(57)【要約】      （修正有）【課題】大推力を得られ、かつ、吸引力のアンバランスによる可動子の変形や動作時の反力などによって生じる故障を抑制し、信頼性の高いリニアモータを得ること。【解決手段】永久磁石３又は磁性材を磁化方向を反転させつつ複数個並べて形成された可動子５ａ，５ｂと、永久磁石３又は磁性材を挟み込むように配置された第一の磁極歯及び第二の磁極歯、第一の磁極歯及び第二の磁極歯をつなぎ磁束の経路を形成する磁性体からなる磁極１と、第一の磁極歯及び第二の磁極歯のそれぞれに巻回された巻線と、可動子５ａ，５ｂを支持する支持部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃとを備え、磁極１を可動子５ａ，５ｂの進行方向に複数個設置すると共に、支持部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、複数個設置された磁極１の可動子５ａ，５ｂの進行方向両端部及び中心部に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石又は磁性材を磁化方向を反転させつつ複数個並べて形成された可動子と、前記永久磁石又は磁性材を挟み込むように配置された第一の磁極歯及び第二の磁極歯、前記第一の磁極歯及び前記第二の磁極歯をつなぎ磁束の経路を形成する磁性体からなる磁極と、前記第一の磁極歯及び前記第二の磁極歯のそれぞれに巻回された巻線と、前記可動子を支持する支持部材とを備え、
前記磁極を前記可動子の進行方向に複数個設置すると共に、前記支持部材は、前記複数個設置された磁極の前記可動子の進行方向両端部及び中心部に配置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアモータにおいて、
前記各支持部材には、それぞれ前記可動子を支持する支持部品が設けられていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項２に記載のリニアモータにおいて、
前記支持部材は、磁性体から成ることを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項２に記載のリニアモータにおいて、
前記支持部品は、前記可動子の幅方向両端部で支持する位置の前記各支持部材に設けられていると共に、前記可動子は、該可動子の幅方向両端部を挟み込むように前記支持部品で支持されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項４に記載のリニアモータにおいて、
前記支持部品は、前記第一の磁極歯及び前記第二の磁極歯をつなぎ磁束の経路を形成する前記磁性体の内側に配置されていることを特徴とするリニアモータ
【請求項６】
請求項４に記載のリニアモータにおいて、
前記支持部品は、ローラ、リニアガイド或いはすべり軸受けのいずれか１つから成ることを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
請求項４に記載のリニアモータにおいて、
前記第一の磁極歯及び前記第二の磁極歯のそれぞれに巻回された前記巻線の幅をＬｗ、前記可動子の幅方向両端部で支持する位置の前記各支持部材に設けられている前記支持部品の幅方向間隔をＬｐとしたときに、Ｌｗ≦Ｌｐの関係であることを特徴とするリニアモータ。
【請求項８】
請求項１に記載のリニアモータにおいて、
前記複数個設置された磁極の前記可動子の進行方向両端部と中心部に配置された前記支持部材のそれぞれの間に、更に支持部材が少なくとも１つ配置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のリニアモータにおいて、
前記複数個設置された磁極の前記可動子の進行方向両端部と中心部のそれぞれの間に配置された前記支持部材に、前記巻線の引き出し線を保持する溝が設けられていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項１０】
請求項１に記載のリニアモータにおいて、
前記可動子の進行方向が略平行になるように少なくとも２つの前記可動子が併設され、かつ、２つの前記可動子は、該可動子の進行方向の端部が連結部材で連結されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項１１】
請求項４に記載のリニアモータにおいて、
前記可動子の幅方向両端部を支持している前記支持部品の間に、前記各支持部材に設けられている別の支持部品が少なくとも１つ設置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリニアモータにおいて、
前記可動子の進行方向両端部に配置された前記支持部材の間に、前記支持部材を備えた前記支持部材と前記磁極が交互又は断続的に、或いは３個の前記磁極毎に前記支持部材が配置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項１３】
