リニアモータの可動子およびリニアモータ
【課題】推力の変動を低減することができるリニアモータの可動子およびリニアモータを提供すること。
【解決手段】本願の開示するリニアモータ１００の可動子１１０は、電機子１１１と、主極磁石列１３０と、補極磁石１３２ａ，１３２ｂとを備える。電機子１１１は、直線状に配列された複数のティース１１６を有し、各ティース１１６にコイル１１３が巻装される。主極磁石列１３０は、電機子１１１のティース１１６側に配置され、異なる極性の主極磁石１３１ａ，１３１ｂがティース１１６の配列方向に沿って交互に配列される。補極磁石１３２ａ，１３２ｂは、主極磁石列１３０の一端または両端に隣接して配置される。
【解決手段】本願の開示するリニアモータ１００の可動子１１０は、電機子１１１と、主極磁石列１３０と、補極磁石１３２ａ，１３２ｂとを備える。電機子１１１は、直線状に配列された複数のティース１１６を有し、各ティース１１６にコイル１１３が巻装される。主極磁石列１３０は、電機子１１１のティース１１６側に配置され、異なる極性の主極磁石１３１ａ，１３１ｂがティース１１６の配列方向に沿って交互に配列される。補極磁石１３２ａ，１３２ｂは、主極磁石列１３０の一端または両端に隣接して配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、リニアモータの可動子およびリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機の一種として、固定子に沿って可動子を直線的に移動させるリニアモータが知られており、かかるリニアモータとして、可動子側に永久磁石が配置されるものが提案されている。
【０００３】
例えば、ティースにコイルを巻装した電機子に複数の永久磁石を配列した可動子と、所定間隔で表面に突極が形成され、可動子に対向配置される固定子とを備えるリニアモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１９１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、永久磁石を可動子側に配置した従来のリニアモータでは、可動子を固定子に沿って移動させる際に、コギングや推力リップルが発生する。コギングや推力リップルは、推力変動の要因となり、リニアモータの円滑な駆動を阻害する。
【０００６】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、推力の変動を低減することができるリニアモータの可動子およびリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の一態様に係るリニアモータの可動子は、電機子と、主極磁石列と、補極磁石とを備える。前記電機子は、直線状に配列された複数のティースを有し、各ティースにコイルが巻装される。前記主極磁石列は、前記電機子の前記ティース側に配置され、異なる極性の主極磁石が前記ティースの配列方向に沿って交互に配列される。前記補極磁石は、前記主極磁石列の一端または両端に隣接して配置される。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の一態様によれば、推力の変動を低減することができるリニアモータの可動子およびリニアモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るリニアモータの正面模式図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る可動子の側断面模式図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る可動子の側断面模式図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するリニアモータの可動子およびリニアモータの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、説明の便宜上、各図中、Ｘ軸の正方向および負方向をそれぞれリニアモータの前方および後方、Ｙ軸の正方向および負方向をそれぞれリニアモータの右方および左方、Ｚ軸の正方向および負方向をリニアモータの上方および下方とする。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るリニアモータの構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るリニアモータの正面模式図、図２は、第１の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ線断面模式図である。
【００１２】
図１に示すように、第１の実施形態に係るリニアモータ１００は、前後方向（ここでは、Ｘ軸方向）に延伸する可動子１１０および固定子１２０を備え、設置対象１４０に設置される。可動子１１０は、間隔Ｐ１を空けて固定子１２０と対向した状態で、固定子１２０に対して前後方向に相対的に移動できるように、図示しない直動軸受によって案内支持される。
【００１３】
かかるリニアモータ１００においては、電機子１１１と主極磁石列１３０を備える可動子１１０によって進行磁界が形成される。かかる進行磁界と固定子１２０の突極１２２との間で発生する推力によって、可動子１１０が固定子１２０に対して前後方向へ相対的に移動する。なお、以下では、可動子１１０の移動方向、すなわち、前後方向をストローク方向と呼ぶこととする。また、図１では、推力の変動を低減する補極磁石を図示していないが、かかる補極磁石については、図２および図３において詳述する。
【００１４】
図２に示すように、可動子１１０は、電機子コア１１２と、複数のコイル１１３と、主極磁石列１３０とを備える。電機子コア１１２は、ストローク方向を長手方向として延伸するヨーク部１１５と、かかるヨーク部１１５からそれぞれ下方に延伸する複数のティース１１６を備える。これら複数のティース１１６は、ストローク方向に沿って直線状に所定の間隔で配列される。
【００１５】
ティース１１６間には、スロット１１７と呼ばれる空間が形成され、かかるスロット１１７にコイル１１３が納められる。具体的には、各ティース１１６に絶縁材を介して、三相それぞれの電機子巻線であるコイル１１３が集中巻きされ、各コイル１１３が各スロット１１７に納められる。コイル１１３は、例えば、銅線などの絶縁被覆電線によって形成される。
【００１６】
なお、電機子コア１１２に形成される９つのティース１１６は、例えば、ストローク方向に連続する３つのティース１１６を１つのグループとして前方から順に第１〜第３グループに分けられる。そして、第１グループのティース１１６にＵ相のコイル１１３が、第２グループのティース１１６にＶ相のコイル１１３が、第３グループのティース１１６にＷ相のコイル１１３がそれぞれ集中巻きにより巻装される。
【００１７】
また、電機子コア１１２のストローク方向両端には、複数のティース１１６の配列方向の両端に隣接してそれぞれヨーク部１１５から下方へ向かって突出する補助ティース１１８ａ，１１８ｂが形成される。かかる補助ティース１１８ａ，１１８ｂは、推力変動の要因となるコギングを低減するために形成される。また、補助ティース１１８ａ，１１８ｂは、主ティースであるティース１１６よりも上下方向の長さが短く、コイルが巻装されない。なお、電機子コア１１２は、積層珪素鋼板やＳＭＣコアなどの軟磁性材料から構成される。ＳＭＣコアは、微細鉄粉を圧縮成形したコアである。
【００１８】
複数のティース１１６のそれぞれにコイル１１３が巻装された電機子コア１１２は、モールド樹脂１１４によって全体的にモールドされる。コイル１１３が巻装されたティース１１６間のスロット１１７にはモールド樹脂１１４が充填され、電機子１１１のティース１１６側が平坦状に形成される。
【００１９】
