(57)【要約】  【課題】  スペース効率、モータ効率および組立性を向上させたリニアモータを提供する。  【解決手段】  本発明のリニアモータは、矩形状のフレーム１と、このフレーム１内に収容され、略十字状の可動部２と、フレーム１と可動部２によって区分された部位３に配設され、かつフレーム１内に固定された略台形状のヨーク４と、各ヨーク４の外周に巻回されたコイル５とを備えている。可動部２は、軸方向に往復動可能に支持された出力軸と、出力軸の外周に半径方向に突設された４枚の磁石取付部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと、各磁石取付部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの両面に軸方向に沿って配列固定された第１永久磁石と第２永久磁石とを備えている。第１、第２永久磁石は、軸方向に沿っては、互いに異なる極性の永久磁石が配列固定されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に往復動可能な出力軸と、該出力軸の外周に半径方向に突設された複数個の平板状の磁石取付部と、前記磁石取付部の各両面にそれぞれ固定された永久磁石とを有する可動部と、
該可動部を包囲するフレームと、
該フレーム内に固定され、前記複数の磁石取付部の各々の対向面間にそれぞれ配設された複数のヨークと、
該複数のヨークの各々外周に巻回されたコイルと
を備え、
前記複数の永久磁石の各々は、前記複数の磁石取付部の各々の対向位置においては相異なる極性の永久磁石が配置されている、
リニアモータ。
【請求項２】
前記複数の磁石取付部の各々、および／または、前記複数のヨークの各々は、ケイ素鋼板を複数枚積層して構成されている、
請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記各磁石取付部の両面には、前記出力軸の軸方向に沿って極性の異なる永久磁石がそれぞれ配列固定されている、
請求項１または２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記ヨークと前記可動部との間にセパレータが挿入されている、
請求項１〜３のいずれかに記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアモータに関するものであり、特に極低温、たとえば、−２００℃程度の極低温で、冷凍機用コンプレッサ、エアコンプレッサ、もしくは、水素ガス（Ｈ2）コンプレッサーに使用して好適なリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関係するリニアモータは、、たとえば、特開２０００−２３４４１号公報（特許文献１）に開示されている。そのリニアモータを図４を参照して述べる。
図４において、リニアモータは、ＳＳ４００や純鉄等から成るヨーク１００および後述する永久磁石２００とから構成される固定部３００と、固定部３００に対して軸方向に往復動する可動部４００とを備えている。
ヨーク１００は、円筒状の外部ヨーク１００ａと、外部ヨーク１００ａの内側に配設される内部ヨーク１００ｂと、外部ヨーク１００ａと内部ヨーク１００ｂをその一端部側において連設するサイドヨーク１００ｃとを備えており、外部ヨーク１００ａの内周面には永久磁石２００が固定されている。
かかる永久磁石２００とヨーク３００とにより、点線で示すような磁気回路が形成される。この磁気回路により、永久磁石２００と内部ヨーク１００ｂ間の間隙に磁束が発生する。
【０００３】
可動部４００は、一方の端部が閉鎖されている円筒状体４００ａと、円筒状体４００ａの閉鎖部４００ｂの中心部を貫通し内部ヨーク１００ｂの貫通孔１００ｄを軸方向に往復動する出力軸４００ｃと、円筒状体４００ａの外周に巻回されたコイル４００ｄとを備えている。
【０００４】
このような構成のリニアモータのコイル４００ｄにリード線５００を介して交流電流を通電すると、磁束密度に比例した推力が発生し、これにより、可動部４００が軸方向に往復動する。
【特許文献１】特開２０００−２３４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような構成のリニアモータにおいては、可動部の往復動による疲労でリード線が断線する可能性がある。その結果、ライフサイクルが短くなる可能性がある。さらに、リニアモータの保守のための負担が大きくなるという不利益がある。
【０００６】
またこのリニアモータには、コイルからの動磁束によりヨーク内に渦電流損が生じ、リニアモータの効率が低下する可能性がある。効率としては、たとえば、６０％未満になることもある。
【０００７】
