(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に往復移動する直動軸、前記直動軸に固定された磁石取付部及び前記磁石取付部に固定され前記直動軸の軸線方向に並ぶ複数の永久磁石からなる１以上の永久磁石列を備えてなる可動子と、
巻線導体が環状に巻かれて形成され、前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置され且つ前記可動子の周囲を囲むように配置された複数の環状巻線並びに前記可動子の前記永久磁石列と所定の間隙を介して対向する複数の磁極部及び前記複数の磁極部を磁気的に連結するヨークを有し且つ隣接する２つの前記磁極部間に対応する前記環状巻線の少なくとも一部を受け入れるスロットを形成するように前記複数の磁極部が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる１以上の固定子コアユニットを備えてなる固定子とを具備するシリンダ型リニア同期モータであって、
前記固定子コアユニットは、前記固定子コアユニットの前記スロットに対応する前記ヨークの部分に前記軸線方向に組合せ可能な組合せ構造部を有する複数の固定子コア分割体が前記軸線方向に組み合わされて構成されており、
前記固定子コア分割体は導磁性材料により一体に成形されているシリンダ型リニア同期モータ。
【請求項２】
前記スロットは、前記可動子に向かって開口する開口部と前記環状巻線の少なくとも一部を受け入れる巻線受け入れ部とを有しており、前記開口部の前記軸線方向の幅寸法が前記巻線受け入れ部の前記軸線方向の幅寸法よりも小さい請求項１に記載のシリンダ型リニア同期モータ。
【請求項３】
１つの前記固定子コアユニットを有し、前記固定子コア分割体は、前記直動軸と同心的に配置される環状のヨーク構成部分と前記ヨーク構成部分と一体に構成される環状の磁極部とを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ型リニア同期モータ。
【請求項４】
軸線方向に往復移動する直動軸、前記直動軸に固定された磁石取付部及び前記磁石取付部に固定され前記直動軸の軸線方向に並ぶ複数の永久磁石を備えてなる可動子と、
巻線導体が環状に巻かれて形成され前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置された複数の環状巻線並びに前記可動子の前記複数の永久磁石と所定の間隙を介して対向する複数の磁極部及び前記複数の磁極部を磁気的に連結するヨーク部を有し且つ隣接する２つの前記磁極部間に前記環状巻線の一部を収容するスロットを形成するように前記複数の磁極部が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる複数の固定子コアユニットを備え、前記複数の固定子コアユニットが前記直動軸の周方向に所定の角度間隔あけて配置されて構成された固定子とを具備し、
前記複数の環状巻線に流れる励磁電流の方向を変えて前記複数の磁極部の磁極面に現れる磁極の極性を変えることにより移動磁界を発生させて、前記１以上の永久磁石列と前記複数の磁極部との間に前記直動軸を前記軸線方向に変位させる推力を発生するように構成されたシリンダ形リニア同期同期モータであって、
前記固定子コアユニットは、前記１つの磁極部と前記ヨーク部を構成するヨーク構成部分とを備えた複数の固定子コア分割体が組み合わされて構成されており、
前記固定子コア分割体は複数枚のけい素鋼板が前記周方向に積層されて構成されており、
前記固定子コア分割体の前記ヨーク構成部分には、他の前記固定子コア分割体の前記ヨーク構成部分と組み合わされる端面に、前記周方向と前記軸線方向の一方側とに向かって開口するスリットが形成されており、
隣接する２つの前記固定子コア分割体にそれぞれ形成された前記スリットは、２つの前記固定子コア分割体が組み合わされた状態で整合し、整合した２つの前記スリットには位置決め用の帯状部材が嵌合されており、
前記位置決め用の帯状部材は、金属製のリング部材の一部からなり、前記リング部材は前記周方向に並ぶ前記複数の固定子コアユニットの前記帯状部材として共通に使用されていることを特徴とするシリンダ型リニア同期モータ。
【請求項５】
前記スロットは、前記可動子に向かって開口する開口部と前記環状巻線の少なくとも一部を受け入れる巻線受け入れ部とを有しており、前記開口部の前記軸線方向の幅寸法が前記巻線受け入れ部の前記軸線方向の幅寸法よりも小さい請求項４に記載のシリンダ型リニア同期モータ。
【請求項６】
前記複数の固定子コア分割体のうち、前記軸線方向の両端に位置する２つの端部側固定子コア分割体は前記ヨーク構成部分に１つの前記スリットを有する同じ形状を有しており、２つの前記端部側固定子コア分割体の間に位置する１以上の固定子コア分割体は前記ヨーク構成部分に２つの前記スリットを有する同じ形状を有している請求項４に記載のシリンダ型リニア同期モータ。
【請求項７】
前記可動子が前記固定子の内部でスライドするように構成され、
前記固定子は内部に固定子嵌合孔を備えたフレームに嵌合された状態で前記フレームに固定されており、
前記固定子嵌合孔は円筒状を呈しており、
前記複数の固定子コアユニットのそれぞれは、円筒状の前記固定子嵌合孔に嵌合できるように構成されている請求項４に記載のシリンダ型リニア同期モータ。
【請求項８】
前記磁極部の磁極面には、前記可動子側に向かって開口する１以上の疑似スリットがコギングトルクを低減するように形成されている請求項１または４に記載のシリンダ型リニア同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動子が直線運動をするシリンダ形リニア同期モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、シリンダ形リニアモータとして実際に販売されているものとしては、シリンダ形のリニアステッピングモータ（またはリニアパルスモータ）がある。この市販されているシリンダ形のリニアステッピングモータは、内周面に直動軸の軸線方向に沿って複数の小歯が形成され且つ励磁巻線が巻装された複数の固定子コアからなる固定子と、直動軸に固定され内部に永久磁石を備えて外周面に直動軸の軸線方向に沿って複数の小歯が形成された可動部を備えた可動子とを備えている。そしてこのリニアステッピングモータでは、複数の固定子コアの励磁巻線を順次励磁することにより固定子の小歯と可動子の小歯との間に推力を発生させて直動軸を直線運動させる。リニアステッピングモータは、位置制御性能は高いものの、大きな推力を得ることができない。
【０００３】
そこで出願人は、位置制御性能は劣るが大きな推力を得ることができるシリンダ形リニア同期モータを提案した（特願平１０−１３００５１号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
