(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を回転子コアの外周に配置した回転子と、固定子とを備えた永久磁石式回転電機において、
上記回転子の上記永久磁石は、複数の円筒状永久磁石を、外側の円筒状永久磁石の内周面と内側の円筒状永久磁石の外周面が密着するように径方向に組み合わせて成り、
上記各円筒状永久磁石は、等しい磁極数で径方向あるいは周方向の異方性に着磁されると共に、内外径比が、径方向異方性の場合は０．７５〜０．９５、周方向異方性の場合は０．６〜０．８であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２】
上記永久磁石を構成する複数の上記円筒状永久磁石に、周方向に着磁された円筒状永久磁石を含むことを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転電機。
【請求項３】
上記永久磁石を構成する複数の上記円筒状永久磁石の最内側の円筒状永久磁石が、周方向に着磁されたことを特徴とする請求項２記載の永久磁石式回転電機。
【請求項４】
上記永久磁石を構成する複数の上記円筒状永久磁石の最外側の円筒状永久磁石が、径方向に着磁されたことを特徴とする請求項２または３記載の永久磁石式回転電機。
【請求項５】
複数の上記円筒状永久磁石の各円筒状永久磁石間に、磁化されていない強磁性体を配置し、外側の円筒状永久磁石の内周面と内側の円筒状永久磁石の外周面が上記強磁性体を介して密着することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の永久磁石式回転電機。
【請求項６】
上記永久磁石を構成する複数の上記円筒状永久磁石の最外周に磁石飛散防止用リングを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の永久磁石式回転電機。
【請求項７】
上記固定子が、スロットレス型あるいはコアレス型であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の永久磁石式回転電機。
【請求項８】
Ｎ極とＳ極とが軸方向に交互に並ぶように永久磁石を可動子コアの外周に配置した可動子と、固定子とを備えた円筒型リニアモータにおいて、
各々所定の内外径比を有し所定の方向に着磁された複数の円筒状永久磁石を、外側の円筒状永久磁石の内周面と内側の円筒状永久磁石の外周面が密着するように径方向に組み合わせて、上記可動子の上記永久磁石を構成し、
上記複数の円筒状永久磁石は、軸方向に着磁された円筒状永久磁石を含むことを特徴とする円筒型リニアモータ。
【請求項９】
上記永久磁石を構成する複数の上記円筒状永久磁石の内、比較的外側に位置する円筒状永久磁石が径方向に着磁され、比較的内側に位置する円筒状永久磁石が軸方向に着磁されたことを特徴とする請求項８記載の円筒型リニアモータ。
【請求項１０】
上記永久磁石を構成する複数の上記円筒状永久磁石の最外側の円筒状永久磁石が、径方向に着磁されたことを特徴とする請求項９記載の円筒型リニアモータ。
【請求項１１】
上記永久磁石を構成する複数の上記円筒状永久磁石の最内側の円筒状永久磁石が、軸方向に着磁されたことを特徴とする請求項９または１０記載の円筒型リニアモータ。
【請求項１２】
上記永久磁石は、それぞれ複数の上記円筒状永久磁石を径方向に組み合わせたＮ型永久磁石とＳ型永久磁石とを軸方向に交互に配して構成し、各Ｎ型永久磁石および各Ｓ型永久磁石は、最内側の上記円筒状永久磁石の軸方向の位置を、他の外側の円筒状永久磁石に対してずらせて配置することを特徴とする請求項１１記載の円筒型リニアモータ。
【請求項１３】
複数の上記円筒状永久磁石の各円筒状永久磁石間に、磁化されていない強磁性体を配置し、外側の円筒状永久磁石の内周面と内側の円筒状永久磁石の外周面が上記強磁性体を介して密着することを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の円筒型リニアモータ。
【請求項１４】
上記永久磁石を構成する複数の上記円筒状永久磁石の最外周に円筒状の磁石飛散防止用部材を設けたことを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の円筒型リニアモータ。
【請求項１５】
