(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側に磁石を備えた有底筒状の外筒と、
前記外筒に移動可能に挿入され、一端側が前記外筒から延出し、他端側の外周側に電機子を備えた中空の第１ロッドと、
一端側が前記第１ロッドの内周側に摺動可能に嵌合され、他端側が前記外筒の底部に固定される第２ロッドと、
により構成され、
前記第１ロッドの一端側の内周には、前記第２ロッドの外周との間に隙間部が形成され、該隙間部には、一端側が前記電機子と接続され、他端側が外部へ延びる配線が配されることを特徴とするリニアモータを用いた電磁サスペンション装置。
【請求項２】
前記配線は、バスバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の電磁サスペンション装置。
【請求項３】
前記第１ロッドの内周側は、他端側の内径と比して一端側の内径が大きく形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁サスペンション装置。
【請求項４】
前記第１ロッドの内周側には、前記第２ロッドとの間に前記配線を保護するための保護部材が配されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータを用いた電磁サスペンションに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁サスペンションとして、例えば、特許文献１に記載されたものが公知である。この電磁サスペンションには、リニアモータの永久磁石と外筒部材との空隙（エアギャップ）を小さくすることで振動抑制性能の向上を図った長手状部材と外筒部材との摺動支持構造が開示されている。
また、特許文献２には、上部が開口されて樋状に形成された非導電材のコイル配線部材を採用することで配線の作業性の向上を図った可動磁石型リニアモータ用のコイル配線部材が開示されている。
さらに、特許文献３には、電動アクチュエータに通電するためのリード線をピストンロッドに挿通させて配線する減衰力調整式緩衝器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４５３８７７１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９０３号公報
【特許文献３】特開２００７−３２１８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電磁サスペンションにおいては、磁石（永久磁石）を電機子の外周に配置した円筒形リニアモータを採用することが検討されている。この場合、電機子に対する配線の信頼性及び取り回し性を確保することが要求されるが、特許文献１乃至３は、いずれも、磁石（永久磁石）の外周に電機子を配置した円筒形リニアモータに関して記載されたものであり、磁石（永久磁石）を電機子の外周に配置した円筒形リニアモータの配線については記載されていない。
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、円筒形リニアモータの配線の信頼性を向上させた電磁サスペンションを提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る電磁サスペンション装置は、内周側に磁石を備えた有底筒状の外筒と、前記外筒に移動可能に挿入され、一端側が前記外筒から延出し、他端側の外周側に電機子を備えた中空の第１ロッドと、一端側が前記第１ロッドの内周側に摺動可能に嵌合され、他端側が前記外筒の底部に固定される第２ロッドと、により構成され、前記第１ロッドの一端側の内周には、前記第２ロッドの外周との間に隙間部が形成され、該隙間部には、一端側が前記電機子と接続され、他端側が外部へ延びる配線が配されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、円筒形リニアモータの配線の信頼性を向上させた電磁サスペンションを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の電磁サスペンション装置に用いられる円筒形リニアモータの全体構造を示す軸断面図である。