出願人が提案したシリンダ形リニア同期モータでは、予め複数の環状巻線を用意し、固定子コアの対応する複数のスロットにそれぞれ対応する環状巻線を嵌合させた構造を有している。しかしながらこのような構造では、軸線方向の長さが異なるモータ毎に固定子コアを設計して製造しなければならなかった。また固定子の組み立てが面倒であるという問題もあった。更に、可動子と対向するスロットの開口部の幅寸法を狭くしてモータ性能を高めることができない問題もあった。本発明の目的は、軸線方向の長さを任意に設定できる構造の固定子を備えたシリンダ形リニア同期モータを提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、組み立てが容易な構造の固定子を備えたシリンダ形リニア同期モータを提供することにある。
【０００６】
本発明の更に他の目的は、環状巻線を備えてしかもスロットの可動子側の開口部を狭くすることができるシリンダ形リニア同期モータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のシリンダ形リニア同期モータで用いる可動子は、軸線方向に往復移動する直動軸、この直動軸に固定された磁石取付部及び磁石取付部に固定され直動軸の軸線方向に並ぶ複数の永久磁石からなる１以上の永久磁石列を備えている。なお１つの永久磁石列を構成する複数の永久磁石は、物理的に組合せた複数の永久磁石であってもよいし、物理的に１つの磁性体が長手方向に交互にＮ極とＳ極とに着磁されて構成された複数の永久磁石でもよい。永久磁石列が複数列ある場合には、複数列の永久磁石列は周方向にほぼ等しい間隔をあけて配置するのが好ましい。但し、径方向の外面にＮ極またはＳ極が現れるように着磁された円環状永久磁石を用いて、永久磁石列の集合体を構成してもよい。具体的には、可動子の磁石取付体の外周部に軸線方向に所定の間隔をあけてＮ極とＳ極が交互に並ぶように円環状永久磁石を嵌合させて固定する。このような複数の円環状永久磁石を用いた場合には、複数の円環状永久磁石の固定子コアの複数の磁極部と対向する部分が、それぞれ永久磁石列を構成する複数の永久磁石となる。このような円環状永久磁石を用いると、可動子の構造が簡単になるだけでなく、永久磁石の磁石取付体への取付が容易になる。
【０００８】
また固定子は、巻線導体が環状に巻かれて形成され、軸線方向に所定の間隔をあけて配置され且つ可動子の周囲を囲むように配置された複数の環状巻線を備えている。また固定子は、可動子の永久磁石列と所定の間隙を介して対向する複数の磁極部及びこれら複数の磁極部を磁気的に連結するヨークを有し且つ隣接する２つの磁極部間に対応する環状巻線の少なくとも一部を受け入れるスロットを形成するように複数の磁極部が軸線方向に間隔をあけて配置されてなる１以上の固定子コアユニットを備えている。ここでスロットは、可動子に向かって開口する開口部と環状巻線の少なくとも一部を受け入れる巻線受け入れ部とを有している。開口部の軸線方向の幅寸法が巻線受け入れ部の軸線方向の幅寸法と同じであってもよいが、開口部の軸線方向の幅寸法が巻線受け入れ部の軸線方向の幅寸法よりも小さくてもよい。
【０００９】
シリンダ形リニア同期モータでは、固定子の複数の環状巻線（励磁巻線）に流れる励磁電流の通電方向を変えて複数の磁極部の磁極面に現れる磁極の極性を変えることにより移動磁界を発生して、１以上の永久磁石列と複数の磁極部との間に直動軸を軸線方向に変位さる推力を発生する。励磁電流が交流電流であれば、その周波数に応じて磁極部の磁極面に現れる磁極の極性が変化することになる。多相の交流電流を複数の励磁巻線に通電すれば多相同期モータとなるため、大きな推力を得ることができる。励磁電流の極性及び大きさを固定すれば固定子と可動子との間には吸引力のみが働き、可動子の位置は固定される。
【００１０】
固定子コアユニットの磁極部を励磁する場合、回転電機の発想に従えば、磁極部の外周に巻線導体を巻回することになる。この回転電機の発想をリニア同期モータに持ち込むと、軸線方向の長さが長くなる上、巻線の巻回作業が大変になる。そこで本発明では、固定子の複数の励磁巻線として、それぞれ可動子の周囲を周方向に囲むように巻線導体を環状に巻回してなる環状巻線を用いる。そして１以上の固定子コアユニットの軸線方向に隣接する２つの磁極部間に形成されたスロットに対応する１つの環状巻線の少なくとも一部を嵌合させる構造を採用する。このようにすると１つのスロットに嵌合された励磁巻線が発生する磁束が隣接する２つの磁極部を循環するように流れて、隣接する２つの磁極部の磁極面には極性の異なる磁極が現れる。１以上の固定子コアユニットの複数のスロットに嵌合した複数の環状巻線に流す励磁電流を適当に切り替えることにより、固定子側に軸線方向の一方の方向から他方の方向に向かって（または他方の方向から一方の方向に向かって）Ｎ極とＳ極の磁界が所定の速度で移動しているのと同じ状態の移動磁界が得られる。この移動磁界は、多相同期電動機で用いる回転磁界に相当するものである。この移動磁界により、固定子コアユニットの複数の磁極部と可動子の永久磁石列との間に推力が発生して直動軸が軸線方向に移動する。固定子コアの複数の磁極部の磁極面に現れる磁極を一定にすれば、可動子と固定子との間には吸引力のみが発生して可動子は固定される。
【００１１】
本発明においては、固定子コアユニットとして、固定子コアユニットのスロットに対応するヨークの部分に軸線方向に組合せ可能な組合せ構造部を有する複数の固定子コア分割体が軸線方向に組み合わされて構成される構造のものを用いる。ここで「スロットに対応するヨークの部分」とは、その部分に設けた組合せ構造部で２つの固定子コア分割体を分割すると、スロットが２つに分かれてしまう（または１つのスロットが形状を維持できなくなる部分）であり、スロットが完全に２分割される部分に限られるものではない。
【００１２】
ここで軸線方向に組合せ可能な組合せ構造部の構造として、凹凸嵌合構造により組み合される構造や、また２つの固定子コア分割体のヨーク構成部分に対向する凹部またはスリットをそれぞれ形成し、対向する２つの凹部またはスリットの双方に共通の嵌合部材を嵌合させて組み合わされる構造等、公知の組合せ構造を用いることができる。
【００１３】
固定子コアユニットが１つだけ用いられる場合には、固定子コア分割体として、直動軸と同心的に配置される環状のヨーク構成部分とヨーク構成部分と一体に構成される環状の磁極部とを有している構造のものを用いることができる。このような固定子コア分割体は導磁性材料により一体に形成されるのが好ましい。
【００１４】
また複数の固定子コアユニットが用いられる場合には、複数の固定子コアユニットは直動軸の周方向に所定の角度間隔あけて配置される。そして固定子コアユニットを構成する複数の固定子コア分割体は、それぞれ１つの磁極部とヨークの一部を構成するヨーク構成部分とを有している。各固定子コア分割体は、複数枚のけい素鋼板を積層して構成するのが好ましい。
【００１５】
