特許 7584767 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】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】筒型リニアモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20241111BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021035113

(22)【出願日】2021-03-05

(65)【公開番号】P2022135362

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2023-12-18

(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】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２９０９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２３７１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１２４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５４０６６８４（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許第０４９６５８６４（ＵＳ，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】

巻線を有する電機子と、
筒状であって電機子の内周側或いは外周側に軸方向へ移動可能に配置されて軸方向にＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に配置される界磁とを備え、
前記界磁は、環状であって電機子に対向する周に環状の凹部を有して軸方向で異なる極が現れるように着磁されるとともに同極同士が向き合うように積層させた複数の磁石のみで形成され、
前記磁石は、前記凹部を挟んで軸方向の両端で異なる極を有する
ことを特徴とする筒型リニアモータ。

【請求項2】

前記界磁は、電機子側の周に環状の凹部を備えた１種類の磁石を同極同士が隣り合うように軸方向に積層されて形成されている
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】

前記凹部は、前記磁石の軸方向で中央を極の境に一致させて設けられている
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、筒状の強磁性体で形成された芯部材と、芯部材の外周に巻回された巻線とを有する電機子と、筒状であって内周側に配置される固定子に対して磁界を作用させる界磁とを備えている。

【0003】

界磁は、環状であって径方向に着磁されて磁化方向が反対向きになるように交互に積層される主磁極となる複数の永久磁石と、環状であって軸方向に着磁されて磁化方向が内外逆向きとなるように主磁極間に交互に介装される副磁極となる複数の永久磁石とを備えている。このように構成された界磁は、永久磁石で所謂ハルバッハ配列を構成しており、電機子側に磁界を集中させて筒型リニアモータの推力の向上を図っている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１―８６７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述の筒型リニアモータでは、磁化方向が径方向であって主磁極を構成する２種類の永久磁石と、磁化方向が軸方向であって副磁極を構成する１種類の永久磁石、合計３種類の永久磁石をハルバッハ配列となるように積層する必要があり、界磁の構成が複雑であって製造も面倒であるためにコストが嵩んでしまう。

【0006】

また、ハルバッハ配列を採用した界磁では、永久磁石の反電機子側の周囲に筒状であって鉄製のヨークを設けて磁気抵抗を小さくしてより多くの磁束を電機子側へ通過させる必要があるため、筒型リニアモータの重量増加を招いてしまう。筒型リニアモータの重量増加は、筒型リニアモータの最大推力を筒型リニアモータの質量で割った数値である質量推力密度を悪化させるため、筒型リニアモータの軽量化が望まれる。質量推力密度は、筒型リニアモータ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。

【0007】

このように、従来の筒型リニアモータには、界磁の構造が複雑でコストが嵩むとともに重量増加という解決すべき課題がある。

【0008】

そこで、本発明は、界磁の構造が簡単でコストを低減できるとともに軽量化を実現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】

【0009】

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、巻線を有する電機子と、筒状であって電機子の内周側或いは外周側に軸方向へ移動可能に配置されて軸方向にＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に配置される界磁とを備え、界磁は、環状であって電機子に対向する周に環状の凹部を有して軸方向で異なる極が現れるように着磁されるとともに同極同士が向き合うように積層させた複数の磁石のみで形成され、磁石は凹部を挟んで軸方向の両端で異なる極を有している。

【0010】

このように構成された筒型リニアモータによれば、環状の磁石が電機子側の周に環状の凹部を備えているので、磁石の磁力線は磁石内を通って磁石の電機子側の周面の凹部を挟むＮ極から発してＳ極へ向かうため、磁石が発生する磁界を電機子へ効率よく作用させ得る。また、筒型リニアモータによれば、環状の磁石が電機子側の周に環状の凹部を備えているので、磁石長が単なる環状の永久磁石に比較して長くなるとともに、磁石の反電機子側の空隙を磁力線が通過しないので、磁気抵抗も小さくなるため、バックヨークを設けずともに強い磁界を電機子へ作用させ得る。

【0011】

また、このように構成された筒型リニアモータでは、界磁が環状であって電機子側の周に環状の凹部を備えた１種類の磁石を同極同士が隣り合うように軸方向に積層する構成を採用しているため、３種類の永久磁石を磁化方向に気を付けながら交互に積層して製造しなければならないハルバッハ配列を採用した界磁を利用した筒型リニアモータに比較して界磁の構造が簡単となり製造も容易となってコストも低減できる。

