特表 2023-543113 シャトルの永久磁石装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-13

(54)【発明の名称】シャトルの永久磁石装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023509775

(86)(22)【出願日】2021-01-28

(85)【翻訳文提出日】2023-02-10

(86)【国際出願番号】 EP2021051940

(87)【国際公開番号】W WO2022037806

(87)【国際公開日】2022-02-24

(31)【優先権主張番号】A50700/2020

(32)【優先日】2020-08-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518184708

【氏名又は名称】ベーウントエル・インダストリアル・オートメイション・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】ラインターラー・ミヒャエル

【テーマコード（参考）】

5H641

【Ｆターム（参考）】

5H641BB06

5H641GG02

5H641GG04

5H641GG06

5H641HH03

5H641HH05

(57)【要約】

リニアモーター及び／又は平面モーター用のシャトル２の永久磁石装置１である。この永久磁石装置１は、少なくとも一つの磁石面に配置された多数の永久磁石３，３’を有する。これらの永久磁石３，３’は、この磁石面の中央領域に異なる極性の磁石ストリップの交番する配列を構成する。この磁石面の周縁７，７’には、中央領域と周縁７，７’の間に設けられた周縁面に、少なくとも一つの終端磁石物体１３，１３’が配置されており、この少なくとも一つの終端磁石物体１３，１３’が、永久磁石３，３’によって中央領域に形成される磁界の推移を周縁７，７’の長さに渡って変化する形で周縁７，７’に沿って変化させるか、或いは永久磁石３，３’によって中央領域に形成される磁界を周縁７，７’に沿って誘導する磁気短絡部材として実現されており、この変化する磁界によって、平行な周縁７，７”を有する、並んで配置された二つの同形式の永久磁石装置１の間の相互の引き合う力が低減される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リニアモーター及び／又は平面モーター用のシャトル（２）の永久磁石装置（１）であって、
この永久磁石装置（１）が、少なくとも一つの磁石面（４）に配置された多数の永久磁石（３）を有し、
これらの永久磁石（３）が、この磁石面（４）の中央領域（１０）に異なる極性の磁石ストリップ（５）の交番する配列を構成する永久磁石装置において、
この磁石面（４）の周縁（７）には、中央領域（１０）と周縁（７）の間に設けられた周縁面（９）に、少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が配置されていることと、
この少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が、永久磁石（３）によって中央領域（１０）に形成される磁界の推移を周縁（７）の長さに渡って変化する形で周縁（７）に沿って変化させるか、或いはこの少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が、永久磁石（３）によって中央領域（１０）に形成される磁界を周縁（７）に沿って誘導する磁気短絡部材として実現されており、この変化する磁界又は磁気短絡部材によって、有利には、平行な周縁（７，７”）を有する、並んで配置された二つの永久磁石装置（１，１’）の間の相互の引き合う力又は反発し合う力が低減されることとを特徴とする永久磁石装置。

【請求項2】

請求項１に記載の永久磁石装置（１）において、
前記の相互の引き合う力が、前記の変化する磁界によって、５０％以上、有利には７０％以上、特に９０％以上低減されることを特徴とする永久磁石装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の永久磁石装置（１）において、
前記の少なくとも一つの周縁（７）が、異なる極性の少なくとも二つの極性領域（８，８’）を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項4】

請求項３に記載の永久磁石装置（１）において、
永久磁石装置（１）の前記の少なくとも一つの周縁（７）及び同形式の永久磁石装置（１’）のその周縁に対して平行に配置された別の周縁（７’）に沿って、引き合う磁石作用の極性領域と反発し合う磁石作用の極性領域が交番することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項5】

請求項１から４までのいずれか一つに記載の永久磁石装置（１）において、
前記の並んで配置された同形式の二つの永久磁石装置（１，１’）の間の磁力がほぼ相殺されることを特徴とする永久磁石装置。

【請求項6】

請求項１から５までのいずれか一つに記載の永久磁石装置（１）において、
前記の磁石面（４）が、前記の磁石ストリップ（５）を横切る、シャトル（２）の優先方向又は移動方向を定義する主軸（６）を有し、前記の周縁（７）が、この主軸（６）を横切ることを特徴とする永久磁石装置。

【請求項7】

請求項６に記載の永久磁石装置（１）において、
前記の周縁面（９）に配置された終端磁石物体（１３）の表面が、前記の主軸（６）に関して非対称に形成されており、有利には、ほぼ傾斜路状の形状を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項8】

請求項６又は７に記載の永久磁石装置（１）において、
前記の磁石ストリップ（５）が、それぞれ前記の磁石面（４）の主軸（６）を４５°～９０°の角度で横切る長手軸を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項9】

