JP2017060289A - リニアモータ及びそれを備えるリニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの偏心を抑制し、リニアモータの推進力を向上させる。【解決手段】リニアモータ３０は、内周側に複数のコイル５１が軸方向に間隔をあけて配置される中空円筒状のコア５０と、複数の永久磁石４１が軸方向に間隔をあけて配置され、コア５０内を軸方向に移動自在な円筒状のシャフト４０と、非磁性体により形成され、コア５０の全長にわたってコア５０とシャフト４０との間に配置されるスリーブ６０，６１，６５と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁力によって軸方向に伸縮するリニアモータ及びそれを備えるリニアアクチュエータに関するものである。

特許文献１には、複数のコイルを有するコアと、複数の永久磁石が設けられるシャフトと、を備え、コイルに電流を供給することによって、シャフトがコアに対して軸方向に相対移動するリニアモータが記載されている。また、特許文献１に開示されるリニアモータは、コアの軸方向両端に設けられるスリーブをさらに備える。コアの両端にスリーブが設けられることで、二つのスリーブの間において、シャフトとコアとの間には、スリーブの厚みに応じた隙間が形成される。このため、コアがシャフトに接触して吸着されることが防止される。

特開２００５−２０４４４９号公報

しかしながら、シャフトとコアとの間隙がシャフトの周方向においてばらつくと、間隙が小さい箇所では、シャフトとコアとが引き寄せ合う力が大きくなる。このため、スリーブがコアの両端にのみ設けられていると、二つのスリーブの間において、シャフトが偏心するおそれがある。このようにシャフトが偏心すると、シャフトに作用するコアの磁界がシャフトの周方向において偏ってしまい、コアの磁界の変化がシャフトへ効率良く伝わらず、結果として、リニアモータの推進力の低下を招く。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、シャフトの偏心を抑制し、リニアモータ及びそれを備えるリニアアクチュエータの推進力を向上させることを目的とする。

第１の発明は、非磁性体により形成されるスリーブが、コアの全長にわたってコアとシャフトとの間に配置されることを特徴とする。

第１の発明では、コアの全長にわたってコアとシャフトとの間に非磁性体により形成されるスリーブが設けられる。スリーブによってシャフトが径方向へ変位することが規制されるため、コアが生じる磁界がシャフトに対して均一に作用する。

第２の発明は、スリーブが、コアの軸方向に形成されるスリットを有することを特徴とする。

第２の発明では、スリーブにスリットが形成される。このため、スリーブをコア内へ容易に挿入することができる。

第３の発明は、スリーブの端部の内周面に、スリーブの端面に向かって連続的に拡径する拡径部が設けられることを特徴とする。

第３の発明では、スリーブの端部の内周面に拡径部が設けられる。このため、スリーブ内にシャフトが組み付けられる際、シャフトの先端が拡径部によってスリーブ内へと案内される。この結果、シャフトをスリーブ内へ容易に挿入させることができる。

第４の発明は、スリーブは、比透磁率が１を超え１０以下の材料により形成されることを特徴とする。

第５の発明は、スリーブは、オーステナイト系ステンレス鋼により形成されることを特徴とする。

第４及び第５の発明では、スリーブは、比透磁率が１を超え１０以下の材料により形成される。比透磁率が１を超え１０以下の材料によってスリーブが形成されると、コアとシャフトとの間の磁気抵抗が低減される。このため、コアが生じる磁界がシャフトに作用しやすくなり、リニアモータの推進力を向上させることができる。

第６の発明は、スリーブは、コアに設けられ、コアは、コアの内周面に開口しコイルが収容される複数のスロットを有し、コイルは、スロット内に内周面に至るまで設けられることを特徴とする。

第６の発明では、コイルが、スロット内に内周面に至るまで設けられる。このため、コイルの巻線数を増加させることが可能となり、同じ供給電流に対してコイルが生じる磁界を強くすることができる。この結果、リニアモータの推進力を向上させることができる。

第７の発明は、第１チューブと、第１チューブの外周に設けられる第２チューブと、を備えるリニアアクチュエータが、第１から第６の発明のリニアモータの何れかを備えることを特徴とする。

第７の発明では、コアが設けられる第１チューブの外周にシャフトの一端が固定される第２チューブが摺動自在に設けられる。このため、外部部材から荷重が作用しても、第１チューブと第２チューブとにより荷重が分散されるため、リニアアクチュエータは所望の推力によって伸縮することが可能である。

