(57)【要約】【課題】小型で高性能なリニアモータを安価に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、各磁極ティース３１に巻回される駆動コイル３２と、板状部３３０と屈曲部３３１とからなる断面略コの字状の駆動方向に延びるベース３３とを備えている。屈曲部３３１は各磁極ティース３１が配置される位置に接合部３３４を有し、各磁極ティース３１はその先端部分に接合部３３４と係合する係合部３１ａを有している。そして、各接合部３３４と各磁極ティース３１の係合部３１ａとが係合することにより複数の磁極ティース３１がベース３３に連結固定される。【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、上記各磁極ティースに巻回される駆動コイルと、板状部と屈曲部とからなる断面略コの字状の駆動方向に延びるベースとを備え、
上記屈曲部と上記各磁極ティースの先端部分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】
上記屈曲部は上記各磁極ティースが固定される位置に接合部を有し、上記各磁極ティースはその先端部分に上記接合部と係合する係合部を有し、上記各接合部と上記各磁極ティースの係合部とが係合することにより上記複数の磁極ティースが上記ベースに連結固定され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】
上記屈曲部の各接合部は、上記屈曲部の上記板状部と接する辺と反対の辺側に形成される凹部と、上記凹部の側部に形成される突起部とからなり、上記突起部が上記係合部に嵌め込まれることにより、上記接合部と上記係合部とが係合する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】
上記磁極ティースは電磁鋼板からなるコアを積層して形成される積層磁極ティースであり、上記磁極ティースの係合部は、先端側部の形状が異なる２種類以上のコアを各々所定枚数ずつ交互に積層することにより形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
上記コア側部の先端より所定距離内側にズレ止め用突起を設けることにより上記係合部の内側にズレ止め用突起部を設けた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】
上記磁極ティースは、コア体と上記コア体を覆うように装着されるインシュレータとからなり、上記インシュレータはその両端部分に上記駆動コイルを位置決めする巻壁を備え、上記係合部は、上記巻壁に形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のリニアモータ。
【請求項７】
上記ベースの屈曲部は、隣り合って配設される上記接合部間に切欠き部を設けたことを特徴とする請求項２〜６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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【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）
【発明の概要】
【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。
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。
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】
【０００５】
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。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、各磁極ティースに巻回される駆動コイルと、板状部と屈曲部とからなる断面略コの字状の駆動方向に延びるベースとを備えている。そして、屈曲部と各磁極ティースの先端部分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。
【発明の効果】
【０００６】
この発明のリニアモータによれば、ベースを構成する屈曲部と各磁極ティース先端部分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。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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説明するための部分斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電機子の構成を説明するための部分斜視図、正面図および部分側面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における磁極ティースの構成を説明するための斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１における磁極ティースを構成する第１のコアの構造を説明するための平面図および側面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における磁極ティースを構成する第２のコアの構造を説明するための平面図および側面図である。
【図６】この発明の実施の形態１における磁極ティースの構成を説明するための平面図および側面図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるベースの構成を説明するための部分斜視図および部分側面図である。
