特許 7569534 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】2024-10-09

(45)【発行日】2024-10-18

(54)【発明の名称】筒型リニアモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20241010BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021034938

(22)【出願日】2021-03-05

(65)【公開番号】P2022135254

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2024-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】カヤバ株式会社

(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

(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

(72)【発明者】

【氏名】芝原 大智

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０４７００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２８５５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７８９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８７２１０（ＪＰ，Ａ）

(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】

筒状の界磁と、
筒状であって前記界磁の内周或いは外周に前記界磁に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティースを有して軸方向に並べて配置される複数のコアと、前記コアの前記ティース間のスロットに装着される巻線と、前記コア間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサとを具備する電機子とを備え、
前記スペーサの軸方向幅は、前記スロットのピッチであるスロットピッチの整数倍に設定される
ことを特徴とする筒型リニアモータ。

【請求項2】

前記スペーサは、軸方向の一端または両端に凹部を有する
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】

前記電機子の軸方向の両端にそれぞれ配置される一対のスライダを備え、
前記界磁は、電機子側に非磁性体のチューブを有し、
前記スペーサおよび前記スライダは、界磁側の周囲に前記チューブの周面に摺接するウェアリングを有する
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、筒状の界磁と、界磁内に軸方向へ移動可能に挿入された電機子とを備え、電機子は、環状であって外周に複数の環状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巻線とを備えている。このように構成された筒型リニアモータでは、電機子の巻線への通電によって界磁を電機子に対して軸方向へ駆動できる。

【0003】

筒型リニアモータでは、界磁の駆動方向が軸方向であるために電機子におけるコアが軸方向において端部を持っており、コアの端効果によるコギング推力が発生してしまう。

【0004】

このようなコアの端効果によるコギング推力を低減するために、軸方向に配置される２つのコアとコア間に介装される非磁性体のスペーサとで電機子を構成した筒型リニアモータが提案されている。このように構成された筒型リニアモータでは、コアをスペーサによって適切な間隔に配置することで一方のコアの端効果によるコギング推力を他方のコアの端効果によるコギング推力で打ち消すようにして、全体としてコギング推力を低減している（たとえば、特許文献１参照）。

【0005】

また、これとは別に、電気角で１２０度ずつずらして配置される３つの電機子で１つの電機子グループを構成し、３つの電気子グループを電気角で６０度ずつずらして配置し、電機子グループ間に軟鉄或いはケイ素鋼板で構成された補極を挿入した構成を備えた筒型リニアモータの提案がある（たとえば、特許文献２参照）。この特許文献２の筒型リニアモータでは、電機子グループ間の補極によって電機子グループにおける端効果が低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開２０１９／２０２７５８号公報

【文献】特開２０１９－２２４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に開示された筒型リニアモータでは、複数のコアを軸方向で適切な間隔で配置することで、一方のコアのコギング推力を他方のコアのコギング推力で打ち消すようにしているものの、１つのコアにつき２つの端部があり、合計４つの端部で端効果が生じることから、より一層のコギング推力の低下が望まれる。

【0008】

また、特許文献２に開示された筒型リニアモータでは、電機子ブロックの間隔が電気角の６０度に相当するスロットピッチの２分の１の間隔となっているため、界磁の磁石ピッチと電機子におけるスロットピッチにずれが生じるため推力が低下するという問題がある。また、電機子グループ内には３つの電機子が空隙を開けて並べて配置されているため、各電機子の２つの端部で端効果が生じるので、より一層のコギング推力の低減が望まれる。

【0009】

そこで、本発明は、コギング推力を低減しつつも推力の向上を可能とする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】

【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、筒状の界磁と、筒状であって界磁の内周或いは外周に界磁に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティースを有して軸方向に並べて配置される複数のコアと、コアのティース間のスロットに装着される巻線と、コア間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサとを具備する電機子とを備え、スペーサの軸方向幅がスロットのピッチであるスロットピッチの整数倍に設定されている。