本発明によれば、シャフトの偏心が抑制され、リニアモータ及びそれを備えるリニアアクチュエータの推進力を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るリニアモータ及びリニアアクチュエータの軸方向断面図である。 図１のII部の拡大図である。 図１のIII−III線に沿う断面図である。 本発明の実施形態に係るリニアモータ及びリニアアクチュエータの第１変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るリニアモータ及びリニアアクチュエータの第２変形例を示す断面図である。

以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係るリニアモータ３０及びそれを備えるリニアアクチュエータ１００について説明する。

リニアモータ３０は、リニアアクチュエータ１００の駆動源であり、内周側に複数のコイル５１が軸方向に間隔をあけて配置される中空円筒状のコア５０と、複数の永久磁石４１が軸方向に間隔をあけて配置され、コア５０内を軸方向に移動自在な円筒状のシャフト４０と、非磁性体により形成され、コア５０の略全長にわたってコア５０とシャフト４０との間に配置されるスリーブ６０と、を備える。

リニアアクチュエータ１００は、リニアモータ３０のコア５０が固定される第１チューブ１０と、第１チューブ１０の外周に摺動自在に設けられ、リニアモータ３０のシャフト４０が固定される第２チューブ２０と、を備える。

リニアモータ３０では、コイル５１に供給される電流に応じてシャフト４０を軸方向に駆動する推力（電磁力）が発生し、リニアアクチュエータ１００の第１チューブ１０と第２チューブ２０とは、リニアモータ３０が発生する推力によって相対変位する。なお、図１には、最も収縮した状態のリニアアクチュエータ１００が示される。

第１チューブ１０は、中空円筒状のベース部１１と、ベース部１１の一端側に結合されるインナーチューブ１２と、ベース部１１の他端側に結合されるガイドチューブ１３と、を有する。

ベース部１１は、両端が開口する筒状部材であり、ガイドチューブ１３が結合されるベース本体１６と、ベース本体１６とインナーチューブ１２とを接続するアダプタ部１７と、を有する。ベース本体１６の内周には、径方向内側に向かって突出する環状のストッパ部１６Ａが形成される。

ベース本体１６の外周には、径方向に突出する第１連結部としての一対のトラニオン軸１が固定される。リニアアクチュエータ１００は、一対のトラニオン軸１が図示しない外部部材に回動可能に軸支されることで、外部部材に対して回動可能に保持される。一対のトラニオン軸１の何れか一方には、貫通孔１Ａが設けられる。

インナーチューブ１２は、一端がアダプタ部１７に結合される筒状部材であり、他端には内周面１２Ｂから径方向内側に向かって突出する円環状の規制部１２Ｃが設けられる。規制部１２Ｃは、インナーチューブ１２の内周面１２Ｂに挿入されるコア５０の軸方向における位置を規定するために設けられる。

アダプタ部１７は、ベース本体１６とインナーチューブ１２とを連結するアダプタ本体１８と、アダプタ本体１８とインナーチューブ１２との間に配置される配線案内板１９と、を有する。

アダプタ本体１８の内周面には、径方向内側に突出する押圧部１８Ａが設けられる。押圧部１８Ａは、アダプタ本体１８に結合されるインナーチューブ１２の端面１２Ｄと対向する位置に形成される。

配線案内板１９は、アダプタ本体１８の押圧部１８Ａとインナーチューブ１２の端面１２Ｄとの間に配置され、押圧部１８Ａとともに、コア５０をインナーチューブ１２内に押圧固定するために設けられる。また、配線案内板１９の外周側には、コイル５１からの配線４４が挿通する図示しない溝部が設けられる。

ガイドチューブ１３は、一端がベース本体１６に結合される筒状部材である。なお、インナーチューブ１２とアダプタ部１７との結合構造、アダプタ部１７とベース本体１６との結合構造及びアダプタ部１７とガイドチューブ１３との結合構造は、ねじ結合であってもよいし、嵌合結合であってもよい。

第２チューブ２０は、両端が開口し一端側から第１チューブ１０のインナーチューブ１２が摺動自在に挿入される中空円筒状のアウターチューブ２１と、アウターチューブ２１の他端に結合され、アウターチューブ２１の他端を閉塞するキャップ２２と、を備える。

キャップ２２の外側面には、図示しない外部機器が連結される第２連結部としての連結部材２が固定される。アウターチューブ２１とキャップ２２との結合構造は、ネジ結合であってもよいし、嵌合結合であってもよい。なお、アウターチューブ２１とキャップ２２とは、一体的に形成されてもよい。

リニアアクチュエータ１００は、第１チューブ１０と第２チューブ２０とを軸方向に相対変位可能に支持する第１リニアガイド部１５及び第２リニアガイド部２５をさらに備える。

