(57)【要約】【課題】  削り出し加工を必要とすることなく、安価に製造することができ、しかも磁気的な特性も低下することがないシリンダ型リニアモータ用可動子を提供する。【解決手段】  可動子コアを第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂの軸線方向に複数枚の電磁鋼板３３が積層されて構成された積層ヨーク２９から構成する。積層ヨーク２９に固定した複数の永久磁石３１は、積層ヨーク２９を介して対向する２つの永久磁石３１の外側表面に現れる極性が異なるように配置する。第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂは、固定部分２７ａと固定部分２７ａに対して軸線方向両側に位置する一対の被支持部分２７ｂとを備えている。第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂは、固定部分２７ａの軸線方向と直交する方向の横断面形状が、被支持部分２７ｂの軸線方向と直交する方向の横断面形状よりも小さくなる形状を有している。１枚の電磁鋼板３３は、同じ形状を有する２枚の第１及び第２の分割電磁鋼板片から構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復直線運動可能な１本以上の直動軸に固定された可動子コアを備えたシリンダ型リニアモータ用可動子であって、
前記可動子コアは、前記直動軸の軸線方向に複数の電磁鋼板が積層されて構成された積層ヨークからなり、
前記積層ヨークは、前記直動軸に沿って延びて前記直動軸を間に挟むように対向する位置関係にある一対の側面を有しており、
前記一対の側面には、前記軸線方向に並ぶように複数の永久磁石がそれぞれ固定されており、
前記複数の永久磁石は、隣接する２つの前記永久磁石の外側表面に現れる極性が異なり、前記積層ヨークを介して対向する２つの前記永久磁石の外側表面に現れる極性が異なるように配置されているシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２】
前記１本以上の直動軸は、前記可動子コアが固定される固定部分と前記固定部分に対して前記軸線方向両側に位置してそれぞれベアリングによって支持される一対の被支持部分とを備えており、
更に、前記１本以上の直動軸は、前記固定部分の前記軸線方向と直交する方向の横断面形状が、前記被支持部分の前記軸線方向と直交する方向の横断面形状よりも小さくなる形状を有しており、
前記電磁鋼板は複数枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記複数枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められている請求項１に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３】
前記電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められている請求項２に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項４】
前記電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められ、
前記２枚の分割電磁鋼板片は、同じ形状を有している請求項２に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項５】
前記電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められ、
前記２枚の分割電磁鋼板片は、それぞれ１以上の嵌合部及び１以上の被嵌合部を有しており、
前記２枚の分割電磁鋼板片が組み合わされた状態において、前記２枚の分割電磁鋼板片の一方の前記分割電磁鋼板片の前記１以上の嵌合部が他方の前記分割電磁鋼板片の前記１以上の被嵌合部に嵌合され、前記他方の分割電磁鋼板片の前記１以上の嵌合部が前記一方の分割電磁鋼板片の前記１以上の被嵌合部に嵌合されている請求項２に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項６】
前記１本以上の直動軸は、平行に配置された第１及び第２の直動軸からなる請求項２に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項７】
前記電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記第１及び第２の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められている請求項６に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項８】
前記２枚の分割電磁鋼板片は、同じ形状を有している請求項６に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項９】
前記分割電磁鋼板片の輪郭は、前記第１の直動軸の前記固定部分の外周面と前記第２の直動軸の前記固定部分の外周面とそれぞれ接触する第１及び第２の軸接触部と、前記第１及び第２の軸接触部を連結する連結部とを備えており、
２枚の前記分割電磁鋼板が前記第１及び第２の直動軸を囲むように組み合わされた状態で、一方の前記分割電磁鋼板の前記第１の軸接触部と他方の前記分割電磁鋼板の前記第２の軸接触部との間に前記第１の直動軸が挟まれた状態となり、前記一方の分割電磁鋼板の前記第２の軸接触部と前記他方の分割電磁鋼板の前記第１の軸接触部との間に前記第２の直動軸が挟まれた状態となり、しかも前記一方の分割電磁鋼板の前記連結部と前記他方の分割電磁鋼板の前記連結部とが当接した状態になって、一枚の電磁鋼板が構成されるように前記分割電磁鋼板の前記輪郭形状が定められていることを特徴とする請求項８に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１０】
前記分割電磁鋼板片の前記輪郭は、１以上の嵌合部及び１以上の被嵌合部を有しており、
２枚の前記分割電磁鋼板片が組み合わされた状態において、２枚の前記分割電磁鋼板片の一方の前記分割電磁鋼板片の前記１以上の嵌合部が他方の前記分割電磁鋼板片の前記１以上の被嵌合部に嵌合され、前記他方の分割電磁鋼板片の前記１以上の嵌合部が前記一方の分割電磁鋼板片の前記１以上の被嵌合部に嵌合されるように前記輪郭形状が定められていることを特徴とする請求項９に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１１】
２枚の前記分割電磁鋼板片が組み合わされたときに、２枚の前記分割電磁鋼板片の前記連結部が、前記第１及び第２の直動軸の中心を結ぶ仮想線に対して４５度以下の角度で交差するように傾斜している請求項９に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１２】
前記１以上の嵌合部及び前記１以上の被嵌合部が前記連結部に形成されている請求項１０に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１３】
前記１以上の嵌合部は、前記連結部との間に前記第１の軸接触部が存在する位置に設けられており、前記１以上の被嵌合部は前記連結部との間に前記第２の軸接触部が存在する位置に設けられている請求項１０に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１４】
前記積層ヨークには、前記積層ヨークを貫通する貫通体が前記１本以上の直動軸と平行に並ぶように配置されており、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記貫通体が挿入される挿入孔を形成することができるように定められている請求項６に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１５】
