リニア同期モータ
【課題】 固定子の製造コストを低減して、磁気損失の少ないリニア同期モータを提供する。
【解決手段】 一方の端部磁極部３３の第１の一対の被連結部分４７と、エンドブラケット３５の第１の一対の被連結部分５１と、端部磁極部３７の第１の一対の被連結部分５５と、５個の磁極部３９の第１の一対の被連結部分５９とを一対の磁性筒体４１によって接続する。一方の端部磁極部３３の第２の一対の被連結部分と、端部磁極部３７の第２の一対の被連結部分と、５個の磁極部３９の第２の一対の被連結部分とを一対の導磁性成形品４３により接続する。一対の磁性筒体４１にリニア軸受６５を介して一対のガイド軸９をスライド可能に嵌合する。一対の磁性筒体４１及び一対の導磁性成形品４３によりヨークを構成する。５個の磁極部３９のそれぞれを、複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成する。
【解決手段】 一方の端部磁極部３３の第１の一対の被連結部分４７と、エンドブラケット３５の第１の一対の被連結部分５１と、端部磁極部３７の第１の一対の被連結部分５５と、５個の磁極部３９の第１の一対の被連結部分５９とを一対の磁性筒体４１によって接続する。一方の端部磁極部３３の第２の一対の被連結部分と、端部磁極部３７の第２の一対の被連結部分と、５個の磁極部３９の第２の一対の被連結部分とを一対の導磁性成形品４３により接続する。一対の磁性筒体４１にリニア軸受６５を介して一対のガイド軸９をスライド可能に嵌合する。一対の磁性筒体４１及び一対の導磁性成形品４３によりヨークを構成する。５個の磁極部３９のそれぞれを、複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動子が固定子に対して直線運動するリニア同期モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−２８６１２２号公報（特許文献１）には、固定子と該固定子に対して直線運動する可動子とを有するリニア同期モータが示されている。可動子は、軸線方向に往復移動する直動軸と、該直動軸に固定された複数の永久磁石からなる永久磁石列とを備えている。固定子は、直動軸の周囲を囲むように巻線導体が環状に巻かれて形成された複数の巻線と、該複数の巻線を受け入れるスロットが形成された固定子コアユニットとを備えている。固定子コアユニットは、複数の固定子コア分割体が軸線方向に組み合わされて構成されている。固定子コア分割体は、切削加工により形成されており、可動子の永久磁石列と対向する磁極部と、他の固定子コア分割体と組み合わされて複数の磁極部を磁気的に連結するヨークを構成する筒状のヨーク構成部分とを有している。そして、隣接する２つの磁極部間に１つの巻線が配置されている。
【０００３】
また、特開２００５−３２８５９８号公報（特許文献２）に示されたリニア同期モータでは、可動子が導磁性材料からなる２本の直動軸を備えており、固定子が２本の直動軸の周囲をそれぞれ囲むように２つの巻線群を有している。そして、２本の直動軸にそれぞれ固定された永久磁石列は、電気角で１８０°位置がずれるように配置されており、２つの巻線群は、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されている。このリニア同期モータでは、導磁性材料からなる２本の直動軸内に磁束が流れるため、特許文献１のリニア同期モータで用いたような筒状のヨーク構成部分を必要としない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８６１２２号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８５９８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、特許文献２のリニア同期モータでは、２本の直動軸と各コアを通して磁束を流すため、磁束が部分的に集中して流れ、磁気飽和が生じる場合がある。また、各コア間の磁気回路が閉じられず、磁束漏れが生じやすい。そのため、直動軸を２本用いても、推力を十分に高めることができなかった。また、特許文献２のリニア同期モータでは、可動子を搭載する可動子ステージと、固定子を配置する基台を設け、可動子ステージを基台に対して摺動自在に支持させている。そのため、可動子を固定子に支持させる支持構造が大掛かりになり、リニア同期モータの占有体積が大きなものとなる。
【０００６】
本発明の目的は、磁束漏れや磁気飽和を防止して推力を十分に高めることができるリニア同期モータを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、可動子を固定子に支持させる支持構造を簡素化して、リニア同期モータの占有体積を小さくできるリニア同期モータを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、軸線方向の長さ寸法を小さくできるリニア同期モータを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、直動軸が上下方向に往復移動するようにリニア同期モータを配置しても、一方の連結部材が固定子コアユニット側に落下するのを防止することができるリニア同期モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のリニア同期モータは、可動子と固定子とを備えている。可動子は、軸線方向に往復移動する第１及び第２の直動軸及び該第１及び第２の直動軸に取付けられた複数の永久磁石からなる第１及び第２の永久磁石列を備えている。固定子は、第１の巻線群及び第２の巻線群と、固定子コアユニットとを備えている。第１の巻線群は、軸線方向に所定の間隔をあけて配置され「且つ第１の直動軸の周囲を囲むように配置された複数の巻線から構成されている。第２の巻線群は、軸線方向に所定の間隔をあけて配置され且つ第２の直動軸の周囲を囲むように配置された複数の巻線から構成されている。固定子コアユニットは、第１の直動軸の周囲を囲むように第１の直動軸と同心的に配置される磁極部と第２の直動軸の周囲を囲むように第２の直動軸と同心的に配置される磁極部とを一体に有する複数の分割コアが隣接する２つの分割コア間に第１の巻線群の１つの巻線と第２の巻線群の１つの巻線とが配置されるスペースを形成するように軸線方向に間隔をあけて配置されてなる分割コア群及び複数の分割コアを磁気的に連結するヨークを備えている。そして、複数の分割コアは、少なくとも一対の被連結部分を備え、且つ複数の分割コアの少なくとも一対の被連結部分が第１及び第２の直動軸に沿って並んで少なくとも一対の被連結部分列を構成するように配置する。ヨークは、導磁性材料により形成し、少なくとも一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の被連結部分を機械的に且つ磁気的に連結する少なくとも一対のヨーク構成体から構成する。なお、ここでいう「導磁性材料」とは、磁路を形成することができる磁性材料である。そして、第１の永久磁石列と第２の永久磁石列とは、電気角で１８０°位置がずれるように配置されている。また、第１の巻線群と第２の巻線群とは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されている。
【００１１】
本発明のリニア同期モータでは、第１の巻線群と第２の巻線群に電流が流れると、隣接する分割コアの間には、第１の永久磁石列と隣接する２つの分割コアと一対のヨーク構成体との間に流れる磁束と、第１及び第２の永久磁石列と隣接する２つの分割コアとの間に流れる磁束と、第２の永久磁石列と隣接する２つの分割コアと一対のヨーク構成体との間に流れる磁束とにより閉じられた３つの磁気回路が形成される。そのため、磁束漏れや磁気飽和を防止して推力を十分に高めることができる。
【００１２】
また、複数の分割コアに少なくとも一対の被連結部分を設け、該少なくとも一対の被連結部分に連結される少なくとも一対のヨーク構成体からヨークを構成するので、複数の分割コアを磁気的に連結するヨークの構成を単純なものにできる。また、ヨークを導磁性材料により一体に成形するので、これによっても磁気損失を抑制できる。
【００１３】
本発明は、一対のリニア軸受と、第１及び第２のガイド軸と、第１及び第２の連結部材とを更に備えることをことができる。一対のリニア軸受は、固定子コアユニットに固定されている。なお、ここでいう「リニア軸受」とは、軸体を被支持部に対して軸線方向に往復移動に支持するリニアガイド等の軸受である。第１及び第２のガイド軸は、一対のリニア軸受にスライド可能に支持されている。第１の連結部材は、第１及び第２の直動軸の一端及び第１及び第２のガイド軸の一端が連結されている。第２の連結部材は、第１及び第２の直動軸の他端及び第１及び第２のガイド軸の他端が連結されている。このようにすると、第１及び第２の直動軸が固定子に対して軸線方向に往復移動すると、第１及び第２の連結部材を介して第１及び第２の直動軸に連結された第１及び第２のガイド軸がリニア軸受を介して一対の磁性筒体に対してスライドする。このように第１及び第２のガイド軸を一対のリニア軸受にスライド可能に支持させると、可動子を固定子に支持させる支持構造を簡素化して、リニア同期モータの占有体積を小さくできる。また、第１及び第２の直動軸を固定子コアユニットの両端で支持する必要がなく、リニア同期モータの軸線方向の長さを短くすることができる。更に、第１及び第２の直動軸から離れた一対のリニア軸受に可動子の第１及び第２のガイド軸がスライド可能に支持されるため、可動子を支持するリニア軸受に潤滑油を注入しても、潤滑油が第１及び第２の直動軸周辺の部材に付着するという問題が生じない。
【００１４】
更に、この場合、複数の分割コアの主要部または全部は、所定の形状の複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成すればよい。なお、ここでいう「複数の分割コアの主要部」とは、例えば、第１及び第２の直動軸の軸線方向の両端部に位置する端部分割コアを除いた複数の中間分割コア等である。このようにすれば、磁性材料に切削加工を施して全ての磁極部を形成する場合に比べて、固定子の製造コストを低くできる。また、固定子コアユニット内で発生する磁気損失及び鉄損を小さくすることができる。
【００１５】
少なくとも一対のヨーク構成体は、一対の磁性筒体によって構成し、一対の磁性筒体の内部にはそれぞれリニア軸受を配置するのが好ましい。このようにすれば、一対の磁性筒体がヨーク構成体とガイド軸を支持する支持部材の両方の機能を果たす。そのため、一対のガイド軸を設ける場合において、その支持構造を少ない部品によって構成することができる。
【００１６】
第１及び第２の直動軸と第１及び第２のガイド軸は、種々の位置関係で配置することができる。例えば、第１の直動軸の軸中心と第２の直動軸の軸中心と第１のガイド軸の軸中心と第２のガイド軸の軸中心とが直線上に並ぶように、第１及び第２の直動軸と第１及び第２のガイド軸とを配置することができる。このようにすれば、リニア同期モータにおける第１及び第２の直動軸と第１及び第２のガイド軸とが並ぶ方向と直交する方向の寸法を小さくできる。
【００１７】
また、第１の直動軸の軸中心と第２の直動軸の軸中心とを結ぶ仮想線と、第１のガイド軸の軸中心と第２のガイド軸の軸中心とを結ぶ仮想線とが、第１及び第２の直動軸並びに第１及び第２のガイド軸に囲まれる領域内で交差するように、第１及び第２の直動軸と第１及び第２のガイド軸とを配置することができる。このようにすれば、リニア同期モータにおける第１及び第２の直動軸が並ぶ方向の寸法、並びに第１及び第２のガイド軸が並ぶ方向の寸法を小さくできる。
【００１８】
