(57)【要約】【課題】リニアモータの電機子における電機子コイルの発熱による電機子コイル及び樹脂部のギャップ側への膨張を低減する。【解決手段】リニアモータ１の電機子３は、複数の電機子コイル２と、複数の電機子コイル２が所定の間隔で配置された電機子ベース６と、電機子ベース６に備えられ、複数の電機子コイル２の外周を囲むベース壁面６ａと、ベース壁面６ａと電機子コイル２のベース壁面６ａと対向するコイル側面２ａとの間に配置された緩衝材８と、複数の電機子コイル２及び緩衝材８を覆う樹脂部９と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電機子コイルと、
前記複数の電機子コイルが所定の間隔で配置された電機子ベースと、
前記電機子ベースに備えられ、前記複数の電機子コイルの外周を囲むベース壁面と、
前記ベース壁面と前記電機子コイルの前記ベース壁面と対向するコイル側面との間に配置された緩衝材と、
前記複数の電機子コイル及び前記緩衝材を覆う樹脂部と、
を有することを特徴とするリニアモータの電機子。
【請求項２】
前記緩衝材は、
対向する前記ベース壁面と前記コイル側面との距離が他の対向部分よりも小さい箇所に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータの電機子。
【請求項３】
前記電機子コイルは、
コイル軸方向から見て略長方形の形状に形成されており、
前記緩衝材は、
前記電機子コイルの長手方向両端に位置する２つの前記コイル側面の少なくとも一方と前記ベース壁面との間に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータの電機子。
【請求項４】
前記緩衝材は、
前記複数の電機子コイルの前記コイル側面に亘って配置された一続きの帯状のシート材である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリニアモータの電機子。
【請求項５】
前記電機子ベースは、
前記複数の電機子コイルを収容する凹部を有し、
前記ベース壁面は、
前記凹部の側壁面であり、
前記緩衝材は、
前記側壁面と、前記凹部に収容された前記電機子コイルの前記側壁面と対向する前記コイル側面と、の間に配置される
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリニアモータの電機子。
【請求項６】
複数の電機子コイルと、
前記複数の電機子コイルが所定の間隔で配置された電機子ベースと、
前記複数の電機子コイルの外周を囲む手段と、
前記電機子コイルの前記外周を囲む手段側への熱膨張を許容する手段と、
前記複数の電機子コイル及び前記熱膨張を許容する手段を覆う樹脂部と、
を有することを特徴とするリニアモータの電機子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電機子と、
前記電機子コイルと磁気的空隙を介して対向して配置される永久磁石を備えた界磁と、を備え、
前記電機子と前記界磁のいずれか一方が可動子、他方が固定子である
ことを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、リニアモータの電機子及びリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、固定子側に電機子部を有し、移動子側に永久磁石を有するムービングマグネット型のリニアモータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５３１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のリニアモータでは、電機子部がベースに埋め込まれて固定される。電機子部は、複数の電機子コイルと、これらの表面を覆う樹脂部とを有する。リニアモータの稼働中は、電機子コイルの発熱により電機子コイル及び樹脂部が熱膨張する。上記従来構造では、電機子部の外周がベース壁面によって囲まれているので、電機子コイル及び樹脂部のベース壁面側への膨張は規制される。このため、電機子コイル及び樹脂部は移動子とのギャップ側に向かって膨張し、膨らんだ樹脂部が移動子と接触する可能性があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電機子コイルの発熱による電機子コイル及び樹脂部のギャップ側への膨張を低減できるリニアモータの電機子及び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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、複数の電機子コイルと、前記複数の電機子コイルが所定の間隔で配置された電機子ベースと、前記電機子ベースに備えられ、前記複数の電機子コイルの外周を囲むベース壁面と、前記ベース壁面と前記電機子コイルの前記ベース壁面と対向するコイル側面との間に配置された緩衝材と、前記複数の電機子コイル及び前記緩衝材を覆う樹脂部と、を有するリニアモータの電機子が適用される。