【0011】

このように構成された筒型リニアモータでは、電機子を構成する複数のコアの間に介装されるスペーサが磁性体で形成されているため、コアのスペーサ側の端部は端効果を生じさない。また、スペーサの軸方向幅は、コアにおけるスロットピッチの整数倍となっているため、界磁の磁石ピッチとコアのスロットピッチにずれが生じず、推力低下を招くことが無く、複数のコアの巻線を単一の駆動回路で駆動できる。

【0012】

また、筒型リニアモータにおけるスペーサは、軸方向の両端に凹部を有していてもよい。このようにスペーサが凹部を備えていると、スペーサが軽量となるため筒型リニアモータの全体の質量も軽量となり、筒型リニアモータの質量推力密度が向上する
さらに、筒型リニアモータは、電機子の軸方向の両端にそれぞれ配置される一対のスライダを備え、界磁が電機子側に非磁性体のチューブを有し、スペーサおよびスライダが界磁側の周囲にチューブの周面に摺接するウェアリングを有していてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、複数のコアを備える電機子がスペーサおよびスライダによって少なくとも３点以上で支持されるため、界磁に対して電機子が偏心することなく円滑に軸方向へ移動できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の筒型リニアモータによれば、コギング推力を低減しつつ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。

【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、筒状の界磁６と、筒状であって界磁６の内周に界磁６に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲となる外周に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティース３ｂを有して軸方向に並べて配置される２つのコア３，３と、コア３のティース３ｂ，３ｂ間のスロット３ｃに装着される巻線４と、コア３，３間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサ５とを具備する電機子２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。電機子２は、コア３と、コア３のティース３ｂ，３ｂ間のスロット３ｃに装着された巻線４と、コア３，３間に設けたスペーサ５とを備えており、円筒状のロッド１１の外周に装着されている。このように構成された電機子２は、筒状の界磁６内に軸方向へ移動可能に挿入されており、界磁６に対して軸方向に相対移動でき、本実施の形態では固定子とされている。

【0017】

コア３，３は、ともに同形状とされており、円筒状のコア本体３ａと、環状であってコア本体３ａの外周に設けた複数のティース３ｂとを備えて構成されてロッド１１の外周に軸方向に並べて装着されている。

【0018】

コア本体３ａは、前述の通り円筒状であって、その横断面積は、コア３の軸線を中心とする円筒でティース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。

【0019】

本実施の形態では、図１に示すように、コア本体３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間にそれぞれ巻線４が装着される空隙でなるスロット３ｃが形成されている。なお、本実施の形態では、ティース３ｂは、断面形状を台形にして外周における幅よりも内周における幅を大きくして内周側の磁路断面積を大きく確保しているが、内周から外周まで軸方向長さ（幅）が等しい矩形の断面形状をしていてもよい。

【0020】

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３ｃが合計で９個設けられている。そして、このスロット３ｃには、巻線４が巻き回されて装着されている。巻線４は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされている。図１中左側のコア３の９個のスロット３ｃには、図１中左側からＷ相、Ｗ相、Ｗ相とＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相とＶ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｖ相とＷ相の巻線４が装着されている。また、図１中右側のコア３の９個のスロット３ｃ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４が装着されている。なお、各コア３のスロット３ｃに装着される巻線４の相は、一例であって、これに限定されるものではなく、また、極数とスロット数によっても適宜変更可能である。

【0021】

そして、このように構成されたコア３，３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、コア３，３は、ロッド１１の図１中右端側となる先端側の外周に嵌合されており、ロッド１１に装着される環状であって非磁性体で形成された一対のスライダ１２，１３によって挟持されてロッド１１に固定されている。スライダ１２，１３の外周には、ウェアリング１２ａ，１３ａが装着されている。また、コア３，３間には、ロッド１１の外周にコア３，３とともに嵌合される磁性体で形成されるスペーサ５が介装されており、コア３とコア３は、スペーサ５の軸方向長さＬ１だけ間隔を空けてロッド１１に固定されている。スライダ１２，１３およびスペーサ５の外径は、コア３，３の外径よりも大径に設定されている。

