(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性が交互に異なる複数の永久磁石をモータ駆動方向に順次配置してなる界磁部と、磁性薄板を積層してなる分割積層コアと、前記分割積層コアの周りを絶縁するように配置される絶縁部材と、前記絶縁部材に巻回される駆動コイルとからなる電機子と、複数の前記電機子を固定するための固定ベースを備えた可動部とからなるリニアモータであって、
前記固定ベースは導電性を有し、前記電機子と前記固定ベースは、導電体である接続部材により接続されており、前記固定ベースと前記分割積層コアが導通しているリニアモータ。
【請求項２】
前記接続部材は、前記分割積層コアの積層方向の一端の前記磁性薄板の積層端面にカシメにより接続されている請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記接続部材は、前記分割積層コアの積層方向の一端の前記磁性薄板の、前記分割積層コアの積層間のカシメに使用した凸部又は凹部の裏面に形成する凹部又は凸部にカシメて接続する請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記接続部材は、前記絶縁部材と前記分割積層コアの間に挿入されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記接続部材と前記固定ベースはねじで接続されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記接続部材と前記固定ベースは溶接で接続されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記接続部材と前記固定ベースは互いの係合部で接続されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項８】
請求項１に記載のリニアモータの前記電機子と前記固定ベースの前記接続部材であって、
１枚の電導薄板の長手方向中央部にあって、前記分割積層コアを構成する磁性薄板の長手方向の長さと概略同一の長さを有する分割積層コア接合部と、
前記分割積層コア接合部の両端から前記電導薄板の短辺と平行に、前記分割積層コア接合部となす角度が１８０度未満の鈍角となるように折れ曲がった側面部と、
前記側面部から更に前記電導薄板の短辺と平行に、内側に９０度折れ曲がった上面部と、
前記上面部から更に前記電導薄板の短辺と平行に、外側に９０度折れ曲がった固定ベース取付部を有するリニアモータの電機子と固定ベースの接続部材。
【請求項９】
前記分割積層コアの積層方向の一端面に請求項８に記載の接続部材を積層固定する接続部材積層工程と、
前記接続部材の前記分割積層コア接合部の上から前記分割積層コアを絶縁する絶縁工程と、
絶縁処理を施した前記分割積層コアに駆動コイルを巻回する巻線工程と、
前記巻線工程後に、前記接続部材の前記側面部を、前記側面部と前記分割積層コア接合部とのなす角度が９０度となるように折り曲げる折曲工程とを有するリニアモータの電機子の製造方法。
【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、リニアモータの電機子と固定ベースの接続部材、リニアモータの電機子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアモータとして、十字型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ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、電機子がＩ字形状をしたＩ形電機子として、電機子ティースを保持する角柱が設けられ、この角柱によってＩ形電機子がベースに固定されているものが提案されている（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】
特許文献１に係るリニアモータのように十字形の分割コアを採用した場合、電機子の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課題があった。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課題があった。
そこで、コイルの占積率の向上を図るため、特許文献２に係るリニアモータではＩ形電機子を採用している。