【図２】図１に示されるリニアモータに用いられる第１ロッドの軸断面図である。
【図３】第２実施形態の電磁サスペンション装置に用いられる円筒形リニアモータの全体構造を示す軸断面図である。
【図４】図３に示されるリニアモータに用いられる第１ロッドの軸断面図である。
【図５】図３に示されるリニアモータに用いられる配線部材の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施形態を添付した図に基づき説明する。
本発明の第１実施形態を図１及び図２を参照して説明する。なお、以下の説明における上方向（上側）及び下方向（下側）は、図１において符号を正立視した場合上方向（上側）及び下方向（下側）とする。
図１は、第１実施形態の電磁サスペンション装置１に用いられる円筒形リニアモータの全体構造を示す軸断面図である。この図に示されるように、リニアモータは、車両のばね上部材に取り付けられる固定子２と、車両のばね下部材に取り付けられる可動子３とにより構成される。
【０００９】
固定子２は、円筒形の第１ロッド４と、該第１ロッド４の下側（他端側）に構成される電機子５とを含む。電機子５は、複数個のコイル６（固定子巻線）と、磁性体によって構成されて各コイル６間に配置されるコア７（固定子鉄心）とを有する。なお、第１実施形態のリニアモータは６個のコイル６を備えているが、コイル６の数量は、例えば、３個、９個或いは１２個とすることができる。また、コイル６間の結線は、例えば、スター結線等の公知技術を適宜採用することができる。同様に、コイル６保護用の凸部、或いはコギングを含む推力の脈動を低減させるための曲線部を設けてコア７を構成することができる。
【００１０】
図２にも示されるように、第１ロッド４は、上側（一端側）を形成する大径部８と下側（他端側）を形成する小径部９とを有し、大径部８と小径部９との境界には段付部１０が形成されている。第１ロッド４には、段付部１０を斜め（例えば、軸線に対して４５°）に貫通する配線用穴１１が設けられる。配線用穴１１は、後述するように、電機子５の配線１２（以下、単に配線１２という）を第１ロッド４の小径部９の外周側から大径部８の内周側へ通すためのものであり、第１ロッド４に要求される剛性が確保されることを前提に、１個或いは複数個で設けられる。
【００１１】
第１ロッド４は、固定子２を車両の車体側に取り付けるために大径部８の端面に立設された取付軸１３と、該取付軸１３を軸線方向（図１及び図２における上下方向）へ貫通して外部と第１ロッド４の内部空間１５とを連通する配線用通路１４を有する。この配線用通路１４には、配線用穴１１から大径部８の内周側へ通された配線１２が配される。また、図２に示されるように、第１ロッド４の下端部内周側には、第１軸受１６（図１参照）が嵌着される軸受嵌合部１７が形成される。なお、大径部８の外径及び内径をｄ１及びｄ２並びに小径部９の外径及び内径をｄ３及びｄ４とした場合、第１実施形態のリニアモータの第１ロッド４は、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４に設定されるが、これに限定されるものではなく、例えば、ｄ１＝ｄ３とすることができる。
【００１２】
可動子３は、磁性体によって構成される有底円筒形の外筒１８と、該外筒１８の内周側に軸方向に極性を交互に、前記コイル６の間隔より若干大きいまたは小さい間隔で並べて取り付けられる複数個の永久磁石１９と、外筒１８の上端部開口を閉塞する環形の軸受取付部２０とを含む。外筒１８は、底部２１の外側にブラケット２２が設けられており、該ブラケット２２は、車両の車輪側に取り付けられる。また、外筒１８は、外筒１８の内周側に同軸配置されて下端部が底部２１の内側に固定される第２ロッド２３を有する。そして、第１ロッド４の下端部に取り付けられた第１軸受１６が、第１ロッド４の内部空間１５に挿入された第２ロッド２３の外周面に摺動可能に接触されるとともに、軸受取付部２０の内周側に嵌着された第２軸受２４が、第１ロッド４の上側（一端側）、すなわち、大径部８の外周面に摺動可能に接触される。この構造により、リニアモータは、固定子２と可動子３とが、軸線方向及び軸線回りの回転方向へ相対移動可能である。