他方、コイルへの通電によって発生する磁束の方向および永久磁石による磁束の方向を可動部の移動方向と一致するように構成したいわゆる他の形式のリニアモータも知られている。
そのような他の形式のリニアモータとしては、たとえば、電磁石タイプのリニアモータ、および、中心部に配設されたシリンダー部の外周に、積層されたケイ素鋼板の複数個（たとえば、８個）を円周方向に沿って等配した「シリンダータイプのリニアモータ」が知られている。
【０００８】
しかしながら、電磁石タイプのリニアモータにおいては、永久磁石と対向する部分のヨークの軸方向の寸法が外部ヨークの軸方向の寸法よりも極めて小さいため、コイルによる磁束が有効に活用されないという不利益に遭遇している。
【０００９】
また「シリンダータイプのリニアモータ」においては、積層されたケイ素鋼板間のスペース効率（定格推力／体積）が低く、組立性も劣るという不利益に遭遇している。
【００１０】
本発明は、上述した不利益を克服するリニアモータを提供することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、スペース効率を高めることができる上、組立性に優れ、またモータ効率を向上させることができる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】
【００１１】
上記した目的を達成するために、本発明のリニアモータは、軸方向に往復動可能な出力軸と、出力軸の外周に半径方向に突設された複数個の平板状の磁石取付部と、磁石取付部の各両面にそれぞれ固定された永久磁石とから構成される可動部と、可動部を包囲するフレームと、フレーム内に固定され各磁石取付部の対向面間にそれぞれ配設されたヨークと、各ヨークの外周に巻回されたコイルとを備えている。各永久磁石は、磁石取付部の対向位置においては相異なる極性の永久磁石が配置されている。
【００１２】
好ましくは、本発明のリニアモータの磁石取付部および／またはヨークは、ケイ素鋼板を多数枚積層したもので構成されている。
【００１３】
さらに好ましくは、本発明のリニアモータにおける各磁石取付部の両面には、出力軸の軸方向に沿って極性の異なる永久磁石がそれぞれ配列固定されている。
【００１４】
また好ましくは、本発明のリニアモータは、ヨークと、可動部との間にセパレータが挿入されている。
【発明の効果】
【００１５】
上述した構成のリニアモータによれば、永久磁石による磁束が固定部としてのヨークに沿って円周方向に流れることから、可動部としての永久磁石が軸方向に往復動しても鉄損失を著しく小さくすることができる。
【００１６】
さらに、コイルによる動磁束も固定部としてのヨークに沿って円周方向に流れることから、鉄損失を著しく小さくすることができる。
【００１７】
さらに、各コイルは固定部のヨークの外周に巻回されていることから、各コイルから発生する磁束が有効にヨーク内を流れ、これにより、従来のリニアモータと比較して軸方向の寸法を大幅に小さくすることができ、その結果、リニアモータを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のリニアモータの好ましい実施の形態について添付図面を参照して詳述する。
図１は本発明の一実施例におけるリニアモータの正面図であり、図２は図１に図解したリニアモータの可動部の斜視図であり、図３は図１および図２に図解した可動部の一部斜視図である。
本発明の実施の形態のリニアモータは、正面を図解している図１において、矩形状（正方形）を示すフレーム１と、このフレーム１内に収容され、略十字状の可動部２と、フレーム１と可動部２によって区分された部位３に配設され、かつフレーム１内に固定されて略台形状の４個のヨーク４と、各ヨーク４の外周に巻回されたコイル５とを備えている。
【００１９】
フレーム１は非磁性材料で形成されており、その対向する内面にはそれぞれ２個の係止部６ａ、６ｂが離間して突設している。
【００２０】
可動部は、図２に示すように、一対の軸受（不図示）に間に軸Ａ方向に往復動可能に支持された出力軸７と、出力軸７の外周に半径方向に突設された４枚の平板状の磁石取付部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを代表して８として示す）と、磁石取付部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの各々の両面に軸方向に沿って配列固定された第１永久磁石９ａと第２永久磁石９ｂとを備えている。
磁石取付部８の各々は、同一形状で同一寸法のケイ素鋼板を多数枚積層したもので形成することが望ましい。ケイ素鋼板の積層構成によれば、渦電流の発生を少なくすることができるからである。
【００２１】