第１及び第２の連結部材の一方の連結部材と固定子コアユニットとの間には、一方の連結部材が固定子コアユニットに近づいたときに、一方の連結部材を固定子コアユニットから離す方向の付勢力を蓄勢するスプリング機構を配置するのが好ましい。このようにすれば、第１及び第２の直動軸が上下方向に往復移動するようにリニア同期モータを配置した場合には、一方の連結部材を上方に位置させることにより、スプリング機構によって、一方の連結部材が固定子コアユニット側に落下するのを防止することができる。
【００１９】
固定子コアユニットは、軸線方向における分割コア群の少なくとも一端に配置されたエンドブラケットを有することができる。この場合、エンドブラケットには、第１及び第２の直動軸の一方の直動軸を囲んで、分割コア群側に開口する凹部を形成し、凹部内に、エンドブラケットに固定されたリニアセンサを配置することができる。また、一方の直動軸には、リニアセンサと対向するように、リニアスケールを配置する。そして、リニアセンサとリニアスケールとにより、リニアモータの位置決めを行う。このようにすれば、凹部内にリニアセンサが配置されることにより、リニアモータをコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のリニア同期モータの実施の形態の一例の正面図である。
【図２】図１に示すリニア同期モータの背面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図１に示すリニア同期モータの磁束の流れを説明するために用いる図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示すリニア同期モータに用いるボビンの平面図、正面図及び右側面図である。
【図６】図１に示すリニア同期モータに用いる一方の端部分割コアの平面図である。
【図７】図１に示すリニア同期モータに用いる他方の端部分割コアの平面図である。
【図８】図１に示すリニア同期モータに用いる中間分割コアの平面図である。
【図９】図１に示すリニア同期モータの磁束の流れを説明するために用いる図である。
【図１０】本発明のリニア同期モータの他の実施の形態の正面図である。
【図１１】図１０に示すリニア同期モータの他の背面図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】図１０に示すリニア同期モータの中間分割コアの平面図である。
【図１４】本発明のリニア同期モータのさらに他の実施の形態の正面図である。
【図１５】図１４に示すリニア同期モータの背面図である。
【図１６】図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明のリニア同期モータの実施の形態の一例の正面図及び背面図であり、図３は、図１のIII−III線断面図である。図３に示すように、本例のリニア同期モータは、可動子１と固定子３とを有している。可動子１は、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂと、第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂと、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂとを有している。第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂは、いずれも導磁性材料からなる細長い円筒形を有しており、軸線方向に往復移動する。第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの外周には、第１及び第２の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂのそれぞれが配置されている。第１及び第２の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂは、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの外周のそれぞれに嵌合されて第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの軸線方向に並ぶ８個の円環状の永久磁石１３によりそれぞれ構成されている。８個の永久磁石１３は、第１または第２の直動軸５Ａまたは５Ｂの径方向の外面にＮ極が現れるように着磁された４個の円環状の永久磁石と、Ｓ極が現れるよう着磁された４個の円環状の永久磁石を有している。これらの８個の永久磁石は、Ｎ極とＳ極とが軸線方向に交互に並ぶように配置されている。そして、第１の永久磁石列１１Ａと第２の永久磁石列１１Ｂとは、電気角で１８０°位置がずれるように配置されている。具体的には、第１の永久磁石列１１Ａの１個の永久磁石１３は、第２の永久磁石列１１Ｂの異極性の１個の永久磁石１３と同じ位置に並んでいる。本例では、１つの永久磁石１３は、円弧状の６個の永久磁石片が直動軸５Ａ，５Ｂの周方向に並ぶように配置されて構成されている。永久磁石片は、接着剤を介して第１または第２の直動軸５Ａまたは５Ｂに固定している。なお、永久磁石は、本例のように直動軸５Ａ，５Ｂの外周に直接的に取り付けてもよいし、間接的に取り付けてもよい。例えば、直動軸の外周に磁石取付部を固定し、該磁石取付部に永久磁石列（複数の永久磁石）を固定することもできる。
【００２２】
第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂは、ステンレスからなり、細長い円筒形を有している。第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂは、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂと平行に延びるように配置されている。そして、第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂは、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂを介して第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂと連結されている。第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂは、後述する一対の磁性筒体３７内に配置されたリニア軸受４５によってスライド可能にそれぞれ支持されている。第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂが一対の磁性筒体３７内をスライドする構造については、後に詳細に説明する。
【００２３】
第１の連結部材９Ａは、アルミニウムからなり、図１に示すように、図１の紙面において上下方向に延びる細長い矩形状を有している。第１の連結部材９Ａには、４本の螺子１５により第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの一端及び第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂの一端が連結されている。第２の連結部材９Ｂも、アルミニウムからなり、図２に示すように、第１の連結部材９Ａと同様に、図２の紙面において上下方向に延びる矩形状を有している。第２の連結部材９Ｂには、４本の螺子１５′により第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの他端及び第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂの他端が連結されている。これにより、第１の直動軸５Ａの軸中心５ｃと第２の直動軸５Ｂの軸中心５ｄと第１のガイド軸７Ａの軸中心７ｃと第２のガイド軸７Ｂの軸中心７ｄとが、直線上に並ぶように、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂと第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂとは配置されることになる。
【００２４】
図３に示すように、固定子３は、第１の巻線群１７と第２の巻線群１９と固定子コアユニット２１とを有している。第１の巻線群１７は、６個の巻線２３Ａ〜２３Ｆから構成されており、第２の巻線群１９は、６個の巻線２３Ｇ〜２３Ｌから構成されている。巻線２３Ａ〜２３Ｌは、巻線導体が環状に巻かれて形成されている。第１の巻線群１７の巻線２３Ａ〜２３Ｆは、第１の直動軸５Ａの軸線方向に間隔をあけて配置され且つ第１の直動軸５Ａの周囲を囲むように配置されている。第２の巻線群１９の巻線２３Ｇ〜２３Ｌは、第２の直動軸５Ｂの軸線方向に間隔をあけて配置され且つ第２の直動軸５Ｂの周囲を囲むように配置されている。第１の巻線群１７の６個の巻線２３Ａ〜２３Ｆ及び第２の巻線群１９の６個の巻線２３Ｇ〜２３Ｌには、電気角で１２０度ずつ位相がずれた３相の励磁電流（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）が流れている。そして、第１の巻線群１７と第２の巻線群１９とは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されている。例えば、図４に示すように、第１の巻線群１７の１個の巻線２３Ａと、巻線２３Ａに隣接する第２の巻線群１９の１個の巻線２３Ｇは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されている。より具体的には、第１の巻線群１７の巻線２３Ａ〜２３Ｆに、励磁電流Ｕ相，−Ｕ相，−Ｖ相，Ｖ相，Ｗ相，−Ｗ相がそれぞれ流れ、第２の巻線群１９の巻線２３Ｇ〜２３Ｌに、励磁電流−Ｕ相，Ｕ相，Ｖ相，−Ｖ相，−Ｗ相，Ｗ相がそれぞれ流れている。巻線２３Ａ〜２３Ｌは、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すボビン２５にそれぞれ収納されている。ボビン２５は、巻線２３Ａ〜２３Ｌと後述する分割コア（３１，３３，３５）とを絶縁する絶縁合成樹脂材料により形成されている。ボビン２５は、中央部に直動軸５Ａ，５Ｂが貫通する筒部２５ａと、筒部２５ａの両端に一体に設けられて直動軸５Ａ，５Ｂの軸線方向と直交する方向に延びる一対の鍔部２５ｂとを有している。一対の鍔部２５ｂの一方の鍔部には、巻線２３Ａ〜２３Ｌの巻始めの引き出し線をボビン２５の鍔部２５ｂの径方向外側に引き出すように径方向に延びる溝部２５ｃが形成されている。そして、一方の鍔部２５ｂには、溝部２５ｃが内部に形成され且つ他方の鍔部２５ｂから離れる方向に膨出する膨出部２５ｄが一体に形成されている。膨出部２５ｄ内には、溝部２５ｃから引き出された巻き始めの引き出し線が収納されている。巻線２３Ａ〜２３Ｌのそれぞれを内部に収納したボビン２５は、後述する一対の端部分割コア３１，３３と５個の中間分割コア３５の隣り合う２つの分割コア（３１，３３，３５）間に挿入できる形状及び寸法を有している。
【００２５】
第１の巻線群１７及び第２の巻線群１９を内部に配置する固定子コアユニット２１は、図３に示すように、一対のエンドブラケット２７及び２９と、一対の端部分割コア３１及び３３と、５個の中間分割コア３５と、一対の磁性筒体３７とを有している。本例では、一対の端部分割コア３１及び３３と５個の中間分割コア３５とから分割コア群が構成されている。
【００２６】