【図８】この発明の実施の形態１における電機子の製造方法を説明する説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２における磁極ティースを構成する第１のコアの構造を説明するための平面図および側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における磁極ティースを構成する第２のコアの構造を説明するための平面図および側面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における磁極ティースの構成を説明するための平面図および側面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における電機子の構成を示す部分斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における磁極ティースの構成を説明するための斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態３における電機子の構成を説明するための部分斜視図、正面図および部分側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１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部分斜視図である。また、図２は電機子の構成を説明するための説明図で、図２（Ａ）は部分斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）中の矢印Ａ方向から見た正面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）中の矢印Ｂ方向から見た部分側面図である。
【０００９】
図１、２に示すように、リニアモータ１は、界磁部２と電機子３とから構成されている。
界磁部２は、モータ駆動方向（図１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２２、２３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、各磁極ティース３１に巻回される駆動コイル３２と、複数の磁極ティース３１を連結固定するためのベース３３とを備えている。
【００１０】
図３〜図６は磁極ティース３１の構成を説明するための図である。図３は磁極ティース３１の斜視図（磁極ティースに巻回された駆動コイル３２を一部表示）である。図４は磁極ティース３１を構成する第１のコアの形状を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は側面図である。図５は磁極ティース３１を構成する第２のコアの形状を示す図であり、図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）は側面図である。図６は磁極ティース３１の構成を示す図であり、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は側面図である。
【００１１】
図３〜図５に示すように、磁極ティース３１は、電磁鋼板からなるＩ字形のコア３４を積層して形成され、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することにより形成される。
Ｉ字形のコア３４には、先端側部分の形状が異なる第１のコア３４ａと第２のコア３４ｂがあり、本実施の形態１では各コアの形状を例えば以下のような形状としている。第１のコア３４ａは略長方形状のコアの先端側部に突出部３４０ａを有する形状である。突出部３４０ａの形状はコア３４ａの先端側部が先端方向に広がるテーパ状をなすような略三角形状である。第２のコア３４ｂは突出部を有さず、先端側部が平坦な略長方形状である。なお、第１のコア３４ａの突出部の形状はこれに限られるものではなく、例えば円弧状のものや四角形状のものであってもよい。
【００１２】
図３、図６に示すように、磁極ティース３１はこの第１のコア３４ａと第２のコア３４ｂを交互に積層して形成され、例えば本実施の形態１では図に示すように、積層方向下側から順に、第１のコア３４ａを２枚、第２のコア３４ｂを２枚、第１のコア３４ａを４枚、第２のコア３４ｂを２枚、第１のコア３４ａを２枚を積層して形成されている。このような構成により、磁極ティース３１の先端部分の側部には第２のコア３４ｂが積層される位置に凹状の係合部３１ａが形成される。駆動コイル３２は第１のコア３４ａの突出部３４０ａを位置決め用の巻壁として利用し突出部３４０ａの内側に巻回される。
【００１３】
なお、本実施の形態１では先端側部に突出部を有する第１のコア３４ａと突出部を有さない第２のコア３４ｂとの２種類のコア３４を所定枚数ずつ交互に重ねることにより磁極ティース３１の先端部分に凹状の係合部３１ａを形成したが、コアの形状やその形状の種類の数はこれに限られるものではない。先端側部の形状が異なる２種類以上のコアを所定枚数ずつ交互に重ねることにより磁極ティースの先端部分に係合部を形成することができれば、各コアの先端側部の形状はどのようなものであってもよい。
【００１４】
図２に示すように、ベース３３は、複数の磁極ティース３１の積層方向上側に配置される上ベース３３ａと、積層方向下側に配置される下ベース３３ｂとからなり、上下ベース３３ａ、３３ｂで挟み込むようにして複数個の磁極ティース３１を連結固定している。
上ベース３３ａおよび下ベース３３ｂは同一形状であり、図７により上ベース３３ａの形状を説明する。なお、図７（Ａ）は上ベース３３ａの部分斜視図、図７（Ｂ）は部分側面図である。
