このような従来のリニア同期モータの磁極面構成体は、リング形状の磁極面構成体の周方向に溝を設け、この溝を磁極部本体の先端に嵌合させている。そのため、リング形状の磁極面構成体が周方向に動いてしまうという問題があった。
本発明の目的は、磁極面構成体が周方向に動くのを防ぐことができるリニア同期モータを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、中間環状磁極部とヨーク構成体とを簡単に連結することができるリニア同期モータを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、従来よりも軸線方向の寸法を短くすることができ、リニア軸受に注入した潤滑油が環状磁極部の磁極面周囲や直動軸周辺に配置された部材に付着するのを防止できるリニア同期モータを提供することにある。
本発明のリニア同期モータは、可動子と固定子とを具備している。可動子は、軸線方向に往復移動する直動軸及び該直動軸に取り付け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ている。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磁極面を有し且つ直動軸の周囲を囲むように直動軸と同心的に配置される複数の環状磁極部及び該複数の環状磁極部を磁気的に連結するヨークを有し、複数の環状磁極部が軸線方向に間隔をあけて配置されてなるコアユニットと、複数の環状磁極部を励磁する複数の励磁巻線とを備えている。コアユニットの複数の環状磁極部は、一対の被連結部分を備えている。複数の環状磁極部は、一対の被連結部分が直動軸に沿って所定の間隔をあけて並んで一対の被連結部分列を構成するように配置されている。複数の環状磁極部は、軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部と、一対の端部環状磁極部の間に位置する1以上の中間環状磁極部とからなる。ヨークは、導磁性材料により形成され、一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の被連結部分の全てを磁気的に連結する一対のヨーク構成体を備えている。なお、ここでいう「導磁性材料」とは、収束した磁束の流れを形成しやすい材料である。複数の環状磁極部の全部または軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部を除く1以上の中間環状磁極部は、環状の磁極部本体と、磁極部本体に取り付けられて磁極面を有する磁極面構成体とから構成されている。磁極面構成体は、帯状磁性板の長手方向の両端部が対向し且つ両端部間に分離部を有するリング形状に、帯状磁性板が曲げ加工されて構成されている。磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を広げる方向の力を利用して、磁極部本体に嵌合されている。磁極面構成体の軸線方向の寸法は、磁極部本体の軸線方向の寸法よりも大きい。磁極部本体には磁極面構成体が取り付けられる複数の被取付部が磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成され、磁極面構成体には複数の被取付部に取り付けられる複数の取付部が形成されている。磁極面構成体が磁極部本体に嵌合されるときに、複数の被取付部と複数の取付部とがそれぞれ嵌合する。
本発明のように、複数の被取付部と複数の取付部とを磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成すると、複数の被取付部と複数の取付部との嵌合により、磁極面構成体が磁極部本体に対して周方向に動くのを防ぐことができる。また、帯状磁性板を曲げ加工してリング形状の磁極面構成体を形成するので、磁極面構成体を簡単に形成できる。
また、本発明では、複数の環状磁極部に一対の被連結部分を設け、該一対の被連結部分に連結される一対のヨーク構成体からヨークを構成するので、複数の環状磁極部を磁気的に連結するヨークの構成を単純なものにできる。