請求項４に記載のリニアモータにおいて、
前記可動子は、永久磁石と、該永久磁石を固着する第一の磁石ホルダーと、該第一の磁石ホルダーに固着され、前記支持部品に接触支持する第二の磁石ホルダーとから成り、前記可動子は、その断面形状がＨ字形状を成していることを特徴とするリニアモータ。
【請求項１４】
請求項４に記載のリニアモータにおいて、
前記可動子は、永久磁石と、該永久磁石を固着する第一の磁石ホルダーと、該第一の磁石ホルダーに固着され、前記支持部品に接触支持する第二の磁石ホルダーとから成り、前記可動子を支持する前記支持部品が、段つき形状を成していることを特徴とするリニアモータ。
【請求項１５】
請求項４に記載のリニアモータにおいて、
前記可動子は、永久磁石と、該永久磁石を固着する第一の磁石ホルダーと、該第一の磁石ホルダーに固着され、前記支持部品に接触支持する第二の磁石ホルダーとから成り、前記可動子を支持する前記支持部品の形状又はその接触部がＶ字状を成していることを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアモータに係り、特に、可動子の永久磁石と電機子との間に相対的に水平移動するための推力を発生するものに好適なリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
可動子の永久磁石と電機子との間に相対的に水平移動するための推力を発生するリニアモータに関しては、特許文献１乃至３に記載されたものがある。
【０００３】
特許文献１には、可動子の進行方向に対して垂直に働く可動子と電機子間の全体の吸引力を零に相殺することで、可動子と電機子の磁極面間の吸引力を小さくすることができ、可動子の支持機構の負担を小さくすることができる旨記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、エアギャップを介して対向する複数の磁極対を１つのコイルで励磁する電磁石を含み、複数の磁極対がピッチＰで直線状に並び、コイルの励磁により隣り合う磁極対の磁界の向きが逆向きとなるように構成された固定子と、ピッチＰで等間隔に永久磁石が並べられ、隣り合う永久磁石の磁極の磁界の向きが逆向きである可動子と、を備えたリニアモータであって、エアギャップの間を可動子の永久磁石が移動するようにしたリニアモータが記載され、固定子と可動子間に働く磁気吸引力が永久磁石の両側面で相殺されるので、可動子の支持機構に与える負担が小さく、リニアモータの信頼性を高めるなどの効果があることが記載されている。
【０００５】
一方、特許文献３には、可動子の永久磁石を固定する磁石ケースを４軸構成にし、この４軸に構成された磁石ケースを連結部品で連結すると共に、各相の磁極の間及び磁極の端は磁極保持部品で挟み込む構成にし、上記磁極保持部品に設置された支持部品（ローラやローラ軸受或いはリニアガイド等から構成）で磁石ケースを保持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９０６４４３号公報
【特許文献２】特許第４１０６５７１号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２３６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されているリニアモータは、永久磁石に対する磁極や鉄心及び磁極歯からなる磁性体が対称でないため、吸引力のアンバランスが生じていた。更に、磁極や鉄心及び磁極歯からなる磁性体の磁気飽和が生じた場合、巻線の磁束が永久磁石に直接作用し、吸引力が大きくなる問題があった。また、リニアモータの搬送物の大型化や、リニアモータを搭載した機器の生産性を向上するため大推力の用途が拡大し、大推力化による永久磁石と磁極の対向面積増大による吸引力の発生が問題になっていた。
【０００８】
また、大推力化のため、リニアモータの巻線を複数配置した場合、巻線間のアンバランス（例えば、巻線の引き出し線の長さや製作誤差による線の長さ、巻線の連結部の接触抵抗等のばらつきなど）により、巻線間のアンバランスによる吸引力が生じ、可動子の変形などを生じさせ、可動子と磁極の接触などによる故障が生じていた。
【０００９】
一方、特許文献３には、可動子の永久磁石を固定する磁石ケースを磁極保持部品に設置された支持部品で保持することが記載されているが、磁石ケース（可動子）に変形などが生じた際の対策については、全く記載されていない。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、大推力を得られ、かつ、吸引力のアンバランスによる可動子の変形や動作時の反力などによって生じる故障を抑制し、信頼性の高い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】