一対のエンドブラケット２７，２９は、いずれも非磁性のアルミ等に切削加工が施こされて形成されており、図１及び図２に示すように、輪郭がほぼ矩形状を有している。図３に示すように、一対のエンドブラケット２７及び２９の一方のエンドブラケット２７の中央部には、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔２７ａ，２７ｂが形成されている。エンドブラケット２７の上方部分及び下方部分には、第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔２７ｃ，２７ｄが形成されている。本例では、貫通孔２７ｃ，２７ｄにより、エンドブラケット２７の一対の被連結部分が構成されている。また、図１に示すように、エンドブラケット２７の四隅には、取付具が取り付けられる貫通孔２７ｅが形成されている。そして、図３に示すように、貫通孔２７ｃ，２７ｄの一部の周囲には、貫通孔２７ｃ，２７ｄと同心的に形成され、端部分割コア３１側に向かって開口する環状の凹部２７ｆがそれぞれ形成されている。これらの凹部２７ｆには、一対の磁性筒体３７のそれぞれの一方の端部が嵌合されている。
【００２７】
一対のエンドブラケット２７，２９の他方のエンドブラケット２９の中央部にも、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔２９ａ，２９ｂが形成されている。エンドブラケット２９の上方部分及び下方部分には、第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔２９ｃ，２９ｄが形成されている。本例では、貫通孔２９ｃ，２９ｄにより、エンドブラケット２９の一対の被連結部分が構成されている。そして、貫通孔２９ｃ，２９ｄの一部の周囲には、貫通孔２９ｃ，２９ｄと同心的に形成され、端部分割コア３３側に向かって開口する環状の凹部２９ｆがそれぞれ形成されている。これらの凹部２９ｆには、一対の磁性筒体３７のそれぞれの他方の端部が嵌合されている。また、図２に示すように、エンドブラケット２９には、巻線２３Ａ〜２３Ｌの巻線導体と電気的に接続されたリード線が束になって構成されるリード線束が貫通するリード線導出孔２９ｇが形成されている。
【００２８】
一対の端部分割コア３１，３３は、いずれも磁性鋼板に切削加工が施こされて形成されており、輪郭がほぼ矩形状を有している。図６に示すように、一対の端部分割コア３１及び３３の一方の端部分割コア３１の中央部には、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔３１ａ，３１ｂが形成されている。貫通孔３１ａ，３１ｂの内周面は、可動子１の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ所定の間隙を介して対向する磁極面を構成している。このため、端部分割コア３１は、第１の直動軸５Ａと同心的に配置される第１の磁極部３１ｃと第２の直動軸５Ｂと同心的に配置される第２の磁極部３１ｄとを一体に有する構造を有している。図３に示すように、貫通孔３１ａ，３１ｂの内周壁面（磁極面）は、隣接する中間分割コア３５から軸線方向に離れるに従って第１及び第２の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとの間の間隙寸法がそれぞれ大きくなるように傾斜している。図６に示すように、端部分割コア３１の上方部分及び下方部分には、一対の磁性筒体３７がそれぞれ貫通する貫通孔３１ｅ，３１ｆが形成されている。本例では、貫通孔３１ｅ，３１ｆにより、端部分割コア３１の一対の被連結部分が構成されている。
【００２９】
図７に示すように、一対の端部分割コア３１，３３の他方の端部分割コア３３の中央部にも、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔３３ａ，３３ｂが形成されている。貫通孔３３ａ，３３ｂの内周面は、可動子１の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ所定の間隙を介して対向する磁極面を構成している。このため、端部分割コア３３は、第１の直動軸５Ａと同心的に配置される第１の磁極部３３ｃと第２の直動軸５Ｂと同心的に配置される第２の磁極部３３ｄとを一体に有する構造を有している。図３に示すように、貫通孔３３ａ，３３ｂの内周壁面（磁極面）は、隣接する中間分割コア３５から軸線方向に離れるに従って第１及び第２の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとの間の間隙寸法がそれぞれ大きくなるように傾斜している。図７に示すように、端部分割コア３３の上方部分及び下方部分には、一対の磁性筒体３７がそれぞれ貫通する貫通孔３３ｅ，３３ｆが形成されている。本例では、貫通孔３３ｅ，３３ｆにより、端部分割コア３３の一対の被連結部分が構成されている。端部分割コア３３の縁部近傍には、樹脂と共にリード線が貫通するリード線貫通孔３３ｇが形成されている。
【００３０】
５個の中間分割コア３５は、図８に示すように、輪郭がほぼ矩形状を有しており、複数枚の磁性鋼板が直動軸５Ａ，５Ｂの軸線方向に積層されて構成されている。図３に示すように、５個の中間分割コア３５は、一方の端部分割コア３１と他方の端部分割コア３３との間に軸線方向に並んで配置されている。図８に示すように、中間分割コア３５の中央部には、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔３５ａ，３５ｂが形成されている。貫通孔３５ａ，３５ｂの内周面は、可動子１の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ所定の間隙を介して対向する磁極面を構成している。このため、中間分割コア３５は、第１の直動軸５Ａと同心的に配置される第１の磁極部３５ｃと第２の直動軸５Ｂと同心的に配置される第２の磁極部３５ｄとを一体に有する構造を有している。中間分割コア３５の上方部分及び下方部分には、一対の磁性筒体３７がそれぞれ貫通する貫通孔３５ｅ，３５ｆが形成されている。本例では、貫通孔３５ｅ，３５ｆにより、中間分割コア３５の一対の被連結部分が構成されている。第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔３５ａ，３５ｂとの間には、ボビン２５の膨出部２５ｄが嵌合されるボビン嵌合溝３５ｇが形成されている。中間分割コア３５の縁部近傍には、樹脂と共にリード線が貫通するリード線貫通孔３５ｈが形成されている。本例では、５個の中間分割コア３５が複数の分割コア（３１，３３，３５）の主要部を構成している。一方の端部分割コア３１と他方の端部分割コア３３と５個の中間分割コア３５とは、隣接する２つの分割コア（３１，３３，３５）間に第１の巻線群１７の１つの巻線（２３Ａ〜２３Ｆ）と第２の巻線群１９の１つの巻線（２３Ｇ〜２３Ｌ）とが配置されるスペースを形成するように軸線方向に間隔をあけて配置されている。
【００３１】
一対のエンドブラケット２７，２９と、一対の端部分割コア３１，３３と、５個の中間分割コア３５と、第１及び第２の巻線群１７，１９とが組み合わされた状態で、エンドブラケット２７の一対の被連結部分（貫通孔２７ｃ，２７ｄ）と、端部分割コア３１の一対の被連結部分（貫通孔３１ｅ，３１ｆ）と、中間分割コア３５の一対の被連結部分（貫通孔３５ｅ，３５ｆ）と、端部分割コア３３の一対の被連結部分（３３ｅ，３３ｆ）と、エンドブラケット２９の一対の被連結部分（貫通孔２９ｃ，２９ｄ）とが直動軸５Ａ，５Ｂに沿って並んで第１の一対の被連結部分列３９Ａ，３９Ｂ（図３）が構成される。第１の一対の被連結部分列３９Ａ，３９Ｂをそれぞれ構成する一対の被連結部分（２７ｃ，２７ｄ）（３１ｅ，３１ｆ）（３５ｅ，３５ｆ）（３３ｅ，３３ｆ）（２９ｃ，２９ｄ）は、一対の磁性筒体３７によって接続されている。そして、図１に示すように、一対の磁性筒体３７の一方の端部と一方のエンドブラケット２７とは螺子４１により固定されている。また、図２に示すように、一対の磁性筒体３７の他方の端部と他方のエンドブラケット２９とは螺子４３により固定されている。
【００３２】
一対の磁性筒体３７は、導磁性材料から一体に成形されており、円筒形を有している。図３に示すように、一対の磁性筒体３７の内部にはそれぞれ一対のリニア軸受４５が配置されている。そして、一対の磁性筒体３７の一方の磁性筒体内には一対のリニア軸受４５を介して可動子１の第１のガイド軸７Ａがスライド可能に嵌合されている。また、一対の磁性筒体３７の他方の磁性筒体内には一対のリニア軸受４５を介して可動子１の第２のガイド軸７Ｂがスライド可能に嵌合されている。この支持構造により、可動子１の直動軸５Ａ，５Ｂは、固定子コアユニット２１の中心の２つの貫通孔（２７ａ，２７ｂ等）の中心にそれぞれ位置決めされる。
【００３３】
本例では、一対の磁性筒体３７により一対のヨーク構成体から構成されている。この結果、一対の磁性筒体３７により、分割コア（３１，３３，３５）を磁気的に連結するヨークが形成されている。
【００３４】
また、一対のエンドブラケット２７，２９と、一対の端部分割コア３１，３３と５個の中間分割コア３５と、一対の磁性筒体３７と、第１及び第２の巻線群１７，１９とが組み合わされた状態で、第１及び第２の巻線群１７，１９の径方向外側に位置する隣接する２つの分割コア（３１，３３，３５）の間の部分、５個の中間分割コア３５のリード線貫通孔３５ｈ内及び端部分割コア３３のリード線貫通孔３３ｇ内には、１液性の熱硬化性合成樹脂４７が充填されている。
【００３５】
本例のリニア同期モータでは、第１の巻線群１７と第２の巻線群１９とに電流が流れると、隣り合う２つの分割コア（３１，３３，３５）間に、それぞれ磁束が流れる。端部分割コア３３と中間分割コア３５とを例にして示すと、図４及び図９に示すように、３つの磁気回路Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が形成される。磁気回路Ｍ１は、第１の永久磁石列１１Ａと中間分割コア３５と一対の磁性筒体３７の一方の磁性筒体と端部分割コア３１との間に流れる磁束により形成される。磁気回路Ｍ２は、第１の永久磁石列１１Ａと中間分割コア３５と第２の永久磁石列１１Ｂと端部分割コア３１との間に流れる磁束により形成される。磁気回路Ｍ３は、第２の永久磁石列１１Ｂと端部分割コア３１と一対の磁性筒体３７の他方の磁性筒体と中間分割コア３５との間に流れる磁束により形成される。第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂが固定子３に対して軸線方向に往復移動すると、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂを介して第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂに連結された第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂがリニア軸受４５を介して一対の磁性筒体３７に対してスライドする。
【００３６】
本例のリニア同期モータによれば、隣り合う２つの分割コア（３１，３３，３５）間には、閉じられた３つの磁気束回路が形成されるため、磁束漏れや磁気飽和を防止して推力を十分に高めることができる。また、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂを介して第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂに連結された第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂを一対のリニア軸受４５にスライド可能に支持させるので、可動子１を固定子３に支持させる支持構造を簡素化して、リニア同期モータの占有体積を小さくできる。また、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂを固定子コアユニット２１の両端で支持する必要がなく、リニア同期モータの軸線方向の長さを短くできる。