本発明のように固定子コアユニットを、複数の固定子コア分割体を軸線方向に組み合わせて構成する構造にすると、固定子コアユニットの長さを組み合わされる固定子コア分割体の数や形状によって任意に定めることができる。したがって励磁巻線の相数を増加させたり、永久磁石列の長さを長くして大きな推力を得る場合にも、新規に固定子コアユニットを設計製造する必要がない。また複数の固定子コア分割体を組み合わせる過程で、環状巻線の少なくとも一部をスロット間に配置することができるので、固定子コアユニットと環状巻線の組合せが容易になり、結果として固定子の製造組み立てが容易になる。さらに２つの固定子コアユニットの間に環状巻線の少なくとも一部を挟む構造になるため、スロットの可動子側の開口部の軸線方向の幅寸法（軸線方向に平行な方向の寸法）が、狭い場合でも環状巻線の少なくとも一部をスロットの内部に配置することができる。またこの構造を採用すると、スロット内に環状巻線の少なくとも一部を押し込む場合と比べれて、スロット内に収納できる巻線の占積率を高めることができる。
【００１６】
複数の固定子コアユニットを用いる場合に、複数の固定子コア分割体を組み合わせるために用いる組合せ構造部の構造は前述の通り任意である。しかし次のような組合せ構造を用いると、固定子の組み立てが容易になる。まず複数の固定子コア分割体をそれぞれ複数枚のけい素鋼板を積層して構成する。そして複数の固定子コア分割体のヨーク構成部分には、他の固定子コア分割体のヨーク構成部分と組み合わされる端面に、周方向と軸線方向の一方側とに向かって開口するスリットを形成する。この場合、隣接する２つの固定子コア分割体にそれぞれ形成されるスリットを、２つの固定子コア分割体が組み合わされた状態で整合するように形成する。そして整合した２つのスリットに、位置決め用の帯状部材を嵌合させる。このようにすると、積層されたけい素鋼板により形成された凹部に積層されたけい素鋼板により形成された凸部を嵌合する場合よりも、スムーズに２つの固定子コア分割体を組み合わせることができ、組み立ての作業性が向上する。
【００１７】
また位置決め用の帯状部材として、金属製のリング部材の一部を利用する。そしてこのリング部材を周方向に並ぶ複数の固定子コアユニットで用いる帯状部材として共通に使用する。このようにすると１つのリング部材が、複数の固定子コアユニットを構成するために周方向に並ぶ複数の固定子コア分割体を相互に連結する（または周方向に並ぶ複数の固定子コア分割体の間隔を維持する）機能を発揮するため、固定子の組み立て作業が容易になる。
【００１８】
なお１つの固定子コアユニットを構成する複数の固定子コア分割体のうち、軸線方向の両端に位置する２つの端部側固定子コア分割体がヨーク構成部分に１つのスリットを有する同じ形状を有しており、前記２つの端部側固定子コア分割体の間に位置する１以上の固定子コア分割体がヨーク構成部分に２つのスリットを有する同じ形状を有していれば、２種類の固定子コア分割体を用いて任意の長さの固定子コアユニットを作ことができ、固定子の製造コストを下げることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明をシリンダ形リニア三相同期モータ１に適用した実施の形態の一例の一部破断断面図であり、図２は図１の半部横断面図である。このシリンダ形リニア三相同期モータ１のケース３は、非磁性材料（例えばアルミニューム）製のシリンダ形のフレーム５とアルミニューム製の一対のエンドブラケット７及び９とから構成されている。フレーム５は、内部に円筒状の空洞５ａを有しており、またその両端開口部の内側にエンドブラケット７及び９が嵌合される環状の段部５ｂ，５ｂを有している。エンドブラケット７及び９の中央部の開口部７ａ及び９ａには、ボールスプラインからなるリニア軸受１１及び１３が嵌合されている。リニア軸受１１及び１３は、エンドブラケット７及び９に対して４本の捩子１５で固定されている。一対のエンドブラケット７及び９のフレーム５の段部５ｂ，５ｂに嵌合される環状突出部７ｂ及び９ｂの外周部には、径方向外側に向かって開口する環状の溝７ｃ及び９ｃが形成されており、この溝７ｃ及び９ｃ内にはシール用のオーリング１７及び１９が嵌合されている。図２に示されるようにエンドブラケット７及び９には、輪郭形状がほぼ四角形をなすフランジ部７ｄ及び９ｄが一体に設けられており、このフランジ部の四隅には、取付用のボルトを挿入する孔２１及び２３がそれぞれ形成されている。なおエンドブラケット７及び９は、フレーム５に対して捩子２５により固定されている。
【００２０】
一対のリニア軸受１１及び１３には、直線往復運動可能に鉄製の直動軸２７が支持されている。図１に示した状態は、直動軸２７の負荷が接続される出力軸部２７ａが最も外側に突出した状態である。ケース３の内部に位置する直動軸２７の部分には、磁性材料である鉄製の磁石取付体２９が直動軸２７と同心になるように固定されている。磁石取付体２９は、基本的には円筒形状を成しており、その内部には直動軸２７の外周に嵌合される嵌合孔２９ａと、この嵌合孔２９ａの両側に位置して嵌合孔２９ａよりも径寸法の大きい第１及び第２の大径孔２９ｂ及び２９ｃが形成されている。第１の大径孔２９ｂは、リニア軸受１１の内側端部の外周面と接触しない径寸法を有しており、また第２の大径孔２９ｃもリニア軸受１３の外周面と接触しない径寸法を有している。磁石取付体２９の第１の大径孔２９ｂが形成されている部分（直動軸２７の出力軸部２７ａ側の端部）の外周には、後に説明する位置検出センサの被検出部５１として用いられるリニアスケールが取付けられる段部２９ｄが形成されている。また第２の大径孔２９ｃが形成される部分の外周部が磁石取付部３０を構成している。磁石取付部３０は、直動軸２７の軸線方向に延びるほぼ円筒形状を有してり、その外周には８個の円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈが嵌合されている。隣接する２つの円環状永久磁石の間及び円環状永久磁石３１ｈの軸線方向外側には非磁性材料からなり一部が切断されたほぼ環状またはＣ字状のストッパ部材３３…が嵌合されている。磁石取付部３０の外周部には、ストッパ部材３３…が嵌合される嵌合溝が形成されている。なお円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈは接着剤を介して磁石取付部３０に固定してもよいし、円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈの全体を合成樹脂によりモールドしてもよい。更に円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈが嵌合された磁石取付部３０の外側に熱収縮チューブを被せた後、熱収縮チューブを加熱して熱収縮させて、円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈを全体的に包み込むようにしてもよい。円環状永久磁石３１ａ，３１ｃ，３１ｅ及び３１ｇは、径方向の外面にＮ極が現れるように着磁されており、円環状永久磁石３１ｂ，３１ｄ，３１ｆ及び３１ｈは、径方向の外面にＳ極が現れるように着磁されている。その結果、直動軸２７の軸線方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶ永久磁石の列が形成されることになる。なお後述する６個の固定子コアユニット３５…の７個の磁極部と対向する各円環状永久磁石の部分が、それぞれ本発明における周方向に所定の間隔を明けて配置された複数の永久磁石列を構成する複数の永久磁石を構成する。この例では、直動軸２７と、磁石取付体２９と円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈによって可動子３２が構成されている。
