ，３ｄへ装着でき線占積率を向上でき、筒型リニアモータ１の推力も向上できる。

【0023】

そして、このように構成された電機子２は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド１１の外周に装着されている。具体的には、電機子２は、その図１中で左端と右端とがロッド１１に固定される環状のスライダ１２，１３によって保持されて、ロッド１１に固定されている。

【0024】

他方、固定子Ｓは、本実施の形態では、円筒状の非磁性体で形成されるアウターチューブ７と、アウターチューブ７内に挿入される円筒状の軟磁性体で形成されるバックヨーク８と、バックヨーク８内に挿入されてバックヨーク８との間に環状隙間を形成する円筒状の非磁性体のインナーチューブ９と、バックヨーク８とインナーチューブ９との間の環状隙間に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１０ａと環状の副磁極の永久磁石１０ｂとを備えた界磁６とで構成されている。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。

【0025】

また、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１は、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くなっており、本実施の形態では、０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が設定されている。主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１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。

【0026】

また、本発明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を設けない場合、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が短くなると主磁極の永久磁石１０ａ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１０ａの軸方向長さＬ１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１０ａ，１０ｂ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１０ｂの軸方向長さＬ２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Ｌ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２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。

【0027】

なお、副磁極の永久磁石１０ｂは、主磁極の永久磁石１０ａより高い保磁力を有する永久磁石とされている。永久磁石における残留磁束密度と保磁力は、互いに密接に関係しており、一般的に残留磁束密度を高めると保磁力は低くなり、保磁力を高めると残留磁束密度が低くなるという、互いに背反する関係にある。ハルバッハ配列では、副磁極の永久磁石１０ｂには減磁方向に大きな磁界が印加されるため、副磁極の永久磁石１０ｂの保磁力を高くして減磁を抑制し、大きな磁界をコア３に作用させ得るようにしている。対して、コア３に対して作用する磁界の強さは、主磁極の永久磁石１０ａの磁力線数に左右される。そのため、主磁極の永久磁石１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を使用して大きな磁界をコア３に作用させるようにしている。本実施の形態では、副磁極の永久磁石１０ｂを主磁極の永久磁石１０ａよりも保磁力を高くするのに際して、副磁極の永久磁石１０ｂの材料を主磁極の永久磁石１０ａの材料よりも保磁力が高い材料としている。よって、材料の選定によって、主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂの組合せを簡単に実現できる。なお、本実施の形態では、主磁極の永久磁石１０ａは、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とする残留磁束密度が高い材料で構成され、副磁極の永久磁石１０ｂは、前記材料にジスプロシウムやテリビウム等の重希土類元素の添加量を増やした減磁しにくい磁石で構成されている。

【0028】

また、固定子Ｓの内周側には、コア３が挿入されており、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、アウターチューブ７とインナーチューブ９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。なお、バックヨーク８の長さは、永久磁石１０ａ，１０ｂを積層した長さと等しい長さとされており、永久磁石１０ａ，１０ｂがコア３のストローク範囲外に磁界を作用させて推力低下を招かないように配慮されている。

【0029】

また、アウターチューブ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１４によって閉塞されており、アウターチューブ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。また、インナーチューブ９の内周には、スライダ１２，１３が摺接しており、スライダ１２，１３によって電機子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。

【0030】

このように電機子２が界磁６内に挿入されると各コア３が界磁６における８つ磁極に対向するので、筒型リニアモータ１は、８極９スロットのリニアモータとされている。よって、本実施の形態では、界磁６における磁極ピッチを９で割り切れる値とすれば、コア３における巻線ピッチの値において小数点以下が循環小数とならないので設計が容易となる。巻線ピッチが循環小数を持つ値とならないためには、コア３が対向する磁極数とコア３のスロット数によって決定され、磁極ピッチが磁極数とスロット数の最大公約数でスロット数を割った値の倍数となっていればよい。

【0031】

戻って、インナーチューブ９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１２，１３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、インナーチューブ９は、非磁性体で形成されればよいが、合成樹脂で形成されると筒型リニアモータ１の推力密度向上効果が高くなる。インナーチューブ９を非磁性体の金属で製造すると、電機子２が軸方向へ移動する際にインナーチューブ９の内部に渦電流が生じて、電機子２の移動を妨げる力が発生してしまう。これに対して、インナーチューブ９を合成樹脂とすれば渦電流が生じないので筒型リニアモータ１の推力をより効果的に向上できるとともに、筒型リニアモータ１の質量を低減できる。なお、インナーチューブ９を合成樹脂とする場合、フッ素樹脂で製造すればスライダ１２，１３との間の摩擦および摩耗を低減できる。また、インナーチューブ９を他の合成樹脂で形成してもよく、また、摩擦および摩耗を低減するべく他の合成樹脂で形成されたインナーチューブ９の内周をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。

【0032】

なお、キャップ１４には、巻線５に接続されるケーブルＣを外部の図示しない電源に接続するコネクタ１４ａを備えており、外部電源から巻線５へ通電できるようになっている。また、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の軸方向長さは、コア３の軸方向長さよりも長く、コア３は、界磁６内の軸方向長さの範囲で図１中左右へストロークできる。

【0033】

そして、たとえば、巻線５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５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２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。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２が可動子であり、界磁６は固定子Ｓに装着されている。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回生も可能である。

【0034】

以上のように、本発明の筒型リニアモータ１は、筒状のコア３とＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線５とを有し、コア３の外周に設けられて一相の巻線５のみが装着される複数の環状の一相スロット３ｄと、コア３の外周に設けられて二相の巻線５が装着される複数の環状の二相スロット３ｃと、二相スロット３ｃ内に挿入されて各相の巻線５の間に介装される絶縁膜Ｆとを有する電機子２と、筒状であって内方に電機子２が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６とを備え、二相スロット３ｃの容積を一相スロット３ｄの容積よりも大きくしている。