【００３７】
図１０及び図１１は、本発明のリニア同期モータの他の実施の形態の正面図及び背面図であり、図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。図１３は図１０及び図１１に示すリニア同期モータの中間分割コアの平面図である。本例のリニア同期モータは、第１及び第２の直動軸並びに第１及び第２のガイド軸の配置以外は、図１〜図９に示すリニア同期モータと基本的に同じ構造を有している。そのため、図１〜図９に示すリニア同期モータと同じ部材には、図１〜図９に付した符号に１００を加えた符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、本例のリニア同期モータでは、第１の直動軸１０５Ａの軸中心１０５ｃと第２の直動軸１０５Ｂの軸中心１０５ｄとを結ぶ仮想線Ｌ１と、第１のガイド軸１０７Ａの軸中心１０７ｃと第２のガイド軸１０７Ｂの軸中心１０７ｄとを結ぶ仮想線Ｌ２とが、第１及び第２の直動軸１０５Ａ，１０５Ｂ並びに第１及び第２のガイド軸１０７Ａ，１０７Ｂに囲まれる領域内で交差するように、第１及び第２の直動軸１０５Ａ，１０５Ｂと第１及び第２のガイド軸１０７Ａ，１０７Ｂとが配置されている。また、第１の直動軸１０５Ａの軸中心１０５ｃと第１のガイド軸１０７Ａの軸中心１０７ｃとを結ぶ仮想線Ｌ３と、第２の直動軸１０５Ｂの軸中心１０５ｄと第２のガイド軸１０７Ｂの軸中心１０７ｄとを結ぶ仮想線Ｌ４とが平行になっており、第１の直動軸１０５Ａの軸中心１０５ｃと第２のガイド軸１０７Ｂの軸中心１０７ｄとを結ぶ仮想線Ｌ５と、第２の直動軸１０５Ｂの軸中心１０５ｄと第１のガイド軸１０７Ａの軸中心１０７ｃとを結ぶ仮想線Ｌ６とが平行になっている。
【００３８】
本例のリニア同期モータでは、図１３に示すように、３つの磁気回路Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３が形成される。なお図１３では、磁気回路を５本の線で示しているが、磁気回路Ｍ１１及び磁気回路Ｍ１３は、それぞれ２つに分けて示している。磁気回路Ｍ１１は、第１の永久磁石列１１１Ａと隣接する２つの分割コア（１３５等）と一対の磁性筒体１３７との間に流れる磁束により形成される。磁気回路Ｍ１２は、第１の永久磁石列１１１Ａと隣接する２つの分割コア（１３５等）と第２の永久磁石列１１１Ｂとの間に流れる磁束により形成される。磁気回路Ｍ１３は、第２の永久磁石列１１１Ｂ（符号１１１Ｂは図面に付していないが便宜的に記す）と隣接する２つの分割コア（１３５等）と一対の磁性筒体１３７との間に流れる磁束により形成される。
【００３９】
本例のリニア同期モータによれば、リニア同期モータにおける第１及び第２の直動軸１０５Ａ，１０５Ｂが並ぶ方向の寸法、並びに第１及び第２のガイド軸１０７Ａ,１０７Ｂが並ぶ方向の寸法を小さくできる。
【００４０】
図１４及び図１５は、本発明のリニア同期モータのさらに他の実施の形態の正面図及び背面図であり、図１６は、図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。本例のリニア同期モータは、永久磁石列、一対のエンドブラケット及び該一対のエンドブラケットの内部構造以外は、図１０〜図１３に示すリニア同期モータと基本的に同じ構造を有している。そのため、図１０〜図１３に示すリニア同期モータと同じ部材には、図１０〜図１３に付した符号に１００を加えた符号を付して説明を省略する。図１６に示すように、本例のリニア同期モータでは、一対のエンドブラケット２２７，２２９の軸線方向の寸法が大きく形成されている。一対のエンドブラケット２２７及び２２９の一方のエンドブラケット２２７の内部には、第１及び第２のガイド軸２０７Ａ，２０７Ｂをそれぞれ囲んで、第１の連結部材２０９Ａ側に開口する２つの凹部２２７ｇ（図１６には１つの凹部２２７ｇが示されている）と、第１及び第２の直動軸２０５Ａ，２０５Ｂをそれぞれ囲んで、端部分割コア２３１側に開口する２つの凹部２２７ｈ（図１６には１つの凹部２２７ｈが示されている）とが形成されている。凹部２２７ｇ内には、スプリング機構を構成するコイルバネ２４９がそれぞれ配置されている。コイルバネ２４９は、第１のガイド軸２０７Ａに嵌合された状態で、第１の連結部材２０９Ａとエンドブラケット２２７の凹部２２７ｇの底面２２７ｉとの間に配置されている。コイルバネ２４９は、第１の連結部材２０９Ａが固定子コアユニット２２１に近づいたときに、一方の連結部材２０９Ａを固定子コアユニット２２１から離す方向の付勢力を蓄勢する。このため、第１及び第２の直動軸２０５Ａ，２０５Ｂが上下方向に往復移動するようにリニア同期モータを配置した場合には、一方の連結部材２０９Ａを上方に位置させることにより、コイルバネ２４９の付勢力によって、一方の連結部材２０９Ａが固定子コアユニット２２１側に落下するのを防止することができる。
【００４１】
一対のエンドブラケット２２７及び２２９の他方のエンドブラケット２２９の内部には、第１及び第２の直動軸２０５Ａ，２０５Ｂをそれぞれ囲んで、端部分割コア２３３側に開口する２つの凹部２２７ｊ（図１６には１つの凹部２２７ｊが示されている）が形成されている。凹部２２７ｊ内には、エンドブラケット２２９に固定されたリニアセンサ２５２が設けられている。また、直動軸２０５Ａには、リニアセンサ２５２と対向するように、リニアスケール２５３が配置されている。そして、リニアセンサ２５２とリニアスケール２５３とにより、リニアモータの位置決めが行われる。本例のリニアモータによれば、凹部２２７ｊ内にリニアセンサ２５２が配置されることにより、リニアモータをコンパクトにできる。
【００４２】
なお、上記の各例では、複数の分割コアの主要部（５個の中間分割コア３５）のそれぞれを複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成したが、複数の磁極部の全部を複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成してよいのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、隣接する分割コアの間に、それぞれ閉じられた３つの磁気回路が形成される。そのため、磁束漏れや磁気飽和を防止して推力を十分に高めることができる。
【００４４】
また、第１及び第２の連結部材を介して第１及び第２の直動軸に連結された第１及び第２のガイド軸を一対のリニア軸受にスライド可能に支持させるので、可動子を固定子に支持させる支持構造を簡素化して、リニア同期モータの占有体積を小さくできる。
【００４５】
また、第１及び第２の直動軸を固定子コアユニットの両端で支持する必要がなく、リニア同期モータの軸線方向の長さを短くすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 可動子
３ 固定子
５Ａ，５Ｂ 第１及び第２の直動軸
７Ａ，７Ｂ 第１及び第２のガイド軸
９Ａ，９Ｂ 第１及び第２の連結部材
１１Ａ，１１Ｂ 第１及び第２の永久磁石列
１３ 永久磁石
１７，１９ 第１及び第２の巻線群
２１ 固定子コアユニット
２３Ａ〜２３Ｌ 巻線
２７，２９ 一対のエンドブラケット
３１，３３ 一対の端部分割コア
３５ 中間分割コア
３７ 一対の磁性筒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動子が固定子に対して直線運動するリニア同期モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−２８６１２２号公報（特許文献１）には、固定子と該固定子に対して直線運動する可動子とを有するリニア同期モータが示されている。可動子は、軸線方向に往復移動する直動軸と、該直動軸に固定された複数の永久磁石からなる永久磁石列とを備えている。固定子は、直動軸の周囲を囲むように巻線導体が環状に巻かれて形成された複数の巻線と、該複数の巻線を受け入れるスロットが形成された固定子コアユニットとを備えている。固定子コアユニットは、複数の固定子コア分割体が軸線方向に組み合わされて構成されている。固定子コア分割体は、切削加工により形成されており、可動子の永久磁石列と対向する磁極部と、他の固定子コア分割体と組み合わされて複数の磁極部を磁気的に連結するヨークを構成する筒状のヨーク構成部分とを有している。そして、隣接する２つの磁極部間に１つの巻線が配置されている。
【０００３】
また、特開２００５−３２８５９８号公報（特許文献２）に示されたリニア同期モータでは、可動子が導磁性材料からなる２本の直動軸を備えており、固定子が２本の直動軸の周囲をそれぞれ囲むように２つの巻線群を有している。そして、２本の直動軸にそれぞれ固定された永久磁石列は、電気角で１８０°位置がずれるように配置されており、２つの巻線群は、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されている。このリニア同期モータでは、導磁性材料からなる２本の直動軸内に磁束が流れるため、特許文献１のリニア同期モータで用いたような筒状のヨーク構成部分を必要としない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８６１２２号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８５９８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、特許文献２のリニア同期モータでは、２本の直動軸と各コアを通して磁束を流すため、磁束が部分的に集中して流れ、磁気飽和が生じる場合がある。また、各コア間の磁気回路が閉じられず、磁束漏れが生じやすい。そのため、直動軸を２本用いても、推力を十分に高めることができなかった。また、特許文献２のリニア同期モータでは、可動子を搭載する可動子ステージと、固定子を配置する基台を設け、可動子ステージを基台に対して摺動自在に支持させている。そのため、可動子を固定子に支持させる支持構造が大掛かりになり、リニア同期モータの占有体積が大きなものとなる。
【０００６】
本発明の目的は、磁束漏れや磁気飽和を防止して推力を十分に高めることができるリニア同期モータを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、可動子を固定子に支持させる支持構造を簡素化して、リニア同期モータの占有体積を小さくできるリニア同期モータを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、軸線方向の長さ寸法を小さくできるリニア同期モータを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、直動軸が上下方向に往復移動するようにリニア同期モータを配置しても、一方の連結部材が固定子コアユニット側に落下するのを防止することができるリニア同期モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のリニア同期モータは、可動子と固定子とを備えている。可動子は、軸線方向に往復移動する第１及び第２の直動軸及び該第１及び第２の直動軸に取付けられた複数の永久磁石からなる第１及び第２の永久磁石列を備えている。固定子は、第１の巻線群及び第２の巻線群と、固定子コアユニットとを備えている。第１の巻線群は、軸線方向に所定の間隔をあけて配置され「且つ第１の直動軸の周囲を囲むように配置された複数の巻線から構成されている。第２の巻線群は、軸線方向に所定の間隔をあけて配置され且つ第２の直動軸の周囲を囲むように配置された複数の巻線から構成されている。固定子コアユニットは、第１の直動軸の周囲を囲むように第１の直動軸と同心的に配置される磁極部と第２の直動軸の周囲を囲むように第２の直動軸と同心的に配置される磁極部とを一体に有する複数の分割コアが隣接する２つの分割コア間に第１の巻線群の１つの巻線と第２の巻線群の１つの巻線とが配置されるスペースを形成するように軸線方向に間隔をあけて配置されてなる分割コア群及び複数の分割コアを磁気的に連結するヨークを備えている。そして、複数の分割コアは、少なくとも一対の被連結部分を備え、且つ複数の分割コアの少なくとも一対の被連結部分が第１及び第２の直動軸に沿って並んで少なくとも一対の被連結部分列を構成するように配置する。ヨークは、導磁性材料により形成し、少なくとも一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の被連結部分を機械的に且つ磁気的に連結する少なくとも一対のヨーク構成体から構成する。なお、ここでいう「導磁性材料」とは、磁路を形成することができる磁性材料である。そして、第１の永久磁石列と第２の永久磁石列とは、電気角で１８０°位置がずれるように配置されている。また、第１の巻線群と第２の巻線群とは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されている。