図に示すように、上ベース３３ａは略長方形の板状部３３０と板状部３３０の長辺側から板状部３３０と略垂直に延びる屈曲部３３１とからなり、断面略コの字状で駆動方向に延びる形状である。本実施の形態１では一枚の非磁性体からなる板状部材をコの字状に折り曲げて上ベース３３ａを形成している。各屈曲部３３１の板状部３３０と接する辺と反対の辺側には磁極ティース３１が固定される位置に合わせて所定間隔で磁極ティース連結用の凹部３３２が形成されている。凹部３３２の幅は磁極ティース３１の先端部分の幅に合わせて形成されている。さらに凹部３３２には磁極ティースの凹状の係合部３１ａに係合される突起部３３３が設けられ、凹部３３２と突起部３３３により接合部３３４が構成されている。そして、隣り合って配置される接合部３３４間の中央には切欠き部３３５が設けられている。板状部３３０の幅（板状部３３０の短辺の長さ）は磁極ティース３１の一方の先端から他方の先端までの長さとほぼ一致するような長さである。磁極ティース３１を連結固定する際、屈曲部３３１が磁極ティース３１の両先端部分に位置するような構成となっている。
【００１５】
次に図８を参照して本実施の形態１における電機子３の製造方法について説明する。
まず、図８（Ａ）に示すように、駆動コイル３２を巻回した複数個の磁極ティース３１の積層方向上側に上ベース３３ａを屈曲部３３１が磁極ティース３１に向くように配置し、磁極ティース３１の積層方向下側に下ベース３３ｂを屈曲部３３１が磁極ティース３１に向くように配置する。
次に、図８（Ｂ）に示すように、下ベース３３ｂに各磁極ティース３１を順次固定する。下ベース３３ｂの屈曲部３３１に形成された凹部３３２で、磁極ティース３１の先端部分を両側から挟み込み、凹部３３２に形成された突起部３３３を磁極ティース３１の積層方向下側の係合部３１ａに嵌め込むことにより下ベース３３ｂと磁極ティース３１を固定する。なお、隣り合って配置される接合部３３４間には切欠き部３３５を設けているため、接合部３３４の凹部３３２が開きやすくなり容易に突起部３３３を係合部３１ａに嵌め込むことができる。また、一度嵌め込めば弾性効果により凹部３３２の開きは元に戻り、接合部３３４と係合部３１ａは強固に固定される。同様にして上ベース３３ａの接合部３３４の突起部３３３と各磁極ティース３１の積層方向上側の係合部３１ａとを順次嵌め合わせて、上ベース３３ａと磁極ティース３１とを固定する。
このように、上下ベース３３ａ、３３ｂで複数個の磁極ティース３１を挟み込んで連結固定することにより、図８（Ｃ）に示すような電機子３が製造される。
【００１６】
以上のように、本実施の形態１のリニアモータによれば、Ｉ字形コアにより形成される複数の磁極ティースを、磁極ティース先端部分に設けられた係合部とベースの屈曲部に設けられた接合部とを嵌め合わせることにより連結固定しているため、屈曲部の板厚を薄く構成することで、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、小型で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、複数の磁極ティースを容易に連結固定でき、固定のために新たに部品を設ける必要がなく、電機子の製造コストを低減することができる。
また、先端側部の形状が異なる２種類のコアを所定枚数ずつ交互に重ねることにより、磁極ティースの係合部を容易に構成することができる。
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。
【００１７】
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、磁極ティースの先端部分に係合部を設けベースに接合部を設けて、係合部と接合部を嵌め合わせることにより複数の磁極ティースを連結固定することができるため、十字形コアに連結固定用の穴を設ける必要がない。従って、連結固定用穴による磁路の妨げを防止することができる。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その先端部分に設けられた係合部とベースに設けられた接合部とを係合することにより連結固定すれば、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。
【００１８】
また本実施の形態１では、磁極ティース先端部分の係合部とベースの接合部とを嵌め合わせることにより固定したが、固定の方法はこれに限られるものではなく、例えばベースの屈曲部と磁極ティース先端部分を溶接することにより固定することとしてもよい。
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。
また本実施の形態１では磁極ティースの積層方向両側にベースを配置して磁極ティースを連結固定したが、片側にのみベースを配置して磁極ティースを連結固定することもできる。
【００１９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、Ｉ字形コアのうち第２のコアの形状が略長方形状であったが、実施の形態２では、第２のコアの形状が異なる場合を説明する。なお、コアの形状以外の構成については実施の形態１におけるものと同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図９は本実施の形態２の磁極ティースを構成する第１のコアの形状を示す図であり、図９（Ａ）は平面図、図９（Ｂ）は側面図である。図１０は本実施の形態２の磁極ティースを構成する第２のコアの形状を示す図であり、図１０（Ａ）は平面図、図１０（Ｂ）は側面図である。図１１は本実施の形態２の磁極ティースの構成を示す図であり、図１１（Ａ）は平面図、図１１（Ｂ）は側面図である。図１２は本実施の形態２の磁極ティースを使用して形成した電機子の部分斜視図である。
図９に示すように本実施の形態２の第１のコア３４ａは実施の形態１の第１コア３４ａと同じであり、コア先端側部の幅がテーパ状に広がる略三角形の突出部３４０ａを備えている。