【0022】

スペーサ５は、環状の磁性体で形成されており、軸方向における両端には、環状の凹部５ａ，５ｂが設けられるとともに、外周にウェアリング５ｃが装着されている。このように、スペーサ５は、凹部５ａ，５ｂを備えていて、肉抜きがなされているため、凹部５ａ，５ｂを備えず単なる環状とされる場合に比較して軽量となっている。また、スペーサ５の軸方向の幅Ｌ１は、コア３のスロットピッチＬ２の２倍の長さに設定されている。なお、スペーサ５の軸方向の幅Ｌ１は、ｎを整数とすると、Ｌ１＝ｎ×Ｌ２を満たしていればよい。つまり、スペーサ５の軸方向の幅Ｌ１は、コア３のスロットピッチＬ２の整数倍の長さに設定されていればよい。

【0023】

そして、電機子２を保持したロッド１１は、界磁６内に軸方向移動自在に挿入されている。ロッド１１の図１中左端は、界磁６の外周を覆うバレル７の図１中左端に装着された環状のヘッドキャップ１５内を通じてバレル７から外方へ突出している。また、ロッド１１の図１中左端側となる基端側は、筒型リニアモータ１が設置される機器等への取り付けを可能とするブラケット１６が取り付けられている。

【0024】

なお、各コア３におけるスロット３ｃに装着された同相の巻線４同士は、図示しない渡り線によって直列に接続されており、直列に接続された各相の一端の巻線４同士がコア３のスペーサ側で結線されている。なお、各コア３における巻線４同士が結線された結線部４ａは、それぞれスペーサ５の凹部５ａ，５ｂ内に収容されている。このようにスペーサ５における凹部５ａ，５ｂは、スペーサ５の軽量化に寄与するだけでなく、巻線４同士を結線する結線部４ａを収容する収容部としても機能する。さらに、直列接続された各相の他端の巻線４から引き出されたリード線１７は、ロッド１１とロッド１１の外周を覆う筒状のカバー１４との間の環状隙間内を通じてロッド１１の図１中左端となる基端側から筒型リニアモータ１の外方へと引き出されて図示しないインバータ等の駆動回路を介して電源に接続される。そして、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、電機子２は、固定子として機能する。

【0025】

他方、界磁６は、本実施の形態では、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、永久磁石６ａ，６ｂの外周に嵌合される円筒状であって磁性体で形成されるバックヨーク８とを備えて構成されている。

【0026】

界磁６は、円筒状の非磁性体で形成されるバレル７と、バレル７内に挿入される円筒状の非磁性体のインナーチューブ９との間に形成された環状隙間内に収容されており、本実施の形態では、可動子として機能する。よって、本実施の形態の筒型リニアモータ１の可動子は、界磁６、バレル７およびインナーチューブ９を備えて構成されている。

【0027】

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、交互に積層されており、隣り合う主磁極の永久磁石６ａ同士および隣り合う副磁極の永久磁石６ｂ同士の磁極配置が逆向きとなるように配置されて所謂ハルバッハ配列の磁石列Ｍを形成している。そして、界磁６の内周側には、軸方向でＳ極とＮ極が交互に現れるように永久磁石６ａ，６ｂが配置されている。

【0028】

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おり、本実施の形態では、副磁極の永久磁石６ｂの軸方向の長さの２倍から５倍の範囲になるように設定されている。主磁極の永久磁石６ａの軸方向長さを前述した範囲になるようにすればコア３，３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３，３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。

【0029】

また、本発明の筒型リニアモータ１では、永久磁石６ａ，６ｂで形成された磁石列Ｍの外周にバックヨーク８を設けている。バックヨーク８を設けると副磁極の永久磁石６ｂの軸方向長さを短くしても磁気抵抗の低い磁路を確保できるため、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の推力を効果的に向上できる。より詳しくは、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の軸方向長さを短くしても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６ａ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。なお、バックヨーク８を設けると磁気抵抗の増大を抑制できるが、バックヨーク８の省略も可能である。