前記貫通体は前記直動軸の軸線と平行に延びる中心線と直交する方向の横断面形状がＨ形状を有している請求項１４に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１６】
前記積層ヨークの外周表面に前記積層方向に延びる溝が形成され、
前記溝に位置検出用リニアスケールが配置された請求項２に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１７】
前記積層ヨークの前記積層方向の一方の端面に前記溝に連続する面を有する台座を設け、前記溝と前記台座とにまたがるように前記位置検出用リニアスケールが配置された請求項１６に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１８】
往復直線運動可能な１本以上の直動軸に固定された可動子コアを備えたシリンダ型リニアモータ用可動子であって、
前記可動子コアは、前記直動軸の軸線方向に複数の電磁鋼板が積層されて構成された積層ヨークからなり、
前記積層ヨークの前記積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ前記積層ヨーク内を前記積層方向に完全に延びる磁路を形成する磁性体が、前記積層ヨークの内部に配置されていることを特徴とするシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項１９】
前記１本以上の直動軸が、前記磁性体を構成するように炭素鋼または純鉄等の磁性材料により形成されている請求項１８に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２０】
前記積層ヨークの前記軸線方向と直交する方向の横断面形状は非円形であり、
前記１本以上の直動軸は平行に並ぶ２本以上の円柱状の直動軸であり、
前記２本以上の円柱状の直動軸がそれぞれ前記磁性体を構成するように前記積層ヨークよりも磁気抵抗が小さい材料により形成されている請求項１８に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２１】
前記磁性体は、前記直動軸が貫通する筒状部を有しており、
前記筒状部は前記軸線方向と直交する方向の横断面の外側輪郭形状が円形または多角形を有している請求項１８に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２２】
前記磁性体の前記筒状部の一端には、前記積層ヨークの前記積層方向の一方の端面と当接するフランジ部が一体に設けられている請求項２１に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２３】
前記積層ヨークは、前記直動軸と直交する方向の横断面形状が多角形形状になる角柱構造を有し、
前記積層ヨークの外周には前記直動軸と平行に延びる複数の永久磁石搭載面が形成され、
前記複数の永久磁石搭載面上に複数の永久磁石が前記直動軸に沿うように配置されており、
前記積層ヨークの内部には前記複数の永久磁石搭載面に対応し且つ前記直動軸に沿って延びる複数の磁性体嵌合孔が形成され、
前記複数の磁性体嵌合孔にそれぞれ前記磁性体を構成する複数の分割磁性体が嵌合されている請求項１８に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２４】
前記積層ヨークの外周表面に前記積層方向に延びる溝が形成され、
前記溝に位置検出用リニアスケールが配置された請求項１８に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２５】
前記積層ヨークの前記積層方向の一方の端面に前記溝に連続する面を有する台座を設け、前記溝と前記台座とにまたがるように前記位置検出用リニアスケールが配置された請求項２４に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２６】
固定子コア及び複数の励磁巻線を有するシリンダ型の固定子と、
１本以上の直動軸に固定された可動子コア及び前記可動子コアに固定された複数の永久磁石を有して前記固定子の内部を直線的に移動する可動子とを備えたシリンダ型リニアモータであって、
前記可動子コアは、前記直動軸の軸線方向に複数の電磁鋼板が積層されて構成された積層ヨークからなり、
前記積層ヨークの前記積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ前記積層ヨーク内を前記積層方向に完全に延びる磁路を形成する磁性体が、前記積層ヨークの内部に配置されていることを特徴とするシリンダ型リニアモータ。
【請求項２７】
往復直線運動可能な１本以上の直動軸に固定された可動子コアを備えたシリンダ型リニアモータ用可動子であって、
前記１本以上の直動軸は、前記可動子コアが固定される固定部分と前記固定部分に対して前記軸線方向両側に位置してそれぞれベアリングによって支持される一対の被支持部分とを備えており、
更に、前記１本以上の直動軸は、前記固定部分の前記軸線方向と直交する方向の横断面形状が、前記被支持部分の前記軸線方向と直交する方向の横断面形状よりも小さくなる形状を有しており、
前記可動子コアは、前記直動軸の軸線方向に複数の電磁鋼板が積層されて構成された積層ヨークからなり、
前記電磁鋼板は複数枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記複数枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められているシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２８】
前記電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められている請求項２７に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項２９】
前記電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められ、
前記２枚の分割電磁鋼板片は、同じ形状を有している請求項２７に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３０】
前記電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められ、
前記２枚の分割電磁鋼板片は、それぞれ１以上の嵌合部及び１以上の被嵌合部を有しており、
前記２枚の分割電磁鋼板片が組み合わされた状態において、前記２枚の分割電磁鋼板片の一方の前記分割電磁鋼板片の前記１以上の嵌合部が他方の前記分割電磁鋼板片の前記１以上の被嵌合部に嵌合され、前記他方の分割電磁鋼板片の前記１以上の嵌合部が前記一方の分割電磁鋼板片の前記１以上の被嵌合部に嵌合されている請求項２７に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３１】
前記１本以上の直動軸は、平行に配置された第１及び第２の直動軸からなる請求項２７に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３２】
前記電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成され、
前記２枚の分割電磁鋼板片の形状は、前記第１及び第２の直動軸を囲むように組み合わされた状態で前記積層ヨークの一層を構成する前記電磁鋼板を形成することができるように定められている請求項３１に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３３】
前記２枚の分割電磁鋼板片は、同じ形状を有している請求項３１に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３４】
前記分割電磁鋼板片の輪郭は、前記第１の直動軸の前記固定部分の外周面と前記第２の直動軸の前記固定部分の外周面とそれぞれ接触する第１及び第２の軸接触部と、前記第１及び第２の軸接触部を連結する連結部とを備えており、