インナーチューブ１２の自由端側の外周には、環状の第１軸受１４が設けられる。第１軸受１４の軸受面（外周面）１４Ａは、アウターチューブ２１の内周面２１Ａと摺接する。第１リニアガイド部１５は、インナーチューブ１２の外周面１２Ａと、第１軸受１４の軸受面１４Ａと、によって構成される。

アウターチューブ２１の開口端側の内周には、環状の第２軸受２３が設けられる。第２軸受２３の軸受面（内周面）２３Ａは、インナーチューブ１２の外周面１２Ａと摺接する。第２リニアガイド部２５は、アウターチューブ２１の内周面２１Ａと、第２軸受２３の軸受面２３Ａと、によって構成される。

リニアアクチュエータ１００が伸縮する際には、第１リニアガイド部１５では、第１軸受１４の軸受面１４Ａがアウターチューブ２１の内周面２１Ａに摺接し、第２リニアガイド部２５では、第２軸受２３の軸受面２３Ａがインナーチューブ１２の外周面１２Ａに摺接する。これにより、インナーチューブ１２とアウターチューブ２１とは、滑らかに摺動する。インナーチューブ１２の外周面１２Ａとアウターチューブ２１の内周面２１Ａとは、第１軸受１４及び第２軸受２３を介して互いに隙間なく対峙する。

シャフト４０は、中空部４０Ａを有する円筒状部材である。シャフト４０の一端は、連結部材２のねじ部２Ａによって第２チューブ２０のキャップ２２に固定され、他端は、ガイドチューブ１３内に摺動自在に配設されるロッドガイド２６に固定される。シャフト４０の他端にロッドガイド２６が設けられることで、ガイドチューブ１３とシャフト４０との同軸度が確保される。このため、リニアアクチュエータ１００の伸縮時にシャフト４０の端部が径方向に振れることが防止される。なお、シャフト４０は、連結部材２のねじ部２Ａによってキャップ２２に固定されているが、この構成に代えて、連結部材２とは別の部材からなる結合部材によってキャップ２２に固定される構成であってもよい。この場合、連結部材２は、キャップ２２と一体的に形成されてもよい。

シャフト４０の中空部４０Ａには、複数の永久磁石４１が軸方向に並んで保持される。永久磁石４１は、円柱状に形成されており、軸方向にＮ極とＳ極が位置するように着磁される。隣り合う永久磁石４１は、同極同士が対向するように配置される。また、隣り合う永久磁石４１の間には継鉄４２が設けられる。中空部４０Ａ内の両端には非磁性体４３が配置され、シャフト４０は、非磁性体４３を介してキャップ２２及びロッドガイド２６に固定される。なお、シャフト４０は、永久磁石４１と継鉄４２との外周面を覆うケーシングを設けることなく、永久磁石４１と継鉄４２とを単に接合することによって形成されてもよい。また、継鉄４２を設けずに、隣り合う永久磁石４１が当接するようにしてもよい。

次に、図１及び図２を参照して、コア５０について説明する。図２は、図１のIIで示される円で囲まれる部分周辺を拡大して示したものであり、説明のため、シャフト４０を表示していない。

コア５０は、複数の円環状部材５３が軸方向に積層されることによって形成される中空円筒状部材であり、インナーチューブ１２の内周面１２Ｂに挿入される。コア５０は、規制部１２Ｃに当接する一端面５０Ａと、配線案内板１９側に配置される他端面５０Ｂと、スリーブ６０が挿入される内周面５０Ｃと、外周側に軸方向にわたって形成されるバックヨーク部５０Ｄと、バックヨーク部５０Ｄから内周方向に突出する円環状の複数のティース部５０Ｅと、バックヨーク部５０Ｄとティース部５０Ｅとにより囲まれ、内周面５０Ｃに開口する空間としての複数のスロット部５０Ｆと、スロット部５０Ｆ内に配置される円環状のコイル５１と、を有する。なお、コア５０は、複数の部材を積層して形成される構成に限定されず、単一の部材で形成されてもよい。

コイル５１は、図２に示されるように、二つの円環状部材５３の間に挟みこまれることによって、スロット部５０Ｆ内に配置された状態となる。スロット部５０Ｆ内に配置されたコイル５１に電流が供給されると、コイル５１の周囲に磁界が生じ、バックヨーク部５０Ｄとティース部５０Ｅとには、磁路が形成される。

ここで、コイル５１は、通常、シャフト４０と接触して断線することを避けるために、スロット部５０Ｆ内のうちティース部５０Ｅの先端側には設けられない。しかし、本実施形態では、コア５０とシャフト４０との間にスリーブ６０が配置されるため、コイル５１とシャフト４０とが直接接触することがなく、シャフト４０によってコイル５１が断線されるおそれがない。このため、コイル５１は、図２に示されるように、コア５０の内周面５０Ｃに至るまで設けられる。具体的には、バックヨーク部５０Ｄ側からティース部５０Ｅの先端面である内周面５０Ｃに至るまでの空間を埋め尽くすようにコイル５１は充填される。

