JP2000262034A - シリンダ型リニア同期モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 直動軸２７に固定した磁石取付体２９の
磁石取付部３０に円環状永久磁石３１ａ〜３１ｈを軸線
方向に交互にＮ極とＳ極が並ぶように嵌合して可動子３
２を構成する。複数の固定子コアユニット３５をフレー
ム５の内壁部に対して可動子３２の周方向に等しい間隔
をあけて固定する。各固定子コアユニット３５を複数の
固定子コア分割体３６ａ〜３６ｇを組み合わせて構成す
る。励磁巻線として、それぞれ可動子３２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形成した環状
巻線３９ａ〜３９ｅを用いる。環状巻線３９ａ〜３９ｅ
の一部を複数の固定子コアユニット３５の軸線方向に隣
接する２つの磁極部３５ｃ間にそれぞれ形成されたスロ
ットにそれぞれ嵌合させる。

Description

【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２
５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２
９ｄ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，３
１ｄ，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〜３
１ｈ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３６
ｇ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〜３６
ｇの結合部にレーザを照射して各固定子コア分割体３６
ａ〜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２７
ａ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２
７ｂ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を及び図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〜３
９ｆ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３
９ａ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１２
９ａ…の少なくとも一部を受け入れる巻線受け入れ部１
３８ａとを有している。固定子コア分割体１３６ａ〜１
３６ｊの磁極部１３５ｃは、スロット１３８の開口部１
３８ｂ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１３６
ａ〜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１３
６ａ〜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１３
６ａ1 ，１３６ｂ1 ，１３６ｂ2 …，１３６ｉ2 ，１３
６ｊ1 ）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 ，１
３６ｂ1 ）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１３
６ａ1 ，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１３６ａ
1 ，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〜３６ｊ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〜３９ｈと各６個の固定子コア分割体１
３６ｃ〜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〜３６ｊ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１
３５を構成する複数の固定子コア分割体１３６ａ〜１３
６ｊ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１
３６ｂ1 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〜３１
ｈ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，１３５
ｃ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１３５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１３５
ｂ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３３
５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３３６
ｊ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〜３
３６ｉ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝沢 一彦 東京都豊島区北大塚一丁目十五番一号 山 洋電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5H641 BB06 BB14 BB19 GG02 GG04 GG07 GG11 GG12 GG14 GG17 GG19 GG26 GG28 GG29 HH03 HH05 HH08 HH10 HH12 HH13 HH14 HH16 JA03 JB09 JB10

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【請求項４】 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請求項２に記載のシリンダ型リ
   ニア同期モータ。
5. 【請求項５】 複数の前記固定子コアユニットを有し、 前記複数の固定子コアユニットは、前記直動軸の周方向
   に所定の角度間隔あけて配置され、 前記固定子コアユニットを構成する複数の前記固定子コ
   ア分割体は、それぞれ１つの前記磁極部と前記ヨークの
   一部を構成するヨーク構成部分とを有しており、 前記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。
6. 【請求項６】 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いることを特
   徴とするシリンダ型リニア同期モータ
7. 【請求項７】 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６に記載のシリンダ型リ
   ニア同期モータ。
8. 【請求項８】 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
   が嵌合されている請求項６または７に記載のシリンダ型
   リニア同期モータ。
9. 【請求項９】 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
   ことを特徴とする請求項８に記載のシリンダ型リニア同
   期モータ。
10. 【請求項１０】 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８に記載のシリンダ型リニア同期
    モータ。
11. 【請求項１１】 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６に記載のシリンダ型リニア同期モータ。
12. 【請求項１２】 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
    ６に記載のシリンダ型リニア同期モータ。