(57)【要約】【課題】三相電源に接続して駆動することができ、大出力を発揮できる往復式リニアモータを提供する。【解決手段】往復式リニアモータの固定子１０は、可動子２０の移動方向の両端に配置された第１コイル部１１ａと、中央コイル部１１ｂと、第２コイル部１１ｃと、第１ティース１３ａと、第２ティース１３ｂと、第３ティース１３ｃと、第４ティース１３ｄとをもつ。中央コイル部１１ｂでは、第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃに対して逆相の電流が流れる。可動子２０は、第１永久磁石部２１ａと、第２永久磁石部２１ｂと、第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂを保持する出力軸２３とを有する。【選択図】  図１
2010187484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）ケースと、
（ｉｉ）前記ケースにおいて可動子移動方向の両端に配置された第１コイル部および第２コイル部とその間に配置され前記第１コイル部および前記第２コイル部に対して逆向きに励磁されるように構成された中央コイル部と、前記中央コイル部から離れるように前記可動子移動方向において前記第１コイル部の外側に配置された第１ティースと、前記第１コイル部と前記中央コイル部との間に配置された第２ティースと、前記中央コイル部と前記第２コイル部との間に配置された第３ティースと、前記中央コイル部から離れるように前記可動子移動方向において前記第２コイル部の外側に配置された第４ティースとをもつ固定子と、
（ｉｉｉ）中立位置において前記第１コイル部に対向する対向面にＳ極およびＮ極のうちの一方を有する第１永久磁石部と、前記中立位置において前記第２コイル部に対向する対向面にＳ極およびＮ極のうちの他方を有する第２永久磁石部と、前記第１永久磁石部および前記第２永久磁石部を保持する可動ヨークとをもち前記可動子移動方向に往復移動する可動子と、を具備することを特徴とする往復式リニアモータ。
【請求項２】
請求項１において、前記第１ティースおよび前記第２ティースは前記可動子移動方向において互いに近づく方向に延設された第１延設部を備えており、且つ、前記第３ティースおよび前記第４ティースは前記可動子移動方向に互いに近づく方向に延設された第１延設部を備えていることを特徴とする往復式リニアモータ。
【請求項３】
請求項２において、前記第２ティースおよび前記第３ティースは、前記可動子移動方向において、互いに近づく方向に延設された第２延設部を備えていることを特徴とする往復式リニアモータ。
【請求項４】
請求項３において、前記第１ティースおよび前記第４ティースは、前記可動子移動方向において、互いに遠ざかる方向に延設された第３延設部を備えていることを特徴とする往復式リニアモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記可動子を前記可動子移動方向に往復移動可能に弾性支持するように前記ケースに設けられたバネ部が設けられていることを特徴とする往復式リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は往復式リニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は往復式のリニアモータを開示している。このリニアモータは単相電源で駆動するものであり、ケースと、固定子と、可動子とを有する。固定子は、ケースにおいて可動子移動方向の両端に配置された第１コイル部および第２コイル部と、第１コイル部に対向するように配置された第１ティースと、第２コイル部に対向するように配置された第２ティースとをもつ。可動子は、第１コイル部に対面するＳ極およびＮ極のうちの一方を有する第１永久磁石部と、第２コイル部に対面するＳ極およびＮ極のうちの他方を有する第２永久磁石部と、第１永久磁石部および第２永久磁石部を保持する可動ヨークとをもつ。第１コイル部および第２コイル部が励磁されると、可動子は可動子移動方向に往復移動する。このリニアモータは単相電源で駆動するものであり、大型化するにあたり三相電源を使用するためには、専用の単相インバータが必要とされている。
【０００３】
また特許文献２はリニアモータを開示している。このリニアモータは三相電源に接続されて駆動するものであり、ケースと、固定子と、可動子とを有する。コイル部が励磁されると、可動子は一方向に移動する。このリニアモータは三相電源で駆動するものであるが、正逆切り替えしなければ、往復型に適用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３０８６２号公報
【特許文献２】特開２０００−１８４６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、三相電源に直接接続して駆動することができ、大出力を発揮するのに有利な往復式リニアモータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る往復式リニアモータは、（ｉ）ケースと、（ｉｉ）ケースにおいて可動子移動方向の両端に配置された第１コイル部および第２コイル部とその間に配置され第１コイル部および第２コイル部に対して逆向きに励磁するように構成された中央コイル部と、中央コイル部から離れるように可動子移動方向において第１コイル部の外側に配置された第１ティースと、第１コイル部と中央コイル部との間に配置された第２ティースと、中央コイル部と第２コイル部との間に配置された第３ティースと、中央コイル部から離れるように可動子移動方向において第２コイル部の外側に配置された第４ティースとをもつ固定子と、（ｉｉｉ）第１コイル部に対面するＳ極およびＮ極のうちの一方を有する第１永久磁石部と、第２コイル部に対面するＳ極およびＮ極のうちの他方を有する第２永久磁石部と、第１永久磁石部および第２永久磁石部を保持する可動ヨークとをもち可動子移動方向に往復移動する可動子とを具備することを特徴とする。