上記固定子が、スロットレス型あるいはコアレス型であることを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の円筒型リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石式回転電機や円筒リニアモータに用いる円筒磁石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転子に永久磁石を用いる永久磁石式回転電機は、複数の分割磁石を回転子コアの周囲に接着させるものが広く用いられているが、小径の永久磁石式回転電機では、分割磁石を用いるスペースがないため、円筒磁石を用いることが多い。円筒磁石は単体磁石であるため部品点数が減少し、組立が容易となり、回転子組立体での外形寸法精度も良好になる。
円筒磁石の異方性においては、ラジアル異方性と極異方性の２種類がある。ラジアル異方性は着磁方向が放射状で台形波的な表面磁束密度分布となり、極異方性では磁石内の隣接する異極間を曲線で結んだ着磁方向で、１極間で正弦波的な表面磁束密度分布が得られる。また、円筒磁石の推奨内外径比は、ラジアル異方性円筒磁石では０．７５〜０．９５、極異方性円筒磁石では０．６〜０．８である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】日立金属株式会社「Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系高性能異方性リング磁石」２００３−９、ＨＧ−Ａ１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の永久磁石式回転電機に用いられる円筒磁石では、異方性方向に精度良く着磁するためには、内外径比が限られた範囲内であることが必要で、例えば、内外径比がラジアル異方性円筒磁石では０．７５〜０．９５、極異方性円筒磁石では０．６〜０．８である時に、良好な円筒磁石となる。このため円筒磁石の径方向厚さを大きくするのは限界があり、永久磁石の径方向厚さと、固定子との間の空隙長とによって決定される磁束密度を増大させるにも限界があった。
このため、このような円筒磁石を用いた永久磁石式回転電機や円筒リニアモータを、磁束密度を増大して効率向上を図るのは困難であった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、回転子に用いる円筒状の永久磁石の径方向厚さを増大して、永久磁石式回転電機の磁束密度を増大し効率向上を図ることを目的とする。また、可動子に円筒状の永久磁石を用いた円筒型リニアモータにおいて、円筒状の永久磁石の径方向厚さを増大して、円筒型リニアモータの磁束密度を増大し効率向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る永久磁石式回転電機は、永久磁石を回転子コアの外周に配置した回転子と、固定子とを備えたものであって、上記回転子の上記永久磁石は、複数の円筒状永久磁石を、外側の円筒状永久磁石の内周面と内側の円筒状永久磁石の外周面が密着するように径方向に組み合わせて成り、上記各円筒状永久磁石は、等しい磁極数で径方向あるいは周方向の異方性に着磁されると共に、内外径比が、径方向異方性の場合は０．７５〜０．９５、周方向異方性の場合は０．６〜０．８である。
【０００７】
この発明に係る円筒型リニアモータは、Ｎ極とＳ極とが軸方向に交互に並ぶように永久磁石を可動子コアの外周に配置した可動子と、固定子とを備え、各々所定の内外径比を有し所定の方向に着磁された複数の円筒状永久磁石を、外側の円筒状永久磁石の内周面と内側の円筒状永久磁石の外周面が密着するように径方向に組み合わせて、上記可動子の上記永久磁石を構成し、上記複数の円筒状永久磁石は、軸方向に着磁された円筒状永久磁石を含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る永久磁石式回転電機では、上記回転子の上記永久磁石は、複数の円筒状永久磁石を、外側の円筒状永久磁石の内周面と内側の円筒状永久磁石の外周面が密着するように径方向に組み合わせて成り、上記各円筒状永久磁石は、等しい磁極数で径方向あるいは周方向の異方性に着磁されると共に、内外径比が、径方向異方性の場合は０．７５〜０．９５、周方向異方性の場合は０．６〜０．８であるため、各円筒状永久磁石の個々の径方向厚さを増大させることなく、複数の円筒状永久磁石で構成した永久磁石の径方向厚さを増大できる。このため、磁束密度を増大して永久磁石式回転電機の効率向上が図れる。