このように、スリーブ６０がコイル５１とシャフト４０との間に設けられることによって、コイル５１を設けることが可能な空間が拡大され、コイル５１の巻線数を増加させることができる。コイル５１の巻線数を増加させると、同じ供給電流に対してコイル５１が生じる磁界が強くなるため、結果として、リニアモータ３０の推進力を向上させることができる。加えて、コイル５１が内周面５０Ｃに至るまで設けられているため、コイル５１とシャフト４０との距離が近くなり、リニアモータ３０の推進力を向上させることができる。

インナーチューブ１２の内周面１２Ｂに接するコア５０の外周には、軸線方向に沿って形成される図示しない溝が周方向に間隔をあけて複数設けられる。溝には、コイル５１からの配線４４が配索される。配線４４は、配線案内板１９と貫通孔１Ａとを通じて外部に引き出され、図示しないコントローラに接続される。コントローラはコイル５１に供給される電流の大きさや位相を制御することにより、リニアモータ３０が発生する推力と推力発生方向（伸縮方向）とを制御する。

次に、図１〜図３を参照して、スリーブ６０について説明する。図３は、図１のIII−III線に沿う断面を拡大して示したものであり、説明のため、スリーブ６０とコア５０以外の部材については表示していない。

スリーブ６０は、筒状部材であり、コア５０の内周面５０Ｃに挿入される筒部６０Ａと、筒部６０Ａの一端に形成され、径方向外側に延出する鍔部６０Ｂと、を有する。スリーブ６０は、強磁性体のように磁化されやすい材質ではない材質である、いわゆる非磁性体によって形成される。例えば、強度や耐熱性が高いエンジニアリングプラスチックのような樹脂がスリーブ６０の材料として用いられる。

このように、非磁性体によって形成されるスリーブ６０がコア５０の略全長にわたってコア５０とシャフト４０との間に配置されることにより、シャフト４０が径方向へ変位すること、すなわち、シャフト４０がコア５０に引き寄せられることが規制される。つまり、スリーブ６０が設けられることによって、コア５０とシャフト４０との間隙がコア５０の全長にわたって略一定に保持され、シャフト４０が偏心することが抑制される。シャフト４０が偏心していなければ、コア５０が生じる磁界がシャフト４０に対して均一に作用するため、リニアモータ３０の推進力を向上させることができる。

ここで、スリーブ６０は、コア５０の全長にわたって配置されるが、これは、スリーブ６０の軸方向長さとコア５０の軸方向長さとが完全に一致していることを意味するものではない。スリーブ６０が設けられることによって、コア５０とシャフト４０との間隙がコア５０の全長にわたって略一定に保持されれば、例えば、スリーブ６０の軸方向長さがコア５０の軸方向長さに対して多少短く設定されていてもよい。つまり、シャフト４０がコア５０に引き寄せられることが規制され、シャフト４０が偏心することが抑制されるという効果を奏する限りにおいて、スリーブ６０の軸方向長さとコア５０の軸方向長さとには、多少差異があってもよい。

また、スリーブ６０を形成する材料としては、オーステナイト系ステンレス鋼のように、加工後の比透磁率が１を超え１０以下である材料を用いてもよい。比透磁率が略１である樹脂等の材料によりスリーブ６０が形成される場合と比較し、比透磁率が１を超え１０以下である材料によりスリーブ６０が形成される場合は、コア５０とシャフト４０との間の磁気抵抗が低減される。このため、コア５０が生じる磁界がシャフト４０に作用しやすくなり、リニアモータ３０の推進力をさらに向上させることができる。

ここで、比透磁率が比較的高い材料によってスリーブ６０が形成されると、スリーブ６０内に磁路が形成されてしまい、コア５０が生じる磁界がシャフト４０に作用しにくくなり、結果として、リニアモータ３０の推進力が低下してしまう。このため、スリーブ６０を形成する材料は、リニアモータ３０の推進力を向上させることが可能な範囲の比透磁率、例えば、１を超え１０以下の比透磁率を有する材料とすることが好ましい。なお、１を超え１０以下の比透磁率を有する材料としては、オーステナイト系ステンレス鋼に限定されず、このような範囲の比透磁率を有する材料であって磁性を有しない材料であればどのような材料であってもよい。