請求項１から８までのいずれか一つに記載の永久磁石装置（１）において、
少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が永久磁石材料を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項10】

請求項１から９までのいずれか一つに記載の永久磁石装置（１）において、
少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が、例えば、フェライト又はネオジム鉄ボロンなどの磁化された、或いは磁化されていない磁化可能な材料から選定された材料を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項11】

請求項１から１０までのいずれか一つに記載の少なくとも一つの永久磁石装置（１）を備えた、リニアモーター及び／又は平面モーター用のシャトル（２）。

【請求項12】

少なくとも一つの固定子（１４）と、そこに配置された請求項１１に記載の少なくとも一つのシャトル（２）とを備えたリニアモーター（１１）。

【請求項13】

少なくとも一つの固定子（１４）と、そこに配置された請求項１１に記載の少なくとも一つのシャトル（２）とを備えた平面モーター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、リニアモーター及び／又は平面モーター用のシャトルの永久磁石装置、シャトル、平面モーター及びリニアモーターに関する。

【背景技術】

【0002】

平面モーター及びリニアモーターのシャトルは、固定子に発生させた磁界によって、固定子面上で位置を保持されるとともに、磁界の制御された変化によって、その固定子面上を動かされる。それらの固定子は、多数のコイルを有し、シャトルは、磁石面に配置された複数の永久磁石を有する。それらの永久磁石は、異なる極性の磁気ストライプのパターンを有する。ここでは、シャトルの永久磁石の配置構成と極性パターンを永久磁石装置と称する。

【0003】

本開示との関連において、少なくとも一つの固定子と少なくとも一つのシャトルを有し、シャトルが、固定子を用いて、定義された直線に沿って移動可能である装置を「リニアモーター」と称する。一般的に、リニアモーターは、例えば、車輪又はスライド部材を備えたシャトルが嵌め込まれた、シャトルを予め規定された軌道に保持するガイド構造を有する。

【0004】

本開示との関連において、少なくとも一つの固定子と少なくとも一つのシャトルを有し、シャトルが、その固定子によって定義される少なくとも一つの平面内を固定子を用いて移動可能である装置を「平面モーター」と称する。一般的に、リニアモーターは、制御された磁界を用いて、固定子面の上方にシャトルを「浮上させて」保持することができ、平面に沿った動き以外に、それ以外の自由度における動きも実現可能であるとすることができる。

【0005】

二つのシャトルが互いに近くに配置された場合、シャトルの望ましくない相互の影響が生じる可能性がある。例えば、固定子コイルに電流が流れていない場合、異なるシャトルの永久磁石の引き合う作用又は反発し合う作用によって、走行路での制御されない動きが発生する可能性がある。その場合、例えば、シャトルが、制御されない形で互いに離れるように動くか、或いは互いに引き付け合う可能性がある。位置検出用の位置位置決めトラックとして永久磁石装置を使用する場合、永久磁石の引き合う作用又は反発し合う作用以外に、隣り合うシャトルの永久磁石装置の磁界が相互に影響し合う可能性があり、そのことは、位置の検出を困難にするか、或いは悪化させる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許登録第６，７９１，２１４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本開示の課題は、前記の効果の発生を少なくとも低減することができる装置及び方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第一の観点において、この課題及び別の課題は、リニアモーター及び／又は平面モーター用のシャトルの永久磁石装置であって、この永久磁石装置が、少なくとも一つの磁石面に配置された多数の永久磁石を有し、これらの永久磁石が、この磁石面の中央領域に異なる極性の磁石ストリップの交番する配列を構成し、この磁石面の周縁における中央領域と周縁の間に設けられた周縁面には、少なくとも一つの終端磁石物体が配置され、この少なくとも一つの終端磁石物体が、永久磁石によって中央領域に形成される磁界の推移を周縁の長さに渡って変化する形で周縁に沿って変化させるか、或いはこの少なくとも一つの終端磁石物体が、永久磁石によって中央領域に形成される磁界を終端に沿って誘導する磁気短絡部材として実現され、この変化する磁界によって、有利には、平行な周縁を有する、並んで配置された二つの永久磁石装置の間の相互の引き合う力又は反発し合う力が低減される永久磁石装置によって達成される。特に、磁気短絡部材を使用した場合、隣り合うシャトルの永久磁石装置の磁界が、不利な影響を受けることもないことを同時に達成することができ、このことは、特に、位置検出のために永久磁石装置を使用する場合に有利である。それによって、動作時にそれぞれ一つの対応する永久磁石装置を備えた二つのシャトルの間に許容される最小間隔を低減することが可能である。この永久磁石装置は、二つの同形式の永久磁石装置が互いに並んで配置された場合に有効であるだけでなく、むしろこの特別な実現形態は、一般的に、本発明による永久磁石装置と従来又は別形式の永久磁石装置の間の引き合う力又は反発し合う力の低減をも引き起こす。二つの永久磁石装置がその他の点に関して同一に構成されているのか否かに関係なく、周縁が同様に構成されている第二の永久磁石装置を第一の永久磁石装置に対して「同形式である」と呼ぶことができる。