【0035】

このように構成された筒型リニアモータ１では、二相スロット３ｃの容積を一相スロット３ｄの容積よりも大きくしているので、絶縁膜Ｆの存在や巻線５の引出線数の影響で線占積率が低下する二相スロット３ｃにおいて巻線５の収容量を多くできる。よって、二相スロット３ｃの巻線５の収容量を一相スロット３ｄにおける巻線５の収容量に近づけえるので、筒型リニアモータ１の推力を向上できる。

【0036】

また、二相スロット３ｃの軸方向幅Ｗ１を一相スロット３ｄの軸方向幅Ｗ２よりも大きくして二相スロット３ｃの容積を一相スロット３ｄの容積よりも大きくしてもよい。このように筒型リニアモータ１を構成すると、二相スロット３ｃにおける巻線５の収容量を多くしつつも巻線５と界磁６との距離が遠くならないので、筒型リニアモータ１の推力向上効果が高くなる。

【0037】

なお、二相スロット３ｃの深さを一相スロット３ｄの深さよりも深くして二相スロット３ｃの容積を一相スロット３ｄの容積よりも大きくしてもよい。このようにすると、二相スロット３ｃの底側の巻線５と界磁６との距離が遠ざかる。よって、二相スロット３ｃの深さを一相スロット３ｄの深さよりも深くする場合、筒型リニアモータ１の推力を向上できるが、二相スロット３ｃの軸方向幅Ｗ１を一相スロット３ｄの軸方向幅Ｗ２よりも大きくして容積を大きくする場合に比較して推力向上度合が低くなる。

【0038】

さらに、二相スロット３ｃの容積を一相スロット３ｄの容積よりも絶縁膜Ｆの体積と二相の巻線５を二相スロット３ｃに巻回する際の線占積率低下分の体積とを加算した容積分だけ大きくするようにしてもよい。このようにすると、二相スロット３ｃの容積の増大が最小限に留められるので、コア３における磁路断面積を確保しやすくなり、コア３の大型化を免れる。

【0039】

また、一相スロット３ｄおよび二相スロット３ｃの断面形状を台形とする場合には、各スロット３ｃ，３ｄにおける線占積率を向上できるので、筒型リニアモータ１の推力をより一層向上できる。

【0040】

なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、界磁６がハルバッハ配列にて軸方向に交互に並べられる径方向に着磁された主磁極の永久磁石１０ａと軸方向に着磁された副磁極の永久磁石１０ｂと、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周に配置される筒状のバックヨーク８とを有し、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１は副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長い。

【0041】

このように筒型リニアモータ１が構成されると、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くして、主磁極の永久磁石１０ａとコア３との間の磁気抵抗を小さくできるとともに、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２を短くしてもバックヨーク８を設けているので磁気抵抗の増大を抑制でき、コア３へ作用させる磁界を大きくできる。

【0042】

よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、副磁極の永久磁石１０ｂの減磁を抑制しつつも主磁極の永久磁石１０ａとコア３との間の磁気抵抗を小さくでき効果的に推力を向上できる。

【0043】

なお、副磁極の永久磁石１０ｂが主磁極の永久磁石１０ａよりも高い保磁力を有していれば、大きな磁界が印加される副磁極の永久磁石１０ｂの減磁を抑制しつつも主磁極の永久磁石１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を利用できる。

【0044】

また、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くすれば、界磁６はコア３に大きな磁界を作用させ得るが、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２に最適な関係がある。図３に主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１で副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２を割った値と筒型リニアモータ１の推力との関係を示す。発明者らは、鋭意研究した結果、図３に示すように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が０．１５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．６を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９５％以上の推力を確保できることを知見した。

【0045】

よって、筒型リニアモータ１における主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２を０．１５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．６を満たすように設定すれば、推力を一層向上できる。さらに、図３から理解できるように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９８％以上の推力を確保できるので筒型リニアモータ１の推力をより効果的に向上できる。

【0046】

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１にあっては、ティース３ｂの断面形状は、内周端の幅より外周端の幅が狭い台形状とされているので、ティース３ｂの断面形状を矩形とする場合に比較して、内周端における磁路断面積が広くなる。よって、このように構成された筒型リニアモータ１では、大きな磁路断面積を確保しやすくなり、巻線５を通電した際の磁気飽和を抑制でき、より大きな磁場を発生できるからより大きな推力を発生できる。なお、推力の向上のためには、ティース３ｂの断面形状を台形とするとよいが、断面形状を矩形としてもよいし、他の形状としてもよい。

【0047】

なお、発明者らの研究によって、ティース３ｂの断面における側面と直交面Ｏとでなす内角θが６度から１２度の範囲にあると、良好な質量推力密度が得られることが分かった。ここで、質量推力密度とは、前述の構成の筒型リニアモータ１の最大推力を質量で割った数値であり、質量推力密度が良化すれば、筒型リニアモータ１の質量当たりの推力が大きくなる。よって、ティース３ｂの断面における側面と直交面Ｏとでなす内角θが６度から１２度の範囲にある筒型リニアモータ１では、大きな質量推力密度が得られる。

【0048】

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】

【0049】

１・・・筒型リニアモータ、２・・・電機子、３・・・コア、３ｃ・・・二相スロット、３ｄ・・・一相スロット、５・・・巻線、６・・・界磁、Ｆ・・・絶縁膜

【図1】

【図2】

【図3】