スリーブ６０は、図３に示されるように、コア５０の軸方向に沿って筒部６０Ａに形成されるスリット６０Ｃをさらに有する。スリット６０Ｃの周方向における幅は、コア５０に挿入される前の方が大きく、コア５０に挿入された状態においてもある程度の幅が確保されるように設定される。このため、スリット６０Ｃの幅を狭めた状態とすれば、筒部６０Ａの外径が小さくなり、コア５０の内周面５０Ｃにスリーブ６０を容易に挿入することができる。また、スリーブ６０は、コア５０に挿入された後、スリット６０Ｃの幅が拡がるように若干変形するため、スリーブ６０とコア５０とは密着した状態となり、スリーブ６０はコア５０によって保持される。

また、スリット６０Ｃが設けられない場合と比較し、筒部６０Ａの外径に求められる寸法精度が緩和されるため、スリーブ６０の製造コストを低減することができる。スリット６０Ｃは、コア５０の軸方向に沿って直線状に形成される構成に限定されず、スリーブ６０の一端から他端に向かってらせん状に設けられてもよい。なお、筒部６０Ａにスリット６０Ｃを設けず、筒部６０Ａを環状に形成してもよい。この場合、スリーブ６０の剛性を向上させることができる。

また、図２に示されるように、筒部６０Ａの内周面には、鍔部６０Ｂに向かって内径が徐々に拡がる拡径部６０Ｄが設けられる。スリーブ６０の端部の内周面に拡径部６０Ｄが設けられることで、コア５０内にシャフト４０が組み付けられる際、シャフト４０の先端が拡径部６０Ｄによって筒部６０Ａ内へと案内される。このため、シャフト４０をスリーブ６０内へ容易に挿入させることができる。拡径部６０Ｄは、一定の割合で径の大きさが変化する傾斜面に限定されず、一定の曲率を有する曲面であってもよい。拡径部６０Ｄの角度は、軸方向に対して４５°以下であることが好ましく、シャフト４０が挿入されやすい角度に設定される。なお、拡径部６０Ｄは、鍔部６０Ｂ側とは反対側の端部に設けられてもよいし、両端部に設けられてもよい。また、筒部６０Ａに挿入されるシャフト４０の先端部に傾斜面を設けてもよい。

続いて、スリーブ６０の固定方法について説明する。

まず、スリーブ６０は、鍔部６０Ｂが、コア５０の他端面５０Ｂに当接するまでコア５０内に挿入される。そして、鍔部６０Ｂは、インナーチューブ１２とアダプタ本体１８とが結合される際に、押圧部１８Ａにより押圧される配線案内板１９と、コア５０の他端面５０Ｂと、の間に挟まれることによって固定される。

スリーブ６０の固定方法は、上述の方法に限定されず、配線案内板１９に鍔部６０Ｂをねじ止めすることによりスリーブ６０を固定してもよい。また、インナーチューブ１２の規制部１２Ｃ側からスリーブ６０を挿入し、規制部１２Ｃに鍔部６０Ｂをねじ止めすることによりスリーブ６０を固定してもよい。スリーブ６０がコア５０の内周面５０Ｃから抜け出ることが防止されれば、スリーブ６０は、どのように固定されてもよい。

また、スリーブ６０は、鍔部６０Ｂを有しない筒部６０Ａのみで形成されてもよく、この場合、スリーブ６０の両端にスリーブ６０を保持するための部材が設けられることによって、スリーブ６０はコア５０内に固定される。また、スリーブ６０は、それぞれ鍔部６０Ｂを有する二つのスリーブ６０から構成されてもよく、この場合、コア５０の両端から各スリーブ６０がそれぞれ挿入される。コア５０の両端から挿入された二つのスリーブ６０の間には若干の隙間が設けられてもよいが、隙間が設けられた部分において、シャフト４０がコア５０に引き寄せられることがないように、隙間の大きさはできるだけ小さく設定される。換言すれば、シャフト４０がコア５０に引き寄せられることが規制され、シャフト４０が偏心することが抑制されれば、多少の隙間があってもよい。

次に、リニアモータ３０及びリニアアクチュエータ１００の動作について説明する。

リニアモータ３０では、コイル５１に所定方向の電流が供給されると、シャフト４０を一方向（図１において右方向）に駆動する推力が発生する。シャフト４０が一方向に駆動されると、第２チューブ２０のアウターチューブ２１が第１チューブ１０のインナーチューブ１２に対して摺動しながら移動して、リニアアクチュエータ１００が伸長する。

リニアアクチュエータ１００が最伸長位置まで伸長すると、ロッドガイド２６がベース本体１６のストッパ部１６Ａの側面に当接し、それ以上のシャフト４０の移動が規制される。このように、ロッドガイド２６は、ストッパとして機能する。