図１０に示すように本実施の形態２の第２のコア３４ｃの側部にはコア先端より所定距離内側にズレ止め用突起３４０ｃが形成され、ズレ止め用突起３４０ｃは第１のコア３４ａの突出部３４０ａの角部分を切り欠いたような略三角形状である。なお、ズレ止め用突起３４０ｃの形状はこれに限られるものではなく、例えば円弧状のものや四角形状のものであってもよい。
【００２１】
このような形状の第１のコア３４ａと第２のコア３４ｃを所定枚数ずつ交互に積層し、図１１に示すような磁極ティース３１０が形成される。本実施の形態２でも実施の形態１と同様、積層方向下側から順に、第１のコア３４ａを２枚、第２のコア３４ｃを２枚、第１のコア３４ａを４枚、第２のコア３４ｃを２枚、第１のコア３４ａを２枚を積層して磁極ティース３１０が形成されている。これにより、磁極ティース３１０の先端部分の側部には第２のコア３４ｃが積層される位置に凹状の係合部３１０ａが形成され、係合部３１０ａの内側にズレ止め用突起部３１０ｂが形成される。図１２に示すように、ズレ止め用突起部３１０ｂの位置は、上下ベース３３ａ、３３ｂと磁極ティース３１０が固定された時に上下ベース３３ａ、ｂの屈曲部３３１が位置する部分のすぐ内側となるような位置である。本実施の形態２では磁極ティース３１０の先端より屈曲部３３１の略板厚分だけ内側にズレ止め用突起部３１０ｂが形成されている。
以上のような構成により、電機子３に例えば矢印Ｂ方向へ力が加わった場合でも、接合部３３４に形成された突起部３３３がズレ止め用突起部３１０ｂで係止されるため、磁極ティース３１０の位置がずれることを防止する。
【００２２】
以上のように、本実施の形態２のリニアモータでは、上記実施の形態１と同様の効果を有するとともに、磁極ティースの位置ずれを防止し、磁極ティースと界磁ヨークとの間隔がばらつくことを防ぐことができる。
【００２３】
実施の形態３．
上記実施の形態１および２では、磁極ティースは２種類のＩ字形コアを積層することにより係合部を形成したが、本実施の形態３では磁極ティースを１種類のＩ字形コアを積層したコア体とＩ字形コアを覆うインシュレータとにより構成し、このインシュレータに係合部を形成している。このような本実施の形態３の構成について以下説明する。なお、実施の形態１と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
図１３は本実施の形態３の磁極ティースを説明するための斜視図であり、磁極ティースに巻回された駆動コイル３２を一部表示している。
図１３に示すように、磁極ティース３５は、１種類のＩ字形コアを積層して形成したコア体３５ａと、コア体３５ａの積層方向側の両端面を覆う一対のインシュレータ３５ｂとにより構成されている。本実施の形態３では、実施の形態１の第１のコア３４ａと同形状のＩ字形コアを積層してコア体３５ａを形成している。
インシュレータ３５ｂの両端部分には、駆動コイル３２の巻崩れを防いで位置決めをする巻壁３５０ｂが形成されている。そして、巻壁３５０ｂにはベース３３の接合部３３４に形成される突起部３３３と係合する凹状の係合部３５１ｂが形成されている。このようなインシュレータ３５ｂをコア体３５ａに装着することにより、磁極ティース３５は先端部分に係合部を備えた構成となる。
なお、インシュレータ３５ｂは例えば樹脂成形品であり、駆動コイル３２がインシュレータ３５ｂを介して磁極ティース３５に巻回されることにより、コア体３５ａと駆動コイル３２とが電気的に絶縁される。また駆動コイル３２は巻壁３５０ｂに沿って容易に巻回される。
【００２５】
図１４は磁極ティース３５を使用して形成した電機子３の構成を示す図であり、図１４（Ａ）は部分斜視図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）中の矢印Ａ方向から見た正面図、図１４（Ｃ）は図１４（Ａ）中の矢印Ｂ方向から見た部分側面図である。
図１４に示すように、複数の磁極ティース３５は、磁極ティース３５を構成するインシュレータ３５ｂに設けられた係合部３５１ｂと、上下ベース３３ａ、３３ｂの屈曲部３３１の接合部３３４に設けられた突起部３３３とを嵌め合わせることにより連結固定され、電機子３を構成している。
【００２６】
以上のように、本実施の形態３のリニアモータでは、磁極ティースをＩ字形のコア体とインシュレータから構成しインシュレータに係合部を設けたため、上記実施の形態１と同様の効果を有するとともに、インシュレータによりコア体と駆動コイルとを電気的に絶縁し、また駆動コイルの巻回を容易にすることができる。
なお本実施の形態３では、インシュレータの係合部とベースの接合部とを嵌め合わせることにより固定したが、固定の方法はこれに限られるものではなく、例えばベースの屈曲部とインシュレータの巻壁とを溶着や接着することにより固定することとしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  リニアモータ、２  界磁部、３  電機子、２２，２３  永久磁石、
３１  磁極ティース、３１ａ  係合部、３２  駆動コイル、
３３，３３ａ，３３ｂ  ベース、３４  コア、３４ａ  第１のコア、
３４ｂ，３４ｃ  第２のコア、３５  磁極ティース、３５ａ  コア体、
３５ｂ  インシュレータ、３１０  磁極ティース、３１０ａ  係合部、
３１０ｂ  ズレ止め用突起部、３３０  板状部、３３１  屈曲部、３３２  凹部、
３３３  突起部、３３４  接合部、３３５  切欠き部、３４０ａ  突出部、
３４０ｃ  ズレ止め用突起、３５０ｂ  巻壁、３５１ｂ  係合部。
【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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