【0009】

有利には、この変化する磁界によって、相互に引き合う力を５０％以上、有利には、７０％以上、特に、９０％以上低減することができる。それによって、永久磁石装置をそれぞれ所要の条件に適合させることができる。

【0010】

別の有利な実施構成では、この少なくとも一つの周縁が、異なる極性の少なくとも二つの極性領域を有することができる。それによって、相互に引き合う力の低減を最大化することができる。

【0011】

有利には、この永久磁石装置の少なくとも一つの周縁と同形式の永久磁石装置のその周縁に対して平行に配置された別の周縁に沿って、引き合う磁石作用の極性領域と反発し合う磁石作用の極性領域を交番させることができる。このことは、シャトルの間の磁気的に引き合う力をほぼゼロに低減することを可能にする。その上、これらの極性領域の適合した配置構成によって、二つの対向する周縁が互いに僅かにずれて配置されている場合にも、磁力の最小化を達成することができる。

【0012】

別の有利な実施構成では、隣り合って配置された同形式の二つの永久磁石装置の間の磁力をほぼ相殺することができる。境界を接する二つの永久磁石装置の間の望ましくない相互作用をそのように防止することができる。この場合、「ほぼ相殺する」との用語は、この磁力が固定子に対するシャトルの最大推進力に関して実質的に無視できる値を有するものと理解される。これは、特に、この磁力が最大限に達成可能な推進力の１０％以内、特に、５％以内である値を有する場合である。

【0013】

有利には、この磁石面は、磁石ストリップを横切る、シャトルの優先方向又は移動方向を定義する主軸を有することができ、周縁が、この主軸を横切る。このことは、特に、リニアモーターの場合に、永久磁石装置における永久磁石の有利な配置構成を可能にし、この主軸は、移動方向に対して平行に配置される。平面モーターの場合、この主軸は、優先方向を定義することができる。

【0014】

別の有利な実施構成では、周縁面に配置された終端磁石物体の表面は、主軸に関して非対称に構成して、有利には、ほぼ傾斜路状の形状を有することができる。このことは、磁石面において利用可能な面を有効活用することを可能にする。有利には、この終端磁石物体の形状（及び／又は磁石面への終端磁石物体の投影）が、主軸から間隔を開けた所に重心を有する。

【0015】

有利には、これらの磁石ストリップが、それぞれ磁石面の主軸を４５°～９０°の角度で横切る長手軸を有することができる。それによって、極感度（コギング）を最小化することができる。

【0016】

有利には、少なくとも一つの終端磁石物体が永久磁石材料を有することができる。場合によっては、少なくとも一つの終端磁石物体が、例えば、フェライト又はネオジム鉄ボロンなどの磁化された、或いは磁化されていない磁化可能な材料から選定された材料を有することができる。この場合、この材料が、永久磁石が発生する磁界を所望の形態で変化させるのに適していることが重要である。

【0017】

別の観点では、本開示は、ここで開示した実施構成に基づく少なくとも一つの永久磁石装置を備えたリニアモーター及び／又は平面モーター用のシャトルに関する。

【0018】

別の観点では、本開示は、少なくとも一つの固定子と、そこに配置されたここで開示した実施構成に基づく少なくとも一つのシャトルとを備えたリニアモーターに関する。

【0019】

更に別の観点では、本開示は、少なくとも一つの固定子と、そこに配置されたここで開示した実施構成に基づく少なくとも一つのシャトルとを備えた平面モーターに関する。

【0020】

以下において、本発明の有利な実施形態の例を模式的に図示した、本発明を限定するものではない図１～９を参照して、本発明を詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】従来技術によるシャトルを備えたリニアモーターの模式的な見取図