【0012】

また、磁石における凹部が磁石の軸方向で中央をＳ極とＮ極の境に一致させて設けられていてもよい。つまり、凹部の軸方向の中央が磁石のＳ極とＮ極の境に一致してしていてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、磁力線がバランスよく電機子を通るため、コギング推力を低減できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の筒型リニアモータによれば、界磁の構造が簡単でコストを低減できるとともに軽量化を実現できる。

【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電機子と界磁の一部拡大縦断面図である。

【図3】一実施の形態の筒型リニアモータの磁石の磁束の流れを示した図である。

【図4】一実施の形態の筒型リニアモータの界磁における磁気回路の等価回路を示した図である。

【図5】永久磁石をハルバッハ配列で積層して界磁を構成した場合の磁気回路の等価回路を示した図である。

【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、巻線４を有する電機子２と、筒状であって電機子の外周側に軸方向へ移動可能に配置されて軸方向にＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に配置される界磁５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。本実施の形態の筒型リニアモータ１における電機子２は、前述したように、コア３と巻線４とを備えている。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、本実施の形態では筒型リニアモータ１において固定子とされている。

【0017】

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。

【0018】

本実施の形態では、図１に示すように、コア本体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。

【0019】

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。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。

【0020】

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の図１中右端側となる先端側の外周に固定される環状のスライダ１２，１３によって挟持されて、ロッド１１に固定されている。なお、電機子２を保持したロッド１１は、界磁５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５の外周を覆うバレル８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８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。

【0021】

なお、各スロット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、直列接続された各相の一端の巻線４同士が電機子２の図１中右端側で結線されている。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Ｌ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筒型リニアモータ１の駆動回路を介して電源に接続される。

【0022】

他方、界磁５は、本実施の形態では、円筒状の非磁性体で形成される筒状のバレル８とバレル８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との間に形成される環状隙間に収容されている。界磁５は、バレル８およびインナーチューブ９とともに筒型リニアモータ１において可動子を構成しており、インナーチューブ９内に挿入される固定子である電機子２に対して軸方向へ移動可能となっている。

【0023】

界磁５は、環状であって電機子２に対向する内周に環状の凹部７を有して軸方向で異なる極が現れるように着磁された複数の磁石６を同極同士が向き合うように積層させて形成されている。磁石６は、環状の永久磁石であって、電機子２に対向している内周に全周に亘って形成される環状の凹部７を備えており、軸方向の一方にＳ極が備えるとともに軸方向の他方にＮ極を備えている。なお、本実施の形態では、凹部７は、磁石６の内周に全周に亘って連続する溝で形成されていればよく、磁石６の周方向に対して傾きをもって設けられてもよい。

【0024】

また、磁石６は、図２に示すように、磁化方向が凹部７に沿って電機子側面となる内周面の凹部７を挟んで一方側にＮ極が、他方側にＳ極が現れるよう着磁されている。

【0025】

このように構成された磁石６は、軸方向に積層されて界磁５を形成するが、同極同士が互いに軸方向で向き合うようにして積層される。つまり、図２に示すように、隣り合う磁石６は、Ｓ極同士或いはＮ極同士が隣接するように互いに反対向きにして交互に積層される。よって、図２に示したところでは、図１中左端の磁石６の磁極がＮ極である場合、左端の磁石６の磁極は軸方向で左からＮ極、Ｓ極の順となるように配置され、左から２番目の磁石６の磁極は軸方向でＳ極、Ｎ極の順となるように配置され、以降、これを繰り返すパターンで磁石６が軸方向に積層される。そして、界磁５において磁石６が前述したように積層されるので、界磁５の全体としては軸方向に交互にＳ極とＮ極が現れる。

【0026】

このように積層された磁石６の磁束は、図３に示すように、磁石６内を通ってＮ極から電機子２側となる内周側を通ってＳ極へ向かうため、界磁５の内周の電機子２へ磁界を集中させ得る。なお、図３では、バレル８とインナーチューブ９の記載を省略している。

【0027】

界磁５における磁石６の磁気回路の等価回路は、図４に示したモデルとなる。なお、図４に示した磁気回路では、説明を簡単にするため、電機子２におけるコア３の磁気抵抗を無視している。よって、界磁５における磁石６の磁束をΦｇとし、磁石６の内周側（電機子２側）の空隙を通過するエアギャップの磁気抵抗をＲｇとし、磁石６内の磁気抵抗をＲｍとし、磁石６の保磁力をＨｃとし、磁石長をＬｍとすると、磁束Φｇは、次式のΦｇ＝（Ｈｃ×Ｌｍ）／（Ｒｍ＋Ｒｇ）で求めることができる。