【００２１】
なお磁石取付体２９の直動軸２７への固定の態様は任意であるが、この例では直動軸２７の２か所に周方向に４つずつ設けた嵌合孔にピン３４を嵌合して磁石取付体２９を直動軸２７に対して固定している。
【００２２】
フレーム５の内周部には、６個の固定子コアユニット３５…が固定されている。６個の固定子コアユニット３５…は、それぞれフレーム５の内周側に固定された基部すなわちヨーク３５ａ及び直動軸２７の径方向において磁極面３５ｂ…が円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈによって形成される永久磁石列と対向し且つ直動軸２７の軸線方向に所定の間隔をあけて配置された７つの磁極部３５ｃ…を有している。６個の固定子コアユニット３５…は、磁極面３５ｂが可動子の永久磁石列とそれぞれ対向するように周方向にほぼ等しい間隔（この例では６０度間隔）をあけて配置されている。
【００２３】
各固定子コアユニット３５は、それぞれ７つの固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇが軸線方向に組み合わされて構成されている。固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇは、固定子コアユニット３５のスロットの中央部に対応するヨーク３５ａの部分に軸線方向に分離可能な組合せ構造部を有している。固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇは、それぞれ１つの磁極部３５ｃとヨーク３５ａの一部を構成するヨーク構成部分とを有している。隣接する２つの固定子コア分割体の組合せ面（当接面）には、組合せ構造部を構成する組合せ可能な凹部と凸部とがそれぞれ形成されており、隣接する２つの固定子コア分割体はその組合せ構造部により相互に連結されている。固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇは、それぞれ複数枚のけい素鋼板を積層して構成されている。この例では、直動軸２７の周方向に複数枚のけい素鋼が積層されて固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇが構成されている。なおこの例では、複数枚のけい素鋼を積層する際に、磁極面がなるべく円弧に近付くように（湾曲するように）、複数枚のけい素鋼を少しずつずらして積層してある。固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇのうち軸線方向の両端に位置する２つの固定子コア分割体３６ａ及び３６ｇはそれぞれ同じ形状を有しており、また２つの固定子コア分割体３６ａ及び３６ｇの間に位置する５つの固定子コア分割体３６ｂ〜３６ｅもそれぞれ同じ形状を有している。
【００２４】
フレーム５の内周部に各固定子コアユニット３５の基部すなわちヨーク３５ａを固定するための構造は任意である。この例ではフレーム５の内周部に一方の開口端部（エンドブラケット９側の開口端部）側から挿入可能な６つの嵌合溝５ｃ…を周方向に等しい間隔を明けて形成している。そしてこれら嵌合溝５ｃには、フレーム５の他方の開口端部（エンドブラケット７側の開口端部）側に固定子コアユニット３５の軸線方向の一方の端面と接触して固定子コアユニット３５の位置決めを図るストッパ面５ｄを設けてある。そして固定子コアユニット３５のヨーク３５ａは、嵌合溝５ｃに圧入嵌合されている。固定子コアユニット３５の軸線方向の一方の端面がストッパ面５ｄと接触した状態で、固定子コアユニット３５の軸線方向の他方の端面と接触するように、環状のストッパ部材３７がフレーム５の内周部に対して固定されている。ストッパ部材３７は溶接または捩子止め等によりフレーム５に対してしっかりと固定されている。
【００２５】
各固定子コアユニット３５の隣接する２つの磁極部３５ｃ間に形成される６個のスロットには、巻線導体を環状に巻回してなる励磁巻線を構成する環状巻線３９ａ〜３９ｆの一部がそれぞれ嵌合されている。なお図１の例では、各環状巻線３９ａ〜３９ｆは、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すような合成樹脂製のボビン４１に巻線導体が巻回されて構成されており、ボビン４１の一部と一緒に環状巻線が各スロットに嵌合されている。理解を容易にするために、図２及び図３においては、ボビン４１を省略してある。ボビン４１は、円筒部４１ａの両端に環状の２枚の鍔部４１ｂが結合された構造になっており、２枚の鍔部４１ｂ，４１ｂの間に絶縁材料により被覆された巻線導体３９が巻回されて各環状巻線が構成されている。図４（Ｂ）において４０は環状巻線の引出し線である。図２及び図３に示した概略斜視図を見ると分かるように、隣接する２つの固定子コアユニット３５の間には、軸線方向に延びる６本の空間４３が形成される。各環状巻線３９ａ〜３９ｆからの引出し線４０は、この空間４３を利用して引き回されて給電線または所定の環状巻線の引出し線と接続される。なお本質的にはボビン４１を用いる必要はないが、ボビン４１を用いると作業性及び絶縁性は大幅に向上する。
【００２６】
環状巻線３９ａ〜３９ｆは、固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇを組み合わせて６個の固定子コアユニット３５…を一緒に組み立てる際に、２つの固定子コア分割体の間に順次挟み込まれる。具体的には、６個の固定子コアユニット３５…を構成するための７個の固定子コア分割体３６ａを組立治具の上に所定の間隔をあけて環状に並べ、その上に環状巻線３９ａを配置する。次に、環状巻線３９ａを間に挟むようにして６個の固定子コア分割体３６ｂを６個の固定子コア分割体３６ａの上に組み合わせる。以後、環状巻線３９ｂ〜３９ｆと各６個の固定子コア分割体３６ｃ〜３６ｇを同様にして順次重ねて同時に６個の固定子コアユニット３５…を組み立ててる。そして最後に各固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇの結合部にレーザを照射して各固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇを一体化する。
【００２７】
この例では固定子コアユニット３５…、環状巻線３９ａ〜３９ｆ及びストッパ部材３７を絶縁モールド材料によりモールドしてモールド部４５を形成する。なお図１においては、モールド部４５を破線で示してある。ストッパ面５ｄとストッパ部材３７は、固定子コアユニット３５…に働く軸線方向への反力を受けて、固定子コアユニット３５…が軸線方向に変位するのを阻止する機能を果たす。この機能があるために、モールド部４５に力が加わってモールド部４５にクラック等が入るのを防止できる。なおこの例では、固定子コアユニット３５…と環状巻線３９ａ〜３９ｆとにより固定子４７が構成されている。
【００２８】