２枚の前記分割電磁鋼板が前記第１及び第２の直動軸を囲むように組み合わされた状態で、一方の前記分割電磁鋼板の前記第１の軸接触部と他方の前記分割電磁鋼板の前記第２の軸接触部との間に前記第１の直動軸が挟まれた状態となり、前記一方の分割電磁鋼板の前記第２の軸接触部と前記他方の分割電磁鋼板の前記第１の軸接触部との間に前記第２の直動軸が挟まれた状態となり、しかも前記一方の分割電磁鋼板の前記連結部と前記他方の分割電磁鋼板の前記連結部とが当接した状態になって、一枚の電磁鋼板が構成されるように前記分割電磁鋼板の前記輪郭形状が定められていることを特徴とする請求項３３に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３５】
前記分割電磁鋼板片の前記輪郭は、１以上の嵌合部及び１以上の被嵌合部を有しており、
２枚の前記分割電磁鋼板片が組み合わされた状態において、２枚の前記分割電磁鋼板片の一方の前記分割電磁鋼板片の前記１以上の嵌合部が他方の前記分割電磁鋼板片の前記１以上の被嵌合部に嵌合され、前記他方の分割電磁鋼板片の前記１以上の嵌合部が前記一方の分割電磁鋼板片の前記１以上の被嵌合部に嵌合されるように前記輪郭形状が定められていることを特徴とする請求項３４に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３６】
２枚の前記分割電磁鋼板片が組み合わされたときに、２枚の前記分割電磁鋼板片の前記連結部が、前記第１及び第２の直動軸の中心を結ぶ仮想線に対して４５度以下の角度で交差するように傾斜している請求項３４に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３７】
前記１以上の嵌合部及び前記１以上の被嵌合部が前記連結部に形成されている請求項３５に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【請求項３８】
前記１以上の嵌合部は、前記連結部との間に前記第１の軸接触部が存在する位置に設けられており、前記１以上の被嵌合部は前記連結部との間に前記第２の軸接触部が存在する位置に設けられている請求項３５に記載のシリンダ型リニアモータ用可動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ型リニアモータ内を往復直線運動をするシリンダ型リニアモータ用可動子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダ型リニアモータ用可動子の可動子コアでは、磁束の経路の関係から、可動子コアが固定される直動軸の径方向が積層方向になるように珪素鋼板を積層する積層構造が採用されている。このような積層構造は、特開２０００−２３６６５３の図７に示されている。また特開２００２−３５９９６２には、出願人が先に提案したシリンダ型リニアモータの構造が示されている。この先願の図に示されたシリンダ型リニアモータでは、可動子の角柱状の磁石取付部に永久磁石列を取り付けている。
【特許文献１】特開２０００−２３６６５３（図７）
【特許文献２】特開２００２−３５９９６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の可動子コアでは、うず電流損失を低減するために前述の積層構造を採用している。しかしながら特開２００２−３５９９６２の実施例に見られるように、動作条件によっては可動子コアに鋼板の積層構造を採用しなくても実質的に問題が生じない場合もある。実際に可動子コアの量産を考えた場合には、特開２０００−２３６６５３の図７に示されるような積層構造の可動子コアは、構造が複雑であり、また形の異なる鋼板を複数種類用意しなければならないため、製造コストが高くなり、実用的ではない。これに対して、特開２００２−３５９９６２の実施例に示された可動子コアのように、削り出し加工により可動子コアを形成するほうが実用的である。しかしながら後者の可動子コアの構造では、可動子コアを安価に生産するのには不向きである。
【０００４】
本発明の目的は、削り出し加工を必要とすることなく、安価に製造することができて、しかも磁気的な特性も低下することがないシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、部品の種類を増やすことなく、上記目的を達成できるシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、回り止め構造を利用して磁気特性を改善したシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、製造が容易なシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、可動子の損傷の発生が少ないシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、可動子コアをよりコンパクトに構成することができるシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、可動子コアの重量を軽くすることができるシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、可動子コアと直動軸との間の軸線方向の結合強度を高めることができるシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、従来よりも安価なシリンダ型リニア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】
【００１３】
本発明は、往復直線運動可能な１本以上の直動軸に固定された可動子コアを備えたシリンダ型リニアモータ用可動子を改良の対象とする。本発明では、可動子コアを、直動軸の軸線方向に複数枚の電磁鋼板が積層されて構成された積層ヨークから構成する。積層ヨークは、直動軸に沿って延びて直動軸を間に挟むように対向する位置関係にある一対の側面を有している。一対の側面には、軸線方向に並ぶように複数の永久磁石がそれぞれ固定されている。そして、複数の永久磁石は、隣接する２つの永久磁石の外側表面に現れる極性が異なり、積層ヨークを介して対向する２つの永久磁石の外側表面に現れる極性が異なるように配置する。このようにすれば、対向する２つの永久磁石間で磁束が流れ、電磁鋼板の積層方向には、永久磁石からの磁束が流れ難くなる。そのため、直動軸の軸線方向に複数の電磁鋼板が積層して、しかもうず電流損失が実質的に生じることのない積層ヨークを構成することができる。
【００１４】
１本以上の直動軸は、可動子コアが固定される固定部分と固定部分に対して軸線方向両側に位置してそれぞれベアリングによって支持される一対の被支持部分とを備えている。１本の直動軸は一方の端部から他方の端部まで軸線と直交する方向の横断面形状が等しいいわゆるストレートタイプの軸でもよい。しかし直動軸は、固定部分の軸線方向と直交する方向の横断面形状が、被支持部分の軸線方向と直交する方向の横断面形状よりも小さくなる形状を有しているのが好ましい。このような直動軸を用いると、固定部分の横断面形状の面積を小さくしても、直動軸の周囲に必要な積層ヨークの厚みを確保することができる。したがって積層ヨークの横断面形状の面積を小さくして、積層ヨークを従来よりもコンパクトにし且つその重量を軽いものとすることができる。その結果、リニアモータの推力をより大きなものとして、モータの駆動加速度を大きくすることができる。
【００１５】
なおこのように固定部分の横断面形状を小さくすると、単純に積層ヨークに貫通孔を形成して、この貫通孔に直動軸を圧入するだけで、積層ヨークを直動軸に固定することができない。そこで積層ヨークを構成する電磁鋼板を、複数枚の分割電磁鋼板片から構成する。複数枚の分割電磁鋼板片の形状は、１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で積層ヨークの一層を構成する電磁鋼板を形成することができるように定める。このようにすると直動軸の径方向外側から複数の分割電磁鋼板片を直動軸に近付ける作業を行うことにより、直動軸の外周面を複数の分割電磁鋼板片で囲むことができる。したがって直動軸の固定部分の横断面形状を小さくしても、固定部分に積層ヨークをしっかりと固定することができる。