このように平坦状に形成された電機子１１１のティース１１６側には、推力を発生させるための主極磁石列１３０が接着材などによって固定される。電機子１１１のティース１１６側は、平坦に形成されることから、主極磁石列１３０を強固に接着することができるとともに、主極磁石列１３０を精度良く配置させることができる。
【００２０】
主極磁石列１３０は、異なる極性の主極磁石１３１ａ，１３１ｂがティース１１６の配列方向に沿って交互に配列されて構成される。また、各一対の主極磁石１３１ａ，１３１ｂは、各ティース１１６の先端に前後方向に連接して配置され、隣接する主極磁石１３１ａ，１３１ｂの対と間隔Ｐ２を空けて配置される。
【００２１】
各主極磁石１３１ａ，１３１ｂは、左右方向を長手方向として略直方体状に形成され、矢印方向を磁化方向としている。すなわち、主極磁石１３１ａは、下方をＮ極、上方をＳ極とする永久磁石であり、主極磁石１３１ｂは、上方をＮ極、下方をＳ極とする永久磁石である。なお、主極磁石１３１ａ，１３１ｂは、永久磁石に限定されるものではなく、例えば、電磁石であってもよい。
【００２２】
このように構成された可動子１１０では、電機子１１１のコイル磁束が主極磁石列１３０を構成する主極磁石１３１ａ，１３１ｂの磁束に重畳し、進行磁界が形成される。各主極磁石１３１ａ，１３１ｂは、ティース１１６の先端だけでなく、複数のティース１１６の間に形成されたスロット１１７の開口部先端にも配置される。かかる配置により、コイル１１３と主極磁石１３１ａ，１３１ｂによるギャップ磁束密度を増加させることができ、進行磁界を増加させることができる。
【００２３】
次に、固定子１２０の構成について説明する。固定子１２０は、図２に示すように、ヨーク部１２１および突極１２２を備える突極子である。かかる固定子１２０は、例えば積層珪素鋼板、ＳＭＣコア、３％Ｓｉ鉄、または鉄製の構造材などの軟磁性材料から構成される。
【００２４】
ヨーク部１２１は、前後方向を長手方向として略直方体状に形成される。突極１２２は、ヨーク部１２１から上方に突出して形成される。かかる突極１２２は、左右方向を長手方向とし、前後方向に所定の間隔で配列される。
【００２５】
固定子１２０の突極１２２は、可動子１１０によって形成される磁界との間で推力を発生させるために設けられており、かかる推力によって可動子１１０が固定子１２０に対して前後方向に相対的に移動する。具体的には、電機子１１１のコイル磁束が、主極磁石列１３０を構成する主極磁石１３１ａ，１３１ｂの磁束に重畳し、１３極の進行磁界が形成される。この１３極の進行磁界と１３個の突極１２２との間で推力が発生し、かかる推力によって可動子１１０が固定子１２０に対して前後方向に相対的に移動する。
【００２６】
第１実施形態に係るリニアモータ１００では、コギングなどに起因する推力の変動を低減するために、可動子１１０において、そのストローク方向両端の補助ティース１１８ａ，１１８ｂに対向する位置に補極磁石１３２ａ，１３２ｂが設けられる。
【００２７】
かかる補極磁石１３２ａ，１３２ｂについて、具体的に説明する。図３は、第１の実施形態に係る可動子１１０の側断面模式図である。なお、図３においては、可動子１１０のストローク方向の中央部を省略している。
【００２８】
補極磁石１３２ａは、主極磁石列１３０（図２参照）の前端に位置する主極磁石１３１ａの前方に位置し、主極磁石１３１ａと極性が異なる永久磁石である。すなわち、補極磁石１３２ａは、上方をＮ極、下方をＳ極とする永久磁石である。かかる補極磁石１３２ａは、左右方向を長手方向として略直方体状に形成され、ストローク方向の長さが主極磁石１３１ａより短く形成される。
【００２９】
電機子１１１は、上述のように、ティース１１６の先端表面に沿って平坦状になるようにモールド樹脂１１４が形成されており、補極磁石１３２ａは、かかるモールド樹脂１１４を介して補助ティース１１８ａと間隔Ｐ３ａを空けて配置される。なお、モールド樹脂１１４は、補助ティース１１８ａの前方を覆うように設けられており、これにより、補極磁石１３２ａの前端側は、補助ティース１１８ａの前端側よりも前方に配置可能となっている。
【００３０】
また、補極磁石１３２ａは、主極磁石列１３０（図２参照）とストローク方向に間隔Ｐ２よりも大きい間隔Ｐ４ａを空けて配置される。補極磁石１３２ａのストローク方向の長さと、間隔Ｐ３ａと、間隔Ｐ４ａとは、可動子１１０の前端部での磁束密度の偏りを低減するように設定され、これにより、第１の実施形態に係るリニアモータ１００では、推力の変動が低減される。
【００３１】
同様に、補極磁石１３２ｂは、主極磁石列１３０の後端に位置する主極磁石１３１ｂの後方に位置し、主極磁石１３１ｂと極性が異なる永久磁石である。すなわち、補極磁石１３２ｂは、下方をＮ極、上方をＳ極とする永久磁石である。かかる補極磁石１３２ｂは、左右方向を長手方向として略直方体状に形成され、ストローク方向の長さが主極磁石１３１ｂより短く形成される。
【００３２】
また、補極磁石１３２ｂは、補極磁石１３２ａと同様に、モールド樹脂１１４を介して補助ティース１１８ｂと間隔Ｐ３ｂを空けて配置される。なお、モールド樹脂１１４は、補助ティース１１８ｂの後方を覆うように設けられており、これにより、補極磁石１３２ｂの後端側は、補助ティース１１８ｂの後端側よりも後方に配置可能となっている。
【００３３】
また、補極磁石１３２ｂは、主極磁石列１３０をストローク方向に間隔Ｐ２よりも大きい間隔Ｐ４ｂを空けて配置される。補極磁石１３２ｂのストローク方向の長さと、間隔Ｐ３ｂと、間隔Ｐ４ｂとは、可動子１１０の後端部での磁束密度の偏りを低減するように設定され、これにより、第１の実施形態に係るリニアモータ１００では、推力の変動を抑えることができる。
【００３４】
なお、補極磁石１３２ａと補極磁石１３２ｂを同一形状とし、間隔Ｐ３ａと間隔Ｐ３ｂとを同一寸法とし、および、間隔Ｐ４ａと間隔Ｐ４ｂを同一寸法としてもよい。これにより、可動子１１０の前端部と後端部とで対称性を有するため、可動子１１０が前方へ移動した場合と後方へ移動した場合とで推力の変動を同様に低減することができる。
【００３５】
また、補極磁石１３２ａ，１３２ｂのストローク方向の長さではなく、補極磁石１３２ａ，１３２ｂの左右方向の長さを主極磁石１３１ａ，１３１ｂと異ならせてもよい。また、補極磁石１３２ａ，１３２ｂのストローク方向の長さに加え、補極磁石１３２ａ，１３２ｂの左右方向の長さを主極磁石１３１ａ，１３１ｂと異ならせてもよい。
【００３６】
また、図２に示すリニアモータ１００では、主極磁石列１３０の両端に隣接して補極磁石１３２ａ，１３２ｂを設けているが、主極磁石列１３０の一端に補極磁石１３２ａおよび補極磁石１３２ｂのいずれかを設けるようにしてもよい。このように主極磁石列１３０の一端のみに補極磁石１３２ａまたは補極磁石１３２ｂを設けた場合であっても、推力の変動を低減することができる。
【００３７】
以上のように、第１の実施形態に係るリニアモータ１００では、主極磁石列１３０の一端または両端に隣接して配置される補極磁石１３２ａ，１３２ｂを備えるため、推力の変動を低減することができ、これにより、リニアモータ１００を精度よく駆動することができる。
【００３８】
なお、第１の実施形態に係るリニアモータ１００は、ティース１１６の数を「９」とし、主極磁石１３１ａ，１３１ｂの数を「１８」としたがこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。また、同様に、突極１２２の大きさおよび形状や突極１２２間の間隔も同様に図１および図２に示される例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るリニアモータについて説明する。図４は、第２の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図、図５は、第２の実施形態に係る可動子の側断面模式図である。なお、図５においては、可動子のストローク方向の中央部を省略している。また、以下においては、説明の便宜上、第１の実施形態に係るリニアモータ１００と異なる点を主に説明し、重複説明は適宜省略する。