【００１１】
本発明のリニア同期モータでは、第１の巻線群と第２の巻線群に電流が流れると、隣接する分割コアの間には、第１の永久磁石列と隣接する２つの分割コアと一対のヨーク構成体との間に流れる磁束と、第１及び第２の永久磁石列と隣接する２つの分割コアとの間に流れる磁束と、第２の永久磁石列と隣接する２つの分割コアと一対のヨーク構成体との間に流れる磁束とにより閉じられた３つの磁気回路が形成される。そのため、磁束漏れや磁気飽和を防止して推力を十分に高めることができる。
【００１２】
また、複数の分割コアに少なくとも一対の被連結部分を設け、該少なくとも一対の被連結部分に連結される少なくとも一対のヨーク構成体からヨークを構成するので、複数の分割コアを磁気的に連結するヨークの構成を単純なものにできる。また、ヨークを導磁性材料により一体に成形するので、これによっても磁気損失を抑制できる。
【００１３】
本発明は、一対のリニア軸受と、第１及び第２のガイド軸と、第１及び第２の連結部材とを更に備えることをことができる。一対のリニア軸受は、固定子コアユニットに固定されている。なお、ここでいう「リニア軸受」とは、軸体を被支持部に対して軸線方向に往復移動に支持するリニアガイド等の軸受である。第１及び第２のガイド軸は、一対のリニア軸受にスライド可能に支持されている。第１の連結部材は、第１及び第２の直動軸の一端及び第１及び第２のガイド軸の一端が連結されている。第２の連結部材は、第１及び第２の直動軸の他端及び第１及び第２のガイド軸の他端が連結されている。このようにすると、第１及び第２の直動軸が固定子に対して軸線方向に往復移動すると、第１及び第２の連結部材を介して第１及び第２の直動軸に連結された第１及び第２のガイド軸がリニア軸受を介して一対の磁性筒体に対してスライドする。このように第１及び第２のガイド軸を一対のリニア軸受にスライド可能に支持させると、可動子を固定子に支持させる支持構造を簡素化して、リニア同期モータの占有体積を小さくできる。また、第１及び第２の直動軸を固定子コアユニットの両端で支持する必要がなく、リニア同期モータの軸線方向の長さを短くすることができる。更に、第１及び第２の直動軸から離れた一対のリニア軸受に可動子の第１及び第２のガイド軸がスライド可能に支持されるため、可動子を支持するリニア軸受に潤滑油を注入しても、潤滑油が第１及び第２の直動軸周辺の部材に付着するという問題が生じない。
【００１４】
更に、この場合、複数の分割コアの主要部または全部は、所定の形状の複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成すればよい。なお、ここでいう「複数の分割コアの主要部」とは、例えば、第１及び第２の直動軸の軸線方向の両端部に位置する端部分割コアを除いた複数の中間分割コア等である。このようにすれば、磁性材料に切削加工を施して全ての磁極部を形成する場合に比べて、固定子の製造コストを低くできる。また、固定子コアユニット内で発生する磁気損失及び鉄損を小さくすることができる。
【００１５】
少なくとも一対のヨーク構成体は、一対の磁性筒体によって構成し、一対の磁性筒体の内部にはそれぞれリニア軸受を配置するのが好ましい。このようにすれば、一対の磁性筒体がヨーク構成体とガイド軸を支持する支持部材の両方の機能を果たす。そのため、一対のガイド軸を設ける場合において、その支持構造を少ない部品によって構成することができる。
【００１６】
第１及び第２の直動軸と第１及び第２のガイド軸は、種々の位置関係で配置することができる。例えば、第１の直動軸の軸中心と第２の直動軸の軸中心と第１のガイド軸の軸中心と第２のガイド軸の軸中心とが直線上に並ぶように、第１及び第２の直動軸と第１及び第２のガイド軸とを配置することができる。このようにすれば、リニア同期モータにおける第１及び第２の直動軸と第１及び第２のガイド軸とが並ぶ方向と直交する方向の寸法を小さくできる。
【００１７】
また、第１の直動軸の軸中心と第２の直動軸の軸中心とを結ぶ仮想線と、第１のガイド軸の軸中心と第２のガイド軸の軸中心とを結ぶ仮想線とが、第１及び第２の直動軸並びに第１及び第２のガイド軸に囲まれる領域内で交差するように、第１及び第２の直動軸と第１及び第２のガイド軸とを配置することができる。このようにすれば、リニア同期モータにおける第１及び第２の直動軸が並ぶ方向の寸法、並びに第１及び第２のガイド軸が並ぶ方向の寸法を小さくできる。
【００１８】
第１及び第２の連結部材の一方の連結部材と固定子コアユニットとの間には、一方の連結部材が固定子コアユニットに近づいたときに、一方の連結部材を固定子コアユニットから離す方向の付勢力を蓄勢するスプリング機構を配置するのが好ましい。このようにすれば、第１及び第２の直動軸が上下方向に往復移動するようにリニア同期モータを配置した場合には、一方の連結部材を上方に位置させることにより、スプリング機構によって、一方の連結部材が固定子コアユニット側に落下するのを防止することができる。
【００１９】
固定子コアユニットは、軸線方向における分割コア群の少なくとも一端に配置されたエンドブラケットを有することができる。この場合、エンドブラケットには、第１及び第２の直動軸の一方の直動軸を囲んで、分割コア群側に開口する凹部を形成し、凹部内に、エンドブラケットに固定されたリニアセンサを配置することができる。また、一方の直動軸には、リニアセンサと対向するように、リニアスケールを配置する。そして、リニアセンサとリニアスケールとにより、リニアモータの位置決めを行う。このようにすれば、凹部内にリニアセンサが配置されることにより、リニアモータをコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のリニア同期モータの実施の形態の一例の正面図である。
【図２】図１に示すリニア同期モータの背面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図１に示すリニア同期モータの磁束の流れを説明するために用いる図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示すリニア同期モータに用いるボビンの平面図、正面図及び右側面図である。
【図６】図１に示すリニア同期モータに用いる一方の端部分割コアの平面図である。
【図７】図１に示すリニア同期モータに用いる他方の端部分割コアの平面図である。
【図８】図１に示すリニア同期モータに用いる中間分割コアの平面図である。
【図９】図１に示すリニア同期モータの磁束の流れを説明するために用いる図である。
【図１０】本発明のリニア同期モータの他の実施の形態の正面図である。
【図１１】図１０に示すリニア同期モータの他の背面図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】図１０に示すリニア同期モータの中間分割コアの平面図である。
【図１４】本発明のリニア同期モータのさらに他の実施の形態の正面図である。
【図１５】図１４に示すリニア同期モータの背面図である。
【図１６】図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明のリニア同期モータの実施の形態の一例の正面図及び背面図であり、図３は、図１のIII−III線断面図である。図３に示すように、本例のリニア同期モータは、可動子１と固定子３とを有している。可動子１は、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂと、第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂと、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂとを有している。第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂは、いずれも導磁性材料からなる細長い円筒形を有しており、軸線方向に往復移動する。第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの外周には、第１及び第２の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂのそれぞれが配置されている。第１及び第２の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂは、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの外周のそれぞれに嵌合されて第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの軸線方向に並ぶ８個の円環状の永久磁石１３によりそれぞれ構成されている。８個の永久磁石１３は、第１または第２の直動軸５Ａまたは５Ｂの径方向の外面にＮ極が現れるように着磁された４個の円環状の永久磁石と、Ｓ極が現れるよう着磁された４個の円環状の永久磁石を有している。これらの８個の永久磁石は、Ｎ極とＳ極とが軸線方向に交互に並ぶように配置されている。そして、第１の永久磁石列１１Ａと第２の永久磁石列１１Ｂとは、電気角で１８０°位置がずれるように配置されている。具体的には、第１の永久磁石列１１Ａの１個の永久磁石１３は、第２の永久磁石列１１Ｂの異極性の１個の永久磁石１３と同じ位置に並んでいる。本例では、１つの永久磁石１３は、円弧状の６個の永久磁石片が直動軸５Ａ，５Ｂの周方向に並ぶように配置されて構成されている。永久磁石片は、接着剤を介して第１または第２の直動軸５Ａまたは５Ｂに固定している。なお、永久磁石は、本例のように直動軸５Ａ，５Ｂの外周に直接的に取り付けてもよいし、間接的に取り付けてもよい。例えば、直動軸の外周に磁石取付部を固定し、該磁石取付部に永久磁石列（複数の永久磁石）を固定することもできる。
【００２２】