本発明のリニアモータは、上記目的を達成するために、永久磁石又は磁性材を磁化方向を反転させつつ複数個並べて形成された可動子と、前記永久磁石又は磁性材を挟み込むように配置された第一の磁極歯及び第二の磁極歯、前記第一の磁極歯及び前記第二の磁極歯をつなぎ磁束の経路を形成する磁性体からなる磁極と、前記第一の磁極歯及び前記第二の磁極歯のそれぞれに巻回された巻線と、前記可動子を支持する支持部材とを備え、前記磁極を前記可動子の進行方向に複数個設置すると共に、前記支持部材は、前記複数個設置された磁極の前記可動子の進行方向両端部及び中心部に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大推力を得られ、かつ、吸引力のアンバランスによる可動子の変形や動作時の反力などによって生じる故障を抑制し、信頼性の高いリニアモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のリニアモータの実施例１を示す斜視図である。
【図２】図１におけるリニアモータの側面図（Ｘ軸方向から見た図）である。
【図３】図２におけるリニアモータのＡ−Ａ断面で切り取り、Ｚ軸方向から見た図である。
【図４】図２におけるリニアモータのＢ−Ｂ断面で切り取り、Ｚ軸方向から見た図である。
【図５】図１におけるリニアモータの上側を切り取った状態の斜視図である。
【図６】本発明のリニアモータの実施例１における巻線と支持部品の位置関係を示す図である。
【図７】本発明のリニアモータの実施例２を示す斜視図である。
【図８】図７におけるリニアモータの上側を切り取った状態の斜視図である。
【図９】本発明のリニアモータの実施例２に採用される第四の支持部品を備えた第四の支持部材を示す斜視図である。
【図１０】本発明のリニアモータの実施例２の効果を説明するための図７のリニアモータの上面図（Ｙ軸方向から見た図）である。
【図１１】本発明のリニアモータの実施例２における可動子の変形及び支持部品の効果を説明するための模式図である。
【図１２】本発明のリニアモータの実施例３における第一の支持部材を示す図である。
【図１３】本発明のリニアモータの実施例４を示す斜視図である。
【図１４】図１３におけるリニアモータの上側を切り取った状態の斜視図である。
【図１５】図１３におけるリニアモータの側面側を切り取った状態の斜視図である。
【図１６】本発明のリニアモータの実施例５における第一の支持部材を示す図である。
【図１７】本発明のリニアモータの実施例５における第三の支持部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図示した実施例に基づいて本発明のリニアモータを説明する。なお、各実施例において、同一の構成要素には同符号を使用し、同様の説明は繰り返さない。また、各実施例において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、各図に示す通りの方向を表し、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向を、それぞれ左右方向、上下方向及び前後方向と呼称することがあるが、上下方向が重力方向と平行である必要はない。例えば、左右方向、前後方向、それ以外の方向が重力方向と平行であることを許容する。
【実施例１】
【００１５】
図１乃至図６に、本発明のリニアモータの実施例１を示す。
【００１６】
該図に示す如く、本実施例のリニアモータは、永久磁石（又は磁性材）３を磁化方向を反転させつつ複数個並べて形成された可動子５ａ及び５ｂと、永久磁石３を挟み込むように配置された第一の磁極歯である磁極歯１ａ、１ｄ及び第二の磁極歯である磁極歯１ｂ、１ｃ、磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄをつなぎ磁束の経路を形成する磁性体１ｅからなる磁極１と、磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのそれぞれに巻回された巻線２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、可動子５ａ及び５ｂを支持する第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ及び第三の支持部材１１ｃとから概略構成されている。
【００１７】
更に、具体的に説明すると、本実施例の可動子５ａ及び５ｂは、永久磁石３と可動子ホルダー４から構成され、永久磁石３は磁石ホルダー４に固着されている。また、可動子５ａ及び５ｂの永久磁石３は、磁極１と対向する面に極ができるように配置されている。従って、永久磁石３の磁化方向は、Ｘ方向又は−Ｘ方向であり、隣り合う永久磁石３間で極性がＮ極とＳ極と交互になる。巻線２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに電流を流すことにより、磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄに極が生じ、磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄの極と永久磁石３の極の相互作用にて、可動子５ａ及び５ｂはＺ方向に駆動される。