一方、コイル５１に伸長時とは逆位相の電流が供給されると、シャフト４０を他方向（図２において左方向）に駆動する推力が発生する。シャフト４０が他方向に駆動されると、第２チューブ２０のアウターチューブ２１が第１チューブ１０のインナーチューブ１２に対して摺動しながら移動して、リニアアクチュエータ１００が収縮する。

図１に示すように、リニアアクチュエータ１００が最収縮位置まで収縮すると、キャップ２２がインナーチューブ１２の規制部１２Ｃに当接し、それ以上のシャフト４０の移動が規制される。

なお、リニアアクチュエータ１００が最収縮位置となったとき、シャフト４０の永久磁石４１の一部は、図１に示すように、コア５０に固定されるコイル５１よりもキャップ２２側に突出した状態となる。このように、最収縮位置において、永久磁石４１の一部が、コイル５１よりもリニアアクチュエータ１００が伸長する側に存在するため、最収縮位置からリニアアクチュエータ１００を伸長させる際、シャフト４０を駆動する推力（電磁力）が発生し易くなる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

リニアモータ３０では、非磁性体によって形成されるスリーブ６０がコア５０の略全長にわたってコア５０とシャフト４０との間に配置されることにより、シャフト４０が径方向へ変位すること、すなわち、シャフト４０がコア５０に引き寄せられることが規制される。このように、スリーブ６０が設けられることによって、コア５０とシャフト４０との間隙がコア５０の全長にわたって略一定に保持され、シャフト４０が偏心することが抑制される。このため、コア５０が生じる磁界がシャフト４０に対して均一に作用し、結果として、リニアモータ３０の推進力を向上させることができる。

以下、図４を参照して、本発明の実施形態に係るリニアモータ３０及びそれを備えるリニアアクチュエータ１００の第１変形例について説明する。図４は、上記実施形態の図２に対応する断面図である。

上記実施形態では、スリーブ６０は、コア５０の内周面５０Ｃに挿入される筒部６０Ａと、コア５０と配線案内板１９とに挟持される鍔部６０Ｂと、が一体的に形成される。これに代えて、図４に示すように、スリーブ６１は、コア５０の内周面５０Ｃに挿入される筒部６２と、筒部６２を内周面５０Ｃ内に固定する固定部６３と、の別々の部材で形成されてもよい。

筒部６２は、円筒状部材であり、上記実施形態のスリーブ６０と同様に、図示しないスリットがコア５０の軸方向に形成される。また、筒部６２には、固定部６３に向かって内径が徐々に拡がる拡径部６２Ａが設けられる。

固定部６３は、筒部６２の端面に当接する円筒状の当接部６３Ａと、当接部６３Ａの一端に形成され、径方向外側に延出する鍔部６３Ｂと、を有する。筒部６２の径方向の厚さは、当接部６３Ａの径方向の厚さよりも厚く形成される。このため、シャフト４０は、筒部６２によって摺動支持される。図４には、筒部６２の一端側のみ図示されているが、筒部６２の他端側にも同様に固定部６３が設けられる。

筒部６２の径方向の厚さは、当接部６３Ａの径方向の厚さと同じ厚さであってもよい。この場合、シャフト４０は、筒部６２及び固定部６３によって摺動支持される。また、拡径部は、筒部６２だけではなく固定部６３の端部にも設けてもよい。この場合、コア５０内にシャフト４０が組み付けられる際、シャフト４０の先端が拡径部によって筒部６２内へと容易に案内される。

上記構成の第１変形例では、スリットを有する筒部６２がコア５０の内周面５０Ｃに挿入され、筒部６２の両端に固定部６３の当接部６３Ａが当接することにより、筒部６２は内周面５０Ｃ内に固定される。このように、第１変形例におけるスリーブ６１は、スリットを有する筒部６２と、鍔部６３Ｂを有する固定部６３と、が別部材で形成され、スリットと鍔部とが同一の部材に形成されないため、各部材の加工を容易に行うことができる。

また、第１変形例では、筒部６２と固定部６３とを異なる材料で形成することもできる。例えば、筒部６２を比透磁率が１を超え１０以下である材料によって形成し、上記実施形態のようにリニアモータ３０の推進力を向上させる一方、固定部６３を安価な樹脂によって形成し、リニアモータ３０の製造コストを低減させることができる。

また、第１変形例では、コア５０の長さが異なるリニアモータ３０に対しては、軸方向長さが変更された筒部６２と、共通の固定部６３と、を用いることによってスリーブ６１が取り付けられる。このように、コア５０の長さが異なるリニアモータ３０に対して部品が共通化されるため、リニアモータ３０の製造コストを低減させることができる。