リニアステッピングモータと異なって、リニア同期モータは、環状巻線３９ａ〜３９ｆに流れる励磁電流を切り替えるために、可動子３２と固定子４７との軸線方向における位置関係を検出する位置検出センサを必要とする。ケースの外部に突出する直動軸２７の変位を検出するように位置検出センサを設けることも考えられるが、このようにすると既存のモータと同様の感覚で取扱うことができず不便である。またこのようにすると温度変化による各部材の熱膨脹による検出誤差が大きくなって位置制御精度が悪くなる問題も生じる。そこでこの例では、図１に示すように可動子３２と固定子４７との軸線方向における位置関係を検出する位置検出センサ４９をフレーム５の内部に配置している。位置検出センサ４９は、可動子３２に取付けられた光学的にまたは磁気的に検出可能な被検出部５１と、フレーム５の内周部に固定されて被検出部５１の位置または移動量を光学的にまたは磁気的に検出する検出部５３とから構成できる。光学的に位置を検出する位置検出センサでは、被検出部５１として所定の反射パターンを備えたリニアスケールを用いる。そして発光部と受光部とを備えた検出部５３から被検出部５１に光を照射して反射してきた光に含まれる情報に基づいて位置を検出する。この例では、可動子３２の磁石取付体２９とフレーム５は熱膨脹係数が異なる材料によって形成されている。そこで被検出部５１を直動軸２７の負荷が接続される出力軸部２７ａに近い位置に配置し、検出部５３も出力軸部２７ａに近い位置に配置してある。直動軸２７の出力軸部２７ａを通して負荷側から伝達される熱が直動軸２７を通して、モータ１のケース３の内部に伝わると、直動軸２７、磁石取付体２９及びフレーム５がそれぞれ熱膨脹を起こす。もし直動軸２７の出力軸部２７ａと反対側の非出力軸部２７ｂ側に位置検出センサを配置すると、出力軸部２７ａ側から非出力軸部側２７ｂに位置する各部の膨脹が累積して被検出部及び検出部の取付位置の変化として現れる。これに対してこの例のように位置検出センサ４９の被検出部５１及び検出部５３を直動軸２７の出力軸部側に近い位置に配置すると、被検出部５１及び検出部５３の取付位置を変化させる熱膨脹の累積値がわずかであるため、位置検出センサ４９の検出精度が高くなり、その分リニア同期モータの位置決め精度が高くなる。
【００２９】
図１の例では、直動軸２７の負荷が接続されない非出力軸部２７ｂ側の端部を支持するリニア軸受１３が取付けられる側のエンドブラケット９には、エンドブラケット９から突出する直動軸２７の非出力軸部２７ｂ側の端部を覆う金属製または合成樹脂製のカバー部材５５が取付けられている。カバー部材５５を設けると、直動軸２７の非出力軸部２７ｂとリニア軸受部１３を保護できる。特にこの例ではカバー部材５５として防水性を有する構造のものを用いている。具体的には、カバー部材５５のフランジ部５５ａに、エンドブラケット９の外面に向かう方向に開口する環状の嵌合溝が形成してあり、この嵌合溝にシール用のオーリング５７が圧縮状態で嵌合されている。なおカバー部材５５は、フランジ部５５ａに設けた図示しない複数の貫通孔に捩子を挿入してエンドブラケット９に対して捩子止めされている。このような構造にすると、直動軸２７の非出力軸部２７ｂ側からモータの内部に水分が入り込むのを阻止できる。このような機能は、特に直動軸２７の非出力軸部側２７ｂが上側に位置するようにして直動軸２７を上下方向に変位させる姿勢でこのリニア三相同期モータ１を用いる場合に効果を発揮する。
【００３０】
シリンダ形リニア同期モータでは、固定子４７の環状巻線３９ａ〜３９ｆに流れる励磁電流の通電方向を変えて各固定子コアユニット３５の磁極部３５ｃ…の磁極面３５ｂ…に現れる磁極の極性を変えることにより移動磁界を発生し、可動子３２の永久磁石列と固定子４７の磁極部３５ｃ…との間に直動軸２７を軸線方向に変位させる推力を発生する。この例では励磁電流として正弦波の三相交流を用いる。三相交流の周波数に応じて磁極部３５ｃ…の磁極面３５ｂ…に現れる磁極の極性が変化する。多相の交流電流を環状巻線に通電すれば多相同期モータとなるため、大きな推力を得ることができるのである。励磁電流を変化させなければ（極性及び大きさを固定すれば）固定子４７と可動子３２との間には吸引力のみが働き、可動子３２の位置は固定されることになる。
【００３１】
この例の環状巻線３９ａ〜３９ｆの励磁態様について、図５及び図６を用いて簡単に説明する。まずこの例では、電気角で１２０度ずつ位相がずれた３相の励磁電流Ｕ，Ｖ及びＷを用いる。そこで６個の固定子コアユニット３５…の隣接する２個のスロットに嵌合される２個の環状巻線３９ａ及び３９ｂにはＵ相の励磁電流を流し、その次に隣接する２個のスロットに嵌合される２個の環状巻線３９ｃ及び３９ｄにはＶ相の励磁電流を流し、その次に隣接する２個のスロットに嵌合される２個の環状巻線３９ｅ及び３９ｆにはＷ相の励磁電流を流す。そして６個の固定子コアユニット３５…のそれぞれの軸線方向に隣接する２つの磁極部３５ｃ…に現れる極性が異極性になるように６個の環状巻線３９ａ〜３９ｆを結線する。この例では、図５に示した磁束の流れを生じさせるために、Ｕ相の励磁電流を流す環状巻線３９ａ及び３９ｂにはそれぞれ逆方向にＵ相の励磁電流が流れるように引出し線を結線して、結線した引出し線にＵ相の給電線を接続する。なお図５に示した記号は電流の流れる方向を示している。Ｖ相の励磁電流を流す環状巻線３９ｃ及び３９ｄも，それぞれ逆方向にＶ相の励磁電流が流れるように引出し線を結線して、結線した引出し線にＶ相の給電線を接続する。同様にして、Ｗ相の励磁電流を流す環状巻線３９ｅ及び３９ｆも，それぞれ逆方向にＷ相の励磁電流が流れるように引出し線を結線して、結線した引出し線にＷ相の給電線を接続する。
【００３２】
このように結線して、位置検出センサ４９の出力に基づいて、各環状巻線に流れる励磁電流を切り替えることにより、見掛け上軸線方向に移動する移動磁界を発生させると、同期電動機の原理と同様の動作原理で、可動子３２が軸線方向に移動する。励磁電流の切り替えを停止すれば、可動子３２と固定子４７との間には吸引力のみが働き可動子３２は停止する。
【００３３】
この例で用いた励磁態様を一般的に説明すると次のようになる。まず複数の環状巻線に位相の異なるｐ相（但しｐは２以上の正の整数）の励磁電流を流して移動磁界を得る場合には、ｍ個（但しｍは２以上の正の整数）の固定子コアユニットを用いるときには、ｍ個の固定子コアユニットを周方向にほぼ等しい間隔をあけて配置する。また複数の環状巻線として、ｐ×ｑ個（但しｑは１以上の正の整数）の環状巻線を用意する。１つの固定子コアユニットにｎ個の磁極部を設けるとすると、この場合ｎはｎ＝ｐ×ｑ＋１の関係になる。そしてｍ個の固定子コアユニットの軸線方向に隣接する２つの磁極部間にそれぞれ形成されるｎ−１個のスロットに、それぞれ対応する１つの環状巻線の一部を嵌合させる。このようにするとｍ個の固定子コアユニットのｎ個の磁極部から、完全に同期した移動磁界を発生せることができる。スロットに環状巻線を嵌合させるだけでよいため、スロットの軸線方向の寸法（隣接する２つの磁極部間の間隔）が狭くなっても、固定子を簡単に構成することができる。そして多相の励磁電流を用いて推力を高める場合には、ｍ個の固定子コアユニットの軸線方向に連続して並ぶｑ個のスロットに嵌合されたｑ個の環状巻線に同じ相の励磁電流を流す。そしてこのときでもｍ個の固定子コアユニットのそれぞれの軸線方向に隣接する２つの磁極部に現れる極性が異極性になるようにｐ×ｑ個の環状巻線を結線する。このようにすると、多相化した場合でも配線が複雑にならない。推力を増減する場合には、同じ相の励磁電流が流れる環状巻線の数を増減すればよい。