【００１６】
電磁鋼板を２枚の分割電磁鋼板片から構成する場合には、２枚の分割電磁鋼板片の形状を、１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で積層ヨークの一層を構成する電磁鋼板を形成することができるように定めればよい。なおこの場合、２枚の分割電磁鋼板片を、同じ形状にするのが好ましい。このようにすれば１種類の分割電磁鋼板片を用意すればよいため、積層ヨークの製造コストを下げることができる。
【００１７】
また２枚の分割電磁鋼板片には、それぞれ１以上の嵌合部及び１以上の被嵌合部を設けてもよい。この場合には、２枚の分割電磁鋼板片が組み合わされた状態において、２枚の分割電磁鋼板片の一方の分割電磁鋼板片の１以上の嵌合部が他方の分割電磁鋼板片の１以上の被嵌合部に嵌合され、他方の分割電磁鋼板片の１以上の嵌合部が一方の分割電磁鋼板片の１以上の被嵌合部に嵌合されるようにする。このようにすると、嵌合部と被嵌合部との嵌合によって、２枚の分割電磁鋼板片の移動を阻止できる。その結果、積層ヨークの組み立てが容易になる。なお分割電磁鋼板片の形状によっては、複数枚の分割電磁鋼板片を予め積層して２種類の分割積層ヨークを構成してもよい。そして２種類の分割積層ヨークを１本以上の直動軸を間に挟むようにして組み合わせて積層ヨークを構成するようにしてもよい。
【００１８】
１本以上の直動軸は、平行に配置された第１及び第２の直動軸から構成することができる。このようにすれば、直動軸と積層ヨークをしっかりと固定することができる。
【００１９】
また２枚の分割電磁鋼板片が組み合わされたときに、２枚の分割電磁鋼板片の連結部が、第１及び第２の直動軸の中心を結ぶ仮想線に対して４５度以下の角度で交差するように傾斜している形状の分割電磁鋼板片を用いることができる。この分割電磁鋼板片を用いると、分割電磁鋼板片を複数枚重ねて構成した２つの分割積層ヨークを互いにそれぞれ連結部を添わせるように近づけて組み合わせることにより、簡単に積層ヨークを直動軸の固定部分に対して固定することができる。
【００２０】
１以上の嵌合部及び１以上の被嵌合部を形成する場所は任意である。例えば、これらを連結部に形成してもよい。また１以上の嵌合部を、連結部との間に第１の軸接触部が存在する位置に設け、１以上の被嵌合部を連結部との間に第２の軸接触部が存在する位置に設けてもよい。
【００２１】
なお積層ヨークには、積層ヨークを貫通する貫通体を１本以上の直動軸と平行に並ぶように配置してもよい。この場合にも電磁鋼板は２枚の分割電磁鋼板片から構成するのが好ましい。そして２枚の分割電磁鋼板片の形状は、１本以上の直動軸を囲むように組み合わされた状態で積層ヨークの一層を構成する電磁鋼板を形成し且つ貫通体が挿入される挿入孔を形成することができるように定める。特に、この貫通体とし直動軸の軸線と平行に延びる中心線と直交する方向の横断面形状がＨ形状になるものを用いるのが好ましい。このようにすると貫通体を挿入孔に挿入することによって貫通体の両側に位置する２枚の分割電磁鋼板片が分離するのを簡単に阻止することができる。
【００２２】
また第１及び第２の直動軸の固定部分の形状は円柱形状に限定されるものではなく、非円柱形状であってもよい。
【００２３】
また、本願の他の態様の発明は、往復直線運動可能な１本以上の直動軸に固定された可動子コアを備えたシリンダ型リニアモータ用可動子を改良の対象とする。本発明では、可動子コアを、直動軸の軸線方向に複数枚の電磁鋼板が積層されて構成された積層ヨークから構成する。この積層ヨークにおける電磁鋼板の積層構造は、磁束の経路に対しては磁気抵抗が大きくなる構造となる。しかしながら直動軸の軸線方向に複数枚の電磁鋼板を積層する構造を採用した場合には、回転電機の回転子コアと同様に、同一形状の電磁鋼板を必要枚数積層すればよいため、製造コストが大幅に下がる。本発明では、積層ヨークの積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ積層ヨーク内を積層方向に完全に延びる磁路を形成する磁性体を、積層ヨークの内部に配置する。このようにすると、可動子コアの積層方向の磁気抵抗の増加を磁性体によって低減することができる。したがって軸線方向に積層される構造の積層ヨークを用いても、可動子コアの磁気的特性を従来と比べて大幅に低下させることがない。よって本発明によれば、削り出し加工を必要とすることなく、安価に製造することができて、しかも磁気的な特性も低下することがないシリンダ型リニアモータ用可動子を提供することができる。
【００２４】
シリンダ型リニアモータ用可動子は、可動子コアに励磁巻線を有するものでもよいし、可動子コアにＮ極とＳ極が交互に並ぶように配置された複数の永久磁石を固定するものであってもよい。可動子コアに複数の永久磁石を固定するものであれば、可動子の動作が容易になる。
【００２５】
磁性体の構造は任意である。例えば、積層ヨークを貫通する直動軸を磁性体から構成すれば、新たな部品点数を増やすことなく、削り出し加工を必要としない安価なシリンダ型リニアモータ用可動子を得ることができる。このような磁性体は、例えば、炭素鋼や純鉄等の磁性材料により形成することができる。
【００２６】
また直動軸の本数及び形状は任意である。積層ヨークの直動軸と直交する方向の横断面形状が非円形の場合は、平行に並ぶ２本の円柱状の直動軸を用いるのが好ましい。そして、２本の円柱状の直動軸がそれぞれ磁性体を構成するように磁気抵抗が小さい材料によりそれぞれ形成する。このようにすれば、積層ヨークを構成する複数枚の電磁鋼板の直動軸に対する回り止めと位置決めとを容易に図ることができ、可動子の製造が容易になる。
【００２７】
磁性体は、直動軸が貫通する筒状部から構成することができる。このようにすれば、部品点数は増えるものの、筒状部によって積層ヨークの強度を高めることができる。また、筒状部の横断面の外側輪郭形状を種々に設定することで、複数枚の電磁鋼板の筒状部に対する回り止めと位置決めとを容易に図ることができる。
【００２８】
磁性体の筒状部の一端には、積層ヨークの積層方向の一方の端面と当接するフランジ部を一体に設けるのが好ましい。このようにすれば、フランジ部により積層ヨークがシリンダ型リニアモータのケースに直接ぶつかるのを防ぐことができ、可動子の損傷を防止できる。また、フランジ部に積層方向と平行なタップ穴を設け、積層ヨークのフランジ部に当接する側とは反対側からねじにて締結することによって、磁性体と積層ヨークを強固にしかも容易に固定することができる。
【００２９】
積層ヨークを、直動軸と直交する方向の横断面形状が多角形形状になる角柱構造を有するように構成することができる。そして積層ヨークの外周に直動軸と平行に延びる複数の永久磁石搭載面を形成することができる。この場合、積層ヨークの内部に複数の永久磁石搭載面に対応して複数の磁性体嵌合孔を形成し、複数の磁性体嵌合孔にそれぞれ磁性体を構成する複数の分割磁性体を嵌合するのが好ましい。このようにすれば、良好な磁路を形成することができ、可動子コアの積層方向の磁気抵抗を低減することができる。
【００３０】
積層ヨークの外周表面に積層方向に延びる溝を形成し、この溝に位置検出用リニアスケール（可動子の固定子に対する位置検出に用いるスケール）を配置することができる。このような溝は、積層ヨークを構成する複数の電磁鋼板の形状を適宜に設定することにより簡単に形成することができる。積層ヨークの積層方向の一方の端面に溝に連続する面を有する台座を設け、溝と台座とにまたがるように位置検出用リニアスケールを配置すれば、台座の寸法を適宜に変更することにより、位置検出用リニアスケールを所望の寸法に設定することができる。
【００３１】