【００１３】
なお、軸受取付部２０の内周側の上端周縁部と第２軸受２４の上端面との間には環形のシール部材２５が設けられており、該シール部材２５によって、外部から第１ロッド４と第２軸受２４との摺動面への水や異物の侵入が阻止される。また、第２ロッド２３と外筒１８の底部２１との固定は、ねじやボルトを使用した接合、かしめ等を適宜選択することができる。
【００１４】
各永久磁石１９は、環形に形成されており、円周方向の磁極が同極に、且つ軸線方向（図１における上下方向）に隣り合う磁極が異極になるように、外筒１８の側壁を形成するヨーク２６の内周側に配置されている。なお、永久磁石１９は、ヨーク２６への取付の作業性、コスト等を考慮して、環形とセグメント型（Ｃ型）とを選択することができる。また、永久磁石１９の着磁方向は、径方向と軸線方向とを必要に応じて適宜選択することができる。さらに、永久磁石１９は、電機子５のコイル６との組み合わせ、外部への磁気の漏洩等を考慮して、厚さ、幅等の外寸を決定することができる。
【００１５】
そして、永久磁石１９から出た磁束（磁力線）は、電機子５側（内周側）では、永久磁石１９（Ｎ極）→コア７→永久磁石１９（Ｓ極）の磁路（磁力線の経路）を形成する。他方、電機子５側とは反対側（外周側）では、永久磁石１９（Ｎ極）→ヨーク２６→永久磁石１９（Ｓ極）の磁路を形成する。また、ヨーク２６の最上位置に配置された永久磁石１９から出た磁束は、永久磁石１９（Ｎ極）→ヨーク２６→軸受取付部２０→第２軸受２４→第１ロッド４→コア７→永久磁石１９（Ｓ極）の磁路を形成する。そして、リニアモータは、軸受取付部２０と第２軸受２４との一方或いは両方が非磁性体により構成されている。これにより、ヨーク２６の最上位置に配置された永久磁石１９から出た磁束が形成する磁気回路を遮断することができ、第１ロッド４の摺動面（外周面）に鉄粉が付着した場合であっても、シール部材２５のスクレーパ作用によりこの鉄粉を容易に取り除くことができる。
【００１６】
次に、第１実施形態における配線１２の処理を説明する。図１に示されるように、配線１２は、電機子５の上端部内周側から延出されている。そして、電機子５が第１ロッド４の外周側に取り付けられた状態、すなわち、電機子５の上端部端面５ａが第１ロッド４の段付部１０に当接された状態では、第１ロッド４の配線用穴１１は、電機子５の上端部内周側に臨むように開口されている。これにより、電機子５から出た配線１２は、直接、第１ロッド４の配線用穴１１を斜め上方へ通過して第１ロッド４の内部空間１５へ案内される。
【００１７】
ここで、第２ロッド２３の外径をｄ５（ｄ４＞ｄ５）とすると、第１ロッド４の内部空間１５に導かれた配線１２は、第１ロッド４の中空部１５と第２ロッド２３との間の空間、換言すると、大径部８の内径ｄ２と第２ロッド２３の外径ｄ５との間に形成される半径方向（図１における左右方向）の間隔がｄ２−ｄ５の隙間部２７に配される。この配線１２は、隙間部２７を通されて内部空間１５の上部で適当に処理された後（図１ではクランク状に曲げられている）、配線用通路１４を経由して取付軸１３の端面の開口から固定子２の外部へ通される。
【００１８】
そして、電機子５の上端部端面５ａには、環形の第１ストッパ２８と、該第１ストッパ２８の上端面に設けられる第２ストッパ２９とが設けられる。第１ストッパ２８は、例えば、小径部９の外周側に設けられたねじを利用して第１ロッド４に締結される。第２ストッパ２９は、弾性を有するナイロン、ウレタン、ゴム等により構成される。これにより、電磁サスペンション装置１の伸びきり時には、第２ストッパ２９が軸受取付部２０に当接されて、その衝撃（軸受取付部２０への入力）は、第１ストッパ２８を経由して第１ロッド４へ伝達される。その結果、衝撃が電機子５及び配線１２に作用することが阻止されて、電機子５及び配線１２を保護することができる。
【００１９】