【図2】永久磁石装置を備えたシャトルの平面図

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったシャトルの断面図

【図4】本開示によるシャトルを備えたリニアモーターの模式的な見取図

【図5】永久磁石装置の互いに対向して配置された二つの周縁の模式図

【図6】四角形の終端磁石物体を備えた永久磁石装置の代替実施形態の模式図

【図7】極性領域の数を増やした、四角形の終端磁石物体を備えた永久磁石装置の代替実施形態の別の模式図

【図8】極性領域の数を増やした、複数の三角形の終端磁石物体を備えた永久磁石装置の代替実施形態の別の模式図

【図9】永久磁石装置に磁気短絡部材の形の終端磁石物体を使用した形態の図

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、従来技術による複数のコイル１５が配備された固定子１４を備えたリニアモーター１１の模式図を図示している。この固定子１４のコイル１５は、それぞれｚ軸（図１に図示された向き）に対して平行に縦長に構成されており、コイル１５の長手軸は、それぞれ互いに平行に配置されている。電流が流れる方向に応じて、各コイル１５により、所望の極性の電磁界を発生させることができる。コイル１５への電流の流れは、強度及び／又は極性が変化する磁界を（図示されたケースでは、ｙｚ面に対して平行に延びる）固定子表面１２に発生させることができるように制御される。

【0023】

固定子表面１２の上方には、それぞれ固定子１４の磁界との相互作用を奏する永久磁石装置１を備えた二つのシャトル２，２’が配置されている。この永久磁石装置１は、前方と後方の磁石面４を形成する一定数の平行な永久磁石３を有する。このシャトル２の永久磁石装置１の磁石面４は、固定子表面１２に対してほぼ平行に配置されており、固定子表面１２と固定子の方を向いた磁石面４の間には、通常シャトル２と固定子１４の間の摩擦を防止するために、空隙が設けられている。この磁石面４を両側に配置することによって、シャトル２の片側にのみ、或いは両側に固定子１４を配置することができる。それによって、例えば、最大加速度を向上させた転轍機又は区画を実現することができる。別のシステムは、固定子に対して永久磁石装置を片側にのみ配置できる磁石面４を形成するシャトルを有する。リニアモーター及び平面モーターにおけるそのようなシャトルと固定子の実施構成の例は、当業者に周知であり、従って、ここでは、詳しく説明する必要はない。

【0024】

互いに平行に置かれた永久磁石３は、それぞれ交番する極性を有し、その結果、磁石面４には、極性が交番する（Ｎ，Ｓ，Ｎ，Ｓ，．．．）磁石ストリップ５のパターンが得られる。コイル１５の切換制御によって、シャトル２を移動方向（即ち、ｙ軸に平行）に動かすことができる。リニアモーター１１の場合、シャトル２は、通常前進方向を定義する、シャトル２と固定子の間の空隙を保証する（図示されていない）ガイド構造を誘導される。

【0025】

永久磁石装置１の上述した実施形態では、二つのシャトル２，２’が近付いた場合に望ましくない効果が生じる。二つの平行な周縁７，７’が接近すると、二つのシャトル２，２’の互いに境界を接する永久磁石３，３’によって、（図１に図示されている通り、異なる極性を有する場合）互いに引き合う力が発生するか、或いは（同じ極性の場合）反発し合う。従って、これらのシャトルが互いに十分な間隔を開けることを常に保証しなければならず、このことは、例えば、構造的に、例えば、周縁７，７’が本来の磁石面４から僅かに突き出て、それによって、二つの周縁７，７’が互いに接近した時に二つの永久磁石装置１の間の「安全間隔」を強制することによって解決できる。しかし、これは、磁石面４の考え得る大きさを制限し、その場合、磁石面がそのために周縁にまで延びることができない。

【0026】

従って、本開示では、周縁７，７’が互いに境界を接する二つのシャトルの間の引き合う力を低減して、間隔が小さくなった場合でも相互の引き合い又は反発し合いが最早問題とならないように、永久磁石装置１が周縁７に沿って発生させる磁界の推移を目的通りに変化させることを提案する。この磁界の推移を変化させるために、磁石面４の周縁７の近くに配置された終端磁石物体１３が使用される。この終端磁石物体１３の有利な配置構成に関して、多くの手法が在り、以下において、その中の幾つかを複数の例に基づき説明する。

【0027】

図２は、永久磁石装置１の例を平面図で図示している。図３は、ここでは、永久磁石装置１の主軸６とも呼ばれる、図２に表示されたＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った、この永久磁石装置１の断面図を図示している。この主軸６に対して平行に延びる、例えば、周縁とエッジの方向の意味するものは、本開示との関連において限定するものではなく、「縦に」と呼ばれる。主軸６に対して交差する方向の意味するものは「横に」と呼ばれる。

【0028】

この永久磁石装置１の磁石面４の菱形形状の中央領域１０には、多数の永久磁石３が極性を交番させて互いに平行に配置されており、これらの永久磁石３によって形成される磁石ストリップ５は、中央領域１０の面を出来る限り活用するために、同じく菱形の形状である。