一対のヨーク構成体は、一対の被連結部分列をそれぞれ構成する複数の被連結部分を接続する一対の磁性筒体によって構成することができる。この場合、一対の磁性筒体の内部にそれぞれリニア軸受が配置する。リニア軸受には一対のガイド軸がスライド可能に支持する。直動軸の一端及び一対のガイド軸のそれぞれの一端を第1の連結部材に連結し、直動軸の他端及び一対のガイド軸のそれぞれの他端を第2の連結部材に連結する。ここでいう「リニア軸受」とは、軸を被支持部に対して軸線方向に往復移動可能に支持するリニアガイド等の軸受である。このようにすれば、第1及び第2の連結部材によって連結された一対のガイド軸を一対のリニア軸受に支持させるので、直動軸をコアユニットの両端で支持する必要がない。そのため、リニア同期モータの軸線方向の長さを従来よりも短くすることができる。また、直動軸から離れた位置において、可動子の一対のガイド軸がリニア軸受を介してスライド可能に支持されることになるため、可動子を支持するリニア軸受に潤滑油を注入しても、潤滑油が環状磁極部の磁極面周囲や直動軸周辺の部材に付着するのを防止できる。
本発明では、複数の環状磁極部とヨークとを別々に形成しているため、1以上の中間環状磁極部は、所定の形状の複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成することができる。このため、従来のように導磁性材料に切削加工を施して全ての環状磁極部を形成する場合に比べて、固定子の製造コストを低くできる。また、コアユニット内で発生する磁気損失及び鉄損を小さくすることができる。
また、本発明は、固定子に対して可動子が軸線方向に往復運動をするように構成されているリニア同期モータを改良の対象とする。固定子及び可動子の一方は、永久磁石支持体に取り付けられた複数の永久磁石からなる1以上の永久磁石列を有する永久磁石列ユニットを備えている。固定子及び可動子の他方は、永久磁石列と所定の間隙を介して対向する磁極面を有する複数の環状磁極部及び複数の環状磁極部を磁気的に連結するヨークを有し、複数の環状磁極部が軸線方向に間隔をあけて配置されてなるコアユニットと、複数の環状磁極部を励磁する複数の励磁巻線とを有する電機子ユニットを備えている。複数の環状磁極部は、軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部と、一対の端部環状磁極部の間に位置する1以上の中間環状磁極部とからなる。複数の環状磁極部の全部または軸線方向の両端に位置する一対の端部環状磁極部を除く1以上の中間環状磁極部は、環状の磁極部本体と、磁極部本体に取り付けられて磁極面を有する磁極面構成体とから構成される。磁極面構成体の軸線方向の寸法は、磁極部本体の軸線方向の寸法よりも大きい。磁極部本体には磁極面構成体が取り付けられる複数の被取付部が磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成され、磁極面構成体には複数の被取付部に取り付けられる複数の取付部が形成されている。磁極面構成体が磁極部本体に嵌合されるときに、複数の被取付部と複数の取付部とがそれぞれ嵌合する。
このように、複数の被取付部と複数の取付部をリング形状の磁極部本体の周方向に間隔をあけて形成すると、複数の被取付部と複数の取付部との嵌合により、磁極面構成体が磁極部本体に対して周方向に動くのを防ぐことができる。
磁極面構成体は、帯状磁性板の長手方向の両端部が対向し且つ両端部間に分離部を有するリング形状に、帯状磁性板が曲げ加工して構成することができる。磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を狭くするまたは広げる方向の力を利用して、磁極部本体に嵌合する。このようにすれば、リング形状の磁極面構成体を簡単に形成できる。