【０００９】
またこの発明に係る円筒型リニアモータでは、各々所定の内外径比を有し異方性に着磁された複数の円筒状永久磁石を、外側の円筒状永久磁石の内周面と内側の円筒状永久磁石の外周面が密着するように径方向に組み合わせて、可動子の永久磁石を構成し、上記複数の円筒状永久磁石は、軸方向に着磁された円筒状永久磁石を含むため、各円筒状永久磁石の個々の径方向厚さを増大させることなく、複数の円筒状永久磁石で構成した永久磁石の径方向厚さを増大できる。このため、磁束密度を増大して円筒型リニアモータの効率向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１による永久磁石式モータについて図を用いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による永久磁石式モータの横断面図である。図に示すように、永久磁石式モータは、内周側に複数のスロット１ａが形成されコイル（図示せず）が装着された固定子１と、回転子２とを備え、回転子２と固定子１は空隙３を介して対向している。回転子２は、シャフト４、回転子コア５、および、回転子コア５の周囲に接着された円筒磁石（永久磁石）６から成り、この円筒磁石６は、複数段の（この場合３段）の円筒状永久磁石（第１〜第３の円筒状永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ）が径方向に組み合わされて構成される。
【００１１】
図１で示した永久磁石式モータの回転子２を図２に示す。３段の円筒状永久磁石（第１〜第３の円筒状永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ）が径方向に、内側から外側に向かって第１の円筒状永久磁石６ａ、第２の円筒状永久磁石６ｂ、第３の円筒状永久磁石６ｃの順に配置され、外側の円筒状永久磁石６ｂ（６ｃ）の内周面と内側の円筒状永久磁石６ａ（６ｂ）の外周面が接着などにより密着されている。各円筒状永久磁石６ａ〜６ｃは、３段に組み合わされる前の個別の円筒状永久磁石６ａ〜６ｃの段階で異方性に着磁され、この場合、径方向（放射状）となるラジアル異方性に着磁されている。
最内側の第１の円筒状永久磁石６ａの内周半径をＲ１、中間に位置する第２の円筒状永久磁石６ｂの内周半径をＲ２、最外側の第３の円筒状永久磁石６ｃの内周半径、外周半径をそれぞれＲ３、Ｒ４とし、それぞれの円筒状永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃの内外径比Ｒ１／Ｒ２、Ｒ２／Ｒ３、Ｒ３／Ｒ４を、例えば約０．８とする。このとき、これら３段の円筒状永久磁石６ａ〜６ｃで構成される円筒磁石６の内外径比Ｒ１／Ｒ４は、約０．５１となる。
【００１２】
上述したように、円筒磁石の異方性においては、ラジアル異方性と極異方性の２種類があるが、異方性方向に精度良く着磁するためには、内外径比が限られた範囲内であることが必要である。一般に、径方向に着磁されたラジアル異方性円筒磁石では内外径比が０．７５〜０．９５、周方向に着磁された極異方性円筒磁石では内外径比が０．６〜０．８である時に、良好な円筒磁石となる。
この実施の形態では、内外径比が約０．８でラジアル異方性に良好に着磁された各円筒状永久磁石６ａ〜６ｃを径方向に３段に組み合わせて、回転子２の円筒磁石６を構成した。このため、回転子２の円筒磁石６は、内外径比Ｒ１／Ｒ４が約０．５１であるが、良好に着磁された信頼性の高い円筒磁石６となる。
このように、回転子の円筒磁石６を、円筒状永久磁石６ａ〜６ｃを径方向に３段に組み合わせて構成したため、円筒磁石６は内外径比Ｒ１／Ｒ４を０．７５未満にでき、即ち径方向厚さを大きくできる。そして、この径方向厚さと、固定子１との間の空隙３の幅（空隙長）とによって決定される磁束密度を増大させる。磁束密度が向上すると、同じトルクを発生させる際に、固定子１のコイル電流が少なくて済み、銅損が低減され、効率が向上する。
【００１３】
なお、上記実施の形態では、各円筒状永久磁石６ａ〜６ｃの着磁方向を径方向異方性としたが、各円筒状永久磁石６ａ〜６ｃの内外径比を０．６〜０．８として、着磁方向を周方向異方性にしても良い。その場合、例えば、回転子外径をφ１００ｍｍ、各円筒状永久磁石６ａ〜６ｃの内外径比を最小値の０．６とすると、円筒磁石６の内径はφ２１．６ｍｍとなる。これに対して、図３に示す従来例のように、回転子７の円筒磁石１０を１個の円筒状永久磁石で構成すると、内外径比Ｒ６／Ｒ５が０．６のとき、内径はφ６０ｍｍとなる。なお図３において、９は回転子７のシャフト、１０は回転子コアである。