第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂは、ステンレスからなり、細長い円筒形を有している。第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂは、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂと平行に延びるように配置されている。そして、第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂは、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂを介して第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂと連結されている。第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂは、後述する一対の磁性筒体３７内に配置されたリニア軸受４５によってスライド可能にそれぞれ支持されている。第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂが一対の磁性筒体３７内をスライドする構造については、後に詳細に説明する。
【００２３】
第１の連結部材９Ａは、アルミニウムからなり、図１に示すように、図１の紙面において上下方向に延びる細長い矩形状を有している。第１の連結部材９Ａには、４本の螺子１５により第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの一端及び第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂの一端が連結されている。第２の連結部材９Ｂも、アルミニウムからなり、図２に示すように、第１の連結部材９Ａと同様に、図２の紙面において上下方向に延びる矩形状を有している。第２の連結部材９Ｂには、４本の螺子１５′により第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂの他端及び第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂの他端が連結されている。これにより、第１の直動軸５Ａの軸中心５ｃと第２の直動軸５Ｂの軸中心５ｄと第１のガイド軸７Ａの軸中心７ｃと第２のガイド軸７Ｂの軸中心７ｄとが、直線上に並ぶように、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂと第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂとは配置されることになる。
【００２４】
図３に示すように、固定子３は、第１の巻線群１７と第２の巻線群１９と固定子コアユニット２１とを有している。第１の巻線群１７は、６個の巻線２３Ａ〜２３Ｆから構成されており、第２の巻線群１９は、６個の巻線２３Ｇ〜２３Ｌから構成されている。巻線２３Ａ〜２３Ｌは、巻線導体が環状に巻かれて形成されている。第１の巻線群１７の巻線２３Ａ〜２３Ｆは、第１の直動軸５Ａの軸線方向に間隔をあけて配置され且つ第１の直動軸５Ａの周囲を囲むように配置されている。第２の巻線群１９の巻線２３Ｇ〜２３Ｌは、第２の直動軸５Ｂの軸線方向に間隔をあけて配置され且つ第２の直動軸５Ｂの周囲を囲むように配置されている。第１の巻線群１７の６個の巻線２３Ａ〜２３Ｆ及び第２の巻線群１９の６個の巻線２３Ｇ〜２３Ｌには、電気角で１２０度ずつ位相がずれた３相の励磁電流（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）が流れている。そして、第１の巻線群１７と第２の巻線群１９とは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されている。例えば、図４に示すように、第１の巻線群１７の１個の巻線２３Ａと、巻線２３Ａに隣接する第２の巻線群１９の１個の巻線２３Ｇは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されている。より具体的には、第１の巻線群１７の巻線２３Ａ〜２３Ｆに、励磁電流Ｕ相，−Ｕ相，−Ｖ相，Ｖ相，Ｗ相，−Ｗ相がそれぞれ流れ、第２の巻線群１９の巻線２３Ｇ〜２３Ｌに、励磁電流−Ｕ相，Ｕ相，Ｖ相，−Ｖ相，−Ｗ相，Ｗ相がそれぞれ流れている。巻線２３Ａ〜２３Ｌは、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すボビン２５にそれぞれ収納されている。ボビン２５は、巻線２３Ａ〜２３Ｌと後述する分割コア（３１，３３，３５）とを絶縁する絶縁合成樹脂材料により形成されている。ボビン２５は、中央部に直動軸５Ａ，５Ｂが貫通する筒部２５ａと、筒部２５ａの両端に一体に設けられて直動軸５Ａ，５Ｂの軸線方向と直交する方向に延びる一対の鍔部２５ｂとを有している。一対の鍔部２５ｂの一方の鍔部には、巻線２３Ａ〜２３Ｌの巻始めの引き出し線をボビン２５の鍔部２５ｂの径方向外側に引き出すように径方向に延びる溝部２５ｃが形成されている。そして、一方の鍔部２５ｂには、溝部２５ｃが内部に形成され且つ他方の鍔部２５ｂから離れる方向に膨出する膨出部２５ｄが一体に形成されている。膨出部２５ｄ内には、溝部２５ｃから引き出された巻き始めの引き出し線が収納されている。巻線２３Ａ〜２３Ｌのそれぞれを内部に収納したボビン２５は、後述する一対の端部分割コア３１，３３と５個の中間分割コア３５の隣り合う２つの分割コア（３１，３３，３５）間に挿入できる形状及び寸法を有している。
【００２５】
第１の巻線群１７及び第２の巻線群１９を内部に配置する固定子コアユニット２１は、図３に示すように、一対のエンドブラケット２７及び２９と、一対の端部分割コア３１及び３３と、５個の中間分割コア３５と、一対の磁性筒体３７とを有している。本例では、一対の端部分割コア３１及び３３と５個の中間分割コア３５とから分割コア群が構成されている。
【００２６】
一対のエンドブラケット２７，２９は、いずれも非磁性のアルミ等に切削加工が施こされて形成されており、図１及び図２に示すように、輪郭がほぼ矩形状を有している。図３に示すように、一対のエンドブラケット２７及び２９の一方のエンドブラケット２７の中央部には、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔２７ａ，２７ｂが形成されている。エンドブラケット２７の上方部分及び下方部分には、第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔２７ｃ，２７ｄが形成されている。本例では、貫通孔２７ｃ，２７ｄにより、エンドブラケット２７の一対の被連結部分が構成されている。また、図１に示すように、エンドブラケット２７の四隅には、取付具が取り付けられる貫通孔２７ｅが形成されている。そして、図３に示すように、貫通孔２７ｃ，２７ｄの一部の周囲には、貫通孔２７ｃ，２７ｄと同心的に形成され、端部分割コア３１側に向かって開口する環状の凹部２７ｆがそれぞれ形成されている。これらの凹部２７ｆには、一対の磁性筒体３７のそれぞれの一方の端部が嵌合されている。
【００２７】
一対のエンドブラケット２７，２９の他方のエンドブラケット２９の中央部にも、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔２９ａ，２９ｂが形成されている。エンドブラケット２９の上方部分及び下方部分には、第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔２９ｃ，２９ｄが形成されている。本例では、貫通孔２９ｃ，２９ｄにより、エンドブラケット２９の一対の被連結部分が構成されている。そして、貫通孔２９ｃ，２９ｄの一部の周囲には、貫通孔２９ｃ，２９ｄと同心的に形成され、端部分割コア３３側に向かって開口する環状の凹部２９ｆがそれぞれ形成されている。これらの凹部２９ｆには、一対の磁性筒体３７のそれぞれの他方の端部が嵌合されている。また、図２に示すように、エンドブラケット２９には、巻線２３Ａ〜２３Ｌの巻線導体と電気的に接続されたリード線が束になって構成されるリード線束が貫通するリード線導出孔２９ｇが形成されている。
【００２８】
一対の端部分割コア３１，３３は、いずれも磁性鋼板に切削加工が施こされて形成されており、輪郭がほぼ矩形状を有している。図６に示すように、一対の端部分割コア３１及び３３の一方の端部分割コア３１の中央部には、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔３１ａ，３１ｂが形成されている。貫通孔３１ａ，３１ｂの内周面は、可動子１の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ所定の間隙を介して対向する磁極面を構成している。このため、端部分割コア３１は、第１の直動軸５Ａと同心的に配置される第１の磁極部３１ｃと第２の直動軸５Ｂと同心的に配置される第２の磁極部３１ｄとを一体に有する構造を有している。図３に示すように、貫通孔３１ａ，３１ｂの内周壁面（磁極面）は、隣接する中間分割コア３５から軸線方向に離れるに従って第１及び第２の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとの間の間隙寸法がそれぞれ大きくなるように傾斜している。図６に示すように、端部分割コア３１の上方部分及び下方部分には、一対の磁性筒体３７がそれぞれ貫通する貫通孔３１ｅ，３１ｆが形成されている。本例では、貫通孔３１ｅ，３１ｆにより、端部分割コア３１の一対の被連結部分が構成されている。
【００２９】
図７に示すように、一対の端部分割コア３１，３３の他方の端部分割コア３３の中央部にも、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔３３ａ，３３ｂが形成されている。貫通孔３３ａ，３３ｂの内周面は、可動子１の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ所定の間隙を介して対向する磁極面を構成している。このため、端部分割コア３３は、第１の直動軸５Ａと同心的に配置される第１の磁極部３３ｃと第２の直動軸５Ｂと同心的に配置される第２の磁極部３３ｄとを一体に有する構造を有している。図３に示すように、貫通孔３３ａ，３３ｂの内周壁面（磁極面）は、隣接する中間分割コア３５から軸線方向に離れるに従って第１及び第２の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとの間の間隙寸法がそれぞれ大きくなるように傾斜している。図７に示すように、端部分割コア３３の上方部分及び下方部分には、一対の磁性筒体３７がそれぞれ貫通する貫通孔３３ｅ，３３ｆが形成されている。本例では、貫通孔３３ｅ，３３ｆにより、端部分割コア３３の一対の被連結部分が構成されている。端部分割コア３３の縁部近傍には、樹脂と共にリード線が貫通するリード線貫通孔３３ｇが形成されている。
【００３０】
５個の中間分割コア３５は、図８に示すように、輪郭がほぼ矩形状を有しており、複数枚の磁性鋼板が直動軸５Ａ，５Ｂの軸線方向に積層されて構成されている。図３に示すように、５個の中間分割コア３５は、一方の端部分割コア３１と他方の端部分割コア３３との間に軸線方向に並んで配置されている。図８に示すように、中間分割コア３５の中央部には、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔３５ａ，３５ｂが形成されている。貫通孔３５ａ，３５ｂの内周面は、可動子１の永久磁石列１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ所定の間隙を介して対向する磁極面を構成している。このため、中間分割コア３５は、第１の直動軸５Ａと同心的に配置される第１の磁極部３５ｃと第２の直動軸５Ｂと同心的に配置される第２の磁極部３５ｄとを一体に有する構造を有している。中間分割コア３５の上方部分及び下方部分には、一対の磁性筒体３７がそれぞれ貫通する貫通孔３５ｅ，３５ｆが形成されている。本例では、貫通孔３５ｅ，３５ｆにより、中間分割コア３５の一対の被連結部分が構成されている。第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂがそれぞれ貫通する貫通孔３５ａ，３５ｂとの間には、ボビン２５の膨出部２５ｄが嵌合されるボビン嵌合溝３５ｇが形成されている。中間分割コア３５の縁部近傍には、樹脂と共にリード線が貫通するリード線貫通孔３５ｈが形成されている。本例では、５個の中間分割コア３５が複数の分割コア（３１，３３，３５）の主要部を構成している。一方の端部分割コア３１と他方の端部分割コア３３と５個の中間分割コア３５とは、隣接する２つの分割コア（３１，３３，３５）間に第１の巻線群１７の１つの巻線（２３Ａ〜２３Ｆ）と第２の巻線群１９の１つの巻線（２３Ｇ〜２３Ｌ）とが配置されるスペースを形成するように軸線方向に間隔をあけて配置されている。