中間環状磁極部の磁極面構成体は、磁極部本体よりも軸線方向両側に突出する部分を有するように構成し、一対の端部環状磁極部の磁極面構成体は、隣接する中間環状磁極部に向かって磁極部本体よりも軸線方向に突出する部分を有するように構成すればよい。
被取付部及び取付部の一方は突部から構成し、被取付部及び取付部の他方は突部が嵌合される孔部から構成することができる。このようにすれば、被取付部及び取付部を簡単に形成することができる。
電機子ユニットと永久磁石列ユニットとは同心的に配置し且つ電機子ユニットを永久磁石列ユニットの外側に配置することができる。この場合、磁極部本体の永久磁石列ユニットと対向する内周側端部に磁極面構成体を取り付け、磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を拡げる方向の力を利用して磁極部本体に嵌合する。このようにすれば、磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を拡げる方向の力を利用して、磁極部本体に強固に嵌合できる。
電機子ユニットと永久磁石列ユニットとは同心的に配置し且つ電機子ユニットを永久磁石列ユニットの内側に配置することができる。この場合、磁極部本体の永久磁石列ユニットと対向する外周側端部に磁極面構成体を取り付け、磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を狭める方向の力を利用して磁極部本体に嵌合する。このようにすれば、磁極面構成体は、分離部を構成する両端部間の間隔を狭める方向の力を利用して、磁極部本体に強固に嵌合できる。
以下、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図1〜図3は、本発明のリニア同期モータの一実施の形態の正面図、左側面図及び右側面図である。なお、図1は、直動軸13の軸線を中心に90°の角度範囲で一部を破断した状態で示している。図1に示すように、本例のリニア同期モータは、可動子1と固定子3とを有している。可動子1は、永久磁石列ユニット5と、一対のガイド軸7と、第1及び第2の連結部材9A,9Bと、被検出用永久磁石11とを有している。永久磁石列ユニット5は、永久磁石支持体を構成する直動軸13と永久磁石列15とを有している。直動軸13は、導磁性材料からなり細長い円筒形を有しており、軸線方向に往復移動する。永久磁石列15は、直動軸13の外周に嵌合されて直動軸13の軸線方向に並ぶ8個の円環状の永久磁石17により構成されている。8個の永久磁石17は、直動軸13の径方向の外面にN極が現れるように着磁された4個の円環状の永久磁石17と、S極が現れるよう着磁された4個の円環状の永久磁石17とを含んでいる。そして8個の永久磁石17は、N極とS極とが軸線方向に交互に並ぶように配置されている。本例では、1つの永久磁石17は、円弧状の6個の永久磁石片が直動軸13の周方向に並ぶように配置されて構成されている。なお、永久磁石は、本例のように直動軸13の外周に直接的に取り付けてもよいし、間接的に取り付けてもよい。例えば、直動軸13の外周に磁石取付部を固定し、該磁石取付部に永久磁石列(複数の永久磁石)を固定することもできる。
一対のガイド軸7は、ステンレスからなり細長い円柱形を有している。一対のガイド軸7は、直動軸13と平行に延びるように配置され、第1及び第2の連結部材9A,9Bを介して直動軸13に連結されている。一対のガイド軸7は、固定子3の一対の磁性筒体39内に配置されたリニア軸受42によってスライド可能にそれぞれ支持されている。この支持構造により、可動子1の直動軸13は、固定子3の中心に位置決めされる。
第1及び第2の連結部材9A,9Bは、いずれもアルミニウムからなり、細長い板形状を有している。図2に示すように、第1の連結部材9Aの中央には、4本の螺子19により直動軸13の一方の端部が連結されており、第1の連結部材9Aの両端部には、螺子21により一対のガイド軸7のそれぞれの一方の端部が連結されている。また、図3に示すように、第2の連結部材9Bの中央には、4本の螺子19′により直動軸13の他方の端部が連結されており、第2の連結部材9Bの両端部には、螺子21′により一対のガイド軸7のそれぞれの他方の端部が連結されている。