【０００７】
中央コイル部では、第１コイル部および第２コイル部に対して逆向きに励磁される。第１コイル部、中央コイル部および第２コイル部に三相電源に接続して三相電流が通電されると、第１ティース、第２ティース、第３ティース、第４ティースの磁極のＮ極およびＳ極が変化すると共に、当該磁極の磁場の大きさが変化する。従って、可動子に搭載されている第１永久磁石部および第２永久磁石に対して吸引力および反発力を発生させ、可動子を可動子移動方向に繰り返して往復駆動させることができる。このように三相電源を直接的に使用できるため、往復式リニアモータの出力を大きくさせることができる。しかも三相電源を単相交流に変換させる変換器を廃止することができる。
【０００８】
本発明の一視点によれば、第１ティースおよび第２ティースは可動子の移動方向において互いに近づく方向に延設された第１延設部を備えており、第３ティースおよび第４ティースは可動子の移動方向に互いに近づく方向に延設された第１延設部を備えている。この場合、可動子が往復移動するとき、可動子が一方の死点または他方の死点に到達しているときであっても、その死点から逆方向に移動するときにおいて、吸引力および／または反発力を発生させる磁路が良好に確保され、磁路抵抗が低減され、従って死点から逆方向に良好に移動することができると共に、往復式リニアモータの出力を向上させることができる。
【０００９】
本発明の一視点によれば、第２ティースおよび第３ティースは、可動子の移動方向において、互いに近づく方向に延設された第２延設部を備えている。この場合、可動子が往復移動するとき、可動子が一方の死点または他方の死点に到達しているときであっても、その死点から逆方向に良好に移動するときにおいて、吸引力および／または反発力を発生させる磁路が良好に確保され、磁路抵抗が低減され、往復式リニアモータの出力を向上させることができる。
【００１０】
本発明の一視点によれば、第１ティースおよび第４ティースは、可動子の移動方向において、互いに遠ざかる方向に延設された第３延設部を備えている。この場合、可動子が往復移動するとき、可動子が一方の死点または他方の死点に到達しているときであっても、その死点から逆方向に移動するときにおいて、吸引力および／または反発力を発生させる磁路が良好に確保され、磁路抵抗が低減され、往復式リニアモータの出力を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１コイル部、中央コイル部および第２コイル部を三相電源の端子に接続して往復式リニアモータを駆動することができる。故に、大出力を発揮できるのに有利となる。第１コイル部、中央コイル部および第２コイル部に三相電源の端子を直接接続させることができて通電できるため、三相電源を単相交流に変換させる変換器を廃止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１に係り、往復式リニアモータの概念を示す構成図である。
【図２】実施形態１に係り、第１コイル部、中央コイル部および第２コイル部と三相電源との接続形態を示す図である。
【図３】実施形態１に係り、コイル電流と磁束との関係を示すと共に往復式リニアモータの作動概念を示す構成図である。
【図４】実施形態１に係り、往復式リニアモータの作動概念を示す構成図である。
【図５】実施形態２に係り、往復式リニアモータの作動概念を示す構成図である。
【図６】実施形態３に係り、往復式リニアモータの作動概念を示す構成図である。
【図７】実施形態４に係り、往復式リニアモータの作動概念を示す構成図である。
【図８】実施形態５に係り、往復式リニアモータの作動概念を示す構成図である。
【図９】実施形態５に係り、往復式リニアモータの作動概念を示す構成図である。
【図１０】適用形態に係り、往復式リニアモータを適用したリニアコンプレッサを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
図１は実施例１の概念を示す。往復式リニアモータは、収容室１ａをもつ円筒形状のケース１と、収容室１ａに配置された円筒形状をなす固定子１０と、収容室１ａに同軸的に配置され中心軸線Ｐ１をもつ可動子２０とを備えている。図１は可動子２０の可動子２０が移動する方向において中立位置にある状態を示す。図１では、固定子１０の中心軸線Ｐ１に対して軸直角方向の一方側の部分が断面として図示されており、他方側の部分は外観として示されている。
【００１４】
固定子１０は、中心軸線Ｐ１の周りで１周するように設けられており、ケース１において可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）の両端に配置された第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃと、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）においてその間に配置された中央コイル部１１ｂとを有する。中央コイル部１１ｂは、可動子２０の移動方向において、第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃに対して逆向きに励磁される。
【００１５】
更に固定子１０は、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃの外周側に筒形状をなすバックヨーク１２を有する。