【００３４】
図７は、図１の例よりも推力の大きなリニア同期モータに本発明を適用した本発明の他の実施の形態の部分断面図である。図７において、図１〜図４に示した前の実施の形態を構成する部材と同様の部材には、図１〜図４に付した符号に１００の数を加えた数の符号を付して原則として説明を省略する。図７の実施の形態は、図１〜図４に示した実施の形態と比べて次の点が異なる、まず推力を大きくするために、１相に対して３個の環状巻線を用意している。その結果、各固定子コアユニット１３５の磁極部１３５ｃの数が１０個となり、環状巻線１３９ａ〜１３９ｉの数が９個となっている。また各固定子コアユニット１３５を構成する固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊの形状が異なる点と、固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊを相互に結合する組合せ構造部の構造が異なる点である。
【００３５】
以下これらの構造が異なる点について説明する。なお理解を容易にするために、図８に１つの固定子コアユニット１３５の概略図を示し、図９に６個の固定子コアユニットの結合関係を概略的に示してある。この実施の形態の固定子コアユニット１３５を構成する固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊも、それぞれ１つの磁極部１３５ｃとヨーク１３５ａの一部を構成するヨーク構成部分１３５ａ1 （図８）とを有している。そして各固定子コア分割体は複数枚のけい素鋼板が積層されて構成されている。図８に示すように、隣接する２つの固定子コア分割体の間に形成されるスロット１３８は、可動子に向かって開口する開口部１３８ｂと環状巻線１２９ａ…の少なくとも一部を受け入れる巻線受け入れ部１３８ａとを有している。固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊの磁極部１３５ｃは、スロット１３８の開口部１３８ｂの軸線方向の幅寸法（図８の左右方向の幅寸法）が巻線受け入れ部１３８ａの軸線方向の幅寸法よりも小さくなるように端部で広がる形状を有している。開口部１３８ｂの軸線方向の幅寸法が小さくなるほど、磁極部１３５ｃの磁極面１３５ｂの面積が大きくなって、より大きな推力が得られる。しかしながら開口部１３８ｂの軸線方向の幅寸法が小さくなると、本発明のように固定子コアユニット１３５を複数の固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊを組み合わせて構成しなければ、環状巻線１３９ａ〜１３９ｉを対応するスロット１３８に嵌合させることができない。本発明で用いる固定子コアユニット１３５の構造は、このような場合に大きな効果を発揮する。
【００３６】
図８に示すように、固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊのヨーク構成部分１３５ａ1 には、それぞれ他の固定子コア分割体のヨーク構成部分１３５ａ1 と組み合わされる端面には、直動軸１２７の周方向（図８の紙面と直交する方向）と軸線方向の一方（図８の紙面の左右の一方）側とに向かって開口するスリット１３６ａ1 ，１３６ｂ1 ，１３６ｂ2 …，１３６ｉ2 ，１３６ｊ1 ）が形成されている。隣接する２つの固定子コア分割体（例えば固定子コア分割体１３６ａと１３６ｂ）にそれぞれ形成されたスリット（例えば１３６ａ1 ，１３６ｂ1 ）は、２つの固定子コア分割体（例えば固定子コア分割体１３６ａと１３６ｂ）が組み合わされた状態で整合して、すなわち向かい合って１つの貫通孔を形成している。そして整合した２つのスリット（例えば１３６ａ1 ，１３６ｂ1 ）には位置決め用の帯状部材としてのリング部材Ｒがそれぞれ嵌合されている。図９に示すように、１つのリング部材Ｒは、６個の固定子コアユニット１３５…を構成するために周方向に並ぶ複数の固定子コア分割体（各固定子コアユニット１３５…の例えば固定子コア分割体１３６ａと１３６ｂ）の整合した２つのスリット（各固定子コアユニット１３５…の例えば固定子コア分割体１３６ａと１３６ｂのスリット１３６ａ1 ，１３６ｂ1 ）に嵌合されて、各固定子コアユニット１３５を相互に連結している。図７の例では、９本のリング部材Ｒが用いられている。
【００３７】
環状巻線１３９ａ〜１３９ｉは、固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊを組み合わせて６個の固定子コアユニット１３５…を一緒に組み立てる際に、２つの固定子コア分割体の間に順次挟み込まれる。具体的には、６個の固定子コアユニット１３５…を構成するための１０個の固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊの中の１つの固定子コア分割体１３６ａをそれぞれ６個ずつ組立治具の上に所定の間隔をあけて環状に並べ、その上にボビン１４１に入った環状巻線１３９ａを配置する。次に、ボビン１４１に入った環状巻線１３９ａを間に挟むようにして６個の固定子コア分割体１３６ｂを６個の固定子コア分割体１３６ａの上に組み合わせる。以後、環状巻線１３９ｂ〜１３９ｈと各６個の固定子コア分割体１３６ｃ〜１３６ｊを同様にして順次重ねて同時に６個の固定子コアユニット１３５…を組み立てる。そして最後に各固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊの結合部にレーザを照射して各固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊを一体化する。このようなリング部材Ｒを用いて固定子を立てると、組み立て作業時に各６個の固定子コア分割体が移動することがなく、組立が容易になるだけでなく、各固定子コアユニットの間隔を所定の間隔に維持できる。
【００３８】
この例では、１つの固定子コアユニット１３５を構成する複数の固定子コア分割体１３６ａ〜１３６ｊのうち、軸線方向の両端に位置する２つの端部側固定子コア分割体１３６ａ及び１３６ｊがヨーク構成部分に１つのスリット１３６ａ1 及び１３６ｊ1 をそれぞれ有する同じ形状（Ｃ字形状）を有しており、これら２つの端部側固定子コア分割体１３６ａ及び１３６ｊの間に位置する８個の固定子コア分割体１３６ｂ〜１３６ｉがヨーク構成部分１３５ａ1 に２つのスリット（例えば１３６ｂ1 と１３６ｂ2 ）を有する同じ形状（Ｔ字形状）を有している。そのため２種類の固定子コア分割体を用いて任意の長さの固定子コアユニットを作ことができ、固定子の製造コストを下げることができる。
【００３９】