また、各円筒状永久磁石６ａ〜６ｃの内外径比は、良好な着磁ができる範囲であれば、互いに異なるものであっても良い。
【００１４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、回転子の円筒磁石６を構成する３段の円筒状永久磁石６ａ〜６ｃを、全て同じ着磁方向としたが、この実施の形態２では、図４に示すように、着磁方向が異なる複数（この場合３段）の円筒状永久磁石（第１〜第３の円筒状永久磁石１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を用いて回転子２の円筒磁石（永久磁石）１１を構成する。最内側に位置する第１の円筒状永久磁石１１ａは、周方向異方性に着磁され、最外側に位置する第３の円筒状永久磁石１１ｃは、径方向異方性に着磁されている。そして、中間に位置する第２の円筒状永久磁石１１ｂは、両側の円筒状永久磁石１１ａ、１１ｃの着磁方向（周方向と径方向）の中間の着磁方向とする。
【００１５】
ところで、回転子の円筒磁石を構成する複数の円筒状永久磁石が、全て径方向異方性に着磁されていると、回転子コア５を鎖交する磁束量が多くなり、磁気飽和が発生し易い。磁気飽和が発生すると磁束量は増加せず、回転子の永久磁石の量を増加させても空隙磁束密度が大きくならない。
この実施の形態では、複数段組み合わせて配置された第１〜第３の円筒状永久磁石１１ａ、１１ｂ、１１ｃの各着磁方向を変え、回転子コア５を鎖交する磁束量を低減して磁気飽和の発生を抑制する。これにより、回転子２の永久磁石（円筒磁石１１）の使用量を増加させると空隙磁束密度が向上するため、永久磁石を有効に利用することが可能である。
また、上記実施の形態１と同様に、回転子の円筒磁石１１を、複数の円筒状永久磁石１１ａ〜１１ｃを径方向に組み合わせて構成したため、円筒磁石１１全体としては、良好な着磁状態で径方向厚さを大きくできる。このため、永久磁石式モータの磁束密度を増大させ効率を向上できる。
【００１６】
また、この実施の形態では、回転子コア５に近い最内側の円筒状永久磁石１１ａを周方向異方性に着磁することにより、回転子コア５を鎖交する磁束量を効果的に低減でき、しかも、空隙３に近い最外側の円筒状永久磁石１１ｃを径方向異方性に着磁することにより、空隙磁束密度が効果的に向上できる。
【００１７】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、各円筒状永久磁石１１ａ〜１１ｃの着磁方向をそれぞれ異なるものとしたが、図５に示すように、最内側に位置する第１の円筒状永久磁石１１ａのみ周方向異方性に着磁し、他の円筒状永久磁石１１ｂ、１１ｃは、径方向異方性に着磁しても良い。
この実施の形態においても、回転子コア５に近い最内側の円筒状永久磁石１１ａを周方向異方性に着磁することによって、回転子コア５を鎖交する磁束量を効果的に低減でき、磁気飽和の発生を抑制できる。これにより、回転子２の永久磁石（円筒磁石１１）の使用量を増加させると空隙磁束密度が向上するため、永久磁石を有効に利用することが可能である。
【００１８】
なお、上述したように、回転子の円筒磁石を構成する複数の円筒状永久磁石が全て径方向異方性に着磁されていると磁気飽和が発生し易いが、１つでも着磁方向が周方向異方性の円筒状永久磁石を含むと、回転子コア５を鎖交する磁束量を低減でき、磁気飽和の発生抑制効果がある。
【００１９】
実施の形態４．
この実施の形態４では、図６に示すように、２つの円筒状永久磁石１２ａ、１２ｂの間に、円筒状の鉄部材１３を磁化されていない強磁性体として挿入して、回転子２の円筒磁石（永久磁石）１２を構成する。そして、外側の円筒状永久磁石１２ｂの内周面と内側の円筒状永久磁石１２ａの外周面が鉄部材１３を介して密着するようにする。
一般に、回転子に円筒磁石を用いるような永久磁石式モータは比較的小径であり、高速運転されることが多い。円筒磁石の内周表面や外周表面は、鉄など、磁化されていない強磁性体と比べ、製造時に表面の寸法精度が良くない。このため、上記のように円筒状永久磁石間に寸法精度の良好な鉄部材１３を配置することにより、組み合わせの寸法精度が向上する。これにより、円筒磁石１２の偏心を抑制し、回転バランスが良好となり振動や騒音を防止できる。