【００１６】
第１コイル部１１ａ、第２コイル部１１ｃおよび中央コイル部１１ｂの巻線は、中心軸線Ｐ１の周りに円筒形状に巻線を巻回して形成されている。中央コイル部１１ｂは、第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃに対して逆向きに励磁されるように構成されている。コイルの巻き方としては、図２に示す（ａ）および（ｂ）のいずれかが挙げられる。図２の（ａ）（ｂ）では、便宜上、仮想筒ＫＡのまわりに巻線を巻回している状態を示し、●印は巻線の巻き始めを示す。図２に示す（ａ）に示すように、第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃの巻線は同じ方向に巻回されている。中央コイル部１１ｂの巻線は、第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃの巻線と逆方向に巻回されている。図２の（ａ）では、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃの巻き始めは三相電源の端子に接続されている。更に第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃの巻き終わりは、互いに接続されている。
【００１７】
図２の（ｂ）では、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃのそれぞれの巻線は、同じ方向に巻回されている。図２の（ｂ）では、第１コイル部１１ａの巻き始め、中央コイル部１１ｂの巻き終わり、第２コイル部１１ｃの巻き始めは、三相電源の端子に接続されている。更に図２（ｂ）では、第１コイル部１１ａの巻き終わり、中央コイル部１１ｂの巻き始め、第２コイル部１１ｃの巻き終わりは、互いに接続されている。
【００１８】
図１に示すように、中心軸線Ｐ１が延びる方向において、第１ティース１３ａ、第２ティース１３ｂ、第３ティース１３ｃおよび第４ティース１３ｄが直列的配置で設置されている。具体的には、図１に示すように、第１ティース１３ａは、中心軸線Ｐ１が延びる方向において第１コイル部１１ａから外側に離れるように第１コイル部１１ａの外側に配置されている。中心軸線Ｐ１が延びる方向において、第２ティース１３ｂは、第１コイル部１１ａと中央コイル部１１ｂとの間に配置されている。第３ティース１３ｃは、中心軸線Ｐ１が延びる方向において、中央コイル部１１ｂと第２コイル部１１ｃとの間に配置されている。第４ティース１３ｄは、中心軸線Ｐ１が延びる方向において、第２コイル部１１ｃから外側に離れるように第２コイル部１１ｃの外側に配置されている。
【００１９】
第１ティース１３ａ、第２ティース１３ｂ、第３ティース１３ｃおよび第４ティース１３ｄは、中心軸線Ｐ１の回りをそれぞれ１周するように円盤状に設けられており、かつ、バックヨーク１２と共に磁路を形成するようにバックヨーク１２の内周面に接触または接近されている。なおティース１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよびバックヨーク１２は、それぞれ、透磁率が高い材料で形成されている。
【００２０】
図１は、可動子２０がこれの右死点と左死点との間における中立位置にある状態を示す。図１に示す形態によれば、可動子２０は、（ｉ）可動子２０が中立位置にあるとき第１コイル部１１ａに対面する側にＳ極（Ｓ極およびＮ極のうちの一方）を有すると共に反対側にＮ極を有する第１永久磁石部２１ａと、（ｉｉ）可動子２０が中立位置にあるとき第２コイル部１１ｃに対面するＮ極（Ｓ極およびＮ極のうちの他方）を有すると共に反対側にＳ極を有する第２永久磁石部２１ｂと、（ｉｉｉ）第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂの内周面をそれぞれ保持する円状をなす可動ヨーク２２と、（ｉｖ）可動ヨーク２２の内周面を保持すると共に矢印Ｘ方向に延びる出力軸２３とをもつ。
【００２１】
図１に示すように、出力軸２３は、ケース１に筒状のガイド部２４によりスライド可能に支持されている。ガイド部２４は軸方向に自由支持、または軸方向に弾性支持出来る構成物ならば、図示の形状に限らない。第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂは、中心軸線Ｐ１の周りで１周する筒形状をなしている。可動子２０は可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）に往復移動する。バネ部２５は、ケース１の端部１ｐと可動子２０の軸端との間に配置されており、可動子２０を可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）に往復移動可能に弾性支持する。
【００２２】
さて、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃを三相電源に接続した状態で、三相電流を第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃに通電したときの磁化状況について説明する。この場合、例えば図１の構成では、第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃ は流入方向の電流に対して図１中Ｘ１方向に励磁するが、中央コイル部１１ｂは、第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃに対して逆向きの図１中Ｘ２方向に励磁する。これにより可動子２０の中心軸線Ｐ１に沿って可動子２０が往復移動し、矢印Ｘ１方向に移動したり、矢印Ｘ２方向に移動したりする。