また、第１ロッド４の上側（一端側）の内周側、すなわち、大径部８の内周側（内径がｄ２の部分）には、絶縁体によって構成された円筒形の保護部材３０が設けられる。そして、電機子５から出て配線用穴１１を通された配線１２は、保護部材３０と大径部８の内周面との間に配される。これにより、電磁サスペンション装置１の縮長時に配線１２が撓んだ場合であっても、配線１２と第２ロッド２３との接触が回避されて、配線１２を保護することができる。
【００２０】
第１実施形態では、電機子５から出た配線１２を第１ロッド４の内周側と第２ロッド２３の外周側との間の隙間部２７に配したので、配線１２が外部に露出することがなく、配線１２を外部環境から保護することができる。これにより、電磁サスペンション装置１の電気系の信頼性が確保される。また、電機子５から出た配線１２は、配線用通路１４を通過して第１ロッド４の先端部（取付軸１３の端面）から露出されるので、リニアモータの車両への取付時における配線１２の取り回しが容易であり、作業性を向上させることができる。
【００２１】
また、電磁サスペンション装置１の伸びきり時には、第２ストッパ２９が軸受取付部２０に突き当たり、その衝撃は、第１ストッパ２８を経由して第１ロッド４へ伝達される。これにより、衝撃が電機子５及び配線１２に作用することが阻止されて、電機子５及び配線１２を保護することができる。他方、電磁サスペンション装置１の縮長時には、配線１２が撓んだ場合であっても、配線１２と第２ロッド２３との接触が回避されるので、配線１２を保護することができ、さらに、配線１２を保護部材３０によって保護したことにより、配線１２と第２ロッド２３との接触が構造的に回避されるので、電磁サスペンション装置１の電気系の信頼性を高めることができる。
【００２２】
また、固定子２の外周側にコイル６を配置するとともに可動子３の内周側に永久磁石１９を配置したので、固定子２の内周側にコイル６を配置するとともに可動子３の外周側に永久磁石１９を配置した公知のリニアモータと比較して、推力発生面である固定子２と可動子３との間の空隙がリニアモータの半径方向外側へ移動されて、電機子５と永久磁石１９との対向面積が増大する。これにより、リニアモータの推力が向上して、電磁サスペンション装置１の制振性能及び車両の乗り心地を向上させることができる。また、同一能力（発生する推力が同一）で比較した場合、リニアモータを小型化することができる。
【００２３】
また、第１ロッド４の上側（一端側）の内径ｄ２、すなわち、大径部８の内径ｄ２よりも、第１ロッド４の下側（他端側）の内径ｄ４、すなわち、小径部９の内径ｄ４を小さく形成したので（ｄ２＞ｄ４）、前記公知のリニアモータと比較して、コイル６の中心半径が縮径されて、電機子５の体格を増やすことができる。これにより、コイル６の巻数を増やすことが可能であり、リニアモータの性能を向上させることができる。また、コイル６の巻数を同一とした場合、コイル６の巻線長さを短くすることができるので、発電定数（Ｋｅ）を大きく、且つ抵抗（Ｒ）を小さくすることが可能であり、高い減衰係数（Ｋｅ２／Ｒ）を得ることができる。
【００２４】
前述したように、第１実施形態の電磁サスペンション装置１によれば、固定子２の外周側にコイル６を配置するとともに可動子３の内周側に永久磁石１９を配置したリニアモータを採用することで、電磁サスペンション装置１の制振性能及び車両の乗り心地を向上させることができる。また、第１ロッド４と第２ロッド２３との間の隙間部２７に配線１２を配したことで、電磁サスペンション装置１の電気系の信頼性を確保することができる。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態を図３及び図５を参照して説明する。
なお、第２実施形態の電磁サスペンション装置３１は、前述した第１実施形態の電磁サスペンション装置１に対して、固定子２の外周側にコイル６を配置するとともに可動子３の内周側に永久磁石１９を配置したリニアモータを採用する点で基本構造が同一である。したがって、以下の説明においては、第１実施形態と同一又は相当する構成には、同一の名称及び符号を付与するとともに、明細書の記載を簡潔にすることを目的に重複する説明を省略する。
【００２６】