【００２０】
なお、この実施の形態では、円筒状永久磁石１２ａ、１２ｂは２つとしたが、３個以上として、各円筒状永久磁石間に、磁化されていない強磁性体を配置しても良い。
【００２１】
実施の形態５．
この実施の形態８では、図７に示すように、複数個の円筒状永久磁石１４ａ、１４ｂの最外周に、ＳＵＳやＦＲＰなどのリング（キャン）１５を磁石飛散防止用に設けて、回転子２の円筒磁石（永久磁石）１４を構成する。
これにより、円筒状永久磁石１４ａ、１４ｂの割れや欠けによる飛散防止を行うことができ、永久磁石式モータの保全に役立つ。特に円筒磁石を用いる永久磁石式モータの多くは小型・小径であるため、一般に高速運転が可能であるが、その際の遠心力による磁石飛散を上記リング１５により防止できる。
【００２２】
実施の形態６．
上記各実施の形態では、図１で示したように、複数のスロット１ａを有する固定子コアにコイルが装着された固定子１を用いたが、この実施の形態では、図８に示すように、コイルヨーク（固定子コア）１ｂにコイル（図示せず）を、例えば貼り付けて装着したスロットレスモータとする。
スロットレスモータなど空隙付近に磁性体を用いない永久磁石式モータは、無通電時のトルク脈動（コギングトルク）や通電時のトルク脈動（トルクリップル）が本質的に小さいものであるため、精密機器などの速度変動の小さいモータが要求される用途に用いることが多い。このようなモータでは、従来、一般に円筒磁石の径方向厚さに対して空隙（回転子２とコイルヨーク１ｂとの距離）の長さの割りあいが大きくなるものであり、円筒磁石の動作点が低いものであった。
この実施の形態では、上記各実施の形態１〜５による円筒磁石６（１１、１２、１４）をスロットレスモータに適用し、円筒磁石の径方向の厚さを大きくした。このため、動作点を効果的に向上でき、磁束密度が効果的に向上する。この磁束密度向上により、トルクを発生するために必要な固定子１のコイル電流が少なくて済み、銅損が低減され、効率が向上する。
【００２３】
なお、上記実施の形態ではスロットレスモータを用いたが、コアレスモータを用いても同様に、効果的に磁束密度が向上できて効率向上が図れる。
【００２４】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７による円筒型リニアモータについて図を用いて説明する。図９はこの発明の実施の形態７による円筒型リニアモータの横断面図である。図に示すように、円筒型リニアモータは、内周側のコイル部３４にコイル（図示せず）が周方向に巻線されて装着された固定子２１と、可動子２２とを備え、可動子２２と固定子２１は空隙２３を介して対向している。可動子２は、シャフト（軸）２４、可動子コア２５、および、可動子コア２５の周囲に接着された円筒磁石（永久磁石）２６から成り、この円筒磁石２６は、Ｎ極とＳ極とが軸方向に交互に並ぶように配置され、また、径方向にも複数段の（この場合３段）の円筒状永久磁石が径方向に組み合わされて構成される。図９で示す断面図では、それぞれ径方向外向きに着磁された第１〜第３のＮ型円筒状永久磁石２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）が組み合わされて、Ｎ型円筒磁石２６Ａが構成されている。コイル部３４に巻線されたコイルは、軸方向に順次、相を変えて配置される。これらコイルに適切な位相で通電することで、円筒型リニアモータは直線状に移動することができる。
【００２５】
図９で示した円筒型リニアモータの可動子２２を図１０に示す。３段のＮ型円筒状永久磁石（第１〜第３のＮ型円筒状永久磁石２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）が径方向に、内側から外側に向かって第１のＮ型円筒状永久磁石２６ａ、第２のＮ型円筒状永久磁石２６ｂ、第３のＮ型円筒状永久磁石２６ｃの順に配置され、外側のＮ型円筒状永久磁石２６ｂ（２６ｃ）の内周面と内側のＮ型円筒状永久磁石２６ａ（２６ｂ）の外周面が接着などにより密着されている。各Ｎ型円筒状永久磁石２６ａ〜２６ｃは、３段に組み合わされる前の個別の円筒状永久磁石の段階でＮ型に着磁されている。