本発明の可動子を用いるシリンダ型リニアモータは、シリンダ型の固定子と可動子とを備えている。固定子は、固定子コア及び複数の励磁巻線を有する。可動子は、１本以上の直動軸に固定された可動子コア及び可動子コアに固定された複数の永久磁石を有して、固定子の内部を直線的に移動する。そして、可動子コアは、直動軸の軸線方向に複数枚の電磁鋼板が積層されて構成された積層ヨークからなる。この積層ヨークの内部には、積層ヨークの積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ積層ヨークを積層方向に完全に延びる磁路を形成する磁性体が配置されている。このようにすれば、従来よりもシリンダ型リニアモータの製造コストを下げることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、削り出し加工を必要とすることなく、安価に製造することができて、しかも磁気的な特性も低下することがないシリンダ型リニアモータ用可動子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態の可動子を有するシリンダ型リニアモータの断面図である。図１に示すように、本例のシリンダ型リニアモータは、ケース１と、固定子３と、可動子５と、固定子３及び可動子５にそれぞれ固定されて可動子５の位置を検出するリニアセンサ７とを有している。ケース１は、非磁性材料（例えばアルミニューム）製の一対のエンドブラケット１１及び１３を備えている。エンドブラケット１１及び１３は、後述する固定子３の固定子コア１５の両端に固定されている。
【００３４】
固定子３は、シリンダ型の固定子コア１５と複数の励磁巻線１９とを有している。固定子コア１５は、エンドブラケット１１及び１３の間に位置している。固定子コア１５は、ヨーク２１と、可動子５の軸線方向に所定の間隔をあけて配置された複数の磁極部２３…とを有している。なお固定子コア１５の構造については、公知であるので説明は省略する。固定子コア１５の隣接する２つの磁極部２３…間に形成されるスロットには、巻線導体を環状に巻回してなる励磁巻線１９…の一部がそれぞれ嵌合されている。
【００３５】
なお、リニアセンサ７には、ホールセンサ（ホール素子）８を備えたものを用いることができる。また、一対のエンドブラケット１１及び１３には、後述するベアリング１１ａ，１３ａに外部からグリースを補給できるグリース補給路１０，１２を形成することができる。
【００３６】
可動子５は、図２の斜視図に示すように、２本の第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂと、直動軸２７Ａ，２７Ｂに固定された積層ヨーク２９からなる可動子コア２９と、可動子コア２９に固定された複数の永久磁石３１…とを有している。なお、図２では、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂの長さ寸法を実際の長さより短く描いている。また、図２では、可動子５に固定されたリニアセンサ７の部材を省略している。第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂは、平行に並んで配置されており、いずれも同じ形状及び寸法を有している。図３に示すように、１本の直動軸（２７Ａ，２７Ｂ）は、固定部分２７ａとこの固定部分２７ａに対して軸線方向両側に位置する一対の被支持部分２７ｂとを備えている。固定部分２７ａは、円柱形状を有しており、可動子コアが固定されている。一対の被支持部分２７ｂは、固定部分２７ａと同心の円柱形状を有しており、図１に示すように、一対のエンドブラケット１１，１３内のベアリング１１ａ，１３ａにそれぞれ往復直線運動可能に支持されている。第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂは、固定部分２７ａの軸線方向と直交する方向の横断面形状が、被支持部分２７ｂの軸線方向と直交する方向の横断面形状よりも小さくなる形状を有している。また、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂは、後述する積層ヨーク２９の積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ積層ヨーク２９内を積層方向に完全に延びる磁路を形成する磁性体（以下、単に磁路形成用磁性体という）により形成されている。具体的には第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂ（磁路形成用磁性体）は、炭素鋼により形成されている。
【００３７】
積層ヨーク２９は、積層ヨーク２９の第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂと直交する方向の横断面形状が非円形（本例では長方形）となる四角柱構造を有している。この、積層ヨーク２９は、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂの軸線方向に複数の長方形の電磁鋼板３３が積層されて構成されている。なお後述するように１枚または１層の電磁鋼板３３は、２枚の分割電磁鋼板片によって構成されている。積層ヨーク２９には、ほぼ中央部に近接して第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂがそれぞれ貫通する２つの貫通孔３５，３５が形成されている。２つの貫通孔３５，３５は、長方形の一対の長辺と平行に並ぶように形成されている。積層ヨーク２９の外周面３０Ａ〜３０Ｄの内、軸線方向に延びて相互に対向する位置関係にある一対の外周面３０Ａ，３０Ｃは、複数の永久磁石３１…を搭載する永久磁石搭載面を構成している。永久磁石３１は、ほぼ直方体の板形状を有している。複数の永久磁石３１…は、固定子３の複数の磁極部２３と対向し、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂの軸線方向と直交する方向にその長手方向が位置するように配置されている。本例では、隣接する２つの永久磁石３１の外側表面に現れる極性が異なり、積層ヨーク２９を介して対向する２つの永久磁石３１の外側表面に現れる極性が異なるように、複数の永久磁石３１…は配置されている。
【００３８】
１枚の電磁鋼板３３は、図４に示すように、同じ形状を有する２枚の第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂから構成されている。第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂの形状は、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂを囲むように組み合わされた状態で積層ヨーク２９の一層を構成する電磁鋼板３３を形成することができるように定められている。第１の分割電磁鋼板片６１Ａの輪郭は、第１の直動軸２７Ａの固定部分２７ａの外周面と第２の直動軸２７Ｂの固定部分２７ａの外周面とにそれぞれ接触する第１及び第２の軸接触部６１ａ，６１ｂと、第１及び第２の軸接触部６１ａ，６１ｂを連結する連結部６１ｃとを備えている。第２の分割電磁鋼板片６１Ｂの輪郭も第１の分割電磁鋼板片６１Ａの輪郭と同様に、第２の直動軸２７Ｂの固定部分２７ａの外周面と第１の直動軸２７Ａの固定部分２７ａの外周面とそれぞれ接触する第１及び第２の軸接触部６１ａ，６１ｂと、第１及び第２の軸接触部６１ａ，６１ｂを連結する連結部６１ｃとを備えている。そして、第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂが矢印Ａ１，Ａ２に示す方向にそれぞれ移動される。このようにすると第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂを囲むように組み合わされた状態で、第１の分割電磁鋼板片６１Ａの第１の軸接触部６１ａと第２の分割電磁鋼板片６１Ｂの第２の軸接触部６１ｂとの間に第１の直動軸２７Ａが挟まれた状態となり、第１の分割電磁鋼板片６１Ａの第２の軸接触部６１ｂと第２の分割電磁鋼板片６１Ｂの第１の軸接触部６１ａとの間に第２の直動軸２７Ｂが挟まれた状態となる。しかも第１の分割電磁鋼板片６１Ａの連結部６１ｃと第２の分割電磁鋼板片６１Ｂの連結部６１ｃとが当接した状態になる。このように、第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂが組み合わされたときに、第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂの連結部６１ｃは、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂの中心を結ぶ仮想線Ｌ１に対して４５度以下の角度で交差するように傾斜している。