【0030】

なお、副磁極の永久磁石６ｂは、主磁極の永久磁石６ａ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６ｂには減磁方向に強い磁界が印加されるため、副磁極の永久磁石６ｂの保磁力を高くして減磁を抑制し、強い磁界をコア３，３に作用させ得るようにしている。対して、コア３，３に対して作用する磁界の強さは、主磁極の永久磁石６ａの磁力線数に左右される。そのため、主磁極の永久磁石６ａに高い残留磁束密度の永久磁石を使用して強い磁界をコア３，３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６ｂを主磁極の永久磁石６ａよりも保磁力を高くするのに際して、副磁極の永久磁石６ｂの材料を主磁極の永久磁石６ａ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６ａと副磁極の永久磁石６ｂ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６ａ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６ｂ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。

【0031】

前述したところでは、界磁６は、より強い磁界を電機子２へ作用させるべく永久磁石６ａ，６ｂをハルバッハ配列で積層した構成を備えているが、電機子２側に軸方向で交互にＳ極とＮ極とが現れるように永久磁石を積層して電機子２に磁界を作用させることができればよいので、ハルバッハ配列以外の配列で積層した複数の永久磁石で構成されてもよい。

【0032】

つづいて、インナーチューブ９は、筒状であって非磁性体で形成されており、界磁６の内周に嵌合されている。さらに、インナーチューブ９の図１中左端には、環状の内径がインナーチューブ９の内径よりも小径で外径がインナーチューブ９の外径よりも大径なヘッドキャップ１５が一体に設けられている。また、インナーチューブ９の内周には、スペーサ５およびスライダ１２，１３の各ウェアリング５ｃ，１２ａ，１３ａが摺接しており、スペーサ５およびスライダ１２，１３によって３点支持されて電機子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。インナーチューブ９は、コア３の外周と界磁６の内周との間の環状の隙間を形成するとともに、スライダ１２，１３およびスペーサ５と協働して電機子２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の質量推力密度向上効果が高くなる。なお、質量推力密度は、筒型リニアモータ１の性能を示す一つの指標であって、数値が高い程、効率よく推力を発揮できることを示す。また、インナーチューブ９は、電機子２を界磁６に挿入する際に、コア３の界磁６への吸着を防ぐので、良好な組立性を実現できる。このように、インナーチューブ９を設ける利点は多々あるが、インナーチューブ９の省略も可能である。

【0033】

また、インナーチューブ９を非磁性体の金属としてもよいが、非磁性体の金属である場合、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およびスペーサ５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。

【0034】

バレル７は、非磁性体で有底筒状に形成されており、界磁６の磁力によってバレル７の外周に砂鉄等のコンタミナントの付着が防止されている。そして、バレル７およびインナーチューブ９の図１中右端は、バレル７における底部７ａによって閉塞されており、バレル７の図１中左端は、インナーチューブ９の左端に設けられてバレル７の内周に螺子締結されるヘッドキャップ１５によって閉塞されている。また、バレル７の図１中右端の底部７ａには、筒型リニアモータ１を機器等への取り付け可能なブラケット７ｂを備えている。筒型リニアモータ１は、固定子側となるロッド１１の基端に取り付けられたブラケット１６と、可動子側となるバレル７の端部を閉塞する底部７ａに設けられたブラケット７ｂを利用して機器等へ取り付けられて使用される。

【0035】

なお、本実施の形態では、インナーチューブ９とヘッドキャップ１５とが一体とされて一部品として構成されているが、インナーチューブ９とヘッドキャップ１５とは別部品として構成されてもよい。さらに、バレル７とヘッドキャップ１５の固定に際しては、螺子締結以外にもボルトやナットによる締結や溶接といった他の固定方法を採用してもよい。また、バレル７における筒部分と底部７ａとを別部品として筒部分と底部７ａとを連結するようにしてもよい。

【0036】

なお、ヘッドキャップ１５は、内周に挿入されるロッド１１を覆うカバー１４の軸回りをシールするシール部材１５ａを備えており、筒型リニアモータ１内へのダストや水などの侵入を防止している。また、バレル７およびインナーチューブ９の軸方向長さは、電機子２、スペーサ５およびスライダ１２，１３との合計の軸方向長さよりも長く、電機子２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。