【0029】

本開示との関連において、磁石面４への永久磁石３の投影を磁石ストリップ５と称する。この場合、隣り合って配置された同じ極性の二つの永久磁石の磁石ストリップは、場合によっては、単一の磁石ストリップと見做すことができる。

【0030】

永久磁石１の長手軸の向きは、例えば、約１０°～２０°だけ、主軸６に対する垂線と異なる。この傾斜姿勢が、固定子１４に対する極感度（コギング）を改善する。この場合、最適な傾斜姿勢角度は、磁石ストリップ５の幅と長さ、永久磁石３の数及び固定子１４の構成に依存する。そのような永久磁石３の傾斜姿勢は、従来技術において、例えば、特許文献１により周知である。

【0031】

この永久磁石装置１の主軸６に対して交差して延びる周縁７，７’は、主軸６に対して直角を成し、その結果、中央領域１０の最も外側の磁石ストリップ５の長手方向の周縁とこれらの周縁７，７’の間に、それぞれ周縁面９，９’が形成され、この面は、図２に図示されたケースでは、ほぼ三角形であり、長手側に向かって尖って延びる形状を有する。各周縁面９，９’には、同じくほぼ三角形又は傾斜路状の形状を有する終端磁石物体１３が配備されている。この場合、終端磁石物体１３は、周縁７の一部に沿ってのみ延びており、そのため、また尖って延びる形状のために、中央領域１０の永久磁石３が発生する磁界を周縁７の推移に沿って変わるように変化させる作用を奏する。

【0032】

本開示との関連において、周縁７の異なる位置において異なる形態で変わるように磁界を変化させることを「磁界を周縁７の推移に沿って変わるように変化させる」と称する。

【0033】

この関連において、これらの永久磁石３も、これらの終端磁石物体１３も本来の意味の永久磁石であるとすることができることを指摘しておきたい。この場合、永久磁石と終端磁石物体に関して使用される材料は、同じであるとすることができ、有利には、これらの二種類の磁石は、それらの位置及び／又は形状に関してのみ異なるとすることができる。これらの永久磁石は、固定子との所要の相互作用のために、自ずから磁性であるとしなければならない一方、しかし、終端磁石物体に関しては、それ自体磁性ではないが、本発明による効果を達成するために、永久磁石が発生する磁界の特性に十分に大きな影響を及ぼす材料から構成されれば、それで十分であるとすることができる。例えば、終端磁石物体が、例えば、フェライト又はネオジム鉄ボロンなどの強磁性材料を有することができる。当業者は、ここに開示された教示を知れば、自ずから磁界に十分に大きな影響を与えることができる、終端磁石物体に適した材料を選定することが可能である。

【0034】

図４は、図の左側に配置された第一のシャトル２の右側の周縁７と右側のシャトル２’の左側の周縁７’が狭い間隔で互いに平行に配置された二つのシャトル２，２’を図示している。これらの二つの周縁７，７’に沿った磁力の推移は、複数の極性領域８，８’，８”に分けることができ、これらの領域では、永久磁石３又は終端磁石物体１３の周縁がそれぞれ異なる極性の組合せで互いに対向している。（図４の図面に関して）上から下に向かって見て、先ずは第一の極性領域８が延びており、この領域では、それぞれ同じ極性（Ｓ－Ｓ）を有する永久磁石３’と終端磁石物体１３が境界を接している。このことは、この極性領域８において、二つのシャトル２，２’の間に反発し合う作用を発生させる。それに続く（中間の）極性領域８’では、異なる極性（Ｓ－Ｎ）の二つの終端磁石物体１３，１３’が互いに境界を接している。この極性領域８’では、磁界が二つのシャトル２，２’の間の引き合いを引き起こす。その下には、反発し合う磁力を引き起こす、永久磁石３と終端磁石物体１３’の間の又もや同じ極性（Ｎ－Ｎ）の第三の極性領域８”が続いている。

【0035】

纏めると、異なる極性領域８，８’，８”によって、二つのシャトル２，２’の間の間隔が最小になる場合でも、二つのシャトル２，２’の間に作用する磁力がほぼ相殺される。

【0036】

図４に図示されたシャトル２，２’の永久磁石装置１が発生する三次元の磁界の形状は、実際には非常に複雑であるので、上述した交番する極性領域の効果も、実際にはここで示した効果よりも複雑である。特に、密に隣接し合う周縁７，７’は、二つのシャトル２，２’の間に、ｚ軸とｘ軸に沿って作用する可能性がある力も発生させて、全ての軸の周りのモーメントも発生する可能性がある。しかし、本発明者は、これらの別の力とモーメントが一方においてｙ軸に沿った（即ち、主軸６に沿った）引き合う力と反発し合う力よりも邪魔にならず、他方においてここに開示した教示に基づく装置を用いて、全ての軸における互いに同調され、最小化された力とモーメントの状況を見い出して設定できることを発見した。