【００２３】
ここで、第１コイル部１１ａに流れる電流値をＩａとし、中央コイル部１１ｂに流れる電流値をＩｂとし、第２コイル部１１ｃに流れる電流電量をＩｃとする。定数をＩｏとし、交流電源の周波数をｆ（＝ω／２π）とする。電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃについては、次の式（１）が基本的に成立する。
【００２４】
【数１】
2010187484.tif 000003
【００２５】
第１コイル部１１ａによる磁束をφ１１ａとし、中央コイル部１１ｂによる磁束φを１１ｂとし、第２コイル部１１ｃによる磁束をφ１１ｃとすると、図１の矢印方向（時計回り方向）を正として考えると、係数ｋを用いると、磁束φ１１ａ，磁束φ１１ｃ，φ１１ｃについては、次の式（２）が基本的には成立する。
【００２６】
【数２】
2010187484.tif 000004
【００２７】
第１ティース１３ａを通る磁束φ１３ａ、第２ティース１３ｂを通る磁束φ１３ｂ、第３ティース１３ｃを通る磁束φ１３ｃ、第４ティース１３ｄを通る磁束φ１３ｄは、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃによる磁束の合算である。このため上向きの磁束方向を正とすると、それぞれ次の式（３）が基本的には成立する。
【００２８】
【数３】
2010187484.tif 000005
【００２９】
第１ティース１３ａを通る磁束φ１３ａと第２ティース１３ｂを通る磁束φ１３ｂとの磁束差（φ１３ａ−φ１３ｂ）については、第１永久磁石部２１ａに対して、式（４）が基本的には成立する。
【００３０】
また、第３ティース１３ｃを通る磁束φ１３ｃと第４ティース１３ｄを通る磁束φ１３ｄとの磁束差（φ１３ｃ−φ１３ｄ）については、第２永久磁石部２１ｂに対して、式（５）が基本的には成立する。
【００３１】
【数４】
2010187484.tif 000006
【００３２】
【数５】
2010187484.tif 000007
【００３３】
第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂのそれぞれの着磁方向を考慮すると、第１永久磁石部２１ａに対しては、式（３）で示される磁束差（φ１３ａ−φ１３ｂ）が図１の左方向（矢印Ｘ２方向）に作用する。第２永久磁石部２１ｂに対しては、式（４）で示される磁束差（φ１３ｃ−φ１３ｄ）が図１の右方向（矢印Ｘ１方向）に作用する。
【００３４】
従って、磁束差（φ１３ａ−φ１３ｂ）および磁束差（φ１３ｃ−φ１３ｄ）による可動子２０に対する吸引力は、同期して周期ｆ（ｆ＝ω／２π）をもって交番する。
【００３５】
このような本実施形態によれば、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃが三相電源の端子に接続されている状態で、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃに三相電流が通電されれば、第１ティース１３ａ、第２ティース１３ｂ、第３ティース１３ｃ、第４ティース１３ｄが発生する吸引力および／または反発力に基づいて、可動子２０がケース１に対して可動子２０の中心軸線Ｐ１に沿って矢印Ｘ１，Ｘ２方向に繰り返して往復移動する。これにより三相電源で可動子２０が往復駆動する往復型のリニアモータが得られる。
【００３６】
図３は、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃに通電する三相電流と、第１ティース１３ａ、第２ティース１３ｂ、第３ティース１３ｃ、第４ティース１３ｄを通る磁束との関係をシミュレーションした結果を示す。図３に示すティース磁束の欄において、マイナス符号はＮ極を示し、プラス符号はＳ極を示す。但し、シミュレーションでは、各ティース１３ａ，１３ｂ．１３ｃには、下記で述べる第１延設部、第２延設部が延設されている往復式リニアモータが採用されている。図３における可動子の移動形態を示す図では、Ｎ極に磁化された部位を塗りつぶして示し、Ｓ極に磁化された部位をハッチングで示す。
【００３７】
図３において位相角３０°のステップでは、可動子２０は左方（矢印Ｘ２方向）に移動している。図３において位相角３０°のステップから位相角が増加するにつれて、吸引および反発により、可動子２０は右方（矢印Ｘ１方向）に次第に移動する。位相角６０°では可動子２０が中立位置に存在している。位相角が１２０°では、第２ティース１３ｂおよび第４ティース１３ｄの磁化は消失しており、それらの吸引力は可動子２０に作用しておらず、可動子２０は減速している。位相角が１５０°で、可動子２０を矢印Ｘ１方向に向けて吸引することが抑えられており、可動子２０は右死点に到達している。位相角が１８０°では、第１ティース１３ａおよび第３ティース１３ｃの磁化は消失しており、可動子２０は減速している。このように可動子２０の右死点の前後において可動子２０は減速している。
【００３８】
このように可動子２０が右死点（一方の死点）に到達した後、可動子２０は吸引および反発により左方（矢印Ｘ２方向）に移動する。位相角３００°で第２ティース１３ｂ，第４ティース１３ｄの磁化は消失しており、可動子２０は減速されている。位相角３３０°で可動子２０は左死点（他方の死点）に到達する。位相角が３６０°では、第１ティース１３ａおよび第３ティース１３ｃの磁化は消失しており、可動子２０は減速している。このように可動子２０の左死点の前後において可動子２０は減速している。上記したように可動子２０の右死点と左死点との間において、つまり一方の死点と他方の死点との間において可動子２０の往復移動が繰り返される。