第１永久磁石９ａと第２永久磁石９ｂは、軸Ａ方向に沿っては、互いに異なる極性の永久磁石が、たとえば、第１の磁石取付部８ａの片面にはＳ極の永久磁石とＮ極の永久磁石が図中下方に向かって配列固定され、第１の磁石取付部８ａの他面にはＮ極の永久磁石とＳ極の永久磁石が図中下方に向かって配列固定されている。
第２の磁石取付部８ｂの他面には、Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石が図中下方に向かって配列固定され、第２の磁石取付部８ｂの片面にはＳ極の永久磁石とＮ極の永久磁石が図中下方に向かって配列固定されている。
同様に、第３、第４の磁石取付部８ｃ、８ｄの両面にも図中下方に向かって、Ｓ極の永久磁石とＮ極の永久磁石（またはＮ極の永久磁石とＳ極の永久磁石）が配列固定されている。
【００２２】
このように、対向する磁石取付部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの間、たとえば、第１の磁石取付部８ａと第２の磁石取付部８ｂ間においては互いに極性の異なる永久磁石が配列されることになる。その結果、各永久磁石間に円周方向に沿って磁束φ１が発生する。
【００２３】
各ヨーク４はそれぞれ、同一形状で同一寸法のケイ素鋼板を多数積層したもので構成されており、これらのヨーク４は、それぞれその上底部４ａをフレーム１内の中心部に向けてかつその下底部４ｂの両側をフレーム１の隅部３において対向する一対の係止部６ｂ、６ｃの側壁にそれぞれ当接するように配設されている。
各ヨーク４として、ケイ素鋼板を積層したものを使用すれば、渦電流の発生を少なくすることができる。
【００２４】
各ヨーク４の中央部の外周にはコイル５が配設されており、コイル５の軸線と直交する線上には他の隅部３に配設された他のコイル５が配置されている。
【００２５】
さらに、それ自身の外周にコイル５が設けられた各ヨーク４は、図１に示すように、フレーム１内の４隅に配置された後、図示しない蓋体をフレーム１に締結固定することにより、フレーム１と一体化される。これにより、フレーム１に固定されたヨーク４およびコイル５が固定部を構成することになる。
【００２６】
このように構成された各コイル５には、所定の周波数の励磁電流としての交流電流が通電され、これにより、前述の磁束φ１と同方向の磁束φ２が発生する。
【００２７】
なお、ヨーク４と、可動部２との間には図示しないセパレータを挿入することが望ましい。セパレータを設けると、コイルから発生するガスの影響を防止することができる。
【００２８】
変形態様
上述した実施の形態においては、第１永久磁石と第２永久磁石を軸方向に沿って２個配列固定した場合について述べたが、いずれか１個の永久磁石を設けてもよい。
【００２９】
上述した実施の形態においては、４枚の磁石取付部を使用した場合について述べたが、本発明のリニアモータにおいては、磁石取付部の枚数は４枚に限定されず、リニアモータの規模に応じてその枚数を変更できる。
【００３０】
本発明のリニアモータによれば、永久磁石による磁束が固定部としてのヨークに沿って円周方向に流れることから、可動部としての永久磁石が軸方向に往復動しても鉄損失を著しく小さくすることができ、また、コイルによる動磁束も固定部としてのヨークに沿って円周方向に流れることから、鉄損失を著しく小さくすることができる。
【００３１】
さらに本発明のリニアモータによれば、、各コイルは固定部のヨークの外周に巻回されていることから、各コイルから発生する磁束が有効にヨーク内を流れ、これにより、従来のリニアモータと比較して軸方向の寸法を大幅に小さくすることができ、ひいてはリニアモータを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本発明のリニアモータの実施の形態としてのリニアモータの正面図である。
【図２】図２は図１に図解したリニアモータにおける可動部の斜視図である。
【図３】図３は図１および図２に図解したリニアモータにおける固定部の斜視図である。
【図４】図４は従来のリニアモータの概略構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…フレーム、２…可動部、４…ヨーク、５…コイル、７…出力軸
８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）…磁石取付部
９ａ、９ｂ…永久磁石
【図１】
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【図２】
2005237080.tif 000004
【図３】
2005237080.tif 000005
【図４】
2005237080.tif 000006