【0037】

なお、界磁６における永久磁石６ａ，６ｂを積層して形成される磁石列Ｍは、バレル７の端部を閉塞する底部７ａとバレル７の開口端に螺着されるヘッドキャップ１５とで挟持されてバレル７に固定される。具体的には、磁石列Ｍの図１中左端とヘッドキャップ１５との間、および、磁石列Ｍの図１中右端と底部７ａとの間には、それぞれ環状のリテーナ１８，１９が介装されており、これらリテーナ１８，１９を介して磁石列Ｍがヘッドキャップ１５と底部７ａとで挟持されて界磁６のバレル７に固定されるとともにバレル７に対する軸方向の位置が調整されている。なお、ヘッドキャップ１５とバレル７における底部７ａとで界磁６の位置調整と固定が可能であれば、リテーナ１８，１９を省略できる。また、リテーナ１８，１９は、それぞれ複数のワッシャを積層して構成されてもよい。

【0038】

筒型リニアモータ１は、電機子２と界磁６とが互いに軸方向へ相対移動でき、巻線４への通電によって可動子である界磁６を軸方向に駆動して前記機器等へ推力を与えることができる。そして、たとえば、巻線４に対する界磁６の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４の電流量を制御すれば、筒型リニアモータ１における推力と可動子である界磁６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が固定子であり、界磁６は可動子として振る舞う。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４への通電、あるいは、巻線４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。

【0039】

以上のように、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、筒状の界磁６と、筒状であって界磁６の内周に界磁６に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲である外周に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティース３ｂを有して軸方向に並べて配置される複数のコア３と、コア３のティース３ｂ，３ｂ間のスロット３ｃに装着される巻線４と、コア３，３間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサ５とを具備する電機子２とを備え、スペーサ５の軸方向幅がスロット３ｃのピッチであるスロットピッチの整数倍に設定されている。

【0040】

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を構成する複数のコア３，３の間に介装されるスペーサ５が磁性体で形成されているため、コア３，３のスペーサ側の端部は端効果を生じさない。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２の全体として端効果を生じさせるコア３，３の端部は、反スペーサ側の２つの端部のみとなるので、端効果によるコギング推力を低減できる。

【0041】

ここで、スペーサ５の軸方向幅がスロットピッチの整数倍以外の長さに設定されてしまうと、一方のコア３と他方のコア３とが界磁６に対して異なる電気角で対向するようになってしまい、推力が低下してしまうだけでなく、一方のコア３の巻線４と他方のコア３の巻線４に異なるタイミングで通電せざるを得なくなるため筒型リニアモータ１の駆動にはコア３の数だけ駆動回路が必要となってしまう。これに対して、本実施の形態の筒型リニアモータ１におけるスペーサ５の軸方向幅は、コア３におけるスロットピッチの整数倍となっているため、界磁６の磁石ピッチとコア３のスロットピッチにずれが生じず、推力低下を招くことが無く、２つのコア３の巻線４を単一の駆動回路で駆動できるのである。

【0042】

以上より、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、コギング推力を低減しつつも推力を向上させ得る。

【0043】

なお、前述した筒型リニアモータ１では、電機子２が２つのコア３と、コア３，３間に介装される１つのスペーサ５とを備えて構成されているが、電機子２が３つ以上のコア３を備える場合、全てのコア３，３間のそれぞれにスロットピッチの整数倍の軸方向幅を備えたスペーサ５を介装するようにすればよい。一般化すれば、Ｘ個のコア３を備えている電機子２の場合、（Ｘ－１）個のコア３，３間にそれぞれ１つずつのスペーサ５を設ければよいので、（Ｘ－１）個のスペーサ５を備えていればよい。また、スペーサ５の軸方向幅Ｌ１は、ｎを任意の整数として、コア３のスロットピッチＬ２のｎ倍の長さに設定されればよい。電機子２が複数のスペーサ５を備える場合、各スペーサ５の軸方向幅は等しくなくともよい。ただし、スペーサ５が軽量であると筒型リニアモータ１も軽量となって筒型リニアモータ１の質量推力密度が向上するため、全てのスペーサ５の軸方向幅Ｌ１は、コア３のスロットピッチＬ２に等しくするのが好適である。