【００４０】
図４に示すように、第２の実施形態に係るリニアモータ２００では、複数のティース２１６がヨーク部２１５の凹部に嵌め込まれて、電機子コア２１２が形成される。各ティース２１６に巻装されるコイル２１３は、ティース２１６間に形成されるスロット２１７に納められる。
【００４１】
各ティース２１６の先端表面には、図５に示すように、左右方向を長手方向とする突起２５１が主極磁石２３１ａ，２３１ｂの位置決め用の突起として形成される。かかる突起２５１によって、主極磁石２３１ａ，２３１ｂを容易に取り付けることができ、また、その取り付け精度も向上させることができる。
【００４２】
また、各ティース２１６の先端には、ストローク方向に幅広となる鍔部２１９が形成される。かかる鍔部２１９によって、ティース２１６による平坦面が増加することから、これによっても、主極磁石列２３０の取り付け精度を向上させることができる。
【００４３】
しかも、主極磁石２３１ａ，２３１ｂを精度よく取り付けることができるため、間隔Ｐ５，Ｐ６の精度を向上させることができる。間隔Ｐ５は、ティース２１６の先端表面上で隣接する主極磁石２３１ａと主極磁石２３１ｂの間隔である。また、間隔Ｐ６は、各ティース２１６の先端表面に配置される主極磁石２３１ａ，２３１ｂの対と、それに隣接する主極磁石２３１ａ，２３１ｂの対との間隔である。
【００４４】
このように、第２の実施形態に係るリニアモータ２００では、互いに異なる極性の主極磁石２３１ａ，２３１ｂが交互に配列されて構成される主極磁石列２３０（図４参照）の取り付け精度を向上させることができる。また、間隔Ｐ５を空けて主極磁石２３１ａ，２３１ｂを配置するため、主極磁石２３１ａ，２３１ｂの磁石量を低減することもできる。
【００４５】
また、リニアモータ１００と同様、図４に示すように、コイル２１３が巻装された電機子コア２１２は、モールド樹脂２１４によって全体的にモールドされ、電機子２１１のティース２１６側が平坦状に形成される。このように、電機子２１１のティース２１６側は、平坦に形成されることから、主極磁石列２３０を強固に接着することができるとともに、精度良く配置させることができる。
【００４６】
図５に示すように、複数のティース２１６の両端には、隣接する位置にティース２１６と上下方向の長さを同程度とする補助ティース２１８ａ，２１８ｂが配置される。かかる補助ティース２１８ａ，２１８ｂは、ヨーク部２１５と一体的に形成される。
【００４７】
補助ティース２１８ａ，２１８ｂの先端には、補極磁石２３２ａ，２３２ｂが固定される。補極磁石２３２ａは、主極磁石列２３０（図４参照）の前端に位置する主極磁石２３１ａの前方に位置し、主極磁石２３１ａと極性が同じ永久磁石である。また、補極磁石２３２ｂは、主極磁石列２３０の後端に位置する主極磁石２３１ｂの後方に位置し、主極磁石２３１ｂと極性が同じ永久磁石である。
【００４８】
補助ティース２１８ａ，２１８ｂの先端表面には、補極磁石２３２ａ，２３２ｂの位置決め用の突起２５２がそれぞれ形成される。突起２５２は、左右方向を長手方向とする突起であり、かかる突起２５２によって、補極磁石２３２ａ，２３２ｂを容易に取り付けることができ、また、その取り付け精度も向上させることができる。
【００４９】
しかも、補極磁石２３２ａ，２３２ｂを精度よく取り付けることができるため、間隔Ｐ７ａ，Ｐ７ｂの精度を向上させることができる。間隔Ｐ７ａ，Ｐ７ｂは、主極磁石列２３０の両端と補極磁石２３２ａ，２３２ｂとの間の距離である。
【００５０】
また、補極磁石２３２ａ，２３２ｂは、左右方向を長手方向とし、断面視台形状を有しており、可動子２１０の端部側に向かうにしたがって上下方向の厚みが薄くなるように構成されている。さらに、補極磁石２３２ａ，２３２ｂの下面は、前後方向に弧状形成される。
【００５１】
したがって、補極磁石２３２ａ，２３２ｂの形状を断面視方形状に限定する場合に比べ、可動子２１０の両端部での磁束密度を調整する自由度を向上させることができ、これにより、推力変動の低減を容易に行うことができる。なお、補極磁石２３２ａ，２３２ｂの形状はこれに限定されるものではなく、例えば、断面視三角形状とするなど、種々の変更が可能である。
【００５２】
また、図４に示す例では、主極磁石列２３０の両端に隣接して補極磁石２３２ａ，２３２ｂを設けているが、主極磁石列２３０の一端に補極磁石２３２ａおよび補極磁石２３２ｂのいずれかを設けるようにしてもよい。このように主極磁石列２３０の一端のみに補極磁石２３２ａまたは補極磁石２３２ｂを設けた場合であっても、推力の変動を低減することができる。
【００５３】
なお、図４に示すように、可動子２１０と間隔を空けて固定子２２０が配置される。かかる固定子２２０は、ヨーク部２２１と、ヨーク部２２１の上面に配置される複数の突極２２２と備える。突極２２２は、先端が断面視円弧状に形成され、左右方向に延在する。
【００５４】
以上のように、第２の実施形態に係るリニアモータ２００では、主極磁石列２３０の一端または両端に隣接して配置される補極磁石２３２ａ，２３２ｂを備えるため、推力の変動を低減することができ、これにより、リニアモータ２００を精度よく駆動することができる。
【００５５】
また、リニアモータ２００には、位置決め用の突起２５１，２５２が形成されるため、主極磁石２３１ａ，２３１ｂおよび補極磁石２３２ａ，２３２ｂを精度よく取り付けることができ、推力の変動を精度よく低減することができる。
【００５６】
なお、第２の実施形態に係るリニアモータ２００は、ティース２１６の数を「９」とし、主極磁石２３１ａ，２３１ｂの数を「１８」としたがこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。また、同様に、突極２２２の大きさおよび形状や突極２２２間の間隔も同様に図４に示す例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５７】
また、補助ティース２１８ａ，２１８ｂの先端表面には、突起２５２を形成するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、補助ティース２１８ａ，２１８ｂの先端表面を平坦面とし、かかる平坦面に当接させて補極磁石２３２ａ，２３２ｂを配置するようにしてもよい。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るリニアモータについて説明する。図６は、第３の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。なお、以下においては、説明の便宜上、第１実施形態に係るリニアモータ１００と異なる点を主に説明し、重複説明は適宜省略する。
【００５９】
図６に示すように、第３実施形態に係るリニアモータ３００では、複数のティース３１６がヨーク部３１５の凹部に嵌め込まれて、電機子コア３１２が形成される。各ティース３１６に巻装されるコイル３１３は、ティース３１６間に形成されるスロット３１７に納められる。
【００６０】
第１実施形態に係る電機子１１１とは異なり、電機子３１１には、補助ティースは形成されず、各ティース３１６の先端には、ストローク方向に幅広となる鍔部３１９が形成される。隣接するティース３１６の鍔部３１９同士は接触しており、これにより、電機子３１１のティース３１６側をほぼ平坦に形成することができる。なお、ティース３１６の鍔部３１９同士を接合して一体的に形成することもでき、これによっても、電機子３１１のティース３１６側を平坦に形成することができる。
【００６１】
このように電機子３１１のティース３１６側を平坦に形成しているため、電機子３１１のティース３１６側に固定される主極磁石列３３０を強固に接着することができるとともに、主極磁石列３３０を精度良く配置させることができる。また、主極磁石列３３０の主極磁石３３１ａ，３３１ｂを互いに間隔を空けずに配列しているため、これによっても、主極磁石列３３０を精度良く配置させることができる。