【００３９】
図４を参照して更に説明を加える。図４の（Ａ）のステップは、可動子２０が右死点と左死点との間における中立位置にある状態を示す。この場合、図４の（Ａ）のステップに示すように、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃの励磁により、第１ティース１３ａの先端面がＳ極になり、第２ティース１３ｂの先端面がＮ極になり、第３ティース１３ｃの先端面がＮ極になり、第４ティース１３ｄの先端面がＳ極に励磁される。この場合、図４の（Ａ）のステップに示すように、第１ティース１３ａの先端面と第１永久磁石部２１ａとは同極（Ｓ極，Ｓ極）であるため、同極同士に起因する反発力が発生する。且つ、第２ティース１３ｂと第１永久磁石部２１ａとは異極（Ｎ極，Ｓ極）同士であるため、異極同士に起因する吸引力が発生する。永久磁石部２１ａ，２１ｂの磁極は、ティース部に対面する部分の磁極を意味する。
【００４０】
また、図４の（Ａ）のステップに示すように、第３ティース１３ｃの先端面と第２永久磁石部２１ｂとは同極（Ｎ極，Ｎ極）であるため、同極同士に起因する反発力が発生し、且つ、第４ティース１３ｄと第２永久磁石部２１ｂとは異極（Ｓ極，Ｎ極）同士であるため、異極同士に起因する吸引力が発生する。これにより図４の（Ｂ）（Ｃ）のステップに示すように、吸引および／または反発により、可動子２０は矢印Ｘ１方向に移動する。
【００４１】
また、図４の（Ｂ）のステップに示すように、位相角が１５０°になると、可動子２０はこれの右死点（一方の死点）に到達する。右死点では、第１ティース１３ａおよび第２ティース１３ｂは、これと対向する第１永久磁石部２１ａのＳ極と同極となり、第３ティース１３ｃおよび第２ティース１３ｄは、これと対向する第２永久磁石部２１ｂのＮ極と同極となり、この結果、可動子２０を矢印Ｘ１方向に移動させる吸引力が発生していない。
【００４２】
図４の（Ｃ）のステップに示すように、可動子２０が右死点に到達した後に、位相角が１８０°過ぎになると、第１ティース１３ａの先端面がＮ極になり、第２ティース１３ｂの先端面がＳ極になり、第３ティース１３ｃの先端面がＳ極になり、第４ティース１３ｄの先端面がＮ極に励磁される。この場合、第１ティース１３ａの先端面と第１永久磁石部２１ａとは異極（Ｎ極，Ｓ極）同士であるため、異極同士に起因する吸引力が発生し、且つ、第３ティース１３ｃと第２永久磁石部２１ｂとは異極（Ｓ極，Ｎ極）同士であるため、異極同士に起因する吸引力が発生する。これにより可動子２０は矢印Ｘ２方向において左死点に向けて移動する。図４の（Ｄ）のステップに示すように、位相角が３３０°になると、可動子２０は左死点（他方の死点）に到達する。
【００４３】
上記したように本実施形態によれば、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃに三相電源に接続して三相電流が通電されると、図３および図４から明らかなように、第１ティース１３ａ、第２ティース１３ｂ、第３ティース１３ｃ、第４ティース１３ｄの磁極のＮ極およびＳ極が変化すると共に、当該磁極の磁束の大きさが変化する。従って、可動子２０に搭載されている第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石２１ｂに対して吸引力および／または反発力を発生させ、可動子２０を矢印Ｘ１，Ｘ２方向に繰り返して往復駆動することができる。このように三相電源を直接的に使用できるため、往復式リニアモータの出力を大きくさせることができる。しかも単相電源を三相交流に変換させる変換器を廃止することができる。
【００４４】
（実施形態２）
図５の（Ａ）〜（Ｄ）のステップは実施形態２を示す。実施形態２は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。すなわち、実施形態１と同様に、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃを単相電源ではなく、三相電源の端子に接続して往復式リニアモータを駆動することができ、大出力を発揮できるのに有利となる。このように第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃに三相電源の端子を直接接続させることができて通電できるため、単相電源を三相交流に変換させる変換器を廃止することができる。
【００４５】
以下、実施形態１と相違する部分を中心として説明する。第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂは永久磁石材料で形成されており、磁束を透過させるためのヨーク材料に比較して高価である。そこでコスト低減のため、永久磁石材料をできるだけ節約することが要請されている。
【００４６】
この点について本実施形態によれば、図５の（Ａ）〜（Ｄ）のステップに示すように、第１ティース１３ａおよび第２ティース１３ｂは、互いに対向するように突き出る第１延設部１３ａｆ，１３ｂｆをそれぞれ備えている。この第１延設部１３ａｆ，１３ｂｆは可動子２０の移動方向に沿って延設されている。第１延設部１３ａｆ，１３ｂｆは、可動子２０の中立位置において第１永久磁石部２１ａに対面しており、且つ、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）において互いに近づいて向き合うように延設されている。すなわち、第１ティース１３ａのうち第１永久磁石部２１ａに対面する部分には、第１延設部１３ａｆが矢印Ｘ１方向に向けて延設されている。第２ティース１３ｂのうち第１永久磁石部２１ａに対面する部分には、第１延設部１３ｂｆが矢印Ｘ２方向に向けて延設されている。
