(57)【要約】【課題】小型で高性能なリニアモータを得ることを目的とする。【解決手段】電機子３は、モータ駆動方向に沿って順次配列される複数の磁極ティース３１と、複数の磁極ティース３１を連結するベース３２とを備えている。各磁極ティース３１は、Ｉ字形コア３３と、Ｉ字形コア３３を覆うように装着されるインシュレータ３４と、インシュレータ３４を介してＩ字形コア３３に巻回される駆動コイル３５とからなる。インシュレータ３４は、ベース３２と固定される固定部３４２Ａを有し、固定部３４２Ａとベース３２とが固定されることにより複数の磁極ティース３１が連結固定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動方向に沿って所定の間隔で配置され交互に極性が異なる複数の永久磁石を備えた界磁部、及び上記界磁部の永久磁石と所定の間隔を介して配置される電機子から構成されるリニアモータであって、
上記電機子は、上記モータ駆動方向に沿って順次配列される複数の磁極ティースと、上記複数の磁極ティースを連結するベースとを備え、
上記各磁極ティースは、コアと、上記コアを覆うように装着されるインシュレータと、上記インシュレータを介して上記コアに巻回される駆動コイルとからなり、
上記インシュレータは、上記ベースと固定される固定部を有し、上記固定部と上記ベースとが固定されることにより上記複数の磁極ティースが連結固定されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
上記ベースは上記複数の磁極ティースのコイルエンド側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
上記インシュレータは、コイルエンド側端面のコイル巻回方向両端に上記駆動コイルを位置決めする巻壁を有し、上記インシュレータの巻壁に、上記固定部を備えたことを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
上記固定部は、上記巻壁から上記ベース方向に延びて上記ベースの両側面と当接し、上記ベースを挟み込むことにより上記ベースに固定されることを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
上記固定部は貫通穴を有し、上記貫通穴にボルトを通して上記ベースに固定されることを特徴とする請求項４に記載のリニアモータ。
【請求項６】
上記ボルトは低頭ボルトであることを特徴とする請求項５に記載のリニアモータ。
【請求項７】
上記ベースと上記固定部とを溶着により固定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項８】
上記コアは、Ｉ字形状をしたＩ字形コアであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項９】
上記永久磁石はモータ駆動方向に沿って２列に対向して所定の間隔で配置され、上記電機子は上記永久磁石間に所定の間隔を介して配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項１０】
上記ベースは上記磁極ティースのコイルエンドの両側に配置されていることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項１１】
上記電機子をモールドにより固定したことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般産業機械に用いられるリニアモータの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアモータにおいて、可動子構造は、十字形の分割コアに予め電機子巻線を集中巻きし、可動子上部材と可動子下部材とで挟み込み、分割コア中央に開けた貫通穴にボルトを通して、複数個の分割コアを連結固定している（例えば、特許文献１参照）。
また、従来のリニアモータにおいて、電機子がＩ字形状をしたＩ形電機子であり、電機子巻線がＩ形電機子の中央に直に整列巻され、複数のＩ形電機子の両端には相隣るＩ形電機子ティース間に角柱が設けられ、角柱によってＩ形電機子がベースに固定されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７８３１０号公報（段落番号[００１１]、図８等）
