(57)【要約】【課題】モータの冷却構造が簡単になりしかも固定子に伝わった熱を直ちに冷却することができるリニアモータ用永久磁石配列体を提供する。【解決手段】断面形状がベース板状の５角形をして成る２個の永久磁石２”を互いに組み合わせて１個の永久磁石を構成し、これを多数個一定間隔で互いの極性が逆になるように配列し、その周囲を永久磁石保持体７’で囲って成るリニアモータ用永久磁石配列体１を構成したものにおいて、隣接永久磁石２”と２”との間に冷却用空間７’を設け、ここに冷媒を流すようにした。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせに一定間隔で並べて配列し、その周囲を永久磁石保持体で囲って成るリニアモータ用永久磁石配列体において、該隣り合う永久磁石との間に冷却用空間を設けたことを特徴とするリニアモータ用永久磁石配列体。
【請求項２】
前記永久磁石がそのＮ−Ｓ磁極間の中央側面に窪みを有し、その窪みに冷却用空間を設けたことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ用永久磁石配列体。
【請求項３】
前記永久磁石が互いに２分割された磁石から構成されていることを特徴とする請求項２記載のリニアモータ用永久磁石配列体。
【請求項４】
前記２分割された各永久磁石がベース板状の５角形断面をしていることを特徴とする請求項３記載のリニアモータ用永久磁石配列体。
【請求項５】
前記冷却用空間に冷媒を流したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のリニアモータ用永久磁石配列体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載のリニアモータ用永久磁石配列体と、該リニアモータ用永久磁石配列体の両側に設けられた電機子と、を有するリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータ用永久磁石配列体とこれを用いたリニアモータに関するもので、特にその冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直線状のステータと、そのステータに沿って互いに独立に移動可能な一対の可動子と、それら可動子をステータに沿って案内するガイドとを備えたリニアモータは公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９８８７３号公報
【０００４】
図５および図６は特許文献１に開示されているリニアモータ部分を抽出して説明する図で、図５はリニアモータの正面構造、図６は多数の永久磁石が固定子に固定された固定子構造を説明する図で、（ａ）は図５のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図５のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はそこに用いられている永久磁石単体２の斜視図である。
両図において、１は固定子、点線で囲む２は固定子１に組み込まれた永久磁石、３（３ａ、３ｂ）はコイル（図示なし）が組み込まれた可動子、４はスライダ８とガイドレール９より構成される直動軸受、５は測長システムのヘッド、６は測長システムのスケール、１０は永久磁石２を保持する永久磁石保持体である。固定子１は非磁性材料であるアルニウム合金から成る本体に、多数の永久磁石２が固定されたものである。
永久磁石単体２は（ｃ）から判るように角材状を成しており、これが多数個図５の紙面に垂直方向に（図６（ａ）で左右方向に）交互に極性が異なるように２側面の一方がＮ極、他方がＳ極に磁化されたものであり、Ｎ極とＳ極とが隣り合わせに一定間隔に並べて配列されている（図６（ｂ）参照）。
一対の可動子３ａ、３ｂは各々固定子の表面側と裏側とにそれぞれ対向する２つの鉄心を備えており、それら鉄心が固定子１を跨って互いに連結されて全体としてコの字形（この構成は図示なし）を成している。
各鉄心には、それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相のコイルが巻かれてコイルユニットを構成している。各コイルユニットは、電機子電流の制御により、各コイルが発生させる磁力と固定子の永久磁石の磁力との相互作用によって可動子を固定子に沿って直線状に移動させる直動力を発生させるように構成されている。
この可動子３ａ、３ｂの移動は、固定子１の表裏両面にそれぞれ固定された直動軸受４により案内される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来技術に係る永久磁石配列体には、以下のような課題があった。
１）    永久磁石配列体である固定子に冷却構造が無いこと。
２）    したがって、熱発生源である２つの電機子（可動子）３ａ、３ｂから軸受４を通じて、また輻射により、固定子１に熱が伝わり、蓄熱され易いこと。
３）    冷却がないことによって負荷に対する熱伝導が大きいこと。
本発明の目的はこれらの課題を解決するもので、モータの冷却性能が向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができるリニアモータ用永久磁石配列体とこれを用いたリニアモータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本願請求項１記載のリニアモータ用永久磁石配列体の発明は、交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせに一定間隔で並べて配列し、その周囲を永久磁石保持体で囲って成るリニアモータ用永久磁石配列体において、該隣り合う永久磁石との間に冷却用空間を設けたことを特徴とする。
このように永久磁石間に冷却用空間を設けたことで、モータの性能が向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記永久磁石がそのＮ−Ｓ磁極間の中央側面に窪みを有し、その窪みに冷却用空間を設けたことを特徴とする。
このようにすることにより、冷却用空間を広く取ることができ、モータの性能がより向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができる。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記永久磁石が互いに２分割された磁石から構成されていることを特徴とする。
このようにすることにより、冷却用空間を簡単に広く取ることができ、製作が容易になり、しかもモータの性能がより向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができる。
請求項４記載の発明は、請求項３記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記２分割された各永久磁石がベース板状の５角形断面をしていることを特徴とする。
このようにすることにより、冷却用空間をさらに広く取ることができる。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記冷却用空間に冷媒を流したことを特徴とする。
このようにすることにより、冷却効率をアップさせることができる。