【００４７】
また第３ティース１３ｃおよび第４ティース１３ｄは、可動子の移動方向において、互いに対向する第１延設部１３ｃｆ，１３ｄｆをそれぞれ備えている。第１延設部１３ｃｆ，１３ｄｆは第２永久磁石部２１ｂに対面しており、且つ、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）において互いに近づいて向き合うように延設されている。すなわち、第３ティース１３ｃのうち第２永久磁石部２１ｂに対面する部分には、第１延設部１３ｃｆが矢印Ｘ１方向に向けて延設されている。第４ティース１３ｄのうち第２永久磁石部２１ｂに対面する部分には、第１延設部１３ｄｆが矢印Ｘ２方向に向けて延設されている。第１延設部１３ａｆ，１３ｂｆ，第１延設部１３ｃｆ，１３ｄｆは、それぞれ、磁束を透過させるためのヨーク材料で形成されている。
【００４８】
以上説明したように本実施形態によれば、第１ティース１３ａには第１延設部１３ａｆが矢印Ｘ１方向に向けて延設されている。更に第３ティース１３ｃには第１延設部１３ｃｆが矢印Ｘ１方向に向けて延設されている。このため、図５（Ｂ）に示すように可動子２０が矢印Ｘ１方向に移動して右死点に到達しているときであっても、図５（Ｃ）に示すように第１ティース１３ａ，第３ティース１３ｃの磁極が変化したとき、可動子２０を反対方向である矢印Ｘ２方向に吸引させるための磁路が良好に確保され、ひいては磁路抵抗が低減され、可動子２０を右死点から矢印Ｘ２方向に反転させる推力が良好に維持される。
【００４９】
更に第２ティース１３ｂには第１延設部１３ｂｆが矢印Ｘ２方向に向けて延設されている。更に第４ティース１３ｄには第１延設部１３ｄｆが矢印Ｘ２方向に向けて延設されている。このため、図５（Ｄ）に示すように可動子２０が矢印Ｘ２方向に移動して左死点に到達しているときであっても、可動子２０を反対方向である矢印Ｘ１方向に吸引させるための磁路が良好に確保され、ひいては磁路抵抗が低減され、可動子２０を反転させる推力が良好に維持される。
【００５０】
（実施形態３）
図６の（Ａ）〜（Ｄ）のステップは実施形態３を示す。実施形態３は実施形態２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図６の（Ａ）のステップに示すように、第１永久磁石部２１ａの長手方向の両端部が切除されて切除部２１ｅ，２１ｈとされている。つまり第１永久磁石部２１ａの長さＬ１は、切除部２１ｅ，２１ｈの長さぶん短縮されている。第２永久磁石部２１ｂの長手方向の両端部が切除されて切除部２１ｅ，２１ｈとされている。つまり第２永久磁石の長さＬ２は、切除部２１ｅ，２１ｈの長さぶん短縮されている。高価な永久磁石材料が節約され、コスト低減が図られる。
【００５１】
図６の（Ａ）のステップに示すように、実施形態２と同様に、第１ティース１３ａには第１延設部１３ａｆが矢印Ｘ１方向に向けて形成され、第２ティース１３ｂには第１延設部１３ｂｆが矢印Ｘ２方向に向けて形成され、第３ティース１３ｃには第１延設部１３ｃｆが矢印Ｘ１方向に向けて形成され、第４ティース１３ｄには第１延設部１３ｄｆが矢印Ｘ２方向に向けて形成されている。このため、第１永久磁石部２１ａの長さＬ１および第２永久磁石部２１ｂの長さＬ２が短縮されていたとしても、可動子２０が右死点（一方の死点）または左死点（他方の死点）に存在するときであっても、可動子２０を各死点から反転させるための磁路が良好に確保される。ひいては、可動子２０が往復移動するときにおいて、磁路抵抗が低減され、可動子２０を各死点から反転させる推力が良好に維持される。
【００５２】
故に、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）における可動子２０のストロークを確保しつつ、永久磁石材料の使用量を低減させてコスト低減を図ることができる。更に、高価な永久磁石材料で形成されている第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂの長さＬ１，Ｌ２が短縮されるぶん、矢印Ｘ方向における中央コイル部１１ｂの軸長寸法ＬＭ（図６の（Ａ）参照）を抑制させることも期待できる。故に、往復式リニアモータの軸長を短縮することが出来る。
【００５３】
本実施形態によれば、図６の（Ｂ）のステップに示すように、可動子２０の移動方向である矢印Ｘ方向において、第１ティース１３ａの第１延設部１３ａｆの軸端面１００の位置と、第１永久磁石部２１ａの外側の軸端面２００の位置とを比較するとき、可動子２０が矢印Ｘ１方向（一方向）に移動して右死点（一方の死点）に到達しているとき、第１永久磁石部２１ａのうち矢印Ｘ１から最も遠い側の軸端面２００の位置が第１延設部１３ａｆの軸端面１００の位置を矢印Ｘ１方向（右死点に向かう方向）において越えないという条件のもとで、第１永久磁石部２１ａの一方の端側に切除部２１ｅが設定されている。
【００５４】
換言すると、図６の（Ｂ）のステップに示すように、第１永久磁石部２１ａの外側（左死点側）の軸端面２００の位置が矢印ＷＡ方向（中心軸芯Ｐ１に対して軸直角方向）から視認されるとき、可動子２０が矢印Ｘ１方向（一方向）に移動して右死点（一方の死点）に到達しているとき、第１永久磁石部２１ａの軸端面２００（左死点側の軸端面，すなわち、第１永久磁石部２１ａのうち矢印Ｘ１から最も遠い側の軸端面）の位置が第１延設部１３ａｆ（第１永久磁石部２１ａに対向している第１延設部）に投影されるという条件のもとで、第１永久磁石部２１ａの一方の軸端側に切除部２１ｅが設定されている。同様に、第２永久磁石部２１ｂの矢印Ｘ２方向における軸端側にも、同サイズの切除部２１ｅが設定される。