【０００７】
また上記課題を解決するため、本発明の他の観点によれば、複数の電機子コイルと、前記複数の電機子コイルが所定の間隔で配置された電機子ベースと、前記複数の電機子コイルの外周を囲む手段と、前記電機子コイルの前記外周を囲む手段側への熱膨張を許容する手段と、前記複数の電機子コイル及び前記熱膨張を許容する手段を覆う樹脂部と、を有するリニアモータの電機子が適用される。
【０００８】
また上記課題を解決するため、本発明の他の観点によれば、上記リニアモータの電機子と、前記電機子コイルと磁気的空隙を介して対向して配置される永久磁石を備えた界磁と、を備え、前記電機子と前記界磁のいずれか一方が可動子、他方が固定子であるリニアモータが適用される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のリニアモータの電機子によれば、電機子コイルの発熱による電機子コイル及び樹脂部のギャップ側への膨張を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るリニアモータの全体構成を表す概念的平面図である。
【図２】リニアモータの電機子の構成を表す概念的平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面によるリニアモータの横断面図である。
【図４】比較例における電機子コイルの熱膨張時の樹脂部の膨れを説明する説明図である。
【図５】実施形態における電機子コイルの熱膨張時の樹脂部の膨れの低減効果を説明する説明図である。
【図６】緩衝材を複数の電機子コイルの四方に配置する変形例におけるリニアモータの電機子の構成を表す概念的平面図である。
【図７】緩衝材を複数の電機子コイルの長手方向一方側に配置する変形例におけるリニアモータの電機子の構成を表す概念的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
＜リニアモータの構成＞
図１乃至図３を用いて、本実施形態の電機子を適用したリニアモータの構成を説明する。
【００１３】
図１乃至図３に示すように、本実施形態のリニアモータ１は、複数の電機子コイル２を有する電機子３と、複数の永久磁石１１を有する界磁１０と、を備える。リニアモータ１は、電機子３を固定子とし、界磁１０を可動子とした、ムービングマグネット型のリニアモータである。
【００１４】
電機子３は、リニアモータ１のストローク方向（図１及び図２に矢印で示す方向）に長い長方形状の電機子ベース６を備える。電機子ベース６には、複数の電機子コイル２が配置される凹部７が設けられている。凹部７は、ストローク方向に長い長方形状に形成されている。
【００１５】
電機子コイル２は、コイル軸方向から見て、ストローク方向に垂直な幅方向（図１及び図２中上下方向、図３中左右方向）に長い略長方形状のリングの形態に形成された空芯コイルである。複数（この例では６つ）の電機子コイル２は、電機子ベース６の凹部７にストローク方向に沿って所定の間隔で配置される。これら複数の電機子コイル２は、電機子ベース６の凹部７の側壁面であるベース壁面６ａによって外周を囲まれている。ベース壁面６ａが、複数の電機子コイルの外周を囲む手段の一例である。
【００１６】
図２に示すように、電機子ベース６のベース壁面６ａと、複数の電機子コイル２のベース壁面６ａと対向するコイル側面のうちの、電機子コイル２の長手方向両端（図２中上端及び下端、図３中左端及び右端）に位置するコイル側面２ａとの間に、緩衝材８が配置されている。緩衝材８としては、例えばウレタンシート、ゴム板等の弾性体等が使用される。本実施形態では、緩衝材８は、複数の電機子コイル２の長手方向各側のコイル側面２ａに亘って配置される一続きの帯状のシート材である。
【００１７】
なお、複数の電機子コイル２の長手方向両側の各緩衝材８は、一続きの帯状のシート材に限定されるものではなく、１又は複数の電機子コイル２に対応した小片のシート材であってもよい。
【００１８】
電機子ベース６の凹部７には、図示しない基板及び複数の電機子コイル２が収容されると共に、ベース壁面６ａと電機子コイル２のベース壁面６ａと対向するコイル側面との間に緩衝材８が配置される。本実施形態では、緩衝材８は、電機子コイル２が対向するベース壁面６ａとコイル側面との距離が他の対向部分よりも小さい箇所、すなわち、電機子コイル２の長手方向両端に位置するコイル側面２ａとこれと対向する電機子ベース６のベース壁面６ａとの間に緩衝材８が配置される。その後、凹部７にモールド樹脂が注入され、複数の電機子コイル２及び緩衝材８を覆う樹脂部９が形成される。電機子コイル２及び緩衝材８の永久磁石１１と対向する側の表面は、樹脂部９によって覆われる。樹脂部９は、電機子ベース６の表面と略面一に設けられ、電機子ベース６の表面よりギャップ（磁気的空隙）側に突出しない厚さに設定されている。