しかし、電機子の連結固定用の角柱をＩ形電機子の両端に設け、この角柱は、Ｉ形電機子先端に接着固定されているため、Ｉ形電機子と角柱間は絶縁されることになる。
これにより電機子がアースされずに帯電してしまい機器の損傷を引き起こす可能性があるという課題があった。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、小型かつ高性能で信頼性の高いリニアモータ、このリニアモータの電機子と固定ベースの接続部材、及び、リニアモータの電機子の製造方法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】
この発明に係るリニアモータは、極性が交互に異なる複数の永久磁石をモータ駆動方向に順次配置してなる界磁部と、磁性薄板を積層してなる分割積層コアと、前記分割積層コアの周りを絶縁するように配置される絶縁部材と、絶縁部材に巻回される駆動コイルとからなる電機子と、複数の前記電機子を固定するための固定ベースを備えた可動部とからなるリニアモータであって、
前記固定ベースは導電性を有し、前記電機子と前記固定ベースは、導電体である接続部材により接続されており、固定ベースと分割積層コアが導通しているものである。
【０００７】
また、この発明に係るリニアモータの電機子と固定ベースの接続部材は、
１枚の電導薄板の長手方向中央部にあって、分割積層コアを構成する磁性薄板の長手方向の長さと概略同一の長さを有する分割積層コア接合部と、
前記分割積層コア接合部の両端から前記電導薄板の短辺と平行に、前記分割積層コア接合部となす角度が１８０度未満の鈍角となるように折れ曲がった側面部と、
前記側面部から更に前記電導薄板の短辺と平行に、内側に９０度折れ曲がった上面部と、前記上面部から更に前記電導薄板の短辺と平行に、外側に９０度折れ曲がった固定ベース取付部を有するものである。
【０００８】
また、この発明に係るリニアモータの電機子の製造方法は、
前記分割積層コアの積層方向の一端面に請求項８に記載の接続部材を積層固定する接続部材積層工程と、
前記接続部材の前記分割積層コア接合部の上から前記分割積層コアを絶縁する絶縁工程と、
絶縁処理を施した前記分割積層コアに駆動コイルを巻回する巻線工程と、
前記巻線工程後に、前記接続部材の前記側面部を、前記側面部と前記分割積層コア接合部とのなす角度が９０度となるように折り曲げる折曲工程とを有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るリニアモータは、電機子の固定ベースが導電体であって、前記電機子と前記固定ベースは導電体である接続部材により接続されており、固定ベースと分割積層コアが導通しているものなので、巻線スペースを狭めることなく分割コアと固定ベースを連結することが可能である。また、分割積層コアと固定子ベースの導通を取れるため機器の信頼性を向上することができる。
【００１０】
また、この発明に係るリニアモータの電機子と固定ベースの接続部材は、
１枚の電導薄板の長手方向中央部にあって、分割積層コアを構成する磁性薄板の長手方向の長さと概略同一の長さを有する分割積層コア接合部と、
前記分割積層コア接合部の両端から前記電導薄板の短辺と平行に、前記分割積層コア接合部となす角度が１８０度未満の鈍角となるように折れ曲がった側面部と、
前記側面部から更に前記電導薄板の短辺と平行に、内側に９０度折れ曲がった上面部と、
前記上面部から更に前記電導薄板の短辺と平行に、外側に９０度折れ曲がった固定ベース取付部を有するものなので、駆動コイルの巻線スペースを狭めることなく分割積層コアを固定ベースに接続することができ、巻線の占積率を向上させることができ、リニアモータ１００の効率を向上させることが可能である。
【００１１】
また、この発明に係るリニアモータの電機子の製造方法は、
前記分割積層コアの積層方向の一端面に、電機子と固定ベースの接続部材を積層固定する接続部材積層工程と、
前記接続部材の前記分割積層コア接合部の上から前記分割積層コアを絶縁する絶縁工程と、
絶縁処理を施した前記分割積層コアに駆動コイルを巻回する巻線工程と、