図1に示すように、固定子3は、電機子ユニット23を備えている。電機子ユニット23は、6個の励磁巻線25A〜25Fとコアユニット27とを有している。6個の励磁巻線25A〜25Fは、巻線導体が環状に巻かれて形成され、直動軸13の軸線方向に間隔をあけて配置され且つ直動軸13の周囲を囲むように配置されている。6個の励磁巻線25A〜25Fには、電気角で120°ずつ位相がずれた3相の励磁電流(U,V,W)が流れている。具体的には、6個の励磁巻線25A〜25Fには、U相,−U相,−V相,V相,W相,−W相の励磁電流がそれぞれ流れている。励磁巻線25A〜25Fは、図4(A)〜(C)に示すボビン29にそれぞれ収納されている。ボビン29は、励磁巻線25A〜25Fと後述する環状磁極部(33,35,37)とを絶縁する絶縁合成樹脂材料により形成されている。ボビン29は、中央部に直動軸13が貫通する筒部29aと、筒部29aの両端に一体に設けられて直動軸13の軸線方向と直交する方向に延びる一対の鍔部29bとを有している。一対の鍔部29bの一方の鍔部には、励磁巻線(25A〜25F)の巻始めの引き出し線をボビン29の鍔部29bの径方向外側に引き出すように径方向に延びる溝部29cが形成されている。そして、一方の鍔部29bには、溝部29cが内部に形成され且つ他方の鍔部29bから離れる方向に膨出する膨出部29dが一体に形成されている。膨出部29d内には、溝部29cから引き出された巻き始めの引き出し線が収納されている。励磁巻線25A〜25Fを内部に収納したボビン29は、後述する5個の中間環状磁極部37が治具や一対の磁性筒体39等により位置決め固定された後に、隣り合う2つの環状磁極部(33,35,37)間に挿入できる形状及び寸法を有している。
図1に戻って説明すると、コアユニット27は、エンドブラケット31と、一対の端部環状磁極部33及び35と、5個の中間環状磁極部37と、一対の磁性筒体39と、一対の磁性板41とを有している。エンドブラケット31は、非磁性のアルミニウム板材等に切削加工が施されて形成されている。エンドブラケット31の中央部には、直動軸13が貫通する貫通孔31aが形成されている。また、エンドブラケット31の両端部には、一対のガイド軸7のそれぞれが貫通する貫通孔31bが形成されている。
一対の端部環状磁極部33及び35の一方の端部環状磁極部33は、環状の磁極部本体45と、該磁極部本体45に嵌合される磁極面構成部47とを有している。磁極部本体45は、図1の上下方向の端部に一対の被連結部分51を有しており(図1において、下方の被連結部分51は、周壁部43に覆われている)、所定の厚みの磁性鋼材に切削加工が施されて形成されている。磁極部本体45の中央には、直動軸13が貫通する貫通孔45aが形成されている。一対の被連結部分51の中央には、一対の磁性筒体39のそれぞれが貫通する貫通孔51aが形成されている。また、磁極部本体45の図1の紙面と直交する方向の両側には、一対の磁性板41がそれぞれ当接している。さらに、図5(図1の部分拡大図)に示すように、磁極部本体45の隣接する中間環状磁極部37が位置する側の端部には、貫通孔45a内に突出する環状の凸部45bが形成されている。
端部環状磁極部33の磁極面構成部47は、円環状を有しており、内周に永久磁石列15と所定の間隙を介して対向する磁極面47aを備えている。磁極面47aは、隣接する中間環状磁極部37から直動軸13の軸線方向に離れるに従って、永久磁石列15との間の間隙寸法が大きくなるように傾斜している。環状の磁極面構成部47の外周には、磁極部本体45側と隣接する中間環状磁極部37側とに開口する凹部47bが形成されている。磁極面構成部47は、磁極部本体45の凸部45bと磁極面構成部47の凹部47bとが嵌合された状態で、貫通孔45a内に配置される。また、磁極面構成部47の直動軸13に対向する端部には、軸線方向に延びる環状の顎部47cが一体に形成されている。