【００６２】
第３実施形態に係る可動子３１０では、上述のように補助ティースが形成されず、さらに、推力リップルなどを低減する補極磁石３３２ａ，３３２ｂが主極磁石３３１ａ，３３１ｂと一体的に形成される。そのため、補極磁石３３２ａ，３３２ｂを主極磁石３３１ａ，３３１ｂに対して間隔を空けて配置したりした場合に比べ、可動子３１０の前後方向の長さを短くすることができ、可動子３１０の小型化を図ることができる。
【００６３】
具体的には、図６に示すように、主極磁石３３１ａに補極磁石３３２ａを一体化するとともに、主極磁石３３１ｂに補極磁石３３２ｂを一体化して、ストローク方向両端に永久磁石３４１ａ，３４１ｂを形成している。かかる永久磁石３４１ａ，３４１ｂは、推力を発生させる主極磁石の機能と共に推力リップルなどを低減する補極磁石の機能を果たす。
【００６４】
なお、主極磁石３３１ａと補極磁石３３２ａの磁化方向は同一であり、下方をＮ極、上方をＳ極とする。また、同様に、主極磁石３３１ｂと補極磁石３３２ｂの磁化方向は同一であり、上方をＮ極、下方をＳ極とする。また、永久磁石３４１ａ，３４１ｂのストローク方向の長さは、主極磁石３３１ａ，３３１ｂのストローク方向の長さに補極磁石３３２ａ，３３２ｂのストローク方向の長さを加えたものである。
【００６５】
永久磁石３４１ａの補極磁石３３２ａに対応する領域は、ティース３１６の鍔部３１９よりも前方に突出しており、かかる突出部分はモールド樹脂３１４によって支持される。同様に、永久磁石３４１ｂの補極磁石３３２ｂに対応する領域は、ティース３１６の鍔部３１９よりも後方に突出しており、かかる突出部分はモールド樹脂３１４によって支持される。
【００６６】
なお、図６に示す例では、主極磁石３３１ａ，３３１ｂと補極磁石３３２ａ，３３２ｂとを一体化しているが、これに限定されるものではない。例えば、主極磁石３３１ａと補極磁石３３２ａとを間隔を空けずに連接し、主極磁石３３１ｂと補極磁石３３２ｂとを間隔を空けずに連接してもよい。
【００６７】
図６に示す例では、可動子３１０のストローク方向の両端に主極磁石３３１ａ，３３１ｂと補極磁石３３２ａ，３３２ｂを一体化した永久磁石３４１ａ，３４１ｂとを設けたが、これに限定されるものではない。例えば、可動子３１０のストローク方向の一端のみに補極磁石の機能も果たす永久磁石を配置してもよい。具体的には、可動子３１０の前端部に永久磁石３４１ａを配置し、可動子３１０の後端部に永久磁石３４１ｂに代えて主極磁石３３１ｂを配置する。または、可動子３１０の前端部に永久磁石３４１ａに代えて主極磁石３３１ａを配置し、可動子３１０の後端部に永久磁石３４１ｂを配置する。
【００６８】
また、可動子３１０と間隔を空けて配置される位置には、図６に示すように、固定子３２０が配置される。かかる固定子３２０は、ヨーク部３２１と、ヨーク部３２１の上面に配置される複数の突極３２２とを備える。突極３２２は、先端が断面視台形状に形成され、左右方向に延在する。
【００６９】
このように、第３の実施形態に係るリニアモータ３００は、推力リップルなどを低減するための補極磁石３３２ａ，３３２ｂが主極磁石３３１ａ，３３１ｂと一体的に形成される。そのため、補極磁石３３２ａ，３３２ｂを主極磁石３３１ａ，３３１ｂに対して間隔を空けて配置する場合に比べ、可動子３１０の前後方向の長さを短くすることができ、可動子３１０の小型化を図ることができる。また、リニアモータ３００の電機子コア３１２には、補助ティースが形成されておらず、これによっても、可動子３１０の小型化を図ることができる。
【００７０】
なお、第３の実施形態に係るリニアモータ３００は、ティース３１６の数を「９」とし、主極磁石３３１ａ，３３１ｂの数を「１２」としたがこれに限定されるものでははく、種々の変更が可能である。また、同様に、突極３２２の大きさおよび形状や突極３２２間の間隔も同様に図６に示す例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００７１】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【００７２】
例えば、第１〜３の実施形態のリニアモータ１００，２００，３００の構成を適宜組み合わせることができる。また、第１および第２の実施形態では、補極磁石１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂの磁化方向を上下方向として説明したが、補極磁石１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂの磁化方向を斜め方向やストローク方向とすることもできる。
【００７３】
また、第１および第２の実施形態では、補助ティース１１８ａ，１１８ｂ，２１８ａ，２１８ｂを可動子１１０,２１０の前端部と後端部とに配置したが、これに限定されるものではない。すなわち、可動子１１０の前端部および後端部のうち一方に補助ティース１１８ａまたは補助ティース１１８ｂを配置することもできる。また、可動子２１０の前端部および後端部のうち一方に補助ティース２１８ａまたは補助ティース２１８ｂを配置することもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１００，２００，３００ リニアモータ
１１０，２１０，３１０ 可動子
１１１，２１１，３１１ 電機子
１１２，２１２，３１２ 電機子コア
１１３，２１３，３１３ コイル
１１６，２１６，３１６ ティース
１１８ａ，１１８ｂ，２１８ａ，２１８ｂ 補助ティース
１２０，２２０，３２０ 固定子
１２２，２２２，３２２ 突極
１３０，２３０，３３０ 主極磁石列
１３１ａ，１３１ｂ，２３１ａ，２３１ｂ，３３１ａ，３３１ｂ 主極磁石
１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂ，３３２ａ，３３２ｂ 補極磁石
２５１，２５２ 突起
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、リニアモータの可動子およびリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機の一種として、固定子に沿って可動子を直線的に移動させるリニアモータが知られており、かかるリニアモータとして、可動子側に永久磁石が配置されるものが提案されている。
【０００３】
例えば、ティースにコイルを巻装した電機子に複数の永久磁石を配列した可動子と、所定間隔で表面に突極が形成され、可動子に対向配置される固定子とを備えるリニアモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１９１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、永久磁石を可動子側に配置した従来のリニアモータでは、可動子を固定子に沿って移動させる際に、コギングや推力リップルが発生する。コギングや推力リップルは、推力変動の要因となり、リニアモータの円滑な駆動を阻害する。