また、可動子２２の断面が、Ｓ型円筒磁石２６Ｂの場合を図１１に示す。図１０で示すＮ型円筒磁石２６ＡとＳ型円筒磁石２６Ｂとを軸方向に交互に配置することにより可動子２２の円筒磁石２６は構成される。図１１に示すように、それぞれ径方向内向きに着磁された３段のＳ型円筒状永久磁石（第１〜第３のＳ型円筒状永久磁石２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ）が径方向に、内側から外側に向かって第１のＳ型円筒状永久磁石２６ｄ、第２のＳ型円筒状永久磁石２６ｅ、第３のＳ型円筒状永久磁石２６ｆの順に配置され、外側のＳ型円筒状永久磁石２６ｅ（２６ｆ）の内周面と内側のＳ型円筒状永久磁石２６ｄ（２６ｅ）の外周面が接着などにより密着されている。各Ｓ型円筒状永久磁石２６ｄ〜２６ｆは、３段に組み合わされる前の個別の円筒状永久磁石の段階でＳ型に着磁されている。
【００２６】
最内側の第１の円筒状永久磁石２６ａ、２６ｄの内周半径をＲ１、中間に位置する第２の円筒状永久磁石２６ｂ、２６ｅの内周半径をＲ２、最外側の第３の円筒状永久磁石２６ｃ、２６ｆの内周半径、外周半径をそれぞれＲ３、Ｒ４とし、それぞれ第１〜第３の円筒状永久磁石２６ａ（２６ｄ）〜２６ｃ（２６ｆ）の内外径比Ｒ１／Ｒ２、Ｒ２／Ｒ３、Ｒ３／Ｒ４を、例えば約０．８とする。このとき、これら３段の円筒状永久磁石２６ａ（２６ｄ）〜２６ｃ（２６ｆ）で構成される円筒磁石２６の内外径比Ｒ１／Ｒ４は、約０．５１となる。
【００２７】
円筒磁石を精度良く着磁するためには、内外径比が限られた範囲内であることが必要で、内外径比（内径／外径）を小さくするのは限界があったが、この実施の形態では、良好に着磁された各円筒状永久磁石２６ａ（２６ｄ）〜２６ｃ（２６ｆ）を径方向に３段に組み合わせて、可動子２２の円筒磁石２６を構成した。このため、可動子２２の円筒磁石２６は、内外径比Ｒ１／Ｒ４を低減でき、しかも良好に着磁された信頼性の高い円筒磁石２６となる。
このように、可動子２２の円筒磁石２６を、円筒状永久磁石２６ａ（２６ｄ）〜２６ｃ（２６ｆ）を径方向に３段に組み合わせて構成したため、円筒磁石２６は内外径比Ｒ１／Ｒ４を低減でき、即ち径方向厚さを大きくできて空隙２３の磁束密度を増大させる。磁束密度が向上すると、同じ推力を発生させる際に、固定子２１のコイル電流が少なくて済み、銅損が低減され、効率が向上する。
【００２８】
実施の形態８．
上記実施の形態７では、可動子２２のＮ型円筒磁石２６Ａ（Ｓ型円筒磁石２６Ｂ）を構成する３段のＮ型円筒状永久磁石２６ａ〜２６ｃ（Ｓ型円筒状永久磁石２６ｄ〜２６ｆ）を、全て同じ径方向外向き（径方向内向き）の着磁方向とした。この実施の形態８では、図１２に示すように、着磁方向が異なる複数（この場合３段）のＮ型円筒状永久磁石（第１〜第３のＮ円筒状永久磁石２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）を用いて可動子２２のＮ型円筒磁石（永久磁石）２７Ａを構成する。なお、図示は省略するが、Ｓ型円筒磁石２７Ｂについても同様に、３段のＳ型円筒状永久磁石の着磁方向を異なるものとする。
最内側に位置する第１のＮ型円筒状永久磁石２７ａは、軸方向、例えば上向きに着磁され、最外側に位置する第３のＮ型円筒状永久磁石２７ｃは、径方向外向きに着磁されている。そして、中間に位置する第２のＮ型円筒状永久磁石２７ｂは、両側のＮ型円筒状永久磁石２７ａ、２７ｃの着磁方向（周方向と径方向）の中間の着磁方向とする。
【００２９】
ところで、可動子２２のＮ型円筒磁石２６Ａ（Ｓ型円筒磁石２６Ｂ）を構成する複数のＮ型円筒状永久磁石２６ａ〜２６ｃ（Ｓ型円筒状永久磁石２６ｄ〜２６ｆ）が、全て径方向に着磁されていると、可動子コア２５を鎖交する磁束量が多くなり、磁気飽和が発生し易い。磁気飽和が発生すると磁束量は増加せず、可動子２２の永久磁石の量を増加させても空隙磁束密度が大きくならない。
この実施の形態では、複数段組み合わせて配置された第１〜第３の円筒状永久磁石２７ａ〜２７ｃ（２７ｄ〜２７ｆ）の各着磁方向を変え、可動子コア２５を鎖交する磁束量を低減して磁気飽和の発生を抑制する。これにより、可動子２２の永久磁石（円筒磁石２７）の使用量を増加させると空隙磁束密度が向上するため、永久磁石を有効に利用することが可能である。
【００３０】
図１３に可動子２２の軸方向断面の一部を示す。上述したように、最内側に位置する第１のＮ型円筒状永久磁石２７ａ（Ｓ型円筒状永久磁石２７ｄ）は、軸方向に着磁され、最外側に位置する第３のＮ型円筒状永久磁石２７ｃ（Ｓ型円筒状永久磁石２７ｆ）は、径方向に着磁されている。これにより、図中の矢印に示すように、固定子側から内側に向かいターンして外側に向かうＵ字状の磁束が形成され、可動子コア２５を鎖交する磁束量が低減できることがわかる。