【0037】

図４では、隣り合って配置された二つのシャトル２，２’が、それらの境界を接する周縁７，７’にそれぞれ異なる極性の終端磁石物体１３，１３’を有する。しかし、このことは、対向する終端磁石物体１３，１３’が同じ極性を有する場合にも、異なる極性領域の有利な配列が得られるので、必要な前提条件ではない。図５は、そのような実施構成の例を図示している。

【0038】

図５は、並んで配置された二つのシャトル２，２’の模式的な平面図を図示しており、これらのシャトル２，２’の二つの対向する周縁７，７’は、互いに平行に配置されている。第一のシャトルの右側の終端磁石物体１３は、第二のシャトル２’の左側の終端磁石物体１３’と同じ極性（Ｎ）を有し、これらの二つの終端磁石物体１３，１３’は、中間の極性領域８’でのみ境界を接し、そこでは、反発し合う磁力を発生させる。（図５で上方に図示された）第一の極性領域８では、左側のシャトル２の中央領域１０における永久磁石３の最も右側の領域（極性Ｓ）が、右側のシャトル２’の左側の終端磁石物体１３’の上方の領域（極性Ｎ）と境界を接して、引き合う磁力を発生させている。下方の第三の極性領域８”では、左側のシャトル２の右側の終端磁石物体１３が、右側のシャトル２’の中央領域１０における最も左側に配置された永久磁石３と境界を接して、同じく引き合う磁力を発生させている。そのため、主軸６に対して平行な磁力が、ここでもほぼ相殺される。

【0039】

図２～５を参照して上述したケースにおける本発明による作用は、異なる「終端極性」の際に機能するので、異なる長さの永久磁石装置１と偶数個又は奇数個の磁石ストリップ５を備えたシャトルを同じリニアモーターに並んで配置することができ、境界を接する周縁７の任意の配置構成において、本発明による効果が得られる。

【0040】

図６は、四角形の配置構成の中央領域１０を有する永久磁石装置１の別の変化形態を模式的に図示しており、この中央領域には、永久磁石３が、周縁７に対して平行に、或いは主軸６に対して直角に配置されている。中央領域１０内の永久磁石３は、図１に図示されている通り、ほぼ従来技術による配備構成と一致する。しかし、中央領域の両側には、各周縁７と中央領域１０の最後の永久磁石３の間に、それぞれ終端磁石物体１３が配置されており、この物体は、又もや四角形の形状を有する。しかし、この終端磁石物体１３は、永久磁石装置１の周縁７によって定義される幅全体に渡って延びるのではなく、片側から周縁の半分より幾らか長い部分に渡って、例えば、周縁の３分の２に渡ってしか延びていない。この終端磁石物体１３の最適な長さは、例えば、永久磁石３の幅及び実施形態と永久磁石３と異なるようにすることができる終端磁石物体１３の幅及び実施形態などの別のパラメータにも依存する。この実施構成は、異なる、或いは同じ極性の終端磁石物体でも機能し、この永久磁石装置１は、「逆転させる」こともでき、その結果、両側で使用することができる。

【0041】

図７は、代替実施構成を図示しており、各周縁面９に、複数の終端磁石物体１３が配置されている。この周縁面９は、周縁７に関して、その周縁７に渡って規則的に、或いは不規則に分布する複数の区画に（図７では、同じ幅の二つの区画に）分割されており、その区画には、それぞれ一つの終端磁石物体１３が配置されており、その周縁は、当該区画の一部に渡って延びているが、別の部分は開放されている。これは、凡そ図６に図示された実施構成と同じであるが、極性領域８がより小さく分割されている。これは、例えば、二つの境界を接するシャトル２，２’が、図７ｂに模式的に図示されている通り、互いに僅かにずれて配置されている場合に有利であるとすることができる。そして、この引き合う極性領域と反発し合う極性領域の配列の作用は、確かに互いに整列した配置構成（図７ａ）よりも小さいが、依然として十分な程度で得られる。これは、リニアモーターと組み合わせると有利であるだけでなく、例えば、平面モーターと組み合わせても有利であるとすることができ、その理由は、その場合には、シャトル２が互いにずれて配置されることが、より頻繁に起こる可能性があるからである。