【０００６】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、推力の変動を低減することができるリニアモータの可動子およびリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の一態様に係るリニアモータの可動子は、電機子と、主極磁石列と、補極磁石とを備える。前記電機子は、直線状に配列された複数のティースを有し、各ティースにコイルが巻装される。前記主極磁石列は、前記電機子の前記ティース側に配置され、異なる極性の主極磁石が前記ティースの配列方向に沿って交互に配列される。前記補極磁石は、前記主極磁石列の一端または両端に隣接して配置される。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の一態様によれば、推力の変動を低減することができるリニアモータの可動子およびリニアモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るリニアモータの正面模式図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る可動子の側断面模式図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る可動子の側断面模式図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するリニアモータの可動子およびリニアモータの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、説明の便宜上、各図中、Ｘ軸の正方向および負方向をそれぞれリニアモータの前方および後方、Ｙ軸の正方向および負方向をそれぞれリニアモータの右方および左方、Ｚ軸の正方向および負方向をリニアモータの上方および下方とする。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るリニアモータの構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るリニアモータの正面模式図、図２は、第１の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ線断面模式図である。
【００１２】
図１に示すように、第１の実施形態に係るリニアモータ１００は、前後方向（ここでは、Ｘ軸方向）に延伸する可動子１１０および固定子１２０を備え、設置対象１４０に設置される。可動子１１０は、間隔Ｐ１を空けて固定子１２０と対向した状態で、固定子１２０に対して前後方向に相対的に移動できるように、図示しない直動軸受によって案内支持される。
【００１３】
かかるリニアモータ１００においては、電機子１１１と主極磁石列１３０を備える可動子１１０によって進行磁界が形成される。かかる進行磁界と固定子１２０の突極１２２との間で発生する推力によって、可動子１１０が固定子１２０に対して前後方向へ相対的に移動する。なお、以下では、可動子１１０の移動方向、すなわち、前後方向をストローク方向と呼ぶこととする。また、図１では、推力の変動を低減する補極磁石を図示していないが、かかる補極磁石については、図２および図３において詳述する。
【００１４】
図２に示すように、可動子１１０は、電機子コア１１２と、複数のコイル１１３と、主極磁石列１３０とを備える。電機子コア１１２は、ストローク方向を長手方向として延伸するヨーク部１１５と、かかるヨーク部１１５からそれぞれ下方に延伸する複数のティース１１６を備える。これら複数のティース１１６は、ストローク方向に沿って直線状に所定の間隔で配列される。
【００１５】
ティース１１６間には、スロット１１７と呼ばれる空間が形成され、かかるスロット１１７にコイル１１３が納められる。具体的には、各ティース１１６に絶縁材を介して、三相それぞれの電機子巻線であるコイル１１３が集中巻きされ、各コイル１１３が各スロット１１７に納められる。コイル１１３は、例えば、銅線などの絶縁被覆電線によって形成される。
【００１６】
なお、電機子コア１１２に形成される９つのティース１１６は、例えば、ストローク方向に連続する３つのティース１１６を１つのグループとして前方から順に第１〜第３グループに分けられる。そして、第１グループのティース１１６にＵ相のコイル１１３が、第２グループのティース１１６にＶ相のコイル１１３が、第３グループのティース１１６にＷ相のコイル１１３がそれぞれ集中巻きにより巻装される。
【００１７】
また、電機子コア１１２のストローク方向両端には、複数のティース１１６の配列方向の両端に隣接してそれぞれヨーク部１１５から下方へ向かって突出する補助ティース１１８ａ，１１８ｂが形成される。かかる補助ティース１１８ａ，１１８ｂは、推力変動の要因となるコギングを低減するために形成される。また、補助ティース１１８ａ，１１８ｂは、主ティースであるティース１１６よりも上下方向の長さが短く、コイルが巻装されない。なお、電機子コア１１２は、積層珪素鋼板やＳＭＣコアなどの軟磁性材料から構成される。ＳＭＣコアは、微細鉄粉を圧縮成形したコアである。
【００１８】
複数のティース１１６のそれぞれにコイル１１３が巻装された電機子コア１１２は、モールド樹脂１１４によって全体的にモールドされる。コイル１１３が巻装されたティース１１６間のスロット１１７にはモールド樹脂１１４が充填され、電機子１１１のティース１１６側が平坦状に形成される。
【００１９】
このように平坦状に形成された電機子１１１のティース１１６側には、推力を発生させるための主極磁石列１３０が接着材などによって固定される。電機子１１１のティース１１６側は、平坦に形成されることから、主極磁石列１３０を強固に接着することができるとともに、主極磁石列１３０を精度良く配置させることができる。
【００２０】
主極磁石列１３０は、異なる極性の主極磁石１３１ａ，１３１ｂがティース１１６の配列方向に沿って交互に配列されて構成される。また、各一対の主極磁石１３１ａ，１３１ｂは、各ティース１１６の先端に前後方向に連接して配置され、隣接する主極磁石１３１ａ，１３１ｂの対と間隔Ｐ２を空けて配置される。
【００２１】
各主極磁石１３１ａ，１３１ｂは、左右方向を長手方向として略直方体状に形成され、矢印方向を磁化方向としている。すなわち、主極磁石１３１ａは、下方をＮ極、上方をＳ極とする永久磁石であり、主極磁石１３１ｂは、上方をＮ極、下方をＳ極とする永久磁石である。なお、主極磁石１３１ａ，１３１ｂは、永久磁石に限定されるものではなく、例えば、電磁石であってもよい。
【００２２】
このように構成された可動子１１０では、電機子１１１のコイル磁束が主極磁石列１３０を構成する主極磁石１３１ａ，１３１ｂの磁束に重畳し、進行磁界が形成される。各主極磁石１３１ａ，１３１ｂは、ティース１１６の先端だけでなく、複数のティース１１６の間に形成されたスロット１１７の開口部先端にも配置される。かかる配置により、コイル１１３と主極磁石１３１ａ，１３１ｂによるギャップ磁束密度を増加させることができ、進行磁界を増加させることができる。
【００２３】
次に、固定子１２０の構成について説明する。固定子１２０は、図２に示すように、ヨーク部１２１および突極１２２を備える突極子である。かかる固定子１２０は、例えば積層珪素鋼板、ＳＭＣコア、３％Ｓｉ鉄、または鉄製の構造材などの軟磁性材料から構成される。
【００２４】
ヨーク部１２１は、前後方向を長手方向として略直方体状に形成される。突極１２２は、ヨーク部１２１から上方に突出して形成される。かかる突極１２２は、左右方向を長手方向とし、前後方向に所定の間隔で配列される。
【００２５】
固定子１２０の突極１２２は、可動子１１０によって形成される磁界との間で推力を発生させるために設けられており、かかる推力によって可動子１１０が固定子１２０に対して前後方向に相対的に移動する。具体的には、電機子１１１のコイル磁束が、主極磁石列１３０を構成する主極磁石１３１ａ，１３１ｂの磁束に重畳し、１３極の進行磁界が形成される。この１３極の進行磁界と１３個の突極１２２との間で推力が発生し、かかる推力によって可動子１１０が固定子１２０に対して前後方向に相対的に移動する。
【００２６】
第１実施形態に係るリニアモータ１００では、コギングなどに起因する推力の変動を低減するために、可動子１１０において、そのストローク方向両端の補助ティース１１８ａ，１１８ｂに対向する位置に補極磁石１３２ａ，１３２ｂが設けられる。
【００２７】
かかる補極磁石１３２ａ，１３２ｂについて、具体的に説明する。図３は、第１の実施形態に係る可動子１１０の側断面模式図である。なお、図３においては、可動子１１０のストローク方向の中央部を省略している。
【００２８】