図１０は、２種類の固定子コア分割体を用いて任意の長さの固定子コアユニットを作ことができる他の例を示している。この例では、最初の固定子コア分割体２３６ａがＩ字状の形状を有しており、その他の固定子コア分割体２３６ｂ〜２３６ｊが同じ逆Ｌ字形状を有している。この例では、隣接する２つの固定子コア分割体の分割構造部は、一方の固定子コア分割体の磁極部２３６ｃの基部に近い位置に構成される。その他の点は図７及び図８に示す例と同じである。
【００４０】
上記例では、円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈまたは１３１ａ〜１３１ｈを用いたが、各固定子コアユニット３５，１３５…に対応して設けられる永久磁石列を独立した複数の永久磁石により構成してもよいのは勿論である。その場合には、実際的に複数の永久磁石列は、可動子の周方向に間隔をあけて設けられることになる。
【００４１】
上記例の可動子のように、永久磁石が固定された状態の可動子の磁石取付体の輪郭の横断面形状が実質的に円形になるように、永久磁石の磁極面を円弧状に形成すると、回転電機の製造設備を用いて可動子及び固定子を構成する各部品を製造できるため、製造コストを下げることができる。しかしながらこの構造では、固定子コアユニット３５，１３５の磁極部３５ｃ，１３５ｃの磁極面３５ｂ，１３５ｂと永久磁石の磁極面との間の間隙寸法にバラツキが生じる。そこで固定子コアユニットの複数の磁極部の磁極面を実質的に平坦に構成し、磁石取付体の磁石取付部に取付けられた永久磁石列を構成する複数の永久磁石として平板状の磁石を用いると、永久磁石の磁極面が平坦になって、複数の磁極部の磁極面との間の間隙寸法が実質的に一定になる。このようにすると固定子の磁極面と可動子の磁極面との間の間隙寸法に実質的に変化がないため、磁気的に見て最も大きな推力が得られ、しかも直動軸を回転させるようなトルクが発生するのを阻止することができる。そのためリニア軸受に偏った力が加わることがなく、リニア軸受の寿命を延ばすことができる。なおこのような構成にすると、永久磁石が固定された状態の可動子の磁石取付体の輪郭の横断面形状はいわゆる角形となり、角形シリンダ形リニア同期モータとなる。
【００４２】
上記各例では、磁極部３５，１３５の磁極面３５ｂ及び１３５ｂは平坦であったが、図１１に示すように、各固定子コア分割体（１３６ｂ）の磁極面１３５ｂに疑似スロットＳを複数本形成してもよい。
【００４３】
上記２つの例では、６個の固定子コアユニット３５，１３５を周方向にほぼ等しい間隔をあけて配置したが、理論的には固定子コアユニットは１つでもよい。しかしながら上記の例で用いるような構造の固定子コアユニット３５，１３５を１つにすると、可動子と固定子との間に働く吸引力により直動軸に径方向の一方向に偏った力が働き、その力がリニア軸受に作用してリニア軸受の寿命を短くする。そのためこの例のように、複数の固定子コアユニットを磁気バランス良く配置するのが好ましい。また固定子コアユニット３５，１３５の数を多くすると、その分合成推力も大きくなるので、得ようとする推力に応じて固定子コアユニットの数を決定してもよい。
【００４４】
図１２は、１つの固定子コアユニット３３５を用いて形成した固定子コアの半部断面図である。図１３は、この固定子コアユニット３３５を構成する１０個の固定子コア分割体３３６ａ〜３３６ｊのうち、最初の固定子コア分割体３３６ａの平面図であり、図１４は同じ形状を有する固定子コア分割体３３６ｂ〜３３６ｉの１つ（３３６ｂ）の一部切り欠き側面図である。これらの固定子コア分割体３３６ａ〜３３６ｊは、直動軸と同心的に配置される環状のヨーク構成部分３３５ａ1 とヨーク構成部分３３５ａ1 と一体に構成される環状の磁極部３３５ｃとを有している。但し、軸線方向の両側に配置される２つの固定子コア分割体３３６ａ及び３３６ｊについては、環状巻線のリード線を引き出すために径方向に延びる貫通溝ＴＨが形成されているため、ヨーク構成部分及び磁極部は完全な環状にはなっていない。しかしながらこのような場合も本出願においては、環状に含まれるものとする。各固定子コア分割体３３６ｂ〜３３６ｉは、環状のヨーク構成部分３３５ａ1 に形成された嵌合構造からなる組合せ構造部により相互に組み合わされて連結されている。図示しない環状巻線が収納されるスリット３３８は、開口部３３８ｂに向かうに従って幅が狭くなる円環形状を有している。固定子コア分割体３３６ｂ〜３３６ｉは、導磁性材料により一体に成形されている。このような構成の固定子コアユニット３３５を用いる場合でも、前述の複数の固定子コアユニットを用いる場合と同様の効果が得られる。
【００４５】
なお上記の例で説明した環状巻線の励磁態様または方法は一例であって、本発明を実施する場合の環状巻線の励磁方法は移動磁界を発生できるものであれば任意である。
【００４６】
上記実施の形態のシリンダ形リニア同期モータでは、固定子の複数の環状巻線に流れる励磁電流の通電方向を変えて複数の磁極部の磁極面に現れる磁極の極性を変えることにより移動磁界を発生して、１以上の永久磁石列と複数の磁極部との間に直動軸を軸線方向に変位さる推力を発生するため、公知のシリンダ形リニアステッピングモータよりも大きな推力を得ることができる。特に固定子の複数の励磁巻線として、それぞれ可動子の周囲を周方向に囲むように巻線導体を環状に巻回してなる環状巻線を用い、固定子コアユニットの軸線方向に隣接する２つの磁極部間に形成されたスロットに対応する環状巻線の一部を嵌合させる構造を採用するため、環状巻線を固定子コアユニットの磁極部に巻回する必要がなくなる。そのため上記例によれば、大きな推力を発生することができるシリンダ形リニア同期モータを簡単な構造で構成することができる。
【００４７】
以下本願明細書に記載した複数の発明のその他の態様を列記する。
【００４８】
（１）  シリンダ形のフレームを有するケースの両端に取付けられた一対のリニア軸受と、
前記一対のリニア軸受に直線往復運動可能に支持された直動軸、前記直動軸に固定されて前記フレーム内に配置され且つ前記直動軸の軸線方向に延びる磁石取付部を備えた透磁性材料からなる磁石取付体及び前記磁石取付体の前記磁石取付部に支持され且つ磁極面に交互にＮ極とＳ極とが現れるように軸線方向に並べれられた複数の永久磁石からなる１以上の永久磁石列を備えた可動子と、
前記フレームの内周側に固定された基部及び前記直動軸の径方向において磁極面が前記１以上の永久磁石列と対向し且つ前記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を有する１以上の固定子コアユニット並びに前記１以上の固定子コアユニットの前記複数の磁極部を励磁する複数の励磁巻線を備えた固定子とを具備し、
前記複数の励磁巻線に流れる励磁電流の方向を変えて前記複数の磁極部の磁極面に現れる磁極の極性を変えることにより移動磁界を発生させて、前記１以上の永久磁石列と前記複数の磁極部との間に前記直動軸を前記軸線方向に変位させる推力を発生するように構成されたシリンダ形リニア同期モータであって、
前記固定子の前記複数の励磁巻線はそれぞれ前記可動子の周囲を周方向に囲むように巻線導体が環状に巻回されて構成されており、
前記１以上の固定子コアユニットの前記軸線方向に隣接する２つの前記磁極部間に形成されたスロットに対応する１つの前記励磁巻線の一部が嵌合されており、