前記巻線工程後に、前記接続部材の前記側面部を、前記側面部と前記分割積層コア接合部とのなす角度が９０度となるように折り曲げる折曲工程とを有するものなので、固定ベース取付部を巻線の邪魔にならないように広げた状態で駆動コイルを巻線できるので、巻線工程が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るリニアモータの構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すリニアモータのＡＡ線における断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るリニアモータを構成する固定ベースの平面図及び側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子を構成する分割積層コアの斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るリニアモータの分割積層コアに装着するボビンの斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電機子を固定ベースに固定する接続部材の斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電機子を構成する駆動コイル以外の部材を示す概念図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る組立中の電機子の斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る組立中の電機子の斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る組立中の電機子の斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る組立中の電機子の斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るリニアモータの可動部の固定ベースと接続部材の接合構造を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係るリニアモータの可動部の固定ベースに、接続部材の固定ベース取付部を接合する過程を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係るリニアモータの可動部の、固定ベースに設けた係合溝の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るリニアモータ１００の構成を示す平面図である。
図２は、図１に示すリニアモータ１００のＡＡ線における断面図である。
図３は（ａ）は固定ベース６の平面図、図３（ｂ）は、その側面図である。
【００１４】
界磁部５０は、磁性体である磁石取付板５１に、リニアモータ１００の駆動方向に沿って極性が交互に異なるように所定の間隔をもって接着固定された永久磁石５２で構成されている。
リニアモータ１００は、可動部１の両側面と、固定されている界磁部５０との間にギャップ２が２箇所存在する構成となっており、２枚の界磁部５０を永久磁石５２が内側になるように配置して、それらの間に可動部１を挟みこむように対向させることで推進力を発生させる。
【００１５】
可動部１は、複数の電機子３をリニアモータ１００の駆動方向に３ｎ（ｎは自然数）個並べて構成され、これら複数の電機子３が、接続部材３５を介して固定ベース６に固定された後、樹脂によりモールドして連結されている。
固定ベース６の上面には複数のネジ穴６１が設けられており、このネジ穴６１にリニアモータ１００を使って移動させる対象物（図示せず）が固定される。
固定ベース６には、鉄や銅、アルミなどの金属の導電体を使用する。
【００１６】
次に、電機子３の構成について説明する。
図４は、電機子３を構成する分割積層コア３１の斜視図である。
図５は、分割積層コア３１に装着する絶縁ボビン３２の斜視図である。
図６は、電機子３を固定ベース６に固定する接続部材３５の斜視図である。
図７は、電機子３を構成する駆動コイル以外の部材を示す概念図である。
図８〜図１０は、組立中の電機子３の斜視図であり、順に組立工程を示している。
【００１７】
電機子３は、分割積層コア３１と絶縁ボビン３２、絶縁フィルム３３と駆動コイル３４及び接続部材３５から構成される。
分割積層コア３１は略Ｉ字状をしており、プレスによって打ちぬかれた磁性材の薄板３６を複数枚数積層してなる。
薄板３６の表面は、絶縁層でコーティングされており、この絶縁層で各薄板３６間の絶縁をとることにより、鉄損（渦電流損）を小さくできる。
薄板３６間の相互接続は、プレス装置で各薄板に形成した凹部３７及びその裏面の凸部（図示せず）を利用し、隣接する薄板３６の凹部３７と凸部をかしめることによっておこなう。