【特許文献２】特開平１０−３２３０１１号公報（段落番号[０００４]、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のリニアモータでは、十字形の分割コアの場合、連結固定を分割コア中央に開けた貫通穴にボルトを通して行っているため、中央のボルト部分（十字部分）には駆動コイルを巻回することができず、十分な推力を出すためには寸法が大きくなるという問題があった。また分割コア自体に貫通穴を設けているため磁路が妨げられるという問題があった。
【０００５】
また、Ｉ形電機子の場合、連結固定用の角柱をＩ形電機子の両端に設けているため、角柱部分には駆動コイルを巻回することができず、十分な推力を出すためには寸法が大きくなるという問題点があった。また、角柱を別途製作する必要があり、部品点数が増加し、コストが増大するという問題点もあった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、小型かつ高性能なリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るリニアモータは、モータ駆動方向に沿って所定の間隔で配置され交互に極性が異なる複数の永久磁石を備えた界磁部、及び界磁部の永久磁石と所定の間隔を介して配置される電機子から構成されるリニアモータである。そして、電機子は、モータ駆動方向に沿って順次配列される複数の磁極ティースと、複数の磁極ティースを連結するベースとを備えている。各磁極ティースは、コアと、コアを覆うように装着されるインシュレータと、インシュレータを介してコアに巻回される駆動コイルとからなる。インシュレータは、ベースと固定される固定部を有し、固定部とベースとが固定されることにより複数の磁極ティースが連結固定されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のリニアモータによれば、複数の磁極ティースをインシュレータに設けられた固定部とベースとにより連結固定するため、駆動コイルの巻線スペースを十分に確保することができ、また磁極ティースの磁路の妨げを防止できる。従って、小型で高性能なリニアモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１（Ａ）はこの発明の実施の形態１におけるリニアモータの構成を示す斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す一の磁極ティースであり、インシュレータの構成を説明するために駆動コイルを一部省略したものである。図２（Ａ）は図１に示すリニアモータの駆動方向側からみた断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の上側からみた平面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のア部分の拡大図、図２（Ｄ）はインシュレータの作用を説明するための説明図である。図３（Ａ）乃至（Ｃ）は図１に示すリニアモータの電機子の製造方法を説明するための説明図である。図４は図１に示すリニアモータの電機子をモールドにより固定した場合の断面図である。
【００１０】
図１、図２に示すように、リニアモータ１は、界磁部２と電機子３から構成されている。界磁部２は、モータ駆動方向に（図１（Ａ）中の両向き矢印の方向）に沿って２列に延在する板状の界磁ヨーク２１と、この界磁ヨーク２１上にモータ駆動方向に沿って所定の間隔で配置され交互に極性が異なる複数の永久磁石２２、２３とを有している。電機子３は、界磁部２の２列の永久磁石間に所定の間隔を介して配置され、モータ駆動方向に沿って順次配列される複数の磁極ティース３１と、これらの複数の磁極ティース３１を連結固定するためのベース３２とを有している。
【００１１】
磁極ティース３１は、Ｉ字形状のＩ字形コア３３と、Ｉ字形コア３３を覆うように装着されるインシュレータ３４と、インシュレータ３４を介してＩ字形コア３３に巻回される駆動コイル３５とから構成されている（図１（Ｂ）参照）。
Ｉ字形コア３３は、例えば、電磁鋼板をＩ字形にプレスで打ち抜くとともに打ち抜いた鋼板を積層し、抜きカシメなどで鋼板同士を連結して形成されている。
インシュレータ３４は、例えば樹脂成形品であり、一対形成され、Ｉ字形コア３３のコイルエンド側端面（積層方向端面）の両側からＩ字形コア３３の駆動コイル３５が巻回される部分を覆うように装着される。そしてインシュレータ３４のコイルエンド側端面の駆動コイル３５の巻回方向両端には、駆動コイル３５の巻崩れを防いで位置決めをする巻壁３４１が設けられている。インシュレータ３４を介して駆動コイル３５が巻回されることによりＩ字形コア３３と駆動コイル３５とが電気的に絶縁される。また、駆動コイル３５は巻壁３４１に沿って容易に巻回される。