また、上記実施の形態７と同様に、可動子２２の円筒磁石２７を、複数の円筒状永久磁石２７ａ〜２７ｃ（２７ｄ〜２７ｆ）を径方向に組み合わせて構成したため、円筒磁石２７全体としては、良好な着磁状態で径方向厚さを大きくできる。このため、円筒型リニアモータの磁束密度を増大させ効率を向上できる。
【００３１】
なお、図１４に示すように、最内側に位置する第１のＮ型円筒状永久磁石２７ａ（Ｓ型円筒状永久磁石２７ｄ）における軸方向位置を、他の外側の円筒状永久磁石に対してずらせて配置すると、固定子側から内側に向かいターンして外側に向かうＵ字状磁束が形成されやすくなり、可動子コア２５を鎖交する磁束量の低減効果が高まる。
【００３２】
実施の形態９．
上記実施の形態８では、複数のＮ型円筒状永久磁石２７ａ〜２７ｃ（Ｓ型円筒状永久磁石２７ｄ〜２７ｆ）の各着磁方向をそれぞれ異なるものとしたが、図１５に示すように、最内側に位置する第１の円筒状永久磁石２７ａ（２７ｄ）は軸方向に着磁し、他の円筒状永久磁石２７ｂ（２７ｅ）、２７ｃ（２７ｆ）は、径方向に着磁しても良い。
この実施の形態においても、可動子コア２５に近い最内側の円筒状永久磁石２７ａ（２７ｄ）を軸方向に着磁することによって、可動子コア２５を鎖交する磁束量を効果的に低減でき、磁気飽和の発生を抑制できる。これにより、可動子２２の永久磁石（円筒磁石２７）の使用量を増加させると空隙磁束密度が向上するため、永久磁石を有効に利用することが可能である。
【００３３】
なお、複数段組み合わせて配置された第１〜第３の円筒状永久磁石２７ａ〜２７ｃ（２７ｄ〜２７ｆ）の各着磁方向は、上記実施の形態８、９に限らず、比較的外側に位置する円筒状永久磁石の着磁方向を径方向とし、比較的内側に位置する円筒状永久磁石の着磁方向を軸方向としても良く、可動子コア２５を鎖交する磁束量を低減できる。
【００３４】
また、上記実施の形態において、軸方向の着磁としたものは径方向の傾斜を伴うものであっても良く、Ｎ型円筒磁石２７Ａを構成する円筒状永久磁石では径方向外向きの傾斜とし、Ｓ型円筒磁石２７Ｂを構成する円筒状永久磁石では径方向内向きの傾斜とする。
【００３５】
実施の形態１０．
この実施の形態１０では、図１６に示すように、径方向に配置される２つの円筒状永久磁石２８ａ、２８ｂの間に、円筒状の鉄部材２９を磁化されていない強磁性体として挿入して、可動子２２の円筒磁石（永久磁石）２８を構成する。そして、外側の円筒状永久磁石２８ｂの内周面と内側の円筒状永久磁石２８ａの外周面が鉄部材２９を介して密着するようにする。
このように円筒状永久磁石間に寸法精度の良好な鉄部材１３を配置することにより、組み合わせの寸法精度が向上する。これにより、円筒磁石２８の偏心を抑制し、バランスが良好となり振動や騒音を防止できる。
【００３６】
なお、この実施の形態では、径方向に配置される円筒状永久磁石は２つとしたが、３個以上として、各円筒状永久磁石間に、磁化されていない強磁性体を配置しても良い。
【００３７】
実施の形態１１．
この実施の形態１１では、図１７に示すように、径方向に配置される複数個の円筒状永久磁石２９ａ、２９ｂの最外周に、ＳＵＳやＦＲＰなどの円筒部材（キャン）３０を磁石飛散防止用に設けて、可動子２２の円筒磁石（永久磁石）２９を構成する。
これにより、円筒状永久磁石２９ａ、２９ｂの割れや欠けによる飛散防止を行うことができ、円筒型リニアモータの保全に役立つ。
【００３８】
実施の形態１２．
この実施の形態では、上記各実施の形態７〜１１による可動子２２の円筒磁石をスロットレスリニアモータに適用する。
スロットレスリニアモータなど空隙付近に磁性体を用いない円筒型リニアモータは、無通電時の推力脈動（コギング力）や通電時の推力脈動（推力リップル）が本質的に小さいものであるため、精密機器などの速度変動の小さいモータが要求される用途に用いることが多い。このようなリニアモータでは、従来、一般に円筒磁石の径方向厚さに対して空隙（可動子２２とコイルヨークとの距離）の長さの割りあいが大きくなるものであり、円筒磁石の動作点が低いものであった。
この実施の形態では、径方向の厚さを大きくした円筒磁石をスロットレスリニアモータに適用したため、動作点を効果的に向上でき、空隙磁束密度が効果的に向上する。この磁束密度向上により、推力を発生するために必要な固定子２１のコイル電流が少なくて済み、銅損が低減され、効率が向上する。