【００１８】
また、永久磁石３と磁極１のＺ方向のピッチＰによって構成されるリニアモータの相数が変わる。例えば、永久磁石３のＺ方向のピッチＰに対し、磁極１のピッチを２Ｐにすると単相駆動のリニアモータになる。
【００１９】
このように、永久磁石３と磁極１のＺ方向のピッチが変わることにより、リニアモータの相数が変わる。なお、本発明は、リニアモータの相数を限定するものでない。
【００２０】
本実施例は、１２個の磁極１でリニアモータを構成した例であり、可動子５ａ及び５ｂの進行方向に磁極１が１２個併設されている。そして、１２個の磁極１の一方の端部に第一の支持部材１１ａが、もう一方の端部に第二の支持部材１１ｂが配置され、１２個の磁極１の中間部（中心部）に第三の支持部材１１ｃが配置されている。
【００２１】
第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ及び第三の支持部材１１ｃには、可動子５ａ及び５ｂを支持するための第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃがそれぞれ設けられ、この第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃは、可動子５ａ及び５ｂの幅方向（Ｙ方向）両端部で支持する位置の第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ及び第三の支持部材１１ｃに設けられ、可動子５ａ及び５ｂは、該可動子５ａ及び５ｂの幅方向両端部を挟み込むように第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃで支持されている。
【００２２】
なお、第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃは、ローラ、リニアガイド或いはすべり軸受けのいずれか１つから成るが、可動子５ａ及び５ｂを支持することができれば、その方法は問わない。
【００２３】
次に、可動子５ａ及び５ｂを支持する第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃの配置について図３を用いて説明する。図３は、第一の支持部材１１ａに設置された第一の支持部品１０ａの配置についての例である。
【００２４】
該図に示す如く、左右（Ｘ方向）の可動子５ａ及び５ｂは、それぞれ、第一の支持部材１１ａに設けられた第一の支持部品１０ａで、可動子５ａ及び５ｂの幅方向両端部を左右から挟み込むように保持されている。
【００２５】
リニアモータの大推力化のために、永久磁石３と磁極１の対向面積を増やすことが効果的であるが、個々の永久磁石３と磁極１の対向面積を増やした結果、最端部の磁極１間のＺ方向の間隔が長くなり、可動子５ａ及び５ｂに撓みが生じてしまう。
【００２６】
そこで、本実施例では、上述した如く、一方の磁極１の端部の第一の支持部品１０ａを第一の支持点とし、もう一方の磁極１の端部の第二の支持部品１０ｂを第二の支持点とした場合、第一の支持点と第二の支持点の間の中心部に、第三の支持点（第三の支持部品１０ｃ）を設けることで、可動子５ａ及び５ｂの変形（撓み）を抑制するようにしたものである。
【００２７】
図４を用いて、２つの可動子５ａ及び５ｂの永久磁石３に働く力について説明する。図４は、第二の支持部材１１ｂに設置された第二の支持部品１０ｂで支持された可動子５ａ及び５ｂの永久磁石３に働く力についての例である。
【００２８】
該図に示すように、可動子５ａの永久磁石３の表裏に対向するように、磁極歯１ａと磁極歯１ｂが配置されている。磁極歯１ａには巻線２ａが巻かれ、磁極歯１ｂには巻線２ｂが巻かれている。磁極歯１ａと磁極歯１ｂは同一形状であるが、巻線２ａと巻線２ｂの電気抵抗のアンバランスなどによって、巻線２ａと巻線２ｂの電流に差が生じた場合、永久磁石３がＸ方向の吸引力を受ける。可動子５ｂの永久磁石３についても同様である。更に、可動子５ａの永久磁石３の左側（−Ｘ側）には巻線２ａがある。一方、可動子５ａの永久磁石３の右側（＋Ｘ側）には、巻線２ｂ、磁極歯１ｃに巻かれている巻線２ｃ及び磁極歯１ｄに巻かれている巻線２ｄが存在するため、この巻線２ａと巻線２ｂ、巻線２ｃ及び巻線２ｄとの左右アンバランスによっても吸引力が生じる。
【００２９】
磁極１に磁気飽和が生じない比較的小さな電流値では、磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄは、磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄをつなぐ磁性体１ｅにより閉磁路を構成しているため、巻線２ａと巻線２ｂ、巻線２ｃ及び巻線２ｄとの左右アンバランスの影響は小さいが、磁極１に磁気飽和が生じた場合、左右アンバランスの影響が大きくなり、永久磁石３への吸引力が大きくなる。この影響により可動子５ａ及び５ｂの変形などが大きくなる。
【００３０】