なお、コイルエンドとは、Ｉ字形コア３３に巻回された駆動コイル３５がＩ字形コア３３の積層方向両端面から外部に露出する部分を指している。また、駆動コイル３５の巻回方向とは図２（Ｂ）中の両向き矢印の方向であり、界磁部２の界磁ヨーク２１に対し垂直な方向である。
【００１２】
複数の磁極ティース３１を連結固定するためのベース３２は、駆動方向に延びる板状の部材であり、磁極ティース３１のいずれか一方のコイルエンド側に配置されている。本実施の形態１では磁極ティース３１のコイルエンド部分下側に配置されている。そして、ベース３２の磁極ティースと対向する面の背面側、本実施の形態１ではベース３２の下面側に、リニアモータ１によって駆動される被駆動装置（図示せず）を取り付けるための凸状の取付部３２Ａを備えている。また、ベース３２の界磁部２と対向する側の両側面にはボルト固定用のボルト穴３２Ｂ（図３（Ａ）参照）が所定間隔で設けられている。
【００１３】
ベース３２が配置される側に装着されているインシュレータ３４、すなわち本実施の形態１では下側のインシュレータ３４Ａ（３４）は、両側の巻壁３４１Ａ（３４１）にこのインシュレータ３４Ａとベース３２とを固定するための固定部３４２Ａを備えている（図１（Ｂ）参照）。
固定部３４２Ａは、両側の巻壁３４１Ａの端部からベース３２方向に延びてベース３２に当接して両側から挟み込む形状であり、これによりインシュレータ３４Ａとベース３２とが固定される構成である。さらに、固定部３４２Ａにはインシュレータ３４Ａをベース３２にボルト止めするための貫通穴３４３Ａが設けられている。
また、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、固定部３４２Ａのベース３２側には、ベース３２を挟み込んだ際に磁極ティース３１の上下方向（図２（Ｄ）中の細い両向き矢印方向）の位置を決定するために段状に切り欠いた位置決め部３４４Ａを設けている。また、位置決め部３４４Ａは、磁極ティース３１に駆動方向の力がかかったときに、磁極ティース３１が図２（Ｄ）中の太い両向き矢印方向に回転しないよう回転防止の役割も担っている。
また、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、固定部３４２Ａの界磁部２側には、ボルト３６の頭が界磁部２側にでっぱらないように段状に切り欠いた切り欠き部３４５Ａを設けている。本実施の形態１ではボルト３６を低頭ボルトとし、界磁部２側へのボルト３６の飛び出しをさらに防止している。
【００１４】
次に図３を参照して上記のように構成した電機子３の製造方法について説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、磁極ティース３１とベース３２を、固定部３４２Ａを有するインシュレータ３４Ａ側とベース３２とが対向するように配置する。
次に、図３（Ｂ）に示すように、各磁極ティース３１のインシュレータ３４Ａの両固定部３４２Ａでベース３２の界磁部２側の両側面を挟み込み、インシュレータ３４Ａとベース３２、即ち磁極ティース３１とベース３２とが固定される。この際、磁極ティース３１の上下方向の位置は、位置決め部３４４Ａとベース３２の磁極ティース３４Ａと対向する側の面（本実施の形態１ではベース３２の上面）とが当接することにより固定される。そして、両界磁部２側からボルト３６を固定部３４２Ａの貫通穴３４３Ａに通してベース３２のボルト穴３２Ｂにボルト止めし、磁極ティース３１とベース３２とをより強固に固定する。なお、ベース３２は取付部３２Ａがインシュレータ３４Ａ側とならないように配置しておく。即ち本実施の形態１では取付部３２Ａが下側となるように配置する。
このように、複数の磁極ティース３１をベース３２上に順次固定して、図３（Ｃ）に示すような電機子３を製造する。
【００１５】
なお、図４に示すように、電機子３全体をベース３２の取付部３２Ａを除いてモールド３７により固定すれば、電機子３の剛性をより強固にすることができる。
【００１６】
以上のように、本実施の形態１のリニアモータでは、Ｉ字形コアにより形成される複数の磁極ティースをインシュレータに設けられた固定部とベースとにより連結固定するため、駆動コイルの巻線スペースを十分に確保することができ、小型でも多くの駆動コイルを巻回することができる。従って、小型かつ高性能なリニアモータを得ることができる。そして、コイル巻回数が増えることにより同じ出力を得るために必要な入力電流を小さくできるため、エネルギー消費量を削減することもできる。