【0044】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、電機子２の外周側に筒状の界磁６を配置する構造を採用しているが、コア３の内周側にティース３ｂを設けてコア３の内周側に巻線４が装着されるスロット３ｃを形成して、電機子２の内側に界磁６を挿入する構造を採用してもよい。このように、筒型リニアモータ１は、筒状の界磁６と、筒状であって界磁６の内周或いは外周に界磁６に対して軸方向へ移動可能に配置されて界磁側の周囲に軸方向に間隔を開けて設けられる複数のティース３ｂを有して軸方向に並べて配置される複数のコア３と、コア３のティース３ｂ，３ｂ間のスロット３ｃに装着される巻線４と、コア３，３間に介装される磁性体で形成された環状のスペーサ５とを具備する電機子２とを備え、スペーサ５の軸方向幅がスロットピッチの整数倍に設定されればよい。

【0045】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、スペーサ５が軸方向の両端に凹部５ａ，５ｂを有している。このようにスペーサ５が凹部５ａ，５ｂを備えているので、スペーサ５が軽量となるため筒型リニアモータ１の全体の質量も軽量となり、筒型リニアモータ１の質量推力密度を向上できる。また、スペーサ５が凹部５ａ，５ｂを備えているので、コア３の装着される巻線４の結線部４ａを凹部５ａ，５ｂに収容でき結線部４ａを保護して他部品との干渉を防止できる。なお、スペーサ５は、軸方向の両側ではなく、一方側のみに凹部を備えていてもよいし、凹部５ａ，５ｂは環状でなく、周方向で連続していなくともよい。

【0046】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、電機子２の軸方向の両端にそれぞれ配置される一対のスライダ１２，１３を備え、界磁６が電機子側となる内周に非磁性体のインナーチューブ（チューブ）９を有し、スペーサ５およびスライダ１２，１３が外周にインナーチューブ（チューブ）９の周面に摺接するウェアリング５ｃ，１２ａ，１３ａ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、複数のコア３，３を備える電機子２がスペーサ５およびスライダ１２，１３によって３点以上で支持されるため、界磁６に対して電機子２が偏心することなく円滑に軸方向へ移動できる。なお、筒型リニアモータ１が界磁６の外周側に電機子２が配置される構造を採用する場合、界磁６の外周に非磁性体のチューブを設けて、前記チューブの外周に摺接するウェアリングを電機子２側に設けられるスペーサおよびスライダの内周に設ければよい。この場合、非磁性体のバレル７の内周にコア、スペーサおよびスライダを装着し、ロッド１１の外周に界磁とチューブとを装着すればよい。つまり、電機子２の軸方向の両端にそれぞれ一対のスライダ１２，１３を配置し、界磁６が電機子側に非磁性体のチューブを有し、スペーサ５およびスライダ１２，１３が界磁側の周囲にチューブの周面に摺接するウェアリング５ｃ，１２ａ，１３ａを備えた筒型リニアモータ１によれば、界磁６に対して電機子２が偏心することなく円滑に軸方向へ移動できるのである。

【0047】

なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、スペーサ５をコア３と別体としているが、コア３にスペーサ５を一体化した構成の採用も可能である。たとえば、コア３の一端にスペーサ５を一体化した構造をコアユニットとすれば、１つのコア３に１つ以上のコアユニットを所望する数だけ積層して電機子２を構成することができる。

【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、３ｂ・・・ティース、３ｃ・・・スロット、４・・・巻線、５・・・スペーサ、５ａ，５ｂ・・・凹部、５ｃ，１２ａ，１３ａ・・・ウェアリング、６・・・界磁、１２，１３・・・スライダ

【図1】