そこで、本実施例では、磁極１の一方の端部の第一の支持部品１０ａを第一の支持点、もう一方の磁極１の端部の第二の支持部品１０ｂを第二の支持点とした場合、第一の支持点と第二の支持点の間の中心部に、第三の支持点（第三の支持部品１０ｃ）を設けることで、上述した影響による可動子５ａ及び５の変形を抑制するようにしたものである。
【００３１】
図５を用いて、本実施例の可動子５ａ及び５ｂを支持する第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃの配置について説明する。図５は、説明のためリニアモータの上面をＸＺ面で切り取って示すものであり、本図を用いて、左側の可動子５ａの第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃの配置について説明する。
【００３２】
該図に示す如く、１２個並んだ磁極１の手前側（−Ｚ側）に第一の支持部品１０ａを有する第一の支持部材１１ａが設置されていると共に、磁極１の奥側（Ｚ側）に第二の支持部品１０ｂを有する第二の支持部材１１ｂが設置され、かつ、本実施例では、第一の支持部材１１ａ及び第二の支持部材１１ｂの間の中心部に、第三の支持部品１０ｃを有する第三の支持部材１１ｃが配置され、それぞれの第一の支持部材１１ａと第二の支持部材１１ｂ及び第三の支持部材１１ｃで可動子５ａを支持している。
【００３３】
上述した如く、巻線２間のアンバランスなどにより生じた吸引力によって可動子５ａが変形した際に、第三の支持部品１０ｃを有する第三の支持部材１１ｃがない場合、第一の支持部品１０ａと第二の支持部品１０ｂから離れた吸引力発生点のモーメントが大きくなり、可動子５ａの変形量が最も大きくなる。第一の支持部品１０ａと第二の支持部品１０ｂから離れた吸引力発生点は、第一の支持部品１０ａと第二の支持部品１０ｂのＺ方向の中間点（中心点）であり、第三の支持部品１０ｃの位置になる。
【００３４】
従って、第一の支持部品１０ａと第二の支持部品１０ｂのＺ方向の中間点に、第三の支持部品１０ｃを配置することにより、効果的に可動子５ａの変形を抑制できる。
【００３５】
なお、図５においては、可動子５ａのＹ方向に複数存在する上側の支持部品について説明したが、片方に限定されるわけではなく、下側の支持部品についても同様である。
【００３６】
図６を用いて、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃの関係を説明する。図６は、第二の支持部材１１ｂに設置された第二の支持部品１０ｂについての例である。
【００３７】
該図に示す如く、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのＹ方向の幅Ｌｗに対し、Ｙ方向に並んだ第二の支持部品１０ｂの間隔をＬｐとした場合、Ｌｗ≦Ｌｐとすることにより、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと干渉することなく、第二の支持部品１０ｂを配置できる（第一の支持部品１０ａ及び第三の支持部品１０ｃについても同様である）。従って、磁極１の間隔を広げることなく、第二の支持部品１０ｂを配置できる効果がある（第一の支持部品１０ａ及び第三の支持部品１０ｃについても同様である）。
【００３８】
このように、本実施例の構成によれば、大推力を得られ、かつ、吸引力のアンバランスによる可動子５ａ及び５ｂの変形や動作時の反力などによって生じる故障を抑制し、信頼性の高いリニアモータを得ることができる。
【実施例２】
【００３９】
図７乃至図９に、本発明のリニアモータの実施例２を示す。
【００４０】
図７に示す如く、本実施例のリニアモータは、１２個の磁極１の一方の端部に第一の支持部品１０ａを備えた第一の支持部材１１ａ及びもう一方の端部に第二の支持部品１０ｂを備えた第二の支持部材１１ｂが配置され、また、１２個の磁極１のＺ方向の中心部に、第三の支持部品１０ｃを備えた第三の支持部材１１ｃが配置されている。
【００４１】
そして、本実施例では、各磁極１の間から巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの引き出し部２ｅが出ていると共に、２つの可動子５ａ及び５ｂのＺ方向端部で、可動子５ａ及び５ｂが連結部材１２により連結されている。
【００４２】
更に、本実施例では、図７及び図８に示す如く、第一の支持部品１０ａを備えた第一の支持部材１１ａと第三の支持部品１０ｃを備えた第三の支持部材１１ｃの間に、第四の支持部品１０ｄを備えた第四の支持部材１１ｄが、第二の支持部品１０ｂを備えた第二の支持部材１１ｂと第三の支持部品１０ｃを備えた第三の支持部材１１ｃの間に、第五の支持部品１０ｅを備えた第五の支持部材１１ｅが、それぞれ配置されている。即ち、複数個設置された磁極１の可動子５ａ及び５ｂの進行方向両端部と中心部に配置された第一、第二及び第三の支持部材１１ａ、１１ｂ及び１１ｃのそれぞれの間に、更に第四、第五の支持部材１１ｄ、１１ｅが配置されていることになる。