【００３１】
一対のエンドブラケット２７，２９と、一対の端部分割コア３１，３３と、５個の中間分割コア３５と、第１及び第２の巻線群１７，１９とが組み合わされた状態で、エンドブラケット２７の一対の被連結部分（貫通孔２７ｃ，２７ｄ）と、端部分割コア３１の一対の被連結部分（貫通孔３１ｅ，３１ｆ）と、中間分割コア３５の一対の被連結部分（貫通孔３５ｅ，３５ｆ）と、端部分割コア３３の一対の被連結部分（３３ｅ，３３ｆ）と、エンドブラケット２９の一対の被連結部分（貫通孔２９ｃ，２９ｄ）とが直動軸５Ａ，５Ｂに沿って並んで第１の一対の被連結部分列３９Ａ，３９Ｂ（図３）が構成される。第１の一対の被連結部分列３９Ａ，３９Ｂをそれぞれ構成する一対の被連結部分（２７ｃ，２７ｄ）（３１ｅ，３１ｆ）（３５ｅ，３５ｆ）（３３ｅ，３３ｆ）（２９ｃ，２９ｄ）は、一対の磁性筒体３７によって接続されている。そして、図１に示すように、一対の磁性筒体３７の一方の端部と一方のエンドブラケット２７とは螺子４１により固定されている。また、図２に示すように、一対の磁性筒体３７の他方の端部と他方のエンドブラケット２９とは螺子４３により固定されている。
【００３２】
一対の磁性筒体３７は、導磁性材料から一体に成形されており、円筒形を有している。図３に示すように、一対の磁性筒体３７の内部にはそれぞれ一対のリニア軸受４５が配置されている。そして、一対の磁性筒体３７の一方の磁性筒体内には一対のリニア軸受４５を介して可動子１の第１のガイド軸７Ａがスライド可能に嵌合されている。また、一対の磁性筒体３７の他方の磁性筒体内には一対のリニア軸受４５を介して可動子１の第２のガイド軸７Ｂがスライド可能に嵌合されている。この支持構造により、可動子１の直動軸５Ａ，５Ｂは、固定子コアユニット２１の中心の２つの貫通孔（２７ａ，２７ｂ等）の中心にそれぞれ位置決めされる。
【００３３】
本例では、一対の磁性筒体３７により一対のヨーク構成体から構成されている。この結果、一対の磁性筒体３７により、分割コア（３１，３３，３５）を磁気的に連結するヨークが形成されている。
【００３４】
また、一対のエンドブラケット２７，２９と、一対の端部分割コア３１，３３と５個の中間分割コア３５と、一対の磁性筒体３７と、第１及び第２の巻線群１７，１９とが組み合わされた状態で、第１及び第２の巻線群１７，１９の径方向外側に位置する隣接する２つの分割コア（３１，３３，３５）の間の部分、５個の中間分割コア３５のリード線貫通孔３５ｈ内及び端部分割コア３３のリード線貫通孔３３ｇ内には、１液性の熱硬化性合成樹脂４７が充填されている。
【００３５】
本例のリニア同期モータでは、第１の巻線群１７と第２の巻線群１９とに電流が流れると、隣り合う２つの分割コア（３１，３３，３５）間に、それぞれ磁束が流れる。端部分割コア３３と中間分割コア３５とを例にして示すと、図４及び図９に示すように、３つの磁気回路Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が形成される。磁気回路Ｍ１は、第１の永久磁石列１１Ａと中間分割コア３５と一対の磁性筒体３７の一方の磁性筒体と端部分割コア３１との間に流れる磁束により形成される。磁気回路Ｍ２は、第１の永久磁石列１１Ａと中間分割コア３５と第２の永久磁石列１１Ｂと端部分割コア３１との間に流れる磁束により形成される。磁気回路Ｍ３は、第２の永久磁石列１１Ｂと端部分割コア３１と一対の磁性筒体３７の他方の磁性筒体と中間分割コア３５との間に流れる磁束により形成される。第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂが固定子３に対して軸線方向に往復移動すると、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂを介して第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂに連結された第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂがリニア軸受４５を介して一対の磁性筒体３７に対してスライドする。
【００３６】
本例のリニア同期モータによれば、隣り合う２つの分割コア（３１，３３，３５）間には、閉じられた３つの磁気束回路が形成されるため、磁束漏れや磁気飽和を防止して推力を十分に高めることができる。また、第１及び第２の連結部材９Ａ，９Ｂを介して第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂに連結された第１及び第２のガイド軸７Ａ，７Ｂを一対のリニア軸受４５にスライド可能に支持させるので、可動子１を固定子３に支持させる支持構造を簡素化して、リニア同期モータの占有体積を小さくできる。また、第１及び第２の直動軸５Ａ，５Ｂを固定子コアユニット２１の両端で支持する必要がなく、リニア同期モータの軸線方向の長さを短くできる。
【００３７】
図１０及び図１１は、本発明のリニア同期モータの他の実施の形態の正面図及び背面図であり、図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。図１３は図１０及び図１１に示すリニア同期モータの中間分割コアの平面図である。本例のリニア同期モータは、第１及び第２の直動軸並びに第１及び第２のガイド軸の配置以外は、図１〜図９に示すリニア同期モータと基本的に同じ構造を有している。そのため、図１〜図９に示すリニア同期モータと同じ部材には、図１〜図９に付した符号に１００を加えた符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、本例のリニア同期モータでは、第１の直動軸１０５Ａの軸中心１０５ｃと第２の直動軸１０５Ｂの軸中心１０５ｄとを結ぶ仮想線Ｌ１と、第１のガイド軸１０７Ａの軸中心１０７ｃと第２のガイド軸１０７Ｂの軸中心１０７ｄとを結ぶ仮想線Ｌ２とが、第１及び第２の直動軸１０５Ａ，１０５Ｂ並びに第１及び第２のガイド軸１０７Ａ，１０７Ｂに囲まれる領域内で交差するように、第１及び第２の直動軸１０５Ａ，１０５Ｂと第１及び第２のガイド軸１０７Ａ，１０７Ｂとが配置されている。また、第１の直動軸１０５Ａの軸中心１０５ｃと第１のガイド軸１０７Ａの軸中心１０７ｃとを結ぶ仮想線Ｌ３と、第２の直動軸１０５Ｂの軸中心１０５ｄと第２のガイド軸１０７Ｂの軸中心１０７ｄとを結ぶ仮想線Ｌ４とが平行になっており、第１の直動軸１０５Ａの軸中心１０５ｃと第２のガイド軸１０７Ｂの軸中心１０７ｄとを結ぶ仮想線Ｌ５と、第２の直動軸１０５Ｂの軸中心１０５ｄと第１のガイド軸１０７Ａの軸中心１０７ｃとを結ぶ仮想線Ｌ６とが平行になっている。
【００３８】
本例のリニア同期モータでは、図１３に示すように、３つの磁気回路Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３が形成される。なお図１３では、磁気回路を５本の線で示しているが、磁気回路Ｍ１１及び磁気回路Ｍ１３は、それぞれ２つに分けて示している。磁気回路Ｍ１１は、第１の永久磁石列１１１Ａと隣接する２つの分割コア（１３５等）と一対の磁性筒体１３７との間に流れる磁束により形成される。磁気回路Ｍ１２は、第１の永久磁石列１１１Ａと隣接する２つの分割コア（１３５等）と第２の永久磁石列１１１Ｂとの間に流れる磁束により形成される。磁気回路Ｍ１３は、第２の永久磁石列１１１Ｂ（符号１１１Ｂは図面に付していないが便宜的に記す）と隣接する２つの分割コア（１３５等）と一対の磁性筒体１３７との間に流れる磁束により形成される。
【００３９】
本例のリニア同期モータによれば、リニア同期モータにおける第１及び第２の直動軸１０５Ａ，１０５Ｂが並ぶ方向の寸法、並びに第１及び第２のガイド軸１０７Ａ,１０７Ｂが並ぶ方向の寸法を小さくできる。
【００４０】
図１４及び図１５は、本発明のリニア同期モータのさらに他の実施の形態の正面図及び背面図であり、図１６は、図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。本例のリニア同期モータは、永久磁石列、一対のエンドブラケット及び該一対のエンドブラケットの内部構造以外は、図１０〜図１３に示すリニア同期モータと基本的に同じ構造を有している。そのため、図１０〜図１３に示すリニア同期モータと同じ部材には、図１０〜図１３に付した符号に１００を加えた符号を付して説明を省略する。図１６に示すように、本例のリニア同期モータでは、一対のエンドブラケット２２７，２２９の軸線方向の寸法が大きく形成されている。一対のエンドブラケット２２７及び２２９の一方のエンドブラケット２２７の内部には、第１及び第２のガイド軸２０７Ａ，２０７Ｂをそれぞれ囲んで、第１の連結部材２０９Ａ側に開口する２つの凹部２２７ｇ（図１６には１つの凹部２２７ｇが示されている）と、第１及び第２の直動軸２０５Ａ，２０５Ｂをそれぞれ囲んで、端部分割コア２３１側に開口する２つの凹部２２７ｈ（図１６には１つの凹部２２７ｈが示されている）とが形成されている。凹部２２７ｇ内には、スプリング機構を構成するコイルバネ２４９がそれぞれ配置されている。コイルバネ２４９は、第１のガイド軸２０７Ａに嵌合された状態で、第１の連結部材２０９Ａとエンドブラケット２２７の凹部２２７ｇの底面２２７ｉとの間に配置されている。コイルバネ２４９は、第１の連結部材２０９Ａが固定子コアユニット２２１に近づいたときに、一方の連結部材２０９Ａを固定子コアユニット２２１から離す方向の付勢力を蓄勢する。このため、第１及び第２の直動軸２０５Ａ，２０５Ｂが上下方向に往復移動するようにリニア同期モータを配置した場合には、一方の連結部材２０９Ａを上方に位置させることにより、コイルバネ２４９の付勢力によって、一方の連結部材２０９Ａが固定子コアユニット２２１側に落下するのを防止することができる。
【００４１】
一対のエンドブラケット２２７及び２２９の他方のエンドブラケット２２９の内部には、第１及び第２の直動軸２０５Ａ，２０５Ｂをそれぞれ囲んで、端部分割コア２３３側に開口する２つの凹部２２７ｊ（図１６には１つの凹部２２７ｊが示されている）が形成されている。凹部２２７ｊ内には、エンドブラケット２２９に固定されたリニアセンサ２５２が設けられている。また、直動軸２０５Ａには、リニアセンサ２５２と対向するように、リニアスケール２５３が配置されている。そして、リニアセンサ２５２とリニアスケール２５３とにより、リニアモータの位置決めが行われる。本例のリニアモータによれば、凹部２２７ｊ内にリニアセンサ２５２が配置されることにより、リニアモータをコンパクトにできる。
【００４２】
なお、上記の各例では、複数の分割コアの主要部（５個の中間分割コア３５）のそれぞれを複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成したが、複数の磁極部の全部を複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成してよいのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、隣接する分割コアの間に、それぞれ閉じられた３つの磁気回路が形成される。そのため、磁束漏れや磁気飽和を防止して推力を十分に高めることができる。