なお、筒部６２の両端に設けられる固定部６３のうち、何れか一方または両方を、コア５０の内周面５０Ｃに圧入等によって固定される円筒状部材としてもよい。円筒状部材を内周面５０Ｃに設けることによって、上記第１変形例と同様に、コア５０の内周面５０Ｃに挿入される筒部６２を所定の位置に固定させることができる。この場合、鍔部６３Ｂを設ける必要がなくなるため、製造コストを低減することができる。また、円筒状部材を、筒部６２の移動を制限するストッパとして機能させることにより、コア５０の内周面５０Ｃへの筒部６２の組み付けを容易に行うことができる。なお、ストッパとして機能する円筒状部材は、コア５０を構成する円環状部材５３と一体的に形成されてもよい。

次に、図５を参照して、本発明の実施形態に係るリニアモータ３０及びそれを備えるリニアアクチュエータ１００の第２変形例について説明する。図５は、上記実施形態の図２に対応する断面図である。

上記実施形態では、スリーブ６０はコア５０に対して固定される。これに代えて、図５に示すように、シャフト４０側にスリーブ６５を設けてもよい。スリーブ６５は、円筒状部材であり、上記実施形態のスリーブ６０と同様に非磁性体によって形成される。スリーブ６５は、永久磁石４１と継鉄４２とが交互に接合されるシャフト４０の外周面を覆うように設けられる。つまり、スリーブ６５の内部に永久磁石４１と継鉄４２とが積層された状態で配置される。

スリーブ６５は、シャフト４０とともにコア５０内を軸方向に移動し、コア５０の内周面５０Ｃと摺接する。このため、上記実施形態のようにコイル５１がティース部５０Ｅの先端面である内周面５０Ｃに至るまで設けられていると、スリーブ６５がコイル５１に接触し、コイル５１を断線させるおそれがある。このため、第２変形例では、図５に示すように、コイル５１はティース部５０Ｅの先端面にまで至らない範囲で設けられる。この結果、上記実施形態のようにコイル５１がティース部５０Ｅの先端面にまで至って設けられる場合と比較し、コイル５１の組み付けが容易になる。

上記構成の第２変形例では、非磁性体によって形成されるスリーブ６５が、シャフト４０とコア５０との間に配置されることにより、シャフト４０が径方向へ変位すること、すなわち、シャフト４０がコア５０に引き寄せられることが規制される。このように、シャフト４０にスリーブ６５が設けられることによって、コア５０とシャフト４０との間隙がコア５０の全長にわたって略一定に保持され、シャフト４０が偏心することが抑制される。このため、コア５０が生じる磁界がシャフト４０に対して均一に作用し、結果として、リニアモータ３０の推進力を向上させることができる。

また、第２変形例では、比較的厚みのあるスリーブ６５がシャフト４０の外周側に設けられるため、シャフト４０の強度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

リニアモータ３０は、内周側に複数のコイル５１が軸方向に間隔をあけて配置される中空円筒状のコア５０と、複数の永久磁石４１が軸方向に並んで配置され、コア５０内を軸方向に移動自在なシャフト４０と、非磁性体により形成され、コア５０の略全長にわたってコア５０とシャフト４０との間に配置されるスリーブ６０，６１，６５と、を備えることを特徴とする。

この構成では、非磁性体によって形成されるスリーブ６０，６１，６５がコア５０の略全長にわたってコア５０とシャフト４０との間に配置されることにより、シャフト４０が径方向へ変位すること、すなわち、シャフト４０がコア５０に引き寄せられることが規制される。このように、スリーブ６０，６１，６５が設けられることによって、コア５０とシャフト４０との間隙がコア５０の全長にわたって略一定に保持され、シャフト４０が偏心することが抑制される。このため、コア５０が生じる磁界がシャフト４０に対して均一に作用し、結果として、リニアモータ３０の推進力を向上させることができる。

また、スリーブ６０，６１は、コア５０の軸方向に形成されるスリット６０Ｃを有することを特徴とする。

この構成では、スリーブ６０，６１にスリット６０Ｃが形成されるため、スリーブ６０，６１をコア５０内へ容易に挿入することができる。また、スリット６０Ｃが設けられない場合と比較し、スリーブ６０，６１の外径に求められる寸法精度が緩和されるため、スリーブ６０，６１の製造コストを低減することができる。