補極磁石１３２ａは、主極磁石列１３０（図２参照）の前端に位置する主極磁石１３１ａの前方に位置し、主極磁石１３１ａと極性が異なる永久磁石である。すなわち、補極磁石１３２ａは、上方をＮ極、下方をＳ極とする永久磁石である。かかる補極磁石１３２ａは、左右方向を長手方向として略直方体状に形成され、ストローク方向の長さが主極磁石１３１ａより短く形成される。
【００２９】
電機子１１１は、上述のように、ティース１１６の先端表面に沿って平坦状になるようにモールド樹脂１１４が形成されており、補極磁石１３２ａは、かかるモールド樹脂１１４を介して補助ティース１１８ａと間隔Ｐ３ａを空けて配置される。なお、モールド樹脂１１４は、補助ティース１１８ａの前方を覆うように設けられており、これにより、補極磁石１３２ａの前端側は、補助ティース１１８ａの前端側よりも前方に配置可能となっている。
【００３０】
また、補極磁石１３２ａは、主極磁石列１３０（図２参照）とストローク方向に間隔Ｐ２よりも大きい間隔Ｐ４ａを空けて配置される。補極磁石１３２ａのストローク方向の長さと、間隔Ｐ３ａと、間隔Ｐ４ａとは、可動子１１０の前端部での磁束密度の偏りを低減するように設定され、これにより、第１の実施形態に係るリニアモータ１００では、推力の変動が低減される。
【００３１】
同様に、補極磁石１３２ｂは、主極磁石列１３０の後端に位置する主極磁石１３１ｂの後方に位置し、主極磁石１３１ｂと極性が異なる永久磁石である。すなわち、補極磁石１３２ｂは、下方をＮ極、上方をＳ極とする永久磁石である。かかる補極磁石１３２ｂは、左右方向を長手方向として略直方体状に形成され、ストローク方向の長さが主極磁石１３１ｂより短く形成される。
【００３２】
また、補極磁石１３２ｂは、補極磁石１３２ａと同様に、モールド樹脂１１４を介して補助ティース１１８ｂと間隔Ｐ３ｂを空けて配置される。なお、モールド樹脂１１４は、補助ティース１１８ｂの後方を覆うように設けられており、これにより、補極磁石１３２ｂの後端側は、補助ティース１１８ｂの後端側よりも後方に配置可能となっている。
【００３３】
また、補極磁石１３２ｂは、主極磁石列１３０をストローク方向に間隔Ｐ２よりも大きい間隔Ｐ４ｂを空けて配置される。補極磁石１３２ｂのストローク方向の長さと、間隔Ｐ３ｂと、間隔Ｐ４ｂとは、可動子１１０の後端部での磁束密度の偏りを低減するように設定され、これにより、第１の実施形態に係るリニアモータ１００では、推力の変動を抑えることができる。
【００３４】
なお、補極磁石１３２ａと補極磁石１３２ｂを同一形状とし、間隔Ｐ３ａと間隔Ｐ３ｂとを同一寸法とし、および、間隔Ｐ４ａと間隔Ｐ４ｂを同一寸法としてもよい。これにより、可動子１１０の前端部と後端部とで対称性を有するため、可動子１１０が前方へ移動した場合と後方へ移動した場合とで推力の変動を同様に低減することができる。
【００３５】
また、補極磁石１３２ａ，１３２ｂのストローク方向の長さではなく、補極磁石１３２ａ，１３２ｂの左右方向の長さを主極磁石１３１ａ，１３１ｂと異ならせてもよい。また、補極磁石１３２ａ，１３２ｂのストローク方向の長さに加え、補極磁石１３２ａ，１３２ｂの左右方向の長さを主極磁石１３１ａ，１３１ｂと異ならせてもよい。
【００３６】
また、図２に示すリニアモータ１００では、主極磁石列１３０の両端に隣接して補極磁石１３２ａ，１３２ｂを設けているが、主極磁石列１３０の一端に補極磁石１３２ａおよび補極磁石１３２ｂのいずれかを設けるようにしてもよい。このように主極磁石列１３０の一端のみに補極磁石１３２ａまたは補極磁石１３２ｂを設けた場合であっても、推力の変動を低減することができる。
【００３７】
以上のように、第１の実施形態に係るリニアモータ１００では、主極磁石列１３０の一端または両端に隣接して配置される補極磁石１３２ａ，１３２ｂを備えるため、推力の変動を低減することができ、これにより、リニアモータ１００を精度よく駆動することができる。
【００３８】
なお、第１の実施形態に係るリニアモータ１００は、ティース１１６の数を「９」とし、主極磁石１３１ａ，１３１ｂの数を「１８」としたがこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。また、同様に、突極１２２の大きさおよび形状や突極１２２間の間隔も同様に図１および図２に示される例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るリニアモータについて説明する。図４は、第２の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図、図５は、第２の実施形態に係る可動子の側断面模式図である。なお、図５においては、可動子のストローク方向の中央部を省略している。また、以下においては、説明の便宜上、第１の実施形態に係るリニアモータ１００と異なる点を主に説明し、重複説明は適宜省略する。
【００４０】
図４に示すように、第２の実施形態に係るリニアモータ２００では、複数のティース２１６がヨーク部２１５の凹部に嵌め込まれて、電機子コア２１２が形成される。各ティース２１６に巻装されるコイル２１３は、ティース２１６間に形成されるスロット２１７に納められる。
【００４１】
各ティース２１６の先端表面には、図５に示すように、左右方向を長手方向とする突起２５１が主極磁石２３１ａ，２３１ｂの位置決め用の突起として形成される。かかる突起２５１によって、主極磁石２３１ａ，２３１ｂを容易に取り付けることができ、また、その取り付け精度も向上させることができる。
【００４２】
また、各ティース２１６の先端には、ストローク方向に幅広となる鍔部２１９が形成される。かかる鍔部２１９によって、ティース２１６による平坦面が増加することから、これによっても、主極磁石列２３０の取り付け精度を向上させることができる。
【００４３】
しかも、主極磁石２３１ａ，２３１ｂを精度よく取り付けることができるため、間隔Ｐ５，Ｐ６の精度を向上させることができる。間隔Ｐ５は、ティース２１６の先端表面上で隣接する主極磁石２３１ａと主極磁石２３１ｂの間隔である。また、間隔Ｐ６は、各ティース２１６の先端表面に配置される主極磁石２３１ａ，２３１ｂの対と、それに隣接する主極磁石２３１ａ，２３１ｂの対との間隔である。
【００４４】
このように、第２の実施形態に係るリニアモータ２００では、互いに異なる極性の主極磁石２３１ａ，２３１ｂが交互に配列されて構成される主極磁石列２３０（図４参照）の取り付け精度を向上させることができる。また、間隔Ｐ５を空けて主極磁石２３１ａ，２３１ｂを配置するため、主極磁石２３１ａ，２３１ｂの磁石量を低減することもできる。
【００４５】
また、リニアモータ１００と同様、図４に示すように、コイル２１３が巻装された電機子コア２１２は、モールド樹脂２１４によって全体的にモールドされ、電機子２１１のティース２１６側が平坦状に形成される。このように、電機子２１１のティース２１６側は、平坦に形成されることから、主極磁石列２３０を強固に接着することができるとともに、精度良く配置させることができる。
【００４６】
図５に示すように、複数のティース２１６の両端には、隣接する位置にティース２１６と上下方向の長さを同程度とする補助ティース２１８ａ，２１８ｂが配置される。かかる補助ティース２１８ａ，２１８ｂは、ヨーク部２１５と一体的に形成される。
【００４７】
補助ティース２１８ａ，２１８ｂの先端には、補極磁石２３２ａ，２３２ｂが固定される。補極磁石２３２ａは、主極磁石列２３０（図４参照）の前端に位置する主極磁石２３１ａの前方に位置し、主極磁石２３１ａと極性が同じ永久磁石である。また、補極磁石２３２ｂは、主極磁石列２３０の後端に位置する主極磁石２３１ｂの後方に位置し、主極磁石２３１ｂと極性が同じ永久磁石である。
【００４８】
補助ティース２１８ａ，２１８ｂの先端表面には、補極磁石２３２ａ，２３２ｂの位置決め用の突起２５２がそれぞれ形成される。突起２５２は、左右方向を長手方向とする突起であり、かかる突起２５２によって、補極磁石２３２ａ，２３２ｂを容易に取り付けることができ、また、その取り付け精度も向上させることができる。