【００４４】
また、第１及び第２の連結部材を介して第１及び第２の直動軸に連結された第１及び第２のガイド軸を一対のリニア軸受にスライド可能に支持させるので、可動子を固定子に支持させる支持構造を簡素化して、リニア同期モータの占有体積を小さくできる。
【００４５】
また、第１及び第２の直動軸を固定子コアユニットの両端で支持する必要がなく、リニア同期モータの軸線方向の長さを短くすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 可動子
３ 固定子
５Ａ，５Ｂ 第１及び第２の直動軸
７Ａ，７Ｂ 第１及び第２のガイド軸
９Ａ，９Ｂ 第１及び第２の連結部材
１１Ａ，１１Ｂ 第１及び第２の永久磁石列
１３ 永久磁石
１７，１９ 第１及び第２の巻線群
２１ 固定子コアユニット
２３Ａ〜２３Ｌ 巻線
２７，２９ 一対のエンドブラケット
３１，３３ 一対の端部分割コア
３５ 中間分割コア
３７ 一対の磁性筒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に往復移動する第１及び第２の直動軸及び前記第１及び第２の直動軸に取付けられた複数の永久磁石からなる第１及び第２の永久磁石列を備えてなる可動子と、
前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置され且つ前記第１の直動軸の周囲を囲むように配置された複数の巻線からなる第１の巻線群及び前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置され且つ前記第２の直動軸の周囲を囲むように配置された複数の巻線からなる第２の巻線群と、前記第１の直動軸の周囲を囲むように前記第１の直動軸と同心的に配置される第１の磁極部と前記第２の直動軸の周囲を囲むように前記第２の直動軸と同心的に配置される第２の磁極部とを一体に有する複数の分割コアが隣接する２つの前記分割コア間に前記第１の巻線群の１つの前記巻線と前記第２の巻線群の１つの前記巻線とが配置されるスペースを形成するように前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる分割コア群及び前記複数の分割コアを磁気的に連結するヨークとを備えた固定子コアユニットとを備えた固定子とを備え、
前記複数の分割コアは、少なくとも一対の被連結部分を備え、且つ前記複数の分割コアの前記少なくとも一対の被連結部分が前記第１及び第２の直動軸に沿って並んで少なくとも一対の被連結部分列を構成するように配置され、
前記ヨークは、導磁性材料により形成され、前記少なくとも一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の前記被連結部分を磁気的に連結する少なくとも一対のヨーク構成体から構成され、
前記第１の永久磁石列と前記第２の永久磁石列とは、電気角で１８０°位置がずれるように配置されており、
前記第１の巻線群と前記第２の巻線群とは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されることを特徴とするリニア同期モータ。
【請求項２】
前記複数の分割コアの主要部または全部は、所定の形状の複数枚の磁性鋼板が前記軸線方向に積層されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニア同期モータ。
【請求項３】
前記固定子コアユニットに固定された一対のリニア軸受と、
前記一対のリニア軸受にスライド可能に支持された第１及び第２のガイド軸と、
前記第１及び第２の直動軸の一端及び前記第１及び第２のガイド軸の一端が連結された第１の連結部材と、
前記第１及び第２の直動軸の他端及び前記第１及び第２のガイド軸の他端が連結された第２の連結部材とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のリニア同期モータ。
【請求項４】
前記少なくとも一対のヨーク構成体は、一対の磁性筒体によって構成され、
前記一対の磁性筒体の内部にはそれぞれ前記リニア軸受が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のリニア同期モータ。
【請求項５】
前記第１の直動軸の軸中心と前記第２の直動軸の軸中心と前記第１のガイド軸の軸中心と前記第２のガイド軸の軸中心とが直線上に並ぶように、前記第１及び第２の直動軸と前記第１及び第２のガイド軸とが配置されていることを特徴とする請求項３に記載のリニア同期モータ。
【請求項６】
前記第１の直動軸の軸中心と前記第２の直動軸の軸中心とを結ぶ仮想線と、前記第１のガイド軸の軸中心と前記第２のガイド軸の軸中心とを結ぶ仮想線とが、前記第１及び第２の直動軸並びに前記第１及び第２のガイド軸に囲まれる領域内で交差するように、前記第１及び第２の直動軸と前記第１及び第２のガイド軸とが配置されていることを特徴とする請求項３のいずれか１つに記載のリニア同期モータ。
【請求項７】
前記第１及び第２の連結部材の一方の連結部材と前記固定子コアユニットとの間には、前記一方の連結部材が前記固定子コアユニットに近づいたときに、前記一方の連結部材を前記固定子コアユニットから離す方向の付勢力を蓄勢するスプリング機構が配置されている請求項３に記載のリニア同期モータ。
【請求項８】
前記固定子コアユニットは、前記軸線方向における前記分割コア群の少なくとも一端に配置されたエンドブラケットを有しており、
前記エンドブラケットには、前記第１及び第２の直動軸の一方の直動軸を囲んで、前記分割コア群側に開口する凹部が形成されており、
前記凹部内には、前記エンドブラケットに固定されたリニアセンサが配置されており、
前記一方の直動軸には、前記リニアセンサと対向するように、リニアスケールが配置されており、
前記リニアセンサと前記リニアスケールとにより、リニアモータの位置決めが行われる請求項３に記載のリニアモータ。
【請求項１】
軸線方向に往復移動する第１及び第２の直動軸及び前記第１及び第２の直動軸に取付けられた複数の永久磁石からなる第１及び第２の永久磁石列を備えてなる可動子と、
前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置され且つ前記第１の直動軸の周囲を囲むように配置された複数の巻線からなる第１の巻線群及び前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置され且つ前記第２の直動軸の周囲を囲むように配置された複数の巻線からなる第２の巻線群と、前記第１の直動軸の周囲を囲むように前記第１の直動軸と同心的に配置される第１の磁極部と前記第２の直動軸の周囲を囲むように前記第２の直動軸と同心的に配置される第２の磁極部とを一体に有する複数の分割コアが隣接する２つの前記分割コア間に前記第１の巻線群の１つの前記巻線と前記第２の巻線群の１つの前記巻線とが配置されるスペースを形成するように前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる分割コア群及び前記複数の分割コアを磁気的に連結するヨークとを備えた固定子コアユニットとを備えた固定子とを備え、
前記複数の分割コアは、少なくとも一対の被連結部分を備え、且つ前記複数の分割コアの前記少なくとも一対の被連結部分が前記第１及び第２の直動軸に沿って並んで少なくとも一対の被連結部分列を構成するように配置され、
前記ヨークは、導磁性材料により形成され、前記少なくとも一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の前記被連結部分を磁気的に連結する少なくとも一対のヨーク構成体から構成され、
前記第１の永久磁石列と前記第２の永久磁石列とは、電気角で１８０°位置がずれるように配置されており、
前記第１の巻線群と前記第２の巻線群とは、電気角で１８０°ずれた状態で励磁されることを特徴とするリニア同期モータ。
【請求項２】
前記複数の分割コアの主要部または全部は、所定の形状の複数枚の磁性鋼板が前記軸線方向に積層されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニア同期モータ。
【請求項３】
前記固定子コアユニットに固定された一対のリニア軸受と、
前記一対のリニア軸受にスライド可能に支持された第１及び第２のガイド軸と、
前記第１及び第２の直動軸の一端及び前記第１及び第２のガイド軸の一端が連結された第１の連結部材と、
前記第１及び第２の直動軸の他端及び前記第１及び第２のガイド軸の他端が連結された第２の連結部材とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のリニア同期モータ。
【請求項４】
前記少なくとも一対のヨーク構成体は、一対の磁性筒体によって構成され、
前記一対の磁性筒体の内部にはそれぞれ前記リニア軸受が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のリニア同期モータ。
【請求項５】
前記第１の直動軸の軸中心と前記第２の直動軸の軸中心と前記第１のガイド軸の軸中心と前記第２のガイド軸の軸中心とが直線上に並ぶように、前記第１及び第２の直動軸と前記第１及び第２のガイド軸とが配置されていることを特徴とする請求項３に記載のリニア同期モータ。
【請求項６】
前記第１の直動軸の軸中心と前記第２の直動軸の軸中心とを結ぶ仮想線と、前記第１のガイド軸の軸中心と前記第２のガイド軸の軸中心とを結ぶ仮想線とが、前記第１及び第２の直動軸並びに前記第１及び第２のガイド軸に囲まれる領域内で交差するように、前記第１及び第２の直動軸と前記第１及び第２のガイド軸とが配置されていることを特徴とする請求項３のいずれか１つに記載のリニア同期モータ。
【請求項７】
前記第１及び第２の連結部材の一方の連結部材と前記固定子コアユニットとの間には、前記一方の連結部材が前記固定子コアユニットに近づいたときに、前記一方の連結部材を前記固定子コアユニットから離す方向の付勢力を蓄勢するスプリング機構が配置されている請求項３に記載のリニア同期モータ。
【請求項８】
前記固定子コアユニットは、前記軸線方向における前記分割コア群の少なくとも一端に配置されたエンドブラケットを有しており、
前記エンドブラケットには、前記第１及び第２の直動軸の一方の直動軸を囲んで、前記分割コア群側に開口する凹部が形成されており、
前記凹部内には、前記エンドブラケットに固定されたリニアセンサが配置されており、
前記一方の直動軸には、前記リニアセンサと対向するように、リニアスケールが配置されており、
前記リニアセンサと前記リニアスケールとにより、リニアモータの位置決めが行われる請求項３に記載のリニアモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１３５７０３（Ｐ２０１１−１３５７０３Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９３４４９（Ｐ２００９−２９３４４９）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００１８００２５）山洋電気株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００１８００２５）山洋電気株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
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