【００５５】
更に、第１永久磁石部２１ａの長手方向の反対側の切除部２１ｈのサイズについても同様である。すなわち、図６の（Ｄ）のステップに示すように、可動子２０の移動方向である矢印Ｘ方向において、第１ティース１３ｂの第１延設部１３ｂｆの軸端面１５０の位置と、第１永久磁石部２１ａの軸端面２５０（右死点側の軸端面）の位置とを比較するとき、可動子２０が矢印Ｘ２方向（他方向）に移動して左死点（他方の死点）に到達しているとき、第１永久磁石部２１ａの軸端面２５０（右死点側の軸端面、すなわち、左死点に向かう方向である矢印Ｘ２方向から最も遠い側の軸端面）の位置が第１延設部１３ｂｆ（第１永久磁石部２１ａに対向する第１延設部）の軸端面１５０の位置を矢印Ｘ２方向（左死点に向かう方向）において越えないという条件のもとで、第１永久磁石部２１ａの一方の端側に切除部２１ｈが設定される。
【００５６】
換言すると、図６の（Ｄ）のステップに示すように、可動子２０が矢印Ｘ２方向（他方向）に移動して左死点（他方の死点）に到達しているとき、第１永久磁石部２１ａの軸端面２５０（右死点側の軸端面）の位置が矢印ＷＡ方向（中心軸芯Ｐ１に対して軸直角方向）から視認されるとき、第１永久磁石部２１ａの軸端面２５０（右死点側の軸端面）の位置が第１延設部１３ｂｆに投影されるという条件のもとで、第１永久磁石部２１ａの他方の端側に切除部２１ｈが設定される。同様に、第２永久磁石部２１ｂの矢印Ｘ方向における他方の端側にも、同サイズの切除部２１ｈが設定される。
【００５７】
このように図６（Ｂ）のステップとして示すように、可動子２０が右死点に移動したとしても、矢印ＷＡ方向（軸直角方向）から投影されるとき、永久磁石２１ａ，２１ｂの軸端面２００（左死点側の軸端面）は、第１延設部１３ａｆ，１３ｃｆに投影されて第１延設部１３ａｆ，１３ｃｆと重なるように設定されている。これにより右死点から左死点に向けて可動子２０を容易に復帰させることができる。
【００５８】
また図６（Ｄ）のステップとして示すように、可動子２０が左死点に移動したとしても、矢印ＷＡ方向（軸直角方向）から投影されるとき、永久磁石２１ａ，２１ｂの軸端面２５０（右死点側の軸端面）は、第１延設部１３ｂｆ，１３ｄｆに投影されて第１延設部１３ｂｆ，１３ｄｆと重なるように設定されている。これにより左死点から右死点に向けて可動子２０を容易に復帰させることができる。
【００５９】
（実施形態４）
図７は実施形態４を示す。実施形態３は実施形態１，２，３と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図７の（Ａ）（Ｂ）のステップは、第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂの長さが短縮されておらず、中央コイル部１１ｂの軸長寸法ＬＭが長い状態を示す。
【００６０】
図７の（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）のステップは、図７の（Ａ）（Ｂ）のステップに示す状態よりも、矢印Ｘ方向において、第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂの長さが短縮されており、且つ、中央コイル部１１ｂの軸長寸法ＬＭが短くされた状態を示す。図７の（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）のステップに示すように、実施形態２，３と同様に、第１ティース１３ａには第１延設部１３ａｆが可動子２０の移動方向において延設され、第２ティース１３ｂには第１延設部１３ｂｆが可動子２０の移動方向に延設され、第３ティース１３ｃには第１延設部１３ｃｆが可動子２０の移動方向に延設され、第４ティース１３ｄには第１延設部１３ｄｆが可動子２０の移動方向に延設されている。
【００６１】
このため、実施形態２でも述べられているように、可動子２０の移動方向である矢印Ｘ方向において、第１永久磁石部２１ａの長さおよび第２永久磁石部２１ｂの長さが短縮されていたとしても、可動子２０が右死点または左死点に到達している状態においても、磁路が良好に確保され、磁路抵抗が良好に低減され、可動子２０が右死点または左死点でターンして反対方向に移動するときにおける推力が良好に維持される。
【００６２】
故に、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）における可動子２０のストロークを確保しつつ、永久磁石材料の使用量を低減させてコスト低減を図ることができる。更に第１永久磁石部２１ａおよび第２永久磁石部２１ｂの長さが短縮されるぶん、矢印Ｘ方向における中央コイル部１１ｂの軸長寸法ＬＭ（図７の（Ａ）参照）が短縮されている。よって、往復式リニアモータの全体の軸長方向の小型化にも貢献できる。
【００６３】
（実施形態５）
図８の（Ｂ）のステップおよび図９は実施形態５を示す。実施形態４は実施形態１，２，３と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図８の（Ｂ）のステップによれば、第１ティース１３ａおよび第２ティース１３ｂは、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）において互いに近づく方向に延設された第１延設部１３ａｆ，１３ｂｆをそれぞれ備えている。また、第３ティース１３ｃおよび第４ティース１３ｄは、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）において、互いに近づく方向に延設された第１延設部１３ｃｆ，１３ｄｆをそれぞれ備えている。