図1に示すように、一対の端部環状磁極部33及び35の他方の端部環状磁極部35も、環状の磁極部本体53と、該磁極部本体53に嵌合される磁極面構成部55とを有している。磁極部本体53は、図1の上下方向の端部に一対の被連結部分59を有しており(図1において、下方の被連結部分59は、周壁部43に覆われている)、所定の厚みの磁性鋼材に切削加工が施されて形成されている。磁極部本体53の中央には、直動軸13が貫通する貫通孔53aが形成されている。一対の被連結部分59の中央には、一対のガイド軸7のそれぞれが貫通する貫通孔59aが形成されている。また、磁極部本体53の図1の紙面と直交する方向の両側には、一対の磁性板41がそれぞれ当接している。さらに、図5(図1の部分拡大図)に示すように、磁極部本体53の隣接する中間環状磁極部37が位置する側の端部には、貫通孔53a内に突出する環状の凸部53bが形成されている。
端部環状磁極部35の磁極面構成部55は、円環状を有しており、内周に永久磁石列15と所定の間隙を介して対向する磁極面55aを備えている。磁極面55aは、隣接する中間環状磁極部37から直動軸13の軸線方向に離れるに従って、永久磁石列15との間の間隙寸法が大きくなるように傾斜している。環状の磁極面構成部55の外周には、磁極部本体53側と隣接する中間環状磁極部37側とに開口する凹部55bが形成されている。磁極面構成部55は、磁極部本体53の凸部53bと磁極面構成部55の凹部55bとが嵌合された状態で、貫通孔53a内に配置される。磁極面構成部55の直動軸13に対向する端部には、軸線方向に延びる環状の顎部55cが一体に形成されている。本例では、上述の顎部47cにより、端部環状磁極部33の磁極面を大きくすることができ、顎部55cにより、端部環状磁極部35の磁極面を大きくすることができる。そのため、電機子ユニット23の大きさを小さくして、トルクを高めることができる。また、顎部47c,55cの大きさを調整することにより、コギングトルクを減少させることもできる。
一方の端部環状磁極部33と他方の端部環状磁極部35との間に位置する5個の中間環状磁極部37は、図6に示すように、環状の磁極部本体61と、該磁極部本体61に取り付けられる磁極面構成体63とを有している。磁極部本体61は、図7(A)及び(B)に示すように、輪郭が矩形状の本体部65と、図7の紙面において本体部65の上下方向に位置する一対の被連結部分67とを有している。図7(B)に示すように、磁極部本体61は、複数枚の磁性鋼板が直動軸13の軸線方向に積層されて構成されている。そして、図1に示すように、5個の中間環状磁極部37は、一方の端部環状磁極部33と他方の端部環状磁極部35との間に軸線方向に並んで配置されている。図7に示すように、本体部65の中央部には、直動軸13が貫通する貫通孔65aが形成されている。本体部65の貫通孔65a側の内周面には、被取付部を構成する4つの突部65bが周方向に間隔をあけて形成されている。また、図6の紙面において本体部65の左右方向両側には、一対の磁性板41(図1及び図3)がそれぞれ当接する。さらに本体部65の縁部には、樹脂と共にリード線が貫通するリード線貫通孔65cが形成されている。貫通孔65aとリード線貫通孔65cとの間には膨出部嵌合溝65dが形成されている。膨出部嵌合溝65dは、リード線貫通孔65cと連通している。膨出部嵌合溝65dには、ボビン29の膨出部29d(図4)が嵌合される。
一対の被連結部分67には、軸線方向と直動軸13から離れる方向とに向かって開口する嵌合用凹部67aが形成されている。嵌合用凹部67aの輪郭は半円形形状を有している。
本例では、図1に示すように、一方の端部環状磁極部33と5個の中間環状磁極部37と他方の端部環状磁極部35とは、隣接する2つの環状磁極部(33,35,37)の間に1つの励磁巻線(25A〜25F)が配置されるスペースを形成するように軸線方向に間隔をあけて配置されている。