【0028】

これに対して、磁化方向が軸方向に着磁された環状の永久磁石と径方向に着磁された環状の永久磁石とをハルバッハ配列で積層して界磁を構成し、バックヨークを設けない場合の磁気回路の等価回路は、図５に示したモデルとなる。図５に示した磁気回路では、図４に示した磁気回路と同様に、説明を簡単にするため、電機子２におけるコア３の磁気抵抗を無視している。この場合、磁束が界磁の内周側だけではなく界磁の外周側の空隙を通過するため、図５の等価回路では、磁気回路中に界磁の外周側のエアギャップの磁気抵抗Ｒａｉｒが界磁の内周側のエアギャップの磁気抵抗Ｒｇｈと永久磁石の磁気抵抗Ｒｍｈとに直列に接続された回路となる。永久磁石の保磁力をＨｃｈとし、磁石長をＬｍｈとすると、ハルバッハ配列の永久磁石による磁束Φｇｈの大きさは、次式のΦｇｈ＝（Ｈｃｈ×Ｌｍｈ）／（Ｒｍｈ＋Ｒｇｈ＋Ｒａｉｒ）で求めることができる。

【0029】

ここで、磁石６は、内周に凹部７を備えている関係上、ハルバッハ配列の主磁極を構成する径方向着磁の永久磁石と軸方向長さが同じであっても、磁石６の磁石長Ｌｍはハルバッハ配列の永久磁石の磁石長Ｌｍｈよりも長くなる。保磁力Ｈｃと保磁力Ｈｃｈ、磁石内部の磁気抵抗ＲｍとＲｍｈ、エアギャップの磁気抵抗Ｒｇ、ＲｇｈおよびＲａｉｒがそれぞれ等しいとすると、（Ｈｃ×Ｌｍ）＞（Ｈｃｈ×Ｌｍｈ）且つ（Ｒｍ＋Ｒｇ）＜（Ｒｍｈ＋Ｒｇｈ＋Ｒａｉｒ）となる。よって、Φｇ＞＞Φｇｈの関係となる。

【0030】

本実施の形態の筒型リニアモータ１の界磁５が電機子２へ作用させ磁界の強さは前述の磁束Φｇに比例し、ハルバッハ配列で積層した永久磁石による界磁が内周側の電機子へ作用させ得る磁界の強さは前述の磁束Φｇｈに比例する。以上より、本実施の形態の筒型リニアモータ１の界磁５が電機子２へ作用させ得る磁界は、バックヨークを設けずにハルバッハ配列で積層した永久磁石による界磁が電機子へ作用させ得る磁界よりも非常に強くなることが分かる。このことから、ハルバッハ配列で積層した永久磁石による界磁で電機子に強い磁界を作用させるにはバックヨークを設けて磁気抵抗Ｒａｉｒを小さくするほかなく、換言すれば永久磁石をハルバッハ配列で積層して界磁を構成する場合にはバックヨークが必要不可欠となる。

【0031】

これに対して、本実施の形態の筒型リニアモータ１の界磁５では、バックヨークを設けずとも十分に大きな磁束Φｇが電機子２を通過するようになるので、ハルバッハ配列で積層して界磁を構成する場合に比較した場合、バックヨークを省略でき、その分、筒型リニアモータ１の質量を軽量にし得る。

【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５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５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５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。また、インナーチューブ９は、電機子２を界磁５に挿入する際に、コア３の界磁５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８は、非磁性体で形成されており、界磁５の磁力によってバレル８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８およびインナーチューブ９の図１中右端は、バレル８に螺子締結されるキャップ１７によって閉塞されており、バレル８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８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、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８とヘッドキャップ１５およびキャップ１７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。

【0035】

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８およびインナーチューブ９の軸方向長さは、電機子２とスライダ１２，１３との合計の軸方向長さよりも長く、電機子２は、界磁５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。

【0036】

なお、界磁５は、前述したように、１１個の磁石６を積層して構成されており、バレル８の両端を閉塞するヘッドキャップ１５とキャップ１７とで挟持されてバレル８に固定される。なお、界磁５の図１中左端とヘッドキャップ１５との間、および、界磁５の図１中右端とキャップ１７との間には、それぞれ環状のスペーサ１８，１９が介装されており、これらスペーサ１８，１９によって界磁５のバレル８に対する軸方向の位置が調整されている。スペーサ１８，１９は、界磁５の位置調整が不要であれば、省略できる。また、スペーサ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。