【００４９】
しかも、補極磁石２３２ａ，２３２ｂを精度よく取り付けることができるため、間隔Ｐ７ａ，Ｐ７ｂの精度を向上させることができる。間隔Ｐ７ａ，Ｐ７ｂは、主極磁石列２３０の両端と補極磁石２３２ａ，２３２ｂとの間の距離である。
【００５０】
また、補極磁石２３２ａ，２３２ｂは、左右方向を長手方向とし、断面視台形状を有しており、可動子２１０の端部側に向かうにしたがって上下方向の厚みが薄くなるように構成されている。さらに、補極磁石２３２ａ，２３２ｂの下面は、前後方向に弧状形成される。
【００５１】
したがって、補極磁石２３２ａ，２３２ｂの形状を断面視方形状に限定する場合に比べ、可動子２１０の両端部での磁束密度を調整する自由度を向上させることができ、これにより、推力変動の低減を容易に行うことができる。なお、補極磁石２３２ａ，２３２ｂの形状はこれに限定されるものではなく、例えば、断面視三角形状とするなど、種々の変更が可能である。
【００５２】
また、図４に示す例では、主極磁石列２３０の両端に隣接して補極磁石２３２ａ，２３２ｂを設けているが、主極磁石列２３０の一端に補極磁石２３２ａおよび補極磁石２３２ｂのいずれかを設けるようにしてもよい。このように主極磁石列２３０の一端のみに補極磁石２３２ａまたは補極磁石２３２ｂを設けた場合であっても、推力の変動を低減することができる。
【００５３】
なお、図４に示すように、可動子２１０と間隔を空けて固定子２２０が配置される。かかる固定子２２０は、ヨーク部２２１と、ヨーク部２２１の上面に配置される複数の突極２２２と備える。突極２２２は、先端が断面視円弧状に形成され、左右方向に延在する。
【００５４】
以上のように、第２の実施形態に係るリニアモータ２００では、主極磁石列２３０の一端または両端に隣接して配置される補極磁石２３２ａ，２３２ｂを備えるため、推力の変動を低減することができ、これにより、リニアモータ２００を精度よく駆動することができる。
【００５５】
また、リニアモータ２００には、位置決め用の突起２５１，２５２が形成されるため、主極磁石２３１ａ，２３１ｂおよび補極磁石２３２ａ，２３２ｂを精度よく取り付けることができ、推力の変動を精度よく低減することができる。
【００５６】
なお、第２の実施形態に係るリニアモータ２００は、ティース２１６の数を「９」とし、主極磁石２３１ａ，２３１ｂの数を「１８」としたがこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。また、同様に、突極２２２の大きさおよび形状や突極２２２間の間隔も同様に図４に示す例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５７】
また、補助ティース２１８ａ，２１８ｂの先端表面には、突起２５２を形成するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、補助ティース２１８ａ，２１８ｂの先端表面を平坦面とし、かかる平坦面に当接させて補極磁石２３２ａ，２３２ｂを配置するようにしてもよい。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るリニアモータについて説明する。図６は、第３の実施形態に係るリニアモータの側断面模式図である。なお、以下においては、説明の便宜上、第１実施形態に係るリニアモータ１００と異なる点を主に説明し、重複説明は適宜省略する。
【００５９】
図６に示すように、第３実施形態に係るリニアモータ３００では、複数のティース３１６がヨーク部３１５の凹部に嵌め込まれて、電機子コア３１２が形成される。各ティース３１６に巻装されるコイル３１３は、ティース３１６間に形成されるスロット３１７に納められる。
【００６０】
第１実施形態に係る電機子１１１とは異なり、電機子３１１には、補助ティースは形成されず、各ティース３１６の先端には、ストローク方向に幅広となる鍔部３１９が形成される。隣接するティース３１６の鍔部３１９同士は接触しており、これにより、電機子３１１のティース３１６側をほぼ平坦に形成することができる。なお、ティース３１６の鍔部３１９同士を接合して一体的に形成することもでき、これによっても、電機子３１１のティース３１６側を平坦に形成することができる。
【００６１】
このように電機子３１１のティース３１６側を平坦に形成しているため、電機子３１１のティース３１６側に固定される主極磁石列３３０を強固に接着することができるとともに、主極磁石列３３０を精度良く配置させることができる。また、主極磁石列３３０の主極磁石３３１ａ，３３１ｂを互いに間隔を空けずに配列しているため、これによっても、主極磁石列３３０を精度良く配置させることができる。
【００６２】
第３実施形態に係る可動子３１０では、上述のように補助ティースが形成されず、さらに、推力リップルなどを低減する補極磁石３３２ａ，３３２ｂが主極磁石３３１ａ，３３１ｂと一体的に形成される。そのため、補極磁石３３２ａ，３３２ｂを主極磁石３３１ａ，３３１ｂに対して間隔を空けて配置したりした場合に比べ、可動子３１０の前後方向の長さを短くすることができ、可動子３１０の小型化を図ることができる。
【００６３】
具体的には、図６に示すように、主極磁石３３１ａに補極磁石３３２ａを一体化するとともに、主極磁石３３１ｂに補極磁石３３２ｂを一体化して、ストローク方向両端に永久磁石３４１ａ，３４１ｂを形成している。かかる永久磁石３４１ａ，３４１ｂは、推力を発生させる主極磁石の機能と共に推力リップルなどを低減する補極磁石の機能を果たす。
【００６４】
なお、主極磁石３３１ａと補極磁石３３２ａの磁化方向は同一であり、下方をＮ極、上方をＳ極とする。また、同様に、主極磁石３３１ｂと補極磁石３３２ｂの磁化方向は同一であり、上方をＮ極、下方をＳ極とする。また、永久磁石３４１ａ，３４１ｂのストローク方向の長さは、主極磁石３３１ａ，３３１ｂのストローク方向の長さに補極磁石３３２ａ，３３２ｂのストローク方向の長さを加えたものである。
【００６５】
永久磁石３４１ａの補極磁石３３２ａに対応する領域は、ティース３１６の鍔部３１９よりも前方に突出しており、かかる突出部分はモールド樹脂３１４によって支持される。同様に、永久磁石３４１ｂの補極磁石３３２ｂに対応する領域は、ティース３１６の鍔部３１９よりも後方に突出しており、かかる突出部分はモールド樹脂３１４によって支持される。
【００６６】
なお、図６に示す例では、主極磁石３３１ａ，３３１ｂと補極磁石３３２ａ，３３２ｂとを一体化しているが、これに限定されるものではない。例えば、主極磁石３３１ａと補極磁石３３２ａとを間隔を空けずに連接し、主極磁石３３１ｂと補極磁石３３２ｂとを間隔を空けずに連接してもよい。
【００６７】
図６に示す例では、可動子３１０のストローク方向の両端に主極磁石３３１ａ，３３１ｂと補極磁石３３２ａ，３３２ｂを一体化した永久磁石３４１ａ，３４１ｂとを設けたが、これに限定されるものではない。例えば、可動子３１０のストローク方向の一端のみに補極磁石の機能も果たす永久磁石を配置してもよい。具体的には、可動子３１０の前端部に永久磁石３４１ａを配置し、可動子３１０の後端部に永久磁石３４１ｂに代えて主極磁石３３１ｂを配置する。または、可動子３１０の前端部に永久磁石３４１ａに代えて主極磁石３３１ａを配置し、可動子３１０の後端部に永久磁石３４１ｂを配置する。
【００６８】
また、可動子３１０と間隔を空けて配置される位置には、図６に示すように、固定子３２０が配置される。かかる固定子３２０は、ヨーク部３２１と、ヨーク部３２１の上面に配置される複数の突極３２２とを備える。突極３２２は、先端が断面視台形状に形成され、左右方向に延在する。
【００６９】
このように、第３の実施形態に係るリニアモータ３００は、推力リップルなどを低減するための補極磁石３３２ａ，３３２ｂが主極磁石３３１ａ，３３１ｂと一体的に形成される。そのため、補極磁石３３２ａ，３３２ｂを主極磁石３３１ａ，３３１ｂに対して間隔を空けて配置する場合に比べ、可動子３１０の前後方向の長さを短くすることができ、可動子３１０の小型化を図ることができる。また、リニアモータ３００の電機子コア３１２には、補助ティースが形成されておらず、これによっても、可動子３１０の小型化を図ることができる。