【００４３】
ここで、第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ、第三の支持部材１１ｃ、第四の支持部材１１ｄ及び第五の支持部材１１ｅの第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ、第三の支持部品１０ｃ、第四の支持部品１０ｄ及び第五の支持部品１０ｅと巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの関係を、図６に示したＬｗ≦Ｌｐとすることにより、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ、第三の支持部品１０ｃ、第四の支持部品１０ｄ及び第五の支持部品１０ｅの干渉をなくし、磁極１間に第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ、第三の支持部品１０ｃ、第四の支持部品１０ｄ及び第五の支持部品１０ｅを配置できる。
【００４４】
このように、複数の磁極１との間に第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ、第三の支持部材１１ｃ、第四の支持部材１１ｄ及び第五の支持部材１１ｅを配置することで、磁極１の間隔を広げずに第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ、第三の支持部品１０ｃ、第四の支持部品１０ｄ及び第五の支持部品１０ｅを配置できるため、第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ、第三の支持部品１０ｃ、第四の支持部品１０ｄ及び第五の支持部品１０ｅを多く設置しても、リニアモータの体格が大きくなることはない。
【００４５】
更に、磁極１間の第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ、第三の支持部材１１ｃ、第四の支持部材１１ｄ及び第五の支持部材１１ｅを磁性体とすることにより、磁路を拡大することができ、磁極１の磁気飽和を緩和できるため吸引力を低減することが可能となる。
【００４６】
また、第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ、第三の支持部品１０ｃ、第四の支持部品１０ｄ及び第五の支持部品１０ｅを、磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄをつなぐ磁性体１ｅの内側に配置することで、第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ、第三の支持部品１０ｃ、第四の支持部品１０ｄ及び第五の支持部品１０ｅの破損時の部品の飛散防止やリニアモータに突起部を作らなくて済む利点があり、また、小型のリニアモータを構成できる。
【００４７】
図９に、上述した第四の支持部品１０ｄを備えた第四の支持部材１１ｄの構成例を示す。
【００４８】
該図に示す如く、第四の支持部材１１ｄは、上側及び下側に、それぞれ４個の第四の支持部品１０ｄを備えていると共に、第四の支持部材１１ｄには、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの引き出し線を保持する溝１３が設けられ、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの引き出し線を溝１３で保持することにより、電磁力によって巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄに働く力による巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの損傷を低減でき、リニアモータの信頼性を向上できる。
【００４９】
次に、本実施例による効果を、図１０乃至図１１を用いて説明する。
【００５０】
上述した如く、１２個の磁極１の両端部及び磁極１間に、第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ、第三の支持部材１１ｃ、第四の支持部材１１ｄ及び第五の支持部材１１ｅが配置され、１２個の磁極１を貫通するように可動子５ａ及び５ｂが配置されている。可動子５ａ及び５ｂは、Ｚ方向の両端部で連結部材１２で連結されており、−Ｘ方向側の可動子５ａにおいては、可動子５ａの−Ｘ方向側に巻線２ａがあり、Ｘ方向側に巻線２ｂ、２ｃ及び２ｄがある。
【００５１】
従って、Ｘ方向の巻線２ｂ、２ｃ及び２ｄの数がアンバランスになり、可動子５ａから見てＸ方向への吸引力が発生する。可動子５ｂから見た場合は、可動子５ｂのＸ方向側に巻線２ｄがあり、−Ｘ方向側に巻線２ａ、２ｂ及び２ｃがある。よって、吸引力は−Ｘ方向に働く。つまり、可動子５ａ及び５ｂから見て可動子５ａ及び５ｂの進行方向の中心軸２２側に吸引力が働くこととなる。従って、可動子５ａ及び５ｂから見て可動子５ａ及び５ｂの進行方向の中心軸２２側に支持部品を配置することが効果的である。