また、Ｉ字形コアと駆動コイルとを絶縁するためのインシュレータに、磁極ティースの連結固定のための固定部を設けたため、連結固定用の部材を別途作製する必要がなく、部品点数を減らし、コストの低減をはかることができる。
また、リニアモータの製造過程においては上述の部品点数の削減ができ、リニアモータの使用過程においては上述のエネルギー消費量削減ができるため、製品のライフサイクルにおける各段階で環境負荷を低減することができる。
なお、本実施の形態１ではＩ字形コアにより磁極ティースを形成したが、この形状に限られるものではなく、例えば十字形コアにより磁極ティースを形成してもよい。この場合であっても、十字形コアに装着されたインシュレータに固定部を設け、この固定部とベースとを固定することで複数の磁極ティースを連結固定することができるため、十字形コア自体に固定用の穴を設ける必要がない。従って、固定用穴による磁路の妨げを防止し、特性をよくすることができる。これにより、上述のＩ字形コアを使用した場合と同様に、小型高性能なリニアモータを得ることができ、エネルギー消費量も削減できる。
従って、複数の磁極ティースをインシュレータに設けられた固定部とベースとにより連結固定することにより、Ｉ字形コアを採用した場合にも、その他の形状、例えば十字形コアを採用した場合にも、小型で高性能なリニアモータを得ることができる。
【００１７】
また、固定部をインシュレータの巻壁に設けることにより、巻壁により駆動コイルの巻回を容易にし、また駆動コイルの巻崩れを防いで位置決めをすることができるとともに、上述の通り、コアと駆動コイルを絶縁し、さらに磁極ティースを連結固定することができる。
また、固定部がベースの両側部と当接して挟み込むことにより磁極ティースとベースとを固定するため、簡単な構成で磁極ティースを連結固定することができる。
【００１８】
また、固定部の貫通穴を介してインシュレータの固定部とベースとをボルト止めすることにより、より強固に磁極ティースを連結固定することができる。
また、ボルト止めを低頭ボルトにて行うことにより、ボルトが界磁部側へ飛び出すことを防止することができる。
【００１９】
なお、本実施の形態１では磁極ティースとベースとをより強固に固定するためにボルトを使用したが、インシュレータの固定部とベースとを溶着してもよく、同様の効果を得ることができる。
【００２０】
また、本実施の形態１では両側式のリニアモータの場合について説明したが、本実施の形態１の電機子を片側式のリニアモータに適用してもよく、同様の効果を得ることができる。
【００２１】
また、本実施の形態１では磁極ティースのコイルエンドの片側にのみベースを配置してインシュレータにより固定したが、両側にベースを配置して固定してもよい。両側を連結固定することにより、磁極ティースをより強固に連結固定することができる。
【００２２】
また、本実施の形態１ではベースは板状としているが、これに限られるものではなく、インシュレータの固定部と固定することができ、複数の磁極ティースを連結固定できれば、例えば棒状のものなどでもよく、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１（Ａ）はこの発明の実施の形態１におけるリニアモータの構成を示す斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す一の磁極ティースであり、駆動コイルを一部省略したものである。
【図２】図２（Ａ）は図１に示すリニアモータの駆動方向側からみた断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の上側からみた平面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のア部分の拡大図、図２（Ｄ）はインシュレータの作用を説明するための説明図である。
【図３】図１に示すリニアモータの電機子の製造方法を説明するための説明図である。
【図４】図１に示すリニアモータの電機子をモールドにより固定した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  リニアモータ、２  界磁部、２２，２３  永久磁石、３  電機子、
３１  磁極ティース、３２  ベース、３３  Ｉ字形コア（コア）、
３４，３４Ａ  インシュレータ、３４１，３４１Ａ  巻壁、３４２Ａ  固定部、
３４３Ａ  貫通穴、３５  駆動コイル、３６  ボルト、３７  モールド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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