中間環状磁極部37の磁極面構成体63は、図8(A)及び(B)に示すように、永久磁石列ユニット5の周囲を囲むように、リング形状を有しており、永久磁石列ユニット5に対向する内周に永久磁石列15と所定の間隙を介して対向する磁極面63aを有している。このため、本例では、電機子ユニット23と永久磁石列ユニット5とは同心的に配置され且つ電機子ユニット23が永久磁石列ユニット5の外側に配置されることになる。そして、磁極面構成体63は、中間環状磁極部37の磁極部本体61の永久磁石列ユニット5と対向する内周側端部に取り付けられることになる。磁極面構成体63は、図9に示す帯状磁性板64の長手方向の両端部が対向し且つ両端部間に分離部63bを有するように、帯状磁性板64が治具を用いて曲げ加工されて構成されている。磁極面構成体63は、軸線方向に中央部63c[図8(B)の点線内側]と中央部63cの両側に位置する一対の顎部63d[図8(B)の点線外側]とを有している。中央部63cには、4つの取付部を構成する貫通孔63eが磁極面構成体63の周方向に間隔をあけて形成されている。磁極面構成体63が磁極部本体61に嵌合されるときに、中央部63cと磁極部本体61の内周面とが当接して、4つの貫通孔63eと磁極部本体61の4つの突部65b(図7)とがそれぞれ嵌合する。
一対の顎部63dは、磁極面構成体63が磁極部本体61に嵌合された状態で、磁極部本体61よりも軸線方向両側に突出している。このため、磁極面構成体63の軸線方向の寸法は、磁極部本体61の軸線方向の寸法よりも大きくなる。本例では、顎部63dによって、中間環状磁極部37の磁極面を大きくすることができる。そのため、電機子ユニット23の大きさを小さくして、トルクを高めることができる。また、顎部63dの大きさを調整することにより、コギングトルクを減少させることもできる。磁極面構成体63を磁極部本体61に取り付けるには、磁極面構成体63に外圧を加えて分離部63bを構成する両端部間の間隔を狭めた状態で、磁極面構成体63を磁極部本体61の貫通孔65a内に配置する。そして、外圧を解除して、磁極面構成体63の4つの貫通孔63eと磁極部本体61の4つの突部65bとをそれぞれ嵌合させる。磁極面構成体63は、磁極部本体61に取り付けられた状態で、分離部63bを構成する両端部間の間隔を広げる方向の力を利用して、磁極部本体61に嵌合される。
図1に示すように、端部環状磁極部33,35と5個の中間環状磁極部37と6個の励磁巻線25A〜25Fとが組み合わされた状態で、一方の端部環状磁極部33の一対の被連結部分51と、他方の端部環状磁極部35の一対の被連結部分59と、5個の中間環状磁極部37の一対の被連結部分67(図6)とが直動軸13に沿って並んで一対の被連結部分列69が構成される。一対の被連結部分列69をそれぞれ構成する一対の被連結部分(51,59,67)は、一対の磁性筒体39によってそれぞれ接続されている。また、端部環状磁極部33,35と5個の中間環状磁極部37は、一対の磁性板41によっても接続されている。
磁性筒体39は、導磁性材料から一体に成形されており、円筒形を有している。そして、一対の磁性筒体39のそれぞれの両端は、エンドブラケット31と他方の端部環状磁極部35とに当接している。また、一対の磁性筒体39の一方の端部は、一方の端部環状磁極部33の貫通孔51aを貫通している。磁性筒体39の外周面は、中間環状磁極部37の嵌合用凹部67aを囲む縁部分67b(図6)に当接している。そして、一対の磁性筒体39のそれぞれの一方の端部とエンドブラケット31とは図2に示す螺子71により固定されている。また、一対の磁性筒体39のそれぞれの他方の端部と他方の端部環状磁極部35とは図3に示す螺子73により固定されている。図1に示すように、一対の磁性筒体39の内部には、一対のガイド軸7をそれぞれ支持する2つのリニア軸受42が配置されている。
環状磁極部(33,35,37)の図1の紙面と直交する方向の両側に当接する磁性板41は、矩形状の磁性鋼板により形成されている。本例では、一対の磁性筒体39により一対のヨーク構成体が構成され、一対の磁性板41により一対の補助用ヨーク構成体が構成されている。この結果、一対の磁性筒体39及び一対の磁性板41により、環状磁極部(33,35,37)を磁気的に連結するヨークが形成されている。