【００１９】
界磁１０は、磁性材料製のヨーク板１２を備える。ヨーク板１２は、ストローク方向に電機子ベース６よりも短い長方形状に形成されており、その幅は電機子ベース６とほぼ同程度に形成される。ヨーク板１２の電機子３との対向面には、複数の永久磁石１１が設けられている（図１及び図２では図示を省略）。複数の永久磁石１１は、交互にＮＳの極性が異なるように隣り合わせた態様で、ヨーク板１２の上記対向面にストローク方向に沿って所定の間隔で配置されている。ヨーク板１２の上記対向面の幅方向両側部には、２つのガイドブロック１３が設けられている。
【００２０】
電機子ベース６の凹部７の幅方向両側には、図１〜図３に示すように、２本の平行なガイドレール１４が設けられている。ガイドレール１４は、電機子ベース６の長手方向両端部近くまで延設されている。界磁１０のヨーク板１２に設けられたガイドブロック１３は、ガイドレール１４に装着される。これにより、界磁１０のヨーク板１２に設けられた複数の永久磁石１１が電機子３の電機子コイル２とギャップ（磁気的空隙）を空けて対向されるとともに、界磁１０はガイドレール１４の案内により電機子ベース６の長手方向に沿ったストローク方向に往復動自在に設置される。
【００２１】
リニアモータ１は、電機子３の複数の電機子コイル２に３相交流電流が通電されて発生した磁束が界磁１０の複数の永久磁石１１が形成する閉回路の磁束に交差することで、界磁１０に推力を発生させ、界磁１０を電機子ベース６の長手方向に沿ったストローク方向に往復動させる。
【００２２】
＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態では、電機子ベース６が複数の電機子コイル２の外周を囲むベース壁面６ａを備える。このような構造では、リニアモータ１を駆動するために電機子３の電機子コイル２に通電すると、通電による温度上昇により電機子コイル２及び樹脂部９が熱膨張する。
【００２３】
このとき、図４に示すように、電機子ベース６のベース壁面６ａと電機子コイル２との間に緩衝材８を設けていない比較例の場合、電機子コイル２及び樹脂部９が熱膨張する際に、ベース壁面６ａ側への膨張がベース壁面６ａによって規制される。このため、図４に示すように、電機子コイル２及び樹脂部９が永久磁石１１とのギャップ側に向かって膨張し、特に電機子コイル２の部分で樹脂部９が大きく膨らんで、膨らんだ樹脂部９が永久磁石１１と接触する可能性がある。
【００２４】
本実施形態では、電機子ベース６のベース壁面６ａと、ベース壁面６ａに対向する電機子コイル２のコイル側面２ａとの間に、緩衝材８が配置される。このため、図５に示すように、緩衝材８が収縮等の変形をすることにより、電機子コイル２及び樹脂部９のベース壁面６ａ側への膨張を吸収できる。言い換えれば、緩衝材８によって電機子コイル２のベース壁面６ａ側への熱膨張が許容される。つまり、緩衝材８が電機子コイルの外周を囲む手段側への熱膨張を許容する手段の一例である。したがって、電機子コイル２の発熱による電機子コイル２及び樹脂部９のギャップ側への膨張を低減することができる。
【００２５】
また、本実施形態では特に、緩衝材８は、電機子コイル２が対向するベース壁面６ａと電機子コイル２のコイル側面との距離が他の対向部分よりも小さい箇所に配置される。これにより、次の効果を得る。
【００２６】
すなわち、電機子コイル２が対向するベース壁面６ａと電機子コイル２のコイル側面との距離が比較的小さい箇所では、当該距離が比較的大きい箇所に比べて、その間に介在する樹脂部９が薄くなるので、電機子コイル２のベース壁面６ａ側への膨張がより強く規制される（言い換えれば、膨張の許容度が低い）。したがって、そのような箇所に緩衝材８を配置することで、電機子コイル２のベース壁面６ａ側への膨張の許容度を増大でき、電機子コイル２及び樹脂部９のギャップ側への膨張を効果的に低減することができる。
【００２７】
また、本実施形態では特に、電機子コイル２はコイル軸方向から見て略長方形の形状に形成され、緩衝材８電機子コイル２の長手方向両端に位置する２つのコイル側面２ａとベース壁面６ａとの間にそれぞれ配置される。これにより次の効果を得る。
【００２８】
すなわち、略長方形形状の電機子コイル２では、熱膨張による寸法変化は長手方向の方が短手方向よりも大きい。したがって、電機子コイル２の長手方向両端に位置する２つのコイル側面２ａとベース壁面６ａとの間に緩衝材８を配置することで、電機子コイル２及び樹脂部９のベース壁面６ａ側への膨張をより多く吸収でき、ギャップ側への膨張を効果的に低減することができる。
【００２９】