図３に示されるように、固定子２は、円筒形の第１ロッド３２を有する。図２と図４とを参照して理解できるように、第１ロッド３２は、第１実施形態のリニアモータにおける第１ロッド４（以下、単に第１ロッド４という）が段付部１０を有しているのに対して、段付部１０を備えていない点で第１ロッド４とは異なる。すなわち、第１ロッド３２は、小径部９を有しておらず、外径がｄ１に形成されるとともに内径がｄ２に形成される。また、第１ロッド３２は、下側（他端側）に取り付けられた電機子５から出た配線１２を臨む位置に、第１ロッド３２を半径方向（図）へ貫通する少なくとも１個の配線用穴１１が設けられる。なお、第２実施形態では、電機子５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して３個の配線用穴１１が環状に配されている。
【００２７】
また、図３に示されるリニアモータでは、第１ロッド４の隙間部２７に相当する部分、すなわち、第１ロッド３２の内部空間１５の上側（一端側）、換言すると、第１ロッド３２の内周側の各配線用穴１１よりも上側の部分に、円筒形の配線部材３３が取り付けられる。図５に示されるように、配線部材３３には、軸線方向（図３及び図５における上下方向）へ延びる軸方向導電部３４と軸方向絶縁部３５とが周方向へ交互に配置されている。なお、図５に示される配線部材３３には、電機子５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して、バスバーによって構成される３個の軸方向導電部３４が配される。また、配線部材３３の外周側は、外周絶縁部３６によって構成されている。
【００２８】
また、図５に示されるように、配線部材３３の下端部には、各軸方向導電部３４に対応する３個の接続穴３７が設けられる。なお、第２実施形態では、各接続穴３７は、外周絶縁部３６と軸方向導電部３４とを貫通しているが、例えば、外周絶縁部３６のみを円形に取り除いて軸方向導電部３４を露出させてもよい。また、各接続穴３７は、必要に応じて、外周絶縁部３６側の穴と軸方向導電部３４側の穴とを異なる穴径にすることができる。また、接続穴３７の数量は、軸方向導電部３４の数量以上とすることができる。さらに、第１ロッド３２に設けられる配線用穴１１の数量は、接続穴３７の数量以上とすることができる。
【００２９】
第１ロッド３２と配線部材３３との固定は、圧入、接着、ねじによる締結等を適宜選択することができる。また、電機子５の各配線１２と配線部材３３の各接続穴３７（軸方向導電部３４）とは、導電体によって構成された各接続部材３８により接続される。接続部材３８は、例えば、ねじ、ばね等とすることができる。さらに、一端が車体側に組み付けられる各配線１２の他端と配線部材３３の上端部（各軸方向導電部３４）とは、電機子５の各配線１２と配線部材３３の各接続穴３７との接続と同様に、各結線部３９で接続される。
【００３０】
第２実施形態の電磁サスペンション装置３１では、前述した第１実施形態の電磁サスペンション装置１と同等の作用効果を得ることができる。また、第２実施形態では、電機子５から出た各配線１２と第１ロッド３２の外部へ出る各配線１２とを配線部材３３で接続したことにより、配線１２のためのスペースを縮小することができるとともに、配線１２の処理を容易に行うことができ組立作業を効率化することができる。さらに、配線部材３３の各軸方向導電部３４をバスバーによって構成したので、リード線等と比較して配線抵抗を減少させることができる。これにより、不要な発熱を防止してエネルギーのロスを低減することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１、３１  電磁サスペンション装置、２  固定子、３  可動子、４  第１ロッド、５  電機子、８  大径部（第１ロッドの一端側）、９  小径部（第１ロッドの他端側）、１１  配線用穴、１２  配線、１８  外筒、１９  永久磁石、２３  第２ロッド、２７  隙間部、３０  保護部材
【図１】
0005743785.tif 000002
【図２】
0005743785.tif 000003
【図３】
0005743785.tif 000004
【図４】
0005743785.tif 000005
【図５】
0005743785.tif 000006