プレスによる凹凸の形成は絶縁塗装後に行うので凹凸部の側面は絶縁されていない。
従って、カシメて接合した凹凸部間については、電気的に導電する。
なお、凹部３７の形状は図４のような丸形状に限らず、Ｖ形状あるいは台形形状のものでもよい。
【００１８】
絶縁ボビン３２は、分割積層コア３１と駆動コイル３４の耐電圧を確保すると同時に、駆動コイル３４の両端が接する部分に設けられたフランジ部３２ａにより駆動コイル３４の巻き崩れを防止する機能を果たす。
また、絶縁ボビン３２のフランジ部３２ａの外側面には、切り欠き３２ｂが設けられていて、後述する接続部材３５を配置するスペースを確保している。
これにより巻線スペースを狭めることなく電機子３を構成することができる。
また、絶縁フィルム３３は、絶縁ボビン３２で分割積層コア３１が覆われていない部分を絶縁すると同時に、電機子３を複数並べた場合に隣接する駆動コイル３４間の相間絶縁を確保する機能を有する。
【００１９】
次に、電機子３と固定ベース６を連結する接続部材３５について説明する。
接続部材３５は、図６に示すような形状をしている。
接続部材３５は、プレスにて打ち抜き、分割積層コア３１の薄板３６と概略同形状の分割積層コア接合部３５ａの両端から鈍角（ハの字型）に折れ曲がった側面部３５ｂと、側面部３５ｂから内側に９０度折れ曲がった上面部３５ｃと、上面部３５ｃから外側に９０度折れ曲がった固定ベース取付部３５ｄで構成される。
更に、分割積層コア接合部３５ａには、連結凹部３５ｈを形成している。
連結凹部３５ｈの裏面は連結凸部（図示せず）となっていて、この連結凸部は、分割積層コア３１の凹部３７と丁度嵌合する形状で、分割積層コア３１の凹部３７と重なる位置に設けている。
また、固定ベース取付部３５ｄには貫通穴３５ｅが設けてられている。
分割積層コア接合部３５ａの長さを、分割積層コア３１の長さ以下にすることで、可動部１と界磁部５０間のギャップ２を確保できるように設定されている。
接続部材３５の当初の形状は、駆動コイル３４の巻線時に、駆動コイル３４の巻回領域に接続部材３５が入らないように両側面部３５ｂを広げた形状にしてある。
【００２０】
電機子３の組立工程を説明する。
まず、最初に分割積層コア３１の一端面の凹部３７に、接続部材３５の連結凸部をかしめて、分割積層コア３１と接続部材３５を接合する。
次に、図７に示すように上側の絶縁ボビン３２を接続部材３５の上から、下側の絶縁ボビン３２は分割積層コア３１の最下面から、それぞれ分割積層コア３１の積層方向に被せる。
この時、絶縁フィルム３３を、絶縁ボビン３２と分割積層コア３１の間に狭持する。
その後、絶縁ボビン３２と絶縁フィルム３３の上から駆動コイル３４を巻回する。
【００２１】
駆動コイル３４の巻線完了後、絶縁フィルム３３を駆動コイル３４に沿って折り畳み、
接続部材３５の両方の側面部３５ｂを分割積層コア接合部３５ａに対して直角に折り曲げて電機子３の組み立てを完成する。
【００２２】
次に、電機子３と固定ベース６の組み立てについて図１〜３等を用いて説明する。
固定ベース６の界磁部５０に対向する側面６２にはそれぞれ分割積層コア３１と同数の固定溝６３が形成されており、固定溝６３の中心にネジ穴６４が設けられている。この固定溝６３の横幅は接続部材３５の板幅と同じ長さにしてあり、接続部材３５と固定ベース６の固定溝６３が嵌めあうことで固定ベース６と電機子３の位置決めがなされる。
【００２３】
接続部材３５の貫通穴３５ｅにネジ４０を通して固定ベース６と電機子３を締結する。
ここで、駆動コイル３４の巻き始め端部を、接続部材３５が配置される側と反対面に設け、巻き終わり端部も同じ側としておくことで、固定ベース６に電機子３を連結した後、反対側にて各端末線を結線できるので、広い作業スペースを確保できる。
各電機子の端末線は、それぞれＵ相配線３８ａ、Ｖ相配線３８ｂ、Ｗ相配線３８ｃ、Ｎ線３８ｄに纏めて接続され、さらにＵ相配線３８ａ、Ｖ相配線３８ｂ、Ｗ相配線３８ｃは、電源リード線３９ａ、３９ｂ、３９ｃに接続され電力供給される。
また、固定ベース６の側面にアースリード４５を接続することによって、接続部材３５を介して各分割積層コア３１はアース接続される。
【００２４】
本発明の実施の形態１に係るリニアモータ１００、リニアモータ１００の電機子３と固定ベース６の接続部材３５、及び、リニアモータ１００の電機子３の製造方法によれば、導電性のある接続部材３５と分割積層コア３１をカシメて一体化して電気的に導通し、さらに導電性を有する固定ベース６に接続することで各分割積層コア３１のアーシングができ、リニアモータ１００の信頼性を向上させることができる。