また、スリーブ６０，６１の端部の内周面には、スリーブ６０，６１の端面に向かって連続的に拡径する拡径部６０Ｄ，６２Ａが設けられることを特徴とする。

この構成では、スリーブ６０，６１の端部の内周面に拡径部６０Ｄ，６２Ａが設けられる。このため、コア５０内にシャフト４０が組み付けられる際、シャフト４０の先端が拡径部６０Ｄ，６２Ａによって筒部６０Ａ，６２内へと案内される。この結果、シャフト４０をスリーブ６０，６１内へ容易に挿入させることができる。

また、スリーブ６０，６１，６５は、比透磁率が１を超え１０以下の材料により形成されることを特徴とする。

また、スリーブ６０，６１，６５は、オーステナイト系ステンレス鋼により形成されることを特徴とする。

これらの構成では、スリーブ６０，６１，６５は、比透磁率が１を超え１０以下の材料により形成される。比透磁率が１を超え１０以下の材料によってスリーブ６０，６１，６５が形成されると、コア５０とシャフト４０との間の磁気抵抗が低減される。このため、コア５０が生じる磁界がシャフト４０に作用しやすくなり、リニアモータ３０の推進力を向上させることができる。

また、スリーブ６０，６１は、コア５０に設けられ、コア５０は、内周面５０Ｃに開口しコイル５１が収容される複数のスロット部５０Ｆを有し、コイル５１は、スロット部５０Ｆ内に内周面５０Ｃ至るまで設けられることを特徴とする。

この構成では、コイル５１が、スロット部５０Ｆ内に内周面５０Ｃ至るまで設けられる。スリーブ６０，６１がコア５０に設けられることによって、コイル５１を設けることが可能な空間が拡大されるため、コイル５１の巻線数を増加させることができる。この結果、同じ供給電流に対してコイル５１が生じる磁界が強くなるため、リニアモータ３０の推進力を向上させることができる。

また、リニアモータ３０を備えるリニアアクチュエータ１００は、外部部材に連結されるトラニオン軸１を有し、コア５０が設けられる第１チューブ１０と、他の外部部材に連結される連結部材２を有し、第１チューブ１０の外周に摺動自在に設けられ、シャフト４０の一端が固定される第２チューブ２０と、を備えることを特徴とする。

この構成では、コア５０が設けられる第１チューブ１０の外周にシャフト４０の一端が固定される第２チューブ２０が摺動自在に設けられる。このため、例えば、リニアアクチュエータ１００に連結される外部部材から径方向の荷重が作用しても、第１チューブ１０と第２チューブ２０とが摺動関係にあるため、径方向の荷重が分散され、結果として、リニアアクチュエータ１００は所望の推力によって伸縮することが可能である。また、シャフト４０及びコア５０は、第１チューブ１０及び第２チューブ２０によって外部から保護されているため、落下等によってシャフト４０及びコア５０が損傷することを防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００・・・リニアアクチュエータ、３０・・・リニアモータ、１・・・トラニオン軸（第１連結部）、２・・・連結部材（第２連結部）、１０・・・第１チューブ、２０・・・第２チューブ、４０・・・シャフト、４１・・・永久磁石、５０・・・コア、５０Ｆ・・・スロット部、５１・・・コイル、６０，６１，６５・・・スリーブ、６０Ａ・・・筒部、６０Ｂ・・・鍔部、６０Ｃ・・・スリット、６０Ｄ・・・傾斜面

Claims (7)

1. 内周側に複数のコイルが軸方向に間隔をあけて配置される中空円筒状のコアと、
   複数の永久磁石が軸方向に並んで配置され、前記コア内を軸方向に移動自在なシャフトと、
   非磁性体により形成され、前記コアの全長にわたって前記コアと前記シャフトとの間に配置されるスリーブと、
   を備えることを特徴とするリニアモータ。
2. 前記スリーブは、前記コアの軸方向に形成されるスリットを有することを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記スリーブの端部の内周面には、前記スリーブの端面に向かって連続的に拡径する拡径部が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ。
4. 前記スリーブは、比透磁率が１を超え１０以下の材料により形成されることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のリニアモータ。
5. 前記スリーブは、オーステナイト系ステンレス鋼により形成されることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載のリニアモータ。
6. 前記スリーブは、前記コアに設けられ、
   前記コアは、前記コアの内周面に開口し前記コイルが収容される複数のスロットを有し、
   前記コイルは、前記スロット内に前記内周面に至るまで設けられることを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載のリニアモータ。
7. 請求項１から６の何れか１つに記載のリニアモータを備えるリニアアクチュエータであって、
   外部部材に連結される第１連結部を有し、前記コアが設けられる第１チューブと、
   他の外部部材に連結される第２連結部を有し、前記第１チューブの外周に摺動自在に設けられ、前記シャフトの一端が固定される第２チューブと、を備えることを特徴とするリニアアクチュエータ。

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