【００５２】
図１１（ａ）は、磁極の範囲２１のＺ方向の両側に、第一の支持部品１０ａ及び第二の支持部品１０ｂを設けた場合であり、この場合は、可動子５ａ及び５ｂの進行方向の中心軸２２側に吸引力２０が働く。そこで、磁極１の範囲２１の中央部に第三の支持部品１０ｃを設けることで、図１１（ｂ）に示すように、可動子５ａ及び５ｂの進行方向の中心軸２２側への吸引力２０に対する変形を抑制できる。
【００５３】
ところで、可動子５ａ及び５ｂは、可動子５ａ及び５ｂの進行方向の中心軸２２側への吸引力２０によって、可動子５ａ及び５ｂの端部が可動子５ａ及び５ｂの進行方向の中心軸２２と反対側に広がろうとする。そこで、図１１（ｃ）に示すように、可動子５ａ及び５ｂの端部に連結部材１２を設置することで、可動子５ａ及び５ｂの中央部の変位も抑制できるため、可動子５ａ及び５ｂと磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄの接触を防止できる。
【００５４】
このように構成しても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５５】
図１２に、本発明のリニアモータの実施例３を示す。
【００５６】
該図に示す本実施例は、可動子５ａ及び５ｂの幅方向（Ｙ方向）の上下両端部を支持している第一の支持部品１０ａの間の中間部に、第一の支持部材１１ａに設けられている別の第一の支持部品１０ａ´が設置されているものである。即ち、図３に示した実施例１の構成に加え、第一の支持部品１０ａの間の中間部に、別の第一の支持部品１０ａ´を設置したものである。
【００５７】
つまり、永久磁石３と磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄの対向面積の増加に伴い、図１２に示すＸＹ面内での可動子５ａ及び５ｂの撓みや変形が生じる。そこで、本実施例では、可動子５ａ及び５ｂのＹ方向の上下両端を支持する第一の支持部品１０ａの間の中間部に、別の第一の支持部品１０ａ´を設けて、ＸＹ面内での可動子５ａ及び５ｂの撓みや変形を抑制するようにしたものである。
【００５８】
このように構成しても、実施例１と同様な効果を得ることができることは勿論、ＸＹ面内での可動子５ａ及び５ｂの撓みや変形を抑制することができる。
【実施例４】
【００５９】
図１３乃至図１５に、本発明のリニアモータの実施例４を示す。該図に示す本実施例は、図１２に示した実施例３の変形例である。
【００６０】
即ち、本実施例では、可動子５ａ及び５ｂのＹ方向の上下両端を支持する第一の支持部品１０ａの間に、２つの別の第一の支持部品１０ａ´を設けて、４ヶ所で可動子５ａ及び５ｂを支持して、ＸＹ面内での可動子５ａ及び５ｂの撓みや変形を抑制するようにしたものである。
【００６１】
また、本実施例では、上述した実施例と同様に、１２個並んだ磁極１の両端部及び１２個並んだ磁極１の中心部に第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ａ及び第三の支持部品１０ｃを備えた第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ及び第三の支持部材１１ｃを設けているが、これら第一の支持部材１１ａ、第二の支持部材１１ｂ及び第三の支持部材１１ｃを含む複数の支持部材が、１２個並んだ磁極１の間に、磁極１と交互に配置されて支持部品で可動子５ａ及び５ｂを支持するように構成されている。
【００６２】
このような本実施例の構成とすることにより、実施例１と同様な効果を得ることができることは勿論、可動子５ａ及び５ｂの変形を抑制でき、可動子５ａ及び５ｂを磁極歯１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄの接触などによる交渉を低減できる。
【００６３】
なお、本実施例では、Ｙ方向の両端を支持する第一の支持部品１０ａの間に２つの別の第一の支持部品１０ａ´と、１２個並んだ磁極１の両端部及び１２個並んだ磁極１の中心部に第一の支持部品１０ａ、第二の支持部品１０ｂ及び第三の支持部品１０ｃと、１２個並んだ磁極１の間全てに、磁極１と支持部材を交互に設けた構成について説明したが、例えば、１２個並んだ磁極１間に断続して支持部品を備えた支持部材を配置しても良いし、磁極１を３つ毎に支持部品を備えた支持部材を配置するなど、任意に保持部品を備えた支持部材を選ぶことができる。
【実施例５】
【００６４】
図１６乃至図１７に、本発明のリニアモータの実施例５を示す。図１６は、第一の支持部材１１ａに設置された第一の支持部品１０ａについての例、図１７は、第三の支持部材１１ｃに設置された第三の支持部品１０ｃについての例である。
【００６５】
図１６に示す本実施例のリニアモータにおける可動子５ａ及び５ｂは、永久磁石３と、永久磁石３を固着する部分の第一の磁石ホルダー４ａと、この第一の磁石ホルダー４ａに固着され、第一の支持部品１０ａに接触する部分の第二の磁石ホルダー４ｂとで構成され、第一の支持部品１０ａに接触する部分の第二の磁石ホルダー４ｂを、より厚くすることで可動子５ａ及び５ｂの変形を抑制できるようにしている。