また、駆動コイル３４の巻線スペースを狭めることなく分割積層コア３１を固定ベース６に接続することができるので、巻線の占積率を向上させることができ、リニアモータ１００の効率を向上させることが可能である。
【００２５】
また、固定ベース取付部３５ｄを巻線の邪魔にならないように広げた状態で駆動コイル３４を巻線できるので、巻線工程が容易になる。
【００２６】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１２は、固定ベース２０６と接続部材の接合構造を示す図である。
図１２（ａ）は要部平面図、図１２（ｂ）は要部側面図を示している。
実施の形態１では、固定ベース６と接続部材３５をネジにて締結していたが、本実施の形態では溶接によって締結している。
固定ベース２０６の側面２６２に、接続部材の固定ベース取付部２３５ｄと同一幅の固定溝２６３を設けている。
固定溝２６３の深さは、接続部材の板厚よりも小さく、且つ、接続部材が固定ベースの側面より外側に突出しないように設定する。
そして、更に、固定溝２６３の両縁に溶接用の逃がし溝２６５を設けている。
この発明の実施の形態２に係るリニアモータ、その電機子と固定ベース２０６の接続部材、及び、リニアモータの電機子の製造方法によれば、接続部材を固定溝２６３に嵌め合わせることで位置決めが可能となると同時に、接続部材と逃がし溝２６５によって角部２６７が形成されるため、溶接点２６８を安定させることが可能となる。
また、ネジも、ネジ穴の加工も不要となるので、部品点数、組立工数を削減できる。
【００２７】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
本実施の形態では、固定ベース３０６と接続部材とを係合によって接合する方法を採用する。
図１３は、固定ベース３０６に接続部材の固定ベース取付部３３５ｄを接合する過程を示す図である。
図１４は、図１３のＡ−Ａ線における断面図である。
固定ベース取付部３３５ｄは、外側に向けて突出する２本のかぎ爪３３５ｆを先端に有する係合部３３５ｇを備えている。
また、固定ベース３０６の側面には、Ｔ字溝を設けている。
このＴ字溝の足部分の側面には、係合部３３５ｇが係合する係合溝３３５iを設けている。
【００２８】
かぎ爪３３５ｆを係合溝３３５iに挿入し、係合部３３５ｇを弾性変形させながらスライドさせると、最終的に、かぎ爪３３５ｆの先端がＴ字溝の角部３３５ｊに係合する。
これにより、固定ベース３０６と電機子３との固定がなされる。
係合部３３５ｇが係合溝３３５ｉに嵌め合わされているので、固定ベース取付部３３５ｄが図１３の手前方向に抜けることもない。
この発明の実施の形態３に係るリニアモータ、その電機子と固定ベース３０６の接続部材、及び、リニアモータの電機子の製造方法によれば、部品点数を削減することが可能である。
また、係合部３３５ｇを係合溝３３５ｉに挿入して押し込むだけで簡単に組み立てられるので、可動部の組み立てを容易にできる利点もある。
【００２９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１００  リニアモータ、１  可動部、２  ギャップ、３  電機子、
３１  分割積層コア、３２  絶縁ボビン、３２ａ  フランジ部、３２ｂ  切り欠き、
３３  絶縁フィルム、３４  駆動コイル、３５  接続部材、
３５ａ  分割積層コア接合部、３５ｂ  側面部、３５ｃ  上面部、
３５ｄ，２３５ｄ，３３５ｄ  固定ベース取付部、３５ｅ  貫通穴、３３５ｆ  かぎ爪、３３５ｇ  係合部、３５ｈ  連結凹部、３３５ｉ  係合溝、３３５ｊ  角部、
３６  薄板、３７  凹部、３８ａ  Ｕ相配線、３８ｂ  Ｖ相配線、３８ｃ  Ｗ相配線、
３８ｄ  Ｎ線、３９ａ〜３９ｃ  電源リード線、４０  ネジ、４５  アースリード、
５０  界磁部、５１  磁石取付板、５２  永久磁石、６，２０６，３０６  固定ベース、６１  ネジ穴、６２，２６２  側面、６３，２６３  固定溝、６４  ネジ穴、
２６５  逃がし溝、２６７  角部、２６８  溶接点。
【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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