【0037】

キャップ１７は、図１中右端に筒型リニアモータ１を機器等への取り付け可能なブラケット１７ａ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８の端部を閉塞するキャップ１７に設けられたブラケット１７ａを利用して機器等へ取り付けられて使用される。

【0038】

筒型リニアモータ１は、電機子２と界磁５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５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５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５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５は可動子として振る舞う。また、電機子２と界磁５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、巻線４を有する電機子２と、筒状であって電機子２の外周側に軸方向へ移動可能に配置されて軸方向にＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に配置される界磁５とを備え、界磁５は、環状であって電機子２に対向する内周に環状の凹部７を有して軸方向で異なる極が現れるように着磁された複数の磁石６を同極同士が向き合うように積層させて形成されている。

【0040】

このように構成された筒型リニアモータ１によれば、環状の磁石６が電機子側の周に環状の凹部７を備えているので、磁石６の磁力線は磁石６内を通って磁石６の電機子側の周面の凹部７を挟むＮ極から発してＳ極へ向かうため、磁石６が発生する磁界を電機子２へ効率よく作用させ得る。つまり、磁石６の電機子側を向く周面に凹部７を挟んでＮ極とＳ極とを配置させているので、前記周面のＮ極からＳ極へ向かう多くの磁力線が電機子２を横切るようになるので、強い磁界を電機子２へ作用させる。

【0041】

また、筒型リニアモータ１によれば、環状の磁石６が電機子側の周に環状の凹部７を備えているので、磁石長Ｌｍが単なる環状の永久磁石に比較して長くなるとともに、磁石６の反電機子側の空隙を磁力線が通過しないので、磁気抵抗も小さくなるため、バックヨークを設けずとも強い磁界を電機子２へ作用させ得る。このように、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、バックヨークを備える必要がないので、その分、軽量化できる。

【0042】

本実施の形態の筒型リニアモータ１では、界磁５が環状であって電機子側の周に環状の凹部７を備えた１種類の磁石６を同極同士が隣り合うように軸方向に積層する構成を採用しているため、３種類の永久磁石を磁化方向に気を付けながら交互に積層して製造しなければならないハルバッハ配列を採用した界磁を利用した筒型リニアモータに比較して界磁５の構造が簡単であって製造も容易となってコストも低減できる。

【0043】

以上より、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、界磁５の構造が簡単でコストを低減できるとともに筒型リニアモータ１の軽量化を実現できる。また、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、バックヨークが不要となって質量を軽量化できるため、質量推力密度を向上させ得る。

【0044】

なお、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５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５を挿入する構造を採用してもよい。このように、図１の筒型リニアモータ１の電機子２と界磁５の配置を内と外を逆転させて、電機子２の内周に界磁５を挿入する構造を採用する場合、界磁５における磁石６の外周に全周に亘って形成される環状の凹部７を設ければよい。このようにしても、磁束は、磁石６内を通って電機子２を通過するようになるため、磁石６の反電機子側となる内周側にバックヨークを設ける必要がなく、界磁５の構造が簡単でコストを低減できるとともに筒型リニアモータ１の軽量化を実現できる。以上のように、電機子２と界磁５の内外の配置関係によらず、界磁５における磁石６は、常に電機子側の周に環状の凹部７を備えていればよいことが理解できよう。さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、筒状のコア３と、コア３に装着される巻線４とを備えた電機子２を備えているが、コア３を廃止して巻線４を樹脂モールドして形成される電機子を備えたコアレスモータとされもよい。このように筒型リニアモータ１をコアレスモータとすることで、コアによる磁気抵抗のない磁気回路を構成できる点で有利となる。

【0045】

なお、磁石６は、図示したところでは、断面矩形の円環の電機子側の周に環状の断面Ｕ字状の凹部７を設けた形状となっているが、凹部７の断面形状はＵ字状に限られず円弧、三角形、矩形等、任意に変更可能である。また、磁石６の反電機子側の形状は、磁路断面積が確保できていれば、任意に変更できる。よって、磁石６の凹部７を含んだ断面形状は、山型、Ｃ字型、Ｕ字型、コの字型等、任意に設計変更できる。

【0046】

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、凹部７が磁石６の軸方向で中央をＳ極とＮ極の境に一致させて設けられている。つまり、図２中の線Ｃで示した凹部７の軸方向の中央は、磁石６のＳ極とＮ極の境に一致しており、磁力線がバランスよく電機子２を通るため、コギング推力を低減できる。 以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

【符号の説明】

【0047】

１・・・筒型リニアモータ、２・・・電機子、３・・・コア、４・・・巻線、５・・・界磁、６・・・磁石、７・・・凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】