また、本実施形態では特に、緩衝材８として、複数の電機子コイル２のコイル側面２ａに亘って配置された一続きの帯状のシート材が使用される。これにより、広い範囲に切れ目無く緩衝材８を配置することができる。また、電機子コイル２ごとに個別に緩衝材８を設ける場合に比べて部品点数を少なくでき、緩衝材８の設置作業も容易となる。
【００３０】
また、本実施形態では特に、電機子ベース６が複数の電機子コイル２を収容する凹部７を有する。これにより、複数の電機子コイル２、緩衝材８及びそれらを覆う樹脂部９を凹部７内に収容し、電機子ベース６よりギャップ側に突出しない構造とすることができるので、電機子２を小型化（薄型化）することが可能である。
【００３１】
＜変形例＞
なお、実施形態は上述の態様に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００３２】
（１）緩衝材を複数の電機子コイルの四方に配置する場合
上記実施形態では、緩衝材８が複数の電機子コイル２の長手方向両側に配置された場合を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、緩衝材８が複数の電機子コイル２の四方に配置されてもよい。本変形例の一例を図６に示す。なお、図６において、図２の部材と同一の部材は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３３】
本変形例では、図６に示すように、緩衝材８が、電機子ベース６の凹部７のベース壁面６ａと、凹部７に配置された複数の電機子コイル２の四方のコイル側面２ａ，２ｂとの間にそれぞれ配置されている。コイル側面２ａは、上記実施形態と同様、電機子コイル２の長手方向両端に位置するコイル側面であり、コイル側面２ｂは、複数の電機子コイル２の配列方向両端側に位置する２つの電機子コイル２の短手方向一端側のコイル側面である。
【００３４】
本変形例によれば、緩衝材８により、各電機子コイル２の長手方向両側に位置するベース壁面６ａ側への膨張を吸収すると共に、複数の電機子コイル２の配列方向両側に位置するベース壁面６ａ側への膨張についても吸収できる。これにより、電機子コイル２及び樹脂部９のギャップ側への膨張をより一層効果的に低減することができる。
【００３５】
（２）緩衝材を複数の電機子コイルの長手方向一方側のみに配置する場合
上記実施形態では、緩衝材８が複数の電機子コイル２の長手方向両側に配置された場合を一例として説明したが、長手方向一方側のみに配置されてもよい。本変形例の一例を図７に示す。なお、図７において、図２の部材と同一の部材は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３６】
本変形例では、図７に示すように、電機子ベース６のベース壁面６ａと、複数の電機子コイル２の長手方向一方側（この例では図７中上側。但し下側としてもよい。）のコイル側面２ａとの間に、緩衝材８が配置されている。
【００３７】
本変形例によれば、ベース壁面６ａとの距離が比較的小さい箇所である電機子コイル２の長手方向両端に位置するコイル側面２ａのうちの一方のコイル側面２ａとベース壁面６ａとの間に緩衝材８が配置されるので、部品点数及びコストを削減しつつ、電機子コイル２のベース壁面６ａ側への膨張を吸収することができる。
【００３８】
（３）その他
以上では、リニアモータ１の電機子３を固定子とし、界磁１０を可動子としたが、反対に界磁１０を固定子とし、電機子３を可動子としてもよい。
【００３９】
また以上では、電機子ベース６に複数の電機子コイル２を収容する凹部７が形成される場合を一例として説明したが、凹部７を例えば貫通孔としてもよい。
【００４０】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００４１】
その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１            リニアモータ
２            電機子コイル
２ａ          コイル側面
３            電機子（固定子）
６            電機子ベース
６ａ          ベース壁面（複数の電機子コイルの外周を囲む手段）
７            凹部
８            緩衝材（熱膨張を許容する手段）
９            樹脂部
１０          界磁（可動子）
１１          永久磁石
１２          ヨーク板
【図１】
2015039263.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015039263.tif 000007
【図６】
2015039263.tif 000008
【図７】
2015039263.tif 000009