前記固定子コアユニットは、前記１つの磁極部と前記ヨーク部を構成するヨーク構成部分とを備えた複数の固定子コア分割体が組み合わされて構成されていることを特徴とするシリンダ形リニア同期モータ。
【００４９】
（２）  内部に空洞を有するシリンダ形のフレームと、
前記フレームの両端に固定された一対のエンドブラケットと、
前記一対のエンドブラケットに取り付けられた一対のリニア軸受と、
前記一対のリニア軸受に直線往復運動可能に支持された直動軸、前記直動軸に固定されて前記フレームの前記空洞内に配置され且つ前記直動軸の軸線方向に延びる磁石取付部を備えた透磁性材料からなる磁石取付体及び前記磁石取付体の前記磁石取付部に支持され且つ磁極面に交互にＮ極とＳ極とが現れるように軸線方向に並べれられた複数の永久磁石からなり周方向に間隔をあけて配置されたｍ列（但しｍは２以上の正の整数）の永久磁石列を備えた可動子と、
前記フレームの内周側に固定された基部及び前記直動軸の径方向において磁極面が前記ｍ列以上の永久磁石列と対向し且つ前記軸線方向に所定の間隔をあけて配置されたｎ個（但しｎは３以上の正の整数）の磁極部を有するｍ個の固定子コアユニット及び前記ｍ個の固定子コアユニットの前記ｎ個の磁極部の磁極面に所定の極性の磁極が現れるように各磁極部を励磁する複数の励磁巻線を備えた固定子とを具備し、
前記複数の励磁巻線に位相の異なるｐ相（但しｐは２以上の正の整数）の励磁電流を流して前記複数の磁極部の磁極面に現れる磁極の極性を変えることにより移動磁界を発生して、前記ｍ列の永久磁石列と前記ｍ個の固定子コアユニットの前記ｎ個の磁極部との間に前記直動軸を前記軸線方向に変位させる推力を発生するように構成されたシリンダ形リニア同期モータであって、
前記ｍ個の固定子コアユニットは前記可動子の周方向にほぼ等しい間隔をあけて配置されており、
前記複数の励磁巻線は、それぞれ前記可動子の周囲を周方向に囲むように巻線導体が環状に巻回されてなるｐ×ｑ個（但しｑは１以上の正の整数）の環状巻線からなり、
前記ｎはｎ＝ｐ×ｑ＋１の関係にあり、
前記ｍ個の固定子コアユニットの前記軸線方向に隣接する２つの前記磁極部間にそれぞれ形成されたｎ−１個のスロットにそれぞれ対応する１つの前記環状巻線の一部が嵌合されており、
前記固定子コアユニットは、前記固定子コアユニットの前記スロットに対応する前記ヨークの部分に前記軸線方向に組合せ可能な組合せ構造部を有する複数の固定子コア分割体が前記軸線方向に組み合わされて構成されていることを特徴とすることを特徴とするシリンダ型リニア同期モータ。
【００５０】
（３）  前記励磁巻線は絶縁材料からなるボビンに巻回されており、前記ボビンの一部が前記スロットに嵌合されている（１）または（２）に記載のシリンダ形リニア同期モータ。
【００５１】
（４）  前記ｍ個の固定子コアユニットは偶数個ある（２）に記載のシリンダ形リニア同期モータ。
【００５２】
（５）  前記可動子と前記固定子との前記軸線方向における位置関係を検出する位置検出センサが、前記フレームの内部に配置されている（１）または（２）に記載のシリンダ形リニア同期モータ。
【００５３】
（６）  前記可動子の前記磁石取付体の外周部には径方向の外面にＮ極またはＳ極が現れるように着磁された複数の円環状永久磁石が、前記軸線方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように前記軸線方向に所定の間隔をあけて嵌合されており、前記１以上の固定子コアユニットの磁極部と対向する円環状永久磁石の部分が、前記永久磁石列を構成する前記複数の永久磁石を構成している（１）に記載のシリンダ形リニア同期モータ。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、固定子コアユニットを複数の固定子コア分割体を軸線方向に組み合わせて構成するため、固定子コアユニットの長さを組み合わされる固定子コア分割体の数や形状によって任意に定めることができる利点がある。そのため励磁巻線の相数を増加させたり、永久磁石列の長さを長くして大きな推力を得る場合にも、新規に固定子コアユニットを設計製造する必要がない。
【００５５】
また複数の固定子コア分割体を組み合わせる過程で、環状巻線の少なくとも一部をスロット間に配置することができるので、固定子コアユニットと環状巻線の組合せが容易になり、結果として固定子の製造組み立てが容易になる利点がある。
【００５６】
さらに２つの固定子コアユニットの間に環状巻線の少なくとも一部を挟む構造になるため、スロットの可動子側の開口部の軸線方向の幅寸法が、狭い場合でも環状巻線の少なくとも一部をスロットの内部に配置することができる利点がる。またこの構造を採用すると、スロット内に環状巻線の少なくとも位置を押し込む場合と比べれて、スロット内に収納できる巻線の占積率を高めることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をシリンダ形リニア三相同期モータに適用した実施の形態の一例の一部破断断面図である。
【図２】図１の半部横断面図である。
【図３】図１の例の固定子の概略斜視図である。
【図４】（Ａ）はボビンの斜視図、（Ｂ）はボビンに環状巻線を巻装した状態の断面図である。
【図５】図１のシリンダ形リニア三相同期モータの固定子側の環状巻線の配置状態を説明するために用いる図である。
【図６】図１のシリンダ形リニア三相同期モータの固定子と可動子の関係を示す図である。
【図７】図１の例よりも推力の大きなリニア同期モータに本発明を適用した本発明の他の実施の形態の部分断面図である。
【図８】図７で用いる１つの固定子コアユニットの概略を示す図である。
【図９】図７の例で用いる各固定子コアユニットの配置状態を示す図である。
【図１０】２種類の固定子コア分割体を用いて任意の長さの固定子コアユニットを作ことができる他の例を示す図である。
【図１１】疑似スロットを備えた固定子コア分割体の平面図である。
【図１２】１つの固定子コアユニットを用いて形成した固定子コアの半部断面図である。
【図１３】図１２の固定子コアユニットを構成する複数の固定子コア分割体の１つの固定子コア分割体の平面図である。
【図１４】図１２の固定子コアユニットを構成する固定子コア分割体の１つの一部切り欠き側面図である。
【符号の説明】
１，１０１  シリンダ形リニア三相同期モータ
３，１０３  ケース
５，１０５  フレーム
７，９，１０７，１０９  エンドブラケット
１１，１３，１１１，１１３  リニア軸受
２７，１２７  直動軸
２７ａ，１２７ａ  出力軸部
２９，１２９  磁石取付体
３１ａ〜３１ｈ，１３１ａ〜１３１ｈ  円環状永久磁石
３２，１３２  可動子
３５，１３５  固定子コアユニット
３５ｂ，１３５ｂ  磁極面
３５ｃ，１３５ｃ  磁極部
３６ａ〜３６ｇ，１３６ａ〜１３６ｊ  固定子コア分割体
３９ａ〜３９ｆ，１３９ａ〜１３９ｉ  環状巻線（励磁巻線）
４１  ボビン
４７，１４７  固定子
５５  カバー部材
【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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