【0042】

周縁７をより小さい寸法の複数の区画に分割することは、主軸６に対して傾斜した方向に向けられた永久磁石３と組み合わせても可能であり、図８に例示して図示されている。この異なる極性の永久磁石３の交番する配列は、又もや中央領域１０に配置されており、周縁７と中央領域の最後の（ここでは、極性Ｎの）永久磁石３の間には、ほぼ三角形又は傾斜路状に形成された周縁面９が構成されている。この周縁面９は、主軸６の一方の側のより狭い方の三角形の区画と、ほぼ直角台形の形状を有する他方の側のより広い方の区画とに分割することができる。より狭い方の第一の区画には、傾斜路状に形成された表面を有し、（図２～５を参照して別に上述した実施構成と同様に）周縁７に沿って、この区画の部分領域に渡ってしか延びない第一の終端磁石物体１３’（極性Ｓ）が配置されている。台形形状の第二の区画には、中央領域１０の最後の永久磁石３に対して平行に境界を接して、先ずは菱形形状の第二の終端磁石物体１３’（極性Ｓ）が配置されており、その形状は、ほぼ中央領域１０の永久磁石３と一致するが、主軸６の一方の側にのみ、この区画のほぼ幅全体に渡って延びている。この第二の終端磁石物体１３’は、場合によっては、その幅に関して中央領域１０の永久磁石３と異なるようにすることができる。第二の終端磁石物体１３’と周縁７の間の台形形状の区画には、又もや傾斜路状の第三の終端磁石物体１３”（極性Ｎ）が配置されており、この物体は、周縁７に沿って、この区画の部分領域に渡ってしか延びていない。

【0043】

この永久磁石装置１に対して平行に同様に構成された永久磁石装置１’が配置されている場合、引き合う磁力と反発し合う磁力を交互に発生させる、又もや複数の極性領域８～８’’’’が構成される。図８に例示して図示された実施構成は、特に、大きな幅の広い永久磁石装置１に適している。図５と比べて極性領域の数を増やすことによって、永久磁石装置１が互いにずれて配置された場合でも、終端磁石物体１３の作用を少なくとも部分的に維持することができ、その結果、相互の磁気的な引き合い又は反発し合いが低減される。

【0044】

三角形の周縁面９に配置する終端磁石物体１３の数を増やして、それらのぞれぞれの面積を小さくすることによって、更に別の極性領域を実現することもできる。例えば、それぞれ三角形の終端磁石物体１３が配置された３、４又はそれ以上の区画への周縁面９の分割を実施することができ、その下に在る、台形形状の終端磁石物体１３を有する周縁面９の残る部分は、上述した方式により補正される。

【0045】

本発明による永久磁石装置の別の実施構成が、リニアモーター１１のシャトル２を示す図９に図示されている。この実施例では、二つの永久磁石装置１，１’がシャトル２に配置されている。この永久磁石装置１は、図２～８を参照して上述した通り実現することができるが、例えば、図１に図示されている通り、終端磁石物体１３が無い形でも実現することができる。この場合、永久磁石装置１は、シャトル２を移動及び駆動するためにリニアモーター１１のコイル１５と相互作用する駆動磁石を有する。この実施形態では、永久磁石装置１’は、固定子１４に対するシャトル２の位置を検知できるようにするために、位置磁石３’を有し、その磁界は、固定子１４に沿って配置された位置センサー（例えば、磁気歪センサー、磁気抵抗センサー、ホールセンサー）によって検出される。このシャトル２には、永久磁石装置１’だけを配備することもでき、この装置が、又もや同時に位置検出のためにも使用できる駆動磁石を構成できることを補足しておきたい。

【0046】

この永久磁石装置１’は、又もや固定子表面１２に対してほぼ平行に配置された磁石面４’を形成する一定数の平行な永久磁石３’を有し、固定子表面１２と固定子の方を向いた磁石面４’の間には、通常空隙が設けられている。この互いに平行に置かれた永久磁石３’は、それぞれ交番する極性を有し、その結果、磁石面４’の中央領域１０’において、交番する極性（Ｎ，Ｓ、Ｎ，Ｓ，．．．）の磁石ストリップのパターンが磁石面４’に得られる。中央領域１０’と磁石面４’の周縁７の間の周縁面９には（例えば、図９では、二つの周縁７に）、終端磁石物体１３’’’が配置されている。二つの永久磁石装置１，１’の周縁７は必ずしも同じである必要はなく、当然のことながら、磁石面４，４’の異なる周縁面９が同様に得られることを補足しておきたい。