コアユニット27の外周には周壁部43が配置されている。周壁部43は、図1及び図3に示すように、第1の周壁部構成部材75Aと第2の周壁部構成部材75Bとから構成されている。第1及び第2の周壁部構成部材75A,75Bは、いずれも厚み寸法0.5mmの導磁性材料により形成されている。第1の周壁部構成部材75Aは、上方に位置するコアユニット27の一対の端部環状磁極部33,35の間の部分の大部分を覆っている。第2の周壁部構成部材75Bは、下方に位置するコアユニット27の一対の端部環状磁極部33,35の間の部分の大部分を覆っている。第1の周壁部構成部材75Aは、螺子77を用いて、一対の磁性板(一対の補助用ヨーク構成体)41と一緒にコアユニット27の一対の端部環状磁極部33,35に連結されている。第2の周壁部構成部材75Bは、螺子78を用いて、一対の磁性板(一対の補助用ヨーク構成体)41と一緒にコアユニット27の一対の端部環状磁極部33,35に連結されている。
このような構成により、第1及び第2の周壁部構成部材75A,75Bから構成される周壁部43は、一対の端部環状磁極部33,35に跨って配置されて、5個の中間環状磁極部37及び励磁巻線25A〜25Fを囲むことになる。そして、6個の励磁巻線25A〜25Fの径方向外側に位置する隣接する2つの環状磁極部(33,35,37)の間の部分には合成樹脂からなるモールド層79が形成されている。
また、本例では、図1及び図3に示すように、コアユニット27の他方の端部環状磁極部35にホール素子81が設けられており、直動軸13には、ホール素子81と対向するように、被検出用永久磁石11が設けられている。そして、ホール素子81と被検出用永久磁石11とにより、磁極検出が行われる。
本例のリニア同期モータによれば、中間環状磁極部37の構成において、磁極面構成体63の4つの被取付部(突部65b)と磁極部本体61の4つの取付部(貫通孔63e)とを環状の磁極部本体61の周方向に間隔をあけて形成するので、貫通孔63eと突部65bとの嵌合により、磁極面構成体63が磁極部本体61に対して周方向に動くのを防ぐことができる。また、帯状磁性板64を曲げ加工してリング形状の磁極面構成体63を形成するので、磁極面構成体63を簡単に形成できる。
図10(A)及び(B)は、本発明の他の実施の形態のリニア同期モータに用いる中間環状磁極部の磁極部本体の平面図及び図10(A)のB−B線断面図であり、図11(A)及び(B)は、中間環状磁極部の磁極面構成体の平面図及び右側面図である。本例のリニア同期モータは、中間環状磁極部の磁極部本体における貫通孔側の内周面の構成及び磁極面構成体の構成以外は、図1〜図9に示す部材と同じ構成を有している。そのため、図1〜図9に示す部材と同じ部材には、図1〜図9に付した符号に100を加えた符号を付して説明を省略する。図10(A)及び(B)に示すように、中間環状磁極部の環状の磁極部本体161の貫通孔165a側の内周面には、被取付部を構成する4つの突部165bが周方向に間隔をあけて形成されている。突部165bは、周方向の長さ寸法が図7に示す突部65bより大きくなっている。図11(B)に示すように、磁極面構成体163の中央部163cには、4つの取付部を構成する貫通孔163eが磁極部本体161の周方向に間隔をあけて形成されている。本例でも、磁極面構成体163が磁極部本体161に嵌合されるときに、中央部163cと磁極部本体161の内周面とが当接して、4つの貫通孔163eと磁極部本体161の4つの突部165bとがそれぞれ嵌合する。
本例のリニア同期モータによれば、4つの突部165bの周方向の長さ寸法が大きくなるので、磁極面構成体163に磁束が流れやすくなり、磁気損失が比較的に小さく抑えられる。