【００６６】
これにより、可動子５ａ及び５ｂの断面形状は、上下（Ｙ方向）の第二の磁石ホルダー４ｂ、第一の磁石ホルダー４ａとそれをつなぐ永久磁石３とでＨ字形状となり、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと磁極１とが干渉することなく、リニアモータを構成できる。
【００６７】
また、可動子５ａ及び５ｂを支持する第一の支持部品１０ａの形状を段つき形状とすることで、可動子５ａ及び５ｂのＹ方向の抑制も可能になり、可動子５ａ及び５ｂのＹ方向への振動や変位による巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと可動子５ａ及び５ｂの接触を防止できる。特に、Ｈ字形状の可動子５ａ及び５ｂの場合、第一の支持部品１０ａに接触する部分の第二の磁石ホルダー４ｂの厚さをＸ方向に厚くしていくと、可動子５ａ及び５ｂのＹ方向への振動や変位により、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと可動子５ａ及び５ｂが接触し、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの絶縁層の破損や、場合によっては地絡が生じる場合がある。可動子５ａ及び５ｂを支持する第一の支持部品１０ａの形状を段つき形状とすることで、可動子５ａ及び５ｂの動作が安定し、可動子５ａ及び５ｂのＺ方向以外の変位を小さくできる利点がある。また、第一の支持部品１０ａの形状又は可動子５ａ及び５ｂの第一の支持部品１０ａとの接触部をＶ字状にすることでも、可動子５ａ及び５ｂの動作を安定させることができる。
【００６８】
本実施例における磁極１間に配置した磁性体で形成された第三の支持部品１１ｃの設置領域について、図１７を用いて説明する。
【００６９】
図１７では、磁極１間に配置した第三の支持部品１１ｃを磁性体で形成したもので、第三の支持部品１１ｃを磁性体で形成することにより、磁路を拡大することができ、磁極１の磁気飽和を緩和できる。この場合は、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄにより生じた磁束を効果的に永久磁石３に鎖交させるため、巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの外周側に磁性体を配置するのが好ましい。巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの外周側領域２３は、永久磁石３を挟み込むように配置した巻線２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの外周側に配置することにより、漏れ磁束を低減できる効果がある。
【００７０】
なお、上述した本発明の各実施例においては、磁極１が１２個並んだ場合のリニアモータを用いて説明したが、本発明のリニアモータは、この磁極数に限定されるものではない。
【００７１】
また、上述した本発明の各実施例においては、可動子が２段で構成された場合について説明したが、２つ以上の巻線のアンバランスを解消するものであり、３段以上の可動子構成や可動子が１段の場合においても同様の効果が得られる。
【００７２】
また、上述した各実施例にリニアモータは、射出成型機やプレス機等の直線駆動システム、或いは電力用の開閉装置の操作器として使用することができる。
【００７３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施例の構成の一部について、構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１…磁極、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…磁極歯、１ｅ…磁極歯をつなぐ磁性体、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…巻線、２ｅ…巻線引き出し部、３…永久磁石、４…磁石ホルダー、４ａ…第一の磁石ホルダー、４ｂ…第二の磁石ホルダー、５ａ、５ｂ…可動子、１０ａ…第一の支持部品、１０ｂ…第二の支持部品、１０ｃ…第三の支持部品、１０ｄ…第四の支持部品、１０ｅ…第五の支持部品、１０ａ´…別の第一の支持部品、１１ａ…第一の支持部材、１１ｂ…第二の支持部材、１１ｃ…第三の支持部材、１１ｄ…第四の支持部材、１１ｅ…第五の支持部材、１２…連結部材、１３…溝、２０…吸引力、２１…磁極の範囲、２２…可動子の中心方向の中心軸、２３…巻線の外周側領域。
【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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