【００３９】
なお、上記実施の形態ではスロットレスリニアモータに適用したが、コアレスリニアモータを用いても同様に、効果的に磁束密度が向上できて効率向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態１による永久磁石式モータの断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による回転子を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の比較例としての回転子を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による回転子を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による回転子を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４による回転子を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５による回転子を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態６による永久磁石式モータの断面図である。
【図９】この発明の実施の形態７による円筒型リニアモータを示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態７による可動子を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態７による可動子を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態８による可動子を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態８による可動子の磁束を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態８の別例による可動子の磁束を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態９による可動子を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態１０による可動子を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態１１による可動子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  固定子、１ｂ  ヨーク（固定子コア）、２  回転子、５  回転子コア、
６  円筒磁石（永久磁石）、６ａ  第１の円筒状永久磁石、
６ｂ  第２の円筒状永久磁石、６ｃ  第３の円筒状永久磁石、
１１  円筒磁石（永久磁石）、１１ａ  第１の円筒状永久磁石、
１１ｂ  第２の円筒状永久磁石、１１ｃ  第３の円筒状永久磁石、
１２  円筒磁石（永久磁石）、１２ａ，１２ｂ  円筒状永久磁石、
１３  強磁性体としての鉄部材、１４  円筒磁石（永久磁石）、
１４ａ，１４ｂ  円筒状永久磁石、１５  リング、２１  固定子、２２  可動子、
２４  軸、２５  可動子コア、２６  円筒磁石（永久磁石）、２６Ａ  Ｎ型円筒磁石、
２６Ｂ  Ｓ型円筒磁石、２６ａ  第１のＮ型円筒状永久磁石、
２６ｂ  第２のＮ型円筒状永久磁石、２６ｃ  第３のＮ型円筒状永久磁石、
２６ｄ  第１のＳ型円筒状永久磁石、２６ｅ  第２のＳ型円筒状永久磁石、
２６ｆ  第３のＳ型円筒状永久磁石、２７Ａ  Ｎ型円筒磁石、２７Ｂ  Ｓ型円筒磁石、
２７ａ  第１のＮ型円筒状永久磁石、２７ｂ  第２のＮ型円筒状永久磁石、
２７ｃ  第３のＮ型円筒状永久磁石、２８  円筒磁石（永久磁石）、
２８ａ，２８ｂ  円筒状永久磁石、２９  強磁性体としての鉄部材、
２９  円筒磁石（永久磁石）、２９ａ，２９ｂ  円筒状永久磁石、３０  円筒部材。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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