【００３９】
また、第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂの輪郭は、嵌合部６１ｄと被嵌合部６１ｅとをそれぞれ有している。嵌合部６１ｄは、連結部６１ｃとの間に第１の軸接触部６１ａが存在する位置に設けられている。被嵌合部６１ｅは、連結部６１ｃとの間に第２の軸接触部６１ｂが存在する位置に設けられている。そして、第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂが組み合わされた状態において、第１の分割電磁鋼板片６１Ａの嵌合部６１ｄが第２の分割電磁鋼板片６１Ｂの被嵌合部６１ｅに嵌合され、第２の分割電磁鋼板片６１Ｂの嵌合部６１ｄが第１の分割電磁鋼板片６１Ａの被嵌合部６１ｅに嵌合される。このような嵌合構造を設けることにより、第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂの組み合わせ状態が容易に崩れるのが阻止される。
【００４０】
本例の可動子５では、２本の直動軸２７Ａ，２７Ｂそれ自体が、積層ヨーク２９の積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ積層ヨーク２９内を積層方向に完全に延びる磁路を形成している。したがって可動子コアの積層方向の磁気抵抗の増加を低減することができる。その結果、軸線方向に電磁鋼板３３が積層される構造の積層ヨーク２９を用いて可動子コアを構成しても、可動子コアの磁気的特性を従来と比べて大幅に低下させることがない。また、本例の可動子５では、平行に並ぶ２本の直動軸２７Ａ，２７Ｂを用いるので、複数枚の電磁鋼板３３の直動軸２７Ａ，２７Ｂに対する回り止めと位置決めとを容易に図ることができる。
【００４１】
また、この例では、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂは、固定部分２７ａの軸線方向と直交する方向の横断面形状が、被支持部分２７ｂの軸線方向と直交する方向の横断面形状よりも小さくなる形状を有している。そのため、積層ヨーク２９の横断面形状の面積を小さくして、積層ヨーク２９を従来よりもコンパクトにし且つその重量を軽いものとすることができる。また、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂの外周面を第１及び第２の分割電磁鋼板片６１Ａ，６１Ｂで囲むので、第１及び第２の直動軸２７Ａ，２７Ｂの固定部分２７ａの横断面形状を小さくしても、固定部分２７ａに積層ヨーク２９をしっかりと固定することができる。この例では、第１の分割電磁鋼板片６１Ａを複数枚積層して相互に固定して第１の分割積層ヨークを構成し、第２の分割電磁鋼板片６１Ｂを複数枚積層して相互に固定して第２の分割積層ヨークを構成している。そしてこれら第１及び第２の分割積層ヨークを組み合わせて積層ヨーク２９を構成している。
【００４２】
また、本例のシリンダ型リニアモータ用可動子では、積層ヨーク２９を介して対向する２つの永久磁石３１の外側表面に現れる極性が異なるように、複数の永久磁石３１…を配置したので、対向する２つの永久磁石３１間で磁束が流れ、電磁鋼板３３の積層方向に磁束が流れ難くなる。そのため、直動軸の軸線方向に複数の電磁鋼板が積層して、しかもうず電流損失が実質的に生じることのない積層ヨークを構成することができる。
【００４３】
図３に示す直動軸（２７Ａ，２７Ｂ）では、固定部分２７ａと一対の被支持部分２７ｂとの間の段部が、直動軸の軸線と直交する環状面２７ｃにより形成されている。しかし固定部分２７ａと一対の被支持部分２７ｂとの間の段部は、種々の形状のものを採用することができる。例えば、図５に示す直動軸（１２７Ａ，１２７Ｂ）では、固定部分１２７ａと一対の被支持部分１２７ｂとの間の段部が固定部分１２７ａから一対の被支持部分１２７ｂに向かうにしたがって、直動軸１２７の軸線から離れるように傾斜する傾斜面１２７ｃにより形成されている。
【００４４】
また、１枚の電磁鋼板を構成する２枚の第１及び第２の分割電磁鋼板片も種々の形状のものを採用することができる。図６に示す電磁鋼板１３３も、同じ形状を有する２枚の第１及び第２の分割電磁鋼板片１６１Ａ，１６１Ｂから構成されている。第１の分割電磁鋼板片１６１Ａの連結部１６１ｃは、第１の軸接触部１６１ａの端部から第１の直動軸１２７Ａの接線上を延びる接線部１６１ｆと、第１及び第２の直動軸１２７Ａ，１２７Ｂの中心を結ぶ線上を延びる当接部１６１ｇとを有している。第２の分割電磁鋼板片１６１Ｂの連結部１６１ｃも、第１の軸接触部１６１ａの端部から第２の直動軸１２７Ｂの接線上を延びる接線部１６１ｆと、第１及び第２の直動軸１２７Ａ，１２７Ｂの中心を結ぶ線上を延びる当接部１６１ｇとを有している。そして、第１及び第２の分割電磁鋼板片１６１Ａ，１６１Ｂが第１及び第２の直動軸１２７Ａ，１２７Ｂを囲むように組み合わされた状態で、第１の分割電磁鋼板片１６１Ａの当接部１６１ｇと第２の分割電磁鋼板片１６１Ｂの当接部１６１ｇとが当接した状態になる。
【００４５】
また、本例では、第１及び第２の分割電磁鋼板片１６１Ａ，１６１Ｂの形状は、第１及び第２の直動軸１２７Ａ，１２７Ｂを囲むように組み合わされた状態で当接部１６１ｇの位置において、挿入孔１６２が形成されるように定められている。この挿入孔１６２内には、第１及び第２の直動軸１２７Ａ，１２７Ｂと平行に並ぶように貫通体１２８が配置されている。貫通体１２８は第１及び第２の直動軸１２７Ａ，１２７Ｂの軸線と平行に延びる中心線と直交する方向の横断面形状がＨ形状を有している。本例の電磁鋼板１３３を用いれば、貫通体１２８により第１及び第２の分割電磁鋼板片１６１Ａ，１６１Ｂの結合が維持されるので、第１及び第２の分割電磁鋼板片１６１Ａ，１６１Ｂの輪郭は、嵌合部及び被嵌合部をそれぞれ有していなくても構わない。
【００４６】
図７に示す電磁鋼板２３３は、同じ形状を有する２枚の第１及び第２の分割電磁鋼板片２６１Ａ，２６１Ｂから構成されている。本例の電磁鋼板２３３は、挿入孔が形成されていない点以外は、図６に示す電磁鋼板１３３と同じ構造を有している。
【００４７】
図８に示す電磁鋼板３３３は、同じ形状を有する２枚の第１及び第２の分割電磁鋼板片３６１Ａ，３６１Ｂから構成されている。第１及び第２の分割電磁鋼板片３６１Ａ，３６１Ｂの輪郭は、嵌合部３６１ｄと被嵌合部３６１ｅとをそれぞれ有している。第１の分割電磁鋼板片３６１Ａの嵌合部３６１ｄは、第２の分割電磁鋼板片３６１Ｂに向かって突出する突出部により形成されており、第２の分割電磁鋼板片３６１Ｂの嵌合部３６１ｄは、第１の分割電磁鋼板片３６１Ａに向かって突出する突出部により形成されている。第１の分割電磁鋼板片３６１Ａの被嵌合部３６１ｅは、第２の分割電磁鋼板片３６１Ｂに対して窪んで第２の分割電磁鋼板片３６１Ｂの嵌合部３６１ｄが嵌合される凹部により形成されている。第２の分割電磁鋼板片３６１Ｂの被嵌合部３６１ｅは、第１の分割電磁鋼板片３６１Ａに対して窪んで第１の分割電磁鋼板片３６１Ａの嵌合部３６１ｄが嵌合される凹部により形成されている。
【００４８】
図９に示す電磁鋼板４３３は、同じ形状を有する２枚の第１及び第２の分割電磁鋼板片４６１Ａ，４６１Ｂから構成されている。第１及び第２の分割電磁鋼板片４６１Ａ，４６１Ｂの輪郭は、図８に示す電磁鋼板３３３と同様の嵌合部４６１ｄと被嵌合部４６１ｅとをそれぞれ有している。
【００４９】