【００６４】
これに対して図８の（Ｂ）のステップおよび図９によれば、第２ティース１３ｂおよび第３ティース１３ｃは、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）において、互いに近づく方向に延設された第２延設部１３ｂｓ，１３ｃｓを備えている。矢印Ｘ方向において、第２延設部１３ｂｓ，１３ｃｓは互いに対向するように延設されている。従って、第２ティース１３ｂは全体として断面でＴ字形状をなしている。第３ティース１３ｃは全体として断面でＴ字形状をなしている。
【００６５】
また、図８の（Ｂ）のステップおよび図９によれば、第１ティース１３ａのうち第１永久磁石部２１ａに対向する面において、第３延設部１３ａｔが矢印Ｘ方向において第１延設部１３ａｆと反対の方向に向けて、つまり外側に向けて延設されている。従って第１ティース１３ａは断面でＴ字形状をなしている。また、第４ティース１３ｄのうち第２永久磁石部２１ｂに対向する面において、第３延設部１３ｄｔが矢印Ｘ方向において第１延設部１３ｄｆと反対の方向に向けて、つまり外側に向けて延設されている。従って第４ティース１３ｄは断面でＴ字形状をなしている。
【００６６】
（適用形態）
図１０は適用形態の一例に係り、往復式リニアモータを組み込んだリニアコンプレッサを示す。図１０に示すように、リニアコンプレッサは、冷凍サイクル等に搭載されており、収容室１ａをもつ円筒形状のケース１と、収容室１ａに配置された固定子１０と、収容室１ａに配置され中心軸線Ｐ１をもつ可動子２０とを備えている。固定子１０は、中心軸線Ｐ１の周りで１周するように設けられており、ケース１において可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）の両端に配置された第１コイル部１１ａおよび第２コイル部１１ｃと、可動子２０の移動方向（矢印Ｘ方向）においてその間に配置された中央コイル部１１ｂとを有する。更に固定子１０は、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃの外周側に筒形状をなすバックヨーク１２を有する。
【００６７】
図１０に示すように、中心軸線Ｐ１が延びる方向において、第１ティース１３ａ、第２ティース１３ｂ、第３ティース１３ｃおよび第４ティース１３ｄが直列的配置で設置されている。具体的には、第１ティース１３ａは、中心軸線Ｐ１が延びる方向において第１コイル部１１ａの外側に配置されている。中心軸線Ｐ１が延びる方向において、第２ティース１３ｂは、第１コイル部１１ａと中央コイル部１１ｂとの間に配置されている。第３ティース１３ｃは、中心軸線Ｐ１が延びる方向において、中央コイル部１１ｂと第２コイル部１１ｃとの間に配置されている。第４ティース１３ｄは、中心軸線Ｐ１が延びる方向において第２コイル部１１ｃの外側に配置されている。第１ティース１３ａ、第２ティース１３ｂ、第３ティース１３ｃおよび第４ティース１３ｄは、中心軸線Ｐ１の回りをそれぞれ１周するように円盤状に設けられている。ティース１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、バックヨーク１２と共に磁路を形成するようにバックヨーク１２の内周面に接触されている。なおティース１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよびバックヨーク１２は、それぞれ、透磁率が高い材料で形成されている。出力軸２３の先端部にはピストン２３０が設けられている。
【００６８】
さて、第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃを三相電源に接続した状態で、三相電流を第１コイル部１１ａ、中央コイル部１１ｂおよび第２コイル部１１ｃに通電すると、可動子２０の中心軸線Ｐ１に沿って可動子２０が矢印Ｘ１方向に移動したり、矢印Ｘ２方向に移動したりする。これにより出力軸２３と共にピストン２３０が往復移動する。ひいては、冷媒等の流体がケース１の吸込ポート１０２から吸込弁１０４を介して吸込室１０６に吸い込まれる。更に吸込室１０６の冷媒等の流体は吐出弁１０８から吐出ポート１１０を介して外部に吐出される。
【００６９】
（その他）
本発明は上記した各実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。第１ティース１３ａ、第２ティース１３ｂ、第３ティース１３ｃ、第４ティース１３ｄには、第１延設部が設けられていない形態でも良い。更に第２延設部が設けられていない形態でも良い。更にまた第３延設部が設けられていない形態でも良い。
【符号の説明】
【００７０】
１はケース、Ｐ１は中心軸線、１０は固定子、１１ａは第１コイル部、１１ｂは第２コイル部、１１ｃは第２コイル部、１３ａは第１ティース、１３ｂは第２ティース、１３ｃは第３ティース、１３ｄは第４ティース、１３ａｆは第１ティースの第１延設部、１３ｂｆは第２ティースの第１延設部、１３ｃｆは第３ティースの第１延設部、１３ｄｆは第４ティースの第１延設部、１３ｂｓは第２ティースの第２延設部、１３ｃｓは第３ティースの第２延設部、１３ａｔは第１ティースの第３延設部、１３ｄｔは第４ティースの第３延設部、２１ａは第１永久磁石部、２１ｂは第２永久磁石部、２１ｅ，２１ｈは切除部、２２は可動ヨーク、２３は出力軸、２４はガイド部、２５はバネ部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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