図12は、本発明のさらに他の実施の形態のリニア同期モータの半部の断面図である。本例のリニア同期モータは、電機子ユニットが永久磁石列ユニットの内側に配置されている。本例のリニア同期モータは、可動子201と固定子203とを有している。可動子201は、永久磁石列ユニット205を備えている。永久磁石列ユニット205は、永久磁石支持体を構成する直動軸213と永久磁石列215とを有している。直動軸213は、円筒形を有しており、軸線方向に往復移動する。永久磁石列215は、直動軸213の内周に嵌合されて直動軸213の軸線方向に並ぶ円環状の複数の永久磁石217により構成されている。複数の永久磁石217は、N極とS極とが軸線方向に交互に並ぶように配置されている。永久磁石列ユニット205は、図示しない支持手段により、固定子203に対して可動に支持されている。
固定子203は、電機子ユニット223を備えている。電機子ユニット223は、複数の励磁巻線225とコアユニット227とを有している。各励磁巻線225は、ボビン229に収納されている。
図13(A)及び図13(B)に示すように、コアユニット227は、複数の中間環状磁極部237とヨーク241とを一体に有している。中間環状磁極部237は、磁極部本体261と、該磁極部本体261に嵌合される磁極面構成体263とを有している。磁極部本体261は、環状形状を有している。ヨーク241は、円筒形を有している。磁極部本体261の外周面には、被取付部を構成する4つの突部265b[図13(B)]が周方向に間隔をあけて形成されている。
中間環状磁極部237の磁極面構成体263は、永久磁石列ユニット205の内側に位置するように、リング形状を有しており、永久磁石列ユニット205に対向する外周に磁極面263aを有している。このため、本例では、図12に示すように、電機子ユニット223と永久磁石列ユニット205とは同心的に配置され且つ電機子ユニット223が永久磁石列ユニット205の内側に配置されることになる。そして、磁極面構成体263は、中間環状磁極部237の磁極部本体261における永久磁石列ユニット205と対向する外周側端部に取り付けられることになる。
図13(A)に示すように、磁極面構成体263は、分離部263bを有している。また、図12に示すように、磁極面構成体263は、軸線方向に中央部263cと中央部263cの両側に位置する一対の顎部263dとを有している。図13(B)に示すように、中央部263cには、4つの取付部を構成する貫通孔263eが磁極面構成体263の周方向に間隔をあけて形成されている。磁極面構成体263が磁極部本体261に嵌合されるときに、中央部263cと磁極部本体261の内周面とが当接して、4つの貫通孔263eと磁極部本体261の4つの突部265bとがそれぞれ嵌合する。
一対の顎部263dは、磁極面構成体263が磁極部本体261に嵌合された状態で、磁極部本体261よりも軸線方向両側に突出している。このため、磁極面構成体263の軸線方向の寸法は、磁極部本体261の軸線方向の寸法よりも大きくなる。本例では、磁極面構成体263は、分離部263bを構成する両端部間の間隔を狭める方向の力を利用して、磁極部本体261に嵌合されている。
本例のリニア同期モータによれば、電機子ユニット223が永久磁石列ユニット205の内側に配置されるリニア同期モータにおいても、磁極面構成体263が磁極部本体261に対して周方向に動くのを防ぐことができる。
なお、上記の各例のリニア同期モータでは、可動子が永久磁石列ユニットを備え、固定子が電機子ユニットを備えた例を示したが、可動子が電機子ユニットを備え、固定子が永久磁石列ユニットを備えるリニア同期モータでも本発明が適用できるのは当然である。
また、上記の各例のリニア同期モータでは、被取付部を突部で形成し、取付部を孔部で形成したが、被取付部を孔部で形成し、取付部を突部で形成しても構わない。
また、図1〜図9に示すリニア同期モータでは、中間環状磁極部のみにリング形状の磁極面構成体を備える例を示したが、一対の端部環状磁極部にも磁極面構成体を備えることができる。その場合、磁極面構成体は、隣接する中間環状磁極部に向かって磁極部本体よりも軸線方向に突出する部分(顎部)を有しているように構成すればよい。