また、第１及び第２の分割電磁鋼板片４６１Ａ，４６１Ｂの連結部４６１ｃは、第１の直動軸２７Ａと第２の直動軸２７Ｂとの間を延びる３つの直線部４６１ｈ〜４６１ｊと、直線部４６１ｈ〜４６１ｊと直交する方向に延びて直線部４６１ｈと直線部４６１ｉとを結ぶ直線部４６１ｋと、直線部４６１ｈ〜４６１ｊと直交する方向に延びて直線４６１ｉと直線部４６１ｊとを結ぶ直線部４６１ｍとを有している。そして、第１の分割電磁鋼板片４６１Ａの線部４６１ｈと第２の分割電磁鋼板片４６１Ｂの線部４６１ｊとが当接し、第１の分割電磁鋼板片４６１Ａの直線部４６１ｉと第２の分割電磁鋼板片４６１Ｂの直線部４６１ｉとが当接し、第１の分割電磁鋼板片４６１Ａの直線部４６１ｊと第２の分割電磁鋼板片４６１Ｂの直線部４６１ｈとが当接し、第１の分割電磁鋼板片４６１Ａの直線部４６１ｋと第２の分割電磁鋼板片４６１Ｂの直線部４６１ｍとが当接し、第１の分割電磁鋼板片４６１Ａの直線部４６１ｍと第２の分割電磁鋼板片４６１Ｂの直線部４６１ｋとが当接する。これにより、第１及び第２の分割電磁鋼板片４６１Ａ，４６１Ｂの連結部４６１ｃは、それぞれ係合する段部を形成し、第１の分割電磁鋼板片４６１Ａと第２の分割電磁鋼板片４６１Ｂとは強く結合する。
【００５０】
図１０に示す電磁鋼板５３３は、同じ形状を有する２枚の第１及び第２の分割電磁鋼板片５６１Ａ，５６１Ｂから構成されている。この例では、第１及び第２の直動軸５２７Ａ，５２７Ｂの固定部分５２７ａの断面は、長方形に近い形状、即ち非円形形状に形成されている。具体的には、固定部分５２７ａの断面は、２本の平行な辺５２７ｄ，５２７ｅと、辺５２７ｄ，５２７ｅの端部をそれぞれ結んで外側に凸となる２本の湾曲辺５２７ｆ，５２７ｇとを有している。第１の分割電磁鋼板片５６１Ａの輪郭の第１の軸接触部５６１ａは、第１の直動軸５２７Ａの辺５２７ｄと辺５２７ｅの半部と湾曲辺５２７ｆと湾曲辺５２７ｇの半部とに当接している。そして、第１の分割電磁鋼板片５６１Ａの輪郭の第２の軸接触部５６１ｂは、第２の直動軸５２７Ｂの辺５２７ｅの半部と湾曲辺５２７ｇの半部とに当接している。また、第２の分割電磁鋼板片５６１Ｂの輪郭の第１の軸接触部５６１ａは、第２の直動軸５２７Ｂの辺５２７ｄと辺５２７ｅの半部と湾曲辺５２７ｆと湾曲辺５２７ｇの半部とに当接している。そして、第２の分割電磁鋼板片５６１Ｂの輪郭の第２の軸接触部５６１ｂは、第１の直動軸５２７Ａの辺５２７ｅの半部と湾曲辺５２７ｇの半部とに当接している。
【００５１】
第１及び第２の分割電磁鋼板片５６１Ａ，５６１Ｂのそれぞれの連結部５６１ｃは、第１及び第２の直動軸５２７Ａ，５２７Ｂの中心を結ぶ線上を延びている。本例では、第１及び第２の分割電磁鋼板片５６１Ａ，５６１Ｂのそれぞれの連結部５６１ｃの輪郭が嵌合部５６１ｄと被嵌合部５６１ｅとをそれぞれ有している。第１の分割電磁鋼板片５６１Ａの嵌合部５６１ｄは、第２の分割電磁鋼板片５６１Ｂに向かって突出する突出部により形成されており、第２の分割電磁鋼板片５６１Ｂの嵌合部５６１ｄは、第１の分割電磁鋼板片５６１Ａに向かって突出する突出部により形成されている。第１の分割電磁鋼板片５６１Ａの被嵌合部５６１ｅは、第２の分割電磁鋼板片５６１Ｂに対して窪んで第２の分割電磁鋼板片５６１Ｂの嵌合部５６１ｄが嵌合される凹部により形成されている。第２の分割電磁鋼板片５６１Ｂの被嵌合部５６１ｅは、第１の分割電磁鋼板片５６１Ａに対して窪んで第１の分割電磁鋼板片５６１Ａの嵌合部５６１ｄが嵌合される凹部により形成されている。
【００５２】
可動子の構造は種々ものを採用することができる。図１１に示す可動子６０５の積層ヨーク６２９は、積層ヨーク６２９の直動軸６２７Ａ，６２７Ｂと直交する方向の横断面形状がほぼ正方形となる四角柱構造を有している。そして直動軸６２７Ａ，６２７Ｂの軸線方向に複数枚の正方形の電磁鋼板６３３が積層されて積層ヨーク６２９が構成されている。積層ヨーク６２９の外周には直動軸６２７Ａ，６２７Ｂと平行に延びて複数の永久磁石６３１…を搭載する４つの矩形状の永久磁石搭載面６３０Ａ〜６３０Ｄが形成されている。本例では、４つの永久磁石搭載面６３０Ａ〜６３０Ｄ上にそれぞれ位置して周方向に並ぶ４つの永久磁石６３１…は、その外側表面に同じ極性が現れるように配置されている。
【００５３】
また図１２に示すように、４つの永久磁石搭載面６３０Ａ〜６３０Ｄにそれぞれ配置される永久磁石６３１を、周方向に並ぶ４つの永久磁石が交互に極性が異なるように配置してもよい。
【００５４】
また、図１３に示すように、４つの永久磁石搭載面６３０Ａ〜６３０Ｄには、それぞれ複数の永久磁石６３１がＮ極とＳ極が直動軸６２７の軸線方向に交互に現れるように配置されている。隣接する永久磁石搭載面６３０Ａ及び６３０Ｂ上のそれぞれの永久磁石６３１のＮ極とＳ極の配置パターンは同じである。隣接する永久磁石搭載面６３０Ｃ及び６３０Ｄ上のそれぞれの永久磁石６３１のＮ極とＳ極の配置パターンは同じである。永久磁石搭載面６３０Ａ及び６３０Ｂ上の永久磁石６３１と、永久磁石搭載面６３０Ｃ及び６３０Ｄ上の永久磁石６３１とは、異なった極性が現れるように配置されている。
【００５５】
に配置される複数の永久磁石６３１が同じパターンで並んだ永久磁石の表面に交互にＮ極とＳ極とが現れるように、配置されている。また残りの隣り合う２つの永久磁石搭載面６３０Ｃ及び６３０Ｄ上に配置される複数の永久磁石６３１が同じパターンで並んだ永久磁石の表面に交互にＳ極とＮ極とが現れるように、配置されている。
【００５６】
図１４（ａ）に示す可動子７０５の積層ヨーク７２９を構成する複数枚の電磁鋼板７３３には、４つの貫通孔が形成されている。これにより、積層ヨーク７２９の内部には、４つの永久磁石嵌合孔７３７…が形成されている。４つの永久磁石嵌合孔７３７…は、積層ヨーク７２９の外周面に沿うように積層ヨーク７２９の縁部に形成されている。４つの永久磁石嵌合孔７３７…には、板状の永久磁石群７３９がそれぞれ嵌合されている。永久磁石群７３９は、複数の永久磁石７３１…が外側表面の極性が交互に変わるように配置され、隣り合う２つの永久磁石が非磁性体からなるスペーサ７４１を介して平行に並んで接合された構造を有している。
【００５７】
図１４（ｂ）〜（ｄ）は、図１４（ａ）に示す可動子と永久磁石群の構成が異なる永久磁石群を示している。図１４（ｂ）に示す永久磁石群２１３９は、スペーサを用いず、その他は図１４（ａ）に示す永久磁石群７３９と同じ構造を有している。図１４（ｃ）に示す永久磁石群３１３９は、一体物の板状の永久磁石材料にＮ極とＳ極とが交互に現れるように着磁して構成されている。また、図１４（ｄ）に示す永久磁石群４１３９は、一体物の永久磁石材料に複数の永久磁石部４１３１とスペーサ部４１４１とを交互に形成するように着磁して構成されている。スペーサ部４１４１は、隣接する２つの永久磁石部４１３１に対して着磁方向を９０度回転させて、該２つの永久磁石部４１３１の極性に沿った磁路を形成するように着磁されている。即ち、永久磁石群４１３９は、いわゆるハルバッハ磁石配列により構成されている。永久磁石群４１３９は、予め着磁された状態で積層ヨークに固定してもよいし、永久磁石材料を積層ヨークに固定してから、永久磁石を着磁することによって形成してもよい。
【００５８】
図１５に示す可動子８０５では、直動軸８２７の本数が１本である。本例の可動子８０５も図１１に示す可動子と同様に、直動軸８２７を磁路形成用磁性体により構成している。また、本例の可動子８０５では、積層ヨーク８２９が円柱構造を有するように、電磁鋼板８３３は、ほぼ円形の板形状を有している。
【００５９】
図１６に示す可動子９０５の直動軸９２７は、本数が１本であり、直動軸９２７を通る漏れ磁束を低減させるために、非磁性または弱磁性体のＳＵＳ材料より形成されている。積層ヨーク９２９は、円筒形状を有している。なお、図１６では、図示が省略されているが、可動子コア９２９には、複数の円環状の永久磁石が固定されている。積層ヨーク９２９は、円環状の電磁鋼板９３３が積層されて構成されている。本例では、積層ヨーク９２９と直動軸９２７との間に磁路形成用磁性体からなる筒状部９４３を配置している。筒状部９４３は、細長い円筒形を有しおり、中心の孔９４３ａには直動軸９２７が貫通している。本例の可動子９０５では、筒状部９４３によって、積層ヨーク９２９の積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ積層ヨーク９２９を積層方向に延びる磁路が形成される。また、本例の可動子９０５では、筒状部９４３によって積層ヨーク９２９の強度を高めることができる。