請求項６記載のリニアモータの発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のリニアモータ用永久磁石配列体と、該リニアモータ用永久磁石配列体の両側に設けられた電機子と、を有することを特徴とする。
このようにな永久磁石間に冷却用空間を設けた固定子を用いることで、性能のよいリニアモータを得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図に基づいて詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明に係るリニアモータの正面構造、図２は第１の実施の形態に係る固定子を説明する図で、（ａ）は図１のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は永久磁石単体の斜視図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては説明を省略し、異なるものについて説明する。
図１および図２において、７は本発明によって設けられた冷却用空間である。この冷却用空間７は固定子１の上下方向に延びて貫通しており、永久磁石２の加熱によって下から上へ空気の自然対流が生じ、その際空気が周囲の熱を奪って上方から空気中に熱を放出することとなる。
したがって、従来技術に係る永久磁石配列体が有していた課題であった負荷に対する熱伝導が大きいという欠点がこの冷却用空間７による空気の自然対流によって解消される。
【０００８】
［第２の実施の形態］
図３は第２の実施の形態に係る永久磁石配列体を示す図で、この特徴は永久磁石の形状を図３（ｂ）の斜視図２’に示すように、永久磁石のＮ−Ｓ磁極間の中央側面に窪み２’ａを設けた形状としている点である。
このような形状の永久磁石２’を図３（ａ）のように複数個配列すると、永久磁石２’とこれに隣接する永久磁石２’との間に広い冷却用空間７’を形成することができる。したがって、本実施の形態では第１実施の形態の冷却用空間７の伝熱面積（横断面積）より大きな冷却用空間７’の伝熱面積（横断面積）をとることができ、冷却能力がいっそう高まる。
【０００９】
［第３の実施の形態］
図４は第３の実施の形態に係る永久磁石配列体を示す図で、図３の形状の永久磁石を（ｂ）の２”に示すように、互いに２分割された２個の永久磁石を組み合わせたのが特徴である。
各永久磁石の形状は、先端が凸状、凹状、湾曲状をした形状が有効である。
しかしながらとくに図（ａ）のようにベース板状の５角形断面に形成するのが冷却用空間を有効に大きくとれて有利である。
図３のような形状の永久磁石２’を製造するには多数の工程が必要であり手間と時間がかかるが、このように２分割方法を採ると永久磁石の製造が簡略化され、あとは（ａ）のように２個の磁石の対向辺を突き合わせるだけで図３と同様の磁石ができあがる。したがってこのような形状の磁石２”を（ａ）のように複数個配列すると、隣接磁石２”との間に広い空間ができるので、冷却用空間７’が大きくでき、冷却能力が高まる。その他、永久磁石を２分割することにより、互いに吸引し合い、永久磁石挿入溝からの脱落を防止できるという効果も有している。
【００１０】
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態に係る永久磁石配列体は、このような冷却用空間７に冷媒を流すようにしたことを特徴としている。冷媒は強制風冷による空気や、液冷の用いられる水やアンモニア等が用いられる。このようにしたら、空気による自然対流と比べて著しい冷却効果が得られる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載のリニアモータ用永久磁石配列体によれば、交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせに一定間隔で並べて配列し、その周囲を永久磁石保持体で囲って成るリニアモータ用永久磁石配列体において、該隣り合う永久磁石との間に冷却用空間を設けたので、モータの性能が向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記永久磁石がそのＮ−Ｓ磁極間の中央側面に窪みを有し、その窪みに冷却用空間を設けたので、冷却用空間を広く取ることができ、モータの性能がより向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができる。
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記永久磁石が互いに２分割された磁石から構成されているので、製作が容易になり、しかもモータの性能がより向上し、負荷に対する熱伝導も低く抑えることができる。
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載のリニアモータ用永久磁石配列体において、前記２分割された各永久磁石がベース板状の５角形断面をしているので、冷却用空間を有効に広く取ることができる。
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか１項記載のリニアモータ用永久磁石配列体において前記冷却用空間に冷媒を流したので、冷却効率をアップさせることができる。
請求項６記載のリニアモータの発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のリニアモータ用永久磁石配列体と、該リニアモータ用永久磁石配列体の両側に設けられた電機子とを有するので、冷却効率のよい高性能のリニアモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリニアモータの正面構造である。
【図２】第１の実施の形態に係る固定子を説明する図で、（ａ）は図１のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は永久磁石単体の斜視図である。
【図３】第２の実施の形態に係る永久磁石配列体を示す図で、（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は永久磁石単体の斜視図である。
【図４】第３の実施の形態に係る永久磁石配列体を示す図で、（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は永久磁石単体の斜視図である。
【図５】従来のリニアモータの正面を示す図である。
【図６】従来の固定子構造を説明する図で、（ａ）は図５のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図５のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はそこに用いられている永久磁石単体２の斜視図である。
【符号の説明】
１：固定子
２、２’、２”：永久磁石
２ａ：窪み
３：可動子
４：直動軸受
５：測長システムヘッド
６：測長システムスケール
７、７’：冷却用空間
８  スライダー
９  ガイドレール
１０：永久磁石保持体
【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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