【0047】

図９の永久磁石装置１’の終端磁石物体１３’’’は、磁気短絡部材として実現されており、例えば、フェライト又はネオジム鉄ボロン材料などの強磁性材料を有する形状である。この磁気短絡部材は、周縁面９の領域内の永久磁石装置１’の磁界を終端磁石物体１３’’’に渡って誘導し、そのために、有利には、空気よりも大きな（有利には、明らかに大きな）透磁性を有する。当業者は、磁界を所望の通り誘導するために、終端磁石物体１３’’’に関して、それに対応する磁気材料を選定することができる。終端磁石物体１３’’’に渡って永久磁石装置１’の磁界を誘導することによって、固定子１４に隣接する二つのシャトル２の永久磁石装置１’が影響し合うことがなくなる。

【0048】

図９を参照して説明した通りの磁気短絡部材の形の終端磁石物体１３’’’は、位置検出するための永久磁石装置にも、シャトル２を駆動するための永久磁石装置にも使用することができる。

【0049】

個々の実施形態及び例で述べた個々の特徴及び変化形態は、（例えば、所々に別途詳述されていない限り）それ以外の例及び実施形態と自由に組み合わせて、特に、請求項において本発明を特徴付けるために、各実施形態又は各例の別の細部の助けを必ずしも借りること無く使用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a.)】

【図6b.)】

【図6c.)】

【図7a.)】

【図7b.)】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2022-09-22

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リニアモーター及び／又は平面モーター用のシャトル（２）の永久磁石装置（１）であって、
この永久磁石装置（１）が、少なくとも一つの磁石面（４）に配置された多数の永久磁石（３）を有し、
これらの永久磁石（３）が、この磁石面（４）の中央領域（１０）に異なる極性の磁石ストリップ（５）の交番する配列を構成し、
この磁石面（４）が、この磁石ストリップ（５）を横切る、シャトル（２）の優先方向又は移動方向を定義する主軸（６）を有し、この磁石面（４）の周縁（７）が、この主軸（６）を横切り、
この磁石面（４）の周縁（７）には、中央領域（１０）と周縁（７）の間に設けられた周縁面（９）に、少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が配置されており、この少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が、永久磁石（３）によって中央領域（１０）に形成される磁界の推移を周縁（７）の長さに渡って変化する形で周縁（７）に沿って変化させる永久磁石装置において、
この少なくとも一つの周縁（７）が、異なる極性の少なくとも二つの極性領域（８，８’）を有し、この変化する磁界又は磁気短絡部材によって、有利には、平行な周縁（７，７”）を有する、並んで配置された二つの永久磁石装置（１，１’）の間の相互の引き合う力又は反発し合う力が低減されることを特徴とする永久磁石装置。

【請求項2】

請求項１に記載の永久磁石装置（１）において、
前記の相互の引き合う力が、前記の変化する磁界によって、５０％以上、有利には７０％以上、特に９０％以上低減されることを特徴とする永久磁石装置。

【請求項3】

請求項１に記載の永久磁石装置（１）において、
永久磁石装置（１）の前記の少なくとも一つの周縁（７）及び同形式の永久磁石装置（１’）のその周縁に対して平行に配置された別の周縁（７’）に沿って、引き合う磁石作用の極性領域と反発し合う磁石作用の極性領域が交番することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか一つに記載の永久磁石装置（１）において、
前記の並んで配置された同形式の二つの永久磁石装置（１，１’）の間の磁力がほぼ相殺されることを特徴とする永久磁石装置。

【請求項5】

請求項１に記載の永久磁石装置（１）において、
前記の周縁面（９）に配置された終端磁石物体（１３）の表面が、前記の主軸（６）に関して非対称に形成されており、有利には、ほぼ傾斜路状の形状を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項6】

請求項１又は５に記載の永久磁石装置（１）において、
前記の磁石ストリップ（５）が、それぞれ前記の磁石面（４）の主軸（６）を４５°～９０°の角度で横切る長手軸を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項7】

請求項１から６までのいずれか一つに記載の永久磁石装置（１）において、
少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が永久磁石材料を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項8】

請求項１から７までのいずれか一つに記載の永久磁石装置（１）において、
少なくとも一つの終端磁石物体（１３）が、例えば、フェライト又はネオジム鉄ボロンなどの磁化された、或いは磁化されていない磁化可能な材料から選定された材料を有することを特徴とする永久磁石装置。

【請求項9】

請求項１から８までのいずれか一つに記載の少なくとも一つの永久磁石装置（１）を備えた、リニアモーター及び／又は平面モーター用のシャトル（２）。

【請求項10】

少なくとも一つの固定子（１４）と、そこに配置された請求項９に記載の少なくとも一つのシャトル（２）とを備えたリニアモーター（１１）。

【請求項11】

少なくとも一つの固定子（１４）と、そこに配置された請求項９に記載の少なくとも一つのシャトル（２）とを備えた平面モーター。

【国際調査報告】