【００６０】
図１７(a)に示す可動子１００５の直動軸１０２７は、本数が１本であり、直動軸を通じる漏れ磁束を低減させるために、非磁性または弱磁性体のＳＵＳ材料より形成されている。積層ヨーク１０２９は、円筒形状を有している。なお、本例においても、図示が省略されているが、可動子コア１０２９には、複数の円環状の永久磁石が固定されている。積層ヨーク１０２９は、円環状の電磁鋼板１０３３が積層されて構成されている。本例では、積層ヨーク１０２９と直動軸１０２７との間に磁路形成用磁性体からなる筒状構成体１０４３を配置している。筒状構成体１０４３は、図１７(b)に示すように、筒状部１０４３ａとフランジ部１０４３ｂとを有している。筒状部１０４３ａは、細長い円筒形を有している。フランジ部１０４３ｂは、筒状部１０４３ａより長さ寸法が小さく、径方向寸法が大きい円筒形を有しており、筒状部１０４３ａの一端に設けられている。筒状部１０４３ａ及びフランジ部１０４３ｂ内を連続して延びる中心の孔１０４３ｃには直動軸１０２７が貫通している。これにより、フランジ部１０４３ｂは、積層ヨーク１０２９の積層方向の一方の端面と当接する。本例の可動子１００５では、筒状構成体１０４３によって、積層ヨーク１０２９の積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ積層ヨーク１０２９を積層方向に延びる磁路が形成される。また、フランジ部１０４３ｂにより積層ヨーク１０２９がシリンダ型リニアモータのケースに直接にぶつかるのを防ぐことができ、可動子１００５の損傷を防止できる。
【００６１】
図１８に示す可動子１１０５の直動軸１１２７は、本数が１本であり、直動軸を通じる漏れ磁束を低減させるために、非磁性または弱磁性体のＳＵＳ材料より形成されている。積層ヨーク１１２９は、四角柱構造を有している。なお、本例においても、図示が省略されているが、可動子コア１１２９の４つの永久磁石搭載面１１３０Ａ〜１１３０Ｄには、複数の永久磁石が配置されている。積層ヨーク１１２９は、ほぼ正方形の電磁鋼板１１３３が積層されて構成されている。本例では、積層ヨーク１１２９の内部には、４つの永久磁石搭載面１１３０Ａ〜１１３０Ｄに対応して直動軸１１２７に沿って延びる４つの磁性体嵌合孔１１４５Ａ〜１１４５Ｄが形成されている。４つの磁性体嵌合孔１１４５Ａ〜１１４５Ｄは直方体状の内部空間を有している。そして、４つの磁性体嵌合孔１１４５Ａ〜１１４５Ｄにそれぞれ磁路形成用磁性体を構成する板状の分割磁性体１１４３Ａ〜１１４３Ｄを嵌合されている。本例の可動子１１０５では、分割磁性体１１４３Ａ〜１１４３Ｄによって、積層ヨーク１１２９の積層方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有し且つ積層ヨーク１１２９を積層方向に延びる磁路が形成される。また、板状の分割磁性体１１４３Ａ〜１１４３Ｄにより、複数枚の電磁鋼板１１３３の直動軸１１２７に対する位置決め精度および機械的強度を高めることができる。
【００６２】
図１９に示す可動子１２０５は図１１に示す可動子６０５と同様に、２本の直動軸１２２７を磁路形成用磁性体により構成している。この可動子１２０５の積層ヨーク１２２９を構成する複数枚の電磁鋼板１２３３には、４つの貫通孔が形成されている。これにより、積層ヨーク１２２９の内部には、４つの永久磁石嵌合孔１２３７…が形成されている。４つの永久磁石嵌合孔１２３７…は、積層ヨーク１２２９の外周面に沿うように積層ヨーク１２２９の縁部に形成されている。４つの永久磁石嵌合孔１２３７…には、板状の永久磁石群１２３９がそれぞれ嵌合されている。永久磁石群１２３９は、複数の永久磁石１２３１…が外側表面の極性が交互に変わるように平行に並んで接合されて構成されている。
【００６３】
積層ヨーク１２２９の積層方向の一方の端面には、台座１２５１が固定されている。積層ヨークの外周表面には、複数枚の電磁鋼板１２３３の積層方向に延びる溝１２５３が形成されている。この溝１２５３とスケール台座１２５１とにまたがるように位置検出用リニアスケール１２５２が固定されている。位置検出用リニアスケール１２５２は、可動子の固定子に対する位置検出に用いるスケールであり、細長い金属板に長手方向と直交する方向に延びる溝が形成されて構成されている。そして、固定子側に設けられた光学式読み取り機でスケールの表示の読み取りを行って位置検出を行う。溝１２５３の溝深さは０．２ｍｍ程度であり、推力への影響はほとんどない。また、溝１２５３は電磁鋼板１２３３の打ち抜き加工の際、同時に形成されるため、安価に製造でき、機械的精度が高くできる。また、位置検出用リニアスケール１２５２の固定位置の精度を高めることができる。
【００６４】
図２０に示す可動子１３０５は図１１に示す可動子６０５と同様に、２本の直動軸１３２７を磁路形成用磁性体により構成している。この可動子１３０５の積層ヨーク１３２９を構成する複数枚の電磁鋼板１３３３には、２つの永久磁石搭載面１３３０Ａ、１３３０Ｂが形成され、永久磁石１３３１が固定されている。積層ヨーク１３２９の永久磁石１３３１を搭載しない面には、電磁鋼板１３３３の積層方向に延びる溝１３５３が設けられている。そして、溝１３５３には、位置検出用リニアスケール１３５２が固定されている。本例では、部品点数を増やすことなく、リニアスケールを精度よく固定でき、省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の一例の可動子を有するシリンダ型リニアモータの断面図である。
【図２】図１に示すシリンダ型リニアモータに用いる可動子の斜視図である。
【図３】図２に示す可動子に用いる直動軸の平面図である。
【図４】図２に示す可動子に用いる電磁鋼板の平面図である。
【図５】他の例の直動軸の平面図である。
【図６】他の例の電磁鋼板の平面図である。
【図７】他の例の電磁鋼板の平面図である。
【図８】他の例の電磁鋼板の平面図である。
【図９】他の例の電磁鋼板の平面図である。
【図１０】他の例の電磁鋼板の平面図である。
【図１１】他の例の可動子の斜視図である。
【図１２】他の例の可動子の斜視図である。
【図１３】他の例の可動子の斜視図である。
【図１４（ａ）】他の例の可動子の斜視図である。
【図１４（ｂ）】図１４（ａ）で用いた永久磁石群の変形例である。
【図１４（ｃ）】図１４（ａ）で用いた永久磁石群の他の変形例である。
【図１４（ｄ）】図１４（ａ）で用いた永久磁石群の更に他の変形例である。
【図１５】他の例の可動子の斜視図である。
【図１６】他の例の可動子の斜視図である。
【図１７（ａ）】他の例の可動子の斜視図である。
【図１７（ｂ）】図１７（ａ）で用いた筒状構成体の斜視図である。
【図１８】他の例の可動子の斜視図である。
【図１９】他の例の可動子の斜視図である。
【図２０】他の例の可動子の斜視図である。
【符号の説明】
【００６６】
３  固定子
５  可動子
１５  固定子コア
１９  励磁巻線
２７  直動軸
２９  積層ヨーク（可動子コア）
３１  永久磁石
３３  電磁鋼板
６１Ａ  第１の分割電磁鋼板片
６１Ｂ  第２の分割電磁鋼板片
６１ａ  第１の軸接触部
６１ｂ  第２の軸接触部
６１ｃ  連結部
６１ｄ  嵌合部
６１ｅ  被嵌合部
３４３，４４３ａ  筒状部
４４３ｂ  フランジ部
５４３Ａ〜５４３Ｄ  分割磁性体
５４５Ａ〜５４５Ｄ  磁性体嵌合孔
６５１ 台座
６５２ 位置検出用リニアスケール
６５３ 溝
【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（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１４（ｃ）】
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【図１４（ｄ）】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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