【００７０】
なお、第３の実施形態に係るリニアモータ３００は、ティース３１６の数を「９」とし、主極磁石３３１ａ，３３１ｂの数を「１２」としたがこれに限定されるものでははく、種々の変更が可能である。また、同様に、突極３２２の大きさおよび形状や突極３２２間の間隔も同様に図６に示す例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００７１】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【００７２】
例えば、第１〜３の実施形態のリニアモータ１００，２００，３００の構成を適宜組み合わせることができる。また、第１および第２の実施形態では、補極磁石１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂの磁化方向を上下方向として説明したが、補極磁石１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂの磁化方向を斜め方向やストローク方向とすることもできる。
【００７３】
また、第１および第２の実施形態では、補助ティース１１８ａ，１１８ｂ，２１８ａ，２１８ｂを可動子１１０,２１０の前端部と後端部とに配置したが、これに限定されるものではない。すなわち、可動子１１０の前端部および後端部のうち一方に補助ティース１１８ａまたは補助ティース１１８ｂを配置することもできる。また、可動子２１０の前端部および後端部のうち一方に補助ティース２１８ａまたは補助ティース２１８ｂを配置することもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１００，２００，３００ リニアモータ
１１０，２１０，３１０ 可動子
１１１，２１１，３１１ 電機子
１１２，２１２，３１２ 電機子コア
１１３，２１３，３１３ コイル
１１６，２１６，３１６ ティース
１１８ａ，１１８ｂ，２１８ａ，２１８ｂ 補助ティース
１２０，２２０，３２０ 固定子
１２２，２２２，３２２ 突極
１３０，２３０，３３０ 主極磁石列
１３１ａ，１３１ｂ，２３１ａ，２３１ｂ，３３１ａ，３３１ｂ 主極磁石
１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂ，３３２ａ，３３２ｂ 補極磁石
２５１，２５２ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配列された複数のティースのそれぞれにコイルが巻装された電機子と、
前記電機子の前記ティース側に配置され、異なる極性の主極磁石が前記ティースの配列方向に沿って交互に配列される主極磁石列と、
前記主極磁石列の一端または両端に隣接して配置される補極磁石と
を備えることを特徴とするリニアモータの可動子。
【請求項２】
前記補極磁石は、
前記主極磁石列の端に位置する主極磁石と間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータの可動子。
【請求項３】
前記補極磁石は、
前記主極磁石列の端に位置する主極磁石と一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータの可動子。
【請求項４】
前記複数のティースの配列方向の一端または両端に隣接し、コイルが巻装されない補助ティースを備え、
前記補極磁石は、
前記補助ティースとの対向位置に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニアモータの可動子。
【請求項５】
前記補極磁石は、
前記補助ティースと間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項４に記載のリニアモータの可動子。
【請求項６】
前記補極磁石は、
前記補助ティースに当接する位置に配置されることを特徴とする請求項４に記載のリニアモータの可動子。
【請求項７】
前記補助ティースは、
前記補極磁石の位置決め用の突起を表面に備えることを特徴とする請求項６に記載のリニアモータの可動子。
【請求項８】
前記ティースは、
前記主極磁石の位置決め用の突起を表面に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリニアモータの可動子。
【請求項９】
突極が所定の間隔で配列された固定子と、
前記固定子に対向して配置される可動子と、を備え、
前記可動子は、
直線状に配列された複数のティースのそれぞれにコイルが巻装された電機子と、
前記電機子の前記ティース側に配置され、異なる極性の主極磁石が前記ティースの配列方向に沿って交互に配列される主極磁石列と、
前記主極磁石列の一端または両端に隣接して配置される補極磁石と
を備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項１】
直線状に配列された複数のティースのそれぞれにコイルが巻装された電機子と、
前記電機子の前記ティース側に配置され、異なる極性の主極磁石が前記ティースの配列方向に沿って交互に配列される主極磁石列と、
前記主極磁石列の一端または両端に隣接して配置される補極磁石と
を備えることを特徴とするリニアモータの可動子。
【請求項２】
前記補極磁石は、
前記主極磁石列の端に位置する主極磁石と間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータの可動子。
【請求項３】
前記補極磁石は、
前記主極磁石列の端に位置する主極磁石と一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータの可動子。
【請求項４】
前記複数のティースの配列方向の一端または両端に隣接し、コイルが巻装されない補助ティースを備え、
前記補極磁石は、
前記補助ティースとの対向位置に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニアモータの可動子。
【請求項５】
前記補極磁石は、
前記補助ティースと間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項４に記載のリニアモータの可動子。
【請求項６】
前記補極磁石は、
前記補助ティースに当接する位置に配置されることを特徴とする請求項４に記載のリニアモータの可動子。
【請求項７】
前記補助ティースは、
前記補極磁石の位置決め用の突起を表面に備えることを特徴とする請求項６に記載のリニアモータの可動子。
【請求項８】
前記ティースは、
前記主極磁石の位置決め用の突起を表面に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリニアモータの可動子。
【請求項９】
突極が所定の間隔で配列された固定子と、
前記固定子に対向して配置される可動子と、を備え、
前記可動子は、
直線状に配列された複数のティースのそれぞれにコイルが巻装された電機子と、
前記電機子の前記ティース側に配置され、異なる極性の主極磁石が前記ティースの配列方向に沿って交互に配列される主極磁石列と、
前記主極磁石列の一端または両端に隣接して配置される補極磁石と
を備えることを特徴とするリニアモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４６４６０（Ｐ２０１３−４６４６０Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１５１９（Ｐ２０１１−１８１５１９）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]